JP4652627B2 - Vehicle equipped with storage battery, vehicle having idling stop function, state determination device for storage battery mounted on vehicle having idling stop function, and method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池を搭載した自動車などの車両における蓄電池の残存容量を算出する装置およびその方法、アイドリングストップ機能を有する車両用蓄電池の充電状態判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄電池の残存容量ならびに劣化状態の検査方法については種々の方法が開発されている。たとえば、蓄電池を完全に放電させて容量を測定し、その容量から劣化状態を判定する方法が知られている。しかしながら、この方法は、蓄電池を完全に放電することが必要なため、使用中の蓄電池に適用することは難しく、測定時間も長いことから、実用的な方法ではなかった。特に、自動車用蓄電池にこの方法を用いることは極めて困難である。
そこで短時間に蓄電池の検査を行う方法が種々開発されてきた。
そのような方法について下記に例示する。
【０００３】
検査する蓄電池が鉛蓄電池である場合、短時間に検査を行う方法の例として、鉛蓄電池の電解液の比重を指標として残存容量を検査する方法が知られている。しかしながら、この方法は、電解液の濃度分布が不均一になる場合があり、鉛蓄電池の残存容量を正確に求めることができないという問題があった。
【０００４】
近年、電解液が極めて少ない、シール型鉛蓄電池が採用されつつあり、このような鉛蓄電池においては電解液の比重の測定が原理的に困難であり、比重による蓄電池の残存容量の検査は不可能である。
【０００５】
蓄電池の短時間検査方法として開発された他の方法として、蓄電池の内部インピーダンスを測定する方法が知られている。
その具体例としては、たとえば、特許公報第２５３６２５７号に開示されている方法について述べる。特許公報第２５３６２５７号に開示されている方法によれば、鉛蓄電池の内部インピーダンスの測定結果を、鉛蓄電池のインダクタンス成分Ｌ，電解液抵抗ＲΩ，電荷移動抵抗Ｒct，電気二重層容量Ｃd ，ワールブルグインピーダンスＷ，ワールブルグ係数σからなる等価回路に当てはめて最適解をもとめ、Ｌ，ＲΩ，Ｒct，Ｃd ，Ｗ，σの少なくとも一つを初期の値と比較して蓄電池の寿命を判定することができるとされている。
しかしながら、特許公報第２５３６２５７号に開示された方法を、自動車などの車両に搭載された鉛蓄電池の状態の検査に用いる場合、エンジンの回転に伴って稼働している発電機（オルタネータ）の影響、並びに、自動車に搭載された電装負荷などの装備の負荷変動の影響で、鉛蓄電池の内部インピーダンスの測定が困難になるので、鉛蓄電池の状態の検査が困難である。また、特許公報第２５３６２５７号に開示された方法を実現する装置は、構成がかなり大きく、高価なものになることが予想され、自動車に搭載するには実用的でないという問題があった。
【０００６】
蓄電池の短時間検査方法として開発された他の方法として、蓄電池から放電または充電される電流値を常時測定し、その電流測定値を積算して蓄電池の残存容量を求める方法（以下、電流積算法）が知られている。しかしながらこのような電流積算法においては、電流値の測定誤差により積算値（または収支量（以下、本明細書では「収支量」とも表記する））の誤差が次第に大きくなり、蓄電池の状態が正確に求めることができなくなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、電流積算法を用いた場合、適切なタイミングで他の方法によって蓄電池の残存容量を測定し、その測定値と、電流の積算によって求めた残存容量の値を、互いに参照して、残存容量の修正を行う方法を開発する必要があった。
【０００８】
電流積算方法における残存容量の修正を行う方法の開発は、電気自動車の開発において精力的に開発が行われた。その具体例として、特許公報第２７９１７５１号、特開平９−１７１０６５号公報に開示された方法について述べる。
【０００９】
特開平９−１７１０６５号公報に開示されている方法は、予め特定の放電電流値での定電流放電における蓄電池の端子電圧と残存容量のデータテーブルを用意しておき、特定の放電電流になった時の端子電圧をデータテーブルを参照して蓄電池の残存容量を求める方法である。
【００１０】
特許公報第２７９１７５１号に開示されている電気自動車用鉛蓄電池の残存容量を電流積算法で検査する方法において、満充電完了時及び走行中の一時停止時に内部インピーダンスの測定を行い、内部インピーダンスから導出する放電率によって、電流積算法で求めた蓄電池の残存容量の値を補正するようにした方法が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特許公報第２７９１７５１号に開示されている方法は、自動車用鉛蓄電池の残存容量の検査方法として有用な方法であるが、電流積算法による測定に加えて、内部インピーダンスによる測定も実施する必要があり、この方法を実現する測定装置を製造した場合、装置の価格が高騰するので、大量に生産する自動車に搭載するには適当でないという問題点がある。
【００１２】
それを改善するため、特開平９−１７１０６５号公報に開示されている方法は、予め特定の放電電流値での定電流放電における蓄電池の端子電圧と残存容量のデータテーブルを用意しておき、特定の放電電流になった時の蓄電池の端子電圧をデータテーブルを参照して蓄電池の残存容量を求めることを提案している。しかしながら、通常の自動車においては、上記の特定の放電電流値を適切に設定することが困難になるという問題点がある。すなわち、通常の自動車においては、自動車走行中に頻繁に一定時間継続するような特定の電流値が出現する機会が少ないので、蓄電池の残存容量を求める機会が極めて少なくなるという事情があるためである。
【００１３】
この問題点を解決する方法としては、蓄電池の端子電圧と残存容量のデータテーブルを複数個用意し、複数の電流値で蓄電池の残存容量の判定ができるようにすることが考えられる。しかしながら、この方法を実現するためには極めて多量のデータを用意することが必要になるので、実現するには価格が高騰し、大量に生産する自動車に適用するには適当でないという問題がある。
【００１４】
さらに通常の自動車においては、走行中に発電機（オルタネータ）から蓄電池に充電がなされており、蓄電池の端子電圧は発電機の出力電圧まで上昇していることから、アイドリングストップ等によりエンジンが一時的に停止して蓄電池から放電電流が流れる場合でも、蓄電池の端子電圧が変化して安定するまでに時間を要する。
【００１５】
このように特定の放電電流になった時の蓄電池の端子電圧をデータテーブルに参照する上記方法では、蓄電池の端子電圧が安定する前に蓄電池の残存容量を求めてしまうことが多くなり、求めた残存容量に誤差が生じるという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を克服するため、蓄電池を搭載した車両において蓄電池の状態、たとえば、残存容量または充放電状態を正確に判定可能な蓄電池を搭載した車両を提供することにある。
特に本発明の目的は、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の状態を正確かつ簡単な方法で判定可能な方法と装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の種類に依存せず、その状態を正確かつ簡単な方法で判定可能な方法と装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本願発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下のような発明を完成するに至った。
（１）エンジン始動又は再始動から次のエンジン再始動までの期間を一つの単位期間として考え、エンジン始動後の時点から電流積算の測定を行い、走行中およびアイドリングストップ中の充電量及び放電量を積算させる。充電電流を正（＋）、放電電流を負（−）として考えると、電流積算の合計値にエンジン始動時の放電量を加えた値の符号が、正の値を示している場合、前回のエンジン始動を実施した時点よりも蓄電池の容量は減少していないこととなる。従って、この電流積算の合計値にエンジン始動時の放電量を加えた値の符号が正の値を示す限り、アイドリングストップ後のエンジン再始動が確実にできると判定することが可能である。
【００１８】
特に、本発明ではアイドリングストップ毎のエンジン再始動時において電流積算値をリセットするため、従来の電流積算測定において電流測定誤差が累積してしまうという問題を回避できる。
また本発明では、エンジン始動又は再始動が可能であった電池容量を電流積算の基準として考えているため、エンジン再始動判定の確度が高く、また電池容量の絶対値を求めることなく、アイドリングストップ後のエンジン再始動を確実に判定することが可能である。
【００１９】
本発明によれば、
充放電可能な１個の蓄電池と、
前記蓄電池に接続されているオルタネータと、
前記蓄電池から給電される、スタータ、あるいは、インバータを介して前記蓄電池に接続されているスタータと、
前記蓄電池から給電される電装負荷と、
前記蓄電池と前記オルタネータ、前記スタータおよび前記電装負荷の間で充放電される際の充放電電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出結果に基づいて前記蓄電池の充電状態を判定する蓄電池充電状態判定手段と
を有する車両であって、
前記蓄電池充電状態判定手段は、
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記スタータの始動または再始動ごとに積算値をリセットし、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を前記積算値として積算する処理を前記１単位期間ごと反復して行う、積算手段と、
前記積算手段で積算した前記積算値に応じて前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止しているときまたは一時停止したとき当該車両に搭載されているエンジンの停止を行うか否かを判断して前記エンジンの停止が可能な場合に前記エンジンを停止し、当該車両の再発進のとき前記スタータを起動して前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ処理手段と
を有する、蓄電池を搭載した車両が提供される。
【００２０】
好ましくは、前記残存容量を判定する手段は、予め設定しておいた充放電電流の積算値のしきい値と、前記充放電電流の積算値とを比較して前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する。
【００２１】
また好ましくは、前記充放電電流の積算値のしきい値は０〜＋１０Ａｈの範囲にある。
【００２３】
さらに好ましくは、前記蓄電池充電状態判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止または一時停止したとき、エンジンの停止を行うか否かを判断して停止可能な場合にこれらを停止し、当該車両が停止または一時停止中にエンジンが停止している時、前記蓄電池充電状態判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、前記スタータを起動するか否かを判断して必要であれば当該車両が停止または一時停止中にエンジンを起動するアイドリングストップ処理手段をさらに有する。
【００２４】
本発明によれば、充放電可能な１個の蓄電池と、前記蓄電池に接続されているオルタネータと、前記蓄電池から給電される、スタータ、あるいは、インバータを介して前記蓄電池に接続されているスタータと、前記蓄電池から給電される電装負荷と、前記蓄電池と前記オルタネータ、前記スタータおよび前記電装負荷の間で充放電される際の前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を検出する電流検出器とが搭載されている車両の前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する蓄電池充電状態判定装置であって、
当該蓄電池充電状態判定装置は、
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記単位期間における前記電流検出器が前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を検出した充放電電流を積算し、次の再始動で前記積算値をリセットして再び前記蓄電池への充放電電流を積算する積算手段と、
前記積算手段で積算した前記充放電電流の積算値に応じて前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する判定手段と、
を有する、蓄電池充電状態判定装置が提供される。
【００２６】
本発明によれば、
充放電可能な１個の蓄電池と、前記蓄電池に接続されているオルタネータと、エンジンを始動または再始動させるため前記蓄電池から給電される、スタータ、あるいは、インバータを介して前記蓄電池に接続されているスタータと、前記蓄電池から給電される電装負荷と、前記蓄電池と前記オルタネータ、前記スタータおよび前記電装負荷の間で充放電される際の前記蓄電池の充放電電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出結果に基づいて前記蓄電池の充電状態を判定する蓄電池充電状態判定手段とを有し、前記蓄電池は、前記スタータおよび前記電装負荷に給電可能であり、前記オルタネータの動作に応じて充電可能である、車両、における前記蓄電器を充電状態を判定する方法であって、
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記再始動で積算値をリセットし、前記１単位期間ごと、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を前記積算値として積算し、
予め設定した充放電電流の積算値のしきい値と、前記積算した前記蓄電池の充放電電流の積算値とを比較評価して前記蓄電池の充電状態を判定する、
ことを特徴とする、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の充電状態判定方法が提供される。
【００２７】
好ましくは、前記エンジン始動または再始動から次のエンジン再始動までの期間における前記蓄電池の充放電電流の積算値が予め設定したしきい値よりも大きい場合に前記エンジンの再始動が可能であると判定することを特徴とする。
【００２８】
また好ましくは、前記エンジン始動または再始動から次のエンジン再始動までの期間における前記蓄電池の充放電電流の積算値が、予め設定したしきい値よりも小さい場合に前記蓄電池の充電状態が低下しない様な処理を行うことを特徴とする。
【００２９】
前記蓄電池の充電状態が低下しない様な処理は、前記エンジンの再始動、前記車両に搭載された電装負荷の前記蓄電池からの切断または前記蓄電池からの電力供給の抑制、または、これらの注意喚起を促す表示を含む。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の蓄電池を搭載した車両、アイドリングストップ機能を有する車両、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の充電状態判定装置およびその方法の実施の形態について、添付図面を参照して述べる。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態としてのアイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の電流波形を示すグラフである。
アイドリングストップ機能を有する車両は、期間１：エンジン始動→期間２：走行中→期間３：アイドリングストップの処理を行うことにより図１に例示したような電流波形となり、通常は、期間１→期間２→期間３のサイクルを繰り返す。
【００３２】
期間１のエンジン始動においては蓄電池から極めて短時間の間、非常に大きな放電電流がエンジンスタータに流れる。
期間２の走行中においては、車両に搭載されている発電機（オルタネータ）から電装負荷へ電力が供給されまた通常走行時はオルタネータの発電により蓄電池へ充電電流が流れる。
期間３のアイドリングストップ期間は、交差点や渋滞等により車両が停止している間にエンジンが一時的に停止される。この時、車両の発電機（オルタネータ）が停止するため、車両の電装負荷へ電力供給は蓄電池から行われる。すなわち、蓄電池から電装負荷へ放電電流が流れる。アイドリングストップ後に、再度、期間１のエンジン再始動のために蓄電池からエンジンスタータへ大きな放電電流が流れることとなる。
【００３３】
蓄電池から取り出すことが可能な電気容量は蓄電池の残存容量ともいわれており、その単位としては電流の積算値である [Ａｈ] で表される。
図１の期間１においては、蓄電池から極めて短い時間の間、非常に大きな放電電流がエンジンスタータに流れることから期間１の走行中における電流積算値は−になる。
期間２においては、車両に搭載されている発電機（オルタネータ）から電装負荷へ電力が供給され、また、通常走行時はオルタネータから蓄電池への充電がなされるため、蓄電池への充電電流が流れるので、期間２の走行中における電流積算値は＋になる。
期間３においてはアイドリングストップ中であるから、蓄電池から車両の電装負荷へ電力が供給され、蓄電池から放電電流が流れる。その結果、電流積算値は−になる。
【００３４】
期間１における電流積算値と、期間２における電流積算値と、期間３における電流積算値を順次合計することにより、期間１→期間２→期間３の過程に出入りする電池容量の収支を算出することができる。
この充放電容量が＋を示す場合は放電容量よりも充電容量の方が多く、−を示す場合は充電容量よりも放電容量の方が多い。
予め設定しておいた充放電電流の収支量（充放電容量の収支量）のしきい値と、順次算出される電流積算値とを比較評価することにより、蓄電池の充電状態を判定することができる。予め設定するしきい値としては、電流積算による累積誤差の問題から、無制限に大きくすると充放電電流の収支量（充放電容量の収支量）の精度が低下することになる。さらに、同じしきい値でも、小さい電流値、たとえば、数Ａ程度を長時間に亘って積算した場合と、大きな電流値、たとえば、６０Ａ程度を短い時間の間だけ積算した場合では、収支量に含まれる誤差割合が異なってくる。
したがって、しきい値の値としては０Ａｈという値が最も望ましく、充電効率等の裕度を含めて考慮した０Ａｈ〜＋１０Ａｈの間で設定することが望ましい。
【００３５】
蓄電池の残存容量がしきい値以上であると判定された場合には、アイドリングストップの後に確実にエンジン再始動が可能であると判定することが出来る。
蓄電池の残存容量がしきい値未満であると判定された場合には、アイドリングストップ後のエンジン再始動が確実に可能と判断できないことから、蓄電池の残存容量が低下しないような処理を施すことが好ましい。例えば、エンジンの再始動であったり、車両に搭載された電装負荷の蓄電池からの切断または蓄電池からの電力供給の抑制、または、これらの注意喚起を促す表示等である。
【００３６】
車両の走行中は期間１→期間２→期間３の一連のサイクルを繰り返すことになるが、一般的な走行状態においては、この充放電容量が＋を示す場合が多く、実用上は本発明の判定方法を適用することで、アイドリングストップ後の再始動が確実なものにすることが出来る。
【００３７】
もし交通の大渋滞等により、期間３における電装負荷への放電が長時間続く様な場合には、この充放電容量がしきい値以上を示す期間は本発明を適用し、充放電容量がしきい値未満を示し始めた時点で、公知の残存容量判定方法を用いて、エンジン再始動に必要な電池容量が確保されているか否かを判定しても良い。
特に、充放電容量がしきい値未満を示し始めた時点以降は、蓄電池からの放電が比較的継続して行われているから、蓄電池の電池状態が比較的安定しているため、その点においても公知の残存容量判定方法が適用しやすく、精度の高い判定が可能となる。
【００３８】
図２は本発明の蓄電池を搭載した車両の１実施の形態の構成図である。
図２に図解した車両１０には蓄電池１が搭載されており、この蓄電池１からバス５を介してオルタネータ２、スタータ３、電装負荷４、アイドリングストップ処理手段７および蓄電池充電状態判定装置８に電力が供給される。
蓄電池１から、これらオルタネータ２、スタータ３、電装負荷４、アイドリングストップ処理手段７および蓄電池充電状態判定装置８に供給される電力およびオルタネータ２から蓄電池１に戻される電力は、電流検出器６によって充放電電流として検出される。
【００３９】
スタータ３はエンジンを起動して車両の発進を可能とさせる。このとき短期間であるが、図１に図解したように、大きな起動電流が蓄電池１から供給される。
オルタネータ２は、車両の通常走行時にエンジンの駆動により電力を発生し、そのように発生した電力を電装負荷へ電力を供給し、または蓄電池１を充電する。
電装負荷４はオルタネータ２あるいは蓄電池１から電力の供給を受ける。電装負荷４としては、たとえば、各種ライト、空調機、ラジオ、ＣＤ装置、時計などがある。
【００４０】
蓄電池充電状態判定装置８は、その詳細を後述するが、蓄電池１の充放電電流を監視して蓄電池１の充放電容量または残存容量を算出（測定または判定）する。
蓄電池充電状態判定装置８は、たとえば、マイクロコンピュータおよび記憶手段を有し、マイクロコンピュータを用いて、詳細を後述する信号処理、演算処理を行う。
【００４１】
アイドリングストップ処理手段７は、蓄電池充電状態判定装置８の判定結果である蓄電池１の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止または一時停止したとき、エンジンの停止を行うか否かを判断して、これらが停止可能な場合にこれらを停止し、当該車両の再発進のときスタータ３を起動する。
また、蓄電池充電状態判定装置８の判定結果である前記蓄電池の充電状態および残存容量に応じて、当該車両が停止または一時停止したとき、エンジンの停止を行うか否かを判断して、これらが停止可能な場合にこれらを停止し、当該車両が停止または一時停止中にエンジンが停止している時、蓄電池充電状態判定装置８の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、前記スタータを起動するか否かを判断して必要であれば当該車両が停止または一時停止中にスタータ３を起動する。
アイドリングストップ処理手段７の詳細は本明細書ではその説明を割愛する。
【００４２】
上述したように、エンジン始動または再始動時は蓄電池１からスタータ３に大電流が流れエンジンを始動する。
車両の通常走行時はオルタネータ（発電機）２で発電した電力はバス５を介して蓄電池１を充電すると共に電装負荷に電力が供給される。
車両がアイドリングストップ中は、エンジンが停止することによりオルタネータ２の発電が無くなり、蓄電池１から電装負荷４に電力が供給される。
【００４３】
バス５に接続されている蓄電池１に流れる電流を検出するように設けられた電流検出器６で蓄電池１の充放電電流を検出する。
電流検出器６で検出された電流信号は、蓄電池充電状態判定装置８に入力される。また、エンジン再始動の起動タイミング信号が蓄電池充電状態判定装置８に入力される。
蓄電池充電状態判定装置８は蓄電池１の充電状態を判定し、その判定結果がアイドリングストップ処理手段７に入力される。
アイドリングストップ処理手段７は蓄電池充電状態判定装置８による蓄電池１の充電状態の判定結果に応じてエンジンを停止する。また、当該車両が停止または一時停止中にエンジンが停止している時、蓄電池充電状態判定装置８の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、前記スタータを起動するか否かを判断して必要であれば当該車両が停止または一時停止中にスタータ３を起動するための信号を出力する。それによって、エンジンが始動する。
【００４４】
電流検出器６から蓄電池充電状態判定装置８に入力された電流検出信号は、蓄電池充電状態判定装置８において随時、電流積算がなされており、エンジン再始動の起動タイミング信号の入力で電流積算値のリセットが行われる。
したがって、蓄電池充電状態判定装置８はエンジン始動時または再始動時から次回のエンジン始動時までの充放電電流の収支量を計算している。蓄電池充電状態判定装置８内に充放電電流の収支量に対して予めしきい値を設定しておき、蓄電池１の充放電電流の収支量がしきい値を下回った場合に、その判定結果がアイドリングストップ処理手段７に入力される。
アイドリングストップ処理手段７は、蓄電池１の充放電電流の収支量が第１のしきい値を下回ったことが判定された信号が入力された時、スタータ３を起動するための信号を出力し、エンジンを始動させる。
あるいは、エンジンの再始動、電装負荷４の蓄電池１からの切断または蓄電池１からの電力供給の抑制、またはこれらの注意喚起を促す表示を行う。
【００４５】
実験例
本発明の実験例（実施例）として、図２に図解したようなアイドリンクストップ機能を有する車両を用いて、夜間時の走行パターンを模擬する試験を行った。
試験に用いた夜間の走行パターンで、エンジン始動、自動車走行およびアイドリングストップ、エンジン再始動を繰り返す、アイドリングストップ走行を実施した。自動車で走行している時間を約６０秒、アイドリングストップしている時間を約６０秒として実施した。
【００４６】
まず、蓄電池充電状態判定装置８を適用せずに、これらのアイドリングストップ走行をした時に蓄電池１に流れる充放電電流の波形を測定した。その波形を図３に示す。
図３において、蓄電池１が充電されているときは（＋）を示し、蓄電池１が放電しているときは（−）を示す。
【００４７】
図３の図解から、エンジン始動時には、蓄電池１からスタータ３一時的に大きな放電電流が流れ、エンジンが始動すると同時に通常はオルタネータ２から蓄電池１への充電に移行し、走行中においてもオルタネータ２から蓄電池１へ充電されることから電流波形は引き続き＋を示す。
アイドリングストップ中においては蓄電池１から放電しており、電流波形は一を示している。
エンジン始動には約１秒間必要とし、最大放電電流は約８４０Ａである。
走行中は最初の１０秒間は約１０〜２０Ａ、後の５０秒間は０〜１０Ａの充電がなされており、アイドリングストップ中は１０Ａの放電となっている。
【００４８】
図４は図３における充放電電流波形を充電状態と放電状態のそれぞれ分けて、電流積算を行った場合の充放電容量（充放電電流の収支量）を算出したグラフである。
図４の図解から、エンジン始動時は０．０３７Ａｈの放電となり、走行中には０．１５２Ａｈの充電となり、アイドリングストップ中には０．１８Ａｈの放電を行っている。この様に、短時間ではあるもののエンジン始動時に放電する大電流によって０．０３７Ａｈの放電を行っていることからエンジン始動時の放電容量も無視できない大きさである。
【００４９】
図５はエンジン始動時または再始動時から次回のエンジン始動時までの充放電容量を計算した結果を示すグラフである。
エンジン始動、自動車走行、アイドリングストップの一つサイクルを１回実施すると約０．０６５Ａｈの放電となっている。
【００５０】
次に、蓄電池充電状態判定装置８を適用して上記と同様のアイドリングストップ走行をした時に蓄電池１に流れる充放電電流の波形を測定した。蓄電池充電状態判定装置８における充放電電流の収支量における第１のしきい値は０Ａｈとした。
測定した電流波形から充放電容量を求めた結果を図６に示す。
また、蓄電池充電状態判定装置８において第１のしきい値を下回ったか否かを判定し、エンジン再始動の為のスタータ起動信号を出力した結果について、図６に示す。
【００５１】
図６の図解から、１サイクル目のアイドリングストップ後の４０秒経過時点で、充放電容量が０Ａｈを下回りエンジン再始動の為のスタータ起動信号が出力されている。
従って、自動車が停車している状況においてエンジンが再始動し、蓄電池への充電がなされている。その後、約２０秒経過した時点で、自動車は２サイクル目の走行を開始し、約６０秒間走行した後、２サイクル目のアイドリングストップを実施した。２回目のアイドリングストップ中には、充放電容量が０Ａｈを下回ったのは約５２秒経過時点であった。
【００５２】
以下同様に、３サイクル目以降はアイドリングストップ後の約５０秒経過した時に、充放電容量が０Ａｈを下回った。
このように蓄電池充電状態判定装置８によって、アイドリングストップ走行中の電池容量が初期の充電状態を下回らないように判定することを確認することができた。
【００５３】
アイドリングストップ機能を有する自動車においては、アイドリングストップ中における蓄電池１の放電によって、初期の充電状態から徐々にエンジン再始動が出来なくなるような充電状態に低下して、ついにはエンジン再始動が出来なくなるという交通安全上危険な状態になることがもっとも懸念されることである。
しかしながら、本発明の実施の形態の蓄電池充電状態判定装置８を用いることにより、電池容量の絶対値を定量的に求めることなく、エンジン始動が可能である電池容量を基準として、この充電状態を下回らないように充電状態を判定するため、アイドリングストップ後のエンジン再始動を確実に行うことができ、その判定確度（精度）も高い。
【００５４】
上記の実施例は、アイドリングストップ中の放電容量が比較的大きい夜間の走行パターンを模擬した試験にて行った。
アイドリングストップ中の蓄電池１の放電容量がより小さい昼間の走行パターンにおいては、充電容量が放電容量を上回っている場合が多くなるが、本発明の方法がそのまま適用可能である。
【００５５】
アイドリングストップ中の放電容量が、今回の模擬試験よりも更に大きい夜間の渋滞におけるアイドリングストップ走行においては、アイドリングストップする時間が短くなる傾向にはあるものの、何ら問題なくアイドリングストップすることができ、実用上十分に適用が可能である。
【００５６】
さらに停止中のアイドリングストップ時間を増やすようなアイドリングストップ機能を強化しようとする場合には、本発明の実施の形態の蓄電池充電状態判定装置により、エンジン始動が可能であった電池容量を基準として、この充電状態を下回る充電状態と判定されたタイミングにおいて、公知の残存容量判定を用いても良い。この時の判定タイミングは、蓄電池１からの放電が継続している行われていたこともあり、蓄電池１の電池電圧の変化が安定している。従って、これらの判定タイミングで、公知の残存容量判定により電池容量の絶対値を定量的に求めてエンジン始動に必要な下限容量にあるかどうかを判断させることで、単独で公知の残存容量判定方法を用いるよりもより一層の効果を得ることが可能となる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の蓄電池を搭載した車両、蓄電池を搭載したアイドリングストップ機能を有する車両、アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の状態判定装置およびその方法によれば、アイドリングストップ走行中におけるエンジン始動あるいはエンジン再始動から次のエンジン再始動までの蓄電池の充放電容量を累積積算した収支バランスを求め、収支バランスを予め設定したしきい値と比較することにより、蓄電池の電池容量の絶対値を定量的に求めることなく充電状態を判定するため、アイドリングストップ後のエンジン再始動を確実に行うことができる。従って、アイドリングストップ後にエンジンが再始動できずに、交差点等で立ち往生するというような交通安全上大変危険な事態に陥ること無く、アイドリングストップ後のエンジン再始動が確実に判定できる。
【００５８】
また本発明は、事前にエンジン再始動が可能であった蓄電池の電池容量を基準として考えているため、蓄電池の状態の判定の確度が高い。
しかも、本発明では蓄電池の充放電電流のみを測定するため、従来の残存容量判定装置に比較して小型化が可能である。
また、本発明は蓄電池の種類、特性に依存しないため、メーカーやロットの違いに対応する補正の必要が無く、ユーザーが電池を取り替えたとしても本発明を適用可能であり、蓄電池の性能が劣化したとしても、あるいは、電池温度が変化したとしても何ら問題なく適用することが出来る。
【００５９】
さらに本発明は、アイドリングストップ機能を有する車両として、大型バスや大型トラック、ハイブリッド自動車、アイドリングストップ機能を有する普通車や軽自動車等に本発明に基づく全く同じ装置を適用することが可能であり、大量生産により装置価格を非常に低くすることが可能であり、本発明による効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のアイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の充放電電流の波形例を示す図である。
【図２】図２は本発明の蓄電池を搭載した車両の１実施の形態の構成図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態としてのアイドリングストップ機能を有する車両の蓄電池の充放電電流の波形図である。
【図４】図４は蓄電池の充放電電流を各充放電期間ごとに算出した充放電容量を示すグラフである。
【図５】図５は蓄電池の充放電電流を累積して算出した充放電容量の推移を示すグラフである。
【図６】図６は本発明の１実施の形態の蓄電池充電状態判定装置を適用した場合の蓄電池の充放電電流の累積して算出した蓄電池の充放電容量（残存容量）を示すグラフである。
【符号の説明】
１１・・アイドリングストップ機能を有する車両
１・・蓄電池、２・・オルタネータ
３・・スタータ、４・・電装負荷
５・・バス、６・・電流検出器
７・・アイドリングストップ処理手段
８・・蓄電池充電状態判定装置
９・・エンジンＥＣＵ
１０・・エンジン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for calculating the remaining capacity of a storage battery in a vehicle such as an automobile equipped with the storage battery, and a method for determining the state of charge of a vehicle storage battery having an idling stop function.
[0002]
[Prior art]
Various methods have been developed for inspecting the remaining capacity and deterioration state of storage batteries. For example, a method is known in which a storage battery is completely discharged, the capacity is measured, and a deterioration state is determined from the capacity. However, this method is not practical because it is necessary to completely discharge the storage battery and is difficult to apply to the storage battery in use and the measurement time is long. In particular, it is extremely difficult to use this method for an automobile storage battery.
Therefore, various methods for inspecting the storage battery in a short time have been developed.
Such a method is exemplified below.
[0003]
When the storage battery to be inspected is a lead storage battery, as an example of a method for performing the inspection in a short time, a method for inspecting the remaining capacity using the specific gravity of the electrolyte of the lead storage battery as an index is known. However, this method has a problem that the concentration distribution of the electrolytic solution may be non-uniform, and the remaining capacity of the lead-acid battery cannot be obtained accurately.
[0004]
In recent years, sealed lead-acid batteries with very little electrolyte are being adopted, and it is difficult in principle to measure the specific gravity of the electrolyte in such lead-acid batteries, and it is impossible to inspect the remaining capacity of the battery by specific gravity It is.
[0005]
As another method developed as a short-time inspection method for a storage battery, a method for measuring the internal impedance of the storage battery is known.
As a specific example, for example, a method disclosed in Japanese Patent No. 2536257 will be described. According to the method disclosed in Japanese Patent No. 2536257, the measurement result of the internal impedance of the lead acid battery is obtained by using the inductance component L, the electrolyte resistance RΩ, and the charge transfer resistance R of the lead acid battery.ct, Electric double layer capacity Cd , Warburg impedance W, and equivalent circuit composed of Warburg coefficient σ to find an optimal solution, L, RΩ, Rct, Cd , W, and σ can be compared with an initial value to determine the life of the storage battery.
However, when the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2536257 is used for the inspection of the state of a lead storage battery mounted on a vehicle such as an automobile, the influence of a generator (alternator) that is operating as the engine rotates, In addition, it is difficult to inspect the state of the lead storage battery because it is difficult to measure the internal impedance of the lead storage battery due to the influence of load fluctuations of equipment such as an electrical load mounted on the automobile. Further, an apparatus that realizes the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2536257 is expected to be quite large and expensive, and has a problem that it is not practical for mounting in an automobile.
[0006]
Another method developed as a short-time inspection method for storage batteries is to constantly measure the current value discharged or charged from the storage battery and integrate the measured current values to obtain the remaining capacity of the storage battery (hereinafter referred to as current integration method). )It has been known. However, in such a current integration method, the error in the integrated value (or balance amount (hereinafter also referred to as “balance amount” in this specification)) gradually increases due to the measurement error of the current value, and the state of the storage battery is accurate. There was a problem that it became impossible to ask for.
[0007]
Therefore, when the current integration method is used, the remaining capacity of the storage battery is measured by another method at an appropriate timing, and the measured value and the value of the remaining capacity obtained by integration of the current are referred to each other to determine the remaining capacity. There was a need to develop a way to fix this.
[0008]
The development of the method for correcting the remaining capacity in the current integration method was energetically developed in the development of electric vehicles. As specific examples, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2791751 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-171655 will be described.
[0009]
In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-171655, a data table of storage battery terminal voltage and remaining capacity in constant current discharge at a specific discharge current value is prepared in advance, and a specific discharge current is obtained. This is a method for obtaining the remaining capacity of the storage battery by referring to the data table for the terminal voltage at the time.
[0010]
In the method of inspecting the remaining capacity of a lead-acid battery for an electric vehicle disclosed in Japanese Patent Publication No. 2791751 by a current integration method, the internal impedance is measured at the time of completion of full charge and during a temporary stop during driving, and is derived from the internal impedance. A method is disclosed in which the value of the remaining capacity of the storage battery obtained by the current integration method is corrected by the discharge rate.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2791751 is a useful method for inspecting the remaining capacity of lead-acid batteries for automobiles, but in addition to the measurement by the current integration method, it is also necessary to perform the measurement by internal impedance. When a measuring device that realizes this method is manufactured, the price of the device rises, and therefore there is a problem that it is not suitable for mounting on a mass-produced automobile.
[0012]
In order to improve it, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-11065 prepares a data table of storage battery terminal voltage and remaining capacity in constant current discharge at a specific discharge current value in advance. It has been proposed to obtain the remaining capacity of the storage battery by referring to the data table of the terminal voltage of the storage battery when the discharge current becomes the current. However, an ordinary automobile has a problem that it is difficult to appropriately set the specific discharge current value. That is, in a normal automobile, there are few opportunities for a specific current value that frequently continues for a certain period of time while the automobile is running to occur, so there is a situation in which the chance of obtaining the remaining capacity of the storage battery is extremely small. .
[0013]
As a method for solving this problem, it is conceivable to prepare a plurality of data tables of the terminal voltage and the remaining capacity of the storage battery so that the remaining capacity of the storage battery can be determined from a plurality of current values. However, since it is necessary to prepare a very large amount of data in order to realize this method, there is a problem that the price increases for realizing the method and it is not suitable for application to a large-volume automobile.
[0014]
Furthermore, in normal automobiles, the battery is charged from the generator (alternator) during driving, and the terminal voltage of the battery rises to the output voltage of the generator. Even when the discharge current flows from the storage battery after stopping, it takes time until the terminal voltage of the storage battery changes and stabilizes.
[0015]
In the above method of referring to the data table of the terminal voltage of the storage battery at the specific discharge current in this way, the remaining capacity of the storage battery is often obtained before the terminal voltage of the storage battery is stabilized. There is a problem that an error occurs in the remaining capacity.
[0016]
In order to overcome the above-described problems, an object of the present invention is to provide a vehicle equipped with a storage battery that can accurately determine the state of the storage battery, for example, the remaining capacity or the charge / discharge state, in the vehicle equipped with the storage battery.
In particular, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of accurately and easily determining the state of a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function.
A further object of the present invention is to provide a method and apparatus that can determine the state of the battery in an accurate and simple manner without depending on the type of the storage battery mounted on the vehicle having the idling stop function.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
As a result of extensive studies by the inventors of the present application in order to solve the above-described problems, the following invention has been completed.
(1) Considering the period from engine start or restart to the next engine restart as one unit period, measure the current accumulation from the time after engine start, and charge and discharge during running and idling stop Is accumulated. Considering the charging current as positive (+) and the discharging current as negative (-), if the sign of the sum of the current integration plus the amount of discharge at engine start shows a positive value, That is, the capacity of the storage battery is not decreased from the time when the engine is started. Therefore, as long as the sign of the value obtained by adding the discharge amount at the start of the engine to the total value of the current integration shows a positive value, it can be determined that the engine restart after the idling stop can be surely performed.
[0018]
In particular, in the present invention, since the current integrated value is reset when the engine is restarted at each idling stop, the problem that current measurement errors accumulate in the conventional current integrated measurement can be avoided.
Further, in the present invention, since the battery capacity that can start or restart the engine is considered as a reference for current integration, the accuracy of engine restart determination is high, and the idling stop can be performed without obtaining the absolute value of the battery capacity. It is possible to reliably determine the subsequent engine restart.
[0019]
According to the present invention,
One rechargeable battery,
An alternator connected to the storage battery;
A starter fed from the storage battery, or a starter connected to the storage battery via an inverter;
An electrical load fed from the storage battery; and
A current detector for detecting a charge / discharge current when being charged / discharged between the storage battery and the alternator, the starter and the electrical load;
A storage battery charge state determination means for determining a charge state of the storage battery based on a detection result of the current detector;
A vehicle having
The storage battery charge state determination means includes:
The period from the start or restart of the starter to the restart of the next starter is defined as one unit period.Starter start orRestartThe integrated value is reset every timeThe current detector detects the discharge current from the storage battery and the charge current to the storage battery.Integration means for repeatedly performing the process of integrating as the integrated value for each unit periodWhen,
The integrated value integrated by the integrating meansDetermining means for determining the state of charge or remaining capacity of the storage battery according to
The vehicle stops according to the state of charge of the storage battery or the remaining capacity, which is the determination result of the determination means.WhenOr when pausedInstalled in the vehicleDetermine whether to stop the engineThe engine is stoppedAn idling stop processing means for stopping the engine when possible and activating the starter to restart the engine when the vehicle restarts.
A vehicle equipped with a storage battery is provided.
[0020]
Preferably, the means for determining the remaining capacity compares a preset threshold value of the charge / discharge current with the integrated value of the charge / discharge current to compare the charge state or the remaining capacity of the storage battery. Determine.
[0021]
Preferably, the threshold value of the integrated value of the charge / discharge current is in the range of 0 to +10 Ah.
[0023]
More preferably, when the vehicle is stopped or temporarily stopped according to the state of charge of the storage battery or the remaining capacity that is the determination result of the storage battery charge state determination means, it is determined whether or not to stop the engine. When possible, stop them, and when the engine is stopped while the vehicle is stopped or temporarily stopped, according to the state of charge or remaining capacity of the storage battery, which is the determination result of the storage battery charge state determination means, It is further determined whether or not to start the starter, and if necessary, further includes an idling stop processing means for starting the engine while the vehicle is stopped or temporarily stopped.
[0024]
According to the present invention, one rechargeable storage battery, an alternator connected to the storage battery, a starter fed from the storage battery, or a starter connected to the storage battery via an inverter, , An electrical load fed from the storage battery, and current detection for detecting a discharge current from the storage battery and a charging current to the storage battery when charging / discharging between the storage battery and the alternator, the starter and the electrical load A storage battery charge state determination device for determining a charge state or remaining capacity of the storage battery of a vehicle in which a container is mounted,
The storage battery charge state determination device
A period from the start or restart of the starter to the restart of the next starter is defined as one unit period, and the current detector in the unit period detects the discharge current from the storage battery and the charging current to the storage battery. Accumulate the discharge current and at the next restartSaidThe accumulated value is reset and the charge / discharge current to the storage battery is accumulated again.Integration meansWhen,
AboveAccumulated by the accumulating meansA determination means for determining a state of charge or a remaining capacity of the storage battery according to an integrated value of a charge / discharge current;
Have,A storage battery charge state determination device is provided.
[0026]
According to the present invention,
One storage battery that can be charged and discharged, an alternator connected to the storage battery, and a starter that is fed from the storage battery to start or restart the engine, or connected to the storage battery via an inverter A starter, an electrical load fed from the storage battery, a current detector for detecting a charge / discharge current of the storage battery when being charged / discharged between the storage battery and the alternator, the starter and the electrical load, and the current A storage battery charge state determination means for determining a charge state of the storage battery based on a detection result of the detector, the storage battery being capable of supplying power to the starter and the electrical load, and charging according to the operation of the alternator Possible, vehicle,A method for determining the state of charge of the battery in
The period from the start or restart of the starter to the restart of the next starter is defined as one unit period.Reset the accumulated value,AboveEvery 1 unit periodThe discharge current from the storage battery and the charging current to the storage battery detected by the current detectorAs the integrated valueAccumulating,
A preset threshold value of charge and discharge current,AccumulatedComparing and evaluating the integrated value of the charge / discharge current of the storage battery to determine the state of charge of the storage battery;
A charging state determination method for a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function is provided.
[0027]
Preferably, when the integrated value of the charge / discharge current of the storage battery in a period from the engine start or restart to the next engine restart is larger than a preset threshold value, the engine can be restarted. It is characterized by determining.
[0028]
Preferably, the state of charge of the storage battery does not decrease when an integrated value of the charge / discharge current of the storage battery in a period from the engine start or restart to the next engine restart is smaller than a preset threshold value. It is characterized by performing various processes.
[0029]
Processes that do not reduce the state of charge of the storage battery include restarting the engine, disconnecting the electrical load mounted on the vehicle from the storage battery, suppressing power supply from the storage battery, or alerting them. Includes a prompt.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a vehicle equipped with a storage battery of the present invention, a vehicle having an idling stop function, a charging state determination device for a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function, and a method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
[0031]
FIG. 1 is a graph showing a current waveform of a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function as an embodiment of the present invention.
A vehicle having an idling stop function has a current waveform as illustrated in FIG. 1 by performing a process of period 1: engine start → period 2: traveling → period 3: idling stop. Usually, period 1 →
[0032]
In starting the engine in period 1, a very large discharge current flows from the storage battery to the engine starter for a very short time.
During traveling in
In the idling stop period of
[0033]
The electric capacity that can be taken out from the storage battery is also called the remaining capacity of the storage battery, and its unit is represented by [Ah], which is an integrated value of current.
In period 1 of FIG. 1, since a very large discharge current flows to the engine starter for a very short time from the storage battery, the integrated current value during traveling in period 1 becomes-.
In
Since idling is being stopped in
[0034]
By calculating the current integrated value in period 1, the current integrated value in
When the charge / discharge capacity indicates +, the charge capacity is greater than the discharge capacity, and when the charge / discharge capacity indicates −, the discharge capacity is greater than the charge capacity.
It is possible to determine the state of charge of the storage battery by comparing and evaluating a preset threshold value of charge / discharge current (charge / discharge capacity balance) and a current integrated value calculated sequentially. it can. As the threshold value set in advance, the accuracy of the balance amount of charge / discharge current (balance amount of charge / discharge capacity) is lowered when the threshold value is increased without limit due to the problem of accumulated error due to current integration. Furthermore, even if the same threshold value is used, a small current value, for example, about several A, is accumulated over a long time, and a large current value, for example, about 60 A, is accumulated for a short period of time. The error rate included will be different.
Therefore, the threshold value is most preferably 0 Ah, and is preferably set between 0 Ah and +10 Ah in consideration of a margin such as charging efficiency.
[0035]
When it is determined that the remaining capacity of the storage battery is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the engine can be reliably restarted after the idling stop.
When it is determined that the remaining capacity of the storage battery is less than the threshold value, it is impossible to reliably determine that the engine can be restarted after idling stop. preferable. For example, it may be restart of the engine, disconnection of the electrical load mounted on the vehicle from the storage battery, suppression of power supply from the storage battery, or a display for prompting these warnings.
[0036]
While the vehicle is running, a series of cycles of Period 1 →
[0037]
If the electric load in
In particular, since the discharge from the storage battery is performed relatively continuously after the time when the charge / discharge capacity starts to show less than the threshold value, the battery state of the storage battery is relatively stable. In addition, a known remaining capacity determination method can be easily applied, and determination with high accuracy is possible.
[0038]
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a vehicle equipped with the storage battery of the present invention.
The
The electric power supplied from the storage battery 1 to the
[0039]
The
The
The electrical load 4 is supplied with electric power from the
[0040]
As will be described in detail later, the storage battery charge
The storage battery charge
[0041]
The idling stop processing means 7 determines whether or not to stop the engine when the vehicle stops or pauses according to the state of charge of the storage battery 1 or the remaining capacity, which is the determination result of the storage battery charge
Further, when the vehicle is stopped or temporarily stopped according to the state of charge of the storage battery and the remaining capacity, which are determination results of the storage battery charge
The details of the idling stop processing means 7 are omitted in this specification.
[0042]
As described above, when the engine is started or restarted, a large current flows from the storage battery 1 to the
During normal driving of the vehicle, the electric power generated by the alternator (generator) 2 charges the storage battery 1 via the
During idling stop of the vehicle, the engine is stopped, so that no power is generated by the
[0043]
The charge / discharge current of the storage battery 1 is detected by a current detector 6 provided to detect the current flowing in the storage battery 1 connected to the
The current signal detected by the current detector 6 is input to the storage battery charge
The storage battery charge
The idling stop processing means 7 stops the engine according to the determination result of the charged state of the storage battery 1 by the storage battery charged
[0044]
The current detection signal input from the current detector 6 to the storage battery charge
Therefore, the storage battery charge
The idling stop processing means 7 outputs a signal for starting the
Alternatively, the engine is restarted, the electrical load 4 is disconnected from the storage battery 1, the power supply from the storage battery 1 is suppressed, or a display for prompting these warnings is performed.
[0045]
Experimental example
As an experimental example (example) of the present invention, a vehicle having an eye drink stop function as illustrated in FIG. 2 was used to perform a test for simulating a night driving pattern.
The idling stop running was repeated by repeating the engine start, automobile running and idling stop, and engine restart in the night running pattern used in the test. The driving time was about 60 seconds and the idling stop time was about 60 seconds.
[0046]
First, the waveform of the charging / discharging current flowing through the storage battery 1 was measured when the idling stop traveling was performed without applying the storage battery charging
In FIG. 3, (+) is shown when the storage battery 1 is charged, and (-) is shown when the storage battery 1 is discharged.
[0047]
From the illustration of FIG. 3, when the engine is started, a large discharge current temporarily flows from the storage battery 1, and at the same time as the engine starts, normally, the charging is transferred from the
During idling stop, the storage battery 1 is discharged, and the current waveform shows one.
It takes about 1 second to start the engine, and the maximum discharge current is about 840A.
During travel, the first 10 seconds are charged at about 10 to 20 A, the next 50 seconds are charged at 0 to 10 A, and the idling is stopped at 10 A.
[0048]
FIG. 4 is a graph in which the charge / discharge capacity (charge / discharge current balance) when the current integration is performed by dividing the charge / discharge current waveform in FIG. 3 into the charge state and the discharge state is calculated.
From the illustration of FIG. 4, the engine discharge is 0.037 Ah at the start of the engine, 0.152 Ah is charged during traveling, and 0.18 Ah is discharged during idling stop. Thus, although it is a short time, 0.037 Ah is discharged by a large current discharged at the time of starting the engine, so that the discharge capacity at the time of starting the engine is a size that cannot be ignored.
[0049]
FIG. 5 is a graph showing the result of calculating the charge / discharge capacity from the engine start or restart to the next engine start.
When one cycle of engine start, automobile running, and idling stop is performed once, the discharge is about 0.065 Ah.
[0050]
Next, the waveform of the charging / discharging current that flows through the storage battery 1 when the storage battery charge
The result of obtaining the charge / discharge capacity from the measured current waveform is shown in FIG.
Further, FIG. 6 shows a result of determining whether or not the storage battery charge
[0051]
From the illustration of FIG. 6, when 40 seconds have elapsed after the idling stop of the first cycle, the charge / discharge capacity has fallen below 0 Ah, and a starter start signal for engine restart is output.
Therefore, the engine restarts in a situation where the automobile is stopped, and the storage battery is charged. Thereafter, when about 20 seconds passed, the car started running for the second cycle, and after running for about 60 seconds, the idling stop for the second cycle was performed. During the second idling stop, the charge / discharge capacity dropped below 0 Ah when about 52 seconds had elapsed.
[0052]
Similarly, after the third cycle, when about 50 seconds passed after the idling stop, the charge / discharge capacity was less than 0 Ah.
In this way, it was possible to confirm that the battery capacity during idling stop traveling was determined by the storage battery charging
[0053]
In a car having an idling stop function, the discharge of the storage battery 1 during the idling stop causes the engine to be gradually lowered from the initial charging state to a charging state that cannot be restarted, and finally the engine cannot be restarted. The biggest concern is that it will be dangerous for traffic safety.
However, by using the storage battery charging
[0054]
The above-described example was performed in a test simulating a night driving pattern with a relatively large discharge capacity during idling stop.
In daytime running patterns in which the discharge capacity of the storage battery 1 during idling stop is smaller, the charge capacity often exceeds the discharge capacity, but the method of the present invention can be applied as it is.
[0055]
In idling stop driving at night traffic congestion, where the discharge capacity during idling stop is larger than this simulation test, the idling stop time tends to be short, but it can be idling stopped without any problem, practical use In addition, it can be applied sufficiently.
[0056]
Furthermore, when trying to strengthen the idling stop function to increase the idling stop time during the stop, the battery capacity that was able to start the engine by the storage battery charge state determination device of the embodiment of the present invention, A known remaining capacity determination may be used at the timing when it is determined that the charging state is lower than the charging state. The determination timing at this time is that the discharge from the storage battery 1 is continued, and the change in the battery voltage of the storage battery 1 is stable. Therefore, at these determination timings, a known remaining capacity determination method is independently performed by quantitatively obtaining the absolute value of the battery capacity by a known remaining capacity determination and determining whether or not the lower limit capacity necessary for starting the engine is reached. It is possible to obtain even more effects than when using.
[0057]
【The invention's effect】
According to the vehicle equipped with the storage battery of the present invention, the vehicle equipped with the storage battery and having the idling stop function, the state determination device for the storage battery installed in the vehicle having the idling stop function, and the method thereof, The absolute value of the battery capacity of the storage battery is quantitatively determined by calculating the balance of charge / discharge capacity of the storage battery from the engine restart to the next engine restart and comparing the balance with a preset threshold. Therefore, it is possible to reliably restart the engine after idling is stopped. Therefore, the engine restart after the idling stop can be reliably determined without falling into a very dangerous situation in terms of traffic safety in which the engine cannot be restarted after the idling stop and is stuck at an intersection or the like.
[0058]
Moreover, since the present invention considers the battery capacity of the storage battery that can be restarted in advance as a reference, the accuracy of determination of the state of the storage battery is high.
Moreover, since only the charge / discharge current of the storage battery is measured in the present invention, the size can be reduced as compared with the conventional remaining capacity determination device.
In addition, since the present invention does not depend on the type and characteristics of the storage battery, there is no need for correction corresponding to the difference in manufacturer and lot, and the present invention can be applied even if the user replaces the battery, and the performance of the storage battery is deteriorated. Even if the battery temperature changes, the present invention can be applied without any problem.
[0059]
Furthermore, the present invention can be applied to a large bus, a large truck, a hybrid vehicle, a normal vehicle or a light vehicle having an idling stop function as a vehicle having an idling stop function, and the exactly the same device based on the present invention. It is possible to reduce the apparatus price by mass production, and the effect of the present invention is very large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a waveform example of a charge / discharge current of a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of one embodiment of a vehicle equipped with a storage battery of the present invention.
FIG. 3 is a waveform diagram of a charge / discharge current of a storage battery of a vehicle having an idling stop function as an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the charge / discharge capacity calculated for each charge / discharge period of the charge / discharge current of the storage battery.
FIG. 5 is a graph showing the transition of charge / discharge capacity calculated by accumulating the charge / discharge current of the storage battery.
FIG. 6 is a graph showing the charge / discharge capacity (remaining capacity) of the storage battery calculated by accumulating the charge / discharge current of the storage battery when the storage battery charge state determination device according to one embodiment of the present invention is applied. .
[Explanation of symbols]
11 .. Vehicle having idling stop function
1 .... Storage battery, 2 .... Alternator
3. Starter 4. Electric load
5 .... Bus, 6 .... Current detector
7. Idling stop processing means
8. Storage battery charge state determination device
9. Engine ECU
10. Engine
Claims (14)
前記蓄電池に接続されているオルタネータと、
前記蓄電池から給電される、スタータ、あるいは、インバータを介して前記蓄電池に接続されているスタータと、
前記蓄電池から給電される電装負荷と、
前記蓄電池と前記オルタネータ、前記スタータおよび前記電装負荷の間で充放電される際の充放電電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出結果に基づいて前記蓄電池の充電状態を判定する蓄電池充電状態判定手段と
を有する車両であって、
前記蓄電池充電状態判定手段は、
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記スタータの始動または再始動ごとに積算値をリセットし、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を前記積算値として積算する処理を前記１単位期間ごと反復して行う、積算手段と、
前記積算手段で積算した前記積算値に応じて前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止しているときまたは一時停止したとき当該車両に搭載されているエンジンの停止を行うか否かを判断して前記エンジンの停止が可能な場合に前記エンジンを停止し、当該車両の再発進のとき前記スタータを起動して前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ処理手段と
を有する、
蓄電池を搭載した車両。One rechargeable battery,
An alternator connected to the storage battery;
A starter fed from the storage battery, or a starter connected to the storage battery via an inverter;
An electrical load fed from the storage battery; and
A current detector for detecting a charge / discharge current when being charged / discharged between the storage battery and the alternator, the starter and the electrical load;
A storage battery charge state determination means for determining a charge state of the storage battery based on a detection result of the current detector;
The storage battery charge state determination means includes:
As one unit period during the time from the start or restart of the starter until the next restart of the starter, and resets the integrated value for each start or restart of the starter, before Symbol current detector detects the battery Integrating means for repeatedly performing the process of integrating the discharge current from the battery and the charging current to the storage battery as the integrated value for each unit period ;
Determining means for determining a state of charge or a remaining capacity of the storage battery according to the integrated value integrated by the integrating means;
Depending on the state of charge or remaining capacity of the battery which is the determination result of said determining means, determines whether to perform the stop of the engine mounted in the vehicle when the vehicle is stopping when or temporarily stopped and the engine stops when possible stop of the engine, and an idling stop processing means to restart the engine by starting the starter when the restarting of the vehicle,
A vehicle equipped with a storage battery.
請求項１記載の蓄電池を搭載した車両。The determination means for determining the remaining capacity of the storage battery compares a preset threshold value of the integrated value of the charge / discharge current with the integrated value obtained by integrating the charging current and the discharge current by the integrating means. To determine the state of charge or remaining capacity of the storage battery,
A vehicle equipped with the storage battery according to claim 1.
請求項２記載の蓄電池を搭載した車両。The preset threshold value of the integrated value of the charge / discharge current is in the range of 0 to +10 Ah.
A vehicle equipped with the storage battery according to claim 2.
前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止しているときまたは一時停止したとき前記エンジンの停止を行うか否かを判断して前記エンジンの停止が可能な場合に前記エンジンを停止し、
当該車両が停止しているときまたは一時停止中に前記エンジンが停止している時、前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、前記スタータを起動するか否かを判断して当該車両が停止しているときまたは一時停止中に前記エンジンを再起動する、
請求項１〜３いずれか記載の蓄電池を搭載した車両。The idling stop processing means is
According to the state of charge or remaining capacity of the storage battery, which is the determination result of the determination means, it is determined whether or not to stop the engine when the vehicle is stopped or temporarily stopped. the engine stops when the possible,
Whether to start the starter according to the state of charge or the remaining capacity of the storage battery, which is the determination result of the determination means, when the vehicle is stopped or when the engine is stopped during a temporary stop those the vehicle to determine to restart the engine during the time or pause is stopped,
A vehicle equipped with the storage battery according to claim 1.
当該蓄電池充電状態判定装置は、
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記単位期間における前記電流検出器が前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を検出した充放電電流を積算し、次の再始動で前記積算値をリセットして再び前記蓄電池への充放電電流を積算する積算手段と、
前記積算手段で積算した前記充放電電流の積算値に応じて前記蓄電池の充電状態または残存容量を判定する判定手段と、
を有する、
蓄電池充電状態判定装置。One rechargeable storage battery, an alternator connected to the storage battery, a starter fed from the storage battery, or a starter connected to the storage battery via an inverter, and fed from the storage battery And a current detector for detecting a discharge current from the storage battery and a charge current to the storage battery when charging / discharging between the storage battery and the alternator, the starter, and the electrical load. A storage battery charge state determination device for determining a charge state or remaining capacity of the storage battery of a vehicle,
The storage battery charge state determination device
A period from the start or restart of the starter to the restart of the next starter is defined as one unit period, and the current detector in the unit period detects the discharge current from the storage battery and the charging current to the storage battery. the discharge current is integrated, and integration means for integrating the charge and discharge current to the next again the battery and resetting the accumulated value in the restart,
Determining means for determining a state of charge or a remaining capacity of the storage battery according to an integrated value of the charge / discharge current integrated by the integrating means ;
Having,
Storage battery charge state determination device.
請求項５に記載の蓄電池充電状態判定装置。The determination means for determining the remaining capacity compares the threshold value of the preset integrated value of the charge / discharge current with the integrated value obtained by integrating the charging current and the discharge current by the integrating means. Determine the charge state or remaining capacity of the storage battery,
The storage battery charge state determination apparatus according to claim 5.
請求項６に記載の蓄電池充電状態判定装置。The preset threshold value of the integrated value of the charge / discharge current is in the range of 0 to +10 Ah.
The storage battery charge state determination apparatus according to claim 6.
請求項５〜７のいずれかに記載の蓄電池充電状態判定装置。The storage battery charging state determination device determines whether or not to stop the engine when the vehicle stops or temporarily stops according to the charging state or remaining capacity of the storage battery, which is the determination result of the determination unit. The engine further includes an idling stop processing means for stopping the engine when the engine can be stopped and starting the starter and restarting the engine when the vehicle restarts.
The storage battery charge state determination apparatus according to any one of claims 5 to 7.
前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、当該車両が停止しているときまたは一時停止したとき前記エンジンの停止を行うか否かを判断して、前記エンジンが停止可能な場合に前記エンジンを停止し、
当該車両が停止しているときまたは一時停止中に前記エンジンが停止している時、前記判定手段の判定結果である前記蓄電池の充電状態または残存容量に応じて、前記スタータを起動するか否かを判断して当該車両が停止しているときまたは一時停止中に前記エンジンを再始動させるために前記スタータを起動する、
請求項８に記載の蓄電池充電状態判定装置。The idling stop processing means is
Wherein a determination result of the determining means according to the charging state or the state of charge of the storage battery, and the vehicle is determined whether to stop the engine when stopping time or temporarily stopped, the engine is Stop the engine if it can be stopped,
Whether to start the starter according to the state of charge or the remaining capacity of the storage battery, which is the determination result of the determination means, when the vehicle is stopped or when the engine is stopped during a temporary stop those the vehicle to determine to start the starter in order to restart the engine during the time or pause is stopped,
The storage battery charge state determination apparatus according to claim 8.
前記スタータの始動または再始動から次の前記スタータの再始動までの期間を１単位期間として、前記再始動で積算値をリセットし、前記１単位期間ごと、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池からの放電電流および前記蓄電池への充電電流を前記積算値として積算し、
予め設定した充放電電流の積算値のしきい値と、前記積算した前記蓄電池の充放電電流の積算値とを比較評価して前記蓄電池の充電状態を判定する、
ことを特徴とする、
アイドリングストップ機能を有する車両に搭載された蓄電池の充電状態判定方法。One storage battery that can be charged and discharged, an alternator connected to the storage battery, and a starter that is fed from the storage battery to start or restart the engine, or connected to the storage battery via an inverter A starter, an electrical load fed from the storage battery, a current detector for detecting a charge / discharge current of the storage battery when being charged / discharged between the storage battery and the alternator, the starter and the electrical load, and the current A storage battery charge state determination means for determining a charge state of the storage battery based on a detection result of the detector, the storage battery being capable of supplying power to the starter and the electrical load, and charging according to the operation of the alternator possible is a method for determining the state of charge the storage battery in a vehicle,
The storage battery in which the period from the start or restart of the starter to the restart of the next starter is defined as one unit period, the integrated value is reset by the restart, and the current detector detects each unit period The discharge current from and the charging current to the storage battery are integrated as the integrated value ,
And thresholds for pre-integrated value of the set discharge current, comparative evaluation to the integrated value of the charge and discharge current of the storage battery the integrated determining the state of charge of the battery,
It is characterized by
A method for determining a state of charge of a storage battery mounted on a vehicle having an idling stop function.
請求項１０に記載の蓄電池の充電状態判定方法。The threshold value of the integrated value of the preset charging / discharging current is in the range of 0 to +10 Ah,
The method for determining a state of charge of a storage battery according to claim 10.
ことを特徴とする、請求項１０または１１に記載の蓄電池の充電状態判定方法。Wherein when the integrated value of the charge and discharge current of the battery in a period from start or restart until the next engine restart of the engine, the larger than the threshold value of the previously integrated value of the set discharge current engine That it is possible to restart
The method for determining a state of charge of a storage battery according to claim 10 or 11, characterized in that:
ことを特徴とする、
請求項１０または１１に記載の蓄電池の充電状態判定方法。Wherein when the integrated value of the charge and discharge current of the battery in the period from the start or restart of the engine until the next restart of the engine is smaller than the threshold value of the integrated value of the charging and discharging current preset Do a process that does not reduce the state of charge of the storage battery,
It is characterized by
The method for determining a state of charge of a storage battery according to claim 10 or 11.
請求項１３に記載の蓄電池の充電状態判定方法。Processing such as state of charge does not drop in the battery, the restart of the engine, cutting or inhibition of power supply from the storage battery from the battery of the electrical load mounted in the vehicle, or draw these precautions Including a prompt to
The method for determining a state of charge of a storage battery according to claim 13.
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