(57)【要約】【課題】バッテリ上がりを防止できる車載バッテリ監視装置を提供する。【解決手段】この車載バッテリ管理装置では、消費電力管理部１９ｆが、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出しており、エアコン９ａが作動中であり、かつ電流検出部１１が検出した総供給電流値が前記第２基準値Ｉ２を上回っている状態において、充電状態導出部１９ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エアコン９ａの制御を行うエアコン制御部（ここではジャンクションボックス２３）に、エアコン９ａの風量をローレベルに切り替える旨（低電力消費モードでエアコン９ａを動作させる旨）の指令を出力するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、
前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える消費電力管理部と、
を備えることを特徴とする車載バッテリ監視装置。
【請求項２】
前記車載バッテリ監視装置は、
バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っている状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項３】
前記車載バッテリ監視装置は、
エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っており、かつ前記エンジン停止検出部がエンジンの作動を検出している状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項４】
前記充電状態検出部は、前記充電状態としてバッテリのＳＯＣを検出し、
前記所定の基準レベルとは、前記ＳＯＣが４０％のレベルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項５】
前記所定の負荷はエアコンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項６】
前記消費電力管理部が行う前記エアコンの動作を低電力消費モードに切り替えは、前記エアコンの風量を下げることであることを特徴とする請求項５に記載の車載バッテリ監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの充電状態を監視する車載バッテリ監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車載バッテリ監視装置では、消費電流の増加に対応して、バッテリの保護のため、負荷への電力供給を遮断するものなどがあるが、本発明のように、バッテリの充電状態（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ（通称ＳＯＣ））および消費電流値等に基づいてオルタネータの発電量を制御するものは、まだ知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、従来の車載バッテリ監視装置では、バッテリの充電状態のレベルの高低によらず、エンジンが作動中は、一定レベルでのオルタネータの発電が行われるようになっているため、バッテリの充電状態が、バッテリ上がりの心配のない十分なレベルにあり、しかも、バッテリから負荷に供給される供給電流値が比較的小さな場合にも、エンジンが作動中である場合には、一定レベルでのオルタネータの発電が行われるため、必要以上にバッテリの充電が行われてしまい、エネルギーの無駄が生じるという問題がある。例えば、充電状態が満充電（１００％）になった状態で、バッテリの充電が続けられると、発電された電力が、熱や、バッテリ電解液の分解（鉛酸電池の場合は、水の分解）に消費されるなどの無駄が生じる。
【０００４】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、オルタネータの発電量を制御することにより、バッテリ上がりを防止しつつ、オルタネータによる無駄な発電を抑制することができる車載バッテリ監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える消費電力管理部とを備える。
【０００６】
また、請求項２の発明では、請求項１に記載の構成において、車載バッテリ監視装置は、バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部をさらに備え、前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っている状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える。
【０００７】
また、請求項３の発明では、請求項２に記載の構成において、車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部をさらに備え、前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っており、かつ前記エンジン停止検出部がエンジンの作動を検出している状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える。
【０００８】
また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記充電状態検出部は、前記充電状態としてバッテリのＳＯＣを検出し、前記所定の基準レベルとは、前記ＳＯＣが４０％のレベルである。
【０００９】
また、請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の構成において、前記所定の負荷はエアコンである。
【００１０】
また、請求項６の発明では、請求項５に記載の構成において、前記消費電力管理部が行う前記エアコンの動作を低電力消費モードに切り替えは、前記エアコンの風量を下げることである。
【００１１】
また、好ましくは、車載バッテリ監視装置の構成において、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部と、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、前記電流検出部が検出した前記電流値が第１の基準電流値以下であり、かつ前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第１の基準レベルを上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる、あるいはゼロにする発電制御部と、を備えるのがよい。
【００１２】
また、好ましくは、車載バッテリ監視装置の構成において、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、バッテリからの電力供給によって駆動する検出対象の負荷の駆動状態を検出する駆動状態検出部と、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、前記駆動状態検出部が前記検出対象の負荷が駆動停止状態であることを検出しており、かつ前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第２の基準レベルを上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる、あるいはゼロにする発電制御部と、を備えるのがよい。
【００１３】
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部と、音または光の少なくともいずれか一方を出力可能である報知部と、前記エンジン停止検出部によってエンジンの停止が検出されている状態において、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第３の基準レベルを下回った場合に、前記報知部を通じて所定の報知出力を行う報知制御部と、をさらに備えるのがよい。
【００１４】
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、エンジンの停止を検出する検出するエンジン停止検出部と、バッテリから負荷への通電路に、その通電路を遮断可能に介装された遮断部と、前記エンジン停止検出部によってエンジンの停止が検出されている状態において、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第４の基準レベルを下回った場合に、前記遮断部に前記通電路を遮断させる遮断制御部と、をさらに備えるのがよい。
【００１５】
また、好ましくは、前記車載バッテリ監視装置は、前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が第５の基準レベルを下回った場合に、外部から与えらえる所定の指令に応答して低電力消費モードに切り替わる機能を有する負荷に対して、前記所定の指令を出力する消費電力管理部と、をさらに備えるのがよい。
【００１６】
また、好ましくは、前記充電状態検出部は、バッテリの電解液の比重を検出する比重センサと、その比重センサの検出結果に基づいて前記充電状態を導出する充電状態導出部とを備えているのがよい。
【００１７】
また、好ましくは、前記充電状態検出部は、バッテリの電解液のｐＨを検出するｐＨセンサと、そのｐＨセンサの検出値に基づいて前記充電状態を導出する充電状態導出部とを備えているのがよい。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１ないし６に記載の発明によれば、バッテリの充電状態の低下時における電力消費によるバッテリ上がりを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
１．第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。この車載バッテリ監視装置は、バッテリ１の電解液の比重を検出する比重センサ３と、オルタネータ５の発電量を制御する発電量調節部７と、バッテリ１から各負荷９へ供給される供給電流値の総和を検出する電流検出部１１と、光または音の少なくともいずれか一方を出力可能な報知部１３と、バッテリ１から各負荷９への通電路１５を導通および遮断させる遮断部１７と、マイコン等によって構成される制御ユニット１９とを備えている。
【００２０】
比重センサ３は、バッテリ１の電解液の比重を検出し、その検出した比重値を示す信号を制御ユニット１９の後述する充電状態導出部１９ｂに出力する。この比重センサ３と充電状態導出部１９ｂとによって本発明に係る充電状態検出部が構成されている。
【００２１】
ここで、電解液の比重に基づいてバッテリ１のＳＯＣを検出する際の原理を簡単に説明する。なお、ここでは、バッテリ１に鉛酸電池が用いられている場合について説明する。鉛酸電池は、電解液に硫酸水溶液（Ｈ2ＳＯ4のＨ2０溶液）を用い、正電極に二酸化鉛（ＰｂＯ2）を主成分とする電極部材を用い、負電極に鉛（Ｐｂ）を主成分とする電極部材を用いたものである。そして、放電時の反応は、
【００２２】
【数１】
2006081394.tif 000003
【００２３】
であり、充電時にはその逆反応が起こる。
【００２４】
反応式から明らかなように、放電が進行するのに伴って、電解液中の硫酸イオン（ＳＯ42-）を消費して、電極上に硫酸鉛（ＰｂＳＯ4）が析出する。バッテリ１に備えられる電池の電解液量は有限であるので、放電が進行するのに伴って、電解液中の硫酸イオンが消費され、電解液の比重が軽くなる。これより、電解液の比重より、バッテリ１に備えられる電池のＳＯＣを見積もることができる。表１は、鉛酸電池の電解液の比重と、電池の起電力との関係を例示するものである。
【００２５】
【表１】
2006081394.tif 000004
【００２６】
上記表１により、電解液の比重が大きいほど（すなわち、硫酸水溶液の濃度が高いほど）、電池の起電力が高くなる傾向にあることが分かる。ただし、あまり濃厚であると、電解液の粘性が高くなり、電解液中のイオンの輸率が低下して、起電力低下につながったり、電極の腐食が促進されて、電池の耐用年数の低下につながるため、フル充電状態（ＳＯＣが１００％の状態）で、電解液の比重が１．２８となるように設定されることが多い。
【００２７】
このように、ＳＯＣのレベルと電解液の比重とは、ほぼ比例関係にあるので、電解液の比重からＳＯＣのレベルを見積もるのは、簡便かつ優れた方法である。ここで、ＳＯＣのレベルと電解液の比重との関係を例示すると、ＳＯＣが１００％であるとき（フル充電時）には、比重が１．２８となり、ＳＯＣが５０％であるとき（フル充電状態から蓄積されている電気量の半分が放電された状態のとき）には、比重が１．２０となるようになっている。
【００２８】
発電量調節部７は、後述する制御ユニット１９の発電制御部１９ｅの制御により、オルタネータ５の発電量を制御するものであり、ここでは、オルタネータ５のフィールドコイルに流れるフィールド電流を制御することにより、オルタネータ５の発電量を制御している。例えば、エンジン２１の回転数に応じた通常の発電（１００％発電）が行われているときのフィールド電流を基準値として、フィールド電流がその基準値の５０％に低下されると、それに伴ってオルタネータ５の発電量も５０％に低下され、また、フィールド電流の供給が停止されると、オルタネータ５の発電量がゼロとなる。
【００２９】
電流検出部１１は、バッテリ１から各負荷９に供給される供給電流値の総量を検出し、その検出値を示す信号を制御ユニット１９に出力する。
【００３０】
報知部１３は、後述する制御ユニット１９の報知制御部１９ｄの制御により、音（あるいは音声）または光の少なくともいずれか一方による報知出力を行うようになっている。
【００３１】
ここで、負荷９の例としては、エアコン、夜間照明灯、オーディオユニット、ブレーキランプ等がある。これらの負荷９は、バッテリ１からの通電路１５に介装されるジャンクションボックス２３に接続されており、このジャンクションボックス２３を介してバッテリ１からの電力が各負荷９に供給されるようになっている。
【００３２】
ジャンクションボックス２３には、バッテリ１から各負荷９への通電路１５に介装され、後述する制御ユニット１９の遮断制御部１９ｇの制御により、通電路１５を導通、および遮断させる遮断部１７が備えられている。
【００３３】
各負荷９の操作のための操作入力は、インストゥルメントパネル部に設けられる操作受付部２５を通じて行われ、操作受付部２５から入力された操作内容は、所定の信号により、ジャンクションボックス２３および後述する制御ユニット１９の消費電力管理部１９ｆに与えられる。そして、その与えられた信号に基づいて、ジャンクションボックス２３が、その与えられた信号に基づいて、各負荷９のオン、オフおよび制御を行う一方、消費電力管理部１９ｆが後述する所定の管理動作を行うようになっている。
【００３４】
制御ユニット１９は、エンジン停止検出部１９ａ、充電状態導出部１９ｂ、アイドルアップ指令部１９ｃ、報知制御部１９ｄ、発電制御部１９ｅ、消費電力管理部１９ｆおよび遮断制御部１９ｇを備えて構成されており、これらの機能要素は、実際にはマイコンによって実現されている。
【００３５】
エンジン停止検出部１９ａは、イグニッションスイッチ２７のオン、オフを検知することにより、エンジン２１の作動および停止を検知する。充電状態導出部１９ｂは、比重センサ３からの信号が示すバッテリ１の電解液の比重値に基づいて、バッテリ１のＳＯＣを導出する。
【００３６】
発電制御部１９ｅは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の始動を検出のに応答して、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を１００％発電にする旨の指令を出力した後、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ電流検出部１１が検出した総供給電流値が第１基準値Ｉ１（例えば、８Ａ）を下回っている状態において、充電状態導出部１９ａが導出したＳＯＣのレベルが第１レベルＬ１（ここでは６０％）または第２レベルＬ２（ここでは５０％）を上回っているか否かを判定し、ＳＯＣのレベルが第１レベルＬ１を上回っている場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電をオフする旨の指令を出力し、ＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２から第１レベルＬ１の間である場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を５０％発電にする旨の指令を出力し、ＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２を下回っている場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を１００％発電にする旨の指令を出力する。
【００３７】
なお、本実施形態では、オルタネータ５の発電量を調節するための閾値として、第１および第２レベルＬ１，Ｌ２の２つの閾値を設けたが、２つに限らず、１つでも３つ以上でもよい。また、これに対応して、オルタネータ５の発電量を、１００％，５０％，０％の３段階に変化させるようにしたが、２段階に変化させてもよく、４段階以上に変化させてもよく、各段階の発電量を何％に設定するかも任意に設定可能である。
【００３８】
ここで、前記第１基準値Ｉ１と後述の第２の基準値Ｉ２とは、Ｉ１＜Ｉ２の関係にあり、また、前記第１および第２レベルＬ１，Ｌ２と後述の第３レベルＬ３とは、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係にある。
【００３９】
アイドルアップ指令部１９ｃは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出している状態において、電流検出部１１が検出した総供給電流値が第２基準値Ｉ２（例えば、１５Ａ）を上回ったか否かを判定し、上回った場合には、エンジン制御ユニット２９に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
【００４０】
また、アイドルアップ指令部１９ｃは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ電流検出部１１が検出した総供給電流値が前記第１基準値Ｉ１を上回っている状態において、充電状態導出部１９ｂが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３（ここでは４０％）を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エンジン制御ユニット２９に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。エンジン制御ユニット２９は、アイドルアップ指令が与えられると、所定レベルのアイドルアップを行い、オルタネータ５での発電量を増加させる。
【００４１】
報知制御部１９ｄは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の停止を検出している状態において、充電状態導出部１９ｂが導出したＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、報知部１３を通じて、バッテリ１のＳＯＣが低下している旨（あるいは、エンジン２１を始動してバッテリ１の充電を行うべき旨）の音または光の少なくともいずれか一方による第１の警告出力（報知出力）を行う。
【００４２】
また、報知制御部１９ｄは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ電流検出部１１が検出した総供給電流値が前記第２基準値Ｉ２を上回っている状態において、充電状態導出部１９ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨の音または光の少なくともいずれか一方による第２の警告出力を行う。
【００４３】
遮断制御部１９ｇは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の停止を検出している状態において、充電状態導出部１９ｂが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、遮断部１７を遮断し、バッテリ１から電力供給を遮断し、バッテリ上がりを防止する。また、遮断制御部１９ｇは、遮断部１７を遮断させている状態で、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の始動を検出した場合には、それに応答して遮断部１７を導通させる。
【００４４】
消費電力管理部１９ｆは、エンジン停止検出部１９ａがエンジン２１の作動を検出しており、エアコン９ａが作動中であり、かつ電流検出部１１が検出した総供給電流値が前記第２基準値Ｉ２を上回っている状態において、充電状態導出部１９ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エアコン９ａの制御を行うエアコン制御部（ここではジャンクションボックス２３）に、エアコン９ａの風量をローレベルに切り替える旨（低電力消費モードでエアコン９ａを動作させる旨）の指令を出力する。この指令に応答して、ジャンクションボックス２３は、エアコン９ａの風量をローレベルに切り替える。
【００４５】
ここで、前記第１および第２基準値Ｉ１，Ｉ２の値の設定基準の一例を以下の表２に示す。表３は、表２に示される各負荷９のおよその消費電流値を示すものである。すなわち、各負荷９のオン、オフ状態が、表２の左欄の状態ときに、このバッテリ監視装置が表２の右欄に示す制御動作を行うように、前記第１および第２基準値Ｉ１，Ｉ２の値が設定されるようになっている。なお、表２中、アイドルアップが行われているときには、オルタネータ５は１００％発電が行われる。
【００４６】
【表２】
2006081394.tif 000005
【００４７】
【表３】
2006081394.tif 000006
【００４８】
次に、図２および図３のフローチャートを参照して、この車載バッテリ監視装置のバッテリ監視動作を説明する。
【００４９】
ステップＳ１で、アクセサリスイッチがオンされて、バッテリ監視装置の電源が投入されると、ステップＳ２に進み、エンジン停止検出部１９ａによるエンジン２１の停止判定が行われ、エンジン２１が停止している場合にはステップＳ３に進み、エンジン２１が作動中である場合にはステップＳ９に進む。
【００５０】
ステップＳ３では、報知制御部１９ｄによるＳＯＣが５０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ２に戻る一方、上回っていない場合にはステップＳ４に進み、報知制御部１９ｄによって、報知部１３を通じて、バッテリ１のＳＯＣが低下している旨（あるいは、エンジン２１を始動してバッテリ１の充電を行うべき旨）の第１の警告出力（報知出力）が行われ、ステップＳ５に進む。
【００５１】
ステップＳ５では、遮断制御部１９ｇによるＳＯＣが４０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ７に進む一方、上回っていない場合にはステップＳ６に進み、遮断制御部１９から遮断部１７へ遮断指令が出力され、バッテリ１からの電力供給が遮断されてステップＳ７に進む。
【００５２】
ステップＳ７では、エンジン停止検出部１９ａによるエンジン２１が始動されたか否かの判定が行われ、エンジン２１が始動されていない場合には、ステップＳ５に戻り、エンジン２１が始動されるまでステップＳ５〜Ｓ７の処理が繰り返される一方、エンジン２１が始動された場合にはステップＳ８に進む。ステップＳ８では、その時点で、遮断部１７が遮断されている場合には、遮断制御部１９ｇによって、遮断部１７の遮断状態が解除されて、ステップＳ９に進む。
【００５３】
ステップＳ９では、発電制御部１９ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５が１００％発電とされて、ステップＳ１０に進み、発電制御部１９ｅおよびアイドルアップ指令部１９ｃによる総供給電流値が第１基準値Ｉ１を上回っているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップＳ１１に進む一方、上回っている場合にはステップＳ１５に進む。
【００５４】
ステップＳ１１では、発電制御部１９ｅによるＳＯＣが６０％を上回っているか否かの判定が行われ、６０％を上回っている場合にはステップＳ１２に進み、発電制御部１９ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５の発電がオフされ、ステップＳ１０に戻る一方、６０％を下回っている場合にはステップＳ１３に進む。
【００５５】
ステップＳ１３では、発電制御部１９ｅによるＳＯＣが５０％を上回っているか否かの判定が行われ、５０％を上回っている場合にはステップＳ１４に進み、発電制御部１９ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５が５０％発電に切り替えられ、ステップＳ１０に戻る一方、５０％を下回っている場合にはステップＳ９に戻り、オルタネータ５が１００％発電に切り替えられる。
【００５６】
ステップＳ１５では、アイドルアップ指令部１９ｃによるＳＯＣが４０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ１７に進む一方、上回っていない場合にはステップＳ１６に進み、アイドルアップ指令部１９ｃからエンジン制御ユニット２９にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップＳ１７に進む。
【００５７】
ステップＳ１７では、アイドルアップ指令部１９ｃ、消費電力管理部１９ｆおよび報知制御部１９ｄによる総供給電流値が第２基準値を上回っているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップＳ１０に戻る一方、上回っている場合にはステップＳ１８に進み、アイドルアップ指令部１９ｃからエンジン制御ユニット２９にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップＳ１９に進む。なお、ステップＳ１８，Ｓ１６では、既にアイドルアップが行われている場合には、アイドルアップは行われない。
【００５８】
ステップＳ１９では、消費電力管理部１９ｆおよび報知制御部１９ｄによるＳＯＣが４０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ１０に戻る一方、上回っていない場合にはステップＳ２０に進む。
【００５９】
ステップＳ２０では、エアコン９ａが動作中の場合は、消費電力管理部１９ｆによって、ジャンクションボックス２３を通じてエアコン９ａの風量がローレベルに切り替えられて、ステップＳ２１に進み、報知制御部２１によって、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨の第２の警告出力が行われて、ステップＳ１０に戻る。
【００６０】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン２１が作動中であり、バッテリ１からの総電力供給値が第１基準値以下であり、バッテリ１のＳＯＣが６０％または５０％以上である場合には、発電制御部１９ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５の発電量がゼロまたは５０％に抑制されるようになっているため、オルタネータ５による無駄な発電を抑制することができ、その結果、バッテリ上がりを防止しつつ、発電によるエネルギーロスを抑制することができる。
【００６１】
また、エンジン２１が停止している状態において、バッテリ１のＳＯＣが５０％を下回った場合には、報知制御部１９ｄによって、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨（あるいは、エンジン２１を始動してバッテリ１の充電を行うべき旨）の第１の警告出力が行われるようになっているため、ユーザが、バッテリ１のＳＯＣの低下を認識して、消費電力の抑制、あるいはエンジン２１の始動によるバッテリ１の充電等の適切な対応をとることができ、エンジン２１の停止中のバッテリ上がりを防止することができる。
【００６２】
さらに、エンジン２１が停止している状態において、バッテリ１のＳＯＣが４０％を下回った場合には、遮断制御部１９ｇによって遮断部１７を通じてバッテリ１からの給電が遮断されるようになっているため、エンジン２１が停止している状態での電力消費によるバッテリ上がりを確実に防止することができる。
【００６３】
また、エンジン２１が作動中であり、バッテリ１からの総電力供給値が第１基準値以下であり、かつバッテリ１のＳＯＣが４０％を下回っている場合、および、エンジン２１が作動中であり、バッテリ１からの総電力供給値が第２基準値を上回っている場合には、アイドルアップ指令部１９ｃによってアイドルアップが行われ、オルタネータ５の発電量が増加されるため、ＳＯＣの低下および消費電力の増加によるバッテリ上がりを防止することができる。
【００６４】
さらに、エンジン２１が作動中であり、バッテリ１からの総電力供給値が第２基準値を上回っている状態（ここでは、アイドルアップが行われている状態）において、バッテリ１のＳＯＣが４０％を下回った場合には、消費電力管理部１９ｆによって、ジャンクションボックス２３を通じてエアコン９ａの風量がローレベルに切り替えられるようになっているとともに、報知制御部１９ｄによって、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨の第２の警告出力が行われるようになっているため、バッテリ１のＳＯＣの低下時の電力消費によるバッテリ上がりを防止することができるとともに、ユーザがＳＯＣの低下を認識して電力消費の抑制等の適切な対応をとることができる。
【００６５】
ところで、バッテリ１の充電状態の検出方法としては、例えば、バッテリ１の出力端子間の電圧等を検出して、その検出値に基づいてＳＯＣを導出する方法があるが、この方法では、バッテリ１から供給されている電流値の変化の影響を受け、真のバッテリ１の起電力を正確に検出することが困難であり、正確なＳＯＣを検出することは困難である。
【００６６】
これに対し、本実施形態によれば、バッテリ１の電解液の比重を検出し、その検出値に基づいて直接的にＳＯＣを導出するようになっているため、バッテリ１のＳＯＣを正確に検出することができ、バッテリ上がりを確実に防止することができる。
【００６７】
２．第２実施形態
図４は本発明の第２実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。なお、上述の第１実施形態に係るバッテリ監視装置では、総供給電流値等に基づいてバッテリ監視を行うようにしたのに対して、本実施形態に係るバッテリ監視装置は、各負荷９の駆動状態等に基づいてバッテリ監視を行うようにした点を特徴としており、第１実施形態に係るバッテリ監視装置と対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、前述の電流検出部１１の代わりに、各負荷９の駆動状態を検出する駆動状態検出部３１ｈが制御ユニット３１内に設けられており、制御ユニット３１の各機能要素３１ｃ〜３１ｇが、駆動状態検出部３１ｈが検出した各負荷９の駆動状態に基づいて、それぞれ割り当てされたバッテリ監視動作を行っている。
【００６９】
駆動状態検出部３１ｈには、操作受付部２５から入力された各負荷９の操作のための入力内容を示す信号が、操作受付部２５から入力されるようになっており、駆動状態制御部３１ｈは、この入力信号に基づいて各負荷９の駆動状態（オン、オフ等）を検出するようになっている。
【００７０】
なお、制御ユニット３１の機能要素のうち、エンジン停止検出部３１ａ、充電状態導出部３１ｂおよび遮断制御部３１ｇの機能は、前述の制御ユニット１９のエンジン停止検出部１９ａ、充電状態導出部１９ｂおよび遮断制御部１９ｇの機能と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
発電制御部３１ｅは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の始動を検出のに応答して、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を１００％発電にする旨の指令を出力した後、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部３１ｈが第１電力消費レベル以上の電力を消費する予め登録された負荷９（ここでは、エアコン９ａ、夜間照明灯９ｂおよびオーディオユニット９ｃ（図４上にはない））のすべてがオフであることを検出している状態において、充電状態導出部３１ａが導出したＳＯＣのレベルが第１レベルＬ１（ここでは６０％）または第２レベルＬ２（ここでは５０％）を上回っているか否かを判定し、ＳＯＣのレベルが第１レベルＬ１を上回っている場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電をオフする旨の指令を出力し、ＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２から第１レベルＬ１の間である場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を５０％発電にする旨の指令を出力し、ＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２を下回っている場合には、発電量調節部７にオルタネータ５の発電量を１００％発電にする旨の指令を出力する。
【００７２】
なお、本実施形態では、オルタネータ５の発電量を調節するための閾値として、第１および第２レベルＬ１，Ｌ２の２つの閾値を設けたが、２つに限らず、１つでも３つ以上でもよい。また、これに対応して、オルタネータ５の発電量を、１００％，５０％，０％の３段階に変化させるようにしたが、２段階に変化させてもよく、４段階以上に変化させてもよく、各段階の発電量を何％に設定するかも任意に設定可能である。
【００７３】
アイドルアップ指令部３１ｃは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部３１ｈが前記第１電力消費レベル以上の電力を消費する負荷９のうちの少なくともいずれか一つがオンであることを検出している状態において、充電状態導出部３１ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３（ここでは４０％）を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エンジン制御ユニット２９に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
【００７４】
また、アイドルアップ指令部３１ｃは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の作動を検出している状態において、駆動状態検出部３１ｈが前記第１電力消費レベルよりも大である第２電力消費レベル以上の電力を消費する予め登録された負荷９（ここではエアコン９ａ）のオン状態を検出しているか否かを判定し、エアコン９ａがオンしている場合には、エンジン制御ユニット２９に所定レベルのアイドルアップを行う旨のアイドルアップ指令を出力する。
【００７５】
報知制御部３１ｄは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の停止を検出している状態において、充電状態導出部３１ｂが導出したＳＯＣのレベルが第２レベルＬ２を下回っているか否かを判定し、下回っている場合には、報知部１３を通じて、バッテリ１のＳＯＣが低下している旨（あるいは、エンジン２１を始動してバッテリ１の充電を行うべき旨）の音または光の少なくともいずれか一方による第１の警告出力（報知出力）を行う。
【００７６】
また、報知制御部３１ｄは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の作動を検出しており、かつ駆動状態検出部３１ｈが前記第２電力消費レベル以上の電力を消費する負荷９（エアコン９ａ）がオンしていることを検出している状態において、充電状態導出部３１ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨の音または光の少なくともいずれか一方による第２の警告出力を行う。
【００７７】
消費電力管理部３１ｆは、エンジン停止検出部３１ａがエンジン２１の作動を検出しており、駆動状態検出部３１ｈがエアコン９ａがオンしていることを検出している状態において、充電状態導出部３１ａが導出したＳＯＣのレベルが第３レベルＬ３を下回ったか否かを判定し、下回った場合には、エアコン９ａの制御を行うジャンクションボックス２３に、エアコン９ａの風量をローレベルに切り替える旨の指令を出力する。
【００７８】
次に、図５および図６のフローチャートを参照して、この車載バッテリ監視装置のバッテリ監視動作を説明する。なお、図５および図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１’〜Ｓ９’は、前述の図２および図３のフローチャートに係るステップＳ１〜Ｓ９とほぼ同様な内容であるので、ここでは説明を省略し、ステップＳ１０’から説明を行う。
【００７９】
ステップＳ１０’では、発電制御部３１ｅおよびアイドルアップ指令部３１ｃによって、駆動状態検出部３１ｈを通じて夜間照明灯９ｂおよびオーディオユニット９ｃ等の第１電力消費レベル以上の電力を消費する負荷９のうちの少なくとも一つがオンしているか否かの判定が行われ、判定結果が肯定的である場合にはステップＳ１５’に進む一方、判定結果が否定的である場合にはステップＳ１１’に進む。
【００８０】
ステップＳ１１’では、発電制御部３１ｅによるＳＯＣが６０％を上回っているか否かの判定が行われ、６０％を上回っている場合にはステップＳ１２’に進み、発電制御部３１ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５の発電がオフされ、ステップＳ１０’に戻る一方、６０％を下回っている場合にはステップＳ１３’に進む。
【００８１】
ステップＳ１３’では、発電制御部３１ｅによるＳＯＣが５０％を上回っているか否かの判定が行われ、５０％を上回っている場合にはステップＳ１４’に進み、発電制御部３１ｅによって、発電量調節部７を通じてオルタネータ５が５０％発電に切り替えられ、ステップＳ１０’に戻る一方、５０％を下回っている場合にはステップＳ９’に戻り、オルタネータ５が１００％発電に切り替えられる。
【００８２】
ステップＳ１５’では、アイドルアップ指令部３１ｃによるＳＯＣが４０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ１７’に進む一方、上回っていない場合にはステップＳ１６’に進み、アイドルアップ指令部３１ｃからエンジン制御ユニット２９にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップＳ１７’に進む。
【００８３】
ステップＳ１７’では、アイドルアップ指令部３１ｃ、消費電力管理部３１ｆおよび報知制御部３１ｄによって、駆動状態検出部３１ｈを通じて第２電力消費レベル以上の電力を消費する負荷９（エアコン９ａ）がオンしているか否かの判定が行われ、上回っていない場合にはステップＳ１０’に戻る一方、上回っている場合にはステップＳ１８’に進み、アイドルアップ指令部３１ｃからエンジン制御ユニット２９にアイドルアップ指令が出力され、所定レベルのアイドルアップが行われて、ステップＳ１９’に進む。なお、ステップＳ１８’，Ｓ１６’では、既にアイドルアップが行われている場合には、アイドルアップは行われない。
【００８４】
ステップＳ１９’では、消費電力管理部３１ｆおよび報知制御部３１ｄによるＳＯＣが４０％を上回っているか否かの判定が行われ、上回っている場合にはステップＳ１０’に戻る一方、上回っていない場合にはステップＳ２０’に進む。
【００８５】
ステップＳ２０’では、消費電力管理部３１ｆによって、ジャンクションボックス２３を通じてエアコン９ａの風量がローレベルに切り替えられて、ステップＳ２１’に進み、報知制御部２１によって、報知部１３を通じてバッテリ１のＳＯＣが低下している旨の第２の警告出力が行われて、ステップＳ１０’に戻る。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ上がり防止しつつ、発電によるエネルギーロスを抑制することができる等の第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００８７】
なお、上述の第２実施形態では、各負荷９のオン、オフ状態を検出してバッテリ監視を行うようにしたが、予め各負荷９に供給される供給電流を示す供給電流データを駆動状態検出部３１ｈに記憶させておき、駆動状態検出部３１ｈに、その供給電流データに基づき、オン状態にあるすべての負荷９によって消費されて総電流値を算出させ、その算出値に基づいてバッテリ監視を行うようにしてもよい。
【００８８】
また、上述の各実施形態では、比重センサ３を用いてバッテリ１の電解液の比重を検出することによりバッテリ１のＳＯＣを導出するようにしたが、比重センサ３の代わりにｐＨセンサを用い、バッテリ１の電解液のｐＨを検出することによりバッテリ１のＳＯＣを導出するようにしてもよい。
【００８９】
以下に、電解液のｐＨを用いたＳＯＣ導出原理を簡単に説明する。前述の数１に示される化学式（１），（２）に対応する標準電極電位Ｅ(1)0，Ｅ(2)0は、
Ｅ(1)0＝１．６８Ｖ  ，  Ｅ(2)0＝−０．４１Ｖ
であり、鉛酸電池の標準起電力Ｅ0 は、
Ｅ＝ Ｅ(1)0−Ｅ(2)0＝２．０９Ｖ
である。
【００９０】
実際の電池反応においては、電解液中の硫酸イオン（ＳＯ42-）およびオキソニウムイオン（Ｈ3Ｏ+）（以下、Ｈ+と略す）は、充放電状況に応じて変化しており、上記起電力が常時得られる訳ではない。この濃度依存性は、硫酸イオンおよびオキソニウムイオン等反応に関与する物質の活量ａ（物質）を用いて下記のように示される。すなわち、起電力Ｅは、
【００９１】
【数２】
2006081394.tif 000007
【００９２】
である。大過剰に存在する水、固層の硫酸鉛、酸化鉛の活量を１とし、
ａ（ＳＯ42-）＝ａ（Ｈ+）／２（なお、本式において”＝”は、ニアリーイコールを意味する）と近似し、ｌｏｇ（ａ（Ｈ+））を−ｐＨで置き換えると、
Ｅ＝Ｅ0−（３ＲＴ／Ｆ）ｌｎ４ − ２．３０３（３ＲＴ／Ｆ）ｐＨ
が得られる。ここで、Ｒは気体定数（８．３１４Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ）、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデー定数（９．６４８×１０4ｃｏｕｌｏｍｂ／ｍｏｌ）である。また、この式では、周囲温度による起電力補正が可能なので、周囲温度に応じたＳＯＣを求めることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。
【図２】図１のバッテリ監視装置によるバッテリ監視動作を示すフローチャートである。
【図３】図１のバッテリ監視装置によるバッテリ監視動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る車載バッテリ監視装置のブロック図である。
【図５】図４のバッテリ監視装置によるバッテリ監視動作を示すフローチャートである。
【図６】図４のバッテリ監視装置によるバッテリ監視動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１  バッテリ
３  比重センサ
５  オルタネータ
７  発電量調節部
９  負荷
１１  電流検出部
１３  報知部
１５  通電路
１７  遮断部
１９，３１  制御ユニット
１９ａ，３１ａ  エンジン停止検出部
１９ｂ，３１ｂ  充電状態導出部
１９ｃ，３１ｃ  アイドルアップ指令部
１９ｄ，３１ｄ  報知制御部
１９ｅ，３１ｅ  発電制御部
１９ｆ，３１ｆ  消費電力管理部
１９ｇ，３１ｇ  遮断制御部
２７  イグニッションスイッチ
３１ｈ  駆動状態検出部
【図１】
2006081394.tif 000008
【図２】
2006081394.tif 000009
【図３】
2006081394.tif 000010
【図４】
2006081394.tif 000011
【図５】
2006081394.tif 000012
【図６】
2006081394.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月22日(2005.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの充電状態を検出する充電状態検出部と、
前記充電状態検出部が検出した前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替える消費電力管理部と、
を備えることを特徴とする車載バッテリ監視装置。
【請求項２】
前記車載バッテリ監視装置は、
バッテリから各負荷に供給される電流値を検出する電流検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っている状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項３】
前記車載バッテリ監視装置は、
エンジンの停止を検出するエンジン停止検出部をさらに備え、
前記消費電力管理部は、前記電流検出部が検出した総供給電流値が所定の基準値を上回っており、かつ前記エンジン停止検出部がエンジンの作動を検出している状態において、前記充電状態が所定の基準レベルを下回った場合に、前記所定の負荷の動作を低電力消費モードに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項４】
前記充電状態検出部は、前記充電状態としてバッテリのＳＯＣを検出し、
前記所定の基準レベルとは、前記ＳＯＣが４０％のレベルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項５】
前記所定の負荷はエアコンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項６】
前記消費電力管理部が行う前記エアコンの動作を低電力消費モードに切り替えは、前記エアコンの風量を下げることであることを特徴とする請求項５に記載の車載バッテリ監視装置。
【請求項７】
バッテリのＳＯＣを検出する充電状態検出部と、
オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、
前記充電状態検出部が検出した前記ＳＯＣが６０％を上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電をオフする旨の指令を出力し、前記ＳＯＣが６０％を下回っている場合に、発電量調節部にオルタネータの発電をオンする旨の指令を出力する発電制御部と、
を備えることを特徴とする車載バッテリ監視装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車載バッテリ監視装置において、
前記発電制御部は、
前記ＳＯＣが６０％を下回っている場合に、前記ＳＯＣの６０％からの低下度合いに応じて前記発電調節部に前記オルタネータの発電量を段階的に増大する旨の指令を出力することを特徴とする車載バッテリ監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項６の発明では、請求項５に記載の構成において、前記消費電力管理部が行う前記エアコンの動作を低電力消費モードに切り替えは、前記エアコンの風量を下げることである。
また、請求項７の発明では、バッテリのＳＯＣを検出する充電状態検出部と、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、前記充電状態検出部が検出した前記ＳＯＣが６０％を上回っている場合に、前記発電量調節部に前記オルタネータの発電をオフする旨の指令を出力し、前記ＳＯＣが６０％を下回っている場合に、発電量調節部にオルタネータの発電をオンする旨の指令を出力する発電制御部と、を備える。
また、請求項８の発明では、請求項７に記載の構成において、前記発電制御部は、前記ＳＯＣが６０％を下回っている場合に、前記ＳＯＣの６０％からの低下度合いに応じて前記発電調節部に前記オルタネータの発電量を段階的に増大する旨の指令を出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項１ないし８に記載の発明によれば、バッテリの充電状態の低下時における電力消費によるバッテリ上がりを防止することができる。