JP4813053B2 - Battery state management device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置に関するものである。 The present invention relates to a battery state management device that manages the state of a battery of an automobile.
自動車においては、図7の如く、エンジン1が回転しているときに、発電機3によってエンジン1の回転力を電流エネルギーに変換し、ここで発生した電力を各種の負荷5に供給するとともに、余剰の電力を用いてバッテリ7の充電を図る。
In the automobile, as shown in FIG. 7, when the
また、自動車のエンジン1は、スタータ9の駆動により始動する。このスタータ9が駆動する際には、突入電流による大きな電圧降下を伴うため、バッテリ7から充分な始動電圧が供給される必要がある。したがって、スタータ9を駆動してエンジン1を始動させることが可能なように、バッテリ7の充電状態(SOC)、即ちそのバッテリ7の充電残量を正確に管理することが重要となる。
Further, the
一般に、バッテリ7が新品である場合は、バッテリ7の出力電圧によりそのバッテリ7の充電状態を判断することが可能である。
In general, when the
しかしながら、バッテリ7の充電状態は、そのバッテリ7の劣化状況によって大きく変化する。バッテリ7の劣化状況としては、格子腐食とサルフェーションが重なった場合など種々のタイプがある。そして、劣化状況によっては実際の内部抵抗とバッテリの開放電圧との相関関係が悪くなり、これによって、実際の内部抵抗と、エンジン始動時のバッテリ出力電圧の降下量との相関関係も悪くなる場合がある。したがって、バッテリ7の出力電圧を検出し、その出力電圧の降下量を用いるだけでは、その充電状態(充電残量)を正確に判断することが困難である。
However, the state of charge of the
そこで、本発明の解決すべき課題は、バッテリの実質的な充電残量を容易に検出し得るバッテリ状態管理装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a battery state management device that can easily detect the substantial remaining charge of the battery.
上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第1の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第1の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量ゼロを導出するための第2の関係情報を記憶する記憶手段とを備え、 前記第2の関係情報は、劣化度の異なるバッテリ毎に、 前記第1の関係情報に基づき前記開放電圧値に対応づけて得られる前記充電残量ゼロとなる始点と、共通の最大開放電圧値に対応づけて得られる初期充電残量となる終点とを結ぶ直線式を有し、実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第2の関係情報における前記直線式を抽出し、抽出した前記直線式を用いて、前記第1の関係情報における前記開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段と備えるものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値である。
Invention of
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電である。 A third aspect of the present invention is the battery state management device according to the first or second aspect, wherein the predetermined discharge is a discharge performed when the engine is started by the starter.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置であって、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するものである。 A fourth aspect of the present invention is the battery state management device according to any one of the first to third aspects, wherein the detected voltage value during discharge is equal to or lower than a predetermined determination necessity threshold voltage. Only in this case, the remaining charge level is determined based on a new battery.
請求項1に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、劣化度の異なるバッテリ毎に、開放電圧値と放電時電圧値との関係を第1の関係情報として予め記憶するとともに、この第1の関係情報に関連する第2の関係情報を予め記憶しておき、この両関係情報を用いて、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するようになっているので、バッテリが劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができ、バッテリ状態を正確に管理することが可能となる。 The battery state management device according to the first aspect of the present invention stores in advance the relationship between the open-circuit voltage value and the discharge voltage value as first relationship information for each battery having a different degree of deterioration, and this first relationship. Second relationship information related to the information is stored in advance, and the remaining charge amount is determined based on the new battery using both the relationship information. A substantial charge remaining amount can be obtained accurately, and the battery state can be accurately managed.
請求項2に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、放電時電圧値として、所定放電が行われた際におけるバッテリの下限電圧値が用いられるため、バッテリの特性を有効に表す放電時電圧値を容易かつ確実に取得することができる。 In the battery state management device according to the second aspect of the invention, since the lower limit voltage value of the battery when the predetermined discharge is performed is used as the discharge voltage value, the discharge voltage value that effectively represents the characteristics of the battery is obtained. It can be acquired easily and reliably.
請求項3に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、所定放電が、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であるため、バッテリの充電残量の判定のための特別な放電をバッテリに行わせる必要がないとともに、走行開始前にバッテリの充電残量を検知することができる。 In the battery state management device according to the third aspect of the invention, since the predetermined discharge is a discharge performed when the engine is started by the starter, a special discharge for determining the remaining battery charge is applied to the battery. It is not necessary to perform this, and the remaining battery charge can be detected before the start of traveling.
請求項4に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するので、充電残量の判定の信頼性を保持することができる。 The battery state management device according to claim 4 determines the remaining charge based on a new battery only when the detected discharge voltage value is equal to or lower than a predetermined determination necessity threshold voltage. Therefore, the reliability of the determination of the remaining charge can be maintained.
<構成>
図1は本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図1の如く、電流センサ11、電圧センサ(電圧検出手段)13、処理部(判定手段)15、記憶部(記憶手段)17及び出力部19を備えて構成されており、車両に搭載されたバッテリ21の状態を管理する。
<Configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a battery state management device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this battery state management device includes a current sensor 11, a voltage sensor (voltage detection means) 13, a processing unit (determination unit) 15, a storage unit (storage unit) 17, and an
電流センサ11は、バッテリ21から出力される電流を検出するものであり、例えばシャント抵抗が使用される。電圧センサ13は、バッテリ21の出力電圧を検出する。処理部15は、ROM、RAM及びCPU等を備えて構成されたコンピューティング装置の機能を有した電子制御ユニットであり、バッテリ21の管理のために各種の情報処理動作(制御動作も含む)を行う。記憶部17は、メモリ等により構成され、処理部15が行う各種の情報処理動作に必要な情報等が記憶されている。出力部19は、バッテリ21の状態の判定結果等を出力するためのものである。尚、図1において、符号23はイグニションスイッチ、符号25はスタータを示している。
The current sensor 11 detects a current output from the
<全体の所定動作>
まず、このバッテリ状態管理装置の全体的な処理動作について、図2を参照して説明する。ステップS1では、イグニッションスイッチ(以下、「IGスイッチ」という)23がオンされる。このとき、処理部15は、バッテリ21の開放電圧値(実質的に放電が行われていない出力電圧)を電圧センサ13を介して測定しておく。この開放電圧値は、次のステップS3での判定動作に利用されるものである。続くステップS2では、スタータ25が駆動されて図示しないエンジンが始動される。
<Whole predetermined operation>
First, the overall processing operation of the battery state management device will be described with reference to FIG. In step S1, an ignition switch (hereinafter referred to as “IG switch”) 23 is turned on. At this time, the
そして、処理部15は、ステップS3でエンジン始動時劣化判定動作を行い、次のステップS4で初期充電残量(初期残容量)の検出動作を行う。かかるステップS3及びステップS4の動作は後述する。
Then, the
また、処理部15は、続くステップS5でエンジン始動後劣化判定動作を行う。この始動後劣化判定動作では、エンジン始動後の充電により満充電(又はそれに近い状態)になったバッテリ21への電流流入状況を電流センサ11を介して検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ21の劣化度が判定される。
Further, the
また、処理部15は、続くステップS6でバッテリ21に対する充電制御(バッテリ21の充電残量管理)を行う。この充電制御では、電流センサ11の測定電流値を積算することにより、エンジン始動時等の所定の基準時からバッテリ21から放電された全電流量が逐次検出され、その検出結果に基づいてバッテリ21に対して行うべき充電量を決定するようになっている。これによって、走行中におけるバッテリ21の充電残量が所定範囲内に維持されるようになっている。充電量の制御は、例えば、図示しないオルタネータの発電量(出力電圧等)を制御することにより行われる。
Moreover, the
このステップS5,S6のエンジン始動後劣化判定動作及び充電制御は、エンジンが停止されるまで繰り返し継続される。 The deterioration determination operation and charge control after engine start in steps S5 and S6 are repeatedly continued until the engine is stopped.
<エンジン始動時劣化判定動作>
図2中のステップS3でエンジン始動時劣化判定動作を説明する。
<Deterioration judgment operation at engine start>
The engine start-time deterioration determining operation will be described in step S3 in FIG.
尚、図2に示したバッテリ状態管理装置の処理動作に先駆けて、予め所定の基準バッテリ(ここでは、新品のバッテリ21)に対して試験を行い、その試験結果を用いて実際に車両に搭載されたバッテリ21の劣化判定を行うようになっている。
Prior to the processing operation of the battery state management device shown in FIG. 2, a predetermined reference battery (in this case, a new battery 21) is tested in advance and is actually mounted on the vehicle using the test result. The
その試験では、新品を含む種々の劣化状況のバッテリ21に対して、その充電残量を種々に変化させ、その充電残量の異なる各状態において、バッテリ21に対してエンジン始動時放電(所定放電)を行わせて、バッテリ21の放電前及び放電中の出力電圧を計測した。そして、劣化状況の異なる各バッテリ21の異なる各充電残量状態における各エンジン始動時放電を行う前の開放電圧値(実質的に放電が行われていない出力電圧)と、エンジン始動時放電が行われた際の下限電圧値(放電時電圧値)との関係を調べた。ここで、エンジン始動時放電とは、スタータ25が駆動されてエンジンが始動される際に行われる放電(あるいはそれと同等な放電)である。また、下限電圧値とは、エンジン始動時放電に伴ってバッテリ21の出力電圧が低下した際のその最低値のことである。なお、エンジン始動時放電の際に検出するバッテリ21の出力電圧値(放電時電圧値)としては、上記の出力電圧の最低値の他に、エンジン始動時放電が行われている期間中における放電開始から所定時間経過後の出力電圧値を検出して判定に用いるようにしてもよい。
In the test, the remaining amount of charge of the
図3はその試験結果をグラフ化したものであり、予め記憶部17内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。図3の横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ21の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ21の下限電圧値に対応している。また、図3中の曲線G1は新品のバッテリ21についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線G2〜G5は使用により劣化したバッテリ21についての測定結果に基づいて描いたものである。曲線G1〜G5は互いに劣化状況が異なったバッテリ21に対する試験の結果得られたものである。このうち、曲線G2〜G4は通常の使用状態に近い態様で充放電が繰り替えされたバッテリ21に対応し、各曲線G2,G3,G4の順にバッテリ21の使用期間が長くなり劣化が進んでいる。また、曲線G5は頻繁に過充電状態とされたバッテリ21に対応している。曲線G4,G5は劣化状況(劣化の要因)が異なるが、劣化の程度(劣化度)はほぼ同等である。
FIG. 3 is a graph of the test results, and is stored in advance in the
具体的には、新品のバッテリ21が対応する曲線G1に着目した場合、開放電圧値が約12.9V(ほぼ満充電状態)のときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約9.7Vであり、開放電圧値が約12.1Vのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約8.1Vであることを示している。また、劣化が進んだバッテリ21が対応する曲線G4に着目した場合、開放電圧値が約12.5Vのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約8.1Vであることを示している。
Specifically, when attention is paid to the curve G1 to which the
図3のグラフより、バッテリ21の劣化が進むにつれて対応する曲線G1〜G5がグラフの概ね右方向(又は右下方向)にシフトしていることが分かった。特に、下限電圧値が所定の基準レベル(例えば、9V)以下の領域では、曲線G1を基準とした曲線G2〜G5の右方向へのシフト量が対応するバッテリ21の劣化の進みに応じて増加する傾向にあることが分かった。
From the graph of FIG. 3, it was found that the corresponding curves G <b> 1 to G <b> 5 are shifted substantially in the right direction (or lower right direction) of the graph as the deterioration of the
そこで、この実施の形態では、エンジン始動時放電を行った際のバッテリ21の開放電圧値及び下限電圧値により定まる図3のグラフ上の点P1(VO,VL)が、新品のバッテリ21が対応する曲線G1上の対応する点P2(VN,VL)を基準として、横軸右方向にシフトしているシフト量Dを用いてバッテリ21の劣化度を判定する。
Therefore, in this embodiment, the
この判定を行うためには、まず基準となる新品のバッテリ21に対する曲線G1に関する情報(すなわち、開放電圧値(基準開放電圧値)VNと下限電圧値VLとの関係を表す第1の関係情報)を記憶部17に予め記憶させておく。その具体的手段としては、曲線Gを下限電圧値VLを変数とした関数として近似的に表現した関係式を記憶部17に記憶させておき、その関係式に測定値である下限電圧値VLを代入して対応する基準開放電圧値VNを導出する構成と、所定の数値間隔で設けられた複数の下限電圧値VLとそれに対応する複数の基準開放電圧値VNとを関連付けてデータテーブルとして記憶部17に記憶させておき、測定した下限電圧値VLに対応する基準開放電圧値VNをそのデータテーブルを利用して導出する構成とが考えられる。この実施の形態では、例えば前者の構成が採用される。なお、基準バッテリとして必ずしも新品のバッテリ21を用いる必要はなく、新品と同等の能力を有するバッテリ21を基準バッテリとして用いてもよい。尚、上記説明ではデータテーブルを例に挙げたが、近似式等の情報を記憶部17に記憶させておいても差し支えない。
In order to make this determination, first, information on the curve G1 for a
具体的には、処理部15が、IGスイッチ23がオンされた際(エンジンの始動が行われる直前)のバッテリ21の開放電圧値VOを電圧センサ13を介して測定するとともに、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ21の下限電圧値VLを電圧センサ13を介して測定し、その測定値VO,VLを劣化判定のための次式(1)(評価式)に代入して評価値Qを算出し、その評価値Qを用いてバッテリ21の劣化度を判定する。
Specifically, the
ここで、式(1)中のVNは測定値である下限抵抗値VLの関数として与えられた新品のバッテリ21の開放電圧値VNである。この式(1),(2)に関する情報も記憶部17に予め記憶されており、これを用いて処理部15による劣化判定処理が行われる。
Here, VN in the equation (1) is the open circuit voltage value VN of the
式(1)において、VOとVNとの差分値(D)をR(VL)で割り算しているのは、劣化度が同一の場合であっても、下限電圧値VLが高くなるにつれて差分値(D)が小さくなってゆくため、差分値(D)を関数値R(VL)で割り算して修正することにより、下限電圧値VLの値によらずに実質的に劣化度のみによって変化する評価値Qを導出できるようにしたものである。なお、ここでは、劣化度が同一とした場合における下限電圧値VLが変化した場合の差分値(D)の変化態様をVLの2次関数で近似することとし、関数値R(VL)の設定を行っている(上式(2)参照)。より具体的には、例えば、式(2)中の係数C1,C2,C3は、C1=0.088,C2=−1.36,C3=4.94に設定される。 In equation (1), the difference value (D) between VO and VN is divided by R (VL) even if the degree of deterioration is the same, the difference value increases as the lower limit voltage value VL increases. Since (D) becomes smaller, by dividing and correcting the difference value (D) by the function value R (VL), the difference value (D) substantially changes only depending on the degree of deterioration regardless of the value of the lower limit voltage value VL. The evaluation value Q can be derived. Here, it is assumed that the change mode of the difference value (D) when the lower limit voltage value VL is changed when the degree of deterioration is the same is approximated by a quadratic function of VL, and the function value R (VL) is set. (Refer to the above formula (2)). More specifically, for example, the coefficients C1, C2, and C3 in Expression (2) are set to C1 = 0.088, C2 = −1.36, and C3 = 4.94.
なお、この実施の形態では、差分値Dを関数値R(VL)で割り算した値で値eを累乗したものを評価値Qとして使用するようにしたが、差分値Dを関数値R(VL)で割り算した値をそのまま劣化判定に用いたり、他の評価関数に代入するようにしてもよい。例えば、上式(1)を1次又は2次までべき級数展開したものを評価関数として用いるようにしてもよい。 In this embodiment, the value obtained by dividing the difference value D by the function value R (VL) and raising the value e to the power value is used as the evaluation value Q. However, the difference value D is used as the function value R (VL). ) May be used for deterioration determination as it is, or may be substituted into another evaluation function. For example, an expression function obtained by expanding the power series up to the first or second order from the above equation (1) may be used.
評価値Qの具体例としては、例えば、図3の曲線G1が対応する新品のバッテリ21の場合はQ=1.0となり、曲線G2が対応するバッテリ21の場合はQ=0.6となり、曲線G3が対応するバッテリ21の場合はQ=0.4となり、曲線G4,G5が対応するバッテリ21の場合はQ=0.3となる。そして、例えば評価値Qが所定値以下になった場合に、バッテリ21が劣化していると判定される。
As a specific example of the evaluation value Q, for example, in the case of a
図4は、処理部15による劣化判定処理に関するフローチャートである。前述の図2のステップS2でスタータ25が駆動されるの伴って、処理部15は、ステップS3にて図4に示す手順で始動時劣化判定処理を行うようになっている。
FIG. 4 is a flowchart regarding deterioration determination processing by the
すなわち、処理部15は、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ21の下限電圧値VLを電圧センサ13を介して測定し(ステップS11)、その測定した下限電圧値VLが所定の基準レベル(例えば、9V)以下であるか否かを判断し(ステップS12)、基準レベル以下である場合にはステップS13に進んで劣化判定処理を行う一方、基準レベルを上回っている場合には劣化判定処理を行うことなく次の処理(図2のステップS4)に移行する。
That is, the
ステップS13の劣化判定処理では、前述の図2のステップS1で測定した開放電圧値VOと、ステップS11で測定した下限電圧値VLとが上式(1)に代入されて評価値Qが算出され、その評価値Qに基づいてバッテリ21の劣化度の判定が行われる。
In the deterioration determination process in step S13, the open circuit voltage value VO measured in step S1 of FIG. 2 and the lower limit voltage value VL measured in step S11 are substituted into the above equation (1) to calculate the evaluation value Q. Based on the evaluation value Q, the deterioration degree of the
<初期充電残量の検出原理>
次の図2中のステップS4における初期充電残量(SOC)の検出原理を説明する。尚、ここでは、初期充電残量(SOC)の定義が、新品で且つ満充電から最大負荷状態でのバッテリ21の役目を果たせなくなるまでの容量であるものとして取り扱う。
<Detection principle of initial charge level>
Next, the detection principle of the initial charge remaining amount (SOC) in step S4 in FIG. 2 will be described. Here, the definition of the initial charge remaining amount (SOC) is treated as a new capacity and a capacity from the full charge until the
図5は、初期充電残量の検出原理を示す図であって、このうちの図5(A)は、図2中のステップS3の工程(エンジン始動時劣化判定動作)で使用された図3のグラフと同様の図であり、その横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ21の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ21の下限電圧値に対応している。また、図5(A)中の曲線G1は新品のバッテリ21についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線G2は使用により半分ほど劣化したバッテリ21についての測定結果に基づいて、また曲線G3は使用により残り30%まで劣化したバッテリ21についての測定結果に基づいてそれぞれ描いたものである。さらに、図5(A)中の領域ArXは、スタータ25の駆動(即ち、エンジンの再始動)が不可能な再始動不可領域であり、線Vth1は、初期充電残量が充分なために判定が不要である閾値(判定要否閾値電圧)を示しており、線Vth2は、再始動不可領域ArXを考慮してスタータ25の駆動(即ち、エンジンの再始動)が可能か否かを判定するための再始動判定ライン(閾値)を示している。この図5(A)は、記憶部17内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。尚、図5(A)では、3つの曲線G1〜G3のみが描かれているが、実際には、G1〜G3以外に多くの曲線が併せて描かれる。
FIG. 5 is a diagram showing the principle of detection of the initial charge remaining amount. FIG. 5A is a diagram of FIG. 3 used in step S3 in FIG. 2 (deterioration determination operation at engine start). The horizontal axis corresponds to the open circuit voltage value of the
また、図5(B)は、初期充電残量(SOC)、即ち、新品で且つ満充電のバッテリ21を基準として、劣化度の異なるバッテリ21毎に、最大負荷状態でのバッテリ21の役目を果たせなくなるまでの充電残量の変化を示す情報(第2の関係情報)の図であって、横軸は新品のバッテリ21の初期充電残量(SOC)、縦軸は実質的な初期充電残量(SOC:以下「実SOC」と称す)を意味しており、横軸及び縦軸のいずれも百分率(%)の値として示される。
FIG. 5B shows the initial charge remaining amount (SOC), that is, the role of the
この図5(B)に示した第2の関係情報も、図5(A)に示した第1の関係情報と同様に、記憶部17内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納されるものである。図5(B)の考え方を示す。
The second relation information shown in FIG. 5B is also stored in advance in a format such as a data table or an approximate expression in the
まず、図5(A)に配置された全ての曲線G1〜G3と、再始動判定ラインVth2との交点P01〜P03が求められる。例えば、新品且つ満充電状態のバッテリ21に対応する曲線G1については、この曲線G1と再始動判定ラインVth2との交点は点P01である。したがって、その横軸上の位置をそのまま図5(B)の横軸上の位置に適用し、また図5(B)の縦軸がゼロ値である点P11をプロットする。この点P11の座標は、図5(B)における原点(0,0)となる。
First, intersections P01 to P03 of all the curves G1 to G3 arranged in FIG. 5A and the restart determination line Vth2 are obtained. For example, for the curve G1 corresponding to the new and fully charged
また、例えば、他の曲線G2,G3についても、この各曲線G2,G3と再始動判定ラインVth2との交点P02,P03を求め、それぞれの横軸上の位置をそのまま図5(B)の横軸上の位置に適用し、また図5(B)の縦軸がゼロ値である点P12,P13をプロットする。 Further, for example, for the other curves G2 and G3, intersections P02 and P03 between the curves G2 and G3 and the restart determination line Vth2 are obtained, and the positions on the horizontal axes are left as shown in FIG. Plot points P12 and P13 that are applied to positions on the axis and whose vertical axis in FIG.
次に、ほぼ新品のバッテリ21がほぼ満充電状態の開放電圧値(約12.9V)を、そのまま図5(B)の横軸上の位置に適用し、この点の座標を(100,0)とする。
Next, the open-circuit voltage value (about 12.9 V) when the almost
そして、図5(B)における座標(100,100)を点P21とし、この点P21と、点P11を結ぶ直線L1を求める。同様に、例えば劣化度が半分(50%)の曲線G2に関して、座標(100,50)の点をP22とし、例えば劣化度が30%の曲線G3に関して、座標(100,30)の点をP23とし、点P22と点P12とを結ぶ直線L2及び点P23と点P13とを結ぶ直線L3をそれぞれ求める。かかる図5(B)の各直線L1〜L3は、記憶部17内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納される。尚、上述のように、図5(A)において3つの曲線G1〜G3以外に多くの曲線が併せて描かれているため、これらの他の曲線についても、それぞれ対応する直線が図5(B)に求められる。
Then, the coordinate (100, 100) in FIG. 5B is set as a point P21, and a straight line L1 connecting the point P21 and the point P11 is obtained. Similarly, for a curve G2 with a degree of deterioration of half (50%), for example, a point at coordinates (100, 50) is P22. And a straight line L2 connecting the points P22 and P12 and a straight line L3 connecting the points P23 and P13 are obtained. The straight lines L1 to L3 in FIG. 5B are stored in advance in the
<初期充電残量の検出動作>
このように、図5(A)の第1の関係情報及び図5(B)の第2の関係情報が、劣化状況の異なるバッテリ21毎の情報として記憶部17内に格納されていることを前提として、図2中のステップS4における初期充電残量(SOC)の検出動作を実行する。
<Detection of initial charge level>
As described above, the first relation information in FIG. 5A and the second relation information in FIG. 5B are stored in the
まず、上記のステップS11で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Vth1を超えている場合は、バッテリ21が充分に充電されている状態であり、この下限電圧値と開放電圧値だけでは、バッテリ21の劣化状態が識別しにくい状態であるため、処理部15は、以後の初期充電残量の検出動作を行わずに、充分な充電状態である旨を判定する。
First, when the lower limit voltage value measured in the above step S11 exceeds a predetermined determination necessity threshold voltage Vth1, the
一方、上記のステップS11で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Vth1以下である場合は、下限電圧値と開放電圧値とからバッテリ21の劣化状態を識別できるため、処理部15は、以下の初期充電残量の検出動作を実行する(ステップS13)。
On the other hand, when the lower limit voltage value measured in step S11 is equal to or lower than the predetermined determination necessity threshold voltage Vth1, the deterioration state of the
ここでは、ステップS3で判定されたバッテリ21の劣化状況の曲線がそのまま適用される。例えば、ステップS3の処理において曲線G2が適用された場合であって、図5(A)において開放電圧値と下限電圧値とから点Pxが得られた場合、この点Pxの横軸上の位置をそのまま図5(B)の横軸上の位置に対応させて、曲線G2に対応する直線L2上の点Pyを求める。そして、この点Pyの縦軸(実SOC)上の位置の値αを、バッテリ21の初期充電残量(SOC)とする。この値αは、バッテリ21が新品で且つ満充電であると仮定した場合に、最大負荷状態でのバッテリ21の役目を果たせなくなるまでの容量を意味する。したがって、バッテリ21が劣化している場合でも、新品のバッテリ21を基準とした充電残量を得ることができる。
Here, the curve of the deterioration state of the
そして、その充電残量の判定結果は、例えば図6に示す出力態様で、出力部19を介して出力される(ステップS14)。例えば、出力部19に設けられた表示部31において、バッテリ21の実SOC(実質的な充電残量)を表示するための表示領域32が形成され、ゲージ状等の所定の方式で実SOCが表示される。また、ステップS3で判定したバッテリ21の劣化状態についても、表示領域33,35に表示される。例えば、バッテリ21の劣化状況が良好な場合には表示領域33が点灯され、バッテリ21が一定レベル以下に劣化している場合には表示領域35が点灯される。
And the determination result of the charge remaining amount is output via the
以上のように、この実施の形態では、バッテリ21の様々な劣化状況及び充電状態について図5(A)から図5(B)を予め求めておき、スタータ25の動作時に、開放電圧値と下限電圧値とから図5(B)を用いて実SOC、即ち、新品のバッテリ21を基準とした充電残量を得ることができるので、バッテリ21が劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができる。したがって、バッテリ状態を正確に管理できるバッテリ状態管理装置を提供できる。
As described above, in this embodiment, FIGS. 5A to 5B are obtained in advance for various deterioration states and charging states of the
11 電流センサ
13 電圧センサ
15 処理部
17 記憶部
19 出力部
21 バッテリ
23 スイッチ
25 スタータ
31 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (4)
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第1の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第1の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量ゼロを導出するための第2の関係情報を記憶する記憶手段とを備え、
前記第2の関係情報は、劣化度の異なるバッテリ毎に、
前記第1の関係情報に基づき前記開放電圧値に対応づけて得られる前記充電残量ゼロとなる始点と、共通の最大開放電圧値に対応づけて得られる初期充電残量となる終点とを結ぶ直線式を有し、
実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第2の関係情報における前記直線式を抽出し、抽出した前記直線式を用いて、前記第1の関係情報における前記開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段と
を備えるバッテリ状態管理装置。 A battery state management device for managing the state of a vehicle battery,
Voltage detecting means for detecting the output voltage of the battery;
For each battery having a different degree of deterioration, an open-circuit voltage value that is an output voltage in a state in which the battery is not substantially discharged, and a discharge-time voltage value that is an output voltage of the battery when a predetermined discharge is performed Is stored in a maximum load state for each battery having a different degree of deterioration, and is associated with the open-circuit voltage value of the first relationship information and based on a new battery. Storage means for storing second relation information for deriving zero remaining charge until the battery can no longer function as a battery ,
The second relation information is for each battery having a different degree of deterioration.
A starting point that is zero charge remaining obtained in association with the open circuit voltage value based on the first relation information and an end point that is initial charge remaining obtained in association with a common maximum open circuit voltage value are connected. Has a linear formula,
The open circuit voltage value of the battery is detected through the voltage detection means in a state where the discharge is not substantially performed, and the voltage value at the time of discharge of the battery when the predetermined discharge is performed is the voltage. The linear equation in the second relation information detected by the detection means and extracted from the voltage value at the time of discharge and the degree of deterioration of the battery specified from the open-circuit voltage value is extracted, and the extracted linear equation using said derive the remaining charge corresponding to the previous KiHiraki discharge voltage value in the first related information, battery status management and a determining means for determining the remaining charge relative to the new battery apparatus.
前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to claim 1,
The battery voltage management device according to claim 1, wherein the discharging voltage value is a lower limit voltage value of the battery when the predetermined discharging is performed.
前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to claim 1 or 2,
The battery state management device according to claim 1, wherein the predetermined discharge is a discharge performed when the engine is started by a starter.
検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定することを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to any one of claims 1 to 3,
A battery state management device that determines a remaining charge level based on a new battery only when the detected voltage value during discharge is equal to or lower than a predetermined determination necessity threshold voltage.
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