JP2011130620A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリや車両用発電機が劣化した場合であってもエンジンのアイドル時の回転安定性と電圧安定と電気負荷投入時の電圧低下防止と応答性向上とを確実に実現することができる電流検出装置を提供すること。
【解決手段】電流検出装置６は、バッテリ５の充電状態と劣化状態を判定するバッテリ状態判定部６３０と、車両用発電機３の劣化状態を判定する発電機性能判定部６４０と、車両用発電機３に対する発電量増加要求の有無を判定する発電量増加判定部６０２と、エンジン２がアイドル運転状態にあるか否かを判定するアイドル判定部６０４と、車両用発電機３の発電量を抑制する制御を行う発電量抑制制御部６００とを備える。発電量抑制制御部６００は、アイドル運転状態にあり、発電量増加要求なしで、バッテリ５が劣化状態にないときに発電量を抑制する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されてバッテリの充放電電流を検出する電流検出装置に関する。

従来から、エンジンのアイドル運転状態（アイドル時）の回転を安定させることができ、電気負荷投入時の電圧低下防止と応答性向上を図るために、アイドル運転状態で発電量増加要求がある場合には発電抑制制御を実施しないようにした発電制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、アイドル時の回転安定性と電圧安定性を改善するために、車両用発電機の回転低下が生じたときにその回転低下量に基づいて励磁電流を抑制し、回転低下が生じていないときには励磁電流の抑制を解除するようにした車両用発電制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−２８２３２８号公報（第５−１０頁、図１−９） 特開２００７−２９５６５９号公報（第５−１１頁、図１−１０）

ところで、特許文献１や特許文献２に開示された技術では、バッテリや車両用発電機の劣化状態に応じた制御が行われていないため、回転変動を抑えるために発電抑制制御の実施の有無に応じて車両用発電機の出力電圧やバッテリ電圧の変動が大きくなるという問題があった。例えば、バッテリが劣化して内部抵抗が大きくなると、劣化前と同じ電流で充電を行っても充電不足の状態が継続するため、発電抑制制御を実施した際に極端にバッテリ電圧が低下することになる。また、車両用発電機の性能が劣化した場合には、劣化していない場合と同様の出力電流を得ようとすると発電機トルクが増加するが、この増加分が考慮されないため発電抑制制御を行っても発電機トルクの低減が回転変動（ハンチング）を抑えるためには十分ではなく、発電抑制制御を実施しているにもかかわらずアイドル時の回転安定性が得られないという問題があった。

このように、バッテリや車両用発電機の劣化状態を知らずに発電制御を行うとエンジンのアイドル時の回転安定性や電圧安定性を確保することが難しい。このことから、エンジンのアイドル時の回転安定性と電圧安定性を両立させた状態で電気負荷投入時の電圧低下防止と応答性向上を図るためには、車両用発電機やバッテリの劣化を精度よく判定する必要があるといえる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、バッテリや車両用発電機が劣化した場合であってもエンジンのアイドル時の回転安定性と電圧安定と電気負荷投入時の電圧低下防止と応答性向上とを確実に実現することができる電流検出装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の電流検出装置は、バッテリの端子あるいはバッテリ本体に取り付けられた電流検出装置において、バッテリの充電状態と劣化状態を判定するバッテリ状態判定手段と、車両用発電機の劣化状態を判定する発電機性能判定手段と、車両用発電機に対する発電量増加要求の有無を判定する発電量増加判定手段と、エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定するアイドル判定手段と、車両用発電機の発電量を抑制する制御を行う発電量抑制制御手段とを備え、発電量抑制制御手段は、アイドル判定手段によってアイドル運転状態にあると判定され、発電量増加判定手段によって発電量増加要求なしと判定され、バッテリ状態判定手段によってバッテリが劣化状態にないと判定されたときに、発電量を抑制する制御を行っている。

バッテリの劣化の有無が判定され、劣化状態にある場合には発電抑制制御が行われないため、電圧変動を防止するとともに応答性向上を確実に実現することができる。一方、劣化状態にない場合には発電抑制制御が行われるため、エンジンのアイドル時の回転安定性を確保することができる。また、電流検出装置をバッテリに取り付けることにより、構成する電子部品の高温対策が不要になり、低コストで信頼性向上が可能となる。

また、上述した発電量抑制制御手段は、発電機性能判定手段によって車両用発電機が劣化状態にあると判定されたときに、劣化の程度に応じて発電量を抑制する制御を行うことが望ましい。これにより、車両用発電機の劣化状態に応じた適切な発電抑制制御を行うことができ、エンジンのアイドル時の回転安定性を確実に確保することができる。

また、上述した発電機性能判定手段は、車両用発電機の出力電流および発電機トルクの少なくとも一方の値の時間変化に伴う変動量に基づいて、車両用発電機の性能劣化の程度を判定することが望ましい。車両用発電機の性能が劣化すると、回転数に対する出力電流の値、同じ出力電流を得るために必要な発電機トルクの値が変化するため、出力電流や発電機トルクの時間変化に伴う変動量（変動割合）を調べることにより、性能劣化の有無や程度を知ることができる。

また、上述した発電量抑制制御手段は、変動量を用いて、劣化状態にない正常なバッテリに対応する発電抑制量を補正して発電抑制量を決定して発電量を抑制する制御を行うことが望ましい。これにより、従来から行われている発電抑制制御における発電抑制量に対して補正を加える簡単な処理によって性能劣化時の発電抑制制御を行うことが可能となる。

また、上述した発電量抑制制御手段は、劣化の程度が大きいほど発電量抑制の程度を大きくすることが望ましい。劣化の程度を考慮した発電抑制制御を行うことにより、エンジンのアイドル時の回転変動を確実に抑制することができる。

また、上述した発電量抑制制御手段は、バッテリ状態判定手段によってバッテリが劣化状態にあると判定されたときに、発電量を抑制する制御を解除することが望ましい。これにより、バッテリ劣化時の電圧変動を抑制することができる。

また、上述した発電機性能判定手段は、所定の発電要求量に対応して車両用発電機において発電を行った結果としての出力電流の変動割合を、車両の利用者が車両を使用する前と後とで取得することにより、車両用発電機の性能劣化の程度を判定することが望ましい。あるいは、上述した発電機性能判定手段は、所定の負荷量の電気負荷を投入した際に生じる発電機トルクの変動割合を、車両の利用者が車両を使用する前と後とで取得することにより、車両用発電機の性能劣化の程度を判定することが望ましい。このように、車両の利用者が車両を使用する前（例えば、納車前）と後（例えば、納車後であってエンジン始動直後）とで出力電流や発電機トルクの変動割合を比べることにより、車両用発電機の性能劣化の有無および程度を確実に判定することができる。

また、上述した車両用発電機の回転数に対する発電機トルク特性は、温度および車両用発電機の種類毎にマップデータとして保持されており、発電機性能判定手段は、このマップデータを用いて発電機トルクの変動割合を算出することが望ましい。これにより、発電機トルクの算出が容易になるとともに、車両用発電機の種類毎に正確な発電機トルクを得ることができる。

一実施形態の車両システムの全体構成を示す図である。 車両システムの詳細構成を示す図である。 通常制御部の具体的な構成を示す図である。 発電システムの基本動作を示す流れ図である。 車両用発電機の性能劣化判定の動作手順を示す流れ図である。 車両用発電機の性能劣化判定の動作手順の他の例を示す流れ図である。 車両発電機の性能劣化と回転変動、トルク変動の関係を示す図である。 車両発電機の性能が劣化していない場合の発電抑制制御の効果を示す図である。 車両用発電機の性能が劣化している場合の発電抑制制御の効果を示す図である。

以下、本発明の電流検出装置を適用した一実施形態の車両システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車両システムの全体構成を示す図である。図１に示す車両システムは、ＥＣＵ１、エンジン２、車両用発電機（ＡＬＴ）３、バッテリ（ＢＡＴＴ）５、電流検出装置（Ｓ）６を含んで構成されている。

ＥＣＵ１は、車両に搭載されたエンジン２の出力を制御する外部制御装置としての電子制御装置である。車両用発電機３は、ベルトを介してエンジン２によって回転駆動されて発電を行い、バッテリ５に対する充電電力や各種の電気負荷に対する動作電力を供給する。この車両用発電機３には、励磁電流を調整することにより出力電圧を制御する電圧調整器としての発電制御装置４が内蔵されている。電流検出装置６は、バッテリ５の近傍に配置（例えば、負極端子やバッテリ本体に密着配置した状態で取り付けられている）されており、バッテリ５や車両用発電機３の状態検出（例えば、劣化状態検出）を行う。

図２は、車両システムの詳細構成を示す図である。車両用発電機３は、固定子に含まれる三相の固定子巻線３０１と、回転子に含まれる励磁巻線３０２と、固定子巻線３０１の三相出力を全波整流するために設けられた整流回路３０３とを備えている。この車両用発電機３の出力電圧の制御は、励磁巻線３０２に対する通電を発電制御装置４によって適宜断続制御することにより行われる。車両用発電機３の出力端子はバッテリ５と電気負荷７に接続されており、出力端子からバッテリ５や電気負荷７に充電線を介して充電電流や動作電流が供給される。

発電制御装置４は、還流ダイオード４０１、スイッチング素子４０２、センス抵抗４０３、アンド回路４０４、オア回路４０５を備えている。スイッチング素子４０２は、車両用発電機３内の励磁巻線３０２に直列に接続されており、オンされたときに励磁巻線３０２に励磁電流が供給される。環流ダイオード４０１は、励磁巻線３０２に並列に接続されており、スイッチング素子４０２がオフされたときに励磁巻線３０２に流れる励磁電流を環流させる。センス抵抗４０３は、スイッチング素子４０２を構成するパワーＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間に流れる電流を検出するためのものであり、スイッチング素子４０２に直列に接続されている。通常制御部４０７は、スイッチング素子４０２のオンオフ状態を制御することによって車両用発電機３の出力電圧を所定の調整電圧に調整する発電制御を行う。

図３は、通常制御部４０７の具体的な構成を示す図である。図３に示すように、通常制御部４０７は、電圧制御部４０７ａ、負荷応答制御部４０７ｂ、電流制御部４０７ｃ、アンド回路４０７１を備えている。電圧制御部４０７ａは、車両用発電機３の出力電圧を所定の調整電圧に制御するためのものであり、電圧比較器４０７２および抵抗４０７３、４０７４によって構成されている。抵抗４０７３、４０７４は、分圧回路を構成しており、車両用発電機３の出力電圧をこれらの抵抗値で決まる分圧比で分圧して出力する。電圧比較器４０７２は、マイナス入力端子に抵抗４０７３、４０７４からなる分圧回路から出力される電圧が、プラス入力端子に調整電圧に相当する基準電圧Ｖ１がそれぞれ印加されており、車両用発電機１の出力電圧が調整電圧よりも高いときにローレベルの信号を、反対に低いときにハイレベルの信号を出力する。

負荷応答制御部４０７ｂは、接続される電気負荷４が急増したときにスイッチング素子４０２の駆動信号（ゲートに入力される信号）のデューティ比を徐々に増加させる徐励制御を行うためのものであり、デューティ記憶加算部４０７５とパルス発生部４０７６によって構成されている。デューティ記憶加算部４０７５は、スイッチング素子４０２の駆動信号のデューティ比を記憶するとともに、この記憶したデューティ比に所定の増加分を加算した値を出力する。パルス発生部４０７６は、デューティ記憶加算部４０７５の出力値に対応するデューティ比を有するパルス信号を出力する。したがって、パルス発生部４０７６からは、スイッチング素子４０２の駆動信号よりも所定の増加分だけ大きなデューティ比のパルス信号が出力される。

電流制御部４０７ｃは、車両用発電機３の励磁電流を所定値以下に制御するためのものであり、電圧比較器４０７７によって構成されている。電圧比較器４０７７は、マイナス入力端子にセンス抵抗４０３の一方端に現れる電圧が印加され、プラス入力端子に励磁電流の上限値に相当する基準電圧Ｖ２がそれぞれ印加されており、励磁電流が上限値より多くなるとローレベルの信号を出力し、反対に励磁電流が上限値以下のときにハイレベルの信号を出力する。

電流検出装置６は、発電量抑制制御部６００、発電量増加判定部６０２、アイドル判定部６０４、差動増幅器６１０、６１２、シャント抵抗６１４、温度検出部６１６、電流検出処理部６２０、電圧検出処理部６２２、温度検出処理部６２４、バッテリ状態判定部６３０、発電機性能判定部６４０を備えている。

発電量抑制制御部６００は、車両用発電機３の発電量を抑制する制御を行う。発電量増加判定部６０２は、ＥＣＵ１から入力される発電要求量Ｐに基づいて、車両用発電機３に対する発電量増加要求の有無を判定する。アイドル判定部６０４は、エンジン２がアイドル運転状態にあるか否かを判定する。

一方の差動増幅器６１０は、バッテリ５の負極端子を接続するために用いられる配線に直列に挿入されたシャント抵抗６１４の両端電圧を増幅する。電流検出処理部６２０は、この差動増幅器６１０の出力電圧に基づいてシャント抵抗６１４に流れる電流を検出する。他方の差動増幅器６１２は、バッテリ５の両端電圧（バッテリ電圧）を適正レベルに変換する。電圧検出処理部６２２は、この差動増幅器６１２の出力電圧に基づいてバッテリ電圧を検出する。温度検出部６１６は、抵抗とサーミスタによる分圧回路によって構成されており、温度に応じてサーミスタの抵抗値が変化して分圧回路の分圧電圧が変化する。温度検出処理部６２４は、温度検出部６１６の出力電圧（分圧電圧）に基づいて電流検出装置６の温度（バッテリ５の温度）を検出する。バッテリ状態判定部６３０は、電流検出処理部６２０、電圧検出処理部６２２、温度検出処理部６２４の各検出値を取り込んでバッテリ５の劣化の有無を判定する。発電機性能判定部６４０は、車両用発電機３の性能劣化の有無を判定する。

ＥＣＵ１は、発電量決定部１１０を含んで構成されている。発電量決定部１１０は、車両状態を常に監視しており、車両状態に基づいて発電要求量Ｐを決定して電流検出装置６内の発電量増加判定部６０２等に向けて出力する。監視対象となる車両状態には、電気負荷状態、エンジン回転数、エンジン運転状態、機械的負荷状態、環境状態が含まれる。

上述したバッテリ状態判定部６３０がバッテリ状態判定手段に、発電機性能判定部６４０が発電機性能判定手段に、発電量増加判定部６０２が発電量増加判定手段に、アイドル判定部６０４がアイドル判定手段に、発電量抑制制御部６００が発電量抑制制御手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の発電システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図４は、本実施形態の発電システムの基本動作を示す流れ図である。図４に示す基本動作は、周期的に実施される。

ＥＣＵ１内の発電量決定部１１０は、車両状態として電気負荷状態、エンジン回転数、エンジン運転状態、機械的負荷状態、環境状態を監視しており、これらの車両状態に基づいて発電要求量Ｐを決定する（ステップ１００）。

また、電流検出装置６内のアイドル判定部６０４は、エンジン２がアイドル運転中か否かを判定する（ステップ１０１）。アイドル運転中でない場合には否定判断が行われ、通常制御部４０７は、発電要求量Ｐに対応する通常（ここでは発電量抑制制御を行わない場合を「通常」としている）の発電制御を実施する（ステップ１０２）。なお、図２に示した構成では、アイドル判定部６０４がアイドル運転中でないと判定すると、発電量増加判定部６０２からは発電要求量Ｐにかかわらずハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は発電制御装置４内のオア回路４０５を介してアンド回路４０４の一方の入力端子に入力される。通常制御部４０７の出力信号はアンド回路４０４の他方の入力端子に入力されているため、アイドル運転中でない場合には通常制御部４０７の出力信号がアンド回路４０４を介してそのまま駆動信号としてスイッチング素子４０２に入力され、通常制御部４０７による発電制御が行われる。また、例えば、通常制御部４０７では、発電要求量Ｐに基づいて基準電圧Ｖ１、Ｖ２を可変設定することにより発電量の増減を行うための発電制御が行われる。

また、アイドル運転中の場合にはステップ１０１の判定において肯定判断が行われ、発電量増加判定部６０２は、発電量増加要求がされているか否かを判定する（ステップ１０３）。具体的には、発電量増加判定部６０２は、その時点の発電要求量Ｐ_nと一つ前の時点における発電要求量Ｐ_n-1との差分を計算し、この差分が所定値を超えているか否かを調べ、超えている場合には発電量増加要求がされている旨の判定を行う。発電量増加要求がされている場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われる。この場合には発電量増加判定部６０２からハイレベルの信号が出力され、通常制御部４０７による通常の発電制御が行われる（ステップ１０２）。

一方、発電量増加要求がされていない場合にはステップ１０３の判定において否定判断が行われる。この場合には発電量増加判定部６０２からローレベルの信号が出力されてオア回路４０５の一方の入力端子に入力されるため、他方の入力端子に接続された発電量抑制制御部６００による制御が有効となる。

次に、バッテリ状態判定部６３０は、バッテリ状態を判定し（ステップ１０４）、バッテリ５が劣化状態にあるか否かを判定する（ステップ１０５）。例えば、バッテリ電流とバッテリ電圧の関係から内部抵抗を判定し、バッテリ温度を考慮した上でその値からバッテリ５の劣化状態を知ることができる。なお、ステップ１０４のバッテリ状態の判定は、図４の基本動作が行われる周期毎に行う必要はなく、大きな電気負荷５が投入されてバッテリ５から一時的に大電流が出力される際に行うようにしてもよい。バッテリ５が劣化状態にある場合には肯定判断が行われ、発電量抑制制御部６００は発電量抑制制御を解除する（ステップ１０６）。この場合には、発電量抑制制御部６００からハイレベルの信号が出力されてオア回路４０５の他方の入力端子に入力されるため、通常制御部４０７による通常の発電制御が行われる（ステップ１０２）。

また、バッテリ５が劣化状態にない場合にはステップ１０５の判定において否定判断が行われる。次に、発電機性能判定部６４０は、車両用発電機３の性能判定を行い（ステップ１０７）、車両用発電機３の性能が劣化状態にあるか否かを判定する（ステップ１０８）。車両用発電機３の性能が劣化状態にない場合には否定判断が行われ、発電量抑制制御部６００は、発電抑制量を決定して（ステップ１０９）発電量抑制制御を行う（ステップ１１０）。

例えば、発電量抑制制御手段６００は基本的には通常制御部４０７と同じ構成を有しており、電圧制御部４０７ａ、電流制御部４０７ｃに含まれる基準電圧Ｖ１、Ｖ２が発電抑制量に応じて低い値に設定される。なお、発電量抑制制御部６００では徐励制御を行う必要はないため、パルス発生部４０７６から出力されるパルス信号のデューティ比が低い値に設定されている。

また、車両用発電機３の性能が劣化状態にある場合にはステップ１０８の判定において肯定判断が行われる。次に、発電機性能判定部６４０は性能劣化の程度を判定し（ステップ１１１）、発電量抑制制御部６００は、性能劣化の程度に応じて発電抑制量を補正（後述するように、出力電流や発電機トルクの変動割合が性能劣化の程度として求められ、この変動割合に応じて、性能劣化なしの場合の発電抑制量に対する補正が行われる）した後（ステップ１１２）、発電量抑制制御を行う（ステップ１１０）。

図５は、車両用発電機３の性能劣化判定の動作手順を示す流れ図であり、図４のステップ１０８とステップ１１１に対応する動作手順が示されている。発電機性能判定部６４０は、車両の利用者が車両を使用する前（例えば、納車前）の時点でイグニッションスイッチがオンになったか否かを判定する（ステップ２００）。車両使用前の場合には肯定判断が行われ、次に、発電機性能判定部６４０は、車両用発電機３の出力電流Ｉｂが０Ａのとき（エンジン始動前）に所定量の電気負荷を投入した際にバッテリ５に流れるバッテリ電流Ｉbatt０を記憶する（ステップ２０１）。また、エンジン始動後に、発電機性能判定部６４０は、上述したバッテリ電流Ｉbatt０を発電要求量Ｐとして設定し（ステップ２０２）、この発電要求量Ｐを指定して車両用発電機３に対して発電指示を送る（ステップ２０３）。この発電要求量Ｐは、発電量決定部１１０から出力される発電要求量Ｐと同様に発電制御装置４内の通常制御部４０７に送られる。次に、発電機性能判定部６４０は、このときの車両用発電機３の出力電流を出力電流初期値Ｉalt０として取得する（ステップ２０４）。なお、図２に示した構成では、車両用発電機３の出力電流を取得する構成については省略されているが、例えば、発電制御装置４から出力検出用のセンス抵抗（図示せず）の両端電圧を発電機性能判定部６４０に送り、発電機性能判定部６４０ではこの電圧に基づいて車両用発電機３の出力電流を検出する場合が考えられる。あるいは、発電制御装置４に車両用発電機３の温度を検出する手段を設けるとともに、電流検出装置６内に車両用発電機３の温度、回転数、励磁電流と出力電流との関係を示すマップデータやテーブルデータを記憶しておいて、発電機性能判定部６４０が、これら温度、回転数、励磁電流に基いてその時点における出力電流を取得するようにしてもよい。車両用発電機３の回転数検出については、例えば、相電圧の周波数を電圧に変換してこの電圧を発電機性能判定部６４０に送り、発電機性能判定部６４０でこの電圧に基づいて車両用発電機３の回転数を検出する場合が考えられる。

ステップ２０４における出力電流初期値Ｉalt０の取得が終了した後、あるいは、車両使用後（例えば、納車後）にイグニッションスイッチがオンされた場合（ステップ２００の判定において否定判断）には、発電機性能判定部６４０は、エンジン始動直後であるか否かを判定する（ステップ２０５）。例えば、エンジン始動直後に車両用発電機３の性能劣化判定を行う場合を想定している。エンジン始動直後でない場合には、ステップ２０５の判定において否定判断が行われ、この判定が繰り返される。

エンジン始動直後の場合にはステップ２０５の判定において肯定判断が行われる。次に、発電機性能判定部６４０は、ステップ２０２において記憶したバッテリ電流Ｉbatt０を発電要求量Ｐとした発電指示を車両用発電機３に対して送り（ステップ２０６）、このときの車両用発電機３の出力電流Ｉalt１を取得する（ステップ２０７）。

次に、発電機性能判定部６４０は、出力電流の変動割合（Ｉalt０−Ｉalt１）／Ｉalt０を演算する（ステップ２０８）。この変動割合は、性能劣化の程度を表しており、０に近いほど性能劣化が生じていないことを示し、１に近いほど大きな性能劣化が生じていることを示している。図４のステップ１１１における性能劣化の程度判定は、この変動割合を取得することで行われる。

次に、発電機性能判定部６４０は、変動割合が所定値未満か否かを判定する（ステップ２０９）。所定値未満の場合には肯定判断が行われ、発電機性能判定部６４０は、性能劣化がないものと判定する（ステップ２１０）。反対に、変動割合が所定値以上の場合には否定判断が行われ、発電機性能判定部６４０は、性能劣化が生じているものと判定する（ステップ２１１）。

図６は、車両用発電機３の性能劣化判定の動作手順の他の例を示す流れ図である。なお、図５に示す性能劣化判定と図６に示す性能劣化判定は、どちらか一方を行うようにしてもよいが、これら２つを併用するようにしてもよい。

図７は、車両発電機３の性能劣化と回転変動、トルク変動の関係を示す図である。図７において、例えば車両用発電機３の性能が劣化していない状態において、５０Ａの電気負荷を投入（ステップ入力）した場合に回転数がｎ０からｎ１に低下したものとする。これに対し、車両用発電機３の性能が劣化している場合には、５０Ａの電気負荷投入に対応して劣化前と同じ発電量を確保するためにはより大きな発電機トルクが必要になるため、回転数がｎ０からより低いｎ２（＜ｎ１）に低下する。図７に示すような出力一定のときの回転数と発電機トルクの関係がわかっていれば（本実施形態では、この関係が予め実測されてわかっているものとする）、回転変動の変化から発電機トルクの変化の様子を知ることができ、車両用発電機３の性能劣化の程度を知ることができる。図７に示す発電機トルク特性は、温度および車両用発電機の種類毎にマップデータとして保持されており、発電機性能判定部６４０は、このマップデータを用いて以下に示す性能劣化判定を行っている。このマップデータは、発電機性能判定部６４０に内蔵するようにしてもよいが、別に記憶部を設けて保持するようにしてもよい。

発電機性能判定部６４０は、車両の利用者が車両を使用する前（例えば、納車前）でアイドル状態にあるか否かを判定する（ステップ３００）。車両使用前のアイドル時には肯定判断が行われ、次に、発電機性能判定部６４０は、所定負荷量の電気負荷７を投入し（ステップ３０１）、このときの車両用発電機３の回転変動を回転変動初期値Ｎ０（＝ｎ０−ｎ１）として記憶する（ステップ３０２）。なお、図２に示した構成では、車両用発電機３の回転数を検出する構成については省略されているが、例えば、相電圧の周波数を電圧に変換し、この電圧を発電機性能判定部６４０に送り、発電機性能判定部６４０ではこの電圧に基づいて車両用発電機３の回転数を検出する場合が考えられる。

ステップ３０２における回転変動初期値Ｎ０の取得が終了した後、あるいは、車両使用前のアイドル時以外の場合（ステップ３００の判定において否定判断）には、発電機性能判定部６４０は、エンジン始動直後であるか否かを判定する（ステップ３０３）。例えば、エンジン始動直後に車両用発電機３の性能劣化判定を行う場合を想定している。エンジン始動直後でない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。

エンジン始動直後の場合にはステップ３０３の判定において肯定判断が行われる。次に、発電機性能判定部６４０は、所定負荷量の電気負荷７を投入し（ステップ３０４）、このときの車両用発電機３の回転変動Ｎ１を取得する（ステップ３０５）。

次に、発電機性能判定部６４０は、ステップ３０２において記憶した回転変動初期値Ｎ０とステップ３０５において取得した回転変動Ｎ１とに基づいて、発電機トルクの変動割合を演算する（ステップ３０６）。具体的には、図７に示す発電機トルク特性に基づいて、回転変動初期値Ｎ０に対応する回転機トルクの変化量Ｔ０と、回転変動Ｎ１に対応する回転機トルクの変化量Ｔ１とを求め、これらを用いて発電機トルクの変動割合（Ｔ１−Ｔ０）／Ｔ０が演算される。この変動割合は、性能劣化の程度を表しており、０に近いほど性能劣化が生じていないことを示し、値が大きくなるほど大きな性能劣化が生じていることを示している。図４のステップ１１１における性能劣化の程度判定は、この変動割合を取得することで行われる。

次に、発電機性能判定部６４０は、変動割合が所定値未満か否かを判定する（ステップ３０７）。所定値未満の場合には肯定判断が行われ、発電機性能判定部６４０は、性能劣化がないものと判定する（ステップ３０８）。反対に、変動割合が所定値以上の場合には否定判断が行われ、発電機性能判定部６４０は、性能劣化が生じているものと判定する（ステップ３０９）。

なお、図５あるいは図６に示した車両用発電機３の性能劣化判定の動作手順は車両使用前後の所定のタイミングにおいて実施され、その結果（劣化の有無と、出力電流や発電機トルクの変動割合で示される劣化の程度）が図４のステップ１０８（性能劣化判定）やステップ１１１（劣化程度判定）で使用される。

このように、本実施形態の電流検出装置６では、バッテリ５の劣化の有無が判定され、劣化状態にある場合には発電抑制制御が行われないため、電圧変動を防止するとともに応答性向上を確実に実現することができる。一方、劣化状態にない場合には発電抑制制御が行われるため、エンジン２のアイドル時の回転安定性を確保することができる。特に、車両用発電機３が劣化状態にあると判定されたときに、劣化の程度に応じて発電量を抑制する制御が行われるため、車両用発電機３の劣化状態に応じた適切な発電抑制制御を行うことができ、エンジン２のアイドル時の回転安定性を確実に確保することができる。

また、車両用発電機３の性能が劣化すると、回転数に対する出力電流の値、同じ出力電流を得るために必要な発電機トルクの値が変化するため、出力電流や発電機トルクの時間変化に伴う変動量（変動割合）を調べることにより、性能劣化の有無や程度を正確に知ることができる。

また、上記の変動量を用いて、劣化状態にない正常なバッテリに対応する発電抑制量を補正して発電抑制量を決定して発電量を抑制する制御を行うことにより、従来から行われている発電抑制制御における発電抑制量に対して補正を加える簡単な処理によって性能劣化時の発電抑制制御を行うことが可能となる。また、劣化の程度が大きいほど発電量抑制の程度を大きくしており、劣化の程度を考慮した発電抑制制御を行うことにより、エンジンのアイドル時の回転変動を確実に抑制することができる。また、バッテリが劣化状態にあると判定されたときに、発電量を抑制する制御を解除することより、バッテリ劣化時の電圧変動を抑制することができる。

また、車両の使用者が車両を使用する前（例えば、納車前）と後（例えば、納車後であってエンジン始動直後）とで出力電流や発電機トルクの変動割合を比べることにより、車両用発電機３の性能劣化の有無および程度を確実に判定することができる。また、発電機トルク特性を、温度および車両用発電機の種類毎にマップデータとして保持しておいて、このマップデータを用いて発電機トルクの変動割合を算出することにより、発電機トルクの算出が容易になるとともに、車両用発電機３の種類毎に正確な発電機トルクを得ることができる。

図８は、車両発電機３の性能が劣化していない場合の発電抑制制御の効果を示す図である。例えば、性能が劣化していない車両用発電機３において出力電流５０Ａを維持しようとすると、図８においてＮで示される大きなハンチングが発生する。これをＭで示される小さなハンチングに抑えるために必要な発電機トルクの範囲をこのハンチングを抑えるために許容される発電機トルクの変動分をＴｍ０とすると、この変動分Ｔｍ０以内に発電機トルクの増加分が収まるように発電量抑制制御が行われる。

図９は、車両用発電機３の性能が劣化している場合の発電抑制制御の効果を示す図である。性能劣化時には、同じ出力電流（例えば５０Ａ）を得るために大きな発電機トルクが必要となる。しかし、劣化なしの場合と同様の発電抑制制御を行って発電機トルクをＴｍ０だけ減少させたとしても、発電機トルクは依然として大きいので、Ｍで示される小さなハンチングに抑えることはできない。この場合には、Ｔｍ０よりも大きいＴｍ１だけ発電機トルクが小さくなるように発電抑制制御を行うことで、Ｍで示される小さなハンチングに抑えることができるようになる。どの程度発電機トルクが増加するかは車両用発電機３の性能劣化の程度により決まるため、本実施形態では図４のステップ１１１において性能劣化の程度を判定し、ステップ１１２で性能劣化の程度に応じて劣化なしの場合の発電抑制量を補正している。

上述したように、本発明によれば、バッテリ５の劣化の有無が判定され、劣化状態にある場合には発電抑制制御が行われないため、電圧変動を防止するとともに応答性向上を確実に実現することができる。一方、劣化状態にない場合には発電抑制制御が行われるため、エンジンのアイドル時の回転安定性を確保することができる。

１ ＥＣＵ
２ エンジン
３ 車両用発電機（ＡＬＴ）
４ 発電制御装置
５ バッテリ（ＢＡＴＴ）
６ 電流検出装置（Ｓ）
７ 電気負荷
１１０ 発電量決定部
３０１ 固定子巻線
３０２ 励磁巻線
３０３ 整流回路
４０１ 還流ダイオード
４０２ スイッチング素子
４０３ センス抵抗
４０４ アンド回路
４０５ オア回路
４０７ 通常制御部
６００ 発電量抑制制御部
６０２ 発電量増加判定部
６０４ アイドル判定部
６１０、６１２ 差動増幅器
６１４ シャント抵抗
６１６ 温度検出部
６２０ 電流検出処理部
６２２ 電圧検出処理部
６２４ 温度検出処理部
６３０ バッテリ状態判定部
６４０ 発電機性能判定部

Claims (9)

1. バッテリの端子あるいはバッテリ本体に取り付けられた電流検出装置において、
   前記バッテリの劣化状態を判定するバッテリ状態判定手段と、
   車両用発電機の劣化状態を判定する発電機性能判定手段と、
   前記車両用発電機に対する発電量増加要求の有無を判定する発電量増加判定手段と、
   エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定するアイドル判定手段と、
   前記車両用発電機の発電量を抑制する制御を行う発電量抑制制御手段と、
   を備え、前記発電量抑制制御手段は、前記アイドル判定手段によってアイドル運転状態にあると判定され、前記発電量増加判定手段によって発電量増加要求なしと判定され、前記バッテリ状態判定手段によって前記バッテリが劣化状態にないと判定されたときに、発電量を抑制する制御を行うことを特徴とする電流検出装置。
2. 請求項１において、
   前記発電量抑制制御手段は、前記発電機性能判定手段によって前記車両用発電機が劣化状態にあると判定されたときに、劣化の程度に応じて発電量を抑制する制御を行うことを特徴とする電流検出装置。
3. 請求項２において、
   前記発電機性能判定手段は、前記車両用発電機の出力電流および発電機トルクの少なくとも一方の値の時間変化に伴う変動量に基づいて、前記車両用発電機の性能劣化の程度を判定することを特徴とする電流検出装置。
4. 請求項３において、
   前記発電量抑制制御手段は、前記変動量を用いて、劣化状態にない正常な前記バッテリに対応する発電抑制量を補正して発電抑制量を決定して発電量を抑制する制御を行うことを特徴とする電流検出装置。
5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、
   前記発電量抑制制御手段は、劣化の程度が大きいほど発電量抑制の程度を大きくすることを特徴とする電流検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記発電量抑制制御手段は、前記バッテリ状態判定手段によって前記バッテリが劣化状態にあると判定されたときに、発電量を抑制する制御を解除することを特徴とする電流検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記発電機性能判定手段は、所定の発電要求量に対応して前記車両用発電機において発電を行った結果としての出力電流の変動割合を、車両の利用者が車両を使用する前と後とで取得することにより、前記車両用発電機の性能劣化の程度を判定することを特徴とする電流検出装置。
8. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記発電機性能判定手段は、所定の負荷量の電気負荷を投入した際に生じる発電機トルクの変動割合を、車両の利用者が車両を使用する前と後とで取得することにより、前記車両用発電機の性能劣化の程度を判定することを特徴とする電流検出装置。
9. 請求項８において、
   前記車両用発電機の回転数に対する発電機トルク特性は、温度および車両用発電機の種類毎にマップデータとして保持されており、
   前記発電機性能判定手段は、このマップデータを用いて前記発電機トルクの変動割合を算出することを特徴とする電流検出装置。

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