JPS59142482A - 車両用バツテリの残存容量検出装置 - 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】 本発明は、時々刻々移り変わるバッテリの残存容量を、
自動的にかつ高精度に検出できるようにした車両用バッ
テリの残存容量検出装置に関する。

本出願人は、先に特願昭５７−００５４４９号によって
、車両用バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と
、車両用バッテリの放ｔｔ流を検出する電流検出手段と
、クランキング前およびクランキング時に前記バッテリ
の端子電圧および放電電流の検出を指令する検出指令手
段と、前記検出指令手段からの検出指令により検出した
バッテリの端子電圧および放電電流から電池の内部抵抗
を演算し、その値を容量に換算する演算回路とを備えた
車両用バッテリの残存容量検出装置を提案している。

この残存容量検出精度忙よれば、バッテリの内部抵抗の
値は、その時々の負荷の値とは無関係に、バッテリの残
存容量のみ圧よって一義的に定まるため、バッテリの端
子電圧をクランキ゛ング開始後一定時間積分し５その積
分値に基づいて残存容量を検出するようにした従来例の
ように、負荷電流の変動によって残存容蓋検出値が異な
ることがなく、この種の装置における残存容量検出精度
を著しく向上させることができる。

ところが、上記出願済みの残存容量検出装置にあっては
、内部抵抗演算に必要な端子′電圧および放１Ｌ％流デ
ータを、クランキング前およびクランキング時にサンプ
ルするようにしているため、長時間走行状態を継続する
間に、バッテリの残存容量が所定の下限値以下に低下し
てしまったような場合にも、これを走行中に察知するこ
とができず。

このため一旦駐車またはエンスト後スタータでエンジン
な始動できない事態が生ずる虞れがあった。

本発明は上記の間頭に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、車両走行時あるいは駐車時等にかかわら
ず、所定時間毎にサンプリング用負荷を駆動し常にバッ
テリの残存容量を高精度かつ自動的に検出できるように
し、さらにサンプリング時サンプリング用負荷と他の負
荷が同時に駆動されても正確なデータを得られるように
した車両用バッテリの残存容量検出装置を提供すること
にある。

本発明は上記の目的を達成するために、車両用バッテリ
の放電電流な検知する電流検知手段と。

車両用バック」ノの端子電圧を検知する電圧検知手段と
、所定のサンプル時間毎にサンプリングタイミングな指
示するタイミング手段とを設けるとともＫ、前記タイミ
ング指示手段でサジブリングタイミングが指示される度
に、無条件または所定のサンプリング条件成立を判定し
、その判定結果により前記バッテリに対して所定の短時
間に限り、所定のサンプリング用負荷を断続するサンプ
リング用負荷断続手段とを設け、史に前記負荷断続に伴
う負荷変動の過渡期を挾んで、所定時間間隔で少なくと
も２回放電電流および端子電圧をサンプリングして記憶
するサンプリング手段と、サンプリングした放電電流ま
たは端子電圧の変動値が所定範囲内にあるか否かを判定
するサンプリング値判定手段とな設け、変動値が所定範
囲内にあるときのみ前記サンプリングされた放電電流お
よび端子電圧に基づいてバッテリの内部抵抗を求め、こ
れによりバッテリの残存容量を得るように構成したもの
である。

以下に、本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明
する。

第１図は、本発明装置のノ・−ドウエア構成の１実施例
を示すブロック図、第２図は第１図に示すマイクロコン
ピュータのシステムプログラムの中で、残存容量検出プ
ログラムだけな取出して示すフローチャートである。

第１図に示す如く、バッチ１月の電力は負荷電流検出用
のシャント抵抗２を経由して、サンプリング用負荷とし
て機能するリア・デフォツガ３およびその他の電装品（
ランプ、カーラジオ等）４に供給されており、また周知
の如クツ（ツテリトはオルタネータ（発電機）５によっ
てフローティング充電可能に構成されている。

シャント抵抗２かもリア・デフォツガ３へ向カ・う給電
路には、リア・デフォツガ３な手動でオン拳オフするた
めのスイッチ６と、リレーＲ２の常閉のｂ接点Ｒ２−ｂ
が直列に介挿されており、またスイッチ６にはリレーＲ
１の常開のａ接点Ｉ（１−ａが並列に接続されており、
これらのリレーＲ１５Ｒ２はＩ１０インターフェイス回
路Ｔな介して、マイクロコンピュータ（以下、これをマ
イシンと略称する）８によって駆動される。１１をまス
イツ゛チロの位置状態な示すモニタランプである。

マイコン８は、上記各リレーＲ１，Ｒ２１）制御の他に
、シャント抵抗２０両端の電圧ＶＡ、ＶＢを負荷電流お
よび端子電圧検出用のケータとして取込むとともに、ス
イッチ６とリレーＲ２のｂ接点Ｒ２−ｂとの中点の電圧
ＶＣを、リア・デフォツガ３の動作状態判定用データと
して、Ｉ１０インターフェイス７を介して取込み、更に
Ｉ１０インターフェイス７を介して表示装置１０にノ（
ツテ１Ｊの残存容量低下データ等を表示するように構成
されている。

次に、第２図は本実施例装置の動作を規定するシステム
プログラムの中で、残存容量検出処理だけを取出して示
すフローチャートであって、以下このフローチャートに
従って本実施例装置の動作を系統的に説明する。

周知の如く、この種車両用マイコンにおいては、各種の
制御に対応した複数のシステムプログラムを順次時分割
的に実行しており、これらの実行の中で本発明に係わる
バッテリの残存容量検出プログラムがスタートすると、
まずステップ（１０１）によって所定のイニシャル処理
が実行される。

このイニシャル処理（１０１）においては、後述するタ
イマ周期ＴＳ決定用のカウンタ、そのカウントアツプを
示すカウントアツプフラグＦＴ８、各ザンプリングタイ
ミング到来毎に行なわれる２回のサンプリングのための
時間間隔Ｔ２決定用のカウンタ、その他ワーキングエリ
ア内に設けられた各種データレジスタのリセット等が行
なわれる。

次いで、ステップ（１０２）が実行されると、サンプリ
ング周期決定用のＴＳカウンタに対して、周期ＴＳに対
応する基準クロックの個数を示す数値データがセットさ
れる。なお、サンプリング周期Ｔ８の値は、バッテリの
定格容量および轟該バッテリの通常負荷の状態等によっ
て適当に設計され、例えばこの例では３０秒に設定され
ている。

一方、第３図に示す如＜、’ｉ”ｓカウンタの内容はこ
の種のマイコンに備えられたシステム割込機能により、
外部基準クロックが到来する度に、ステップ（１００１
）により１個ずつディクリメントされる。

そして、その都度ステップ（１００２）の実行により−
Ｔ８カウンタの内容が１０」であるか台かによって、カ
ウントアツプの判定が行なわれ、Ｔ８カウンタがカウン
トアツプした場合に限り、カウントアツプフラグＥＴ、
８が“１パにセットされる。

他方、第２図に示すメインフローにおいては、タイマＴ
８設定処理（１０２）に続いて、ステップ（１０３）に
よりフラグＦＴ８の内容に基づいて、ＴＳカウンタのカ
ウンタアップ判定が行われており一その判定結果がＮＯ
の場合には、その待ち時ばを利用してステップ（１０４
）によりン車両の他の制御に必要な処理が行われ、その
終了と同時に繰り返しステップ（１０３）の実行が行わ
れる。

次いで、タイマＴ８設定後、設定された周期ＴＳが経過
すると、ステップ（１０３）の実行結果はＹＥＳとなり
、続いてステップ（１０５）が実行されて、データ取込
み処理が行われる。

このデータ取込み処理においては、第１図に示す如く、
シャント抵抗２０両端の電圧ＶＡ　、　ＶＢがＡ／Ｄｉ
換器９を介してマイコン８に取込まれ、またスイッチ６
とリレーＲ２との接続点との電圧ＶＣが、Ｉ１０イン″
ターフェイスＴを介して同様にマイコン８に取込まれ、
これら取込まれたデータはワーキングエリア内のＶＡ、
レジスタ、　ＶＢ。

レジスタおよびＶＣＣレジスタそれぞれ記憶される。

次いで、ステップ（１０６）が実行されると、ＶＣＩレ
ジスタに記憶された電圧ＶＣがＯボルトであるか否かに
よって、リア・デフォツガ３のその時点における動作状
態が判定される。

すなわち１手動スイッチ６が閉じてリア・デ”フオツガ
３が動作中の場合、を圧ＶＣの値は所定の正電圧となる
のに対し、スイッチ６が開いてリアデフォツガ３が非動
作状態にあれば、電圧ＶＣの値はＯボルトとなり、これ
によりリア・デフォツガ３の動作状態が判定される訳で
ある。

次いで、ステップ（１０６）の実行により、その時点に
おいてリア・デフォツガ３が非動作状態と判定されれば
、続いてステップ（１０８）が実行されて、マイコン８
からの指令圧よりＩ１０インターフェイス７な介してリ
レーＲ１が駆動され、そのａ接点Ｒ１−ａが閉じること
により、リア・デフォツガ３に対する通電が開始される
。

これに対してステップ（１０６）の実行によりリア・デ
フォツガ３が動作中と判定された場合には。

ステップ（１０７）が実行され、マイコン８０指令によ
りＩ１０インターフェイス７を介してリレー几２が駆動
され、そのｂ接点Ｒ２−ｂが開くことにより、リア・デ
フォツガ３に対する通電が断たれる。

このようにして、リア・デフォツガ３に対する通電が断
たれ、または開始されると、その瞬間からシャント抵抗
２を流れる負荷電流の値は、所定の過渡特性曲線を描き
ながら、減少または増加を開始する。

一方、リレーＦＬｌ　またはＲ２に対する通電が開始さ
れると同時に、ステップ（１０９）が実行され、いわゆ
るソフトタイマ処理により微少時間Ｔ２が経過したか否
かの判定が行なわれ１時間Ｔ２の経過とともに、続いて
ステップ（１１Ｇ）が実行されて、２回目のデータ取込
み処理が行なわれる。

このデ１タ取込み処理においては、シャント抵抗２０両
端の電圧ＶＡ、ＶＢがＡ／Ｄ変換器９を介してマイコン
８に読込まれ、それぞれワーキングエリア内に設けられ
たＶＡ２　レジスタ、ＶＢ２レジスタに記憶される。

なお、ステップ（１０５）で行なわれる１回目のデータ
取込み処理と、ステップ（１１０）で実行される２回目
のデータ取込み処理との間の時間Ｔ２の値は、サンプリ
ング用負荷（この例では、リア・デフォツガ３）の値お
よびバッテリ残存容量検出精度等を考慮して決定され、
この実施例においては０．１〜０．５秒程度に決定され
ている。

次いで、ステップ（１１１）が実行されると、前記取込
まれた各データＶＡＩ　、ＶＡ２　、ＶＢＩ　、ＶＢ２
および予め記憶されたシャント抵抗２の抵抗値比０の値
に基づいて、（１）〜（３）式により、リレーＲ１また
はＲ２の駆動前における負荷電流Ｉｔ　、時間Ｔ２が経
過した時点における負荷電施工２および両負荷電流値の
差、即ち時間Ｔ２の間における負荷電流の変動値ΔＩが
求められる。

１、＝（ＶＢ、−ＶＡＩ）／ＢＯ・・・・・・・・・・
・・（１）Ｉ２　＝　（ＶＢ２−ＶＡ２　）／ＲＯ＝＝
−（２）△Ｉ＝ＩＩＩ　Ｉ２１　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・　（３）次いで、ステッ
プ＜１１２Ｊが実行されると、ステップ（１１１）で演
算された負荷電流の変動値Δ工が所定範囲Ｉ８１≦Δ■
≦Ｉ８２にあるか否かの判定が行なわれる。これは、サ
ンプリング用負荷。

即ちリア・デフォツガ３の断続に伴う負荷変動時に他の
電装品の負荷変動がちょうど重なると、そのサンプリン
グ時の負荷電流の変動値が極端に大きくなったり、また
は小さくなったりする場合オニあり、これに基づい【演
算された内部抵抗値がノくツテリ容量を正確に表わさな
いことがあること力・ら、サンプリング時に他の電装品
ゐ負荷変動力五重なったか否かを検出させて〜・る。

ここで、設定電流値Ｉ８ｔ　、Ｉ８２は、例えばこの車
両のリア・デフォツガ３に約８Ａ程度の電流〃；流れる
としたときに、ノ（ツテリ１の容量低下に伴うリア・デ
フォツガ３への通電電流の減少、ｔた熱線そのものの温
度変化による通電ｔＫの変動等を考慮してこの場合１８
１＝５Ａ　、ｌ８２＝９Ａに設定しである。

ステップ（１１２）の実行により、負荷電流の変動値Δ
Ｉが所定範囲外であると判定された場合には、他の′電
装品の負荷変動とサンプリング負荷変動がちょうど重な
ったと判断し、内部抵抗値の演算を行なわずプログラム
な終了する。

これに対し、ステップ（１１２）の実行により。

負荷電流の変動値ΔＩが所定範囲内にあると判定された
場合には、続いてステップ（１１３）が実行され、（４
）弐によりバッテリ１の内部抵抗Ｒが演算される。

次いで、ステップ（１１４）が実行されると、前記求め
られた内部抵抗′ＥＬす示す出力データは、Ｉ１０イン
ターフェイスＴな介して表示装置゛１０へ供給され、こ
れにより表示装置１０にはその時点におけるバッテリ１
の残存容量がアナログまたはデジタル的に表示されるこ
ととなる。　　。

次いで、ステップ（１１５）が実行されると、前記ステ
ップ（１０７）または（１０８）によって駆動されたリ
レーＲ２またはＲ１はそれぞれ消勢され。

これＫよりリア・デフォツガ３は元の動作状態に戻され
、残存容量検出プログラムは終了する。

以後、マイコンＢは、車両の他の制御に対応するシステ
ムプログラムを実行し、その実行完了とともに、再びス
テップ（１０１）〜（１１５）からなる残存容量検出プ
ログラムを繰り返し実行するのである。

このように本実施例装置によれば、車両走行中あるいは
駐車中の何れにかかわらず、一定のサンプリング周期Ｔ
Ｓが到来する度忙、サンプリング用負荷としてリア・デ
フォツガ３の動作状態を変化させて、その前後における
負荷電流Ｉｌ、Ｉ２および端子ＶＢＩ、ＶＢ２を求め、
かつその時のサンプリング値がリア・デフォツガ３の断
続のみによるものである場合だけ、これらに基づいて、
内部抵抗几を演算により求め、これによりその時点にお
けるバッテリの残存容量を表示するため、クランキング
操作の有無にかかわらず時々刻々移り変わるバッテリの
残存容量を常時正確に表示させることができ、車両走行
中にバッテリの残存容量が徐々に下限値に近付いた場合
にも、これを直ちに知ることが可能となる。

ところで、上記実施例の回路構成において、リア・デフ
ォツガ３の消し忘れ防止用モニタラップ１１は、リレー
Ｒ２とリア・デフォツガ３の中点に接続されている。こ
のため、モニタランプ１１が点灯するスイッチ６のＯＮ
状態では、内部抵抗測定の度にモニタランプ１１が瞬間
的に消え、またスイッチ６がＯＦＦ状態では逆に瞬間的
に点灯することになり、接触不良等の誤認を招く虞れが
ある。

この点を改良した回路構成を第４図に示す。尚。

第１図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。

図において、リレーＲ１１は常開のａ接点Ｒ１−３に加
えて常閉のｂ接点ｎ１．−ｂを有している。そして、ス
イッチ６とモニタランプ１１との間に前記リレーＲｔの
ｂ接点Ｒ１−ｂを直列に介挿しである。

かかる構成によれは、スイッチ６がＯＦＦ位置にある場
合、サンプリング動作によりリレーＲ１が駆動されてい
る時には、リレー）Ｌｌのｂ接点Ｒ１−ｂが開くので、
モニタランプ１１は消幻したままとなる。一方、スイッ
チ６がＯＮ位置にある場合には、サンプリング動作によ
りリレーＲ２は駆動されるがリレーＲ１は駆動されずｂ
接点ａ、−ｂが閉じており、スイッチ６がＯＮｔている
のでモニタランプ１１は点灯したままとなる。

このようにすれば、内部抵抗測定のために、リア・デフ
ォツガへの通電を断続してもスイッチ６がＯＮ状態であ
ればモニタランプ１１は点灯し続け、スイッチ６がＯＦ
Ｆ状態であればモニタランプ１１は消灯状態を保持する
ので、誤認を招く心配がなくなる。

尚、本実施例においては、サンプリング用負荷の断続に
伴う負荷変動時に他の電装品の負荷変動が重なったか否
かを検出するのに放電電流の変動値を利用したが、この
他に端子電圧をも利用してよいことは言うまでもない。

以上述べたように本発明によれば、車両走行時あるいは
駐車時等にかかわらず、常にバッテリの残存容量を高精
度かつ自動的に検出することができ、これをクランキン
グ時の度に検出するようにした従来例のように、長時間
走行中にバッテリの残存容量が低下し、これにより一旦
駐車またはエンスト後再スタートが不能となるというよ
うな問題を確実に防止するご１、とができる。しかも、
サンプリング時、サンプリング用負荷と他の負荷が同時
に駆動されても正確な残存容量を得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の電気的な構成を示すブロッ
ク図、第２図は同上実施例のシステムプログラムを示す
フローチャート、第３図は同上実施例の割込み処理プロ
グラムを示すフローチャート、第４図は本発明の別実施
例の電気的な構成な示すブロック図である。 １・・・バッテリ　　２・・・シャント抵抗　　３川リ
ア・デフォツガ　　４・・・電装品　　５・・・オルタ
ネータ６・・・手動スイッチ　　１・・・Ｉ１０インタ
ーフェイス８・・・マイコン　　９・・・Ａ／Ｄ＆換ｉ
　　　Ｒｔ、Ｒｚ・・・リレー 特許出願人　日意自動車株式会社 ＆押入　弁理士　笹　島　富、二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両用バッテリの放電電流を検知する電流検知手段と、
   車両用バッテリの端子電圧を検知する電圧検知手段と５
   所定のサンプル時間毎にサンプリングタイミングな指示
   するタイミング指示手段と。 前記タイミング指示手段でサンプリングタイミングが指
   示される度に、またはサンプリングタイミングが指示さ
   れたとき一定の条件が成立していた場合に、前記バッテ
   リに対して所定の時間に限り所定のサンプリング用負荷
   を断続するサンプリング用負荷断続手段と、前記負荷断
   続に伴う負荷変動の過渡期を挾んで、少なくとも２回前
   記放電電流および前記端子電圧なサンプリングして記憶
   するサンプリング手段と、前記サンプリングした放′１
   ｉＬＩｌＬ流または端子電圧の変動値が予め設定した所
   定範囲内にあるか否かを判定するサンプリング値判定手
   段と、前記変動値が所定範囲内にあるときのみ前記サン
   プリングされた前記放電電流および前記端子電圧に基づ
   いてバッテリの内部抵抗値を求め、これによりバッテリ
   残存容量を得る残存容量演算手段とを具備することを特
   徴とする車両用バッテリの残存容量検出装置。