JP4946161B2

JP4946161B2 - 車載バッテリー監視システム

Info

Publication number: JP4946161B2
Application number: JP2006130564A
Authority: JP
Inventors: 孝仁伊藤; 光宏河村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: JP2007302058A

Description

本発明は、車載バッテリー監視システムに関する。

特開２００３−２４６４６号公報

近年、自動車等の車両に搭載される電装品（車載電子機器）は増加傾向にあり、車載バッテリーへの負担が厳しくなっている。また、情報バックアップや制御の初期化、あるいはスリープモード動作（ひいては、次にユーザーが使用する際の再始動迅速化のためのウェイクアップ処理）のために、電装品の種別によってはエンジンを停止させた後においても車載バッテリーから電源供給を受けるものがある。他方、車両のコストダウンや軽量化のために、バッテリーは、電装品の消費電流に合わせたぎりぎりの容量のものが選択される傾向にあり、上記状況と相俟って、電装品への負荷が集中した場合のバッテリー上がりや劣化の問題がクローズアップされてきている。

特許文献１には、上記課題に鑑みて、バッテリーの状態監監視用に専用のＥＣＵ（制御ユニット）を搭載し、バッテリーの劣化状態を監視するとともに、限界レベルを超えた劣化が検出された場合は警告メッセージを出力する技術が開示されている。

しかし、上記の構成では、バッテリー電圧監視用に、電装品の制御用とは無関係なＥＣＵを新たに設けなければならず、ハードウェアコストの高騰を招くほか、電装品の制御用ＥＣＵとの間での情報シェアリングも考慮されていないので、システム効率が悪い欠点がある。

本発明の課題は、新たな制御ユニットを追加せずともバッテリー電圧を的確に監視でき、バッテリー上がり等を未然に防止できる車載バッテリー監視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及び発明の効果

本発明の車載バッテリー監視システムは、
制御用マイコンを搭載し、各々自身に割り当てられた車載電子機器の制御手段を制御用マイコンによるソフトウェア処理により機能実現する複数の制御ユニットと、それら制御ユニットを互いにネットワーク接続するネットワークバスとを備えた車載ネットワークシステムとして構築されるとともに、上記した課題を解決するために、
制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、当該制御ユニット自身又は該制御ユニットに接続された車載電子機器の動作電源電圧として入力される、車載バッテリー電圧を反映したアナログ電圧信号をデジタル変換し、バッテリー監視電圧情報として取得する監視電圧情報取得手段と、
制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、監視電圧情報取得手段が取得するバッテリー監視電圧情報に基づいて車載バッテリーの劣化判定を行なうバッテリー劣化判定手段と、
制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、バッテリー劣化判定手段により車載バッテリーの劣化判定がなされた場合に、予め定められた劣化対応処理を行なう劣化対応処理実行手段とを備え、
監視電圧情報取得手段は、車両のエンジンの始動補助モータの始動前と始動補助モータの始動後にバッテリー監視電圧情報をそれぞれ取得するものであり、バッテリー劣化判定手段は、始動補助モータの始動前後に取得されたバッテリー監視電圧情報の比較に基づいて劣化判定を行なうことを特徴とする。

上記本発明の構成によると、車載用電子機器の制御処理を行なう複数の制御ユニットをネットワーク接続するとともに、それら制御ユニットの少なくとも一つを、当該制御ユニット自身又は該制御ユニットに接続された車載電子機器の動作電源電圧として入力される、車載バッテリー電圧を反映したアナログ電圧信号をデジタル変換し、バッテリー監視電圧情報として取得するようにしたから、前述の特許文献１のごとく、車載バッテリー電圧の監視用に新たな制御ユニットを追加せずとも、バッテリー電圧を的確に監視でき、バッテリー上がり等を未然に防止できる。

劣化対応処理実行手段は、劣化判定時において車載バッテリーの劣化を報知する劣化報知手段を有するものとできる。このような劣化報知手段を設けることで、ユーザーはバッテリーの劣化を的確に把握でき、余分な車載電子機器（例えば、カーオーディオ装置など）の使用を控えたり、バッテリー交換を行なうなどの対応処置も確実に行なうことができる。

他方、劣化対応処理実行手段は、劣化判定時において、自身に接続されている車載電子機器の作動を制限する車載電子機器作動制限手段を有するものとして構成することもできる。このようにすることで、劣化判定された場合に、指定された載電子機器の作動が自動的に制限され、以降の更なるバッテリーの劣化を最小限に食い止めることができる。

具体的には、車載電子機器作動制限手段は、劣化判定時において、車載電子機器の予め定められた動作を禁止するものとして構成することができる。車載電子機器の動作が禁止されることで、バッテリー劣化抑制効果が一層高められる。この場合、禁止する動作は、例えば、自動車の走行機能確保とは直接関係しない車載電子機器動作を例示でき、例えば上記のカーオーディオ装置の動作のほか、車載電子機器作動制限手段が設けられる制御ユニットが車載エアコンの制御を司るものである場合は、次のような動作を例示できる。すなわち、車載電子機器作動制限手段は、車両のエンジン停止時におけるエアコンメカ部に含まれるエアミックスダンパーや吹き出し口のルーバーの位置決め制御を行なう位置決め用モータの原点位置初期化処理動作を禁止するものとする。エアコンメカ部のモータ制御の初期化処理が省略されると、エアコンの正常な動作が若干損なわれるが、これを省略しても車両の走行制御自体には影響が及ばず、かつ、比較的電力消費の大きいモータの初期化動作が制限されることで、バッテリーの延命効果に優れる。

また、車載電子機器作動制限手段は、車両のエンジン始動時において、劣化判定されない通常時にはエンジンの始動補助モータと同時駆動されるべき予め定められた車載電子機器の動作開始を、劣化判定時においては、始動補助モータの動作が完了する所定タイミングまで遅延させるものとすることができる。エンジン始動時には、始動補助モータ（セルモータ）を介したエンジンクランキングのためのバッテリーに非常に大きな負荷かがかかる。このとき、始動補助モータと同時駆動される車載電子機器が存在すると、該車載電子機器の負荷も加わって、バッテリーへの負担が一層増大し、劣化が一層助長されることにつながるほか、劣化がある程度進行している場合には、車載電子機器の動作に足を引っ張られてエンジン始動動作を確保できなくなることもありえる。上記のように構成すると、始動時におけるバッテリーへの負荷集中を効果的に防止でき、バッテリーを延命できるほか、劣化が進行している場合でも始動補助モータの動作自体は確保しやすくなる。例えば、車載電子機器作動制限手段が設けられる制御ユニットが車載エアコンの制御を司るものである場合、車載電子機器作動制限手段は、始動補助モータ動作時のクランキング音をマスクするための、車載エアコンによるマグネットクラッチの動作を、劣化判定時においては始動補助モータが動作完了してから始動させるものとすることができる。このようにすると、クランキング音のマスク効果自体は損なわれるが、エンジンの始動そのものは問題なく行なうことができる。

次に、バッテリー監視電圧情報としては、制御ユニットが自身の動作電源電圧として受電する車載バッテリーからの出力電圧情報を使用することができる（以下、本明細書にて単に「バッテリー電圧」と称する場合には、この出力電圧情報のことをいう）。バッテリー電圧を直接参照することで、劣化判定をより的確に行なうことができる。他方、バッテリー監視電圧情報として、車両のエンジン点火用電源電圧情報であって、エンジンにより発電駆動されるオルターネータの出力電圧が車載バッテリーからの出力電圧に重畳されたイグニッション電圧情報を使用することもできる。オルターネータ出力電圧の分だけバイアスされた電圧情報であるが、バッテリーの劣化判定には十分に使用できる。また、イグニッション電圧を使用する車載電子機器ひいては制御ユニットは種類が多いので、劣化判定に使用しやすい利点がある。

また、劣化対応処理実行手段は、劣化判定時において、複数の制御ユニットのうち予め定められたものを、通常時よりも消費電力が小さくなる省電力状態に強制的に移行させる省電力状態移行手段を有するものとして構成できる。このようにすると、例えば走行制御等に必ずしも必須でない制御ユニットを省電力状態に移行させることで、劣化のある程度進んだバッテリーへの負担を軽減でき、バッテリーの延命を図ることができる。例えば、複数の制御ユニットには、走行制御上の重要度に応じて省電力状態に移行させるための優先順位を定めておくことができ、省電力状態移行手段は、該優先順位に従って制御ユニットを省電力状態に移行させるものとすることができる。これにより、バッテリー劣化が進んだときに、必要最小限残すべき制御機能を的確に絞り込むことができる。

省電力状態移行手段は、劣化判定時において、対象となる制御ユニットの電源を遮断するものとできる。制御ユニットの電源遮断はバッテリー消耗抑制を図る上で最も効果が大きい。なお、制御ユニットの電源を完全に遮断するのではなく、例えば省電力状態への移行直前の制御実行状態（つまり、スタックポインタ位置）をホールドできるよう、ＤＲＡＭ等で構成された実行メモリの記憶状態をバックアップしつつＣＰＵの動作を休止するスリープ時状態へ移行させることも可能である。

また、バッテリー劣化判定手段が設けられた制御ユニットを第一種制御ユニットとし、それ以外の制御ユニットを第二種制御ユニットとして、第一種制御ユニットは、バッテリー劣化判定手段による劣化判定時において、第二種制御ユニットのうち劣化対応処理実行手段が設けられたものに対し劣化対応処理の実行を、ネットワークバスを介した通信により指令する劣化対応処理実行指令手段を有するものとして構成することができる。このようにすると、劣化対応処理を行なう制御ユニットをバッテリー劣化判定手段が設けられた制御ユニット（第一種制御ユニット）で集中管理でき、システム全体としての省電力状態への以降をスムーズに行なうことができる。

この場合、第一種制御ユニット自身に監視電圧情報取得手段を設けることができる。このようにすると、第一種制御ユニットが監視電圧情報の取得と劣化判定とを行なうので、劣化判定のレスポンスを向上させることができる。

他方、第二種制御ユニットに監視電圧情報取得手段を設け、第一種制御ユニットはバッテリー監視電圧情報を該第二種制御ユニットからネットワークバスを介した通信により取得するものとすることができる。このようにすると、監視電圧情報の取得と劣化判定とを第一種制御ユニットと第二種制御ユニットとにタスク分散でき、処理の効率化を図ることができる。

また、第一種制御ユニットのバッテリー劣化判定手段は、複数の監視電圧情報取得手段が取得する複数のバッテリー監視電圧情報に基づいて劣化判定を行なうものとすることができる。複数の監視電圧情報取得手段（制御ユニット）が取得するバッテリー監視電圧情報を併用することで、バッテリーの劣化判定制度を向上できる。この場合、第一種制御ユニットのバッテリー劣化判定手段は、複数の第二種制御ユニットに各々設けられた監視電圧情報取得手段が取得する複数のバッテリー監視電圧情報を、ネットワークバスを介した通信により取得して、それら複数のバッテリー監視電圧情報に基づいて劣化判定を行なうことができる。これにより、監視電圧情報の取得を複数の第二種制御ユニットにタスク分散でき、処理の効率化を図ることができる。

さらに、複数のバッテリー監視電圧情報として、制御ユニットが自身の動作電源電圧として受電する車載バッテリーからの出力電圧情報と、車両のエンジン点火用電源電圧情報であって、エンジンにより発電駆動されるオルターネータの出力電圧が車載バッテリーからの出力電圧に重畳されたイグニッション電圧情報とを、互いに異なる制御ユニットにより取得するように構成することが可能である。車載バッテリーからの出力電圧情報とイグニッション電圧情報とを併用することで、より高精度のバッテリー劣化判定を行なうことができる。

次に、監視電圧情報取得手段は、車両のエンジンの始動補助モータの始動前と始動補助モータの始動後にバッテリー監視電圧情報をそれぞれ取得するものとでき、バッテリー劣化判定手段は、始動補助モータの始動前後に取得されたバッテリー監視電圧情報の比較に基づいて劣化判定を行なう。

ある程度劣化したバッテリーは、大きな負荷が加わっていない状態では目に見えた電圧低下が生じていなくとも、電池内部抵抗が増大しているために大負荷で使用した場合の出力電圧の低下が顕著となり、近いうちにエンジン始動不能等につながる確率が高く油断することができない。しかし、特許文献１においては、バッテリー劣化判定を、バッテリー電圧を基準値と単に比較するだけで行なっており、負荷状況等が全く考慮されていないために、致命的な劣化の前兆を見落としてしまうことも十分にありえる。本発明を上記のように構成することにより、始動補助モータの作動により負荷が一時的に非常に大きくなる始動補助モータの始動（エンジン始動）の前後でバッテリー監視電圧情報を取得し、これを比較することで、バッテリーの内部抵抗増大に反映される劣化状況をいち早く把握することができ、バッテリー上がりによりエンジン始動不能に陥ったりする最悪の状況も回避しやすくすることができる。

具体的には、バッテリー劣化判定手段は、始動補助モータの始動前後に取得されたバッテリー監視電圧情報の差分の絶対値が予め定められた限界値を超えた場合に劣化判定を行なうものとすることができる。つまり、劣化により内部抵抗の増大したバッテリーは、エンジン始動時に（始動補助モータを駆動するために）大電流が取り出されることで、出力電圧の降下代が非常に大きくなる。上記のバッテリー監視電圧情報の差分の絶対値は、この降下代を反映したものとなるので、特許文献１の方法では検知不能な、劣化によるバッテリーの内部抵抗の増大をいち早く検出でき、バッテリー上がり防止に善処することができる。

バッテリーから取り出される電流は静止状態の始動補助モータを駆動開始する際に最も大きくなり、また、電位降下につながる電池内部反応も激しくなるので、バッテリー電圧の降下は、この始動直後に最も大きくなる。しかし、始動補助モータの回転速度が一定レベルに近づくと負荷は減少し、電池内部状態も安定するのでバッテリー電圧は徐々に復帰してやがて定常レベルに至る。そこで、監視電圧情報取得手段は、始動補助モータの始動直後に取得したバッテリー監視電圧情報を、始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用するものとすれば、劣化によるバッテリー内部抵抗の増加傾向をより高精度に把握できる。また、エンジン始動時に降下した後、アイドリング状態での定常値に復帰するまでの過渡期間に取得したバッテリー監視電圧情報を、始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用すれば、これに準じた効果が達成できる。

一方、エンジン始動後のバッテリー電圧が到達する定常レベルは、オルターネータによる充電効果により、始動前のバッテリー電圧よりも高い値まで上昇するが、バッテリー劣化が進行するとその上昇代が小さくなる。この場合、監視電圧情報取得手段は、エンジン始動時に降下した後、アイドリング状態での定常値に復帰してから取得したバッテリー監視電圧情報を、始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用するものとすることもできる。この方式によっても、劣化によるバッテリー内部抵抗の増加傾向を把握することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る本発明の車載バッテリー監視システム（以下、単にシステムともいう）１の構成ブロック図である。該システム１は、各々制御用マイコンを搭載し、自身に割り当てられた車載電子機器３２，４２，５１，５２の制御手段を制御用マイコンによるソフトウェア処理により機能実現する複数の制御ユニット（以下、ＥＣＵともいう）２，３，４，５と、それら制御ユニット２，３，４，５を互いにネットワーク接続するネットワークバス６とを備えた車載ネットワークシステムとして構築されている。図１においては、具体的には、制御ユニット２がエンジンＥＣＵであり、制御ユニット５はエアコンＥＣＵである。また、制御ユニット８はカーオーディオ装置３２の動作制御に使用するＥＣＵであり、制御ユニット９はカーナビゲーション装置４２の動作制御に使用する情報系ＥＣＵである。

エンジンＥＣＵ２で代表させて示す通り、各ＥＣＵ（制御ユニット）は、ＣＰＵ、該ＣＰＵが実行する制御プログラムが格納されたＲＯＭ、その制御プログラムの実行用メモリ等に使用されるＲＡＭ及び入出力部２３が内部バスにより接続されたマイコン２２を主体に構成される。入出力部２３は、デジタル信号入出力ポートのほか、アナログ電圧信号をデジタル変換して入力するためのＡ／Ｄ変換ポートを有している。また、ネットワークバス６はシリアル通信バスとして構成されて、各制御ユニット２，３，４，５が通信インターフェース２４を介して接続される。

制御ユニット２，３，４，５は、その少なくとも一つ、図１では制御ユニット（エンジンＥＣＵ）２に、当該制御ユニット２自身及び該制御ユニット２に接続された車載電子機器３２，４２，５１，５２の動作電源電圧として入力される、車載バッテリー電圧＋Ｂ，ＩＧを反映したアナログ電圧信号をデジタル変換し、バッテリー監視電圧情報として取得する機能（監視電圧情報取得手段）が備わっている。具体的には、複数のバッテリー監視電圧情報として、制御ユニット２が自身の動作電源電圧として受電する車載バッテリー１０からの出力電圧情報＋Ｂと、車両のエンジン点火用電源電圧情報であって、エンジンにより発電駆動されるオルターネータ２８の出力電圧が車載バッテリー１０からの出力電圧＋Ｂに重畳されたイグニッション電圧情報ＩＧが、それぞれアナログ電圧信号としてマイコン２２の入出力部２３の、個別のＡ／Ｄ変換ポートに入力され、そこでデジタル信号に変換されてマイコン２２の内部処理に供される。

制御ユニット（エンジンＥＣＵ）２は、エンジン始動時のクランキングを行なうための始動補助モータ（セルモータ）２５を、ドライバ２１を介して動作制御する。セルモータ２５は、イグニッションスイッチ２９がＯＮになることにより、動作電圧としてのバッテリー電圧をイグニッション端子２６から受電する。イグニッション端子２６の入力電圧は、図示しないエンジン点火系にも分配され、エンジン始動後はバッテリー電圧＋Ｂに、さらにオルターネータ２８の出力電圧が重畳されたイグニッション電圧ＩＧとなる。他方、バッテリー電圧＋Ｂは制御ユニット（エンジンＥＣＵ）２の電源端子２７にも入力されている。バッテリー電圧＋Ｂ及びイグニッション電圧ＩＧは、これらの電圧を使用する上記セルモータ２５やマイコン２２などの負荷入力系統から分岐する形で、入出力部２３のＡ／Ｄ変換ポートに分配入力されている。

制御ユニット２（エンジンＥＣＵ）は、上記のバッテリー電圧＋Ｂとイグニッション電圧ＩＧとの双方をデジタル変換し、これをバッテリー監視電圧情報として用いて車載バッテリー１０の劣化判定を行なう（バッテリー劣化判定手段）。他方、制御ユニット３，４，５は、制御ユニット２（バッテリー劣化判定手段）により車載バッテリー１０の劣化判定がなされた場合に、後述の劣化対応処理を行なう劣化対応処理実行手段として機能する。

次に、制御ユニット２（第一種制御ユニット）においてバッテリー劣化判定に使用するバッテリー監視電圧情報は、車両のエンジン始動前とエンジン始動後とに取得される。例えば、図２に示すごとく、エンジン始動前のバッテリー監視電圧情報として、バッテリー電圧＋Ｂの場合はＶ_Ｂ１、イグニッション電圧ＩＧの場合ははＶ_ＩＧ１を取得する。前述のごとく、鉛蓄電池等で構成された車載バッテリーの劣化現象においては、大きな負荷が加わっていない状態で目に見えた電圧低下が顕著に生じていなくとも、前兆現象として、大負荷使用時には電池内部抵抗の増大による出力電圧の大幅なドロップが観察されるようになる。従って、エンジン始動後のバッテリー電圧＋Ｂないしイグニッション電圧ＩＧと、エンジン始動前のバッテリー電圧＋Ｂないしイグニッション電圧ＩＧとの差分値から、バッテリー劣化の進行度合いを読み取ることができ、劣化判定ないし劣化予測に効果的に活用できる。

前述のごとく、図１において、車載バッテリー１０から取り出される電流は始動補助モータ２５の駆動開始時に最も大きくなり、また、電位降下につながる電池内部反応も激しくなるので、バッテリー電圧の降下は、この始動直後に最も大きくなる。この値は、図２のＶ_Ｂ２（バッテリー電圧）ないしＶ_ＩＧ２（イグニッション電圧）としてサンプリングできる。Ｖ_Ｂ２あるいはＶ_ＩＧ２を検出するための、制御ユニット２におけるバッテリー電圧＋Ｂあるいはイグニッション電圧ＩＧのサンプリング間隔は、エンジン始動タイミングでの電圧降下エッジを検出できるよう、適宜設定することが望ましい。また、前回サンプリング値から予め定められた値以上の電圧降下が観測された場合、ノイズの影響を軽減するために、その後確認用のサンプリングを１ないし複数回行い、同様の電圧降下が生じていることを確かめてから、Ｖ_Ｂ２あるいはＶ_ＩＧ２の検出値を確定することが望ましい。

始動補助モータ２５は、回転速度が上昇すると駆動電流が減少し、電池内部状態も安定するのでバッテリー電圧は徐々に復帰し、やがてエンジンがアイドリング状態に移行すると、ほぼ定常レベルとなる（エンジン始動すれば始動補助モータ２５は停止する）。上記のＶ_Ｂ２ないしＶ_ＩＧ２に替え、エンジン始動時に降下した後、アイドリング状態での定常値に復帰するまでの過渡期間に取得したＶ_Ｂ３（バッテリー電圧）ないしＶ_ＩＧ３（イグニッション電圧）を、エンジン始動後のバッテリー監視電圧情報として使用することもできる。

また、エンジン始動後のバッテリー電圧が到達する定常レベルは、オルターネータ２８による充電効果により、始動前のバッテリー電圧よりも高い値まで上昇するが、バッテリーが劣化するとその上昇代が小さくなる。そこで、アイドリング状態での定常値に復帰してから取得したＶ_Ｂ４（バッテリー電圧）ないしＶ_ＩＧ４（イグニッション電圧）を、エンジン始動後のバッテリー監視電圧情報として使用することもできる。

図３は、エンジン始動後のバッテリー監視電圧情報として上記種々の電圧値を採用した場合の、始動前後の電圧差分値（減算項と被減算項とは値が正となるように定めている）を、エンジン始動回数（スタータ回数）に対してプロットしたものである。ａ）はＶ_Ｂ４−Ｖ_Ｂ１、ｂ）はＶ_Ｂ１−Ｖ_Ｂ２、ｃ）はＶ_Ｂ１−Ｖ_Ｂ３、ｄ）はＶ_ＩＧ４−Ｖ_ＩＧ１、ｅ）はＶ_ＩＧ１−Ｖ_ＩＧ２、ｆ）はＶ_ＩＧ１−Ｖ_ＩＧ３での測定例を示すものである。いずれのパラメータを用いた場合も、バッテリー劣化に伴い電圧差分値は増大し、あるエンジン始動回数で極大値をとる。その後は、劣化によるバッテリー電圧の絶対値そのものが急速に低下し、始動前後の電圧差分値は再び減少に転ずる。そこで、始動前後の電圧差分値に対し予め閾値を定め、実際に検出された電圧差分値がこの閾値を超える劣化エリア内に入ってきた場合にバッテリー劣化判定を行なうと、その後、急速にバッテリー電圧が低下してエンジン始動不能となる前に、いち早く劣化対応処理（あるいはバッテリー交換）を行なうことができる。なお、ｃ）のごとく、過渡状態でのバッテリー電圧Ｖ_Ｂ３を用いた場合は、始動後の電圧復帰によりＶ_Ｂ２を用いた場合よりは電圧差分値が縮小するので、劣化エリアの設定閾値によっては前述の極大値付近でも劣化エリアに到達せず、劣化判定に失敗する可能性もある。この場合、バッテリー電圧＋Ｂに替えてイグニッション電圧ＩＧを採用すると、ｆ）に示すごとく、このような不具合を回避できる場合がある。

次に、バッテリー劣化判定機能を有する制御ユニット２を第一種制御ユニットとし、それ以外の制御ユニット３，４，５を第二種制御ユニットとして、第一種制御ユニット２は、バッテリー劣化判定時において、劣化対応処理を行なう第二種制御ユニット３，４，５に対し上記の劣化対応処理の実行を、ネットワークバス６を介した通信により指令する（劣化対応処理実行指令手段）。

次に、カーナビゲーション装置４２が接続された制御ユニット４は、該カーナビゲーション装置４２の表示部７を劣化報知手段として、上記のバッテリー劣化判定時において車載バッテリー１０の劣化に係る報知情報を該表示部７に視覚表示する。例えば、「バッテリーが劣化しています。最寄りのＧＳでバッテリーを交換してください。」などのメッセージを出力するほか、カーナビゲーション装置と連動させ、ガソリンスタンドやカーアクセサリー店、あるいは自動車ディーラーや修理工場など、近隣の対応可能施設を地図上に表示し、経路案内を行なわせる方法もある。なお、劣化報知手段は、カーナビゲーション装置４２の表示部７に限らず、例えばより簡便な構成として、メータパネル上の表示部（例えばＬＥＤインジケータ）にバッテリー異常を示す点灯表示を行なうようにしてもよい。

本実施形態では、制御ユニット３〜５は劣化対応処理として、バッテリー劣化判定時において、自身に接続されている車載電子機器４２，５１，５２の作動を制限する動作を行なう（車載電子機器作動制限手段３，４，５）。このうち、制御ユニット３及び４は、劣化判定時において、車載電子機器３２，４２、つまり、走行制御上は不作動でも支障を生じないカーオーディオ装置３２及びカーナビゲーション装置４２の全動作を禁止（停止）する処理を行なう。

一方、エアコンＥＣＵとして構成された制御ユニット５は、バッテリー劣化判定時において、エアコンメカ部の一部機能、すなわち、車両のエンジン停止時におけるエアコンメカ部に含まれるエアミックスダンパーや吹き出し口のルーバーの位置決め制御を行なう位置決め用モータ５２の原点位置初期化処理動作を禁止する。

上記の劣化対応処理は、いずれも機器動作を禁止（停止）させることでバッテリーにおける電力消費そのものを抑制し、バッテリー寿命の延命を図る思想のものであったが、エンジン始動時のバッテリーへの負荷集中を軽減し、始動時のバッテリー電圧低下を抑制してエンジン始動を確保する思想の劣化対応処理もある。具体的には、車両のエンジン始動時において、劣化判定されない通常時にはエンジンの始動補助モータ２５と同時駆動されるべき予め定められた車載電子機５１の動作開始を、劣化判定時においては、始動補助モータ２５の動作が完了する所定タイミングまで遅延させる態様を例示できる。ここでは、エアコンＥＣＵ（制御ユニット）５が対象であり、始動補助モータ２５の動作時のクランキング音をマスクするための、車載エアコンのマグネットクラッチ５１を、通常時はエンジン始動と同時に動作させるようにしているが、バッテリー劣化判定時においては始動補助モータ２５が動作完了してから始動させるようにする。

以下、本発明の車載バッテリー監視システムの、種々の変形例について説明する（図１と同一の部分は、共通の符号を付与して詳細な説明は略する）。図１の構成においては、第一種制御ユニット２が第二種制御ユニット３，４に対し、接続されている車載電子機器３２，４２の駆動制限制御を指令する形になっていた。これに対し、図４は、第一種制御ユニット２が第二種制御ユニット３，４を、通常時よりも消費電力が小さくなる省電力状態に強制的に移行させるように構成した例である。具体的には、第一種制御ユニット２においてバッテリー劣化判定があった場合に、第一種制御ユニット２は、電源スイッチ３１，４１を駆動することにより、第二種制御ユニット３，４への電源供給を強制的に遮断する（動作停止：すなわち、省電力状態）。これにより、これらに接続された車載電子機器３２，４２も動作不能となり、バッテリー劣化時の省電力化を図ることができる。

次に、図５の構成では、制御ユニット３及び制御ユニット４も各々バッテリー監視電圧情報（バッテリー電圧＋Ｂとイグニッション電圧ＩＧ）を取得し、各々独立して、図１の制御ユニット２と同様のバッテリー劣化判定を行なうように構成した例である。この場合、バッテリー劣化判定を行なった制御ユニットは、それぞれ独自に、自身に接続された車載電子機器の動作制限（劣化対応処理）を行なう。なお、制御ユニット５（エアコンＥＣＵ）は、図１の構成と同様に、制御ユニット２からの指示により劣化対応処理を行なう。

図６の構成では、第一種制御ユニット２においてはバッテリー監視電圧情報の取得を行なわず、これに替えて、第二種制御ユニット３，４に監視電圧情報取得手段の機能を付与するとともに、第一種制御ユニット２がバッテリー監視電圧情報を該第二種制御ユニット３，４からネットワークバス６を介した通信により取得し、それを用いて劣化判定を行なうように構成した例である。具体的には、第二種制御ユニット３はバッテリー電圧＋Ｂを、第二種制御ユニット４はイグニッション電圧ＩＧを取得し、第一種制御ユニット２はこれらバッテリー電圧＋Ｂとイグニッション電圧ＩＧとの双方を参照して、バッテリー劣化判定を行なう。例えば、より安全サイドに立った方法として、バッテリー電圧＋Ｂとイグニッション電圧ＩＧとの少なくともいずれかが劣化判定条件（図３参照）を充足した場合に、バッテリー劣化判定を行なうようにする処理を例示することができる。

本発明の車載バッテリー監視システムの一例を示すブロック図。車載バッテリー電圧を反映したアナログ電圧信号のサンプリング例を示す図。バッテリー劣化判定に使用する種々の電圧差分パラメータの説明図。図１のシステムの第一変形例を示すブロック図。同じく第二変形例を示すブロック図。同じく第三変形例を示すブロック図。

符号の説明

１車載バッテリー監視システム
２第一種制御ユニット（監視電圧情報取得手段、バッテリー劣化判定手段）
３，４，５第二種制御ユニット（劣化対応処理実行手段）
１０車載バッテリー
３２，４２，５１，５２車載電子機器

Claims

制御用マイコンを搭載し、各々自身に割り当てられた車載電子機器の制御手段を前記制御用マイコンによるソフトウェア処理により機能実現する複数の制御ユニットと、それら制御ユニットを互いにネットワーク接続するネットワークバスとを備えた車載ネットワークシステムとして構築されるとともに、
前記制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、当該制御ユニット自身又は該制御ユニットに接続された前記車載電子機器の動作電源電圧として入力される、車載バッテリー電圧を反映したアナログ電圧信号をデジタル変換し、バッテリー監視電圧情報として取得する監視電圧情報取得手段と、
前記制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、前記監視電圧情報取得手段が取得するバッテリー監視電圧情報に基づいて前記車載バッテリーの劣化判定を行なうバッテリー劣化判定手段と、
前記制御ユニットの少なくとも一つに設けられ、前記バッテリー劣化判定手段により前記車載バッテリーの劣化判定がなされた場合に、予め定められた劣化対応処理を行なう劣化対応処理実行手段とを備え、
前記監視電圧情報取得手段は、車両のエンジンの始動補助モータの始動前と前記始動補助モータの始動後に前記バッテリー監視電圧情報をそれぞれ取得するものであり、前記バッテリー劣化判定手段は、前記始動補助モータの始動前後に取得された前記バッテリー監視電圧情報の比較に基づいて前記劣化判定を行なうことを特徴とする車載バッテリー監視システム。
前記劣化対応処理実行手段は、前記劣化判定時において前記車載バッテリーの劣化を報知する劣化報知手段を有する請求項１に記載の車載バッテリー監視システム。
前記劣化対応処理実行手段は、前記劣化判定時において、自身に接続されている前記車載電子機器の作動を制限する車載電子機器作動制限手段を有する請求項１又は請求項２に記載の車載バッテリー監視システム。
前記車載電子機器作動制限手段は、前記劣化判定時において、前記車載電子機器の予め定められた動作を禁止する請求項３記載の車載バッテリー監視システム。
前記車載電子機器作動制限手段は、前記車両のエンジン始動時において、前記劣化判定されない通常時には前記エンジンの始動補助モータと同時駆動されるべき予め定められた車載電子機器の動作開始を、前記劣化判定時においては、前記始動補助モータの動作が完了する所定タイミングまで遅延させるものである請求項３又は請求項４に記載の車載バッテリー監視システム。
前記バッテリー監視電圧情報として、前記制御ユニットが自身の動作電源電圧として受電する前記車載バッテリーからの出力電圧情報が使用される請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記バッテリー監視電圧情報として、前記車両のエンジン点火用電源電圧情報であって、前記エンジンにより発電駆動されるオルターネータの出力電圧が前記車載バッテリーからの出力電圧に重畳されたイグニッション電圧情報が使用される請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記劣化対応処理実行手段は、前記劣化判定時において、複数の前記制御ユニットのうち予め定められたものを、通常時よりも消費電力が小さくなる省電力状態に強制的に移行させる省電力状態移行手段を有する請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記省電力状態移行手段は、前記劣化判定時において、対象となる前記制御ユニットの電源を遮断する請求項８記載の車載バッテリー監視システム。
前記バッテリー劣化判定手段が設けられた前記制御ユニットを第一種制御ユニットとし、それ以外の制御ユニットを第二種制御ユニットとして、前記第一種制御ユニットは、前記バッテリー劣化判定手段による劣化判定時において、前記第二種制御ユニットのうち前記劣化対応処理実行手段が設けられたものに対し、前記劣化対応処理の実行を、前記ネットワークバスを介した通信により指令する劣化対応処理実行指令手段を有する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記第一種制御ユニットに前記監視電圧情報取得手段が設けられている請求項１０に記載の車載バッテリー監視システム。
前記第二種制御ユニットに前記監視電圧情報取得手段が設けられ、前記第一種制御ユニットは前記バッテリー監視電圧情報を該第二種制御ユニットから前記ネットワークバスを介した通信により取得する請求項１０に記載の車載バッテリー監視システム。
前記第一種制御ユニットの前記バッテリー劣化判定手段は、複数の前記監視電圧情報取得手段が取得する複数の前記バッテリー監視電圧情報に基づいて前記劣化判定を行なう請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記第一種制御ユニットの前記バッテリー劣化判定手段は、複数の前記第二種制御ユニットに各々設けられた前記監視電圧情報取得手段が取得する複数の前記バッテリー監視電圧情報を、前記ネットワークバスを介した通信により取得して、それら複数のバッテリー監視電圧情報に基づいて前記劣化判定を行なう請求項１２記載の車載バッテリー監視システム。
前記複数のバッテリー監視電圧情報として、前記制御ユニットが自身の動作電源電圧として受電する前記車載バッテリーからの出力電圧情報と、前記車両のエンジン点火用電源電圧情報であって、前記エンジンにより発電駆動されるオルターネータの出力電圧が前記車載バッテリーからの出力電圧に重畳されたイグニッション電圧情報とが、互いに異なる前記第二種制御ユニットにより取得される請求項１４記載の車載バッテリー監視システム。
前記バッテリー劣化判定手段は、前記始動補助モータの始動前後に取得された前記バッテリー監視電圧情報の差分の絶対値が予め定められた限界値を超えた場合に前記劣化判定を行なうものである請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記監視電圧情報取得手段は、前記始動補助モータの始動直後に取得した前記バッテリー監視電圧情報を、前記始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用する請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記監視電圧情報取得手段は、エンジン始動時に降下した後、アイドリング状態での定常値に復帰するまでの過渡期間に取得したバッテリー監視電圧情報を、前記始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用する請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。
前記監視電圧情報取得手段は、エンジン始動時に降下した後、アイドリング状態での定常値に復帰してから取得したバッテリー監視電圧情報を、前記始動補助モータの始動後のバッテリー監視電圧情報として使用する請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の車載バッテリー監視システム。