JP2006081394A - On-vehicle battery surveillance apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの充電状態を監視する車載バッテリ監視装置に関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle battery monitoring device that monitors a state of charge of a battery.
従来の車載バッテリ監視装置では、消費電流の増加に対応して、バッテリの保護のため、負荷への電力供給を遮断するものなどがあるが、本発明のように、バッテリの充電状態(state of charge(通称SOC))および消費電流値等に基づいてオルタネータの発電量を制御するものは、まだ知られていない。 In the conventional vehicle battery monitoring device, there is one that cuts off the power supply to the load in order to protect the battery in response to the increase in current consumption. However, as in the present invention, the state of charge of the battery (state of) It is not yet known what controls the power generation amount of the alternator based on the charge (so-called SOC)) and the current consumption value.
このため、従来の車載バッテリ監視装置では、バッテリの充電状態のレベルの高低によらず、エンジンが作動中は、一定レベルでのオルタネータの発電が行われるようになっているため、バッテリの充電状態が、バッテリ上がりの心配のない十分なレベルにあり、しかも、バッテリから負荷に供給される供給電流値が比較的小さな場合にも、エンジンが作動中である場合には、一定レベルでのオルタネータの発電が行われるため、必要以上にバッテリの充電が行われてしまい、エネルギーの無駄が生じるという問題がある。例えば、充電状態が満充電(100%)になった状態で、バッテリの充電が続けられると、発電された電力が、熱や、バッテリ電解液の分解(鉛酸電池の場合は、水の分解)に消費されるなどの無駄が生じる。 For this reason, in the conventional on-board battery monitoring device, the alternator power generation is performed at a constant level while the engine is operating, regardless of the level of the battery charge state. However, when the engine is still running even when the supply current value supplied from the battery to the load is relatively small and there is no risk of running out of the battery, the alternator at a constant level Since power generation is performed, there is a problem that the battery is charged more than necessary and energy is wasted. For example, if the battery is fully charged (100%) and the battery continues to be charged, the generated power will be decomposed into heat or battery electrolyte solution (in the case of lead-acid batteries, water is decomposed). ) Is wasted.
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、オルタネータの発電量を制御することにより、バッテリ上がりを防止しつつ、オルタネータによる無駄な発電を抑制することができる車載バッテリ監視装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has an object to provide an in-vehicle battery monitoring device capable of suppressing wasteful power generation by an alternator while controlling battery power generation by controlling the power generation amount of the alternator. To do.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える消費電力管理部とを備える。
In order to solve the above problem, in the invention of
また、請求項2の発明では、請求項1に記載の構成において、車載バッテリ監視装置は、バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部をさらに備え、前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っている状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the in-vehicle battery monitoring device further includes a current detection unit that detects a current value supplied from the battery to each load, and the power consumption management unit includes: In a state where the total supply current value detected by the current detection unit is higher than a predetermined reference value, the operation of the predetermined load is changed to a low power consumption mode when the charging state is lower than a predetermined reference level. Switch.
また、請求項3の発明では、請求項2に記載の構成において、車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部をさらに備え、前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っており、かつ前記エンジン停止検出部がエンジンの作動を検出している状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect, the in-vehicle battery monitoring device further includes an engine stop detection unit that detects engine stop, and the power consumption management unit includes the current detection unit. In a state where the detected total supply current value exceeds a predetermined reference value and the engine stop detection unit detects the operation of the engine, the predetermined supply level is less than the predetermined reference level. Switch the load operation to low power consumption mode.
また、請求項4の発明では、請求項1ないし3のいずれかに記載の構成において、前記充電状態検出部は、前記充電状態としてバッテリのSOCを検出し、前記所定の基準レベルとは、前記SOCが40%のレベルである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to third aspects, the charge state detection unit detects an SOC of the battery as the charge state, and the predetermined reference level is the The SOC is at a level of 40%.
また、請求項5の発明では、請求項1ないし4のいずれかに記載の構成において、前記所定の負荷はエアコンである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the predetermined load is an air conditioner.
また、請求項6の発明では、請求項5に記載の構成において、前記消費電力管理部が行う前記エアコンの動作を低電力消費モードに切り替えは、前記エアコンの風量を下げることである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect, switching the operation of the air conditioner performed by the power consumption management unit to the low power consumption mode is to reduce the air volume of the air conditioner.
また、好ましくは、車載バッテリ監視装置の構成において、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部と、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、前記電流検出部が検出した前記電流値が第1の基準電流値以下であり、かつ前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第1の基準レベルを上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる、あるいはゼロにする発電制御部と、を備えるのがよい。 Preferably, in the configuration of the in-vehicle battery monitoring device, the charge state detection unit that detects the charge state of the battery, the current detection unit that detects the current value supplied from the battery to each load, and the power generation amount of the alternator are adjusted. And the current value detected by the current detection unit is less than or equal to a first reference current value, and the charge state detected by the charge state detection unit exceeds a first reference level. In this case, it is preferable to include a power generation control unit that causes the power generation amount adjusting unit to suppress or reduce the power generation amount of the alternator to zero.
また、好ましくは、車載バッテリ監視装置の構成において、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、バッテリからの電力供給によって駆動する検出対象の負荷の駆動状態を検出する駆動状態検出部と、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、前記駆動状態検出部が前記検出対象の負荷が駆動停止状態であることを検出しており、かつ前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第2の基準レベルを上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる、あるいはゼロにする発電制御部と、を備えるのがよい。 Preferably, in the configuration of the in-vehicle battery monitoring device, a charge state detection unit that detects a charge state of the battery, a drive state detection unit that detects a drive state of a load to be detected that is driven by power supply from the battery, The power generation amount adjusting unit that adjusts the power generation amount of the alternator, and the driving state detecting unit detects that the load to be detected is in a driving stop state, and the charging state detected by the charging state detecting unit is A power generation control unit may be provided that causes the power generation amount adjustment unit to suppress or reduce the power generation amount of the alternator to zero when the second reference level is exceeded.
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部と、音または光の少なくともいずれか一方を出力可能である報知部と、前記エンジン停止検出部によってエンジンの停止が検出されている状態において、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第3の基準レベルを下回った場合に、前記報知部を通じて所定の報知出力を行う報知制御部と、をさらに備えるのがよい。 Preferably, the in-vehicle battery monitoring device includes an engine stop detection unit that detects engine stop, a notification unit that can output at least one of sound and light, and engine stop by the engine stop detection unit. A notification control unit that outputs a predetermined notification through the notification unit when the state of charge detected by the charge state detection unit falls below a third reference level. Is good.
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出する検出するエンジン停止検出部と、バッテリから負荷への通電路に、その通電路を遮断可能に介装された遮断部と、前記エンジン停止検出部によってエンジンの停止が検出されている状態において、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第4の基準レベルを下回った場合に、前記遮断部に前記通電路を遮断させる遮断制御部と、をさらに備えるのがよい。 Preferably, the in-vehicle battery monitoring device includes an engine stop detecting unit that detects stop of the engine, and a blocking unit that is interposed in a power path from the battery to the load so as to be able to block the power path. In a state where the engine stop is detected by the engine stop detection unit, when the state of charge detected by the charge state detection unit falls below a fourth reference level, the blocking unit blocks the current path. And a shut-off control unit.
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第5の基準レベルを下回った場合に、外部から与えらえる所定の指令に応答して低電力消費モードに切り替わる機能を有する負荷に対して、前記所定の指令を出力する消費電力管理部と、をさらに備えるのがよい。 Preferably, the in-vehicle battery monitoring device consumes low power in response to a predetermined command given from the outside when the charge state detected by the charge state detection unit falls below a fifth reference level. It is preferable to further include a power consumption management unit that outputs the predetermined command to a load having a function of switching to a mode.
また、好ましくは、前記充電状態検出部は、バッテリの電解液の比重を検出する比重センサと、その比重センサの検出結果に基づいて前記充電状態を導出する充電状態導出部とを備えているのがよい。 Preferably, the charge state detection unit includes a specific gravity sensor that detects a specific gravity of the electrolyte of the battery, and a charge state derivation unit that derives the charge state based on a detection result of the specific gravity sensor. Is good.
また、好ましくは、前記充電状態検出部は、バッテリの電解液のpHを検出するpHセンサと、そのpHセンサの検出値に基づいて前記充電状態を導出する充電状態導出部とを備えているのがよい。 Preferably, the charge state detection unit includes a pH sensor that detects a pH of the battery electrolyte, and a charge state deriving unit that derives the charge state based on a detection value of the pH sensor. Is good.
請求項1ないし6に記載の発明によれば、バッテリの充電状態の低下時における電力消費によるバッテリ上がりを防止することができる。 According to the first to sixth aspects of the invention, it is possible to prevent the battery from rising due to power consumption when the state of charge of the battery is reduced.
1.第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。この車載バッテリ監視装置は、バッテリ1の電解液の比重を検出する比重センサ3と、オルタネータ5の発電量を制御する発電量調節部7と、バッテリ1から各負荷9へ供給される供給電流値の総和を検出する電流検出部11と、光または音の少なくともいずれか一方を出力可能な報知部13と、バッテリ1から各負荷9への通電路15を導通および遮断させる遮断部17と、マイコン等によって構成される制御ユニット19とを備えている。
1. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an in-vehicle battery monitoring device according to a first embodiment of the present invention. This in-vehicle battery monitoring device includes a specific gravity sensor 3 that detects the specific gravity of the electrolyte solution of the
比重センサ3は、バッテリ1の電解液の比重を検出し、その検出した比重値を示す信号を制御ユニット19の後述する充電状態導出部19bに出力する。この比重センサ3と充電状態導出部19bとによって本発明に係る充電状態検出部が構成されている。
The specific gravity sensor 3 detects the specific gravity of the electrolyte solution of the
ここで、電解液の比重に基づいてバッテリ1のSOCを検出する際の原理を簡単に説明する。なお、ここでは、バッテリ1に鉛酸電池が用いられている場合について説明する。鉛酸電池は、電解液に硫酸水溶液(H2SO4のH20溶液)を用い、正電極に二酸化鉛(PbO2)を主成分とする電極部材を用い、負電極に鉛(Pb)を主成分とする電極部材を用いたものである。そして、放電時の反応は、
Here, the principle at the time of detecting SOC of the
であり、充電時にはその逆反応が起こる。 The reverse reaction occurs during charging.
反応式から明らかなように、放電が進行するのに伴って、電解液中の硫酸イオン(SO4 2-)を消費して、電極上に硫酸鉛(PbSO4)が析出する。バッテリ1に備えられる電池の電解液量は有限であるので、放電が進行するのに伴って、電解液中の硫酸イオンが消費され、電解液の比重が軽くなる。これより、電解液の比重より、バッテリ1に備えられる電池のSOCを見積もることができる。表1は、鉛酸電池の電解液の比重と、電池の起電力との関係を例示するものである。
As is clear from the reaction formula, as the discharge proceeds, sulfate ions (SO 4 2− ) in the electrolyte solution are consumed, and lead sulfate (PbSO 4 ) is deposited on the electrode. Since the amount of electrolyte in the battery provided in the
上記表1により、電解液の比重が大きいほど(すなわち、硫酸水溶液の濃度が高いほど)、電池の起電力が高くなる傾向にあることが分かる。ただし、あまり濃厚であると、電解液の粘性が高くなり、電解液中のイオンの輸率が低下して、起電力低下につながったり、電極の腐食が促進されて、電池の耐用年数の低下につながるため、フル充電状態(SOCが100%の状態)で、電解液の比重が1.28となるように設定されることが多い。 From Table 1 above, it can be seen that the electromotive force of the battery tends to increase as the specific gravity of the electrolytic solution increases (that is, the concentration of the sulfuric acid aqueous solution increases). However, if it is too thick, the viscosity of the electrolyte will increase, leading to a decrease in the transport number of ions in the electrolyte, leading to a decrease in electromotive force or accelerated corrosion of the electrode, resulting in a decrease in the service life of the battery. Therefore, the specific gravity of the electrolytic solution is often set to 1.28 in a fully charged state (a state where the SOC is 100%).
このように、SOCのレベルと電解液の比重とは、ほぼ比例関係にあるので、電解液の比重からSOCのレベルを見積もるのは、簡便かつ優れた方法である。ここで、SOCのレベルと電解液の比重との関係を例示すると、SOCが100%であるとき(フル充電時)には、比重が1.28となり、SOCが50%であるとき(フル充電状態から蓄積されている電気量の半分が放電された状態のとき)には、比重が1.20となるようになっている。 Thus, since the SOC level and the specific gravity of the electrolytic solution are substantially proportional, it is a simple and excellent method to estimate the SOC level from the specific gravity of the electrolytic solution. Here, exemplifying the relationship between the SOC level and the specific gravity of the electrolytic solution, when the SOC is 100% (during full charge), the specific gravity is 1.28, and when the SOC is 50% (full charge). The specific gravity is 1.20 when half the amount of electricity accumulated from the state is discharged).
発電量調節部7は、後述する制御ユニット19の発電制御部19eの制御により、オルタネータ5の発電量を制御するものであり、ここでは、オルタネータ5のフィールドコイルに流れるフィールド電流を制御することにより、オルタネータ5の発電量を制御している。例えば、エンジン21の回転数に応じた通常の発電(100%発電)が行われているときのフィールド電流を基準値として、フィールド電流がその基準値の50%に低下されると、それに伴ってオルタネータ5の発電量も50%に低下され、また、フィールド電流の供給が停止されると、オルタネータ5の発電量がゼロとなる。
The power generation
電流検出部11は、バッテリ1から各負荷9に供給される供給電流値の総量を検出し、その検出値を示す信号を制御ユニット19に出力する。
The
報知部13は、後述する制御ユニット19の報知制御部19dの制御により、音(あるいは音声)または光の少なくともいずれか一方による報知出力を行うようになっている。
The
ここで、負荷9の例としては、エアコン、夜間照明灯、オーディオユニット、ブレーキランプ等がある。これらの負荷9は、バッテリ1からの通電路15に介装されるジャンクションボックス23に接続されており、このジャンクションボックス23を介してバッテリ1からの電力が各負荷9に供給されるようになっている。
Here, examples of the
ジャンクションボックス23には、バッテリ1から各負荷9への通電路15に介装され、後述する制御ユニット19の遮断制御部19gの制御により、通電路15を導通、および遮断させる遮断部17が備えられている。
The
各負荷9の操作のための操作入力は、インストゥルメントパネル部に設けられる操作受付部25を通じて行われ、操作受付部25から入力された操作内容は、所定の信号により、ジャンクションボックス23および後述する制御ユニット19の消費電力管理部19fに与えられる。そして、その与えられた信号に基づいて、ジャンクションボックス23が、その与えられた信号に基づいて、各負荷9のオン、オフおよび制御を行う一方、消費電力管理部19fが後述する所定の管理動作を行うようになっている。
An operation input for operating each
制御ユニット19は、エンジン停止検出部19a、充電状態導出部19b、アイドルアップ指令部19c、報知制御部19d、発電制御部19e、消費電力管理部19fおよび遮断制御部19gを備えて構成されており、これらの機能要素は、実際にはマイコンによって実現されている。
The
エンジン停止検出部19aは、イグニッションスイッチ27のオン、オフを検知することにより、エンジン21の作動および停止を検知する。充電状態導出部19bは、比重センサ3からの信号が示すバッテリ1の電解液の比重値に基づいて、バッテリ1のSOCを導出する。
The engine
発電制御部19eは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の始動を検出のに応答して、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を100%発電にする旨の指令を出力した後、エンジン停止検出部19aがエンジン21の作動を検出しており、かつ電流検出部11が検出した総供給電流値が第1基準値I1(例えば、8A)を下回っている状態において、充電状態導出部19aが導出したSOCのレベルが第1レベルL1(ここでは60%)または第2レベルL2(ここでは50%)を上回っているか否かを判定し、SOCのレベルが第1レベルL1を上回っている場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電をオフする旨の指令を出力し、SOCのレベルが第2レベルL2から第1レベルL1の間である場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を50%発電にする旨の指令を出力し、SOCのレベルが第2レベルL2を下回っている場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を100%発電にする旨の指令を出力する。
The power
なお、本実施形態では、オルタネータ5の発電量を調節するための閾値として、第1および第2レベルL1,L2の2つの閾値を設けたが、2つに限らず、1つでも3つ以上でもよい。また、これに対応して、オルタネータ5の発電量を、100%,50%,0%の3段階に変化させるようにしたが、2段階に変化させてもよく、4段階以上に変化させてもよく、各段階の発電量を何%に設定するかも任意に設定可能である。 In the present embodiment, two threshold values of the first and second levels L1 and L2 are provided as threshold values for adjusting the power generation amount of the alternator 5. However, the threshold value is not limited to two, but one or three or more. But you can. Correspondingly, the power generation amount of the alternator 5 is changed in three stages of 100%, 50%, and 0%, but it may be changed in two stages or changed in four stages or more. It is also possible to arbitrarily set the percentage of power generation at each stage.
ここで、前記第1基準値I1と後述の第2の基準値I2とは、I1<I2の関係にあり、また、前記第1および第2レベルL1,L2と後述の第3レベルL3とは、L1>L2>L3の関係にある。 Here, the first reference value I1 and the second reference value I2 to be described later have a relationship of I1 <I2, and the first and second levels L1 and L2 and the third level L3 to be described later are , L1> L2> L3.
アイドルアップ指令部19cは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の作動を検出している状態において、電流検出部11が検出した総供給電流値が第2基準値I2(例えば、15A)を上回ったか否かを判定し、上回った場合には、エンジン制御ユニット29に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
Whether the total supply current value detected by the
また、アイドルアップ指令部19cは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の作動を検出しており、かつ電流検出部11が検出した総供給電流値が前記第1基準値I1を上回っている状態において、充電状態導出部19bが導出したSOCのレベルが第3レベルL3(ここでは40%)を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エンジン制御ユニット29に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。エンジン制御ユニット29は、アイドルアップ指令が与えられると、所定レベルのアイドルアップを行い、オルタネータ5での発電量を増加させる。
Further, the idle-
報知制御部19dは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の停止を検出している状態において、充電状態導出部19bが導出したSOCのレベルが第2レベルL2を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、報知部13を通じて、バッテリ1のSOCが低下している旨(あるいは、エンジン21を始動してバッテリ1の充電を行うべき旨)の音または光の少なくともいずれか一方による第1の警告出力(報知出力)を行う。
The
また、報知制御部19dは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の作動を検出しており、かつ電流検出部11が検出した総供給電流値が前記第2基準値I2を上回っている状態において、充電状態導出部19aが導出したSOCのレベルが第3レベルL3を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨の音または光の少なくともいずれか一方による第2の警告出力を行う。
In addition, the
遮断制御部19gは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の停止を検出している状態において、充電状態導出部19bが導出したSOCのレベルが第3レベルL3を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、遮断部17を遮断し、バッテリ1から電力供給を遮断し、バッテリ上がりを防止する。また、遮断制御部19gは、遮断部17を遮断させている状態で、エンジン停止検出部19aがエンジン21の始動を検出した場合には、それに応答して遮断部17を導通させる。
The
消費電力管理部19fは、エンジン停止検出部19aがエンジン21の作動を検出しており、エアコン9aが作動中であり、かつ電流検出部11が検出した総供給電流値が前記第2基準値I2を上回っている状態において、充電状態導出部19aが導出したSOCのレベルが第3レベルL3を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エアコン9aの制御を行うエアコン制御部(ここではジャンクションボックス23)に、エアコン9aの風量をローレベルに切り替える旨(低電力消費モードでエアコン9aを動作させる旨)の指令を出力する。この指令に応答して、ジャンクションボックス23は、エアコン9aの風量をローレベルに切り替える。
In the power
ここで、前記第1および第2基準値I1,I2の値の設定基準の一例を以下の表2に示す。表3は、表2に示される各負荷9のおよその消費電流値を示すものである。すなわち、各負荷9のオン、オフ状態が、表2の左欄の状態ときに、このバッテリ監視装置が表2の右欄に示す制御動作を行うように、前記第1および第2基準値I1,I2の値が設定されるようになっている。なお、表2中、アイドルアップが行われているときには、オルタネータ5は100%発電が行われる。
Here, an example of setting criteria for the values of the first and second reference values I1 and I2 is shown in Table 2 below. Table 3 shows an approximate current consumption value of each
次に、図2および図3のフローチャートを参照して、この車載バッテリ監視装置のバッテリ監視動作を説明する。 Next, the battery monitoring operation of the in-vehicle battery monitoring device will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
ステップS1で、アクセサリスイッチがオンされて、バッテリ監視装置の電源が投入されると、ステップS2に進み、エンジン停止検出部19aによるエンジン21の停止判定が行われ、エンジン21が停止している場合にはステップS3に進み、エンジン21が作動中である場合にはステップS9に進む。
When the accessory switch is turned on in step S1 and the battery monitoring device is turned on, the process proceeds to step S2 where the engine
ステップS3では、報知制御部19dによるSOCが50%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS2に戻る一方、上回っていない場合にはステップS4に進み、報知制御部19dによって、報知部13を通じて、バッテリ1のSOCが低下している旨(あるいは、エンジン21を始動してバッテリ1の充電を行うべき旨)の第1の警告出力(報知出力)が行われ、ステップS5に進む。
In step S3, it is determined whether or not the SOC is higher than 50% by the
ステップS5では、遮断制御部19gによるSOCが40%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS7に進む一方、上回っていない場合にはステップS6に進み、遮断制御部19から遮断部17へ遮断指令が出力され、バッテリ1からの電力供給が遮断されてステップS7に進む。
In step S5, it is determined whether or not the SOC is higher than 40% by the
ステップS7では、エンジン停止検出部19aによるエンジン21が始動されたか否かの判定が行われ、エンジン21が始動されていない場合には、ステップS5に戻り、エンジン21が始動されるまでステップS5〜S7の処理が繰り返される一方、エンジン21が始動された場合にはステップS8に進む。ステップS8では、その時点で、遮断部17が遮断されている場合には、遮断制御部19gによって、遮断部17の遮断状態が解除されて、ステップS9に進む。
In step S7, it is determined whether or not the
ステップS9では、発電制御部19eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5が100%発電とされて、ステップS10に進み、発電制御部19eおよびアイドルアップ指令部19cによる総供給電流値が第1基準値I1を上回っているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップS11に進む一方、上回っている場合にはステップS15に進む。
In step S9, the alternator 5 is set to 100% power generation by the power
ステップS11では、発電制御部19eによるSOCが60%を上回っているか否かの判定が行われ、60%を上回っている場合にはステップS12に進み、発電制御部19eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5の発電がオフされ、ステップS10に戻る一方、60%を下回っている場合にはステップS13に進む。
In step S11, it is determined whether or not the SOC exceeds 60% by the power
ステップS13では、発電制御部19eによるSOCが50%を上回っているか否かの判定が行われ、50%を上回っている場合にはステップS14に進み、発電制御部19eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5が50%発電に切り替えられ、ステップS10に戻る一方、50%を下回っている場合にはステップS9に戻り、オルタネータ5が100%発電に切り替えられる。
In step S13, it is determined whether or not the SOC is higher than 50% by the power
ステップS15では、アイドルアップ指令部19cによるSOCが40%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS17に進む一方、上回っていない場合にはステップS16に進み、アイドルアップ指令部19cからエンジン制御ユニット29にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップS17に進む。
In step S15, it is determined whether or not the SOC is higher than 40% by the idle up
ステップS17では、アイドルアップ指令部19c、消費電力管理部19fおよび報知制御部19dによる総供給電流値が第2基準値を上回っているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップS10に戻る一方、上回っている場合にはステップS18に進み、アイドルアップ指令部19cからエンジン制御ユニット29にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップS19に進む。なお、ステップS18,S16では、既にアイドルアップが行われている場合には、アイドルアップは行われない。
In step S17, it is determined whether or not the total supply current value exceeds the second reference value by the idle-
ステップS19では、消費電力管理部19fおよび報知制御部19dによるSOCが40%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS10に戻る一方、上回っていない場合にはステップS20に進む。
In step S19, it is determined whether or not the SOC exceeds 40% by the power
ステップS20では、エアコン9aが動作中の場合は、消費電力管理部19fによって、ジャンクションボックス23を通じてエアコン9aの風量がローレベルに切り替えられて、ステップS21に進み、報知制御部21によって、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨の第2の警告出力が行われて、ステップS10に戻る。
In step S20, when the
以上のように、本実施形態によれば、エンジン21が作動中であり、バッテリ1からの総電力供給値が第1基準値以下であり、バッテリ1のSOCが60%または50%以上である場合には、発電制御部19eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5の発電量がゼロまたは50%に抑制されるようになっているため、オルタネータ5による無駄な発電を抑制することができ、その結果、バッテリ上がりを防止しつつ、発電によるエネルギーロスを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、エンジン21が停止している状態において、バッテリ1のSOCが50%を下回った場合には、報知制御部19dによって、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨(あるいは、エンジン21を始動してバッテリ1の充電を行うべき旨)の第1の警告出力が行われるようになっているため、ユーザが、バッテリ1のSOCの低下を認識して、消費電力の抑制、あるいはエンジン21の始動によるバッテリ1の充電等の適切な対応をとることができ、エンジン21の停止中のバッテリ上がりを防止することができる。
When the SOC of the
さらに、エンジン21が停止している状態において、バッテリ1のSOCが40%を下回った場合には、遮断制御部19gによって遮断部17を通じてバッテリ1からの給電が遮断されるようになっているため、エンジン21が停止している状態での電力消費によるバッテリ上がりを確実に防止することができる。
Further, when the SOC of the
また、エンジン21が作動中であり、バッテリ1からの総電力供給値が第1基準値以下であり、かつバッテリ1のSOCが40%を下回っている場合、および、エンジン21が作動中であり、バッテリ1からの総電力供給値が第2基準値を上回っている場合には、アイドルアップ指令部19cによってアイドルアップが行われ、オルタネータ5の発電量が増加されるため、SOCの低下および消費電力の増加によるバッテリ上がりを防止することができる。
Further, when the
さらに、エンジン21が作動中であり、バッテリ1からの総電力供給値が第2基準値を上回っている状態(ここでは、アイドルアップが行われている状態)において、バッテリ1のSOCが40%を下回った場合には、消費電力管理部19fによって、ジャンクションボックス23を通じてエアコン9aの風量がローレベルに切り替えられるようになっているとともに、報知制御部19dによって、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨の第2の警告出力が行われるようになっているため、バッテリ1のSOCの低下時の電力消費によるバッテリ上がりを防止することができるとともに、ユーザがSOCの低下を認識して電力消費の抑制等の適切な対応をとることができる。
Furthermore, when the
ところで、バッテリ1の充電状態の検出方法としては、例えば、バッテリ1の出力端子間の電圧等を検出して、その検出値に基づいてSOCを導出する方法があるが、この方法では、バッテリ1から供給されている電流値の変化の影響を受け、真のバッテリ1の起電力を正確に検出することが困難であり、正確なSOCを検出することは困難である。
By the way, as a method for detecting the state of charge of the
これに対し、本実施形態によれば、バッテリ1の電解液の比重を検出し、その検出値に基づいて直接的にSOCを導出するようになっているため、バッテリ1のSOCを正確に検出することができ、バッテリ上がりを確実に防止することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the specific gravity of the electrolyte solution of the
2.第2実施形態
図4は本発明の第2実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。なお、上述の第1実施形態に係るバッテリ監視装置では、総供給電流値等に基づいてバッテリ監視を行うようにしたのに対して、本実施形態に係るバッテリ監視装置は、各負荷9の駆動状態等に基づいてバッテリ監視を行うようにした点を特徴としており、第1実施形態に係るバッテリ監視装置と対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
2. Second Embodiment FIG. 4 is a block diagram of an in-vehicle battery monitoring device according to a second embodiment of the present invention. In the battery monitoring device according to the first embodiment described above, battery monitoring is performed based on the total supply current value or the like, whereas the battery monitoring device according to the present embodiment drives each
本実施形態では、前述の電流検出部11の代わりに、各負荷9の駆動状態を検出する駆動状態検出部31hが制御ユニット31内に設けられており、制御ユニット31の各機能要素31c〜31gが、駆動状態検出部31hが検出した各負荷9の駆動状態に基づいて、それぞれ割り当てされたバッテリ監視動作を行っている。
In the present embodiment, instead of the above-described
駆動状態検出部31hには、操作受付部25から入力された各負荷9の操作のための入力内容を示す信号が、操作受付部25から入力されるようになっており、駆動状態制御部31hは、この入力信号に基づいて各負荷9の駆動状態(オン、オフ等)を検出するようになっている。
The drive
なお、制御ユニット31の機能要素のうち、エンジン停止検出部31a、充電状態導出部31bおよび遮断制御部31gの機能は、前述の制御ユニット19のエンジン停止検出部19a、充電状態導出部19bおよび遮断制御部19gの機能と同様であるため、説明を省略する。
Among the functional elements of the
発電制御部31eは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の始動を検出のに応答して、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を100%発電にする旨の指令を出力した後、エンジン停止検出部31aがエンジン21の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部31hが第1電力消費レベル以上の電力を消費する予め登録された負荷9(ここでは、エアコン9a、夜間照明灯9bおよびオーディオユニット9c(図4上にはない))のすべてがオフであることを検出している状態において、充電状態導出部31aが導出したSOCのレベルが第1レベルL1(ここでは60%)または第2レベルL2(ここでは50%)を上回っているか否かを判定し、SOCのレベルが第1レベルL1を上回っている場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電をオフする旨の指令を出力し、SOCのレベルが第2レベルL2から第1レベルL1の間である場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を50%発電にする旨の指令を出力し、SOCのレベルが第2レベルL2を下回っている場合には、発電量調節部7にオルタネータ5の発電量を100%発電にする旨の指令を出力する。
The power
なお、本実施形態では、オルタネータ5の発電量を調節するための閾値として、第1および第2レベルL1,L2の2つの閾値を設けたが、2つに限らず、1つでも3つ以上でもよい。また、これに対応して、オルタネータ5の発電量を、100%,50%,0%の3段階に変化させるようにしたが、2段階に変化させてもよく、4段階以上に変化させてもよく、各段階の発電量を何%に設定するかも任意に設定可能である。 In the present embodiment, two threshold values of the first and second levels L1 and L2 are provided as threshold values for adjusting the power generation amount of the alternator 5. However, the threshold value is not limited to two, but one or three or more. But you can. Correspondingly, the power generation amount of the alternator 5 is changed in three stages of 100%, 50%, and 0%, but it may be changed in two stages or changed in four stages or more. It is also possible to arbitrarily set the percentage of power generation at each stage.
アイドルアップ指令部31cは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部31hが前記第1電力消費レベル以上の電力を消費する負荷9のうちの少なくともいずれか一つがオンであることを検出している状態において、充電状態導出部31aが導出したSOCのレベルが第3レベルL3(ここでは40%)を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エンジン制御ユニット29に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
The idle-
また、アイドルアップ指令部31cは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の作動を検出している状態において、駆動状態検出部31hが前記第1電力消費レベルよりも大である第2電力消費レベル以上の電力を消費する予め登録された負荷9(ここではエアコン9a)のオン状態を検出しているか否かを判定し、エアコン9aがオンしている場合には、エンジン制御ユニット29に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
Further, the idle-
報知制御部31dは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の停止を検出している状態において、充電状態導出部31bが導出したSOCのレベルが第2レベルL2を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、報知部13を通じて、バッテリ1のSOCが低下している旨(あるいは、エンジン21を始動してバッテリ1の充電を行うべき旨)の音または光の少なくともいずれか一方による第1の警告出力(報知出力)を行う。
The
また、報知制御部31dは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部31hが前記第2電力消費レベル以上の電力を消費する負荷9(エアコン9a)がオンしていることを検出している状態において、充電状態導出部31aが導出したSOCのレベルが第3レベルL3を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨の音または光の少なくともいずれか一方による第2の警告出力を行う。
Further, in the
消費電力管理部31fは、エンジン停止検出部31aがエンジン21の作動を検出しており、駆動状態検出部31hがエアコン9aがオンしていることを検出している状態において、充電状態導出部31aが導出したSOCのレベルが第3レベルL3を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エアコン9aの制御を行うジャンクションボックス23に、エアコン9aの風量をローレベルに切り替える旨の指令を出力する。
The power
次に、図5および図6のフローチャートを参照して、この車載バッテリ監視装置のバッテリ監視動作を説明する。なお、図5および図6のフローチャートにおいて、ステップS1’〜S9’は、前述の図2および図3のフローチャートに係るステップS1〜S9とほぼ同様な内容であるので、ここでは説明を省略し、ステップS10’から説明を行う。 Next, the battery monitoring operation of this in-vehicle battery monitoring device will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 5 and 6, steps S1 ′ to S9 ′ have substantially the same contents as steps S1 to S9 according to the flowcharts of FIG. 2 and FIG. 3 described above. Description will be made from step S10 ′.
ステップS10’では、発電制御部31eおよびアイドルアップ指令部31cによって、駆動状態検出部31hを通じて夜間照明灯9bおよびオーディオユニット9c等の第1電力消費レベル以上の電力を消費する負荷9のうちの少なくとも一つがオンしているか否かの判定が行われ、判定結果が肯定的である場合にはステップS15’に進む一方、判定結果が否定的である場合にはステップS11’に進む。
In step S10 ′, at least one of the
ステップS11’では、発電制御部31eによるSOCが60%を上回っているか否かの判定が行われ、60%を上回っている場合にはステップS12’に進み、発電制御部31eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5の発電がオフされ、ステップS10’に戻る一方、60%を下回っている場合にはステップS13’に進む。
In step S11 ′, it is determined whether or not the SOC is over 60% by the power
ステップS13’では、発電制御部31eによるSOCが50%を上回っているか否かの判定が行われ、50%を上回っている場合にはステップS14’に進み、発電制御部31eによって、発電量調節部7を通じてオルタネータ5が50%発電に切り替えられ、ステップS10’に戻る一方、50%を下回っている場合にはステップS9’に戻り、オルタネータ5が100%発電に切り替えられる。
In step S13 ′, it is determined whether or not the SOC is higher than 50% by the power
ステップS15’では、アイドルアップ指令部31cによるSOCが40%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS17’に進む一方、上回っていない場合にはステップS16’に進み、アイドルアップ指令部31cからエンジン制御ユニット29にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップS17’に進む。
In step S15 ′, it is determined whether or not the SOC is higher than 40% by the idle-
ステップS17’では、アイドルアップ指令部31c、消費電力管理部31fおよび報知制御部31dによって、駆動状態検出部31hを通じて第2電力消費レベル以上の電力を消費する負荷9(エアコン9a)がオンしているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップS10’に戻る一方、上回っている場合にはステップS18’に進み、アイドルアップ指令部31cからエンジン制御ユニット29にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップS19’に進む。なお、ステップS18’,S16’では、既にアイドルアップが行われている場合には、アイドルアップは行われない。
In step S17 ′, the load 9 (
ステップS19’では、消費電力管理部31fおよび報知制御部31dによるSOCが40%を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップS10’に戻る一方、上回っていない場合にはステップS20’に進む。
In step S19 ′, it is determined whether or not the SOC of the power
ステップS20’では、消費電力管理部31fによって、ジャンクションボックス23を通じてエアコン9aの風量がローレベルに切り替えられて、ステップS21’に進み、報知制御部21によって、報知部13を通じてバッテリ1のSOCが低下している旨の第2の警告出力が行われて、ステップS10’に戻る。
In step S20 ′, the power
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ上がり防止しつつ、発電によるエネルギーロスを抑制することができる等の第1実施形態と同様な効果が得られる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment, such as being able to suppress energy loss due to power generation while preventing the battery from running out.
なお、上述の第2実施形態では、各負荷9のオン、オフ状態を検出してバッテリ監視を行うようにしたが、予め各負荷9に供給される供給電流を示す供給電流データを駆動状態検出部31hに記憶させておき、駆動状態検出部31hに、その供給電流データに基づき、オン状態にあるすべての負荷9によって消費されて総電流値を算出させ、その算出値に基づいてバッテリ監視を行うようにしてもよい。
In the second embodiment described above, the battery monitoring is performed by detecting the on / off state of each
また、上述の各実施形態では、比重センサ3を用いてバッテリ1の電解液の比重を検出することによりバッテリ1のSOCを導出するようにしたが、比重センサ3の代わりにpHセンサを用い、バッテリ1の電解液のpHを検出することによりバッテリ1のSOCを導出するようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the SOC of the
以下に、電解液のpHを用いたSOC導出原理を簡単に説明する。前述の数1に示される化学式(1),(2)に対応する標準電極電位E(1) 0,E(2) 0は、
E(1) 0=1.68V , E(2) 0=−0.41V
であり、鉛酸電池の標準起電力E0 は、
E= E(1) 0−E(2) 0=2.09V
である。
Hereinafter, the SOC derivation principle using the pH of the electrolytic solution will be briefly described. The standard electrode potentials E (1) 0 and E (2) 0 corresponding to the chemical formulas (1) and (2) shown in the
E (1) 0 = 1.68V, E (2) 0 = -0.41V
The standard electromotive force E 0 of the lead acid battery is
E = E (1) 0- E (2) 0 = 2.09V
It is.
実際の電池反応においては、電解液中の硫酸イオン(SO4 2-)およびオキソニウムイオン(H3O+)(以下、H+と略す)は、充放電状況に応じて変化しており、上記起電力が常時得られる訳ではない。この濃度依存性は、硫酸イオンおよびオキソニウムイオン等反応に関与する物質の活量a(物質)を用いて下記のように示される。すなわち、起電力Eは、 In an actual battery reaction, sulfate ions (SO 4 2− ) and oxonium ions (H 3 O + ) (hereinafter abbreviated as H + ) in the electrolytic solution change depending on the charge / discharge status. The above electromotive force is not always obtained. This concentration dependency is shown as follows using the activity a (substance) of a substance involved in the reaction such as sulfate ion and oxonium ion. That is, the electromotive force E is
である。大過剰に存在する水、固層の硫酸鉛、酸化鉛の活量を1とし、
a(SO4 2-)=a(H+)/2(なお、本式において”=”は、ニアリーイコールを意味する)と近似し、log(a(H+))を−pHで置き換えると、
E=E0−(3RT/F)ln4 − 2.303(3RT/F)pH
が得られる。ここで、Rは気体定数(8.314J/(K・mol)、Tは絶対温度、Fはファラデー定数(9.648×104coulomb/mol)である。また、この式では、周囲温度による起電力補正が可能なので、周囲温度に応じたSOCを求めることができるという利点がある。
It is. The activity of water, solid layer lead sulfate and lead oxide present in large excess is set to 1,
When approximating to a (SO 4 2− ) = a (H + ) / 2 (where “=” means near equal), log (a (H + )) is replaced with −pH. ,
E = E 0 − (3RT / F) ln4−2.303 (3RT / F) pH
Is obtained. Here, R is a gas constant (8.314 J / (K · mol), T is an absolute temperature, and F is a Faraday constant (9.648 × 10 4 coulomb / mol). Since the electromotive force correction is possible, there is an advantage that the SOC corresponding to the ambient temperature can be obtained.
1 バッテリ
3 比重センサ
5 オルタネータ
7 発電量調節部
9 負荷
11 電流検出部
13 報知部
15 通電路
17 遮断部
19,31 制御ユニット
19a,31a エンジン停止検出部
19b,31b 充電状態導出部
19c,31c アイドルアップ指令部
19d,31d 報知制御部
19e,31e 発電制御部
19f,31f 消費電力管理部
19g,31g 遮断制御部
27 イグニッションスイッチ
31h 駆動状態検出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える消費電力管理部と、
を備えることを特徴とする車載バッテリ監視装置。 A charge state detection unit for detecting a charge state of the battery;
A power consumption management unit that switches the operation of a predetermined load to a low power consumption mode when the charge state detected by the charge state detection unit falls below a predetermined reference level;
A vehicle-mounted battery monitoring device comprising:
バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っている状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項1に記載の車載バッテリ監視装置。 The in-vehicle battery monitoring device is
A current detection unit for detecting a current value supplied from the battery to each load;
The power consumption management unit operates the predetermined load when the state of charge is below a predetermined reference level in a state where the total supply current value detected by the current detection unit is higher than a predetermined reference value. The vehicle-mounted battery monitoring device according to claim 1, wherein the vehicle-mounted battery monitoring device is switched to a low power consumption mode.
エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っており、かつ前記エンジン停止検出部がエンジンの作動を検出している状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項2に記載の車載バッテリ監視装置。 The in-vehicle battery monitoring device is
An engine stop detector for detecting engine stop;
In the state where the total supply current value detected by the current detection unit exceeds a predetermined reference value and the engine stop detection unit detects the operation of the engine, the power consumption management unit The in-vehicle battery monitoring device according to claim 2, wherein when the predetermined level falls below a predetermined reference level, the operation of the predetermined load is switched to a low power consumption mode.
前記所定の基準レベルとは、前記SOCが40%のレベルであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車載バッテリ監視装置。 The charge state detection unit detects the SOC of the battery as the charge state,
4. The on-vehicle battery monitoring device according to claim 1, wherein the predetermined reference level is a level at which the SOC is 40%.
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