JP2003503998A - バッテリーシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、発電機（３），スタータ（２）及び少なくとも１つのバッテリを有するバッテリーシステム（１）に関する。この場合、このスタータ（２）は、スターター導線（１３）を介してこのバッテリに接続されていて、この場合、電極端子（７）が、このスタータ（７）とバッテリとの間に配置されていて、このスターター導線（１３）は、この電極端子（７）を通じて遮断されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、バッテリーシステム及び特に２系統バッテリーシステム内でバッテ
リーシステムを制御する方法に関する。

【０００２】 ボード回路網用バッテリーとスターター用バッテリーを有するこのような２系
統バッテリーシステムは、ドイツ連邦共和国特許発明第 38 41 769号明細書から
公知である。このボード回路網用バッテリーとこのスターター用バッテリは、発
電機が稼働しているときに互いに接続されている。発電機の電力供給量が小さい
場合、ボード回路網用バッテリの充電状態がスターター用バッテリの充電状態よ
りも良くない場合、このことには、ボード回路網用バッテリーの充電量を補償す
ることによって、そのスターター用バッテリーに負担がかかるという欠点がある
。この公知のボード回路網では、ボード回路網の電力消費部を伴うボード回路網
用バッテリーとこのボード回路網のその他の部分との間に、スイッチが取付けら
れている。スターター用バッテリー電圧が許容限界値よりも下に降下した直後に
、このスイッチは発電機の停止によって開かれる。この手段は、発電機が完全に
放電する前に停止したときにだけこのスターター用バッテリーを保護し、さらに
このスターター用バッテリーの部分放電を可能にする。これらの両バッテリーの
充電量の補償が、このスターター用バッテリに悪影響を及ぼす場合、この良くな
い出力条件によって、このスターター用バッテリーの負担が走行始動時に増大す
る。このことは、極端な場合にこのスターター用バッテリの完全な放電又は破壊
をもたらしうる。

【０００３】 ２系統バッテリーシステムが、ドイツ連邦共和国特許発明第 40 28 242号明細
書から公知である。この２系統バッテリーシステムでは、ボード回路網用バッテ
リがスターター用バッテリから充電されたときに、スターター用バッテリとボー
ド回路網用バッテリーとの間の接続が、走行状態に関係なく遮断可能である。ボ
ード回路網用バッテリの電圧が、スターター用バッテリの電圧よりも大きいとき
は、これらの両バッテリは互いに接続されている。ボード回路網用バッテリの電
圧が、スターター用バッテリの電圧よりも小さいときは、これらの両バッテリは
互いに分離される。この分離は、例えばスターター用バッテリをその他のボード
回路網から遮断することによっていろいろに実施され得る。

【０００４】 そのため、放電されたボード回路網用バッテリによる負担が、スターター用バ
ッテリにかからない。発電機が、最も重要な電力消費部に給電できると同時にボ
ード回路網用バッテリを充電できる。両バッテリは、ボード回路網用バッテリを
その他のボード回路網から遮断することによっても分離され得る。このとき、発
電機とスターター用バッテリとが、場合によっては接続されているときには、こ
のスターター用バッテリが充電され得る。

【０００５】 ２系統バッテリーシステムに共通した問題は、構造空間が限られている車両内
のスターター用バッテリの配置である。事故の際の電気的な短絡に起因した火災
の危険を回避するため、スタータがスタータ導線を介してスターター用バッテリ
に恒久的に電気接続されているこのスターター導線を、故障の心配のない車両内
の範囲を通じて敷設する必要がある。このことは、１系統のバッテリーシステム
内のスターター導線に対しても言える。その代わりに、点火装置的なバッテリー
端子が既に提唱されている。これらのバッテリー端子は、バッテリーの事故の前
又はその最中に修復不可能に跳ね飛ばされる。その結果、電流が遮断される。こ
の場合、これらの点火装置的な端子は、多くの場合に、例えばエアバッグ制御装
置の信号を評価するプリクラッシュセンサー技術によって制御される。そのコス
トが高いのに加えて、これらの点火装置的な制御に対する制御に経費がかかるこ
とが欠点である。何故なら、誤作動を阻止する必要があるからである。誤作動を
阻止しないと、車両がもはや起動しないからである。

【０００６】 本発明の課題は、簡単にかつ廉価に火災の危険を低減可能であるバッテリーシ
ステム及びこのバッテリーシステムを制御する方法を提供することにある。本発
明のもう１つの課題は、２系統バッテリーシステム内のスターター用バッテリの
充電を容易に管理することである。

【０００７】 この課題は、請求項１，２，９，１０に記載の特徴を呈する構成によって解決
される。本発明のその他の好適な構成は従属請求項に記載されている。

【０００８】 ２系統バッテリーシステム内のスタータとバッテリつまりスターター用バッテ
リとの間に少なくとも１つの電極端子を配置することによって、通常は遮断され
ているスターター導線が、火災の危険要因を作ることなしに車両内に任意に配置
され得る。このスタータ導線は、この電極端子によって遮断されるように切替え
可能である。このことは、ケーブルを敷設する際の自由度を大きくする。何故な
ら、構造空間上の制約がほとんどなくなるからである。さらに、電極端子は、直
接の始動段階にしか接続されず、そうでないときには遮断状態で作動する。始動
過程を補助するため、ボード回路網用バッテリがスターターに接続されているか
又はスタータに接続され得る場合、このボード回路網用バッテリも、２系統バッ
テリーシステム内で電極端子によってスターター導線から分離できることを、そ
の他の回路方式に応じて保証する必要がある。その結果、スタータ導線の遮断が
保証される。この場合、電極端子は、回路方式に応じて同様に又は相違して構成
され得る。もう１つの利点は、スターター用バッテリが始動に関連した電力消費
部と共にその他のボード回路網から電気的に遮断されている点である。その結果
、このスターター用バッテリは、より長い始動段階にわたって十分な始動電圧を
自由に使用することができる。

【０００９】 方法的には、始動信号（端子（５０）信号）が意図した始動過程を確認した際
に生成される。電極端子が、始動段階中にこの始動信号によって接続され、実施
された始動後に再び遮断される。車両が機械的な点火端子を備えているときは、
この端子（５０）信号はこの点火端子を直接回転させることによって生成される
。そして、スターター用バッテリと場合によってはボード回路網用バッテリが十
分な電圧を自由に使用することができるならば、始動過程がすぐに開始される。
それに対して車両が電気的な点火誘導端子に接続されているときは、始動に関連
した電力消費部が十分な供給電圧を受取るかどうかが、始動許可制御装置によっ
てまず最初に検査される。受取ることができるときは、この始動許可制御装置が
端子（５０）信号を生成する。そして、スターター用バッテリと場合によっては
ボード回路網用バッテリの電極端子が接続される。その結果、始動電圧が、この
端子を通じてスタータの通電するスターター導線に印加されて、発電機を始動さ
せる。最終的に、これらの電極端子が再び遮断されて、このスターター導線が遮
断されるように切替えられる。したがって、スターター導線が直接の始動段階だ
けで接続されていて、そうでないときは遮断に切替えられていることが、点火誘
導端子の構造に関係なく保証される。

【００１０】 特に、電極端子は、切替え可能な電力半導体として構成されている。それに応
じて大きな電力が、この電力半導体によって小さな制御電流で切替え可能である
。別の好適な実施形では、電極端子がＣＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されている。
その結果、電力損失は、主にその切替え過程時にしか発生しない。適切なゲート
電圧を生成するため、このＦＥＴは、チャージングポンプによって構成されてい
る。このチャージングポンプは、例えば３Ｖのボード回路網電圧まで作動し、そ
れに応じたゲート電圧を生成する。それに対して停止状態では、ＣＭＯＳ−ＦＥ
Ｔによる待機電流が無視できる。その結果、バッテリに負担がかからない。この
ようなＣＭＯＳ−ＦＥＴの接続されている状態の導通抵抗は、0.5-0.6mΩである
。しかもコールドスタート時の抵抗は約 0.4m Ωである。その結果、電圧降下は
0.48 Ｖしかない。したがって、ほぼ全てのバッテリー電圧をスタータに対して
自由に使用できる。

【００１１】 電極端子がスタータとスターター用バッテリとの間にあるために、スターター
用バッテリが放電しているときには、エンジンルーム内での不完全な始動(Fremd
start)はもはや起こりえない。それ故に、特に導線の形態のタップがスターター
用バッテリに敷設される。このとき、外部バッテリが、この導線を介してスター
ター用バッテリに接続され得る。このタップは、不完全な始動を助ける地点を形
成する。この地点は、車両内の任意の場所に配置され得るが、特にスターター用
バッテリのすぐ近くに配置されている。これらの構成は、その意味的に１系統の
バッテリーシステムに対しても言える。

【００１２】 もう１つの好適な実施形では、電力スイッチが、発電機の正極とスターター用
バッテリの正極との間に配置されている。この電力スイッチは、発電機の励磁を
示す信号によって切替えられる。この場合、この電力スイッチは、スイッチを切
った状態で開かれる。この開かれた状態では、この電力スイッチがスターター用
バッテリをボード回路網から分離させる。その結果、このスターター用バッテリ
は、ボード回路網を通じて放電され得ない。この電力スイッチは、発電機が励磁
されている走行動作中は閉じられている。その結果、走行動作中も作動している
始動に関連した電力消費部が、ボード回路網用バッテリ又は発電機によって給電
される。約 14.4 Ｖの発電機と最大で 12 Ｖのスターター用バッテリとの間の電
圧差のために、スターター用バッテリに向かう充電電流が保証されている。この
場合、スターター用バッテリと電力スイッチとが、特に同様にタップによって接
続される。このタップは、場合によっては存在する始動許可制御装置に接続する
ために同様に利用され得る。この始動許可制御装置は、始動に関連した電力消費
部の十分な電圧供給を検査する。そして、肯定的な結果のときには、電極端子用
の端子（５０）信号が生成される。

【００１３】 特に、スターター用バッテリ，電極端子，タップ及び電力スイッチは運転者の
座席の下に配置されている。この配置のさらなる利点は、盗難の防止を向上する
点である。何故なら、スターター用バッテリが、もはや外部から操作不可能であ
るからである。

【００１４】 以下に、本発明を好適な実施の形態に基づいて詳しく説明する。図１は、２系
統バッテリーシステムの概略的なブロック図である。

【００１５】 この２系統バッテリーシステム１は、スタータ２，発電機３，スターター用バ
ッテリ４，ボード回路網用バッテリ５，電力消費部６，スタータ２とスターター
用バッテリ４の正極との間に配置された電極端子７，スタータ２とボード回路網
用バッテリ５の正極との間に配置された電極端子８，スターター用バッテリ４の
正極と発電機３の正極とボード回路網用バッテリ５の正極との間に配置されてい
る電力スイッチ９及びスターター用バッテリ４の正極に配置されたタップ１０を
有する。これらの両電極端子７，８はそれぞれ、制御導線１１，１２を伴って形
成されている。これらの電極端子７，８は、制御導線１１，１２を通じて端子（
５０）信号を出力可能である。スタータ２は、制御導線１３を介して電極端子７
，８に電気的に接続されている。さらに、スターター用バッテリ４とボード回路
網用バッテリ５はそれぞれ、温度監視装置１４，１５を伴って構成されている。
しかし、これらの温度監視装置１４，１５は、ここでは詳しく説明する必要はな
い。

【００１６】 スイッチが切られた状態では、電極端子７，８と電力スイッチ９は開かれてい
る。半導体の場合、このことは、これらの半導体が高抵抗方向に電極に接続され
ていることを意味する。以下では、開いているときだけをおおまかに説明する。
このことは、スイッチとしての電極端子７，８を示すことによって示されている
。このとき、スターター導線１３は遮断されている。したがってスイッチが切れ
ている状態で事故が起こるときでも、このスターター導線１３上の短絡が事故の
原因とはなり得ない。何故なら、このスターター導線１３は遮断されているから
である。ボード回路網内の電力消費部に対して必要な待機電流は、従来のように
ボード回路網用バッテリ５によって問題なく供給される。これに対して、スター
ター用バッテリ４は、開いている電力スイッチ９によってその他のボード回路網
から分離されている。始動に関連した電力消費部用の待機電流を問題なく供給す
るだけで済む。

【００１７】 車両の運転者がその車両を始動しようとする場合、点火端子の作動を示す信号
が、機械的な又は電気的なこの点火誘導端子としての構成にしたがって検出され
る。機械的な点火誘導端子のときは、端子（５０）信号が、スイッチを閉じるこ
とによって直接生成される。これに対して電気的な点火誘導端子のときは、意図
した始動要請信号だけがまず最初に検出される。次いで、図示しなかった始動許
可制御装置が、始動に関連した電力消費部が十分な供給電圧を保持しているかど
うかを検査する。この場合、この始動許可制御装置は、供給導線１６とタップ１
０を介してスターター用バッテリ４に接続されている。これらの始動に関連した
電力消費部が十分に給電されているときは、この始動許可制御装置は端子（５０
）信号を生成する。この端子（５０）信号は、両制御導線１１，１２に伝わる。
場合によっては、この始動許可制御装置は、事故が停止段階中に起きたかどうか
をエアバッグ制御装置を評価することによって検査する。制御導線１３上の起こ
りうる短絡が、電極端子７，８に流れる電流を評価することによっても検査され
得る。この場合、これらの電極端子７，８が自動的に遮断する。

【００１８】 両電極端子７，８が、端子（５０）信号によって閉じる。そして、スターター
用バッテリ４とボード回路網用バッテリ５の電圧が、スターター導線１３を介し
てスタータ２に印加される。この場合、これらの電極端子７，８の電圧降下は無
視できる。このスタータ２が完全に作動し、かつ発電機３が稼動した後、これら
の両電極端子７，８が開かれて、スターター導線１３が再び遮断される。したが
って、事故が走行中に起きたとしても、停止状態のときのように、スターター導
線１３上の短絡はその事故の原因ではない。

【００１９】 不完全な始動を助ける地点が、電極端子７に基づいて設ける必要がある。その
ため、タップ１０が使用され得る。スターター用バッテリ４が非常に激しく放電
されているときには、外部バッテリがこのタップ１０に接続可能である。スター
ター用バッテリ４が外部バッテリによって充電された後、始動に関連した電力消
費部が、場合によっては存在する始動許可制御装置と共にこのスターター用バッ
テリ４によって再び十分に給電される。その結果、始動過程が、上述したように
再び開始する。

【００２０】 スターター用バッテリ４に対して非常に簡単な充電管理が、電力スイッチ９に
よって実現され得る。発電機３の動作状況を示す信号が、制御導線１７を介して
この電力スイッチ９に入力可能である。発電機３が励磁されていないあいだは、
電力スイッチ９は開いていて、スターター用バッテリ４はその他のボード回路網
に給電しない。発電機３が励磁しているときに初めて、すなわち十分な電圧がボ
ード回路網とボード回路網用バッテリ５に対して問題なく印加されるときに、こ
の電力スイッチ９は閉じられる。この場合、発電機３とスターター用バッテリ４
との間の電圧差のために、電流がこの発電機３からこのスターター用バッテリ４
に向かって流れる。そのため、走行中も作動する、例えばボード回路網制御装置
のような始動に関連した電力消費部による負担が、その走行中にスターター用バ
ッテリ４にかからない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２系統バッテリーシステムの概略的なブロック図である。

【符号の説明】

１ ２系統バッテリーシステム ２ スタータ ３ 発電機（ダイナモ） ４ スターター用バッテリ ５ ボード回路網用バッテリ ６ 電力消費部 ７ 電極端子 ８ 電極端子 ９ 電力スイッチ １０ タップ １１ 制御導線 １２ 制御導線 １３ スターター導線 １４ 温度監視装置 １５ 温度監視装置 １６ 供給導線 １７ 制御導線

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項０１】 発電機，スタータ及び少なくとも１つのバッテリを有し、
   この場合、このスタータは、スタータ導線を介してこのバッテリに接続されてい
   るバッテリシステムにおいて、電極端子（７）が、このスタータ（２）とこのバ
   ッテリとの間に配置されていて、このスターター導線（１３）は、始動段階以外
   はこの電極端子（７）を介して遮断されていることを特徴とするバッテリーシス
   テム。
2. 【請求項０２】 バッテリは、２系統バッテリーシステムのスターター用バ
   ッテリ（４）として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ
   ーシステム。
3. 【請求項０３】 電極端子（８）は、スタータ（２）とボード回路網用バッ
   テリ（５）との間に配置されていて、この場合、スターター用バッテリ（４）と
   ボード回路網用バッテリ（５）は、両電極端子（７，８）を介して並列に接続可
   能であることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーシステム。
4. 【請求項０４】 電極端子（７，８）は、切替え可能な電力スイッチ、特に
   ＣＭＯＳ電界効果トランジスタとして構成されていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１項に記載のバッテリーシステム。
5. 【請求項０５】 タップ（１０）が、バッテリつまりスターター用バッテリ
   （４）に敷設されていて、外部バッテリが、このタップ（１０）によってバッテ
   リつまりスターター用バッテリ（４）に接続可能であることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか１項に記載のバッテリーシステム。
6. 【請求項０６】 発電機（３）とスターター用バッテリ（４）は、電力スイ
   ッチ（９）を介して互いに接続されていることを特徴とする請求項２〜５のいず
   れか１項に記載のバッテリーシステム。
7. 【請求項０７】 電力スイッチ（９）は、発電機作動信号によって制御可能
   であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーシステム。
8. 【請求項０８】 電極端子（７，８）及び／又はスターター用バッテリ（４
   ）及び／又は電力スイッチ（９）は、車両の内部空間内に配置されていることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリーシステム。
9. 【請求項０９】 以下の方法ステップから成る請求項１〜８のいずれか１項
   に記載のバッテリーシステムを制御する方法： ａ）利用者が意図する始動過程を検出し、 ｂ）始動信号を生成し、電極端子（７，８）が、この始動信号によって接続され
   、 ｃ）発電機（３）が始動した時に、始動信号の遮断を検出する。
10. 【請求項１０】 以下の方法ステップから成る請求項６〜８のいずれか１項
    に記載のバッテリーシステムを制御する方法： ａ）発電機の始動を検出し、 ｂ）発電機（３）の励磁動作を示す信号によって電力スイッチ（９）を接続する
    。