JP2008049750A - 車両電源制御システム及び電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエンジンを停止中にＥＣＵ等の電力負荷を使用する場合に、利便性を低下させることなく、二次電池の残量が最低限必要な電力未満となることを防止する車両電源制御システム及び電源制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵとして車両に搭載された電源制御装置１０は、エンジンが停止し（ステップＳ１：ＮＯ）、ＡＣＣリレーが閉じていると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、二次電池の電力の残量が、所定値未満であるか否かを判定し（ステップＳ３）、所定値未満であると判定した場合で（ステップＳ３：ＹＥＳ）、搭乗者有りと判定したとき（ステップＳ４：ＹＥＳ）又は少なくとも一つのドアが開状態であると判定したとき（ステップＳ６：ＹＥＳ）、エンジンを始動して発電を開始する（ステップＳ５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、電力負荷へ電力を供給する二次電池と、該二次電池に充電する発電機とを備える車両電源制御システム、及び該車両電源制御システムにて用いられる電源制御装置に関し、特に利便性を維持しながらも二次電池の残量の低下を防止する車両電源制御システム及び電源制御装置に関する。

近年、車両に搭載される電力負荷である電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)等の電装品の数が安全性、利便性、快適性、商品力等の様々な利点から増加の一途を辿っており、電装品の増加に伴い、走行中だけでなく、停車中の消費電力量も増加している。

停車中、即ちエンジンを停止して充電を行っていない状況下で電力を消費すると、車両に電源として搭載される鉛蓄電池等の二次電池の残量が、エンジンの始動に要する最低限必要な電力未満になる虞がある。

特許文献１には、二次電池の電圧を予め設定された設定値以下になった場合に、電装品への電力供給を停止するという技術が開示されている。
特開平９−２３５８９号公報

しかしながら特許文献１に開示されている技術では、二次電池の残量が最低限必要な電力未満となることを防止することはできるが、電装品への電力供給を停止するため、電装品を使用することができなくなり、利便性が低下するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の残量が所定値未満である場合に、発電を開始して二次電池に充電することにより、二次電池の残量が最低限必要な電力未満となることを防止するとともに、利便性の低下を防止することが可能な車両電源制御システム、及び該車両電源制御システムにて用いられる電源制御装置の提供を目的とする。

第１発明に係る車両電源制御システムは、電力負荷へ電力を供給する二次電池と、該二次電池に充電する発電機とを備える車両電源制御システムにおいて、前記二次電池の残量を検出する手段と、検出した残量が所定値未満である場合に、前記発電機による発電を開始する発電開始手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る車両電源制御システムは、電力負荷へ電力を供給する二次電池と、エンジンの駆動により前記二次電池に充電する発電機とを備える車両電源制御システムにおいて、前記二次電池に関する電気量の測定値から換算される換算値、又は前記二次電池から供給された電気量の積算値の減算に基づき算出される算出値を、前記二次電池の残量として検出する手段と、エンジンを停止中であって、電力負荷へ電力を供給している場合に、検出した前記二次電池の残量を所定値と比較する手段と、検出した残量が所定値未満であると判定したときに、前記発電機による発電を開始すべくエンジンを始動する発電開始手段とを備えることを特徴とする。

第３発明に係る車両電源制御システムは、第１発明又は第２発明において、搭乗者の有無を検出する手段を更に備え、前記発電開始手段は、搭乗者有りと検出した場合に、発電を開始する様に構成してあることを特徴とする。

第４発明に係る車両電源制御システムは、第１発明乃至第３発明において、ドアの開閉状態を検出する手段を更に備え、前記発電開始手段は、ドアが開状態であることを検出した場合に、発電を開始する様に構成してあることを特徴とする。

第５発明に係る電源制御装置は、電力負荷へ電力を供給する二次電池の残量を制御する電源制御装置において、前記二次電池の残量を検出する手段と、検出した残量が所定値未満である場合に、前記二次電池に充電する発電機を始動させる手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る車両電源制御システム及び電源制御装置では、電力負荷への電力供給量が増加して二次電池の残量が所定値未満となった場合に、発電を開始することにより、二次電池に充電を行い、二次電池の残量を増加させるので、二次電池の残量が最低限必要な電力未満となることを防止することが可能であり、また電力負荷へ電力を供給し続けることができるので利便性の低下を防止することが可能である。

しかも本発明に係る車両電源制御システム等では、搭乗者の有無又はドアの開閉状態を検出し、車両に人が搭乗している場合又は車両の周辺に人が存在すると考えられる場合に限り、発電を開始することにより、人の管理下に有る状態で発電を開始するので、安全性を維持することが可能である。

本発明に係る車両電源制御システム及び電源制御装置は、電力負荷へ電力を供給する二次電池と、二次電池に充電する発電機とを管理する。例えばエンジンを停止中であって、電力負荷へ電力を供給している場合に、残存している電気量、供給した電気量の積算値の検出等の方法により二次電池の残量を検出し、検出した残量が所定値未満であるときに、発電機による発電を開始する。

この構成により、本発明では、二次電池に充電を行い、二次電池の残量を増加させるので、二次電池の残量が最低限必要な電力未満となることを防止することが可能である等、優れた効果を奏する。しかも充電により二次電池の残量が増加するので、電力負荷へ電力を供給し続けることが可能であり、従って利便性の低下を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本発明では、搭乗者の有無又はドアの開閉状態を検出し、車両に人が搭乗している場合又は車両の周辺に人が存在すると考えられる場合に限り、発電を開始することにより、人の管理下に有る状態で発電を開始するので、安全性を維持することが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の車両電源制御システムの構成例を模式的に示す機能ブロック図である。図１中１は、車両であり、車両１は、鉛蓄電池等の二次電池２と、二次電池２から供給される電力により作動するラジオ、シガーライター等の電装品にて構成される車載型の電力負荷３，３，…と、外付けの電力負荷３を接続することが可能なＡＣＣソケット４とを搭載している。二次電池２は、ＡＣＣリレー５を介して実線にて示す給電線により電力負荷３，３，…及びＡＣＣソケット４に接続しており、イグニッションスイッチ５ａがアクセサリ（ＡＣＣ）位置又はオン（ＯＮ）位置にある場合、ＡＣＣリレー５が閉じ、二次電池２から電力負荷３，３，…及びＡＣＣソケット４へ給電線を介して電力が供給される。

また車両１は、エンジンＥＧを制御するエンジン制御ＥＣＵ６と、エンジン制御ＥＣＵの制御によりエンジンＥＧを始動させるスタータ等の始動機構７と、エンジンＥＧを動力として駆動されるオルタネータ等の発電手段を用いた発電機構８とを搭載している。始動機構７は、スタータリレー９を介して給電線により二次電池２に接続しており、スタータリレー９が閉じ、始動機構７に通電することにより、始動機構７がエンジンＥＧを始動し、エンジンＥＧが駆動することにより、発電機構８が発電を開始し、発電した電力により、二次電池２に対する充電が行われる。

さらに車両１は、二次電池２の電力の残量を制御するＥＣＵである電源制御装置１０を搭載しており、電源制御装置１０は、二次電池２の残量及び二次電池２から供給する電気量を検出する電源センサ１１、車両１内及び車両１近辺の人の有無を検出する各種センサを接続する人検出ＥＣＵ１２、並びに電源制御装置１０による制御状況を出力する液晶モニタ等の表示ＥＣＵ１３と破線にて示す信号線で接続されている。人検出ＥＣＵ１２には、車両１の運転席、助手席及び後部座席に搭乗する搭乗者の有無を検出する赤外線センサ等の搭乗者センサ１２ａ、運転席側のドアの開閉状態を検出する運転席側ドアセンサ１２ｂ、助手席側のドアの開閉状態を検出する助手席側ドアセンサ１２ｃ、後部座席右側のドアの開閉状態を検出する後部座席右側ドアセンサ１２ｄ、後部座席左側のドアの開閉状態を検出する後部座席左側ドアセンサ１２ｅ、バックドア等の後部ドアの開閉状態を検出する後部ドアセンサ１２ｆ等の各種センサが接続されている。なお各ドアセンサは、周囲に人がいるか否かの推定に用いられるセンサであり、ドアセンサに代替して又はドアセンサと併用して、周囲の人の存在を検出する赤外線センサ等のセンサを用いる様にしても良い。

なお図１に示す機能ブロック図は、本発明の車両電源制御システムの構成例を示したに過ぎず、図１に示す以外に様々な形態に構成することが可能であり、また車両１に実装する場合、各種ＥＣＵ、センサ等の構成要素の夫々は、夫々一の装置と対応していなくとも良い。例えば電源制御装置１０及び人検出ＥＣＵ１２を１台の装置で構成することも可能であり、電源センサ１１を複数台の装置で構成することも可能である。

図２は、本発明の車両電源制御システムに用いられる電源制御装置１０の構成例を示すブロック図である。電源制御装置１０は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ等の制御手段１０１と、制御手段１０１により実行される各種プログラム及びデータ等の情報を記録するＥＥＰＲＯＭ等の記録手段１０２と、二次電池２からの給電を受ける受電手段１０３と、ＡＣＣリレー５の開閉状態を検出する開閉状態検出手段１０４と、エンジン制御ＥＣＵ６からエンジンＥＧの駆動状態を示す駆動状態信号を受け付け、かつエンジン制御ＥＣＵ６へ制御信号を出力する駆動状態検出制御手段１０５と、電源センサ１１から電源の状態を示す電源状態信号を受け付ける電源状態検出手段１０６と、人検出ＥＣＵ１２からの信号を受け付ける人検出手段１０７と、表示ＥＣＵ１３に情報を表示させる信号を出力する表示信号出力手段１０８とを備えている。

次に本発明の車両電源制御システムに用いられる各種装置の処理について説明する。図３は、本発明の車両電源制御システムに用いられる電源制御装置１０の処理の一例を示すフローチャートである。電源制御装置１０は、制御手段１０１の制御により、駆動状態検出制御手段１０５にてエンジンＥＧが駆動しているか否かを判定し（ステップＳ１）、エンジンＥＧが停止していると判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、開閉状態検出手段１０４にてＡＣＣリレー５が閉状態、即ちイグニッションスイッチ５ａがアクセサリ位置にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ１でエンジンＥＧが停止していると判定し、ステップＳ２において、アクセサリ位置であると判定した場合、ＡＣＣリレー５を何らかの電力負荷３に給電している可能性が有りながらも、エンジンＥＧが駆動しておらず、二次電池２の残量が低下しつつあると判断する。

ステップＳ２において、ＡＣＣリレー５が閉じており、イグニッションスイッチ５ａがアクセサリ位置にあると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、電源制御装置１０は、制御手段１０１の制御により、電源状態検出手段１０６が受け付けた電源状態信号に基づいて検出される二次電池２の電力の残量が、下限の閾値として予め設定されている所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、二次電池２の電力の残量としては、例えば二次電池２を測定して得られる電圧値、電流値等の電気量の測定値を電源センサ１１により検出し、検出した電気量の測定値から換算される換算値が用いられる。そして電源センサ１１により検出した測定値を電源状態信号として受け付け、測定値に基づいて換算値を求めることにより、又は電源センサ１１にて換算値を求め、電源センサ１１から換算値を電源状態信号として受け付けることにより、電源制御装置１０は、二次電池２の電力の残量を検出する。また二次電池２の残量としては、例えば二次電池２から供給される電流値等の電気量を電源センサ１１により検出し、検出した電気量の積算値を供給した電気量の総量と見なして、電気量の積算値を所定値から減算して算出される算出値を用いてもよい。その場合、電源センサ１１により検出した電気量を電源状態信号として受け付け、測定値に基づいて算出値を求めることにより、又は電源センサ１１にて算出値を求め、電源センサ１１から算出値を電源状態信号として受け付けることにより、電源制御装置１０は、二次電池２の電力の残量を検出する。さらにステップＳ３において、残量の下限値となる予め設定されている所定値とは、エンジンＥＧの始動に要する最低限必要な電力値又は該電力値に若干の余裕を見越して設定される電力値である。そしてステップＳ３において、二次電池２の電力の残量が、所定値未満である場合、このままエンジンＥＧが駆動していない状態で電力負荷３への給電を継続すると、最低限必要な電力値を下回る可能性が生じると判断する。

ステップＳ３において、二次電池２の電力の残量が所定値未満であると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、電源制御装置１０は、制御手段１０１の制御により、人検出手段１０７が受け付けた搭乗者センサ１２ａの検出結果に基づいて、搭乗者の有無を判定し（ステップＳ４）、搭乗者有りと判定したとき（ステップＳ４：ＹＥＳ）、スタータリレー９を閉じ、始動機構７を作動させるエンジン駆動信号を、駆動状態検出制御手段１５からエンジン制御ＥＣＵ６へ出力することで、エンジンＥＧを始動して発電機構８による発電を開始する（ステップＳ５）。ステップＳ４において、搭乗者が存在すると判定した場合、安全性は確保されていると判断し、ステップＳ５にてエンジンＥＧを始動し、二次電池２への充電を開始する。なお運転席の前面等の所定の位置に充電中であることを示す表示灯を配設し、発電機構８による発電開始後、表示灯を点灯させる様にしても良い。

ステップＳ４において、搭乗者がいないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、電源制御装置１０は、制御手段１０１の制御により、人検出手段１０７が受け付けた運転席側ドアセンサ１２ｂ、助手席側ドアセンサ１２ｃ、後部座席右側ドアセンサ１２ｄ、後部座席左側ドアセンサ１２ｅ及び後部ドアセンサ１２ｆの検出結果に基づいて、ドアの開閉状態を判定し（ステップＳ６）、少なくとも一つのドアが開状態であると判定したとき（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ５へ進み、発電機構８による発電を開始する（ステップＳ５）。ステップＳ６において、少なくとも一つのドアが開状態であると判定した場合、車両の周囲に人が存在し、安全性は確保されていると判断し、ステップＳ５にてエンジンＥＧを始動し、二次電池２への充電を開始する。

ステップＳ１において、エンジンＥＧが駆動していると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、電源制御装置１０は、エンジンＥＧが既に駆動していると判断して、所定時間待機後、ステップＳ１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２において、イグニッションスイッチ５ａがアクセサリ位置ではないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、又はステップＳ３において、二次電池２の電力の残量が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、電源制御装置１０は、エンジンＥＧを始動する必要はないと判断して、所定時間待機後、ステップＳ１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ６において、全てのドアが閉状態であると判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、電源制御装置１０は、車両１内又は周辺に人がいないという可能性があると判断して、エンジンＥＧを始動せずに、所定時間待機後、ステップＳ１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

なおステップＳ４及びＳ６の処理は、安全を確認するための処理であるため、例示した処理以外にも、考え得る全ての安全確認が行われる。例えば車両１のギア位置を検出し、検出したギア位置が、エンジンＥＧを始動する上で不適切な位置に有る場合、エンジンＥＧの始動は行われない。また充電を開始後、二次電池２の電力の残量が予め設定されている上限値に到達した場合、充電は終了する。

次に本発明の車両電源制御システムにて用いられる各種装置に係るタイミングについて説明する。図４は、本発明の車両電源制御システムに係る状態の変化の一例を示すタイミングチャートである。図４では、横軸に時間をとり、イグニッションスイッチ５ａの位置、エンジンＥＧの駆動状態、車両１による消費電力、二次電池２の電力の残量、及び充電状態を示す表示灯の点灯状態の変化を経時的に示している。

図４に示す様に時刻Ｔ０では、イグニッションスイッチ５ａがオン位置にあり、エンジンＥＧが駆動し、電力が消費されている。なおエンジンＥＧの駆動により発電が行われているため、二次電池２の残量は十分な値を保っている。またエンジンＥＧの駆動により充電が行われているが、二次電池２の残量の低下に伴う充電では無いため、表示灯はオフとなっている。

図４に示す様に時刻Ｔ１に到達後、イグニッションスイッチ５ａがオン位置からアクセサリ位置に遷移し、エンジンＥＧが停止した状況となっている。但し、一部の電力負荷３への給電が行われているため、消費量は低下しているが電力消費は行われており、時刻Ｔ１到達以降、二次電池２の残量が経時的に低下している。なおこの段階では、二次電池２に対する充電は行われていないため、表示灯はオフとなっている。

図４に示す様に時刻Ｔ２は、二次電池２の残量が、図中点線にて示す所定値、即ち残量の下限の閾値に到達した状況を示している。例えば電圧が１２．９〜１３．０Ｖの場合に満充電とされる鉛蓄電池を二次電池２として用いた場合、１２．２Ｖが閾値として設定される。時刻Ｔ２では、二次電池２の残量が所定値に到達することにより（所定値未満となることにより）、イグニッションスイッチ５ａがアクセサリ位置であっても、エンジンＥＧが始動する。電力の消費量は一定であるが、エンジンＥＧの始動により二次電池２に対する充電が開始されるため、時刻Ｔ２以降、二次電池２の残量が経時的に増加する。そして二次電池２に対する充電が行われているため、表示灯がオンとなる。

前記実施の形態で示した各種装置の配置、数、その他各種条件はあくまでも一例であり、車両、システム構成等の各種要因に応じて適宜設計することが可能である。例えば前記実施の形態では、車両の内部又は周囲に人が存在していると推定することができた場合に限り、発電を開始する形態を示したが、本発明はこれに限らず、車両内部及び周囲に人が存在しない場合であっても、ギアがニュートラル又はパーキングで、ステアリングが固定されているという様な安全が確保されている状態で有れば発電を開始する様にしても良い。また逆に車両内部及び周囲に人が存在する場合であっても、所定の識別信号を発信するイグニッションキー等の発信機を所持していない場合には、発電を開始しない様にしても良い。

また前記実施の形態では、車両に搭載された電力負荷へ電力を供給している状況について説明したが、本発明はこれに限らず、ＡＣＣソケットを介して接続される外付けの電力負荷へ電力を供給している状況に対して適用することも可能である。

本発明の車両電源制御システムの構成例を模式的に示す機能ブロック図である。 本発明の車両電源制御システムに用いられる電源制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の車両電源制御システムに用いられる電源制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の車両電源制御システムに係る状態の変化の一例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 車両
２ 二次電池
３ 電力負荷
６ エンジン制御ＥＣＵ
７ 始動機構
８ 発電機構
１０ 電源制御装置

Claims (5)

1. 電力負荷へ電力を供給する二次電池と、該二次電池に充電する発電機とを備える車両電源制御システムにおいて、
   前記二次電池の残量を検出する手段と、
   検出した残量が所定値未満である場合に、前記発電機による発電を開始する発電開始手段と
   を備えることを特徴とする車両電源制御システム。
2. 電力負荷へ電力を供給する二次電池と、エンジンの駆動により前記二次電池に充電する発電機とを備える車両電源制御システムにおいて、
   前記二次電池に関する電気量の測定値から換算される換算値、又は前記二次電池から供給された電気量の積算値の減算に基づき算出される算出値を、前記二次電池の残量として検出する手段と、
   エンジンを停止中であって、電力負荷へ電力を供給している場合に、検出した前記二次電池の残量を所定値と比較する手段と、
   検出した残量が所定値未満であると判定したときに、前記発電機による発電を開始すべくエンジンを始動する発電開始手段と
   を備えることを特徴とする車両電源制御システム。
3. 搭乗者の有無を検出する手段を更に備え、
   前記発電開始手段は、搭乗者有りと検出した場合に、発電を開始する様に構成してある
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両電源制御システム。
4. ドアの開閉状態を検出する手段を更に備え、
   前記発電開始手段は、ドアが開状態であることを検出した場合に、発電を開始する様に構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両電源制御システム。
5. 電力負荷へ電力を供給する二次電池の残量を制御する電源制御装置において、
   前記二次電池の残量を検出する手段と、
   検出した残量が所定値未満である場合に、前記二次電池に充電する発電機を始動させる手段と
   を備えることを特徴とする電源制御装置。

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