JP2005264860A

JP2005264860A - 車両の電源装置

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Publication number: JP2005264860A
Application number: JP2004080354A
Authority: JP
Inventors: Nashie Awane; 梨絵粟根
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】車両の走行中におけるユーザに対する耳障りなリレーの切替え音の発生を防止し得る車両の電源装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載される電源装置において、エンジンを始動させるためのスタータモータに給電し該スタータモータを起動させる少なくとも第１のバッテリ及び第２のバッテリと、上記第１及び第２のバッテリに給電し該バッテリを充電するオルタネータと、
上記第１及び第２のバッテリとオルタネータとの間に配置され、所定条件下でオンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段であって、車両の走行速度を検知する車速検知手段から取得される情報に基づき、車両の走行速度が所定の車速以下であると判断した場合に、上記リレー手段の切替え動作を禁止する制御手段を設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車等の車両に搭載される電源装置に関する。

近年、省エネルギー及び環境保護の観点から、車両停止時にエンジンを一時停止させ、発進時にスタータでエンジンを再始動させるアイドルストップが奨励されている。しかし、このアイドルストップでは、スタータを作動させる際、バッテリからスタータへ給電されるが、エンジン再始動を繰り返すと、オルタネータからのバッテリ充電が充分にできず、結果として、スタータを始動させる際に、エンジン始動性が悪化することがある。

かかるスタータの繰り返し作動を考慮して、従来では、少なくとも２つのバッテリを用いて、エンジンの再始動を円滑にし、且つ、バッテリが著しく劣化するのを抑制することができるエンジン自動始動システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。このシステムでは、複数のバッテリと、これらバッテリを並列接続又は直列接続にするリレーと、エンジンを再始動させるスタータ機能とエンジンにより駆動されて発電する発電機能とを有する始動発電機と、車両停止によりエンジンを一時停止させ、車両発進の指示が出されると始動発電機へ通電してエンジンを再始動させる制御器と、が設けられ、エンジン運転中には制御器に基づいてリレーにより並列接続させてバッテリを始動発電機により充電が行なわれ、エンジン一時停止中に車両発進の指示が出されると、制御器に基づいてリレーにより並列接続側から直列接続側に切り替えられ、直列接続時電圧がインバータを介して始動発電機へ通電されてエンジンが再始動させられる。

特開２００３−１５５９６８号公報

ところで、上記特許文献に開示されるシステムでは、複数のバッテリの使用状態をリレーで切り替える構成が採用されるが、本願発明者の検証によれば、かかるリレーの切替え時には、車室内測定で７０ｄＢ程度の切替え音が発生することが分かっている。このため、リレーが頻繁に切り替えられる場合には、ユーザ（例えば車両の乗員）の耳障りになることが懸念される。

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、複数のバッテリをリレーで切り替える構成を備え、特に車両走行中におけるユーザに対する耳障りなリレーの切替え音の発生を防止し得る車両の電源装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、車両に搭載される電源装置において、エンジンを始動させるためのスタータモータに給電し該スタータモータを起動させる少なくとも第１のバッテリ及び第２のバッテリと、上記第１及び第２のバッテリに給電し該バッテリを充電するオルタネータと、上記第１及び第２のバッテリとオルタネータとの間に配置され、所定条件下でオンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、を有しており、上記制御手段が、車両の走行速度を検知する車速検知手段から取得される情報に基づき、車両の走行速度が所定の車速以下であると判断した場合に、上記リレー手段の切替え動作を禁止することを特徴としたものである。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記所定の車速が、車両の走行時に発生する騒音の音量が、上記リレー手段のオンオフ切替え時に発生する音量と近似する時点での車速であることを特徴としたものである。

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、上記制御手段が、上記第１及び第２のバッテリが交互に充電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、更に、上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検知する残存容量検知手段を有しており、上記制御手段が、上記残存容量検知手段により検知された上記第１及び第２のバッテリ残存容量を比較し、該残存容量が少ないバッテリが充電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜４に係る発明のいずれか一において、上記第１のバッテリが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータを起動させるバッテリであり、上記第２のバッテリが、アイドルストップ時に停止したエンジンを再始動させるための第２のスタータモータを起動させるバッテリであることを特徴としたものである。

本願の請求項１に係る発明によれば、車両の走行速度が所定の車速以下である場合に、リレー手段の切替え動作が禁止され、ユーザに対する耳障りな切替え音の発生が防止され得る。また、この発明によれば、リレー手段の切替え回数が減るため、リレー切替えに要するエネルギーが抑制され得る。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、車両の走行速度が所定の車速を越える場合に、走行時に発生する車両騒音によってリレー手段の切替え音がかき消され、他方、所定の車速以下である場合には、リレー手段の切替え動作が禁止されるため、ユーザに対する耳障りなリレー手段の発生が防止され得る。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、第１及び第２のバッテリの間で均衡のとれた充電が実現可能である。

また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、第１及び第２のバッテリの間でより均衡のとれた充電が実現可能である。

また、更に、本願の請求項５に係る発明によれば、上記各請求項に係る発明が奏する効果に加え、アイドルストップに伴うエンジン再始動を円滑にすることが可能である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る車両の電源装置を概略的に示す図である。この電源装置１は、エンジン（不図示）を始動させるための第１のスタータモータＭ１に給電して、該第１のスタータモータＭ１を起動させる第１のバッテリＢ１と、アイドルストップ時に、エンジンを再始動させるための第２のスタータモータＭ２に給電して、該第２のスタータモータＭ２を起動させる第２のバッテリＢ２と、を備えている。第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２は、互いに等しい蓄電容量を有するものである。

また、電源装置１は、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の充電に際し、それらに電力を供給するオルタネータＡと、オルタネータＡから第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２への給電をそれぞれオンオフする第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２と、を備えている。第１のリレーＲ１及びＲ２は、オルタネータＡに対して、両者が互いに並列に配列されるように接続されており、また、第１のリレーＲ１には、第１のバッテリＢ１が直列に接続され、同様に、第２のリレーＲ２には、第２のバッテリＢ２が直列に接続されている。更に、第１のバッテリＢ１には、第１のスタータモータＭ１が該第１のバッテリＢ１から受電可能に接続され、同様に、第２のバッテリＢ２には、第２のスタータモータＭ２が該第２のバッテリＢ２から受電可能に接続されている。

また、図１に示すように、かかる電源装置１に対して、車両に装備される照明器やオーディオ機器等の電装補器類Ｌ１〜Ｌｎが、オルタネータＡ又は第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２から受電可能に接続されている。通常、これらの電装補器類Ｌ１〜Ｌｎに対しては、エンジン作動状態において、オルタネータＡから給電が行なわれ、エンジン停止状態においては、バックアップ電源として第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２に蓄えられた電気が暗電流として供給される。

電源装置１は、更に、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え動作を制御し得る制御回路Ｃを備えている。この制御回路Ｃは、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２側で検知される各バッテリの残存容量Ｐ１，Ｐ２をあらわす情報，車速センサにより検知される車両の走行速度（車速）をあらわす情報，エンジン停止時間測定タイマーにより測定されるエンジン停止からの経過時間をあらわす情報，ユーザが携帯する送信機から送られてくるドアロック・アンロック信号を受信するキーレスエントリ用の受信機での受信情報，エンジン制御ユニットの作動状態を切り替えるイグニッションスイッチのオンオフ状態をあらわす情報，パーキングブレーキの操作状態をあらわす情報、及び、変速操作を行なうチェンジレバーの操作状態をあらわす情報、並びに、ドアスイッチにより検知されたドアの開閉状態をあらわす情報などの各種情報を取得することができる。そして、制御回路Ｃは、これらの情報に基づき、所定の判断を行い、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２のオンオフ切替え動作を制御する。

制御回路Ｃにより、第１のリレーＲ１がオン状態（閉状態）に設定されると、オルタネータＡからの給電により第１のバッテリＢ１が充電され、オフ状態（開状態）に設定されると、第１のバッテリＢ１は、オルタネータＡ及び電装補器類Ｌ１〜Ｌｎから切り離され、第１のスタータモータを起動させ得る状態となる。また、同様に、第２のリレーＲ２がオン状態（閉状態）に設定されると、オルタネータＡからの給電により第２のバッテリＢ２が充電され、オフ状態に設定されると、第２のバッテリＢ１は、オルタネータＡ及び電装補器類Ｌ１〜Ｌｎから切り離され、第１のスタータモータＭ１を起動させ得る状態となる。更に、制御回路Ｃは、必要に応じて、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２をオン状態に設定し、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から、第１のスタータモータＭ１へ給電し該第１のスタータモータＭ１を起動させる、若しくは、第２のスタータモータＭ２へ給電し該第２のスタータモータＭ２を起動させるような制御を行なうことも可能である。

この電源装置１では、エンジン始動に際し第１のスタータモータＭ１を起動させるために、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から第１のスタータモータＭ１への給電を可能とすべく、制御回路Ｃにより、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共にオン状態（閉状態）に設定される。つまり、第１のスタータモータＭ１の起動前に、例えば、リレーＲ１及びＲ２が共にオフ状態（開状態）にある場合若しくはリレーＲ１及びＲ２のいずれか一方が開状態にある場合など、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の両方がオン状態にない場合には、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が切り替えられ、それらが共にオン状態に設定される必要がある。
また、この電源装置１では、エンジン再始動に際し第２のスタータモータＭ２を起動させるために、第２のバッテリＢ２から第２のスタータモータＭ２への給電を可能とすべく、制御回路Ｃにより、第２のリレーＲ２がオフ状態（開状態）に設定される。つまり、第２のスタータモータＭ２の起動前に、リレーＲ２がオフ状態にない場合には、第２のリレーＲ２が切り替えられて、それがオフ状態に設定される必要がある。
更に、この電源装置１では、車両走行中に、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量に基づき、それらに対する均衡のとれた充電が実施されるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２は交互に切り替えられ、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２に対して交互に充電が行なわれる。

ところで、本願発明者が行なった検証によれば、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え時に発生する切替え音の音量は、車室内測定で約７０ｄＢであることが分かっているが、本実施形態では、かかるリレーＲ１及びＲ２の切替え音が特に車両走行中にユーザの耳障りにならないように、リレーＲ１及びＲ２の切替え動作を制御する上で工夫がなされている。図２に示すように、車両の走行時において、車速と車室内で測定された騒音とは互いにほぼ比例する関係を有するが、ここで、リレーＲ１及びＲ２の切替え音の音量に近似する騒音の音量をＮ_１、その騒音が発生する時点での車速をＶ_１とすると、車速がＶ_１を越える範囲では、Ｎ_１より大きな騒音が発生することとなる。すなわち、車速がＶ_１を越える範囲でのみ、リレーＲ１及びＲ２の切替え動作を許可するようにすれば、リレーＲ１及びＲ２の切替え音がユーザの耳障りになることを防止することができる。
なお、本願発明者が行なった検証では、リレーＲ１及びＲ２の切替え音と同程度である７０ｄＢの騒音が発生する時点での車速は約４０ｋｍであったが、これら切替え音，騒音及び車速は一例にすぎず、実際、これらは車種によって異なるものである。

図３は、電源装置１によるリレー切替え制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２が比較され、Ｐ１がＰ２よりも大きいか（Ｐ１＞Ｐ２であるか）否かが判断される（Ｓ１１）。その結果、Ｐ１＞Ｐ２であると判断された場合には、Ｓ１８へ進む。Ｓ１８以降の処理については後述する。他方、Ｐ１＞Ｐ２でないと判断された場合には、引き続き、第１のリレーＲ１が閉状態にあり、かつ、第２のリレーＲ２が開状態にあるか否か、すなわち、第２のバッテリＢ２が充電されているか否かが判断される（Ｓ１２）。

Ｓ１２の結果、第１のバッテリＢ１が充電されていると判断された場合には、Ｓ１５へ進む。Ｓ１５以降の処理については後述する。他方、第２のバッテリＢ２が充電されていると判断された場合には、引き続き、車速センサ（不図示）から取得される情報に基づき、その時点での車速が所定の車速以上であるか否かが判断される（Ｓ１３）。その結果、所定の車速未満であると判断された場合には、再度Ｓ１３が繰り返され、他方、所定の車速以上であると判断された場合には、第１のリレーＲ１が閉状態に、かつ、第２のリレーＲ２が開状態に設定される（Ｓ１４）。

Ｓ１４により、第１のバッテリＢ１の充電（Ｓ１５）が開始される。その後、第１のバッテリＢ１が満充電であるか否かが判断される（Ｓ１６）。その結果、満充電であると判断された場合には、Ｓ２１へ進む。Ｓ２１以降の処理については後述する。他方、満充電でないと判断された場合には、引き続き、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２が比較され、Ｐ１がＰ２よりも大きいか（Ｐ１＞Ｐ２であるか）否かが判断される（Ｓ１７）。

Ｓ１７の結果、Ｐ１＞Ｐ２であると判断された場合には、Ｓ１５へ戻り、それ以降の処理が繰り返される。他方、Ｐ１＞Ｐ２でないと判断された場合には、引き続き、車速センサ（不図示）から取得される情報に基づき、その時点での車速が所定の車速以上であるか否かが判断される（Ｓ１８）。その結果、所定の車速未満であると判断された場合には、再度Ｓ１８が繰り返され、他方、所定の車速以上であると判断された場合には、第１のリレーＢ１が開状態に、かつ、第２のリレーＢ２が閉状態に設定される（Ｓ１９）。

Ｓ１９により、第２のバッテリＢ２の充電（Ｓ２０）が開始される。その後、第２のバッテリＢ２が満充電であるか否かが判断される（Ｓ２１）。その結果、満充電であると判断された場合には、即時処理が終了する。他方、満充電でないと判断された場合には、引き続き、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２が比較され、Ｐ１がＰ２よりも小さいか（Ｐ１＜Ｐ２であるか）否かが判断される（Ｓ２２）。その結果、Ｐ１＜Ｐ２であると判断された場合には、Ｓ１３へ戻り、それ以降の処理が繰り返され、他方、Ｐ１＜Ｐ２でないと判断された場合には、Ｓ２０へ戻り、それ以降の処理が繰り返される。

なお、本実施形態のように、互いに等しい蓄電容量を有する第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２を採用した場合には、上記Ｓ１１，Ｓ１７及びＳ２２のようにそれらの残存容量を比較するに際して、残存容量の絶対値を比較するが、例えば第１のバッテリＢ１の蓄電容量が第２のバッテリＢ２の蓄電容量を大きい場合など、互い異なる蓄電容量を有する第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２を採用した場合には、各バッテリの残存割合（すなわち残存容量／蓄電容量）を比較するようにしてもよい。これにより、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の間で均衡のとれた充電が実現可能となる。このことはまた各バッテリの寿命を確保する上でも有効である。

以上のように、上記電源装置１では、所定の車速を越える範囲でのみ第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え動作が許可されることで、高速走行時すなわち車室内の騒音が比較的大きい場合には、その騒音によって第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え音がかき消されるため、また、低速走行時すなわち車室内の騒音が比較的小さい場合には、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え動作が行なわれないため、ユーザに対する耳障りな切替え音の発生が防止され得る。また、この場合には、リレーＲ１及びＲ２の切替え回数が減るため、リレー切替えに要するエネルギーが抑制され得る。

なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る車両の電源装置の基本構成を概略的に示す図である。車速と車室内で測定される騒音との関係をあらわすグラフである。上記電源装置によるリレー切替え制御処理についてのフローチャートである。

符号の説明

１…電源装置
Ａ…オルタネータ
Ｂ１…第１のバッテリ
Ｂ２…第２のバッテリ
Ｃ…制御回路
Ｌ１，・・・，Ｌｎ…電装補器類
Ｍ１…第１のスタータモータ
Ｍ２…第２のスタータモータ
Ｒ１…第１のリレー
Ｒ２…第２のリレー
Ｎ_１…リレー切替え音と同程度の騒音音量
Ｖ_１…Ｎ_１が発生する時点での車速

Claims

車両に搭載される電源装置において、
エンジンを始動させるためのスタータモータを起動させる少なくとも第１のバッテリ及び第２のバッテリと、
上記第１及び第２のバッテリに給電し該バッテリを充電するオルタネータと、
上記第１及び第２のバッテリとオルタネータとの間に配置され、所定条件下でオンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、
上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、を有しており、
上記制御手段が、車両の走行速度を検知する車速検知手段から取得される情報に基づき、車両の走行速度が所定の車速以下であると判断した場合に、上記リレー手段の切替え動作を禁止することを特徴とする車両の電源装置。
上記所定の車速が、車両の走行時に発生する騒音の音量が、上記リレー手段のオンオフ切替え時に発生する音量と近似する時点での車速であることを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
上記制御手段が、上記第１及び第２のバッテリが交互に充電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源装置。
更に、上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検知する残存容量検知手段を有しており、
上記制御手段が、上記残存容量検知手段により検知された上記第１及び第２のバッテリ残存容量を比較し、該残存容量が少ないバッテリが充電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項３記載の車両の電源装置。
上記第１のバッテリが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータを起動させるバッテリであり、上記第２のバッテリが、アイドルストップ時に停止したエンジンを再始動させるための第２のスタータモータを起動させるバッテリであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の車両の電源装置。