JP6638650B2 - Lead storage battery deterioration determination apparatus and lead storage battery deterioration determination method - Google Patents
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Description
本開示は、鉛蓄電池が劣化しているか否かを判定する鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法と、互いに並列接続された鉛蓄電池及び二次電池を充電する充電制御装置及び充電制御方法とに関する。 The present disclosure relates to a lead storage battery deterioration determination device and a lead storage battery deterioration determination method for determining whether or not a lead storage battery is deteriorated, a charge control device for charging a lead storage battery and a secondary battery connected in parallel with each other, and a charging device. Control method.
エンジンを主たる動力源とする車両は、エンジンを始動するためのスタータモータの電源としてバッテリを備える。このバッテリとしては、一般に鉛蓄電池が使用される。 A vehicle having an engine as a main power source includes a battery as a power source of a starter motor for starting the engine. As this battery, a lead storage battery is generally used.
また、近年、車両が走行中にブレーキにより減速を開始したときに発生するエネルギーによって発電機により発電した電力でバッテリを充電することが行われている(エネルギー回生)。しかし、エネルギーを回生するときには急速充電が行われることになるが、鉛蓄電池では、十分な急速充電が行えないため、エネルギーを有効に回生するのが困難となっている。 Further, in recent years, a battery is charged with electric power generated by a generator using energy generated when a vehicle starts deceleration by a brake while traveling (energy regeneration). However, when energy is regenerated, quick charging is performed. However, it is difficult to effectively regenerate energy because a lead storage battery cannot perform sufficient rapid charging.
そこで、十分な急速充電が行えるニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池などの鉛蓄電池以外の二次電池が鉛蓄電池と並列に接続された電源部を備える車両が知られている(特許文献1参照)。 Therefore, there is known a vehicle including a power supply unit in which a secondary battery other than a lead storage battery, such as a nickel-metal hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery, capable of performing sufficient rapid charging is connected in parallel with the lead storage battery (Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-157163). 1).
しかし、上記特許文献1では、更なる改善が望まれていた。
However, in
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池と前記鉛蓄電池以外の二次電池とを含む電源部と、前記電源部の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の内部抵抗を取得する取得部と、始動用モータによるエンジンの始動時に前記電源部から前記始動用モータに供給される全体電流値を予め記憶する記憶部と、前記始動用モータによる前記エンジンの始動時の前記電源部の電圧である始動電圧を前記電圧検出部により検出し、前記検出された始動電圧と、前記取得部により取得された前記二次電池の内部抵抗と、前記記憶部に記憶された前記全体電流値とを用いて、前記鉛蓄電池の内部抵抗を算出する演算部と、前記演算部により算出された前記鉛蓄電池の内部抵抗と予め定められた抵抗閾値とを比較して、前記鉛蓄電池の内部抵抗が前記抵抗閾値より高い場合に、前記鉛蓄電池が劣化していると判定する判定部と、を備えるものである。 In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of the present invention provides a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other, and a voltage detection unit for detecting a voltage of the power supply unit. An acquisition unit that acquires an internal resistance of the secondary battery; a storage unit that previously stores an entire current value supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor; A starting voltage, which is a voltage of the power supply unit at the time of starting the engine by the motor, is detected by the voltage detection unit, and the detected starting voltage and an internal resistance of the secondary battery acquired by the acquisition unit. A calculating unit that calculates the internal resistance of the lead-acid battery using the total current value stored in the storage unit; and an internal resistance of the lead-acid battery calculated by the calculating unit and a predetermined resistance threshold. And the ratio To, when the internal resistance of the lead-acid battery is higher than the threshold resistance value, the lead-acid battery in which and a determination unit to be deteriorated.
本態様によれば、更なる改善を図ることができる。 According to this aspect, further improvement can be achieved.
(本開示に係る第1の態様を発明するに至った経緯)
まず、本開示に係る第1の態様の着眼点について説明する。(History leading to inventing the first aspect according to the present disclosure)
First, the viewpoint of the first embodiment according to the present disclosure will be described.
本開示の第1の態様は、鉛蓄電池以外の二次電池が鉛蓄電池と並列に接続された電源部を備えた構成において、鉛蓄電池の劣化を精度良く判定できる鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法を提供することを目的とする。 A first aspect of the present disclosure relates to a lead storage battery deterioration determination device and a lead storage battery that can accurately determine deterioration of a lead storage battery in a configuration including a power supply unit in which a secondary battery other than the lead storage battery is connected in parallel with the lead storage battery. An object of the present invention is to provide a method for determining deterioration of a storage battery.
近年、エンジンを主たる動力源とする車両の排ガスを削減するために、アイドルストップ機能を有する車両が普及しつつある。上述のようなエネルギーの回生機能を有し、かつアイドルストップ機能を有する車両では、鉛蓄電池が頻繁に充放電される。このため、鉛蓄電池の劣化が懸念される。しかしながら、上記特許文献1では、鉛蓄電池が劣化しているか否かを判定することについては、十分に検討されていない。
2. Description of the Related Art In recent years, vehicles having an idle stop function have become widespread in order to reduce exhaust gas from vehicles whose main power source is an engine. In a vehicle having an energy regeneration function as described above and an idle stop function, the lead storage battery is frequently charged and discharged. For this reason, there is a concern about deterioration of the lead storage battery. However,
そこで、本発明者は、上記特許文献1に記載の技術と同様に、互いに並列接続された鉛蓄電池と鉛蓄電池以外の二次電池(本実施の形態ではニッケル水素蓄電池)とを含む電源部を車両に用いる場合の鉛蓄電池の劣化について検討した。電池の劣化が進むと、電池の内部抵抗が増大する。
In view of this, the present inventor has proposed a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery (a nickel-metal hydride storage battery in the present embodiment) connected in parallel with each other, similarly to the technique described in
図5は、車両に用いられる鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池との内部抵抗の推移を概略的に示す図である。図5の上図は、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池との個々の内部抵抗の推移を示す。図5の下図は、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池との内部抵抗が合成された合成内部抵抗の推移を示す。 FIG. 5 is a diagram schematically showing changes in internal resistance of a lead storage battery and a nickel hydride storage battery used in a vehicle. The upper diagram of FIG. 5 shows the transition of the internal resistance of each of the lead storage battery and the nickel hydride storage battery. The lower diagram of FIG. 5 shows the transition of the combined internal resistance obtained by combining the internal resistances of the lead storage battery and the nickel hydride storage battery.
車両に用いられる鉛蓄電池は、一般に、3年で交換される。したがって、図5の上図に示されるように、鉛蓄電池の内部抵抗Rpbは、初期値Rpb0から3年間増大し続けるが、3年後の交換毎に、初期値Rpb0に戻る。一方、ニッケル水素蓄電池は、車両と同様の9年以上の寿命で設計されている。したがって、図5の上図に示されるように、ニッケル水素蓄電池の内部抵抗Rniは、初期値Rni0から9年間増大し続ける。 Lead-acid batteries used in vehicles are generally replaced every three years. Therefore, as shown in the upper diagram of FIG. 5, the internal resistance Rpb of the lead storage battery continues to increase for three years from the initial value Rpb0, but returns to the initial value Rpb0 every three years after replacement. On the other hand, nickel-metal hydride storage batteries are designed to have a life of 9 years or more, which is the same as that of vehicles. Therefore, as shown in the upper diagram of FIG. 5, the internal resistance Rni of the nickel-metal hydride storage battery continues to increase for nine years from the initial value Rni0.
その結果、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池との合成内部抵抗Rtは、初期値R0から3年間増大し続けた後、3年後の鉛蓄電池の交換により低下する。しかし、ニッケル水素蓄電池の内部抵抗が増大しているため、合成内部抵抗Rtは、初期値R0より高い抵抗値R3までしか低下しない。6年後にも、同様に、合成内部抵抗Rtは、鉛蓄電池の交換により低下するが、抵抗値R3より高い抵抗値R6までしか低下しない。 As a result, the combined internal resistance Rt of the lead storage battery and the nickel-metal hydride storage battery continues to increase for three years from the initial value R0, and then decreases when the lead storage battery is replaced three years later. However, since the internal resistance of the nickel-metal hydride storage battery has increased, the combined internal resistance Rt decreases only to a resistance value R3 higher than the initial value R0. Six years later, similarly, the combined internal resistance Rt decreases due to the replacement of the lead storage battery, but only decreases to a resistance value R6 higher than the resistance value R3.
したがって、鉛蓄電池の劣化判定を、予め定められた抵抗閾値Rdと合成内部抵抗Rtとを比較して行うと、車両の使用開始から3年後は、適切なタイミングで劣化と判定できる。しかし、鉛蓄電池の交換後は、車両の使用開始からTd年(3<Td<6)で合成内部抵抗Rtが抵抗閾値Rdに到達する。このため、鉛蓄電池の交換から3年以内に、鉛蓄電池は劣化していないにも拘らず、劣化したと判定してしまう。したがって、合成内部抵抗Rtではなくて、鉛蓄電池単独の内部抵抗Rpbによって、鉛蓄電池の劣化を判定する必要がある。 Therefore, when the deterioration determination of the lead storage battery is performed by comparing the predetermined resistance threshold Rd with the combined internal resistance Rt, it is possible to determine the deterioration at an appropriate timing three years after the start of use of the vehicle. However, after the replacement of the lead storage battery, the combined internal resistance Rt reaches the resistance threshold Rd in Td years (3 <Td <6) from the start of use of the vehicle. For this reason, it is determined that the lead storage battery has deteriorated within three years from the replacement of the lead storage battery, even though the lead storage battery has not deteriorated. Therefore, it is necessary to determine the deterioration of the lead storage battery based on the internal resistance Rpb of the lead storage battery alone instead of the combined internal resistance Rt.
そこで、鉛蓄電池に流れる電流を検出する電流センサと鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧センサとを設け、検出された電流と端子電圧とから、鉛蓄電池の内部抵抗を算出することが考えられる。しかしながら、エンジンの始動時等には大電流が流れるため、このような大電流を検出するためには、高価で大型の電流センサが必要となり、コスト及び設置スペースの増大を招く。 Therefore, it is conceivable to provide a current sensor for detecting the current flowing through the lead-acid battery and a voltage sensor for detecting the terminal voltage of the lead-acid battery, and calculate the internal resistance of the lead-acid battery from the detected current and the terminal voltage. However, since a large current flows when the engine is started, an expensive and large-sized current sensor is required to detect such a large current, which leads to an increase in cost and installation space.
本発明者は、上記検討を踏まえ、以下のように本開示にかかる第1の態様に含まれる各態様の発明を想到するに至った。 The present inventor has arrived at the invention of each aspect included in the first aspect according to the present disclosure as described below, based on the above examination.
本開示にかかる第1の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池と前記鉛蓄電池以外の二次電池とを含む電源部と、前記電源部の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の内部抵抗を取得する取得部と、始動用モータによるエンジンの始動時に前記電源部から前記始動用モータに供給される全体電流値を予め記憶する記憶部と、前記始動用モータによる前記エンジンの始動時の前記電源部の電圧である始動電圧を前記電圧検出部により検出し、前記検出された始動電圧と、前記取得部により取得された前記二次電池の内部抵抗と、前記記憶部に記憶された前記全体電流値とを用いて、前記鉛蓄電池の内部抵抗を算出する演算部と、前記演算部により算出された前記鉛蓄電池の内部抵抗と予め定められた抵抗閾値とを比較して、前記鉛蓄電池の内部抵抗が前記抵抗閾値より高い場合に、前記鉛蓄電池が劣化していると判定する判定部と、を備えるものである。 A first aspect according to the present disclosure is a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other, a voltage detection unit that detects a voltage of the power supply unit, and the secondary battery. An acquisition unit that acquires an internal resistance of the motor, a storage unit that stores in advance a total current value supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor, and starting of the engine by the starting motor. The starting voltage which is the voltage of the power supply unit at the time is detected by the voltage detecting unit, and the detected starting voltage, the internal resistance of the secondary battery acquired by the acquiring unit, and stored in the storage unit. Using the calculated overall current value, an arithmetic unit for calculating the internal resistance of the lead storage battery, and comparing the internal resistance of the lead storage battery calculated by the arithmetic unit with a predetermined resistance threshold, Lead storage battery If the internal resistance is higher than the threshold resistance value, the lead-acid battery in which comprises a a determination unit has deteriorated, the.
本態様によれば、始動用モータによるエンジンの始動時の電源部の電圧である始動電圧が電圧検出部により検出される。検出された始動電圧と、二次電池の内部抵抗と、始動用モータによるエンジンの始動時に電源部から始動用モータに供給される全体電流値とを用いて、鉛蓄電池の内部抵抗が演算部により算出される。始動用モータによるエンジンの始動時に電源部から始動用モータに供給される全体電流値は、始動用モータ及びエンジンの仕様に依存する。このため、始動用モータ及びエンジンが決まると、全体電流値も決まる。したがって、全体電流値を記憶部に予め記憶させておくことができる。 According to this aspect, the starting voltage, which is the voltage of the power supply unit when the engine is started by the starting motor, is detected by the voltage detecting unit. Using the detected starting voltage, the internal resistance of the secondary battery, and the overall current value supplied to the starting motor from the power supply unit when the engine is started by the starting motor, the internal resistance of the lead storage battery is calculated by the arithmetic unit. Is calculated. The total current value supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor depends on the specifications of the starting motor and the engine. Therefore, when the starting motor and the engine are determined, the overall current value is also determined. Therefore, the entire current value can be stored in the storage unit in advance.
まず、記憶部に記憶されている全体電流値と、検出された始動電圧とを用いて、互いに並列接続された二次電池と鉛蓄電池との合成内部抵抗が算出される。次に、この算出された合成内部抵抗と、取得された二次電池の内部抵抗とから、鉛蓄電池の内部抵抗が算出される。鉛蓄電池の内部抵抗が抵抗閾値より高い場合に、鉛蓄電池が劣化していると判定部により判定される。したがって、鉛蓄電池単独の内部抵抗を用いて、鉛蓄電池の劣化を精度良く判定できる。 First, using the total current value stored in the storage unit and the detected starting voltage, the combined internal resistance of the secondary battery and the lead storage battery connected in parallel to each other is calculated. Next, the internal resistance of the lead storage battery is calculated from the calculated combined internal resistance and the obtained internal resistance of the secondary battery. When the internal resistance of the lead storage battery is higher than the resistance threshold, the determination unit determines that the lead storage battery has deteriorated. Therefore, the deterioration of the lead storage battery can be accurately determined using the internal resistance of the lead storage battery alone.
上記第1の態様において、例えば、前記判定部は、前記鉛蓄電池が劣化していると判定すると、アイドルストップ制御による前記エンジンの自動停止を禁止してもよい。 In the first aspect, for example, when the determination unit determines that the lead storage battery has deteriorated, the determination unit may prohibit automatic stop of the engine by idle stop control.
本態様によれば、鉛蓄電池が劣化していると判定部によって判定されると、アイドルストップ制御によるエンジンの自動停止が判定部によって禁止される。したがって、自動停止しているエンジンが、鉛蓄電池の劣化により始動できなくなるという事態を避けることができる。 According to this aspect, when the determination unit determines that the lead storage battery is deteriorated, the automatic stop of the engine by the idle stop control is prohibited by the determination unit. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the automatically stopped engine cannot be started due to deterioration of the lead storage battery.
上記第1の態様において、例えば、前記始動用モータは、前記アイドルストップ制御により自動停止している前記エンジンを始動させるモータであってもよい。 In the first aspect, for example, the starting motor may be a motor that starts the engine automatically stopped by the idle stop control.
上記第1の態様において、例えば、前記始動用モータは、ユーザによるイグニションスイッチの操作によって前記エンジンを始動させるモータであってもよい。 In the first aspect, for example, the starting motor may be a motor that starts the engine by an operation of an ignition switch by a user.
本開示にかかる他の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池と前記鉛蓄電池以外の二次電池とを含む電源部を備える鉛蓄電池の劣化判定装置における鉛蓄電池の劣化判定方法であって、前記二次電池の内部抵抗を取得する取得ステップと、始動用モータによるエンジンの始動時の前記電源部の電圧である始動電圧を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記始動電圧と、前記取得ステップにおいて取得された前記二次電池の内部抵抗と、前記始動用モータによる前記エンジンの始動時に前記電源部から前記始動用モータに供給される全体電流値とを用いて、前記鉛蓄電池の内部抵抗を算出する演算ステップと、前記演算ステップにおいて算出された前記鉛蓄電池の内部抵抗と予め定められた抵抗閾値とを比較して、前記鉛蓄電池の内部抵抗が前記抵抗閾値より高い場合に、前記鉛蓄電池が劣化していると判定する判定ステップと、を含むものである。 Another aspect according to the present disclosure is a lead storage battery deterioration determination method in a lead storage battery deterioration determination device including a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other, An obtaining step of obtaining an internal resistance of the secondary battery, a detecting step of detecting a starting voltage that is a voltage of the power supply unit when the engine is started by a starting motor, and the starting voltage detected in the detecting step; Using the internal resistance of the secondary battery acquired in the acquiring step and the total current value supplied to the starting motor from the power supply unit when the engine is started by the starting motor, Calculating the internal resistance, comparing the internal resistance of the lead-acid battery calculated in the calculation step with a predetermined resistance threshold, If the internal resistance of Kinamari battery is higher than the threshold resistance value, the lead-acid battery is intended to include, a determining step of determining to be deteriorated.
本態様によれば、検出ステップにおいて検出された始動電圧と、取得ステップにおいて取得された二次電池の内部抵抗と、始動用モータによるエンジンの始動時に電源部から始動用モータに供給される全体電流値とを用いて、鉛蓄電池の内部抵抗が演算ステップにおいて算出される。始動用モータによるエンジンの始動時に電源部から始動用モータに供給される全体電流値は、始動用モータ及びエンジンの仕様に依存する。このため、始動用モータ及びエンジンが決まると、全体電流値も決まる。したがって、予め決められた全体電流値を用いることができる。 According to this aspect, the starting voltage detected in the detecting step, the internal resistance of the secondary battery acquired in the acquiring step, and the total current supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor. Using the value, the internal resistance of the lead storage battery is calculated in a calculation step. The total current value supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor depends on the specifications of the starting motor and the engine. Therefore, when the starting motor and the engine are determined, the overall current value is also determined. Therefore, a predetermined total current value can be used.
まず、全体電流値と、検出された始動電圧とを用いて、並列接続された二次電池と鉛蓄電池との合成内部抵抗が算出される。次に、この算出された合成内部抵抗と、二次電池の内部抵抗とから、鉛蓄電池の内部抵抗が算出される。判定ステップにおいて、鉛蓄電池の内部抵抗が抵抗閾値より高い場合に、鉛蓄電池が劣化していると判定される。したがって、鉛蓄電池単独の内部抵抗を用いて、鉛蓄電池の劣化を精度良く判定できる。 First, using the total current value and the detected starting voltage, the combined internal resistance of the secondary battery and the lead storage battery connected in parallel is calculated. Next, the internal resistance of the lead storage battery is calculated from the calculated combined internal resistance and the internal resistance of the secondary battery. In the determining step, when the internal resistance of the lead storage battery is higher than the resistance threshold, it is determined that the lead storage battery is deteriorated. Therefore, the deterioration of the lead storage battery can be accurately determined using the internal resistance of the lead storage battery alone.
(第1実施形態)
以下、図面を参照しつつ本発明の第1実施形態が説明される。なお、以下の各実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、各図では、同様の要素には同様の符号が付され、適宜、説明が省略される。(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. In each of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description will be appropriately omitted.
図1は、本第1実施形態のバッテリ制御部80を含む車両1の構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a
車両1は、エンジンを主たる動力源とし、モータを補助的動力源とするハイブリッド自動車(Hybrid Electric Vehicle)である。車両1は、エンジン10、スタータモータ20、Integrated Starter Generator(ISG)30、電装負荷40、電源部45、電子制御ユニット(ECU)70、本第1実施形態のバッテリ制御部80を備える。
The
電源部45は、鉛蓄電池50及び電池パック60を含む。電池パック60は、ニッケル水素蓄電池61及び抵抗検出部62を含む。鉛蓄電池50とニッケル水素蓄電池61とは、互いに並列に接続されている。スタータモータ20(始動用モータの一例)は、ユーザによりイグニションスイッチが操作されるとエンジン10を始動する。
ISG30(始動用モータの一例)は、発電機能と電動機能とを兼有する。車両1が走行中にブレーキペダル(図示省略)が操作されて減速を開始すると、車輪からISG30にトルクが伝えられ、ISG30は、発電機能により発電する。この発電された電力が電装負荷40の電気負荷を超えるときは、この発電された電力により電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が充電される。これによって、エネルギーの回生が行われる。車両1が停止すると、ECU70のアイドルストップ制御によって、エンジン10が自動停止する。車両1の発進時には、ISG30の電動機能により、車両1が駆動され、かつ、エンジン10が始動される。
The ISG 30 (an example of a starting motor) has both a power generation function and an electric function. When a brake pedal (not shown) is operated to start deceleration while the
電装負荷40は、例えば空気調和機及び室内灯等、車両1に装備された電装品等の負荷を含む。鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の公称電圧は、この第1実施形態では例えば12Vである。電源部45から出力される電力は、車両1のエンジン10を始動するスタータモータ20及びISG30の駆動、電装負荷40の電源に使用される。
The
電池パック60の抵抗検出部62は、ニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniを検出する。抵抗検出部62は、例えば、シャント抵抗を含む電流検出部と、ニッケル水素蓄電池61の端子電圧を検出する電圧検出部とを備える。抵抗検出部62は、ニッケル水素蓄電池61が異常か否かを判定して電池パック60を保護するために設けられている。抵抗検出部62は、例えば、ニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniが所定値以上であることを検出すると、警告信号をECU70に出力するように構成されている。
The
ECU70は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、所定の制御プログラムが保存されたROM(Read Only Memory)、データを一時的に保存するRAM(Random Access Memory)、これらの周辺回路等を備える。ECU70は、バッテリ制御部80と互いに通信可能に構成されている。
The
ECU70は、エンジン10、スタータモータ20、ISG30、電装負荷40を含む車両1の全体の動作を制御する。ECU70は、車両1が交差点等で所定時間停止する等の所定の停止条件を満たすとエンジン10を自動停止し、かつ、ブレーキペダル(図示省略)の操作解除等の所定の始動条件を満たすと再びエンジン10を始動するアイドルストップ制御を行う。ECU70は、バッテリ制御部80から禁止信号(後述)が通知されると、アイドルストップ制御によるエンジン10の自動停止を行わない。
The
バッテリ制御部80は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU、所定の制御プログラムが保存されたROM、データを一時的に保存するRAM、これらの周辺回路等を備える。バッテリ制御部80は、例えばフラッシュメモリなどで構成された記憶部81、電圧検出部82を備える。バッテリ制御部80は、ROMに保存された制御プログラムを実行することにより、演算部83、判定部84として機能する。
The
記憶部81は、スタータモータ20又はISG30がエンジン10を始動するときに、電源部45からスタータモータ20又はISG30に供給される全体電流値Itを予め記憶する。全体電流値Itは、エンジン10、スタータモータ20、及びISG30の仕様に依存する。したがって、エンジン10、スタータモータ20、及びISG30が決まると、全体電流値Itも決まる。この第1実施形態では、スタータモータ20がエンジン10を始動するときに、電源部45からスタータモータ20に供給される全体電流値と、ISG30がエンジン10を始動するときに、電源部45からISG30に供給される全体電流値とは、ほぼ同じ値となる。全体電流値Itは、例えば500Aである。
The
記憶部81は、鉛蓄電池50が劣化しているか否かを判定するための抵抗閾値Rthを予め記憶する。記憶部81は、エンジン10が始動されたか否かを判定するための電圧閾値Vthを予め記憶する。
The
電圧検出部82は、電源部45の電圧Vtを検出する。電圧検出部82は、検出した電圧Vtを演算部83に出力する。演算部83は、電圧検出部82により検出された電源部45の電圧Vtと、記憶部81に記憶されている電圧閾値Vthとを比較して、スタータモータ20又はISG30によりエンジン10が始動されたか否かを判定する。
図2は、電源部45の電圧Vtの推移を概略的に示す図である。スタータモータ20又はISG30によりエンジン10が始動されると、電源部45からスタータモータ20又はISG30に大電流(上述のように例えば500A)が供給される。このため、図2に示されるように、時刻T0に、スタータモータ20又はISG30によりエンジン10が始動されると、一時的に電源部45の電圧Vtが最小電圧Vmin(始動電圧の一例)まで急激に低下し、その後、緩やかに元の電圧に戻る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a transition of voltage Vt of
演算部83は、電源部45の電圧Vtが、記憶部81に記憶されている電圧閾値Vth以下に低下すると、エンジン10が始動されたと判定する。演算部83は、電圧検出部82により検出された最小電圧Vminを、電圧検出部82から取得する。電圧閾値Vthは、エンジン10、スタータモータ20、ISG30、電源部45の仕様に応じて、例えば10V程度の適切な値に定められて、記憶部81に予め記憶されている。
When the voltage Vt of the
図1に戻って、演算部83(取得部の一例)は、スタータモータ20又はISG30によりエンジン10が始動されたと判定すると、抵抗検出部62からニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniを取得する。演算部83(演算部の一例)は、電圧検出部82により検出された最小電圧Vminと、記憶部81に記憶されている全体電流値Itと、抵抗検出部62から取得したニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniとを用いて、鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbを算出する。
Returning to FIG. 1, when determining that the
図3は、ISG30、鉛蓄電池50、及びニッケル水素蓄電池61の等価回路を示す図である。図3の等価回路において、下記式(1)が成立する。
Rt=Vmin/It (1)
但し、Vminは電圧検出部82により検出された最小電圧であり、Itは記憶部81に記憶されている全体電流値であり、Rtは並列に接続された鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の合成内部抵抗である。式(1)によって、並列に接続された鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の合成内部抵抗Rtが算出される。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the
Rt = Vmin / It (1)
Here, Vmin is the minimum voltage detected by the
また、図3の等価回路において、下記式(2)が成立する。
1/Rt=1/Rpb+1/Rni (2)
但し、Rpbは鉛蓄電池50の内部抵抗であり、Rniはニッケル水素蓄電池61の内部抵抗である。Further, in the equivalent circuit of FIG. 3, the following equation (2) holds.
1 / Rt = 1 /
Here, Rpb is the internal resistance of the
上記式(1)、(2)より、下記式(3)が得られる。
1/Rpb=It/Vmin−1/Rni (3)
上記式(3)によって、鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbが算出される。From the above equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained.
1 / Rpb = It / Vmin-1 / Rni (3)
The internal resistance Rpb of the
図1に戻って、演算部83は、算出した鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbを判定部84に出力する。判定部84は、演算部83により算出された鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbと、記憶部81に記憶されている抵抗閾値Rthとを比較して、鉛蓄電池50が劣化しているか否かを判定する。すなわち、判定部84は、算出された鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbが、抵抗閾値Rthを超えていれば、鉛蓄電池50が劣化していると判定する。抵抗閾値Rthは、鉛蓄電池50の仕様に応じて適切な値に定められて、記憶部81に予め記憶されている。
Returning to FIG. 1,
判定部84は、鉛蓄電池50が劣化していると判定すると、アイドルストップ制御を禁止する禁止信号をECU70に出力する。判定部84は、鉛蓄電池50の劣化判定が所定回数連続すると、鉛蓄電池50の交換をユーザに促すための交換信号をECU70に出力する。
When determining that
図4は、バッテリ制御部80の動作を概略的に示すフローチャートである。まず、電圧検出部82は、電源部45の電圧Vtを検出して、演算部83に出力する(S1)。演算部83は、検出された電圧Vtが電圧閾値Vth未満か否かを判定する(S2)。検出された電圧Vtが電圧閾値Vth以上であれば(S2でNO)、処理は、S1に戻る。検出された電圧Vtが電圧閾値Vth未満であれば(S2でYES)、電圧検出部82は、電源部45の最小電圧Vminを検出し、演算部83は、最小電圧Vminを電圧検出部82から取得する(S3、検出ステップの一例)。
FIG. 4 is a flowchart schematically showing the operation of the
演算部83は、電池パック60の抵抗検出部62から、ニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniを取得する(S4、取得ステップの一例)。演算部83は、記憶部81に記憶されている全体電流値Itと、検出された最小電圧Vminと、抵抗検出部62から取得したニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniとを用いて、上記式(3)により、鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbを算出し、算出した内部抵抗Rpbを判定部84に出力する(S5、演算ステップの一例)。
The
判定部84は、算出された鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbが、抵抗閾値Rthを超えているか否かを判定する(S6、判定ステップの一例)。鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbが、抵抗閾値Rthを超えていなければ(S6でNO)、処理は、S1に戻る。鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbが、抵抗閾値Rthを超えていれば(S6でYES)、判定部84は、アイドルストップ制御を禁止する禁止信号をECU70に通知する(S7)。
The
判定部84は、カウント値Cdgをインクリメントする(S8)。判定部84は、カウント値Cdgが、予め定められた閾値Cthを超えたか否かを判定する(S9)。カウント値Cdgが、閾値Cthを超えていなければ(S9でNO)、処理は、S1に戻る。カウント値Cdgが、閾値Cthを超えていれば(S9でYES)、鉛蓄電池50の交換をユーザに促すための交換信号をECU70に通知する(S10)。
The
ECU70は、音声発生、文字表示又は交換用LEDの点灯により、鉛蓄電池50の交換をユーザに促してもよい。
The
以上説明されたように、この第1実施形態の電池パック60は、ニッケル水素蓄電池61の保護のために、ニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniを検出する抵抗検出部62を含む。そこで、この第1実施形態のバッテリ制御部80は、この既存の抵抗検出部62により検出されるニッケル水素蓄電池61の内部抵抗Rniを利用している。
As described above, the
また、エンジン10の始動時に電源部45からスタータモータ20又はISG30に供給される全体電流値Itは、エンジン10、スタータモータ20、及びISG30の仕様に依存する。このため、エンジン10、スタータモータ20、及びISG30が決まると、全体電流値Itも決まる。
Further, the total current value It supplied from the
そこで、この第1実施形態のバッテリ制御部80は、これらを利用して、鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbを算出している。したがって、鉛蓄電池50のみに流れる電流を検出する大型の電流センサなどを備えることなく、簡易な構成で、鉛蓄電池50の内部抵抗Rpbを得ることができる。その結果、この第1実施形態によれば、鉛蓄電池50が劣化しているか否かを精度良く判定することができる。
Therefore, the
また、この第1実施形態では、エンジン10が始動されたとき(つまり例えば500Aの大電流が流れたとき)の電源部45の最小電圧Vminを用いて、内部抵抗Rpbが算出されている。例えばアイドルストップ制御によりエンジン10が停止しているときは、電源部45から電装負荷40に10〜20Aの電流が供給される。この場合、電流が小さいため、電源部45の通常時の電圧と最小電圧Vminとの差が小さい。このため、鉛蓄電池50が正常なときの最小電圧Vminと、鉛蓄電池50が劣化しているときの最小電圧Vminとの差が小さくなる。
Further, in the first embodiment, the internal resistance Rpb is calculated using the minimum voltage Vmin of the
これに対して、電源部45から大電流が供給されると、電源部45の通常時の電圧と最小電圧Vminとの差が大きい。このため、鉛蓄電池50が正常なときの最小電圧Vminと、鉛蓄電池50が劣化しているときの最小電圧Vminとの差が大きくなる。その結果、この第1実施形態によれば、鉛蓄電池50が劣化しているか否かを精度良く判定することができる。
On the other hand, when a large current is supplied from the
(第1実施形態の変形形態)
本発明は上記第1実施形態に限られない。以下、本発明の第1実施形態の変形形態が説明される。(Modification of First Embodiment)
The present invention is not limited to the first embodiment. Hereinafter, modifications of the first embodiment of the present invention will be described.
(1)上記第1実施形態では、バッテリ制御部80の演算部83は、電源部45の電圧Vtが電圧閾値Vth未満に低下したか否かによって、スタータモータ20又はISG30によってエンジン10が始動されたか否かを判定している。代替的に、ECU70は、エンジン10が始動されたことをバッテリ制御部80に通知するように構成してもよい。この場合には、演算部83は、エンジン10が始動された旨の通知をECU70から受けたときに、最小電圧Vminを電圧検出部82から取得すればよい。
(1) In the first embodiment, the
(2)上記第1実施形態では、車両1は、ECU70とは別に、バッテリ制御部80を備えている。代替的に、ECU70が、バッテリ制御部80の各機能ブロックを備えるように構成して、バッテリ制御部80をなくしてもよい。この場合には、ECU70は、エンジン10の始動を制御したときに、電圧検出部82により検出される最小電圧Vminを取得すればよい。
(2) In the first embodiment, the
(3)上記第1実施形態では、電池パック60は、ニッケル水素蓄電池61を含む。代替的に、電池パック60は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル亜鉛蓄電池等の、他の二次電池を含んでもよい。
(3) In the first embodiment, the
(4)上記第1実施形態では、ユーザによるイグニションスイッチの操作によってエンジン10を始動させるスタータモータ20を備える。代替的に、スタータモータ20をなくして、ISG30が、ユーザによるイグニションスイッチの操作によってエンジン10を始動させてもよい。
(4) In the first embodiment, the
(5)上記第1実施形態において、ECU70は、スタータモータ20又はISG30によってエンジン10が始動されたときに、電源部45の最小電圧Vminを電圧検出部82から取得して、最小電圧Vminが予め定められた閾値未満であれば、アイドルストップ制御によるエンジン10の自動停止を禁止するようにしてもよい。この場合において、ECU70は、スタータモータ20によってエンジン10が始動されたときと、ISG30によってエンジン10が始動されたときとで、閾値を異なる値に定めてもよい。
(5) In the first embodiment, when the
(本開示に係る第2の態様を発明するに至った経緯)
まず、本開示に係る第2の態様の着眼点について説明する。(History leading to inventing the second aspect according to the present disclosure)
First, a viewpoint of the second aspect according to the present disclosure will be described.
本開示の第2の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池及び二次電池を充電する際に、簡易な構成で、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足にならない充電制御装置及び充電制御方法を提供することを目的とする。 A second aspect of the present disclosure is a charge control device and a charge control device that have a simple configuration and that both a lead storage battery and a secondary battery do not become insufficiently charged when charging a lead storage battery and a secondary battery connected in parallel to each other. The aim is to provide a method.
上記特許文献1に記載の車両では、鉛蓄電池以外の二次電池と鉛蓄電池とは、発電機(オルタネータ)から出力される電力により充電される。この場合、鉛蓄電池以外の二次電池と鉛蓄電池とが互いに並列接続されているため、発電機により充電する際には、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足にならないように制御する必要がある。しかしながら、上記特許文献1では、互いに並列接続された鉛蓄電池以外の二次電池と鉛蓄電池とを充電する際に、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足にならないようにすることについては、十分に検討されていない。
In the vehicle described in
そこで、本発明者は、上記特許文献1に記載の技術と同様に、鉛蓄電池と鉛蓄電池以外の二次電池(本実施の形態ではニッケル水素蓄電池)とを互いに並列接続して電源部を構成した。そして、本発明者は、このように構成された電源部を定電圧充電した場合の各電池の充電電流の変化について検討した。
Thus, the inventor has configured a power supply unit by connecting a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery (a nickel-metal hydride storage battery in the present embodiment) in parallel with each other, as in the technique described in
図24は、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池とを互いに並列接続して構成された電源部を定電圧充電したときの充電電流を概略的に示すタイミングチャートである。図24において、充電電流Ipbは鉛蓄電池に流れる充電電流を示し、充電電流Iniは、ニッケル水素蓄電池に流れる充電電流を示し、充電電流Itは、充電電流Ipb,Iniの合計を示す。 FIG. 24 is a timing chart schematically showing a charging current when a power supply unit configured by connecting a lead storage battery and a nickel hydride storage battery in parallel to each other is charged at a constant voltage. In FIG. 24, charging current Ipb indicates a charging current flowing through a lead storage battery, charging current Ini indicates a charging current flowing through a nickel-metal hydride storage battery, and charging current It indicates a sum of charging currents Ipb and Ini.
図24における充電は、以下の条件で行われた。鉛蓄電池として、6セルの鉛蓄電池が直列接続された公称電圧が12Vの鉛蓄電池が用いられた。ニッケル水素蓄電池として、10セルのニッケル水素蓄電池が直列接続された公称電圧が鉛蓄電池と同じ12Vのニッケル水素蓄電池が用いられた。車両に用いられる発電機(オルタネータ)を想定して、14.5Vの定電圧で充電が行われた。 The charging in FIG. 24 was performed under the following conditions. As the lead storage battery, a lead storage battery having a nominal voltage of 12 V in which six lead storage batteries were connected in series was used. As the nickel-metal hydride storage battery, a nickel-metal hydride storage battery with a nominal voltage of 12 V, which is the same as a lead storage battery, was used in which 10 nickel-metal hydride storage batteries were connected in series. Charging was performed at a constant voltage of 14.5 V, assuming a generator (alternator) used for the vehicle.
その結果、図24に示されるように、充電開始当初の初期期間T0(5秒程度)の間は、Ipb>Iniになるが、初期期間T0の後は、Ini>Ipbになることが判明した。また、図示は省略されているが、鉛蓄電池とリチウムイオン二次電池とを互いに並列接続した場合にも、同様の充電特性を示すことが判明した。 As a result, as shown in FIG. 24, it was found that Ipb> Ini during the initial period T0 (about 5 seconds) at the start of charging, but Ini> Ipb after the initial period T0. . Although not shown, it has been found that the same charging characteristics are exhibited when a lead storage battery and a lithium ion secondary battery are connected in parallel with each other.
この原因について、本発明者は、鉛蓄電池と、ニッケル水素蓄電池又はリチウムイオン二次電池との充電特性の相違に起因すると推量した。 The present inventor has speculated that the cause is caused by a difference in charging characteristics between a lead storage battery and a nickel hydride storage battery or a lithium ion secondary battery.
まず、本発明者は、充電開始直後には、各電池において、以下のような現象が生じていると推量した。溶解析出型の鉛蓄電池では、充電電流の供給が開始されると、電極表面において、電極と電解液との間で充電の化学反応が即座に開始される。 First, the inventor inferred that the following phenomenon occurred in each battery immediately after the start of charging. In the lead-acid battery of the dissolution precipitation type, when the supply of the charging current is started, the chemical reaction of the charging is immediately started between the electrode and the electrolyte on the electrode surface.
これに対して、負極に水素吸蔵合金を用いるニッケル水素蓄電池では、充電電流の供給が開始されても、水が還元されて水素吸蔵合金の表面で生成された水素原子が水素吸蔵合金に吸蔵されて金属水素化物になる反応が即座には開始されない。また、正極においても、水酸化ニッケルが酸化されてオキシ水酸化ニッケル及び水が生成される反応が開始されるのに時間を要する。このため、ニッケル水素蓄電池では、充電の化学反応が即座には開始されない。 In contrast, in a nickel-metal hydride storage battery using a hydrogen storage alloy for the negative electrode, even when the supply of charging current is started, water is reduced and the hydrogen atoms generated on the surface of the hydrogen storage alloy are stored in the hydrogen storage alloy. The reaction to metal hydride does not start immediately. Further, also in the positive electrode, it takes time for the reaction in which nickel hydroxide is oxidized to generate nickel oxyhydroxide and water to start. For this reason, in the nickel-metal hydride battery, the chemical reaction of charging is not immediately started.
また、電極が層構造の結晶からなるインターカレーション型のリチウムイオン二次電池では、充電電流の供給が開始されても、最初は、結晶の層間が広がってリチウムイオンが電極内に容易に入り込めるような状態になるまでに時間を要する。このため、リチウムイオン二次電池では、充電の化学反応が即座には開始されない。したがって、充電開始当初の初期期間T0(5秒程度)の間は、鉛蓄電池の充電電流は、ニッケル水素蓄電池又はリチウムイオン二次電池の充電電流に比べて、大きくなる。 In addition, in an intercalation type lithium ion secondary battery in which an electrode is formed of a crystal having a layered structure, even when the supply of charging current is started, initially, the layers of the crystal are widened and lithium ions can easily enter the electrode. It takes time to achieve such a state. For this reason, in the lithium ion secondary battery, the chemical reaction of charging is not immediately started. Therefore, during the initial period T0 (about 5 seconds) at the beginning of charging, the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the nickel hydride storage battery or the lithium ion secondary battery.
次に、本発明者は、充電開始当初の初期期間T0の後は、各電池において、以下のように化学反応が進むと推量した。鉛蓄電池では、電極表面における電極と電解液との間での化学反応が一通り終了すると、擬似的に満充電のような状態となり、電極表面より下層まで化学反応が進行するのに時間を要する。 Next, the present inferred that after the initial period T0 at the beginning of charging, the chemical reaction proceeds in each battery as follows. In a lead-acid battery, when the chemical reaction between the electrode and the electrolyte on the electrode surface has been completed, the state becomes pseudo-fully charged, and it takes time for the chemical reaction to proceed from the electrode surface to the lower layer. .
これに対して、一旦、水素吸蔵合金が水素原子の吸蔵を開始し、水酸化ニッケルからオキシ水酸化ニッケル及び水の生成反応が始まったニッケル水素蓄電池では、充電の化学反応が滑らかに進む。また、一旦、リチウムイオンが電極内に容易に入り込めるような状態になったリチウムイオン二次電池では、充電の化学反応が滑らかに進む。したがって、充電開始当初の初期期間T0の後は、鉛蓄電池の充電電流に比べて、ニッケル水素蓄電池又はリチウムイオン二次電池の充電電流が大きくなる。 On the other hand, in the nickel-metal hydride storage battery in which the hydrogen storage alloy once starts storing hydrogen atoms and the generation reaction of nickel oxyhydroxide and water from nickel hydroxide has started, the chemical reaction of charging proceeds smoothly. In addition, in the lithium ion secondary battery once in a state where lithium ions can easily enter the electrode, the chemical reaction of charging proceeds smoothly. Therefore, after the initial period T0 at the beginning of charging, the charging current of the nickel-metal hydride storage battery or the lithium-ion secondary battery becomes larger than the charging current of the lead storage battery.
ここで、車両に搭載されるニッケル水素蓄電池に対する充電制御が説明される。ニッケル水素蓄電池の充電状態(SOC)が高過ぎると、エンジンの回生エネルギーを蓄えることができなくなるため、却ってエネルギー効率が低下する。一方、ニッケル水素蓄電池のSOCが低過ぎると、エンジンの始動時又はアイドルストップ制御で停止中のエンジンの再始動時に必要な大電流の供給に支障を来す。 Here, charging control for the nickel-metal hydride storage battery mounted on the vehicle will be described. If the state of charge (SOC) of the nickel-metal hydride storage battery is too high, the regenerative energy of the engine cannot be stored, so that the energy efficiency is rather lowered. On the other hand, when the SOC of the nickel-metal hydride storage battery is too low, supply of a large current required at the time of starting the engine or restarting the stopped engine under idle stop control is hindered.
このため、一般に、車両に搭載されるニッケル水素蓄電池では、SOCの上限値(例えば80%)及び下限値(例えば20%)が設定される。この範囲内にニッケル水素蓄電池のSOCが維持されるように、ニッケル水素蓄電池の充電及び放電が制御される。したがって、充電中にニッケル水素蓄電池のSOCが上限値に達すると充電が停止される。この場合において、車両に搭載されるニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池に比べて小さい容量に設定されている。このため、同じ充電電気量でも、鉛蓄電池のSOCに比べてニッケル水素蓄電池のSOCが大きく変動する。その結果、ニッケル水素蓄電池のSOCは、比較的早く上限値に達する。 For this reason, in general, in a nickel-metal hydride storage battery mounted on a vehicle, an upper limit (for example, 80%) and a lower limit (for example, 20%) of the SOC are set. Charge and discharge of the nickel-metal hydride storage battery are controlled such that the SOC of the nickel-metal hydride storage battery is maintained within this range. Therefore, when the SOC of the nickel-metal hydride storage battery reaches the upper limit value during charging, charging is stopped. In this case, the nickel-metal hydride storage battery mounted on the vehicle is set to have a smaller capacity than the lead storage battery. For this reason, the SOC of the nickel-metal hydride storage battery greatly fluctuates as compared with the SOC of the lead storage battery even for the same amount of charged electricity. As a result, the SOC of the nickel-metal hydride storage battery reaches the upper limit relatively quickly.
したがって、単に通常の定電圧充電を行ったのでは、図24に示されるような充電電流で充電が進むため、鉛蓄電池が満充電になる前に、ニッケル水素蓄電池のSOCが上限値に達して充電が停止されることになる。その結果、充電制御に工夫をしない場合には、鉛蓄電池は、満充電にならない充電不足の状態が続く。 Therefore, if the normal constant-voltage charging is simply performed, the charging proceeds with the charging current as shown in FIG. 24. Therefore, before the lead storage battery is fully charged, the SOC of the nickel-metal hydride storage battery reaches the upper limit. Charging will be stopped. As a result, if the charge control is not devised, the lead storage battery will be in a state of insufficient charge, not being fully charged.
これに対して、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池とを個別に充電できるように電源部の充電制御回路を構成することが考えられる。この構成により、鉛蓄電池及びニッケル水素蓄電池の両方が充電不足にならないように充電を制御することができる。しかしながら、このように構成された充電制御回路では、回路構成が複雑化及び大型化するため、コスト及び設置スペースの増大を招く。 On the other hand, it is conceivable to configure the charge control circuit of the power supply unit so that the lead storage battery and the nickel hydride storage battery can be charged separately. With this configuration, charging can be controlled so that both the lead storage battery and the nickel hydride storage battery do not become insufficiently charged. However, in the charge control circuit configured as described above, the circuit configuration becomes complicated and large, which causes an increase in cost and installation space.
そこで、本発明者は、上記検討を踏まえ、以下のように本開示にかかる第2の態様に含まれる各態様の発明を想到するに至った。 Therefore, the present inventor has arrived at the invention of each aspect included in the second aspect according to the present disclosure as described below based on the above examination.
本開示にかかる第2の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池及び前記鉛蓄電池以外の二次電池を含む電源部と、予め定められた所定電圧値での定電圧充電により前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を充電する充電制御部と、を備え、前記所定電圧値は、前記所定電圧値での充電開始当初の初期期間は、前記二次電池の充電電流より前記鉛蓄電池の充電電流が大きくなり、かつ、前記初期期間の後は、前記鉛蓄電池の充電電流より前記二次電池の充電電流が大きくなる値に予め定められているものである。 According to a second aspect of the present disclosure, a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other, and the power supply unit is connected to the power supply unit by constant voltage charging at a predetermined voltage value. A charge control unit that charges the lead storage battery and the secondary battery, wherein the predetermined voltage value is an initial period at the beginning of charging at the predetermined voltage value. The charging current increases and after the initial period, the charging current of the secondary battery is set to a value larger than the charging current of the lead storage battery.
本態様では、予め定められた所定電圧値での定電圧充電により、互いに並列接続された鉛蓄電池及び鉛蓄電池以外の二次電池を含む電源部の、鉛蓄電池及び二次電池が充電される。所定電圧値は、所定電圧値での充電開始当初の初期期間は、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きくなる値に予め定められている。このため、鉛蓄電池の充電不足が回避される。また、初期期間の後は、鉛蓄電池の充電電流より二次電池の充電電流が大きくなる値に予め定められている。このため、二次電池の充電不足が回避される。その結果、本態様によれば、簡易な構成で、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足になるのを避けることができる。 In this aspect, the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit including the lead storage battery and the secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel with each other are charged by constant voltage charging at a predetermined voltage value. The predetermined voltage value is set in advance to a value in which the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery during the initial period at the beginning of charging at the predetermined voltage value. For this reason, insufficient charging of the lead storage battery is avoided. After the initial period, the charging current of the secondary battery is larger than the charging current of the lead storage battery. For this reason, insufficient charging of the secondary battery is avoided. As a result, according to this aspect, with a simple configuration, it is possible to prevent both the lead storage battery and the secondary battery from being insufficiently charged.
上記第2の態様において、前記鉛蓄電池のSOCを取得する第1SOC取得部と、前記鉛蓄電池のSOCとして予め定められた100%以下のSOC閾値を保存する記憶部と、充電電圧を前記所定電圧値又は前記所定電圧値より低い所定低電圧値に調整する電圧調整部と、をさらに備え、前記充電制御部は、前記電圧調整部を制御して、前記第1SOC取得部により取得された前記鉛蓄電池のSOCが前記SOC閾値に達するまでは、前記充電電圧を前記所定低電圧値に調整し、前記鉛蓄電池のSOCが前記SOC閾値に達した後は、前記充電電圧を前記所定電圧値に調整する2段階定電圧充電により、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を充電し、前記所定低電圧値は、前記二次電池の充電電流より前記鉛蓄電池の充電電流が大きくなる値に予め定められていてもよい。 In the second aspect, a first SOC acquisition unit for acquiring the SOC of the lead storage battery, a storage unit for storing an SOC threshold value of 100% or less which is predetermined as the SOC of the lead storage battery, A voltage adjustment unit that adjusts the voltage or a predetermined low voltage value lower than the predetermined voltage value, wherein the charging control unit controls the voltage adjustment unit to obtain the lead obtained by the first SOC obtaining unit. Until the SOC of the storage battery reaches the SOC threshold, the charging voltage is adjusted to the predetermined low voltage value. After the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold, the charging voltage is adjusted to the predetermined voltage value. The two-stage constant voltage charging charges the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit, and the predetermined low voltage value is such that the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery. It may be determined in advance to become a value.
本態様では、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値に達するまでは、鉛蓄電池及び二次電池は、所定低電圧値で定電圧充電される。所定低電圧値は、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きくなる値に予め定められている。このため、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値に達するまでは、二次電池に比べて鉛蓄電池の充電が早く進む。したがって、本態様によれば、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値未満になるような充電不足になるのを避けることができる。 In this aspect, until the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold, the lead storage battery and the secondary battery are charged at a constant voltage at a predetermined low voltage value. The predetermined low voltage value is set in advance to a value at which the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery. For this reason, until the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold, charging of the lead storage battery proceeds faster than that of the secondary battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to avoid a shortage of charge such that the SOC of the lead storage battery becomes less than the SOC threshold.
また、本態様では、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値に達した後は、鉛蓄電池及び二次電池は、所定電圧値で定電圧充電される。所定電圧値は、所定電圧値での充電開始当初の初期期間は、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きくなり、かつ、初期期間の後は、鉛蓄電池の充電電流より二次電池の充電電流が大きくなる値に予め定められている。このため、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値に達した後は、鉛蓄電池に比べて二次電池の充電が早く進む。したがって、本態様によれば、二次電池が充電不足になるのを避けることができる。その結果、本態様によれば、簡易な構成で、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足になるのを避けることができる。 Further, in this aspect, after the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold, the lead storage battery and the secondary battery are charged at a predetermined voltage at a constant voltage. The predetermined voltage value is such that during the initial period at the beginning of charging at the predetermined voltage value, the charging current of the lead storage battery becomes larger than the charging current of the secondary battery, and after the initial period, the charging current of the lead storage battery becomes smaller than the charging current of the lead storage battery. It is predetermined to a value at which the charging current of the battery increases. For this reason, after the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold, charging of the secondary battery proceeds faster than that of the lead storage battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the secondary battery from being insufficiently charged. As a result, according to this aspect, with a simple configuration, it is possible to prevent both the lead storage battery and the secondary battery from being insufficiently charged.
上記第2の態様において、例えば、前記二次電池のSOCを取得する第2SOC取得部をさらに備え、前記記憶部は、前記二次電池のSOCとして予め定められた100%未満の第1SOC上限値を保存し、前記充電制御部は、前記第2SOC取得部により取得された前記二次電池のSOCが前記第1SOC上限値に達すると、前記2段階定電圧充電を停止してもよい。 In the second aspect, for example, the apparatus further includes a second SOC acquisition unit that acquires the SOC of the secondary battery, and the storage unit stores the first SOC upper limit of less than 100% that is predetermined as the SOC of the secondary battery. And the charging control unit may stop the two-step constant-voltage charging when the SOC of the secondary battery acquired by the second SOC acquiring unit reaches the first SOC upper limit value.
本態様によれば、二次電池のSOCが予め定められた100%未満の第1SOC上限値に達すると、2段階定電圧充電が停止される。したがって、二次電池が過充電になるのを避けることができる。 According to this aspect, when the SOC of the secondary battery reaches the predetermined first SOC upper limit of less than 100%, the two-stage constant voltage charging is stopped. Therefore, it is possible to prevent the secondary battery from being overcharged.
上記第2の態様において、例えば、前記充電制御部は、前記第2SOC取得部により取得された充電開始時の前記二次電池のSOCが大きいほど、前記SOC閾値を大きい値にしてもよい。 In the second aspect, for example, the charging control unit may set the SOC threshold to a larger value as the SOC of the secondary battery at the start of charging acquired by the second SOC acquiring unit is larger.
本態様では、二次電池のSOCが予め定められた100%未満の第1SOC上限値に達すると、充電が停止される。したがって、充電開始時の二次電池のSOCが大きいほど、第2電圧値での定電圧充電の時間が短くなる。このため、充電開始時の二次電池のSOCが大きいほど、鉛蓄電池が充電不足になる可能性が高くなる。これに対して、本態様によれば、充電開始時の二次電池のSOCが大きいほど、SOC閾値が大きい値にされる。したがって、第1電圧値での定電圧充電の時間が長くなる。その結果、鉛蓄電池が充電不足になる可能性を低くすることができる。 In this aspect, charging is stopped when the SOC of the secondary battery reaches the first SOC upper limit of less than 100%. Therefore, the longer the SOC of the secondary battery at the start of charging, the shorter the time of constant voltage charging at the second voltage value. Therefore, as the SOC of the secondary battery at the start of charging is larger, the possibility that the lead storage battery will be insufficiently charged increases. On the other hand, according to the present aspect, the SOC threshold value is set to a larger value as the SOC of the secondary battery at the start of charging is larger. Therefore, the time of the constant voltage charging at the first voltage value becomes longer. As a result, the possibility that the lead storage battery becomes insufficiently charged can be reduced.
上記第2の態様において、例えば、前記記憶部は、前記鉛蓄電池のSOCとして予め定められた100%を超える第2SOC上限値を保存し、前記充電制御部は、前記鉛蓄電池のSOCが前記第2SOC上限値に達すると、前記2段階定電圧充電を停止してもよい。 In the second aspect, for example, the storage unit stores a second SOC upper limit value exceeding 100%, which is predetermined as the SOC of the lead storage battery, and the charge control unit determines that the SOC of the lead storage battery is the second SOC upper limit value. When the 2 SOC upper limit is reached, the two-stage constant voltage charging may be stopped.
本態様では、鉛蓄電池のSOCが、予め定められた100%を超える第2SOC上限値に達すると、2段階定電圧充電が停止される。したがって、鉛蓄電池のSOCが第2SOC上限値に達するまで充電が継続された場合には、充電不足によって鉛蓄電池に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。 In this aspect, when the SOC of the lead storage battery reaches the second SOC upper limit exceeding 100%, the two-stage constant voltage charging is stopped. Therefore, when charging is continued until the SOC of the lead storage battery reaches the second SOC upper limit, it is possible to suppress excessive sulfation occurring in the lead storage battery due to insufficient charging.
上記第2の態様において、例えば、前記記憶部は、前記鉛蓄電池のSOCとして予め定められた前記SOC閾値未満のSOC下限値を保存し、前記充電制御部は、前記鉛蓄電池のSOCが前記SOC下限値以下に低下すると、低下した回数をカウントし、前記カウントした回数が所定回数ごとに、前記2段階定電圧充電により、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を充電し、前記カウントした回数が前記所定回数未満の場合は、前記充電電圧を前記第2電圧値に調整して、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を定電圧充電してもよい。 In the second aspect, for example, the storage unit stores an SOC lower limit value that is less than the SOC threshold value that is predetermined as an SOC of the lead storage battery, and the charging control unit determines that the SOC of the lead storage battery is equal to the SOC. When the number falls below the lower limit, the number of times of the decrease is counted, and the number of times counted is counted at a predetermined number of times, and the lead-acid battery and the secondary battery of the power supply unit are charged by the two-stage constant-voltage charging, and the counting is performed. If the number of times performed is less than the predetermined number of times, the charging voltage may be adjusted to the second voltage value, and the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit may be charged at a constant voltage.
本態様では、鉛蓄電池のSOCがSOC下限値以下に低下すると、その低下した回数がカウントされる。カウントした回数が所定回数ごとに、2段階定電圧充電により、電源部の各電池が充電される。したがって、鉛蓄電池のSOCが第2SOC上限値に達するまで充電が継続された場合には、充電不足によって鉛蓄電池に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。 In this aspect, when the SOC of the lead storage battery falls below the SOC lower limit, the number of times the lead storage battery has fallen is counted. Each time the predetermined number of times is counted, each battery of the power supply unit is charged by two-stage constant voltage charging. Therefore, when charging is continued until the SOC of the lead storage battery reaches the second SOC upper limit, it is possible to suppress excessive sulfation occurring in the lead storage battery due to insufficient charging.
一方、カウントした回数が所定回数未満の場合は、充電電圧が第2電圧値に調整されて、第2電圧値での定電圧充電により電源部の各電池が充電される。このため、鉛蓄電池のSOCが第2SOC上限値に達するような過充電は、所定回数ごとに行われ、所定回数未満の場合は行われない。その結果、過充電により鉛蓄電池が過度に劣化するのを避けることができる。 On the other hand, when the counted number is less than the predetermined number, the charging voltage is adjusted to the second voltage value, and each battery of the power supply unit is charged by the constant voltage charging at the second voltage value. For this reason, overcharging such that the SOC of the lead storage battery reaches the second SOC upper limit value is performed every predetermined number of times, and is not performed when the number is less than the predetermined number of times. As a result, the lead storage battery can be prevented from being excessively deteriorated due to overcharging.
上記第2の態様において、例えば、前記充電制御部は、前記2段階定電圧充電において、前記鉛蓄電池のSOCが前記SOC閾値に達して前記充電電圧を前記第2電圧値に調整すると、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を、オン期間が前記初期期間以下の長さでパルス充電してもよい。 In the second aspect, for example, in the two-stage constant-voltage charging, when the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold and adjusts the charging voltage to the second voltage value, The lead storage battery and the secondary battery of the unit may be pulse-charged so that the ON period is shorter than the initial period.
本態様では、鉛蓄電池のSOCがSOC閾値に達して充電電圧が第2電圧値に調整されると、電源部の各電池は、オン期間が初期期間以下の長さでパルス充電される。オン期間が初期期間以下の長さであるため、オン期間では、二次電池の充電電流に比べて鉛蓄電池の充電電流が大きくなる。したがって、充電電圧が第2電圧値に調整されているものの、パルス充電では、二次電池に比べて鉛蓄電池の充電が早く進む。その結果、鉛蓄電池が充電不足になるのを避けることができる。 In this aspect, when the SOC of the lead storage battery reaches the SOC threshold and the charging voltage is adjusted to the second voltage value, each battery of the power supply unit is pulse-charged with the ON period of the initial period or less. Since the ON period is shorter than the initial period, the charge current of the lead storage battery is larger than the charge current of the secondary battery during the ON period. Therefore, although the charging voltage is adjusted to the second voltage value, the charging of the lead storage battery proceeds faster in the pulse charging than in the secondary battery. As a result, the lead storage battery can be prevented from being insufficiently charged.
上記第2の態様において、前記二次電池のSOCを取得する二次電池SOC取得部と、前記二次電池のSOCとして予め定められた100%未満の第1SOC上限値を保存する記憶部と、をさらに備え、前記充電制御部は、前記二次電池SOC取得部により取得された前記二次電池のSOCが前記第1SOC上限値未満の間は、前記所定電圧値での定電圧充電により前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を充電し、前記二次電池SOC取得部により取得された前記二次電池のSOCが前記第1SOC上限値以上になると、前記定電圧充電から予め定められたオン期間及びオフ期間を交互に繰り返すパルス充電に切り替えてもよい。 In the second aspect, a secondary battery SOC obtaining unit that obtains the SOC of the secondary battery, a storage unit that stores a first SOC upper limit of less than 100% that is predetermined as the SOC of the secondary battery, And wherein the charging control unit is configured to perform the constant voltage charging at the predetermined voltage value while the SOC of the secondary battery acquired by the secondary battery SOC acquiring unit is less than the first SOC upper limit value. When the SOC of the secondary battery obtained by the secondary battery SOC obtaining unit is equal to or more than the first SOC upper limit, the lead storage battery and the secondary battery of the unit are charged. The charging may be switched to pulse charging in which the ON period and the OFF period are alternately repeated.
本態様では、二次電池のSOCが第1SOC上限値未満の間は、鉛蓄電池及び二次電池は、所定電圧値で定電圧充電される。所定電圧値は、所定電圧値での充電開始当初の初期期間は、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きくなり、かつ、初期期間の後は、鉛蓄電池の充電電流より二次電池の充電電流が大きくなる値に定められている。このため、定電圧充電では、鉛蓄電池に比べて二次電池の充電が早く進む。したがって、本態様によれば、二次電池が充電不足になるのを避けることができる。 In this aspect, while the SOC of the secondary battery is less than the first SOC upper limit, the lead storage battery and the secondary battery are charged at a constant voltage at a predetermined voltage value. The predetermined voltage value is such that during the initial period at the beginning of charging at the predetermined voltage value, the charging current of the lead storage battery becomes larger than the charging current of the secondary battery, and after the initial period, the charging current of the lead storage battery becomes smaller than the charging current of the lead storage battery. It is set to a value at which the charging current of the battery increases. Therefore, in the constant voltage charging, the charging of the secondary battery proceeds faster than in the lead storage battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the secondary battery from being insufficiently charged.
また、本態様では、二次電池のSOCが第1SOC上限値以上になると、予め定められたオン期間及びオフ期間を交互に繰り返すパルス充電に切り替えられる。パルス充電では、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きい。このため、二次電池に比べて鉛蓄電池の充電が早く進む。したがって、本態様によれば、鉛蓄電池が充電不足になるのを避けることができる。その結果、本態様によれば、簡易な構成で、鉛蓄電池及び二次電池の両方が充電不足になるのを避けることができる。 Further, in this aspect, when the SOC of the secondary battery becomes equal to or higher than the first SOC upper limit value, the charging is switched to the pulse charging in which a predetermined ON period and OFF period are alternately repeated. In pulse charging, the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery. For this reason, the charging of the lead storage battery proceeds faster than the secondary battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the lead storage battery from being insufficiently charged. As a result, according to this aspect, with a simple configuration, it is possible to prevent both the lead storage battery and the secondary battery from being insufficiently charged.
上記第2の態様において、例えば、前記充電制御部は、前記オン期間を、前記初期期間以下の長さに予め定めてもよい。 In the second aspect, for example, the charge control unit may set the ON period in advance to a length equal to or less than the initial period.
本態様では、オン期間は、初期期間以下の長さに定められている。このため、オン期間では、二次電池の充電電流より鉛蓄電池の充電電流が大きい。したがって、パルス充電では、二次電池に比べて鉛蓄電池の充電が早く進む。よって、本態様によれば、鉛蓄電池が充電不足になるのを避けることができる。 In this embodiment, the ON period is set to a length equal to or shorter than the initial period. Therefore, during the ON period, the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery. Therefore, in the pulse charging, the charging of the lead storage battery proceeds faster than that of the secondary battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the lead storage battery from being insufficiently charged.
上記第2の態様において、例えば、前記記憶部は、前記二次電池のSOCとして、100%未満であって前記第1SOC上限値を超える値に予め定められたSOC保護閾値を保存し、前記充電制御部は、前記パルス充電中に、前記二次電池SOC取得部により取得された前記二次電池のSOCが前記SOC保護閾値以上になると、前記パルス充電を停止してもよい。 In the second aspect, for example, the storage unit stores a predetermined SOC protection threshold value as a SOC of the secondary battery, which is less than 100% and exceeds the first SOC upper limit value, and The control unit may stop the pulse charging when the SOC of the secondary battery acquired by the secondary battery SOC acquisition unit becomes equal to or greater than the SOC protection threshold during the pulse charging.
パルス充電では、二次電池に比べて鉛蓄電池の充電が早く進むが、鉛蓄電池に比べると遅いながらも、二次電池の充電も進む。しかし、本態様によれば、パルス充電中に、二次電池のSOCが、100%未満であって第1SOC上限値を超える値に予め定められたSOC保護閾値以上になると、パルス充電が停止される。したがって、二次電池のSOCが過大になるのを避けることができる。 In pulse charging, charging of a lead storage battery proceeds faster than that of a secondary battery, but charging of the secondary battery also proceeds more slowly than that of a lead storage battery. However, according to the present aspect, when the SOC of the secondary battery is less than 100% and exceeds the first SOC upper limit value or more during the pulse charging, the pulse charging is stopped. You. Therefore, it is possible to prevent the SOC of the secondary battery from becoming excessive.
上記第2の態様において、例えば、前記記憶部は、前記二次電池のSOCとして前記第1SOC上限値未満に予め定められた第1SOC下限値を保存し、前記充電制御部は、前記パルス充電中に、前記二次電池SOC取得部により取得された前記二次電池のSOCが前記第1SOC下限値未満になると、前記パルス充電を前記定電圧充電に切り替えてもよい。 In the second aspect, for example, the storage unit stores a first SOC lower limit value that is less than the first SOC upper limit value as an SOC of the secondary battery, and the charging control unit performs the pulse charging during the pulse charging. Alternatively, when the SOC of the secondary battery obtained by the secondary battery SOC obtaining unit becomes less than the first SOC lower limit, the pulse charging may be switched to the constant voltage charging.
本態様では、パルス充電中に、二次電池のSOCが、第1SOC上限値未満に予め定められた第1SOC下限値未満になると、パルス充電が定電圧充電に切り替えられる。定電圧充電では、鉛蓄電池に比べて二次電池の充電が早く進む。したがって、本態様によれば、二次電池のSOCが第1SOC下限値未満に維持されるのを避けることができる。 In the present aspect, when the SOC of the secondary battery becomes less than the first SOC lower limit predetermined below the first SOC upper limit during pulse charging, the pulse charging is switched to constant voltage charging. In the constant voltage charging, the charging of the secondary battery proceeds faster than that of the lead storage battery. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the SOC of the secondary battery from being maintained below the first SOC lower limit.
上記第2の態様において、例えば、前記鉛蓄電池のSOCを取得する鉛蓄電池SOC取得部をさらに備え、前記記憶部は、前記鉛蓄電池のSOCとして100%以上に予め定められた第2SOC上限値を保存し、前記充電制御部は、前記パルス充電中に、前記鉛蓄電池SOC取得部により取得された前記鉛蓄電池のSOCが前記第2SOC上限値以上になると、前記パルス充電を停止してもよい。 In the second aspect, for example, the apparatus further includes a lead storage battery SOC obtaining unit that obtains the SOC of the lead storage battery, wherein the storage unit sets a second SOC upper limit predetermined to 100% or more as the SOC of the lead storage battery. The charge control unit may save the pulse charging when the SOC of the lead storage battery obtained by the lead storage battery SOC obtaining unit becomes equal to or more than the second SOC upper limit value during the pulse charging.
本態様では、パルス充電中に、鉛蓄電池のSOCが、100%以上に予め定められた第2SOC上限値以上になると、パルス充電が停止される。したがって、鉛蓄電池のSOCが第2SOC上限値以上になっても充電が継続されて、鉛蓄電池が過充電になるのを避けることができる。 In this aspect, during the pulse charging, when the SOC of the lead storage battery becomes equal to or more than the second SOC upper limit value that is predetermined to be 100% or more, the pulse charging is stopped. Therefore, even if the SOC of the lead storage battery becomes equal to or more than the second SOC upper limit value, charging is continued, and it is possible to prevent the lead storage battery from being overcharged.
上記第2の態様において、例えば、前記記憶部は、前記第2SOC上限値として、100%及び100%を超える値を保存し、かつ、前記鉛蓄電池のSOCとして100%未満に予め定められた第2SOC下限値を保存し、前記充電制御部は、前記鉛蓄電池のSOCが前記第2SOC下限値以下に低下すると、低下した回数をカウントして前記定電圧充電を開始し、前記カウントした回数が所定回数ごとに、前記第2SOC上限値として前記100%を超える値を使用し、前記カウントした回数が前記所定回数未満の場合は、前記第2SOC上限値として100%を使用してもよい。
In the second aspect, for example, the
本態様では、鉛蓄電池のSOCがSOC下限値以下に低下すると、その低下した回数がカウントされて定電圧充電が開始される。カウントした回数が所定回数ごとに、第2SOC上限値として100%を超える値が使用される。したがって、鉛蓄電池のSOCが第2SOC上限値以上になるまで充電が継続された場合には、充電不足によって鉛蓄電池に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。 In this aspect, when the SOC of the lead storage battery drops below the SOC lower limit, the number of times the lead storage battery has dropped is counted and constant voltage charging is started. A value exceeding 100% is used as the second SOC upper limit every time the number of times of counting is increased a predetermined number of times. Therefore, when charging is continued until the SOC of the lead storage battery becomes equal to or more than the second SOC upper limit, it is possible to suppress excessive sulfation occurring in the lead storage battery due to insufficient charging.
一方、カウントした回数が所定回数未満の場合は、第2SOC上限値として100%が使用される。このため、鉛蓄電池のSOCが100%を超えるような過充電は、所定回数ごとに行われ、所定回数未満の場合は行われない。その結果、過充電により鉛蓄電池が過度に劣化するのを避けることができる。 On the other hand, if the counted number is less than the predetermined number, 100% is used as the second SOC upper limit. For this reason, overcharging such that the SOC of the lead storage battery exceeds 100% is performed every predetermined number of times, and is not performed when the SOC is less than the predetermined number of times. As a result, the lead storage battery can be prevented from being excessively deteriorated due to overcharging.
本開示にかかる他の態様は、互いに並列接続された鉛蓄電池及び前記鉛蓄電池以外の二次電池を含む電源部を備え、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池の充電を制御する充電制御装置の充電制御方法であって、予め定められた所定電圧値で、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を定電圧充電する所定電圧充電ステップ、を含み、前記所定電圧値は、前記所定電圧値での充電開始当初の初期期間は、前記二次電池の充電電流より前記鉛蓄電池の充電電流が大きくなり、かつ、前記初期期間の後は、前記鉛蓄電池の充電電流より前記二次電池の充電電流が大きくなる値に予め定められているものである。 Another aspect according to the present disclosure includes a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other, and charging for controlling charging of the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit. A charging control method of the control device, comprising a predetermined voltage charging step of performing a constant voltage charging of the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit at a predetermined voltage value, wherein the predetermined voltage value is During the initial period at the beginning of charging at the predetermined voltage value, the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery, and after the initial period, the charging current of the lead storage battery is smaller than the charging current of the lead storage battery. It is set in advance to a value at which the charging current of the secondary battery increases.
上記他の態様において、前記鉛蓄電池のSOCを取得する鉛蓄電池SOC取得ステップと、前記鉛蓄電池のSOCが予め定められた100%以下のSOC閾値に達するまでは、前記所定電圧値より低い所定低電圧値で、前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を定電圧充電する低電圧充電ステップと、をさらに含み、前記所定電圧充電ステップは、前記鉛蓄電池のSOCが前記SOC閾値に達した後に実行され、前記所定低電圧値は、前記二次電池の充電電流より前記鉛蓄電池の充電電流が大きくなる値に予め定められていてもよい。 In the above other aspect, a lead storage battery SOC obtaining step of obtaining the SOC of the lead storage battery, and a predetermined low voltage lower than the predetermined voltage value until the SOC of the lead storage battery reaches a predetermined SOC threshold of 100% or less. A low-voltage charging step of charging the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit at a constant voltage at a voltage value, wherein the predetermined voltage charging step is such that the SOC of the lead storage battery has reached the SOC threshold. The predetermined low voltage value that is executed later may be set in advance to a value at which the charging current of the lead storage battery is larger than the charging current of the secondary battery.
上記他の態様において、前記二次電池のSOCを取得する二次電池SOC取得ステップと、前記二次電池SOC取得ステップにおいて取得された前記二次電池のSOCが予め定められた100%未満の第1SOC上限値以上になると、予め定められたオン期間及びオフ期間を繰り返すパルス充電により前記電源部の前記鉛蓄電池及び前記二次電池を充電するパルス充電ステップと、をさらに含み、前記所定電圧充電ステップは、前記二次電池SOC取得ステップにおいて取得された前記二次電池のSOCが前記第1SOC上限値未満の間に実行されてもよい。 In the above other aspect, a secondary battery SOC obtaining step for obtaining the SOC of the secondary battery, and a secondary battery SOC of which the secondary battery SOC obtained in the secondary battery SOC obtaining step is less than a predetermined 100%. A pulse charging step of charging the lead storage battery and the secondary battery of the power supply unit by pulse charging that repeats a predetermined on-period and an off-period when the SOC is equal to or more than the upper limit of 1 SOC, and the predetermined voltage charging step May be executed while the SOC of the secondary battery acquired in the secondary battery SOC acquiring step is less than the first SOC upper limit value.
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態のバッテリ制御部180及びECU70を含む車両1の構成を概略的に示すブロック図である。(2nd Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the
車両1は、エンジンを主たる動力源とし、モータを補助的動力源とするハイブリッド自動車(Hybrid Electric Vehicle)である。車両1は、エンジン10、スタータモータ20、Integrated Starter Generator(ISG)30、電圧調整部31、スイッチ素子35、電装負荷40、電源部45、電子制御ユニット(ECU)70、バッテリ制御部180を備える。
The
電源部45は、鉛蓄電池50、電流センサ51,63及びニッケル水素蓄電池(Ni−MH)61を含む。鉛蓄電池50とニッケル水素蓄電池61とは、互いに並列に接続されている。鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の負極側の接続点K2は、接地されている。スタータモータ20、ISG30、及び電装負荷40は、電源部45と並列接続されている。電源部45からバッテリ制御部180及びECU70には、電源電圧Vccが供給されている。
The
鉛蓄電池50は、直列接続された6セルの鉛蓄電池を含む。この構成により、鉛蓄電池50の公称電圧は、12Vになっている。ニッケル水素蓄電池61は、直列接続された10セルのニッケル水素蓄電池を含む。この構成により、ニッケル水素蓄電池61の公称電圧は、12Vになっている。電源部45から出力される電力は、車両1のエンジン10を始動するスタータモータ20及びISG30の駆動、電装負荷40の電源に使用される。
電流センサ51は、鉛蓄電池50に流れる充電電流又は放電電流を検出する。電流センサ51は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の正極側の接続点K1から分岐した分岐線路L1上に取り付けられている。電流センサ51は、鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を算出するために設けられている。
電流センサ63は、ニッケル水素蓄電池61に流れる充電電流又は放電電流を検出する。電流センサ63は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の正極側の接続点K1から分岐した分岐線路L2上に取り付けられている。電流センサ63は、ニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を算出するために設けられている。
電流センサ51,63は、例えばホール素子を含むホール効果型電流センサである。代替的に、電流センサ51,63は、シャント抵抗を含み、シャント抵抗の電圧降下に基づき電流を検出するものであってもよい。
The
スタータモータ20は、ユーザによりイグニションスイッチが操作されるとエンジン10を始動する。
The
ISG30は、発電機能と電動機能とを兼有する。ISG30は、車両1のエンジン10が動作しているときは、エンジン10により駆動され、発電機能により発電する。この発電された電力が電装負荷40の電気負荷を超えるときは、この発電された電力により電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が充電される。また、車両1が走行中にブレーキペダル(図示省略)が操作されて減速を開始すると、車輪からISG30にトルクが伝えられ、ISG30は、発電機能により発電する。この発電された電力により電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が充電される。これによって、エネルギーの回生が行われる。車両1が停止すると、ECU70のアイドルストップ制御によって、エンジン10が自動停止する。車両1の発進時には、ISG30の電動機能により、車両1が駆動され、かつ、エンジン10が始動される。
The
電圧調整部31は、ISG30の出力電圧を調整する。ISG30の発電機能による出力電圧は、調整されないままでは、エンジン10の回転数、負荷電流の電流値、フィールド電流によって変化する。電圧調整部31は、例えばフィールド電流を増減させて、ISG30の出力電圧を一定値に調整する。電圧調整部31は、例えばパワートランジスタ及び電圧検出回路が集積回路化された半導体回路を含む。この第2実施形態では、電圧調整部31は、ISG30の出力電圧を、例えば、DC13.7V(第1電圧値の一例)とDC15.0V(第2電圧値の一例)との2段階に調整する。
The
スイッチ素子35は、ISG30と電源部45との間に設けられている。スイッチ素子35は、エンジン10が停止しているときは、オンにされている。スイッチ素子35は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電を停止するときに、オフにされる。スイッチ素子35のオンオフは、バッテリ制御部180により制御される。スイッチ素子35は、機械的リレーでもよい。代替的に、スイッチ素子35は、パワーMOSFET、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタなどの半導体スイッチでもよい。電装負荷40は、例えば空気調和機及び室内灯等、車両1に装備された電装品等の負荷を含む。
The
ECU70は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、所定の制御プログラムが保存されたROM(Read Only Memory)、データを一時的に保存するRAM(Random Access Memory)、これらの周辺回路等を備える。ECU70は、バッテリ制御部180と互いに通信可能に構成されている。
The
ECU70は、エンジン10、スタータモータ20、ISG30、電圧調整部31、電装負荷40を含む車両1の全体の動作を制御する。ECU70は、バッテリ制御部180から出力される制御信号SGを受け取って、電圧調整部31を制御する。
The
バッテリ制御部180は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU、所定の制御プログラムが保存されたROM、データを一時的に保存するRAM、これらの周辺回路等を備える。バッテリ制御部180は、例えばフラッシュメモリで構成された記憶部181を備える。バッテリ制御部180は、ROMに保存された制御プログラムを実行することにより、第1SOC演算部182、第2SOC演算部183、電圧制御部184、スイッチ制御部185として機能する。
The
記憶部181は、鉛蓄電池50のSOCとして予め定められた100%以下のSOC閾値Spb1と、充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1との関係を表すテーブル88を予め記憶する。
The
図7は、テーブル88の一例を概略的に示す図である。この第2実施形態では、図7に示されるように、充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1が、Sni1<30の場合には、SOC閾値Spb1は97とされ、30≦Sni1<40の場合には、SOC閾値Spb1は98とされ、40≦Sni1<50の場合には、SOC閾値Spb1は99とされ、50≦Sni1の場合には、SOC閾値Spb1は100とされる。図7に示されるように、充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1が大きいほど、鉛蓄電池50のSOC閾値Spb1は、大きい値が用いられる。この理由については、図10を参照して後述される。
FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of the table 88. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, when the SOC value Sn1 of the nickel-metal
図6に戻って、記憶部181は、ニッケル水素蓄電池61のSOCの上限値として予め定められたSOC上限値Sni2(第1SOC上限値の一例)と、下限値として予め定められたSOC下限値Sni3とを予め記憶する。この第2実施形態では例えば、Sni2=80%であり、Sni3=20%である。
Returning to FIG. 6,
記憶部181は、鉛蓄電池50のSOCの上限値として予め定められた100%を超えるSOC上限値Spb2(第2SOC上限値の一例)を予め記憶する。この第2実施形態では例えば、Spb2=105%である。
記憶部181は、鉛蓄電池50のSOCの下限値として予め定められたSOC下限値Spb3を予め記憶する。SOC下限値Spb3は、例えばSOC閾値Spb1未満に設定されている。この第2実施形態では例えば、Spb3=80%である。
バッテリ制御部180は、ニッケル水素蓄電池61のSOCが、SOC上限値Sni2とSOC下限値Sni3との範囲内に維持されるように、ニッケル水素蓄電池61の充電及び放電を制御する。バッテリ制御部180は、鉛蓄電池50のSOCが、SOC下限値Spb3以上に維持されるように、鉛蓄電池50の充電及び放電を制御する。
第1SOC演算部182は、電流センサ51により検出された電流値を用いて、鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を算出する。第1SOC演算部182は、算出した鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を用いて、鉛蓄電池50のSOCを算出する。第1SOC演算部182は、SOCの算出を、例えば100msecごとに行う。第1SOC演算部182及び電流センサ51は、第1SOC取得部の一例に相当する。
First
第2SOC演算部183は、電流センサ63により検出された電流値を用いて、ニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を算出する。第2SOC演算部183は、算出したニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を用いて、ニッケル水素蓄電池61のSOCを算出する。第2SOC演算部183は、SOCの算出を、例えば100msecごとに行う。第2SOC演算部183及び電流センサ63は、第2SOC取得部の一例に相当する。
The second
電圧制御部184は、ECU70に制御信号SGを出力して、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電中における充電電圧を制御する。電圧制御部184は、第1SOC演算部182から鉛蓄電池50のSOCを取得する。電圧制御部184は、取得した鉛蓄電池50のSOCがSOC閾値Spb1に達するまでは、充電電圧を13.7Vに制御するように、ECU70に制御信号SGを出力する。ECU70は、制御信号SGが入力されると、電圧調整部31を制御して、ISG30の出力電圧を13.7Vとする。
電圧制御部184は、第1SOC演算部182により算出された鉛蓄電池50のSOCがSOC閾値Spb1に達した後は、充電電圧を15.0Vに制御するように、ECU70に制御信号SGを出力する。ECU70は、制御信号SGが入力されると、電圧調整部31を制御して、ISG30の出力電圧を15.0Vとする。このように、電圧制御部184及びECU70は、2段階定電圧充電によって、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61を充電する。
図8は、図6の電源部45を13.7Vで定電圧充電したときの充電電流を概略的に示すタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart schematically showing a charging current when the
図8では、上記図24と異なり、鉛蓄電池50の充電電流Ipbをニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniが上回ることがない。この原因は、以下のように推量される。溶解析出型の鉛蓄電池50では、電圧が13.7Vでも、速度は遅いものの、充電の化学反応は進行する。しかしながら、ニッケル水素蓄電池61では、13.7Vでは電圧が低すぎるため、水素吸蔵合金が水素を容易に吸蔵できる状態にならないことから、充電の化学反応が殆ど進行しない。したがって、図6の電源部45を13.7Vで定電圧充電すると、鉛蓄電池50の充電電流Ipbは、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きくなる。
In FIG. 8, unlike FIG. 24, the charging current Ini of the nickel-metal
図8と上記図24とを比較すると分かるように、全体の充電電流Itは、図8では上記図24の半分程度になる。このため、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電に時間を要することになる。しかしながら、ISG30の出力電圧は13.7Vに調整することにより、ニッケル水素蓄電池61に比べて、鉛蓄電池50の充電を早く進行させることができる。
As can be seen from a comparison between FIG. 8 and FIG. 24, the overall charging current It is about half that of FIG. 24 in FIG. Therefore, it takes time to charge the
図6に戻って、電圧制御部184は、ISG30から充電電流の供給が開始された時点のニッケル水素蓄電池61のSOCと、図7に示されるテーブル88とを用いて、SOC閾値Spb1を決定する。
Returning to FIG. 6,
電圧制御部184は、第1SOC演算部182により算出された鉛蓄電池50のSOCがSOC下限値Spb3以下に低下した回数をカウントする。カウント値がN(この第2実施形態では例えばN=5)回ごとに、電圧制御部184は、上記2段階定電圧制御を行う。カウント値が1〜(N−1)回のとき、すなわちN回未満のときは、電圧制御部184は、上記2段階定電圧制御を行わずに、ECU70を介してISG30の出力電圧を15.0Vに制御して、通常の定電圧充電を行う。
スイッチ制御部185は、スイッチ素子35のオンオフを制御する。スイッチ制御部185は、エンジン10が停止しているときは、スイッチ素子35をオンにする。スイッチ制御部185は、充電中に、第2SOC演算部183により算出されたニッケル水素蓄電池61のSOCがSOC上限値Sni2以上に増大すると、スイッチ素子35をオフにして、充電を停止する。
The
スイッチ制御部185は、充電中に、第1SOC演算部182により算出された鉛蓄電池50のSOCがSOC上限値Spb2以上に増大すると、スイッチ素子35をオフにして、充電を停止する。
When the SOC of
図9は、第2実施形態の充電動作を概略的に示すフローチャートである。図10は、図9の充電動作によって増加する鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61のSOCの一例を概略的に示す図である。図10の縦軸は鉛蓄電池50のSOCを表し、横軸はニッケル水素蓄電池61のSOCを表す。図10において、充電期間Tch1,Tch11は、13.7Vでの定電圧充電が行われる期間を表し、充電期間Tch2,Tch12は、15.0Vでの定電圧充電が行われる期間を表す。
FIG. 9 is a flowchart schematically showing the charging operation of the second embodiment. FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of the SOC of the
なお、本第2実施形態では、充電期間Tch1,Tch2で表されるように、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61のSOCが変化する。充電期間Tch11,Tch12で表される鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61のSOCは、後述の比較例を表す。また、通常状態では(つまり図9の動作が開始されるときには)、スイッチ素子35はオンにされている。
In the second embodiment, the SOCs of the
図9のS101(鉛蓄電池SOC取得ステップの一例)において、まず、電圧制御部184は、第1SOC演算部182から、鉛蓄電池50のSOC値を取得する。電圧制御部184は、取得した鉛蓄電池50のSOC値が、SOC下限値Spb3未満であるか否かを判定する。鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3未満であれば(S101でYES)、S102において、電圧制御部184は、カウント値Ctを1増加させる。
In S101 of FIG. 9 (an example of a lead storage battery SOC obtaining step), first, the
S103において、電圧制御部184は、カウント値CtがN(この第2実施形態ではN=5)未満であるか否かを判定する。カウント値CtがN以上であれば(S103でNO)、S104において、電圧制御部184は、カウント値Ctを0にリセットする。S105において、電圧制御部184は、第2SOC演算部183から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1を取得する。電圧制御部184は、テーブル88を参照して、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1に対応する鉛蓄電池50のSOC閾値Spb1を抽出する。
In S103, the
S106(低電圧充電ステップの一例)において、電圧制御部184は、ISG30の出力電圧を13.7Vに調整するように要求する制御信号SGを、ECU70に出力する。ECU70は、この制御信号SGを受け取ると、電圧調整部31を制御し、ISG30の出力電圧を13.7Vに調整する。これによって、電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61は、13.7Vで定電圧充電される。
In S106 (an example of the low-voltage charging step), the
S107において、電圧制御部184は、第1SOC演算部182から、鉛蓄電池50のSOC値を取得する。電圧制御部184は、取得した鉛蓄電池50のSOC値が、SOC閾値Spb1以上であるか否かを判定する。鉛蓄電池50のSOC値がSOC閾値Spb1未満であれば(S107でNO)、処理はS107に戻り、13.7Vでの定電圧充電が継続される。
In S107,
図8を用いて説明されたように、電圧が13.7Vでは、鉛蓄電池50の充電電流の方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流より大きい。したがって、図10に示されるように、充電期間Tch1では、ニッケル水素蓄電池61のSOCよりも、鉛蓄電池50のSOCの方が、早く増加する。なお、図10では、図9のS5で取得されるニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1は、20≦Sni1<30である。このため、図9のS5でテーブル88(図7)から抽出されるSOC閾値Spb1は、図10に示されるように、97になっている。
As described with reference to FIG. 8, when the voltage is 13.7 V, the charging current of the
図9に戻って、S107(鉛蓄電池SOC取得ステップの一例)において、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC閾値Spb1以上であれば(S107でYES)、電圧制御部184は、S108(所定電圧充電ステップの一例)において、ISG30の出力電圧を15.0Vに調整するように要求する制御信号SGを、ECU70に出力する。ECU70は、この制御信号SGを受け取ると、電圧調整部31を制御し、ISG30の出力電圧を15.0Vに調整する。これによって、電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61は、15.0Vで定電圧充電される。
Returning to FIG. 9, if the SOC value of
図24を用いて説明されたように、電圧が15.0Vでは、充電開始当初の初期期間T0を除くと、ニッケル水素蓄電池61の充電電流の方が、鉛蓄電池50の充電電流より大きい。したがって、図10に示されるように、充電期間Tch2では、鉛蓄電池50のSOCよりも、ニッケル水素蓄電池61のSOCの方が、早く増加する。
As described with reference to FIG. 24, when the voltage is 15.0 V, the charge current of the nickel-metal
図9に戻って、S109において、スイッチ制御部185は、第2SOC演算部183から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値を取得する。スイッチ制御部185は、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2以上であるか否かを判定する。ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2未満であれば(S109でNO)、S110において、スイッチ制御部185は、第1SOC演算部182から、鉛蓄電池50のSOC値を取得する。スイッチ制御部185は、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC上限値Spb2以上であるか否かを判定する。鉛蓄電池50のSOC値が、SOC上限値Spb2未満であれば(S110でNO)、処理はS109に戻り、15.0Vでの定電圧充電が継続される。
Returning to FIG. 9, in S109, the
S109において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2以上であれば(S109でYES)、S110において、スイッチ制御部185は、スイッチ素子35をオフにして充電を停止し、図9の処理は終了する。S110において、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC上限値Spb2以上であれば(S110でYES)、処理はS111に進む。
In S109, if the SOC value of the nickel-metal
S101において、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3以上であれば(S101でNO)、S112において、電圧制御部184は、第2SOC演算部183から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値を取得する。電圧制御部184は、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2未満であるか否かを判定する。ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC上限値Sni2以上であれば(S112でNO)、処理はS11に進む。
In S101, if the SOC value of
S112において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC上限値Sni2未満であれば(S112でYES)、処理はS108に進む。また、S103において、カウント値CtがN未満であれば(S103でYES)、処理はS108に進む。その結果、S108において、15.0Vでの通常の定電圧充電が行われる。
In S112, if the SOC value of nickel-metal
図9のS109,S110に示されるように、ニッケル水素蓄電池61のSOC値又は鉛蓄電池50のSOC値のいずれかがSOC上限値以上に増加すると、スイッチ素子35がオフにされて、充電が停止される。図10の例では、ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC上限値Sni2に達することにより、充電が停止されている。
As shown in S109 and S110 in FIG. 9, when either the SOC value of the nickel-metal
このように、鉛蓄電池50のSOC値が、N回、SOC下限値Spb3以下に低下する度に、電圧が13.7Vでの定電圧充電及び電圧が15.0Vでの定電圧充電を含む2段階定電圧充電が行われる。鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3を超えている場合、及び、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC下限値Spb3以下に低下するのが(N−1)回までの場合には、電圧が15.0Vでの通常の定電圧充電が行われる。
In this manner, every time the SOC value of the
この第2実施形態によれば、図10に示されるように、鉛蓄電池50のSOC値が100%を超える過充電を行っている。これによって、充電不足の鉛蓄電池50に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。過充電は、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3以下に低下する度に毎回行われるのではなくて、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3以下に低下するのがN(この第2実施形態では例えばN=5)回ごとに行われる。このため、過充電により、鉛蓄電池50が過度に劣化することはない。
According to the second embodiment, as shown in FIG. 10, overcharging is performed when the SOC value of the
上記図7に示されるように、充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1が大きいほど、鉛蓄電池50のSOC閾値Spb1は、大きい値が用いられる。この理由について、図10を参照して説明される。
As shown in FIG. 7, as the SOC value Sni1 of the nickel-metal
図10では、充電期間Tch1の充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1は、Sni1<30になっている。したがって、図7を用いて説明されたように、鉛蓄電池50のSOC閾値Spb1は97%とされる。図10に示されるように、鉛蓄電池50のSOC値がSOC閾値Spb1(図10では97%)に達した時点(つまり充電期間Tch1の終了時点)では、ニッケル水素蓄電池61のSOC値は50%に達していない。
In FIG. 10, the SOC value Sni1 of the nickel-metal
したがって、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が80%に達するまでに時間を要するため、15.0Vでの定電圧充電の時間(充電期間Tch2)は十分にある。このため、図10に示されるように、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が80%に達した時点では、鉛蓄電池50のSOC値は、100%を超えている。したがって、鉛蓄電池50の充電不足を解消することができる。
Therefore, since it takes time until the SOC value of the nickel-metal
一方、図10の比較例では、充電期間Tch11の充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値Sni1は、50%になっている。この場合には、鉛蓄電池50のSOC値が97%に達した時点では、ニッケル水素蓄電池61のSOC値は、70%に近い値になっている。このため、ニッケル水素蓄電池61のSOC値は、短時間で80%に達することから、充電期間Tch12は短くなる。したがって、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が80%に達した充電期間Tch12の終了時点には、鉛蓄電池50のSOC値は、100%を超えていない。
On the other hand, in the comparative example of FIG. 10, the SOC value Sni1 of the nickel-metal
そこで、本第2実施形態では、図7に示されるように、充電開始時のニッケル水素蓄電池61のSOC値が大きいほど、鉛蓄電池50のSOC閾値Spb1が大きい値にされる。したがって、13.7Vでの定電圧充電の時間(充電期間Tch1)の終了時点では、鉛蓄電池50のSOC値は、100%に近くなっている。これによって、15.0Vでの定電圧充電の時間(充電期間Tch2)が短くても、鉛蓄電池50のSOC値が100%を超えている。その結果、充電不足の鉛蓄電池50に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, as the SOC value of the nickel-metal
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態の充電動作を概略的に示すフローチャートである。図12は、図11の充電動作によって増加する鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61のSOCの一例を概略的に示す図である。図13は、スイッチ素子35の動作を概略的に示すタイミングチャートである。第3実施形態の構成は、図6に示される第2実施形態と同じである。以下、第2実施形態との相違点を中心に第3実施形態が説明される。(Third embodiment)
FIG. 11 is a flowchart schematically showing the charging operation of the third embodiment. FIG. 12 is a diagram schematically showing an example of the SOC of the
図11において、S101〜S107は、第2実施形態の図9のS101〜S107と同じである。S106,S107の13.7Vでの定電圧充電によって、図12の充電期間Tch1では、第2実施形態(図10)と同様に、ニッケル水素蓄電池61のSOCよりも、鉛蓄電池50のSOCの方が、早く増加する。
11, S101 to S107 are the same as S101 to S107 in FIG. 9 of the second embodiment. Due to the constant voltage charging at 13.7 V in S106 and S107, during the charging period Tch1 in FIG. 12, the SOC of the
S107において、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC閾値Spb1以上であれば(S107でYES)、S115において、電圧制御部184は、ISG30の出力電圧を15.0Vに調整するように要求する制御信号SGを、ECU70に出力する。ECU70は、この制御信号SGを受け取ると、電圧調整部31を制御し、ISG30の出力電圧を15.0Vに調整する。また、スイッチ制御部185は、スイッチ素子35を制御して、スイッチ素子35のオン期間Tonとオフ期間Toffとを(この第3実施形態では例えばTon=Toff=5秒)交互に繰り返す。これによって、電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61は、電圧が15.0Vでパルス充電される。S109〜S112は、第2実施形態の図9のS109〜S112と同じである。
If the SOC value of
図24を用いて説明されたように、電圧が15.0Vの定電圧充電では、充電開始当初の初期期間T0は、ニッケル水素蓄電池61の充電電流より、鉛蓄電池50の充電電流の方が大きい。一方、第3実施形態では、図13に示されるように、オン期間Ton及びオフ期間Toffが交互に繰り返されてスイッチ素子35がオンオフされる。
As described with reference to FIG. 24, in the constant-voltage charging at a voltage of 15.0 V, in the initial period T0 at the beginning of charging, the charging current of the
スイッチ素子35のオフ期間Toffでは、電圧が0になる。鉛蓄電池50でも、ニッケル水素蓄電池61でも、電極近傍の状態は、電圧の印加が停止されると、5秒程度で初期状態に戻る。このため、スイッチ素子35のオン期間Tonごとに、図24の充電開始当初の初期期間T0と同じ状態になる。したがって、スイッチ素子35のオン期間Tonでは、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。したがって、図12に示されるように、充電期間Tch3では、ニッケル水素蓄電池61のSOCは殆ど増加せず、主に、鉛蓄電池50のSOCが増加する。そして、鉛蓄電池50のSOC値がSOC上限値Spb2(第3実施形態では例えばSpb2=105%)に達すると(図11のS110でYES)、スイッチ素子35がオフにされて(図11のS111)、充電が停止される。
In the off period Toff of the
このように、第3実施形態でも、図12に示されるように、鉛蓄電池50のSOC値が100%を超える過充電を行っている。これによって、第3実施形態でも、第2実施形態と同様に、充電不足の鉛蓄電池50に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。また、第3実施形態でも、第2実施形態と同様に、過充電により、鉛蓄電池50が過度に劣化することはない。
Thus, also in the third embodiment, as shown in FIG. 12, overcharging is performed when the SOC value of the
(第2、第3実施形態の変形形態)
本発明は上記第2、第3実施形態に限られない。以下、本発明の第2、第3実施形態の変形形態が説明される。(Modification of Second and Third Embodiments)
The present invention is not limited to the second and third embodiments. Hereinafter, modifications of the second and third embodiments of the present invention will be described.
(1)上記第3実施形態では、図11のS115において、バッテリ制御部180のスイッチ制御部185は、スイッチ素子35をオンオフさせてパルス充電を行っている。代替的に、図11のS115において、スイッチ制御部185は、図14に示されるように、ISG30の出力電圧をパルス状に切り替えるようにしてもよい。
(1) In the third embodiment, in S115 of FIG. 11, the
図14は、ISG30の出力電圧を概略的に示すタイミングチャートである。図14に示される動作では、電圧制御部184は、出力電圧15.0Vの第1期間T1と出力電圧13.7Vの第2期間T2とを交互に繰り返すことを要求する制御信号SGをECU70に出力する。ECU70は、この制御信号SGを受け取ると、電圧調整部31を制御して、図14に示されるように、ISG30の出力電圧を制御する。
FIG. 14 is a timing chart schematically showing the output voltage of
第2期間T2は、例えば5秒である。充電電圧が13.7Vの第2期間T2では、図8を用いて説明されたように、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。したがって、第2期間T2では、図10の充電期間Tch1と同様に、ニッケル水素蓄電池61のSOCより、鉛蓄電池50のSOCの方が早く増加する。第2期間T2は、5秒に限られず、例えば10秒でもよい。
The second period T2 is, for example, 5 seconds. In the second period T2 in which the charging voltage is 13.7 V, as described with reference to FIG. 8, the charging current Ipb of the
第1期間T1は、例えば4秒である。上記第3実施形態(図13)のオフ期間Toffと異なり、第2期間T2では、充電電圧が0ではなくて13.7Vになっている。したがって、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい期間は、図24に示される初期期間T0より短いと考えられる。そこで、図14の動作では、第1期間T1を例えば4秒として、5秒程度の初期期間T0より短い値としている。
The first period T1 is, for example, 4 seconds. Unlike the off-period Toff of the third embodiment (FIG. 13), in the second period T2, the charging voltage is not 0 but 13.7V. Therefore, it is considered that the period in which the charging current Ipb of the
したがって、第1期間T1でも、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。このため、第1期間T1でも、ニッケル水素蓄電池61のSOCより、鉛蓄電池50のSOCの方が早く増加する。その結果、図14の動作でも、上記第3実施形態(図12)と同様に、鉛蓄電池50のSOCをSOC上限値Spb2(例えばSpb2=105%)まで充電することができる。
Therefore, even in the first period T1, the charging current Ipb of the
図14の充電では、第2期間T2でも13.7Vで充電が継続され、図13のように充電のオンオフが交互に繰り返されるのではない。このため、図14の充電は、厳密に言うとパルス充電ではない。しかし、本明細書では、図14のような充電も、パルス充電に含まれるものとする。 In the charging of FIG. 14, the charging is continued at 13.7 V even in the second period T2, and the charging is not alternately turned on and off as shown in FIG. Therefore, the charging in FIG. 14 is not strictly a pulse charging. However, in this specification, charging as shown in FIG. 14 is also included in pulse charging.
(2)上記第2実施形態では、図9のS6において、ISG30の出力電圧が13.7Vに調整されている。また、上記図14の動作では、第2期間T2におけるISG30の出力電圧が13.7Vに調整されている。しかし、13.7Vに限られない。ISG30の出力電圧は、ニッケル水素蓄電池61の負極の水素吸蔵合金が水素を容易に吸蔵できる状態にならない電圧であって、鉛蓄電池50の充電が進む電圧に調整されればよい。例えば、ニッケル水素蓄電池61の1セル当り1.38〜1.39Vを上限とすればよい。言い換えると、この第2実施形態では、ニッケル水素蓄電池61は、直列接続された10セルのニッケル水素蓄電池を含むため、ISG30の出力電圧を13.8〜13.9Vを上限とすればよい。
(2) In the second embodiment, in S6 of FIG. 9, the output voltage of the
(3)上記第2実施形態では、図9のS8において、ISG30の出力電圧が15.0Vに調整されている。また、上記図14の動作では、第1期間T1におけるISG30の出力電圧が15.0Vに調整されている。しかし、15.0Vに限られない。ISG30の出力電圧は、例えば14.5Vでもよい。ISG30の出力電圧は、ISG30が出力可能であって、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が破損又は故障しないような高電圧としてもよい。
(3) In the second embodiment, in S8 of FIG. 9, the output voltage of the
(4)上記第2、第3実施形態では、車両1は、ECU70とは別に、バッテリ制御部180を備えている。代替的に、ECU70が、バッテリ制御部180の各機能ブロックを備えるように構成して、バッテリ制御部180をなくしてもよい。
(4) In the second and third embodiments, the
(5)上記第2、第3実施形態では、鉛蓄電池50と並列に、ニッケル水素蓄電池61が接続されている。代替的に、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル亜鉛蓄電池等の、他の二次電池が、鉛蓄電池50と並列に接続されていてもよい。
(5) In the second and third embodiments, the nickel-metal
(6)上記第2、第3実施形態では、車両1は、ISG30を備える。代替的に、ISG30に代えて、通常のオルタネータを備えるようにしてもよい。この場合には、電圧調整部31は、オルタネータの出力電圧を調整する。
(6) In the second and third embodiments, the
(第4実施形態)
図15は、第4実施形態のバッテリ制御部280及びECU70を含む車両1の構成を概略的に示すブロック図である。(Fourth embodiment)
FIG. 15 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a
車両1は、エンジンを主たる動力源とし、モータを補助的動力源とするハイブリッド自動車(Hybrid Electric Vehicle)である。車両1は、エンジン10、スタータモータ20、Integrated Starter Generator(ISG)30、電圧調整部31、スイッチ素子35、電装負荷40、電源部45、電子制御ユニット(ECU)70、バッテリ制御部280を備える。
The
電源部45は、鉛蓄電池50、電流センサ51,63及びニッケル水素蓄電池(Ni−MH)61を含む。鉛蓄電池50とニッケル水素蓄電池61とは、互いに並列に接続されている。鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の負極側の接続点K2は、接地されている。スタータモータ20、ISG30、及び電装負荷40は、電源部45と並列接続されている。電源部45からバッテリ制御部280及びECU70には、電源電圧Vccが供給されている。
The
鉛蓄電池50は、直列接続された6セルの鉛蓄電池を含む。この構成により、鉛蓄電池50の公称電圧は、12Vになっている。ニッケル水素蓄電池61は、直列接続された10セルのニッケル水素蓄電池を含む。この構成により、ニッケル水素蓄電池61の公称電圧は、12Vになっている。電源部45から出力される電力は、車両1のエンジン10を始動するスタータモータ20及びISG30の駆動、電装負荷40の電源に使用される。
電流センサ51は、鉛蓄電池50に流れる充電電流又は放電電流を検出する。電流センサ51は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の正極側の接続点K1から分岐した分岐線路L1上に取り付けられている。電流センサ51は、鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を算出するために設けられている。
電流センサ63は、ニッケル水素蓄電池61に流れる充電電流又は放電電流を検出する。電流センサ63は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の正極側の接続点K1から分岐した分岐線路L2上に取り付けられている。電流センサ63は、ニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を算出するために設けられている。
電流センサ51,63は、例えばホール素子を含むホール効果型電流センサである。代替的に、電流センサ51,63は、シャント抵抗を含み、シャント抵抗の電圧降下に基づき電流を検出するものであってもよい。
The
スタータモータ20は、ユーザによりイグニションスイッチが操作されるとエンジン10を始動する。
The
ISG30は、発電機能と電動機能とを兼有する。ISG30は、車両1のエンジン10が動作しているときは、エンジン10により駆動され、発電機能により発電する。この発電された電力が電装負荷40の電気負荷を超えるときは、この発電された電力により電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が充電される。また、車両1が走行中にブレーキペダル(図示省略)が操作されて減速を開始すると、車輪からISG30にトルクが伝えられ、ISG30は、発電機能により発電する。この発電された電力により電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が充電される。これによって、エネルギーの回生が行われる。車両1が停止すると、ECU70のアイドルストップ制御によって、エンジン10が自動停止する。車両1の発進時には、ISG30の電動機能により、車両1が駆動され、かつ、エンジン10が始動される。
The
電圧調整部31は、ISG30の出力電圧を調整する。ISG30の発電機能による出力電圧は、調整されないままでは、エンジン10の回転数、負荷電流の電流値、フィールド電流によって変化する。電圧調整部31は、例えばフィールド電流を増減させて、ISG30の出力電圧を一定値に調整する。電圧調整部31は、例えばパワートランジスタ及び電圧検出回路が集積回路化された半導体回路を含む。この第4実施形態では、電圧調整部31は、ISG30の出力電圧を、例えば、DC14.5V(充電電圧値の一例)に調整する。
The
スイッチ素子35は、ISG30と電源部45との間に設けられている。スイッチ素子35は、エンジン10が停止しているときは、オンにされている。スイッチ素子35は、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電を停止するときに、オフにされる。スイッチ素子35のオンオフは、バッテリ制御部280により制御される。スイッチ素子35は、機械的リレーでもよい。代替的に、スイッチ素子35は、パワーMOSFET、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタなどの半導体スイッチでもよい。電装負荷40は、例えば空気調和機及び室内灯等、車両1に装備された電装品等の負荷を含む。
The
ECU70は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、所定の制御プログラムが保存されたROM(Read Only Memory)、データを一時的に保存するRAM(Random Access Memory)、これらの周辺回路等を備える。ECU70は、バッテリ制御部280と互いに通信可能に構成されている。
The
ECU70は、エンジン10、スタータモータ20、ISG30、電圧調整部31、電装負荷40を含む車両1の全体の動作を制御する。
The
バッテリ制御部280は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU、所定の制御プログラムが保存されたROM、データを一時的に保存するRAM、これらの周辺回路等を備える。バッテリ制御部280は、例えばフラッシュメモリで構成された記憶部281を備える。バッテリ制御部280は、ROMに保存された制御プログラムを実行することにより、第1SOC演算部282、第2SOC演算部283、スイッチ制御部285として機能する。
The
記憶部281は、ニッケル水素蓄電池61のSOCの上限値として予め定められたSOC上限値Sni2(第1SOC上限値の一例)を予め記憶する。この第4実施形態では例えば、Sni2=80%である。なお、SOC上限値Sni2は、80%に限られず、例えば75%でもよい。上述のように、SOC上限値Sni2が高過ぎると、ニッケル水素蓄電池61がエンジン10の回生エネルギーを蓄えることができなくなる。そこで、SOC上限値Sni2は、エンジン10の回生エネルギーを蓄えることができる程度のSOC値であればよい。
記憶部281は、ニッケル水素蓄電池61のSOCの下限値として予め定められたSOC下限値Sni3(第1SOC下限値の一例)を予め記憶する。この第4実施形態では例えば、Sni3=20%である。なお、SOC下限値Sni3は、20%に限られず、例えば25%でもよい。上述のように、SOC下限値Sni3が低過ぎると、エンジン10の始動時又はアイドルストップ制御で停止中のエンジン10の再始動時に必要な大電流の供給に支障を来す。そこで、SOC下限値Sni3は、エンジン10の始動時又は再始動時に大電流を供給できる程度のSOC値であればよい。
記憶部281は、SOC上限値Sni2を超える値に予め定められたSOC保護閾値Sni4を予め記憶する。この第4実施形態では例えば、Sni4=90%である。なお、SOC保護閾値Sni4は、90%に限られず、例えば85%でもよい。SOC保護閾値Sni4は、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が過大にならないように、定められていればよい。
The
記憶部281は、鉛蓄電池50のSOCの上限値として100%以上に予め定められたSOC上限値Spb2(第2SOC上限値の一例)を予め記憶する。この第4実施形態では例えば、Spb2=100%である。
記憶部281は、鉛蓄電池50のSOCの下限値として予め定められたSOC下限値Spb3(第2SOC下限値の一例)を予め記憶する。この第4実施形態では例えば、Spb3=80%である。なお、SOC下限値Spb3は、80%に限られず、例えば75%でもよい。鉛蓄電池50のSOC値が過度に低くなると、鉛蓄電池50の劣化が早くなる。そこで、SOC下限値Spb3は、鉛蓄電池50の劣化が早くならないように、定められていればよい。
バッテリ制御部280は、ニッケル水素蓄電池61のSOCが、SOC上限値Sni2とSOC下限値Sni3との範囲内に維持されるように、ニッケル水素蓄電池61の充電及び放電を制御する。バッテリ制御部280は、鉛蓄電池50のSOCが、SOC下限値Spb3以上に維持されるように、鉛蓄電池50の充電及び放電を制御する。
第1SOC演算部282は、電流センサ51により検出された電流値を用いて、鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を算出する。第1SOC演算部282は、算出した鉛蓄電池50の充電電気量及び放電電気量を用いて、鉛蓄電池50のSOCを算出する。第1SOC演算部282は、SOCの算出を、例えば100msecごとに行う。第1SOC演算部282及び電流センサ51は、鉛蓄電池SOC取得部の一例に相当する。
First
第2SOC演算部283は、電流センサ63により検出された電流値を用いて、ニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を算出する。第2SOC演算部283は、算出したニッケル水素蓄電池61の充電電気量及び放電電気量を用いて、ニッケル水素蓄電池61のSOCを算出する。第2SOC演算部283は、SOCの算出を、例えば100msecごとに行う。第2SOC演算部283及び電流センサ63は、二次電池SOC取得部の一例に相当する。
The second
スイッチ制御部285は、スイッチ素子35のオンオフを制御する。スイッチ制御部285は、エンジン10が停止しているときは、スイッチ素子35をオンにする。スイッチ制御部285は、充電中に、第2SOC演算部283により算出されたニッケル水素蓄電池61のSOCがSOC上限値Sni2以上に増大すると、スイッチ素子35をオフにして、充電を停止する。
The
スイッチ制御部285は、充電中に、第1SOC演算部282により算出された鉛蓄電池50のSOCがSOC上限値Spb2以上に増大すると、スイッチ素子35をオフにして、充電を停止する。
When the SOC of
スイッチ制御部285は、第2SOC演算部283により算出されたニッケル水素蓄電池61のSOCがSOC上限値Spb2未満の間は、スイッチ素子35をオンにする。スイッチ制御部285は、充電中に、第2SOC演算部283により算出されたニッケル水素蓄電池61のSOCがSOC上限値Spb2以上に増大すると、スイッチ素子35をオンオフさせて、定電圧充電からパルス充電に切り替える。
The
図16は、第4実施形態の充電動作を概略的に示すフローチャートである。図17は、図16の充電動作によって増加する鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61のSOCの一例を概略的に示す図である。図18は、スイッチ素子35の動作を概略的に示すタイミングチャートである。
FIG. 16 is a flowchart schematically illustrating a charging operation according to the fourth embodiment. FIG. 17 is a diagram schematically showing an example of the SOC of the
図17の縦軸は鉛蓄電池50のSOCを表し、横軸はニッケル水素蓄電池61のSOCを表す。図17において、充電期間Tch1は、定電圧充電が行われる期間を表し、充電期間Tch2は、パルス充電が行われる期間を表す。なお、充電期間Tch3は、後述される第5実施形態でパルス充電が行われる期間を表す。また、通常状態では(つまり図16の動作が開始されるときには)、スイッチ素子35はオンにされている。
The vertical axis in FIG. 17 represents the SOC of the
図16のS201において、まず、スイッチ制御部285は、第1SOC演算部282から、鉛蓄電池50のSOC値を取得する。スイッチ制御部285は、取得した鉛蓄電池50のSOC値が、SOC下限値Spb3未満であるか否かを判定する。鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3未満であれば(S201でYES)、S202(所定電圧充電ステップの一例)において、スイッチ制御部285は、スイッチ素子35をオンのままとする。これによって定電圧充電が行われる。
In S201 of FIG. 16, first, the
図24を用いて説明されたように、電圧が14.5Vでは、充電開始当初の初期期間T0を除くと、ニッケル水素蓄電池61の充電電流の方が、鉛蓄電池50の充電電流より大きい。したがって、図17に示されるように、充電期間Tch1では、鉛蓄電池50のSOCよりも、ニッケル水素蓄電池61のSOCの方が、早く増加する。
As described with reference to FIG. 24, when the voltage is 14.5 V, the charge current of the nickel-metal
S203(二次電池SOC取得ステップの一例)において、スイッチ制御部285は、第2SOC演算部283から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値を取得する。スイッチ制御部285は、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2以上であるか否かを判定する。ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2未満であれば(S203でNO)、処理はS202に戻り、定電圧充電が継続される。
In S203 (an example of a secondary battery SOC obtaining step), the
S203において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2以上であれば(S203でYES)、スイッチ制御部285は、S204(パルス充電ステップの一例)において、スイッチ素子35を制御して、スイッチ素子35のオン期間Tonとオフ期間Toffとを(この第4実施形態では例えばTon=Toff=5秒)交互に繰り返す。これによって、電源部45の鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61は、電圧が14.5Vでパルス充電される。
In S203, if the SOC value of the nickel-metal
図24を用いて説明されたように、電圧が14.5Vの定電圧充電では、充電開始当初の初期期間T0は、ニッケル水素蓄電池61の充電電流より、鉛蓄電池50の充電電流の方が大きい。一方、S4では、図18に示されるように、オン期間Ton及びオフ期間Toffが交互に繰り返されてスイッチ素子35がオンオフされる。
As described with reference to FIG. 24, in the constant voltage charging at a voltage of 14.5 V, in the initial period T0 at the beginning of charging, the charging current of the
スイッチ素子35のオフ期間Toffでは、電圧が0になる。鉛蓄電池50でも、ニッケル水素蓄電池61でも、電極近傍の状態は、電圧の印加が停止されると、5秒程度で初期状態に戻る。このため、スイッチ素子35のオン期間Tonごとに、図24の充電開始当初の初期期間T0と同じ状態になる。したがって、スイッチ素子35のオン期間Tonでは、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。このため、図17に示されるように、充電期間Tch2では、ニッケル水素蓄電池61のSOCは殆ど増加せず、主に、鉛蓄電池50のSOCが増加する。
In the off period Toff of the
図16に戻って、S205において、スイッチ制御部285は、第2SOC演算部283から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値を取得する。スイッチ制御部285は、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC下限値Sni3未満であるか否かを判定する。ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC下限値Sni3以上であれば(S205でNO)、S206において、スイッチ制御部285は、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC保護閾値Sni4以上であるか否かを判定する。
Returning to FIG. 16, in S205, the
ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC保護閾値Sni4未満であれば(S206でNO)、S207において、スイッチ制御部285は、第1SOC演算部282から、鉛蓄電池50のSOC値を取得する。スイッチ制御部285は、鉛蓄電池50のSOC値が、SOC上限値Spb2以上であるか否かを判定する。鉛蓄電池50のSOC値が、SOC上限値Spb2未満であれば(S207でNO)、処理はS204に戻り、パルス充電が継続される。
If the SOC value of nickel-metal
S205において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC下限値Sni3未満であれば(S205でYES)、処理はS202に戻る。これによって、スイッチ制御部285は、スイッチ素子35をオンにして、パルス充電から定電圧充電に切り替える。その結果、SOC下限値Sni3未満に低下したニッケル水素蓄電池61のSOC値が増大する。
If the SOC value of nickel-metal
S206において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC保護閾値Sni4以上であれば(S206でYES)、S208において、スイッチ制御部285は、スイッチ素子35をオフにして、パルス充電を停止する。
If the SOC value of the nickel-metal
S207において、鉛蓄電池50のSOC値がSOC上限値Spb2(この第4実施形態では例えばSpb2=100%)になると(S207でYES)、処理はS208に進む。
In S207, when the SOC value of
S201において、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3以上であれば(S201でNO)、S209において、スイッチ制御部285は、第2SOC演算部283から、ニッケル水素蓄電池61のSOC値を取得する。スイッチ制御部285は、取得したニッケル水素蓄電池61のSOC値が、SOC上限値Sni2未満であるか否かを判定する。ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC上限値Sni2以上であれば(S209でNO)、処理はS208に進む。
If the SOC value of the
S209において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC上限値Sni2未満であれば(S209でYES)、処理はS202に進む。
In S209, if the SOC value of nickel-metal
図16のS206,S207に示されるように、ニッケル水素蓄電池61のSOC値がSOC保護閾値Sni4以上又は鉛蓄電池50のSOC値がSOC上限値以上に増加すると、スイッチ素子35がオフにされて、パルス充電が停止される。図17の例では、鉛蓄電池50のSOC値がSOC上限値Spb2以上に達することにより、パルス充電が停止されている。
As shown in S206 and S207 of FIG. 16, when the SOC value of the nickel-metal
以上のように、第4実施形態では、図17に示されるように、充電期間Tch1において、ニッケル水素蓄電池61のSOC値が80%になるまで定電圧充電され、充電期間Tch2において、鉛蓄電池50のSOC値が100%になるまでパルス充電されている。これによって、第4実施形態によれば、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の両方が充電不足にならないようにすることができる。
As described above, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, in the charging period Tch1, constant voltage charging is performed until the SOC value of the nickel-metal
(第5実施形態)
図19、図20は、第5実施形態の充電動作を概略的に示すフローチャートである。第5実施形態の構成は、図15に示される第4実施形態と同じである。以下、第4実施形態との相違点を中心に第5実施形態が説明される。(Fifth embodiment)
FIG. 19 and FIG. 20 are flowcharts schematically showing the charging operation of the fifth embodiment. The configuration of the fifth embodiment is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. Hereinafter, the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the fourth embodiment.
記憶部281は、第5実施形態では、SOC上限値Spb2として、100%と、100%を超える値(この第5実施形態では例えば105%)との2つの値を予め記憶する。
In the fifth embodiment, the
スイッチ制御部285は、第1SOC演算部282により算出された鉛蓄電池50のSOCがSOC下限値Spb3未満に低下した回数をカウントする。カウント値がN(この第5実施形態では例えばN=5)回ごとに、スイッチ制御部285は、SOC上限値Spb2として、100%を超える値(この第5実施形態では例えば105%)を用いる。カウント値が1〜(N−1)回のとき、すなわちN回未満のときは、スイッチ制御部285は、SOC上限値Spb2として、100%を用いる。なお、100%を超える値は、105%に限られず、例えば110%でもよく、鉛蓄電池50の特性に応じて適切な値に設定すればよい。
The
図19において、S201は、第4実施形態の図16のS201と同じである。鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3未満であれば(S201でYES)、S211において、スイッチ制御部285は、カウント値Ctを1増加させる。
In FIG. 19, S201 is the same as S201 of FIG. 16 of the fourth embodiment. If the SOC value of
S212において、スイッチ制御部285は、カウント値CtがN(この第5実施形態ではN=5)未満であるか否かを判定する。カウント値CtがN未満であれば(S212でYES)、S213において、スイッチ制御部285は、SOC上限値Spb2を100%に設定する。続いて、処理はS202に進む。
In S212, the
一方、S212において、カウント値CtがN以上であれば(S212でNO)、S14において、スイッチ制御部285は、カウント値Ctを0にリセットする。S215において、スイッチ制御部285は、SOC上限値Spb2を105%に設定する。続いて、処理はS202に進む。S202〜S209は、第4実施形態の図16のS202〜S209と同じである。
On the other hand, if the count value Ct is equal to or greater than N in S212 (NO in S212), the
このように、鉛蓄電池50のSOC値が、N回、SOC下限値Spb3未満に低下する度に、SOC上限値Spb2は、105%に設定される。したがって、図20のS5でNO、S6でNOであれば、S7でYESとなるまでパルス充電が継続されるので、図17に示されるように、パルス充電の充電期間Tch3によって、鉛蓄電池50のSOC値が105%になるまで充電される。
In this way, every time the SOC value of the
この第5実施形態によれば、図17の充電期間Tch3に示されるように、鉛蓄電池50のSOC値が100%を超える過充電を行っている。これによって、充電不足の鉛蓄電池50に生じるサルフェーションが過度に進むのを抑制することができる。過充電は、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3未満に低下する度に毎回行われるのではなくて、鉛蓄電池50のSOC値がSOC下限値Spb3未満に低下するのがN(この第5実施形態では例えばN=5)回ごとに行われる。このため、過充電により、鉛蓄電池50が過度に劣化することはない。
According to the fifth embodiment, as shown in the charging period Tch3 in FIG. 17, overcharging is performed when the SOC value of the
(第6実施形態)
図21は、第6実施形態のバッテリ制御部280及びECU70を含む車両1の構成を概略的に示すブロック図である。以下、第4実施形態との相違点を中心に第6実施形態が説明される。(Sixth embodiment)
FIG. 21 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a
第6実施形態では、電圧調整部31は、ISG30の出力電圧を、例えば、DC15.0Vと、DC13.7Vとの2段階に調整する。
In the sixth embodiment, the
第6実施形態では、バッテリ制御部280は、電圧制御部284をさらに備える。電圧制御部284は、ECU70に制御信号SGを出力して、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電中における充電電圧を制御する。ECU70は、バッテリ制御部280から出力される制御信号SGを受け取って、電圧調整部31を制御する。
In the sixth embodiment, the
図22は、図15の電源部45を13.7Vで定電圧充電したときの充電電流を概略的に示すタイミングチャートである。
FIG. 22 is a timing chart schematically showing a charging current when the
図22では、上記図24と異なり、鉛蓄電池50の充電電流Ipbをニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniが上回ることがない。この原因は、以下のように推量される。溶解析出型の鉛蓄電池50では、電圧が13.7Vでも、速度は遅いものの、充電の化学反応は進行する。しかしながら、ニッケル水素蓄電池61では、13.7Vでは電圧が低すぎるため、水素吸蔵合金が水素を容易に吸蔵できる状態にならないことから、充電の化学反応が殆ど進行しない。したがって、図15の電源部45を13.7Vで定電圧充電すると、鉛蓄電池50の充電電流Ipbは、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きくなる。
In FIG. 22, unlike FIG. 24 described above, the charging current Ini of the nickel-metal
図22と上記図24とを比較すると分かるように、全体の充電電流Itは、図22では上記図24の半分程度になる。このため、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61の充電に時間を要することになる。しかしながら、ISG30の出力電圧が13.7Vに調整されると、ニッケル水素蓄電池61に比べて、鉛蓄電池50の充電を早く進行させることができる。
As can be seen from a comparison between FIG. 22 and FIG. 24, the overall charging current It is about half that of FIG. 24 in FIG. Therefore, it takes time to charge the
上記第4実施形態では図16のS204において、上記第5実施形態では図20のS204において、バッテリ制御部280のスイッチ制御部285は、スイッチ素子35をオンオフさせてパルス充電を行っている。代替的に、第6実施形態では、電圧制御部284は、図23に示されるように、ISG30の出力電圧をパルス状に切り替える。
In the fourth embodiment, in S204 of FIG. 16, and in the fifth embodiment, in S204 of FIG. 20, the
図23は、ISG30の出力電圧を概略的に示すタイミングチャートである。図23に示される動作では、電圧制御部284は、出力電圧15.0Vの第1期間T1と出力電圧13.7Vの第2期間T2とを交互に繰り返すことを要求する制御信号SGをECU70に出力する。ECU70は、この制御信号SGを受け取ると、電圧調整部31を制御して、図23に示されるように、ISG30の出力電圧を制御する。
FIG. 23 is a timing chart schematically showing the output voltage of
第2期間T2は、例えば5秒である。充電電圧が13.7Vの第2期間T2では、図22を用いて説明されたように、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。したがって、第2期間T2では、図17の充電期間Tch2と同様に、ニッケル水素蓄電池61のSOCより、鉛蓄電池50のSOCの方が早く増加する。第2期間T2は、5秒に限られず、例えば10秒でもよい。
The second period T2 is, for example, 5 seconds. In the second period T2 in which the charging voltage is 13.7 V, as described with reference to FIG. 22, the charging current Ipb of the
第1期間T1は、例えば4秒である。上記第4実施形態(図18)のオフ期間Toffと異なり、第2期間T2では、充電電圧が0ではなくて13.7Vになっている。したがって、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい期間は、図24に示される初期期間T0より短いと考えられる。そこで、図23の動作では、第1期間T1を例えば4秒として、5秒程度の初期期間T0より短い値としている。
The first period T1 is, for example, 4 seconds. Unlike the off period Toff of the fourth embodiment (FIG. 18), in the second period T2, the charging voltage is not 0 but 13.7V. Therefore, it is considered that the period in which the charging current Ipb of the
したがって、第1期間T1でも、鉛蓄電池50の充電電流Ipbの方が、ニッケル水素蓄電池61の充電電流Iniより大きい。このため、第1期間T1でも、ニッケル水素蓄電池61のSOCより、鉛蓄電池50のSOCの方が早く増加する。その結果、図23の動作でも、上記第4、第5実施形態と同様に、鉛蓄電池50のSOCをSOC上限値Spb2(第4実施形態ではSpb2=100%、第5実施形態ではSpb2=105%)まで充電することができる。
Therefore, even in the first period T1, the charging current Ipb of the
図23の充電では、第2期間T2でも13.7Vで充電が継続され、図18のように充電のオンオフが交互に繰り返されるのではない。このため、図23の充電は、厳密に言うとパルス充電ではない。しかし、本明細書では、図23のような充電も、パルス充電に含まれるものとする。 In the charging shown in FIG. 23, the charging is continued at 13.7 V even in the second period T2, and the charging is not alternately turned on and off as shown in FIG. Therefore, the charging in FIG. 23 is not strictly a pulse charging. However, in the present specification, charging as shown in FIG. 23 is also included in pulse charging.
(第4〜第6実施形態の変形形態)
本発明は上記第4〜第6実施形態に限られない。以下、本発明の第4〜第6実施形態の変形形態が説明される。(Modifications of Fourth to Sixth Embodiments)
The present invention is not limited to the fourth to sixth embodiments. Hereinafter, modifications of the fourth to sixth embodiments of the present invention will be described.
(1)上記第6実施形態では、第2期間T2におけるISG30の出力電圧が13.7Vに調整されている。しかし、13.7Vに限られない。ISG30の出力電圧は、ニッケル水素蓄電池61の負極の水素吸蔵合金が水素を容易に吸蔵できる状態にならない電圧であって、鉛蓄電池50の充電が進む電圧に調整されればよい。例えば、ニッケル水素蓄電池61の1セル当り1.38〜1.39Vを上限とすればよい。言い換えると、この第4実施形態では、ニッケル水素蓄電池61は、直列接続された10セルのニッケル水素蓄電池を含むため、ISG30の出力電圧を13.8〜13.9Vを上限とすればよい。
(1) In the sixth embodiment, the output voltage of the
(2)上記第4実施形態では、ISG30の出力電圧が14.5Vに調整されている。また、上記第6実施形態では、第1期間T1におけるISG30の出力電圧が15.0Vに調整されている。しかし、これらの電圧値に限られない。ISG30の出力電圧は、ISG30が出力可能であって、鉛蓄電池50及びニッケル水素蓄電池61が破損又は故障しないような高電圧としてもよい。
(2) In the fourth embodiment, the output voltage of the
(3)上記第4〜第6実施形態では、車両1は、ECU70とは別に、バッテリ制御部280を備えている。代替的に、ECU70が、バッテリ制御部280の各機能ブロックを備えるように構成して、バッテリ制御部280をなくしてもよい。
(3) In the fourth to sixth embodiments, the
(4)上記第4〜第6実施形態では、鉛蓄電池50と並列に、ニッケル水素蓄電池61が接続されている。代替的に、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル亜鉛蓄電池等の、他の二次電池が、鉛蓄電池50と並列に接続されていてもよい。
(4) In the fourth to sixth embodiments, the nickel-metal
(5)上記第4〜第6実施形態では、車両1は、ISG30を備える。代替的に、ISG30に代えて、通常のオルタネータを備えるようにしてもよい。この場合には、電圧調整部31は、オルタネータの出力電圧を調整する。
(5) In the fourth to sixth embodiments, the
本開示に係る鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法は、鉛蓄電池の劣化を好適に判定することができる装置及び方法として有用である。また、本開示に係る充電制御装置及び充電制御方法は、互いに並列接続された鉛蓄電池及び二次電池を好適に充電できる装置及び方法として有用である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The lead storage battery deterioration determination device and the lead storage battery deterioration determination method according to the present disclosure are useful as a device and a method capable of suitably determining the deterioration of a lead storage battery. Further, the charge control device and the charge control method according to the present disclosure are useful as a device and a method that can suitably charge a lead storage battery and a secondary battery connected in parallel to each other.
Claims (2)
前記電源部の電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の内部抵抗を取得する取得部と、
始動用モータによるエンジンの始動時に前記電源部から前記始動用モータに供給される全体電流値を予め記憶する記憶部と、
前記始動用モータによる前記エンジンの始動時の前記電源部の電圧である始動電圧を前記電圧検出部により検出し、前記検出された始動電圧と、前記取得部により取得された前記二次電池の内部抵抗と、前記記憶部に記憶された前記全体電流値とを用いて、前記鉛蓄電池の内部抵抗を算出する演算部と、
前記演算部により算出された前記鉛蓄電池の内部抵抗と予め定められた抵抗閾値とを比較して、前記鉛蓄電池の内部抵抗が前記抵抗閾値より高い場合に、前記鉛蓄電池が劣化していると判定する判定部と、
を備える、
鉛蓄電池の劣化判定装置。 A power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other,
A voltage detection unit that detects a voltage of the power supply unit;
An acquisition unit for acquiring an internal resistance of the secondary battery,
A storage unit that stores in advance a total current value supplied from the power supply unit to the starting motor when the engine is started by the starting motor;
A starting voltage, which is a voltage of the power supply unit when the engine is started by the starting motor, is detected by the voltage detection unit, and the detected starting voltage and the inside of the secondary battery acquired by the acquisition unit are detected. A calculating unit that calculates an internal resistance of the lead storage battery using the resistance and the total current value stored in the storage unit;
Comparing the internal resistance of the lead storage battery calculated by the arithmetic unit with a predetermined resistance threshold, and when the internal resistance of the lead storage battery is higher than the resistance threshold, the lead storage battery is degraded A determining unit for determining,
Comprising,
A device for determining the deterioration of a lead storage battery.
前記二次電池の内部抵抗を取得する取得ステップと、
始動用モータによるエンジンの始動時の前記電源部の電圧である始動電圧を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された前記始動電圧と、前記取得ステップにおいて取得された前記二次電池の内部抵抗と、予め記憶部に記憶されていた前記始動用モータによる前記エンジンの始動時に前記電源部から前記始動用モータに供給される全体電流値とを用いて、前記鉛蓄電池の内部抵抗を算出する演算ステップと、
前記演算ステップにおいて算出された前記鉛蓄電池の内部抵抗と予め定められた抵抗閾値とを比較して、前記鉛蓄電池の内部抵抗が前記抵抗閾値より高い場合に、前記鉛蓄電池が劣化していると判定する判定ステップと、
を含む、
鉛蓄電池の劣化判定方法。 A lead storage battery deterioration determination method in a lead storage battery deterioration determination device including a power supply unit including a lead storage battery and a secondary battery other than the lead storage battery connected in parallel to each other,
An obtaining step of obtaining an internal resistance of the secondary battery,
A detecting step of detecting a starting voltage that is a voltage of the power supply unit when the engine is started by the starting motor;
The starting voltage detected in the detecting step, the internal resistance of the secondary battery obtained in the obtaining step, and from the power supply unit when the engine is started by the starting motor stored in a storage unit in advance. A calculating step of calculating an internal resistance of the lead storage battery by using an entire current value supplied to the starting motor;
Comparing the internal resistance of the lead storage battery calculated in the calculation step with a predetermined resistance threshold, and when the internal resistance of the lead storage battery is higher than the resistance threshold, the lead storage battery is degraded A determining step of determining;
including,
A method for determining the deterioration of a lead storage battery.
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