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図面 (5)

課題

SOCの算出精度を効果的に向上させる。

解決手段

車両1に搭載されるバッテリ40の監視装置であって、バッテリ40に取り付けられると共に、バッテリ40の少なくとも充電容量Cを記憶した無線タグ60と、車両1に設けられると共に、無線タグ60から充電容量Cを読み取る読取装置70と、読取装置70により読み取られた充電容量Cを記憶する充電容量記憶部120と、バッテリ40の残容量Rを算出する残容量算出部130と、充電容量記憶部120に記憶された充電容量C及び、算出される残容量Rに基づいて、バッテリ40のSOCを算出するSOC算出部150とを備えた。

概要

背景

一般に、バッテリを搭載した車両においては、オルタネータによる発電を抑制し、駆動力源であるエンジン負荷を低減することにより、燃費性能の向上を図る充放電制御が広く採用されている。

このような充放電制御では、例えば、バッテリの満充電容量に対する残容量の割合である充電率(State Of Charge:以下、SOC)が上限値を超えているときは、オルタネータの発電を停止し、SOCが上限値から下限値の範囲内にあるときは、車両の減速時にオルタネータを発電駆動させてバッテリを充電する。また、SOCが下限値を下回るときは、車両の減速時以外でもオルタネータを発電駆動させてバッテリを充電する(例えば、特許文献1等参照)。

概要

SOCの算出精度を効果的に向上させる。車両1に搭載されるバッテリ40の監視装置であって、バッテリ40に取り付けられると共に、バッテリ40の少なくとも充電容量Cを記憶した無線タグ60と、車両1に設けられると共に、無線タグ60から充電容量Cを読み取る読取装置70と、読取装置70により読み取られた充電容量Cを記憶する充電容量記憶部120と、バッテリ40の残容量Rを算出する残容量算出部130と、充電容量記憶部120に記憶された充電容量C及び、算出される残容量Rに基づいて、バッテリ40のSOCを算出するSOC算出部150とを備えた。

目的

本開示の技術は、SOCの算出精度を効果的に向上させることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

車両に搭載されるバッテリ監視装置であって、前記バッテリに取り付けられると共に、前記バッテリの少なくとも充電容量を記憶した無線タグと、前記車両に設けられると共に、前記無線タグから前記充電容量を読み取る読取装置と、前記読取装置により読み取られた前記充電容量を記憶する充電容量記憶部と、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出部と、前記充電容量記憶部に記憶された前記充電容量及び、算出される前記残容量に基づいて、前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部と、を備えることを特徴とする監視装置。

請求項2

前記読取装置は、所定の周期毎、又は、前記バッテリが交換される毎に、前記無線タグから前記充電容量を読み取ると共に、前記充電容量記憶部は、前記読取装置が前記充電容量を読み取る毎に当該充電容量を上書きして記憶する請求項1に記載の監視装置。

請求項3

前記読取装置が前記無線タグから前記充電容量を所定時間に亘って受信しなかった場合に、前記バッテリに前記無線タグが設けられていないと判定する判定部をさらに備え、前記充電容量記憶部は、前記判定部により前記無線タグが設けられていないと判定されると、前記充電容量として予め定められたデフォルト値を記憶する請求項1又は2に記載の監視装置。

請求項4

請求項から3の何れか一項に記載の監視装置を備える制御システムであって、前記車両の駆動力源動力発電駆動するオルタネータと、算出される前記充電率が所定の上限値を超えている場合には、前記オルタネータの発電を停止させ、算出される前記充電率が前記上限値から所定の下限値の範囲内にある場合には、前記車両の減速時に前記オルタネータを発電駆動させて前記バッテリを充電し、算出される前記充電率が前記下限値よりも低い場合には、前記車両の減速時以外でも前記オルタネータを発電駆動させて前記バッテリを充電する充放電制御部と、をさらに備えることを特徴とする制御システム。

技術分野

0001

本開示は、監視装置及び、該監視装置を備えた制御システムに関し、特に、車両に搭載されるバッテリの監視装置及び、該監視装置を備えた制御システムに関する。

背景技術

0002

一般に、バッテリを搭載した車両においては、オルタネータによる発電を抑制し、駆動力源であるエンジン負荷を低減することにより、燃費性能の向上を図る充放電制御が広く採用されている。

0003

このような充放電制御では、例えば、バッテリの満充電容量に対する残容量の割合である充電率(State Of Charge:以下、SOC)が上限値を超えているときは、オルタネータの発電を停止し、SOCが上限値から下限値の範囲内にあるときは、車両の減速時にオルタネータを発電駆動させてバッテリを充電する。また、SOCが下限値を下回るときは、車両の減速時以外でもオルタネータを発電駆動させてバッテリを充電する(例えば、特許文献1等参照)。

先行技術

0004

特開2015−089186号公報

発明が解決しようとする課題

0005

バッテリのSOCは、バッテリの充放電電流値積算値等から求めた残容量及び、電子制御ユニット(Electronic Control Unit:以下、ECU)のメモリ等に予め記憶したバッテリの充電容量等に基づいて算出することができる。このため、例えば、バッテリが異なる公称充電容量(定格充電容量)のものに交換された場合には、ECUに記憶されている充電容量と実際の充電容量とに差異が生じることで、SOCの算出精度の低下を招き、これに伴い充放電制御の制御精度も低下する可能性がある。

0006

本開示の技術は、SOCの算出精度を効果的に向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本開示の監視装置は、車両に搭載されるバッテリの監視装置であって、前記バッテリに取り付けられると共に、前記バッテリの少なくとも充電容量を記憶した無線タグと、前記車両に設けられると共に、前記無線タグから前記充電容量を読み取る読取装置と、前記読取装置により読み取られた前記充電容量を記憶する充電容量記憶部と、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出部と、前記充電容量記憶部に記憶された前記充電容量及び、算出される前記残容量に基づいて、前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部と、を備えることを特徴とする。

0008

また、前記読取装置は、所定の周期毎、又は、前記バッテリが交換される毎に、前記無線タグから前記充電容量を読み取ると共に、前記充電容量記憶部は、前記読取装置が前記充電容量を読み取る毎に当該充電容量を上書きして記憶することが好ましい。

0009

また、前記読取装置が前記無線タグから前記充電容量を所定時間に亘って受信しなかった場合に、前記バッテリに前記無線タグが設けられていないと判定する判定部をさらに備え、前記充電容量記憶部は、前記判定部により前記無線タグが設けられていないと判定されると、前記充電容量として予め定められたデフォルト値を記憶することが好ましい。

0010

本開示の制御システムは、前記監視装置を備える制御システムであって、前記車両の駆動力源の動力で発電駆動するオルタネータと、算出される前記充電率が所定の上限値を超えている場合には、前記オルタネータの発電を停止させ、算出される前記充電率が前記上限値から所定の下限値の範囲内にある場合には、前記車両の減速時に前記オルタネータを発電駆動させて前記バッテリを充電し、算出される前記充電率が前記下限値よりも低い場合には、前記車両の減速時以外でも前記オルタネータを発電駆動させて前記バッテリを充電する充放電制御を実施する制御部をさらに備えることを特徴とする。

発明の効果

0011

本開示の技術によれば、SOCの算出精度を効果的に向上させることができる。

図面の簡単な説明

0012

本実施形態の車両を示す模式的な全体構成図である。
本実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する周辺構成を示す機能ブロック図である。
本実施形態に係るバッテリの公称充電容量の記憶処理の流れを説明するフローチャート図である。
本実施形態に係る充放電制御の処理の流れを説明するフローチャート図である。

実施例

0013

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る監視装置及び、該監視装置を備えた制御システムについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

0014

図1は、本実施形態の車両1を示す模式的な全体構成図である。車両1は、例えば、キャブオーバ型のトラックであって、車体フレームを構成する左右一対シャシフレーム2L,2Rと、複数本クロスメンバ3とを備えている。各シャシフレーム2L,2Rは、車体前後方向に平行に延設されている。クロスメンバ3は、各シャシフレーム2L,2R間に車幅方向に架け渡されている。

0015

シャシフレーム2L,2Rの前端部には、不図示のキャブマウントブラケット等を介してキャブ4が傾動可能に支持されている。また、シャシフレーム2L,2Rのキャブ4よりも車体後方には、荷台5が載置されている。

0016

シャシフレーム2L,2Rのキャブ4下方には、駆動力源の一例であるエンジン10が、不図示のマウント部材等を介して支持されている。エンジン10のクランクシャフト11には、クラッチ装置12を介して変速機13が断接可能に接続されている。また、変速機13には、プロペラシャフト14、デファレンシャルギヤ装置15及び、左右の駆動軸16L,16Rを介して、左右の駆動輪後輪)17L,17Rがそれぞれ接続されている。なお、符号18L,18Rは車両1の左右前輪、符号30はオルタネータ、符号40はバッテリ、符号50は空調システム等の各種電装品、符号100はECUをそれぞれ示している。

0017

オルタネータ30は、クランクシャフト11にベルトプーリ等を介して接続されており、エンジン10の回転動力で発電駆動する。オルタネータ30の発電電力は、バッテリ40のSOCに応じて、各種電装品50に供給、或は、電気的に接続されたバッテリ40に蓄電(充電)される。

0018

バッテリ40は、キャブ4よりも後方、且つ、荷台5よりも下方のシャシフレーム2Lに不図示のブラケット等を介して固定されている。バッテリ40には、電圧センサ90及び、電流センサ91が接続されている。また、バッテリ40の近傍には、温度センサ92が設けられている。なお、バッテリ40の搭載位置は、図示例に限定されず、車両1の他の部位に搭載してもよい。

0019

電圧センサ90は、バッテリ40の端子電圧Vを検出し、検出した端子電圧VをECU100に送信する。電流センサ91は、バッテリ40の充放電電流値Aを検出し、検出した充放電電流値AをECU100に送信する。温度センサ92は、バッテリ40の温度Tを検出し、検出した温度TをECU100に送信する。

0020

本実施形態において、バッテリ40には、本開示の無線タグの一例として、数cm〜数mの近距離無線通信を行うRFID(Radio Frequency Identifier)タグ60が貼付されている。RFIDタグ60の記憶部には、バッテリ40の公称充電容量C(又は、定格充電容量)が予め記憶されている。RFIDタグ60に記憶された公称充電容量Cは、無線タグ通信装置(例えば、RFIDリーダ)70によって読み取られる。

0021

無線タグ通信装置70は、本開示の読取装置の一例であって、シャシフレーム2L等に、RFIDタグ60からの情報を読み取り可能な距離を隔てて取り付けられている。無線タグ通信装置70は、アンテナ71に接続された無線タグ通信部72を有する。無線タグ通信部72は、RFIDタグ60と通信してRFIDタグ60の記憶部に記憶された公称充電容量Cを受信する。無線タグ通信部72により受信された公称充電容量Cは、上位通信部73を経由してECU100に送信される。なお、上位通信部73とECU100との通信は、有線又は無線の何れであってもよい。

0022

無線タグ通信装置70が、RFIDタグ60から公称充電容量Cを読み取るタイミングは、特に限定されず、所定の周期毎(例えば、1日毎)、或は、バッテリ40が交換される毎であってもよい。バッテリ40が交換されたか否は、例えば、バッテリ40のターミナル取り外しにより電源途絶した後、ターミナルが再度取り付けられたことを、各センサ90,91のセンサ値等に基づいてECU100が判別すればよい。

0023

図2は、本実施形態に係るECU100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。

0024

ECU100は、車両1やエンジン10等の各種制御を行うもので、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート出力ポート等を備えて構成されている。

0025

また、ECU100は、タグ判定部110(判定部)と、公称充電容量記憶部120(充電容量記憶部)と、残容量算出部130と、満充電容量算出部140と、SOC算出部150(充電率算出部)と、充放電制御部(制御部)160とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるECU100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

0026

タグ判定部110は、無線タグ通信装置70がRFIDタグ60から公称充電容量Cを読み取るタイミングにおいて、所定時間(例えば、数十秒〜数分)に亘って無線タグ通信装置70から公称充電容量Cを受信しなかった場合には、バッテリ40にRFIDタグが存在しないと判定する。一方、タグ判定部110は、所定時間内に無線タグ通信装置70が公称充電容量Cを受信した場合には、バッテリ40にRFIDタグが存在すると判定する。タグ判定部110による判定結果は、公称充電容量記憶部120に送信される。

0027

公称充電容量記憶部120は、例えば不揮発性メモリであって、タグ判定部110によりRFIDタグが存在すると判定された場合に、無線タグ通信装置70の上位通信部73から送信されるバッテリ40の公称充電容量Cを記憶する。具体的には、公称充電容量記憶部120は、無線タグ通信装置70がRFIDタグ60から公称充電容量Cを読み取る毎に、当該公称充電容量Cを受信して上書きし、新たな公称充電容量Cとして保持する。これにより、ECU100の公称充電容量記憶部120には、バッテリ40が新たに交換された場合においても、車両1に実際に搭載されているバッテリ40の正確な公称充電容量Cが適宜に記憶保持されるようになる。また、車両1の製造時においては、バッテリ40を車両1に組み付けるのみで、公称充電容量CがRFIDタグ60から無線タグ通信装置70を経由して自動的に記憶されるため、ECU100への書き込み作業等を省略することが可能になる。

0028

なお、公称充電容量記憶部120は、タグ判定部110によりRFIDタグが存在しないと判定された場合には、予め定めたデフォルト値(例えば、純正品の公称充電容量)をバッテリ40の公称充電容量Cとして記憶する。これにより、バッテリ40にRFIDタグ60が貼付されていない場合にも、柔軟に対応することが可能になる。

0029

残容量算出部130は、電圧センサ90から送信されるバッテリ40の端子電圧V及び、電流センサ91から送信されるバッテリ40の充放電電流値Aに基づいて、バッテリ40の残容量Rを算出する。残容量算出部130による残容量Rの算出方法は、特に限定されないが、例えば、バッテリ40の充放電電流値Aを積算し、この充放電電流値Aの積算値とバッテリ40の端子電圧Vとに基づいて、バッテリ40の残容量Rを算出することができる。或は、バッテリ40の端子電圧Vとバッテリ40の残容量Rとの関係を表すテーブル等を用いて、バッテリ40の残容量Rを算出するように構成してもよい。

0030

満充電容量算出部140は、公称充電容量記憶部120に記憶されているバッテリ40の公称充電容量C及び、温度センサ92から送信されるバッテリ40の温度Tに基づいて、温度T等に応じたバッテリ40の満充電容量Fを算出する。満充電容量算出部140による満充電容量Fの算出方法は、特に限定されないが、例えば、公称充電容量記憶部120に記憶されている公称充電容量Cに劣化係数Kを乗じることにより算出してもよい。この場合は、RFIDタグ60から無線タグ通信装置70を経由して読み込まれる情報にバッテリ40の製造年月日を含め、バッテリ40の経年数等に応じて劣化係数Kを設定するように構成すればよい。

0031

SOC算出部150は、残容量算出部130から送信されるバッテリ40の残容量Rを、満充電容量算出部140から送信される満充電容量Fで除算することにより、バッテリ40の満充電容量Fに対する残容量Rの割合であるSOCを算出する。SOC算出部150により算出されるバッテリ40のSOCは、充放電制御部160に送信される。

0032

本実施形態において、SOCの算出に用いられるバッテリ40の公称充電容量Cは公称充電容量記憶部120に記憶されており、公称充電容量記憶部120には、RFIDタグ60から無線タグ通信装置70を経由して読み込まれる最新の公称充電容量Cが適宜に記憶保持さている。すなわち、バッテリ40が交換された場合においても、車両1に実際に搭載されているバッテリ40の正確な公称充電容量Cに基づいて、SOCの算出が行われるようになり、SOCの算出精度を効果的に向上することが可能になる。

0033

充放電制御部160は、SOC算出部150から送信されるバッテリ40のSOCに基づいて、オルタネータ30の駆動を制御する充放電制御を行う。具体的には、SOCが所定の上限値を超えている場合、充放電制御部160は、オルタネータ30の発電を停止させ、バッテリ40から各種電装品50へ、これらの消費電力に応じた電力を供給する。また、SOCが所定の上限値から所定の下限値の範囲内にある場合、充放電制御部160は、車両1の減速時にオルタネータ30を発電駆動させてバッテリ40を充電する。また、SOCが所定の下限値を下回っている場合、充放電制御部160は、車両1が減速中であるか否かにかかわらず、オルタネータ30を発電駆動させてバッテリ40を充電する。

0034

図3は、本実施形態に係るバッテリ40の公称充電容量Cの記憶処理の流れを説明するフローチャート図である。

0035

テップS100では、無線タグ通信装置70がRFIDタグ60から公称充電容量Cを読み取る所定の周期に達したか、或は、バッテリ40が新たに交換されたかを判定する。肯定の場合(Yes)、本制御はステップS110に進み、否定の場合(No)、本制御はステップS100の判定処理を繰り返す。

0036

ステップS110では、RFIDタグ60に記憶されている公称充電容量Cの無線タグ通信装置70による読み取りを開始する。

0037

次いで、ステップS120では、無線タグ通信装置70がRFIDタグ60から公称充電容量Cを所定時間内に受信したか否かを判定する。公称充電容量Cを所定時間内に受信した場合(Yes)には、ステップS130に進み、バッテリ40にRFIDタグが存在すると判定する。一方、公称充電容量Cを所定時間内に受信しなかった場合(No)には、ステップS170に進み、バッテリ40にRFIDタグが存在しないと判定し、ステップS180にて公称充電容量記憶部120にデフォルト値を記憶し、本制御はリターンされる。

0038

ステップS140では、無線タグ通信装置70が受信したバッテリ40の公称充電容量Cを、ECU100の公称充電容量記憶部120に上書きして記憶(初回の場合は、今回の公称充電容量Cを記憶)し、その後、本制御はリターンされる。

0039

図4は、本実施形態に係る充放電制御の処理の流れを説明するフローチャート図である。本ルーチンは、例えば、エンジン10の始動と同時に開始する。本ルーチンが実行処理される間、SOC算出部150は、所定の演算周期でバッテリ40のSOCを逐次算出する。

0040

ステップS200では、バッテリ40のSOCが所定の上限値を超えているか否かを判定する。バッテリ40のSOCが上限値を超えている場合(Yes)、本制御はステップS210に進み、オルタネータ30の発電を停止し、その後リターンされる。一方、バッテリ40のSOCが上限値を超えていない場合(No)、本制御はステップS220に進む。

0041

ステップS220では、バッテリ40のSOCが所定の下限値よりも低いか否かを判定する。バッテリ40のSOCが下限値以上の場合(No)、すなわち、SOCが上限値から下限値の範囲内にある場合は、ステップS230に進み、車両1が減速中か否かを判定する。ステップS230にて、車両1が減速中でない場合(No)、本制御はステップS210に進み、オルタネータ30の発電を停止する。

0042

ステップS220にて、バッテリ40のSOCが所定の下限値よりも低いと判定された場合(Yes)、及び、ステップS230にて、車両1が減速中でないと判定された場合(Yes)、本制御はステップS240に進む。ステップS240では、オルタネータ30を発電駆動させ、オルタネータ30の発電電力でバッテリ40を充電し、その後、本制御はリターンされる。

0043

以上詳述した本実施形態によれば、バッテリ40に貼付したRFIDタグ60にバッテリ40の公称充電容量Cを予め記憶させ、車両1に設けられた無線タグ通信装置70によりRFIDタグ60から公称充電容量Cを読み取り、無線タグ通信装置70により読み取った公称充電容量CをECU100の公称充電容量記憶部120に記憶させ、公称充電容量記憶部120に記憶した公称充電容量Cに基づいて、SOC算出部150がバッテリ40のSOCを算出するように構成されている。これにより、例えば、バッテリ40が異なる公称充電容量Cのバッテリ40に交換された場合においても、車両1に実際に搭載されているバッテリ40の正確な公称充電容量Cに基づいて、SOCの算出が適宜に行われるようになり、SOCの算出精度を効果的に向上することが可能になる。

0044

また、SOCの算出精度が向上することで、SOCに基づいて行われる充放電制御の制御精度が確実に向上されるようになり、SOCの低下によるバッテリ40の劣化や、バッテリ40の容量を十分に使い切れないことによる燃費改善効果の減少を効果的に抑止することが可能になる。

0045

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

0046

例えば、車両1は、キャブオーバ型のトラックを一例に説明したが、乗用車等の他の車両であってもよい。また、車両1は、駆動力源としてエンジン10を備えるものとして説明したが、駆動力源としてエンジン10及び走行用モータを併用するハイブリッド車両や、モータのみで駆動する電気自動車等であってもよい。また、本開示の適用は、車両1に搭載されるバッテリ40に限定されず、車両以外の装置や機械類等に設けられるバッテリにも広く適用することが可能である。

0047

1 車両
10エンジン(駆動力源)
30オルタネータ
40バッテリ
60RFIDタグ(無線タグ)
70無線タグ通信装置(読取装置)
71アンテナ
72無線タグ通信部
73上位通信部
90電圧センサ
91電流センサ
92温度センサ
100 ECU
110 タグ判定部(判定部)
120公称充電容量記憶部(充電容量記憶部)
130残容量算出部
140満充電容量算出部
150 SOC算出部(充電率算出部)
160充放電制御部(制御部)

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