JPS6114969B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバツテリ容量表示装置に係り、車載用
バツテリの充電容量をエンジン始動時のエンジン
クランキング回転数により間接的に検出表示する
バツテリ容量表示装置に関する。

一般に自動車のエンジン始動はバツテリの充電
容量の低下、バツテリの劣化及び外気温度の低下
に伴つて困難になる。そこで、常に良好な始動状
態を確保するために、搭載されたバツテリの充電
容量を監視する必要がある。

従来、この種のバツテリの充電容量を直接測定
する方法には、バツテリ液の比重測定による方法
及び放電による方法がある。しかしながら、バツ
テリ液の比重はバツテリ内において均一ではな
く、劣化による活物の浮遊により見かけ比重が高
くなり、実際には前者による方法は困難である。
また、後者による方法ではバツテリの容量測定に
伴つて放電させるから、容量測定が可能となつて
も車載用バツテリの容量測定はなじまないもので
ある。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その
目的はバツテリの充電容量を間接的に検出して表
示することができるバツテリ容量表示装置を提供
することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、イグニ
シヨンスイツチのスタータ接点のオンに応動し検
出時間を定めるタイマ回路と、エンジン回転数を
電気信号に変換して出力する回転検出器と、前記
タイマ回路が定める検出時間中に得られる回転検
出器の出力信号によつてバツテリ容量を検出し表
示する表示装置とを含むバツテリ容量表示装置を
構成したものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図には外気温度とエンジン始動時のエンジ
ン回転数の関係が示されている。曲線Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは夫々バツテリの充電容量を示し、曲線Ａ
は完全充電、曲線Ｂは3/4充電、曲線Ｃは1/2充
電、及び曲線Ｄは1/4充電である。この図から判
るように、曲線Ａについて見ると、同一充電容量
においても温度変化＋20℃〜−20℃によつてエン
ジン回転数Ｎが変化している。これは曲線Ｂ，
Ｃ，Ｄについても同じである。さらに、温度を一
定例えば20℃を基準にしてエンジン回転数Ｎを見
ると、バツテリの充電容量によつてエンジン回転
数Ｎが変化している。このことは、エンジン始動
時のエンジン回転数Ｎを測定すればバツテリの充
電容量を知ることができることを意味している。
なお、各曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに交差する曲線Ｅは
エンジン始動不可領域を示すもので、その下部即
ち斜線で示す部分がその領域である。従つて、こ
の曲線Ｅの上部に引いた曲線E′を警告レベルに
採れば、この曲線E′の点にエンジン回転数Ｎが
あることを検出してバツテリ容量の低下を知るこ
とができる。

つぎに、第２図にはエンジン始動時のエンジン
回転数Ｎとスタータのオン時間Ｔの関係が示され
ている。第２図中Ｆはスタータのオン状態にあ
る。図において、スタータがオンすると、エンジ
ン回転数Ｎは段階的に変化して上昇している。即
ち、スタータのオンからのｔ時間において、エン
ジン回転数Ｎは２次関数的に上昇するが、やがて
緩慢になつて△ｔ時間一定回転数N₀となり、エ
ンジン始動によつてさらに上昇する。この第２図
に示される一定回転数N₀は第１図に示すように
バツテリの充電容量に関係し、充電容量が低いと
きには回転数N₀もそれに比例して低下する。従
つて、スタータのオンからｔ時間経過後△ｔ時間
内でエンジン回転数N₀を測定することによつ
て、バツテリの充電容量の値を知ることができ
る。

以上の測定原理に基づき、本発明のバツテリ容
量表示装置を第３図に基づき詳細に説明する。

第３図はバツテリ容量表示装置の好適な実施例
示されている。

図において、イグニシヨンスイツチ１の操作に
よつてスタータ接点１Ａがオンされ、そのオンの
後第２図に示すｔ時間経過後タイマ回路２が駆動
される。このタイマ回路２のオン時間は第２図に
示す△ｔ時間に設定されている。このタイマ回路
２のオンによつて、リレー３の励磁コイル３Ａが
励磁され、そのリレー接点３Ｂがオンする。この
とき、回転検出器としてのデストリビユータポイ
ント４のオン・オフ波形４Ａが波形整形回路５に
よつて波形整形され積分回路６に入力される。

このデストリビユータポイント４の出力即ちオ
ン・オフ波形４Ａは図示のように所定のオン時間
とオフ時間とを有している。波形４Ａにおいて斜
線部分はオン時間である。そして、このデストリ
ビユータポイント４の開閉はエンジン回転に応動
するものであつて、デストリビユータポイント４
が開いてから再び開くまでの時間を測定すればス
タータクランク時のエンジン回転数Ｎを知ること
ができる。

このデストリビユータポイント４が開いてから
再び開くまでの時間は波形整形回路５、積分回路
６及び比較回路７によつて測定される。波形成型
回路５の出力波５Ａは積分回路６で積分され、こ
の積分された波形６Ａは比較回路７に入力され
る。そして波形５Ａの立上りは波形４Ａの後縁に
対応し、波形６Ａの波高値は波形５Ａの周期、す
なわち、デストリビユータポイント４の開から開
までの時間に比例している。なお、この積分回路
６には温度補償回路１６が付加されている。

積分回路７には予め比較値設定回路８から比較
値８Ａが与えられており、波形６Ａは比較値８Ａ
と比較される。比較値８Ａは第２図に示す警告レ
ベルE′に対応するエンジン回転数N₀即ちデスト
リビユータポイント４の所定の開から開までの時
間に対応する電圧値に設定されている。従つて、
比較回路７からは比較される波形６Ａの内比較値
８Ａより大きい波形が出力され、その出力はホー
ルド回路９に入力されて保持される。

このホールド回路９には表示装置としての表示
ランプ１０が接続されており、表示ランプ１０は
保持出力によつて点灯する。即ち、表示ランプ１
０はエンジン回転数Ｎが所定値以下即ち警告レベ
ルE′以下のときのみ点灯するから、この表示ラ
ンプ１０の点灯によつてバツテリの充電容量を知
ることができる。

つぎに、前記実施例の具体的回路を第４図に基
づき説明する。

第４図にはバツテリ容量表示装置の具体的回路
が示されている。

図において、イグニシヨンスイツチ１の回動接
点１Ｂには図示しないバツテリが給電されてお
り、スタータ接点１Ａに接続されたタイマ回路２
は抵抗２０及びコンデンサ２１から成つている。
コンデンサ２１にはリレー３の励磁コイル３Ａが
並列に接続され、イグニシヨンスイツチ１がスタ
ータ接点１Ａにオンされた後さらにｔ時間の経過
の後、励磁コイル３Ａが励磁される。これによつ
て、リレー接点３Ｂが開かれる。

イグニシヨンスイツチ１のイグニシヨン接点１
Ｃには波形整形回路５、積分回路６及びホールド
回路９が接続され給電されている。

デストリビユータポイント４はデストリビユー
タ４０内に付設されており、エンジンの回転に伴
つてオン・オフするコンタクトポイントである。
このデストリビユータポイント４は波形整形回路
５の回路素子として機能している。

波形整形回路５はトランジスタ５０、ダイオー
ド５１，５２，５３、コンデンサ５４、抵抗５
５，５６，５７から構成されている。従つて、デ
ストリビユータポイント４がオンすると、コンデ
ンサ５４の一端が接地されているために、デスト
リビユータポイント４のオン・オフはコンデンサ
５４の他端に微分波形電圧として発生する。この
電圧に応動してトランジスタ５０は、リレー接点
３Ｂが開いているとき、オン・オフ作動する。そ
して、このオン・オフ作動に応動し次段の積分回
路６から積分波形電圧が発生される。

積分回路６はトランジスタ６０、ダイオード６
１、コンデンサ６２，６３及び抵抗６４からなる
ブートストラツプ回路で構成されている。従つ
て、前段のトランジスタ５０がオフ作動している
時間において、積分回路６の抵抗６４の両端には
積分波形電圧が発生する。この積分波形電圧の波
高値はトランジスタ５０のオフ時間に比例し、従
つて、デストリビユータポイント４のオン・オフ
に応動している。なお、トランジスタ６０のベー
スには温度補償回路１６としての正特性サーミス
タ６６が接続されている。このサーミスタ６６に
よつて外気温度の変化例えば夏期・冬期の影響が
回避される。

そして、積分回路６の出力電圧は比較回路７に
おけるツエナダイオード７０のカソードに印加さ
れる。本実施例の場合、比較回路７はツエナダイ
オード７０によつて構成され、しかも比較値設定
回路８をも兼ねている。即ち、比較値８Ａはツエ
ナダイオード７０の自身の有するツエナ電圧によ
つて与えられている。従つて、積分回路６の出力
電圧の波高値がツエナ電圧を越えたとき、ツエナ
ダイオード７０はオンし、このとき、ツエナ電流
は次段のホールド回路９に流入する。

ホールド回路９はトランジスタ９０，９１、ダ
イオード９２、コンデンサ９３及び抵抗９４，９
５，９６から構成されている。ツエナダイオード
７０からの電流はコンデンサ９３に流れ、コンデ
ンサ９３は該電流によつて充電され、この充電電
圧によつてトランジスタ９０がオンする。このオ
ン作動によつて表示ランプ１０が点灯される。こ
のときトランジスタ９１はオフ作動するために、
抵抗９４及びダイオード９２からなるフイードバ
ツク回路によつてトランジスタ９０のオン作動状
態が保持される。従つて、表示ランプ１０はトラ
ンジスタ９０のオン作動によつて継続的に点灯さ
れ、バツテリの充電容量が所定の警告レベルにあ
ることを表示する。なお、この実施例における警
告レベルは第１図に示す警告レベルE′より低く
設定され、この低いレベルにおけるエンジン回転
数を検出して表示ランプ１０を点灯させているた
め、エンジン始動が完了して高い回転数の信号が
回路に入力されても、その作動上問題にならな
い。従つて、この回路ではタイマ回路２は第２図
に示すｔ時間後オン作動し、これに応動してリレ
ー３は△ｔ時間以上オン作動状態におかれる。

以上説明した実施例では、エンジン回転数の検
出手段としてデストリビユータポイント４を利用
したが、このデストリビユータポイント４に代え
てスピードセンサによつてエンジン回転数を検出
する手段を用いたバツテリ容量表示装置を説明す
る。

第５図にはその好適な実施例が示されている。

図において、イグニシヨンスイツチ１、タイマ
回路２及びリレー３は第３図に示すものと同一で
あり、その作動及びタイマ回路２の設定時間につ
いても同様である。従つて、スタータ接点１Ａの
オンされた後ｔ時間経過後リレー接点３Ｂが励磁
コイル３Ａの励磁によつてオンされる。

スピードセンサ１１は第３図に示すデストリビ
ユータポイント４の代りに使用されるものであ
り、具体的にはリングギヤからエンジン回転数を
検出する電磁ピツクアツプからなる回転検出器で
ある。

このスピードセンサ１１の検出出力は周波数電
圧変換回路１２（以下Ｆ−Ｖ変換回路１２とい
う。）に入力され、このＦ−Ｖ変換回１２によつ
て該検出出力の周波数がそれに対応する電圧に変
換される。この電圧はリレー接点３Ｂがオンして
いるときコンデンサ１３に印加され、このコンデ
ンサ１３が充電される。

このコンデンサ１３の充電電位が所定電位に高
められると、ホールド回路１４は作動され、その
作動はホールドされる。このホールド回路１４の
出力は表示装置としての電圧計１５に表示され
る。

従つて、電圧計１５にはエンジン回転数に対応
するバツテリ容量が表示され、この表によつてバ
ツテリ容量を知ることができる。

なお、Ｆ−Ｖ変換回路１２には温度補償回路１
６が付加され、外気温度に対して温度補償がなさ
れている。

以上説明した様に、エンジン回転数の検出手段
が第３図に示す回路とは異なつているが、第３図
に示す回路と同様にバツテリ容量の検出ができ
る。

つぎに、具体的回路を第６図に基づき説明す
る。

第６図にはスピードセンサを有するバツテリ容
量表示装置の具体的回路が示されている。

スタータ接点１Ａに接続されたタイマ回路２は
トランジスタ２５，２６、コンデンサ２７，２
８、ダイオード２９及び抵抗３０，３１，３２か
ら構成され、各トランジスタ２５，２６のコレク
タはイグニシヨン接点１Ｂから給電されている。
トランジスタ２６のコレクタ側にはリレー３の励
磁コイル３Ａが接続され、このコイル３Ａにはダ
イオード３４が並列に接続されている。

従つて、スタータ接点１Ａがオンされると、こ
の時点ではトランジスタ２５はオフ、トランジス
タ２６はオンするために、リレー３の励磁コイル
３Ａが励磁され、リレー接点３B₁及び３B₂はオ
フとなる。即ち、リレー接点３B₁，３B₂は常閉
接点であり、励磁コイル３Ａの不励磁のときのみ
オンする。このスタータ接点１Ａのオンの後、第
２図に示したｔ時間が経過すると、コンデンサ２
７の充電電位はトランジスタ２５がオンするに充
分な値となり、トランジスタ２５はオンする。な
お、ｔ時間の設定はコンデンサ２７の容量及び抵
抗３０の値による時定数で決定される。

そして、トランジスタ２５がオンすると、トラ
ンジスタ２６のベース電位がコンデンサ２８を介
して低下し、トランジスタ２６はオフされる。こ
のため、励磁コイル３Ａは不励磁状態となり、リ
レー接点３B₁，３B₂はオンする。しかし、この
リレー接点３B₁，３B₂のオン時間は第２図に示
す△ｔ時間のみである。この△ｔ時間内におい
て、エンジン回転数Ｎを知れば、バツテリ容量を
検出することができるからである。即ち、この△
ｔ時間は抵抗３２及びコンデンサ２８の各値で決
まる時定数で与えられ、この時間経過の後トラン
ジスタ２６のベース電位は再び回復し、トランジ
スタ２６はオンされる。従つて、リレー接点３
B₁，３B₂はスタータ接点１Ａのオンの後ｔ時間
の経過後、△ｔ時間だけオンされることとなる。
なお、ダイオード２９はエンジン始動に失敗して
再び始動させるときにコンデンサ２７の充電電荷
をイグニシヨンスイツチ１及び他の回路に放流さ
せるためのものである。

この△ｔ時間内におけるスピードセンサ１１の
検出出力によつてエンジン回転数Ｎが検出され、
このエンジン回転数Ｎからバツテリ容量が検知さ
れる。

以下、その具体回路について詳述すると、エン
ジンセンサ１１はエンジンに応動するリングギヤ
の歯数からクランクシヤフトの回転数を検出する
電磁ピツクアツプであつて、第６図にはこのピツ
クアツプコイル１１０が示されている。このピツ
クアツプコイル１１０に検出される出力即ちＡ点
における波形出力は、第７図Ａに示す交流波形で
ある。この交流波形ＡはＦ−Ｖ変換回路１２に入
力され、所定の波形成形された後、周波数−電圧
変換される。

即ち、Ｆ−Ｖ変換回路１２は演算増幅器２０
０、トランジスタ２０１，２０２，２０３、ダイ
オード２０４，２０５，２０６，２０７，２２
５、コンデンサ２０８，２０９，２１０，２１
１，２１２、抵抗２１３，２１４，２１５，２１
６，２１７，２１８，２１９，２２０，２２１，
２２２，２２３，２２４，２２６から構成されて
いる。交流波形Ａの電圧は抵抗２１３を介してダ
イオード２０４，２０５に入力されるが、該ダイ
オード２０４，２０５によつてリミツタが構成さ
れ、このために点Ｂには第７図Ｂに示す波形が発
生される。波形Ｂにおいて＋e₁、−e₁は波高値
で、各ダイオード２０４，２０５の各順方向電圧
e₁で決定される。この波形Ｂはコンデンサ２０８
を介してトランジスタ２０１のベースに入力さ
れ、このトランジスタ２０１によつて、Ｃ点には
第７図Ｃに示す波形が現れ、該波形Ｃはコンデン
サ２０９によつて再び波形変換され、Ｄ点には第
７図Ｄに示す波形の電圧が発生する。

この波形Ｄを有する電圧は抵抗２１６によつて
演算増幅器２００に入力されるが、該演算増幅器
２００は抵抗２１６，２１７，２１８とともにシ
ユミツト回路を構成しており、このために、波形
Ｄの電圧は波形変換され、点Ｅには第７図Ｅに示
すパルス信号が発生する。

このパルス信Ｅは抵抗２２０を介してコンデン
サ２１１に入力され、コンデンサ２１１及び抵抗
２２２からなる微分回路で微分され、点Ｆには第
７図Ｆに示す微分波形が発生する。なお、ダイオ
ード２０６，２０７は整流用であり、このため、
第７図Ｆに示す微分波形は半波整流され、負の波
形が存在しない。

この波形Ｆはトランジスタ２０２，２０３及び
抵抗２２３，２２４によつて波形成形され、点Ｇ
には第７図Ｇに示すパルス波形が発生する。この
パルス波形Ｇの周波数は波形Ｇ，Ａを対比するこ
とにより明らかに同一である。このように波形変
換することの意義は、スピードセンサ１１に検出
される出力電圧は純粋な交流波形にさらに他の高
調波成分の重畳が生じており、その直接測定が困
難であるところから、その測定を容易にするため
にパルス波形としたものであつて、その検出精度
を高めるためである。

そして、この波形Ｇはさらにダイオード２２５
を含む温度補償回路１６としてのサーミスタ１６
０の抵抗成分及びコンデンサ２１２からなる積分
回路によつて積分され、点Ｈには第７図Ｈに示す
積分波形が発生する。即ち、コンデンサ２１２の
両端電圧はリレー接点３B₁，３B₂がオンしてい
るときホールド回路１４に入力される。

ホールド回路１４は演算増幅器４００、前記し
たコンデンサ１３及び４０１、抵抗４０２，４０
３から構成され、その構成はフイルタであるが、
リレー接点３B₁，３B₂がオフしているときボル
テージホロワ回路である。従つて、リレー接点３
B₁，３B₂がオンしているときには、コンデンサ
２１２の電圧は抵抗４０２，４０３を介してコン
デンサ１３に入力され、コンデンサ１３は該電圧
を保持する。しかしながら、この保持電圧は増幅
器４００が高インピーダンス回路を構成している
から、リレー接点３B₁，３B₂がオフした後も保
持され、この保保持された電圧は表示装置として
の電圧計１５に表示される。

この電圧計１５の指示値はバツテリ容量に対応
するものであり、この指示値を読みとることによ
つてバツテリ容量を知ることができる。

ここで、この電圧計１５の指示と、サミスタ１
６０の温度補償機能との関係について見ると、一
般にエンジン始動不可回転数は第１図に示す様に
温度が低下するに従つて高くなつている。これ
は、ガソリン等の燃料の気化が温度低下に従つて
しにくくなること及びエンジンオイル粘度が温度
低下とともに高くなること等に起因している。第
１図において、同一回転数N₂を見ると、温度が
20℃以上あれば1/4充電においても始動できる
が、０℃以下の場合では不能であり、このことは
温度に従つてエンジン回転数が変化することを示
している。従つて、サミスタ１６０はこのような
温度依存性をその抵抗の変化によつて補償するも
のであり、このために、電圧計１５の指示は温度
の低下に従つて小さく振れるように補償されてい
るのである。

なお、ダイオード２２５は逆流防止用であり、
抵抗２２６はコンデンサ２１２の放電回路を構成
している。また、コンデンサ２１２はリレー接点
３B₁，３B₂がオンし、コンデンサ１３が充電さ
れるとき、フイードバツク回路を構成し、これは
第７図Ｈに示す波形を平滑するためのものであ
る。

つぎに、スピードセンサ１１を第８図に基づき
説明する。

図において、スピードセンサ１１はフライホイ
ールギヤ５００の歯５０１の近傍に配置され、ク
ラツチハウジング５０２に固定されている。この
スピードセンサ１１には磁石１１１が設けられ、
この磁石１１１にピツクアツプコイル１１０が巻
回されている。このピツクアツプコイル１１０の
リードワイヤ１１２はスピードセンサ１１の後方
より導出され、その出力が取り出される。従つ
て、フライホイールギヤ５００の回転はその歯５
０１の移動がピツクアツプコイル１１０に磁気的
変化を付与することによつて検出され、その出力
には交流信号が発生する。この交流信号は第７図
に示すＦ−Ｖ変換回路１２に入力され、その作動
は前述した通りである。

なお、各実施例において回路を開閉するために
リレー３及びそのリレー接点３Ｂ、３B₁，３B₂
を用いたが、本発明はこのようなリレー接点３
Ｂ，３B₁，３B₂に限定されるものではなく、タ
イマ回路によつて作動する無接点スイツチ及びス
イツチ回路その他のスイツチによつて構成し得る
ものである。

以上説明しように本発明によれば、バツテリの
充電容量即ち劣化度をエンジンのクランキング回
転数によつて知ることができ、しかも、その容量
の表示ができるので、走行前に容易にその容量を
知ることができる。さらに、バツテリの充電容量
はクランキング回転数から間接的に検出するの
で、容量測定に当つてバツテリの容量に悪影響を
与えることなくでき、しかも特別の操作をも必要
とせずにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は外気温度に対するエンジン始動回転を
示す説明図、第２図はエンジン始動時のエンジン
回転数を示す説明図、第３図は本発明のバツテリ
容量表示装置の実施例を示すブロツク図、第４図
は第３図に示すブロツクの具体回路を示す回路
図、第５図は本発明の他の実施例を示すブロツク
図、第６図は第５図に示すブロツクの具体回路を
示す回路図、第７図は第６図示す回路の作動を示
す波形の説明図、第８図はスピードセンサの部分
断面図である。 １……イグニシヨンスイツチ、１Ａ……スター
タ接点、２……タイマ回路、４，１１……回転検
出器、１０，１５……表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イグニツシヨンスイツチのスタータ接点のオ
   ンに応動し検出時間を定めるタイマ回路と；エン
   ジン回転数を電気信号に変換して出力する回転検
   出器と；前記タイマ回路が定める検出時間中に得
   られる回転検出器の出力信号によつてバツテリ容
   量を検出し表示する表示装置とを含んで構成した
   バツテリ容量表示装置。