JP2003209935A - 車両用二次電池の充電制御装置 - Google Patents
車両用二次電池の充電制御装置Info
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次電池の充電状態を適正に制御することが
できる車両用二次電池の充電制御装置を提供する。 【解決手段】 交流発電機１０と、交流発電機１０の出
力電圧を整流して整流電圧を発生する整流器２０と、マ
イクロコンピュータ７０により制御されて整流器２０の
整流電圧を制御し、調整電圧としてバッテリＢ及び電気
負荷Ｌに出力するレギュレータ３０と、バッテリＢに流
れる電流を検出する電流センサ４０とを備え、マイクロ
コンピュータ７０は、レギュレータ３０に、電流センサ
４０による検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼ
ロとなるように調整電圧を制御させる。
できる車両用二次電池の充電制御装置を提供する。 【解決手段】 交流発電機１０と、交流発電機１０の出
力電圧を整流して整流電圧を発生する整流器２０と、マ
イクロコンピュータ７０により制御されて整流器２０の
整流電圧を制御し、調整電圧としてバッテリＢ及び電気
負荷Ｌに出力するレギュレータ３０と、バッテリＢに流
れる電流を検出する電流センサ４０とを備え、マイクロ
コンピュータ７０は、レギュレータ３０に、電流センサ
４０による検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼ
ロとなるように調整電圧を制御させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
二次電池の充電状態を適正に制御するための車両用二次
電池の充電制御装置に関する。
二次電池の充電状態を適正に制御するための車両用二次
電池の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載された二次電池は、通常交流
発電機の出力電圧により充電され、車両に備えられた各
種負荷に対して放電が行われる。充電の際の充電電圧及
び放電の際の放電電圧はレギュレータにより制御されて
おり、この充放電電圧を以後調整電圧という。
発電機の出力電圧により充電され、車両に備えられた各
種負荷に対して放電が行われる。充電の際の充電電圧及
び放電の際の放電電圧はレギュレータにより制御されて
おり、この充放電電圧を以後調整電圧という。
【０００３】このような二次電池の充電制御において
は、電池の充電を効率的に実行させるために、充電時の
調整電圧を電池の定格電圧１２Ｖよりも高い１３．５Ｖ
〜１４．５Ｖ程度に設定することが一般的である。
は、電池の充電を効率的に実行させるために、充電時の
調整電圧を電池の定格電圧１２Ｖよりも高い１３．５Ｖ
〜１４．５Ｖ程度に設定することが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の充
電制御においては、高速走行状態で且つ電池負荷が低い
状態のときには過充電気味となって電池の液べりも助長
され、さらに内燃機関の負担が増大されて燃費も悪化す
るという問題があった。
電制御においては、高速走行状態で且つ電池負荷が低い
状態のときには過充電気味となって電池の液べりも助長
され、さらに内燃機関の負担が増大されて燃費も悪化す
るという問題があった。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、二次電池の充電状態を適正に
制御することができる車両用二次電池の充電制御装置を
提供することにある。
ものであり、その目的は、二次電池の充電状態を適正に
制御することができる車両用二次電池の充電制御装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、車両用二次電池の充電制御装置であっ
て、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電さ
れる二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電圧
を制御するレギュレータと、二次電池に流れる電流を検
出する電流検出手段とを備える車両に使用され、レギュ
レータに、電流検出手段による検出電流から求めた充放
電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧を制御させ
ることを特徴とする。
に、本発明は、車両用二次電池の充電制御装置であっ
て、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電さ
れる二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電圧
を制御するレギュレータと、二次電池に流れる電流を検
出する電流検出手段とを備える車両に使用され、レギュ
レータに、電流検出手段による検出電流から求めた充放
電容量の積算値がゼロとなるように調整電圧を制御させ
ることを特徴とする。
【０００７】上記構成によれば、電流検出手段による検
出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロとなるよう
に調整電圧がレギュレータによって制御されるので、二
次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べり
を抑制できる。
出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロとなるよう
に調整電圧がレギュレータによって制御されるので、二
次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べり
を抑制できる。
【０００８】また、上記充電制御装置において、車両始
動直後は、前記充放電容量の積算値が所定量増加するよ
うに前記調整電圧を制御することを特徴とする。
動直後は、前記充放電容量の積算値が所定量増加するよ
うに前記調整電圧を制御することを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば、車両始動前の放置状態
で自己放電した電池容量を回復でき、車両をスムースに
再始動することができる。
で自己放電した電池容量を回復でき、車両をスムースに
再始動することができる。
【００１０】また、車両用二次電池の充電制御装置であ
って、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電
される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電
圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出
手段とを備える車両に使用され、検出電流が、電圧と温
度とに応じて予め設定された所定の補充電完了判定電流
よりも小さい場合に充放電容量の積算値をゼロにリセッ
トし、レギュレータに、電流検出手段による検出電流か
ら求めた充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電
圧を制御させることを特徴とする。
って、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電
される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電
圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出
手段とを備える車両に使用され、検出電流が、電圧と温
度とに応じて予め設定された所定の補充電完了判定電流
よりも小さい場合に充放電容量の積算値をゼロにリセッ
トし、レギュレータに、電流検出手段による検出電流か
ら求めた充放電容量の積算値がゼロとなるように調整電
圧を制御させることを特徴とする。
【００１１】上記構成によれば、車両始動前の放置状態
で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残存容量
を所定値以上確保できると共に、二次電池の過充電を防
止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残存容量
を所定値以上確保できると共に、二次電池の過充電を防
止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００１２】また、車両用二次電池の充電制御装置であ
って、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電
される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電
圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出
手段と、二次電池の充放電履歴から二次電池の分極状態
を推定する分極状態推定手段とを備える車両に使用さ
れ、分極状態推定手段によって充電分極の影響が小さい
二次電池の電圧、電流、温度データのみを選別し、この
データを用いて二次電池の残存容量を検出し、この残存
容量が所定値を超える場合は、レギュレータに、電流検
出手段による検出電流から求めた充放電容量の積算値が
ゼロとなるように調整電圧を制御させ、所定値を超えな
い場合は、不足分を充電できるように調整電圧を制御さ
せることを特徴とする。
って、交流発電機と、交流発電機の出力電圧により充電
される二次電池と、二次電池の充放電電圧である調整電
圧を制御するレギュレータと、二次電池の端子電圧を検
出する電圧検出手段と、二次電池に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、二次電池の温度を検出する温度検出
手段と、二次電池の充放電履歴から二次電池の分極状態
を推定する分極状態推定手段とを備える車両に使用さ
れ、分極状態推定手段によって充電分極の影響が小さい
二次電池の電圧、電流、温度データのみを選別し、この
データを用いて二次電池の残存容量を検出し、この残存
容量が所定値を超える場合は、レギュレータに、電流検
出手段による検出電流から求めた充放電容量の積算値が
ゼロとなるように調整電圧を制御させ、所定値を超えな
い場合は、不足分を充電できるように調整電圧を制御さ
せることを特徴とする。
【００１３】上記構成によれば、電池が充放電の繰り返
しにより分極状態となっても、正確に電池の残存容量を
検出でき、電池状態に応じた適切な調整電圧を設定でき
る。このため、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪
化、電池の液べりを抑制できる。
しにより分極状態となっても、正確に電池の残存容量を
検出でき、電池状態に応じた適切な調整電圧を設定でき
る。このため、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪
化、電池の液べりを抑制できる。
【００１４】また、上記充電制御装置において、分極状
態推定手段は、充放電に起因する二次電池の電圧変化の
内、活性化分極に基づく電圧変化に着目して分極状態を
検出することを特徴とする。
態推定手段は、充放電に起因する二次電池の電圧変化の
内、活性化分極に基づく電圧変化に着目して分極状態を
検出することを特徴とする。
【００１５】上記構成によれば、充電分極の影響が小さ
い電圧、電流データをより正確に選別できる。これによ
り、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の
液べりを抑制できる。
い電圧、電流データをより正確に選別できる。これによ
り、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の
液べりを抑制できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１７】実施形態１．図１には、本発明に係る自動
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態１の構成例が示される。なお、バッテリＢは、二
次電池の一種である鉛蓄電池等により構成されている。
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態１の構成例が示される。なお、バッテリＢは、二
次電池の一種である鉛蓄電池等により構成されている。
【００１８】本実施形態に係る充電制御装置は、図１に
示されるように、交流発電機１０（以下、発電機１０と
いう）、整流器２０及びレギュレータ３０を備えてい
る。発電機１０は、当該自動車のエンジンにより駆動さ
れて交流電圧を発生する。整流器２０は、発電機１０の
交流電圧を整流して整流電圧を発生し、バッテリＢ及び
レギュレータ３０に供給する。レギュレータ３０は、後
述するマイクロコンピュータ７０により制御されて整流
器２０の整流電圧を制御し、調整電圧としてバッテリＢ
及び電気負荷Ｌに出力する。
示されるように、交流発電機１０（以下、発電機１０と
いう）、整流器２０及びレギュレータ３０を備えてい
る。発電機１０は、当該自動車のエンジンにより駆動さ
れて交流電圧を発生する。整流器２０は、発電機１０の
交流電圧を整流して整流電圧を発生し、バッテリＢ及び
レギュレータ３０に供給する。レギュレータ３０は、後
述するマイクロコンピュータ７０により制御されて整流
器２０の整流電圧を制御し、調整電圧としてバッテリＢ
及び電気負荷Ｌに出力する。
【００１９】また、当該充電制御装置は、電流検出手段
としての電流センサ４０、及びマイクロコンピュータ７
０を備えている。電流センサ４０は、バッテリＢの充電
電流或いは放電電流を検出する。
としての電流センサ４０、及びマイクロコンピュータ７
０を備えている。電流センサ４０は、バッテリＢの充電
電流或いは放電電流を検出する。
【００２０】マイクロコンピュータ７０は、制御プログ
ラムを図２にて示すフローチャートに従い実行する。こ
のマイクロコンピュータ７０は、上記制御プログラムの
実行中に電流センサ４０の検出値に基づきバッテリＢの
充放電収支の算出、レギュレータ３０の制御に要する処
理やデータの記憶処理などを行う。なお、マイクロコン
ピュータ７０は、バッテリＢから常時給電されて作動状
態にあり、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧオ
ンにより、制御プログラムの実行を開始する。また、上
記制御プログラムはマイクロコンピュータ７０のＲＯＭ
に予め記憶されている。
ラムを図２にて示すフローチャートに従い実行する。こ
のマイクロコンピュータ７０は、上記制御プログラムの
実行中に電流センサ４０の検出値に基づきバッテリＢの
充放電収支の算出、レギュレータ３０の制御に要する処
理やデータの記憶処理などを行う。なお、マイクロコン
ピュータ７０は、バッテリＢから常時給電されて作動状
態にあり、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧオ
ンにより、制御プログラムの実行を開始する。また、上
記制御プログラムはマイクロコンピュータ７０のＲＯＭ
に予め記憶されている。
【００２１】次に制御プログラムの作動について図２を
用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行
が開始されると、ステップ１００において、バッテリＢ
に流れる電流から求めた充放電容量の積算値を記憶する
ための変数Ｉｓｕｍの値をゼロにリセットする。
用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行
が開始されると、ステップ１００において、バッテリＢ
に流れる電流から求めた充放電容量の積算値を記憶する
ための変数Ｉｓｕｍの値をゼロにリセットする。
【００２２】ついで、ステップ１１０から１５０の処理
を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ１１０に
おいて、電流センサ４０の検出電流Ｉが読み込まれる。
するとステップ１２０にて、充放電容量の積算値Ｉｓｕ
ｍが次の式（１）に基づき、前記検出電流Ｉ（正を充電
とする）と１周期前の電流積算値Ｉｓｕｍ’に応じて算
出される。
を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ１１０に
おいて、電流センサ４０の検出電流Ｉが読み込まれる。
するとステップ１２０にて、充放電容量の積算値Ｉｓｕ
ｍが次の式（１）に基づき、前記検出電流Ｉ（正を充電
とする）と１周期前の電流積算値Ｉｓｕｍ’に応じて算
出される。
【数１】
Ｉｓｕｍ＝Ｉｓｕｍ’＋Ｉ×△ｔ …（１）
ここで、Ｉｓｕｍは電流×時間の単位すなわち充放電容
量の単位となっている。
量の単位となっている。
【００２３】さらにステップ１３０において、調整電圧
の補正量ΔＶｍが、ステップ１２０で求めた充放電容量
の積算値Ｉｓｕｍに基づき、例えば図３に示されるマッ
プを使用して算出される。
の補正量ΔＶｍが、ステップ１２０で求めた充放電容量
の積算値Ｉｓｕｍに基づき、例えば図３に示されるマッ
プを使用して算出される。
【００２４】ステップ１４０では、調整電圧Ｖｍが次の
式（２）に基づき、１周期前の調整電圧Ｖｍ’と前記調
整電圧補正量ΔＶｍに応じて算出される。
式（２）に基づき、１周期前の調整電圧Ｖｍ’と前記調
整電圧補正量ΔＶｍに応じて算出される。
【数２】
Ｖｍ＝Ｖｍ’＋ΔＶｍ …（２）
【００２５】以上のように算出されたＶｍに基づき、マ
イクロコンピュータ７０がレギュレータ３０に調整電圧
がＶｍとなるように制御させる。
イクロコンピュータ７０がレギュレータ３０に調整電圧
がＶｍとなるように制御させる。
【００２６】ここで、上述したように、調整電圧の補正
量ΔＶｍは、図３に示されるマップを使用して算出され
ているが、このマップは充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの
値が大きいとΔＶｍが小さく、Ｉｓｕｍの値が小さいと
ΔＶｍが大きくなるように構成されている。したがっ
て、Ｉｓｕｍの値が大きくなると調整電圧Ｖｍが低くな
り、バッテリＢへの充電量が減少する。逆に、Ｉｓｕｍ
の値が小さくなるとＶｍが高くなり、バッテリＢへの充
電量が増加する。この結果、バッテリＢから負荷Ｌへの
放電と相俟って、電流センサ４０による検出電流から求
めた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリ
Ｂへの充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖ
ｍが制御されることになる。
量ΔＶｍは、図３に示されるマップを使用して算出され
ているが、このマップは充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの
値が大きいとΔＶｍが小さく、Ｉｓｕｍの値が小さいと
ΔＶｍが大きくなるように構成されている。したがっ
て、Ｉｓｕｍの値が大きくなると調整電圧Ｖｍが低くな
り、バッテリＢへの充電量が減少する。逆に、Ｉｓｕｍ
の値が小さくなるとＶｍが高くなり、バッテリＢへの充
電量が増加する。この結果、バッテリＢから負荷Ｌへの
放電と相俟って、電流センサ４０による検出電流から求
めた充放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリ
Ｂへの充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖ
ｍが制御されることになる。
【００２７】以上のような構成により、バッテリＢの過
充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制
できる。また、発電に使用される動力も節約できるの
で、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制
できる。また、発電に使用される動力も節約できるの
で、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
【００２８】なお、上記のようにして算出したＶｍが予
め設定された上限値以上の場合は上限値に、予め設定さ
れた下限値以下の場合は下限値に修正される。
め設定された上限値以上の場合は上限値に、予め設定さ
れた下限値以下の場合は下限値に修正される。
【００２９】また、車両始動直後は、バッテリＢの自己
放電などによりバッテリ容量が低下している恐れがある
ため、始動直後は、前記Ｉｓｕｍの値が所定量増加する
まで調整電圧Ｖｍを上限値に設定し、補充電するように
しても良い。この場合は、補充電完了後に再び前記Ｉｓ
ｕｍをゼロにリセットして、図２、ステップ１２０より
制御を開始する。
放電などによりバッテリ容量が低下している恐れがある
ため、始動直後は、前記Ｉｓｕｍの値が所定量増加する
まで調整電圧Ｖｍを上限値に設定し、補充電するように
しても良い。この場合は、補充電完了後に再び前記Ｉｓ
ｕｍをゼロにリセットして、図２、ステップ１２０より
制御を開始する。
【００３０】実施形態２．図４には、本発明に係る自動
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態２の構成例が示される。本実施形態２では、上記
第１実施形態の構成を示す図１に追加して、電圧検出手
段としての電圧センサ５０及び温度検出手段としての温
度センサ６０とを備えている。電圧センサ５０はバッテ
リＢの端子電圧を検出する。温度センサ６０はバッテリ
Ｂの液温、側面或いは底面のケース温度を検出する。
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態２の構成例が示される。本実施形態２では、上記
第１実施形態の構成を示す図１に追加して、電圧検出手
段としての電圧センサ５０及び温度検出手段としての温
度センサ６０とを備えている。電圧センサ５０はバッテ
リＢの端子電圧を検出する。温度センサ６０はバッテリ
Ｂの液温、側面或いは底面のケース温度を検出する。
【００３１】本実施形態２において特徴的な点は、車両
始動直後にバッテリＢの補充電を行い、マイクロコンピ
ュータ７０が、後述する補充電完了判定を実行する点で
ある。この補充電完了判定が実行される際には、図２の
フローチャートのステップ１１０〜ステップ１４０の代
わりに、図５のフローチャートのステップ２１０〜ステ
ップ２３０が実行される。なお、この間の調整電圧Ｖｍ
は、補充電をスムーズに完了させるため、例えば図６に
示されるように、バッテリ温度Ｔに応じて通常より少し
高めに設定される。また、補充電完了判定後は、充放電
容量の積算値Ｉｓｕｍがゼロとなるように制御が実行さ
れる。その他の構成は、上記実施形態１と同様である。
始動直後にバッテリＢの補充電を行い、マイクロコンピ
ュータ７０が、後述する補充電完了判定を実行する点で
ある。この補充電完了判定が実行される際には、図２の
フローチャートのステップ１１０〜ステップ１４０の代
わりに、図５のフローチャートのステップ２１０〜ステ
ップ２３０が実行される。なお、この間の調整電圧Ｖｍ
は、補充電をスムーズに完了させるため、例えば図６に
示されるように、バッテリ温度Ｔに応じて通常より少し
高めに設定される。また、補充電完了判定後は、充放電
容量の積算値Ｉｓｕｍがゼロとなるように制御が実行さ
れる。その他の構成は、上記実施形態１と同様である。
【００３２】次に上記実施形態１に追加された制御プロ
グラムについて、図５を用いて説明する。ステップ２１
０では、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０
の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込ま
れる。するとステップ２２０にて、ステップ２１０で読
み込んだ電圧Ｖと温度Ｔのデータを、例えば図７に示さ
れる、予め設定された電圧と温度とに対する補充電完了
判定電流マップに入力し、補充電完了判定電流Ｉｈを求
める。ここで判定電流Ｉｈは、図７に示すマップを一次
補間して求めれば良い。
グラムについて、図５を用いて説明する。ステップ２１
０では、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０
の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込ま
れる。するとステップ２２０にて、ステップ２１０で読
み込んだ電圧Ｖと温度Ｔのデータを、例えば図７に示さ
れる、予め設定された電圧と温度とに対する補充電完了
判定電流マップに入力し、補充電完了判定電流Ｉｈを求
める。ここで判定電流Ｉｈは、図７に示すマップを一次
補間して求めれば良い。
【００３３】次に、上記検出電流Ｉがこの判定電流Ｉｈ
よりも小さい場合に、続くステップ２３０へ進み、充放
電容量の積算値Ｉｓｕｍをゼロにリセットして、図２に
示された実施形態１の動作に移行する。
よりも小さい場合に、続くステップ２３０へ進み、充放
電容量の積算値Ｉｓｕｍをゼロにリセットして、図２に
示された実施形態１の動作に移行する。
【００３４】以上のような構成により、車両始動前の放
置状態で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残
存容量を所定値以上確保できる。また、バッテリＢの過
充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制
できる。さらに、発電に使用される動力も節約できるの
で、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
置状態で自己放電があった場合にも、始動時に電池の残
存容量を所定値以上確保できる。また、バッテリＢの過
充電を防止することができ、バッテリＢの液べりも抑制
できる。さらに、発電に使用される動力も節約できるの
で、エンジンの燃費の悪化も防止できる。
【００３５】実施形態３．図８には、本発明に係る自動
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態３の動作フローが示される。本実施形態３では、
図８に示されるフローチャートが、上記図２或いは図５
のフローチャートに代えて採用されている。従って、本
実施形態３では、上記実施形態２にて述べたマイクロコ
ンピュータ７０が、図２或いは図５のフローチャートに
代えて、図８のフローチャートに従い、バッテリＢの充
電制御を実行する。その他の構成は、上記実施形態２と
同様である。
車用バッテリＢを充電制御するための充電制御装置の実
施形態３の動作フローが示される。本実施形態３では、
図８に示されるフローチャートが、上記図２或いは図５
のフローチャートに代えて採用されている。従って、本
実施形態３では、上記実施形態２にて述べたマイクロコ
ンピュータ７０が、図２或いは図５のフローチャートに
代えて、図８のフローチャートに従い、バッテリＢの充
電制御を実行する。その他の構成は、上記実施形態２と
同様である。
【００３６】このように構成された本実施形態３におい
て、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧのオンに
より、制御プログラムの実行が開始される。
て、当該自動車のイグニッションスイッチＩＧのオンに
より、制御プログラムの実行が開始される。
【００３７】次に制御プログラムの作動について図８を
用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行
が開始されると、ステップ３００において、上述したイ
グニッションスイッチＩＧのオン前にステップ４２０に
て記憶済みの、前回イグニッションスイッチＩＧオフ時
におけるバッテリＢの充電状態を表す残存容量ＳＯＣが
マイクロコンピュータ７０のＲＡＭから前回ＳＯＣｏと
して読み込まれる。また、バッテリＢに流れる電流を積
算記憶するための変数Ｉｓｕｍと後述するバッテリの分
極状態を表す分極指数Ｐの値がゼロにリセットされる。
ここで、残存容量ＳＯＣとは、バッテリＢの実際の容量
比率を％で表したものである。
用いて説明する。上述のように、制御プログラムの実行
が開始されると、ステップ３００において、上述したイ
グニッションスイッチＩＧのオン前にステップ４２０に
て記憶済みの、前回イグニッションスイッチＩＧオフ時
におけるバッテリＢの充電状態を表す残存容量ＳＯＣが
マイクロコンピュータ７０のＲＡＭから前回ＳＯＣｏと
して読み込まれる。また、バッテリＢに流れる電流を積
算記憶するための変数Ｉｓｕｍと後述するバッテリの分
極状態を表す分極指数Ｐの値がゼロにリセットされる。
ここで、残存容量ＳＯＣとは、バッテリＢの実際の容量
比率を％で表したものである。
【００３８】ついで、ステップ３１０から４１０の処理
を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ３１０に
おいて、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０
の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込ま
れる。ステップ３２０では、充放電容量の積算値Ｉｓｕ
ｍが上記式（１）に基づき、上記検出電流Ｉ（正を充電
とする）に応じて算出される。つづくステップ３３０で
は、残存容量ＳＯＣが、次の式（３）に基づき、上記充
放電容量の積算値Ｉｓｕｍ及び上記前回値ＳＯＣｏに応
じて算出される。
を周期△ｔ（ｓｅｃ）毎に実施する。ステップ３１０に
おいて、電流センサ４０の検出電流Ｉと電圧センサ５０
の検出電圧Ｖと温度センサ６０の検出温度Ｔが読み込ま
れる。ステップ３２０では、充放電容量の積算値Ｉｓｕ
ｍが上記式（１）に基づき、上記検出電流Ｉ（正を充電
とする）に応じて算出される。つづくステップ３３０で
は、残存容量ＳＯＣが、次の式（３）に基づき、上記充
放電容量の積算値Ｉｓｕｍ及び上記前回値ＳＯＣｏに応
じて算出される。
【数３】ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋（Ｉｓｕｍ×１００／Ｃ）
…（３）但し、この式（３）において、Ｃはバッテ
リＢの定格容量（Ａ・ｓｅｃ）を示す。
…（３）但し、この式（３）において、Ｃはバッテ
リＢの定格容量（Ａ・ｓｅｃ）を示す。
【００３９】さらに、ステップ３４０において、バッテ
リＢの分極状態を表す指数Ｐが、例えば次の式（４）に
基づき、上記検出電流Ｉに応じて、すなわちバッテリＢ
の充放電履歴から算出される。
リＢの分極状態を表す指数Ｐが、例えば次の式（４）に
基づき、上記検出電流Ｉに応じて、すなわちバッテリＢ
の充放電履歴から算出される。
【数４】
【００４０】但し、式（４）において、γはバッテリＢ
の充電効率の変動に対する補正項（バッテリＢの充電時
に０〜１の値となるが、充放電が繰り返される場合は１
となる）である。ｔは時間（ｓｅｃ）である。また、Ｉ
ｄはバッテリＢ内の活性化分極に起因する補正項であ
る。そして、Ｐｏをｔ１の直前における指数Ｐの値と
し、ａ、ｂをそれぞれ時定数とすると、Ｐｏ＞０のと
き、Ｉｄ＝ａ×Ｐｏであり、Ｐｏ＝０のとき、Ｉｄ＝０
であり、Ｐｏ＜０のとき、Ｉｄ＝ｂ×Ｐｏである。ここ
で時定数ａ、ｂを使い分ける理由は、放電後と充電後で
活性化分極の影響時間が異なるためである。なお、式
（４）は、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭに予め記
憶されており、本発明にかかる分極状態推定手段を構成
する。
の充電効率の変動に対する補正項（バッテリＢの充電時
に０〜１の値となるが、充放電が繰り返される場合は１
となる）である。ｔは時間（ｓｅｃ）である。また、Ｉ
ｄはバッテリＢ内の活性化分極に起因する補正項であ
る。そして、Ｐｏをｔ１の直前における指数Ｐの値と
し、ａ、ｂをそれぞれ時定数とすると、Ｐｏ＞０のと
き、Ｉｄ＝ａ×Ｐｏであり、Ｐｏ＝０のとき、Ｉｄ＝０
であり、Ｐｏ＜０のとき、Ｉｄ＝ｂ×Ｐｏである。ここ
で時定数ａ、ｂを使い分ける理由は、放電後と充電後で
活性化分極の影響時間が異なるためである。なお、式
（４）は、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭに予め記
憶されており、本発明にかかる分極状態推定手段を構成
する。
【００４１】図９は、ＳＯＣ５０％で充電と放電を中止
した場合の電圧変化とその変化速度の絶対値│△Ｖ│を
示したものである。本発明では、反応速度の速い活性化
分極の影響が強いと推測できる電圧変化速度│△Ｖ│が
急変するまでの時間、例えば│△Ｖ│＝１ｍＶ／ｓｅｃ
の時間の逆数を時定数ａ，ｂに採用した。即ち、ａ＝１
／１００、ｂ＝１／４０とした。これは充電分極の影響
の解消速度が放電分極に比べ１００／４０倍ほど時間が
かかることを表している。
した場合の電圧変化とその変化速度の絶対値│△Ｖ│を
示したものである。本発明では、反応速度の速い活性化
分極の影響が強いと推測できる電圧変化速度│△Ｖ│が
急変するまでの時間、例えば│△Ｖ│＝１ｍＶ／ｓｅｃ
の時間の逆数を時定数ａ，ｂに採用した。即ち、ａ＝１
／１００、ｂ＝１／４０とした。これは充電分極の影響
の解消速度が放電分極に比べ１００／４０倍ほど時間が
かかることを表している。
【００４２】ステップ３５０では、調整電圧Ｖｍの補正
量ΔＶｍがステップ３２０で求めた充放電容量の積算値
Ｉｓｕｍに応じて、例えば図３に示されるマップに応じ
て算出される。
量ΔＶｍがステップ３２０で求めた充放電容量の積算値
Ｉｓｕｍに応じて、例えば図３に示されるマップに応じ
て算出される。
【００４３】ステップ３６０では、調整電圧Ｖｍが前述
した式（２）に基づき、上記調整電圧補正量ΔＶｍに応
じて算出される。なお、実施形態１で記述したように、
算出したＶｍが予め設定した上限値以上の場合には上限
値に、予め設定した下限値以下の場合は下限値に修正さ
れる。
した式（２）に基づき、上記調整電圧補正量ΔＶｍに応
じて算出される。なお、実施形態１で記述したように、
算出したＶｍが予め設定した上限値以上の場合には上限
値に、予め設定した下限値以下の場合は下限値に修正さ
れる。
【００４４】ステップ３７０では、上記指数Ｐが例えば
３００（Ａ・ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定する。
判定が肯定された場合は、現時点よりも前の放充電履歴
が充電傾向であり、検出電圧Ｖと検出電流Ｉは、充電分
極の影響が大きいと考えられるためＳＯＣの補正を行う
ことなくステップ４１０に進む。
３００（Ａ・ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定する。
判定が肯定された場合は、現時点よりも前の放充電履歴
が充電傾向であり、検出電圧Ｖと検出電流Ｉは、充電分
極の影響が大きいと考えられるためＳＯＣの補正を行う
ことなくステップ４１０に進む。
【００４５】判定が否定された場合すなわち充電分極の
影響が小さいと考えられる場合は、ステップ３８０に進
み、上記検出電圧Ｖ、電流Ｉと温度Ｔのデータを予め温
度毎に記憶した残存容量ＳＯＣに対する電圧と電流との
関係に入力してバッテリＢの残存容量ＳＯＣｍを求め
る。このＳＯＣｍの値が、先のステップ３３０で算出し
たＳＯＣの値と異なる場合、検出精度を考慮して例え
ば、差が±２％以上ある場合は、次の式（５）に基づき
ＳＯＣを校正する。
影響が小さいと考えられる場合は、ステップ３８０に進
み、上記検出電圧Ｖ、電流Ｉと温度Ｔのデータを予め温
度毎に記憶した残存容量ＳＯＣに対する電圧と電流との
関係に入力してバッテリＢの残存容量ＳＯＣｍを求め
る。このＳＯＣｍの値が、先のステップ３３０で算出し
たＳＯＣの値と異なる場合、検出精度を考慮して例え
ば、差が±２％以上ある場合は、次の式（５）に基づき
ＳＯＣを校正する。
【数５】
ＳＯＣ＝（ＳＯＣ＋ＳＯＣｍ）／２ …（５）
【００４６】さらに、次の処理に備えるため、上記ＳＯ
ＣｏをＳＯＣに置き換えると共に、Ｉｓｕｍの値をゼロ
にリセットする。
ＣｏをＳＯＣに置き換えると共に、Ｉｓｕｍの値をゼロ
にリセットする。
【００４７】ステップ３９０では、上記ＳＯＣが、ＳＯ
Ｃ維持制御の目標値、例えば９５％より大きいか否かを
判定する。ＳＯＣが９５％より小さい場合は、続くステ
ップ４００にて、先にゼロにリセットされた充放電容量
の積算値Ｉｓｕｍの値を、次の式（６）に基づき決定す
る。
Ｃ維持制御の目標値、例えば９５％より大きいか否かを
判定する。ＳＯＣが９５％より小さい場合は、続くステ
ップ４００にて、先にゼロにリセットされた充放電容量
の積算値Ｉｓｕｍの値を、次の式（６）に基づき決定す
る。
【数６】
Ｉｓｕｍ＝（ＳＯＣ‐９５）／１００×Ｃ …（６）
【００４８】この処理により、Ｉｓｕｍは必ず負の値と
なるため、上記ステップ３５０或いはステップ３６０に
て、Ｉｓｕｍをゼロに戻すよう調整電圧Ｖｍが設定され
る。即ち、不足分を充電してＳＯＣが維持目標値まで増
加するように調整電圧Ｖｍが決定される。ここで、ＳＯ
Ｃが維持目標値となるまでは、バッテリＢは充電傾向と
なるため、通常は上記ステップ３７０の指数Ｐは、Ｐ＞
３００となり、ステップ３８０〜ステップ４００の処理
は行われない。
なるため、上記ステップ３５０或いはステップ３６０に
て、Ｉｓｕｍをゼロに戻すよう調整電圧Ｖｍが設定され
る。即ち、不足分を充電してＳＯＣが維持目標値まで増
加するように調整電圧Ｖｍが決定される。ここで、ＳＯ
Ｃが維持目標値となるまでは、バッテリＢは充電傾向と
なるため、通常は上記ステップ３７０の指数Ｐは、Ｐ＞
３００となり、ステップ３８０〜ステップ４００の処理
は行われない。
【００４９】また、ステップ３９０においてＳＯＣが９
５％以上の場合は、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍはゼロ
のままであり、現状のＳＯＣを維持するよう上記ステッ
プ３５０或いはステップ３６０にて調整電圧Ｖｍが設定
される。この場合には、実施形態１で述べたように、充
放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリＢへの
充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖｍが制
御されることになる。
５％以上の場合は、充放電容量の積算値Ｉｓｕｍはゼロ
のままであり、現状のＳＯＣを維持するよう上記ステッ
プ３５０或いはステップ３６０にて調整電圧Ｖｍが設定
される。この場合には、実施形態１で述べたように、充
放電容量の積算値Ｉｓｕｍの値すなわちバッテリＢへの
充放電量の積算値がゼロとなるように調整電圧Ｖｍが制
御されることになる。
【００５０】ステップ４１０では、イグニッションスイ
ッチＩＧがオフされたかどうかを判定し、判定が肯定さ
れた場合は、ステップ４２０で現段階における残存容量
ＳＯＣがマイクロコンピュータ７０のＲＡＭに記憶保存
される。一方、判定が否定された場合は、ステップ３１
０以後の処理が繰り返される。
ッチＩＧがオフされたかどうかを判定し、判定が肯定さ
れた場合は、ステップ４２０で現段階における残存容量
ＳＯＣがマイクロコンピュータ７０のＲＡＭに記憶保存
される。一方、判定が否定された場合は、ステップ３１
０以後の処理が繰り返される。
【００５１】以上説明したように、本実施形態３では、
充電分極の影響が小さいと判断した場合にのみ、電流積
算で算出した残存容量ＳＯＣ（ステップ３３０）を予め
記憶したマップから求めたＳＯＣｍ（ステップ３８０）
で校正している。これにより、充電分極の影響が小さい
時のバッテリＢの電圧、電流、温度データのみを選別
し、このデータを用いてバッテリＢの残存容量を検出す
ることになる。この結果、より高精度でバッテリＢの充
電状態を管理することができる。
充電分極の影響が小さいと判断した場合にのみ、電流積
算で算出した残存容量ＳＯＣ（ステップ３３０）を予め
記憶したマップから求めたＳＯＣｍ（ステップ３８０）
で校正している。これにより、充電分極の影響が小さい
時のバッテリＢの電圧、電流、温度データのみを選別
し、このデータを用いてバッテリＢの残存容量を検出す
ることになる。この結果、より高精度でバッテリＢの充
電状態を管理することができる。
【００５２】なおステップ３９０に続いて、ＳＯＣが目
標値に対して例えば９８％より大きいか否かの判定を追
加して、判定が肯定された場合は、上記式（６）に基づ
き充放電容量の積算値Ｉｓｕｍを決定して充電制御する
ようにしてもよい。この場合は、さらに燃費を向上する
ことが期待できる。
標値に対して例えば９８％より大きいか否かの判定を追
加して、判定が肯定された場合は、上記式（６）に基づ
き充放電容量の積算値Ｉｓｕｍを決定して充電制御する
ようにしてもよい。この場合は、さらに燃費を向上する
ことが期待できる。
【００５３】また、実施形態２において、補充電が完了
した後の維持制御中にステップ３７０〜４００の処理を
実施するようにしても良い。
した後の維持制御中にステップ３７０〜４００の処理を
実施するようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流センサによる検出電流から求めた充放電容量の積算
値がゼロとなるように調整電圧がレギュレータによって
制御されるので、バッテリの過充電を防止でき、燃費の
悪化、電池の液べりを抑制できる。
電流センサによる検出電流から求めた充放電容量の積算
値がゼロとなるように調整電圧がレギュレータによって
制御されるので、バッテリの過充電を防止でき、燃費の
悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００５５】また、車両始動前の放置状態で自己放電し
た電池容量を回復でき、車両をスムースに再始動するこ
とができる。
た電池容量を回復でき、車両をスムースに再始動するこ
とができる。
【００５６】また、車両始動前の放置状態で自己放電が
あった場合にも、始動時に電池の残存容量を所定値以上
確保できると共に、二次電池の過充電を防止でき、燃費
の悪化、電池の液べりを抑制できる。
あった場合にも、始動時に電池の残存容量を所定値以上
確保できると共に、二次電池の過充電を防止でき、燃費
の悪化、電池の液べりを抑制できる。
【００５７】また、電池が充放電の繰り返しにより分極
状態となっても、正確に電池の残存容量を検出でき、電
池状態に応じた適切な調整電圧を設定できる。このた
め、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の
液べりを抑制できる。
状態となっても、正確に電池の残存容量を検出でき、電
池状態に応じた適切な調整電圧を設定できる。このた
め、二次電池の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の
液べりを抑制できる。
【００５８】また、充電分極の影響が小さい電圧、電流
データをより正確に選別できる。これにより、二次電池
の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制
できる。
データをより正確に選別できる。これにより、二次電池
の過充電を防止でき、燃費の悪化、電池の液べりを抑制
できる。
【図１】 本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装
置の実施形態１の構成例を示す図である。
置の実施形態１の構成例を示す図である。
【図２】 図１に示された実施形態１の動作フローを示
す図である。
す図である。
【図３】 図２に示された動作フローにおける調整電圧
の補正量ΔＶｍを求めるためのマップの例を示す図であ
る。
の補正量ΔＶｍを求めるためのマップの例を示す図であ
る。
【図４】 本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装
置の実施形態２の構成例を示す図である。。
置の実施形態２の構成例を示す図である。。
【図５】 図４に示された実施形態２の動作フローを示
す図である。。
す図である。。
【図６】 図５に示された動作フローにおける調整電圧
Ｖｍを求めるための図である。
Ｖｍを求めるための図である。
【図７】 図５に示された動作フローにおける補充電完
了判定電流を求めるためのマップの例を示す図である。
了判定電流を求めるためのマップの例を示す図である。
【図８】 本発明にかかる車両用二次電池の充電制御装
置の実施形態３の動作フローを示す図である。
置の実施形態３の動作フローを示す図である。
【図９】 ＳＯＣ５０％で充電と放電を中止した場合の
電圧変化と電圧変化速度の絶対値を示す図である。
電圧変化と電圧変化速度の絶対値を示す図である。
１０ 交流発電機、２０ 整流器、３０ レギュレー
タ、４０ 電流センサ、５０ 電圧センサ、６０ 温度
センサ、７０ マイクロコンピュータ、Ｂ バッテリ、
Ｌ 負荷。
タ、４０ 電流センサ、５０ 電圧センサ、６０ 温度
センサ、７０ マイクロコンピュータ、Ｂ バッテリ、
Ｌ 負荷。
フロントページの続き
(72)発明者 堺 昭治
愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会
社日本自動車部品総合研究所内
(72)発明者 谷澤 昌宏
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 鈴木 尚彦
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 佐田 岳士
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB01 CB12 CB21 CB22
CB31 CB32 CC01 CC02 CC03
CC04 CC07 CC12 CC13 CC14
CC17 CC23 CC27 CC28 CD02
CD03 CF06 CF07
5G060 AA05 DB07
5H030 AA03 AS08 FF22 FF42 FF43
FF44
5H590 AA02 AB04 CA07 CA23 CC02
CD01 CE05 EA01 EB02 EB14
FA08 GA06 GB05 HA01 HA02
HA04 HA18 JA02 JB02
Claims (5)
- 【請求項１】 交流発電機と、前記交流発電機の出力電
圧により充電される二次電池と、前記二次電池の充放電
電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、前記二
次電池に流れる電流を検出する電流検出手段とを備える
車両に使用され、前記レギュレータに、前記電流検出手
段による検出電流から求めた充放電容量の積算値がゼロ
となるように前記調整電圧を制御させることを特徴とす
る車両用二次電池の充電制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の充電制御装置において、
車両始動直後は、前記充放電容量の積算値が所定量増加
するように前記調整電圧を制御することを特徴とする車
両用二次電池の充電制御装置。 - 【請求項３】 交流発電機と、前記交流発電機の出力電
圧により充電される二次電池と、前記二次電池の充放電
電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、前記二
次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次
電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記二次
電池の温度を検出する温度検出手段とを備える車両に使
用され、前記検出電流が、電圧と温度とに応じて予め設
定された所定の補充電完了判定電流よりも小さい場合に
前記充放電容量の積算値をゼロにリセットし、前記レギ
ュレータに、前記電流検出手段による検出電流から求め
た充放電容量の積算値がゼロとなるように前記調整電圧
を制御させることを特徴とする車両用二次電池の充電制
御装置。 - 【請求項４】 交流発電機と、前記交流発電機の出力電
圧により充電される二次電池と、前記二次電池の充放電
電圧である調整電圧を制御するレギュレータと、前記二
次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次
電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記二次
電池の温度を検出する温度検出手段と、前記二次電池の
充放電履歴から前記二次電池の分極状態を推定する分極
状態推定手段とを備える車両に使用され、前記分極状態
推定手段によって充電分極の影響が小さい前記二次電池
の電圧、電流、温度データのみを選別し、このデータを
用いて前記二次電池の残存容量を検出し、この残存容量
が所定値を超える場合は、前記レギュレータに、前記電
流検出手段による検出電流から求めた充放電容量の積算
値がゼロとなるように前記調整電圧を制御させ、所定値
を超えない場合は、不足分を充電できるように前記調整
電圧を制御させることを特徴とする車両用二次電池の充
電制御装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の充電制御装置において、
前記分極状態推定手段は、充放電に起因する前記二次電
池の電圧変化の内、活性化分極に基づく電圧変化に着目
して分極状態を検出することを特徴とする車両用二次電
池の充電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005731A JP3891845B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 車両用二次電池の充電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005731A JP3891845B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 車両用二次電池の充電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003209935A true JP2003209935A (ja) | 2003-07-25 |
| JP3891845B2 JP3891845B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=27644693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002005731A Expired - Lifetime JP3891845B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 車両用二次電池の充電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3891845B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411274C (zh) * | 2005-05-20 | 2008-08-13 | 株式会社岛野 | 人力驱动车用直流电源装置 |
| US7531909B2 (en) | 2006-10-24 | 2009-05-12 | Denso Corporation | Method and apparatus for controlling charging operations for battery |
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-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002005731A patent/JP3891845B2/ja not_active Expired - Lifetime
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