JP2006266087A - 車両における電力供給制御装置及び電力供給制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の起動性能を大きく向上させた電力供給制御装置及び電力供給制御方法を提供する。
【解決手段】内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷へのバッテリと発電機からの電力供給を制御する電力供給制御装置であって、前記バッテリに直列接続され、当該バッテリのマイナス側端子を接地するスイッチ手段と、前記スイッチ手段に並列接続され、前記スイッチ手段のオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段と、を備え、前記内燃機関の起動時に、前記スイッチ手段はオフされることにより前記バッテリへの充電電流が遮断するようにした。
【選択図】図１

Description

本願発明は、二輪車を含む車両の内燃機関の起動時において良好な始動性能を得るための電力供給制御装置及びその制御方法に関する。

内燃機関（以下、適宜「エンジン」という）を搭載する二輪車を含む自動車、モーターボード、スノーモービル等の車両の多くはバッテリを搭載し、バッテリから供給される電力によってエンジンのＥＣＵ（電子式制御ユニット）や燃料噴射装置等の燃焼系の各種制御装置やヘッドランプ等への電気負荷への電力供給が行われる。そして、エンジンが例えばセルモータ又はキック力等による外力によって起動されて所定以上の回転数に達すると、今度はエンジンが発生する動力によって回転する発電機からの電力によってこれらの電気負荷への電力供給とバッテリへの充電が行われることとなる。

従って、車両が長期間放置されていてバッテリの自己放電が進んでいた場合や、車両の延べ走行距離が少なくバッテリの充電量が少ない運転状態が長く続けられた場合等には、バッテリの出力電圧が低下してしまうので、セルモータの起動に限らず、キックやリコイルスタータ等の外力による起動の場合であっても、エンジンの始動性が著しく悪化することなる。これは、バッテリの出力電圧値が集積回路で構成されているＥＣＵの正常動作に必要な電圧値を下回ってしまうからである。また、エンジンへの燃料供給が旧来のキャブレターでなく電子制御によるＦＩ方式を用いている場合は、バッテリの出力電圧の低下によりエンジンの起動に必要な燃料が供給されなくなるので、エンジンの始動性能は、特に悪化することとなる。

このため、従来から、バッテリの出力電圧が低下してしまった場合であっても、エンジンの始動性能を少しでも向上させるべく、種々の対策が提案されてきた。

その第１の例としては、車両における各種電気負荷をエンジンの起動に直接的に関与する負荷と関与しない負荷とを分けて、エンジンの起動時には、外力により回転するエンジンと共に回転する発電機からの電力を点火装置のみに供給するようにした例が知られている（例えば、特開平７−１０３１１２号公報）。

また、その第２の例としては、バッテリの充電量が極めて少なくてその出力電圧が大きく低下している場合やバッテリの性能が著しく劣化している場合等に、エンジン起動時に発生する発電機からの発電電力のほとんどがバッテリに流れ込んでしまい点火装置等が駆動するために必要な電圧を得られない場合に鑑みて、ＡＣゼネレータ（発電機）とバッテリ間との電気的接続を開閉するためのスイッチ手段を設け、エンジンのキック始動時にはこのスイッチ手段をオフさせることによりＡＣゼネレータ（発電機）の電力がバッテリに流れ込まないようにして、すなわちバッテリへの充電電流を一時的に遮断して、エンジンの始動性を向上させようとするものである（例えば、特開２００２−９８０３２号公報）。
特開平７−１０３１１２号公報 特開２００２−９８０３２号公報

しかし、上記の第１の例では、エンジンの起動時には、バッテリ又は発電機からの電力が点火装置だけに供給されるので、エンジンの点火装置の点火性能は維持されるものの、エンジンの起動に関係する他の電気負荷である、例えばＥＣＵや燃料噴射装置へは電力が供給されないことから結果的にエンジンの始動性の向上が図れない。また、バッテリの性能が劣化してしまっている場合やその出力電圧が著しく低下している場合には、発電機の電力がバッテリに流れ込んでしまいエンジンの起動性は改善しないこととなる。

また、上記の第２の例では、エンジンの起動時において発電機とバッテリ間との電気的接続が完全に切られているので、バッテリの性能が劣化してしまっている場合やバッテリの出力電圧が大きく低下している場合等においても発電機の電力がバッテリに流れ込んでしまう事態は防止される。しかし、この第２の例では、エンジン起動時はバッテリが完全に切り離されているので、エンジンの起動時に挿入されるイグニッションキーのオン操作だけではＥＣＵへの電圧供給が開始されず、キック等によるエンジンの回転によって始めてＥＣＵ等への電力供給が開始されるのである。ところが、ＥＣＵは、電圧の供給後所定時間は、内部のワーキングメモリ（ＲＡＭ）をクリヤしたり、必要な常数をＲＯＭから読み込んでバッファメモリ（ＲＡＭ）内に書き込んだりするために必要なイニシャライズ処理の時間を必要としており、エンジンのキックによる発電機からの短い電圧の立ち上がり時間内にこのようなイニシャライズ処理行って正規の制御を開始することが難しかった。

本願発明は、従来技術の上記課題を解決するものであって、イングニッションキーをオンさせた時点で、バッテリ電圧をＥＣＵ等の所定の電気負荷に供給し、発電機からの供給電力の立ち上がり後短い時間内にＥＣＵを含む電気負荷を正常動作状態にすることを可能にすると共に、エンジンの始動性能を著しく向上させる内燃機関における電力供給制御装置を提供することを目的とする。

このため、本願発明は、内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷へのバッテリと発電機からの電力供給を制御する電力供給制御装置であって、バッテリに直列接続され、当該バッテリのマイナス側端子を接地するスイッチ手段と、前記スイッチ手段に並列接続され、前記スイッチ手段のオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段と、前記スイッチ手段を開閉制御する充放電制御手段と、を備え、前記内燃機関の起動時に、前記スイッチ手段はオフされることにより前記バッテリへの充電電流が遮断されることを特徴とする電力供給制御装置を提供するものである。

このように、本願発明の電力供給制御装置においては、バッテリに直列接続され、当該バッテリのマイナス側端子を接地するスイッチ手段と、前記スイッチ手段に並列接続され前記スイッチ手段のオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段と、を備えているので、その出力電圧が例えばＤＣ６Ｖ程度にまで低下したバッテリの出力電圧を、イグニッションキーのオン動作と同時に電気負荷に提供でするので、制御装置は、即時イニシャライズ処理に入れて発電機からの電圧の立ち上がりと同時に内燃機関の正常な運転制御に入れるので、エンジンの始動性を大きく向上させることができたのである。

ここで、前記充放電制御手段は、前記内燃機関の起動後所定回転数以上が一定時間以上継続した時点にて、前記スイッチ手段をオン状態に移行するのである。これにより、バッテリへの充電が開始されることとなる。しかし、前記充放電制御手段は、前記内燃機関の起動後発電機の出力電圧が所定値を超えた時点で前記スイッチ手段をオン状態に移行するようにしてもよい。

ところで、本願発明においては、前記スイッチ手段として、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を使用する。これにより、従来の機械式リレースイッチにおける接点の如く、スイッチオン時に流れる大電流による接点劣化の問題を解決している。これにより、本願発明においては、前記ＦＥＴをオフの状態からオン状態へ移行する際に、所定時間だけ前記ＦＥＴのオン／オフを繰り返すデューティ制御を行うことにより前記バッテリへの充電電流を制限することも可能にしたのである。また、前記スイッチ手段としてのＦＥＴは、バッテリのマイナス端子側に接続されるので、安価なＮチャンネルＦＥＴが利用でき、装置のコストダウンに寄与するのである。

さらに、前記電気負荷は、内燃機関の起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷と、それ以外の第２グループの電気負荷とに区分されており、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時においては前記第１グループの電気負荷のみに電力供給を行うものの前記第２グループの電気負荷への電力供給を停止し、前記内燃機関の運転が安定化した後又は前記バッテリの出力電圧が前記所定値を超えた後に当該第２グループの電気負荷に対して電力の供給を開始するようにした。ここで、前記第１グループの電気負荷には前記内燃機関を統合的に制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）、燃料噴射装置及び点火コイルが含まれ、前記第２のグループにはランプ負荷が含まれることとなる。また、セルモータを装備する車両においては、当該セルモータは第１グループに区分けされることとなる。

これにより、内燃機関の起動に直接的に関与する電気負荷への電圧供給を迅速に立ち上げることができるのである。

本願発明は、さらに、バッテリに直列接続されて当該バッテリのマイナス側端子を接地するＦＥＴと、当該ＦＥＴに並列接続されて前記ＦＥＴのオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段とを備え、内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷への電力供給を制御する電力供給制御方法であって、（ａ）前記内燃機関の起動時に、前記ＦＥＴをオフするステップと、（ｂ）前記ダイオード手段を経由して前記電気負荷に対して前記バッテリ電圧を供給するステップと、（ｃ）前記内燃機関の起動後所定回転数以上が一定時間以上継続した時点にて、前記ＦＥＴをオン状態に移行するステップと、の各ステップを有することを特徴とする電力供給制御方法を提供するものである。

ここで、前記ステップ（ｃ）は、前記内燃機関の起動後前記バッテリの出力電圧が前記所定値を超えた時点で前記ＦＥＴをオン状態に移行するようにしてもよい。そして、前記ステップ（ｃ）において前記ＦＥＴをオン状態へ移行する際には、所定時間だけ前記ＦＥＴのオン／オフを繰り返すデューティ制御を行うことにより前記バッテリへの充電電流を制限するのである。

このように、本願発明の電力供給制御装置においては、イグニッションキーのオン動作と同時に内燃機関の燃焼制御に直接関係する電気負荷に電源供給を可能にするので、内燃機関の起動時における発電機からの電圧の立ち上がりと同時に内燃機関の正常な運転制御に入れることとなりエンジンの始動性を大きく向上させたのである。

また、前記電気負荷を、内燃機関の起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷と、それ以外の第２グループの電気負荷とに区分し、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時においては前記第１グループの電気負荷のみに電力供給を行うものの前記第２グループの電気負荷への電力供給を停止し、前記内燃機関の運転が安定化した後又は前記バッテリの出力電圧が前記所定値を超えた後に当該第２グループの電気負荷に対して電力の供給を開始するようにした。内燃機関の起動に直接的に関与する電気負荷への電圧供給を迅速に立ち上げることを実現したのである

以下、本願発明に係る電力供給制御装置及びその供給制御方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本願発明の電力供給制御装置全体の実施形態の例を示す。図１において、エンジンを搭載する車両の各種電気負荷への電力は、通常は、エンジンの起動の際にはバッテリ５から供給され、エンジンの始動後においては発電機１から供給される。但し、バッテリ５が完全に放電状態になっている場合は、発電機１からの電源供給に頼ることとなる。このため、発電機１は、エンジンのクランク軸にその電機子が直結されており外力によるエンジンの回転起動に伴って発電する。バッテリ５が放電状態になっている場合は、バッテリ５から所定値以上の電圧の供給を受けられないので、エンジンの外力による起動操作を何度も繰り返することにより、発電機１からの電源供給ライン１５における電圧の立ち上がりを待たなければならないこととなる。

ところで、本装置においては、発電機１及びバッテリ５から電力の供給を受ける車両の電気負荷は、エンジンの起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷と、それ以外の第２グループの電気負荷とにその電源供給系統を区分している。そして、第１グループの電気負荷にはエンジンを統合的に制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）４、ＦＩ（電子制御式燃料噴射装置）１１及び点火プラグ１０が含まれ、第２のグループには例えばヘッドランプ１２等の負荷１３、１４が含まれる。また、セルモータを装備する車両においては、当該セルモータは第１グループに区分けされる。

発電機１は多くの場合交流電力を発生するので、交流電力を整流して平滑化して直流電圧に変換する整流平滑回路２が必要となる。発電機１が発電する電力の電圧値は、エンジンの回転数に比例して増大する。このため、整流平滑回路２の整流素子としてサイリスタを用い、サイリスタの導通角を制御することにより電源供給ライン１５に供給する出力電圧を、例えば、ＤＣ１４．５Ｖ程度に抑制する。導通角を制御することによりその出力電圧を安定化させるサイリスタを利用した整流平滑回路２は公知であることから、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、電源供給ライン１５には、バッテリ５のプラス端子が接続されている。そして、バッテリ４のマイナス側端子には、スイッチ手段６としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６が接続される。このＦＥＴ６は、バッテリ４のマイナス側端子を接地して、バッテリ４を電源供給ライン１５に電気的に結合させる役割を果たす。このため、発電機１から供給される電圧がバッテリ５の出力電圧値よりも高い場合は、ＦＥＴ６のオンによって電源供給ライン１５からバッテリ５側に充電電流が流れ込むこととなる。また、エンジンの始動前や、エンジンの起動直後であって発電機１の発電電力が整流平滑回路２内のコンデンサを充電している時は、バッテリ５の出力電圧値が整流平滑回路２の出力電圧値よりも高いので、ＦＥＴ６のオンによりバッテリ５から電源供給ライン１５に電圧が供給されることとなる。尚、本発明の実施形態においては、スイッチ手段６としてＮチャンネル型ＦＥＴ６を使用しているので、ＦＥＴ６をオンさせるためにはＦＥＴ６のゲート端子にプラス電圧を印加するべくＦＥＴ駆動信号ライン１７にプラス電圧を出力する。

ところで、本願発明においてスイッチ手段６としてＮチャンネル型ＦＥＴ６を使用しているのは、ゲート端子の電位が接地レベルにあるときは非導通を維持し、Ｐチャンネル型ＦＥＴと比較して安価である等の種々の利点があるためである。このため、本装置においては、スイッチ手段６をバッテリ５の接地側に設けたのである。ところで、スタータのオン時にリレーまたはＦＥＴをオンにしてもよい。

また、スイッチ手段６としてリレースイッチを使用しないのは、後に詳しく説明するように、エンジンの起動後エンジンの運転状態が安定化された後にスイッチ手段６をオフ状態からオン状態に移行するが、所定期間はバッテリ５への充電電流を規制するために、オフ状態とオン状態を交互に繰り返すデューティ制御を行うことから、リレースイッチを使用すると接点の磨耗による耐久性に問題が生じることとなり、さらには、リレー接点から生じる電磁波ノイズの発生を抑制するためである。そして、ＦＥＴ６をオフからオン状態に移行する際に執られるデューティ制御は、そのオン時間の割合を徐々に高めるようにすると良い。これによってバッテリ５への充電電流を抑制することができるのである。

ところで、上記したように、ＦＥＴ６がオフにより、バッテリ５は電源供給ライン１５との電気的に切り離されるが、完全に切り離されているわけではない。すなわち、本装置においては、ＦＥＴ１５のソース端子及びドレイン端子間には、図１に示すようにダイオード７が並列接続されている。ダイオード７は、そのアノード端子を接地側に接続しているため、たとえＦＥＴ６がオフ状態であってもバッテリ５から電源供給ライン１５側へその放電電流が供給されるようになっているのである。但し、この場合、ダイオード７の一方向特性より、ＦＥＴ６の導通状態の如何に関わらず、ダイオード７には、バッテリ５への充電電流は遮断されている。

このことから、本装置においては、ＦＥＴ６がオフ状態の時は、バッテリ５から電源供給ライン１５に対してバッテリ５の出力電圧は供給されるが、電源供給ライン１５から、バッテリ５への充電電流は流れ込まないこととなるのである。

また、ＦＥＴ６がオン状態の時は、エンジンが回転していて電源供給ライン１５の電圧がバッテリ５の出力電圧値よりも高いときはバッテリ５に充電電流が流れ込み、エンジンの始動前の状態など電源供給ライン１５の電圧がバッテリ５の出力電圧値よりも低いときはバッテリ５から電源供給ライン１５に対して電力が供給されるのである。

尚、ダイオード７は、ＦＥＴ６内に生じる寄生ダイオードが、本装置において必要とされるバッテリ５からの放電電流を充分に流し得るダイオード特性値を有する場合は必ずしも外付けとしなくてもよい。

図１に示すように、エンジンの起動に直接的に関与しないヘッドランプを含む第２グループの電気負荷１２、１３、１４は、一方の端子側が電源供給ライン１５に直接に接続されており、他方の端子側がリレースイッチ９のオン／オフ端子を介して接地側に接続されている。このリレースイッチ９は、ノーマルオフ型であり、リレースイッチ９を構成するソレノイドに電圧が印加されていない場合は、オン／オフ端子は開放状態となっている。このため、エンジンの起動時においては、これらの第２グループの負荷１２、１３、１４への電源供給は遮断されている。リレースイッチ９をオン状態にするには、リレースイッチ９の駆動信号ライン１６にプラスの電圧を印加してソレノイドを作動させることとなる。尚、リレースイッチ９に替えて、他のスイッチ手段としてＦＥＴを使用可能であることはいうまでもない。また、リレースイッチ９は、負荷１２、１３、１４の接地側でなく、電源供給ライン１５と負荷１２、１３、１４の間に接続しても良い。

図１において、イグニッションキースイッチ（以下、適宜「ＩＧキー」という）３は、車両を起動する際に電気負荷に電圧を印加させるためのスイッチである。車両にセルモータが付いている場合は、ＩＧキー３をオン状態にした後、ＩＧキー３をさらに右に回転させることによりセルモータを回転させてエンジンを起動する。しかし、セルモータによってエンジンを起動できない時は、キックやリコイルスタータ等を利用した外力によりエンジンを起動する必要がある。

ＩＧキー３のオンによって、バッテリ５の電圧が第１グループの電気負荷であるＥＣＵ４、点火プラグ（点火装置）１０及びＦＩ（電子制御式燃料噴射装置）１１に供給されることとなる。これは、前記したように、エンジンの起動時においては、スイッチ手段６はオフ状態になっているものの、ＩＧ３のオンにより閉回路が形成されてダイオード７が導通状態になるからである。

ＥＣＵ４は、エンジンの動作制御を中心に車両全体の制御を司る制御装置の中枢を担う。このため、ＥＣＵ４には、エンジンの回転位置を知るためのクランク軸回転信号（以下、適宜「クランク信号」という）、吸気温度センサ、排気温度センサ、アクセル開度センサ、吸気圧センサ、吸気スロットルセンサ、排気ガス酸素濃度センサ等の各種センサ郡からの検知信号に基づいて、吸気スロットルの制御により吸気量を制御し、ＦＩ１１からの燃料噴射量の制御や、点火プラグ１０の点火タイミング制御等の最適制御を行うようにしている。この内、エンジン起動時の始動性に直接的に影響を与える電気負荷は、ＥＣＵ４、点火プラグ（点火装置）１０及びＦＩ１１である。このため、本願発明においては、当該３つの電気負荷を第１グループに区分けしているが、他の負荷を第１グループに入れることも可能である。

本願発明におけるＥＣＵ４は、この他に、バッテリ電圧検知器（図示せず）及び／又は発電機出力電圧検知器（図示せず）を備えるようにしている。バッテリ電圧検知器は、図１においてＩＧキー３がオンされた時にＥＣＵ４へ供給される電源供給ライン１５の電圧を検出するようにすればよい。また、発電機出力電圧は、整流平滑回路２におけるコンデンサの端子電圧を検出する。何れの電圧検知も、所定比の分圧抵抗から出力されるアナログの電圧値をＡ／Ｄ変換して、ＥＣＵ４に入力する公知の電圧検知技術を採用すればよい。

図１に示した、充放電制御回路８は、ＥＣＵ４の中に含ませてもＥＣＵ４の周辺回路とすることも可能である。充放電制御回路８は何れの場合も、ＥＣＵ４の制御下において、スイッチ手段（ＦＥＴ）６とリレースイッチ９のオン／オフ制御を行う。図１の例では、ＦＥＴ制御線１５をハイレベルにすることによってＦＥＴ６はオン状態となり、ローレベルにすることによってＦＥＴ６はオフ状態に制御できる。また、リレースイッチ制御線１６をハイレベルにすることによってリレースイッチ９をオン状態にし、ローレベルにすることによってリレースイッチ９をオフ状態にする。スイッチ手段（ＦＥＴ）６とリレースイッチ９のオン／オフ制御については、後に詳しく説明する。

ところで、本願発明の電源供給制御装置及びその方法においては、エンジンが起動された後にエンジンの回転が一定時間以上継続した時、例えば、エンジンが１５００乃至２０００（回転／分）で一定時間以上継続的に回転した時、又は発電機１の発電電圧がバッテリ電圧を上回る状態になった時点でＦＥＴ６をオフ状態からオン状態にするが、本願発明の重要な特徴の一つとして、ＦＥＴ６をオン状態にした当初は常時オンにはせず、少なくとも所定時間中は、オン／オフ状態を交互に繰り返すデューティ制御を行うようにしている。これは、バッテリ５の状態が過放電状態になっていてその出力電圧が例えば１０Ｖを下回っていた場合に、ＦＥＴ６を完全オンにしてしまうと、発電機１の発電電力の多くがバッテリ５の充電電流として一気にバッテリ５に流れ込んでしまい、電源供給ライン１５の電位が急に低下してしまって、ＥＣＵ４やＦＩ１１の正常な動作に悪影響を与える事態が発生するのを防止するためである。また、ＦＥＴ６をオン状態に移行する際に行われる前記デューティ制御は、そのオン時間の比率を徐々に高めるような制御を行うとよい。これによってバッテリ５への充電電流を一定値以下に抑制できるのである。

ここで、ＦＥＴ６をデューティ制御する期間は、第１グループの電気負荷の消費電流や定格電圧の範囲、車両が搭載するバッテリ４の容量やその特性により適宜設定することとなる。同様に、ＦＥＴ６をオン状態に移行するタイミングは、エンジンの起動後その回転数が一定時間以上継続した時点、即ちクランク信号に基づいてエンジンが正常なアイドル運転状態になった時点、又は、エンジンの起動後に発電機１の出力電圧が、予め設定した所定値例えばＤＣ１０Ｖを超えた時点で行うようにする。当該タイミングの設定も、第１グループの電気負荷の消費電流や定格電圧の範囲、車両が搭載するバッテリ４の容量やその特性により適宜設定する。

図２は、図１に示した本願発明に係る電力供給制御装置の実施形態の変形例を示す。図１に示した実施形態の例とは、第２の負荷グループ１２、１３、１４が、電源供給ライン１５に直接接続されておらず、イグニッションキースイッチ（ＩＧキー）３の下流側に配設された点を除いて、図１に示したものと同じである。

図２の実施形態の例においては、第２の負荷グループ１２、１３、１４への電源供給を遮断するリレースイッチ９は、必ずしも必要としないが、エンジン起動後に発電機１からの発電電力によって電源供給ライン１５の電圧の立ち上がり時間を極力短くする必要がある場合は、図１に示した実施形態の例と同様にリレースイッチ９を設けることとなる。

図１及び図２の実施形態において、第２の負荷グループ１２、１３、１４への電源供給を開始するリレースイッチ９のオンのタイミングは、本電源供給制御装置が、後述する第６状態になった時であるが、上記したように必ずしも本願発明の必須の技術要素ではなく、後述する第５状態に至った状態で行うようにすることが可能である。

また、本願発明において、エンジンの起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷としてＦＩ（電子制御式燃料噴射装置）１１を含ませているが、キャブレタ方式による燃料噴射を行っている車両に本願発明の電力供給制御装置を採用可能であることはいうまでもない。

以下、イグニッションキースイッチ３をオンさせる直前状態（第１状態）から最後の第２グループ負荷への電力の供給開始（第６状態）に至る本願発明に係る電力供給制御装置及びその制御方法における各装置や回路素子の状態変化と作用を記載する。以下の状態変化の説明では、バッテリ５が、ＤＣ５乃至１０Ｖの過放電状態にあるとき（後に説明する、図４の状態）の本装置における各部の働きを詳しく説明するものである。
１．第１状態
（１）ＩＧキー３：オフ
（２）エンジン：停止
（３）発電機１：停止（発電電圧：０Ｖ）
（４）ＦＥＴ６：オフ
（５）リレースイッチ９：オフ
（６）ダイオード７：ＩＧキー３及びリレースイッチ９のオフにより非導通
（７）電源供給ラインの電位：０Ｖ
（８）ＥＣＵ：制御停止
（９）点火プラグ、ＦＩ：無給電
（１０）第２グループ負荷：無給電
２．第２状態
（１）ＩＧキー３：オン（エンジン非起動）
（２）エンジン：停止
（３）発電機１：停止（発電電圧：０Ｖ）
（４）ＦＥＴ６：オフ
（５）リレースイッチ９：オフ
（６）ダイオード７：ＩＧキーのオンにより導通状態になる
（７）電源供給ラインの電位：バッテリ電圧と同じ
（８）ＥＣＵ：バッテリ電圧が５乃至１０Ｖ程度あれば、イニシャル処理を開始
（９）他の第１グループ負荷（点火プラグ、ＦＩ）：バッテリ電圧の給電
（１０）第２グループ負荷：無給電
３．第３状態
（１）イグニッションキースイッチ３：オン（エンジン起動）
（２）エンジン：回転開始
（３）発電機１：回転開始（発電電圧：バッテリ電圧以下）
（４）ＦＥＴ６：オフ
（５）リレースイッチ９：オフ
（６）ダイオード７：導通
（７）電源供給ラインの電位：バッテリ電圧と同じ
（８）ＥＣＵ：イニシャル処理を終了して制御ルーチンに入る
（９）他の第１グループ負荷（点火プラグ、ＦＩ）：バッテリ電圧の給電
（１０）第２グループ負荷：無給電
４．第４状態
（１）イグニッションキースイッチ３：オン（エンジン起動）
（２）エンジン：回転継続
（３）発電機１：発電電圧がバッテリ電圧を少し上回る
（４）ＦＥＴ６：オフ
（５）リレースイッチ９：オフ
（６）ダイオード７：非道通
（７）電源供給ラインの電位：発電電圧と同じ
（８）ＥＣＵ：正規の制御処理
（９）他の第１グループ負荷（点火プラグ、ＦＩ）：発電電圧の給電により作動
（１０）第２グループ負荷：無給電
５．第５状態
（１）イグニッションキースイッチ３：オン
（２）エンジン：安定化運転状態に入る
（３）発電機１：発電電圧がバッテリ電圧を上回る
（４）ＦＥＴ６：オン状態になる。但し、オン後所定時間だけデューティ制御
（５）リレースイッチ９：オフを継続
（６）ダイオード７：非導通（バッテリの充電開始）
（７）電源供給ラインの電位：発電電圧と同じ
（８）ＥＣＵ：正規の制御処理
（９）他の第１グループ負荷（点火プラグ、ＦＩ）：作動継続
（１０）第２グループ負荷：無給電
６．第６状態
（１）イグニッションキースイッチ３：オン
（２）エンジン：安定化運転状態
（３）発電機１：所定の発電電圧を発生
（４）ＦＥＴ６：デューティ制御から常時オン状態にする
（５）リレースイッチ９：オンにする
（６）ダイオード７：非導通（バッテリの充電）
（７）電源供給ラインの電位：発電電圧と同じ
（８）ＥＣＵ：正規の制御処理
（９）他の第１グループ負荷（点火プラグ、ＦＩ）：作動継続
（１０）第２グループ負荷：給電される
図３乃至図５は、本願発明の電力供給制御装置を適用した場合、バッテリの充電状態の如何に拘わらず、エンジンの起動性能が向上することを説明する動作シーケンスを示すものである。

図３は、バッテリ５が充分に充電されている場合におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。尚、図３においては、エンジン起動がキック等の外力によって行われる場合を記載しているが、セルモータによる起動の場合も同様である。

図３において、ＩＧキー３がオン状態に操作されると、充分に充電されているバッテリ５から、エンジンの起動前に、バッテリ５の定格出力電圧である約ＤＣ１２Ｖが電源供給ライン１５（図１及び図２）を経由して第１グループの電気負荷であるＥＣＵ４、点火プラグ１０及びＦＩ１１に印加されることとなる。この時、ＦＥＴ６はオフ状態であるが、ＩＧキー３のオンによりダイオード７が導通するからである。

従って、ＥＣＵ４は、ＩＧキー３のオンと同時に、内部のワーキングメモリ（ＲＡＭ）をクリヤしたり、必要な常数をＲＯＭから読み込んでバッファメモリ（ＲＡＭ）内に書き込んだりするためのイニシャライズ処理を行うことができる。このため、エンジンが起動された時にはエンジンの正規の運転制御に入ることができるのである。このため、エンジンの始動性は極めて高い。

図４は、バッテリ５が過放電している場合での本装置におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。図４においては、セルモータが搭載していたとしてもバッテリ５が過放電しているのでエンジンの起動はキック等の外力によって行われることとなる。

図４において、バッテリ５が例えばＤＣ６Ｖ程度になっている状態でＩＧキー３がオン状態に操作されると、バッテリ５から、エンジンの起動前に、バッテリ５の出力電圧であるＤＣ６Ｖが電源供給ライン１５（図１及び図２）を経由して第１グループの電気負荷であるＥＣＵ４、点火プラグ１０及びＦＩ１１に印加されることとなる。この時、ＦＥＴ６はオフ状態であるが、ＩＧキー３のオンによりダイオード７が導通するからである。これによって、ＥＣＵ４は、ＩＧキー３のオンと同時に、内部のイニシャライズ処理を行うことができるので、エンジンが起動された時には即時的にエンジンの正規の運転制御に入ることができるのである。このため、本願発明においては、バッテリ５が過放電状態であってもエンジンの始動性は高く維持されることとなる。

ここで、仮に本願発明の構成のように、図１（又は図２）に示したダイオード７が接続されていないと、図４の破線で示すように、ＩＧキー３のオン操作によってはＥＣＵ４に電圧が印加されずにエンジンの起動による発電機１の立ち上がりによって始めてＥＣＵ４に電圧が供給されるので、ＥＣＵ４はイニシャライズ処理を行っている期間中は、エンジンの起動が行われても、ＥＣＵ４は正常な動作制御状態に入っておらず、エンジンの始動性は悪化することとなる。

また、本願発明においては、バッテリ５が過放電状態の場合であっても、エンジンが起動された直後は少なくとも、ＦＥＴ６はオフされているので、バッテリ５に充電電流が流れ込んで電源供給ライン１５の電位を引き下げることはないのである。

図５は、バッテリ５が完全放電している場合での本装置におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。

図５において、バッテリ５の完全放電によりその出力電圧が０Ｖ程度になっている状態にてＩＧキー３がオン状態に操作されても、第１グループの電気負荷であるＥＣＵ４、点火プラグ１０及びＦＩ１１には電圧は供給されない。その後、外力によりエンジンが起動してエンジンが回転を開始すると発電機１からの電力供給が開始され、電源供給ライン１５の電位は徐々に上昇し、ＤＣ５Ｖ程度に上昇した段階でＥＣＵ４のイニシャライズ処理が開始される。その後キック等の外力の反復により発電機１からの供給電力量が増加して電源供給ラインＥＣＵ４の電圧がさらに上昇すると、ＥＣＵ４はそのイニシャライズ処理が終了し、正規のエンジン制御処理を行うようになるのである。

ここで、仮に、本願発明の構成のように、エンジン起動時にバッテリ５への充電電流を禁止するＦＥＴ６が接続されていないと、発電機１が発電する電力のほとんどはバッテリ５の充電電流としてバッテリ５に流れ込んでしまい、図５の破線で示すように、電源供給ライン１５の電位は長い時間をかけて上昇することとなる。このため、ＥＣＵ４はそのイニシャライズ処理に入れずエンジンの正常な動作制御状態に入れずにエンジンの始動性は極めて悪化することとなるのである。

このように、本願発明の電力供給制御装置においては、バッテリ５に直列接続され、バッテリ５のマイナス側端子を接地するＦＥＴ６と、このＦＥＴ６に並列接続されてＦＥＴ６のオフ時にバッテリ５からＥＣＵ４等の電気負荷への電力供給を可能にするダイオード７と、を備えているので、過放電状態のバッテリ５の出力電圧を、イグニッションキーのオン動作と同時に電気負荷に提供でするので、エンジンの始動性を大きく向上させることができたのである。

また、本願発明においては、バッテリ５が完全放電状態になっていた場合であっても、エンジン起動時にバッテリ５への充電電流を禁止するＦＥＴ６が接続されているので、エンジン起動時における発電機１からの発電電力をエンジンの起動に直接関与するＥＣＵ４等の電気負荷に供給できるので、エンジンの始動特性を向上させることができたのである。

本願発明は、内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷への電力供給を制御する電力供給制御装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

本願発明の電力供給制御装置全体の実施形態の第１の例を示す。 本願発明の電力供給制御装置全体の実施形態の第２の例を示す。 本願発明において、バッテリ５が充分に充電されている場合におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。 本願発明において、バッテリ５が過放電状態の場合におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。 本願発明において、バッテリ５が完全放電状態の場合におけるエンジン起動時における動作シーケンスを示す。

符号の説明

１：発電機
２：整流平滑回路
３：ＩＧキー（イグニッションキースイッチ）
４：ＥＣＵ（エンジンの電子制御ユニット、第１グループの電気負荷）
５：バッテリ
６：スイッチ手段（ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ）
７：ダイオード
８：充放電制御回路
９：リレースイッチ
１０：点火プラグ（点火装置、第１グループの電気負荷）
１１：ＦＩ（電子制御式燃料噴射装置、第１グループの電気負荷）
１２：ヘッドランプ（第２グループの電気負荷）
１３：その他の第２グループの電気負荷
１４：その他の第２グループの電気負荷
１５：電源供給ライン
１６：リレースイッチ駆動信号ライン
１７：ＦＥＴ駆動信号ライン

Claims (12)

1. 内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷へのバッテリと発電機からの電力供給を制御する電力供給制御装置であって、
   前記バッテリに直列接続され、当該バッテリのマイナス側端子を接地するスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段に並列接続され、前記スイッチ手段のオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段と、
   前記スイッチ手段を開閉制御する充放電制御手段と、を備え、
   前記内燃機関の起動時に、前記スイッチ手段はオフされることにより前記バッテリへの充電電流が遮断されることを特徴とする電力供給制御装置。
2. 前記充放電制御手段は、前記内燃機関の起動後所定回転数以上が一定時間以上継続した時点にて、前記スイッチ手段をオン状態に移行することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御装置。
3. 前記充放電制御手段は、前記内燃機関の起動後に発電機の出力電圧が所定値を超えた時点にて、前記スイッチ手段をオン状態に移行することを特徴とする請求項１に記載の電力供給制御装置。
4. 前記スイッチ手段は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であることを特徴とする請求項２又は３に記載された電力供給制御装置。
5. 前記充放電制御手段は、前記ＦＥＴをオン状態へ移行する際には、所定時間だけ前記ＦＥＴのオン／オフを繰り返すデューティ制御を行うことにより、前記バッテリへの充電電流を制限することを特徴とする請求項４に記載の電力供給制御装置。
6. 前記電気負荷は、内燃機関の起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷と、それ以外の第２グループの電気負荷とに区分されており、
   前記制御手段は、前記内燃機関の始動時においては前記第１グループの電気負荷のみに電力供給を行うものの前記第２グループの電気負荷への電力供給を停止し、前記内燃機関の運転が安定化した後又は前記バッテリの出力電圧が前記所定値を超えた後に当該第２グループの電気負荷に対して電力の供給を開始するようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の電力供給制御装置。
7. 前記第１グループの電気負荷には前記内燃機関を統合的に制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）、燃料噴射装置及び点火コイルが含まれ、前記第２のグループにはランプ負荷が含まれることを特徴とする請求項６に記載の電力供給制御装置。
8. バッテリに直列接続されて当該バッテリのマイナス側端子を接地するＦＥＴと、当該ＦＥＴに並列接続されて前記ＦＥＴのオフ時に前記バッテリから前記電気負荷への電力供給を可能にするダイオード手段とを備え、内燃機関を搭載する車両の各種電気負荷へバッテリと発電機からの電力供給を制御する電力供給制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関の起動時に、前記ＦＥＴをオフするステップと、
   （ｂ）前記ダイオード手段を経由して前記電気負荷に対して前記バッテリ電圧を供給するステップと、
   （ｃ）前記内燃機関の起動後所定回転数以上が一定時間以上継続した時点にて、前記ＦＥＴをオン状態に移行するステップと、
   の各ステップを有することを特徴とする電力供給制御方法。
9. 前記ステップ（ｃ）は、前記内燃機関の起動後に発電機の出力電圧が所定値を超えた時点にて前記ＦＥＴをオン状態に移行するステップであることを特徴とする請求項８に記載の電力供給制御方法。
10. 前記ステップ（ｃ）において前記ＦＥＴをオン状態へ移行する際には、所定時間だけ前記ＦＥＴのオン／オフを繰り返すデューティ制御を行うことにより、前記バッテリへの充電電流を制限することを特徴とする請求項８又は９に記載の電力供給制御方法。
11. 前記電気負荷は、内燃機関の起動に直接的に関与する第１グループの電気負荷と、それ以外の第２グループの電気負荷とに区分されており、
    前記ステップ（ｂ）の前記内燃機関の始動時においては、前記第１グループの電気負荷のみに電力供給を行うものの前記第２グループの電気負荷への電力供給を停止し、
    前記ステップ（ｃ）の後に、さらに、
    （ｄ）当該第２グループの電気負荷に対して電力の供給を開始するステップと、を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の電力供給制御方法。
12. 前記第１グループの電気負荷には前記内燃機関を統合的に制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）、燃料噴射装置及び点火コイルが含まれ、前記第２のグループにはランプ負荷が含まれることを特徴とする請求項１１に記載の電力供給制御方法。

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