(57)【要約】【課題】車両の燃費を向上させて電気負荷を安定的に作動させることができ、かつ、電気負荷の性能を改善することができる車両用電源装置の提供。【解決手段】発電制御部１５は、バッテリ１２の残容量、又は、バッテリ１２に収容される電解液の温度等のバッテリ１２に関する値を推定し、推定した値が所定範囲内にある場合にオルタネータ１０の発電電圧を電圧Ｖｐに制御する。発電制御部１５は、推定した値が所定範囲外である場合、オルタネータ１０の発電電圧を車両の減速又加速に応じて発電電圧の昇降を行う。電圧制御部は、発電制御部が発電電圧を電圧Ｖｐに制御している間、ＦＥＴ１６及び／又は１７をオンにし、電圧Ｖｐに制御していない間、ＦＥＴ１６及び／又は１７をオン／オフしてモータ２０及び／又はランプ２１に印加する実効電圧を電圧Ｖｐよりも低い一定の電圧Ｖｂに制御する。【選択図】図１
2013095248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷に給電するバッテリに関する値を推定する推定手段と、車両の減速又は加速に応じて、前記バッテリ及び電気負荷に給電する発電機の発電電圧を昇降し、前記推定手段が推定した値が所定範囲内にある場合に前記発電電圧を所定電圧に制御する発電制御部と、前記バッテリ及び発電機が前記電気負荷に給電する経路に設けられたスイッチをオン／オフすることによって前記電気負荷に印加する実効電圧を前記所定電圧よりも低い一定の電圧に制御する電圧制御部とを備える車両用電源装置において、
前記電圧制御部は、前記発電制御部が前記発電電圧を前記所定電圧に制御している間、前記スイッチをオンにするように構成してあること
を特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記バッテリの充放電電流値を検出する電流検出部と、
該電流検出部が検出した充放電電流値を積算する積算手段と
を更に備え、
前記推定手段は積算手段が積算した積算電流値から前記バッテリの残容量を推定し、
前記発電制御部は、前記推定手段が推定した残容量が所定値以下である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記発電制御部は、前記電流検出部が検出した充放電電流値が第２範囲外である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記バッテリの周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記推定手段は前記温度検出部が検出した周囲温度から前記バッテリ内に収容される電解液の温度を推定し、
前記発電制御部は、前記推定手段が推定した温度が第１温度よりも低い場合、又は、第１温度よりも高温の第２温度よりも高い場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記発電制御部は、前記温度検出部が検出した周囲温度が第３範囲外である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記電気負荷はランプであり、
前記電圧制御部は２０ｍｓよりも短い周期で前記スイッチのオン／オフを繰り返すように構成してあること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記電気負荷はモータであり、
前記電圧制御部は５０μｓよりも短い周期で前記スイッチのオン／オフを繰り返すように構成してあること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに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、車両の加速又は減速に応じてオルタネータの発電電圧を制御する車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両にはエンジンに連動して発電するオルタネータが搭載されている。オルタネータはエンジンの動力を用いて発電するため、オルタネータの発電によって燃料が消費される。
【０００３】
このため、従来の車両用電源装置では、車両が加速している場合、発電電圧を降圧させてエンジンの負荷を低減し、車両が減速している場合、発電電圧を昇圧させることで車両の走行に係る運動エネルギーを電力に変換する。このような充電制御を行うことにより、オルタネータは効率的に発電するので、車両の燃費が向上する。
【０００４】
しかし、発電電圧が変動するため、オルタネータが電気負荷に印加する電圧も変動する。モータの回転数又はランプの照度はモータ又はランプに印加される電圧に依存するため、モータ及びランプ等の電気負荷の動作は発電電圧の変動によって不安定になり、使用者に違和感を与え、故障を疑わせる虞がある。
【０００５】
特許文献１又は２に記載の車両用電源装置は、車両の減速／加速に応じてオルタネータの発電電圧を昇圧／降圧すると共に、バッテリ及びオルタネータが電気負荷に給電する経路に設けられたスイッチを、バッテリ及びオルタネータの出力電圧に応じたデューティ比でオン／オフすることによって、電気負荷に印加する実効電圧を一定にしている。これにより、電気負荷を安定的に作動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２０５１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７２１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１又は２に記載の車両用電源装置では、電気負荷に印加する実効電圧を一定にするため、電気負荷に印加する実効電圧を、変動する発電電圧の最低電圧以下である低い電圧に設定しなければならない。
【０００８】
また、車両の加速又は減速に応じてオルタネータの発電電圧を制御する通常の車両用電源装置は、例えば、バッテリの残容量が所定値以下に低下した場合、車両の減速／加速に応じた発電電圧の昇圧／降圧を停止すると共に、発電電圧を高くしてバッテリが過度に放電して劣化することを防止する。特許文献１又は２には、発電電圧の昇降を停止した期間に電気負荷に印加する電圧の制御について記載されていない。しかしながら、特許文献１又は２に記載の車両用電源装置は、発電電圧の昇降を制御している期間と同様に、変動する発電電圧の最低電圧以下である実効電圧を電気負荷に印加していると考えられる。
【０００９】
従って、特許文献１又は２に記載の車両用電源装置では、ランプ及びモータ等の電気負荷について、印加される電圧が低く維持されるため、電気負荷の性能が常に低いという問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の燃費を向上させて電気負荷を安定的に作動させることができ、かつ、電気負荷の性能を改善することができる車両用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る車両用電源装置は、電気負荷に給電するバッテリに関する値を推定する推定手段と、車両の減速又は加速に応じて、前記バッテリ及び電気負荷に給電する発電機の発電電圧を昇降し、前記推定手段が推定した値が所定範囲内にある場合に前記発電電圧を所定電圧に制御する発電制御部と、前記バッテリ及び発電機が前記電気負荷に給電する経路に設けられたスイッチをオン／オフすることによって前記電気負荷に印加する実効電圧を前記所定電圧よりも低い一定の電圧に制御する電圧制御部とを備える車両用電源装置において、前記電圧制御部は、前記発電制御部が前記発電電圧を前記所定電圧に制御している間、前記スイッチをオンにするように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、発電制御部は、車両の減速又は加速に応じて、バッテリ及び電気負荷に給電する発電機の発電電圧を昇降するため、発電機が効率的に発電し、車両の燃費が向上する。
【００１３】
また、電圧制御部は、バッテリ及び発電機が電気負荷に給電する経路に設けられたスイッチをオン／オフすることにより、バッテリ及び発電機が電気負荷に印加する実効電圧を一定の電圧に制御するため、電気負荷が安定的に作動し、使用者に違和感を与えない。
【００１４】
更に、推定手段が推定したバッテリに関する値が所定範囲内にあり、発電制御部が発電電圧を所定電圧に制御している間、電圧制御部はスイッチをオンにする。これにより、発電電圧を所定電圧に制御している間、電気負荷に実効電圧よりも高い所定電圧が印加され、電気負荷の性能が改善される。
【００１５】
本発明に係る車両用電源装置は、前記バッテリの充放電電流値を検出する電流検出部と、該電流検出部が検出した充放電電流値を積算する積算手段とを更に備え、前記推定手段は積算手段が積算した積算電流値から前記バッテリの残容量を推定し、前記発電制御部は、前記推定手段が推定した残容量が所定値以下である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、電流検出部はバッテリの充放電電流値を検出し、積算手段は、電流検出部が検出した充放電電流値を積算する。推定手段は、積算手段が積算した積算電流値からバッテリの残容量を推定し、発電制御部は、推定手段が推定した残容量が所定値以下となった場合に発電電圧を所定電圧に制御する。
【００１７】
これにより、バッテリの残容量が低下し所定値以下となった場合に発電電圧を高い所定電圧に制御するため、バッテリが過度に放電して劣化することが防止される。
【００１８】
本発明に係る車両用電源装置は、前記発電制御部は、前記電流検出部が検出した充放電電流値が第２範囲外である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、発電制御部は、電流検出部が検出した充放電電流値が第２範囲外にある場合に発電電圧を所定電圧に制御する。これにより、バッテリは常に給電され、バッテリ上がり等が引き起こされる確率が小さくなる。
【００２０】
本発明に係る車両用電源装置は、前記バッテリの周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、前記推定手段は前記温度検出部が検出した周囲温度から前記バッテリ内に収容される電解液の温度を推定し、前記発電制御部は、前記推定手段が推定した温度が第１温度よりも低い場合、又は、第１温度よりも高温の第２温度よりも高い場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、温度検出部がバッテリの周囲温度を検出する。推定手段は、温度検出部が検出した周囲温度から、バッテリ内に収容される電解液の温度を推定する。発電制御部は、推定手段が推定した温度が第１温度よりも低い場合、第１温度よりも高温の第２温度よりも高い場合に発電電圧を所定電圧に制御する。
【００２２】
電解液の温度が高い場合又は低い場合における放電はバッテリを劣化させる。このため、発電制御部が、前述のように、電解液の温度が第１温度よりも低い場合、又は、第２温度よりも高い場合に発電電圧を高い所定電圧に制御するので、バッテリが過度に放電して劣化することが防止される。
【００２３】
本発明に係る車両用電源装置は、前記発電制御部は、前記温度検出部が検出した周囲温度が第３範囲外である場合に前記発電電圧を前記所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、発電制御部は、温度検出部が検出した周囲温度が第３範囲外にある場合に発電電圧を所定電圧に制御する。これにより、バッテリは常に給電され、バッテリの劣化等の問題が引き起こされる確率が小さくなる。
【００２５】
本発明に係る車両用電源装置は、前記電気負荷はランプであり、前記電圧制御部は２０ｍｓよりも短い周期で前記スイッチのオン／オフを繰り返すように構成してあることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、電気負荷はランプであり、電圧制御部は２０ｍｓよりも短い周期でスイッチをオン／オフする。この場合、人間はスイッチのオン／オフによるランプのちらつきを認識しないため、使用者に違和感を与える虞がない。
【００２７】
本発明に係る車両用電源装置は、前記電気負荷はモータであり、前記電圧制御部は５０μｓよりも短い周期で前記スイッチのオン／オフを繰り返すように構成してあることを特徴とする。
【００２８】
本発明にあっては、電気負荷はモータであり、電圧制御部は、５０μｓよりも短い周期でスイッチのオン／オフを繰り返す。スイッチのオン／オフの繰り返しによってモータに電圧が断続的に印加された場合、モータ内の磁性体が磁歪により振動して騒音を発生する。
【００２９】
ここで、スイッチのオン／オフの周期が５０μｓよりも短い場合、磁歪によって発生する騒音の周波数が人間の可聴域から外れるので、該騒音が使用者に不快感を与えることはない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、車両の燃費を向上させて電気負荷を安定的に作動させることができ、かつ、電気負荷の性能を改善することができる車両用電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】モータ及びランプ夫々に印加される電圧を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態における発電制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態における電圧制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態における発電制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態における発電制御部が実行する動作の手順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】
【００３２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。車両用電源装置１は、オルタネータ１０、レギュレータ１１、バッテリ１２、電流検出部１３、温度検出部１４、発電制御部１５、ＦＥＴ１６，１７及び電圧制御部１８を備えている。
【００３３】
レギュレータ１１はオルタネータ１０に付設している。オルタネータ１０の正極端子はヒューズＦ０を介してバッテリ１２の正極端子に、ヒューズＦ１，Ｆ３及びＦＥＴ１６を介してモータ２０の正極端子に、ヒューズＦ１，Ｆ４及びＦＥＴ１７を介してランプ２１の一方の端子に、ヒューズＦ１を介して電圧制御部１８に接続している。更に、オルタネータ１０の正極端子は、ヒューズＦ０，Ｆ２を介して図示しない他の電気負荷にも接続している。
【００３４】
ここで、ＦＥＴ１６，１７夫々は、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタであり、ＦＥＴ１６，１７夫々のドレインはヒューズＦ３及びＦ４に、ＦＥＴ１６，１７夫々のソースはモータ２０の正極端子、及び、ランプ２１の一方の端子に接続している。
【００３５】
オルタネータ１０及びモータ２０夫々の負極端子、並びに、ランプ２１の他方の端子は接地している。バッテリ１２の負極端子は電流検出部１３を介して接地している。発電制御部１５はレギュレータ１１、電流検出部１３、温度検出部１４、電圧制御部１８及び車速検出器３に各別に接続している。電圧制御部１８はＦＥＴ１６，１７夫々のゲートに接続している。
ヒューズＦ０，Ｆ１，・・・，Ｆ４、ＦＥＴ１６，１７、電圧制御部１８及び図示しないリレーはリレーボックス１９内に収納される。
【００３６】
オルタネータ１０は、レギュレータ１１によって流される界磁電流に応じた電力を発生させ、発生させた電力を整流し、整流した電力をバッテリ１２、モータ２０、ランプ２１及び図示しない電気負荷夫々に供給する。オルタネータ１０は特許請求の範囲における発電機に該当する。
レギュレータ１１は、オルタネータ１０に流す界磁電流を、発電制御部１５が指示する電流に調整することによって、オルタネータ１０が出力する発電電圧を制御する。
【００３７】
バッテリ１２は、オルタネータ１０によって充電され、モータ２０、ランプ２１及び図示しない電気負荷夫々に給電する。モータ２０、ランプ２１及び図示しない電気負荷夫々は、ＦＥＴ１６，１７及び図示しないリレーを介してオルタネータ１０及びバッテリ１２によって給電される。
【００３８】
電流検出部１３は、例えば電流センサであり、充放電電流値、即ち、バッテリ１２に蓄えられる電流の値、及び、バッテリ１２から放出される電流の値を検出し、検出した充放電電流値を発電制御部１５に与える。ここで、電流検出部１３は、バッテリ１２に電流が蓄えられている場合に正の充放電電流値を、バッテリ１２から電流が放出されている場合に負の充放電電流値を与えるとする。
なお、電流検出部１３は、バッテリ１２に電流が蓄えられている場合に負の充放電電流値を、バッテリ１２から電流が放出されている場合に正の充放電電流値を与えてもよい。
【００３９】
温度検出部１４は、例えば温度センサであり、バッテリ１２の周囲に設けられており、バッテリ１２の周囲温度を検出し、検出した周囲温度を発電制御部１５に与える。
【００４０】
発電制御部１５は、電流検出部１３及び温度検出部１４夫々から電流検出部１３及び温度検出部１４夫々が検出した充放電電流値及び周囲温度を読込み、読込んだ充放電電流値及び周囲温度が正常範囲外にあるか否かを判定する。ここで、正常範囲は、電流検出部１３及び温度検出部１４夫々が正常に作動していることを示す充放電電流値及び周囲温度の範囲であり、発電制御部１５に記憶されている。電流検出部１３及び温度検出部１４夫々の正常範囲は特許請求の範囲における第２範囲及び第３範囲に該当する。
【００４１】
発電制御部１５は、これまでに電流検出部１３から読込んだ充放電電流値を積算した積算電流値を記憶しており、記憶している積算電流値に電流検出部１３から読込んだ充放電電流値を加算することによって、充放電電流値を積算する。発電制御部１５は、積算電流値からバッテリ１２の残容量を推定し、推定した残容量が所定値以下であるか否かを判定する。
【００４２】
発電制御部１５は温度検出部１４から読込んだ周囲温度からバッテリ１２内に収容される電解液の温度を推定する。発電制御部１５は、推定した温度が、下限温度未満であるか否か、及び、上限温度以上であるか否かを判定する。
【００４３】
ここで、下限温度及び上限温度夫々は、バッテリ１２が劣化せずに給電することが可能な温度範囲の下限及び上限を示す温度であり、特許請求の範囲において第１温度及び第２温度に該当する。また、バッテリ１２の充放電電流値及び電解液の温度夫々は特許請求の範囲におけるバッテリに関する値に該当する。
【００４４】
また、発電制御部１５は、例えば、積算電流値に対応するバッテリ１２の残容量と、バッテリ１２の周囲温度に対応する電解液の温度とを記憶しており、記憶内容に従って、残容量、及び、電解液の温度を推定する。
【００４５】
発電制御部１５は、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値、若しくは、温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲外である場合、推定した残容量が所定値以下である場合、又は、推定した電解液の温度が下限温度未満若しくは上限温度以上である場合、オルタネータ１０の発電電圧を一定の電圧Ｖｐに制御する。
【００４６】
具体的には、発電制御部１５は、電圧Ｖｐに対応する界磁電流の値を記憶しており、記憶している値の界磁電流をオルタネータ１０に流すようにレギュレータ１１に指示することによって、発電電圧を電圧Ｖｐに制御する。
発電制御部１５は、発電電圧を電圧Ｖｐに制御すると共に、電圧制御部１８に、ＦＥＴ１６，１７夫々をオンに維持するように指示するオン信号を出力する。
【００４７】
発電制御部１５は、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値、若しくは、温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲内である場合、推定した残容量が所定値を超えている場合、又は、推定した電解液の温度が下限温度以上若しくは上限温度未満である場合、オルタネータ１０の発電電圧を車両用電源装置１が搭載される車両の減速／加速に応じて発電電圧を昇圧／降圧する。
【００４８】
具体的には、発電制御部１５は、車速検出器３から車速を示す車速情報を取得し、取得した車速情報が示す車速から車両の走行状態が加速状態、減速状態、及び定速状態中のいずれであるかを判定する。ここで、車速が一定である車両の走行状態を定速状態とする。
【００４９】
発電制御部１５は、オルタネータ１０の発電電圧を、走行状態が加速状態である場合には電圧Ｖｌに、走行状態が減速状態である場合には電圧Ｖｈに、走行状態が定速状態である場合には電圧Ｖｎに制御する。
【００５０】
発電制御部１５は、電圧Ｖｈ，Ｖｎ，Ｖｌ夫々に対応する界磁電流の値を記憶しており、記憶している値の界磁電流をレギュレータ１１に指示して、オルタネータ１０に流させることによって、発電電圧を昇降する。電圧Ｖｐ，Ｖｈ，Ｖｎ，Ｖｌの高低の関係については、電圧Ｖｌが最も低く、電圧Ｖｎ，Ｖｐ，Ｖｈになるにつれて高い。
発電制御部１５は、特許請求の範囲において、発電制御部に該当すると共に、推定手段及び積算手段にも該当する。
【００５１】
ＦＥＴ１６，１７夫々は、スイッチとして機能し、ゲートに、オン／オフの基準となる基準電圧以上の電圧が印加された場合にオンとなり、基準電圧未満の電圧が印加された場合にオフとなる。ＦＥＴ１６，１７夫々は特許請求の範囲におけるスイッチに該当する。
【００５２】
電圧制御部１８は、モータ２０及びランプ２１の中で作動中の電気負荷を示す負荷情報を外部、例えば車載ネットワークから取得する。電圧制御部１８は、負荷情報によってモータ２０及びランプ２１の中で作動している負荷があるか否かを判定する。
【００５３】
また、電圧制御部１８は発電制御部１５からオン信号を受け付ける。電圧制御部１８は、作動している負荷があると判定し、かつ、オン信号を受け付けた場合、作動中の負荷に接続されているＦＥＴ１６及び／又は１７のゲートに基準電圧以上の電圧を印加し続ける。これにより、ＦＥＴ１６及び／又は１７はオンを維持してモータ２０及び／又はランプ２１には電圧Ｖｐが印加される。
【００５４】
更に、電圧制御部１８は、作動している負荷があると判定し、かつ、オン信号を受け付けていない場合、オルタネータ１０及びバッテリ１２の出力電圧をアナログ／デジタル変換（以下Ａ／Ｄ変換と記載する）することによって検出し、検出した出力電圧と電圧Ｖｂとからデューティ比を算出する。デューティ比はモータ２０及び／又はランプ２１に印加する実効電圧が電圧Ｖｂとなるように算出される。
ここで、オルタネータ１０について、出力電圧は発電電圧を意味する。
【００５５】
電圧制御部１８は、算出したデューティ比に従ってＦＥＴ１６及び／又は１７のオン／オフを繰り返すことによってモータ２０及び／又はランプ２１に印加する実効電圧を電圧Ｖｂに制御する。
ここで、電圧Ｖｂは電圧Ｖｌ以下である。
【００５６】
モータ２０は、ワイパー又はブロア等を駆動するためのモータであり、オルタネータ１０及びバッテリ１２からＦＥＴ１６を介して給電される。
ランプ２１は、例えばヘッドランプであり、オルタネータ１０及びバッテリ１２からＦＥＴ１７を介して給電される。
車速検出器３は、車両用電源装置１が搭載されている車両の速度を検出し、検出した車速を発電制御部１５に通知する。
【００５７】
図２は本発明に係る車両用電源装置１の実施の形態１の動作を示すタイミングチャートである。図２には、横軸を時間として、車速、オルタネータ１０の発電電圧、モータ２０又はランプ２１への印加電圧、並びに、該印加電圧の実効電圧が示されている。
【００５８】
ここで、モータ２０及びランプ２１のいずれかが作動しているとする。一点鎖線で挟まれた期間は、発電制御部１５がオルタネータ１０の発電電圧の昇降を停止して発電電圧を一定の電圧Ｖｐに制御する昇降停止期間である。また、昇降停止期間を除く他の期間は、発電制御部１５が車両の減速／加速に応じてオルタネータ１０の発電電圧を昇圧／降圧する昇降期間である。
【００５９】
車速は、定速、加速、定速及び減速を繰り返している。
発電制御部１５は、昇降期間中、車両の走行状態に応じてオルタネータ１０の発電電圧を昇降する。これにより、昇降期間中、発電電圧は、走行状態が加速状態である場合に電圧Ｖｌであり、走行状態が減速状態である場合に電圧Ｖｈであり、走行状態が定速状態である場合に電圧Ｖｎとなっている。
【００６０】
よって、車両が加速して図示しないエンジンに負荷がかかっている場合に発電電圧を降圧させ、車両が減速している場合に発電電圧を昇圧させて車両の走行に係る運動エネルギーを電力に変換させることで、オルタネータ１０による効率的な発電と、車両の燃費向上とを実現している。
【００６１】
発電制御部１５は、昇降停止期間中、車両の走行状態に関わらず、オルタネータ１０の発電電圧を電圧Ｖｐに制御する。従って、発電電圧は、昇降停止期間中、電圧Ｖｐで一定である。
【００６２】
電圧制御部１８は、昇降期間中、オルタネータ１０及びバッテリ１２の出力電圧に応じたデューティ比でＦＥＴ１６及び／又は１７のオン／オフを繰り返して、モータ２０及び／又はランプ２１への印加電圧の実効電圧を電圧Ｖｂに制御する。
【００６３】
従って、電圧制御部１８は、発電電圧が電圧Ｖｈ、Ｖｎ及びＶｌと低くなるにつれて、デューティ比が大きく、ＦＥＴ１６及び／又は１７のオン期間が長い。
【００６４】
電圧制御部１８は、昇降停止期間中、ＦＥＴ１６及び／又は１７をオンにし続けるため、モータ２０及び／又はランプ２１への印加電圧は電圧Ｖｐに維持される。
【００６５】
モータ２０又はランプ２１への印加電圧の実効電圧は、昇降期間中、電圧Ｖｂで一定であり、昇降停止期間中、電圧Ｖｐで一定となっている。従って、モータ２０及び／ランプ２１は、常に一定の実効電圧が印加されるため、安定的に作動し、使用者に違和感を与えない。
【００６６】
更に、オルタネータ１０が電圧Ｖｂよりも高い電圧Ｖｐで発電している昇降停止期間中、電圧Ｖｐがモータ２０又はランプ２１に印加される。モータの回転数又はランプの照度はモータ又はランプに印加される電圧が高いほど大きいため、昇降停止期間中、モータ２０は高速で回転し、ランプ２１は周囲をより明るく照らし、モータ２０又はランプ２１の性能が改善される。
【００６７】
図３は、モータ２０及びランプ２１夫々に印加される電圧を示すタイミングチャートである。図３には、横軸を時間として、モータ２０及びランプ２１夫々への印加電圧が示されている。
【００６８】
図３に示すように、電圧制御部１８は、モータ２０に接続されているＦＥＴ１６のオン／オフ周期を５０μｓ以下に、ランプ２１に接続されているＦＥＴ１７のオン／オフ周期を２０ｍｓ以下に制御する。ここで、オン／オフ周期は、ＦＥＴ１６又は１７がオフからオン（又はオフからオン）になる時点の間隔である。
【００６９】
ＦＥＴ１６におけるオン／オフの繰り返しによってモータ２０に電圧が断続的に印加された場合、モータ２０内の磁性体が磁歪により発生し騒音を発生する。磁歪によって発生する騒音の周波数はオン／オフ周期に依存する。
【００７０】
そこで、ＦＥＴ１６のオン／オフ周期を５０μｓ以下とすることにより、モータ２０から発生する騒音の周波数は人間の可聴域から外れ、該騒音が使用者に不快感を与えることはない。
【００７１】
また、ランプ２１に接続されるＦＥＴ１７のオン／オフ周期を２０ｍｓ以下とすることにより、人間はＦＥＴ１７におけるオン／オフの繰り返しによって発生するランプ２１のちらつきを認識しないため、使用者に違和感を与える虞がない。
【００７２】
図４は、本発明に係る車両用電源装置１の実施の形態１における発電制御部１５が実行する動作の手順を示すフローチャートである。最初に、発電制御部１５は、電流検出部１３が検出したバッテリ１２の充放電電流値を読込み（Ｓ１）、読込んだ充放電電流値が正常範囲外であるか否かを判定する（Ｓ２）。これにより、発電制御部１５は、電流検出部１３が故障しているか否かを判断する。
【００７３】
発電制御部１５は、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値が正常範囲内にある場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ１で読込んだ充放電電流値を、記憶しているこれまでの積算電流値に加算することによって、充放電電流値を積算する（Ｓ３）。
【００７４】
発電制御部１５は、ステップＳ３で充放電電流値を積算した後の積算電流値からバッテリ１２の残容量を推定し（Ｓ４）、推定した残容量が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ５）。
【００７５】
発電制御部１５は、残容量が所定値を超えていると判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、温度検出部１４が検出したバッテリ１２の周囲温度を読込み（Ｓ６）、読込んだ周囲温度が正常範囲外であるか否かを判定する（Ｓ７）。これにより、温度検出部１４が故障しているか否かを判断する。
【００７６】
発電制御部１５は、ステップＳ７で温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲内であると判定した場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ６で読込んだ周囲温度からバッテリ１２内に収容される電解液の温度を推定する（Ｓ８）。次に、発電制御部１５は、ステップＳ８で推定した電解液の温度が下限温度未満であるか否かを判定する（Ｓ９）。
【００７７】
発電制御部１５は、電解液の温度が下限温度以上であると判定した場合（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ８で推定した電解液の温度が上限温度を超えるか否かを判定する（Ｓ１０）。発電制御部１５は、電解液の温度が上限温度以下であると判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、車速検出器３から車速情報を取得する（Ｓ１１）。
【００７８】
発電制御部１５は、ステップＳ１１で取得した車速情報が示す車速から走行状態が加速状態、減速状態又は定速状態であるかを判断することによって、電圧Ｖｈ，Ｖｎ，Ｖｌの中からオルタネータ１０が発電すべき電圧を決定する（Ｓ１２）。そして、発電制御部１５は、オルタネータ１０の発電電圧をステップＳ１２で決定した電圧に制御し（Ｓ１３）、動作を終了する。
【００７９】
発電制御部１５は、充放電電流値が正常範囲外であると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、残容量が所定値以下であると判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、周囲温度が正常範囲外であると判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、電解液の温度が下限温度未満であると判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、又は、電解液の温度が上限温度を超えていると判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、オルタネータ１０の発電電圧を電圧Ｖｐに制御する（Ｓ１４）。
【００８０】
これにより、バッテリ１２が継続してオルタネータ１０から充電される。従って、残容量が少なく所定値以下である状態、又は、電解液の温度が下限温度未満である若しくは上限温度を超えている状態でバッテリ１２が過度に放電して劣化することが防止される。
【００８１】
更に、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値、又は、温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲外であり、電流検出部１３又は温度検出部１４が故障している場合には、発電電圧は電圧Ｖｐに制御されるので、バッテリ１２には常に給電される。これにより、バッテリ上がり又はバッテリ１２の劣化等が引き起こされる確率が小さくなる。
発電制御部１５は、ステップＳ１４を実行した後、オン信号を電圧制御部１８に出力し（Ｓ１５）、動作を終了する。
【００８２】
図５は、本発明に係る車両用電源装置１の実施の形態１における電圧制御部１８が実行する動作の手順を示すフローチャートである。最初に、電圧制御部１８は、外部から負荷情報を取得し（Ｓ２１）、負荷情報から、モータ２０及びランプ２１の中で作動している電気負荷があるか否かを判定する（Ｓ２２）。
【００８３】
電圧制御部１８は、作動している電気負荷はないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ステップＳ２１を実行して、モータ２０又はランプ２１が作動するまでステップＳ２２の判定を繰り返す。電圧制御部１８は、作動している電気負荷があると判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、発電制御部１５からオン信号を受け付けたか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００８４】
電圧制御部１８は、オン信号を受け付けていないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、オルタネータ１０及びバッテリ１２の出力電圧をＡ／Ｄ変換することによって検出し（Ｓ２４）、検出した出力電圧と、記憶している電圧Ｖｂとからデューティ比を算出する（Ｓ２５）。電圧制御部１８は、ステップＳ２５で算出したデューティ比に従ってＦＥＴ１６及び／又は１７のオン／オフを繰り返すことによってモータ２０及び／又はランプ２１に印加する実効電圧を電圧Ｖｂに制御し（Ｓ２６）、動作を終了する。
【００８５】
電圧制御部１８は、オン信号を受け付けたと判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ゲートに基準電圧以上の電圧を印加し続けることによって、モータ２０及びランプ２１の中で作動中の電気負荷に接続されているＦＥＴ１６及び／又はＦＥＴ１７をオンに維持する（Ｓ２７）。電圧制御部１８はステップＳ２７を実行した後に動作を終了する。
【００８６】
発電制御部１５及び電圧制御部１８夫々0は、動作を終了した後、再び、図４及び図５に示す動作を繰り返す。
ステップＳ２２で作動している電気負荷があると判定し、かつ、ステップＳ２３でオン信号を受け付けたと判定した場合に、電圧制御部１８がスタートからエンドまでを実行する期間は、発電制御部１５がスタートからエンドまでを実行する期間以上となるように設定されている。これは、昇降停止期間中に、電圧制御部１８が、誤ってオン信号を発電制御部１５から受け付けていないと判定し、ＦＥＴ１６及び／又は１７のオン／オフを繰り返すことを防止するためである。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態１において、車両用電源装置１は電流検出部１３及び温度検出部１４のいずれかを備えていればよい。実施の形態２では、車両用電源装置１が、実施の形態１における車両用電源装置１が備える構成部の中で温度検出部１４を除く他の構成部を備える場合に発電制御部１５が実行する動作の手順を説明する。
【００８８】
実施の形態２における電圧制御部１８が実行する動作の手順は、実施の形態１における電圧制御部１８が実行する動作の手順（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態２における車両用電源装置１が備える構成部についても、実施の形態１における車両用電源装置１が備える構成部（図１参照）と同様であるため、説明を省略する。
【００８９】
図６は本発明に係る車両用電源装置１の実施の形態２における発電制御部１５が実行する動作の手順を示すフローチャートである。発電制御部１５が実行するステップＳ３１からＳ３５、及び、Ｓ３６からＳ４０夫々は、実施の形態１において発電制御部１５が実行するステップＳ１からＳ５、及び、Ｓ１１からＳ１５（図４参照）と同様である
ので、説明を省略する。
【００９０】
発電制御部１５は、ステップＳ３４でバッテリ１２の残容量を推定し、推定した残容量が所定値を超えている場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ステップＳ３６に処理を移して車速検出器３から車速情報を取得する。また、発電制御部１５は、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値が正常範囲外である場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、又は、残容量が所定値以下である場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３９に移してオルタネータ１０の発電電圧を電圧Ｖｐに制御する。
【００９１】
（実施の形態３）
実施の形態３では、車両用電源装置１が、実施の形態１における車両用電源装置１が備える構成部の中で電流検出部１３を除く他の構成部を備える場合に発電制御部１５が実行する動作の手順を説明する。
【００９２】
実施の形態３における電圧制御部１８が実行する動作の手順は、実施の形態１における電圧制御部１８が実行する動作の手順（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態３における車両用電源装置１が備える構成部についても、実施の形態１における車両用電源装置１が備える構成部（図１参照）と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
図７は本発明に係る車両用電源装置１の実施の形態３における発電制御部１５が実行する動作の手順を示すフローチャートである。発電制御部１５が実行するステップＳ５１からＳ６０は、実施の形態１において発電制御部１５が実行するステップＳ６からＳ１５（図４参照）と同様であるので、説明を省略する。
【００９４】
発電制御部１５は、温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲外である場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、電解液の温度が下限温度未満である場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、又は、電解液の温度が上限温度を超えている場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ステップＳ５９に処理を移してオルタネータ１０の発電電圧を電圧Ｖｐに制御する。
【００９５】
なお、実施の形態１、２及び３において、電気負荷がランプ２１である場合に、電圧制御部１８が繰り返すＦＥＴ１７のオン／オフ周期は２０ｍｓよりも短くなくてもよい。同様に、電気負荷がモータ２０である場合に、電圧制御部１８が繰り返すＦＥＴ１６のオン／オフ周期は５０μｓよりも短くなくてもよい。
【００９６】
また、ＦＥＴ１６，１７夫々は、Ｎチャネル型に限定されず、Ｐチャネル型でもよい。この場合、ＦＥＴ１６，１７夫々のソースはヒューズＦ３及びＦ４に、ＦＥＴ１６，１７夫々のソースはモータ２０の正極端子、及び、ランプ２１の一方の端子に接続する。このように接続されたＰチャネル型のＦＥＴ１６，１７夫々は、ゲートに、基準電圧未満の電圧を印加された場合にオンとなり、基準電圧以上の電圧を印加された場合にオフとなる。
【００９７】
また、電圧制御部１８はＦＥＴ１６及び／又は１７を一定の周期でオン／オフにしなくてもよく、不規則にオン／オフしてもよい。加えて、電圧制御部１８が印加電圧を制御する電気負荷は、モータ２０又はランプ２１に限定されない。更に、電圧制御部１８が印加電圧を制御する電気負荷の数は、２つに限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。
【００９８】
また、発電制御部１５は、電流検出部１３から読込んだ充放電電流値、及び／又は、温度検出部１４から読込んだ周囲温度が正常範囲内にあるか否かを判定しなくてもよい。発電制御部１５が推定するバッテリ１２に関する値は、残容量及び電解液の温度に限定されない。発電制御部１５は、残容量及び電解液の温度以外の値を推定して、推定した値に基づいて発電電圧を電圧Ｖｐに制御するか否かを判定してもよい。
【００９９】
開示された実施の形態１、２及び３は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１  車両用電源装置
１０  オルタネータ（発電機）
１２  バッテリ
１３  電流検出部
１４  温度検出部
１５  発電制御部（発電制御部、推定手段、積算手段）
１６，１７  ＦＥＴ（スイッチ）
１８  電圧制御部
２０  モータ（電気負荷）
２１  ランプ（電気負荷）
【図１】
2013095248.tif 000003
【図２】
2013095248.tif 000004
【図３】
2013095248.tif 000005
【図４】
2013095248.tif 000006
【図５】
2013095248.tif 000007
【図６】
2013095248.tif 000008
【図７】
2013095248.tif 000009