JP2005263080A - バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛バッテリの状況に応じて必要最低限の電装品を確実に作動させることで鉛バッテリの充放電の収支を安定させる。
【解決手段】車載電源分配装置１０内に電流検出部５１と電圧検出部５３と中央制御部１７を設け、電流検出部５１と電圧検出部５３での検出結果に基づいて鉛バッテリ５の状態を検知し、この検知結果に基づいて、鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させるよう、不揮発性メモリ１３内に予め記憶された優先順位に従ってリレー１１ａ，１１ｂ，…を選択的にオンオフ制御する。鉛バッテリ５の状態に応じて、必要最低限の電装品Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…を確実に作動させることで鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される鉛バッテリの状態（電池残量又は劣化度）を検知するバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置に関するものである。

一般的な自動車内の電源系統として、鉛バッテリとオルタネータとが併用されたものがある。この場合、自動車の始動等においては、鉛バッテリから各部の電装品に電源の供給を行うが、鉛バッテリの電力消費を継続すると、当該鉛バッテリの残存電力が少なくなってしまい、最終的には自動車の各部に電源供給を行うことができなくなる。そこで、エンジンの回転によって交流発電を行い、ここで発電された電力を鉛バッテリに充電することで、各部の電装品に対して長時間の電源供給を可能にしている。

近年の著しい電子技術の進展により、自動車の分野では、ドライブバイワイヤーやブレーキバイワイヤー等、電線を用いた様々な電子制御の技術が開発されている。これらの技術は、オーディオやエアコン等の自動車の付属的な電装品だけでなく、自動車の走行等に係る主要な機能をも電子制御化しようとするものであり、今後は益々、１台の自動車に多くの電装品が使用されて、電子化及びシステム化が進展する傾向にある。

したがって、多くの電装品が搭載された自動車において、鉛バッテリ及びオルタネータから各種の電装品に対しては、電源供給を効率よく行う必要があり、特にその際に鉛バッテリの状態検知を正確に行って、その状態に応じた電源供給を行うことが必要となる。

ところで、車載された鉛バッテリの状態検知を行う技術としては、従来より種々のものが提案されているが、頻繁に充放電が行われている使用中（走行中等）の鉛バッテリの状態を正確に検知するのは困難である。例えば、従来技術として、鉛バッテリの開放端子電圧を検出して電池残量を検知する技術があるが、走行中等は鉛バッテリに対する充放電が度々行われるため、鉛バッテリの溶液中の濃度勾配等の影響により、開放端子電圧が安定せず、電池残量を正確に検知することができない。

そこで、本発明の解決すべき課題は、走行中であっても正確かつ簡単に鉛バッテリの状態を検知しながら、その鉛バッテリの状態が安定するよう、負荷を選択的にオンオフ制御して鉛バッテリの充放電の収支を調整することが可能なバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置を提供することである。

上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、鉛バッテリとオルタネータとに接続されて、各種の電装品への電源分配を行うバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記鉛バッテリに対して充電又は放電される電流を検出する電流検出手段と、前記鉛バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記鉛バッテリ及び前記オルタネータから前記各電装品に対する電源供給を個別にオンオフする開閉手段と、前記電流検出手段及び前記電圧検出手段での検出結果に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御して前記鉛バッテリの充放電の収支を調整する制御手段とを備えるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段が、前記鉛バッテリに対する充電又は放電が開始された際に、前記電流検出手段を介して検出されるその充放電の電流値と、前記電圧検出手段を介して検出されるその充放電の開始の前後における前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段は、前記充放電の電流値と前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの内部抵抗値を導出し、その内部抵抗値に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段は、前記鉛バッテリに対する充電が行われた際に導出した前記内部抵抗値である充電内部抵抗値と、前記鉛バッテリに対する放電が行われた際に導出した前記内部抵抗値である放電内部抵抗値とに基づいて前記鉛バッテリの状態を検知するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段は、前記充電内部抵抗値と前記放電内部抵抗値との比に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段は、前記充放電の電流値と前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの電池残量及び劣化度のうちの少なくともいずれか一方を検知するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段が、前記鉛バッテリに対する充電が開始された際に、充電開始に伴う前記鉛バッテリの前記端子電圧の所定時間当たりの上昇量を前記電圧検出手段を介して検出し、その所定時間当たりの上昇量に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、前記制御手段が、前記所定時間当たりの上昇量に基づいて、前記鉛バッテリの電池残量及び劣化度のうちの少なくともいずれか一方を検知するものである。

請求項１〜請求項８に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、制御手段により、電流検出手段及び電圧検出手段での検出結果に基づいて鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、鉛バッテリの充放電の収支を安定させるよう、開閉手段を選択的にオンオフ制御するよう構成しているので、鉛バッテリの状態に応じて優先順位の低い電装品をオフにするなどして、バッテリの充放電の収支を容易に安定させることができる。

請求項２〜請求項６に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、鉛バッテリに対する充電又は放電が開始された際に、その充放電の電流値と、その充放電の開始の前後の鉛バッテリの端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリの状態を検知するため、走行中であっても、所望の充放電のタイミングに合わせて鉛バッテリの状態を正確かつ簡単に検知することができ、これに基づいてバッテリの充放電の収支を適切に安定させることができる。

請求項３に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、放電の電流値と端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリの内部抵抗値を導出し、その内部抵抗値に基づいて鉛バッテリの状態を検知するため、鉛バッテリの状態を正確かつ簡単に検知することができ、これに基づいてバッテリの充放電の収支を適切に安定させることができる。

請求項４に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、鉛バッテリに対する充電が行われた際に導出した内部抵抗値である充電内部抵抗値と、鉛バッテリに対する放電が行われた際に導出した内部抵抗値である放電内部抵抗値とに基づいて鉛バッテリの状態を検知するため、鉛バッテリの状態を正確かつ簡単に検知することができ、これに基づいてバッテリの充放電の収支を適切に安定させることができる。

請求項５に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比に基づいて鉛バッテリの状態を検知するため、鉛バッテリの状態を正確かつ簡単に検知することができ、これに基づいてバッテリの充放電の収支を適切に安定させることができる。

請求項７及び請求項８に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置は、鉛バッテリに対する充電が開始された際に、充電開始に伴う鉛バッテリの端子電圧の所定時間当たりの上昇量を電圧検出手段を介して検出し、その所定時間当たりの上昇量に基づいて鉛バッテリの状態を検知するため、走行中であっても、所望の放電のタイミングに合わせて鉛バッテリの状態を正確かつ簡単に検知することができ、これに基づいてバッテリの充放電の収支を適切に安定させることができる。

｛第１の実施の形態｝
＜構成＞
本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置（パワー・ディストリビュート・ユニット）１０は、図１の如く、負荷である電装品Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のオンオフを行うものであって、特に、鉛バッテリ５の状態（電池残量及び劣化度の少なくともいずれか一方）を精度良く検知し、この検知結果に基づいて、必要な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…を選択的に動作させることで、鉛バッテリ５の状態を適切に安定させるものである。尚、この明細書において、電池残量とは、鉛バッテリ５の満充電時を基準とした放電可能な電荷量を示し、劣化度とは経年変化による鉛バッテリ５の劣化の度合いを示している。

図２は本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０を示す回路ブロック図である。このバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０は、図１及び図２の如く、オルタネータ１からの発電電圧を調整するレギュレータ３と鉛バッテリ５とに接続されて各種の電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…への電源分配を行うものであって、特に、電流検出部（電流検出手段）５１と、電圧検出部（電圧検出手段）５３と、ＣＰＵ等により構成される中央制御部（制御手段）１７とを備えて構成される。

オルタネータ１は、図２の如く、例えば三相交流発電機が適用され、例えばＶベルト等によって自動車のクランクシャフトの回転動力を受ける回転子としてのロータ２１と、このロータ２１の周囲に配置されたステータ２３と、ロータ２１の回転により発生したステータ２３の各相における起電力を整流するためのダイオードによって構成される整流回路２５とを備えている。

ロータ２１は、レギュレータ３からの界磁電流を受けて磁界を発生する電磁コイルが適用される。ロータ２１の両端には、レギュレータ３からの与えられる界磁電流の変化を抑制するためのコンデンサ２６が介装される。

ステータ２３は、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれのコイル２７が一対ずつで合計６個設けられており、これに伴って、整流回路２５も、ステータ２３の各コイル２７に対応したハイ側ダイオード２９ａ及びロー側ダイオード２９ｂを合わせて合計１２個のダイオードが使用されてなる。そして、ステータ２３のロー側ダイオード２９ｂのカソードから出力される発電電流は、バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０の複数のヒューズ３０を介してリレー１１ａ，１１ｂ，…（後述）に接続される。

レギュレータ３は、オルタネータ１での発電電力がエンジンの回転数等によって変動するのを緩和するものであって、オルタネータ１のロータ２１の一端に接続された第１のスイッチング素子（トランジスタ）３３と、ロータ２１の他端に接続された第２のスイッチング素子（トランジスタ）３５と、これらの両スイッチング素子３３，３５をオンオフまたはチョッパ制御してロータ２１の界磁電流を調整するＩＣ部３７とを備える。そして、このＩＣ部３７は、バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０のレギュレータ制御部１５（後述）から与えられたレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１に基づいて、ロータ２１の界磁電流を調整する。尚、ＩＣ部３７には、スイッチ３８を介してバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０内でヒューズ３０に与えられる電圧が入力されており、この発電電圧が一定電圧以下になると、ＬＥＤ等が使用されたインストゥルメントパネルの充電警告灯３９を点灯するようになっている。

そして、バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０は、図２の如く、各種の電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…（図１参照）への電源供給をオンオフするリレー（開閉手段）１１ａ，１１ｂ，…と、鉛バッテリ５の状態等の自動車の様々な状況に応じて予め決定しておいた優先順位の情報が格納された不揮発性メモリ（記憶手段）１３と、レギュレータ３を制御することで当該レギュレータ３を通じてオルタネータ１から供給される電圧を調整するレギュレータ制御部（レギュレータ制御手段）１５と、電流検出部（電流検出手段）５１と、電圧検出部（電圧検出手段）５３と、バッテリ状態や自動車の各部で得られた情報に基づいて、レギュレータ制御部１５を制御するとともに、不揮発性メモリ１３に格納された優先順位に従ってリレー１１ａ，１１ｂ，…のオンオフを制御する上記の中央制御部（制御手段）１７とを備える。

リレー１１ａ，１１ｂ，…は、例えば、オーディオやエアコン等の自動車にとって付属的な機能を司る付属的機器Ｍ１…をそれぞれオンオフする付属的機器用リレー１１ａ…と、アンチロックブレーキ等のブレーキアシストやエアバッグシステムといったアクティブセイフティ機器Ｍ３…をそれぞれオンオフするセイフティ用リレー１１ｂ…とがあり、各リレー１１ａ，１１ｂ，…は、スイッチとなる接点４１と、この接点を電磁誘導により開閉する電磁コイル４３とを備えた一般的なものがそれぞれ使用される。

不揮発性メモリ１３は、フラッシュＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ等の書き込み可能なデータ記憶媒体が使用され、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する態様と、上述のオルタネータ１のロータ２１の界磁電流をレギュレータ３のＩＣ部３７で設定するために指示するレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を、自動車の状況、例えば鉛バッテリ５の状態（残量状態及び劣化状態等）や、進行方向に障害物があって衝突が予想されるプリクラッシュ状況や、自動車の所定部位の電流、電圧及び温度がそれぞれ異常な値を示しているような何らかの異常状態、あるいはそれ以外の通常運転状態等に対応づけた状態で、例えばデータテーブルといった所定のフォーマットで予め保有している。

ここで、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する態様のデータテーブルの例としては、自動車の安全度に応じて各電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…に優先順位を付与したものが適用される。例えばこのデータテーブルとしては、鉛バッテリ５の状態（残量状態及び劣化状態等）や、自動車が衝突寸前の状況（プリクラッシュ状況）であるような様々な状況を想定し、オーディオやエアコン等の付属的機器Ｍ１…に係る付属的機器用リレー１１ａ…をオフにするとともに、アンチロックブレーキ等のブレーキアシストやエアバッグシステムといったアクティブセイフティ機器Ｍ３…に係るセイフティ用リレー１１ｂ…をオンにする、といった内容のデータテーブルがある。

レギュレータ制御部１５は、中央制御部１７から指示されたタイミングで、当該中央制御部１７から与えられたレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を、レギュレータ３のＩＣ部３７に出力するようになっている。

電流検出部５１は、例えばシャント抵抗等が使用され、図３の如く、鉛バッテリ５のプラス端子に接続される充放電用の通電路５４に介挿されており、鉛バッテリ５に対して充電又は放電される電流を検出する。電圧検出部５３は、鉛バッテリ５の端子電圧を検出する。

中央制御部（ＣＰＵ）１７は、図示しないＲＡＭ等が接続され、上記の不揮発性メモリ１３内に予め格納されたソフトウェアプログラムに基づいて動作する機能要素であって、このソフトウェアプログラムによって定義された機能としては、自動車の様々な状況を判断し、当該状況に応じて、トランジスタを通じて各リレー１１ａ，１１ｂ，…を個別にオンオフする第１の機能と、不揮発性メモリ１３から読み出したレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を選択し、この選択したレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１をレギュレータ制御部１５を介してレギュレータ３に出力する第２の機能とがある。

中央制御部１７の第１の機能は、図２の如く、鉛バッテリ５と各ヒューズ３０との間に設置された電流検出部（電流検出手段）５１から入力される電流値Ｉを認識し、各ヒューズ３０を通じて各リレー１１ａ，１１ｂ，…に共通に印加される電圧値Ｖを電圧検出部（電圧検出手段）５３での検知に基づいて認識し、鉛バッテリ５の筐体表面等の所定の部位の温度を温度センサー５５での検知に基づいて認識するとともに、車内ＬＡＮの多重通信線５７から通信機を通じて得られた自動車の各電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…の駆動状況を認識し、これらの認識結果（電流認識結果、電圧認識結果、温度認識結果及び自動車状況認識結果）に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…を個別にオンオフ制御する。

ここで、第１の機能において、電流認識結果に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する場合は、電流検出部５１で検知された電流値Ｉが所定の基準電流値を超えていた場合に、この電流値Ｉを過電流と判断し、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御で電流値Ｉを低減したりする。

また、この第１の機能において、電流認識結果に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する際、中央制御部１７は、鉛バッテリ５に対する充電又は放電が開始された際に、電流検出部５１を介して検出されるその充放電の電流値と、電圧検出部５３を介して検出されるその充放電の開始の前後における端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリ５の電池残量及び劣化度を検知する。鉛バッテリ５に対する充電又は放電の開始の中央制御部１７による検知は、例えば電流検出部５１による充放電電流の検出に基づいて行われる。

ここで、本実施形態に係る鉛バッテリ５の状態検知の原理について説明する。

図４は、鉛バッテリに対して種々の電流値で充放電が行われた際の端子電圧の変化状況を計測した結果を示すグラフである。図４の試験では、開放端子電圧がその電池残量に対応する値に安定した状態にある鉛バッテリ５に対して、開放端子電圧（電池残量）を種々に異ならせて種々のレベルの充放電を行わせ、その各充放電の開始直後（例えば、充放電の開始から１００ｍｓ後（充放電は継続中））における端子電圧を計測した。図４のグラフの横軸は開放端子電圧に対応し、縦軸は充放電の開始直後の端子電圧に対応している。そして、図４のグラフＧ１ａ〜Ｇ１ｃの各系列は、各開放端子電圧において５Ａ、１０Ａ、１５Ａの充電を行った際の充電開始から微小時間後（例えば、１００ｍｓ後）の端子電圧の計測結果に対応しており、グラフＧ２ａ〜Ｇ２ｃの各系列は、各開放端子電圧において５Ａ、１０Ａ、１５Ａの放電を行った際の充電開始から微小時間後（例えば、１００ｍｓ後）の端子電圧の計測結果に対応している。また、グラフＧ３の系列は、充放電を行わないとき（端子電圧の変化がないとき）の状態を参考として表したものである。

図４の試験結果より、開放端子電圧が比較的高い状態（電池残量が大きい状態）（例えば、図４のＡ１で示す領域）では、開放端子電圧が高いほど（電池残量が大きいほど）充放電（特に、充電）に対する鉛バッテリ５の端子電圧の変化量が大きいことが分かる。これより、充放電時の電流値と端子電圧の変化量とに基づいて、少なくとも鉛バッテリ５の電池残量が推定可能であることが分かる。

また、これらの数量値は、次に述べるように鉛バッテリ５の劣化度にも大きく関係しており、これらの数量値に基づいて鉛バッテリ５の劣化度も推定可能である。図５は、劣化度の異なる２種類の鉛バッテリについて充放電に伴う端子電圧の変化量を比較したグラフである。より詳細には、図５のグラフＧ１１は、電池残量が約８０％の新品の鉛バッテリ５に対して電流値を変化させつつ充放電を行わせて、充放電時の端子電圧の変化量を計測した結果を示し、グラフＧ１２は、電池残量が約７５％の劣化品の鉛バッテリ５に対して電流値を変化させつつ充放電を行わせて、充放電時の端子電圧の変化量を計測した結果を示している。図５のグラフより、電池残量が同レベルであれば、各レベルの充放電に対する端子電圧の変化量が、新品より劣化品の方が大きくなっていることが分かる。

本実施形態では、鉛バッテリ５の電池残量及び劣化度を推定するためのさらに有利な数量指標を取得するため、中央制御部１７に、充放電時の電流値と端子電圧の変化量とに基づいてその時点における鉛バッテリ５の内部抵抗値を導出させるようにしている。内部抵抗値Ｒｉｎの導出は、例えば充放電時の電流値Ｉ及び端子電圧の変化量ｄＶを用いて、オームの法則に基づく、
Ｒｉｎ＝ｄＶ／Ｉ
の関係式により行うことができる。

図６は、鉛バッテリ（新品の鉛バッテリ）に対して所定電流値の充放電が行われた際の開放端子電圧と導出した内部抵抗値との関係を示すグラフであり、グラフの横軸は開放端子電圧に対応し、縦軸は内部抵抗値に対応している。より詳細には、図６のグラフＧ２１は、異なる各開放端子電圧において１０Ａの充電を行った際の計測結果に基づいて導出された内部抵抗値（充電内部抵抗値）を示しており、グラフＧ２２は、異なる各開放端子電圧において１０Ａの放電を行った際の計測結果に基づいて導出された内部抵抗値（放電内部抵抗値）を示している。図６のグラフより、特に開放端子電圧の比較的高い状態において、内部抵抗値（特に、充電の際に導出した充電内部抵抗値）と開放端子電圧（電池残量）との相関が強く現れていることが分かる。

また、内部抵抗値は鉛バッテリ５の劣化度を評価するのに非常に有効な数量指標であるため（一般に、劣化が進むにつれて内部抵抗値が増大する）、この導出した内部抵抗値を用いて鉛バッテリ５の劣化度を推定することができる。よって、例えば、その導出した充電内部抵抗値及び放電内部抵抗値のいずれか一方、又は両方に基づいて、中央制御部１７に鉛バッテリ５の劣化度を検知させるようにすることができる。この場合、例えば、所定の閾値レベルを設け、充電内部抵抗値又は放電内部抵抗値がその閾値レベルを上回ったことを検知した場合に、中央制御部１７に鉛バッテリ５の劣化を報知するための報知信号を出力させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、鉛バッテリ５の状態検知のためのさらに有効な数量指標を得るため、互いに近接したタイミングで取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比を算出して状態検知に用いるようにしている。図７は、異なる開放端子電圧において鉛バッテリ（新品の鉛バッテリ）に所定電流値の充放電を行わせた際に取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値を示すグラフである。より詳細には、図７の充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値は、異なる複数の開放端子電圧において、近似したタイミングで所定電流値（例えば、１０Ａ）の充電と放電とを鉛バッテリ５に対して行い、その充放電の際に上述の手法で充電内部抵抗値と放電内部抵抗値とを取得し、その充電内部抵抗値を放電内部抵抗値で割り算することにより導出している。図７のグラフより、開放端子電圧が比較的高い状態（電池残量が比較的多い状態）では、両内部抵抗値の比と開放端子電圧（電池残量）との間に比例関係に近い顕著な相関関係があり、両内部抵抗値の比より電池残量が推定可能であることが分かる。

そこで、本実施形態では、近接したタイミングで鉛バッテリ５に対する充電と放電とが行われた際に、中央制御部１７に、その充放電を電流検出部５１を介して検出させ、その充電に基づく充電内部抵抗値と放電に基づく放電内部抵抗値とを取得させる。充電内部抵抗値及び放電内部抵抗値は、上述のように、その充放電時に電流検出部５１を介して検出される充放電の電流値と、電圧検出部５３を介して検出されるその充放電の開始の前後における端子電圧の変化量（例えば、充放電の開始前の端子電圧と充放電が開始されてから１００ｍｓ後の端子電圧との差）とに基づいて、オームの関係式等を用いて導出されて取得される。そして、中央制御部１７に、その両内部抵抗値の比（例えば、充電内部抵抗値を放電内部抵抗値で割り算した値）を導出させ、その導出した両内部抵抗値の比に基づいてその時点における鉛バッテリ５の状態（特に、電池残量）を検知させるようになっている。

ここで、両内部抵抗値の比に基づく電池残量の検知は、例えば、両内部抵抗値と電池残量との対応関係を試験により予め取得してその対応関係を示すデータ（データテーブル等）を中央制御部１７の記憶部に登録しておき、その対応関係データを用いて行うことができる。この場合、中央制御部１７に、その検知した電池残量に関する情報を所定の図示しない表示部を介して表示させるようにしてもよい。

そして、第１の機能においては、この鉛バッテリ５の状態に応じて、不揮発性メモリ１３内に予め格納されたデータテーブルに基づいて、この鉛バッテリ５の状態を安定させるよう、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御して鉛バッテリ５の充放電の収支を調整する。ここで、鉛バッテリ５の状態によって電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにする場合は、例えば、鉛バッテリ５の残量が少ない場合に、多くの不必要な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにして鉛バッテリ５の回生を行ったり、また鉛バッテリ５の劣化が進んでいる場合は、その鉛バッテリ５の劣化状況に応じて、充放電を切り換える電圧を調整する際に適切な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…の消費電力を決定し、その消費電力に応じた電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のオンオフ制御を行うようになっている。この場合、例えば、鉛バッテリ５が過充電にならないように、例えば鉛バッテリ５の残量が満充電（１００％）に対して９８％前後の所定の残量範囲内に維持されるようになっている。尚、鉛バッテリ５が劣化した場合は、満充電状態での電圧も変化するため、例えば、その変化した電圧を基準に、鉛バッテリ５の残量が満充電（１００％）に対して所定の残量範囲内に維持されるようになっている。

また、第１の機能において、電圧認識結果のみに基づいても、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する。この場合は、電圧検出部５３で検知された電圧値Ｖが所定の基準最大電圧値を超えていた場合に、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御で電圧値Ｖを低減したりする。一方、電圧検出部５３で検知された電圧値Ｖが所定の基準最小電圧値を下回っていた場合に、第２の機能を通じてレギュレータ３からの電圧を増大させる。

さらに、第１の機能において、温度認識結果に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する場合は、温度センサー５５で検知された温度が所定の基準温度値を超えていた場合に、温度センサー５５が設置された部位が過熱状態であると判断し、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御を行ったりして温度を低減する。

さらにまた、第１の機能において、多重通信線５７から得られた自動車状況認識結果に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する場合は、不揮発性メモリ１３内に保有しているデータテーブル等を参照し、自動車状況認識結果に応じた各リレー１１ａ，１１ｂ，…のオンオフ制御を行う。即ち、このデータテーブル等では、自動車の安全度に応じて各電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…に優先度を付与しておき、これに基づいて自動車の状況に応じて各電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のオンオフを行う。

例えば、自動車の速度センサーやＧＰＳ受信機等から多重通信線５７を通じて与えられた信号に基づいて当該自動車の一定速度以上での走行を認識し、且つＣＣＤを用いた車両周辺視認装置またはレーザー等を用いた測距装置等から多重通信線５７を通じて与えられた信号に基づいて当該自動車の進行方向に存在する障害物を検出した場合に、自動車が衝突寸前の状況（プリクラッシュ状況）である旨を判断し、この判断結果に基づいて、オーディオやエアコン等の付属的機器Ｍ１…に係る付属的機器用リレー１１ａ…をオフ（給電遮断状態）にするとともに、セイフティ用リレー１１ｂ…をオンにしてアンチロックブレーキ等のブレーキアシストやエアバッグシステムといったアクティブセイフティ機器Ｍ３…をオン（給電可能状態）にし、鉛バッテリ５またはレギュレータ３からの電源をアクティブセイフティ機器Ｍ３…に集中して供給する。これにより、自動車の衝突の直前において、安全上重要なアクティブセイフティ機器Ｍ３…に集中して電源供給を行うことができ、かかるアクティブセイフティ機器Ｍ３…を確実に動作させるのを可能にする。

中央制御部１７の第２の機能では、上述のように、不揮発性メモリ１３からレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を読み出して自動車の状況に応じて選択し、この選択したレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１をレギュレータ制御部１５を介してレギュレータ３に出力するものである。このレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１としては、原則的に、オルタネータ１で発電された発電電圧の最大値をバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０に与えるよう、ロータ２１の界磁電流を予め定められた最大値とするための値が選択される。特に、第１の機能において、電圧検出部５３で検知された電圧値Ｖが所定の基準最小電圧値を下回っていた場合には、レギュレータ３のロータ２１の界磁電流を予め定められた最大値とするための値をレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１として選択する。一方、第１の機能において、電圧検出部５３で検知された電圧値Ｖが所定の基準最大電圧値を超えた場合には、レギュレータ３のロータ２１の界磁電流を低減するためのレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を選択する。そして、これらの選択されたレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を、レギュレータ制御部１５を通じてレギュレータ３のＩＣ部３７に出力する。

尚、図２中の符号５９はスタータ・スイッチ部を示しており、スタータ・モータ６１を電磁リレー６３でオンオフする構成となっている。

＜動作＞
上記構成のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０の動作を説明する。このバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０は、図１及び図２の如く、オルタネータ１からの発電電圧を調整するレギュレータ３と鉛バッテリ５とに接続されて各種の電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…への電源分配を行うのに際して、鉛バッテリ５の状態（残量状態及び劣化状態等）やプリクラッシュ等の自動車の様々な状況に応じた優先順位を予め決定しておき、種々の自動車の状況に際して、鉛バッテリ５の状態を安定させるように、その時点で前記優先順位の低い電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにする等を行うことで、鉛バッテリ５の充放電の収支を調整するとともに、必要な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…を確実に動作させる。ここで、鉛バッテリ５の状態によって電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにする場合は、例えば、鉛バッテリ５の残量が少ない場合に、多くの不必要な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにして鉛バッテリ５の回生を行ったり、また鉛バッテリ５の劣化が進んでいる場合は、その鉛バッテリ５の劣化状況に応じて、充放電を切り換える電圧を調整する際に適切な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…の消費電力を決定し、その消費電力に応じた電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のオンオフ制御を行うことになる。この場合、例えば、鉛バッテリ５が過充電にならないように、例えば鉛バッテリ５の残量が満充電（１００％）に対して９８％前後の所定の残量範囲内に維持されるようにする。尚、鉛バッテリ５が劣化した場合は、満充電状態での電圧も変化するため、例えば、その変化した電圧を基準に、鉛バッテリ５の残量が満充電（１００％）に対して所定の残量範囲内に維持されるようにする。

まずバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０の中央制御部１７は、不揮発性メモリ１３からレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を読み出して自動車の状況に応じて選択し、この選択したレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１をレギュレータ制御部１５を介してレギュレータ３に出力しており、原則として、このレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を調整することで、オルタネータ１で発電された発電電圧の最大値をバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０に与えるよう制御する。そして、必要な電装品だけでなく、不要な電装品をも短期的にできるだけオンすることで、オルタネータ１で発電される発電電力を増大させる。この場合、レギュレータ３のＩＣ部３７は、バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０から与えられたレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１に応じて、オルタネータ１のロータ２１の界磁電流を予め定められた最大値に設定し、これによりオルタネータ１で発電されてレギュレータ３からバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０に与えられる発電電圧は、原則として常に予め定められた最大値に設定される。

ここで、図２において、鉛バッテリ５と各ヒューズ３０との間に介装されたシャント抵抗等の電流検出部５１から入力される電流値Ｉが、所定の基準電流値を超えていた場合には、中央制御部１７はこの電流値Ｉを過電流と判断し、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御で電流値Ｉを低減したりする。

そして、中央制御部１７は、鉛バッテリ５に対する充電又は放電が開始された際に、その充放電の電流値と、その充放電の開始の前後の鉛バッテリ５の端子電圧の変化量と（図５）に基づいて、鉛バッテリ５の状態を検知する。具体的に、中央制御部１７は、充放電の電流値と端子電圧の変化量と（図５）に基づいて、鉛バッテリ５に対する充電が行われた際に導出した内部抵抗値である充電内部抵抗値と、鉛バッテリ５に対する放電が行われた際に導出した内部抵抗値である放電内部抵抗値との比（図７）を求め、この比に基づいて、鉛バッテリ５の状態を検知する。

これにより、走行中であっても、所望の充放電のタイミングに合わせて鉛バッテリ５の状態（残量状態及び劣化状態等）を正確かつ簡単に検知することができる。

そして、中央制御部１７は、かかる鉛バッテリ５の状態に基づいて、例えば、鉛バッテリ５の残量が低下していると判断した場合には、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御で電流値Ｉを低減したりする。

また、各ヒューズ３０を通じて各リレー１１ａ，１１ｂ，…に共通に印加される電圧値Ｖが、所定の基準最大電圧値を超えていた場合には、中央制御部１７は、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御で電圧値Ｖを低減したりする。また中央制御部１７は、レギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を調整することで、オルタネータ１のロータ２１の界磁電流を調整し、レギュレータ３からバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０に与えられる発電電圧を調整する。

逆に、電圧検出部５３で検知された電圧値Ｖが所定の基準最大最小電圧値を下回っていた場合には、中央制御部１７は、レギュレータ３のロータ２１の界磁電流を予め定められた最大値とするための値をレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１として選択し、このレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１を、レギュレータ制御部１５を通じてレギュレータ３のＩＣ部３７に出力する。このとき、レギュレータ３のＩＣ部３７は、バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０から与えられたレギュレータ調整電圧指令値Ｄ１に基づいて、ロータ２１の界磁電流を調整することで、オルタネータ１のロータ２１の界磁電流を予め定められた最大値に設定し、これによりオルタネータ１で発電されてレギュレータ３からバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置１０に与えられる発電電圧を、原則として常に予め定められた最大値に設定する。

また、温度センサー５５で検知された温度が、所定の基準温度値を超えていた場合には、中央制御部１７において温度センサー５５が設置された部位が過熱状態であると判断し、一部または全てのリレー１１ａ，１１ｂ，…を一時的に切断したり、チョッパ制御を行ったりして温度を低減する。

さらに、中央制御部１７は、多重通信線５７から得られた自動車状況認識結果に基づいて各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する。

例えば、自動車の速度センサーやＧＰＳ受信機等から多重通信線５７を通じて与えられた信号に基づいて当該自動車の一定速度以上での走行を認識し、且つＣＣＤを用いた車両周辺視認装置またはレーザー等を用いた測距装置等から多重通信線５７を通じて与えられた信号に基づいて当該自動車の進行方向に存在する障害物を検出した場合には、中央制御部１７は、自動車が衝突寸前の状況（プリクラッシュ状況）である旨を判断する。そして、この判断結果に基づいて、オーディオやエアコン等の付属的機器Ｍ１…に係る付属的機器用リレー１１ａ…をオフにするとともに、セイフティ用リレー１１ｂ…をオンにしてアンチロックブレーキ等のブレーキアシストやエアバッグシステムといったアクティブセイフティ機器Ｍ３…をオンにし、鉛バッテリ５またはレギュレータ３からの電源をアクティブセイフティ機器Ｍ３…に集中して供給する。これにより、自動車の衝突の直前において、安全上重要なアクティブセイフティ機器Ｍ３…に集中して電源供給を行うことができ、かかるアクティブセイフティ機器Ｍ３…を確実に動作させるのを可能にする。

このように、この実施形態では、鉛バッテリ５に対する充電又は放電が開始された際に、その充放電の電流値と、その充放電の開始の前後の鉛バッテリ５の端子電圧の変化量と（図５）に基づいて、鉛バッテリ５の状態を検知しているので、鉛バッテリ５の状態を中央制御部１７で正確かつ簡単に検知することができる。したがって、この正確に検知した鉛バッテリ５の状態に基づいて、鉛バッテリ５の状態を安定させるよう、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御して鉛バッテリ５の充放電の収支を調整しながら、必要な電装品を中心にオンすることが可能となり、各電装品に対する電源分配を適切に行うことができる。しかも、電流検出部５１、電圧検出部５３及び各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する中央制御部１７が車載電源分配装置１０内に内蔵されているので、車載電源分配装置１０を設置するだけで、鉛バッテリ５の状態を安定させるように、鉛バッテリ５の充放電の収支を調整するよう制御できるので、自動車への搭載時等においてその取り扱いに便利である。

また、この実施形態では、各種の電装品Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…について、鉛バッテリ５の状態（残量状態及び劣化状態等）やプリクラッシュ等の自動車の様々な状況に応じた優先順位を予め決定しておき、種々の自動車の状況に際して、その時点で前記優先順位の低い電装品Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…をオフにする等を行うことで、鉛バッテリ５の充放電の収支を可及的に安定させるとともに、必要な電装品（負荷）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…を確実に動作させることができるので、鉛バッテリ５やオルタネータ１として、プリクラッシュ状況等の特殊な状況を考慮した大型且つ重量級の製品を使用しなくても、自動車の状況に応じて必要最低限の電装品Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，…のみを確実に且つ効率よく作動させることが可能である。したがって、多くの電装品が搭載された自動車において、鉛バッテリ５及びオルタネータ１の大型化・重量化を緩和できる。ひいては、高圧電線を必要としなくなるため、これらに接続されるワイヤーハーネスの大型化・重量化をも緩和することができる。

また、アクティブセイフティ機器Ｍ３…が作動しない場合に鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させるにあたって、必要な電装品だけでなく、不要な電装品をも短期的にできるだけオンすることで、オルタネータ１で発電される発電電力を増大させることで、アクティブセイフティ機器Ｍ３…が作動する際には、かかるアクティブセイフティ機器Ｍ３…に対して確実に給電を行うことができる。

｛第２の実施の形態｝
本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置（パワー・ディストリビュート・ユニット）１０は、電流検出部（電流検出手段）５１と、電圧検出部（電圧検出手段）５３と、ＣＰＵ等により構成される中央制御部１７とを備えて構成され、車両に搭載される鉛バッテリ５の状態（電池残量及び劣化度の少なくともいずれか一方）を検知する点で、図１〜図３に示した第１の実施の形態と同様である。

ただし、第１の実施の形態においては、中央制御部１７が、鉛バッテリ５に対する充電又は放電が開始された際に、電流検出部５１を介して検出されるその充放電の電流値と、電圧検出部５３を介して検出されるその充放電の開始の前後における端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリ５の電池残量及び劣化度を検知していたのに対し、この第２の実施の形態においては、中央制御部１７が、鉛バッテリ５に対する充電が開始された際に、充電開始に伴う鉛バッテリ５の端子電圧の所定時間当たりの上昇量を電圧検出部５３を介して検出し、その所定時間当たりの上昇量に基づいて鉛バッテリ５の状態を検知する。この鉛バッテリ５に対する充電開始の中央制御部１７による検知は、例えば電流検出部５１による充電電流の検出に基づいて行われる。

次に、本実施形態に係る鉛バッテリ５の状態検知の原理について説明する。

図８は、種々の状態の鉛バッテリに対して所定の電流値で充電が行われた際の端子電圧の経時変化を計測した結果を示す波形グラフである。図８の試験では、波形グラフＧ１で示すように所定電流（例えば、１０Ａ）の充電を状態の異なる鉛バッテリ５に行った。そして、図８の各波形グラフＧ２〜Ｇ４は、開放端子電圧（ＯＣＶ）が１３．０Ｖ（電池残量がほぼ満充電の状態）の新品の鉛バッテリ５、開放端子電圧が１１．７Ｖ（電池残量が満充電を基準として約２０％の状態）の新品の鉛バッテリ５、及び開放端子電圧が１２．５Ｖの劣化品の鉛バッテリ５に対して波形グラフＧ１の充電を行った際の端子電圧の経時変化について試験結果をそれぞれ示している。なお、図８の試験は、鉛バッテリ５の開放端子電圧がその電池残量に対応した値に安定した状態で、グラフＧ１の充電を行ったものである。

図８の試験結果より、鉛バッテリ５の状態（電池残量、劣化度）により同じ電流値の充電を行った場合でも、充電に伴って生じる端子電圧の所定時間当たりの変化量（あるいは、端子電圧の変化速度（傾きＭ１〜Ｍ３））が種々に異なっていることが分かる。これによって、この充電に伴って生じる端子電圧の所定時間当たりの変化量を計測することにより、その時点における鉛バッテリ５の状態を検知可能であることが分かる。

図９は、異なる開放端子電圧において新品の鉛バッテリに所定電流値の充電を行わせた際に取得した端子電圧の上昇速度を示すグラフであり、その横軸は開放端子電圧に対応し、縦軸は端子電圧の上昇速度に対応している。図９の試験では、新品の鉛バッテリ５に対して、開放端子電圧（電池残量）を種々に異ならせて所定電流値（例えば、１０Ａ）の充電を行わせ、その各充電の開始に伴う端子電圧の上昇速度を計測した。端子電圧の上昇速度の計測は、例えば、充電開始時（時刻ｔ０）の端子電圧（開始電圧）と、充電開始時から所定時間（例えば、１００ｍｓ）が経過した時点における端子電圧（上昇電圧）とを計測し、その開始電圧と上昇電圧との差である上昇量を導出し、その上昇量を前記所定時間（例えば、１００ｍｓ）で割算することにより行われる。

図９の試験結果より、開放端子電圧が比較的高い状態（電池残量が大きい状態）では、開放端子電圧が高いほど（電池残量が大きいほど）端子電圧の上昇速度が大きいことが分かる。これより、少なくとも新品の鉛バッテリ５については、充電開始に伴う端子電圧の上昇速度を計測すれば、その計測結果に基づいて電池残量が推測可能であることが分かる。また、試験の結果、開放端子電圧が同じであれば、劣化が進んだ鉛バッテリ５程、所定電流値の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度が大きくなることが分かっている。例えば、開放端子電圧が１２．５Ｖのときの所定電流値の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度が、新品の鉛バッテリ５では図９のグラフのように約７（Ｖ／ｓ）であるのに対し、劣化品の鉛バッテリ５では約３８（Ｖ／ｓ）となる。

この試験結果より、例えば、状態（電池残量及び劣化度）の異なる種々の鉛バッテリ５について、鉛バッテリ５の劣化度と、電池残量と、所定電流量の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度との関係を試験により導出し、その関係を示すデータを中央制御部１７に登録しておくことにより、別の手法により鉛バッテリ５の劣化度が分かっていれば、中央制御部１７が、登録されている劣化度と電池残量と端子電圧の上昇速度との関係に基づいて、別の手法により取得した劣化度と、所定電流値の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度とから電池残量を推測することが可能である。あるいは、別の手法により鉛バッテリ５の充電残量が分かっていれば、中央制御部１７が、登録されている劣化度と電池残量と端子電圧の上昇速度との関係に基づいて、別の手法により取得した充電残量と、所定電流値の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度とから劣化度を推測することが可能である。

具体例としては、例えば、満充電時において充電開始に伴う端子電圧の上昇速度に基づいて鉛バッテリ５の劣化度を検知する場合について説明する。まず、準備として、満充電時における鉛バッテリ５の劣化度と、所定電流値の充電開始に伴う端子電圧の上昇速度との関係を試験により取得し、その関係を予め中央制御部１７に登録しておく。そして、中央制御部１７は、鉛バッテリ５が満充電であることを検知している状態において、所定電流値の充電が鉛バッテリ５に開始されたことを電流検出部５１を介して検知した際に、その充電開始に伴う端子電圧の上昇速度を電圧検出部５３を介して検出し、その検出した端子電圧の上昇速度から劣化度を、予め登録されている劣化度と端子電圧の上昇速度との関係に基づいて導出する。中央制御部１７による鉛バッテリ５が満充電状態であることの検知は、例えば、所定レベルの充電電圧が鉛バッテリ５に印加された際の充電電流の減少度等を電流検出部５１を介して検出することにより行うことができる。

また、劣化度の検知の具体的な判定手法として、例えば、劣化度に関する所定の閾値レベルを設けておき、検出した充電開始に伴う端子電圧の上昇速度がその閾値レベルを上回ったことを検知した場合に、中央制御部１７に鉛バッテリ５の劣化を報知するための報知信号を出力させるようにしてもよい。

そして、この正確に検知した鉛バッテリ５の状態に基づいて、中央制御部１７により、鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させるよう、各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御して必要な電装品を中心にオンする点は、図１〜図３に示した第１の実施の形態と同様である。

かかる本実施形態によっても、各電装品に対する電源分配を適切に行うことができる。しかも、電流検出部５１、電圧検出部５３及び各リレー１１ａ，１１ｂ，…をオンオフ制御する中央制御部１７が車載電源分配装置１０内に内蔵されているので、車載電源分配装置１０を設置するだけで鉛バッテリ５の状態に応じて鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させるよう制御できるので、自動車への搭載時等においてその取り扱いに便利な点も、図１〜図３に示した第１の実施の形態と同様である。

なお、本実施形態では、鉛バッテリ５に対する所定電流値の充電が行われるのを検知して、そのタイミングで鉛バッテリ５の状態検知を行うようにしているが、中央制御部７にオルタネータ、レギュレータ等を制御させて鉛バッテリ５の所定電流値の充電を行わせることにより、状態検知に利用可能な鉛バッテリ５に対する充電のタイミングを中央制御部１７が積極的に制御するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、鉛バッテリ５に対する所定電流値の充電が開始された際に、充電開始に伴う鉛バッテリ５の端子電圧の所定時間当たりの上昇量（上昇速度）を電圧検出部５３を介して検出し、その上昇速度に基づいて鉛バッテリ５の状態（電池残量及び劣化度の少なくともいずれか一方）を検知するため、走行中であっても所望の放電のタイミングに合わせて鉛バッテリ５の状態を正確かつ簡単に検知することができ、この検知結果に基づいて、鉛バッテリ５の充放電の収支を安定させるよう適切に制御できる。

本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置と、鉛バッテリ、オルタネータ及びレギュレータとを示す概要ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置の一部を示すブロック図である。 鉛バッテリに対して種々の電流値で充放電が行われた際の端子電圧の変化状況を計測した結果を示すグラフである。 劣化度の異なる２種類の鉛バッテリについて充放電に伴う端子電圧の変化量を比較したグラフである。 鉛バッテリに対して所定電流値の充放電が行われた際の開放端子電圧と導出した内部抵抗値との関係を示すグラフである。 異なる開放端子電圧において鉛バッテリに所定電流値の充放電を行わせた際に取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値を示すグラフである。 種々の状態の鉛バッテリに対して所定の電流値で充電が行われた際の端子電圧の経時変化を計測した結果を示す波形グラフである。 異なる開放端子電圧において新品の鉛バッテリに所定電流値の充電を行わせた際に取得した端子電圧の上昇速度を示すグラフである。

符号の説明

１ オルタネータ
３ レギュレータ
５ 鉛バッテリ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，… 電装品
１０ バッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置
１１ａ，１１ｂ，… リレー
１３ 不揮発性メモリ
１５ レギュレータ制御部
１７ 中央制御部
２１ ロータ
２３ ステータ
２５ 整流回路
３０ ヒューズ
３３，３５ スイッチング素子
３７ ＩＣ部
５１ 電流検出部
５３ 電圧検出部
５５ 温度センサー
５７ 多重通信線

Claims (8)

1. 鉛バッテリとオルタネータとに接続されて、各種の電装品への電源分配を行うバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記鉛バッテリに対して充電又は放電される電流を検出する電流検出手段と、
   前記鉛バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記鉛バッテリ及び前記オルタネータから前記各電装品に対する電源供給を個別にオンオフする開閉手段と、
   前記電流検出手段及び前記電圧検出手段での検出結果に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御して前記鉛バッテリの充放電の収支を調整する制御手段と
   を備えるバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
2. 請求項１に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段が、前記鉛バッテリに対する充電又は放電が開始された際に、前記電流検出手段を介して検出されるその充放電の電流値と、前記電圧検出手段を介して検出されるその充放電の開始の前後における前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
3. 請求項２に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段は、前記充放電の電流値と前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの内部抵抗値を導出し、その内部抵抗値に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
4. 請求項３に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段は、前記鉛バッテリに対する充電が行われた際に導出した前記内部抵抗値である充電内部抵抗値と、前記鉛バッテリに対する放電が行われた際に導出した前記内部抵抗値である放電内部抵抗値とに基づいて前記鉛バッテリの状態を検知することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
5. 請求項４に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段は、前記充電内部抵抗値と前記放電内部抵抗値との比に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段は、前記充放電の電流値と前記端子電圧の変化量とに基づいて、前記鉛バッテリの電池残量及び劣化度のうちの少なくともいずれか一方を検知することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
7. 請求項１に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段が、前記鉛バッテリに対する充電が開始された際に、充電開始に伴う前記鉛バッテリの前記端子電圧の所定時間当たりの上昇量を前記電圧検出手段を介して検出し、その所定時間当たりの上昇量に基づいて前記鉛バッテリの状態を検知し、この検知結果に基づいて、前記鉛バッテリの状態が安定するよう、前記開閉手段を選択的にオンオフ制御することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。
8. 請求項７に記載のバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置であって、
   前記制御手段が、前記所定時間当たりの上昇量に基づいて、前記鉛バッテリの電池残量及び劣化度のうちの少なくともいずれか一方を検知することを特徴とするバッテリ状態検知機能付き車載電源分配装置。

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