特許 5962305 電源制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5962305

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】電源制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/00 20060101AFI20160721BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20160721BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   F02P15/00 M

   F02P5/15 H

   B60R16/033 C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-169375(P2012-169375)

(22)【出願日】2012年7月31日

(65)【公開番号】特開2014-29124(P2014-29124A)

(43)【公開日】2014年2月13日

【審査請求日】2015年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001520

【氏名又は名称】特許業務法人日誠国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北田 勇介

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３０１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ７／００− ７／２８

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｆ０２Ｐ １／００−１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の始動に際して当該内燃機関の点火コイルに電力を少なくとも供給する第１バッテリと、前記車両の減速時の減速エネルギを回生して電力として貯え前記第１バッテリよりも低電圧の第２バッテリとを有する前記車両の前記第１バッテリ及び前記第２バッテリについての制御を行う電源制御装置において、
前記第２バッテリは、前記点火コイルに電力を供給する電源になりえるように前記車両に搭載されており、
点火プラグが要求する電圧を予測する要求電圧予測部と、
前記第２バッテリが前記点火コイルに電力を供給する電源として働いているか否かを判定する電源判定部と、
前記要求電圧予測部が前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になることを予測しかつ前記電源判定部が前記第２バッテリが前記点火コイルに電力を供給する電源として働いていると判定すると前記点火コイルに電力を供給する電源を前記第２バッテリから前記第１バッテリに切り換える切り換え制御部と、
を有することを特徴とする電源制御装置。

【請求項2】

アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出部をさらに有し、
前記要求電圧予測部は、前記アクセルペダル開度検出部が検出したアクセルペダルの開度が予め設定されているアクセルペダル開度判定用しきい値以上であり又は前記アクセルペダル開度検出部が検出したアクセルペダルの開度についての予め設定されている期間の変化率が予め設定されている変化率判定用しきい値以上である場合に前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になったと予測することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。

【請求項3】

前記内燃機関に空気を送り込む吸気管内の圧力を検出する吸気圧力検出部をさらに有し、
前記要求電圧予測部は、前記吸気圧力検出部が検出した吸気管内の圧力が予め設定されている圧力判定用しきい値以上である場合に前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になったと予測することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源制御装置。

【請求項4】

前記車両は、前記内燃機関への吸気量を増大させる過給機を有するものであり、
アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出部と、前記内燃機関に空気を送り込む吸気管内の圧力を検出する吸気圧力検出部とをさらに有し、
前記要求電圧予測部は、前記アクセルペダル開度検出部又は前記吸気圧力検出部のうちの少なくとも何れかの検出結果を基に高過給領域であると判定すると前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になると予測することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電源制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両が搭載する２つのバッテリを制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関だけを有する車両には、当該車両の補機類に電力を供給する鉛バッテリ（以下、第１バッテリという。）だけが搭載されていた。
しかし、近年では、減速時のエネルギを回生して一旦貯めるためのバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ 以下、第２バッテリという。）を搭載し、第２バッテリに蓄積された電力を補機類の電力として再利用する車両が提案されている。

【0003】

このような車両は、第１バッテリの電力使用量を低減し、燃費の改善を図ることができる。一方、車両内の第２バッテリの配置スペースを極力小さくするために第２バッテリの大きさの必要最低限の大きさにすることが望まれている。
また、特許文献１に開示されるように、過給機付きの内燃機関では、過給圧及び点火プラグキャップに応じて点火系の要求電圧が上昇することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２−１６５５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、エンジンルーム内への内燃機関（特に過給機を有する内燃機関）の配置が大きな制約を受けるため、エンジンルーム内に第２バッテリを配置することは難しい。そのため、第２バッテリは、エンジンルーム外の例えば車室内の座席の下等に配置される。しかし、第２バッテリがエンジンルーム外に配置されると、配線抵抗が大きくなるために、第２バッテリの端子電圧に対し電圧降下が大きくなってしまう。そして、このような第２バッテリを点火コイルに電力を供給する電源として働かせてしまうと、点火コイルへの電力供給量が不足し、その結果、車両性能が低下してしまう恐れがある。

【0006】

また、内燃機関で安定して燃焼させるためには、点火プラグを点火させるための要求電圧に対して点火コイルが供給する２次電圧が十分大きい必要がある。しかし、第２バッテリのような高効率バッテリを点火コイルに電力を供給する電源とした場合、これを満足できない可能性がある。この場合、点火コイルへの電力供給量が不足し、その結果、車両性能が低下してしまう恐れがある。
本発明の目的は、点火コイルへの電力供給量が不足してしまうのを防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、内燃機関の始動に際して当該内燃機関の点火コイルに電力を少なくとも供給する第１バッテリと、前記車両の減速時の減速エネルギを回生して電力として貯え前記第１バッテリよりも低電圧の第２バッテリとを有する前記車両の前記第１バッテリ及び前記第２バッテリについての制御を行う電源制御装置において、前記第２バッテリは、前記点火コイルに電力を供給する電源になりえるように前記車両に搭載されており、点火プラグが要求する電圧を予測する要求電圧予測部と、前記第２バッテリが前記点火コイルに電力を供給する電源として働いているか否かを判定する電源判定部と、前記要求電圧予測部が前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になることを予測しかつ前記電源判定部が前記第２バッテリが前記点火コイルに電力を供給する電源として働いていると判定すると前記点火コイルに電力を供給する電源を前記第２バッテリから前記第１バッテリに切り換える切り換え制御部と、を有することを特徴とする電源制御装置を提供する。

【0008】

（２）本発明の一態様では、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出部をさらに有し、前記要求電圧予測部は、前記アクセルペダル開度検出部が検出したアクセルペダルの開度が予め設定されているアクセルペダル開度判定用しきい値以上であり又は前記アクセルペダル開度検出部が検出したアクセルペダルの開度についての予め設定されている期間の変化率が予め設定されている変化率判定用しきい値以上である場合に前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になったと予測することが好ましい。

【0009】

（３）本発明の一態様では、前記内燃機関に空気を送り込む吸気管内の圧力を検出する吸気圧力検出部をさらに有し、前記要求電圧予測部は、前記吸気圧力検出部が検出した吸気管内の圧力が予め設定されている圧力判定用しきい値以上である場合に前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になったと予測することが好ましい。

【0010】

（４）本発明の一態様では、前記車両は、前記内燃機関への吸気量を増大させる過給機を有するものであり、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度検出部と、前記内燃機関に空気を送り込む吸気管内の圧力を検出する吸気圧力検出部とをさらに有し、前記供給電力予測部は、前記アクセルペダル開度検出部又は前記吸気圧力検出部のうちの少なくとも何れかの検出結果を基に高過給領域であると判定すると前記点火プラグが要求する電圧が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になると予測することが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

（１）の態様の発明によれば、点火プラグが要求する電圧が大きくなることが予測されたときに点火コイルへの電力供給元を第２バッテリから第１バッテリに切り換えることによって、点火コイルへの電力供給量が不足してしまうのを防止できる。これによって、（１）の態様の発明では、例えば、点火コイルへの電力供給量が不足することによる車両性能低下を防止できる。

【0012】

（２）の態様の発明によれば、乗員によるアクセルペダルの操作状態を基に、車両が加速状態になることを予測して点火プラグの要求電圧が大きくなることを予測できる。

【0013】

（３）の態様の発明によれば、吸気管内の圧力を基に点火プラグの要求電圧が大きくなることを予測できる。

【0014】

（４）の態様の発明によれば、高過給領域であるとの判定によって点火プラグの要求電圧が大きくなることを予測できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本実施形態に係る車両の構成例を示す図である。

【図2】図２は、電源制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、車両用ＥＣＵの切り換え判定部による処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、点火用ＥＣＵの電源判定部及び切り換え制御部による処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、車両が搭載する２つのバッテリを制御する電源制御装置を挙げている。
（構成）
図１には、本実施形態に係る車両１の構成例を示す。

【0017】

図１に示すように、車両１は、エンジンである内燃機関１０を搭載している。内燃機関１０は、シリンダヘッド１１に点火プラグ１２を有している。ここで、点火プラグ１２は、点火コイル１３によって高電圧（いわゆる２次電圧）が印加されて点火される。点火コイル１３は、点火プラグ１２が放電するための電圧を作り出すための変圧器である。本実施形態では、この点火コイル１３は、第１バッテリ２又は第２バッテリ３から電力が供給される。ここで、第１バッテリ２は、内燃機関１０を始動させるための始動用バッテリである。例えば、第１バッテリ２は、鉛バッテリである。また、第２バッテリ３は、回生電流によって蓄電される高効率回生用バッテリである。この第２バッテリ３は、第１バッテリ２よりも低電圧のバッテリである。例えば、第２バッテリ３は、リチウムイオンバッテリである。

【0018】

また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１１に、シリンダ１４に通じる吸気ポート１５及び排気ポート１６がそれぞれ形成されている。ここで、吸気ポート１５は、吸気バルブ１７によって開閉され、また、排気ポート１６は、排気バルブ１８によって開閉される。また、吸気ポート１５には、燃料を噴射するポートインジェクタ１９が配置されている。そして、吸気ポート１５の端部は、吸気通路（すなわち、吸気管）２０と接続されている。吸気通路２０には、吸気量を制御するスロットルバルブ２１が配置されている。車両１は、過給機４を搭載しており、過給機４が動作すると、この吸気通路２０に加圧された空気が送られる。一方、排気ポート１６の端部は、排気通路（すなわち、排気管）２２と接続されている。排気通路２２には、図示しない触媒等が配置されている。

【0019】

また、この車両１は、各種センサを有している。具体的には、車両１は、アクセルペダル開度センサ３１、吸気圧力センサ３２、スロットル開度センサ３３、及び回転数センサ３４を有している。ここで、アクセルペダル開度センサ３１は、アクセルペダル開度（すなわち、アクセルペダル２３の踏み込み量）を検出する。そして、アクセルペダル開度センサ３１は、検出値を車両用ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）に出力する。また、吸気圧力センサ３２は、吸気通路２０に配置されて吸気圧力を検出する。そして、吸気圧力センサ３２は、検出値を車両用ＥＣＵ５０に出力する。また、スロットル開度センサ３３は、スロットルバルブ２１の開度を検出する。そして、スロットル開度センサ３３は、検出値を車両用ＥＣＵ５０に出力する。また、回転数センサ３４は、内燃機関１０のクランクケース２４に取り付けられて、内燃機関１０のエンジン回転数を検出する。そして、回転数センサ３４は、検出値を車両用ＥＣＵ５０に出力する。

【0020】

車両用ＥＣＵ５０は、車両１について制御を行う。具体的には、車両用ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値を基に、点火プラグ１２の点火制御（すなわち、点火コイル１３の印加電圧制御）やポートインジェクタ１９の噴射タイミング制御等を行う。また、車両用ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値を基に、回生制御によって車両１の減速時の減速エネルギを電力として第２バッテリ３に貯える。

【0021】

この車両用ＥＣＵ５０は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えている。例えば、車両用ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

【0022】

そして、本実施形態では、車両用ＥＣＵ５０は、アクセルペダル開度センサ３１及び吸気圧力センサ３２の検出値を基に、第１バッテリ２又は第２バッテリ３が点火コイル１３に電力を供給する電源となるように第１バッテリ２と第２バッテリ３とを切り換える制御を行う。

【0023】

図２には、その制御を実現する車両１の構成を示す。
図２に示すように、車両１は、点火系の制御を行う点火用ＥＣＵ６０をさらに有している。点火用ＥＣＵ６０は、車両用ＥＣＵ５０と同様に、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えている。例えば、点火用ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。本実施形態では、このような点火用ＥＣＵ６０を含め、車両用ＥＣＵ５０、アクセルペダル開度センサ３１、及び吸気圧力センサ３２によって電源制御装置７０が構成されている。そして、前記切り換える制御を実現するために、車両用ＥＣＵ５０は、切り換え判定部５１を有している。また、点火用ＥＣＵ６０は、電源判定部６１及び切り換え制御部６２を有している。

【0024】

なお、図２に示すように、第２バッテリ３は、エンジンルーム８０外の例えば車室内の座席の下等に配置されている。
また、図３には、図２に示す車両用ＥＣＵ５０の切り換え判定部５１による処理の一例のフローチャートを示す。また、図４には、図２に示す点火用ＥＣＵ６０の電源判定部６１及び切り換え制御部６２による処理の一例のフローチャートを示す。以下に、図３及び図４に示す処理手順に沿って、切り換え判定部５１、電源判定部６１、及び切り換え制御部６２の処理内容を具体的に説明する。

【0025】

図３に示すように、先ずステップＳ１では、車両用ＥＣＵ５０の切り換え判定部５１は、アクセルペダル開度センサ３１の検出値及び吸気圧力センサ３２の検出値を基に、アクセルペダル開度が急変したか、又は高過給領域であるか否かを判定する。
具体的には、切り換え判定部５１は、予め設定されている期間内のアクセルペダル開度の変化率が変化率判定用しきい値以上の場合、アクセルペダル開度が急変したと判定する。ここで、予め設定されている期間や変化率判定用しきい値は、実験的、経験的、又は理論的に予め設定されている値である。例えば、切り換え判定部５１は、現時点（今回処理時）におけるアクセルペダル開度が、１００ｍｓ前（例えば前回処理時）のアクセルペダル開度に対して３０％（＝変化率判定用しきい値）以上増加している場合、アクセルペダル開度が急変したと判定する。なお、０％のアクセルペダル開度は、アクセルペダル２３が乗員によって踏み込まれていない状態であることを意味する。

【0026】

また、切り換え判定部５１は、アクセルペダル開度がアクセルペダル開度判定用しきい値以上又は吸気圧力が吸気圧力判定用しきい値以上の場合、高過給領域であると判定する。ここで、アクセルペダル開度判定用しきい値や吸気圧力判定用しきい値は、実験的、経験的、又は理論的に予め設定されている値である。例えば、切り換え判定部５１は、アクセルペダル開度が４５％（＝アクセルペダル開度判定用しきい値）以上又は吸気圧力が１５０ｋｐａ（＝吸気圧力判定用しきい値）以上の場合、高過給領域であると判定する。

【0027】

そして、切り換え判定部５１は、アクセルペダル開度が急変している、又は高過給領域であると判定すると、点火プラグ１２が要求する電圧（点火プラグ１２の要求電圧）が予め設定されている電圧判定用しきい値以上になるとの予測の下、ステップＳ２に進む。また、切り換え判定部５１は、そうでない場合、当該図３に示す処理を終了する（前記ステップＳ１から再び処理を実施する）。
ステップＳ２では、切り換え判定部５１は、点火用ＥＣＵ６０の電源判定部６１にコイル電源切り換え要求を出力する。そして、切り換え判定部５１は、当該図３に示す処理を終了する。

【0028】

一方、図４に示すように、先ずステップＳ２１では、電源判定部６１は、切り換え判定部５１からのコイル電源切り換え要求が入力されたか否かを判定する。電源判定部６１は、切り換え判定部５１からのコイル電源切り換え要求が入力されたと判定すると、ステップＳ２２に進む。また、電源判定部６１は、切り換え判定部５１からのコイル電源切り換え要求が入力されていないと判定すると、当該図４に示す処理を終了する（当該ステップＳ２１の処理を再度実施する）。

【0029】

ステップＳ２２では、電源判定部６１は、現在の電源が第２バッテリ３であるか否かを判定する。すなわち、電源判定部６１は、点火コイル１３に電力を供給する電源として現在働いているバッテリが第２バッテリ３であるか否かを判定する。電源判定部６１は、現在の電源が第２バッテリ３であると判定すると、ステップＳ２３に進む。また、電源判定部６１は、現在の電源が第２バッテリ３でないと判定すると、すなわち、現在の電源が第１バッテリ２である場合、当該図４に示す処理を終了する（前記ステップＳ２１から再び処理を実施する）。

【0030】

ステップＳ２３では、切り換え制御部６２は、電源（すなわち、点火コイル１３に電力を供給する電源として働くバッテリ）を第２バッテリ３から第１バッテリ２に切り換える。そして、切り換え制御部６２は、当該図４に示す処理を終了する（前記ステップＳ２１から再び処理を実施する）。

【0031】

（動作、作用等）
次に、電源制御装置７０の一連の動作、作用等について説明する。
電源制御装置７０は、アクセルペダル開度センサ３１の検出値及び吸気圧力センサ３２の検出値を基に、アクセルペダル開度が急変した、又は高過給領域であると判定すると、さらに、現在の電源が第２バッテリ３であるか否かを判定する（前記ステップＳ１乃至前記ステップＳ３、前記ステップＳ２１）。そして、電源制御装置７０は、現在の電源が第２バッテリ３である場合、電源を第２バッテリ３から第１バッテリ２に切り換え、現在の電源が第１バッテリ２である場合、電源を第１バッテリ２に維持する（前記ステップＳ２２乃至前記ステップＳ２３）。

【0032】

これによって、電源制御装置７０は、アクセルペダル開度が急変して車両１が加速すると予測されるときに、すなわち、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなると予測されるときに、点火コイル１３への電力供給元を第２バッテリ３から第１バッテリ２に切り換えることができる。よって、電源制御装置７０は、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなる直前に、点火コイル１３への電力供給元を第２バッテリ３から第１バッテリ２に早期に切り換えることができる。

【0033】

特に過給機付きの内燃機関１０の場合、乗員がアクセルペダル２３を踏み込んでから過給が始まるまでにタイムラグがある。よって、乗員がアクセルペダル２３を踏み込んでから点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなるまでにタイムラグがある。このようなことから、電源制御装置７０は、高過給領域であるとの判定によって過給が始まる前に（すなわち、実過給圧がかかる前に）、すなわち、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなると予測されるときに、点火コイル１３への電力供給元を第２バッテリ３から第１バッテリ２に切り換えることができる。よって、電源制御装置７０は、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなる直前に、点火コイル１３への電力供給元を第２バッテリ３から第１バッテリ２に早期に切り換えることができる。

【0034】

以上のように、電源制御装置７０は、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなる直前に、点火コイル１３への電力供給元を第２バッテリ３から第１バッテリ２に切り換えることができるため、点火コイル１３への電力供給量が不足してしまうのを防止できる。これによって、電源制御装置７０は、点火コイル１３への電力供給不足による車両性能低下を防止できる。

【0035】

また、車両１は、点火プラグ１２が要求する電圧が大きくなる直前まで第２バッテリ３に貯めた電力を補機類用の電源として使用することができるため、第１バッテリ２の使用頻度を低減して燃費を改善することができる。
なお、前述の実施形態の説明では、切り換え判定部５１は、例えば、要求電圧予測部を構成する。また、アクセルペダル開度センサ３１は、例えば、アクセルペダル開度検出部を構成する。また、吸気圧力センサ３２は、例えば、吸気圧力検出部を構成する。

【0036】

（本実施形態の変形例）
本実施形態では、車両用ＥＣＵ５０が切り換え判定部５１を有し、点火用ＥＣＵ６０が電源判定部６１及び切り換え制御部６２を有している。しかし、本実施形態は、これに限定されない。すなわち例えば、本実施形態では、単一のＥＣＵ（例えば、車両用ＥＣＵ５０及び点火用ＥＣＵ６０のうちの何れか一方のＥＣＵ）が、切り換え判定部５１、電源判定部６１、及び切り換え制御部６２を有することもできる。

【0037】

また、本実施形態は、過給機を備えない内燃機関（すなわち、無過給内燃機関）にも適用することができる。例えば、この場合の内燃機関として、点火プラグ１２の要求電圧が大きい高圧縮比の内燃機関が挙げられる。また、この場合、例えば、切り換え判定部５１は、予め設定されている期間内のアクセルペダル開度の変化率が、加速判定用（すなわち、点火プラグの要求電圧判定用）に予め設定されている変化率判定用しきい値以上の場合、又は、アクセルペダル開度が、加速判定用（すなわち、点火プラグの要求電圧判定用）に予め設定されているアクセルペダル開度判定用しきい値以上の場合、又は、吸気圧力が、加速判定用（すなわち、点火プラグの要求電圧判定用）に予め設定されている吸気圧力判定用しきい値以上の場合、前記ステップＳ２に進む。

【0038】

また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

【符号の説明】

【0039】

１ 車両、２ 第１バッテリ、３ 第２バッテリ、４ 過給機、１０ 内燃機関、１３ 点火コイル、３１ アクセルペダル開度センサ、３２ 吸気圧力センサ、５０ 車両用ＥＣＵ、５１ 切り換え判定部、６０ 点火用ＥＣＵ、６１ 電源判定部、６２ 切り換え制御部、７０ 電源制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】