JPS63298078A - 車載用バツテリの診断・警報装置 - 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、車載用バッテリの状態を診断するバッテリ診
断・警報装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、自動車分野においては、車載用バッテリの寿命等
を診断して、バッテリ寿命が余りない場合や寿命に到達
したものと判断した場合には、警告を発して運転者に知
らせる装置が実用化されている。この種のバッテリ診断
装置は１例えば特開昭６１−２３３３８０号公報等に開
示されるように、バッテリ放電時の放電特性から内部抵
抗を求め、又バッテリ開放電圧を所定式で演算して、バ
ッテリ比重を求め、この内部抵抗、バッテリ比重を基準
値（寿命診断マツプ）に照合してバッテリ寿命を診断し
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように、従来のバッテリ診断装置は、バッテリ
の内部抵抗、比重等をパラメータとしてバッテリの寿命
を診断し、警報を発することによりバッテリの交換時期
を運転者に予知させるようにしている。ところで、自動
車の運転を行う場合には、運転中にバッテリの充電性能
が経時劣化したりして充電不足が生じることもあり、そ
の結果、一定時間経過後の次回のエンジン始動が困難と
なる事態が生じることもあるが、従来のバッテリ寿命診
断装置は、専らバッテリの寿命を予知診断するものであ
り１以上のようなエンジン再始動の可能性の見地からバ
ッテリ充電状態を判断する機能までは充分な配慮がなさ
れていなかった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり。

その目的とするところは、運転中のバッテリの充電状態
を監視して、次回のエンジン始動の可能性を判定して運
転者に充電不具合を知らせることのできる車載用バッテ
リ診断装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、バッテリ電圧検出手段と、バッテリ電流検
出手段と、前記バッテリ電圧検出手段で検出されるエン
ジン始動前或いは始動時のバッテリ電圧検出値及び前記
バッテリ電流検出手段で検出されるエンジン始動後のバ
ッテリ充電電流の積算値に基づき前記エンジンが停止さ
れた時点におけるバッテリ残存充電量を算出する演算手
段と、前記エンジンが停止した時に前記バッテリ残存充
Ｎ！ｉを予め設定した基準値と比較して、このバッテリ
残存充電量から次回のエンジン始動が可能であるか否か
判断するバッテリ診断手段と、前記バッテリ診断手段が
前記次回のエンジン始動を不可能と判断した場合には、
エンジン停止直後に充電不足を警告するための警報を発
する警報手段とを具備することで達成される。

〔作用〕

車両運転を停止した時のバッテリ残存充電量は、この運
転を行った時の当初のバッテリ残存充電量と運転中の充
電電流の積算値から求めることができる。

本発明は、上記した運転当初のバッテリ残存充電量をエ
ンジン始動前（或いは始動時）のバッテリ電圧検出値か
ら割出し、演算手段がこのバッテリ電圧検出値とバッテ
リ充電量の積算値に基づきエンジン停止時点のバッテリ
の残存充電量を演算するものである。このような演算は
、例えば上記バッテリ電圧検出値と、バッテリ充電電流
積算値の双方をバッテリ充電のバロメータとなるバッテ
リ液比重に換算して行うことができる。

しかして、演算手段で算出されたバッテリ残存充電量は
、バッテリ診断手段で基準値と比較され、バッテリ残存
充電量が基準値に満たない場合には、次回のエンジン始
動が不可能と判断される。ここで、基準値は、予め定め
た時間後の次回（例えば次の日）運転を行う場合を想定
して、エンジン停止時の残存充電量が充分であるか否か
定められる。

次回運転のエンジン始動が不可能であるものと判定され
た場合には、警報手段がエンジン停止直後に警報を発す
るので、運転者は運転席から離れる前にバッテリ充電不
足に気付き、それに対応する適正な措置、例えばバッテ
リ再充電、バッテリ寿命チェック、交換等を行い得る。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図ないし第４図に基づき説明
する。

第１図はガソリン・エンジンで充電される自動車用バッ
テリとその周辺の回路図であり、図中、１はバッテリ、
２はバッテリ１により駆動されるスタータモータ、３は
始動スイッチである。４は点火装置で、点火コイル４１
．接点４２２点火プラグ４３より成る。５は点火スイッ
チ（キースイッチ）である。６はバッテリ１の電流を検
出する電流検出器で、電流値を電圧に変換する。１７は
バッテリ１の周囲の温度を検出して電圧に変換する温度
検出器である。７はＡ／Ｄ変換器で、Ａ／Ｄ変換器７は
、バッテリ１の電圧と、電流検出器６で検出されたバッ
テリ電流値と、温度検出器１７で検出された温度検出値
をデジタル信号に変換して後述のマイクロコンピュータ
９に入力させる。８は点火コイル４１の１次電圧を整形
してパルス列を得る波形整形回路である。９はクロック
信号により動作するマイクロコンピュータであり、ＲＡ
Ｍ　（図示せず）及びＲＯＭ　（図示せず）を内蔵し、
デジタル演算を行なう。このマイクロコンピュータ９は
Ｃ−ＭＯＳにより構成され、エンジン停止時にも常時電
源が投入され動作状態にある。

マイクロコンピュータ９は、バッテリ１の開放電圧Ｅｏ
、周囲温度Ｔ、エンジン始動時のバッテリ端子電圧及び
放電電流工′、エンジン始動後の充電電流工等をデジタ
ル信号によりデータ入力して、後述するようにバッテリ
の寿命診断、エンジン停止後の残存充電量等を演算する
機能を有し、且つバッテリの寿命が基準以上か否かを判
断すると共に、バッテリ残存充電量から次回のエンジン
再始動が可能であるか否かを判断する機能を有し、これ
らの判定結果のデータ（デジタル信号）をＤ／Ａ変換器
１０に送る。Ｄ／Ａ変換器１０は、マイクロコンピュー
タ９からのデジタル信号をアナログ電圧に変換する。１
１は音声増幅器であり、Ｄ／Ａ変換器１０のアナログ出
力を電力増幅する。

１２はスピーカであり、自動車の運転席付近に取り付け
られていて、運転者に音声を伝達する。

以上の構成による動作を第２図のフロー・チャートを用
いて説明する。まず、マイクロコンピュータ９の電源が
投入された時点でステップ２０にてプログラムのスター
トを行なう。ステップ２１にてレジスタの初期設定を行
なった後にステップ２２にてバッテリ１の開放電圧Ｅｏ
及び温度Ｔを測定する。その後、ステップ２３にて点火
スイッチ５が投入されたか否かの判定を行なう。点火ス
イッチ５が投入されると、点火コイル４１にバッテリ電
圧が印加されるので、波形整形回路８の出力がハイレベ
ルに上昇する。このハイレベル信号をマイクロコンピュ
ータ９に入力することにより、点火スイッチ５のオン状
態が検知される。点火スイッチ５がオフ状態の時にはス
テップ２２．２３をくり返し、逐次バッテリ開放電圧Ｅ
ｏ及び温度Ｔのデータを更新する。この時、刻々と変化
する温度Ｔのうち最低値を最低温度Ｔｌ１ｉｎとしてＲ
ＡＭの中に記憶される。

ステップ２３で点火スイッチ５がオンになった場合には
、ステップ２４へ進み、Ｅｏ、Ｔのデータ採取は中止す
る。次に運転者が始動スイッチ３を投入して、エンジン
を始動させる時に接点４２が開閉し、エンジンの回転に
応じて点火プラグ４３に火花が飛び、エンジンが起動さ
れる。エンジンが始動されると、１次電圧のパルスが波
形整形回路８でパルス列（回転パルス）状態で変換され
て、マイクロコンピュータ９に入力される（ステップ２
４）。ステップ２４にてエンジンの回転パルスが検出さ
れ、エンジン始動状態が検出された場合、ステップ２５
へ進み、始動時（スタータ動作中）のバッテリ電圧（放
電電圧）及び放電電流が測定される。ここでは、スター
タ・モータ２の電流が大きく検出され易いので、この時
の電流をバッテリ放電電流とするもので、バッテリ１の
放電電圧−電流特性を用いてバッテリ１の内部抵抗を求
めるための電圧及び電流データを得る。なお、放電電流
放電電圧の採取は、特開昭６０−７４９２０号公報と同
様の手法、すなわち、スタータの動作波形が安定した状
態にある時の放電電流とその時のバッテリ電圧値を数回
取出して夫々の平均値を求めるものである。

ここで得られた放Ｗ１電流−電圧データは、後述するよ
うにバッテリの寿命を計算する際に使用される。

次にステップ２６へ移り、再び回路パルスの有無を調べ
、引き続き回転パルスが検出されている時には、エンジ
ン回転が続行されているという事で、ステップ２７．２
８へ進む。エンジン回転の続行によりバッテリが充電さ
れ始め、ステップ２７では、バッテリ充電電流工と温度
Ｔを測定する。ここで、ステップ２２同様に、温度Ｔが
過去１週間のうち最低である時には、その値Ｔ　ｍｉｎ
が記録される。

しかして、ステップ２８では、充’ＩＩ　ｌを計算する
。一般に、電荷ｑと電流ｉの関係は Ｊ″ｉ、＝９　　　　　　　　・・・（１）であり、電
流値を時間積分することにより電荷が求まる。バッテリ
１の充電電流を時間積分しくマイクロコンピュータ９に
より、刻々と入力される充？！！電流値工を積算するこ
とで、時間積分が実施される）、このような演算に基づ
きパンテリ１への充電電荷量が求まる。エンジンが回転
を続ける限りは、ステップ２６，２７．２８をくり返し
。

積分計算が継続される。エンジンの回転が停止した時に
はステップ２９へ移行し最初に、バッテリ寿命の計算を
行なう。バッテリの寿命の計算は、バッテリ液比重ρと
内部抵抗γを求めて行なう。

−ρは一般に開放電圧Ｅｏを使って、下式（実験式）に
より１２Ｖ系の場合 ｐ　＝　（Ｅｏ　−５，０４）　／　６　　　　　　−
（２）で表される。また、内部抵抗γは、放電電流値■
′の時の端子電圧Ｅを用いて、 γ＝（ＥｏＥ）／Ｉ’　　　　　　　　　・・・（３）
として求めることができる。ここで、Ｅｏは点火スイッ
チ５が投入される直前のバッテリ開放電圧値である。

そして、このようにして計算されたρ、αの値が第３図
に示す寿命判定マツプと照合され、バッテリ寿命領域に
あるかどうかを判定される。第３図の寿命判定マツプは
、横軸にバッテリ液の比重ρを、縦軸に内部抵抗γを示
し、本実施例では。

これらの相関関係で決まるバッテリ寿命領域（斜線で示
す部分）をはバッテリ寿命領域Ｉと■を合わせてバッテ
リ寿命領域としていたが、バッテリ寿命の進行度に合わ
せてＩ、ＩＩの２段階に識別している。この時の識別条
件としては （１）ρ〉ρ２かつγ〉γ２の時はバッテリ寿命領域（
２）ρ〉ρ１かつγ〉γ工かつ ρ　１−　ρ　２　　　　　　　　　　　　ρ　１−　
ρ　２の時はバッテリ寿命領域■となる。

バッテリ寿命領域■は、バッテリ寿命が余りない時の指
標となり、バッテリ寿命領域■に達している時には、バ
ッテリ寿命が限界に達している時の指標となるよう設定
しである。

次にステップ３０で次回のエンジン始動時のバッテリ残
存充電量を推定する。なお、本実施例ではバッテリ残存
充電量をバッテリ液比重に換算して求める。バッテリの
温度Ｔと超電力Ｅｏの関係は、 Ｅａ＝Ｅｏ（２５℃）＋０．０１２（Ｔ−２５）−（４
）であり、（４）式を（２）式に代入して温度変化に対
するρの変化を求めると、 ａ　ｐ　／　ａ　Ｔ＝　０．００２　　　　　　　　−
（５）が得られる。ステップ２２．２７で測定された過
去１週間における最低温Ｔｍ１ｎまでバッテリ温度が低
下したことを想定して、以下の式で比重ρの温度補正を
行なう。

ρｍｉｎ　＝、ｏ＋ｏ、ｏ０２　（Ｔ耐ｎ−Ｔ）　　　
・・（６）ここで、ρ、Ｔはエンジンを始動する直前の
測定値から計算された値である。次に（１）式により、
エンジンが回転している間にバッテリ１に充電された電
荷量により最低比重ρｍｉｎの補正を行なう。

この補正量（補正バッテリ残存充電量）はバッテリの容
量により係数が異なるが、 ρｍｉｎ　＝　、ｏｍｉｎ　＋Ｋ　・ΔＱ　　　　　　
　　・（７）という式を実行することにより得られる。

ただし、Ｋ　：比例係数 ΔＱ：充電量（電流Ｘ時間） である。

次に、スタータ・モータの始動性の点から最低比重ρｍ
ｉｎと最低温度Ｔｍ１ｎにより始動困難領域にあるか否
かを判定する。第４図はＴ　ｍｉｎとρｍｉｎから始動
困難領域を示すマツプである。この始動困難領域との境
界線は、バッテリ１．スタータモータ２及びエンジン性
能の組合せにより、実験的に求めることができる。

次にステップ３１へ進み、寿命及び残存充電量の判定結
果を運転者に知らせるため、音声信号を発生させる。音
声合成の技術に関しては、特開昭５５−２２３４号、特
開昭５５−４００３号等で公知の音声合成技術を使用し
、音声の特徴パラメータを情報圧縮してメモリ装置に登
録することにより、少ないメモリ容量で長時間の音声メ
ツセージを蓄えることができる。上記技術を応用して、
以下の様な音声警報を行なう。

（ｉ）バッテリ寿命領域■に到達している時「バッテリ
がもうすぐ寿命に達します。」（ｉｉ）バッテリ寿命領
域■に到達している時「バッテリを交換して下さい。」 （ｉｉｉ）始動困難領域に到達している時「充電不足で
す。バッテリを充電して下さい。」以上の過程を経た後
にステップ２２．２３へもどり、点火スイッチ５が投入
されるまで、バッテリ開放電圧Ｅｏと温度Ｔの測定を行
なう。

本実施例によれば、運転者がエンジンを停止し、運転席
から離れる前に、バッテリの異状を警告し。

バッテリ交換や補充電を促されるので、始動不能のよう
なトラブル発生を回避できるので、安全上の効果がある
。また、音声による警報を行なうので、運転者に与える
心配的効果も大きい。更に、本実施例は、単にバッテリ
端子電圧からバッテリ残存充電量を推定するものではな
く、運転中のバッテリ充電電流の積算値も加味して残存
充電量を検出するので、残存充電量を精度良く知ること
ができる。

更に、本実施例では、バッテリの残存充電量を判断する
場合に、温度検出器で検出した温度データを基に、一定
期間内の最低気温を記憶しておいて、次回の運転までに
この最低温度まで、バッテリの温度が下がることを前提
として、最悪状態を予測するので、いかなる状況下にお
いても、次回にエンジンを始動不可能な場合に、運転者
に警告を与えることができる。

本発明の他の実施例を第５図に示す。第５図において第
１図と同一符号を付した部品は第１図と同一の部品であ
る。第５図中、１３は出力レジスタであり、マイクロコ
ンピュータ９より出力されるデジタル信号を保持する。

１４は抵抗器、１５はトランジスタ、１６は表示ランプ
（発光素子）である。本実施例では音声警報の代わりに
表示ランプ１６で警報を行なう。第６図に本実施例のフ
ロー・チャートを示す。第６図のフロー・チャートは第
２図のものとほぼ同様に構成され、ステップ３１ａのみ
異なる。すなわちステップ３１ａにて音声警報でなく表
示ランプ１６の点滅パターンによりバッテリ異状の警報
を行なう。第７図にその点滅パターンの一例を示す。バ
ッテリ寿命領域Ｉ、■、始動困難領域の順で点滅周期が
早くなる様に設定しである。

本実施例では警告のための回路が簡単であり、第１の実
施例のような音声合成のためのデータを持たなくても良
く、ＲＯＭ容量が小さくて済む。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、運転中のバッテリ充電状
態を監視して運転者が運転席から離れる前に、バッテリ
の充電不足を知らせることが可能であり、次の日に突然
始動不能になるといった不具合が回避される。このこと
により車両の安全性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図、第２図は上
記第１実施例の動作状態を説明するためのフローチャー
ト、第３図は上記第１実施例におけるバッテリ寿命判断
用のマツプを表わす特性図、第４図は上記第１実施例に
おけるバッテリ残存充電量の判断基準となるマツプを表
わす特性図、第５図は本発明の第２実施例を示す回路図
、第６図は上記第２実施例の動作状態を説明するための
フローチャート、第７図は上記第２実施例の動作状態を
説明するための表示ランプ用の波形説明図である。 １・・・バッテリ、２・・・スタータモータ、３・・・
始動スイッチ、４・・・点火装置、５・・・点火スイッ
チ（キースイッチ）、６・・・バッテリ電流検出器、７
・・・Ａ／Ｄ変換器、９・・・マイクロコンピュータ（
演算手段。 バッテリ診断手段）、１２・・・スピーカ、１３・・・
出力レジスタ、１６・・・表示ランプ、１７・・・温度
検出器・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｆ代理人　弁理士　小川勝男　　ミー ＄２　囚 ＄３　困 芋４　目 一１ｔＯ−３０−２０−１０θ　ｌθ　２０影ヒ温庵（
ｈ；す ＄Ａ目 茅７　目 Ｎ １寸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バッテリ電圧検出手段と、バッテリ電流検出手段と
   、前記バッテリ電圧検出手段で検出されるエンジン始動
   前或いは始動時のバッテリ電圧検出値及び前記バッテリ
   電流検出手段で検出されるエンジン始動後のバッテリ系
   充電流の積算値に基づき前記エンジンが停止された時点
   におけるバッテリ残存充電量を算出する演算手段と、前
   記エンジンが停止した時に前記バッテリ残存充電量を予
   め設定した基準値と比較して、該バッテリ残存充電量か
   ら次回のエンジンの始動が可能であるか否か判断するバ
   ッテリ診断手段と、前記バッテリ診断手段が前記次回の
   エンジン始動を不可能と判断した場合には、エンジンキ
   ーオフ直後に充電不足を警報するための警報を発する警
   報手段とを具備してなることを特徴とする車載用バッテ
   リの診断・警報装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記車載用バッテ
   リの診断・警報装置は、前記バッテリの周囲温度を検出
   する温度検出器を有し、前記演算手段は、前記温度検出
   器で検出される温度データを入力し、これらの温度デー
   タの中の少なくとも１日以上の一定期間内の最低温度も
   基準にして、該最低温度になった時のバッテリ液比重の
   変化を想定して前記バッテリ残存充電量を温度補正する
   よう設定してなる車載用バッテリの診断・警報装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記演
   算手段は、前記バッテリ電圧検出手段及びバッテリ電流
   検出手段で検出されるエンジン始動前のバッテリ開放電
   圧、エンジン始動時のバッテリ電圧、放電電流を入力し
   て、これらの入力データに基づき間接的にバッテリ内部
   抵抗及びバッテリ比重を演算する機能を有し、且つ前記
   バッテリ診断手段は、前記バッテリ内部抵抗及びバッテ
   リ液比重を基準値と比較してバッテリ寿命を判定する機
   能を有してなる車載用バッテリの診断・警報装置。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかにお
   いて、前記警報手段は、音声合成装置とスピーカよりな
   り、前記バッテリ診断手段は、前記バッテリ残存充電量
   又はバッテリ寿命の段階に応じて複数パターンの音声信
   号を選択して発生するように設定してなる車載用バッテ
   リの診断・警報装置。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかにお
   いて、前記警報手段は表示ランプよりなり、前記診断手
   段は、前記バッテリ残存充電量又はバッテリ寿命の階段
   に応じて前記表示ランプの点滅周期を変化させるよう設
   定してなる車載用バッテリの診断・警報装置。