(57)【要約】【課題】電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる車載バッテリの過放電防止方法の提供。【解決手段】エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する方法。車載バッテリの開放電圧値を検出して記憶しておき（Ｓ１）、車載バッテリの電圧値を検出し（Ｓ５）、検出した電圧値が、記憶している開放電圧値未満であるか否かを判定し（Ｓ７）、判定した結果に基づき、車載バッテリの過放電を防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する方法において、
前記車載バッテリの開放電圧値を検出して記憶しておき、前記車載バッテリの電圧値を検出し、検出した電圧値が、記憶している前記開放電圧値未満であるか否かを判定し、判定した結果に基づき、前記車載バッテリの過放電を防止することを特徴とする車載バッテリの過放電防止方法。
【請求項２】
前記エンジンが始動する直前に検出した前記車載バッテリの電圧値に基づき、前記開放電圧値を推定する請求項１記載の車載バッテリの過放電防止方法。
【請求項３】
前記エンジンのアイドリング期間に、抵抗値が既知である前記電気負荷を増減制御して、前記推定した開放電圧値より低い領域の電流電圧特性を算出し、該開放電圧値及び低い領域の電流電圧特性に基づき、前記車載バッテリの放電電流を算出し、算出した放電電流を積算し、積算した放電電流に基づき、作動中の電気負荷を削減する請求項１又は２記載の車載バッテリの過放電防止方法。
【請求項４】
前記車載バッテリの検出した開放電圧値に所定電圧値を加算して、加算後の開放電圧値を記憶しておき、前記車載バッテリの検出した電圧値が、前記加算後の開放電圧値未満であるか否かを判定する請求項１乃至３の何れか１項に記載の車載バッテリの過放電防止方法。
【請求項５】
エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する電源制御装置において、
前記車載バッテリの開放電圧値を検出する開放電圧検出手段と、該開放電圧検出手段が検出した開放電圧値を記憶する記憶手段と、前記車載バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段が検出した電圧値が、前記記憶手段が記憶している開放電圧値未満であるか否かを判定する手段とを備え、該手段が判定した結果に基づき、前記車載バッテリの過放電を防止するように構成してあることを特徴とする電源制御装置。
【請求項６】
前記開放電圧検出手段は、前記エンジンが始動する直前に、前記電圧検出手段が検出した電圧値に基づき、前記開放電圧値を推定するように構成してある請求項５記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記エンジンのアイドリング期間に、抵抗値が既知である前記電気負荷を増減制御して、前記推定した開放電圧値より低い領域の電流電圧特性を算出する算出手段と、前記開放電圧値、及び該算出手段が算出した電流電圧特性に基づき、前記車載バッテリの放電電流を算出する手段と、該手段が算出した放電電流を積算する手段とを更に備え、該手段が積算した放電電流に基づき、作動中の電気負荷を削減するように構成してある請求項５又は６記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記開放電圧検出手段が検出した開放電圧値に所定電圧値を加算する手段を更に備え、該手段による加算後の開放電圧値を前記記憶手段が記憶し、前記電圧検出手段が検出した電圧値が、前記記憶手段が記憶している加算後の開放電圧値未満であるか否かを判定するように構成してある請求項５乃至７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、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する車載バッテリの過放電防止方法、及びこの車載バッテリの過放電防止方法を実行する電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される電装品は、安全性、利便性、快適さ及び商品力の各面から、増加の一途を辿っている。ウインドーデフォッガ及び寒冷地向けのシートヒータ等の大容量の電気負荷が採用されたり、また、油圧又はエンジン動力で作動させていた機器を電動化して、制御性能及び効率の向上を図る動きが進んでいる。電動ブレーキ及び電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等、高い信頼性が要求される電気負荷も採用されて来ており、車両が車載バッテリへ依存する度合いは高まっている。
【０００３】
車両の電源システムでは、オルタネータ（発電機）の発電能力はエンジン回転数に依存しており、渋滞等で長時間のアイドリングを行う場合、図６に示すように、出力電流は低下する。この状態で、図７に示すように、負荷を使用し過ぎると、発電量より全負荷の総使用電力が大きくなり、電源電圧は発電機の出力電圧から（車載）バッテリの出力電圧へ低下する。電源電圧がバッテリの出力電圧へ低下している場合、図６に示すように、負荷電流の不足分をバッテリの放電電流が補助しており、これらの関係を纏めると、図８（ａ）の（車載）発電機及び（車載）バッテリの出力特性図、並びに図８（ｂ）の（車載）バッテリの充放電特性図に示すようになる。
【０００４】
図８（ａ）（ｂ）において、発電機の出力電流（負荷電流）を増加させて行くと、出力電流が小さい間は、バッテリの充放電電流は略０（僅かに充電している）である。出力電流が例えば約１９Ａを超えると、レギュレータ調整電圧は、発電電圧指令値を維持できなくなって急低下し、それに伴いバッテリの端子電圧も急低下する。
発電機は、レギュレータ調整電圧を急低下させながらも、バッテリの端子電圧が開放電圧ＶOC（充放電電流０時の電圧）になる迄は、出力電流を増加させる。バッテリの端子電圧が開放電圧ＶOC以下になると、負荷電流の不足分は、バッテリが放電する。
【０００５】
特許文献１には、バッテリの出力電圧を監視し、その監視結果に基づいて、プランジャの駆動が可能か、クランキング回転数がエンジンの着火可能回転数以上か、クランキング回転数がエンジン始動まで維持されるか、という３つの条件判断を行い、その判断結果によりバッテリが正常であるか否かを判断するバッテリ状態検知装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２４０５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両の電源システムでは、長時間のアイドリング時に、負荷を使用し過ぎると、エンジンが回転中であるにも関わらず、バッテリ上がりが発生し、エンジンが停止してしまうという問題がある。この対策として、電流検出器を用いてバッテリの充放電を検知し、過放電を防止するシステムも実用化されているが、電流検出器は高価であり、部品コストが上昇するという問題がある。
また、電圧検出器のみで過放電を防止する方法もあるが、電圧検出器ではバッテリの放電を検知できないので、電流検出器を使用する場合と比較して、バッテリを正常状態に維持するという目的の為には精度が低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１〜４発明では、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる車載バッテリの過放電防止方法を提供することを目的とする。
第５〜８発明では、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる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】
【０００８】
第１発明に係る車載バッテリの過放電防止方法は、エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する方法において、前記車載バッテリの開放電圧値を検出して記憶しておき、前記車載バッテリの電圧値を検出し、検出した電圧値が、記憶している前記開放電圧値未満であるか否かを判定し、判定した結果に基づき、前記車載バッテリの過放電を防止することを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る車載バッテリの過放電防止方法は、前記エンジンが始動する直前に検出した前記車載バッテリの電圧値に基づき、前記開放電圧値を推定することを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る車載バッテリの過放電防止方法は、前記エンジンのアイドリング期間に、抵抗値が既知である前記電気負荷を増減制御して、前記推定した開放電圧値より低い領域の電流電圧特性を算出し、該開放電圧値及び低い領域の電流電圧特性に基づき、前記車載バッテリの放電電流を算出し、算出した放電電流を積算し、積算した放電電流に基づき、作動中の電気負荷を削減することを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る車載バッテリの過放電防止方法は、前記車載バッテリの検出した開放電圧値に所定電圧値を加算して、加算後の開放電圧値を記憶しておき、前記車載バッテリの検出した電圧値が、前記加算後の開放電圧値未満であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る電源制御装置は、エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する電源制御装置において、前記車載バッテリの開放電圧値を検出する開放電圧検出手段と、該開放電圧検出手段が検出した開放電圧値を記憶する記憶手段と、前記車載バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段が検出した電圧値が、前記記憶手段が記憶している開放電圧値未満であるか否かを判定する手段とを備え、該手段が判定した結果に基づき、前記車載バッテリの過放電を防止するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第１発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び第５発明に係る電源制御装置では、エンジンに連動して発電し、発電した電力を複数の電気負荷に供給する発電機により充電される車載バッテリの過放電を防止する。開放電圧検出手段が、車載バッテリの開放電圧値を検出し、記憶手段が、開放電圧検出手段が検出した開放電圧値を記憶する。電圧検出手段が、車載バッテリの電圧値を検出し、判定する手段が、電圧検出手段が検出した電圧値が、記憶手段が記憶している開放電圧値未満であるか否かを判定し、その判定した結果に基づき、車載バッテリの過放電を防止する。
【００１４】
第６発明に係る電源制御装置は、前記開放電圧検出手段は、前記エンジンが始動する直前に、前記電圧検出手段が検出した電圧値に基づき、前記開放電圧値を推定するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第２発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び第６発明に係る電源制御装置では、開放電圧検出手段は、エンジンが始動する直前に、電圧検出手段が検出した電圧値に基づき、開放電圧値を推定する。
【００１６】
第７発明に係る電源制御装置は、前記エンジンのアイドリング期間に、抵抗値が既知である前記電気負荷を増減制御して、前記推定した開放電圧値より低い領域の電流電圧特性を算出する算出手段と、前記開放電圧値、及び該算出手段が算出した電流電圧特性に基づき、前記車載バッテリの放電電流を算出する手段と、該手段が算出した放電電流を積算する手段とを更に備え、該手段が積算した放電電流に基づき、作動中の電気負荷を削減するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
第３発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び第７発明に係る電源制御装置では、算出手段が、エンジンのアイドリング期間に、抵抗値が既知である電気負荷を増減制御して、推定した開放電圧値より低い領域の電流電圧特性を算出し、算出する手段が、開放電圧値、及び算出手段が算出した電流電圧特性に基づき、車載バッテリの放電電流を算出する。積算する手段が、その算出した放電電流を積算し、その積算した放電電流に基づき、作動中の電気負荷を削減する。
【００１８】
第８発明に係る電源制御装置は、前記開放電圧検出手段が検出した開放電圧値に所定電圧値を加算する手段を更に備え、該手段による加算後の開放電圧値を前記記憶手段が記憶し、前記電圧検出手段が検出した電圧値が、前記記憶手段が記憶している加算後の開放電圧値未満であるか否かを判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１９】
第４発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び第８発明に係る電源制御装置では、加算する手段が、開放電圧検出手段が検出した開放電圧値に所定電圧値を加算し、記憶手段が、その加算後の開放電圧値を記憶する。電圧検出手段が検出した電圧値が、記憶手段が記憶している加算後の開放電圧値未満であるか否かを判定する。
【発明の効果】
【００２０】
第１〜３発明に係る車載バッテリの過放電防止方法によれば、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる車載バッテリの過放電防止方法を実現することができる。
【００２１】
第４発明に係る車載バッテリの過放電防止方法によれば、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる車載バッテリの過放電防止方法を実現することができる。また、車載バッテリの充電量をより大きく維持できるので、より長期間の放置に対しても、車載バッテリの過放電を防止することができる。
【００２２】
第５〜７発明に係る電源制御装置によれば、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる電源制御装置を実現することができる。
【００２３】
第８発明に係る電源制御装置によれば、電流検出器を用いることなく部品コストが低く、精度良く、車載バッテリの過放電を防止することができる電源制御装置を実現することができる。また、車載バッテリの充電量をより大きく維持できるので、より長期間の放置に対しても、車載バッテリの過放電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】
【００２４】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この電源制御装置では、車載の発電機（オルタネータ、交流発電機）７が発電し整流した直流電力が、発電機７に並列接続された車載のバッテリ５に供給される。発電機７は、発電機本体８及び内部抵抗Ｒａを有しており（レギュレータは図示を省略）、バッテリ５は、開放電圧（起電力）ＶOC及び内部抵抗Ｒｂを有している。
【００２５】
発電機７が発電し整流した直流電力、及びバッテリ５が出力した電力は、また、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと記載）Ｓ５、及び図示しない電源分配ボックス内に配設された各スイッチＳ１〜Ｓ４を通じて各電気負荷ＲL1〜ＲL4に供給され、ＩＧスイッチＳ５のみを通じて点火装置２へ供給される。尚、ここでは、ＩＧスイッチＳ５にアクセサリスイッチも含まれるものとする。
【００２６】
ＩＧスイッチＳ５は、イグニッションキー（以下、ＩＧキーと記載）１がオン／オフされることにより、オン／オフされ、ＩＧキー１のオン／オフ信号は、電源制御部３へも与えられる。電源制御部３へは、図示しない車速センサからの車速信号も与えられる。
電源制御部３は、電源分配ボックス内に配設されており、各スイッチＳ１〜Ｓ４をオン／オフ制御する。
電圧検出器４が、バッテリ５の端子電圧値を検出して、電源制御部３に与える。
【００２７】
以下に、このような構成の電源制御装置の動作を、それを示す図２，３のフローチャートを参照しながら説明する。
電源制御部３は、ＩＧキー１がオンされる（Ｓ３）前に、逐次、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧を開放電圧ＶOCとして読込み、更新して記憶する（Ｓ１）。ＩＧキー１がオンされると（Ｓ３）、更新して記憶した開放電圧ＶOC（Ｓ１）に所定電圧Ｖｄを加算し、加算後の開放電圧Ｖａを記憶しておく（Ｓ４）。
【００２８】
電源制御部３は、次に、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込み（Ｓ５）、読込んだ電圧Ｖが、加算後の開放電圧Ｖａより低いか否かを判定する（Ｓ７）。読込んだ電圧Ｖが、開放電圧Ｖａより低ければ車速信号を読込み（Ｓ９）、その車速が０であるか否かを判定し（Ｓ１１）、車速が０であれば、時間Ｔを計時する（Ｓ１３）。
電源制御部３は、次に、計時した時間Ｔ（Ｓ１３）が所定時間以上であるか否かを判定し（Ｓ１５）、時間Ｔが所定時間以上であれば、時間Ｔをリセットした（Ｓ１７）後、バッテリ５のＩ−Ｖ特性を学習する（Ｓ１９）。
【００２９】
電源制御部３は、読込んだ電圧Ｖが、開放電圧Ｖａより低くないとき（Ｓ７）、又は車速が０でないとき（Ｓ１１）、時間Ｔをリセットした（Ｓ２５）後、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込む（Ｓ５）。
電源制御部３は、時間Ｔが所定時間以上でなければ（Ｓ１５）、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込む（Ｓ５）。
上述したように、加算後の開放電圧Ｖａを、バッテリ５の過放電防止動作を実行する条件とすることにより、図５に示すように、加算した電圧分、バッテリ５の充電量をより大きく維持することができるので、より長期間の放置に対しても、車載バッテリの過放電を防止することができる。
【００３０】
電源制御部３は、バッテリ５のＩ−Ｖ特性を学習する際（Ｓ１９）、スイッチＳ１〜Ｓ４をオン／オフ制御して、既知である電気負荷ＲL1〜ＲL4をオン／オフし、それらの単独抵抗又は合成抵抗に電流を供給したときに、電圧検出器４が検出した電圧Ｖを読込む。
例えば、スイッチＳ１のみをオンにして、電気負荷ＲL1に電流を供給したとき、電圧検出器４が検出した電圧をＶ１、電気負荷ＲL1に流れた電流をＩ１とすると、Ｖ１＝ＲL1×Ｉ１より、
Ｉ１＝Ｖ１／ＲL1          （１）
【００３１】
ここで、バッテリ５のＩ−Ｖ特性は、図４に示すように、Ｖ＝−ａ×Ｉ＋ｂで表され、Ｖ＝ＶOCのとき（ここでは、加算後の開放電圧Ｖａは使用しない）、Ｉ＝０であるから、ＶOC＝ｂであり、
Ｖ＝−ａ×Ｉ＋ＶOC        （２）
Ｉ＝Ｉ１，Ｖ＝Ｖ１のとき、（１），（２）式から、
Ｖ１＝−ａ×Ｖ１／ＲL1＋ＶOC
故に、ａ＝（ＶOC−Ｖ１）ＲL1／Ｖ１
これを（２）式に代入して、Ｉについて纏めると、（３）式が求まる。
Ｉ＝（ＶOC−Ｖ）Ｖ１／（ＶOC−Ｖ１）ＲL1      （３）
（３）式より、電圧検出器４が検出した電圧Ｖから、バッテリ５の出力電流（放電電流）Ｉを求める（推定する）ことができる。
【００３２】
電源制御部３は、バッテリ５のＩ−Ｖ特性を学習して、（３）式を求めた（Ｓ１９）後、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込み（Ｓ２１）、（３）式によりバッテリ５の放電電流Ｉを推定する（Ｓ２３）。
電源制御部３は、次に、推定した放電電流Ｉ（Ｓ２３）の積算値Ｉｔを演算し（Ｓ２７）、演算した積算置Ｉｔが所定値以上になっているか否かを判定する（Ｓ２９）。積算置Ｉｔが所定値以上になっていれば、積算置Ｉｔをリセットした後（Ｓ３８）、スイッチＳ１〜Ｓ４をオン／オフ制御して、オンになっている電気負荷ＲL1〜ＲL4を削減する負荷制御を実行して（Ｓ３９）、放電電流を削減した後、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込む（Ｓ５）。
【００３３】
電源制御部３は、積算置Ｉｔが所定値以上になっていなければ（Ｓ２９）、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込み（Ｓ３１）、読込んだ電圧Ｖが、加算後の開放電圧Ｖａより低いか否かを判定する（Ｓ３３）。読込んだ電圧Ｖが、開放電圧Ｖａより低ければ車速信号を読込み（Ｓ３５）、その車速が０であるか否かを判定する（Ｓ３７）。車速が０であれば、バッテリ５の過放電防止動作を実行する条件がまだ成立しているので、再度、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込み（Ｓ２１）、（３）式によりバッテリ５の放電電流Ｉを推定する（Ｓ２３）。
電源制御部３は、読込んだ電圧Ｖが、開放電圧Ｖａより低くないとき（Ｓ３３）、又は車速が０でないとき（Ｓ３７）、電圧検出器４が検出したバッテリ５の電圧Ｖを読込む（Ｓ５）。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び電源制御装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る車載バッテリの過放電防止方法及び電源制御装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】車載バッテリのＩ−Ｖ特性を示す特性図である。
【図５】車載バッテリの充電量をより大きく維持して、より長期間の放置に対しても過放電を防止することを説明する為の説明図である。
【図６】車載発電機の回転数−出力電流特性を示す特性図である。
【図７】負荷電流と電源電圧との関係を示す説明図である。
【図８】車載発電機及び車載バッテリの出力特性を示す特性図、並びに車載バッテリの充放電特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  イグニッションキー（ＩＧキー）
３  電源制御部
４  電圧検出器
５  （車載）バッテリ
７  （車載）発電機
Ｓ１〜Ｓ４  スイッチ
Ｓ５  イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
ＲL1〜ＲL4  電気負荷
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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