JP6485329B2 - 液式鉛バッテリの状態を検出する方法および液式鉛バッテリの充電を制御する方法 - Google Patents

Description

この発明は液式鉛バッテリに関し、とくに状態の検出または充電の制御に関する。

鉛バッテリは状態に応じて特性が変化するため、精度の良い制御を行うためには状態を検出することが有用である。たとえば、特許文献１には、鉛蓄電池の充電方法において、充電中に所定の間隔で所定時間だけ充電電流を切り、充電電流を切る直前の電圧と、所定時間が経過した時点の電圧との電圧差を計測し、この電圧差が増加に転じたときを基準として充電モードを切り替えることが記載されている。

特開平１１−１７６４８２号公報

しかしながら、従来の技術では、外乱による誤差の影響が大きいという問題があった。

たとえば特許文献１の技術では、通電時のバッテリ電圧と休止時のバッテリ電圧との差を取るため、１次側電圧の変動などの外乱により充電電流が変動し、バッテリ電圧が変動した際、状態等を誤検出する場合がある。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、液式鉛バッテリの状態を検出する際に、または液式鉛バッテリの充電を制御する際に、外乱による誤差の影響を低減する方法を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するため、この発明に係る方法は、液式鉛バッテリの状態を検出する方法であって、定電流充電を休止する休止区間を一定周期で設け、休止区間のそれぞれにおいて、
‐休止開始時点から第１時間が経過した第１時点を特定する工程と、
‐休止開始時点から第２時間が経過した第２時点を特定する工程と、
‐第１時点から第２時点までの電圧減少量を取得する工程と、
を実行する工程と、休止区間のときに取得された取得値の変化の傾向が転じたことに応じて、液式鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する工程とを備える。

このような構成によれば、充電が休止された後しばらく経った時点からの電圧減少量に基づいて、液式鉛バッテリの状態が検出される。

休止区間の長さは第２時間に等しいものであってもよい。

また、この発明に係る方法は、液式鉛バッテリの状態を検出する方法であって、定電流充電を休止する休止区間を一定周期で設け、休止区間のそれぞれにおいて、
‐休止開始時点から第１時間が経過した第１時点を特定する工程と、
‐第１時点から第１電圧差だけ電圧が低下した第２時点を特定する工程と、
‐第１時点から第２時点までの経過時間を取得する工程と、
を実行する工程と、休止区間のときに取得された取得値の変化の傾向が転じたことに応じて、液式鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する工程とを備える。

このような構成によっても、充電が休止された後しばらく経った時点からの電圧減少量に基づいて、液式鉛バッテリの状態が検出される。

また、この発明に係る方法は、液式鉛バッテリの充電を制御する方法であって、上述の液式鉛バッテリの状態を検出する工程と、液式鉛バッテリの状態に基づいて、充電電流量を決定する工程とを備える。

転じたことは、所定数の連続する休止区間において、電圧減少量の最大値または経過時間の最小値が更新されないことに応じて検出されてもよい。
転じたことは、最後の休止区間における電圧減少量が、直前の休止区間における電圧減少量よりも小さいことか、または、最後の休止区間における経過時間が、直前の休止区間における経過時間よりも長いことに応じて検出されてもよい。
転じたことは、各休止区間における電圧減少量または経過時間に基づき、最小二乗法を用いて検出されてもよい。
液式鉛バッテリの液温を取得する工程と、液温に基づいて第２時間または第１電圧差を決定する工程とをさらに備えてもよい。

本発明に係る方法によれば、充電休止区間開始直後の外乱による誤差が大きい領域を除外し、ある程度時間が経過してからの変化に基づいて状態を検出するので、外乱による誤差の影響を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る制御による電圧の変化を示すグラフである。 実施の形態１による電圧減少量の取得方法を説明するグラフである。 実施の形態１による第３時点の検出方法を説明するグラフである。 実施の形態２による経過時間の取得方法を説明するグラフである。 実施の形態３による第１時間を決定する方法を説明するグラフである。 実施の形態４に係る効果を説明するグラフである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
本発明は、鉛バッテリの状態を検出する方法に係る。「鉛バッテリの状態」とは、たとえば充電率によって表されるが、他の物理量またはその組み合わせによって表されてもよく、たとえば充電開始時点からの積算電流量によって表されてもよい。また、本発明は、鉛バッテリの状態に基づいて鉛バッテリの充電を制御する方法にも係る。

本発明に係る鉛バッテリは液式のものであり、たとえば車両に搭載される。鉛バッテリには、鉛バッテリの充放電動作を制御する制御装置が接続される。制御装置はたとえばコンピュータにより構成され、マイクロプロセッサ等の演算手段および半導体メモリ等の記憶手段を備える。制御装置は、記憶手段に格納されたプログラムを実行することにより、本発明に係る方法（またはその各工程）を実施する。

制御装置は、鉛バッテリへの充電に係る電流値を制御する。制御装置は、時間と、鉛バッテリの端子間電圧とを、計測、算出または取得可能である。さらに、制御装置は、鉛バッテリの充電率、鉛バッテリの充放電電力、鉛バッテリの充放電量、鉛バッテリの充電率、等を計測、算出または取得可能であってもよい。これらの値の計測または取得のために、制御装置に関連して適切なセンサが設けられてもよい。なお、本明細書において、「充電量」とは充電に係る電力量を意味する場合があり、「放電量」とは放電に係る電力量を意味する場合がある。

図１は、本発明の実施の形態１に係る制御による電圧の変化を示すグラフである。なお、このグラフは曲線を用い、電圧値が連続的に変化するよう表されているが、実際には電圧の取得は離散的に実行されてもよく、その場合には図１のグラフは折れ線または離散的プロットにより表現されてもよい。これは図２〜図６のグラフについても同様である。

図１の制御は、定電流方式による充電動作を表す。この図では電流値Ｉ１での充電動作の例が示されている。図１に示す時間帯以前または以後に、定電流方式によらない充電動作を実行するものであってもよい。定電流方式によらない充電動作は、たとえば定電圧充電、定電力充電、または準定電圧充電による充電動作であってもよい。

制御装置は、充電動作において、定電流充電を休止する休止区間を設ける。図１には休止区間Ｉｎｔ１およびＩｎｔ２が示されている。休止区間は一定周期で設けられる。本実施形態ではこの周期をＴｘ［ｓ］とする。制御装置は、この休止区間のそれぞれにおいて、所定の休止時間だけ充電を休止する（すなわち充電電流を０とする）。

周期Ｔｘはたとえば１２０秒であるが、制御装置の制御特性等に応じて１分〜５分の間で適切な値を設定すればよい。また、休止時間（すなわち休止区間の長さ）ｉｎｔｘ［ｓ］は一定であり、たとえば４秒であるが、こちらについても制御装置の制御特性等に応じて１秒〜１０秒の間で適切な値を設定すればよい。

各休止区間では充電動作が休止されているので、鉛バッテリの電圧（たとえば端子間電圧）は時間とともに減少する。制御装置は、各休止区間について、その休止区間の一部を占める一定時間中の電圧減少量を取得する。

図２は、電圧減少量の取得方法を説明するグラフである。このグラフでは、休止区間の始点（休止開始時点）は時刻ｔ０であり、休止区間の終点（休止終了時点）は時刻ｔ２である。制御装置は、休止区間のそれぞれにおいて、まず時刻ｔ０から一定時間ＴＡ［ｓ］（第１時間）が経過した時刻ｔ１（第１時点）を特定し、時刻ｔ１における電圧ＶＡ［Ｖ］を取得する。

次に、制御装置は、時刻ｔ０から一定時間ＴＢ［ｓ］（第２時間）が経過した時刻ｔ２（第２時点）を特定し、時刻ｔ２における電圧ＶＢ［Ｖ］を取得する。そして、制御装置は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの電圧減少量ΔＶ［Ｖ］を取得する。たとえば、電圧減少量ΔＶは、時刻ｔ１における電圧から、時刻ｔ２における電圧を減算することによって、電圧差として算出され、その場合にはΔＶ＝ＶＡ−ＶＢ［Ｖ］となる。絶対値をとってΔＶ＝｜ＶＡ−ＶＢ｜と定義してもよい。本実施形態では、時間ＴＢの長さは固定されている。

また、図２の例では時刻ｔ０を基準として時間ＴＢを計測しているが、本実施形態では時間ＴＡが定数であるので、時刻ｔ１を基準として第２時間を定義しても等価である。（その場合には、まず時刻ｔ０から時間ＴＡ（第１時間）が経過した時刻ｔ１を第１時点とし、さらに時刻ｔ１から一定時間ＴＢ−ＴＡが経過した時刻ｔ２を第２時点とすると解釈してもよい。）

このようにして制御装置は、休止区間のそれぞれについて電圧減少量ΔＶを取得する。そして、制御装置は、各休止区間について取得された電圧減少量ΔＶに基づき、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じた時点（第３時点）を検出する。

図３は、第３時点の検出方法を説明するグラフである。充電動作の進行につれ充電率が上昇して１００％に達し、さらに充電動作が進行すると充電率は１００％を超える。図３では時刻ｔ３が第３時点に相当する（すなわち時刻ｔ３において電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じている）。なお実際のグラフは休止区間に対応する部分を含むが、図３では説明の便宜上、休止区間を無視して充電が連続的に進行するよう表している。

なお、図３の例では横軸は充電率［％］であり、横軸を基準として時刻ｔ３および積算電流量（後述）が示されているが、定電流充電において時間、充電率および積算電流量は互いに１対１に対応するので、これらは相互に変換可能である。また、第３時点は休止区間のいずれかに関連して検出されるものであり、当該休止区間と第３時点との厳密な時間的関係は本質的なものではないが、必要であれば当業者が適宜決定することができる。

時刻ｔ３は、複数の休止区間に係る電圧減少量ΔＶが、時間の経過につれて、または休止区間の時間的な順を追って、増加から減少に転じた時点である。すなわち、最初の休止区間に係る電圧減少量ΔＶに対して、次の休止区間に係る電圧減少量ΔＶはより大きくなるが、さらに時間が進行して休止区間が順に設けられると、電圧減少量ΔＶが減少しはじめる時点が現れる。時刻ｔ３はそのような時点の休止区間に対応する。

時刻ｔ３は、どのようにして検出されてもよいが、たとえば次のようにして検出することができる。制御装置は、充電開始以降、休止区間ごとに、電圧減少量ΔＶの最大値が更新されたか否かを判定する。そして、電圧減少量ΔＶの最大値がある決められた回数を超えて更新されなかった場合、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたと判断する。この時点（すなわち、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたと判断された休止区間に係る時点）が時刻ｔ３となる。

この例では、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、所定数の連続する休止区間において電圧減少量ΔＶの最大値が更新されないことに応じて検出されるということができる。判定基準となる休止区間の連続数は、たとえば５である。この場合には、電圧減少量ΔＶが休止区間Ｉｎｔ（Ｎ）においてピークに達し、その後５回の連続する休止区間Ｉｎｔ（Ｎ＋１）〜Ｉｎｔ（Ｎ＋５）において取得された電圧減少量ΔＶがいずれも休止区間Ｉｎｔ（Ｎ）における電圧減少量ΔＶ以下であったとすると、休止区間Ｉｎｔ（Ｎ＋５）において電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたと判定され、時刻ｔ３は休止区間Ｉｎｔ（Ｎ＋５）に係る時刻として検出されることになる。なお判定基準となる休止区間の連続数は他の値としてもよい。

次に、制御装置は、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことに応じて、鉛バッテリの状態を検出する。たとえば図３に示すように、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことに応じて、鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する。

電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じる時点と、充電率が１００％に達する時点とは、高い精度で一致する。したがって、電圧減少量ΔＶが増加からピークに達し減少に転じたことを検出すれば、高い精度で充電率が１００％となったと判定することができる。

ここで、鉛バッテリの充電中の端子間電圧には、外乱（１次側電圧の変動等）に起因する誤差が含まれる可能性がある。この外乱は、充電を休止しても直ちに０にはなるとは限らず、休止区間の開始直後にはある程度の誤差が残存している可能性がある。そこで、本発明の実施の形態１に係る方法によれば、充電休止区間開始直後の外乱による誤差が大きい領域を除外し、ある程度の時間ＴＡが経過してからの変化に基づいて状態を検出するので、外乱による誤差の影響を低減し、より正確に鉛バッテリの状態を検出することができる。とくに、通電中の１時点と休止中の１時点との間の電圧差でなく、休止中の２時点の間の電圧差を用いることにより、充電電流の変動等の影響を抑え精度よく検出することができる。

その後、本実施形態では、検出された状態に基づいて充電の制御を行う。とくに本実施形態では、時刻ｔ３以降の充電電流量を決定することにより充電の制御を行う。時刻ｔ３以降の充電電流量は、たとえば次のようにして決定することができる。

図３に示すように、制御装置は、充電開始時点から時刻ｔ３までの積算充電電流量ＡＸ［Ａｈ］を取得し記憶する。そして、この値に基づき、時刻ｔ３以降に充電すべき積算充電電流量ＡＹ［Ａｈ］を決定する。ＡＹとＡＸとの関係は当業者が適宜決定可能であるが、たとえばＡＹをＡＸの一次関数として算出することができ、とくにＡＸに比例する値として算出することができる。

具体例として、目標充電率をＫ［％］とする場合には、ＡＹ＝ＡＸ×（Ｋ−１００）／１００［Ａｈ］としてもよい。たとえばＡＸ＝１００［Ａｈ］かつＫ＝１１５［％］の場合には、時刻ｔ３以降にＡＹ＝１５［Ａｈ］の積算充電電流量が充電された時点で充電が終了することになる。

本発明の実施の形態１に係る方法によれば、上述のように充電休止区間開始直後の外乱による誤差が大きい領域を除外し、ある程度の時間ＴＡが経過してからの変化に基づいて状態を検出するので、外乱による誤差の影響を低減し、より正確な充電制御を実現することができる。

上述の実施の形態１において、次のような変形を施すことができる。
時間ＴＡ（第１時間）および時間ＴＢ（第２時間）の具体的な値は、実験等に基づいて当業者が適宜決定可能である。とくに、電圧に現れる外乱による誤差は、時間ＴＡが長くなるにつれて低減する可能性があり、また、充電動作の時間的効率は、時間ＴＢが短くなるにつれて向上する可能性がある。一方で、時間ＴＡを長く時間ＴＢを短く設計すると、電圧減少量ΔＶの測定精度が低下する可能性があるが、当業者であればこれらのバランスを適切に設計することができる。

実施の形態１では、休止開始時点から時間ＴＢが経過した第２時点と、休止終了時点とが一致しているが、これらは異なる時点であってもよい。すなわち、ＴＢ＜ｉｎｔｘとなるよう設計されてもよい。この場合には、第２時点が経過し電圧減少量ΔＶが算出された後にも、さらに休止区間が継続することになる。このようにすると、鉛バッテリの状態検出に係るパラメータとなる時間ＴＢと、充電動作の制御パラメータとなる休止時間ｉｎｔｘとを独立して設計することができ、よりきめ細かい制御が可能になる。

この場合、時間ＴＢの長さは、諸条件に依存する誤差が小さくなるように決定されることが好ましい。たとえば、鉛バッテリの液温によって電圧減少量ΔＶが変動することが予想される場合には、液温の変化による影響が最小限となる値に時間ＴＢを決定してもよい。このような決定方法は、たとえば実験等により実施可能である。

実施の形態１では、検出された状態（たとえば充電率が１００％である状態）は充電電流量の決定に用いられるが、充電の制御であれば充電電流量の決定以外の処理に用いられてもよい。また、検出された状態は、充電の制御以外に用いることも可能である。たとえば充電率の値は、充電動作の直接的制御以外にも鉛バッテリに関連する制御において広汎な用途を持ち、当業者であれば適切に用途を決定することができる。

実施の形態１では、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、電圧減少量ΔＶの最大値が所定回数だけ更新されないことに応じて検出される。変形例として、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、電圧減少量ΔＶが１回減少することに応じて検出されてもよい。すなわち、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、最後の休止区間における電圧減少量ΔＶが、直前の休止区間における電圧減少量ΔＶよりも小さいことに応じて検出されてもよい。

また、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、充電率の関数として電圧減少量ΔＶを表した場合（たとえば図３のグラフ）の、傾きに基づいて検出されてもよい。たとえば、傾きが正から０となったことに応じて電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことを検出してもよい。あるいは、傾きが正から負または０から負となったことに応じて電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことを検出してもよい。

傾きは、たとえば差分、導関数、微分係数等を用いることができ、算出方法は当業者が適宜設計可能である。また、傾きは最小二乗法を用いて算出されてもよい。この場合には、電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じたことは、各休止区間における電圧減少量ΔＶに基づき、最小二乗法を用いて検出されるということができる。また、最小二乗法を用いた電圧減少量ΔＶの傾きの算出方法（たとえばデータ数）は、当業者が適宜設計可能であるが、具体例として最新の４個の休止区間に係る電圧減少量ΔＶを用いてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、第２時点を一定の経過時間に基づいて特定した。実施の形態２では、第２時点を一定の電圧変化に基づいて特定する。以下、実施の形態１との相違点を説明する。

実施の形態２では、制御装置は、各休止区間の一部において、電圧が一定値だけ低下するのにかかる経過時間を取得する。図４は、この経過時間の取得方法を説明するグラフである。このグラフでは、休止区間の始点（休止開始時点）は時刻ｔ４であり、休止区間の終点（休止終了時点）は時刻ｔ７である。制御装置は、実施の形態１と同様に、休止区間のそれぞれにおいて、まず時刻ｔ４から一定時間ＴＡ［ｓ］（第１時間）が経過した時刻ｔ５（第１時点）を特定し、時刻ｔ５における電圧ＶＣ［Ｖ］を取得する。

次に、制御装置は、電圧が時刻ｔ５から一定電圧差ＶＤ［Ｖ］（第１電圧差）だけ低下してＶＥ［Ｖ］となった時刻ｔ６（第２時点）を特定する（すなわちＶＥ＝ＶＣ−ＶＤまたはＶＥ＝｜ＶＣ−ＶＤ｜である）。そして、制御装置は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの経過時間ΔＴ［ｓ］を取得する。たとえばΔＴ＝ｔ６−ｔ５［ｓ］として算出される。

電圧差ＶＤの大きさは当業者が適宜設計することができるが、諸条件に依存する誤差が小さくなるように決定されることが好ましい。たとえば、鉛バッテリの液温によって経過時間ΔＴが変動することが予想される場合には、液温の変化による影響が最小限となるように電圧差ＶＤを決定してもよい。このような決定方法は、たとえば実験等により実施可能である。

このようにして制御装置は、休止区間のそれぞれについて経過時間ΔＴを取得する。そして、制御装置は、各休止区間について取得された経過時間ΔＴに基づき、経過時間ΔＴが減少から増加に転じた時点（第３時点）を検出する。なお、第３時点は休止区間のいずれかに関連して検出されるものであり、当該休止区間と第３時点との厳密な時間的関係は本質的なものではないが、必要であれば当業者が適宜決定することができる。

経過時間ΔＴが減少から増加に転じた時点である時刻ｔ８（図３の時刻ｔ３に対応する時刻。とくに図示せず）は、どのようにして検出されてもよいが、実施の形態１またはその変形例において電圧減少量ΔＶが増加から減少に転じた時点である時刻ｔ３を検出した方法と同様の方法で検出することができる。

時刻ｔ８は、たとえば次のようにして検出することができる。制御装置は、充電開始以降、休止区間ごとに、経過時間ΔＴの最小値が更新されたか否かを判定する。そして、経過時間ΔＴの最小値がある決められた回数を超えて更新されなかった場合、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたと判断する。この時点（すなわち、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたと判断された休止区間に係る時点）が時刻ｔ８となる。この例では、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことは、所定数の連続する休止区間において経過時間ΔＴの最小値が更新されないことに応じて検出されるということができる。

次に、制御装置は、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことに応じて、鉛バッテリの状態を検出する。たとえば、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことに応じて、鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する。

経過時間ΔＴが減少から増加に転じる時点と、充電率が１００％に達する時点とは、高い精度で一致する。したがって、経過時間ΔＴが減少から最小値に達し増加に転じたことを検出すれば、高い精度で充電率が１００％となったと判定することができる。

このように、本発明の実施の形態２に係る方法によれば、実施の形態１と同様に、充電休止区間開始直後の外乱による誤差が大きい領域を除外し、ある程度の時間ＴＡが経過してからの変化に基づいて状態を検出するので、外乱による誤差の影響を低減し、より正確に鉛バッテリの状態を検出することができる。

実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、検出された状態に基づいて充電の制御を行うことができる。たとえば、時刻ｔ８以降の充電電流量を決定することにより充電の制御を行う。時刻ｔ８以降の充電電流量は、実施の形態１における時刻ｔ３以降の充電電流量と同様にして決定可能である。

本発明の実施の形態２に係る方法によれば、実施の形態１と同様に、充電休止区間開始直後の外乱による誤差が大きい領域を除外し、ある程度の時間ＴＡが経過してからの変化に基づいて状態を検出するので、外乱による誤差の影響を低減し、より正確な充電制御を実現することができる。

上述の実施の形態２において、実施の形態１と同様の変形を施すことができる。たとえば、時間ＴＡ（第１時間）および電圧差ＶＤ（第１電圧差）の具体的な値は、実験等に基づいて当業者が適宜決定可能である。

実施の形態２では、検出された状態（たとえば充電率が１００％である状態）は充電電流量の決定に用いられるが、充電の制御であれば充電電流量の決定以外の処理に用いられてもよい。また、検出された状態は、充電の制御以外に用いることも可能である。

経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことは、経過時間ΔＴが１回増加することに応じて検出されてもよい。すなわち、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことは、最後の休止区間における経過時間ΔＴが、直前の休止区間における経過時間ΔＴよりも長いことに応じて検出されてもよい。

また、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことは、充電率の関数として経過時間ΔＴを表した場合の、傾きに基づいて検出されてもよい。たとえば、傾きが負から０となったことに応じて経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことを検出してもよい。あるいは、傾きが負から正または０から正となったことに応じて経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことを検出してもよい。

傾きは、たとえば差分、導関数、微分係数等を用いることができ、算出方法は当業者が適宜設計可能である。また、傾きは最小二乗法を用いて算出されてもよい。この場合には、経過時間ΔＴが減少から増加に転じたことは、各休止区間における経過時間ΔＴに基づき、最小二乗法を用いて検出されるということができる。また、最小二乗法を用いた経過時間ΔＴの傾きの算出方法（たとえばデータ数）は、当業者が適宜設計可能であるが、たとえば最新の４個の休止区間に係る経過時間ΔＴを用いてもよい。

実施の形態３．
実施の形態１および２ならびにこれらの変形例では、時刻ｔ１および時刻ｔ５（いずれも第１時点）を特定するための基準となる一定時間ＴＡ（第１時間）は常に固定されている。しかしながら、時間ＴＡを可変としてもよい。たとえば、１回の充電処理について一定となるよう充電処理ごとに変更または決定してもよいし、１回の充電処理の間に変更または変更してもよい。

時間ＴＡを算出または決定するための基準は当業者が適宜設計することができる。実施の形態３は、このような基準の具体例として、充電電流に関する測定データを用いるものである。以下、実施の形態１および２との相違点を説明する。

図５は、実施の形態３による時間ＴＡ（第１時間）を決定する方法を説明するグラフである。実施の形態３では、制御装置は充電電流に現れるノイズの周期を取得する機能を備える。このような機能は、公知のセンサ等を用いて実現可能である。図５の例では、定電流方式の充電において充電電流に周期Ｐのノイズが発生している。

制御装置は、充電電流の周期Ｐに基づき、時間ＴＡを算出または決定する。本実施形態では、ＴＡ＞Ｐとなるよう決定する。このような決定方法は当業者が適宜設計することができるが、たとえば１より大きい定数ＣＰをＰに乗算し、ＴＡ＝Ｐ×ＣＰとして算出してもよい。

本発明の実施の形態３に係る方法によれば、実施の形態１および２と同様に、外乱による誤差の影響を低減し、より正確に鉛バッテリの状態を検出することができる。また、検出された状態に基づいて充電の制御を行うことができる。

さらに、実施の形態３に係る方法によれば、時間ＴＡを充電電流のノイズの周期Ｐに対して適度に長い値に決定できるので、ノイズによる電圧変動が電圧減少量ΔＶまたは経過時間ΔＴに及ぼす誤差を効率的に低減することができ、より正確な検出を行うことができる。たとえば、周期Ｐが短い場合にはノイズの影響が早期に減少するので、電圧減少量ΔＶまたは経過時間ΔＴの測定開始を早め、測定時間を長くとって測定精度を向上させることができる。一方、周期Ｐが長い場合には電圧減少量ΔＶまたは経過時間ΔＴの測定開始を遅らせ、ノイズの影響が十分に減少するまで待つことにより測定精度を向上させることができる。

実施の形態３において、時間ＴＡを変更する頻度は適宜設計可能である。充電電流のノイズの周期Ｐが既知である場合には時間ＴＡを固定値としてもよい。充電処理ごとに時間ＴＡを決定してもよい。この場合には、決定の基準とする周期Ｐは、直前の充電処理において取得された値を用いてもよく、充電開始後に取得された値を用いてもよい。また、充電処理の途中に変更してもよく、その場合には休止区間ごとに変更してもよい。充電処理の途中に変更する場合には、どの時点の周期Ｐを基準とするかは適宜設計可能である。

上述の実施の形態３では、充電電流に現れるノイズの周期Ｐに基づき、時間ＴＡを算出または決定しているが、変形例として、充電電流に現れるノイズの振幅に基づき、時間ＴＡを算出または決定してもよい。たとえば事前に決定される定数を振幅に乗算して時間ＴＡを算出してもよい。また、周期および振幅の双方に基づいて時間ＴＡを算出または決定してもよい。

実施の形態４．
実施の形態１およびその変形例（実施の形態３を含む）では、時刻ｔ２（第２時点）を特定するための基準となる一定時間ＴＢ（第２時間）は常に固定されている。また、実施の形態２およびその変形例（実施の形態３を含む）では、時刻ｔ６（第２時点）を特定するための基準となる一定電圧差ＶＤ（第１電圧差）は常に固定されている。しかしながら、これらの値を可変としてもよい。たとえば、１回の充電処理について一定となるよう充電処理ごとに変更または決定してもよいし、１回の充電処理の間に変更または変更してもよい。

実施の形態１およびその変形例（実施の形態３を含む）において、時間ＴＢを算出または決定するための基準は当業者が適宜設計することができる。また、実施の形態２およびその変形例（実施の形態３を含む）において、電圧差ＶＤを算出または決定するための基準は当業者が適宜設計することができる。実施の形態４は、このような基準の具体例として、鉛バッテリの液温を用いるものである。以下、実施の形態１〜３との相違点を説明する。

実施の形態４では、制御装置は鉛バッテリの液温を取得する機能を備える。このような機能は、公知の温度センサ等を用いて実現可能である。制御装置は、まず鉛バッテリの液温を取得し、取得した液温に基づいて時間ＴＢまたは電圧差ＶＤを決定する。

図６は、実施の形態４に係る効果を説明するグラフである。この図は実施の形態１に対応し、時間ＴＢを可変とした場合の効果を示すものである。４通りの条件に対応する電圧減少量ΔＶのグラフＧ１〜Ｇ４が示されている。グラフＧ１およびＧ２は鉛バッテリの液温が比較的低温である場合の例であり、グラフＧ３およびＧ４は鉛バッテリの液温が比較的高温である場合の例である。また、それぞれの液温において、グラフＧ２およびＧ４は時間ＴＢをある値ＴＢ＝ｂＬとした場合の例であり、グラフＧ１およびＧ３はＴＢ＝ｂＨとした場合の例である（ただしｂＬ≠ｂＨ）。この例では、比較的低いある液温の場合に適切な値の例がｂＬであり、比較的高いある液温の場合に適切な値の例がｂＨであると考える。

横軸は充電率を表し、充電率が１００％となる点が破線で示されている。実施の形態１では、電圧減少量ΔＶのピークが充電率１００％に対応すると考えたが、実際には液温に応じて誤差が発生する可能性がある。たとえば、液温が低い場合には、ＴＢ＝ｂＨとして電圧減少量ΔＶを取得した場合（グラフＧ１）よりも、ＴＢ＝ｂＬとして電圧減少量ΔＶを取得した場合（グラフＧ２）のほうが、電圧減少量ΔＶのピークが充電率１００％の時点に近づく（矢印Ｌ）。すなわち、より正確に充電率１００％となった状態を検出することができる。

また、液温が高い場合には、ＴＢ＝ｂＬとして電圧減少量ΔＶを取得した場合（グラフＧ４）よりも、ＴＢ＝ｂＨとして電圧減少量ΔＶを取得した場合（グラフＧ３）のほうが、電圧減少量ΔＶのピークが充電率１００％の時点に近づく（矢印Ｈ）。すなわち、より正確に充電率１００％となった状態を検出することができる。

液温に基づいて時間ＴＢを算出または決定する方法は、当業者が適宜設計することができる。たとえば、制御装置が、液温の様々な値（または様々な範囲）に対応する時間ＴＢの値を事前に記憶していてもよい。または、時間ＴＢの値を液温の関数として算出可能であってもよい。

以上は実施の形態１において時間ＴＢと可変とした場合の説明であるが、実施の形態２において電圧差ＶＤを可変とする場合も同様に構成可能であり、同様の効果を得ることができる。

このように、本発明の実施の形態４に係る方法によれば、実施の形態１および２と同様に、外乱による誤差の影響を低減し、より正確に鉛バッテリの状態を検出することができる。また、検出された状態に基づいて充電の制御を行うことができる。

さらに、実施の形態４によれば、液温に応じて時間ＴＢまたは電圧差ＶＤを適切に決定することができるので、状態の評価（たとえば充電率が１００％となった状態の検出）をより正確に行うことができる。

ＡＸ，ＡＹ 積算充電電流量、Ｉｎｔ１，Ｉｎｔ２ 休止区間、ｉｎｔｘ 休止時間（休止区間の長さ）、ｔ０ 時刻（休止開始時点）、ｔ１，ｔ５ 時刻（第１時点）、ｔ２，ｔ６ 時刻（第２時点）、ＴＡ 時間（第１時間）、ＴＢ 時間（第２時間）、Ｔｘ 一定の周期、ＶＤ 電圧差（第１電圧差）、ΔＴ 経過時間、ΔＶ 電圧減少量。

Claims (12)

1. 液式鉛バッテリの状態を検出する方法であって、
   定電流充電を休止する休止区間を一定周期で設け、前記休止区間のそれぞれにおいて、
   ‐休止開始時点から第１時間が経過した第１時点を特定する工程と、
   ‐休止開始時点から第２時間が経過した第２時点を特定する工程と、
   ‐第１時点から第２時点までの電圧減少量を取得する工程と、
   を実行する工程と、
   前記休止区間のときに取得された取得値の変化の傾向が転じたことに応じて、液式鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する工程と
   を備える方法。
2. 前記休止区間の長さは前記第２時間に等しい、請求項１に記載の方法。
3. 前記転じたことは、所定数の連続する休止区間において、前記電圧減少量の最大値が更新されないことに応じて検出される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記転じたことは、
   ‐最後の休止区間における前記電圧減少量が、直前の休止区間における前記電圧減少量よりも小さいこと
   に応じて検出される、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記転じたことは、各休止区間における前記電圧減少量に基づき、最小二乗法を用いて検出される、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記液式鉛バッテリの液温を取得する工程と、
   前記液温に基づいて前記第２時間を決定する工程と
   をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 液式鉛バッテリの状態を検出する方法であって、
   定電流充電を休止する休止区間を一定周期で設け、前記休止区間のそれぞれにおいて、
   ‐休止開始時点から第１時間が経過した第１時点を特定する工程と、
   ‐第１時点から第１電圧差だけ電圧が低下した第２時点を特定する工程と、
   ‐第１時点から第２時点までの経過時間を取得する工程と、
   を実行する工程と、
   前記休止区間のときに取得された取得値の変化の傾向が転じたことに応じて、液式鉛バッテリの充電率が１００％に達したことを検出する工程と
   を備える方法。
8. 前記転じたことは、所定数の連続する休止区間において、前記経過時間の最小値が更新されないことに応じて検出される、請求項７に記載の方法。
9. 前記転じたことは、
   ‐最後の休止区間における前記経過時間が、直前の休止区間における前記経過時間よりも長いことに応じて検出される、請求項７に記載の方法。
10. 前記転じたことは、各休止区間における前記経過時間に基づき、最小二乗法を用いて検出される、請求項７に記載の方法。
11. 前記液式鉛バッテリの液温を取得する工程と、
    前記液温に基づいて前記第１電圧差を決定する工程と
    をさらに備える、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 液式鉛バッテリの充電を制御する方法であって、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を用いて液式鉛バッテリの状態を検出する工程と、
    前記液式鉛バッテリの状態に基づいて、充電電流量を決定する工程と
    を備える方法。

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