JP3606283B2 - 蓄電池状態検出方法 - Google Patents
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Description
【０００１】
【従来の技術】
蓄電池の寿命を判定する場合、最も正確な方法は、蓄電池を完全充電した後、一定の放電電池で放電し、その放電持続時間を測定する方法である。正確な寿命判定を必要とする場合には、現在でもこの方法が採用されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
蓄電池が放電状態にあれば、蓄電池を完全充電するのに数時間も要するときがある。しかも、より正確な放電容量を得ようとすると、例えば５ＨＲという小電流で放電させる必要があるため、放電にも数時間を要する事になる。従って、上記の寿命判定方法は大変長時間を要すると言う問題がある。しかも、この方法には、充電状態の確認と容量状態の確認とを行わないと、単なる放電による容量低下か、あるいは寿命による容量低下かを判断することができない、という問題もある。
【０００３】
寿命判定に数時間もかかるようでは実用にならないため、寿命判定には開路電圧、ランプ放電電圧、クランキング電圧、アイドリング時充電電圧等の内のいずれか２つ以上を測定し演算することにより比較的短時間に寿命判定するのが一般的な方法となっているが、自動車用蓄電池で実施・商品化された実績はない。
【０００４】
蓄電池が寿命状態になることは放電時の性能が低下することであって、これは主に活物質間の結合が弱くなったり、あるいは活物質と格子との間に剥離現象が現われたりして、蓄電池の内部抵抗が増大することによるものである。蓄電池の内部抵抗を測定する場合、蓄電池自身は内部抵抗が非常に小さいため、寿命末期といっても小電流放電では端子電圧にほとんど変化がないので、抵抗変化を正確に測定するにはできるだけ大電流で放電し、又できるだけ大電流で充電して、内部抵抗に比例する蓄電池端子電圧の変化を大きく現れるようにする必要がある。しかし、この方法には、大きな容量の充電放電装置が必要になるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、蓄電池の容量減と寿命とを簡単・容易に検出することができる蓄電池状態検出方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、２つの表示灯とクランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えた蓄電池状態検出装置を用い、自動車エンジン始動時のクランキング電圧が所定値以下のとき第１の表示灯を一定時間点灯させて蓄電池容量減少を表示させると同時に、オルタネータで充電される蓄電池の充電電圧が所定値以上に上昇したとき第２の表示灯を点灯させ、２つの表示灯が共に点灯したときが蓄電池寿命であることを示すようにした蓄電池状態検出方法、により上記課題を解決するものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明を具体的実施例により詳述する。図１は本発明の１実施例にかかる回路図である。同図において、１点鎖線内は蓄電池状態検出回路であり、クランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えている。ＬＥＤ１ とＬＥＤ２ とは表示灯であって、ＬＥＤ１ が点灯したときは容量減を表示し、ＬＥＤ１ とＬＥＤ２ とが同時に点灯したときは寿命であることを表示させるためのものである。ＢＴは状態検出の対象である１２Ｖ鉛蓄電池、ＳＴは始動装置、ＩＧは点灯装置、Ｇはオルタネータ、Ｌは車載一般負荷を示す。
【０００８】
１点鎖線内のＺＤはツェナーであって、所定の基準電圧を構成している。これと並列に接続されているＲ２ ，Ｒ３ ，Ｒ４ は電圧検出のためのものであり、Ｖ１ 点はクランキング電圧検出点であり、Ｖ２ は充電電圧検出点である。
【０００９】
蓄電池ＢＴが開路状態（約１１．５〜１２．８Ｖ）のとき、「Ｖ１ ＞基準電圧」となっているため、ＩＣ１ の出力はＨＩＧＨとなる。タイマー用コンデンサＣ０ は抵抗Ｒ１０で常に充電されているので電源電圧約１２Ｖに達し、タイマー用コンデンサＣ０ の電圧Ｖ３ は「Ｖ３ ＞基準電圧」となり、ＩＣ２ の出力もＨＩＧＨになる。この結果、表示灯ＬＥＤ１ 消灯状態となる。
【００１０】
エンジンを始動させたとき、「Ｖ１ ＜基準電圧（約８Ｖ）」となると、ＩＣ１ の出力はＬＯＷとなり、タイマー用コンデンサＣ０ の電荷をＤ３ 、Ｒ９ を通して瞬時に放電させる。この場合、自動車の始動最低電圧は約７Ｖであるため、始動時電圧が約８Ｖ以下に低下したとき「Ｖ１＜基準電圧」となるように設定してある。Ｒ９ の抵抗値は、Ｃ０ を瞬時に放電させるため、低抵抗値のものを採用している。Ｒ１０とＣ０ は遅延開路を構成し簡易タイマーとするためのもので、Ｃ０ 放電状態から基準電圧に達するまでの時間を３０〜６０秒としてある。つまり、Ｃ０ 電圧、、すなわち「Ｖ３＜基準電圧」、の範囲ではＩＣ２ 出力はＬＯＷとなってＬＥＤ１ を点灯させ、容量減を表示する。
【００１１】
始動直後にクランキングにより蓄電池ＢＴ電圧は降下するものの、エンジン回転と同時にオルタネータＧで充電が行われる。この充電電圧の上昇値は、保有容量の大きい場合や蓄電池が放電状態である場合には、小さい。逆に、保有量の小さい場合、つまり寿命状態の場合や、あるいは完全充電状態の場合には大きくなる。寿命状態となって保有容量のない蓄電池では内部抵抗が大きく、オルタネータの充電電流が数１０Ａと大きいため、ＩＲ上昇により１０〜２０秒間の充電でもあたかも完全充電されたような充電特性を示す。この特性を利用して、電圧検出点Ｖ２ で検出した充電電圧が所定値以上に上昇した場合にはＩＣ３ の出力をＬＯＷとしてＬＥＤ２ が点灯するよう構成してある。
【００１２】
このままでは、充電電圧が上昇し完全充電状態になると、蓄電池の状態に関係なくＬＥＤ２ が点灯してしまうため、ＬＥＤ１ が消灯状態の場合にはＬＥＤ２ は点灯しないよう構成する必要がある。この実施例では、ＬＥＤ１ が消灯状態ではＩＣ２ 出力はＨＩＧＨであり、この出力とＩＣ３ のマイナス入力とをダイオードＤ３ で接続すると、ＩＣ３ のマイナス入力はＨＩＧＨとなって常にＩＣ３ のプラス入力（Ｖ２）より高くなり、ＩＣ３ の出力はＨＩＧＨとなって、ＬＥＤ２ が消灯状態と成るよう構成してある。
【００１３】
容量減でＬＥＤ１ が点灯した場合、前述のタイマー時間３０〜６０秒間に蓄電池電圧がオルタネータＧの回転により上昇し充電状態となっても点灯状態を保持するため、ＩＣ２ 出力もこの間ＬＯＷとなっている。この場合、ＩＣ３ マイナス入力は、Ｄ３ が介在しているため、たとえＩＣ２ 出力がＬＯＷとなっても、基準電圧が現われる。この遅延時間３０〜６０秒の間、充電電圧検出回路は正常に動作するので、充電電圧が所定値以上になると「Ｖ２＞基準電圧」となって、ＩＣ３ の出力はＬＯＷとなり、ＬＥＤ２が点灯する。この場合、ＬＥＤ１ も点灯中であるので、タイマー時間３０〜６０秒に達するまで両ＬＥＤともに点灯し、蓄電池の寿命状態であることを知らせることができる。
【００１４】
前述したように、ＬＥＤ１ が点灯するのは放電による容量減か寿命による性能劣化の場合に限られる。前者の場合、充電時には蓄電池が充電電流を受入れるため、短時間で充電電圧が上昇することはない。このため、単なる放電状態で点灯した正常な蓄電池の場合には、ＬＥＤ１みが点灯し、ＬＥＤ２は点灯することなく、タイマー時間経過時点でＬＥＤ１は消灯する。これに対し後者の場合は、保有容量が少ないため、充電と同時に水の電気分解が始まり、充電電圧が急上昇し、遅延時間３０〜６０秒間の短時間内に所定電圧を越え、ＬＥＤ２が点灯する。従って、２つのＬＥＤが点灯すれば寿命であることを知ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、２つの表示灯とクランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えた蓄電池状態検出装置を用い、自動車エンジン始動時のクランキング電圧が所定値以下のとき第１の表示灯を一定時間点灯させて蓄電池容量減少を表示させると同時に、オルタネータで充電される蓄電池の充電電圧が所定値以上に上昇したとき第２の表示灯を点灯させ、２つの表示灯が共に点灯すれば蓄電池寿命であると表示させることを特徴とする蓄電池状態検出方法に関するものである。
【００１６】
放電装置としてスタータを使用し、充電装置としてオルタネータを使用するものであり、放電時には約３００Ａ、充電時には５０Ａもの大電流を流すことができるので、蓄電池の内部抵抗の変化を正確に検出することができる。これにより、１灯点灯を容量減表示とすると同時に、点灯時間をタイマー制御し、この間に他の表示灯とも同時に点灯すれば寿命と表示させるので、従来のような容量の大きい放電装置と充電装置とを必要としたり、長時間かけたりすることなく、容易かつ簡単に蓄電池状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
ＬＥＤ１ 容量減表示灯
ＬＥＤ２ 寿命状態表示灯
ＢＴ 自動車用蓄電池
ＳＴ スタータ
ＩＧ 点火装置
Ｇ オルタネータ
Ｌ 負荷
【従来の技術】
蓄電池の寿命を判定する場合、最も正確な方法は、蓄電池を完全充電した後、一定の放電電池で放電し、その放電持続時間を測定する方法である。正確な寿命判定を必要とする場合には、現在でもこの方法が採用されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
蓄電池が放電状態にあれば、蓄電池を完全充電するのに数時間も要するときがある。しかも、より正確な放電容量を得ようとすると、例えば５ＨＲという小電流で放電させる必要があるため、放電にも数時間を要する事になる。従って、上記の寿命判定方法は大変長時間を要すると言う問題がある。しかも、この方法には、充電状態の確認と容量状態の確認とを行わないと、単なる放電による容量低下か、あるいは寿命による容量低下かを判断することができない、という問題もある。
【０００３】
寿命判定に数時間もかかるようでは実用にならないため、寿命判定には開路電圧、ランプ放電電圧、クランキング電圧、アイドリング時充電電圧等の内のいずれか２つ以上を測定し演算することにより比較的短時間に寿命判定するのが一般的な方法となっているが、自動車用蓄電池で実施・商品化された実績はない。
【０００４】
蓄電池が寿命状態になることは放電時の性能が低下することであって、これは主に活物質間の結合が弱くなったり、あるいは活物質と格子との間に剥離現象が現われたりして、蓄電池の内部抵抗が増大することによるものである。蓄電池の内部抵抗を測定する場合、蓄電池自身は内部抵抗が非常に小さいため、寿命末期といっても小電流放電では端子電圧にほとんど変化がないので、抵抗変化を正確に測定するにはできるだけ大電流で放電し、又できるだけ大電流で充電して、内部抵抗に比例する蓄電池端子電圧の変化を大きく現れるようにする必要がある。しかし、この方法には、大きな容量の充電放電装置が必要になるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、蓄電池の容量減と寿命とを簡単・容易に検出することができる蓄電池状態検出方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、２つの表示灯とクランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えた蓄電池状態検出装置を用い、自動車エンジン始動時のクランキング電圧が所定値以下のとき第１の表示灯を一定時間点灯させて蓄電池容量減少を表示させると同時に、オルタネータで充電される蓄電池の充電電圧が所定値以上に上昇したとき第２の表示灯を点灯させ、２つの表示灯が共に点灯したときが蓄電池寿命であることを示すようにした蓄電池状態検出方法、により上記課題を解決するものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明を具体的実施例により詳述する。図１は本発明の１実施例にかかる回路図である。同図において、１点鎖線内は蓄電池状態検出回路であり、クランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えている。ＬＥＤ１ とＬＥＤ２ とは表示灯であって、ＬＥＤ１ が点灯したときは容量減を表示し、ＬＥＤ１ とＬＥＤ２ とが同時に点灯したときは寿命であることを表示させるためのものである。ＢＴは状態検出の対象である１２Ｖ鉛蓄電池、ＳＴは始動装置、ＩＧは点灯装置、Ｇはオルタネータ、Ｌは車載一般負荷を示す。
【０００８】
１点鎖線内のＺＤはツェナーであって、所定の基準電圧を構成している。これと並列に接続されているＲ２ ，Ｒ３ ，Ｒ４ は電圧検出のためのものであり、Ｖ１ 点はクランキング電圧検出点であり、Ｖ２ は充電電圧検出点である。
【０００９】
蓄電池ＢＴが開路状態（約１１．５〜１２．８Ｖ）のとき、「Ｖ１ ＞基準電圧」となっているため、ＩＣ１ の出力はＨＩＧＨとなる。タイマー用コンデンサＣ０ は抵抗Ｒ１０で常に充電されているので電源電圧約１２Ｖに達し、タイマー用コンデンサＣ０ の電圧Ｖ３ は「Ｖ３ ＞基準電圧」となり、ＩＣ２ の出力もＨＩＧＨになる。この結果、表示灯ＬＥＤ１ 消灯状態となる。
【００１０】
エンジンを始動させたとき、「Ｖ１ ＜基準電圧（約８Ｖ）」となると、ＩＣ１ の出力はＬＯＷとなり、タイマー用コンデンサＣ０ の電荷をＤ３ 、Ｒ９ を通して瞬時に放電させる。この場合、自動車の始動最低電圧は約７Ｖであるため、始動時電圧が約８Ｖ以下に低下したとき「Ｖ１＜基準電圧」となるように設定してある。Ｒ９ の抵抗値は、Ｃ０ を瞬時に放電させるため、低抵抗値のものを採用している。Ｒ１０とＣ０ は遅延開路を構成し簡易タイマーとするためのもので、Ｃ０ 放電状態から基準電圧に達するまでの時間を３０〜６０秒としてある。つまり、Ｃ０ 電圧、、すなわち「Ｖ３＜基準電圧」、の範囲ではＩＣ２ 出力はＬＯＷとなってＬＥＤ１ を点灯させ、容量減を表示する。
【００１１】
始動直後にクランキングにより蓄電池ＢＴ電圧は降下するものの、エンジン回転と同時にオルタネータＧで充電が行われる。この充電電圧の上昇値は、保有容量の大きい場合や蓄電池が放電状態である場合には、小さい。逆に、保有量の小さい場合、つまり寿命状態の場合や、あるいは完全充電状態の場合には大きくなる。寿命状態となって保有容量のない蓄電池では内部抵抗が大きく、オルタネータの充電電流が数１０Ａと大きいため、ＩＲ上昇により１０〜２０秒間の充電でもあたかも完全充電されたような充電特性を示す。この特性を利用して、電圧検出点Ｖ２ で検出した充電電圧が所定値以上に上昇した場合にはＩＣ３ の出力をＬＯＷとしてＬＥＤ２ が点灯するよう構成してある。
【００１２】
このままでは、充電電圧が上昇し完全充電状態になると、蓄電池の状態に関係なくＬＥＤ２ が点灯してしまうため、ＬＥＤ１ が消灯状態の場合にはＬＥＤ２ は点灯しないよう構成する必要がある。この実施例では、ＬＥＤ１ が消灯状態ではＩＣ２ 出力はＨＩＧＨであり、この出力とＩＣ３ のマイナス入力とをダイオードＤ３ で接続すると、ＩＣ３ のマイナス入力はＨＩＧＨとなって常にＩＣ３ のプラス入力（Ｖ２）より高くなり、ＩＣ３ の出力はＨＩＧＨとなって、ＬＥＤ２ が消灯状態と成るよう構成してある。
【００１３】
容量減でＬＥＤ１ が点灯した場合、前述のタイマー時間３０〜６０秒間に蓄電池電圧がオルタネータＧの回転により上昇し充電状態となっても点灯状態を保持するため、ＩＣ２ 出力もこの間ＬＯＷとなっている。この場合、ＩＣ３ マイナス入力は、Ｄ３ が介在しているため、たとえＩＣ２ 出力がＬＯＷとなっても、基準電圧が現われる。この遅延時間３０〜６０秒の間、充電電圧検出回路は正常に動作するので、充電電圧が所定値以上になると「Ｖ２＞基準電圧」となって、ＩＣ３ の出力はＬＯＷとなり、ＬＥＤ２が点灯する。この場合、ＬＥＤ１ も点灯中であるので、タイマー時間３０〜６０秒に達するまで両ＬＥＤともに点灯し、蓄電池の寿命状態であることを知らせることができる。
【００１４】
前述したように、ＬＥＤ１ が点灯するのは放電による容量減か寿命による性能劣化の場合に限られる。前者の場合、充電時には蓄電池が充電電流を受入れるため、短時間で充電電圧が上昇することはない。このため、単なる放電状態で点灯した正常な蓄電池の場合には、ＬＥＤ１みが点灯し、ＬＥＤ２は点灯することなく、タイマー時間経過時点でＬＥＤ１は消灯する。これに対し後者の場合は、保有容量が少ないため、充電と同時に水の電気分解が始まり、充電電圧が急上昇し、遅延時間３０〜６０秒間の短時間内に所定電圧を越え、ＬＥＤ２が点灯する。従って、２つのＬＥＤが点灯すれば寿命であることを知ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、２つの表示灯とクランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えた蓄電池状態検出装置を用い、自動車エンジン始動時のクランキング電圧が所定値以下のとき第１の表示灯を一定時間点灯させて蓄電池容量減少を表示させると同時に、オルタネータで充電される蓄電池の充電電圧が所定値以上に上昇したとき第２の表示灯を点灯させ、２つの表示灯が共に点灯すれば蓄電池寿命であると表示させることを特徴とする蓄電池状態検出方法に関するものである。
【００１６】
放電装置としてスタータを使用し、充電装置としてオルタネータを使用するものであり、放電時には約３００Ａ、充電時には５０Ａもの大電流を流すことができるので、蓄電池の内部抵抗の変化を正確に検出することができる。これにより、１灯点灯を容量減表示とすると同時に、点灯時間をタイマー制御し、この間に他の表示灯とも同時に点灯すれば寿命と表示させるので、従来のような容量の大きい放電装置と充電装置とを必要としたり、長時間かけたりすることなく、容易かつ簡単に蓄電池状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
ＬＥＤ１ 容量減表示灯
ＬＥＤ２ 寿命状態表示灯
ＢＴ 自動車用蓄電池
ＳＴ スタータ
ＩＧ 点火装置
Ｇ オルタネータ
Ｌ 負荷
Claims (1)
- ２つの表示灯とクランキング電圧検出回路と充電電圧検出回路とを備えた蓄電池状態検出装置を用い、
自動車エンジン始動時のクランキング電圧が所定値以下のとき第１の表示灯を一定時間点灯させて蓄電池容量減少を表示させると同時に、オルタネータで充電される蓄電池の充電電圧が所定値以上に上昇したとき第２の表示灯を点灯させ、２つの表示灯が共に点灯したときは蓄電池寿命であることを示すようにしたことを特徴とする蓄電池状態検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32599892A JP3606283B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 蓄電池状態検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32599892A JP3606283B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 蓄電池状態検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196207A JPH06196207A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3606283B2 true JP3606283B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=18182960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32599892A Expired - Fee Related JP3606283B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 蓄電池状態検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3606283B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP32599892A patent/JP3606283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196207A (ja) | 1994-07-15 |
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