JPS638574A - 自動車用バツテリの容量低下警報装置 - 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） この発明は、始動時および走行時にバッテリ容量の低下
を警報する自動車用バッテリの容量低下警報装置に関す
る。

（従来の技術） 従来のこの種の装置としては、例えば蓄電池からスター
タに流れる電流値を検出する電流値検出回路と、蓄電池
の端子電圧値を検出する電圧検出手段と、電流値の大き
ざに応じて変化する基準値とエンジンクランキング時の
端子電圧値とを比較する比較回路と、を有し、比較結果
に基づいて容量の低下を判断するようにした・ｂの、あ
るいは定負荷（予め定めた負荷）を設定して、この定負
荷に電流を流し、このときのバッテリ端子電圧の変化に
よって走行中の容量低下を判断するようにしたものなど
がある（特開昭５９−１８０４６９号、特開昭５６−１
２６７７７号、特開昭６０−９５３７１号等の各公報、
参照）。

（この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ッテリ容量低下警報装置においては
、エンジンの始動時および走行時にバッテリ容■の低下
を判断するためには、電流センサ等のセンサ類を必要と
し、また定負荷等を設定しなければならず、回路溝成も
複雑となるので、コストが上昇するという問題点があっ
た。

（問題点を解決するための手段） この発明は、簡単な構成でバテリイの容量低下を警報す
ることができる装置を提供することを目的としてなされ
たものであって、その基本概念図は第１図に示される。

すなわち、この発明は、エンジン始動時のバッテリ端子
電圧のクランキング最少電圧および走行中のバッテリ端
子電圧を検出する電圧検出手段ａと、バッテリ容最低下
を判断するための基準電圧を始動時と走行時とで別々に
設定する基準電圧設定手段すと、電圧検出手段ａで検出
したクランキング最少電圧および走行中のバッテリ端子
電圧を基準電圧設定手段すで設定した各基準電圧と比較
する比較手段Ｃと、比較手段Ｃの出力に基づいてバッテ
リ容量の低下を警報する警報手段ｄと、を備えたもので
ある。

（作用） このような構成を有するこの発明においては、エンジン
の始動時にはバッテリ端子電圧のクランキング最少電圧
を検出して基準電圧と比較し、検出電圧が基準電圧以下
になったときは、容量が低下したと判断して警報する。

また、エンジンの走行中にはバッテリ端子電圧を検出し
てこの検出電圧が基準低下になったときは、同じく容量
が低下したと判断して警報する。したがって、電流セン
サ等のセンサ類が不要となり、回路構成も簡単になるの
でコストを低減することができるとともに運転者は事前
にバッテリの容量低下を知ることができるので、バッテ
リ交換等の対策を行うことができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の第１実施例を承り図である。

まず構成を説明すると、第２図において、エンジンの始
動時のバッテリ端子電圧の最少電圧を検出するために、
端子１はバッテリ端子プラス側に接続され、計測タイミ
ングの指示によりオン作動するスイッチ２を介して検出
電圧はコンデンサＣ６、抵抗７、およびダイオードＤ２
よりなる処理回路３に入力される。処理回路３はノイズ
フィルタとして作用し、クランキング時の検出電圧のノ
イズを除去する。

一方、走行中のバッテリ端子電圧を検出するために、端
子４はバッテリ端子プラス側に接続され、計測タイミン
グの指示によりオン作動するスイッチ５を介して検出電
圧はコンデンサＣ７、抵抗１０、及びダイオードＤ３よ
りなる処理回路６に入力される。処理回路６はノイズフ
ィルタとして作用し、特にスイッチ５のオン、オフによ
る突入電流の電圧降下を除去するようにしている。した
がって、端子１，４、スイッチ２，５、および処理回路
３゜６が全体として始動時のクランキング最少電圧およ
びエンジン走行中のバッテリ端子電圧をそれぞれ検出す
る電圧検出手段７を構成している。処理回路３からのク
ランキング時の電圧はフリップフロップよりなる比較器
８に、また処理回路６からの走行時のバッテリ端子の電
圧はフリップフロップよりなる比較器９に、それぞれ入
力される。なお、比較器８，９は全体として比較手段１
０を構成している。

１１は比較器８，９にそれぞれ始動時および走行時でそ
れぞれ異なる第１、第２基準電圧を与え、る基準電圧設
定手段であり、この基準電圧設定手段１１は、定電圧回
路１２、コンデンサＣ１〜Ｃ５、ダイオードＤ１、可変
抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびオペアン
プＯＰ１．ＯＰ２から構成されている。定電圧回路１２
はバッテリＢＡＴＴの電源電圧が変動しても第１．第２
暴準電圧が変動しないようにしたものであり、可変抵抗
器ＶＲＩ、ＶＲ２としては半固定抵抗を使用しており、
第１．第２基準電圧を各所定値に調整するものである。

第１．第２基準電圧を予め決めた値として調整する必要
がなければ、固定したままで良い。抵抗Ｒ１，Ｒ２はバ
ッテリ８　Ａ　Ｔ　Ｔからのバッテリ電圧を分圧する分
圧回路を構成しており、その分圧電圧はオペアンプＯＰ
１．０Ｐ２にそれぞれ入力される。オペアンプＯＰ１．
ＯＰ２にはそれぞれ前記可変抵抗器ＶＲＩ、ＶＲ２でそ
れぞれ設定された各電圧が入力されており、オペアンプ
ＯＰ１．ＯＰ２で増幅された各出力は第１゜第２基準電
圧として比較器８．９にそれぞれ入力される。比較器８
では第１基準電圧とクランキング最少電圧とが、他の比
較器９では第２基準電圧と走行時のバッテリ電圧とが、
それぞれ比較され、クランキング電圧が第１基準電圧よ
り大きいとき、または走行時の端子電圧が第２塞準電圧
より大きいときに、各比較器８，９の各出力はハイレベ
ル出力となる。これらの各出力はオペアンプＯＰ３゜Ｏ
Ｒ３でそれぞれ増幅された後トランジスタＴＲ１、ＴＲ
２をそれぞれ駆動させて、発光ダイオード１３．１４を
それぞれ点灯させる。これにより、バッテリ容量の低下
を始動時および走行時に警報するようにしている。なお
、発光ダイオード１３゜１４、オペアンプＯＰ３．ＯＰ
４、トランジスタＴＲＩ、ＴＲ２、抵抗Ｒ４〜Ｒ６、Ｒ
８，Ｒ９が全体として警報手段１５を構成している。ま
た、発光ダイオード１３．１４の電源ラインはアクセサ
リラインからとっているので、オン、オフ時には発光ダ
イオード１３．１４は消灯するようになっている。

次に、作用を説明する。

第３図（Ａ）〜（Ｃ）は始動時のバッテリ端子電圧と電
流の各波形をそれぞれ示す。第３図（Ａ＞に示すバッテ
リ端子電圧の最小値ｙ　ｂｍｉｎは、エンジン始動時に
スタータを駆動するときの突入電流（第３図（Ｂ〉、参
照）により電圧降下する部分で示され、第３図（Ｃ）の
矢印で示すように、最小値ｖｍｉｎとしては前半部分ま
たは後半部分のいずれをとっても良い。

次に、第４図はバッテリ容ω（充電量〉とバッテリ端子
電圧（最少電圧）との関係を示す。バッテリ容量（充電
量）は、ＪＩＳ規格ではバッテリ型式に応じて例えば５
時間率容量といわれるか、これは一定電流で放電させた
ときバッテリ端子電圧が、例えば１０．５Ｖになるまで
の時間で容量を定義するようにしているからである。具
体的には、３４Ｂ１９Ｒバッテリ電流型式のものでは５
時間率容量は２７ＡＨ以上を満足すれば良い。すなわち
、バッテリ容量（充電率）を２７ＡＨのとき１００％と
定義し、例えば５．４Ａの定電流で放電させ、バッテリ
端子電圧が１０．５Ｖとなったときを容重Ｏ％と定義す
る。ここで、第４図に示すように、線１６．１７で囲ま
れる部分Ｘをみると、容量の低下に応じてバッテリ端子
電圧が低下する傾向を示し、特に、２０％〜Ｏ％に近づ
くにしたがってバッテリ端子電圧は急激に低下する。

したがって、急激に低下する近傍の端子電圧を基準電圧
ＶＣとして設定し、この電圧ＶＣよりバッテリ端子電圧
が低下した場合にはエンジンの始動ができなくなるよう
な容量低下の限界と考えられる。バッテリの状態によっ
ては充電率が２０％で基準電圧Ｖｃになる場合も、また
充電率Ｏ％近くで基準電圧Ｖｃになる場合もめるが、容
量を１００〜４０％と２０−０％とに区別することを考
えればこれは許容誤差範囲といえる。前記領域Ｘに幅を
もたせているのはバッテリの放電俄の回復の影響および
バッテリの使用履歴（使用頻度等〉の影響を考慮したも
のである。また、基準電圧ＶＣはエンジン、スタータの
組合せ等を考慮して、設定されるものであり、自動車の
車種に応じて変更するようにしても良い。

したがって、エンジンの胎動時のクランキング電圧（＠
少電圧）が第１基準電圧ＶＣ１より低下したときは（第
５図、参照）、比較器８の出力はハイレベルとなり、ト
ランジスタＴＲ１を駆動して発光ダイオード１３を点灯
させる。これにより、容量の低下が警告され、エンジン
の始動が不可能になるような状態を未然に回避すること
ができる（表、参照）。

次に、走行中に容量が低下した場合について説明する。

エンジンの胎動後、アイドリング時および軽負荷時には
車載のオルタネータによりバッテリは充電される（第５
図、参照）。この場合、走行中の電気負荷の増大に伴っ
て充電量を増加させることが望ましいが、充電量には限
度があり、電気９荷をコントロールすることにより電気
負荷を軽減させることが一般に行われている。ここで、
走行中にバッテリからの放電が増加し、この放電が続い
た場合にはバッテリ容量が低下し、バッテリ端子電圧も
降下してくる。この放電をエンジンストップするまで続
けていくと、再始動が不可能となる。

そこで、走行中においては、バッテリ端子電圧を第５図
に示すような始動時の第１基準電圧Ｖｃ１より高い値に
設定されている第２基準電圧ＶＣ２と比較し、バッテリ
端子電圧が第２基準Ｖｃ２より低下した場合には、トラ
ンジスタＴＲ２を駆動して、発光ダイオード１４を点灯
させる（第２図および表、参照）。このように、事前に
走行中の容量低下を警告することにより電気負荷を軽減
するなどの処理を行うことができ、再始動が不可能とな
るような状態を未然に防止することができる。

次に、第６図はこの発明の第２実施例を示す図である。

この実施例は始動時のクランキング最少電圧も走行中の
バッテリ端子電圧も車載のバッテリのプラス側端子から
読み込むことは前記実ｈ＆例と同様であるが、読み込み
時のタイミングとその読み込む速さとをノイズとの関係
で異なるようにしたものである。すなわち、クランキン
グ時の電圧変化は、例えば約１０〜３０ｍ５ｅｃ程度の
応答性であり、一方、走行中の容量低下を判断する場合
、ノイズをカットしてバッテリ端子電圧の低下傾向をみ
るためには約０．５ｓｅｃ以上を必要とする。

すなわち、容量低下警報装置２１の一部を構成する切換
器２２で初期のバッテリ端子電圧によって始動時の端子
電圧と走行中の端子電圧とを区別し、タイミング調整回
路２３の出力により処理回路（フィルタ）２４でノイズ
カット、および応答性を考慮して処理するとともに、こ
の処理回路１４を通して比較器２５へ各端子電圧を入力
させる。

一方、基準電圧設定回路２５は切換器２２からの出力に
基づいてクランキング時の端子電圧と走行時の端子電圧
をそれぞれ比較する第１．第２基準電圧を設定し、これ
らの第１．第２基準電圧は比較器２６にそれぞれ入力さ
れる。比較器２６では第１．第２塁準電圧と各端子電圧
とをそれぞれ比較し、各端子電圧が第１．第２基準電圧
より低下したときは、表示装置２７でその結果をそれぞ
れ表示する。

なお、表示装置２７としてはランプ点灯、メツセージ表
示管等でも良く、または音声による警報、さらに、負荷
回路の遮断、負荷の調整などを制御するようにしたもの
でも良い。したがって、この実施例においては、前記実
施例と同様の効果を得ることができる以外に回路構成を
著しく簡単にすることができ、コストを大幅に低減する
ことができる。

次に、第７図はこの発明の第３実施例を示した図である
。

この実施例は容量低下を判断するための演亦処理にマイ
クロコンピュータを用いた例である。

バッテリ端子電圧（よ、バッテリプラス端子側に接続さ
れる端子３１を介して容量低下警報装置３２内のＡ／Ｄ
変換器３３でデジタル信号に変換された後ＣＰＵ３４に
入力される。また、ＣＰ　Ｕ　３４にはスタータ信号Ｓ
１、イグニッション信号Ｓ２、アクセサリ−信号Ｓ３、
エンジン油温くＨレベル〉信号Ｓ４、およびエンジン油
温くＬレベル）信号Ｓ５、がそれぞれ入力されており、
ＣＰｔＪ３４はバッテリ端子電圧を始動時および走行時
において第１．第２基準電圧と比較して、その出力信号
を駆動回路３５にそれぞれ出力する。駆動回路３５から
の駆動信号は表示装置３６、または遮断装置３７に入力
され、これらの装置３６．３７により容量の低下が警告
されることになる。

なあ、基準電圧は車種、エンジン型式、バッテリ型式、
スタータ型式等の相違に対応できるように外付はディッ
プスイッチ３８を介して適時入力設定できるようにして
いる。

次に、第８図の制御プログラムを示ずフローチャートに
基づいて作用を説明する。なお、図中８１〜３１８は各
ステップを示し、この制御プログラムは、例えば所定時
間毎に繰返して実行される。

まず、Ｓｌでは車を始動させるためにイグニッションキ
ーをまわし、スタータを作動させたときのエンジン始動
時のバッテリ端子電圧を検出し、Ｓ３ではこの電圧を第
１基準電圧と比較する。検出電圧が第１基準電圧より低
下したときは、Ｓ４で容量低下した旨の注意表示により
運転者に警告する。すなわち、この場合は始動時のクラ
ンキング最少電圧が第１基準値より低下したことを示し
、バッテリの容量が低下したことを告知している。

ここで、エンジンが作動していれば、走行することによ
りオルタネータの発電でバッテリが充電され、バッテリ
容■も回復する。したがって、Ｓ５で走行中のバッテリ
端子電圧を継続して検出し、Ｓ６で走行中も端子電圧が
第２基準電圧より低下したときは、Ｓ８へ進み、Ｓ８で
走行終了していない間はＳ９で容量低下を警報する。す
なわら、この場合は始動時および走行中において容量の
低下を検出しており、非常にバッテリ上りの危険性が必
る場合に相当する。なお、Ｓ６で走行中のバッテリ端子
電圧が第２基準電圧より高いときは、Ｓ７で容量低下の
警報を停止する。

次に、Ｓ３で始動時のクランキング最少電圧が第１基準
電圧を越えているときは、Ｓ１０で常時走行中のバッテ
リ端子電圧を検出する。次に、Ｓ１１でまた走行が終了
していないときは、３１２でバッテリ端子電圧を第２基
準電圧とし比較し、バッテリ端子電圧が第２基準電圧よ
り低下したときは、Ｓ１３で低下した時間が所定時間（
例えば、約２０秒以上）を越えるか否かを判別する。低
下時間が所定時間を越えているときはバッテリ容量が低
下したと判断して、Ｓ１４で容量低下の警報を行う。こ
れは、車の電気負荷が過大で充放電のバランスがくずれ
、バッテリからの放電状が続いたため、容量低下ととも
に端子電圧が降下した状態を示している。したがって、
この場合には容量低下の警告により事前に負荷を軽減す
る等の処置をとることにより、バッテリ上りによる再始
動が不可能となるような状態を回避することができる。

次に、Ｓ８および３１１で走行終了の場合には、Ｓ１５
でアクセサリ状態でのバッテリ端子電圧を読み込み、３
１６でこの電圧を所定の基準電圧と比較する。バッテリ
電圧がこの基準電圧より低下しているときは次の運転時
にエンジンがかからなくなる恐れが必ると判断して３１
７で容量の低下を警告し、３１８で終了時のセットを行
う。

これにより、運転者はバッテリ交換等の対策を行うこと
ができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、エンジン
の始動時にはバッテリ端子電圧のクランキング最少電圧
を、走行中にはバッテリ端子電圧をそれぞれ検出して、
各基準電圧と比較することによりバッテリ容量の低下を
検出するようにしたので、電流センサ等のセンリ類が不
要となり、回路構成も簡単となるのでコストの低減を図
ることかできるとともに、運転者は事前にバッテリが弱
ったことを知ることができ、負荷の軽減、バッテリ交換
等のバッテリ対策を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成図、第２図はこの発明の第
１実施例を示す回路構成図、第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
は始動時のバッテリ端子電圧・電流を承り各グラフ、第
４図はバッテリ容量とバッテリ端子電圧との関係を示す
グラフ、第５図はバツテリ端子電圧とバッテリ電流の変
化を示すグラフ、第６図はこの発明の第２実施例を示す
ブロック図、第７図はこの発明の第３実施例を示すブロ
ック図、第８図はその制御プログラムを示すフローチャ
ートでおる。 ７：電圧検出手段 １０：比較手段 １１：基準電圧設定手段 １５：警報手段 第１ｗＪ Ｈ＜’フデリ、餐量（た″［１） よ　　　トーー 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン始動時のバッテリ端子電圧のクランキング最少
   電圧および走行中のバッテリ端子電圧を検出する電圧検
   出手段と、バッテリ容量低下を判断するための基準電圧
   を始動時と走行時とで別々に設定する基準電圧設定手段
   と、電圧検出手段で検出したクランキング最少電圧およ
   び走行中のバッテリ端子電圧を基準電圧設定手段で設定
   した各基準電圧と比較する比較手段と、比較手段の出力
   に基づいてバッテリ容量の低下を警報する警報手段と、
   を備えたことを特徴とする自動車用バッテリの容量低下
   警報装置。