JP2015510075A - 車両の動作をセーブするための装置および方法 - Google Patents

Abstract

電気消耗部品用の電力供給網（６８）と、バッテリ（６）と、エンジン（５）と、エンジン（５）に連結されてバッテリ（６）および電力供給網（６３、６８）に電気エネルギーを供給する発電機（２、２２）とを備える車両において、動作セーブ装置は、バッテリ（６）が電力供給網（６３、６８）から切り離されているときにエンジン（５）のアイドリング速度を上昇させるように構成された電子処理手段（４）を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、車両、特に自動車の動作に対するバッテリ切り離しの影響を減らすための装置および方法に関するものである。

バッテリが電力供給網を介して車両の電気消耗部品に必要な電流をもはや供給しえないときに、車両を動作させることに伴う困難を解消するために、多くの解決策が研究されてきた。

幾つかの既知の解決策は、例えば文献ＥＰ１９５８８５１の場合のように、バックアップバッテリの利用に依存している。しかし、別のバッテリが必要になると、車両の重量およびコストを増加させるという欠点がある。

従来技術の問題を改善するために、本発明は、電気消耗部品用の電力供給網と、バッテリと、エンジンと、エンジンに連結されてバッテリおよび電力供給網に電気エネルギーを供給する発電機とを備える車両の動作をセーブするための方法であって、バッテリが電力供給網から切り離されているときにエンジンのアイドリング速度を上昇させるセーブステップを備えることを特徴とする方法を対象とする。

特に、方法は、バッテリに流れる電流の大きさ（ｍｏｄｕｌｕｓ）が、予め定められた閾値未満であるときに、バッテリ切り離し信号伝達ステップを備える。

より具体的には、方法は、バッテリに流れる前記電流の大きさが、予め定められた期間に亘って、予め定められた閾値未満であることを点検するフィルタ処理のステップを備える。

有利には、方法は、バッテリが電力供給網から切り離されているときには、終了まで電気的に動力を供給されることが本来必要となる第１の機能の起動を防止する無効化のステップを備える。

好ましくは、前記第１の機能は、エンジンの停止および始動機能である。

また、有利には、方法は、バッテリが電力供給網から切り離されているときに電気消耗部品の需要に応答して発電機の応答性を増加させる増強ステップを備える。

また、本発明の対象は、電気消耗部品用の電力供給網と、バッテリと、エンジンと、エンジンに連結されてバッテリおよび電力供給網に電気エネルギーを供給する発電機とを備える車両の動作をセーブするための装置である。装置は、バッテリが電力供給網から切り離されているときにエンジンのアイドリング速度を上昇させるように構成された電子処理手段を備えるという点で注目に値する。

具体的には、装置は、バッテリを流れる電流が存在しないときにバッテリが切り離されていることを検出できるようにバッテリ端子に接続された電流センサを備える。

有利には、前記電子処理手段は、バッテリが電力供給網から切り離されているときにエンジンの停止および始動機能の起動を防止するように構成される。

また、有利には、発電機は、バッテリが電力供給網から切り離されているときに電気消耗部品の需要に応答して発電機の応答性を増加させるように制御されうる。

本発明は、添付図面を参照して本発明による装置の例示的な実施形態を用いることによって、一層よく理解されるであろう。

本発明による装置の概略図である。 本発明による方法のステップを示す図である。 本発明による方法のステップを示す図である。 本発明による別の装置の概略図である。 本発明による方法の別のステップを示す図である。 本発明による方法を実現するためのバッテリ切り離し検出ステップを示す図である。 通常の動作のタイミング図、およびバッテリ故障時の動作のタイミング図である。

図１は、バッテリ６と、エンジン５と、エンジン５に連結されて電気エネルギーを供給する発電機２とを備える、車両部材、特に自動車の構成要素を示している。

発電機２は、例えば、それ自体が既知であるように、励磁巻線と、励磁巻線により生じた磁場とエンジン５の回転速度とに応じて電気エネルギーを供給する電機子巻線とを備える、オルタネータである。

発電機２は、通常、一方では電源電気導線６２によってバッテリ６の第１端子６７に接続され、他方では電源電気導線２１によって車両のアースに接続される。バッテリ６の第２端子６１は、通常、電源電気導線６３によって車両のアースに接続される。そのようにして、発電機２によって供給される電気エネルギーは、バッテリ６を再充電するために利用可能である。

電子処理手段４は、１つまたは複数の制御電気導線４５によってエンジン５に接続されてエンジンの回転速度を制御する。熱機関５の場合、電子処理手段４は、例えば、エンジンの点火を駆動するエンジン制御ユニットＥＣＵを備える。電子処理手段４は、それ自体が既知の方法でバッテリ６の端子６１に接続される電気的な接地（図示せず）と組み合わせて、バッテリの端子６７に接続された導線６４によって、電気的に動力を供給される。

電子処理手段４、および発電機２の励磁巻線は、車両の電気消耗部品を構成する。

それ自体が既知であるように、車両は、例えば、純粋な例示であり包括的ではなしに、パワーステアリングコラム、ウィンドスクリーンワイパー装置、照明装置、信号伝達装置、熱機関スタータ等、他の多くの電気消耗部品を備えており、電気機械の可逆性が利用されるか否かに応じて、スタータが発電機２と共通の構成要素または発電機２とは別個の構成要素を構成してもよいことに留意されたい。

電気消耗部品用の電力供給網（図示せず）は、普通であればバッテリの端子６７を発電機２にリンクする電気導線６２と、端子６１を車両のアースにリンクする電気導線６３とに接続された、１つまたは複数の電源電気導線６８を備える。

一方の電気導線６３と他方の電気導線６２、６４、６８の組合せとは、端子に固定された要素によって端子６１、６７にそれぞれ接続される。端子６１、６７のいずれか一方の要素の弛みは、次いでバッテリの切り離しをもたらし、車両の動作を損なう２つの効果をもたらす。発電機２から切り離されたバッテリ６は、もはや再充填されることはなく、バッテリ６から切り離された電気消耗部品は、もはやバッテリによって動力が供給されることはない。

バッテリ６の故障という欠点を改善して電気消耗部品に動力を供給するため、以下のように電子処理手段４を構成することによって、エンジン５が回転を継続している場合を利用することができる。

電子処理手段４は、単一のコンピュータに集中するやり方で、または複数のコンピュータおよび車両の電子回路に分散するやり方で、図２を参照して次に説明する方法を実行するためのコンピュータ指令を有するプログラムを備える。

車両、特に電子処理手段４のスイッチオンによって、方法が待機ステップ２００に位置付けられる。バッテリが通常に接続されている限り、方法は、特別の動作を実施することなしにステップ２００に留まる。

バッテリ切り離し状態を示す信号によって、ステップ２０２を作動させる移行２０１が可能になる。

バッテリ切り離し状態を示す信号は、例えば、発電機２の端子の電圧リップルの測定による等、現状技術から選ばれる様々な方法で得ることができる。

しかし、バッテリに流れる電流を点検することからなる方法が優先的に選ばれる。

装置１は、その結果、図２の方法を実現するように構成された電子処理手段４に加えて、電流センサ３も備える。電流センサ３は、バッテリに流れている電流Ｉを測定するためにバッテリ６の端子６１、６７のいずれか一方に直列に接続される。発明者らによって実施された多くのテストは、バッテリに電流が流れていない場合にはバッテリが切り離されていることを示している。図１では、アースとのリンクが導線６２、６４、６７による電気消耗部品用の電力供給網とのリンクよりも一般に単純であるので、電流センサは、端子６１の直近で電気導線６３に直列に接続される。しかし、端子６７とのセンサ３の接続によって、センサ３を端子６１に接続する場合と同じ電流Ｉが測定されることが理解されるであろう。

測定導線３４は、電流センサ３を電子処理手段４に接続する。

電子処理手段４は、次いで、ここでもまた、単一のコンピュータに集中するやり方で、または複数のコンピュータおよび車両の電子回路に分散するやり方で、図６を参照して次に説明する方法のステップを実行するためのコンピュータプログラム指令を備える。

車両、特に電子処理手段４のスイッチオンによって、方法の分岐が待機ステップ１００に位置付けられる。バッテリが通常に接続されている限り、方法は、ステップ１００に留まり、その間、センサ３によって測定された電流Ｉが恒久的にサンプリングされて電流の大きさが閾値εと比較される。

電流は、その大きさ、言い換えれば、その絶対値が閾値ε未満であるときにゼロであるとみなされる。絶対値に関して行われる比較によって、バッテリの放電に対応する正値とバッテリの再充電に対応する負値との間の電流変動を解消することが可能になる。バッテリが接続されている間、電流の大きさは、閾値εよりも大きくなりうるノイズによって時々乱される。閾値εは、不適当な検出と適正な検出感度との間の良好な妥協点を得るために、テストによって実験的に決定される。また、閾値εは、これらの条件に通例起因するであろう解像度に応じたセンサ６の感度限界および精度を考慮して予め決定される。目的は、事実上のゼロ値と電流の事実上の非ゼロ値とを区別可能にし、一般的な許容範囲内の測定誤差を許容することである。また、電流の測定は、ＬＩＮ（ローカルインターコネクト網）形式のリンク３４上のデジタルの実際値、シールドケーブル上のアナログの実際値として評価されうる。

純粋な例示であり非包括的な例として、０〜５Ｖの間で変動するアナログ電圧値に関してゼロ電流値を２．５Ｖの中間電圧値に再転記して、負の最小値と正の最大値との間で変化する電流を再転記するために、５０ｍＶに位置するεの値は、−１％〜＋１％のフルスケールの間でゼロ値の範囲に相当する。εの値は、不要な起動を避けるために望まれる感度低下の程度に応じて＋／−５％の間の値の範囲を得るために、試行錯誤によって拡張されうる。

ゼロ電流の検出によって、ステップ１０２を作動させる移行１０１が可能になる。

ステップ１０２は、バッテリがいつ接続されるかに拘らずバッテリを通じて流れる電流Ｉのゼロクロッシングが発生し閾値εよりも小さなノイズと同時に測定される車両にとって、特に有益である。このことは、バッテリ切り離しの誤検出を引き起こしうる。バッテリが実際に接続されていない場合には、誤った切り離しが検出されないようにするために、補助ステップ１０２が、バッテリに電流が存在しない場合に対応するバッテリの切り離しの検出を確認するために設けられる。

電流が存在しない場合の検出を明白な切り離しだけに限定すべき場合には、予め定められた期間Ｐに亘る時間遅延の起動が優先的に選ばれる。

後者の場合、時間変数ＴがＰを超え、したがって時間遅延の終了を示すときに移行１０３が可能になるように、ステップ１０２で変数Ｔがゼロに設定される。

移行１０３が可能になると、バッテリに流れる電流Ｉの大きさが予め定められた閾値未満である、即ち値ε未満であることに対応するバッテリ切り離し信号伝達ステップ１０４が作動する。

絶対値としてεよりも大きな電流の検出は、ステップ１０２での電流の一時的なゼロクロッシングを表しており、バッテリ６の本当の切り離しを反映していない。そのような検出によって、次いで移行１０５が可能になり、方法が待機ステップ１００に配置される。

期間Ｐは、不要な検出と良好な検出感度との間の良好なトレードオフを得るように試行錯誤によって予め定められ、よって車体構造によって異なる。電流は、バッテリが充電段階から放電段階に変化するときに規則的にゼロを通過し、その逆もまた同じである。電流は、発電機２による充電が、電気消耗部品に供給される電流と平衡するときに、バッテリの切り離しを必ずしも反映せずに、暫くの間ゼロ付近に留まる場合がある。純粋な例示であり限定しない態様で指標を与えるために、発明者らは、３秒に等しい値Ｐが満足な結果を与えることを見出した。

したがって、バッテリ端子６１または６２に接続された電流Ｉセンサ３は、バッテリを流れる電流が存在しないことを測定するために利用され、バッテリ６の切り離しを検出することを可能にする。

図２に戻ると、ステップ２０２は、エンジン５のアイドリング速度を上昇させることから構成されている。

一般に毎分当り回転数（ＲＰＭ）で表現される、エンジンのアイドリング速度が最小回転速度設定値を備えており、エンストしないように、かつ、アクセルの最初の一押しに応じて再び出発するためにエンジンの回転を維持するように、エンジンが該設定値未満にならないことが想起される。このため、熱機関は、既知であるように、回転センサ（不図示）を備え、電子処理手段４の範囲外で、コンピュータＥＣＵは、接点が断たれない限りエンジンが前記設定値未満にならないように、エンジンの点火および噴射を駆動する。

アイドリング速度は、通例では、燃料を過度に消費しないために、かつ、有毒ガスとして大気中に過度に排出しないために、エンジンロスを補償するように可能な限り正確に決定される。

モータ５のアイドリング速度は、モータの一層高い速度よりも、外乱に対して安定しておらず頑強でない場合がある。他方で、アイドリング速度では、発電機２によって供給可能な最大動力は、最も消費量の大きい電気消耗部品に動力を供給するには不十分である場合がある。その結果、必要な電流をバッテリ６が供給することになる。

バッテリ６が電力供給網６３、６８から切り離されているときにアイドリング速度でエンジン５の回転速度を自動的に上昇させると、その結果、エンジン５の回転速度とトルクの両方、すなわち、エンジン５によって発電機２に伝達されうる動力を増加させることが可能になる。安定性、すなわち、外乱に対するエンジンの頑強性が向上されうる。また、発電機２は、アースにリンクされた電気導線２１および電気導線６８にリンクされた電気導線６２を用いて電気消耗部品による消費電力を一層供給することができる。

それに向けて速度を上昇する新しいアイドリング設定値は、連続生産における設計および販売前のテスト段階で車両形式毎に決定される。エンジンのアイドリング速度で車両の電気消耗部品によって潜在的に消費される電力量収支によって、発電機２から消費される可能性のある動力を計算することが可能になる。発電機の回転速度に依存するトルクおよび／または動力の具体的な曲線によって、エンジン５が回転しなければならない最小回転速度を決定することが可能になる。テストによって、車両の燃料消費とエンジン速度の頑強性との間の良好な妥協点を決定することが可能になる。

バッテリ６が接続されている限り、アイドリング設定値は、明らかにその通例の低い値に留まる。したがって、電子処理手段４は、バッテリ６が接続されている限り電子ロジックが指示する低い値と、バッテリ６が切り離されているときに電子処理ロジックが指示する高い値との、少なくとも２つのアイドリング速度値をメモリに含む。「電子処理」との表現は、その最も広い意味で、言い換えれば、トランジスタを用いるアナログ処理、集積回路内の論理ゲートを用いる組合せ処理、および、例えば、コンピュータＥＣＵのメモリまたは車両に搭載された他のコンピュータのメモリに格納されたコンピュータプログラムを用いるデジタル処理に等しく当てはまる意味で、理解されるべきである。

図３は、熱機関の停止および始動機能を実現するために特に有利な、方法の変形例を示している。

ここでは、移行２０１によって、エンジン５の停止および始動機能の起動を禁止する無効化ステップ２０４が作動する。この機能の利点は、アクセル、クラッチ、または運転者による再発進の意思を示す車両の他の部品の最初の一押しに応じて直ちに車両が再始動可能であることに配慮しながら、燃料の消費および汚染を減らすように、通例では、車両が動かないときに熱機関を停止させうることである。バッテリがない場合、その結果、熱機関の自動再始動が行われることはない。したがって、熱機関の自動停止は、その結果、バッテリがない場合に無効化される。熱機関は、停止および始動機能がないように回転し続ける。終了まで電気的に動力を供給されなければならない他の機能は、ステップ２０４で無効化される。

停止および始動機能は、一般的に、燃料の噴射を断つ電子処理手段４によって制御される。ステップ２０４の実現方法の１つは、例えば、バッテリ６が電力供給網６３、６８から切り離されているときにエンジン５の停止および始動機能の起動を防ぐように電子処理手段４を構成するために、機能を非アクティブ化することであってもよい。

図４は、リンク４２を用いて電子処理手段４によって駆動されうる発電機２２が利用される、装置１の変形実施形態を示している。

発電機２２は、内部張力調節を伴う形式、外部励磁制御を伴う形式、または、例えば、高回転速度段階、車両走行段階または減速段階等の、熱機関の最適な動作点で車両のバッテリの再充填を最適化して車両の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換するために一般的に利用される他の形式であってもよい。

好ましくは、発電機は、外部ＥＣＵによって生成され、次いで発電機に伝達される、張力設定点およびランプ設定点によって駆動される。駆動される発電機は、その回転子励磁電流を張力設定点およびランプ設定点を順守するように制御する内部電子部品を備える。ランプの値は、発電機の励磁場の０〜１００％を通過するのに必要な時間として与えられる。ランプの目的は、通例では、熱機関５に生じるトルクジャークを避けることである。

特に有利には、発電機２２によって、図５を参照して次に説明する変形方法を実現することが可能になる。

ここで、移行２０１によって、電気消耗部品の需要に応答して発電機の応答性を増加させることにある増強ステップ２０６が作動する。期間ｔ_Ｐは、張力上昇ランプの傾斜が急峻になるように短縮される。期間ｔ_Ｐは、可能であれば張力設定点を発電機に段階的に適用するのに等しいゼロまで短縮されてもよい。これによって、負荷の必要性に一層迅速に応答するために、増大する電流需要に対する一層高い応答性を増加させることが可能になる。

バッテリ６が接続されている限り、期間ｔ_Ｐは、明らかに、一般に１６の値を備える通例のロジックに従って計算されるに留まる。したがって、電子処理手段４は、バッテリ６が接続されている限り電子処理ロジックが指示する高い値と、バッテリ６が切り離されているときに電子処理ロジックが指示する低い値またはゼロ値との、少なくとも２つの期間ｔ_Ｐの値をメモリに含む。

方法のステップ２０６によって、バッテリが切り離されているときに車両の電力供給網用の電力バッファがないことを改善することが可能になる。期間ｔ_Ｐが短くまたはゼロであるときにランプの傾斜の急峻性から生じる高い充電応答速度は、発電機に良好な応答性を与え、したがって、発電機は、電気消耗部品の起動から生じる電気網の変動に対して効果的に抵抗する。これによって、電子機器の再初期化、発電機の漏出、および熱機関のエンストを避けるのに十分なほど高い電圧レベルを維持することが可能になる。

図７は、ステップ２０２、２０４、２０６が方法の一般的な変形で実現されるときの、車両の基本動作パラメータの時間的傾向を示している。左のタイミング図は、通常のバッテリ接続状態に対応する。右のタイミング図は、異常のバッテリ切り離し状態に対応する。

方法は、以上説明した方法の実施形態に記述したステップのみに限定されない。他のステップの実現は、本発明の範囲内に含まれる。

一例として、バッテリ切り離し状態の場合、車両のユーザがヘッドライトをスイッチオンするときに、主ビームとディップビームの両方の、通常であれば同時のスイッチオンを非同期化することも可能である。そのようなステップは、車両の電気網の電圧降下を防ぐ。

Claims (10)

1. 電気消耗部品用の電力供給網（６８）と、バッテリ（６）と、エンジン（５）と、前記エンジン（５）に連結されて前記バッテリ（６）および前記電力供給網（６３、６８）に電気エネルギーを供給する発電機（２、２２）とを備える車両の動作をセーブするための方法において、
   前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときに前記エンジン（５）のアイドリング速度を上昇させることにあるセーブステップ（２０２）を備えることを特徴とする、方法。
2. 前記バッテリに流れる電流（Ｉ）の絶対値が、予め定められた閾値未満であるときのバッテリ切り離し信号伝達ステップ（１０４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記バッテリに流れる前記電流（Ｉ）が、予め定められた期間（Ｐ）に亘って、前記予め定められた閾値未満であることを点検する確認ステップ（１０２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときに終了まで電気的に動力を供給される必要がある第１の機能の起動を防ぐことにある無効化ステップ（２０４）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の機能は、エンジン（５）の停止および始動機能であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときに電気消耗部品の需要に応答して前記発電機の応答性を増加させることにある増強ステップ（２０６）を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 電気消耗部品用の電力供給網（６８）と、バッテリ（６）と、エンジン（５）と、前記エンジン（５）に連結されて前記バッテリ（６）および前記電力供給網（６３、６８）に電気エネルギーを供給する発電機（２、２２）とを備える車両の動作をセーブするための装置において、前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときに前記エンジン（５）のアイドリング速度を上昇させるように構成された電子処理手段（４）を備えることを特徴とする、装置。
8. 前記バッテリ（６）を流れる電流が存在しないときに前記バッテリ（６）が切り離されていることを検出可能にするようにバッテリ端子（６１、６２）に接続された電流（Ｉ）センサ（３）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記電子処理手段（４）は、前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときにエンジン（５）の停止および始動機能の起動を防ぐように構成されることを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記発電機（２２）は、前記バッテリ（６）が前記電力供給網（６３、６８）から切り離されているときに電気消耗部品の需要に応答して前記発電機（２２）の応答性を増加させるように制御されうることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。

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