JP2006033906A - 車両用電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 第一のバッテリがあがったときに簡素な構成で第二のバッテリを接続でき、接続した第二のバッテリによって電気負荷に電力を供給できる車両用電源回路を提供する。
【解決手段】 電気負荷１１に接続されている第一のバッテリ３１と、第二のバッテリ３２と、第一のバッテリ３１から電気負荷１１に流れる電流によって作動する接続切換手段３３と、第二のバッテリ３２から第一のバッテリ３１への電流の逆流を防止する逆流防止手段３７とを備える。接続切換手段３３は、第一のバッテリ３１から電気負荷１１に電流が流れると第二のバッテリ３２と電気負荷１１との接続を遮断し、第一のバッテリ３１から電気負荷１１に電流が流れなくなると第二のバッテリ３２と電気負荷１１とを接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用電源回路に関する。

車両に搭載されバッテリから電力を供給される電気負荷として、例えば運転者がシフトレバーあるいはシフトスイッチ等を操作して選択する走行レンジに応じて自動変速機制御装置の油路を切換えるマニュアルバルブを駆動するモータアクチュエータが知られている。
このようにモータアクチュエータによりマニュアルバルブを駆動し自動変速機制御装置の油路を切換える所謂シフトバイワイヤ方式の自動変速機では、パーキングレンジが選択されるとモータアクチュエータの駆動によってマニュアルバルブの切換えと同時にパーキング機構が作動し、車両の出力軸がロックされる。

モータアクチュエータを用いず手動で出力軸をロックする自動変速機の場合、バッテリが放電しきってしまい、所謂バッテリがあがってしまっても、手動でロックを解除できるため車両の移動が可能である。これに対し、シフトバイワイヤ方式の自動変速機の場合、バッテリがあがってしまうとモータアクチュエータに電力を供給できないためロックを解除できず、車両を移動できなくなる。

補助バッテリ（第二のバッテリ）を備えると、メインバッテリ（第一のバッテリ）があがってしまってもモータアクチュエータに電力を供給し、出力軸のロックを解除できる。この場合、メインバッテリ（第一のバッテリ）があがったときに、あがった直後、あるいはあがった後の適切なタイミングで補助バッテリ（第二のバッテリ）を接続する必要がある。
特許文献１では、第２バッテリの電圧を検出し、検出結果に基づいて制御部が第２バッテリの容量の低下を検知すると、車両乗員の存在を検出したタイミングで第１バッテリを用いて第２バッテリを充電している。

特開２００１−１４５２７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用電源回路によると、電圧を検出することによって容量の低下を検知するため、電圧を検出する手段や制御部を備える必要があり、コストが増大するという問題がある。また、車両乗員の存在を検出したタイミングで充電するため、車両乗員の存在を検出するセンサを備える必要があり、更にコストが増大する。

本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、第一のバッテリがあがったときに簡素な構成で第二のバッテリを接続でき、接続した第二のバッテリによって電気負荷に電力を供給できる車両用電源回路を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明によると、接続切換手段は、第一のバッテリから電気負荷に流れる電流によって作動する。具体的には、接続切換手段は、第一のバッテリから電気負荷に流れる電流によって、第二のバッテリと電気負荷との接続を遮断するよう作動する。電流が流れなくなると接続切換手段は接続を遮断する作動を停止し、第二のバッテリと電気負荷とが接続される。すなわち、第一のバッテリがあがると第二のバッテリが接続される。このようにこの車両用電源回路によると、第一のバッテリの容量の低下を検知する手段を備えることなく第一のバッテリがあがったときに第二のバッテリを接続できる。
また、第一のバッテリがあがり第一のバッテリから電気負荷に電流が流れなくなると、接続切換手段が第二のバッテリを電気負荷に接続するため、第二のバッテリを電気負荷に接続する構成が簡単である。
また、逆流防止手段によって第二のバッテリから第一のバッテリへの電流の逆流が防止されているため、第二のバッテリを接続したとき第二のバッテリの電力は電気負荷に供給される。よってこの車両用電源回路によると、第一のバッテリがあがったときに簡素な構成で第二のバッテリを接続でき、接続した第二のバッテリによって電気負荷に電力を供給できる。

請求項２記載の発明によると、第一のバッテリと第二のバッテリとが並列に接続されるため、オルタネータで発電された電力を第一のバッテリだけでなく第二のバッテリにも蓄電できる。
請求項３記載の発明によると、過充電を防止する過充電防止手段により、第二のバッテリの過充電を防止できる。

請求項４記載の発明によると、第二のバッテリの容量が第一のバッテリの容量より小さいため、バッテリのコストを低減できる。
請求項５記載の発明によると、スイッチをオフにしておけば、第一のバッテリの電力が無用に消費されることを防止できる。

請求項６記載の発明によると、第一のバッテリがあがってしまっても、第二のバッテリでシフトバイワイヤ方式の自動変速機のアクチュエータを駆動することで出力軸のロックを解除できる。従って第一のバッテリがあがってしまっても車両を移動できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
図２は、シフトバイワイヤ方式の自動変速機１の一部を示す模式図である。本実施形態のマニュアルバルブ１０はモータアクチュエータ１１によって切換え動作が行われる。マニュアルバルブ１０は従来の手動によりレンジを切換える自動変速機におけるマニュアルバルブと同じくスプールタイプのバルブであって、制御および駆動のための元圧となるライン油圧が供給され、シフト位置に応じて各走行レンジに応じた経路で図示しない摩擦係合装置に油圧を供給するように構成されている。

モータアクチュエータ１１は、後述する車両用電源回路にＳＢＷ制御ＥＣＵ（シフトバイワイヤ制御エレクトリックコントロールユニット）１２を介して接続されている。モータアクチュエータ１１の回転は図示しない勘合部を介してコントロールロッド１３に伝達される。
コントロールロッド１３は、マニュアルバルブ１０のスプールの軸線に対して直交して配置されている。コントロールロッド１３にはディテントプレート１４が一体となって回転するように固定されている。

ディテント機構はディテントプレート１４とディテントスプリング１５とで構成されている。ディテントプレート１４はほぼ扇形をなす板状の部材であって、その円弧状の外周部に複数の凹部１４ａが形成されている。ディテントスプリング１５は板バネであり、所定の固定部に片持ち状に固定されている。ディテントスプリング１５の先端部にはディテントプレート１４の凹部１４ａに係合するローラ１６が取り付けられており、ローラ１６はディテントスプリング１５の弾性力で凹部１４ａの一つに係合する。凹部１４ａとローラ１６とはマニュアルバルブ１０における各レンジの設定位置に対応させて配置されており、ローラ１６がいずれかの凹部１４ａに完全に係合することによりその凹部１４ａに対応する走行レンジ位置にマニュアルバルブ１０が設定される。

パーキングロック機構は、パーキングギヤ１７の外周部に形成されている凹凸部にパーキングロックポール１８を係合させて出力軸の回転を止めるよう構成されている。パークロッド１９はほぼ直角に屈曲しており、その基端部がディテントプレート１４に固定されるとともに、その先端部がパーキングロックポール１８に対してパーキングギヤ１７とは反対側の位置に延びており、このパークロッド１９の先端部にテーパーコーン状のカム２０が前後動自在でかつスプリング２１で先端方向に押圧された状態に嵌合されている。パークロッド１９が前進動作させられることに伴ってカム２０がスプリング２１によって押圧され、その結果、カム２０がパーキングロックポール１８をパーキングギヤ１７側に押し上げることによりパーキングロックポール１８の爪１８ａがパーキングギヤ１７に係合し、出力軸の回転を機械的に阻止するように構成されている。

ＳＢＷ制御ＥＣＵ１２には、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ、ドライブレンジ、２レンジ、Ｌレンジなどに対応したスイッチを有する図示しないレンジ選択スイッチあるいはレンジ選択レバーが接続されている。ＳＢＷ制御ＥＣＵ１２は選択されたレンジに応じてモータアクチュエータ１１を回転させることによりシフトレンジを切換える。

次に、車両用電源回路について説明する。
図１は、車両用電源回路の模式図である。車両用電源回路２は、第一のバッテリとしてのメインバッテリ３１、第二のバッテリとしての補助バッテリ３２、接続切替手段としてのリレー３３、過充電防止機構３５、逆流防止手段としての逆流防止用ダイオード３６及び３７などを備え、これらは電源線３０によって接続されている。

メインバッテリ３１は、車両が備えるオルタネータ３４に接続されており、オルタネータ３４で発電された電力を蓄電する。また、メインバッテリ３１はＳＢＷ制御ＥＣＵ１２を介してモータアクチュエータ１１に接続されており、蓄電した電力をＳＢＷ制御ＥＣＵ１２による制御の元でモータアクチュエータ１１に供給する。メインバッテリ３１は具体的には電力を発生しながら充電もできる鉛蓄電池などである。

各種の補機類４３は、イグニッションスイッチをオフにしている間も一定の電力を供給する必要のあるものである。メインバッテリ３１はイグニッションスイッチがオフの間も各種の補記類に常時電力を供給する。
補助バッテリ３２はメインバッテリ３１と並列にオルタネータ３４に接続されており、オルタネータ３４で発電された電力を蓄電する。補助バッテリ３２はメインバッテリ３１があがったときＳＢＷ制御ＥＣＵ１２を介してモータアクチュエータ１１に接続され、蓄電した電力をＳＢＷ制御ＥＣＵ１２による制御の元でモータアクチュエータ１１に供給する。補助バッテリ３２もメインバッテリ３１と同様に鉛蓄電池などである。補助バッテリ３２はメインバッテリ３１よりも容量の小さなものでよい。

過充電防止機構３５は、補助バッテリ３２が過剰に充電されることを防止する。過充電防止機構３５はオルタネータ３４の＋極と補助バッテリ３２の＋極とを接続する電源線３０上に設けられている。過充電防止機構３５は例えばリレーあるいはトランジスタ、電流センサ、及び電子制御ユニットで構成される。電子制御ユニットは電流センサにより補助バッテリ３２への充電電流を検出し、これを時間積算して補助バッテリ３２の充電量を検出する。充電量が所定値より大きいときはリレーあるいはトランジスタをオフにすることで補助バッテリ３２が過剰に充電されることを防止する。放電電流を検出する電流センサを備えて充電電流と放電電流とに基づいて充電量を検出してもよい。なお、補助バッテリ３２が満充電であることを補助バッテリ３２の内部インピーダンスを測定することにより検知し、オルタネータ３４の発生電圧を調整することで過充電を防止するようにしてもよい。過充電を防止する技術は公知であり、どのようにして過充電を防止するかは適宜選択可能な設計事項である。

逆流防止用ダイオード３６は、オルタネータ３４の＋極と過充電防止機構３５とを接続する電源線３０上に設けられている。逆流防止用ダイオード３７はメインバッテリ３１の＋極と後述するリレー３３とを接続する電源線３０上に設けられている。逆流防止用ダイオード３６は補助バッテリ３２からメインバッテリ３１への電流の逆流を防止する。このためメインバッテリ３１の電圧が低下しても補助バッテリ３２に蓄電されている電力はメインバッテリ３１には供給されない。従ってメインバッテリ３１があがってしまっても補助バッテリ３２には電力が蓄電されていることになる。また、逆流防止用ダイオード３７も補助バッテリ３２からメインバッテリ３１への電流の逆流を防止する。このため補助バッテリ３２をモータアクチュエータ１１に接続したとき補助バッテリ３２に蓄電されている電力はメインバッテリ３１には供給されず、モータアクチュエータ１１に供給される。

リレー３３は、補助バッテリ３２の＋極とＳＢＷ制御ＥＣＵ１２の電源端子１２ａとを接続する電源線３０上に設けられている。リレー３３はメインバッテリ３１からモータアクチュエータ１１に流れる電流によってオン／オフされる。具体的には、リレー３３のコイル部３３ａはメインバッテリ３１の＋極とＳＢＷ制御ＥＣＵ１２の電源端子１２ａとを接続する電源線３０をコイル状に巻回すことにより形成されている。ＳＢＷ制御ＥＣＵ１２の電源端子１２ａから延びる電源線３０は分岐点３０ａでメインバッテリ３１側と補助バッテリ３２側とに分岐しており、コイル部３３ａは分岐点３０ａよりメインバッテリ３１側に設けられている。リレー３３は常閉型であり、可動接点３３ｂはバネ３３ｃによってリレー３３をオンにする方向に付勢されている。メインバッテリ３１からＳＢＷ制御ＥＣＵ１２に電流が流れると、すなわちリレー３３が励磁されると可動接点３３ｂがコイル部３３ａに吸引される。これによりリレー３３がオフとなり、補助バッテリ３２とＳＢＷ制御ＥＣＵ１２との接続が遮断される。メインバッテリ３１からＳＢＷ制御ＥＣＵ１２に電流が流れないと、すなわちコイル部３３ａが消磁されると可動接点３３ｂがバネ３３ｃに付勢されて復帰する。これによりリレー３３がオンとなり、補助バッテリ３２とＳＢＷ制御ＥＣＵ１２とが接続される。

スイッチ４２はイグニッションスイッチがオンになるとオンになり、イグニッションスイッチがオフになるとオフになる。メインバッテリ３１にはイグニッションスイッチをオフにしている間は電力を供給する必要のないものも接続される場合があるため、スイッチ４２を設けるとイグニッションスイッチをオフにしている間にそれらによってメインバッテリ３１の電力が無用に消費されてしまうことを防止できる。ただし、メインバッテリ３１は各種の補機類４３にも接続されているため、各種の補機類４３によってメインバッテリ３１があがってしまうことはあり得る。

次に、出力軸のロックを解除する作動について、メインバッテリ３１があがっていないときと、メインバッテリ３１があがってしまったときとについて説明する。
（１）メインバッテリ３１があがっていないとき
メインバッテリ３１があがっていないときは、イグニッションスイッチをオンにしたときメインバッテリ３１からＳＢＷ制御ＥＣＵ１２及びモータアクチュエータ１１に電力が供給される。この結果リレー３３はオフとなり、補助バッテリ３２とＳＢＷ制御ＥＣＵ１２との接続は遮断される。運転者によってレンジをパーキングから別のレンジに移動する操作が行われると、メインバッテリ３１から供給される電力によってモータアクチュエータ１１が駆動され、パーキングロックが解除される。

（２）メインバッテリ３１があがっているとき
イグニッションスイッチをオンにした後にメインバッテリ３１があがってしまった場合、メインバッテリ３１からＳＢＷ制御ＥＣＵ１２に電流が流れなくなるためリレー３３がオンになり、補助バッテリ３２により電力が供給される。なお、本実施例ではイグニッションスイッチをオフにするとスイッチ４２がオフになってメインバッテリ３１から電流が流れなくなるため、リレー３３がオンになって補助バッテリ３２が接続される。このためイグニッションスイッチがオフの間にメインバッテリ３１があがってしまった場合も補助バッテリ３２により電力が供給される。逆流防止用ダイオード３６及び３７によって補助バッテリ３２からメインバッテリ３１への電流の逆流が防止されているため、補助バッテリ３２が接続されると補助バッテリ３２に蓄電されている電力はＳＢＷ制御ＥＣＵ１２及びモータアクチュエータ１１に供給され、これにより運転者はパーキングロックを解除することができる。

以上説明した本発明の一実施形態に係る車両用電源回路２によると、リレー３３はメインバッテリ３１からモータアクチュエータ１１に流れる電流によって作動する。具体的には、リレー３３はメインバッテリ３１からモータアクチュエータ１１に流れる電流によって、補助バッテリ３２とモータアクチュエータ１１との接続を遮断するよう作動する。メインバッテリ３１からモータアクチュエータ１１に電流が流れなくなるとコイル部３３ａが消磁されてリレー３３は接続を遮断する作動を停止し、可動接点３３ｂがバネ３３ｃに付勢されて補助バッテリ３２とモータアクチュエータ１１とが接続される。すなわち、メインバッテリ３１があがると補助バッテリ３２が接続される。このようにこの車両用電源回路２によると、メインバッテリ３１の容量の低下を検知する手段を備えることなくメインバッテリ３１があがったときに補助バッテリ３２を接続できる。従って、メインバッテリ３１があがったときに補助バッテリ３２を接続する構成が簡素である。

本発明の一実施形態に係る車両用電源回路の模式図。 本発明の一実施形態に係る自動変速機の一部を示す模式図。

符号の説明

１ 自動変速機、２ 車両用電源回路、１１ モータアクチュエータ（電気負荷）、３１ メインバッテリ（第一のバッテリ）、３２ 補助バッテリ（第二のバッテリ）、３３ リレー（接続切換手段）、３４ オルタネータ、３５ 過充電防止機構、３６ 逆流防止用ダイオード（逆流防止手段）、３７ 逆流防止用ダイオード（逆流防止手段）、４２ スイッチ

Claims (6)

1. 電気負荷に接続されている第一のバッテリと、
   第二のバッテリと、
   前記第一のバッテリから前記電気負荷に流れる電流によって作動する接続切換手段であって、前記第一のバッテリから前記電気負荷に電流が流れると前記第二のバッテリと前記電気負荷との接続を遮断し、前記第一のバッテリから前記電気負荷に電流が流れなくなると前記第二のバッテリと前記電気負荷とを接続する接続切換手段と、
   前記第二のバッテリから前記第一のバッテリへの電流の逆流を防止する逆流防止手段と、
   を備えることを特徴とする車両用電源回路。
2. 前記第一のバッテリはオルタネータにより発電された電力を蓄電し、
   前記第二のバッテリは前記第一のバッテリと並列に接続され、前記オルタネータにより発電された電力を蓄電することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源回路。
3. 前記第二のバッテリの過充電を防止する過充電防止手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用電源回路。
4. 前記第二のバッテリの容量は、前記第一のバッテリの容量より小さいことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の車両用電源回路。
5. 前記第一のバッテリと前記電気負荷とを接続する電源線上にスイッチを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用電源回路。
6. 前記電気負荷は、シフトバイワイヤ方式の自動変速機のアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用電源回路。
   
   
   
   

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