JP2007259645A - バッテリ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの並列に接続されたバッテリの温度が異なる場合であっても、バッテリの性能低下を抑制することができるバッテリ制御装置を提供する。
【解決手段】本発明は、車両用電気機器（２０）に電力を供給し、車両用発電機（１８）によって充電される２つの並列に接続されたバッテリ（１４、１６）に対する充放電を制御するバッテリ制御装置（１）であって、各バッテリから、車両用電気機器への給電を切り替える給電切替手段（４）と、車両用発電機から、各バッテリへの充電を切り替える充電切替手段（６）と、各バッテリの温度を検出する検出手段（８、１０）と、各バッテリの温度差が所定値以上である場合、温度の低い方のバッテリのみから給電されるように給電切替手段を切り替えると共に、温度の低い方のバッテリのみに充電するように充電切替手段を切り替える制御手段（２）と、を有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ制御装置に関し、特に、車両に搭載された車両用電気機器に電力を供給し、車両用発電機によって充電される２つの並列に接続されたバッテリに対する充放電を制御するバッテリ制御装置に関する。

特開平５−３１９１８４号公報（特許文献１）には、車両用電源電圧切換装置が記載されている。この車両用電源電圧切換装置では、車両に２つのバッテリが搭載されており、これらのバッテリを直列接続することにより大電力負荷に電力を供給している。一方、充電を行う際には、これらのバッテリを並列接続に切り換え、１つの発電機により２つのバッテリを同時に充電している。

特開平５−３１９１８４号公報

しかしながら、並列に接続される２つのバッテリが、必ずしも同一の温度にはならないという問題がある。例えば、アイドリングストップシステムが搭載された車両では、１つのバッテリをエンジンルームに配置し、もう１つのバッテリをトランクルームに配置することがある。このような場合には、２つのバッテリの周囲温度が大きく異なるので、バッテリの温度も大きく異なることになる。或いは、２つのバッテリがエンジンルーム内に配置されている場合でも、エンジンルーム内の温度は必ずしも一様ではなく、各バッテリの温度が異なる場合もある。

ここで、バッテリの充電特性、放電特性は、一般に温度に依存して変化するので、何れか一方のバッテリの特性に合わせて充電、放電を制御すると、温度が異なる他方のバッテリは過充電或いは過放電状態となり、バッテリの寿命を縮めてしまうという問題がある。

従って、本発明は、２つの並列に接続されたバッテリの温度が異なる場合であっても、バッテリの性能低下を抑制することができるバッテリ制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、車両に搭載された車両用電気機器に電力を供給し、車両用発電機によって充電される２つの並列に接続されたバッテリに対する充放電を制御するバッテリ制御装置であって、２つのバッテリから、車両用電気機器への給電を切り替える給電切替手段と、車両用発電機から、２つのバッテリへの充電を切り替える充電切替手段と、２つのバッテリの温度に関する情報を夫々検出する検出手段と、この検出手段によって検出された各バッテリの温度差が所定値以上である場合において、温度の低い方のバッテリのみから車両用電気機器へ給電されるように給電切替手段を切り替えると共に、車両用発電機が温度の低い方のバッテリのみに充電するように充電切替手段を切り替える制御手段と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、検出手段が２つのバッテリの温度に関する情報を夫々検出する。制御手段は、検出手段によって検出された各バッテリの温度差が所定値以上である場合、温度の低い方のバッテリのみに対して充電、放電が行われるように、給電切替手段及び充電切替手段を切り替える。温度の低い方のバッテリに対する充電又は放電が行われることにより、そのバッテリの温度が上昇して、２つのバッテリの温度差が減少する。

このように構成された本発明によれば、２つのバッテリの温度差が所定値よりも小さい場合に、各バッテリに対する充電、放電が同時に行われるので、バッテリの温度差に起因する一方のバッテリの過充電又は過放電を防止することができ、バッテリの性能低下を抑制することができる。

本発明において、好ましくは、車両には、所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止し、所定のエンジン再始動条件が成立すると車両用電気機器であるスタータモータを起動させるエンジン自動停止始動手段が搭載されており、制御手段は、検出手段によって検出された各バッテリの温度差が、所定値以上である場合において、温度の低い方のバッテリのみからスタータモータへ給電されるように、給電切替手段を切り替える。

このように構成された本発明においては、所定のエンジン再始動条件が成立すると、エンジン自動停止始動手段はスタータモータを起動させ、エンジンを再始動させる。制御手段は、検出手段によって検出された各バッテリの温度差が、所定値以上である場合においては、温度の低い方のバッテリのみからスタータモータに電力を供給させる。

このように構成された本発明によれば、消費電力の大きいスタータモータを、温度の低い方のバッテリによって起動させるので、電力を供給したバッテリの温度は速やかに上昇し、各バッテリの温度差を速やかに減少させることができる。

本発明のバッテリ制御装置によれば、２つの並列に接続されたバッテリの温度が異なる場合であっても、バッテリの性能低下を抑制することができる。

次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態によるバッテリ制御装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置のシステム構成図である。また、図２は、本実施形態のバッテリ制御装置による制御フローを示すフローチャートである。

図１に示すように、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置１は、制御手段であるコントローラ２と、このコントローラ２によって切り替えられる給電切替手段である給電切替リレー４と、コントローラ２によって切り替えられる充電切替手段である充電切替リレー６と、を有する。さらに、バッテリ制御装置１は、第１バッテリ１４の温度を検出する検出手段である第１温度センサ８と、第２バッテリ１６の温度を検出する検出手段である第２温度センサ１０と、を有する。

コントローラ２は、車両に搭載された各種センサからの信号に基づいて、燃料噴射弁（図示せず）、点火プラグ（図示せず）、発電機１８、給電切替リレー４、充電切替リレー６、スタータモータ用リレー１２等を制御するように構成されている。また、コントローラ２は、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキスイッチセンサ（以上図示せず）による検出結果に基づいて、エンジンの自動停止及び再始動時期を判断するエンジン自動停止始動手段２ａを内蔵している。コントローラ２は、具体的には、ＣＰＵ、メモリ、これに記憶された制御プログラム等によって構成されている。

給電切替リレー４は、第１給電切替部４ａ及び第２給電切替部４ｂを有し、コントローラ２からの制御信号により、導通、遮断が切り替えられるように構成されている。第１給電切替部４ａは、第１バッテリ１４と各車両用電気機器との間に接続されており、第１給電切替部４ａが導通状態にされると第１バッテリ１４から各車両用電気機器に電力が供給されるように構成されている。同様に、第２給電切替部４ｂは、第２バッテリ１６と各車両用電気機器との間に接続されており、第２給電切替部４ｂが導通状態にされると第２バッテリ１６から各車両用電気機器に電力が供給されるように構成されている。従って、第１給電切替部４ａ及び第２給電切替部４ｂが同時に導通状態にされた場合には、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６は並列に接続されて各車両用電気機器に電力を供給する。

なお、車両に搭載される車両用電気機器としては、エンジンを始動させるためのスタータモータ２２の他に、ヘッドライト、カーエアコン、カーステレオ等があり、図１ではこれらの電気負荷を符号２０として図示している。また、給電切替リレー４とスタータモータ２２の間には、エンジン始動用リレー１２が接続されており、エンジンを始動させる際は、コントローラ２がエンジン始動用リレー１２を導通状態に切り替え、スタータモータ２２を起動させる。

充電切替リレー６は、第１充電切替部６ａ及び第２充電切替部６ｂを有し、コントローラ２からの制御信号により、導通、遮断が切り替えられるように構成されている。第１充電切替部６ａは、車両に搭載された発電機１８と第１バッテリ１４との間に接続されており、第１充電切替部６ａが導通状態にされると発電機１８から第１バッテリ１４へ充電されるように構成されている。同様に、第２充電切替部６ｂは、発電機１８と第２バッテリ１６との間に接続されており、第２充電切替部６ｂが導通状態にされると発電機１８から第２バッテリ１６へ充電されるように構成されている。従って、第１充電切替部６ａ及び第２充電切替部６ｂが同時に導通状態にされた場合には、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６は並列に接続されて発電機１８によって充電される。

また、発電機１８は、伝導用ベルト（図示せず）によってエンジンのクランクシャフト（図示せず）に連結され、エンジンが生成する動力を電気エネルギーに変換するように構成されている。発電機１８による発電量は、発電機１８に内蔵されたフィールドコイル（図示せず）に流す電流を変化させることにより可変される。コントローラ２は、車両の走行状態、各バッテリの残容量等に基づいて、発電機１８による発電量を制御する。

第１温度センサ８は、第１バッテリ１４に取り付けられ、第１バッテリ１４のバッテリ液の温度を検出するように構成されている。同様に、第２温度センサ１０は、第２バッテリ１６に取り付けられ、第２バッテリ１６のバッテリ液の温度を検出するように構成されている。各温度センサによって検出されたバッテリ液の温度は、コントローラ２に入力される。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置１の作用を説明する。なお、図２のフローチャートの処理は、コントローラ２の作動中、繰り返し実行される。
まず、図２のステップＳ１においては、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキスイッチセンサ（以上図示せず）、第１温度センサ８、第２温度センサ１０から、車速Ｓ、アクセル開度ａ、ブレーキの作動状態ｂ、第１バッテリ１４の液温度ｔ１、第２バッテリ１６の液温度ｔ２が、コントローラ２に夫々入力される。

次に、ステップＳ２においては、ステップＳ１で読み込まれた車速Ｓが０であるか否かがコントローラ２によって判断される。車速Ｓが０である場合にはステップＳ３に進み、車速Ｓが０でない場合、即ち、車両が走行中である場合にはステップＳ１５に進む。なお、車両の走行中においては、スタータモータ２２が起動されることはないので、エンジン始動用リレー１２は、コントローラ２によって常に遮断状態に切り替えられている。

ステップＳ１５においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２の温度差がコントローラ２によって判断される。即ち、ステップＳ１５では、液温度ｔ１から液温度ｔ２が減じられ、その温度差の絶対値が所定値以上であるか否かが判断される。温度差の絶対値が所定値よりも小さい場合にはステップＳ１６に進み、所定値以上の場合にはステップＳ１７に進む。本実施形態においては、温度差の絶対値が、１５゜Ｃ以上の場合にステップＳ１７以下の処理が実行される。

ステップＳ１６においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２の温度差は十分に小さく、これらのバッテリの特性に大きな相違は生じていないため、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６は並列状態で使用される。即ち、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａ及び第２給電切替部４ｂ、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａ及び第２充電切替部６ｂは、コントローラ２によって全て導通状態に切り替えられて、図２のフローチャートの１回の処理が終了する。従って、発電機１８によって生成された電力は、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６に充電され、車両用電気機器２０に対しては第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６から電力が供給される。

一方、ステップＳ１７においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２のどちらが高いかがコントローラ２によって判断される。第１バッテリ１４の液温度ｔ１が高い場合にはステップＳ１８以下の処理が実行され、第２バッテリ１６の液温度ｔ２が高い場合にはステップＳ１９以下の処理が実行される。

ステップＳ１８においては、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａは、コントローラ２によって遮断状態に切り替えられ、第２給電切替部４ｂは導通状態に切り替えられる。また、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａは、コントローラ２によって遮断状態に切り替えられ、第２充電切替部６ｂは導通状態に切り替えられる。これにより、発電機１８によって生成された電力は、第２バッテリ１６のみに充電され、車両用電気機器２０に対しては第２バッテリ１６のみから電力が供給されるようになる。第２バッテリ１６への充電及び第２バッテリ１６からの放電が行われることにより、第２バッテリ１６の液温度ｔ２は上昇する。このように、第２バッテリ１６のみに対して充放電が行われると、第２バッテリ１６の液温度ｔ２のみが上昇して、第１バッテリ１４の液温度ｔ１に接近する。この作用により、第１バッテリ１４と第２バッテリ１６の液温度の差が所定値以下になった後は、前述したステップＳ１６の処理が実行されるようになり、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６に対する充電、放電が行われるようになる。

一方、第２バッテリ１６の温度が高い場合に実行されるステップＳ１９においては、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａは、コントローラ２によって導通状態に切り替えられ、第２給電切替部４ｂは遮断状態に切り替えられる。また、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａは、コントローラ２によって導通状態に切り替えられ、第２充電切替部６ｂは遮断状態に切り替えられる。これにより、発電機１８によって生成された電力は、第１バッテリ１４のみに充電され、車両用電気機器２０に対しては第１バッテリ１４のみから電力が供給されるようになる。第１バッテリ１４への充電及び第１バッテリ１４からの放電が行われることにより、第１バッテリ１４の液温度ｔ１は上昇し、第２バッテリ１６の液温度ｔ２に接近する。

次に、ステップＳ３以下に示す、車両の停止状態における処理を説明する。
ステップＳ３においては、ブレーキスイッチセンサ（図示せず）による検出結果がコントローラ２によって判断される。ブレーキスイッチがオンである場合、即ち、ブレーキペダル（図示せず）が踏まれている場合にはステップＳ４に進み、ブレーキスイッチがオフである場合には上述したステップＳ１５以下の処理が実行される。

さらに、ステップＳ４においては、アクセル開度センサ（図示せず）による検出結果がコントローラ２によって判断される。アクセル開度ａが全閉である場合にはステップＳ５に進み、アクセル開度ａが全閉でない場合には上述したステップＳ１５以下の処理が実行される。

ステップＳ５においては、コントローラ２に内蔵されたエンジン自動停止始動手段２ａが、エンジンを自動停止させる条件が成立したとして、エンジンの自動停止処理が開始される。ステップＳ５においては、エンジン自動停止始動手段２ａによって、燃料噴射弁（図示せず）からの燃料噴射、及び点火プラグ（図示せず）による点火が停止される。これによりエンジンは停止される。

次いで、ステップＳ７においては、アクセル開度センサ（図示せず）による検出結果がコントローラ２によって判断される。アクセル開度ａが全閉である場合にはステップＳ５に戻り、アクセル開度ａが全閉でない場合にはステップＳ８に進む。

さらに、ステップＳ８においては、ブレーキスイッチセンサ（図示せず）による検出結果がコントローラ２によって判断される。ブレーキスイッチがオンである場合にはステップＳ５に戻り、ブレーキスイッチがオフである場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ９においては、アクセルが開かれ、ブレーキが解除されているので、コントローラ２に内蔵されたエンジン自動停止始動手段２ａは、エンジンを再始動させる条件が成立したと判断して、エンジンの再始動処理が開始される。

次に、ステップＳ１０においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２の温度差がコントローラ２によって判断される。即ち、ステップＳ１０では、液温度ｔ１から液温度ｔ２が減じられ、その温度差の絶対値が所定値以上であるか否かが判断される。温度差の絶対値が所定値よりも小さい場合にはステップＳ１１に進み、所定値以上の場合にはステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２の温度差は十分に小さく、これらのバッテリの特性に大きな相違は生じていないため、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６は並列状態で使用される。即ち、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａ及び第２給電切替部４ｂ、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａ及び第２充電切替部６ｂは、コントローラ２によって全て導通状態に切り替えられる。さらに、エンジン自動停止始動手段２ａは、エンジン始動用リレー１２を所定時間導通状態に切り替える。これにより、第１バッテリ１４及び第２バッテリ１６からスタータモータ２２に電力が供給され、スタータモータ２２が起動されて、エンジンが再始動される。

一方、ステップＳ１２においては、第１バッテリ１４の液温度ｔ１と第２バッテリ１６の液温度ｔ２のどちらが高いかがコントローラ２によって判断される。第１バッテリ１４の液温度ｔ１が高い場合にはステップＳ１３以下の処理が実行され、第２バッテリ１６の液温度ｔ２が高い場合にはステップＳ１４以下の処理が実行される。

ステップＳ１３においては、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａは、コントローラ２によって遮断状態に切り替えられ、第２給電切替部４ｂは導通状態に切り替えられる。また、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａは、コントローラ２によって遮断状態に切り替えられ、第２充電切替部６ｂは導通状態に切り替えられる。さらに、エンジン自動停止始動手段２ａは、エンジン始動用リレー１２を所定時間導通状態に切り替える。これにより、第２バッテリ１６からスタータモータ２２に電力が供給され、スタータモータ２２が起動されて、エンジンが再始動される。第２バッテリ１６からの放電が行われることにより、第２バッテリ１６の液温度ｔ２は上昇する。このように、第２バッテリ１６のみから放電が行われると、第２バッテリ１６の液温度ｔ２のみが上昇して、第１バッテリ１４の液温度ｔ１に接近する。また、スタータモータ２２が消費する電力は、各車両用電気機器の中で比較的大きいため、液温度ｔ２の上昇も大きく、液温度ｔ２は速やかに第１バッテリ１４の液温度ｔ１に接近する。

一方、第２バッテリ１６の液温度ｔ２が高い場合であるステップＳ１４においては、給電切替リレー４の第１給電切替部４ａは、コントローラ２によって導通状態に切り替えられ、第２給電切替部４ｂは遮断状態に切り替えられる。また、充電切替リレー６の第１充電切替部６ａは、コントローラ２によって導通状態に切り替えられ、第２充電切替部６ｂは遮断状態に切り替えられる。さらに、エンジン自動停止始動手段２ａは、エンジン始動用リレー１２を所定時間導通状態に切り替える。これにより、スタータモータ２２に対しては第１バッテリ１４のみから電力が供給される。第１バッテリ１４からの放電が行われることにより、第１バッテリ１４の液温度ｔ１は上昇し、第２バッテリ１６の液温度ｔ２に接近する。

本発明の実施形態のバッテリ制御装置によれば、２つのバッテリの温度差が十分に小さい場合に、各バッテリに対する充電、放電が同時に行われるので、バッテリの温度差に起因する一方のバッテリの過充電又は過放電を防止することができ、バッテリの性能低下を抑制することができる。

また、本実施形態のバッテリ制御装置によれば、消費電力の大きいスタータモータを、温度の低い方のバッテリによって起動させるので、電力を供給したバッテリの温度は速やかに上昇し、各バッテリの温度差は速やかに減少させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、温度センサによって各バッテリの液温度を直接検出していたが、他のセンサを利用して液温度を検出することもできる。例えば、エンジンルーム内の温度に基づいて、エンジンルーム内に配置されたバッテリの液温度を推定するように構成することもできる。なお、本明細書において、バッテリの温度に関する情報を検出する検出手段には、バッテリの液温度を直接検出する温度センサの他に、任意の手段を利用してバッテリの液温度を推定する手段が含まれるものとする。

また、上述した実施形態においては、給電切替リレー及び充電切替リレーを同時に切り替えていたが、これらのリレーの切り替えは必ずしも同時でなくても良く、発電機による発電量、車両用電気機器の電力消費等に応じて順次切り替えられるように構成することもできる。

本発明の実施形態によるバッテリ制御装置のシステム構成図である。 本実施形態のバッテリ制御装置による制御フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 本発明の実施形態によるバッテリ制御装置
２ コントローラ
２ａ エンジン自動停止始動手段
４ 給電切替リレー
４ａ 第１給電切替部
４ｂ 第２給電切替部
６ 充電切替リレー
６ａ 第１充電切替部
６ｂ 第２充電切替部
８ 第１温度センサ
１０ 第２温度センサ
１２ エンジン始動用リレー
１４ 第１バッテリ
１６ 第２バッテリ
１８ 発電機
２０ 車両用電気機器
２２ スタータモータ

Claims (2)

1. 車両に搭載された車両用電気機器に電力を供給し、車両用発電機によって充電される２つの並列に接続されたバッテリに対する充放電を制御するバッテリ制御装置であって、
   上記２つのバッテリから、上記車両用電気機器への給電を切り替える給電切替手段と、
   上記車両用発電機から、上記２つのバッテリへの充電を切り替える充電切替手段と、
   上記２つのバッテリの温度に関する情報を夫々検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された上記各バッテリの温度差が所定値以上である場合において、温度の低い方のバッテリのみから上記車両用電気機器へ給電されるように上記給電切替手段を切り替えると共に、上記車両用発電機が温度の低い方のバッテリのみに充電するように上記充電切替手段を切り替える制御手段と、
   を有することを特徴とするバッテリ制御装置。
2. 上記車両には、所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止し、所定のエンジン再始動条件が成立すると車両用電気機器であるスタータモータを起動させるエンジン自動停止始動手段が搭載されており、上記制御手段は、上記検出手段によって検出された上記各バッテリの温度差が、所定値以上である場合において、温度の低い方のバッテリのみからスタータモータへ給電されるように、上記給電切替手段を切り替える請求項１記載のバッテリ制御装置。

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