JP2009055709A - Monitoring device for state of charge of battery and engine controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アイドルストップスタート機能を有する車両に用いて好適の、バッテリの充電状態監視装置及びエンジン制御装置に関し、特にバッテリの電流の収支に基づいてバッテリの状態を監視するバッテリの充電状態監視装置及び該バッテリ状態に基づいてエンジンの作動を制御するエンジン制御装置に関するものである。 The present invention relates to a battery charge state monitoring device and an engine control device suitable for use in a vehicle having an idle stop start function, and more particularly to a battery charge state monitoring device for monitoring a battery state based on a balance of battery current. And an engine control device for controlling the operation of the engine based on the battery state.
近年では、環境意識の高まりから信号待ちなどの停車時にエンジンを自動で停止させたり再始動させたりするアイドルストップスタート(以下、ISS)装置を有する車両が実用化されている。
このようなISS装置を有する車両では、例えばアクセルオフ、車速0、バッテリSOC(充電率又は充電容量)が所定値以上、電気負荷所定値未満等の所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させるとともに、アクセルオン又はブレーキオフ又は電気負荷が所定値以上等のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させるように構成されている。そして、このようなアイドルストップを実行することにより、車両からの二酸化炭素ガスの排出が低減されるとともに燃費の向上が図られる。
In recent years, a vehicle having an idle stop start (hereinafter referred to as ISS) device that automatically stops or restarts an engine at a stop such as waiting for a signal has been put into practical use due to an increase in environmental awareness.
In a vehicle having such an ISS device, the engine is automatically stopped when a predetermined engine stop condition such as accelerator off,
一方、近年の車両では様々な電装品が装備されており消費電力も増大傾向にある。さらに上述したISS装置をそなえた車両ではエンジン始動の回数も増大するため、ISS装置付きの車両では、バッテリの負荷が増大する。
車両に搭載されたバッテリは、エンジン運転中、常にオルタネータにより充電されるが、消費電力が充電量よりも大きいとバッテリの残容量は低下していくことになる。また、バッテリの出力はバッテリの残容量に依存するため、ISS装置によるエンジン停止中にバッテリの残容量が小さくなると、エンジンを始動する充分な出力が得られなくなり、エンジン停止後再始動ができなくなるおそれがある。
On the other hand, recent vehicles are equipped with various electrical components, and power consumption tends to increase. Further, in a vehicle equipped with the above-mentioned ISS device, the number of engine starts also increases, so in a vehicle with an ISS device, the load on the battery increases.
The battery mounted on the vehicle is always charged by the alternator while the engine is running. However, if the power consumption is larger than the amount of charge, the remaining capacity of the battery decreases. Further, since the output of the battery depends on the remaining capacity of the battery, if the remaining capacity of the battery is reduced while the engine is stopped by the ISS device, sufficient output for starting the engine cannot be obtained, and restarting after the engine is stopped cannot be performed. There is a fear.
したがって、ISS装置が作動可能な状態を保つためには、バッテリの充電状態を確実に推定して、エンジン始動に必要な出力が得られないと判定される場合にはISSを禁止(エンジンの自動停止を禁止)する必要がある。
また、ISSを備えていない車両であっても、バッテリの充電状態を正確に把握することはきわめて重要であり、このため、従来よりバッテリの残容量を正確に知るための技術が種々提案されている。
Therefore, in order to keep the ISS device in an operable state, the state of charge of the battery is reliably estimated, and if it is determined that the output required for starting the engine cannot be obtained, the ISS is prohibited (automatic engine operation). Stop).
In addition, even for a vehicle not equipped with an ISS, it is extremely important to accurately grasp the state of charge of the battery. For this reason, various techniques for accurately knowing the remaining capacity of the battery have been proposed. Yes.
例えば鉛電池ではバッテリの充電状態に応じてバッテリ液の比重が変動することが知られており、このような特性を利用して、バッテリ内に比重センサを設け、この比重センサの情報に基づいてバッテリの充電状態を検出又は推定する技術が知られている。
また、これ以外にも、例えば下記の特許文献1には、エンジン再始動時の電流及び電圧変化から鉛電池の内部抵抗を算出して鉛電池の残容量を算出するようにした技術が開示されている。
In addition to this, for example, the following
しかしながら、従来の技術では、キーオン時のバッテリ回路電圧を求めたり、エンジン始動時の電流、電圧特性を求めたりする必要があるので、簡素な構成で、且つ精度も良好に充電状態を算出することはできなかった。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成でバッテリの充電状態を把握できるようにしたバッテリの充電状態監視装置、及び該バッテリの充電状態に応じてエンジンの作動制御を行うようにしたエンジン制御装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional technology, since it is necessary to obtain the battery circuit voltage at the time of key-on and to obtain the current and voltage characteristics at the time of starting the engine, it is possible to calculate the state of charge with a simple configuration and good accuracy. I couldn't.
The present invention has been devised in view of such a problem, and is a battery charge state monitoring device capable of grasping a battery charge state with a simple configuration, and an engine operation control according to the battery charge state. It is an object of the present invention to provide an engine control device that performs the above-described operation.
このため、請求項1に係る本発明のバッテリの充電状態監視装置は、エンジンと、該エンジンに機械的に接続された発電機と、該発電機に電気的に接続されたバッテリと、該バッテリに電気的に接続されて該バッテリ及び/又は該発電機からの電力供給により作動する電気機器と、該電気機器の作動を制御する電気機器制御手段とをそなえ、該電気機器制御手段は、該バッテリにより印加される電圧に基づいて、該バッテリに該発電機からの電流が流入している状態か、又は該バッテリから該電気機器への電流が流出している状態かを推定し、該推定結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定することを特徴としている。
For this reason, the state-of-charge monitoring device for a battery of the present invention according to
また、請求項2に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該バッテリの電流の流出入状態の判定を所定時間ごとに繰り返し、該判定結果を累積することにより該バッテリの電流収支を算出して、該バッテリの充電状態を判定することを特徴としている。
また、請求項3に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該バッテリの電圧が所定値以上であると第1のカウンタ値を設定するとともに、所定値未満であると第2のカウンタ値を設定し、該第1及び第2のカウンタ値を逐次加算して得られる値と所定の閾値とを比較して、該バッテリの充電状態が低下しているか否かを判定することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, the battery charge monitoring apparatus according to the present invention calculates the current balance of the battery by repeating the determination of the current inflow / outflow state of the battery every predetermined time and accumulating the determination results. Thus, the state of charge of the battery is determined.
The battery charge monitoring device of the present invention according to claim 3 sets the first counter value when the voltage of the battery is equal to or higher than a predetermined value, and sets the second counter value when the voltage of the battery is lower than the predetermined value. It is characterized in that it is determined whether or not the state of charge of the battery is lowered by comparing a value obtained by sequentially adding the first and second counter values with a predetermined threshold value. .
また、請求項4に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該第1のカウンタ値が正の値であって、該第2のカウンタ値が負の値であることを特徴としている。
また、請求項5に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該第1及び該2のカウンタ値が、該電気機器の電気負荷と該発電機の発電能力とに基づいて設定されていることを特徴としている。
The battery charge monitoring apparatus of the present invention according to
In the battery charge monitoring apparatus of the present invention according to
また、請求項6に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該第1及び該2のカウンタ値の絶対値の比が1:2に設定されていることを特徴としている。
また、請求項7に係る本発明のバッテリの充電監視装置は、該カウンタ値の積算値に対して上限値及び下限値が設けられていることを特徴としている。
請求項8に係る本発明のエンジン制御装置は、所定の条件が成立するとエンジンの作動を自動停止させるとともに、該所定の条件とは異なる所定の復帰条件が成立するとエンジンを再始動させるアイドルストップスタート制御を行うエンジン制御装置であって、該エンジン制御装置に印加される電圧に基づいて、該エンジン再始動時に電力を供給するバッテリの電流収支を予測し、該予測結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定し、該判定結果に基づいて該エンジンの作動の自動停止を許可或いは禁止することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the battery charge monitoring apparatus according to the present invention, wherein a ratio of absolute values of the first and second counter values is set to 1: 2.
The battery charge monitoring apparatus of the present invention according to
The engine control apparatus of the present invention according to
請求項9に係る本発明のエンジン制御装置は、エンジンのアイドル運転時におけるエンジン回転数を制御するエンジン制御装置であって、該エンジン制御装置に印加される電圧に基づいて、該エンジン制御装置に電力を供給するバッテリの電流収支を予測し、該予測結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定し、該判定結果に基づいて該エンジンのアイドル回転数を変更することを特徴としている。 An engine control device according to a ninth aspect of the present invention is an engine control device that controls the engine speed during idling of the engine, and is based on the voltage applied to the engine control device. The present invention is characterized in that a current balance of a battery that supplies electric power is predicted, a state of charge of the battery is determined based on the prediction result, and an idle speed of the engine is changed based on the determination result.
本発明のバッテリの充電状態監視装置によれば、バッテリの電流の収支に基づいてバッテリの充電状態を監視するので、バッテリの充電状態を正確に把握することができる利点がある。また、新たなセンサ等を追加する必要もなく、ソフトウェアの追加のみで実現可能であり、コスト増もほとんどないという利点がある。また、バッテリの電圧値に応じてカウント値を設定し、カウント値を加算して得られた値に基づいてバッテリの充電状態を推定するので、ロジックが簡素であり計算負荷も軽いという利点がある。 According to the battery state-of-charge monitoring apparatus of the present invention, since the state of charge of the battery is monitored based on the balance of battery current, there is an advantage that the state of charge of the battery can be accurately grasped. Further, there is no need to add a new sensor or the like, and it can be realized only by adding software, and there is an advantage that there is almost no increase in cost. In addition, the count value is set according to the voltage value of the battery, and the state of charge of the battery is estimated based on the value obtained by adding the count value. Therefore, there is an advantage that the logic is simple and the calculation load is light. .
また、本発明のエンジン制御装置によれば、バッテリの充電状態が低下している場合にはアイドル回転数を上昇させることにより、バッテリの充電を図ることができ、バッテリ上がりを防止することができるという利点がある。
また、該バッテリの充電状態が低下している場合にはエンジンのアイドルストップスタート制御を禁止することにより、エンジン停止後再始動ができなくなるような事態を回避することができる利点がある。
Further, according to the engine control device of the present invention, when the state of charge of the battery is lowered, the battery can be charged by increasing the idle rotation speed, and the battery can be prevented from running out. There is an advantage.
Further, when the state of charge of the battery is lowered, the engine idle stop start control is prohibited, so that there is an advantage that a situation where the engine cannot be restarted after the engine is stopped can be avoided.
以下、図面により、本発明の一実施形態に係るバッテリの充電状態監視装置について説明すると、図1は本装置を備えた車両の要部構成を示す模式図、図2はその要部構成について示す模式的なブロック図、図3はバッテリの電流収支と電圧との関係を説明する図、図4はその作用について説明するためのフローチャート、図5はその作用について説明するためのタイムチャートである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a battery charge state monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part configuration of a vehicle including the apparatus, and FIG. FIG. 3 is a schematic block diagram, FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the current balance and voltage of the battery, FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation, and FIG. 5 is a time chart for explaining the operation.
図1において、符号1は車両に搭載されたエンジンである。また、このエンジン1には図示しないベルトを介してオルタネータ(発電機)2が機械的に接続されており、エンジン1の回転駆動力によりオルタネータ2が駆動されて発電するようになっている。なお、オルタネータ2の定格出力は、本実施形態においては28.5[V]である。
また、オルタネータ2にはバッテリ(充電器)3が電気的に接続されており、オルタネータ2で発電された電力はバッテリ3や後述の電装品等に供給されるようになっている。なお、バッテリ3は本実施形態では定格24Vの鉛電池が適用されている。
In FIG. 1,
Further, a battery (charger) 3 is electrically connected to the
また、バッテリ3及びオルタネータ2には図示しない種々の電装品(例えばエアコン、カーステレオ、ヘッドライトなど)や車両制御システム(例えばアイドルストップスタート(ISS)装置、燃料噴射量制御装置、自動変速機制御装置など)が接続されているほか、これらの電装品や車両制御装置(これらをまとめて電気機器という)の作動を制御するためのECU(電気機器制御手段)が接続されている。なお、図1ではECUの代表例として、ISS装置の作動を制御するISS−ECU4、自動変速機の作動を制御するAT−ECU5、エンジン1の作動を制御するエンジンECU6を示している。
Further, the
そして、本装置ではECU4〜6で検出された電圧に基づいてバッテリ3の充電状態が監視されるようになっており、特に、本実施形態では上記の各ECU4〜6のうちISS−ECU4において、バッテリ電圧Vに基づいたバッテリ3の充電状態の監視が実行されるようになっている。なお、バッテリ3から印加される電圧を検出可能であれば、どのECU内でバッテリ3の充電状態を監視してもよい。
In this device, the state of charge of the
そして、ISS−ECU4では自身が検出したバッテリ3の電圧に基づいて、バッテリ3にオルタネータ2から電流が流入している状態か、又はバッテリ2からISS装置等の電気機器へ電流が流出している状態かを判定し、この判定結果に基づいてバッテリ3の充電状態を予測又は監視するようになっている。具体的には、バッテリ3の電流の流出入状態の判定を所定時間ごとに繰り返し実行し、この判定結果を累積することによりバッテリ3の電流収支を算出して、このバッテリ3の電流の収支に基づきバッテリ3の充電状態を監視するようになっている。
The ISS-
次に、図2を用いて本装置の要部構成について説明すると、ECU4の内部には、カウンタ設定部7,積算部8,判定部9が機能的に設けられており、最終的に判定部9においてバッテリ3の状態が判定されるようになっている。
ここで、カウンタ設定部7はECU4が検出したバッテリ電圧に基づいて後述の演算を行うためのカウンタ値を設定するものであり、具体的には所定の制御周期(例えば5秒)ごとにバッテリ電圧を検出し、その都度、検出されたバッテリ電圧と所定値(例えば25V)とを比較し、バッテリ電圧が所定値以上であると第1のカウンタ値a(>0,本実施形態では1)を設定し、所定値未満であると第2のカウンタ値b(<0,本実施形態では−2)を設定するようになっている。なお、カウンタ値は、バッテリ3からの電流の流入又は流出を表す数値であって、バッテリの状態を示すパラメータとして用いられる。また、バッテリ電圧との関係については後で詳しく説明する。
Next, the configuration of the main part of the present apparatus will be described with reference to FIG. 2. In the
Here, the
また、積算部8は上記カウンタ設定部7で設定されたカウンタ値を逐次加算していく手段であり、エンジン1のキーオンからキーオフまでの間、常にカウンタ値の積算が実行される。なお、キーオフ時は、図示しない不揮発性メモリに最後に演算されたカウンタ値を記憶しておき、キーオン時には前回のキーオフ時にメモリされたカウンタ値を初期値として積算が開始されるようになっている。また、車両製造後の最初のキーオン時、及びバッテリ3の交換後の最初のキーオン時においてのみ、初期値は0に設定される。
The accumulating
また、判定部9では、積算部8で算出された値(積算値)と所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上であればバッテリが十分充電されていると判定するようになっている。一方、積算部8で算出された積算値が、所定の閾値未満であると、バッテリ3の残容量が低下していると判定するとともに、この判定結果を他のECU(例えばエンジンECU6)に出力するようになっている。なお、所定の閾値としては、本実施形態では0が設定される。つまり、所定の閾値は、バッテリ3の交換後の最初のキーオン時に設定される初期値と同じ値(=0)に設定されており、バッテリ3の新品時の状態を表す値が閾値として設定される。そして、バッテリ新品時の状態を基準として、バッテリ3に対する電流の収支がこの基準値を下回ると、バッテリの充電状態が低下したと判定するようになっているのである。
Further, the
次に、バッテリ電圧に基づく電流収支に関するカウンタ値a,bの設定について説明する。図3(a),(b)はいずれもバッテリ3から流出する電流とバッテリ電圧との関係を示すグラフであり、(a)はバッテリ3の充電状態が良い状態(残容量が高い状態=ほぼ満充電に近い状態)での試験結果を示し、(b)はバッテリ3の充電状態が良くない状態(残容量が低い状態)での試験結果を示している。なお、図3(a),(b)とも横軸が正の値であるとオルタネータ2からバッテリ3に対して電流が流入していることを示し、負の値であるとバッテリ3から電流が放出されていることを示している。
Next, setting of the counter values a and b relating to the current balance based on the battery voltage will be described. FIGS. 3A and 3B are graphs showing the relationship between the current flowing out from the
そして、図3(a),(b)においては、所定の電気負荷ごとにエンジン回転数(即ちオルタネータ2の発電電力)を変更して、ECU4が検出したバッテリ電圧とバッテリ3の実際の流出入電流を測定した結果をプロットしている。なお、図中においては、電気負荷毎にプロット点の形状を変更している。また、電気負荷としては、それぞれ0[A],10[A],20[A],30[A],40[A],50[A]に設定して測定を行った。
3 (a) and 3 (b), the engine speed (that is, the generated power of the alternator 2) is changed for each predetermined electric load, and the battery voltage detected by the
この結果、図3(a)に示すように、バッテリ3がほぼ満充電に近い状態では、電気負荷が低いとき(0[A]〜30[A])にはバッテリ3からは電流がほとんど流入も流出もしていないか、或いは僅かにオルタネータ2から電流が流入していることが確認できた。つまり、この場合、電気負荷はほとんどオルタネータ2からの電力で賄っており、バッテリ3からは電力をほとんど供給していないことが判明した。
As a result, as shown in FIG. 3A, when the
一方、電気負荷が大きくなっていくと(特に電気負荷40[A],50[A]参照)、エンジン回転数に関係なく、バッテリ3から電流が放出されていることが判明した。これは、電気機器の消費電力のうち、オルタネータ2からの電力供給で賄いきれない分をバッテリ3からの電力供給で賄っているためである。
また、図3(b)に示すように、バッテリ3の充電状態が良くない状態では、比較的電気負荷が低い場合には、バッテリ3に電流が流入していることが判明した。これは、バッテリ3の充電状態が低下している状態では、オルタネータ2で発生した電力の余剰分がバッテリ3の充電に用いられるためである。また、この場合、電気負荷が小さいほどバッテリ3に供給される電流値が大きくなる傾向にある。これは、電気負荷はオルタネータ2で発電された電力で賄われるため、電気負荷が小さいほど余剰となる電力が大きくなるためであると考えられる。
On the other hand, when the electric load is increased (especially, refer to the electric loads 40 [A] and 50 [A]), it has been found that current is discharged from the
Further, as shown in FIG. 3B, it has been found that when the
これに対し、電気負荷が大きくなると、図3(a)に示す特性と同様にやはりバッテリ3から電流が放出される。この場合、オルタネータ2での発電電流だけでは電気負荷をまかなうことができないため、バッテリ3の充電状態が良くない状態であってもバッテリ3から電流を持ち出して電気負荷に電力を供給しているのである。
ところで、全体的に図3(a)を俯瞰すると、電気負荷やエンジン回転数の違いに関係なく、バッテリの電圧が所定電圧(ここでは、約25[V])未満となるとバッテリ電流が負の値となり、バッテリ3が放電状態となることがわかる。また、同様に、バッテリ3の電圧が所定電圧以上であれば、バッテリ電流が正の値となり、充電状態となる傾向がある。
On the other hand, when the electrical load increases, current is also released from the
By the way, when looking at FIG. 3 (a) as a whole, the battery current becomes negative when the voltage of the battery becomes less than a predetermined voltage (here, about 25 [V]) regardless of the difference in electric load or engine speed. It turns out that it becomes a value and the
このような傾向についてさらに考察すると、図3(b)に示すバッテリ3の充電状態が良くない状態であっても、やはり電気負荷やエンジン回転数の違いに関係なく、バッテリ3の電圧が所定電圧(25[V])未満となると、バッテリ電流が負の値となり、バッテリ3から電流が放出される状態となる。また、所定電圧以上ではバッテリ電流が正の値となり、バッテリ3に電流が流入していることがわかる。
Considering this tendency further, even if the state of charge of the
したがって、これら図3(a),(b)に示す試験結果から、「バッテリ3の充電状態にかかわらず、バッテリ3の電圧が所定電圧以上であればオルタネータ2からの電流がバッテリ3に供給される充電状態であり、バッテリ電圧が所定電圧未満ではバッテリの電流は放出されている放電状態である」という結論を得ることができる。
このため、バッテリ電圧を検出するとともに、バッテリ電圧を所定電圧と比較することで、電流センサを用いることなくバッテリ3が充電状態か、又は放電状態であるのかを推定することができるのである。
Therefore, from the test results shown in FIGS. 3A and 3B, “the current from the
For this reason, it is possible to estimate whether the
そこで、本装置では、カウンタ設定部7においてバッテリ電圧が所定値以上であれば、バッテリに電流が流入していることを示すカウンタ値a(>0)を設定するとともに、所定値未満であればバッテリから電流が流出していることを示すカウンタ値b(<0)を設定し、これらのカウンタ値を積算して、現在のバッテリの電流の収支を逐次算出するようになっているのである。
Therefore, in this apparatus, if the battery voltage is greater than or equal to a predetermined value in the
そして、この積算値が所定の閾値を下回ると、バッテリ3の残容量が低下していると判定するようになっている。なお、a,bの値は本実施形態ではそれぞれ1,−2に設定しているが、これは実験等によりチューニングが可能であり、オルタネータ2の発電特性,発電能力や電気負荷の大きさに応じて変更可能である。具体的には、実際の電流収支と合致するようにキャリブレーションを行うことで、上記カウンタ値の積算値=電流収支とすることができる。
When the integrated value falls below a predetermined threshold value, it is determined that the remaining capacity of the
また、本実施形態では、第1及び該2のカウンタ値a,bの絶対値の比が、1:2となっているが、これは実際の充電時と放電時とのバッテリ3の電流収支をキャリブレーションした結果であり、オルタネータ2の発電特性,発電能力や電気負荷の大きさに応じて変更可能である。
ところで、本実施形態においてはカウンタ値の積算値と実際のバッテリの電流値の収支との乖離を防止するために、カウンタ値の積算値に対して上限値及び下限値が設けられており、本実施形態では上限値255,下限値−255に設定されている。そして、カウンタ値の積算値が上限値255以上になると、積算値は255でホールドされるようになっている。また、積算値が下限値−255以下となった場合にも同様に−255でホールドされるようになっている。
In this embodiment, the ratio of the absolute values of the first and second counter values a and b is 1: 2. This is the current balance of the
By the way, in this embodiment, in order to prevent the difference between the integrated value of the counter value and the balance of the actual current value of the battery, an upper limit value and a lower limit value are provided for the integrated value of the counter value. In the embodiment, the
本発明の一実施形態に係るバッテリの充電状態監視装置は上述のように構成されているので、その作用について図4(a),(b)のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。図4(a)は電圧取得のフローチャートであって、キーオン(電源ON)でスタートする。そして、制御開始後、所定時間Δt間隔毎にバッテリ3からISS−ECU4に印加される電圧Vを読み込み(ステップS101)、次に、電圧VをN回(例えばN=5)の移動平均V_aveを求める(ステップS102)。そして、これをキーオフ(電源OFF)となるまで繰り返し実行する(ステップS103)。
Since the battery state-of-charge monitoring apparatus according to one embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described below with reference to the flowcharts of FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4A is a flowchart of voltage acquisition, which starts with key-on (power ON). Then, after the control is started, the voltage V applied from the
図4(b)は本装置のメインのフローチャートであって、まず、ステップS1においてメモリから前回の最後の制御周期で求めたカウンタ積算値Count_vを読み出す。次に、電圧取得のフローチャートのステップS102で求めたバッテリ電圧の移動平均V_aveを取得する(ステップS2)。そして、バッテリ電圧V_aveと所定値Vth(=25[V])とを比較して(ステップS3)、バッテリ電圧V_aveが所定値Vthより大きければ、Count_vに所定値a(=1)を加算し(ステップS4)、バッテリ電圧V_aveが所定値Vthより小さければ、Count_vに所定値b(=−2)を加算する(ステップS5)。 FIG. 4B is a main flowchart of the present apparatus. First, in step S1, the counter integrated value Count_v obtained in the previous last control cycle is read from the memory. Next, the moving average V_ave of the battery voltage obtained in step S102 of the voltage acquisition flowchart is acquired (step S2). Then, the battery voltage V_ave is compared with a predetermined value Vth (= 25 [V]) (step S3), and if the battery voltage V_ave is larger than the predetermined value Vth, a predetermined value a (= 1) is added to Count_v ( In step S4), if the battery voltage V_ave is smaller than the predetermined value Vth, the predetermined value b (= −2) is added to Count_v (step S5).
次に、カウンタ積算値Count_vと上限値Count_maxとを比較し(ステップS6)、カウンタ積算値Count_vが上限値Count_maxを上回っている場合には、カウンタ積算値Count_vを上限値Count_maxにホールドする(ステップS7)。
また、カウンタ積算値Count_vが上限値Count_maxよりも低い値であれば、次に、カウンタ積算値Count_vと下限値Count_minとを比較し(ステップS8)、カウンタ積算値Count_vが下限値Count_minよりも小さい値であれば、カウンタ積算値Count_vを下限値Count_minにホールドする(ステップS9)。一方、ステップS8でカウンタ積算値Count_vが下限値Count_minよりも大きければ、カウンタ積算値をそのまま維持する(ステップS10)。
Next, the counter integrated value Count_v and the upper limit value Count_max are compared (step S6). If the counter integrated value Count_v exceeds the upper limit value Count_max, the counter integrated value Count_v is held at the upper limit value Count_max (step S7). ).
If the counter integrated value Count_v is lower than the upper limit value Count_max, the counter integrated value Count_v is compared with the lower limit value Count_min (step S8), and the counter integrated value Count_v is smaller than the lower limit value Count_min. If so, the counter integrated value Count_v is held at the lower limit value Count_min (step S9). On the other hand, if the counter integrated value Count_v is larger than the lower limit value Count_min in step S8, the counter integrated value is maintained as it is (step S10).
次に、カウンタ積算値Count_vが所定の閾値Threshold(=0)よりも大きいか否かが判定される(ステップS11)。ここで、カウンタ積算値Count_vが所定の閾値Thresholdよりも大きければ、バッテリ3の充電状態が良好なものと判定される。この場合、ECU4ではISS(アイドルストップスタート)制御を許可する(ステップS12)。これにより、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンの自動停止が実行されるとともに、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンの再始動が実行される。
Next, it is determined whether or not the counter integrated value Count_v is larger than a predetermined threshold value Threshold (= 0) (step S11). Here, if the counter integrated value Count_v is larger than a predetermined threshold Threshold, it is determined that the state of charge of the
一方、カウンタ積算値Count_vが所定の閾値Thresholdよりも小さければ、バッテリ3の充電状態が低下していると判定し、ISS制御が禁止される(ステップS13)。
そして、その後はステップS2以降のルーチンを繰り返し、電源がOFFとなると(ステップS14)、そのときのカウンタ積算値Count_vをメモリに保存して(ステップS15)終了する。
On the other hand, if the counter integrated value Count_v is smaller than the predetermined threshold Threshold, it is determined that the state of charge of the
Thereafter, the routines after step S2 are repeated, and when the power is turned off (step S14), the counter integrated value Count_v at that time is stored in the memory (step S15), and the process ends.
以上のような動作を繰り返し実行することにより、バッテリ3の実際の電流収支をバッテリ電圧に基づいて設定されるカウンタ値の積算値で模擬することができ、電流センサを用いることなくバッテリ3の電流収支を推定することができるほか、バッテリ3の電流収支に基づいてバッテリの充電状態を推定することができる。
ここで、図5はバッテリの実際の電流収支と、上述したバッテリ電圧に基づいて設定されたカウンタ値を積算して得られる結果とを比較するグラフであって、線aは実際のバッテリ電圧(実測値)、線bはECUにより検出されたバッテリ電圧、線cは実際の電流収支[A]、線dは本装置によるシミュレーション結果(カウンタ値の積算値)を示している。なお、電圧はグラフ左側の目盛りに示し、カウンタ積算値はグラフ右側の目盛りに示す。
By repeatedly executing the above operation, the actual current balance of the
Here, FIG. 5 is a graph comparing the actual current balance of the battery with the result obtained by integrating the counter value set based on the battery voltage described above, and the line a represents the actual battery voltage ( (Actually measured value), line b indicates the battery voltage detected by the ECU, line c indicates the actual current balance [A], and line d indicates the simulation result (integrated value of the counter value) by this apparatus. The voltage is indicated on the scale on the left side of the graph, and the counter integrated value is indicated on the scale on the right side of the graph.
図5に示すように、線cで示すバッテリ3の電流収支と、線dで示すシミュレーション(計算上の収支、つまりカウンタ積算値)とは略一致しており、上述のようなカウンタ値の積算でバッテリ状態を良好に推定することが確認できた。
より詳しく説明すると、時間t=0(初期状態)においては、バッテリ3の電流収支は0であり、また計算上の収支(カウンタ積算値)も0である。そして、この状態でキーオンすると、この実施形態の場合では、時間t1までは所定電圧以上を保持している(線b参照)。このため、常にカウンタ値が加算され、線cのカウンタ積算値は右上がりの特性となる。また、バッテリ3の実際の電流収支もカウンタ積算値と対応しており、シミュレーション結果は実際の電流収支と合致している。なお、線aに示すように、バッテリ電圧は実際には28Vを超えるが、ECU4では28V以上は認識できないため、検出電圧は28Vが上限となる。
As shown in FIG. 5, the current balance of the
More specifically, at time t = 0 (initial state), the current balance of the
そして、時間t1において検出電圧が所定電圧以下となると、負のカウンタ値が加算されるため、線dのカウンタ積算値が低下する。また、線cに示すように実際の電流収支も低下しており、やはり、実際のバッテリ3の電流収支とシミュレーション結果とは合致している。
このようなシミュレーションを時間t1以降も確認したが、図5に示すように、シミュレーション結果とバッテリの実際の電流収支とは略一致しており、上述のような簡素なロジックで良好にバッテリ3の電流収支を推定できることが確認できた。
Then, when the detected voltage becomes equal to or lower than the predetermined voltage at time t1, a negative counter value is added, so that the counter integrated value of line d decreases. In addition, the actual current balance is also lowered as shown by the line c, and the actual current balance of the
Although such a simulation was confirmed after time t1, as shown in FIG. 5, the simulation result and the actual current balance of the battery are substantially the same, and the
なお、バッテリの電流収支の単位はアンペアであり、カウンタ積算値の単位は無次元であるため、両者を直接比較することはできないが、キャリブレーションによりカウンタ値a,bに適当な数値を設定したり、さらにはカウンタ値の積算値に適当な係数(固定値)を乗じたりすることにより、図5に示すように、バッテリの電流収支を示す特性の形状とシミュレーションで得られる電流収支の特性とを略一致させることができ、カウンタ値≒バッテリ3の電流収支(電流値)として表すことができる。
Since the unit of current balance of the battery is ampere and the unit of the counter integrated value is dimensionless, it is not possible to directly compare the two. However, appropriate values are set for the counter values a and b by calibration. Further, by multiplying the integrated value of the counter value by an appropriate coefficient (fixed value), as shown in FIG. 5, the shape of the characteristic indicating the current balance of the battery and the characteristic of the current balance obtained by simulation Can be substantially matched, and can be expressed as counter value≈current balance (current value) of the
以上のように、本発明の一実施形態に係るバッテリの充電状態監視装置によれば、バッテリ3から印加される電圧に基づいて、バッテリ3に電流が流入している状態か、又はバッテリ3から電流が流出している状態かを推定し、この結果に基づいてバッテリ3の充電状態を推定するという簡素な構成により、新たに電流センサ等を設けることなく、簡単にバッテリ3の電流収支を推定することができ、この電流収支に基づいてバッテリ3の状態を精度良く監視することができる。
As described above, according to the battery state-of-charge monitoring apparatus according to the embodiment of the present invention, the current is flowing into the
また、バッテリ3の充電状態を良好に把握することができるので、ISS装置の作動の許可又は禁止の判断に適用することができる。これにより、ISS装置によるエンジン停止中にバッテリの充電状態が低下してエンジン停止後再始動ができなくなるという事態を確実に回避することができる。
また、新たなセンサ等を追加する必要もなく、ソフトウェアの追加のみで実現可能であり、コスト増もほとんどない。また、バッテリ3の電圧値に応じてカウント値を設定し、カウント値を加算して得られた値に基づいてバッテリの充電状態を推定するので、ロジックが簡素であり計算負荷も軽いという利点がある。
Moreover, since the charge state of the
Further, it is not necessary to add a new sensor or the like, and it can be realized only by adding software and there is almost no increase in cost. In addition, since the count value is set according to the voltage value of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述のような実施形態に限定されるものではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した実施形態においては、バッテリ3の残容量が低下しているか否かを判定する閾値として0を用いたが、この閾値についてはオルタネータ2の発電能力や車両に搭載された電気機器の総電気負荷等を加味して、適宜変更することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, 0 is used as a threshold value for determining whether or not the remaining capacity of the
また、上述では、本発明をバッテリ3の充電状態が低下していると判定するとISSを禁止するようなエンジン制御装置に適用した場合について説明したが、バッテリ3の充電状態が低下していると判定した場合には、エンジン1のアイドル回転数を増大させてオルタネータ2の発電量を増大させるようにしても良い。なお、この場合にはエンジンECU6においてバッテリ3から印加される電圧を検出するのが好ましい。
Moreover, although the above demonstrated the case where this invention was applied to the engine control apparatus which prohibits ISS when it determines with the charge condition of the
また、上述以外にも、本発明を自動変速機制御装置として適用していも良い。すなわち、バッテリ3の充電状態が低下していると判定した場合には、自動変速機のシフトアップのタイミングを遅らせたり変速段を下げたりすることによりエンジンの回転数を増大させて、オルタネータ2の発電量を増大させるようようにしてもよい。なお、この場合には、AT−ECU5においてバッテリ3から印加される電圧を検出するのが好ましい。
In addition to the above, the present invention may be applied as an automatic transmission control device. That is, when it is determined that the state of charge of the
1 エンジン
2 オルタネータ(発電機)
3 バッテリ
4 ISS−ECU(電気機器制御手段)
5 AT−ECU(電気機器制御手段)
6 エンジンECU(電気機器制御手段)
7 カウンタ設定部
8 積算部
9 判定部
1
3
5 AT-ECU (electric equipment control means)
6 Engine ECU (electric equipment control means)
7 Counter setting
Claims (9)
該電気機器制御手段は、該バッテリにより印加される電圧に基づいて、該バッテリに該発電機からの電流が流入している状態か、又は該バッテリから該電気機器への電流が流出している状態かを推定し、該推定結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定する
ことを特徴とする、バッテリの充電状態監視装置。 An engine, a generator mechanically connected to the engine, a battery electrically connected to the generator, and a power supply electrically connected to the battery and / or the generator And an electric device control means for controlling the operation of the electric device,
The electric device control means is in a state where a current from the generator is flowing into the battery or a current from the battery to the electric device based on a voltage applied by the battery. A battery state-of-charge monitoring device, wherein the state of charge is estimated and the state of charge of the battery is determined based on the estimation result.
ことを特徴とする、請求項1記載のバッテリの充電状態監視装置。 The determination of the current flow state of the battery is repeated every predetermined time, the current balance of the battery is calculated by accumulating the determination results, and the charge state of the battery is determined. Item 2. The battery charge state monitoring device according to Item 1.
該第1及び第2のカウンタ値を逐次加算して得られる値と所定の閾値とを比較して、該バッテリの充電状態が低下しているか否かを判定する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のバッテリの充電状態監視装置。 When the voltage of the battery is equal to or higher than a predetermined value, a first counter value is set, and when the battery voltage is lower than the predetermined value, a second counter value is set.
The value obtained by sequentially adding the first and second counter values is compared with a predetermined threshold value to determine whether or not the state of charge of the battery is lowered. The battery charge state monitoring device according to 1 or 2.
ことを特徴とする、請求項3記載のバッテリの充電状態監視装置。 4. The battery state-of-charge monitoring apparatus according to claim 3, wherein the first counter value is a positive value and the second counter value is a negative value.
ことを特徴とする、請求項3又は4記載のバッテリの充電状態監視装置。 5. The battery according to claim 3, wherein absolute values of the first and second counter values are set based on an electric load of the electric device and a power generation capacity of the generator. 6. Charge state monitoring device.
ことを特徴とする、請求項3〜5のいずれか1項に記載のバッテリの充電状態監視装置。 The battery charge state monitoring device according to any one of claims 3 to 5, wherein a ratio of absolute values of the first and second counter values is set to 1: 2.
ことを特徴とする、請求項3〜6のいずれか1項に記載のバッテリの充電状態監視装置。 The battery charge state monitoring device according to any one of claims 3 to 6, wherein an upper limit value and a lower limit value are provided for the cumulative value of the counter value.
該エンジン制御装置に印加される電圧に基づいて、該エンジン再始動時に電力を供給するバッテリの電流収支を予測し、
該予測結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定し、該判定結果に基づいて該エンジンの作動の自動停止を許可或いは禁止する
ことを特徴とする、エンジン制御装置。 An engine control device that performs idle stop start control that automatically stops the operation of the engine when a predetermined condition is satisfied, and restarts the engine when a predetermined return condition different from the predetermined condition is satisfied,
Based on the voltage applied to the engine control device, predicting the current balance of the battery that supplies power when the engine is restarted,
An engine control device that determines a state of charge of the battery based on the prediction result, and permits or prohibits automatic stop of the operation of the engine based on the determination result.
該エンジン制御装置に印加される電圧に基づいて、該エンジン制御装置に電力を供給するバッテリの電流収支を予測し、
該予測結果に基づいて該バッテリの充電状態を判定し、該判定結果に基づいて該エンジンのアイドル回転数を変更する
ことを特徴とする、エンジン制御装置。 An engine control device for controlling the engine speed during idling of the engine,
Based on the voltage applied to the engine control device, predict the current balance of the battery that supplies power to the engine control device,
An engine control apparatus, comprising: determining a state of charge of the battery based on the prediction result; and changing an idle speed of the engine based on the determination result.
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