JP2001521851A - 二重電池電気システムの充電を制御する方法および回路 - Google Patents
二重電池電気システムの充電を制御する方法および回路Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は一般的に自動車両電気システムに関し、特に、自動車両に電気エネルギーを供給し、二重電池システムの充電を維持する二重電池システムに関する。
【解決手段】 二重電池車両電気システムの２個の電池の再充電を制御する制御回路が蓄積電池（ＲＥＳ）の電圧を上昇させ、始動電池（ＨＰＢ）に印加できる充電回路（２０）と、車両のエンジンが動作しているとき同期発電機（Ａ）により前記２個の電池の充電を可能にする迂回回路パス（１８，１９）と、条件の種々の組合せで充電回路（２０）と迂回回路パス（１８，１９）を介して前記２個の電池の接続を切り替える制御装置（３０）を有する。
Description
【０００１】
関連出願に対する相互参照 １９９７年１０月２７日出願の、「二重電池電気システム」と題する、米国仮
出願番号第６０／０６３，５１６号の利益がここに特許請求されている。 本発明は一般的に自動車両電気システム（装置）に関し、特に、自動車両に電
気エネルギーを供給し、二重電池システムの充電を維持する二重電池システムに
関する。
出願番号第６０／０６３，５１６号の利益がここに特許請求されている。 本発明は一般的に自動車両電気システム（装置）に関し、特に、自動車両に電
気エネルギーを供給し、二重電池システムの充電を維持する二重電池システムに
関する。
【０００２】
内燃機関で駆動される車両は典型的にはエンジンを始動するための電気始動モ
ータを有する。始動モータは蓄電池から電気エネルギーを受ける始動回路に電気
的に接続される。点火キースイッチが作動すると、電池から始動モータに電力を
供給し内燃機関を回転させる。通常の車両に対する応用において、エンジン制御
エレクトロニクス、照明システム、車両アクセサリーのような装置は、車両エン
ジンの回転中、電池または同期発電機に対して電気負荷となる。
ータを有する。始動モータは蓄電池から電気エネルギーを受ける始動回路に電気
的に接続される。点火キースイッチが作動すると、電池から始動モータに電力を
供給し内燃機関を回転させる。通常の車両に対する応用において、エンジン制御
エレクトロニクス、照明システム、車両アクセサリーのような装置は、車両エン
ジンの回転中、電池または同期発電機に対して電気負荷となる。
【０００３】 通常の電池は始動、照明、点火（ＳＬＩ）電池と称される。設計および構成に
置いて、活性材料を使用しスタック（積層）状に配置された鉛板から構成された
マルチセル、鉛酸電池がある。積層体は電気的に接続され希釈酸電解液に満たさ
れた電池容器の分割されたセル区画に挿入されている。
置いて、活性材料を使用しスタック（積層）状に配置された鉛板から構成された
マルチセル、鉛酸電池がある。積層体は電気的に接続され希釈酸電解液に満たさ
れた電池容器の分割されたセル区画に挿入されている。
【０００４】 エンジン始動は短時間に大電力を必要とする。この構成のＳＬＩ電池はエンジ
ン始動に要求される比較的大電力を十分に出力できる。
ン始動に要求される比較的大電力を十分に出力できる。
【０００５】
車両の動作中および非動作期間中車両の電気負荷を維持することは始動時より
比較的少ない電力要求にすることに寄与する。ＳＬＩ電池の設計は短時間の大電
力出力と長期間の小電力出力の両方を最適化することが困難である。ＳＬＩ電池
のさらなる欠点は、鉛板と電解液の重量により他の電池構成に比較して、比エネ
ルギー（グラム当たりのキロワットアワー（ｋＷｈ／ｇ））が比較的に低いこと
である。
比較的少ない電力要求にすることに寄与する。ＳＬＩ電池の設計は短時間の大電
力出力と長期間の小電力出力の両方を最適化することが困難である。ＳＬＩ電池
のさらなる欠点は、鉛板と電解液の重量により他の電池構成に比較して、比エネ
ルギー（グラム当たりのキロワットアワー（ｋＷｈ／ｇ））が比較的に低いこと
である。
【０００６】 より最近の車両電力システムは２個の電池を内蔵している。このシステムにお
ける第１の電池、すなわち、始動電池はエンジン始動用に最適化され、すなわち
、具体的には、短時間高電力出力用に設計される。第２の電池、すなわち、蓄積
電池は始動用以外の電気負荷を動作させ、維持するために最適化される。このよ
うなシステムの利点は始動電池がより小型で軽量に作れ、短期間大電力出力を発
生させることが可能なことである。さらに、蓄積電池が小型軽量に作れ、車両ア
クセサリの比較的低電力の要求に応じられる事である。２電池システムは従来の
単一ＳＬＩ電池に比べより少ないスペースおよび重量になるように設計できる。
ける第１の電池、すなわち、始動電池はエンジン始動用に最適化され、すなわち
、具体的には、短時間高電力出力用に設計される。第２の電池、すなわち、蓄積
電池は始動用以外の電気負荷を動作させ、維持するために最適化される。このよ
うなシステムの利点は始動電池がより小型で軽量に作れ、短期間大電力出力を発
生させることが可能なことである。さらに、蓄積電池が小型軽量に作れ、車両ア
クセサリの比較的低電力の要求に応じられる事である。２電池システムは従来の
単一ＳＬＩ電池に比べより少ないスペースおよび重量になるように設計できる。
【０００７】 二重電池システムはシステムのおける２つの電池の充電を維持するために制御
回路を必要とする。典型的には、車両はＳＬＩ電池の充電要求と車両電気負荷に
応答して同期発電機の出力を調整する調整装置を有する。二重電池システムにお
いて、各電池の型は電力を供給し、異なるレートで充電を受ける。たとえば、始
動電池は非常な高率で電力を供給し、高率で充電を受け入れる。一方、蓄積電池
は低率で電力を供給し、より低率で充電を受ける。各電池は典型的には異なる充
電状態を示し、異なる充電維持動作を要求する。別の利点は車両の非動作、始動
、および動作期間中に電池を選択的に接続しまたは切り離すことにより得られる
。しかしながら、車両電気システムまたは二重電池システムにダメージを与えな
いように注意深い管理が必要とされる。
回路を必要とする。典型的には、車両はＳＬＩ電池の充電要求と車両電気負荷に
応答して同期発電機の出力を調整する調整装置を有する。二重電池システムにお
いて、各電池の型は電力を供給し、異なるレートで充電を受ける。たとえば、始
動電池は非常な高率で電力を供給し、高率で充電を受け入れる。一方、蓄積電池
は低率で電力を供給し、より低率で充電を受ける。各電池は典型的には異なる充
電状態を示し、異なる充電維持動作を要求する。別の利点は車両の非動作、始動
、および動作期間中に電池を選択的に接続しまたは切り離すことにより得られる
。しかしながら、車両電気システムまたは二重電池システムにダメージを与えな
いように注意深い管理が必要とされる。
【０００８】 したがって、サイズおよび重量を減少させる利点を提供し、電力および充電管
理を有する車両始動および動作用の二重電池システムが必要とされる。
理を有する車両始動および動作用の二重電池システムが必要とされる。
【０００９】 米国特許第５，１６２，１６４号のドーティー(Dougherty)等は２個の電池を 単一の容器に収容した二重電池システムを開示している。２個の電池の特定は分
離した容器または一つの容器に制限されないことを理解すべきである。
離した容器または一つの容器に制限されないことを理解すべきである。
【００１０】 本発明の目的は上述した問題点を解消する二重電池システムを提供することに
ある。さらに、本発明の目的は自動車両に電気エネルギーを供給し、二重電池シ
ステムの充電を維持する二重電池システムを提供することである。
ある。さらに、本発明の目的は自動車両に電気エネルギーを供給し、二重電池シ
ステムの充電を維持する二重電池システムを提供することである。
【００１１】
本発明は車両用の二重エネルギー供給蓄積システムのための制御回路を提供す
る。本発明は２個の電池によって記載されているが、始動電池が始動コンデンサ
と置換されたシステムも意図している。述語“充電エネルギー源”は電池、コン
デンサ、その他の型の等価充電エネルギー源を含む様に使用される。
る。本発明は２個の電池によって記載されているが、始動電池が始動コンデンサ
と置換されたシステムも意図している。述語“充電エネルギー源”は電池、コン
デンサ、その他の型の等価充電エネルギー源を含む様に使用される。
【００１２】 本発明の種々の好ましい実施例において、電池制御エレクトロニクス、車両制
御エレクトロニクスおよびこれらのエレクトロニクス制御装置の組合せが電池充
電制御および高システム性能のために利用される。たとえば、このシステムはシ
ステムにおける電池の充電状態を自動的に決定するように、且つ、必須な車両電
気負荷を動作させ、始動のためエネルギーを供給するために十分に充電された電
池または複数の電池を接続するように適合化される。
御エレクトロニクスおよびこれらのエレクトロニクス制御装置の組合せが電池充
電制御および高システム性能のために利用される。たとえば、このシステムはシ
ステムにおける電池の充電状態を自動的に決定するように、且つ、必須な車両電
気負荷を動作させ、始動のためエネルギーを供給するために十分に充電された電
池または複数の電池を接続するように適合化される。
【００１３】 本発明の上記および他の利点および目的は以下の説明から理解されるであろう
。本発明の教示の一部であり発明の好ましい実施例が示された添付の図面に対し
て参照される。好ましい実施例の記載および例示が実施例により行われるが、制
限されるものではない。本発明の範囲内の種々の実施例のために、実施例記載に
従った特許請求の範囲が参照される。
。本発明の教示の一部であり発明の好ましい実施例が示された添付の図面に対し
て参照される。好ましい実施例の記載および例示が実施例により行われるが、制
限されるものではない。本発明の範囲内の種々の実施例のために、実施例記載に
従った特許請求の範囲が参照される。
【００１４】
図１の実施例を参照すると、車両電気システム１０は高電力電池（ＨＰＢ）と
称される始動電池を有する。これは車両を起動するために必要とされる瞬間的、
すなわち、短いバーストの電力と呼ばれる。始動電池ＨＰＢは一対のスイッチ接
点１２を介して電気始動モーター（Ｓ）１３に接続される。始動モーター１３は
出力シャフト（図示せず）を介して内燃機間（図示せず）に機械的に接続される
。始動モーター１３が回転すると、内燃機関を回転させ、スパークの存在により
燃料が燃焼し始める。
称される始動電池を有する。これは車両を起動するために必要とされる瞬間的、
すなわち、短いバーストの電力と呼ばれる。始動電池ＨＰＢは一対のスイッチ接
点１２を介して電気始動モーター（Ｓ）１３に接続される。始動モーター１３は
出力シャフト（図示せず）を介して内燃機間（図示せず）に機械的に接続される
。始動モーター１３が回転すると、内燃機関を回転させ、スパークの存在により
燃料が燃焼し始める。
【００１５】 始動電池ＨＰＢは、好ましくは従来のＳＬＩ電池より小さい容器に必要な高始
動電力を供給する最近の技術による電池である。このような新型の始動電池は本
発明の譲り受け人に譲渡され、「モジュールの電気蓄電池」と題された係属中の
米国特許出願番号第０８／８７０，８０３号（１９９７年６月６日出願）（この
開示は明確に参照のため示される）に示され、開示されている。このような始動
電池は典型的には始動時１０．０ボルトのクランク回転電圧で８００アンペアを
供給し、４．５アンペアアワーの蓄積エネルギー容量を有する。
動電力を供給する最近の技術による電池である。このような新型の始動電池は本
発明の譲り受け人に譲渡され、「モジュールの電気蓄電池」と題された係属中の
米国特許出願番号第０８／８７０，８０３号（１９９７年６月６日出願）（この
開示は明確に参照のため示される）に示され、開示されている。このような始動
電池は典型的には始動時１０．０ボルトのクランク回転電圧で８００アンペアを
供給し、４．５アンペアアワーの蓄積エネルギー容量を有する。
【００１６】 車両電気システム１０は好ましくは高蓄積容量を有する吸収ガラスマット（Ａ
ＧＭ）型構造の蓄積電池（ＲＥＳ）を有する。蓄積電池（ＲＥＳ）は延長された
期間比較的低率の放電を供給するように作られる。蓄積電池は典型的にはエネル
ギー蓄積容量の２３アンペアアワーの定格および１１ボルトの最小電圧で２５ア
ンペアの定格出力を有する。
ＧＭ）型構造の蓄積電池（ＲＥＳ）を有する。蓄積電池（ＲＥＳ）は延長された
期間比較的低率の放電を供給するように作られる。蓄積電池は典型的にはエネル
ギー蓄積容量の２３アンペアアワーの定格および１１ボルトの最小電圧で２５ア
ンペアの定格出力を有する。
【００１７】 蓄積電池ＲＥＳに続いて、内燃機関により駆動され、電池の充電および車両内
の他の負荷を動作させるための整流された直流電力を供給する型の発電機である
通常の同期発電機（Ａ）１４が接続される。
の他の負荷を動作させるための整流された直流電力を供給する型の発電機である
通常の同期発電機（Ａ）１４が接続される。
【００１８】 二つのスイッチ位置、すなわち、“オン（ＯＮ）”および“始動（ＳＴＡＲＴ
）”を有する点火キースイッチは図１の２つのスイッチ“ＯＮ”および“ＳＴＡ
ＲＴ”で示される。車両蓄積電池ＲＥＳはオンスイッチが開放されても（“オフ
”位置）、いくつかの抵抗負荷１５（例えば、トランク照明）に接続される。抵
抗負荷１６は始動中および始動後に閉状態にある点火キースイッチを閉状態のス
イッチを閉じるように作動する時の車両負荷を表す。“ＳＴＡＲＴ”スイッチは
始動中閉状態になり、抵抗１７を介して同期発電機１４から電力を供給し、その
後開状態になる。
）”を有する点火キースイッチは図１の２つのスイッチ“ＯＮ”および“ＳＴＡ
ＲＴ”で示される。車両蓄積電池ＲＥＳはオンスイッチが開放されても（“オフ
”位置）、いくつかの抵抗負荷１５（例えば、トランク照明）に接続される。抵
抗負荷１６は始動中および始動後に閉状態にある点火キースイッチを閉状態のス
イッチを閉じるように作動する時の車両負荷を表す。“ＳＴＡＲＴ”スイッチは
始動中閉状態になり、抵抗１７を介して同期発電機１４から電力を供給し、その
後開状態になる。
【００１９】 不可欠な車両負荷は車両の動作中通電される車両エンジン／電力系統制御装置
、照明システム、ブレーキシステム制御装置、安全システム制御装置等の負荷を
含む。他の車両負荷は、車両動作に不可欠でなく、要求されない娯楽システム、
便利な付属部品等を含む。
、照明システム、ブレーキシステム制御装置、安全システム制御装置等の負荷を
含む。他の車両負荷は、車両動作に不可欠でなく、要求されない娯楽システム、
便利な付属部品等を含む。
【００２０】 点火キースイッチが“始動（ＳＴＡＲＴ）”位置に回転されると（“始動（Ｓ
ＴＡＲＴ）”スイッチと“オン（ＯＮ）”スイッチは閉状態）、点火コイルＬ１
が通電され、始動接点１２を閉状態になり、エネルギーが始動電池ＨＰＢから始
動モーター１３に供給される。
ＴＡＲＴ）”スイッチと“オン（ＯＮ）”スイッチは閉状態）、点火コイルＬ１
が通電され、始動接点１２を閉状態になり、エネルギーが始動電池ＨＰＢから始
動モーター１３に供給される。
【００２１】 車両エンジンが切られ、時々、車両が始動された後には、始動電池ＨＰＢを充
電することが要望される。車両が動作しているとき、このような電池の再充電は
同期発電機１４により行われる。車両がオフ状態の時、このような再充電は蓄積
電池ＲＥＳにより実施される。
電することが要望される。車両が動作しているとき、このような電池の再充電は
同期発電機１４により行われる。車両がオフ状態の時、このような再充電は蓄積
電池ＲＥＳにより実施される。
【００２２】 始動電池ＨＰＢの充電電圧とレートを制御するために、始動電池ＨＰＢは以下
に説明される昇圧回路２１を含む充電回路２０を介して接続される。充電回路２
０は継電器１８を介して始動電池ＨＰＢに電気的に接続される。継電器１８はそ
れぞれ接点“ＮＣ”および“Ｏ”で示される正常時閉位置（ＮＣ）および開位置
（Ｏ）を有する。継電器１８が正常時閉条件にある場合、充電回路２０は始動電
池ＨＰＢの一端に接続される。動作可能にするため、充電回路２０は、電力を受
電するために、蓄積電池ＲＥＳに接続されなければならない。充電回路２０は電
子制御装置３０から延びるイネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）ラインの信号により動作
可能にされなければならない。継電器１８が通電されると、充電回路２０は任意
のＰＴＣ（正温度係数）抵抗１９を有する迂回回路パス（経路）を介してバイパ
スされる。このＰＴＣ抵抗１９は時間依存フューズとして作用し、対応する期間
に流れるある電流閾値で開放回路であり、電流が充分に減少した後リセットされ
るものである。レイケム(Raychem)社で入手可能な９アンペア多接点スイッチは 本目的に使用するために適切な部品の一例である。制御装置３０は継電器１８を
動作させるため継電器コイルＲ１に接続される。制御装置３０はさらにキースイ
ッチの状態を検出するために一端に接続される。制御装置３０は電池ＨＰＢおよ
びＲＥＳから電力を受けるためダイオードＤ１およびＤ２を介して接続される。
電源コンデンサ２２は始動電池ＨＰＢからの回路パス内のダイオードＤ１のカソ
ードに結線する。
に説明される昇圧回路２１を含む充電回路２０を介して接続される。充電回路２
０は継電器１８を介して始動電池ＨＰＢに電気的に接続される。継電器１８はそ
れぞれ接点“ＮＣ”および“Ｏ”で示される正常時閉位置（ＮＣ）および開位置
（Ｏ）を有する。継電器１８が正常時閉条件にある場合、充電回路２０は始動電
池ＨＰＢの一端に接続される。動作可能にするため、充電回路２０は、電力を受
電するために、蓄積電池ＲＥＳに接続されなければならない。充電回路２０は電
子制御装置３０から延びるイネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）ラインの信号により動作
可能にされなければならない。継電器１８が通電されると、充電回路２０は任意
のＰＴＣ（正温度係数）抵抗１９を有する迂回回路パス（経路）を介してバイパ
スされる。このＰＴＣ抵抗１９は時間依存フューズとして作用し、対応する期間
に流れるある電流閾値で開放回路であり、電流が充分に減少した後リセットされ
るものである。レイケム(Raychem)社で入手可能な９アンペア多接点スイッチは 本目的に使用するために適切な部品の一例である。制御装置３０は継電器１８を
動作させるため継電器コイルＲ１に接続される。制御装置３０はさらにキースイ
ッチの状態を検出するために一端に接続される。制御装置３０は電池ＨＰＢおよ
びＲＥＳから電力を受けるためダイオードＤ１およびＤ２を介して接続される。
電源コンデンサ２２は始動電池ＨＰＢからの回路パス内のダイオードＤ１のカソ
ードに結線する。
【００２３】 制御装置３０は一組の論理状態または条件、さらに以下に述べる論理回路とプ
ログラミングに従って動作する。
ログラミングに従って動作する。
【００２４】 図２を参照すると、車両電気システム１０は充電回路２０および制御装置３０
に関して詳細に示される。昇圧回路２１の詳細な概略図は図３に示される。
に関して詳細に示される。昇圧回路２１の詳細な概略図は図３に示される。
【００２５】 蓄積電池ＲＥＳはダイオードＤ３を介して図２に示される回路の電子回路に電
力を供給する＋５ボルト電圧源を供給する電圧調整器２３に結線される。ディッ
プ（ＤＩＰ）スイッチ２４とプルアップ抵抗器（図示せず）は図１および図２に
示される全回路用の制御論理を提供するプログラマブルアレイロジックに複数の
入力部を与えるように構成される。ＰＡＬ回路は好ましくはアドバンスド・マイ
クロ・デバイセス(Advanced Micro Devices)社製の後続機種であるバンティス(V
antis)社から入手可能なＰＬＡＣＥ２２Ｖ１０Ｚ−２５ＩＰ集積回路である。タ
イムベース発生器回路２６はＰＡＬ回路２５にタイミング信号を供給する。この
回路２６はハリス・セミコンダクタ(Harris Semiconductor)社から入手可能なＩ
ＣＭ７５５５集積タイマー回路を有する。この回路はより長い遅延期間に合わせ
るためにＰＡＬ回路２５により計数される５秒周期の波形を有するパルス列のよ
うなタイミング信号を発生する。
力を供給する＋５ボルト電圧源を供給する電圧調整器２３に結線される。ディッ
プ（ＤＩＰ）スイッチ２４とプルアップ抵抗器（図示せず）は図１および図２に
示される全回路用の制御論理を提供するプログラマブルアレイロジックに複数の
入力部を与えるように構成される。ＰＡＬ回路は好ましくはアドバンスド・マイ
クロ・デバイセス(Advanced Micro Devices)社製の後続機種であるバンティス(V
antis)社から入手可能なＰＬＡＣＥ２２Ｖ１０Ｚ−２５ＩＰ集積回路である。タ
イムベース発生器回路２６はＰＡＬ回路２５にタイミング信号を供給する。この
回路２６はハリス・セミコンダクタ(Harris Semiconductor)社から入手可能なＩ
ＣＭ７５５５集積タイマー回路を有する。この回路はより長い遅延期間に合わせ
るためにＰＡＬ回路２５により計数される５秒周期の波形を有するパルス列のよ
うなタイミング信号を発生する。
【００２６】 蓄積電池ＲＥＳは出力を＋２．５ボルトの最小電圧に降下するための分圧回路
２７に接続された出力部を有する。分圧回路２７は直列接続された２個の抵抗器
の４対により構成され、比較器２８の所望のトリップ点により決定する４の比率
を有する精密な分圧器を形成する。比較器２８はテキサス・インスツルメント(T
exas Instruments)社から入手可能なＴＣＬ２２５２ＩＰデュアルオペアンプで ある。比較器２８は蓄積電池ＲＥＳの出力を直流１２．２ボルト、１３．１ボル
ト、および１３．４ボルト（重要性は以下に説明される）を含む種々の閾値と比
較する。比較器２８の出力は、蓄積電池ＲＥＳの電圧を検出するために、ＰＡＬ
回路２５の入力部に接続される。
２７に接続された出力部を有する。分圧回路２７は直列接続された２個の抵抗器
の４対により構成され、比較器２８の所望のトリップ点により決定する４の比率
を有する精密な分圧器を形成する。比較器２８はテキサス・インスツルメント(T
exas Instruments)社から入手可能なＴＣＬ２２５２ＩＰデュアルオペアンプで ある。比較器２８は蓄積電池ＲＥＳの出力を直流１２．２ボルト、１３．１ボル
ト、および１３．４ボルト（重要性は以下に説明される）を含む種々の閾値と比
較する。比較器２８の出力は、蓄積電池ＲＥＳの電圧を検出するために、ＰＡＬ
回路２５の入力部に接続される。
【００２７】 図２の始動電池ＨＰＢは図２の継電器１８のＨＰＢスイッチ入力部に接続され
る。図２の正常時閉状態の端子（ＮＣ）は図１の充電回路２０のより詳細な実施
例である昇圧回路２１に接続される。昇圧回路２１は１３．１ボルトないし１３
．４ボルトのレベルから始動電池ＨＰＢの完全充電状態を表す１４．０ボルトの
レベルまで変換する。始動電池の電圧は昇圧回路接続および別組の比較器２９を
介して検出される。比較器２９は始動電池ＨＰＢのための、例えば、直流１４．
０ボルト、１３．８ボルト、１２．７５ボルトの閾値（この重要性は以下に説明
される）を検出する。同型の市販の回路が昇圧変換器２１の出力部と比較器２９
の入力部間に接続される。分圧回路３３は抵抗器対から構成され、比較器のトリ
ップ点を公称＋２．５ボルトに減少させる。
る。図２の正常時閉状態の端子（ＮＣ）は図１の充電回路２０のより詳細な実施
例である昇圧回路２１に接続される。昇圧回路２１は１３．１ボルトないし１３
．４ボルトのレベルから始動電池ＨＰＢの完全充電状態を表す１４．０ボルトの
レベルまで変換する。始動電池の電圧は昇圧回路接続および別組の比較器２９を
介して検出される。比較器２９は始動電池ＨＰＢのための、例えば、直流１４．
０ボルト、１３．８ボルト、１２．７５ボルトの閾値（この重要性は以下に説明
される）を検出する。同型の市販の回路が昇圧変換器２１の出力部と比較器２９
の入力部間に接続される。分圧回路３３は抵抗器対から構成され、比較器のトリ
ップ点を公称＋２．５ボルトに減少させる。
【００２８】 図２はＰＡＬ回路２５がトランジスタＴ１のベースに印加されるＴＩ ＯＮ信
号により継電器１８の動作を制御して、トランジスタＴ１を切り替え、継電器コ
イルＲ１を流れる電流を可能にすることを示す。
号により継電器１８の動作を制御して、トランジスタＴ１を切り替え、継電器コ
イルＲ１を流れる電流を可能にすることを示す。
【００２９】 図３はパルス幅変調器（ＰＷＭ）回路３１の周りに構成される昇圧回路２１を
示す。パルス幅変調器（ＰＷＭ）回路３１はユニトロール(Unitrol)社から入手 可能なＵＣ３８４４Ｎ集積回路と２０μＨ誘導子３２により提供される。誘導子
３２は片側をＰＷＭ回路３１のＶｃピンに接続され、他方をトランジスタＱ１の
コレクタに接続される。ＰＷＭ回路の出力ピンはトランジスタＱ１を切り替える
ためにトランジスタＱ１のベースを制御する。誘導子３２の出力はダイオードＤ
５を介して継電器１８（図２）のＮＣ接点に接続される。ＰＷＭ回路３１はトラ
ンジスタＱ２をスイッチオンする制御装置３０から延びるイネーブル（ＥＮＡＢ
ＬＥ）ラインを介してＰＷＭ回路３１の接地パスを与えるようにする。ＰＷＭ回
路３１は誘導子３２の出力を制御する出力（ＯＵＴＰＵＴ）端子からの信号を制
御するための適当なバイアス網を有する。誘導子３２は入力側に供給される蓄積
電池ＲＥＳの電圧を有し、その出力はＰＷＭ回路３１により制御される。ＰＷＭ
回路３１のオン／オフスイッチング動作により、誘導子の出力の電圧を蓄積電池
の１３．１から１３．４ボルト以上のレベルに増加させる。スイッチング動作は
直流約１４．０ボルトの出力電圧を発生する。誘導子３２の出力は図２の比較器
に接続され、始動電池の電圧レベルを検出する。誘導子３２の出力部は，正常時
閉状態にある継電器が始動電池ＨＰＢに接続されると，継電器１８の正常時閉状
態の（ＮＣ）接点に接続される。
示す。パルス幅変調器（ＰＷＭ）回路３１はユニトロール(Unitrol)社から入手 可能なＵＣ３８４４Ｎ集積回路と２０μＨ誘導子３２により提供される。誘導子
３２は片側をＰＷＭ回路３１のＶｃピンに接続され、他方をトランジスタＱ１の
コレクタに接続される。ＰＷＭ回路の出力ピンはトランジスタＱ１を切り替える
ためにトランジスタＱ１のベースを制御する。誘導子３２の出力はダイオードＤ
５を介して継電器１８（図２）のＮＣ接点に接続される。ＰＷＭ回路３１はトラ
ンジスタＱ２をスイッチオンする制御装置３０から延びるイネーブル（ＥＮＡＢ
ＬＥ）ラインを介してＰＷＭ回路３１の接地パスを与えるようにする。ＰＷＭ回
路３１は誘導子３２の出力を制御する出力（ＯＵＴＰＵＴ）端子からの信号を制
御するための適当なバイアス網を有する。誘導子３２は入力側に供給される蓄積
電池ＲＥＳの電圧を有し、その出力はＰＷＭ回路３１により制御される。ＰＷＭ
回路３１のオン／オフスイッチング動作により、誘導子の出力の電圧を蓄積電池
の１３．１から１３．４ボルト以上のレベルに増加させる。スイッチング動作は
直流約１４．０ボルトの出力電圧を発生する。誘導子３２の出力は図２の比較器
に接続され、始動電池の電圧レベルを検出する。誘導子３２の出力部は，正常時
閉状態にある継電器が始動電池ＨＰＢに接続されると，継電器１８の正常時閉状
態の（ＮＣ）接点に接続される。
【００３０】 動作 車両エンジンは１）静止、２）始動、３）走行の３状態を有する様に規定され
る。制御装置３０は図１のＯＮおよびＳＴＡＲＴスイッチとして示される点火ス
イッチの状態を検出することにより３状態を検出する。
る。制御装置３０は図１のＯＮおよびＳＴＡＲＴスイッチとして示される点火ス
イッチの状態を検出することにより３状態を検出する。
【００３１】 車両が静止し、始動電池の電圧が予め選択されたレベル、例えば、直流１２．
７５ボルトに減少すると、車両が一ヶ月のような長期間使用されなかった場合を
意味する。充電回路２０は、蓄積電池が充電レベルを示す少なくとも直流１２．
２ボルトの電圧であれば、蓄積電池ＲＥＳが始動電池ＨＰＢを充電するのを可能
にする。比較器２８の一つは蓄積電池ＲＥＳの１２．２ボルトの閾値を検出する
。比較器２９の一つは始動電池ＨＰＢの１２．７５ボルトの閾値を検出する。充
電回路２０はＰＡＬ２５の論理回路により決定された期間ＨＰＢ電池の電圧検出
を可能にする。
７５ボルトに減少すると、車両が一ヶ月のような長期間使用されなかった場合を
意味する。充電回路２０は、蓄積電池が充電レベルを示す少なくとも直流１２．
２ボルトの電圧であれば、蓄積電池ＲＥＳが始動電池ＨＰＢを充電するのを可能
にする。比較器２８の一つは蓄積電池ＲＥＳの１２．２ボルトの閾値を検出する
。比較器２９の一つは始動電池ＨＰＢの１２．７５ボルトの閾値を検出する。充
電回路２０はＰＡＬ２５の論理回路により決定された期間ＨＰＢ電池の電圧検出
を可能にする。
【００３２】 車両エンジンが動作中であると、その状態は制御装置３０により検出される。
もし蓄積電池ＲＥＳの電圧が＋１３．４ボルトの高閾値を越えると、継電器１８
は継電器１８が通電され、継電器可動接点を開位置接点を接触させる。この２０
分の期間に、充電がＰＴＣ抵抗器１９を介して同期発電機１４から蓄積電池ＲＥ
Ｓと始動電池ＨＰＢに行われる。タイマーが時間切れになり、または蓄積電池が
１３．１ボルトの閾値以下になると、蓄積電池が始動電池を充電するには低すぎ
ることを示す。継電器１８は正常時閉（ＮＣ）状態にあるが、充電回路２０に対
するイネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）信号が非動作状態になり、始動電池１４を蓄積
電池ＲＥＳによる充電から切り離す。これにより、同期発電機１４が蓄積電池Ｒ
ＥＳによる充電を可能にし、始動電池ＨＰＢを介する放電を防止する。一方、も
し始動電池電圧が所定期間を越えて１４．０ボルトの閾値を超過すると、始動電
池ＨＰＢの完全充電状態を示し、蓄積電池ＲＥＳからの充電を受け付けなくなる
。継電器１８は非通電状態になり、充電回路２０は非動作となり、蓄積電池ＲＥ
Ｓの充電状態を防止し、始動電池の過充電を防止する。
もし蓄積電池ＲＥＳの電圧が＋１３．４ボルトの高閾値を越えると、継電器１８
は継電器１８が通電され、継電器可動接点を開位置接点を接触させる。この２０
分の期間に、充電がＰＴＣ抵抗器１９を介して同期発電機１４から蓄積電池ＲＥ
Ｓと始動電池ＨＰＢに行われる。タイマーが時間切れになり、または蓄積電池が
１３．１ボルトの閾値以下になると、蓄積電池が始動電池を充電するには低すぎ
ることを示す。継電器１８は正常時閉（ＮＣ）状態にあるが、充電回路２０に対
するイネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）信号が非動作状態になり、始動電池１４を蓄積
電池ＲＥＳによる充電から切り離す。これにより、同期発電機１４が蓄積電池Ｒ
ＥＳによる充電を可能にし、始動電池ＨＰＢを介する放電を防止する。一方、も
し始動電池電圧が所定期間を越えて１４．０ボルトの閾値を超過すると、始動電
池ＨＰＢの完全充電状態を示し、蓄積電池ＲＥＳからの充電を受け付けなくなる
。継電器１８は非通電状態になり、充電回路２０は非動作となり、蓄積電池ＲＥ
Ｓの充電状態を防止し、始動電池の過充電を防止する。
【００３３】 始動電池ＨＰＢの充電が１３．８ボルト以下になると、車両エンジンが走行中
であるとすると、ＰＡＬ回路２５は継電器１８を通電し、ＰＴＣ抵抗器１９を介
して同期発電機１４による始動電池ＨＰＢの充電を可能にする。
であるとすると、ＰＡＬ回路２５は継電器１８を通電し、ＰＴＣ抵抗器１９を介
して同期発電機１４による始動電池ＨＰＢの充電を可能にする。
【００３４】 車が始動中に、第３の機能は与えられる。もし制御装置３０が蓄積電池が不能
になるようなある閾値以下であると、点火スイッチの最初の操作で始動できず、
再度始動が試みられる。
になるようなある閾値以下であると、点火スイッチの最初の操作で始動できず、
再度始動が試みられる。
【００３５】 別の実施例において、制御装置３０として図２に示される破線内に示される部
品はこれまでに述べられた機能を与えるように適切にプログラムされた等価なマ
イクロエレクトロニクスＣＰＵと置換可能であることを理解すべきである。ある
外部タイミング回路ではＣＰＵ回路にタイミング信号を入力することが要求され
る。このような回路は電池電圧レベルを検出するアナログ／デジタル入力部を有
する。
品はこれまでに述べられた機能を与えるように適切にプログラムされた等価なマ
イクロエレクトロニクスＣＰＵと置換可能であることを理解すべきである。ある
外部タイミング回路ではＣＰＵ回路にタイミング信号を入力することが要求され
る。このような回路は電池電圧レベルを検出するアナログ／デジタル入力部を有
する。
【００３６】 例示された実施例において、継電器１８は種々の充電源に対する始動電池ＨＰ
Ｂの接続を制御するスイッチ装置であり、種々の型および数量の半導体装置が本
発明の範囲から逸脱することなくこの機能を実施するために代替え可能であるこ
とを理解すべきである。
Ｂの接続を制御するスイッチ装置であり、種々の型および数量の半導体装置が本
発明の範囲から逸脱することなくこの機能を実施するために代替え可能であるこ
とを理解すべきである。
【００３７】 各閾値電圧は好ましい電圧の典型例であり、種々の車両システムが異なる種々
の閾値を使用できることを理解すべきである。同様に、本発明の範囲から逸脱す
ることなく他の値が選択可能であるが、種々のタイマー値は好ましい値の典型例
である。さらに、好ましい実施例および変形実施例の他の詳細が以下の特許請求
の範囲により規定されるように本発明の範囲から逸脱することなく変更可能であ
ることを理解される。
の閾値を使用できることを理解すべきである。同様に、本発明の範囲から逸脱す
ることなく他の値が選択可能であるが、種々のタイマー値は好ましい値の典型例
である。さらに、好ましい実施例および変形実施例の他の詳細が以下の特許請求
の範囲により規定されるように本発明の範囲から逸脱することなく変更可能であ
ることを理解される。
【００３８】
以上の説明から、本発明によれば、自動車両に電気エネルギーを供給し、二重
電池システムの充電を維持することができる二重電池システムを提供することが
できる。
電池システムの充電を維持することができる二重電池システムを提供することが
できる。
【図１】 図１は本発明の好ましい実施例における自動車両の電気システムに使用される
二重電池システムのブロック図である。
二重電池システムのブロック図である。
【図２】 図２は本発明の好ましい実施例における二重電池システムの詳細な概略図であ
る。
る。
【図３】 図３は図２の昇圧回路の詳細な概略図である。
１２ スイッチ接点 １３ 始動モータ １４ 同期発電機 １５ 抵抗負荷 １８ 継電器 １９ ＰＴＣ抵抗 ２０ 充電回路 ２１ 昇圧回路 ２３ 電圧調整器 ２５ 論理（ＰＡＬ）回路 ２６ タイムベース発電機回路 ２７、３３ 分圧回路 ２８、２９ 比較器 ３０ 制御装置 ３２ 誘導子
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 米国特許第５，１６２，１６４号のドーティー(Dougherty)等は２個の電池を 単一の容器に収容した二重電池システムを開示している。２個の電池の特定は分
離した容器または一つの容器に制限されないことを理解すべきである。 米国特許第５，５２５，８９１号は始動電池、蓄積電池、蓄積電池から始動電
池に接続する充電回路パス（経路）を形成する充電／分離モジュールを開示して
いる。充電回路は始動電池電圧、蓄積電池電圧、および車両のオン／オフ状態に
応答して接続および分離される。
離した容器または一つの容器に制限されないことを理解すべきである。 米国特許第５，５２５，８９１号は始動電池、蓄積電池、蓄積電池から始動電
池に接続する充電回路パス（経路）を形成する充電／分離モジュールを開示して
いる。充電回路は始動電池電圧、蓄積電池電圧、および車両のオン／オフ状態に
応答して接続および分離される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 49200 Ｈａｌｙａｒｄ Ｄｒｉｖｅ Ｐ ｌｙｍｏｕｔｈ， ＭＩ 48170 Ｕｎｉ ｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉ ｃａ (72)発明者 セガール， ウィリアム ピー． アメリカ合衆国 53024 ウィスコンシン 州 グラフトン， デルウッド コート 1672 (72)発明者 イヴァーソン， マイケル イー． アメリカ合衆国 53223 ウィスコンシン 州 ミルウォーキー， ダブリュ． スプ リング レーン 4915 (72)発明者 ワッツ， ダン エル． アメリカ合衆国 53022 ウィスコンシン 州 ジャーマンタウン， アビー コー ト， ダブリュ166 エヌ11561 Ｆターム(参考） 5G060 AA20 BA08 DA03 DB01 DB07 DB08
Claims (1)
- 【請求項１】 車両における始動用充電エネルギー源の充電および車両にお
ける蓄積充電エネルギー源からの充電を制御する回路において、 前記始動充電エネルギー源と前記蓄積充電エネルギー源間の回路パス内に挿入
され、前記蓄積充電エネルギー源の電圧を前記始動充電エネルギー源を完全に充
電するために必要な電圧に変換する充電回路；および 前記始動充電エネルギー源および前記蓄積充電エネルギー源の充電レベルを検
出するために動作可能に接続され、前記始動充電エネルギー源の電圧レベルに応
答して、前記蓄積充電エネルギー源の電圧レベルに応答し、および車両エンジン
のオン／オフ状態に応答して、前記始動充電エネルギー源を充電回路に接続また
は非接続にするために充電回路を動作可能および非動作にする制御装置を有する
ことを特徴とする制御回路。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6351697P | 1997-10-27 | 1997-10-27 | |
| US60/063,516 | 1997-10-27 | ||
| PCT/US1998/022789 WO1999022434A1 (en) | 1997-10-27 | 1998-10-27 | Method and circuit for controlling charging in a dual battery electrical system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001521851A true JP2001521851A (ja) | 2001-11-13 |
Family
ID=22049737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000518435A Pending JP2001521851A (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-27 | 二重電池電気システムの充電を制御する方法および回路 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1025632B1 (ja) |
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| BR (1) | BR9813143A (ja) |
| CA (1) | CA2308273A1 (ja) |
| DE (1) | DE69813862T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6304056B1 (en) * | 2000-09-21 | 2001-10-16 | Ford Global Technologies, Inc. | Pulsed charge power delivery circuit for a vehicle having a combined starter/alternator |
| DE10229018A1 (de) | 2001-06-29 | 2003-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und/oder Verfahren zur Bestimmung der Verfügbarkeit von elektrischer Energie,insbesondere in Bordnetzen mit mehreren Energiespeichern |
| DE10139048A1 (de) * | 2001-08-08 | 2003-02-20 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines automatischen Ladezustandsausgleichs |
| WO2009083747A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Renault Trucks | Dual battery electrical system for engine vehicles |
| SE534891C2 (sv) * | 2009-06-09 | 2012-02-07 | Scania Cv Ab | Fastställande av laddningstid |
| WO2011083993A2 (ko) * | 2010-01-06 | 2011-07-14 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 제어 장치 및 방법 |
| WO2013138380A2 (en) | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Maxwell Technologies, Inc. | Capacitor and battery combination |
| CN104999920B (zh) * | 2014-04-16 | 2017-11-03 | 上海通用汽车有限公司 | 一种发动机自动起停车辆上的双电池管理系统 |
| EP3134641A1 (en) | 2014-04-22 | 2017-03-01 | Maxwell Technologies, Inc. | System and methods for improved starting of combustion engines |
| CN105790365A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-20 | 洛阳尹太科智能科技有限公司 | 一种内燃机车辆电气系统及其供电方法 |
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| CN110816446A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-02-21 | 湖南行必达网联科技有限公司 | 双电池控制系统和燃油车辆 |
| CN111845452B (zh) * | 2020-06-28 | 2021-09-07 | 温岭阿凡达机电有限公司 | 多功能应急电源的供电控制方法及系统 |
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| DE3714193C2 (de) * | 1987-04-29 | 2001-01-11 | Bosch Gmbh Robert | Spannungsversorgung für Regelelektronikkreise in der Bremssystemsteuerung von Fahrzeugen mit Anhängern |
| DE4138943C1 (ja) * | 1991-11-27 | 1993-05-27 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
| GB2302622B (en) * | 1995-06-22 | 2000-03-29 | Glorywin Int Group Ltd | Battery controller |
-
1998
- 1998-10-27 BR BR9813143-5A patent/BR9813143A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-10-27 CA CA002308273A patent/CA2308273A1/en not_active Abandoned
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- 1998-10-27 WO PCT/US1998/022789 patent/WO1999022434A1/en active IP Right Grant
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