(57)【要約】【課題】エンジン始動中におけるアイドリング期間が少ない場合にも、発電手段の電力供給レベルを調節することができるバッテリ管理装置を提供する。【解決手段】このバッテリ管理装置では、カーナビゲーション装置３で現在位置から目的地に至るまでの走行予測距離を演算し、その走行予測距離が所定の基準距離未満になった時点で、バッテリ５に対する充電を開始して、そのバッテリ５の充電残量を走行中にできるだけ確保するようになっており、その充電時のオルタネータ２の電力供給レベルを、トランスミッションコントローラ１の自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより調節するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの状態を管理するバッテリ管理装置であって、
エンジンの動力に基づいて発電し、前記バッテリに対する電力供給を行う発電手段と、
トランスミッションコントローラが行う自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、前記発電手段の前記電力供給の供給レベルを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ管理装置において、
前記制御手段は、
前記自動変速動作によるシフトアップを抑制又はシフトダウンを促進させることにより、前記発電手段の前記電力供給の前記供給レベルを増大させることを特徴とするバッテリ管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリ管理装置において、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記電圧検出手段により検出された前記出力電圧が所定の基準レベル以下になっている場合には、前記発電手段による前記電力供給の前記供給レベルを増大させることを特徴とするバッテリ管理装置。
【請求項４】
車両に搭載されたバッテリの状態を管理するバッテリ管理方法であって、
トランスミッションコントローラが行う自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、エンジンの動力に基づいて発電する発電手段の電力供給の供給レベルを制御することを特徴とするバッテリ管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリの状態を管理するバッテリ管理装置及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリの状態管理の一つとして、オルタネータ（発電手段）の電力供給レベルの調節が行われている。この点に関し、従来のバッテリ管理装置では、エンジンのアイドリングレベルを調節することにより、オルタネータの電力供給レベルを調節している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、アイドリングレベルを調節してオルタネータの電力供給レベルを調節する構成では、信号待ち等の一時停止中の期間（アイドリング期間）しかオルタネータの電力供給レベルの調節ができず、走行中の電力供給レベルの調節ができない。このため、アイドリング期間が少ない場合には、オルタネータの電力供給レベルの調節を十分に行うことができない。
【０００４】
そこで、本発明は、エンジン始動中におけるアイドリング期間が少ない場合にも、発電手段の電力供給レベルを調節することができるバッテリ管理装置及び管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、車両に搭載されたバッテリの状態を管理するバッテリ管理装置であって、エンジンの動力に基づいて発電し、前記バッテリに対する電力供給を行う発電手段と、トランスミッションコントローラが行う自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、前記発電手段の前記電力供給の供給レベルを制御する制御手段とを備える。
【０００６】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るバッテリ管理装置において、前記制御手段は、前記自動変速動作によるシフトアップを抑制又はシフトダウンを促進させることにより、前記発電手段の前記電力供給の前記供給レベルを増大させる。
【０００７】
また、請求項３の発明では、請求項２の発明に係るバッテリ管理装置において、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段により検出された前記出力電圧が所定の基準レベル以下になっている場合には、前記発電手段による前記電力供給の前記供給レベルを増大させる。
【０００８】
また、請求項４の発明では、車両に搭載されたバッテリの状態を管理するバッテリ管理方法であって、トランスミッションコントローラが行う自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、エンジンの動力に基づいて発電する発電手段の電力供給の供給レベルを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１ないし４に記載の発明によれば、自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させると、結果として走行中のエンジン回転数が変化され、これによって発電手段の電力供給レベルを調節できるようになっているため、走行中の発電手段の発電供給レベルを調節することができる。その結果、エンジン始動中におけるアイドリング期間が少ない場合にも、発電手段の電力供給レベルを調節することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、充電残量の消耗によりバッテリの出力電圧が所定レベル以下になっている場合には、発電手段による電力供給レベルが増大されるため、バッテリの充電残量が低下しているときにも、バッテリの充電残量を短時間で回復させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ管理装置を示すブロック図である。このバッテリ管理装置では、図１に示すように、自動車において、トランスミッションコントローラ１が行う自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、オルタネータ（発電手段）２の電力供給の供給レベルを制御するようになっている。また、このバッテリ管理装置では、走行予測距離を推測するためのカーナビゲーション装置（走行予測距離推測手段）３で現在位置から目的地に至るまでの走行予測距離を演算し、その走行予測距離が所定の基準距離未満になった時点で、バッテリ５に対する充電を開始して、そのバッテリ５の充電残量を走行中にできるだけ確保するようになっており、その充電時のオルタネータ２の電力供給レベルを、自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより調節するようになっている。
【００１２】
具体的に、このバッテリ管理装置は、車両に搭載されたバッテリ５の状態を管理するものであって、エンジンの始動及び停止を検出するエンジン状態検出手段としてのイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」という）７と、バッテリ５の状態として当該バッテリ５の出力電圧を検出する電圧センサ（バッテリ状態検出手段）９と、バッテリ５の充電電圧を調整制御するオルタネータ２と、エンジンを制御するエンジン制御部１１と、カーナビゲーション装置３等からの情報に基づいてエンジン制御部１１及びトランスミッションコントローラ１を制御する中央制御部１３とを備えている。このうち、エンジン制御部１１及び中央制御部１３が本発明に係る制御手段に相当している。
【００１３】
カーナビゲーション装置１は、自動車の例えばインストルメント・パネルの一部に設置され、図１に示すように、操作者により入力操作により自動車の走行に係る目的地を入力する入力装置２１と、この入力装置２１にて操作入力された自動車の目的地を記憶する目的地記憶部２３と、自動車の現在位置を検出する現在位置検出部２５と、現在位置検出部２５で検出された現在位置から目的地記憶部２３に記憶された目的地に至るまでの推奨経路を探索する推奨経路探索部２７と、推奨経路探索部２７で探索された推奨経路の経路距離を演算して走行予測距離を演算する走行予測距離演算部２９とを備える。
【００１４】
入力装置２１は、押し操作釦、十字キーまたはジョイスティック等の既存の操作入力部品が用いられ、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）装置等に予め格納された地図情報を液晶表示パネル等の所定の表示装置（図示省略）に表示させながら、その地図情報における目的地を操作者の手操作によって入力できるようになっている。
【００１５】
目的地記憶部２３は、フラッシュＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性記憶装置等が使用され、入力装置２１で入力された目的地を記憶する。
【００１６】
現在位置検出部２５は、図示しない車速センサからの車速パルス及び地磁気センサからの地磁気による方角により地図を自律航法制御によりトレースするとともに、ＧＰＳ衛星から伝送されるＧＰＳ信号をアンテナを通じて受信し、このＧＰＳ信号に含まれた情報をと、光ディスク装置等に予め格納された地図情報とを利用して、地図上での自動車位置の確認を行い、自律航法制御でのトレースにおいて位置ずれが発生したときに位置補正（マップマッチング）を行いながら、自動車の現在位置を検出するようになっている。
【００１７】
推奨経路探索部２７は、現在位置検出部２５で検出された現在位置から目的地記憶部２３に記憶された目的地に至るまでに存在する道路網を光ディスク装置等に予め格納された地図情報から摘出し、最短時間基準、最短距離基準または最低料金基準等の条件下で推奨経路を検索するものである。ここで、光ディスク装置内に格納された地図情報では、例えば、車道幅が３．０ｍ（１車線）以上の道路を勘案して、固有の番号をもつ結節点（ノード）と結節点間の道路区間（リンク）の組合わせにより各道路を識別するようになっており、推奨経路探索部２７では、この光ディスク装置内の道路に関するデータを利用して推奨経路を検索するようになっている。
【００１８】
走行予測距離演算部２９は、推奨経路探索部２７で探索された推奨経路における各ノード同士のリンクの距離を総合計演算することで、自動車の走行予測距離を演算する。
【００１９】
電圧センサ９は、バッテリ５の出力電圧を検出してエンジン制御部１１に与える。
【００２０】
オルタネータ２は、発電機３１と、レギュレータ３３と、制御部３５とを備えて構成されている。発電機３１は、ステータコイル３１ａと、ロータコイル３１ｂとを備えている。レギュレータ３３は、発電機３１によって発電された発電電流を整流するとともに、その電圧レベルを調整して出力する。その出力された電流は、バッテリ５に供給されて充電されるとともに、各種負荷にも供給される。制御部３５は、エンジン制御部１１から与えられる制御信号に基づいて、オルタネータ２の制御を行う。
【００２１】
中央制御部１３は、ＩＧスイッチ７がオンになった後、カーナビゲーション装置１から与えられた走行予測距離が、例えば１km等の所定の基準距離未満であるか否かを比較判断し、走行予測距離が基準距離未満になった時点で、オルタネータ２の制御をしてバッテリ５に対する充電を開始して、そのバッテリ５の容量を走行中にできるだけ確保するように、エンジン制御部１１に指令を与える。
【００２２】
エンジン制御部１１は、図示しないエンジンの制御を行いつつ、さらにバッテリ５の状態管理等も行うようになっている。すなわち、エンジン制御部１１は、エンジンが始動されているときに、オルタネータ２を制御して発電を行わせ、バッテリ５の充電等を行うようになっている。バッテリ５の充電のタイミングとしては、駐車中の消耗により低下したバッテリ５の充電残量を補うためにエンジン始動時に行う充電動作の他、走行中にバッテリ５の充電残量が低下した場合の充電動作が挙げられるが、実施形態に係る発明は特に、カーナビゲーション装置１から与えられた走行予測距離が所定の基準距離未満になった旨を中央制御部１３が判断した時点で、バッテリ５に対する充電を開始して、そのバッテリ５の容量を走行中にできるだけ確保する。
【００２３】
より具体的には、エンジン制御部１１は、その充電動作の際のオルタネータ２の電力供給レベルを２段階（通常充電レベル／急速充電レベル）に変化させるようになっている。すなわち、後述のように、カーナビゲーション装置１から与えられた走行予測距離が所定の基準距離未満になった旨を中央制御部１３が判断した場合に、電圧センサ９を介して検出されたバッテリ５の出力電圧に応じて電力供給レベルが通常充電レベル又は急速充電レベルに決定されて充電が行われるようになっている。
【００２４】
ここで、オルタネータ２の電力供給レベルの調整は、トランスミッションコントローラ１の自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることによって行われる。例えば、自動変速動作によるシフトアップのタイミングを遅らせる（抑制する）と、通常の変速制御に比してエンジンの回転数が結果的に上がりオルタネータ２の発電量が増大する。また、自動変速動作によるシフトダウンのタイミングを早めた（促進させた）場合にも、通常の変速制御に比してエンジンの回転数が結果的に上がりオルタネータ２の発電量が増大する。
【００２５】
なお、上記のようにして開始されたバッテリ５の充電動作は、電圧センサ７によって検出されるバッテリ５の出力電圧が所定値（例えば、１４Ｖ）に到達（満充電状態）すると終了される。
【００２６】
図２中の実線Ｇ１，Ｇ２は、本実施形態に係るバッテリ管理装置が適用されたバッテリ５の出力電圧の推移を示す図である。なお、図２中においては、中央制御部１３で走行予測距離の判断による制御を行わない比較例が点線Ｇ３により示されている。また、図２中の時刻Ｔ１は中央制御部１３により走行予測距離が基準距離未満になったと判断された時刻に対応しており、時刻Ｔ２は本実施形態に係る充電動作によりバッテリ７の充電が完了した時刻に対応しており、時刻Ｔ３はＩＧスイッチ７がオフ（エンジンが停止）された時刻に対応しており、時刻Ｔ４は自動車が所定の期間放置された時刻に対応している。なお、時刻Ｔ２で実線Ｇ１，Ｇ２に対応した充電動作によりバッテリ７が共に満充電になっているのは偶然であり、一般には充電終了時刻は異なったものになる。
【００２７】
走行中、時刻Ｔ１で、カーナビゲーション装置１から与えられた走行予測距離が基準距離未満になった旨を中央制御部１３が判断すると、中央制御部１３は、エンジン制御部１１に対してバッテリ５の充電動作を開始するように指令する。そうすると、エンジン制御部１１は、電圧センサ９を介してバッテリ５の出力電圧を検出し、その出力電圧が所定の基準レベルを上回っている場合には、オルタネータ４の電力供給レベルを通常充電レベルに設定し、バッテリ７の充電（通常充電）を行うようになっている（図２の実線Ｇ１が対応）一方、その出力電圧が所定の基準レベル以下になっている場合には、オルタネータ４の電力供給レベルを急速充電レベルに設定し、バッテリ７の充電（急速充電）を行うようになっている（図２の実線Ｇ２が対応）。この電力供給レベルの調節は、上述のように、トランスミッションコントローラ１の自動変速動作によるシフトアップのタイミングを２段階で調節して行うようになっている。
【００２８】
ここで、充電レベル決定の基準となる出力電圧に対して設定された前記基準レベルは、通常充電によって得られる単位時間当たりのバッテリ５の充電残量の増加分と、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに見込まれる走行時間との関係によって決定される。すなわち、バッテリ７の充電残量（出力電圧）が、時刻Ｔ１になった時点で通常充電を開始しても時刻Ｔ２までにバッテリ５を満充電とすることができないレベルにまで低下している場合には、急速充電が行われるようになっている。
【００２９】
そして、エンジン制御部１１は、電圧センサ７での出力電圧の検出結果に基づいて、時刻Ｔ２でバッテリ５の出力電圧が所定値（例えば、１４Ｖ）に達したこと（満充電）を検出すると、充電動作を一時的に停止する。ただし、この充電動作の一時的な停止により、バッテリ５の出力電圧が低下し始めた場合は、走行予測距離が既に基準距離未満になっていることから、再びバッテリ５に対する充電が行われる。このように、バッテリ５が満充電となった時刻Ｔ２からエンジンが停止する時刻Ｔ３まで間は、バッテリ５の充電動作と満充電による充電動作の停止とが交互に繰り返される。その結果、エンジンが時刻Ｔ３で停止される以前にバッテリ５がほぼ満充電に迅速に設定され、かかる状態が時刻Ｔ３のエンジン停止時点まで保持されることになる。
【００３０】
そして、時刻Ｔ３でエンジンが停止されると、バッテリ５に対する充電が停止され、その後、自動車内に流れる暗電流等によりバッテリ５の放電が行われる。このため、時刻Ｔ３以後は、バッテリ５の出力電圧が徐々に低下する。
【００３１】
ここで、中央制御部１３で走行予測距離の判断による制御を行わない比較例（図２の点線Ｇ３）を考えると、この場合は、時刻Ｔ１になっても、バッテリ５の充電が行われないため、バッテリ５の出力電圧は、エンジンが停止される時刻Ｔ３までそのままの電圧レベル（例えば、１２Ｖ）に維持される可能性が高い。したがって、時刻Ｔ３でエンジンが停止されてバッテリ５に対する充電が停止されると、バッテリ５の出力電圧は１２Ｖの状態から低下し始めて、時刻Ｔ４になると、このバッテリ５の出力電圧がほぼ８Ｖ程度にまで低下してしまう。かかる８Ｖは、次にエンジンを始動するのに必要な最低限の電圧であるため、時刻Ｔ４以降にも引き続きエンジンを始動せずに自動車を放置した場合、さらにバッテリ５の出力電圧が低下してしまい、次にエンジンを始動しようとしても、電圧不足でエンジン始動を行うことができなくなってしまう。
【００３２】
これに対して、この実施形態では、現在地から目的地までの走行予測距離をカーナビゲーション装置１により検出し、その走行予測距離が所定の基準距離未満になった時点Ｔ１で、バッテリ５の出力電圧に応じた電力供給レベルでオルタネータ２による発電が行われて、バッテリ５に対する通常充電又は急速充電が行われるようになっているため、エンジンの停止時（時刻Ｔ３）までにバッテリ５を確実に満充電の状態にすることができ、その後に暗電流等によりバッテリ５の出力電圧が徐々に低下しても、少なくとも時刻Ｔ４の時点でバッテリ５の出力電圧がエンジン始動に必要な電圧より低下する事態を防止できる。
【００３３】
また、自動変速動作によるシフトチェンジのタイミングを変化させることにより、オルタネータ２の電力供給レベルを段階的に調節するようになっているため、走行中のオルタネータ２の発電供給レベルを調節することができる。その結果、エンジン始動中におけるアイドリング期間が少ない場合（例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までにアイドリング期間がまったくない場合）にも、オルタネータ２の電力供給レベルを調節して、バッテリ５の充電を確実に行うことができる。
【００３４】
また、走行予測距離が所定の基準距離未満になった時点Ｔ１で、バッテリ７の出力電圧が所定の基準レベル以下になっている場合には、バッテリ５の急速充電が行われるため、バッテリ７の充電残量の低下度合いが大きい場合にも、エンジンが停止される時刻Ｔ３までにバッテリ５を確実に満充電にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリ管理装置のブロック図である。
【図２】図１のバッテリ管理装置が適用されたバッテリの出力電圧の推移を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  トランスミッションコントローラ
２  オルタネータ
３  カーナビゲーション装置
５  バッテリ
７  ＩＧスイッチ
９  電圧センサ
１１  エンジン制御部
１３  中央制御部
【図１】
2005348576.tif 000003
【図２】
2005348576.tif 000004