(57)【要約】【課題】車載バッテリの劣化度及び残容量に応じて、ディーゼルエンジン始動に必要な最低限のグロー予熱を確保でき、スタータ駆動を可能にするグロープラグへの電力供給方法の提供。【解決手段】ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグへの電力供給方法。ディーゼルエンジンが始動する都度（Ｓ３）、グロープラグに通電する前（Ｓ３）に、車載バッテリの電圧値を開放電圧値として検出し（Ｓ１）、グロープラグに通電し昇温が終了した後に（Ｓ５）、車載バッテリの昇温後電圧値及び電流値を検出し（Ｓ７）、検出した電流値、昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、スタータの駆動時の車載バッテリの極小電圧値を予測し（Ｓ９，１１）、予測した極小電圧値が所定電圧値以下であると判定した（Ｓ１３）ときに、スタータの駆動時にグロープラグへの通電を制限又は停止する（Ｓ１９）。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンに連動する車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリから、前記ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及び前記ディーゼルエンジンを始動させるスタータに、電力を供給するグロープラグへの電力供給方法において、
前記ディーゼルエンジンが始動する都度、前記グロープラグに通電する前に、前記車載バッテリの電圧値を開放電圧値として検出し、前記グロープラグに通電し昇温が終了した後に、前記車載バッテリの昇温後電圧値を検出し、該昇温後電圧値を検出するときに、前記車載バッテリの電流値を検出し、検出した該電流値、前記昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、前記スタータの駆動時の前記車載バッテリの極小電圧値を予測し、予測した該極小電圧値が所定電圧値以下であるか否かを判定し、所定電圧値以下であると判定したときに、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を制限又は停止することを特徴とするグロープラグへの電力供給方法。
【請求項２】
ディーゼルエンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機が発電した電力により充電され、複数の電気負荷に電力を供給する車載バッテリと、該車載バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段とを備え、前記ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及び前記ディーゼルエンジンを始動させるスタータに前記車載バッテリから電力を供給する車両用電源装置において、
前記ディーゼルエンジンが始動する都度、前記グロープラグに通電する前に、前記電圧検出手段が検出した電圧値を開放電圧値として取得する手段と、前記グロープラグに通電し昇温が終了した後に、前記電圧検出手段が検出した昇温後電圧値を取得する手段と、該手段が昇温後電圧値を取得するときに、前記車載バッテリの電流値を検出する手段と、該手段が検出した電流値、前記昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、前記スタータの駆動時の前記車載バッテリの極小電圧値を予測する手段と、該手段が予測した極小電圧値が所定電圧値以下であるか否かを判定する手段と、該手段が所定電圧値以下であると判定したときに、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を制限又は停止する制限手段とを備えることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
前記制限手段は、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を間欠的に行うように構成してある請求項２記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに連動する車載発電機により充電される車載バッテリから、ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及びディーゼルエンジンを始動させるスタータに、電力を供給するグロープラグへの電力供給方法、及び車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたディーゼルエンジンは、自力では始動できないので、始動用のスタータ（電動モータ）を備えており、燃焼室に突設されたグロープラグに通電して、燃料の可燃温度以上に予熱した後、スタータで始動するようになっている。
急速昇温タイプのグロープラグは、昇温開始時には、ＤＣ１２Ｖ（車載バッテリ電圧）を印加して大電流を流すことにより、急速に昇温させ、目標温度まで昇温した後は、印加電圧をグロープラグで規定された定格電圧（通常はＤＣ４〜７Ｖ程度）に維持して、過昇温を防止するようになっている。
【０００３】
その為、急速昇温タイプのグロープラグは、定格電圧を超える通電により昇温し過ぎて断線に至ることがあるので、予熱中は通電時間を制限する等の制御が必要であり、また、予熱（昇温）終了後は電圧制限等により温度を維持する制御が必要である。
グロープラグへの通電は、その温度状態によって予め定められた通電時間、又は車載バッテリ電圧値で、目標温度に対応するグロープラグのヒータ抵抗値を指標として制御される。また、車載バッテリの電圧低下時でも、規定の投入電力（昇温性能）が維持され、所定の目標温度へグロープラグが加熱されるように制御される。
【０００４】
特許文献１には、プリグロー中にキースイッチがスタート位置に切換わっても、プリグロー手段による通電制御終了を待ってから、クランキンググロー手段による通電制御に移行させるプリグロー優先手段を備え、抵抗発熱ヒータを急速昇温させて、エンジンを確実に始動させるグロープラグ制御装置が開示されている。
特許文献２には、プリグロー手段による通電制御に続いて、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比を算出し、このデューティ比によりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グロー手段を備えたグロープラグ通電制御装置が開示されている。これにより、プリグローステップ終了後に抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むのを防止し、エンジンの始動性の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００４−２３２９０６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
グロー通電による予熱の開始時には、ディーゼルエンジンが始動していないので、車載発電機（オルタネータ）は停止しており、車載バッテリからグロープラグに数１０〜１００Ａ程度の電流が供給されることになる。また、スタータ始動時には、図３に示すように、スタータに数１００アンペア（例えば８５８Ａ）の始動電流（突入電流）が瞬間的に流れる。
その為、エンジン始動時には、グロー通電による電圧降下が生じている上に、図３に示すように、スタータ始動による電圧降下（例えば７．１Ｖ）が生じるので、車載バッテリの電圧降下はそれらの加算されたものになる。従って、車載バッテリの劣化度（ＳＯＨ;State Of Health）及び残容量（ＳＯＣ;State Of Charge）によっては、スタータ駆動及びクランキング動作を維持できないバッテリ電圧迄降下し、エンジン始動ができないことがあるという問題がある。
【０００６】
また、従来から、スタータ駆動時の電圧降下による昇温速度低下及び温度低下を補償する為に、グロー通電時間調整（延長）等を行うので、車載バッテリからの供給電力量が増加して、更に電圧降下が進み、スタータ駆動及びクランキング動作が正常に行えず、エンジン始動ができないという問題があった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１発明では、車載バッテリの劣化度及び残容量に応じて、ディーゼルエンジン始動に必要な最低限のグロー予熱を確保でき、スタータ駆動を可能にするグロープラグへの電力供給方法を提供することを目的とする。
第２、３発明では、車載バッテリの劣化度及び残容量に応じて、ディーゼルエンジン始動に必要な最低限のグロー予熱を確保でき、スタータ駆動を可能にする車両用電源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】
【０００７】
第１発明に係るグロープラグへの電力供給方法は、ディーゼルエンジンに連動する車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリから、前記ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及び前記ディーゼルエンジンを始動させるスタータに、電力を供給するグロープラグへの電力供給方法において、前記ディーゼルエンジンが始動する都度、前記グロープラグに通電する前に、前記車載バッテリの電圧値を開放電圧値として検出し、前記グロープラグに通電し昇温が終了した後に、前記車載バッテリの昇温後電圧値を検出し、該昇温後電圧値を検出するときに、前記車載バッテリの電流値を検出し、検出した該電流値、前記昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、前記スタータの駆動時の前記車載バッテリの極小電圧値を予測し、予測した該極小電圧値が所定電圧値以下であるか否かを判定し、所定電圧値以下であると判定したときに、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を制限又は停止することを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る車両用電源装置は、ディーゼルエンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機が発電した電力により充電され、複数の電気負荷に電力を供給する車載バッテリと、該車載バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段とを備え、前記ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及び前記ディーゼルエンジンを始動させるスタータに前記車載バッテリから電力を供給する車両用電源装置において、前記ディーゼルエンジンが始動する都度、前記グロープラグに通電する前に、前記電圧検出手段が検出した電圧値を開放電圧値として取得する手段と、前記グロープラグに通電し昇温が終了した後に、前記電圧検出手段が検出した昇温後電圧値を取得する手段と、該手段が昇温後電圧値を取得するときに、前記車載バッテリの電流値を検出する手段と、該手段が検出した電流値、前記昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、前記スタータの駆動時の前記車載バッテリの極小電圧値を予測する手段と、該手段が予測した極小電圧値が所定電圧値以下であるか否かを判定する手段と、該手段が所定電圧値以下であると判定したときに、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を制限又は停止する制限手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明に係るグロープラグへの電力供給方法及び第２発明に係る車両用電源装置では、車載バッテリが、ディーゼルエンジンに連動して発電する車載発電機により充電され、複数の電気負荷に電力を供給する。車載バッテリから、ディーゼルエンジンを予熱するグロープラグ、及びディーゼルエンジンを始動させるスタータに電力を供給する。ディーゼルエンジンが始動する都度、グロープラグに通電する前に、電圧検出手段が検出した電圧値を開放電圧値として取得する。グロープラグに通電し昇温が終了した後に、電圧検出手段が検出した昇温後電圧値を取得し、昇温後電圧値を取得するときに、車載バッテリの電流値を検出する。検出した電流値、昇温後電圧値及び開放電圧値に基づき、スタータの駆動時の車載バッテリの極小電圧値を予測し、予測した極小電圧値が所定電圧値以下であるか否かを判定する。所定電圧値以下であると判定したときは、スタータの駆動時にグロープラグへの通電を制限又は停止する。
【００１０】
第３発明に係る車両用電源装置は、前記制限手段は、前記スタータの駆動時に前記グロープラグへの通電を間欠的に行うように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明に係るグロープラグへの電力供給方法によれば、車載バッテリの劣化度及び残容量に応じて、ディーゼルエンジン始動に必要な最低限のグロープラグによる予熱を確保でき、スタータ駆動を可能にするグロープラグへの電力供給方法を実現することができる。
【００１２】
第２、３発明に係る車両用電源装置によれば、車載バッテリの劣化度及び残容量に応じて、ディーゼルエンジン始動に必要な最低限のグロープラグによる予熱を確保でき、スタータ駆動を可能にする車両用電源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るグロープラグへの電力供給方法及び車両用電源装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が、ディーゼルエンジン３に連動して発電する。その発電電圧は、オルタネータ１に付設されたレギュレータ２が、オルタネータ１の界磁電流を調節することにより定電圧制御される。
【００１４】
オルタネータ１が発電した電力は、オルタネータ１内で整流された後、車載バッテリ４に充電され、また、車両内の電気負荷に供給される。電源制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２内の電圧検出手段５が、車載バッテリ４の電圧値を検出して取得し、また、電流検出器１３が車載バッテリ４の入出力電流を検出し、その検出信号は電源制御ＥＣＵ１２に与えられる。電源制御ＥＣＵ１２にはスタータスイッチ１６のオン／オフ信号が与えられる。
【００１５】
車載バッテリ４の出力電圧は、アクセサリスイッチ１１を介して、シートヒータ９、空調装置１０等の電気負荷にそれぞれ印加され、また、スタータスイッチ１６によりオン／オフされるスタータ１５にも印加される。
車載バッテリ４の出力電圧は、また、予熱スイッチ８を介して、グロー制御部７に印加され、グロー制御部７で制御された電圧は、ディーゼルエンジン３の図示しない予燃焼室に突設されたグロープラグ６（図１では分けて図示）に印加される。予熱スイッチ８のオン／オフ信号は、電源制御ＥＣＵ１２に与えられる。
【００１６】
グロー制御部７は、予熱スイッチ８がオンになると、車載バッテリ４の電圧をグロープラグ６に印加して大電流により急速に昇温させ、グロープラグ６のヒータ抵抗値により、グロープラグ６が目標温度に達したことを検知したときは、その通知信号を電源制御ＥＣＵ１２に与える。また、図示しない表示灯でそれを運転者に通知すると共に、グロープラグ６への印加電圧を、グロープラグ６で規定された定格電圧に維持して、過昇温を防止し、電源制御ＥＣＵ１２から指示信号を与えられたときは、指示信号に従ってグロープラグ６への印加電圧を制御する。
【００１７】
図２は、車載バッテリ４、グロー制御部７、グロープラグ６及びスタータ１５の回路構成を示すブロック図である（但し、スイッチ類は省略）。車載バッテリ４の開放電圧値をＶＯ、内部抵抗値をＲｂ、グロー制御部７及びグロープラグ６のケーブル部分を含む抵抗値をＲｇ、スタータのケーブル部分を含む抵抗値をＲｓとする。
グロープラグ６に車載バッテリ４の電圧が印加されて予熱が開始される前は、車載バッテリ４の入出力電流は０として（暗電流は無視する）、電圧検出手段５が検出した電圧を、車載バッテリ４の開放電圧値とすることができる。車載バッテリ４の開放電圧値は、車載バッテリ４の残容量と略線形の関係が有り、開放電圧値から残容量を求めることができる。
【００１８】
グロープラグ６が目標温度まで昇温された後、印加電圧をグロープラグ６で規定された定格電圧に維持しているときの、車載バッテリ４の電圧Ｖｇ、電流Ｉｇが分かれば、車載バッテリ４の内部抵抗値Ｒｂは、
Ｒｂ＝（ＶＯ−Ｖｇ）／Ｉｇ      （１）
で求めることができる。
同じグロー電流Ｉｇが流れている場合でも、残容量が小さく劣化度が高いときは、内部抵抗値Ｒｂが大きいので、車載バッテリ４の電圧Ｖｇは低くなり、残容量は同じとしても、グロー電流及び車載バッテリ４の電圧の関係は、図４に示すようになる。ここで、ＳＯＨ＝（（劣化時の満充電容量（Ａｈ））／（初期の満充電容量（Ａｈ）））×１００％とする。
【００１９】
車載バッテリ４の内部抵抗値Ｒｂが求められ、抵抗値Ｒｇ，Ｒｓが既知であれば、スタータ１５の始動時の電圧降下△Ｖ（降下電圧）は、
△Ｖ＝ＶＯ・Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｇ・Ｒｓ／（Ｒｇ＋Ｒｓ））      （２）
で求めることができる。
スタータ１５の始動電流及び電圧降下は、例えば図３に示すようになる。
グロープラグ６が目標温度まで昇温された後、印加電圧をグロープラグ６で規定された定格電圧に維持しているときの、車載バッテリ４の電圧Ｖｇと、スタータ１５の始動時の電圧降下△Ｖ（降下電圧）との関係は、図５に示すようになる（但し、開放電圧値ＶＯに従って上下する）。
【００２０】
本実施の形態では、上記のようにして、求めた開放電圧値ＶＯ及び内部抵抗値Ｒｂに基づき、スタータ１５の始動時の電圧降下△Ｖ（降下電圧）を演算により予測する。また、予め、開放電圧値ＶＯ及び内部抵抗値Ｒｂが求まったときの電圧降下△Ｖ（降下電圧）を、実測又は演算により求め、電源制御ＥＣＵ１２内のメモリ１４にテーブルとして記録しておき、参照するようにしても良い。
スタータ１５の始動時の電圧降下△Ｖ（降下電圧）を予測できれば、そのときの車載バッテリ４の極小電圧値を、ＶＯ−△Ｖにより演算し予測することができる。
【００２１】
以下に、このような構成の車両用電源装置の動作を、それを示す図６のフローチャートを参照しながら説明する。
電源制御ＥＣＵ１２は、先ず、電圧検出手段５で検出した車載バッテリ４の電圧値Ｖを読込み、開放電圧値ＶＯとして記憶、更新する（Ｓ１）。次いで、予熱スイッチ８がオンにされたか否かを判定し（Ｓ３）、オンにされていなければ、電圧検出手段５で検出した車載バッテリ４の電圧値Ｖを読込み、開放電圧値ＶＯとして記憶、更新する（Ｓ１）。
【００２２】
電源制御ＥＣＵ１２は、予熱スイッチ８がオンにされていれば（Ｓ３）、グロープラグが十分に予熱されて目標温度に達したことを通知する信号が、グロー制御部７から与えられるのを待ち（Ｓ５）、通知する信号が与えられたときは、そのときの車載バッテリ４の電圧値Ｖｇ、電流値Ｉｇを読込む（Ｓ７）。
電源制御ＥＣＵ１２は、次に、スタータ１５の始動時の降下電圧△Ｖを、式（１）（２）により予測し（Ｓ９）、次いで、ＶＯ−△Ｖを演算して、スタータ１５の始動時の極小電圧値Ｖｓを予測する（Ｓ１１）。
【００２３】
電源制御ＥＣＵ１２は、次に、予測した極小電圧値Ｖｓが所定電圧値以下であるか否かを判定する（Ｓ１３）。所定電圧値は、スタータ１５の駆動及びクランキング動作が正常に行え、エンジン始動ができる車載バッテリ４の電圧値に基づき定められている。
電源制御ＥＣＵ１２は、極小電圧値Ｖｓが所定電圧値以下であれば（Ｓ１３）、スタータスイッチ１６がオンになるのを待ってから（Ｓ１７）、グロー制御部７にグロープラグ６への通電を制限させた（Ｓ１９）後、スタータ１５を始動させる（Ｓ２１）。次いで、スタータスイッチ１６がオフになるのを待って（Ｓ２３）終了する。
【００２４】
電源制御ＥＣＵ１２は、グロー制御部７にグロープラグ６への通電を制限させる（Ｓ１９）際は、グロープラグ６への通電を停止させるか、又は、ＰＷＭ制御したパルス電流を通流させる（間欠的に通流させる）。また、極小電圧値Ｖｓ及び所定電圧値（Ｓ１３）の差を演算し、演算した差に応じて、通流電流をＰＷＭ制御させても良い。
電源制御ＥＣＵ１２は、極小電圧値Ｖｓが所定電圧値以下でなければ（Ｓ１３）、スタータスイッチ１６がオンになるのを待ってから（Ｓ１５）、スタータ１５を始動させ（Ｓ２１）、次いで、スタータスイッチ１６がオフになるのを待って（Ｓ２３）終了する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るグロープラグへの電力供給方法及び車両用電源装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】車載バッテリ、グロー制御部、グロープラグ及びスタータの回路構成を示すブロック図である。
【図３】スタータ始動時の始動電流及び電圧降下の例を示す波形図である。
【図４】グロー電流及び車載バッテリの電圧の関係を示す特性図である。
【図５】グロープラグ通電時の、車載バッテリの電圧とスタータの始動時の電圧降下との関係を示す特性図である。
【図６】本発明に係る車両用電源装置の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１  オルタネータ（車載発電機、交流発電機）
３  ディーゼルエンジン
４  車載バッテリ
５  電圧検出手段
６  グロープラグ
７  グロー制御部（制限手段）
８  予熱スイッチ
１２  電源制御ＥＣＵ（電圧検出手段、予測する手段、判定する手段、制限手段）
１３  電流検出器
１４  メモリ
１５  スタータ
１６  スタータスイッチ
【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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