JP2008213708A - 車両の電源管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなくバッテリ充電状態が電気負荷に対し余裕があるか否かを判定できる車両の電源管理装置を実現し、余裕があるときにはアクセサリ機器の動作を確保しながらクランキングできるようにする。
【解決手段】車両に搭載されたエンジン１のクランキングを実行するスタータモータと他の電気負荷機器とに接続されたバッテリを電源として管理する車両の電源管理装置であって、バッテリ電圧検出手段（Ｓ１２）と、バッテリ電圧の検出情報に基づいてエンジンのクランキング開始時におけるバッテリ電圧の脈動周期を算出し、その長さからクランキング開始時の電気負荷に対してバッテリの充電状態に余裕があるか否かを判定する判定手段（Ｓ１５）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ電源の管理を実行する車両の電源管理装置、特にイグニッションキー方式でなく、プッシュスイッチ等からの始動指令操作によってエンジン始動を行う場合の電源管理に好適な車両の電源管理装置に関する。

車両のエンジン始動時にはスタータモータの電流消費によってバッテリの負担が大きくなることから、他の電気負荷に対するバッテリの負担を極力軽減させるとともに、エンジンの電子制御系にも電源供給するバッテリの電圧低下を防止する必要がある。そのため、電源管理装置によりバッテリ電源の管理を実行しつつエンジンを始動するようになっている。

従来のこの種の車両の電源管理装置としては、例えば電圧センサで検出されたバッテリ出力電圧の振動波形を監視し、その監視情報に基づいて、スタータモータのプランジャが駆動可能か、クランキング回転数がエンジン着火可能回転数以上か、クランキング回転数がエンジン始動まで維持されるかという３条件の判断を行い、その判断結果によってバッテリが正常か否かを判断するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。

また、スタータモータ駆動時にバッテリ電圧が低い場合には、ディスプレイ電源系を遮断するとともに補機類（エアコン、ラジエター、オルタネータ等）の動作を停止させ、スタータモータ駆動時にバッテリ電圧が高い場合には、スタータリレーに駆動信号を供給してエンジンを始動させ、始動負荷が重いときにはディスプレイ電源系等を遮断した後にエンジンを始動するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。

さらに、アクセサリ電装（以下、ＡＣＣともいう）系の電圧降下を検出する検出器と、
バッテリ電源の電圧降下を直接検出するバッテリ系電圧降下検出器と、両検出器の出力のいずれかにより所定の電圧降下が検出されると負荷であるオーディオへの電圧の供給を停止する論理和回路とを設けたもの（特許文献３参照）や、満充電近傍でのエンジン始動時のバッテリ放電電圧を初期値とし、今回のエンジン始動時のバッテリ放電電圧を現在値として演算し、その初期値と現在値との差を基準値と比較してバッテリの劣化を判定することで、電流センサを使用せずに電圧センサのみでバッテリの劣化状態を検出することができるようにしたものが知られている（特許文献４参照）。
特開２００６−２４０５４１号公報 特開２００６−２０５７９５号公報 特開平６−２４５３９６号公報 特開２００５−２９２０３５号公報

しかしながら、上述のような従来の車両の電源管理装置にあっては、バッテリの充電制御ロジック等により、電流センサで検出されるバッテリの充放電電流を積算し、満充電時のバッテリ容量に対する現在のバッテリの充電状態をいわゆるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）値として算出するものでは、バッテリの充電状態が負荷に対して余裕があるか否かを判定していたため、電流センサとＳＯＣ算出ロジックが必要になり、コスト高になるという問題があった。

また、負荷による電圧降下や満充電時との比較といった形でバッテリ電圧を参照し、バッテリの充電状態を把握するものでは、環境温度等によって変動し易いバッテリ電圧のみによってバッテリの充電状態が負荷に対して余裕があるか否かを判定することが容易ではなかった。そのため、低容量バッテリや劣化したバッテリを使用する場合、あるいは極低温環境でのエンジン始動を考慮すれば、コスト高でも電流センサとＳＯＣ算出ロジックが必要になっていた。

一方、従来からのイグニッションキー方式の始動スイッチにおいては、イグニッションキーを最も大きく回したスタータ位置においてアクセサリ電源はカット（遮断）されることから、始動時にはバッテリからの電流をスタータモータと点火に集中させることができるので、上述のような電流センサとＳＯＣ算出ロジックは必ずしも必要でないが、この場合には、バッテリ電源に余裕があっても、オーディオ機器の再生等といったアクセサリ機器の動作が始動時に必ず中断されてしまい、オーディオ機器のいわゆるボツ音が生じるという不具合があった。

本発明は、上述のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、制御装置で通常参照されるパラメータを使用して、電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなくバッテリの充電状態が負荷に対して余裕があるか否かを判定できる電源管理装置を実現し、バッテリに余裕があるときにはアクセサリ機器の動作を確保しながらクランキングを行うことができるようにすることを目的とする。

本発明に係る車両の電源管理装置は、上記目的達成のため、（１）車両に搭載されたエンジンの始動時に該エンジンのクランキングを実行するスタータモータと他の電気負荷機器とに接続されたバッテリを電源として管理する車両の電源管理装置であって、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ電圧検出手段の検出情報に基づいて前記スタータモータによる前記エンジンのクランキング開始時における前記バッテリの電圧の脈動周期を算出し、該脈動周期の長さからクランキング開始時の電気負荷に対し前記バッテリの充電状態に余裕があるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。

この構成により、クランキング開始時のバッテリ電圧の脈動周期を算出することで、バッテリの充電状態がクランキングによるエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるときには短く、余裕がないときには長くなるバッテリ電圧の脈動周期の変化から、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かが判定される。したがって、電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなく、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを的確に判定することができる。

上記（１）の構成を有する本発明に係る車両の電源管理装置は、好ましくは、（２）前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕があると判定されたときには、前記バッテリから前記他の電気負荷機器に対する通電を許容し、前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕がないと判定されたときには、前記バッテリから前記他の電気負荷機器に対する通電を制限する通電制御手段を備えたものであり、この場合、（３）前記通電制御手段が、前記他の電気負荷機器に含まれるアクセサリ機器への通電を制御するアクセサリ電源制御部を有し、前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕がないと判定されたときには、前記アクセサリ電源制御部が、前記バッテリから前記アクセサリ機器への通電をカットするのが好ましい。

この構成により、クランキング開始時にバッテリに対する電気負荷を確実に軽減して、スタータモータによるクランキングを確実に行い、エンジンを確実に始動させることができる。

上記（３）の構成を有する車両の電源管理装置においては、（４）前記クランキング開始時に前記バッテリから前記アクセサリ機器への通電がカットされた場合には、前記エンジンのクランキングの終了段階で前記アクセサリ電源制御部が前記アクセサリ機器への通電を再開するのが好ましい。

この場合、スタータスイッチが操作後にアクセサリ電源がカットされたとしても、エンジン始動達成によりクランキングが終了するときには即座にアクセサリ電源が再投入され、オーディオ機器等の出力再開が可能になる。

上記（１）〜（４）の構成を有する車両の電源管理装置においては、（５）前記判定手段が、前記エンジンの始動を指令するために操作されるスタータスイッチが押下されたときに前記脈動周期の算出を開始するのがよい。

これにより、スタータスイッチによる始動指令時に、従来のイグニッションキーのようにクランキング時に一律にアクセサリ電源をカットしたりすることなく、車両に搭載された電気負荷に対する通電制限の有無をクランキング開始時に容易に選択し、切り替えることができる。

上記（１）〜（５）の構成を有する車両の電源管理装置においては、（６）前記判定手段は、前記エンジンのクランキング開始時に前記バッテリの電圧の複数のピークを検出し、前記複数のピークの時間間隔から前記脈動周期を算出するのがよい。

この場合、例えば所定時間毎にバッテリ電圧をサンプリングしながら順次比較することで、一定勾配期間を把握することができ、その勾配方向のピーク値をそのピーク値に達した時間と共に把握し、複数のピークを把握すれば、バッテリ電圧の脈動周期が把握できることになる。したがって、クランキング期間の早期に確実にバッテリ電圧の脈動周期を把握することができる。

本発明によれば、クランキング開始時のバッテリ電圧の脈動周期を算出することで、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを判定するようにしているので、電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなくバッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを判定することができる電源管理装置を実現し、バッテリの充電状態に余裕があるときにはアクセサリ機器の動作を確保しながらクランキングを行うことができるようにすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１から図３は、本発明に係る車両の電源管理装置の一実施形態を示す図であり、この実施形態はエンジン始動制御装置の一部を構している。

まず、その構成について説明すると、図１に示すように、本実施形態のエンジン始動制御装置は、エンジン１を始動させるために操作されるスタータスイッチ１１と、通電によりエンジン１のクランキングを実行するスタータモータ１２と、エンジン回転数を検知する回転数センサ１３と、フットブレーキスイッチ１４と、電源管理装置として機能するエンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２０とを備えている。

スタータスイッチ１１は、運転者によりプッシュ操作（押下）されるスタートボタン１１ａと、接点部１１ｂとを有しており、スタートボタン１１ａが押下されたときにＯＮとなる。そして、このスタータスイッチ１１により、エンジンＥＣＵ２０の入力インターフェース側の図示しないバッファを介して、エンジンＥＣＵ２０に始動指令信号を入力させる。

スタータモータ１２は、例えばエンジン１のフライホイル１ｗの外周部に形成された外歯（図示していない）に離脱可能に噛合する歯付の出力軸１２ａを有しており、フライホイル１ｗに連結されたエンジン１内のクランク軸１ｃ及びこれに連動する各動弁機構やポンプ等を動作させることができる。

回転数センサ１３は、エンジン１のクランク軸１ｃの回転を所定角度単位で検出するクランク角センサで構成されており、例えばクランキングの成否を判定するのに必要なエンジン回転数の情報を生成するようになっている。また、フットブレーキスイッチ１４は図示しないブレーキペダルの踏込みによって切り替わるスイッチであり、例えばエンジン始動条件のモニタ用にも使用される。

エンジンＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３、バッテリ（図中では「Ｂ＋」としてプラス端子を示し、詳細は図示していない）をバックアップ電源とするバックアップＲＡＭ（以下、Ｂ−ＲＡＭという）２４に加えて、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路２６、リレー駆動回路等を含む出力インターフェース回路２７及び定電圧電源回路２８を含んで構成されている。

入力インターフェース回路２６には、回転数センサ１３の他に、各種のセンサ群（詳細は図示しないが、エアフローメータ、スロットルセンサ、車速センサ、酸素センサ、気筒判別センサ、吸気温センサ、水温センサ等）が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がエンジンＥＣＵ２０に取り込まれるようになっている。

出力インターフェース回路２７には、バッテリ（詳細図を図示していない）を電源とするスタータモータ１２への通電を制御するスタータ用リレースイッチ回路３１と、イグニッションコイルを含む点火系４１への通電を制御するイグニッション用リレースイッチ回路３２と、車両に搭載された車載オーディオやカーナビゲーション装置等の複数の電気負荷機器４５、４７（アクセサリ機器）にそれらのスイッチ４４、４６を介して通電するとともにその通電を選択的にカットすることができるアクセサリ電源制御部としてのアクセサリ用リレースイッチ回路３３と、これらのリレースイッチ回路３１〜３３よりもバッテリ側で主電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源リレースイッチ回路３４とが接続されている。

なお、各リレースイッチ回路３１〜３４は、エンジンＥＣＵ２０により励磁される図示しないリレーコイル部と、このリレーコイル部が励磁されたときに閉じる（ＯＮとなる）接点部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを有している。また、点火系４１および複数の電気負荷機器４５、４７は、本発明にいうスタータモータ以外の他の電気負荷である。

また、エンジンＥＣＵ２０は、リレースイッチ回路３１〜３４と共に、エンジン回転数、スタータスイッチ１１の操作状態及びクランキング禁止条件等に基づいて、リレースイッチ回路３１のＯＮ／ＯＦＦによりスタータモータ１２および点火系４１への通電状態を制御するとともに、車両に搭載された複数の電気負荷機器４５、４７等に対する通電を制御する機能を有しており、その通電制御機能を発揮させるために、後述する始動時の通電制御のプログラムや、バッテリ電圧の脈動周期を算出するための算出プログラム、更には始動時の電気負荷に対するバッテリの充電状態の余裕の有無（相対的な負担の大小）を判定するための判定条件、クランキング停止条件等の設定データがエンジンＥＣＵ２０のＲＯＭ２２及びＢ−ＲＡＭ２４内に記憶格納されている。

また、エンジンＥＣＵ２０は、スタータスイッチ１１を介して入力インターフェース回路２６に供給されるバッテリ電圧の始動信号に基づき、入力インターフェース回路２６に設けられた公知のＡ／Ｄ変換器およびフィルタ回路等を通してバッテリ電圧値を入力し、バッテリ電圧検出手段として機能するようになっている。もっとも、エンジンＥＣＵ２０の定電圧電源回路２８はバッテリ電圧を分圧して所定の定電圧をエンジンＥＣＵ２０内の電源電圧として供給するようになっているので、エンジンＥＣＵ２０はこの定電圧電源回路２８に供給されるバッテリ電圧に基づいてバッテリ電圧値を検出するものであってもよいし、既存のバッテリ電圧センサが設けられる場合にはそのバッテリ電圧センサからの電圧検出信号を取り込んでバッテリ電圧を検出することもできる。

さらに、エンジンＥＣＵ２０は、スタータスイッチ１１が押下されたとき、バッテリ電圧検出手段としての機能により検出したバッテリ電圧情報に基づいて、エンジン１のクランキング開始時におけるバッテリ電圧の脈動間隔（脈動周期）を算出し、算出した脈動周期の長さから、始動時の電気負荷に対してバッテリの充電状態に余裕があるか否かを判定する判定手段としての機能を有している。

具体的には、判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０は、エンジン１のクランキング開始時にバッテリ電圧の複数のピークを検出し、検出された複数のピーク電圧の時間間隔から前記脈動周期を算出する。例えば、エンジンＥＣＵ２０は、少なくともクランキングの開始時から通常のクランキング実行時間より短い所定の計測期間の間、バッテリ電圧値を所定の読込処理時間毎に読み込んでＲＡＭ２３の所定の作業メモリ領域に順次記憶させる。また、エンジンＥＣＵ２０は、その読込時間毎に前回のバッテリ電圧の記憶値と最新（現在）のバッテリ電圧の読取値とを比較し、最新のバッテリ電圧が前回のバッテリ電圧の記憶値より大きければ、その値をバッテリ電圧の増加方向のピーク値としてＲＡＭ２３の前記所定の作業メモリ領域に記憶させ、一方、最新のバッテリ電圧の読取値が前回のバッテリ電圧の記憶値より小さければ、バッテリ電圧が増加から減少に転じたものと判定して、今回の増加勾配期間のピーク電圧値を確定するとともに、そのピーク電圧値の確定時点の時刻をＲＡＭ２３の所定の作業メモリ領域に記憶するようになっている。そして、エンジンＥＣＵ２０は、前記所定の計測期間の間、前記ピーク電圧値が確定する時刻の間の時間間隔をバッテリ電圧の脈動のピークの間隔、すなわち脈動周期として算出するようになっている。

なお、バッテリ電圧の増減変動のうち増加側でなく減少側について、ピーク電圧を検出してもよい。すなわち、バッテリ電圧の減少中はバッテリ電圧の減少方向のピーク値を順次更新し、バッテリ電圧の減少から増加に転じると、今回の減少勾配期間のピーク電圧値を確定するとともに、そのピーク電圧値の確定時点の時刻をＲＡＭ２３の所定の作業メモリ領域に記憶するようにしてもよい。

判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０は、また、算出した脈動周期を予め設定記憶された判定閾値と比較することで、脈動周期の長さから、始動時の電気負荷に対してバッテリの充電状態に余裕があるか否かを判定できるようになっている。

そして、エンジン１のクランキング開始時である前記所定の計測期間中にその判定手段としての機能によりバッテリの充電状態に余裕があると判定したときには、エンジンＥＣＵ２０はアクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルを励磁して複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電を許容する。一方、エンジン１のクランキング開始時の電気負荷に対してバッテリの充電状態に余裕がないと判定したときには、エンジンＥＣＵ２０はアクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルを非励磁にして複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電をカットする。すなわち、エンジンＥＣＵ２０は、バッテリの充電状態が負荷に対して余裕があるか否かにより、スタータモータ１２および点火系４１以外の複数の電気負荷機器４５、４７等への通電を許容するか制限するかの制御を選択的に実行する通電制御手段の機能を有している。

エンジンＥＣＵ２０は、このような判定手段や通電制御手段の機能を発揮するために、ＲＯＭ２２及びＢ−ＲＡＭ２４内に後述するような制御プログラムや判定条件等を記憶格納しており、さらに、エンジン１の始動中に回転数センサ１３からのエンジン回転数情報を監視し、エンジン１の吹上り最大回転数を計測するプログラムや、クランキング禁止回転数の設定値情報等を記憶している。

次に、動作について説明する。

エンジン１の始動前には、例えば運転者によりブレーキペダルを踏込まずにスタータスイッチ１１の押下操作がなされると、エンジンＥＣＵ２０によりアクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルが励磁されてＡＣＣ−ＯＮ状態となる。したがって、電気負荷機器４５、４７のスイッチ４４、４６を適宜操作することで、電気負荷機器４５、４７への通電が可能となり、例えば車載オーディオ機器のような電気負荷機器４５が使用可能となる。

エンジン１の始動時には、エンジンＥＣＵ２０によって、所定時間毎に図２に示すような制御プログラムが起動され、運転者によりブレーキペダルの踏込み状態でスタータスイッチ１１の操作がなされると、即座にＡＣＣ−ＯＮ状態で始動時の電源管理に必要な以下のような処理が実行される。

まず、スタータスイッチ１１のスタートボタン１１ａが所定時間押下されたか否かが判別される（ステップＳ１１）。エンジン１を始動する際には、車両の運転者によってスタートボタン１１ａを押下する始動操作がなされるから、前記判別の結果はＹＥＳとなる（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）。なお、スタートボタン１１ａが押下が即座に中止されれば、前記判別の結果はＮＯとなって、今回の処理は終了する（ステップＳ１１でＮＯの場合）。

前記判定ステップでの判別の結果がＹＥＳの場合、エンジンＥＣＵ２０は、リレースイッチ回路３１のリレーコイル部を励磁してリレースイッチ回路３１をＯＮの状態にし、スタータモータ１２に電源供給（通電）することで、スタータモータ１２を作動させる。そして、スタータモータ１２は、例えばエンジン１のフライホイル１ｗの外周部に噛合する歯付の出力軸１２ａを回転させ、エンジン１内のクランク軸１ｃを回転させて、このクランク軸１ｃに連動する各動弁機構やポンプ等を作動させることで、エンジン１を始動させる。すなわち、スタータモータ１２がエンジン１のクランキングを開始する（ステップＳ１２）。したがって、通常であれば、エンジン１は所定のクランキング時間内に完爆してエンジン回転数が急に上昇する吹上り状態となる。

また、スタータモータ１２がエンジン１のクランキングを開始するのとほぼ同時に、クランキング時間の初期である所定の計測期間において、判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０によってバッテリ電圧の複数のピークが検出され（ステップＳ１３）、検出された複数のピーク電圧の時間間隔からクランキング開始によるバッテリ電圧の脈動周期が算出される（ステップＳ１４）。

このとき、電気負荷による負担が比較的小さいかバッテリの充電状態に余裕があれば、エンジン始動時のバッテリ電圧の変動は、例えば図３（ａ）に示すように脈動間隔ｔａの狭いものとなり、一方、電気負荷による負担が大きいか始動環境が極低温であるといった理由でバッテリの充電状態に余裕がなければ、エンジン始動時のバッテリ電圧の変動は、例えば図３（ｂ）に示すように脈動間隔ｔｂが広く、電圧降下も大きいものとなる。なお、同図に示すクランキング中のバッテリ電圧の脈動の１周期はエンジン１のクランク軸１ｃの１回転に相当する。

次いで、判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０により、算出された脈動周期が予め設定記憶された判定閾値と比較され、脈動周期の長さからバッテリの負担が大きいか否か、すなわちバッテリの充電状態に余裕があるか否かが判定される（ステップＳ１５）。なお、ここでの閾値は、図３（ａ）に示すバッテリ充電状態に余裕がある場合の脈動間隔ｔａより長く、図３（ｂ）に示すバッテリ充電状態に余裕がない場合の脈動間隔ｔｂよりも短い時間である。

この判定により、前記所定の計測期間における電気負荷に対してバッテリの充電状態に余裕があり、バッテリの負担が大きくないと判定されたときには（ステップＳ１５でＮＯの場合）、アクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルが励磁されたＡＣＣ−ＯＮ状態が維持され、複数の電気負荷機器４５、４７に対し電源側からの通電が可能な状態が維持される（ステップＳ２０）。

一方、前記所定の計測期間における電気負荷に対しバッテリの充電状態に余裕がなく、バッテリの負担が大きいと判定されたときには（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）、エンジンＥＣＵ２０によりアクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルが非励磁にされて複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電がカットされ、スタータモータ１２および点火系４１以外の他の電気機器への電力供給が制限される（ステップＳ１６）。

すなわち、エンジンＥＣＵ２０により、バッテリの充電状態が電気負荷に対して余裕があるか否かによって、スタータモータ１２および点火系４１以外の複数の電気負荷機器４５、４７等への通電を許容するか制限する通電制御がなされる。

この間、エンジン回転数が他のセンサ情報と共にエンジンＥＣＵ２０に取り込まれ、吹上り最大回転数が計測される。そして、エンジン回転数が吹上って完爆回転数又はクランキング禁止回転数になると、クランキングを終了する条件が成立する。

上述のように複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電がカットされた状態（ステップＳ１６）、複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電が維持された状態（ステップＳ２０）のいずれの場合でも、その状態で前記クランキングを終了する条件が成立するのを待つ（ステップＳ１７、Ｓ２０）。

そして、前記クランキングを終了する条件が成立したと判定されると（ステップＳ１７、Ｓ２０でＹＥＳの場合）、エンジンＥＣＵ２０によりリレースイッチ回路３１のリレーコイル部が非励磁にされてリレースイッチ回路３１がＯＦＦ状態にされる。すなわち、バッテリからスタータモータ１２への通電が停止され、スタータモータ１２によるクランキングが停止される（ステップＳ１８、Ｓ２１）。また、クランキングのために複数の電気負荷機器４５、４７に対する通電をカットしていた場合には、アクセサリ用リレースイッチ回路３３のリレーコイルが再度励磁されてＡＣＣ電源が復帰し、複数の電気負荷機器４５、４７に対する電源からの通電が可能な状態が復帰する（ステップＳ１９）。

このような処理が実行される本実施形態では、エンジン１のクランキング時のバッテリ電圧の脈動周期を算出することで、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるときには短く、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕がないときには長くなるバッテリ電圧の脈動周期の変化から、バッテリの充電状態が判定される。したがって、従来のように電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなくバッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを判定することができる電源管理装置となり、バッテリの負担に余裕があるときには複数の電気負荷機器４５、４７等のアクセサリ機器の動作を確保しながらクランキングを行うことができる低コストの始動制御装置ともなる。その結果、クランキング時にオーディオ機器からいわゆるボツ音が出たりするのを有効に防止することができる。

また、通電制御手段としてのエンジンＥＣＵ２０が、スタータモータ１２および点火系４１以外の他の電気負荷に含まれる電気負荷機器４５、４７等のアクセサリ機器への通電を制御するアクセサリ用リレースイッチ回路３３を有し、エンジン１のクランキング開始時に判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０が、バッテリ充電状態にクランキング開始時の電気負荷に対して余裕があるときには、アクセサリ用リレースイッチ３３によってアクセサリ電源をカットするので、クランキング開始時にバッテリに対する負荷を確実に軽減して、スタータモータ１２によるクランキングを確実に行って、エンジン１を確実に始動させることができる。

さらに、クランキング開始時に投入中（ＡＣＣ−ＯＮ状態）のアクセサリ電源、すなわちバッテリから電気負荷機器４５、４７等のアクセサリ機器への通電がカットされた場合には、エンジン１のクランキングの終了段階でアクセサリ用リレースイッチ回路３３によってアクセサリ電源を再投入するので、ＡＣＣ−ＯＮ状態でスタータスイッチ１１が操作され、オーディオ機器等が停止されたとしても、エンジン１の始動達成によりクランキングが終了するときには即座にそのオーディオ機器等に電源を再投入することができる。

また、スタータスイッチ１１が押下操作方式のスイッチで構成され、判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０が、エンジン１の始動を指令するために操作されるスタータスイッチ１１が押下されたときに前記脈動周期の算出を開始するので、スタータスイッチ１１による始動指令時に、従来のイグニッションキーのようにクランキング時に一律にアクセサリ電源をカットしたりすることがなく、車両に搭載された電気負荷に対する通電制限の有無をクランキング開始時に容易に選択し、切り替えることができる。

加えて、判定手段としてのエンジンＥＣＵ２０が、エンジン１のクランキング開始時にバッテリ電圧の複数のピークを検出し、複数のピーク電圧の時間間隔からバッテリ電圧の脈動周期を算出するようになっているので、クランキング期間の早期に確実にバッテリ電圧の脈動周期を把握することができる。

なお、上述の実施形態においては、クランキング開始時にバッテリの負担が大きいとアクセサリ電源をカットするようにしたが、このとき、例えばオーディオ機器の音声出力や他のアクセサリ機器の出力のみカットするよう部分的な通電制限や出力制限をかけてもよい。また、上述の実施形態では、バッテリ負担が大きいか（充電状態に余裕があるか）否かの判定の結果アクセサリ電源を一律にカットするか、維持するものとしたが、クランキング終了条件が成立するまでの間に、例えば再度バッテリ電圧読取と脈動周期算出を行ってバッテリ負担が大きいか否かの判定を実行するとともに、複数のアクセサリ用リレースイッチ回路を準備して複数のアクセサリ機器の電源カットを選択的に又は段階的に電源カットする電気負荷機器の数を増やすようにしてもよい。さらに、上述の実施形態においては、エンジンＥＣＵ２０に主要な制御機能を搭載していたが、本発明の前記判定手段や通電制御手段の機能の一部又は全部をいわゆるパワーマネージメントＥＣＵに搭載することもできることはいうまでもなく、その場合にも上述と同様な効果が得られる。

以上説明したように、本発明は、クランキング時のバッテリ電圧の脈動周期を算出することで、バッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを判定するようにしているので、電流センサやＳＯＣ算出ロジックを用いることなくバッテリの充電状態がエンジン始動時の電気負荷に対して余裕があるか否かを判定することができる車両の電源管理装置を実現し、バッテリに余裕があるときにはアクセサリ機器の動作を確保しながらクランキングを行うことができるようにすることができるという効果を奏するものであり、バッテリ電源の管理を実行する車両の電源管理装置、特にイグニッションキー方式でなく、プッシュスイッチ等からの始動指令操作によってエンジン始動を行う場合に好適な車両の電源管理装置全般に有用である。

本発明に係る車両の電源管理装置の一実施形態を示すその概略ブロック図である。 一実施形態のエンジンＥＣＵで実行される判定および通電制御の処理手順を示すフローチャートである。 エンジン始動時のバッテリ電圧の脈動状態を模式的に示す図であり、（ａ）は負荷に対してバッテリ充電状態に余裕がある場合を、（ｂ）は負荷に対してバッテリ充電状態に余裕がない場合を、それぞれ示している。

符号の説明

１ エンジン
１ｃ クランク軸
５ 入力インターフェース
６ 入力インターフェース
１０ マイコン
１１ スタータスイッチ
１１ａ スタートボタン
１２ スタータモータ
１３ 回転数センサ
１４ フットブレーキスイッチ
２０ エンジンＥＣＵ（判定手段、通電制御手段、バッテリ電圧検出手段）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ Ｂ−ＲＡＭ
２６ 入力インターフェース回路
２７ 出力インターフェース回路
２８ 定電圧電源回路
３１ スタータ用リレースイッチ回路
３２ イグニッション用リレースイッチ回路
３３ アクセサリ用リレースイッチ回路（アクセサリ電源制御部）
３４ 電源リレースイッチ回路
４１ 点火系（他の電気負荷）
４５、４７ 電気負荷機器（アクセサリ、他の電気負荷）
ｔａ、ｔｂ 脈動間隔（脈動周期）

Claims (6)

1. 車両に搭載されたエンジンの始動時に該エンジンのクランキングを実行するスタータモータと他の電気負荷機器とに接続されたバッテリを電源として管理する車両の電源管理装置であって、
   前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
   前記バッテリ電圧検出手段の検出情報に基づいて前記スタータモータによる前記エンジンのクランキング開始時における前記バッテリの電圧の脈動周期を算出し、該脈動周期の長さからクランキング開始時の電気負荷に対し前記バッテリの充電状態に余裕があるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の電源管理装置。
2. 前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕があると判定されたときには、前記バッテリから前記他の電気負荷機器に対する通電を許容し、前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕がないと判定されたときには、前記バッテリから前記他の電気負荷機器に対する通電を制限する通電制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源管理装置。
3. 前記通電制御手段が、前記他の電気負荷機器に含まれるアクセサリ機器への通電を制御するアクセサリ電源制御部を有し、
   前記エンジンのクランキング開始時に前記判定手段により前記バッテリの充電状態に余裕がないと判定されたときには、前記アクセサリ電源制御部が、前記バッテリから前記アクセサリ機器への通電をカットすることを特徴とする請求項２に記載の車両の電源管理装置。
4. 前記クランキング開始時に前記バッテリから前記アクセサリ機器への通電がカットされた場合には、前記エンジンのクランキングの終了段階で前記アクセサリ電源制御部が前記アクセサリ機器への通電を再開することを特徴とする請求項３に記載の車両の電源管理装置。
5. 前記判定手段が、前記エンジンの始動を指令するために操作されるスタータスイッチが押下されたときに前記脈動周期の算出を開始することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両の電源管理装置。
6. 前記判定手段が、前記エンジンのクランキング開始時に前記バッテリの電圧の複数のピークを検出し、前記複数のピークの時間間隔から前記脈動周期を算出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両の電源管理装置。

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