JP4193689B2

JP4193689B2 - 充電制御装置

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Publication number: JP4193689B2
Application number: JP2003427128A
Authority: JP
Inventors: 佳子四十万谷; 靖長塚
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005192275A

Description

本発明は、車両の内燃機関による駆動力によって発電可能な発電機により充電される車両用二次電池の充電制御を行う充電制御装置に関するもので、特に、車両の駐車等による内燃機関の停止後を想定した充電制御装置に関するものである。

従来より、車両用二次電池（バッテリ）の充電制御を行う充電制御装置として、例えば下記特許文献１に開示される「バッテリ充電状態検出装置」等がある。この装置は、車両走行中のバッテリ電流を観測することにより局部的な電解液の濃度変化を予測することによって分極の度合いを推定し、分極の影響が小さい時を狙って測定した電圧−電流特性から充電状態を検出可能にしている（特許文献１；段落番号０００４）。そして、これによりバッテリの充電状態を精度よく検出し、また突然のバッテリ上がりの防止や過充電の防止を可能にするとしている。
特開平１０−３１９１００号公報（第２頁〜第４頁、図１〜４）

しかしながら、このような従来の充電制御装置によると、当該バッテリを搭載した車両の運転中を前提としているため、内燃機関（エンジン）が停止した状態、例えば、駐車中の車両においては当該充電制御装置による効果を享受することはできない。特に、週末の休日だけ車両を運転し他の月曜日〜金曜日は駐車しておくような利用者や、長期休暇の旅行中に自宅等に車両を駐車しておくような利用者にとっては、いざ運転しようとしたときにいわゆる「バッテリ上がり」により当該車両を利用することができないといった経験をする場合がある。ところが、従来の充電制御装置では、車両の運転中を前提としているので、このような内燃機関の停止後の「バッテリ上がり」を防止することができないという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の停止後においてもバッテリ上がりを防止し得る充電制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１記載の手段を採用する。この手段によると、充電状態検出手段により、内燃機関の停止後、車両用二次電池の充電状態を検出し、これにより検出された充電状態に基づいて車両用二次電池に充電する必要があるか否かを充電要否判断手段により判断し、充電する必要があると判断された場合、内燃機関を自動始動させる制御手段に対し内燃機関の始動を内燃機関始動指示手段により指示する。そして、計時手段により、車両の駐車による内燃機関の停止後、所定時間を計時するとともに、内燃機関の停止後には車両用二次電池から定常的には駆動電力を供給されない、充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段に対して、所定時間ごとに車両用二次電池から駆動電力の供給を可能にし、計時手段により車両用二次電池から駆動電力が供給された内燃機関始動指示手段によって制御手段が始動の指示を受けると、内燃機関が始動して発電機が前記車両用二次電池を充電する。これにより、内燃機関の停止後には車両用二次電池から定常的には駆動電力を供給されない、充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段に対して、所定時間ごとに車両用二次電池から駆動電力が供給されるので、車両の駐車による内燃機関の停止後であっても車両用二次電池に充電する必要があるか否かを判断することができ、充電の必要がある場合には当該車両の内燃機関を自動的に始動させるので、内燃機関による駆動力により発電可能な発電機によって当該車両用二次電池を充電することができる。また、充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段を常時作動させる必要がないため、例えば、当該充電要否判断手段を実現するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）を間欠的に動作させれば良い。これにより、当該充電要否判断手段等による車両用二次電池の電力供給負担を低減することができる。なお、当該所定時間は、例えば、ソーク時間を計時するソークタイマＩＣ等により計ることができる。また、当該ソークタイマＩＣ等により当該充電要否判断手段を実現するマイコンの起動制御を行うことができる。なお、ソーク時間とは、内燃機関の作動を制御する制御手段が停止している間の経過時間のことをいう。また、情報入力手段により、車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力された場合または車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力されなかった場合には、内燃機関始動指示手段は、制御手段に対して内燃機関の始動を指示し、情報入力手段により、車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力されなかった場合または車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力された場合には、内燃機関始動指示手段は、制御手段に対して内燃機関の始動を指示しない。これにより、当該車両の運転者は、バッテリ上がりを防止するか否かを選択することができる。

特許請求の範囲に記載の請求項２記載の手段を採用することによって、停止条件充足判断手段により、車両用二次電池が満充電の状態にあること、当該車両の変速装置のギヤが中立位置にないこと、当該車両が停車中でないこと、充電時間が車両用二次電池の充放電性能が低下したときの充電に要する時間を超えていること、エンジンルーム内の温度が所定温度を超えていることから車両の異常を検出していること、内燃機関を作動させる燃料の残量が十分でないこと、情報入力手段による車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力されていないこと、情報入力手段による車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力されていること、イグニッションスイッチがオンされたこと、のいずれか１つ以上を満たすことにより所定の停止条件を充足したと判断された場合、内燃機関停止指示手段により内燃機関の始動を指示した制御手段に対して内燃機関の停止を指示する。そのため、例えば、安全面や防犯面から設定される所定の停止条件を充足した後においても内燃機関の作動を継続するといった状態を防止することができる。

特許請求の範囲に記載の請求項３記載の手段を採用することによって、内燃機関始動指示手段は、停止後時間計時手段により計時された経時時間が当該車両の放置を判断するための基準時間を超えていると判断された場合、制御手段に対して内燃機関の始動を指示しないことから、上記基準時間として、例えば６ヶ月以上といった長期間において使用されることなく放置された車両（以下「投棄車両」という。）については、たとえ充電要否判断手段により充電する必要があると判断された場合であっても内燃機関の作動を制御する制御手段に対し内燃機関の始動を指示することはない。これにより、このような投棄車両等に搭載された車両用二次電池については当該充電制御装置による充電が行われないように設定することができる。

請求項１の発明では、内燃機関の停止後には車両用二次電池から定常的には駆動電力を供給されない、充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段に対して、所定時間ごとに車両用二次電池から駆動電力が供給されるので、車両の駐車による内燃機関の停止後であっても車両用二次電池に充電する必要があるか否かを判断することができ、充電の必要がある場合には当該車両の内燃機関を自動的に始動させるので、内燃機関による駆動力により発電可能な発電機によって当該車両用二次電池を充電することができる。したがって、内燃機関の停止後においてもバッテリ上がりを防止することが可能となる。また、充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段を常時作動させる必要がないため、例えば、当該充電要否判断手段を実現するマイコンを間欠的に動作させれば良いことから、当該充電要否判断手段等による車両用二次電池の電力供給負担を低減することができる。したがって、内燃機関の停止後においてもバッテリ上がりを効率的に防止することが可能となる。また、当該車両の運転者は、バッテリ上がりを防止するか否かを選択することができる。したがって、例えば、車両を長期間利用する予定がなくバッテリ上がりの懸念があるときに利用したいといった当該運転者のニーズに対応可能な充電制御装置を実現することができる。

請求項２の発明では、例えば、安全面や防犯面から設定される所定の停止条件を充足した後においても内燃機関の作動を継続するといった状態を防止することができる。したがって、安全面や防犯面等についても考慮された充電制御装置を実現することができる。

請求項３の発明では、例えば、投棄車両等に搭載された車両用二次電池については当該充電制御装置による充電が行われないように設定することができる。したがって、当該投棄車両等に対する安全面等についても考慮された充電制御装置を実現することができる。

以下、本発明の充電制御装置を、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit ）に適用した実施形態について図を参照して説明する。まずエンジンＥＣＵ２０、バッテリ１５およびその周辺機器の構成を図１に基づいて説明する。なお、図１中においては、エンジン１０は「ＥＮＧ」、スタータ１１は「ＳＴ」、オルタネータ１２は「ＡＬ」、バッテリ１５は「ＢＡＴＴ」とそれぞれ表記されている。

図１に示すように、エンジンＥＣＵ２０は、内燃機関としてのエンジン１０の燃料噴射量等を制御し得る制御装置で、主に、ＭＰＵ(Micro Processing Unit )２１およびソークタイマＩＣ２２により構成されている。ＭＰＵ２１は、図略のＣＰＵ(Central Processing Unit )を中心に、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、Ｉ／Ｏ(Input/Output Interface)や図略の通信インターフェイス等により構成されており、当該ＣＰＵは、Ｉ／Ｏを介して外部のリレー１７、ソークタイマＩＣ２２、液温センサ２４、電流センサ２５、電圧センサ２６、入力スイッチ２８等に、また通信インターフェイスを介してエンジンＥＣＵ２０内のソークタイマＩＣ２２や外部のＣＡＮ（Control Area Network )５０に、それぞれ接続可能に構成されている。

このＭＰＵ２１のＲＯＭには、基本システムプログラムのほか、通常のエンジン制御を可能にするエンジン制御プログラムや、後述する充電制御処理を可能にする充電制御プログラム等が格納されている。なお、ＭＰＵ２１のＲＡＭは、各プログラムを実行するうえで必要となるデータ領域や作業領域に使用される。

ソークタイマＩＣ２２は、タイムベースとなる発振回路を備えた計時機能を有するもので、所定のタイマ処理によるカウントアップによって所定時間に達すると所定のポートに制御データを出力する機能も有する。またＭＰＵ２１との間においては通信機能を備えており、ＭＰＵ２１から当該所定時間を設定可能に構成されている。なお、本実施形態では、リレー１７をオフにするリレー制御よりＭＰＵ２１に供給されているメイン電源が切断されると、ソークタイマＩＣ２２のタイマ処理が開始されるように構成されている。これにより、ソークタイマＩＣ２２ではソーク時間の計時を可能にしている。なお、ソーク時間とは、エンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１が停止している間の経過時間のことをいう。

このように構成されるエンジンＥＣＵ２０には、リレー１７をオンオフ制御することによりバッテリ１５からの供給の有無を制御可能なメイン電源と、バッテリ１５から常に供給されるスタンバイ電源と、による２系統の電力供給ラインが設けられており、メイン電源はＭＰＵ２１に、またスタンバイ電源はソークタイマＩＣ２２に、それぞれ接続されている。なお、リレー１７に対しては、図略のドライバ回路を介して、ＭＰＵ２１およびソークタイマＩＣ２２のいずれもオンオフ制御を行い得るように構成されている。

エンジン１０は、例えば、４気筒レシプロタイプのガソリンエンジンで、その始動時にはスタータ１１による回転力を得ることによって作動を可能にしている。なお、スタータ１１は、バッテリ１５により供給される直流電力により回転力を発生させ得る直流モータである。このエンジン１０の出力は、図略のベルト等を介してオルタネータ１２に入力可能に構成されている。

オルタネータ１２は、図略の、ロータ、ステータ、ダイオード等から構成される発電機で、ロータの回転によりステータコイルに発生する三相交流をダイオードによって整流し直流電力を出力し得るものである。なお、このオルタネータ１２の出力端子にはバッテリ１５が接続されている。これにより、エンジン１０の作動により出力される回転力をオルタネータ１２に入力するとロータを回転駆動できるので、オルタネータ１２から得られた直流電力はバッテリ１５に供給される。

バッテリ１５は、エンジン１０、スタータ１１、図略の点火プラグ、各種ランプ、エンジンＥＣＵ２０、エコランＥＣＵ３０、メータＥＣＵ４０等の各ＥＣＵその他の電気機器に電力を供給する電源装置で、電槽内の電解液に浸された複数の陽極板(＋)および陰極板(−)を備えて充放電可能に構成されている。

液温センサ２４、電流センサ２５および電圧センサ２６は、いずれもエンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１に接続されており、検出された各センサ情報をエンジンＥＣＵ２０に出力可能に構成されている。液温センサ２４は、バッテリ１５の電解液の温度（以下「液温」という。）を検出可能なセンサで液温情報を出力する。また電流センサ２５は、オルタネータ１２から出力されるバッテリ１５の充電電流を検出可能なセンサで電流情報を出力する。さらに電圧センサ２６は、オルタネータ１２から出力される充電電圧、つまりバッテリ１５のバッテリ電圧を検出可能なセンサで電圧情報を出力する。

入力スイッチ２８は、当該車両の運転者により情報入力可能な、例えば、押しボタンスイッチで、エンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１に接続されている。入力される情報は、例えば、バッテリ１５の充電を許可する旨の情報またはバッテリ１５の充電を禁止する旨の情報である。つまり、後述する充電制御処理によるバッテリ上がり防止制御の実施有無を、運転者が入力可能にするもので、バッテリ上がり防止制御許可ボタンとも称される。この入力スイッチ２８により、当該車両の運転者は、バッテリ上がりを防止するか否かを選択することができるので、例えば、車両を長期間利用する予定がなくバッテリ上がりの懸念があるときに利用したいといった当該運転者のニーズに応えることができる。

エコランＥＣＵ３０は、スタータ１１のオンオフ制御を可能に構成された制御装置で、エンジンＥＣＵ２０とはＣＡＮ５０を介して互いに制御情報等を授受可能に接続されている。本実施形態では、後述するように、スタータ１１をオンにするエンジンＥＣＵ２０から指示情報を受けてスタータ１１をオンにする。なお、エコランＥＣＵ３０は、本来、車両が交差点等で停止した場合に、エンジン１０を自動停止させ、その後、当該車両の運転者がブレーキペダルから足を離してアクセルペダルを踏み込む等の一連のペダル操作が行われたとき等の所定の始動条件が満たされた時に、再度エンジン１０を自動始動させる機能を有するものである。

メータＥＣＵ４０は、インナーパネル等の表示装置に出力される各種センサ情報等を各センサから取得可能な制御装置で、エンジンＥＣＵ２０とはＣＡＮ５０を介して互いに制御情報等を授受可能に接続されている。本実施形態では、後述するように、変速装置によるギヤ情報、当該車両の速度情報（以下「車速情報」という。）、エンジンルーム内の温度センサによる温度情報、燃料タンク内の液量センサによる燃料残量情報、イグニッションスイッチ（以下「ＩＧスイッチ」という。）のオンオフ情報等を取得可能にしている。

次に、前述したエンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１によって実行される充電制御処理の流れを図２〜図７を参照して説明する。なお、この処理は、ソークタイマＩＣ２２によってＭＰＵ２１にメイン電源が供給された直後に実行されるもので、図略のＲＯＭに記憶された充電制御プログラムをＭＰＵ２１により実行することにより実現されるものである。なお、この処理を実行するＭＰＵ２１およびこれを含むエンジンＥＣＵ２０は、特許請求の範囲に記載の「充電状態検出手段」、「充電要否判断手段」、「内燃機関始動指示手段」、「停止条件充足判断手段」、「内燃機関停止指示手段」および「停止後時間計時手段」に相当し得るものである。

図２に示すように、充電制御処理では、まずステップＳ１０１によりバッテリ状態検出処理が行われる。この処理は、エンジン１０の停止後、バッテリ１５の充電状態を検出するもので、その詳細は図３に示されている。ここで、図３を参照してバッテリ状態検出処理を説明する。

図３に示すように、バッテリ状態検出処理では、ステップＳ２０１により電圧低下フラグをオフに設定する処理が行われる。この電圧低下フラグは、後述するステップＳ２０７によってバッテリ１５の出力電圧が判断基準電圧（batt_ad ＜BATT_LO＋batt_hys ）よりも低下していると判断された場合に、ステップＳ２０９によってオンに設定されるものである。

次のステップＳ２０３では、現在のバッテリ１５のバッテリ電圧を取得してメモリ（ＲＡＭ）にbatt_ad として記憶する処理が行われる。即ち、電圧センサ２６により検出されたバッテリ１５の出力電圧を図略のＩ／Ｏ（この場合、Ａ／Ｄ変換器として機能する）を介してＭＰＵ２１に入力することによりバッテリ１５の現在の充電状態を検出する。

続くステップＳ２０５では、ヒステリシス値batt_hysを算出する処理が行われる。即ち、当該バッテリ１５の履歴情報から得られる出力電圧の推移情報、あるいは当該車両のエンジンルーム内に設けられた温度センサによる現在の温度情報や液温センサ２４から得られるバッテリ１５の現在の温度情報等に基づいてヒステリシス値batt_hysを算出する。これにより、バッテリ上がりを起こし易い状態やバッテリ電圧が著しく低下し易い状態等に対応した適切なヒステリシス値batt_hysを算出可能にしている。本実施形態の場合、ヒステリシス値batt_hysとして、例えば０．５Ｖが算出される。

ステップＳ２０７では、ステップＳ２０３により記憶された現在のバッテリ電圧batt_ad が、所定電圧BATT_LO とステップＳ２０５によるヒステリシス値batt_hysの和からなる判断基準電圧よりも低いか否かを判断する処理が行われる（batt_ad ＜BATT_LO＋batt_hys ）。つまり、この処理ではバッテリが上がる可能性があるか否かを判断基準電圧（batt_ad ＜BATT_LO＋batt_hys ）に基づいて判断する。そして、バッテリが上がる可能性があると判断された場合には（Ｓ２０７でＹｅｓ）、続くステップＳ２０９に移行して電圧低下フラグをオンに設定する処理が行われた後、本バッテリ状態検出処理を終了する。一方、バッテリが上がる可能性があると判断されない場合には（Ｓ２０７でＮｏ）、ステップＳ２０９をスキップして本バッテリ状態検出処理を終了する。

なお、ステップＳ２０７による所定電圧BATT_LO は、バッテリ上がりを防ぐための最低電圧のことで、本実施形態の場合、例えば９．０Ｖに設定されている。これにより、例えば、ステップＳ２０５によるヒステリシス値batt_hysが０．５Ｖであれば、判断基準電圧は９．５Ｖ（＝９．０Ｖ＋０．５Ｖ）になる。そのため、現在のバッテリ電圧batt_ad が９．５Ｖ未満の場合には、バッテリが上がる可能性があると判断して電圧低下フラグがオンに設定される。一方、現在のバッテリ電圧batt_ad が９．５Ｖ以上の場合には、バッテリが上がる可能性があるとは判断されないので、電圧低下フラグはオフに設定されたまま本バッテリ状態検出処理を終える。バッテリ状態検出処理が終了すると、図２に示すステップＳ１０３に処理を移行する。

図２に示すように、ステップＳ１０３では、電圧低下フラグがオンに設定されているか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１によるバッテリ状態検出処理によってバッテリが上がる可能性があると判断された場合には（Ｓ２０７でＹｅｓ）、電圧低下フラグがオンに設定されているので（Ｓ２０９）、このステップＳ１０３ではこの電圧低下フラグの状態をみることによってバッテリ１５に充電する必要があるか否かを判断する。電圧低下フラグがオンに設定されている場合、つまりバッテリ１５に充電する必要があると判断された場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、続くステップＳ１０５に処理を移行し、電圧低下フラグがオンに設定されていない場合、つまり電圧低下フラグがオフに設定されておりバッテリ１５に充電する必要があるとは判断されない場合には（Ｓ１０３でＮｏ）には、ステップＳ１１５に処理を移行する。

続くステップＳ１０５ではエンジン始動許可条件判定処理が行われる。この処理は、バッテリ１５を充電するためにエンジン１０を始動しても良いか否かを所定のエンジン始動許可条件に基づいて判断するもので、その詳細は図４に示されている。ここで、図４を参照してエンジン始動許可条件判定処理を説明する。

図４に示すように、エンジン始動許可条件判定処理では、ステップＳ３０１により始動許可フラグをオフに設定する処理が行われる。この始動許可フラグは、次のステップＳ３０３によって所定のエンジン始動許可条件を全て満たしていると判断された場合に、ステップＳ３０５によってオンに設定されるものである。

次のステップＳ３０３では、所定のエンジン始動許可条件を全て満たしているか否かを判断する処理が行われる。所定のエンジン始動許可条件としては、例えば、(1) 前述した入力スイッチ２８によるバッテリ１５の充電を許可する旨の情報が入力されていること（または入力スイッチ２８によるバッテリ１５の充電を禁止する旨の情報が入力されていないこと）、(2) 図略の変速装置のギヤが中立位置にあり、エンジン１０による駆動力をドライブシャフト等に伝達可能な状態に設定されていないこと、(3) エンジン１０を作動させる燃料の残量が十分にあること、(4) 後述する投棄フラグがオンに設定されていないこと、等が挙げられる。なお、(2) の条件はメータＥＣＵ４０により取得されるギヤ情報、また(3) の条件はメータＥＣＵ４０により取得される燃料残量情報に基づくものである。

(1) の条件は、例えば、当該車両を長期間利用する予定がなくバッテリ上がりの懸念があるときにのみ利用したい等といった当該運転者のニーズを考慮するため、バッテリ１５の充電を許可する旨の情報が入力されていない場合には、エンジン１０を始動させない趣旨である。また(2) の条件は、図略の変速装置のギヤが中立位置にない場合には、エンジン１０の始動とともにそれによって発生する駆動力がドライブシャフト等に伝達されて当該車両が走行する可能性があるため、安全面および車両盗難等の防犯面を考慮して設けられている。さらに(3) の条件は、エンジン１０を作動させる燃料の残量が十分にない場合には、バッテリ１５を充電する目的を達成できない可能性が存在し、またバッテリ１５は充電できたとしても走行に要する燃料がなくては当該車両本来の目的が達成できないことから設けられている。(4) の条件は、後述するエンジン停止処理により設定され得る投棄フラグに基づいて当該車両が投棄されている場合には、安全面等から投棄車両のバッテリ１５は充電されるべきではないことを考慮して設けられている。

このような(1) 〜(4) の各条件を全て満たしているとステップＳ３０３により判断された場合には（Ｓ３０３でＹｅｓ）、続くステップＳ３０５に移行して始動許可フラグをオンに設定する処理が行われた後、本エンジン始動許可条件判定処理を終了する。一方、これらの各条件のいずれか１つ以上を満たしていないと判断された場合には（Ｓ３０３でＮｏ）、ステップＳ３０５をスキップして本エンジン始動許可条件判定処理を終了する。これにより、例えば、入力スイッチ２８によってバッテリ１５の充電を許可する旨の情報が入力されている（バッテリ１５の充電を禁止する旨の情報が入力されていない）場合には(1) の条件を満たさないので（Ｓ３０３でＮｏ）、始動許可フラグはオフに設定されたまま本エンジン始動許可条件判定処理を終える。エンジン始動許可条件判定処理が終了すると、図２に示すステップＳ１０７に処理を移行する。

図２に示すように、ステップＳ１０７では、エンジン始動許可条件が揃ったか否か、つまり始動許可フラグがオンであるか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０５によるエンジン始動許可条件判定処理によって所定のエンジン始動許可条件を全て満たしていると判断された場合には（Ｓ３０３でＹｅｓ）、始動許可フラグがオンに設定されているので（Ｓ３０５）、続くステップＳ１０９に処理を移行する。一方、始動許可フラグがオンに設定されていない場合には、所定のエンジン始動許可条件のいずれか１つ以上を満たしていないことになるので、エンジン始動許可条件は揃っているとは判断できない（Ｓ１０７でＮｏ）。そのためステップＳ１１５に処理を移行する。

続くステップＳ１０９ではバッテリ充電処理が行われる。この処理は、エンジン１０の始動を制御するエコランＥＣＵ３０に対しエンジン１０の始動を指示することによって、バッテリ１５の充電を可能にするもので、その詳細は図５に示されている。ここで、図５を参照してバッテリ充電処理を説明する。

図５に示すように、バッテリ充電処理では、まずステップＳ４０１によりスタータ１１をオンにする制御をＣＡＮ５０を介してエコランＥＣＵ３０に指示した後、エンジン１０に装着されたインジェクタや点火プラグに対して燃料噴射制御や点火制御を行う。これにより、スタータ１１により発生する回転力によってエンジン１０のクランキングが開始されてエンジン１０の始動とともにオルタネータ１２も回転駆動されるので、オルタネータ１２によるバッテリ１５の充電が開始される。なお、スタータ１１をオンにする制御は、エコランＥＣＵ３０を介することなく、エンジンＥＣＵ２０から直接スタータ１１を制御するように構成しても良い。この場合、エコランＥＣＵ３０は不要になる。

次のステップＳ４０３では、満充電フラグをオフに設定と充電タイマ値をクリア（ゼロに設定）する処理が行われる。この満充電フラグは、後述するステップＳ４０９によって満充電であると判断された場合に、ステップＳ４１１によってオンに設定されるものである。また、充電タイマ値は、後述するステップＳ４１３により充電制御中止条件のいずれかを満たしてないと判断された場合に（Ｓ４１３でＮｏ）、ステップＳ４０７による処理が実行されることでカウントアップされて充電時間を計時可能にするものである。

続くステップＳ４０５では、液温センサ２４、電流センサ２５、電圧センサ２６等の各種センサからバッテリ１５の充電状態情報を取得する処理が行われる。液温センサ２４からはバッテリ１５の液温情報、電流センサ２５からはバッテリ１５の充電電流情報、電圧センサ２６からはバッテリ１５の出力電圧情報、をそれぞれ取得する。

ステップＳ４０７では充電タイマ値をカウントアップする処理が行われる。これにより充電時間を計時を可能にしている。

ステップＳ４０９では、ステップＳ４０５により取得されたバッテリ１５の充電状態情報に基づいてバッテリ１５が満充電の状態にあるか否かを判断する処理が行われる。この判断処理は、公知の判断手法により行われるもので、例えば、前掲の特許文献１に開示されるものを用いる。そして、バッテリ１５が満充電の状態にあると判断された場合には（Ｓ４０９でＹｅｓ）、続くステップＳ４１１に処理を移行して満充電フラグをオンに設定する。一方、バッテリ１５が満充電の状態にあると判断されない場合には（Ｓ４０９でＮｏ）、続くステップＳ４１１をスキップしてステップＳ４１３に処理を移行する。

ステップＳ４１３では、所定の充電制御中止条件のいずれかを満たしたか否かを判断する処理が行われる。所定の充電制御中止条件としては、例えば、(1) 満充電フラグがオンであること、(2) 図略の変速装置のギヤが中立位置になくエンジン１０による駆動力をドライブシャフト等に伝達可能な状態に設定されていること、(3) 当該車両の車速が０km/hを超えていること、(4) 充電タイマ値が所定値を超えていること、(5) エンジンルーム内の温度が所定温度を超えている等の車両の異常を検出していること、(6) エンジン１０を作動させる燃料の残量が十分でないこと、(7) 入力スイッチ２８によるバッテリ１５の充電を許可する旨の情報が入力されていないこと（入力スイッチ２８によるバッテリ１５の充電を禁止する旨の情報が入力されていること）、(8) ＩＧスイッチがオンされたこと、等が挙げられる。なお、(2) の条件はギヤ情報、(3) の条件は車速情報、(5) の条件は温度情報、(6) の条件は燃料残量情報、(8) の条件はＩＧスイッチのオンオフ情報、にそれぞれ基づくもので、いずれもメータＥＣＵ４０により取得されたもの、またはエンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１に接続されているものを用いる。

(1) の条件は、バッテリ１５は既に充電を完了していることから過充電を防止するため当該充電制御を中止する趣旨である。また(2) の条件は、図略の変速装置のギヤが中立位置にない場合には、エンジン１０の始動とともにそれによって発生する駆動力がドライブシャフト等に伝達されて当該車両が走行する可能性があるため、安全面および車両盗難等の防犯面を考慮して設けられている。(3) の条件も、(2) の条件と同様に、安全面および車両盗難等の防犯面を考慮して設けられている。(4) の条件は、バッテリ１５の経年劣化等により充放電性能が低下している場合を考慮して設けられている。(5) の条件は、エンジン１０のヒートアップや当該車両の異常等を考慮した安全面から設けられている。(6) の条件は、エンジン１０を作動させる燃料の残量が十分にない場合には、バッテリ１５を充電する目的を達成できない可能性が存在し、またバッテリ１５は充電できたとしても走行に要する燃料がなくては当該車両本来の目的が達成できないことから設けられている。(7) の条件は、当該車両の運転者によって、当初はバッテリ上がりの懸念してバッテリ１５の充電を許可する旨の情報が入力スイッチ２８により入力された（バッテリ１５の充電を禁止する旨の情報が入力スイッチ２８により入力されなかった）ものの、その後、当該運転者によりそれを解除する意思が生じた場合、そのようなニーズを考慮して設けられている。(8) の条件は、ＩＧスイッチがオンにされた場合には当該車両が運転者によってこれから利用（運転）されようとしている状況にあるので、このような場合には本来の充電制御によってバッテリ１５を充電すれば良い。そのため、本充電制御処理による充電制御を中止する。

このような(1) 〜(8) の各条件のいずれか１つ以上を満たしているとステップＳ４１３により判断された場合には（Ｓ４１３でＹｅｓ）、本バッテリ充電処理を終了する。一方、これらの各条件のいずれも満たしていないと判断された場合には（Ｓ４１３でＮｏ）、ステップＳ４０５に処理を戻して充電タイマ値のカウントアップ処理を行う。これにより、ステップＳ４１３による各条件のいずれかを満たすまでステップＳ４０５〜Ｓ４１１による各処理が行われる。バッテリ充電処理が終了すると、図２に示すステップＳ１１１に処理を移行する。

図２に示すように、ステップＳ１１１では、ＩＧスイッチがオンされたか否かを判断する処理が行われる。この判断処理は、ステップＳ１０９のバッテリ充電処理によるステップＳ４１３において、(8) の条件（ＩＧスイッチがオンされたこと）を満たした場合を想定して行われるもので、ＩＧスイッチがオンにされた場合には（Ｓ１１１でＹｅｓ）、直ちに本充電制御処理を終了して本来のエンジン制御に移行する必要から行われる。なお、ＩＧスイッチがオンされたと判断されない場合には（Ｓ１１１でＮｏ）、続くステップＳ１１３によるエンジン停止処理に移行する。エンジン停止処理は、図６にその詳細が示されているため、図６を参照して説明する。

図６に示すように、エンジン停止処理では、ステップＳ５０１によりインジェクタによる燃料噴射および点火プラグによる点火を中止する処理が行われる。これによりエンジン１０が停止するので、オルタネータ１２によるバッテリ１５の充電も終了する。

次のステップＳ５０３では、今回の充電制御情報をメモリ（ＲＡＭ）に記憶する処理が行われる。例えば、今回の充電制御処理を実行したことによって、バッテリ１５の充電が行われたか否か（充電の有／無）、バッテリ１５が正常に充電されたか否か（正常／異常終了）、充電に要した時間（充電時間）、充電の開始時刻と終了時刻（開始／終了時刻）、また前述したバッテリ充電処理によるステップＳ４１３をＹｅｓで抜けた際の該当条件の内容（条件(1) 〜(8) ）等が充電制御情報に相当する。このような充電制御情報をメモリに記憶することにより、例えば、ＩＧスイッチのオンによるエンジン１０の通常始動時において、インナーパネルの表示装置やカーナビゲーション装置の表示装置にその内容を表示したり、合成音声出力装置により案内音声を出力することにより、当該車両の運転手に告知することが可能となる。また、当該車両のバッテリ履歴情報としても利用することができる。

続くステップＳ５０５では、投棄フラグをオフに設定する処理が行われる。この投棄フラグは、後述するステップＳ５０９によって当該車両が投棄されたと判断された場合に、ステップＳ５１１によってオンに設定されるものである。なお、投棄とは、例えば６ヶ月以上といった長期間において使用することなく車両を放置していることをいい、このように投棄された車両のことを投棄車両という。

ステップＳ５０７では、運転者の不在時間を算出する処理が行われる。この不在時間は、当該車両のＩＧスイッチがオフにされてからオンされることなく現在に至るまでの時間、つまり持ち主によるエンジン１０作動時のエンジン停止後からの運転者不在の経時時間を意味し、ソークタイマＩＣ２２によるソーク時間と本充電制御処理による充電時間（充電タイマ値）との累積時間に相当する。そのため、例えば、エンジンＥＣＵ２０にメイン電源が投入されている間はＭＰＵ２１内のタイマでメイン電源のオン時間を計測し、これにソークタイマＩＣ２２にセットされたソーク時間を加算することで、当該不在時間を算出することができる。メイン電源がオフになっている時間、つまりスタンバイ中の時間は、ソークタイマＩＣ２２にセットしたソーク時間に相当するため、これを累積（積算）したものに、メイン電源のオン時間の累積（積算）を加えれば、ＩＧスイッチをオフにしてから再びオンにするまでの間の時間を算出できる。

ステップＳ５０９では、当該車両が投棄された可能性があるか否かを判断する処理が行われる。この判断処理は、ステップＳ５０７により算出された運転者の不在時間が所定時間、例えば６ヶ月を超えているか否かを判断する。これにより、当該車両が投棄された可能性があると判断された場合には（Ｓ５０９でＹｅｓ）、続くステップＳ５１１により投棄フラグをオンに設定した後、本エンジン停止処理を終了する。一方、当該車両が投棄された可能性があると判断されない場合には（Ｓ５０９でＮｏ）、続くステップＳ５１１をスキップして本エンジン停止処理を終了する。エンジン停止処理が終了すると、図２に示すステップＳ１１５に処理を移行する。

図２に示すように、ステップＳ１１５では次回ソーク起動時間設定処理が行われる。この処理は、次回ＭＰＵ２１を起動させる時間（次回ソーク起動時間）をソークタイマＩＣ２２に設定するもので、その詳細は図７に示されている。ここで、図７を参照して次回ソーク起動時間設定処理を説明する。

図７に示すように、次回ソーク起動時間設定処理ではステップＳ６０１により投棄フラグがオンか否かを判断する処理が行われる。即ち、前述したエンジン停止処理のステップＳ５０９により当該車両が投棄された可能性があると判断された場合には（Ｓ５０９でＹｅｓ）、ステップＳ５１１によって投棄フラグがオンに設定されているので、この投棄フラグの設定に基づいて当該車両が投棄車両等に該当するか否かを判断する。

そして、投棄フラグがオンに設定されていると判断された場合には（Ｓ６０１でＹｅｓ）、ステップＳ６１１に処理を移行し、ソークタイマＩＣ２２によるタイマ処理を停止させる（例えばタイムベースとなる発振回路の発振を停止させる）制御を行い、本次回ソーク起動時間設定処理を終了する。これにより、ソークタイマＩＣ２２によるソーク時間の計時が停止するので、これ以後はソークタイマＩＣ２２によってリレー１７がオンされることはなく、ソークタイマＩＣ２２によるＭＰＵ２１の起動は生じない。つまり、ＩＧスイッチがオンされない限り、エンジンＥＣＵ２０のＭＰＵ２１は起動されない。

一方、ステップＳ６０１により投棄フラグがオンに設定されていると判断されない場合には（Ｓ６０１でＮｏ）、続くステップＳ６０３に処理を移行して再起動時間に所定値を設定する処理を行われる。この再起動時間は、予め所定時間、例えば４８時間に設定されているもので、通常は、この再起動時間ごとにソークタイマＩＣ２２がリレー１７をオンにすることで、ＭＰＵ２１のメイン電源が投入されてＭＰＵ２１が起動する。ところが、バッテリ１５の充電状態によっては、もっと短い時間間隔で充電する必要のある場合がある。例えば、経年変化によりバッテリ１５の充放電性能が低下している場合や、厳冬期におけるバッテリ１５の液温が低下している場合等においては、例えば、２４時間ごとに充電を要することもあるので、このような場合を想定してステップＳ６０５による短期設定の要求があるか否かを判断している。

ステップＳ６０５では短期設定の要求があるか否か、即ち、前述したエンジン停止処理によるステップＳ５０３により記憶された充電制御情報や、液温センサ２４、電流センサ２５や電圧センサ２６による充電状態情報（正常／異常終了、充電時間、等）に基づいて再起動時間を短期間に設定する必要があるか否かを判断する処理が行われる。そして、短期設定の要求があると判断された場合には（Ｓ６０５でＹｅｓ）、続くステップＳ６０７で再起動時間を短期間値（例えば２４時間）に設定する処理が行われる。一方、短期設定の要求があると判断されない場合には（Ｓ６０５でＮｏ）、続くステップＳ６０７をスキップしてステップＳ６０９に処理を移行する。

ステップＳ６０９では運転者の不在時間を更新する処理が行われる。即ち、前述したエンジン停止処理のステップＳ５０７により算出された運転者の不在時間に、ステップＳ６０３またはステップＳ６０７により設定された再起動時間を加算することによって当該不在時間が更新される。

続くステップＳ６１１では、ソークタイマＩＣ２２のカウンタをクリア（ゼロに設定）し再起動時間をセットする処理が行われて、本次回ソーク起動時間設定処理を終了する。これにより、ソークタイマＩＣ２２は、ステップＳ６０３またはステップＳ６０７により設定された再起動時間にセットされる。次回ソーク起動時間設定処理を終了すると、図２に示すステップＳ１１７に処理を移行する。

図２に示すように、ステップＳ１１７ではメイン電源をオフにする処理が行われ、一連の充電制御処理が終了する。即ち、ＭＰＵ２１は、オン状態のリレー１７をオフ状態に制御することによって、ＭＰＵ２１自らメイン電源を切断する処理を行うことで、本充電制御処理を終える。これにより、ＭＰＵ２１のメイン電源が切断された直後から、ソークタイマＩＣ２２によるタイマ処理が開始される。そして、ステップＳ６１１により設定された再起動時間に到達するまで、ソークタイマＩＣ２２ではタイマ処理を継続して実行し、タイマ処理により計時された時間が当該再起動時間に到達すると、オフ状態のリレー１７を再びオン状態に制御する。

これにより、ＭＰＵ２１にメイン電源が再投入されてＭＰＵ２１の起動を可能にする。これ以後の処理は、図２を参照して前述したとおりで、当該再起動時間ごとにＭＰＵ２１が繰り返し起動されて図２に示す各処理（Ｓ１０１〜Ｓ１１７）が実行される。

なお、当該車両の通常走行時における充電制御処理は図８に示すとおりである。即ち、運転者によってＩＧスイッチがオンされると、まずステップＳ９０１により投棄フラグをオフに設定するとともに運転者の不在時間の値をクリア（ゼロに設定）する。そして、ステップＳ９０３により通常のエンジン制御を行い、さらにステップＳ９０５により通常の充電制御が行われる。これらの処理はＩＧスイッチがオフにされるまで繰り返し実行され（Ｓ９０７でＮｏ）、ステップＳ９０７によりＩＧスイッチがオフにされたと判断すると（Ｓ９０７でＹｅｓ）、ステップＳ９０９により次回ソーク起動時間を設定する処理が行われる。

このステップＳ９０９による次回ソーク起動時間の設定処理は、図７を参照して説明したものから、車両投棄に関する判断処理（Ｓ６０１）を除外したものに相当する。ステップＳ９０９による次回ソーク起動時間の設定処理の後、ステップＳ９１１によりメイン電源をオフにする処理が行われて、一連の通常走行時における充電制御処理が終了する。

このようにして、海外旅行等で長期間に亘ってエンジン１０をかけない場合があってもソークタイマＩＣ２２によりＭＰＵ２１を起動させることによりバッテリ１５の充電状態をチェックし、バッテリ上がりの可能性がある場合は安全にエンジン１０を始動する。これにより、バッテリ１５はオルタネータ１２により充電されるので、バッテリ上がりを防止することができる。またこのような運転者の不在時におけるバッテリ１５の充電制御は入力スイッチ２８によりその有効／無効を設定することができるので、不要な作動を禁止し、当該運転者が必要と判断するときだけ有効と設定し当該充電制御を可能にすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０によると、ＭＰＵ２１により実行される充電制御処理によって、エンジン１０の停止後、バッテリ１５の充電状態を電圧センサ２６により検出し（Ｓ１０１）、これにより検出された充電状態に基づいてバッテリ１５に充電する必要があるか否かを判断し（Ｓ１０３）、充電する必要があると判断された場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、エンジン１０の作動を制御するエコランＥＣＵ３０に対しエンジン１０の始動を指示する（Ｓ１０９）。これにより、エンジン１０の停止後であってもバッテリ１５に充電する必要がある場合には当該車両のエンジン１０を始動させるので、エンジン１０による駆動力により発電可能なオルタネータ１２によって当該バッテリ１５を充電することができる。したがって、エンジン１０の停止後においてもバッテリ上がりを防止することが可能となる。

また、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０によると、ソークタイマＩＣ２２により、例えば４８時間ごとにリレー１７をオンにしてメイン電源を投入しＭＰＵ２１を起動させバッテリ１５の充電要否を判断する。これにより、ＭＰＵ２１を常時作動させる必要がなく、ＭＰＵ２１を間欠的に動作させれば良いので、バッテリ１５の電力供給負担を低減することができる。したがって、エンジン１０の停止後においてもバッテリ上がりを効率的に防止することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、エンジンＥＣＵ２０としてレシプロタイプのガソリンエンジンの場合を例示したが、オルタネータ１２を回転駆動可能な内燃機関であれば良く、例えば、ロータリータイプのガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンであっても上述と同様の作用・効果を得ることができる。

また、本実施形態では、車両用二次電池として、電槽内の電解液を蓄えたタイプのバッテリ１５を例示して説明したが、充電可能な電池であれば、例えば、鉛蓄電池等であっても上述と同様の作用・効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る充電制御装置を適用したエンジンＥＣＵ、バッテリおよびその周辺機器の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るエンジンＥＣＵにより実行される充電制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャート中のバッテリ状態検出処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャート中のエンジン始動許可条件判定処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャート中のバッテリ充電処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャート中のエンジン停止処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャート中の次回ソーク起動時間設定処理の流れを示すフローチャートである。ＩＧスイッチのオンによる通常のエンジン始動後に実行される通常の充電制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジン（内燃機関）
１２…オルタネータ（発電機）
１５…バッテリ（車両用二次電池）
２０…エンジンＥＣＵ（充電制御装置）
２１…ＭＰＵ２１（充電状態検出手段、充電要否判断手段、内燃機関始動指示手段、停止条件充足判断手段、内燃機関停止指示手段、停止後時間計時手段）
２２…ソークタイマＩＣ
２６…電圧センサ（充電状態検出手段）
２８…入力スイッチ（情報入力手段）
３０…エコランＥＣＵ（制御手段）
４０…メータＥＣＵ
５０…ＣＡＮ
Ｓ１０１（充電状態検出手段）
Ｓ１０３（充電要否判断手段）
Ｓ１０９（内燃機関始動指示手段）
Ｓ４１３（停止条件充足判断手段）
Ｓ１１３（内燃機関停止指示手段）
Ｓ５０７（停止後時間計時手段）

Claims

車両の内燃機関による駆動力によって発電可能な発電機により充電される車両用二次電池の充電制御を行う充電制御装置であって、
車両用二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された充電状態に基づいて前記車両用二次電池に充電する必要があるか否かを判断する充電要否判断手段と、
前記充電要否判断手段により充電する必要があると判断された場合、前記内燃機関を自動始動させる制御手段に対し前記内燃機関の始動を指示する内燃機関始動指示手段と、
前記車両の駐車による前記内燃機関の停止後、所定時間を計時するとともに、前記内燃機関の停止後には前記車両用二次電池から定常的には駆動電力を供給されない、前記充電状態検出手段、充電要否判断手段および内燃機関始動指示手段に対して、前記所定時間ごとに前記車両用二次電池から駆動電力の供給を可能にする計時手段と、を備え、
前記計時手段により前記車両用二次電池から駆動電力が供給された前記内燃機関始動指示手段によって前記制御手段が始動の指示を受けると、前記内燃機関が始動して前記発電機が前記車両用二次電池を充電し、
さらに前記車両の運転者により情報入力可能な情報入力手段を備え、
前記情報入力手段により、前記車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力された場合または前記車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力されなかった場合には、前記内燃機関始動指示手段は、前記制御手段に対して前記内燃機関の始動を指示し、
前記情報入力手段により、前記車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力されなかった場合または前記車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力された場合には、前記内燃機関始動指示手段は、前記制御手段に対して前記内燃機関の始動を指示しないことを特徴とする充電制御装置。
請求項１記載の充電制御装置において、さらに、前記車両用二次電池が満充電の状態にあること、当該車両の変速装置のギヤが中立位置にないこと、当該車両が停車中でないこと、充電時間が前記車両用二次電池の充放電性能が低下したときの充電に要する時間を超えていること、エンジンルーム内の温度が所定温度を超えていることから車両の異常を検出していること、前記内燃機関を作動させる燃料の残量が十分でないこと、前記情報入力手段による前記車両用二次電池の充電を許可する旨の情報が入力されていないこと、前記情報入力手段による前記車両用二次電池の充電を禁止する旨の情報が入力されていること、イグニッションスイッチがオンされたこと、のいずれか１つ以上を満たす場合に所定の停止条件を充足したことを判断する停止条件充足判断手段と、
前記停止条件充足判断手段により前記所定の停止条件を充足したと判断された場合、前記内燃機関の始動を指示した前記制御手段に対して、前記内燃機関の停止を指示する内燃機関停止指示手段と、
備えることを特徴とする充電制御装置。
請求項１または２記載の充電制御装置において、さらに前記内燃機関の停止後からの経時時間を計時する停止後時間計時手段を備え、
前記内燃機関始動指示手段は、前記停止後時間計時手段により計時された前記経時時間が当該車両の放置を判断するための基準時間を超えていると判断された場合、前記制御手段に対して前記内燃機関の始動を指示しないことを特徴とする充電制御装置。