JP2008103196A

JP2008103196A - 充電状態判定装置および自動車用鉛電池

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Publication number: JP2008103196A
Application number: JP2006284725A
Authority: JP
Inventors: Keizo Yamada; 惠造山田; Yoshiaki Machiyama; 美昭町山; Yoshifumi Yamada; 佳史山田
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: JP5061574B2

Abstract

【課題】簡便かつ正確に自動車に搭載される前の鉛電池の充電状態を判定可能な充電状態判定装置を提供する。
【解決手段】ＡＩユニットは、鉛電池の充電状態の判定指令を入力するための判定ボタンを備えている。判定ボタンが押下されると、電圧測定部、温度測定部で鉛電池の電圧、温度が測定され（Ｓ１０４、１０６）、演算部で鉛電池の現在のＳＯＣが算出された後（Ｓ１０８）、ＳＯＣが判定しきい値より小さいか否かが判断され（Ｓ１１０）、判定表示部で、ＬＥＤにより鉛電池１０の充電状態の判断結果が表示される（Ｓ１１２、１１４）。判定ボタンが押下されると、鉛電池の補充電が必要かがＬＥＤで表示されるので、簡便かつ正確に鉛電池の充電状態を把握できる。
【選択図】図３

Description

本発明は充電状態判定装置および自動車用鉛電池に係り、特に、自動車用鉛電池から作動電源が供給され、鉛電池の充電状態を判定する充電状態判定装置および該電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池に関する。

一般に、自動車には内燃機関始動用の鉛電池が搭載されており、このような鉛電池は自動車用ないし車載用鉛電池と呼ばれている。自動車用鉛電池は、自動車の始動を確保するという点から、極めて重要な部品であり、劣化する（要交換状態となる）と新たな鉛電池と交換される。このため、車検場やガソリンスタンド等を含む電池販売店では、種々の鉛電池が在庫されている。

鉛電池は店頭で放置されると自己放電するため、７ヶ月程度で電池メーカに一時的に返送され、メーカで補充電が行われた後、再び店頭に戻される。これを繰り返すと鉛電池が劣化するため、製造後所定期間が経過した鉛電池は廃棄される。従って、電池販売店の店頭には、直ちに使用可能な鉛電池が在庫されている。このような店頭での鉛電池の充電状態の管理業務は、食料品の管理に例えて「鮮度管理」と呼ばれている。

一般に、店頭での鮮度管理は、製造後または補充電後、一定期間が経過した鉛電池をメーカに返送して補充電する、期間管理による方法と、電圧計で鉛電池の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定し所定の電圧以下の鉛電池をメーカに返送して補充電する、個別管理による方法との２種類の方法で行われている。

しかしながら、上述した期間管理では、期間計算を行うために、例えば、コンピュータ等への鉛電池の製造日等の入力等を行うため手間が掛かり、補充電の不要な鉛電池も一律にメーカに返送されるためムダなコストが発生する、という問題がある。これに対し、個別管理では、補充電が必要な鉛電池のみメーカに返送されるためムダなコストは発生しないものの、電圧計の購入が必要であるとともに、一定期間毎に鉛電池の開回路電圧を電圧計で測定して返送の要否を判断しなければならず手間が掛かる、という問題がある。

本発明は上記事案に鑑み、簡便かつ正確に鉛電池の充電状態を判定可能な充電状態判定装置および電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、自動車用鉛電池から作動電源が供給され、前記鉛電池の充電状態を判定する充電状態判定装置において、前記鉛電池の充電状態の判定指令を入力するためのボタンと、前記ボタンによる判定指令が入力された後に前記鉛電池の開回路電圧を測定し、該測定された開回路電圧から前記鉛電池の充電状態を算出する状態算出手段と、前記状態算出手段で算出された充電状態が予め定められた判定しきい値より小さいか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断結果を表示する表示手段と、を備える。

第１の態様の充電状態判定装置では、鉛電池の充電状態の判定指令を入力するためのボタンを備えており、状態算出手段により、ボタンにより入力された判定指令に従って鉛電池の開回路電圧が測定され、該測定された開回路電圧から鉛電池の充電状態が算出され、判断手段により、状態算出手段で算出された充電状態が予め定められた判定しきい値より小さいか否かが判断される。そして、表示手段で、判断手段による判断結果が表示される。本態様によれば、ボタンにより入力された判定指令に従って、判断手段による判断結果が表示手段で表示されるので、簡便かつ正確に鉛電池の充電状態を判定することができる。

本態様において、自動車に搭載される前の鉛電池からの作動電源の供給を停止する停止手段をさらに備え、ボタンは鉛電池からの作動電源の供給を開始するためのスイッチ用ボタンを兼ね、停止手段は、表示手段が所定時間、判断結果を表示した後、鉛電池からの作動電源の供給を停止するようにすれば、ボタンによる判定指令が入力されたときのみ鉛電池から充電判定装置に作動電源が供給され各手段が作動するので、自動車に搭載される前の通常時において充電判定装置による鉛電池の電力消費を防止することができる。また、コストを低減させるとともに、ユーザの注意を喚起するために、表示手段は、発光ダイオードを有しており、判断手段で充電状態が判定しきい値より小さいと判断されたときに、発光ダイオードを所定時間点滅させることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池である。第２の態様の鉛電池においても、第１の態様と同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、ボタンにより入力された判定指令に従って、判断手段による判断結果が表示手段で表示されるので、簡便かつ正確に鉛電池の充電状態を判定することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を自動車用鉛電池（型式：４６Ｂ２４Ｒ）に適用した実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の鉛電池１０は、電池容器となる略角型の電槽８を有しており、電槽８内には合計６組の極板群が収容されている。電槽８の材質には、成形性、絶縁性および耐久性等の点で優れる、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等の高分子樹脂を選択することができる。各極板群は、複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は２．０Ｖとされている。従って、鉛電池１０の公称電圧は１２Ｖである。電槽８の上部は、電槽８の上部開口を密閉するＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋９に接着ないし溶着されている。

上蓋９には、鉛電池１０を自動車用電源として外部へ電力を供給するための２本（正負極）の出力端子７が立設されている。また、上蓋９には、鉛電池１０の充電状態を判定する充電状態判定装置としてのＡＩユニット１が収容（内蔵）されている。

ＡＩユニット１は、ＡＤコンバータ、基準電源等で構成され鉛電池１０の電圧を測定する電圧測定部と、ＡＤコンバータ、サーミスタ等で構成され鉛電池１０の温度を測定する温度測定部と、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有して構成された演算部と、鉛電池１０の充電状態の判定指令を入力するための判定ボタン３、判定結果を報知するための発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）５Ａ、５Ｂ（図２参照）、トランジスタや抵抗等を有して構成されＬＥＤ５Ａ、５Ｂを点灯ないし点滅させて鉛電池１０が要充電状態（補充電が必要な状態）であることを表示する判定表示部２と、コイル式のブザー（不図示）、ブザーを作動させるためのトランジスタや抵抗等を有して構成され判定ボタン３が押下されたときに確認音を発生させる音響部と、を備えている。

図２に示すように、ＡＩユニット１は上蓋９内で接続導体１１により出力端子７に接続されており、作動電源が鉛電池１０から供給される。また、ＡＩユニット１は鉛電池１０からの作動電源の供給を制御する電源供給制御部を有している。電源供給制御部は、例えば、コンデンサ、トランジスタ、抵抗等で構成することができ、判定ボタン３が押下されると、ＡＩユニット１（の各部）に鉛電池１からの電源供給を開始し、後述するように鉛電池１０の充電状態の判定結果の表示するためにＬＥＤ５Ａ、５Ｂを所定時間、点灯ないし点滅させた後、ＡＩユニット１への鉛電池１０からの電源供給を停止（遮断）する。従って、判定ボタン３は、上述した判定指令を入力するための機能と、鉛電池１０からの作動電源をＡＩユニット１に供給（を開始）するための機能の２つの機能を有している。

判定表示部２を構成するＬＥＤは複数個のカラーＬＥＤで構成されている。すなわち、ＬＥＤは、点灯することで鉛電池１０の充電状態が良好であることを示す緑色ＬＥＤ５Ａ、ＬＥＤ５Ａの隣に配置され点滅することで鉛電池１０の要充電を示す黄色ＬＥＤ５Ｂを有して構成されている。また、ＬＥＤは、これらＬＥＤ５Ａ、５Ｂの他に、鉛電池１０の健康状態（ＳＯＨ）に応じて要交換であることを示すＬＥＤ、過充電状態にあることを示すＬＥＤも有しているが、これらのＬＥＤは、主に、鉛電池１０が自動車に搭載された後電池状態に応じて点灯ないし点滅するものであり、本発明とは直接関係がないので、その説明を省略する。これらのＬＥＤ５Ａ、５Ｂおよび他の２つのＬＥＤは板状の透明カバーにより覆われている。なお、図２では、４つのＬＥＤを覆う透明カバーおよび判定ボタン３を覆うスイッチカバー（図１参照）を外した状態で表している。

また、上蓋９のＡＩユニット１のブザーが実装された位置にはブザー放音孔６が形成されており、ＡＩユニット１の判定表示部２の上面は上蓋９の上面と略同一平面を形成している。

（動作）
次に、フローチャートを参照して、自動車に搭載される前の鉛電池１０に収容されたＡＩユニット１の動作について演算部のマイクロプロセッサ（以下、ＭＰと略称する。）を主体として説明する。なお、判定ボタン３が押下されると、上述した電源供給制御部を介して、ＡＩユニット１には鉛電池１０からの作動電源が供給され、自動車に搭載される前の鉛電池１０の充電状態を判定するための充電状態判定ルーチンが実行される。

図３に示すように、充電状態判定ルーチンでは、まず、ステップ１０２において、ＲＡＭのワークエリア領域を初期化するとともに、プログラム、後述するマップや判定しきい値等を含むプログラムデータをＲＯＭからＲＡＭに展開する初期設定処理を実行する。なお、この初期設定処理では、判定ボタン３が押下されたこと（鉛電池１０の充電状態の判定をＡＩユニット１に指令したこと）の確認音を発生させるため、音響部のトランジスタのゲートにハイレベル信号を出力し、不図示のブザーを所定時間（例えば、２秒間）作動させる。

次に、ステップ１０４で電圧測定部を介して鉛電池１０の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定し、ステップ１０６で温度測定部を介して鉛電池１０の温度を測定する。次いで、ステップ１０８において、ステップ１０４で測定したＯＣＶから、ＯＣＶと充電状態（ＳＯＣ）との関係を表したマップまたは数式を用いてＳＯＣを算出した後、ステップ１０６で測定した鉛電池１０の温度により、算出したＳＯＣを、例えば、室温（２５°Ｃ）におけるＳＯＣに温度補正する。

次のステップ１１０では、ステップ１０８で算出および温度補正したＳＯＣが判定しきい値（例えば、５０％）未満か否かを判断する。肯定判断のときは、鉛電池１０のＳＯＣが５０％を切って要充電状態にあるため、黄色ＬＥＤ５Ｂを点灯させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を断続的に（ハイレベル信号とローレベル信号とを交互に）所定時間（例えば、５秒間）出力して、黄色ＬＥＤ５Ｂを点滅（明滅）させ、ステップ１１６へ進む。一方、ステップ１１０で否定判断のときは、鉛電池１０のＳＯＣが５０％以上であり補充電は必要ないため、ステップ１１４で緑色ＬＥＤ５Ａを点灯させ、ステップ１１６へ進む。

黄色ＬＥＤ５Ｂの点滅速度（点滅周波数）を決定する要因として、（１）点滅周波数＞１／（点灯・消灯と点滅を区別する判断をするまで発光素子を見続ける時間×２）、（２）点滅周波数＜点灯と誤認する周波数（フリッカー値）３０Ｈｚ〜４０Ｈｚ、（３）発作が起こりやすい周波数１０Ｈｚ〜５０Ｈｚを避けること、が必要である。（２）、（３）から、発作に関係する高周波数側に関しては倍程度の余裕があることが好ましいため、点滅速度の上限を５Ｈｚとすることが望ましい。一方、下限は（１）から決まるが、点灯・消灯と点滅を区別する判断をするまでＬＥＤを見続ける時間は使用形態によって異なってくるため、本発明者らは調査って、黄色ＬＥＤ５Ｂの点滅速度の下限が０．１Ｈｚ以上、好ましくは、０．３Ｈｚ以上であれば、点灯と点滅とを誤認しないことを把握した。従って、黄色ＬＥＤ５Ｂの点滅周波数は０．１Ｈｚ〜５Ｈｚの範囲にあることが好適であり、ステップ１１２では、この範囲にある１Ｈｚで黄色ＬＥＤ５Ｂを点滅させる。

次にステップ１１６では、ステップ１１２、１１４で黄色ＬＥＤ５Ｂまたは緑色ＬＥＤ５Ａを所定時間点滅ないし点灯させるため、点滅ないし点灯を開始してから所定時間（例えば、５秒間）経過するまで待機し、経過すると、次のステップ１１８で、電源供給制御部を介して（電源供給制御部のトランジスタのゲートにローレベル信号を送出して）、ＡＩユニット１への鉛電池１０からの電源供給を遮断して、充電状態判定ルーチンを終了する。

一方、鉛電池１０が自動車に搭載された後は、ユーザが自動車を運転することにより、鉛電池１０は自動車のオルタネータを介して充電される。従って、自動車に搭載された後は、自動車に搭載される前の放置された状態でのＡＩユニット１による鉛電池１０の電力消費は問題とならず、上述した電源供給制御部による電源供給の遮断処理を実行する必要はない。ＡＩユニット１は、自動車に搭載された後も、判定ボタン３が押下されることにより、鉛電池１０の充電状態の判定結果を表示するが、電源供給制御部を作動させない点で図３に示したフローチャートとは異なる処理がなされる。なお、ＡＩユニット１の演算部は、判定ボタン３が所定操作により複数回押下されたときに、鉛電池１０が自動車に搭載されたと判断し、それ以降は、電源供給制御部を作動させず、常時、鉛電池１０からの作動電源の供給を受ける。

（作用等）
次に、本実施形態の鉛電池１０の作用等についてＡＩユニット１を中心に説明する。

ＡＩユニット１は、鉛電池１０の充電状態の判定指令を入力するための判定ボタン３を備えている。判定ボタン３が押下されると、電圧測定部、温度測定部で鉛電池１０の電圧、温度が測定され（ステップ１０４、１０６）、演算部で鉛電池１０の現在のＳＯＣが算出された後（ステップ１０８）、ＳＯＣが判定しきい値より小さいか否かが判断され（ステップ１１０）、判定表示部２で、ＬＥＤ５により鉛電池１０の充電状態の判断結果が表示される（ステップ１１２、１１４）。従って、ＡＩユニット１では、判定ボタン３が押下されると、鉛電池１０の補充電が必要かがＬＥＤ５で表示されるので、簡便かつ正確に鉛電池１０の充電状態を把握することができる。換言すれば、判定ボタン３を押下（判定指令を入力）するだけで、とりわけ、自動車に搭載される前の鉛電池１０の鮮度を確認できるとともに店頭の販売者、メーカの担当者は同じ判断結果を再現でき、ユーザは鉛電池１０の鮮度を確認した上で購入することができる。

ここで、本実施形態の鉛電池１０に収容されたＡＩユニット１による店頭での鮮度管理と、背景技術欄に記載した従来の店頭での鮮度管理（期間管理、電圧計による個別管理）について比較すると、本実施形態ではＬＥＤ５による鮮度表示を有しているが、従来の鮮度管理では鮮度表示がなされない。このため、従来の鮮度管理では、例えば、販売者での担当者間の判断結果がまちまちとなる傾向があるのに対し、本実施形態では、上述したように、店頭の販売者、メーカの担当者、ユーザが鉛電池１０の充電状態の判断結果を共有することができる。また、本実施形態では判定ボタン３を押下するだけで、判断結果が表示されるので、コンピュータ等への鉛電池の製造日等の入力等を行ったり、電圧計を別に用意しておいたりする必要もない。

また、ＡＩユニット１は自動車に搭載される前の鉛電池１０からの作動電源の供給を制御する電源供給制御部を有しており、判定ボタン３が押下されると、鉛電池１０からＡＩユニット１への電源供給を開始し、ＬＥＤ５を所定時間点滅ないし点灯させた後、鉛電池１０からＡＩユニット１への電源供給を遮断する（ステップ１１８）。このため、判定ボタン３が押下されたときのみ鉛電池１０からＡＩユニット１に作動電源が供給されＡＩユニット１が作動するので、通常時（例えば、自動車に搭載される前の店頭に陳列されている間）において、ＡＩユニット１による鉛電池１０の電力消費を防止することができる。

さらに、ＡＩユニット１は、黄色ＬＥＤ５Ｂで補充電が必要なことを表示するため、例えば、ＬＣＤ等を用いて表示する場合に比べコストを低減させることができるとともに、補充電が必要な場合に黄色ＬＥＤ５Ｂが点滅するため、店頭の販売者等の注意を容易に喚起することができる。

なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、鉛電池１０の充電状態について、判定しきい値を用いて、良好、要充電の２つのレベルで判定する例（判定しきい値が一つの例）を示したが、本発明はこれに限らず、複数の判定しきい値を設定し、例えば、良好、要充電、即充電の３つのレベル、または、それ以上に細分した判定を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、充電状態判定装置としてのＡＩユニット１を鉛電池１０の上蓋９に収容した例を示したが、ＡＩユニット１を（鉛電池１０から独立させて）テスタのように使用してもよい。

さらに、本実施形態では、表示手段としてＬＥＤ５を例示したが、本発明はこれに限らず、ＬＣＤやエレクトロルミネセンス表示装置を用いるようにしてもよい。

本発明は簡便かつ正確に鉛電池の充電状態を判定可能な充電状態判定装置および電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池を提供するものであるため、充電状態判定装置や自動車用鉛電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明が適用可能な実施形態の鉛電池の外観斜視図である。実施形態の鉛電池の上蓋の外観斜視図である。実施形態の鉛電池に収容されたＡＩユニットのマイクロプロセッサが実行する充電状態判定ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ＡＩユニット（充電状態判定装置、状態算出手段、判断手段、表示手段の一部、停止手段）
３判定ボタン
５Ａ緑色ＬＥＤ（表示手段の一部）
５Ｂ黄色ＬＥＤ（表示手段の一部）
１０鉛電池

Claims

自動車用鉛電池から作動電源が供給され、前記鉛電池の充電状態を判定する充電状態判定装置において、
前記鉛電池の充電状態の判定指令を入力するためのボタンと、
前記ボタンにより入力された判定指令に従って前記鉛電池の開回路電圧を測定し、該測定された開回路電圧から前記鉛電池の充電状態を算出する状態算出手段と、
前記状態算出手段で算出された充電状態が予め定められた判定しきい値より小さいか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段による判断結果を表示する表示手段と、
を備えた充電状態判定装置。
自動車に搭載される前の前記鉛電池からの作動電源の供給を停止する停止手段をさらに備え、前記ボタンは前記鉛電池からの作動電源の供給を開始するためのスイッチ用ボタンを兼ね、前記停止手段は、前記表示手段が所定時間、前記判断結果を表示した後、前記鉛電池からの作動電源の供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の充電状態判定装置。
前記表示手段は、発光ダイオードを有しており、前記判断手段で前記充電状態が前記判定しきい値より小さいと判断されたときに、前記発光ダイオードを所定時間点滅させることを特徴とする請求項２に記載の充電状態判定装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の充電状態判定装置を備えた自動車用鉛電池。