JP4760276B2

JP4760276B2 - エンジン始動用蓄電池の劣化判別方法および装置とこの劣化判別装置を備えたエンジン始動用蓄電池

Info

Publication number: JP4760276B2
Application number: JP2005289798A
Authority: JP
Inventors: 喜一小池; 英治門内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: JP2007099028A

Description

本発明は車両用をはじめとする、エンジン始動に用いられる蓄電池の劣化判別装置と、この劣化判別装置を備えたエンジン始動用蓄電池に関する。

自動車用蓄電池をはじめとするエンジン始動用蓄電池として、主に鉛蓄電池が使用され、エンジン始動用のセルモータ等の補機類やライト等に電力が供給される。このようなエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法として、蓄電池の開路電圧や所定負荷での放電電圧に基づく方法や、電解液比重（希硫酸濃度）に基づく方法が広く一般に用いられている。

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、開路電圧測定を除き、専用の放電装置や比重測定器が必要となり、一般の車両オーナーが手軽に蓄電池の劣化を判別することは困難である。

一般の車両オーナーが手軽に蓄電池の劣化を判別する方法として、特許文献１には、蓄電池に装着された状態判別装置により、車両のエンジン始動・走行（運転）・停止状態を判別して、これら各状態での蓄電池電圧より蓄電池の劣化状態や放電状態、あるいは車両の異常等を判別すること、さらにエンジン始動時のセルモータ起動時の蓄電池電圧値あるいはこの電圧と開路電圧との電圧差より蓄電池の状態判別を行うことが示されている。
特開２００３−３２７０６１号公報

しかしながら、特許文献１の蓄電池の状態判別装置では、エンジン始動前の状態、例えば、エンジン停止直後か、停止してから時間が経過しているか等により充電分極の影響を受け、エンジン始動電圧が変化するため、状態判別精度が低下する。

また、エンジンの種類により、エンジン始動電圧および始動可能な蓄電池下限電圧が異なるため、上記のようなセルモータ起動時の蓄電池電圧値あるいはこの電圧と開路電圧との電圧差より蓄電池の劣化を精度良く判別することは困難であるという課題があった。

前記した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、エンジン始動用セルモータに電力を供給するエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法であり、セルモータ駆動時に発生する蓄電池電圧脈動において、セルモータ起動直後における初回の電圧ボトム値ＶＳ１と、２回目以降であるｎ回目の電圧ボトム値ＶＳｎを計測し、ＶＳ１とＶＳｎを比較して前記蓄電池の劣化を判別するエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法を示すものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１のエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法において、ＶＳｎとＶＳ１の差分ΔＶｎ（＝ＶＳｎ−ＶＳ１）に応じて蓄電池の劣化を判別することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２のエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法において、ＶＳ１検出から所定時間にわたって計測した蓄電池電圧の最低値をＶＳｎとすることを特徴とする。

さらに、本発明の請求項４に係る発明は、エンジン始動用セルモータに電力を供給するエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置であり、セルモータ駆動時に発生する蓄電池電圧脈動において、セルモータ起動直後における初回の電圧ボトム値ＶＳ１と、２回目以降であるｎ回目の電圧ボトム値ＶＳｎとを計測する電圧計測手段と、ＶＳ１とＶＳｎを比較して蓄電池の劣化を判別する判別手段とを備えたことを特徴とするエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置を示すものである。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項４のエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置において、判別手段で、ＶＳｎとＶＳ１の差分ΔＶｎ（＝ＶＳｎ−ＶＳ１）に応じて蓄電池の劣化を判別することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項４もしくは５に記載のエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置において、電圧計測手段により、ＶＳ１検出から所定時間にわたって計測した蓄電池電圧の最低値をＶＳｎとすることを特徴とする。

そして、本発明の請求項７に係る発明は、前記した請求項４、５もしくは６のいずれかのエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置を一体に備えたエンジン始動用蓄電池を示すものである。

本発明は、上記の構成を有することにより、エンジン始動時における、初回の電圧ボトム値と、２回目以降のｎ回目の電圧ボトム値とを比較することにより、様々な車両において、特にエンジン始動性の観点から精度の高い蓄電池の劣化判別が可能となる。

以下、本発明の実施の形態によるエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置および劣化判別方法を図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置１がエンジン始動用蓄電池２（以下、蓄電池２という）に接続され、かつ車両に搭載された状態を示す図である。なお、エンジン（図示せず）を始動するためのセルモータ３が始動スイッチ４を介して蓄電池２に接続されている。

本発明の劣化判別装置１は、蓄電池２のエンジン始動時の蓄電池電圧を測定する電圧測定手段１１を有している。この電圧測定手段１１により、セルモータ起動直後における初回の電圧ボトム値ＶＳ１と、２回目以降であるｎ回目の電圧ボトム値ＶＳｎとを計測する。

図２は、エンジン始動用蓄電池でセルモータを駆動し、エンジン始動をおこなった時の蓄電池電圧変化を示す。ここで、初期状態としたのは、蓄電池が劣化の進行していない状態であり、良好なエンジン始動性を有している状態での電圧変化を示す。また、劣化進行状態としたのは、蓄電池の劣化が進行し、エンジン始動性能が低下した状態での電圧変化を示す。

図２に示したように、セルモータを駆動する際、エンジン気筒数等他、車両構造に起因して蓄電池電圧は周期的な脈動を示す。

本発明では、図２に示したような、周期的な電圧脈動におけるボトム値、特に初回のボトム値ＶＳ１と２回目以降のｎ回目のボトム値を電圧計測手段１１により計測し、これら値から判別手段１２により、蓄電池２の劣化判定を行う。

図２に示したように、蓄電池が、劣化が進行していない初期状態であり、良好なエンジン始動性を有している場合には、１回目のボトム値ＶＳ１と、２回目以降ｎ回目のボトム値ＶＳｎを比較した場合、ＶＳ１はＶＳｎよりも大となる。

一方、蓄電池の劣化が進行し、エンジン始動性が低下した状態では、ＶＳ１、ＶＳｎともに低下するが、ＶＳｎの低下度合いがＶＳ１の低下度合いよりも大きい。本発明はこのような現象を利用し、ＶＳ１とＶＳｎとを比較することにより、蓄電池の劣化度合い、特にエンジン始動性を考慮した蓄電池の劣化度合いを正確に判別することができる。

なお、比較方法としては、ＶＳ１とＶＳｎとの差分ΔＶｎ（＝ＶＳｎ−ＶＳ１）を算出し、この値に基づいて判別手段１２により劣化判別を行うことができる。例えば、ΔＶｎの値にある判別値Ｖｒ、Ｖｒ´（Ｖｒ＞Ｖｒ´）を設定し、ΔＶｎ＞Ｖｒである場合に、蓄電池がエンジン始動性良好であると判別し、Ｖｒ≧ΔＶｎ＞Ｖｒ´の場合に「要注意」、Ｖｒ´＞ΔＶｎの場合に「要交換」といった警告表示を行うことができる。

従来の、ＶＳ１値で劣化判別する方法では、エンジン特性、セルモータ特性等、車両設計によってＶＳ１の値が大きく変化するため、正確なエンジン始動性判定が困難である。一方、本発明のように、ＶＳｎとＶＳ１とを比較する方法では、様々な車両において、エンジン始動性良好時にＶＳ１＜ＶＳｎ、エンジン始動性低下にしたがって、ＶＳｎがＶＳ１により近接し、さらにはＶＳ１＞ＶＳｎとなる傾向にあるため、この関係を利用することにより、様々な車両に適用可能な、劣化判別方法と装置を提供することができる。

また、開路電圧は充電分極による影響を受けやすく、同じ残存容量であっても、エンジンを停止してすぐ再始動する場合はエンジンを長時間停止していた場合と比較して開路電圧は高くなる。したがって、開路電圧をパラメータに含む場合、充電分極の差異により劣化判別に差が生じる。本発明では、開路電圧をパラメータに含まないため、判別結果に及ぼす充電分極の差の影響を抑制することができる。

なお、ＶＳｎ値を計測する際、ｎ値は２以上とするが、エンジン始動と同時にセルモータの負荷が低下し、蓄電池電圧の顕著な脈動が無くなるため、ｎは２〜４の値とする。また、蓄電池電圧の脈動は、本発明で検出対象となる、ボトム値−ボトム値の時間が０．２秒程度の電圧脈動に加えて、より短周期の電圧変動が加わっている。したがって、ボトム値の検出方法として、セルモータ起動時から、初回のボトム値ＶＳ１を除き、少なくとも１つのボトム値が含まれる時間（図２の例では、０．４秒程度）、連続した電圧計測を繰り返し、得られた電圧データにおける最低値をボトム値として採用すれば、比較的簡便にボトム値の検出を行うことができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による蓄電池２１は、図３に示したように、第１の実施形態で説明した劣化判別装置１を電池本体に一体に備えた電池である。

劣化判別装置１の装着例としては、蓄電池２１本体の蓋２２に設けた収納部２３内に劣化判別装置１を収納し、劣化判別装置１と電池端子２４間を接続リード２５で接続する。さらに、劣化判別装置１上に保護用カバー２６を装着すればよい。

本発明の蓄電池２１では、劣化判別装置１が一体に設けられているため、ユーザーは劣化判別装置１を別途蓄電池２１に接続する必要がない。また、ユーザーによる逆接続等の誤接続を防止できる。

本発明によれば、エンジン始動時の蓄電池電圧脈動を利用して蓄電池の劣化判別を行うことから、車両用をはじめとする多くのエンジン始動用蓄電池に好適である。

本発明のエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置を示す図エンジン始動時の蓄電池電圧の経時変化の一例を示す図本発明の第２の実施形態による鉛蓄電池を示す図

符号の説明

１劣化判別装置
２蓄電池
３セルモータ
４始動スイッチ
１１電圧測定手段
１２判別手段
２１蓄電池
２２蓋
２３収納部
２４電池端子
２５接続リード
２６保護用カバー

Claims

エンジン始動用セルモータに電力を供給するエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法であり、セルモータ駆動時に発生する蓄電池電圧脈動において、
セルモータ起動直後における初回の電圧ボトム値ＶＳ１と、
２回目以降であるｎ回目の電圧ボトム値ＶＳｎを計測し、
前記ＶＳ１と前記ＶＳｎを比較して前記蓄電池の劣化を判別するエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法。
前記ＶＳｎと前記ＶＳ１の差分ΔＶｎ（＝ＶＳｎ−ＶＳ１）に応じて前記蓄電池の劣化を判別する請求項１に記載のエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法。
前記ＶＳ１検出から所定時間にわたって計測した蓄電池電圧の最低値を前記ＶＳｎとすることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のエンジン始動用蓄電池の劣化判別方法。
エンジン始動用セルモータに電力を供給するエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置であり、セルモータ駆動時に発生する蓄電池電圧脈動において、
前記セルモータ起動直後における初回の電圧ボトム値ＶＳ１と、２回目以降であるｎ回目の電圧ボトム値ＶＳｎとを計測する電圧計測手段と、
前記ＶＳ１と前記ＶＳｎを比較して前記蓄電池の劣化を判別する判別手段とを備えたことを特徴とするエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置。
前記判別手段において、前記ＶＳｎと前記ＶＳ１の差分ΔＶｎ（＝ＶＳｎ−ＶＳ１）に応じて前記蓄電池の劣化を判別する請求項４に記載のエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置。
前記電圧計測手段において、前記ＶＳ１検出から所定時間にわたって計測した蓄電池電圧の最低値を前記ＶＳｎとすることを特徴とする請求項４もしくは５に記載のエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置。
請求項４、５もしくは６のいずれかのエンジン始動用蓄電池の劣化判別装置を一体に備えたエンジン始動用蓄電池。