JPS5854571A

JPS5854571A - 車両用バッテリの保護装置

Info

Publication number: JPS5854571A
Application number: JP56152984A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Matsuda; 勝也松田
Original assignee: Nissan Shatai Co Ltd
Current assignee: Nissan Shatai Co Ltd
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1983-03-31

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】との発明は、スタータモータＣ：接続されるノくツテリ
の過放電を防止する車両用ノ（ツテリの保護装置に関す
るものである。

従来、スタータモータＣ：接続される）くツテリはリレ
ースイッチで構成される始動回路を有しているだけであ
った。したがって、エンジンの起動が不調であるような
場合、始動回路のオン−オフを繰り返して無理Ｉ：スタ
ータモータを回転させるとバッテリが過放電してしまい
、エンジンの起動が不能Ｉ：なるという欠点があった。

この発明は、このような従来の欠点を解消するためにな
されたもので、車両用バッテリの電解液の比重を検知す
る回路を設け、この回路の信号を受けてスタータモータ
への電源の供給を一時的（。

停止させる回路を設けることによりバッテリの過放電を
防止するよう（−シた車両用バッテリの保護装置を提供
することを目的とする。

また、この発明の他の目的は、バッテリの電解液の比重
が回復した場合１；は容易１；確認することができ、か
つ直ちにスタータモータの電源の供給が行なえるよう「
：することである。

以下、との発明の一実施例につき説明する。

まず、この発明の詳細な説明する前にバッテリの電解液
比重と放電状態との関係（二つき述べる。

バッテリの電解液は、鉛蓄電池の場合硫酸と水との混合
液であり、バッテリの放電Ｃ：より陽極板で生成された
水が電解液中に溶解する。したがって、電解液の濃度す
々わち電解液比重を調べることにより放電の過寝がわか
る。一般Ｃ：、電解液比重は放電量口比例して下がって
いく。たとえば完全充電状態における電解液比重を１．
２６０とするとことが知られている。

次に、この発明の実施例を示す比重検知器Ｃ二つき説明
する。

第１図に示すように、比重検知器１はバッテリ２のＩ板
３を満たした電解ｔＩＩＬＡ中１：装中宮：装填この比
重検知器１は電解液比重（一応じて昇降するフロート５
、このフロート５の昇降を案内する支枠６、およびこの
支枠６が装着されるノ１ウジング９から大略構成される
。そして、支枠６の内部には第一および第二の接点７，
８が設けられ、これらの接点７，８は支枠６の上下の位
置に夫々配設されている。各接点７，８はフロート５に
配設されたマグネモロ旬により電気的開閉が行なわれる
ようにされている。また、各接点７．８に接続されたリ
ード線１０　、１１は後述する電気回路に接続される。

なお、基準線ＬＬは、電解液４の水位の下限を示し、接
点８はこの水位までフロート５が浮上する限り働くよう
Ｃ：されている。

次に、この発明の実施例を示す電気回路のブロック図を
第２図に基づき説明する。

バッテリ２はスタータ回路１２を介してスタータモータ
１３Ｃ：接続され、スタータモータ１３の電源供給が行
なわれるようにされている。また、バッテリ２（ユは比
重検知器１が装填され、この比重検知器１で得られる低
比重信号はスタータ回路１２およびタイマ回路Ｔｔ＋：
供給される。そして、低比重信号により警告灯１５が点
灯されこのタイマ回路Ｔｒの出力６二より０．に灯１６
が消灯するよう舊：されている一方、比重検知器１で得
られる高比重信号はスタータ回路１２に供給されると共
１１２４１回路Ｔｒ　ｌ−供給され、０．に、灯１６を
点灯するようＩ：されている。

ζうして、比重検知器１で得られ、バッテリ２の電解液
比重に対応した低比重信号および高比重信号Ｃ；よりス
タータ回路１２が制御されるように構成されている。

次Ｃ二、上述したブロック図に基づき構成されるさらＣ
：詳細な実施例につき第３図の電気回路図で説明する。

バブテリ２は、正極側がフユーズＦ１を介してオルタネ
ータＧの端子Ａに接続され、オルタネータＧの接地端子
Ｅはバッテリ２の負極側と共（＝接地されている。この
オルタネータＧはステータコイルＳ。、ロータコイルＳ
Ｈｓ並びに全波および半波整流素子り。１＋　’Ｄｔｈ
　ｓ二より大略構成されている。ステータコイルＳｃは
、端子ムおよび端子Ｅの間層：接続された全波整流素子
Ｄｏｔに接続されその整流出力がバッテリ２に供給され
るようにされている。また、ステータコイル＆、から得
られる出力は半波整流素子ＤＯ２を介してロータコイル
Ｓ鼠に供給される。

そして、ロータコイルＳＲの一端はトランジスタＴｒ＋
のコレクタに接続され、トランジスタＴｒ＋のエミッタ
は接地されている。トランジスタＴｒｔのベースＣ：は
トランジスタＴｒｚのニオツタが接続され、トランジス
タＴｒｚのコレクタはトランジスタＴｒ＋のコレクタ１
：接続されている。トランジスタＴｒ＋のベースおよび
エミッタの間（：は抵抗ｒ１が接続され、トランジスタ
Ｔｒ＋のベースは抵抗ｒ２を介してトランジスタＴｒ２
のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒｚ
のコレクタ６：は直列１；接続されたコンデンサｑ１お
よび抵抗ｒ３が接続され、との抵６一端はトランジスタ
Ｔｒｓのベース１：接続されている。このトランジスタ
Ｔｒ５のコレクタは、トランジスタＴｒ２のペース舊：
接続されると共Ｃ：コンデンサｑ２を介してトランジス
タ’ｌ’ｒ５のベース１：接続されている。さらに、ト
ランジスタＴｒｓのベースは抵抗ｒ５を介して接地され
、トランジスタＴｒｓのニオツタも接地されている。ト
ランジスタＴｒ５のコレクタは抵抗ｒ４を介してダイオ
ードｄ２のカソードＩ：接続され、このダイオードｄ２
はロータコイルＳｌと並列１：接続され、そのダイオー
ドｄ２のカソードはダイオードｄ１のカソードＩ：接続
されている。

そして、このダイオードｄ１のアノードは端子Ｌ　Ｃ接
続されている。また、トランジスタＴｒｓのベースはツ
ェナーダイオ−トムを介してダイオードｄ３のカソード
Ｉ：接続され、そのアノ−トロはダイオード山およびも
のカソードがそれス些接続されている。このダイオード
山のアノードは可変抵ＷＣＶｒ１および抵抗ｒ６の接続
点Ｉ：後接続れ、可変抵ｔＫＶｒ１の一端はダイオード
ｄ２のカソード１；接続され、抵抗ｒ６の一端は接地さ
れている。また、ダイオニドｄ５のカソードは可変抵抗
Ｖｒ２および抵抗ｒ７の接続点（二接続され、可変抵抗
Ｖｒ２の一端は端子Ｓ　Ｃ接続され、抵抗ｒ７の一端は
接地されている。なお、端子ＳはフユーズＦ１に接続さ
れている。

また、バッテリ２の正極側はフユーズＦ２を介してイグ
ニツシ冒ンスイッチ１７の共通端子ＣＯＭ　ｌユ接続さ
れている。イグニブシ冒ンスイッチ１７の負荷側端子は
、オフ端子ＯＦＦ　、アクセサリ端子ＡＣＣ。

イグニツシ盲ン端子ＺＧＮ、および電源供給端子ＳＷか
ら成り、可動接片ＩＬ　Ｃより共通端子ＣＯＭと接続ｔ
するようＩ：されている。アクセサリ端子ＡＣＣはサブ
フユーズＦ４を介して図示省略のアクセサリ回路Ｃ：接
続され、イグニッシ璽ン端子ＩＧＮはサプフ一ズｈを介
して図示省略の点火回路に接続されている。また、イグ
ニツシ冒ン端子ＩＧＮは低比重検知回路＆のμ圧側にサ
ブフユーズＦ５を介して接続されており、抵抗Ｒ１にも
接続されている。この抵抗＆の接地側には直列Ｉ：接続
されたダイオード島およびコンデンサＣ１が接続されて
いる。そして、ダイオードＤ１のアノードとコンデンサ
Ｃ１の接地側との間には第一接点７が接続されている。

また、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点Ｉ：
は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴ、のベースが接続さ
れている。このトランジスタＴ１のエミッタは接地され
、そのコレクタは抵抗Ｒｉを介して抵抗Ｒ１の高圧側と
接続されている。また、トランジスタＴ１のコレクタは
トランジスタＴ２のベースと接続され、このトランジス
タＴ２のニオツタは接地され、そのコレクタは抵抗Ｒ４
を介して抵抗＆の高圧側１：接続されている。このトラ
ンジスタＴ２のコレクタは電界効果トランジスタＦＥＴ
のゲートに接続され、電界効果トランジスタＦＩＴのソ
ースは抵抗＆の高圧側に接続され、そのドレインはダイ
オードＤ２を介してタイマ回路Ｔ、の高圧側に接続され
ている。

タイマ回路Ｔｒの抵抗Ｒ５の高圧側Ｃ：はダイオードＤ
２のカソードが接続され、抵抗Ｒ８０接地儒はコンデン
サＣ２と共感；トランジスタＴ５の工きツタＩ：接続さ
れている。また抵抗ＲＩｓの高圧側Ｃ；はコイルＬ１を
介してトランジスタＴｓのコレクタ鑑二接続され、この
コレクタにはコンデンサＣ２が接続されている。

トランジスタＴ３のベースは直列に接続された抵抗Ｒ６
＋　Ｒ７の分圧点（：接続され、抵抗Ｒ７の一端はトラ
ンジスタＴ４のコレクタに接続されている。また、抵抗
Ｒ６の一端はトランジスタＴ３のエミッタと共に接地さ
れている。トランジスタＴ４のエミッタはコイルＬ１の
高圧側（−接続され、そのベースはトランジスタＴ５の
コレクタ（：接続されている。トランジスタＴ５のコレ
クタは抵抗Ｒ８を介してトランジスタＴ４のエミッタＩ
：接続され、トランジスタＴ５の工きツタは抵抗Ｒ９を
介して接地されている。また、トランジスタＴ５のエミ
ッタは抵抗Ｒｈｏを介して抵抗Ｒ８の高圧側Ｃ：接続さ
れ、そのベースは抵抗Ｒ＋＋を介してコンデンサＣ３お
よび抵抗Ｒ１２の接続点に接続されている。このコンデ
ンサＣＢの一端は抵抗Ｒ１０の高圧側に接続され、抵抗
Ｒ１２の一端は接地されている。

また、抵抗Ｒ１２Ｃは並列１：ダイオードＤ５が接続さ
れ、このダイオードのアノードは接地されている。さら
に、コンデンサＯｓおよび抵抗Ｒ１２には並列１ニツエ
ナーダイオード２が接続され、このツエナーダイオード
２のアノードは接地されている。

ツェナーダイオード２のカソードは高比重検知回路面の
高圧側に接続され、このカソード１：は抵抗Ｒｊ５が接
続されている。この抵抗Ｒｔｓの接地側は直列に接続さ
れたダイオードＤ４およびコンデンサｃ４に接続され、
ダイオードＤ４のアノードとコンデンサＣ４の接地端と
の間Ｉ：は第二接点８が接続されている。ダイオードＤ
４とコンデンサｃ４との接続点は抵抗Ｒ％を介してトラ
ンジスタＴ６のペースに接続されている。このトランジ
スタＴ６のエミッタは接地され、そのコレクタは抵抗Ｒ
１５を介して抵抗Ｒ１５の高圧側Ｃ：接続されている。

また、トランジスタＴ６のコレクタはトランジスタａの
ペースに接続され、トランジスターのエミッタは接地さ
れると共にそのコレクタは抵抗Ｒ１ｇを介して抵抗Ｒｔ
ｓの高圧側Ｃ：接続されている。さらＣ：、トランジス
ターのコレクタはトランジスタＴ８のペースと接続され
、このトランジスタＴｓのエミッタは接地されると共に
そのコレクタはコイルＬ２を介して抵抗Ｒ１４の高圧側
に接続されている。

バッテリ２の正極側はフユーズＦ２を介して第一スイッ
チ１８の一方の端子Ｃ：接続され、その他方の端子はダ
イオードＤ５を介してコイルＬ１の高圧１１１二接続さ
れている。なお、第一スイッチ１８はコイルＬ１の通電
により閉じられるようにされている。また、ダイオード
Ｄ５のアノードは第一リレー１９の励磁コイルＥ１を介
して第二リレー２ｏの常開接点ｎｏ２の一方の端子（：
接続され、その他方の端子は接地されている。

また、バッテリ２の正極側は第二リレー加の励磁コイル
Ｅ２を介して第二スイッチ２１の一方の端子に接続され
ており、その他方の端子は接地されている。なお、第二
スイッチ２１はコイルＬ２の通電により閉じられるよう
（：されている。

イグニッションスイッチ１７の共通端子ＣＯＭ）ｉフユ
ーズＦ２と第一スイッチ１８との接続点に接続されると
共に、第一リレー１９の常開接点ｎｏｊを介して警告灯
１５の一端に接続され、その他端は接地されている。ま
た、イグニッションスイッチ１７の電源供給端子ＳＷ）
を第一リレー１９の常閉接点ｎｃｌを介してスタータモ
ータｕの励磁コイルＥ８の一端に接続すれ、その他端は
接地されている。

イグニッションスイッチ１７のアクセサリ端子ＡＣＣお
よびイブニラシロン端子ＩＧＮハ夫々サブフユーズＦ５
１Ｆ４に接続され、各サブフユーズＦｓ　ｔ　Ｆａは夫
々ダイオードＤ６．Ｄ７を介してＯ，に、灯１６の一端
に接続され、その他端はオルタネータＧの端子りに接続
されている。

スタータリレー２２の接点ｓ８の一端はイグニツシ璽ン
スイッチ１７の共通端子ＣＯＭｃ：Ｉｉ！Ｉ続され、接
点＆の他端はマグネットスイッチ囚のシリーズコイル論
の一端に接続されている。そして、シリーズコイル論の
他端は接地されたスタータモータ１３の高圧側に接続さ
れている。シリーズコイル論とスタータリレーｎの接点
８８との接続点にはシャントコイルＳＭの一端が接続さ
れ、その他端は接地されている。またバッテリ２の正極
側とスタータモータ１３の高圧側との間にはコンタクタ
負が接続され、このコンタクタ昏はシリーズコイル鳩お
よびシャントコイル８Ｍが励磁されること（：より閉じ
るようにされている。

次：：、この発明の作用を第４図および第５図のタイム
チャー）に基づいて説明する。

まず、第４図に示すタイムチャートはバッテリ２の放電
後における電解液比重ひいては端子電圧の復帰特性が良
好な場合を示す。

電解液比重特性（ａ）に示すように、比重値は放電前に
おいてＳｏとなっている。次いで、時点ｔ１においてイ
グニツシ璽ンスイッチ１７の接片Ｉａを回動して電源供
給端子８Ｗｌ：接続すると、スタータリレー四の接点＆
が閉じる（波形（ハ）参照）。スタータリレ−２２の作
動と共にスタータモータ１３が回転し始めるため電解液
比重は急激に下がる。

電解液比重が８１の値になる時点ｔ２において、比重検
知器１の第一接点７が閉じるため、低比重検知回路勧の
出力が低比重信号として電界効果トランジスタＦＥＴの
ドレインから得られる（波形（Ｃ）。

（ｈ）参照）。なお、回申Ｈは信号がある場合でありＬ
は信号がない場合である。こうして、時点ｔ２までは第
二リレー加の常閉接点ｎｅ２が閉じているため、０、に
、灯１６は点灯している（波形（ｆ）参照）。

低比重検知回路ｋから低比重信号が得られるとタイマ回
路Ｔｒが作動しトランジスタＴｓがオンしてコイルＬ１
の通電Ｉ：より第一スイッチ１８が閉じる被形（１）参
照）。第一スイッチ１８が閉じるとタイマ回路Ｔ、の電
源電圧は、フユーズＦ２を介してバッテリ２から直接供
給されることとなる。

一方、タイマ回路Ｔｔの作動と同時Ｉ：高比重検知回路
胸も作動しく波形（・）参照）トランジスタＴ８がオン
してコイルＬ２が通電するため第二スイッチ２１が閉じ
る（波形（ｊ）参照）。第二スイッチ２１が閉じると第
二リレー加の常閉接点ｎｅ２が開き（波形（イ）参照）
常開接点ｎｏ２が閉じる。との常閉接点ｎｅ２が開くと
０．Ｌ灯１６は消灯する（波形（ｆ）参照）。

第二リレー蜀が作動して常開接点ｎｏ２が閉じると第一
リレー１９が作動して常開接点ｎｏｌが閉じると共Ｃ：
常閉接点ｎＣ１が開く（波形（財）参照）。この常開接
点ｎｏｊが閉じることにより警告灯１５が点灯する（波
形ω参照）。また、常閉接点ｎｅｔが開くことによりス
タータリレーｎの接点へが開き（波形−参照）スタータ
モータ１３の電源供給が停止される。

次に、スタータモータ１３の電源供給が停止されるとバ
ッテリ２の放電量は＃１とんどなくなるため電解液比重
は時間と共電：比例して上がっていく。

そして、時点ｔｓ　Ｃおいてスタータモータ１３を始動
させるＣ：十分な電解液比重８２　Ｃ回復する（波形（
１）・参照）。

電解液比重が８２になると比重検知器１の第二接点８が
閉じるため、高比重検知回路面のトランジスタＴ６がオ
フしてコイルＬ２の通電が切れることＩ：より高比重信
号が得られる（波形（ｅ）参照）。

コイルＬ２の通電が切れると第二スイッチ２１が開き（
波形（ｊ）参照）、第二リレー勿の常開接点ｎｏ２が開
くと共に常閉接点ｎｅ２が閉じる（波形（４）参照）。

第二リレー２０の常閉接点ｎｃ２が閉じると０．に、灯
１６が点灯する（波形＜１）参照）。また、第二リレー
加の常開接点ｎｏ２が開くと第一リレー１９の励磁コイ
ルＥ１は無励磁となり常閉接点ｎｅｊが閉じる（波形（
９）参照）ためスタータリレーｎを作動させうるようＩ
：なる。この場合、第一リレー１９の常開接点ｎｏ１は
開くから警告灯１５は消灯する（波形ω参照）。

第二接点８が閉じて高比重回路血から高比重信号が得ら
れても、タイマ回路Ｔ１の遅延時間ｔは終了していない
（波形（ｄ）　、　（＠）参照）。これは、第４図の場
合はバッテリ２の端子電圧の回復が早いものと仮定して
いるからである。なお、タイマ回路Ｔ、の遅延時間ｒが
終了した時点ｔ４　Ｃおいては、タイマ回路Ｔｔのコイ
ルＬ１の通電が切れるため第一スイッチ１８は開くこと
になる。

なお、波形（ｂ）はイグニッションスイッチ１７、第一
および第二リレー１９，２０．第一および第二スイッチ
１８　、２１　、スタータリレー４１マグネツトスイツ
チ２３郷で構成されるスタータ回路がスタータモータ１
３を始動しうる時間的範囲を示したものである。

次：ユ、バッテリ２の端子電圧の回復が遅い場合（一つ
いて第５図に基づき説明する。なお、時点ｔ２において
低比重信号を得てから電解液比重が上がり始めるまでは
上述した第４図の場合と同様であるので説明を省略する
。

タイマ回路Ｔｔの遅延時間でか終了する時点ｔ４におい
ては、スタータモータ１３を始動させる１：十分な電解
液比重８２に回復していない（波形（１）参照）。

ところが、スタータモータ１３は電解液比重が必ずしも
十分に回復していなくとも始動することができるので、
遅延時間τを過ぎた後も電解液比重の回復を待つ必要は
ないこととなる。すなわち、電解液比重がａｓ　ｌ’−
なったときでもスタータモータ１３を始動させうる。

かかる場合、時点ｔ４（：おいて警告灯１５を消灯し、
０、に、灯１６を点灯させておいても何ら差し支えない
（波形（ｆ）、ω参照）。す彦わち、タイマ回路Ｔｒの
コイルＬ１の通電が切れて第一スイッチ１８が開き（波
形（ｉ）参照）、同時に高比重検知回路−のトランジス
タＴ８がオフとなってコイルＬ２の通電が切れて第二ス
イッチ２１が開く（波形（ｊ）参照）。つまり、スター
タモータ１３はイグニッションスイッチ１７の接片Ｉａ
を電源供給端子ＳＷＩ：接続すること（二より始動でき
る状態となる。

なお、０．に、灯１６は、エンジンが起動するとトラン
ジスタＴｒｔがオンしてロータコイル８ｍの電圧降下が
大きくなるため消灯する。０．に、灯１６を消灯させる
ためには、たとえばオルタネータＧの作動により働く遠
心分離接点などを接続してＯ，Ｌ灯１６が消灯するよう
に構成することもできる。また、警告灯１５．０．に、
灯１６は警報装置として機能するものであるからブザー
等で構成しても良い。

以上説明したように、この発明によればバッテリの電解
液比重が所定の値以下になったときスタークモータの始
動を自動的に停止しうるよう：：シたので、エンジン起
動が不調な場合などにおいて車両用バブテリの過放電に
よるエンジン起動不能を未然に防止することができる。

また、バッテリの電解液比重が所定の値を超えたときに
は直ちにスタータモータの始動ができるような実施例喉
−おいては、無駄な待ち時間を費すことなく再度スター
タモータの始動を行なうことができる。

また、電解液比重が所定の値以下にカフだ時点で警報装
置としての警告灯を点灯させるよう書ニジておくととＣ
：よりバッテリの過放電を視覚により確実に確認するこ
とができる。

さらに、電解液比重が所定の値を超えたとき確認装置と
してのＯ，に、灯を点灯させる実施例１；おいては、バ
ブテリの電解液比重が十分に回復してスタータモータを
始動させうる状態にあることを容易に確認することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す比重検知器の縦断面図
、第２図はこの発明の実施例を示す保饅装肴のブロック
図、第３図は第２図のブロック図をさらｉ：詳細：：示
す電気回路図、第４図はバッテリの電解液比重の回復が
曳好な場合Ｃ：おける電気回路のタイムチャート、第５
図は電解液比重の回復が遅い場合１：おける電気回路の
タイムチャートである。１・・・比重検知器１．２・・・バッテリ、１３・・・
スタータモータ、１５・・・警告灯、１６・・・Ｏ，に
、灯、Ｔｒ・・・タイマ回路、＆・・・低比重検知回路
、血・・・高比重検知回路。出願人　日産車体株式会社第２図第４図、第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　バッテリの電解液比重が所定値以下４ニなう
たとき低比重信号を発生する比重検知器と、誼低比重信
号Ｉ：より所定期間作動するタイマ回路と、咳タイ！回路の作動期間中前記バッテリによるスタータ
モータの電源供給を停止するスタータ回路とを備えたこ
とを特徴とする車両用バッテリの保護装置。
（２）　　比重検知器は、バッテリの電解液比重が所定
値を超えたとき高比重信号を発生し、誼高比重信号Ｉ：
よりスタータ回路を作動してバッテリＩ：よるスタータ
モータの電源供給を開始させることとしたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の車両用バッテリの保護
装置。
（３）　　タイマ回路は、その作動期間中点灯する警告
灯と接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の車両用ノ５ブチリの保護装置。
（４）　　警告灯は、高比重信号Ｃ：より消灯すること
としたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の車
両用バッテリの保護装置０
（５）　　比重検知器は、高比重信号Ｃ−より点灯する
Ｏ２Ｋ、灯と接続されたことを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の車両用バッテリの保護装置０