JP2006240570A - 車両用電源診断装置及びステアリングアシスト機構付き車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリオープン状態における電力消費を抑えることができる車両用電源診断装置を提供する。
【解決手段】 ステアリングアシストモータ８２への供給電圧の変動を検出する電圧変動検出部９３ａと、該電圧変動検出部９３ａの検出結果に基づきバッテリオープン状態を判定するバッテリオープン判定部９３ｂと、該バッテリオープン判定部９３ｂの判定結果に基づきステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する電力供給停止部９３ｃとを備え、前記供給電圧が所定の上限値と下限値との間の変動幅を超えて変動すると共に該変動が所定の条件を満たした場合には、バッテリオープン状態であると判定してステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、二次電池及びオルタネータから電力負荷部品に電力を供給する車両の電源診断装置及びステアリングアシスト機構付き車両に関する。

従来、バッテリの端子電圧値及び放電電流値に基づき、該バッテリの異常又は劣化診断を行う車両用電源判断装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２０６２１５号公報

ところで、バッテリの電圧が弱まったり、バッテリ端子からターミナルが外れたりする等、該バッテリからの各種電装部品への供給電圧が不足するあるいは途絶える所謂バッテリオープン状態になった場合には、バッテリからの電圧にオルタネータからの電圧が上乗せされた状態で、あるいはオルタネータからの電圧のみとなった状態で、各種電装部品への電力供給がなされる。このとき、当該車両が電動パワーステアリング等の比較的大電力を要する電力負荷部品を備えている場合には、該部品の作動に要する電力消費が大き過ぎて好ましくないため、このような点の改善が要望されている。
そこでこの発明は、バッテリオープン状態における電力消費を抑えることができる車両用電源診断装置及びステアリングアシスト機構付き車両を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、オルタネータ（例えば実施例のオルタネータ９５）の発電電力を二次電池（例えば実施例のバッテリ９４）に供給し、該二次電池から所定の電力負荷部品（例えば実施例のステアリングアシストモータ８２）に電力を供給する車両（例えば実施例の鞍乗り型四輪車１）の電源診断装置において、前記電力負荷部品への供給電圧の変動を検出する電圧変動検出手段（例えば実施例の電圧変動検出部９３ａ）と、該電圧変動検出手段の検出結果に基づきバッテリオープン状態を判定するバッテリオープン判定手段（例えば実施例のバッテリオープン判定部９３ｂ）と、該バッテリオープン判定手段の判定結果に基づき前記電力負荷部品への電力供給を停止する電力供給停止手段（例えば実施例の電力供給停止部９３ｃ）とを備え、前記バッテリオープン判定手段は、前記供給電圧が所定の上限値と下限値との間の変動幅を超えて変動すると共に該変動が所定の条件を満たした場合にバッテリオープン状態であると判定し、前記電力供給停止手段は、バッテリオープン状態であると判定されたときに前記電力負荷部品への電力供給を停止することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記所定の条件は、前記供給電圧が前記変動幅を超えていた時間が所定時間以上続いたときに満たされることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記所定の条件は、前記供給電圧が前記変動幅を超えた回数が所定回数以上となったときに満たされることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記電力負荷部品がステアリングアシストモータであることを特徴とする。

上記構成によれば、車両におけるバッテリオープン時には、オルタネータからの供給電力の割合が大きくなることで、ステアリングアシストモータ等の電力負荷部品への供給電圧に変動が生じることとなるが、このような変動が所定の条件（例えば上記各所定の条件の少なくとも一つ）を満たした場合には、オルタネータからの電力負荷部品への電力供給を停止することで、車両における他の電装部品（例えば灯火器等）への供給電力を確保することが可能となる。

請求項５に記載した発明は、前記電力供給手段は、前記バッテリオープン状態であるとの判定が所定回数なされた場合に、前記電力負荷部品への電力供給を停止することを特徴とする。

この構成によれば、バッテリオープン状態の検出精度を高めることが可能となる。

請求項６に記載した発明は、バッテリオープン状態であると判定した場合に搭乗者に対する警報を発生する警報手段（例えば実施例の警告ランプ９７）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、バッテリオープン状態であることを搭乗者に認識させることが可能となる。

請求項７に記載した発明は、前記オルタネータから前記二次電池及び電力負荷部品への電力供給が、電圧レギュレータ（例えば実施例の電圧レギュレータ９６）を介して行われることを特徴とする。

この構成によれば、バッテリオープン状態における各電装部品への供給電圧の変動幅を電圧レギュレータの性能に応じた設定とすることが可能となる。

請求項８に記載した発明は、電動モータ（例えば実施例のステアリングアシストモータ８２）によるステアリングアシスト機構（例えば実施例のパワーステアリングシステム８０）を備えた車両（例えば実施例の鞍乗り型四輪車１）であって、前記電動モータへの供給電圧の変動が所定の条件を満たした場合には、前記ステアリングアシスト機構の制御を行わないことを特徴とする。

この構成によれば、車両におけるバッテリオープン時には、オルタネータからの供給電力の割合が大きくなることで、前記電動モータへの供給電圧に変動が生じることとなるが、このような変動が所定の条件を満たした場合には、オルタネータからの電動モータへの電力供給を停止あるいは禁止する等、ステアリングアシスト制御を行わないようにすることで、車両における他の電装部品への供給電力を確保することが可能となる。

請求項１〜４、及び請求項８に記載した発明によれば、バッテリオープン状態における電力負荷部品に要する電力の消費を抑え、車両全体の各電装部品への供給電力を確保することができる。
請求項５に記載した発明によれば、誤検出による電力負荷部品への電力供給の停止を防止することができる。
請求項６に記載した発明によれば、車両のメンテナンス管理を容易かつ確実に行うことができる。
請求項７に記載した発明によれば、バッテリオープン状態においても各電装部品を安定して作動させることができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

図１に示す鞍乗り型四輪車（車両）１は、小型軽量に構成された車体の前後に、比較的大径の低圧バルーンタイヤである左右の前輪２及び後輪３を備え、最低地上高を大きく確保して主に不整地での走破性を高めた所謂ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）である。該鞍乗り型四輪車１の車体フレーム４は複数種の鋼材を溶接等により一体的に結合してなるもので、より具体的には、左右の閉ループ構造体を複数のクロスメンバを介して結合することで、車幅方向中央部において前後に長いボックス構造を形成している。

車体フレーム４の略中央部には、鞍乗り型四輪車１の原動機としてのエンジン５が搭載される。エンジン５は水冷式の単気筒エンジンであり、クランクシャフトの回転軸を車両前後方向に沿わせた所謂縦置きレイアウトとされる。エンジン５の下部からは、前方又は後方に向けてそれぞれプロペラシャフト８ｆ，８ｒが導出され、これら各プロペラシャフト８ｆ，８ｒが、車体フレーム４の前部下側又は後部下側において、前減速機構１１又は後減速機構１２等を介して、各前輪２又は後輪３に動力伝達可能に接続される。各前輪２及び後輪３は、車体フレーム４の前部又は後部において、独立懸架式のフロントサスペンション又はリアサスペンション（不図示）を介して懸架されている。

エンジン５において、クランクケース６上に立設されるシリンダ部７の後部にはスロットルボディ１７が接続されると共に、該スロットルボディ１７の後部にはエアクリーナケース１８が接続される。一方、シリンダ部７の前部には排気管１９の基端部が接続される。該排気管１９は、シリンダ部７の前方に延びた後に後方に向けて折り返し、その先端部が車体後部に配設されたサイレンサ２１に接続される。

鞍乗り型四輪車１の車体上部における車幅方向中央部には、前側から順に燃料タンク２２及び鞍乗り型のシート２３がそれぞれ配設される。また、燃料タンク２２の斜め上前方には、左右のグリップ部を形成するバー型のハンドル２４が配設される。該ハンドル２４は、上下に直線的に延在するステアリングシャフト２５の上端部に固定されている。シート２３の後部下方には、車両用電源としてのバッテリ（二次電池）９４が配設されている。

ステアリングシャフト２５は、その上部が後方に位置するよう傾斜して設けられる。該ステアリングシャフト２５上部の直ぐ後方には燃料タンク２２が位置し、該燃料タンク２２の直ぐ後方にはシート２３が位置している。また、ステアリングシャフト２５下部の後方には、所定量離間してエンジン５が位置しており、ステアリングシャフト２５の下部前方には、エンジン５冷却用のラジエータ２６が配設されている。なお、符号２９は電動式のラジエータファンを示す。

車体フレーム４の前部には、車体前部を適宜覆う樹脂製の車体カバー３１、及び各前輪２をその上方から後方に渡って覆う同じく樹脂製のフロントフェンダ３２、並びに主に鋼材からなるフロントプロテクタ３３及びフロントキャリア３４が取り付けられる。また、車体フレーム４の後部には、各後輪３をその上方から前方に渡って覆う樹脂製のリアフェンダ３５、並びに主に鋼材からなるリアキャリア３６が取り付けられる。

図２を併せて参照して説明すると、車体フレーム４の前部において、ステアリングシャフト２５の上部及び下端部は、前記閉ループ構造体を結合するクロスメンバとしての上部支持ブラケット５４又は下部支持ブラケット５５にそれぞれ支持される。
ここで、鞍乗り型四輪車１は、ハンドル操作力すなわち前輪操舵力を軽減するための電動式のパワーステアリングシステム（ステアリングアシスト機構）８０を備えている。

パワーステアリングシステム８０は、ステアリングシャフト２５の中間部に設けられたステアリングアシストモータ８２一体型のアクチュエータユニット８１と、該アクチュエータユニット８１内のトルクセンサ（不図示）の検出値に基づいてステアリングアシストモータ（電力負荷部品、電動モータ）８２を駆動制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）としてのコントロールユニット９３とを備えてなる。

ステアリングシャフト２５は、アクチュエータユニット８１を境に上部シャフト２５ａと下部シャフト２５ｂとに分割構成され、上部シャフト２５ａの下端部がアクチュエータユニット８１のインプットシャフト８３に、下部シャフト２５ｂの上端部がアクチュエータユニット８１のアウトプットシャフト８４にそれぞれ同軸に連結される。各シャフト８３，８４は、アクチュエータユニット８１のハウジング８５内において、前記トルクセンサの一部であるトーションバー９２を介して連結される。

アクチュエータユニット８１はステアリングシャフト２５の下端部近傍に位置しており、そのハウジング８５が下部支持ブラケット５５にボルト等により締結されている。
ここで、各前輪２には接地抵抗が作用することから、前記ハンドル２４を右又は左回りに操作すると、該ハンドル２４に機械的に連結されるインプットシャフト８３と、各前輪２に機械的に連結されるアウトプットシャフト８４との間に相対回転力が生じることとなる。

このとき、各シャフト８３，８４間に介設されたトーションバー９２に捩れが生じ、この捩れに基づいてステアリングシャフト２５に加わる回転トルク、すなわちハンドル２４の操舵トルクが検出され、該検出値に応じた信号がコントロールユニット９３に入力されることで、該信号に基づいてステアリングアシストモータ８２が駆動制御される。

これにより、ハンドル２４を回動操作する際に、ステアリングシャフト２５（アウトプットシャフト８４）には、ハンドル２４からの回転操作力が入力されると共に、ステアリングアシストモータ８２からの補助回転力が付与されることとなり、もってハンドル操作力が軽減されるようになっている。

図３は、上記鞍乗り型四輪車１における電源診断装置の要部を示す構成図であり、本図に示すように、鞍乗り型四輪車１のオルタネータ（ＡＣＧ、交流発電機）９５は、電圧レギュレータ９６を介してバッテリ９４に接続される一方、前記電圧レギュレータ９６を介して灯火器等の各種電装部品９８に接続され、かつ電圧レギュレータ９６及びコントロールユニット９３を介してステアリングアシストモータ８２に接続される。

オルタネータ９５からの交流電流は、電圧レギュレータ９６により整流されて直流電流に変換されると共に電圧調整がなされ、バッテリ９４の充電あるいは電装部品９８やステアリングアシストモータ８２の作動に供される。
オルタネータ９５はエンジン５と連係されており、該エンジン５の運転に伴いオルタネータ９５が駆動することで発電機として機能すると共に、バッテリ９４からの供給電圧によりオルタネータ９５が駆動することでエンジンスタータモータとしても機能する。なお、図中符号９９は、エンジン回転数Ｎｅを常時検出するエンジン回転数検出部を示す。

ここで、バッテリ９４の電圧が弱まったり、バッテリ端子からターミナルが外れたりする等、該バッテリ９４からの各種電装部品への供給電圧が不足するあるいは途絶える所謂バッテリオープン状態になった場合には、バッテリ９４からの電圧にオルタネータ９５からの電圧が上乗せされた状態で、あるいはオルタネータ９５からの電圧のみとなった状態で、各種電装部品への電力供給がなされる。

図４を併せて参照して説明すると、上記バッテリオープン状態においてコントロールユニット９３に供給される電圧は、バッテリ電圧が十分な場合（通常時）にはほぼ一定であるのに対して、比較的大きく増減するようになっている。これは、該供給電圧の大部分あるいは全てを占めるオルタネータ９５からの供給電圧が、エンジン回転数等に応じて増減するからである。このため、コントロールユニット９３への供給電圧には所定の変動が生じることとなる。

ところで、コントロールユニット９３は、前記トルクセンサからの検出信号等に基づき、バッテリ９４あるいはオルタネータ９５からのステアリングアシストモータ８２への電力供給を制御することで、該ステアリングアシストモータ８２による操舵補助力の調整も行っている。

また、コントロールユニット９３は、自身への供給電圧（ステアリングアシストモータ８２への供給電圧）における変動を検出する電圧変動検出部（電圧変動検出手段）９３ａと、該電圧変動検出部９３ａの検出結果に基づきバッテリオープン状態であるか否かを判定するバッテリオープン判定部（バッテリオープン判定手段）９３ａと、該バッテリオープン判定部９３ｂの判定結果に基づきステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する電力供給停止部（電力供給停止手段）９３ｃとを有している。

そして、電圧変動検出部９３ａにおいて、ステアリングアシストモータ８２への供給電圧が所定の上限値を上回ると共に所定の下限値を下回る変動をなし、かつ該変動が所定の条件を満たしたことを検出した場合、すなわち、例えば前記供給電圧が前記上限値と下限値との間の変動幅を超えていた時間が所定時間以上続いたことを検出した場合には、バッテリオープン判定部９３ｂがバッテリオープン状態であるとの判定を下す。

このとき、電力供給停止部９３ｃがステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する（すなわち、ステアリングアシスト制御を停止する）と共に、コントロールユニット９３における警報発生部が鞍乗り型四輪車１におけるメータパネル上の警告ランプ（警報手段）９７を点灯させ、搭乗者にバッテリオープン状態であることの警告を促すようになっている。なお、コントロールユニット９３は、前記電力供給の停止及び警告ランプ９７の点灯をイグニッションＯＦＦによりリセットする。

なお、バッテリオープン判定部９３ｂがバッテリオープン状態であると判定する所定の条件は、前記供給電圧が前記変動幅を超えた回数が所定回数以上となったときに満たされるものとすることもできる。また、前記所定回数は、エンジン回転検出部９９によって検出されたエンジン回転数Ｎｅと相関を持つ値（例えばエンジン回転数Ｎｅに比例する値）とすることもできる。

以上説明したように、上記実施例における車両用電源診断装置は、オルタネータ９５の発電電力をバッテリ９４に供給し、該バッテリ９４からステアリングアシストモータ８２に電力を供給する鞍乗り型四輪車１に適用されるものであって、ステアリングアシストモータ８２への供給電圧の変動を検出する電圧変動検出部９３ａと、該電圧変動検出部９３ａの検出結果に基づきバッテリオープン状態を判定するバッテリオープン判定部９３ｂと、該バッテリオープン判定部９３ｂの判定結果に基づきステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する電力供給停止部９３ｃとを備え、バッテリオープン判定部９３ｂは、前記供給電圧が所定の上限値と下限値との間の変動幅を超えて変動すると共に該変動が所定の条件を満たした場合にバッテリオープン状態であると判定し、この検出結果に基づき、電力供給停止部９３ｃがステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止するものである。

この構成によれば、鞍乗り型四輪車１におけるバッテリオープン時には、オルタネータ９５からの供給電力の割合が大きくなることで、ステアリングアシストモータ８２への供給電圧に変動が生じることとなるが、このような変動が所定の条件を満たした場合には、オルタネータ９５からのステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止する等、ステアリングアシスト制御を行わないようにすることで、鞍乗り型四輪車１における他の電装部品９８への供給電力を確保することが可能となる。
すなわち、バッテリオープン状態におけるステアリングアシストモータ８２に要する電力の消費を抑え、鞍乗り型四輪車１全体の各電装部品９８への供給電力を確保することができる。

また、上記電源診断装置においては、バッテリオープン状態であると判定した場合に搭乗者に対して警告を促す警告ランプ９７を備えることで、バッテリオープン状態であることを搭乗者に認識させることが可能となるため、鞍乗り型四輪車１のメンテナンス管理を容易かつ確実に行うことができる。

さらに、上記電源診断装置においては、オルタネータ９５からの電力供給が、電圧レギュレータ９６を介して行われることで、バッテリオープン状態における各電装部品への供給電圧の変動幅を電圧レギュレータ９６の性能に応じた設定とすることが可能となるため、バッテリオープン状態においても各電装部品を安定して作動させることができる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば図５のフローチャートに示す処理により、ステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止するようにしてもよい。
すなわち、電圧変動検出部９３ａにおいてステアリングアシストモータ８２への供給電圧の変動を検出し（ステップＳ１）、該変動が上記所定の条件の少なくとも一つを満たした場合（ＹＥＳ）には、バッテリオープン判定部９３ｂがバッテリオープン状態であると判定すると共に（ステップＳ３）、該バッテリオープン状態を所定回数（Ｎ回）検出したか否かの判定を行う（ステップＳ４）。このとき、バッテリオープン状態の検出回数がＮ回未満である場合（ＮＯ）には、前記ステップＳ２でＮＯの場合と同様にステップＳ１から再度処理を開始し、バッテリオープン状態の検出回数がＮ回に達したと判定した場合（ＹＥＳ）には、電力供給停止部９３ｃがステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止することで、ステアリングアシスト制御を行わないようにするのである。

このように、前記供給電圧が前記所定の条件を満たす変動を所定回数繰り返した場合に、ステアリングアシストモータ８２への電力供給を停止することで、バッテリオープン状態の検出精度を高めることが可能となるため、誤検出によるステアリングアシストモータ８２への電力供給の停止を防止することができる。
そして、上記実施例における構成はこの発明の一例であり、鞍乗り型四輪車に限定されないことはもちろん、該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の実施例における鞍乗り型四輪車の側面図である。 上記鞍乗り型四輪車の車体前部の側面図である。 上記鞍乗り型四輪車の電源診断装置の構成図である。 縦軸にコントロールユニットへの供給電圧を、横軸に時間を設けたグラフである。 上記電源診断装置における処理の応用例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 鞍乗り型四輪車（車両）
８０ パワーステアリングシステム（ステアリングアシスト機構）
８２ ステアリングアシストモータ（電力負荷部品、電動モータ）
９３ａ 電圧変動検出部（電圧変動検出手段）
９３ｂ バッテリオープン判定部（バッテリオープン判定手段）
９３ｃ 電力供給停止部（電力供給停止手段）
９４ バッテリ（二次電池）
９５ オルタネータ
９７ 警告ランプ（警報手段）

Claims (8)

1. オルタネータの発電電力を二次電池に供給し、該二次電池から所定の電力負荷部品に電力を供給する車両の電源診断装置において、
   前記電力負荷部品への供給電圧の変動を検出する電圧変動検出手段と、該電圧変動検出手段の検出結果に基づきバッテリオープン状態を判定するバッテリオープン判定手段と、該バッテリオープン判定手段の判定結果に基づき前記電力負荷部品への電力供給を停止する電力供給停止手段とを備え、
   前記バッテリオープン判定手段は、前記供給電圧が所定の上限値と下限値との間の変動幅を超えて変動すると共に該変動が所定の条件を満たした場合にバッテリオープン状態であると判定し、前記電力供給停止手段は、バッテリオープン状態であると判定されたときに前記電力負荷部品への電力供給を停止することを特徴とする車両用電源診断装置。
2. 前記所定の条件は、前記供給電圧が前記変動幅を超えていた時間が所定時間以上続いたときに満たされることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源診断装置。
3. 前記所定の条件は、前記供給電圧が前記変動幅を超えた回数が所定回数以上となったときに満たされることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源診断装置。
4. 前記電力負荷部品がステアリングアシストモータであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両用電源診断装置。
5. 前記電力供給停止手段は、前記バッテリオープン状態であるとの判定が所定回数なされた場合に、前記電力負荷部品への電力供給を停止することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車両用電源診断装置。
6. 前記バッテリオープン状態であると判定した場合に搭乗者に対する警報を発生する警報手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の車両用電源診断装置。
7. 前記オルタネータから前記二次電池及び電力負荷部品への電力供給が、電圧レギュレータを介して行われることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の車両用電源診断装置。
8. 電動モータによるステアリングアシスト機構を備えた車両であって、前記電動モータへの供給電圧の変動が所定の条件を満たした場合には、前記ステアリングアシスト機構の制御を行わないことを特徴とするステアリングアシスト機構付き車両。
   
   

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