JP4166717B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関し、特に低電圧モードと、高電圧モードとに切り換え可能な発電部と、該発電部の出力により充電されるバッテリとを備える電源装置に関する。

低電圧モードと、高電圧モードとに切り換え可能な発電部と、該発電部の出力により充電されるバッテリとを備える電源装置は、例えば特許文献１に示されている。この電源装置では、バッテリの充放電電流を検出して、バッテリの充電状態を監視し、バッテリの充放電状態に応じて発電部を、低電圧モードと、高電圧モードとに切り換える制御が行われる。

特開昭５８−１５９６３１号公報

上記従来の装置では、バッテリの出力電流を検出するために、抵抗及び演算増幅器からなる電流検出回路が必要であるため、より簡便な手法で発電電圧の切り換えを行うことが望まれていた。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、電流検出回路を必要としない簡便な手法で、低電圧モードと高電圧モードとを適切に切り換え、バッテリの充電量が不足する事態を回避できる電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、第１の出力電圧（ＶＯＵＴＬ）を出力する低電圧モードと、前記第１の出力電圧（ＶＯＵＴＬ）より高い第２の出力電圧（ＶＯＵＴＨ）を出力する高電圧モードとに切り換え可能な発電手段（１，２，３，４，６）と、該発電手段の出力により充電されるバッテリ（８）とを備える電源装置において、前記高電圧モードにおいて所定時間毎に、前記バッテリ（８）の充電状態を推定するための充電カウンタ（ＣＡＣＧ）をインクリメントする（Ｓ１３）とともに、前記低電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタ（ＣＡＣＧ）をデクリメント（Ｓ１２）するカウンタ制御手段と、前記低電圧モードにおいて前記充電カウンタ（ＣＡＣＧ）の値が、第１所定値（ＣＡＣＧＳＴＰ）より小さくなったとき、前記高電圧モードへ切り換える一方、前記高電圧モードにおいて前記充電カウンタの値が、前記第１所定値（ＣＡＣＧＳＴＰ）より大きい第２所定値（ＣＡＣＧＬＭＴ）以上となったとき、前記低電圧モードに切り換えるモード切換手段とを備え、前記カウンタ制御手段は、前記高電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタ（ＣＡＣＧ）を所定加算値（ＣＡＣＧＰ）だけインクリメントするとともに、前記低電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタ（ＣＡＣＧ）を所定減算値（ＣＡＣＧＭ）だけデクリメントし、前記所定加算値（ＣＡＣＧＰ）と前記所定減算値（ＣＡＣＧＭ）とを異なる値に設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、高電圧モードにおいて所定時間毎に充電カウンタが所定加算値だけインクリメントされるとともに、低電圧モードにおいて所定時間毎に充電カウンタが所定減算値だけデクリメントされ、低電圧モードにおいて充電カウンタの値が、第１所定値より小さくなったとき、高電圧モードへ切り換える一方、高電圧モードにおいて充電カウンタの値が、第１所定値より大きい第２所定値以上となったとき、低電圧モードに切り換える切り換え制御が行われる。したがって、バッテリの出力電流を検出する電流検出回路を設けることなく、充電カウンタの値によって簡便にバッテリの充電状態を推定し、低電圧モードと高電圧モードとの切換を適切に行うことができる。その結果、バッテリの充電量が不足する事態を確実に回避することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両用電源装置及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。図１に示す電源装置は、内燃機関（エンジン）２により減速装置３（プーリとベルトとから成る）を介して駆動される発電機１と、発電機１の出力電圧を整流し、電圧を調整するレギュレータ４と、電源装置の動作モードを、低電圧モードと高電圧モードとに切り換える制御を行う電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５と、発電機１の界磁電流を制御する界磁電流制御部６と、バッテリ８とを備えている。電源装置の出力には、負荷９が接続されている。負荷９は、本実施形態では、例えば車両の灯火類、イグニッションコイル、空調装置用ファンなどである。

レギュレータ４は、発電機１から出力される三相交流電力を直流電力の変換する整流回路１１と、出力電圧が所定電圧範囲内に入るように調整する出力回路１２と、保護用のダイオード１３とを備えている。出力回路１２には、出力電圧調整のための半導体スイッチング素子２１が設けられており、半導体スイッチング素子２１は、デューティ制御信号ＳＣＴＬにより、オンオフデューティ制御される。

ＥＣＵ５は、出力電圧ＶＯＵＴ及び図示しないセンサの検出信号などを、デジタル値に変換する入力回路、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵの演算データやＣＰＵの演算プログラム、演算に必要なテーブル及びマップなどを記憶するメモリ回路、及び界磁電流制御部６などに制御動信号を供給する出力回路を備えている。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、図２に示すモード切換制御処理を実行し、電源装置の出力電圧ＶＯＵＴを第１の出力電圧ＶＯＵＴ１（例えば１２．５Ｖ）とする低電圧モードと、出力電圧ＶＯＵＴを第１の出力電圧ＶＯＵＴ１より高い第２の出力電圧ＶＯＵＴ２（例えば１４．５Ｖ）とする高電圧モードとを切り換える制御を行う。図２の処理は、所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に実行される。

ステップＳ１１では、モード切換フラグＦＡＣＧＣが「０」であるか否かを判別する。モード切換フラグＦＡＣＧＣが「１」に設定されると、電源装置の動作モードは、低電圧モードに設定される。ステップＳ１１でＦＡＣＧＣ＝１であって低電圧モードであるときは、充電カウンタＣＡＣＧの値を、下記式（１）により所定減算値ＣＡＣＧＭ（例えば「１」）だけデクリメントする（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の実行後は、ステップＳ１６に進む。
ＣＡＣＧ＝ＣＡＣＧ−ＣＡＣＧＭ （１）

ステップＳ１１でＦＡＣＧＣ＝０であって高電圧モードであるときは、充電カウンタＣＡＣＧの値を、下記式（２）により所定加算値ＣＡＣＧＰ（例えば「５」）だけインクリメントする（ステップＳ１３）。
ＣＡＣＧ＝ＣＡＣＧ＋ＣＡＣＧＰ （２）

ステップＳ１４では、充電カウンタＣＡＣＧの値が、最大値ＣＡＣＧＭＡＸ（例えば「３２７６７」）より大きいか否かを判別し、ＣＡＣＧ＞ＣＡＣＧＭＡＸであるときは、充電カウンタＣＡＣＧの値をその最大値ＣＡＣＧＭＡＸに設定し（ステップＳ１５）、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１４でＣＡＣＧ≦ＣＡＣＧＭＡＸであるときは直ちにステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、充電カウンタＣＡＣＧの値が「０」であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、直ちにステップＳ２１に進み、低電圧モード禁止フラグＦＡＣＧＳＴＰを「１」に設定するとともに、モード切換フラグＦＡＣＧＣを「０」に設定する。これにより、電源装置の動作モードは、高電圧モードに設定される。

ステップＳ１６で充電カウンタＣＡＣＧの値が「０」でないときは、低電圧モード禁止フラグＦＡＣＧＳＴＰが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。この答が否定（ＮＯ）、すなわち低電圧モードが禁止されていないときは、モード切換フラグＦＡＣＧＣが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。ＦＡＣＧＣ＝０であって高電圧モードであるときは、直ちに本処理を終了する。一方ＦＡＣＧＣ＝１であって低電圧モードであるときは、充電カウンタＣＡＣＧの値が第１所定値ＣＡＣＧＳＴＰ（例えば「１」）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１９）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、直ちに本処理を終了し、否定（ＮＯ）となると、バッテリ８の充電量が不足するおそれがあると判定し、前記ステップＳ２１に進んで、高電圧モードに切り換える。

またステップＳ１７でＦＡＣＧＳＴＰ＝１であって低電圧モードが禁止されているときは、充電カウンタＣＡＣＧの値が、第１所定値ＣＡＣＧＳＴＰより大きい第２所定値ＣＡＣＧＬＭＴ（例えば「３０００１」）以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。そして、ＣＡＣＧ＜ＣＡＣＧＬＭＴである間は、前記ステップＳ２１に進み、充電カウンタＣＡＣＧの値が第２所定値ＣＡＣＧＬＭＴ以上となると、ステップＳ２２に進んで、低電圧モード禁止フラグＦＡＣＧＳＴＰを「０」に設定するとともに、モード切換フラグＦＡＣＧＣを「１」に設定する。これにより、電源装置の動作モードは、低電圧モードに設定される。

図２の処理によれば、充電カウンタＣＡＣＧの値が、高電圧モードにおいてインクリメントされ、低電圧モードにおいてデクリメントされる。そして、低電圧モードにおいて、充電カウンタＣＡＣＧの値が、第１所定値ＣＡＣＧＳＴＰより小さくなると、高電圧モードに切り換えられる。一方高電圧モードにおいて、充電カウンタＣＡＣＧの値が、第２所定値ＣＡＣＧＬＭＴ以上となると、低電圧モードに切り換えられる。したがって、充電カウンタＣＡＣＧの値に応じて、低電圧モードと高電圧モードの切換が行われ、バッテリ８の出力電流を電流検出回路で監視することなく、電源装置の動作モードの切り換えを適切に実行し、バッテリ８の充電量が不足する事態を回避することができる。

本実施形態では、発電機１、エンジン２、減速装置３，レギュレータ４、界磁電流制御部６が発電手段を構成し、ＥＣＵ５がカウンタ制御手段及びモード切換手段を構成する。具体的には、図２のステップＳ１１〜Ｓ１５がカウンタ制御手段に相当し、ステップＳ１６〜Ｓ２２がモード切換手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、車両用の電源装置を示したが、これに限るものではなく、内燃機関により駆動され、バッテリを備える簡易電源装置などにも適用可能である。

本発明の一実施形態にかかる電源装置及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。 電源装置の動作モードの切換制御を行う処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 発電機（発電手段）
２ 内燃機関（発電手段）
３ 減速装置（発電手段）
４ レギュレータ（発電手段）
５ 電子制御ユニット（カウンタ制御手段、モード切換手段）
６ 界磁電流制御部（発電手段）
８ バッテリ

Claims (1)

1. 第１の出力電圧を出力する低電圧モードと、前記第１の出力電圧より高い第２の出力電圧を出力する高電圧モードとに切り換え可能な発電手段と、該発電手段の出力により充電されるバッテリとを備える電源装置において、
   前記高電圧モードにおいて所定時間毎に、前記バッテリの充電状態を推定するための充電カウンタをインクリメントするとともに、前記低電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタをデクリメントするカウンタ制御手段と、
   前記低電圧モードにおいて前記充電カウンタの値が、第１所定値より小さくなったとき、前記高電圧モードへ切り換える一方、前記高電圧モードにおいて前記充電カウンタの値が、前記第１所定値より大きい第２所定値以上となったとき、前記低電圧モードに切り換えるモード切換手段とを備え、
   前記カウンタ制御手段は、前記高電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタを所定加算値だけインクリメントするとともに、前記低電圧モードにおいて前記所定時間毎に前記充電カウンタを所定減算値だけデクリメントし、前記所定加算値と前記所定減算値とを異なる値に設定することを特徴とする電源装置。

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