JP4328263B2 - 電源モニタシステム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの電装システムに関わる電源の状態をモニタする電源モニタシステムに関し、特に自動二輪車のバッテリの状態をモニタする電源モニタシステムに関する。

例えば四輪車では、一般にバッテリ電圧が低下した場合、これに対応してオルタネータの界磁電流を増大させて電圧を安定化させている。しかし、小型自動二輪車において用いられるＡＣジェネレータでは通常界磁電流の制御は行なえないため、電圧は運転中大きく変動する。このため、例えばＥＦＩシステムを採用した車両において、バッテリ電圧が低下していると、エンジン始動時において電源電圧が電装品の規定電圧以下となり、燃料噴射量の減少、電子制御ユニット（ＥＣＵ）のリセット等を招き、エンジンストールを起こし得る。したがって、エンジン始動を安定させるには、バッテリの状態をモニタし、その状態に応じてエンジンや電装系を制御する必要がある。

バッテリの状態をモニタし、安定したエンジンの始動を確保する自動二輪車用の点火制御装置として、バッテリ電圧をモニタし、その電圧値が設定値よりも低いときにセルフスタータダイナモによる始動を禁止し、更にセルスイッチが押されていない状態で点火信号パルサからの信号を検知したときにキック始動したと判断して制御回路によりバッテリへのリレーをオフに設定し、点火制御回路にのみにセルフスタータダイナモの発電電力を供給する点火制御装置が知られている（特許文献１参照）。これはキック始動時における安定始動を確保するもので、発電電力がバッテリの充電に消費され、点火制御回路の駆動が停止するのを防止する。
特開２００１−８２２９９号公報

しかし、バッテリ電圧は外乱や発電機の電圧変動あるいはセルモータに起因する電圧変動等により変化するため、特許文献１の方法によるバッテリ状態の判定は信頼性が低い。また、バッテリ電圧がＥＣＵを起動できないレベルまで低下してしまうと、特許文献１の方法では、バッテリ状態の判定を行なうことができない。

本願発明は、エンジン始動時において、バッテリの状態を確実に判定できる電源モニタシステムを提供することを目的としている。

本発明の電源モニタシステムは、エンジンの駆動を制御する電子制御ユニットと、エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段と、電子制御ユニットが起動してからエンジン回転数が所定回転数に達するまでの時間を測定する測定手段と、測定手段により求められた測定時間に基づいてバッテリの放電状態を判定する第１判定手段とを備えている。

第１判定手段において、測定時間が規定値未満または以下の場合に、バッテリの放電状態が、バッテリ単独では電子制御ユニットを起動不能なレベルであると判定する。

また、電源モニタシステムは、エンジン始動前にバッテリの電圧を測定する電圧測定手段と、第１判定手段において、測定時間が規定値以上または規定値よりも大きいときに、測定電圧に基づいてバッテリの放電状態を判定する第２判定手段とを備えている。

第２判定手段において測定電圧が規定値未満または以下の場合に、バッテリは放電されているが、バッテリ単独で電子制御ユニットを起動可能なレベルであると判定する。また、第２判定手段において測定電圧が規定値以上または規定値よりも大きい場合、バッテリは正常なレベルであると判定する。

また、第１及び第２判定手段における判定結果に基づいて、例えばアイドル回転数の制御が行なわれる。

以上のように、本発明によれば、エンジン始動時において、バッテリの状態を確実に判定できる電源モニタシステムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である自動二輪車の電気的な構成を示すブロック図である。

本実施形態の自動二輪車に搭載された電気システム１０は、ＡＣジェネレータ（発電機）１１、レギュレータレクティファイア１２、セルスタータ１３、バッテリ１４、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５、およびその他の電装品１６等から主に構成される。ＡＣジェネレータ１１は、レギュレータレクティファイア１２を介してメインスイッチＳＷＭ、バッテリ１４、セルスタータ１３に接続され、メインスイッチＳＷＭは更に、電子制御ユニット１５やその他の電装品１６に接続される。また、メインスイッチＳＷＭの電子制御ユニット１５側の端子は、スタータスイッチＳＷＳを介してスタータリレー１７に接続される。

すなわち、メインスイッチＳＷＭがオン状態とされると、ＡＣジェネレータ１１やバッテリ１４から電子制御ユニット１５やその他の電装品１６に電力が供給される。また更にスタータスイッチＳＷＳがオン状態とされるとスタータリレー１７がオン状態とされ、セルスタータ１３が駆動される。

なお、電装品１６には、例えば、燃料ポンプ、インジェクタ、点火コイル、アイドルスピードコントローラ（ＩＳＣ）など、エンジン駆動に直接必要な電装品や、ストップランプ、方向指示器、ブザー、テールライト、ヘッドライトなどエンジン駆動には直接関与しない電装品が含まれる。

次に、図２、図３を参照して、本実施形態におけるバッテリ状態の判定の原理について説明する。図２、図３は、エンジン始動時におけるエンジン回転数と、電子制御ユニット１５に印加される電圧の時系列の変化を示したグラフである。

図２は、バッテリ電圧が電子制御ユニット１５を駆動するのに十分な状態でのエンジン始動時の状態を示し、図３は、バッテリ電圧が電子制御ユニット１５を駆動できない電圧値まで低下した状態におけるエンジン始動時の状態を示す（一例としてバッテリ１４が完全に放電された状態が示される）。なお、横軸は時間、縦軸は、エンジン回転数と電子制御ユニット１５に印加される電圧値を示す。また、各図において、エンジン回転数は実線ＬＮ１、ＬＮ２で示され、電圧値は実線ＬＶ１、ＬＶ２でそれぞれ示される。

図２のように、バッテリ１４の電圧値が電子制御ユニット１５を駆動するための規定電圧値以上の電圧を維持している場合には、時刻ｔ０においてメインスイッチＳＷＭがオンされると、電子制御ユニット１５は直ちに起動され、エンジン回転数のモニタが開始される。その後時刻ｔ１においてスタータスイッチＳＷＳがオンされると、セルスタータ１３によりエンジンの始動が開始される（なお、エンジン始動はキック始動であってもよいが、図２ではセルスタータ１３を用いた場合の電圧値変化が例示される）。

エンジンの回転が開始され、その回転数が基準回転数Ｎｓ（ＡＣジェネレータが電子制御ユニットを駆動するのに十分な発電を行なう回転数以上、かつエンジン完爆時の回転数以下：例えば約５００ｒｐｍ）以上になったことが検知されると、電子制御ユニット１５が駆動されてからエンジン回転数がＮｓとなった時点（初回）までの経過時間Ｔ１（＝ｔ２−ｔ０）が検出される。

一方、図３のように、バッテリ１４の電圧値が電子制御ユニット１５を駆動するのに十分でない場合には、時刻ｔ０においてメインスイッチＳＷＭがオンされても電子制御ユニット１５は起動されない。時刻ｔ１においてキックが行なわれると、エンジンのクランクシャフトが回転され、ＡＣジェネレータからの電力により時刻ｔ１’において電子制御ユニット１５が駆動されてエンジンの駆動制御が開始される。その後エンジン回転数が上昇して時刻ｔ２においてＮｓ以上となったことが検知されると、電子制御ユニット１５が駆動されてからエンジン回転数がＮｓとなった時点(初回）までの経過時間Ｔ２（＝ｔ２−ｔ１’）が測定される。

図２に示すように、バッテリ電圧が十分な場合には、メインスイッチＳＷＭ投入時が略電子制御ユニット１５の駆動開始時に対応するが、図３のように、バッテリ電圧が十分でない場合には、メインスイッチＳＷＭをオンし、キック始動によりＡＣジェネレータからの電力供給が一定値を超えたときに、初めて電子制御ユニット１５の駆動が開始される。したがって、電子制御ユニット１５の駆動が開始されてからエンジン回転数が所定値Ｎｓ以上となるまでの時間は、バッテリ電圧が電子制御ユニット１５を駆動するための規定電圧値を維持しているか否かに対応してその長さ大きく異なり、これを測定することによりバッテリの状態を判定することが可能となる。

次に図４のフローチャートを参照して、本実施形態で実行されるバッテリ状態の判定処理動作について説明する。なお、この判定処理動作は、例えば電子制御ユニット１５において実行され、本実施形態においては、電子制御ユニット１５が電源モニタシステムとして機能する。

電子制御ユニット１５が起動され、エンジン回転数が所定値Ｎｓに達したことが検知されると、ステップＳ１００が実行される。すなわち、電子制御ユニット１５の起動から、エンジン回転数が所定値Ｎｓに達するまでの時間Ｔ（測定時間Ｔ１、Ｔ２など）が、規定値Ｔｓ以上であるか否かが判定される。ここで、規定値Ｔｓは、電子制御ユニット１５がメインスイッチＳＷＭ投入時に起動されたか、エンジン始動後に起動されたかを判定するための基準時間であり、実測結果等に基づいて予め設定される（例えばスタータスイッチ投入後あるいはキック始動開始後、エンジン回転数が基準回転数Ｎｓに達するまでの時間よりも僅かに長く設定される）。

測定時間Ｔが規定値Ｔｓ未満であると判定された場合には、バッテリ電圧が、電子制御ユニット１５をバッテリ単独で起動するのに十分でないレベル（ＥＣＵ起動不能レベル）まで放電していると判断し、ステップＳ１０４において、ＩＳＣによりアイドル回転数の目標値を例えば２５００ｒｐｍまで上昇させ（初期設定は例えば１８００ｒｐｍ）、ＡＣジェネレータ１１による発電量を増大させる。なお、時間Ｔの測定は、計数回路や、時計回路等を用いて行われる。

一方、ステップＳ１００において測定時間Ｔが規定値Ｔｓ以上であると判定された場合には、ステップＳ１０１において電圧(測定電圧）Ｖが規定値Ｖｓ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０１において電圧Ｖが規定値Ｖｓ未満であると判定された場合には、バッテリ電圧は電子制御ユニット１５を起動可能なレベル（ＥＣＵ起動可能レベル）であるが、放電状態にあると判断し、ステップＳ１０５において、ＩＳＣによりアイドル回転数の目標値を例えば２５００ｒｐｍまで上昇させ、ＡＣジェネレータ１１の発電量を増大させる。なお、電圧Ｖは例えば、メインスイッチＳＷＭ投入後、所定時間経過後（エンジン始動が開始される前）に測定される電子制御ユニット１５の電源電圧であり、規定値Ｖｓはバッテリの放電状態を判断するための予め設定される基準電圧である。

一方、ステップＳ１０１において測定電圧Ｖが規定値Ｖｓ以上であると判定されると、バッテリの状態は正常である判断され、アイドル回転数の目標値は初期値、例えば１８００ｒｐｍに維持される。

なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０４の場合に、バッテリが劣化状態にあることを操縦者に警告してもよい。警告の方法としては、例えばランプやブザーを用いたり、走行時であれば、点火間引きや噴射間引きにより車速出力を規制したりすることにより行われる。また、ステップＳ１０３、Ｓ１０４において、他の電装品への電力供給を規制し、電力消費を抑えることも可能である。

以上のように、本実施形態によれば、電子制御ユニット起動時からエンジン回転数が所定値に達するまでの時間を用いてバッテリの状態を判定しているため、バッテリ単独で電子制御ユニットを起動できない状態からキックによりエンジンが始動された場合においても、エンジン始動直後においてバッテリの状態を適確に判定することができる。またこれにより、バッテリの状態に応じてエンジンの運転状態などを適切に処理することが可能となる。また、本実施形態の電源モニタシステムによれば、発電機等による電源電圧の変動に影響されることなくバッテリの劣化をより確実に判定することができる。

また、本実施形態では、バッテリ電圧の測定を併用することにより、バッテリの状態をより詳細に判別し、これに対応した制御を行なうことが可能となる。更に、本実施形態では、バッテリ電圧は発電機が作動される前に測定されるため、発電機からの影響を受けることなくバッテリ電圧を測定することができる。

なお、本実施形態においては、測定時間、測定電圧が、規定値以上であるか否かにより各ステップの判定がなされたが、測定時間、測定電圧が、規定値よりも大きいか否かにより判定を行なってもよい。

また、本実施形態では、自動二輪車を例に説明を行ったが、例えば小型の４輪車や小型船舶の船外機等、セルモータによる始動とキック始動に代わる手動による始動が併用されるエンジンに本発明の電源モニタシステムを適用することもできる。

本発明の一実施形態である自動二輪車の電気的構成を示すブロック図である。 バッテリ電圧が正常な場合に対応した、エンジン始動時におけるエンジン回転数と、電子制御ユニットに印加される電圧の時系列の変化を示したグラフである。 バッテリ電圧が電子制御ユニットの駆動に十分でない場合に対応した、エンジン始動時におけるエンジン回転数と、電子制御ユニットに印加される電圧の時系列の変化を示したグラフである。 本実施形態で実行されるバッテリ状態の判定処理動作のフローチャートである。

符号の説明

１０ 電気システム
１１ ＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）
１３ セルスタータ
１４ バッテリ
１５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＳＷＭ メインスイッチ

Claims (4)

1. エンジンの駆動を制御する電子制御ユニットと、
   エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段と、
   前記電子制御ユニットが起動してから前記エンジン回転数が所定回転数に達するまでの時間を測定する測定手段と、
   前記測定手段により求められた測定時間が規定値未満または以下の場合に、前記バッテリの放電状態が、バッテリ単独では前記電子制御ユニットを起動不能なレベルであると判定する第１判定手段と、
   前記バッテリの電圧をエンジン始動前に測定する電圧測定手段と、
   前記第１判定手段において、前記測定時間が前記規定値以上または前記規定値よりも大きいときに、測定電圧に基づいて前記バッテリの放電状態を判定する第２判定手段と、
   を備えることを特徴とする電源モニタシステム。
2. 前記第２判定手段において、前記測定電圧が規定値未満または以下の場合に、前記バッテリは放電されているが、前記電子制御ユニットをバッテリ単独で起動可能なレベルであると判定することを特徴とした請求項１に記載の電源モニタシステム。
3. 前記第２判定手段において、前記測定電圧が規定値以上または前記規定値よりも大きい場合に、前記バッテリは正常なレベルであると判定することを特徴とした請求項２に記載の電源モニタシステム。
4. 前記第１及び第２判定手段における判定結果に基づいて、アイドル回転数の制御を行なうことを特徴とした請求項３に記載の電源モニタシステム。

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