JPH0650340B2 - 自動車用バツテリの寿命診断装置 - Google Patents

自動車用バツテリの寿命診断装置

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JPH0650340B2
JPH0650340B2 JP61084138A JP8413886A JPH0650340B2 JP H0650340 B2 JPH0650340 B2 JP H0650340B2 JP 61084138 A JP61084138 A JP 61084138A JP 8413886 A JP8413886 A JP 8413886A JP H0650340 B2 JPH0650340 B2 JP H0650340B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用のバツテリにおいてその寿命を判断し
て表示する自動車用バツテリの寿命診断装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、特開昭５３−７９２３８号公報，特開昭５３−１
２７６４６号公報、さらには特開昭５６−１２６７７４
号公報等に記載されているように、バツテリの端子電
圧、充放電電流、バツテリ温度を検出を検出し、これを
コンピユータで演算処理してバツテリの収支電荷量、開
始電荷量、内部抵抗、短絡電流などの充電状態と寿命診
断にリンクした出力を求れ、これを所定の基準レベルと
照らして充電状態と寿命を判断診断するものが知られて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来技術は、個々のバツテリの初期
ばらつきを打消すことを考慮しておらず、この初期ばら
つきが、検出条件の変化を補正するときの誤差とともに
経時変化に加算されるため、閾値による単純な判別診断
を行なおうとすると、その誤差は正常品を混同すること
を頻繁に発生した。
さらに上記従来技術では、利用可能な残存電荷量と寿命
劣化を示す例えば内部抵抗、漏洩電流とを明確に区別し
て検出・演算し、さらに表示・制御されることが少なか
つた。その結果、単に充電不足のバツテリを寿命劣化品
として廃棄したり、寿命品を満充電にして寒地の低温時
に使用して始動不能のトラブルを起こすケースがあつ
た。
本発明は上記の従来技術の欠点に鑑みてなされたもので
あり、初期ばらつきを打消して診断精度向上がはかれる
バツテリ診断装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、内燃機関により駆動されるオルタネータに
より充電される自動車用バツテリと、前記バッテリの端
子電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの充放
電電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリの温度
を検出する温度検出手段と、前記各検出手段によって検
出値に基づいて前記バッテリの寿命を求め、その求めら
れた寿命に対応した信号を出力する演算出力手段とを備
えた自動車用バッテリの寿命診断装置において、前記演
算出力手段は、バッテリの初期状態における機関のクラ
ンキング前後でのバッテリ端子電圧と最大放電電流とか
らバッテリの初期内部抵抗値を演算し、その演算された
初期内部抵抗値を初期状態におけるバッテリ温度と予め
実験的に求められた内部抵抗の温度係数とを用いて補正
することによって初期内部抵抗値を求める手段と、その
求められた初期内部抵抗値を記憶する手段と、バッテリ
使用時における機関のクランキング前後でのバッテリ端
子電圧と充放電電流とからバッテリの使用時内部抵抗値
を演算し、その演算された使用時内部抵抗値を使用時に
おけるバッテリ温度と予め実験的に求められた内部抵抗
の温度係数とを用いて補正することによって使用時内部
抵抗値を求める手段と、その求められた使用時内部抵抗
値と記憶された初期内部抵抗値との比を求め、その求め
られた比からバッテリ寿命値を求める手段と、その求め
られたバッテリ寿命値を表示する表示手段とを有するこ
とによって達成される。
〔作用〕
上記構成によれば、個々のバツテリ個有の初期値の使用
過程における値（即ち単位容量当りの内部抵抗率の変
化）を比較判断することにより、経時変化だけを浮き彫
りにでき、これによりバツテリ寿命の判断を個々のバツ
テリの初期状態に適合して適切・正確に判断できる。
〔実施例〕
本発明の実施例についての詳述を行う前に、本発明をよ
り良く理解するため、まず本願発明の特徴の基礎となる
バツテリの寿命診断と、これに密接に相関するパラメー
タとしてのバツテリの内部抵抗について説明する。
公称容量の異なるバツテリの使用過程におけるその内部
抵抗は、測定条件を合わせてその経時的変化をプロツト
すると、第２図（ａ）に示すようになる。即ち、バツテ
リの内部抵抗は、一般に電極と電解液との界面における
イオンの吸着解離能に依存し、その変化は電極活物質の
劣化、脱落等による有効電極面積の低減により増加する
傾向にあり、巨視的には連続的に変化していると言え
る。また、このような変化は、電気化学的反応によるた
め温度依存性を有する他、またバツテリ自体の初期状態
におけるばらつきにも左右され、これを一律に管理する
ことは極めて困難となる。
しかしながら、上記第２図（ａ）には、公称容量の異な
るバツテリのうち、選ばれた例えば４ケのバツテリの上
記内部抵抗特性を実線により示しているが、全体として
の特性の傾向も図中の二本の破線により示すように、そ
のバツテリの内部抵抗は、上述の如く、時間の経過とと
もに確実に増加する傾向を有する。図中の破線は、特性
測定に供された複数の公称容量の異なる各種バツテリ全
体の内部抵抗（放電開始５秒後の電圧と電流の比）を、
経時変化、即ち走行距離を横軸にとつたプロツトした時
の最外側線を表わすものである。
このような傾向を有するバツテリの内部抵抗につき、こ
の値をまず公称容量で除算し、さらに全べてそのバツテ
リの初期値で除算してみると、第２図（ｂ）に示すごと
く経時変化が規格化される。これを言い換えれば、バツ
テリの単位容量当りの内部抵抗増加率の経時的変化と言
うことができる。ここで、統計的に寿命の近いバツテリ
の内部抵抗および単位容量当りの抵抗増加率を調べる
と、内部抵抗単独ではなく、その抵抗増加率の変化状況
により寿命の判断を行うことにより、より正確な精度の
高い診断を行い得ることが発明者により実験、確認され
た。
本発明は、上記の様な本発明の発明者による確認、実証
に基づくものである。
また、バツテリの単位容量当りの内部抵抗変化率による
バツテリ寿命診断の精度をさらに上げるためには、バツ
テリの温度依存性を補正する必要があるが、これは補正
係数を実験的に求めることによりその値を定める。何故
ならば、車載での温度依存性は、機関のクランキング時
におけるバツテリの負荷であるスタータやエンジンの温
度依存性を含め決めるのが好ましく、少なくともバツテ
リ単体の温度依存性だけから補正係数を定めるのは無意
味であるからである。
次に、第１図により、本発明の実施例について詳細に説
明する。
バツテリ１にはオルタネータ２、スタータ３が電気的に
並列接続される。スタータ２はエンジン４とギアで機械
的に連結し、電磁開閉器５はエンジンキースイツチ６で
開閉動作する。オルタネータ２は励磁コイル７で出力電
圧が調整され、整流器９を介して交直（Ａ−Ｄ）変換後
フユーズボツクス１０を経て各種負荷また必要に応じて
バツテリに電気エネルギを供給する。バツテリ１に接続
されたハーネス１１の両端Ａ，Ｂには充放電電流による
電圧降下から電流を検出するための増巾器１２が接続さ
れ、これからの電流信号ＩＢと、バツテリ端子電圧信号
ＶＢ、バツテリの電解液、電極の代表的平均温度を検出
する温度センサ１３からの温度信号ＴＢが、入出力（Ｉ
／Ｏ）ユニツト１４に入力する。さらに、Ｉ／Ｏユニツ
ト１４には中央処理装置（ＣＰＵ）１５、リードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）１６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）が接続されている。またＩ／Ｏユニツト１４には入
力セツトボタン１９が接続されている。
以上の構成において、その動作を以下に説明する。まず
バツテリからの上記３信号ＶＢ，ＩＢ，ＴＢを初期値と
して入力し処理するために、Ｉ／Ｏユニツト１４の初期
入力セツトボタン１９を押す。
次に満充電状態の新しいバツテリを装着した状態（例え
ば自動車組立工場の最終工程）で、クランキングを行な
い、その前後のバツテリ端子、電圧ＶＢ充放電電流
ＩＢ、バツテリ温度ＴＢを、１ｍｓ周期でサンプリング
しＲＡＭ１７に記憶する。この中から下記の値を読み出
す。
（１）クランキング直前の暗電流の流れている状態での
端子電圧ＶＢＯ （２）クランキング中の充放電電流の最大値ＩＢＰとそ
の時の端子電圧ＶＢＰ （３）クランキング直前のバツテリ容器の温度ＴＢＯ 次に最大放電電流ＩＢＰにおける内部抵抗ＲＢＰを以下
の（１）式により求める。
さに、予め実験的に求められた内部抵抗ＲＢＰの温度係
数αＲを用いて、内部抵抗ＲＢＰの温度補正を以下の
（２）式により行なう。
ＲＢＰＴ＝ＲＢＰ×αＲ（ＴＢＯ−ＴＢ） ……
（２） ここで、温度ＴＢＯは例えば２０℃で、αＲは予め２０
℃を基準として求めておくものである。
次に前記ＶＢＯも予め実験的に求められた端子電圧の温
度係数αＶを用いて、ＶＢＯの温度補正を例えば２０℃
を基準として以下の（３）式により行なう。
ＶＢＯＴ＝ＶＢＯ×αＶ（ＴＢＯ−ＴＢ） ……
（３） 以上の手順で求められた内部抵抗値ＲＢＰＴと端子電圧
値ＶＢＯＴはＲＡＭ１７の初期値エリアに記憶させ、初
期入力セツトボタン１９を戻す。
この状態で例えばユーザに引渡された車は使用過程にお
いて特別のマニユアル操作をすることなく次のようなシ
ーケンンを繰返し寿命診断を行なう。
すなわち、クランキング前の休止期間が例えば所定の１
０時間以上経過している時、クランキング前後のバツテ
リ電圧ＶＢ′、充放電電流ＩＢ′、バツテリ温度ＴＢ′
のサンプリングを行ない。初期入力時の演算処理と同様
にして補正された内部抵抗値Ｒ′ＢＰＴ及び端子電圧
Ｖ′ＢＯＴを求め、これらをＲＡＭ１７に記憶する。
次に、この使用過程における値を上記の初期値と比較し
て、それらの比、即ちＲ′ＢＰＴ／ＲＢＰＴ及びＶ′
ＢＯＴ／ＶＢＯＴを求め、これをあらかじめＲＯＭ１６
等に記憶させておいた第３図のような寿命診断用のマス
タテーブルに照らして、その時点におけるバツテリの寿
命と充電状態の診断を行なう。図中の各領域は下表１の
ように定義するとともに第３図に示する。
第４図は上記診断手順のフローチヤートを示す。
本発明の基本要件は、バツテリの寿命や充電状態の診断
をその初期値をベースにして行なうところにある。さら
に予め初期値ベースの代表的な診断用のマスタテーブル
を作つておくことが前提であり、これが初期入力段階で
の動作である。あるいは、上記初期段階では上記診断用
の計算を行わず、あらかじめそのバツテリに個有の値を
入力しておくことも可能であり、この場合は診断用の計
算式は特定しない。この方法はバツテリ・バツクアツプ
付のＲＡＭをＲＯＭに追加することにより実現できる。
また、診断結果は第１図のＩ／Ｏユニツト１４を経て、
上記診断結果をグラフイツクまた文字等で表示するため
の表示装置２０へ接続する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、診断結果が個々の初期値と使用過程値
を比較するので、経時変化だけを浮き彫りにでき、初期
ばらつきと経時変化を混同して単純な閾値判別してきた
従来技術に較べて著るしく診断精度が向上する。特に内
部抵抗と開放端子電圧を組合せて診断する場合に単純な
閾値判別に較べて約４倍に救済エリアが拡大し診断精度
があけげれるばかりでなく、真に逸脱していないサンプ
ルの救済が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例であるバツテリ寿命診断装置を
示す全体図、第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明によるバ
ツテリの寿命判断の重要な基礎となるバツテリ内部抵抗
及び単位容量当りの内部抵抗増加率の経時変化を示す
図、第３図は第１表の内容と対応して判断のランクとそ
の範囲を示す図、第４図は本発明を実施するためのフロ
ーチヤートの一例を示す図。 １……バツテリ、１１……ハーネス、１２……増幅器、
１３……温度センサ、１４……Ｉ／Ｏユニツト、１５…
…中央処理装置、１６……ＲＯＭ、１７……ＲＡＭ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関により駆動されるオルタネータに
    より充電される自動車用バッテリと、前記バッテリの端
    子電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの充放
    電電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリの温度
    を検出する温度検出手段と、前記各検出手段によって検
    出値に基づいて前記バッテリの寿命を求め、その求めら
    れた寿命に対応した信号を出力する演算出力手段とを備
    えた自動車用バッテリの寿命診断装置において、 前記演算出力手段は、バッテリの初期状態における機関
    のクランキング前後でのバッテリ端子電圧と最大放電電
    流とからバッテリの初期内部抵抗値を演算し、その演算
    された初期内部抵抗値を初期状態におけるバッテリ温度
    と予め実験的に求められた内部抵抗の温度係数とを用い
    て補正することによって初期内部抵抗値を求める手段
    と、その求められた初期内部抵抗値を記憶する手段と、
    バッテリ使用時における機関のクランキング前後でのバ
    ッテリ端子電圧と充放電電流とからバッテリの使用時内
    部抵抗値を演算し、その演算された使用時内部抵抗値を
    使用時におけるバッテリ温度と予め実験的に求められた
    内部抵抗の温度係数とを用いて補正することによって使
    用時内部抵抗値を求める手段と、その求められた使用時
    内部抵抗値と記憶された初期内部抵抗値との比を求め、
    その求められた比からバッテリ寿命値を求める手段と、
    その求められたバッテリ寿命値を表示する表示手段とを
    有することを特徴とする自動車用バッテリの寿命診断装
    置。
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