JP4565771B2

JP4565771B2 - バッテリ充電制御装置

Info

Publication number: JP4565771B2
Application number: JP2001142245A
Authority: JP
Inventors: 克英菊地; 哲郎菊地; 晋二岸田; 章二堀江; 信二石本
Original assignee: Panasonic Corp; Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp; GS Yuasa International Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp; GS Yuasa International Ltd; Soken Inc; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP2002345164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ充電制御装置に関し、特に、バッテリの劣化判定を行うことができる車両用のバッテリ充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの劣化判定を行う技術として、バッテリの内部抵抗を計測してバッテリの劣化を判定する方法がある。この方法は、内部抵抗の増大に伴うバッテリの放電能力の低下を検知するもので、バッテリ電圧と電流の分布から内部抵抗を計測し、内部抵抗の増大を検出すると、バッテリが劣化したと判定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリにおいては、内部に微短絡が発生することがある。この場合、内部抵抗が実際には増大していても、内部抵抗を計測すると低い値を検出することになる。したがって、バッテリの内部抵抗によりバッテリの劣化を判定する方法では、バッテリが、内部の微短絡により寿命に達した場合は、劣化を判定できないという問題が生じている。
【０００４】
本発明は、バッテリが内部で微短絡を起こした場合でも、バッテリの劣化を判定することができるバッテリ充電制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。
本発明のバッテリ充電制御装置は、所定期間ごとに、バッテリの充電電圧を所定値に制御してバッテリを満充電にする。
図１は、バッテリを定電圧充電したときのバッテリ端子電圧と充放電電流の時間変化を示し、（Ａ）は正常なバッテリの場合、（Ｂ）は微短絡を起こしたバッテリの場合を示す。ここで、正常なバッテリでは、充電反応が飽和状態に近づくにつれて電流が垂下する。これに対し、微短絡を起こした場合には、充電反応が飽和状態に近づいても、電流が数Ａ程度までしか低下せず、それ以下に垂下しなくなる。
【０００６】
本発明の第１の態様では、充電時にバッテリの端子電圧及びバッテリの充放電電流を検出し、端子電圧及び充電電流が所定の満充電範囲内に属するとき、満充電になったと判定する。満充電になってから、所定期間経過するまでは定ＳＯＣ制御モードでの充電を行う。バッテリ内部に微短絡が発生していると、正常なバッテリであれば満充電になるはずの時間が経過しても、電流は所定値まで低下しない。したがって、充電電圧を所定値にしてから所定時間が経過した場合は、バッテリに劣化が生じたと判定することができる。
【０００７】
本発明の第２の態様では、バッテリの充放電電流に基づいてバッテリの残存容量を予測し、残存容量の予測値が満充電時の容量を超える所定値以上になったときに、バッテリが劣化したと判定する。バッテリに微短絡が発生すると、充電反応が飽和状態に近づいても満充電の判定はされないので、残存容量の予測値が満充電時の容量を超えることとなる。したがって、バッテリの残存容量が満充電時の容量を超える所定値以上になったときは、バッテリが劣化したと判定することができる。
【０００８】
本発明によれば、バッテリが内部で微短絡を起こした場合でも、バッテリの劣化を判定することができるバッテリ充電制御装置を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図を用いて説明する。なお、以下においては、電圧、電流、時間、残存容量などについて具体的数値を用いて説明するが、これらの数値は、単なる例示であって、その他の数値を採用可能なものである。
図２は、本発明を適用したバッテリ充電制御装置の回路構成を示す。
【００１０】
エンジンにより回転駆動される発電機４から、電気負荷５及びバッテリ３に発生電力が供給される。バッテリ３の端子電圧は電圧センサ６により検出され、充放電電流は電流センサ２により検出され、各計測値がマイクロコンピュータ１（以下、「マイコン」と言う。）に入力される。マイコン１は、発電機４の発電電圧を、バッテリ３が過充電とならないように制御する。
【００１１】
なお、バッテリ３が過充電とならないような発電電圧の制御として、バッテリ３の残存容量が満充電より２から２０％低い領域になるように制御する方法がある。この方法によれば、過充電が避けられるのでバッテリの寿命を延ばすことができるだけでなく、２から２０％低い領域は、バッテリの充電効率の良い領域であるので、燃費を向上させることができる。
【００１２】
バッテリ３のＳＯＣ（充電状態）は、測定した充放電電流値を積算することにより算出される。このとき、誤差もＳＯＣに積算されることとなる。そこで、定期的に、バッテリ３が満充電になるように発電機４の発電量を制御する。満充電になったと判定されたときに、ＳＯＣを満充電の値にセットすることにより、誤差がリセットされることとなる。
【００１３】
満充電の判定は、バッテリ３の充電電圧を所定値に制御しているとき、電流値が基準値以下になると満充電になったと判定される。
バッテリ３の劣化の判定は、図１を用いて既に説明したように、所定の充電状態から満充電となるまでの経過時間が所定値より大きくなった場合、又は、充放電電流を積算した残存容量の予測値が所定値より大きくなった場合に劣化したと判定する。
【００１４】
図３を用いて、マイコン１による処理を説明する。図示の処理は、エンジンがオンとなるとスタートする。
最初に、初期設定処理として、前回動作時のＳＯＣ（充電状態）の最終値を読み込む（Ｓ１）。このＳＯＣは、以後行われる電流積算の初期値となる。
バッテリの電流、電圧を計測し（Ｓ２）、電流値を積算してＳＯＣを算出する（Ｓ３）。
【００１５】
次に、以前にバッテリ３が満充電になったと判定されてからの経過時間が、５時間以上経過したか否かが判定される（Ｓ４）。なお、この経過時間とは、エンジンがオンとなっている状態のときのみカウントされる時間である。
Ｓ４で５時間経過していなければ、発電電圧の制御モードを、定ＳＯＣ制御モードにする（Ｓ８）。
【００１６】
図４のフローチャートを用いて、定ＳＯＣ制御モードについて説明する。
現在のＳＯＣ（充電状態）が満充電時の９０％以上であるか否かが判定される（Ｓ４１）。ここで、９０％以上であれば、発電電圧を、バッテリ３の起電圧以下の１２.０Ｖに制御する（Ｓ４２）。以下であれば、バッテリ３の起電圧以上の１４.５Ｖに制御する。
【００１７】
このように定ＳＯＣ制御モードで発電電圧を制御することにより、バッテリ３は、ＳＯＣが９０％以下となると充電され、以上となると放電をするので、過充電になることが防止できる。また、ＳＯＣは、バッテリ３の充電効率の良い領域である９０％にほぼ制御されるので、燃費を向上させることができる。なお、Ｓ８の処理は、定ＳＯＣ制御モードに代えて、その他の、過充電を防止できる制御モードとすることもできる。
【００１８】
Ｓ８に続いて、エンジンがオフであるか否かが判定される（Ｓ１１）。ここでエンジンがオンであればＳ２に戻り、Ｓ４で以前に満充電されてから５時間が経過したと判定されるまで、エンジンがオンである間、Ｓ３のＳＯＣの算出と、Ｓ８の定ＳＯＣ制御モードでの発電電圧制御が継続される。
以前に満充電してから５時間が経過すると、Ｓ４からＳ５へ進み、発電電圧の制御モードを、定電圧制御モードとし、以下、バッテリ３を満充電とするための制御が行われる。
【００１９】
図５のフローチャートを用いて定電圧制御モードについて説明する。定電圧制御モードでは、発電電圧は、バッテリ３の起電圧以上の１４.５Ｖとされる（Ｓ５１）。
次いで、満充電となったか否かが判定される（Ｓ６）。図１を用いて既に説明したように、定電圧制御でバッテリ充電を行い、満充電となると充電電流が十分に垂下する。したがって、Ｓ５で定電圧制御した状態で計測した電流値が判定値以下となると、満充電と判定する。
【００２０】
Ｓ６で満充電と判定されない場合は、Ｓ９で、定電圧制御モードに移行後、１時間が経過したか否かが判定される。ここでＮＯであれば、Ｓ１１からＳ２へ戻り、Ｓ３のＳＯＣの算出と、Ｓ５の定電圧制御モードでの充電が継続される。
充電が進行し、Ｓ６で満充電と判定されると、Ｓ７へ進み、ＳＯＣを１００％（満充電時の容量）に修正する。また、満充電と判定されてからの経過時間もリセットされる。したがって、次にＳ４へ進んだ時は、Ｓ８へ進むこととなり、図４に示した定ＳＯＣ制御モードで運転される。この状態は、経過時間が５時間以上となるまで継続する。
【００２１】
Ｓ９で、ＹＥＳであれば、Ｓ１０で、バッテリ３が劣化したと判定する。ここでＹＥＳになるのは、定電圧制御モードに移行してから１時間が経過してもＳ５で満充電の判定がされない場合である。図１を用いて既に説明したように、バッテリ３に微短絡が発生すると、満充電となるはずの時間が経過しても電流は十分に垂下しないので、満充電の判定はされない。したがって、満充電と判定されないまま所定時間の１時間が経過すると、バッテリ３が劣化したと判定する。
【００２２】
なお、Ｓ９、Ｓ１０では、時間経過に基づいて劣化を判定しているが、この代わりに、ＳＯＣに基づいて劣化を判定することもできる。図１を用いて既に説明したように、電流積算で求めたＳＯＣが満充電時の値の１００％を超えても、満充電の判定はされない。したがって、満充電と判定されないままＳＯＣが１３０％以上となった場合は、同様に劣化と判定できる。
【００２３】
エンジンがオンの間、以上説明したＳ２〜Ｓ１１までの処理が繰り返される。
そして、エンジンがオフとなると、Ｓ１２へ進み、ＳＯＣをメモリに保存して処理を終了する。次にエンジンがオンとされると、図３の処理が再開され、Ｓ１でメモリに保存したＳＯＣが読み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリを定電圧充電したときのバッテリ端子電圧と充放電電流の時間変化を示す図である。
【図２】本発明を適用したバッテリ充電制御装置の回路構成を示す図である。
【図３】図２のマイコンの動作を示すフローチャートである。
【図４】図３の処理における定ＳＯＣ制御モードを示すフローチャートである。
【図５】図３の処理における定電圧制御モードを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…マイコン
２…電流センサ
３…バッテリ
４…発電機
５…電気負荷
６…電圧センサ

Claims

エンジンにより回転駆動される発電機と、この発電機からの発生電力を並列に接続された電気負荷及びバッテリに供給すると共に、前記発電機の発電電圧を所定の電圧に制御することにより前記バッテリの充電電圧を制御する車両用のバッテリ充電制御装置において、
前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記端子電圧及び前記検出電流のうち充電電流が所定の満充電範囲内に属するとき、前記バッテリを満充電と判定する満充電判定手段と、
満充電と判定された後、所定期間経過したか否かを判定する手段と、
前記所定期間経過するまでは定ＳＯＣ制御モードでの充電を行う手段と、
前記所定期間経過ごとに、前記バッテリの充電電圧を所定値に制御して満充電にする手段と、
前記充電電圧を所定値にしてから、前記満充電判定手段により満充電判定するまでの経過時間を計時する計時手段と、
この計時手段により計時した経過時間が所定時間以上経過すると、前記バッテリが劣化したと判定する劣化判定手段と、
を具備することを特徴とするバッテリ充電制御装置。
エンジンにより回転駆動される発電機と、この発電機からの発生電力を並列に接続された電気負荷及びバッテリに供給すると共に、前記発電機の発電電圧を所定の電圧に制御することにより前記バッテリの充電電圧を制御する車両用のバッテリ充電制御装置において、
前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記検出した充放電電流を積算して前記バッテリの残存容量を予測する残存容量予測手段と、
前記端子電圧及び前記検出電流が所定の満充電範囲内に属するとき、前記バッテリを満充電と判定する満充電判定手段と、
満充電判定時に前記残存容量を満充電時の容量にリセットする手段と、
満充電と判定された後、所定期間経過したか否かを判定する手段と、
前記所定期間経過するまでは定ＳＯＣ制御モードでの充電を行う手段と、
前記所定期間経過ごとに、前記バッテリの充電電圧を所定値に制御して満充電にする手段と、
前記残存容量予測手段で予測した残存容量の予測値が前記満充電時の容量を超える所定値以上になったとき、前記バッテリが劣化したと判定する劣化判定手段と、
を具備することを特徴とするバッテリ充電制御装置。