JPS5986431A - 車両用バツテリの充電制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用バッテリの充電制御方法、特に良好な満
充電状態を確保できる改良された車両用バッテリの充電
制御方法に関するものである。

車両用バッテリは車両の各電装機器に必要な電力を供給
するために不可欠であり、特に近年のように車両の電子
制御化が進みあるいはエアコンその他電動機器が数多く
装着された車両にあってはバッテリに課される要求は著
しく大きくなり常時出力される電流量も従来と比較して
増大の一途をたどるのみであり、このような要望に適合
するために、車両用バッテリとしては、常に充分な充電
状態を保つことが必要とされている。しかしながら、従
来の充電制御は単にバッテリの端子電圧が所定値以下に
低下した場合にオルタネータからの電流による充電作用
が開始されるという制御を行っているに過ぎず、これで
ｔよ、充分な充電状態を確保することが不可能であシ、
シばしばバッテリあがりが生じるという結果−オ招いて
いた。前記バッテリあがりはそれ自体車両走行における
大きな問題であり、またバッテリあがりまでは至らない
までも充電不足による電装機器の作動不良あるいはバッ
テリ自体の寿命低下などの種々の問題が生じていた。

通常、前記バッテリを充電制御するための基準となるバ
ッテリ端子電圧は過充電を防止するために比較的低い電
圧値に設定さｉｔでおシ、このために、従来装置では、
満充電の状態からある程度放電が行われてバッテリ端子
電圧が低下した状態でなければ充電が開始されず、この
端子電圧低下までの充電開始前の待ち時間内で充電量が
相当量消費され、このために、電装機器の使用状態によ
っては、前述したある程度放電が進んだ状態ではその後
の充ＩＮ、によって１バツテリ容量を充分に回復できな
い場合が生じ前述した充電不足あるいはバッテリあがり
などが生じていた。

前述した従来の欠点は充電を開始する時のバッテリ端子
電圧基準値を畠く設定することによシ解消できるはずで
あるが、これは前述したように過充電を招くこととなシ
、特にバッテリ液の温度によって最適基準値は著しく変
化し、前記基準値を高く設定した場合に社高温時期例え
ば夏季などに過充電が生じ易くガス発生によるバッテリ
の損耗が生じるという問題があった。

通常、充電時におけるバッテリ端子電圧は時間の経過と
ともに上昇しかつ所定値に収束する。そして、これは充
電終期電圧として制握することができ、この充電終期電
圧１．１満光市、状態におけるバッテリ端子電圧を示し
、バッテリを満充電させるためにはこの充電終期電圧を
オルタネータからバッテリに印加しなければならないこ
とが理解される。しかしながら、一方において、この充
電終期電圧より高い電圧をバッテリに印加した場合には
周知のようにガスの発生など種々の弊害が生じバッテリ
の寿命を著しく低下させろ。そして、前記充電終期電圧
Ｌバッテリ液温度によって著しく変化し、第１図にはこ
の特性が例示されている。第を図から明らかなように、
周囲温度の低い冬季においてはバッテリにＫもい電圧を
供給しなければ満充電が得られないことが理解され、一
方、周囲温度の高い夏季においでは供給電圧を低下させ
ないと容易にガスの発生を招くことが理解される。

そこで、従来装置においては、充電開始電圧をガス発生
のない比較的低い一定値に設定しており例えば第１図に
おいて１４・４ボルトの電圧を設定し、バッテリ端子電
圧がこの電圧値以下に低下した時にのみ充電作用が行わ
れていた。この従来方法によれば、バッテリ液が高温の
場合においてもガス発生のない比較的おとなしい安定し
た充電が行われバッテリの寿命を長く保つことをｏＪ能
とする。

しかしながら、第１図から明らかなように、バッテリ液
温度に拘らず従来では斜ｍを施した端子電圧領域でのみ
充電が行われ、これによれば、相当高いバッテリ液温例
えば７０〜８０°Ｃ程度の温度においてのみバッテリは
満充電され、これよりバッテリ液温が低くなればなる１
１どバッテリの充電割合が低下することが理解される。

このことは、冬季などにおいては、バッテリはそれ自体
はとんど満充電されることなくその容量の一部しか利用
できないという欠点を生じ、充電不足、バッテリあがり
の大きな原因となっており、またこのような冬季の状態
を考慮して不必要に大きな容量のノくツテリを車両に搭
載しなければならないという問題を生じていた。

本発明は上記従来の諌題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、良好な溝光７Ｊｉ；状態を保ち、特にバッテ
リを常時満充電に近い状態に保持可能な改良された車両
用バッテリの充電制御方法を提供する仁とにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ノクツテリ液温
を検出し、該バッテリ液温から充電終期電圧を求め、オ
ルタネータの発生電圧を前記充電終期電圧に基づいて制
御し、バッテリを満充電またはこれに近い状態で充電制
御することを特徴とする。

本発明によれば、充１に開始１（口ＩＥ　ｆｆｉ充電終
期電圧に対応させて制御することにより、バッテリ液温
に拘らず常に最適な満充電あるいはこれに近い充電作用
を得ることを可能とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第２図には本発明に係るバッテリ充電制御方法の好適な
実施例が示され、この実施例においては、充電制御方法
Ｖｉ、霜、子制御システムに組込まれており、メインコ
ンピュータにより各種の車両走行制御、補機制御及び診
断制御のルーチン内の一部に属する。

本発明ではバッテリの放電状態にてバッテリ液温に基づ
く充電終期電圧を求め、これによりオルタネータ発生電
圧の制御を行うことを４？徴とするが、前記バッテリの
放電状態を検出するために本実施例では従来とは異なる
特異な方法が採用されている。

第３図には一般の車両用バッテリにおけるバッテリ液比
重とバッテリ起電圧との関係が示され、図においてはバ
ッテリ液温２５°Ｃの特性が示され、この特性から明ら
かなように、比重の増加とともに起電圧が増加している
ことが理解される。

従来、第３図の特性はバッテリ液比重とバラブリ容量と
の関係として考えられており、これを用いて液比型から
バッテリの残容量を検査判定する装置あるいは方法が各
種提案されまた実用化されている。　　。

しかしながら、本実施ド０においては、この特性を液比
電対起電圧の関係として相握し、この起電圧すなわち測
定された比重から推定される起電圧を実際のバッテリ端
子電圧と比較してその時のバッテリが放電状態にあるか
あるいは充電状態にあるかの判定を行う。

第４図には充電及び放電時におりるバッテリ端子電圧の
時間的賀化特性が示されており、またこの特性に充放電
開始時における比重相当起電圧が破線にて示されている
。

第４図から明らかなように、充電時には時間経過ととも
にその端子電圧が順次所定の特性に従って増加すること
が示され、寸た充電開始時の端子電圧は必ず比重相当起
電圧より大きな値を示すことが理解される。これは比重
相当起電圧が比重から推定される静的な端子電圧を示す
のみであり、これに対して実際の充電時にはこの静的な
推定起電圧に加えて充電作用に基づく′Ｆ１°Ｃ只化学
的起電力が加味されるために常に充電端子電圧が比重相
当起電圧を上回る結果となるものである。

一方、放電時の端子電圧は時間経過とともに順次低Ｆ傾
向を示し、また充電開始時の゛電圧は必ず比重相当起電
圧より低い値を示すことが理解される。すなわち、放電
時には各種の′電気損失がありこのような動的端子電圧
をよ前述した静的な比重相当起電圧より必ず下回ること
が容易に理解される。

従来、第４図のごとき一般的な特性は一応理論的には解
明されていたが、これ會バッテリの光電制御に利用しよ
うとする試みは全く成されていなかった。

本実施例社正しくこの点に鑑み第４図のような理論的な
特徴事項を巧みに充電制御に利用したものであり、すな
わち、比重相当起電圧とバッテリの実端子電圧とを直接
比較−することにより極めて容易に充電あるい社放電状
態の判別を行い、これにより放電状態において社直ちに
所定の光電制御を開始させ、これによって充宵、不足を
確実に解消可能とした本のである。

本実施例においては、単に比重相当起電圧と実端子電圧
との直接比較のみで充電、放電の判定が行われ、比重あ
るいはこれに相当する起電圧の値そのものあるいは外気
温その他の外的要因に何ら影響されることなく、単純に
バッテリの放電時には直ちにこれを補う充電作用を開始
させ、バッテリ電気量が大きく低下する前にこれを迅速
に回復させようとするものであり、複雑な制御全必要と
することなく単純簡単な構成にて最適制御を可能とする
ものである。

第２図に示した充電制御方法が開始されると、まず各種
の検出情報がデジタル信号に変換される。

本発明においでは、放電状態判定後のバッテリの充電制
御をバッテリ液温から求まる充電終期電圧に基づいて制
御するため、バッテリ液比重及びバッテリ端子電圧、オ
ルタネータ発生電圧ばかりでなくバッテリ液温情報が同
時に取込まれる。

前記ＡＤ変換終了後まずバッテリ液の比重情報が取込ま
れ、更にこの比重から第３図に示されている比重相当起
電圧ｖＲの換Ｒが行われる。

次に、本発明で特徴的な充電、制御のためのバッテリ液
温取込及びこれに関連する充電終期電圧ＶＥの換算が行
われ、更に前記充電終期電圧■Ｅがら所定の係数ｋ（０
＞ｋ＞ｔ）によって充電制御時の充電１末期検出値”ｔ
ｈが求められる。

そして更にオルタネータ発生電ｒＥＶＡ、バッテリ端子
電圧ＶＢの取込が行われる。

本実施例においては、前記各情報の入力が完了した後比
重相当起重、圧ｖＲとバッテリ端子電圧ＶＢとの比較が
行われ、これによってバッテリの充電または放電状態の
判定が成される。。

すなわち、バッテリ端子’ｔｌＴ、　ＩＥ　”　Ｂが比
重相当起電圧ｖＲより大きい場合には第４図から明らか
なように放ＩＫ状態であると判定され所望の充電作用が
開始される。

実施例においては、この充電作用１よアイドル状態にお
けるエンジンのアイドリンク回転数を増加させる手段あ
るいはオルタネータの励磁電流を増加させる手段の両方
またｔよいずれがか採用され、これによって、オルタネ
ータからのバッテリへの充電が強侠される。もちろん、
このような充電強要作用によっても、オルタネータある
いはバッテリの状態、特にオルタネータの回転数によっ
ては直ちに充電が開始されない場合もあり得るが、本発
明においては、他の条件が整えば直ちに充電が開始され
、放電による電、流量の回復を迅速に行うことが可能と
なる。

従って、本実施例によれば、従来のようなバッテリ端子
電圧の低下を待つことなく迅速な回復作用を達成するこ
とができる。

一方、前述したバッテリ端子電圧ＶＢが比重相当起電圧
ｖＲより大きいことにより充電状態と判定された後にお
いては、不発９」における満充電またはこれに近い状態
での充電制穎１１が開始はれる。

第５図には本発明における充電作用が示され、斜線金施
した部分が各バッテリ液温時におりる充電開始電圧を示
し、図から明らかなように、充電開始電圧ｖＡｉＬ充電
終期電圧ｖＥと等しく設定されている。従って、この実
施例においては、バッテリ液温に対応して常に充１＞、
終期′６イ、圧での充１Ｌ作用が行われ、季節などの変
動に拘らず常に満充電あるいはこれに近い充電を可能と
する。

そして、実施例では、第２図においてバッテリ端子′亀
圧ＶＢと充電終期電圧■Ｅとの比較を行い、両者が一致
するまですなわち溝光′屯となるまで所望の充電作用を
行う。　。

この実施例によれば、夏季のようなガスの発生が生じ易
い場合には充電終期電圧ｖＥが低い値となるのでこのガ
ス発生を確実に防止して満充電あるいはこれに近い充電
が得られ、一方冬季においでは充電終期電圧ｖＥを高く
設定し、これにより所望の満充電あるいはこれに近い充
電を得ることができる。

第２図の実施例は更にバッテリの充電が進んで満充電近
くになった侍史にオルタネータ発生電圧ｖＡの設定値を
更に一足に増加部せ最後の−押しを行って満充電を効果
的に可能としている。

一般的に、バッテリが満充電に近づくとオルタネータ発
生電圧ｖＡを充電終期電圧ＶＢに等しく設定している場
合には１００％の満充電を得るためには極端に長い時間
を必要とし、このために、ｉｏｏ％満充電を効果的にイ
静るためには、第５図の破線で示されるようにオルタネ
ータ発生電圧ｖＡを光重、終期電圧ｖＥより更に所定喰
（α）だけ高めることにより短時間に１００％の満充電
が達成される。このような最後の−押しｔまバッテリ端
子電圧が満充電に近づくまでは不要でありまたもちろん
満充電に達した後にも不要であるがら満充電近傍の特定
の狭いバッテリ電圧範囲にのみこの最後の−押しを行う
ための追加αを設定すればよい。

第２図から明らかなように、バッテリ端子電圧ＶＢが充
電終期電圧ｖＥと等しくなった時には満充電であると判
定され、オルタネータ発生電圧ｖＡは充電終期電圧Ｖ、
そのものに設定される。

そして、満充電に達する以前においては、バッテリ端子
電圧ｖＢＦｉ前述した充１（ｉ、末期検出値ｖｔｈと比
較され、バッテリ端子電圧ＶＢがこれより小さい場合に
は充電末期に到達し−（いないので、依然としてオルタ
ネータ発生１）１．圧ｖｈｌｒｉ充電終期電圧ｖＥに設
定されるが、バッテリ端子電圧ＶＢが光電末朗検出値Ｖ
ｔｈに到達するとオルタネータ発生電圧■ＡＫＦｉ九市
終期電圧ＭＥに加えて追加αが加えられ、これにてバッ
テリは最後の−押しによる光取が行われ、極めて短時間
に容易に満充電に達し、この後直ちにオルタネータ発生
電圧■えはＪａ茗の充電終期電圧ＶＥＫ復帰する。

以上のようにして、本発明によれば、オルタネータの発
生電圧をバッテリ液温から定まる光’ｔｉ、？：功竿、
土に設定できるので、バッテリは常に滴光唇−状寸に匍
」＠可能な状態となり、他の条件が詑す範囲で最適な満
充電が達成され、また、特定の光７：７末ユリ」に最段
の−押しをすることによって短峙、句に効率よく満充電
を達成することが可能となる。

以上、況ゆ」したように、本発明によれば、バッテリａ
温から充電終期電圧を求め、オルタネータの発生電圧を
この充電終期電圧に基づいて制御するので、１６時滴充
電またはこれに近い状態での光電側倒を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

Ｈ＜　１図は東向用バッテリのバッテリ液温対充電終期
電圧特性図、 第２図は本発明に係る光′市制御方法の好適な実施例を
示すフローチャート図、 第３図は車両用バッテリの比選対起電圧特性図、第４図
は車両用バッテリの充゛１１Ｌ及び放電特性図、第５図
は第２図に糸した木兄りｊの充電制御作用を示す説明図
である。 ■Ｒ・・・比重相当起電圧為 Ｖ、・・・充電終期電圧、 Ｖｔｈ・・・充電末期検出値、 Ｖム・・・オルタネータ発生電圧１ ＶＢ・・・バッテリ端子′亀圧、 α・・・追加。 代理人　　弁理士　吉　１）研　二 （＃１か１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉ＋　　バッテリ液温を検出し、該バッテリ液温から
   充電終期電圧を求め、オルタネータの発生電圧を前記充
   電、終期電圧に基づいて制御し、バッテリを満充電また
   はこれに近い状態で充電制御することを特徴とする車両
   用バッテリの充電制御方法。 （２、特許請求の範囲（１）記載の方法において、充電
   時におけるオルタネータの発生電圧は充電終期電圧に一
   致制御されることを特徴とする車両用バッテリの充電制
   御方法。 （３）　　特許請求の範囲（２）記載の７Ｓシ夫におい
   て、満充電近くにおいてオルタネータの発生電圧を充電
   終期電圧より所定量高い電圧に設定して短時間で満充電
   、状態を得ることを特徴とする車両用バッテリの充電制
   御方法。