JP2009113702A - Deterioration determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は劣化判定装置に係り、特に、自動車に搭載された鉛電池の劣化を判定する劣化判定装置に関する。 The present invention relates to a deterioration determination apparatus, and more particularly, to a deterioration determination apparatus that determines deterioration of a lead battery mounted in an automobile.
一般に、自動車には内燃機関を始動するとともに各種電装品に電力を供給する鉛(蓄)電池が搭載されており、このような鉛電池は自動車用鉛電池と呼ばれている。自動車には、エンジンにより駆動される発電機(オルタネータ)が装備されており、鉛電池はオルタネータの作動制御により充電され容量が保たれている。 In general, an automobile is equipped with a lead (storage) battery that starts an internal combustion engine and supplies electric power to various electrical components. Such a lead battery is called a lead battery for an automobile. The automobile is equipped with a generator (alternator) driven by an engine, and the lead battery is charged by the operation control of the alternator to maintain the capacity.
ところで、近年、カーナビ等の電装品による鉛電池に対する負荷が増加し、また環境問題への配慮から電動モータとエンジンを組み合わせたハイブリッド電気自動車や信号停止時等にエンジンを停止させ発進時に再始動させるISSシステム(自動)車等が開発されている。このような使用環境下では、現在の電池状態を把握することで常に走行に支障がないようにする必要があるため、鉛電池の状態検知技術が盛んに研究開発されるようになってきている。 By the way, in recent years, the load on lead batteries due to electrical components such as car navigation systems has increased, and in consideration of environmental problems, hybrid electric vehicles that combine an electric motor and engine, and when the signal is stopped, the engine is stopped and restarted when starting. ISS system (automatic) vehicles have been developed. Under such a usage environment, it is necessary to constantly check the current battery state so that there is no trouble in driving, so lead battery state detection technology has been actively researched and developed. .
自動車用鉛電池の状態検知技術として、スタータモータが機能してエンジンが始動されるとき、すなわち、エンジンが回転し始める時の鉛電池電圧の瞬間的な落ち込み(最低電圧値Vst)を検出し(図4参照)、落ち込みがしきい値を超えないかどうかを監視する劣化判定装置(例えば、特許文献1参照)や、エンジン始動時電圧の脈動(図4参照)の度合を検出し、ある一定度合を超えないかどうかを監視する劣化判別装置(例えば、特許文献2参照)が知られている。エンジン始動時の鉛電池の電圧をモニタし劣化判定する技術は合理的であり、鉛電池の劣化判定をほぼ正確に把握することができる。 As a state detection technology for a lead battery for automobiles, an instantaneous drop (minimum voltage value Vst) of the lead battery voltage when the starter motor functions and the engine is started, that is, when the engine starts to rotate is detected ( 4), a deterioration determination device (see, for example, Patent Document 1) that monitors whether the drop does not exceed a threshold value, or the degree of pulsation of the engine start-up voltage (see FIG. 4) is detected to be constant. A degradation determination device (see, for example, Patent Document 2) that monitors whether or not the degree is exceeded is known. The technology for judging deterioration by monitoring the voltage of the lead battery at the time of starting the engine is reasonable, and the judgment of deterioration of the lead battery can be grasped almost accurately.
しかしながら、エンジン始動時の情報には、鉛電池の劣化状態はもちろんであるが、測定時の鉛電池の開回路電圧(OCV)、気温、充電状態、使用形態の(一時的な)変化、エンジン始動間隔等によってノイズが混ざり、エンジン始動毎に若干値に差が生じる。車種によっても誤差の大小はある。当然、これらパラメータに対する補正は行われるべきであるが、それでもやはり完全とはいえず、鉛電池の劣化について誤判定が生じる、という問題がある。 However, the information at the time of starting the engine includes not only the deterioration state of the lead battery, but also the open circuit voltage (OCV) of the lead battery at the time of measurement, the temperature, the charging state, the (temporary) change in the usage pattern, the engine Noise is mixed depending on the starting interval and the like, and a slight difference in value occurs every time the engine is started. Depending on the type of vehicle, there are differences in error. Naturally, correction for these parameters should be performed, but it is still not perfect, and there is a problem that erroneous determination occurs regarding the deterioration of the lead battery.
本発明は上記事案に鑑み、鉛電池の電圧測定により劣化判定を正確に行うことができる劣化判定装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a deterioration determination device capable of accurately determining deterioration by measuring the voltage of a lead battery in view of the above-described case.
上記課題を解決するために、本発明は、自動車に搭載された鉛電池の劣化を判定する劣化判定装置において、前記鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記測定手段で測定された電圧のうち、前記鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された直近の最低電圧値Vstと予め設定された劣化判定しきい値Vthとに基づいて前記鉛電池の劣化を判定する第1劣化判定手段と、前記第1劣化判定手段による前記鉛電池の劣化判定が複数回連続して行われた否かを判断し、肯定判断のときに前記鉛電池が劣化したと判定する第2劣化判定手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a deterioration determination apparatus for determining deterioration of a lead battery mounted on an automobile, a voltage measurement unit that measures the voltage of the lead battery, and a voltage measured by the measurement unit. Among the calculation means for calculating the minimum voltage value of the lead battery when the engine is started, the latest minimum voltage value Vst calculated by the calculation means, and the preset deterioration determination threshold value Vth. A first deterioration determining means for determining the deterioration of the lead battery; and determining whether or not the deterioration determination of the lead battery by the first deterioration determining means has been continuously performed a plurality of times. And second deterioration determining means for determining that has deteriorated.
本発明では、電圧測定手段により鉛電池の電圧が測定され、算定手段により電圧測定手段で測定された電圧のうち鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値が算出され、第1劣化判定手段により算出手段で算出された直近の最低電圧値Vstと予め設定された劣化判定しきい値Vthとに基づいて鉛電池の劣化が判定される。そして、第2劣化判定手段により、第1劣化判定手段による鉛電池の劣化判定が複数回連続して行われたか否かが判断され、肯定判断のときに鉛電池が劣化したと判断される。 In the present invention, the voltage of the lead battery is measured by the voltage measuring means, and the minimum voltage value at the time of starting the engine of the lead battery is calculated among the voltages measured by the voltage measuring means by the calculating means, and calculated by the first deterioration determining means. The deterioration of the lead battery is determined based on the latest lowest voltage value Vst calculated by the means and a preset deterioration determination threshold value Vth. Then, the second deterioration determination means determines whether or not the deterioration determination of the lead battery by the first deterioration determination means has been continuously performed a plurality of times, and it is determined that the lead battery has deteriorated when an affirmative determination is made.
本発明において、第1劣化判定手段は、最低電圧値Vstが劣化判定しきい値Vthより小さいときに鉛電池が劣化したと判定するようにしても、または、算出手段により鉛電池の無劣化状態で算出された最低電圧値Vst0と、算出手段により鉛電池の無劣化ないし劣化状態で算出された直近の最低電圧値Vstとの差または割合の値が劣化判定しきい値Vthより大きいときに鉛電池が劣化したと判定するようにしてもよい。
In the present invention, the first deterioration determination means may determine that the lead battery has deteriorated when the minimum voltage value Vst is smaller than the deterioration determination threshold value Vth, or the lead means has no deterioration state by the calculation means. Lead when the difference or ratio value between the minimum voltage value Vst0 calculated in
本発明によれば、第2劣化判定手段により、第1劣化判定手段による鉛電池の劣化判定が複数回連続して行われたときに鉛電池が劣化したと判定するので、イレギュラーな測定値や測定誤差による誤った劣化判定をはじくことができ、劣化判定を正確に行うことができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, the second deterioration determination means determines that the lead battery has deteriorated when the deterioration determination of the lead battery by the first deterioration determination means is continuously performed a plurality of times. In addition, it is possible to repel the erroneous deterioration determination due to the measurement error and to accurately perform the deterioration determination.
以下、図面を参照して、本発明を、自動車用鉛電池(型式:65B24R)と一体に配置された劣化判定装置に適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a deterioration determination device arranged integrally with an automotive lead battery (model: 65B24R) will be described with reference to the drawings.
(構成)
図1に示すように、鉛電池10は、電池容器となる略角型の電槽8を有しており、電槽8内には合計6組の極板群が収容されている。電槽8の材質には、成形性、絶縁性および耐久性等の点で優れる、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)等の高分子樹脂を選択することができる。各極板群は、複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は2.0Vとされている。従って、鉛電池10の公称電圧は12Vである。電槽8の上部は、電槽8の上部開口を密閉するPE等の高分子樹脂製の上蓋9に接着ないし溶着されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
上蓋9には、鉛電池10を自動車用電源として外部へ電力を供給するための2本(正負極)の出力端子7が立設されている。また、上蓋9には、鉛電池10の劣化を判定する劣化判定装置としてのAIユニット1が収容(内蔵)されている。
The
AIユニット1は、ADコンバータ、基準電源等で構成され鉛電池10の電圧を測定する電圧測定部と、ADコンバータ、サーミスタ等で構成され鉛電池10の温度を測定する温度測定部と、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、不揮発性メモリのEEPROM等を有して構成された演算部と、コイル式のブザー(不図示)、ブザーを作動させるためのトランジスタや抵抗等を有して構成され警告音を発生させる報知部と、操作ボタン3、発光ダイオード(以下、LEDという。)、トランジスタや抵抗等を有して構成されLEDを点灯させて鉛電池10が要交換であることを表示する操作表示部2とを備えている。なお、AIユニット1は上蓋9内で接続導体により出力端子7に接続されており、作動電源は鉛電池10から供給される。
The
上蓋9のAIユニット1のブザーが実装された位置にはブザー放音孔6が形成されており、AIユニット1の操作表示部2の上面は上蓋9の上面と略同一平面を形成している。
A buzzer
(劣化判定原理)
次に、AIユニット1による鉛電池10の劣化判定の原理について説明する。
(Degradation judgment principle)
Next, the principle of determining deterioration of the
マイクロプロセッサ(以下、MPと略称する。)は、所定時間(例えば、2ms)毎に、電圧測定部を介して鉛電池10のデジタル電圧値を取り込んでRAMに格納しており、取り込んだ電圧値に基づいて、鉛電池10の健康状態(劣化)を判定する。
The microprocessor (hereinafter abbreviated as MP) captures the digital voltage value of the
一般に、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の内燃機関を有する自動車では、鉛電池から電力を供給し、セルモータを回して、エンジンを始動する。この際、大電流が流れるが、それに伴い、鉛電池の端子間電圧は大きく降下する。このときの電圧降下、および電流の時間変化を測定すると、セルモータに電流が流れ始めた直後に、鋭いピーク状の大電流が流れ、同時に鉛電池の端子間電圧は鋭い谷状の電圧降下を示す(図4参照)。この電圧降下が最大となる最低電圧値Vstは、鉛電池からの放電電流が最大となる最大電流値Istのときに同時に現われる。 In general, in an automobile having an internal combustion engine such as a gasoline engine vehicle or a diesel engine vehicle, electric power is supplied from a lead battery, and a cell motor is rotated to start the engine. At this time, a large current flows, and accordingly, the voltage between the terminals of the lead battery greatly drops. When the voltage drop at this time and the time change of the current are measured, a sharp peak-shaped large current flows immediately after the current starts to flow into the cell motor, and at the same time, the voltage between the terminals of the lead battery shows a sharp valley-shaped voltage drop. (See FIG. 4). The minimum voltage value Vst at which this voltage drop is maximum appears simultaneously at the maximum current value Ist at which the discharge current from the lead battery is maximum.
いま、エンジン始動系電気抵抗をRとすると、最低電圧値Vst、最大電流値Istの出現するタイミングにおいて、下記式(1)に示すようにオームの法則が成立する。 Assuming that the engine starting system electrical resistance is R, Ohm's law is established as shown in the following formula (1) at the timing when the minimum voltage value Vst and the maximum current value Ist appear.
エンジン始動系電気抵抗Rは、エンジン始動時にセルモータ、ハーネス等で構成されるエンジン始動系の抵抗であり、セルモータの静止導体としての抵抗に、車両のハーネス、電気接点等の抵抗を合計した全抵抗である。なお、エンジン始動系電気抵抗Rが一定値となるのは、最低電圧値Vstをとるときのタイミングのみで、その他のタイミングではエンジン始動系電気抵抗Rは時間とともに変化するため、式(1)は成立しない。 The engine starting system electric resistance R is the resistance of the engine starting system constituted by a cell motor, a harness, etc. at the time of starting the engine. The total resistance obtained by adding the resistance of the cell motor as a stationary conductor to the resistance of the vehicle harness, electric contact, etc. It is. It should be noted that the engine starting system electric resistance R is a constant value only at the timing when the minimum voltage value Vst is taken, and at other timings, the engine starting system electric resistance R changes with time. Not satisfied.
逆にいうと、車両が同じならば、エンジン始動電圧を最低電圧値Vstのタイミングで取得できれば、式(1)を利用して、エンジン始動系電気抵抗R自体を、抵抗値が一定である一種の抵抗器として鉛電池の劣化判定に使用できる。 In other words, if the vehicle is the same, if the engine starting voltage can be acquired at the timing of the lowest voltage value Vst, the engine starting system electric resistance R itself is a constant with a constant resistance value using the formula (1). This resistor can be used to judge deterioration of lead batteries.
一方、最低電圧値Vst、最大電流値Istの出現するタイミングにおいて、鉛電池の開回路電圧をVo、鉛電池の内部抵抗をrとすると、下記式(2)が成り立つ。 On the other hand, when the open circuit voltage of the lead battery is Vo and the internal resistance of the lead battery is r at the timing when the minimum voltage value Vst and the maximum current value Ist appear, the following equation (2) is established.
式(1)を式(2)に代入することにより、下式(3)が求められる。 By substituting equation (1) into equation (2), the following equation (3) is obtained.
式(3)から、最低電圧値Vstは、開回路電圧Vo、エンジン始動系電気抵抗R、鉛電池の内部抵抗rの関数となっていることが分かる。内部抵抗rは、鉛電池の無劣化状態で最小の値を示し、健康状態(SOH)が低下するにつれて増加する。従って、式(3)から、最低電圧値Vstが鉛電池の健康状態の指標となる。換言すれば、鉛電池の健康状態が低下すると(鉛電池が劣化すると)、内部抵抗rは大きくなるため、最低電圧値Vstは低下する。 From equation (3), it can be seen that the minimum voltage value Vst is a function of the open circuit voltage Vo, the engine starting system electrical resistance R, and the internal resistance r of the lead battery. The internal resistance r shows the minimum value in the non-degraded state of the lead battery, and increases as the health state (SOH) decreases. Therefore, from Equation (3), the minimum voltage value Vst is an indicator of the health status of the lead battery. In other words, when the health state of the lead battery is reduced (when the lead battery is deteriorated), the internal resistance r is increased, so that the minimum voltage value Vst is lowered.
図3は、無劣化状態(初期状態)の鉛電池と劣化後の同じ鉛電池について、エンジン始動時の鉛電池の端子間電圧の推移を表したものである。図3では、無劣化状態の鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値をVst0、劣化後のエンジン始動時の直近の最低電圧値をVstで表している。なお、図3において、鉛電池の劣化が進むにつれて、無劣化状態での最低電圧値Vst0と劣化後の最低電圧値Vstとの電圧差ΔVst(=Vst0−Vst)は大きくなる。 FIG. 3 shows the transition of the terminal voltage of the lead battery at the time of starting the engine for the lead battery in the non-degraded state (initial state) and the same lead battery after deterioration. In FIG. 3, the lowest voltage value at the time of starting the engine of the lead battery in the non-degraded state is represented by Vst0, and the latest lowest voltage value at the time of starting the engine after deterioration is represented by Vst. In FIG. 3, as the lead battery deteriorates, the voltage difference ΔVst (= Vst0−Vst) between the lowest voltage value Vst0 in the non-degraded state and the lowest voltage value Vst after deterioration increases.
AIユニット1は、上記原理に従い、電圧差ΔVstが後述する判定しきい値Vthより大きくなったときに、鉛電池10の劣化が進み要交換に至ったと判定する。ただし、上述したように、上記原理(式(1))を利用するためには、エンジン始動時の最低電圧値Vst0、Vstを正確に取得することが前提となるため、最低電圧値Vst0、Vstを最適タイミングで取得する必要がある。
In accordance with the above principle, the
(エンジン状態判定)
また、AIユニット1は、電圧測定部を介して測定した鉛電池10の電圧に基づいてエンジン状態を検知する機能を有している。すなわち、MPは、鉛電池10の電圧を常時監視(測定)し、電圧測定部を介して測定した電圧の変化より、エンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止のエンジン状態を判定する。
(Engine condition judgment)
The
<エンジン始動>
MPは、鉛電池10の放電開始後X(1〜100)ms以内にY(0.50〜3.0)V以上の電圧降下(例えば、好適には、15ms以内に1.5V以上の電圧降下)があり、かつ、その後にある所定値a以上になったか否かを判断し、肯定判断のときにはエンジン始動があったものと判定する。aの電圧値には、例えば、鉛電池10のOCVの109〜121%の電圧値を用いることができる。一方、否定判断のときにはカーエアコンやカーナビゲーション等の車載電装品を起動させたものとみなし、エンジンは始動していないとみなす。
<Engine start>
MP is a voltage drop of Y (0.50 to 3.0) V or more within X (1 to 100) ms after the start of discharge of the lead battery 10 (for example, preferably a voltage of 1.5 V or more within 15 ms). It is determined whether or not the engine has started, and if it is affirmative, it is determined that the engine has been started. As the voltage value of a, for example, a voltage value of 109 to 121% of the OCV of the
<エンジン起動中>
MPは、上述したエンジン始動の肯定判断の後、常時鉛電池10の電圧が上述した所定値a以上(エンジンが起動中の場合は発電機(オルタネータ)が作動しているため、鉛電池10は充電状態となっており、電圧がOCVより高くなる。)か否かを判断し、肯定判断のときにエンジン起動中と判定する。
<Engine is running>
After the positive determination of the engine start described above, the MP always has the voltage of the
<エンジン停止>
(1)エンジン起動中と判断した後に、鉛電池10の電圧がある一定値b以下になった場合:エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。bの電圧値には、例えば、鉛電池10のOCVの103〜108%の電圧値を用いることができる。また、(2)エンジン起動中と判断した後に、鉛電池10の電圧がある一定値c以上の速度で低下し、かつ、電圧の降下幅がある一定値d以上の場合:エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。cの電圧低下速度として1.0〜4.0V/s、また、dの電圧降下幅として0.05〜0.20Vを用いることができる。さらに、(3)エンジン起動中と判断した後に、鉛電池10の電圧がある一定値e以下に低下し、かつ、そのときの電圧の変化幅が、ある一定値fの時間幅で、ある一定値g以下になった場合:エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。eの電圧値として鉛電池10のOCVの102〜109%の電圧値、fの値として0.01〜1.0s、gの電圧の変化幅として0.1〜0.3Vを用いることができる。MPは、(1)〜(3)のいずれかに該当したときに、エンジンが停止したもと判定する。
<Engine stop>
(1) After determining that the engine is being started, if the voltage of the
なお、MPは、エンジン停止後、鉛電池10の分極反応が解消した後(例えば、6時間経過後)に測定した鉛電池10の電圧をOCVとして取得する。
In addition, MP acquires the voltage of the
(動作)
次に、フローチャートを参照して、AIユニット1の動作についてMPを主体として説明する。なお、AIユニット1に鉛電池1から電源が供給されると、初期設定処理において、プログラム、判定しきい値Vth等を含むプログラムデータがROMからRAMに展開され鉛電池10の劣化を判定するための劣化判定ルーチンが実行される。
(Operation)
Next, with reference to a flowchart, the operation of the
図2に示すように、劣化判定ルーチンでは、まず、ステップ102において、エンジン始動があるまで待機する。MPは、上述したエンジン状態判定によりエンジン始動を判定する。エンジン始動と判定したときには、次のステップ104で、RAMに格納された電圧値を参照して、鉛電池10の放電開始時に測定された最初の最低電圧値、かつ、鉛電池10の放電開始後15ms以内に測定された最低電圧値を、エンジン始動時の最低電圧値Vstとして算出する。なお、MPは温度測定部を介して鉛電池10の温度測定を行い、取り込んだ温度値により、最低電圧値Vstを、例えば、室温(25°C)における電圧値に温度補正する。
As shown in FIG. 2, in the deterioration determination routine, first, in
次のステップ106では、無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0が既に取得されているか否かを、EEPROMを参照して判断する。すなわち、EEPROMの所定番地に、最低電圧値Vst0の値が書き込まれていれば、最低電圧値Vst0は既に取得されていると(肯定)判断し、ヌルであれば、最低電圧値Vst0は取得されていないと(否定)判断する。
In the
ステップ106での判断が否定のときは、ステップ108において、ステップ104で算出した最低電圧値Vstが、無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0の条件を満たすか否かを判断する。この条件は、例えば、(1)鉛電池10が自動車に取り付けられた(使用が開始された)ときから半年以内であること、かつ、(2)エンジン始動前の鉛電池10のOCV(例えば、前回のエンジン停止後6時間経過時の開回路電圧)が12.5V以上であること、とすることができる。本実施形態では、操作表示部2には操作ボタン3が配置されているため、条件(1)の判断を行うために、例えば、操作ボタン3が所定操作で所定回数押下されると、MPは、鉛電池10が自動車に取り付けられたと判断し、その時点を起点として計時することで判断するようにしてもよい。なお、条件(1)からも明らかなように、本実施形態における「無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0」の「無劣化状態」とは、SOHが100%の完全無劣化状態のみをいうのでなく、鉛電池10が健全な初期状態での実質的な無劣化状態をいう。
If the determination in
ステップ108で否定判断のときは、無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0を取得するためにステップ102に戻り、肯定判断のときは、ステップ110において、ステップ104で算出した最低電圧値Vstを、無劣化状態での鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0として、EEPROMに格納して(書き込んで)、ステップ112へ進む。
When a negative determination is made at
一方、ステップ106での判断が肯定のときは、ステップ112でEEPROMから無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0を読み出し、次のステップ114で電圧差ΔVst(=Vst0−Vst)を算出する。
On the other hand, if the determination in
次に、ステップ116において、電圧差ΔVstが予め設定された(ROMに格納されRAMに展開された)判定しきい値Vthより大きいか否かを判断する。否定判断のときは、EEPROMに後述する劣化情報の「0」を書き込んだ後、鉛電池10の交換を必要とする程劣化が進んでいないため(ドライバに警告を発する必要がないため)、ステップ102へ戻る。
Next, in
一方、ステップ116で肯定判断のとき、すなわち、鉛電池10が劣化したと暫定判定したときには、EEPROMに直近の劣化情報として「1」を書き込む。劣化情報は、暫定判定がなされたか、なされなかったかを表す情報で、劣化したと暫定判定がなされたとき(ステップ116で肯定判断されたとき)は、例えば、2値の「1」で表し、劣化していないと暫定判定がなされたとき(ステップ116で否定判断されたとき)は、2値の「0」で表すことができる。なお、本実施形態では、EEPROMは劣化情報を書き込むための5バイトの記憶領域を有しており、直近の劣化情報と過去4回の劣化情報とを記憶することができる。
On the other hand, when the determination in
次のステップ118でEEPROMから過去4回の劣化情報を読み出して、ステップ120において、直近の劣化情報と併せて、連続5回劣化判定がなされたか否かを判断する。否定判断のときは、鉛電池10が劣化していないものとして(イレギュラーな測定値や測定誤差の影響が出ているものと判断して)、ステップ102へ戻る。
In the
一方、ステップ120での判断が肯定のときには、次のステップ122において、エンジンが停止するまで待機する。MPは、上述したエンジン状態判定によりエンジン停止を判定する。エンジン停止と判定したときは、次のステップ124において、鉛電池10が要交換である旨を、以下に述べるように、ブザーによる聴覚的手段およびLEDによる視覚的手段で報知してステップ102へ戻る。
On the other hand, when the determination in
本実施形態では鉛電池10の上蓋9にAIユニット1が収容されているため、AIユニット1は、鉛電池10が設置される場所に配置される。多くはエンジンルーム内であり、または車室等の自動車内であり、ブザーが発する警報音は、走行中は車両のノイズにより聞こえにくい。このため、AIユニット1が発する警報音の発生タイミングを次のように設定して、ユーザが警報音を聞きやすいタイミングで発し、ユーザに警報音が確実に伝達されるようにしている。なお、AIユニット1は、エンジンが停止したと判定した後、直ちに、DAコンバータを介してLEDを点灯させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を出力してLEDを点灯させるとともに、所定時間経過後、別のDAコンバータを介してブザーを作動させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を送出して警告音を発生させる。
In the present embodiment, since the
エンジン起動状態からエンジンを停止するタイミングにおいて、ユーザは、自動車から降り、ドアを閉め、ドアをロックして、自動車から離れる、という一連の動作を行うことが多いと推定される。従って、警告音を発生させる場合に、エンジンが停止したと判定したタイミングから一定のタイムラグを設けて報知すれば、警報がユーザに伝達される可能性が高くなる。 At the timing of stopping the engine from the engine starting state, it is estimated that the user often performs a series of operations of getting out of the automobile, closing the door, locking the door, and leaving the automobile. Accordingly, when a warning sound is generated, if a certain time lag is provided from the timing when it is determined that the engine has stopped, there is a high possibility that an alarm will be transmitted to the user.
本実施形態のAIユニット1によればほとんどの場合、警報音をユーザに確実に伝達できるが、実際には数回の聞き逃しが発生することを想定して、警報音を発生させる判定しきい値Vthは余裕を持ってやや高めに設定しておくようにしてもよい。
According to the
一方、LEDによる鉛電池10の電池状態の表示では、エンジン停止後、直ちに、LEDを点灯させて表示する。その時間は、本実施形態では約5分間である。また、AIユニット1は、操作表示部2に操作ボタン3を配置している。ブザーによる警告音を聞いた、または、電池状態を知りたいと希望するユーザが鉛電池10の健康状態を確認できるようにするためである。すなわち、この操作ボタン3による入力があった場合、電池状態をLEDで表示するようにして、ユーザが任意に電池状態を把握できるようにしている。なお、本実施形態では、鉛電池10の要交換を表示するLEDは、ユーザの注意を喚起するため、赤色LEDを用い点灯させるようにしている。
On the other hand, in the display of the battery state of the
(作用等)
次に、本実施形態のAIユニット1の作用等について説明する。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of the
AIユニット1は、電圧測定部を介して鉛電池10の電圧を測定し、演算部で、エンジン始動時に測定された電圧のうち最低電圧値Vstを算出した(ステップ104)後、EEPROMに格納された無劣化状態の鉛電池10のエンジン始動時の最低電圧値Vst0と直近で測定した鉛電池10の最低電圧値Vstとの電圧差ΔVstを算出する(ステップ114)。次に、電圧差ΔVstが判定しきい値Vthより大きいときに鉛電池10が劣化したと暫定判定するとともに(ステップ116)、鉛電池10が劣化したとの暫定判定が5回連続して行われたか否かを判断し(ステップ120)、肯定判断のときに鉛電池10が劣化したと判断してドライバに報知する(ステップ124)。
The
本実施形態のAIユニット1によれば、暫定判定が5回連続して行われたときに鉛電池10が劣化したと判定するので、イレギュラーな測定値や測定誤差による誤った劣化判定をはじくことができ、劣化判定を正確に行うことができる。このため、鉛電池10を(設計)寿命末期まで使用することができる。また、鉛電池10の無劣化状態で算出された最低電圧値Vst0と最低電圧値Vstとから鉛電池10の劣化を判定するため、電流センサを使用せず鉛電池10の劣化を判定することができる。
According to the
さらに、本実施形態のAIユニット1は不揮発性のEEPROMを備えており、鉛電池10の無劣化状態でしか取得できない最低電圧値Vst0をEEPROMに書き込んでおき(ステップ110)、劣化判定にあたり利用する(ステップ112)とともに、エンジン始動時の鉛電池10の劣化情報(ステップ116での2値による判定結果)を書き込んでいる。従って、AIユニット1は、例えば、鉛電池10を搭載した自動車が長期間動かされず(鉛電池10が充電されず)、AIユニット1への電力供給が途絶えた後でも、電力の再供給があったときに、最低電圧値Vst0や劣化情報を失うことなく、鉛電池10の劣化を正確に判定することができる。
Furthermore, the
なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、鉛電池10の劣化について、判定しきい値を用いて、良好、要交換の2つのレベルで判定する例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、良好、要注意、要交換の3つのレベル、または、それ以上に細分した判定を行うようにしてもよい。その際、連続5回の劣化情報のうち、例えば、2回が「1」となった場合や過半が「1」となった場合に、鉛電池10の劣化について要注意と判定するようにしてもよい。また、本実施形態では、鉛電池10の要交換を、赤色LEDを点灯させて表示する例を示したが、点滅させるようにしてもよい。
In this embodiment, in order to simplify the explanation, an example in which the deterioration of the
さらに、本実施形態では、最低電圧値Vst0と最低電圧値Vstとの電圧差Vstを判定しきい値Vthと比較して鉛電池10の劣化判定(暫定判定)を行う例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、最低電圧値Vst0と最低電圧値Vstとの割合を判定しきい値Vthと比較するようにしてもよい。また、最低電圧値Vst0を用いず、最低電圧値Vstと判定しきい値Vthとを比較し、最低電圧値Vstが判定しきい値Vthより小さいときに鉛電池10が劣化したと判定(暫定判定)するようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the deterioration determination (provisional determination) of the
また、本実施形態では、説明を簡単にするために、最低電圧値Vst0を一個取得してEEPROMに格納する例を説明したが、鉛電池10の無劣化状態で複数個の最低電圧値Vst0を取得し、取得した複数個の最低電圧値Vst0の例えば平均値や最頻値を算出してEEPROMに格納するようにしてもよい。このようにすれば、AIユニット1による劣化判定の精度をより高めることができる。
Further, in this embodiment, for the sake of simplicity, an example in which one minimum voltage value Vst0 is acquired and stored in the EEPROM has been described. However, a plurality of minimum voltage values Vst0 are stored in the non-degraded state of the
また、本実施形態では、鉛電池10が無劣化状態であること、とりわけ、上述した条件(1)等の判断を行う起点として、操作ボタン3が所定操作で所定回数押下する例を示したが、MPが初めてのエンジン始動があったかを監視し、肯定判断のときに、鉛電池10が自動車に取り付けられたものとみなし、その時点を条件(1)等の判断を行う起点としてもよい。この態様では、操作ボタン3による起点設定を排除することができる。
Further, in the present embodiment, the example in which the
そして、本実施形態では、劣化判定装置としてのAIユニット1を鉛電池10の上蓋9に収容した例を示したが、AIユニット1を鉛電池10から独立させて用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
実験を以下の通り行った。本実施例ではスタータモータが機能してエンジンが始動されるとき、すなわち、エンジンが回転し始める時の鉛電池電圧の瞬間的な落ち込み(最低電圧値Vst)で評価を行うこととした。エンジン始動時の鉛蓄電池状態の条件が変われば当然Vstは変化するので、同一条件でNo.1〜6毎にそれぞれ5回繰り返してVstを測定した(実験条件:表1、実験結果:表2参照)。 The experiment was performed as follows. In this embodiment, when the starter motor functions and the engine is started, that is, the evaluation is performed based on an instantaneous drop (minimum voltage value Vst) of the lead battery voltage when the engine starts to rotate. Since the Vst naturally changes if the conditions of the state of the lead storage battery at the time of engine start change, no. Vst was measured 5 times for each of 1 to 6 (experimental conditions: see Table 1, experimental results: see Table 2).
表1、表2から明らかなように、各条件で最低電圧値Vstが様々に変化する。同一測定条件でも表2中のような誤差があるが、本来はエンジン始動を行う時間帯(温度)が違ったり、充放電状態がエンジン始動毎に若干変化したりするはずである。先にも述べたが補正は行っているが誤差の要因となり、これによって劣化判定を読み間違える可能性があるといえる。しかし、実施形態のAIユニット1(劣化判定装置)を用いることにより、5回連続で劣化診断をしなければ劣化判定をしないとした場合、実験No.6では、判定しきい値を6.900Vに仮定すると、従来の劣化判定装置ではエンジン始動3回目で劣化判定をするが、実施形態のAIユニット1を用いればエンジン始動3回目では劣化判定は出さず、この回の値はイレギュラーな値と認識し、はじくことが可能となる。結果として劣化判定の正確性が向上したということができる。
As is apparent from Tables 1 and 2, the minimum voltage value Vst varies variously under each condition. Although there are errors as shown in Table 2 under the same measurement conditions, the time zone (temperature) at which the engine is started should be different, or the charge / discharge state should change slightly each time the engine is started. As described above, although correction is performed, it causes an error, and it can be said that there is a possibility of misreading the deterioration determination. However, when the AI unit 1 (degradation determination device) of the embodiment is used and the deterioration determination is not performed unless the deterioration diagnosis is performed five times in succession, the experiment No. 6, assuming that the determination threshold value is 6.900 V, the conventional deterioration determination device determines the deterioration at the third engine start, but if the
本発明は鉛電池の電圧測定により劣化判定を正確に行うことができる劣化判定装置を提供ものであるため、劣化判定装置の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 Since the present invention provides a deterioration determination device capable of accurately performing deterioration determination by measuring the voltage of a lead battery, it contributes to the manufacture and sale of the deterioration determination device, and thus has industrial applicability.
1 AIユニット(電圧測定手段、算出手段、第1劣化判定手段、第2劣化判定手段、劣化判定装置)
10 鉛電池
1 AI unit (voltage measuring means, calculating means, first deterioration determining means, second deterioration determining means, deterioration determining device)
10 Lead battery
Claims (4)
前記鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記測定手段で測定された電圧のうち、前記鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された直近の最低電圧値Vstと予め設定された劣化判定しきい値Vthとに基づいて前記鉛電池の劣化を判定する第1劣化判定手段と、
前記第1劣化判定手段による前記鉛電池の劣化判定が複数回連続して行われた否かを判断し、肯定判断のときに前記鉛電池が劣化したと判定する第2劣化判定手段と、
を備えた劣化判定装置。 In a deterioration determination device that determines the deterioration of a lead battery mounted in an automobile,
Voltage measuring means for measuring the voltage of the lead battery;
Of the voltages measured by the measuring means, calculating means for calculating a minimum voltage value at the time of engine start of the lead battery,
First deterioration determination means for determining deterioration of the lead battery based on the latest lowest voltage value Vst calculated by the calculation means and a preset deterioration determination threshold value Vth;
Determining whether or not the deterioration determination of the lead battery by the first deterioration determination means is continuously performed a plurality of times, and determining the deterioration of the lead battery at the time of an affirmative determination;
A deterioration determination device comprising:
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