JP5050489B2 - Battery state detection device and lead battery - Google Patents
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Description
本発明は電池状態検知装置および鉛電池に係り、特に、発光素子を点灯ないし点滅させて鉛電池の電池状態を表示する電池状態検知装置および該電池状態検知装置を備えた鉛電池に関する。 The present invention relates to a battery status detecting apparatus and lead batteries, in particular, it relates to lead batteries with a battery condition detecting apparatus and the battery state detection device lights to blink the light-emitting element to display the battery state of the lead battery .
自動車に搭載された鉛蓄電池(以下、単に鉛電池という。)は、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等において、エンジンの始動を確保するという点で重要な部品である。また近年、カーナビゲーション等の車載情報機器の普及や電動パワーステアリング等の補機の電気化で車載電装品は増加しており、鉛電池は増大する電力供給に対応することも求められている。鉛電池の充電・放電可能な電気エネルギーは、使用を重ねることで(経年で)減少するが、そのような状態でもエンジンの始動を確保し、かつ、エンジン停止時には車載電装品に電力を供給しなければならない。 A lead storage battery (hereinafter simply referred to as a lead battery) mounted on an automobile is an important component in terms of ensuring engine start-up in a gasoline engine vehicle, a diesel engine vehicle, and the like. In recent years, the number of in-vehicle electrical components has increased due to the widespread use of in-vehicle information devices such as car navigation and the electrification of auxiliary equipment such as electric power steering, and lead batteries are also required to cope with the increasing power supply. The electrical energy that can be charged and discharged from lead-acid batteries decreases with repeated use (over time), but even under such conditions, the engine can be started and power can be supplied to in-vehicle electrical components when the engine is stopped. There must be.
このため、鉛電池の電池状態、すなわち、充電状態(SOC:State Of Charge)や健康状態(SOH:State Of Health)を検知する電池状態検知装置の開発が進められている。この具体例を挙げると、スタータモータを始動する際の鉛電池の電圧を測定してSOHを検知する装置(例えば、特許文献1、2参照)や、鉛電池の蓋に収容された基板上の発光ダイオード(LED)により電池状態の検知を行う装置(例えば、特許文献3参照)が提案されている。後者の装置では、鉛電池の電池状態に応じて、基板上のLEDが点灯ないし点滅する。
For this reason, development of a battery state detection device that detects a battery state of a lead battery, that is, a state of charge (SOC) or a state of health (SOH) is being promoted. To give a specific example, a device that detects the SOH by measuring the voltage of the lead battery when starting the starter motor (for example, see
一方、電池状態検知装置は一般にコンピュータを含んで構成されており、所定の性能を保証するためには、製造段階での検査が必要である。このような検査では、例えば、鉛電池の要充電(補充電が必要な状態)が必要なことや良好なことを表示するLEDの点灯ないし点滅が、所定の電圧範囲内で適正に切り替えられて表示されるか等、種々の確認がなされる。 On the other hand, the battery state detection device is generally configured to include a computer, and inspection in the manufacturing stage is necessary to guarantee a predetermined performance. In such an inspection, for example, lighting or blinking of an LED indicating that a lead battery needs to be charged (a state where supplementary charging is necessary) is necessary or good is properly switched within a predetermined voltage range. Various confirmations are made, such as whether it is displayed.
ところで、上述した特許文献3の装置において、発光素子(LED)に着目すると、点灯ないし点滅させることで、鉛電池の電池状態を表示する機能を持たせている(通常モードとして用いている。)。この発光素子に、通常モード以外に、製造段階での検査モードを持たせ、光通信により検査時のデータを電池状態検知装置から検査装置の一部を構成する読取装置に送信することができれば、検査時の作業性を向上させることができる。また、電池状態検知装置が鉛電池の鉛電池の健康状態に関連するデータを格納する不揮発性メモリを有しており、発光素子を、光通信により不揮発性メモリに格納された履歴データを送信する履歴送信モードを持てば、鉛電池の健康状態がどのように変化したか(鉛電池がどのように劣化したか)等を知ることができ、今後の鉛電池の製品開発上での電池メーカにとって貴重な情報を得ることができる。
By the way, in the apparatus of
本発明は上記事案に鑑み、通常モード以外のモードを持ち光通信でデータを送信可能な電池状態検知装置および該電池状態検知装置を備えた自動車用鉛電池を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, it is in optical communication has a mode other than the normal mode and challenge is to provide an automotive lead batteries with a battery condition detecting apparatus and the battery state detection device capable of transmitting data.
上記第1の課題を解決するために、本発明は、電池状態検知装置であって、鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記鉛電池の温度を測定する温度測定手段と、前記電圧測定手段で測定された電圧および前記温度測定手段で測定された温度に基づいて前記鉛電池の電池状態を判定する状態判定手段と、複数の発光素子を有する表示手段と、を備え、前記表示手段は、前記電圧測定手段で測定された電圧および前記温度測定手段で測定された温度の値を、前記発光素子を点滅させてシリアル送信する第1のモードと、前記状態判定手段の判定結果に従って前記発光素子を点灯ないし点滅させて前記鉛電池の電池状態を表示する第2のモードとを有し、前記第1のモードにおいて、前記複数の発光素子のうち少なくとも1つの発光素子を、予め設定された時間で点灯および消灯を繰り返すクロック生成用発光素子として用い、前記複数の発光素子のうち前記クロック発生用発光素子として用いた以外の少なくとも1つの発光素子を、前記電圧および温度の値を2値でシリアル送信する送信用発光素子として用い、前記電圧測定手段、温度測定手段、状態判別手段および表示手段はコンピュータを含んで構成されており、前記表示手段は、前記第1のモードにおいて、さらに、前記コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、前記クロック生成用発光素子および前記送信用発光素子を点滅させてシリアル送信する、ことを特徴とする。 In order to solve the first problem, the present invention provides a battery state detection device, a voltage measuring unit that measures the voltage of a lead battery, a temperature measuring unit that measures the temperature of the lead battery, and the voltage A state determination unit for determining a battery state of the lead battery based on a voltage measured by the measurement unit and a temperature measured by the temperature measurement unit, and a display unit having a plurality of light emitting elements, and the display unit Is a first mode in which the voltage measured by the voltage measuring unit and the temperature measured by the temperature measuring unit are serially transmitted by blinking the light emitting element, and according to the determination result of the state determining unit. and turned to blink the light-emitting element have a second mode for displaying a battery state of the lead battery, in the first mode, at least one light emitting device among the plurality of light emitting elements, pre Used as a light-emitting element for clock generation that repeatedly turns on and off at a set time, and at least one light-emitting element other than that used as the light-emitting element for clock generation among the plurality of light-emitting elements has the values of the voltage and temperature. Used as a transmitting light emitting element for serial transmission in binary, the voltage measurement means, temperature measurement means, state determination means and display means are configured to include a computer, and the display means is in the first mode, Further, the information for specifying the version of the program for operating the computer is serially transmitted by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission .
本発明では、第1のモード(検査モード)において、複数の発光素子のうち少なくとも1つの発光素子を、予め設定された時間で点灯および消灯を繰り返すクロック生成用発光素子として用い、複数の発光素子のうちクロック発生用発光素子として用いた以外の少なくとも1つの発光素子を、電圧および温度の値を2値でシリアル送信する送信用発光素子として用い、表示手段が電圧測定手段で測定された電圧の値および温度測定手段で測定された温度の値を、クロック発生用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信するので、電圧測定手段に所定の検査用電圧を加え、電圧測定手段で測定されこれらの発光素子の点滅により送信された電圧の値と、検査用電圧との差が予め設定された公差範囲内にあるかを判定するとともに、温度測定手段に所定の検査用温度を加え、温度測定手段で測定されこれらの発光素子の点滅により送信された温度の値と、検査用温度との差が予め設定された公差範囲内にあるかを判定することで、電池状態検知装置の検査を行うことができ、第2のモード(通常モード)では、電圧測定手段により鉛電池の電圧が測定され、温度測定手段により鉛電池の温度が測定され、状態判定手段により電圧測定手段で測定された電圧および温度測定手段で測定された温度に基づいて鉛電池の電池状態が判定され、表示手段により状態判定手段の判定結果に従って発光素子が点灯ないし点滅して鉛電池の状態が表示される。また、電圧測定手段、温度測定手段、状態判別手段および表示手段はコンピュータを含んで構成されており、表示手段は、第1のモードにおいて、コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、クロック生成用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信するので、送信信号を受光した読取装置側では電池状態検知装置のコンピュータのバージョンを把握することができる。本態様によれば、表示手段が、状態判定手段の判定結果に従って発光素子を点灯ないし点滅させて鉛電池の状態を表示する第2のモードの他に、電圧測定手段で測定された電圧および温度測定手段で測定された温度の値を、発光素子を点滅させてシリアル送信する第1のモードを持つので、光通信によるデータ送信で電池状態検知装置の検査を行うことができるとともに、表示手段は、第1のモードにおいて、コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、クロック生成用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信するので、送信信号を受光した読取装置側では電池状態検知装置のコンピュータのバージョンを把握することができる。 In the present invention, in the first mode (inspection mode), at least one light-emitting element among the plurality of light-emitting elements is used as a clock generation light-emitting element that repeatedly turns on and off at a preset time. Of these, at least one light emitting element other than that used as a clock generating light emitting element is used as a transmitting light emitting element for serial transmission of voltage and temperature values in binary, and the display means has a voltage measured by the voltage measuring means. The value and the temperature value measured by the temperature measuring means are serially transmitted by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission, so that a predetermined test voltage is added to the voltage measuring means and measured by the voltage measuring means. And determining whether the difference between the value of the voltage transmitted by the flashing of these light emitting elements and the inspection voltage is within a preset tolerance range. A predetermined inspection temperature is added to the temperature measuring means, and the difference between the temperature measured by the temperature measuring means and transmitted by blinking of these light emitting elements and the inspection temperature is within a preset tolerance range. In the second mode (normal mode), the voltage of the lead battery is measured by the voltage measuring means, and the temperature of the lead battery is measured by the temperature measuring means. The battery state of the lead battery is determined based on the voltage measured by the voltage determination unit and the temperature measured by the temperature measurement unit by the state determination unit, and the light emitting element is turned on according to the determination result of the state determination unit by the display unit Or it blinks and the status of the lead battery is displayed. The voltage measuring means, the temperature measuring means, the state determining means, and the display means are configured to include a computer, and in the first mode, the display means displays information for specifying the version of the program that operates the computer. Since the generation light-emitting element and the transmission light-emitting element are blinked and serially transmitted, the reading device receiving the transmission signal can grasp the computer version of the battery state detection device. According to this aspect, in addition to the second mode in which the display unit displays the state of the lead battery by lighting or blinking the light emitting element according to the determination result of the state determination unit, the voltage and temperature measured by the voltage measurement unit are displayed. Since it has the 1st mode which blinks a light emitting element and transmits serially the value of the temperature measured by the measurement means, while being able to perform inspection of a battery state detection device by data transmission by optical communication , the display means In the first mode, the information for specifying the version of the program for operating the computer is serially transmitted by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission. The computer version of the detection device can be grasped .
本発明において、第1のモードにおける発光素子の送信スピードを高めるために、第1のモードにおけるクロック発生用発光素子および送信用発光素子の点滅周波数が第2のモードにおけるそれらの発光素子の点滅周波数より高いことが好ましい。表示手段は、電圧測定手段が所定の第1の電圧波形を形成する電圧を測定することで、第1のモードにより電圧の値をシリアル送信するようにしてもよく、また、第1のモードの指令を入力するためのボタンをさらに備え、表示手段は、ボタンが第1の所定操作で押下されたときに、第1のモードにより電圧の値をシリアル送信するようにしてもよい。 In the present invention, in order to increase the transmission speed of the light emitting elements in the first mode, the flashing frequency of the clock generating light emitting element and the transmitting light emitting element in the first mode is the flashing frequency of those light emitting elements in the second mode. Higher is preferred. The display means may be configured to serially transmit the voltage value in the first mode by measuring the voltage forming the predetermined first voltage waveform by the voltage measuring means. A button for inputting a command may be further provided, and the display means may serially transmit the voltage value in the first mode when the button is pressed by the first predetermined operation .
さらに、本発明において、不揮発性メモリと、電圧測定手段で測定された電圧および温度測定手段で測定された温度に基づいて鉛電池の健康状態に関連するデータを算出する算出手段と、算出手段で算出されたデータを所定期間毎にメモリに格納する格納手段とを備え、表示手段は、格納手段によりメモリに格納されたデータを、クロック発生用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信する第3のモードを有するようにしてもよい。 Further, in the present invention , the nonvolatile memory, the calculation means for calculating the data related to the health condition of the lead battery based on the voltage measured by the voltage measurement means and the temperature measured by the temperature measurement means, and the calculation means Storage means for storing the calculated data in the memory every predetermined period, and the display means serially transmits the data stored in the memory by the storage means by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission You may make it have the 3rd mode to do.
このような第3のモードを有する態様では、状態判定手段は、算出手段で算出されたデータから判定しきい値を用いて鉛電池の健康状態を判定するようにしてもよい。In the aspect having such a third mode, the state determination unit may determine the health state of the lead battery using the determination threshold value from the data calculated by the calculation unit.
この態様では、第2のモード(通常モード)において、電圧測定手段により鉛電池の電圧が測定され、温度測定手段により鉛電池の温度が測定され、状態判定手段により電圧測定手段で測定された電圧および温度測定手段で測定された温度に基づいて鉛電池の電池状態が判定され、表示手段により状態判定手段の判定結果に従って発光素子が点灯ないし点滅して鉛電池の状態が表示され、第3のモード(履歴送信モード)において、算出手段により電圧測定手段で測定された電圧に基づいて鉛電池の健康状態に関連するデータが算出され、格納手段により算出手段で算出されたデータが所定期間毎にメモリに格納され、表示手段によりクロック発生用発光素子および送信用発光素子を点滅させてメモリに格納されたデータがシリアル送信される。本態様によれば、表示手段が、第1のモード、第2のモードの他に、メモリに格納された鉛電池の健康状態に関連するデータを、クロック発生用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信する第3のモードを持つので、光通信によるデータ送信で鉛電池の健康状態の履歴を把握することができる。 In this aspect, in the second mode (normal mode), the voltage of the lead battery is measured by the voltage measuring means , the temperature of the lead battery is measured by the temperature measuring means, and the voltage measured by the voltage measuring means by the state determining means. And the battery state of the lead battery is determined based on the temperature measured by the temperature measuring means, the light emitting element is turned on or blinking according to the determination result of the state determining means by the display means, and the state of the lead battery is displayed. In the mode (history transmission mode), data related to the health condition of the lead battery is calculated based on the voltage measured by the voltage measuring means by the calculating means, and the data calculated by the calculating means is stored by the storing means every predetermined period. stored in a memory, data stored by flashing the memory clock generating light-emitting element and transmitting light-emitting element is transmitted serially by the display means . According to this aspect, in addition to the first mode and the second mode, the display means displays the data related to the health state of the lead battery stored in the memory, the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission. Since it has the 3rd mode which blinks and serially transmits, the history of the health state of a lead battery can be grasped | ascertained by the data transmission by optical communication.
第3のモードを有する態様では、算出手段が算出するデータは、少なくとも鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値、鉛電池の内部抵抗値、鉛電池のSOHのいずれかを含むことが好ましい。 Is a state like that having a third mode, data calculation means calculates the minimum voltage at engine start at least the lead battery, the internal resistance of the lead-acid battery, may include any of the SOH of the lead battery preferable.
第3のモードを有する態様において、表示手段は、電圧測定手段が所定の第2の電圧波形を形成する電圧を測定することで、第3のモードによりメモリに格納されたデータをシリアル送信するようにしても、第3のモードの指令を入力するためのボタンをさらに備え、表示手段は、ボタンが第2の所定操作で押下されたときに、第3のモードによりメモリに格納されたデータをシリアル送信するようにしてもよい。電圧測定手段、温度測定手段、状態判定手段、表示手段、算出手段および格納手段はコンピュータを含んで構成されていることが好ましく、表示手段は、第3のモードにおいて、さらに、コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、クロック発生用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信することが望ましい。 In the aspect having the third mode , the display means serially transmits the data stored in the memory in the third mode by measuring the voltage forming the predetermined second voltage waveform by the voltage measuring means. In any case, a button for inputting a command for the third mode is further provided, and the display means stores the data stored in the memory in the third mode when the button is pressed by the second predetermined operation. Serial transmission may be performed. The voltage measurement means, temperature measurement means, state determination means, display means, calculation means, and storage means preferably include a computer, and the display means is a program for operating the computer in the third mode. It is desirable to serially transmit information specifying the version of the clock generation light emitting element and the transmission light emitting element with blinking.
また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様は、第1の態様の電池状態検知装置を備えた自動車用鉛電池である。第2の態様においても、第1の態様と同様の作用効果を奏する。 Further, in order to solve the above Symbol challenges, a second aspect of the present invention is a motor vehicle for a lead battery comprising a battery status detecting apparatus of the first state-like. In the second aspect, the same effects as in the first aspect are achieved.
本発明によれば、表示手段が、状態判定手段の判定結果に従って発光素子を点灯ないし点滅させて鉛電池の状態を表示する第2のモードの他に、電圧測定手段で測定された電圧および温度測定手段で測定された温度の値を、発光素子を点滅させてシリアル送信する第1のモードを持つので、光通信によるデータ送信で電池状態検知装置の検査を行うことができるとともに、表示手段は、第1のモードにおいて、コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、クロック生成用発光素子および送信用発光素子を点滅させてシリアル送信するので、送信信号を受光した読取装置側では電池状態検知装置のコンピュータのバージョンを把握することができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, in addition to the second mode in which the display unit displays the state of the lead battery by turning on or blinking the light emitting element according to the determination result of the state determination unit, the voltage and temperature measured by the voltage measurement unit are displayed. Since it has the 1st mode which blinks a light emitting element and transmits serially the value of the temperature measured by the measurement means, while being able to perform inspection of a battery state detection device by data transmission by optical communication , the display means In the first mode, the information for specifying the version of the program for operating the computer is serially transmitted by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission. The effect that the version of the computer of the detection apparatus can be grasped can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明を自動用鉛電池(型式:65B24R)に適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automatic lead battery (model: 65B24R) will be described with reference to the drawings.
(構成)
図1に示すように、本実施形態の鉛電池10は、電池容器となる略角型の電槽8を有しており、電槽8内には合計6組の極板群が収容されている。電槽8の材質には、成形性、絶縁性および耐久性等の点で優れる、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)等の高分子樹脂を選択することができる。各極板群は、複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は2.0Vとされている。従って、鉛電池10の公称電圧は12Vである。電槽8の上部は、電槽8の上部開口を密閉するPE等の高分子樹脂製の上蓋9に接着ないし溶着されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
上蓋9には、鉛電池10を自動車用電源として外部へ電力を供給するための2本(正負極)の出力端子7が立設されている。また、上蓋9には、鉛電池10の電池状態(充電状態(SOC)および健康状態(SOH))を判定する電池状態検知装置としてのAIユニット1が収容(内蔵)されている。
The
図4に示すように、AIユニット1は、ADコンバータ、基準電源等で構成され鉛電池10の電圧を測定する電圧測定部21と、サーミスタ等の温度センサ、ADコンバータ等で構成され鉛電池10の温度を測定する温度測定部22と、マイクロプロセッサ(以下、MPと略称する。)、ROM、RAM等を有して構成された演算部20と、不揮発性メモリのEEPROM25と、スイッチボタン(以下、ボタンと略称する。)3(図1、図2も参照)、発光ダイオード(以下、LEDという。)5、DAコンバータ、トランジスタ、抵抗等を有して構成されLED5を点灯ないし点滅させて鉛電池10の電池状態を表示する操作表示部2と、コイル式のブザー、ブザーを作動させるためのDAコンバータ、トランジスタ、抵抗等を有して構成され警告音を発生させる報知部23と、を備えている。
As shown in FIG. 4, the
これら各部は、基板の両面に実装されている。なお、この基板には、EEPROM25への外部からの書き込みを行うためのコネクタピンが立設されている。また、AIユニット1は上蓋9内で接続導体11により出力端子7に接続されており、作動電源は鉛電池10から供給される(図2参照)。
These parts are mounted on both sides of the substrate. Note that connector pins for performing external writing to the
図2および図3に示すように、操作表示部2を構成するLED5は、鉛電池10の電池状態(SOC、SOH)を示す4つのLED5A〜5Dを有して構成されている。図3に示すように、LED5は、右から順に、鉛電池10の健康状態が良好であることを示す緑色LED5A、要注意であること(鉛電池10の劣化が進んでいること)または要充電を示す黄色LED5B、要交換であることを示す赤色LED5C、過充電状態にあることを示す赤色LED5Dの順に配設されており、これらのLED5(5A〜5D)は板状の透明カバー4により覆われている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
黄色LED5B以外の3つのLED5A、5C、5Dは電池状態を示すために点灯するのみであるが、黄色LED5Bは、鉛電池10の健康状態が要注意であることを示すときは点灯し、要充電であることを示すときに点滅する。なお、図2では、LED5を覆う透明カバー4およびボタン3を覆うボタンカバー(図3参照)を外した状態で表している。
The three
表1に示すように、これらのLED5は、エンジン停止後、鉛電池10の電池状態を表示するために、LED5Aを除き、自動的に約30秒間点灯ないし点滅するが、ボタン3が押下されたときにも5秒間点灯ないし点滅する。
As shown in Table 1, these
上蓋9のAIユニット1のブザーが実装された位置にはブザー放音孔6が形成されており、AIユニット1の操作表示部2の上面は上蓋9の上面と略同一平面を形成している。
A buzzer
(動作)
次に、AIユニット1の動作について演算部20のMPを主体として説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
AIユニット1は、電圧測定部21で測定された検査用電圧の値等を、LED5を点滅させて送信する検査モード(第1のモード)、表1に示したように、鉛電池10の電池状態を、LED5を点灯ないし点滅させて表示する通常モード(第2のモード)、および、EEPROM25に格納された鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値等を、LED5を点滅させて送信する履歴読出モード(第3のモード)の3つのモードを有している。
The
検査モードは、主に、AIユニット1が鉛電池10の上蓋9に収容される前の、AIユニット1の(製造)検査時に実行されるモードであり、この検査に合格したAIユニット1が鉛電池10の上蓋9に組み込まれる。通常モードは、AIユニット1を収容した鉛電池10が自動車に搭載された後に実行されるモードであり、上述したように、鉛電池10の電池状態に応じてLED5が点灯ないし点滅する。履歴読出モードは、主に、鉛電池10の修理等が必要な場合や鉛電池10が劣化し電池メーカに回収された後、鉛電池10がどのような履歴を有するかまたはどのような履歴で劣化したかを把握するためのモードである。以下、これらのモード順に説明する。
The inspection mode is a mode executed at the time of (manufacturing) inspection of the
<<検査モード>>
AIユニット1の接続導体11に検査用作動電源が投入されると、ROMに格納されたプログラム、プログラムデータをRAMに展開する初期設定処理が行われる。MPは、接続導体11(電圧測定部21)に所定の第1の電圧波形を形成する電圧が引加されるか、または、ボタン3が第1の所定操作で押下されるまで待機し、電圧測定部21に第1の電圧波形が引加されるか、または、ボタン3が第1の所定操作で押下されたときは、検査モードへの移行指令があったものと判断する。第1の電圧波形としては、例えば、図6に示すように、600ms以内に15V以上への電圧上昇が5回、7V以下への電圧降下が5回行われる矩形波状電圧波形を用いることができる。また、第1の所定操作としては、例えば、5秒以内にボタン3を5回押下する操作を挙げることができる。なお、600ms以内で電圧上昇および電圧降下がそれぞれ6回以上のとき、または、5秒以内にボタン5が6回以上押下されたときは、検査モードへは移行しない。
<< Inspection mode >>
When the inspection operation power supply is turned on to the
AIユニット1の検査では、電圧測定部21の電圧測定精度を確認する電圧検査、温度測定部22の温度測定精度を確認する温度検査、ROMに格納されたプログラムのバージョンを確認するバージョン検査、EEPROM25に書き込まれた文字を確認する書き込み検査、その他形式検査等が行われる。なお、この検査では、通常モード(後述)で詳述するように、MPがエンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止を判定可能かの確認やブザーの作動検査等も行われる。
In the inspection of the
検査モードでは、例えば、(A)電圧測定部21で測定した検査用電圧の値、(B)温度測定部22で測定した検査用温度の値、(C)MPが実行するプログラムのバージョンを特定するための情報(例えば、バージョン番号等のデフォルト値)、(D)EEPROM25に検査用に(外部から)書き込んだ文字の情報、(E)AIユニット1のシリアル番号、および、(F)チェックサム、がLED5を高速点滅させること(光通信)で順に送信される。
In the inspection mode, for example, (A) the value of the inspection voltage measured by the
図7に示すように、この検査モードでは、LED5Aは、0.5ms間点灯、0.5ms間消灯を繰り返すクロック生成用LEDとして用いられる。また、LED5Bは、上述した(A)〜(F)のデータを2値で(1msの間点灯または消灯することにより)シリアル送信するデータ送信用LEDとして用いられる。シリアル送信のため、上記(A)〜(F)のデータ送信の間には、例えば、LED5Bが消灯する5msの送信休止時間が存在する。さらに、LED5Cは、検査モードのときは発光し(2値の「1」)、後述する履歴読出モードのときは消灯(2値の「0」)する。なお、LED5Dは、通常モードのみで使用され、検査モードおよび履歴読出モードでは使用されない。
As shown in FIG. 7, in this inspection mode, the
図5に示すように、AIユニット1のLED5から送信された光信号は、読取装置50で読み取られる。読取装置50は、LED5A〜5Cによる点灯ないし消灯を受光する3個のフォトトランジスタ等の受光素子32を有する受光部31と、受光部31で受光された信号を解読する演算部30と、演算部30で解読されたAIユニット1の上記(A)〜(F)のデータを表示する液晶表示装置(LCD)等を有する表示部33とを有している。
As shown in FIG. 5, the optical signal transmitted from the
検査モードにおける検査では、書込ユニット(不図示)のコネクタを上述したコネクタピンに接続し、書込ユニットで、例えば、「AAAA」、「5555」をEEPROM25に書き込む。次に、例えば、6V〜16Vの電圧を段階的に生成可能な電圧生成装置(不図示)で、上述した第1の電圧波形を生成して電圧測定部21に引加するか、または、これに代えて、上述したようにボタン3を第1の所定操作で押下することで、AIユニット1を検査モードに移行させる。なお、第1の電圧波形を引加する方がボタン3を押下するよりタクト性や確実性の点で優れる。
In the inspection in the inspection mode, the connector of the writing unit (not shown) is connected to the connector pin described above, and “AAAA” and “5555”, for example, are written in the
検査モードに移行した後、上記電圧生成装置で生成された所定の検査用電圧を電圧測定部21に引加する。さらに、例えば、小型恒温チャンバを有し、チャンバ内を−10°C〜50°Cに段階的に(例えば、30°C単位で)変更可能な温度生成装置(不図示)のチャンバ内に温度測定部22の温度センサを挿入して、チャンバ内を所定の検査用温度に設定する。MPは、電圧測定部21を介して検査用電圧をデジタル値として取り込み、温度測定部22を介して検査用温度をデジタル値として取り込み、取り込んだ検査用電圧および検査用温度を送信するために、DAコンバータを介してトランジスタのゲートにハイレベル信号ないしローレベル信号を出力することで、LED5A〜5Cを点灯ないし消灯(点滅)させる。これにより、LED5は、上述した(A)〜(F)のデータを読取装置50に送信する。なお、電圧生成装置による検査用電圧および温度生成装置による検査用温度は所定時間毎に変更される。
After shifting to the inspection mode, a predetermined inspection voltage generated by the voltage generator is applied to the
読取装置50は、LED5A〜5Cにそれぞれ近接配置された3つの受光素子32でLED5の点滅による送信信号を受光して解読し、LCDに上述した(A)〜(F)のデータを表示する。これにより、バージョン検査、EEPROM25の書き込み検査、(A)〜(F)のすべてのデータを受信可能かの形式検査等が行われる。また、電圧検査および温度検査では、検査用電圧(複数)と(A)電圧測定部21で測定した検査用電圧の値(複数)とがそれぞれ所定の公差範囲内にあるか、検査用温度(複数)と(B)温度測定部22で測定した検査用温度の値(複数)がそれぞれ所定の公差範囲内にあるかの確認が行われる。
The
なお、この読取装置50を検査装置として用いる場合には、上述した電圧生成装置および温度生成装置と接続可能なインターフェースをさらに備え、演算部30が、電圧生成装置で生成した検査用電圧と(A)電圧測定部21で測定した検査用電圧の値とがそれぞれ所定の公差範囲内にあるか、温度生成装置で生成した検査用温度と(B)温度測定部22で測定した検査用温度の値とがそれぞれ所定の公差範囲内にあるかを判断し、その結果も表示部33で表示するようにすればよい。
When the
MPは、検査モードにおいて、5秒以内にボタン3が3回押下されたか、および、検査モードへの移行指令から10分が経過したかを判断しており、両者とも否定判断のときは検査モードにおける処理ルーチンを続行し、いずれかが肯定判断のときは、EEPROM25を初期化して、検査モードにおける処理ルーチンを終了する。
In the inspection mode, the MP determines whether the
下表2は、読取装置50を用いて本実施形態のAIユニット1の検査を行う場合の電圧精度検査方法(実施例)と、従来の電圧精度検査方法(比較例1、比較例2)とを比較したものである。比較例1は、要充電しきい値の公差(12.3V±0.1V)内の各設定電圧でボタンを押して要充電/良好のLEDの表示が切り替わる電圧を調べ、設定値とのズレが公差範囲内にあるかの判定と、公差内でのバラツキ評価を行う方法であり、比較例2は、要充電しきい値の公差内最大値12.4Vと最小値12.2Vでボタンを押して要充電/良好のLEDの表示が切り替わるかをチェックし、要充電しきい値が公差範囲内にあるかを判定する方法である。
Table 2 below shows a voltage accuracy inspection method (Example) in the case of inspecting the
表2に示すように、実施例では、比較例1、2に比べ、電圧精度検査範囲が広く、検査時間を短くすることができる。また、実施例は、xbar(平均値)−R(範囲)管理図などの管理図の手法でバラツキ評価が可能であり、工程の異常を不良発生前に検知し安定した品質を維持できる点でも比較例1、2に比べ優れている。 As shown in Table 2, in the example, compared with Comparative Examples 1 and 2, the voltage accuracy inspection range is wide and the inspection time can be shortened. In addition, in the embodiment, variation evaluation can be performed by a control chart method such as an xbar (average value) -R (range) control chart, and it is possible to detect a process abnormality before a defect occurs and maintain stable quality. It is superior to Comparative Examples 1 and 2.
<<通常モード>>
通常モードにおけるMPの主要動作は、鉛電池10の電圧を監視(測定)し、鉛電池10の電池状態(SOH、SOC)が予め設定された判定しきい値より低下したと判定したときに、エンジン停止後に、LED5およびブザーの視覚および聴覚的手段でユーザ(ドライバ)に警告を与えるものであるが、詳しくは以下の通りである。
<< Normal mode >>
The main operation of the MP in the normal mode is to monitor (measure) the voltage of the
MPは、所定時間(例えば、2ms)毎に、電圧測定部21を介して鉛電池10のデジタル電圧値を取り込んでおり、取り込んだ電圧値に基づいて鉛電池10のSOC、SOHを決定(算出)する。また、MPは温度測定部22を介して鉛電池10の温度測定を行い、取り込んだ温度値により、例えば、室温(25°C)におけるSOC、SOHに温度補正する。
The MP captures the digital voltage value of the
SOCを決定するのには、開回路電圧(OCV)を測定するのが簡単である。このためには、各SOCの鉛電池についてOCVのデータを予め取得し、OCVとSOCとの関係式ないしマップを作成しておき、電圧測定部21を介して測定したOCVから関係式ないしマップを利用してSOCを逆算する。
It is simple to measure the open circuit voltage (OCV) to determine the SOC. For this purpose, OCV data is obtained in advance for each SOC lead battery, a relational expression or map between the OCV and the SOC is created, and a relational expression or map is obtained from the OCV measured via the
また、SOHは鉛電池の内部抵抗値と強い相関がある。鉛電池の内部抵抗測定にはいわゆる直流法を用いることができる。直流法は鉛電池のOCVおよびエンジン始動時の最低電圧値をそれぞれ測定し、これらの差から内部抵抗値を求める方法である。内部抵抗値からSOHを決定するためには、SOCを決定する場合と同様に、各SOHの鉛電池について内部抵抗値のデータを予め取得しておき、関係式ないしマップを利用して、測定された電池の内部抵抗値からSOHを計算するようにすればよい。この詳細は、例えば、上述した特許文献2に開示されている。
Moreover, SOH has a strong correlation with the internal resistance value of the lead battery. A so-called DC method can be used for measuring the internal resistance of the lead battery. The direct current method is a method of measuring the OCV of the lead battery and the minimum voltage value at the time of starting the engine, and obtaining the internal resistance value from the difference therebetween. In order to determine the SOH from the internal resistance value, as in the case of determining the SOC, data of the internal resistance value is obtained in advance for each lead battery of each SOH and measured using a relational expression or a map. The SOH may be calculated from the internal resistance value of the battery. The details are disclosed in, for example,
一方、AIユニット1は、測定した鉛電池10の電圧に基づいてエンジン状態を検知する機能を有している。すなわち、MPは、鉛電池10の電圧を常時監視(測定)し、測定した電圧の変化より、エンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止のエンジン状態を判定する。
On the other hand, the
<エンジン始動>
一般に、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の内燃機関を有する車両では、鉛電池から電力を供給しセルモータを回して、エンジンを始動する。この際、大電流が流れるが、それに伴い、鉛電池10の端子間電圧は大きく降下する。このときの電圧降下および電流の時間変化を測定すると、セルモータに電流が流れ始めた直後に、鋭いピーク状の大電流が流れ、同時に鉛電池10の端子間電圧は鋭い谷状の電圧降下を示す。このときの最低電圧値Vstが上述したようにSOHを決定するときのデータとなる。
<Engine start>
In general, in a vehicle having an internal combustion engine such as a gasoline engine vehicle or a diesel engine vehicle, electric power is supplied from a lead battery and a cell motor is rotated to start the engine. At this time, a large current flows, and accordingly, the voltage between the terminals of the
このため、MPは、鉛電池10の放電開始後X(1〜100)ms以内にY(0.50〜3.0)V以上の電圧降下(例えば、15ms以内に1.5V以上の電圧降下)があり、かつ、その後にある所定値a(a:鉛電池10のOCVに0.01〜0.3V加算した電圧値)以上になったか否かを判断し、肯定判断のときにはエンジン始動があったものと判定する。なお、鉛電池10の放電開始に測定された最初の最低電圧値、かつ、鉛電池10の放電開始後15ms以内に測定された最低電圧値を、上述したようにSOHを決定するための最低電圧値Vstとして算出する。一方、否定判断のときにはカーエアコンやカーナビゲーション等の車載電装品を起動させたものとみなす(エンジンは始動していないとみなす)。
Therefore, MP is a voltage drop of Y (0.50 to 3.0) V or more within X (1 to 100) ms after the
このエンジン始動に関連して、MPはさらに2つの処理を行う。1つめの処理は、初めて、鉛電池10の放電開始後X(1〜100)ms以内にY(0.50〜3.0)V以上の電圧降下(例えば、15ms以内に1.5V以上の電圧降下)があり、かつ、その後にある所定値a(a:鉛電池10のOCVに0.01〜0.3V加算した電圧値)以上と判断したときに、鉛電池10が自動車に搭載されたものとみなし、通常モードへの移行指令がなされたものと判断するとともに、EEPROM25にこのときの鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstおよびチェックサムを書き込む。
In connection with this engine start, the MP performs two further processes. The first treatment is, for the first time, a voltage drop of Y (0.50 to 3.0) V or more within X (1 to 100) ms after the start of discharge of the lead battery 10 (for example, 1.5 V or more within 15 ms). When there is a voltage drop) and the predetermined value a (a: voltage value obtained by adding 0.01 to 0.3 V to the OCV of the lead battery 10) or more is determined thereafter, the
上述しように、AIユニット1の(製造)検査では、AIユニット1に鉛電池10のエンジン始動時等の疑似電圧を引加して、MPがエンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止を判定可能かの確認が行われる。従って、1つ目の処理における「初めて」は、鉛電池10が自動車に搭載された後「初めて」の意味であり、MPからみると、疑似電圧によるエンジン始動の確認時に1回その判断を既に行っており、EEPROM25にそのときの最低電圧値Vstおよびチェックサムを書き込んでいる。ただし、上述したように検査モードにおける終了時の処理でこのときの最低電圧値Vstおよびチェックサムは消去されている。従って、MPからみると、2回(所定の複数回、すなわち、検査での1回と鉛電池10が自動車に搭載された後初めての1回)目の肯定判断で、通常モードへの移行指令がなされたものと判断することになる。
As described above, in the (manufacturing) inspection of the
2つめの処理は、鉛電池10が自動車に搭載されたものとみなしたときから、所定時間(例えば、2週間=336時間)毎に、EEPROM25に鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstを書き込み、チェックサムを更新する。なお、所定時間経過時に常にエンジン始動がなされているとは限らないので、所定時間経過前のRAMに格納されている直近の最低電圧値Vstを書き込むことになる。
In the second process, the minimum voltage value Vst at the time of starting the engine of the
<エンジン起動中>
MPは、上述したエンジン始動の肯定判断の後、常時鉛電池10の電圧が上述した所定値a以上(エンジンが起動中の場合は発電機(オルタネータ、レギュレータ)が作動しているため、鉛電池10は充電状態となっており、電圧がOCVより高くなる。)か否かを判断し、肯定判断のときにエンジン起動中と判定する。
<Engine is running>
MP is a lead battery, because the voltage of the
<エンジン停止>
(1)エンジン起動中と判断した後に、鉛電池10の電圧がある一定値b以下の状態をある一定時間c以上持続した場合:エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。bの電圧値には、例えば、13.0〜13.6Vの電圧値、cの電圧には、例えば、10〜100sの時間を用いることができる。また、(2)エンジン起動中と判断した後に、鉛電池10の電圧がある一定値d以下に低下し、かつ、そのときの電圧の変化幅が、ある一定値eの時間幅で、ある一定値f以下になった場合:エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。dの電圧値として13.0〜13.6Vの電圧値、eの値として0.01〜1.0s、fの電圧の変化幅として0.01〜0.3Vを用いることができる。MPは、(1)と(2)のいずれかに該当したときに、エンジンが停止したもと判定する。
<Engine stop>
(1) After determining that the engine is being started, when the voltage of the
なお、MPは、エンジン停止後、鉛電池10の分極反応が解消した後(例えば、6時間経過後)に測定した鉛電池10の電圧をOCVとして測定する。
In addition, MP measures the voltage of the
このようにしてMPは、AIユニット1が収容された鉛電池が自動車に搭載された後、常時あるいは随時、SOC、SOHの演算を行う。演算されたSOC、SOHの値は演算の都度、予め設定された判定しきい値との比較を行う。SOC、SOHの値が判定しきい値より低下していた場合は、報知タイミングに合わせて報知するための準備動作を行う。本実施形態では、表1に示したように、警報のレベルを原則として「良好」、「要注意」、「要交換」(不良)の3段階にレベル分けしている。
In this way, the MP calculates the SOC and SOH at all times or after the lead battery containing the
AIユニット1が鉛電池10の上蓋9に収容されているため、AIユニット1は、鉛電池10が設置される場所に配置される。多くはエンジンルーム内であり、または車室等の自動車内であり、ブザーが発する警告音は走行中は車両のノイズにより聞こえにくい。このため、AIユニット1が発する警告音の発生タイミングを以下のように設定して、ユーザが警告音を聞きやすいタイミングで発し、ユーザに警告音が確実に伝達されるようにしている。なお、MPは、エンジンが停止したと判定した後、直ちに、DAコンバータを介してLED5を点灯させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を継続してまたは断続的に出力してLED5を点灯ないし点滅させるとともに、所定時間経過後、別のDAコンバータを介してブザーを作動させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を送出して警告音を発生させる。
Since the
エンジン起動状態からエンジンを停止するタイミングにおいて、ユーザは、自動車から降り、ドアを閉め、ドアをロックして、自動車から離れる、という一連の動作を行うことが多いと推定される。従って、警告音を発生させる場合(例えば、鉛電池10のSOHが判定しきい値を下回った場合)に、エンジンが停止したと判定したタイミングから一定のタイムラグを設けて報知すれば、警報がユーザに伝達される可能性が高くなる。報知開始タイミングに加えて、ブザーの警告音による報知継続時間もまた重要な要因である。
At the timing of stopping the engine from the engine starting state, it is estimated that the user often performs a series of operations of getting out of the automobile, closing the door, locking the door, and leaving the automobile. Accordingly, when a warning sound is generated (for example, when the SOH of the
これらの具体的な時刻、時間としては、報知開始はエンジン停止後0〜60秒までの間に行われることが必要である。報知継続時間は2秒以上必要であり、最大数分間報知し続けることが必要である。また、これらの時刻、時間の最適値は、車両の使用形態によって異なるので、鉛電池10の用途に応じて、個々のケースにより決定するようにすればよい。なお、本実施形態の鉛電池10は一般乗用車用のもので、表1に示すように、ブザーによる警告音の報知継続時間を約30秒に設定している。
As these specific times and times, it is necessary that the notification start be performed between 0 and 60 seconds after the engine is stopped. The notification duration needs to be 2 seconds or more, and it is necessary to keep reporting for a maximum of several minutes. Moreover, since the optimal value of these time and time changes with the usage forms of a vehicle, what is necessary is just to be determined by each case according to the use of the
本実施形態のAIユニット1によればほとんどの場合、警告音をユーザに確実に伝達できるが、実際には数回の聞き逃しが発生することを想定して、警告音を発生させるSOC、SOHの判定しきい値は余裕を持ってやや高めに設定しておくことが好ましい。
According to the
一方、LED5による鉛電池10の電池状態の表示では、エンジン停止後、直ちに、LED5を点灯ないし点滅させて表示する。その時間は、本実施形態では、表1に示すように、約5分間である。また、AIユニット1は、表示部2にボタン3を配置している。ブザーによる警告音を聞いた、または、電池状態を知りたいと希望するユーザが鉛電池10の電池状態(SOC、SOH)を確認できるようにするためである。すなわち、ボタン3が1回押下された場合、表1に示すように、電池状態をLED5で表示するようにして、ユーザが任意に電池状態を把握できるようにしている。
On the other hand, in the display of the battery state of the
ここで、黄色LED5Bの点滅速度(点滅周波数)について説明する。上述したように、MPは、鉛電池10が要充電状態にあるときに、DAコンバータを介してLED5Bを点灯させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を断続的に出力してLED5Bを点滅(明滅)させる。
Here, the blinking speed (flashing frequency) of the
LED5Bの点滅速度(点滅周波数)を決定する要因として、(I)点滅周波数>1/(点灯・消灯と点滅を区別する判断をするまで発光素子を見続ける時間×2)、(II)点滅周波数<点灯と誤認する周波数(フリッカー値)30Hz〜40Hz、(III)発作が起こりやすい周波数10Hz〜50Hzを避けること、が必要である。(II)、(III)から、発作に関係する高周波数側に関しては倍程度の余裕があることが好ましいため、点滅速度の上限を5Hzとすることが望ましい。一方、下限は(I)から決まるが、点灯・消灯と点滅を区別する判断をするまでLEDを見続ける時間は使用形態によって異なってくるため、本発明者らは調査って、LED5Bの点滅速度の下限が0.1Hz以上、好ましくは、0.3Hz以上であれば、点灯と点滅とを誤認しないことを把握した。LED5Bの点滅周波数は0.1Hz〜5Hzの範囲にあることが好適であり、MPはこの範囲にある1HzでLED5Bを点滅させる。従って、通常モードにおけるLED5Bの点滅周波数が1Hzであるのに対し、検査モードにおけるLED5Bの点滅周波数は1kHz(1/1ms)であり(図7も参照)、検査モードにおけるLED5Bの点滅周波数が通常モードにおけるLED5Bの点滅周波数よりはるかに高い周波数で点滅する。
Factors that determine the blinking speed (flickering frequency) of
<<履歴読出モード>>
上述したように、通常モードにおいて、MPは、鉛電池10が自動車に搭載された時点から、所定時間毎に鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値VstをEEPROM25に書き込み、チェックサムを更新している。鉛電池10が劣化して回収される場合は、鉛電池10からAIユニット1への作動電源の供給は既に停止している場合が多く、このため、AIユニット1は不揮発性のEEPROM25を備えている。また、修理の場合を除き、鉛電池10は再利用のため解体されて、AIユニット1は鉛電池10から分離される。履歴読出モードは、主に、このような状況下で実行される。
<< History reading mode >>
As described above, in the normal mode, the MP writes the minimum voltage value Vst at the time of starting the engine of the
AIユニット1の接続導体11に上述した検査用作動電源と同じ履歴読出用作動電源が投入されると、ROMに格納されたプログラム、プログラムデータをRAMに展開する初期設定処理が行われる。MPは、電圧測定部21に所定の第2の電圧波形を形成する電圧が引加されるか、または、ボタン3が第2の所定操作で押下されるまで待機し、電圧測定部21に第2の電圧波形が引加されるか、ボタン3が第2の所定操作で押下されたときは、履歴読出モードへの移行指令があったものと判断する。第2の電圧波形としては、例えば、600ms以内に15V以上への電圧上昇が7回、7V以下への電圧降下が7回行われる矩形波状電圧波形を用いることができる。また、第2の所定操作としては、例えば、5秒以内にボタン3を7回押下する操作を挙げることができる。
When the same history reading operation power supply as the above-described inspection operation power supply is applied to the
履歴読出モードでは、LED5を高速点滅させること(光通信)で、所定時間毎にEEPROM25に格納された鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstが時系列的に送信され、最後にチェックサムが送信される。この場合、検査モードと同様に、MPが実行するプログラムのバージョンを特定するための情報等を含むようにしてもよい。図7に示すように、検査モードと同様に、LED5Aはクロック生成用LEDとして用いられ、LED5Bはデータ送信用LEDとして用いられる。なお、シリアル送信のため、データ送信の間には、例えば、LED5Bが消灯する送信休止時間が存在する。一方、LED5Cは、検査モードのときはとは反対に、履歴読出モードでは消灯(2値の「0」)する。
In the history reading mode, the minimum voltage value Vst at the time of engine start of the
図5に示すように、検査モードと同様に、AIユニット1のLED5から送信された光信号は、読取装置50で読み取られる。上述した電圧生成装置(不図示)で、第2の電圧波形を生成して電圧測定部21に引加するか、または、これに代えて、ボタン3を第2の所定操作で押下することで、AIユニット1を検査モードに移行させる。これにより、MPは、EEPROM25に格納された鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstおよびチェックサムを読み出し、DAコンバータを介してトランジスタのゲートにハイレベル信号ないしローレベル信号を出力することで、LED5A〜5Cを点灯ないし消灯(点滅)させる。これにより、LED5は、EEPROM50に格納された最低電圧値Vstのデータおよびチェックサムを読取装置50に送信する。
As shown in FIG. 5, similarly to the inspection mode, the optical signal transmitted from the
読取装置50は、LED5A〜5Cにそれぞれ近接配置された3つの受光素子32でLED5の点滅による送信信号を受光して解読し、時系列の順の最低電圧値VstおよびチェックサムをLCDに表示する。なお、時系列的な最低電圧値Vstの変化(劣化の推移)はグラフで表した方が把握しやすい。
The
これにより、鉛電池10の劣化経緯を把握することができる。図8に示すように、鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstは、鉛電池10が初めて自動車に搭載されたときの(鉛電池10が実質的に無劣化状態のときの)最低電圧値Vst0から、鉛電池10の内部抵抗値の増加により、徐々に低下して劣化していく。従って、例えば、最低電圧値Vstの変化のグラフを参照すれば、どの時点で劣化が進んだか等を把握することができる。
Thereby, the deterioration process of the
MPは、履歴読出モードにおいて、検査モードと同様に、5秒以内にボタン3が3回押下されたか、および、検査モードへの移行指令から10分が経過したかを判断しており、両者とも否定判断のときは履歴読出モードにおける処理ルーチンを続行し、いずれかが肯定判断のときは、履歴読出モードにおける処理ルーチンを終了する。
In the history reading mode, the MP determines whether the
ここで、AIユニット1を含む鉛電池10の修理と履歴モードとの関係について説明する。上述したように、AIユニット1の基板には、EEPROM25への書き込みを行うためのコネクタピンが立設されており、書込ユニットにより外部からEEPROM25に書き込み可能である。このため、鉛電池10の修理を行った場合に、修理に関する情報(例えば、修理箇所のコード、鉛電池10が使用されている地域のデフォルト値、修理完了日のデフォルト値)を書込ユニットでEEPROM25に書き込んでおくようにしてもよい。また、上述した、(C)ROMに格納されたプログラムのバージョンを特定するための情報や(E)AIユニット1のシリアル番号も併せて送信することが好ましい。このような態様では、EEPROM25はいわば病院におけるカルテの機能を果たし、例えば、鉛電池10の劣化の推移状況に照らして修理結果が効果的であったか、地域により同様の修理が発生しているか、時期や特定のロットにより同様の問題が発生していないか等、種々の製品改良のための情報を得ることができる。
Here, the relationship between the repair of the
(作用等)
次に、本実施形態の鉛電池10の作用等についてAIユニット1を中心に説明する。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of the
AIユニット1では、検査モードにおいて、電圧測定部21で測定された検査用電圧の値を、LED5を点滅させて送信するので、電圧測定部21(接続導体11)に検査用電圧を加え、電圧測定部21で測定されLED5の点滅により送信された検査用電圧の値と、検査用電圧との差が予め設定された公差範囲内にあるかを判定することで、AIユニット1の電圧(精度)検査を行うことができる。また、温度測定部22で測定された検査用温度の値を、LED5を点滅させて送信するので、温度センサ(電圧測定部21)に検査用温度を加え、電圧測定部21で測定されLED5の点滅により送信された検査用温度の値と、検査用温度との差が予め設定された公差範囲内にあるかを判定することで、AIユニット1の温度(精度)検査を行うことができる。また、AIユニット1では、通常モードにおいて、電圧測定部21により鉛電池10の電圧が測定され、温度測定部22により鉛電池10の温度が測定される。演算部20により電圧測定部21で測定された電圧および温度測定部22で測定された温度に基づいて鉛電池10の電池状態(SOC、SOH)が判定され、演算部20による鉛電池10の電池状態の判定結果に従ってLED5が点灯ないし点滅して鉛電池10の状態が表示される。
In the
従って、AIユニット1によれば、演算部20による鉛電池10の電池状態の判定結果に従ってLED5を点灯ないし点滅させて鉛電池10の状態を表示する通常モードの他に、電圧測定部21で測定された検査用電圧の値、温度測定部22で測定された検査用温度の値を、LED5を点滅させて送信する検査モードを持つので、光通信によるデータ送信でAIユニット1の検査を行うことができる。
Therefore, according to the
また、AIユニット1では、検査モードにおけるLED5Bの点滅周波数(1kHz)が通常モードにおけるLED5Bの点滅周波数(1Hz)より高く、通常モードにおいて点滅を点灯ないし消灯と誤認することが防止することができるとともに、検査モードにおいて送信スピードを高めることができる。
Further, in the
さらに、AIユニット1では、MPが、電圧測定部21で測定された鉛電池10の電圧から、所定時間X(X:1〜100ms)以内に所定電圧Y(Y:0.5〜3.0V)以上の電圧降下があり、かつ、その後に所定値a(a:鉛電池10のOCV+0.01V)以上の電圧値となったか否かを判断し、MPが肯定判断を2回行った以降に、通常モードへの移行指令があったものと判断している。このため、AIユニット1は、鉛電池10が自動車に搭載されると、通常モードに自動的に移行することができる。
Further, in the
また、AIユニット1は、不揮発性のEEPROM25を備えており、演算部20は、電圧測定部21で測定された電圧から鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstを算出し、所定時間毎に最低電圧値VstをEEPROM25に格納している。そして、履歴読出モードの移行指令があったときに、EEPROM25に格納に格納された最低電圧値Vstを、LED5を点滅させて(光通信で)送信する。このため、鉛電池10の劣化経緯を把握することができる。この場合、鉛電池10の修理を行ったときに、修理に関する情報を書込ユニットでEEPROM25に書き込んでおけば、上述したように、鉛電池10の劣化の推移状況と併せて修理結果が効果的であったか、地域により同様の修理が発生しているか、時期等により同様の問題が発生していないか等、種々の情報を得ることができるため、今後の鉛電池の製品開発上での電池メーカにとって貴重な情報を得ることができる。
Further, the
さらに、本実施形態の鉛電池10では、AIユニット1による電池状態の判定を鉛電池10の電圧のみで行い、ホール素子等の電流センサを使用しないので、AIユニット1のコストダウンおよび小型軽量化を図ることができ、ひいては、鉛電池10のコストダウンおよび軽量化を図ることができる。
Further, in the
そして、読取装置50では、検査モードにおいて、受光素子32でLED5の点滅による送信信号を受光して解読し、LCDに表示するので、AIユニット1について、上述したように、例えば、(A)〜(F)の(製造)検査を行うことができる。また、履歴読出モードにおいて、受光素子32でLED5の点滅による送信信号を受光して解読し、時系列の順の最低電圧値VstおよびチェックサムをLCDに表示するので、鉛電池10の劣化経緯を把握することができる。
In the
なお、本実施形態では、電池状態検知装置としてのAIユニット1を鉛電池10の上蓋9に収容した例を示したが、AIユニット1を鉛電池10から独立させて用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、電池状態検知装置としてSOC、SOHの両者を判定するAIユニット1を例示したが、本発明はこれに限らず、SOC、SOHのいずれか一方を判定する電池状態検知装置にも適用可能である。また、本実施形態では、通常モードにおいて、判定しきい値を用いて、鉛電池10の電池状態について、「良好」、「要注意」、「要交換」の3つのレベルで表示する例を示したが、本発明はこれに限らず、「良好」、「要交換」の2つのレベルやさらに細かく判定を分けるようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, although
また、本実施形態では、鉛電池10の健康状態に関連するデータとして鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vstを例示したが、演算部20は、鉛電池10の内部抵抗値やSOHを演算しているので、最低電圧値Vstに代えて、通常モードにおいて、鉛電池10の内部抵抗値やSOHを所定時間毎にEEPROM25に書き込み、履歴読出モードにおいて、EEPROM25に書き込まれた鉛電池10の内部抵抗値またはSOHを、LED5を点滅させて送信するようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the minimum voltage value Vst at the time of the engine start of the
さらに、本実施形態では、演算部20で算出したSOHの値が判定しきい値より低下していた場合、鉛電池10の健康状態について要注意等の判定を行う例を示したが、本発明はこれに制限されず、図8に示したように、最低電圧値Vstが、鉛電池10が最初に自動車に搭載されたときの最低電圧値Vst0より所定V低下したときに、鉛電池10の健康状態について要注意等の判定を行うようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, when the value of SOH calculated by the
そして、本実施形態では、AIユニット1に検査モードないし履歴読出モードへの移行指令を与えるための第1、第2の電圧波形、第1、第2の所定操作を例示したが、本発明はこれに制限されるものではないことは云うまでもない。 In this embodiment, the first and second voltage waveforms and the first and second predetermined operations for giving the AI unit 1 a command to shift to the inspection mode or the history reading mode are exemplified. Needless to say, this is not restrictive.
本発明は通常モード以外のモードを持ち光通信でデータを送信可能な電池状態検知装置および該電池状態検知装置を備えた自動車用鉛電池を提供するものであるため、電池状態検知装置や自動車用鉛電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。また、本発明は電池状態検知装置からの信号を読み取る読取装置を提供するものであるため、電池状態検知装置や自動車用鉛電池の製造、特に、製品改良に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides a battery state detection device having a mode other than the normal mode and capable of transmitting data by optical communication, and an automobile lead battery equipped with the battery state detection device. Since it contributes to the manufacture and sale of lead batteries, it has industrial applicability. In addition, since the present invention provides a reading device that reads a signal from the battery state detection device, it contributes to the manufacture of the battery state detection device and the lead battery for automobiles, in particular, to product improvement. Have sex.
1 AIユニット(電池状態検知装置)
2 操作表示部(表示手段の一部)
3 スイッチボタン(ボタン)
5 LED(発光素子)
10 鉛電池(自動車用鉛電池)
20 演算部(状態判定手段、表示手段の一部、温度測定手段の一部、判断手段、算出手段、格納手段)
21 電圧測定部(電圧測定手段の一部)
22 温度測定部(温度測定手段の一部)
25 EEPROM(不揮発性メモリ)
30 演算部
32 受光素子
50 読取装置
1 AI unit (battery state detection device)
2 Operation display section (part of display means)
3 Switch button (button)
5 LED (light emitting element)
10 Lead battery (Lead battery for automobile)
20 arithmetic unit (state determination means, part of display means, part of temperature measurement means, determination means, calculation means, storage means)
21 Voltage measurement unit (part of voltage measurement means)
22 Temperature measurement part (part of temperature measurement means)
25 EEPROM (nonvolatile memory)
30
Claims (11)
前記鉛電池の温度を測定する温度測定手段と、
前記電圧測定手段で測定された電圧および前記温度測定手段で測定された温度に基づいて前記鉛電池の電池状態を判定する状態判定手段と、
複数の発光素子を有する表示手段と、
を備え、
前記表示手段は、前記電圧測定手段で測定された電圧および前記温度測定手段で測定された温度の値を、前記発光素子を点滅させてシリアル送信する第1のモードと、前記状態判定手段の判定結果に従って前記発光素子を点灯ないし点滅させて前記鉛電池の電池状態を表示する第2のモードとを有し、
前記第1のモードにおいて、前記複数の発光素子のうち少なくとも1つの発光素子を、予め設定された時間で点灯および消灯を繰り返すクロック生成用発光素子として用い、前記複数の発光素子のうち前記クロック発生用発光素子として用いた以外の少なくとも1つの発光素子を、前記電圧および温度の値を2値でシリアル送信する送信用発光素子として用い、
前記電圧測定手段、温度測定手段、状態判別手段および表示手段はコンピュータを含んで構成されており、前記表示手段は、前記第1のモードにおいて、さらに、前記コンピュータを作動させるプログラムのバージョンを特定する情報を、前記クロック生成用発光素子および前記送信用発光素子を点滅させてシリアル送信する、
ことを特徴とする電池状態検知装置。 Voltage measuring means for measuring the voltage of the lead battery;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the lead battery;
State determining means for determining a battery state of the lead battery based on the voltage measured by the voltage measuring means and the temperature measured by the temperature measuring means;
Display means having a plurality of light emitting elements;
With
The display means includes a first mode in which the voltage measured by the voltage measuring means and the value of the temperature measured by the temperature measuring means are serially transmitted by blinking the light emitting element, and determination by the state determining means and turned to blink the light-emitting device according to the result have a second mode for displaying a battery state of the lead battery,
In the first mode, at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements is used as a clock generating light emitting element that repeatedly turns on and off at a preset time, and the clock generation among the plurality of light emitting elements. At least one light emitting element other than that used as a light emitting element for use is used as a light emitting element for transmission that serially transmits the voltage and temperature values in binary,
The voltage measuring unit, the temperature measuring unit, the state determining unit, and the display unit are configured to include a computer, and the display unit further specifies a version of a program for operating the computer in the first mode. Information is serially transmitted by blinking the light emitting element for clock generation and the light emitting element for transmission.
The battery state detection apparatus characterized by the above-mentioned.
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