JP2008048533A - 発電機故障検出装置および発電機故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機に新たに専用回路を設けることなく発電機の故障を検出する。
【解決手段】目標出力電圧制御手段１１が、発電機２０が出力すべき目標出力電圧を算出し、発電機２０に対して目標出力電圧を出力するように指示する。発電機故障検出手段１２が、目標出力電圧制御手段１１から目標出力電圧を受け取り、目標出力電圧と、発電機２０が出力する出力電圧とを比較することによって発電機２０の故障を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されているバッテリを充電するための発電機の故障を検出する発電機故障検出装置および発電機故障検出方法に関する。

近年、急速な自動車普及に伴って自動車の快適性・安全性・利便性の向上に対するニーズが高まっている。そのため、自動車に取り付けられるエアコンやナビゲーションなどの車載電装品が急増しており、その重要性も増してきている。それによって、オルタネータに代表される給電系の役割が増大している。

つまり、オルタネータが故障すると、車載電装品に対する給電ができなくなってしまい、車両全体に対する影響が大きくなってきている。たとえば、エアバックやＡＢＳ（Antilock Brake System）などの安全走行システムへの給電不能になったり、最悪の場合には走行不能になってしまう。

したがって、給電系の故障を迅速に検出し、ユーザに警告する必要がある。そこで、オルタネータに新たに故障検出回路を追加し、Ｄｕｔｙ値を用いてオルタネータの異常を検出する異常検出装置が提案されている（特許文献１参照）。また、オルタネータに新たに故障検出回路を追加し、リプル数を用いてオルタネータの異常を検出する異常検出装置が提案されている（特許文献２参照）。
特許第３３７４５４３号公報 特開２００３−６１２６０号公報

しかし、上記異常検出装置では、発電機に故障を検出するための専用回路を新たに設ける必要があるため、コストがかかってしまうという問題があった。また、専用回路を設けることによって、回路が占有するスペースを確保しなければならないという問題もあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、発電機に新たに専用回路を設けることなく発電機の故障を検出することができる発電機故障検出装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、発電機に新たに専用回路を設けることなく発電機の故障を検出することができる発電機故障検出方法を提供することである。

本発明では上記問題を解決するために、車両に搭載されているバッテリを充電するための発電機の故障を検出する発電機故障検出装置において、前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように出力指示をする目標出力電圧制御手段と、前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出する発電機故障検出手段とを有することを特徴とする発電機故障検出装置が提供される。

これにより、目標出力電圧制御手段が、前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように出力指示をする。発電機故障検出手段が、前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出する。

また、本発明では、車両に搭載されているバッテリを充電するための発電機の故障を検出する発電機故障検出方法において、目標出力電圧制御手段が、前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように指示するステップと、発電機故障検出手段が、前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出するステップとを含むことを特徴とする発電機故障検出方法が提供される。

これにより、目標出力電圧制御手段が、前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように指示する。発電機故障検出手段が、前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出する。

本発明の発電制御装置および発電制御方法によれば、発電機が出力する出力電圧と目標出力電圧を比較することによって発電機の故障を検出するので、発電機に新たに専用回路を設けることなく発電機の故障を検出することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に適用される発明の概念図である。図１に示すように、発電機故障検出装置１０は、目標出力電圧制御手段１１と発電機故障検出手段１２を備えている。また、発電機故障検出装置１０には、発電機２０が接続されており、発電機２０には、バッテリ３０が接続されている。ここで、発電機故障検出装置１０は、図示しないエンジン制御装置または電源マネージメント制御装置と一体型であってもよい。

目標出力電圧制御手段１１は、発電機２０が出力すべき出力電圧である目標出力電圧を算出し、その目標出力電圧を指示する指示信号を出力する。
発電機２０は、目標出力電圧制御手段１１から目標出力電圧の指示信号を受け取ると、発電を開始して目標出力電圧に応じた電圧を出力する。この出力された目標出力電圧によって車両に搭載されている補機に対して給電が行われ、バッテリ３０に対して充電が行われる。

発電機故障検出手段１２は、目標出力電圧制御手段１１から目標出力電圧の指示信号を受け取ると、発電機２０が出力する出力電圧をバッテリ３０に充電されると同時に受け取る。そして、発電機２０から受け取った出力電圧と、目標出力電圧制御手段１１から受け取った指示信号内に設定されている目標出力電圧とを比較し、両者の乖離度に基づいて発電機２０が故障しているか否かを検出する。

たとえば、目標出力電圧制御手段１１から受け取った指示信号内に設定されている目標出力電圧に対して発電機２０から受け取った出力電圧が著しく低い場合には、発電機２０が正常に発電できない故障であると判断する。また、目標出力電圧制御手段１１から受け取った指示信号内に設定されている目標出力電圧に対して発電機２０から受け取った出力電圧が著しく高い場合には、発電機２０が暴走して発電しすぎる故障であると判断する。

このように、発電機２０が出力する出力電圧と目標出力電圧を比較することによって発電機２０の故障を検出するので、発電機２０に新たに専用回路を設けることなく発電機２０の故障を検出することが可能となる。

次に、本発明の発電機故障検出装置をマスタＥＣＵ（Electronic Control Unit）に適用した場合の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係るシステム構成例を示す図である。図２に示すように、マスタＥＣＵ１００、バッテリ２００、およびオルタネータ３００が電源ライン４００と通信バス４１０を介して接続されている。また、マスタＥＣＵ１００には、報知部５００が接続されている。

バッテリ２００には、バッテリ２００の電圧を計る電圧計（図中Ｖ）２１０、電流を計る電流計（図中Ａ）２２０、およびバッテリ液温度を計る液温計（図中Ｔ）２３０が接続されている。マスタＥＣＵ１００は、電圧計２１０、電流計２２０、および液温計２３０の各々が計測した情報を通信バス４１０を介して取得する。

また、マスタＥＣＵ１００は、通信バス４１０を介してオルタネータ３００に、バッテリ２００に対して行う充電処理に関する指示を行う。なお、この通信バス４１０は、たとえば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いる。

オルタネータ３００は、バッテリ２００に対して充電処理を行う。具体的には、オルタネータ３００は、マスタＥＣＵ１００から通信バス４１０を介して出力すべき出力電圧を受け取り、受け取った出力電圧に基づいてフィールドデューティ（Ｆ−Ｄｕｔｙ）を算出する。そして、算出したＦ−ＤｕｔｙをマスタＥＣＵ１００へフィードバックするとともに、算出したＦ−Ｄｕｔｙに基づいて発電し、バッテリ２００に対する充電を行う。

マスタＥＣＵ１００は、オルタネータ３００に充電開始指示を行うと、行った充電開始指示に設定されている目標充電電圧とバッテリ２００の状態に基づいて目標Ｆ−Ｄｕｔｙを算出する。そして、指示から一定時間後にオルタネータ３００が出力する出力電圧とオルタネータ３００からフィードバックされたＦ−Ｄｕｔｙを取得し、オルタネータ３００が故障しているか否かを判断する発電機異常判断処理を行う。そして、オルタネータ３００が故障していると判断すると、報知部５００を用いてユーザに対してオルタネータ３００が故障している旨の報知を行う。

なお、電源ライン４００と通信バス４１０には、不図示の各種車両に搭載されている補機が接続されており、マスタＥＣＵ１００は、通信バス４１０を介して各種補機から車両の状態を示す各種情報を取得する。たとえば、車両に搭載されている電装品の使用状況、車外の寒暖などの車両の外部環境、および道路情報などを通信バス４１０を介して取得する。

図３は、本実施の形態に用いるマスタＥＣＵのハードウェア構成例を示す図である。図３に示すように、マスタＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータ（マイコン）１０１、Ｉ／Ｆ（InterFace）１０２、およびバス１０３を備えており、Ｉ／Ｆ１０２を介して、たとえば外部の通信バス４１０と接続されている。

マイコン１０１は、ＣＰＵ１０１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１ｂ、およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０１ｃを有している。マスタＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１ａによって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１ａには、マイコン１０１の内部のバス１０１ｄを介してＲＯＭ１０１ｂおよびＲＡＭ１０１ｃが接続されている。ＲＡＭ１０１ｃには、ＣＰＵ１０１ａによる処理に必要な各種データが保存される。ＲＯＭ１０１ｂには、ＯＳやアプリケーションプログラムが格納される。

なお、マスタＥＣＵ１００のハードウェアは、図３に示した構成に限るものではない。たとえば、バス１０３にＲＯＭを接続し、このＲＯＭにＯＳやアプリケーションプログラムを格納するようにしてもよい。また、バス１０３にＲＡＭを接続し、このＲＡＭにデータを一時的に保持するようにしてもよい。以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。

次に、マスタＥＣＵ１００が有する処理機能について説明する。
図４は、本実施の形態のマスタＥＣＵの処理機能を示す図である。図４に示すように、マスタＥＣＵ１００は、車両状態検出部１１０、発電指令部１２０、異常判断部１３０、および報知処理部１４０を備えている。また、車両状態検出部１１０は、発電機状態検出部１１１、車両状況検出部１１２、バッテリ状態検出部１１３、および電装品使用状況検出部１１４を備えている。

発電機状態検出部１１１は、オルタネータ３００の状態を検出する。具体的には、オルタネータ３００が出力する出力電圧と、オルタネータ３００のＦ−Ｄｕｔｙを検出する。
車両状況検出部１１２は、車両の状況を検出する。具体的には、アクセル開度、車速、エンジン回転数、シフト、ブレーキ信号などから、車両の走行状態を検出する。

バッテリ状態検出部１１３は、バッテリ２００の状態を検出する。具体的には、バッテリ２００のバッテリ電圧を電圧計２１０から取得し、バッテリ２００の電流を電流計２２０から取得し、バッテリ２００の液温度を液温計２３０から取得する。

電装品使用状況検出部１１４は、車両に搭載されている電装品の使用状況を検出する。具体的には、車両に搭載されている電装品の消費電力（電流）を検出する。
発電指令部１２０は、オルタネータ３００が出力すべき電圧である充電電圧を指令する。たとえば、発電指令部１２０は、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ電圧を受け取り、あらかじめ設定されている所定電圧を加算した電圧を充電電圧とする。

そして、発電指令部１２０は、車両に搭載されている電装品の使用状況を電装品使用状況検出部１１４から受け取り、電装品の使用状況に応じて上述した充電電圧を補正し、補正した充電電圧をオルタネータ３００に対して出力するように指令する。

異常判断部１３０は、検出した情報を元にオルタネータ３００が異常か否かの判断を行う。具体的には、異常判断部１３０は、発電指令部１２０がオルタネータ３００に対して充電電圧を指令すると、指令した充電電圧の値を受け取る。また、発電機状態検出部１１１からオルタネータ３００から出力される出力電圧を受け取る。そして、充電電圧と出力電圧からマスク時間を算出する。マスク時間とは、発電指令部１２０がオルタネータ３００に対して発電指令を行ってから異常判断部１３０が異常判定を開始するまでの時間である。マスク時間に関しては後述する。

オルタネータ３００から出力される出力電圧は、発電指令部１２０から発電指令を受けてから一定時間かけて指令電圧に徐々に到達する。したがって、発電指令部１２０から発電指令を受けてから一定時間はオルタネータ３００が正常であったとしてもオルタネータ３００の出力電圧が指令電圧とは乖離した電圧値が検出される。そこで、異常判断部１３０は、発電指令部１２０から発電指令を受けてから一定時間をマスク時間としてオルタネータ３００の異常判断を行わず、マスク時間経過後から異常判断を行う。

報知処理部１４０は、オルタネータ３００が異常であると異常判断部１３０が判断すると、ユーザに対してオルタネータ３００が異常であると判断した旨を報知する。たとえば、異常を報知する警告灯を点灯させ、ユーザに対して電装品の使用を抑制するように報知する。

以下、指令電圧と出力電圧との偏差と、マスク時間の関係を示すグラフについて説明する。
図５は、指令電圧と出力電圧との偏差と、マスク時間の関係を示す図である。図５に示すように、偏差−マスク時間グラフ６００は、発電指令部１２０がオルタネータ３００に対して指令した指令電圧とオルタネータ３００から出力される出力電圧との偏差と、発電指令部１２０がオルタネータ３００に対して発電指令を行ってから異常判断部１３０が異常判定を開始するまでのマスク時間との関係を示している。

マスク時間は、偏差が大きくなるにしたがって大きくなり、偏差が小さくなるにしたがって小さくなる。オルタネータ３００から出力される出力電圧は、発電指令部１２０から発電指令を受けてから一定時間かけて指令電圧に徐々に到達するので、偏差が大きいと出力電圧が指令電圧に到達するまでの時間がかかる。そこで、偏差が大きいほどマスク時間を長くして出力電圧の誤検出を防ぐ。

以下、指令電圧とバッテリ電圧との偏差と、目標Ｆ−Ｄｕｔｙの関係を示すグラフについて説明する。
図６は、指令電圧とバッテリ電圧との偏差と、目標Ｆ−Ｄｕｔｙの関係を示す図である。図６に示すように、偏差−目標Ｆ−Ｄｕｔｙグラフ６１０は、発電指令部１２０がオルタネータ３００に対して指令した指令電圧とバッテリ２００のバッテリ電圧との偏差と、指令電圧に基づいて異常判断部１３０が算出した目標Ｆ−Ｄｕｔｙとの関係を示している。

目標Ｆ−Ｄｕｔｙは、偏差が大きくなるにしたがって大きくなり、偏差が小さくなるにしたがって小さくなる。偏差が大きいということはバッテリ電圧が低いことを意味するので、なるべくオルタネータ３００を稼働してバッテリ２００に対する充電を行いたいという要請に基づいている。そこで、偏差が大きいときほどオルタネータ３００の稼働負荷を表すＦ−Ｄｕｔｙを大きくする。

以上のような機能を有しているマスタＥＣＵ１００により、以下の処理が行われる。
図７、図８は、マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。図７、図８に示すフローチャートは、本来１つのフローチャートであるが、便宜上２つの図に分けて説明する。以下、図７、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

〔ステップＳ１１〕発電機状態検出部１１１は、オルタネータ３００の状態を検出する。
〔ステップＳ１２〕車両状況検出部１１２は、車両の状況を示す情報を検出する。具体的には、アクセル開度、車速、エンジン回転数、シフト、ブレーキ信号などから、車両の走行状態を検出する。

〔ステップＳ１３〕バッテリ状態検出部１１３は、バッテリ２００の状態を検出する。具体的には、電圧計２１０からバッテリ２００の電圧を取得し、電流計２２０からバッテリ２００の電流を取得し、液温計２３０からバッテリ２００の液温度を取得する。

〔ステップＳ１４〕電装品使用状況検出部１１４は、車両に搭載されている電装品の消費電力を検出する。具体的には、オルタネータ３００が出力する出力電圧と、オルタネータ３００のＦ−Ｄｕｔｙを検出する。

〔ステップＳ１５〕発電指令部１２０は、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ電圧を受け取り、あらかじめ設定されている所定電圧を加算した電圧を充電電圧とする。
〔ステップＳ１６〕発電指令部１２０は、車両に搭載されている電装品の使用状況を電装品使用状況検出部１１４から受け取り、電装品の使用状況に応じて上述した充電電圧を補正し、補正した充電電圧をオルタネータ３００に対して出力するように指令する。

〔ステップＳ１７〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００に対して発電指令を行った旨の信号と指令電圧を発電指令部１２０から受け取る。
〔ステップＳ１８〕異常判断部１３０は、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ電圧を取得し、発電指令部１２０から受け取った指令電圧との差に基づいてマスク時間を決定する。

〔ステップＳ１９〕異常判断部１３０は、指令電圧が更新されたか否かを判断する。指令電圧が更新されると、指令電圧の変更に応じてマスク時間を変更するためである。指令電圧が更新されていない場合には、処理をステップＳ１９ａへ進め、指令電圧が更新された場合には、処理をステップＳ２５へ進める。

〔ステップＳ１９ａ〕異常判断部１３０は、車両が加速中であるか否か判断する。車両が加速中は、発電カットするケースがあるため、そのときは後述するカウンタのカウントアップ処理を行わない。車両が加速中の場合は、ステップＳ２５へ進み、カウンタをクリアして、加速なしとなったタイミングで再度、図７のスタートから処理を開始することになる。車両が加速中でない場合は、ステップＳ１９ｂへ進む。

〔ステップＳ１９ｂ〕異常判断部１３０は、後述するカウンタをカウントアップする。
〔ステップＳ２０〕異常判断部１３０は、マスク時間が経過したか否かを判断する。マスク時間が経過した場合には、処理をステップＳ２１へ進め、マスク時間が経過していない場合には、処理をリターンする。

〔ステップＳ２１〕異常判断部１３０は、指令電圧と出力電圧の差が所定値より大きいか否かを判断する。指令電圧と出力電圧の差が所定値より大きい場合には、処理をステップＳ２２へ進め、指令電圧と出力電圧の差が所定値以下である場合には、処理をリターンする。

〔ステップＳ２２〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００が異常であると判断する。指令電圧と出力電圧の差が所定値より大きいとは、たとえば指令電圧に対して出力電圧が極めて小さい場合には、オルタネータ３００が動いていないことなどが考えられる。また、指令電圧に対して出力電圧が極めて大きい場合には、オルタネータ３００が暴走していることが考えられる。

〔ステップＳ２３〕報知処理部１４０は、異常判断部１３０がオルタネータ３００に異常があると判断すると、オルタネータ３００に異常がある旨をユーザに対して報知する。たとえば、報知部５００は、メータパネルに組み込まれた警告灯であり、その警告灯を点灯させることによりユーザに対してオルタネータ３００に異常があり、電装品の使用を抑制すべき旨を報知する。

〔ステップＳ２４〕報知処理部１４０は、あとどれくらいの時間でバッテリ２００があがってしまうかを報知する。詳しくは後述する。
〔ステップＳ２５〕異常判断部１３０は、指令電圧が更新されるとカウンタをクリアする。このカウンタは、発電指令がされてからの経過時間を計時するカウンタであり、指令電圧が更新されたときには、マスク時間が変更になるのでカウンタをクリアして改めて発電指令がされてからの経過時間を計時する。

図９は、マスタＥＣＵによる時間報知処理の手順を示すフローチャートである。以下、図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ３１〕報知処理部１４０は、異常判断部１３０がオルタネータ３００が異常であるか否かを判断する。異常であると判断した場合には、処理をステップＳ３２へ進め、異常ではないと判断した場合には、処理を終了する。

〔ステップＳ３２〕報知処理部１４０は、電装品使用状況検出部１１４から電装品の使用状況を取得し、電装品の使用状況に変更があったか否かを判断する。変更があったと判断した場合には、処理をステップＳ３３へ進め、変更がなかったと判断した場合には、処理をステップＳ３５へ進める。

〔ステップＳ３３〕報知処理部１４０は、バッテリ２００があがるまでの時間を算出する。たとえば、バッテリ容量が５５〔Ａｈ〕であり、現状のバッテリ充電率が７０〔％〕であり、バッテリあがり充電率が３０〔％〕であり、電装品が使用する電気量が１００〔Ａｓｅｃ〕であるとき、以下の式（１）によりバッテリがあがるまでの時間を算出する。

（７０〔％〕−３０〔％〕）／１００〔％〕×１９８０００〔Ａｓｅｃ〕／１００〔Ａｓｅｃ〕＝７９２〔ｓｅｃ〕＝１３．２〔ｍｉｎ〕 ……（１）
なお、上記式（１）にある１９８０００〔Ａｓｅｃ〕は、５５〔Ａｈ〕を〔Ａｓｅｃ〕に換算したものである。

〔ステップＳ３４〕報知処理部１４０は、算出したバッテリ２００があがるまでの時間を表示する。たとえば、報知部５００は、メータパネルに組み込まれた表示装置であり、その表示装置に時間を表示することによりユーザに対してオルタネータ３００があがるまでの時間を報知する。

〔ステップＳ３５〕報知処理部１４０は、算出したバッテリ２００があがるまでの時間から、時間を算出してからの経過時間を減算して表示する。
上述のような処理を行うことによって、車両を制御する既存のＣＰＵ１０１ａによって、オルタネータ３００にバッテリ２００の充電電圧を指令し、指令した充電電圧とバッテリ電圧とに基づいてオルタネータ３００が異常であるか否かを判断するようにした。これによって、オルタネータ３００が異常であるか否かの判断をするための専用回路を新たに設けることなくオルタネータ３００の故障を検出することができ、コストを低減することができる。

なお、上述の実施の形態において、充電電圧とバッテリ電圧とに基づいてオルタネータ３００が異常であるか否かを判断する旨の説明を行ったが、Ｆ−Ｄｕｔｙを用いてオルタネータ３００の異常がどのような異常であるかを調べてもよい。以下、Ｆ−Ｄｕｔｙを用いた発電機異常判断処理をフローチャートを用いて詳細に説明する。

図１０、図１１は、マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。図１０、図１１に示すフローチャートは、本来１つのフローチャートであるが、便宜上２つの図に分けて説明する。以下、図１０、図１１に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

〔ステップＳ４１〕発電機状態検出部１１１は、オルタネータ３００の状態を検出する。
〔ステップＳ４２〕車両状況検出部１１２は、車両の状況を示す情報を検出する。具体的には、アクセルの開度、車両の加速度、および車両の速度を検出する。

〔ステップＳ４３〕バッテリ状態検出部１１３は、バッテリ２００の状態を検出する。具体的には、電圧計２１０からバッテリ２００の電圧を取得し、電流計２２０からバッテリ２００の電流を取得し、液温計２３０からバッテリ２００の液温度を取得する。

〔ステップＳ４４〕電装品使用状況検出部１１４は、車両に搭載されている電装品の消費電力を検出する。
〔ステップＳ４５〕発電指令部１２０は、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ電圧を受け取り、あらかじめ設定されている所定電圧を加算した電圧を発電電圧とする。

〔ステップＳ４６〕発電指令部１２０は、車両に搭載されている電装品の使用状況を電装品使用状況検出部１１４から受け取り、電装品の使用状況に応じて上述した充電電圧を補正し、補正した充電電圧をオルタネータ３００に対して出力するように指令する。

〔ステップＳ４７〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００に対して指令した充電電圧とバッテリ２００の状態に基づいて目標Ｆ−Ｄｕｔｙを決定する。異常判断部１３０は、指令として受けた充電電圧に基づいてオルタネータ３００自体が算出してマスタＥＣＵ１００へフィードバックするＦ−Ｄｕｔｙが正常か否かを判断するために目標Ｆ−Ｄｕｔｙを算出する。

〔ステップＳ４８〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００に対して発電指令を行った旨の信号と指令電圧を発電指令部１２０から受け取る。
〔ステップＳ４９〕異常判断部１３０は、指令として受けた充電電圧に基づいてオルタネータ３００が算出してフィードバックしたＦ−Ｄｕｔｙを受け取る。

〔ステップＳ５０〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００が故障しているか否かを判断する発電機異常判断処理を開始する条件が成立しているか否かを判断する。異常判断部１３０は、発電機状態検出部１１１から受け取るオルタネータ３００の状態、車両状況検出部１１２から受け取る車両の状況（たとえば、車両の加速。加速中は故障判定しないため）、バッテリ状態検出部１１３から受け取るバッテリ２００の状態、および電装品使用状況検出部１１４から受け取る電装品の使用状況の少なくとも１つに基づいて発電機異常判断処理を開始する条件である開始条件を判断する。開始条件が成立していると判断した場合には、処理をステップＳ５１へ進め、開始条件が成立していないと判断した場合には、処理をステップＳ５６へ進める。

〔ステップＳ５０ａ〕異常判断部１３０は、後述するカウンタをカウントアップする。
〔ステップＳ５１〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００からフィードバックされるＦ−Ｄｕｔｙの値が目標Ｆ−Ｄｕｔｙの値に収束するか否かを判断する。目標Ｆ−Ｄｕｔｙの値に収束する場合には、処理をステップＳ５２へ進め、目標Ｆ−Ｄｕｔｙの値に収束しない場合には、処理をステップＳ５７へ進める。

〔ステップＳ５２〕異常判断部１３０は、指令電圧と出力電圧を受け取る。そして、指令電圧から出力電圧を減算した値が所定値より大きいか否かを判断する。値が所定値より大きい場合には、処理をステップＳ５３へ進め、値が所定値以下である場合には、処理をリターンする。

〔ステップＳ５３〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００が発電停止であると判断する。指令電圧から出力電圧を減算した値が所定値より大きい場合、つまり指令電圧に対して出力電圧が極めて小さいときには、オルタネータ３００が正常に電力を出力できていないと考えられるのでオルタネータ３００の発電が停止していると判断する。

〔ステップＳ５４〕報知処理部１４０は、異常判断部１３０がオルタネータ３００に異常があると判断すると、オルタネータ３００に異常がある旨をユーザに対して報知する。たとえば、報知部５００は、メータパネルに組み込まれた警告灯であり、その警告灯を点灯させることによりユーザに対してオルタネータ３００に異常があり、電装品の使用を抑制すべき旨を報知する。

〔ステップＳ５５〕報知処理部１４０は、あとどれくらいの時間でバッテリ２００があがってしまうかを報知する。
〔ステップＳ５６〕異常判断部１３０は、指令電圧が更新されるとカウンタをクリアする。このカウンタは、発電指令がされてからの経過時間を計時するカウンタであり、指令電圧が更新されたときには、マスク時間が変更になるのでカウンタをクリアして改めて発電指令がされてからの経過時間を計時する。

〔ステップＳ５７〕異常判断部１３０は、故障検出が開始されてから所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過した場合には、処理をステップＳ５８へ進め、所定時間が経過していない場合には、処理をリターンする。

〔ステップＳ５８〕異常判断部１３０は、Ｆ−Ｄｕｔｙが大きく変動しているか否かを判断する。Ｆ−Ｄｕｔｙが大きく変動している場合には、処理をステップＳ５９へ進め、Ｆ−Ｄｕｔｙが大きく変動しているわけではない場合には、処理をステップＳ６０へ進める。

〔ステップＳ５９〕異常判断部１３０は、充電線が外れていると判断する。充電線が外れている場合にはオルタネータ３００から電圧が出力されないため、Ｆ−Ｄｕｔｙを大きく変動されると考えられるので充電線が外れていると判断する。

〔ステップＳ６０〕異常判断部１３０は、指令電圧と出力電圧を受け取る。そして、出力電圧から指令電圧を減算した値が所定値より大きいか否かを判断する。値が所定値より大きい場合には、処理をステップＳ６１へ進め、値が所定値以下である場合には、処理をステップＳ６２へ進める。

〔ステップＳ６１〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００が暴走していると判断する。出力電圧から指令電圧を減算した値が所定値より大きい場合、つまり指令電圧に対して出力電圧が極めて大きいときには、オルタネータ３００が指令電圧とは関係なく電力を出力していると考えられるのでオルタネータ３００が暴走していると判断する。

〔ステップＳ６２〕異常判断部１３０は、指令電圧と出力電圧を受け取る。そして、指令電圧から出力電圧を減算した値が所定値より大きいか否かを判断する。値が所定値より大きい場合には、処理をステップＳ６３へ進め、値が所定値以下である場合には、処理をリターンする。

〔ステップＳ６３〕異常判断部１３０は、オルタネータ３００が発電停止であると判断する。指令電圧から出力電圧を減算した値が所定値より大きい場合、つまり指令電圧に対して出力電圧が極めて小さいときには、オルタネータ３００が正常に電力を出力できていないと考えられるのでオルタネータ３００の発電が停止していると判断する。

上述のような処理を行うことによって、車両を制御する既存のＣＰＵ１０１ａによって、オルタネータ３００にバッテリ２００の充電電圧を指令し、指令した充電電圧とバッテリ電圧とに基づいてオルタネータ３００が異常であるか否かを判断するようにした。これによって、オルタネータ３００が異常であるか否かの判断をするための専用回路を新たに設けることなくオルタネータ３００の故障を検出することができ、コストを低減することができる。

また、オルタネータ３００からフィードバックされるＦ−Ｄｕｔｙと目標Ｆ−Ｄｕｔｙを用いてオルタネータ３００の異常判断処理を行うことによって、オルタネータ３００が異常であるか否かを判断するだけでなく、オルタネータ３００の異常がどのような異常であるかを判断するようにした。これによって、オルタネータ３００が異常であるか否かの判断をするための専用回路を新たに設けることなくオルタネータ３００の故障を検出することができ、かつオルタネータ３００がどのように故障しているかをも検出することができ、コストを低減することができるとともに、車両のメンテナンスが容易になる。

なお、発電指令部１２０が、車両に搭載されている電装品の使用状況を電装品使用状況検出部１１４から受け取り、電装品の使用状況に応じて充電電圧を補正する旨の説明をしたが、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ２００の状態を示す情報を受け取り、バッテリ状態に応じて充電電圧を補正してもよい。たとえば、バッテリ状態検出部１１３からバッテリ２００の電圧、電流、もしくは液温度を受け取り、バッテリ２００の内部抵抗を算出することによってバッテリ２００の劣化度を判定し、劣化度に基づいて充電電圧を補正するようにしてもよい。

本実施の形態に適用される発明の概念図である。 本実施の形態に係るシステム構成例を示す図である。 本実施の形態に用いるマスタＥＣＵのハードウェア構成例を示す図である。 本実施の形態のマスタＥＣＵの処理機能を示す図である。 指令電圧と出力電圧との偏差と、マスク時間の関係を示す図である。 指令電圧とバッテリ電圧との偏差と、目標Ｆ−Ｄｕｔｙの関係を示す図である。 マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。 マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。 マスタＥＣＵによる時間報知処理の手順を示すフローチャートである。 マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。 マスタＥＣＵによる発電機異常判断処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 発電機故障検出装置
１１ 目標出力電圧制御手段
１２ 発電機故障検出手段
２０ 発電機
３０ バッテリ

Claims (8)

1. 車両に搭載されているバッテリを充電するための発電機の故障を検出する発電機故障検出装置において、
   前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように出力指示をする目標出力電圧制御手段と、
   前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出する発電機故障検出手段と、
   を有することを特徴とする発電機故障検出装置。
2. 前記発電機故障検出手段は、前記出力指示を受けてから前記発電機が出力する前記出力電圧が前記目標出力電圧になると予想されるまでの時間が経過した後に前記発電機の故障を検出することを特徴とする請求項１記載の発電機故障検出装置。
3. 前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記発電機が前記目標出力電圧を出力するときに駆動すると予想される予想デューティを算出するデューティ算出手段をさらに有し、
   前記発電機故障検出手段は、前記デューティ算出手段から前記予想デューティを受け取り、前記発電機から駆動状態を示す発電機デューティを受け取り、両者を比較することによって前記発電機の故障を検出することを特徴とする請求項１記載の発電機故障検出装置。
4. 前記発電機故障検出手段は、前記発電機デューティが前記予想デューティに収束すると、前記目標出力電圧から前記出力電圧を減じ、その値が所定値以上である場合には前記発電機が停止していると判断することを特徴とする請求項３記載の発電機故障検出装置。
5. 前記発電機故障検出手段は、前記発電機デューティが前記予想デューティに収束すると予想される時間が経過した後も前記発電機デューティが前記予想デューティに収束せず、前記目標出力電圧から前記出力電圧を減じた値が所定値以上である場合には、前記発電機が停止していると判断することを特徴とする請求項３記載の発電機故障検出装置。
6. 前記発電機故障検出手段は、前記発電機デューティが前記予想デューティに収束すると予想される時間が経過した後も前記発電機デューティが前記予想デューティに収束せず、前記出力電圧から前記目標出力電圧を減じた値が所定値以上である場合には、前記発電機が暴走していると判断することを特徴とする請求項３記載の発電機故障検出装置。
7. 前記発電機故障検出手段は、前記発電機デューティが前記予想デューティに収束すると予想される時間が経過した後も前記発電機デューティが所定範囲より大きく変動しているとき、前記発電機の充電線が断線していると判断することを特徴とする請求項３記載の発電機故障検出装置。
8. 車両に搭載されているバッテリを充電するための発電機の故障を検出する発電機故障検出方法において、
   目標出力電圧制御手段が、前記発電機が出力すべき目標出力電圧を算出し、前記発電機に対して前記目標出力電圧を出力するように指示するステップと、
   発電機故障検出手段が、前記目標出力電圧制御手段から前記目標出力電圧を受け取り、前記目標出力電圧と、前記発電機が出力する出力電圧とを比較することによって前記発電機の故障を検出するステップと、
   を含むことを特徴とする発電機故障検出方法。

Images