JP2016117409A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブバッテリから一般負荷や電圧低下リセット負荷への給電頻度を少なくし、長寿命化を図ること。【解決手段】発電機６と、第１及び第２のバッテリ２、３と、第１及び第２のバッテリを発電機に並列に接続可能に構成された給電回路９を備え、スタータスイッチの切替操作とは独立して、一般負荷２２〜２４への給電可否を切替可能なバッテリスイッチ８と、電圧低下リセット負荷２５、２６及び第２のバッテリ３間に設けられ、スタータスイッチの切替操作に連動して動作可能な第１のスイッチ部と、一般負荷及び前記第１のバッテリ２間に設けられ、バッテリスイッチの切替操作に応じて動作可能な第２のスイッチ部とを含み、スタータスイッチがオフの場合、電圧低下リセット負荷に対して第１のバッテリから給電され、オンの場合、電圧低下リセット負荷に対して第１及び第２のバッテリから給電される。【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載された負荷に対して給電可能な車両用電源装置に関する。

近年、ユーザの要望や車両の用途によって、車両に搭載される電気機器は増加している。このような電気機器には、車両に搭載された車両用電源装置から電力供給がなされ、車両用電源装置にとって負荷となる。この種の負荷には、電圧低下リセット負荷と一般負荷とが含まれる。電圧低下リセット負荷は、正常な動作を維持するために（例えば、動作に必要な情報を記憶維持するために）供給電圧を所定値以上に維持する必要があり、仮に供給電圧が所定値以下となった場合、その電気機器の動作がリセットされてしまう負荷であり、例えば、運賃装置、プリペイドカードリーダ、乗客降車合図装置、車内放送装置、等がある。これに対して、一般負荷は電圧低下リセット負荷以外を意味し、印加される電圧が所定値以下のなった場合でも、動作がリセットされない負荷であり、例えば、車内灯やカーエアコン等がある。

車両用電源装置には、一般負荷や電圧低下リセット負荷等に給電するためのバッテリが備えられている。ドライバがスタータスイッチを操作する際、スタータ駆動時に流れるスタータ電流は極めて大きいので、バッテリの出力電圧が一時的に大きく低下してしまう。ところが、運賃装置やプリペイドカードリーダ等の電圧低下リセット負荷に印加される電圧が、正常に動作する電圧の範囲を下回ってしまうおそれがある。もし、電圧低下リセット負荷に印加される電圧が、正常に動作する電圧の範囲を下回った場合、電気機器がリセットされてしまう。

このようなことを防ぐために、例えば、車両用電源装置に、蓄電容量の大きいバッテリを設ける方法や、供給電圧が所定値以下となっても一般負荷と同様に動作がリセットしないように機器の仕様を変更する方法が考えられる。蓄電容量を大きくすると、バッテリのコストが上がり、また、バッテリ自体が大きくなり、重くなってしまうことや、機器の仕様を変更すると機器のコストが上がり、また既存の機器や中古の機器が使用できなくなる等、新たに別の問題が生じてしまう。このため、このバッテリとは別に、電圧低下リセット負荷に給電するための蓄電容量の小さいバッテリが設けられた車両用電源装置が用いられている。蓄電容量の大きい方のバッテリはメインバッテリとよばれ、蓄電容量の小さいほうのバッテリはサブバッテリとよばれる。

例えば、交通信号等で車両の走行が停止した場合、車両に搭載される電気機器はメインバッテリとサブバッテリから給電される。したがって、交通信号等で車両の走行が頻繁に停止する場合、メインバッテリとサブバッテリから頻繁に電流が取り出されることになる。車両の走行が頻繁に停止する場合、これらのバッテリの消費によって寿命が短くなってしまうが、特に、メインバッテリと比べて蓄電容量の小さいサブバッテリでは、短寿命化がより一層進みやすいという不都合がある。

特許文献１には、エンジン自動停止・始動装置用コントローラを備えた車両用電源装置が開示されている。車両の走行が停止した場合、このエンジン自動停止・始動装置用コントローラがサブバッテリに接続されているバッテリリレーを制御し、電圧低下リセット負荷への接続を遮断する。

特許第３７２６４３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電圧低下リセット負荷には、バッテリリレーを介さずに、直接サブバッテリに接続されている。そのため、電圧低下リセット負荷には、エンジンの状態にかかわらず、常にサブバッテリから給電されることになり、サブバッテリの給電頻度が多くなってしまい、サブバッテリの短寿命化が生じやすいという問題がある。

本発明の少なくとも一実施形態は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、サブバッテリから一般負荷や電圧低下リセット負荷への給電頻度を少なくし、サブバッテリの長寿命化を図ることのできる電源装置が搭載された車両用電源装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る車両用電源装置は、
車両に搭載される一般負荷及び電圧低下リセット負荷に対して給電可能な車両用電源装置であって、
スタータスイッチの切替操作に応じて始動可能なエンジンによって駆動可能な発電機と、
前記発電機で発電した電力を蓄電可能な第１のバッテリと、
前記発電機で発電した電力を蓄電可能であり、前記第１のバッテリより小さな蓄電容量を有する第２のバッテリと、
前記第１のバッテリ及び前記第２のバッテリを、前記発電機に対して並列に接続可能に構成された給電回路と
を備え、
前記給電回路は、
前記スタータスイッチの切替操作とは独立して、前記一般負荷への給電可否を切替可能なバッテリスイッチと、
前記電圧低下リセット負荷及び前記第２のバッテリ間に設けられ、前記スタータスイッチの切替操作に連動して動作可能な第１のスイッチ部と、
前記一般負荷及び前記第１のバッテリ間に設けられ、前記バッテリスイッチの切替操作に応じて動作可能な第２のスイッチ部と
を含み、
前記スタータスイッチがオフの状態の場合、前記電圧低下リセット負荷に対して前記第１のバッテリから給電され、
前記スタータスイッチがオンの状態の場合、前記電圧低下リセット負荷に対して前記第１のバッテリ及び前記第２のバッテリから給電されるように構成される。

上記（１）の実施形態に係る車両用電源装置は、発電機と、第１のバッテリと、第２バッテリと、給電回路とを備え、給電回路は、バッテリスイッチと、第１のスイッチ部と、第２のスイッチ部とを含む。

スタータスイッチがオフの状態の場合、第１のスイッチ部がオフの状態となり、電圧低下リセット負荷に対して第１のバッテリから給電される。スタータスイッチがオンの状態の場合、第１のスイッチ部がオンの状態となり、電圧低下リセット負荷に対して第１のバッテリ及び第２のバッテリから給電される。このため、スタータスイッチがオフの場合、つまり、エンジンが始動していない状態では、バッテリスイッチのオン／オフの状態にかかわらず、電圧低下リセット負荷に対して第２のバッテリから給電されないので、第２のバッテリの給電頻度を少なくすることができ、第２のバッテリの長寿命化を図ることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、サブバッテリから一般負荷や電圧低下リセット負荷への給電頻度を少なくし、サブバッテリの長寿命化を図ることのできる電源装置が搭載された車両用電源装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電源装置の一例を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る車両用電源装置１の一例を示す図である。まず、車両用電源装置１の概要について説明する。車両用電源装置１は、メインバッテリ２、サブバッテリ３、スタータ５、発電機６、給電回路９を備える。メインバッテリ２及びサブバッテリ３は、スタータ５及び発電機６と並列に接続される。一般的に、サブバッテリ３は、メインバッテリ２と比べて、蓄電容量は小さい。スタータ５は、メインバッテリ２から給電され作動し、エンジン１０を始動させる。発電機６は、エンジン１０が始動すると発電を開始し、メインバッテリ２とサブバッテリ３を充電しつつ、車両用電源装置１に備えられた各負荷に給電する。

給電回路９は、バッテリスイッチ８と、スタータスイッチリレー１１と、一般負荷スイッチリレー１２，電圧低下リセット負荷スイッチリレー１３と、サブバッテリ遮断リレー１４と、分離ダイオード１６と、ヒューズ１７，１８と、一般負荷２２，２３，２４と、第１電圧低下リセット負荷２５，第２電圧低下リセット負荷２６とを備える。

例えば、第１電圧低下リセット負荷２５と第２電圧低下リセット負荷２６の一例として、バスに備えられた運賃装置等がある。より具体的には、第１電圧低下リセット負荷２５は、バスの路線に関する情報や運賃に関する情報などを記憶するための記憶装置を駆動するための電源に相当する。この記憶装置に給電される電圧が所定値を下回ると、記憶装置がリセットされ、記憶されているデータがリセットされてしまう。
また、第２電圧低下リセット負荷２６は、運賃装置等の電気機器本体を駆動するための二次電源に相当する。バスの営業運行中に運賃装置が停止することのないように、安定した給電が必要である。運賃装置のように、例えば、運賃や、路線等を記憶し、これらのデータに基づいて運賃を決定するような複雑な機能を有する装置には、複数の電圧低下リセット負荷を備えるものもある。

例えば、一般負荷２２〜２４の一例として、車内灯等がある。上述の運賃装置にあるような複雑な機能が必要とされないため、車内灯は、運賃装置と比べて、電気機器として求められる機能が簡素であるが、安定した給電が求められる。また、例えば、一般負荷２２〜２４には、エンジンの制御装置や変速制御装置を電気的に制御する負荷もある。

給電回路９の回路構成について説明する。スタータスイッチリレー１１は、メインバッテリ２に直列に接続される。また、一般負荷２２は、スタータスイッチリレー１１を介して、メインバッテリ２に接続される。一般負荷スイッチリレー１２は、メインバッテリ２に直接に接続される。また、一般負荷２３は、一般負荷スイッチリレー１２を介してメインバッテリ２に接続される。電圧低下リセット負荷スイッチリレー１３は、バッテリスイッチ８を介してメインバッテリ２に接続される。一般負荷２４は、メインバッテリ２に直接接続される。
サブバッテリ遮断リレー１４、分離ダイオード１６と２つのヒューズ１７，１８を介して、サブバッテリ３は、発電機６に接続される。なお、メインバッテリ２とサブバッテリ３は、分離ダイオード１６によって電気的に分離される。第２電圧低下リセット負荷２６は、電圧低下リセット負荷スイッチリレー１３とサブバッテリ遮断リレー１４を介してサブバッテリ３に接続され、ヒューズ１７、分離ダイオード１６と電圧低下リセット負荷スイッチリレー１３介してメインバッテリ２に接続される。第１電圧低下リセット負荷２５は、ヒューズ１８とサブバッテリ遮断リレー１４を介して、サブバッテリ３に接続され、ヒューズ１７、分離ダイオード１６を介してメインバッテリ２に接続される。

エンジンＥＣＵ２１は、スタータ５と発電機６に対して信号を送信可能に接続される。スタータ５と発電機６を停止するためのスタータスイッチ４１のオン又はオフの状態をモニタしてスタータスイッチリレー１１に信号を送信可能に接続される。

スタータ５と発電機６は、スイッチが内蔵されており、これらのスイッチは、エンジンＥＣＵ２１の信号に基づいて制御され、スタータ５と発電機６が作動又は停止する。

給電回路９の動作について説明する。運転者はエンジンを始動させる前に、バッテリスイッチ８をオンの状態にする（ドライバによるバッテリスイッチの操作）。これにより、一般負荷スイッチリレー１２と電圧低下リセット負荷スイッチリレー１３がともにオンの状態となり、一般負荷２３は、一般負荷スイッチリレー１２を経由してメインバッテリ２から給電される。第２電圧低下リセット負荷２６は、ヒューズ１７、分離ダイオード１６、電圧低下リセット負荷スイッチ１３を経由して、メインバッテリ２から給電される。この時点ではサブバッテリ遮断リレー１４はオフの状態であるので、サブバッテリ３はどの負荷に対しても給電をしていない。例えば、一般負荷２３は車内灯であって、運転者が、スタータスイッチ４１を操作し、エンジン１０を始動させなくても、車両内のバッテリスイッチ８を操作することにより車内灯を利用することができ、例えば、車内灯を点灯させて車両内の清掃を行うことができる。

続いて運転者が、スタータスイッチ４１を操作し、エンジン１０を始動させるための操作を行う（ドライバによるエンジンキーの操作）。これにより、キースイッチ４１がオン状態まで操作されるとエンジンＥＣＵ２１がスタータスイッチリレー１１を励磁してオンの状態となり、メインバッテリ２からの電源が一般負荷２２に給電されると共に、スタータスイッチリレー１１を通った電源は一般負荷２２の手前で分岐して通りサブバッテリ遮断リレー１４を励磁してオンの状態となる。スタータスイッチ４１がオン位置を過ぎスタート（Ｓ）位置まで操作されるとエンジンＥＣＵ２１から信号が送られて更にメインバッテリ２から電源が給電されてスタータ５が始動し、これに伴いエンジン１０が始動する。そして、発電機６が発電を開始する。

エンジンＥＣＵ２１は、スタータスイッチ４１のオン又はオフの状態を常にモニタしている。

エンジン１０が始動後にスタータスイッチ４１がオフの状態となると、エンジンＥＣＵ２１はエンジン１０の停止処理を行う。

一方、スタータスイッチ４１がオンの状態となるのに伴い、スタータスイッチリレー１１と共にサブバッテリ遮断リレー１４がオンの状態となるので、サブバッテリ３は、ヒューズ１８とサブバッテリ遮断リレー１４を経由して、第１電圧低下リセット負荷２５及び第２電圧低下リセット負荷２６へ給電する。スタータスイッチリレー１１がオンの状態になって初めて、サブバッテリ３は、給電を開始する。

スタータスイッチリレー１１がオフの状態の場合、サブバッテリ遮断リレー１４がオフの状態となり、第１電圧低下リセット負荷２５及び第２電圧低下リセット負荷２６に対してメインバッテリ２からのみ給電される。一方、スタータスイッチリレー１１がオンの状態の場合、サブバッテリ遮断リレー１４がオンの状態となり、第１電圧低下リセット負荷２５と第２電圧低下リセット負荷２６に対してメインバッテリ２及びサブバッテリ３から給電される。このため、スタータスイッチリレー１１がオフの場合、つまり、スタータスイッチ４１が操作されていない状態では、バッテリスイッチ８のオン／オフの状態にかかわらず、第１電圧低下リセット負荷２５と第２電圧低下リセット負荷２６に対してサブバッテリ３から給電されないので、サブバッテリ３からの給電頻度が少なくなり、サブバッテリ３の長寿命化が図られる。

本発明の「第１のバッテリ」の一例は、メインバッテリ２である。本発明の「第２のバッテリ」の一例は、サブバッテリ３である。本発明の「第１のスイッチ部」の一例は、サブバッテリ遮断リレー１４である。本発明の「第２のスイッチ部」の一例は、一般負荷スイッチリレー１２である。本発明の「電圧低下リセット負荷」の一例は、第１電圧低下リセット負荷２５である。本発明の「電圧低下リセット負荷」の一例は、第２電圧低下リセット負荷２６である。

図２は、本発明の幾つかの実施形態に係る車両用電源装置１の一例を示す図である。図１の車両用電源装置１と異なる点についてのみ説明をする。図２に示す、本実施形態の車両用電源装置１は、第２給電回路１９を備える。第２給電回路１９は、第１ダイオード３１と、第２ダイオード３２とを備える。

エンジンＥＣＵ２１と発電機６は、サブバッテリ遮断リレー１４をオン又はオフの状態に切替るための信号を送信する。例えば、エンジン１０が始動していない場合は、エンジンＥＣＵ２１は、検知信号を送信しない。

この場合も、図１に示す給電回路９の場合と同様に、エンジン１０が始動していない場合、サブバッテリ遮断リレー１４がオフの状態であるため、サブバッテリ３から第１電圧低下リセット負荷２５又は第２電圧低下リセット負荷２６に給電されることはない。スタータスイッチ４１がオン位置を過ぎスタート位置まで操作された場合などエンジンＥＣＵ２１からスタータ５を始動する信号が送信された場合、第１ダイオード３１を経由してサブバッテリ遮断リレー１４がオンの状態となるため、エンジン１０が始動し始めて、第１電圧低下リセット負荷２５又は第２電圧低下リセット負荷２６に給電されることになる。このため、サブバッテリ３の給電頻度が少なくなり、サブバッテリ３の長寿命化が図られる。

発電機６には、エンジン１０の回転数を検知するセンサが内蔵されている。発電機６に内蔵のセンサが、エンジン１０の回転数が所定の回転数より小さいと判定した場合、検知信号を送信しない。一方、エンジン１０が所定の回転数以上であると判定した場合は検知信号を送信するため、発電機６から第２ダイオード３２を経由してサブバッテリ遮断リレー１４に電流が流れサブバッテリ遮断リレー１４がオンの状態となる。サブバッテリ遮断リレー１４がオンの状態のため、第１電圧低下リセット負荷２５又は第２電圧低下リセット負荷２６はサブバッテリ３から給電される。

この場合は、エンジン１０が始動してからではなく、エンジン１０の回転数が所定の回転数以上となるまで、サブバッテリ遮断リレー１４はオフの状態である。エンジン１０の回転数が所定の回転数以上となり、エンジン１０の動作が安定するまで、サブバッテリ３から給電されないようにしている。エンジン１０の回転数が所定の回転数未満の場合は、サブバッテリ３を使用しないため、サブバッテリ３の給電頻度が少なくなり、サブバッテリ３の長寿命化が図られる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

幾つかの実施形態では、スタータスイッチリレー１１等、機械式のリレースイッチが用いられた例を示しているが、これに限らない。例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いた半導体式のリレースイッチを用いることが可能である。

本発明は、様々な負荷に給電するためのバッテリを備えた車両用電源装置が搭載される車両用電源装置に適用可能である。

１ 車両用電源装置
２ メインバッテリ
３ サブバッテリ
５ スタータ
６ 発電機
８ バッテリスイッチ
９ 給電回路
１０ エンジン
１１ スタータスイッチリレー
１２ 一般負荷スイッチリレー
１３ 電圧低下リセット負荷スイッチリレー
１４ サブバッテリ遮断リレー
１６ 分離ダイオード
１７，１８ ヒューズ
１９ 第２給電回路
２１ エンジンＥＣＵ
２２〜２４ 一般負荷
２５ 第１電圧低下リセット負荷
２６ 第２電圧低下リセット負荷
３１ 第１ダイオード
３２ 第２ダイオード
３３ 第１エンジンセンサ
３４ 第２エンジンセンサ

Claims (1)

1. 一般負荷及び電圧低下リセット負荷に対して給電可能な電源装置を搭載した電源装置搭載車両であって、
   前記電源装置は、
   スタータスイッチの切替操作に応じて始動可能なエンジンによって駆動可能な発電機と、
   前記発電機で発電した電力を蓄電可能な第１のバッテリと、
   前記発電機で発電した電力を蓄電可能であり、前記第１のバッテリより小さな蓄電容量を有する第２のバッテリと、
   前記第１のバッテリ及び前記第２のバッテリを、前記発電機に対して並列に接続可能に構成された給電回路と
   を備え、
   前記給電回路は、
   前記スタータスイッチの切替操作とは独立して、前記一般負荷への給電可否を切替可能なバッテリスイッチと、
   前記電圧低下リセット負荷及び前記第２のバッテリ間に設けられ、前記スタータスイッチの切替操作に連動して動作可能な第１のスイッチ部と、
   前記一般負荷及び前記第１のバッテリ間に設けられ、前記バッテリスイッチの切替操作に応じて動作可能な第２のスイッチ部と
   を含み、
   前記スタータスイッチがオフの状態の場合、前記電圧低下リセット負荷に対して前記第１のバッテリから給電され、
   前記スタータスイッチがオンの状態の場合、前記電圧低下リセット負荷に対して前記第１のバッテリ及び前記第２のバッテリから給電されるように構成されたことを特徴とする電源装置搭載車両。

Images