JP2010116080A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な電力消費を抑制しつつ視認性を向上させることができる車両用電源装置を提供する。
【解決手段】車速判定部１７３は、車速が速度閾値よりも速いか否かを判定し、判定結果を制御部１７１へ出力する。スイッチ判定部１７４は、ヘッドランプスイッチＳＷ１、フォグランプスイッチＳＷ２、ワイパースイッチＳＷ３それぞれがオンであるかオフであるかを判定し、判定結果を制御部１７１へ出力する。制御部１７１は、ヘッドランプ２４が点灯している場合において、車速が速度閾値より速い場合、あるいは、ワイパーが動作している場合には、ヘッドランプ２４に印加する平均電圧を所定電圧値Ｖｄよりも高い電圧Ｖｈ（＞Ｖｄ）になるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリを備える車両用電源装置に関する。

自動車などの車両用の電源装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）及びバッテリなどを備えている。エンジンに連動してオルタネータで発電された電力は、バッテリの充電に利用されるとともに、車両に搭載された電気負荷に供給される。一般的には、オルタネータの発電電圧は約１４Ｖ、バッテリ電圧は約１２．８Ｖであるが、電気負荷の使用状況に応じてバッテリの電圧が変動した場合、電気負荷へ印加される負荷電圧も変動することになる。このため、車両用電源装置は、バッテリの電圧が変動しても負荷電圧を所定値に維持するように制御している。

一方で、燃費向上を図るため、車両には充電制御システムが搭載されるようになった。充電制御システムは、負荷電圧を所定値に維持しつつ、車両の走行状態（例えば、加速走行、減速走行、定速走行、アイドリングなど）に応じて、オルタネータの発電電圧を調整することにより、エンジン負荷を低減しつつ、低燃費化を実現するものである（非特許文献１参照）。
ハリアー 新型車解説書、トヨタ自動車株式会社、２００３年２月７日発行

しかしながら、従来の車両用電源装置にあっては、バッテリの電圧変動に関わらず、電気負荷へ印加する負荷電圧の平均値を常に所定値に維持するので、例えば、電気負荷がヘッドランプやフォグランプなどの前照灯である場合に、夜間の雨天走行時や高速走行時などの車両前方の視認性が必要とされるときでも、電気負荷へ印加される電圧は一定であるため、前照灯の明るさは変わらず車両前方の視認性を高めることができないという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、無駄な電力消費を抑制しつつ視認性を向上させ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１発明に係る車両用電源装置は、バッテリを備える車両用電源装置において、前記バッテリの出力側の電圧を制御する電圧制御部と、該電圧制御部で制御された電圧が印加される車灯と、車両の走行時の視認性に関連する情報を取得する取得部とを備え、前記電圧制御部は、前記取得部で取得した情報に応じて、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係る車両用電源装置は、第１発明において、前記取得部は、車速を取得するように構成してあり、前記電圧制御部は、取得した車速が速度閾値よりも速い場合、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る車両用電源装置は、第１発明において、前記取得部は、ワイパーの作動状態を取得するように構成してあり、前記電圧制御部は、前記ワイパーが作動している場合、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする。

第４発明に係る車両用電源装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか１項において、前記車灯は、ヘッドランプ又はフォグランプの少なくとも一方であることを特徴とする。

本発明にあっては、バッテリの出力側の電圧を制御する電圧制御部と、電圧制御部で制御された電圧が印加される車灯と、車両の走行時の視認性に関連する情報を取得する取得部とを備えている。そして、電圧制御部は、取得部で取得した情報に応じて、車灯に印加する電圧を所定値よりも高くする。例えば、取得した情報により視認性を高める必要がある場合には、所定値よりも高い電圧を車灯に印加し、視認性を高める必要がない場合には、所定値の電圧を車灯に印加する。これにより、視認性を高める必要がない場合には、車灯に印加する電圧を所定値にして無駄な消費電力を抑制しつつ、視認性を高める必要がある場合には、電圧を高くして車灯の明るさを増加させ、視認性を向上させる。

本発明にあっては、視認性に関連する情報として、車速を取得する。例えば、車速が速い場合には、視認性を高める必要がある。そして、取得した車速が速度閾値よりも速い場合、車灯に印加する電圧を所定値よりも高くする。これにより、車両が速度閾値より速く、視認性を高める必要がある場合、車灯を明るくすることができ、視認性を向上させることができる。

本発明にあっては、視認性に関連する情報として、ワイパーの動作状態（例えば、動作開始、動作停止など）を取得する。例えば、ワイパーが動作している場合（動作開始、動作中を含む）には、雨天時の走行であるため、視認性を高める必要がある。そして、ワイパーが動作している場合、車灯に印加する電圧を所定値よりも高くする。これにより、雨天時などの視認性を高める必要がある場合、車灯を明るくすることができ、視認性を向上させることができる。

本発明にあっては、車灯は、ヘッドランプ又はフォグランプの少なくとも一方である。これにより、高速走行時や雨天走行時などの車両前方の視認性を高める必要がある場合に、ヘッドランプ又はフォグランプを明るくすることができ、視認性を向上させることができる。

本発明によれば、無駄な電力消費を抑制しつつ視認性を向上させることができる。

以下、本発明を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構成の一例を示すブロック図である。車両用電源装置は、バッテリ１４、電源制御部１７などを備えている。なお、電源制御部１７のみを車両用電源装置として構成することもできる。

バッテリ１４には、ヒューズＦ０を介してオルタネータ１１を接続してある。オルタネータ１１には、オルタネータ１１で発電する発電電圧を制御するレギュレータ１２を付設している。バッテリ１４は、オルタネータ１１で発電した電力により充電される。電流センサ１５は、バッテリ１４の充電電流及び放電電流を検出する。充電制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１３は、バッテリ１４への充電を制御する。

充電制御ＥＣＵ１３には、車速センサ１６が接続されている。オルタネータ１１とバッテリ１４との間の電路にはヒューズＦ０を設けている。オルタネータ１１とバッテリ１４からの電力を供給するための電路は、電気負荷に応じて分岐されている。電路２１には、ヒューズＦ１を介装してあり、電気負荷（不図示）を接続している。

電路２２には、ヒューズＦ２を介装してあり、ＦＥＴ１８を介して車灯としてのヘッドランプ２４を接続している。また、電路２３には、ヒューズＦ３を介装してあり、ＦＥＴ１９を介して車灯としてのフォグランプ２５を接続している。なお、電路は、図示した３つに限定されるものではない。なお、ヘッドランプ２４のみ、あるいはフォグランプ２５のみを備える構成であってもよい。

電源制御部１７には、ヘッドランプスイッチＳＷ１、フォグランプスイッチＳＷ２、ワイパースイッチＳＷ３を接続している。

電源制御部１７は、全体を制御するとともに電圧制御部としての制御部１７１、バッテリ１４の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部１７２、車速センサ１６で検出した車速を取得する取得部としての車速判定部１７３、ワイパーの動作状態を取得する取得部としてのスイッチ判定部１７４、ＦＥＴ１８、１９をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部１７５などを備えている。

電圧検出部１７２は、バッテリ１４の電圧Ｖｂを検出して制御部１７１へ出力する。

車速判定部１７３は、車速センサ１６で検出した車速と速度閾値（例えば、６０ｋｍ／ｈなど）とを比較し、車速が速度閾値よりも速いか否かを判定し、判定結果を制御部１７１へ出力する。

スイッチ判定部１７４は、ヘッドランプスイッチＳＷ１、フォグランプスイッチＳＷ２、ワイパースイッチＳＷ３それぞれがオンであるかオフであるかを判定し、判定結果を制御部１７１へ出力する。

制御部１７１は、電圧検出部１７２で検出したバッテリ１４の電圧Ｖｂ、車速判定部１７３及びスイッチ判定部１７４から出力された判定結果に基づいて、ヘッドランプ２４、フォグランプ２５に印加される電圧（平均電圧値）を制御すべく制御信号をＰＷＭ制御部１７５へ出力する。例えば、バッテリ１４の電圧が変動して高くなった場合には、ＦＥＴ１８、１９のオン期間を短くしてヘッドランプ２４、フォグランプ２５に印加される電圧を一定値に維持する。

例えば、制御部１７１は、ヘッドランプ２４が点灯している場合において、車速が速度閾値より遅い場合、あるいは、ワイパーが動作していない場合には、車両の走行のための前方の視認性を高める必要はないとして、ヘッドランプ２４に印加する平均電圧を所定電圧値Ｖｄに維持する。この場合、ＰＷＭ制御部１７５は、ヘッドランプ２４に印加する平均電圧が所定電圧値ＶｄになるようにＦＥＴ１８をＰＷＭ制御（デューティ比を変化させる）する。

また、同様に、制御部１７１は、フォグランプ２５が点灯している場合において、車速が速度閾値より遅い場合、あるいは、ワイパーが動作していない場合には、車両の走行のための前方の視認性を高める必要はないとして、フォグランプ２５に印加する平均電圧を所定電圧値Ｖｄに維持する。この場合、ＰＷＭ制御部１７５は、フォグランプ２５に印加する平均電圧が所定電圧値ＶｄになるようにＦＥＴ１９をＰＷＭ制御（デューティ比を変化させる）する。なお、フォグランプ２５に対しては、所定電圧値はＶｄと異なる値でもよい。

一方、制御部１７１は、ヘッドランプ２４が点灯している場合において、車速が速度閾値より速い場合、あるいは、ワイパーが動作している場合には、車両の走行のための前方の視認性を高める必要があるとして、ヘッドランプ２４に印加する平均電圧を所定電圧値Ｖｄよりも高い電圧Ｖｈ（＞Ｖｄ）になるように制御する。この場合、ＰＷＭ制御部１７５は、ヘッドランプ２４に印加する平均電圧が所定電圧値Ｖｄより高い電圧ＶｈになるようにＦＥＴ１８をＰＷＭ制御（デューティ比を変化させる）する。なお、この場合、ＦＥＴ１８がオンしている期間を長くするようにデューティ比を変化させてもよく、あるいは、デューティ比を１００％としてもよい。

また、制御部１７１は、フォグランプ２５が点灯している場合において、車速が速度閾値より速い場合、あるいは、ワイパーが動作している場合には、車両の走行のための前方の視認性を高める必要があるとして、フォグランプ２５に印加する平均電圧を所定電圧値Ｖｄよりも高い電圧Ｖｈ（＞Ｖｄ）になるように制御する。この場合、ＰＷＭ制御部１７５は、フォグランプ２５に印加する平均電圧が所定電圧値Ｖｄより高い電圧ＶｈになるようにＦＥＴ１９をＰＷＭ制御（デューティ比を変化させる）する。なお、フォグランプ２５に対しては、印加する電圧をＶｈと異なる値としてもよい。また、この場合も、ＦＥＴ１９がオンしている期間を長くするようにデューティ比を変化させてもよく、あるいは、デューティ比を１００％としてもよい。

次に本実施の形態の車両用電源装置の動作について説明する。オルタネータ１１は、不図示のエンジンに連動して発電する。レギュレータ１２は、オルタネータ１１の界磁電流を調節することにより、オルタネータ１１で発電される発電電圧を定電圧制御、あるいは昇降圧制御する。

オルタネータ１１は、発電した電力を、オルタネータ１１内部の整流器（不図示）で整流した後、ヒューズＦ０を通じて、バッテリ１４に充電する。バッテリ１４に充電される充電電流は、電流センサ１５で検出され、充電制御ＥＣＵ１３へ出力される。また、充電制御ＥＣＵ１３は、バッテリ１４の電圧Ｖｂを検出する。

充電制御ＥＣＵ１３は、車速センサ１６検出した車速を取得し、取得した車速に基づいて、車両の走行状態（例えば、アイドリング、加速走行、定常走行及び減速走行など）を判定し、判定した走行状態に応じてバッテリ１４の充電制御を行う。

図２は充電制御ＥＣＵ１３による充電制御動作例を示す説明図である。図２に示すように、車両の走行状態としては、例えば、アイドリング、加速走行、定常走行及び減速走行などがあり、各走行状態に応じて、オルタネータ１１の発電モード、バッテリ１４のバッテリ容量、オルタネータ１１の発電電圧、車速パターンが異なる。

例えば、オルタネータ１１の発電電圧を通常（定常）の値ＶＮからＶＬに下げる。これにより、オルタネータ１１の発電によるエンジンの負荷を低減してエンジンの低燃費化を図ることができる。

一方、減速走行の場合には、オルタネータ１１の発電電圧を通常（定常）の値ＶＮからＶＨに上げる。これにより、バッテリ１４への充電電流を増やすとともに、ヒューズＦ２を介して他の電気負荷（不図示）への供給電力を増加させる。

なお、この場合、図２の発電電圧で示す電圧ＶＬ、ＶＮ、ＶＨはそれぞれ、１２．５Ｖ、１３．５Ｖ、１４．５Ｖ程度である。

図３はヘッドランプ２４に印加される電圧を示すタイムチャートである。なお、フォグランプ２５の場合も同様である。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１でワイパーの動作が開始し、時刻ｔ２において、ワイパーの動作が停止したとする。この場合、図３（ｂ）に示すように、ヘッドランプ２４に印加される平均出力電圧は、時刻ｔ１までは所定電圧値Ｖｄが印加され、時刻ｔ１において、所定電圧値Ｖｄよりも高い電圧Ｖｈが印加される。なお、一例として、Ｖｄは１２Ｖ程度、Ｖｈは１３．５Ｖ程度に設定することができる。これにより、ヘッドランプ２４が明るくなり、視認性が向上する。そして、時刻ｔ２において、ヘッドランプ２４に印加される電圧は所定電圧値Ｖｄに戻る。

図３の例では、ワイパーの動作状態に応じてヘッドランプ２４に印加される電圧の変化について説明したが、ワイパーの動作に代えて、車速を用いることもできる。この場合、時刻ｔ１において、車速が速度閾値より速くなり、時刻ｔ２において、車速が速度閾値より遅くなったとすれば、ヘッドランプ２４に印加される電圧は、図２（ｂ）と同様に変化する。

上述のとおり、取得した情報（例えば、ワイパーの動作状態、車速など）により視認性を高める必要がある場合には、所定値よりも高い電圧をヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５に印加し、視認性を高める必要がない場合には、所定値の電圧をヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５に印加する。これにより、視認性を高める必要がない場合には、無駄な消費電力を抑制しつつ、視認性を高める必要がある場合には、電圧を高くしてヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５の明るさを増加させ、視認性を向上させる。

また、視認性に関連する情報として、車速を取得する。例えば、車速が速い場合には、視認性を高める必要がある。そして、取得した車速が速度閾値よりも速い場合、ヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５に印加する電圧を所定値よりも高くする。これにより、車両が速度閾値より速く、視認性を高める必要がある場合、ヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５を明るくすることができ、視認性を向上させることができる。

また、視認性に関連する情報として、ワイパーの動作状態（例えば、動作開始、動作停止など）を取得する。例えば、ワイパーが動作している場合（動作開始、動作中を含む）には、雨天時の走行であるため、視認性を高める必要がある。そして、ワイパーが動作している場合、ヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５に印加する電圧を所定値よりも高くする。これにより、雨天時などの視認性を高める必要がある場合、ヘッドランプ２４及び／又はフォグランプ２５を明るくすることができ、視認性を向上させることができる。

図４は本発明に係る車両用電源装置の処理手順を示すフローチャートである。制御部１７１は、ヘッドランプ２４又はフォグランプ２５が点灯しているか否かを判定し（Ｓ１１）、いずれも点灯していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、ステップＳ１１の処理を続ける。ヘッドランプ２４又はフォグランプ２５が点灯している場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御部１７１は、点灯しているヘッドランプ２４又はフォグランプ２５に印加される電圧を所定電圧値Ｖｄに維持する（Ｓ１２）。なお、維持する電圧Ｖｄは、ヘッドランプ２４とフォグランプ２５とで異なる場合もある。

制御部１７１は、ワイパーが動作開始したか否かを判定し（Ｓ１３）、動作を開始していない場合（Ｓ１３でＮＯ）、車速が閾値（速度閾値）より速いか否かを判定する（Ｓ１４）。車速が閾値より速くない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部１７１は、ステップＳ１２以降の処理を続け、車速が閾値より速い場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、点灯しているヘッドランプ２４又はフォグランプ２５に印加される電圧を所定電圧値Ｖｄより高い電圧に維持する（Ｓ１５）。ワイパーが動作開始した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部１７１は、ステップＳ１４の処理を行わずにステップＳ１５の処理を行う。

制御部１７１は、ワイパーの動作が停止したか否かを判定し（Ｓ１６）、動作が停止していない場合（Ｓ１６でＮＯ）、車速が閾値（速度閾値）より遅いか否かを判定する（Ｓ１７）。車速が閾値より遅い場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、点灯しているヘッドランプ２４又はフォグランプ２５に印加される電圧を所定電圧値Ｖｄに維持する（Ｓ１８）。ワイパーの動作が停止した場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御部１７１は、ステップＳ１７の処理を行わずにステップＳ１８の処理を行う。

制御部１７１は、ヘッドランプ２４及びフォグランプ２５すべてが消灯しているか否かを判定し（Ｓ１９）、すべてが消灯していない場合（Ｓ１９でＮＯ）、ステップＳ１３以降の処理を続け、すべてが消灯している場合（Ｓ１９でＹＥＳ）、処理を終了する。

車速が閾値より遅くない場合（Ｓ１７でＮＯ）、制御部１７１は、ヘッドランプ２４及びフォグランプ２５すべてが消灯しているか否かを判定し（Ｓ２０）、すべてが消灯していない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ステップＳ１５以降の処理を続け、すべてが消灯している場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、処理を終了する。

以上説明したように、本発明によれば、無駄な電力消費を抑制しつつ視認性を向上させることができる。

上述の実施の形態では、運転者にとっての視認性を高めるべく車灯の明るさを増加させる構成であったが、これに限定されるものではなく、自車両の後方を走行する後続車両の運転者から見て自車両に対する視認性を高めるようにしてもよい。この場合には、例えば、車両の後部に設けられた車灯の明るさを増加させればよい。また、車両の後部に超音波センサなどを設置して、自車両と後続車両との速度差や車間距離などに応じて、車灯の明るさを増加させることができる。

本発明に係る車両用電源装置の構成の一例を示すブロック図である。 充電制御ＥＣＵによる充電制御動作例を示す説明図である。 ヘッドランプに印加される電圧を示すタイムチャートである。 本発明に係る車両用電源装置の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１４ バッテリ
１７ 電源制御部
１７１ 制御部
１７２ 電圧検出部
１７３ 車速判定部
１７４ スイッチ判定部
１７５ ＰＷＭ制御部
１８、１９ ＦＥＴ
２４ ヘッドランプ
２５ フォグランプ
ＳＷ３ ワイパースイッチ

Claims (4)

1. バッテリを備える車両用電源装置において、
   前記バッテリの出力側の電圧を制御する電圧制御部と、
   該電圧制御部で制御された電圧が印加される車灯と、
   車両の走行時の視認性に関連する情報を取得する取得部と
   を備え、
   前記電圧制御部は、
   前記取得部で取得した情報に応じて、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記取得部は、
   車速を取得するように構成してあり、
   前記電圧制御部は、
   取得した車速が速度閾値よりも速い場合、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記取得部は、
   ワイパーの作動状態を取得するように構成してあり、
   前記電圧制御部は、
   前記ワイパーが作動している場合、前記車灯に印加する電圧を所定値よりも高くするように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
4. 前記車灯は、
   ヘッドランプ又はフォグランプの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。

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