JPS6326587A - バツテリイ上り予知装置 - 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） 本発明は、バツテリイの容量不足に基づくエンスト、エ
ンジン始動不能などを未然に防止するようにしたバツテ
リイ上り予知装置に関する。

（従来技術） 従来、バツテリイ容量の不足によるエンストやエンジン
始動不能を事前に予知して警告するバツテリイ上り予知
装置としては、例えば第４図に示すようなものが知られ
ている（特願昭５７−５４３９７号）。

第４図において、１はバツテリイ、２はオルタネータ、
３は車載された負荷、４はバツテリイ上り予知装置であ
り、この従来装置におっては、エンジンアイドリング中
若しくは走行中のバツテリイ１の端子電圧を検出し、こ
のバツテリイ端子電圧が所定値より一定時間を越えて低
下した場合にエンスト発生若しくは始動不能なバツテリ
イ容量に低下したものと判断してバツテリイ上りを警報
表示し、バツテリイ端子電圧が所定の充電電圧に回復し
たときに警報表示を解除するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のバツテリイ上り予知装
置にあっては、エンジン作動中にバツテリイが放電状態
にあるときのバツテリイ端子電圧からバッテリイ容量の
低下を判断してバツテリイ上りを予知するようにしてい
たため、バツテリイ容量が充分にあってバツテリイ上り
を起こす恐れがない状態であっても、−時的に重い負荷
が加わった場合には、バツテリイ端子電圧の低下からバ
ッテリイ容量の減少が起きたものと判断して誤ったバッ
テリイ上りの予知警報を出してしまい、運転者に必要以
上のエンスト発生の心配やエンジン再始動不能の恐れ知
らせることなり、信頼性に欠けるという問題がめった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、バッテリイ容量の低下をエンジンクランキング時
のバツテリイ充放電状態から判断して正確なバッテリイ
上りの予知警告ができるようにしたバッテリイ上り予知
装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、エンジンの
クランキング状態におけるバッテリイ端子電圧を電圧検
出手段で検出し、このバッテリイ端子電圧からバツテリ
イが放電状態にある時間と充電状態におる時間とのそれ
ぞれを時間計測手段で計測し、計測した放電時間と充電
時間との時間差が基準時間値以上となったときにエンス
ト若しくはエンジン始動不能なバッテリイ容但に低下し
ているものと判断手段で判断してバッテリイ上りの予知
警告を出すようにしたものである。

また充放電時間の時間差を判定する時間基準値としては
、クランキング状態で検出したバッテリイ端子電圧の最
低値から推定したバッテリイ初期容墨に基づいて時間基
準値を設定して充放電の時間差との比較によりバッテリ
イ上りを判断するようにしたものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、クランキング状態で
のバツテリイの放電状態と充電状態との時間差から両者
のバランスをモニタし、バツテリイ容量が低下している
ときには放電状態となっている時間が長く充電状態とな
っている時間が短いことから大きな時間差が計測される
こととなり、この時間差が基準時間値以上となったとき
にエンスト若しくはエンジン再始動不能なバッテリイ容
量に低下しているものと判断するようにしたものである
。

またクランキング時のバッテリイ端子電圧の最低値とバ
ッテリイ容量の関係が実験的に求められることから、ク
ランキング時のバッテリイ端子電圧の最低値に基づいて
バッテリイの初期容量を推定し、このバッテリイ初期容
量の推定値に基づいてクランキング状態での充放電の時
間差と比較判別する時間基準値を設定することで、バツ
テリイ初期容量との関係からバツテリイ上りを起こす状
態にあるか否かを正確に判断するようにしたものである
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図であ
る。

まず構成を説明すると、１はバツテリイ、２はオルタネ
ータ、３はスタータモータを含む車両の負荷である。

バッテリイ１の端子電圧は電圧検出回路５に与えられ、
電圧検出回路５は波形整形回路、時定数回路、増幅回路
等から構成され、バッテリイ端子電圧の瞬時的なノイズ
変動を除去したバッテリイ端子電圧を検出する。電圧検
出回路５の検出電圧は比較回路６．７に与えられる。比
較回路６に対しては基準電圧発生回路８よりバッテリイ
が放電状態にあることを判定するための基準電圧Ｖｒ１
が設定されており、比較回路６はバッテリイ端子電圧が
基準電圧Ｖｒ１以下となったときに放電状態にあるもの
として比較出力を生ずる。一方、比較回路７に対しては
基準電圧発生回路９よりバッテリイが充電状態にあるこ
とを判定するための基準電圧Ｖｒ２の設定を受けており
、比較回路７はバッテリイ端子電圧が基準電圧Ｖｒ２以
上のときバッテリイが放電状態にあるものとして比較出
力を生ずる。

ここで、比較回路６．７に対する基準電圧ＶｒｌとＶｒ
２の間には■ｒ１く■ｒ２となる関係が定められており
、例えばバッテリイ１の規定電圧を１２Ｖとすると、放
電状態を判定するための基準電圧■ｒ１はＶｒｌ＝１２
Ｖに設定され、一方、バッテリイ１が充電状態にあるこ
とを判定するための基準電圧Ｖｒ２はＶｒ２＝１３Ｖに
設定される。

バッテリイ放電状態の判定出力を生ずる比較回路６の出
力は時間計測回路１０に与えられており、時間計測回路
１０においてエンジンのクランキング状態における放電
時間τ１が計測される。また、バッテリイの充電状態の
判定出力を生ずる比較回路７の出力は時間計測回路１１
に与えられており、時間計測回路１１はクランキング状
態におけるバツテリイの充電時間τ２を計測する。この
時間計測回路１０，１１におけるクランキング状態での
放電時間τ１及び充電時間τ２を計測するため、時間計
測回路１０．１１に対してはクランキングオン信号が与
えられており、このクランキングオン信号が得られてい
る間の比較回路６，７の出力時間を計測するようになる
。

時間計測回路１０．１１の出力は時間差検出回路１２に
与えられており、時間差検出回路１２においてクランキ
ング状態におけるバッテリイの放電時間τ１と充電時間
τ２の時間差Δτを検出する。時間差検出回路１２で検
出された充放電の時間差Δτは比較回路１３の一方に入
力され、比較回路１３の他方に入力されている時間基準
値との比較によりバッテリイ上りの有無を判断する。即
ち、比較回路１３は検出時間差Δτが後の説明で明らか
にするクランキング時のバッテリイ端子電圧の最低値か
ら推定されたバッテリイ初期容量に基づく時間基準値１
１以上のときバッテリイ容■がエンスト発生やエンジン
再始動不能なバッテリイ容量に低下したものと判断して
比較出力を生じ、表示器１４にバッテリイ上りの予告警
告の表示を行なわせる。

一方、比較回路１３に対する時間基準値τｒを設定する
ため、電圧保持回路１５と初期容量推定回路１６が設け
られる。電圧保持回路１５はクランキングオン信号を受
けて動作状態となり、クランキングオン信号が得られて
いる間に電圧検出回路５より与えられるバッテリイ端子
電圧の最低電圧ｙｍｉｎを検出して保持する。また、初
期容量推定回路１６は電圧保持回路１５から与えられる
クランキング時のバッテリイ端子電圧の最低値■ｌｌ１
ｉｎに基づいてバッテリイ１の初期容量を推定するもの
で、この初期容量の推定は実験的に求められたクランキ
ング時のバッテリイ端子電圧の最低値Ｖｍｉｎに対する
バッテリイ容量の関係からバッテリイ初期容量を求める
ようになる。

第２図は初期容量推定回路１６に設定されるクランキン
グ時の最低電圧■ｍｉｎとバッテリイ容四の関係を実験
データに基づいて示した特性図であり、この特性図から
明らかなように、バッテリイ容量が低い程、りうンキン
グ時の最低電圧Ｖｍｉｎが低下する関係にあり、実験デ
ータとしては斜線部で示すようにある程度の幅を持つこ
とから、クランキング状態でのバツテリイ端子電圧の最
低値Ｖｍｉｎに基づいておおよそのバッテリイ容量を推
定することができる。

具体的には、クランキング不可となるバッテリイ容量は
、満充電時に対し１５〜２０％以下であり、例えばクラ
ンキング不能なバッテリイ容量を１５％とすると、低温
時を別にしてクランキング時のバッテリイ端子電圧の最
低値ｙｍｉｎが７ｖ以上あれば間違いなくクランキング
可能（エンジン始動可能）である。

従って、初期容量推定回路１６は第２図に示すクランキ
ング時のバッテリイ端子電圧の最低電圧ＶＩＩＩｉｎか
ら第２図に示す特性曲線に従って初期容量、即ち時間基
準値としてτｒをτｒ＝ｆ（Ｖｍｉｎ）として推定して
比較回路１３に対する基準時間値τｒを設定するように
なる。

次に、第１図の実施例の作用を説明する。

まず、バツテリイ１の充放電電流に対するバッテリイ端
子電圧の関係は、バッテリイ容量をパラメータとして第
３図に示す特性となる。

第３図は規定電圧１２Ｖのバッテリイを例にとったもの
で、充電側のバッテリイ端子電圧１４゜４Ｖで示す点線
はレギュレータの代表的な電圧制限（直となる。

この第３図の特性から明らかなように、バツテリイ端子
電圧１４．４Ｖにおいて、バツテリイ容量（充電状態）
が７５％の場合には１５Ａの充電電流が流れるが、若し
１４．４Ｖで完全充電状態、即ちバツテリイ容量が１０
０％の場合には２Ａの充電電流が流れることとなる。ま
だ、放電側を見ると、端子電圧が１２Ｖのとき、２０〜
３０％のバッテリイ容量では５Ａ前後の放電電流である
が、バッテリイ容量１００％となる完全充電の状態にあ
っては３０Ａの放電電流が流れることとなる。

そこで、第３図に示すバツテリイの充放電電流に対する
バッテリイ端子電圧の関係をふまえて第１図の実施例の
作用を説明する。

まずエンジンを始動するためにクランキングオン信号が
イグニッションスイッチの操作で与えられてスタータモ
ータが始動されると、その状態でバッテリイ１の端子電
圧は電圧検出回路５によりノイズ成分を除去して安定し
た検出電圧として取出され、比較回路６，７において基
準電圧■ｒ１゜Ｖｒ２のそれぞれと比較される。

ここで、放電状態を判定するための基準電圧■ｒ１及び
充電状態を判定するための基＃＝雷電圧ｒ２は、第３図
の特性グラフに基づいて、例えば放電判定用の基準電圧
■ｒ１はＶｒ１＝１２Ｖ、充電判定用の基準電圧Ｖｒ２
はＶｒ２＝１３Ｖ程度の値が設定される。

このため、比較回路６はバツテリイ端子電圧がクランキ
ング初期におけるスタータモータへの電流供給で基準電
圧Ｖｒ１以下となっているときにバッテリイ１が放電状
態にあるものと判定して比較出力を生ずる。また、比較
回路７はクランキングオン時間が経過してオルタネータ
２の発電出力によりバツテリイ１が放電状態から充電状
態に移行して、バツテリイ端子電圧が基準電圧Ｖｒ２以
上となったときに充電状態の判定出力となる比較出力を
生ずる。時間計測回路１０．１１はクランキングオン信
号の立上りでリセットされ、クラキングオン時間に亘っ
て比較回路６，７から得られる比較出力によりゲートを
開いて所定周波数のクロックパルスの計数により、クラ
ンキング状態でのバツテリイ放電時間τ１及びバッテリ
イ充電時間τ２を計測する。

クランキングオン信号が絶たれると時間計測回路１０．
１１で計測されたバッテリイのクランキング状態におけ
る放電時間τ１及び充電時間τ２は時間差検出回路１２
に与えられ、両者の時間差ΔτがΔτ＝τ１−τ２とし
て、検出される。尚、実際には時間差検出回路１２はΔ
τ＝にτ１−τ２として時間差Δτを求めており、ここ
で係数には放電時間を重み付けするための定数となる。

このようにして時間差検出回路１２で検出されたバッテ
リイ充放電時間の時間差Δτはクランキング状態でのバ
ッテリイ１の放電時間と充電時間とのバランスを示すこ
ととなり、時間差Δτが大きい場合にはバッテリイ１が
クランキング以降において全般的に放電状態にあったも
のと云え、−方、時間差Δτが小さい場合にはバッテリ
イ１はクランキング以降において全般的に充電状態にあ
ったものと云える。

そして、クランキング時にあっては、スタータモータに
所定の駆動電流が流れることから、スタータモータに流
れる電流を略一定とみなすと、第３図の特性図から明ら
かなように、例えばクランキング初期に４０Ａの放電電
流が流れたとすると、放電状態を安定するための基準電
圧Ｖｒｌ＝１２Ｖ以下となっている放電時間τ１がバッ
テリイ容量が小さい程長くなり、同時に充電状態を判定
する基準電圧Ｖｒ２＝１３Ｖ以上となる放電時間τ２に
ついてもバッテリイ容量が小ざい程短くなる関係にある
ため、時間差検出回路１２で検出された時間差Δτは略
バッテリイ容量に対応した関係を持つようになる。

一方、クランキングオンと同時に電圧保持回路１５が作
動状態となり、電圧保持回路１５はクランキング状態で
電圧検出回路５からの得られるバッテリイ端子電圧から
最低電圧Ｖｍｉｎを検出して保持する。この電圧保持回
路１５で保持されたクラキング状態でのバッテリイ端子
電圧の最低値Ｖｍｉｎは初期容量推定回路１６に与えら
れ、初期容量推定回路１６には第２図に示す最低電圧Ｖ
ｍｉｎに対するバッテリイ容量の関係が予め設定されて
いることから、電圧保持口・路１５からの最低電圧Ｖｍ
ｉｎに基づいてバッテリイ初期容伍を推定し、この初期
容量を比較回路１３に対する時間基準値τｒとして出力
する。

比較回路１３は時間差検出回路１２から得られたバッテ
リイ充放電時間の時間差Δτと初期容量推定（９）路１
６から与えられたバッテリイ初期容量に基づく時間基準
値τｒとを比較し、時間差Δτはクランキング以降のバ
ッテリイ容聞に対応した値をもつことから、時間基準値
としての初期容量τｒより小さいときにはクランキング
による放電量に対し初期容量が充分にあるためにバッテ
リイ上りの恐れはないものとして表示器１４によるバッ
テリイ上りの予知警告のための比較出力は生じないが、
時間差Δτが時間基準値としての初期容量τｒ以上のと
きには、クランキングによる放電で初期容量が大きく消
費されてバッテリイ上りの可能性が高いものとして比較
出力を生じ、表示器１４にバッテリイ上りの予知警告を
行なわせるようになる。

尚、上記の実施例にあっては、比較回路１３におけるバ
ツテリイ充放電の時間差Δτをクランキング時のバッテ
リイ端子電圧の最低値Ｖｍｉｎから推定したバッテリイ
初期容量τｒとの比較でバッテリイ上りの有無を判断す
るようにしているが、この時間基準値τｒとしては予め
定めた固定的な値を使用するようにしてもよい。

また、上記の実施例にあっては、ハード的な回路装置に
よりバッテリイ上りの予知を行なうようにしているが、
他の実施例として電圧検出回路５の検出電圧をＡ／Ｄ変
換器によりデジタルデータに変換し、電圧検出回路５以
降の回路部による処理をマイクロコンピュータによるプ
ログラム処理で実現するようにしてもよい。

更に、上記の実施例にあっては、表示器１４にバツテリ
イ上りの予知警告を行なうようにしているが、この他に
比較回路１３からの比較出力に基づいて車両の走行に不
可欠な負荷以外の車両負荷に対するバッテリイからの電
源供給を自動遮断さぜるようにしてもよく、或いは比較
回路１３の比較出力をエンジン回転制御部に出力してエ
ンジンのアイドリング回転数を高めに設定して自動的に
バッテリイ充電を行なわせるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、エンジンクラ
ンキング状態におけるバッテリイ端子電圧からバッテリ
イが放電状態におる時間と充電状態にある時間のそれぞ
れを計測し、計測した放電時間と充電時間との時間差が
クランキング状態におけるバッテリイ端子電圧の最低値
から推定したバッテリイ初期容量に基づく時間基準値以
上となったときにバツテリイ上りを予、知警告するよう
にしたため、バッチ°リイ上りの可能性を正確に判断し
て運転者に予知警告することができ、エンジンのクラン
キング状態を通じてのみバッテリイ上りの予知判断が行
なわれることから、走行中にエアコンやヘッドライト等
の消費電流の大きな重い負荷が一時的にバッテリイに接
続されることによってバツテリイ端子電圧が低下したと
しても、誤ったバツテリイ上りの予知警告が出されるこ
とはなく、バツテリイ予知警告の信頼性を大幅に向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１１］ｔｔ本発明の一実施例を示した回路ブロック図
、第２図はクランキング状態でのバッテリイ端子電圧の
最低値とバッテリイ容量の関係を示した特性グラフ、第
３図はバッテリイ充放電電流と端子電圧の関係をバッテ
リイ容量をパラメータとして示した特性グラフ、第４図
は従来例の説明図である。 １：バッテリイ ２：オルタネータ ３：負荷 ５：電圧検出回路 ６．７．１３：比較回路 ８．９：基準電圧発生回路 １０．１１：時間計測回路 １２：時間差検出回路 １４：表示器 １５：電圧保持回路 １６：初期８母推定回路 特許出願人　日産自動車株式会社 第２図 バフデソイ眉Ｆ４（％］ 第３図 バヮテリイ善り千１旧ｆｖ〕 倉 双電電邊（Ａ）　　　　　　　　　　も電電戊〔Ａ〕第
　４ｍｌ！

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バッテリイ端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   該電圧検出手段によるバッテリイ端子電圧に基づいてエ
   ンジンのクランキング状態でバッテリイが放電状態にあ
   る時間と充電状態にある時間のそれぞれを計測する時間
   計測手段と、該時間計測手段で計測した充電時間と放電
   時間との時間差が基準時間値以上となったときにバッテ
   リイ上りの予測判断出力を生ずる判断手段とを備えこと
   を特徴とするバッテリイ上り予知装置。
2. （２）前記判断手段は、クランキング時のバッテリイ端
   子電圧の最低電圧から求めたバッテリイ初期容量に基づ
   いて前記時間基準値を設定する手段を備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のバッテリイ上り予知
   装置。