JP2006298193A - バッテリ容量判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はクランキング時にバッテリ容量の判定処理を行うバッテリ容量判定装置に関し、クランキング時間内にバッテリ容量判定に必要が十分な情報を取得可能とすることにより判定精度の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】 エンジン１６の運転制御を行うエンジン制御装置１５と、クランキングの開始により起動しクランキング中にバッテリ１２の容量判定処理を行う際、クランキング時間を計測し、クランキング時間が所定のバッテリ容量判定時間を経過するまではエンジン１６の始動を禁止する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はバッテリ容量判定装置に係り、特にクランキング時にバッテリ容量の判定処理を行うバッテリ容量判定装置に関する。

近年、車載される電装品は増大する傾向にあり、これに伴い消費電力も増大する傾向にある。よって、車両に搭載されるバッテリの容量が低下すると、電装品の適正な動作を補償することができなくなる。このため、バッテリ容量判定装置を設け、バッテリ容量を的確に判定することにより、バッテリに起因した電装品の不良動作を防止することが行われている。

従来のバッテリ容量判定装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示されたバッテリ容量判定装置は、クランキング時において、スタータにスタータ電流を供給するバッテリの残存容量を検出する構成とされている。

具体的には、バッテリから流出する放電電流を積分して放電電気量を求めると共に、オルタネータからバッテリへ流入する充電電流を積分して充電電気量を求める。そして、充電電気量から放電電気量を減算することにより差電気量を求め、この差電気量をクランキング時に求められるバッテリ初期容量に加算することによりバッテリ容量を求める構成とされていた（以下、第１のバッテリ容量判定方法という）。

また、他のバッテリ容量判定処理として以下の方法がある。即ち、ある電流で一定時間バッテリを放電し（以下、低率放電という）、放電終期の電圧を測定しておく。その後、クランキングによる放電（以下、高率放電という）を行わせ、所定時間後における放電電圧を測定する。そして、この結果を横軸を電流、縦軸を電圧としたグラフにプロットする。この直線の傾きはバッテリの内部抵抗を示しており、この内部抵抗に基づきバッテリ容量を判定することができる（以下、第２のバッテリ容量判定方法という）。
特公昭５９−８７８９号公報

ところで、従来のバッテリ容量判定装置は、バッテリ容量判定処理と内燃機関制御とが分離独立して行われる構成とされていた。即ち、イグニションスイッチをオンとし、クランキングが開始されると、内燃機関はバッテリ容量判定処理に拘らず、他の機関運転条件が成立した時点で始動されてしまう構成とされていた。

また、バッテリ容量判定は、上記のようにクランキングの間に得られるバッテリの電圧情報及び電流情報に基づき容量判定処理を行うものであるため、この電圧情報及び電流情報のサンプリングが判定精度に影響を及ぼす。即ち、クランキング時間（これは電圧情報及び電流情報のサンプリング時間となる）が短いと、得られる電圧情報及び電流情報が少なくなり、バッテリ容量判定の精度が低下してしまう。

このため、従来のようにバッテリ容量判定処理と内燃機関制御とが分離独立して行われる構成では、バッテリ容量判定に必要な電圧情報及び電流情報をサンプリングする前に内燃機関が始動（即ち、クランキングが終了）する場合が発生し、これに起因してクランキング時間内に得られる電圧情報及び電流情報が少なくなり、バッテリ容量判定の精度が低下してしまうという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、クランキング時間内にバッテリ容量判定に必要が十分な情報を取得可能とすることにより判定精度の向上を図ったバッテリ容量判定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明に係るバッテリ容量判定装置は、
内燃機関の運転制御を行う内燃機関制御手段と、
クランキングの開始により起動し、クランキング中にバッテリの容量判定処理を行うバッテリ容量判定手段と、
クランキング時間を計測する計測手段と、
前記クランキング時間が所定のバッテリ容量判定時間を経過するまで、前記内燃機関制御手段による内燃機関の始動を禁止する始動禁止手段とを設けたことを特徴とするものである。

上記発明によれば、クランキングが開始された後、換言するとバッテリ容量判定手段によるバッテリの容量判定処理が開始された後、所定のバッテリ容量判定時間を経過するまでは、始動禁止手段により内燃機関制御手段による内燃機関の始動が禁止される。従って、バッテリの容量判定処理が完了するまでは内燃機関が始動されることはなく、よって精度の高いバッテリの容量判定を行うことができる。

また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のバッテリ容量判定装置において、
前記バッテリ容量判定手段は、前記クランキング中に前記バッテリを放電させたときにおける電流と電圧の直線関係に基づき、前記バッテリの容量判定処理を行うことを特徴とするものである。

上記発明によれば、電流と電圧の直線関係を得るために多数のサンプリングを行うことができ、これによりバッテリの容量判定処理の精度向上を図ることができる。

上述の如く本発明によれば、バッテリの容量判定処理が完了する前に内燃機関が始動されることがなくなるため、精度の高いバッテリの容量判定を行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施例であるバッテリ容量判定装置１の構成図である。本実施例に係るバッテリ容量判定装置１は、ＥＣＵ１０、イグニションスイッチ１１、バッテリ電圧センサー１３、及びバッテリ電流センサー１４等により構成されている。

ＥＣＵ１０はマイクロコンピュータにより構成されており、後述するバッテリ容量判定処理を実行するものである。このＥＣＵ１０には、イグニションスイッチ１１，バッテリ電圧センサー１３，バッテリ電流センサー１４が接続されると共に、エンジン１６の制御を行うエンジン制御装置１５とも接続されている。

イグニションスイッチ１１は、運転者によりイグニションキーが挿入され操作されることにより、スタータモータを起動するスイッチである。イグニションスイッチ１１がオン（ＯＮ）とされることにより、バッテリ１２を電顕としてスタータモータは起動し、エンジン１６はクランキング状態となる。このイグニションスイッチ１１のオン／オフ（ＯＦＦ）の状態は、ＥＣＵ１０に送信される構成とされている。尚、以下の説明において、イグニションスイッチ１１がオンにされた後、エンジン１６が始動するまでの時間をクランキング時間というものとする。

バッテリ電圧センサー１３は、バッテリ１２の電圧を検出するセンサーである。また、バッテリ電流センサー１４は、バッテリ１２から流れる電流を検出するセンサーである。バッテリ電圧センサー１３で検出された電圧情報、及びバッテリ電流センサー１４で検出された電流情報は、ＥＣＵ１０に送信される構成となっている。

エンジン制御装置１５は、エンジン１６の運転を統括的に制御するものである。即ち、機関の運転情報を各種センサーにより検出し、現在の運転環境に最適な運転条件を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御を始めるとする各種制御処理を行うものである。このように、エンジン制御装置１５はエンジン１６に対する各種制御処理を行うが、本実施例におけるバッテリ容量判定処理では、その中のひとつの制御である燃料カット制御を利用している。

この燃料カット制御処理は、エンジン１６の燃焼を停止させたい場合に、燃料噴射弁１７を閉弁することにより燃料噴射を停止する制御である。よって、クランキング時（始動時）に燃料カットを実施することにより、エンジン１６のクランク軸は回転するものの始動は行われない。

尚、燃料カット制御処理は、燃費低減を図る一手段としてエンジン制御装置１５（コンピュータ）が実施する燃料噴射量制御処理のひとつとして広く実施されているものである。このため、燃料カット制御を実施する構成としても、特にエンジン制御装置１５のハードウェア及びソフトウェアが複雑になるようなことはない。

次に、ＥＣＵ１０が実施するバッテリ容量判定処理について説明する。図２は、ＥＣＵ１０が実施するバッテリ容量の判定処理を示すフローチャートである。このバッテリ容量判定処理は、所定時間毎に繰り返し実施されるルーチン処理である。尚、図２に示すバッテリ容量の判定処理は、上記した第２のバッテリ容量判定方法に基づくものである。

同図に示すバッテリ容量判定処理が起動すると、先ずステップ１０（図では、ステップをＳと略称している）において、イグニションスイッチ１１がオンとなっているか否かの判断が行われる。このステップ１０において否定判断（ＮＯ）がされた場合は、ステップ１２以降のバッテリ容量判定処理を行うことなく本判定処理を終了する。即ち、本実施例に係るバッテリ容量判定処理では、クランキング時間内におけるバッテリ１２の電圧及び電流変化に基づきバッテリ容量判定を行うものである。従って、ステップ１０で否定判断がされた場合は、バッテリ容量判定処理を終了する構成とした。

一方、ステップ１０で肯定判断（ＹＥＳ）がされると、処理はステップ１２に進む。このステップ１２では、ＥＣＵ１０が有しているカウンタのカウンタ値Ｎをインクリメントする（Ｎ←Ｎ＋１）。尚、このカウンタ値Ｎは、後述するようにエンジン１６に対する始動許可がされ、燃料カットが終了した時点でリセット（Ｎ←０）される構成とされている。

続くステップ１４では、ＥＣＵ１０はバッテリ容量を判定する処理を開始する。具体的には、ある電流で一定時間バッテリを低率放電し、放電終期の電圧を測定しておく。その後、クランキング時間内でスタータモータを駆動させることによりバッテリ１２に高率放電を行わせ、所定時間後における放電電圧を測定する。そして、この結果を横軸を電流、縦軸を電圧としたグラフにプロットする。前記のように、この直線の傾きはバッテリの内部抵抗を示しており、この内部抵抗に基づきバッテリ容量を判定することができる。

図３は、上記のように放電電流を横軸とし、放電電圧を縦軸として測定結果をプロットした一例のグラフを示している。前記したように、クランキング時間内でスタータモータを駆動させることによりバッテリ１２に高率放電を行わせ所定時間後における放電電圧を測定するが、この測定回数は１回に限定されるものではなく、多数測定することによりバッテリ容量判定の精度を高めることができる。

即ち、仮に従来のようにエンジン１６が早期に始動することによりクランキング時間が短くなり、Ｐ１〜Ｐ３の３つのサンプリングしかできなかった場合、これより求められる直線は図中一点鎖線で示すような傾きとなる。これに対し、クランキング時間を長く取ることができ、Ｐ１〜Ｐ７の７つのサンプリングができた場合には、これより求められる直線は図中実践線で示すような傾きとなる。従って、Ｐ１〜Ｐ３の３つのサンプリングしかできなかった場合には、精度の高いバッテリ容量判定が行えない可能性がある。

そこで本実施例では、ステップ１６において、バッテリ容量判定時間を経過したか否かを判断する構成とした。このバッテリ容量判定時間は、ＥＣＵ１０がバッテリ容量判定を行うのに必要十分なサンプリングが行える時間である。

そして、このバッテリ容量判定時間が経過する前（即ち、ステップ１６で否定判断がされた場合）は、ステップ１８においてＥＣＵ１０はエンジン制御装置１５に対して始動禁止命令を出し、エンジン制御装置１５により燃料カットを実施する構成とした。燃料カットが実行されることにより、燃料噴射弁１７は閉弁されて燃料噴射が禁止されるため、エンジン１６は始動することはない。よって、エンジン１６はクランキング状態を維持するため、バッテリ容量判定を続行することができる。

一方、ステップ１６でバッテリ容量判定時間が経過したと判断（肯定判断）がされると、ステップ２０においてＥＣＵ１０はエンジン制御装置１５に対して始動許可命令を出し、エンジン制御装置１５による燃料カットを停止する。燃料カットが停止されることにより、燃料噴射弁１７は開弁されて燃料噴射が開始されるためエンジン１６は始動する。エンジン１６の始動により、バッテリ容量判定は実行できなくなるが、既に高精度のバッテリ容量判定に必要十分なサンプリング（放電電流値と放電電圧値の取得）が終了しているため問題は生じない。続くステップ２２では、次回のバッテリ容量判定処理に備え、カウンタ値Ｎをリセットし、バッテリ容量判定処理を終了する。

上記のように本実施例に係るバッテリ容量判定装置によれば、クランキングが開始された後、換言するとバッテリ容量判定手段によるバッテリ１２の容量判定処理が開始された後、所定のバッテリ容量判定時間を経過するまでは、ＥＣＵ１０によりエンジン１６の始動が禁止される。従って、バッテリ１２の容量判定処理が完了するまではエンジン１６が始動されることはなく、精度の高いバッテリの容量判定を行うことができる。また電流と電圧の直線関係を得るために多数のサンプリングを行うことが可能となるため、バッテリ１２の容量判定処理の精度向上を図ることができる。

尚、上記実施例では、クランキング時間におけるエンジン１６の始動を燃料カットにより禁止する構成としたが、エンジン１６の始動禁止を実行する手段はこれに限定されるものではなく、例えば点火を禁止する等の他の手段を用いることも可能である。

また、バッテリ容量判定時間を設定するに際し、運転者がクランキング時間が異常に長いことを意識しない程度の時間にすることが必要である。

図１は、本発明の一実施例であるバッテリ容量判定装置の構成図である。 図２は、本発明の一実施例であるバッテリ容量判定装置で実施されるバッテリ容量判定処理を示すフローチャートである。 図３は、本発明の効果を従来例と比較しつつ説明するための図である。

符号の説明

１０ ＥＣＵ
１１ イグニションスイッチ
１２ バッテリ
１３ バッテリ電圧センサー
１４ バッテリ電流センサー
１５ エンジン制御装置
１６ エンジン
１７ 燃料噴射弁

Claims (2)

1. 内燃機関の運転制御を行う内燃機関制御手段と、
   クランキングの開始により起動し、クランキング中にバッテリの容量判定処理を行うバッテリ容量判定手段と、
   クランキング時間を計測する計測手段と、
   前記クランキング時間が所定のバッテリ容量判定時間を経過するまで、前記内燃機関制御手段による内燃機関の始動を禁止する始動禁止手段と
   を設けたことを特徴とするバッテリ容量判定装置。
2. 請求項１記載のバッテリ容量判定装置において、
   前記バッテリ容量判定手段は、前記クランキング中に前記バッテリを放電させたときにおける電流と電圧の直線関係に基づき、前記バッテリの容量判定処理を行うことを特徴とするバッテリ容量判定装置。

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