(57)【要約】【課題】車両用電源装置に関し、バッテリ電圧調整器の故障診断をすることができるようにする。【解決手段】発電機２と、発電機２から出力される電力により充電されるとともに直列に接続され、その充電された電力を高電圧負荷１１に供給可能な複数のバッテリ３，４と、発電機２から電力が入力されるとともに複数のバッテリ３，４の各電圧が同一になるように出力電流を調整し、且つ、所定の電力を低電圧負荷１２に供給可能なバッテリ電圧調整器５と、低電圧負荷１２に設けられ、バッテリ電圧調整器５の出力する電圧を検出する電圧検出手段６と、発電機２の作動を検出する発電機作動検出手段７と、発電機２の作動中に電圧検出手段６の検出した電圧が予め設定された所定範囲を外れた場合、バッテリ電圧調整器５が故障していると判定する故障判定手段８とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される発電機と、
前記発電機から出力される電力により充電されるとともに直列に接続され、その充電された電力を高電圧負荷に供給可能な複数のバッテリと、
前記発電機から電力が入力されるとともに、前記複数のバッテリの各電圧が同一になるように出力電流を調整し、且つ、所定の電力を低電圧負荷に供給可能なバッテリ電圧調整器と、
前記低電圧負荷に設けられ、前記バッテリ電圧調整器の出力する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記発電機の作動を検出する発電機作動検出手段と、
前記発電機作動検出手段により前記発電機が作動中であることが検出されているときに、前記電圧検出手段により検出された電圧が予め設定された所定範囲を外れた場合、前記バッテリ電圧調整器が故障していると判定する故障判定手段とを備えた
ことを特徴とする、車両用電源装置。
【請求項２】
前記故障判定手段により前記バッテリ電圧調整器の故障が判定されたときに、その故障を報知する報知手段を備えた
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に電源として搭載された複数のバッテリ間の電圧バランスを調整するバッテリ電圧調整器の故障を診断することができるようにした、車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対応電圧が１２Ｖの電装品（以下、低電圧負荷という）と２４Ｖの電装品（以下、高電圧負荷という）とが混在して搭載される大型車両が存在する。
このような大型車両においては、例えば特許文献１に開示されているように、電源装置として端子電圧が１２Ｖのバッテリ（特許文献１では「電池」あるいは「セル」と記載されている）を２個直列に接続するとともにＤＣ−ＤＣコンバータ（特許文献１では「ＤＣ−ＤＣ変換回路」と記載されている）を備えて、２４Ｖを定格電圧として高電圧負荷に２４Ｖの電力を供給しながら、ＤＣ−ＤＣコンバータを利用して１２Ｖの電力を取り出し、低電圧負荷には１２Ｖの電力を供給することが行なわれている。
【０００３】
上記したＤＣ−ＤＣコンバータ以外で両バッテリの電圧バランスを調整する機器としては、バッテリ電圧調整器が存在する。バッテリ電圧調整器は、低電圧負荷への電力の供給によって２つのバッテリの電圧バランスに偏りが生じても、低電圧側出力電圧が入力電圧の半分になるように出力電流を調整することで、両バッテリの電圧バランスを保つようになっている。
【０００４】
このようなバッテリ電圧調整器によって、両バッテリの電圧バランスの偏りを抑制することができ、その結果、バッテリの過放電や過充電によるバッテリ性能・寿命低下等を防止することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バッテリ電圧調整器が故障したときには、低電圧負荷への電力の供給により一方のバッテリの電圧が低下して過放電状態になるとともに、他方のバッテリが過充電状態となり、バッテリ性能・寿命低下による車両の路上故障のおそれやバッテリ損傷を招くおそれがある。バッテリ電圧調整器が故障した直後はまだ走行が可能であるので、いち早く故障をドライバに知らせて自力で修理工場等へ車両を持っていくことが望まれている。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、バッテリ電圧調整器の故障診断をすることができるようにした、車両用電源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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の車両用電源装置は、内燃機関により駆動される発電機と、前記発電機から出力される電力により充電されるとともに直列に接続され、その充電された電力を高電圧負荷に供給可能な複数のバッテリと、前記発電機から電力が入力されるとともに、前記複数のバッテリの各電圧が同一（同一乃至は略同一）になるように出力電流を調整し、且つ、所定の電力を低電圧負荷に供給可能なバッテリ電圧調整器と、前記低電圧負荷に設けられ、前記バッテリ電圧調整器の出力する電圧を検出する電圧検出手段と、前記発電機の作動を検出する発電機作動検出手段と、前記発電機作動検出手段により前記発電機が作動中であることが検出されているときに、前記電圧検出手段により検出された電圧が予め設定された所定範囲を外れた場合、前記バッテリ電圧調整器が故障していると判定する故障判定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
なお、前記故障判定手段により前記バッテリ電圧調整器の故障が判定されたときに、その故障を報知する報知手段をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車両用電源装置によれば、発電機が作動中であることが検出されているときに、電圧検出手段により検出された電圧が予め設定された所定範囲を外れた場合、バッテリ電圧調整器が故障していると判定するので、バッテリ電圧調整器の故障診断をすることができる。そして、報知手段を備えれば、ドライバにバッテリ電圧調整器の故障を即座に確実に知らせることができる。その結果、バッテリ電圧調整器の故障に即座に対応して、バッテリ性能・寿命低下による車両の路上故障やバッテリ損傷を防止することができる。
【００１１】
また、低電圧負荷に電圧検出手段を設けることは既に実施されている技術であるので、既存の手段を利用することができ、コストアップを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の模式的な電気回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用電源装置のバッテリの充電電圧−バッテリ温度特性を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の発電機の発電電圧−発電機温度特性を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の故障判定条件の論理回路を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の故障判定解除条件の論理回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面により本発明の車両用電源装置の実施の形態について説明する。
＜構成＞
図１に示すように、本実施形態の車両用電源装置１は、発電機２と、第１及び第２のバッテリ３，４と、バッテリ電圧調整器５と、電圧検出手段６と、発電機作動検出手段７と、故障判定手段８と、ランプ（報知手段）９とを備えている。そして、高電圧負荷１１に２４Ｖの電力を供給し、低電圧負荷１２に１２Ｖの電力を供給することができるようになっている。
【００１４】
発電機２は、車両のエンジン（内燃機関；図示略）により駆動され、２４Ｖの電力を生成するようになっている。
第１バッテリ３及び第２のバッテリ４は車両の電源として直列に接続されており、発電機２から出力される電力によって充電されている。第１バッテリ３及び第２バッテリ４は何れも端子電圧が１２Ｖである。そして、充電された電力を２４Ｖの電圧で高電圧負荷１１へ供給可能になっている。
【００１５】
バッテリ電圧調整器５は、発電機２から電力が入力されるとともに、第１バッテリ３の電圧と第２バッテリ４の電圧とが同一になるように出力電流を調整し、且つ、１２Ｖの電力を低電圧負荷１２へ供給可能になっている。なお、同一になるように出力電流を調整するとは、完全に同一に調整することに限定されず、同一に近い所定の許容偏差内に調整する（略同一に調整する）ことも含む。
低電圧負荷１２への電力の供給は、第１バッテリ３及び第２バッテリ４間の電圧バランスの崩れを引き起こす原因となる。エンジンが稼動しているときには、発電機２は２４Ｖの電力を生成する。この電力の一部は、バッテリ電圧調整器５が低電圧負荷１２に電力を供給するために使用される。両バッテリ３，４が充電された後には、発電機２から両バッテリ３，４へ流れる電流は略ゼロとなる。エンジンが停止しているときには、両バッテリ３，４が供給電力の全てを担う必要がある。このとき、バッテリ電圧調整器５は両バッテリ３，４から電力を取り出し、低電圧負荷１２へ出力する電圧を１２Ｖに規制する。つまり、バッテリ電圧調整器５は、発電機２の生成する２４Ｖの電力、あるいは、両バッテリ３，４に充電されている２４Ｖの電力を、低電圧負荷１２が要求する１２Ｖの電力に変換して低電圧負荷１２へ供給する。
【００１６】
電圧検出手段６は、低電圧負荷１２に設けられて、低電圧負荷１２に入力される電圧を検出することで、バッテリ電圧調整器５の出力電圧を検出するようになっている。検出した電圧（以下、検出電圧ａｄという）は故障判定手段８へ送信される。電圧検出手段６には、公知の電圧監視回路（電圧監視用デバイス）を利用することができる。
発電機作動検出手段７は、発電機２の作動を検出するスイッチであり、検出したスイッチ信号（作動情報）を故障判定手段８へ送信するようになっている。
【００１７】
故障判定手段８は、メモリやＣＰＵ等を備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成され、メモリ内に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで、故障を判定するようになっている。
メモリには、ワーストケースにおける第２バッテリ４が過充電となる電圧の値（例えば１４．５Ｖ）が第１所定値ａ１として予め記憶されている。
【００１８】
バッテリは一般的に、充電電圧とバッテリ温度との間に図２に示すような特性を有している。つまり、バッテリは、バッテリ温度が使用可能温度範囲の上限温度に達したときには、充電電圧が第１所定値ａ１を超えると過充電となってしまう。そこで、本実施形態では、第２バッテリ４のバッテリ温度が上限温度にあるときをワーストケースとして、このときに過充電となる充電電圧の値を第１所定値ａ１として設定している。
【００１９】
また、ワーストケースにおける発電機２の発電電圧が最小となる電圧の値（例えば２７．８Ｖ）が第２所定値ａ２として予め記憶されている。
発電機は一般的に、発電機の温度と発電電圧との間に図３に示すような特性を有している。つまり、発電機は、発電機の温度が使用可能温度範囲内の下限温度や上限温度に達したときに発電電圧が最小になる。そこで、本実施形態では、発電機２の温度が使用可能温度範囲内の下限温度や上限温度にあるときをワーストケースとして、このときに発電電圧が最小となる値を第２所定値ａ２として設定している。第１所定値ａ１と第２所定値ａ２との差分Δａ（＝ａ２−ａ１）が、第１バッテリ３の充電電圧に相当する。
【００２０】
また、メモリには、故障判定条件として、次の条件がプログラミングされて記憶されている。
［故障判定条件］発電機２が作動中で、尚且つ、電圧検出手段６の検出した検出電圧ａｄが第１所定値ａ１以上もしくは第１所定値ａ１と第２所定値ａ２との差分Δａ以下（ａｄ≧ａ１  ＯＲ  ａｄ≦ａ２−ａ１）であり、この状態が規定時間（例えば３分）継続したときに、バッテリ３，４の電圧バランスが異常であり、バッテリ電圧調整器５が故障していると判定する（図４参照）。
【００２１】
この故障判定条件は、第２バッテリ４と発電機２とがともにワーストケースでも誤判定が起きないことを意図して設定されている。つまり、バッテリ電圧調整器５は正常に機能しているにも関わらず異常だと判定することを回避するように設定されている。
また、メモリには、故障判定解除条件として、次の条件がプログラミングされて記憶されている。
［故障判定解除条件］発電機２が非作動であるとき、もしくは、発電機２が作動中で尚且つ検出電圧ａｄが第１所定値ａ１よりも小さく差分Δａよりも大きい（ａ２−ａ１＜ａｄ＜ａ１）ときに、バッテリ電圧調整器５の故障判定を解除する（図５参照）。
【００２２】
故障判定解除条件は故障判定条件に優先して実行されるようになっている。なお、初期値は故障判定が解除されている状態とする。
ランプ９は、メータクラスタに電源系故障ランプとして設置され、故障判定手段８によりバッテリ電圧調整器５が故障していると判定されたときに点灯して、バッテリ電圧調整器５の異常をドライバに報知するようになっている。また、故障判定手段８により故障判定が解除されたときに、消灯するようになっている。
【００２３】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態に係る車両用電源装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
発電機作動検出手段７により発電機２が作動中であることが検出されているときに、電圧検出手段６により検出された電圧ａｄが予め設定された所定範囲（ａ２−ａ１＜ａｄ＜ａ１）を外れた場合、バッテリ電圧調整器５が故障していると判定するので、バッテリ電圧調整器５の故障診断をすることができる。そして、故障時にはランプ９が点灯するので、ドライバにバッテリ電圧調整器５の故障を即座に確実に知らせることができる。その結果、ドライバが即座に車両を修理工場に持っていく等して、バッテリ性能・寿命低下による車両の路上故障やバッテリ損傷を防止することができる。
【００２４】
また、低電圧負荷１２に電圧検出手段６を設けることは既に実施されている技術であるので、既存の手段を利用することができ、コストアップを抑制することができる。
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００２５】
例えば、上記実施形態では、ランプ９によりバッテリ電圧調整器５の故障をドライバに報知するようにしたが、他の報知手段（例えば、警告音を発するスピーカや警告メッセージを表示するモニタ等）に替えても良い。
また、上記実施形態では、低電圧負荷１２にのみ電圧検出手段６を設けたが、低電圧負荷１２に加えて高電圧負荷１１にも電圧検出手段を設けても良い。このように両負荷１１，１２に電圧検出手段を設けた場合、故障判定手段８は、故障判定条件や故障判定解除条件において、第１所定値ａ１と第２所定値ａ２との差分Δａ（＝ａ２−ａ１）を計算する必要がなく、この差分Δａに代えて高電圧負荷１１に設けた電圧検出手段の検出した値をそのまま利用することができる。故障判定条件において検出電圧ａｄが差分Δａ以下であるとの条件は、第１バッテリ３の過充電を判定するためのものである。したがって、上述のように代替が可能である。
【００２６】
また、上記実施形態では、第２バッテリ４のバッテリ温度が使用可能温度範囲内の上限温度にあるときに第２バッテリ４が過充電となる電圧の値を第１所定値ａ１として選択し、また、発電機２の温度が使用可能温度範囲内の下限温度や上限温度にあるときに発電電圧が最小となる値を第２所定値ａ２として選択したが、他の電圧の値を選択しても良い。例えば、第２バッテリ４のバッテリ温度が使用可能温度範囲内の中間温度にあるときに第２バッテリ４が過充電となる電圧の値（例えば１５．２Ｖ）を第１所定値ａ１として選択しても良い。また、例えば、発電機２の温度が使用可能温度範囲内の中間温度にあるときに発電電圧が最小となる値（例えば２８．０Ｖ）を第２所定値ａ２として選択しても良い。つまり、バッテリ電圧調整器５の故障判定条件における検出電圧ａｄの所定範囲（ａ２−ａ１＜ａｄ＜ａ１）の各値ａ１，ａ２として、ワーストケースにおける値ではなく中間的な値（標準的な値）を選択しても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  車両用電源装置
２  発電機
３，４  バッテリ
５  バッテリ電圧調整器
６  電圧検出手段
７  発電機作動検出手段
８  故障判定手段
９  ランプ（報知手段）
１１  高電圧負荷
１２  低電圧負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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