JP3891845B2

JP3891845B2 - Charge control device for secondary battery for vehicle

Info

Publication number: JP3891845B2
Application number: JP2002005731A
Authority: JP
Inventors: 昭治堺; 昌宏谷澤; 尚彦鈴木; 岳士佐田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2003209935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される二次電池の充電状態を適正に制御するための車両用二次電池の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載された二次電池は、通常交流発電機の出力電圧により充電され、車両に備えられた各種負荷に対して放電が行われる。充電の際の充電電圧及び放電の際の放電電圧はレギュレータにより制御されており、この充放電電圧を以後調整電圧という。
【０００３】
このような二次電池の充電制御においては、電池の充電を効率的に実行させるために、充電時の調整電圧を電池の定格電圧１２Ｖよりも高い１３．５Ｖ〜１４．５Ｖ程度に設定することが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の充電制御においては、高速走行状態で且つ電池負荷が低い状態のときには過充電気味となって電池の液べりも助長され、さらに内燃機関の負担が増大されて燃費も悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、二次電池の充電状態を適正に制御することができる車両用二次電池の充電制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車両用二次電池の充電制御装置であって、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える車両に使用され、車両のイグニッションスイッチがオンされたときに電流検出手段による検出電流から求められる充放電容量の積算値をゼロにリセットし、その後の充放電において、レギュレータに、充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧を制御させることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、電流検出手段による検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧がレギュレータによって制御されるので、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【０００８】
また、上記充電制御装置において、車両始動直後は、前記充放電容量の積算値が所定量増加するように前記調整電圧を制御し、その後に前記充放電容量の積分値をリセットして前記調整電圧を制御させることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、車両始動前の放置状態で自己放電した電池容量を回復でき、車両をスムースに再始動することができる。
【００１０】
また、車両用二次電池の充電制御装置であって、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出手段とを備える車両に使用され、車両始動直後に、前記電流検出手段による検出電流から求められる充放電容量の積算値が所定量増加する補充電を行い、この補充電における検出電流が、電圧と温度とに応じて予め設定された所定の補充電完了判定電流よりも小さい場合に充放電容量の積算値をゼロにリセットし、その後の充放電において、レギュレータに、電流検出手段による検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧を制御させることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、車両始動前の放置状態で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残存容量を所定値以上確保できると共に、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００１２】
また、車両用二次電池の充電制御装置であって、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出手段と、二次電池の充放電履歴から二次電池の分極状態を推定する分極状態推定手段とを備える車両に使用され、車両のイグニッションスイッチがオンされたときに電流検出手段による検出電流から求められる充放電容量の積算値をゼロにリセットし、その後の充放電において、分極状態推定手段によって充電分極の影響が小さい二次電池の電圧、電流、温度データのみを選別し、このデータを用いて二次電池の残存容量を検出し、この残存容量が所定値を超える場合は、レギュレータに、充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧を制御させ、所定値を超えない場合は、不足分を充電できるように調整電圧を制御させることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、電池が充放電の繰り返しにより分極状態となっても、正確に電池の残存容量を検出でき、電池状態に応じた適切な調整電圧を設定できる。このため、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００１４】
また、上記充電制御装置において、分極状態推定手段は、充放電に起因する二次電池の電圧変化の内、活性化分極に基づく電圧変化に着目して分極状態を検出することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、充電分極の影響が小さい電圧、電流データをより正確に選別できる。これにより、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
実施形態１．
図１には、本発明に係る自動車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実施形態１の構成例が示される。なお、バッテリＢは、二次電池の一種である鉛蓄電池等により構成されている。
【００１８】
本実施形態に係る充電制御装置は、図１に示されるように、交流発電機１０（以下、発電機１０という）、整流器２０及びレギュレータ３０を備えている。発電機１０は、当該自動車のエンジンにより駆動されて交流電圧を発生する。整流器２０は、発電機１０の交流電圧を整流して整流電圧を発生し、バッテリＢ及びレギュレータ３０に供給する。レギュレータ３０は、後述するマイクロコンピュータ７０により制御されて整流器２０の整流電圧を制御し、調整電圧としてバッテリＢ及び電気負荷Ｌに出力する。
【００１９】
また、当該充電制御装置は、電流検出手段としての電流センサ４０、及びマイクロコンピュータ７０を備えている。電流センサ４０は、バッテリＢの充電電流或いは放電電流を検出する。
【００２０】
マイクロコンピュータ７０は、制御プログラムを図２にて示すフローチャートに従い実行する。このマイクロコンピュータ７０は、上記制御プログラムの実行中に電流センサ４０の検出値に基づきバッテリＢの充放電収支の算出、レギュレータ３０の制御に要する処理やデータの記憶処理などを行う。なお、マイクロコンピュータ７０は、バッテリＢから常時給電されて作動状態にあり、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧオンにより、制御プログラムの実行を開始する。また、上記制御プログラムはマイクロコンピュータ７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００２１】
次に制御プログラムの作動について図２を用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行が開始されると、ステップ１００において、バッテリＢに流れる電流から求めた充放電容量の積算値を記憶するための変数Ｉｓｕｍの値をゼロにリセットする。
【００２２】
ついで、ステップ１１０から１５０の処理を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ１１０において、電流センサ４０の検出電流Ｉが読み込まれる。するとステップ１２０にて、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍが次の式（１）に基づき、前記検出電流Ｉ（正を充電とする）と１周期前の電流積算値Ｉｓｕｍ’に応じて算出される。
【数１】
Ｉｓｕｍ＝Ｉｓｕｍ’＋Ｉ×△ｔ …（１）
ここで、Ｉｓｕｍは電流×時間の単位すなわち充放電容量の単位となっている。
【００２３】
さらにステップ１３０において、調整電圧の補正量ΔＶｍが、ステップ１２０で求めた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍに基づき、例えば図３に示されるマップを使用して算出される。
【００２４】
ステップ１４０では、調整電圧Ｖｍが次の式（２）に基づき、１周期前の調整電圧Ｖｍ’と前記調整電圧補正量ΔＶｍに応じて算出される。
【数２】
Ｖｍ＝Ｖｍ’＋ΔＶｍ …（２）
【００２５】
以上のように算出されたＶｍに基づき、マイクロコンピュータ７０がレギュレータ３０に調整電圧がＶｍとなるように制御させる。
【００２６】
ここで、上述したように、調整電圧の補正量ΔＶｍは、図３に示されるマップを使用して算出されているが、このマップは充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値が大きいとΔＶｍが小さく、Ｉｓｕｍの値が小さいとΔＶｍが大きくなるように構成されている。したがって、Ｉｓｕｍの値が大きくなると調整電圧Ｖｍが低くなり、バッテリＢへの充電量が減少する。逆に、Ｉｓｕｍの値が小さくなるとＶｍが高くなり、バッテリＢへの充電量が増加する。この結果、バッテリＢから負荷Ｌへの放電と相俟って、電流センサ４０による検出電流から求めた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリＢへの充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖｍが制御されることになる。
【００２７】
以上のような構成により、バッテリＢの過充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制できる。また、発電に使用される動力も節約できるので、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
【００２８】
なお、上記のようにして算出したＶｍが予め設定された上限値以上の場合は上限値に、予め設定された下限値以下の場合は下限値に修正される。
【００２９】
また、車両始動直後は、バッテリＢの自己放電などによりバッテリ容量が低下している恐れがあるため、始動直後は、前記Ｉｓｕｍの値が所定量増加するまで調整電圧Ｖｍを上限値に設定し、補充電するようにしても良い。この場合は、補充電完了後に再び前記Ｉｓｕｍをゼロにリセットして、図２、ステップ１２０より制御を開始する。
【００３０】
実施形態２．
図４には、本発明に係る自動車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実施形態２の構成例が示される。本実施形態２では、上記第１実施形態の構成を示す図１に追加して、電圧検出手段としての電圧センサ５０及び温度検出手段としての温度センサ６０とを備えている。電圧センサ５０はバッテリＢの端子電圧を検出する。温度センサ６０はバッテリＢの液温、側面或いは底面のケース温度を検出する。
【００３１】
本実施形態２において特徴的な点は、車両始動直後にバッテリＢの補充電を行い、マイクロコンピュータ７０が、後述する補充電完了判定を実行する点である。この補充電完了判定が実行される際には、図２のフローチャートのステップ１１０〜ステップ１４０の代わりに、図５のフローチャートのステップ２１０〜ステップ２３０が実行される。なお、この間の調整電圧Ｖｍは、補充電をスムーズに完了させるため、例えば図６に示されるように、バッテリ温度Ｔに応じて通常より少し高めに設定される。また、補充電完了判定後は、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍがゼロとなるように制御が実行される。その他の構成は、上記実施形態１と同様である。
【００３２】
次に上記実施形態１に追加された制御プログラムについて、図５を用いて説明する。ステップ２１０では、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込まれる。するとステップ２２０にて、ステップ２１０で読み込んだ電圧Ｖと温度Ｔのデータを、例えば図７に示される、予め設定された電圧と温度とに対する補充電完了判定電流マップに入力し、補充電完了判定電流Ｉｈを求める。ここで判定電流Ｉｈは、図７に示すマップを一次補間して求めれば良い。
【００３３】
次に、上記検出電流Ｉがこの判定電流Ｉｈよりも小さい場合に、続くステップ２３０へ進み、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍをゼロにリセットして、図２に示された実施形態１の動作に移行する。
【００３４】
以上のような構成により、車両始動前の放置状態で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残存容量を所定値以上確保できる。また、バッテリＢの過充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制できる。さらに、発電に使用される動力も節約できるので、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
【００３５】
実施形態３．
図８には、本発明に係る自動車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実施形態３の動作フローが示される。本実施形態３では、図８に示されるフローチャートが、上記図２或いは図５のフローチャートに代えて採用されている。従って、本実施形態３では、上記実施形態２にて述べたマイクロコンピュータ７０が、図２或いは図５のフローチャートに代えて、図８のフローチャートに従い、バッテリＢの充電制御を実行する。その他の構成は、上記実施形態２と同様である。
【００３６】
このように構成された本実施形態３において、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧのオンにより、制御プログラムの実行が開始される。
【００３７】
次に制御プログラムの作動について図８を用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行が開始されると、ステップ３００において、上述したイグニッションスイッチＩＧのオン前にステップ４２０にて記憶済みの、前回イグニッションスイッチＩＧオフ時におけるバッテリＢの充電状態を表す残存容量ＳＯＣがマイクロコンピュータ７０のＲＡＭから前回ＳＯＣｏとして読み込まれる。また、バッテリＢに流れる電流を積算記憶するための変数Ｉｓｕｍと後述するバッテリの分極状態を表す分極指数Ｐの値がゼロにリセットされる。ここで、残存容量ＳＯＣとは、バッテリＢの実際の容量比率を％で表したものである。
【００３８】
ついで、ステップ３１０から４１０の処理を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ３１０において、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込まれる。ステップ３２０では、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍが上記式（１）に基づき、上記検出電流Ｉ（正を充電とする）に応じて算出される。つづくステップ３３０では、残存容量ＳＯＣが、次の式（３）に基づき、上記充放電容量の積算値Ｉｓｕｍ及び上記前回値ＳＯＣｏに応じて算出される。
【数３】
ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋（Ｉｓｕｍ×１００／Ｃ） …（３）
但し、この式（３）において、ＣはバッテリＢの定格容量（Ａ・ｓｅｃ）を示す。
【００３９】
さらに、ステップ３４０において、バッテリＢの分極状態を表す指数Ｐが、例えば次の式（４）に基づき、上記検出電流Ｉに応じて、すなわちバッテリＢの充放電履歴から算出される。
【数４】

【００４０】
但し、式（４）において、γはバッテリＢの充電効率の変動に対する補正項（バッテリＢの充電時に０〜１の値となるが、充放電が繰り返される場合は１となる）である。ｔは時間（ｓｅｃ）である。また、ＩｄはバッテリＢ内の活性化分極に起因する補正項である。そして、Ｐｏをｔ１の直前における指数Ｐの値とし、ａ、ｂをそれぞれ時定数とすると、Ｐｏ＞０のとき、Ｉｄ＝ａ×Ｐｏであり、Ｐｏ＝０のとき、Ｉｄ＝０であり、Ｐｏ＜０のとき、Ｉｄ＝ｂ×Ｐｏである。ここで時定数ａ、ｂを使い分ける理由は、放電後と充電後で活性化分極の影響時間が異なるためである。なお、式（４）は、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭに予め記憶されており、本発明にかかる分極状態推定手段を構成する。
【００４１】
図９は、ＳＯＣ５０％で充電と放電を中止した場合の電圧変化とその変化速度の絶対値│△Ｖ│を示したものである。本発明では、反応速度の速い活性化分極の影響が強いと推測できる電圧変化速度│△Ｖ│が急変するまでの時間、例えば│△Ｖ│＝１ｍＶ／ｓｅｃの時間の逆数を時定数ａ，ｂに採用した。即ち、ａ＝１／１００、ｂ＝１／４０とした。これは充電分極の影響の解消速度が放電分極に比べ１００／４０倍ほど時間がかかることを表している。
【００４２】
ステップ３５０では、調整電圧Ｖｍの補正量ΔＶｍがステップ３２０で求めた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍに応じて、例えば図３に示されるマップに応じて算出される。
【００４３】
ステップ３６０では、調整電圧Ｖｍが前述した式（２）に基づき、上記調整電圧補正量ΔＶｍに応じて算出される。なお、実施形態１で記述したように、算出したＶｍが予め設定した上限値以上の場合には上限値に、予め設定した下限値以下の場合は下限値に修正される。
【００４４】
ステップ３７０では、上記指数Ｐが例えば３００（Ａ・ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定する。判定が肯定された場合は、現時点よりも前の放充電履歴が充電傾向であり、検出電圧Ｖと検出電流Ｉは、充電分極の影響が大きいと考えられるためＳＯＣの補正を行うことなくステップ４１０に進む。
【００４５】
判定が否定された場合すなわち充電分極の影響が小さいと考えられる場合は、ステップ３８０に進み、上記検出電圧Ｖ、電流Ｉと温度Ｔのデータを予め温度毎に記憶した残存容量ＳＯＣに対する電圧と電流との関係に入力してバッテリＢの残存容量ＳＯＣｍを求める。このＳＯＣｍの値が、先のステップ３３０で算出したＳＯＣの値と異なる場合、検出精度を考慮して例えば、差が±２％以上ある場合は、次の式（５）に基づきＳＯＣを校正する。
【数５】
ＳＯＣ＝（ＳＯＣ＋ＳＯＣｍ）／２ …（５）
【００４６】
さらに、次の処理に備えるため、上記ＳＯＣｏをＳＯＣに置き換えると共に、Ｉｓｕｍの値をゼロにリセットする。
【００４７】
ステップ３９０では、上記ＳＯＣが、ＳＯＣ維持制御の目標値、例えば９５％より大きいか否かを判定する。ＳＯＣが９５％より小さい場合は、続くステップ４００にて、先にゼロにリセットされた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値を、次の式（６）に基づき決定する。
【数６】
Ｉｓｕｍ＝（ＳＯＣ‐９５）／１００×Ｃ …（６）
【００４８】
この処理により、Ｉｓｕｍは必ず負の値となるため、上記ステップ３５０或いはステップ３６０にて、Ｉｓｕｍをゼロに戻すよう調整電圧Ｖｍが設定される。即ち、不足分を充電してＳＯＣが維持目標値まで増加するように調整電圧Ｖｍが決定される。ここで、ＳＯＣが維持目標値となるまでは、バッテリＢは充電傾向となるため、通常は上記ステップ３７０の指数Ｐは、Ｐ＞３００となり、ステップ３８０〜ステップ４００の処理は行われない。
【００４９】
また、ステップ３９０においてＳＯＣが９５％以上の場合は、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍはゼロのままであり、現状のＳＯＣを維持するよう上記ステップ３５０或いはステップ３６０にて調整電圧Ｖｍが設定される。この場合には、実施形態１で述べたように、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリＢへの充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖｍが制御されることになる。
【００５０】
ステップ４１０では、イグニッションスイッチＩＧがオフされたかどうかを判定し、判定が肯定された場合は、ステップ４２０で現段階における残存容量ＳＯＣがマイクロコンピュータ７０のＲＡＭに記憶保存される。一方、判定が否定された場合は、ステップ３１０以後の処理が繰り返される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態３では、充電分極の影響が小さいと判断した場合にのみ、電流積算で算出した残存容量ＳＯＣ（ステップ３３０）を予め記憶したマップから求めたＳＯＣｍ（ステップ３８０）で校正している。これにより、充電分極の影響が小さい時のバッテリＢの電圧、電流、温度データのみを選別し、このデータを用いてバッテリＢの残存容量を検出することになる。この結果、より高精度でバッテリＢの充電状態を管理することができる。
【００５２】
なおステップ３９０に続いて、ＳＯＣが目標値に対して例えば９８％より大きいか否かの判定を追加して、判定が肯定された場合は、上記式（６）に基づき充放電容量の積算値Ｉｓｕｍを決定して充電制御するようにしてもよい。この場合は、さらに燃費を向上することが期待できる。
【００５３】
また、実施形態２において、補充電が完了した後の維持制御中にステップ３７０〜４００の処理を実施するようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流センサによる検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧がレギュレータによって制御されるので、バッテリの過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００５５】
また、車両始動前の放置状態で自己放電した電池容量を回復でき、車両をスムースに再始動することができる。
【００５６】
また、車両始動前の放置状態で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残存容量を所定値以上確保できると共に、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００５７】
また、電池が充放電の繰り返しにより分極状態となっても、正確に電池の残存容量を検出でき、電池状態に応じた適切な調整電圧を設定できる。このため、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００５８】
また、充電分極の影響が小さい電圧、電流データをより正確に選別できる。これにより、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装置の実施形態１の構成例を示す図である。
【図２】図１に示された実施形態１の動作フローを示す図である。
【図３】図２に示された動作フローにおける調整電圧の補正量ΔＶｍを求めるためのマップの例を示す図である。
【図４】本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装置の実施形態２の構成例を示す図である。。
【図５】図４に示された実施形態２の動作フローを示す図である。。
【図６】図５に示された動作フローにおける調整電圧Ｖｍを求めるための図である。
【図７】図５に示された動作フローにおける補充電完了判定電流を求めるためのマップの例を示す図である。
【図８】本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装置の実施形態３の動作フローを示す図である。
【図９】ＳＯＣ５０％で充電と放電を中止した場合の電圧変化と電圧変化速度の絶対値を示す図である。
【符号の説明】
１０交流発電機、２０整流器、３０レギュレータ、４０電流センサ、５０電圧センサ、６０温度センサ、７０マイクロコンピュータ、Ｂバッテリ、Ｌ負荷。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging control device for a vehicular secondary battery for appropriately controlling a charging state of a secondary battery mounted on the vehicle.
[0002]
[Prior art]
The secondary battery mounted on the vehicle is normally charged by the output voltage of the AC generator, and discharged to various loads provided in the vehicle. The charging voltage at the time of charging and the discharging voltage at the time of discharging are controlled by a regulator, and this charging / discharging voltage is hereinafter referred to as an adjustment voltage.
[0003]
In such charge control of the secondary battery, in order to efficiently charge the battery, the adjustment voltage at the time of charging is set to about 13.5V to 14.5V higher than the rated voltage 12V of the battery. Is common.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional charge control, when the vehicle is running at a high speed and the battery load is low, the battery seems to be overcharged, the battery is slid, and the burden on the internal combustion engine is increased, resulting in a deterioration in fuel consumption. There was a problem.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a charging control device for a secondary battery for a vehicle that can appropriately control the charging state of the secondary battery.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a charging control device for a secondary battery for a vehicle, comprising an AC generator, a secondary battery charged by an output voltage of the AC generator, and charging of the secondary battery. It is used in a vehicle having a regulator for controlling the adjustment voltage, which is a discharge voltage, and a current detection means for detecting the current flowing in the secondary battery, and is obtained from the detected current by the current detection means when the ignition switch of the vehicle is turned on. The charge / discharge capacity integrated value is reset to zero, and in subsequent charge / discharge, the regulator is caused to control the adjustment voltage so that the charge / discharge capacity integrated value becomes zero.
[0007]
According to the above configuration, the regulator voltage is controlled by the regulator so that the integrated value of the charge / discharge capacity obtained from the current detected by the current detecting means becomes zero, so that overcharge of the secondary battery can be prevented and fuel consumption is deteriorated. , Battery leakage can be suppressed.
[0008]
In the charging control device, immediately after starting the vehicle, the adjustment voltage is controlled so that the integrated value of the charge / discharge capacity increases by a predetermined amount , and then the integrated value of the charge / discharge capacity is reset to adjust the adjusted voltage. is controlled, characterized in Rukoto.
[0009]
According to the above configuration, the self-discharged battery capacity can be recovered in the state of being left before starting the vehicle, and the vehicle can be restarted smoothly.
[0010]
Moreover, it is a charging control device for a secondary battery for a vehicle, and a regulator that controls an AC generator, a secondary battery that is charged by an output voltage of the AC generator, and an adjustment voltage that is a charge / discharge voltage of the secondary battery When it is used in a vehicle comprising a voltage detector for detecting a terminal voltage of the secondary battery, current detecting means for detecting a current flowing in the secondary battery, and a temperature detecting means for detecting a temperature of the secondary battery, vehicle Immediately after start-up, supplementary charging is performed in which the integrated value of the charge / discharge capacity obtained from the current detected by the current detecting means is increased by a predetermined amount, and the detected current in this auxiliary charging is a predetermined value set in advance according to the voltage and temperature. reset if smaller than supplementary charging completion determination current integrated value of the discharge capacity to zero, the subsequent charge and discharge, the regulator, the integrated value of the charge and discharge capacity was determined from the detected current by the current detecting means Characterized in that to control the adjustment voltage such that b.
[0011]
According to the above configuration, even when there is self-discharge in the state of being left before starting the vehicle, the remaining capacity of the battery can be secured at a predetermined value or more at the start, and overcharge of the secondary battery can be prevented, fuel consumption is deteriorated, Battery leakage can be suppressed.
[0012]
Moreover, it is a charging control device for a secondary battery for a vehicle, and a regulator that controls an AC generator, a secondary battery that is charged by an output voltage of the AC generator, and an adjustment voltage that is a charge / discharge voltage of the secondary battery Voltage detection means for detecting the terminal voltage of the secondary battery, current detection means for detecting the current flowing through the secondary battery, temperature detection means for detecting the temperature of the secondary battery, and charge / discharge history of the secondary battery The charge / discharge capacity integrated value obtained from the current detected by the current detection means when the ignition switch of the vehicle is turned on is set to zero. reset, in the subsequent charge and discharge, the voltage of the secondary battery effect of charge polarization less by polarization state estimating means, current, and selecting only the temperature data, the remaining capacity of the secondary battery by using this data Detecting, if this remaining capacity exceeds a predetermined value, the regulator, to control the regulated voltage as an integrated value of the charge and discharge capacity is zero, does not exceed a predetermined value, so that it can charge the shortage The adjustment voltage is controlled.
[0013]
According to the said structure, even if a battery will be in a polarization state by repetition of charging / discharging, the remaining capacity of a battery can be detected correctly and the appropriate adjustment voltage according to a battery state can be set. For this reason, the overcharge of the secondary battery can be prevented, and the deterioration of the fuel consumption and the liquid leakage of the battery can be suppressed.
[0014]
In the above charging control device, the polarization state estimating means detects the polarization state by paying attention to the voltage change based on the activation polarization among the voltage changes of the secondary battery caused by charging / discharging.
[0015]
According to the above configuration, voltage and current data that are less affected by charge polarization can be more accurately selected. Thereby, the overcharge of the secondary battery can be prevented, and the deterioration of the fuel consumption and the liquid leakage of the battery can be suppressed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1 shows a configuration example of Embodiment 1 of a charging control device for controlling charging of an automobile battery B according to the present invention. The battery B is constituted by a lead storage battery or the like which is a kind of secondary battery.
[0018]
As shown in FIG. 1, the charging control apparatus according to the present embodiment includes an AC generator 10 (hereinafter referred to as a generator 10), a rectifier 20, and a regulator 30. The generator 10 is driven by the engine of the automobile to generate an alternating voltage. The rectifier 20 rectifies the AC voltage of the generator 10 to generate a rectified voltage, and supplies the rectified voltage to the battery B and the regulator 30. The regulator 30 is controlled by a microcomputer 70 to be described later to control the rectified voltage of the rectifier 20 and outputs the adjusted voltage to the battery B and the electric load L.
[0019]
In addition, the charging control device includes a current sensor 40 as a current detection unit and a microcomputer 70. The current sensor 40 detects the charging current or discharging current of the battery B.
[0020]
The microcomputer 70 executes the control program according to the flowchart shown in FIG. The microcomputer 70 calculates the charge / discharge balance of the battery B based on the detection value of the current sensor 40, executes processing required for control of the regulator 30, data storage processing, and the like during execution of the control program. Note that the microcomputer 70 is always powered from the battery B and is in an operating state, and starts execution of the control program when the ignition switch IG of the automobile is turned on. The control program is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70.
[0021]
Next, the operation of the control program will be described with reference to FIG. As described above, when the execution of the control program is started, in step 100, the value of the variable Isum for storing the integrated value of the charge / discharge capacity obtained from the current flowing through the battery B is reset to zero.
[0022]
Next, the processing of steps 110 to 150 is performed every cycle Δt (sec). In step 110, the detection current I of the current sensor 40 is read. Then, in step 120, the charge / discharge capacity integrated value Isum is calculated according to the detected current I (positive is charged) and the current integrated value Isum 'of one cycle before based on the following equation (1). .
[Expression 1]
Isum = Isum ′ + I × Δt (1)
Here, Isum is a unit of current × time, that is, a unit of charge / discharge capacity.
[0023]
Further, in step 130, the adjustment voltage correction amount ΔVm is calculated based on the charge / discharge capacity integrated value Isum obtained in step 120, for example, using the map shown in FIG.
[0024]
In step 140, the adjustment voltage Vm is calculated according to the adjustment voltage Vm ′ of the previous cycle and the adjustment voltage correction amount ΔVm based on the following equation (2).
[Expression 2]
Vm = Vm ′ + ΔVm (2)
[0025]
Based on the Vm calculated as described above, the microcomputer 70 controls the regulator 30 so that the adjustment voltage becomes Vm.
[0026]
Here, as described above, the correction amount ΔVm of the adjustment voltage is calculated using the map shown in FIG. 3. This map shows that ΔVm decreases as the integrated value Isum of the charge / discharge capacity increases. , Isum is configured so that ΔVm increases when the value of Isum is small. Therefore, when the value of Isum increases, the adjustment voltage Vm decreases and the amount of charge to the battery B decreases. Conversely, as the value of Isum decreases, Vm increases and the amount of charge to battery B increases. As a result, combined with the discharge from the battery B to the load L, the integrated value Isum of the charge / discharge capacity obtained from the current detected by the current sensor 40, that is, the integrated value of the charge / discharge amount to the battery B becomes zero. Thus, the adjustment voltage Vm is controlled.
[0027]
With the configuration described above, overcharging of the battery B can be prevented, and liquid leakage of the battery B can also be suppressed. Moreover, since the power used for power generation can be saved, deterioration of the fuel consumption of the engine can also be prevented.
[0028]
In addition, when Vm calculated as described above is equal to or higher than a preset upper limit value, it is corrected to an upper limit value, and when it is equal to or lower than a preset lower limit value, it is corrected to a lower limit value.
[0029]
Further, immediately after the vehicle is started, there is a possibility that the battery capacity is reduced due to the self-discharge of the battery B. Therefore, immediately after the start, the adjustment voltage Vm is set to the upper limit value until the value of Isum increases by a predetermined amount. You may make it charge supplementarily. In this case, after completion of auxiliary charging, the Isum is reset to zero again, and control is started from step 120 in FIG.
[0030]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 shows a configuration example of Embodiment 2 of the charging control device for controlling charging of the automobile battery B according to the present invention. In the second embodiment, in addition to FIG. 1 showing the configuration of the first embodiment, a voltage sensor 50 as a voltage detection means and a temperature sensor 60 as a temperature detection means are provided. The voltage sensor 50 detects the terminal voltage of the battery B. The temperature sensor 60 detects the liquid temperature of the battery B and the case temperature of the side surface or the bottom surface.
[0031]
The characteristic point of the second embodiment is that the battery B is supplemented immediately after the vehicle is started, and the microcomputer 70 executes a supplementary charging completion determination described later. When this auxiliary charge completion determination is executed, steps 210 to 230 of the flowchart of FIG. 5 are executed instead of steps 110 to 140 of the flowchart of FIG. 2. Note that the adjustment voltage Vm during this period is set slightly higher than usual according to the battery temperature T, for example, as shown in FIG. Further, after the completion of the auxiliary charging, the control is executed so that the integrated value Isum of the charge / discharge capacity becomes zero. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0032]
Next, the control program added to the first embodiment will be described with reference to FIG. In step 210, the detection current I of the current sensor 40, the detection voltage V of the voltage sensor 50, and the detection temperature T of the temperature sensor 60 are read. Then, in step 220, the data of the voltage V and temperature T read in step 210 are input into the auxiliary charge completion determination current map for the preset voltage and temperature shown in FIG. The current Ih is obtained. Here, the determination current Ih may be obtained by linear interpolation of the map shown in FIG.
[0033]
Next, when the detection current I is smaller than the determination current Ih, the process proceeds to the next step 230, the charge / discharge capacity integrated value Isum is reset to zero, and the operation of the first embodiment shown in FIG. Transition.
[0034]
With the configuration as described above, the remaining capacity of the battery can be secured at a predetermined value or more at the start-up even when there is self-discharge in the state left before starting the vehicle. Further, overcharging of the battery B can be prevented, and liquid leakage of the battery B can also be suppressed. Furthermore, since the power used for power generation can be saved, deterioration of the fuel consumption of the engine can also be prevented.
[0035]
Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 shows an operation flow of Embodiment 3 of the charging control device for controlling charging of the automobile battery B according to the present invention. In the third embodiment, the flowchart shown in FIG. 8 is employed instead of the flowchart of FIG. 2 or FIG. Therefore, in the third embodiment, the microcomputer 70 described in the second embodiment executes charging control of the battery B according to the flowchart of FIG. 8 instead of the flowchart of FIG. 2 or FIG. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
[0036]
In the third embodiment configured as described above, the execution of the control program is started by turning on the ignition switch IG of the automobile.
[0037]
Next, the operation of the control program will be described with reference to FIG. As described above, when the execution of the control program is started, in step 300, the state of charge of the battery B when the ignition switch IG is turned off is stored in step 420 before the ignition switch IG is turned on. The remaining capacity SOC is read from the RAM of the microcomputer 70 as the last SOCo. Further, a variable Isum for accumulating and storing the current flowing through the battery B and a value of a polarization index P representing a battery polarization state, which will be described later, are reset to zero. Here, the remaining capacity SOC is an actual capacity ratio of the battery B expressed in%.
[0038]
Next, the processing of steps 310 to 410 is performed every cycle Δt (sec). In step 310, the detected current I of the current sensor 40, the detected voltage V of the voltage sensor 50, and the detected temperature T of the temperature sensor 60 are read. In step 320, the integrated value Isum of the charge / discharge capacity is calculated according to the detected current I (positive is charged) based on the above equation (1). In the next step 330, the remaining capacity SOC is calculated according to the integrated value Isum of the charge / discharge capacity and the previous value SOCo based on the following equation (3).
[Equation 3]
SOC = SOCo + (Isum × 100 / C) (3)
However, in this formula (3), C represents the rated capacity (A · sec) of the battery B.
[0039]
Further, in step 340, an index P representing the polarization state of the battery B is calculated according to the detected current I, that is, from the charge / discharge history of the battery B, based on the following equation (4), for example.
[Expression 4]

[0040]
However, in Formula (4), (gamma) is a correction term with respect to the fluctuation | variation of the charging efficiency of the battery B (It becomes the value of 0-1 at the time of charge of the battery B, but becomes 1 when charging / discharging is repeated). t is time (sec). Id is a correction term due to activation polarization in the battery B. If Po is the value of the exponent P immediately before t1, and a and b are time constants, respectively, Id = a × Po when Po> 0, Id = 0 when Po = 0, When Po <0, Id = b × Po. The reason why the time constants a and b are properly used is that the influence time of activation polarization is different after discharge and after charge. Equation (4) is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70 and constitutes the polarization state estimating means according to the present invention.
[0041]
FIG. 9 shows the voltage change and the absolute value | ΔV | of the change rate when charging and discharging are stopped at SOC 50%. In the present invention, the time until the voltage change rate | ΔV | at which the influence of the activation polarization having a fast reaction rate is strongly influenced, for example, | ΔV | = 1 mV / sec, is represented by the time constant a, adopted for b. That is, a = 1/100 and b = 1/40. This indicates that the rate of elimination of the effect of charge polarization takes about 100/40 times that of discharge polarization.
[0042]
In step 350, the correction amount ΔVm of the adjustment voltage Vm is calculated according to the integrated value Isum of the charge / discharge capacity obtained in step 320, for example, according to the map shown in FIG.
[0043]
In step 360, the adjustment voltage Vm is calculated according to the adjustment voltage correction amount ΔVm based on the above-described equation (2). As described in the first embodiment, when the calculated Vm is equal to or higher than the preset upper limit value, the upper limit value is corrected. When the calculated Vm is equal to or lower than the preset lower limit value, the lower limit value is corrected.
[0044]
In step 370, it is determined whether or not the index P is greater than, for example, 300 (A · sec). If the determination is affirmative, the charge / discharge history before the current time is a tendency to charge, and the detection voltage V and the detection current I are considered to be largely affected by the charge polarization, so step 410 is performed without correcting the SOC. Proceed to
[0045]
If the determination is negative, that is, if it is considered that the influence of the charge polarization is small, the process proceeds to step 380, and the voltage and current with respect to the remaining capacity SOC in which the data of the detection voltage V, current I and temperature T are stored in advance for each temperature. The remaining capacity SOCm of the battery B is obtained. When the SOCm value is different from the SOC value calculated in the previous step 330, the SOC is calibrated based on the following equation (5) when the detection accuracy is taken into account, for example, when the difference is ± 2% or more. .
[Equation 5]
SOC = (SOC + SOCm) / 2 (5)
[0046]
Further, in order to prepare for the next processing, the above-mentioned SOCo is replaced with SOC, and the value of Isum is reset to zero.
[0047]
In step 390, it is determined whether or not the SOC is larger than a target value for SOC maintenance control, for example, 95%. If the SOC is smaller than 95%, in the following step 400, the integrated value Isum of the charge / discharge capacity previously reset to zero is determined based on the following equation (6).
[Formula 6]
Isum = (SOC-95) / 100 × C (6)
[0048]
As a result of this processing, Isum always becomes a negative value, and therefore, in step 350 or step 360, the adjustment voltage Vm is set so as to return Isum to zero. That is, the adjustment voltage Vm is determined so that the shortage is charged and the SOC increases to the maintenance target value. Here, since the battery B tends to be charged until the SOC reaches the maintenance target value, normally, the index P in step 370 is P> 300, and the processing from step 380 to step 400 is not performed.
[0049]
Further, when the SOC is 95% or more in step 390, the integrated value Isum of the charge / discharge capacity remains zero, and the adjustment voltage Vm is set in step 350 or step 360 so as to maintain the current SOC. . In this case, as described in the first embodiment, the adjustment voltage Vm is controlled so that the integrated value Isum of the charge / discharge capacity, that is, the integrated value of the charge / discharge amount to the battery B becomes zero. .
[0050]
In step 410, it is determined whether the ignition switch IG has been turned off. If the determination is affirmative, the remaining capacity SOC at the current stage is stored and saved in the RAM of the microcomputer 70 in step 420. On the other hand, if the determination is negative, the processing after step 310 is repeated.
[0051]
As described above, in the third embodiment, only when it is determined that the influence of the charge polarization is small, the SOC m (step 380) obtained from the map in which the remaining capacity SOC calculated by the current integration (step 330) is stored in advance. It is calibrated with. Thus, only the voltage, current, and temperature data of the battery B when the influence of the charge polarization is small is selected, and the remaining capacity of the battery B is detected using this data. As a result, the state of charge of the battery B can be managed with higher accuracy.
[0052]
In addition, following step 390, when the determination whether SOC is larger than 98% with respect to a target value is added and determination is affirmed, the integrated value of charging / discharging capacity | capacitance based on said Formula (6). Charging control may be performed by determining Isum. In this case, it can be expected to further improve fuel efficiency.
[0053]
Moreover, in Embodiment 2, you may make it implement the process of steps 370-400 during the maintenance control after supplementary charging is completed.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the adjustment voltage is controlled by the regulator so that the integrated value of the charge / discharge capacity obtained from the current detected by the current sensor becomes zero, overcharge of the battery can be prevented, Deterioration of fuel consumption and battery dripping can be suppressed.
[0055]
Further, the self-discharged battery capacity can be recovered in the state of being left before starting the vehicle, and the vehicle can be restarted smoothly.
[0056]
In addition, even if there is self-discharge in the state of standing before starting the vehicle, the remaining capacity of the battery can be secured at a predetermined value or more at the start, and the secondary battery can be prevented from being overcharged. Can be suppressed.
[0057]
In addition, even when the battery is in a polarized state due to repeated charge and discharge, the remaining capacity of the battery can be accurately detected, and an appropriate adjustment voltage can be set according to the battery state. For this reason, the overcharge of the secondary battery can be prevented, and the deterioration of fuel consumption and the liquid leakage of the battery can be suppressed.
[0058]
In addition, voltage and current data that are less affected by charge polarization can be more accurately selected. Thereby, the overcharge of the secondary battery can be prevented, and the deterioration of the fuel consumption and the liquid leakage of the battery can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of Embodiment 1 of a charging control device for a secondary battery for a vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation flow of the first embodiment shown in FIG. 1;
3 is a diagram showing an example of a map for obtaining a correction amount ΔVm of the adjustment voltage in the operation flow shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a second embodiment of the charging control apparatus for a vehicle secondary battery according to the present invention. .
FIG. 5 is a diagram showing an operation flow of the second embodiment shown in FIG. 4; .
6 is a diagram for obtaining an adjustment voltage Vm in the operation flow shown in FIG.
7 is a diagram showing an example of a map for obtaining a supplementary charging completion determination current in the operation flow shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an operation flow of a third embodiment of the charging control apparatus for a vehicular secondary battery according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing absolute values of voltage change and voltage change speed when charging and discharging are stopped at an SOC of 50%.
[Explanation of symbols]
10 AC generator, 20 rectifier, 30 regulator, 40 current sensor, 50 voltage sensor, 60 temperature sensor, 70 microcomputer, B battery, L load.

Claims

An alternating current generator, a secondary battery charged by an output voltage of the alternating current generator, a regulator that controls an adjustment voltage that is a charge / discharge voltage of the secondary battery, and a current that detects a current flowing through the secondary battery And a charge / discharge capacity integrated value obtained from a current detected by the current detection means when the ignition switch of the vehicle is turned on, is reset to zero. the regulator, prior KiTakashi discharge capacity of the integrated value charge control device for a secondary battery for a vehicle, characterized in that to control the adjustment voltage such that the zero.

2. The charge control device according to claim 1, wherein immediately after the vehicle is started, the adjustment voltage is controlled so that the integrated value of the charge / discharge capacity increases by a predetermined amount , and then the integrated value of the charge / discharge capacity is reset to charge control device for a secondary battery for a vehicle, characterized in Rukoto is controlled adjustment voltage.

An AC generator, a secondary battery that is charged by the output voltage of the AC generator, a regulator that controls an adjustment voltage that is a charge / discharge voltage of the secondary battery, and a voltage that detects a terminal voltage of the secondary battery A detection means, a current detection means for detecting a current flowing through the secondary battery, and a temperature detection means for detecting the temperature of the secondary battery, are used in a vehicle, and are detected by the current detection means immediately after starting the vehicle. Complementary charging in which the integrated value of the charge / discharge capacity obtained from the current is increased by a predetermined amount is performed, and the detected current in the auxiliary charging is smaller than a predetermined auxiliary charging completion determination current set in advance according to the voltage and temperature. If the integrated value of the charging and discharging capacity is reset to zero in the subsequent charge and discharge, the regulator, the integrated value of the previous KiTakashi discharge capacity to control the adjustment voltage such that the zero Charge control device for a secondary battery for a vehicle according to claim.

An AC generator, a secondary battery that is charged by the output voltage of the AC generator, a regulator that controls an adjustment voltage that is a charge / discharge voltage of the secondary battery, and a voltage that detects a terminal voltage of the secondary battery Detecting means; current detecting means for detecting a current flowing through the secondary battery; temperature detecting means for detecting a temperature of the secondary battery; and a polarization state of the secondary battery from a charge / discharge history of the secondary battery. The charge / discharge capacity integrated value obtained from the current detected by the current detection means when the ignition switch of the vehicle is turned on is reset to zero. in discharge, the polarization state estimation means by the voltage of the secondary battery is less affected charge polarization, current, and selecting only the temperature data, the remaining of the secondary battery by using this data Detecting the amount, if this remaining capacity exceeds a predetermined value, the regulator, before the integrated value of KiTakashi discharge capacity was the control of the adjustment voltage such that the zero and does not exceed a predetermined value, insufficient A charge control device for a secondary battery for a vehicle, wherein the adjustment voltage is controlled so as to charge the battery.

5. The charge control device according to claim 4, wherein the polarization state estimation unit detects a polarization state by paying attention to a voltage change based on activation polarization among voltage changes of the secondary battery caused by charge and discharge. A charge control device for a secondary battery for a vehicle.