JP2001243992A - 車両の欠陥バッテリーの識別方法 - Google Patents

車両の欠陥バッテリーの識別方法

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JP2001243992A JP2000402828A JP2000402828A JP2001243992A JP 2001243992 A JP2001243992 A JP 2001243992A JP 2000402828 A JP2000402828 A JP 2000402828A JP 2000402828 A JP2000402828 A JP 2000402828A JP 2001243992 A JP2001243992 A JP 2001243992A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明により、エンジンが動作中に発電機
(2)によって、制御装置の設定した所定電圧上昇目標
値に充電されかつ電気負荷によって放電される、車両の
欠陥バッテリーの識別方法が提案される。 【解決手段】 ある期間内の充電もしくは放電の際に生
じる電圧差もしくは2つの電圧閾値に達するまでの期間
を、バッテリーもしくはそれの蓄積能力の動作状態に対
する指標として評価する。この評価は、あらかじめ経験
に基づいて算出された所定のカーブの電圧勾配を測定す
ることによって最も簡単に行うことができる。その結果
を相応の表示装置に視覚的または聴覚的に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行中に発電機に
よって制御装置によりあらかじめ所定の電圧目標値まで
充電され、かつ電気負荷によって放電される、請求項1
に従った車両の欠陥バッテリーを識別する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】DE3319398C2に、自動車エン
ジンによって駆動される発電機が、整流器および電圧調
整器を用いてバッテリー充電のために直流電圧もしくは
直流電気を供給する装置が既に提案されている。その際
マイクロコンピュータが、充電システムの充電条状況を
算出するための信号を検出する。このようにしてバッテ
リーを所定の電圧目標値に充電することができる。しか
し、バッテリーの容量は直接的には測定不可能なため、
充電されたバッテリーを見てもそのバッテリーがどのよ
うな充電状態にあるのか、そして例えば充電されて使用
できるバッテリー容量はどのくらい大きいのかを簡単に
は見分けられないことが大きな問題である。従って、バ
ッテリーは確かに所定の目標電圧を有するが、バッテリ
ーが例えば老化により劣化して例えば内燃機関を始動す
るために必要な大きな電流をもはや調達できないという
ことが起こり得る。そうするとこの内燃機関はもはやス
タータでは始動させることができない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、エン
ジンが動作中に発電機によって制御装置の設定した所定
電圧上昇目標値に充電されかつ電気負荷によって放電さ
れる、車両の欠陥バッテリーの識別方法を提案すること
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は、ある期間内
の充電もしくは放電の際に生じる電圧差もしくは2つの
電圧閾値に達するまでの期間を、バッテリーもしくはそ
れの蓄積能力の動作状態に対する指標として評価するこ
とによって解決される。
【0005】
【発明の実施の形態】請求項1に記載した特徴を有す
る、車両の欠陥バッテリーの本発明による識別方法の有
利な点は、欠陥のあるまたは老化により劣化したバッテ
リーを早めに識別し、そうすることによって自動車が不
意に立ち往生することを回避できるということである。
例えば有利には、バッテリーが充電または放電中の電圧
勾配を求めることによって目下のバッテリー状態に対す
る中間状態を求めることができ、そうしてバッテリーの
故障がタイヤのトレッドパターンの摩滅のように不意に
は起こらないで済む。
【0006】従属請求項に説明した特徴によって、請求
項1に記載した方法をさらに有利に構成および改善する
ことができる。特に有利には、制御装置が電圧勾配を求
めるためにバッテリー充電または放電中の2つの所定電
圧値間で期間を測定する。この期間の測定は技術的に非
常に簡単に実行でき、これといった大きな手間もかから
ない。
【0007】さらに有利には、バッテリーの状態は表に
記憶されるため、費用のかかる計算手段を回避すること
ができる。電圧勾配、すなわち所定の期間内での電圧変
化を測定することも、択一的に期間、すなわちそれの中
でバッテリー電圧が所定の差分変化するという時間を測
定することも、バッテリー状態を求めるのに適した手段
である。
【0008】発電機の負荷を測定するために、DF信号
を励磁電流のオン/オフ比として読むことができる。こ
のDF信号は実質的にはバッテリープラス極における電
圧経過に相応する。従って、バッテリープラス極への付
加的な測定線路は必要ではない。
【0009】負荷変動が故の電圧カーブの誤りを回避す
るために、充電もしくは放電サイクル中には車載電源の
電気負荷はできるだけ一定に留まらなければならない。
さもなければ負荷変動を相応の補償計算によって差し引
きし、そして電圧勾配を補正しなければならないだろ
う。
【0010】特に有利には、バッテリー状態を蓄積能力
によって求めることができる。これによって、バッテリ
ーがまだ十分に電気的エネルギーを蓄積できるか、もし
くはそれの蓄積能力が衰えているかを検出できる。これ
を動作中に検出するのは困難である。なぜなら、発電機
が電気的エネルギー要求をカバーし、そうやってバッテ
リーの衰えを隠し得るからである。スタート時にも、比
較的条件が良いとバッテリーの衰えは必ずしも露見しな
い。しかし、例えば気温が低いとバッテリーの機能が突
然ダウンしてしまうことがある。
【0011】バッテリーの蓄積能力は、所定の特性曲線
と比較することで簡単に求められる。この比較の結果
は、有利には視覚的または聴覚的に相応の表示装置上に
出力することができ、その結果、自動車の運転手は常に
バッテリー状態について情報を得ることができる。
【0012】最近の自動車においては個々のユニットの
ネットワーク化が進んでいるため、インターフェースも
しくは調整器を使用することで相応の信号を有利には付
加的な線路なしで簡単に測定することができる。
【0013】
【実施例】図1のブロック回路図は、プラス極を介して
発電機2の端子B+と接続されているバッテリー1を図
式的に表している。この端子B+に、発電機によって発
生させられかつ整流された電圧が生じており、そしてこ
の電圧によって充電電流がバッテリー1のプラス極に流
れる。この発電機2は通常三相交流であり、端子B+で
の出力電圧を調整するための調整器3を有する。この調
整器3はインターフェース4を有し、このインターフェ
ースには電圧測定器7を備えた制御装置5が接続されて
いる。調整器を備えた発電機回路も制御装置5もそれ自
体公知であるから詳しく説明する必要はない。制御装置
5の出力側に表示装置9が接続されており、これは視覚
的または聴覚的表示装置として形成することができる。
同様にそれ自体公知のコントロールランプ10が制御装
置5とバッテリー1のプラス極との間に接続されてお
り、発電機電圧がバッテリー1の電圧を下回る場合に点
灯する。
【0014】バッテリー1のプラス極にスイッチ8を介
して図式的に負荷6が接続されており、この負荷は例え
ば点火装置、暖房、ヘッドライトなどの負荷とすること
ができる。図式的に示されたマイナス端子を介して電流
回路が閉じられている。
【0015】図2a〜2eのダイアグラムに基づいて本
発明の動作をより詳しく説明する。本発明の基本思想
は、目下のバッテリー状態、実質的にはバッテリーの充
電状態または蓄積能力を、最も簡単には充電もしくは放
電の際の電圧経過を介してできるだけ一定な電気負荷に
よって識別できるということである。これは走行動作中
または例えばエンジンは動作しているが停止状態にある
ときに行うことができる。誤りを防ぐために充電もしく
は放電サイクル中の負荷変動はできるだけ回避されなけ
ればならない。さもなければ、電圧の勾配にとって不適
当な終結を引き出さないように負荷変動を相応の補償計
算によって取り除かなければならないだろう。
【0016】簡単な例に基づいて、バッテリーの状態、
例えばそれの蓄積能力をどのように測定するかを説明す
る。例えば平均発電機目標電圧が13,8Vだとする
と、まず最初に発電機のDF信号が読み出される。図2
eはインターフェース4における電圧経過を表わす。あ
まり高すぎない発電機目標電圧を選択すると有利であ
る。なぜなら、発電機目標電圧が高すぎると必然的に、
接続されている負荷にかかる負担もいっそう大きくなる
からである。その一方、発電機出力端子B+もしくはバ
ッテリー1のプラス極における電圧経過をはっきりと識
別するためには、バッテリーをはっきりとした電圧変
位、例えば1V増しの14,8Vで充電しなければなら
ない。発電機もしくはバッテリーによって第1電圧U
が供給され(図2b)、出力が図2aに従ってP1の負
荷があるとしよう。時点tにおいて、制御装置5がイ
ンターフェース4を介して発電機2に対する電圧を第2
電圧Uに上昇させる。電圧が比較的高いため、負荷の
出力も図2aから見て取れるように相応に上昇する。負
荷6は、ここでスイッチ8によってバッテリー1のプラ
ス極に接続される。比較的高い第2電圧Uによってバ
ッテリー1は値U、例えば14,8Vに充電される。
内容の正確さを高めるために、バッテリー1を比較的高
い電圧Uに充電することによってバッテリー1の充電
状態が良くなるし、その後に続く放電の際の監視時間も
長くなる。図2cは、負荷6における相応の電流経過I
を示している。バッテリー電流Iは図2dに示され
ている。この電流は時点tまでは一定である。負の電
流は、充電電流として小さな電流がバッテリーへ流れて
いることを意味する。電圧が時点tにおいて値U
上昇した後、バッテリーへの充電電流Iは大きく上昇
し、時間がたつにつれ漸次的に小さい残留電流に近づ
く。図2dによるとバッテリー1の放電時にバッテリー
の状態次第で程度の差こそあれ大きく落下する電流カー
ブが生じる。上のカーブ区間g(gut)はバッテリー
の充電状態が良いことを、そして下のカーブ区間s(s
chlecht)はバッテリーの充電状態が悪いことを
示す。この経過は図2eのDF信号においても追跡でき
る。
【0017】充電電流Iが0軸(図2dの時間軸t)
に近づくと、カーブの勾配は0になる。DF信号もはっ
きりと100%以下になる。すなわち、バッテリーは所
定の電圧において完全に充電されている。発電機2は、
バッテリーのための充電電流の他に車載電源のエネルギ
ー要求もカバーする。負荷がどれだけ大きいかはDF信
号から読みとれる。しかし、DF信号は発電機とバッテ
リーの型に依存しているため図面の中でスケーリングは
行わない。
【0018】バッテリー1が充電された後、発電機電圧
は跳躍的に例えば11,8Vの値まで下げされ、その結
果、負荷6を含む車載電源への供給はもっぱらバッテリ
ー1によって引き継がれる。この放電フェーズで電圧経
過(バッテリー電圧Uの電圧勾配)に誤りが生じない
ように負荷6は一定に留まらなければならない。図2b
において破線は発電機電圧Uを表している一方、実線
はバッテリー電圧Uを示している。図2bに従って発
電機電圧が跳躍的に値U(例えば11,8V)に下げ
られた後、時間tを介してバッテリーは程度の差こそ
あれ素早く放電する。バッテリー電圧Uが測定閾値U
に達すると、期間tはバッテリー状態に対する値に
相応する。図2bではカーブUbsは不良のバッテリー
を示す一方、カーブUbgは、バッテリーが比較的大き
い期間tに相応して比較的ゆっくりと放電しているの
で良好なバッテリーを示す。所定の限界値GWに関連し
て測定した期間tもしくはtに基づいてバッテリー
の蓄積能力を推量することができる。相応に、期間が固
定されている場合は電圧変化を評価することができる。
【0019】特性曲線を用いて、それを下回るとバッテ
リーに欠陥があると推量できるという限界値を時間に関
してDF信号の経過に相応して定めることができる。す
なわち、発電機から供給されている負荷があるときに電
圧が特性マップに定められているよりも所定の値まで速
く下がると、バッテリーの蓄積能力は不十分だというこ
とであり、このバッテリーは欠陥があるとして表示装置
9に例えばスケーリングされた値、シンボルとして、ま
たは聴覚的な形式で出力される。もちろん、バッテリー
の型に対応する特性曲線のための値はあらかじめ例えば
経験に基づいて算出し、測定の基礎としなければならな
い。その際に、車載電源電圧が発電機電圧ぐらいまでは
下がり得るということも考慮しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック回路図である。
【図2】本発明の実施例を示すダイアグラムである。
【符号の説明】
1 バッテリー 2 発電機 3 調整器 4 インターフェース 5 制御装置 6 電気負荷 7 電圧測定器 8 スイッチ 9 表示装置 10 コントロールランプ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンが動作中に発電機(2)によっ
    て、制御装置(5)の設定した所定電圧目標値まで充電
    され、電気負荷(6)によって放電される、車両の欠陥
    バッテリー(1)の識別方法において、 発電機電圧またはバッテリー電圧を連続的に測定する電
    圧測定器(7)が設けられており、 該バッテリー電圧をまず所定の値だけ上昇させ、引き続
    いて車載電源の負荷(6)によって第2の所定電圧値の
    分放電させ、 制御装置(5)が電圧勾配から目下のバッテリー状態に
    対する値を求める、ことを特徴とする識別方法。
  2. 【請求項2】 前記制御装置(5)は、前記バッテリー
    (1)の充電または放電時の2つの所定電圧閾値間の期
    間からバッテリー状態に対する値を求める、請求項1記
    載の識別方法。
  3. 【請求項3】 測定したパラメータに依存してバッテリ
    ー状態を表に記憶する、請求項1または2記載の
  4. 【請求項4】 バッテリー状態を電圧勾配に依存して記
    憶する、請求項1〜3のいずれか一項記載の識別方法。
  5. 【請求項5】 発電機(2)のDF信号を負荷(6)の
    検出のために連続的に測定する、請求項1〜4のいずれ
    か一項記載の識別方法。
  6. 【請求項6】 車載電源の負荷(6)を放電フェーズ中
    に一定に保つ、請求項1〜5のいずれか一項記載の識別
    方法。
  7. 【請求項7】 バッテリー状態として、バッテリー充電
    状態としてのバッテリー(1)蓄積能力が有効である、
    請求項1〜6のいずれか一項記載の識別方法。
  8. 【請求項8】 前記蓄積能力を所定の特性曲線との比較
    によって求める、請求項1〜7のいずれか一項記載の識
    別方法。
  9. 【請求項9】 測定したバッテリー状態を視覚的および
    /または聴覚的に出力できる、請求項1〜8のいずれか
    一項記載の識別方法。
  10. 【請求項10】 発電機(2)もしくは調整器(3)が
    インターフェース(4)を有し、 該インターフェースを介して制御装置(5)が発電機目
    標電圧を設定しかつDF信号を読み出す、請求項1〜9
    記載のいずれか一項記載の識別方法。
JP2000402828A 1999-12-30 2000-12-28 車両の欠陥バッテリーの識別方法 Pending JP2001243992A (ja)

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