JPH03243876A - バッテリの始動能力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、エンジンおよびこのエンジンを始動する始
動モータに給電するバッテリを搭載した車両において、
前記バッテリの始動能力を判別するバッテリの始動能力
検出装置に関する。

［従来の技術］ エンジンを搭載した車両にあっては、この車両に搭載さ
れたバッテリで、スタータスイッチの操作に対応して動
作される始動モータを備え、この始動モータによってエ
ンジンを回転させ、このエンジンを始動させるようにし
ている。

この様な始動動作を行うに際しては、バッテリ能力が、
始動モータで充分な始動トルクが得られるような状態に
あることが必要である。このためには、この車両に搭載
されたバッテリの残存容量を監視し、バッテリ能力がエ
ンジンの始動動作を確実に行うことができる状態にある
ように、充電制御を行わなければならない。すなわち、
バッテリ能力が低下したと判断されたときには、車両に
搭載された発電機の発電量を増大させる。

バッテリの残存容量を測定する手段としては、例えば特
開昭５３−１２７６４６号公報に開示されるように、始
動モータの始動電流等を利用して、バッテリからの放電
時にその内部抵抗を測定する手段が知られている。そし
て、バッテリの残存容量が特定される値より低下した状
態で、バッテリに充電電力を供給する発電機の発電量を
増加させる制御を行い、あるいは警報を発生させてバッ
テリの上りを防止している。

しかし、車載用バッテリの使命として、この車両に搭載
されたエンジンの始動動作を行わせることを考えると、
バッテリの残存容量のみで、バッテリの能力を判断した
のでは不都合なことがある。

すなわち、エンジンの始動の可否は、クランキング中（
始動動作中）のエンジン回転数によって決定される。し
たがって、同じ残存容量を持つバッテリであっても、始
動時の駆動トルクの大きいエンジン、例えば高粘度エン
ジンオイルを使用したエンジンにあっては、エンジンの
始動時回転数が低下し、このエンジンの始動が不可能と
なることがある。

また、特開平１−２２９９８６号公報に示されるように
、エンジンの始動動作時、すなわちクランキング時のバ
ッテリ電圧と、このバッテリの電解液比重に着目し、エ
ンジンの動作している車両の走行中においても、バッテ
リの放電特性（例えば１５０Ａで放電されたときの電圧
）を求めるバッテリ状態検出装置が提案されている。こ
の装置にあっては、電解液の比重が特定される値以上と
なるように発電制御すれば、１５０Ａ放電時のバッテリ
電圧が所定値以上とされ、エンジンの始動動作が可能と
されるものとしている。しかし、この場合も始動時のエ
ンジン始動トルクの個体差を考慮していない。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、エン
ジンの始動に要求されるバッテリ能力の存在を確認でき
るようにするもので、特に始動に要求されるトルクがエ
ンジンの個体差によって相違するような場合においても
、これに対応したバッテリ能力の存在が確認できるよう
にしたバッテリの始動能力検出装置を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るバッテリの始動能力検出装置にあっては
、エンジンの始動モータに給電するバッテリの充電状態
を検出すると共に、始動動作時のエンジンの回転数を検
出し、バッテリの充電状態およびエンジンの回転数に基
づき、バッテリ能力を判別するものであり、さらにこの
能力判別において、バッテリ能力がエンジンを始動させ
る最低回転数を得るに必要な状態以下であるときに、こ
のバッテリに充電電力を供給する発電機の発電量を増加
させるようにするものである。

［作用］ この様に構成されるバッテリの始動能力検出装置におい
ては、バッテリ自体の充電状態と共に、このバッテリか
らの出力によって始動動作されるエンジンの回転数を求
め、この充電状態および回転数に基づいて、バッテリの
能力が判別される。

したがって、例えば使用されているエンジンオイルの粘
度が高く、始動トルクが大きい状態であっても、そのエ
ンジン自体の回転数が参照されるため、バッテリにこの
エンジンを始動する能力が存在するか否かを確実に検出
判断することができ、充電のための発電量の増加、ある
いは警報の発生等の対策が効果的に取られ、バッテリの
性能が確実に監視できるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示したもので、エンジン１１にはク
ラッチ機構１２を介して始動モータ（スタータ）１３が
結合される。この始動モータ１３には、スタータスイッ
チ１４を介して、この車両に搭載されたバッテリ１５か
らの電力が供給される。

すなわち、スタータスイッチＩ４を投入することによっ
て始動モータ（３が回転されるものであり、詳細は図示
してないが、スタータスイッチ１４が投入されることに
よってクラッチ機構１２が連結され、始動モータ１３に
よってエンジン１１が回転されるようになる。

エンジン１１には、発電機１６が連結され、このエンジ
ン１１が動作状態にあるとき発電機ｔ６が回転され、発
電動作される。そして、この発電機１６からの発電電力
は、ダイオード１７を介して、バッテリ１５に充電電力
として供給される。

バッテリｉ５からの出力回路には、バッテリ（５の充放
電電流を検出する電流センサ１８が設けられ、またバッ
テリ１５にはその電解液の比重を測定検出する比重セン
サ１９が設けられている。また、エンジン１１に対して
は、その回転数を検出する回転センサ２０が設けられる
。そして、これら電流センサ１８、比重センサ（９、お
よび回転センサ２ｏそれぞれからの検出信号は、例えば
マイクロコンピュータによって構成された制御装置２１
に供給する。

制御装置２１は、電流センサ１８からの検出信号、およ
びバッテリ上５の端子電圧信号の供給される電圧検出回
路２１１が設けられる。この電圧検出回路２１１では、
こくツテリ１５の放電電流が所定値、例えば１５０Ａの
ときのバッテリ１５の端子電圧を検出する。この検出さ
れた電圧は、比重補正回路２１２において、比重センサ
１９で検出された実測比重を検出電圧値に対応して補正
し、この補正された信号は発電制御回路２１３に供給さ
れる。

また、電圧検出回路２目で検出された信号は、回転セン
サ２０で検出したエンジン１１の回転数信号と共に、最
低始動電圧修正回路２１４に供給する。

この最低始動電圧補正回路２１４では、予め制御装置２
１を構成するマイクロコンピュータ内のＲＯＭ等に記憶
されているエンジン１１の始動可能最低電圧を、エンジ
ン１１の検出回転数によって修正する。

そして、この修正された始動可能最低電圧の信号は、発
電制御範囲決定回路２１５に供給し、バッテリ１５の容
量を適正に保つために発電制御する範囲を決定し、発電
制御回路２１３を制御する。この発電制御回路２１３で
は発電機１６に指令を与え、発電量を制御させるように
する。

本件出願人は、すでに出願した発明（特開平１２２９９
８６号）において、バッテリの放電時のバッテリ電圧と
、このバッテリの電解液の比重との関係に着目して、始
動モータによってエンジンを始動動作する際に、バッテ
リ電圧とその電解液比重を測定することによって、車両
の走行中においても、常にバッテリの放電特性（放電し
たときのバッテリ電圧）を求める手段を提案している。

また、バッテリの残存容量と非常に関係のある放電特性
を利用して、車両の走行中において放電特性が低下（残
存容量の低下）した場合は、発電機の発電量を増加させ
ることてバッテリを充電させるようにする。そして、こ
のバッテリの放電特性を高め（残存容量を増加）、バッ
テリが上がる状態となることを防止するようにしている
。

この提案によれば、始動モータの始動時にバッテリの電
解液の比重を校正すると共に、走行中において、この補
正された比重Ｓｒが常に比重Ｓ。

以上に維持されるように制御すれば、バッテリの１５Ｏ
Ａの放電時の電圧はＶＬ以上に維持され、バッテリ上が
りが防止されるとしている。

ここで、ＶＬは始動モータによってエンジンを始動可能
とするための最低バッテリ容量を示す値であり、１５０
Ａで放電されたときのバッテリ電圧として表している。

また、ＳＬはバッテリ電圧ＶＬのときのバッテリ電解液
の比重である。

しかし、エンジンと始動モータの組み合わせ等により、
エンジンの始動可能な最低バッテリ容量が異なり、例え
ば車種毎にこの始動可能最低バッテリ容量は、車両に搭
載される制御装置の記憶装置内に、予め記憶設定してい
る。

しかし、同じ種類のエンジンであっても、使用されるエ
ンジンオイルの種類によって、エンジンを駆動するトル
クが変わる。例えば粘度の高いエンジンオイルを使用し
た場合には、このエンジンを駆動するトルクが増大する
。その結果、予め記憶したエンジンの始動可能な最低バ
ッテリ容量では、始動モータの発生トルクが不足して、
始動動作中のエンジンの回転数が低下し易くなる。した
がって、エンジンを始動するために必要な最低回転数を
満足せず、良好なエンジン始動制御が困難となる。

この様なエンジンの駆動トルクが変動する要因としては
、エンジンオイルの粘度が一定でないことに起因する他
、エンジン個体のばらつき、温度条件等が存在する。し
たがって、この最低バッテリ容量の判定値は、これらの
変動の要因を考慮した値とする必要があり、その結果発
電制御範囲や寿命判定レベルの精度を向上させることが
困難となる。

実施例で示した装置にあっては、始動モータ１３の動作
されるエンジン１１の始動動作中に、バッテリ１５の電
圧を求める。この場合、このバッテリ１５の電圧は、例
えば１５０Ａ放電時のバッテリ容量を表現する。また同
時に、回転センサ２０によりこのエンジン１１の始動動
作時におけるエンジン１１の回転数を検出し、これらバ
ッテリ容量並びにエンジン１１回転数に基づいて得られ
る値を、制御装置２を内に記憶されている値と比較し、
実車載のエンジン１１の駆動トルクの、制御装置↓１内
に記憶されている値からのずれ量を求める。そして、こ
のずれ量に基づいて、最低始動可能電圧ＶＬを補正する
ようにしていてる。

第１図で示した装置において、スタータスイッチ１４が
投入されると、始動モータ１３はバッテリ１５から給電
されて回転動作され、クラッチ機構１２が結合されてエ
ンジン１１が回転される。この始動動作に伴うエンジン
１１の回転数が、このエンジン１１が始動されるに要求
される最低回転数を上回れば、エンジン１１内で爆発行
程が実行され、吸入−圧縮爆発−排気の行程を経て始動
される。

この様な始動動作中にバッテリ１５の電圧と電流とが検
出され、第２図で示す曲線に対応してバッテリ容量が求
められるもので、バッテリ１５が特定される電流（例え
ば１５０Ａ）で放電しているときのバッテリ１５電圧に
基づいて、バッテリ１５の容量が求められる。

このバッテリ容量を求めるための放電電流値は、特に限
定される値ではないが、この説明の例では以後放電電流
が１５ＯＡとして作動状態を説明する。

始動モータ１３の回転によるエンジン１１の始動動作と
前後して、比重センサ１９によってバッテリ１５の電解
液比重を検出する。すなわち、バッテリ１５の容量と共
に、このバッテリｉ５の電解液比重が検出され、このバ
ッテリ容量と電解液比重に基づいて、実測比重（液ベリ
等により変動する）と、真の比重（バッチ１ＪＬ５の容
量を正確に表す比重）とのずれ量を、補正値ΔＳとして
求める。以後、比重補正回路２１２で、比重センサ１９
で求めた比重値を・上記補正値ΔＳで補正すれば、真の
比重を常に求めることができるようになる。

ここで、バッテリ１５の放電特性と電解液比重との関係
は、第３図で示すようになり、この点に着目して補正さ
れた真の比重を常にＳＬ１以上とすることにより、バッ
テリ１５の放電特性（１５０Ａ放電時のバッテリ１５の
電圧）をＶＬ、以上とすることができ、エンジン１１の
確実な始動制御が可能とされるようになる。尚、■、１
はエンジン１１の始動を可能とするための最低バッテリ
１５の容量を表す値で、例えば１５０Ａで放電したとき
のバッテリ１５の電圧を指している。

始動モータ１３が例えば直巻モータで構成された場合は
、 ｎ■Ｋ（Ｖ−ＩＲ）／Φ （但し、ｎ；始動モータ３の回転数 Ｖ；端子電圧 Ｒ；始動モータ１３の内部抵抗 Φ；各極における磁束 に；定数 Ｉ；始動モータ１３電流） の関係があり、始動モータ１３の電流が一定であり、発
生トルクが一定のときは、端子電圧と回転数は比例関係
にある。

しかし、高粘度のエンジンオイルを使用したような場合
には、エンジン１１の駆動トルクが増大し、放電特性が
ＶＬＩの容量のバッチ１Ｊ１５を電源として使用したの
では、エンジン１１の回転数を充分に上げることができ
ない。したがって、目的とするエンジン１１の始動動作
が実行できない。

そこで、この実施例にあってはエンジン１１が始動モー
タ（３によって回転されるときのエン°ジン１１の回転
数を、回転センサ２０によって検出し、エンジン１１の
回り易さの程度に応じて電圧値ＶＬ１を補正する。

第４図はバッテリ容量に対する始動動作時のエンジン１
１の回転数との関係を示しているもので、通常は１５０
Ａ時のバッテリ１５電圧とエンジン１１回転数は、第４
図に実線で示す「標準特性」で示されるようになり、こ
の特性は適宜制御装置２１の内部で記憶されている。こ
の図から明らかなようにバッテリ１５の電圧が高いと、
すなわちバッテリ１５の容量が多い状態では、始動時の
エンジン１１の回転数が高くなり、容易にエンジン１１
の始動が可能とされる。

しかし、高粘度のエンジンオイルを使用したり、エンジ
ン１１の個体差等によって始動時のエンジン１１の駆動
トルクが増大すると、第４図に破線で示すような特性と
なる。すなわち、標準特性のときには、バッテリの電圧
がＶＬＩであればエンジン１１の回転数をＮＬとするこ
とができ、このエンジン１（の始動動作が可能となるが
、エンジン１１の駆動トルクが増大した破線の状態では
、バッテリ電圧がＶＬＩでは、エンジン１１の回転数は
ＮＬより低いＮＢとなり、エンジン１１を始動させるこ
とができない。

ここで、ＮＬはエンジン１１を始動させるために必要な
最低回転数であり、この回転数ＮＬはエンジンの種類に
よって異なるもので、通常は５０〜１００　ｒｐｍ程度
である。

仮に、エンジン１１の始動動作時のエンジン１１の回転
数が充分に高いＮＡであり、バッテリ１５電圧がＶＡ７
であったとする。ここで、制御装置２１内に記憶されて
いる標準特性は、エンジン１１の回転数ＮＡのとき、バ
ッテリ１１の電圧はＶＡＩであるので、実測値ＶＡ□と
電圧差ΔＶが発生する。つまり、エンジン１１の駆動ト
ルクが標準品より増大していることを示している。

この様にして求められた補正値ΔＶを利用し、標準特性
における判定値ＶＬＩをΔＶ補正し、ＶＬ２とする。す
なわち、最低始動電圧修正回路２１４において最低始動
電圧値をΔＶ補正し、バッテリ電圧がＶＬ２であるバッ
テリ１５によって、エンジン１１の始動時回転数をＮＬ
として、エンジン１１の始動が可能とされるようにする
。

このようにして最低始動電圧が修正されたならば、発電
制御範囲決定回路２１５において、発電制御範囲を決定
する。第３図はバッテリ１１の真の比重（比重補正回路
２１２で求めた値）とバッテリ電圧との関係を示してい
る。

この実施例で示したような手段を取らない場合は、バッ
テリ電圧ＶＬ、に相当する比重ＳＬ１以上となるように
発電機１６を制御するものであるが、実施例においては
、補正値ΔＶで補正したバッテリ電圧ＶＬ２に相当する
電解液比重ＳＬ２以上となるように発電機１６を制御す
る。したがって、エンジン１１の回転数は常にＮＬ以上
の状態に確保することができ、エンジン１１の始動が確
実に行われるようになる。

また、このような発電制御を実行しても、バッテリ１５
の電圧がＶＬ２以上とならない場合は、バッテリ寿命と
判断して、バッテリ寿命警報を発生させることができる
。

これまでの説明では、高粘度のエンジンオイルの使用等
によってエンジン１１の始動トルクが増大し、エンジン
１１の始動が不可能となる場合を想定した実施例を説明
した。しかし、エンジン特性のばらつき等によって、エ
ンジンの駆動トルクが減少した場合にも、実施例で示し
たと同様の補正を行うことができ、発電制御を行うため
の判定バッテリ容量を正確に求めることができる。

尚、実施例においては説明を簡単にするため温度に関す
る説明はされていない。しかし、エンジン１１の最低始
動要求回転数、さらにバッテリの特性が温度特性を有す
るものであることは周知である。したがって、温度状態
を検出することにより、各温度による特性の補正をする
必要が存在することは明らかであり、適宜温度条件に対
応した補正要素を加えるようにしてもよい。

また、エンジン１１の駆動トルクの増減要因として上げ
られる、エンジンオイルの粘度（オイル交換、オイルの
劣化等によって、このオイルの粘度は変化する）や、エ
ンジン１１の特性のばらつきは、−走行中に大きく変化
するものではない。したがって、エンジン１（の駆動ト
ルクに対応した補正は、−走行中に一回、例えばエンジ
ン１（の始動時に行えば充分である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係るバッテリの始動能力検出装
置によれば、エンジンの始動を可能とするだめの最低バ
ッテリ容量を正確に求めることができ、したがって判定
誤差によって、バッテリがエンジン始動不可能な状態に
あるにもかかわらず、発電量増加をしないことが発生し
、バッテリ上りすることを効果的に防止できる。また、
バッテリかエンジンの始動動作が可能な状態にあるにも
かかわらず寿命警報を発するようなこともなくなり、自
動車に搭載されたバッテリの管理が、信頼性をもって実
行されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るバッテリ始動能力検
出装置を説明する構成図、第２図はバッテリ容量とバッ
テリ電圧の関係を示す図、第３図は電解液比重とバッテ
リ電圧との関係を示す図、第４図はバッテリ電圧とエン
ジン回転数との関係を示す図である。 １１・・エンジン、１３・・・始動モータ、１４・・・
スタータスイッチ、１５・・・バッテリ、１６・・・発
電機、１８・・・電流センサ、１９・・・比重センサ、
２０・・・回転センサ、２１・・・制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バッテリから始動指令に対応して給電され、エン
   ジンを始動するための始動モータと、前記バッテリの充
   電状態を検出する充電状態検出手段と、 前記始動モータによって駆動される前記エンジンの回転
   数を検出する回転数検出手段と、前記充電状態検出手段
   で検出された充電状態、および前記回転数検出手段によ
   り検出された前記エンジンの始動動作時の回転数に基づ
   き、前記バッテリの始動能力を判別するバッテリ能力判
   別手段と、 を具備したことを特徴とするバッテリの始動能力検出装
   置。
2. （２）前記バッテリ能力判別手段で判別された前記バッ
   テリの能力が、前記エンジンを始動させる最低回転数を
   得るに必要な状態以下であるときに、前記バッテリを充
   電する発電機の発電量を増加させる手段を含む請求項１
   のバッテリの始動能力検出装置。