JP5073416B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
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。 The present invention includes an in-vehicle generator that generates power in conjunction with an engine, an in-vehicle battery that is charged by electric power generated by the in-vehicle generator, and a voltage detection unit that detects a voltage of the in-vehicle battery, and the remaining capacity of the in-vehicle battery The present invention relates to a vehicular power supply device that calculates a remaining power amount.
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。 In a vehicle power supply device, for example, drive to a campsite in a mountainous area, and when the vehicle arrives at the campground, the engine is stopped and an on-board battery is used to power the lighting and other electrical devices outside the vehicle. Recently, there are an increasing number of vehicles equipped with output outlets from in-vehicle batteries for such applications. In such a case, since the engine is stopped, the in-vehicle battery is only discharged, and the user knows how long it can take power from the in-vehicle battery after that (driveable time). It is where you want.
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。
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。 In the case of the use as described above, the remaining capacity of the in-vehicle battery is not easy to detect because there is a polarization phenomenon accompanying charging / discharging of the battery. In addition, there is a method for calculating the remaining capacity of the in-vehicle battery based on the charge / discharge current value accumulated from the fully charged state of the in-vehicle battery. The unit of the remaining capacity detected by this method is Ah (ampere time). Therefore, there is a problem that the drivable time of the electric device cannot be calculated based on the electric power W (watt) which is a unit of power consumption normally displayed on the electric device.
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。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the first invention provides a vehicle power supply device capable of calculating the remaining capacity of a vehicle-mounted battery by the amount of electric power (watt hour). Objective.
In the second and third inventions, an object of the present invention is to provide a vehicular power supply device capable of calculating and displaying the drivable time of an electric load connected to an in-vehicle battery while the engine is stopped.
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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle power supply device comprising: an in-vehicle generator that generates power in conjunction with an engine; an in-vehicle battery that is charged by the electric power generated by the in-vehicle generator; In the vehicular power supply device comprising: the open-circuit voltage value corresponding to the
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。
In this vehicle power supply device, the in-vehicle battery is charged by the in-vehicle generator that generates power in conjunction with the engine, and the voltage detection means detects the voltage of the in-vehicle battery.
Based on the relationship between the open-circuit voltage value of the on-vehicle battery and the square value of the minimum voltage value of the on-vehicle battery at the start of the engine, the minimum voltage value from the open voltage value corresponding to the
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。 The vehicle power supply device according to a second aspect of the present invention further includes current value detection means for detecting an input / output current value of the in-vehicle battery, and the input / output current value detected by the current value detection means after the engine has stopped, Based on the voltage value detected by the voltage detection means and the calculated remaining power amount, the driveable time of the load of the in-vehicle battery is calculated and displayed.
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。 In this vehicle power supply device, the on-vehicle battery load drivable time is determined based on the input / output current value of the in-vehicle battery detected after the engine stops, the voltage value detected after the engine stops, and the calculated remaining power amount. Calculate and display.
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。 The power supply device for a vehicle according to the third aspect of the present invention further comprises means for receiving a power value, and calculates a driveable time of the load of the in-vehicle battery based on the power value received by the means and the calculated remaining power amount. It is configured to display.
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。 In this vehicle power supply device, the driveable time of the load of the in-vehicle battery is calculated and displayed based on the power value input and received by the user and the calculated remaining power amount.
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。 According to the vehicle power supply device according to the first aspect of the present invention, it is possible to realize a vehicle power supply device that can calculate the remaining capacity of the in-vehicle battery by the electric energy (watt hour).
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。 According to the vehicular power supply apparatus according to the second and third inventions, it is possible to realize a vehicular power supply apparatus capable of calculating and displaying the drivable time of the electric load connected to the in-vehicle battery while the engine is stopped. .
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。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of a vehicle power supply device according to the present invention.
In this vehicular power supply device, an alternator (on-vehicle generator, AC generator) 1 generates power in conjunction with the
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。
The electric power generated by the alternator 1 is rectified in the alternator 1 and then charged to the in-
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。
Based on the relationship between the open circuit voltage value of the in-
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。
The relationship between the open-circuit voltage value VO of the in-
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。
Here, the square value of the lower limit voltage value VL is the power value from the power value VL 2 / R at that time (R is the sum of the internal resistance value of the in-
In addition, an integrated value S obtained by integrating the square value of the lower limit voltage value VL from the open-circuit voltage value corresponding to the remaining capacity (SOC) 0 of the in-
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。
Therefore, it can be considered that the integrated value S is proportional to the remaining capacity of the in-
The proportional coefficient K between the value E (the value obtained by multiplying the remaining capacity Ah and the average voltage value of the battery) and the integrated value S is K = E / S. .
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。
From the above, each integrated value obtained by integrating the square value of the lower limit voltage value from the open voltage value of the
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。
If the electric energy of the in-
The power control ECU 12 includes an
Note that the remaining capacity (remaining power amount) of the in-
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。
The output voltage of the in-
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)。
The operation of the vehicular power supply apparatus having such a configuration will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
Before the
When the
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)。
Power control ECU12 then, the integrated value of VL 2 was determined by multiplying a proportional coefficient K is recorded in the
Thereafter, the power supply control ECU 12 continues to determine whether or not the ignition switch (IG switch) 18 is turned off (S11). If the
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)。
Next, based on the read charge / discharge current value and voltage value V (S13), the power supply control ECU 12 calculates the power consumption of the electric load connected to the in-
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)。
When calculating the load driveable time (S15), the power supply control ECU 12 subtracts the power consumption calculated by the previous sampling × the sampling time from the remaining capacity from the remaining capacity.
When the power control ECU 12 calculates the load driveable time, if the (consumption) power value is input from the
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)
1 Alternator (on-vehicle generator, AC generator)
2 Regulator 3 Current detector (current detection means)
4 Vehicle-mounted battery 5 Voltage detection means 8, 9
13
20 memory (recording means)
Claims (3)
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。 In a vehicle power supply device comprising an in-vehicle generator that generates power in conjunction with an engine, an in-vehicle battery that is charged by the electric power generated by the in-vehicle generator, and voltage detection means that detects the voltage of the in-vehicle battery.
Based on the relationship between the open-circuit voltage value of the on-vehicle battery and the square value of the minimum voltage value of the on-vehicle battery at the time of starting the engine, from the open voltage value corresponding to the remaining capacity 0 to the open voltage value corresponding to full charge, A table in which each accumulated value obtained by accumulating the square value is recorded in advance; a recording unit in which a coefficient between the accumulated value up to an open-circuit voltage value corresponding to full charge and a full charge power amount of the in-vehicle battery is recorded; and the engine Voltage acquisition means for acquiring the voltage value detected by the voltage detection means before starting as an open voltage value, and minimum voltage acquisition means for acquiring the minimum voltage value detected by the voltage detection means when the engine is started the voltage open-circuit voltage value acquisition means has acquired, or obtains an integrated value corresponding to the minimum voltage value minimum voltage acquisition unit has acquired from the table, the obtained integrated value, and the recording Based on the coefficients stage was recorded, the vehicle power supply device and calculates a remaining power amount of the vehicle battery.
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