JP3539598B2 - Power system for mounting - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明の搭載用電源システムは、自動車を含む車両・船舶・航空機など、エンジン用の電動スターター、発電機およびバッテリーを装備しているビークルに搭載される電源システムに関し、自動車等の電装技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の蓄電池を有する車両用の電源回路または電源システムとしては、特開昭55−71138号公報に開示された技術(従来技術1)や実公平4−24758号公報に開示された技術(従来技術2)などがある。
従来技術1の「車両用電源回路」は、図12(a)に示すように、汎用蓄電池101および発電機103を互いに結ぶ汎用回路C1と、始動用蓄電池102および電動スターター104とを互いに結ぶ始動用回路C2とが、スイッチ105およびダイオード106によって結ばれている。スイッチ105は、始動用蓄電池102が所定の充電率に達した場合に開いて、始動用蓄電池102の充電を停止する。したがって、エンジン始動時には始動用蓄電池102からだけではなく、汎用蓄電池101からも電動スターター104に電力が供給される。ダイオード106は、始動用蓄電池102から汎用蓄電池101への電力の逆流を防ぎ、ひとたび充電された始動用蓄電池102の充電率を次回のエンジン始動時まで保つ作用がある。
【0003】
従来技術2の「車両用マルチバッテリーシステム」は、図12(b)に示すように、複数の蓄電池201,202がそれぞれの電源バスB1,B2を有する。各電源バスB1,B2は、それぞれのスイッチ203,204と、各スイッチ203,204にそれぞれ並列に接続されているダイオード205,206とによって発電機201と接続している。一方、電気スターター204および電気負荷210は、それぞれの切り替えスイッチ207,208により複数のバスB1,B2のうちいずれかに接続し、選択的に電力の供給を受けるようになっている。ただし、複数の蓄電池201,202から大電流を流す並列給電を行うことができる旨も記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術1では、発電機103に連なる汎用回路C1と、始動用蓄電池102に連なる始動用回路C2とが、ダイオード106を介して接続されている。それゆえ、発電機103から始動用蓄電装置102に電力が流入する際に、1V近い電圧降下が起こり、始動用蓄電装置102が十分に充電されにくく、また、充電に時間がかかるという不都合があった。さらに、ダイオードのもつ電気抵抗により、電力の一部が消費されてしまい、充電効率がその分低下するという不都合もあった。
【0005】
一方、従来技術2では、蓄電池201,202の数だけ電源バスB1,B2が必要であり、同数の切り替えスイッチ207,208をも必要とする。さらに、いずれの電流経路(蓄電池・電源バス・切り替えスイッチ)を使用してもよいことが前提になっているので、いずれの電流経路をも始動電流に耐えうることが必要であり、高価になるうえ、蓄電池201,202をエンジンルームから離して設けることは難しい。また、並列給電をするためには、切り替えスイッチ207,208に並列に接続する能力が要求される。かような構成の電源システムの制御には複数のセンサー等が必要であり、制御ロジックも複雑になる。それゆえ、従来技術2による電源システムは、構成および制御ロジックが複雑であり、高価格にならざるをえないという不都合がある。また、容積が嵩張り、重量も軽量ではないという不都合もある。
【0006】
そこで本発明は、簡素な構成でありながら、発電機からの電力がダイオードによる電圧降下や電力損失なしに始動用蓄電装置に供給され、次回のエンジン始動に必要な電力(充電量)が速やかに確保される搭載用電源システムを提供することを解決すべき課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
(第1手段)
本発明の第1手段は、請求項1記載の搭載用電源システムであって、汎用バッテリー(1)および発電機(3)の正負のうち一方の極を互いに結ぶ汎用回路(C1)と始動用蓄電装置(2)およびスターター(4)の一方の極を互いに結ぶ始動用回路(C2)との間に介設されている充電用スイッチ(5)と、その開閉を制御する充電用スイッチ制御手段(61)とを具備している。ここで、充電用スイッチ制御手段(61)は、始動用蓄電装置(2)の充電率を判定する充電率判定手段を内蔵しており、エンジン始動後に始動用蓄電装置(2)の充電率が所定量以下であると判定される場合は、充電用スイッチ(5)を閉じ、充電率が所定量以上であると判定される場合、充電用スイッチ(5)を開く機能をもつことを特徴とする。
ここで、充電率とは、始動用蓄電装置(2)の満充電状態を100%として何%までの電気容量が充電されているかを指す。
【0008】
本手段では、エンジン始動後に充電用スイッチ(5)が閉じて発電機(3)から電力が始動用蓄電装置(2)に供給され、始動用蓄電装置(2)は次回の始動に備えて充電される。
エンジン始動後の始動用蓄電装置(2)の充電率判定で始動用蓄電装置(2)の充電率が所定量以下であると判定される場合には充電用スイッチ(5)が閉じる。
充電率判定で始動用蓄電装置(2)の充電率が所定量以上であると判定される場合には充電用スイッチ(5)が開く構成としているので、次回のエンジン始動に必要な充電量を確保したうえで判定基準を100%よりも幾分低い充電率に置くことにより、充電効率(充電率の増加量/充電に要する電力量)が著しく低下する100%付近の充電や過充電やを回避することができ、充電効率が向上する。
したがって、本手段によればさらに、次回のエンジン始動に必要な充電量を確保しながら、非効率的な充電による電力消費を抑制することができる。その結果、エンジンの燃費が向上し、かつ、発電機(3)および始動用蓄電装置(2)を含む回路の発熱が減少するという効果がある。
さらに、始動用蓄電装置(2)を充電するだけの電圧が汎用回路(C1)になく、始動用回路(C2)から汎用回路(C1)に逆流して始動用蓄電装置(2)が放電する可能性があると充電率判定手段が判定した場合には、充電用スイッチ(5)は開いて汎用回路(C1)と始動用回路(C2)とを分離し、上記逆流による始動用蓄電装置(2)の汎用回路(C1)への放電は未然に防がれる。それゆえ、始動用蓄電装置(2)はいったんエンジンが始動すれば速やかに充電され、次回の始動まで放電することはない。
【0009】
したがって、本手段によれ、(エンジン始動後所定時間経てば)始動用蓄電装置(2)が常に所定の水準以上の充電率(または充電量)にあり、次回のエンジン始動に必要な始動電力は必ず確保されているという効果がある。これは、汎用回路(C1)に連なる電気負荷(10,12)の放置や暗電流などによる放電があっても、汎用バッテリー(1)の放電だけに留まり、始動用蓄電装置(2)からは放電されないからである。
【0010】
また、充電用スイッチ(5)が閉じている時に、ダイオードを経由せずに汎用回路(C1)から始動用回路(C2)へ導通するので、ダイオードによる電圧降下や電力消費などの無駄がなく、効率よくかつ速やかに始動用蓄電装置(2)の充電が行われるという効果もある。
さらに、電動スターター(4)の駆動電流は専ら始動用蓄電装置(2)から供給され、充電用スイッチ(5)に大電流が流れないので、充電用スイッチ(5)に要求される電流容量は、比較的小さい。それゆえ、充電用スイッチ(5)を小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。同様の理由で、汎用回路(C1)および汎用回路(C1)から始動用回路(C2)に接続する回路には、始動用の大電流が流れることはない。それゆえ、始動用蓄電装置(2)と電動スターター(4)とを互いに接続している回路を除き、大電流を許容する配線や回路要素は必要とされないので、搭載用電源システム全体が小型・軽量・安価になるという効果もある。
【0011】
(第2手段)
本発明の第2手段は、請求項2記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置(2)は、電気二重層コンデンサーを含む始動用コンデンサーと始動用バッテリーとのうちいずかであることを特徴とする。
本手段で、電気二重層コンデンサーを採用している場合には、比較的小さな容積と軽い重量でありながら十分な始動用電気容量が得られるうえに、高温にも低温にも強く、破損や劣化の心配なく急速充電が可能である。また、電気二重層コンデンサーは内部抵抗が著しく小さいので、大電流が流れるエンジン始動時にも内部損失が極めて少なく、効率が良いという効果もある。
【0012】
一方、始動用蓄電装置(2)に始動用バッテリーを採用している場合にも、始動用蓄電装置(2)としては内部抵抗が小さく短時間でも大電流が取り出せれば良いので、電気容量はそれほど大きくなくても済む。それゆえ、始動用蓄電装置(2)は、バッテリーにせよコンデンサーにせよ、エンジン始動に必要な電気容量が確保されていれば容積が小さくてもよい。
【0013】
したがって、本手段によればさらに、容積の制限が厳しく高温に曝されるエンジンルーム内への始動用蓄電装置(2)の装備が容易になり、電動スターター(4)との距離も近くなるので始動時の電力損失も少ないという効果がある。特に、電気二重層コンデンサーを採用していれば、充電時にも放電時にもよりいっそう効率が高まるという効果がある。
【0014】
(第3手段)
本発明の第3手段は、請求項3記載の自動車搭載用の電源システムであって、始動用蓄電装置(2)はエンジンルームに、汎用バッテリー(1)はトランクルーム内部または近傍のいずれかに装備されていることを特徴とする。
本手段では、始動時に大電流を供給する始動用蓄電装置(2)を電動スターター(4)の近傍へ配置することが可能になり、一方、電気容量が大きく、重量・容積ともに大きな汎用バッテリー(1)はトランクルーム付近に装備される。ここで、近年の乗用車(特にFF車)においては、車両前方にあるエンジンルーム内の過密化が顕著であり、また、重量バランスが前方に偏りがちであるという傾向が認められる。
【0015】
したがって、本手段によればさらに、高温かつ過密なエンジンルームから汎用バッテリー(1)を排除してトランクルーム付近へ移すことができるので、汎用バッテリー(1)を高温・高振動の劣悪な環境から隔離することができる。また、エンジンルーム内の空間に余裕を生じて設計が容易になるという効果がある。さらに、汎用バッテリー(1)という重量物を(FF車やFR車等の場合)後方に装備することにより、前方へ偏りがちな重量バランスを改善することができるという効果もある。
【0016】
(第4手段)
本発明の第4手段は、請求項4記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ(5)は、エンジンの停止中には開いていることを特徴とする。
本手段では、エンジン停止中すなわち発電機(3)が発電していない時には、汎用回路(C1)と始動用回路(C2)とは接続していないので、両者の間で電力のやり取りは生じない。また、エンジン停止中には無条件で充電用スイッチ5が開いているので、始動用蓄電装置(2)からの放電を検知するまでもなく、汎用回路(C1)と始動用回路(C2)との接続が絶たれている。
【0017】
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置(2)からの放電を検知するセンサー等の手段なしでも搭載用電源システムを構成することができ、搭載用電源システムの構成がいっそう簡素かつ安価になるという効果がある。また、エンジン停止中の始動用蓄電装置(2)の放電を、完全かつ確実に防止して次回のエンジン始動用の充電量を確保することができるという効果もある。
【0018】
(第5手段)
本発明の第5手段は、請求項5記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ(5または5’)は、NO(ノーマリー・オープン)型リレー(5)を含むリレーおよびMOS型半導体スイッチ(5’)を含む半導体スイッチのうちいずれかであることを特徴とする。
【0019】
本手段でNO型リレー(5)を採用した場合には、リレーコイルで消費される電力なしに、エンジン停止中など長時間にわたり充電用スイッチ(5)を開いた状態に保つことができる。一方、MOS型半導体スイッチ(5’)を採用した場合にも、制御手段(61’,64)からゲート電圧をかけることなく、エンジン停止中など長時間にわたり充電用スイッチ(5)を開いた状態に保つことができる。
【0020】
したがって、本手段によればさらに、より確実に始動用蓄電装置(2)の放電を防ぐことができるとともに、制御手段(61〜65)を簡素に構成することができるという効果がある。特に、MOS型半導体スイッチ(5’)を採用した場合には、充電用スイッチ(5)は機械的に作動する部分や接点が無いソリッドステートになるから、故障が減り、信頼性が高まるという効果がある。
【0023】
(第6手段)
本発明の第6手段は、請求項6記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置(2)へ接続され電流を検知する電流センサー(7,62A,63a)を有し、制御手段(61,62,63)内蔵の充電率判定手段は、電流センサー(7,62A,63a)の検出値、同検出値の積算値および同検出値が所定値以上である時間の積算値のうちいずれかに基づいて、始動用蓄電装置(2)の充電率を判定することを特徴とする。
【0024】
本手段では、電流センサー(7,62A,63a)の検出値や、同検出値の積算値、または同検出値が所定値以上である時間の積算値によって、始動用蓄電装置(2)の充電率が十分であるか否かが判定される。判定の結果、始動用蓄電装置(2)の充電率が十分であれば、充電用スイッチ(5)は開いて始動用蓄電装置(2)への充電は停止し、前述の第1手段と同様の効果が得られる。
【0025】
したがって、本手段によればさらに、電流センサー(7,62A,63a)と制御手段(61,62,63)内の簡単な演算とにより、簡便に始動用蓄電装置(2)の充電率の判定ができるという効果がある。
(第7手段)
本発明の第7手段は、請求項7記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ制御手段は、エンジン始動後から充電用スイッチ(5)が閉じている時間を積算し、積算値が所定時間に達すると充電用スイッチ(5)を開けることを特徴とする。
【0026】
本手段では、電圧センサーや電流センサーなど、始動用蓄電装置(2)の充電率を計測するセンサーの類を一切必要とせず、計時のみで始動用蓄電装置(2)の充電率を推測して充電用スイッチ(5)が開かれ、過充電が防止される。
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置(2)の過充電を防止する搭載用電源システムを、いっそう簡素かつ安価に構成することができるという効果がある。
【0027】
(第8手段)
本発明の第8手段は、請求項8記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ(5)に直列に接続されている電流制限用抵抗(14,14’)を有することを特徴とする。
本手段では、エンジン始動後に汎用回路(C1)と始動用回路(C2)との間に大きな電位差がある状態で充電用スイッチ(5)が閉じても、弱い(電圧降下がダイオードより小さい)電流制限用抵抗(14,14’)が両回路(C1,C2)に介在している。それゆえ、始動用蓄電装置(2)への突入電流が制限されて、充電用スイッチ(5)を過大な電流が流れることはない。
【0028】
したがって、本手段によればさらに、充電用スイッチ(5)が過電流から保護されるので、より小型軽量かつ安価な充電用スイッチ(5)を採用することができるという効果がある。
(第9手段)
本発明の第9手段は、請求項9記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチはNO型リレー(5)であり、充電用スイッチ制御手段(65)は、リレーのリレーコイル(5C)に直列で電流制限用抵抗(14’)に並列に接続されている半導体ダイオード(65d)からなることを特徴とする。ここで、ダイオード(65d)は、汎用回路(C1)から始動用回路(C2)へ電力が流れる向きに取り付けられている。
【0029】
本手段では、汎用回路(C1)から始動用回路(C2)へ電力が流れる向きに両回路(C1,C2)の電位差が所定電圧(ダイオード(65d)の電圧降下分程度)以上になった場合にのみ、充電用スイッチ(5)が閉じる。それゆえ、電力の逆流による始動用蓄電装置(2)の放電は起こらない。その際、電流制限用抵抗(14’)による電位差がダイオード(65d)の電圧降下分を割らない範囲で、充電用スイッチ(5)は閉状態に保持される。
【0030】
また、電流制限用抵抗(14’)の作用で始動用蓄電装置(2)への突入電流は制限され、充電用スイッチ(5)に過大な電流が流れることはない。同様に、リレーコイル(5C)およびダイオード(65d)はバイパス回路であるから、大電流が流れることはない。
したがって、本手段によればさらに、充電用スイッチ(5)およびその制御手段(65)が統合された充電用スイッチ・ユニット(5”)が構成される。その結果、極めて簡素で小型軽量かつ安価な搭載用電源システムを提供することができるという効果がある。
【0031】
(第10手段)
本発明の第10手段は、請求項10記載の搭載用電源システムであって、汎用バッテリー(1)の電圧が所定電圧より低い場合を含むエンジン始動時に、充電用スイッチ制御手段(62,63b,64)は充電用スイッチ(5,5’)を閉じることを特徴としている。
【0032】
本手段では、汎用バッテリー(1)が過放電や寿命などによりエンジン始動に必要な点火系等の基本電気負荷に電力を供給しえない場合にも、始動用蓄電装置(2)からの電力供給が可能である。逆に、始動用蓄電装置(2)の充電率が十分でない場合にも、汎用バッテリー(1)から始動用の電力の供給を受けてエンジンを始動することが可能である。
【0033】
したがって、本手段によればさらに、汎用バッテリー(1)や始動用蓄電装置(2)の不具合によるエンジン始動不能の事態が回避されるので、車両等の稼働率がいっそう高まるという効果がある。
(第11手段)
本発明の第11手段は、請求項11記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置(2)の端子電圧(V2)を測定する電圧センサー(63a)と、エンジン始動時にその検出値が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と(63C)と、始動用蓄電装置(2)の寿命に関する警報を発する警報手段(17)とを有することを特徴とする。
【0034】
本手段では、始動用蓄電装置(2・特にバッテリーの場合)が長期間使用されて寿命になると、大電流供給時に端子電圧(V2)が低下するようになる性質を利用し、警報を出して始動用蓄電装置(2)の交換時期を運転者に報知する。
したがって、本手段によればさらに、適正な時期に始動用蓄電装置(2)の交換ができ、維持費の節約と高い稼働率とを両立させることができるという効果がある。
【0035】
(第12手段)
本発明の第12手段は、請求項12記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置(2)の端子電圧(V2)を測定する電圧センサー(62A)と、端子電圧(V2)が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを備えている。本手段は、充電用スイッチ制御手段(62,64)内蔵の上記蓄電判定手段により、検出値(V2)が所定電圧未満であると判定されている場合には、エンジン始動時に充電用スイッチ制御手段(61)は充電用スイッチ(5,5’)を閉じることを特徴とする。
【0036】
本手段では、始動用蓄電装置(2)の充電が十分でない場合(エンジン始動に再三失敗した場合など)に、充電容量の大きな汎用バッテリー1から給電を受けて始動用蓄電装置(2)を充電し、再びエンジン始動を試みることができる。
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置(2)の充電率が不足している場合にもエンジンの始動が可能になり、車両等の稼働率をいっそう高めることができるという効果がある。
【0037】
(第13手段)
本発明の第13手段は、請求項13記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置(2)および汎用バッテリー(1)の充電率を判定する充電率判定手段(63c)と、発電機(3)の調整電圧(VC)を制御する調整電圧制御手段(63a)とを有する。調整電圧制御手段(63a)は、充電率判定手段(63c)により充電率が所定量以上であると判定された場合には調整電圧(VC)を低い値とし、これ以外の場合には調整電圧(VC)を高い値とする作用をもつことを特徴とする。
【0038】
本手段では、始動用蓄電装置(2)および汎用バッテリー(1)のうちいずれかの充電率が十分でない場合には、調整電圧(VC)が高まって発電機(3)の給電電圧が高くなって、速やかに充電が完了する。反対に、充電が完了して始動用蓄電装置(2)汎用バッテリー(1)ともに十分な充電率に達したら、調整電圧(VC)が落ちて発電機(3)の給電電圧が低くなり、発電機(3)の回転負荷が軽減されてエンジンの燃費が向上する。同時に、始動用蓄電装置(2)および汎用バッテリー(1)の過充電が防止される。
【0039】
したがって、本手段によればさらに、過充電が防止されるうえ、速やかな充電と燃費の向上とが両立されるという効果がある。
【0040】
【発明の実施の形態】
本発明の搭載用電源システムの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例等で明確かつ充分に説明する。
〔実施例1〕
(実施例1の構成)
本発明の実施例1としての搭載用電源システムは、ガソリンエンジンを備えたFF型自動車に搭載されている電源システムである。本システムは、図1に示すように、汎用バッテリー1、始動用蓄電装置としての始動用バッテリー2、発電機としてのレギュレーター付きオルタネーター3、電動スターター4、充電用スイッチとしてのNO(ノーマリー・オープン)型リレー5および充電用スイッチ制御手段61を主要な構成要素としている。
【0041】
汎用バッテリー1は通常の鉛蓄電池であって、その定格電圧は12V、容量は50Ah、内部抵抗はおおよそ20mΩである。汎用バッテリー1は、本電源システムを搭載している自動車の後部に設けられたトランクの一区画に装備されており、前方に重心が偏りがちなFF型自動車の重心を後方に移して前後の重量バランスを改善している。重量バランスが良くなると、自動車の走行性能が向上する効果がある。また、汎用バッテリー1がエンジンルームの高温に曝されることがないので、汎用バッテリー1の温度環境が改善され、液減りが少なくなって汎用バッテリー1の寿命が伸びるという効果もある。
【0042】
一方、始動用バッテリー2は内部抵抗が小さい小型軽量小容量の鉛蓄電池であって、その定格電圧は12V、容量は5Ah、内部抵抗は数mΩ〜10mΩ程度である。始動用バッテリー2は、エンジン始動時に大電流を必要とする電動スターター4の近傍のエンジンルーム内に装備されている。始動用バッテリー2は小型軽量であるから、エンジンルーム内の空間に余裕を生じ、また、重心を前方へ移す作用も極めて少ない。なお、始動用バッテリー2および電動スターター4を接続している回路にのみ大電流を許容する太い導線が使用されており、電圧低下と異常発熱とを防いでいる。
【0043】
オルタネーター3は、通常のIC型レギュレーター付き小型オルタネーター(三相交流発電機)であって、エンジンに駆動されて13V〜15V程度の直流電力を生じる。その発電電圧は、レギュレーター・センサー端子Sから汎用バッテリー1の端子電圧V1を感知して、適正な範囲に自動的に調整される。
電動スターター4は、通常の自動車用エンジンスターターである。電動スターター4は、イグニッション・キー(図示せず)に連動するリレー・スイッチ(図示せず)を内蔵していて、キーによる始動操作が行われている間のみ電動機として作用しエンジンを始動する。
【0044】
汎用バッテリー1およびオルタネーター3は、それぞれ負極を接地しており、各々の正極は互いに接続されて汎用回路C1を形成している。汎用回路C1には、点火系などの基本電気負荷8と各種の一般電気負荷10,12が、汎用バッテリー1およびオルタネーター3と並列に接続されている。基本電気負荷8には、イグニッション・キー(図示せず)に連動するイグニッション・スイッチ9が汎用回路C1との間に直列に介設されており、スイッチ9はエンジン運転時に閉じて基本電気負荷8に通電する。一般電気負荷10,12は、各種ライト、オーディオ機器などであって、それぞれにはスイッチ11,13が直列に接続されている。
【0045】
後部トランクに装備されている汎用バッテリー1とも接続している汎用回路C1には、基本的にエンジン始動時の大電流が流れることはないので、汎用回路C1は比較的安価な細くて軽い導線で形成されている。したがって、本実施例の搭載用電源システムの回路を構成する導線は、大半が軽量かつ安価な導線であり、重量・価格ともに低減されている。
【0046】
一方、始動用バッテリー2および電動スターター4は、それぞれ負極を接地しており、各々の正極は互いに接続されて始動用回路C2を形成している。始動用バッテリー2の正極の配線には、電流センサー7が取り付けられていて、始動用バッテリー2の放電電流および充電電流を計測できるようになっている。
汎用回路C1と始動用回路C2とは、NO型リレー5によって連絡している。リレー5は、充電用スイッチ制御手段61によって開閉される。制御手段61は、半導体チップ(マイコン・チップ)を核とする電子制御装置であって、汎用バッテリー1の端子電圧V1および電流センサー7の出力I1に基づき、内蔵したロジックに従ってリレー5の開閉を制御する。制御手段61は、通常時は汎用回路C1から給電を受けているが、汎用回路C1の電圧V1が異常に低下した場合には、ダイオード(図示せず)を内蔵した電源回路(図示せず)により自動的に始動用バッテリー2からの給電を受ける。
【0047】
(実施例1の作用・効果)
以上のように構成されている本実施例の搭載用電源システムは、次のように作用する。
まず、汎用バッテリー1および始動用バッテリー2が、ともに所定の充電率(充電の水準)を満たしている場合である。
【0048】
エンジン始動時には、リレー5は開いており、汎用回路C1と始動用回路C2とは接続されていない。運転席でのキー操作により、スイッチ9が閉じて基本電気負荷8に汎用バッテリー1から通電する。この状態で電動スターター4内蔵のリレー(図示せず)が閉じると、始動用バッテリー2から大電流が供給されて電動スターター4はエンジンを回転駆動する。この際、大電流の供給により始動用回路C2で電圧降下が起きても、基本電気負荷8は汎用バッテリー1から汎用回路C1を介して電力の供給を受けているので、基本電気負荷8には安定した電力が供給されるという効果がある。同様に、一般電気負荷10,12へも安定した電力が供給されるので、高度に安定した電源が求められる電子装置などにも適するという効果がある。
【0049】
なお、始動用バッテリー2から供給される始動電流Icは、電流センサー7で検知され、判定手段61で積算されて積算値が記憶される。エンジンが始動してしまうと、同積算値には1以上の適当な係数が掛けられて充電すべき電流量MAXが定められる。ここで、上記係数を1以上の適当な数値にしたのは、充電に伴う損失を補うためである。
【0050】
エンジンが始動し、オルタネーター3の回転が上がって発電電圧も適正な水準に達すると、充電用スイッチ制御手段61は端子電圧V1の測定によりその旨を認識し、リレーコイル(図示せず)に通電してNO型リレー5を閉じる。ただし、汎用バッテリー1の端子電圧V1が13Vに達していない場合には、制御手段61はリレー5を開け、始動用回路C2から汎用回路C1に電流が逆流して始動用バッテリー2が放電することを防止する。
【0051】
制御手段61はまた、電流センサー7の充電電流I1を時間積分(積算で近似)して前述の充電すべき電流量MAXと比較することにより、始動用バッテリー2の充電率が十分であるか否かを判定する。始動用バッテリー2が満充電と判定された場合には、制御手段61は、リレー5を開いて始動用バッテリー2の過充電を防止する。リレー5を開くことにより、オルタネーター3の負担も軽減される。また、始動用回路C2が基本電気負荷8および一般電気負荷10,12と遮断されるので、ひとたび充電された始動用バッテリー2が放電することがなく、次回のエンジン始動用の電力量が確保される。
【0052】
以上の制御手段61に内蔵された制御ロジックは、図2に示すように、単純な論理構成である。すなわち、キーが挿入された段階でロジックがスタートし、ステップS11で充電電流I1の積算値AHがゼロリセットされる。少なくとも一回の試行の後、ステップS12でエンジンが始動すると、制御ロジックはステップS13に進む。この際、放電された電流Icの積算値に基づき、前述の充電すべき電流量MAXも算出されている。
【0053】
ステップS13では、汎用バッテリー1の端子電圧V1が13V未満であるか以上であるかが判定される。端子電圧V1が13V未満である場合には、ステップS15でリレー5(図中SW5)を開いたままにし、13V以上であった場合にのみ、ステップS14でリレー5を閉じる。ここで、ステップS13には、始動用バッテリー2の充電率が100%であるか否かを判定する充電率判定手段としての作用があるので、制御手段61はソフトウェア的に充電率判定手段を備えている。
【0054】
この間、充電電流I1の積算は続けられ、ステップS16で、積算値AHが満充電に相当する値MAXに達したか否かが判定される。達していない場合には、ステップS13に戻って再び繰り返されるが、達したと判定されると始動用バッテリー2は充電容量を回復したと見なされ、リレー5は開いて制御ロジックは終了する。
【0055】
エンジンが回転している間に、汎用バッテリー1の充電も行われる。ただし、アイドリングによる回転数の不足や消費電流の過剰などのせいでオルタネーター3の発電が追いつかず、電流センサー7によりエンジン回転中の始動用バッテリー2の放電電流が検出される場合もあり得る。(この判定は、オルタネーター3のデューティー・ファクターが100%に達したか否かによっても可能である。)その場合には、制御手段61はリレー5を開いて汎用バッテリー1の端子電圧V1が十分に上昇するまで保ち、始動用バッテリー2の放電を防止する。
【0056】
以上を総括すると、充電用スイッチ制御手段61は、エンジン始動後にオルタネーター3の発電電圧が十分に上がるのを待ってリレー5を閉じ、始動用バッテリー2の早期充電に努める。そして、始動用回路C2から汎用回路C1に電流が逆流する可能性があると判定した場合には、制御手段61はリレー5を開いて始動用バッテリー2の放電を防止し、次回のエンジンが始動に必要な始動用バッテリー2の充電率は確保される。
【0057】
なお、エンジンを停止した後(すなわちエンジン停止中)は、スイッチ9と同期して制御手段61への電源も絶たれる。すると、制御手段61からリレー5のリレーコイル(図示せず)への電流も絶たれるので、NO(ノーマリー・オープン)型のリレー5は開き、始動用バッテリー2の蓄電率は次回のエンジン始動まで保存される。つまり、リレー5の開上体に保持するために電力を要せず、一般電気負荷10,12の放置があった場合や汎用バッテリー1の端子電圧V1が異常に低下していた場合にも始動用蓄電装置2が放電することはない。それゆえ、次回のエンジン始動に要する電力量は始動用バッテリー2に確保されており、いわゆるバッテリー上がりによる始動不能の恐れはない。
【0058】
ところで、稀には汎用バッテリー1の電圧V1が所定電圧(例えば10V)より低い場合もあり得る。その場合には、エンジン始動時に、充電用スイッチ制御手段61はリレー5を閉じ、始動用バッテリー2から基本電気負荷8に給電してエンジンを始動することができる。なお、リレー5から汎用バッテリー1に通じる汎用回路C1の途中P1にNC(ノーマリー・クローズ)型リレー等のスイッチを挿置し、汎用バッテリー1の電圧V1が低い状態で始動する際には、汎用バッテリー1および一般電気負荷10,12を始動用回路C2から切り離してもよい。
【0059】
以上詳述したように、本実施例の搭載用電源システムによれば、エンジン始動後所定時間経てば始動用バッテリー2が常に満充電された状態に保たれており、次回のエンジン始動に必要な始動電力は必ず確保されているという効果がある。また、リレー5が閉じている時に、ダイオードを経由せずに汎用回路C1から始動用回路C2へ導通しているので、ダイオードによる電圧降下や電力消費などの無駄がなく、効率よくかつ速やかに始動用バッテリー2の充電が行われるという効果もある。
【0060】
さらに、電動スターター4の駆動電流は専ら始動用バッテリー2から供給され、リレー5に大電流が流れないので、リレー5に要求される電流容量は小さいので、リレー5を小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。また、充電用スイッチ制御手段61の内蔵するロジックが簡単であるから、制御手段61も小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。同様に、始動用バッテリー2と電動スターター4とを互いに接続している回路を除き、大電流を許容する配線や回路要素は必要とされないので、搭載用電源システム全体が小型・軽量・安価になるという効果もある。
【0061】
(実施例1の変形態様1)
実施例1では、充電用スイッチ制御手段61は、図2に示した制御ロジックにおいて、始動用バッテリー2の満充電をもってリレー5を開き、制御を終えることにしてあった。しかし、満充電ではないが次回にエンジン始動に十分な充電率をもってリレー5を開き、始動用バッテリー2の充電を終了するという制御ロジック(または充電率判定手段)の変形態様も可能である。
【0062】
本変形態様によれば、始動用バッテリー2を過充電により傷めることがなく、かつ、効率のよい充電ができ、発熱等による電力損失が少ないので燃費も改善されるという効果がある。
これは、始動用バッテリー2の充電特性に起因している。すなわち、端子電圧を14Vに保って始動用バッテリー2を充電した場合、図3に示すように充電率が100%になる少し前の充電率J(例えば80%)で充電を終了すれば、図4に示すように充電に要する時間Tcは100%充電に比べて激減する。
【0063】
充電を100%未満の充電率Jで終了するには、前述の制御ロジック(図2参照)のステップS16でMAXの値を少し低減するだけでもよい。あるいは、再び図3に示すように、汎用回路C1の電圧V1が所定電圧(例えば14V)の下で、電流センサー7の充電電流がIcを割り込んだ時点で始動用バッテリー2の充電率は十分と判定し、リレー5を開いてもよい。
【0064】
(実施例1の変形態様2)
充電用スイッチとして、NO型リレー5に代えて、図5に示すように、MOS型半導体スイッチ(MOS−FET)5’を採用している構成の変形態様も可能である。MOS型半導体スイッチ5’は、ドレイン領域Dを汎用回路C1に、ソース領域Sを始動用回路C2に、ゲート電極Gは充電用スイッチ制御手段61’の充電用スイッチ制御端子に接続されている。したがって、充電用スイッチ制御手段61’からゲート電極Gに所定の制御電圧が印加された場合にのみ、ドレイン領域Dとソース領域Sとの導通が得られ、汎用回路C1から始動用回路C2に電流が流入する。なお、このMOS型半導体スイッチ5’には、寄生ダイオード51に直列で寄生ダイオード52に並列に抵抗成分53が形成されているので、寄生ダイオードによる放電が防止されており、ゲート電圧がかからない状態では電流のリークはほとんどない。
【0065】
本変形態様では、制御手段61からゲート電圧をかけることなく、エンジン停止中など長時間にわたりMOS型半導体スイッチ5’の導通がない状態に保つことができる。
したがって、本変形態様によればさらに、充電用スイッチに機械的に作動する部分や接点が無いソリッドステートになるから、故障が減り、信頼性が高まるという効果がある。
【0066】
(実施例1の変形態様3)
始動用蓄電装置として、始動用バッテリー2の代わりに電気二重層コンデンサーを採用している構成の変形態様も可能である。電気二重層コンデンサーは、比較的小さな容積と軽い重量でありながら十分な始動用電気容量が得られるうえに、高温にも低温にも強く、破損や劣化の心配なく急速充電が可能である。また、電気二重層コンデンサーは内部抵抗が著しく小さいので、大電流が流れるエンジン始動時にも内部損失が極めて少なく、効率が良いという効果もある。
【0067】
したがって、本変形態様によればさらに、容積の制限が厳しく高温に曝されるエンジンルーム内への装備がいっそう容易になり、電動スターター4により近く配置できるので、始動時の電力損失も少ないという効果がある。また、充電時および放電時の損失が少ないので、充電時にも放電時にもよりいっそう効率が高まるという効果がある。
【0068】
(実施例1の変形態様4)
実施例1の搭載用電源システムから電流センサー7とそれに連なる検出回路(制御手段61に内蔵)を廃止して、電流センサーなしの変形態様を構成することも可能である。
本変形態様では、充電用スイッチ制御手段61は、エンジン始動後、汎用回路C1の電圧V1が所定の水準(たとえば13V)以上である期間で充電用スイッチが閉じている時間を積算する。同積算値が所定時間に達すると、制御手段61はリレー5を開けて、始動用バッテリー2の充電を終了するとともに放電を防止する。これは、再び図4に示すように、エンジン始動後、所定時間Tc(例えば30分)が経てば、始動用バッテリー2が当初かなり放電していても十分な充電率に達しているという事実に基づくものである。
【0069】
ここでさらに、制御手段61は電動スターター4を駆動している時間を積算し、積算された始動時間に応じて上記充電にかける時間を定めれば、過不足なく始動用バッテリー2に充電することも可能になる。
したがって、本変形態様によればさらに、始動用バッテリー2の過充電や望まない放電を防止する搭載用電源システムを、いっそう簡素かつ安価に構成することができるという効果がある。
【0070】
(実施例1の変形態様5)
制御手段61の制御ロジックを変更し、エンジン始動時には無条件にリレー5を閉じるロジックにした変形態様も可能である。
本変形態様では、汎用バッテリー1が過放電や寿命などによりエンジン始動に必要な点火系等の基本電気負荷に電力を供給しえない場合にも、始動用バッテリー2からの電力供給が可能である。逆に、始動用バッテリー2の充電率が十分でない場合にも、汎用バッテリー1から始動用の電力の供給を受けてエンジンを始動することが可能である。この場合には、汎用バッテリー1からの給電で始動用バッテリー2をある程度充電したのちに、始動を試みることも可能である。
【0071】
したがって、本変形態様によればさらに、汎用バッテリー1および始動用バッテリー2の両方が充電不足にならないかぎり、バッテリー上がりによるエンジン始動不能の事態は回避されるので、車両等の稼働率がいっそう高まるという効果がある。
〔実施例2〕
(実施例2の構成)
実施例2としての搭載用電源システムでは、図6に示すように、電流制限用抵抗(0.05Ω程度)14がNO型リレー5に直列に接続されて、汎用回路C1および始動用回路C2の間に挿置されている。また、始動用バッテリー2と基本電気負荷8とを短絡させる非常用スイッチ15と、その制御手段16が装備されており、制御手段16は充電用スイッチ制御手段62により制御される。
【0072】
また、充電用スイッチ制御手段62は電流センサー部62Aを有し、電流センサー部62Aは、電流制限用抵抗14の両端の電圧電圧V2,V3を検知して、リレー5および抵抗14に流れる電流を測定している。電流センサー部62Aは、始動用バッテリー2の端子電圧V2を測定する電圧センサーをも兼ね、制御手段62は測定された端子電圧V2が所定電圧(例えば10V)未満であることを判定する蓄電判定手段(図示せず)とを内蔵している。
【0073】
同様に、充電用スイッチ制御手段62は、汎用バッテリー1の端子電圧V1をも検出しており、総括すると端子電圧V1,V2と両回路C1,C2間を流れる電流I2とが検出されている。
その外の構成は、実施例1としての搭載用電源システムと同様である。
(実施例2の電流制限用抵抗の作用)
電流制限用抵抗14の作用により、始動用バッテリー2が放電して容量が底を突いてしまい、その端子電圧V2が著しく低下してしまった場合にも、両回路C1,C2間を流れる電流I2は制限を受ける。例えば乗用車の場合、始動用バッテリー2の充電初期にはオルタネーター3の全出力が充電電流となり、再び図3に示すように、150A程度の大電流が流れることが起こりうる。しかし、0.05Ωの電流制限用抵抗14の作用で、この突入電流I2を100A程度に抑制することができる。両回路C1,C2間を流れる電流I2の最大値が抑制されるので、リレー5、抵抗14および関連する配線等の電流容量の規格を落とし、いっそう小型軽量かつ安価に搭載用電源システムを構成することができる。
【0074】
なお、電流制限用抵抗14による電圧降下は、充電電流I2が大きい場合には相応に大きなものになるが、始動用バッテリー2の充電が進み、充電電流I2が小さくなるとこれに比例して小さくなる。したがって充電後期においては、抵抗14による電圧降下はダイオード(1V程度)よりずっと少なく、効率的に充電がなされる。
【0075】
(実施例2の充電用スイッチ制御手段関係の作用)
充電用スイッチ制御手段62に内蔵されている制御ロジックは、図7に示すように、実施例1よりも幾分複雑な論理構成になっている。
まず、運転席でキー(図示せず)を入れると本制御ロジックはスタートし、ステップS20で基本電気負荷8に通じるイグニッション・スイッチ9(図中SW9)を閉じ、点火系などに汎用回路C1から通電する。続いてステップS21では汎用バッテリー1の端子電圧V1が10V未満であるか否かが判定され、未満であると判定された場合にのみスイッチ9を開いて弱った汎用バッテリー1を切り離し、非常用スイッチ15を閉じて始動用バッテリー2から基本電気負荷8に通電する。
【0076】
したがって、汎用バッテリー1および始動用バッテリー2のうちいずれかが正常であれば、確実にエンジン始動を行うことができる。
しかるのち、ステップS23で少なくとも1回のエンジン始動の試みを経て、エンジンは始動し、ステップS24〜ステップS28のルーチンへ移行する。
ステップS24では、汎用バッテリー1の端子電圧V1が正常(12Vを越える)か否かが判定される。端子電圧V1が正常である場合にのみ汎用バッテリー1は回復したものと見なされ、ステップS25で、イグニッション・スイッチ9が閉じて基本電気負荷8には汎用バッテリー1から給電されるようになり、非常用スイッチ15は開けられる。
【0077】
次にステップS26では、汎用バッテリー1の端子電圧V1により始動用回路C2への充電能力の有無が判定される。電圧V1が13V以上と判定された場合には、ステップS27aで充電用スイッチ5が閉じ、汎用回路C1から始動用回路C2に電流が流入して、始動用バッテリー2が充電される。逆に、電圧V1が13V以下と判定された場合には、始動用回路C2への充電能力はなく、ステップS27bで充電用スイッチ5は開けられ、始動用バッテリー2が放電することを防止する。
【0078】
最後にステップS28で、電流I2が所定の値Ic(例えば2A,図3参照)未満に低下したか否かが判定される。電流I2が所定値Ic以上であれば、始動用バッテリー2は十分に充電が完了していないと見なされ、ロジックはステップS24へ戻る。逆に、電流I2が所定値Ic未満であれば、始動用バッテリー2は十分に充電が完了したものと見なされ、充電用スイッチ5は開いて両回路C1,C2は互いに断絶し、制御ロジックは終了する。こうして、始動用バッテリー2の充電率は良好なまま次回のエンジン始動に備えられる。
【0079】
(実施例2の変形態様1)
前述の制御ロジックを簡易化し、ステップS24〜ステップS28の充電判定ルーチンを廃止して、単にエンジン始動後の時間だけで始動用バッテリー2の充電を打ち切る制御ロジックをもった制御手段62を有する変形態様も可能である。これは、再び図4に示すように、エンジン始動後、所定時間Tc(例えば30分)が経てば、始動用バッテリー2が当初かなり放電していても十分な充電率に達しているという事実に基づくものである。
【0080】
(実施例2のその他の変形態様)
実施例1の変形態様1〜5に対応する各種変形態様が、本実施例においても可能である。
〔実施例3〕
(実施例3の構成と効果)
実施例3としての搭載用電源システムは、図8に示すように、充電用スイッチ制御手段としての充電制御用ECU(電子制御ユニット)63と、運転席の計器板に装備された警報ランプ17とを有する点が実施例2と異なっている。
【0081】
充電制御用ECU63には、一つのユニットのなかにI/Oポート63a、充電用スイッチ制御回路63b、CPU63c、ROMおよびRAMなどが統合されて格納されている。I/Oポート63aは、複数の計測信号を取り込みデジタル信号に変換してCPU63cへ伝達するとともに、CPU63cから制御信号を受け取って電圧等のアナログ信号に変換し、制御回路63bおよび警報ランプ17を制御する。I/Oポート63aには、汎用バッテリー1の充電率をモニターする計測信号1S、始動用バッテリー2の端子電圧V2、および電流制限用抵抗14の両端の電圧(電流I2が分かる)がそれぞれ入力されている。制御回路63bは、I/Oポート63aを経由してCPU63cから与えられた制御信号に基づいて、NO型リレー5を開閉する。CPU63cは、ROMおよびRAMとプログラムやデータのやり取りをしながら、I/Oポート63aを経由して与えられる各種計測値から、制御ロジック(プログラム)を実行する。プログラムの実行の結果、CPU63cは、充電用スイッチ5および警報ランプ17を制御する信号を生成し、I/Oポート63a等を介して充電用スイッチ5および警報ランプ17を制御する。
【0082】
その結果、オルタネーター3の発電電圧を高低二段階に調節し、燃費を節約するとともに、始動用バッテリー2だけではなく汎用バッテリー1の過充電による損傷も防止されるという効果が生じる。また、始動用バッテリー2の耐用寿命を検知し、警報ランプを点灯して大きな不具合に至る以前に運転者に報知することができるという効果もある。
【0083】
(実施例3の制御ロジック)
本実施例の搭載用電源システムの充電用スイッチ制御手段としての充電制御用ECU63では、図9に示すように、次の制御ロジックに従って制御が行われる。
まず、エンジンの始動までは実施例1と同様であり、ステップS31でエンジンは始動される。エンジン始動時に、ステップS32で始動用バッテリー2の端子電圧V2が所定値(下限値)に達しているか否かが判定される。(すなわち、始動用バッテリー2の端子電圧センサーと、エンジン始動時の端子電圧V2が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と、始動用バッテリー2の寿命に関する警報を発する警報手段とを、本実施例の搭載用電源システムは備えている。)
端子電圧V2が異常に低いと判定された場合には、始動用バッテリー2が耐用寿命に達し内部抵抗が異常に増加しているものと見なされ、警報ランプ17が点灯される。すると、始動用バッテリー2が完全に耐用年数を越えて始動不能などの大きな不具合に至る以前に運転者に報知することができ、同不具合を回避することができる。その結果、始動用バッテリー2を適正な時期に交換することができるので、維持コストの低減という効果も生じる。
【0084】
次に、ステップS34では、始動用バッテリー2への充電電流I2が、下限値未満であるか否かが判定される。充電電流I2が下限値未満と判定された場合には、始動用バッテリー2が十分に充電されたものと見なされ、ステップS36aに進んでリレー5(図中SW5)が開かれて充電電流I2の供給は停止する。逆に、充電電流I2が下限値異常と判定された場合には、始動用バッテリー2の充電はまだ不十分と見なされ、ステップS35に進む。
【0085】
ステップS35では、汎用バッテリー1の端子電圧V1が基準値(12V)未満であるか否かが判定される。端子電圧V1が12V未満であると判定された場合には、汎用回路C1の電圧が十分に上昇しておらず、始動用バッテリー2を充電する余裕が無く、逆に始動用バッテリー2から汎用回路C1に電力が流入する不都合があると見なされる。その結果、ステップS36aに進んでリレー5(図中SW5)が開かれ、充電電流I2は無くなる。
【0086】
逆に、ステップS35で端子電圧V1が12V以上であると判定された場合には、汎用回路C1の電圧が十分に上昇しており、始動用バッテリー2を充電することができると見なされる。その結果、ステップS36bに進んでリレー5(図中SW5)が閉じ、充電電流I2が汎用回路C1から始動用バッテリー2に供給される。さらに、汎用バッテリー1および始動用バッテリー2は、ともに充電率が十分でないと見なされて、ステップS38bで調整電圧VCが高い水準(14.5V)に上げられ、オルタネーター3の発電電圧が上昇して速やかな充電が行われる。
【0087】
一方、ステップS36aでリレー5が開かれた場合には、次のステップS37で汎用バッテリー1の容量が低下しているか否かが判定される。この判定は、汎用バッテリー1に装着された容量センサー(例えば希硫酸濃度センサーなど)からの出力信号1Sに基づいて行われる。汎用バッテリー1の容量が低下している場合には、それを補うべく前述のステップS38bに進み、調整電圧VCが高い水準(14.5V)に引き上げられる。逆に、汎用バッテリー1の容量低下が認められなかった場合には、両バッテリー1,2がともに十分に充電されているものと見なされ、ステップS38aに進んで、調整電圧VCは低い水準(13V)に設定される。その結果、オルタネーター3の回転負荷が減り、燃費が改善されるという効果がある。
【0088】
ステップS38aを終えた場合にもステップS38bを終えた場合にも、制御ロジックはステップS34へ戻って、エンジンを停止するまでこのルーチンを繰り返す。
すなわち、本実施例の搭載用電源システムは、始動用バッテリー2および汎用バッテリー1の充電率を判定する充電率判定手段と、調整電圧制御手段とを、充電制御用ECU63内に有している。そして、調整電圧制御手段は、充電率判定手段により充電率が所定量以上であると判定された場合には調整電圧VCを低い値(13V)とし、これ以外の場合には調整電圧VCを高い値(14.5V)とする作用をもっている。
【0089】
本実施例によれば、前述の効果に加え、汎用バッテリー1および始動用バッテリー2を速やかに、かつ、バランス良く充電することができるという効果がある。
(実施例3の変形態様1)
前述の制御ロジックにおいて、汎用バッテリー1の寿命の判定も、汎用バッテリー1に装着された容量センサー(例えば希硫酸濃度センサーなど)からの出力信号1Sに基づいて行われる論理構成にする変形態様も可能である。その際、警報ランプは始動用バッテリー2の寿命の警報ランプ17とは別個に設けられることが望ましい。
【0090】
(実施例3の変形態様2)
前述の制御ロジックにおいて、ステップS37で、汎用バッテリー1の容量の判定に代えて、端子電圧V1による充電率の判定が行われる論理構成をもつ変形態様も可能である。本変形態様では、汎用バッテリー1の容量センサー1Sは必要なく、実施例3よりもコスト低減できる。
【0091】
(実施例3のその他の変形態様)
本実施例の搭載用電源システムにおいても、実施例1の変形態様1〜5に対応する各種変形態様が可能である。
〔実施例4〕
(実施例4の構成)
実施例4は、図10に示すように、ディーゼルエンジン(したがって基本電気負荷8が無い)を搭載した自動車用の簡素な構成の搭載用電源システムである。本実施例の搭載用電源システムは、充電用スイッチとしてのMOS型半導体スイッチ5’と、両バッテリー1,2の端子電圧V1,V2に基づいてMOS型半導体スイッチ5’のゲート電圧を制御する充電用スイッチ制御手段64とを有する。MOS型半導体スイッチ5’については、前述の実施例1の変形態様2の項に詳細が記されている。また、オルタネーター3は、汎用バッテリー1の端子電圧V1から直接フィードバックを受けている。
【0092】
(実施例4の作用)
本実施例の搭載用電源システムは、実施例2と同様に、始動用バッテリー2の端子電圧V1を検出しており、端子電圧V1が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを制御手段64に備えている。したがって、実施例2の制御ロジックと同様に、上記蓄電判定手段により端子電圧V1が所定電圧未満であると判定されている場合には、エンジン始動時に、MOS型半導体スイッチ5’を導通させる論理構成の制御ロジックを備えている。
【0093】
(実施例4の効果)
本実施例によれば、充電用スイッチとしてのMOS型半導体スイッチ5’と、制御手段64との両者に一か所も機械的に動く部分や電気接点がなく、完全なソリッドステートであるので極めて高い信頼性を実現することができるという効果がある。さらに、システムの構成および制御ロジックが簡素であることも、高信頼性に寄与している。
【0094】
(実施例4の変形態様)
本変形態様についても、実施例1およびその変形態様1,3〜5に相当する変形態様が可能であり、それ相当の作用効果が得られる。
〔実施例5〕
(実施例5の構成)
実施例5としての搭載用電源システムは、図11に示すように、充電用スイッチ・ユニット5”が汎用回路C1と始動用回路C2との間に介設されていることを特徴とする。
【0095】
充電用スイッチ・ユニット5”は、リレー接点5Sおよびリレーコイル5Cを有するNO型リレー5と、電流制御用抵抗14’およびダイオード65dとからなる充電用スイッチ制御手段65とで、構成されている。リレー接点5Sと抵抗14’とは、直列に接続されて主接続回路CMを形成しており、これと並列に設けられたリレーコイル5Cとダイオード65dとは、直列に接続されて制御回路CCを形成している。ここで、ダイオード65dは、電圧降下が小さいゲルマニウムからなる半導体ダイオードであり、汎用回路C1から始動用回路C2へ電流が流れる向きに取り付けられている。
【0096】
なお、オルタネーター3は、前述の各実施例と同様に、汎用バッテリー1の端子電圧V1のフィードバックをセンサー端子Sで受けている。
(実施例5の作用)
エンジン始動時および始動用バッテリー2の端子電圧V2の低下時には、汎用回路C1と始動用回路C2との間に大きな電位差が生じ、ダイオード65dの準方向に制御回路CCに電流が流れる。制御回路CCを流れる電流が所定量を越えると、リレーコイル5Cに十分な磁気吸着力が生じ、リレー接点5Sは吸着されて主接続回路CMが閉じる。すると主接続回路CMに充電電流I2が通って、始動用バッテリー2は充電される。(エンジン始動時の場合は、電流I2が始動用バッテリー2を補助して、強力に電動スターター4を駆動することができる。)この際、主接続回路CMが閉じる電位差のスレッショルドは、主に電流制御用抵抗14’の抵抗値の設定で調整することができる。主接続回路CMが閉じた状態でも、汎用回路C1から始動用回路C2へ十分な電流が流れている間は、電流制御用抵抗14’が生じる電圧降下でリレーコイル5Cに電流が流れ、リレー5は閉じたままに保持される。
【0097】
やがて、始動用バッテリー2が十分に充電されると始動用回路C2の電位が上昇し、汎用回路C1との電位差が縮んでくる。その結果、制御回路CCを流れる電流が所定量を割り、リレーコイル5Cの磁気吸着力が弱ってリレー接点5Sは開いて主接続回路CMの接続は解かれる。この際、リレー5に若干の振動が見られても構わない。振動を除去したい場合には、簡単な回路要素を付加することで対応することができる。
【0098】
逆に、アイドリング時等に汎用回路C1の電位が始動用回路C2の電位よりも下がった場合には、ダイオード65dが電流を制御回路CCに通さないので、リレー5は開いたままに保たれ、始動用バッテリー2から放電する心配はない。
それゆえ、次回のエンジン始動時には、始動用バッテリー2は充電された状態で保たれており、確実な始動を期待できる。
【0099】
なお、次回のエンジン始動をより確実にする目的で、基本電気負荷8の接続を汎用回路C1から始動用回路C2へ移した構成でもよい。
(実施例5の効果)
以上詳述したように、本実施例によれば、極めて簡素で軽量小型かつ安価に、次回のエンジン始動を確実に行いうる搭載用電源システムを構成することができる。
【0100】
なぜならば、汎用回路C1から始動用回路C2へ流れる電流の大半は主接続回路CMを流れ、制御回路CCを流れる電流はごく僅かである。それゆえ、ダイオード65dも小容量の安価なもので間に合い、コストダウンになる。また、主接続回路CMを流れる電流も、電流制御用抵抗14’の作用で最大値(突入電流)が制限を受けるので、リレー5もそれほどの容量が要求されることがなく、極めて安価に充電用スイッチ・ユニット5”を構成することができる。
【0101】
また、本実施例の搭載用電源システムは構成が極めて簡素であるから、信頼性が高いという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図2】実施例1の制御ロジックを示すフローチャート
【図3】始動用バッテリーの充電率と充電電流との関係を示すグラフ
【図4】充電時間と始動用バッテリーの充電率との関係を示すグラフ
【図5】変形態様2のMOS型半導体スイッチを示す部分回路図
【図6】実施例2の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図7】実施例2の制御ロジックを示すフローチャート
【図8】実施例3の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図9】実施例3の制御ロジックを示すフローチャート
【図10】実施例4の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図11】実施例5の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図12】従来技術の搭載用電源システムの構成を示す組図
(a)従来技術1の搭載用電源システムの構成を示す回路図
(b)従来技術2の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【符号の説明】
1:汎用バッテリー 2:始動用バッテリー(始動用蓄電装置)
3:レギュレーター付きオルタネーター(発電機) 4:電動スターター
5:NO型リレー 5S:接極子 5C:リレーコイル
5’:MOS型半導体スイッチ(MOS−FET)
51,52:寄生ダイオード 53:抵抗成分
G:ゲート電極 S:ソース領域 D:ドレイン領域
5”:充電用スイッチ・ユニット(NO型リレーとその制御手段とを含む)
61,61’,62,63,64,65:充電用スイッチ制御手段
62A:電流センサー部 63:充電制御用ECU(電子制御ユニット)
63b:充電用スイッチ制御回路 65d:ダイオード
7:電流センサー 8:基本電気負荷(点火系など)
9:イグニッション・スイッチ
10,12:一般電気負荷 11,13:スイッチ
14,14’:電流制限用抵抗
15:非常用スイッチ 16:非常用スイッチ制御手段
17:警報ランプ
C1:汎用回路 C2:始動用回路 S:調整電圧端子
V1:汎用バッテリーの端子電圧 V2:始動用蓄電装置の端子電圧
CM:主接続回路 CC:制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The on-board power supply system of the present invention relates to a power supply system mounted on a vehicle equipped with an electric starter, a generator, and a battery for an engine, such as a vehicle, a ship, and an aircraft including an automobile. Belong.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a power supply circuit or a power supply system for a vehicle having a plurality of storage batteries, a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-71138 (prior art 1) and a technology disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 4-24758 ( Conventional technology 2).
As shown in FIG. 12A, the "vehicle power supply circuit" of the
[0003]
As shown in FIG. 12B, the “multi-battery system for vehicle” of the second prior art includes a plurality of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described
[0005]
On the other hand, in the
[0006]
Therefore, according to the present invention, the power from the generator is supplied to the starting power storage device without a voltage drop or power loss due to the diode, and the power (charging amount) required for the next start of the engine is promptly increased even though the configuration is simple. Providing a secure on-board power supply system is an issue to be solved.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve the above problems, the inventor has invented the following means.
(First means)
A first means of the present invention is a power supply system for mounting according to
Here, the charging rate refers to what percentage of the electric capacity is charged with the fully charged state of the starting power storage device (2) being 100%.
[0008]
In this means, after the engine is started, the charging switch (5) is closed and electric power is supplied from the generator (3) to the starting power storage device (2), and the starting power storage device (2) is charged for the next start. Is done.
If it is determined in the charge rate determination of the power storage device for starting (2) after the engine start that the charge rate of the power storage device for start (2) is equal to or less than a predetermined amount, the charging switch (5) is closed.
When the charge rate determination determines that the charge rate of the starting power storage device (2) is equal to or greater than a predetermined amount, the charge switch (5) is opened. By setting the judgment criterion at a charging rate somewhat lower than 100% after securing, charging near 100% or overcharging at which charging efficiency (increase in charging rate / power required for charging) is significantly reduced is reduced. Can be avoided, and the charging efficiency is improved.
Therefore, according to this means, it is possible to further suppress the power consumption due to the inefficient charging while securing the charging amount necessary for the next engine start. As a result, the fuel efficiency of the engine is improved, and the heat generation of the circuit including the generator (3) and the power storage device (2) for starting is reduced.
Furthermore, there is no voltage in the general-purpose circuit (C1) sufficient to charge the starting power storage device (2), and the starting power storage device (2) discharges back from the starting circuit (C2) to the general-purpose circuit (C1). there is a possibility And the charging rate determination means determined In this case, the charging switch (5) is opened to separate the general-purpose circuit (C1) from the starting circuit (C2), and the discharge of the starting power storage device (2) to the general-purpose circuit (C1) due to the backflow is prevented. It is prevented beforehand. Therefore, once the engine is started, the power storage device (2) for starting is quickly charged, and is not discharged until the next start.
[0009]
Therefore, according to this means, (after a predetermined time after starting the engine), the power storage device (2) for start-up always has a charging rate (or Charge amount ), There is an effect that the starting power required for the next engine start is always ensured. This is because even if the electric loads (10, 12) connected to the general-purpose circuit (C1) are left or discharged due to dark current or the like, only the general-purpose battery (1) is discharged. This is because it is not discharged.
[0010]
Further, when the charging switch (5) is closed, conduction from the general-purpose circuit (C1) to the starting circuit (C2) is performed without passing through the diode, so that there is no waste of voltage drop or power consumption by the diode. There is also an effect that the power storage device (2) for starting is charged efficiently and promptly.
Further, since the drive current of the electric starter (4) is exclusively supplied from the power storage device (2) for starting and a large current does not flow through the charging switch (5), the current capacity required for the charging switch (5) is , Relatively small. Therefore, there is also an effect that the charging switch (5) can be reduced in size, weight, and cost. For the same reason, a large starting current does not flow through the general-purpose circuit (C1) and the circuit connected from the general-purpose circuit (C1) to the starting circuit (C2). Therefore, except for the circuit that connects the starting power storage device (2) and the electric starter (4) to each other, wiring and circuit elements that allow a large current are not required, so that the entire mounting power supply system is small and compact. It also has the effect of being lightweight and cheap.
[0011]
(Second means)
A second means of the present invention is the on-board power supply system according to
When an electric double-layer capacitor is used in this method, sufficient starting capacity is obtained despite its relatively small volume and light weight, and it is strong at both high and low temperatures, and is damaged or deteriorated. Quick charging is possible without worry. Further, since the electric double layer capacitor has extremely low internal resistance, there is also an effect that the internal loss is extremely small and the efficiency is good even when starting the engine where a large current flows.
[0012]
On the other hand, even when a starting battery is used for the starting power storage device (2), the electric capacity of the starting power storage device (2) is small because the internal resistance is small and a large current can be taken out even in a short time. It doesn't have to be that big. Therefore, the capacity of the power storage device (2) for starting may be small, whether it is a battery or a capacitor, as long as the electric capacity necessary for starting the engine is secured.
[0013]
Therefore, according to this means, it is easy to equip the engine power storage device (2) in the engine room where the volume is severely restricted and exposed to high temperatures, and the distance to the electric starter (4) becomes short. There is an effect that power loss at the time of starting is small. In particular, when an electric double layer capacitor is employed, there is an effect that the efficiency is further improved both during charging and discharging.
[0014]
(Third means)
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power supply system for mounting on an automobile according to
According to this means, the starting power storage device (2) for supplying a large current at the time of starting can be arranged in the vicinity of the electric starter (4). 1) is installed near the trunk room. Here, in passenger cars (especially FF vehicles) in recent years, there is a remarkable tendency that the engine room at the front of the vehicle is overcrowded and the weight balance tends to be biased forward.
[0015]
Therefore, according to this means, the general-purpose battery (1) can be further removed from the high-temperature and overcrowded engine room and moved to the vicinity of the trunk room, so that the general-purpose battery (1) is isolated from the poor environment of high temperature and high vibration. can do. In addition, there is an effect that a space is created in the engine room to facilitate the design. Further, by mounting a heavy object called the general-purpose battery (1) at the rear (in the case of an FF vehicle or an FR vehicle), there is also an effect that a weight balance that tends to be biased forward can be improved.
[0016]
(Fourth means)
A fourth aspect of the present invention is the on-board power supply system according to
In this means, when the engine is stopped, that is, when the generator (3) is not generating power, the general-purpose circuit (C1) and the starting circuit (C2) are not connected, so that no power exchange occurs between them. . Since the charging
[0017]
Therefore, according to this means, the on-board power supply system can be configured even without means such as a sensor for detecting discharge from the starting power storage device (2), and the configuration of the on-board power supply system is simpler and less expensive. Has the effect of becoming In addition, there is also an effect that discharge of the power storage device (2) for starting while the engine is stopped can be completely and reliably prevented, and a charge amount for starting the next engine can be secured.
[0018]
(Fifth means)
A fifth means of the present invention is the on-board power supply system according to
[0019]
When the NO type relay (5) is employed in this means, the charging switch (5) can be kept open for a long time, such as when the engine is stopped, without power consumed by the relay coil. On the other hand, even when the MOS type semiconductor switch (5 ') is employed, the charging switch (5) is opened for a long time, such as when the engine is stopped, without applying a gate voltage from the control means (61', 64). Can be kept.
[0020]
Therefore, according to this means, there is an effect that the discharge of the power storage device (2) for starting can be more reliably prevented, and the control means (61 to 65) can be simply configured. In particular, when the MOS type semiconductor switch (5 ') is employed, the charging switch (5) becomes a solid state having no mechanically operated parts or contacts, so that the number of failures is reduced and the reliability is improved. There is.
[0023]
(No. 6 means)
The present invention 6 Means are claimed 6 The power supply system for mounting according to any one of
[0024]
According to this means, the charging of the power storage device for starting (2) is performed based on the detected value of the current sensor (7, 62A, 63a), the integrated value of the detected value, or the integrated value of the time when the detected value is equal to or more than the predetermined value. It is determined whether the rate is sufficient. As a result of the determination, if the charging rate of the starting power storage device (2) is sufficient, the charging switch (5) is opened and charging of the starting power storage device (2) is stopped. 1 The same effect as the means can be obtained.
[0025]
Therefore, according to this means, the charging rate of the power storage device (2) for starting can be easily determined by the current sensor (7, 62A, 63a) and the simple calculation in the control means (61, 62, 63). There is an effect that can be.
(No. 7 means)
The
[0026]
This means does not require any kind of sensor such as a voltage sensor or a current sensor for measuring the charging rate of the power storage device (2) for starting, and estimates the charging rate of the power storage device (2) for starting only by measuring the time. The charging switch (5) is opened to prevent overcharging.
Therefore, according to this means, there is an effect that a mounting power supply system for preventing overcharging of the power storage device (2) for starting can be configured more simply and inexpensively.
[0027]
(No. 8 means)
The
In this means, even if the charging switch (5) is closed in a state where there is a large potential difference between the general-purpose circuit (C1) and the starting circuit (C2) after the engine is started, a weak current (voltage drop is smaller than a diode) is obtained. Limiting resistors (14, 14 ') are interposed in both circuits (C1, C2). Therefore, the inrush current to the power storage device (2) for starting is limited, and an excessive current does not flow through the charging switch (5).
[0028]
Therefore, according to this means, since the charging switch (5) is protected from overcurrent, there is an effect that a smaller, lighter and cheaper charging switch (5) can be employed.
(No. 9 means)
The ninth aspect of the present invention hand Steps are claimed 9 The charging switch is a NO-type relay (5), and the charging switch control means (65) includes a current limiting resistor (14 ') in series with a relay coil (5C) of the relay. ) Is connected to the semiconductor diode (65d). Here, the diode (65d) is mounted so that power flows from the general-purpose circuit (C1) to the starting circuit (C2).
[0029]
In this means, when the potential difference between the two circuits (C1, C2) exceeds a predetermined voltage (about the voltage drop of the diode (65d)) in the direction in which power flows from the general-purpose circuit (C1) to the starting circuit (C2). Only when the charging switch (5) is closed. Therefore, the starting power storage device (2) is not discharged due to the backflow of power. At this time, the charging switch (5) is kept closed to the extent that the potential difference due to the current limiting resistor (14 ') does not divide the voltage drop of the diode (65d).
[0030]
Further, the rush current to the power storage device (2) for starting is limited by the action of the current limiting resistor (14 '), and an excessive current does not flow through the charging switch (5). Similarly, since the relay coil (5C) and the diode (65d) are a bypass circuit, a large current does not flow.
Therefore, according to this means, a charging switch unit (5 ") in which the charging switch (5) and its control means (65) are integrated is formed. As a result, it is extremely simple, compact, lightweight and inexpensive. There is an effect that it is possible to provide a simple mounting power supply system.
[0031]
(No. 10 means)
The
[0032]
According to this means, even when the general-purpose battery (1) cannot supply power to a basic electric load such as an ignition system necessary for starting the engine due to overdischarge or life, power is supplied from the power storage device (2) for starting. Is possible. Conversely, even when the charging rate of the power storage device (2) for starting is not sufficient, it is possible to start the engine by receiving supply of power for starting from the general-purpose battery (1).
[0033]
Therefore, according to this means, it is possible to further prevent a situation in which the engine cannot be started due to a failure of the general-purpose battery (1) or the power storage device for starting (2), so that the operation rate of the vehicle or the like is further increased.
(No. 11 means)
The
[0034]
In this means, when the power storage device for starting (2, especially in the case of a battery) is used for a long time and its life becomes long, the terminal voltage (V2) decreases when a large current is supplied, and an alarm is issued. The driver is notified of the replacement time of the power storage device for starting (2).
Therefore, according to the present means, the starting power storage device (2) can be replaced at an appropriate time, and there is an effect that both saving of maintenance costs and high operation rate can be achieved.
[0035]
(No. 12 means)
The
[0036]
According to this means, when the power storage device (2) for starting is not sufficiently charged (for example, when the engine fails to start again), the power storage device (2) for starting is charged by receiving power from the general-
Therefore, according to this means, the engine can be started even when the charging rate of the power storage device (2) for starting is insufficient, and the operation rate of the vehicle or the like can be further increased. .
[0037]
(No. Thirteen means)
The present invention Thirteen Means are claimed Thirteen The on-board power supply system according to
[0038]
In this means, if the charging rate of any of the starting power storage device (2) and the general-purpose battery (1) is not sufficient, the regulated voltage (VC) increases and the power supply voltage of the generator (3) increases. Charging is completed immediately. On the other hand, when charging is completed and both the power storage device for start-up (2) and the general-purpose battery (1) reach a sufficient charging rate, the regulated voltage (VC) drops, and the power supply voltage of the generator (3) decreases, and power generation is performed. The rotational load of the machine (3) is reduced, and the fuel efficiency of the engine is improved. At the same time, overcharging of the starting power storage device (2) and the general-purpose battery (1) is prevented.
[0039]
Therefore, according to this means, overcharging can be prevented, and at the same time, quick charging and improvement in fuel efficiency can be achieved at the same time.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the on-board power supply system of the present invention will be clearly and fully described in the following examples and the like so that those skilled in the art can understand the embodiment.
[Example 1]
(Configuration of Embodiment 1)
The onboard power supply system according to the first embodiment of the present invention is a power supply system mounted on an FF type vehicle equipped with a gasoline engine. As shown in FIG. 1, the system includes a general-
[0041]
The general-
[0042]
On the other hand, the starting
[0043]
The
The
[0044]
The general-
[0045]
The general-purpose circuit C1, which is also connected to the general-
[0046]
On the other hand, the starting
The general-purpose circuit C1 and the starting circuit C2 are connected by the NO-
[0047]
(Operation and Effect of First Embodiment)
The on-board power supply system of this embodiment configured as described above operates as follows.
First, there is a case where both the general-
[0048]
When the engine is started, the
[0049]
Note that the starting current Ic supplied from the starting
[0050]
When the engine starts and the
[0051]
The control means 61 also determines whether or not the charging rate of the starting
[0052]
The control logic built in the control means 61 has a simple logical configuration as shown in FIG. That is, the logic starts when the key is inserted, and the integrated value AH of the charging current I1 is reset to zero in step S11. After the engine has been started in step S12 after at least one trial, the control logic proceeds to step S13. At this time, the above-described current amount MAX to be charged is also calculated based on the integrated value of the discharged current Ic.
[0053]
In step S13, it is determined whether the terminal voltage V1 of the general-
[0054]
During this time, the integration of the charging current I1 is continued, and in step S16, it is determined whether or not the integrated value AH has reached the value MAX corresponding to full charge. If not, the process returns to step S13 and is repeated again. However, when it is determined that the battery has reached, the starting
[0055]
While the engine is rotating, the general-
[0056]
Summarizing the above, the charging switch control means 61 waits for the
[0057]
After the engine is stopped (that is, while the engine is stopped), the power supply to the control means 61 is shut off in synchronization with the
[0058]
Incidentally, rarely, the voltage V1 of the general-
[0059]
As described in detail above, according to the on-board power supply system of the present embodiment, the starting
[0060]
Further, since the drive current of the
[0061]
(
In the first embodiment, the charging
[0062]
According to this modification, there is an effect that the starting
This is due to the charging characteristics of the starting
[0063]
To end the charging at the charging rate J of less than 100%, the value of MAX may be slightly reduced in step S16 of the control logic (see FIG. 2). Alternatively, as shown in FIG. 3 again, when the voltage V1 of the general-purpose circuit C1 is lower than a predetermined voltage (for example, 14 V) and the charging current of the
[0064]
(
As a charging switch, a variation of the configuration in which a MOS semiconductor switch (MOS-FET) 5 'is employed as shown in FIG. The MOS type semiconductor switch 5 'has the drain region D connected to the general-purpose circuit C1, the source region S connected to the starting circuit C2, and the gate electrode G connected to the charging switch control terminal of the charging switch control means 61'. Therefore, only when a predetermined control voltage is applied to the gate electrode G from the charging switch control means 61 ', conduction between the drain region D and the source region S is obtained, and the current flows from the general-purpose circuit C1 to the starting circuit C2. Flows in. In the MOS semiconductor switch 5 ', since the
[0065]
In this modification, the MOS type semiconductor switch 5 'can be kept in a non-conductive state for a long time, such as when the engine is stopped, without applying a gate voltage from the control means 61.
Therefore, according to the present modification, since the charging switch becomes a solid state having no mechanically operated portion or contact, there is an effect that failures are reduced and reliability is improved.
[0066]
(
A variation of the configuration in which an electric double layer capacitor is employed instead of the starting
[0067]
Therefore, according to the present modification, the equipment in the engine room, which is severely limited in volume and is exposed to high temperatures, is further facilitated and can be arranged closer to the
[0068]
(
It is also possible to eliminate the
In this modification, the charging switch control means 61 integrates the time during which the charging switch is closed during a period in which the voltage V1 of the general-purpose circuit C1 is equal to or higher than a predetermined level (for example, 13 V) after the engine is started. When the integrated value reaches a predetermined time, the control means 61 opens the
[0069]
Here, the control means 61 further accumulates the time during which the
Therefore, according to the present modification, there is an effect that a mounting power supply system for preventing overcharging and undesired discharging of the starting
[0070]
(
A modified form in which the control logic of the control means 61 is changed to a logic that unconditionally closes the
In the present modification, even when the general-
[0071]
Therefore, according to the present modification, it is further possible to prevent the engine from being unable to start due to a dead battery as long as both the general-
[Example 2]
(Configuration of Second Embodiment)
In the on-board power supply system according to the second embodiment, as shown in FIG. 6, a current limiting resistor (about 0.05 Ω) 14 is connected in series to the NO
[0072]
The charging switch control means 62 has a
[0073]
Similarly, the charging switch control means 62 also detects the terminal voltage V1 of the general-
Other configurations are the same as those of the mounting power supply system according to the first embodiment.
(Operation of the Current-Limiting Resistor of the Second Embodiment)
Due to the action of the current limiting
[0074]
The voltage drop due to the current limiting
[0075]
(Operations Related to Charge Switch Control Means of Second Embodiment)
As shown in FIG. 7, the control logic built in the charging switch control means 62 has a somewhat more complicated logical configuration than in the first embodiment.
First, when a key (not shown) is turned on in the driver's seat, the control logic starts. In step S20, the ignition switch 9 (SW9 in the figure) leading to the basic
[0076]
Therefore, if any one of the general-
Thereafter, the engine is started after at least one attempt to start the engine in step S23, and the process proceeds to a routine of steps S24 to S28.
In step S24, it is determined whether the terminal voltage V1 of the general-
[0077]
Next, in step S26, it is determined from the terminal voltage V1 of the general-
[0078]
Finally, in step S28, it is determined whether the current I2 has dropped below a predetermined value Ic (for example, 2A, see FIG. 3). If the current I2 is equal to or greater than the predetermined value Ic, it is considered that the starting
[0079]
(
A modified embodiment in which the control logic described above is simplified, the charge determination routine in steps S24 to S28 is eliminated, and control means 62 having control logic for terminating the charging of the starting
[0080]
(Other Modifications of Embodiment 2)
Various modifications corresponding to the
[Example 3]
(Configuration and Effect of Third Embodiment)
As shown in FIG. 8, the on-board power supply system according to the third embodiment includes a charge control ECU (electronic control unit) 63 serving as a charge switch control unit, an
[0081]
In the charging control ECU 63, an I /
[0082]
As a result, there is an effect that the generated voltage of the
[0083]
(Control logic of the third embodiment)
In the charging control ECU 63 as the charging switch control means of the on-board power supply system of the present embodiment, control is performed according to the following control logic, as shown in FIG.
First, the operation up to the start of the engine is the same as in the first embodiment, and the engine is started in step S31. When the engine is started, it is determined in step S32 whether or not the terminal voltage V2 of the starting
When it is determined that the terminal voltage V2 is abnormally low, it is considered that the starting
[0084]
Next, in step S34, it is determined whether or not the charging current I2 to the starting
[0085]
In step S35, it is determined whether the terminal voltage V1 of the general-
[0086]
Conversely, if it is determined in step S35 that the terminal voltage V1 is equal to or higher than 12 V, it is considered that the voltage of the general-purpose circuit C1 has sufficiently increased and the starting
[0087]
On the other hand, if the
[0088]
When both step S38a and step S38b are completed, the control logic returns to step S34 and repeats this routine until the engine is stopped.
That is, the on-board power supply system of the present embodiment includes the charging rate determining means for determining the charging rates of the starting
[0089]
According to this embodiment, in addition to the above-described effects, there is an effect that the general-
(
In the control logic described above, it is possible to adopt a modified embodiment in which the determination of the life of the general-
[0090]
(
In the control logic described above, a modified form having a logical configuration in which the determination of the charging rate based on the terminal voltage V1 is performed in step S37 instead of the determination of the capacity of the general-
[0091]
(Other Modifications of Embodiment 3)
In the mounting power supply system of the present embodiment, various modifications corresponding to the
[Example 4]
(Configuration of Embodiment 4)
Fourth Embodiment As shown in FIG. 10, the fourth embodiment is an on-board power supply system having a simple configuration for an automobile equipped with a diesel engine (therefore, there is no basic electric load 8). The on-board power supply system according to the present embodiment includes a MOS type semiconductor switch 5 'as a charging switch, and a charging device for controlling the gate voltage of the MOS type semiconductor switch 5' based on the terminal voltages V1 and V2 of the
[0092]
(Operation of Fourth Embodiment)
The on-board power supply system according to the present embodiment detects the terminal voltage V1 of the starting
[0093]
(Effect of Embodiment 4)
According to the present embodiment, both the MOS type semiconductor switch 5 'as a charging switch and the control means 64 have no mechanically moving parts or electrical contacts in one place, and are completely solid-state. There is an effect that high reliability can be realized. Furthermore, the simplicity of the system configuration and control logic also contributes to high reliability.
[0094]
(Modification of Example 4)
As for the present modification, modifications corresponding to Example 1 and
[Example 5]
(Configuration of Embodiment 5)
The on-board power supply system according to the fifth embodiment is characterized in that a charging
[0095]
The charging
[0096]
In addition, the
(Operation of Embodiment 5)
When the engine is started and when the terminal voltage V2 of the starting
[0097]
Eventually, when the starting
[0098]
Conversely, when the potential of the general-purpose circuit C1 drops below the potential of the starting circuit C2 during idling or the like, the diode 5d does not allow the current to pass through the control circuit CC, so that the
Therefore, when the engine is started next time, the starting
[0099]
Note that, in order to more reliably start the next engine, a configuration in which the connection of the basic
(Effect of Embodiment 5)
As described in detail above, according to the present embodiment, it is possible to configure an on-board power supply system that can reliably start the next engine reliably and is extremely simple, lightweight, compact, and inexpensive.
[0100]
Because most of the current flowing from the general-purpose circuit C1 to the starting circuit C2 flows through the main connection circuit CM, and the current flowing through the control circuit CC is very small. Therefore, the
[0101]
Further, since the mounting power supply system of this embodiment has a very simple configuration, there is also an effect that the reliability is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a mounting power supply system according to a first embodiment;
FIG. 2 is a flowchart illustrating control logic according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a charging rate and a charging current of a starting battery.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a charging time and a charging rate of a starting battery.
FIG. 5 is a partial circuit diagram showing a MOS type semiconductor switch according to
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of a mounting power supply system according to a second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating control logic according to the second embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a mounting power supply system according to a third embodiment;
FIG. 9 is a flowchart illustrating control logic according to a third embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a mounting power supply system according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration of a mounting power supply system according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a set diagram showing a configuration of a conventional mounting power supply system.
(A) Circuit diagram showing the configuration of a mounting power supply system according to
(B) A circuit diagram showing a configuration of a mounting power supply system according to
[Explanation of symbols]
1: General-purpose battery 2: Starting battery (starting power storage device)
3: Alternator with regulator (generator) 4: Electric starter
5: NO
5 ': MOS type semiconductor switch (MOS-FET)
51, 52: parasitic diode 53: resistance component
G: Gate electrode S: Source region D: Drain region
5 ": switch unit for charging (including NO-type relay and its control means)
61, 61 ', 62, 63, 64, 65: charging switch control means
62A: current sensor unit 63: ECU for charge control (electronic control unit)
63b: charging
7: Current sensor 8: Basic electric load (ignition system, etc.)
9: Ignition switch
10, 12: General
14, 14 ': current limiting resistor
15: Emergency switch 16: Emergency switch control means
17: Warning lamp
C1: General-purpose circuit C2: Starting circuit S: Adjustment voltage terminal
V1: Terminal voltage of general-purpose battery V2: Terminal voltage of power storage device for starting
CM: Main connection circuit CC: Control circuit
Claims (13)
他の電気負荷に電力を供給する汎用バッテリーと、
該エンジンに駆動され該始動用蓄電装置および該汎用バッテリーを充電する発電機と、
該汎用バッテリーおよび該発電機の正負のうち一方の極を互いに結ぶ汎用回路と該始動用蓄電装置および該スターターの該一方の極を互いに結ぶ始動用回路との間に介設されている充電用スイッチと、
該始動用蓄電装置の充電率を判定する充電率判定手段をもつとともに該充電用スイッチの開閉を制御する充電用スイッチ制御手段と、
を具備してなり、
前記充電用スイッチ制御手段は、前記エンジン始動後に前記充電用スイッチを閉じ、前記充電率判定手段が充電率を所定量以上であると判定した場合、該充電用スイッチを開くことを特徴とする搭載用電源システム。A starting power storage device for supplying power to an electric starter that rotationally drives the engine at the time of starting the engine,
A general-purpose battery that supplies power to other electrical loads,
A generator driven by the engine to charge the starting power storage device and the general-purpose battery;
A charging circuit interposed between a general-purpose circuit connecting one of the positive and negative poles of the general-purpose battery and the generator, and a starting circuit connecting the one pole of the starter and the starter power storage device. Switches and
A charging switch control means for controlling the opening and closing of the switch the charging with with charging rate determining means for determining the charging rate of the above start dynamic power storage device,
Comprising
The charging switch control means closes the charging switch after starting the engine, and opens the charging switch when the charging rate determination means determines that the charging rate is equal to or more than a predetermined amount. Power supply system.
前記始動用蓄電装置は、該エンジンルームに装備されており、
前記汎用バッテリーは、該トランクルーム内部または近傍のいずれかに装備されている請求項1記載の搭載用電源システム。The vehicle is equipped with an engine room for storing the engine and a trunk room provided at a position away from the engine room,
The starting power storage device is provided in the engine room,
The on-board power supply system according to claim 1, wherein the general-purpose battery is provided inside or near the trunk room.
前記充電率判定手段は、該電流センサーの検出値、該検出値の積算値および該同検出値が所定値以上である時間の積算値のうちいずれかに基づいて、前記始動用蓄電装置の充電率を判定する請求項1記載の搭載用電源システム。Having a current sensor connected to the starting power storage device,
The charging rate determination unit is configured to charge the power storage device for starting based on one of a detected value of the current sensor, an integrated value of the detected value, and an integrated value of a time when the detected value is equal to or greater than a predetermined value. The mounting power supply system according to claim 1, wherein the rate is determined.
前記充電用スイッチ制御手段は、該リレーのリレーコイルに直列で前記電流制限用抵抗に並列に接続されている半導体ダイオードからなり、
該ダイオードは、前記汎用回路から前記始動用回路へ電力が流れる向きに取り付けられていることを特徴とする請求項8記載の搭載用電源システム。The charging switch is a NO-type relay,
The charging switch control means includes a semiconductor diode connected in parallel to the current limiting resistor in series with a relay coil of the relay,
9. The mounting power supply system according to claim 8, wherein the diode is mounted in a direction in which power flows from the general-purpose circuit to the starting circuit.
前記エンジン始動時に該電圧センサーによる検出値が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と、
該寿命判定手段により該検出値が該所定電圧未満であると判定された場合に、該始動用蓄電装置の寿命に関する警報を発する警報手段とを有する請求項1記載の搭載用電源システム。A voltage sensor for measuring a terminal voltage of the power storage device for starting,
Life determining means for determining that a value detected by the voltage sensor at the time of starting the engine is less than a predetermined voltage,
2. The on-board power supply system according to claim 1, further comprising alarm means for issuing an alarm relating to the life of the power storage device for starting when the life determination means determines that the detected value is less than the predetermined voltage.
該電圧センサーによる検出値が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを備え、
該蓄電判定手段により該検出値が所定電圧未満であると判定されている場合には、前記エンジン始動時に、前記充電用スイッチ制御手段は前記充電用スイッチを閉じる請求項1記載の搭載用電源システム。A voltage sensor for measuring a terminal voltage of the power storage device for starting,
Power storage determining means for determining that the value detected by the voltage sensor is less than a predetermined voltage,
2. The on-board power supply system according to claim 1, wherein the charging switch control means closes the charging switch when the engine is started, when the power storage determining means determines that the detected value is less than a predetermined voltage. .
該調整電圧制御手段は、該充電率判定手段により該充電率が所定量以上であると判定された場合には該調整電圧を低い値とし、これ以外の場合には該調整電圧を高い値とする作用をもつ請求項1記載の搭載用電源システム。A charge rate determination unit that determines a charge rate of the starting power storage device and the general-purpose battery; and an adjustment voltage control unit that controls an adjustment voltage of the generator.
The adjustment voltage control means sets the adjustment voltage to a low value when the charge rate is determined to be equal to or more than a predetermined amount by the charge rate determination means, and otherwise sets the adjustment voltage to a high value. The on-board power supply system according to claim 1, which has an action to perform.
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