(57)【要約】本発明は、各種センサ（６０６、６０９および６１１）によりモニタされるバッテリ条件および自動車の動作条件に依存してオンまたはオフにオルタネータを変えることによりオルタネータ（６０５）を制御するための方法および装置を与える。制御ユニット（６０８）により制御される自動車バッテリ（６１０）に、充電状態（ＳＯＣ）に基づき充電および放電を許容することにより、オルタネータ（６０５）により負わされた負荷は自動車の効率が最適化されるように減少されることができる。ＳＯＣ限界を設定することにより、オルタネータ（６０５）は、バッテリのＳＯＣがＳＯＣ限界内にあるか否かに依存して、オルタネータ制御ユニット（６０４）を使用してオン又はオフに変えられることができる。加えて、電力負荷限界は、オルタネータ（６０５）が電力負荷条件に依存してオンまたはオフに変えられることができるようにプリセットされることができる。オルタネータ（６０５）は、同様に他の条件に基づき、オルタネータ制御ユニット（６０４）を使用してオンまたはオフに変えられることができる。アイドリング速度、巡航速度、加速および減速条件がまたプリセットされることができる。オルタネータ（６０５）はプリセット限界が超えられるか否かに基づきオンまたはオフに変えられることができる。オルタネータは必要とされる時に唯一オンに変えられることができるから、不必要な変更は排除されそして自動車（６１０）のバッテリは最適効率で動作する。結果として、自動車のバッテリ・オペレーションおよび燃料効率はが最適化される。
2004500512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルタネータおよびバッテリを有する自動車におけるバッテリ特性を最適化するための方法であって、
バッテリの充電状態をモニターするステップと、
充電状態をリミットに設定するステップと、
充電状態が充電状態のリミットを越える場合にオルタネータをオフにするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
バッテリのパワー・ローディングをモニターするステップと、
パワー・ローディングをリミットに設定するステップと、
パワー・ローディングがパワーローディングのリミットを越える場合に、オルタネータをオンにするステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
自動車の減速度をモニターするステップと、
減速度をリミットに設定するステップと、
減速度が減速度のリミットを越える場合に、オルタネータをオンにするステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
自動車のスピードがクルーズ・スピードを越える場合に、充電状態のリミットをクルーズのリミットに設定するステップと、
自動車のスピードがクルーズ・スピードを越えない場合に、充電状態のリミットを標準リミットに設定するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
自動車のスピードが予め設定されたタイムリミットに対するクルーズ・スピードを超える場合に、充電状態をクルーズ・リミットに設定するステップと、
自動車のスピードが予め設定されたタイムリミットに対するクルーズスピードを越えない場合に、充電状態のリミットを標準リミットに設定するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
オルタネータ及びバッテリを有する自動車におけるバッテリ特性を最適化する方法であって、
バッテリの充電状態が最少充電状態より低い場合に、オルタネータをオンするステップと、
バッテリのパワー・ローディングが最大パワー・ロードを越える場合にオルタネータをオンにするステップと、
自動車の減速度が予め設定されたリミットを越える場合に、オルタネータをオンにするステップと、
を含む、方法。
【請求項７】
充電状態が最大充電状態を越える場合に、オルタネータをオフにするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
自動車の加速度が予め設定されたリミットを越える場合に、オルタネータをオフにするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
自動車のスピードがクルーズ・スピードを越える場合に最少充電状態をクルーズ・リミットに設定するステップと、
自動車のスピードがクルーズ・スピードを超えない場合に、最少充電状態を標準リミットに設定するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
自動車のスピードが予め設定されたタイム・リミットに対するクルーズスピードを超えない場合に、最少充電状態をクルーズ・リミットに設定するステップと、
スピードが予め設定されたタイム・リミットを越えない場合に、最少充電状態を標準リミットに設定するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
自動車のスピードがアイドル・スピードより遅い場合に、９０秒リミットに対応する最少充電状態に設定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップは、複数の制御フラッグを使用して実現され、状態に対応する制御フラッグは充電状態、パワー・ローディング及び減速度を表すことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
オルタネータ及びバッテリを有する自動車におけるバッテリの特性を最適化するための装置であって、
バッテリの状態、バッテリに結合されている充電センサーの状態をモニターするための充電状態センサーと、
オルタネータに接続され、オルタネータをオン／オフにするためのオルタネータ制御と、
充電状態をリミットに設定するための設定制御と、
充電状態が充電状態のリミットを越える場合にオフにされるオルタネータと、を含む、装置。
【請求項１４】
既存の自動車燃料噴出器に結合された、自動車の減速度をモニターするためのセンサーと、
減速度のリミットを設定するための設定制御と、
減速度が減速度リミットを越える場合にオンにされるオルタネータと、
をさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
パワー・ローディングをモニターするためのセンサーと、　パワー・ローディングをリミットに設定するための設定制御と、
パワー・ローディングがパワー・ローディングのリミットを越える場合にオンにされるオルタネータと、
をさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
クルーズ・スピードに対する自動車のスピードをモニターするためのセンサーと、
クルーズ・リミットを設定するための設定制御と、
をさらに含み、スピードが予め設定された時間リミットに対するクルーズスピードを超える場合に充電状態のリミットがクルーズ・リミットに設定されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
自動車の加速度をモニターするためのセンサーをさらに含み、加速度が予め設定されたリミットを越える場合にオルタネータがオフにされることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
アイドル・スピードに対する自動車のスピードをモニターするためのセンサーと、
９０秒リミットを設定するための設定制御と、
をさらに含み、スピードがアイドルスピードより低い場合に充電状態のリミットが９０秒リミットに対応することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は自動車バッテリ用の制御システムの分野に関する。特に、本発明はオルタネータのオペレーションを制御して自動車における燃料効率を増加することに関する。
発明の背景
自動車バッテリは車両の始動、照明動作及び点火機能を与える。一般に、自動車バッテリは始動期間の数秒間に数百アンペアを出力する。それからそのバッテリは、一般にオルタネータ、整流器、調整器、および電流兼電圧制御器により構成される車両の充電システムにより再充電される。
【０００２】
オルタネータは、自動車バッテリを充電するための重要な機器である。オルタネータの設計は、バッテリの充電効率とメンテナンス要求に影響する。通常のオルタネータ及び調整器は、自動車のバッテリと結合して動作する時に消費燃料について不必要に浪費する。さらに、従来の自動車バッテリ制御システムは、自動車におけるバッテリ・オペレーションおよび効率上有する影響を考慮していない。
【０００３】
さらに効率よく動作するために自動車バッテリに一般的要請が存在する。自動車バッテリの充電効率を最適化し且つ自動車の燃料効率が最適化されるように構成されるオルタネータ制御システムに対する要求がある。
発明の要約
本発明は、バッテリ条件および自動車の動作条件に依存してオン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）を変えることによりオルタネータを制御するための方法および装置を提供する。充電の状態（ＳＯＣ）に基づき自動車バッテリに充放電することを許容することにより、オルタネータにより負わされた負荷が、自動車の燃料効率が最適化されるように減少される。ＳＯＣ限界を設定することにり、オルタネータはバッテリのＳＯＣがＳＯＣ限界内にあるか否かに依存してオンまたはオフに変えられることができる。オルタネータは必要とされる時に唯一オンに変えられるから、不必要な変更は排除されそして自動車バッテリは最適効率で動作する。
【０００４】
加えて、電力負荷限界は、オルタネータが電力負荷条件に依存してオン又はオフに変えられ得るようにプリセットされることができる。オルタネータは、同様に他の条件に基づいてオン又はオフに変えられ得る。アイドリング速度、巡航速度、加速および減速条件上の限界がまたプリセットされることができる。オルタネータは、プリセットされるた限界が超えられるか否かに基づいてオンまたはオフに変えられることができる。バッテリ・オペレーションおよび燃料効率は同様に結果として最適化される。
【０００５】
本発明の利点及び他の利点は添付した図面と共に以下の詳細な説明から理解される。
発明の詳細な説明
本発明は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）、パワー・ローディング、加速度／減速度など、いくつかのバッテリ及び車両条件に基づいてオルタネータをオン又はオフに切り換えることによって、車両におけるバッテリのパフォーマンスを最適化する方法を提供する。図１は、少なくとも１つのオルタネータと少なくとも１つのバッテリとを有する車両におけるバッテリのパフォーマンスを最適化する本発明による制御方法の流れ図である。この図を参照すると、ステップ１０１では、９０秒の時間期間が、車両のバッテリが充電するために提供される。９０秒の時間期間の経過は、９０秒フラグによって指示される。９０秒フラグが真（ＴＲＵＥ）である場合には、ステップ１０２において、ＳＯＣ（充電状態）フラグが偽（ＦＡＬＳＥ）に設定され、９０秒ビットが０に設定される。９０秒フラグが真でない場合には、自動車バッテリが充電に要する推定時間であるＥｔが、ステップ１０３で計算される。そして、制御がステップ１１１に送られる。
【０００６】
ステップ１１１を参照すると、自動車のＲＰＭ（１分あたりの回転数）が、アイドル速度（Ｉｄｌｅ）との関係でモニタ及びテストされる。アイドル速度（Ｉｄｌｅ）は、車両のエンジンが空転（アイドリング）しているＲＰＭに設定されている。車両のＲＰＭがアイドル速度（Ｉｄｌｅ）を超える場合には、ステップ１１２において、ＳＯＣ限度は開放（ＯＰＥＮ）に設定され、車両バッテリが充電するために別の９０秒期間が開始される。ＲＰＭがアイドル速度（Ｉｄｌｅ）を超えない場合には、ステップ１１３において、アイドル速度ビットが真に設定される。そして、制御はステップ１２１に送られる。
【０００７】
ステップ１２１を参照すると、ＲＰＭは、巡航（クルーズ）スレショルドとの比較でモニタ及びテストされる。ＲＰＭが巡航スレショルドを超える場合には、ステップ１２２において、巡航フラグは真に設定される。ＲＰＭが巡航スレショルドを超えない場合には、ステップ１２３において、巡航フラグは偽に設定される。そして、制御はステップ１３１に送られる。
【０００８】
ステップ１３１を参照すると、巡航フラグが真である場合には、ステップ１３２において、ＳＯＣ最大値（ＳＯＣ＿ＭＡＸ）は最大巡航値（Ｃｒｕｉｓｅ＿ＭＡＸ）に設定される。巡航フラグが真でない場合には、ステップ１３３において、ＳＯＣ最大値（ＳＯＣ＿ＭＡＸ）は通常最大値（Ｒｅｇｕｌａｒ  ＭＡＸ）に設定される。そして、制御はステップ１４１に送られる。
【０００９】
ステップ１４１を参照すると、車両バッテリのＳＯＣは、ＳＯＣの範囲との比較でモニタ及びテストされる。ＳＯＣは、電流センサをバッテリに結合することによって、モニタすることができる。ＳＯＣが範囲内である場合には、ステップ１４２において、ＳＯＣビットが設定される。ＳＯＣが範囲内にない場合には、ステップ１４３において、ＳＯＣビットがクリアされる。そして、制御はステップ１５１に送られる。
【００１０】
ステップ１５１を参照すると、次に、車両は、加速状態（Ａｃｅｌ  Ｃｏｎｄ）にあるかどうかを調べるためにテストされる。加速状態は、電流センサを車両の燃料インジェクタに結合することによって、モニタすることができる。車両が加速状態にあると判断される場合には、ステップ１５３において、加速フラグが偽に設定される。そして、制御は、ステップ１６１に送られる。
【００１１】
ステップ１６１を参照すると、車両は、減速しているかどうかを調べるためにモニタされる。パワー（ＰＷ）や速度（ｄｓ／ｄｔ）などのパラメータは、自動車が減速状態にあるかどうかを判断するためにテストされる。減速している場合には、ステップ１６２において、減速フラグが真に設定される。車両が減速していない場合には、ステップ１６３において、減速フラグは偽に設定される。そして、制御はステップ１７１に送られる。
【００１２】
パラメータの更なるテストが、ステップ１７１において実行される。このステップを参照すると、ＳＯＣがテストされ、最小値（ＭＩＮ）よりも下であるかどうかが判断される。パワー・ローディング（Ｌｏａｄ）がテストされ、最大値（ＭＡＸ）よりも上であるかどうかが判断される。減速フラグが真であり、ＳＯＣが最小値（ＭＩＮ）よりも下にあり、パワー・ローディング（Ｌａｏｄ）が最大値（ＭＡＸ）よりも上にある場合には、ステップ１７２において、オルタネータ・フラグ（Ａｌｔ  Ｆｌａｇ）はオンに設定される。そして、制御はステップ１７３に送られる。テスト結果及びフラグ条件は、すべて、更なる制御処理のために、ＡＬＴ制御（１７３）に送られる。ループ構造が、ＡＬＴ制御１７３と本発明のアルゴリズムの開始と間に、ステップ１０１において形成される。ＡＬＴ制御１７３の後では、制御は、連続動作ループによりステップ１０１に送られる。
【００１３】
図２は、本発明において用いられる制御フラグを、特に、図１に示されている制御方法の処理ステップにおいて用いられる制御フラグを、図解している。フラグ、すなわち、９０秒フラグ、ＳＯＣフラグ、加速フラグ、アイドル・フラグ、ロード・フラグ、減速フラグ及び安全ＳＯＣフラグは、図１にも示されているが、それぞれが、メモリの中のビット０−６に記憶される。ビット０−３は、特定の状況に応じて、オルタネータをオン又はオフにする。ビット４−６の中の任意のものがオンである場合には、オルタネータは自動的にオンにされる。
【００１４】
図３、４及び５は、本発明の制御方法を、特に制御フラグの使用を、更に詳細に図解する流れ図である。図３、４及び５は相互に組み合わせて参照すべきであるということに注意してほしい。というのは、それぞれの図は本発明における詳細なステップを図解する完全な流れ図の一部だけを示しているからである。
【００１５】
図３を参照すると、ステップ３０１において、第１のフラッグ（９０秒フラッグ）が真にセットされているかを知るためその第１のフラッグ（９０秒フラッグ）が検査される。９０秒フラッグが真である場合、ステップ３０２においてＥｔが計算される。９０秒フラッグが真でない場合、制御がステップ３１１に送られる。ステップ３０２後に、制御がステップ３０３に転送され、そこでＥｔがモニタされ且つ試験される。Ｅｔが９０秒より大きいか又はそれに等しい場合、ＳＯＣリミット（ＳＯＣ＿ＭＩＮ及びＳＯＣ＿ＭＡＸ）がセットされ、ビット１（ＳＯＣフラッグ）が０にセットされ、Ｅｔがゼロにセットされ、ビット０が０にセットされる。ＳＯＣリミットは、ＳＯＣ＿ＭＩＮ及びＳＯＣ＿ＭＡＸに対して最小及び最大、例えばそれぞれ８５％及び９９．５％にセットすることができる。Ｅｔが９０秒より大きいくないか又はそれに等しくない場合、制御がステップ３１１に送られる。ステップ３０４後に、制御は同様にステップ３１１に送られる。
【００１６】
ステップ３１１に言及すると、自動車のＲＰＭがモニタされ且つ試験される。ＲＰＭがアイドリング速度（無負荷回転数）（ＩＤＬＥ）より小さい場合、ステップ３１２において、自動車のバッテリを充電するのを可能にするため９０秒タイム期間が始まり、ビット１及びビット３が０にセットされ、自動車のエンジンがエンストを起こしていると判断される。次いで、ＳＯＣリミット（ＳＯＣ  ＬＩＭ）が９０秒リミット（９０秒ＬＩＭ）にセットされ、例えば、充電の最小状態が、エンストしたエンジンにとって適切な９０秒リミットにセットされる。９０秒リミットを、本発明の装置の制御装置の中にプリセットする又はプログラムすることができる。ＲＰＭがアイドリング速度（ＩＤＬＥ）より小さくない場合、ステップ３１３において、ビット３が１にセットされ、そして自動車のエンジンが稼動している（ｒｕｎｎｉｎｇ）と判断される。次いで、制御がステップ３１２に転送される。
【００１７】
ステップ３２１に言及すると、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が、モニタされ且つ最小ＳＯＣ値（ＳＯＣ＿ＭＩＮ）に対して試験される。ＳＯＣがＳＯＣ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップ３２２において、ビット１が１にセットされ、そして自動車のオルタネータがオンにされる。ＳＯＣがＳＯＣ＿ＭＩＮより小さくない場合、制御がステップ３３１に送られる。
【００１８】
ステップ３３１に言及すると、ＳＯＣが、モニタされ且つ最大ＳＯＣ値（ＳＯＣ＿ＭＡＸ）に対して試験される。ＳＯＣがＳＯＣ＿ＭＡＸより大きい場合、ステップ３３２において、ビット１が０にセットされ、そして自動車のオルタネータがオフにされる。ＳＯＣがＳＯＣ＿ＭＡＸより大きくない場合、制御がステップ３４１に転送される。
【００１９】
ステップ３４１に言及すると、自動車エンジンのＲＰＭが、モニタされ且つクルーズ速度（クルーズ（経済速度での走行））に対して試験される。ＲＰＭがクルーズ速度（クルーズ）より大きい場合、ステップ３４２において、自動車のクルーズ・コントロール（定速走行制御）が６分間開始される。６分タイマが、モニタし、且つ６分クルーズ期間（ｃｒｕｉｓｅ  ｐｅｒｉｏｄ）をマークする。ＲＰＭがクルーズ速度（クルーズ）より大きくない場合、制御がステップ３４３に送られ、そしてクルーズ・コントロールが開始されず、クルーズ・タイムはゼロである。次いで、制御がステップ３５１に転送される。
【００２０】
ステップ３５１に言及すると、自動車のクルーズ・タイム（クルーズ・タイム）が、モニタされ且つ６分期間に対して試験される。クルーズ・タイムが６分より大きいか又はそれに等しい場合、ステップ３５２において、クルーズ・フラッグが真にセットされる。クルーズ・タイムが６分より小さい場合、ステップ３５３において、クルーズ・フラッグが偽にセットされる。次いで、制御が▲２▼に送られ、それは図４において更に詳細に記載される。
【００２１】
図４は、本発明の方法の一部を図示する別のフロー図である。ステップ４１０に言及すると、そこで、制御が、図３のステップ３５２又はステップ３５３から転送され、クルーズ・フラッグが真にセットされているか、即ち自動車がクルーズ走行しているかを知るため検査される。クルーズ・フラッグが真である場合、ステップ４０２において、ＳＯＣリミット（ＳＯＣ＿リミット）が自動車のクルーズ・リミットにセットされる。クルーズ・フラッグが真でない場合、ステップ４０３において、ＳＯＣリミット（ＳＯＣ＿リミット）が標準リミットにセットされる。クルーズ・リミット及び標準リミットの両方をプリセットすることができる。次いで、制御がステップ４１１に送られる。
【００２２】
ステップ４１１に言及すると、パワー（ＰＷ）及び速度（ｄｓ／ｄｔ）が試験される。ＰＷが３ｍｓより大きく且つｄｓ／ｄｔがゼロより大きい場合、ステップ４１２において、加速度フラッグ（ＡＣＥＬフラッグ）が真にセットされる。ＰＷが３ｍｓより大きくなく且つｄｓ／ｄｔがゼロより大きくない場合、ステップ４１３において、ＡＣＥＬフラッグが偽にセットされる。次いで、制御がステップ４２１に転送される。
【００２３】
ステップ４２１に言及すると、ＡＣＥＬフラッグが真にセットされているかを知るためそのＡＣＥＬフラッグが試験される。ＡＣＥＬフラッグが真である場合、ステップ４２２において、自動車のオルタネータがオフにされる。ＡＣＥＬフラッグが真でない場合、ステップ４２３において、オルタネータがオンにされる。次いで、制御がステップ４３１に送られる。
【００２４】
ステップ４３１に言及すると、ＰＷがゼロに等しいか又は３より小さく、且つｄｓ／ｄｔがゼロより小さい場合、ステップ４３２において、減速度フラッグ（ＤＥＣＥＬフラッグ）が真にセットされる。ＰＷがゼロに等しくなく又は３より小さくなく、且つｄｓ／ｄｔがゼロより小さくない場合、ステップ４３３において、ＤＥＣＥＬフラッグが偽にセットされる。次いで、制御が▲３▼に転送され、それは図５に更に詳細に記載される。
【００２５】
図５は、本発明の方法の一部を図示する更に別のフロー図である。ステップ５０１に言及すると、そこにおいて、制御は、図４のステップ４３２又はステップ４３３から転送され、パワー・ロード（ＬＯＡＤ）が最大負荷値（ＬＯＡＤ  ＭＡＸ）に対して試験される。ＬＯＡＤがＬＯＡＤ  ＭＡＸより大きい場合、ステップ５０２において、ビット４（ロード・フラッグ）が１にセットされる。ＬＯＡＤがＬＯＡＤ  ＭＡＸより大きくない場合、ステップ５０３において、ビット４が０にセットされる。次いで、制御がステップ５１１に送られる。
【００２６】
ステップ５１１に言及すると、ＤＥＣＥＬフラッグが真にセットされているかを知るためそのＤＥＣＥＬフラッグが試験される。ＤＥＣＥＬフラッグが真である場合、ステップ５１２において、ビット５（ＤＥＣＥＬフラッグ）が１にセットされる。ＤＥＣＥＬフラッグが真でない場合、ステップ５１３において、ビット５が０にセットされる。次いで、制御がステップ５２１に転送される。
【００２７】
ステップ５２１に言及すると、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が８５％より小さいかを知るためそのバッテリ充電状態（ＳＯＣ）が試験される。ＳＯＣが８５％より小さい場合、ステップ５２２において、ビット６（ＳＯＣ安全フラッグ）が１にセットされる。次いで、制御がステップ５３１に転送され、そこでＳＯＣが９９．５％より大きいか又はそれに等しいかを知るためそのＳＯＣが試験される。ＳＯＣが９９．５％より大きいか又はそれに等しい場合、ステップ５３２において、ビット６が０にセットされる。次いで、制御がステップ５４１に転送される。
【００２８】
ステップ５４１を参照すると、これでは、オルタネータ・フラグ（Ａｌｔ Ｆｌａｇ）をテストする。Ａｌｔ Ｆｌａｇが１５より大きい場合、次にステップ５４２でオルタネータ・コントロール・フラグ（Ａｌｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｌａｇ）をオンにする。このコントロールは、次にオルタネータ・コントロール５５１に進むが、これは、オペレーショナル・ループであって、４は、本発明の全プロセスを再び開始させ、そしてこれは、図３のステップ３０１で始まる。尚、オルタネータ・コントロール５５１は、図１のＡＬＴコントロール１７３と同じ機能を提供する。
【００２９】
上述した本発明の方法論は、オルタネータを有する自動車を動作させる際においてエネルギを節約し燃料効率を最適化する。オルタネータは必要とされるときのみオンにするため、不必要な充電が取り除かれ、そして自動車のバッテリは最適な効率で動作する。その結果、バッテリ動作並びに燃料効率は、最適化される。
【００３０】
次に、以下の本発明の装置の好ましい実施形態を詳細に参照する。上述の本発明によるプロセス・ステップおよびアルゴリズムは、自動車に搭載した本発明の装置において実施している。本発明が提供する装置は、充電のバッテリ状態（ＳＯＣ）、パワー・ローディング、加速／減速のようなある種のバッテリおよび自動車の状態に基づき、オルタネータをオンにしたりオフにしたりすることによって、自動車におけるバッテリ性能を最適化する。本発明のこの装置は、自動車において、既存のオルタネータ、ディスプレイおよびコントロールを使用することによって容易に実現される。本発明の装置の好ましい実施形態である、スタンドアロンの電子モジュールは、自動車における既存のハウジング構造を利用することによって、自動車環境に適合する。本発明の装置は、自動車におけるアラームおよびアナンシエータ（例えば、キーレス・リモートエントリ・アラーム・システムにおけるもの）に関連した可聴または可視の状態インジケータを利用することにより、バッテリの充電または交換のサービス警報を提供する。エンジン室から防火壁を貫通して乗員室への追加のワイヤは、全く必要としない。また、乗員室において、追加のディスプレイも全く必要としない。この結果、コストおよび重量は、最小限にされ、そして自動車の電気系統とのインターフェースのためには、最小限の数のコネクタおよびワイヤしか必要とされない。さらにまた、単一の機能回路パッケージとして、本装置を自動車に搭載する際における電子コンポーネントおよびコストもまた、最小限にされる。
【００３１】
図６は、単一の機能回路パッケージにおける本発明の例示的実施形態の回路図である。本図を参照すると、この単一機能回路パッケージは、コントロール電子回路６０２と、オルタネータ・コントロール・ユニット６０４と、バッテリ・コントロール・ユニット６０８と、バッテリおよび自動車の状態をモニタするための種々のセンサとを備えている。コントロール電子回路６０２（ここに、本発明の制御ステップおよびアルゴリズムをエンベッドする）は、自動車コンピュータ６０１に結合し、そしてこのコンピュータは、自動車における既存のコンピュータとすることができる。コントロール電子回路６０２は、自動車コンピュータ６０１に対し、その既存の構造内における表示または処理のための情報を送ることができる。また、コントロール電子回路６０２は、ＲＰＭプリアンプ６０３にも結合し、そしてこのプリアンプでは、自動車のＲＰＭを表す信号を前置増幅する。ＲＰＭプリアンプ６０３が必要とされるのは、自動車のＲＰＭを表す信号が、オルタネータ６０５がオフのときは非常に低いからである。ＲＰＭプリアンプ６０３は、オルタネータ・コントロール・ユニット６０４に結合し、そしてこのユニットは、オルタネータ／レギュレータ６０５を制御する。オルタネータ・コントロール・ユニット６０４は、図１のＡＬＴコントロール１７３および図５のオルタネータ・コントロール５５１と同じ機能を提供する。電流センサ６０６は、オルタネータ／レギュレータ６０５の正端子に結合するが、これは、オルタネータ／レギュレータ６０５の電流状態をモニタし、そしてそれら状態は、本発明によるプロセス・ステップにおける診断ファクタをモニタし処理するために使用する。負荷バス６０７は、図６にエンベッドした本発明の装置に対するパワー・ローディングを提供する。電流センサ６０９は、バッテリ６１０の電流状態をモニタし、そしてこれら状態も同様に、本発明によるプロセス・ステップにおける診断ファクタをモニタし処理するために使用する。
【００３２】
バッテリー６１０の正及び負の端子に結合されるバッテリー制御ユニット６０８は、充電状態（ＳＯＣ）、内部抵抗（ＩＲ）状態、また必要に応じて、対応の保守動作のような、バッテリー６１０の診断機能を制御する。自動車の燃料噴射モジュール６１２に結合される電流センサ６１１は、電流状態をモニタし、自動車の加速度／減速度情報を与える。バッテリー制御ユニットは同様に表示または処理のために自動車コンピュータ６０１に情報を転送可能であることに留意されたい。自動車コンピュータ６０１は、そこに結合されるオーディオ及びパネル・ディスプレイを設けることによって、バッテリーの保守動作を採らせるように自動車のオペレータに通知し、これにより信頼できる自動車の運転を保証する。
【００３３】
プリセット限界（例えば、充電状態、電力負荷、及び加速度／減速度の限界）は、ここで記述されたような、或いは当該技術において利用可能な他の任意の設定制御のような、種々の制御ユニットにプログラム可能である。本発明の装置は、バッテリー及び自動車の状態をモニタし、且つそれらをプリセット限界に対してテストすることが可能である。スタンド・アロンの電子モジュールで実施されるような本発明の装置は、ここで記述されるように、現在のオルタネータ、警報構造を使用する自動車において本発明の方法を実行するということに留意されたい。スタンド・アロンの電子モジュールの実施例の代りに、本発明による処理ステップ及びアルゴリズムは、自動車のオンボード・コンピュータに直接プログラムしてもよい。この代わりの実施例において、本発明による処理ステップ及びアルゴリズムは、自動車のオンボード・コンピュータにより実行される。次いで、自動車のエンジン・コンパートメントにインストールされた電子モジュールは、オンボード・コンピュータにより命令されるような処理ステップ及びアルゴリズムを実行するハードウエアとして機能する。
【００３４】
図７は、オルタネータ制御ユニット６０４のマイクロエレクトロニック・コンポーネントを示す詳細図である。オルタネータ制御ユニットは、オルタネータ／レギュレータ６０５に結合された電流センサ６０６に結合される。図７において、Ｊ１コネクタＤＢ９Ｍａｌｅ（雄）７０１は、９ピン出力のオルタネータ制御ユニット６０４であり、その出力は、図６のＲＰＭ  Ｐｒｅ−Ａｍｐ（前置増幅器）６０３の適合Ｆｅｍａｌｅ（雌）コネクタ（図示せず）に結合される。
【００３５】
電流センサ６０６からの出力は、ピン１、ピン５、及びピン９に結合される。特に、ピン９へのリードは、電流センサへの戻りパスを与える。ピン５へのリードは、電流センサによってモニタされる電流状態、即ちＡＬＴ Ｉセンサ出力を出力する。ピン１へのリードは、１２ボルトの直流（ＤＣ）電圧を与える。ピン１へのリードはまた、７０２でのＰＮ接合ダイオードのアノードに結合される。７０２での光カプラーは、ＰＮ接合フォトダイオードとバイポーラ接合フォトトランジスタ（ＢＪＴ）との組合わせであり、この光カプラーは、オルタネータ制御ユニット６０４によって、可変制御可能である。７０２でのＰＮ接合ダイオードのカソードは、Ｒ３と、別のＢＪＴのＱ１のコレクタに直列に結合される。
【００３６】
ピン２へのリードはＲ１に結合され、このＲ１は、Ｒ２とＱ１のベースとに結合される。Ｒ２とＱ１のエミッタは共にピン８に結合される。７０２でのＢＪＴのコレクタは、Ｉ端子ＩＮとＱ２のドレインとに結合される。Ｑ２は、金属酸化物半導体の電界効果トランジスタ、即ちＭＯＳＦＥＴである。特に、Ｑ２は、Ｐチャネル増強タイプのＭＯＳＦＥＴである。Ｑ２のソースは、Ｉ端子ＯＵＴに結合される。７０２でのＢＪＴのエミッタは、Ｑ２のゲートとＲ４とに結合される。Ｒ４は次に、ピン６、ピン７、ピン９に結合される。ピン７へのリードはまた、オルタネータ／レギュレータ６０５の接地、即ちＡＬＴ接地に結合される。ピン３は、Ｓ端子ＩＮとＳ端子ＯＵＴとに結合される。Ｓ端子は、オルタネータ６０５の非整流フェースの一つに接続される。ＡＬＴ接地に接続されるＲ７はピン４に結合される。ピン４はまた、Ｒ６、Ｒ５、オルタネータ／レギュレータ６０５の正端子ＡＬＴ（＋）、に直列に結合される。
【００３７】
図８は、図６のＲＰＭプリアンプ６０３の実施例を示す詳細マイクロエレクトロニクス回路図である。図８を参照すると、ＲＰＭプリアンプは、２つの９ピン・コネクタ８０１および８０２を含む。コネクタ８０１は、図６のコントロール・エレクトロニクス６０２と結合される整合雌型コネクタ（図示せず）に結合される雄型コネクタである。コネクタ８０２は、オルタネータ・コントロール・ユニット６０４において、整合雄型コネクタ（図示せず）に結合される雌型コネクタである。コネクタ８０１のピン２及び４〜８は、コネクタ８０２のピン２及び４〜８とそれぞれ直接的に結合される。特に、コネクタ８０１および８０２のピン５は、図７のコネクタ７０１のピン５に結合され、このピンは、電流センサ６０６によってモニタされた電流状態を出力する。コネクタ８０１および８０２のピン９は、図７のコネクタ７０１のピン９と接続され、このピンは、電流センサ６０６に対する帰還路を提供する。
【００３８】
コネクタ８０２のピン３は、Ｃ１と直列に結合される。Ｃ１は、ＰＮ接合ダイオードＤ２のカソードと結合される。Ｄ２は、Ｒ４と並列になっており、Ｒ４はＲ５と結合される。Ｒ５は、ＰＮ接合ダイオードＤ１のアノードと演算増幅器（ＯＰアンプ）８０３の非反転入力３とに結合される。Ｄ１のカソードは、コネクタ８０１のピン１と結合される。ＯＰアンプ８０３の反転入力２は、Ｒ３に結合され、Ｒ３はＤ２のアノード、Ｒ２，およびＲ４に接続される。Ｒ３は、また、コネクタ８０１および８０２のピン９に結合される。ＯＰアンプ８０３の反転入力２は、Ｒ２とＯＰアンプ８０３の出力１に直列に結合され、ＯＰアンプ８０３の出力１は、次にＯＰアンプ８０４の非反転入力５と結合される。ＯＰアンプ８０４の反転入力６は、ＯＰアンプ８０４の出力７と結合され、ＯＰアンプ８０４の出力７はＲ１に接続される。Ｒ１は、コネクタ８０１および８０２のピン９に結合される。
【００３９】
図９は、バッテリ・コントロール・ユニット６０８の実施例を示す詳細マイクロエレクトロニクス回路図である。図９を参照すると、バッテリ・コントロール・ユニット６０８は、電流センサ６０９および燃料噴射器電流センサ６１１に接続される。コネクタ９０１を参照すると、該コネクタは、９ピンの雌型コネクタであり、ピン１、ピン５、およびピン８は、バッテリ電流センサ６０８に接続され、ピン１、ピン６、およびピン８は、燃料噴射器センサ６１１に接続される。コネクタ９０１のピン１へのリードは、バッテリ電流センサ６０８および燃料噴射器６１１の両方に対して１２ボルトＤＣ電圧を供給し、ピン８へのリードはそれらに対する帰還路を提供する。ピン５へのリードは、バッテリ電流センサ６１１によってモニタされた電流状態、即ちＢａｔｔ Ｉ Ｏｕｔを出力する。ピン６へのリードは、燃料噴射器センサ６１１によってモニタされた加速／減速状態、即ちＩｎｊｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｏｕｔｐｕｔを出力する。
【００４０】
バッテリ制御ユニット６０８は、また、バッテリ６１０の正端子および負端子、即ちＢａｔｔ（＋）およびＢａｔｔ（−）とそれぞれ接続される。コネクタ９０１のピン７は、Ｂａｔｔ（−）とＲ３とに結合され、Ｒ３はまたピン４とＲ２とに結合される。Ｒ２はＲ１と直列に接続され、Ｒ１はまたＢａｔｔ（＋）に接続される。ピン３はＦ１に接続され、Ｆ１はまたＲ１およびＢａｔｔ（＋）に結合される。ピン２はＦ２に結合され、Ｆ２はまたＲ１およびＢａｔｔ（＋）に結合される。
【００４１】
本発明の装置は、ブロック図および回路図で詳細に前述したように、自動車の既存のオルタネータおよび他の構造体に対して容易に補足および適合するスタンドアロンの電子モジュールである。その結果、コストおよび重量は最小化され、自動車の電気系統とのインターフェースに必要な接続およびワイヤの数が最小となる。特に、本発明の装置は、自動車内のアラームおよび信号表示器（キーレス遠隔アラーム・システムにおけるもの等）と関連する既存の可聴および可視状態指示器を利用して、バッテリを充電または交換するように、修理警報を提供するものである。更に、電子部品が、単一の機能的回路パッケージとして、最小化され、その装置を自動車に実装するコストも最小となる。
【００４２】
前述した本発明の装置の好適実施例と代替的に、自動車の既存の可聴および可視的警報構成要素とは別個に、付加的エレクトロニクスを組立て、可聴アラームおよび可視警報表示器を提供することが可能である。その代替実施例は、アラームおよび警報表示器のため付加的電気接続および別個のハウジングを必要とする。自動車の布線系統の変更も必要になる。それでも、本発明の装置の好適実施例は、自動車に予め設けられた可聴および可視アラーム、並びに警報インターフェースおよびシステムを利用するものである。
【００４３】
以上、本発明を好適な実施形態を参照して特定的に説明及び記載したが、それらの実施例は、本発明を開示した形態そのものに徹底、限定させることを意図するものではない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく各種の変更がその形態および詳細において可能であることは当業者には理解されるであろう。同様に、記載したあらゆるステップは、同じ結果を達成するため、他のステップと置換可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によって規定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法論を例示するフロー図である。
【図２】
本発明の制御プロセスにおいて使用される制御フラグを例示する図である。
【図３】
さらに詳細に本発明の方法論を例示するフロー図である。
【図４】
さらに詳細に本発明の方法論を例示するフロー図である。
【図５】
さらに詳細に本発明の方法論を例示するフロー図である。
【図６】
図６は本発明の装置の例示実施形態の概略図である。
【図７】
さらに詳細に本発明の装置の実施形態の各種部分を例示するマイクロエレクトロニクスの概略図である。
【図８】
さらに詳細に本発明の装置の実施形態の各種部分を例示するマイクロエレクトロニクスの概略図である。
【図９】
さらに詳細に本発明の装置の実施形態の各種部分を例示するマイクロエレクトロニクスの概略図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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