JPH0326026B2 - - Google Patents

Description

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

車両用バツ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つては
バツ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、車両用バツテリとしては、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ツテリの端子電圧が
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
つているに過ぎず、これでは、充分な充電状態を
確保することが不可能であり、しばしばバツテリ
あがりが生じるという結果を招いていた。前記バ
ツ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、またバツ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用不良あるい
はバツ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、前記バツテリを充電制御するための基準
となるバツ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れており、このため
に、従来装置では、満充電の状態からある程度放
電が行われてバツ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つ
ては、前述したある程度放電が進んだ状態ではそ
の後の充電によつては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
ツ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ツ
テリ端子電圧基準値を高く設定することにより解
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り、特にバツテリ液の温度に
よつ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は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ツテリの損耗
が生じるという問題があつた。

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、常に良好な充電状態を保ち、
特にバツ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ツテリの充電制御方法を提
供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、バツテ
リ液の比重を検出し該液比重に相当する起電圧を
実際のバツテリ端子電圧と比較して、バツテリの
充電または放電状態を判別し、バツテリが放電状
態である場合には自動的に充電制御状態とするこ
とを特徴とする。

本発明によれば、従来のようにバツテリの放電
状態を端子電圧によつて検出する方法と異なり、
充電開始までの待ち時間を設けることなくバツテ
リの放電時には直ちにオルタネータからの充電作
用を開始し、この時に他の条件が適合すれば、例
えばエンジン回転数その他が充電作用を許容すれ
ば直ちにバツテリへの充電が開始され、放電によ
る充電量の低下を遅れなく補充してその性能を満
充電状態に回復することができ、従来のような充
電不足あるいはバツテリあがりの発生を確実に防
止可能である。

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１図には一般の車両用バツテリにおけるバツ
テリ液比重とバツテリ起電圧との関係が示され、
図においてはバツテリ液温25℃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１図の特性はバツテリ液比重とバツテ
リ容量との関係として考えられており、これを用
いて液比重からバツ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実用化されてい
る。

しかしながら、本発明においては、この特性を
液比重対起電圧の関係として把握し、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
実際のバツテリ端子電圧と比較してその時のバツ
テリが放電状態にあるかあるいは充電状態にある
かの判定を行うことを特徴とするものである。

第２図には充電及び放電時におけるバツテリ端
子電圧の時間的変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２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つ
て増加することが示され、ま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電気化学的起電力
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
次低下傾向を示し、また放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は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２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、これをバツテリの充電
制御に利用しようとする試みは全く成されていな
かつた。

本発明は正しくこの点に鑑み第２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ツテリの
実端子電圧とを直接比較することにより極めて容
易に充電あるいは放電状態の判別を行い、これに
より放電状態においては直ちに所定の充電制御を
開始させ、これによつて充電不足を確実に解消可
能としたものである。

本発明においては、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、単純にバツテリの放電時には
直ちにこれを補う充電作用を開始させ、バツテリ
電気量が大きく低下する前にこれを迅速し回復さ
せようとするものであり、複雑な制御を必要とす
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。

前述した本発明の制御方法を実現する好適な実
施例が第３図のフローチヤート図に示されてお
り、この実施例においては、充電制御方法は電子
制御システムに組込まれており、メインコンピユ
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。

第３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。

本実施例においては、放電状態判定後のバツテ
リの充電制御をバツ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、本発明に必要なバ
ツテリ液比重及びバツテリ端子電圧、オルタネー
タ発生電圧ばかりでなくバツテリ液温情報も取込
まれる。

前記AD変換終了後まずバツテリ液の比重情報
が取込まれ、更にこの比重から第１図に示されて
いる比重相当起電圧V_Rの換算が行われる。

次に、前述した実際の充電制御のためのバツテ
リ液温取込及びこれに関連する充電終期電圧V_E
の換算が行われ、更に前記充電終期電圧V_Eから
所定の係数ｋ（０＞ｋ＞１）によつて充電制御時
の充電末期検出値V_thが求められる。

そして更にオルタネータ発生電圧V_A、バツテ
リ端子電圧V_Bの取込が行われる。

本発明において特徴的なことは、前記各情報の
入力が完了した後比重相当起電圧V_Rとバツテリ
端子電圧V_Bとの比較が行われ、これによつてバ
ツテリの充電または放電状態の判定が成されるこ
とである。

すなわち、バツテリ端子電圧V_Bが比重相当起
電圧V_Rより大きい場合には第２図から明らかな
ように充電状態であり、この状態では次の充電制
御ステツプに移行する。

一方、バツテリ端子電圧V_Bが比重相当起電圧
V_Rよりも小さい場合には第２図から明らかなよ
うに放電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、この充電作用はアイドル状
態におけるエンジンのアイドリング回転数を増加
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はいずれかが採用され、
これによつて、オルタネータからのバツテリへの
充電が強要される。もちろん、このような充電強
要作用によつても、オルタネータあるいはバツテ
リの状態、特にオルタネータの回転数によつては
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。

従つて、本発明によれば、従来のようなバツテ
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、前述したバツテリ端子電圧V_Bが比重相
当起電圧V_R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、本発明において通常の充
電制御を行うことができるが、本実施例において
は、更にこの充電制御もできる限り満充電が得ら
れるための制御となつている。

すなわち、第２図に示した充電特性は時間の経
過とともに所定値に収束し、これは充電終期電圧
として把握することができ、この充電終期電圧は
満充電状態におけるバツテリ端子電圧を示し、バ
ツ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ツ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ツテ
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ツテリの寿命を著しく低下
させる。そして、前記充電終期電圧はバツテリ液
温度によつて著しく変化し、第４図にはこの特性
が例示されている。第４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ツテリに高い電
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、周囲温の高い夏季においては供給
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４図において14.4ボルトの電圧を設定
し、バツ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、バツ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
行われバツテリの寿命を長く保つことを可能とす
る。

しかしながら、第４図から明らかなように、バ
ツテリ液温度に拘わらず従来では斜線を施した端
子電圧領域でのみ充電が行われ、これによれば、
相当高いバツテリ液温例えば70〜80℃程度の温度
においてのみバツテリは満充電され、これよりバ
ツテリ液温が低くなればなるほどバツテリの充電
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、バツテリはそれ自体ほとん
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、バツテリ
あがりの大きな原因となつており、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バ
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。

本実施例においては、前述した課題に鑑み、充
電開始電圧を充電終期電圧に対応させて制御する
ことにより、バツ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。

第５図には本実施例における充電作用が示さ
れ、斜線を施した部分が各バツテリ液温時におけ
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V_Aは充電終期電圧V_Eと等しく設定
されている。従つて、この実施例においては、バ
ツテリ液温に対応して常に充電終期電圧での充電
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。

実施例では、第３図におけるバツテリ端子電圧
V_Bと充電終期電圧V_Eとの比較を行い、両者が一
致するまですなわち満充電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V_E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
ては充電終期電圧V_E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３図の実施例は更にバツテリの充電が進んで
満充電近くになつた時更にオルタネータ発生電圧
V_Aの設定値を更に一定量増加させ最後の一押し
を行つて満充電を効果的に可能としている。

一般的に、バツテリが満充電に近づくとオルタ
ネータ発生電圧V_Aを充電終期電圧V_E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、100
％満充電を効果的に得るためには、第５図の破線
で示されるようにオルタネータ発生電圧V_Aを充
電終期電圧V_Eより更に所定量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
のような最後の一押しはバツ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から満充電近傍の特定
の狭いバツテリ電圧範囲にのみこの最後の一押し
を行うための追加αを設定すればよい。

第３図から明らかなように、バツテリ端子電圧
V_Bが充電終期電圧V_Eと等しくなつた時には満充
電であると判定され、オルタネータ発生電圧V_A
は充電終期電圧V_E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、バツ
テリ端子電圧V_Bは前述した充電末期検出値V_thと
比較され、バツテリ端子電圧V_Bがこれより小さ
い場合には充電末期に到達していないので、依然
としてオルタネータ発生電圧V_Aは充電終期電圧
V_Eに設定されるが、バツテリ端子電圧V_Bが充電
末期検出値V_thに到達するとオルタネータ発生電
圧V_Aには充電終期電圧V_Eに加えて追加αが加え
られ、これにてバツテリは最後の一押しによる充
電が行われ、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V_Aは通
常の充電終期電圧V_Eに復帰する。

以上のようにして、本実施例によれば、オルタ
ネータの発生電圧をバツテリ液温から定まる充電
終期電圧に設定できるので、バツテリは常に満充
電状態に制御可能な状態となり、他の条件が許す
範囲で最適な満充電が達成され、また、特定の充
電末期に最後の一押しをすることによつて短時間
に効率よく満充電を達成することが可能となる。

なお、前述した実施例においては充電制御が満
充電制御により行われているが、本発明における
バツテリの放電状態検出後の充電制御は他の任意
の充電制御も利用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、バツテ
リの充電または放電状態の判定がバツテリ液の比
重に対応した起電圧とバツテリの実端子電圧との
比較により容易に判定され、放電時には直ちに充
電制御が行われることから、良好な充電状態を得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両用バツテリの比重対起電圧特性
図、第２図は車両用バツテリの充電及び放電特性
図、第３図は本発明に係る充電制御方法の好適な
実施例を示すフローチヤート図、第４図は車両用
バツテリのバツテリ液温対充電終期電圧特性図、
第５図は第３図に示した実施例の充電制御作用を
示す説明図である。 V_R……比重相当起電圧、V_E……充電終期電圧、
V_th……充電末期検出値、V_A……オルタネータ発
生電圧、V_B……バツテリ端子電圧、α……追加。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バツテリ液の比重を検出し該液比重に相当す
   る起電圧を実際のバツテリ端子電圧と比較して、
   バツテリの充電または放電状態を判別し、バツテ
   リが放電状態である場合には自動的に充電制御状
   態とすることを特徴とする車両用バツテリの充電
   制御方法。