JP2005033858A - バッテリの負荷電力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置を含む負荷群に給電するバッテリの負荷状態を的確に判定し、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が電力不足で作動不能になる事態を未然に回避する。
【解決手段】ジェネレータ電流センサ１８でジェネレータ１４からバッテリ１３および負荷群１２の少なくとも一方に供給される電流を検出し、第１、第２負荷電流センサ１７ａ，１７ｂでジェネレータ１４およびバッテリ１３の少なくとも一方から負荷群１２に供給される電流を検出し、バッテリ状態監視手段１５が前記両電流の差に電圧センサ１９で検出したバッテリ１３の端子電圧を乗算することでバッテリ１３の負荷電力を算出するので、そのバッテリ１３の負荷状態を的確に把握して電力不足によりステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１が作動不能になる事態を未然に回避することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータで操舵トルクを付与する操舵装置を含む負荷群とエンジンで駆動されるジェネレータとに接続されたバッテリの負荷電力を検出するためのバッテリの負荷電力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたモータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置では、その電源であるバッテリの状態が悪化すると車輪の転舵を確実に行えなくなる可能性があるため、バッテリの負荷状態を精度良く監視してメンテナンスや交換を行う必要がある。
【０００３】
従来、かかるステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の電力供給系は、バッテリおよびジェネレータからステア・バイ・ワイヤ式操舵装置を含む負荷群に連なるラインに単一の電流センサを備えており、バッテリおよび／またはジェネレータから前記負荷群に供給される負荷電流を検出することにより、バッテリの負荷状態を判定していた。
【０００４】
また車載用の通常の鉛バッテリの劣化状態の判定は、内部インピーダンス、電解液の比重、電解液の温度等に基づいて行われているが、その作業が面倒であるばかりか、判定精度も充分なものではなかった。
【０００５】
またバッテリの寿命延長や劣化判定を行うものが、下記特許文献１および下記特許文献２により公知であり、電気自動車のバッテリの残容量を測定するものが下記特許文献３により公知である。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００２−５４２５７６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９０３２９号公報
【特許文献３】
特開平６−５４４０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の電力供給系のように、負荷群に供給される電流を単一の電流センサで検出するものでは、その電流がバッテリから供給されるものかジェネレータから供給されるものかを判別できないため、バッテリに直接出入りする電流を検出して負荷状態を的確に判定することができなかった。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操舵装置を含む負荷群に給電するバッテリの負荷状態を的確に判定し、操舵装置が電力不足で作動不能になる事態を未然に回避することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、モータで操舵トルクを付与する操舵装置を含む負荷群とエンジンで駆動されるジェネレータとに接続されたバッテリの負荷電力を検出するためのバッテリの負荷電力検出装置であって、バッテリの端子電圧を検出する電圧センサと、ジェネレータからバッテリおよび負荷群の少なくとも一方に供給される電流を検出するジェネレータ電流センサと、ジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から負荷群に供給される電流を検出する負荷電流センサと、電圧センサで検出した電圧、ジェネレータ電流センサで検出した電流および負荷電流センサで検出した電流に基づいてバッテリの負荷電力を算出するバッテリ負荷電力算出手段とを備えたことを特徴とするバッテリの負荷電力検出装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、ジェネレータ電流センサでジェネレータからバッテリおよび負荷群の少なくとも一方に供給される電流を検出し、負荷電流センサでジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から負荷群に供給される電流を検出し、バッテリ負荷電力算出手段が前記両電流の差に電圧センサで検出したバッテリの端子電圧を乗算することでバッテリの負荷電力を算出するので、そのバッテリの負荷状態を的確に把握して電力不足により操舵装置が作動不能になる事態を未然に回避することができる。
【００１１】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷電流センサは、バッテリから操舵装置に供給される電流を検出する第１負荷電流センサと、ジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から操舵装置を除く負荷群に供給される電流を検出する第２負荷電流センサとで構成され、バッテリ負荷電力算出手段は、第２負荷電流センサで検出した電流に基づいてジェネレータの発電量を制御することを特徴とするバッテリの負荷電力検出装置が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、バッテリから操舵装置に供給される電流を検出する第１負荷電流センサと、ジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から操舵装置を除く負荷群に供給される電流を検出する第２負荷電流センサとを設け、第２負荷電流センサで検出した電流に基づいてジェネレータの発電量を制御するので、消費電力が大きい操舵装置を操作する度に、ジェネレータの発電量を増減すべくエンジン回転数が頻繁に上下するのを防止することができる。
【００１３】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷電流センサは単一のセンサからなり、バッテリ負荷電力算出手段は前記負荷電流センサで検出した電流に基づいてジェネレータの発電量を制御することを特徴とするバッテリの負荷電力検出装置が提案される。
【００１４】
上記構成によれば、操舵装置に供給される電流と操舵装置を除く負荷群に供給される電流とを単一の負荷電流センサで検出するので、電流センサの個数を最小個数の抑えてコストダウンに寄与することができる。
【００１５】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記バッテリ負荷電力算出手段は、バッテリの負荷電力の積算値からバッテリの残容量を算出することを特徴とするバッテリの負荷電力検出装置が提案される。
【００１６】
上記構成によれば、バッテリ負荷電力算出手段がバッテリの負荷電力の積算値からバッテリの残容量を算出するので、そのバッテリの負荷状態を一層的確に把握して電力不足により操舵装置が作動不能になる事態を確実に回避することができる。
【００１７】
尚、実施例のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１は本発明の操舵装置に対応し、実施例のバッテリ状態監視手段１５は本発明のバッテリ負荷電力算出手段に対応し、実施例の第１、第２負荷電流センサ１７ａ，１７ｂは本発明の負荷電流センサに対応する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、自動車のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１を含む負荷群１２に電力を供給するシステムの第１実施例を示すもので、車載の１２Ｖのバッテリ１３と、エンジンにより駆動されて発電を行うジェネレータ１４と、バッテリ１３の負荷電力や残容量を監視するバッテリ状態監視手段１５と、バッテリ状態監視手段１５に接続されたランプやＬＥＤよりなる警報手段１６とを備える。
【００２０】
ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１は、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたモータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するシステムである。
【００２１】
バッテリ１３とステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１とを接続するラインＬ１には、バッテリ１３からステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１に供給される負荷電流Ｉａを検出する第１負荷電流センサ１７ａが配置される。
【００２２】
バッテリ１３およびジェネレータ１４とステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２（スタータモータ、ヘッドライト、ワイパー、エアコン、オーディオ装置、その他）とを接続するラインＬ２には、バッテリ１３および／またはジェネレータ１４からステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に供給される負荷電流Ｉｂを検出する第２負荷電流センサ１７ｂが配置される。
【００２３】
ジェネレータ１４とバッテリ１３およびステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２とを接続するラインＬ３には、ジェネレータ１４からバッテリ１３および／またはステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に供給される発電電流Ｉｃを検出するジェネレータ電流センサ１８が配置される。
【００２４】
またバッテリ１３には、その端子電圧を検出する電圧センサ１９が接続される。
【００２５】
第１負荷電流センサ１７ａ、第２負荷電流センサ１７ｂ、ジェネレータ電流センサ１８および電圧センサ１９が接続されたバッテリ状態監視手段１５は、バッテリ１３の負荷状態や残容量を算出し、その結果に応じてジェネレータ１４の発電量を制御したり、警報手段１６を作動させて警報を発したりする。
【００２６】
次に、上記構成を備えた第１実施例の作用について説明する。
【００２７】
ドライバーがステアリング操作を行ってステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１が作動するときには、バッテリ１３からステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１に給電され、その負荷電流Ｉａは第１負荷電流センサ１７ａにより検出される。またステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外のの負荷群１２が作動するときには、ジェネレータ１４が非作動中であればバッテリ１３から給電され、ジェネレータ１４が作動中であればバッテリ１３およびジェネレータ１４の両方から給電される。その際に、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に流れる負荷電流Ｉｂは第２負荷電流センサ１７ｂにより検出される。
【００２８】
更にジェネレータ電流センサ１８は、ジェネレータ１４において発電した発電電流Ｉｃを検出する。ジェネレータ１４の発電電流Ｉｃが、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に流れる負荷電流Ｉｂよりも大きい場合には、その差分の電流Ｉｃ−Ｉｂ（正値）がジェネレータ１４からバッテリ１３に充電され、逆にジェネレータ１４の発電電流Ｉｃが、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に流れる負荷電流Ｉｂよりも小さい場合には、その差分の電流Ｉｃ−Ｉｂ（負値）がバッテリ１３から放電される。従って、バッテリ１３から放電される電流の総和は、Ｉａ−（Ｉｃ−Ｉｂ）＝Ｉａ＋Ｉｂ−Ｉｃとなる。
【００２９】
例えば、Ｉａ＝１０Ａ、Ｉｂ＝２０Ａ、Ｉｃ＝３０Ａの場合には、Ｉａ＋Ｉｂ−Ｉｃ＝０Ａとなり、ジェネレータ１４の発電電流Ｉｃ＝３０Ａのうち、２０Ａが負荷電流Ｉｂとしてステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に供給され、残りの１０Ａがそのままバッテリ１３を経由して負荷電流Ｉａとしてステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１に供給される。
【００３０】
バッテリ状態監視手段１５は、バッテリ１３から放電される電流Ｉａ＋Ｉｂ−Ｉｃと、電圧センサ１９で検出したバッテリ１３の端子電圧とを乗算することで、バッテリ１３の負荷電力を算出する。この負荷電力が正値の場合はバッテリ１３が放電して残容量が減少することになり、負値の場合はバッテリ１３が充電されて残容量が増加することになる。そして前記バッテリ１３の負荷電力を時間で積算した値を、バッテリ１３のフル充電時の容量から減算することで残容量を算出することができる。
【００３１】
バッテリ状態監視手段１５は、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１以外の負荷群１２に供給される負荷電流Ｉｂに基づいてジェネレータ１４の発電量を制御し、これによりバッテリ１３の放電量および充電量がバランスするように制御する。このとき、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１に供給される負荷電流Ｉａを考慮しないのは、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１は消費電力が大きく、かつ作動および停止を短い時間間隔で繰り返しているため、その負荷電流Ｉａに基づいてジェネレータ１４の発電量を制御すると、ジェネレータ１４を駆動するエンジンＥの回転数がのべつ変動するからである。
【００３２】
以上のように、ジェネレータ電流センサ１８で検出したジェネレータ１４からバッテリ１３および／または負荷群１２に供給される発電電流Ｉｃと、第１、第２負荷電流センサ１７ａ，１７ｂで検出したジェネレータ１４および／またはバッテリ１３から負荷群１２に供給される負荷電流Ｉａ，Ｉｂと、電圧センサ１９で検出したバッテリ１３の端子電圧とに基づいて、バッテリ状態監視手段１５がバッテリ１３の負荷電力を算出するので、そのバッテリ１３の残容量を含む放電状態を的確に把握することができる。そしてバッテリ１３の残容量が閾値未満に減少した場合には、警報手段１６を作動させてドライバーに警報を発することにより、電力不足によりステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１が作動不能になる事態を未然に回避することができる。
【００３３】
次に、図２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。第２実施例において、第１実施例の構成要素に対応する構成要素に第１実施例と同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する。
【００３４】
第２実施例は、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１を含む全ての負荷群１２がバッテリ１１および／またはジェネレータ１４から給電されるようになっており、負荷群１２の全体に対して単一の負荷電流センサ１７が設けられている。
【００３５】
従って、例えば負荷電流センサ１７で検出される負荷電流をＩｄ＝２０Ａとし、ジェネレータ電流センサ１８で検出される発電電流をＩｃ＝３０Ａとしたとき、その差分の電流Ｉｃ−Ｉｄ＝１０Ａがジェネレータ１４からバッテリ１３に充電されることになる。逆に、負荷電流センサ１７で検出される負荷電流をＩｄ＝３０Ａとし、ジェネレータ電流センサ１８で検出される発電電流をＩｃ＝２０Ａとしたとき、その差分の電流Ｉｃ−Ｉｄ＝−１０Ａがバッテリ１３から負荷群１２に放電されることになる。
【００３６】
しかして、この第２実施例によっても、バッテリ状態監視手段１５は、バッテリ１３から放電される電流Ｉｄ−Ｉｃと、電圧センサ１９で検出したバッテリ１３の端子電圧とを乗算することで、バッテリ１３の負荷電力を算出する。この負荷電力が正値の場合はバッテリ１３が放電して残容量が減少することになり、負値の場合はバッテリ１３が充電されて残容量が増加することになる。そして前記バッテリ１３の負荷電力を時間で積算した値を、バッテリ１３のフル充電時の容量から減算することで残容量を算出することができる。
【００３７】
この第２実施例によれば、上述した第１実施例の作用効果に加えて、電流センサの個数を第１実施例の３個から２個に減少させてコストダウンできるという、更なる作用効果を達成することができる。但し、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１を含む負荷群１２に供給される負荷電流Ｉｂに基づいてジェネレータ１４の発電量を制御すると、消費電力が大きく、かつ作動および停止を短い時間間隔で繰り返すステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１の影響で、ジェネレータ１４を駆動するエンジンＥの回転数の変動量は大きくなる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３９】
例えば、実施例では操舵装置としてステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続が絶たれたステア・バイ・ワイヤ式操舵装置１１を例示したが、本発明の操舵装置はアシスト力の大きい電動パワーステアリング装置であっても良い。なぜならば、かかる電動パワーステアリング装置が機能を停止すると、ドライバーの腕力だけで操舵を継続するのが困難になるからである。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ジェネレータ電流センサでジェネレータからバッテリおよび負荷群の少なくとも一方に供給される電流を検出し、負荷電流センサでジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から負荷群に供給される電流を検出し、バッテリ負荷電力算出手段が前記両電流の差に電圧センサで検出したバッテリの端子電圧を乗算することでバッテリの負荷電力を算出するので、そのバッテリの負荷状態を的確に把握して電力不足により操舵装置が作動不能になる事態を未然に回避することができる。
【００４１】
また請求項２に記載された発明によれば、バッテリから操舵装置に供給される電流を検出する第１負荷電流センサと、ジェネレータおよびバッテリの少なくとも一方から操舵装置を除く負荷群に供給される電流を検出する第２負荷電流センサとを設け、第２負荷電流センサで検出した電流に基づいてジェネレータの発電量を制御するので、消費電力が大きい操舵装置を操作する度に、ジェネレータの発電量を増減すべくエンジン回転数が頻繁に上下するのを防止することができる。
【００４２】
また請求項３に記載された発明によれば、操舵装置に供給される電流と操舵装置を除く負荷群に供給される電流とを単一の負荷電流センサで検出するので、電流センサの個数を最小個数の抑えてコストダウンに寄与することができる。
【００４３】
また請求項４に記載された発明によれば、バッテリ負荷電力算出手段がバッテリの負荷電力の積算値からバッテリの残容量を算出するので、そのバッテリの負荷状態を一層的確に把握して電力不足により操舵装置が作動不能になる事態を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るバッテリの負荷電力検出装置のブロック図
【図２】第２実施例に係るバッテリの負荷電力検出装置のブロック図
【符号の説明】
１１ ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置（操舵装置）
１２ 負荷群
１３ バッテリ
１４ ジェネレータ
１５ バッテリ状態監視手段（バッテリ負荷電力算出手段）
１７ 負荷電流センサ
１７ａ 第１負荷電流センサ（負荷電流センサ）
１７ｂ 第２負荷電流センサ（負荷電流センサ）
１８ ジェネレータ電流センサ
１９ 電圧センサ

Claims (4)

1. モータで操舵トルクを付与する操舵装置（１１）を含む負荷群（１２）とエンジンで駆動されるジェネレータ（１４）とに接続されたバッテリ（１３）の負荷電力を検出するためのバッテリの負荷電力検出装置であって、
   バッテリ（１３）の端子電圧を検出する電圧センサ（１９）と、
   ジェネレータ（１４）からバッテリ（１３）および負荷群（１２）の少なくとも一方に供給される電流を検出するジェネレータ電流センサ（１８）と、
   ジェネレータ（１４）およびバッテリ（１３）の少なくとも一方から負荷群（１２）に供給される電流を検出する負荷電流センサ（１７，１７ａ，１７ｂ）と、
   電圧センサ（１９）で検出した電圧、ジェネレータ電流センサ（１８）で検出した電流および負荷電流センサ（１７，１７ａ，１７ｂ）で検出した電流に基づいてバッテリ（１３）の負荷電力を算出するバッテリ負荷電力算出手段（１５）と、
   を備えたことを特徴とするバッテリの負荷電力検出装置。
2. 前記負荷電流センサ（１７ａ，１７ｂ）は、バッテリ（１３）から操舵装置（１１）に供給される電流を検出する第１負荷電流センサ（１７ａ）と、ジェネレータ（１４）およびバッテリ（１３）の少なくとも一方から操舵装置（１１）を除く負荷群（１２）に供給される電流を検出する第２負荷電流センサ（１７ｂ）とで構成され、バッテリ負荷電力算出手段（１５）は、第２負荷電流センサ（１７ｂ）で検出した電流に基づいてジェネレータ（１４）の発電量を制御することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリの負荷電力検出装置。
3. 前記負荷電流センサ（１７）は単一のセンサからなり、バッテリ負荷電力算出手段（１５）は前記負荷電流センサ（１７）で検出した電流に基づいてジェネレータ（１４）の発電量を制御することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリの負荷電力検出装置。
4. 前記バッテリ負荷電力算出手段（１５）は、バッテリ（１３）の負荷電力の積算値からバッテリ（１３）の残容量を算出することを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のバッテリの負荷電力検出装置。

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