JP2001069683A - 電源システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二つのバッテリのうちの一方が完全放電して
も他方からの電力を用いて機器への電力の供給と完全放
電したバッテリの充電とを同時に行なう。 【解決手段】 非常スイッチ４８をオンとすることによ
り３６Ｖ電圧の高圧バッテリ３０からの電力を１２Ｖ電
圧に調節してリレー２２と制御装置４６とに供給する作
動回路５０を設けると共にこの電力の供給に伴って制御
装置４６から出力される制御信号に基づいて高圧電力ラ
イン２３からの電力を１４Ｖ電圧に変換して低圧電力ラ
イン３２に供給するＤＣ−ＤＣコンバータ４２を設け
る。この結果、非常スイッチ４８をオンとすることによ
り電源システム２０を始動して電動発電機２４や負荷３
４を駆動すると同時に低圧バッテリ４０を充電すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電源システムとしては、
定格電圧が略等しい二つのバッテリを双方向性の直流直
流変換器を介して接続してなるものが提案されている
（例えば、特開平５−３３６６７０号公報など）。この
システムでは、二つのバッテリのうちの一方の蓄電量が
低下し、いわゆるバッテリが上がった状態に至ったとき
には、直流直流変換器を用いて他方のバッテリにより一
方のバッテリを充電することにより、二つのバッテリか
ら電力の供給を受ける機器の駆動を可能にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た電源システムでは、充電がある程度完了するまで機器
を駆動することができない場合がある。バッテリの一方
が完全放電したときには、機器を駆動可能な電力を放電
できる状態になるまで充電が必要となり、その充電のた
めの時間を要する。こうした電源システムが車両に搭載
された場合を考慮すると、バッテリの充電がある程度完
了するまで車両を始動できなくなってしまう。

【０００４】本発明の電源システムは、二つのバッテリ
のうちの一方が完全放電したときに、他方のバッテリか
らの電力を用いて機器への電力の供給と完全放電したバ
ッテリの充電とを同時に行なうことを目的の一つとす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の電源システムは、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。

【０００６】本発明の電源システムは、少なくとも二つ
のバッテリを電源に有する電源システムであって、前記
二つのバッテリのうちの一方からの給電を受けて、少な
くとも該一方のバッテリを充電可能に該一方のバッテリ
の給電ラインに他方のバッテリからの給電を行なう充給
電回路と、非常スイッチと、該非常スイッチが操作され
たとき、該操作に基づいて行なわれる前記他方のバッテ
リからの給電により前記充給電回路を作動させる作動回
路とを備えることを要旨とする。

【０００７】この本発明の電源システムでは、非常スイ
ッチが操作されると、作動回路が、この操作に基づいて
行なわれる他方のバッテリからの給電により充給電回路
を作動させる。給電を受けた充給電回路は、一方のバッ
テリを充電可能に一方のバッテリの給電ラインに他方の
バッテリからの給電を行なう。更に、充給電回路は一方
のバッテリからの給電を受ける。したがって、一方のバ
ッテリが蓄電量が低下した状態のときや完全放電の状態
のときには、非常スイッチを操作するだけで、電源シス
テムを作動させることができると共に一方のバッテリを
充電することができる。

【０００８】こうした本発明の電源システムにおいて、
前記一方のバッテリの給電ラインからの給電により作動
し、前記他方のバッテリと前記充給電回路との接続を司
る接続スイッチを備え、前記作動回路は、前記非常スイ
ッチが操作されたとき、前記他方のバッテリからの給電
により前記接続スイッチによる接続を行なう手段である
ものとすることもできる。この態様の本発明の電源シス
テムにおいて、前記一方のバッテリから前記接続スイッ
チへの給電を司る電源スイッチを備えるものとすること
もできる。非常スイッチが操作されると充給電回路によ
り一方のバッテリの給電ラインに給電されるから、この
給電ラインからの給電により作動する接続スイッチにも
給電が行なわれる。したがって、電源スイッチがオンと
された状態で非常スイッチをオフとしても、接続スイッ
チは給電ラインからの給電によりオフとならないから、
非常スイッチを一旦オンとすればその後にオフとして
も、電源システムの作動と一方のバッテリの充電とを継
続することができる。

【０００９】この接続スイッチを備える態様の本発明の
電源システムにおいて、前記接続スイッチの前記充給電
回路側に接続された電動発電機を備えるものとすること
もできる。こうすれば、電動発電機により二つのバッテ
リを充電することができる。

【００１０】あるいは、本発明の電源システムにおい
て、前記作動回路は、前記他方のバッテリの電圧が所定
電圧未満になったとき、前記非常スイッチがオンである
にも拘わらず、該他方のバッテリからの給電による前記
充給電回路の作動を停止する供給停止回路を備えるもの
とすることもできる。こうすれば、他方のバッテリの過
放電を防止することができる。

【００１１】また、本発明の電源システムにおいて、前
記一方のバッテリの状態を検出する状態検出手段を備
え、前記充給電回路は、前記状態検出手段により検出さ
れた前記一方のバッテリの状態に基づいて該一方のバッ
テリの給電ラインへの給電を制御する制御回路を備える
ものとすることもできる。こうすれば、一方のバッテリ
の状態に基づいて給電ラインへの給電を制御することが
できる。この態様の本発明の電源システムにおいて、前
記状態検出手段は前記一方のバッテリに流れる電流を検
出する手段であり、前記制御回路は、前記状態検出手段
により検出された電流が所定電流未満のとき、前記一方
のバッテリの給電ラインへの給電が停止されるよう制御
する回路であるものとすることもできる。

【００１２】加えて、本発明の電源システムにおいて、
前記充給電回路は、前記他方のバッテリを充電可能に該
他方のバッテリの給電ラインに前記一方のバッテリから
の給電が可能な回路であるものとすることもできる。こ
うすれば、他方のバッテリを一方のバッテリからの給電
により充電することができる。

【００１３】なお、本発明の電源システムは、車両に搭
載され、該車両に搭載された負荷に電力を供給するシス
テムであるものとすることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
車両に搭載される電源システム２０の構成の概略を示す
構成図である。実施例の電源システム２０は、図示する
ように、高圧電力ライン２３に設けられたリレー２２を
介して電動発電機２４のインバータ２６に接続された高
圧バッテリ３０と、低圧電力ライン３２を介して負荷３
４に電力を供給する低圧バッテリ４０と、電圧を変換し
て高圧電力ライン２３から低圧電力ライン３２への給電
が可能なＤＣ−ＤＣコンバータ４２と、低圧電力ライン
３２により供給される電力によりダイオード４５を介し
てリレー２２をオンさせるイグニッションスイッチ４４
と、電源システム２０全体を制御する制御装置４６と、
リレー２２と高圧バッテリ３０との間の高圧電力ライン
２３に接続され非常スイッチ４８がオンされたときにリ
レー２２と制御装置４６とに低電圧の電力を供給する作
動回路５０とを備える。作動回路５０の出力をリレー２
２に供給する経路は、イグニッションスイッチ４４から
の電圧を制御回路４６に印加する経路としても兼用され
ている。なお、実施例では、高圧バッテリ３０として３
６Ｖのバッテリを用い、低圧バッテリ４０として１２Ｖ
のバッテリを用いた。

【００１５】電動発電機２４は、実施例では内燃機関を
始動するスタータモータとして機能すると共に内燃機関
から出力される動力により発電する発電機として機能す
るものである。

【００１６】ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、制御装置４
６からの制御信号に基づいて、高圧電力ライン２３から
供給される電圧（実施例では３６Ｖ〜４２Ｖ）を低圧バ
ッテリ４０を充電可能で負荷３４を駆動可能な電圧（実
施例では１４Ｖ）に変換して低圧電力ライン３２へ給電
する直流直流変換器として構成されている。

【００１７】制御装置４６は、ＣＰＵを中心として構成
されたマイクロコンピュータを内蔵しており、マイクロ
コンピュータに予め記憶させた制御プログラムを実行す
ることによりシステム２０を制御する。この制御装置４
６には、低圧バッテリ４０の電圧をＳ端子に取り込んで
おり、低圧バッテリ４０に取り付けられた電流センサ４
１により検出される低圧バッテリ４０に流れる電流Ｉが
入力されている。また、制御装置４６からはインバータ
２６やＤＣ−ＤＣコンバータ４２に制御信号が出力され
ている。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、低圧バ
ッテリ４０の電圧，電流の状態に応じて低圧バッテリ４
０が過充電にならないように出力を制御されている。

【００１８】作動回路５０は、高圧バッテリ３０の電圧
が所定電圧未満になると接続を遮断する遮断スイッチ５
２と、ベースが非常スイッチ４８に接続されたトランジ
スタ５４と、高圧バッテリ３０からの電圧を分圧する二
つの抵抗５６，５８とにより構成されている。二つの抵
抗５６，５８は、高圧バッテリ３０からの電圧が低電圧
（実施例では１２Ｖ）に分圧されて電力ライン５９に出
力されるよう設定されている。いま、非常スイッチ４８
がオンとされると、トランジスタ５４がオンとなり、二
つの抵抗５６，５８により分圧された電圧が電力ライン
５９によってリレー２２と制御装置４６とに印加され
る。したがって、制御装置４６およびリレー２２は、非
常スイッチ４８をオンとされることにより、低圧電力ラ
イン３２から供給される電力がなくても動作することが
できる。なお、電力ライン５９には電流の回り込みを防
止するためにダイオード６０が設けられている。

【００１９】図２は、遮断スイッチ５２の構成の概略を
示す説明図である。図示するように、遮断スイッチ５２
は、高圧バッテリ３０からの電圧Ｖｉｎを分圧する二つ
の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、高圧バッテリ３０からの電圧Ｖｉ
ｎと二つの抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧との論
理積をとるＡＮＤ回路とから構成されている。抵抗Ｒ
１，Ｒ２は、高圧バッテリ３０からの電圧Ｖｉｎが所定
電圧まで下がったときに分圧された電圧がＨｉからＬｏ
に変化したと判定されるよう設定されている。また、Ａ
ＮＤ回路からの出力Ｖｏｕｔは、Ｈｉのときには高圧バ
ッテリ３０からの電圧Ｖｉｎを出力し、Ｌｏのときには
０［Ｖ］を出力する。したがって、ＡＮＤ回路は、高圧
バッテリ３０からの電圧Ｖｉｎが所定電圧より高いとき
にはその電圧Ｖｉｎを出力、即ちオン状態のスイッチと
して機能し、電圧Ｖｉｎが所定電圧未満のときには０
［Ｖ］を出力、即ちオフ状態のスイッチとして機能す
る。

【００２０】次に、こうして構成された電源システム２
０の動作について説明する。いま、低圧バッテリ４０の
蓄電量が極めて低い状態、いわゆるバッテリが上がった
状態を考える。このとき、操作者がイグニッションスイ
ッチ４４をオンとしても、制御装置４６やリレー２２は
低圧バッテリ４０から電力の供給を受けることができな
いから、電源システム２０を始動することができない。

【００２１】この状態のときに、操作者が非常スイッチ
４８をオンとすれば、作動回路５０のトランジスタ５４
がオンとなり、高圧バッテリ３０から供給される電力が
電圧が調整されて電力ライン５９を介して制御装置４６
とリレー２２とに供給される。したがって、リレー２２
はオンとなる。

【００２２】非常スイッチ４８がオンとされることによ
り制御装置４６に電力が供給されると、制御装置４６
は、図示しない非常時処理プログラムを実行して、ＤＣ
−ＤＣコンバータ４２に高圧電力ライン２３側から低圧
電力ライン３２側に電力を供給する旨の制御信号を出力
する。この制御信号の出力によりＤＣ−ＤＣコンバータ
４２が機能し、高圧バッテリ３０から供給される電力が
ＤＣ−ＤＣコンバータ４２を介して低圧電力ライン３２
に低圧バッテリ４０を充電可能で負荷３４を駆動可能な
電圧に変換されて供給される。したがって、負荷３４を
駆動させることができるようになる。また、制御装置４
６は、インバータ２６にも制御信号を出力することより
電動発電機２４を駆動することもできる。したがって、
電動発電機２４と負荷３４とを駆動する結果、内燃機関
を含む車両の動力システムを始動することができる。

【００２３】いま、イグニッションスイッチ４４はオン
であるから、非常スイッチ４８をオンとすることにより
低圧電力ライン３２に電力が供給されれば、その後に非
常スイッチ４８がオフとされても、制御装置４６とリレ
ー２２はＤＣ−ＤＣコンバータ４２を介して低圧電力ラ
イン３２に供給される電力により動作するから、この状
態を維持することができる。従って、非常スイッチ４８
は、常時はオフでスイッチ操作されたときのみオンとな
る、所謂モーメンタリオンタイプのスイッチとすること
ができる。

【００２４】なお、高圧バッテリ３０の電圧が所定電圧
より低いときには、遮断スイッチ５２がオンしないか
ら、作動回路５０によるリレー２２や制御装置４６への
電力の供給は行なうことができない。また、作動回路５
０によるリレー２２や制御装置４６への電力の供給が行
なわれているときに、高圧バッテリ３０の電圧が所定電
圧より低くなると、遮断スイッチ５２がオフとなって作
動回路５０によるリレー２２や制御装置４６への電力の
供給を停止する。この場合、一旦リレー２２と制御装置
４６とが動作しＤＣ−ＤＣコンバータ４２を駆動した後
であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２を介して低圧電力
ライン３２に供給される電力によりリレー２２や制御装
置４６は動作するから、遮断スイッチ５２がオフとなっ
ても、電源システム２０は作動する。

【００２５】図３は、非常スイッチ４８がオンとされて
ＤＣ−ＤＣコンバータ４２を介して低圧電力ライン３２
に電力が供給されたときに制御装置４６により実行され
る充電制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２によ
る電圧の変換が開始された直後から所定時間毎（例え
ば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。本ルーチン
が実行されると、制御装置４６は、まず、電流センサ４
１により検出される低圧バッテリ４０を流れる電流Ｉを
読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そし
て、読み込んだ電流Ｉを閾値Ｉｒｅｆと比較する（ステ
ップＳ１０２）。ここで、閾値Ｉｒｅｆは、低圧バッテ
リ４０の充電を停止するために設けられたものであり、
実施例では、低圧バッテリ４０が満充電されたときに低
圧バッテリ４０に流れる電流値かこれより高い値に設定
した。

【００２６】低圧バッテリ４０を流れる電流Ｉが閾値Ｉ
ｒｅｆ以上のときには、充電は完了していないと判断し
て本ルーチンを終了する。一方、電流Ｉが閾値Ｉｒｅｆ
未満のときには、充電は完了したと判断し、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ４２に制御信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバ
ータ４２の動作を停止して（ステップＳ１０４）、本ル
ーチンを終了する。

【００２７】以上説明した実施例の電源システム２０に
よれば、低圧バッテリ４０が上がってしまっても、非常
スイッチ４８をオンとすることにより高圧バッテリ３０
からの電力を用いて電源システム２０を始動させて電動
発電機２４や負荷３４を駆動することができる。しか
も、このシステムの始動や電動発電機２４や負荷３４の
駆動に平行して低圧バッテリ４０を充電することができ
る。

【００２８】また、実施例の電源システム２０によれ
ば、高圧バッテリ３０の電圧が所定電圧より低くなった
ときには、遮断スイッチ５２をオフするから、高圧バッ
テリ３０の過放電を防止することができる。

【００２９】さらに、実施例の電源システム２０によれ
ば、低圧バッテリ４０に流れる電流Ｉに基づいて低圧バ
ッテリ４０の充電完了を判断してＤＣ−ＤＣコンバータ
４２による電圧の変換を停止して、低圧バッテリ４０の
充電を停止することができる。この結果、低圧バッテリ
４０の過充電を防止することができる。

【００３０】実施例の電源システム２０では、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ４２を制御装置４６からの制御信号に基づ
いて高圧電力ライン２３から供給される電力を電圧変換
して低圧電力ライン３２へ供給する直流直流変換器とし
て構成したが、低圧電力ライン３２から供給される電力
を電圧変換して高圧電力ライン２３へ供給することも可
能な双方向性の直流直流変換器として構成してもよい。
こうすれば、高圧バッテリ３０が上がってしまったとき
でも、低圧バッテリ４０からの電力を用いて電源システ
ム２０を始動して電動発電機２４や負荷３４を駆動する
ことができると共に高圧バッテリ３０を充電することが
できる。

【００３１】実施例の電源システム２０では、高圧バッ
テリ３０を３６Ｖバッテリとすると共に低圧バッテリ４
０を１２Ｖバッテリとしたが、これに限定されるもので
なく、如何なる定格電圧のバッテリを用いてもよい。

【００３２】実施例の電源システム２０では、低圧バッ
テリ４０の充電状態を電流センサ４１により検出される
電流Ｉに基づいて判断したが、これに限定されるもので
はなく、例えば、電流Ｉや電圧Ｖに基づいて演算される
蓄電量（ＳＯＣ）に基づいて判断するものなどとしても
よい。

【００３３】実施例の電源システム２０では、車両に搭
載されるものとして説明したが、車両に搭載されない電
源システムにも適用できるのは勿論である。

【００３４】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である車両に搭載される電
源システム２０の構成の概略を示す構成図である。

【図２】 遮断スイッチ５２の構成の概略を示す説明図
である。

【図３】 制御装置４６により実行される充電制御処理
ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２０ 電源システム、２２ リレー、２３ 高圧電力ラ
イン、２４ 電動発電機、２６ インバータ、３０ 高
圧バッテリ、３２ 低圧電力ライン、３４ 負荷、４０
低圧バッテリ、４１ 電流センサ、４２ ＤＣ−ＤＣ
コンバータ、４４ イグニッションスイッチ、４５ ダ
イオード、４６ 制御装置、４８ 非常スイッチ、５０
作動回路、５２ 遮断スイッチ、５４ トランジス
タ、５６，５８ 抵抗、５９ 電力ライン、６０ ダイ
オード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 英則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 安保 正治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA04 AA07 BA02 CA04 CC02 DA04 DA13 EA06 FA06 GB03 GB06 GC05 5G060 AA05 BA08 DB07 DB08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つのバッテリを電源に有す
   る電源システムであって、 前記二つのバッテリのうちの一方からの給電を受けて、
   少なくとも該一方のバッテリを充電可能に該一方のバッ
   テリの給電ラインに他方のバッテリからの給電を行なう
   充給電回路と、 非常スイッチと、 該非常スイッチが操作されたとき、該操作に基づいて行
   なわれる前記他方のバッテリからの給電により前記充給
   電回路を作動させる作動回路とを備える電源システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電源システムであって、 前記一方のバッテリの給電ラインからの給電により作動
   し、前記他方のバッテリと前記充給電回路との接続を司
   る接続スイッチを備え、 前記作動回路は、前記非常スイッチが操作されたとき、
   前記他方のバッテリからの給電により前記接続スイッチ
   による接続を行なう手段である電源システム。
3. 【請求項３】 前記一方のバッテリから前記接続スイッ
   チへの給電を司る電源スイッチを備える請求項２記載の
   電源システム。
4. 【請求項４】 前記接続スイッチの前記充給電回路側に
   接続された電動発電機を備える請求項２または３記載の
   電源システム。
5. 【請求項５】 前記作動回路は、前記他方のバッテリの
   電圧が所定電圧未満になったとき、前記非常スイッチが
   オンであるにも拘わらず、該他方のバッテリからの給電
   による前記充給電回路の作動を停止する供給停止回路を
   備える請求項１ないし４いずれか記載の電源システム。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の電源シ
   ステムであって、 前記一方のバッテリの状態を検出する状態検出手段を備
   え、 前記充給電回路は、前記状態検出手段により検出された
   前記一方のバッテリの状態に基づいて該一方のバッテリ
   の給電ラインへの給電を制御する制御回路を備える電源
   システム。
7. 【請求項７】 請求項６記載の電源システムであって、 前記状態検出手段は、前記一方のバッテリに流れる電流
   を検出する手段であり、 前記制御回路は、前記状態検出手段により検出された電
   流が所定電流未満のとき、前記一方のバッテリの給電ラ
   インへの給電が停止されるよう制御する回路である電源
   システム。
8. 【請求項８】 前記充給電回路は、前記他方のバッテリ
   を充電可能に該他方のバッテリの給電ラインに前記一方
   のバッテリからの給電が可能な回路である請求項１ない
   し７いずれか記載の電源システム。
9. 【請求項９】 前記電源システムは、車両に搭載され、
   該車両に搭載された負荷に電力を供給するシステムであ
   る請求項１ないし８いずれか記載の電源システム。