(57)【要約】【課題】本発明は、車両用電源装置の演算装置が動作不能や不確実な動作状態等の望ましくない状態になってしまうことを防止することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、エンジン始動部６によるエンジン始動動作開始後におけるバッテリ８の出力電圧の変動に基づいて、演算装置１がバッテリ８の出力電圧の低下によってエンジン始動動作が完了する前に動作不能になると予測された場合、エンジン始動部６のエンジン始動動作が停止する構成とした。この結果、バッテリ８の出力電圧が、演算装置１が動作不能となる最低動作電圧以下に落ち込むことを防止でき、演算装置１が動作不能や不確実な動作状態等の望ましくない状態になってしまうことを防止することが可能となる。【選択図】図１
2009190434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
このバッテリの出力電圧を測定する電圧測定装置と、
この電圧測定装置の電圧測定結果が信号として入力される演算装置と、
この演算装置によりエンジン始動動作を制御されるエンジン始動部とを備え、
前記エンジン始動部のエンジン始動動作開始後における前記バッテリの出力電圧の変動に基づいて、前記演算装置が前記バッテリの出力電圧の低下によってエンジン始動動作が完了する前に動作不能になると予測された場合、前記エンジン始動部のエンジン始動動作が停止する車両用電源装置。
【請求項２】
前記バッテリにより充電される蓄電装置を備え、前記バッテリの出力電圧が所定の閾電圧以下に低下してしまった場合には、少なくとも前記出力電圧が所定の閾電圧以下である間は、前記蓄電装置に蓄えた電力により前記演算装置を正常に駆動させる請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記演算装置に接続された記憶部を備え、
この記憶部は、前記演算装置が動作不能になるとの予測結果が得られた時点における前記バッテリに接続された各装置への電力供給状態を記憶し、前記演算装置が動作不能となった場合には、前記演算装置が動作復帰した際に、各装置への電力供給状態はこの記憶部が記憶した電力供給状態に戻る請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記記憶部は、光学記録装置、磁気記録装置、半導体メモリのいずれかである請求項３に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記エンジン始動動作による前記バッテリの出力電圧の低下によって前記演算装置が動作不能となった場合、前記演算装置が動作復帰した際に、各装置への電力供給状態は予め設定された所定の電力供給状態となる請求項１に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子式の車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車搭載装置の電子化が進み、電子式の電動操舵装置や電動制動装置など、従来の機械式の物に代えた電子装置が一般的になってきており、また、プッシュスタートシステムの様に電子式の車両用電源装置が市場で広まってきた。
【０００３】
このような電子装置を正常に駆動させる為には、バッテリや、エンジンにより駆動する発電機からなる給電系から、最低動作電圧値以上の安定した電力供給を行うことが必要である。
【０００４】
しかし、エンジン始動動作に際しては、電子装置への印加電圧がこれら電子装置の最低動作電圧値を下回ってしまい、電子装置が動作不能や不確実な動作状態等の望ましくない動作状態となってしまう恐れがあった。
【０００５】
すなわち、エンジン始動動作はエンジンが停止している状態において行うので、発電機による電力供給は無く、電力供給はバッテリからのみであり、十分な電力供給が難しいものであった。さらに、エンジン始動動作は大電力を必要とするため、バッテリ劣化や放電のため、バッテリの放電能力が低下し、バッテリの出力電圧が一時的に低下していると、エンジン始動動作に必要な電力を十分に供給できず、例えエンジンがかかったとしても電子装置を正常な状態で動作させるために必要な電圧を印加するまでに相当な長期間を要し、電子装置が動作不能や不安定な動作状態等の望ましくない動作状態に陥るのであった。
【０００６】
このような事態に陥ることを防ぐための車両用電源装置が、特許文献１に記載されている。
【０００７】
この車両用電源装置は、図４のフローチャートに示すように、エンジン始動手段の動作開始時あるいは動作開始前に、バッテリ電圧ＶＢを調べ（Ｓ１００）、このバッテリ電圧ＶＢが、しきい値電圧値Ｖｔｈを下回っていると判断された場合（Ｓ１０２）、遮断リレーを開いてバッテリからの電力供給を停止し（Ｓ１０４）、エンジン始動動作を停止させるというものであった。
【０００８】
このように、上記車両用電源装置では、エンジン始動動作を停止させるべき場合には速やかに停止動作を行い、電子装置が望ましくない状態になることを防いでいた。
【特許文献１】特開２００７−１００５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
確かに上記車両用電源装置は、バッテリ電圧ＶＢとしきい値電圧値Ｖｔｈとを比較し、必要に応じてエンジン始動動作を停止させることにより、電子装置が望ましくない状態になることを防ぐことができるものであった。
【００１０】
しかしながら、上記車両用電源装置では、エンジン始動動作開始時あるいは動作開始前、つまりエンジン始動手段の動作によりバッテリの出力電圧が低下する前のバッテリ電圧ＶＢを比較対照としているため、以下のような課題を有するものであった。
【００１１】
すなわち、エンジン始動手段動作時におけるバッテリの出力電圧の挙動は、バッテリの種類や特性、消費電力により異なり、さらにこの消費電力は、エンジンや燃料の温度・種類、オイルの粘度、酸素濃度等、様々な要因により異なるため、実際にエンジン始動手段を動作させなければ確認できないものであるが、上記車両用電源装置ではバッテリの出力電圧が低下し始める前のバッテリ電圧ＶＢを用いてエンジン始動を停止させるか否かの判断を行っているため、実際にはエンジン始動が何ら問題ない状態であってもエンジン始動動作を停止させてしまうことがあった。
【００１２】
さらに、実際にはエンジン始動を開始すべきではない場合にも関わらず、エンジン始動動作を行ってしまい、バッテリの出力電圧が電子装置の最低動作電圧以下に落ち込むという事態も発生していた。このような場合、特に近年の電子式の車両用電源装置においては各装置の電力供給状態を演算装置が電気的に記録する仕組みとなっているため、一旦バッテリの出力電圧が演算装置の最低動作電圧以下に落ち込んでしまうと、各装置への電力供給状態の記録は消去されてしまい、バッテリの出力電圧が復帰したとしても以前の電力供給状態に戻すことはできないものであった。
【００１３】
すなわち、近年の電子式の車両用電源装置においては、特に演算装置への安定した電力供給が重要な課題となっていた。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題点を解決してエンジン始動動作を停止させるべきか否かを正確に判断し、演算装置が動作不能や不安定な動作状態等の望ましくない状態になってしまうことを防止可能な車両用電源装置を提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そして、この目的を達成するために本発明の車両用電源装置は、バッテリと、このバッテリの出力電圧を測定する電圧測定装置と、この電圧測定装置の電圧測定結果が信号として入力される演算装置と、この演算装置によりエンジン始動動作を制御されるエンジン始動部とを備え、前記エンジン始動部のエンジン始動動作開始後における前記バッテリの出力電圧の変動に基づいて、前記演算装置が前記バッテリの出力電圧の低下によってエンジン始動動作が完了する前に動作不能になると予測された場合、前記エンジン始動部のエンジン始動動作が停止することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、車両に搭載された演算装置が望ましくない状態になってしまうことを防止することができる。
【００１７】
これは、エンジン始動動作開始後におけるバッテリの出力電圧の変動を基に、エンジン始動動作が完了する前に演算装置が動作不能となるか否かの予測を行っていることによる。
【００１８】
すなわち、本発明ではエンジン始動動作開始後におけるバッテリの出力電圧の変動に基づいてエンジンを始動させるべきか否かを判断しているため、エンジン始動動作開始時あるいは動作開始前のバッテリの出力電圧に基づいて判断を行う構成に比べ、より正確な判断ができるものである。
【００１９】
そして、この予測結果から、必要に応じてエンジン始動動作の停止を速やかに行う構成としたことにより、演算装置が望ましくない状態になってしまうことを確実に防止することが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本実施形態の構成について図１に示すブロック回路図を用いて説明する。なお、図１に示すブロック回路図においては、装置同士が電流のやり取りを行っている場合は太線で、装置同士が機械的に接続されている場合は二重線で、装置同士が信号のやり取りを行っている場合は細線で、それぞれの装置を結んでいる。
【００２１】
演算装置１は、本実施形態の各装置を制御する装置であり、エンジンスイッチ２、蓄電装置３、電圧測定装置４、電源リレー５、エンジン始動部６と接続されている。さらに、この演算装置１は記憶部７と接続されており、記憶部７は後述するように、エンジン始動動作によって演算装置１が動作不能となると予測された場合、その時点における各装置への電力供給状態を記憶する部分である。
【００２２】
バッテリ８は各装置に電力を供給する装置である。ここで、演算装置１は蓄電装置３を介してバッテリ８から電力を供給されている。すなわち、演算装置１へのバッテリ８からの電力供給と同時に、蓄電装置３にもバッテリ８から電力が供給され、この結果蓄電装置３は充電される。また、蓄電装置３に充電された電力は、バッテリ８の出力電圧が所定の閾電圧以下に低下した場合に演算装置１に供給される仕組みとなっている。
【００２３】
エンジンスイッチ２は、車両に搭載されたエンジン９を始動させるための装置である。このエンジンスイッチ２が自動車の使用者により操作されると、エンジンスイッチ２が操作を受けたことを演算装置１が認識し、そして演算装置１はエンジン始動部６に対してエンジン始動動作を開始させるよう制御を行う。なお、このエンジン始動部６は、バッテリ８からの電力供給を受けており、エンジン９に対し回転、点火、燃料噴射等の制御を行うことで、エンジン９を始動させる。
【００２４】
電源リレー５は、演算装置１によって制御されることで、図１に示すようにバッテリ８とエンジン９との電力供給状態を切り替える装置である。また、図１に非記載の自動車の各装置への電力供給状態の切り替えも行っている。すなわち、この電源リレー５を演算装置１が制御することにより、バッテリ８からの電力供給状態は、電源オフ状態、自動車に搭載された電装品に電力供給を行うアクセサリ状態、各種走行関連装置に電力供給を行うイグニッションオン状態、エンジンを始動させるためのスタート状態等の各種電力供給状態に切り替えられる。
【００２５】
エンジン９は、エンジン始動部６と機械的に接続されるとともに、電源リレー５を介してバッテリ８とも接続されており、エンジン始動部６からエンジン９の始動のための制御（上記回転、点火、燃料噴射等）を受けると始動開始する仕組みとなっている。
【００２６】
また、電圧測定装置４は、演算装置１がエンジン始動制御を行っている間、常にバッテリ８の出力電圧を測定しており、この測定結果情報を含んだ信号を演算装置１に出力することで、バッテリ８の出力電圧を演算装置１が把握できるようになっている。
【００２７】
以下、本実施形態の動作について図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
自動車の使用者が、エンジンスイッチ２を操作すると（Ｓ１）、演算装置１がエンジンスイッチ２への操作を認識し、電源リレー５の電力供給状態を切り替える（Ｓ２）。本実施形態においては、電源リレー５の電力供給状態は電源オフ状態からスタート状態へと切り替えられている。
【００２９】
次に、演算装置１はエンジン始動部６に対してエンジン９を始動させるための制御を行う（Ｓ３）。すなわち、エンジン始動部６はバッテリ８からの電力供給を受け、エンジン９に回転、点火、燃料噴射等を行い、エンジン始動制御が開始される。なお、このとき、エンジン９の始動には大電力が必要とされるため、バッテリ８の出力電圧は急激に低下する。
【００３０】
次に、エンジン始動制御が開始されると、電圧測定装置４はバッテリ８の出力電圧の測定を開始し、この測定結果を信号として演算装置１に出力する。そして、演算装置１はバッテリ８の出力電圧の変動を基に、このままエンジン始動動作を継続すると演算装置１が動作不能となるか否かを予測する（Ｓ４）。すなわち、演算装置１は、エンジン始動動作が完了する前にバッテリ８の出力電圧が演算装置１の動作可能電圧よりも低下するか否かを判断する。この予測方法については、後に詳述する。
【００３１】
次に、演算装置１はこの予測結果を検討し（Ｓ５）、演算装置１が動作不能となるという予測結果が得られた場合、演算装置１は記憶部７に、この予測結果が得られた時点での電源リレー５の電力供給状態を記憶するよう制御を行う（Ｓ６）。そして、演算装置１はエンジン始動部６にエンジン始動動作を停止するよう制御を行う（Ｓ７）。その後、後述するＳ１１へと進む。
【００３２】
一方、Ｓ５において、演算装置が動作不能にはならないという予測結果が得られた場合、演算装置１はエンジン９が現在どのような状態であるか確認する（Ｓ８）。ここで、エンジン９が始動していないとの結果が得られた場合、再びＳ４に戻り、電圧測定装置４によりバッテリ８の出力電圧の測定を再度行い、さらに演算装置１は予測を行う。したがって、Ｓ５にて「演算装置１が動作不能にはならない」との予測結果が得られ、さらにＳ８にて「エンジン９は始動していない」と判断され続けた場合は再びＳ４に戻り、電圧測定装置４によるバッテリ８の出力電圧の測定と演算装置１の予測が行われ続けられる。つまり、電圧測定装置４は、演算装置１がエンジン始動制御を行っている間は常にバッテリ８の出力電圧を測定し、そして演算装置１の予測は常に行われ続け、予測結果が更新されることとなる。
【００３３】
また、Ｓ８において、エンジン９の始動が成功したという結果を演算装置１が得た場合は、演算装置１はエンジン始動部６のエンジン始動動作を停止させ（Ｓ９）、さらに電源リレー５を予め設定されたエンジン始動成功時の電源供給状態へと切り替える（Ｓ１０）。なお、本実施形態ではエンジン始動成功時の電源供給状態とは、イグニッションオン状態としている。
【００３４】
また、Ｓ８において、タイムアウトや、使用者によるエンジンスイッチ２の操作の取り止め等の原因によりエンジン９の始動が失敗したという結果を演算装置１が得た場合、演算装置１はエンジン始動部６にエンジン始動動作を停止するよう制御を行う（Ｓ７）。すなわち、Ｓ７ではエンジン９が始動してしない状態で、演算装置１は、電源リレー５を予め設定されたエンジン始動失敗時の電源供給状態へと切り替える（Ｓ１１）。なお、本実施形態ではエンジン９の始動失敗時の電源供給状態とは、始動成功時と同様にイグニッションオン状態としている。
【００３５】
以上、説明した図２のフローチャートの特にＳ５に示す動作により、本実施形態ではエンジン始動部６のエンジン始動動作を停止させるべきか否かを正確に判断し、そして、演算装置が望ましくない状態になることを防止している。
【００３６】
以下、図２のフローチャートのＳ５における演算装置１が動作不能となるか否かの予測方法の一例を図３に示すグラフを用いて説明する。
【００３７】
まず、エンジン始動部６によるエンジン始動動作を開始すると、バッテリ８の出力電圧が低下し始める。図３のグラフでは時刻ｔ１からエンジン始動動作を開始しているため、この時点からバッテリ８の出力電圧が低下している。ここで、エンジン始動部６によるエンジン始動動作の開始と同時に、演算装置１は、エンジン始動動作を継続するとバッテリ８の出力電圧の低下により演算装置１が動作不能となるか否かの予測を開始する。
【００３８】
この予測はバッテリ８の出力電圧の変動に基づいて行われ、そして、予測開始後随時行われることになる。
【００３９】
すなわち、演算装置１は、図３の時刻ｔ１に示されるエンジン始動動作の開始時刻から予測を行っている現時刻までのバッテリ８の出力電圧の変動から、バッテリ８の出力電圧が演算装置１の最低動作電圧に到達する時刻ｔ４を算出し、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間とエンジン始動に必要な期間とを比較する。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間がエンジン９の始動に必要な期間よりも長いと判断された場合、演算装置１は「演算装置１が動作不能とならない」と予測し、エンジン始動部６によるエンジン始動動作が継続される。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ４の期間がエンジン９の始動に必要な期間よりも短いと判断された場合、演算装置１は「演算装置１が動作不能となる」と予測し、エンジン始動部６に対してエンジン始動動作を停止させる制御を行う。なお、エンジン９の始動に必要な期間は、以前までのエンジン９の始動の際のバッテリ８の出力電圧の変動から算出している。
【００４０】
図３のグラフでは、時刻ｔ２における予測で、「演算装置１が動作不能となる」との予測結果が得られたため、演算装置１は時刻ｔ２からエンジン始動部６のエンジン始動動作を停止させる制御を行っている。ここで、時刻ｔ２からエンジン始動部６のエンジン始動動作を停止させる制御を行ったにも関わらず、実際にバッテリ８の出力電圧が復帰し始めたのが時刻ｔ３であるのは、演算装置１やエンジン始動部６の間の信号のやり取り等の原因により、エンジン始動部６のエンジン始動動作を停止させるのに時間が多少かかるためである。
【００４１】
以下、本実施形態における効果について説明する。
【００４２】
まず、本実施形態によると、車両に搭載された演算装置１が望ましくない状態になってしまうことを確実に防止することができる。
【００４３】
これは、エンジン始動動作が完了する前に演算装置１が動作不能になるか否かという予測を、エンジン始動動作開始後のバッテリ８の出力電圧の変動に基づいて行っていることによる。
【００４４】
すなわち、本実施形態ではエンジン始動動作開始後におけるバッテリ８の出力電圧の変動に基づいて演算装置１が動作不能になるか否かという予測を行っているため、バッテリ８の出力電圧が演算装置１の最低動作電圧以下に落ち込むか否かということについて正確な判断ができるのである。
【００４５】
そして、エンジン始動動作を継続すると演算装置１が動作不能となるという結果が得られた場合は演算装置１の最低動作電圧値を下回る前にバッテリ８の出力電圧の低下を止め、演算装置１が動作不能等の望ましくない状態になってしまうことを確実に防止しているのである。
【００４６】
また、本実施形態の車両用電源装置には蓄電装置３が設けられており、この蓄電装置３は、バッテリ８の出力電圧が低下し演算装置１の最低動作電圧よりも高い所定の電圧に到達すると、演算装置１に電力を供給するように制御されている。
【００４７】
このようにすることで、例えば演算装置１がエンジン始動部６の始動動作を停止させる制御に時間がかかり、バッテリ８の出力電圧が演算装置１の最低動作電圧以下に低下してしまった場合においても、演算装置１は蓄電装置３からの電力によって正常に動作することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では、記憶部７を備え、演算装置１が動作不能になるとの予測結果が得られた場合は、記憶部７がその時点におけるバッテリ８からの電力供給状態を記憶し、そして、演算装置１が動作不能となった場合は、その後動作復帰した際に、各装置への電力供給状態をこの記憶部７が記憶した電力供給状態に戻す構成としている。
【００４９】
この理由を以下に説明する。
【００５０】
図２のフローチャートにて示したように、本実施形態によれば演算装置１が望ましくない状態になってしまうことを防止することができるものであるが、エンジン始動動作を行った際のバッテリ８の出力電圧の低下は急激であるため、エンジン始動動作の停止に時間がかかってしまった場合、バッテリ８の出力電圧が演算装置１の最低動作電圧以下に低下してしまうことが考えられる。
【００５１】
このとき、上述したように演算装置１は蓄電装置３により蓄えられた電力によって動作する構成となっているが、蓄電装置３が演算装置１を動作させることが可能な期間内にバッテリ８の出力電圧が復帰しなかった場合、演算装置１は停止することになる。ここで、電子式の車両用電源装置では、バッテリ８からの電力供給状態を演算装置１が電気的に制御しているため、演算装置１が停止すると、いったん電力供給状態は電源オフ状態となる。そして、その後バッテリ８の出力電圧が復帰したとしても、電力供給状態は演算装置１が動作不能となる前の状態に戻ることはない。すなわち、自動車の使用者は意図せずにバッテリ８からの全ての装置への電力供給を停止し、さらに、そのまま電力供給が復帰しないという事態に陥ってしまう。
【００５２】
そこで、本発明では、記憶部７は演算装置１が動作不能となる前のバッテリ８の電力供給状態を記憶し、そしてバッテリ８の出力電圧復帰後には、記憶部７が記憶した電力供給状態に戻す構成としているのである。
【００５３】
なお、記憶部７は演算装置１が動作不能となった場合にも、バッテリ８からの電力供給状態を記憶し続けることができるものであれば、光学記録装置、磁気記録装置、半導体メモリ等のいずれの記憶媒体であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、演算装置１が動作不能となった後には、上述したようにバッテリ８の電力供給状態を記憶部７が記憶した電力供給状態に戻すものとしたが、これをバッテリ８の電力供給状態を予め設定した電力供給状態とするものとしてもよい。
【００５５】
この構成においても、バッテリ８からの電力供給が復帰しないという事態を防ぐことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によると、車両用電源装置の演算装置が動作不能や不確実な動作状態等の望ましくない状態になってしまうことを確実に防止することができる。
【００５７】
したがって、本発明は電子式の車両用電源装置や、さらにこの電源装置を搭載する車両に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態における車両用電源装置の構成を示すブロック回路図
【図２】本発明の実施形態における車両用電源装置の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施形態における車両用電源装置の動作時のバッテリの出力電圧の変化を示すグラフ
【図４】従来の車両用電源装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５９】
１  演算装置
２  エンジンスイッチ
３  蓄電装置
４  電圧測定装置
５  電源リレー
６  エンジン始動部
７  記憶部
８  バッテリ
９  エンジン
【図１】
2009190434.tif 000003
【図２】
2009190434.tif 000004
【図３】
2009190434.tif 000005
【図４】
2009190434.tif 000006