JPH02101933A - エンジン始動補助バッテリー保護方法及び保護装置 - 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、エンジン始動補助バッテリーの接続ミスに対
する保護方法及び保護装置に関する。

〔従来の技術〕

特に建設現場で用いる連載類は、購入するにもリースす
るにもその料金が極めて高価なものが多いが、そればか
りでなく、連載類の作業工程への導入は、十分なスケジ
ユーリングのもとに最も適切な時にできるだけ短時間に
行われるようにするものであって、それが予定外に体停
止した場合の影響は極めて大きい。最も頻繁で普通の故
障として、車載バッテリーが放電し尽くしてしまったた
め、エンジン始動が不能になって、当該車両や登載装置
が動かなくなり、バッテリーを取り替えるか充電するま
で休止せざるを得なくなることがある。こうしたときに
、休止時間をできるだけ短縮することが切実な要求にな
っている。　そこでその対策として、常に予備の補助バ
ッテリーを備えておき、車載バッテリーの放電が原因で
当該車両もしくは登載装置運転のためのエンジンの始動
ができない場合には、該補助バッテリーを並列接続して
直ちにエンジン始動できるようにするのが当り前になっ
ている。　同様の要求は各種業態においてみられ、例え
ば、農業分野でも適切な時期に集中した作業を必要とす
るから、やはり不測の休止が重大な能率阻害要因となる
ので、上記のような補助バッテリーは農機にと。でも必
需品になっている。

ところでこうした作業を行う人は必ずしも当該作業の熟
練者と言うわけではなく、特に異常が起こったときにし
か必要でない補助バッテリーの取扱に堪能であることを
期待することはでをない。また夜間作業においては熟練
者といえども誤操作することがある。このように、車載
バッテリーの極を誤って補助バッテリーと接続して大き
な火花を飛ばすことは、実際にしばしば見られることで
ある。大容量のバッテリーを用いる連載などでは、火花
となった溶融金属が１ｍ以上も飛び散ることとなる。こ
の火花で作業員が火傷を負う危険があるばかりでなく、
これが建設現場であるならば、燃料油、塗料、木材等、
周囲にふんだんにある可燃物に引火して火災になる可能
性があり、安全上重大である。

大きな事故にならなくとも、補助電池の破損や不要な消
耗をきたすことは言うまでもない。こうした逆接続によ
る事故を防止する方策として、接続時の過電流を検出し
て接続線路を遮断する方法が行われるが、エンジン始動
の際に流すべき電流も又大きいため、検出電流定格を下
げることが困難であって、異常時の作動時間が長くなり
バッテリーが何等かの損傷を受けることは避けられない
。このため、より迅速な作動を可能にする方法の開発が
望まれていた。　また、実開昭５９−７１５６８号公報
などに開示されるように、ブースタケーブルの車載バッ
テリーに近い側で、該画線間にダイオードを逆方向に挿
入しておき、逆接続すれば電流が通ずるのを検出して判
定する方法も提案されているが、実際に逆接続する時に
は、両バッテリーを直列に接続する閉回路が形成され、
ダイオードが接続された位置における電位は、ブースタ
ケーブルの抵抗バランスや電流に依存するから、上記ダ
イオードを流れる電流は不確実なものになり、この方法
の信頼性は到底実用に耐えない。また上記方法は、ブー
スタケーブルの補助バッテリー側接続を逆にする場合に
は、検出回路が逆作動するという欠点を包含するもので
ある。

さらに、車載バッテリーの電圧仕様が変わってもスイッ
チでバッテリーユニットの直列並列接続を切り換えて対
応するタイプの補助バッテリー装置を用いるときには、
上述の逆接続ミスに加えて、電圧定格を誤って車載バッ
テリーと補助バッテリーを接続することがしばしばあっ
て、この場合、例えば補助バッテリー内で生ずる充電反
応により水素ガスが発生して、極端な場合にはバッテリ
ーが損壊することもある。

なお、誤結線が検出された場合には、結線をやり替えた
上でなければ再度操作することができないようにするこ
とが好ましいのは言うまでもない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記に鑑み、補助バッテリーを車載バッテリーと接続す
るときに、逆接続もしくは電圧不整合であるときには自
動的に断線し警報するエンジン始動補助バッテリー保護
方法と保護装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明によるエンジン始動
補助バッテリー保護方法は、補助バッテリーの端子電圧
が予め定める値より低下し、かつ補助バッテリーとブー
スタケーブル用の端子の間の電圧降下が予め定める値よ
り大きいことを検出したときに、車載バッテリーとの結
合を遮断することを特徴とする。

また、本願に係る別のエンジン始動補助バッテリー保護
方法は、上記に加えて車載バッテリーと結合された補助
バッテリーの端子電圧が予め定める値よりも高いときに
車載バッテリーとの結合を遮断することを特徴とする。

上記保護方法を直接実施する本願に係るエンジン始動補
助バッテリー保護装置は、１個もしくは２個以上のバッ
テリーからなるエンジン始動補助バッテリーユニットを
用いるものであって、補助バッテリーの端子電圧が予め
定める電圧より低いことを検出する比較回路と、車載バ
ッテリーに結合する補助バッテリーユニットの端子の電
位と該車載バッテリーに接続するブースタケーブルのた
めの接続端子の間の電圧降下が予め定める電圧より高い
ことを検出する比較回路と、両比較回路がともに検出信
号を出すときに補助バッテリーと車載バッテリーとの接
続を遮断する回路遮断器とから構成されることを特徴と
する。本願に係る別のエンジン始動補助バッテリー保護
装置は、上述の保護装置に加えて、さらに前記補助バッ
テリーの端子電圧が予め定める電圧より高いことを検出
する比較回路を備え、該検出信号によっても前記遮断器
を作動させるようになっていることを特徴とする。

本願に係るさらに別のエンジン始動補助バッテリー保護
装置は、前記遮断器が作動すると同時に吹鳴する警報ブ
ザーを備え、該警報ブザーの接地側端子が遮断される線
路の車載バッテリー側に接続されていることを特徴とす
る。

〔作　用〕

補助バッテリーユニットと車載バッテリーの電極の正逆
を誤ってブースタケーブルで接続したときに、閉回路中
に両バッテリーが直列接続されることになるため、回路
中のいずれの補助バッテリーの端子電圧も極端に低下し
、同時に補助バッテリーから車載バッテリーに向かって
大電流が流れる。本願によれば、これらを装置内部のみ
で高感度高速に検出することができるから、誤結線した
導線接続を特別な外部装置を用いることなく高速に断絶
することができる。

また電極の極性は正しくても電圧定格を誤って、補助バ
ッテリーの端子電圧が上昇した場合に、それを直ちに検
出して導線の接続を断ち、補助バッテリーが加圧充電さ
れることを防ぐことができる。

さらに警報ブザーの接地側端子を遮断器の車載バッテリ
ー側に接続するものは、遮断器を作動させると同時に鳴
るようになった警報ブザーが、該遮断器が作動して接続
導線が断絶した後も、車載バッテリーの負電極と接続し
ているために吹奏し続け、作業者がブースタケーブルを
該車載バッテリーから引き外した時に初めて鳴り止むよ
うになっている。このように、ブースタケーブルの接続
をやり直すまでブザーが鳴り続けるために、うかつな作
業者が操作する場合にもそのまま再度スイッチを投入す
るようなことがなくなる。

〔実施例〕

以下図示の実施例を参照しながら本発明の詳細な説明す
る。

図面は本発明の１実施例を示すブロック図である。　本
実施例のエンジン始動補助バッテリー装置（１）は、ス
イッチ（６）を手動で操作することによって直列並列切
り替え可能な２個の１２Ｖ蓄電池（４）、　（５）が設
備されている。即ち始動すべきエンジン用車載バッテリ
ー（２）が１２Ｖのときには、スイッチ（６）を切り換
えて両電池を並列に結線し、２４Ｖのときには直列結線
することにより、いずれにも使用できるようになったも
のである。補助バッテリー装置（１）の正極側端子（７
）と負極側端子（８）を１対のブースタケーブル（１０
）、　（１１）　によってそれぞれ車載バッテリー（２
）の正極端子と負極端子につないで使用する。車載バッ
テリーはエンジン始動回路（３）につながっている。　
補助バッテリーの負極側導線にはその負極側端子（８）
までの間にノーヒユーズブレーカ（９）　が介在してい
て、手動により、また自動的に、遮断できるようになっ
ている。

正極側導線には十分太い導線が用いられて、補助バッテ
リーの正極と装置操作面の正極側端子（７）を結線して
いる。　蓄電池はそれぞれ取り替えることが可能である
し、表示していない充電装置によって充電することも可
能であることは言うまでもない。また夜間作業用の照明
器を設備しておくことも行われる。

本実施例は、上に述べた従来の装置が有する機能にさら
に誤結線に対する保護回路を付加したエンジン始動補助
バッテリー装置である。保護回路の検出回路部分（１５
）は、以下に述べる３個の状態を検出し、これを処理し
て異常を判定し、警報ブザー及びノーヒユーズブレーカ
駆動回路（１６）を作動させるものである。

まずその１は、誤結線時にブースターケーブル（１０）
、　（１１）を流れる異常電流の検出であって、実際に
は、車載バッテリー（２）　に接続される補助バッテリ
一端子点）　（４）、　（５）の正極端子に近いところ
（１２）と装置操作面の正極側端子（７）との間におけ
る電位差が予め定める値より大きいか否かを検出するこ
とによる。これは電源電圧を抵抗器（３０）、　（３１
）で適当に分圧して得られる比較用電圧を反転入力端子
に入力した普通の演算増幅器（１７）を用いても実施で
きる。即ち、上述のバッテリ一端子点（１２）の電圧を
該演算増幅器（１７）の非反転入力端子に入力抵抗を介
して入力し、操作面端子点（７）の電圧を同じ抵抗値を
有する人力抵抗を介して反転入力端子に入力するものと
すれば、該演算増幅器（１７）は、上記両型圧の差を上
記比較用電圧と比較し、前者が大きければ正方向に飽和
した出力信号を出す。

前記画点間の導線抵抗は、できるだけ大きな電流を供給
するという装置の目的に適応して極めて小さいものでは
あるが、例えば導線の抵抗が１ｍΩあれば３００Ａの電
流が流れるときに０．３Ｖの電圧降下を生ずるから十分
な感度を確保できる。　なお、前記比較用電圧は設定す
る値によって、別に基準電池を利用しても、より簡便に
ダイオードの順方向電圧低下を用いても得ることができ
る。また上記では１個の演算増幅器を用いて実施した上
記演算処理は例えば比較器２個で実行するのでも、電圧
をＡＤ変換してデジタル演算処理手段を用いて実行する
のでもよいことは当然である。

検出すべき状態の第２は、補助バッテリ一端子電圧の異
常低下である。逆接続すると電流が流れると同時に蓄電
池の端子電圧が大きく低下するから、上記過大電流と共
に検出することによって、確実に誤結線が判定できる。

またこの時の電圧低下は蓄電池が直列に接続されている
場合にはその全てに同様に生ずるから、必ずしも車載バ
ッテリーへの供給電圧を直接測定する必要はなく前記保
護回路の電源に用いている電池の端子電圧を検出するだ
けで足りる。比較器（１８）が蓄電池（５）の端子電圧
（１３）を予め定められた閾値と比較し、低い場合に出
力する。比較器として、比較すべき入力端子を逆方向の
ツェナーダイオードと２個の抵抗器を直列接続した回路
に導入し、両抵抗器の中間点の電圧を別の抵抗器を通し
てエミッタが接地されているスイッチ用トランジスター
のベースに導くような構成にすると、簡単な設計で任意
の閾値が作れるものが容易に得られる。即ち、端子電圧
（１３）がツェナー電圧を越えて十分高ければ、電流が
抵抗器を流れ両抵抗器の中間点における電圧がベースを
エミッタに対して順方向にバイアスするのでトランジス
ターは導通するのに対し、端子電圧が低くなるとツェナ
ーダイオードを通って流れる電流は小さくなり、あるい
は遮断され、上記中間点の電圧が降下するので、トラン
ジスターは遮断してコレクター電圧は上昇する。この切
り替えが起こる電圧は、ツェナー電圧および抵抗器の抵
抗値によって変えることができる。

前記演算増幅器（１７）の検出出力と上記比較器（１８
）の検出出力信号はＡＮＤ回路（２０）に入力されてそ
こで逆接続の有無が判定される。

検出さるべき状態の第３は、補助バッテリーの端子電圧
の異常上昇である。補助バッテリーが並列接続されて１
２Ｖ出力になっているときに２４Ｖ車載バツテリーに接
続するようなミスを犯すと、補助バッテリーは車載バッ
テリーから高圧充電を受ける形になって端子電圧は例え
ば１８Ｖ程度まで異常上昇する。この時の電圧上昇は前
記保護回路の電源に用いている蓄電池（５ン　にも生ず
るから、その端子電圧だけで上記誤操作を検出できる。

比較器（１９）が蓄電池（５）の端子電圧（１３）を予
め定められた閾値、例えば１５Ｖと比較し、それより高
い場合に検出信号を出力する。このとき、前述したもの
と同様に、逆方向のツェナーダイオードと２個の抵抗器
を直列接続した回路を設け、両抵抗器の中間点から抵抗
器を通してスイッチ用トランジスターのベースに導くよ
うにすることによって、上記目的の比較器が構成できる
。即ち、端子電圧（１３）が正常の値であれば、上記中
間点の電圧がベースをエミッタに対して逆方向にバイア
スするのでトランジスターは遮断してコレクター電圧は
高くなっているが、前記端子電圧がツェナー電圧を越え
て十分高くなればトランジスターは導通してコレクター
電圧は低下する。こうして構成される比較器は車載バッ
テリーとの定格不整合を検出すると出力が低下してそれ
を知らせる。車載バッテリーが３６Ｖあるいは４８Ｖ定
格の場合にも同様にして機能させることができる。

バッテリーの電圧定格不整合を指示する前記比較器（１
９）の検出出力と、ブースタケーブルの逆接続を指示す
る前記ＡＮＤ回路（２０）の検出出力は、ＯＲ回路（２
１）に入力されている。上記のいずれかが検出されたと
きに、トリガー回路（２２）が該ＯＲ回路（２１）の出
力を受けてトリガーを発生させてサイリスク（２３）を
点弧し、電磁コイル（２４）に通電してノーヒユーズブ
レーカ（９）を作動する。この時同時に警報ブザー（２
５）に通電してブザーを鳴らす。前記比較器が上述のト
ランジスタ回路による場合には検出出力の符号によって
符号変換器を用いる必要があるが、論理の本質に変わる
ところは無い。こうしたノーヒユーズブレーカは作動時
間が数ｌＯミリ秒のものが得られる。これは従来多用さ
れる過電流検知型のものが作動するまで例えば２秒程度
かかるのと比較して大きな効果がある。もちろん、両者
を併用することは作動原理が異なるものの組合せである
から、全体としての信頼性がさらに向上することは言う
までもない。

本実施例においては、保護回路の正極電源線（２８）は
、１個の補助バッテリー（５）の正電極側内部端子（１
３）からダイオード（２６）を通じて給電蓄積される大
容量の電解コデンサ（２７）につながっている。このよ
うに回路電源を１個のバッテリー（５）から取るためバ
ッチ！Ｊ　−（４）、　（５）が直列並列切り換えられ
ても電源電圧が変動しないから、回路設計が容易である
。上記ダイオード（２６）があるため、補助バッテリー
（５）を正逆誤って接続した場合にも逆電圧がかからな
いので、回路素子を破損することがない。また車載バッ
テリー（２）　　と誤接続をして補助バッテリー（５）
の端子電圧が低下する場合にも、上記ダイオード（２６
）が放電を防ぎコンデンサ（２７）の蓄電によってノー
ヒユーズブレーカ（９）等の作動を確保することができ
る。保護回路の低圧側電源線（１４）、　（２９）は、
検出回路（１５）に当たる部分（１４）が上述の補助バ
ッテリー（５）の負電極に結線されていて常時作動する
ようになっている。一方、警報ブザー（２５）及びノー
ヒユーズブレーカ（９）の駆動回路（１６）の部分（２
９）はノーヒユーズブレーカ（９）より車載バッテリー
（２）側に結線されているから、ノーヒユーズブレーカ
（９）が作動して上記補助バッテリー（５）と切り離さ
れる時にも、車載バッチリーク２）の出力によって警報
ブザー（２５）は鳴り続け、ブースターケーブルを外し
たときに始めて鳴り止むようになっている。

上記構成によれば、誤結線した時に鳴りだした警報ブザ
ーを止めるためには、ブースターケーブルを正しく入れ
換えざるを得ないから、どんな作業者もそれ以上の誤操
作を起こすことがない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の方法と装置によれば、不慣
れな作業者が操作する場合にも誤接続を検出して線路を
自動的に瞬時に遮断するから、補助バッテリーを逆接続
して起こす端子やバッテリー自身の破損事故および火花
による危険を防ぎ、また補助バッテリーの電圧定格を誤
って接続したとき生ずるバッテリーの損傷や車両側電気
回路素子の破損を防ぐことができる。

本発明の方法は電圧信号を論理回路で処理して遮断する
方式であるから、従来多用されるブースタケーブルを流
れる過大電流を検出してトリップするタイプのノーヒユ
ーズブレーカを用いるのと比較して、作動時間が格段に
早くなり、確実にバッテリーの保護ができる。また、異
常を検知するための検出対象が装置内に限られるので、
特別なブースタケーブルを用いることなく、装置内にの
み回路を付加してエンジン始動バッテリー装置を適切に
保護することができる。

さらに、誤接続時に鳴るブザーが接続を訂正しなければ
鳴り止まないようになっているため、誤接続のまま再投
入することがなくなる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すブロック図である。 （２）・・・・・・車載バッチ’）−（４）、（５）・
・・・・・補助バッテリー、（９）・・・・・・ノーヒ
ユーズブレーカ、（１５）・・・・・・検出回路、（１
６）・・・・・・駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１個の補助バッテリー（５）の端子電圧
   が予め定める値より低下したことを検出したときに、車
   載バッテリー（２）との結合を遮断することを特徴とす
   るエンジン始動補助バッテリー保護方法。 ２、補助バッテリーユニットの端子（１２）とブースタ
   ケーブル接続用端子（７）の間の電圧降下が予め定める
   値以上あって、かつ少なくとも１個の補助バッテリー（
   ５）の端子電圧が予め定める値より低下したことを検出
   したときに、車載バッテリー（２）との結合を遮断する
   ことを特徴とするエンジン始動補助バッテリー保護方法
   。 ３、請求項１または２のいずれかに記載のエンジン始動
   補助バッテリー保護方法であって、さらに前記少なくと
   も１個の補助バッテリー（５）の端子電圧が予め定める
   値よりも高いことを検出した場合にも、車載バッテリー
   （２）との結合を遮断することを特徴とするエンジン始
   動補助バッテリー保護方法。 ４、１個もしくは２個以上のバッテリー（４）、（５）
   からなるエンジン始動補助バッテリー装置（１）の保護
   装置において、少なくとも１個の補助バッテリー（５）
   の端子電圧（１３）が予め定める電圧より低いことを検
   出する比較回路（１８）と、車載バッテリーに結合する
   補助バッテリーユニットの端子（１２）と該車載バッテ
   リーに接続するブースタケーブル（１０）のための接続
   端子（７）の間の電圧降下が予め定める電圧より高いこ
   とを検出する比較回路（１７）と、両比較回路がともに
   検出信号を出すときに補助バッテリー（４）、（５）と
   車載バッテリー（２）との接続を遮断する回路遮断器（
   ９）とから構成されるエンジン始動補助バッテリー保護
   装置。 ５、請求項４記載のエンジン始動補助バッテリー保護装
   置であって、さらに前記１個の補助バッテリー（５）の
   端子電圧（１３）が予め定める電圧より高いことを検出
   する比較回路（１９）を備え、該検出信号によっても前
   記遮断器（９）を作動させることを特徴とするエンジン
   始動補助バッテリー保護装置。 ６、請求項４または５に記載のエンジン始動補助バッテ
   リー保護装置であって、前記遮断器（９）が作動すると
   同時に吹鳴する警報ブザー（２５）を備え、該警報ブザ
   ーの接地側端子（２９）が遮断される線路の車載バッテ
   リー側（８）に接続されていることを特徴とするエンジ
   ン始動補助バッテリー保護装置。