JP2004266888A

JP2004266888A - 自動車用電源装置

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Publication number: JP2004266888A
Application number: JP2003037634A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 章加藤; Katsunori Tanaka; 克典田中; Masaru Kamiya; 勝神谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP4120418B2; JP4553019B2; JP2008167652A

Abstract

【課題】車両減速時の回生エネルギの回収及び電気負荷への電力供給を効率良く行うことができる自動車用電源装置を提供すること。
【解決手段】車両減速時にオルタネータ２で発生した回生エネルギを高性能なメインバッテリ５に回収し、そのメインバッテリ５からＤＣ−ＤＣコンバータ１１またはリレースイッチ１２を介して微電流でサブバッテリ６に充電される。
メインバッテリ５は、エンジン始動時のエンジン温度が常温域に入る時（例えばエンジン自動停止後の再始動時）にスタータ７への電力供給を行い、サブバッテリ６から電圧保証を必要とする電気負荷１４への電力供給を行う。
また、サブバッテリ６は、エンジン始動時のエンジン温度が極低温域または高温域に入る時に、メインバッテリ５と併用してスタータ７への電力供給を行う。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの蓄電手段（主蓄電手段と補助蓄電手段）を備える自動車用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特許文献１に記載された車両用電力制御装置がある。
この従来技術は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して接続された主蓄電手段と予備蓄電手段とを備え、減速時に得られる回生エネルギ（電力）を予備蓄電手段に充電し、その充電された電力を減速時以外（加速時、低速走行時、アイドリング時等）に主蓄電手段より優先して車両電気負荷へ供給するように、ＤＣ−ＤＣコンバータを切換制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２９６３３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、減速時にオルタネータによって生み出される回生エネルギがＤＣ−ＤＣコンバータを介して予備蓄電手段に充電されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータを介在させる分だけ回生効率が低下する。また、予備蓄電手段に充電された電力を車両電気負荷へ供給する際にもＤＣ−ＤＣコンバータを介して行われるため、給電効率が悪くなる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、車両減速時の回生エネルギの回収及び電気負荷への電力供給を効率良く行うことができる自動車用電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の自動車用電源装置は、車両減速時に回生エネルギを発生する発電手段と、この発電手段で発生した回生エネルギを直接蓄えると共に、車両に搭載される電気負荷への電力供給を行う高性能な主蓄電手段と、この主蓄電手段から電力の供給を受けて充電されると共に、主蓄電手段より低温時の放電特性に優れる補助蓄電手段と、エンジンを始動する時のエンジン温度またはエンジン温度に相関する温度をエンジン始動時温度と呼ぶ時に、エンジン始動時に始動装置へ電力を供給する電力源として、エンジン始動時温度に応じて主蓄電手段と補助蓄電手段のどちらか一方を選択または併用できる始動装置電源切替手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、車両減速時に発電手段で生み出される回生エネルギを高性能な主蓄電手段にＤＣ−ＤＣコンバータ等を介さずに直接回収するので、効率良く回収できる。
また、その主蓄電手段からＤＣ−ＤＣコンバータ等を介さずに電気負荷へ電力を供給するので、効率良く電力供給を行うことができる。
更に、始動装置の電力源として、エンジン始動時温度に応じて主蓄電手段と補助蓄電手段のどちらか一方を選択または併用するので、主蓄電手段と補助蓄電手段を、それぞれの特性に応じて有効に使用できる。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した自動車用電源装置において、
所定温度Ｔ１より低い温度帯を極低温域と呼び、所定温度Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）の温度帯を低温域、所定温度Ｔ２〜Ｔ３（Ｔ２＜Ｔ３）の温度帯を常温域、及び所定温度Ｔ３より高い温度帯を高温域と呼ぶ時に、
始動装置電源切替手段は、エンジン始動時温度が常温域の時に主蓄電手段を選択し、エンジン始動時温度が極低温域および高温域の時に主蓄電手段と補助蓄電手段との併用に切り替えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、常温域での使用に適した主蓄電手段と、極低温域および高温域での始動トルクが大きい条件で、より大きな電力を供給可能な両蓄電手段の併用とを、それぞれエンジン始動時温度に応じて選択できるので、二つの蓄電手段（主蓄電手段と補助蓄電手段）を効果的に使用できる。これにより、蓄電手段の小型化、低コスト化を図ることが可能である。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した自動車用電源装置において、
エンジン始動時温度が低温域の時は、エンジン始動時に補助蓄電手段から始動装置へ電力を供給することを特徴とする。
この構成によれば、主蓄電手段と補助蓄電手段とを併用する場合の温度域を減らすことができるため、後で述べる始動用に供しない蓄電手段を使った電力の安定供給が可能である。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項２または３に記載した自動車用電源装置において、
エンジン始動時に、主蓄電手段から始動装置へ電力を供給している場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し補助蓄電手段より電力の供給を行い、補助蓄電手段から始動装置へ電力を供給している場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し主蓄電手段より電力の供給を行うことを特徴とする。
【００１１】
主蓄電手段または補助蓄電手段から始動装置に大電流が流れると、主蓄電手段または補助蓄電手段が電圧降下を生じる。そこで、エンジン始動時温度が常温域の時は、主蓄電手段から始動装置へ電力の供給が行われるので、電圧保証が必要な電気負荷に対し補助蓄電手段から電力の供給を行うことにより、主蓄電手段の電圧降下の影響を受けることなく、電圧保証が必要な電気負荷に対し必要な電圧を確保できる。
【００１２】
また、エンジン始動時温度が低温域（極低温域も含む）および高温域の時は、補助蓄電手段から始動装置へ電力の供給が行われるので、電圧保証が必要な電気負荷に対し主蓄電手段から電力の供給を行うことにより、補助蓄電手段の電圧降下の影響を受けることなく、電圧保証が必要な電気負荷に対し必要な電圧を確保できる。
【００１３】
（請求項５の発明）
本発明の自動車用電源装置は、車両減速時に回生エネルギを発生する発電手段と、この発電手段で発生した回生エネルギを直接蓄えると共に、車両に搭載される電気負荷への電力供給を行う高性能な主蓄電手段と、この主蓄電手段から電力の供給を受けて充電されると共に、主蓄電手段より低温時の放電特性に優れる補助蓄電手段と、エンジンの停止と再始動を自動制御するエンジン自動停止／始動制御装置と、エンジン始動時に始動装置へ電力を供給する電力源として、初回のエンジン始動時には補助蓄電手段を選択し、エンジン自動停止／始動制御装置によりエンジンを再始動する時には主蓄電手段を選択する始動装置電源切替手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、車両減速時に発電手段で生み出される回生エネルギを高性能な主蓄電手段にＤＣ−ＤＣコンバータ等を介さずに直接回収するので、効率良く回収できる。
また、その主蓄電手段からＤＣ−ＤＣコンバータ等を介さずに電気負荷へ電力を供給するので、効率良く電力供給を行うことができる。
更に、始動装置の電力源として、初回のエンジン始動時と、エンジン自動停止後の再始動時とに応じて主蓄電手段と補助蓄電手段のどちらか一方を選択するので、主蓄電手段と補助蓄電手段を、それぞれの特性に応じて有効に使用できる。
【００１５】
（請求項６の発明）
請求項５に記載した自動車用電源装置において、
初回のエンジン始動時は、電圧保証が必要な電気負荷に対し主蓄電手段より電力の供給を行い、エンジン自動停止／始動制御装置によりエンジンを再始動する時は、電圧保証が必要な電気負荷に対し補助蓄電手段より電力の供給を行うことを特徴とする。
【００１６】
主蓄電手段または補助蓄電手段から始動装置に大電流が流れると、主蓄電手段または補助蓄電手段が電圧降下を生じる。
そこで、初回のエンジン始動時には、補助蓄電手段から始動装置へ電力の供給が行われるので、電圧保証が必要な電気負荷に対し主蓄電手段から電力の供給を行うことにより、補助蓄電手段の電圧降下の影響を受けることなく、電圧保証が必要な電気負荷に対し必要な電圧を確保できる。
また、エンジン自動停止後の再始動時には、主蓄電手段から始動装置へ電力の供給が行われるので、電圧保証が必要な電気負荷に対し補助蓄電手段から電力の供給を行うことにより、主蓄電手段の電圧降下の影響を受けることなく、電圧保証が必要な電気負荷に対し必要な電圧を確保できる。
【００１７】
（請求項７の発明）
請求項５または６に記載した自動車用電源装置において、
エンジン自動停止中の電気負荷に対する電力供給を主蓄電手段により行うことを特徴とする。
エンジンの停止と再始動を自動制御する車両では、必然的にエンジン自動停止回数が多くなるため、高性能な主蓄電手段により電気負荷への電力供給を行うことにより、補助蓄電手段の劣化を防止できる。
【００１８】
（請求項８の発明）
請求項７に記載した自動車用電源装置において、
主蓄電手段の充電状態を検知する状態検知手段により、主蓄電手段単独で始動装置に始動用電力を供給できないと判断した時は、補助蓄電手段単独または主蓄電手段との併用により始動装置に始動用電力を供給することを特徴とする。
これにより、エンジン自動停止時後の再始動を確実に実施できる。
【００１９】
（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの自動車用電源装置において、
主蓄電手段から補助蓄電手段に電力を供給する充電回路にＤＣ−ＤＣコンバータが設けられ、このＤＣ−ＤＣコンバータを介して微電流で主蓄電手段から補助蓄電手段に充電されることを特徴とする。
この構成では、主蓄電手段から補助蓄電手段に微電流で充電するので、ＤＣ−ＤＣコンバータを小型化（小容量化）できる。
【００２０】
（請求項１０の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの自動車用電源装置において、
主蓄電手段から補助蓄電手段に電力を供給する充電回路にリレースイッチが設けられ、このリレースイッチがＯＮされた時に主蓄電手段から補助蓄電手段に充電されることを特徴とする。
この構成では、主蓄電手段から補助蓄電手段にＤＣ−ＤＣコンバータを介さずに充電できるので、充電効率を高くできる。
【００２１】
（請求項１１の発明）
請求項９または１０に記載した自動車用電源装置において、
主蓄電手段と補助蓄電手段との電圧差が所定の値より小さい時に、ＤＣ−ＤＣコンバータが作動、またはリレースイッチがＯＮされて、主蓄電手段から補助蓄電手段に充電されることを特徴とする。
これにより、微電流で主蓄電手段から補助蓄電手段に充電されるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ、リレースイッチ、配線、両蓄電手段などの抵抗による発熱損失を低減でき、より効率的な充電が可能となる。
【００２２】
（請求項１２の発明）
請求項９または１０に記載した自動車用電源装置において、
発電手段が発電を停止している時に、主蓄電手段から補助蓄電手段に充電されることを特徴とする。
主蓄電手段は、充電状態の検出精度が良いので、発電電力を精度良く検出することが可能となる。
【００２３】
（請求項１３の発明）
請求項１〜１２に記載した何れかの自動車用電源装置において、
主蓄電手段から始動装置と電気負荷に電力供給する導体部分と、主蓄電手段から補助蓄電手段に電力供給する導体部分とに別々に電流検出手段を設けると共に、主蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段を有し、これらの検出値と主蓄電手段の状態検知手段で求めた充電状態の値とを比較することで、消費電力量および補助蓄電手段の充電量を精度良く捉えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、主蓄電手段の精度の良い状態検出値を用いて消費電力を補正することが可能となり、電力エネルギの管理が容易になる。
また、補助蓄電手段は、そのものの充電状態の検出精度が悪くても（補助蓄電手段の一例である鉛バッテリは検出精度が悪い）、電気負荷の消費電力を精度良く捉えることができれば、主蓄電手段の放電量との差を求めることにより、補助蓄電手段の充電状態をより正確に捉えることが可能である。
【００２５】
（請求項１４の発明）
請求項１〜１３に記載した何れかの自動車用電源装置において、
主蓄電手段の充電状態が所定の状態から外れた状態にある場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し、主蓄電手段から補助蓄電手段に切り替えて電力の供給を行うことを特徴とする。
これにより、主蓄電手段の充電状態が所定の状態から外れた場合でも、電圧保証が必要な電気負荷に対し補助蓄電手段から電力の供給を行うことにより、必要な電圧を確保できる。
【００２６】
（請求項１５の発明）
請求項１〜１４に記載した何れかの自動車用電源装置において、
運転者のキー操作によりエンジン停止された後、暗電流の供給を主蓄電手段から行うことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は自動車用電源装置が適用されるエンジン始動システム（本システムと呼ぶ）の全体構成図、図２は自動車用電源装置の回路図である。
本システムは、アイドルストップ機能を備えた車両に搭載されるもので、図１に示す様に、エンジン１の始動を行う始動装置（以下に記載する）と、エンジン１に駆動されて発電するオルタネータ２（本発明の発電手段）、エンジン１の運転状態を制御するエンジンＥＣＵ３、アイドルストップ機能を制御するアイドルストップＥＣＵ４、および二つのバッテリ５、６等を備える。
【００２８】
アイドルストップ機能は、例えば交差点等で車両が停止した時にエンジン１を自動停止させ、その後、始動条件が成立した時（例えば運転者がブレーキペダルから足を離した時）にエンジン１を自動的に再始動させる機能である。
始動装置は、優先的に使用されるベルト式スタータ７と、このベルト式スタータ７によるエンジン始動が所定外の状態になった場合（例えばスタータ７、エンジン１、ベルト等の不調）が生じた場合に使用されるギヤ式スタータ８とを有している。
【００２９】
ベルト式スタータ７は、自身の出力軸に取り付けられたスタータプーリ７ａと、エンジン１のクランク軸に取り付けられたクランクプーリ１ａとがベルト９により連結され、そのベルト９を介してクランクプーリ１ａにモータ回転力を伝達してエンジン始動を行う。
ギヤ式スタータ８は、例えばピニオンギヤ（図示せず）をエンジン１のリングギヤ（図示せず）に噛み合わせた後、モータ回転力をピニオンギヤからリングギヤに伝達してエンジン始動を行う。
オルタネータ２は、ベルト式スタータ７と同様に、自身に取り付けられるプーリ２ａとクランクプーリ１ａとが上記のベルト９により常時連結されている。
【００３０】
エンジンＥＣＵ３は、エンジン１に最適な空燃比が得られるように燃料噴射量と点火時期を算出し、その結果に基づいてＥＦＩ１０（燃料噴射装置）を電子制御する。
なお、エンジンＥＣＵ３には、エンジン１の運転状態やバッテリ状態及び外気温等を検出する各種センサ（図示せず）が接続され、これらのセンサからエンジン制御に必要な各種情報（車速、エンジン回転角信号、アクセル開度、エンジン冷却水温、バッテリ状態、電圧、電流、温度、外気温等）が入力される。
【００３１】
アイドルストップＥＣＵ４は、所定のエンジン停止条件が成立する（車速が０ｋｍ／ｈ、ブレーキペダルが踏まれている等）と、エンジンＥＣＵ３にエンジン停止信号（燃料カット信号及び点火カット信号）を出力し、上記のエンジン始動条件が成立すると、エンジンＥＣＵ３にエンジン始動信号（燃料噴射信号と点火信号）を出力する。また、ベルト式スタータ７によるエンジン始動に何らかの不調が検出された場合には、ベルト式スタータ７からギヤ式スタータ８に切り替える。
【００３２】
二つのバッテリ５、６は、高性能なメインバッテリ５（例えば、Ｌｉイオンバッテリ、ニッケル系バッテリ、電気二重層キャパシタ等）と、このメインバッテリ５より低温時の放電特性に優れるサブバッテリ６（例えば、鉛バッテリ）である。なお、「高性能」とは、下記の項目▲１▼〜▲６▼の幾つかにおいて優れているものを言う。
▲１▼エネルギ密度、▲２▼出力密度、▲３▼サイクル寿命
▲４▼バッテリ状態検出（ＳＯＣ，ＳＯＨ等）性能、▲５▼放電深さ、▲６▼充電受入性
【００３３】
次に、自動車用電源装置の回路構成と二つのバッテリ５、６の使用方法について、図２を参照して説明する。
本実施例の自動車用電源装置は、車両減速時にオルタネータ２で発生した回生エネルギをメインバッテリ５に回収し、そのメインバッテリ５から、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して微電流でサブバッテリ６に充電される。
このメインバッテリ５からサブバッテリ６への充電は、メインバッテリ５とサブバッテリ６との電圧差が所定の値より小さい時、またオルタネータ２が発電を停止している時に行われる。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の代わりに、図２に示すリレースイッチ１２を設けて、このリレースイッチ１２をＯＮした時に充電が開始される様に構成しても良い。
【００３４】
メインバッテリ５は、主に以下の目的に使用される。
ａ）車両に搭載される一般電気負荷１３への電力供給。
ｂ）エンジン始動時のエンジン温度（またはバッテリ温度）が常温域（以下に説明する）にある時のスタータ７への電力供給。
ｃ）サブバッテリ６によりスタータ７への電力供給を行う時に、電圧保証を必要とする電気負荷１４（例えば、ブレーキ装置、ステアリング装置、ナビゲーション装置等）への電力供給。
ｄ）ＩＧキーのＯＦＦ操作によるエンジン停止後の一般電気負荷１３に対する電力供給（暗電流の供給）。
【００３５】
サブバッテリ６は、主に以下の目的に使用される。
ａ）エンジン始動時のエンジン温度が極低温域と低温域または高温域（以下に説明する）にある時のスタータ７への電力供給。
ｂ）メインバッテリ５によりスタータ７への電力供給を行う時に、電圧保証を必要とする電気負荷１４への電力供給。
【００３６】
スタータ７に接続されるスタータ電源回路１５には、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを切り替えてスタータ７に接続するスタータ電源切替スイッチ１６と、サブバッテリ６をメインバッテリ５と併用する時にＯＮ作動するリレースイッチ１７とが設けられている。
また、電圧保証を必要とする電気負荷１４に接続される電源回路１８には、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを切り替える電源切替スイッチ１９が設けられている。
更に、メインバッテリ５とサブバッテリ６との切り替え時に、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対し安定した電力供給を確保できる様に、メインバッテリ５と電気負荷１４との間にリレースイッチ２０を有する短絡回路２１が設けられている。
【００３７】
続いて、エンジン始動時のバッテリ切替制御について説明する。
図３はバッテリ切替制御の手順を示すフローチャートである。
Ｓｔｅｐ１０…エンジン温度を検出する。なお、エンジン温度以外に、そのエンジン温度に相関する温度（例えばバッテリ温度）でも良い。
【００３８】
Ｓｔｅｐ２０…検出されたエンジン温度を所定温度と比較する。
ここでは、所定温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（但し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）を有し、それぞれの所定温度に基づいて以下の温度域が設定されている。
Ｔ１より低い温度帯：極低温域
Ｔ１〜Ｔ２の温度帯：低温域
Ｔ２〜Ｔ３の温度帯：常温域
Ｔ３より高い温度帯：高温域
従って、Ｓｔｅｐ２０では、検出されたエンジン温度が所定温度Ｔ１より小さい（極低温域）か否か、または所定温度Ｔ３より大きい（高温域）か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時はＳｔｅｐ６０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ３０へ進む。
【００３９】
Ｓｔｅｐ３０…検出されたエンジン温度が所定温度Ｔ２より小さい（つまり低温域）か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時はＳｔｅｐ５０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ４０へ進む。
Ｓｔｅｐ４０（エンジン温度が常温域に入ると判定された場合）では、次のＳｔｅｐ４１〜４４の処理を実行する。
【００４０】
Ｓｔｅｐ４１…電源切替スイッチ１９をサブバッテリ６側（図２に示す破線位置）に切り替えて、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対しサブバッテリ６から電力を供給する。
Ｓｔｅｐ４２…スタータ電源切替スイッチ１６をメインバッテリ５側（図２に示す実線位置）に切り替えて、メインバッテリ５からスタータ７に始動用電力を供給する。この時、リレースイッチ１７はＯＦＦ状態である。
Ｓｔｅｐ４３…スタータ７をＯＮする。
【００４１】
Ｓｔｅｐ４４…エンジン始動が完了したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時（始動完了）はＳｔｅｐ７０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ５２へ進む。
Ｓｔｅｐ５０（エンジン温度が低温域に入ると判定された場合）では、次のＳｔｅｐ５１〜５４の処理を実行する。
Ｓｔｅｐ５１…電源切替スイッチ１９をメインバッテリ５側（図２に示す実線位置）に切り替えて、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対しメインバッテリ５から電力を供給する。
【００４２】
Ｓｔｅｐ５２…スタータ電源切替スイッチ１６をサブバッテリ６側（図２に示す破線位置）に切り替えて、サブバッテリ６からスタータ７に始動用電力を供給する。この時、リレースイッチ１７はＯＦＦ状態である。
Ｓｔｅｐ５３…スタータ７をＯＮする。
Ｓｔｅｐ５４…エンジン始動が完了したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時（始動完了）はＳｔｅｐ７０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ６０へ進む。
【００４３】
Ｓｔｅｐ６０（エンジン温度が極低温域または高温域に入ると判定された場合）では、次のＳｔｅｐ６１〜６３の処理を実行する。
Ｓｔｅｐ６１…スタータ電源切替スイッチ１６をメインバッテリ５側に切り替えると共に、リレースイッチ１７をＯＮする。これにより、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを併用して始動用電力をスタータ７に供給する。
Ｓｔｅｐ６２…スタータ７をＯＮする。
Ｓｔｅｐ６３…エンジン始動が完了したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時（始動完了）はＳｔｅｐ７０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ９０へ進む。
【００４４】
Ｓｔｅｐ７０…スタータ７への通電をＯＦＦして本制御を終了する。
Ｓｔｅｐ８０…電源切替スイッチ１９をメインバッテリ５側に切り替えて、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対しメインバッテリ５から電力を供給する。
Ｓｔｅｐ９０…スタータ７への通電をＯＦＦする。
Ｓｔｅｐ１００ …異常警報を出力して本制御を終了する。
【００４５】
上記のバッテリ切替制御によれば、エンジン始動時のエンジン温度に応じて、メインバッテリ５とサブバッテリ６との何方か一方を選択または両バッテリ５、６を併用してスタータ７へ電力供給を行うので、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを、それぞれの特性に応じて有効に使用できる。
なお、図２に示す回路図では、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを併用してスタータ７に電力供給を行う際に、そのスタータ７に対しメインバッテリ５とサブバッテリ６とが並列に接続される構成であるが、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを直列に接続する回路構成としても良い。
【００４６】
また、メインバッテリ５からスタータ７に始動用電力を供給する場合には、サブバッテリ６から電圧保証を必要とする電気負荷１４に電力の供給を行い、サブバッテリ６からスタータ７に始動用電力を供給する場合には、メインバッテリ５から電圧保証を必要とする電気負荷１４に電力の供給を行うので、スタータ７への通電時に生じる各バッテリ５、６の電圧降下の影響を受けることなく、電圧保証が必要な電気負荷１４に対し必要な電圧を安定して確保できる。
【００４７】
次に、メインバッテリ５からサブバッテリ６に充電する時の制御方法を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
なお、このメインバッテリ５からサブバッテリ６への充電は、エンジン停止状態で実行される。
Ｓｔｅｐ２００ …充電開始を判定するための温度を検出する。ここでは、バッテリ温度、エンジン温度、外気温等を使用できる。
【００４８】
Ｓｔｅｐ２１０ …検出された温度が所定値ａより小さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時はＳｔｅｐ２２０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ２００へ戻る。
Ｓｔｅｐ２２０ …メインバッテリ５とサブバッテリ６の充電状態が所定の状態ｂより低いか否かを判定する。ここで、メインバッテリ５の充電状態は、ＳＯＣ，ＳＯＨによって検出し、サブバッテリ６の充電状態は、電圧値によって検出する。この判定結果がＹＥＳの時はＳｔｅｐ２３０へ進み、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ２００へ戻る。
【００４９】
Ｓｔｅｐ２３０ …メインバッテリ５からサブバッテリ６へ充電を開始する。
Ｓｔｅｐ２４０ …メインバッテリ５とサブバッテリ６の充電状態が所定の状態ｂより高いか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時は本制御を終了し、判定結果がＮＯの時はＳｔｅｐ２３０へ戻る。
なお、上記のフローチャートに対し、温度変化の勾配をモニタして、その温度勾配より充電電流を決定するシーケンスを挿入しても良い。
【００５０】
また、図２に示す様に、メインバッテリ５からスタータ７および電気負荷１３、１４に電力供給する配線と、メインバッテリ５からサブバッテリ６に電力供給する配線とにそれぞれ電流センサ２２、２３を設けると共に、メインバッテリ５の電圧を検出する電圧検出手段を持ち、これらの検出値とメインバッテリ５の充電状態の値とを比較することにより、消費電力量およびサブバッテリ６の充電量を精度良く捉えることも可能である。これにより、メインバッテリ５の精度の良い状態検出値を用いて消費電力を補正することが可能となり、電力エネルギの管理が容易になる。
【００５１】
また、サブバッテリ６は、そのものの充電状態の検出精度が悪くても（鉛バッテリは検出精度が悪い）、電気負荷１３、１４の消費電力を精度良く捉えることができれば、メインバッテリ５の放電量との差を求めることにより、サブバッテリ６の充電状態をより正確に捉えることが可能である。
【００５２】
（第１実施例の効果）
本システムでは、車両減速時にオルタネータ２で生み出される回生エネルギを高性能なメインバッテリ５にＤＣ−ＤＣコンバータ１１等を介さずに直接回収するので、効率良く回収できる。また、そのメインバッテリ５からＤＣ−ＤＣコンバータ１１等を介さずに一般電気負荷１３へ電力を供給するので、効率良く電力供給を行うことができる。
更に、スタータ７の電力源として、エンジン温度に応じてメインバッテリ５とサブバッテリ６のどちらか一方を選択または併用するので、両バッテリ５、６を、それぞれの特性に応じて有効に使用できる。
【００５３】
（第２実施例）
図５は自動車用電源装置の回路図である。
本実施例は、スタータ７への電力供給をメインバッテリ５とサブバッテリ６の何方か一方で行う場合の一例である。
この場合、第１実施例に記載した極低温域、低温域、および常温域では、第１実施例と同様に、スタータ電源切替スイッチ１６により両バッテリ５、６を切り替えて使用される。但し、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを併用してスタータ７に電力供給を行うことがないので、第１実施例に示した高温域（Ｔ３以上）では、サブバッテリ６のみを使用する。
【００５４】
（変形例）
第１実施例では、エンジン温度に応じてメインバッテリ５とサブバッテリ６とを切り替える例を説明したが、エンジン温度の代わりに、初回始動時とエンジン自動停止後の再始動時とで両バッテリ５、６を切り替えても良い。つまり、初回始動時（ＩＧキーのＯＮ操作によるエンジン始動）は、エンジン温度が低いと判断できるので、サブバッテリ６からスタータ７への電力供給を行い、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対してメインバッテリ５から電力供給を行う。一方、エンジン自動停止後の再始動時には、エンジン温度が上昇しているので、メインバッテリ５からスタータ７への電力供給を行い、電圧保証を必要とする電気負荷１４に対してサブバッテリ６から電力供給を行う。
【００５５】
第１実施例では、ベルト式スタータ７を優先的に使用してエンジン始動を行う例を説明したが、ベルト式スタータ７の代わりにギヤ式スタータ８を優先的に使用しても良い。あるいは、初回始動時のみギヤ式スタータ８を使用し、エンジン自動停止後の再始動時にベルト式スタータ７を使用してエンジン始動を行っても良い。
また、始動装置として２台のスタータ７、８を搭載する例を示したが、ベルト式スタータ７もしくはギヤ式スタータ８の何方か一方を搭載した構成においても同様に実施可能である。
本実施例では、車両減速時に回生エネルギを発生するオルタネータ２を記載しているが、オルタネータ２の代わりに発電機能を有するモータジェネレータを採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動システムの全体図である。
【図２】自動車用電源装置の回路図である（第１実施例）。
【図３】エンジン始動時のバッテリ切替制御を示すフローチャートである。
【図４】サブバッテリへの充電方法を示すフローチャートである。
【図５】自動車用電源装置の回路図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１エンジン
２オルタネータ（発電手段）
４アイドルストップＥＣＵ（エンジン自動停止／始動制御装置）
５メインバッテリ（主蓄電手段）
６サブバッテリ（補助蓄電手段）
７ベルト式スタータ（始動装置）
１１ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２リレースイッチ
１３一般電気負荷
１４電圧保証が必要な電気負荷
１６スタータ電源切替スイッチ（始動装置電源切替手段）
１７リレースイッチ（始動装置電源切替手段）
２２電流センサ（電流検出手段）
２３電流センサ（電流検出手段）

Claims

車両減速時に回生エネルギを発生する発電手段と、
この発電手段で発生した回生エネルギを直接蓄えると共に、車両に搭載される電気負荷への電力供給を行う高性能な主蓄電手段と、
この主蓄電手段から電力の供給を受けて充電されると共に、前記主蓄電手段より低温時の放電特性に優れる補助蓄電手段と、
エンジンを始動する時のエンジン温度またはエンジン温度に相関する温度をエンジン始動時温度と呼ぶ時に、エンジン始動時に始動装置へ電力を供給する電力源として、前記エンジン始動時温度に応じて前記主蓄電手段と前記補助蓄電手段のどちらか一方を選択または併用できる始動装置電源切替手段とを備えることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１に記載した自動車用電源装置において、
所定温度Ｔ１より低い温度帯を極低温域と呼び、所定温度Ｔ１〜Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）の温度帯を低温域、所定温度Ｔ２〜Ｔ３（Ｔ２＜Ｔ３）の温度帯を常温域、及び所定温度Ｔ３より高い温度帯を高温域と呼ぶ時に、
前記始動装置電源切替手段は、前記エンジン始動時温度が常温域の時に前記主蓄電手段を選択し、前記エンジン始動時温度が極低温域および高温域の時に前記主蓄電手段と前記補助蓄電手段との併用に切り替えることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１または２に記載した自動車用電源装置において、
前記エンジン始動時温度が低温域の時は、エンジン始動時に前記補助蓄電手段から前記始動装置へ電力を供給することを特徴とする自動車電源装置。
請求項２または３に記載した自動車用電源装置において、
前記エンジン始動時に、前記主蓄電手段から前記始動装置へ電力を供給している場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し前記補助蓄電手段より電力の供給を行い、前記補助蓄電手段から前記始動装置へ電力を供給している場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し前記主蓄電手段より電力の供給を行うことを特徴とする自動車用電源装置。
車両減速時に回生エネルギを発生する発電手段と、
この発電手段で発生した回生エネルギを直接蓄えると共に、車両に搭載される電気負荷への電力供給を行う高性能な主蓄電手段と、
この主蓄電手段から電力の供給を受けて充電されると共に、前記主蓄電手段より低温時の放電特性に優れる補助蓄電手段と、
エンジンの停止と再始動を自動制御するエンジン自動停止／始動制御装置と、エンジン始動時に始動装置へ電力を供給する電力源として、初回のエンジン始動時には前記補助蓄電手段を選択し、前記エンジン自動停止／始動制御装置により前記エンジンを再始動する時には前記主蓄電手段を選択する始動装置電源切替手段とを備えることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項５に記載した自動車用電源装置において、
初回のエンジン始動時は、電圧保証が必要な電気負荷に対し前記主蓄電手段より電力の供給を行い、
前記エンジン自動停止／始動制御装置により前記エンジンを再始動する時は、電圧保証が必要な電気負荷に対し前記補助蓄電手段より電力の供給を行うことを特徴とする自動車用電源装置。
請求項５または６に記載した自動車用電源装置において、
エンジン自動停止中の電気負荷に対する電力供給を前記主蓄電手段により行うことを特徴とする自動車用電源装置。
請求項７に記載した自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段の充電状態を検知する状態検知手段により、前記主蓄電手段単独で前記始動装置に始動用電力を供給できないと判断した時は、前記補助蓄電手段単独または前記主蓄電手段との併用により前記始動装置に始動用電力を供給することを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１〜８に記載した何れかの自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に電力を供給する充電回路にＤＣ−ＤＣコンバータが設けられ、このＤＣ−ＤＣコンバータを介して微電流で前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に充電されることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１〜８に記載した何れかの自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に電力を供給する充電回路にリレースイッチが設けられ、このリレースイッチがＯＮされた時に前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に充電されることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項９または１０に記載した自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段と前記補助蓄電手段との電圧差が所定の値より小さい時に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが作動、またはリレースイッチがＯＮされて、前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に充電されることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項９または１０に記載した自動車用電源装置において、
前記発電手段が発電を停止している時に、前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に充電されることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１〜１２に記載した何れかの自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段から前記始動装置と前記電気負荷に電力供給する導体部分と、前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に電力供給する導体部分とに別々に電流検出手段を設けると共に、前記主蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段を有し、これらの検出値と前記主蓄電手段の状態検知手段で求めた充電状態の値とを比較することで、消費電力量および前記補助蓄電手段の充電量を精度良く捉えることを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１〜１３に記載した何れかの自動車用電源装置において、
前記主蓄電手段の充電状態が所定の状態から外れた状態にある場合には、電圧保証が必要な電気負荷に対し、前記主蓄電手段から前記補助蓄電手段に切り替えて電力の供給を行うことを特徴とする自動車用電源装置。
請求項１〜１４に記載した何れかの自動車用電源装置において、
運転者のキー操作によりエンジン停止された後、暗電流の供給を前記主蓄電手段から行うことを特徴とする自動車用電源装置。