JP2005282428A

JP2005282428A - 車両の電源装置

Info

Publication number: JP2005282428A
Application number: JP2004095760A
Authority: JP
Inventors: Nashie Awane; 梨絵粟根
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、エンジン再始動のためのバッテリ電力を確保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を起動させるバッテリと、該バッテリ及び車両の電装補器類に対して給電可能に接続される太陽電池と、該バッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、該リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、を設ける。制御手段は、エンジンの作動状態を検知するエンジン作動状態検知手段から取得される情報に基づき、エンジンの停止を検知すると、太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるように、リレー手段を切り替える。
【選択図】図２

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、複数のバッテリが設けられた電源装置の構成においては、通常、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に対し、エンジン作動状態では、オルタネータから給電が行なわれ、また、一方、アイドルストップ時のエンジン停止状態では、バックアップ電源として各バッテリに蓄えられた電気が暗電流として供給される。しかしながら、バッテリがスタータモータの起動に用いられる場合には、アイドルストップが長引き、バッテリからの暗電流供給が続くと、エンジン再始動時にスタータモータが起動できない事態が生じる惧れがある。したがって、これを回避すべく、電装補器類への暗電流供給時にもバッテリ電力を確保し得る電源装置が求められる。

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、エンジン再始動のためのバッテリ電力を確保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を起動させるバッテリと、該バッテリ及び車両の電装補器類に対して給電可能に接続される太陽電池と、上記バッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段であって、そのオフ状態では、上記太陽電池からバッテリへの給電が停止されるように構成されたリレー手段と、該リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、該制御手段が、エンジンの作動状態を検知するエンジン作動状態検知手段から取得される情報に基づき、エンジンの停止を検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるように、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、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、更に、上記太陽電池の発電量を検知する発電量検知手段を有しており、上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が第１所定値以上であることを検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるように、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。

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、上記スタータモータが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータと、車両停止に際してエンジンを一時停止させた後の発進時にエンジンを再始動させるための第２のスタータモータとから構成され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、上記バッテリが、上記第１のスタータモータを起動させる第１のバッテリと、第２のスタータモータを起動させる第２のバッテリとから構成され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２〜４に係る発明のいずれか一において、上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値より大きい第２所定値以上であることを検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるとともに、上記バッテリへ該バッテリを充電するための電流が供給されるように、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６に係る発明は、請求項２〜５に係る発明のいずれか一において、上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値未満であることを検知すると、上記バッテリから電装補器類へ暗電流が供給されるように、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７に係る発明は、請求項４〜６に係る発明のいずれか一において、更に、上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検出する残存容量検知手段と、を有しており、上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値未満であることを検知すると、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、残存容量の多い方のバッテリから上記電装補器類へ暗電流が供給されるように、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。

本願発明によれば、本実施形態に係る電源装置１では、アイドルストップ時に、電装補器類への暗電流供給が太陽電池から行なわれるため、バッテリにおいてスタータモータを起動させるに必要な容量を確保することができ、バッテリ動作を保証することができる。

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。

電源装置１は、また、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のバッテリＢ１への給電をオンオフする第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２と、を備えている。第１及び第２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、他方、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、他方、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。

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，第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２若しくは太陽電池Ｂ３から受電可能に接続されている。本実施形態では、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、アイドルストップ時を含む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若しくは太陽電池Ｂ３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を介して第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２にそれぞれ接続される太陽電池Ｂ３を備えている。この太陽電池Ｂ３としては従来周知のものを用いることができ、その発電量Ｐ３は天候，季節，使用時間帯等の影響により変化する。詳しくは後述するが、本実施形態では、この発電量Ｐ３の大きさに応じて、太陽電池Ｂ３から、電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されたり、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２へそれらを充電するための電流が供給されたりするようになっている。

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Ｂ１，Ｂ２の残存容量Ｐ１，Ｐ２及び太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３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又は太陽電池Ｂ３からの給電により第１のバッテリＢ１が充電され得る状態となり、また、第１のリレーＲ１がオフ状態（開状態）に設定されると、第１のバッテリＢ１は、太陽電池Ｂ３，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。
他方、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又は太陽電池Ｂ３からの給電により第２のバッテリＢ２が充電され得る状態となり、また、オフ状態に設定されると、第２のバッテリＢ１は、太陽電池Ｂ３，オルタネータＡ及び電装補器類Ｌ１〜Ｌｎから切り離され、第２のスタータモータＭ２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。

本実施形態に係る電源装置１では、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、特に、エンジン再始動における第２のスタータモータＭ２を起動させるための第２のバッテリＢ２の電力を確保するために、電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ供給されるべき暗電流を可能な限り太陽電池Ｂ３により発電された電流でまかなうようにする。基本的には、イグニッションスイッチから取得される情報に基づき、アイドルストップ時のエンジン停止が検知されると、太陽電池Ｂ３から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ１が切り替えられる。この場合、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３の大きさに基づき、電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給を、太陽電池Ｂ３のみから行なうか、又は、太陽電池Ｂ３及びバッテリのいずれか一方から行なうか、若しくは、バッテリのみから行なうかが決定される。
また、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が十分大きければ、太陽電池Ｂ３から、電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されるとともに、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２へそれらを充電するための電流が供給される。

図２は、エンジン再始動時における電源装置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、エンジンがアイドルストップ状態で停止しているか否かが判断される（Ｓ１１）。その結果、エンジンが作動状態にある若しくは完全に停止していると判断された場合には、Ｓ１１が繰り返され、他方、エンジンがアイドルストップ状態で停止していると判断されると、引き続き、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第１所定値以上であるか否かが判断される（Ｓ１２）。この第１所定値とは、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎの作動に必要とされる電流量に相当し、すなわち、このＳ１２では、太陽電池Ｂ３で発電された電流だけで補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ供給される暗電流がまかなえるか否かが判断される。

Ｓ１２の結果、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第１所定値未満であると判断された場合には、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎに供給されるべき暗電流を太陽電池Ｂ３のみからでは確保し得ないとして、Ｓ１８へ進む。Ｓ１８以降のステップについては後述する。他方、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第１所定値以上であると判断された場合には、更に、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第２所定値以上であるか否かが判断される（Ｓ１３）。この第２所定値とは、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎの作動に必要とされる電流量に、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２に充電され得る電流量を加えた電流量に相当し、すなわち、このＳ１３では、太陽電池Ｂ３で発電された電流で、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ供給される暗電流及び第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２に充電される電流がまかなえるか否かが判断される。

Ｓ１３の結果、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第２所定値以上であると判断された場合には、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共に閉状態に設定されて（Ｓ１４）、太陽電池Ｂ３から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されるとともに、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方へ充電用の電流が供給される（Ｓ１５）。以上で処理が終了される。図３の（ａ）には、晴天の下で、太陽電池Ｂ３から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給され、かつ、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２へ充電用の電流が供給される状態を概略的に示す。
なお、ここでは、太陽電池Ｂ３から第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方へ充電用の電流が供給されるが、これに限定されることなく、残存容量の少ないバッテリから、それに対応するリレーを閉状態に設定して、片方ずつバッテリ充電を行なうようにしてもよい。

他方、Ｓ１３の結果、太陽電池Ｂ３の発電量Ｐ３が第２所定値未満であると判断された場合には、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共に開状態に設定されて（Ｓ１６）、太陽電池Ｂ３から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される（Ｓ１７）。以上で処理が終了される。図３の（ｂ）には、晴天の下で、太陽電池Ｂ３から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される状態を概略的に示す。

また、Ｓ１８では、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、それらの間に所定以上の差があるか否か、すなわち、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２間で残存容量Ｐ１及びＰ２に偏りがあるか否かが判断される。その結果、残存容量Ｐ１及びＰ２間に所定以上の差がないと判断された場合には、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共に閉状態に設定されて（Ｓ２４）、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される（Ｓ２５）。以上で処理が終了される。図３の（ｄ）には、夜間において、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される状態を概略的に示す。

他方、Ｓ１８の結果、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２間に所定以上の差があると判断された場合には、引き続き、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２よりも大きいか（Ｐ１＞Ｐ２であるか）否かが判断される（Ｓ１９）。その結果、Ｐ１がＰ２より大きいと判断された場合には、第１のリレーＲ１が閉状態に設定されて（Ｓ２０）、太陽電池Ｂ３及び第１のバッテリＢ１から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される（Ｓ２１）。以上で処理が終了される。図３の（ｃ）には、曇天の下で、太陽電池Ｂ３及び第１のバッテリＢ１から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される状態を概略的に示す。

また、一方、Ｓ１９の結果、Ｐ１がＰ２以下であると判断された場合には、第２のリレーＲ２が閉状態に設定されて（Ｓ２２）、太陽電池Ｂ３及び第２のバッテリＢ２から電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される（Ｓ２３）。以上で処理が終了される。

以上のように、本実施形態に係る電源装置１では、アイドルストップ時に、電装補器類への暗電流供給が太陽電池から行なわれるため、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２において、第１及び第２のスタータモータＭ１及びＭ２を起動させるに必要な容量を確保することができ、バッテリ動作を保証することができる。

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、図２のＳ１８及びＳ１９でそれらの残存容量Ｐ１，Ｐ２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放電が一層確実に実現可能となる。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。

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。エンジン再始動時におけ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。（ａ）太陽電池から補器類へ暗電流が供給される状態を概略的に示す図である。（ｂ）太陽電池から補器類へ暗電流が供給されるとともに、第１及び第２のバッテリへそれらの充電用に給電される状態を概略的に示す図である。（ｃ）太陽電池及び一方のバッテリ（第１のバッテリ）から補器類へ暗電流が供給される状態を概略的に示す図である。（ｄ）第１及び第２のバッテリの両方から補器類へ暗電流が供給される状態を概略的に示す図である。

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
Ｂ３…第３のバッテリ
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
Ｐ１…第１のバッテリの残存容量
Ｐ２…第２のバッテリの残存容量
Ｐ３…太陽電池の発電量
Ｒ１…第１のリレー
Ｒ２…第２のリレー

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バッテリと、
上記バッテリ及び車両の電装補器類に対して給電可能に接続される太陽電池と、
上記バッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段であって、そのオフ状態では、上記太陽電池からバッテリへの給電が停止されるように構成されたリレー手段と、
上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、
上記制御手段が、エンジンの作動状態を検知するエンジン作動状態検知手段から取得される情報に基づき、エンジンの停止を検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする車両の電源装置。
更に、上記太陽電池の発電量を検知する発電量検知手段を有しており、
上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が第１所定値以上であることを検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるように、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記載の車両の電源装置。
上記スタータモータが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータと、車両停止に際してエンジンを一時停止させた後の発進時にエンジンを再始動させるための第２のスタータモータとから構成され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。
上記バッテリが、上記第１のスタータモータを起動させる第１のバッテリと、第２のスタータモータを起動させる第２のバッテリとから構成されることを特徴とする請求項３記載の車両の電源装置。
上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値より大きい第２所定値以上であることを検知すると、上記太陽電池から電装補器類へ暗電流が供給されるとともに、上記バッテリへ該バッテリを充電するための電流が供給されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一に記載の車両の電源装置。
上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値未満であることを検知すると、上記バッテリから電装補器類へ暗電流が供給されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一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出する残存容量検知手段と、を有しており、
上記制御手段が、上記発電量検知手段から取得される情報に基づき、上記発電量が上記第１所定値未満であることを検知すると、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、残存容量の多い方のバッテリから上記電装補器類へ暗電流が供給されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一に記載の車両の電源装置。