JP2011169789A - Storage battery state detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池状態検出装置に係り、詳しくは蓄電池の液温及び液面の状態を検出する蓄電池状態検出装置に関する。 The present invention relates to a storage battery state detection device, and more particularly to a storage battery state detection device that detects a liquid temperature and a liquid surface state of a storage battery.
車両においては、電装部品の電源に蓄電池を搭載している。また、電気自動車やハイブリッド自動車では走行用モータの電源用にも蓄電池を搭載している。蓄電池、特に鉛電池は保守の良非によって寿命が大きく左右され、電解液がなくなり極板が露出する状態になると充電不能となるため、蓄電池の液面を常に確認して極板が露出しない状態に保持する必要がある。また、蓄電池の液温が高温になると、蓄電池に悪影響を与えるため、液温を監視して液温が高温にならないようにする必要がある。 In a vehicle, a storage battery is mounted as a power source for electrical components. In addition, electric vehicles and hybrid vehicles are also equipped with a storage battery for the power source of the driving motor. The life of storage batteries, especially lead batteries, is greatly affected by the quality of maintenance, and it becomes impossible to charge when the electrolyte is exhausted and the electrode plate is exposed. Therefore, the electrode plate is not exposed by always checking the liquid level of the storage battery. Need to hold on. Further, when the liquid temperature of the storage battery becomes high, the storage battery is adversely affected. Therefore, it is necessary to monitor the liquid temperature so that the liquid temperature does not become high.
従来、1個の装置で蓄電池電解液の液面と温度が検出でき、1本の出力線で温度検出出力と液面検出出力が可能な蓄電池状態検出装置が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の蓄電池状態検出装置は、図5に示すように、蓄電池液口部あるいは蓄電池蓋上に装着される栓体51に、検出電極52、限流用抵抗53、温度検出用ダイオード55、温度検出用ダイオード電流調整用抵抗54及び定電圧素子56が、検出電極52の先端部を除いてモールドされている。温度検出用ダイオード55と温度検出用ダイオード電流調整用抵抗54と限流用抵抗53と検出電極52とは、温度検出用ダイオード55のアノード、温度検出用ダイオード電流調整用抵抗54、限流用抵抗53、検出電極52の順に直列接続されている。定電圧素子56は、温度検出用ダイオード55と温度検出用ダイオード電流調整用抵抗54との直列回路に順方向に並列接続されている。温度検出用ダイオード55のカソードから導出された第1の出力線57はアース線であり、プラグ59を介して蓄電池のマイナス端子に接続されている。温度検出用ダイオード55のアノードから導出された第2の出力線58は液面検出・温度検出出力のためのものであり、プラグ60を介して表示部に接続されるようになっている。そして、第2の出力線58からの出力電圧により蓄電池電池温度を検出し、出力電圧が0Vになった時に、検出電極52が電解液から離脱したこと、即ち液面異常になったことを検出するようになっている。
Conventionally, a storage battery state detection device has been proposed in which the liquid level and temperature of the storage battery electrolyte can be detected with a single device, and the temperature detection output and the liquid level detection output can be performed with a single output line (see Patent Document 1). ). As shown in FIG. 5, the storage battery state detection device described in
特許文献1の蓄電池状態検出装置を車両に搭載された蓄電池に装備することにより、1本の第2の出力線58により蓄電池の液温及び液面の情報を車両側に送ることができる。しかし、車両に搭載される蓄電池にはモータ等の負荷が接続されているため、蓄電池のマイナスラインに電位差が生じる場合がある。そして、特許文献1の蓄電池状態検出装置は液温及び液面の情報を0V〜数Vの電圧で送るため、誤検出の生じる虞がある。また、特許文献1の蓄電池状態検出装置では、液温検出部、即ち限流用抵抗53、温度検出用ダイオード電流調整用抵抗54及び温度検出用ダイオード55の直列回路が断線した状態では液温検出はもちろん、液面状態の検出もできなくなる。
By installing the storage battery state detection device of
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、1本の出力信号線で液温及び液面の情報を出力することができるとともに、蓄電池のマイナスラインに電位差が生じても誤検出を防止することができる蓄電池状態検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to output information on the liquid temperature and the liquid level with a single output signal line, and to provide a potential difference on the negative line of the storage battery. An object of the present invention is to provide a storage battery state detection device that can prevent erroneous detection even if the occurrence of a battery failure occurs.
前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、液面検出電極と、温度検出用抵抗と、1つの出力信号線とを備えた蓄電池状態検出装置である。そして、前記出力信号線には、前記液面検出電極を流れる電流と、発振回路の出力によりオン・オフ制御されるスイッチング素子を介して定電流源から流れる電流とが供給され、前記発振回路は、非安定マルチバイブレータで構成されるとともに、その発振周期を設定する回路に前記温度検出用抵抗が使用され、前記発振回路の電源及び前記定電流源は、蓄電池状態検出装置が装着される蓄電池から電源供給される。
In order to achieve the above object, an invention according to
この発明の蓄電池状態検出装置は、液面検出電極が蓄電池の電解液に接触する状態で使用される。そして、蓄電池の液面(電解液の液面)が異常な状態、即ち液面検出電極が電解液から離脱する状態になるまでは、液面検出電極から出力信号線に電流が流れ、蓄電池の液面が異常になると、液面検出電極からの電流の流れがなくなる。また、発振回路のパルス出力の周期、即ち発振周期の設定に温度検出用抵抗が関与し、温度検出用抵抗の抵抗値は温度検出用抵抗の温度、即ち蓄電池の液温により変化するため、スイッチング素子のオン時間またはオフ時間が変化し、即ち出力信号線に流れる電流値が高くなる時間や出力信号線に流れる電流値が低くなる時間が変化する。その結果、例えば、出力信号線に流れる電流がある値以上となる時間間隔に基づいて、液温が異常温度か否かが検出可能になる。即ち、液温や液面の状態を出力信号線の出力電圧に基づいて検出するのではなく、出力信号線に流れる電流値に基づいて検出する。したがって、1本の出力信号線で液温及び液面の情報を出力することができるとともに、蓄電池のマイナスラインに電位差が生じても誤検出を防止することができる。 The storage battery state detection device of the present invention is used in a state where the liquid level detection electrode is in contact with the electrolytic solution of the storage battery. Until the liquid level of the storage battery (the liquid level of the electrolytic solution) is abnormal, that is, until the liquid level detection electrode is detached from the electrolytic solution, current flows from the liquid level detection electrode to the output signal line, When the liquid level becomes abnormal, the flow of current from the liquid level detection electrode is lost. Also, the temperature detection resistor is involved in the pulse output cycle of the oscillation circuit, that is, the oscillation cycle setting, and the resistance value of the temperature detection resistor changes depending on the temperature of the temperature detection resistor, that is, the liquid temperature of the storage battery. The on-time or off-time of the element changes, that is, the time when the current value flowing through the output signal line increases or the time when the current value flowing through the output signal line decreases. As a result, it becomes possible to detect whether or not the liquid temperature is an abnormal temperature based on, for example, a time interval in which the current flowing through the output signal line becomes a certain value or more. That is, the liquid temperature and the state of the liquid level are not detected based on the output voltage of the output signal line, but are detected based on the value of the current flowing through the output signal line. Therefore, liquid temperature and liquid level information can be output by a single output signal line, and erroneous detection can be prevented even if a potential difference occurs in the negative line of the storage battery.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記非安定マルチバイブレータは、タイマICと、前記タイマICのオン・オフ時期を設定するために前記タイマICに接続された外付け抵抗及びコンデンサからなる時定数設定回路とで構成されるとともに、前記温度検出用抵抗が前記時定数設定回路の一部を構成しており、前記温度検出用抵抗の値により、前記定電流源からの電流が前記出力信号線に供給される時間が変化する。この発明では、発振回路のパルス出力の周期が、タイマICに外付けされた温度検出用抵抗を含む外付け用抵抗及びコンデンサにより設定することができ、市販のタイマICを使用して所望の出力周期を有する発振回路を容易に構成することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the unstable multivibrator includes a timer IC and an external connection connected to the timer IC for setting the on / off timing of the timer IC. A time constant setting circuit comprising an attaching resistor and a capacitor, and the temperature detection resistor forms part of the time constant setting circuit, and the constant current source is determined by the value of the temperature detection resistor. The time during which the current from is supplied to the output signal line varies. In this invention, the pulse output period of the oscillation circuit can be set by an external resistor and capacitor including a temperature detection resistor externally attached to the timer IC, and a desired output can be obtained using a commercially available timer IC. An oscillation circuit having a period can be easily configured.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記出力信号線には、前記発振回路を流れる電流及び前記電源を流れる電流のうち少なくとも一方が供給される。この発明では、温度検出用抵抗が断線状態においても、発振回路及び電源のうち少なくとも一方を流れる電流の有無に基づいて、出力信号線の断線の有無を検出することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least one of a current flowing through the oscillation circuit and a current flowing through the power source is supplied to the output signal line. In the present invention, even when the temperature detection resistor is disconnected, it is possible to detect the presence or absence of disconnection of the output signal line based on the presence or absence of current flowing through at least one of the oscillation circuit and the power supply.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記定電流源を第1の定電流源とし、第2の定電流源をさらに備え、前記液面検出電極は前記第2の定電流源を介して前記出力信号線に接続されている。この発明では、第2の定電流源から流れる電流に基づき、液面検出電極の異常の有無を検出することができる。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記電源及び前記第1の定電流源は、前記液面検出電極の電位より低い電位の箇所において前記蓄電池に配線を介して電気的に接続され、前記スイッチング素子を第1のスイッチング素子とし、前記液面検出電極と前記配線との間に第2のスイッチング素子が接続され、前記配線と前記出力信号線とは前記第2のスイッチング素子がオンの状態でオンになる第3のスイッチング素子及び前記第2の定電流源を介して電気的に接続されており、前記第2のスイッチング素子及び第3のスイッチング素子は前記液面検出電極に電流が流れる状態においてオンになる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the power source and the first constant current source are connected to the storage battery at a location lower than the potential of the liquid level detection electrode via a wiring. Electrically connected, the switching element as the first switching element, a second switching element is connected between the liquid level detection electrode and the wiring, and the wiring and the output signal line are the second Are electrically connected via a third switching element that is turned on when the switching element is turned on and the second constant current source, and the second switching element and the third switching element are electrically connected to each other. Turns on when a current flows through the surface detection electrode.
この発明では、液温状態は請求項4に記載の発明の場合と同様に検出される。一方、液面状態は、液面異常の場合、発振回路の消費電流の値をベースとして、第1のスイッチング素子がオンのときに、ベースに第1の定電流源からの電流の値を加えた大きさの電流が出力信号線に流れる。また、液面異常の場合、発振回路の消費電流の値と、第2の定電流源からの電流の値とをベースとして、第1のスイッチング素子がオンのときに、ベースに第1の定電流源からの電流の値を加えた大きさの電流が出力信号線に流れる。したがって、出力信号線に流れる電流の大きさから液面状態が正常か異常かを検出することができる。また、第2のスイッチング素子及び第3のスイッチング素子を設けずに、液面検出電極が直接第2の定電流源に接続される構成では、蓄電池の振動等により蓄電池の液面より上の壁面に付着した電解液に起因するリーク電流により、液面検出電極が液面から僅か離れただけでは電流が流れ続け、液面状態の検出精度が悪くなる虞がある。しかし、第2及び第3のスイッチング素子を設けることにより、前記リーク電流による検出精度の悪化を防止することができる。さらに、液面が異常な状態であっても液温の情報を出力信号線に出力することが可能で、液温が異常な状態でも液面の情報を出力信号線に出力することが可能になる。 In this invention, the liquid temperature state is detected in the same manner as in the case of the invention described in claim 4. On the other hand, when the liquid level is abnormal, the value of the current from the first constant current source is added to the base when the first switching element is on, based on the current consumption value of the oscillation circuit. A large current flows through the output signal line. In the case of a liquid level abnormality, when the first switching element is on based on the current consumption value of the oscillation circuit and the current value from the second constant current source, the first constant is applied to the base. A current having a magnitude obtained by adding the value of the current from the current source flows to the output signal line. Therefore, it is possible to detect whether the liquid level is normal or abnormal from the magnitude of the current flowing through the output signal line. In the configuration in which the liquid level detection electrode is directly connected to the second constant current source without providing the second switching element and the third switching element, the wall surface above the liquid level of the storage battery due to vibration of the storage battery or the like. Due to the leakage current caused by the electrolytic solution adhering to the liquid, the current continues to flow even if the liquid level detection electrode is slightly separated from the liquid level, and the detection accuracy of the liquid level may be deteriorated. However, by providing the second and third switching elements, it is possible to prevent deterioration in detection accuracy due to the leakage current. Furthermore, even when the liquid level is abnormal, it is possible to output liquid temperature information to the output signal line, and even when the liquid temperature is abnormal, it is possible to output liquid level information to the output signal line. Become.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記液面検出電極は、前記定電流源及び前記発振回路の電源のプラス側に接続されている。この発明では、液面状態が正常な場合、液温状態は請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明の場合と同様に検出される。一方、液面状態が異常な場合、即ち液面検出電極が電解液から離脱した状態では、出力信号線に流れる電流が零になる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the liquid level detection electrode is connected to the positive side of the constant current source and the power source of the oscillation circuit. ing. In the present invention, when the liquid surface state is normal, the liquid temperature state is detected as in the case of the invention according to any one of
請求項7に記載の発明は、請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載の発明において、前記温度検出用抵抗は、前記時定数設定回路を構成する他の外付け抵抗と並列接続されている。この発明では、温度検出用抵抗が断線した状態では、時定数設定回路の外付け抵抗の合成抵抗値が大きくなり、時定数設定回路により設定される発振回路の出力パルス周期が長くなる。したがって、温度検出用抵抗の断線異常と、発振回路の他の箇所の断線異常とを区別することが可能になる。また、温度検出用抵抗に断線が生じた状態においても液面状態の異常の有無を検出することができる。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 2 to 6, wherein the temperature detecting resistor is connected in parallel with another external resistor constituting the time constant setting circuit. Has been. In the present invention, in a state where the temperature detection resistor is disconnected, the combined resistance value of the external resistors of the time constant setting circuit increases, and the output pulse period of the oscillation circuit set by the time constant setting circuit increases. Therefore, it is possible to distinguish between the disconnection abnormality of the temperature detection resistor and the disconnection abnormality of another part of the oscillation circuit. Further, it is possible to detect the presence or absence of an abnormality in the liquid level even in a state where the temperature detection resistor is disconnected.
本発明によれば、1本の出力信号線で液温及び液面の情報を出力することができるとともに、蓄電池のマイナスラインに電位差が生じても誤検出を防止することができる蓄電池状態検出装置を提供することができる。 According to the present invention, a storage battery state detection device capable of outputting liquid temperature and liquid level information with a single output signal line and preventing erroneous detection even if a potential difference occurs in the negative line of the storage battery. Can be provided.
(第1の実施形態)
以下、本発明を車両に搭載された蓄電池に装備する蓄電池状態検出装置に具体化した第1の実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a storage battery state detection device equipped in a storage battery mounted on a vehicle will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1に示すように、蓄電池状態検出装置10は、液面検出電極11と、温度検出用抵抗12と、1つの出力信号線13とを備えている。
液面検出電極11は、第1の定電流源14及び発振回路15の出力によりオン・オフされる第1のスイッチング素子16を介して出力信号線13に接続されている。詳述すると、液面検出電極11は、ダイオードD1、抵抗R1及び抵抗R2を介して第1の定電流源14に接続されている。ダイオードD1は、カソードが抵抗R1に接続され、アノードが液面検出電極11に接続されている。発振回路15の電源17及び第1の定電流源14は、液面検出電極11の電位より低い電位の箇所において蓄電池18に配線19を介して電気的に接続されている。配線19にはカソードが抵抗R2と第1の定電流源14との接続点に接続され、アノードが蓄電池18に接続された状態でダイオードD2が設けられている。第1のスイッチング素子16にはNPN型バイポーラトランジスタが使用され、そのコレクタが第1の定電流源14に、エミッタが出力信号線13にそれぞれ接続され、ベースは抵抗R3を介して発振回路15の出力端子に、抵抗R4を介して出力信号線13にそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 1, the storage battery
The liquid
また、液面検出電極11と配線19との間に第2のスイッチング素子20が接続され、配線19と出力信号線13とは第2のスイッチング素子20がオンの状態でオンになる第3のスイッチング素子21と、第2の定電流源22とを介して電気的に接続されている。詳述すると、第2のスイッチング素子20にはPNP型バイポーラトランジスタが使用され、第3のスイッチング素子21にはNPN型バイポーラトランジスタが使用されている。第2のスイッチング素子20は、そのエミッタが抵抗R1,R2の接続点に、コレクタが抵抗R5を介して第3のスイッチング素子21のベースに、ベースが第3のスイッチング素子21のコレクタに接続されている。第3のスイッチング素子21は、コレクタが第2の定電流源22に接続され、ベースが抵抗R6を介して第2の定電流源22に接続されている。第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21は液面検出電極11に電流が流れる状態においてオンになる。即ち、出力信号線13には、液面検出電極11が正常な状態では、第2の定電流源22からの電流が供給されるようになっている。
Further, the
発振回路15は、タイマIC23と、タイマIC23に内蔵された容量放電用スイッチ(図示せず)のオン・オフ時期を設定するためにタイマIC23に接続された外付け抵抗R7,R8及びコンデンサCを有する時定数設定回路24とで構成されている。温度検出用抵抗12は外付け抵抗R8に並列接続されている。即ち、温度検出用抵抗12が時定数設定回路24の一部を構成している。電源17、タイマIC23、コンデンサCのグランド側は出力信号線13に接続されている。即ち、出力信号線13には、発振回路15を流れる電流又は電源17を流れる電流のうち少なくとも一方が供給されるようになっている。詳述すると、タイマIC23には、例えば、公知のタイマIC555が使用され、外付け抵抗R7と外付け抵抗R8との接続点がディスチャージ端子に接続され、外付け抵抗R8とコンデンサCとの接続点がトリガ端子及びスレッシュホールド(スレッショルド)端子の両端子に接続されて、非安定マルチバイブレータを構成している。そして、タイマIC23の出力端子が発振回路15の出力端子になる。
The
車両側には電流検出装置30が設けられている。出力信号線13は、車両側に設けられた電流検出用抵抗R10の一端にダイオードD3を介して接続されており、電流検出用抵抗R10の多端は蓄電池18のマイナス端子に接続されている。電流検出装置30は、電流検出用抵抗R10の電圧を検出することにより、出力信号線13から出力される電流値を検出する。電流検出装置30の検出信号は、制御装置31に送られる。制御装置31はマイクロコンピュータを備え、電流検出装置30の検出信号から蓄電池18の液面状態及び液温状態の異常の有無を判断する。
A
制御装置31は、液面異常あるいは液温異常と判断すると、必要な処理を行う。必要な処理としては、例えば、図示しない異常表示灯やブザー等の異常表示装置に駆動信号を出力する処理や車両の性能制限処理がある。車両の性能制限処理としては、走行車速の制限や加速制限等がある。
If the
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
蓄電池18の液面及び液温の異常の有無に拘らず、電源17及び第1の定電流源14には配線19を介して電流が供給される。また、蓄電池18の液面が正常な状態では、液面検出電極11を介しても電源17及び第1の定電流源14に電流が供給される。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
A current is supplied to the
液面検出電極11を介して電流が供給な状態では、第2のスイッチング素子20がオン状態に保持されるとともに、第3のスイッチング素子21もオン状態に保持される。そして、第2の定電流源22からの電流I2が出力信号線13に流れる。また、第1のスイッチング素子16がオン状態の間は、第1の定電流源14からの電流I1が出力信号線13に流れる。さらに、電源17が電力供給可能な状態においては、第1のスイッチング素子16、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21のオン状態及びオフ状態に拘らず、出力信号線13には電源17及び発振回路15で使用された電流I0が流れる。その結果、液面状態の検出に使用することができる電流の経時変化として図2(a)に示すような経時変化が生じる。
In a state where current is supplied through the liquid
即ち、液面が正常な状態では、図2(a)の左側に示されるように、Lレベルの電流値が(I0+I2)となり、Hレベルの電流値が(I0+I1+I2)となる矩形波信号が出力信号線13から繰り返し出力される。また、液面が異常な状態では、図2(a)の右側に示されるように、Lレベルの電流値がI0となり、Hレベルの電流値が(I0+I1)となる矩形波信号が出力信号線13から繰り返し出力される。
That is, when the liquid level is normal, as shown on the left side of FIG. 2A, a rectangular wave signal is output in which the L level current value is (I0 + I2) and the H level current value is (I0 + I1 + I2). It is repeatedly output from the
一方、発振回路15に電源17から電流が供給される状態になると、タイマIC23は外付け抵抗R7,R8及び温度検出用抵抗12の抵抗値と、コンデンサCの容量とによって決まる時間間隔でLレベルの状態とHレベルの状態とを繰り返すパルス信号を出力端子から出力し、その信号が発振回路15の出力となる。そして、タイマIC23の出力がHレベルの間、第1のスイッチング素子16がオン状態になり、タイマIC23の出力がLレベルの間、第1のスイッチング素子16がオフ状態になる。外付け抵抗R8と温度検出用抵抗12との合成抵抗をRhとすると、Hレベルの時間TH及びLレベルの時間TLは次式で表わされる。但し、kは定数。
On the other hand, when the current is supplied from the
TH=k・(R7+Rh)・C
TL=k・Rh・C
Rh=R12・R8/(R12+R8)
即ち、温度検出用抵抗12の抵抗値が大きくなると、合成抵抗Rhの抵抗値は大きくなり、時間TH及び時間TLは長くなる。したがって、例えば、高温になると抵抗値が大きくなる温度検出用抵抗12を使用した場合には、蓄電池18の液温が高温になると時間THが長くなり、蓄電池18の液温が低温になると時間THが短くなる。また、逆に低温になると抵抗値が大きくなる温度検出用抵抗12を使用した場合には、蓄電池18の液温が低温になると、時間THが長くなる。その結果、液温状態を検出するための信号として、出力信号線13にパルス状態で流れる電流I1は、図2(b)に示すように、液温が正常な状態においては、液温が異常な状態におけるパルス幅より短いパルス幅で変化し、液温が異常な状態においては、パルス幅が長くなる。
TH = k · (R7 + Rh) · C
TL = k ・ Rh ・ C
Rh = R12 · R8 / (R12 + R8)
That is, as the resistance value of the
前述したように、出力信号線13には第1のスイッチング素子16のオン・オフに拘らず、液面正常状態においては電流I0及び電流I2が流れ、液面異常状態においては、電流I0が流れる。したがって、図2(b)におけるLレベルの電流値は、液面正常状態においては(I0+I2)になり、液面異常状態においてはI0になる。また、図2(b)におけるHレベルの電流値は、液面正常状態においては(I0+I1+I2)になり、液面異常状態においては(I0+I1)になる。
As described above, the current I0 and the current I2 flow in the normal state of the liquid level, and the current I0 flows in the abnormal state of the liquid level regardless of whether the
また、温度検出用抵抗12が断線した場合は、タイマIC23の出力がHレベルの時間THはk・(R7+R8)になり、温度検出用抵抗12が切断していない状態に比べて非常に長くなる。また、出力信号線13が断線した場合は、出力信号線13に流れる電流は零になる。したがって、温度検出用抵抗12の断線、出力信号線13の断線を検出に使用することができる電流の経時変化として図2(c)に示すような経時変化が生じる。
When the
上述したように、蓄電池18の液温が正常か否かの情報はパルス幅の異なるパルス電流として出力信号線13から出力され、液面が正常か否かの情報は電流値の異なるパルス電流として出力信号線13から出力される。
As described above, information on whether or not the liquid temperature of the
出力信号線13の出力信号は電流検出用抵抗R10に流れ、電流検出装置30により信号線電流が検出される。車両側に設けられた制御装置31は、電流検出装置30の検出信号に基づき、検出電流の変化状態から、液面状態及び液温状態の異常の有無、温度検出用抵抗12の断線の有無、出力信号線13の断線の有無を判断する。具体的には、液温正常時の時間TH,TLで、Lレベルが(I0+I2)、Hレベルが(I0+I1+I2)の矩形波が繰り返されると、液温及び液面とも正常であると判断し、液温正常時の時間TH,TLで、LレベルがI0、Hレベルが(I0+I1)の矩形波が繰り返されると、液温は正常で液面が異常であると判断する。また、液温異常時の時間TH,TLで、Lレベルが(I0+I2)、Hレベルが(I0+I1+I2)の矩形波が繰り返されると、液温は異常で、液面が正常であると判断し、液温異常時の時間TH,TLで、LレベルがI0、Hレベルが(I0+I1)の矩形波が繰り返されると、液温及び液面が異常であると判断する。また、Lレベル及びHレベルの値に関係なく、Hレベルの継続時間が温度検出用抵抗12の断線時の時間になると、温度検出用抵抗12の断線と判断し、検出電流値が零になると出力信号線13の断線と判断する。
The output signal of the
車両に搭載される蓄電池18にはモータ等の負荷が接続されているため、蓄電池18のマイナスラインに電位差が生じる場合がある。そのため、特許文献1の蓄電池状態検出装置のように、液温及び液面の情報を電圧情報として出力信号線13から送る構成にすると、電位の変動により出力信号線13からの出力電圧が変動し、電圧検出装置において誤検出の生じる虞がある。しかし、この実施形態では、液温状態及び液面状態の情報を電圧情報ではなく、電流情報として出力するため、蓄電池18のマイナスラインに電位差が生じても誤検出が防止される。
Since a load such as a motor is connected to the
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)蓄電池状態検出装置10は、液面検出電極11と、温度検出用抵抗12と、1つの出力信号線13とを備え、出力信号線13には、液面検出電極11を流れる電流と、発振回路15の出力によりオン・オフ制御されるスイッチング素子(第1のスイッチング素子16)を介して定電流源(第1の定電流源14)から流れる電流とが供給される。発振回路15は、非安定マルチバイブレータで構成されるとともに、その発振周期を設定する回路に温度検出用抵抗12が使用され、発振回路15の電源17及び第1の定電流源14は、蓄電池状態検出装置が装着される蓄電池18から電源供給される。したがって、1本の出力信号線で液温及び液面の情報を出力することができるとともに、蓄電池のマイナスラインに電位差が生じても誤検出を防止することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The storage battery
(2)発振回路15は、タイマIC23と、タイマIC23のオン・オフ時期を設定するためにタイマIC23に接続された外付け抵抗R7,R8及びコンデンサCからなる時定数設定回路24とで構成されるとともに、温度検出用抵抗12が時定数設定回路24の一部を構成している。電源17及び第1の定電流源14は、液面検出電極11の電位より低い電位の箇所において蓄電池18に配線19を介して電気的に接続され、そして、蓄電池状態検出装置10は、液面検出電極11が蓄電池18の電解液に接触する状態で使用される。したがって、出力信号線13に流れる電流がある値以上で流れる周期に基づいて、液温が異常温度か否かが検出可能になる。また、温度検出用抵抗12に断線が生じた状態においても液面状態の異常の有無を検出することができる。即ち、液面が異常な状態であっても液温の情報を出力信号線13に出力することが可能で、液温が異常な状態でも液面の情報を出力信号線13に出力することが可能になる。
(2) The
(3)液面検出電極11と配線19との間に第2のスイッチング素子20が接続されている。配線19と出力信号線13とは第2のスイッチング素子20がオンの状態でオンになる第3のスイッチング素子21及び第2の定電流源22を介して電気的に接続されており、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21がオンの状態で第2の定電流源22から出力信号線13へ電流I2が流れる。そして、出力信号線13に流れる電流の大きさから液面状態が正常か異常かを検出することができる。液面検出電極11が蓄電池18の液面から僅か離れただけでは、蓄電池18の振動等により蓄電池18の液面より上の壁面に付着した電解液に起因して僅かなリーク電流が液面検出電極11を介して流れる場合がある。そのため、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21を設けずに、液面検出電極11が第2の定電流源22に接続される構成では、液面検出電極11が液面から僅か離れても、前記の僅かなリーク電流により第2の定電流源22から電流I2が出力信号線13へ流れ、液面状態の検出精度が悪くなる虞がある。しかし、第2及び第3のスイッチング素子20,21を設けた場合は、前記リーク電流により第2及び第3のスイッチング素子20,21がオンにならなければ、第2の定電流源22から出力信号線13へ電流I2は流れない。したがって、抵抗R1,R2,R5,R6の抵抗値をリーク電流によっては第2及び第3のスイッチング素子20,21がオンにならないように設定することにより、液面状態の検出精度の悪化を防止することができる。
(3) The
(4)温度検出用抵抗12は、時定数設定回路24を構成する他の外付け抵抗R8と並列接続されている。温度検出用抵抗12を、時定数設定回路24を構成する他の外付け抵抗と直列に接続した場合は、温度検出用抵抗12が断線すると、コンデンサCの充放電ができなくなる。しかし、この実施形態では、温度検出用抵抗12が断線すると、時定数設定回路24の外付け抵抗の合成抵抗値が大きくなり、時定数設定回路24により設定される発振回路15の出力パルス周期が長くなる。そのため、温度検出用抵抗12の断線異常と、発振回路15の他の箇所の断線異常とを区別することが可能になる。
(4) The
(5)出力信号線13には第1の定電流源14からの電流I1及び第2の定電流源22からの電流I2が流れない状態、即ち液面検出電極11が電解液から離脱し、温度検出用抵抗12が断線状態においても、発振回路15を流れる電流及び電源17を流れる電流I0が供給される。したがって、電流I0以上の電流が流れているか否かに基づいて、出力信号線13の断線の有無を検出することができる。
(5) A state in which the current I1 from the first constant
(第2の実施形態)
次に第2の実施形態を図3にしたがって説明する。この実施形態では、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21を設けずに、液面検出電極11からの電流をダイオードD1から第2の定電流源22に直接供給されるように構成されている点が前記第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the
図3に示すように、液面検出電極11は、ダイオードD1を介して第2の定電流源22に直接接続されている。また、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21が設けられていないため、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21を所定のタイミングで、即ち第2のスイッチング素子20がオンの状態で第3のスイッチング素子21がオンになるようにするための抵抗R1,R2,R5,R6も設けられていない。
As shown in FIG. 3, the liquid
この実施形態では、第1の実施形態と同様に、液面が正常な状態、即ち液面検出電極11が蓄電池18の電解液から離脱していない状態では、第2の定電流源22から電流I2が出力信号線13に流れる。また、液面が異常な状態、即ち液面検出電極11が蓄電池18の電解液から離脱した状態では、第2の定電流源22から出力信号線13への電流I2の流れはなくなる。一方、発振回路15の作用、即ち液温の異常の有無を検出する作用は第1の実施形態と同様になる。そのため、出力信号線13から出力される電流は、液温及び液面の状態に対応して、第1の実施形態の図2(a)〜(c)と同様に変化する状態で出力される。
In this embodiment, as in the first embodiment, in a state where the liquid level is normal, that is, in a state where the liquid
したがって、この第2の実施形態によれば、第1の実施形態の(1),(4),(5)と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(6)第2及び第3のスイッチング素子20,21を設けず、抵抗R1,R2,R5,R6も不要のため、構成が簡単になるとともに製造コストを低減することができる。
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the same effects as (1), (4), and (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) Since the second and
(第3の実施形態)
次に第3の実施形態を図4にしたがって説明する。この実施形態では、蓄電池状態検出装置10に蓄電池18から電流が供給される経路が液面検出電極11を介しての1経路である点と、第2の定電流源22がなく定電流源が第1の定電流源14のみである点とが前記両実施形態と大きく異なっている。第1の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the path through which the current is supplied from the
図4に示すように、液面検出電極11は、ダイオードD2及び配線19を介して第1の定電流源14及び電源17のプラス側に接続されている。第2及び第3のスイッチング素子20,21、第2の定電流源22、ダイオードD1及び抵抗R1,R2,R5,R6は設けられていない。
As shown in FIG. 4, the liquid
この実施形態では、液面が正常な状態、即ち液面検出電極11が蓄電池18の電解液から離脱していない状態では、第1の定電流源14及び電源17に液面検出電極11を介して電流が供給される。出力信号線13には第1のスイッチング素子16のオン・オフに拘らず、電流I0が流れる。また、第1のスイッチング素子16がオン状態の間は、第1の定電流源14からの電流I1が出力信号線13に流れる。一方、液面が異常な状態、即ち液面検出電極11が蓄電池18の電解液から離脱している状態では、第1の定電流源14及び電源17に電流が供給されない状態となり、発振回路15は作動されない。
In this embodiment, when the liquid level is normal, that is, when the liquid
そのため、前記両実施形態と異なり、液面異常状態においては液温の状態を検出することができない。また、第2の定電流源22が存在しないため、第1のスイッチング素子16のオン・オフに伴って出力信号線13に流れる信号電流の変化として、図2(a)に示す変化はなくなる。そして、液面異常の検出は図2(a)に示す信号電流の変化に基づいて行うのではなく、出力信号線13に流れる信号電流が零になったか否かで行い、信号電流が零のときに液面異常となる。
Therefore, unlike the two embodiments, the liquid temperature state cannot be detected in the abnormal liquid level state. In addition, since the second constant
したがって、この第2の実施形態によれば、第1の実施形態の(1),(4)と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(7)第2及び第3のスイッチング素子20,21、第2の定電流源22、ダイオードD1及び抵抗R1,R2,R5,R6を設けないため、構成がより簡単になるとともに製造コストをより低減することができる。
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the same effects as (1) and (4) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(7) Since the second and
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 発振回路15を構成する非安定マルチバイブレータは、タイマIC23と、タイマIC23に接続された外付け抵抗R7,R8、温度検出用抵抗12及びコンデンサCからなる時定数設定回路24で構成されるものに限らない。例えば、4個の抵抗、2個のコンデンサ及び2個のトランジスタで構成される一般の非安定マルチバイブレータの抵抗の一つに温度検出用抵抗12を使用してもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The astable multivibrator constituting the
○ 時定数設定回路24を構成する温度検出用抵抗12は、外付け抵抗R8と並列接続する代わりに外付け抵抗R7と並列接続してもよい。温度検出用抵抗12を外付け抵抗R7と並列接続した場合は、タイマIC23の出力がHレベルとなる時間THは温度検出用抵抗12の温度変化によって変化するが、Lレベルとなる時間TLは変化しない。
The
○ 時定数設定回路24を構成する温度検出用抵抗12を他の外付け抵抗と直列接続してもよい。例えば、外付け抵抗R7に代えて温度検出用抵抗12を接続したり、R8に代えて温度検出用抵抗12を接続したりしてもよい。しかし、この場合は、温度検出用抵抗12が断線すると、コンデンサCの充放電ができなくなる。
The
○ 出力信号線13には、発振回路15を流れる電流及び電源17を流れる電流のうち少なくとも一方が供給されればよく、発振回路15及び電源17を流れる電流の両方が出力信号線13に流れる構成に限らない。例えば、発振回路15用又は電源17用のアースを別に設けて、出力信号線13には、発振回路15を流れる電流又は電源17を流れる電流の一方が流れるようにしてもよい。
The
○ 第1のスイッチング素子16、第2のスイッチング素子20及び第3のスイッチング素子21はバイポーラトランジスタに限らず、たとえば、MOSトランジスタを使用してもよい。
The
○ 蓄電池状態検出装置10は、車両に搭載される蓄電池18に限らず、所定の位置に固定された状態で使用される蓄電池に使用してもよい。
○ 蓄電池状態検出装置10を車両に搭載される蓄電池18に使用した場合、制御装置31を設けずに、電流検出装置30の検出信号により、異常表示灯やブザー等の異常表示装置を駆動させる構成としてもよい。
The storage battery
○ When the storage battery
○ 蓄電池状態検出装置10を車両に搭載される蓄電池18に使用した場合、制御装置31は、液面異常や液温異常の際、先ず、異常表示灯やブザー等の異常表示装置を駆動させた後、所定時間経過後も液温異常や液面異常の状態が継続している場合に、車両の性能制限処理を行うようにしてもよい。
When the storage battery
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)液面検出電極と、温度検出用抵抗と、1本の出力信号線とを備えた蓄電池状態検出装置であって、蓄電池の液温が正常か否かの情報をパルス幅の異なるパルス電流として前記出力信号線から出力し、液面が正常か否かの情報を電流値の異なるパルス電流として前記出力信号線から出力することを特徴とする蓄電池状態検出装置。
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.
(1) A storage battery state detection device including a liquid level detection electrode, a temperature detection resistor, and a single output signal line, wherein information indicating whether the storage battery liquid temperature is normal is a pulse having a different pulse width. A storage battery state detection device that outputs from the output signal line as current, and outputs information on whether or not the liquid level is normal from the output signal line as pulse current having different current values.
(2)請求項1〜請求項7及び技術的思想(1)のいずれか1項に記載の蓄電池状態検出装置が装備された蓄電池を搭載し、前記出力信号線の出力信号を入力し、その信号に基づいて蓄電池の液面状態及び液温状態の異常の有無を判断する制御装置を備えた車両。
(2) A storage battery equipped with the storage battery state detection device according to any one of
C…コンデンサ、I0,I1,I2…電流、R1,R2,R3,R4,R5,R6…抵抗、R7,R8…外付け抵抗、10…蓄電池状態検出装置、11…液面検出電極、12…温度検出用抵抗、13…出力信号線、14…第1の定電流源、15…発振回路、16…第1のスイッチング素子、17…電源、18…蓄電池、19…配線、20…第2のスイッチング素子、21…第3のスイッチング素子、22…第2の定電流源、23…タイマIC、24…時定数設定回路。
C: capacitor, I0, I1, I2 ... current, R1, R2, R3, R4, R5, R6 ... resistor, R7, R8 ... external resistor, 10 ... storage battery state detection device, 11 ... liquid level detection electrode, 12 ... Resistance for temperature detection, 13 ... output signal line, 14 ... first constant current source, 15 ... oscillation circuit, 16 ... first switching element, 17 ... power source, 18 ... storage battery, 19 ... wiring, 20 ...
Claims (7)
前記出力信号線には、前記液面検出電極を流れる電流と、発振回路の出力によりオン・オフ制御されるスイッチング素子を介して定電流源から流れる電流とが供給され、
前記発振回路は、非安定マルチバイブレータで構成されるとともに、その発振周期を設定する回路に前記温度検出用抵抗が使用され、
前記発振回路の電源及び前記定電流源は、蓄電池状態検出装置が装着される蓄電池から電源供給されることを特徴とする蓄電池状態検出装置。 A storage battery state detection device comprising a liquid level detection electrode, a temperature detection resistor, and one output signal line,
The output signal line is supplied with a current that flows through the liquid level detection electrode and a current that flows from a constant current source via a switching element that is on / off controlled by an output of the oscillation circuit.
The oscillation circuit is composed of an astable multivibrator, and the temperature detection resistor is used in a circuit for setting the oscillation cycle.
The power source of the oscillation circuit and the constant current source are supplied with power from a storage battery to which the storage battery state detection device is attached.
前記温度検出用抵抗の値により、前記定電流源からの電流が前記出力信号線に供給される時間が変化する請求項1に記載の蓄電池状態検出装置。 The astable multivibrator includes a timer IC and a time constant setting circuit including an external resistor and a capacitor connected to the timer IC to set the on / off timing of the timer IC. The temperature detection resistor constitutes a part of the time constant setting circuit,
The storage battery state detection device according to claim 1, wherein a time during which a current from the constant current source is supplied to the output signal line varies depending on a value of the temperature detection resistor.
前記液面検出電極は前記第2の定電流源を介して前記出力信号線に接続されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の蓄電池状態検出装置。 The constant current source is a first constant current source, and further includes a second constant current source,
The storage battery state detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid level detection electrode is connected to the output signal line via the second constant current source.
前記スイッチング素子を第1のスイッチング素子とし、前記液面検出電極と前記配線との間に第2のスイッチング素子が接続され、前記配線と前記出力信号線とは前記第2のスイッチング素子がオンの状態でオンになる第3のスイッチング素子及び前記第2の定電流源を介して電気的に接続されており、前記第2のスイッチング素子及び第3のスイッチング素子は前記液面検出電極に電流が流れる状態においてオンになる請求項4に記載の蓄電池状態検出装置。 The power source and the first constant current source are electrically connected to the storage battery via a wiring at a potential lower than the potential of the liquid level detection electrode,
The switching element is a first switching element, a second switching element is connected between the liquid level detection electrode and the wiring, and the second switching element is on between the wiring and the output signal line. A third switching element that is turned on in a state and the second constant current source, and the second switching element and the third switching element are electrically connected to the liquid level detection electrode. The storage battery state detection device according to claim 4 which is turned on in a flowing state.
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