JP2006020451A - Apparatus and method for managing battery status - Google Patents

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貴宏 松浦
Keiichi Kono
圭一 河野
Shuji Mayama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for managing a battery status which makes it possible to lengthen the life of a battery. <P>SOLUTION: A battery status managing apparatus is so designed as to regulate the output voltage of an alternator and to manage the status of a battery in a vehicle. The managing apparatus includes the alternator that generates electric power according to the torque of an engine, and regulates and outputs regenerative voltage to the battery; and an electronic control unit that detects the status of the battery, and controls the alternator based on the result of the detection, so that the status of the battery is stabilized at a level at which it is lower than the fully charged status by a control error. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、オルタネータの出力電圧を調整して自動車におけるバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置及びバッテリ状態管理方法に関するものである。   The present invention relates to a battery state management device and a battery state management method for adjusting the output voltage of an alternator to manage the state of a battery in an automobile.

自動車等の車両には、エンジンの回転力をバッテリに対する回生エネルギーに変換するためのオルタネータが備えられている。エンジンの回転中には、オルタネータにて発電が行われ、ここで発生した電力が各種電気負荷に供給されるとともに、余剰の電力によりバッテリの充電が図られる。   A vehicle such as an automobile is provided with an alternator for converting the rotational force of the engine into regenerative energy for the battery. While the engine is rotating, power is generated by an alternator, and the generated electric power is supplied to various electric loads, and the battery is charged with surplus electric power.

ところで、バッテリは、一般に放電を繰り返すたびに充電容量が低下していく。例えば図５に示した鉛バッテリ１において過放電が起きると、電解液３中の硫酸鉛が析出されて、負極５の表面に非晶質の硫酸鉛膜が厚く形成され、この硫酸鉛膜が結晶化してしまい、その結果、鉛バッテリ１が劣化してしまう。   By the way, the charge capacity of the battery generally decreases each time the discharge is repeated. For example, when overdischarge occurs in the lead battery 1 shown in FIG. 5, lead sulfate in the electrolyte 3 is deposited, and an amorphous lead sulfate film is formed thick on the surface of the negative electrode 5. As a result, the lead battery 1 is deteriorated.

逆に、図５に示した鉛バッテリ１において、満充電時に過度な充電（過充電）を行うと、正極９に含まれる集電極の腐食、及び活物質との界面での抵抗膜形成等が発生し、これにより鉛バッテリ１が劣化してしまう。   On the contrary, in the lead battery 1 shown in FIG. 5, if excessive charging (overcharge) is performed at full charge, corrosion of the collector electrode included in the positive electrode 9 and formation of a resistance film at the interface with the active material are caused. It will generate | occur | produce and the lead battery 1 will deteriorate by this.

そこで、例えば特許文献１のように、所定の方法でバッテリの容量を推定し、その推定されたバッテリ容量が満充電よりも大きいか否かを比較して、この比較結果に基づいてバッテリの過充電と過放電を防止しながらバッテリ状態をほぼ満充電に維持制御する技術が提案されている。   Therefore, for example, as in Patent Document 1, the capacity of the battery is estimated by a predetermined method, and whether or not the estimated battery capacity is larger than the full charge is compared. There has been proposed a technique for maintaining and controlling the battery state to be almost fully charged while preventing charging and overdischarge.

特開平１０−０４２４８５号公報JP-A-10-042485

従来においては、バッテリの容量を推定し、その推定結果に基づいてバッテリの過充電と過放電を防止制御していたが、バッテリの容量を正確に推定して瞬時に回生電圧を変化させることは困難であり、実際には、図６のようにバッテリ状態（ＳＯＣ）にバラツキを生じながら徐々に収束させるような制御を行うことになる。したがって、あるバッテリ状態Ｉｄを実現しようとする場合には、そのバッテリ状態の値を中心としてバラツキが生じることから、現実にはバッテリの過放電と過充電を確実に防止することが困難であった。   In the past, the capacity of the battery was estimated, and the battery was overcharged and overdischarged based on the estimation result.However, it is possible to accurately estimate the capacity of the battery and change the regenerative voltage instantaneously. In practice, control is performed such that the battery state (SOC) gradually converges while causing variations in the battery state (SOC) as shown in FIG. Therefore, when a certain battery state Id is to be realized, variations occur around the value of the battery state, and in reality, it is difficult to reliably prevent overdischarge and overcharge of the battery. .

ここで、あるバッテリ状態を維持する場合に、１年間維持する場合と、２年間維持する場合と、３年間維持する場合とで、バッテリの劣化の優劣が異なる。例えば図７は、バッテリ状態とバッテリの劣化度の関係について、そのバッテリ状態が１年間維持された場合、２年間、３年間のそれぞれに維持された場合との違いを示す図である。図７中の符号１３はバッテリ状態が１年間維持される場合のバッテリ状態とバッテリの劣化度との関係を示す相関曲線、符号１５はバッテリ状態が２年間維持される場合のバッテリ状態とバッテリの劣化度との関係を示す相関曲線、符号１７はバッテリ状態が３年間維持される場合のバッテリ状態とバッテリの劣化度との関係を示す相関曲線を示している。また、図７の横軸は従来においてバッテリ状態（ＳＯＣ）を制御しようとした場合の中心値（％）、同じく縦軸はバッテリの劣化度を示しており、縦軸の劣化度が低いほど、バッテリの劣化が進んでいることを意味する。   Here, when maintaining a certain battery state, the superiority or inferiority of the deterioration of the battery differs depending on whether it is maintained for one year, two years, or three years. For example, FIG. 7 is a diagram showing the difference between the battery state and the degree of deterioration of the battery when the battery state is maintained for one year and when it is maintained for two years and three years. Reference numeral 13 in FIG. 7 indicates a correlation curve indicating the relationship between the battery state and the degree of deterioration of the battery when the battery state is maintained for one year, and reference numeral 15 indicates the battery state and the battery when the battery state is maintained for two years. A correlation curve indicating a relationship with the degree of deterioration, reference numeral 17 indicates a correlation curve indicating a relationship between the battery state and the degree of deterioration of the battery when the battery state is maintained for three years. In addition, the horizontal axis of FIG. 7 is the center value (%) when the battery state (SOC) is conventionally controlled, and the vertical axis indicates the degree of deterioration of the battery. It means that the battery is deteriorating.

上述のように、図７の横軸上でバッテリ状態（ＳＯＣ）を一定のレベルに維持しようとする場合は、図６のように、その目標となるレベルＩｄを中心として、ある誤差範囲でバッテリ状態（ＳＯＣ）が変化する。したがって、従来のように、バッテリ状態（ＳＯＣ）を満充電（即ち、図７の横軸上の１００％）に維持しようとしても、実際には、図７の横軸上の１００％を中心にバラツキが生じて、頻繁に過充電の状態の状態が生じる。   As described above, when the battery state (SOC) is to be maintained at a constant level on the horizontal axis in FIG. 7, the battery is within a certain error range with the target level Id as the center as shown in FIG. The state (SOC) changes. Therefore, even if it is attempted to maintain the battery state (SOC) at full charge (ie, 100% on the horizontal axis in FIG. 7) as in the past, in practice, the battery state (SOC) is actually centered on 100% on the horizontal axis in FIG. Variations occur and frequent overcharge conditions occur.

ここで、満充電（図７の横軸上の１００％）の維持を１年間継続した場合（第１の相関曲線１３）には、図７の縦軸において高い値（約０．８０）を示し、よってバッテリの劣化はあまり進行しないことが分かる。   Here, when the full charge (100% on the horizontal axis in FIG. 7) is maintained for one year (first correlation curve 13), a high value (about 0.80) is shown on the vertical axis in FIG. Thus, it can be seen that the deterioration of the battery does not progress much.

しかしながら、上述のように過充電の状態が頻発することにより、満充電（図７の横軸上の１００％）の維持を２年間または３年間継続した場合（第２の相関曲線１５及び第３の相関曲線１７）は、図７の縦軸において低い値を示し、よってバッテリの劣化がかなり進むことが分かる。   However, when the overcharge state frequently occurs as described above, the full charge (100% on the horizontal axis in FIG. 7) is maintained for 2 years or 3 years (the second correlation curve 15 and the third curve 3). The correlation curve 17) shows a low value on the vertical axis of FIG. 7, and thus it can be seen that the deterioration of the battery proceeds considerably.

このことは、満充電の状態を維持するようにオルタネータの制御を行う場合、バッテリ状態に誤差が生じることにより、必ずしもバッテリの長寿命化を果たし得ないことを意味する。したがって、バッテリの寿命を可及的に長期化するようなオルタネータの制御が望まれていた。   This means that when the alternator is controlled so as to maintain the fully charged state, an error occurs in the battery state, so that the battery life cannot always be extended. Therefore, it has been desired to control the alternator so as to extend the life of the battery as much as possible.

そこで、本発明の課題は、バッテリの寿命を可及的に長期化し得るバッテリ状態管理装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery state management device that can extend the life of a battery as much as possible.

上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、オルタネータの出力電圧を調整して自動車におけるバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、エンジンの回転力に応じて発電を行うとともに前記バッテリへの回生電圧を調整して出力する前記オルタネータと、前記バッテリの状態を検出し、その検出結果に基づいて、前記バッテリの状態が満充電状態よりも制御誤差だけ低い状態に安定化するように前記オルタネータを制御する電子制御ユニットとを備えるものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a battery state management device that manages the state of the battery in the automobile by adjusting the output voltage of the alternator, and generates power according to the rotational force of the engine. In addition, the alternator for adjusting and outputting the regenerative voltage to the battery and the state of the battery are detected, and based on the detection result, the state of the battery is stabilized to a state lower than the fully charged state by a control error. And an electronic control unit for controlling the alternator.

請求項２に記載の発明は、オルタネータの出力電圧を調整して自動車におけるバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理方法であって、バッテリの状態を検出する第１の工程と、前記第１の工程で得られた検出結果に基づいて、前記バッテリの状態が満充電状態よりも制御誤差だけ低い状態に安定化するようにオルタネータを制御する第２の工程とを備えるものである。   The invention according to claim 2 is a battery state management method for managing a battery state in an automobile by adjusting an output voltage of an alternator, the first step of detecting the state of the battery, and the first step. And a second step of controlling the alternator so that the state of the battery is stabilized by a control error lower than the fully charged state based on the detection result obtained in step (b).

請求項１及び請求項２に記載の発明によると、バッテリの状態を安定化させる目標値としての中心値を、満充電よりも制御誤差だけ低い値に設定することで、制御誤差が生じてもバッテリの状態を満充電以下の所定の範囲に収めることができる。したがって、バッテリの寿命を長期化することが可能となる。   According to the first and second aspects of the invention, even if a control error occurs, the center value as a target value for stabilizing the battery state is set to a value lower than the full charge by a control error. The state of the battery can be kept within a predetermined range below full charge. Therefore, the battery life can be extended.

＜原理＞
図１は本発明の一の実施形態におけるバッテリ状態の変化を示す図である。この発明は、図１の如く、バッテリ状態について、満充電より低く、且つ過放電よりも大きい所定の状態値が中心となるようにオルタネータを制御することで、過充電及び過放電を共に防止し、バッテリの寿命を可及的に長期化するものである。尚、バッテリ状態（ＳＯＣ）の検出はバッテリの開放電圧や満充電のタイミングを基準とし、例えば充放電電流の積算値からＳＯＣを得ることができる。 <Principle>
FIG. 1 is a diagram showing a change in a battery state in one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present invention prevents both overcharge and overdischarge by controlling the alternator so that the battery state is centered on a predetermined state value lower than full charge and greater than overdischarge. The battery life is extended as much as possible. The detection of the battery state (SOC) is based on the open-circuit voltage of the battery or the timing of full charge, and for example, the SOC can be obtained from the integrated value of the charge / discharge current.

具体的には、バッテリの残容量検知及びこの検知結果に基づくオルタネータのフィードバック制御を行うことで、バッテリの満充電の状態を１００％とした場合に、そのバッテリ状態の最大値が１００％以下に収まるようにする。例えば、オルタネータの制御において±５．５％の制御誤差δが生じる場合は、バッテリ状態を安定化させる目標値としての中心値Ｉｄとして、９４．５％（＝１００％−５．５％）に安定化するように、オルタネータの制御を行う。そうすれば、バッテリ状態が最小値＝８９％（９４．５％−５．５％）と最大値＝１００％（９４．５％＋５．５％）の範囲内に収まり、バッテリ状態として過充電と過放電の両方を防止できる。   Specifically, by detecting the remaining capacity of the battery and performing feedback control of the alternator based on the detection result, when the fully charged state of the battery is 100%, the maximum value of the battery state is 100% or less. To fit. For example, when a control error δ of ± 5.5% occurs in the alternator control, the center value Id as a target value for stabilizing the battery state is 94.5% (= 100% −5.5%). The alternator is controlled to stabilize. Then, the battery state falls within the range of the minimum value = 89% (94.5% −5.5%) and the maximum value = 100% (94.5% + 5.5%), and the battery state is overcharged. And overdischarge can be prevented.

このように、バッテリ状態の中心値Ｉｄを満充電の状態（１００％）よりも小さく設定することで、バッテリ状態を８９〜１００％の範囲内に収めることができ、図２の如く、バッテリ２１の正極２３の表面に、充放電が可能な非晶質の硫酸鉛（ＰｂＳＯ4）膜２５が形成される。これにより、正極２３での硫酸による腐食を防止できる。 Thus, by setting the center value Id of the battery state to be smaller than the fully charged state (100%), the battery state can be kept within the range of 89 to 100%. As shown in FIG. An amorphous lead sulfate (PbSO 4 ) film 25 that can be charged and discharged is formed on the surface of the positive electrode 23. Thereby, the corrosion by the sulfuric acid in the positive electrode 23 can be prevented.

また、バッテリ２１の負極２７においては、バッテリ状態を８９〜１００％の範囲内に収めることで、平均的に若干の放電状態に維持することができ、これにより、負極２７の表面に形成される非晶質の硫酸鉛（ＰｂＳＯ4）膜２９の厚みは、過放電のときに比べて薄く維持される。過放電の場合には、負極２７の表面に形成される非晶質の硫酸鉛膜が厚くなり、これが硫酸鉛の結晶化の原因となっていたのに対して、この実施形態によると、負極２７の表面に形成される硫酸鉛膜２９の厚みが薄く維持されるため、これが粗大結晶粒に成長するのを防止できる。 Further, in the negative electrode 27 of the battery 21, the battery state can be maintained in a slightly discharged state on the average by keeping the battery state within a range of 89 to 100%, thereby forming on the surface of the negative electrode 27. The thickness of the amorphous lead sulfate (PbSO 4 ) film 29 is kept thinner than that during overdischarge. In the case of overdischarge, the amorphous lead sulfate film formed on the surface of the negative electrode 27 becomes thick, which causes crystallization of lead sulfate. According to this embodiment, the negative electrode Since the lead sulfate film 29 formed on the surface 27 is kept thin, it can be prevented from growing into coarse crystal grains.

＜構成＞
図３は本発明の一の実施形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図３の如く、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１でバッテリ状態を検出しながらオルタネータ３３の制御を行うものである。 <Configuration>
FIG. 3 is a block diagram showing a battery state management device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, this battery state management device controls an alternator 33 while detecting a battery state with an electronic control unit (ECU) 31.

ここで、オルタネータ３３は、図３の如く、エンジン３４の回転力を電気エネルギーに変換する発電機３３ａと、この発電機３３ａからの出力電圧を制御するレギュレータ３３ｂとを備える。レギュレータ３３ｂは、電子制御ユニット３１の制御により回生電圧が調整される。尚、レギュレータ３３ｂの内部には上記の温度センサー３３ｃが設置されており、この温度センサー３３ｃでの温度検出結果に基づいて、バッテリ３５に供給する回生電圧を自律的に調整するようになっている。   Here, as shown in FIG. 3, the alternator 33 includes a generator 33a that converts the rotational force of the engine 34 into electric energy, and a regulator 33b that controls the output voltage from the generator 33a. The regulator 33b adjusts the regenerative voltage under the control of the electronic control unit 31. The temperature sensor 33c is installed in the regulator 33b, and the regenerative voltage supplied to the battery 35 is autonomously adjusted based on the temperature detection result of the temperature sensor 33c. .

電子制御ユニット３１は、バッテリ３５の出力電圧、バッテリ３５に対する回生電流及びバッテリ３５の温度が入力されるアナログ処理部４１と、このアナログ処理部４１から与えられた信号に応じて所定の演算処理を行う演算処理部４３と、この演算処理部４３での演算処理結果をアナログ信号に変換してオルタネータ３３のレギュレータ３３ｂを制御する変換部４５とを備える。   The electronic control unit 31 receives an output voltage of the battery 35, a regenerative current for the battery 35, and a temperature of the battery 35, and an analog processing unit 41, and performs predetermined arithmetic processing according to a signal given from the analog processing unit 41. An arithmetic processing unit 43 to perform, and a conversion unit 45 that controls the regulator 33b of the alternator 33 by converting an arithmetic processing result in the arithmetic processing unit 43 into an analog signal.

アナログ処理部４１は、複数の接続端子を有しており、各接続端子は、バッテリ３５とオルタネータ３３との接続経路と、バッテリ３５とオルタネータ３３との接続経路に流れる電流を計測するための電流センサ５１と、バッテリ３５の温度を検出する温度センサ５３とに個別に接続され、バッテリ３５とオルタネータ３３との接続経路からはバッテリ３５の出力電圧の値が、電流センサ５１からはバッテリ３５に対する回生電流の値が、温度センサ５３からはバッテリ３５の温度の値が各接続端子にそれぞれ入力される。そして、アナログ処理部４１は、これらの各接続端子で得られた情報を量子化してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を演算処理部４３に出力する。   The analog processing unit 41 has a plurality of connection terminals, and each connection terminal is a current for measuring a current flowing through a connection path between the battery 35 and the alternator 33 and a connection path between the battery 35 and the alternator 33. The sensor 51 and a temperature sensor 53 that detects the temperature of the battery 35 are individually connected. The value of the output voltage of the battery 35 is regenerated from the connection path between the battery 35 and the alternator 33, and the current sensor 51 regenerates the battery 35. The current value and the temperature value of the battery 35 are input from the temperature sensor 53 to each connection terminal. Then, the analog processing unit 41 quantizes the information obtained at each of these connection terminals, converts it into a digital signal, and outputs this digital signal to the arithmetic processing unit 43.

演算処理部４３は、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性記憶装置及びＲＡＭ等が接続された一般的なコンピュータのＣＰＵ（マイクプロセッサ）内において所定のソフトウェアプログラムによって動作する機能部品である。演算処理部４３の不揮発性記憶装置内には、バッテリ３５の出力電圧の値、バッテリ３５に対する回生電流の値、及びバッテリ３５の温度といった複数のパラメータと、バッテリ状態として適正な中心値（図１に示した中心値Ｉｄ）との相関関係を示すデータが、データテーブルまたは関数式の形式で予め格納されている。かかる相関関係は、事前の実験またはシミュレーション等によって予め決定付けられているが、バッテリ状態として適正な中心値Ｉｄは、満充電の状態（１００％）から制御誤差δを差し引いた値が設定される。尚、この制御誤差δも、事前の実験またはシミュレーション等によって予め決定付けられている。そして、演算処理部４３のＣＰＵは、アナログ処理部４１から与えられたディジタル信号に基づいて、バッテリ状態として中心値Ｉｄを中心としたフィードバック制御を実現するように、レギュレータ３３ｂを制御するためのデータを演算し、その演算結果を変換部４５に出力する。   The arithmetic processing unit 43 is a functional component that operates according to a predetermined software program in a CPU (microphone processor) of a general computer to which a nonvolatile storage device such as a flash ROM and a RAM are connected. In the non-volatile storage device of the arithmetic processing unit 43, a plurality of parameters such as an output voltage value of the battery 35, a regenerative current value for the battery 35, and a temperature of the battery 35, and an appropriate center value as a battery state (FIG. 1). The data indicating the correlation with the central value Id) shown in FIG. 5 is stored in advance in the form of a data table or a function expression. Such correlation is determined in advance by an experiment or simulation in advance, but the center value Id appropriate for the battery state is set to a value obtained by subtracting the control error δ from the fully charged state (100%). . This control error δ is also determined in advance by a prior experiment or simulation. Then, based on the digital signal given from the analog processing unit 41, the CPU of the arithmetic processing unit 43 has data for controlling the regulator 33b so as to realize feedback control centered on the center value Id as the battery state. And outputs the calculation result to the conversion unit 45.

変換部４５は、演算処理部４３での演算結果を電圧変換してオルタネータ３３内のレギュレータ３３ｂに出力し、レギュレータ３３ｂにＰＷＭ信号を与えるなどして、当該レギュレータ３３ｂからの出力電圧として最適な充電電圧を実現するよう制御するものである。   The conversion unit 45 converts the calculation result of the calculation processing unit 43 into a voltage, outputs the voltage to the regulator 33b in the alternator 33, and gives a PWM signal to the regulator 33b, so as to obtain an optimum charge as an output voltage from the regulator 33b. The control is performed to realize the voltage.

＜全体の所定動作＞
このバッテリ状態管理装置の全体的な処理動作について、図４を参照して説明する。電子制御ユニット３１は、ステップＳ１でイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」という）がオンされるのに伴って、ステップＳ２で初期充電残量の検出動作を行う。この検出動作では、バッテリ３５の開放電圧（実質的に放電が行われていない出力電圧）が測定され、その開放電圧の測定値に基づいてバッテリ３５のエンジン始動前の充電残量（初期充電残量）が検出される。 <Whole predetermined operation>
The overall processing operation of the battery state management device will be described with reference to FIG. As the ignition switch (hereinafter referred to as “IG switch”) is turned on in step S1, the electronic control unit 31 performs an initial charge remaining amount detection operation in step S2. In this detection operation, the open voltage of the battery 35 (output voltage that is not substantially discharged) is measured, and the remaining charge of the battery 35 before starting the engine (initial charge remaining) is measured based on the measured value of the open voltage. Amount) is detected.

電子制御ユニット３１は、続くステップＳ３でスタータが駆動されてエンジン３４が始動されるのに伴って、ステップＳ４でエンジン始動時劣化判定動作を行う。この始動時劣化判定動作はエンジン始動時にバッテリ３５の劣化度を判定するものである。   As the starter is driven and the engine 34 is started in the subsequent step S3, the electronic control unit 31 performs an engine start-time deterioration determination operation in step S4. This start-up deterioration determining operation determines the degree of deterioration of the battery 35 when the engine is started.

また、電子制御ユニット３１は、続くステップＳ５でエンジン始動後劣化判定動作を行う。この始動後劣化判定動作では、エンジン始動後の充電により満充電（又はそれに近い状態）になったバッテリ３５への電流流入状況を電流センサ５１を介して検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ３５の劣化度が判定される。   Further, the electronic control unit 31 performs a deterioration determination operation after engine start in the subsequent step S5. In this deterioration determination operation after starting, a current inflow state to the battery 35 that is fully charged (or a state close thereto) by charging after the engine is started is detected via the current sensor 51, and the battery is determined based on the current inflow state. A degree of degradation of 35 is determined.

また、電子制御ユニット３１は、続くステップＳ６でバッテリ３５に対する充電制御（バッテリ３５の充電残量管理）を行う。   Moreover, the electronic control unit 31 performs charge control (remaining charge management of the battery 35) for the battery 35 in the subsequent step S6.

このステップＳ５，Ｓ６のエンジン始動後劣化判定動作及び充電制御は、エンジンが停止されるまで繰り返し継続される。   The deterioration determination operation and charge control after engine start in steps S5 and S6 are repeatedly continued until the engine is stopped.

＜充電制御動作＞
ここでは、ステップＳ６の充電制御動作を詳述する。この充電制御において、まず電子制御ユニット３１のアナログ処理部４１には、バッテリ３５とオルタネータ３３との接続経路からバッテリ３５の出力電圧の値が入力され、電流センサ５１からバッテリ３５に対する回生電流の値が入力され、温度センサ５３からバッテリ３５の温度の値が入力される。そして、アナログ処理部４１は、これらの各接続端子で得られた情報を量子化してディジタル信号に変換し、このディジタル信号を演算処理部４３に出力する。 <Charge control operation>
Here, the charge control operation in step S6 will be described in detail. In this charge control, first, the analog processing unit 41 of the electronic control unit 31 receives the value of the output voltage of the battery 35 from the connection path between the battery 35 and the alternator 33, and the value of the regenerative current for the battery 35 from the current sensor 51. Is input, and the temperature value of the battery 35 is input from the temperature sensor 53. Then, the analog processing unit 41 quantizes the information obtained at each of these connection terminals and converts it into a digital signal, and outputs this digital signal to the arithmetic processing unit 43.

演算処理部４３のＣＰＵは、アナログ処理部４１から与えられたディジタル信号に基づいて、バッテリ状態として中心値Ｉｄを中心としたフィードバック制御を実現するように、レギュレータ３３ｂを制御するためのデータを演算し、その演算結果を変換部４５に出力する。かかる中心値Ｉｄは、満充電の状態（１００％）から制御誤差δを差し引いた値が予め設定されている。   Based on the digital signal given from the analog processing unit 41, the CPU of the arithmetic processing unit 43 calculates data for controlling the regulator 33b so as to realize feedback control centered on the center value Id as the battery state. Then, the calculation result is output to the conversion unit 45. The central value Id is set in advance to a value obtained by subtracting the control error δ from the fully charged state (100%).

変換部４５は、演算処理部４３での演算結果を電圧変換してオルタネータ３３内のレギュレータ３３ｂに出力し、レギュレータ３３ｂにＰＷＭ信号を与えるなどして、当該レギュレータ３３ｂからの出力電圧として最適な充電電圧を実現するよう制御する。   The conversion unit 45 converts the calculation result of the calculation processing unit 43 into a voltage, outputs the voltage to the regulator 33b in the alternator 33, and gives a PWM signal to the regulator 33b, so as to obtain an optimum charge as an output voltage from the regulator 33b. Control to achieve voltage.

この際、バッテリ状態として中心値Ｉｄを中心としたフィードバック制御を実現するようにしているので、この中心値Ｉｄを中心として制御誤差δが生じても、バッテリ３５の満充電の状態を１００％とした場合に、そのバッテリ状態の最大値が１００％以下に収まるようになる。   At this time, since the feedback control centered on the center value Id is realized as the battery state, even if a control error δ occurs around the center value Id, the fully charged state of the battery 35 is 100%. In this case, the maximum value of the battery state falls within 100%.

例えば、オルタネータの制御において±５．５％の制御誤差δが生じる場合は、バッテリ状態の中心値Ｉｄとして９４．５％（＝１００％−５．５％）に安定化するようにオルタネータの制御を行う。これにより、バッテリ状態が最小値＝８９％（９４．５％−５．５％）と最大値＝１００％（９４．５％＋５．５％）の範囲内に収まり、バッテリ状態として過充電と過放電の両方を防止できる。   For example, when a control error δ of ± 5.5% occurs in the control of the alternator, the control of the alternator is stabilized so that the center value Id of the battery state is stabilized to 94.5% (= 100% −5.5%). I do. As a result, the battery state falls within the range of the minimum value = 89% (94.5% −5.5%) and the maximum value = 100% (94.5% + 5.5%). Both overdischarges can be prevented.

したがって、図２の如く、正極２３の表面に非晶質の硫酸鉛膜２５が形成されることで、この正極２３での硫酸による集電極等の腐食を防止できるとともに、負極２７の表面に形成される非晶質の硫酸鉛膜２９の厚みが薄く維持されるため、これが粗大結晶粒に成長するのを防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 2, by forming the amorphous lead sulfate film 25 on the surface of the positive electrode 23, corrosion of the collector electrode and the like due to sulfuric acid at the positive electrode 23 can be prevented, and it is formed on the surface of the negative electrode 27. Since the amorphous lead sulfate film 29 is kept thin, it can be prevented from growing into coarse crystal grains.

このように、図７において、バッテリ状態の中心値Ｉｄを満充電よりも低いＩｄ１に設定することで、制御誤差δが生じてもバッテリ状態を満充電以下の所定の範囲Ａｒに収めることができ、その結果、かかる状態を１年間維持することでバッテリ３５の劣化度を約０．７に、２年間維持した場合にバッテリ３５の劣化度を約０．５７に、３年間維持した場合にバッテリ３５の劣化度を約０．４２に抑えることができ、特に２〜３年間維持する場合に、満充電を実現するように制御していた従来に比べて、バッテリ３５の劣化の進行を抑えることができる。しかも、バッテリ３５の状態を過放電することをも同時に防止できる。したがって、バッテリの寿命を長期化することが可能となる。   As described above, in FIG. 7, by setting the center value Id of the battery state to Id1 lower than the full charge, the battery state can be kept within a predetermined range Ar below the full charge even if the control error δ occurs. As a result, the deterioration degree of the battery 35 is maintained at about 0.7 by maintaining this state for one year, and the deterioration degree of the battery 35 is maintained at about 0.57 when maintained for two years. The degree of degradation of the battery 35 can be suppressed to about 0.42, and the progress of the deterioration of the battery 35 can be suppressed as compared with the conventional case where control is performed so as to realize the full charge particularly when maintained for 2 to 3 years. Can do. In addition, the battery 35 can be prevented from being overdischarged at the same time. Therefore, the battery life can be extended.

本発明の一の実施形態に係るバッテリ状態管理動作を示す図である。It is a figure which shows the battery state management operation | movement which concerns on one Embodiment of this invention. バッテリを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a battery. 本発明の一の実施形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the battery state management apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. バッテリ状態管理装置の全体的な処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the whole process operation | movement of a battery state management apparatus. バッテリを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a battery. フィードバック制御におけるバッテリ状態の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the battery state in feedback control. バッテリ状態と劣化度との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation with a battery state and a deterioration degree.

符号の説明Explanation of symbols

２１ バッテリ
２３ 正極
２５，２９ 硫酸鉛膜
２７ 負極
３１ 電子制御ユニット
３３ オルタネータ
３３ａ 発電機
３３ｂ レギュレータ
３３ｃ 温度センサー
３４ エンジン
３５ バッテリ
４１ アナログ処理部
４３ 演算処理部
４５ 変換部
５１ 電流センサ
５３ 温度センサ
Ｉｄ 中心値
δ 制御誤差 21 battery 23 positive electrode 25, 29 lead sulfate film 27 negative electrode 31 electronic control unit 33 alternator 33a generator 33b regulator 33c temperature sensor 34 engine 35 battery 41 analog processing unit 43 arithmetic processing unit 45 conversion unit 51 current sensor 53 temperature sensor Id central value δ Control error

Claims (2)

オルタネータの出力電圧を調整して自動車におけるバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、
エンジンの回転力に応じて発電を行うとともに前記バッテリへの回生電圧を調整して出力する前記オルタネータと、
前記バッテリの状態を検出し、その検出結果に基づいて、前記バッテリの状態が満充電状態よりも制御誤差だけ低い状態に安定化するように前記オルタネータを制御する電子制御ユニットと
を備えるバッテリ状態管理装置。 A battery state management device for adjusting the output voltage of the alternator to manage the state of the battery in the automobile,
The alternator that generates power according to the rotational force of the engine and adjusts and outputs the regenerative voltage to the battery;
A battery state management comprising: an electronic control unit that detects the state of the battery and controls the alternator so that the state of the battery is stabilized by a control error lower than a fully charged state based on the detection result apparatus. オルタネータの出力電圧を調整して自動車におけるバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理方法であって、
バッテリの状態を検出する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた検出結果に基づいて、前記バッテリの状態が満充電状態よりも制御誤差だけ低い状態に安定化するようにオルタネータを制御する第２の工程と
を備えるバッテリ状態管理方法。 A battery state management method for managing the state of a battery in an automobile by adjusting an output voltage of an alternator,
A first step of detecting a state of the battery;
A battery state management comprising: a second step of controlling the alternator based on the detection result obtained in the first step so that the state of the battery is stabilized by a control error lower than the fully charged state. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010115055A (en) * 2008-11-07 2010-05-20 Mazda Motor Corp Voltage controller of generator for vehicle

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