JP6270564B2 - Method for detecting battery detachment in battery charger and battery charger therefor - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリー充電装置におけるバッテリー外れ検出方法及びそのバッテリー充電装置に関し、特に、コンバイン及びトラクターなどの農作業用機械や二輪車等の車両の内燃機関の回転軸に取り付けられた磁石式交流発電機からの電力に基づいてバッテリーの充電を行うバッテリー充電装置におけるバッテリー外れ検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting battery detachment in a battery charging device and the battery charging device, and more particularly, from a magnetic AC generator attached to a rotating shaft of an internal combustion engine of a farm machine such as a combine and a tractor or a vehicle such as a motorcycle. The present invention relates to a battery detachment detection method in a battery charger that charges a battery based on the power of the battery.
内燃機関により駆動されるコンバイン及びトラクターなどの農作業用機械や二輪車等の車両は、電気的に作動する機器に電力を供給するための充電可能なバッテリーも通常有しているが、そのバッテリーへの充電は、その内燃機関により駆動される回転機構の動きを利用しているのが一般的である。特許文献1は、かかるバッテリーへの充電のための充電装置を開示している。
Agricultural machines such as combines and tractors driven by internal combustion engines and vehicles such as two-wheeled vehicles usually have a rechargeable battery for supplying power to electrically operated devices. Charging generally uses the movement of a rotating mechanism driven by the internal combustion engine.
特許文献1においては、バッテリー充電装置は、その基本構成として、車両に搭載された内燃機関により駆動されて交流電圧を発生する磁石式交流発電機(1)と、ダイオード(Du,Dv,Dw及びDx,Dy,Dz)を3相ブリッジ接続することにより構成され、発電機(1)の出力端子(1u,1v,1w)に入力端子(2u,2v,2w)が接続され、直流出力端子(2p,2n)間にバッテリー(3)が接続された整流回路(2)と、バッテリー(3)の端子電圧を検出して、その検出した端子電圧の瞬時値が設定値を越えたときに過電圧検出信号を発生する過電圧検出回路(6)と、各カソードが整流回路(2)の負極側の出力端子(2n)に共通に接続され、各アノードが整流回路(2)の入力端子(2u,2v,2w)にそれぞれ接続され、出力短絡用スイッチ素子としてのサイリスタ(Thw,Thv,Thw)と、過電圧検出回路(6)からの過電圧検出信号に応じて、各サイリスタ(Thw,Thv,Thw)のゲートに対してトリガ信号を与えるスイッチ素子トリガ回路(7)と、を備えている。かかる構成により、バッテリー(3)の端子電圧の瞬時値が、過電圧検出回路(6)で規定される設定値以上となった場合に、発電機1の出力端子間が短絡され、それにより整流回路(2)からバッテリー(3)への充電電流の供給が停止されるので、バッテリー(3)の端子電圧が設定値を越えないように調整できるようになっている。
In
加えて、特許文献1に開示されたバッテリー充電装置においては、上記設定値と比較される、バッテリー(3)に印加される直流電圧に含まれるリップル電圧が、発電機(1)の回転数等の運転状態、発電機(1)の巻線仕様、バッテリー(3)の容量、及び負荷(4)の種類等に影響されてしまうという課題を解決すべく、その特徴的な構成として、バッテリー(3)の端子電圧の平均値を抵抗(R3及びR4)、コンデンサ(C1)並びにA/D変換器(11)により検出し、その検出された平均値と比較される、上記設定値(第1の設定値)よりも低い第2の設定値を設け、その平均値が第2の設定値を越えた場合に各サイリスタ(Thw,Thv,Thw)のゲートに対してトリガ信号を与える構成(CPU(13)及びトランジスタ(TR2))を設け(段落[0038]〜[0044])、負荷(4)が接続され、発電機(1)から負荷(4)に電力を供給している定常運転時には、その第2の設定値に基づく充電電流供給オン/オフを機能させるようになっている。
In addition, in the battery charging device disclosed in
また、特許文献1に開示されたバッテリー充電装置においては、補足的な特徴として、発電機(1)の交流出力の半波の波高値にばらつきがある場合でも、上記第2の設定値に基づく充電電流供給オン/オフ機能を正常に機能させるために、CPU(13)が、発電機(1)の出力周波数よりも十分に高い周波数を有するオン指令信号を出力するように構成するが好適であるとしている(段落[0060]〜[0064])。また、内燃機関が加速状態にあるときは、第2の設定値を上げて充電電流供給がオフになるのを控える方向に構成し、一方、減速状態にあるときは、第2の設定値を下げて充電電流供給がオフになるのを促進する方向に構成することが好適であるとしている(段落[0046]〜[0051])。また、内燃機関の潤滑油の温度が所定値を超えた場合には、第2の設定値を上げることが好適であるとしている(段落[0052]、[0053])。更に、バッテリー(3)の周囲温度が低い場合には第2の設定値を上げ、高い場合には第2の設定値を下げるように構成することが好適であるとしている(段落[0054]、[0055])。
Moreover, in the battery charging device disclosed in
ところで、特許文献1に開示されたようなバッテリー充電装置においては、内燃機関の駆動を開始しても、何かの原因でバッテリーが外れているという好ましくない状況が時としてある。特に、二輪車に搭載されている場合には、そのような状況があり得る。かかるバッテリー外れの場合においても、基本的には、駆動状態において、前述のような充電過電圧を検出することにより、それを判定することができる。
By the way, in the battery charging apparatus as disclosed in
しかしながら、多くの負荷が接続されている状況においては、かかる検出機能はうまく働かない。負荷に多くの電流が流れて、バッテリーが外れているにも拘わらず、充電電圧が、過電圧の検出のための設定電圧まで電圧が上がらないからである。しかも、過電圧の検出のための設定電圧以下の電圧で脈動してしまうことがあり、それらの負荷に悪影響を与えてしまう。このように、多くの負荷が接続されている場合には、バッテリー外れが検出できないのみならず、規格外の危険な電圧の発生により、接続されている負荷が破損してしまうというような課題があった。 However, in a situation where many loads are connected, such a detection function does not work well. This is because the charging voltage does not rise to the set voltage for detecting the overvoltage even though a large amount of current flows through the load and the battery is disconnected. In addition, the pulsation may occur at a voltage lower than the set voltage for detecting overvoltage, which adversely affects those loads. Thus, when many loads are connected, there is a problem that not only battery disconnection cannot be detected but also the connected load is damaged due to generation of dangerous voltage outside the standard. there were.
本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機からの電力に基づいてバッテリーの充電を行うバッテリー充電装置において、期せずしてバッテリーが外れていても、内燃機関の駆動状態においてもそれを的確に検出して、接続されている負荷を危険な電圧から保護することができるバッテリー外れ検出方法とそのようなバッテリー充電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery charging device for charging a battery based on electric power from a magnetic AC generator driven by an internal combustion engine. Even if the battery is disconnected without being detected, it is possible to accurately detect the internal combustion engine even in the driving state, and to protect the connected load from a dangerous voltage, and such a battery. The object is to provide a charging device.
上記目的を達成するため、本発明のバッテリー外れ検出方法は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機からの電力に基づいてバッテリーの充電を行うバッテリー充電装置において、前記内燃機関の駆動状態において、周期的に所定の期間、前記磁石式交流発電機からの前記バッテリーへの電力の供給を強制的に停止し、前記所定期間内の前記バッテリーの端子電圧の減衰特性に基づいて、前記バッテリーが前記バッテリー充電装置から外れているか否かを検出することを要旨とする。 In order to achieve the above object, a battery detachment detection method according to the present invention is a battery charging device that charges a battery based on electric power from a magnetic AC generator driven by an internal combustion engine. The power supply to the battery from the magnet-type AC generator is forcibly stopped for a predetermined period periodically, and the battery is connected to the battery based on the terminal voltage attenuation characteristics within the predetermined period. The gist is to detect whether or not the battery charger is disconnected.
ここで、具体的には、前記所定の期間が経過する前に、前記バッテリーの端子電圧が、前記所定の期間の開始時の電圧から所定電圧以上減衰した場合に、前記バッテリーが前記バッテリー充電装置から外れていると判定することが好適である。 Here, specifically, when the terminal voltage of the battery is attenuated by a predetermined voltage or more from the voltage at the start of the predetermined period before the predetermined period elapses, the battery is connected to the battery charging device. It is preferable to determine that it is out of the range.
あるいは、前記所定の期間が経過する前に、前記バッテリーの端子電圧が、所定の下限電圧に達した場合に、前記バッテリーが前記バッテリー充電装置から外れていると判定することが好適である。 Alternatively, it is preferable to determine that the battery is disconnected from the battery charging device when the terminal voltage of the battery reaches a predetermined lower limit voltage before the predetermined period elapses.
また、前記所定の期間は、可変設定可能である。更に、前記内燃機関が所定の回転数以上のときに、前記各ステップを有効とすることが好ましい。 The predetermined period can be variably set. Further, it is preferable that each step is made effective when the internal combustion engine has a predetermined rotational speed or more.
また、上記目的を達成するため、本発明のバッテリー充電装置は、充電されるべきバッテリーと、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機と、前記磁石式交流発電機が生成する交流電圧に基づいて、前記バッテリーに供給するための直流電流を生成する整流回路と、前記バッテリーの端子電圧が所定の電圧に達した場合に、前記整流回路から前記バッテリーへの前記充電電流を遮断して前記バッテリーへの充電を停止させる充電停止回路と、前記バッテリーの端子電圧を逐次入力しつつ、前記内燃機関の駆動状態において、周期的に所定の期間、前記バッテリーへの充電を強制的に停止させるように前記充電停止回路に対して所定の信号を出力し、それらの所定の期間内の前記端子電圧の減衰特性に基づいて、前記バッテリーが外れているか否かを検出するマイクロコンピュータと、を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the battery charging device of the present invention is based on a battery to be charged, a magnet type AC generator driven by an internal combustion engine, and an AC voltage generated by the magnet type AC generator. A rectifier circuit for generating a direct current to be supplied to the battery, and when the terminal voltage of the battery reaches a predetermined voltage, the charging current from the rectifier circuit to the battery is interrupted to cut off the battery. A charging stop circuit for stopping charging and a terminal voltage of the battery are sequentially input, and in a driving state of the internal combustion engine, charging of the battery is forcibly stopped for a predetermined period periodically. A predetermined signal is output to the charge stop circuit, and the battery is disconnected based on the attenuation characteristics of the terminal voltage within the predetermined period. A microcomputer for detecting whether or not, and summarized in that comprises a.
このとき、前記マイクロコンピュータは、定期的に実行されるプログラムにより、前記端子電圧の取得、前記所定の期間の設定、前記所定の信号の出力、及び前記検出を行うことが典型である。 At this time, the microcomputer typically performs the acquisition of the terminal voltage, the setting of the predetermined period, the output of the predetermined signal, and the detection by a program that is periodically executed.
本発明のバッテリー充電装置におけるバッテリー外れ検出方法及びそのバッテリー充電装置によれば、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機からの電力に基づいてバッテリーの充電を行うバッテリー充電装置において、期せずしてバッテリーが外れていても、内燃機関の駆動状態においてもそれを的確に検出して、接続されている負荷を危険な電圧から保護することができる。 According to the battery detachment detection method and its battery charging apparatus in the battery charging apparatus of the present invention, in the battery charging apparatus for charging the battery based on the electric power from the magnet type AC generator driven by the internal combustion engine, Even when the battery is disconnected, it can be accurately detected even in the driving state of the internal combustion engine, and the connected load can be protected from a dangerous voltage.
本願発明の発明者は、内燃機関の駆動状態においてバッテリー外れを検出する手法を模索するなかで、充電電流の供給を強制的に停止した場合に、その後のバッテリー電圧の減衰特性に、バッテリーが正常に接続されている場合とバッテリーが外れている場合とで差があり、その減衰特性を駆動状態において逐次精査することにより、バッテリー外れが的確に検出できることを付きとめた。 The inventor of the present invention searches for a method for detecting battery disconnection in the driving state of the internal combustion engine, and when the supply of charging current is forcibly stopped, the battery is normal in the attenuation characteristic of the battery voltage thereafter. It was found that there is a difference between the case where the battery is connected and the case where the battery is disconnected, and that the battery disconnection can be detected accurately by sequentially examining the attenuation characteristics in the driving state.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明のバッテリー充電装置における一実施形態の構成を示すブロック図である。同図に示すバッテリー充電装置は、概して、車両の搭載された内燃機関(図示せず)の駆動状態や負荷(図示せず)への電力供給に応じて充放電が繰り返されるバッテリー1と、内燃機関により駆動されて三相交流電圧を発生する磁石式交流発電機2と、その磁石式交流発電機2からの交流電圧に基づきバッテリー1への充電制御の中枢を担うと共に、バッテリー1が外れているか否かの検出制御を行う充電制御回路部3と、内燃機関の運転/停止を切り替えると共に、充電制御回路部3内で必要な5V電圧を生成するための電力をバッテリー1から供給するか否かを切り替えるキースイッチ4と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a battery charging device according to the present invention. The battery charging device shown in FIG. 1 generally includes a
ここで、充電制御回路部3は、詳細には、特許文献1に示された整流回路(2)と同等の構成及び機能を有する整流回路31と、特許文献1の過電圧検出回路(6)と同等の構成及び機能を有する過電圧検出回路32と、特許文献1のスイッチ素子トリガ回路(7)と同等の構成及び機能を有し、過電圧検出回路32からの信号と、後述するマイクロコンピュータ37からの周期的強制停止信号HSに基づいて、充電停止トリガ信号を生成する充電停止トリガ信号生成回路33と、特許文献1のサイリスタ群(Thu,Thv,THw)と同等の構成及び機能を有する電圧調整回路34と、整流回路31の整流出力波形変化に基づいて、磁石式交流発電機2が1回転するごとに4つのパルスを出力するパルス生成回路35と、バッテリー1の端子電圧を、後述するマイクロコンピュータ37が取り込めるレンジに変換するための電圧変換回路36と、後に詳述するマイクロコンピュータ37と、充電制御回路部3に接続される図示しないタコメータが入力可能な矩形電圧波形を形成するための波形整形回路38と、充電制御回路部3に接続される図示しないチャージランプを駆動可能な信号を生成するためのドライバ回路39と、キースイッチ4を介してバッテリー1から供給される電力に基づいて5Vの規格電圧を生成する5V規格電圧生成回路40と、を有している。
Here, in detail, the charge
ここで、整流回路31は、磁石式交流発電機2からの三相交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリー1に充電電流を供給することにより、バッテリー1を充電する。過電圧検出回路32は、バッテリー1の端子電圧を検出して、その検出した端子電圧の瞬時値が所定の設定値を越えたときに過電圧検出信号を充電停止トリガ信号生成回路33に出力する。充電停止トリガ信号生成回路33は、過電圧検出回路32から過電圧検出信号を受けると、電圧調整回路34を構成する各サイリスタをオンするトリガ信号を与え、これにより磁石式交流発電機2の各出力端子間が短絡されるので、バッテリー1への充電電流の供給が停止され、バッテリー1の端子電圧は所定値以下に抑えられる。
Here, the
とりわけ、電圧変換回路36によりバッテリー1の端子電圧をマイクロコンピュータ37に入力可能な電圧レンジに変換された変換電圧は、マイクロコンピュータ37の第1入力ポートIN1に入力される。マイクロコンピュータ37は、その内部に、かかる変換電圧を入力して所定時間ごとに量子化してデジタル値としてサンプリングするアナログ/デジタル(A/D)コンバータ(図示せず)を有している。所定時間としては、例えば1ミリ秒である。そして、マイクロコンピュータ37の例えばCPU(Central Processing Unit、図示せず)は、A/Dコンバータからデジタル電圧値が出力されるたびに、最新の、例えば4つのデジタル電圧値から平均値(以下、「バッテリー電圧移動平均値VVA」と称す)を求め、これをバッテリー1の端子電圧の指標として獲得する。4つの最新のデジタル電圧値の平均の求め方は、例えば、4つの格納用変数を用意しておき、いわゆるFIFO方式でデジタル電圧値を順次シフトしていけばよい。ここで、このように所定数の平均値をとるのは、誤差変動(高周波成分)を吸収するためのである。なお、上記所定時間の“1ms”や、平均をとる数の“4”は、一例であり、適宜好ましい値に設定すればよい。
In particular, the converted voltage obtained by converting the terminal voltage of the
一方、マイクロコンピュータ37は、所定周期(以下、「バッテリー外れ判定処理実行周期EC」と称す)ごとに、所定時間(以下、「バッテリー外れ判定期間TP」と称す)バッテリー1への充電動作を強制的に停止するように周辺回路を制御する。これらのバッテリー外れ判定処理実行周期EC及びバッテリー外れ判定期間TPは、マイクロコンピュータ37がそれぞれ用のカウンタを設定して計数することにより、実現できる。そこで、バッテリー外れ判定期間TPにおいて充電動作を強制的に停止させる方法としては、その期間、図1に示すように、マイクロコンピュータ37の例えば第3出力ポートOUT3から充電停止トリガ信号生成回路33に対して、過電圧検出回路32が出力する過電圧検出信号と同等の信号(以下、「周期的強制停止信号HS」と称す)を出力すればよい。
On the other hand, the
そこで、バッテリー外れ判定処理実行周期ECごとにバッテリー外れ判定期間TPを設けた場合のバッテリー電圧移動平均値VVAの時間的推移を図4に示す。バッテリー外れ判定期間TPにおいては充電動作が停止されているのであるから、同図に示すように、バッテリー電圧移動平均値VVAは減衰していく曲線を呈する。ここで、本願発明の発明者は、バッテリー1が外れている場合には、当該減衰の程度が大きく(同図において、TP2が、バッテリー1が外れている状態での判定期間)、この減衰の度合いを適切な閾値をもって検証すれば、バッテリー1が外れているか否かを判定できることを見いだした。
Accordingly, FIG. 4 shows a temporal transition of the battery voltage moving average value VVA when the battery detachment determination period TP is provided for each battery detachment determination process execution cycle EC. Since the charging operation is stopped during the battery detachment determination period TP, the battery voltage moving average value VVA exhibits a decreasing curve as shown in FIG. Here, when the
ここで、バッテリー外れが発生すると、バッテリー1の端子電圧は、過電圧検出回路32で設定されている所定の設定値(過電圧判定電圧)に到達しない範囲でふら付く現象を呈する。従って、マイクロコンピュータ37内のバッテリー電圧移動平均値VVAも、バッテリー外れ時以降、図4に示すように、ふら付く波形となる。ところで、バッテリー外れ判定期間TPの始まりは、そのふら付く周期やその値とは無関係であるので、バッテリー電圧移動平均値VVAの減衰が、そのふら付きの高い値で始まったり、逆に低い値で始まったり、まちまちである。従って、本発明の実施形態においては、バッテリー電圧移動平均値VVAの減衰の程度に基づいてバッテリー1が外れていると判定する基準として、低下開始の電圧のばらつきを考慮して、以下の2つの基準を採用した。
Here, when battery detachment occurs, the terminal voltage of the
すなわち、第一には、バッテリー電圧移動平均値VVAの、バッテリー外れ判定期間TPの開始による減衰が、比較的高い値から始まった場合に対する対処である。この場合には、図5(a)に示すように、バッテリー外れ判定期間TPの開始時のバッテリー電圧移動平均値VVAを期間開始時電圧SVとした場合、バッテリー外れ判定期間TPが終了する前に、バッテリー電圧移動平均値VVAが、期間開始時電圧SVから所定量(以下、「減衰量判定電圧ACV」と称す)以上減衰した場合に、バッテリー1が外れていると判定する。同図においては、バッテリー外れ判定期間TP終了前の時刻t1において、既に減衰量判定電圧ACVだけ減衰していることを示している。
That is, the first is to cope with a case where the decay of the battery voltage moving average value VVA due to the start of the battery detachment determination period TP starts from a relatively high value. In this case, as shown in FIG. 5A, when the battery voltage moving average value VVA at the start of the battery detachment determination period TP is set to the period start voltage SV, before the battery detachment determination period TP ends. When the battery voltage moving average value VVA is attenuated by a predetermined amount (hereinafter referred to as “attenuation amount determination voltage ACV”) from the period start voltage SV, it is determined that the
また、第二には、バッテリー電圧移動平均値VVAの、バッテリー外れ判定期間TPの開始による減衰が、比較的低い値から始まった場合に対する対処である。この場合には、図5(b)に示すように、バッテリー電圧移動平均値VVAが、バッテリー外れ判定期間TPが終了する前に、所定の下限値(以下、「下限判定電圧LCV」と称す)に到達した場合に、バッテリー1が外れていると判定する。バッテリー電圧移動平均値VVAの減衰が比較的低い値から始まった場合には、減衰量判定電圧ACVだけ減衰する前に、各制御回路が正常に動作する限界電圧を下回ってしまう可能性がある。従って、この場合、各制御回路が正常に動作する限界電圧よりも少し高めの電圧として、下限判定電圧LCVを設定し、バッテリー外れ判定期間TPが終了する前に、その下限判定電圧LCVに達したら、バッテリー外れと判定するようにする。同図においては、バッテリー外れ判定期間TP終了前の時刻t2において、既に下限判定電圧LCVに到達していることを示している。
A second countermeasure is to deal with a case where the decay of the battery voltage moving average value VVA due to the start of the battery detachment determination period TP starts from a relatively low value. In this case, as shown in FIG. 5B, the battery voltage moving average value VVA has a predetermined lower limit value (hereinafter referred to as “lower limit determination voltage LCV”) before the battery removal determination period TP ends. Is reached, it is determined that the
上述の観点から、次に、減衰量判定電圧ACV、下限判定電圧LCV、及びバッテリー外れ判定期間TPの各設定の基準を説明する。そこで、バッテリー外れ発生後に見られる前述のバッテリー電圧移動平均値VVAのふら付く現象のふら付く程度、すなわち振幅は、負荷に接続される容量分(以下、「容量負荷」と称する)に依存する。具体的には、容量負荷が小さいと振幅が大きく、容量負荷が大きいと振幅が小さくなる。従って、バッテリー1が外れている状態でバッテリー外れ判定期間TPに入ったときの減衰の程度も、容量負荷が小さいときには大きくなり、逆に、容量負荷が大きいときには小さくなる。
From the above viewpoint, the criteria for setting the attenuation determination voltage ACV, the lower limit determination voltage LCV, and the battery removal determination period TP will be described next. Therefore, the degree of fluctuation of the above-described fluctuation phenomenon of the battery voltage moving average value VVA seen after occurrence of battery detachment, that is, the amplitude, depends on the capacity connected to the load (hereinafter referred to as “capacitive load”). Specifically, the amplitude is large when the capacitive load is small, and the amplitude is small when the capacitive load is large. Therefore, the degree of attenuation when entering the battery detachment determination period TP while the
ここで、負荷容量が大きれれば大きいほど減衰量が小さいので、バッテリー外れ判定期間TP内で、減衰量判定電圧ACVだけ減衰する可能性が低くなる。すなわち、バッテリー1が外れているにもかかわらず、正常にバッテリー外れが検出できない可能性が高くなる。一方、それを考慮して、バッテリー外れ判定期間TPを長くすると、正常時のバッテリー充電装置としての充電能力(バッテリー外れ判定期間TP/バッテリー外れ判定処理実行周期ECに比例)は、充電を停止する期間が長くなるため、その分落ちてしまう。更に、バッテリー外れ判定期間TPを長くした分、バッテリー外れ判定処理実行周期ECを長くすれば、充電能力の低下は防げるが、今度は、バッテリー外れ判定処理実行周期ECが長くなった分だけ、バッテリー外れを検出できるまでの時間が長くなってしまい、不安定な状態が長くなり、その分システムに与える影響が大きくなる。以上から、減衰量判定電圧ACV及びバッテリー外れ判定期間TPは、各車両(システム)で想定される負荷の容量分を考慮して、テストした結果から決定することが好ましい。また、下限判定電圧LCVとしては、前述のように、各制御回路が正常に動作する限界電圧よりも少し高めの電圧を設定する。
Here, the larger the load capacity is, the smaller the attenuation amount is. Therefore, the possibility of attenuation by the attenuation amount determination voltage ACV is reduced within the battery detachment determination period TP. That is, there is a high possibility that the battery disconnection cannot be normally detected even though the
なお、前述のように各車両(システム)に依存するが、代表的な値としては、バッテリー外れ判定処理実行周期ECは2秒であり、バッテリー外れ判定期間TP20m秒であり、従って、バッテリー外れ判定期間TP/バッテリー外れ判定処理実行周期ECは、1%である。 As described above, although depending on each vehicle (system), as a typical value, the battery detachment determination process execution cycle EC is 2 seconds and the battery detachment determination period TP20 msec. The period TP / battery removal determination process execution cycle EC is 1%.
次に、本発明の本実施形態においては、マイクロコンピュータ37は、内燃機関の回転速度が所定の回転速度(以下、「有効回転速度」と称す)以上のときに、上述のような周期的なバッテリー外れ判定期間TPを設けてのバッテリー外れ判定処理を行う。そのために、マイクロコンピュータ37は、前述のように、パルス生成回路35から、4パルスで磁石式交流発電機2の1回転に相当するパルス列を第2入力ポートIN2に受取り、それらのパルスの時間間隔から、磁石式交流発電機2の回転速度を算出し、更にそれに一定の比率(磁石式交流発電機2駆動時の減速比)を掛けたものを機関の回転速度として求める。なお、この機関の回転速度の情報は、逐次第1出力ポートOUT1から出力され、前述の波形整形回路38を介してタコメータへ送られ、機関の回転速度として表示される。
Next, in the present embodiment of the present invention, the
ここで、上述のように、内燃機関の回転速度が有効回転速度以上のときに限り、バッテリー外れ判定処理を有効にするのは、以下の理由からである。すなわち、機関に十分な回転速度があるとき、言い換えれば、磁石式交流発電機2の発電能力が十分有効であるときに、バッテリー外れになった場合、磁石式交流発電機2の出力と負荷で消費される電力が釣り合ってしまい、ふらついた電圧が負荷に掛かってしまうので、かかる事態を回避する必要があるからである。また、逆に、機関の停止時や不安定な起動時には、バッテリー外れの検出は控えて保護する必要がある。
Here, as described above, the battery detachment determination process is made effective only when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than the effective rotational speed for the following reason. That is, when the engine has a sufficient rotation speed, in other words, when the power generation capacity of the
また、図1に示すように、マイクロコンピュータ37は、付随的に、バッテリー1へ充電中か否かの状態を示すためのチャージランプに対して、ドライバ回路39を介して当該状態を表す信号を供給する。
Further, as shown in FIG. 1, the
図2は、本発明のバッテリー外れ検出方法の一実施形態におけるマイクロコンピュータ37の処理手順を示すフローチャートであり、図3は、その詳細を示すフローチャートである。以下、図4及び図5を参照しつつ、それらの図に示されたフローチャートに沿って、当該処理手順を順に説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the
図2に示したマイクロコンピュータ37の処理は、例えばタイマー割り込みを利用して定期的に実行される処理である。そこで、まず、バッテリー外れと判定されている状態であるか否かを判定する(ステップS1)。その時点で既にバッテリー外れと判定されている状態であれば(ステップS1において肯定判定)、以下のバッテリー外れ検出制御処理を行う必要はないので即座に復帰する。一方、その時点でバッテリー外れと判定されている状態でなければ(ステップS1において否定判定)、ステップS2に移行し、内燃機関のその時点での回転速度が、有効回転速度以上か否かを判定する。機関の回転速度が有効回転速度以上ではないと判定された場合には(ステップS2において否定判定)、ステップS3において制御データを初期化して復帰する。一方、機関の回転速度が有効回転速度以上であると判定された場合には(ステップS2において肯定判定)、ステップS4に移行する。なお、マイクロコンピュータ37による機関回転速度の検出方法は前述の通りであり、また、機関の回転速度が有効回転速度以上である場合に、以下のバッテリー外れ検出制御処理を有効とする理由も前述の通りである。
The process of the
ステップS4においては、バッテリー外れ判定処理実行周期ECを規定するための周期カウンタを更新(例えば+1)する。そして、次に、その時点で、バッテリー外れ判定処理実行周期ECの1周期分が終了したか否を判定する(ステップS5)。これは、上記周期カウンタが所定の値に達したか否かで判定できる。別の見方をすれば、当該バッテリー外れ検出制御処理が実行されるたびに、ステップS4で周期カウンタが更新されるのであるから、上記所定の値の可変設定によりバッテリー外れ判定処理実行周期ECの長さを可変設定できることになる。 In step S4, the cycle counter for defining the battery detachment determination process execution cycle EC is updated (for example, +1). Then, at that time, it is determined whether or not one cycle of the battery detachment determination process execution cycle EC has been completed (step S5). This can be determined by whether or not the period counter has reached a predetermined value. From another viewpoint, the cycle counter is updated in step S4 each time the battery detachment detection control process is executed. Therefore, the length of the battery detachment determination process execution cycle EC is set by the variable setting of the predetermined value. This can be variably set.
そこで、ステップS5において、バッテリー外れ判定処理実行周期ECの1周期分が終了したと判定された場合(肯定判定、図4参照)、言い換えれば、現時点が、バッテリー外れ判定処理実行周期ECの新たな始まりの開始点であると判定された場合には、ステップS6のバッテリー外れ判定期間開始処理を行う。バッテリー外れ判定期間開始処理の詳細手順を図3(a)に示す。同図を参照して、バッテリー外れ判定期間開始処理においては、まず、上記周期カウンタを初期化(例えば0クリア)する(ステップS61)。次に、その時点でのバッテリー電圧移動平均値VVAを期間開始時電圧SVとして記憶保存する(ステップS62)。次に、バッテリー外れ判定期間TP中であることを示すためのフラグをセットし(ステップS63)、更に、判定期間カウンタを初期化(例えば0クリア)する(ステップS64)。そして、バッテリー1に対する充電の停止を開始する(ステップS65)。マイクロコンピュータ37によるこの強制的充電停止は、前述の如く、マイクロコンピュータ37がその第3出力ポートOUT3から充電停止トリガ信号生成回路33に対して周期的強制停止信号HSを出力することにより行う。
Therefore, when it is determined in step S5 that one cycle of the battery detachment determination process execution cycle EC has been completed (positive determination, see FIG. 4), in other words, the current time is a new battery detachment determination process execution cycle EC. If it is determined that the start point is the start point, a battery detachment determination period start process in step S6 is performed. The detailed procedure of the battery detachment determination period start process is shown in FIG. Referring to the figure, in the battery detachment determination period start process, first, the period counter is initialized (for example, cleared to 0) (step S61). Next, the battery voltage moving average value VVA at that time is stored and saved as the period start voltage SV (step S62). Next, a flag for indicating that the battery removal determination period TP is in progress is set (step S63), and the determination period counter is initialized (for example, cleared to 0) (step S64). Then, the charging of the
一方、ステップS5において、バッテリー外れ判定処理実行周期ECの1周期分が終了していない判定された場合には、ステップS7に移行し、その時点がバッテリー外れ判定期間TP内であるか否かを判定する。この判定は、前述のバッテリー外れ判定期間TP中であることを示すためのフラグがセットされているか否か検証することにより行える。現時点がバッテリー外れ判定期間TP内ではないと判定された場合(否定判定、図4参照)には、そのまま復帰する。一方、現時点がバッテリー外れ判定期間TP内であると判定された場合(肯定判定、図4参照)には、ステップS8に移行する。 On the other hand, if it is determined in step S5 that one cycle of the battery detachment determination process execution cycle EC has not ended, the process proceeds to step S7, and whether or not the time is within the battery detachment determination period TP. judge. This determination can be made by verifying whether or not the flag for indicating that the battery removal determination period TP is in progress is set. When it is determined that the current time is not within the battery detachment determination period TP (negative determination, see FIG. 4), the process returns as it is. On the other hand, when it is determined that the current time is within the battery detachment determination period TP (positive determination, see FIG. 4), the process proceeds to step S8.
ステップS8においては、現在の(その時点での)バッテリー電圧移動平均値VVAを検出する。これはマイクロコンピュータ37が前述のように例えば1m秒ごとに算出するものを取り込んでくればよい。次に、バッテリー外れ判定期間開始時に保存した期間開始時電圧SVから、その検出した現在のバッテリー電圧移動平均値VVAを差し引くことにより、期間開始時電圧SVから減衰した分の電圧を算出する(ステップS9)。そして、その減衰分の電圧が減衰量判定電圧ACVに達したか否かを判定する(ステップS10)。減衰分の電圧が減衰量判定電圧ACVに達している場合(肯定判定、図5(a)参照)には、ステップS13のバッテリー外れ検出後処理に移行する。一方、減衰分の電圧が未だ減衰量判定電圧ACVに達していない場合(否定判定)には、ステップS11において、現在のバッテリー電圧移動平均値VVAが下限判定電圧LCVに達したか否かを判定する。現在のバッテリー電圧移動平均値VVAが下限判定電圧LCVに達している場合(肯定判定、図5(b)参照)には、ステップS13のバッテリー外れ検出後処理に移行する。一方、現在のバッテリー電圧移動平均値VVAが下限判定電圧LCVに未だ達していない場合(否定判定)には、ステップS12のバッテリー外れ判定期間終了判定処理に移行する。
In step S8, the current (current) battery voltage moving average value VVA is detected. For this, what the
ステップS12のバッテリー外れ判定期間終了判定処理の詳細手順を図3(b)に示す。同図を参照して、バッテリー外れ判定期間終了判定処理においては、まず、判定期間カウンタを更新(例えば+1)する(ステップS121)。そして、次に、その時点で、バッテリー外れ判定期間TPが終了したか否を判定する(ステップS122)。これは、上記判定期間カウンタが所定の値に達したか否かで判定できる。別の見方をすれば、ステップS7でバッテリー外れ判定期間TP内であって、バッテリー外れが検出されていない間、ステップS121で判定期間カウンタが更新されるのであるから、この所定の値の可変設定によりバッテリー外れ判定期間TPの長さを可変設定できることになる。 A detailed procedure of the battery detachment determination period end determination process in step S12 is shown in FIG. Referring to the figure, in the battery detachment determination period end determination process, first, the determination period counter is updated (for example, +1) (step S121). Then, at that time, it is determined whether or not the battery detachment determination period TP has ended (step S122). This can be determined by whether or not the determination period counter has reached a predetermined value. From another point of view, the determination period counter is updated in step S121 while it is within the battery detachment determination period TP in step S7 and no battery detachment is detected. Thus, the length of the battery detachment determination period TP can be variably set.
そこで、ステップS122において、バッテリー外れ判定期間TPが終了していない判定された場合(否定判定)には、そのまま復帰する。一方、バッテリー外れ判定期間TPが終了したと判定された場合(肯定判定、図4参照)には、次に、バッテリー外れ判定期間TP中であることを示すための前述のフラグをリセットする(ステップS123)。そして、バッテリー1の充電を再開する(ステップS124)。これは、充電停止トリガ信号生成回路33に出力していた周期的強制停止信号HSを停止すればよい。
Therefore, if it is determined in step S122 that the battery detachment determination period TP has not ended (No determination), the process directly returns. On the other hand, when it is determined that the battery detachment determination period TP has ended (affirmation determination, see FIG. 4), the above-described flag for indicating that the battery detachment determination period TP is in progress is then reset (step S123). Then, the charging of the
一方、ステップS13のバッテリー外れ検出後処理の詳細手順を図3(c)に示す。同図を参照して、バッテリー外れ判定後処理においては、まず、バッテリー外れ判定期間TP中であることを示すための前述のフラグをリセットする(ステップS131)。そして、バッテリー1の充電を以降完全に停止する(ステップS132)。
On the other hand, FIG. 3C shows a detailed procedure of the processing after battery detachment detection in step S13. Referring to the figure, in the battery detachment determination post-process, first, the aforementioned flag for indicating that the battery detachment determination period TP is in effect is reset (step S131). Then, the charging of the
以上のように、本発明のバッテリー充電装置におけるバッテリー外れ検出方法及びそのバッテリー充電装置における一実施形態によれば、期せずしてバッテリー1が外れていても、内燃機関の駆動状態においてもそれを的確に検出して、接続されている負荷を危険な電圧から保護することができる。
As described above, according to the battery detachment detection method in the battery charger of the present invention and the embodiment of the battery charger, even if the
本発明のバッテリー外れ検出方法は、コンバイン及びトラクターなどの農作業用機械や二輪車等の車両の内燃機関の回転軸に取り付けられた磁石式交流発電機からの電力に基づいてバッテリーの充電を行うバッテリー充電装置に採用できる。 The battery detachment detection method of the present invention is a battery charging method for charging a battery based on electric power from a magnet type AC generator attached to a rotating shaft of an internal combustion engine of a farm machine such as a combine and a tractor or a vehicle such as a motorcycle. Can be used in equipment.
1 バッテリー
2 磁石式交流発電機
3 充電制御回路部
31 整流回路
32 過電圧検出回路
33 充電停止トリガ信号生成回路
HS 周期的強制停止信号
34 電圧調整回路
35 パルス生成回路
36 電圧変換回路
37 マイクロコンピュータ
38 波形整形回路
39 ドライバ回路
40 5V規格電圧生成回路
4 キースイッチ
EC バッテリー外れ判定処理実行周期
TP バッテリー外れ判定期間
ACV 減衰量判定電圧
LCV 下限判定電圧
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記内燃機関の駆動状態において、周期的に所定の期間、前記磁石式交流発電機からの前記バッテリーへの電力の供給を強制的に停止し、
前記所定期間内の前記バッテリーの端子電圧の減衰特性に基づいて、前記バッテリーが前記バッテリー充電装置から外れているか否かを検出することを特徴とするバッテリー外れ検出方法。 In a battery charger for charging a battery based on electric power from a magnet type AC generator driven by an internal combustion engine,
In the driving state of the internal combustion engine, forcibly stopping the supply of power from the magnet type AC generator to the battery for a predetermined period,
A battery detachment detection method, comprising: detecting whether or not the battery is detached from the battery charging device based on an attenuation characteristic of a terminal voltage of the battery within the predetermined period.
内燃機関により駆動される磁石式交流発電機と、
前記磁石式交流発電機が生成する交流電圧に基づいて、前記バッテリーに供給するための直流電流を生成する整流回路と、
前記バッテリーの端子電圧が所定の電圧に達した場合に、前記整流回路から前記バッテリーへの前記充電電流を遮断して前記バッテリーへの充電を停止させる充電停止回路と、
前記バッテリーの端子電圧を逐次入力しつつ、前記内燃機関の駆動状態において、周期的に所定の期間、前記バッテリーへの充電を強制的に停止させるように前記充電停止回路に対して所定の信号を出力し、それらの所定の期間内の前記端子電圧の減衰特性に基づいて、前記バッテリーが外れているか否かを検出するマイクロコンピュータと、
を備えることを特徴とするバッテリー充電装置。 A battery to be charged,
A magnet type AC generator driven by an internal combustion engine;
A rectifier circuit that generates a direct current to be supplied to the battery based on an alternating voltage generated by the magnet type AC generator;
A charge stop circuit for cutting off the charging current from the rectifier circuit to the battery and stopping charging the battery when the terminal voltage of the battery reaches a predetermined voltage;
While sequentially inputting the terminal voltage of the battery, in a driving state of the internal combustion engine, a predetermined signal is sent to the charge stop circuit so as to forcibly stop charging the battery for a predetermined period. A microcomputer that outputs and detects whether or not the battery is disconnected based on the attenuation characteristics of the terminal voltage within the predetermined period;
A battery charging device comprising:
7. The microcomputer according to claim 6, wherein the microcomputer performs the acquisition of the terminal voltage, the setting of the predetermined period, the output of the predetermined signal, and the detection by a program that is periodically executed. Battery charger.
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