(57)【要約】【課題】バッテリの搭載条件に左右されず、バッテリの充電制御を高い精度で行うことができる車載システムを提供すること。【解決手段】車両に搭載されたバッテリ５と、このバッテリ５を充電する車両用発電機３と、バッテリ５の充放電電流を検出するバッテリ電流検出装置６と、車両用発電機３の出力電圧を所定の調整電圧に調整する車両用発電制御装置４とを備えており、バッテリ電流検出装置６の内部に、バッテリ５の温度を検出する温度センサ８０が設けられている。【選択図】図２
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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と、このバッテリを充電する車両用発電機と、前記バッテリの充放電電流を検出するバッテリ電流検出装置と、前記車両用発電機の出力電圧を所定の調整電圧に調整する電圧調整器とを備える車両システムにおいて、
前記バッテリ電流検出装置の内部に、前記バッテリの温度を検出する温度センサを設けたことを特徴とする車両システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記バッテリ電流検出装置は、シャント抵抗を用いて前記バッテリの充放電電流の検出を行うことを特徴とする車両システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記温度センサは、前記シャント抵抗上あるいは前記シャント抵抗と前記バッテリをつなぐ導体上に設けられていることを特徴とする車両システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記バッテリ電流検出装置は、前記バッテリから電流を取り出す端子と一体に形成されていることを特徴とする車両システム。
【請求項５】
請求項２または３において、
前記バッテリ電流検出装置は、前記温度センサによって検出した温度に基づいて前記シャント抵抗の温度特性を補正して前記バッテリの充放電電流の検出を行うことを特徴とする車両システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記バッテリ電流検出装置は、前記温度センサによって検出した温度に基づいて、前記電圧調整器によって制御される前記調整電圧を設定する充電制御回路を有することを特徴とする車両システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記バッテリ電流検出装置は、検出した充放電電流と前記温度センサによって検出した温度とに基づいて、前記電圧調整器によって制御される前記調整電圧を設定する充電制御回路を有することを特徴とする車両システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記バッテリ電流検出装置は、前記バッテリのマイナス端子に取り付けられることを特徴とする車両システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記バッテリ電流検出装置と前記電圧調整器の間の信号の送受信をデジタル通信で行うことを特徴とする車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載されるバッテリの状態に基づいて車両用発電機の発電状態を制御する車両システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のため、世界的にＣＯ2 の削減が叫ばれている。このため、乗用車やトラック等の車両においても燃費の改善が焦眉の急とされている。車両の燃費改善のため、バッテリの充電も従来の方法から、より正確にバッテリの状態を把握してより詳細に充電の制御を行い、これにより燃費を改善する手法が取られている。例えば、車両の加速時に充電を抑制し、加速中のエンジン負荷を軽減したり、減速時に充電量を増加させ減速エネルギーを回生させる等の手法が用いられることは周知である。このため、バッテリの充放電バランスを正確に監視する電流センサが用いられている。
【０００３】
ところで、車両に搭載される鉛バッテリは、化学反応のためその充放電特性はバッテリの温度によって変化する。特に、その充電受け入れ性は低温と高温では大きく異なり、充電電圧を温度によって制御しないと、低温では充電不足、高温では過充電になるおそれがある。このため、従来より、バッテリの温度を推定して充電電圧を可変する制御が行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２１５５２７号公報（第３−５頁、図１−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で提案されている従来手法では、比較的安価にバッテリ温度に基づく充電電圧制御を実現しているものの制御精度が低く、燃費の向上につながる高度な充電制御を行うことができなかった。また、バッテリの搭載位置に制約が出るなど課題が多かった。従来バッテリが搭載されていたエンジンルーム内においても、各種排気ガス浄化デバイスや燃費向上デバイスが搭載されるのに伴い、バッテリの搭載状況が大幅に変化したり、あるいは搭載位置が車両後方のトランクルームに変更される例も見られる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、バッテリの搭載条件に左右されず、バッテリの充電制御を高い精度で行うことができる車載システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の車両システムは、車両に搭載されたバッテリと、このバッテリを充電する車両用発電機と、バッテリの充放電電流を検出するバッテリ電流検出装置と、車両用発電機の出力電圧を所定の調整電圧に調整する電圧調整器とを備えており、バッテリ電流検出装置の内部に、バッテリの温度を検出する温度センサを設けている。一般に、燃費の向上を狙う高度のバッテリ充電制御を行おうとすると、バッテリの充電状態を正確に把握するためバッテリの充放電電流を積算する手法が用いられている。この電流積算には各種の電流センサを使う方法が一般的である。しかしながら、これらの電流センサは一般には温度特性を持っていて正確な電流を測定するには正確に温度を管理するか、電流センサの温度を正確に測る必要がある。本発明では、バッテリ電流検出装置内部に温度センサを備えることにより、容易に温度特性を考慮した充放電電流の測定が可能になり、バッテリの充電制御を高い精度で行うことができる。
【０００７】
また、上述したバッテリ電流検出装置は、シャント抵抗を用いてバッテリの充放電電流の検出を行うことが望ましい。上述した温度センサは、シャント抵抗上あるいはシャント抵抗とバッテリをつなぐ導体上に設けられていることが望ましい。上述したバッテリ電流検出装置は、バッテリから電流を取り出す端子と一体に形成されていることが望ましい。また、上述したバッテリ電流検出装置は、温度センサによって検出した温度に基づいてシャント抵抗の温度特性を補正してバッテリの充放電電流の検出を行うことが望ましい。
【０００８】
安価な材質のシャント抵抗を用いて電流検出を行う場合、一般に温度特性の傾きが大きくなるが、温度センサを組み合わせることで低コスト化をさらに図ることが可能である。また、通常はシャント抵抗に用いる材質は熱抵抗が一般の導線に比べて大きめとなる傾向があるが、温度センサをシャント抵抗やシャント抵抗とバッテリをつなぐ導体上に配置したり、バッテリ端子と一体に形成することにより、コストの低減につながるばかりか、より正確にバッテリ温度を推定（検出）することが可能になる。
【０００９】
また、上述したバッテリ電流検出装置は、温度センサによって検出した温度に基づいて、電圧調整器によって制御される調整電圧を設定する充電制御回路を有することが望ましい。あるいは、上述したバッテリ電流検出装置は、検出した充放電電流と温度センサによって検出した温度とに基づいて、電圧調整器によって制御される調整電圧を設定する充電制御回路を有することが望ましい。バッテリ電流検出装置内に調整電圧設定を行う充電制御回路を備えることにより、調整電圧を設定する際にノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００１０】
また、上述したバッテリ電流検出装置は、バッテリのマイナス端子に取り付けられることが望ましい。バッテリ電流検出装置にはバッテリに入出力する大電流が流れるが、車両衝突時にショートの危険性がないバッテリのマイナス端子側に接続する構成にしておけば、バッテリの搭載に当たり自由度が大きくなる。特に、バッテリ電流検出装置をバッテリのマイナス端子に取り付けることにより、バッテリの搭載位置を選ぶこともないため、コストの上昇を招くこともない。
【００１１】
また、上述したバッテリ電流検出装置と電圧調整器の間の信号の送受信をデジタル通信で行うことが望ましい。これにより、電圧等のアナログ信号を用いる場合に比べて、送受信される信号の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車両システムの全体構成を示す図である。図１に示す車両システムは、ＥＣＵ１、エンジン２、車両用発電機（ＡＬＴ）３、バッテリ（ＢＡＴＴ）５、バッテリ電流検出装置（Ｓ）６を含んで構成されている。
【００１３】
ＥＣＵ１は、車両に搭載されたエンジン２の出力を制御する外部制御装置としての電子制御装置である。車両用発電機３は、ベルトを介してエンジン２によって回転駆動されて発電を行い、バッテリ５に対する充電電力や各種の電気負荷（図示せず）に対する動作電力を供給する。この車両用発電機３には、励磁電流を調整することにより出力電圧を制御する電圧調整器としての車両用発電制御装置４が内蔵されている。バッテリ電流検出装置６は、バッテリ５の近傍に配置されており、バッテリ５の状態検出（例えば、充放電電流の検出や温度の検出等）を行う。
【００１４】
図２は、バッテリ電流検出装置６の詳細構成を示す図である。本図は本発明のポイントであるバッテリ電流検出装置６の主要回路を構成する部位を図示しており、バッテリ電流検出装置６に付帯するバッテリ５への搭載構成、主要回路を保護する筐体などの構成は省略されている。図２に示すように、バッテリ電流検出装置６は、シャント抵抗５０、増幅器５２、６０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５４、６２、８２、抵抗５６、５８、マイコン（マイクロコンピュータ）６４、ドライバ７０、通信コントローラ７２、発電状態信号格納部７４、発電制御信号格納部７６、温度センサ８０、電源回路８４、コンデンサ８６、８８を含んで構成されている。
【００１５】
シャント抵抗５０は、バッテリ５の充放電電流検出用の抵抗であり、一方端がバッテリクランプ５０１を介してバッテリ５の負極ターミナルに接続され、他方端が接地されている。増幅器５２は、例えば差動増幅器であって、シャント抵抗５０の両端電圧を増幅する。この増幅された電圧は、アナログ−デジタル変換器５４によってデジタルデータに変換されてマイコン６４に入力される。
【００１６】
抵抗５６、５８は、バッテリ５の端子電圧（バッテリ電圧）検出用の分圧回路を構成しており、この分圧回路の一方端がバッテリ５の正極ターミナルに接続され、他方端が接地されている。増幅器６０は、例えば演算増幅器であって、抵抗５６、５８からなる分圧回路の出力側に接続されたバッファとして機能する。増幅器６０の出力電圧（図２に示す構成では抵抗５６、５８の接続点に現れる分圧電圧に等しい）は、アナログ−デジタル変換器６２によってデジタルデータに変換されてマイコン６４に入力される。
【００１７】
温度センサ８０は、バッテリ５の温度を検出する。温度検出が行われると検出温度に対応する電圧が温度センサ８０から出力される。この出力電圧は、アナログ−デジタル変換器８２によってデジタルデータに変換されてマイコン６４に入力される。マイコン６４は、アナログ−デジタル変換器５４、６２、８２等から入力されるデータに基づいてバッテリ５の状態（例えば充電状態）を演算処理するとともに、バッテリ５の状態に基づいて車両用発電機３の調整電圧を決定する。具体的には、マイコン６４は、温度センサ８０によって検出した温度に基づいてシャント抵抗５０の温度特性を補正して正確なバッテリ５の充放電電流を検出してこれを累積することでバッテリ５の充電状態を判定し、この判定結果と温度センサ８０によって検出した温度とに基づいて調整電圧を決定する。例えば、バッテリ５の充電残量が少ないほど、あるいは、温度センサ８０によって検出した温度が低い程調整電圧が高く設定される。電源回路８４は、マイコン６４やその他の回路の動作に必要な電力を供給する。
【００１８】
ドライバ７０、通信コントローラ７２は、通信線を介して車両用発電制御装置４との間で信号の送受信を行うためのものである。車両用発電制御装置４から通信線を介して送られてきたデジタル変調信号（発電状態送信信号）をドライバ７０によって受信すると、通信コントローラ７２によって復調処理が行われ、得られた発電状態信号が発電状態信号格納部７４に格納される。また、マイコン６４から出力される発電制御信号が発電制御信号格納部７６に格納されると、通信コントローラ７２は、この発電制御信号をデジタル通信用の所定のフォーマットに変換して変調処理を行う。変調された信号（デジタル変調信号）は、ドライバ７０から通信線を介して車両用発電制御装置４に向けて送信される。なお、上述した説明では、バッテリ電流検出装置６と車両用発電制御装置４との間で双方向の通信を行うようにしたが、単方向、例えばバッテリ電流検出装置６から車両用発電制御装置４に対してのみ信号を送信するようにしてもよい。この場合には、機能を減らした分だけコストダウンを図ることができる。
【００１９】
シャント抵抗５０、増幅器５２によって電流検出部６Ａが構成されている。抵抗５６、５８、増幅器６０によって電圧検出部６Ｂが構成されている。アナログ−デジタル変換器５４、６２、８２、マイコン６４、ドライバ７０、通信コントローラ７２、発電状態信号格納部７４、発電制御信号格納部７６によって充電制御回路６Ｃが構成されている。
【００２０】
図３は、本実施形態のバッテリ電流検出装置６の外観を示す斜視図であり、シャント抵抗５０を含む電流検出部６Ａ、電圧検出部６Ｂ、充電制御回路６Ｃ、温度センサ８０、電源回路８４等の全体が一体となってモールドされた状態が示されている。
【００２１】
図３に示すように、モールドされたバッテリ電流検出装置６からは、バッテリ５のマイナス端子に接続するバッテリクランプ５０１と、車両のアースに接続するアース端子５０２とが突き出ている。また、コネクタ５０３は、バッテリ電流検出装置６とともにモールド樹脂を用いて一体形成されており、バッテリ５のプラス端子に接続される電線や車両用発電制御装置４との通信を行う通信線を接続するために用いられる。このように、本実施形態では、バッテリ電流検出装置６をバッテリクランプ５０１と一体とすることにより、バッテリ５から電流を取り出す端子とバッテリ電流検出装置６とが一体に形成されている。
【００２２】
図４は、シャント抵抗５０の具体的な形状と温度センサ８０の取り付け状態を示す斜視図であり、図３に示すモールド樹脂やバッテリ電流検出装置６の他の部品を取り除いた状態が示されている。図４に示すように、バッテリクランプ５０１とアース端子５０２の間にシャント抵抗５０が設けられている。また、シャント抵抗５０のバッテリクランプ５０１側には温度センサ８０が取り付けられており、この温度センサ８０によってシャント抵抗５０の温度を検出するように構成されている。この温度センサ８０は、バッテリ５のマイナス端子に接続されるバッテリクランプ５０１の近傍に配置され、かつ熱抵抗の小さい電流回路であるシャント抵抗５０に設けられている。このため、温度センサ８０によって検出される温度はバッテリ５の温度と極めて強い相関があり、結局、温度センサ８０によってバッテリ５の温度を検出することができる。
【００２３】
充電制御回路６Ｃは、電流検出部６Ａ、電圧検出部６Ｂ、温度センサ８０から入力されるバッテリ５の充放電電流、端子電圧、温度を用いてバッテリ５の状態を判定し、車両用発電機３の調整電圧を決定して、車両用発電制御装置４にコネクタ５０３経由で調整電圧を含む発電制御信号を通信線を介してデジタル通信で通知する。このデジタル通信で車両用発電機制御装置４に送信する発電制御信号は、調整電圧に限るものではなく、温度センサ８０等の検出値や車両システムの故障情報などのその他の情報を含ませることも可能である。また、双方向の通信であれば、車両用発電制御装置４から充電制御回路６Ｃにエコーバックを返し、デジタル通信の信頼性を向上させることも可能であり、さらに車両用発電制御装置４側から現在の発電状況等のデータを充電制御回路６Ｃに通知することももちろん可能である。
【００２４】
このように、本実施形態のバッテリ電流検出装置６では、温度センサ８０をバッテリ温度と相関の高い位置に配置したため、一つの温度センサ８０でシャント抵抗５０とバッテリ５の温度を正確に検出することができ、安価で正確な温度検出が可能になる。よって、バッテリ温度に基づいたきめ細かなバッテリ５の充電制御が可能になる。また、バッテリ５の搭載位置に関する制約も無く、バッテリ５の搭載性を向上させることができる。さらに、シャント抵抗５０の温度を正確に検出することができるので、シャント抵抗５０の温度特性を正確に補正することができ、シャント抵抗５０に温度係数の大きい安価な材料を採用することができ、コストを低減することもできる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、温度センサ８０をシャント抵抗５０上に配置したが、シャント抵抗５０とバッテリ５をつなぐ導体上に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態の車両システムの全体構成を示す図である。
【図２】バッテリ電流検出装置の詳細構成を示す図である。
【図３】バッテリ電流検出装置の外観を示す斜視図である。
【図４】シャント抵抗の具体的な形状と温度センサの取り付け状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＥＣＵ
２  エンジン
３  車両用発電機（ＡＬＴ）
４  車両用発電制御装置
５  バッテリ（ＢＡＴＴ）
６  バッテリ電流検出装置（Ｓ）
６Ａ  電流検出部
６Ｂ  電圧検出部
６Ｃ  充電制御回路
６４  マイコン（マイクロコンピュータ）
７０  ドライバ
７２  通信コントローラ
８０  温度センサ
８４  電源回路
５０１  バッテリクランプ
５０２  アース端子
５０３  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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