【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電源装置に係り、特に、車両のバッテリ搭載部位に交換可能に搭載されるバッテリを備える車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に搭載されたバッテリを備える電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置は、バッテリの閉回路状態での端子電圧や充放電電流の時間積算値，充電時における端子電圧と充電電流との関係等に基づいてバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を推定する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４７７０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常は、車両ごとに使用すべきバッテリが定められている。この点、上記したバッテリの充電状態ＳＯＣの推定は、その車両に使用すべきバッテリが搭載されていることを前提にして行われるものである。従って、かかる構成によれば、所望のバッテリが車両に搭載されている場合には、バッテリの充電状態ＳＯＣを精度よく推定することができる。
【０００５】
しかしながら、車両に搭載されるバッテリは、劣化等に起因した交換によりその車両に定められていないサイズ容量のものに変更される可能性がある。この場合、交換前の所望のバッテリの搭載を前提にしてバッテリの充電状態ＳＯＣの演算がバッテリ交換後も継続して行われるものとすると、充電状態ＳＯＣが精度よく推定されず、その結果として、推定した充電状態ＳＯＣに基づいて行われる電源制御、例えば電気負荷の作動を制限するための負荷制御やイグニションオフ時に暗電流をカットするための暗電流カット制御が適切に行わない事態が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、電源制御を適切に行うべく、車両のバッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリのサイズ容量を自動的に検出することが可能な車両用電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、車両のバッテリ搭載部位に搭載されているバッテリの物理量又は表示に基づいて該バッテリのサイズを検出するサイズ検出手段を備える車両用電源装置により達成される。
【０００８】
一般に、バッテリのサイズ容量は、そのバッテリ自体の寸法や質量等の物理量と相関関係を有している。従って、かかる相関関係によれば、車両のバッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリの物理量を検出することにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【０００９】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車両用電源装置において、前記サイズ検出手段は、前記バッテリ搭載部位に搭載されているバッテリの水平面における長手方向寸法に基づいて該バッテリのサイズを検出することとしてもよい。
【００１０】
また、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の車両用電源装置において、前記サイズ検出手段は、前記バッテリ搭載部位に搭載されているバッテリの質量に基づいて該バッテリのサイズを検出することとしてもよい。
【００１１】
また、請求項４に記載する如く、請求項１記載の車両用電源装置において、前記バッテリ搭載部位近傍に設けられ、該バッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズに相当する物理量に応じた信号を出力する光学式センサを備え、前記サイズ検出手段は、前記光学式センサの出力信号に基づいて前記バッテリのサイズを検出することとすれば、光学式センサを用いてバッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズ相当の物理量を検出することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００１２】
また、請求項５に記載する如く、請求項１記載の車両用電源装置において、前記バッテリ搭載部位近傍に設けられ、該バッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズに相当する物理量に応じた信号を出力する感圧式センサを備え、前記サイズ検出手段は、前記感圧式センサの出力信号に基づいて前記バッテリのサイズを検出することとすれば、感圧式センサを用いてバッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズ相当の物理量を検出することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００１３】
更に、請求項６に記載する如く、請求項１記載の車両用電源装置において、前記バッテリ搭載部位に搭載されているバッテリに付設されたサイズ識別表示部の表示内容を識別する識別手段を備え、前記サイズ検出手段は、前記識別手段の識別結果に基づいて前記バッテリのサイズを検出することとすれば、識別手段を用いてバッテリに付設されたサイズを示すサイズ識別表示部の表示内容を識別することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００１４】
尚、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載の車両用電源装置において、前記サイズ検出手段の検出結果に基づいて、電源制御に用いるパラメータを変更する制御パラメータ変更手段を備えることとすれば、バッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリによる電源制御を適切に行うことができる。
【００１５】
この場合、請求項８に記載する如く、請求項７記載の車両用電源装置において、前記パラメータは、バッテリの充電状態を推定するためのＳＯＣ推定パラメータであることとすれば、バッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリの充電状態を精度よく検出することができる。
【００１６】
また、請求項９に記載する如く、請求項７記載の車両用電源装置において、前記パラメータは、電気負荷への電力供給を制御するための負荷制御パラメータであることとすれば、バッテリや発電機から電気負荷への電力供給のための負荷制御を適切に行うことができる。
【００１７】
更に、請求項１０に記載する如く、請求項７記載の車両用電源装置において、前記パラメータは、イグニションオフ時にバッテリから電気負荷へ流れる暗電流を遮断するための暗電流遮断制御パラメータであることとすれば、イグニションオフ時における暗電流を遮断するための制御を適切に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である車両に搭載される車両用電源装置のシステム構成図を示す。本実施例において、車両用電源装置は、バッテリ１０を備えている。バッテリ１０は、車両のエンジンルーム内等に配置されたバッテリトレイ１２に交換可能に搭載される。バッテリ１０は、充放電可能に構成されており、車両に搭載された電気負荷に電力を供給することにより放電し、また、エンジンに連結するオルタネータ（交流発電機）の発電により充電される。バッテリトレイ１２は、その車両に使用すべきバッテリ１０を十分に搭載可能な大きさ（面積）を有している。
【００１９】
バッテリトレイ１２の内側底面には、光センサ１４が複数（本実施例においては、図１に示す如く５個）配設されている。複数の光センサ１４は、バッテリトレイ１２に正規に搭載されるバッテリ１０の上方から見た際における長手方向（水平面における長手方向）へ向けて後述の如く間隔を空けて並んで配置されている。各光センサ１４は、フォトインタラプタやフォトトランジスタ等により構成された光を利用した光電スイッチであり、自己の配置されたバッテリトレイ１２の真上に物体が存在するか否かに応じたオン・オフ信号を出力するセンサである。
【００２０】
また、バッテリトレイ１２の外部下面には、重量センサ１６が配設されている。重量センサ１６は、静電容量方式或いは圧電方式，歪みゲージによるセンサであり、バッテリトレイ１２に搭載されている物体の重量に応じた信号を出力する。
【００２１】
各光センサ１４及び重量センサ１６には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が接続されている。各光センサ１４の出力信号及び重量センサ１６の出力信号は、ＥＣＵ２０に供給される。ＥＣＵ２０は、光センサ１４の出力信号に基づいて各光センサ１４の配置されたバッテリトレイ１２の真上に物体が存在するか否かを判別し、その判別結果に基づいてバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の水平面における長手方向の長さ（寸法）を検出する。また、ＥＣＵ２０は、重量センサ１６の出力信号に基づいて、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の質量を検出する。
【００２２】
ＥＣＵ２０には、リレー２２が接続されている。リレー２２は、コイルと接点とにより構成された機械的なリレー、或いは、半導体により構成された電子的なリレーである。リレー２２は、バッテリ１０と少なくとも一の電気負荷（図１においては３個）２４との間に介装されており、ＥＣＵ２０からの指令に従ってバッテリ１０と電気負荷２４との間を導通・遮断し、バッテリ１０から電気負荷２４への電力供給を許容・禁止する。また、電気負荷２４は、車両に搭載される電気負荷のうち所定の場合に電源供給カットの対象となり、作動が制限される電気負荷である。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、また、バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）をそのバッテリ１０の充放電電流の時間積算値や開放電圧等に基づいて検出する検出部（図示せず）を備えている。この検出部は、予めその車両に使用すべきバッテリ１０の充放電特性や開放電圧特性等を記憶したマップを有しており、かかるマップを参照してバッテリ１０のＳＯＣを推定する。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、イグニションオフ時やイグニションオン時において推定したバッテリ１０のＳＯＣが所定の状態（例えば３５％等）に低下した場合に、バッテリ１０からの暗電流による放電を防止すべく、リレー２２を閉状態から開状態に切り替え、バッテリ１０から電気負荷２４への電力供給を禁止する。また、ＥＣＵ２０は、推定したバッテリ１０のＳＯＣに基づいて車両に搭載されたオルタネータの発電制御を実行する。具体的には、バッテリ１０のＳＯＣに応じた発電量が得られるように車両エンジンやオルタネータを制御する。
【００２５】
ところで、車両に搭載可能なバッテリ１０には、様々なタイプのものが存在し、タイプに応じてバッテリ最大容量（サイズ容量）が異なっている。そして、通常は、車両の種類ごとに使用すべきバッテリ１０が定められている。上記の如く、本実施例において、ＥＣＵ２０は、予めその車両に使用すべきバッテリ１０のサイズ容量に応じた充放電特性や開放電圧特性等を記憶したマップを有している。かかるマップを参照することとすれば、車両のバッテリトレイ１２に所望の使用すべきバッテリ１０が搭載されている場合には、バッテリ１０のＳＯＣを精度よく推定することができる。
【００２６】
しかしながら、車両に搭載されるバッテリは、劣化等に起因した交換により、その車両に定められた初期のサイズ容量のものからその車両に定められていないサイズ容量のものに変更される可能性がある。この場合、ＥＣＵ２０に記憶されている車両に使用すべき初期の特性をそのまま用いてバッテリ１０のＳＯＣの演算が交換後も継続して行われるものとすると、ＳＯＣが精度よく推定されず、その結果として、リレー２２によるバッテリ１０と電気負荷２４との間の導通・遮断制御（負荷制御）やオルタネータの発電制御が適切に行われなくなってしまう。
【００２７】
そこで、本実施例の車両用電源装置は、かかる不都合を回避すべく、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０のサイズ容量を自動的に検出し、そのＳＯＣを精度よく検出する点に特徴を有している。以下、図２及び図３を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００２８】
図２は、バッテリ１０の寸法及び質量とサイズ容量との関係を表した図を示す。車両に搭載可能なバッテリ１０は、タイプに応じて６種類に変化する図２に示す如き外形寸法を有している。バッテリ１０の箱高（Ｈ）及び幅（Ｗ）についてはそれぞれ、タイプに応じて違いはほとんどない一方、その水平面長手方向の長さ（Ｌ）及び質量（ｋｇ）についてはそれぞれ、タイプに応じて大きく異なる。具体的には、最も小型のタイプである“３４Ｂ１９”のバッテリ１０から最も大型のタイプである“１０５Ｄ３１”のバッテリ１０にかけて、それらの箱高（Ｈ）はほとんど変わらず、また、“５０Ｄ２０”のバッテリ１０から“１０５Ｄ３１”のバッテリ１０にかけて、それらの幅（Ｗ）はほとんど変わらない一方、“３４Ｂ１９”のバッテリ１０から“１０５Ｄ３１”のバッテリ１０にかけて、その長さ（Ｌ）が原則として大きくなり、また、その質量が大きくなる。
【００２９】
また、車両に搭載可能なバッテリ１０は、タイプに応じて６種類の異なるサイズ容量（Ａｈ）を有している。すなわち、バッテリ１０は、その水平面長手方向の長さ（Ｌ）及び質量（ｋｇ）とサイズ容量（Ａｈ）とに相関関係を有している。従って、車両のバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の外形（特に、水平面長手方向の長さ）及び質量を検出することとすれば、そのバッテリ１０のサイズ容量を検出することが可能である。
【００３０】
本実施例の車両用電源装置は、上記の如く、バッテリ１０が搭載されるバッテリトレイ１２に、バッテリトレイ１２上での自己に対向する物体の有無に応じた信号を出力する複数の光センサ１４を有すると共に、バッテリトレイ１２上の物体の質量に応じた信号を出力する重量センサ１６を有している。複数の光センサ１４は、バッテリトレイ１２の端部からバッテリ１０の水平面長手方向におけるタイプごとの寸法に応じた位置に間隔を空けて並んで配置される。かかる構成によれば、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さに従った信号を複数の光センサ１４から出力することができると共に、そのバッテリ１０の質量に従った信号を重量センサ１６から出力することができる。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、複数の光センサ１４によるオン・オフのパターンに基づいてバッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出する。例えば、５個の光センサ１４のすべてが真上に物体が存在することを示すオン信号を出力する場合には、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さが３０６ｍｍであることを検出し、また、５個の光センサ１４のすべてが真上に物体が存在しないことを示すオフ信号を出力する場合には、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さが１８７ｍｍであることを検出する。また、ＥＣＵ２０は、重量センサ１６によるアナログ値に基づいてそのバッテリ１０の質量を検出する。
【００３２】
ＥＣＵ２０は、バッテリ１０の水平面長手方向の長さとサイズ容量との関係、及び、バッテリ１０の質量とサイズ容量との関係をそれぞれマップとして記憶している。このため、ＥＣＵ２０は、記憶されている上記した関係を示すマップを参照することにより、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さ及び質量に基づいて、そのバッテリ１０のサイズ容量を検出することができる。例えばバッテリ１０の水平面長手方向の長さが１８７ｍｍである場合には、そのバッテリの５時間率容量が２７Ａｈであることを検出する。従って、本実施例の車両用電源装置によれば、車両に搭載されるバッテリ１０が初期のものから交換された場合にも、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０のサイズ容量を自動的に検出することが可能となっている。
【００３３】
ＥＣＵ２０は、また、上記の如くその車両に使用すべきバッテリ１０の充放電特性や開放電圧特性等を記憶したマップを有していると共に、その他のバッテリ１０のサイズ容量に応じた充放電特性や開放電圧特性等を記憶したマップを有している。本実施例において、バッテリ１０のサイズ容量が検出された結果として、そのサイズ容量がその車両に使用すべき初期のサイズ容量のものから変化していた場合、ＥＣＵ２０は、その検出されたサイズ容量に応じた充放電特性や開放電圧特性等をマップから読み出す。
【００３４】
そして、ＥＣＵ２０は、以後、その読み出したバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０のサイズ容量に対応するマップ特性を参照してバッテリ１０のＳＯＣを推定し、そのＳＯＣに基づいてリレー２２によるバッテリ１０と電気負荷２４との間の負荷制御を実行すると共に、オルタネータの発電制御を実行する。従って、本実施例の車両用電源装置によれば、車両に搭載されるバッテリ１０のＳＯＣ推定を精度よく適切に行うことが可能となっており、これにより、バッテリ１０のＳＯＣに基づく負荷制御や発電制御をも適切に実行することが可能となっている。
【００３５】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、例えばバッテリ交換後或いはイグニション操作時に起動されるルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００３６】
ステップ１００では、複数の光センサ１４を用いてバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出する処理が実行される。ステップ１０２では、重量センサ１６を用いてバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の質量を検出する処理が実行される。
【００３７】
ステップ１０４では、上記ステップ１００及び１０２で検出されたバッテリ１０の水平面長手方向の長さ及び質量に基づいて、所定のマップを参照して、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０のサイズ容量を検出する処理が実行される。
【００３８】
ステップ１０６では、上記ステップ１０４で検出されたバッテリ１０のサイズ容量に応じた充放電特性や開放電圧特性をＥＣＵ２０の有するマップから読み出すことにより、バッテリ１０のＳＯＣ推定のための電源制御パラメータを従前のものからその読み出した特性値に補正・変更する処理が実行される。
【００３９】
ステップ１０８では、上記ステップ１０６による補正・変更後の電源制御パラメータに従ってバッテリ１０のＳＯＣを推定し、イグニションオフ時等における電気負荷２４の負荷制御やオルタネータの充電制御を行う処理が実行される。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４０】
上記図３に示すルーチンによれば、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の物理量、具体的には、複数の光センサ１４による水平面長手方向の長さ及び重量センサ１６による質量に基づいて、そのバッテリ１０のサイズ容量を自動的に検出することができる。また、その検出されたサイズ容量に応じてバッテリ１０のＳＯＣ推定のための電源制御パラメータを変更することができ、これにより、車両に搭載されるバッテリ１０が従前のものから交換された場合にも、その後、バッテリ１０のＳＯＣに基づく負荷制御や発電制御を適切に実行することが可能となっている。
【００４１】
尚、上記の実施例においては、バッテリ１０の水平面長手方向の長さ（寸法）又は質量が特許請求の範囲に記載した「物理量」に、光センサ１４が特許請求の範囲に記載した「光学式センサ」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ２０が、図３に示すルーチン中ステップ１０４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「サイズ検出手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「制御パラメータ変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００４２】
ところで、上記の実施例においては、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出するうえで、オン・オフする光電スイッチからなる光センサ１４を用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その光センサ１４に代えて、バッテリトレイ１２にバッテリ１０が搭載される際に加わる圧力によりオン・オフする感圧式のセンサを用いることとしてもよい。かかる構成においても、その感圧式のセンサをバッテリトレイ１２にバッテリ１０の水平面長手方向へ向けて端部から所定間隔を空けて並べて配置することにより、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出することができ、そのバッテリ１０のサイズ容量を検出することが可能となる。この場合には、その感圧式のセンサが特許請求の範囲に記載した「感圧式センサ」に相当する。
【００４３】
また、上記の実施例においては、複数の光センサ１４を、バッテリトレイ１２の端部からバッテリ１０の水平面長手方向におけるタイプごとの寸法に応じた位置に間隔を空けて並べて配置することにより、バッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出することとしているが、バッテリトレイ１２の一端から他端にかけて隙間なく複数の光センサ１４を所定間隔を空けて並べて配置し、オン信号を出力する光センサ１４の両端の距離に基づいて上記したバッテリ１０の長さを検出することとしてもよい。
【００４４】
また、上記の実施例においては、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出するうえで、オン・オフする光電スイッチからなる光センサ１４を用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向を含む側方面を撮影するカメラを設け、そのカメラの撮影する撮像画像を処理することにより、そのバッテリ１０の水平面長手方向の長さを検出することとしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施例においては、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さ及び重量に基づいてそのバッテリ１０のサイズ容量を検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリ１０ごとにそのサイズ容量に応じた例えば凹凸による目印やバーコード，サイズ容量表示を付設すると共に、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の目印や表示をオン・オフスイッチやカメラ等により検知して、そのバッテリ１０のサイズ容量を検出することとしてもよい。
【００４６】
図４は、この変形例の要部構成図を示す。この変形例においては、バッテリ１０にそのサイズ容量を示すタイプを表示する表示部３０が付設され、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１２の表示部３０を撮影するＣＣＤからなるカメラ３２が車両に設置されると共に、ＥＣＵ２０側にタイプとサイズ容量との関係が記憶される。そして、カメラ３２による撮像画像の処理によりバッテリトレイ１２に現に搭載されているバッテリ１２のタイプが検知され、そのサイズ容量が検出される。この場合には、表示部３０が特許請求の範囲に記載した「サイズ識別表示部」に相当すると共に、ＥＣＵ２０が、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０に付設された表示部３０を撮影するカメラ３２の撮像画像を処理してその表示部３０に表示されているバッテリタイプを検知することにより特許請求の範囲に記載した「識別手段」が実現される。
【００４７】
また、上記の実施例においては、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面長手方向の長さおよび重量の双方に基づいて、そのバッテリ１０のサイズ容量を検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記のとおり、バッテリ１０の水平面長手方向の長さがサイズ容量と概ね対応していることから、バッテリ１０のサイズ容量を厳密な分類数よりも少ない大まかなものに分類するようにし、バッテリ１０の質量検出を行うことなくバッテリ１０の水平面長手方向の長さの検出結果だけを用いて概ねのサイズ容量を簡便に検出する手法も好適である。また、バッテリトレイ１２に搭載されているバッテリ１０の水平面短手方向の長さ（幅）を考慮してサイズ容量検出を行うこととしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至３記載の発明によれば、車両のバッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリの物理量に基づいてそのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、光学式センサを用いてバッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズ相当の物理量を検出することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００５０】
請求項５記載の発明によれば、感圧式センサを用いてバッテリ搭載部位に搭載されているバッテリのサイズ相当の物理量を検出することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００５１】
請求項６記載の発明によれば、識別手段を用いてバッテリに付設されたサイズを示すサイズ識別表示部の表示内容を識別することができ、これにより、そのバッテリのサイズ容量を自動的に検出することができる。
【００５２】
請求項７記載の発明によれば、バッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリによる電源制御を適切に行うことができる。
【００５３】
請求項８記載の発明によれば、バッテリ搭載部位に現に搭載されているバッテリの充電状態を精度よく検出することができる。
【００５４】
請求項９記載の発明によれば、バッテリから電気負荷への電力供給のための負荷制御を適切に行うことができる。
【００５５】
また、請求項１０記載の発明によれば、イグニションオフ時における暗電流を遮断するための制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源装置のシステム構成図である。
【図２】バッテリの寸法及び質量とサイズ容量との関係を表した図である。
【図３】本実施例において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の変形例の要部構成図である。
【符号の説明】
１０ バッテリ
１２ バッテリトレイ
１４ 光センサ
１６ 重量センサ
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for a vehicle, and more particularly to a power supply device for a vehicle including a battery that is replaceably mounted on a battery mounting portion of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device including a battery mounted on a vehicle is known (for example, see Patent Document 1). This power supply device estimates the state of charge (SOC) of the battery based on the terminal voltage in the closed circuit state of the battery, the time integrated value of the charge / discharge current, the relationship between the terminal voltage and the charge current during charging, and the like.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-247702 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, usually, a battery to be used is determined for each vehicle. In this respect, the estimation of the state of charge SOC of the battery is performed on the assumption that the battery to be used is mounted on the vehicle. Therefore, according to this configuration, when the desired battery is mounted on the vehicle, the state of charge SOC of the battery can be accurately estimated.
[0005]
However, there is a possibility that the battery mounted on the vehicle will be changed to one of a size capacity not specified for the vehicle due to replacement due to deterioration or the like. In this case, if it is assumed that the calculation of the state of charge SOC of the battery is performed continuously after the battery is replaced, assuming that the desired battery is installed before the replacement, the state of charge SOC is not accurately estimated. As a result, Power supply control performed based on the estimated state of charge SOC, for example, load control for limiting the operation of the electric load or dark current cut control for cutting dark current when the ignition is turned off may not be performed properly. .
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and has a vehicle capable of automatically detecting the size and capacity of a battery currently mounted on a battery mounting portion of the vehicle in order to appropriately perform power control. It is intended to provide a power supply device for use.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by a vehicle power supply device including a size detection unit that detects a size of a battery based on a physical quantity or display of a battery mounted on a battery mounting portion of the vehicle, as described in claim 1. You.
[0008]
In general, the size capacity of a battery has a correlation with physical quantities such as dimensions and mass of the battery itself. Therefore, according to the correlation, by detecting the physical quantity of the battery currently mounted on the battery mounting portion of the vehicle, the size and capacity of the battery can be automatically detected.
[0009]
In this case, as described in claim 2, in the power supply device for a vehicle according to claim 1, the size detecting means is configured to detect a size of the battery mounted on the battery mounting portion based on a longitudinal dimension of the battery in a horizontal plane. The size may be detected.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the power supply device for a vehicle according to the first or second aspect, the size detecting means detects a size of the battery based on a mass of the battery mounted on the battery mounting portion. You may do it.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply device for a vehicle according to the first aspect, a signal provided near the battery mounting portion and corresponding to a physical quantity corresponding to a size of a battery mounted in the battery mounting portion. If the size detecting means detects the size of the battery based on the output signal of the optical sensor, the size detecting means is mounted on the battery mounting portion using the optical sensor. It is possible to detect a physical quantity corresponding to the size of the battery in use, and thereby automatically detect the size capacity of the battery.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the power supply device for a vehicle according to the first aspect, a signal provided near the battery mounting portion and corresponding to a physical quantity corresponding to a size of a battery mounted in the battery mounting portion. If the size detection means detects the size of the battery based on the output signal of the pressure-sensitive sensor, the size detection means is mounted on the battery mounting portion using the pressure-sensitive sensor. It is possible to detect a physical quantity corresponding to the size of the battery in use, and thereby automatically detect the size capacity of the battery.
[0013]
Furthermore, as set forth in claim 6, the vehicle power supply device according to claim 1, further comprising: identification means for identifying display contents of a size identification display portion attached to a battery mounted on the battery mounting portion, If the size detection means detects the size of the battery based on the identification result of the identification means, the display content of the size identification display unit indicating the size attached to the battery is identified using the identification means. Therefore, the size capacity of the battery can be automatically detected.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to any one of the first to sixth aspects, a control parameter change that changes a parameter used for power supply control based on a detection result of the size detection unit. By providing the means, it is possible to appropriately perform power control by the battery currently mounted on the battery mounting portion.
[0015]
In this case, as described in claim 8, in the vehicle power supply device according to claim 7, if the parameter is an SOC estimation parameter for estimating a state of charge of the battery, the parameter is The state of charge of the mounted battery can be accurately detected.
[0016]
According to a ninth aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to the seventh aspect, if the parameter is a load control parameter for controlling power supply to an electric load, a battery or a generator may be used. Load control for supplying power to the electrical load from the vehicle.
[0017]
Further, as set forth in claim 10, in the vehicle power supply device according to claim 7, the parameter is a dark current cutoff control parameter for cutting off a dark current flowing from the battery to the electric load when the ignition is turned off. This makes it possible to appropriately control the dark current when the ignition is turned off.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply device mounted on a vehicle according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the vehicle power supply device includes a battery 10. The battery 10 is exchangeably mounted on a battery tray 12 disposed in an engine room or the like of the vehicle. The battery 10 is configured to be chargeable and dischargeable, is discharged by supplying power to an electric load mounted on the vehicle, and is charged by power generation of an alternator (alternating current generator) connected to the engine. The battery tray 12 has a size (area) enough to mount the battery 10 to be used in the vehicle.
[0019]
On the inner bottom surface of the battery tray 12, a plurality of optical sensors 14 (five in this embodiment as shown in FIG. 1) are arranged. The plurality of optical sensors 14 are arranged side by side in the longitudinal direction (longitudinal direction in the horizontal plane) when viewed from above the battery 10 properly mounted on the battery tray 12, as described below. Each optical sensor 14 is a photoelectric switch using light constituted by a photo interrupter, a phototransistor, or the like, and is turned on / off according to whether or not an object exists directly above the battery tray 12 in which the optical sensor 14 is arranged. It is a sensor that outputs a signal.
[0020]
In addition, a weight sensor 16 is disposed on the outer lower surface of the battery tray 12. The weight sensor 16 is a sensor of a capacitance type, a piezoelectric type, or a strain gauge, and outputs a signal corresponding to the weight of an object mounted on the battery tray 12.
[0021]
An electronic control unit (ECU) 20 is connected to each optical sensor 14 and weight sensor 16. The output signal of each optical sensor 14 and the output signal of the weight sensor 16 are supplied to the ECU 20. The ECU 20 determines based on the output signal of the optical sensor 14 whether or not an object exists directly above the battery tray 12 where each optical sensor 14 is disposed, and based on the determination result, actually mounts the object on the battery tray 12. The length (dimension) of the battery 10 in the longitudinal direction in the horizontal plane is detected. Further, the ECU 20 detects the mass of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 based on the output signal of the weight sensor 16.
[0022]
A relay 22 is connected to the ECU 20. The relay 22 is a mechanical relay configured by a coil and a contact, or an electronic relay configured by a semiconductor. The relay 22 is interposed between the battery 10 and at least one electric load (three in FIG. 1) 24, and conducts and cuts off the connection between the battery 10 and the electric load 24 according to a command from the ECU 20. The power supply from the battery 10 to the electric load 24 is permitted / prohibited. The electric load 24 is an electric load to be cut off of power supply in a predetermined case among electric loads mounted on the vehicle, and the operation thereof is restricted.
[0023]
The ECU 20 also includes a detection unit (not shown) that detects the state of charge (SOC) of the battery 10 based on the time integrated value of the charging / discharging current of the battery 10, the open voltage, and the like. The detection unit has a map in which the charge / discharge characteristics, open-circuit voltage characteristics, and the like of the battery 10 to be used for the vehicle are stored in advance, and estimates the SOC of the battery 10 with reference to the map.
[0024]
The ECU 20 closes the relay 22 when the SOC of the battery 10 estimated at the time of ignition OFF or ignition ON is reduced to a predetermined state (for example, 35% or the like) in order to prevent discharge from the battery 10 due to dark current. The state is switched from the open state to the open state, and power supply from the battery 10 to the electric load 24 is prohibited. In addition, the ECU 20 executes power generation control of the alternator mounted on the vehicle based on the estimated SOC of the battery 10. Specifically, the vehicle engine and the alternator are controlled such that a power generation amount corresponding to the SOC of the battery 10 is obtained.
[0025]
There are various types of batteries 10 that can be mounted on a vehicle, and the maximum battery capacity (size capacity) differs depending on the type. Usually, a battery 10 to be used is determined for each type of vehicle. As described above, in the present embodiment, the ECU 20 has a map in which charge / discharge characteristics, open-circuit voltage characteristics, and the like according to the size capacity of the battery 10 to be used in the vehicle are stored in advance. By referring to such a map, when the battery 10 to be used is mounted on the battery tray 12 of the vehicle, the SOC of the battery 10 can be accurately estimated.
[0026]
However, a battery mounted on a vehicle may be changed from an initial size capacity determined for the vehicle to a size capacity not defined for the vehicle due to replacement due to deterioration or the like. . In this case, if it is assumed that the calculation of the SOC of the battery 10 is continuously performed after the replacement using the initial characteristics to be used for the vehicle stored in the ECU 20 as it is, the SOC is not accurately estimated, and as a result As a result, the control of conduction / shutdown (load control) between the battery 10 and the electric load 24 by the relay 22 and the power generation control of the alternator cannot be appropriately performed.
[0027]
Therefore, the vehicle power supply device of the present embodiment is characterized in that in order to avoid such inconvenience, the size capacity of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 is automatically detected, and the SOC thereof is accurately detected. have. Hereinafter, the characteristic portion of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0028]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the size and the mass of the battery 10 and the size capacity. The battery 10 that can be mounted on a vehicle has external dimensions as shown in FIG. 2 that change into six types depending on the type. The box height (H) and the width (W) of the battery 10 hardly differ depending on the type, while the length (L) and the mass (kg) of the battery 10 in the longitudinal direction in the horizontal plane respectively depend on the type. to differ greatly. Specifically, from the battery 10 of the smallest type “34B19” to the battery 10 of the largest type “105D31”, their box heights (H) hardly change, and From the battery 10 to the battery 105 of “105D31”, their width (W) hardly changes, while the length (L) from the battery 10 of “34B19” to the battery 10 of “105D31” increases in principle, Also, its mass increases.
[0029]
Further, the battery 10 that can be mounted on the vehicle has six different size capacities (Ah) depending on the type. That is, the battery 10 has a correlation between the length (L) and the mass (kg) in the horizontal direction and the size capacity (Ah). Therefore, if the outer shape (particularly, the length in the horizontal plane direction) and the mass of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 of the vehicle are detected, the size capacity of the battery 10 can be detected. is there.
[0030]
As described above, the power supply device for a vehicle according to the present embodiment includes a plurality of optical sensors 14 that output signals to the battery tray 12 on which the battery 10 is mounted in accordance with the presence or absence of an object facing the self on the battery tray 12. And a weight sensor 16 that outputs a signal corresponding to the mass of the object on the battery tray 12. The plurality of optical sensors 14 are arranged at intervals from the end of the battery tray 12 at positions corresponding to the dimensions of each type in the longitudinal direction of the horizontal plane of the battery 10. According to such a configuration, a signal according to the length in the horizontal direction of the battery 10 mounted on the battery tray 12 can be output from the plurality of optical sensors 14, and a signal according to the mass of the battery 10 can be output. Can be output from the weight sensor 16.
[0031]
The ECU 20 detects the length of the battery 10 mounted on the battery tray 12 in the horizontal direction in the horizontal direction based on the on / off pattern of the plurality of optical sensors 14. For example, when all of the five optical sensors 14 output an ON signal indicating that an object is present immediately above, the length of the battery 10 mounted on the battery tray 12 in the horizontal plane longitudinal direction is 306 mm. When it is detected that all of the five optical sensors 14 output an off signal indicating that there is no object directly above, when the battery 10 mounted on the battery tray 12 is Is detected to be 187 mm in length. The ECU 20 detects the mass of the battery 10 based on the analog value obtained by the weight sensor 16.
[0032]
The ECU 20 stores the relationship between the length of the battery 10 in the longitudinal direction in the horizontal plane and the size capacity, and the relationship between the mass and the size capacity of the battery 10 as maps. For this reason, the ECU 20 refers to the stored map showing the above relationship, and based on the length and mass of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12, The size capacity can be detected. For example, when the length of the battery 10 in the longitudinal direction in the horizontal plane is 187 mm, it is detected that the 5-hour capacity of the battery is 27 Ah. Therefore, according to the vehicle power supply device of the present embodiment, even when the battery 10 mounted on the vehicle is replaced from the initial one, the size capacity of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 is automatically set. Can be detected.
[0033]
The ECU 20 also has a map in which the charge / discharge characteristics and the open-circuit voltage characteristics of the battery 10 to be used in the vehicle are stored as described above. It has a map that stores open-circuit voltage characteristics and the like. In the present embodiment, if the size capacity of the battery 10 has changed from that of the initial size capacity to be used for the vehicle as a result of the detection of the size capacity of the battery 10, the ECU 20 sets the detected size capacity to The corresponding charge / discharge characteristics and open-circuit voltage characteristics are read from the map.
[0034]
Thereafter, the ECU 20 estimates the SOC of the battery 10 by referring to the map characteristics corresponding to the size capacity of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 that has been read, and based on the SOC, the battery of the relay 22 is determined. The load control between the power supply 10 and the electric load 24 is performed, and the power generation control of the alternator is performed. Therefore, according to the vehicle power supply device of the present embodiment, it is possible to accurately and appropriately estimate the SOC of the battery 10 mounted on the vehicle. The power generation control can be appropriately executed.
[0035]
FIG. 3 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above functions. The routine shown in FIG. 3 is a routine that is started, for example, after battery replacement or when an ignition operation is performed. When the routine shown in FIG. 3 is started, first, the process of step 100 is executed.
[0036]
In step 100, a process of detecting the length of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 in the horizontal longitudinal direction using the plurality of optical sensors 14 is executed. In step 102, a process of detecting the mass of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 using the weight sensor 16 is executed.
[0037]
In step 104, based on the length and mass of the battery 10 in the horizontal direction detected in steps 100 and 102, a size map of the battery 10 currently mounted on the battery tray 12 is referred to with reference to a predetermined map. Is detected.
[0038]
In step 106, the power control parameters for estimating the SOC of the battery 10 are determined by reading the charge / discharge characteristics and the open-circuit voltage characteristics corresponding to the size capacity of the battery 10 detected in step 104 from the map of the ECU 20. A process for correcting and changing the characteristic value from the object to the read characteristic value is executed.
[0039]
In step 108, a process of estimating the SOC of the battery 10 in accordance with the power control parameters after the correction and change in step 106 and performing load control of the electric load 24 and charge control of the alternator when the ignition is turned off or the like is executed. When the process of step 108 ends, the current routine ends.
[0040]
According to the routine shown in FIG. 3 described above, based on the physical quantity of the battery 10 mounted on the battery tray 12, specifically, the length in the horizontal direction in the horizontal direction by the plurality of optical sensors 14 and the mass by the weight sensor 16, The size capacity of the battery 10 can be automatically detected. Further, the power control parameters for estimating the SOC of the battery 10 can be changed in accordance with the detected size capacity, so that even when the battery 10 mounted on the vehicle is replaced from the previous one, Thereafter, it is possible to appropriately execute load control and power generation control based on the SOC of the battery 10.
[0041]
In the above embodiment, the length (dimension) or mass of the battery 10 in the longitudinal direction in the horizontal plane is defined as “physical quantity” described in the claims, and the optical sensor 14 is defined as “optical type” described in the claims. The ECU 20 executes the processing of step 104 in the routine shown in FIG. 3, and the "size detecting means" described in the claims executes the processing of step 106. Accordingly, the "control parameter changing means" described in the claims is realized.
[0042]
By the way, in the above embodiment, in order to detect the length of the battery 10 mounted on the battery tray 12 in the longitudinal direction of the horizontal plane, the optical sensor 14 including a photoelectric switch that is turned on and off is used. The present invention is not limited to this. Instead of the optical sensor 14, a pressure-sensitive sensor that is turned on / off by a pressure applied when the battery 10 is mounted on the battery tray 12 may be used. Also in such a configuration, the pressure-sensitive sensors are arranged on the battery tray 12 at predetermined intervals from the ends in the longitudinal direction of the horizontal plane of the battery 10 so that the horizontal surface of the battery 10 mounted on the battery tray 12 is The length in the longitudinal direction can be detected, and the size capacity of the battery 10 can be detected. In this case, the pressure-sensitive sensor corresponds to the “pressure-sensitive sensor” described in the claims.
[0043]
Further, in the above-described embodiment, the plurality of optical sensors 14 are arranged at intervals from the end of the battery tray 12 at positions corresponding to the dimensions of each type of the battery 10 in the longitudinal direction of the horizontal plane, so that the battery The length of the battery 10 currently mounted on the tray 12 in the horizontal plane longitudinal direction is to be detected. Alternatively, the length of the battery 10 may be detected based on a distance between both ends of the optical sensor 14 that outputs an ON signal.
[0044]
In the above-described embodiment, the optical sensor 14 including the photoelectric switch that is turned on and off is used to detect the length of the battery 10 mounted on the battery tray 12 in the horizontal direction in the horizontal direction. The present invention is not limited to this. By providing a camera for photographing a side surface including a horizontal longitudinal direction of the battery 10 mounted on the battery tray 12, and processing a captured image photographed by the camera, The length of the battery 10 in the horizontal direction in the longitudinal direction may be detected.
[0045]
Further, in the above embodiment, the size capacity of the battery 10 mounted on the battery tray 12 is detected based on the length and the weight of the battery 10 in the horizontal plane longitudinal direction. The present invention is not limited to this. For example, a mark, bar code, and size capacity display according to the size and capacity of the battery 10 may be attached to each battery 10 and the mark and display of the battery 10 mounted on the battery tray 12 may be turned on. The size capacity of the battery 10 may be detected by an off switch, a camera, or the like.
[0046]
FIG. 4 shows a main part configuration diagram of this modified example. In this modification, the battery 10 is provided with a display unit 30 for displaying a type indicating its size and capacity, and a camera 32 composed of a CCD for photographing the display unit 30 of the battery 12 mounted on the battery tray 12 is mounted on the vehicle. At the same time, the relationship between the type and the size capacity is stored in the ECU 20. The type of the battery 12 currently mounted on the battery tray 12 is detected by the processing of the captured image by the camera 32, and the size and capacity thereof are detected. In this case, the display unit 30 corresponds to the “size identification display unit” described in the claims, and the ECU 20 photographs the display unit 30 attached to the battery 10 mounted on the battery tray 12. By processing a captured image of the camera 32 and detecting a battery type displayed on the display unit 30, an “identifying unit” described in the claims is realized.
[0047]
In the above embodiment, the size capacity of the battery 10 mounted on the battery tray 12 is detected based on both the length and the weight in the horizontal direction of the battery 10. Is not limited to this. As described above, since the length in the horizontal direction of the battery 10 substantially corresponds to the size capacity, the size capacity of the battery 10 is roughly smaller than the strict classification number. It is also preferable to simply detect the approximate size and capacity using only the detection result of the length of the battery 10 in the horizontal direction without detecting the mass of the battery 10. Further, the size capacity may be detected in consideration of the length (width) of the battery 10 mounted on the battery tray 12 in the horizontal direction in the horizontal direction.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, it is possible to automatically detect the size and capacity of the battery currently mounted on the battery mounting portion of the vehicle based on the physical quantity of the battery.
[0049]
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to detect the physical quantity corresponding to the size of the battery mounted on the battery mounting portion by using the optical sensor, thereby automatically detecting the size capacity of the battery. can do.
[0050]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to detect a physical quantity corresponding to the size of the battery mounted on the battery mounting portion by using the pressure-sensitive sensor, thereby automatically detecting the size capacity of the battery. can do.
[0051]
According to the sixth aspect of the present invention, the display contents of the size identification display portion indicating the size attached to the battery can be identified by using the identification means, whereby the size capacity of the battery is automatically detected. can do.
[0052]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to appropriately perform power control by the battery currently mounted on the battery mounting portion.
[0053]
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to accurately detect the state of charge of the battery currently mounted on the battery mounting portion.
[0054]
According to the ninth aspect, it is possible to appropriately perform load control for supplying power from the battery to the electric load.
[0055]
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to appropriately perform the control for cutting off the dark current when the ignition is turned off.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a size and a mass of a battery and a size capacity.
FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed in the embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of a modified example of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Battery
12 Battery tray
14 Optical sensor
16 Weight sensor
20 Electronic control unit (ECU)
