JP2011079399A - 車両用電源制御装置及び車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合に、バッテリが過充電状態になるのを防止できる車両用電源制御装置の提供。
【解決手段】エンジン１１に連動する発電機１０が発電した電力によりバッテリ４を充電し、発電素子１が発電した電力によりバッテリ４を充電し、発電機１０及び発電素子１が発電した電力、並びにバッテリ４からの電力を負荷群５へ供給する電源装置を制御する車両用電源制御装置。発電素子１及びバッテリ４間の接続をオン／オフするスイッチ回路３と、バッテリ４の電圧値を検出する電圧検出器１４と、発電素子１が発電した電力を蓄電する蓄電器７と、蓄電器７から電源を供給され、電圧検出器１４が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、スイッチ回路３をオンにし、その電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、スイッチ回路３をオフにする制御手段２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電素子を備え、発電素子が発電した電力によりバッテリを充電し、発電素子が発電した電力、及びバッテリからの電力を負荷群へ供給する為の車両用電源装置、並びにこの車両用電源装置を制御する車両用電源制御装置に関するものである。

車両用電源では、エンジンに連動するオルタネータ（発電機、交流発電機）が発電した電力を、車両に搭載された各負荷に供給すると共に、バッテリに充電する。オルタネータが発電した電力では不足するとき、又はエンジンが停止しているときには、バッテリから各負荷に電力を供給する。
近時、太陽電池、温度差発電素子、風力発電素子等の発電素子を利用して、発電素子が発電した電力をバッテリに充電し負荷に供給して、バッテリを補助し、省エネルギー効果を上げようとする車両用電源が提案されている。

特許文献１には、車体表面に装備された太陽電池と、この太陽電池により駆動されるべき補機と、太陽電池に接続されてその出力を充電するバッテリとを備えた車両用太陽電池式補機駆動装置が開示されている。補機がスイッチを介しバッテリの出力側に接続されると共に、スイッチを所定の状態で所定時間閉成させるコントローラを設けるように構成されている。

特開平６−８６４０２号公報

上述したような車両用電源では、太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合、バッテリが満充電状態であるにも関わらず過充電を続けると、バッテリの劣化が進むという問題がある。
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、太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合に、バッテリが過充電状態になるのを防止できる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合に、バッテリが過充電状態になるのを防止できる車両用電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源制御装置は、エンジンに連動する発電機が発電した電力によりバッテリを充電し、発電素子が発電した電力により前記バッテリを充電し、前記発電機が発電した電力、前記発電素子が発電した電力、及び前記バッテリからの電力を負荷群へ供給する電源装置を制御する車両用電源制御装置において、前記発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフするスイッチ回路と、前記バッテリの電圧値を検出する電圧検出器と、前記発電素子が発電した電力を蓄電する蓄電器と、該蓄電器から電源を供給され、前記電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにし、前記電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、前記スイッチ回路をオフにする制御手段とを備えることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、エンジンに連動する発電機が発電した電力によりバッテリを充電し、発電素子が発電した電力によりバッテリを充電し、発電機が発電した電力、発電素子が発電した電力、及びバッテリからの電力を負荷群へ供給する電源装置を制御する。スイッチ回路が、発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフし、電圧検出器が、バッテリの電圧値を検出する。蓄電器が、発電素子が発電した電力を蓄電し、制御手段は、蓄電器から電源を供給され、電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、スイッチ回路をオンにし、電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、スイッチ回路をオフにする。

第２発明に係る車両用電源制御装置は、前記制御手段は、前記スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、前記電圧検出器が検出した電圧値が前記第２電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにする動作から開始するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、制御手段は、スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、電圧検出器が検出した電圧値が第２電圧値より低いときに、スイッチ回路をオンにする動作から開始する。

第３発明に係る車両用電源制御装置は、前記発電素子が発電した電力の電圧値を、前記第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する手段を更に備えることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、保持する手段は、発電素子が発電した電力の電圧値を、第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する。

第４発明に係る車両用電源装置は、発電素子を備え、該発電素子が発電した電力によりバッテリを充電し、前記発電素子が発電した電力、及びバッテリからの電力を負荷群へ供給する為の車両用電源装置において、前記発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフするスイッチ回路と、前記バッテリの電圧値を検出する電圧検出器と、前記発電素子が発電した電力を蓄電する蓄電器と、該蓄電器から電源を供給され、前記電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにし、前記電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、前記スイッチ回路をオフにする制御手段とを備えることを特徴とする。

この車両用電源装置では、発電素子が発電した電力によりバッテリを充電し、発電素子が発電した電力、及びバッテリからの電力を負荷群へ供給する。スイッチ回路が、発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフし、電圧検出器が、バッテリの電圧値を検出する。蓄電器が、発電素子が発電した電力を蓄電し、制御手段は、蓄電器から電源を供給され、電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、スイッチ回路をオンにし、電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、スイッチ回路をオフにする。

第５発明に係る車両用電源装置は、前記制御手段は、前記スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、前記電圧検出器が検出した電圧値が前記第２電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにする動作から開始するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源装置では、制御手段は、スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、電圧検出器が検出した電圧値が第２電圧値より低いときに、スイッチ回路をオンにする動作から開始する。

第６発明に係る車両用電源装置は、前記発電素子が発電した電力の電圧値を、前記第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する手段を更に備えることを特徴とする。

この車両用電源装置では、保持する手段は、発電素子が発電した電力の電圧値を、第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する。

本発明に係る車両用電源制御装置によれば、太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合に、バッテリが過充電状態になるのを防止できる車両用電源制御装置を実現することができる。

本発明に係る車両用電源装置によれば、太陽電池等の発電素子が発電した電力をバッテリに充電する場合に、バッテリが過充電状態になるのを防止できる車両用電源装置を実現することができる。

本発明に係る車両用電源装置及び車両用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。 本発明に係る車両用電源装置及び車両用電源制御装置の動作の例を示すフローチャートである。 本発明に係る車両用電源装置及び車両用電源制御装置の動作の例を示す説明図である。

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及び車両用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。
この車両用電源装置及び車両用電源制御装置は、エンジン１１に連動してオルタネータ（発電機、交流発電機）１０が発電する。その発電電圧は、オルタネータ１０に内蔵されたレギュレータが、エンジン１１の回転数に基づきオルタネータ１０の界磁電流を調節することにより定電圧制御される。
オルタネータ１０が発電した電力は、オルタネータ１０内で整流されて、補機バッテリ（バッテリ）４に充電され、車両に搭載された各種負荷５等に供給される。

太陽電池、温度差発電素子又は風力発電素子等の発電素子１は、プラス側端子が、ダイオード１２のアノードに接続され、ダイオード１２のカソードは、抵抗１３を通じて、ツェナーダイオード８のカソードに接続されている。発電素子１のマイナス側端子、及びツェナーダイオード８のアノードは接地されている。
ツェナーダイオード８のカソードは、ダイオード６のアノードに接続され、ダイオード６のカソードはリレー（スイッチ回路）３の一方の端子に接続されている。リレー３の他方の端子は、補機バッテリ４のプラス側端子に接続されている。

ダイオード６のアノードは、また、抵抗９を通じて電気二重層キャパシタ等の蓄電器７のプラス側端子に接続され、そのマイナス側端子は接地されている。
蓄電器７のプラス側端子には、制御部（制御手段）２の電源端子が接続されている。制御部２は、マイクロコンピュータを内蔵しており、補機バッテリ４のプラス側端子の電圧値を検出する電圧検出器（電圧検出端子）１４を備えている。
制御部２は、電圧検出器１４が検出した補機バッテリ４の電圧値に基づき、リレー３の接点をオン／オフ制御する。

ダイオード６は、補機バッテリ４から蓄電器７及び制御部２への逆流を防止する。ダイオード１２は、蓄電器７から発電素子１への逆流を防止する。
ツェナーダイオード（保持する手段）８は、蓄電器７及び制御部２を高電圧から保護する為に、発電素子１が発電した電力の電圧値を、抵抗１３の電圧降下によりツェナー電圧値以下に保持する。ツェナー電圧値（第３電圧値）は、補機バッテリ４及び蓄電器７の満充電時の各電圧値より少し高めに設定される。
抵抗９は、蓄電器７から補機バッテリ４に流れる電流を制限する。

以下に、このような構成の車両用電源装置及び車両用電源制御装置の動作の例を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部２は、蓄電器７の充電電圧が上昇し、電源電圧が立上がって、動作を開始する際は、先ず、リレー３の接点をオフにする（Ｓ１）。次いで、電圧検出器１４で検出した補機バッテリ４の電圧値Ｖを読込み（Ｓ３）、電圧値Ｖが、補機バッテリ４の残容量が十分であることを示す電圧値（第２電圧値）Ｖｂより低いか否かを判定する（Ｓ５）。

制御部２は、電圧値Ｖが電圧値Ｖｂより低ければ（Ｓ５）、リレー３の接点をオンにして（Ｓ１５）、電圧検出器１４で検出した補機バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ３）。これにより、発電素子１の発電電力の電圧値が電圧値Ｖより高ければ、発電素子１の発電電力が、補機バッテリ４に充電されると共に、各種負荷５等に供給される。

制御部２は、電圧値Ｖが電圧値Ｖｂより低くなければ（Ｓ５）、リレー３の接点をオフにして（Ｓ７）、電圧検出器１４で検出した補機バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ９）。これにより、補機バッテリ４への過充電を防止でき、発電素子１の発電電力は、蓄電器７に充電される。
制御部２は、次に、読込んだ電圧値Ｖが、補機バッテリ４の残容量が十分でないことを示す電圧値（第１電圧値）Ｖａより低いか否かを判定し（Ｓ１１）、電圧値Ｖが電圧値Ｖａより低くなければ（Ｓ１１）、電圧検出器１４で検出した補機バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ９）。

制御部２は、読込んだ電圧値Ｖが電圧値Ｖａより低ければ（Ｓ１１）、リレー３の接点をオンにした（Ｓ１３）後、電圧検出器１４で検出した補機バッテリ４の電圧値Ｖを読込む（Ｓ３）。これにより、発電素子１の発電電力の電圧値及び蓄電器７の電圧値が電圧値Ｖより高ければ、発電素子１の発電電力及び蓄電器７の放電電力が、補機バッテリ４に充電されると共に、各種負荷５等に供給される。

以上により、補機バッテリ４の電圧値Ｖは、図３（ａ）に示すように、満充電を示す電圧値Ｖｂと残容量が十分でないことを示す電圧値Ｖａとの間に維持され、補機バッテリ４の過充電状態及びバッテリ上がりを防止することができる。また、制御部２が、動作を開始する際に、先ず、リレー３の接点をオフにし（Ｓ１）、電圧値Ｖが電圧値Ｖｂより低ければ（Ｓ５）、リレー３の接点をオンにする（Ｓ１５）ことにより、図３（ｂ）に示すように、電圧値Ｖが電圧値Ｖｂ〜Ｖａのときに、補機バッテリ４への充電を開始できる。電圧値Ｖが電圧値Ｖａに低下する迄、リレー３の接点をオンにしなければ、それだけ補機バッテリ４への充電が遅れることになる。

１ 発電素子
２ 制御部（制御手段）
３ リレー（スイッチ回路）
４ 補機バッテリ（バッテリ）
５ 各種負荷
６，１２ ダイオード
７ 蓄電器
８ ツェナーダイオード（保持する手段）
９，１３ 抵抗
１０ オルタネータ（発電機、交流発電機）
１１ エンジン
１４ 電圧検出器（電圧検出端子）

Claims (6)

1. エンジンに連動する発電機が発電した電力によりバッテリを充電し、発電素子が発電した電力により前記バッテリを充電し、前記発電機が発電した電力、前記発電素子が発電した電力、及び前記バッテリからの電力を負荷群へ供給する電源装置を制御する車両用電源制御装置において、
   前記発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフするスイッチ回路と、前記バッテリの電圧値を検出する電圧検出器と、前記発電素子が発電した電力を蓄電する蓄電器と、該蓄電器から電源を供給され、前記電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにし、前記電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、前記スイッチ回路をオフにする制御手段とを備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 前記制御手段は、前記スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、前記電圧検出器が検出した電圧値が前記第２電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにする動作から開始するように構成してある請求項１記載の車両用電源制御装置。
3. 前記発電素子が発電した電力の電圧値を、前記第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する手段を更に備える請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
4. 発電素子を備え、該発電素子が発電した電力によりバッテリを充電し、前記発電素子が発電した電力、及びバッテリからの電力を負荷群へ供給する為の車両用電源装置において、
   前記発電素子及びバッテリ間の接続をオン／オフするスイッチ回路と、前記バッテリの電圧値を検出する電圧検出器と、前記発電素子が発電した電力を蓄電する蓄電器と、該蓄電器から電源を供給され、前記電圧検出器が検出した電圧値が第１電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにし、前記電圧値が第１電圧値より高い第２電圧値より高いときに、前記スイッチ回路をオフにする制御手段とを備えることを特徴とする車両用電源装置。
5. 前記制御手段は、前記スイッチ回路をオン／オフする動作を開始する場合、前記電圧検出器が検出した電圧値が前記第２電圧値より低いときに、前記スイッチ回路をオンにする動作から開始するように構成してある請求項４記載の車両用電源装置。
6. 前記発電素子が発電した電力の電圧値を、前記第２電圧値より高い第３電圧値より低く保持する手段を更に備える請求項４又は５記載の車両用電源装置。

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