JPS598789B2 - バツテリコンデシヨンモニタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用バッテリのバッテリ容量をモニターす
るバツテリコンデシヨンモニターに関する。

自動車において、走行中のバッテリの容量が確認できる
と、運転者はその状態に応じて機敏な処置をとることが
できる。

例えば、走行中のバッテリ容量の低下を知ることができ
た場合には、運転者は事前に支障のない範囲内で電気負
荷を切る（手動あるいは自動的にこれらを行うバックア
ップシステムを構成する）ことにより、バッテリ上りあ
るいは点火不良による触媒コンバータの溶損を予防する
ことができる。このような目的に供するバツテリコンデ
シヨンモニターとして従来より考えられていたものは、
フロートを用いてこの゜゜浮き’’、１法み’’により
、リードスイッチ等の接点をオン・オフさせる比重検出
型であつた。しかし、この種のモニターには次のような
欠点がある。（ａ）急速充放電時においては、バッテリ
の比重と容量との間には必らずしも一定の関係はない。

（ｂ）補液による誤差が生じる。（ｃ）アナログ信号と
しての検出が難しい。

（ｄ）車両の振動により誤動作が生じる。このような欠
点があるために実用化の面で大きな障害となつている。

そこで、・このような欠点を持たないバツテリコンデシ
ヨンモニターの出現が強く望まれていた。本発明は上記
した従来の欠点に鑑みなされたものであり、簡単な構成
でかつ容易に、総電気量で表わされるバッテリ容量を検
出することができるバッテリコンデシヨンモニターを提
供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成は、オルタネー
タと並列接続されると共にクランキング時にスタータと
並列接続されてスタータにスタータ電流を供給するバッ
テリの残存容量を検出するバツテリコンデシヨンモニタ
ーにおいて、バッテリから流出する放電電流を積分して
放電電気量を求める第１の積分回路と、オルタネータか
らバッテリ・、流入する充電電流を積分して充電電気量
を求める第２の積分回路と、前記光電電気量から前記放
電電気量を減算して差電気量を求める第１の演算増幅器
と、バッテリからスタータ・＼スタータ電流が供給され
ているときのバッテリの内部インピーダンスに基づいて
バツテリ初期容量を演算する演算回路と、前記バツテリ
初期容量に前記差電気量を加算してバツテリ残存容量を
求める第２の演算増幅器とを設けたものである。

ここで、本発明の原理について説明する。

バツテリの内部インピーダンスすなわち放電時の出力イ
ンピーダンスとバツテリ容量との間には一定の関係があ
ることが知られており、特にスタータ電流の様な大電流
放電時には内部インピーダンスとバツテリ容量とが略比
例し、内部インピーダンスからバツテリ容量を求めるこ
とができる。

従つて、クランキング時すなわちバツテリからスタータ
にスタータ電流が流れているときの内部インピーダンス
からバツテリ容量すなわちバツテリ初期容量を求め、こ
のバツテリ初期容量に充電電気量から放電電気量を減算
した差電気量を加算することによりバツテリ残存容量を
検出することができる。上記の内容を図面を参照して更
に説明する。

クランキング時には、バツテリ１に抵抗２（スタータケ
ーブルの抵抗）とスタータ３との直列回路が並列接続さ
れるため、スタータ３に流れるスタータ電流１ｓは、バ
ツテリ端子電圧をＶＢｌスタータ端子電圧をＶｓ、抵抗
２（スタータケーブルの抵抗）の値をＲｓとすると、で
表わされる。

また、バツテリの開放端子電圧をＥとすると、バツテリ
１の内部インピーダンスＺＢは上記（１）式より、で表
わされる。

上記の開放端子電圧Ｅはバツテリ容量による変化が少な
く、抵抗２の値Ｒｓは一定であるため、これらの値を無
視し、バツテリ液温Ｔａによつてバツテリ容量を補正す
ると、バツテリ初期容量Ｋは次式で示すことができる。

ただし、Ａ１はバツテリの型式によつて定まる定数であ
る。

一力、バツテリ充放電時すなわち車両走行時には、バツ
テリ１に抵抗４（バツテリとオルタネータ間のワイヤ抵
抗）とオルタネータ５との直列回路が並列接続されると
共に、オルタネータ５に車載抵抗６が並列接続されてバ
ツテリが充放電される。

従つて、放電時に抵抗４に流れる放電電流を，とし、充
電時に抵抗４に流れる充電電流を２とすれば、充放電電
気量は夫々次式で示すことができる。従つて、 として、差電気量を検知することができる。

上記の差電気量は、充電電気量と放電電気量との差を表
わしており、差電気量が正の場合には充電電気量が放電
電気量より大きく、差電気量が負の場合には放電電気量
が充電電気量より大きいことを表わしている。従つて、
上記（３）式のバツテリ初期容量Ｋに（６）式の差電気
量を加算することによりバツテリ残存容量を検出するこ
とができる。

すなわち、差電気量が正の場合にはバツテリ容量が増加
し、差電気量が負の場合にはバツテリ容量が減少するこ
とからバツテリ残存容量を検出することがでぎる。以下
図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。バツ
テリ１には、抵抗２とスタータ３との直列回路が並列に
接続されると共に、抵抗４とオルタネータ５との直列回
路が並列接続され、オルタネータ５には車載負荷６が並
列接続されている。バツテリ１の正極は、アノードがバ
ツテリの正極に接続されたダイオード８、抵抗９、リレ
ー接点１０および抵抗１１を介して第１の演算増幅器７
の一方の入力端に接続されると共に、カソードがバツテ
リの正極に接続されたダイオード１４、抵抗１５および
抵抗１６を介して演算増幅器７の一方の入力端に接続さ
れている。

上記のリレー接点１０と抵抗１１との接続点はコンデン
サ１８を介してオルタネータ５の出力端に接続され、抵
抗１５と抵抗１６との接続点はコンデンサ１７を介して
オルタネータ５の出力端に接続されている。上記の抵抗
９とコンデンサ１８とは第１の積分回路を構成し、抵抗
１５とコンデンサ１７とは第２の積分回路を構成する。
また、演算増幅器７の他方の入力端には、抵抗１２を介
してオルタネータ５の出力端が接続されると共に、抵抗
１３を介してバツテリの負極が接続されている。そして
、演算増幅器７の出力端は、抵抗を介して演算増幅器７
の一方の入力端に接続されると共に、抵抗を介して第２
の演算増幅器１９の一方の入力端に接続されている。こ
の演算この演算増幅器１９の一方の入力端は、抵抗を介
して接地されている。ホールド演算回路２０の各入力端
には、ノ曵ツテリの端子電圧ＶＢ、スタータの端子電圧
Ｖｓ、バｌツテリ液温Ｔａおよびバツテリの型式によつ
て定まる定数Ａ１に関する信号が入力されており、演算
回路２０は前記（３）式に基づいてバツテリ初期容量Ｋ
を演算すると共にホールドして、抵抗を介して演算増幅
器１９の一方の入力端にバツテリ初期容量Ｋを出力する
。演算増幅器１９の他方の人力端は、抵抗を介して接地
されると共に抵抗を介して演算増幅器１９の出力端に接
続されている。

演算増幅器１９の出力端は、コンパレータ２１の一方の
入力端に接続されている。コンパレータ２１の出力端は
、リレー接点１０を開閉するリレーコイル２２を介して
接地され、コンパレータ１５の他方の入力端には、定数
Ａ２が基準値として入力されている。以下本実施例の動
作を説明する。

演算増幅器７の一方の入力端子にはダイオード８、抵抗
９、リレー接点１０、抵抗１１の各々を介してバツテリ
１の端子電圧ＶＢが印加され、他方の入力端子にはオル
タネータ５の端子電圧ＶＡを抵抗１２，１３で分割した
電圧が印加されるように構成されている。

更に、バツテリ１と演算増幅器７の一方の入力端子間に
はダイオード１４、抵抗１５，１６が接続され、抵抗１
５，１６の接続点とオルタネータ５間にはコンデンサ１
７が挿入されていることにより、バツテリ１の端子電圧
ＶＢよりオルタネータ５の端子電圧ＶＡの方が高くなる
（つまり、車両が軽負荷にて走行状態にあることを意味
する）とオルタネータ５、コンデンサ１７、抵抗１５、
ダイオード１４の各々を介して電流１２が流れ、コンデ
ンサ１７が充電される。一方、リレー接点１０、抵抗１
１の接続点とオルタネータ５間にはコンデンサ１８が挿
入されているためオルタネータ５の端子電圧ＶＡよりバ
ツテリ１の端子電圧ＶＢが高いときには、ダイオード８
、抵抗９、リレー接点１０、コンデンサ１８の各々を介
して電流１１が流れ、コンデンサ１８が充電される。こ
こで、コンデンサ１８の両端子間電圧をｅ１とし、コン
デンサ１７の両端子間電圧をＥ２とすると、次の関係式
が成立する。

ノ の関係がある。

従つて、演算増幅器７の出力電圧（差電気量）ＥＯは｛
−（ｅ１−Ｅ２）｝となる。このことは、｛−（Ｆｌｄ
ｔ（放電電気量）１２ｄｔ（充電電気量）｝を意味して
おり、充電電気量に比較して放電電気量の方が多い場合
は、出力電圧Ｅ。は負の方向に増加し、逆の場合は正の
方向に増加することになる。この出力電圧Ｅ。

は所定電圧に分圧した後、演算増幅器１９に印加され、
演算増幅器１９“はバツテリ初期容量Ｋと出力電圧Ｅ。
すなわち差動気量との和であるバツテリ残存容量（Ｋ＋
ＥＯ？出力する。この場合、バツテリ容量Ｋは上述した
第（３）式を満足する値をホールド演算回路２０により
算出してホールドした後、演算増幅器１９に印加するこ
とにより得られる。演算増幅器１９により得られた（Ｋ
＋ＥＯ）は常にバツテリ１の残存容量を表わしている。
従つて、この出力に基いてアラーム装置あるいはメータ
を駆動すればバツテリ１のモニターが可能となる。ここ
で、バツテリ１が満充電となつた場合の対策が必要とな
るが、本発明の実施例ではコンパレータ２１とリレー２
２により保護回路を構成している。

すなわち、（Ｋ＋ＥＯ）をコンパレータ２１の一方の入
力とし、他方の入力端子にＡ２（パツテリ公称容量によ
つて定まる定数）を入力し、（Ｋ＋ＥＯ）がＡ２を越え
た場合にコンパレータ２１に出力が表われるようにする
。これにより、リレーコイル２２が励磁され、リレー接
点１０がオフとなる結果、各増幅素子ならびにアラーム
装置、メータ等に悪影響を与えることがない。尚、イグ
ニツシヨンスイツチ（図には示さず）を一旦オフにした
後、再度オンにした時にはコンデンサ１７，１８に充電
されていた電荷により正確なバツテリ残存容量を示さな
くなる。この弊害を防止するためキヤンセルスイツチ２
３を設け、イグニツシヨンスイツチがオフにされた時連
動して、コンデンサ１７，１８の両端を短絡できるよう
にしている。これにより、最初の段階からモニターを動
作させ、その都度正確な測定を行うことができる。以上
より明らかなように本発明によれば、簡単な構成にして
、純電子的にバツテリ残存容量を検出することができる
という効果が得られる。

尚、バツテリとオルタネータ間にシヤント抵抗あるいは
ヒユージブルリンクを挿入することにより、更に精度良
くバツテリの充放電電気量を検知することができる。こ
のことは、抵抗４の値Ｒが放電電流または充電電流と逆
比例することからも容易に理解できることである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・バツテリ、２，４・・・・・・抵抗、５
・・・・・・オルタネータ、７，１９・・・・・・演算
増幅器、１７，１８・・・・・・コンデンサ、２０・・
・・・・ホールド演算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オルタネータと並列接続されると共にクランキング
   時にスタータと並列接続されてスタータにスタータ電流
   を供給するバッテリの残存容量を検出するバツテリコン
   デシヨンモニターにおいて、バッテリから流出する放電
   電流を積分して放電電気量を求める第１の積分回路と、
   オルタネータからバツテリへ流入する充電電流を積分し
   て充電電気量を求める第２の積分回路と、前記充電電気
   量から前記放電電気量を減算して差電気量を求める第１
   の演算増幅器と、バッテリからスタータへスタータ電流
   が供給されているときのバッテリの内部インピーダンス
   に基づいてバッテリ初期容量を演算する演算回路と、前
   記バッテリ初期容量に前記差電気量を加算してバッテリ
   残存容量を求める第２の演算増幅器とを設けたことを特
   徴とするバツテリコンデシヨンモニター。