JP2006015989A - デュアル・バッテリー車両電気システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを有する車両のための、電気的に切換可能なデュアル・バッテリー・システムを提供する。
【解決手段】車両は、第1負荷8と第2負荷10とを有する。エンジンが動作しているときのON状態と、エンジンが動作していないときのOFF状態と、スタータ・モーター38が電力を必要とするときのスタート状態との間で切換可能である。システム2は、上記第1負荷8へ電力を供給するようにされた第1バッテリー4、及び第2負荷10へ電力を供給するようにされた第2バッテリー6を有する。リレー・スイッチ18が、第1バッテリー4と第2バッテリー10との間に設けられ、制御手段20は、OFF状態にあるときにのみ、スイッチ18を開くように構成される。複数の第1及び第2の負荷8, 10への接続のための複数の出力端子16と、第1及び第2のバッテリー4, 6への接続のための2つの入力端子とを持つ接続システム12が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用デュアル・バッテリー電気システムに関する。

現代の自動車においては、数多くの電気負荷が、車両の少なくとも一つのバッテリーにより駆動される必要がある。これらの負荷には、エンジンをクランキングするのに用いられるスターター・モーターが含まれるのが普通で、そして、セキュリティー・システム及びエンジン・マネージメント・システムのようにその動作が車両を始動するのに不可欠な他のシステムも含まれる。車両のイグニッション・スイッチがオフのときに、ラジオ、ライト、電話充電器又は車載エンターテイメント・システムのような他の負荷を駆動することによって、バッテリーの電力を消費すると、車両を始動させる必要があるときにバッテリーがスターター機構を駆動するのに充分な電力を有さないことになり、明らかに望ましくない。この状況を避けるために、車両を始動するために二つのバッテリーが用いられ、そのうちの一つはスターター機構専用である、デュアル・バッテリー・システムを用いることが知られている。スターター機構専用バッテリーは、車両の始動が完了すると、他の用途に使用されないように、スイッチ・オフされる。そのため、スターター機構専用バッテリーの電力は、走行中、他のいかなる負荷を駆動するためにも利用されることがない。

本発明は、エンジンを持つ車両のデュアル・バッテリー電気システムを提供し、このシステムは、第1負荷と第2負荷とを有し、そして、エンジンが動作しているON状態と、エンジンが動作していないOFF状態と、始動負荷（最初の負荷）が上記エンジンを始動するための電力を必要とするスタート状態との間で切換可能であり、このシステムは、上記第1負荷へ電力を供給するように構成された第1バッテリーと、上記第2負荷へ電力を供給するように構成された第2バッテリーと、上記第1及び第2バッテリーの両方から上記第1及び第2負荷の両方へ電力を供給することができるように、閉じることによって上記第1バッテリーを上記第2バッテリーへ接続する切換手段と、上記OFF状態のときは上記切換手段を開く一方、上記ON状態又はスタート状態のときは上記切換手段を閉じるように構成された制御手段と、複数の上記第1及び第2負荷を接続するための複数の出力端子と、上記第1及び第2バッテリーをそれぞれ接続するための2つの入力端子とを有する接続システムと、を備える。

上記第1負荷は、スターター・モーター、セキュリティ・システム、燃料供給システムなどの、車両へのアクセス又は車両の始動を制御するシステム、とすることができる。

上記第1負荷がスターター・モーターである場合に、上記スタート状態は、エンジンがスターター・モーターによりクランキングされるエンジン・クランク状態とすることができる。または上記第1負荷が車両セキュリティー・システム、燃料供給システム又はエンジン・マネージメント・システムなど車両の始動に不可欠な他の負荷である場合には、上記スタート状態は、エンジンのクランキングを含まないことになる。

本発明の実施形態を、本発明によるデュアル・バッテリー・システムの概略図である添付の図面を参照し、例を用いて、以下に説明する。

図１を参照すると、車両エンジンのためのデュアル・バッテリー電気システム2が、第1負荷8に電力供給するための第1バッテリー4、及び第2負荷10に電力供給するための第2バッテリー6を有する。システム2は更に、バッテリー4, 6をそれぞれの負荷8, 10に接続するコネクター・システム12を有する。第1負荷8は、車両を始動するのに不可欠なもので、燃料供給システム81、エンジン・マネージメント制御器82及びセキュリティ・システム83を有する。第2負荷10は、ライト（室内灯及び外灯）101、DVDプレーヤー102、車内エンターテイメント・システム103及び携帯電話充電器104を有する。一連の入力端子14及び出力端子16は、コネクター・システム12内に設けられている。入力端子14の第1群は、第1回路バス・バー5を介して第1バッテリー4に接続され、入力端子14の第2群は、第2回路バス・バー7を介して第2バッテリー6に接続される。出力端子16の第1群16aはそれぞれ対応する第1負荷8に接続され、出力端子16の第2群16bはそれぞれ対応する第2負荷10に接続される。第1入力端子14aのそれぞれは対応する第1出力端子16に接続され、第2入力端子14bのそれぞれは対応する第2出力端子16bに接続される。こうして、電気システムは、第1バッテリー4と第1負荷81, 82, 83を有する第1回路と、第2バッテリー6と第2負荷101, 102, 103, 104を有する第2回路とに、実質上、分離される。

リレー・スイッチ18が、第1バッテリー4と第2バッテリー6のプラス端子の間に接続される。バッテリー・システム制御器20が、リレー・スイッチ18の動作を制御するように構成される。キー22により操作されるイグニッション・スイッチ21は、車両イグニッション・システムを制御し、そして、バッテリー・システム制御器20に接続される。システム2は更に、第2回路バス・バー7に接続された複数の外部電源端子24、及び第1バッテリー4のプラス端子に接続され、詳細を後述するようにバッテリー4, 6を充電するように構成された発電機26を有する。

外部電源端子24は、シガー・ライター28、携帯電話充電器30及び電動ファンのような一般負荷が接続される予備ソケット32からなり、ユーザーにより選択される負荷に電力供給するために設けられる。

第1バッテリー4と第2バッテリー6のマイナス端子が、共通の電気接地に接続される。イグニッション・スイッチ21は、エンジンを始動するために車両のユーザーが手動で操作可能なキー22を介して動作する。イグニッション・スイッチ21は、ユーザーがシステムをOFFからON状態にしたり、車両のエンジンを始動させたりするときに用いられる、ON状態、OFF状態及びスタート状態に対応する3つの公知の位置のうちの一つに位置する。

使用中において、最初、システム2がOFF状態にあるときは、制御器20はリレー18を開いて、第1及び第2回路を互いに切り離すように構成される。第2バッテリー6は、第2負荷10例えば室内灯／外灯101、DVDプレーヤー102、車内エンターテイメント・システム103又は携帯電話充電器104に電力供給することができるが、これらの負荷は、第1バッテリー4からの電力を用いることはない。

第1バッテリー4は第1負荷8へ電力を供給することができるが、システムがOFFのときに、これらの負荷8のいずれによって要求される電力も大した量ではない。エンジン・マネージメント制御器82及びセキュリティー負荷83は、非常に少量の電力を用いる。システムがOFFの間は、第1バッテリー4が第2負荷10へ電力を供給することがなく、そして第2バッテリー6が第1負荷8へ電力を供給しないように、リレー・スイッチ18が開かれる。このようにして、車両がOFFのときに第1バッテリー4には大した電力要求はなく、そうして、エンジンの始動が要求されるときに、第1バッテリー4はスターター・モーター38へ供給するのに充分な電力を保持していることになる。システムがOFFのときに第2負荷10が使用される場合は、第2バッテリー6のみから第2負荷10へ電力が供給される。

ユーザーが車両エンジンを始動することを望むときには、キー22がスタート位置へ動かされ、このスタート位置への操作はイグニッション・スイッチ21内のセンサーにより検出される。バッテリー・システム制御器20は、車両エンジンが始動されるべきであることを報知するセンサーからの信号を受信する。バッテリー・システム制御器20は、リレー・スイッチ18を閉じ、そして、その後にスターター・モーター38を作動させる信号を送信する。

そのため、スターター・モーター38が最初に作動させられるときには、第1バッテリー4と第2バッテリー6との両方から、スターター・モーター38へ電力を供給することができる。スターター・モーター38が電力を必要とするときまでリレー・スイッチ18が開かれていたので、少なくとも第1バッテリー4は、スターター・モーター38を作動させるのに充分な電力を供給することができる。車両が始動し、イグニッション・スイッチ22がON位置へ動かされると、バッテリー・システム制御器20は第1バッテリー4と第2バッテリー6とが第1負荷8と第2負荷10とに電力を供給し続けるように、リレー・スイッチ18を閉じた状態に保持するように構成される。車両エンジンが動作中、発電機26は、通常の態様で、第1バッテリー4と第2バッテリー6を充電する。有利なことに、バッテリー・システム制御器20は、車両エンジンが動作中はリレー・スイッチ18を閉じた状態に保持するように構成されるため、第1バッテリー4と第2バッテリー6との両方が発電機26により充電される。また、2つのバッテリーは、両方がいかなる負荷にも電力供給できるように、いっしょに接続される。

バッテリー・システム制御器20は更に、第1バッテリー4及び第2バッテリー6の出力電圧を検出することができるように、両バッテリーのプラス端子に接続された入力部34, 36を有する。制御器20は、第2バッテリー6の出力電圧が第1バッテリー4のそれを下回るならば、始動時にリレー・スイッチ18を閉じないように構成される。これにより、第1バッテリー4の電力が、スターター・モーター38を作動する代わりに、第2バッテリー6の充電のために使われる（明らかに望ましくない）ことを確実に防止することができる。他の実施形態においては、バッテリー・システムが、このような追加のセンサーを含まないことがあり得る。

ユーザーが車両エンジンを停止させるときは、キー22がOFF位置へ回され、そのキー22の位置はバッテリー・システム制御器20により検出される。車両エンジンが停止されると、第1バッテリー4が第2負荷10へ電力を供給することができないように、制御器20はもう一度リレー・スイッチ18を開く。このようにして、第1バッテリー4は、（車両エンジンが停止中に、それほど電力を消費しない）第1負荷8への電力供給専用となる。そのため、スターター・モーター38及び他の第1負荷を作動させて、車両エンジンを必要な時に始動させるために利用可能な電力が常に充分にある。

接続ボックス内の接続は、第1回路と第2回路に異なる負荷が接続されるように、比較的簡単に変更することができる。これは、デュアル・バッテリー・システム2の製造中に、特定の負荷を第1負荷8又は第2負荷10として割り当てるのを簡単にする。車両エンジンが停止中にあまり電力を消費せず、そして、車両エンジンが始動される時にはいつでも第1バッテリーに電力が残っているように、第1負荷8は注意深く選択されることになる。

上述の実施形態に対する変形例において、イグニッション・スイッチ21は、キー22より操作される代わりに、キーレス・イグニッション・システム40により制御される。これは、スワイプ・カード（swipe card）によって、又はセキュリティ・コードをキーパッドへ入力することによって操作することができる。キーレス・イグニッション・システムは、キー式のイグニッション・システムと同じように、3つの状態の間で切り替わる。それぞれの状態は、ドライバーにより手動で選択することができるが、ドライバーが車両を始動するのに必要な入力が1回だけとなるように、システムがスタート状態とON状態とを切り替えるように構成してもよい。

本発明には、それの範囲から逸脱することなしに、各種の変更をなすことができる。例えば、多くの種類の負荷に、第1及び第2のバッテリーにより電力供給することができる。例えば、第1負荷には、燃料システム負荷、盗難防止装置など公知の低エネルギー消費負荷が含まれ得る。第2負荷には、ラジオ、フォグランプ、ドリンク・クーラーなど同じような公知の負荷が含まれ得る。一つのバッテリーがスターター負荷での使用のために残されていて、車両エンジン停止中に大きく放電しない限り、二つより多いバッテリーをこの構成に用いることもできる。

デュアル・バッテリー・システムの概略図である。

符号の説明

4 第1バッテリー
6 第2バッテリー
8 第1負荷
81 燃料供給システム
82 エンジン・マネージメント制御器
83 セキュリティ・システム（セキュリティ負荷）
10 第2負荷
101 ライト（室内灯及び外灯）
102 DVDプレーヤー
103 車内エンターテイメント・システム
104 携帯電話充電器
12 コネクター・システム（接続システム）
18 リレー・スイッチ（切換手段）
20 バッテリー・システム制御器（制御手段）
21 イグニッション・スイッチ
24 外部電源端子
26 発電機
28 シガー・ライター（ライター）
30 携帯電話充電器
32 予備ソケット（アクセサリー）
38 スターター・モーター（始動負荷）

Claims (10)

1. 第1負荷と第2負荷とを有し、エンジンが動作しているON状態と、エンジンが動作していないOFF状態と、始動負荷が上記エンジンを始動するための電力を必要とするスタート状態と、の間で切換可能である、エンジンを有する車両のためのデュアル・バッテリー電気システムであって、
   上記第1負荷へ電力を供給するように構成された第1バッテリーと、
   上記第2負荷へ電力を供給するように構成された第2バッテリーと、
   上記第1及び第2バッテリーの両方から上記第1及び第2負荷の両方へ電力を供給することができるように、閉じることによって上記第1バッテリーを上記第2バッテリーへ接続する切換手段と、
   上記OFF状態のときは上記切換手段を開く一方、上記ON状態又はスタート状態のときは上記切換手段を閉じるように構成された制御手段と、
   複数の上記第1及び第2負荷を接続するための複数の出力端子と、上記第1及び第2バッテリーをそれぞれ接続するための2つの入力端子とを有する接続システムと、を備えるデュアル・バッテリー電気システム。
2. 上記ON状態において上記第1と第2バッテリーとを充電するように構成された発電機をさらに備える、請求項１のデュアル・バッテリー電気システム。
3. 上記始動負荷は、上記スタート状態において上記車両を始動するために電力供給されるスターター・モーターを有する、請求項１又は２のデュアル・バッテリー電気システム。
4. 上記制御手段は、上記スターター・モーターの作動を開始する前に、上記切換手段を閉じるように構成される、請求項３のデュアル・バッテリー電気システム。
5. ユーザーによって操作され、上記制御手段と通信して、上記ON状態、OFF状態及びスタート状態を切り換えるためのイグニッション・スイッチをさらに備える、請求項１のデュアル・バッテリー電気システム。
6. 上記第1バッテリーは、上記第1負荷へ接続されて第1回路を形成し、
   上記第2バッテリーは、上記第2負荷へ接続されて第2回路を形成し、
   上記切換手段を開くことによって、上記第1及び第2回路を互いに電気的に分離する、請求項1乃至5のいずれかに記載のデュアル・バッテリー電気システム。
7. 上記第1負荷は、エンジン・マネージメント制御器、セキュリティ負荷及び燃料供給システムのうち少なくとも一つを有する、請求項1乃至6のいずれかに記載のデュアル・バッテリー電気システム。
8. 上記第1負荷は、上記スタート状態のときに上記第1バッテリーが上記始動負荷を駆動するのに充分な電力を保持するような低消費電力負荷を有する、請求項1乃至7のいずれかに記載のデュアル・バッテリー電気システム。
9. 上記第2負荷は、室内灯、外灯、ラジオ、外部電源端子、ライター、携帯電話充電器、テールライト、DVDプレーヤー、車内エンターテイメント・システム、ドリンク・クーラー及びその他のアクセサリーのうち少なくとも一つ有する、請求項1のデュアル・バッテリー電気システム。
10. 上記制御手段は、上記第2バッテリーの出力電圧を検出して、該第2バッテリーの出力電圧が所定値を越えるときにのみ、上記切換手段を開くように構成される、請求項１のデュアル・バッテリー電気システム。

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