(57)【要約】【課題】充放電に伴う分極の影響、及び電気負荷による暗電流の影響を回避して、鉛バッテリの開放電圧を正確に計測することが可能な電源装置を提供する。【解決手段】オルタネータ１により充電されて電気負荷２、２・・に給電する鉛バッテリ３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６が昇圧した電圧により充電されて、他の電気負荷８に給電するリチウムイオンバッテリ７を備える電源装置。エンジンが停止した場合、鉛バッテリ３の残容量の一部を放電させ、バッテリスイッチ４が鉛バッテリ３を切り離し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６がリチウムイオンバッテリ７の電圧を降圧して電気負荷２、２・・に給電する。その後所定時間が経過したときに、電圧検出器５が鉛バッテリ３の開放電圧を計測する構成である。【選択図】図１
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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て、電気負荷に電力を供給する鉛バッテリと、該鉛バッテリの電圧値を計測する計測手段とを備える電源装置において、
エンジンが停止した場合、前記鉛バッテリの残容量の一部を放電させる放電手段と、
該放電手段が前記鉛バッテリの残容量の一部を放電させた後、前記鉛バッテリを前記車載発電機及び前記電気負荷から切り離す分離手段と、
該分離手段が前記鉛バッテリを切り離している時間を計時する計時手段とを備え、
前記計測手段は、前記計時手段が前記鉛バッテリの分極解消のための所定時間を計時した後、前記分離手段によって切り離された前記鉛バッテリの電圧値を計測するようにしてあることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記車載発電機が発電した電力を送給されて充電され、他の電気負荷に電力を供給する第２のバッテリを備え、
前記分離手段が前記鉛バッテリを切り離した場合、前記電気負荷へ前記第２のバッテリの電力が送給されるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記車載発電機が発電した電力又は前記第２のバッテリの電力は、電圧を変圧して送給されるように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２のバッテリは、エンジンが停止した場合、前記所定時間より短い所定時間だけ、前記鉛バッテリの電力が送給されて、充電されるようにしてあることを特徴とする請求項２又は３に記載の電源装置。
【請求項５】
鉛バッテリの放電に係る指示を受け付ける手段を有することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
所定の操作を受け付ける手段を有し、
該手段が所定の操作を受け付けた場合、前記電気負荷を作動させて電力を消費させるようにしてあることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の鉛バッテリの開放電圧を正確に計測することができる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された電気負荷は、年々増加する傾向にある。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、制御性能及び燃費の向上を図る動きが盛んとなり、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が進んでいる。
【０００３】
このような電気負荷の増加に対応して、バッテリ（電池）の残容量を把握することの重要度が増している。バッテリの残容量を把握するには、バッテリの充電状態（以下、ＳＯＣという）を知る必要があり、ＳＯＣはバッテリの開放電圧から知ることができる。特許文献１には、バッテリの端子電圧及び電流の計測値からバッテリの開放電圧を推定することにより、ＳＯＣを推定する技術が開示されている。また、特許文献２には、２つの電池を備え、一方の電池の電圧を計測する際に他方の電池へ負荷を切り換えることにより、負荷電流に影響されることなく、電池の開放電圧を計測する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１４２３１号公報
【特許文献２】特開平８−５４９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、バッテリの電流を検出する手段が必要である上、演算によって求めた開放電圧は推定値であるため、正確さに欠けるところがあった。また、特許文献２に開示された技術により、バッテリの負荷電流を遮断して開放電圧を計測した場合、特に鉛バッテリでは充放電に伴う分極の影響が大きいため、正確な開放電圧を計測することができない、という問題があった。
【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、鉛バッテリを一旦放電させて、充電に伴う分極を軽減した後に電気負荷から切り離し、分極解消のための所定時間後に鉛バッテリの開放電圧を計測するように構成することにより、鉛バッテリの充放電に伴う分極の影響を回避して、開放電圧を正確に計測することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
第２発明では、鉛バッテリを切り離した場合、電気負荷へ第２のバッテリの電力を送給するように構成することにより、電気負荷へ電力を与え続けて、鉛バッテリの開放電圧を測定することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
第３発明では、電圧を変圧して電力を送給するように構成することにより、鉛バッテリ及び第２のバッテリの電圧が異なる場合にも適用できる電源装置を提供することを目的とする。
第４発明では、充電に伴う分極軽減のための所定時間だけ、鉛バッテリの電力を第２のバッテリへ送給するように構成することにより、開放電圧の計測に際して、自動的に鉛バッテリに短時間の放電をさせることが可能な電源装置を提供することを目的とする。
第５発明では、鉛バッテリの放電に係る指示を受け付けたときに、鉛バッテリの電力を第２のバッテリへ送給するように構成することにより、開放電圧の計測に際し、使用者の指示を受けて鉛バッテリに短時間の放電をさせることが可能な電源装置を提供することを目的とする。
第６発明では、所定の操作を受け付けたときに、当該操作に対応する電気負荷を所定の短時間だけ作動させることにより、開放電圧の計測に際し、鉛バッテリから電気負荷に対して短時間の放電をさせることが可能な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て、電気負荷に電力を供給する鉛バッテリと、該鉛バッテリの電圧値を計測する計測手段とを備える電源装置において、エンジンが停止した場合、前記鉛バッテリの残容量の一部を放電させる放電手段と、該放電手段が前記鉛バッテリの残容量の一部を放電させた後、前記鉛バッテリを前記車載発電機及び前記電気負荷から切り離す分離手段と、該分離手段が前記鉛バッテリを切り離している時間を計時する計時手段とを備え、前記計測手段は、前記計時手段が前記鉛バッテリの分極解消のための所定時間を計時した後、前記分離手段によって切り離された前記鉛バッテリの電圧値を計測するようにしてあることを特徴とする。
【０００７】
この電源装置では、車載発電機がエンジンに連動して発電し、発電した電力により鉛バッテリが充電されて、電気負荷に電力を供給する。また、計測手段が鉛バッテリの電圧値を計測する。エンジンが停止した場合、放電手段が鉛バッテリの残容量の一部を放電させた後、分離手段が鉛バッテリを車載発電機及び電気負荷から切り離す。そして、計時手段が鉛バッテリの分極解消のための所定時間を計時した後に、計測手段が鉛バッテリの電圧値を計測する。
これにより、鉛バッテリの放電で充電に伴う分極を軽減し、更に、鉛バッテリから電気負荷への負荷電流を遮断した状態で所定時間待機して、放電に伴う分極が解消された後に開放電圧を計測する。
【０００８】
第２発明に係る電源装置は、前記車載発電機が発電した電力を送給されて充電され、他の電気負荷に電力を供給する第２のバッテリを備え、前記分離手段が前記鉛バッテリを切り離した場合、前記電気負荷へ前記第２のバッテリの電力が送給されるようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
この電源装置では、第２のバッテリが、車載発電機が発電した電力を送給されて充電され、他の電気負荷に電力を供給する。分離手段が鉛バッテリを切り離した場合、電気負荷へ第２のバッテリの電力を送給する。これにより、電気負荷への電力の供給を継続する。
【００１０】
第３発明に係る電源装置は、前記車載発電機が発電した電力又は前記第２のバッテリの電力は、電圧を変圧して送給されるように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
この電源装置では、車載発電機が発電した電力及び鉛バッテリの電力（又は第２のバッテリの電力）は、電圧を変圧して第２のバッテリ（又は電気負荷）へ送給する。これにより、鉛バッテリ及び第２のバッテリの電圧が異なる場合にも相互に電力を送給する。
【００１２】
第４発明に係る電源装置は、前記第２のバッテリは、エンジンが停止した場合、前記所定時間より短い所定時間だけ、前記鉛バッテリの電力が送給されて、充電されるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
この電源装置では、エンジンが停止した場合、充電に伴う分極軽減のための所定時間だけ、鉛バッテリの電力を第２のバッテリへ送給し、送給した電力が第２のバッテリを充電する。これにより、第２のバッテリを充電する電力が鉛バッテリを所定時間放電させる。そしてこの場合、鉛バッテリの充電に伴う分極は、比較的短い所定時間の放電により軽減される。
【００１４】
第５発明に係る電源装置は、鉛バッテリの放電に係る指示を受け付ける手段を有することを特徴とする。
【００１５】
この電源装置では、放電に係る指示を受け付けたときに、鉛バッテリの電力を前記所定時間だけ第２のバッテリへ送給し、送給した電力が第２のバッテリを充電する。これにより、使用者の指示を受けて、鉛バッテリを比較的短い所定時間だけ放電させる。
【００１６】
第６発明に係る電源装置は、所定の操作を受け付ける手段を有し、該手段が所定の操作を受け付けた場合、前記電気負荷を作動させて電力を消費させるようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
この電源装置では、所定の操作を受け付けたときに、当該操作に対応する電気負荷を作動させて電力を消費させる。これにより、電気負荷が鉛バッテリを所定の短時間だけ放電させる。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明に係る電源装置によれば、エンジン停止後に鉛バッテリの残容量の一部を放電させた後に、鉛バッテリを電気負荷から切り離す。そして、鉛バッテリの分極解消のための所定時間が経過した後に、鉛バッテリの電圧値を計測する。
これにより、鉛バッテリの放電で充電に伴う分極を軽減し、更に、鉛バッテリから電気負荷への負荷電流を遮断した状態で所定時間待機して、放電に伴う分極が解消されたときに開放電圧を計測する。従って、鉛バッテリの充放電に伴う分極の影響を回避して、開放電圧を正確に計測することが可能な電源装置を実現することができる。
【００１９】
第２発明に係る電源装置によれば、鉛バッテリを切り離した場合、電気負荷へ第２のバッテリの電力を送給する。これにより、電気負荷への電力の供給を継続する。従って、電気負荷へ電力を与え続けて、鉛バッテリの開放電圧を測定することが可能な電源装置を実現することができる。
【００２０】
第３発明に係る電源装置によれば、車載発電機が発電した電力、鉛バッテリの電力及び第２のバッテリの電力は、電圧を変圧して送給する。これにより、鉛バッテリ及び第２のバッテリの電圧が異なる場合にも相互に電力を送給する。従って、鉛バッテリ及び第２のバッテリの電圧が異なる場合にも適用することが可能な電源装置を提供することができる。
【００２１】
第４発明に係る電源装置によれば、エンジン停止後、鉛バッテリの電力を、充電に伴う分極軽減のための所定時間だけ第２のバッテリへ送給して充電させる。これにより、第２のバッテリを充電する電力が鉛バッテリを所定時間放電させる。そしてこの場合、鉛バッテリの充電に伴う分極は、比較的短い所定時間の放電により軽減される。従って、開放電圧の計測に際して、自動的に鉛バッテリに短時間の放電をさせることが可能な電源装置を実現することができる。
【００２２】
第５発明に係る電源装置によれば、エンジン停止後、放電に係る指示を受け付けたときに、鉛バッテリの電力を前記所定時間だけ第２のバッテリへ送給して充電させる。これにより、使用者の指示を受けて鉛バッテリを前記所定時間放電させる。従って、開放電圧の計測に際し、使用者の指示を受けて鉛バッテリに短時間の放電をさせることが可能な電源装置を実現することができる。
【００２３】
第６発明に係る電源装置によれば、エンジン停止後、所定の操作を受け付けたときに、当該操作に対応する電気負荷を作動させて電力を消費させる。これにより、電気負荷が鉛バッテリを所定の短時間だけ放電させる。従って、開放電圧の計測に際し、鉛バッテリから電気負荷に対して短時間の放電をさせることが可能な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】
【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、本発明に係る電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１の出力端子は、複数の電気負荷２、２、・・及び双方向に電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６の一端子に接続されると共に、鉛バッテリ３を切り離すためのバッテリスイッチ（ＮＣ接点）４を通じて鉛バッテリ３の陽極に接続されている。また、鉛バッテリ３の陽極には、鉛バッテリ３の出力電圧値（端子電圧値）を検出するための電圧検出部５が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６の他端子には、リチウムイオンバッテリ（第２のバッテリ）７及び電気負荷（他の電気負荷）８が接続されている。
【００２５】
主としてマイクロコンピュータからなる制御部９の入力には、電圧検出部５の検出端子、イグニッションスイッチに連動して点火装置への給電のオン／オフ状態を検出する第１スイッチＳＷ１、開放電圧の計測に際して鉛バッテリ３の短時間の放電を指示するための第２スイッチＳＷ２、アクセサリスイッチに連動して図示しないアクセサリ機器への給電のオン／オフ状態を検出する第３スイッチＳＷ３、及び使用者によるキーレスエントリの操作を検出するキーレスエントリ検出部１０が接続されている。制御部９の出力には、バッテリスイッチ４の制御端子、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の制御端子、及び各種表示を行うための液晶表示器からなる表示部１１が接続されている。
【００２６】
エンジンが回転している場合、オルタネータ１が発電して整流した直流電力が、オルタネータ１に並列接続された鉛バッテリ３及び電気負荷２、２、・・・に供給される。また、オルタネータ１が発電して整流した直流電圧は、チョッパ及びコイル等のパーツで構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ６で昇圧され、昇圧された電圧及びこれに伴う電流は、リチウムイオンバッテリ７及び電気負荷８に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、昇圧方向とは逆方向への降圧も行う。
【００２７】
電圧検出器５の検出値ＶＭ１、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の検出結果、第２スイッチＳＷ２に対して行われた操作の結果、並びにキーレスエントリ検出部１０の検出結果は、制御部９に与えられる。バッテリスイッチ４のオン／オフ制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の昇圧／降圧の切替え制御及びオン／オフ制御は、制御部９によって行われる。
【００２８】
図２は、鉛バッテリ３の端子を開放した場合の開放電圧と、車載時の端子電圧とを比較した図表である。車載時の端子電圧は、電気負荷２等の負荷による暗電流の影響を受けて、開放電圧より低い値をとる。
【００２９】
図３及び図４は、夫々鉛バッテリ３を充電及び放電させた場合、時間の経過と共に分極が解消されて開放電圧が安定値に向かう様子を示す実測図である。図中縦軸はバッテリ電圧（開放電圧）（Ｖ）であり、横軸は充電又は放電後の経過時間（ｓｅｃ）である。
図３より、鉛バッテリ３を充電した場合は、分極の解消に数万秒以上の時間を要することが示される。これに対し、図４では、鉛バッテリ３を放電させた場合、２千秒程度の時間で分極がほぼ解消されることが示される。
尚、充電及び放電に伴う分極は、夫々逆極性的な性格を有するものであるため、バッテリ３に充電した後、短時間放電させることにより、充放電による分極が相殺されて、開放電圧が安定値に達するまでの時間を短縮することができる。
【００３０】
図５及び図６は、制御部９の処理手順を示すフローチャートである。制御部９は、車両の所定回路に接続されて給電されたときに、初期化処理に続けて以下の処理をスタートさせる。制御部９は、先ず初期化の一環としてバッテリスイッチ４をオンさせ（ステップＳ１１）、そしてＤＣ／ＤＣコンバータ６をオフさせる（ステップＳ１２）。
【００３１】
その後、制御部９は、イグニッションスイッチに連動する第１スイッチＳＷ１がオンされたか否かを判定し（ステップＳ１３）、オンされていないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、待機する。第１スイッチＳＷ１がオンされていると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に対して昇圧指令を与えると共に（ステップＳ１４）、オン指令を与える（ステップＳ１５）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、鉛バッテリ３の電圧を変換してリチウムイオンバッテリ７の充電を開始する。
【００３２】
次いで、制御部９は、第１スイッチＳＷ１がオフされたか否かを判定し（ステップＳ１６）、オフされていないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、待機する。第１スイッチＳＷ１がオフされていると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部９は、エンジンの停止を検出したものとして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に対してオフ指令を与える（ステップＳ１７）。
【００３３】
制御部９は、放電の指示に係る第２スイッチＳＷ２がオンされたか否かを判定し（ステップＳ１８）、オンされていないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、制御部９は、アクセサリスイッチに連動する第３スイッチＳＷ３がオンされたか否かを判定する（ステップＳ１９）。第３スイッチＳＷ３がオンされたと判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御部９は、鉛バッテリ３からアクセサリ機器へ給電させるために、処理をステップＳ１１へ戻す。
【００３４】
第３スイッチＳＷ３がオンされていないと判定した場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、制御部９は、キーレスエントリの操作を検出したか否かを判定する（ステップＳ２０）。当該操作を検出していないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御部９は、処理をステップＳ１８に戻す。
【００３５】
キーレスエントリの操作を検出したと判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、制御部９は、図示しないキーレスエントリ部のソレノイドをオンし（ステップＳ２１）、その後アンサーバックとして、図示しないランプをオン・オフさせる（ステップＳ２２）。これらにより、鉛バッテリ３が短時間放電される。この場合、ソレノイド及び前記ランプは、放電手段に該当する。
そして、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にオン指令を与える（ステップＳ２３）。
【００３６】
ステップＳ１８で第２スイッチＳＷ２がオンされたと判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６にオン指令を与える（ステップＳ２４）。これにより、リチウムイオンバッテリ７が充電されて、鉛バッテリ３の放電が始まる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６及びリチウムイオンバッテリ７は、放電手段に該当する。
そして、制御部９は、１秒が経過したか否かを判定し（ステップＳ２５）、経過していないと判定した場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、待機する。尚、経過を待つ時間は１秒に限定するものではなく、鉛バッテリ３の充電に伴う分極を軽減するために、必要な放電量が確保できる時間とすればよい。
【００３７】
１秒が経過したと判定した場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、又はステップＳ２３の処理を終えた場合、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に降圧指令を与える（ステップＳ２６）。そして、制御部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の降圧出力が安定するのを待つために、１００ｍＳのディレイを実行する（ステップＳ２７）。尚、ディレイの時間は１００ｍＳに限定するものではない。
その後、制御部９は、バッテリスイッチ４をオフして（ステップＳ２８）、鉛バッテリ３を他の回路から切り離すと共に、計時を開始する（ステップＳ２９）。この場合、電気負荷２、２、・・・には、既にＤＣ／ＤＣコンバータ６から安定した電圧が供給されている。
【００３８】
次いで、制御部９は、計時開始から３０分を経過したか否かを判定する（ステップＳ３０）。尚、経過を判定する時間は、３０分に限定するものではなく、鉛バッテリ３の分極が解消されるまでの時間とすればよい。
３０分が経過していないと判定した場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、制御部９は、アクセサリスイッチに連動する第３スイッチＳＷ３がオンされたか否かを判定する（ステップＳ３１）。オンされていないと判定した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御部９は処理をステップＳ３０に戻す。第３スイッチＳＷ３がオンされたと判定した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御部９は、鉛バッテリ３からアクセサリ機器へ給電させるために、処理をステップＳ１１へ戻す。
【００３９】
計時開始から３０分を経過したと判定した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、制御部９は、電圧検出器５によって鉛バッテリ３の開放電圧を計測し（ステップＳ３２）、計測値のＶＭ１を表示部１１に与えて表示させる（ステップＳ３３）。その後、制御部９は、次回のエンジン始動に備えるために、処理をステップＳ１１に戻す。
【００４０】
尚、ステップＳ１６で第１スイッチＳＷ１がオフされたと検出した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、即ち、エンジンの停止を検出した場合、図の破線で示すように、ステップＳ１７でＤＣ／ＤＣコンバータ６にオフ指令を与えることなく、処理をステップＳ２５に移してもよい。この場合は、自動的に鉛バッテリ３の放電を開始する。更にこのとき、ステップ２５に処理を移す前に、所定時間の経過を待つようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る電源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】鉛バッテリの端子を開放した場合の開放電圧と、車載時の端子電圧とを比較した図表である。
【図３】鉛バッテリを充電した場合、時間の経過と共に分極が解消されて開放電圧が安定値に向かう様子を示す実測図である。
【図４】鉛バッテリを放電させた場合、時間の経過と共に分極が解消されて開放電圧が安定値に向かう様子を示す実測図である。
【図５】制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  オルタネータ（車載発電機）
２，８、電気負荷
３  鉛バッテリ
４  バッテリスイッチ（分離手段）
５  電圧検出器
６  ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段）
７  リチウムイオンバッテリ（第２のバッテリ）
９  制御部
１０  キーレスエントリ検出部
１１  表示部
ＳＷ１  第１スイッチ
ＳＷ２  第２スイッチ
ＳＷ３  第３スイッチ
【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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