JP2002503937A - 充電制御の状態を有する改良電池コントローラ - Google Patents
充電制御の状態を有する改良電池コントローラInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気システムが非動状態にあるときに電池の充電を監視しかつ維持する制御システムを提供する。
【解決手段】 電池式装置には、電池から供給される電圧を監視するコントローラが設けられている。装置が非動のときに電池の電圧が所定のレベルよりも下がった場合には、コントローラは、装置の非主要負荷を電池から遮断し、電荷が電池に残るように保存する。自動車とともに使用する場合には、コントローラは、安全システムと組み合わせ、適正な再起動信号が受信されない限り、非動期間における点火を不能にする。
Description
【０００１】
本発明は、一般的には、自動車におけるような電池式の電気システム、より特
定すると、電気システムが非動状態にあるときに電池の充電を監視しかつ維持す
る制御システムに関する。
定すると、電気システムが非動状態にあるときに電池の充電を監視しかつ維持す
る制御システムに関する。
【０００２】
自動車その他の内燃機関を動力とする車両は、内燃機関を始動するのに電気モ
ータを使用している。そのために、電気モータは、搭載蓄電池から電力を受ける
始動回路に結合されている。始動回路は、電池からの電気エネルギを、エンジン
のサイクル操作を行って持続動作を開始させるように動作する始動モータに選択
的に提供する。一般的な車両の場合には、電池はまた、電気エネルギを、エンジ
ン制御エレクトロニクス、照明及び車両の装備品のような種々の電力消費装置に
供給する。
ータを使用している。そのために、電気モータは、搭載蓄電池から電力を受ける
始動回路に結合されている。始動回路は、電池からの電気エネルギを、エンジン
のサイクル操作を行って持続動作を開始させるように動作する始動モータに選択
的に提供する。一般的な車両の場合には、電池はまた、電気エネルギを、エンジ
ン制御エレクトロニクス、照明及び車両の装備品のような種々の電力消費装置に
供給する。
【０００３】
始動、照明及び点火（ＳＬＩ）電池とも呼ばれる、かかる用途に向けられる従
来の電池は、多セル鉛蓄電池である。即ち、電池は、活性材料でペースト化され
かつ積み重ねて配置された鉛の板から構成されている。これらの積み重ね体は、
電気的に相互に接続されかつ稀酸電解液で満たされた、電池容器の仕切られてい
るセル区画室に挿入される。かかる構成のＳＬＩ電池は、エンジンの始動の際に
要求される比較的高い電力要求と、車両の作動の際と非作動の際の双方において
電気装備品を維持する場合の比較的低い電力要求との双方を達成するのに十分な
ものである。しかしながら、ＳＬＩ電池は、短期間の高出力と長期間の低出力機
能を行うことが要求され、本質的に異なる機能を行わねばならないが、電池を、
これらの機能の双方を達成するのに最適な構成とすることはできない。これらの
電池はまた、鉛プレートと電解液の重量により、他の電池構成体と比べて、比エ
ネルギ（キロワット時／グラム、ｋＷｈ／ｇ）が比較的低いという欠点も有して
いる。
来の電池は、多セル鉛蓄電池である。即ち、電池は、活性材料でペースト化され
かつ積み重ねて配置された鉛の板から構成されている。これらの積み重ね体は、
電気的に相互に接続されかつ稀酸電解液で満たされた、電池容器の仕切られてい
るセル区画室に挿入される。かかる構成のＳＬＩ電池は、エンジンの始動の際に
要求される比較的高い電力要求と、車両の作動の際と非作動の際の双方において
電気装備品を維持する場合の比較的低い電力要求との双方を達成するのに十分な
ものである。しかしながら、ＳＬＩ電池は、短期間の高出力と長期間の低出力機
能を行うことが要求され、本質的に異なる機能を行わねばならないが、電池を、
これらの機能の双方を達成するのに最適な構成とすることはできない。これらの
電池はまた、鉛プレートと電解液の重量により、他の電池構成体と比べて、比エ
ネルギ（キロワット時／グラム、ｋＷｈ／ｇ）が比較的低いという欠点も有して
いる。
【０００４】 ２つの電池を含む車両用の電池システムが提案されている。このシステムの第
１の電池は始動電池であって、この電池は短時間高出力用に特に構成することに
よりエンジンの始動を最適にするようになっている。このシステムの第２の電池
は予備電池であって、車両の装備品のような非始動電気負荷の作動と維持を行う
のに最適とされている。かかるシステムは、始動電池をより小型にかつより軽量
に形成することができるとともに、短時間に高出力を提供することができるとい
う利点を有している。更に、予備電池をより小型にかつより軽量に製造すること
ができるとともに、車両装備品の比較的低出力要件を満足させることができる。
これらを組み合わせれば、２つの電池は、従来の単一のＳＬＩ電池と比べて、必
要とするスペースを小さくすることができ、しかも重量を少なくすることができ
る。
１の電池は始動電池であって、この電池は短時間高出力用に特に構成することに
よりエンジンの始動を最適にするようになっている。このシステムの第２の電池
は予備電池であって、車両の装備品のような非始動電気負荷の作動と維持を行う
のに最適とされている。かかるシステムは、始動電池をより小型にかつより軽量
に形成することができるとともに、短時間に高出力を提供することができるとい
う利点を有している。更に、予備電池をより小型にかつより軽量に製造すること
ができるとともに、車両装備品の比較的低出力要件を満足させることができる。
これらを組み合わせれば、２つの電池は、従来の単一のＳＬＩ電池と比べて、必
要とするスペースを小さくすることができ、しかも重量を少なくすることができ
る。
【０００５】 ２つの電池からなる装置即ちデュアル電池装置の制約は、双方の電池の充電の
維持にある。多くの場合、車両は、ＳＬＩ電池の充電要求と車両の電気負荷に応
答してオルタネータの出力を規制する電圧／電流規制装置を有している。デュア
ル電池システムにおいては、各電池は、電力の供給と充電の速度が異なる。例え
ば、始動電池は、著しい高速度で電力を供給し、同様に高速度で充電される。こ
れに対して、予備電池は、より小さい速度で電力を供給するとともに、より小さ
い速度で充電を受ける。更にまた、各電池は充電状態が異なるので、必要となる
充電のメインテナンスが異なるのが一般的である。更に、車両の非動、始動及び
作動期間において、電池を選択的に結合あるいは脱合させることにより別の利点
を得ることができる。しかしながら、車両の電気系統または２つの電池に損傷を
与えないようにするためには、入念な管理が必要となる。
維持にある。多くの場合、車両は、ＳＬＩ電池の充電要求と車両の電気負荷に応
答してオルタネータの出力を規制する電圧／電流規制装置を有している。デュア
ル電池システムにおいては、各電池は、電力の供給と充電の速度が異なる。例え
ば、始動電池は、著しい高速度で電力を供給し、同様に高速度で充電される。こ
れに対して、予備電池は、より小さい速度で電力を供給するとともに、より小さ
い速度で充電を受ける。更にまた、各電池は充電状態が異なるので、必要となる
充電のメインテナンスが異なるのが一般的である。更に、車両の非動、始動及び
作動期間において、電池を選択的に結合あるいは脱合させることにより別の利点
を得ることができる。しかしながら、車両の電気系統または２つの電池に損傷を
与えないようにするためには、入念な管理が必要となる。
【０００６】 電池式の装置が遭遇する別の問題として、非動期間における電池消耗がある。
例えば、自動車は、数週間または数ヶ月間駐車された状態となることがある。こ
のような場合、漏れ電流即ちオン状態に維持されている装備品により引き出され
る電流が、電池を、残りの電荷がエンジンを始動させるのに不十分なレベルまで
消耗させる場合がある。かくして、不必要な負荷を電池から遮断することにより
、非動の期間に応答する制御機構を提供することが所望されている。
例えば、自動車は、数週間または数ヶ月間駐車された状態となることがある。こ
のような場合、漏れ電流即ちオン状態に維持されている装備品により引き出され
る電流が、電池を、残りの電荷がエンジンを始動させるのに不十分なレベルまで
消耗させる場合がある。かくして、不必要な負荷を電池から遮断することにより
、非動の期間に応答する制御機構を提供することが所望されている。
【０００７】
本発明の電池システムは、エンジンを始動する電気モータと、エンジンにより
駆動されて電気を発生するオルタネータと、装備品電気負荷とを有する車両に使
用するのに特に適している。電池システムは、電気モータに選択的に電力を与え
てエンジンを始動する第１の電池と、装備品の電気負荷を作動させかつ維持する
第２の電池とを備えている。充電メインテナンス装置は、第１の電池の充電を所
定のレベルに維持するために第１の電池を第２の電池に接続する。コントローラ
が、第１の電池の電圧レベルを監視して、再充電が必要となるレベルまで電池の
充電レベルが下がったときを感知する。このとき、コントローラは、第１の電池
を第２の電池から再充電するように充電メインテナンス装置を作動させる。 電池システムの好ましい実施の形態においては、第１の電池をオルタネータに
選択的に接続する充電スイッチが設けられている。コントローラは、第２の電池
の電圧に応答して充電スイッチを起動する。
駆動されて電気を発生するオルタネータと、装備品電気負荷とを有する車両に使
用するのに特に適している。電池システムは、電気モータに選択的に電力を与え
てエンジンを始動する第１の電池と、装備品の電気負荷を作動させかつ維持する
第２の電池とを備えている。充電メインテナンス装置は、第１の電池の充電を所
定のレベルに維持するために第１の電池を第２の電池に接続する。コントローラ
が、第１の電池の電圧レベルを監視して、再充電が必要となるレベルまで電池の
充電レベルが下がったときを感知する。このとき、コントローラは、第１の電池
を第２の電池から再充電するように充電メインテナンス装置を作動させる。 電池システムの好ましい実施の形態においては、第１の電池をオルタネータに
選択的に接続する充電スイッチが設けられている。コントローラは、第２の電池
の電圧に応答して充電スイッチを起動する。
【０００８】
本発明を、デュアル電池ベースの車両電気システムにおいて使用する好ましい
実施例に関して説明する。このシステムにおける電池は、種々の車両動作機能に
電気エネルギを提供するとともに、車両電気システムから充電を受ける。しかし
ながら、本発明の範囲は、車両における使用またはデュアル電池システムに制限
されるものではない。例えば、本発明は、単一の電池システムにも適用すること
ができる。
実施例に関して説明する。このシステムにおける電池は、種々の車両動作機能に
電気エネルギを提供するとともに、車両電気システムから充電を受ける。しかし
ながら、本発明の範囲は、車両における使用またはデュアル電池システムに制限
されるものではない。例えば、本発明は、単一の電池システムにも適用すること
ができる。
【０００９】 本発明の種々の実施の形態においては、電池制御エレクトロニクス、車両制御
エレクトロニクス及びこれらの電子制御装置の組み合わせが、電池充電管理及び
システムの性能の高進に利用されている。例えば、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確認するとともに、電池に、主要の車両電気負荷を
作動させかつ始動するためのエネルギを提供するのに十分な充電を行うのに適し
ている。更に、好ましい充電管理によれば、システムの電池の１つ以上を過充電
させる電位を低くするとともに、各電池を充電準備状態に維持することができる
。制御システムはまた、電池の電圧が車両の非動期間において規定のレベルより
下がったときに、電池から非主要の負荷を切り離す。本発明のこれらの及び他の
利点と特徴は、以下に記載の好ましい実施の形態の説明から明らかになるもので
ある。
エレクトロニクス及びこれらの電子制御装置の組み合わせが、電池充電管理及び
システムの性能の高進に利用されている。例えば、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確認するとともに、電池に、主要の車両電気負荷を
作動させかつ始動するためのエネルギを提供するのに十分な充電を行うのに適し
ている。更に、好ましい充電管理によれば、システムの電池の１つ以上を過充電
させる電位を低くするとともに、各電池を充電準備状態に維持することができる
。制御システムはまた、電池の電圧が車両の非動期間において規定のレベルより
下がったときに、電池から非主要の負荷を切り離す。本発明のこれらの及び他の
利点と特徴は、以下に記載の好ましい実施の形態の説明から明らかになるもので
ある。
【００１０】 図１について説明すると、車両電気システム１０が示されており、このシステ
ム１０は、電気エネルギを提供するようにエンジン始動モータ２２に始動リレー
接点２４に結合された始動電池１４を有する電池サブシステムを備えている。始
動モータ２２は、本技術分野において周知のように、エンジンを始動するように
車両（図示せず）のエンジンに機械的に連結されている。始動電池１４は、１９
９７年６月６日付けで出願され、発明の名称が「モジュラ電気蓄電池」(“Modul
ar Electric Storage Battery”)の、本譲受人に同じく譲渡された米国特許出願
第０８／８７０，８０３号に記載のような、高速電池であるのが好ましい。本明
細書においては、この出願を引用してその説明に代える。
ム１０は、電気エネルギを提供するようにエンジン始動モータ２２に始動リレー
接点２４に結合された始動電池１４を有する電池サブシステムを備えている。始
動モータ２２は、本技術分野において周知のように、エンジンを始動するように
車両（図示せず）のエンジンに機械的に連結されている。始動電池１４は、１９
９７年６月６日付けで出願され、発明の名称が「モジュラ電気蓄電池」(“Modul
ar Electric Storage Battery”)の、本譲受人に同じく譲渡された米国特許出願
第０８／８７０，８０３号に記載のような、高速電池であるのが好ましい。本明
細書においては、この出願を引用してその説明に代える。
【００１１】 高い予備容量を有する吸収ガラスマット（ＡＧＭ）タイプの構造であるのが好
ましい予備(reserve)電池２０が配設されていて、長期間比較的低速の放電を行 うようになっている。予備電池２０は、主要な車両電気負荷１５に電力を供給す
る。
ましい予備(reserve)電池２０が配設されていて、長期間比較的低速の放電を行 うようになっている。予備電池２０は、主要な車両電気負荷１５に電力を供給す
る。
【００１２】 電気システム１０はまた、始動電池１４と予備電池２０の双方に結合されたシ
ステムコントローラ１８を有している。コントローラ１８は、内部メモリと入力
／出力ポートとを有するマイクロコンピュータであり、本明細書に記載の機能を
行うように制御プログラムを実行する。コントローラ１８は、通常の車両の動作
の際及び非動期間の際に電気エネルギを提供するように、電気システム１０、特
に、主要車両負荷１５及び他の車両負荷３０に対する始動電池１４と予備電池２
０の接続を制御する。主要車両負荷１５は、車両が動作していない期間において
も電力を必要とする車両のエンジン／電力列コントローラ、安全システムコント
ローラなどのような装置からなることができる。非主要の車両負荷３０は、非動
期間には電力を必要としない内部灯、娯楽システム、便利品などのような装備品
を含むことができる。
ステムコントローラ１８を有している。コントローラ１８は、内部メモリと入力
／出力ポートとを有するマイクロコンピュータであり、本明細書に記載の機能を
行うように制御プログラムを実行する。コントローラ１８は、通常の車両の動作
の際及び非動期間の際に電気エネルギを提供するように、電気システム１０、特
に、主要車両負荷１５及び他の車両負荷３０に対する始動電池１４と予備電池２
０の接続を制御する。主要車両負荷１５は、車両が動作していない期間において
も電力を必要とする車両のエンジン／電力列コントローラ、安全システムコント
ローラなどのような装置からなることができる。非主要の車両負荷３０は、非動
期間には電力を必要としない内部灯、娯楽システム、便利品などのような装備品
を含むことができる。
【００１３】 オルタネータ２１もまた、電気システム１０に接続されている。オルタネータ
は、本技術分野において周知の態様でエンジンにより機械的に駆動され、車両の
動作の期間中は、コントローラの監督の下で始動電池１４と予備電池２０を充電
する電気エネルギを発生する。オルタネータ２１はまた、コントローラ１８の動
作に従って、通常の操作の際に、車両負荷１５及び３０と点火システム３２に電
気エネルギを供給する。オルタネータ２１の出力は、本技術分野において公知の
ように、コントローラ１８またはエンジン／電力列コントローラ（図示せず）に
応答する界磁電圧規制手段その他の適宜の手段を介して制御される。
は、本技術分野において周知の態様でエンジンにより機械的に駆動され、車両の
動作の期間中は、コントローラの監督の下で始動電池１４と予備電池２０を充電
する電気エネルギを発生する。オルタネータ２１はまた、コントローラ１８の動
作に従って、通常の操作の際に、車両負荷１５及び３０と点火システム３２に電
気エネルギを供給する。オルタネータ２１の出力は、本技術分野において公知の
ように、コントローラ１８またはエンジン／電力列コントローラ（図示せず）に
応答する界磁電圧規制手段その他の適宜の手段を介して制御される。
【００１４】 リレー１６の接点により形成される充電スイッチが、始動電池１４と予備電池
２０を直接結合するように設けられている。「充電ポンプ」とも呼ばれる充電メ
インテナンス装置１２が、リレー接点と並列接続されている。充電メインテナン
ス装置１２は、コントローラ１８の制御の下で、予備電池２０からのエネルギを
始動電池１４に結合して、始動電池の充電状態を確保する。例えば、始動電池が
使用されていないときあるいは更なる充電を必要とする動作の期間にあるときに
、エネルギを始動電池１４に供給することができる。予備電池２０から引き出さ
れる比較的小さな電力を、予備電池２０の充電状態に悪影響を及ぼすことなく始
動電池を略完全な充電状態に維持するのに使用することができるので、始動電池
１４の特性である自己放電を克服することができる。
２０を直接結合するように設けられている。「充電ポンプ」とも呼ばれる充電メ
インテナンス装置１２が、リレー接点と並列接続されている。充電メインテナン
ス装置１２は、コントローラ１８の制御の下で、予備電池２０からのエネルギを
始動電池１４に結合して、始動電池の充電状態を確保する。例えば、始動電池が
使用されていないときあるいは更なる充電を必要とする動作の期間にあるときに
、エネルギを始動電池１４に供給することができる。予備電池２０から引き出さ
れる比較的小さな電力を、予備電池２０の充電状態に悪影響を及ぼすことなく始
動電池を略完全な充電状態に維持するのに使用することができるので、始動電池
１４の特性である自己放電を克服することができる。
【００１５】 図２には、予備電池２０から始動電池１４にミリアンペアの電流パルスを提供
する回路２００を備えた充電メインテナンス装置１２の好ましい実施の形態が示
されている。回路２００は、パルス発生器を形成するように作動結合されたＮＡ
ＮＤゲート２０２、２１２及び２１４を有しており、特に、予備電池２０はコン
トローラ１８からのイネーブル信号（ＥＮ）により作動されるトランジスタスイ
ッチ２３８を介して、ＮＡＮＤゲート２０２の第１の入力部に結合されている。
第２の入力部は、抵抗２０４によりＮＡＮＤゲート２０２の出力部に結合されて
いる。抵抗２０８とダイオード２０６の直列の組み合わせは、抵抗２０４と並列
に結合され、コンデンサ２１０は第２の入力部を回路の接地に結合している。こ
れらの構成素子の接続により、方形波オシレータが形成される。即ち、スイッチ
２３６が閉じられると、ＮＡＮＤゲート２０２が周期的パルス列を発生する。こ
のパルス列の正確な周波数は、回路２００の動作に臨界的でないが、約５−３０
キロヘルツ（ｋＨｚ）に設定するのが好ましい。
する回路２００を備えた充電メインテナンス装置１２の好ましい実施の形態が示
されている。回路２００は、パルス発生器を形成するように作動結合されたＮＡ
ＮＤゲート２０２、２１２及び２１４を有しており、特に、予備電池２０はコン
トローラ１８からのイネーブル信号（ＥＮ）により作動されるトランジスタスイ
ッチ２３８を介して、ＮＡＮＤゲート２０２の第１の入力部に結合されている。
第２の入力部は、抵抗２０４によりＮＡＮＤゲート２０２の出力部に結合されて
いる。抵抗２０８とダイオード２０６の直列の組み合わせは、抵抗２０４と並列
に結合され、コンデンサ２１０は第２の入力部を回路の接地に結合している。こ
れらの構成素子の接続により、方形波オシレータが形成される。即ち、スイッチ
２３６が閉じられると、ＮＡＮＤゲート２０２が周期的パルス列を発生する。こ
のパルス列の正確な周波数は、回路２００の動作に臨界的でないが、約５−３０
キロヘルツ（ｋＨｚ）に設定するのが好ましい。
【００１６】 パルス列は、ＮＡＮＤゲート２１２及び２１４を介して緩衝及び増幅処理され
、抵抗２１６と２１８を含む抵抗ネットワークを介してトランジスタ２２０のゲ
ートに結合される。この好ましい実施の形態においては、トランジスタ２２０は
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるが、任意の適宜の切り換え装置を本発明
の範囲から逸脱することなく使用することができる。パルス列の印加により、ト
ランジスタ２２０のオンとオフを交互に行うことができる。
、抵抗２１６と２１８を含む抵抗ネットワークを介してトランジスタ２２０のゲ
ートに結合される。この好ましい実施の形態においては、トランジスタ２２０は
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるが、任意の適宜の切り換え装置を本発明
の範囲から逸脱することなく使用することができる。パルス列の印加により、ト
ランジスタ２２０のオンとオフを交互に行うことができる。
【００１７】 トランジスタ２２０が導通すると、電流が、予備電池２０の正の端子から誘導
子２２６、トランジスタ２２０及び抵抗２２４を介して流れる。これにより、電
圧が誘導子２２６に誘起される。トランジスタ２２０が非導通状態にあるときに
は、誘導子２２６に誘起された電圧は、電流制限抵抗２３４を介して始動電池１
４に放電され、充電メインテナンス電流を提供する。ダイオード２２８は、逆の
電流の流れを防止し、抵抗２３０とツェナーダイオード２３６がトランジスタ２
２０を過大の電圧から保護する電圧減衰経路を提供している。ツェナーダイオー
ド２３６は、１５−１６ボルトの逆降伏レベルを有することにより、電圧をこの
レベルで誘導子２２６に保持するのが好ましい。充電メインテナンス装置１２の
構成と動作は、本発明者により１９９７年９月１７日付けで出願され、発明の名
称が「電池充電メインテナンスシステム及び方法」(“Battery Charge Maintena
nce System and Method”)で、本譲受人に同じく譲渡された米国特許出願第０８
／９３２，９５０号に一層詳細に説明されている。本明細書においては、この出
願を引用してその説明に代える。
子２２６、トランジスタ２２０及び抵抗２２４を介して流れる。これにより、電
圧が誘導子２２６に誘起される。トランジスタ２２０が非導通状態にあるときに
は、誘導子２２６に誘起された電圧は、電流制限抵抗２３４を介して始動電池１
４に放電され、充電メインテナンス電流を提供する。ダイオード２２８は、逆の
電流の流れを防止し、抵抗２３０とツェナーダイオード２３６がトランジスタ２
２０を過大の電圧から保護する電圧減衰経路を提供している。ツェナーダイオー
ド２３６は、１５−１６ボルトの逆降伏レベルを有することにより、電圧をこの
レベルで誘導子２２６に保持するのが好ましい。充電メインテナンス装置１２の
構成と動作は、本発明者により１９９７年９月１７日付けで出願され、発明の名
称が「電池充電メインテナンスシステム及び方法」(“Battery Charge Maintena
nce System and Method”)で、本譲受人に同じく譲渡された米国特許出願第０８
／９３２，９５０号に一層詳細に説明されている。本明細書においては、この出
願を引用してその説明に代える。
【００１８】 オルタネータが電気を発生していないときには、コントローラ１８は、充電メ
インテナンス回路２００を起動しかつ非動にするようにスイッチ２３８を開閉す
ることにより、始動電池を所定の充電レベルに保持するように作用する。しかし
ながら、始動電池１４または予備電池２０に悪影響を与えることなく回路２００
が連続して動作を行うようにすることができる。それにも拘わらず、システムの
待機能力を最大にするために、好ましい実施の形態の回路２００は、以下におい
て説明するように、始動電池１４の電圧が所定のしきい値よりも下がったときに
起動される。例えば、コントローラ１８は、始動電池１４の電圧を感知するとと
もに、電圧が約１２．７５ボルトよりも下がったときに、スイッチ２３８を閉成
し、充電メインテナンス装置１２を起動する。
インテナンス回路２００を起動しかつ非動にするようにスイッチ２３８を開閉す
ることにより、始動電池を所定の充電レベルに保持するように作用する。しかし
ながら、始動電池１４または予備電池２０に悪影響を与えることなく回路２００
が連続して動作を行うようにすることができる。それにも拘わらず、システムの
待機能力を最大にするために、好ましい実施の形態の回路２００は、以下におい
て説明するように、始動電池１４の電圧が所定のしきい値よりも下がったときに
起動される。例えば、コントローラ１８は、始動電池１４の電圧を感知するとと
もに、電圧が約１２．７５ボルトよりも下がったときに、スイッチ２３８を閉成
し、充電メインテナンス装置１２を起動する。
【００１９】 起動が行われると、コントローラ１８は、タイマを始動し、充電メインテナン
ス装置１２は、始動電池１４の容量及び回路２００の能力により６乃至２４時間
動作を行うとともに、始動電池１４に充電電流を提供することができる。この期
間に最後に、スイッチ２３８は開放され、充電メインテナンス装置１２を非動に
する。コントローラ１８はまた、始動電池の電圧が充電メインテナンス装置１２
を非動にするしきい値を越える時点を感知するように構成することができ、ある
いはコントローラは種々の動作条件、例えば、大気の著しい寒冷のような環境条
件に応答して装置１２を連続して起動させることができる。
ス装置１２は、始動電池１４の容量及び回路２００の能力により６乃至２４時間
動作を行うとともに、始動電池１４に充電電流を提供することができる。この期
間に最後に、スイッチ２３８は開放され、充電メインテナンス装置１２を非動に
する。コントローラ１８はまた、始動電池の電圧が充電メインテナンス装置１２
を非動にするしきい値を越える時点を感知するように構成することができ、ある
いはコントローラは種々の動作条件、例えば、大気の著しい寒冷のような環境条
件に応答して装置１２を連続して起動させることができる。
【００２０】 再び、図１について説明すると、電池１４と２０が適性に充電されているとき
の自動車の通常の始動の際には、充電リレー１６は、始動リレー接点２４が閉じ
たときに始動モータに始動電池１４によってのみ電力与えられるように、消磁さ
れる。このとき、コントローラ１８は、電池１４及び２０の電圧を、電池の正端
子に対してそれぞれ導体２３及び２５により提供される接続部を介して監視する
。コントローラが、予備電池２０からの電圧が始動の際に所定のレベルよりも下
がっていることを感知した場合には、コントローラは、始動電池１４が他の自動
車の負荷１５に電力を供給するように、充電リレー１６を励磁する。この通常の
状態においては、自動車の他の負荷１５には、予備電池２０により電力が与えら
れる。
の自動車の通常の始動の際には、充電リレー１６は、始動リレー接点２４が閉じ
たときに始動モータに始動電池１４によってのみ電力与えられるように、消磁さ
れる。このとき、コントローラ１８は、電池１４及び２０の電圧を、電池の正端
子に対してそれぞれ導体２３及び２５により提供される接続部を介して監視する
。コントローラが、予備電池２０からの電圧が始動の際に所定のレベルよりも下
がっていることを感知した場合には、コントローラは、始動電池１４が他の自動
車の負荷１５に電力を供給するように、充電リレー１６を励磁する。この通常の
状態においては、自動車の他の負荷１５には、予備電池２０により電力が与えら
れる。
【００２１】 エンジンが始動すると、自動車の負荷１５に与えられる電圧（即ち、端子１８
の電圧）が１３．６ボルト以上である場合には、コントローラ１８は、始動電池
１４がオルタネータ２１からの電圧により充電されるように、充電リレー１６を
励磁する。しかしながら、自動車の負荷１５に与えられる電圧が１３．１ボルト
以下に下がると、充電リレー１６は、リレーの接点が開いて始動電池１４の充電
を終了させるように、消磁される。
の電圧）が１３．６ボルト以上である場合には、コントローラ１８は、始動電池
１４がオルタネータ２１からの電圧により充電されるように、充電リレー１６を
励磁する。しかしながら、自動車の負荷１５に与えられる電圧が１３．１ボルト
以下に下がると、充電リレー１６は、リレーの接点が開いて始動電池１４の充電
を終了させるように、消磁される。
【００２２】 コントローラ１８はまた、自動車が非動状態にある期間に電池が過剰に消耗す
るのを防ぐようになっている。そのために、自動車の非主要装備品車両負荷３０
が、予備電池２０の正の端子２８に、第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４を介
して接続され、点火回路３２が、この正の端子２８に第２のＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ３６を介して結合されている。第１と第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３
４及び３６のゲート電極は、コントローラ１８の各別の出力部に接続されて作動
されることにより、自動車の装備品車両負荷３０と点火回路３２に対する電気の
供給を制御する電源スイッチとして作用する。
るのを防ぐようになっている。そのために、自動車の非主要装備品車両負荷３０
が、予備電池２０の正の端子２８に、第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４を介
して接続され、点火回路３２が、この正の端子２８に第２のＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ３６を介して結合されている。第１と第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３
４及び３６のゲート電極は、コントローラ１８の各別の出力部に接続されて作動
されることにより、自動車の装備品車両負荷３０と点火回路３２に対する電気の
供給を制御する電源スイッチとして作用する。
【００２３】 運転者が自動車を駐車させると、コントローラ１８は、点火スイッチ４０がオ
フにされたことを検出し、内部タイマを起動させることにより応答する。所定の
時間（例えば、２分）が経過すると、コントローラ１８は、予備電池２０により
提供される電圧の周期的な測定を開始する。電圧が１２．２ボルトよりも下がる
と、コントローラ１８は第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４をオフにし、電力
が非主要の装備品車両負荷３０に印加されないように切り離しを行う。これによ
り、ダッシュボードの時計のような、かかる負荷による更なる電力消費を停止す
る。かかる動作が行われない場合には、予備電池は更に消耗する。この切り離し
により、電池に残っている電荷を保存することができる。
フにされたことを検出し、内部タイマを起動させることにより応答する。所定の
時間（例えば、２分）が経過すると、コントローラ１８は、予備電池２０により
提供される電圧の周期的な測定を開始する。電圧が１２．２ボルトよりも下がる
と、コントローラ１８は第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４をオフにし、電力
が非主要の装備品車両負荷３０に印加されないように切り離しを行う。これによ
り、ダッシュボードの時計のような、かかる負荷による更なる電力消費を停止す
る。かかる動作が行われない場合には、予備電池は更に消耗する。この切り離し
により、電池に残っている電荷を保存することができる。
【００２４】 運転者は、車両を出ると、キーなしエントリシステムにおいて使用されるタイ
プのキーフォブ(fob)４２のボタンを押すことができる。この動作により、フォ ブ４２は無線周波数（ＲＦ）信号４４を車両の受信機２６に送信して、車両の安
全システムが武装されるべきことを示すことができる。ＲＦ受信機２６は、これ
に応答して、安全システム武装信号をコントローラに送り、コントローラは、第
２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３６をオフにして点火回路３２への電力の供給を
遮断することにより応答を行う。この動作により、自動車泥棒が点火スイッチ４
０を操作することができる場合でも、自動車泥棒が自動車を始動させることがで
きないようにしている。
プのキーフォブ(fob)４２のボタンを押すことができる。この動作により、フォ ブ４２は無線周波数（ＲＦ）信号４４を車両の受信機２６に送信して、車両の安
全システムが武装されるべきことを示すことができる。ＲＦ受信機２６は、これ
に応答して、安全システム武装信号をコントローラに送り、コントローラは、第
２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３６をオフにして点火回路３２への電力の供給を
遮断することにより応答を行う。この動作により、自動車泥棒が点火スイッチ４
０を操作することができる場合でも、自動車泥棒が自動車を始動させることがで
きないようにしている。
【００２５】
運転者が車両に戻ると、キーフォブ４２の別のボタンを押し、安全システムが
武装解除されるべきことを示す無線周波数（ＲＦ）信号を送信する。この第２の
ＲＦ信号の受信が、受信機２６によりコントローラ１８に連絡され、コントロー
ラ１８は第１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４及び３６をオンにするこ
とにより応答し、非主要装備品負荷３０と点火回路３２に電力を与える。好まし
くは、これらの負荷及び回路は、コントローラ１８内のタイマにより定められる
ような所定の時間（例えば、２乃至５分）起動状態に保持される。エンジンを始
動することなくこの時間が経過すると、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジス
タ３４及び３６は、キーフォブが運転者により再度起動されるまで、オフにされ
る。バックアップとして、手動スイッチを自動車のヒューズブロックその他の場
所に設けて、キーフォブが紛失しあるいはキーフォブが操作することができなく
なった場合に、コントローラ１８を再起動させることができる。
武装解除されるべきことを示す無線周波数（ＲＦ）信号を送信する。この第２の
ＲＦ信号の受信が、受信機２６によりコントローラ１８に連絡され、コントロー
ラ１８は第１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３４及び３６をオンにするこ
とにより応答し、非主要装備品負荷３０と点火回路３２に電力を与える。好まし
くは、これらの負荷及び回路は、コントローラ１８内のタイマにより定められる
ような所定の時間（例えば、２乃至５分）起動状態に保持される。エンジンを始
動することなくこの時間が経過すると、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴトランジス
タ３４及び３６は、キーフォブが運転者により再度起動されるまで、オフにされ
る。バックアップとして、手動スイッチを自動車のヒューズブロックその他の場
所に設けて、キーフォブが紛失しあるいはキーフォブが操作することができなく
なった場合に、コントローラ１８を再起動させることができる。
【００２６】 本発明を、特定の電圧レベル及び時間に関して説明した。しかしながら、当業
者であれば、これらの値が、本発明が適用されている特定の電池駆動の回路の関
数であり、従って、これらの電圧レベル及び時間だけが採用されるものではない
ことを理解することができるものである。
者であれば、これらの値が、本発明が適用されている特定の電池駆動の回路の関
数であり、従って、これらの電圧レベル及び時間だけが採用されるものではない
ことを理解することができるものである。
【図１】 自動車のデュアル電池電気システムに本発明を組み込んだ構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】 図１に示す充電メインテナンス装置の回路を示す概略ブロック図である。
１０ 車両電気システム １２ 充電メインテナンス装置 １４ 始動電池 １５，３０ 車両負荷 １６ リレー １８ システムコントローラ ２０ 予備電池 ２１ オルタネータ ２２ 始動モータ ２３，２５ 導体 ２４ 始動リレー接点 ２６ 受信機 ２８ 正の端子 ３２ 点火システム ３４，３６ ＭＯＳＦＥＴトランジスタ ４０ 点火スイッチ ４２ キーフォブ ４４ 信号 ２００ 回路 ２０２，２１２，２１４ ＮＡＮＤゲート ２０４，２０８，２１６，２１８，２２４，２３０ 抵抗 ２０６，２２８ ダイオード ２１０ コンデンサ ２２０ トランジスタ ２２６ 誘導子 ２３４ 電流制限抵抗 ２３６ ツェナーダイオード ２３８ トランジスタスイッチ
【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１２年１月１８日（２０００．１．１８）
【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】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 ２つの電池を含む車両用の電池システムが提案されている。このシステムの第
１の電池は始動電池であって、この電池は短時間高出力用に特に構成することに
よりエンジンの始動を最適にするようになっている。このシステムの第２の電池
は予備電池であって、車両の装備品のような非始動電気負荷の作動と維持を行う
のに最適とされている。かかるシステムは、始動電池をより小型にかつより軽量
に形成することができるとともに、短時間に高出力を提供することができるとい
う利点を有している。更に、予備電池をより小型にかつより軽量に製造すること
ができるとともに、車両装備品の比較的低出力要件を満足させることができる。
これらを組み合わせれば、２つの電池は、従来の単一のＳＬＩ電池と比べて、必
要とするスペースを小さくすることができ、しかも重量を少なくすることができ
る。２つの電池からなる装置の一例がＥＰ−０７５３９２５−Ａ２に開示されて
いる。
１の電池は始動電池であって、この電池は短時間高出力用に特に構成することに
よりエンジンの始動を最適にするようになっている。このシステムの第２の電池
は予備電池であって、車両の装備品のような非始動電気負荷の作動と維持を行う
のに最適とされている。かかるシステムは、始動電池をより小型にかつより軽量
に形成することができるとともに、短時間に高出力を提供することができるとい
う利点を有している。更に、予備電池をより小型にかつより軽量に製造すること
ができるとともに、車両装備品の比較的低出力要件を満足させることができる。
これらを組み合わせれば、２つの電池は、従来の単一のＳＬＩ電池と比べて、必
要とするスペースを小さくすることができ、しかも重量を少なくすることができ
る。２つの電池からなる装置の一例がＥＰ−０７５３９２５−Ａ２に開示されて
いる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＩＮ，ＪＰ，ＭＸ (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 ブラウン ディーア， ダブリュ． スプリング レーン 4915 Ｆターム(参考） 5G003 AA04 AA07 BA02 CA11 CC02 DA07 DA15 DA17 DA18 5G060 AA20 BA08 DA03 DB09 5H590 CA07 CA23 CC01 CE05 CE08 EA01 EB03 EB21 FA06 FA08 FB01 FC14 FC17 FC25 GA02 HA02 JB09
Claims (17)
- 【請求項１】 エンジンを始動する電気モータと、エンジンにより駆動され
て電気を発生するオルタネータと、装備品電気負荷とを有する車両の電池システ
ムであって、 第１の充電レベルを有し、エンジンを始動するように電気モータに選択的に電
力を与える第１の電池と、 第２の充電レベルを有し、装備品電気負荷を作動させかつ維持する第２の電池
と、 第１の電池の充電を所定のレベルに維持するように第１の電池を第２の電池に
接続する充電メインテナンス装置と、 第１の充電レベルを監視するように第１の電池に結合され、かつ、第１の充電
レベルに応答して充電メインテナンス装置を作動させるコントローラとを備える
ことを特徴とする電池システム。 - 【請求項２】 第２の電池は吸収ガラスマットタイプの構造を有することを
特徴とする請求項１に記載の電池システム。 - 【請求項３】 第２の電池は比較的高い予備容量を有するとともに、長時間
に亘って比較的低速の放電を行うようになっていることを特徴とする請求項２に
記載の電池システム。 - 【請求項４】 コントローラはオルタネータが電気を発生していない状態で
第１の電池が充電を必要とするときに充電メインテナンス装置を起動することを
特徴とする請求項１に記載の電池システム。 - 【請求項５】 第１の電池をオルタネータに接続するとともに、コントロー
ラに接続される充電スイッチを更に備え、コントローラは第２の電池の電圧に応
答して充電スイッチを作動させることを特徴とする請求項１に記載の電池システ
ム。 - 【請求項６】 コントローラは第１のしきい値を越える第２の電池の電圧に
応答して充電スイッチを閉じるとともに、第２のしきい値よりも低い第２の電池
の電圧に応答して充電スイッチを開くことを特徴とする請求項５に記載の電池シ
ステム。 - 【請求項７】 第２のしきい値は第１のしきい値よりも低いことを特徴とす
る請求項６に記載の電池システム。 - 【請求項８】 装備品電気負荷を第１の電池と第２の電池の一方に接続する
とともに、コントローラに接続される電源スイッチを更に備え、コントローラは
第２の電池の電圧に応答して電源スイッチを作動させることを特徴とする請求項
１に記載の電池システム。 - 【請求項９】 装備品電気負荷を第１の電池に接続するとともに、コントロ
ーラに接続される電源スイッチを更に備え、コントローラは第２の電池の電圧が
所定のしきい値よりも下がったときに装備品電気負荷を遮断するように電源スイ
ッチを作動させることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。 - 【請求項１０】 充電メインテナンス装置は、一連の電流パルスを印加して
第１の電池を再充電することにより、コントローラからの制御信号に応答するこ
とを特徴とする請求項１に記載の電池システム。 - 【請求項１１】 エンジンを始動する電気モータと、エンジンにより駆動さ
れて電気を発生するオルタネータと、装備品電気負荷とを有する車両の電池シス
テムであって、 第１の電圧レベルと充電レベルとを有し、エンジンを始動するように電気モー
タに選択的に電力を与える第１の電池と、 第２の電圧レベルを有し、装備品電気負荷を作動させかつ維持する第２の電池
と、 第１の電池をオルタネータに接続する充電スイッチと、 第１の電池の充電レベルを制御信号に応答して所定の大きさに維持するように
第１の電池を第２の電池に接続する充電メインテナンス装置と、 第１の電圧レベルと第２の電圧レベルを監視するように第１の電池と第２の電
池の双方に結合され、かつ、第１の電圧レベルと第２の電圧レベルに応答して充
電スイッチと充電メインテナンス装置を作動させるコントローラとを備えること
を特徴とする電池システム。 - 【請求項１２】 コントローラは、オルタネータが電気を発生していない状
態で第１の電池が充電を必要とするときに、制御信号を発生して充電メインテナ
ンス装置を起動させることを特徴とする請求項１１に記載の電池システム。 - 【請求項１３】 コントローラは第１のしきい値よりも高い第２の充電レベ
ルに応答して充電スイッチを閉じ、かつ、第２のしきい値よりも低い第２の充電
レベルに応答して充電スイッチを開くことを特徴とする請求項１１に記載の電池
システム。 - 【請求項１４】 第２のしきい値は第１のしきい値よりも低いことを特徴と
する請求項１３に記載の電池システム。 - 【請求項１５】 装備品電気負荷を第１の電池に接続するとともに、コント
ローラに接続される電源スイッチを更に備え、コントローラは第２の充電レベル
に応答して電源スイッチを作動させることを特徴とする請求項１１に記載の電池
システム。 - 【請求項１６】 装備品電気負荷を第１の電池に接続するとともに、コント
ローラに接続される電源スイッチを更に備え、コントローラは第２の充電レベル
が所定のしきい値よりも下がったときに装備品電気負荷を遮断するようにスイッ
チ集成体を作動させることを特徴とする請求項１１に記載の電池システム。 - 【請求項１７】 充電メインテナンス装置は一連の電流パルスを印加して第
１の電池を再充電することにより制御信号に応答することを特徴とする請求項１
１に記載の電池システム。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US7462998P | 1998-02-13 | 1998-02-13 | |
| US60/074,629 | 1998-02-13 | ||
| US09/204,207 | 1998-12-02 | ||
| US09/204,207 US6271642B1 (en) | 1998-02-13 | 1998-12-02 | Advanced battery controller with state of charge control |
| PCT/US1999/002234 WO1999041820A1 (en) | 1998-02-13 | 1999-02-02 | Advanced battery controller with state of charge control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002503937A true JP2002503937A (ja) | 2002-02-05 |
Family
ID=26755871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000531896A Pending JP2002503937A (ja) | 1998-02-13 | 1999-02-02 | 充電制御の状態を有する改良電池コントローラ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6271642B1 (ja) |
| EP (1) | EP1055276A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002503937A (ja) |
| CN (1) | CN1290418A (ja) |
| BR (1) | BR9907825A (ja) |
| CA (1) | CA2319459A1 (ja) |
| MX (1) | MXPA00007714A (ja) |
| WO (1) | WO1999041820A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005027389A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
Families Citing this family (86)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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