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JP2007237868A - 車両用バッテリの監視装置及び監視方法 - Google Patents

車両用バッテリの監視装置及び監視方法 Download PDF

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Masashi Yamashita
真史 山下
Shinichiro Takatomi
伸一郎 高冨
Masahito Ishio
雅人 石尾
Nobuji Fukuoka
亘二 福岡
Shinji Takemoto
真司 竹本
Ichiyo Yamaguchi
一陽 山口
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Abstract

【課題】、車両用バッテリを監視する監視ECUの消費電力を抑えつつ異常を検出した場合には、電装品の異常放電により車両用バッテリが上がるのを確実に防止できる車両用バッテリの監視装置を提供する。
【解決手段】監視ECU10は、車両の電装品50A〜50Cがスリープ状態において車両用バッテリ40の暗電流値を計測して異常かを判断し、異常の場合には電源遮断処理を実行する。これによれば、暗電流を常時監視する必要がなく、監視ECU10による電力消費を抑制できると共に、バッテリ40が上がるのを確実に防止できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用バッテリの監視装置及び監視方法に関する。
近年、車両の安全性や快適性を向上させるために、車両に搭載される電装品の数が増加している。このため、車両に搭載されるバッテリの消費電力も大きくなっており、特に、車両の電装品の機能を全てオフにしたスリープ状態であっても、メモリのデータ保持などのために、いわゆる暗電流が常時流れており、車両用バッテリに蓄えられた電力は徐々に消費されていく。
車両の電装品による暗電流が増加すると、バッテリが上がりやすくなり、特に、電装品を制御するプロセッサ等が故障して異常放電があったような場合には、バッテリが使用できなくなりエンジンの再始動が困難になる可能性がある。
このような車両の電装品による暗電流を監視する技術が開示されている(例えば、特許文献1〜3等)。
特開2003−180972号公報 特許第3526949号 特開2000−228829号公報
ところで、車両のイグニションスイッチをオフして電装品を全てオフした状態(スリープした状態)において、暗電流を監視して異常放電が発生していないかを検出するためには、監視装置(監視ECU)を常時起動しておく必要がある。このため、スリープ中においてもバッテリの電力消費量は大きく、バッテリが上がりやすいという問題があった。
また、監視装置により異常放電を検出した場合には、異常放電の発生をユーザ等に通知することはできるが、異常放電によるバッテリ上がりを防ぐことができなかった。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、車両用バッテリを監視する監視ECUの消費電力を抑えつつ異常を検出した場合には、電装品の異常放電により車両用バッテリが上がるのを確実に防止できる車両用バッテリの監視装置及び監視方法を提供することにある。
本発明の車両用バッテリの監視装置は、所定条件の成立により起動され、車両の電装品がスリープ状態において車両用バッテリの暗電流値を計測して異常かを判断し、異常の場合には所定処理を実行する監視処理手段を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、監視処理手段は所定条件の成立により起動されて暗電流値を計測し、その値が異常かを判断するので、暗電流を常時監視する必要がなく、監視処理手段による電力消費を抑制できる。
上記構成において、監視処理手段は、暗電流値が異常と判断した場合には、少なくとも異常の発生している電装品と車両用バッテリとの電気的接続を遮断する、構成を採用できる。
この構成によれば、異常が検出された後の無駄な電力消費が確実に防止できる。
上記構成において、監視処理手段は、電装品をスリープ状態にして暗電流を計測する、構成を採用できる。
この構成によれば、車両の全電装品を確実にスリープさせた状態で異常を検出でき、正確な判断ができる。
上記構成において、監視処理手段は、車両のイグニッションスイッチがオフされている状態で起動される、構成を採用できる。
この構成によれば、車両のイグニッションスイッチがオフされている状態では通常は電装品もスリープ状態にあるので、異常の判断を正確にできる。
上記構成において、監視処理手段は、通常の動作周波数よりも低い動作周波数の下で起動される、構成を採用できる。
この構成によれば、監視処理手段による処理中の監視装置の消費電流を低減できる。
上記構成において、監視処理手段は、所定期間サンプリングした暗電流値に基づいて異常を判断する、構成を採用できる。
この構成によれば、より正確な異常判断が可能となる。
上記構成において、監視処理手段は、車両用バッテリからの電力供給の遮断によりメモリの内容が消去されたことを検出した場合に起動される、構成を採用できる。
この構成によれば、車両用バッテリの接続が遮断され再接続されるのは、通常、電装品の追加、又は削除される場合が殆どであるので、電気系の状態が変更された機会に暗電流を計測して異常がないかを判断することができる。また、この構成によれば、特別な検出手段がなくとも、監視処理手段の起動タイミングを形成することができる。
上記構成において、車両に対する電気負荷の追加を検出する検出手段を有し、監視処理手段は、検出手段により電気負荷の追加が検出された場合に起動される、構成を採用できる。
この構成によれば、電装品を含む電気負荷の追加に応じて暗電流を計測して異常がないかを判断することができる。
上記構成において、監視処理手段は、全電装品のうち一部の電装品のみを車両用バッテリと電気的に接続させた状態で暗電流を計測し、この暗電流に基づいて一部の電装品に異常がないかを判断し、異常の場合には、一部の電装品と車両用バッテリとの電気的接続を遮断する、構成を採用できる。
この構成によれば、異常の発生した電装品あるいはその電装品を含む電装品群への給電を選択的に遮断できる。
上記構成において、監視処理手段は、異常判断に使用する規定値を、計測した暗電流値に基づいて更新する更新手段を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、電装品の追加、削除に適応して規定値を自動更新することができる。
上記構成において、車両の電装品へ給電する車両用バッテリを監視する車両用バッテリの監視方法であって、所定条件の成立に応じて、車両の電装品がスリープ状態において車両用バッテリの暗電流値を計測して異常かを判断し、異常の場合には所定処理を実行する、ことを特徴としている。
本発明によれば、車両用バッテリの監視に要する消費電力を抑えつつ異常を検出した場合には、電装品の異常放電により車両用バッテリが上がるのを確実に防止できる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの監視システムの機能ブロック図である。
この監視システムは、図1に示すように、車両の電装品50A〜50Cへ給電する車両用バッテリとしてのバッテリ40を監視するためのものであって、監視装置としての監視ECU10、外部メモリ20、タイマ30、電流センサ60等から構成されている。
監視ECU10は、図1に示すように、プロセッサ(CPU)10A、RAM(ランダムアクセスメモリ)10B、通信回路10C、ROM(リードオンリーメモリ)10D、入出力回路(I/O)10E、A/D変換回路10F、バッテリ制御回路(BAT−IC)10G等から構成されている。
プロセッサ(CPU)10Aは、ROM10に記憶されたプログラムに従って各種処理を実行して監視ECU10を総合的に制御する。
RAM10Bは、例えば、SRAM等の半導体メモリで形成され、各種データを保持している。このRAM10Bは、バッテリ40から供給される電圧によりデータを保持する。このため、バッテリ40からの給電を受けなくなると、データが消滅する。
通信回路10Cは、通信バスCLを介して各種電装品50A〜50C等との間でデータを送受する。監視ECU10は、通信回路10Cを通じて、車両のイグニションスイッチの状態等の各種車両情報を取得する。
ROM10Dは、プロセッサ10Aが実行するためのプログラムを記憶している。このプログラムには、後述する監視処理起動用のプログラム、監視処理用のプログラム等が含まれる。
入出力回路10Eは、外部との間で各種信号を授受する。また、後述するスイッチSW1,SW2を制御する制御信号を出力する。
A/D変換回路10Fは、給電線PLに設けられた電流センサ60のアナログ信号からなる検出値をディジタル信号に変換してプロセッサ10Aへ出力する。
バッテリ制御回路10Gは、バッテリ40から供給される電圧をプロセッサ10A等の動作用電圧とRAM10Bのデータ保持用電圧とに変換して監視ECU10に供給する。
尚、監視ECU10は、監視処理手段及び更新手段を上記のハードウエア及びソフトウエアにより構成している。
バッテリ40は、例えば、鉛蓄電池等からなり、蓄積した電力を車両の各種電装品へ供給する。尚、バッテリ40は、車両の走行中に図示しないオルタネータの発電した電力により充電される。
電流センサ60は、監視ECU10へ給電する給電線PLの途中に設けられて、バッテリ40の充放電する電流値を検出し、監視ECU10へ出力する。
外部メモリ20は、例えば、不揮発性半導体メモリで形成されており、監視ECU10が読み取り可能に各種データを保持している。
タイマ30は、監視ECU10が設定した時間の経過毎に起動信号を監視ECU10へ出力し、監視ECU10をスリープ状態から基本機能を実行可能に起動させる。
電装品50A〜50Cは、例えば、スタータ、ウィンカー、ヘッドライト、各種操作スイッチなどの各種電装品や燃料噴射やアンチロックブレーキシステムのような制御システム等が含まれる。各電装品50A〜50Cは、監視ECU10と同様に、プロセッサやバッテリ制御回路(BAT−IC)等のハードウエアを備えており、給電線PLを通じて給電されて動作すると共に通信バスCLを介して監視ECU10等と通信可能に接続されている。
電装品50A,50Bへ給電する給電線PLの途中には、給電線PLを開閉する制御スイッチSW1が設けられている。制御スイッチSW1は、監視ECU10からの制御信号に応じて駆動され、制御スイッチSW1が開放されると、電装品50A,50Bへの給電は遮断される。
電装品50Cへ給電する給電線PLの途中には、給電線PLを開閉する制御スイッチSW2が設けられている。制御スイッチSW2は、監視ECU10からの制御信号に応じて駆動され、制御スイッチSW2が開放されると、電装品50Cへの給電は遮断される。
次に、監視ECU10による処理の一例を図2及び図3に示すフローチャートを参照して説明する。
ここで、図2は監視処理を起動させる処理の一例を示すフローチャート、及び図3は監視処理の一例を示すフローチャートである。尚、監視ECU10は、図2に示す処理を一定期間毎に実行する。
監視ECU10は、図2に示すように、先ず、RAM10Bの内容がクリア(消去)交換されたか、あるいは、タイマ30から起動信号が入力されたかを判断する(ステップST1)。
RAM10Bの内容がクリアされたかを判断するのは、通常、車両に対する電装品の追加、削除は、バッテリ40から監視ECU10等への給電を一時的に遮断して行われるので、RAM10Bの内容がクリアされたことを検知すると、電装品が追加又は削除されたと判断できるからである。
監視ECU10は、RAM10Bがクリアされていない、あるいは、タイマ30からの起動信号の入力が無い場合には、処理を終了し、RAM10Bがクリア、あるいは、タイマ30からの起動信号が入力された場合には、車両のイグニションスイッチがオフしているかを判断する(ステップST2)。
車両のイグニションスイッチがオフしているかを判断するのは、車両のイグニションスイッチがオフしていると、車両の電装品は基本機能が停止してスリープ状態にあると予想されるからである。
監視ECU10は、イグニションスイッチがオフしている場合には、監視処理を実行するプロセッサ10Aの動作周波数を通常動作時の動作周波数より低い動作周波数に設定する(ステップST3)。すなわち、消費電力低減のために、後述する監視処理が通常時よりも低い動作周波数で起動、実行されるようにする。
次いで、監視ECU10は、監視処理を起動する(ステップST4)。
監視ECU10は、図3に示すように、先ず、車両の全ノード(プロセッサを有する全ての電装品)がスリープ状態(基本的機能を停止した状態)にあるかを判断する(ステップST11)。
そして、監視ECU10は、スリープ状態になく動作中の電装品を検出した場合には、通信バスCLを通じて当該電装品へスリープ要求信号を出力する(ステップST12)。これにより、スリープ要求信号を受信した電装品は強制的にスリープ状態になる。(このときのスリープ要求信号の出力タイミングは、ある程度の時間待機したのちでもよい。また、ある程度の時間待機した後にスリープ状態かを再度判断し、それでもスリープ状態とならない場合には、スリープ要求信号を出力して強制的にスリープ状態にすることも可能である。)尚、全ての電装品をスリープ状態にするのは、バッテリ40の暗電流を計測するためである。
次いで、監視ECU10は、全ての電装品がスリープ状態になったところで、電流センサ60の検出するバッテリ40の暗電流値を計測する(ステップST13)。この計測は、所定期間サンプリングし、計測した暗電流値の平均値又は最大値を使用する。
次いで、計測した暗電流値から監視ECU10の消費電流を減算し、その値を暗電流値とする(ステップST14)。尚、監視ECU10の消費電流は、例えば、外部メモリ20に予め登録しておくことができる。
次いで、監視ECU10は、ステップST14において得られた暗電流値と車両の全電装品から規定される暗電流の規定値との差が所定のしきい値を越えていないかを判断する(ステップST15)。尚、規定値は、各電装品が正常な場合に必要な暗電流値の合計から得られる。また、規定値は、外部メモリ20やRAM10Bに保持しておく。
次いで、監視ECU10は、暗電流値と規定値との差がしきい値を越えていない場合には、いずれの電装品においても異常放電が発生していないと判断して処理を終了する。
一方、監視ECU10は、暗電流値と規定値との差がしきい値を越えている場合には、電装品50A〜50Cのいずれかに異常が発生していると判断し、制御スイッチSW1,SW2に対して制御信号を出力して制御スイッチSW1,SW2を開放し、電装品50A〜50Cへの電力供給を遮断する(ステップST16)。これにより、バッテリ40に蓄えられた電力が無駄に消費されることがなくなり、バッテリ40が上がるのを確実に防止できる。
次いで、監視ECU10は、暗電流が異常を示した旨を運転者等に通知するための処理(異常発生の履歴や情報を外部メモリ20に記憶するなどの処理)を実行する(ステップST17)。これにより、例えば、車両のイグニションスイッチが再びオンされた際に、暗電流値が異常であった旨をインジケータ等により、運転者に報知することができる。また、車両の修理場等において、異常が発生したこと、及び発生日時当を的確に把握することができる)。
上記実施形態において、図3のステップST15で使用する規定値は、電装品を追加した場合や削除した場合には、それに伴って変更する必要がある。
ここで、監視ECU10による規定値の自動更新処理の一例について図4のフローチャートを参照して説明する。尚、図4に示す処理は上記した監視処理中に実行される。
監視ECU10は、電流センサ60から暗電流を計測し(ステップST21)、計測した暗電流値から監視ECU10の消費電流を減算し、その値を暗電流値とする(ステップST22)。
次いで、監視ECU10は、ステップST22において得られた暗電流値と車両の全電装品から規定される暗電流の規定値との差(絶対値)が所定のしきい値を越えていないかを判断し(ステップST23)、越えていない場合には処理を終了し、越えている場合には、この暗電流値をRAM10Bに記憶する(ステップST24)。尚、このときのしきい値は、ステップST15におけるしきい値よりも十分に小さい値である。
そして、カウンタの値をインクリメントし(ステップST25)、カウンタの値が所定値を越えたかを判断し(ステップST26)、越えていない場合には、ステップST21〜ST25の処理を繰り返す。すなわち、監視ECU10は、暗電流値と車両の全電装品から規定される暗電流の規定値との差が所定のしきい値を越えた状態が所定期間続くまで上記の処理を繰り返す。
次いで、監視ECU10は、RAM10Bに記憶した複数の暗電流値のデータから、暗電流値が略一定であるかを判断する(ステップST27)。暗電流値が略一定である場合には、電装品の追加、削除により暗電流値が変化したものと考えられるからである。この場合には、規定値を、例えば、計測した暗電流値の平均値で更新する(ステップST28)。
これにより、電装品の追加、削除を検出器等で検出することなく、異常判断に用いる規定値を電装品の追加、削除に合わせて自動更新できる。
上記実施形態では、暗電流の異常を検出すると、全ての電装品への給電を遮断する場合について説明したが、異常のある電装品あるいはそれを含む一部の電装品への給電を遮断する方法の一例について図5のフローチャートを参照して説明する。
尚、図5の処理は監視ECU10により実行される。
監視ECU10は、上記実施形態と同様に、車両の全ノード(プロセッサを有する全ての電装品)がスリープ状態(基本的機能を停止した状態)にあるかを判断し(ステップST31)、スリープ状態になく動作中の電装品を検出した場合には、通信バスCLを通じて当該電装品へスリープ要求信号を出力し(ステップST32)、全ての電装品を強制的にスリープ状態にしたのち、制御スイッチSW1をオン(電気的に導通状態)し、制御スイッチSW2をオフ(電気的に開放状態)にする(ステップST33)。これにより、図1に示した電装品50A,50Bには給電されるが、電装品50Cへの給電は遮断される。
次いで、監視ECU10は、電流センサ60により暗電流の値を計測し(ステップST34)、計測した暗電流値と電装品50A,50Bにより規定される規定値1との差が所定のしきい値を越えていないかを判断する(ステップST35)。規定値1は、電装品50A,50Bが正常である場合に必要な暗電流値の合計から得られる。
監視ECU10は、計測した暗電流値と規定値1との差が所定のしきい値を越えていない場合には、ステップST37に進み、越えている場合には、電装品50A,50Bのいずれかに異常が発生していると判断し、制御スイッチSW1をオフする(ステップST36)。これにより、異常が発生している場合に、電装品50A,50Bへの給電が遮断される。
次いで、監視ECU10は、制御スイッチSW1をオフし、制御スイッチSW2をオンする(ステップST37)。これにより、電装品50Cにのみ給電された状態となる。
この状態で、監視ECU10は、電流センサ60により暗電流の値を計測し(ステップST38)、計測した暗電流値と電装品50Cにより規定される規定値2との差が所定のしきい値を越えていないかを判断する(ステップST39)。規定値2は、電装品50Cが正常である場合に必要な暗電流値から得られる。
監視ECU10は、計測した暗電流値と規定値2との差が所定のしきい値を越えていない場合には、電装品50Cが正常と判断し、ステップST35において電装品50A,50Bが異常と判断した場合にはその内容を外部メモリ20に記憶し(ステップST41)、処理を終了する。
監視ECU10は、計測した暗電流値と規定値2との差が所定のしきい値を越えている場合には、電装品50Cに異常が発生していると判断し、制御スイッチSW2をオフする(ステップST40)。そして、電装品50Cに異常が発生していることを外部メモリ20に記憶し(ステップST41)、処理を終了する。
図6は、本発明の他の実施形態に係る車両用バッテリの監視システムの機能ブロック図である。
図6に示す監視システムと図1に示すシステムとで異なる点は、図6に示す監視システムは、電装品を含む各種電気負荷を接続するためのソケット150と、検出手段としての検出センサ151とを備える点である。
ソケット150は、例えば、シガーライタソケット等から構成される。
検出センサ151は、シガーライタソケットに、電気負荷となる照明装置や表示装置や携帯電話機等が電気的に接続されたことを検出し、検出信号を監視ECU10へ出力する。
監視ECU10は、検出センサ151から検出信号を受けると、上記した監視処理を実行することができる。
電気負荷が追加されたことを検出したタイミングで監視処理を実行することにより、電気負荷の追加による異常放電の発生等を確実に検出でき、それに伴ってバッテリ40が上がるのを防止できる。
上記実施形態では、監視装置を監視ECU10で構成した場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、車両に搭載されるエンジンECU等の各種ECUに監視装置の機能を持たせることも可能である。
上記実施形態では、図5において電装品50A,50Bのいずれかに異常があるかを判断しない構成について説明したが、各電装品毎に給電を制御する制御スイッチを設けることにより、各電装品毎に異常がないかを判断することも可能である。
上記実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオフされた状態で監視処理を実行する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、イグニッションスイッチがオンした状態においても本発明を適用できる。
上記実施形態では、監視処理手段が異常を検出した場合の所定の処理として、電装品への給電を遮断する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、バッテリ40を管理する上で必要な種々の処理を実行できる。
上記実施形態では、内燃機関及びオルタネータを備えた車両を前提に説明したが、本発明は電気自動車やハイブリッド自動車のバッテリにも適用可能である。
本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの監視システムの機能ブロック図である。 監視処理を起動させる処理の一例を示すフローチャートである。 監視処理の一例を示すフローチャートである。 規定値更新処理の一例を示すフローチャートである。 監視処理の他の例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る車両用バッテリの監視システムの機能ブロック図である。
符号の説明
10…監視ECU(監視装置)
10A…プロセッサ
10B…RAM
10C…通信回路
10D…ROM
10E…入出力回路
10F…A/D変換回路
10G…バッテリ制御回路
20…外部メモリ
30…タイマ
40…バッテリ(車両用バッテリ)
50A〜50C…電装品
150…ソケット
151…検出センサ(検出手段)
60…電流センサ
CL…通信バス
PL…給電線

Claims (8)

  1. 車両の電装品へ給電する車両用バッテリを監視する車両用バッテリの監視装置であって、
    所定条件の成立により起動され、前記車両の電装品がスリープ状態において前記車両用バッテリの暗電流値を計測して異常かを判断し、異常の場合には所定処理を実行する監視処理手段を有する、
    ことを特徴とする車両用バッテリの監視装置。
  2. 前記監視処理手段は、前記暗電流値が異常と判断した場合には、少なくとも異常の発生している電装品と前記車両用バッテリとの電気的接続を遮断することを特徴とする、請求項1に記載の車両用バッテリの監視装置。
  3. 前記監視処理手段は、通常の動作周波数よりも低い動作周波数の下で起動される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用バッテリの監視装置。
  4. 前記監視処理手段は、前記車両用バッテリからの電力供給の遮断によりメモリの内容が消去されたことを検出した場合に起動される、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用バッテリの監視装置。
  5. 前記車両に対する電気負荷の追加を検出する検出手段を有し、
    前記監視処理手段は、前記検出手段により電気負荷の追加が検出された場合に起動される、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用バッテリの監視装置。
  6. 前記監視処理手段は、全電装品のうち一部の電装品のみを前記車両用バッテリと電気的に接続させた状態で暗電流を計測し、この暗電流に基づいて前記一部の電装品に異常がないかを判断し、異常の場合には、前記一部の電装品と前記車両用バッテリとの電気的接続を遮断する、ことを特徴とする請求項2に記載の車両用バッテリの監視装置。
  7. 前記監視処理手段は、異常を判断するために使用される規定値を計測した暗電流値に基づいて更新する更新手段を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用バッテリの監視装置。
  8. 車両の電装品へ給電する車両用バッテリを監視する車両用バッテリの監視方法であって、
    所定条件の成立に応じて、前記車両の電装品がスリープ状態において前記車両用バッテリの暗電流値を計測して異常かを判断し、異常の場合には所定処理を実行する、
    ことを特徴とする車両用バッテリの監視方法。
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