バッテリの充電状態推定装置
【課題】簡素な構成で高精度にバッテリの充電状態を推定する。
【解決手段】車両に搭載されたエンジン１を駆動源としバッテリ４及び電装品５，６に給電する発電機２と、バッテリ４の充電状態を判定する制御手段１０とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、制御手段１０は、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいて発電機２による発電量を推定する発電量推定手段１１と、電装品５のオンオフ情報に基づいて電装品５の電力消費量を推定する電力消費量推定手段１２と、発電量及び電力消費量に基づいてバッテリ４に蓄えられる電力収支量を算出する算出手段１３と、を有する。
【解決手段】車両に搭載されたエンジン１を駆動源としバッテリ４及び電装品５，６に給電する発電機２と、バッテリ４の充電状態を判定する制御手段１０とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、制御手段１０は、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいて発電機２による発電量を推定する発電量推定手段１１と、電装品５のオンオフ情報に基づいて電装品５の電力消費量を推定する電力消費量推定手段１２と、発電量及び電力消費量に基づいてバッテリ４に蓄えられる電力収支量を算出する算出手段１３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリの充電状態を推定するバッテリの充電状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、例えばヘッドライトやワイパー等の様々な電装品が搭載されており、これらの電装品を作動させるための電力は、エンジンにより駆動される発電機（オルタネータ）から供給されている。エンジン回転数が高くオルタネータによる発電量が多い場合や、電装品による電力消費量が少ない場合には、オルタネータによる発電量が電装品による電力消費量を上回るため、余剰電力量が充放電可能なバッテリに充電される。一方、エンジン停止によりオルタネータが作動しない場合や、電装品の電力消費量がオルタネータによる発電量を上回る場合には、バッテリからの放電により電装品へ電力が供給されている。
【０００３】
また、近年、燃費向上や二酸化炭素の排出削減を目的に、信号待ちなどの停車中にエンジンのアイドリングをストップさせるアイドルストップシステム（以下、ＩＳＳという）装置を有する車両が実用化されている。ＩＳＳ装置を備えた車両では、所定のエンジン自動停止条件（例えば、アクセルオフ、車速ゼロ、バッテリ充電率が所定値以上等）が成立したときにエンジンを自動停止させ、発進時等のエンジン再始動条件が成立したときに、バッテリから給電されるスタータにより自動的にエンジンを再始動させるように構成されている。
【０００４】
このような車両では、エンジンの自動停止時においてオルタネータによる発電が停止されるため、エンジンの再始動不能を防止するためにバッテリの充電状態を把握することは極めて重要である。また、ＩＳＳ装置が装備されていない車両であっても、種々の電装品を正常に作動させるためには、バッテリの充電状態を適切に把握する必要があり、バッテリの充電状態を監視する装置が、例えば特許文献１及び２に提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載のエンジン制御装置は、発電機による発電量を検出する第１電流センサと、電装品による電力消費量を検出する第２電流センサとを備え、これら電流センサの出力値によりバッテリの充電状態を把握し、バッテリ上がりを確実に防止している。
また、特許文献２に記載のバッテリの充電状態監視装置は、ＥＣＵが検出したバッテリの電圧に基づいて、バッテリに発電機から電流が流入している状態か、又はバッテリから電装品へ電流が流出している状態かを判定し、判定結果を累積することによりバッテリの電流収支を算出して、バッテリの充電状態を監視している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７３４８０号公報
【特許文献２】特開２００９−５５７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１のように、発電機による発電量と、電装品による電力消費量とをそれぞれ電流センサにより検出するためには、センサを設ける必要があるためコストがかかる。
また、オルタネータによる発電量はエンジンの回転数により異なり、電装品による電力消費量は使用している電装品によって異なるが、上記の特許文献２に記載の装置は、エンジン回転数や使用されている電装品については考慮されていないため、算出されたバッテリの電力収支と実際のバッテリの充電状態との間に誤差が生じる場合がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成でコスト増を抑制し、高精度にバッテリの充電状態を推定することができるようにした、バッテリの充電状態推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のバッテリの充電状態推定装置は、車両に搭載されたエンジンを駆動源としバッテリ及び電装品に給電する発電機と、前記バッテリの充電状態を判定する制御手段とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、前記制御手段は、前記エンジンの回転数に基づいて前記発電機による発電量を推定する発電量推定手段と、前記電装品のオンオフ情報に基づいて前記電装品の電力消費量を推定する電力消費量推定手段と、前記発電量及び前記電力消費量に基づいて前記バッテリに蓄えられる電力収支量を算出する算出手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
ここで、発電量推定手段は、エンジンの回転数と発電機による発電量との関係を、例えばマップや数式等にして予め取得しておき、これを用いてエンジン回転数に基づいた発電量を推定することが好ましい。また、電力消費量推定手段は、車両に搭載される種々の電装品が電源オンの状態のときに消費する電力値を、電装品毎に予め取得しておき、これを用いて電装品のオンオフ情報に基づいた電力消費量を推定することが好ましい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記電力収支量と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記電力収支量が前記閾値よりも大きい場合は前記バッテリの充電状態が良いと判定し、前記電力収支量が前記閾値以下の場合は前記バッテリの充電状態が悪いと判定することが好ましい。
前記電力消費量推定手段は、予め設定された前記電装品とは異なる後付電装品の設定電力消費量を含む前記電力消費量を推定することが好ましい。
【００１２】
また、前記バッテリの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、前記制御手段は、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの電圧が予め設定された所定電圧よりも低い場合に前記バッテリの充電系統に問題があると判定するバックアップ判定手段をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバッテリの充電状態推定装置によれば、エンジンの回転数に基づいて発電機による発電量を推定し、電装品のオンオフ情報に基づいて電力消費量を推定し、これら発電量及び電力消費量からバッテリに蓄えられる電力収支量を算出するため、電流や電圧を検出するセンサを用いることなく、簡素な構成でコスト増を抑制し、且つ高精度にバッテリの充電状態を把握することができる。すなわち、エンジン回転数に対応する発電量は実際のエンジンの回転数に基づいて推定され、電源がオンの際において消費される電装品の電力消費量は電装品の電源のオンオフ情報に基づいて推定されるため、電力収支量を実際の状態により近づけることができ、高精度にバッテリの充電状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン回転数と発電機による発電量との関係を示す模式的なグラフである。
【図３】本発明の一実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置による制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［１．構成］
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置は、アイドルストップシステム（以下、ＩＳＳという）装置を備えた車両に適用した例で説明する。
【００１６】
図１に示すように、車両に搭載されたエンジン１には、図示しないベルトを介してオルタネータ（発電機）２が機械的に接続され、エンジン１の回転によりオルタネータ２が駆動されて発電する。オルタネータ２は、図２に示すように、エンジン１の回転数が高いほど、多くの電力を発電する。なお、図２に示す例では、エンジン１の回転数が高くなるほど発電量の増加率は小さくなる特性となっている。本実施形態では、図２に示す特性を、予め取得してマップ化したものを用いている。
【００１７】
オルタネータ２には、後述する電装品５等や、図示しないＩＳＳ装置等の車両制御装置や、電装品５等及び車両制御装置等を制御する、例えばボディコントロールＥＣＵ１０，エンジンＥＣＵ（以下、ＥＮＧ＿ＥＣＵという）２０，アイドルストップシステムＥＣＵ（以下、ＩＳＳ＿ＥＣＵという）３０及び自動マニュアルトランスミッションＥＣＵ（以下、ＡＭＴ＿ＥＣＵという）４０等が電気的に接続されている。これら電装品５等，車両制御装置及びＥＣＵ１０等を作動させるための電力は、オルタネータ２から供給されている。
【００１８】
また、オルタネータ２には、充放電可能なバッテリ４が電気的に接続されており、オルタネータ２で発電された電力のうち、電装品５等で消費されなかった電力はバッテリ４に供給されて、バッテリ４が充電される。バッテリ４には、電装品５等，車両制御装置及びＥＣＵ１０等が電気的に接続されており、エンジン１の停止時でオルタネータ２による発電の停止時やオルタネータ２による発電では電力が不足する場合に、バッテリ４の放電により電装品５等へ電力が供給されるようになっている。
【００１９】
また、バッテリ４には、エンジン１に設けられたスタータ３が電気的に接続され、エンジン１の始動条件成立時にバッテリ４からスタータ３へ電力が供給されることによりエンジン１が始動する。すなわち、エンジン１は、バッテリ４からスタータ３への給電がなければ始動することができず、エンジン１が始動しなければオルタネータ２による発電も行われない。エンジン１には、エンジン１の冷却水の温度Ｗｔを検出する温度センサ７及びエンジン１の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ８等の各種センサが設けられており、これらの検出結果は、後述するボディコントロールＥＣＵ（制御手段）１０に送信される。
【００２０】
ここで、電装品５には、例えば、ワイパー５ａ，ヘッドライト５ｂ，エアコン（図示略）及びカーステレオ（図示略）等、車両製造の時点において車両に搭載される種々の電気機器が含まれる。これら電装品５は、自動的に又はドライバの意思により電源のオンオフの切替がなされ、電装品５のオンオフ情報は後述するボディコントロールＥＣＵ１０に送信される。なお、電装品５ａ，５ｂを特に区別しない場合は電装品５といい、図１中には便宜的に、ワイパー５ａ及びヘッドライト５ｂのみ示す。
【００２１】
また、車両には、電装品５とは異なり後付けで装備される電装品（以下、後付電装品という）６が設けられている。後付電装品には、例えば冷凍車に架装される冷凍機、サイドマーカーランプ等の外装ランプ及び無線機等がある。後付電装品６は、電装品５と同様にオルタネータ２及びバッテリ４にそれぞれ電気的に接続されているが、後付電装品６のオンオフ情報はボディコントロールＥＣＵ１０へは送られず、後付電装品６がオン状態のときの最大消費電力（以下、設定電力消費量という）がボディコントロールＥＣＵ１０に予め設定されている。
【００２２】
次に、ボディコントロールＥＣＵ１０の構成について説明する。ボディコントロールＥＣＵ１０は、車両に搭載された各種電装品５を統合制御するものであり、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、演算結果等が長期的に記憶されるＥＥＰＲＯＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート、制御時間をカウントするタイマー等を備えて構成されている。なお、上記したＥＮＧ＿ＥＣＵ２０，ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等の各ＥＣＵも同様にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポート等を備えて構成されている。
【００２３】
ボディコントロールＥＣＵ１０には、温度センサ７，エンジン回転数センサ８等の各種センサによる検出結果及び電装品５のスイッチオンオフ情報が送信される。また、ボディコントロールＥＣＵ１０は、図示しないボディコントロールＥＣＵ駆動用電源電圧からバッテリ４の電圧Ｖをモニタしている。ボディコントロールＥＣＵ１０は、電装品５のスイッチオンオフ情報から、スイッチがオンになった電装品５に対して、オルタネータ２及びバッテリ４から電力が供給されるように制御する。なお、図１において、実線の矢印は電力が供給される方向を示し、破線の矢印は指令や信号の送信を示す。
【００２４】
ボディコントロールＥＣＵ１０は、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいてオルタネータ２による発電量を推定する発電量推定手段１１としての機能要素と、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて電装品５の電力消費量を推定する電力消費量推定手段１２としての機能要素と、オルタネータ２による発電量及び電装品５による電力消費量に基づいてバッテリ４に蓄えられる電力収支量を算出する算出手段１３としての機能要素と、バッテリ４の電圧Ｖに基づいてバッテリ４の充電系統の状態を判定するバックアップ判定手段１４としての機能要素とを有している。
【００２５】
発電量推定手段１１は、図２に示すエンジン１の回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係を予め取得してマップ化したものをボディコントロールＥＣＵ１０に記憶させておき、このマップにエンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数Ｎｅを適用することにより、発電量Count_plusを推定する。このとき、検出されるエンジン回転数Ｎｅのノイズを除去するために、エンジン回転数Ｎｅは、予め設定された所定時間ｔの平均値を使用する。すなわち、エンジン回転数センサ８による検出は常時実施されているため、所定時間ｔの間検出された結果の和を検出回数で除して平均値を算出し、この平均されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて発電量Count_plusを推定する。なお、ここでは、発電量推定手段１１は、予め取得したエンジン１の回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係をマップ化してこのマップを用いているが、これに限られず、例えばエンジン回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係を数式にして記憶させておいてもよい。
【００２６】
電力消費量推定手段１２は、ボディコントロールＥＣＵ１０に送信される各電装品５のスイッチオンオフ情報から、オン状態となっている電装品５の消費電力を合計して、消費している電力値を推定する。なお、ボディコントロールＥＣＵ１０には、車両に搭載される種々の電装品５がスイッチオンの状態のときに消費する電力値を、電装品５毎に予め取得しておき、オン状態の電装品５の電力値のみ合計されるようになっている。
【００２７】
また、電力消費量推定手段１２は、予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定されている後付電装品６の設定電力消費量を含んだ電力消費量Count_minusを推定する。すなわち、後付電装品６はスイッチのオンオフ情報を取得することができないため、後付電装品６がオン状態のときに消費される電力量（設定電力消費量）を予め設定しておき、この設定電力消費量を電装品５のオン状態の電力消費量に加算して、電装品全体の電力消費量Count_minusを推定する。
【００２８】
なお、ここでは、後付電装品６の設定電力消費量は、後付電装品６の作動頻度を考慮して設定されている。例えば、後付電装品６が冷凍機の場合であって、作動頻度が８０％程度である場合には、冷凍機がオン状態のときの最大消費電力量に作動頻度８０％を乗算した値を冷凍機の設定電力消費量とする。また、後付電装品６がサイドマーカーランプの場合であって夜のみ使用するのであれば、作動頻度を５０％とし、サイドマーカーランプの設定電力消費量は最大消費電力量の半分に設定される。
【００２９】
算出手段１３は、発電量推定手段１１で推定された発電量Count_plusと、電力消費量推定手段１２で推定された電力消費量Count_minusとに基づいて、電力収支量Count_vを算出する。具体的には、電力収支量Count_vは、下記式（１）に示すように、前回の電力収支量Count_All（すなわち、現在バッテリ４に蓄えられていると推定される電力値）に発電量Count_plusを加え、そこから電力消費量Count_minusを引くことにより求められる。
Count_v＝Count_All＋Count_plus−Count_minus ・・・（１）
【００３０】
なお、ボディコントロールＥＣＵ１０には、電力収支量Count_Allの初期値（例えば、Count_All＝０）が入力されており、最初の制御時（すなわち、キーオンされプログラムが始動した時）であって水温センサ７により検出されるエンジン１の冷却水の水温Ｗｔが予め設定された所定の閾値温度Ｗｔ0以下である場合は、予め設定されている初期値が用いられる。また、最初の制御時であっても水温Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0よりも高い場合は、キーオフ直後に再度エンジン１を始動したとみなし、初期値ではなくＥＥＰＲＯＭメモリ値から前回の電力収支量Count_Allを読み出す。
【００３１】
算出された電力収支量Count_vは、予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定されたバッテリ４の電力値の最大値Count_maxよりも小さく最小値Count_minよりも大きい値であれば、この電力収支量Count_vが今回の電力収支量Count_Allであると推定される。また、算出された電力収支量Count_vが、最大値Count_max以上である場合は、最大値Count_maxが今回の電力収支量Count_Allであると推定され、最小値Count_min以下である場合は、最小値Count_minが今回の電力収支量Count_Allであると推定される。この推定された今回の電力収支量Count_Allが、現時点でのバッテリ４の充電状態を表す。また、推定された今回の電力収支量Count_Allは、ボディコントロールＥＣＵ１０のＲＡＭに保存され、次回の電力収支量の算出に用いられる。
【００３２】
ボディコントロールＥＣＵ１０は、上記の算出結果に基づいて、バッテリ４の充電状態を判定する。すなわち、今回の電力収支量Count_Allと予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定された所定の閾値Count_thとを比較し、電力収支量Count_Allが閾値Count_thよりも大きい場合はバッテリ４の充電状態が良いと判定し、電力収支量Count_Allが閾値Count_th以下の場合は、バッテリ４の充電状態が悪いと判定する。
【００３３】
バックアップ判定手段１４は、電力収支量Count_Allが閾値Count_thよりも大きくバッテリ４の充電状態が良いと判定された場合であっても、ボディコントロールＥＣＵ１０によりモニタされて検出されるバッテリ４の電圧Ｖが予め設定された所定電圧Ｖ0よりも低い場合に、バッテリ４の充電系統に何らかの問題があると判定する。すなわち、算出された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_thよりも大きい場合であっても、バッテリ４の電圧Vが所定電圧V0を下回ったときには、オルタネータ２の故障や図示しないベルトの断裂やバッテリ４の極度な劣化等、バッテリ４の充電系統に何らかの問題が生じていると考えられるため、このような場合はバッテリ４の充電系統に問題が生じていると判定する。
【００３４】
ボディコントロールＥＣＵ１０において推定されたバッテリ４の充電状態の情報は、ＣＡＮ通信にてＥＮＧ＿ＥＣＵ２０，ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等の各ＥＣＵに送信される。各ＥＣＵでは、この情報に基づき、例えば、エンジンアイドルアップ制御，ＩＳＳ自動エンジン停止許可判定及びギヤ変速タイミング変更等の各制御を実施する。
【００３５】
すなわち、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２０では、バッテリ４の充電状態が悪いという情報が送信されると、バッテリ４の充電状態を改善するために、エンジン１のアイドル時の回転数Ｎｅをアップさせ、オルタネータ２による発電量Count_plusを多くする制御（エンジンアイドルアップ制御）が行われる。
また、ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０では、バッテリ４の充電状態に応じて、ＩＳＳ装置によるエンジン１の自動停止を許可するか否かを判定する（ＩＳＳ自動エンジン停止許可判定）。すなわち、バッテリ４の充電状態が悪い場合に、エンジン１を自動停止（アイドルストップ）させてしまうと、バッテリ４が上がってしまうおそれがあるため、充電状態が悪いという情報が送信されると、ＩＳＳ装置によるエンジン１の自動停止を禁止するよう制御が行われる。
【００３６】
また、ＡＭＴ＿ＥＣＵ４０では、バッテリ４の充電状態が悪いと判定されると、トランスミッションの変速比をアップシフトに変更するタイミングを通常時から変更し、よりハイ側へ変速し易くすることにより、オルタネータ２による発電量Count_plusを多くする制御（ギヤ変速タイミング変更）が行われる。
なお、ここでは、バッテリ４の充電系統に何らかの問題があると判定された場合は、判定結果をドライバに対して警告をするよう構成されている。
【００３７】
［２．作用，効果］
本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置は上述のように構成されているので、充電状態の推定は、図３に示すフローチャートに従って実施される。なお、このフローチャートは一定の周期（周期をＴとする）で動作するものとする。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
【００３８】
本充電状態推定装置は、キーオン（電源ＯＮ）でスタートする。
図３に示すように、まず、ステップＳ１０において、フラグＦ＝１であるか否かを判定する。スタート時ではフラグＦ＝０と設定されており、最初はＮＯルートとなるためステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、ＥＥＰＲＯＭに保存されている電力収支量Count_AllをＲＡＭに書き込む。ステップＳ３０において、水温センサ７によりエンジン１の冷却水の温度Ｗｔを検出する。そして、冷却水温Ｗｔが予め設定された所定の閾値温度Ｗｔ0よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００３９】
冷却水の温度Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0以下であると判定された場合はステップＳ６０へ進み、ＥＥＰＲＯＭから電力収支量Count_Allの初期値を取得する。一方、冷却水の温度Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0を超えていると判定された場合は、ＲＡＭから前回の電力収支量Count_All（すなわち、現在バッテリ４に蓄えられていると推定される電力値）を取得する（ステップＳ５０）。
【００４０】
次に、ステップＳ７０において、エンジン回転数センサ８によりエンジン１の回転数Ｎｅを検出する。そして、所定時間ｔの平均値であるエンジン回転数Ｎｅに基づいて、オルタネータ２による発電量Count_plusを推定する（ステップＳ８０）。なお、ここでは、所定時間ｔと制御周期Ｔは同じ時間（例えば、１秒）とする。次に、電装品５のスイッチオンオフ情報を取得し（ステップＳ９０）、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて、電装品５の電力消費量を推定し、この電装品５の電力消費量に予め設定された後付電装品６の設定電力消費量を加算することにより電力消費量Count_minusを推定する（ステップＳ１００）。
【００４１】
ステップＳ１１０において、ステップＳ５０及びＳ６０のいずれか一方で取得した電力収支量Count_AllとステップＳ８０で推定された発電量Count_plusとステップＳ１００で推定された電力消費量Count_minusとに基づいて、電力収支量Count_vを算出する。次に、算出された電力収支量Count_vが予め設定されたバッテリ４の電力値の最大値Count_maxよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１２０）、小さい場合にはステップＳ１３０へ進み、バッテリ４の電力値の最小値Count_minよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。一方、ステップＳ１２０において、算出された電力収支量Count_vが最大値Count_max以上の場合は、ステップＳ１６０に進み、最大値Count_maxが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１６０）。
【００４２】
ステップＳ１３０において、算出された電力収支量Count_vが最小値Count_minよりも大きい場合には、ステップＳ１４０へ進み、算出された電力収支量Count_vが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１４０）。一方、算出された電力収支量Count_vが最小値Count_min以下である場合は、ステップＳ１５０に進み、最小値Count_minが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１５０）。
【００４３】
ステップＳ１４０，Ｓ１５０及びＳ１６０のいずれかにおいて推定された今回の電力収支量Count_Allは、ＲＡＭに保存する（ステップＳ１７０）。そして、ステップＳ１８０において、今回の電力収支量Count_Allが予め設定された所定の閾値Count_thよりも大きいか否かを判定する。推定された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_th以下であると判定された場合は、ステップＳ２３０へ進み、バッテリ４の充電状態が悪いと判定する（ステップＳ２３０）。
【００４４】
一方、ステップＳ１８０において、推定された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_thよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ１９０へ進む。ステップＳ１９０において、ボディコントロールＥＣＵ１０よりバッテリ４の電圧Ｖを検出し、ステップＳ２００において、バッテリ４の電圧Ｖが予め設定された所定電圧Ｖ0よりも大きいか否かを判定する。バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0よりも大きい場合は、ステップＳ２１０に進み、バッテリ４の充電状態が良いと判定する（ステップＳ２１０）。一方、ステップＳ２００において、バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0以下である場合は、ステップＳ２２０へ進み、バッテリ４の充電系統に何らかの問題が生じていると判定する（ステップＳ２２０）。
【００４５】
ステップＳ２１０，Ｓ２２０及びＳ２３０のいずれかにおいてバッテリ４の充電状態及び充電系統の状態が判定されたら、ステップＳ２４０へ進み、判定結果をＲＡＭに保存する（ステップＳ２４０）。保存された判定結果は、各ＥＣＵに送信され、様々な制御に用いられる。また、この判定結果は、制御が繰り返されることにより随時上書きされていく。
【００４６】
判定結果が保存された後、キーオフ（電源ＯＦＦ）とされたか否かを判定し（ステップＳ２５０）、キーオフされたと判定された場合は、ステップＳ２６０において推定された今回の電力収支量Count_AllをＥＥＰＲＯＭに保存し、ステップＳ２７０においてフラグＦ＝０と設定してフローチャートを終了する。一方、キーオフとされていない場合は、ステップＳ２８０においてフラグＦ＝１と設定し、リターンする。リターンされた場合、再度フローチャートがスタートされ、ステップＳ１０において、フラグＦ＝１であるか否かを判定する。この場合、ステップＳ２８０においてフラグＦ＝１と設定されているため、ＹｅｓルートとなりステップＳ５０へ進み、上記したステップが繰り返される。
【００４７】
したがって、本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置によれば、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいてオルタネータ２による発電量Count_plusを推定し、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて電力消費量Count_minusを推定し、これら発電量Count_plus及び電力消費量Count_minusからバッテリ４に蓄えられる電力収支量Count_Allを算出するため、簡素な構成でコスト増を抑制し、且つ高精度にバッテリ４の充電状態を把握することができる。
【００４８】
すなわち、エンジン回転数Ｎｅに対応する発電量Count_plusは実際のエンジン１の回転数Ｎｅに基づいて推定され、電源がオンの際において消費される電装品５の電力消費量Count_minusは電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて推定されるため、電力収支量Count_Allを実際の状態により近づけることができ、高精度にバッテリ４の充電状態を把握することができる。これにより、バッテリ上がりを防ぐことができるとともに、例えばＩＳＳ装置を備えた車両においては、ＩＳＳ作動頻度を適切に制御することができるため燃費を向上させることもできる。
【００４９】
また、ボディコントロールＥＣＵ１０において、推定された電力収支量Count_Allと予め設定された所定の閾値Count_thとを比較することにより、バッテリ４の充電状態が良いか悪いかを判定することができる。また、この判定結果、すなわち、バッテリ４の充電状態の情報を用いて、各ＥＣＵが適切な制御を行うことができる。
また、電力消費量Count_minusを推定するときに、スイッチオンオフ情報を取得することができない後付電装品６の電力消費量を予め設定しておくことにより、後付電装品６の電力消費量にも基づいて電装品の電力消費量Count_minusを推定することができるため、電力収支量Count_Allの推定が甘くなる、すなわち、電力収支量Count_Allが実際よりも多くなることを防ぎ、バッテリ上がりを確実に防ぐことができる。なお、このとき、後付電装品６の作動頻度を考慮して後付電装品６の設定電力消費量を設定するため、精度良く電力消費量Count_minusを推定することができる。
【００５０】
また、ボディコントロールＥＣＵ１０によりモニタされて検出されるバッテリ４の電圧Ｖから、バッテリ４の充電系統に問題があることを判定することができるため、バッテリ４の充電状態が良いと判定された場合でも充電系統に問題が生じていることを把握することができる。
【００５１】
［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００５２】
上記実施形態では、予め各電装品５がオン状態のときに消費する電力値がボディコントロールＥＣＵ１０に記憶されており、電力消費量推定手段１２は、ボディコントロールＥＣＵ１０に送信される各電装品５等のスイッチオンオフ情報から、オン状態となっている電装品５の消費電力を合計して、消費している電力値を推定しているが、電力消費量推定手段１２はこれに限られない。
【００５３】
例えば、電装品５のうち、強さや動作等によって消費される電力値が異なるもの（例えば、エアコンやワイパー等）の場合、作動状態に応じた電力値を予めボディコントロールＥＣＵ１０に記憶させ、その電装品５のスイッチオンオフ情報のみでなく、どのような作動状態であるかという情報を取得し、作動状態に応じた消費電力を合計して、電装品５が消費している電力値を推定するようにしてもよい。例をあげて説明すると、ワイパー５ａの場合、間欠動作と連続動作と高速連続作動とでは消費される電力が異なるため、ボディコントロールＥＣＵ１０がワイパー５ａがどのような作動状態であるかの情報を取得することにより、作動状態に応じてより精度良く電力消費量Count_minusを推定することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、発電量推定手段１１において、エンジン回転数Ｎｅの平均値を求める所定時間ｔと、図３に示す制御フローを実施する周期Ｔとを同じ時間としたが、所定時間ｔと制御周期Ｔとは別であってもよい。
また、バックアップ判定手段１４は設けられていなくてもよく、この場合、図３に示す制御フローにおいて、ステップＳ１９０，Ｓ２００及びＳ２２０を省略することができる。
【００５５】
また、エンジン１の冷却水の温度Ｗｔが予め設定された閾値温度Ｗｔ0よりも高いか否かの判定（図３のステップＳ４０）はなくてもよく、この場合、水温センサ７及び図３のステップＳ３０も不要である。
また、後付電装品６を装備していない場合は、後付電装品６を考慮する必要がないため、電装品５のオンオフ情報に基づき電力消費量Count_minusを推定すればよい。また、後付電装品６の消費電力が他の電装品５に比べて微小の場合は、後付電装品６の設定電力消費量を省略してもよく、作動頻度を考慮せずに最大電力消費量を設定電力消費量として設定してもよい。
【００５６】
また、各ＥＣＵの種類や機能は上記したものに限られず、バッテリ４の充電状態の情報は、上記した以外の制御にも用いることができる。
また、発電量推定手段１１，電力消費量推定手段１２，算出手段１３及びバックアップ判定手段１４は、ボディコントロールＥＣＵ１０ではなく、他のＥＣＵ（例えば、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２０、ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等のＥＣＵ）にも適応可能である。
【００５７】
また、上記実施形態は、ＩＳＳ装置を備えた車両に適用した場合を例に説明したが、ＩＳＳ装置を備えていない車両にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ オルタネータ（発電機）
３ スタータ
４ バッテリ
５，５ａ，５ｂ 電装品
６ 後付電装品
７ 温度センサ
８ エンジン回転数センサ
１０ ボディコントロールＥＣＵ（制御手段）
１１ 発電量推定手段
１２ 電力消費量推定手段
１３ 算出手段
１４ バックアップ判定手段
２０ エンジンＥＣＵ（ＥＮＧ＿ＥＣＵ）
３０ アイドルストップシステムＥＣＵ（ＩＳＳ＿ＥＣＵ）
４０ 自動マニュアルトランスミッションＥＣＵ（ＡＭＴ＿ＥＣＵ）
Count_plus 発電量
Count_minus 電力消費量
Count_All 電力収支量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリの充電状態を推定するバッテリの充電状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、例えばヘッドライトやワイパー等の様々な電装品が搭載されており、これらの電装品を作動させるための電力は、エンジンにより駆動される発電機（オルタネータ）から供給されている。エンジン回転数が高くオルタネータによる発電量が多い場合や、電装品による電力消費量が少ない場合には、オルタネータによる発電量が電装品による電力消費量を上回るため、余剰電力量が充放電可能なバッテリに充電される。一方、エンジン停止によりオルタネータが作動しない場合や、電装品の電力消費量がオルタネータによる発電量を上回る場合には、バッテリからの放電により電装品へ電力が供給されている。
【０００３】
また、近年、燃費向上や二酸化炭素の排出削減を目的に、信号待ちなどの停車中にエンジンのアイドリングをストップさせるアイドルストップシステム（以下、ＩＳＳという）装置を有する車両が実用化されている。ＩＳＳ装置を備えた車両では、所定のエンジン自動停止条件（例えば、アクセルオフ、車速ゼロ、バッテリ充電率が所定値以上等）が成立したときにエンジンを自動停止させ、発進時等のエンジン再始動条件が成立したときに、バッテリから給電されるスタータにより自動的にエンジンを再始動させるように構成されている。
【０００４】
このような車両では、エンジンの自動停止時においてオルタネータによる発電が停止されるため、エンジンの再始動不能を防止するためにバッテリの充電状態を把握することは極めて重要である。また、ＩＳＳ装置が装備されていない車両であっても、種々の電装品を正常に作動させるためには、バッテリの充電状態を適切に把握する必要があり、バッテリの充電状態を監視する装置が、例えば特許文献１及び２に提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載のエンジン制御装置は、発電機による発電量を検出する第１電流センサと、電装品による電力消費量を検出する第２電流センサとを備え、これら電流センサの出力値によりバッテリの充電状態を把握し、バッテリ上がりを確実に防止している。
また、特許文献２に記載のバッテリの充電状態監視装置は、ＥＣＵが検出したバッテリの電圧に基づいて、バッテリに発電機から電流が流入している状態か、又はバッテリから電装品へ電流が流出している状態かを判定し、判定結果を累積することによりバッテリの電流収支を算出して、バッテリの充電状態を監視している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７３４８０号公報
【特許文献２】特開２００９−５５７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１のように、発電機による発電量と、電装品による電力消費量とをそれぞれ電流センサにより検出するためには、センサを設ける必要があるためコストがかかる。
また、オルタネータによる発電量はエンジンの回転数により異なり、電装品による電力消費量は使用している電装品によって異なるが、上記の特許文献２に記載の装置は、エンジン回転数や使用されている電装品については考慮されていないため、算出されたバッテリの電力収支と実際のバッテリの充電状態との間に誤差が生じる場合がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成でコスト増を抑制し、高精度にバッテリの充電状態を推定することができるようにした、バッテリの充電状態推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のバッテリの充電状態推定装置は、車両に搭載されたエンジンを駆動源としバッテリ及び電装品に給電する発電機と、前記バッテリの充電状態を判定する制御手段とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、前記制御手段は、前記エンジンの回転数に基づいて前記発電機による発電量を推定する発電量推定手段と、前記電装品のオンオフ情報に基づいて前記電装品の電力消費量を推定する電力消費量推定手段と、前記発電量及び前記電力消費量に基づいて前記バッテリに蓄えられる電力収支量を算出する算出手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
ここで、発電量推定手段は、エンジンの回転数と発電機による発電量との関係を、例えばマップや数式等にして予め取得しておき、これを用いてエンジン回転数に基づいた発電量を推定することが好ましい。また、電力消費量推定手段は、車両に搭載される種々の電装品が電源オンの状態のときに消費する電力値を、電装品毎に予め取得しておき、これを用いて電装品のオンオフ情報に基づいた電力消費量を推定することが好ましい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記電力収支量と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記電力収支量が前記閾値よりも大きい場合は前記バッテリの充電状態が良いと判定し、前記電力収支量が前記閾値以下の場合は前記バッテリの充電状態が悪いと判定することが好ましい。
前記電力消費量推定手段は、予め設定された前記電装品とは異なる後付電装品の設定電力消費量を含む前記電力消費量を推定することが好ましい。
【００１２】
また、前記バッテリの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、前記制御手段は、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの電圧が予め設定された所定電圧よりも低い場合に前記バッテリの充電系統に問題があると判定するバックアップ判定手段をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバッテリの充電状態推定装置によれば、エンジンの回転数に基づいて発電機による発電量を推定し、電装品のオンオフ情報に基づいて電力消費量を推定し、これら発電量及び電力消費量からバッテリに蓄えられる電力収支量を算出するため、電流や電圧を検出するセンサを用いることなく、簡素な構成でコスト増を抑制し、且つ高精度にバッテリの充電状態を把握することができる。すなわち、エンジン回転数に対応する発電量は実際のエンジンの回転数に基づいて推定され、電源がオンの際において消費される電装品の電力消費量は電装品の電源のオンオフ情報に基づいて推定されるため、電力収支量を実際の状態により近づけることができ、高精度にバッテリの充電状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン回転数と発電機による発電量との関係を示す模式的なグラフである。
【図３】本発明の一実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置による制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［１．構成］
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置は、アイドルストップシステム（以下、ＩＳＳという）装置を備えた車両に適用した例で説明する。
【００１６】
図１に示すように、車両に搭載されたエンジン１には、図示しないベルトを介してオルタネータ（発電機）２が機械的に接続され、エンジン１の回転によりオルタネータ２が駆動されて発電する。オルタネータ２は、図２に示すように、エンジン１の回転数が高いほど、多くの電力を発電する。なお、図２に示す例では、エンジン１の回転数が高くなるほど発電量の増加率は小さくなる特性となっている。本実施形態では、図２に示す特性を、予め取得してマップ化したものを用いている。
【００１７】
オルタネータ２には、後述する電装品５等や、図示しないＩＳＳ装置等の車両制御装置や、電装品５等及び車両制御装置等を制御する、例えばボディコントロールＥＣＵ１０，エンジンＥＣＵ（以下、ＥＮＧ＿ＥＣＵという）２０，アイドルストップシステムＥＣＵ（以下、ＩＳＳ＿ＥＣＵという）３０及び自動マニュアルトランスミッションＥＣＵ（以下、ＡＭＴ＿ＥＣＵという）４０等が電気的に接続されている。これら電装品５等，車両制御装置及びＥＣＵ１０等を作動させるための電力は、オルタネータ２から供給されている。
【００１８】
また、オルタネータ２には、充放電可能なバッテリ４が電気的に接続されており、オルタネータ２で発電された電力のうち、電装品５等で消費されなかった電力はバッテリ４に供給されて、バッテリ４が充電される。バッテリ４には、電装品５等，車両制御装置及びＥＣＵ１０等が電気的に接続されており、エンジン１の停止時でオルタネータ２による発電の停止時やオルタネータ２による発電では電力が不足する場合に、バッテリ４の放電により電装品５等へ電力が供給されるようになっている。
【００１９】
また、バッテリ４には、エンジン１に設けられたスタータ３が電気的に接続され、エンジン１の始動条件成立時にバッテリ４からスタータ３へ電力が供給されることによりエンジン１が始動する。すなわち、エンジン１は、バッテリ４からスタータ３への給電がなければ始動することができず、エンジン１が始動しなければオルタネータ２による発電も行われない。エンジン１には、エンジン１の冷却水の温度Ｗｔを検出する温度センサ７及びエンジン１の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ８等の各種センサが設けられており、これらの検出結果は、後述するボディコントロールＥＣＵ（制御手段）１０に送信される。
【００２０】
ここで、電装品５には、例えば、ワイパー５ａ，ヘッドライト５ｂ，エアコン（図示略）及びカーステレオ（図示略）等、車両製造の時点において車両に搭載される種々の電気機器が含まれる。これら電装品５は、自動的に又はドライバの意思により電源のオンオフの切替がなされ、電装品５のオンオフ情報は後述するボディコントロールＥＣＵ１０に送信される。なお、電装品５ａ，５ｂを特に区別しない場合は電装品５といい、図１中には便宜的に、ワイパー５ａ及びヘッドライト５ｂのみ示す。
【００２１】
また、車両には、電装品５とは異なり後付けで装備される電装品（以下、後付電装品という）６が設けられている。後付電装品には、例えば冷凍車に架装される冷凍機、サイドマーカーランプ等の外装ランプ及び無線機等がある。後付電装品６は、電装品５と同様にオルタネータ２及びバッテリ４にそれぞれ電気的に接続されているが、後付電装品６のオンオフ情報はボディコントロールＥＣＵ１０へは送られず、後付電装品６がオン状態のときの最大消費電力（以下、設定電力消費量という）がボディコントロールＥＣＵ１０に予め設定されている。
【００２２】
次に、ボディコントロールＥＣＵ１０の構成について説明する。ボディコントロールＥＣＵ１０は、車両に搭載された各種電装品５を統合制御するものであり、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、演算結果等が長期的に記憶されるＥＥＰＲＯＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート、制御時間をカウントするタイマー等を備えて構成されている。なお、上記したＥＮＧ＿ＥＣＵ２０，ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等の各ＥＣＵも同様にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポート等を備えて構成されている。
【００２３】
ボディコントロールＥＣＵ１０には、温度センサ７，エンジン回転数センサ８等の各種センサによる検出結果及び電装品５のスイッチオンオフ情報が送信される。また、ボディコントロールＥＣＵ１０は、図示しないボディコントロールＥＣＵ駆動用電源電圧からバッテリ４の電圧Ｖをモニタしている。ボディコントロールＥＣＵ１０は、電装品５のスイッチオンオフ情報から、スイッチがオンになった電装品５に対して、オルタネータ２及びバッテリ４から電力が供給されるように制御する。なお、図１において、実線の矢印は電力が供給される方向を示し、破線の矢印は指令や信号の送信を示す。
【００２４】
ボディコントロールＥＣＵ１０は、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいてオルタネータ２による発電量を推定する発電量推定手段１１としての機能要素と、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて電装品５の電力消費量を推定する電力消費量推定手段１２としての機能要素と、オルタネータ２による発電量及び電装品５による電力消費量に基づいてバッテリ４に蓄えられる電力収支量を算出する算出手段１３としての機能要素と、バッテリ４の電圧Ｖに基づいてバッテリ４の充電系統の状態を判定するバックアップ判定手段１４としての機能要素とを有している。
【００２５】
発電量推定手段１１は、図２に示すエンジン１の回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係を予め取得してマップ化したものをボディコントロールＥＣＵ１０に記憶させておき、このマップにエンジン回転数センサ８で検出されたエンジン回転数Ｎｅを適用することにより、発電量Count_plusを推定する。このとき、検出されるエンジン回転数Ｎｅのノイズを除去するために、エンジン回転数Ｎｅは、予め設定された所定時間ｔの平均値を使用する。すなわち、エンジン回転数センサ８による検出は常時実施されているため、所定時間ｔの間検出された結果の和を検出回数で除して平均値を算出し、この平均されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて発電量Count_plusを推定する。なお、ここでは、発電量推定手段１１は、予め取得したエンジン１の回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係をマップ化してこのマップを用いているが、これに限られず、例えばエンジン回転数Ｎｅとオルタネータ２による発電量との関係を数式にして記憶させておいてもよい。
【００２６】
電力消費量推定手段１２は、ボディコントロールＥＣＵ１０に送信される各電装品５のスイッチオンオフ情報から、オン状態となっている電装品５の消費電力を合計して、消費している電力値を推定する。なお、ボディコントロールＥＣＵ１０には、車両に搭載される種々の電装品５がスイッチオンの状態のときに消費する電力値を、電装品５毎に予め取得しておき、オン状態の電装品５の電力値のみ合計されるようになっている。
【００２７】
また、電力消費量推定手段１２は、予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定されている後付電装品６の設定電力消費量を含んだ電力消費量Count_minusを推定する。すなわち、後付電装品６はスイッチのオンオフ情報を取得することができないため、後付電装品６がオン状態のときに消費される電力量（設定電力消費量）を予め設定しておき、この設定電力消費量を電装品５のオン状態の電力消費量に加算して、電装品全体の電力消費量Count_minusを推定する。
【００２８】
なお、ここでは、後付電装品６の設定電力消費量は、後付電装品６の作動頻度を考慮して設定されている。例えば、後付電装品６が冷凍機の場合であって、作動頻度が８０％程度である場合には、冷凍機がオン状態のときの最大消費電力量に作動頻度８０％を乗算した値を冷凍機の設定電力消費量とする。また、後付電装品６がサイドマーカーランプの場合であって夜のみ使用するのであれば、作動頻度を５０％とし、サイドマーカーランプの設定電力消費量は最大消費電力量の半分に設定される。
【００２９】
算出手段１３は、発電量推定手段１１で推定された発電量Count_plusと、電力消費量推定手段１２で推定された電力消費量Count_minusとに基づいて、電力収支量Count_vを算出する。具体的には、電力収支量Count_vは、下記式（１）に示すように、前回の電力収支量Count_All（すなわち、現在バッテリ４に蓄えられていると推定される電力値）に発電量Count_plusを加え、そこから電力消費量Count_minusを引くことにより求められる。
Count_v＝Count_All＋Count_plus−Count_minus ・・・（１）
【００３０】
なお、ボディコントロールＥＣＵ１０には、電力収支量Count_Allの初期値（例えば、Count_All＝０）が入力されており、最初の制御時（すなわち、キーオンされプログラムが始動した時）であって水温センサ７により検出されるエンジン１の冷却水の水温Ｗｔが予め設定された所定の閾値温度Ｗｔ0以下である場合は、予め設定されている初期値が用いられる。また、最初の制御時であっても水温Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0よりも高い場合は、キーオフ直後に再度エンジン１を始動したとみなし、初期値ではなくＥＥＰＲＯＭメモリ値から前回の電力収支量Count_Allを読み出す。
【００３１】
算出された電力収支量Count_vは、予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定されたバッテリ４の電力値の最大値Count_maxよりも小さく最小値Count_minよりも大きい値であれば、この電力収支量Count_vが今回の電力収支量Count_Allであると推定される。また、算出された電力収支量Count_vが、最大値Count_max以上である場合は、最大値Count_maxが今回の電力収支量Count_Allであると推定され、最小値Count_min以下である場合は、最小値Count_minが今回の電力収支量Count_Allであると推定される。この推定された今回の電力収支量Count_Allが、現時点でのバッテリ４の充電状態を表す。また、推定された今回の電力収支量Count_Allは、ボディコントロールＥＣＵ１０のＲＡＭに保存され、次回の電力収支量の算出に用いられる。
【００３２】
ボディコントロールＥＣＵ１０は、上記の算出結果に基づいて、バッテリ４の充電状態を判定する。すなわち、今回の電力収支量Count_Allと予めボディコントロールＥＣＵ１０に設定された所定の閾値Count_thとを比較し、電力収支量Count_Allが閾値Count_thよりも大きい場合はバッテリ４の充電状態が良いと判定し、電力収支量Count_Allが閾値Count_th以下の場合は、バッテリ４の充電状態が悪いと判定する。
【００３３】
バックアップ判定手段１４は、電力収支量Count_Allが閾値Count_thよりも大きくバッテリ４の充電状態が良いと判定された場合であっても、ボディコントロールＥＣＵ１０によりモニタされて検出されるバッテリ４の電圧Ｖが予め設定された所定電圧Ｖ0よりも低い場合に、バッテリ４の充電系統に何らかの問題があると判定する。すなわち、算出された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_thよりも大きい場合であっても、バッテリ４の電圧Vが所定電圧V0を下回ったときには、オルタネータ２の故障や図示しないベルトの断裂やバッテリ４の極度な劣化等、バッテリ４の充電系統に何らかの問題が生じていると考えられるため、このような場合はバッテリ４の充電系統に問題が生じていると判定する。
【００３４】
ボディコントロールＥＣＵ１０において推定されたバッテリ４の充電状態の情報は、ＣＡＮ通信にてＥＮＧ＿ＥＣＵ２０，ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等の各ＥＣＵに送信される。各ＥＣＵでは、この情報に基づき、例えば、エンジンアイドルアップ制御，ＩＳＳ自動エンジン停止許可判定及びギヤ変速タイミング変更等の各制御を実施する。
【００３５】
すなわち、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２０では、バッテリ４の充電状態が悪いという情報が送信されると、バッテリ４の充電状態を改善するために、エンジン１のアイドル時の回転数Ｎｅをアップさせ、オルタネータ２による発電量Count_plusを多くする制御（エンジンアイドルアップ制御）が行われる。
また、ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０では、バッテリ４の充電状態に応じて、ＩＳＳ装置によるエンジン１の自動停止を許可するか否かを判定する（ＩＳＳ自動エンジン停止許可判定）。すなわち、バッテリ４の充電状態が悪い場合に、エンジン１を自動停止（アイドルストップ）させてしまうと、バッテリ４が上がってしまうおそれがあるため、充電状態が悪いという情報が送信されると、ＩＳＳ装置によるエンジン１の自動停止を禁止するよう制御が行われる。
【００３６】
また、ＡＭＴ＿ＥＣＵ４０では、バッテリ４の充電状態が悪いと判定されると、トランスミッションの変速比をアップシフトに変更するタイミングを通常時から変更し、よりハイ側へ変速し易くすることにより、オルタネータ２による発電量Count_plusを多くする制御（ギヤ変速タイミング変更）が行われる。
なお、ここでは、バッテリ４の充電系統に何らかの問題があると判定された場合は、判定結果をドライバに対して警告をするよう構成されている。
【００３７】
［２．作用，効果］
本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置は上述のように構成されているので、充電状態の推定は、図３に示すフローチャートに従って実施される。なお、このフローチャートは一定の周期（周期をＴとする）で動作するものとする。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
【００３８】
本充電状態推定装置は、キーオン（電源ＯＮ）でスタートする。
図３に示すように、まず、ステップＳ１０において、フラグＦ＝１であるか否かを判定する。スタート時ではフラグＦ＝０と設定されており、最初はＮＯルートとなるためステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、ＥＥＰＲＯＭに保存されている電力収支量Count_AllをＲＡＭに書き込む。ステップＳ３０において、水温センサ７によりエンジン１の冷却水の温度Ｗｔを検出する。そして、冷却水温Ｗｔが予め設定された所定の閾値温度Ｗｔ0よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００３９】
冷却水の温度Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0以下であると判定された場合はステップＳ６０へ進み、ＥＥＰＲＯＭから電力収支量Count_Allの初期値を取得する。一方、冷却水の温度Ｗｔが閾値温度Ｗｔ0を超えていると判定された場合は、ＲＡＭから前回の電力収支量Count_All（すなわち、現在バッテリ４に蓄えられていると推定される電力値）を取得する（ステップＳ５０）。
【００４０】
次に、ステップＳ７０において、エンジン回転数センサ８によりエンジン１の回転数Ｎｅを検出する。そして、所定時間ｔの平均値であるエンジン回転数Ｎｅに基づいて、オルタネータ２による発電量Count_plusを推定する（ステップＳ８０）。なお、ここでは、所定時間ｔと制御周期Ｔは同じ時間（例えば、１秒）とする。次に、電装品５のスイッチオンオフ情報を取得し（ステップＳ９０）、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて、電装品５の電力消費量を推定し、この電装品５の電力消費量に予め設定された後付電装品６の設定電力消費量を加算することにより電力消費量Count_minusを推定する（ステップＳ１００）。
【００４１】
ステップＳ１１０において、ステップＳ５０及びＳ６０のいずれか一方で取得した電力収支量Count_AllとステップＳ８０で推定された発電量Count_plusとステップＳ１００で推定された電力消費量Count_minusとに基づいて、電力収支量Count_vを算出する。次に、算出された電力収支量Count_vが予め設定されたバッテリ４の電力値の最大値Count_maxよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１２０）、小さい場合にはステップＳ１３０へ進み、バッテリ４の電力値の最小値Count_minよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。一方、ステップＳ１２０において、算出された電力収支量Count_vが最大値Count_max以上の場合は、ステップＳ１６０に進み、最大値Count_maxが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１６０）。
【００４２】
ステップＳ１３０において、算出された電力収支量Count_vが最小値Count_minよりも大きい場合には、ステップＳ１４０へ進み、算出された電力収支量Count_vが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１４０）。一方、算出された電力収支量Count_vが最小値Count_min以下である場合は、ステップＳ１５０に進み、最小値Count_minが今回の電力収支量Count_Allであると推定する（ステップＳ１５０）。
【００４３】
ステップＳ１４０，Ｓ１５０及びＳ１６０のいずれかにおいて推定された今回の電力収支量Count_Allは、ＲＡＭに保存する（ステップＳ１７０）。そして、ステップＳ１８０において、今回の電力収支量Count_Allが予め設定された所定の閾値Count_thよりも大きいか否かを判定する。推定された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_th以下であると判定された場合は、ステップＳ２３０へ進み、バッテリ４の充電状態が悪いと判定する（ステップＳ２３０）。
【００４４】
一方、ステップＳ１８０において、推定された今回の電力収支量Count_Allが、閾値Count_thよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ１９０へ進む。ステップＳ１９０において、ボディコントロールＥＣＵ１０よりバッテリ４の電圧Ｖを検出し、ステップＳ２００において、バッテリ４の電圧Ｖが予め設定された所定電圧Ｖ0よりも大きいか否かを判定する。バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0よりも大きい場合は、ステップＳ２１０に進み、バッテリ４の充電状態が良いと判定する（ステップＳ２１０）。一方、ステップＳ２００において、バッテリ４の電圧Ｖが所定電圧Ｖ0以下である場合は、ステップＳ２２０へ進み、バッテリ４の充電系統に何らかの問題が生じていると判定する（ステップＳ２２０）。
【００４５】
ステップＳ２１０，Ｓ２２０及びＳ２３０のいずれかにおいてバッテリ４の充電状態及び充電系統の状態が判定されたら、ステップＳ２４０へ進み、判定結果をＲＡＭに保存する（ステップＳ２４０）。保存された判定結果は、各ＥＣＵに送信され、様々な制御に用いられる。また、この判定結果は、制御が繰り返されることにより随時上書きされていく。
【００４６】
判定結果が保存された後、キーオフ（電源ＯＦＦ）とされたか否かを判定し（ステップＳ２５０）、キーオフされたと判定された場合は、ステップＳ２６０において推定された今回の電力収支量Count_AllをＥＥＰＲＯＭに保存し、ステップＳ２７０においてフラグＦ＝０と設定してフローチャートを終了する。一方、キーオフとされていない場合は、ステップＳ２８０においてフラグＦ＝１と設定し、リターンする。リターンされた場合、再度フローチャートがスタートされ、ステップＳ１０において、フラグＦ＝１であるか否かを判定する。この場合、ステップＳ２８０においてフラグＦ＝１と設定されているため、ＹｅｓルートとなりステップＳ５０へ進み、上記したステップが繰り返される。
【００４７】
したがって、本実施形態にかかるバッテリの充電状態推定装置によれば、エンジン１の回転数Ｎｅに基づいてオルタネータ２による発電量Count_plusを推定し、電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて電力消費量Count_minusを推定し、これら発電量Count_plus及び電力消費量Count_minusからバッテリ４に蓄えられる電力収支量Count_Allを算出するため、簡素な構成でコスト増を抑制し、且つ高精度にバッテリ４の充電状態を把握することができる。
【００４８】
すなわち、エンジン回転数Ｎｅに対応する発電量Count_plusは実際のエンジン１の回転数Ｎｅに基づいて推定され、電源がオンの際において消費される電装品５の電力消費量Count_minusは電装品５のスイッチオンオフ情報に基づいて推定されるため、電力収支量Count_Allを実際の状態により近づけることができ、高精度にバッテリ４の充電状態を把握することができる。これにより、バッテリ上がりを防ぐことができるとともに、例えばＩＳＳ装置を備えた車両においては、ＩＳＳ作動頻度を適切に制御することができるため燃費を向上させることもできる。
【００４９】
また、ボディコントロールＥＣＵ１０において、推定された電力収支量Count_Allと予め設定された所定の閾値Count_thとを比較することにより、バッテリ４の充電状態が良いか悪いかを判定することができる。また、この判定結果、すなわち、バッテリ４の充電状態の情報を用いて、各ＥＣＵが適切な制御を行うことができる。
また、電力消費量Count_minusを推定するときに、スイッチオンオフ情報を取得することができない後付電装品６の電力消費量を予め設定しておくことにより、後付電装品６の電力消費量にも基づいて電装品の電力消費量Count_minusを推定することができるため、電力収支量Count_Allの推定が甘くなる、すなわち、電力収支量Count_Allが実際よりも多くなることを防ぎ、バッテリ上がりを確実に防ぐことができる。なお、このとき、後付電装品６の作動頻度を考慮して後付電装品６の設定電力消費量を設定するため、精度良く電力消費量Count_minusを推定することができる。
【００５０】
また、ボディコントロールＥＣＵ１０によりモニタされて検出されるバッテリ４の電圧Ｖから、バッテリ４の充電系統に問題があることを判定することができるため、バッテリ４の充電状態が良いと判定された場合でも充電系統に問題が生じていることを把握することができる。
【００５１】
［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００５２】
上記実施形態では、予め各電装品５がオン状態のときに消費する電力値がボディコントロールＥＣＵ１０に記憶されており、電力消費量推定手段１２は、ボディコントロールＥＣＵ１０に送信される各電装品５等のスイッチオンオフ情報から、オン状態となっている電装品５の消費電力を合計して、消費している電力値を推定しているが、電力消費量推定手段１２はこれに限られない。
【００５３】
例えば、電装品５のうち、強さや動作等によって消費される電力値が異なるもの（例えば、エアコンやワイパー等）の場合、作動状態に応じた電力値を予めボディコントロールＥＣＵ１０に記憶させ、その電装品５のスイッチオンオフ情報のみでなく、どのような作動状態であるかという情報を取得し、作動状態に応じた消費電力を合計して、電装品５が消費している電力値を推定するようにしてもよい。例をあげて説明すると、ワイパー５ａの場合、間欠動作と連続動作と高速連続作動とでは消費される電力が異なるため、ボディコントロールＥＣＵ１０がワイパー５ａがどのような作動状態であるかの情報を取得することにより、作動状態に応じてより精度良く電力消費量Count_minusを推定することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、発電量推定手段１１において、エンジン回転数Ｎｅの平均値を求める所定時間ｔと、図３に示す制御フローを実施する周期Ｔとを同じ時間としたが、所定時間ｔと制御周期Ｔとは別であってもよい。
また、バックアップ判定手段１４は設けられていなくてもよく、この場合、図３に示す制御フローにおいて、ステップＳ１９０，Ｓ２００及びＳ２２０を省略することができる。
【００５５】
また、エンジン１の冷却水の温度Ｗｔが予め設定された閾値温度Ｗｔ0よりも高いか否かの判定（図３のステップＳ４０）はなくてもよく、この場合、水温センサ７及び図３のステップＳ３０も不要である。
また、後付電装品６を装備していない場合は、後付電装品６を考慮する必要がないため、電装品５のオンオフ情報に基づき電力消費量Count_minusを推定すればよい。また、後付電装品６の消費電力が他の電装品５に比べて微小の場合は、後付電装品６の設定電力消費量を省略してもよく、作動頻度を考慮せずに最大電力消費量を設定電力消費量として設定してもよい。
【００５６】
また、各ＥＣＵの種類や機能は上記したものに限られず、バッテリ４の充電状態の情報は、上記した以外の制御にも用いることができる。
また、発電量推定手段１１，電力消費量推定手段１２，算出手段１３及びバックアップ判定手段１４は、ボディコントロールＥＣＵ１０ではなく、他のＥＣＵ（例えば、ＥＮＧ＿ＥＣＵ２０、ＩＳＳ＿ＥＣＵ３０及びＡＭＴ＿ＥＣＵ４０等のＥＣＵ）にも適応可能である。
【００５７】
また、上記実施形態は、ＩＳＳ装置を備えた車両に適用した場合を例に説明したが、ＩＳＳ装置を備えていない車両にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ オルタネータ（発電機）
３ スタータ
４ バッテリ
５，５ａ，５ｂ 電装品
６ 後付電装品
７ 温度センサ
８ エンジン回転数センサ
１０ ボディコントロールＥＣＵ（制御手段）
１１ 発電量推定手段
１２ 電力消費量推定手段
１３ 算出手段
１４ バックアップ判定手段
２０ エンジンＥＣＵ（ＥＮＧ＿ＥＣＵ）
３０ アイドルストップシステムＥＣＵ（ＩＳＳ＿ＥＣＵ）
４０ 自動マニュアルトランスミッションＥＣＵ（ＡＭＴ＿ＥＣＵ）
Count_plus 発電量
Count_minus 電力消費量
Count_All 電力収支量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンを駆動源としバッテリ及び電装品に給電する発電機と、前記バッテリの充電状態を判定する制御手段とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、
前記制御手段は、
前記エンジンの回転数に基づいて前記発電機による発電量を推定する発電量推定手段と、
前記電装品のオンオフ情報に基づいて前記電装品の電力消費量を推定する電力消費量推定手段と、
前記発電量及び前記電力消費量に基づいて前記バッテリに蓄えられる電力収支量を算出する算出手段と、を有する
ことを特徴とする、バッテリの充電状態推定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電力収支量と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記電力収支量が前記閾値よりも大きい場合は前記バッテリの充電状態が良いと判定し、前記電力収支量が前記閾値以下の場合は前記バッテリの充電状態が悪いと判定する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリの充電状態推定装置。
【請求項３】
前記電力消費量推定手段は、予め設定された前記電装品とは異なる後付電装品の設定電力消費量を含む前記電力消費量を推定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリの充電状態推定装置。
【請求項４】
前記バッテリの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
前記制御手段は、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの電圧が予め設定された所定電圧よりも低い場合に前記バッテリの充電系統に問題があると判定するバックアップ判定手段をさらに有する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリの充電状態推定装置。
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンを駆動源としバッテリ及び電装品に給電する発電機と、前記バッテリの充電状態を判定する制御手段とを備えたバッテリの充電状態推定装置において、
前記制御手段は、
前記エンジンの回転数に基づいて前記発電機による発電量を推定する発電量推定手段と、
前記電装品のオンオフ情報に基づいて前記電装品の電力消費量を推定する電力消費量推定手段と、
前記発電量及び前記電力消費量に基づいて前記バッテリに蓄えられる電力収支量を算出する算出手段と、を有する
ことを特徴とする、バッテリの充電状態推定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電力収支量と予め設定された所定の閾値とを比較し、前記電力収支量が前記閾値よりも大きい場合は前記バッテリの充電状態が良いと判定し、前記電力収支量が前記閾値以下の場合は前記バッテリの充電状態が悪いと判定する
ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリの充電状態推定装置。
【請求項３】
前記電力消費量推定手段は、予め設定された前記電装品とは異なる後付電装品の設定電力消費量を含む前記電力消費量を推定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリの充電状態推定装置。
【請求項４】
前記バッテリの電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
前記制御手段は、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの電圧が予め設定された所定電圧よりも低い場合に前記バッテリの充電系統に問題があると判定するバックアップ判定手段をさらに有する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリの充電状態推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６１１１５（Ｐ２０１２−１６１１１５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１２２（Ｐ２０１１−１７１２２）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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