JP2002272012A - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】通常の車両運転時において充電系の異常検出を
可能とし、且つその異常検出の精度を向上させること。 【解決手段】車両には、エンジン１とトランスミッショ
ン２とオルタネータ３とが搭載されており、これらの駆
動はＥＣＵ４により制御される。バッテリ５からの電源
ラインには電流センサ７が設けられており、この電流セ
ンサ７の検出信号は逐次ＥＣＵ４に入力される。ＥＣＵ
４は、電流センサ７の検出値からバッテリ５が充電又は
放電の何れの状態にあるかを推測し、オルタネータ３に
よる発電の目標電圧を算出する。また、ＥＣＵ４は、そ
の時々の目標電圧が高いほど異常判定値がバッテリ放電
側の値として大きくなるよう異常判定領域を設定し、電
流センサ７により検出した電流値が異常判定領域にあれ
ば、バッテリ５及び電流センサ７からなる充電系での異
常発生の旨を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ充電又は
放電の状態に基づいてオルタネータによる発電の目標電
圧を設定する車両発電制御に関し、特にバッテリ及び電
流センサからなる充電系の異常検出を実施する車両用電
子制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にエンジンを動力源とする車両で
は、バッテリ充電やその他の電力を供給するためのオル
タネータが設けられ、その発電電圧の目標値は固定値
（例えば１３．８Ｖ）に設定されていた。よって、バッ
テリが満充電（充電量＝１００％）にある場合でもオル
タネータは所定の発電を行う。そのため、エンジンに無
駄な負荷をかけることになり、燃費の悪化を招いてい
た。そこで、バッテリの充電量や電気負荷等による放電
状態に応じてオルタネータの目標電圧を切り替えること
で、その都度のオルタネータによる発電量を可変に設定
したり、必要に応じてオルタネータによる発電を停止さ
せたりする車両発電制御が考えられる。これにより、エ
ンジンの燃費を向上させることが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した通り目標電圧
を切り替える車両発電制御では、過剰な発電が規制され
ることから、バッテリが劣化して充電特性が悪化すると
バッテリ上がりが生じやすくなる可能性がある。また、
バッテリ充電又は放電の状態を検出するために電流セン
サが用いられており、その電流センサが劣化して目標電
圧の設定を誤ると、やはりバッテリ上がりの可能性が生
じる。

【０００４】それ故に、バッテリや電流センサからなる
充電系の異常検出を随時行う必要があり、その一例とし
て、オルタネータによるバッテリ充電の状態下におい
て、その時の電流センサによる電流検出値から異常検出
を行うことが考えられる。つまり、車両運転時には、オ
ルタネータによるバッテリ充電が行われるのと同時に電
気負荷等によるバッテリ放電も併せて行われる。この場
合、バッテリが劣化していない正常時には、バッテリが
過放電に陥ることはなく電流センサの電流検出値は常に
正常判定領域に入るが、バッテリ劣化時には、バッテリ
過放電が生じて電流検出値が異常判定領域に突入する。
従って、電流検出値が正常判定領域又は異常判定領域の
何れにあるかにより異常検出が可能となる。

【０００５】しかしながら、上記の如くオルタネータに
よる発電の目標電圧が変更されるとなると、目標電圧の
変更に伴い電流センサによる電流検出値の変動幅が変わ
り、異常の誤判定を招くおそれが生ずる。例えば、電気
負荷の増加に伴い目標電圧が高くなった場合に、本来正
常であるのに異常と誤判定される事態が生じることが考
えられる。

【０００６】一方、特開２０００−２７０４０８号公報
に開示された技術では、所定の外部スイッチにより通常
の運転状態から診断モードへの切り替えを行い、バッテ
リの電圧−電流特性に基づいてバッテリ劣化を検出して
いる。ところがこの技術では、診断モードを通常の運転
状態とは別に設けておき、その診断モードにおいてバッ
テリを一旦満充電にした後、該バッテリの放電特性から
劣化を検出する。そのため、通常の車両運転状態では劣
化検出を実施することができないという問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、通常の車両運転
時において充電系の異常検出を可能とし、且つその異常
検出の精度を向上させることができる車両用電子制御装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、バッテリ充電又は放電の状態に基づきオルタネータ
による発電の目標電圧が設定されると共に必要に応じて
該オルタネータによる発電が停止される。また特に、そ
の時々の目標電圧が高いほど異常判定値がバッテリ放電
側の値として大きくなるよう異常判定領域が設定される
（設定手段）。更に、電流センサにより検出した電流値
が前記異常判定領域にあれば、バッテリ及び電流センサ
からなる充電系での異常発生の旨が判定される（異常判
定手段）。

【０００９】要するに、オルタネータによる発電の目標
電圧は、概ね電気負荷等の外的要因によるバッテリ消費
の度合に応じて設定され、該目標電圧が大小変化するこ
とは、バッテリ放電側で変化する電流値の変動幅が大き
くなることを意味する。この場合、目標電圧が高くなる
ほど正常判定領域を拡げるようにする。図４で説明すれ
ば、縦軸（異常判定値）のマイナス符号の領域がバッテ
リ放電側（バッテリから流れ出す側）の電流値を示し、
この領域で正常判定領域と異常判定領域が図示の如く設
定される。これにより、電気負荷の増加に伴い目標電圧
が高くなった場合に、本来正常であるのに異常と誤判定
される等の不具合が防止できる。また本発明では、診断
モードを別途設定する従来技術（特開２０００−２７０
４０８号公報）とは異なり、車両運転時における異常検
出が可能となり、実用上好ましい異常検出が実現でき
る。その結果、通常の車両運転時において充電系の異常
検出を可能とし、且つその異常検出の精度を向上させる
といった本発明の目的が達せられる。

【００１０】また、請求項２に記載したように、前記設
定手段は、電気負荷が増加するほど異常判定値がバッテ
リ放電側の値として大きくなるよう異常判定領域を設定
する構成としても良い。つまり、上記請求項１の発明で
は、その時々の目標電圧が高いか低いかにより異常判定
領域を設定したが、請求項２の発明では、これに代え
て、電気負荷が増加するかどうかにより異常判定領域を
設定する。この場合にも、請求項１と同様の効果が得ら
れる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、車両の運転状
態に基づいてオルタネータによるバッテリ充電の状態に
あるか否かを判定する運転モード判定手段を更に備え、
バッテリ充電の状態にあると判定されることを条件に、
前記異常判定手段による異常判定を実施する。この場
合、異常検出の信頼性がより一層向上する。なお、「オ
ルタネータによるバッテリ充電の状態」とは、オルタネ
ータによる発電状態と言い換えることも可能である。

【００１２】請求項４に記載の発明では、前記異常判定
手段により異常発生の旨が判定された場合、オルタネー
タによる発電の目標電圧を最大値に設定する。これは一
種のフェールセーフ処理であり、異常発生後にも車両走
行に必要な電力が確保できるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。図１は、車両におけ
る充電制御システムの概要を示すブロック図である。図
１において、車両には、エンジン１とトランスミッショ
ン２とオルタネータ３とが搭載されており、これらの駆
動はＥＣＵ（電子制御ユニット）４により制御される。
この場合、オルタネータ３は、エンジン１を動力源とし
て駆動され、電気負荷６等へ必要な電力を供給すると共
にバッテリ５を充電する。ＥＣＵ４は、エンジン１及び
トランスミッション２からスロットル開度（エンジン負
荷）、エンジン回転数、車速等の各種信号を取り込み、
エンジン１の点火制御や燃料噴射制御を実施すると共に
トランスミッション２の変速制御を実施する。

【００１４】また、バッテリ５からの電源ラインには電
流センサ７が設けられており、この電流センサ７の検出
信号は逐次ＥＣＵ４に入力される。電流センサ７によれ
ば、オルタネータ３によるバッテリ充電時などバッテリ
５に電流が流れ込む場合には電流検出値として正の値が
検出され、電気負荷６の駆動によるバッテリ放電時など
バッテリ５から電流が流れ出す場合には電流検出値とし
て負の値が検出される。ＥＣＵ４は、電流センサ７の検
出値からバッテリ５が充電又は放電の何れの状態にある
かを推測し、オルタネータ３による発電の目標電圧を算
出する。そして、前記算出した目標電圧に基づいてオル
タネータ３による発電を制御する。これにより、オルタ
ネータ３の発電が必要量だけ適宜実施され、場合によっ
ては該オルタネータ３の発電が停止される。

【００１５】次に、ＥＣＵ４によるバッテリ充電制御の
概要を説明する。図２はバッテリ充電の制御手順を示す
フローチャートであり、この処理はＥＣＵ４により所定
周期（例えば３２ｍｓ）毎に実施される。

【００１６】図２において、先ずステップ１０１では、
エンジン１やトランスミッション２から取り込んだ各種
信号に基づいて今現在の車両の運転モードを判定する。
この場合、例えば加速、減速、定常走行、アイドル等の
何れの運転モードであるかが判定される。

【００１７】続くステップ１０２では、今現在の運転モ
ードが加速であるか否かを判別し、ＹＥＳであればステ
ップ１０７に進み、エンジン負荷を低減すべく放電制御
を実施する。具体的には、オルタネータ３による発電の
目標電圧を通常時の１３．８Ｖよりも低くし、例えば１
１Ｖとする。これにより、概ねオルタネータ３による発
電が不要となり、バッテリ５による放電だけが行われる
ようになる。

【００１８】また、ステップ１０２がＮＯの場合にはス
テップ１０３に進み、電気負荷信号等に基づき電気負荷
が大きい状態であるか否かを判別する。そして、ヘッド
ライトやリアデフォッガ等、複数の電気負荷がオンされ
る場合などには、バッテリ５の消費電流が大きいと予測
されるためステップ１０６に進み、強制充電制御を実施
する。具体的には、オルタネータ３による発電の目標電
圧を通常時の１３．８Ｖよりも高くし、例えば１４．５
Ｖとする。これにより、オルタネータ３による発電が強
制的に行われ、バッテリ５の過度の放電が防止される。

【００１９】ステップ１０２，１０３が共にＮＯの場合
には、オルタネータ３によるバッテリ充電の状態（但
し、強制充電制御を除く状態）にあると推測され、フィ
ードバック制御によりオルタネータ３の発電が制御され
る。つまり、ステップ１０４では、電流センサ７の検出
値に応じてオルタネータ３の目標電圧をその都度設定
し、バッテリ電圧が目標電圧になるようオルタネータ３
の発電を制御する。その後、ステップ１０５では、後述
する図３の手順に従いバッテリ充電系の異常検出処理を
実施する。

【００２０】図３は、バッテリ充電系の異常検出処理を
示すフローチャートである。図３において、先ずステッ
プ２０１では、その時々の目標電圧に応じて電流センサ
７の異常判定値Ｋａを算出する。このとき、異常判定値
Ｋａは、例えば図４の関係を用いて算出される。図４に
よれば、異常判定値Ｋａを境に正常判定領域と異常判定
領域とが設定されており、目標電圧が高いほど、異常判
定値Ｋａは負側の大きな値（バッテリ放電側で大きな
値）となっている。つまり、目標電圧が高いほど、正常
判定領域が拡張されるようになっている。

【００２１】要するに、オルタネータ３による発電の目
標電圧は電気負荷等の外的要因を反映して設定され、言
い換えれば目標電圧が低いことは電気負荷による電力消
費が比較的少なく、逆に目標電圧が高いことは電気負荷
による電力消費が比較的多いことを意味する。この場
合、目標電圧が低いと、バッテリ５から流れ出す電流値
（負側の電流値）として許容される最大値は小さく、目
標電圧が高くなるとそれに伴い、同じくバッテリ５から
流れ出す電流値（負側の電流値）として許容される最大
値が大きくなる。従って、これらの電流値の変化要因に
より正常判定領域と異常判定領域とが設定されるように
なっている。

【００２２】その後、ステップ２０２では、電流センサ
７による電流検出値（センサ出力）が異常判定値Ｋａよ
りも小さいか否かを判別する。電流センサ７による電流
検出値が異常判定値Ｋａ以上である場合は、当該検出値
が正常判定領域あり、バッテリ劣化等に起因する過放電
が行われていないと判断できる。そのため、ステップ２
０３に進み、異常検出カウンタＴ１を初期化する。

【００２３】一方、電流センサ７による電流検出値が異
常判定値Ｋａよりも小さい場合は、該検出値が異常判定
領域あり、バッテリ劣化等に起因する過放電が行われて
いると判断できる。そのため、ステップ２０４に進む。
そして、異常状態のまま所定時間Ｔ１が経過した時点で
異常発生の旨を判定する（ステップ２０５）。最後にス
テップ２０６では、フェールセーフ処理としてオルタネ
ータ３による発電の目標電圧を最大値に設定し直す。こ
れにより、バッテリ充電系の異常発生後において車両走
行に必要な電力が確保できるようになる。

【００２４】なお本実施の形態では、図２のステップ１
０１〜１０３が「運転モード判定手段」に、図３のステ
ップ２０１が「設定手段」に、同ステップ２０２，２０
５が「異常判定手段」にそれぞれ相当する。

【００２５】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。オルタネータ３による発電の目
標電圧が高いほど異常判定値Ｋａがバッテリ放電側の値
として大きくなるよう異常判定領域を設定したので、電
気負荷の増加に伴い目標電圧が高くなった場合に、本来
正常であるのに異常と誤判定される等の不具合が防止で
きる。また本実施の形態では、診断モードを別途設定す
る従来技術（特開２０００−２７０４０８号公報）とは
異なり、車両運転時における異常検出が可能となり、実
用上好ましい異常検出が実現できる。その結果、通常の
車両運転時においてバッテリ充電系の異常検出を可能と
し、且つその異常検出の精度を向上させるといった本発
明の目的が達せられる。

【００２６】オルタネータ３によるバッテリ充電の状態
にあることを判定し、その条件下でバッテリ充電系の異
常判定を実施するため、異常検出の信頼性がより一層向
上する。

【００２７】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。図４の関係において、電気負荷が増加する
ほど異常判定値Ｋａが負側の値（バッテリ放電側の値）
として大きくなるよう異常判定領域を設定する構成とし
ても良い。つまり、上記実施の形態では、その時々の目
標電圧が高いか低いかにより異常判定領域（異常判定値
Ｋａ）を設定したが、これに代えて、電気負荷が増加す
るかどうかにより異常判定領域（異常判定値Ｋａ）を設
定する。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果が
得られる。

【００２８】上記実施の形態では、車両の運転状態に基
づいてオルタネータ３によるバッテリ充電の状態にある
か否かを判定し、バッテリ充電の状態にあることを条件
にバッテリ充電系の異常判定を実施したが、これを以下
のように変更する。例えば、ＥＣＵ４からオルタネータ
３への出力に基づいてバッテリ充電の状態（すなわちオ
ルタネータによる発電状態）にあるか否かを判定し、バ
ッテリ充電の状態にあることを条件にバッテリ充電系の
異常判定を実施する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における車両システムの概要
を示す構成図。

【図２】バッテリ充電の制御手順を示すフローチャー
ト。

【図３】異常検出手順を示すフローチャート。

【図４】異常判定値を設定するための関係図。

【符号の説明】

１…エンジン、３…オルタネータ、４…ＥＣＵ、５…バ
ッテリ、６…電気負荷、７…電流センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリ充電又は放電の状態に基づきオル
   タネータによる発電の目標電圧を設定すると共に必要に
   応じて該オルタネータによる発電を停止させるようにし
   た車両用電子制御装置において、 バッテリからの電源ラインに設けられ、バッテリ充電又
   は放電時における電流値を検出する電流センサと、 その時々の目標電圧が高いほど異常判定値がバッテリ放
   電側の値として大きくなるよう異常判定領域を設定する
   設定手段と、 電流センサにより検出した電流値が前記異常判定領域に
   あれば、バッテリ及び電流センサからなる充電系での異
   常発生の旨を判定する異常判定手段と、を備えることを
   特徴とする車両用電子制御装置。
2. 【請求項２】前記設定手段は、電気負荷が増加するほど
   異常判定値がバッテリ放電側の値として大きくなるよう
   異常判定領域を設定する請求項１に記載の車載用電子制
   御装置。
3. 【請求項３】車両の運転状態に基づいてオルタネータに
   よるバッテリ充電の状態にあるか否かを判定する運転モ
   ード判定手段を更に備え、バッテリ充電の状態にあると
   判定されることを条件に、前記異常判定手段による異常
   判定を実施する請求項１又は２に記載の車載用電子制御
   装置。
4. 【請求項４】前記異常判定手段により異常発生の旨が判
   定された場合、オルタネータによる発電の目標電圧を最
   大値に設定する請求項１〜３の何れかに記載の車両用電
   子制御装置。