JP2016093085A - 車載用始動補助電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主バッテリと補助バッテリの充電方向切り替えスイッチを不要とした車載用始動補助電源装置を提供する。【解決手段】車両の主バッテリ３からアクセサリスイッチ２又はイグニッションスイッチと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、電流検出手段６０と、断続手段７０と、を介して補助バッテリ１ａと接続するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータと電流検出手段及び断続手段とを制御する制御手段を具備する５０。制御手段は、補助バッテリに対する電流の方向を検出する電流方向判定機能を備え、補助バッテリの充電中であって、かつ、電流方向が補助バッテリから流出する場合には、断続手段を遮断するように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の主バッテリが過放電した際に、エンジン始動用電力を供給する補助電源装置であり、特にかかる装置を容易に車両へ装着可能と成したことを特徴とする車載用始動補助電源装置に関する。

従来、自動車用主バッテリはエンジンで駆動される発電機により発生した直流電圧により充電され、主バッテリからの電流はライト、スタータモータなどの負荷に供給されている。しかし、エンジンを一旦停止した後に主バッテリが過放電して電圧が定格より相当低下するとスタータモータを駆動できなくなり、エンジンを再始動することができない。

そこで、車両に搭載される主バッテリとは別に小型のサブバッテリを搭載し、該サブバッテリと主バッテリとを専用配線を用いて接続するか、或いは公知のアクセサリソケットを介して、又はそれら両方の接続を行って、通常時には主バッテリからサブバッテリを充電する構成と成すと共に、主バッテリの過放電による始動不能時には、一旦サブバッテリから主バッテリを充電するように切り替えスイッチを操作して、始動可能な電力量を主バッテリへ充電せしめた後、エンジンの始動を可能にしたものが知られている（尚、上記アクセサリソケットは公知のシガライタソケットを含む物としての総称として以下記載する）。

特開平１−１７０３３４号公報 特開昭６２−２２５１３７号公報 特開昭１０−２２９６４９号公報 特開２００７−８２３８５号公報

一般に、この主の補助電源装置は車両販売後のアフターマーケットで使用される。従って、該補助電源装置は車両のユーザによって容易に車両へ搭載可能でなければならない。加えて、主バッテリ上がり（過放電）の緊急時には確実にサブバッテリから主バッテリを充電可能であるべきである。従って、主バッテリを充電するか、サブバッテリを充電するか、の切り替えスイッチの操作忘れによって緊急時にサブバッテリの残存充電容量が不足することが起きてはならない。

しかるに、かかる補助電源装置は車両のアクセサリソケットか公知の車室内フューズボックス等へワンタッチで接続可能とすると共に、操作忘れの起こり得ない充電（／又は放電）方向切り替えスイッチとすることが望まれている。

ところが、アクセサリソケットを介してサブバッテリを充電する構成において、前記切り替えスイッチを単純に省略して、該サブバッテリとアクセサリソケットとを直結にした場合には、車両のアクセサリスイッチがＯＦＦされた後にサブバッテリからの電流がアクセサリソケットを介して、例えばオーディオ等のアクセサリ接続機器へ逆流するため、車両駐車中に該サブバッテリを放電するといった重大な問題が発生する。

さらに、アクセサリソケットを介してサブバッテリからＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧した電圧で主バッテリを充電する構成においては、該主バッテリの充電時にアクセサリスイッチがＯＦＦされると、該アクセサリスイッチ下流の回路へ接続されたオーディオ等のアクセサリ接続機器へ異常な高電圧が印加されて機器を破損するといった問題が発生する可能性がある。

特許文献１による先行技術は、サブバッテリ１０１の充電電力をＤＣ−ＤＣコンバータを介して直接的に主バッテリ２を充電するが如く、専用の接続線を用いていることから、前記アクセサリソケットだけを使用することで装置の脱着を容易にするといった課題を解決していない。

特許文献２による先行技術は、アクセサリソケットを介してサブバッテリを接続する構成を示唆しているものの、主バッテリの充電とサブバッテリの充電とを切り替えるスイッチを要しているから、スイッチの操作忘れによって緊急時にサブバッテリの充電容量が不足する事態を招く可能性が避けられない。

特許文献３による先行技術は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の特別な電力変換手段を具備することなく、直列バッテリの構成切り替えによって主バッテリの充電電流を増大することを特徴としているが、前述の課題である装置の装着容易性の課題と切り替えスイッチの操作忘れ時の課題の両方を解決していない。

特許文献４による先行技術は、アクセサリソケットを介してサブバッテリを接続する構成を示唆しているものの、主バッテリの充電とサブバッテリの充電とを切り替えるスイッチを要しているから、スイッチの操作忘れによって緊急時にサブバッテリの充電容量が不足する事態を招く可能性が避けられない。

本発明の車載用始動補助電源装置は、上記目的を達成する為に請求項１に記載された発明によれば、車両の主バッテリからアクセサリスイッチ又はイグニッションスイッチと、ＤＣ−ＤＣコンバータと、電流検出手段と、断続手段と、を介して補助バッテリと接続するとともに、かかるＤＣ−ＤＣコンバータと電流検出手段及び断続手段とを制御する制御手段を具備して成り、該制御手段は、前記電流検出手段の出力信号から前記補助バッテリに対する電流の流入又は流出方向のいずれであるかを検出し、該補助バッテリの充電中であって、且つ該制御手段が該補助バッテリから流出する電流を検出した場合には、前記断続手段を遮断するように構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、上記目的を達成する為に請求項２に記載された発明によれば、前記制御手段は、前記補助バッテリの充電中であって、且つ前記電流方向が該補助バッテリから流出する方向である場合には、前記断続手段をＯＦＦするとともに、該ＯＦＦタイミングから所定の周期で、該断続手段をＯＮにする動作を繰り返すが如く構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、上記目的を達成する為に請求項３に記載された発明によれば、操作可能と成したモーメンタリタイプの起動スイッチを具備しており、該起動スイッチが押圧操作された時を起点に、第一の所定期間の間前記断続手段を接続するとともに前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって前記補助バッテリの電圧を昇圧して、前記主バッテリを充電するが如く作用するように構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、上記目的を達成する為に請求項４に記載された発明によれば、前記主バッテリを充電する電力量は略１５Ｗｈであるとした。

本発明の車載用始動補助電源装置は、前記目的を達成する為に請求項５に記載された発明によれば、前記第一の所定期間である主バッテリの充電時間は略５分とし、かかる充電時間の完了後には、自動的に前記補助バッテリを充電する方向で待機するものとした。

本発明の車載用始動補助電源装置は、前記目的を達成する為に請求項６に記載された発明によれば、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記主バッテリの充電中に電流検出手段の検出値が第一の所定値となるが如くＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、前記目的を達成する為に請求項７に記載された発明によれば、前記主バッテリの充電中に前記電流検出手段の検出値が第二の所定値を超えた場合には、前記断続手段を第二の所定期間の間ＯＦＦするように構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、前記目的を達成する為に請求項８に記載された発明によれば、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記補助バッテリの充電中に該補助バッテリの充電電流が第三の所定値に制限されるように該ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成した。

本発明の車載用始動補助電源装置は、前記目的を達成する為に請求項９に記載された発明によれば、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記主バッテリの充電中に該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が第四の所定値に規制されるように該ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成した。

請求項１の車載用始動補助電源装置によれば、補助バッテリ充電中にアクセサリスイッチがＯＦＦされた場合には、前記断続手段によって補助バッテリが切断されるので、該補助バッテリからアクセサリ接続機器への放電電流が発生することが無い。従って、本発明の車載用始動補助電源装置は、車両のアクセサリソケットと接続するだけで良く、充電方向切り替えスイッチを必要としない。すなわち、エンジン稼働中には前記補助バッテリが充電され、エンジン停止中（即ちアクセサリスイッチがＯＦＦである場合）には該補助バッテリが自動的に車両と切り離されて該補助バッテリからの無用な放電が起こらず、緊急時に主バッテリを充電する為の電力を確実に保持することができる。

請求項２の車載用始動補助電源装置によれば、エンジン稼働中に車両の電気負荷が一時的に変動し主バッテリの電圧が降下して、前記補助バッテリから流出する電流が検出された場合には、一旦補助バッテリの接続が切り離されるものの、前記断続手段が再度接続した際に前記補助バッテリからの流出電流が検出されなければ、該補助バッテリの充電動作が継続されるので、該補助バッテリの充電状態を常時適正に維持することができる。

請求項３の車載用始動補助電源装置によれば、主バッテリの放電によってエンジンが始動できない状況においては、起動スイッチを操作して所定期間待つだけで主バッテリを充電してエンジンを始動可能になる。従って、主バッテリを充電するか、補助バッテリを充電するかの切り替え操作、及び本車載用始動補助電源装置を直接主バッテリと結線する等の作業は不要である。
また、かかる切り替えスイッチの操作忘れによって補助バッテリの充電量が不足し、緊急時に主バッテリを充電できないといった問題が発生することがない。

請求項４の車載用始動補助電源装置によれば、スタータモータによるエンジン始動用電力を十分に賄うだけの電力量を主バッテリへ充電することができる。

請求項５の車載用始動補助電源装置によれば、主バッテリ過放電の緊急時には、前記補助バッテリから該主バッテリを約５分間充電するだけでエンジンの再始動ができ、該主バッテリの充電完了後には、何の操作も必要とせず自動的に補助バッテリを充電する方向へと切り替えることができる。

請求項６の車載用始動補助電源装置によれば、一般的な車両のアクセサリ電源回路の配線及びフューズの電流定格を超えることの無い電流値で前記主バッテリを充電することが可能であるとともに、前記主バッテリの充電時間と該電流値との積によって決まる電力量にて主バッテリを充電して、エンジン始動に十分な電力を該主バッテリへ蓄電することができる。

請求項７の車載用始動補助電源装置によれば、前記主バッテリが完全に放電して前記ＤＣ−ＤＣコンバータによる電流制御が不可能な過大電流が流れるほどに電圧低下した場合においても、前記断続手段によって補助バッテリからの流出電流が制限されるので、車両に搭載された過電流保護フューズの溶断や配線の焼損、及び該ＤＣ−ＤＣコンバータの部品破損等がなく、主バッテリの電圧が該ＤＣ−ＤＣコンバータの電流制御可能領域になるまで緩充電することができる。

請求項８の車載用始動補助電源装置によれば、補助バッテリの充電電流が過大にならないように制限されるから、該補助バッテリの寿命を長く保つことができる。

請求項９の車載用始動補助電源装置によれば、主バッテリ充電中にアクセサリスイッチ又はイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合にも該アクセサリスイッチ又はイグニッションスイッチへ接続された電子機器へ過電圧を与えることが無いので、それら機器を破損する恐れが無い。

は、本発明の車載用始動補助電源装置の内部回路ブロック及び車両電気配線との接続状態を表した図である。 は、本発明の車載用始動補助電源装置の内部構造の主要部詳細図である。 は、補助バッテリ充電中における断続手段の挙動を説明した図である。 は、主バッテリの充電動作を説明した図である。 は、主バッテリの電圧が異常に低下した際に、補助バッテリから流出する電流の過電流を制限する動作を説明した図である。 は、主バッテリ充電中にアクセサリスイッチをＯＦＦにした場合の動作を説明した図である。

以下、各図に従って、本発明の実施様態について説明する。
図１は、本発明の車載用始動補助電源装置１の内部回路ブロック及び車両電源システムとの接続状態を表した図であって、主バッテリ３からアクセサリスイッチ２とフューズとアクセサリソケット５から延びた＋側接続電線（ＶＢ）とＧＮＤ側接続電線（ＧＮＤ）とを介して車載用始動補助電源装置１が接続してある。また、主バッテリ３はオルタネータ４によってエンジン稼働中に充電される構成となっている。さらに、前記アクセサリスイッチ２の下流側には、例えばオーディオ等の車載電子機器６が接続される。

車載用始動補助電源装置１は、前記アクセサリソケット５と接続したＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、シャント抵抗６０１と増幅器６０２とで形成した電流検出手段６０と、断続手段７０とを介して、補助バッテリ１ａが接続されるとともに、該ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と電流検出手段６０と断続手段７０とを制御する制御手段５０とで構成される。

さらに、前記車載用始動補助電源装置１は、公知の定電圧電源回路手段２０とクロック発生手段３０、タイマーカウンター４０、主バッテリ充電中表示手段１ｃ、モーメンタリタイプの起動スイッチ１ｂ、整流手段１１とを具備して成る。

より詳細には図２に示す如く、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、インダクタＬと、該インダクタＬの一端において、電源側及びＧＮＤ側に配置せしめたＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２とゲート駆動回路ＩＣ１によって構成される。そして、該ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は符号１０ｃからの公知のＰＷＭ（周波数が固定でＯＮデューティの変化する信号）信号に従って前記ＭＯＳＦＥＴＱ１とＱ２のゲート端子Ｇを相補的にＯＮ／ＯＦＦすることによって、符号１０ａからの入力電圧を降圧して符号１０ｂへ出力する。

同時にＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、前記符号１０ｃからのＰＷＭ信号に従って前記ＭＯＳＦＥＴＱ１とＱ２とを相補的にＯＮ／ＯＦＦすることによって符号１０ｂの電圧を昇圧して符号１０ａへ出力することも可能となっている。

次に電流検出手段６０は、シャント抵抗６０１の両端電圧から増幅器６０２を形成するオペアンプＯＰ３によって増幅して出力することで、該シャント抵抗６０１を流れる電流を電圧に変換して符号６０ｃから前記制御手段の符号５０ｇへ出力する。

前記断続手段７０は、公知のＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ３でありドレイン端子７０ａが前記電流検出手段６０と接続され、ソース端子７０ｃは前記補助バッテリ１ａの＋側と接続される。また、該ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート端子Ｇは符号７０ｂを介して前記制御手段５０の符号５０ｈと接続してある。

ところで、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のＭＯＳＦＥＴＱ１は、該Ｑ１のソース端子Ｓからドレイン端子Ｄに向かって公知のボディーダイオードを内蔵しているから、断続手段７０がＯＮの場合には前記補助バッテリ１ａから電流検出手段６０と、インダクタＬと、前記ＭＯＳＦＥＴＱ１のボディーダイオードとを介して、符号１０ａからアクセサリソケット５を通って前記電子機器６と繋がる電流経路が形成される。

その為、前記アクセサリスイッチ２がＯＦＦされて前記主バッテリ３からの電源供給が無くなると、補助バッテリ１ａから電子機器６へと電流が流れて、該補助バッテリ１ａが放電してしまう。そこで、断続手段７０は、補助バッテリ１ａが充電中であるにも関わらず該補助バッテリ１ａから放電する電流が検出された場合には、補助バッテリ１ａを遮断して該バッテリの放電を阻止するが如く作用する。

図３は、前記補助バッテリ１ａの充電中における前記断続手段７０の動作状態を表したタイミングチャートである。主バッテリ３が前記オルタネータ４によって充電中であり、且つ前記アクセサリスイッチ２がＯＮ状態であるとアクセサリソケット５のＶＢの電圧が前記主バッテリ３の電圧と同値の約１３．５Ｖ程度となり、前記補助バッテリ１ａを充電する動作状態となっている。

この時、前記制御手段５０は図１の符号５０ｃを介して前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の駆動デューティを制御しながら該ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の符号１０ａの電圧を降圧して符号１０ｂから出力している。

また、前記制御手段５０は図３に示すように前記ＯＰ３の出力電圧がＩＭとなるが如く前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御することによって、前記補助バッテリ１ａの充電電流を図示しない第三の所定値に制限している。

かかる第三の所定値は、補助バッテリ１ａの許容充電電流値以下としてあり、その値は一般的にバッテリの定格放電電流値Ｃの１／３×Ｃ〜１／５×Ｃであるから、一例として７ＡＨ程度の小型の鉛シールバッテリの場合には約２Ａである。

次に、車両のヘッドライト、エアコン等の大電力電気負荷が作動・停止するとＶＢの電圧は同図ＶＢに示すように前記１３．５Ｖ付近を中心として上下に変動する特性を示す。この時、該ＶＢの値と補助バッテリ１ａの電圧との差に従って前記電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３の出力電圧は（＋）方向又は（−）方向へ変動する。

前記制御手段５０は、上記ＯＰ３の出力電圧がマイナス（補助バッテリ１ａから主バッテリ３の方向へ電流が流れている状態）となったのを検知すると、符号５０ｈを介して前記断続手段７０をＯＦＦする。その結果、前記補助バッテリ１ａの接続が遮断されると共に、電流検出手段６０を流れる電流が無くなってＯＰ３の出力電圧は０Ｖとなる。

しかしながら、上記状態は主バッテリ３の電圧が一時的に下がっただけであるので、該電圧が上昇した場合には継続して補助バッテリ１ａを充電するように作用すべきである。

そこで前記制御手段５０は、図３に示すように前記クロック発生手段３０の符号３０ｂの立ち上がりエッジに同期して所定の周期ＴＳごとに定期的に断続手段７０をＯＮにするが如く構成した。

すなわち図３に示すように、符号３０ｂの所定の周期ＴＳで断続手段７０がＯＮした時に、ＯＰ３の出力電圧が未だマイナスである場合には該断続手段７０は再びＯＦＦ状態となる。
一方、オペアンプＯＰ３の出力電圧がプラス方向へ転じていたら断続手段７０はＯＮ状態を保持する。

その結果ＶＢの一時的な変動による電圧低下に対しては断続手段７０がＯＦＦ状態から復帰することができる。

尚、前記所定の周期ＴＳは主バッテリ３の電圧変動に含まれる公知のノイズ成分に反応することなく、各種電気負荷のＯＮ／ＯＦＦ状態よる電圧変動にだけ反応させるために、約１〜３秒程度に設定することが望ましい。

続いて、図３に示す如くアクセサリスイッチ２がＯＦＦされた場合の挙動について以下説明する。
アクセサリスイッチ２がＯＦＦになると、主バッテリ３との接続が遮断されるので、前記補助バッテリ１ａから車載電子機器６への放電電流が流れる。その為、前記電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３からマイナス方向の信号が出力されて、制御手段５０は前記断続手段７０をＯＦＦにする。

この場合には主バッテリ３からの電源供給が無いので、前記クロック発生手段３０と接続された定電圧電源回路手段２０の入力電源も無くなる為、該クロック発生手段３０と制御手段５０とが停止して、断続手段７０は遮断状態を保持する。尚、再度アクセサリスイッチ２がＯＮになった場合には制御手段５０に電源が供給され、クロック発生手段３０が起動することによって断続手段７０がＯＮになると共に、この時前記オペアンプＯＰ３の出力電圧がプラス側（補助バッテリ１ａを充電する方向に電流が流れている）の場合には、断続手段７０がそのままＯＮ状態を継続する。

以上の如く、主バッテリ３が充電状態にあって、アクセサリスイッチ２がＯＮの場合には補助バッテリ１ａを充電し、アクセサリスイッチ２がＯＦＦされると制御手段５０は電流検出手段６０が該補助バッテリ１ａからの放電電流に対応した電圧を出力したのを検出したのを受けて、断続手段７０をＯＦＦにすることにより、車載用始動補助電源装置１はアクセサリソケット５へ挿入したままで何の操作も必要とせず補助バッテリ１ａの接続を切り離すことが可能となるから、該補助バッテリ１ａの充電状態を適正に保つ事ができる。

次に図４に従って、前記補助バッテリ１ａから主バッテリ３を充電する動作を説明する。尚、図４の例では、主バッテリ３の放電が進み、車両のエンジンが始動できない程度の電圧としてＶＢの初期値は１１Ｖとしてある。

アクセサリスイッチ２をＯＮにすると、前記と同様に補助バッテリ１ａから主バッテリ３への放電電流が検出されて前記断続手段７０がＯＦＦとなっている。

続いて、車載用始動補助電源装置１に外部から操作可能な如く配設したモーメンタリタイプの起動スイッチ１ｂを押圧すると、前記クロック発生手段３０からのクロック信号を入力せしめた前記タイマーカウンター４０が起動して、符号４０ｄから第一の所定期間Ｔ１の間ＬＯＷとなる信号を発生する。該第一の所定期間Ｔ１は、主バッテリ３への充電電流と該Ｔ１との積、及び車両のエンジンが始動に要するスタータの要求電力量に加えて、主バッテリ３の充電電力に対する蓄電電力の比で表される充電効率とから計算され、例えば、該充電電流を１５Ａとして約５分である。

該符号４０ｄの信号は制御手段５０の符号５０ｆへ入力される。次に、前記制御手段５０は該符号５０ｆの信号を受けて、前記断続手段７０をＯＮにする。ここで、補助バッテリ１ａの電圧は無負荷時に約１２Ｖであり、主バッテリ３の電圧を１１Ｖとしたから、前記電流検出手段６０と、インダクタＬと、前記ＭＯＳＦＥＴＱ１のボディーダイオードとを介して、符号１０ａから主バッテリ３へ電流が流れる。ところが該補助バッテリ１ａは小型であって、公知の内部インピーダンスが比較的大きいため、該補助バッテリ１ａの電圧は主バッテリ３の電圧と同程度まで低下し、主バッテリ３を充電するための十分な電流が流れない。

そこで、前記制御手段５０は符号５０ｃを介して前記ＤＣ−ＤＣコンバータのゲート駆動回路ＩＣ１にＤ２のデューティ信号を送出し、補助バッテリ１ａの電圧を昇圧して主バッテリ３へ印加すると同時に、前記主バッテリ充電中表示手段１ｃを点灯して、該主バッテリ３が充電中であることをユーザへ報知する。かくして、該主バッテリ３が所定の電流で充電される。

前記所定の電流は、前記制御回路５０が電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３の出力電圧をモニターしながら、該出力電圧がＩＣＭとなるように前記デューティＤ２を調整することで補助バッテリ１ａからの放電電流が第一の所定値となるように作用する。該第一の所定値は、前記アクセサリソケット５を介して主バッテリ３までの間に設置された車両配線と車載されたフューズの電流容量を超えることなく、且つ短時間で主バッテリを充電できる最大電流とする必要があるので、１５Ａ程度とすることが望ましい。

前記第一の所定期間Ｔ１が経過すると制御手段５０は断続手段７０をＯＦＦし、前記符号５０ｃから送出するＤＣ−ＤＣコンバータ１０のゲート駆動用デューティ信号Ｄ２をＯＦＦにすると共に、前記主バッテリ充電中表示手段１ｃを消灯して、主バッテリ３の充電プロセスを完了する。
その結果、主バッテリ３はエンジンを始動可能な電力量を蓄電するから、ユーザがスタータスイッチを操作して車両のエンジンを始動することができる。

次に図５を参照して、主バッテリ３が異常に過放電した場合の、該主バッテリ３の充電動作を説明する。

図１、図２において車両のエンジンが停止した状態で、アクセサリスイッチ２がＯＮとなっており、オルタネータ４は発電していない。また、アクセサリソケット５からアクセサリスイッチ２を介して主バッテリ３が接続されている。

次に、前記断続手段７０がＯＮすると前記電流検出手段６０とＤＣ−ＤＣコンバータ１０のＭＯＳＦＥＴＱ１における公知の内蔵ボディーダイオードを介して、補助バッテリ１ａと主バッテリ３とが接続される。ここで、主バッテリ３が過放電し８Ｖ程度の電圧になった場合、補助バッテリ１ａから流出する電流は、補助バッテリ１ａの電圧と、主バッテリ３の電圧と、該補助／主バッテリの内部抵抗と、前記シャント抵抗６０１の抵抗値と、断続手段７０のＯＮ抵抗と、各部配線抵抗との合計に依存するから、補助バッテリ１ａの電圧を１２Ｖとして上でこれら抵抗の合計を例えば２０ｍΩとした場合、（１２Ｖ−８Ｖ）／２０ｍΩ＝２００Ａの過大な電流が流れて車両に搭載されたフューズが溶断する。

そこで本実施様態では図５に示す如く起動スイッチ１ｂが押圧されてＯＮになり、続いて断続手段７０がＯＮした後、前記制御手段５０は、前記電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３の出力電圧がＩＬを超えたこと、即ち該ＩＬと比例する前記補助バッテリ１ａからの放電電流が図示しない第二の所定値を超えたことを検出した場合に断続手段７０をＯＦＦするように構成した。その後、制御手段５０は、前記タイマーカウンター４０の符号４０ｄの信号がアクティブ（ローレベル）である場合には、第二の所定期間Ｔｘを経て再度断続手段７０をＯＮ動作するように構成した。

ところで、前記第二の所定値の電流が流れている状態で前記断続手段７０をＯＦＦにすると、前記インダクタＬに蓄えられた電流が流れ続ける。この電流はダイオード１１→電流検出手段６０→ＤＣ−ＤＣコンバータ１０→アクセサリソケット５→フューズ→アクセサリスイッチ２→主バッテリ３の経路で流れながら次第に減衰して、該主バッテリ３を充電する。
この時、前記第二の所定値を２０Ａ程度に設定すれば、主バッテリ３を充電する電流の平均値は１０Ａ程度であって、前記車両のフューズは溶断しない。

続いて、前記第二の所定期間Ｔｘが経過して前記電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３の出力電圧が０Ｖ付近になると、前記制御手段５０は断続手段７０を再びＯＮする。すると、前記補助バッテリ１ａから主バッテリ３への電流が前記第二の所定値を超えて前記動作を繰り返し、断続手段７０が再度ＯＦＦになる。

以上のようにして、主バッテリ３が約１０Ａの電流にて次第に充電されて電圧が上昇することで、前記補助バッテリ１ａと主バッテリ３との電圧差が減少して電流値が少なくなって前記第二の所定値未満となると、前記断続手段７０がＯＮ状態を保持するようになる。

その結果図４の状態へと遷移し、制御手段５０は前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のゲート駆動回路ＩＣ１のデューティ信号をＤ２とすると同時に、前記主バッテリ充電中表示手段１ｃを点灯する。かくして、前記補助バッテリ１ａの電圧を昇圧して、主バッテリ３へ印加することで該主バッテリ３が充電される。

この時、制御回路５０は電流検出手段６０のオペアンプＯＰ３の出力電圧をモニターしながら、該ＯＰ３の出力信号がＩＣＭ、即ち補助バッテリ１ａからの放電電流が前記第一の所定値となるが如く前記デューティ信号Ｄ２を調整するように作用する。

前記第一の所定期間Ｔ１が経過すると制御手段５０は断続手段７０をＯＦＦし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータのゲート駆動用デューティ信号をＯＦＦにすると共に、前記主バッテリ充電中表示手段１ｃを消灯して、主バッテリ３の充電プロセスを完了する。

次に図６を参照して、補助バッテリ１ａから主バッテリ３を充電中にアクセサリスイッチ２がＯＦＦされた場合の動作について説明する。

図６において、アクセサリスイッチ２がＯＮの期間中の動作は、図４と同じであるので説明を省略する。

アクセサリスイッチ２がＯＦＦになると、前記主バッテリ３との接続が遮断されるから、前記アクセサリソケット５のＶＢの電圧が急上昇する。この時、図１で示す車載電子機器６に高電圧が印加されることとなり、該車載電子機器６を破損する可能性がある。

そこで、本実施様態では前記制御手段５０が前記ＶＢの電圧を検出して、該電圧が第四の所定値以上の場合に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の駆動デューティをＤ３に制限するように構成した。尚、前記第四の所定値は車両電源の実質的使用電圧範囲の上限である１５Ｖに設定してある。これによって、アクセサリスイッチ２がＯＦＦとなって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の負荷電流が過少となった場合には、該ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧の上昇が制限されるから、車両の電源回路へ接続された電子機器の過電圧破壊が防止される。

以上のように本発明の車載用始動補助電源装置は、車両のアクセサリソケットに装着するだけで、切り替えスイッチ等を操作することなく内蔵された補助バッテリを常時充電しておくことが可能で、主バッテリ放電時には起動スイッチの押圧操作によって自動的に主バッテリを充電してエンジンを再始動することができる。

尚、本実施様態では本発明の車載用始動補助電源装置は、車両のアクセサリソケットと接続するものとしたが、この接続先はアクセサリソケットに限られることなく、フューズボックス等へ接続しても良い。またＤＣ−ＤＣコンバータ、電流検出手段、断続手段の具体的構成は本実施様態に限らず各々、トランスを用いた絶縁式コンバータ、ホールセンサーを用いた非接触タイプの電流検出手段、リレーによる断続手段等の如く、類似の機能を実現するものであれば、その具体的構成は通常の電子回路技術を利用して様々な形態とすることが可能である。また、制御手段の構成は本実施の様態に限定されることなく、公知のマイクロコンピュータを用いたもの、或いはロジック回路、アナログ演算回路等が採用可能であることは言うまでもない。
加えて 車両の主バッテリは１２Ｖ、２４Ｖの何れにも対応可能であり、補助バッテリは鉛シール電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいずれを採用したとしても本発明の主旨を逸脱するものではない。

１ 車載用始動補助電源装置、２ アクセサリスイッチ、３ 主バッテリ、４ オルタネータ、５ アクセサリソケット、６ 車載電子機器、１０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、２０定電圧電源回路手段、

Claims (9)

1. 車両に搭載してエンジン稼動中に充電される補助バッテリを具備し、主バッテリが過放電した際に、補助バッテリから主バッテリを充電してエンジン始動用電力を供給する補助電源装置において、車両の主バッテリからアクセサリスイッチ又はイグニッションスイッチと、ＤＣ−ＤＣコンバータと、電流検出手段と、断続手段と、を介して補助バッテリと接続するとともに、かかるＤＣ−ＤＣコンバータと電流検出手段及び断続手段とを制御する制御手段を具備して成り、該制御手段は、前記電流検出手段の出力信号から前記補助バッテリに対する電流の流入又は流出方向のいずれであるかを検出し、該補助バッテリの充電中であって、且つ該制御手段が該補助バッテリから流出する電流を検出した場合には、前記断続手段を遮断するように作用することを特徴とする車載用始動補助電源装置。
2. 前記制御手段は、前記補助バッテリの充電中であって、且つ該補助バッテリから流出する電流を検出した場合には、前記断続手段をＯＦＦするとともに、該ＯＦＦタイミングから所定の周期で、該断続手段をＯＮする動作を繰り返すが如く構成したことを特徴とする請求項１に記載の車載用始動補助電源装置。
3. 前記制御手段は、操作可能と成したモーメンタリタイプの起動スイッチを具備しており、該起動スイッチが押圧操作された時を起点に、第一の所定期間の間前記断続手段を接続するとともに前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって前記補助バッテリの電圧を昇圧して、前記主バッテリを充電するが如く作用する請求項１又は請求項２に記載の車載用始動補助電源装置。
4. 前記主バッテリを充電する電力量は略１５Ｗｈであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車載用始動補助電源装置。
5. 前記第一の所定期間は略４分から５分であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車載用始動補助電源装置。
6. 前記制御手段は前記主バッテリの充電中に前記電流検出手段の検出値が第一の所定値となるが如く前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の車載用始動補助電源装置。
7. 前記制御手段は、前記主バッテリの充電中に前記電流検出手段の検出値が第二の所定値を超えた場合には、前記断続手段を第二の所定期間の間ＯＦＦするように構成したことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の車両用始動補助電源装置。
8. 前記制御手段は、前記補助バッテリの充電中に該補助バッテリの充電電流が第三の所定値に制限されるようにＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の車載用始動補助電源装置。
9. 前記制御手段は、前記主バッテリの充電中に前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の上限が第四の所定値に制限されるように該ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動デューティを制御するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の車載用始動補助電源装置。

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