JP2007037345A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暗電流が増加した場合においても、車両放置中のバッテリ上りの発生を抑制する。
【解決手段】 発電機３０の出力電圧を制御する電圧制御手段１１、記憶手段１２、バッテリ２０の充放電電流を検出する電流検出手段１３、バッテリ２０の残容量を算出する残容量算出手段１４を設け、運転状態が非減速であるときに発電機３０の出力電圧を低下させる制御を、算出されたバッテリの残容量が所定容量を越えるときに実行するが、その閾値である所定容量は、検出された暗電流が記憶された基準値を越えていると大きくされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用発電機の制御装置に関し、特に、車両放置中の電気負荷の消費電流が増加した場合においても、車両放置によるバッテリ上りを抑制する技術に関する。

車両には、電装品等の電気負荷に電力を供給するためのバッテリが搭載されており、電気負荷に電力を供給すると共にバッテリを充電する発電機も搭載されている。バッテリの容量を高いレベルで維持するためには、発電機の出力電圧を高くして常にバッテリの充電を促進するのが好ましいが、発電機の出力電圧を高くすると、走行負荷が増えるため燃費が低下してしまう。

このため、特許文献１に記載されたように、車両の減速時に発電機の出力電圧を高くしてバッテリを充電し、車両の非減速時には発電機の出力電圧を低くして燃費を改善する技術が知られている。

しかしながら、発電機の出力電圧をこのように制御すると、車両の走行状態が頻繁に変化する場合には、バッテリに対して比較的大きな電流による充放電が繰り返しが行われることとなるため、バッテリの劣化を早めてしまう虞がある。

これに対して、バッテリ容量が所定容量以下となると、発電機の出力電圧を低くすることを禁止して、バッテリの劣化を防止することが、特許文献２に記載されている。
特開平５−１３７２７５号公報 特開２００４−１８０４７８号公報

車両に装備される電装品などの電気負荷は近年ますます増えており、ユーザが車両の購入後に装着するものも多い。

しかしながら、このように車両の購入後（出荷後）に装着される電装品の中には、例えば、車両盗難防止装置などのセキュリティシステムのように、イグニッションＳＷオフでの車両放置中の消費電流（暗電流）を増加させるものもある。このようなユーザが購入後に装着した電装品による暗電流の増加は、車両の設計時に考慮することが困難であり、車両放置により早期にバッテリ上りを招く場合が生じる。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、車両放置中の電気負荷の消費電流（暗電流）が増加した場合においても、車両放置中のバッテリ上りの発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様としての車両用発電機の制御装置は、エンジンにより駆動されてバッテリ及び電気負荷に電力を供給する発電機と、
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記充放電電流に基づいて前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段と、
前記発電機の出力電圧を、前記運転状態が減速であれば、前記バッテリへの充電を促進可能な第１電圧に制御し、前記運転状態が非減速であれば、前記第１電圧よりも低い第２電圧に制御し、更に運転状態にかかわらず、前記バッテリの残容量が所定容量以下となったときに、前記第１電圧に制御する電圧制御手段と、
イグニッションスイッチオフ時における暗電流基準値を記憶する記憶手段と、を備えており、
前記電流検出手段によってイグニッションスイッチオフ時に検出されたバッテリ放電電流が、前記暗電流基準値を越えているときに、前記所定容量を大きくすることを特徴とする。

この構成によれば、運転状態が非減速であるときに発電機の出力電圧を低下させる制御を、バッテリの残容量が所定容量を越えるときに実行するが、その閾値である所定容量は暗電流が基準値を越えているときに大きくされる。

従って、運転中にバッテリの深放電を抑制することができ、イグニッションスイッチオフで車両が放置されても、バッテリの残容量を高く維持することが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを抑制することが出来る。

前記電圧制御手段は、前記バッテリの放電電流が前記暗電流基準値を超えているときに、前記運転状態が非減速であるときの前記発電機の出力電圧を、前記第２電圧よりも高く前記第１電圧よりも低い第３電圧に制御するようにしてもよい。

この構成によれば、運転状態が非減速であるときの発電機の出力電圧を、暗電流が基準値を越えているときには、越えていないときに比べて高くしているので、イグニッションスイッチオフでのバッテリ残容量を高くすることが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを抑制することが出来る。

本発明によれば、運転中にバッテリの深放電を抑制することができ、イグニッションスイッチオフで車両が放置されても、バッテリの残容量を高く維持することが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを抑制することが出来る。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る車両用発電機の制御装置と関連する構成要素とを示すブロック図である。

図中１０は、車両用発電機の制御装置（以下、単に「制御装置」とも呼ぶ）であり、２０はバッテリ、３０は発電機、４０は暗電流負荷、５０は電気負荷、ＩＧはイグニッションスイッチをそれぞれ示している。

制御装置１０には、不図示のエンジン制御ユニットからアクセル開度や車速等の運転状態に関する情報が入力され、該情報に基づいて加速、減速、定速、停止等の運転状態が判定される。また、制御装置１０は、電圧制御手段１１、記憶手段１２、電流検出手段１３、及び残容量算出手段１４等を含んでいる。電圧制御手段１１は、運転状態とバッテリ２０の残容量に基づいて、発電機３０の出力電圧をコイルに流すフィールド電流を変化させて制御する。記憶手段１２には、工場出荷時等ユーザに車両を引き渡す前に、予め設定された暗電流基準値、及びバッテリの容量に関する情報（後述する所定容量α及びβの値）等が記憶されている。電流検出手段１３は、バッテリ２０の充電電流及び放電電流を検出する。残容量算出手段１４は、バッテリの初期容量と電流検出手段１３で検出されたバッテリの充放電電流の積算値とからバッテリの残容量を算出する。

バッテリ２０は、車両に搭載される充電可能な蓄電池等の電池であり、イグニッションスイッチＩＧの状態にかかわらず、制御装置１０及び暗電流負荷４０に電力を供給し、イグニッションスイッチＩＧがオンされると電気負荷５０にも電力を供給する。発電機３０は、車両のエンジンによって駆動され、バッテリ２０、暗電流負荷４０及び電気負荷５０に電力を供給する。暗電流負荷４０は、イグニッションスイッチＩＧオフ時にもバッテリ２０から電力が供給される電気負荷であり、例えば、セキュリティシステムなどの電装品を含んでいる。電気負荷５０には、イグニッションスイッチＩＧオン時にバッテリ２０及び発電機３０から電力が供給される。

本実施形態の制御装置１０は、運転状態が減速であれば、発電機３０の出力電圧をバッテリ２０への充電を促進可能な第１電圧に制御し、運転状態が非減速であれば、発電機３０の出力電圧を第１電圧よりも低い第２電圧に制御する。更に、バッテリ２０の残容量が所定容量以下となったときには、運転状態にかかわらず、発電機３０の出力電圧を第１電圧に制御する。本例では、第１電圧を１４Ｖ、第２電圧を１２．５Ｖ、所定容量をα（ＡＨ）として説明する。

本実施形態における、走行状態（車速）と、発電機３０の出力電圧、並びにバッテリの残容量との関係について、図２のグラフを参照して説明する。図２において（ａ）の縦軸は車速、（ｂ）の縦軸は制御装置１０の電圧制御手段１１によって制御される発電機３０の出力電圧、（ｃ）の縦軸は制御装置１０の残容量検出手段１４によって検出されるバッテリ２０の残容量をそれぞれ示している。また（ａ）から（ｃ）のいずれにおいても、横軸は時間を示している。

（ａ）において車速が一定の定速状態、あるいは車速が上昇している加速状態においては、発電機３０の出力電圧は、（ｂ）に示されるように第２電圧である１２．５Ｖに制御される。この間は（ｃ）に示されるようにバッテリ２０の残容量は時間と共に減少していく。一方、（ａ）において車速が減少する減速状態（Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３）に移行すると、発電機３０の出力電圧は（ｂ）に示されるように第１電圧である１４Ｖに制御される。この間においてバッテリ２０は充電され、（ｃ）に示されるように残容量は時間と共に増加していく。

車両の走行中に減速状態となる時間が少ないと、バッテリ２０の残容量は次第に減少していき、（ｃ）に示すようにある時点ｔｌで所定容量α以下となる。このようにバッテリ２０の残容量が所定容量α以下となったことが一旦検出されると、（ｂ）に示されるように発電機３０の出力電圧は、運転状態にかかわらず第１電圧である１４Ｖに制御される。この状態は、バッテリ２０の残容量が所定容量αに比べて高い値であるβ（ＡＨ）以上となる時点ｔｕまでの間、維持される。

なお、本実施形態では、バッテリ２０の残容量に関する閾値である所定容量αの値は、暗電流の値に応じて設定される。詳細には、前回（直前）のイグニッションスイッチオフ時に、電流検出手段１３によって検出された暗電流の値が、記憶手段１２に記憶された暗電流基準値を越えているときには、大きな値に設定される。このため、車両の購入後にユーザが装着した電装品等によって暗電流が増加した場合には、運転状態にかかわらず、発電機３０の出力電圧が第１電圧に制御するための閾値とされる、所定容量αが大きな値に設定される。よって、イグニッションスイッチＩＧがオフされる際のバッテリの残容量も高いレベルとなる。

バッテリ２０の残容量がβ以上となったことが検出されると、運転状態が減速か非減速かに応じて発電機３０の出力電圧を切り換える、通常の制御に戻る。

このように本実施形態では、運転中にバッテリ２０の残容量が所定容量α以下となると、発電機３０の出力電圧を第１の電圧としてバッテリ２０への充電を促進させ、バッテリの残容量が所定容量αに比べて高い値であるβ以上となるように制御する。更に、所定容量αの値は、暗電流が基準値を越えているときには大きな値に設定される。従って、運転中にバッテリの深放電を抑制することができ、イグニッションスイッチオフで車両が放置されても、バッテリの残容量を高く維持することが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを抑制することが出来る。

以下、図３及び図４のフローチャートを参照して、本実施形態の制御装置１０の動作について再度説明する。なお、図３に示した処理は、イグニッションスイッチＩＧがオンである限り、所定の間隔で繰り返し実行され、図４に示した処理は、イグニッションスイッチＩＧをオフされたときに実行される。

まず、イグニッションスイッチＩＧがオンされた後に実行される図３の処理について説明する。最初に、バッテリ２０の充放電電流を電流検出手段１３により検出し、不図示のエンジン制御ユニットから入力されたアクセル開度や車速の情報を読み込む（ステップＳ１）。

次に、検出された充放電電流の積算値とバッテリ２０の初期容量とからバッテリ残容量を算出する（ステップＳ２）。ここでバッテリの初期容量とは、イグニッションスイッチＩＧオン時のバッテリ２０の容量を意味し、既知の方法を用いて、イグニッションスイッチＩＧがオンされたときに算出する。例えば、発電機３０の出力電圧を、バッテリ２０への充電が可能な値に制御して、その充電電流の特性からバッテリの初期容量を推定する方法や、エンジン始動時のバッテリの放電電流と電圧降下から初期容量を推定する方法などが知られている。

バッテリ２０の残容量が算出されたら、その値が所定容量α以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この所定容量αの値は、後述する図４の処理で設定される。そして、残容量が所定容量α以下であれば、バッテリへの充電が必要なことを示す充電フラグをオンにし（ステップＳ４）、発電機３０の出力電圧を第１の電圧である１４Ｖに制御し（ステップＳ５）処理を終了する。

一方、バッテリ２０の残容量が所定容量αを越えていれば、残容量がαより大きいβ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。バッテリの残量がβ未満であれば、充電フラグがオンとなっているかチェックする（ステップＳ７）。充電フラグがオンとなっていれば、発電機３０の出力電圧を第１の電圧である１４Ｖに制御し（ステップＳ５）処理を終了する。ステップＳ６で、バッテリ２０の残容量がβ以上であれば、充電フラグをオフにして解除する（ステップＳ８）。

ステップＳ７で充電フラグがオンでない（オフである）場合、及びステップＳ８での処理に続いて、ステップＳ１で読み込まれたアクセル開度や車速の情報に基づいて運転状態が減速であるか否かを判定する（ステップＳ９）。運転状態が減速であれば、発電機３０の出力電圧を第１の電圧である１４Ｖに制御し（ステップＳ５）処理を終了する。一方、運転状態が減速でなければ（定速又は加速状態）、発電機３０の出力電圧を第２の電圧である１２．５Ｖに制御し（ステップＳ１１）処理を終了する。

次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態の制御装置１０がイグニッションスイッチＩＧをオフされたときに行う処理について説明する。この処理は、イグニッションスイッチＩＧがオフされた後に、タイマー等によって制御装置１０の電流検出手段１３及び記憶手段１２を含む部分か起動（ウエイクアップ）されて通常一度だけ実行される。

イグニッシンスイッチＩＧがオフされて所定時間経過した後、電流検出手段１３によって暗電流負荷４０に流れる暗電流を検出する（ステップＳ２１）。そして、検出された暗電流の値が、記憶手段１２に記憶された暗電流基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。検出された暗電流が暗電流基準値以下である場合には、何もせずに処理を終了する。一方、検出された暗電流が暗電流基準値より大きい場合には、所定容量αの値をより大きな値に変更し（ステップＳ２３）、処理を終了する。

なお、ステップＳ２３での所定容量αの値の変更は、例えば、対応テーブルを参照して検出された暗電流の値に対応する値を設定してもよいし、所定の式に従って算出した値を設定しても良い。

以上説明したように本実施形態によれば、運転中にバッテリの深放電を抑制することができ、イグニッションスイッチオフで車両が放置されても、バッテリの残容量を高く維持することが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを抑制することが出来る。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係る車両用発電機の制御装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の基本的構成は、上記第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第１の実施形態では、イグニッションスイッチのオフ時に検出された暗電流が暗電流基準値を越えている場合に、所定容量αの値を変更するものである。第２の実施形態では、イグニッションスイッチのオフ時に検出された暗電流が暗電流基準値を越えている場合に、所定容量αの値を変更するのに加え、イグニッションスイッチのオン時に行われる処理も一部変更する。

図５は、第２の実施形態で、イグニッションスイッチＩＧがオンされた後に実行される処理を示すフローチャートである。第１の実施形態に関して説明した図３の処理と同様な部分は同じ参照符号で示している。

本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、ステップＳ９で運転状態が減速でないと判定された場合に行う処理である。第１の実施形態では、ステップＳ９で運転状態が減速でないと判定された場合には、発電機３０の出力電圧を第２の電圧である１２．５Ｖに制御する。一方、第２の実施形態では、前回のイグニッションスイッチのオフ時に検出された暗電流の値が暗電流基準値を越えていたか否かに応じて、発電機３０の出力電圧を変えるように制御する。

具体的には、図５のステップＳ９で運転状態が減速でないと判定された場合、前回のイグニッションスイッチのオフ時に検出された暗電流の値が、暗電流基準値を越えていたか否かを判定する（ステップＳ１０）。これは、例えば、図４のステップＳ２３の処理において、暗電流が基準値を越えていたことを示すフラグ（暗電流フラグ）をオンにするようにして、該暗電流フラグの状態をチェックすることで実現できる。

そして、検出された暗電流の値が暗電流基準値を越えていた場合には、発電機３０の出力電圧を第２の電圧よりも高く第１の電圧よりも低い第３の電圧である１３Ｖに制御する（ステップＳ１２）。一方、検出された暗電流の値が暗電流基準値を越えていない場合には、第１の実施形態と同様に発電機３０の出力電圧を第２の電圧である１２．５Ｖに制御する（ステップＳ１１）。

このように本実施形態では、運転状態が非減速であるときの発電機の出力電圧を、暗電流が基準値を越えていたときには、越えていないときに比べて高くしている。このため、暗電流が基準値を越えていた場合には、非減速状態におけるバッテリの残容量の減少を抑制でき、イグニッションスイッチオフでのバッテリ残容量をより高くすることが可能となり、車両放置中にバッテリ上りが発生するのを一層抑制することが出来る。

（他の実施形態）
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態や変形例を包含するものである。すなわち、上記実施形態で示したは一例であり、本発明の意図するようなが可能な構成であれば、これらに限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では、イグニッションスイッチのオフ時に実行される図４の処理で、所定容量αの値の変更まで行うものとしたが、イグニッションスイッチのオフ時には暗電流の検出とその値の記憶のみを行うようにしてもよい。この場合、ステップＳ２２及びＳ２３の処理は、イグニッションスイッチのオン時に一度だけ実行するようにすればよい。

また、上記実施形態で例示した第１から第３の電圧の値は、あくまで一例であり、車両の仕様や設計に応じて適宜適切な値に変更しても良い。

更にまた、上記で図３から５のフローチャートに関して説明した処理の順番はあくまで例示であり、本願発明で要求される機能が実現されれば処理の順番を変更しても良い。

加えて、本発明に係る車両用発電機の制御装置の少なくとも一部は、ＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどを備え、所定の制御プログラムを実行するコンピュータ装置によって実現され得る。この場合、制御プログラムは、図３及び図４又は図５のフローチャートに対応したモジュールや制御コードを含むものとなる。

本発明に係る車両用発電機の制御装置と関連する構成要素とを示すブロック図である。 車速と、発電機の出力電圧、並びにバッテリの残容量との関係を示すグラフである。 第１の実施形態で、イグニッションスイッチがオンされた後に実行される処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態で、イグニッションスイッチがオフされた後に実行される処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態で、イグニッションスイッチがオンされた後に実行される処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 制御装置
１１ 電圧制御手段
１２ 記憶手段
１３ 電流検出手段
１４ 残容量算出手段
２０ バッテリ
３０ 発電機
４０ 暗電流負荷
５０ 電気負荷
ＩＧ イグニッションスイッチ

Claims (2)

1. エンジンにより駆動されてバッテリ及び電気負荷に電力を供給する発電機と、
   車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
   前記充放電電流に基づいて前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段と、
   前記発電機の出力電圧を、前記運転状態が減速であれば、前記バッテリへの充電を促進可能な第１電圧に制御し、前記運転状態が非減速であれば、前記第１電圧よりも低い第２電圧に制御し、更に運転状態にかかわらず、前記バッテリの残容量が所定容量以下となったときに、前記第１電圧に制御する電圧制御手段と、
   イグニッションスイッチオフ時における暗電流基準値を記憶する記憶手段と、を備えており、
   前記電流検出手段によってイグニッションスイッチオフ時に検出されたバッテリ放電電流が、前記暗電流基準値を越えているときに、前記所定容量を大きくすることを特徴とする車両用発電機の制御装置。
2. 前記電圧制御手段は、前記バッテリの放電電流が前記暗電流基準値を超えているときに、前記運転状態が非減速であるときの前記発電機の出力電圧を、前記第２電圧よりも高く前記第１電圧よりも低い第３電圧に制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
   

Images