JP5181765B2 - バッテリ監視装置及びその監視装置を用いたバッテリ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載されるバッテリの充電状態を監視するバッテリ監視装置及びその監視装置を用いてバッテリの充電状態を制御するバッテリ制御装置に関し、自動車の電力管理技術の分野に属する。

自動車には、エンジンの始動装置や点火装置、或いは照明装置、空調装置及び各種電装装置等の、電力の供給を受けて作動する電気負荷が多数搭載されており、これらの電気負荷に電力を供給するバッテリが搭載される。

このバッテリは、エンジンの作動中、減速中や、充電率等の充電状態に関連する値（以下、「ＳＯＣ」と称する。）が所定値以下に低下したときに、該エンジンによって駆動されるオルタネータによって充電される。その充電の実行を決定するために、バッテリのＳＯＣが周期的に検出されている。

また、このＳＯＣの検出は、エンジンの作動中に限らず、エンジンの停止中にも行われる。例えば、特許文献１に記載されたものでは、エンジン停止中に周期的に充電率を検出し、その検出結果から、次のエンジン始動時にスタータが該エンジンをクランキングするために必要な電力が不足するおそれがあるときに、充電の必要性を外部に報知し、これによりいわゆるバッテリ上がりの発生を抑制している。

特開２００７−２３０３９８公報

ところで、近年、エンジンが停止してもしばらくは作動し続け、あるいは停止後の所定の時期に作動を開始する電気負荷が増えている。例えば、停車後にイグニッションスイッチをオフに操作してエンジンを停止した後、しばらく点灯させておくメータパネルの照明などや、エンジンが停止してから所定時間後に作動を開始する燃料系統の故障診断システム等がある。

このような電気負荷が存在する場合、エンジン停止中において、特許文献１のように周期的にＳＯＣを検出すると、実際のＳＯＣと検出したＳＯＣとの間の誤差が大きくなる可能性がある。

理由を説明すると、ＳＯＣは、理想的には、バッテリから流出する電流値が変わる度に、その変化直前の電流値とその継続時間（前回の変化時からの経過時間）との積から消費電力を求め、残充電量からその消費電力を引き算し、その引き算結果の残充電量を最大充電量で割り算して１００を掛け算することにより求めるのが好ましい。例えば、ＳＯＣが１００％であるときの充電量（最大充電量）が５０００ｍＡｈのバッテリにおいて、電気負荷に電力を供給するために１０００ｍＡの電流の流出が３０分続くと、これによる該バッテリの消費電力は５００ｍＡｈとなり、ＳＯＣは１０％減少することになる。

したがって、特許文献１のように周期的にＳＯＣを検出すると、検出時にたまたま一時的に電気負荷が作動していた場合、前回検出時から継続してそのときの値で電流が流出していたものとして消費電力を求めるため、実際以上にＳＯＣを低い値に算出することになる。

また、逆に、検出時に電気負荷が作動していなかった場合は、前回検出時から今回検出時までの間に一時的に電気負荷が作動していても、その間は、消費電力が０であると判断するため、実際以上にＳＯＣを高い値に算出することになる。

そして、このような理由から実際のバッテリのＳＯＣと検出したＳＯＣとの間の誤差が大きくなると、一例として、次回の始動時にエンジンを始動するスタータに供給する電流量が不足しているにも関わらず、そのことを報知することができない可能性がある。また、ＳＯＣを実際に比べて低く検出しすぎて、必要がないにもかかわらず、エンジンの始動と同時に急速充電を実行して、エンジンの燃費を下げる可能性がある。

そこで、本発明は、エンジン停止後のバッテリの充電状態、特にエンジン停止後の所定の期間に作動する電気負荷に対して電力を供給するバッテリの充電状態を精度よく監視することができるバッテリ監視装置、及びこの監視装置を用いてバッテリの充電状態の制御を精度よく行うことができるバッテリ制御装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、バッテリの充電状態を監視するバッテリ監視装置であって、
バッテリから流出する電流を監視する電流監視手段と、
前記電流監視手段が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出する消費電力算出手段と、
前記消費電力算出手段が算出した消費電力に基づいてバッテリの充電状態に関連する充電状態関連値を算出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段で検出した充電状態関連値を記憶する充電状態記憶手段とを有し、
前記充電状態検出手段は、充電状態関連値を算出するときに、前記充電状態記憶手段から前回の検出時に記憶した充電状態関連値を取得し、この取得した充電状態関連値と前記消費電力算出手段が算出した消費電力とに基づいて充電状態関連値を算出することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、エンジンが駆動するオルタネータにより充電されると共に、少なくとも１つの電気負荷に電流を供給するバッテリを制御するバッテリ制御装置であって、
前記少なくとも１つの電気負荷には、エンジン停止後の所定の期間に作動する所定の電気負荷が含まれており、かつ、
バッテリから流出する電流を監視する電流監視手段と、
前記電流監視手段が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出する消費電力算出手段と、
前記消費電力算出手段が算出した消費電力に基づいてバッテリの充電状態に関連する充電状態関連値を算出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段で検出した充電状態関連値を記憶する充電状態記憶手段とを備え、
前記充電状態検出手段は、充電状態関連値を算出するときに、前記充電状態記憶手段から前回の検出時に記憶した充電状態関連値を取得し、この取得した充電状態関連値と前記消費電力算出手段が算出した消費電力とに基づいて充電状態関連値を算出するように構成されたバッテリ監視装置を有し、
前記バッテリ監視装置の電流監視手段が検出する所定量を超える電流の変化には、前記所定の電気負荷が作動を開始するまたは作動を終了することに起因する電流の変化が含まれることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のバッテリ制御装置において、
前記バッテリ監視装置の充電状態検出手段が所定値より小さい充電状態関連値を算出したとき、以後の前記所定の電気負荷への電流の供給を禁止する電流供給禁止手段を有することを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のバッテリ制御装置において、
バッテリから電流の供給を受けてエンジンを始動させるエンジン始動手段を有し、
前記バッテリ監視装置の電流監視手段が検出する所定量を超える電流の変化には、エンジンを始動させるときに前記エンジン始動手段に電流が供給されることに起因する電流の変化が含まれることを特徴とする。

加えて、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のバッテリ制御装置において、
オルタネータの発電状態を制御するオルタネータ制御手段を有し、
前記オルタネータ制御手段は、前記バッテリ監視装置の充電状態検出手段が算出したエンジン始動時のバッテリの充電状態関連値に基づいてオルタネータの発電状態を制御することを特徴とする。

加えてまた、請求項６に記載の発明は、請求項２から５のいずれか１項に記載のバッテリ制御装置において、
前記所定の電気負荷には、エンジン停止後に作動して蒸発燃料供給系の故障を診断する装置が含まれることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、周期的にバッテリの充電状態関連値を検出する場合に起こりうる、検出時にたまたま一時的に電流を電気負荷に供給していたとき場合の、前回検出時から継続してそのときの値で電流が流出していたものとして消費電力を求めることにより実際以上に充電状態関連値を低い値に検出することや、検出時に電気負荷に電流を供給していなかった場合の、前回検出時から今回検出時までの間に電気負荷に一時的に電流を供給していても、その間は消費電力が０であると判断することにより実際以上に充電状態関連値を高い値に検出することが防止される。すなわち、周期的に充電状態関連値を検出する場合に比べて、バッテリの充電状態を精度よく監視することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリ制御装置は、エンジンが駆動するオルタネータにより充電されると共に、エンジン停止後の所定の期間に作動する所定の電気負荷が含まれる少なくとも１つの電気負荷に電流を供給するバッテリを制御するとともに、そのバッテリの充電状態を精度よく監視することができる。具体的に言うと、周期的にバッテリの充電状態関連値を検出する場合に起こりうる、検出時にたまたま一時的に所定の電気負荷が作動していたとき場合の、前回検出時から継続してそのときの値で電流が流出していたものとして消費電力を求めることにより実際以上に充電状態関連値を低い値に検出することや、検出時に所定の電気負荷が作動していなかった場合の、前回検出時から今回検出時までの間に一時的に電気負荷が作動していても、その間は消費電力が０であると判断することにより実際以上に充電状態関連値を高い値に検出することを防止して、バッテリの充電状態を精度よく監視し、その監視結果に基づいてバッテリの充電状態の制御を精度よく行うことができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ監視装置の充電状態検出手段が所定値より小さい充電状態関連値を算出したとき、電流供給禁止手段が所定の電気負荷への電流の供給を禁止することにより、エンジン始動時に必要なバッテリから供給される電流量が確保される。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、バッテリから電流の供給を受けてエンジンを始動させるエンジン始動手段を有し、バッテリ監視装置の電流監視手段が検出する所定量を超える電流の変化には、エンジンを始動させるときにエンジン始動手段に電流が供給されることに起因する電流の変化が含まれる。これにより、エンジン始動時のバッテリの充電状態を精度よく監視することができる。そして、その監視結果に基づいてバッテリの充電状態の制御を精度よく行うことができる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、オルタネータの発電状態を制御するオルタネータ制御手段を有し、該オルタネータ制御手段は、充電状態検出手段が検出したエンジン始動時のバッテリの充電状態に基づいてオルタネータの発電状態を制御する。これにより、エンジン始動時のバッテリの蓄電量が少量のときは、オルタネータに多くの電力を発生させて該バッテリを急速に充電することができる。

加えてまた、請求項６に記載の発明によれば、所定の電気負荷には、エンジン停止後に作動して蒸発燃料供給系の故障を診断する装置が含まれる。これにより、蒸発燃料供給系の故障を診断する装置が作動しても、バッテリの充電状態を精度よく監視することができる。そして、その監視結果に基づいてバッテリの充電状態の制御を精度よく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るバッテリ監視装置と、該監視装置を用いたバッテリ制御装置とを含む、バッテリを中心とする電力系統を示す図である。図では、電流の流れは実線で、制御信号は点線で示されている。

図に示すバッテリを中心とする電力系統は、規定電圧が一定のバッテリ１０と、バッテリ１０を監視するバッテリ監視装置１２と、バッテリ監視装置１２を用いてバッテリ１２の充放電を制御する（バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ）を制御する）ＣＵ（コントロールユニット）１４および電力供給スイッチ制御装置１６とを有する。

また、エンジン（図示せず）に駆動されてバッテリ１０を充電するオルタネータ１８と、バッテリ１０から電流の供給を受けてエンジンを始動するスタータ２０と、エンジン停止後の所定の期間にバッテリ１０から電流の供給を受けて作動する複数の電気負荷２２ａ〜２２ｃと、バッテリ１０と複数の電気負荷２２ａ〜２２ｃとの間に配置されて電力供給スイッチ制御装置１６にＯＮ／ＯＦＦ制御される電力供給スイッチ２４とを有する。

バッテリ監視装置１２は、バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）や劣化状態を間接的に示す電圧、電流、温度などを監視するものであって、バッテリ１０からの電流供給を常時受けて作動している(エンジン停止中も作動している。)。

そのために、バッテリ監視装置１２は、バッテリ１０の出力電圧を監視する電圧センサ３０、バッテリ１０の温度を監視する温度センサ３２、バッテリ１０から流出する電流値を監視する電流センサ３４、電流センサ３４の監視する電流値に基づいてバッテリ１０のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部３６、および各センサが監視する対象の値やＳＯＣ検出部３６が算出したＳＯＣ値を記憶する記憶部３８を有する。

バッテリ監視装置１２は、電圧センサ３０や温度センサ３２、および電流センサ３４それぞれが監視する対象の値を断続的に検出し、その検出した値を記憶部３８に検出時刻と対応付けしてデータとして記憶する。

電圧センサ３０や温度センサ３２は、バッテリ１０の劣化を判定する理由などの目的で使用される。劣化の判定は、ＣＵ１４が行い、このＣＵ１４は、記憶部３８にアクセスして、時刻と対応付けされた電圧値や温度値に基づいて、バッテリ１０の劣化の進み具合や劣化の程度を確認し、その確認結果に基づいてバッテリ１０の劣化判定を実行する。

電流センサ３４は、バッテリ１０の消費電力やＳＯＣを算出する目的で使用される。

ＳＯＣ検出部３６は、バッテリ１０のＳＯＣを検出するものであり、電流センサ３０が監視する電流の値に基づいてＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出手順を説明すると、まず、電流センサ３４が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出する。

次に、ＳＯＣ検出部３６は、前回の変化時に記憶部３８に記憶されたＳＯＣ値を取得し、その取得したＳＯＣ値と算出した消費電力に基づいて現在のＳＯＣ値を算出する。そして、記憶部３８に記憶されている前回の変化時に記憶されたＳＯＣ値を、算出した現在のＳＯＣ値に更新する。なお、「前回の変化時からの経過時間」は、該前回の変化時のＳＯＣ値の算出時刻（記憶部３８に記憶した時刻）を始まりとしている。

これにより、得られる効果を図２を用いて説明する。図２は、エンジン停止中における、バッテリ１０の出力電流値（バッテリ１０から流出する電流値）の変化と、バッテリ１０のＳＯＣの変化とを示している。

これに加えて、バッテリ１０の出力電流値の変化に起因する、電気負荷２２ａ〜２２ｃの作動に必要な必要電流値の変化も示している。

電気負荷２２ａは、エンジン停止後（ＩＧスイッチ２６のオフ後、以下「ＩＧオフ」と称する。）もしばらく作動している、例えばメータパネルの照明などの電気負荷であって、図に示すようにＩＧオフ後のタイミングＴ１で作動を停止する。すなわち、ＩＧオフ後、タイミングＴ１まで電力の供給をバッテリ１０から受け、Ｔ１以後は電力の供給を受けない。

電気負荷２２ｂは、ＩＧオフ後もバッテリ１０から高電流の供給を受けて作動し、図に示すようにＩＧオフ後のタイミングＴ２以後は低電流で作動し続ける、例えばスマートキーレスエントリシステムなどである。簡単に説明すると、スマートキーレスエントリシステムは、乗員が携帯するカードキーからの無線信号を受信し、自動車に搭載されているシステム本体が、自動車のドアを開閉したり、エンジンを始動したりするものである。このシステムは、エンジン停止直後には、すぐにエンジンの再始動やドアの開閉があることを想定して、大量の電流を消費して高感度でカードキーからの無線信号に待機するように構成されている。また、一定時間が経過すると（タイミングＴ２以後は）、小量の電流を消費して低感度でカードキーからの無線信号に待機するように構成されている。

電気負荷２２ｃは、ＩＧオフ後、しばらくして作動を開始する、例えば蒸発燃料供給系の故障診断を実行する装置などであって、図に示すようにＩＧオフ後のタイミングＴ３に作動を開始し、その後のタイミングＴ４で作動を終了する。

この蒸発燃料供給系の故障診断装置について、図３と図４を用いながら簡単に説明する。

図３は、蒸発燃料供給系とその故障診断装置とを概略的に示す図である。図に示すように、蒸発燃料供給系は、燃料タンク５０内で蒸発した燃料を、キャニスタ５２を介してエンジン吸気系に供給するものである。キャニスタ５２は、蒸発した燃料を吸着して減圧するものである。また、キャニスタ５２とエンジン吸気系の間には、停止中のエンジンに供給しないようにパージバルブ５４が配置されている（パージバルブ５４は、エンジンが作動しているときに開弁する。）。さらに、キャニスタ５２には蒸発燃料供給系を大気開放する大気開放バルブ５６が設けられている。

このような蒸発燃料供給系によれば、エンジン運転中は大気開放バルブ５６は開放され、大気開放バルブ５６を介して導入される空気によりキャニスタ５２に吸着されている蒸発燃料がエンジンの吸気系に供給されるようになっている。

この蒸発燃料供給系の故障を診断する装置６０は、大気開放バルブ５６を制御し、供給系の圧力を燃料タンク５０とキャニスタ５２との間で検出する圧力センサ６２からの出力に基づいて、供給系が故障しているか否か、すなわち供給系に漏れがないか否かを診断するように構成されている。

図４を用いて、故障診断装置６０の動作を説明すると、該装置６０は、まず、ＩＧオフ後しばらく経過したタイミングＴ３（図２参照。）に、大気開放バルブ５６を開弁する（パージバルブ５４は、ＩＧオフ時に閉弁している。）。すると、図に示すように、供給系内圧力（圧力センサ６２が検出する圧力）は、大気圧になる。

その後、供給系内圧力が大気圧になった後、故障診断装置６０は、大気開放バルブ５６を期間Ｐ１だけ閉弁する。これにより、供給系は密閉空間になり、エンジンの余熱によりエンジンタンク５０内の燃料が蒸発していく。期間Ｐ1中に、図の一点鎖線に示すように、供給系内圧力が上限しきい値に達すると、故障診断装置６０は、漏れ無しとして供給系は故障していないと判定する。一方、上限しきい値に達しない場合、供給系に漏れがあるか、または供給系内が飽和状態にあり燃料がこれ以上蒸発できない可能性があるとして、期間Ｐ１終了後に、故障診断装置６０は、大気開放バルブ５６を開弁して供給系内圧力を再び大気圧とする。

供給系内圧力が再び大気圧になった後、故障診断装置６０は、大気開放バルブ５６を閉弁する。期間Ｐ１後の供給系が飽和状態であれば、期間Ｐ２中に、蒸発燃料が冷えて凝固して供給系内圧力が低下していく。期間Ｐ２中に、二点鎖線に示すように供給系内圧力が下限しきい値に達すると、故障診断装置６０は、漏れ無しとして供給系は故障していないと判定する。一方、下限しきい値に達しない場合、供給系に漏れがあり、供給系が故障していると判定する。

そして、故障診断装置６０は、故障判定結果を内部の記憶部（図示せず）に記憶して、タイミングＴ４で作動を終了する。（記憶されている故障判定結果に基づく故障の報知は、エンジン始動後、ＣＵ１４によって行われる。）。

図２に戻り、バッテリ１０のＳＯＣの変化において、ＳＯＣの検出タイミングは丸印で示されている。また、比較例として、周期的にバッテリ１０のＳＯＣを検出した場合の変化を二点鎖線で示している。

図２に示すように、周期的に検出した場合のバッテリ１０のＳＯＣの変化（二点鎖線）と、電流センサ３４が所定量を超える電流の変化を検出したとき（電気負荷２２ａ〜２２ｃが作動を開始するまたは作動を終了するタイミングＴ１〜Ｔ４のとき）のＳＯＣの変化（実線）とを比べると大きく異なる。これは、図に示すように、周期的にＳＯＣを検出する場合の検出タイミングが、ことごとく、バッテリ１０から流出する電流値がゼロに近い値にあるときだからである。すなわち、あたかも電気負荷２２ａ〜２２ｂが全く作動していないように、バッテリ１０のＳＯＣを測定しているからである。

一方、仮に、図に示す周期的にバッテリ１０のＳＯＣを検出する場合のＩＧオフ後の最初の検出タイミングがＴ３とＴ４の間であったとすると、すなわち電気負荷２２ｃが作動している間であったとすると、ＩＧオフ直後からその電流値で電流が流出しているとして、大きく電流が消費されたとして実施例に比べて過小なＳＯＣを検出する。

まとめると、周期的にバッテリ１０のＳＯＣを検出する場合（比較例）、検出時にたまたま一時的に電流を電気負荷に供給していたとき場合の、前回検出時から継続してそのときの値で電流が流出していたものとして消費電力を求めることにより実際以上にＳＯＣを低い値に検出することや、検出時に電気負荷に電流を供給していなかった場合の、前回検出時から今回検出時までの間に一時的に電気負荷に電流を供給していても、その間は消費電力が０であると判断することにより実際以上にＳＯＣを高い値に検出することがある。したがって、この場合のＳＯＣの検出精度はよくない。

これに対し、電流センサ３４が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出し、その算出した消費電力に基づいてＳＯＣを検出する場合（実施例）、比較例のようなことはなく、比較例に比べてＳＯＣを精度よく検出することができ、その検出結果も実際のＳＯＣとの誤差が小さいものとなる。すなわち、バッテリ１０のＳＯＣを精度よく監視できる。

また、副次的な効果として、図２に示すように、ＩＧオン（ＩＧスイッチ２６がＯＮ）されるタイミングがＩＧオフのタイミングから遅くなればなるほど、周期的にＳＯＣを検出する場合、ＳＯＣの検出回数が多くなる。したがって、ＳＯＣの算出や記憶部３８に記憶するときに消費される電流が多くなる。すなわち、バッテリ１０の電流を消費してしまうことなる。

なお、補足すると、上述するように、ＳＯＣは電流センサ３４が所定量を超える電流の変化を検出したときに検出されるが、ここで言う「所定量」とは、電気負荷２２ａ〜２２ｃが作動を開始したときまたは作動を終了したとき、若しくはスタータ１４が作動したときなどに起こる電流の変化量より小さく、電流センサ３４の検出誤差量より大きい量である。

図１に戻り、バッテリ監視装置１２の記憶部３８は、上述したように、電圧センサ３０、温度センサ３２、および電流センサ３４の監視対象の電圧値、温度値、および電流値や、ＳＯＣ検出部３６が検出したＳＯＣ値を記憶している。また、ＣＵ１４がアクセス可能に構成されている。

また、バッテリ監視装置１２は、エンジン停止中、記憶部３８に記憶されているＳＯＣが所定値（第１ＳＯＣ）より小さくなると、信号を電力供給スイッチ制御装置１６に出力するように構成されている。この理由は後述する。

ＣＵ１４は、自動車に搭載された、図１に示すもので言えばオルタネータ１８や電力供給スイッチ制御装置１６、それ以外ではエンジンなどを制御するものであって、ＩＧスイッチ２６がＯＮされているときは、バッテリ１０から電流の供給を受けて作動する。ＩＧスイッチ２６がＯＦＦのときは、バッテリ１０から電流が供給されず停止する。

また、ＣＵ１４は、エンジン始動中、オルタネータ１８を制御することにより、バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）を制御している。具体的には、オルタネータ１８は、出力電圧を高圧側と低圧側とに設定可能に構成されており、その設定をＣＵ１４が行う。

通常、充電は、自動車の減速時に行うようにＣＵ１４はオルタネータ１８を制御しており、出力電圧を低圧側に設定して行う（通常充電）。また、ＣＵ１４は、定期的に、またはＩＧスイッチ２６がオンされた直後に、バッテリ監視装置１２の記憶部３８にアクセスしてバッテリ１０のＳＯＣを確認しており、確認したＳＯＣが第２ＳＯＣより小さいときは、バッテリ１０の蓄電量が不足しているとして、出力電圧を高圧側に設定してオルタネータ１８に充電を実行させる（急速充電）。

電力供給スイッチ制御装置１６は、バッテリ１０と複数の電気負荷２２ａ〜２２ｃとの間に配置された電力供給スイッチ２４を制御するように構成されている。具体的には、原則、電力供給スイッチ２４をＯＮ状態のまま維持するが、バッテリ監視装置１２からの信号を受信すると、ＯＦＦにする。また、バッテリ１０から常時電流の供給を受けて、信号の受信に備えて待機している。

上述したように、バッテリ監視装置１０は、現在のＳＯＣ（記憶部３８に記憶されている最新のＳＯＣ）が第１ＳＯＣより小さくなると、この電力供給スイッチ制御装置１６に信号を送信するように構成されている。第１ＳＯＣは、これより小さくなると、ＩＧスイッチ２６がＯＮされると同時にエンジンを始動させるスタータ２０が、バッテリ１０から供給される電流が不足することにより作動しない可能性がある値である。したがって、スタータ２０を作動させる電流量をバッテリ１０に確保させるために、すなわちこれ以上電気負荷２２ａ〜２２ｃに電流が供給されないように、電力供給スイッチ制御装置１６は、電力供給スイッチ２４をＯＦＦにする。なお、電力供給スイッチ２４のＯＦＦ後、ＩＧスイッチ２６がオンされてスタータ２０によりエンジンが始動するとともにＣＵ１４が作動すると、ＣＵ１４から出力された信号を受信して、電力供給スイッチ制御装置１６は、電力供給スイッチ２４をＯＮ状態に戻す。

オルタネータ１８は、エンジン始動時に、該エンジンによって駆動されてバッテリ１０を充電するためのもので、バッテリ１０に常時接続されている。

スタータ２０は、エンジンを始動させるものであって、ＩＧスイッチ２６がＯＮされると、バッテリ１０から電流の供給を受けて作動し、エンジンを始動させる。

次に、バッテリ監視装置１２、電力供給スイッチ制御装置１６、およびＣＵの動作の流れについて説明する。

図５は、本発明に係るバッテリ監視装置１２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、バッテリ監視装置１２は、Ｓ１００において、バッテリ１０から流出する電流値の変化量が所定量以上であるか否かを判定する。電流値の変化量が所定量以上の場合、Ｓ１１０に進む。そうでない場合、スタートに戻る。

次に、Ｓ１１０において、バッテリ監視装置１２は、変化直前の電流値と前回変化時からの時間と基づいて消費電力を算出する。

続いて、Ｓ１２０において、バッテリ監視装置１２は、記憶部３８に記憶されているＳＯＣ値（すなわち前回に検出したＳＯＣ値）を取得する。

そして、Ｓ１３０において、バッテリ監視装置１２は、Ｓ１１０で算出した消費電力と、Ｓ１２０で取得したＳＯＣ値に基づき、現在（電流が所定量変化した時点）のＳＯＣ値を算出する。

算出した現在のＳＯＣ値は、Ｓ１４０において、記憶部３８に上書き記憶される（記憶部３８に記憶されているＳＯＣ値が、算出した現在のＳＯＣ値に更新される）。

その後、Ｓ１５０において、バッテリ監視装置１２は、現在のＳＯＣ値が、第１ＳＯＣ値未満であるか否かを判定する。現在のＳＯＣ値が第１ＳＯＣ値未満である場合、以後のバッテリ１０から電気負荷２２ａ〜２２ｃへの電流供給を中止させるために（スタータ１４の作動に必要な電流量を確保するために）、Ｓ１６０において、電力供給スイッチ制御装置１６に信号を出力する。そうでない場合、リターンに進み、スタートに戻る。

図６は、電流供給スイッチ制御装置１６の動作の一例を示すフローチャートである。

図に示すように、電流供給スイッチ制御装置１６は、Ｓ２００において、バッテリ監視装置１２からの信号を受信したか否かを判定する。受信した場合、Ｓ２１０に進み、電気供給スイッチ２４をオフにする。これにより、バッテリ１０から電気負荷２２ａ〜２２ｃへの電流供給が中止される。一方、受信をしていない場合、スタートに戻る。

Ｓ２１０に続くＳ２２０において、電流供給スイッチ制御装置１６は、ＣＵ１４からの信号を受信したか否かを判定する。受信した場合、Ｓ２３０に進み、電気供給スイッチ２４をオンにする。そして、リターンに進み、スタートに戻る。そうでない場合、受信するまで待機する。

図７は、本発明に係る、すなわちバッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）の制御に関わる、さらにいえばオルタネータ１８の充電設定を変更するためのＣＵ１４の動作の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートに示される動作は、ＣＵ１４が作動した直後（ＩＧスイッチ２６がＯＮされた直後）、またはエンジン作動中に定期的に実行される。

図７に示すように、Ｓ３００において、ＣＵ１４は、バッテリ監視装置１２の記憶部３８に記憶されているＳＯＣ値（エンジン始動時にスタータ２０に供給されて電流が所定量を超えて変化したときに算出したＳＯＣ値）を取得する。

次にＳ３１０において、ＣＵ１４は、Ｓ３００で取得したＳＯＣ値が予め設定された第２ＳＯＣ値より小さいか否かを判定する。すなわち、バッテリ１０の蓄電量が不足しているか否かを判定する。取得したＳＯＣ値が第２ＳＯＣ値より小さい場合、Ｓ３２０に進む。そうでない場合、Ｓ３３０に進む。

Ｓ３２０において、ＣＵ１４は、バッテリ１０の蓄電量が不足しているとして、バッテリ１０を急速充電するように設定する。具体的には、オルタネータ１８の出力電圧を高圧側に設定して、該オルタネータ１８に常時発電させる。そして、エンドに進む。

一方、Ｓ３３０において、ＣＵ１４は、バッテリ１０の蓄電量が十分として、バッテリ１０を通常充電するように設定する。具体的には、オルタネータ１８の出力電圧を低圧側に設定して、該オルタネータ１８に減速時のみ発電させる。

本実施形態によれば、ＣＵ１４は、オルタネータ１８を介して、バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）の制御を精度よく行うことができる。具体的に言うと、周期的にバッテリ１０のＳＯＣを検出する場合に起こりうる、検出時にたまたま一時的に電気負荷２２ａ〜２２ｃが作動していたとき場合の、前回検出時から継続してそのときの値で電流が流出していたものとして消費電力を求めることにより実際以上にＳＯＣを低い値に検出することや、検出時に電気負荷２２ａ〜２２ｃが作動していなかった場合の、前回検出時から今回検出時までの間に一時的に電気負荷２２ａ〜２２ｃが作動していても、その間は消費電力が０であると判断することにより実際以上にＳＯＣを高い値に検出することを防止して、バッテリ監視装置１２がバッテリ１０のＳＯＣを精度よく監視し、その監視結果に基づいてバッテリ１０のＳＯＣの制御を、ＣＵ１４は、精度よく行うことができる。

以上のように、本発明に係るバッテリ監視装置は、エンジン停止後のバッテリの充電状態、特にエンジン停止後の所定の期間に作動する電気負荷に対して電力を供給するバッテリの充電状態を精度よく監視することができる。また、このバッテリ監視装置を用いたバッテリ制御装置は、バッテリの充電状態の制御を精度よく行うことができる。したがって、自動車産業の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の一実施形態に係るバッテリ監視装置、およびこの監視装置を用いたバッテリ制御装置を含む、バッテリを中心とする自動車の電力系統を概略的に示したものである。 バッテリの出力電流値、その詳細、および充電状態それぞれの変化を示す図である。 蒸発燃料供給系とその故障を診断する装置とを概略的に示す図である。 図３に示す故障診断装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 バッテリ監視装置の動作の一例を示すフローチャートである。 電力供給スイッチ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 コントロールユニットの、バッテリの充電を設定するための動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ バッテリ
１２ バッテリ監視装置
１４ バッテリ制御装置（コントロールユニットＣＵ）
２２ａ 所定の電気負荷
２２ｂ 所定の電気負荷
２２ｃ 所定の電気負荷
３４ 電流監視手段（電流センサ）
３６ 消費電力算出手段、充電状態検出手段（ＳＯＣ検出部）

Claims (6)

1. バッテリの充電状態を監視するバッテリ監視装置であって、
   バッテリから流出する電流を監視する電流監視手段と、
   前記電流監視手段が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出する消費電力算出手段と、
   前記消費電力算出手段が算出した消費電力に基づいてバッテリの充電状態に関連する充電状態関連値を算出する充電状態検出手段と、
   前記充電状態検出手段で検出した充電状態関連値を記憶する充電状態記憶手段とを有し、
   前記充電状態検出手段は、充電状態関連値を算出するときに、前記充電状態記憶手段から前回の検出時に記憶した充電状態関連値を取得し、この取得した充電状態関連値と前記消費電力算出手段が算出した消費電力とに基づいて充電状態関連値を算出することを特徴とするバッテリ監視装置。
2. エンジンが駆動するオルタネータにより充電されると共に、少なくとも１つの電気負荷に電流を供給するバッテリを制御するバッテリ制御装置であって、
   前記少なくとも１つの電気負荷には、エンジン停止後の所定の期間に作動する所定の電気負荷が含まれており、かつ、
   バッテリから流出する電流を監視する電流監視手段と、
   前記電流監視手段が所定量を超える電流の変化を検出したときに、この変化直前の電流値と前回の変化時からの経過時間とに基づいて消費電力を算出する消費電力算出手段と、
   前記消費電力算出手段が算出した消費電力に基づいてバッテリの充電状態に関連する充電状態関連値を算出する充電状態検出手段と、
   前記充電状態検出手段で検出した充電状態関連値を記憶する充電状態記憶手段とを備え、
   前記充電状態検出手段は、充電状態関連値を算出するときに、前記充電状態記憶手段から前回の検出時に記憶した充電状態関連値を取得し、この取得した充電状態関連値と前記消費電力算出手段が算出した消費電力とに基づいて充電状態関連値を算出するように構成されたバッテリ監視装置を有し、
   前記バッテリ監視装置の電流監視手段が検出する所定量を超える電流の変化には、前記所定の電気負荷が作動を開始するまたは作動を終了することに起因する電流の変化が含まれることを特徴とするバッテリ制御装置。
3. 請求項２に記載のバッテリ制御装置において、
   前記バッテリ監視装置の充電状態検出手段が所定値より小さい充電状態関連値を算出したとき、以後の前記所定の電気負荷への電流の供給を禁止する電流供給禁止手段を有することを特徴とするバッテリ制御装置。
4. 請求項２または３に記載のバッテリ制御装置において、
   バッテリから電流の供給を受けてエンジンを始動させるエンジン始動手段を有し、
   前記バッテリ監視装置の電流監視手段が検出する所定量を超える電流の変化には、エンジンを始動させるときに前記エンジン始動手段に電流が供給されることに起因する電流の変化が含まれることを特徴とするバッテリ制御装置。
5. 請求項４に記載のバッテリ制御装置において、
   オルタネータの発電状態を制御するオルタネータ制御手段を有し、
   前記オルタネータ制御手段は、前記バッテリ監視装置の充電状態検出手段が算出したエンジン始動時のバッテリの充電状態関連値に基づいてオルタネータの発電状態を制御することを特徴とするバッテリ制御装置。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載のバッテリ制御装置において、
   前記所定の電気負荷には、エンジン停止後に作動して蒸発燃料供給系の故障を診断する装置が含まれることを特徴とするバッテリ制御装置。

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