(57)【要約】【課題】バッテリの劣化がなくオルタネータにより充電され過ぎる状態にあればバッテリ充電量の推定値を高く補正して、実際のバッテリ充電量に応じたバッテリの充放電制御を行えるようにする。【解決手段】ＥＣＵ８により、バッテリ５の劣化がないとの検出がなされ、減速回生状態であって、バッテリ液温が１５℃より高く、オルタネータ４の仕事量（ＦＤＵＴＹ）が５０％未満であって、そのときのバッテリ５の推定ＳＯＣが９２％未満であるときに、劣化していないバッテリ５がオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあると判定されて、バッテリ充電量の推定値が所定値だけ高い値に補正される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車載用電気負荷に給電するバッテリと、エンジンの回転により発電して前記バッテリを充電するオルタネータと、前記オルタネータの発電制御を行う発電制御手段とを備える車両制御装置において、
電流センサにより検知される前記バッテリのバッテリ電流の積算値に基づきバッテリ充電量を推定する充電量推定手段と、
イグニッションスイッチのオン時における前記バッテリの端子電圧の最小値が所定の閾値以下であるかどうかに基づき、前記バッテリの劣化の有無を検出するバッテリ劣化検出手段と、
前記バッテリ劣化検出手段により前記バッテリの劣化がないとの検出がなされたときに、前記バッテリの劣化がなく前記オルタネータにより充電され過ぎる状態にあるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により、劣化していない前記バッテリが前記オルタネータにより充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、前記充電量推定手段による前記バッテリ充電量の推定値を所定値だけ高い値に補正する補正手段と
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の車載用電気負荷に給電するバッテリと、エンジンの回転により発電してバッテリを充電するオルタネータと、オルタネータの発電制御を行う発電制御手段とを備える車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるバッテリは、各種の車載用電気負荷に給電し、充電量が低下するとオルタネータの発電電力により充電される。このとき、電流センサにより検知されるバッテリ電流の積算値に基づいて、満充電時のバッテリ充電容量に対するそのときのバッテリの充電残量の比率であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が推定され、推定ＳＯＣが、充電制御範囲の下限である例えば９２％未満に低下しなければバッテリの充放電制御を繰り返し、推定ＳＯＣが９２％を下回るとバッテリの保護のために充放電制御を禁止するのが一般的である。
【０００３】
ところで、この種の装置において、オルタネータへの発電電力によるバッテリへの充電量と、電気負荷などへの動作電力の供給によるバッテリからの放電量とを積算して、バッテリの充電残量を算出してメモリに記憶しておき、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時に、メモリに記憶した充電残量からスタータの消費電力を考慮した放電量誤差を減算してバッテリの充電残量を精度よく算出することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２２９１８３号公報（段落００３８〜００４７および図３〜図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記したように、従来の装置ではバッテリの放電側の誤差が考慮されることはあってもバッテリの充電側の誤差が考慮されない。すなわち、バッテリが全く劣化していない新品の状態では、バッテリの推定ＳＯＣは１００％であっても真のＳＯＣは１００％を超えるように、バッテリメーカによりバッテリが設計、製造されるのが通常であるため、バッテリが新品で劣化がないときに真のＳＯＣは１００％或いは１００％以上であるのに、電流センサにより検知されるバッテリ電流の積算値に基づいて算出される推定ＳＯＣが、外乱やバッテリの自己放電等に起因して計算上、例えば９２％になることがあり、推定ＳＯＣと真のＳＯＣとの間に誤差が生じることがある。
【０００６】
その結果、バッテリを充電する必要がないにもかかわらずバッテリの過充電が行われてバッテリの劣化を招いたり、推定ＳＯＣがバッテリの充放電制御を禁止する値となって、真のＳＯＣがバッテリの充放電制御を禁止しなくてもよい値であるにもかかわらず、バッテリの充放電制御が禁止されたりするなど、バッテリの充電側の誤差に起因する様々な不都合が生じる。
【０００７】
本発明は、バッテリの劣化がなくオルタネータにより充電され過ぎる状態にあればバッテリ充電量の推定値を高く補正して、実際のバッテリ充電量に応じたバッテリの充放電制御を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の車両制御装置は、複数の車載用電気負荷に給電するバッテリと、エンジンの回転により発電して前記バッテリを充電するオルタネータと、前記オルタネータの発電制御を行う発電制御手段とを備える車両制御装置において、電流センサにより検知される前記バッテリのバッテリ電流の積算値に基づきバッテリ充電量を推定する充電量推定手段と、イグニッションスイッチのオン時における前記バッテリの端子電圧の最小値が所定の閾値以下であるかどうかに基づき、前記バッテリの劣化の有無を検出するバッテリ劣化検出手段と、前記バッテリ劣化検出手段により前記バッテリの劣化がないとの検出がなされたときに、前記バッテリの劣化がなく前記オルタネータにより充電され過ぎる状態にあるかどうかを判定する判定手段と、前記判定手段により、劣化していない前記バッテリが前記オルタネータにより充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、前記充電量推定手段による前記バッテリ充電量の推定値を所定値だけ高い値に補正する補正手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、バッテリ劣化検出手段によりバッテリの劣化がないとの検出がなされ、判定手段により、劣化していないバッテリがオルタネータにより充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、充電量推定手段によるバッテリ充電量の推定値が所定値だけ高い値に補正されるため、従来のように、バッテリを充電する必要がないにもかかわらずバッテリが過充電されたり、バッテリ充電量が充放電制御を禁止する値まで低下したと誤判定されて、バッテリの充放電制御を禁止しなくてもよい値であるにもかかわらず、バッテリの充放電制御が禁止されたりすることを防止でき、実際のバッテリ充電量に応じたバッテリの充放電制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の車両制御装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】図１の動作説明用フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の車両制御装置を搭載したアイドリングストップ車に係る一実施形態について、図１ないし図５を参照して詳述する。
【００１２】
図１において、１はエンジン２を駆動源とするアイドリングストップ車に搭載された車両制御装置であり、エンジン２を始動するためのスタータ３と、エンジン２の回転によって発電するオルタネータ４と、オルタネータ４の発電電力により充電されるバッテリ５とを備える。ここで、バッテリ５は例えば公称電圧が１２Ｖの鉛電池から成り、バッテリ５には、アイドリングストップ車に搭載されたワイパモータ、ヘッドライト、エアコンディショナおよびオーディオ機器等の電気負荷７が接続され、電源ライン６を介して電気負荷７にバッテリ５から給電される。
【００１３】
イグニッション（ＩＧ）スイッチをオン操作してエンジン２を始動すると、スタータ３にバッテリ５から電源ライン６を介して電圧が印加され、スタータ３のプランジャが移動し、スタータ３のスタータギヤが、エンジン２のクランクシャフトに保持されたフライホイールと噛合する。そして、スタータ３に設けられたリレーがオン状態になり、エンジン２がクランキングされ、エンジン２がクランキングされながらエンジン２の点火プラグがスパークされることによって、エンジン２が始動する。
【００１４】
オルタネータ４は、ロータ、ステータおよびＩＣレギュレータを備えており、ロータは、エンジン２のクランクシャフトの回転に伴って回転し、ロータに設けられたロータコイルが回転し、回転するロータコイルにＩＣレギュレータから励磁電流が供給されることにより、ステータに設けられたステータコイルに電磁誘導による３相交流電流が流れる。そして、この３相交流電流は、整流器で直流電圧に整流され、オルタネータ４から直流電力が発電電力として出力され、この発電電力が電源ライン６を介してバッテリ５に供給されてバッテリ５が充電される。
【００１５】
このとき、オルタネータ４のＩＣレギュレータは、ロータコイルに供給される励磁電流のデューティ比を制御するようになっており、フィールド電流のデューティ比が大きいほどオルタネータ４の発電量が増加し、逆に小さいほどオルタネータ４の発電量が減少する。また、オルタネータ４は、減速時におけるエンジンの回転により回生による発電を行ってバッテリ５に充電し、エンジンによる発電を抑制して燃料消費を低減する減速回生機能を有する。
【００１６】
さらに、アイドリングストップ車には、ＣＰＵおよびメモリなどを含むマイクロコンピュータ構成の複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が設けられ、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信による双方向通信が行われるようになっている。そして、これら複数のＥＣＵの中には、図１に示すＥＣＵ８が含まれており、このＥＣＵ８には、アクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力するアクセルペダルセンサ、エンジン２のクランクシャフトの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するエンジン回転数センサ、エンジン２の電子スロットルバルブの開度（スロットル開度）に応じた検出信号を出力するスロットル開度センサ、バッテリ５の端子電圧を検出する電圧センサ、バッテリ５の電流を検出する電流センサ、バッテリ５の周囲温度測定する温度センサなどの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ８にもバッテリ５により給電される。なお、ＥＣＵ８は、電流センサによって検知されるバッテリ５のバッテリ電流の積算値に基づきバッテリ充電量を算出して推定する機能を有し、係る機能が本発明における「充電量推定手段」に相当する。
【００１７】
そして、ＥＣＵ８は、各種センサの検出信号から取得した情報やその他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づき、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２の電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。また、ＥＣＵ８は、バッテリ電圧の目標値である目標電圧を設定して、目標電圧とバッテリ電圧との差に基づく電圧調整信号を生成し、その電圧調整信号をオルタネータ４のＩＣレギュレータに出力し、電圧調整信号がＩＣレギュレータに入力されると、ＩＣレギュレータにより、その電圧調整信号に基づきオルタネータ４の励磁電流のデューティ比が制御される。このようなＥＣＵ８によるオルタネータ４の制御機能が、本発明における「発電制御手段」に相当する。
【００１８】
また、ＥＣＵ８は、走行中に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジン２を自動停止し、エンジン２の自動停止中に所定のエンジン再始動条件が成立すると、スタータ３によりエンジン２を再始動するアイドリングストップ制御機能を備えている。なお、上記したエンジン２の制御およびアイドリングストップ制御をＥＣＵ８のみで司るものに限らず、異なるＥＣＵにより司る構成であってもよい。
【００１９】
ところで、アイドリングストップ車のアイドリングストップ制御動作について説明すると、ドライバが乗車してイグニッション（ＩＧ）スイッチ（図示せず）をオン操作しエンジンスタートを指令することにより、ＩＧスイッチの信号がＥＣＵ８に入力され、この入力に基づいてＥＣＵ８によりスタータ３のリレーが瞬時通電されてオンし、バッテリ５からスタータ３に給電されてスタータ３が始動され、停止状態のエンジン２が始動される（初回始動）。エンジン２が始動してオルタネータ４の発電電力でバッテリ５が一旦満充電状態に充電されると、その後は、ＩＧスイッチのオフ操作でエンジン２が停止するまで、ＥＣＵ８によりアイドリングストップ制御が実行される。
【００２０】
そして、アイドリングストップ制御中のＥＣＵ８により、例えば交通信号の赤信号にしたがってドライバがブレーキペダルを踏込み、マスタシリンダ圧が所定の踏込圧以上になっていることが検出されると、ＥＣＵ８により、各種センサからの信号に基づいてアイドリングストップ制御の所定の停止条件（例えば、ストップランプが点灯していて所定車速以下である等の条件）の成立が確認されたときに、走行が完全に停止しなくても所定車速以下に低下したタイミングでエンジン２への燃料スロットルが絞られたりしてエンジン２が自動停止される。
【００２１】
一方、交通信号が青信号に変わる等してドライバがブレーキペダルから足を離し、マスタシリンダ圧が所定の開放圧に低下したことがＥＣＵ８により検出されると、ＥＣＵ８により、アイドリングストップ車１がアイドリングストップ制御の所定の再始動条件（例えば、ストップランプが消灯していてドアが閉じている等の条件）の成立が確認されると、ＥＣＵ８からの再始動指令に基づきスタータ３のリレーが瞬時通電されてオンし、バッテリ５からスタータ３に給電されてスタータ３が始動され、停止状態のエンジン２が自動的に再始動される。以降、減速中の所定の停止条件の成立に基づくエンジン２の自動停止と、所定の再始動条件の成立に基づくエンジン２の自動的な再始動とが交互に行なわれる。
【００２２】
ところで、満充電時のバッテリ充電容量に対するそのときのバッテリの充電残量の比率であるＳＯＣ（本発明の「バッテリ充電量」に相当）は、バッテリ電流の積算値に基づいて算出可能であり、通常、実際のＳＯＣが１００％を超える性能を有するように、バッテリメーカによりバッテリ５が設計、製造されるので、バッテリ５が劣化のない新品の場合にはバッテリ５の実性能としてＳＯＣが同図中の１点鎖線に示すように１００％を超えている。そのため、図２中の実線に示すように、バッテリ５が新品ではなく劣化がある場合に推定ＳＯＣが１００％の状態から例えば９８％に低下する程度の放電があっても、劣化のないバッテリ５の実際のＳＯＣは１００％を下回らず、劣化のないにバッテリ５が過充電されたり、バッテリ５のＳＯＣが充放電制御を禁止するレベルまで低下していないにも拘らず、推定ＳＯＣが充放電制御を禁止するレベルまで低下したと誤判定されたり、充放電制御を禁止するレベルよりもさらに低いアイドルストップ禁止レベルまでバッテリ５のＳＯＣが低下していないにも拘らず、アイドルストップ禁止レベルまで推定ＳＯＣが低下していると誤判定されてアイドルストップが禁止され、燃費の低下を招いたりするなどの不都合が生じる。
【００２３】
そこで、このような不都合を防止するために、ＥＣＵ８により以下のような制御が行われる。すなわち、ＥＣＵ８により、電流センサによって検知されるバッテリ５のバッテリ電流の積算値に基づいてバッテリ充電量（ＳＯＣ）が推定され、イグニッションスイッチのオン時におけるバッテリ５の端子電圧の最小値が所定のしきい値以下であるかどうかに基づき、バッテリ５の劣化の有無が検出され、バッテリ５の劣化がないとの検出がなされたときに、バッテリ５の劣化がなくオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあるかどうかが判定され、劣化していないバッテリ５がオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、バッテリ充電残量である推定ＳＯＣが予め設定された所定の補正値だけ高い値に補正される。ここで、ＥＣＵ８によるバッテリ５の劣化の有無の検出処理が、本発明における「バッテリ劣化検出手段」に相当し、ＥＣＵ８による推定ＳＯＣの補正処理が、本発明における「補正手段」に相当する。
【００２４】
バッテリ５の劣化の有無の検出は、次の手順により行われる。イグニッションスイッチをオンしたときのバッテリ５の端子電圧は、例えば図３に示すように急激に低下し、その後バッテリ５の端子電圧は上昇し、エンジンのクランキング状態を経てエンジン始動状態に移行するに連れて所定電圧まで上昇するため、イグニッションスイッチオン直後の突入時最低電圧Ｖ１およびクランキング時の最低電圧Ｖ２の両方が、予め設定されたしきい値Ｖ１ｔ，Ｖ２ｔをそれぞれ下回るかどうかにより、バッテリの５の劣化の有無が判定される。そして、バッテリ５の突入時最低電圧Ｖ１およびクランキング時の最低電圧Ｖ２の両方がそれぞれのしきい値Ｖ１ｔ，Ｖ２ｔを下回らない状態（Ｖ１＞Ｖ１ｔ，Ｖ２＞Ｖ２ｔ）が例えば連続して５回続くと、ＥＣＵ８により、バッテリ５の劣化なしが検出される。
【００２５】
バッテリ５の劣化がなくオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあるかどうかは、ＥＣＵ８により、以下の条件が成立するかどうかによって判定される。
【００２６】
（１）減速回生状態であること
ＥＣＵ８により、アクセルペダルの踏む込みがないオフ状態で、かつ、ロックアップクラッチがオン状態であれば、減速回生状態であると判断される。
【００２７】
（２）バッテリ液温が１５℃より高いこと
ＥＣＵ８により、温度センサによるバッテリ５の周囲温度から推定されるバッテリ液温が、バッテリ本来の性能を維持可能な１５℃より高いかどうか判断される。
【００２８】
（３）オルタネータ４の仕事量（ＦＤＵＴＹ）が５０％未満であること
図４（ａ）に示すように、車速ｖが低下して減速回生が開始されたときに、オルタネータ４がバッテリ５を充電する際の目標電圧が、同図（ｂ）に示すように例えば１４．５Ｖから１６Ｖに立ち上がるとすると、同図（ｃ）に示すように、オルタネータ４のＦＤＵＴＹが上昇を開始し、バッテリ５に回生による充電電流が流れて、同図（ｄ）に示すようにバッテリ５の端子電圧が徐々に上昇する。このとき、バッテリ５が劣化している場合には、オルタネータ４のＦＤＵＴＹは１００％まで上昇するが、バッテリ５が劣化していない場合にはオルタネータ４はバッテリ５の充電を行う必要がないので、オルタネータ４のＦＤＵＴＹは例えば５０％に到達するまでに、バッテリ５の端子電圧が目標電圧である１６Ｖに達することから、オルタネータ４からＥＣＵ８にＬＩＮ通信によって送信されるＦＤＵＴＹの情報に基づき、ＥＣＵ８により、減速回生時のバッテリ５の端子電圧が目標電圧に達するときのオルタネータ４のＦＤＵＴＹが５０％未満であるかどうか判断される。
【００２９】
（４）推定ＳＯＣが９２％未満であること
バッテリ電流の積算値から算出されるバッテリ５の推定ＳＯＣが、バッテリ５の充放電制御を禁止すべきレベルとして予め設定された例えば９２％未満であるかどうか判断される。
【００３０】
そして、ＥＣＵ８により、上記した（１）〜（４）の条件すべてが成立、つまり減速回生状態であって、バッテリ液温が１５℃より高く、オルタネータ４の仕事量（ＦＤＵＴＹ）が５０％未満であって、そのときのバッテリ５の推定ＳＯＣが９２％未満であるときには、バッテリ５が新品で劣化のないものであって充電され過ぎる状態にあると判定され、ＥＣＵ８により、劣化していないバッテリ５がオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、上記した（４）の条件判断の基準とされた推定ＳＯＣが、予め実験的に求められた補正量δ（３％など）だけ加算されるように補正され、９２％の推定ＳＯＣが例えば９５％に補正される。
【００３１】
このような、ＥＣＵ８の制御動作について、図５のフローチャートを参照して説明すると、ＥＣＵ８により２７、イグニッションスイッチオン直後の突入時最低電圧Ｖ１およびクランキング時の最低電圧Ｖ２の両方が、予め設定されたしきい値をそれぞれ下回るかどうかに基づき、バッテリ５の劣化がないか否かの判定がなされ（ステップＳ１）、バッテリ５の劣化があってこの判定結果がＮＯであれば動作は終了し、判定結果がＹＥＳつまりバッテリ５の劣化がない場合には、上記した（１）〜（４）の条件すべてが成立するかどうかに基づき、バッテリ５が新品で劣化のないものであって充電され過ぎる状態にある否かの判定がなされ（ステップＳ２）、この判定結果がＮＯであれば動作は終了し、判定結果がＹＥＳであれば、バッテリ電流の積算値に基づき算出される推定ＳＯＣに所定の補正量δが加算補正される。
【００３２】
したがって、上記した実施形態によれば、ＥＣＵ８により、バッテリ５の劣化がないとの検出がなされ、劣化していないバッテリ５がオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあると判定されたときに、バッテリ充電量の推定値が所定値だけ高い値に補正されるため、従来のように、バッテリ５を充電する必要がないにもかかわらずバッテリ５が過充電されたり、バッテリ充電量が充放電制御を禁止する値まで低下したと誤判定されて、バッテリ５の充放電制御を禁止しなくてもよい値であるにもかかわらず、バッテリ５の充放電制御が禁止されたり、充放電制御を禁止するレベルよりもさらに低いアイドルストップ禁止レベルまでバッテリ５のＳＯＣが低下していないにも拘らず、アイドルストップ禁止レベルまで推定ＳＯＣが低下していると誤判定されてアイドルストップが禁止されたりすることを防止でき、実際のバッテリ充電量に応じたバッテリ５の充放電制御を行うことができる。
【００３３】
また、上記したように、減速回生状態であって、バッテリ液温が１５℃より高く、オルタネータ４の仕事量（ＦＤＵＴＹ）が５０％未満であって、そのときのバッテリ５の推定ＳＯＣが９２％未満であるときに、バッテリ５が充電し過ぎる状態にあるかと判定するため、特に減速回生の状態ではオルタネータ４が仕事をしているかどうか、つまりオルタネータ４のＦＤＵＴＹが例えば５０％未満であるかどうか見極め易く、バッテリ５が充電し過ぎる状態かどうかを容易かつ確実に判定することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
【００３５】
例えば、上記した実施形態では、バッテリ５の充放電制御を禁止すべきレベルを、推定ＳＯＣが９２％を下回ったときをしたが、９２％に限られるものではない。さらに、推定ＳＯＣの補正量δとして３％を例示したが、３％に限定されるものではなく、補正量は、予め実験的に求められた最適な数値にすればよい。
【００３６】
また、バッテリ５の劣化がなくオルタネータ４により充電され過ぎる状態にあるかどうかを判定する条件として、オルタネータ４の仕事量（ＦＤＵＴＹ）が５０％未満であることを例示したが、５０％は例示であって必ずしも５０%未満であることに限定されるものではない。
【００３７】
また、上記した実施形態では、アイドリングストップ車１に本発明を適用した場合について説明したが、アイドリングストップ車伊賀に車両にも本発明を適用することができる。
【００３８】
そして、本発明は、複数の車載用電気負荷に給電するバッテリと、エンジンの回転により発電してバッテリを充電するオルタネータと、オルタネータの発電制御を行う発電制御手段とを備える車両制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    車両制御装置
２    エンジン
４    …オルタネータ
５    …バッテリ
８    …ＥＣＵ（発電制御手段、充電量推定手段、バッテリ劣化検出手段、補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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