JP6321421B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ電圧に基づく動作電源電圧を車両電装品に供給する車両用電源装置についての技術分野に関する。

特開２００７−２２３３８５号公報 特開２０１１−１７４４１４号公報 特開２０１０−２４７５５６号公報

アイドリングストップシステム（ＩＳＳ）として、信号待ちやその他の一時的な停車の際に無用なアイドリングを行わないよう、車両のエンジンを停止するものが知られている。
上記特許文献１には、アイドリングストップ中に一時的に車両を停車させて無人状態で放置したような場合に、バッテリの上がりや劣化を抑制するために電力消費を抑制する技術が記載されている。
上記特許文献２には、アイドリングストップ装置が、バッテリの電圧低下を把握して、バッテリの劣化を示す情報を運転手等に報知できる技術が記載されている。
上記特許文献３には、 アイドリングストップの回数や時間等に基づいてバッテリの劣化状態を認識（出力電圧等を測定）する技術が記載されている。

ところでＩＳＳ搭載車では、アイドリングストップ状態からのエンジン再始動時にセルモータを回すために比較的大きなバッテリ電力を用いる。
一方、アイドリングストップ中は、車両の電装品は電源オン状態のままである。例えばカーオーディオ、ナビゲーション装置、ヘッドライト、バックライト、フロントパネルディスプレイ、エアコンディショナー等の電装品は、アイドリングストップ前にオンであれば、アイドリングストップ中も電源オンのままで継続して動作する。

従ってアイドリングストップ後のエンジン再始動時には、車両の電装品が電源オン状態のままスタータ（セルモータ）を動作させことになるので、電気的負荷が一時的に増大し、バッテリの電源電圧が瞬低してしまう。
バッテリ電圧が瞬低することで、一部の電装品には大きな不都合が生ずる。例えばナビゲーション装置やカーオーディオでは、音が一時的に停止したり、ナビゲーションコントロールがリセットされて初期画面になってしまい、乗員に不快や不都合を与え、また操作負担を強いることになってしまう。
そこで、本発明はアイドリングストップ動作過程での以上のような不都合を回避し、電装品の適切な動作を維持しつつ、バッテリ負担をむやみに増大させないことを目的とする。

本発明に係る車両用電源装置は、バッテリ側からの入力電圧を車両電装品の動作電源電圧として出力する車両用電源装置であって、前記入力電圧を昇圧して前記車両電装品への出力電圧を得る昇圧部と、前記昇圧部と並列に接続され、前記昇圧部をバイパスした電圧が出力電圧とされるようにするバイパス部と、車両のエンジンのアイドリングストップ状態からの再始動期間に、前記バイパス部を遮断し、前記昇圧部により昇圧された出力電圧が得られるように制御するとともに、前記バッテリの劣化判定を行い、該劣化判定の結果に応じて、前記昇圧部の出力電圧値を可変設定する処理を行う制御部と、を備えものである。
アイドリングストップ状態からのエンジン再始動の際にはスタータの動作によりバッテリ電圧が瞬間的に低下する。この間、車両電装品には十分な駆動電力を供給できないことが生ずる。そこで再始動時には昇圧部によりバッテリ側からの電圧を昇圧して車両電装品に供給する。またこの動作によりバッテリ負担が過大にならないように、バッテリの劣化の度合に応じて、昇圧出力電圧値を可変設定する。

そして前記制御部は、前記劣化判定により、前記バッテリが劣化しているとの判定結果を得た場合に、前記昇圧部の出力電圧値を、劣化していないとの判定結果を得た場合の出力電圧値より劣化判定の結果に応じた低い値に設定する。
これによりバッテリの劣化時には、昇圧による負担を軽減し、バッテリの消耗度合を少なくする。

上記した本発明に係る車両用電源装置においては、前記制御部は、エンジン稼働中のバッテリ電圧値と、アイドリングストップ中のバッテリ電圧値と、前記再始動期間のバッテリ電圧低下量との、全部又は一部を用いて、前記劣化判定を行うことが望ましい。
これらによりバッテリの劣化度合を適切に判定できる。

上記した本発明に係る車両用電源装置においては、前記制御部は、アイドリングストップ中の前記バッテリの出力電流が所定値以上であるか否かの判定結果も、前記昇圧部の出力電圧値の設定条件に用いることが望ましい。
電流負荷が大きい場合も、昇圧電圧値を低下させることで負荷増大を抑え、各電装品の正常動作を維持する。

上記した本発明に係る車両用電源装置においては、前記制御部は、前記再始動期間以外は、前記バイパス部を機能させて、前記昇圧部を介さない出力電圧が前記車両電装品へ供給されるように制御することが望ましい。
エンジン再始動時以外は、昇圧動作を行わないことで、昇圧によるバッテリへの負担を最小限とする。

本発明によれば、アイドリングストップからの再始動時に車両電装品の動作に不都合が生じることを回避しつつ、バッテリの負担を最小限化し、バッテリ劣化の進行が早まらないようにすることができる。

本発明の実施の形態の車両用電源装置及び周辺装置のブロック図である。 実施の形態の車両用電源装置の制御処理のフローチャートである。 実施の形態の車両用電源装置のバッテリ劣化判定及びコンバータ出力設定の処理のフローチャートである。 実施の形態の電圧瞬低及び昇圧電圧値設定の説明図である。

＜実施の形態の構成＞
以下、本発明の実施の形態の車両用電源装置について説明する。
図１は実施の形態の車両用電源装置としてのコンバータ装置７及びその周辺装置を示している。ここでは主に車両に搭載されたバッテリ１から各種車両電装品への電源供給経路を示している。なお、実線は電源供給経路とし、破線は各種信号（制御信号や検出信号等）の経路としている。

バッテリ１は車両に搭載されるバッテリであり、電源電圧として例えば１２．６Ｖを出力する。バッテリ１からの電源電圧は、電流センサ２、メインフューズ３を介して各部に供給される。電流センサ２は例えば電流検出用の抵抗（シャント抵抗）などにより形成できる。
メインフューズ３以降は、個別のフューズ（４ａ，４ｂ，４ｃ・・・４ｘ）を介して各車両電装品（５ａ，５ｂ，５ｃ・・・５ｘ）に供給される。車両電装品（５ａ，５ｂ，５ｃ・・・５ｘ）とは、ヘッドライト、バックライト、ターンシグナルランプその他の灯具、室内灯、フロントディスプレイユニット、パワーウインドウ、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御ユニット、撮像ユニット、カーオーディオ装置、ナビゲーション装置など多様である。但し、ここでは車両電装品５ｘは、例えばナビゲーション装置やカーオーディオ装置を想定している。
即ち各車両電装品（５ａ，５ｂ，５ｃ・・・）にはそれぞれフューズ（４ａ，４ｂ，４ｃ・・・）を介してバッテリ電源電圧が供給されるが、ナビゲーション装置やカーオーディオ装置である車両電装品５ｘに対しては、フューズ４ｘ及びコンバータ装置７を介してバッテリ電源電圧が供給される構成としている。

またメインフューズ３以降のバッテリ電源電圧は、フューズ１１、スタータスイッチ１０を介してセルモータ部９にも供給される。例えば図示しない制御ユニット（ＥＣＵ）からのセルスタート信号ＳＳによってスタータスイッチ１０がオンとされ、バッテリ電源電圧がセルモータ部９に供給され、セルモータ駆動によるクランキングが実行される。

メインフューズ３の負荷側にはオルタネータ８が接続されている。オルタネータ８はエンジンの回転に応じて発電を行い、発電による充電電流をバッテリ１へ供給する。オルタネータ８による出力電圧は例えば１４Ｖ程度である。

アイドリングストップ制御部６は、ＩＳＳ動作として、アイドリングストップに関する制御を行う部位として示している。実際には、アイドリングストップ制御部６は、例えばマイクロコンピュータにより構成された図示しないＥＣＵ内で、ソフトウエアによって実現される機能の一つとして考えることができる。
アイドリングストップ制御部６は、信号待ち等による車両の走行停止を検出した際に、図示しないエンジンの一時停止制御を行う。またアイドリングストップ制御部６は、各種センサの検出情報等によりドライバーの発進動作（ブレーキを緩める等）を監視しており、発進動作の検出に応じて、エンジンを再始動させるように制御する。
これらに加え、本実施の形態の場合、アイドリングストップ制御部６は、コンバータ装置７との間で各種情報のやりとりを行う。例えばアイドリングストップ状態からのエンジン再始動の際には、エンジン再始動信号ＲＳをコンバータ装置７に供給する。
またアイドリングストップ制御部６とコンバータ装置７の間は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）等による通信によって車両情報ＩＭの送受信を行うことができる。
またアイドリングストップ制御部６は電流センサ２からの出力によってバッテリ出力電流値を得ることができる。このバッテリ出力電流値を車両情報ＩＭの一つとしてコンバータ装置７に供給する。

コンバータ装置７、もしくは少なくともコンバータ装置７を有する電源装置が、本発明の車両用電源装置の実施の形態となる。
コンバータ装置７は、バッテリ１側からの入力電圧を車両電装品５ｘの動作電源電圧として出力する。このコンバータ装置７は、バイパス回路２１、昇圧回路２２、制御回路２３、メモリ２４を有する。

フューズ４ｘを介した電源経路において、コンバータ装置７内では、バイパス回路２１と昇圧回路２２が並列に接続されている。
バイパス回路２１は例えばリレーにより構成されるスイッチとされ、昇圧回路２２の入力側と出力側に接続されている。このリレーは例えばノーマルクローズタイプとされ、バイパス回路２１は通常はオンとされているが、制御回路２３からのバイパスオープン信号Ｂｏｐが供給されることでオープン（つまりバイパス経路遮断）とされる。
昇圧回路２２はＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されており、フューズ４ｘを介したバッテリ１側からの入力電圧を昇圧して、車両電装品５ｘへの出力電圧を生成する。昇圧回路２２は、制御回路２３からの昇圧指示信号Ｓ１によって昇圧動作を行う。また昇圧出力電圧値が、制御回路２３からの昇圧電圧指示信号Ｓ２によって設定される。

制御回路２３は、例えばマイクロコンピュータにより形成され、バイパス回路２１、昇圧回路２２の制御や、アイドリングストップ制御部６等との通信動作を行う。メモリ２４は、制御回路２３の処理のための各種情報記憶が行われる。メモリ２４は制御回路２３としてのマイクロコンピュータの内部メモリでもよいし、別チップのメモリでもよい。
この制御回路２３は、基本的には、車両のエンジンがアイドリングストップ状態からの再始動を行う期間に、バイパス回路２１をオフとしてバイパス経路を遮断し、昇圧回路２２により昇圧された出力電圧が車両電装品５ｘに供給されるように制御する。
また制御回路２３は各種情報に基づいてバッテリ１の劣化判定を行い、劣化判定の結果に応じて、昇圧回路２２の出力電圧値を可変設定する処理を行う。

具体的には制御回路２３は、バイパスオープン信号Ｂｏｐでバイパス回路２１を制御する。また昇圧指示信号Ｓ１、昇圧電圧指示信号Ｓ２によって昇圧回路２２の昇圧動作を制御する。
また制御回路２３はアイドリングストップ制御部６との間でエンジン再始動信号ＲＳや車両情報ＩＭの通信を行う。また制御回路２３は、ＥＣＵ等からイグニッション信号ＩＧＮを受信する。また制御回路２３は入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔを監視している。 なお、制御回路２３は昇圧回路２２のコンバータ動作時に出力電圧Ｖｏｕｔを監視してコンバータ出力の安定化のための制御を行うこともできる。

このようなコンバータ装置７を設ける理由は次のとおりである。
アイドリングストップシステム（ＩＳＳ）は、信号待ちの時などに、エンジンを一時停止させ、ドライバーの発進動作の検出に伴いエンジンを再始動させるシステムである。
アイドリングストップ前に電源オンとされていた車両電装品（５ａ，５ｂ，５ｃ・・・５ｘの一部又は全部）は、アイドリングストップ中及び再始動時もオンのままである。再始動時には全部又は一部の車両電装品をオンとしたままセルモータ部９を駆動することになるため、電気的に負荷が一時的に増大し、バッテリ１の電源電圧が一時的に瞬低してしまう。この場合に特に不具合を生ずるのが、カーオーディオやナビゲーション装置としての車両電装品５ｘである。これらの装置では、例えばバッテリ電圧の瞬低により音が途切れて乗員に不快な思いをさせたり、ナビゲーション画面が初期画面になってしまい、乗員に操作負担を強いるという不都合が生ずる。
特にカーオーディオやナビゲーション装置は、他の車両電装品よりも電源電圧瞬低に対して電気的耐性が低いことが通常である。

そこで本実施の形態では、そのような電源電圧瞬低に対して電気的耐性が低い車両電装品５ｘに対して、昇圧回路２２（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を適用し、電源電圧が低下した時に昇圧により動作電源電圧の瞬低を抑え、通常の電源電圧、例えば１３Ｖ程度を維持するようにする。これによりエンジン再始動時の不具合を解消する。
しかし、この動作はバッテリ１が劣化している場合、その劣化を早める一因にもなる。バッテリ劣化によりバッテリ出力電圧が低下している際には、昇圧幅が大きくなることで、昇圧時の電流消費がより多くなり、バッテリ１への負担が大きくなるためである。

そこで本実施の形態のコンバータ装置７は、次のように動作する。
コンバータ装置７は、通常は、バッテリ１から供給される電源を、バイパス回路２１を経由して下流の車両電装品５ｘに電源供給する。
制御回路２３は、エンジン再始動信号ＲＳや車両情報ＩＭにより、アイドリングストップに関する情報を得ている。そしてアイドリングストップ後のエンジン再始動時のみ、バイパス回路２１を開放して、昇圧回路２２で、低下した電源電圧を例えば１３Ｖまで昇圧させて、車両電装品５ｘに供給する。この昇圧はエンジンの再始動が完了するまで継続する。エンジンの再始動を確認したら、制御回路２３はバイパス回路２１を閉じ、昇圧回路を停止させて通常状態に復帰する。
これらの動作過程において制御回路２３は、バッテリ１の劣化判定を行い、劣化判定結果に応じて、昇圧回路２２の昇圧電圧値を設定するようにしている。

＜実施の形態の処理例＞
制御回路２３による具体的な制御処理例を図２，図３で説明する。
図２は最初のエンジン始動からの制御回路２３の処理を示している。
ステップＳ１０１で制御回路２３は、イグニッション信号ＩＧＮによるエンジン始動を監視している。この場合のエンジンの「始動」とは、運転者が車両に乗車してイグニッション操作を行うことによる始動である。アイドリングストップからの「再始動」ではない。以下ではエンジンの「始動」と「再始動」をこの意味で区別する。
またエンジンの「停止」とは、降車時等のドライバーのキー操作等に基づくエンジン停止を意味し、ＩＳＳによるエンジン停止は「アイドリングストップ」と表記する。

ドライバーが乗車した際などのエンジンの始動の際には、ＥＣＵ等の制御によりセルモータ部９が駆動されてクランキングが行われるが、この際、制御回路２３はステップＳ１０２に進み、コンバータ装置７の電圧出力をオフとする。つまりバイパスオープン信号Ｂｏｐを出力してバイパス回路２１を開放し、かつ昇圧回路２２も動作させない。このため車両電装品５ｘは動作電源が遮断された状態になり、動作は一時的に停止する。このようにすることで、エンジン始動時にバッテリ１の電流負荷を低減できる。またこれは乗車時などであるため、オーディオ装置で音が途切れても、乗員はさほど気にするものではなく、問題無い。
このような電圧出力をオフとする状態をステップＳ１０３で始動完了と判断するまで継続する。始動完了はイグニッション信号ＩＧＮの終了、又は車両情報ＩＭにより確認できる。エンジン始動完了を確認したら、制御回路２３はステップＳ１０４でバイパス回路２１をオンとする。つまりバイパスリレーを開放していたバイパスオープン信号Ｂｏｐを停止する。
なお、以上のステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４の処理を省略し、エンジン始動時にバイパス回路２１を機能させておくようにしてもよい。

エンジン始動後はステップＳ１０５〜Ｓ１１５の処理を繰り返し実行する。
ステップＳ１０５で制御回路２３は、バッテリ電圧平均値Ｖav1を取得するとともに、メモリ２４に記憶する処理を行う。制御回路２３は、例えば監視している入力電圧Ｖｉｎに基づいてバッテリ電圧平均値Ｖav1を得る。例えば入力電圧Ｖｉｎの値をデジタル値として、毎回ステップＳ１０５で累積加算し、累積加算値を累積数で除することでバッテリ電圧平均値Ｖav1を求める。或いは、アナログ的に求めるようにしてもよい。例えば時定数回路やローパスフィルタ回路で得られた出力電圧を平均値とし、デジタルデータ化してメモリ２４に記憶するなどである。
このバッテリ電圧平均値Ｖav1は、エンジン稼働中の平均値である。つまりオルタネータ８での発電に基づくバッテリ１への充電が行われている期間の値となる。
制御回路２３は、ステップＳ１０６でエンジン停止となるまで、アイドリングストップ中以外は、ステップＳ１０７からＳ１０５に戻り、バッテリ電圧平均値Ｖav1の算出／記憶（記憶値の更新）を行う。

ステップＳ１０６で制御回路２３は、エンジン停止（ＩＳＳ以外の降車時等のエンジン停止）か否かを判断する。車両情報ＩＭによりエンジン停止を確認したら、図２の処理を終える。
ステップＳ１０７で制御回路２３は、アイドリングストップ中であるか否かを確認する。上述のようにアイドリングストップ制御部６の制御により、信号待ちなどの停車中にはアイドリングストップが行われる。制御回路２３は車両情報ＩＭによりアイドリングストップ状態を検知する。そしてアイドリングストップ中は、ステップＳ１０８に進む。

制御回路２３は、ステップＳ１０８ではエンジン再始動か否かを判断して処理を分岐する。アイドリングストップ制御部６からエンジン再始動信号ＲＳが供給されると、再始動と判断する。
エンジン再始動信号ＲＳが供給されていない場合、つまりアイドリングストップ中でまだ再始動を開始していない期間は、制御回路２３はステップＳ１０９に進み、バッテリ電圧平均値Ｖav2を得、メモリ２４に記憶する。例えば入力電圧Ｖｉｎの値をデジタル値として、アイドリングストップ中にステップＳ１０９で累積加算し、累積加算値を累積数で除することでバッテリ電圧平均値Ｖav2を求める。或いはこの場合も、例えば時定数回路やローパスフィルタの出力電圧をデジタルデータ化してメモリ２４に記憶するなどの処理としてもよい。つまりステップＳ１０５と同一の処理でよい。
このバッテリ電圧平均値Ｖav2は、エンジン回転停止中の平均値である。つまりオルタネータ８での発電が行われず、バッテリ１への充電が行われていない期間の値となる。

続いてステップＳ１１０で制御回路２３は、電流センサ２で得られる電流センサ値をアイドリングストップ制御部６から取得し、電流センサ平均値Ｉavを求めてメモリ２４に記憶する。即ちアイドリングストップ中のバッテリ１からの電流量の平均値を検出する。これはアイドリングストップ中の車両電装品５（５ａ〜５ｘ）による負荷の程度を判断するためである。

続いてステップＳ１１１で制御回路２３は、バッテリ１の劣化判定及び昇圧出力電圧設定処理を行う。昇圧出力電圧設定とは、昇圧回路２２の昇圧による出力電圧値の設定のことである。このステップＳ１１１の処理については、図３により後述する。

制御回路２３はステップＳ１１１の後、ステップＳ１０６→Ｓ１０７→Ｓ１０８と進む。
このようにアイドリングストップ中は、制御回路２３はステップＳ１０９，Ｓ１１０，Ｓ１１１を実行する。
そしてエンジン再始動信号ＲＳにより再始動を検知したらステップＳ１１２に進む。この場合、制御回路２３はバイパスオープン信号Ｂｏｐを出力してバイパス回路２１をオープンとする。同時に昇圧回路２２に昇圧指示信号Ｓ１を出力し、昇圧動作を開始させる。また制御回路２３は、この時点で同時に昇圧電圧指示信号Ｓ２により、ステップＳ１１１の設定による昇圧出力電圧値を昇圧回路２２に指示する。
これにより再始動時には、昇圧回路２２による出力電圧が車両電装品５ｘに供給されることになる。
なお制御回路２３は、昇圧電圧指示信号Ｓ２をそれより前の時点（例えばステップＳ１１１の設定時）に昇圧回路２２に与えて昇圧出力電圧を指示しておいてもよい。

ステップＳ１１３で制御回路２３は、バッテリ電圧低下量Ｖｔを取得し、メモリ２４に記憶する。再始動時にはバッテリ電圧は瞬間的に低下する。再始動時にはセルモータ部９によるクランキングが行われ、バッテリ１の負荷が大きくなるためである。例えば図４Ａには時点ｔ０で再始動が開始された場合のバッテリ電圧波形の一例を示している。例えば制御回路２３は入力電圧Ｖｉｎについての再始動直後のボトム値を検出する。そしてアイドリングストップ中にステップＳ１０９で監視している入力電圧Ｖｉｎの値（又は算出するバッテリ電圧平均値Ｖav2でもよい）と、ボトム値の差分を求めることで、図４Ａに示すバッテリ電圧低下量Ｖｔを検出できる。このバッテリ電圧低下量Ｖｔの値は、次回のアイドリングストップ中のステップＳ１１１で用いる。

その後、制御回路２３は再始動を完了したことを例えば車両情報ＩＭにより検知したらステップＳ１１４からＳ１１５に進み、昇圧回路２２による昇圧動作を停止させるとともに、バイパスオープン信号Ｂｏｐを終了させてバイパス回路２１をオン（リレークローズ）する。これによりバッテリ電圧がそのまま車両電装品５ｘに供給される状態としてステップＳ１０５に戻る。
制御回路２３は、以上のようにエンジン稼働中及びアイドリングストップ中の処理を、ステップＳ１０６でエンジン停止を検知するまで繰り返す。

アイドリングストップ中においてステップＳ１１１で行うバッテリ劣化判定及び昇圧出力電圧設定処理について図３で詳しく説明する。
制御回路２３はステップＳ２０１で、エンジン稼働中に取得してメモリ２４に記憶したバッテリ電圧平均値Ｖav1を確認し、これが所定値（例えば１２．５Ｖ）未満であるか否かを確認する。
バッテリ電圧平均値Ｖav1が１２．５Ｖを越えていればステップＳ２０５に進み、通常出力判定を行う。つまり制御回路２３は特にバッテリ劣化は認められないとする。この場合、昇圧回路２２による出力電圧設定値を１３Ｖとする。

ステップＳ２０１でバッテリ電圧平均値Ｖav1が１２．５Ｖ未満であった場合は、制御回路２３はステップＳ２０２で、今回のアイドリングストップ中のバッテリ電圧平均値Ｖav2が所定値（例えば１２Ｖ）未満であるか否かを確認する。バッテリ電圧平均値Ｖav2は直前のステップＳ１０９で取得し、メモリ２４に記憶した値である。
バッテリ電圧平均値Ｖav2が１２Ｖを越えていればステップＳ２０５に進み、同様にバッテリ劣化のない通常出力と判定し、昇圧回路２２による出力電圧設定値を１３Ｖとする。

ステップＳ２０２でバッテリ電圧平均値Ｖav2が１２Ｖ未満であった場合は、制御回路２３はステップＳ２０３で、今回のアイドリングストップ中の電流センサ平均値Ｉavが所定値（例えば８０Ａ）未満であるか否かを確認する。電流センサ平均値Ｉavは直前のステップＳ１１０で取得し、メモリ２４に記憶した値である。電流センサ平均値Ｉavが８０Ａを越えていればステップＳ２０６に進む。
また電流センサ平均値Ｉavが８０Ａ未満であった場合、制御回路２３はステップＳ２０４で前回のエンジン再始動時のバッテリ電圧低下量Ｖｔが所定値（例えば３．５Ｖ）を越えているか否かを判断する。バッテリ電圧低下量Ｖｔは前回のエンジン再始動時にステップＳ１１３で取得し、メモリ２４に記憶した値である。バッテリ電圧低下量Ｖｔが３．５Ｖ以下であればステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０３からＳ２０６に進む場合とは、電流負荷が大きい場合である。またステップＳ２０４からＳ２０６に進む場合とは、バッテリ劣化の可能性が認められる場合である。
そのため制御回路２３はステップＳ２０６で、バッテリ劣化又は高負荷状態との判定を行う。即ち制御回路２３はバッテリ劣化の可能性や高負荷状態に鑑みて、昇圧回路２２の出力電圧設定を行う。例えば図４Ｂの特性に従って入力電圧に応じた出力電圧設定を行う。例えば入力電圧Ｖｉｎが１２Ｖ以上であれば出力電圧設定値＝１３Ｖ、入力電圧Ｖｉｎが１１Ｖ以下であれば、出力電圧設定値＝１０Ｖ、入力電圧Ｖｉｎが１１〜１２Ｖの間である場合、出力電圧設定値は１０〜１３Ｖの値とする。

また制御回路２３は、ステップＳ２０４で前回のエンジン再始動時のバッテリ電圧低下量Ｖｔが所定値（例えば３．５Ｖ）を越えていた場合、ステップＳ２０７に進み、バッテリ劣化判定を行う。つまりバッテリ１が劣化しているとし、昇圧回路２２の出力電圧設定値＝１０Ｖとする。

以上の図３の処理により、ステップＳ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７のいずれかで設定された出力電圧設定値が、その後の再始動時の昇圧回路２２の出力電圧設定値とされる。即ち再始動時の昇圧回路２２の出力電圧が、バッテリ１の劣化判断や負荷状態により可変設定されることになる。

＜まとめ＞
本実施の形態では、次のような効果が得られる。
実施の形態のコンバータ装置７は、バッテリ１からの入力電圧Ｖｉｎを昇圧して車両電装品５ｘへの出力電圧Ｖｏｕｔを得る昇圧回路２２と、昇圧回路２２と並列に接続され、昇圧回路２２をバイパスした電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとされるようにするバイパス回路２１を備える。そして制御回路２３は、アイドリングストップ状態からの再始動期間に、バイパス回路２１を遮断（リレーオープン）し、昇圧回路２２により昇圧された出力電圧Ｖｏｕｔが得られるように制御する。
アイドリングストップ状態からのエンジン再始動の際にはスタータの動作によりバッテリ電圧が瞬間的に低下するが、本実施の形態では、この間、昇圧回路２２で例えば１３Ｖに昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔが車両電装品５ｘに供給されるようにしている。このため車両電装品５ｘにおいて正常な動作状態が保たれ、乗員に不快や不都合を与えることを解消できる。例えばカーオーディオ装置の場合に音が途切れてしまったり、ナビゲーション装置の場合にリセットが働くなどの不具合は解消される。

さらに本実施の形態では、制御回路２３はバッテリ１の劣化判定を行い、劣化判定の結果に応じて、昇圧回路２２の出力電圧設定値を可変設定する。特に制御回路２３は、バッテリ１が劣化しているとの判定結果を得た場合に、昇圧回路２２の出力電圧設定値を、劣化していないとの判定結果を得た場合の出力電圧設定値より低い値とする。
このようにバッテリ１の劣化判断に応じて昇圧出力電圧が可変されることで、バッテリ１の負荷を低減し、バッテリ劣化の進行を抑え、結果としてバッテリ１の長寿命化に貢献できる。
そもそもセルモータ部９を動作させるための負荷が大きい状態のときに昇圧を実行することはバッテリ１への負担が大きい。そこで、劣化状態のときは、昇圧回路２２の出力電圧設定値を低くする（例えば１０Ｖとする）ことで、バッテリ負担が過大にならないようにするものである。
例えば通常時の昇圧出力電圧を１３Ｖ、バッテリ劣化時の昇圧出力電圧を１０Ｖとすれば、昇圧時の電流出力を約２０％低減でき、バッテリ長寿命化とともに、バッテリ１がアイドリングストップ制御禁止領域に入るまでを遅延させることができる。

また制御回路２３は、エンジン稼働中のバッテリ電圧値（バッテリ電圧平均値Ｖav1）と、アイドリングストップ中のバッテリ電圧値（バッテリ電圧平均値Ｖav2）と、再始動期間のバッテリ電圧低下量Ｖｔを用いて、バッテリ劣化判定を行うようにしている。これによりバッテリの劣化度合を適切に判定できる。
バッテリ電圧平均値Ｖav1はオルタネータ８による発電中であるため、入力電圧Ｖｉｎはバッテリ１のみによるものとはならないが、このバッテリ電圧平均値Ｖav1が十分な値であれば、バッテリ１の劣化がないことの指標になる。
バッテリ電圧平均値Ｖav2はオルタネータ８による発電が行われていない期間の値であるため、バッテリ１の劣化について直接的な指標になる。
バッテリ電圧低下量Ｖｔは、劣化しているほど大きくなるため、これもバッテリ劣化判定の適切な指標となる。
従って図３の処理により劣化判定を行うことで、判定の信頼度を高くできる。
なお、例えばバッテリ電圧平均値Ｖav1とバッテリ電圧平均値Ｖav2の差分を劣化判定指標として使用してもよい。
またバッテリ電圧平均値Ｖav1、Ｖav2、バッテリ電圧低下量Ｖｔの３つを用いなくとも、これらの１つ或いは２つの指標で劣化判定を行っても良い。
またエンジン稼働中及びアイドリングストップ中のバッテリ電圧値として平均値を用いているが、平均値ではなく、最新値を用いても良い。但し平均値を用いることで、バッテリ劣化に起因しない何らかの他の原因による電圧変動によって誤判定が生じることを回避できる。

また制御回路２３は、アイドリングストップ中のバッテリの出力電流（電流センサ平均値Ｉav）が所定値以上であるか否かの判定結果も、昇圧回路２２の出力電圧設定値の設定条件に用いている。電流負荷が大きい場合も、昇圧電圧値を低下させ、昇圧で消費する電流を抑えることで、バッテリ１への負荷の低減、各電装品の正常動作の維持の点で好適となる。

また制御回路２３は、再始動期間以外は、バイパス回路２１を機能させて昇圧回路２２を介さない出力電圧Ｖｏｕｔが車両電装品５ｘへ供給されるように制御している（図２のステップＳ１０４，Ｓ１１５）。エンジン再始動時以外は、昇圧動作を行わないようにすることで、昇圧によるバッテリ１への負担を最小限とすることができる。これもバッテリ劣化進行を早めないことに貢献する。
また図２の処理ではバイパス回路２１をオープンとする期間は再始動時及びエンジン始動時のみであり、クローズとする期間に比べて非常に短いことが通常となる。従ってバイパス回路２１をノーマルクローズのリレーで構成することが望ましい。但し、もちろんノーマルオープンのリレーを用いる例も考えられる。さらにリレー以外のスイッチ素子を用いても良い。

なお、実施の形態の構成や処理は一例である。上記以外に多様な構成例や処理例が考えられる。
図３の処理では、バッテリ１の劣化の可能性があるときに、ステップＳ２０３で電流センサ平均値Ｉavを確認したが、バッテリ１の劣化とは無関係に電流センサ平均値Ｉavを確認し、電流負荷が大きいときは、出力電圧設定値を低下させるような例も考えられる。
図３の判断で使用する所定値、即ちステップＳ２０１の１２．５Ｖ、ステップＳ２０２の１２Ｖ、ステップＳ２０３の８０Ａ、ステップＳ２０４の３．５Ｖは、全て一例である。これ以外の値を判定基準とすることも当然考えられる。
また昇圧回路２２の出力電圧設定値としての１３Ｖや１０Ｖ、さらに図４Ｂの特性も一例にすぎない。
また制御回路２３はコンバータ装置７の構成要素として説明したが、例えばＥＣＵが制御回路２３として機能するようにしてもよい。
またコンバータ装置７を設ける車両電装品５ｘとしては、カーオーディオ装置やナビゲーション装置に限られないことはいうまでもない。

１…バッテリ、５ａ，５ｂ〜５ｘ…車両電装品、６…アイドリングストップ制御部、７…コンバータ装置、２１…バイパス回路、２２…昇圧回路、２３…制御回路、２４…メモリ

Claims (4)

1. バッテリ側からの入力電圧を車両電装品の動作電源電圧として出力する車両用電源装置であって、
   前記入力電圧を昇圧して前記車両電装品への出力電圧を得る昇圧部と、
   前記昇圧部と並列に接続され、前記昇圧部をバイパスした電圧が出力電圧とされるようにするバイパス部と、
   車両のエンジンのアイドリングストップ状態からの再始動期間に、前記バイパス部を遮断し、前記昇圧部により昇圧された出力電圧が得られるように制御するとともに、前記バッテリの劣化判定を行い、該劣化判定の結果に応じて、前記昇圧部の出力電圧値を可変設定する処理を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記劣化判定により、前記バッテリが劣化しているとの判定結果を得た場合に、前記昇圧部の出力電圧値を、劣化していないとの判定結果を得た場合の出力電圧値より劣化判定の結果に応じた低い値に設定する
   車両用電源装置。
2. 前記制御部は、
   エンジン稼働中のバッテリ電圧値と、アイドリングストップ中のバッテリ電圧値と、前記再始動期間のバッテリ電圧低下量との、全部又は一部を用いて、前記劣化判定を行う
   請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御部は、
   アイドリングストップ中の前記バッテリの出力電流が所定値以上であるか否かの判定結果も、前記昇圧部の出力電圧値の設定条件に用いる
   請求項１又は請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記制御部は、
   前記再始動期間以外は、前記バイパス部を機能させて、前記昇圧部を介さない出力電圧が前記車両電装品へ供給されるように制御する
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用電源装置。

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