JP2016100995A

JP2016100995A - バッテリ劣化判定装置

Info

Publication number: JP2016100995A
Application number: JP2014236509A
Authority: JP
Inventors: 統裕矢元; Norihiro Yamoto
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】本発明は、バッテリを放電させた後にバッテリを充電し、バッテリの充電時間及びバッテリの温度に基づいて、正確なバッテリの劣化判定を行い、温度による影響を反映させることを目的としている。【解決手段】このため、バッテリのバッテリ劣化判定装置において、バッテリの温度を検出するバッテリ状態検出手段と、バッテリの充放電制御手段と、充放電制御手段によりバッテリを放電させ、放電後にバッテリを充電して、バッテリの充電時間及びバッテリ状態検出手段により検出されたバッテリ温度に基づいて、バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定手段とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、バッテリの正確な劣化判定を行うバッテリ劣化判定装置に関するものである。

車両に搭載されたバッテリにおいては、充放電を繰り返すことで電極板表面への付着物や電解液の変化で劣化が発生し、エンジンを始動するスタータが十分に駆動しない問題があった。
後述の特許文献１におけるバッテリの劣化判定においては、バッテリの端子電圧およびバッテリの温度を測定し、所定の端子電圧から別の所定の端子電圧に到達するまでの充電時間と温度上昇度が所定の速度になるまでの時間から劣化判定を行う技術が記載されている。

特許第３６５９７７２号公報

バッテリは、温度によって電流の受け入れ性が変化する。そして、車両に搭載されたバッテリは、外気と接するため、外気温による影響を大きく受ける。また、バッテリは、エンジンルーム内に設置されていることから、エンジンから発生する熱の影響を大きく受ける。
そして、バッテリの充放電が頻繁に行われた場合、バッテリの劣化を判定するためのパラメータ（充放電の電流、満充電までの時間など）の変化が小さくなるため、バッテリの温度による影響を反映することが困難である。
その結果、バッテリの温度による電流の受け入れ性低下によって、バッテリが劣化していると誤判定するという不都合がある。

この発明は、バッテリを放電させ、放電後にバッテリを充電して、バッテリの充電時間及びバッテリの温度に基づいて、正確なバッテリの劣化判定を行い、バッテリの温度による影響を反映させることを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、バッテリの劣化状態を判定するバッテリ劣化判定装置において、前記バッテリの温度を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリの充電と放電とを制御する充放電制御手段と、この充放電制御手段によりバッテリを放電させ、放電後にバッテリを充電して、バッテリの充電時間及び前記バッテリ状態検出手段により検出されたバッテリ温度に基づいて、バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、バッテリを放電させ、放電後にバッテリを充電して、バッテリの充電時間及びバッテリの温度に基づいて、バッテリの劣化を判定するため、バッテリの温度による影響を反映することができる。

図１はバッテリ劣化判定装置の構成図である。（実施例）図２はバッテリ劣化判定装置の劣化判定制御用フローチャートである。（実施例）図３はバッテリ劣化判定装置の劣化判定用フローチャートである。（実施例）図４は満充電時間閾値を示す図である。（実施例）図５はバッテリ満充電判定を示すタイムチャートである。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。
図１において、１はバッテリ劣化判定装置である。
このバッテリ劣化判定装置１は、バッテリ２の劣化状態を判定するものである。
このとき、前記バッテリ劣化判定装置１は、駆動力を発生させるエンジン３と、前記バッテリ２の温度を検出するバッテリ状態検出手段４と、このバッテリ状態検出手段４からの情報を受信する制御装置５と、前記バッテリ２の充電を行うオルタネータ６とから構成されている。
つまり、前記制御装置５は、図１に示す如く、前記バッテリ２及び前記バッテリ状態検出手段４側から、バッテリ電流やバッテリ電圧、バッテリ温度を入力する一方、前記エンジン３や前記オルタネータ６側にアイドリングストップ禁止信号などの制御信号を出力している。

そして、前記バッテリ劣化判定装置１は、前記バッテリ２の充電と放電とを制御する充放電制御手段７と、前記バッテリ２が劣化しているかどうかを判定するバッテリ劣化判定手段８とを備えている。
詳述すれば、前記充放電制御手段７と前記バッテリ劣化判定手段８とは、図１に示す如く、前記制御装置５内に設けられる。
そして、前記バッテリ劣化判定手段８は、前記充放電制御手段７により前記バッテリ２を放電させ、放電後にバッテリ２を充電して、バッテリ２の充電時間及び前記バッテリ状態検出手段４により検出されたバッテリ温度に基づいて、バッテリ２が劣化しているかどうかを判定する。
これにより、前記バッテリ２を放電させ、放電後にバッテリ２を充電して、バッテリ２の充電時間及びバッテリ２の温度に基づいて、バッテリ２の劣化を判定するため、温度による影響を反映することができる。

また、前記バッテリ劣化判定装置１は、前記充放電制御手段７による充電開始から充電完了までの満充電時間を計測する充電時間計測手段９を備えている。
この充電時間計測手段９も、前記充放電制御手段６及び前記バッテリ劣化判定手段８と同様に、前記制御装置５内に設けられる。
そして、前記バッテリ劣化判定手段８は、第１に前記充放電制御手段７により一定容量になるまでバッテリ２を放電し、第２にバッテリ２を満充電になるまで充電し、前記充電時間計測手段９によりその満充電になるまでの時間を測定し、第３に前記充電時間計測手段９により測定された満充電になるまでの時間とバッテリ温度に基づいて変化する劣化判定値、つまり、満充電時間閾値とを比較し劣化しているかどうかを判定するものである。
これにより、温度をパラメータとした満充電時間閾値を使用することで、温度による電流の受け入れ性を反映することで誤判定を防止することができる。
また、前記バッテリ２の充電時間を用いて劣化判定を行うことで、追加装置や特別な方法を使うことなく、バッテリ２の劣化判定を行うことができる。

更に、前記満充電時間閾値は、低温または高温の環境において閾値が高くなるように設定されている。
そして、この満充電時間閾値を決定する際には、前記バッテリ２が温度によって電流の受け入れ性が変化し、満充電時間の数値が現在のバッテリ温度によって変化することを利用して、図４に示す如く、バッテリ性能が最も高い所定のバッテリ温度で満充電時間閾値が最低の値となる変化点ａを予め設定する。
その後、この変化点ａに対して、バッテリ性能が低下する低温側、または、高温側の領域において、満充電時間閾値が高くなるように設定する。
これにより、バッテリ性能が低下し、充電に伴う電流受け入れ性が低下する低温、または、高温において満充電時間閾値を高く設定することで、前記バッテリ２の劣化判定の正確性を向上させることができる。

また、前記バッテリ２の満充電の方法を追記すると、図５に示す如く、バッテリ２は充電をした場合に充電中の電流が小さくなるため、電流が電流所定値以下となった状態が一定時間継続した場合に充電完了（満充電）と判定する。
そして、前記バッテリ２の充電開始から充電完了までの時間を満充電時間とする。

この発明の実施例に記載される前記バッテリ劣化判定装置１に関して追加説明すると、前記バッテリ劣化判定手段８は、意図的に放電および充電を実施して前記バッテリ２の劣化判定を実施している。
このため、車両の使用状況によらず、バッテリ２の劣化判定を実施することが可能となる。
また、前記バッテリ劣化判定手段８は、バッテリ２の温度による影響を考慮しながら劣化判定を実施している。
このため、誤判定を防止することができることにより、余計なアイドルストップの禁止を防止でき、燃費の低下を抑えることができる。
更に、前記バッテリ劣化判定手段８は、所定時間経過後にバッテリ２の劣化状況の再確認を実施している。
このため、前回の劣化判定に誤りがあった場合や、劣化判定後にバッテリ２の回復があった場合にも修正することが可能であることにより、余計なアイドルストップの禁止を防止できる。

次に、図２の前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

このバッテリ劣化判定装置１の劣化判定制御用プログラムが開始（１０１）すると、前回劣化判定実施から所定時間が経過したか否かの判断（１０２）に移行する。
この前回劣化判定実施から所定時間が経過したか否かの判断（１０２）においては、前記制御装置５によって、前回の劣化判定実施成立から所定時間が経過しているか否かを判断している。
そして、前回劣化判定実施から所定時間が経過したか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定制御用プログラムの終了（１０４）に移行する。
また、前回劣化判定実施から所定時間が経過したか否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、劣化判定の処理（１０３）に移行する。
この劣化判定の処理（１０３）においては、前記バッテリ劣化判定装置１の前記バッテリ劣化判定手段８によって、前記バッテリ２がどの程度劣化しているかの劣化判定をしている。
更に、この劣化判定の処理（１０３）の後には、前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定制御用プログラムの終了（１０４）に移行する。

また、図３の前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定用フローチャートに沿って作用を説明する。
このバッテリ劣化判定装置１の劣化判定用プログラムにおいては、劣化した前記バッテリ２の電流の受け入れ性が低下することを利用して、充電完了までの時間が長いほどバッテリ２が劣化していると判定できるため、充電完了までの時間（満充電時間）が劣化判定値である満充電時間閾値以上必要となった場合にバッテリ２が劣化していると判断している。

つまり、前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定用プログラムがスタートして劣化判定開始（２０１）となると、アイドルストップ禁止の処理（２０２）に移行する。
このアイドルストップ禁止の処理（２０２）においては、前記制御装置５から前記エンジン３及び前記オルタネータ６側へアイドリングストップ禁止信号を出力し、劣化判定を実施する前にアイドルストップを禁止している。
そして、このアイドルストップ禁止の処理（２０２）の後には、バッテリ放電の処理（２０３）に移行する。
このバッテリ放電の処理（２０３）においては、第１番目の制御動作として、前記バッテリ劣化判定手段８が、前記充放電制御手段７によって前記バッテリ２の放電を制御している。
このバッテリ放電の処理（２０３）の後に、予め設定された充電量まで放電されたか否かの判断（２０４）に移行する。
この予め設定された充電量まで放電されたか否かの判断（２０４）においては、前記バッテリ２の放電制御によって、予め設定された充電量である一定容量まで放電されたか否かを判断している。
この予め設定された充電量まで放電されたか否かの判断（２０４）がＮＯの場合には、バッテリ放電の処理（２０３）に戻り、バッテリ放電を継続する。
予め設定された充電量まで放電されたか否かの判断（２０４）がＹＥＳの場合には、バッテリ充電の処理（２０５）に移行する。
このバッテリ充電の処理（２０５）においては、第２番目の制御動作として、前記バッテリ劣化判定手段８が、前記充放電制御手段７によって前記バッテリ２を満充電になるまで充電を制御している。
このバッテリ充電の処理（２０５）の後に、充電完了か否かの判断（２０６）に移行する。
この充電完了か否かの判断（２０６）においては、前記バッテリ２が満充電になるまで充電されて充電完了となったか否かを判断するとともに、充電時間計測手段９によりその満充電になるまでの時間を測定している。
この充電完了か否かの判断（２０６）がＮＯの場合には、バッテリ充電の処理（２０５）に戻る。
充電完了か否かの判断（２０６）がＹＥＳの場合には、バッテリ温度検出の処理（２０７）に移行する。
このバッテリ温度検出の処理（２０７）においては、前記バッテリ状態検出手段４によって前記バッテリ２の温度を検出している。
そして、このバッテリ温度検出の処理（２０７）の後には、満充電時間閾値を算出する処理（２０８）に移行する。
この満充電時間閾値を算出する処理（２０８）においては、前記バッテリ状態検出手段４により検出された温度に基づいて、前記バッテリ劣化判定手段８によって劣化判定値である満充電時間閾値を算出している。
この満充電時間閾値を算出する処理（２０８）の後には、満充電時間が満充電時間閾値以上であるか否かの判断（２０９）に移行する。
この満充電時間が満充電時間閾値以上であるか否かの判断（２０９）においては、第３番目の制御動作として、前記バッテリ劣化判定手段８が、前記充電時間計測手段９により測定された満充電になるまでの時間と前記バッテリ状態検出手段４により検出されたバッテリ温度に基づいて変化する劣化判定値である満充電時間閾値とを比較し、前記バッテリ２が劣化しているかどうかを判定している。
このとき、前記バッテリ２が満充電になるまでの時間は、図５に示す如く、バッテリ２充電中の電流が電流が電流所定値以下となった状態が一定時間継続した場合に充電完了（満充電）と判定し、前記バッテリ２の充電開始から充電完了までの時間を満充電時間としている。
満充電時間が満充電時間閾値以上であるか否かの判断（２０９）において、満充電時間が満充電時間閾値以上となり、判断（２０９）がＹＥＳの場合には、前記バッテリ２が劣化していると判断されるため、アイドルストップを禁止する処理（２１０）を行い、その後に、前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定用プログラムの劣化判定終了（２１２）に移行する。
また、上記の満充電時間が満充電時間閾値以上であるか否かの判断（２０９）において、満充電時間が満充電時間閾値未満であって、判断（２０９）がＮＯの場合には、前記バッテリ２が劣化していないと判断されるため、アイドルストップを許可する処理（２１１）を行い、その後に、前記バッテリ劣化判定装置１の劣化判定用プログラムの劣化判定終了（２１２）に移行する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、バッテリ温度にかかわらず、前記バッテリ劣化判定装置の劣化判定制御用プログラム、及び、前記バッテリ劣化判定装置の劣化判定用プログラムを実行、つまり劣化判定を実施する構成としたが、温度域に応じて劣化判定の実施を禁止する特別構成とすることも可能である。
すなわち、バッテリは、図４に示す如く、極めて低温または高温の環境では性能が低下するため、アイドルストップを禁止するような温度域では劣化判定の実施を禁止することが可能である。
また、劣化判定の実施条件である「前回劣化判定実施からの所定時間」を使用環境により変更することも可能である。
更に、劣化判定中のバッテリ電力の放電量を使用環境により変更することも可能である。
更にまた、他の方法でバッテリが劣化していると判断された場合でも、この判断を考慮せずに劣化判定実施を成立させる構成とすれば、所定時間後に再度劣化判定を実施することが可能である。

１バッテリ劣化判定装置
２バッテリ
３エンジン
４バッテリ状態検出手段
５制御装置
６オルタネータ
７充放電制御手段
８バッテリ劣化判定手段
９充電時間計測手段

Claims

バッテリの劣化状態を判定するバッテリ劣化判定装置において、前記バッテリの温度を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリの充電と放電とを制御する充放電制御手段と、この充放電制御手段によりバッテリを放電させ、放電後にバッテリを充電して、バッテリの充電時間及び前記バッテリ状態検出手段により検出されたバッテリ温度に基づいて、バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定手段とを備えることを特徴とするバッテリ劣化判定装置。
前記充放電制御手段による充電開始から充電完了までの満充電時間を計測する充電時間計測手段を備え、前記バッテリ劣化判定手段は、第１に前記充放電制御手段により一定容量になるまでバッテリを放電し、第２にバッテリを満充電になるまで充電し、前記充電時間計測手段によりその満充電になるまでの時間を測定し、第３に前記充電時間計測手段により測定された満充電になるまでの時間とバッテリ温度に基づいて変化する劣化判定値とを比較し劣化しているかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ劣化判定装置。
前記劣化判定値は、低温または高温の環境において閾値が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ劣化判定装置。