JP4293245B2 - 車両用バッテリ電流検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されるバッテリの充放電電流を検出する車両用バッテリ電流検出装置に関する。

従来から、励磁巻線の通電時間と遮断時間の合計時間に対する通電時間の比率を計算して車両用発電機の発電仕事量を検出し、この発電仕事量に基づいてアイドリング時の吸入空気量を補正するようにした構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、発電機トルクの増加量に応じて徐励時間を制御するとともにバッテリの電圧変動を抑制し、発電機トルクの増加量に応じてエンジン出力を補正し、この補正が終了した後に徐励時間を短くしてエンジン回転の変動を抑制するようにした構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、電気負荷が投入されると徐励制御を行う一方で、バッテリ電圧が過度に低下したときに徐励制御を解除してバッテリ電圧の低下を抑制するようにした構成が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平５−２７２３７９号公報（第２−５頁、図１−６） 特開２００５−１９２３０８号公報（第６−９頁、図１−７） 特開平９−１０７６４０号公報（第３−６頁、図１−１１）

ところで、特許文献１に開示された従来構成では、徐励制御中には車両用発電機の発電量に余裕があると判断されるため、エンジン回転上昇のタイミングが遅れるという問題があった。また、この構成では、エンジン回転数の変動を抑制することはできるが、バッテリ電圧の変動抑制については考慮されていない。

また、特許文献２に開示された従来構成では、エンジン状態、バッテリ状態、電気負荷状態、発電機状態を常に監視して処理する必要があるため、エンジン制御装置の処理負担が大きくなるという問題があった。また、電流センサとエンジン制御装置との間はエンジンルーム内で長いハーネスを介して接続されるため、ハーネスに点火ノイズが重畳して誤動作の原因になる。

また、特許文献３に開示された従来構成では、電気負荷の状態をバッテリ電圧で検出しているため、バッテリの内部抵抗が経年変化すると、制御状態が変わってしまい、安定した制御を実現することが難しいという問題があった。

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、エンジン回転を上昇させるタイミングの遅れを防止することができるとともに、負荷応答制御時のエンジン回転の安定化を図ることができる車両用バッテリ電流検出装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用バッテリ電流検出装置は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を計測するものであり、車両用発電機の稼働状態を示す発電率を検知する発電機発電率検知手段と、バッテリの充放電電流を検知する電流検知手段と、車両に搭載されたエンジンの出力を制御する電子制御装置に発電率を通知する発電率送信手段と、電流検知手段による検知結果に基づいてバッテリが放電状態であると判断されたときに、発電機発電率検知手段によって取得された発電率よりも大きい発電率を設定する発電率変更手段と、発電率変更手段によって大きい発電率が設定されたときにその旨を表示灯を用いて車両の利用者に通知する指示を行う通知指示手段とを備え、バッテリが放電状態であるときに、発電率変更手段によって設定された発電率を発電率送信手段から電子制御装置に送信する。

車両用発電機に接続された電気負荷が投入されたときに発電率を徐々に上昇させる負荷応答制御（徐励制御）を行う場合に、この発電率を監視して電子制御装置がアイドリング時のエンジン回転数を上昇させようとすると、発電率の上昇が少しずつ行われるため、電子制御装置においてエンジン回転数の上昇を指示するタイミングが遅くなる。これに対し、本発明では、バッテリが放電状態にあるときに実際の発電率の上昇を待たずに電子制御装置に送信する発電率を実際の値よりも大きくしているため、すみやかにアイドリング時のエンジン回転数を上昇させることができる。また、これに伴い、電気負荷投入によって低下したバッテリ電圧を速やかに元に戻すことができる。さらに、電子制御装置に対しては変更後の発電率を通知するだけであるため、発電率を監視する従来手法と同じ処理アルゴリズムを電子制御装置において用いることができ、変更を最小限に抑えることができる。また、バッテリの放電状態に基づいて電気負荷投入の有無を判定することにより、バッテリの端子電圧を用いた場合のような内部抵抗の経年変化の影響を取り除くことができる。また、大きい発電率が設定されて速やかにアイドリング時のエンジン回転数が上昇する際に、その旨が表示灯を用いて利用者（運転者）に通知されるため、利用者が知らない状態でエンジン回転数が上昇する事態を回避することができ、利用者が感じる違和感を防止することができる。

また、上述した通知指示手段によって指示を行った後に、発電率送信手段から電子制御装置に発電率を送信することが望ましい。これにより、エンジン回転数が上昇することを利用者に事前に予告することができるため、利用者は、エンジン回転数の上昇に備えて車両のブレーキを強く踏み込む等の対策をとることが可能になる。

また、上述した表示灯を用いた通知は、車両用発電機によって行われることが望ましい。一般に、車両用発電機には発電異常を利用者に知らせるために表示灯を点灯させる機能が備わっているものが多い。このような場合には、車両用発電機によって駆動される表示灯を本発明の通知に用いることが可能になり、部品点数の低減が可能になる。

また、上述した表示灯を駆動する駆動手段をさらに備え、通知指示手段の指示に応じて駆動手段は表示灯を駆動することが望ましい。バッテリ電流検出装置自身で表示灯を駆動することができるため、表示灯を用いて通知を行う動作を簡略化することができる。

また、上述した表示灯を用いた通知は、電子制御装置によって行われることが望ましい。電子制御装置によって駆動される各種の表示灯を本発明の通知に用いることが可能になり、部品点数の低減が可能になる。

また、上述した表示灯を用いた通知は、表示灯の点滅、減光、徐々に明るくする、徐々に暗くする、のいずれか一つの形態で行われることが望ましい。これにより、表示灯を単純に点灯させる警告灯としての使用形態と区別することが可能になる。

また、上述した表示灯は、点灯時に赤以外の色を有することが望ましい。赤色は警告色であり、各種の警告灯の色として用いられる場合が多いため、赤色以外の色とすることにより、利用者を不必要に不安にさせることを回避することができる。

また、上述したバッテリが放電状態であると判断する電流の閾値として、車両用空調装置の動作電流より小さい閾値を用いることが望ましい。これにより、車両用空調装置の作動に伴う発電量増加やエンジンの機械的負荷増加を早期かつ確実に電子制御装置に通知することができ、エンジン回転数の安定化効果を高めることができる。

また、電気負荷の増加に対応して車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段をさらに備え、制御時間決定手段は、電流検知手段によって検知されたバッテリの放電電流が大きいほど負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することが望ましい。バッテリの放電電流が大きいほど大きな電気負荷が投入されたことが予想されるため、この大きな電気負荷の投入に対して負荷応答制御時間を長くすることにより、徐々に発電量を増加させてエンジンに対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

また、電気負荷の増加に対応して車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段と、車両用発電機の回転数の速度変化を検出する回転速度変化検出手段とをさらに備え、速度変化の増速度が小さいほど負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することが望ましい。電気負荷投入時にエンジン回転を上昇させる際に、車両用発電機の負荷トルク（発電トルク）が大きいと回転数の速度変化が緩やか、すなわち増速度が小さくなる。このような場合に、負荷応答制御時間を長くすることで、徐々に発電量を増加させてエンジンに対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

また、電気負荷の増加に対応して車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段と、バッテリの温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、温度検出手段で検出したバッテリの温度が低いほど負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することが望ましい。バッテリの温度が低い寒冷状態においては車両用発電機の温度も低いため、出力電流が大きくなって発電トルクも大きくなる。このような場合に、負荷応答制御時間を長くすることで、徐々に発電量を増加させてエンジンに対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

また、上述した電流検知手段および温度検出手段をバッテリに近接した位置に配置するとともに、電子制御装置および発電制御装置との間で行われる発電率および負荷応答制御指示値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、バッテリの充放電電流や温度の検出精度を向上させることができるとともに、車両用バッテリ電流検出装置と電子制御装置および発電制御装置が離れて配置された場合であっても確実にこれらの間で信号を送受信することが可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用のバッテリ電流検出装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車両用のバッテリ電流検出装置を含む充電システムの全体構成を示す図である。図１に示す充電システムは、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、表示灯７を含んで構成されている。

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の充放電電流の計測やその他の動作（詳細は後述する）を行う。例えば、バッテリ電流検出装置６は、バッテリ５の端子あるいは筐体に取り付けられている。表示灯７は、車両用発電制御装置４に接続されており、発電異常の警告やその他の通知（詳細は後述する）に用いられる。

図２は、バッテリ電流検出装置６と車両用発電制御装置４の詳細構成を示す図である。図２に示すように、車両用発電制御装置４は、パワートランジスタ１０、環流ダイオード１２、発電機回転数検出部１４、発電電圧検出部１６、発電率検出部１８、発電状態送信信号格納部２０、通信コントローラ２２、ドライバ２４、発電制御受信信号格納部２６、電圧制御部２８、負荷応答制御部３０、アンド回路３２、ドライバ３４、４６、警報検出部４０、ＰＷＭ（パルス幅変調）処理部４２、オア回路４４、トランジスタ４８を含んで構成されている。

パワートランジスタ１０は、車両用発電機３内の励磁巻線３Ａに直列に接続されており、オンされたときに励磁巻線３Ａに励磁電流が供給される。環流ダイオード１２は、励磁巻線３Ａに並列に接続されており、パワートランジスタ１０がオフされたときに励磁巻線３Ａに流れる励磁電流を環流させる。

発電機回転数検出部１４は、車両用発電機３の回転数を検出する。例えば、車両用発電機３の固定子巻線を構成する相巻線に現れる相電圧の周波数を監視することにより、車両用発電機３の回転数検出が行われる。発電電圧検出部１６は、車両用発電機３の出力端子電圧を発電電圧として検出する。発電率検出部１８は、車両用発電機３の稼働状態（発電状態）を示す発電率を検出する。例えば、パワートランジスタ１０と励磁巻線３Ａの接続点であるＦ端子の電圧を監視し、パワートランジスタ１０がオンされる相対的な割合としてのオンデューティを発電率として検出する。

発電状態送信信号格納部２０は、発電率検出部１８、発電電圧検出部１６、発電機回転数検出部１４のそれぞれによって検出された発電率（ｔ１）、発電電圧（ｔ２）、回転数（ｔ３）のそれぞれの検出値が含まれる発電状態送信信号を格納する。通信コントローラ２２は、この発電状態送信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２４から通信線を介してバッテリ電流検出装置６に向けて送信される。

上述したドライバ２４は、反対にバッテリ電流検出装置６から通信線を介して送られてくるデジタル変調信号を受信するレシーバの機能も備えている。また、上述した通信コントローラ２２は、ドライバ２４で受信したデジタル変調信号に対して復調処理を行う機能も備えている。復調処理によって得られた発電制御送信信号は、発電制御受信信号として発電制御受信信号格納部２６に格納される。この発電制御受信信号には、発電電圧指示値（ｒ１）、負荷応答制御指示値（ｒ２）、表示灯信号（ｒ３）が含まれる。電圧制御部２８は、発電電圧が発電電圧指示値で指定された所定の調整電圧値になるように制御する動作を行っており、この制御に必要な信号を出力する。負荷応答制御部３０は、負荷応答制御指示値で指定された割合で発電率を増加させる負荷応答制御を行っており、この制御に必要な信号を出力する。アンド回路３２には電圧制御部２８と負荷応答制御部３０のそれぞれから出力される信号が入力されており、これらの論理積信号が駆動信号としてドライバ３４に入力される。ドライバ３４は、アンド回路３２から入力される駆動信号に応じてパワートランジスタ１０を駆動する。

警報検出部４０は、発電異常や充電線外れ異常等を検出し、この検出結果を示す警報信号を出力する。例えば、異常が検出されたときにハイレベルの警報信号が出力される。ＰＷＭ処理部４２は、表示灯信号が入力されたときにこの信号をパルス幅変調して通知信号を生成する。オア回路４４は、警報検出部４０から出力される警報信号とＰＷＭ処理部４２から出力される通知信号の論理和信号を出力する。ドライバ４６は、オア回路４４の出力信号に応じてトランジスタ４８を駆動し、表示灯７を点灯させる。

また、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、発電状態受信信号格納部７４、発電制御送信信号格納部７６、温度検出部８０、発電率送信部８４を含んで構成されている。

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５の負極端子に接続され、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。

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の正極端子に接続され、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。

温度検出部８０は、バッテリ５の温度を検出する。例えば、温度に対応する電圧が出力される。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。

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り、車両用発電制御装置４内に備わったドライバ２４および通信コントローラ２２と基本的に同じ動作を行う。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、得られた発電状態受信信号が発電状態受信信号格納部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送信信号が発電制御送信信号格納部７６に格納されると、通信コントローラ７２は、この発電制御送信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。

発電率送信部８４は、マイコン６４から出力される発電率を通信線を介してＥＣＵ１に向けて送信する。マイコン６４では、車両用発電制御装置４から受信して発電状態受信信号格納部７４に格納された発電状態受信信号に含まれる発電率を、そのままあるいは値を変更した後に発電率送信部８４に向けて出力している。発電率に関する決定動作の詳細については後述する。また、マイコン６４は、発電率を変更した場合には、その旨を示す（正確には、その旨を表示灯７を用いて車両の利用者に通知する指示を行うための）表示灯信号を生成する。

また、図２に示すように、ＥＣＵ１は、発電率受信部９０とアイドルＵＰ制御部９２を含んで構成されている。発電率受信部９０は、バッテリ電流検出装置６内の発電率送信部８４から送信される発電率を受信する。アイドルＵＰ制御部９２は、発電率受信部９０によって受信された発電率に応じてエンジン２のアイドリング回転数を上昇させるアイドルＵＰ制御を行う。例えば、発電率が１００％のときにアイドルＵＰ制御が実施される。

上述したドライバ７０、通信コントローラ７２が発電機発電率検知手段に、シャント抵抗５０、増幅器５２、アナログ−デジタル変換器５４が電流検知手段に、発電率送信部８４が発電率送信手段に、マイコン６４が発電率変更手段、制御時間決定手段、回転速度変化検出手段に、温度検出部８０、アナログ−デジタル変換器８２が温度検出手段にそれぞれ対応する。また、マイコン６４が通知指示手段に対応する。

本実施形態のバッテリ電流検出装置６等はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図３は、発電率送信動作に関するバッテリ電流検出装置６の動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、所定の時間間隔（例えば、車両用発電機３の回転子の時定数のほぼ１／１０以下の時間間隔）で繰り返される。

車両用発電制御装置４から発電状態送信信号が送られてくると、ドライバ７０はこれを受信し、通信コントローラ７２によって所定の復調処理が行われて、車両用発電機３の発電状態を示すデータが発電状態受信信号格納部７４に格納される。この発電状態には、車両用発電機３の発電率ＦＤＵＴＹ、回転数Ｎ＿ＡＬＴ、発電電圧Ｖｂなどが含まれる。このようにして発電状態を示すデータが格納されると、マイコン６４は、この中に含まれる発電率ＦＤＵＴＹを取り込む（ステップ１００）。また、マイコン６４は、シャント抵抗５０を用いて測定したバッテリ電流ＩＢＡＴＴをアナログ−デジタル変換器５４を介して取り込む（ステップ１０１）。

次に、マイコン６４は、バッテリ５が放電状態であって、放電電流が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。例えば、バッテリ電流ＩＢＡＴＴの符号がマイナスのときに放電状態にあり、プラスのときに充電状態にあるものとし、所定の閾値を−１０Ａとすると、マイコン６４は、バッテリ電流ＩＢＡＴＴが−１０Ａよりも少ないか否かを判定する（ステップ１０２）。この閾値は、車両用空調装置（図示せず）の動作電流よりも小さい値（符号を含めた場合には大きい値）が用いられる。上記の例では、車両用空調装置の動作電流が１０Ａよりも多い値（例えば１５Ａ）であり、これよりも小さい値（１０Ａ）が閾値として設定されている。

放電電流が所定の閾値よりも大きい場合にはステップ１０２の判定において肯定判断が行われ、マイコン６４は、発電率ＦＤＵＴＹを実際に取得した発電率よりも大きい値（例えばフル励磁に対応する１００％（１００％未満の値を設定するようにしてもよい））に設定し（ステップ１０３）、この変更した発電率ＦＤＵＴＹを発電率送信部８４からＥＣＵ１に向けて送信する（ステップ１０４）。

なお、放電電流が所定の閾値以下の場合（放電状態ではなく充電状態の場合も含む）にはステップ１０２の判定において否定判断が行われ、取得した発電率ＦＤＵＴＹを発電率送信部８４からＥＣＵ１に向けて送信する（ステップ１０４）。

車両用発電機３に接続された電気負荷が投入されたときに発電率を徐々に上昇させる負荷応答制御（徐励制御）を行う場合に、この発電率を監視してＥＣＵ１がアイドリング時のエンジン回転数を上昇させようとすると、発電率の上昇が少しずつ行われるため、ＥＣＵ１においてエンジン回転数の上昇を指示するタイミングが遅くなる。これに対し、本発明では、バッテリ５が放電状態にあるときに実際の発電率の上昇を待たずにＥＣＵ１に送信する発電率を実際の値よりも大きくしているため、すみやかにアイドリング時のエンジン回転数を上昇させることができる。また、これに伴い、電気負荷投入によって低下したバッテリ電圧を速やかに元に戻すことができる。さらに、ＥＣＵ１に対しては変更後の発電率を通知するだけであるため、発電率を監視する従来手法と同じ処理アルゴリズムをＥＣＵ１において用いることができ、変更を最小限に抑えることができる。また、バッテリ５の放電状態に基づいて電気負荷投入の有無を判定することにより、バッテリ５の端子電圧を用いた場合のような内部抵抗の経年変化の影響を取り除くことができる。

また、バッテリ５が放電状態であると判断する電流の閾値として、車両用空調装置の動作電流より小さい閾値を用いることにより、車両用空調装置の作動に伴う発電量増加やエンジン２の機械的負荷増加を早期かつ確実にＥＣＵ１に通知することができ、エンジン回転数の安定化効果を高めることができる。

図４は、表示灯信号の生成および送信に関するバッテリ電流検出装置６の動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、図３に示した動作手順と同じ時間間隔で繰り返される。

マイコン６４は、アイドルＵＰ（アイドリング時のエンジン回転の上昇）が必要か否かを判定する（ステップ２００）。アイドルＵＰが必要な場合とは図３に示すステップ１０３において発電率ＦＤＵＴＹを１００％に設定した場合であり、それ以外の場合にはステップ２００の判定において否定判断が行われる。この場合にはマイコン６４は、ローレベルの表示灯信号を車両用発電機３に内蔵された車両用発電制御装置４に向けて送信する（ステップ２０１）。その後、マイコン６４は、ＥＣＵ１にアイドルＵＰしない発電率ＦＤＵＴＹを送信する（ステップ２０２）。なお、この発電率ＦＤＵＴＹの送信動作は、図３に示したステップ１０２の判定において否定判断を行った後のステップ１０４の動作と重複するが、表示灯信号と発電率の送信タイミングの関係をわかりやすくするために図４では図示されている。

また、アイドルＵＰが必要な場合にはステップ２００の判定において肯定判断が行われ、マイコン６４は、ハイレベルの表示灯信号を車両用発電制御装置４に向けて送信する（ステップ２０３）。次に、マイコン６４は、表示灯信号送信後に所定時間が経過したか否かを判定し（ステップ２０４）、経過していない場合には否定判断を行ってこの判定を繰り返す。また、所定時間が経過した場合にはステップ２０４の判定において肯定判断が行われ、マイコン６４は、ＥＣＵ１にアイドルＵＰする発電率ＦＤＵＴＹを送信する（ステップ２０５）。なお、この発電率ＦＤＵＴＹの送信動作は、図３に示したステップ１０２の判定において肯定判断を行ってステップ１０３において発電率ＦＤＵＴＹを１００％に設定した後のステップ１０４の動作と重複するが、表示灯信号と発電率の送信タイミングの関係をわかりやすくするために図４では図示されている。

このようにして送信されたハイレベルの表示灯信号を受信すると、車両用発電制御装置４内のＰＷＭ処理部４２は、パルス幅変調されてハイレベルとローレベルが交互に繰り返される通知信号を出力する。したがって、この通知信号に応じてドライバ４６がトランジスタ４８をオンオフ制御することにより、表示灯７を点滅させる通知動作が行われる。

大きい発電率ＦＤＵＴＹ（１００％）が設定されて速やかにアイドリング時のエンジン回転数が上昇する際に、その旨が表示灯７を用いて利用者（運転者）に通知されることになるため、利用者が知らない状態でエンジン回転数が上昇する事態を回避することができ、利用者が感じる違和感を防止することができる。

また、バッテリ電流検出装置６から車両用発電制御装置４に向けて表示灯信号を送信し、所定時間後に、ＥＣＵ１にアイドルＵＰに対応する発電率ＦＤＵＴＹを送信することにより、エンジン回転数が上昇することを利用者に事前に予告することができるため、利用者は、エンジン回転数の上昇に備えて車両のブレーキを強く踏み込む等の対策をとることが可能になる。

また、表示灯７の駆動制御を車両用発電機３に内蔵された車両用発電制御装置４によって行うことにより、警告通知等のために車両用発電機３によって駆動される表示灯７をアイドルＵＰの通知（発電率ＦＤＵＴＹの変更の通知）に用いることが可能になり、部品点数の低減が可能になる。

なお、上述した例では、表示灯７を点滅させてアイドルＵＰを知らせるようにしたが、他に、警告に使用する場合に比べて減光する、徐々に明るくあるいは暗くなるように輝度を制御する、これらの表示態様あるいは単に点灯させる場合に一般に警告に使用される赤色とや別の色（例えば、緑色や黄色等）を用いる、などの変形例が考えられる。

図５は、図１に示した充電システムにおける動作タイミングを示す図である。図５において、アイドリング時のエンジン回転の理想的な値が「アイドルアップ」で、実際のエンジン回転数が「エンジン回転数」で示されている。また、破線は従来構成を用いて負荷応答制御を実施した場合の特性を示している。また、「表示灯」で表示灯７の表示状態が示されており、ローレベルが消灯状態に、ハイレベルが点滅状態にそれぞれ対応している。図５に示すように、本実施形態の車両用バッテリ電流検出装置６を用いることにより、破線で示した従来構成に対応するタイミングに比べてアイドリング時のエンジン回転を上昇させるタイミングを早くすることができる。また、負荷応答制御を実施した場合であっても、車両用発電機３の出力電圧を速やかに増加させて、バッテリ電圧の落ち込みを抑制することができる。また、エンジン回転数が増加する前に表示灯７を点滅させており、これにより利用者に対してこれからエンジン回転数が増加する旨の予告通知が行われる。

図６は、負荷応答制御動作に関するバッテリ電流検出装置６の動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、図３に示した動作手順と並行（時系列的には前後してもよい）して行われるものであり、重複する動作については適宜省略することができる。

車両用発電制御装置４から発電状態送信信号が送られてくると、ドライバ７０はこれを受信し、通信コントローラ７２によって所定の復調処理が行われて、車両用発電機３の発電状態を示すデータが発電状態受信信号格納部７４に格納される。この発電状態には、車両用発電機３の発電率ＦＤＵＴＹ、回転数Ｎ＿ＡＬＴ、発電電圧Ｖｂなどが含まれる。このようにして発電状態を示すデータが格納されると、マイコン６４は、この中に含まれる回転数Ｎ＿ＡＬＴを取り込む（ステップ１１０）。また、マイコン６４は、シャント抵抗５０を用いて測定したバッテリ電流ＩＢＡＴＴをアナログ−デジタル変換器５４を介して取り込む（ステップ１１１）。

次に、マイコン６４は、回転数Ｎ＿ＡＬＴとバッテリ電流ＩＢＡＴＴをパラメータとする所定の関係式（Ｔｃ＝ｆ（Ｎ＿ＡＬＴ、ＩＢＡＴＴ））を用いて、負荷応答制御値としての負荷応答制御時間Ｔｃを演算する（ステップ１１２）。

図７は、回転数Ｎ＿ＡＬＴおよびバッテリ電流ＩＢＡＴＴと負荷応答制御時間Ｔｃとの関係を示す図である。図７に示すように、バッテリ放電電流（バッテリ電流）が多いほど長い負荷応答制御時間が設定される。また、回転数が低いほど長い負荷応答制御時間が設定される。なお、関係式を用いる代わりに、図７に示した内容が含まれるテーブルを用い、回転数とバッテリ電流に対応する負荷応答制御時間をこのテーブルを参照して求めるようにしてもよい。

次に、マイコン６４は、演算した負荷応答制御値Ｔｃを含む発電制御送信信号を発電制御送信信号格納部７６に格納することで、負荷応答制御値Ｔｃを負荷応答制御指示値として車両用発電制御装置４に向けて送信する（ステップ１１３）。

バッテリ５の放電電流が大きいほど大きな電気負荷が投入されたことが予想されるため、この大きな電気負荷の投入に対して負荷応答制御時間を長くすることにより、徐々に発電量を増加させてエンジン２に対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

図８は、負荷応答制御動作の他の例に関するバッテリ電流検出装置６の動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、図３に示した動作手順と並行（時系列的には前後してもよい）して行われるものであり、重複する動作については適宜省略することができる。

車両用発電制御装置４から発電状態送信信号が送られてくると、ドライバ７０はこれを受信し、通信コントローラ７２によって所定の復調処理が行われて、車両用発電機３の発電状態を示すデータが発電状態受信信号格納部７４に格納される。この発電状態には、車両用発電機３の発電率ＦＤＵＴＹ、回転数Ｎ＿ＡＬＴ、発電電圧Ｖｂなどが含まれる。このようにして発電状態を示すデータが格納されると、マイコン６４は、この中に含まれる回転数Ｎ＿ＡＬＴを取り込み（ステップ１２０）、回転数の速度変化ΔＮ＿ＡＬＴを演算する（ステップ１２１）。例えば、ステップ１２０において今回取り込んだ回転数Ｎ＿ＡＬＴから前回取り込んだ回転数Ｎ＿ＡＬＴを減算することにより、回転増加速度（増速する場合にプラスの符号がつき、減速する場合にマイナスの符号がつく）を求め、これを回転数の変化速度ΔＮ＿ＡＬＴとする場合が考えられる。あるいは、ステップ１２０において今回取り込んだ回転数Ｎ＿ＡＬＴから前回までの所定個数の回転数Ｎ＿ＡＬＴの平均値を減算するようにしてもよい。また、マイコン６４は、シャント抵抗５０を用いて測定したバッテリ電流ＩＢＡＴＴをアナログ−デジタル変換器５４を介して取り込む（ステップ１２２）。

次に、マイコン６４は、回転数の速度変化ΔＮ＿ＡＬＴとバッテリ電流ＩＢＡＴＴをパラメータとする所定の関係式（Ｔｃ＝ｆ（ΔＮ＿ＡＬＴ、ＩＢＡＴＴ））を用いて、負荷応答制御値としての負荷応答制御時間Ｔｃを演算する（ステップ１２３）。

図９は、回転数の速度変化ΔＮ＿ＡＬＴおよびバッテリ電流ＩＢＡＴＴと負荷応答制御時間Ｔｃとの関係を示す図である。図９に示すように、バッテリ放電電流（バッテリ電流）が多いほど長い負荷応答制御時間が設定される。また、回転数の速度変化が小さいほど長い負荷応答制御時間が設定される。なお、関係式を用いる代わりに、図９に示した内容が含まれるテーブルを用い、回転数の速度変化とバッテリ電流に対応する負荷応答制御時間をこのテーブルを参照して求めるようにしてもよい。

次に、マイコン６４は、演算した負荷応答制御値Ｔｃを含む発電制御送信信号を発電制御送信信号格納部７６に格納することで、負荷応答制御値Ｔｃを負荷応答制御指示値として車両用発電制御装置４に向けて送信する（ステップ１２４）。

電気負荷投入時にエンジン回転を上昇させる際に、車両用発電機３の負荷トルク（発電トルク）が大きいと回転数の速度変化が緩やか、すなわち増速度が小さくなる。このような場合に、負荷応答制御時間を長くすることで、徐々に発電量を増加させてエンジン２に対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

図１０は、負荷応答制御動作の他の例に関するバッテリ電流検出装置６の動作手順を示す流れ図である。この動作手順は、図３に示した動作手順と並行（時系列的には前後してもよい）して行われるものであり、重複する動作については適宜省略することができる。

マイコン６４は、アナログ−デジタル変換器８２を介して温度検出部８０の出力電圧（バッテリ温度ＴＥＭＰ）を取り込む（ステップ１３０）とともに、シャント抵抗５０を用いて測定したバッテリ電流ＩＢＡＴＴをアナログ−デジタル変換器５４を介して取り込む（ステップ１３１）。

次に、マイコン６４は、バッテリ温度ＴＥＭＰとバッテリ電流ＩＢＡＴＴをパラメータとする所定の関係式（Ｔｃ＝ｆ（ＴＥＭＰ、ＩＢＡＴＴ））を用いて、負荷応答制御値としての負荷応答制御時間Ｔｃを演算する（ステップ１３２）。

図１１は、バッテリ温度ＢＡＴＴおよびバッテリ電流ＩＢＡＴＴと負荷応答制御時間Ｔｃとの関係を示す図である。図１１に示すように、バッテリ温度ＴＥＭＰが所定の温度ＲＴ以下ではバッテリ温度ＴＥＭＰが低くなるほど長い負荷応答制御時間が設定され、温度ＲＴ以上では一定の負荷応答制御時間が設定される。また、バッテリ放電電流が多いほど、長い負荷応答制御時間が設定される。なお、関係式を用いる代わりに、図１１に示した内容が含まれるテーブルを用い、バッテリ温度とバッテリ電流に対応する負荷応答制御時間をこのテーブルを参照して求めるようにしてもよい。

次に、マイコン６４は、演算した負荷応答制御値Ｔｃを含む発電制御送信信号を発電制御送信信号格納部７６に格納することで、負荷応答制御値Ｔｃを負荷応答制御指示値として車両用発電制御装置４に向けて送信する（ステップ１３３）。

バッテリ５の温度が低い寒冷状態においては車両用発電機３の温度も低いため、出力電流が大きくなって発電トルクも大きくなる。このような場合に、負荷応答制御時間を長くすることで、徐々に発電量を増加させてエンジン２に対する負担を軽くすることができ、エンジン回転の安定化効果をさらに高めることができる。

図１２は、車両用発電制御装置４からバッテリ電流検出装置６に向けて送信される発電状態送信信号のフレームフォーマットを示す図である。図１２に示す送信フレームには、発電率ＦＤＵＴＹ、回転数Ｎ＿ＡＬＴ、発電電圧Ｖｂのそれぞれに対応する領域が設定されており、各領域にそれぞれのデータが格納されている。

図１３は、バッテリ電流検出装置６から送信される発電制御送信信号のフレームフォーマットを示す図である。図１３に示す送信フレームには、発電電圧指示値、負荷応答制御指示値、ＥＣＵ向け発電率、表示灯信号のそれぞれに対応する領域が設定されており、各領域にそれぞれに対応するデータが格納される。なお、このフレームフォーマットは、バッテリ電流検出装置６から車両用発電制御装置４に向けて送信される信号と、バッテリ電流検出装置６からＥＣＵ１に向けて送信される信号とで共通化されており、必要に応じて制御に必要なデータが格納される。あるいは、１つの送信フレーム中に車両用発電制御装置４とＥＣＵ１のそれぞれに送るデータを含ませておいて、これら２つの装置で同じ信号を受信するようにしてもよい。この場合には、図２に示した発電率送信部８４から出力される発電率を発電制御送信信号格納部７６に格納すればよい。

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。上述した実施形態では、車両用発電機３（車両用発電制御装置４）によって表示灯７を用いた通知を行ったが、この通知をバッテリ電流検出装置６やＥＣＵ１によって行うようにしてもよい。

図１４は、バッテリ電流検出装置によって通知を行うようにした充電システムの変形例を示す全体構成図である。図１４に示す変形例は、図１に示す構成に対して、表示灯７の接続先を車両用発電制御装置４からバッテリ電流検出装置６Ａに変更した点が異なっている。

また、図１５は、図１４に示す変形例に対応するバッテリ電流検出装置６Ａと車両用発電制御装置４Ａの詳細構成を示す図である。図１５に示す車両用発電制御装置４Ａは、図２に示した車両用発電制御装置４に対して、警報検出部４０、ＰＷＭ処理部４２、オア回路４４、ドライバ４６、トランジスタ４８を削除した点が異なっている。また、図１５に示すバッテリ電流検出装置６Ａは、図２に示したバッテリ電流検出装置６に対して、表示灯信号出力部８５、ＰＷＭ処理部８６、ドライバ８７、トランジスタ８８を追加した点が異なっている。これらの追加された構成が駆動手段に対応する。表示灯信号出力部８５は、マイコン６４からの指示に応じて表示灯信号を出力する。ＰＷＭ処理部８６は、ハイレベルの表示灯信号が入力されたときにこの信号をパルス幅変調して通知信号を生成する。ドライバ８７は、通知信号に応じてトランジスタ８８を駆動し、緑色の表示灯７を点灯（点滅）させる。

図１６は、図１５に示すバッテリ電流検出装置６Ａの動作手順を示す流れ図である。図４に示す動作手順に対してステップ２０１、２０３をステップ２０１Ａ、２０３Ａに変更した点が異なっている。すなわち、図４に示す動作手順では、アイドルＵＰが必要なときにハイレベルの表示灯信号を送信し（ステップ２０３）、不必要なときにローレベルの表示灯信号を送信していたが（ステップ２０１）、図１５に示すバッテリ電流検出装置６Ａでは、表示灯信号の送信を行う代わりに直接表示灯７の点灯状態を制御しているため、アイドルＵＰが必要なときに表示灯７を表示（点滅）し（ステップ２０３Ａ）、不必要なときに表示灯７を消灯している（ステップ２０１Ａ）。

図１７は、バッテリ電流検出装置６Ａから送信される発電制御送信信号のフレームフォーマットを示す図である。図１７に示す送信フレームには、発電電圧指示値、負荷応答制御指示値、ＥＣＵ向け発電率のそれぞれに対応する領域が設定されており、各領域にそれぞれに対応するデータが格納される。図１３に示したフレームフォーマットに対して、送信対象ではなくなった表示灯信号に対応する領域が削除されている。

図１８は、ＥＣＵによって通知を行うようにした充電システムの変形例を示す全体構成図である。図１８に示す変形例は、図１に示す構成に対して、表示灯７の接続先を車両用発電制御装置４からＥＣＵ１Ａに変更した点が異なっている。

また、図１９は、図１８に示す変形例に対応するバッテリ電流検出装置６Ｂと車両用発電制御装置４Ａの詳細構成を示す図である。図１９に示すバッテリ電流検出装置６Ｂは、図２に示したバッテリ電流検出装置６に対して、表示灯信号送信部８９を追加した点が異なっている。表示灯信号送信部８９は、マイコン６４からの指示に応じて表示灯信号を出力する。この表示灯信号はＥＣＵ１に向けて送信される。また、図１９に示すＥＣＵ１Ａは、図２に示したＥＣＵ１に対して、表示灯信号受信部９３、ＰＷＭ処理部９４、表示処理部９５を追加した点が異なっている。表示灯信号受信部９３は、バッテリ電流検出装置６Ｂから送信された表示灯信号を受信する。ＰＷＭ処理部９４は、ハイレベルの表示灯信号が入力されたときにこの信号をパルス幅変調して通知信号を生成する。表示処理部９５は、通知信号に応じて表示灯７を点灯（点滅）させる。

図２０は、図１９に示すバッテリ電流検出装置６Ｂの動作手順を示す流れ図である。図４に示す動作手順に対してステップ２０１、２０３をステップ２０１Ｂ、２０３Ｂに変更した点が異なっている。すなわち、図４に示す動作手順では、アイドルＵＰが必要なときにハイレベルの表示灯信号を送信し（ステップ２０３）、不必要なときにローレベルの表示灯信号を送信するとともに（ステップ２０１）、これら表示灯信号の送信先を車両用発電制御装置４にしていたが、図１９に示すバッテリ電流検出装置６Ｂでは、表示灯信号（信号の内容については同じ）の送信先を車両用発電制御装置４からＥＣＵ１Ａに変更したものである（ステップ２０１Ｂ、２０３Ｂ）。

一実施形態の車両用のバッテリ電流検出装置を含む充電システムの全体構成を示す図である。 バッテリ電流検出装置と車両用発電制御装置の詳細構成を示す図である。 発電率送信動作に関するバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 表示灯信号の生成および送信に関するバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 図１に示した充電システムにおける動作タイミングを示す図である。 負荷応答制御動作に関するバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 回転数およびバッテリ電流と負荷応答制御時間との関係を示す図である。 負荷応答制御動作の他の例に関するバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 回転数の速度変化およびバッテリ電流と負荷応答制御時間との関係を示す図である。 負荷応答制御動作の他の例に関するバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 バッテリ温度およびバッテリ電流と負荷応答制御時間との関係を示す図である。 車両用発電制御装置からバッテリ電流検出装置に向けて送信される発電状態送信信号のフレームフォーマットを示す図である。 バッテリ電流検出装置から送信される発電制御送信信号のフレームフォーマットを示す図である。 バッテリ電流検出装置によって通知を行うようにした充電システムの変形例を示す全体構成図である。 図１４に示す変形例に対応するバッテリ電流検出装置と車両用発電制御装置の詳細構成を示す図である。 図１５に示すバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。 バッテリ電流検出装置から送信される発電制御送信信号のフレームフォーマットを示す図である。 ＥＣＵによって通知を行うようにした充電システムの変形例を示す全体構成図である。 図１８に示す変形例に対応するバッテリ電流検出装置と車両用発電制御装置の詳細構成を示す図である。 図１９に示すバッテリ電流検出装置の動作手順を示す流れ図である。

符号の説明

１、１Ａ ＥＣＵ
２ エンジン
３ 車両用発電機（ＡＬＴ）
４、４Ａ 車両用発電制御装置
５ バッテリ（ＢＡＴＴ）
６、６Ａ、６Ｂ バッテリ電流検出装置（Ｓ）
７ 表示灯
４０ 警報検出部
４２、８６、９４ ＰＷＭ処理部
４４ オア回路
４６、８７ ドライバ
４８、８８ トランジスタ
５０ シャント抵抗
５２、６０ 増幅器
５４、６２、８２ アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５６、５８ 抵抗
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
７４ 発電状態受信信号格納部
７６ 発電制御送信信号格納部
８０ 温度検出部
８４ 発電率送信部
８５ 表示灯信号出力部
８９ 表示灯信号送信部

Claims (12)

1. 車両に搭載されたバッテリの充放電電流を計測する車両用バッテリ電流検出装置において、
   車両用発電機の稼働状態を示す発電率を検知する発電機発電率検知手段と、
   前記バッテリの充放電電流を検知する電流検知手段と、
   車両に搭載されたエンジンの出力を制御する電子制御装置に発電率を通知する発電率送信手段と、
   前記電流検知手段による検知結果に基づいて前記バッテリが放電状態であると判断されたときに、前記発電機発電率検知手段によって取得された発電率よりも大きい発電率を設定する発電率変更手段と、
   前記発電率変更手段によって大きい発電率が設定されたときに、その旨を表示灯を用いて車両の利用者に通知する指示を行う通知指示手段と、
   を備え、前記バッテリが放電状態であるときに、前記発電率変更手段によって設定された発電率を前記発電率送信手段から前記電子制御装置に送信することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
2. 請求項１において、
   前記通知指示手段によって指示を行った後に、前記発電率送信手段から前記電子制御装置に発電率を送信することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
3. 請求項１または２において、
   前記表示灯を用いた通知は、前記車両用発電機によって行われることを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
4. 請求項１または２において、
   前記表示灯を駆動する駆動手段をさらに備え、
   前記通知指示手段の指示に応じて前記駆動手段は前記表示灯を駆動することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
5. 請求項１または２において、
   前記表示灯を用いた通知は、前記電子制御装置によって行われることを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記表示灯を用いた通知は、前記表示灯の点滅、減光、徐々に明るくする、徐々に暗くする、のいずれか一つの形態で行われることを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記表示灯は、点灯時に赤以外の色を有することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記バッテリが放電状態であると判断する電流の閾値として、車両用空調装置の動作電流より小さい閾値を用いることを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
9. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   電気負荷の増加に対応して前記車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段をさらに備え、
   前記制御時間決定手段は、前記電流検知手段によって検知された前記バッテリの放電電流が大きいほど前記負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、前記車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
10. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
    電気負荷の増加に対応して前記車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段と、前記車両用発電機の回転数の速度変化を検出する回転速度変化検出手段とをさらに備え、
    前記速度変化の増速度が小さいほど前記負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、前記車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
11. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
    電気負荷の増加に対応して前記車両用発電機の発電率を増加させる際の所要時間である負荷応答制御時間を決定する制御時間決定手段と、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段とをさらに備え、
    前記温度検出手段で検出した前記バッテリの温度が低いほど前記負荷応答制御時間が長くなるように決定された負荷応答制御指示値を、前記車両用発電機の出力電圧を制御する発電制御装置に指示することを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。
12. 請求項１１において、
    前記電流検知手段および前記温度検出手段を前記バッテリに近接した位置に配置するとともに、前記電子制御装置および前記発電制御装置との間で行われる前記発電率および前記負荷応答制御指示値の送受信をデジタル通信で行うことを特徴とする車両用バッテリ電流検出装置。

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