JP2000098008A - 車載用バッテリ状態監視表示装置並びにその方法 - Google Patents

車載用バッテリ状態監視表示装置並びにその方法

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JP2000098008A
JP2000098008A JP11265708A JP26570899A JP2000098008A JP 2000098008 A JP2000098008 A JP 2000098008A JP 11265708 A JP11265708 A JP 11265708A JP 26570899 A JP26570899 A JP 26570899A JP 2000098008 A JP2000098008 A JP 2000098008A
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vehicle
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Boon Wan Yeoh
ブーン ワン イェオー
Chee Hong Kok
チー ホン コク
Meo Lim Chok
メオ リム チョク
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CK ELECTRONICS Sdn Bhd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解液レベルやバッテリ電極の劣化レベル
等、車載用バッテリ（２）の状態を監視し、表示するた
めの方法および装置を提供する。 【解決手段】 バッテリ供給ライン（４）に存在するリ
ップル電圧を基準として利用し、バッテリ（２）の状態
を推定する。本発明の方法は、まずエンジンが稼動して
いる時バッテリ供給ライン（４）に存在するリップル電
圧を測定する段階と、このリップル電圧と、信号を発す
る前にバッテリの劣化の程度によって、あるいは、車両
に最も適合する公称の設定値によって決定される許容可
能な範囲とを比較する段階と、最後にこのリップル電圧
が予め設定された値の範囲を越えた時表示を行う段階
と、を備える。本発明の装置は、許容可能な範囲の設定
値を有し、バッテリ供給ライン（４）に接続されたリッ
プル電圧検出器と、このリップル電圧検出器に接続さ
れ、リップル電圧が許容範囲の設定を越えた時表示を行
う表示器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用バッテリ供
給ラインのＤＣ電圧に存在するリップル電圧を利用した
車載用バッテリ状態監視表示装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業では、バッテリをボンネット
に覆われたエンジンの隣や、座席の下に設置したり、あ
るいはケースで覆ったりして、通常使用者が直に触れる
ことができない場所に設置するようにしている。
【０００３】このような場所に設置されたバッテリを定
期的に目視で検査したり、実際に試験を実施したりする
には、かなりの努力が必要である。このバッテリが、点
検や監視が全くされない状態で劣化した場合、使用者が
このバッテリ低下に気が付くのは、車両が正常に働かな
くなった時だけである。例えば、ある自動車に設置され
たバッテリが経時劣化を起こして、ある日突然車が発進
できない程度にバッテリの状態が悪化したとする。この
ようなことが起こると、使用者にとっては、その発生場
所と時間によっては、非常に重大な経済上の問題、安全
上の問題あるいは時間的な問題を抱えることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明に至った側面
は、使用者が車両に設置されたバッテリの状態を簡単に
監視できるようにすることである。前記車載用バッテリ
は、使用者の手が届かない場所に設置されたものの代表
例である。技術的な理解や知識が限られているために、
定期的にバッテリケースを動かし、バッテリが目に触れ
るようにして、電解液レベルやバッテリの電極板の状態
を目視で点検するということになれば、たいていの使用
者にとって、非常に不便であり、また悩ましく、且つ煩
わしいものである。メンテナンスフリー車両用のバッテ
リは、目視による検査で、電解液レベルや電極板の状態
を知ることができない。たいていの場合、使用者は技術
的な知識や道具がないため、メンテナンスフリー車両用
のバッテリの状態をチェックすることさえできないので
ある。よく知られる方法として、メンテナンスフリー車
両用のバッテリを車両から隔離し、前記バッテリに負荷
を印加する特殊な充電レベル試験器を用いるというもの
がある。このような試験器は、高価であり、通常車両整
備工場でしか手に入らないものである。このバッテリに
負荷を与えることによって、バッテリの状態は、かなり
精度良く知ることができるが、バッテリの状態をさらに
劣化させてしまうという代償を伴なう。
【０００５】検査方法、装置コスト、据付手順等によっ
て課せられる制限の為に、物理的なバッテリ検査の必要
性を排除しているにも拘わらず、従来のバッテリ負荷試
験法を用いた車両のバッテリ状態表示を提供する試みは
営利的な観点から受け入れられるには至っていない。本
発明は、バッテリ供給ラインに存在するリップル電圧を
用いることにより、電解液レベルや充電レベル、あるい
は電極板の状態など車載用バッテリの状態を監視し表示
するための装置を提供するものであり、従って、その作
業によって車載用バッテリを劣化させることはない。
【０００６】本発明の主な目的は、バッテリを目視で検
査したり、負荷試験のためにバッテリを隔離するといっ
た不便さや面倒を排徐しつつ、電解液レベルやバッテリ
電極板の劣化レベル等、車載用バッテリの状態を監視し
表示することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、車載用
バッテリの状態を監視し、表示する方法であって、
（ｉ）エンジンが稼動中に車載用バッテリ供給ラインに
存在するリップル電圧と、（ｉｉ）前記リップル電圧の
特性と比較するためのリップル電圧特性比較基準とを利
用し、前記車載用バッテリの状態を決定する方法が提供
される。
【０００８】車載用バッテリはいったん設置されると、
バッテリ供給ラインに接続固定されるものである。この
バッテリに交流発電機であるバッテリ充電装置から電流
が供給されると、リップル電圧成分が、このバッテリの
既存の直流電圧（以降ＤＣと略す）に発生する。逆に言
えば、車両内の電気あるいは電子機器にこのバッテリか
ら電流が流れると、リップル電圧もまたこのバッテリの
既存のＤＣ電圧上に誘発される。このリップル電圧の形
状や振幅といった特性は、車両毎に変化するものであ
る。リップル電圧の振幅は、さらにこのバッテリの状
態、すなわち電解液レベルやバッテリ電極板の劣化レベ
ル、あるいはバッテリ端子の接触状態に依存する。この
バッテリの状態が劣化するにつれて、リップル電圧の振
幅および／または形状が変化する。これらのパラメータ
ーを測定することによって、前記バッテリの状態を監視
することが可能である。車載用バッテリ状態表示回路に
よって、リップル電圧の正側、負側または両側を用い
て、前記バッテリの状態を推定することが可能である。
【０００９】バッテリ供給ラインにおけるリップル電圧
を監視することによって、使用者は、前記バッテリに実
際に手を触れた検査をせずに、前記バッテリの状態に関
する不可欠な情報を得ることができる。
【００１０】本発明の実施態様について以下に述べる
が、本発明または特許請求の範囲はこれに限定されるも
のではなく、これを例示する目的のためにのみ示すもの
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に掲げるリストに、本実施態
様の説明に関する特徴を示す。 １．本発明による回路 ２．車載用バッテリ ３．交流発電機 ／ 充電装置 ４．バッテリ供給ライン ５．電気負荷 ６．シガレットライタソケット ７．コンビネーションメータ ８．トラッキング基準電圧１ ９．リップル電圧１ １０．トラッキング基準電圧２ １１．リップル電圧２ １２．リップル交差領域２ １３．リップル電圧３ １４．トラッキング基準電圧３ １５．リップル交差領域３ １６．修正リップル電圧４ １７．ＤＣ基準電圧４ １８．リップル交差領域４ １９．修正リップル電圧５ ２０．ＤＣ基準電圧５ ２１．リップル交差領域５ 添付図の内まず図１において、車載用バッテリ状態表示
回路１は、一般的に直接バッテリ供給ライン４間に取り
付けられる。前記バッテリモニタ回路１によって、交流
発電機であるバッテリ充電装置３あるいは電気、電子機
器などの負荷５によって生成されるバッテリ供給ライン
４に存在するリップル電圧成分がモニタされる。本発明
の特にこの図示された実施態様においては、バッテリ充
電装置３は直接バッテリ２に接続される。図２に示すバ
ッテリ供給ライン４の電圧は、前記バッテリ２の既存の
ＤＣ電圧に付加されたリップル電圧成分を有しており、
図３に、拡大したこの電圧波形を示す。前記バッテリ２
の状態は、リップル電圧の特性、すなわち、その形状や
振幅から推定することが可能である。
【００１２】最も広い意味で言えば、本発明はいかなる
車両の如何なる車載用バッテリに対しても適用すること
が可能である。本発明は、図４に示すような乗用車内で
用いることも可能である。本システムは、鉛蓄電池２、
交流発電機３、およびその他全ての空調用ファン、圧縮
機、水槽冷却ファン、エンジン始動モータ、表示灯、電
子盗難防止用警報装置、ラジオ等々の電気・電子負荷を
備えている。本発明によるバッテリ状態表示回路１は、
車両に恒久的に備えつけてコンビネーションメータ７内
でバッテリ状態を表示することも可能であり、あるい
は、バッテリ供給ライン４に接続されるシガレットライ
タソケット６に接続される携帯装置として構成すること
も可能である。車両のエンジンが始動されると、負荷５
に接続された充電装置すなわち交流発電機３がＤＣ成分
とリップル電圧成分を含む電圧を生成する。良好な状態
のバッテリ２は、大容量のコンデンサのように振る舞
い、リップル電圧の成分をフィルタ処理し、振幅の小さ
なリップル電圧にしてしまう。リップル電圧９のサンプ
ルを図５に示す。逆に言えば、劣化状態にあるバッテリ
２は、小容量のコンデンサのように振る舞い、良好な状
態のバッテリのようにリップル電圧の成分をフィルタ処
理することができない。このようにして、図６に示すよ
うに、振幅の大きなリップル電圧が生成される。
【００１３】バッテリ状態表示回路１の一つの構成にお
いて、図４に示すシガレットライタソケット６を用いた
車両の場合、正側のリップル電圧９を追随する、ゆっく
りと変動する基準電圧８を用いて、図５に示すような車
載用バッテリ２の状態を求める。リップル電圧９の振幅
は小さいため、トラッキング基準電圧８は、リップル電
圧９を追随することが可能である。逆に言えば、リップ
ル電圧の振幅が大きい場合、ゆっくりと変動する基準電
圧１０では、変動が速いリップル電圧１１を追随するこ
とは不可能である。これにより、１２で示す領域でトラ
ッキング基準電圧１０と交差するリップル電圧１１が生
じる。従って、変動する基準電圧の正確なトラッキング
特性を選択することにより、バッテリ状態表示回路１を
微調整して異なる車両に適合させることが可能である。
図７は、本発明をバッテリ状態表示回路１に適用し、図
４においてシガレットライタソケット６によって実行す
るためのブロック図を示す。
【００１４】図８において、バッテリ供給ライン４の供
給電圧Ｖは、ＤＣ電圧成分Ｖdcとリップル電圧成分Ｖ
rippleとが組み合わさったものである。ダイオードＤ１
によって、この回路は逆極性の供給電圧から保護され
る。５Ｖ固定電圧調整器ＩＣ１とコンデンサＣ２および
Ｃ３によって、公称ＤＣ５Ｖ電圧が供給され、他の回路
が駆動される。抵抗器Ｒ１、Ｒ２および電解コンデンサ
Ｃ１によって、リップル電圧Ｖrippleの特性を変えるこ
となく、バッテリ供給ラインのＤＣ成分電圧Ｖが公称１
２Ｖから、その回路に準拠した小さい電圧、例えば、
２．５Ｖにシフトされる。回路ノードＶ+（図８）にて
生成されるリップル電圧Ｖrippleの形状を９と１１とし
て各々図５と図６に示す。抵抗器Ｒ３、Ｒ４および多層
セラミックコンデンサＣ４は、ノードＶ+（図８）にリ
ップル電圧Ｖrippleを用いてトラッキング基準電圧を形
成する。回路ノードＶ+（図８）におけるこのトラッキ
ング基準電圧のサンプル形状を８および１０として図５
と図６に各々示す。ＩＣ２はＶ+とＶ-間の電位差を比較
し、図６に１２として示す交差領域を検出するとプルア
ップ抵抗器Ｒ５を介して、正論理信号を生成する。抵抗
器Ｒ６、Ｒ７、電解コンデンサＣ５およびダイオードＤ
２は、コンパレータＩＣ２のピン１からの信号を再生
し、トランジスタＱ１として実装されている警報表示駆
動器を作動させる。そして次に、Ｑ１は、抵抗器Ｒ８お
よび発光ダイオード（以降ＬＥＤと略す）を利用して実
装されている目視表示器を作動させる。
【００１５】第２の変更態様は、抵抗Ｒ８とＬＥＤを、
図８に点線接続で示すＤＣ１２Ｖのブザーで置き換え音
声表示器を用いるものである。第３の変更態様は、図９
に示すように、負側のリップル電圧Ｖrippleを追随する
ものである。このことは、抵抗器Ｒ３、Ｒ４、コンデン
サＣ４およびＩＣ２を並べ替えることによって実現する
ことができる。リップル電圧とトラッキング基準電圧を
比較したものを図１０に各々１３と１４として示す。図
１０において、領域１５は、劣化した状態の鉛蓄電池が
リップル電圧１３を生成し、その電圧がトラッキング基
準電圧１４と交差する状態を示す。
【００１６】第４の変更態様は、図１１に示すように、
内部アナログ／デジタルコンバータ（以降ＡＤＣと略
す）を有するマイクロコントローラＩＣ２によって、ト
ラッキング基準電圧を生成する機能、リップル電圧と基
準電圧を比較する機能および表示器を作動させる前に比
較の結果を再生する機能を、ソフトウェアを利用して実
現するものである。マイクロコントローラＩＣ２は、プ
ログラムによって、正側、負側あるいは両側のリップル
電圧のトラッキングを行い、車載用バッテリ２の状態を
導き出すことができる。
【００１７】上述した例は、９、１１および１３に示す
ように、バッテリ供給ライン４に存在する実際のリップ
ル電圧を利用したものである。第５の変更態様は、図１
２に１６として示すように、このリップル電圧を抽出
し、より簡単な形に修正したものである。図８に示す同
じ回路がこの変更態様に適用される。唯一の相違点は、
Ｃ１の容量の値を小さくし、またＣ４の容量の値を大き
くすることである。この変更態様において、小容量Ｃ１
は、バッテリ供給ライン４に存在する実際のリップル電
圧中の低周波成分を結合せず、修正リップル電圧１６を
形成する。大きな容量のＣ４は、Ｒ３およびＲ４と組み
合わせて、修正リップル電圧１６の正側との比較のため
にＤＣ基準電圧１７を生成する。エリアＢは、この修正
リップル電圧１６とＤＣ基準電圧１７のグラフを拡大し
たものを示す。劣化した状態の車載用バッテリ２を用い
た時、この修正リップル電圧１６は、領域１８におい
て、ＤＣ基準電圧と交差する。領域１８によって、コン
パレータＩＣ２は、劣化した状態の車載用バッテリ２の
信号検出を行う。
【００１８】第６の変更態様は、図１３に示すように、
修正リップル電圧１９の負側と比較するために、ＤＣ基
準電圧２０を用いることができるように、第５の変更態
様を修正するものである。図９における同一の回路が本
変更態様に適用される。唯一の相違点は、Ｃ１の容量の
値を小さくし、またＣ４の容量の値を大きくすることで
ある。エリアＣは、この修正リップル電圧１９とＤＣ基
準電圧２０のグラフを拡大したものを示す。この変更態
様において、劣化した状態の車載用バッテリ２を用いた
時、修正リップル電圧１９は、領域２１において、ＤＣ
基準電圧と交差する。領域２１によって、コンパレータ
ＩＣ２は、劣化した状態の車載用バッテリ２の信号検出
を行う。
【００１９】上述の説明あるいは次に示す請求の範囲ま
たは添付図面において、各々具体的な形態で表され、開
示された特徴、あるいは、開示された結果に到達する過
程は、如何なる組合せにおいても、様々な形態で車両に
おいて本発明を実施するために利用することが可能であ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上、本発明によれば、車載用バッテリ
を目視で検査したり、負荷試験のためにバッテリを隔離
するといった不便さや面倒を排徐し、電解液レベルやバ
ッテリ電極板の劣化レベル等、車載用バッテリの状態を
監視し表示できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による一般的なバッテリシステムを示
す図である。
【図２】 エンジン稼動時、０Ｖの供給ラインを基準と
して車載用バッテリ供給ラインにおける代表的な電圧波
形のグラフの例を示す図である。
【図３】 図２において、円Ａで囲んだ電圧波形の拡大
詳細を示す図である。
【図４】 車両に組み込まれたシガレットライタ用ソケ
ットによって本発明を具体化し、コンビネーションメー
タによって状態表示するようにした乗用車等の車両を示
す図である。
【図５】 正のトラッキング基準電圧を有する良好な状
態のバッテリを用いる車両のバッテリ供給ラインに存在
するサンプルリップル電圧を示す図である。
【図６】 正のトラッキング基準電圧を有する劣化した
状態のバッテリを用いる車両のバッテリ供給ラインに存
在するサンプルリップル電圧を示す図である。
【図７】 シガレットライタソケットによって、本発明
によるバッテリモニタ回路を車内に実装するように構成
したブロック図を示す図である。
【図８】 正のリップル電圧特性に基づき、乗用車の車
載用バッテリ状態表示器用に構成された詳細回路を示す
図である。
【図９】 負のリップル電圧特性に基づき、乗用車の車
載用バッテリ状態表示器用に構成された詳細回路を示す
図である。
【図１０】 図９に示した回路用に劣化したバッテリを
用いた乗用車のバッテリ供給ラインに存在するリップル
電圧を示した図である。
【図１１】 内部ＡＤＣを有するマイクロコントローラ
を用いた乗用車の車載用バッテリ状態表示器用に構成さ
れた詳細回路を示す図である。
【図１２】 正のリップル電圧特性に基づき、図８に示
す回路用に劣化したバッテリを用いた乗用車のバッテリ
供給ラインに存在するリップル電圧から抽出し、また修
正したリップル電圧を示す図である。
【図１３】 負のリップル電圧特性に基づき、図９に示
す回路用に劣化したバッテリを用いた乗用車のバッテリ
供給ラインに存在するリップル電圧から抽出し、また修
正したリップル電圧を示す図である。
【符号の説明】
１…バッテリモニタ回路、２…バッテリ、３…交流発電
機／充電装置、４…バッテリ供給ライン、５…負荷、６
…シガレットライタソケット、７…コンビネーションメ
ータ、８…トラッキング基準電圧、９…リップル電圧、
１０…トラッキング基準電圧、１１…リップル電圧、１
２…交差領域、１３…リップル電圧１３、１４…トラッ
キング基準電圧、１５…交差領域、１６…リップル電
圧、１７…ＤＣ基準電圧、１８…交差領域、１９…修正
リップル電圧、２０…ＤＣ基準電圧、２１…交差領域。
フロントページの続き (72)発明者 イェオー ブーン ワン マレーシア国 パハン クアンタン 25250 ロロン アロー アカー ８， ナンバー ６ (72)発明者 コク チー ホン マレーシア国 パハン クアンタン 25050 ジャラン トク シラ ロロン トク シラ ９， ナンバー 18 (72)発明者 チョク メオ リム マレーシア国 パハン クアンタン 25200 ケーダブリューエス パーインダ ストリアン バンダー インデラ マーコ タ ジャラン アイエム ３／７， ナン バー 15

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車載用バッテリ（２）の状態を監視し、
    表示する方法であって、（ｉ）エンジンが稼動中に車載
    用バッテリ供給ライン（４）に存在するリップル電圧
    と、（ｉｉ）前記リップル電圧の特性と比較するための
    リップル電圧特性比較基準とを利用し、前記車載用バッ
    テリ（２）の状態を決定する方法。
  2. 【請求項２】 前記車載用バッテリ（２）の状態が、電
    解液レベル、正および負の電極板の劣化レベル、および
    バッテリ端子の接触状態を含む請求項１に記載の車載用
    バッテリ（２）の状態を監視し、表示する方法。
  3. 【請求項３】 前記車載用バッテリ（２）が、鉛蓄電池
    あるいはメンテナンスフリーバッテリなどの、ＤＣ電圧
    供給の一次電源として車両で用いられる全ての種類のバ
    ッテリを含む請求項１に記載の車載用バッテリ（２）の
    状態を監視し、表示する方法。
  4. 【請求項４】 前記リップル電圧が、エンジン稼動中
    に、様々な振幅の非ＤＣ周波数成分を有する、交流発電
    機（３）と共に他の電気および電子負荷（５）によって
    生成される電圧を意味する請求項１に記載の車載用バッ
    テリ（２）の状態を監視し、表示する方法。
  5. 【請求項５】 前記車載用バッテリ供給ライン（４）
    が、電気的に車載用バッテリ（２）の正と負の端子を交
    流発電機（３）また、他の電気および電子負荷（５）に
    接続する、ヒューズ、スイッチおよびリレー接点を配線
    中に含む、電気配線接続を意味する請求項１に記載の車
    載用バッテリ（２）の状態を監視し、表示する方法。
  6. 【請求項６】 前記リップル電圧特性比較基準は、ＤＣ
    （非変動性）基準点またはエンジン稼動中に存在するリ
    ップル電圧に対して変動する基準点である請求項１に記
    載の車載用バッテリ（２）の状態を監視し、表示する方
    法。
  7. 【請求項７】 前記リップル電圧特性比較基準は、電圧
    信号またはマイクロコントローラ内のデジタルデータで
    あることができる請求項６に記載の車載用バッテリ
    （２）の状態を監視し、表示する方法。
  8. 【請求項８】 リップル電圧の前記特性は、リップル電
    圧の正側、負側または両側いずれかの振幅あるいは形状
    であることができる請求項１に記載の車載用バッテリ
    （２）の状態を監視し、表示する方法。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の方法
    を用いた車載用バッテリ（２）の状態を監視し、表示す
    る装置。
  10. 【請求項１０】 前記装置が、車載用バッテリ供給ライ
    ン（４）に沿う点に電気的に接続されている請求項９に
    記載の車載用バッテリ（２）の状態を監視し、表示する
    装置。
JP11265708A 1998-09-18 1999-09-20 車載用バッテリ状態監視表示装置並びにその方法 Pending JP2000098008A (ja)

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