JP2007069706A - 車両用電源管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電源に関する警報に対してドライバーが何も対処せずに車両を走行させることを防止する車両用電源管理装置の提供を目的とする。
【解決手段】 エンジン始動時に、電源の放電性能が所定レベル以下であるか否かを判定し（ステップ４）、放電性能が所定レベル以下と判定された場合、乗員に対し警報するとともに（ステップ８）、電源から電力供給を受ける所定の電気負荷の作動を抑制する電気負荷作動抑制モードか車両の走行を禁止する走行禁止モードのいずれかを必ず選択する、車両用電源管理装置。電気負荷作動抑制モードの選択入力がない限り（ステップ１４）、車両の走行を禁止する走行禁止モードが自動的に選択される（ステップ１２）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車載の電気負荷の電源の状態を監視するとともに、監視結果に基づく警報を行う車両用電源管理装置に関する。

従来から、車載バッテリが上がることを防止するために、車載バッテリの電源電圧を検出して、検出された電源電圧が所定の閾値以下の場合にドライバーに対し警告する車載電源監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車載電源監視装置は、警告によってカーオーディオ装置等といった電気負荷のオフをドライバーに促して、バッテリ上がりが生じてしまうことを未然に防止するものである。
特開２００３−２４６２４６号公報

しかしながら、上述の従来技術は、電気負荷のオフを警告によってドライバーに促すだけであるため、その警告に対しドライバーが何の対応もせずに車両を走行させた場合には、そのときの電源の状態によっては、ある電気負荷の作動による消費電流によって電源電圧が著しく低下してしまい、何らかの電気負荷が作動不良を起こす可能性もある。

そこで、本発明は、電源に関する警報に対してドライバーが何も対処せずに車両を走行させることを防止する車両用電源管理装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
エンジン始動時に、電源の放電性能が所定レベル以下であるか否かを判定し、放電性能が所定レベル以下と判定された場合、乗員に対し警報するとともに、電源から電力供給を受ける所定の電気負荷の作動を抑制する電気負荷作動抑制モードか車両の走行を禁止する走行禁止モードのいずれかを選択する、車両用電源管理装置が提供される。

本局面によれば、電気負荷作動抑制モードと走行禁止モードのどちらかが制御的に選択されることになるので、電源の放電性能が低下していても何の対処もされないまま車両が走行し続けることがなくなる。このとき、前記電気負荷作動抑制モードの選択入力がない限り、前記走行禁止モードを自動的に選択するようにしても好適である。

ところで、電源の放電性能の判定には、バッテリの劣化状態や容量状態の判定がある。そこで、バッテリの容量不足と判定された場合にはバッテリの充電が可能な発電促進制御を実行することが好適であり、さらには、バッテリの容量不足が解消された場合、通常走行可能とすることが望ましい。

また、車両を発進させる準備ができた状態を検知する発進準備状態検知手段を備え、発進準備状態が検知された場合に電気負荷作動抑制モードを自動的に選択することが望ましい。例えば、車両が走行する前の発進準備状態として走行レンジ（Ｄレンジ）へのシフト操作やパーキングブレーキの解除を検知した場合、電気負荷作動抑制モードが自動的に選択されるので、乗員は電気負荷の作動を抑制するための新たな操作をする必要がなくなる。

また、警報から所定時間経過した場合に走行禁止モードを自動的に選択することが望ましい。これにより、電気負荷作動抑制モードの選択入力がなくても、警報からある時間経過すれば、自動的に車両の走行を禁止することができる。

なお、走行禁止モードには、エンジンを自動停止するモードや、シフトまたはブレーキの制御によって走行禁止状態とするモードがある。

本発明によれば、電源に関する警報に対してドライバーが何も対処せずに車両を走行させることを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の車両用電源管理装置の一形態を適用した車両システムの構成図である。車両は、様々な電気負荷５０を搭載している。電気負荷５０には、例えば、操舵状態に応じてアシスト力を発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置４０、車両のロール角を調整して姿勢制御を行うアクティブスタビライザ装置４２、エンジン制御装置４４、ブレーキ制御装置４６がある。これら以外にも具体例として挙げるならば、エアコン、リヤデフォッガ、リヤワイパー、ミラーヒータ、シートヒータ、オーディオ、ランプ、シガーソケット、各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、ソレノイドバルブ等のその他の電動装置４８がある。これらの電気負荷５０の電源は、バッテリ２や発電機４（例えば、バッテリ２の充電も可能なオルタネータ）である。バッテリ２や発電機４は、電源ライン６０を介して電気負荷５０に電力を供給する。

電源管理制御部１０は、電源ライン６０を介してバッテリ２や発電機４といった電源の状態を監視して、電源の放電性能を判定する。電源管理制御部１０は、例えば、マイクロコンピュータ、プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェースなどの複数の回路要素を備えるＥＣＵとして、実現され得る。電源管理制御部１０は、劣化状態判定部１２と容量状態判定部１４を有しており、後述する所定の制御を実行する。

劣化状態判定部１２は、電源の劣化状態を判定し、例えば、エンジン始動時の電源電圧の降下度合に応じて劣化状態を判定する。エンジンが始動する際にはスターターや車載の電子機器に備えられた大容量コンデンサに通常時より非常に大きな電流（突入電流ともいう）が電源から流れるため、その突入電流が流れても高い電源電圧が維持できていれば電源は劣化していないとみなすことができ、高い電源電圧が維持できていなければ電源は劣化しているとみなすことができる。そこで、劣化状態判定部１２は、電源の劣化状態の判定方法の一例として、スターターがオン時に降下する電源電圧の最小値が所定閾値以下のとき電源が劣化していると判定する。なお、劣化状態判定部１２は、所定の大電流を流したときに電源電圧値が所定電圧値に降下するまでの時間が所定閾値以下のとき電源が劣化していると判定してもよい。すなわち、大電流を流したときに電源電圧値が所定電圧値になるまでの放電持続時間を計測することによって、電源の劣化状態を判定している。放電持続時間が長いほど劣化していないとみなすことができる。

一方、容量状態判定部１４は、バッテリ２の容量状態を判定し、例えば、バッテリ２の電源電圧値に応じて容量状態を判定する。電源電圧値によって精度の良い容量状態を判定する場合には、バッテリ２の充放電ができるだけ少ない状態での電源電圧値を用いたほうが望ましい。そこで、容量状態判定部１４は、バッテリ２の容量状態の判定方法の一例として、ドライバーのエンジン始動の意思を伝えるイグニッションスイッチ若しくはプッシュスイッチがオンした時（この時、スターターはオンする前である）のバッテリ２の電源電圧値が所定閾値以下のときバッテリ２の容量不足と判定する。なお、エンジンが前回停止したときの電源電圧値を記憶しておき、その記憶値に基づいてバッテリ２の容量が不足しているか否かを判定してもよい。また、バッテリ２の充放電電流の積算（積分）などによりバッテリ２の容量を算出することができるので、その算出結果に基づいてバッテリ２の容量が不足しているか否かを判定してもよい（例えば、算出された容量が所定閾値以下の場合にバッテリ２の容量不足と判定する）。電気量（バッテリ２の容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。

上述の電源管理制御部１０には、乗員の操作を受け付ける入力インターフェースであるユーザ操作入力部２０や、乗員に対して警報を行う警報部３０が接続され、さらには、車内ＬＡＮ７０を介して電気負荷５０が接続されている。ユーザ操作入力部２０は、スイッチ操作やタッチパネル操作や音声入力等によって、ユーザからの電源管理制御部１０に対する指示情報を電源管理制御部１０に送信する。警報部３０は、ディスプレイ表示や音声出力等のユーザが認識可能な態様によって、電源管理制御部１０が所定の制御を実行した結果をユーザに伝達する。

ところで、電源が劣化している状態やバッテリ容量が低下している状態でエンジンを始動させたときや、バッテリ容量が低下した自車搭載のバッテリをブースターケーブルで他のバッテリに接続して再始動させたとき（ジャンプスタートともいう）は、電源の放電性能が低下している状態であるといえる。

ここで、電気負荷５０への電力供給は、バッテリ２や発電機４によって冗長的に行っている。そのため、上記のように電源の放電性能が低下していていても、例えばバッテリ２の放電性能がある程度低下していても、発電機４によって電気負荷５０への電力供給は可能である。

しかしながら、発電機４の発電能力を超える大電流を消費するシステム（上述の電動パワーステアリング装置４０やアクティブスタビライザ装置４２等）が作動すると、電源電圧が著しく低下してしまい、電動パワーステアリング装置４０やアクティブスタビライザ装置４２を含め電気負荷５０の作動不良の発生や、更にはエンジンストールにまで至る可能性がある。このような作動不良の発生等の可能性は、電動パワーステアリング装置４０やアクティブスタビライザ装置４２をはじめとする以前まで機械的に動作していたシステムが今後急速に電子化していくことにより、一層大きくなることが考えられる。

そこで、このような作動不良等を防止するために、本発明の車両用電源管理装置は、以下のような動作を行う。図２は、本発明の車両用電源管理装置の電源管理制御部１０の制御フローの第１例である。

電源管理制御部１０は、エンジンを始動させるスターターのオンを検知すると、電源の状態を測定（ステップ２）し、放電性能が所定レベル以下であるか否かを判定する（ステップ４）。例えば、放電性能は、スターターがオン時に降下する電源電圧の最小値が所定閾値以下であるか否かで判定する。電源管理制御部１０は、スターターがオン時に降下する電源電圧の最小値が所定閾値以下であれば、電気負荷５０の作動不良等の走行に影響のある放電性能レベルであると判定し、所定閾値以下でなければ走行に影響のない放電性能レベルであると判定する。ここで、放電性能レベルを判定するための閾値は、電動パワーステアリング装置４０やアクティブスタビライザ装置４２等の大電流システムが作動する際の消費電流によって降下する電源電圧の想定値に基づいて定めればよい。また、スターターのオンを検知した段階では大電流システムは作動しておらず、大電流システムが作動する前に放電性能レベルの判定を行っている。

ステップ４において走行に影響のない放電性能レベルであると判定された場合、電源管理制御部１０は、通常走行可能であるとして、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する（ステップ６）。電気負荷５０のそれぞれは、この作動許可信号を受信後、作動し始める。一方、ステップ４において走行に影響のある放電性能レベルと判定された場合、電源管理制御部１０は、警報部３０を介して通常走行できない旨をドライバーに警報する（ステップ８）。

このとき、警報部３０は、ディスプレイ表示や音声出力等によって、１）エンジンを停止させるか、又は、２）ディーラー等の修理できる場所まで最低限の機能だけ作動させる機能制限走行をするかの選択条件をドライバーに対して提案する（ステップ１０）。

電源管理制御部１０は、ユーザ操作入力部２０を介してドライバーがエンジン停止を選択したことを認識した場合には、車内ＬＡＮ７０を介してエンジン制御装置４４に対してエンジン停止要求信号を送信する。そのエンジン停止要求信号を受信したエンジン制御装置４４は、エンジンを停止させる制御を実行する（ステップ１２）。

一方、電源管理制御部１０は、ユーザ操作入力部２０を介してドライバーが機能制限走行を選択したことを認識した場合には、所定機能のみを作動許可するために、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０のうち作動許可する機能を有する電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する（ステップ１４）。例えば、発電機４の発電量を超えないように、電動パワーステアリング装置４０やアクティブスタビライザ装置４２等の大電流システムの作動を許可せずに、エンジン制御装置４４やブレーキ装置４６等といった走行に必要な最低限の機能を有する装置のみ作動を許可する。また、大電流システムだけでなく、車両の走行に必ずしも必要ではない装置（例えば、エアコン、リヤデフォッガ、リヤワイパー）の作動も許可しないようにしてもよい。ここで、作動が不許可となった装置に対する乗員からの操作入力があったとしても、その装置が作動することはない。これにより、電源電圧低下によって電気負荷５０の作動不良やエンジンストールが起こらないように走行させることができる。

なお、大電流システムの作動を全て不許可にするのではなく、車両の走行状態に応じて部分的に不許可にしてもよい。例えば、電動パワーステアリング装置４０の作動は、停車時や微低速時には不許可とし、それ以上の中高速時には許可するようにしてもよい。停車時や微低速時には、ステアリング操作が重いためにアシスト量が増えるため、電動パワーステアリング装置４０の消費電流が大きくなる傾向があるからである。すなわち、走行に影響のある放電レベルと判定されたとしても、中高速時における電動パワーステアリング装置４０の消費電流が電気負荷５０の作動不良等を引き起こすほど大きくなければ、中高速時における電動パワーステアリング装置４０の作動を許可してもよい。

また、ステップ１０において、警報部３０が、ディスプレイ表示や音声出力等によって、エンジン停止か機能制限走行かの選択条件をドライバーに対して提案する際に、『５秒以内に再度プッシュスイッチを押さなければエンジンを停止します』と提案してもよい。この場合、ドライバーが５秒以内にエンジンを始動・停止するためのプッシュスイッチを押さなければ、電源管理制御部１０は、車内ＬＡＮ７０を介してエンジン制御装置４４に対してエンジン停止要求信号を送信する。一方、ドライバーが５秒以内にプッシュスイッチを押したならば（ドライバーがエンジンの停止を拒んだならば）、電源管理制御部１０は、例えば『システム作動制限走行中』とメータやディスプレイに表示したり音声出力したりした上で、エンジン制御装置４４やブレーキ装置４６等といった走行に必要な最低限の機能を有する装置のみに対して作動許可信号を送信する。

また、ステップ１０において、エンジン停止か機能制限走行かの選択条件をドライバーに対して提案せずに、電源管理制御部１０が、エンジン停止か機能制限走行かを強制的に自動選択するようにしてもよい。自動選択されるデフォルトのモードをエンジン停止か機能制限走行かのいずれかに予め設定しておけば、例えばエンジン停止がデフォルトのモードとして設定されている場合、ステップ１０において電源管理制御部１０はエンジン停止を必ず選択することになる。

次に、図３は、本発明の車両用電源管理装置の電源管理制御部１０の制御フローの第２例である。図２で示された第１例では、エンジン停止と機能制限走行の２つの選択条件であったが、バッテリ２の容量不足の場合には、バッテリ２を充電する充電モードを選択条件として追加してもよい。

電源管理制御部１０の劣化状態判定部１２は、エンジンを始動させるスターターのオンを検知すると、電源の状態を測定し（ステップ２２）、電源が劣化状態であるか否かを判定する（ステップ２４）。劣化状態判定部１２は、スターターがオン時に降下する電源電圧の最小値が所定閾値以下であれば劣化状態であると判定し、所定閾値以下でなければ劣化状態ではないと判定する。

その一方で、電源管理制御部１０の容量状態判定部１４は、エンジンを始動させるためのイグニッションスイッチ若しくはプッシュスイッチのオンを検知すると、バッテリ２の状態を測定し（ステップ２２）、バッテリ２の容量状態を判定する（ステップ２４）。容量状態判定部１４は、イグニッションスイッチ若しくはプッシュスイッチがオンした時のバッテリ２の電源電圧値が所定閾値以下であればバッテリ２は容量不足であると判定し、所定閾値以下でなければバッテリ２は容量不足ではないと判定する。

ステップ２４において劣化状態ではなく且つ容量不足ではないと判定された場合、電源管理制御部１０は、通常走行可能であるとして、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する（ステップ２６）。電気負荷５０のそれぞれは、この作動許可信号を受信後、作動し始める。一方、ステップ２４において劣化と容量不足のいずれか一つでも判定された場合、電源管理制御部１０は、警報部３０を介して通常走行できない旨をドライバーに警報する（ステップ２８）。

このとき、警報部３０は、少なくとも劣化状態であると判定されている場合には、ディスプレイ表示や音声出力等によって、１）エンジンを停止させるか、又は、２）ディーラー等の修理できる場所まで最低限の機能だけ作動させる機能制限走行をするかの２つの選択条件をドライバーに対して提案する（ステップ３０）。一方、警報部３０は、劣化状態とは判定されずに容量不足と判定された場合には、ディスプレイ表示や音声出力等によって、１）エンジンを停止させるか、又は、２）機能制限走行をするか、又は、３）バッテリ２を充電する充電モードにするかの３つの選択条件をドライバーに対して提案する（ステップ３０）。

電源管理制御部１０は、ユーザ操作入力部２０を介してドライバーが充電モードを選択したことを認識した場合には、車内ＬＡＮ７０を介して、バッテリ２を充電する発電促進制御を実行可能な電気負荷５０に対して発電促進制御実行要求信号を送信する。その発電促進制御実行要求信号を受信した電気負荷５０は、発電促進制御を実行する（ステップ３６）。ここで、バッテリ２の充電時間を早める発電促進制御として、例えば、エンジン制御装置４４がエンジンのアイドル回転数を上昇させる制御を実行してもよいし、バッテリ２を電源とする所定モーターがバッテリ２を充電する発電機として動作するように逆回転制御を実行してもよいし、バッテリ２の充電に必要な電気負荷５０のみ作動させてバッテリ２の充電に必要のない電気負荷５０を停止させる（もしくは作動を抑制させる）制御を実行してもよい。

ステップ３８においてバッテリ２の容量が通常走行可能な所定値に達すると発電促進制御の実行は終了し（ステップ３８）、電源管理制御部１０は、通常走行可能であるとして、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する（ステップ４０）。つまり、バッテリ２の容量不足であるならば、バッテリ２の充電をした上で、車両の走行を許可しようという考えである。

一方、電源管理制御部１０は、上述の図２で示された第１例と同様に、ユーザ操作入力部２０を介して、ドライバーがエンジン停止を選択したことを認識した場合には、車内ＬＡＮ７０を介してエンジン制御装置４４に対してエンジン停止要求信号を送信し（ステップ３２）、ドライバーが機能制限走行を選択したことを認識した場合には、所定機能のみを作動許可するために、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０のうち作動許可する機能を有する電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する（ステップ３４）。

また、ステップ３０において、警報部３０が、ディスプレイ表示や音声出力等によって、エンジン停止か機能制限走行か充電モードかの選択条件をドライバーに対して提案する際に、ステップ２８での警報後の一定期間中に選択条件を決定するよう提案してもよい。例えば、『警報後５秒以内にプッシュスイッチを押さなければ機能制限走行を実施します』、『警報後５秒以内にプッシュスイッチを１回押せばエンジンを停止します』、『警報後５秒以内にプッシュスイッチを２回押せば充電モードになります』と提案する。

その提案の結果、ドライバーが５秒以内にプッシュスイッチを押さなければ、電源管理制御部１０は、例えば『システム作動制限走行中』とメータやディスプレイに表示したり音声出力したりした上で、エンジン制御装置４４やブレーキ装置４６等といった走行に必要な最低限の機能を有する装置のみに対して作動許可信号を送信する。また、ドライバーが５秒以内にプッシュスイッチを１回押したならば、電源管理制御部１０は、車内ＬＡＮ７０を介してエンジン制御装置４４に対してエンジン停止要求信号を送信する。さらに、ドライバーが５秒以内にプッシュスイッチを２回押したならば、電源管理制御部１０は、例えば『充電モード中』とメータやディスプレイに表示したり音声出力したりした上で、車内ＬＡＮ７０を介して、バッテリ２を充電する発電促進制御を実行可能な電気負荷５０に対して発電促進制御実行要求信号を送信する。

したがって、実施例を使った上述の説明によれば、本発明の車両用電源管理装置は、電源の放電性能が低下していても何の対処もされないまま車両が走行し続けることを防止することができる。そして、ドライバーは、エンジン停止や機能制限走行が選択された場合には、バッテリ等の電源系統の点検や交換の必要性を感じざるを得なくなる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、エンジン制御装置４４によってエンジンを停止させるようにしていたが、車両の走行を規制するという意味で、シフトポジションをＰレンジやＮレンジに自動的に移動させたり、自動ブレーキを作動させたりしてもよい。

また、上述の実施例では、エンジンを始動させるためのイグニッションスイッチ若しくはプッシュスイッチを使ってモード選択していたが、ディスプレイ上のタッチスイッチ、音声認識、モード選択専用スイッチを使ってモード選択するようにしてもよいし、既存のスイッチを代用してモード選択するようにしてもよい。

例えば、モード選択するための既存のスイッチとして、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションスイッチやパーキングレバーやパーキングペダルの状態を検出するパーキングブレーキスイッチを使用する。警報部３０が、ディスプレイ表示や音声出力等によって、エンジン停止か機能制限走行かの選択条件をドライバーに対して提案する際に、シフトポジションセンサがＤレンジに切り替わったことを検出したり、パーキングブレーキスイッチがパーキングブレーキの解除を検出したりした場合、電源管理制御部１０は、ドライバーは機能制限走行を選択したとみなす。そして、電源管理制御部１０は、所定機能のみを作動許可するために、車内ＬＡＮ７０を介して全ての電気負荷５０のうち作動許可する機能を有する電気負荷５０に対して作動許可信号を送信する。これによって、ドライバーはプッシュスイッチ操作等の新たな操作をすることなく、車両の走行を開始させる準備操作の過程の中で機能制限走行が選択されることになるので、モード選択の煩わしさを感じにくくなる。

本発明の車両用電源管理装置の一形態を適用した車両システムの構成図である。 本発明の車両用電源管理装置の電源管理制御部１０の制御フローの第１例である。 本発明の車両用電源管理装置の電源管理制御部１０の制御フローの第２例である。

符号の説明

２ バッテリ
４ 発電機
１０ 電源管理制御部
１２ 劣化状態判定部
１４ 容量状態判定部
２０ ユーザ操作入力部
３０ 警報部
５０ 電気負荷
６０ 電源ライン
７０ 車内ＬＡＮ

Claims (10)

1. エンジン始動時に、電源の放電性能が所定レベル以下であるか否かを判定し、放電性能が所定レベル以下と判定された場合、乗員に対し警報するとともに、電源から電力供給を受ける所定の電気負荷の作動を抑制する電気負荷作動抑制モードか車両の走行を禁止する走行禁止モードのいずれかを選択する、車両用電源管理装置。
2. 前記電気負荷作動抑制モードの選択入力がない限り、前記走行禁止モードを自動的に選択する、請求項１記載の車両用電源管理装置。
3. 電源の放電性能として電源の劣化状態を判定する、請求項１記載の車両用電源管理装置。
4. 電源の放電性能としてバッテリの容量状態を判定する、請求項１記載の車両用電源管理装置。
5. バッテリの容量不足と判定された場合、バッテリの充電が可能な発電促進制御を実行する、請求項４記載の車両用電源管理装置。
6. バッテリの容量不足が解消された場合、通常走行可能とする、請求項５記載の車両用電源管理装置。
7. 車両を発進させる準備ができた状態を検知する発進準備状態検知手段を備え、
   発進準備状態が検知された場合に前記電気負荷作動抑制モードを自動的に選択する、請求項１記載の車両用電源管理装置。
8. 警報から所定時間経過した場合に前記走行禁止モードを自動的に選択する、請求項１記載の車両用電源管理装置。
9. 前記走行禁止モードは、エンジンを自動停止するモードである、請求項１または８記載の車両用電源管理装置。
10. 前記走行禁止モードは、シフトまたはブレーキの制御によって走行禁止状態とするモードである、請求項１または８記載の車両用電源管理装置。

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