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図面 (5)

課題

本発明は、アイドリングストップ前劣化判定を行い、内燃機関再始動不能の状態を防止するバッテリ劣化判定装置を実現することを目的としている。

解決手段

このため、バッテリの状態を判定するバッテリの劣化判定装置であって、バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備え、劣化判定手段は、発電機が所定の電圧で発電を行っている際にバッテリから放電される電流電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、バッテリの劣化判定を行う。

概要

背景

内燃機関自動停止再始動を行うアイドリングストップ機能を搭載する車両において、鉛バッテリ(単に「バッテリ」ともいう。)が劣化している場合は、スタータを十分に駆動させることができないため、内燃機関の始動不良が発生する恐れがある。
このとき、内燃機関の始動不良を防ぐためには、バッテリの劣化を判定し、アイドリングストップ禁止する必要がある。
例えば、後述の特許文献1には、バッテリの電圧から劣化を判定する方法が開示されている。
そして、特許文献1においては、バッテリ満充電状態からアイドリングストップを開始し、アイドリングストップ中バッテリ放電電流およびバッテリ端子間電圧推移から寄生容量を算出し、寄生容量が所定の寿命レベルを下回った時にバッテリ寿命であると判定している。
また、後述の特許文献2には、クランキング時の電圧降下量クランキング後オルタネータからの充電電流極大値とを用いて、該2つの検出値所定値以下の場合は劣化していると判定している。

概要

本発明は、アイドリングストップ前劣化判定を行い、内燃機関の再始動不能の状態を防止するバッテリの劣化判定装置を実現することを目的としている。このため、バッテリの状態を判定するバッテリの劣化判定装置であって、バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備え、劣化判定手段は、発電機が所定の電圧で発電を行っている際にバッテリから放電される電流電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、バッテリの劣化判定を行う。

目的

この発明は、アイドリングストップ前に劣化判定を行い、内燃機関の再始動不能の状態を防止するバッテリの劣化判定装置を実現することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

バッテリの状態を判定するバッテリの劣化判定装置であって、前記バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、前記バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備え、前記劣化判定手段は、前記発電機が所定の電圧で発電を行っている際に前記バッテリから放電される電流電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリの劣化判定を行うことを特徴とするバッテリの劣化判定装置。

請求項2

前記劣化判定手段が行う劣化判定中に前記発電制御手段が行う発電の所定の電圧とは、バッテリから放電が行われる電圧であることを特徴とする請求項1に記載のバッテリの劣化判定装置。

請求項3

前記劣化判定手段は、運転者バッテリ交換推奨を運転者に報知する第一の閾値と、アイドリングストップを行わない第一の閾値より低い第二の閾値と、の2種類の閾値を用いて劣化判定を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリの劣化判定装置。

請求項4

前記発電制御手段は、前記劣化判定手段による劣化判定が行われる前にバッテリの充電状態満充電まで充電を行うことを特徴とする請求項1から3に記載のバッテリの劣化判定装置。

請求項5

前記劣化判定手段は、前記発電制御手段による充電が完了後、所定時間が経過したのちに劣化判定を行うことを特徴とする請求項4に記載のバッテリの劣化判定装置。

技術分野

0001

この発明はバッテリ劣化判定装置係り、特にアイドリングストップ(「IS」とも記載する。)機能を搭載する車両における内燃機関アイドリングストップ制御に関し、具体的には、内燃機関の再始動に使用するバッテリの劣化判定と、アイドリングストップ機能禁止判定とを行うバッテリの劣化判定装置に関するものである。

背景技術

0002

内燃機関の自動停止、再始動を行うアイドリングストップ機能を搭載する車両において、鉛バッテリ(単に「バッテリ」ともいう。)が劣化している場合は、スタータを十分に駆動させることができないため、内燃機関の始動不良が発生する恐れがある。
このとき、内燃機関の始動不良を防ぐためには、バッテリの劣化を判定し、アイドリングストップを禁止する必要がある。
例えば、後述の特許文献1には、バッテリの電圧から劣化を判定する方法が開示されている。
そして、特許文献1においては、バッテリ満充電状態からアイドリングストップを開始し、アイドリングストップ中バッテリ放電電流およびバッテリ端子間電圧推移から寄生容量を算出し、寄生容量が所定の寿命レベルを下回った時にバッテリ寿命であると判定している。
また、後述の特許文献2には、クランキング時の電圧降下量クランキング後オルタネータからの充電電流極大値とを用いて、該2つの検出値所定値以下の場合は劣化していると判定している。

先行技術

0003

特許第4835355号公報
特開2005−127202号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、従来のバッテリの劣化判定装置において、上述の特許文献1の方法では、アイドリングストップをしている際に判定を行うものであるが、もし劣化判定が成立した場合には、その後の再始動が失敗する可能性があるという不都合がある。
また、上述の特許文献2においては、クランキング時の使用状態周辺環境(例えば、気温、内燃機関の始動間隔など)に大きく依存しているため、正確な判定が行えないことがあり、閾値余裕を持った設定をし、バッテリを有効に使用できないとともに、閾値の設定によっては再始動に失敗する可能性があるという不都合がある。
したがって、アイドリングストップ等からの始動不良を防ぐという目的からすると、アイドリングストップをする前、またバッテリの特性が安定した状態のエンジン回転中に劣化を判定することが望ましい。

0005

この発明は、アイドリングストップ前に劣化判定を行い、内燃機関の再始動不能の状態を防止するバッテリの劣化判定装置を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、バッテリの状態を判定するバッテリの劣化判定装置であって、前記バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、前記バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備え、前記劣化判定手段は、前記発電機が所定の電圧で発電を行っている際に前記バッテリから放電される電流電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリの劣化判定を行うことを特徴とする。

発明の効果

0007

この発明によれば、アイドリングストップ前に劣化判定を行うことで内燃機関の再始動不能の状態を防止することが可能である。
また、バッテリセンサとして電流計の設置のみで、高精度な劣化判定法の提供が可能である。

図面の簡単な説明

0008

図1はバッテリの劣化判定装置の劣化判定用フローチャートである。(実施例)
図2はバッテリの劣化判定装置のシステム構成図である。(実施例)
図3はバッテリの劣化判定装置の劣化判定電流閾値決定用フローチャートである。(実施例)
図4は発電機の発電状態またはバッテリ充放電状態の時間推移を示し、(a)はバッテリ充電状態SOC(%)を示すタイムチャート、(b)は発電機発電電圧(V)を示すタイムチャート、(c)はバッテリ充放電電流(A)を示すタイムチャートである。(実施例)

0009

下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

0010

図1図4はこの発明の実施例を示すものである。
図2において、1はバッテリの劣化判定装置である。
このバッテリの劣化判定装置1は、車両(図示せず)に搭載される内燃機関2からの動力によって発電機3を駆動させた際に、この発電機3からの電力電気負荷4に供給する一方、バッテリ5へも供給すべく接続し、このバッテリ5の状態を判定している。
つまり、前記バッテリの劣化判定装置1においては、図2に示す如く、車両に前記内燃機関2を搭載した際に、この内燃機関2から動力が伝達されるように内燃機関2に前記発電機3を連絡するように設けている。
また、前記バッテリの劣化判定装置1は、発電機3に電力線6によって電気負荷4を接続して設けた際に、この電力線6の途中に前記バッテリ5を接続している。

0011

また、前記バッテリの劣化判定装置1は、制御部7を有し、この制御部7内に、前記バッテリ5の充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段8と、前記バッテリ5に対して充電電力を供給する前記発電機3の発電電圧を制御する発電制御手段9と、前記バッテリ5の劣化状態を判定する劣化判定手段10と、を備えている。
このとき、前記バッテリの劣化判定装置1の制御部7は、各種の制御内容や検出データなどを記憶するメモリ11、及び、制御の際の時間計測を行うタイマ12をも備えている。
そして、前記バッテリ状態検出手段8や前記発電制御手段9、前記劣化判定手段10、前記メモリ11、前記タイマ12を備える前記バッテリの劣化判定装置1の制御部7を、前記発電機3に接続し、この発電機3に発電電圧指示を出力する。
また、バッテリの劣化判定装置1の制御部7を、前記バッテリ5に設けられるバッテリセンサ13に接続し、このバッテリセンサ13からの充放電電流や電圧の検出信号を入力している。
更に、前記バッテリの劣化判定装置1の制御部7を、液晶画面などからなる報知手段14に接続し、この報知手段14にインジケータまたは文字情報を表示する信号を出力する。
更にまた、前記バッテリの劣化判定装置1は、アイドリングストップ許可判定、または、アイドリングストップ禁止判定のために、図示しない制御手段(「ECU」ともいう。)に信号を出力する機能をも備えている。

0012

前記劣化判定手段10は、前記発電機3が所定の電圧で発電を行っている際に、前記バッテリ5から放電される電流の電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリ5の劣化判定を行う構成とする。
詳述すれば、前記劣化判定手段10は、前記発電機3が所定の電圧で発電を行っている、いわゆるアイドリングストップ前に、前記バッテリ5の劣化判定を行い、前記内燃機関2の再始動不能の状態を防止している。
また、前記バッテリ5にバッテリセンサ13を設け、このバッテリセンサ13として電流計の設置のみで、高精度な劣化判定法の提供を可能としている。

0013

そして、前記劣化判定手段10が行う劣化判定中に前記発電制御手段9が行う発電の所定の電圧を、前記バッテリ5から放電が行われる電圧以下としている。
さすれば、前記バッテリ5からの放電を優先させることで、好適に劣化判定を行うことができる。
また、バッテリ5から放電される電圧値が前記発電機3から発電される所定の電圧まで低下した場合に、発電機3が発電電力を上昇させることで車両の前記電気負荷4への電力供給力を維持することが可能である。

0014

更に、前記劣化判定手段10は、運転者バッテリ交換推奨を運転者に報知する第一の閾値と、アイドリングストップを行わない第一の閾値より低い第二の閾値と、の2種類の閾値を用いて劣化判定を行っている。
このとき、アイドリングストップ機能を搭載する車両において、前記内燃機関2の再始動に使用するバッテリの劣化判定と、アイドリングストップ機能の禁止判定とを行う際には、上記2種類の第一の閾値及び第二の閾値に加え、図4(c)から明らかなように、これらの第一の閾値及び第二の閾値より低い、すなわち充電側に前記バッテリ5の充電状態を判定する満充電判定用閾値を設定し、合計3種類の閾値を使用している。
つまり、この発明の実施例1においては、バッテリ交換推奨報知用の前記第一の閾値と、この第一の閾値より低い、アイドリングストップ禁止判定用の第二の閾値と、この第二の閾値より低い、前記バッテリ5の満充電判定用閾値と、の3種類を設定している。
これにより、運転者に対して前記バッテリ5の劣化状態を適切に報知することが可能であるとともに、正確なアイドリングストップ禁止の判定に寄与することができる。

0015

前記発電制御手段9は、前記劣化判定手段10による劣化判定が行われる前にバッテリ5の充電状態を満充電まで充電を行っている。
つまり、予め設定した前記バッテリ5の満充電判定用閾値を使用し、前記バッテリセンサ13からの検出信号に基づいてバッテリ5の充電状態を検出し、前記発電制御手段9から前記発電機3に出力する発電電圧指示によって、前記バッテリ5の充電状態を満充電まで充電するものである。
これにより、前記バッテリ5の劣化判定を行う前条件を統一することができ、高精度での劣化判定が可能となるものである。

0016

また、前記劣化判定手段10は、前記発電制御手段9による充電が完了後、所定時間が経過した後に劣化判定を行っている。
つまり、前記発電制御手段9による充電が完了した後には、前記タイマ12をリセットした後に、タイマ12による計測を開始し、予め設定した所定時間が経過した後に前記劣化判定手段10による前記バッテリ5の劣化判定を開始するものである。
これにより、所定時間が経過することによって前記バッテリ5の放電特性が安定することなり、このバッテリ5の放電特性が安定した後に劣化判定を行うことができるため、好適に劣化判定を行うことができる。

0017

次に、図1の前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定用フローチャートに沿って、作用を説明する。

0018

このバッテリの劣化判定装置1の劣化判定用プログラムスタート(101)すると、バッテリ充電制御の処理(102)に移行する。
このバッテリ充電制御の処理(102)は、前記バッテリ5の劣化判定を行う前条件を統一するために、前記発電制御手段9から前記発電機3に出力する発電電圧指示によって、バッテリ5の充電状態を満充電とする処理である。
そして、バッテリ充電状態は満充電か否かの判断(103)に移行する。
このバッテリ充電状態は満充電か否かの判断(103)においては、予め設定した前記バッテリ5の満充電判定用閾値を使用し、前記バッテリセンサ13からの検出信号に基づいてバッテリ5の充電状態を検出している。
バッテリ充電状態は満充電か否かの判断(103)がNOの場合には、上述したバッテリ充電制御の処理(102)に戻る。
このバッテリ充電制御の処理(102)に戻った際には、前記バッテリ5の充電状態が満充電に到達していないため、図4(a)に示す如く、判定前充電を開始し、図4(b)に示す如く、前記発電制御手段9から前記発電機3に出力する発電電圧を高電圧切り替えた発電電圧指示によって、図4(c)に示す如く、前記バッテリ5の判定前充電を行う。
ここで言う高電圧とは、通常より高い電圧のことであり、具体的には13Vの発電指示値を15Vへ切り替えることを意味する。
その後、バッテリ充電状態は満充電か否かの判断(103)に移行し、この判断(103)がYESの場合には、前記発電機3の発電電圧を所定値まで低下させる処理(104)に移行する。
この処理(104)においては、図4(b)に示す如く、前記発電制御手段9から前記発電機3に出力する発電電圧切り替えのための発電電圧指示を、高電圧から低電圧に切り替える。
そして、前記発電機3の発電電圧を所定値まで低下させた後には、前記タイマ11をリセットする処理(105)に移行し、その後にタイマ11により計測を開始する処理(106)に移行する。
この処理(105)及び処理(106)においては、予め設定した所定時間が経過することによって、前記バッテリ5の放電特性の安定化を図っている。
上述の処理(106)の後には、所定時間が経過したか否かの判断(107)に移行する。
この判断(107)においては、予め設定した所定時間が経過したか否かを判断することによって、前記バッテリ5の放電特性の安定化を判断している。
所定時間が経過したか否かの判断(107)がNOの場合には、この判断(107)がYESとなるまで、判断(107)繰り返し行う。
所定時間が経過したか否かの判断(107)がYESの場合には、前記バッテリ5の放電電流を検出する処理(108)に移行する。
この処理(108)においては、前記バッテリセンサ12によってバッテリ5の放電電流を検出している。
そして、バッテリ5の放電電流を検出する処理(108)の後に、バッテリ5からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断(109)に移行する。
この判断(109)においては、所定時間の経過後にバッテリ5からの放電電流を検出し、この放流電流が運転者ヘバッテリ交換の推奨を運転者に報知する第一の閾値以上であるか否かを判定している。
このバッテリ5からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断(109)がYES、つまり、バッテリ5からの放電電流が第一の閾値以上の場合には、バッテリ正常判定・アイドリングストップ許可判定の処理(110)に移行する。
この処理(110)においては、前記バッテリ5が正常であると判定するため、運転者への報知は行わないとともに、アイドリングストップの許可判定の信号を制御手段(ECU)に出力している。
このバッテリ正常判定・アイドリングストップ許可判定の処理(110)の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定用プログラムのエンド(114)に移行する。
また、上述した前記バッテリ5からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断(109)において、この判断(109)がNO、つまり、バッテリ5からの放電電流が第一の閾値未満の場合には、バッテリ5からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断(111)に移行する。
この判断(111)においては、バッテリ5からの放電電流が、第一の閾値より低く、かつ、アイドリングストップを行わない第二の閾値以上であるか否かを判定している。
そして、バッテリ5からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断(111)がYES、つまり、バッテリ5からの放電電流が第二の閾値以上の場合には、バッテリ交換推奨判定・アイドリングストップ許可判定の処理(112)に移行する。
この処理(112)においては、前記バッテリ5の状態が交換推奨状態であると判定し、前記報知手段14へ信号を出力して運転者への報知を行うとともに、アイドリングストップの許可判定の信号を制御手段(ECU)に出力している。
このバッテリ交換推奨判定・アイドリングストップ許可判定の処理(112)の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定用プログラムのエンド(114)に移行する。
更に、前記バッテリ5からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断(111)において、この判断(111)がNO、つまり、バッテリ5からの放電電流が第二の閾値未満の場合には、バッテリ劣化判定・アイドリングストップ禁止判定の処理(113)に移行する。
この処理(113)においては、前記バッテリ5の状態が劣化状態であるため、バッテリ5の交換が必要であると判定し、前記報知手段13へ信号を出力して運転者への報知を行うとともに、アイドリングストップ禁止の判定信号を制御手段(ECU)に出力している。
このバッテリ劣化判定・アイドリングストップ禁止判定の処理(113)の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定用プログラムのエンド(114)に移行する。

0019

図3の前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定電流閾値決定用フローチャートに沿って、作用を説明する。
追記すると、前記バッテリの劣化判定に使用する発電電圧指示値及び劣化判定電流の閾値の決定方策において、発電電圧指示値は、大き過ぎると劣化していないバッテリにおいても放電できなくなり、逆に小さ過ぎると車両の各コントローラなどの電気負荷が正常動作しなくなってしまう可能性があるため、車両が正常動作する範囲内で低い値に設定する必要がある。

0020

このバッテリの劣化判定装置1の劣化判定電流閾値決定用プログラムが開始(201)すると、まず、使用するバッテリ(新品)を用意する処理(202)、及び、用意したバッテリを車両に搭載する処理(203)に順次移行する。
そして、上述したバッテリの劣化判定の制御と同様に、バッテリのバッテリ放電電流を計測するために、バッテリを満充電にする処理(204)に移行する。
この処理(204)の後には、発電機発電電圧を所定値まで下げる処理(205)に移行する。
発電機発電電圧を所定値まで下げる処理(205)の後には、バッテリ放電電流を計測する処理(206)に移行する。
このため、上述の処理(204)〜処理(206)までの各処理を行い、バッテリの劣化判定の制御と同様な方策によって、バッテリのバッテリ放電電流を計測している。
そして、バッテリ放電電流を計測する処理(206)の後は、バッテリを車両から取り外し耐久試験等で劣化させる処理(207)に移行する。
この処理(207)においては、耐久試験等を利用してバッテリの劣化を促進させている。
また、バッテリを車両から取り外し耐久試験等で劣化させる処理(207)後は、バッテリの劣化度使用限界に達したか否かの判断(208)に移行する。
この判断(208)において、バッテリの劣化度の判定方法としては、内部抵抗値残存容量の値で基準を設定する方法や、実際に車両で使用し始動に失敗するかどうかを確認する方法などが考えられる。
バッテリの劣化度が使用限界に達したか否かの判断(208)において、判断(208)がNOの場合には、上述の用意したバッテリを車両に搭載する処理(203)に戻る。
つまり、バッテリ(新品)の劣化度が使用限界に達していないため、再度、上述の処理(204)〜処理(206)までの各処理に戻してバッテリを徐々に劣化させ、バッテリのバッテリ放電電流の計測を実行するものである。
このとき、上述の処理(203)〜判断(208)までの各工程を繰り返し行うことによって、バッテリの使用限界になる直前のバッテリ放電電流値を求めている。
バッテリの劣化度が使用限界に達したか否かの判断(208)がYESの場合には、前回計測したバッテリ放電電流を閾値として採用する処理(209)に移行する。
つまり、この処理(209)においては、前工程である判断(208)でバッテリの劣化度が使用限界に達したため、前回計測したバッテリ放電電流が直前のバッテリ放電電流値となり、この直前のバッテリ放電電流値を閾値として採用している。
そして、前回計測したバッテリ放電電流を閾値として採用する処理(209)の後には、前記バッテリの劣化判定装置1の劣化判定電流閾値決定用プログラムの終了(210)に移行する。

0021

上述した本発明の実施例により、前記バッテリ5の劣化判定を走行中のアイドリングストップ実行前の任意のタイミングで実行することが可能となり、アイドリングストップからの再始動失敗を防止することができる。
また、前記内燃機関2の駆動時に前記発電機3の発電電圧を変化させ、その時のバッテリ放電電流から前記バッテリ5の劣化度を判定することにより、アイドリングストップ前やクランキング時以外(例えば、「内燃機関駆動時」とも案できる。)にバッテリの劣化を検出することができるため、アイドリングストップからの再始動失敗を防止することができる。

0022

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

実施例

0023

例えば、この発明の実施例においては、前記発電制御手段から前記発電機に出力する発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を所定値まで低下させる構成としたが、車両に複数の蓄電池が搭載されている場合、前記発電制御手段から前記発電機に出力する発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を0Vまで低下させる特別構成とすることも可能である。
すなわち、前記発電制御手段からの発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を0Vまで低下させた際に、バッテリの劣化度合いに応じて低下するバッテリの電圧を用いて劣化判定をするものである。

0024

1バッテリの劣化判定装置
2内燃機関
3発電機
4電気負荷
5 バッテリ
6電力線
7 制御部
8バッテリ状態検出手段
9発電制御手段
10劣化判定手段
11メモリ
12タイマ
13バッテリセンサ
14報知手段

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