(57)【要約】【課題】より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御装置を提供すること。【解決手段】本発明に係わる車両用電源制御装置１は、負荷２に電力を供給する電源３と、エンジンにより駆動されて負荷２及び電源３に電力を供給する発電機４と、発電機４の発電電流又は電力を制御する制御手段５ａと、制御手段５ａが発電機４の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における電源３の電圧の第一の電圧差Ａと、増加時から所定時間経過後の電源３の電圧の第二の電圧差Ｂを測定する測定手段５ｂと、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂに基づいて電源３の充電率を算出する算出手段５ｃを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記発電機の発電電流又は電力を増加させても前記発電機の発電量の上限を超過しない場合に、前記発電機の発電電流又は電力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記発電機の発電電流又は電力の増加を中止することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源制御装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記電源の電圧に基づいて判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用電源制御装置。
【請求項５】
負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の供給電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項６】
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても前記電力変換装置の供給量の上限を超過しない場合に、前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることを特徴とする請求項５に記載の車両用電源制御装置。
【請求項７】
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記電力変換装置の供給電流又は電力の増加を中止することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用電源制御装置。
【請求項８】
前記制御手段が前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記第一電源の電圧に基づいて判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な車両用電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に使用される車両用電源制御装置としては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。このような車両用電源制御装置においては、バッテリ等の電源の電圧及びオルタネータ等の発電機の電圧との差を算出して、その差の所定時間経過後の変動値によりバッテリの劣化を判断することが行われている。
【特許文献１】特開平４−５８７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところがこのような車両用電源制御装置によっては、バッテリの電圧とオルタネータの電圧との両方を測定する必要があるため、電圧検出センサを複数設ける必要が生じて車両用電源制御装置の構成の複雑化を招くという問題が生じた。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御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、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記発電機の発電電流又は電力を増加させても前記発電機の発電量の上限を超過しない場合に、前記発電機の発電電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
【０００７】
これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させることができる。これにより、車両制御上問題を生じることなく、前記算出手段が、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差に基づいて、前記電源の充電率を算出することができる。
【０００８】
なお前記電源とは典型的にはバッテリであり、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、前記第一の電圧差は大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリは新品のバッテリに比べて前記電圧の第一の電圧差は大きくなる。ただし、新品のバッテリは劣化したバッテリに比べて第一の電圧差が等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による前記第二の電圧差が大きくなる。
【０００９】
また前記第一の電圧差とは前記発電電流又は電力の増加時における前記電源の電圧の上昇幅であり、前記第二の電圧差とは前記発電電流又は電力の増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の上昇幅である。
【００１０】
本発明に係わる車両用電源制御装置においては、この性質を用いて、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差の双方に基づいて前記電源の充電率を算出する。これにより、第一の電圧差のみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確に前記電源の充電率を算出することができる。
【００１１】
さらに、電圧を測定する電圧センサは一箇所のみ設ければよいことになるので、前記車両用電源制御装置の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにて前記電源の充電率を求めることができる。
【００１２】
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記発電機の発電電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させることができる。
【００１３】
さらに、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
【００１４】
また、上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の供給電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とすることもできる。
【００１５】
なお、この構成はいわゆるハイブリッド車の電源構成であり、前記電力変換装置とは、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、フライバック式、フルブリッジ式、チョッパ方式等方式は問わない。また前記第一の電圧差とは前記供給電流又は電力の増加時における前記第一電源の電圧の上昇幅であり、前記第二の電圧差とは前記供給電流又は電力の増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の上昇幅である。
【００１６】
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても前記電力変換装置の供給量の上限を超過しない場合に、前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
【００１７】
これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることができる。これにより、車両制御上問題を生じることなく、前記算出手段が、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出することができる。
【００１８】
なおここでも前記第一電源とは典型的にはバッテリであり、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、前記第一の電圧差は大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリは新品のバッテリに比べて前記電圧の第一の電圧差は大きくなる。ただし、新品のバッテリは劣化したバッテリに比べて第一の電圧差が等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による前記第二の電圧差が大きくなる。
【００１９】
本発明に係わる車両用電源制御装置においては、この性質を用いて、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差の双方に基づいて前記第一電源の充電率を算出する。これにより、第一の電圧差のみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確に前記第一電源の充電率を算出することができる。
【００２０】
さらに、電圧を測定する電圧センサは一箇所のみ設ければよいことになるので、前記車両用電源制御装置の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにて前記第一電源の充電率を求めることができる。
【００２１】
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記電力変換装置の供給電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることができる。
【００２２】
さらに、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記第一電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記第一電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図２は、本発明に係わる車両用電源制御装置の測定した第一及び第二の電圧差を示す模式図であり、図３は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。
【００２６】
本実施例１の車両用電源制御装置１は、負荷２（１〜ｎ）と、負荷２（１〜ｎ）に電力を供給するバッテリ３と、エンジンにより駆動されてこれらの負荷２（１〜ｎ）及びバッテリ３に電力を供給するオルタネータ４と、オルタネータ４の発電電流又は電力を制御するオルタＥＣＵ(Electronic  Control  Unit)５と、バッテリ３の電圧を検出する電圧センサ６と、バッテリ３の温度を検出する温度センサ７を備える。なお上記ｎは任意の自然数である。
【００２７】
バッテリ３は周知の鉛蓄電池により構成される電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、図示しないエンジンにより駆動されるオルタネータ４により充電率（ＳＯＣ：State  Of  Charge）を制御されるものである。
【００２８】
オルタネータ４はエンジンにより駆動されて負荷２（１〜ｎ）及びバッテリ３に電力を供給する発電機であり、オルタＥＣＵ５により、その電圧を制御される。より詳細には、オルタネータ４は、ここでは図示しない三相電機子コイルと、三相全波整流器と、界磁コイルと、オルタＥＣＵ５の指令に基づきＰＷＭ制御されて、オルタＥＣＵ５の決定した発電電流又は電力の指令値に対応する励磁電流を界磁コイルに流すトランジスタと、トランジスタのオフ時の転流電流を流すために界磁コイルに並列に接続されるフライホイールダイオードとを備えて構成される。
【００２９】
オルタＥＣＵ５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段５ａと、測定手段５ｂ、算出手段５ｃとを備える。
【００３０】
オルタＥＣＵ５の測定手段５ｂは、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力をステップ状に増加させた場合の増加時におけるバッテリ３の電圧の図２に示すような第一の電圧差Ａと、増加時から所定時間ｔ経過後のバッテリ３の電圧の図２に示すような第二の電圧差Ｂを電圧センサ６により測定し、バッテリ３の温度Ｔを温度センサ７により測定して、オルタＥＣＵ５の算出手段５ｃはこれらの第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂと温度Ｔに基づいてバッテリ３の充電率を、図３に示すマップを用いて算出する。
【００３１】
バッテリ３は、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、第一の電圧差Ａは大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリ３は新品のバッテリ３に比べて第一の電圧差Ａは大きくなる。ただし、新品のバッテリ３は劣化したバッテリ３に比べて第一の電圧差Ａが等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による第二の電圧差Ｂが大きくなる。
【００３２】
なお、分極とはバッテリ３内部の電解液のイオン拡散の遅れによる一時的な濃度の不均一現象を指し、充電電流が流れたときに一時的に電極近傍の電解液濃度が高くなり、バッテリ３の電圧が充電率に対する理論値よりも一時的に高くなる。新品のバッテリ３においては劣化していると第一の電圧差Ａが等しい場合、充電率が高いので劣化しているバッテリ３よりも電解液の濃度が高くイオン拡散がしにくいので、新品のバッテリ３の方が第二の電圧差Ｂは大きくなる。
【００３３】
図３に示すマップは、この性質を用いて、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂの双方に基づいてバッテリ３の充電率を算出するマップである。この図３に示すマップにおいては第一の電圧差Ａ及び第二の電圧差Ｂともに大きいほど充電率が大きくなる。
【００３４】
例えば充電率の高い新品のバッテリ３と、充電率の低い劣化したバッテリ３とでは第一の電圧差Ａが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ３においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Ｂが劣化したバッテリ３より大きくなるので、第二の電圧差Ｂを合わせて評価することで、この両者を区別することができる。
【００３５】
なお、所定時間ｔはバッテリ３の特性に基づき適宜定められる時間であり、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させた後、十分に分極が発生して第二の電圧差Ｂが顕著に発生するまでの時間である。
【００３６】
また、バッテリ３の温度が高いほど同じ第一の電圧差Ａ又は第二の電圧差Ｂに対して充電率が高くなるため、温度Ｔによって図３に示すマップを変更させる。例えば温度Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３において、それぞれ対応するマップ図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を選択して、オルタＥＣＵ５の算出手段５ｃは、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂに基づいて充電率を算出する。
【００３７】
加えて、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａは、負荷２（１〜ｎ）の消費電力が安定している場合かつオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ４の発電量の上限を超過しない場合にオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させる。また、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａは、負荷２（１〜ｎ）の消費電力に変動が生じた場合にオルタネータ４の発電電流又は電力の増加を中止する。ここで、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａは、負荷２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を、バッテリ３の電圧に基づいて判定する。
【００３８】
以下本実施例１の車両用電源制御装置１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図４は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【００３９】
図４のＳ１に示すように、オルタＥＣＵ５の測定手段５ｂは電圧センサ６によりバッテリ３の電圧を測定し、制御手段５ａはこの電圧から負荷２（１〜ｎ）の消費電力が安定しておりオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ４の発電量の上限を超過しない場合であると判定できる場合には、Ｓ２にすすみ、判定できない場合にはＳ１に戻る。
【００４０】
つづいて、Ｓ２において、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａはオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させる指令をオルタネータ４に出力し、オルタＥＣＵ５の算出手段５ｃは電圧センサ６により第一の電圧差Ａを測定する。
【００４１】
さらに、Ｓ４においてオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させた後所定時間ｔが経過したかどうかを判定し、経過したと判定される場合にはＳ５にすすみ、経過していないと判定される場合にはＳ８にすすむ。
【００４２】
Ｓ５において、オルタＥＣＵ５の測定手段５ｂは電圧センサ６により第二の電圧差Ｂを測定し、つづいてＳ６においてオルタＥＣＵ５の測定手段５ｂは温度センサ７によりバッテリ３の温度Ｔを測定する。
【００４３】
さらに、Ｓ７においてオルタＥＣＵ５の算出手段５ｃは図３に示したマップのうち、測定したバッテリ３の温度Ｔに対応するマップを選択し、第一の電圧差Ａ及び第二の電圧差Ｂに基づいてバッテリ３の充電率を算出する。
【００４４】
Ｓ４において所定時間ｔが経過したと判定されない場合には、Ｓ８にすすみ、制御手段５ａは、測定手段５ｂが電圧センサ６により測定したバッテリ３の電圧から、負荷２（１〜ｎ）の消費電力の安定が継続していると判定する場合にはＳ４に戻り、負荷２（１〜ｎ）の消費電力が変動し安定していない場合には、Ｓ９にすすんでオルタネータ４の発電電流又は電力の増加を中止して発電電流又は電力を元に戻し、Ｓ１に戻る。
【００４５】
以上述べた本実施例１の車両用電源制御装置１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、制御手段５ａが負荷２（１〜ｎ）の消費電力が安定している場合かつオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ４の発電量の上限を超過しない場合にオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させることにより、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させることができる。
【００４６】
これにより、車両制御上問題を生じることなく、算出手段５ｃが、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時におけるバッテリ３の電圧の第一の電圧差Ａと、増加時から所定時間ｔ経過後のバッテリ３の電圧の第二の電圧差Ｂに基づいてバッテリ３の充電率を算出することができる。
【００４７】
また、制御手段５ａが負荷２（１〜ｎ）の消費電力に変動が生じた場合にオルタネータ４の発電電流又は電力の増加を中止することにより、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電流又は電力を増加させることができる。
【００４８】
さらに、制御手段５ａが負荷２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を、バッテリ３の電圧に基づいて判定することにより、検出が容易なパラメータにより負荷２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を制御手段５ａが判定することができる。
【００４９】
加えて、本実施例の車両用電源制御装置１においては、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂの双方に基づいてバッテリ３の充電率を算出することにより、第一の電圧差Ａのみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確にバッテリ３の充電率を算出することができる。
【００５０】
例えば充電率の高い新品のバッテリ３と、充電率の低い劣化したバッテリ３とでは第一の電圧差Ａが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ３においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Ｂが劣化したバッテリ３より大きくなるので、第二の電圧差Ｂを考慮してバッテリ３の充電率を算出することで、この両者を区別することができる。
【００５１】
さらに、電圧を測定する電圧センサ６は一箇所のみ設ければよいことになり、電流センサを用いる必要もないので、車両用電源制御装置１の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにてバッテリ３の充電率を求めることができる。
【００５２】
なお上述したような技術はハイブリッド車に用いられる電源構成においても適用することができる。以下にそれについての実施例２を述べる。
【実施例２】
【００５３】
図５は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【００５４】
本実施例２の車両用電源制御装置２１は、負荷２２（１〜ｎ）に電力を供給するバッテリ２３と、エンジンにより駆動される発電機としてのジェネレータ２４と、ジェネレータ２４の発生する電力を貯留するバッテリ２５と、バッテリ２５からバッテリ２３及び負荷２２（１〜ｎ）へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御するＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７と、バッテリ２３の電圧を検出する電圧センサ２８と、バッテリ２３の温度を検出する温度センサ２９を備える。
【００５５】
バッテリ２３は周知の鉛蓄電池により構成される低圧の第一電源であり、負荷２２（１〜ｎ）に並列に接続されて電力を供給するとともに、後述するＤＣ／ＤＣコンバータ２６により充電率（ＳＯＣ：State  Of  Charge）を制御されるものである。
【００５６】
バッテリ２５は周知のニッケル水素電池により構成される高圧の第二電源であり、図示しないエンジンにより駆動されるジェネレータ２４により充電率（ＳＯＣ：State  Of  Charge）を制御されるものである。ここではジェネレータ２４の制御系統については説明を省略している。
【００５７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は例えばフライバック式のＤＣ／ＤＣコンバータであり、図示しないフライバックトランス、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、コンデンサを主たる構成要素として構成される電力変換装置であり、ＭＯＳＦＥＴのＰＷＭ制御により、フライバックトランスの一次巻線に流れる電流を制御し、フライバックトランスの二次巻線に巻線比に比例した交流の電圧を発生させ、ダイオードおよびコンデンサにて直流に整流して、バッテリ２５からバッテリ２３への供給電流又は電力を昇降する。
【００５８】
ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段２７ａと、測定手段２７ｂと、算出手段２７ｃとを備える。
【００５９】
ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の測定手段２７ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力をステップ状に増加させた場合の増加時におけるバッテリ２３の電圧の図２に示すような第一の電圧差Ａと、増加時から所定時間ｔ経過後のバッテリ２３の電圧の図６に示すような第二の電圧差Ｂを電圧センサ２８により測定し、バッテリ２３の温度Ｔを温度センサ２９により測定して、算出手段２７ｃは、これらの第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂと温度Ｔに基づいてバッテリ２３の充電率を、実施例１と同様の図３に示すマップを用いて算出する。
【００６０】
バッテリ２３は、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、第一の電圧差Ａは大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリ２３は新品のバッテリ２３に比べて第一の電圧差Ａは大きくなる。ただし、新品のバッテリ２３は劣化したバッテリ２３に比べて第一の電圧差Ａが等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による第二の電圧差Ｂが大きくなる。
【００６１】
なお、分極とはバッテリ２３内部の電解液のイオン拡散の遅れによる一時的な濃度の不均一現象を指し、充電電流が流れたときに一時的に電極近傍の電解液濃度が高くなり、バッテリ２３の電圧が充電率に対する理論値よりも一時的に高くなる。新品のバッテリ２３においては劣化していると第一の電圧差Ａが等しい場合、充電率が高いので劣化しているバッテリ２３よりも電解液の濃度が高くイオン拡散がしにくいので、新品のバッテリ２３の方が第二の電圧差Ｂは大きくなる。
【００６２】
図３に示すマップは、この性質を用いて、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂの双方に基づいてバッテリ２３の充電率を算出するマップである。
【００６３】
例えば充電率の高い新品のバッテリ２３と、充電率の低い劣化したバッテリ２３とでは第一の電圧差Ａが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ２３においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Ｂが劣化したバッテリ２３より大きくなるので、第二の電圧差Ｂを合わせて評価することで、この両者を区別することができる。
【００６４】
なお、所定時間ｔはバッテリ２３の特性に基づき適宜定められる時間であり、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させた後、十分に分極が発生して第二の電圧差Ｂが顕著に発生するまでの時間である。
【００６５】
また、バッテリ２３の温度が高いほど同じ電圧差Ａ又はＢに対して充電率が高くなるため、温度Ｔによって図３に示すマップを変更させる。例えば温度Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３において、それぞれ対応するマップ図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を選択して、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の算出手段２７ｃは、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂに基づいて充電率を算出する。
【００６６】
加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａは、負荷２２（１〜ｎ）の消費電力が安定している場合かつＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させてもＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給量の上限を超過しない場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させる。
【００６７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａは、負荷２２（１〜ｎ）の消費電力に変動が生じた場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力の増加を中止する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａは、負荷２２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を、バッテリ２３の電圧に基づいて判定する。
【００６８】
以下本実施例２の車両用電源制御装置２１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図７は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【００６９】
図７のＳ１１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の測定手段２７ｂは電圧センサ２８によりバッテリ２３の電圧を測定し、制御手段２７ａはこの電圧から負荷２２（１〜ｎ）の消費電力が安定しておりＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させてもＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給量の上限を超過しない場合であると判定できる場合には、Ｓ１２にすすみ、判定できない場合にはＳ１１に戻る。
【００７０】
つづいて、Ｓ１２において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａはＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させる指令をＤＣ／ＤＣコンバータ２６に出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の測定手段２７ｂは電圧センサ２８により第一の電圧差Ａを測定する。
【００７１】
さらに、Ｓ１４においてＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させた後所定時間ｔが経過したかどうかを判定し、経過したと判定される場合にはＳ１５にすすみ、経過していないと判定される場合にはＳ１８にすすむ。
【００７２】
Ｓ１５において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の測定手段２７ｂは電圧センサ２８により第二の電圧差Ｂを測定し、つづいてＳ１６においてＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の測定手段２７ｂは温度センサ２９によりバッテリ２３の温度Ｔを測定する。
【００７３】
さらに、Ｓ１７においてＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の算出手段２７ｃは図３に示したマップのうち、測定したバッテリ２３の温度Ｔに対応するマップを選択し、第一の電圧差Ａ及び第二の電圧差Ｂに基づいてバッテリ２３の充電率を算出する。
【００７４】
Ｓ１４において所定時間ｔが経過したと判定されない場合には、Ｓ１８にすすみ、制御手段２７ａは、電圧センサ２８により測定したバッテリ２３の電圧から、負荷２２（１〜ｎ）の消費電力の安定が継続していると判定する場合にはＳ１４に戻り、負荷２２（１〜ｎ）の消費電力が変動し安定していない場合には、Ｓ１９にすすんでＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力の増加を中止して供給電流又は電力を元に戻し、Ｓ１１に戻る。
【００７５】
以上述べた本実施例２の車両用電源制御装置２１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、制御手段２７ａが負荷２２（１〜ｎ）の消費電力が安定している場合かつＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させてもＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給量の上限を超過しない場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させることにより、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させることができる。
【００７６】
これにより、車両制御上問題を生じることなく、算出手段２７ｃが、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時におけるバッテリ２３の電圧の第一の電圧差Ａと、増加時から所定時間ｔ経過後のバッテリ２３の電圧の第二の電圧差Ｂに基づいてバッテリ２３の充電率を算出することができる。
【００７７】
また、制御手段２７ａが負荷２２（１〜ｎ）の消費電力に変動が生じた場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力の増加を中止することにより、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電流又は電力を増加させることができる。
【００７８】
さらに、制御手段２７ａが負荷２２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を、バッテリ２３の電圧に基づいて判定することにより、検出が容易なパラメータにより負荷２２（１〜ｎ）の消費電力の安定又は変動を制御手段２７ａが判定することができる。
【００７９】
加えて、本実施例の車両用電源制御装置２１においては、第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂの双方に基づいてバッテリ２３の充電率を算出することにより、第一の電圧差Ａのみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確にバッテリ２３の充電率を算出することができる。
【００８０】
例えば充電率の高い新品のバッテリ２３と、充電率の低い劣化したバッテリ２３とでは第一の電圧差Ａが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ２３においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Ｂが劣化したバッテリ２３より大きくなるので、第二の電圧差Ｂを考慮してバッテリ２３の充電率を算出することで、この両者を区別することができる。
【００８１】
さらに、電圧を測定する電圧センサ２８は一箇所のみ設ければよく、電流センサを用いる必要もないので、車両用電源制御装置２１の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにてバッテリ２３の充電率を求めることができる。
【００８２】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００８３】
例えば、図３に示した第一の電圧差Ａと第二の電圧差Ｂに基づいて充電率を算出するためのマップはあくまで例示的なものであり、これ以外の形態のものを使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、自動車に適用される車両用電源制御装置に関するものであり、比較的軽微な装置の追加および制御内容の変更により、より簡易に電源の充電率を算出することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる車両用電源制御装置の測定した第一及び第二の電圧差を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。
【図４】本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係わる車両用電源制御装置の測定した第一及び第二の電圧差を示す模式図である。
【図７】本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１      車両用電源制御装置
２（１〜ｎ）      負荷
３      バッテリ
４      オルタネータ
５      オルタＥＣＵ
５ａ    制御手段
５ｂ    測定手段
５ｃ    算出手段
６      電圧センサ
７      温度センサ
２１      車両用電源制御装置
２２（１〜ｎ）      負荷
２３      バッテリ
２４      ジェネレータ
２５      バッテリ
２６      ＤＣ／ＤＣコンバータ
２７      ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ
２７ａ    制御手段
２７ｂ    測定手段
２７ｃ    算出手段
２８      電圧センサ
２９      温度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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