JP4664799B2 - 車両用電源管理システム、車載電源管理装置及び利用者端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載バッテリの容量を管理する車両用電源管理技術に関し、より詳細には、利用者に車載バッテリに関する情報を通知する車両用電源管理技術に関する。

従来から、車両利用者が車両から離れていても、車載バッテリの充電残容量の低下を警告できる車両用電源管理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用電源管理装置は、駐車中の車載バッテリの充電残容量が所定値を下回ったときに車載バッテリが残容量不足状態であることを表す警告通知情報を、無線通信によって、車両利用者の携帯端末に送信するものである。
特開２００４−１４２６６１号公報

しかしながら、上述の従来技術では、車載バッテリが残容量不足状態にならなければ車両利用者は車載バッテリの状態を知ることができない。また、車載バッテリが残容量不足状態であるか否かを判定するために車載バッテリの充電残容量を駐車中に常に監視し続け、充電残容量が所定値を下回った時点で警告通知情報を無線送信するので、駐車中に電力を消費しすぎてしまう。

そこで、本発明は、車載バッテリの残容量に関する情報通知について利用者の利便性を高めた車両用電源管理システム、車載電源管理装置及び利用者端末装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
車載バッテリの残容量で定まる車両の放置可能時間を駐車開始時に車両から無線送信させて、その無線送信された放置可能時間を利用者端末装置で利用者に知らせるようにした、車両用電源管理システムが提供される。ここで、車両の放置可能時間を車両からセンターに無線送信させて、利用者端末装置はセンターから放置可能時間を取得するようにしてもよい。

本局面によると、車両側では車両を放置可能な時間を算出して駐車開始時に無線送信してしまえば、その後に車両側でバッテリを監視する必要がなくなり、駐車中の電力消費を抑制することができる。したがって、バッテリの節約が可能となり、バッテリ交換の頻度も抑えることができる。さらに、利用者は車両をどれぐらい放置することができるのかを駐車開始時に知ることができるので利便性も高い。

ここで、駐車後に時間経過した任意の時点で、あとどれくらい放置可能時間であるのかを知ることができれば、利用者が知ることができる放置可能時間が駐車開始時に送信された固定の値のみである場合に比べ、より利便性が高くなる。そこで、利用者端末装置は、受信した放置可能時間を経過時間に応じて減算して利用者に知らせるようにすると好適である。また、センターが放置可能時間を経過時間に応じて減算し、利用者端末装置は、センターからその減算した放置可能時間を取得するようにしても好適である。

なお、車両の放置可能時間は、駐車開始時のバッテリ残容量と始動時のバッテリ残容量とに基づいて駐車期間にバッテリから流れ出る駐車時電流を算出し、駐車期間に放電されてもよいバッテリ容量を駐車時電流で除算することで算出するようにすればよい。

本発明によれば、車載バッテリの残容量に関する情報通知について利用者の利便性を高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の車両用電源管理システムの一実施形態を示す構成図である。図１に示す如く、本実施形態の車両用電源管理システムは、車載のバッテリ６の充電状態を管理する電源管理装置１０と車両利用者が使用する利用者端末装置２０とを備えている。車両の利用者は、電源管理装置１０によるバッテリ６の管理結果を利用者端末装置２０で知ることができる。なお、詳細は後述するが、本発明の車両用電源管理システムは、電源管理装置１０及び利用者端末装置２０との間で所定の情報を通信する施設であるセンター３０を備える場合もある。

図１に示される如く、バッテリ６の充電状態を管理する本実施形態の電源管理装置１０は、制御部７と記憶部２と通信部５とを備えている。

バッテリ６は、車両に搭載される各種電気負荷に電力を供給する電源である。バッテリ６は、オルタネータ等の発電機の能力が足りない時や発電機が作動していない時に電気負荷に電力を供給したり、エンジン等の動力源を始動させるスターターに電力を供給したりする。

制御部７は、バッテリ容量算出部１と駐車時電流算出部３と放置可能時間算出部４とを備えている。これらの算出部を備える制御部７は、各算出部の算出処理を含む制御部７の制御処理プログラムを記憶するＲＯＭ、制御処理プログラムの処理データを一時的に記憶するＲＡＭ、制御処理プログラムを処理するＣＰＵ、バッテリ６や記憶部２や通信部５と情報をやり取りするための入出力インターフェースなど、複数の回路要素によって構成される。

制御部７のバッテリ容量算出部１は、バッテリ６の電流値や電圧値を検出することによって、バッテリ６の容量がどれだけ残っているのかを示す「バッテリ残容量」を算出する。バッテリ容量算出部１は、例えば、バッテリ６の充放電電流の積算（積分）などによりバッテリ残容量を算出する。電気量（バッテリ６の容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。バッテリ残容量はバッテリ６の満充電時の容量からバッテリ６から放電された放電容量を引いた値に相当することから、バッテリ容量算出部１は、バッテリ６に接続される電源ラインを電流センサ等によってバッテリ６の充放電電流をモニターし、その履歴をメモリに記録することによって、バッテリ残容量を算出することが可能になる。なお、満充電時の容量は、初期値としてメモリに記憶されている。

また、バッテリ容量算出部１は、放電初期時のバッテリ６の電圧の極小値を測定することによってバッテリ残容量を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生じる極小値とバッテリ残容量は相関があることが知られているため、バッテリ容量算出部１は、その相関関係（例えば、マップデータ）に基づいてバッテリ残容量を推定することができる。

さらに、バッテリ容量算出部１は、バッテリ６の静電容量が既知であるならば、バッテリ６の電圧値とバッテリ６の静電容量に基づいてバッテリ残容量を算出してもよい。バッテリ残容量は、バッテリ６の電圧値とバッテリ６の静電容量の積算値に相当する。バッテリ６の電圧値によって精度の良いバッテリ残容量を算出する場合には、バッテリ６の充放電ができるだけ少ない状態での電圧値を用いたほうが望ましい。エンジン始動時のバッテリ６の電圧変動は大きいため、エンジン始動時にバッテリ残容量を算出する場合には、電圧変動が収束した後に（例えば、スターター作動時を示す信号がＯＮからＯＦＦに変化したことを検知した後に）バッテリ６の電圧値を測定する。

記憶部２は、バッテリ容量算出部１によって算出された駐車開始時のバッテリ残容量や、後述する駐車時電流や駐車開始時刻などを記憶する。記憶部２は、揮発性メモリでもよいが、駐車期間中の暗電流の増加を防止するためには、不揮発性メモリであることが望ましい。

駐車時電流算出部３は、記憶部２に記録された駐車開始時のバッテリ残容量とバッテリ容量算出部１によって算出された始動時のバッテリ残容量とに基づいて駐車期間にバッテリ６から流れ出る駐車時電流を算出する。図２を参照しながら、駐車時電流算出部３による駐車時電流の算出について詳細に説明する。

駐車時電流算出部３が図２に示される駐車時間Ｔ２の駐車期間にバッテリ６から流れ出る駐車時電流を算出する場合を例に挙げて説明する。駐車期間の開始タイミングである駐車開始時ｔｓ２のバッテリ残容量から駐車期間の終了タイミングである始動時ｔｅ２のバッテリ残容量を引いた値が駐車時間Ｔ２の駐車期間に放電されたバッテリ容量に相当する。また、始動時ｔｅ２の時刻から駐車開始時ｔｓ２の時刻を引いた値が駐車時間Ｔ２に相当する。したがって、駐車時間Ｔ２の駐車期間に放電された容量を駐車時間Ｔ２で除算すれば、駐車時間Ｔ２の駐車期間に流れる駐車時電流を算出することができる。

図１に戻り、制御部７の放置可能時間算出部４は、始動時に必要な所定のバッテリ残容量（例えば、スターターを動作させるのに最低限必要なバッテリ残容量）と駐車時電流算出部３により算出された駐車時電流とバッテリ容量算出部１によって算出された駐車開始時のバッテリ残容量とに基づいて、バッテリ６に充電が行われない駐車状態で放置可能な「放置可能時間」を算出する。図２を参照しながら、放置可能時間算出部４による放置可能時間の算出について詳細に説明する。

放置可能時間算出部４が図２に示される放置可能時間Ｔ３を算出する場合を例に挙げて説明する。駐車開始時ｔｓ３のバッテリ残容量から始動時に必要な所定のバッテリ残容量を引いた値が駐車期間に放電されてもよいバッテリ容量に相当する。したがって、駐車期間に放電されてもよいバッテリ容量を駐車時電流で除算すれば、放置可能時間を算出することができる。ここで、放置可能時間を算出するときの割る数である駐車時電流は、駐車時電流算出部３によって算出される値でよい。なぜならば、駐車時電流算出部３によって算出される駐車時電流は、駐車期間に放電されるバッテリ容量の時間的変化量を表すものなので、駐車期間が放電量の少ない静的な状態であるとみなせば、任意の駐車期間について駐車時電流を算出したとしてもその算出された駐車時電流はほぼ同じ値になるからである。

図１に戻り、通信部５は、無線通信により所定の情報を送受信する装置である。通信部５は、放置可能時間算出部４により算出された放置可能時間などを利用者端末装置２０に無線送信する。

利用者端末装置２０は、通信部５から無線送信された放置可能時間などを受信可能な装置である。利用者端末装置２０は、ディスプレイ表示や音声出力等のユーザが認識可能な態様によって、受信した放置可能時間などを利用者に知らせる報知部２１を備える。報知部２１の具体例として、ディスプレイ装置やホログラフィ装置やスピーカ等が挙げられる。利用者端末装置２０は、利用者が車両から送信されてくる放置可能時間などを迅速に入手可能にするためには、車両を操作するための鍵や携帯電話などの利用者が携帯可能な端末装置であることが望ましいが、家に常置されるパソコン等の携帯不可能な端末装置であってもよい。

図３は、利用者端末装置２０の具体例を示す図である。図３（ａ）は、利用者端末装置２０が車両の鍵２０ａである場合を示す図であり、図３（ｂ）は、報知部２１がディスプレイである場合における表示内容の一例を示す図である。図３（ａ）に示されるように、鍵２０ａにはディスプレイ２１ａが備えられている。ディスプレイ２１ａには、受信した放置可能時間に従って、例えば図３（ｂ）に示されるように、「放置可能日数予測 あと３０日」と表示される。また、「放置可能日数予測あと３０日です。」と音声出力するようにしてもよい。

また、利用者端末装置２０には、計時装置２２が内蔵されている。計時装置２２は、受信した放置可能日数を時間の経過とともに利用者に減算して知らせるために、例えば、放置可能時間算出部４によって算出された放置可能時間を通信部５から利用者端末装置２０が受信した時点からの経過時間を計測する。報知部２１は、計時装置２２の計測結果に従い、放置可能時間を利用者に知らせる。例えば、放置可能日数が３０日の場合、１日過ぎていく毎に、２９日、２８日・・・と減算して表示される。

それでは、上述した構成からなる本実施形態の車両用電源管理システムの動作例について説明する。図４及び図５は、本実施形態の電源管理装置１０の制御部７が処理する制御フローである。図４は制御部７が始動時に処理する制御フローであり、図５は制御部７が駐車開始時に処理する制御フローである。まず、図２及び図４を参照しながら、制御部７の始動時の処理動作について説明する。

制御部７は、ドライバーがエンジンを始動させる操作をしたことを示す信号を検知すると、図４の制御フローを開始させる。制御部７のバッテリ容量算出部１は、始動時（ｔｅ２）のバッテリ残容量Ｑｅ２を算出する（ステップ１２）。制御部７の駐車時電流算出部３は、駐車時電流を算出するための前提として、前回駐車した際の駐車開始時（ｔｓ２）のバッテリ残容量Ｑｓ２を記憶部２から読み込む（ステップ１４）。駐車時電流算出部３は、始動時刻ｔｅ２から駐車開始時刻ｔｓ２を引くことによって、駐車時間Ｔ２を算出する（ステップ１６）。駐車時電流算出部３は、ステップ１８に記載の算出式に従い駐車時間Ｔ２における駐車時電流Ｉ２を算出する（ステップ１８）。算出された駐車時電流Ｉ２は、揮発性メモリもしくは不揮発性メモリに一時的に記憶しておく（ステップ２０）。

次に、図２及び図５を参照しながら、制御部７の駐車開始時の処理動作について説明する。ドライバーは上述の図２の始動時（ｔｅ２）時点から車両を運転し始め、ある程度の時間が経過しているとする。制御部７は、ドライバーが駐車開始操作したことを示す信号（例えば、エンジンを停止させる操作をしたことを示す信号）を検知すると、図５の制御フローを開始させる。制御部７のバッテリ容量算出部１は、駐車開始時（ｔｓ３）のバッテリ残容量Ｑｓ３を算出するとともに（ステップ３２）、Ｑｓ３を記憶部２に格納する（ステップ３４）。次に、放置可能時間算出部４は、始動時に必要な既定のバッテリ残容量Ｑｍｉｎを読み込むとともに（ステップ３６）、図４のステップ２０で揮発性メモリもしくは不揮発性メモリに記憶された駐車時電流Ｉ２を読み込む（ステップ３８）。放置可能時間算出部４は、ステップ４０に記載の算出式に従い放置可能時間Ｔ３を算出する（ステップ４０）。放置可能時間算出部４によって放置可能時間Ｔ３の算出が終了した制御部７は、通信部５に対し、放置可能時間Ｔ３を出力するとともに利用者端末装置２０に無線送信するように指令する（ステップ４２）。その指令を受けた通信部５は、駐車開始時に放置可能時間Ｔ３を無線送信することになる。

これにより、利用者端末装置２０の報知部２１は、受信した放置可能時間Ｔ３を利用者にディスプレイ表示や音声によって知らせる。また、利用者端末装置２０の報知部２１は、計時装置２２により時間経過を計測することによって、放置可能日数を時間の経過とともに利用者に減算して知らせる。

したがって、本実施形態の車両用電源管理システムによれば、利用者は放置可能日数を駐車開始時に予め知ることができるようになるので、駐車後の車両放置によるバッテリ容量が過度に放電され再始動不能になるなどの事態を回避することが可能になる。駐車開始時に予め放置可能日数を知ることができれば、たとえ放置可能日数が短くても、再始動不能になる前にバッテリ交換や充電などの何らかの処置をすることが可能になる。また、駐車開始時に放置可能日数の無線送信が完了してしまうので、バッテリ容量を常時駐車している間監視する必要がなく、バッテリ容量を駐車期間中常時監視することによる無駄な電力消費を抑制することができる。さらに、駐車開始時に放置可能日数を無線送信するので、利用者端末装置２０を携帯する利用者は車両周囲にいることになり、無線受信不能な場所に利用者がいて放置可能日数を受信することができないという不都合もない。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では前回の駐車期間の駐車時電流を使用していたが、駐車時電流の精度を向上させるため、過去の任意の駐車期間における駐車時電流に関する平均値などの統計値を使用してもよい。

また、所定の放置時間毎の駐車時電流を記憶することによって、放置可能時間算出部４が算出する放置可能時間の精度を向上させることができる。この点について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、放置期間と駐車時電流の対応関係を示す表の一例である。例えば、０〜ｌ日目までの駐車期間では駐車時電流はＡ［ｍＡ］であり、ｌ＋１日目からｌ＋ｍ日目までの駐車期間では駐車時電流はＡ［ｍＡ］より小さいＢ［ｍＡ］であり、ｌ＋ｍ＋１日目からｌ＋ｍ＋ｎ日目までの駐車時電流はＢ［ｍＡ］より小さいＣ［ｍＡ］とする。このように、車載される装置によっては駐車時電流が放置時間によって変化する場合がある。具体例として、駐車中に作動している車載装置の作動モードが時間の経過とともに変化することにより消費電流が変化するワイヤレスドアロック装置やセキュリティ装置などが挙げられる。ワイヤレスドアロック装置は放置時間の経過とともに無線通信端末からの電波の受信サンプリング周期を長くすることで、又、セキュリティ装置は放置時間の経過とともに異常確認のサンプリング周期を長くすることで、バッテリ６の電力消費の抑制を図ろうとしている。

図６に示した関係を、横軸を放置日数、縦軸を駐車時電流とすると、図７のように示すことができる。ある放置日数ｔまでにバッテリ６から流れ出る電気量（バッテリ６の容量）は、図７の斜線部の面積Ｓに相当する。つまり、駐車期間に放電されてもよいバッテリ容量（すなわち、図５のステップ４０で言えば、Ｑｓ３−Ｑｍｉｎ）と斜線部の面積Ｓとが等しくなるような放置日数ｔが、算出すべき放置可能日数に相当する。したがって、図６に示されるデータを学習データ若しくは既知データとして記憶しておき、その記憶データに基づいて上記のように放置可能日数を算出することによって、放置可能日数の算出精度が向上することになる。

また、通信部５は、放置可能時間算出部４によって算出された放置可能時間を外部の情報を管理するセンター３０に送信してもよい。この場合、利用者端末装置２０とセンター３０との通信によって放置可能時間がセンター３０から取得可能となる。また、センター３０に上述のような計時装置を備え、センター３０側で放置可能日数を減算する。利用者端末装置２０に計時装置２２が備えられていなくても、センター３０側で減算された放置可能時間が取得可能となる。

なお、制御部７は、バッテリ６の取り外しを例えば電圧を監視することにより検知した場合には、過去に算出された上述の記憶部２に記憶される情報、特に駐車時電流はリセットし、新たに計算し直すようにしてもよいし、予め記憶しているデフォルトデータを使用してもよい。バッテリ６が取り外されるということは、バッテリが交換されたり、新たな電装装置を取り付けたりする場合と考えられるので、そのような場合には駐車時電流などに変化が生じやすいからである。つまり、駐車時に電流を消費する装置の増設にも対応可能である。

本発明の車両用電源管理システムの一実施形態を示す構成図である。 駐車時電流の算出と放置可能時間の算出を説明するための図である。 利用者端末装置２０の具体例を示す図である。 制御部７が始動時に処理する制御フローである。 制御部７が駐車開始時に処理する制御フローである。 放置期間と駐車時電流の対応関係を示す表の一例である。 横軸を放置日数、縦軸を駐車時電流として、図６の対応関係を示したグラフである。

符号の説明

１ バッテリ容量算出部
２ 記憶部
３ 駐車時電流算出部
４ 放置可能時間算出部
５ 通信部
６ バッテリ
７ 制御部
１０ 電源管理装置
２０ 利用者端末装置
２１ 報知部
２２ 計時装置
３０ センター

Claims (4)

1. 車載バッテリの残容量で定まる車両の放置可能時間を駐車開始時に車両から無線送信させて、その無線送信された放置可能時間を利用者端末装置で利用者に知らせるようにした、車両用電源管理システムであって、
   利用者端末装置は、受信した放置可能時間を経過時間に応じて減算して利用者に知らせる、車両用電源管理システム。
2. 車載バッテリの残容量で定まる車両の放置可能時間を駐車開始時に車両から無線送信させて、その無線送信された放置可能時間を利用者端末装置で利用者に知らせるようにした、車両用電源管理システムであって、
   車両の放置可能時間を車両からセンターに無線送信させて、センターが放置可能時間を経過時間に応じて減算し、
   利用者端末装置は、センターからその減算した放置可能時間を取得する、車両用電源管理システム。
3. 車載バッテリの残容量で定まる車両の放置可能時間を算出する算出手段と、
   前記算出手段の算出結果を駐車開始時に車両から無線送信する送信手段とを備える、車載電源管理装置であって、
   前記算出手段は、駐車開始時のバッテリ残容量と始動時のバッテリ残容量とに基づいて駐車期間にバッテリから流れ出る駐車時電流を算出し、駐車期間に放電されてもよいバッテリ容量を駐車時電流で除算することで車両の放置可能時間を算出する、車載電源管理装置。
4. 車両から無線送信された、車載バッテリの残容量で定まる車両の放置可能時間を、受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された車両の放置可能時間を利用者に報知する報知手段とを備える、利用者端末装置であって、
   前記報知手段は、計時により経過した時間を減算した車両の放置可能時間を報知する、利用者端末装置。

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