(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリと、該車載バッテリの電圧を検出する電圧検出手段とを備えた車両用電源装置において、
前記車載バッテリの開放電圧値、及び前記エンジン始動時の車載バッテリの極小電圧値の二乗値の関係に基づき、残容量０に相当する開放電圧値から、満充電に相当する開放電圧値迄、前記二乗値を積算した各積算値を予め記録したテーブルと、満充電に相当する開放電圧値迄の前記積算値と前記車載バッテリの満充電電力量との係数を予め記録した記録手段と、前記エンジンが始動する前に前記電圧検出手段が検出した電圧値を開放電圧値として取得する電圧取得手段と、前記エンジン始動時に前記電圧検出手段が検出した極小電圧値を取得する極小電圧取得手段とを備え、前記電圧取得手段が取得した開放電圧値、又は前記極小電圧取得手段が取得した極小電圧値に対応する積算値を前記テーブルから求め、求めた積算値、及び前記記録手段が記録した係数に基づき、前記車載バッテリの残電力量を算出することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記車載バッテリの入出力電流値を検出する電流値検出手段を更に備え、前記エンジンが停止した後に、前記電流値検出手段が検出した入出力電流値、前記電圧検出手段が検出した電圧値、及び算出した前記残電力量に基づき、前記車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示するように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
電力値を受入れる手段を更に備え、該手段が受入れた電力値、及び算出した前記残電力量に基づき、前記車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示するように構成してある請求項２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、エンジンに連動して発電する車載発電機と、車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリと、車載バッテリの電圧を検出する電圧検出手段とを備え、車載バッテリの残容量として残電力量を算出する車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用電源装置では、例えば、山間地のキャンプ場迄、車両でドライブして行き、キャンプ場に到着すると、エンジン停止状態で車載バッテリから、車両外部の照明その他の電気機器の電源を取るような用途が有り、最近は、そのような用途の為に、車載バッテリからの出力コンセントを備える車両も増加している。このような場合、エンジンが停止されているので、車載バッテリは放電するのみであり、ユーザとしては、この後、どれ位の時間、車載バッテリから電源を取ることができるのか（駆動可能時間）知りたいところである。
【０００３】
特許文献１には、車載電源から外部負荷へ電力を出力し得る電力出力手段と、電力出力手段により電力が出力される状況下において出力される電力の増加に応じて、車載エンジンのアイドル回転数を通常時に比して増大させるアイドルアップ手段とを備える車両の制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−４２５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような用途の場合、車載バッテリの残容量は、バッテリの充放電に伴う分極現象が存在する為、検出するのは容易ではない。また、車載バッテリの満充電状態から積算した充放電電流値に基づき、車載バッテリの残容量を算出する方法があるが、この方法で検出される残容量の単位は、Ａｈ（アンペア時間）であるので、電気機器で通常表示される消費電力単位である電力Ｗ（ワット）に基づいて、電気機器の駆動可能時間は算出できないという問題がある。
【０００５】
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発明では、車載バッテリの残容量を電力量（ワットアワー）で算出することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
第２，３発明では、エンジン停止中に、車載バッテリに接続された電気負荷の駆動可能時間を算出し表示することができる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】
【０００６】
第１発明に係る車両用電源装置は、エンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機が発電した電力により充電される車載バッテリと、該車載バッテリの電圧を検出する電圧検出手段とを備えた車両用電源装置において、前記車載バッテリの開放電圧値、及び前記エンジン始動時の車載バッテリの極小電圧値の二乗値の関係に基づき、残容量０に相当する開放電圧値から、満充電に相当する開放電圧値迄、前記二乗値を積算した各積算値を予め記録したテーブルと、満充電に相当する開放電圧値迄の前記積算値と前記車載バッテリの満充電電力量との係数を予め記録した記録手段と、前記エンジンが始動する前に前記電圧検出手段が検出した電圧値を開放電圧値として取得する電圧取得手段と、前記エンジン始動時に前記電圧検出手段が検出した極小電圧値を取得する極小電圧取得手段とを備え、前記電圧取得手段が取得した開放電圧値、又は前記極小電圧取得手段が取得した極小電圧値に対応する積算値を前記テーブルから求め、求めた積算値、及び前記記録手段が記録した係数に基づき、前記車載バッテリの残電力量を算出することを特徴とする。
【０００７】
この車両用電源装置では、車載バッテリが、エンジンに連動して発電する車載発電機により充電され、電圧検出手段が、車載バッテリの電圧を検出する。
車載バッテリの開放電圧値、及びエンジン始動時の車載バッテリの極小電圧値の二乗値の関係に基づき、残容量０に相当する開放電圧値から、満充電に相当する開放電圧値迄、極小電圧値の二乗値を積算した各積算値が、テーブルに予め記録されている。満充電に相当する開放電圧値迄の積算値と車載バッテリの満充電電力量との係数が、記録手段に予め記録されており、エンジンが始動する前に検出した電圧値を開放電圧値として取得し、エンジン始動時に検出した極小電圧値を取得する。取得した開放電圧値、又は取得した極小電圧値に対応する積算値をテーブルから求め、求めた積算値、及び記録されている係数に基づき、車載バッテリの残電力量を算出する。
【０００８】
第２発明に係る車両用電源装置は、前記車載バッテリの入出力電流値を検出する電流値検出手段を更に備え、前記エンジンが停止した後に、前記電流値検出手段が検出した入出力電流値、前記電圧検出手段が検出した電圧値、及び算出した前記残電力量に基づき、前記車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示するように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
この車両用電源装置では、エンジンが停止した後に検出した車載バッテリの入出力電流値、エンジンが停止した後に検出した電圧値、及び算出した残電力量に基づき、車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示する。
【００１０】
第３発明に係る車両用電源装置は、電力値を受入れる手段を更に備え、該手段が受入れた電力値、及び算出した前記残電力量に基づき、前記車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
この車両用電源装置では、ユーザが入力して受入れた電力値、及び算出した残電力量に基づき、車載バッテリの負荷の駆動可能時間を算出し表示する。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明に係る車両用電源装置によれば、車載バッテリの残容量を電力量（ワットアワー）で算出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。
【００１３】
第２，３発明に係る車両用電源装置によれば、エンジン停止中に、車載バッテリに接続された電気負荷の駆動可能時間を算出し表示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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
この車両用電源装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が、エンジン１５に連動して発電する。その発電電圧は、オルタネータ１に付設されたレギュレータ２が、オルタネータ１の界磁電流を調節することにより定電圧制御され、また昇降圧制御される。
【００１５】
オルタネータ１が発電した電力は、オルタネータ１内で整流された後、リレーボックス１１内のヒューズＦ０を通じて、車載バッテリ４に充電され、また、車両内の電気負荷に供給される。電流検出器３が、車載バッテリ４の充放電電流値を検出して、電源制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２に与え、電源制御ＥＣＵ１２内の電圧検出手段５が、車載バッテリ４の電圧値を取得する。電源制御ＥＣＵ１２にはイグニッションスイッチ１８及びスタータスイッチ１６の各オン／オフ信号が与えられる。
【００１６】
電源制御ＥＣＵ１２は、車載バッテリ４の開放電圧値、及びエンジン１５始動時の車載バッテリ４の下限電圧値（極小電圧値）の二乗値の関係に基づき、残容量０に相当する開放電圧値から、満充電に相当する開放電圧値迄、下限電圧値の二乗値を積算した各積算値を予め記録したテーブル１４を備えている。また、満充電に相当する開放電圧値迄のその積算値と車載バッテリ４の満充電電力量との比例係数を予め記録したメモリ２０を備えている。車載バッテリ４の開放電圧値及び残容量の関係は略線形であることが知られている。
【００１７】
車載バッテリ４の開放電圧値ＶＯ、及びエンジン１５始動時の車載バッテリ４の下限電圧値ＶＬ（スタータ１７の突入電圧）の関係は、図２（ａ）に示すような特性であり、開放電圧値ＶＯが高ければ、下限電圧値ＶＬも高くなる。また、開放電圧値ＶＯと下限電圧値ＶＬの二乗値との関係は、図２（ｂ）に示すようになる。
【００１８】
ここで、下限電圧値ＶＬの二乗値は、そのときの電力値ＶＬ2 ／Ｒ（Ｒは車載バッテリ４の内部抵抗値、スタータ１７系統の抵抗値の合計であり一定と見なす）から、電力値に比例するものである。
また、下限電圧値ＶＬの二乗値を、車載バッテリ４の残容量（ＳＯＣ;State Of Charge）０に相当する開放電圧値から、満充電に相当する開放電圧値迄、積算した積算値Ｓ（図２（ｂ）の斜線部のＳＯＣ＝１００％迄の面積に相当）は、各開放電圧値ＶＯにおける出力可能電力に比例する値を合計したものである。
【００１９】
従って、積算値Ｓは、車載バッテリ４の残容量に比例すると考えることができる。また、各開放電圧値迄の積算値（図２（ｂ）の斜線部の面積に相当）は、その開放電圧値のときの残容量に比例すると考えることができる。
車載バッテリ４の満充電時の残容量を電力量表示した値Ｅ（残容量Ａｈとバッテリの平均電圧値との乗算値）と積算値Ｓとの比例係数Ｋは、Ｋ＝Ｅ／Ｓとなる。
【００２０】
以上から、車載バッテリ４の残容量０の開放電圧値から、満充電の開放電圧値迄、下限電圧値の二乗値を積算した各積算値及び比例係数Ｋを、実測及び計算により求めて、テーブル１４及びメモリ２０に記録しておけば、実測した下限電圧値ＶＬ又は開放電圧値に基づき、そのときの車載バッテリ４の残容量を電力量で
算出することができる。即ち、実測した下限電圧値ＶＬの二乗値又は開放電圧値における積算値に、比例係数Ｋを乗算して、そのときの車載バッテリ４の電力量を算出できる。
【００２１】
車載バッテリ４の電力量と、車載バッテリ４に接続された電気負荷の消費電力とが分かれば、電力量／消費電力により電気負荷の駆動可能時間を算出することができる。
電源制御ＥＣＵ１２には、ユーザが出力コンセント１０に接続してある電気負荷の消費電力を入力する為の入力部１９、及び電源制御ＥＣＵ１２が算出した負荷駆動可能時間を表示する為の表示部１３が接続されている。
尚、上述した方法で算出した車載バッテリ４の残容量（残電力量）は、エンジン１５の始動時の値であり、その残容量を実際に使用するのは、エンジン１５が停止した後になるが、エンジン１５が駆動した後は、残容量は増加していると考え、安全側に考えることができる。
【００２２】
車載バッテリ４の出力電圧は、例えば、ヒューズＦ１及びリレー６の接点を通じて電気負荷８に、ヒューズＦ２及びリレー７の接点を通じて電気負荷９にそれぞれ印加され、ヒューズＦ３を通じて出力コンセント１０から出力される。また、スタータスイッチ１６によりオン／オフされるスタータ１７にも印加されている。車載バッテリ４の出力電圧は、その他の電気負荷へもそれぞれのヒューズ及びスイッチを通じて印加される。リレー６、７は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２によりそれぞれオン／オフされる。
【００２３】
以下に、このような構成の車両用電源装置の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。
電源制御ＥＣＵ１２は、スタータスイッチ１６がオンになる前は（Ｓ３）、電圧検出手段５により車載バッテリ（バッテリ）４の電圧値Ｖを読込み、記憶更新している（Ｓ１）。
電源制御ＥＣＵ１２は、スタータスイッチ１６がオンになると（Ｓ３）、そのときの下限電圧値（極小電圧値）ＶＬを読込む（Ｓ５）。次いで、電圧値Ｖを開放電圧値と見なして、電圧値Ｖ又は下限電圧値ＶＬ（の二乗値）に基づき、テーブル１４を参照して、ＶＬ2 の積算値を求める（Ｓ７）。
【００２４】
電源制御ＥＣＵ１２は、次に、求めたＶＬ2 の積算値に、メモリ２０に記録してある比例係数Ｋを掛けて、そのときの車載バッテリ４の残容量（残電力量）を算出し記憶しておく（Ｓ９）。
その後、電源制御ＥＣＵ１２は、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）１８がオフになるか否かを判定し続け（Ｓ１１）、イグニッションスイッチ１８がオフになれば（エンジン１５がオフになれば）、電流検出器３が検出した車載バッテリ４の充放電電流値、及び車載バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ１３）。
【００２５】
電源制御ＥＣＵ１２は、次に、読込んだ充放電電流値及び電圧値Ｖ（Ｓ１３）に基づき、そのときに車載バッテリ４に接続されている電気負荷の消費電力を算出し、算出した消費電力で、記憶している車載バッテリ４の残容量（残電力量）（Ｓ９）を割って、負荷駆動可能時間を算出する（Ｓ１５）。次いで、算出した負荷駆動可能時間を、表示部１３に表示し（Ｓ１７）、電流検出器３が検出した車載バッテリ４の充放電電流値、及び車載バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ１３）。
【００２６】
電源制御ＥＣＵ１２は、負荷駆動可能時間を算出する（Ｓ１５）際、前回のサンプリングで算出した消費電力×サンプリング時間で算出した電力量を残容量から減算して行く。
電源制御ＥＣＵ１２は、負荷駆動可能時間を算出する際、（消費）電力値が入力部１９から入力されていれば、その電力値で、車載バッテリ４の残容量（残電力量）（Ｓ９）を割って、負荷駆動可能時間を算出する（Ｓ１５）。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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動作を説明する為の説明図である。
【図３】本発明に係る車両用電源装置の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１  オルタネータ（車載発電機、交流発電機）
２  レギュレータ
３  電流検出器（電流検出手段）
４  車載バッテリ
５  電圧検出手段
８，９  電気負荷
１０  出力コンセント
１１  リレーボックス
１２  電源制御ＥＣＵ（電圧取得手段、極小電圧取得手段）
１３  表示部
１４  テーブル
１５  エンジン
１６  スタータスイッチ
１７  スタータ
１８  イグニッションスイッチ
１９  入力部（受入れる手段）
２０  メモリ（記録手段）
【図１】
0005073416.tif 000002
【図２】
0005073416.tif 000003
【図３】
0005073416.tif 000004