JP4120261B2 - 車両用蓄電池の状態判別装置およびそれを備えた車両用蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用蓄電池の寿命や故障等を判別するための状態判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両用蓄電池は、エンジン始動用のセルモーター等の各種補機類やライト等に電力を供給するために用いられ、主に鉛蓄電池が使用されている。
【０００３】
このような車両用鉛蓄電池の状態判別方法として、蓄電池の開路電圧や所定負荷での放電電圧を測定し、これらの電圧値に基づいて良否判別を行う方法、また、電解液（希硫酸）の比重に基づいて良否判別を行う方法が一般に広く用いられている。
【０００４】
これらの方法は鉛蓄電池の劣化状態をある程度まで把握することは可能であるが、その劣化の原因を把握することができない。例えば車両を長期間放置した場合には車両の暗電流で放電状態になったり、ライト等のスイッチを切り忘れて放電状態になり、一時的にエンジン始動ができなくなるトラブルが発生する。一時的に放電状態となった蓄電池は補充電することにより、再び使用することができるが、前記したような電池電圧や電解液比重に基づく劣化判定ではいずれも蓄電池の劣化として判定されるので、車両ユーザーは一時的に放電したにすぎず、補充電により再使用できる蓄電池を劣化品として廃棄交換するという無駄が生じる。
【０００５】
また、車両側の何らかの異常、例えば発電機の故障が発生し、蓄電池が充電されないままに使用された結果、蓄電池が一時的に放電状態となったり、さらには過放電状態となり、エンジン始動できなくなるといったトラブルが発生した場合には車両ユーザーは蓄電池の劣化と認識し、車両側の異常を認識することができないため、適切な処置が行えないという課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は車両用蓄電池の劣化とその原因が蓄電池本体によるものか、車両側によるものかを判別し、車両ユーザに適切な処置を行えるよう状態を告知する車両用蓄電池の状態判別装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために本発明の請求項１に係る発明は、車両用蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、車両の運転状態をエンジン始動モード、運転モード、停止モードに判別するモード判別手段とを備え、前記の各モード毎に設定される所定電圧値と、各モード毎の測定電圧値とを組み合わせて照合することによって、蓄電池を正常、充電系異常、充電不足、放電異常及び寿命の状態として判別する蓄電池を電源とすることを特徴とした車両用蓄電池の状態判別装置を示すものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る発明は請求項１の構成を備えた車両用蓄電池の状態判別装置において、エンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）が所定値以下もしくはこの電池電圧（Ｖｉ）と停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）との差分（Ｖｓ−Ｖｉ）が所定値以上となった時に蓄電池の寿命と判定することを示すものである。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２の構成を備えた車両用蓄電池の状態判別装置において、第１回目のエンジン始動モードを検知して計時を開始するタイマーを備え、所定時間経過後、蓄電池交換を告知する表示を行うことを示すものである。
【００１０】
そして、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１、２もしくは３のいずれかの状態判別装置を一体に備えた車両用蓄電池を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態における車両用蓄電池の状態判別装置の構成例を示す図である。蓄電池１に接続された電圧測定手段２によって蓄電池１の電池電圧が適切な時間間隔で連続して測定される。電圧測定手段２から出力された電圧測定信号はモード判別手段３に入力される。モード判別手段３は、電圧測定信号に基づいて車両の運転状態を判別する。この判別は電池電圧値とその時間変化によって行う。
【００１３】
すなわち、エンジン始動時においては大電流が急激に流れ、蓄電池電圧が急激に低下することから、電池電圧（Ｖ）がエンジン始動検知電圧（Ｖ１）よりも低く、かつ電池電圧（Ｖ）の時間変化（−ΔＶ／ΔＴ）が所定の閾値以上となった時にエンジン始動モードと判別し、この時の電池電圧（Ｖ）をエンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）として状態判別手段４に記憶させる。
【００１４】
車両の停止時において、蓄電池１は開放状態もしくは車両の暗電流によって放電される。蓄電池１の開放状態では蓄電池１の自己放電に基づき電池電圧は緩やかに低下する。また車両の暗電流によっても電池電圧は緩やかに低下する。したがって、電池電圧（Ｖ）の時間変化（−ΔＶ／ΔＴ）が所定の閾値以内となった時に停止モードと判別し、この間の電池電圧（Ｖ）を停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）として状態判別手段４に記憶させる。
【００１５】
そして上記したエンジン始動モードと停止モード以外の場合に運転モードとモード判別し、この間の電池電圧（Ｖ）を運転モードにおける電池電圧（Ｖｄ）として状態判別手段４に記憶させる。
【００１６】
なお、ここではモード判別を電池電圧とその時間変化によって行う例を述べたが、蓄電池１の充放電電流を電流センサー等によって検知し、充放電電流値と電池電圧の組み合わせによってモード判別を行うこともできる。この場合には充放電電流−電池電圧マップ上に各モードの領域を設定しておき、充放電電流値と電池電圧値からこのマップを参照してモード判別を行う。
【００１７】
状態判別手段４では各モードにおける電池電圧の組み合わせによって蓄電池の状態判別を行う。その判別基準を１２Ｖ鉛蓄電池の場合を例にとり以下に示す。
▲１▼蓄電池が正常の場合
運転モード時電池電圧（Ｖｄ）が１２．０Ｖ以上、１６．０Ｖ未満、
かつ停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）が１２．０Ｖ以上１３．２Ｖ以下、
かつエンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）が６．０Ｖ以上
▲２▼充電系異常の場合
運転モード時電池電圧（Ｖｄ）が１６．０Ｖ以上
▲３▼充電不足の場合
運転モードにおける電池電圧（Ｖｄ）が１２．０Ｖ未満
▲４▼放電異常の場合
停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）が１２．０Ｖ未満
▲５▼蓄電池寿命の場合
運転モード時電池電圧（Ｖｄ）が１２．０Ｖ以上、１６．０Ｖ未満、
かつ停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）が１２．０Ｖ以上１３．２Ｖ以下、
かつエンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）が６．０Ｖ未満
【００１８】
上記によって蓄電池の状態をいずれかの状態であると判別後、その判別結果を表示手段５によって表示する。その方法としてはＬＥＤ表示を行う等、様々な表示方法が適用できる。例えばＬＥＤ表示する場合には、複数のＬＥＤの発光色、点灯、消灯、点滅等の表示組み合わせによって判別結果を表示することができる。点滅表示を行えばその分の消費電力を抑制できるので好ましい。
【００１９】
上記したような本発明による蓄電池状態判別装置によれば蓄電池の劣化原因を表示することができるので、車両ユーザーはその原因に応じた適切な処置を行うことが可能となる。すなわち、充電系異常の場合には車両修理、充電不足・放電異常時にはその程度に応じて蓄電池の補充電もしくは交換、そして蓄電池寿命の場合には蓄電池の交換を行う。
【００２０】
ここで各モードにおける電池電圧の判定値を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、用いる電池の特性に応じて適した判定値を選択することができる。また、電圧の判定値を電池温度によって変化させることによって、広い温度領域で蓄電池の状態判別を精度良く行うことができる。電池温度は別途設けたサーミスタ等によって測定することができる。さらに、本発明の状態判別装置を蓄電池に固定して一体化することも可能である。
【００２１】
なお、電圧測定手段２、モード判別手段３、状態判別手段４および表示手段５への電力供給は蓄電池１によって行なわれる。
【００２２】
さらに好ましい例としては前記したような３つのモードでの電池電圧値の組み合わせに応じた状態判別に加えて、エンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）と停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）との差分（Ｖｓ−Ｖｉ）で判定すれば、車両間の放電電流値の差が判定精度に及ぼす影響を抑制し、さらに精度よく寿命判定することができる。
【００２３】
また、蓄電池の使用開始を検知し、タイマー計時を行い、蓄電池使用期間が所定期間以上で蓄電池の寿命判定した場合、蓄電池の交換をより使用者に強調して告知することも可能である。
【００２４】
さらに表示手段５を車両内に設けることもできる。この場合には判別装置本体から電波信号で車両内に設けた表示手段を作動させたり、車内ＬＡＮを利用し、ＥＣＵに状態判別信号を送出し、車両内のインストルメントパネル内に蓄電池の状態判別結果を表示することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、低価格で消費電力が少なく、車両用蓄電池の劣化とその原因が蓄電池本体によるものか、車両側によるものかを判別し、車両ユーザに適切な処置を行えるよう状態を告知する車両用蓄電池の状態判別装置を提供できることから、工業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における車両用蓄電池の状態判別装置の構成を示す図
【符号の説明】
１ 蓄電池
２ 電圧測定手段
３ モード判別手段
４ 状態判別手段
５ 表示手段

Claims (4)

1. 車両用蓄電池の電圧を測定する電圧測定手段と、車両の運転状態をエンジン始動モード、運転モード、停止モードに判別するモード判別手段とを備え、前記の各モード毎に設定される所定電圧値と、各モード毎の測定電圧値とを組み合わせて照合することによって、蓄電池を正常、充電系異常、充電不足、放電異常及び寿命の状態として判別する蓄電池を電源とすることを特徴とした車両用蓄電池の状態判別装置。
2. エンジン始動モードにおける電池電圧（Ｖｉ）が所定値以下もしくはこの電池電圧（Ｖｉ）と停止モードにおける電池電圧（Ｖｓ）との差分（Ｖｓ−Ｖｉ）が所定値以上となった時に蓄電池の寿命と判定する請求項１に記載の車両用蓄電池の状態判別装置。
3. 第１回目のエンジン始動モードを検知して計時を開始するタイマーを備え、所定時間経過後、蓄電池交換を告知する表示を行う請求項１もしくは２に記載の車両用蓄電池の状態判別装置。
4. 請求項１、２もしくは３のいずれかに記載の状態判別装置を備えた車両用蓄電池。

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