JP3014573B2 - 車両用電源電圧切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の蓄電体の接続
を切換えて車載電気負荷に対する電源電圧を変化させる
車両用電源電圧切換装置に関し、特に蓄電体の接続切換
時の短絡故障を防止した車両用電源電圧切換装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の車両用電源電圧切換
装置としては、例えば特願平４−１２５０６３号に参照
されるものがある。図４は上記従来装置の構成を示すブ
ロック図であり、１ａおよび１ｂは車両に搭載された複
数の蓄電体すなわちバッテリ、２はエンジン（図示せ
ず）の回転により電力を発生してバッテリ１ａおよび１
ｂを充電する発電機、３はバッテリ１ａおよび１ｂ並び
に発電機２に接続されて給電される通常の電気負荷であ
る。

【０００３】４はバッテリ１ａおよび１ｂを並列接続状
態または直列接続状態に切換える直並列切換リレー（以
下、単にリレーという）であり、開閉駆動部となる複数
の駆動用コイル４ａ〜４ｃ（以下、単にコイルという）
と、各コイル４ａ〜４ｃに関連する複数の常開接点５ａ
〜５ｃ（以下、単に接点という）とにより構成される。
接点５ａはバッテリ１ａおよび１ｂの各正極端子間に挿
入され、接点５ｂはバッテリ１ａの正極端子とバッテリ
１ｂの負極端子との間に挿入され、接点５ｃはバッテリ
１ａの負極端子（グランド端子）とバッテリ１ｂの負極
端子との間に挿入されている。

【０００４】６はバッテリ１ａおよび１ｂの直列接続状
態の電力を消費する例えば触媒加熱ヒータ等の車載の大
電力電気負荷、７は大電力電気負荷６を駆動する大電力
電気負荷駆動スイッチ（以下、単にスイッチという）で
ある。

【０００５】８はマイクロコンピュータからなるコント
ローラであり、リレー４内のコイル４ａ〜４ｃを各制御
線１０ａ〜１０ｃを介して最適タイミングで制御するよ
うになっている。スイッチ７の両端の電圧すなわちバッ
テリ側の端子電圧Ｅａおよび大電力電気負荷側の端子電
圧Ｅｂは、電圧検出手段（図示せず）により検出され、
信号線９ａおよび９ｂを介してコントローラ８に入力さ
れている。

【０００６】なお、図４は通常動作における接続状態を
示しており、バッテリ１ａおよび１ｂの各正極端子は接
点５ａを介して接続され、バッテリ１ａおよび１ｂの各
負極端子は接点５ｃを介して接続されている。これによ
り、バッテリ１ａおよび１ｂは、並列接続状態となって
おり、発電機２からの発電電力により充電される。ま
た、通常の電気負荷３には、発電機２並びにバッテリ１
ａおよび１ｂからの電力が供給される。

【０００７】このとき、リレー４の各接点５ａ〜５ｃ
は、コイル４ａ〜４ｃが無通電状態のときに開放される
ノーマルオフ（常開）接点であり、コイル４ａおよび４
ｃは、コントローラ８の制御下で通電されている。

【０００８】次に、図５のフローチャートを参照しなが
ら、図４に示した従来の車両用電源電圧切換装置の動作
について説明する。なお、図５においては、各ステップ
に対応した時点でのスイッチ７の両端の電圧Ｅａおよび
Ｅｂの値が示されている。

【０００９】まず、通常動作接続状態においては、コイ
ル４ａおよび４ｃが制御線１０ａおよび１０ｃを介して
通電され（ステップＳ１１１）、接点５ａおよび５ｃは
閉成されている（ステップＳ１１２）。また、大電力電
気負荷６を投入するスイッチ７が開放されているため、
スイッチ７の両端の電圧ＥａおよびＥｂは、それぞれ、
１２Ｖおよび０Ｖである。これらの電圧ＥａおよびＥｂ
の検出信号は、信号線９ａおよび９ｂを介してコントロ
ーラ８に入力される。

【００１０】次に、大電力電気負荷６が動作する条件に
達した場合、コントローラ８は、リレー４内のコイル４
ａおよび４ｃの通電を停止し（ステップＳ１２１）、各
接点５ａおよび５ｃを開放する（ステップＳ１２２）。
このとき、スイッチ７の両端の電圧ＥａおよびＥｂは、
それぞれ、フローティングおよび０Ｖである。

【００１１】その後、コントローラ８は、制御線１０ｂ
を介してコイル４ｂに通電し（ステップＳ１３１）、接
点５ｂを閉成させて（ステップＳ１３２）、バッテリ１
ａおよび１ｂを直列接続状態とする。このとき、スイッ
チ７が開放されているため、両端の電圧ＥａおよびＥｂ
は、それぞれ、２４Ｖおよび０Ｖとなり、これらの電圧
検出信号はコントローラ８に入力される。

【００１２】続いて、コントローラ８によりスイッチ７
が閉成され（ステップＳ１４１）、大電力電気負荷６に
電力が供給される。このとき、各電圧ＥａおよびＥｂ
は、それぞれ、大電力電気負荷６およびスイッチ７の電
圧降下分の電圧、大電力電気負荷６の抵抗値で決定する
電圧降下分の電圧となり、これらの電圧検出信号は、コ
ントローラ８に入力される。

【００１３】次に、大電力電気負荷６の動作が完了する
と、コントローラ８によりスイッチ７が開放され（ステ
ップＳ１５１）、スイッチ７の両端電圧ＥａおよびＥｂ
は、それぞれ、２４Ｖおよび０Ｖとなる。続いて、リレ
ー４のコイル４ｂの通電を停止して（ステップＳ１５
２）、接点５ｂを開放し（ステップＳ１５３）、最初の
ステップＳ１１１に戻る。

【００１４】これにより、コイル４ａおよび４ｃが通電
されて接点５ａおよび５ｃが閉成され、図４の通常動作
状態に戻る。以上は、リレー４の各接点５ａ〜５ｃが正
常に動作した場合の制御手順であるが、次に、各正常５
ａ〜５ｃのいずれかが常閉故障状態となった場合につい
て説明する。

【００１５】まず、接点５ａまたは５ｃの短絡（常閉）
故障について説明する。正常時において、スイッチ７の
一方の端子電圧Ｅａは、１２Ｖ（ステップＳ１１２）か
ら、フローティング電圧（ステップＳ１２２）および２
４Ｖ（ステップＳ１３２）へと変化する。

【００１６】このとき、接点５ａまたは５ｃが常閉故障
しているものと仮定すると、コントローラ８がコイル４
ａおよび４ｃへの通電を停止している（ステップＳ１２
１）にもかかわらず、ステップＳ１２２において、電圧
Ｅａがフローティング電圧にならず１２Ｖを維持する状
態となる。

【００１７】もし、この状態でコイル４ｂに通電して接
点５ｂを閉成させると、接点５ａが短絡故障の場合には
バッテリ１ｂの正負端子間が短絡し、接点５ｃが短絡故
障の場合にはバッテリ１ａの正負端子間が短絡し、災害
が発生するおそれがある。

【００１８】したがって、コントローラ８は、電圧Ｅａ
の検出信号から接点５ａまたは５ｃの常閉故障を判定
し、故障判定時にはステップＳ１３１への制御を中止す
る。これにより、コイル４ｂへの通電は行われず、災害
の発生を未然に防止することができる。

【００１９】次に、接点５ｂの短絡故障について説明す
る。正常時において、スイッチ７の端子電圧Ｅａは、２
４Ｖ（ステップＳ１５１）から、フローティング電圧
（ステップＳ１５３）および１２Ｖ（ステップＳ１１
２）へと変化する。

【００２０】このとき、接点５ｂが常閉故障しているも
のと仮定すると、コントローラ８がコイル４ｂへの通電
を停止している（ステップＳ１５２）にもかかわらず、
ステップＳ１５３において、電圧Ｅａがフローティング
電圧にならず２４Ｖを維持する状態となる。

【００２１】もし、この状態でコイル４ａおよび４ｃに
通電して接点５ａおよび５ｃを閉成させると、バッテリ
１ａおよび１ｂの各正負端子間が短絡し、災害が発生す
るおそれがある。

【００２２】したがって、コントローラ８は、端子電圧
Ｅａの検出信号から接点５ｂの常閉故障を判定し、故障
判定時にはステップＳ１５３からＳ１１１への制御を中
止する。これにより、コイル４ａおよび４ｃへの通電は
行われず、災害の発生を未然に防止することができる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用電源電圧
切換装置は以上のように構成されているので、開閉素子
となるリレー４の接点５ａ〜５ｃの故障判定に際して、
リレー４の状態を切換える前後の時間要素が全く加味さ
れていない。したがって、接点５ａ〜５ｃの開閉動作に
伴ってノイズが発生したり、開閉時間がバッテリ１ａお
よび１ｂの電圧変化に応じて変動した場合、接点５ａ〜
５ｃの故障状態を誤判定するという問題点がある。

【００２４】また、開閉素子の接点５ａ〜５ｃの構成が
ノーマルオフ（常開）であり、コイル４ａ〜４ｃが無通
電時に開放状態となっているため、大電力電気負荷６の
通電終了後の充電時において、開閉素子駆動用のコイル
４ａ〜４ｃを連続通電しなければならず、無駄な電力消
費が大きいうえ、コイル４ａ〜４ｃの発熱を伴うため開
閉素子すなわちリレー４のサイズを大きくしなければな
らないという問題点があった。

【００２５】この発明の請求項１は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、開閉素子の故障を正
確に判定することのできる車両用電源電圧切換装置を提
供することを目的とする。

【００２６】

【００２７】また、この発明の請求項２は、開閉素子の
故障を正確に判定するとともに、充電時の電力消費を最
小限に抑制することのできる車両用電源電圧切換装置を
提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る車両用電源電圧切換装置は、エンジンの回転により電
力を発生する発電機と、発電機の出力電流により充電さ
れる複数の蓄電体と、複数の蓄電体を直列に接続する回
路を開閉する直列接続手段と、複数の蓄電体を並列に接
続する回路を開閉する並列接続手段と、車両に搭載され
て複数の蓄電体が直列接続された状態で電力を消費する
大電力電気負荷と、大電力電気負荷への通電回路を開閉
する負荷開閉手段と、負荷開閉手段の両端の電圧を検出
する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出信号に基づい
て直列接続手段、並列接続手段および負荷開閉手段の故
障を判定し、直列接続手段、並列接続手段および負荷開
閉手段の開閉を制御する制御手段とを備え、制御手段
は、並列接続手段および負荷開閉手段の接続状態の変化
に応じて動作するタイマ手段を含み、直列接続手段、並
列接続手段および負荷開閉手段の接続状態を変化させる
前に故障を判定するとともに、接続状態を変化させた後
で、直列接続手段、並列接続手段および負荷開閉手段の
開閉動作に要する所定時間の経過後に故障を判定するも
のである。

【００２９】

【００３０】また、この発明の請求項２に係る車両用電
源電圧切換装置は、エンジンの回転により電力を発生す
る発電機と、発電機の出力電流により充電される複数の
蓄電体と、複数の蓄電体を直列に接続する回路を開閉す
る直列接続手段と、複数の蓄電体を並列に接続する回路
を開閉する並列接続手段と、車両に搭載されて複数の蓄
電体が直列接続された状態で電力を消費する大電力電気
負荷と、大電力電気負荷への通電回路を開閉する負荷開
閉手段と、負荷開閉手段の両端の電圧を検出する電圧検
出手段と、電圧検出手段の検出信号に基づいて直列接続
手段、並列接続手段および負荷開閉手段の故障を判定
し、直列接続手段、並列接続手段および負荷開閉手段の
開閉を制御する制御手段とを備え、制御手段は、並列接
続手段および負荷開閉手段の接続状態の変化に応じて動
作するタイマ手段を含み、直列接続手段、並列接続手段
および負荷開閉手段の接続状態を変化させる前に故障を
判定するとともに、接続状態を変化させた後で、直列接
続手段、並列接続手段および負荷開閉手段の開閉動作に
要する所定時間の経過後に故障を判定し、直列接続手段
は、開閉駆動部の非通電時に接点が開放状態となる開閉
素子からなり、並列接続手段は、開閉駆動部の非通電時
に接点が閉成状態となる開閉素子からなるものである。

【００３１】

【作用】この発明の請求項１においては、開閉素子の接
続状態を変化させる前後に、タイマ手段による待機の後
で故障を判定することにより、電源投入直後などに発生
する開閉素子の各部の電圧が不定な条件や、開閉素子の
開閉動作に要する時間が電源電圧の変動によって変化し
た場合でも安定且つ正確に故障を判定する。

【００３２】

【００３３】また、この発明の請求項２においては、開
閉素子の接続状態を変化させる前後に、タイマ手段によ
る待機の後で故障を判定するとともに、蓄電体が直列接
続される作動時間比率の低い大電力電気負荷の駆動条件
において並列接続用の開閉素子に給電し、蓄電体が並列
接続される大電力電気負荷駆動終了後の作動時間比率の
高い充電時において並列接続用の開閉素子への給電を断
つことにより、安定且つ正確に故障を判定するととも
に、充電時の無駄な電力消費を防止して開閉素子の駆動
部の小形化を実現する。

【００３４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１（請求項１に対応）の
構成を示すブロック図であり、１ａ、１ｂ、２、３、
６、７、９ａおよび９ｂは前述と同様のものである。ま
た、８Ａはコントローラ８に対応しており、並列接続手
段（後述する）およびスイッチ７（負荷開閉手段）の接
続状態の変化に応じて動作するタイマ手段（図示せず）
を含んでいる。

【００３５】１１および１２は図４内の直並列切換用の
リレー４に代えて設けられた直列リレー１１および並列
リレー１２であり、それぞれ、バッテリ１ａおよび１ｂ
を直列に接続する回路を開閉する直列接続手段と、バッ
テリ１ａおよび１ｂを並列に接続する回路を開閉する並
列接続手段とを構成している。

【００３６】直列接続手段としての直列リレー１１は、
コントローラ８Ａの制御下で励磁される接点駆動コイル
１１ｃ（以下、単にコイルという）と、コイル１１ｃの
励磁により閉成される常開接点１１ｂ（以下、単に接点
という）とを内蔵している。接点１１ｂはバッテリ１ｂ
の負極端子とバッテリ１ａの正極端子との間に挿入さ
れ、コイル１１ｃはコントローラ８Ａの制御出力端子に
接続されている。

【００３７】並列接続手段としての並列リレー１２は、
コントローラ８Ａの制御下で励磁される接点駆動コイル
１２ｃ（以下、単にコイルという）と、コイル１２ｃの
励磁により閉成される常開接点１２ａおよび１２ｂ（以
下、単に接点という）とを内蔵している。接点１２ａ
は、バッテリ１ｂの負極端子とバッテリ１ａの負極端子
（グランド端子）との間に挿入され、接点１２ｂは、バ
ッテリ１ａおよび１ｂの各正極端子間に挿入され、コイ
ル１２ｃはコントローラ８Ａの制御出力端子に接続され
ている。

【００３８】なお、図１は、バッテリ１ａおよび１ｂの
並列接続による動作時間比率の高い充電状態を表わして
おり、コントローラ８Ａにより、直列リレー１１内のコ
イル１１ｃへの通電が禁止されて接点１１ｂは開放状態
であり、並列リレー１２内のコイル１２ｃが給電されて
接点１２ａおよび１２ｂは閉成状態となっている。した
がって、バッテリ１ａおよび１ｂは、各正極端子および
負極端子が同一極性同士で接続された並列接続状態であ
り、発電機２の出力電流によって充電されるとともに、
通常の電気負荷３に電力を供給している。

【００３９】次に、コントローラ８Ａの処理手順を示す
図２のフローチャートを参照しながら、図１に示したこ
の発明の実施例１の動作について説明する。この場合、
コントローラ８Ａは、開閉素子の接続状態を変化させる
前後に、タイマ手段による待機の後で故障を判定するこ
とにより、電源投入直後などに発生する開閉素子の各部
の電圧が不定な条件や、開閉素子の開閉動作に要する時
間が電源電圧の変動によって変化した場合でも、安定且
つ正確に故障を判定するようになっている。

【００４０】まず、電源投入時の動作について説明す
る。電源投入時においては、コントローラ８Ａの制御に
より、大電力電気負荷６の投入用のスイッチ７、直列リ
レー１１および並列リレー１２の駆動出力は禁止（以
下、オフと記す）されており、スイッチ７および各リレ
ーの接点１１ｂ、１２ａ〜１２ｃは全て開放状態となっ
ている。

【００４１】ここで、コントローラ８Ａの電源が投入さ
れると、ステップＳ１において、コントローラ８Ａ内の
第１のタイマ手段が起動され、第１の待機時間Ｔｄ１が
経過するまで待機する。第１の待機時間Ｔｄ１として
は、たとえば電源投入後の負荷の急変時に各部の電圧が
安定するに要する所定時間（例えば、１００ｍｓ）があ
らかじめ設定されている。

【００４２】次に、第１のタイマ手段の動作が終了して
第１の待機時間Ｔｄ１が経過すると、ステップＳ２に進
み、スイッチ７の電源側の端子電圧Ｅａが第１の判定電
圧Ｖａ以下か否かに基づいて、電圧Ｅａをチェックす
る。このとき、もし直列リレー１１および並列リレー１
２の各接点１１ｂ、１２ａ〜１２ｃが正常であれば、各
接点が全て開放状態であるため、電圧Ｅａはフローティ
ング電圧を示す。

【００４３】また、いずれかの接点が溶着等によって常
閉故障している場合には、バッテリ１ａおよび１ｂの系
電圧である１２Ｖまたは系電圧の２倍の２４Ｖ前後の電
圧値が端子電圧Ｅａとして発生する。

【００４４】そこで、コントローラ８Ａの電圧検出信号
入力端子を抵抗器を介して接地した状態に構成してお
き、第１の判定電圧Ｖａを接点異常時の発生電圧以下
（例えば、フローティング時の最大許容電圧である２Ｖ
程度）に設定しておけば、前述の接地抵抗器により電圧
Ｅａは正常時には第１の判定電圧Ｖａ以下となり、異常
時には第１の判定電圧Ｖａより大きくなる。

【００４５】したがって、コントローラ８Ａは、ステッ
プＳ２において、Ｅａ＞Ｖａ（すなわち、ＮＯ）と判定
された場合に接点故障の発生を検知することができる。
ステップＳ２において接点故障が判定された場合、以降
のステップＳ３〜Ｓ１４で実行されるバッテリ１ａおよ
び１ｂの直並列切換え操作において、バッテリ１ａおよ
び１ｂの短絡不具合が発生するため、ステップＳ１５に
進み、全ての出力をオフして制御を終了する。

【００４６】また、ステップＳ２において、Ｅａ≦Ｖａ
（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、各接点が正常で
あると判定してステップＳ３以降に進み、図２の制御を
継続する。ステップＳ３において、コントローラ８Ａ
は、大電力電気負荷６を駆動するための準備段階とし
て、直列リレー１１のコイル１１ｃに給電（以下、オン
と記す）して接点１１ｂを閉成状態とする。

【００４７】これにより、バッテリ１ｂの負極端子とバ
ッテリ１ａの正極端子とが接続されて直列接続状態とな
り、電源電圧は２４Ｖとなる。続いて、ステップＳ４に
進み、コントローラ８Ａ内の第２のタイマ手段を起動し
て、第２の待機時間Ｔｄ２が経過するまで待機する。第
２の待機時間Ｔｄ２としては、コイル１１ｃのオン後に
接点１１ｂが閉成動作に要する時間（以下、オン時間と
記す）よりも長い所定時間（例えば、５０ｍｓ）が設定
されている。

【００４８】次に、第２のタイマ手段の動作が終了して
第２の待機時間Ｔｄ２が経過すると、ステップＳ５に進
み、スイッチ７の大電力電気負荷６側の端子電圧Ｅｂが
第２の判定電圧Ｖｂ以下か否かに基づいて、電圧Ｅｂを
チェックする。このとき、スイッチ７の接点が正常であ
れば、スイッチ７が開放状態であるため、大電力電気負
荷６を介して接地された端子電圧Ｅｂは０Ｖを示す。

【００４９】一方、スイッチ７の接点が溶着等により常
閉故障している場合には、端子電圧Ｅｂとして２４Ｖ前
後の電圧値、または通常の電気負荷３による電圧降下を
考慮しても１０Ｖ程度の電圧値が発生する。そこで、第
２の判定電圧Ｖｂとして、スイッチ７の接点異常時の発
生電圧以下（例えば、６Ｖ程度）に設定しておけば、正
常時にはＥｂ≦Ｖｂとなり、異常時にはＥｂ＞Ｖｂとな
るため、スイッチ７の接点故障を判定することができ
る。

【００５０】したがって、ステップＳ４において、Ｅｂ
＞Ｖｂ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、スイッチ７
の接点故障により大電力電気負荷６の制御不能状態とい
う不具合が発生するため、ステップＳ１５に進み、全て
の出力をオフして制御を終了する。また、Ｅｂ≦Ｖｂ
（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、スイッチ７の接
点が正常であると判定してステップＳ６に進み、図２の
制御動作を継続する。

【００５１】ステップＳ６において、コントローラ８Ａ
は、スイッチ７をオンし、ステップ３において直列接続
されて２４Ｖに昇圧された電源電圧を大電力電気負荷６
に供給する。続いて、大電力電気負荷６の制御終了か否
かを判定するステップＳ７に進み、大電力電気負荷６の
通電終了条件（図示せず）が成立するまでＮＯに分岐し
ながら、通電終了を待機する。

【００５２】ステップＳ７において、大電力電気負荷６
の通電が終了（すなわち、ＹＥＳ）と判定されると、ス
テップＳ８に進み、スイッチ７をオフし、続いて、ステ
ップＳ９に進む。

【００５３】ステップＳ９においては、ステップＳ１お
よびＳ４と同様に、第３のタイマ手段を起動し、第３の
待機時間Ｔｄ３が経過するのを待機する。第３の待機時
間Ｔｄ３は、スイッチ７をオフした後の接点開放動作に
要する時間（以下、オフ時間と記す）よりも長い所定時
間（例えば、１００ｍｓ）が設定されている。

【００５４】次に、第３のタイマ手段の動作が終了して
第３の待機時間Ｔｄ３が経過すると、ステップＳ１０に
進み、スイッチ７の端子電圧Ｅｂが第２の判定電圧Ｖｂ
以下か否かに基づいて、電圧Ｅｂをチェックする。ステ
ップＳ１０の判定動作は、ステップＳ５と同様であり、
Ｅｂ＞Ｖｂ（すなわち、ＮＯ）であってスイッチ７の接
点が異常と判定されれば、ステップＳ１５に進み、Ｅｂ
≦Ｖｂ（すなわち、ＹＥＳ）であって正常と判定されれ
ば、ステップＳ１１に進み、図２の制御動作を継続す
る。

【００５５】ステップＳ１１において、コントローラ８
Ａは、バッテリ１ａおよび１ｂを充電するための準備段
階として、直列リレー１１をオフし、コイル１１ｃの給
電を断って接点１１ｂを開放状態とし、バッテリ１ｂの
負極端子とバッテリ１ａの正極端子とを切り離す。ま
た、ステップＳ１２に進み、ステップＳ９と同様に、直
列リレー１１の接点１１ｂのオフ時間よりも長い設定時
間である第３の待機時間Ｔｄ３が経過するのを待機す
る。

【００５６】続いて、第３の待機時間Ｔｄ３が経過する
と、ステップＳ１３に進み、ステップＳ２と同様に、ス
イッチ７の電源側の端子電圧Ｅａが第１の判定電圧Ｖａ
以下か否かに基づいて電圧Ｅａをチェックする。もし、
Ｅａ＞Ｖａ（すなわち、ＮＯ）であって直列リレー１１
または並列リレー１２の接点が異常であると判定されれ
ば、ステップＳ１５に進み、バッテリ１ａおよび１ｂの
短絡不具合を回避して制御を終了する。

【００５７】また、ステップＳ１３において、Ｅａ≦Ｖ
ａ（すなわち、ＹＥＳ）であって正常と判定されれば、
ステップＳ１４に進み、並列リレー１２をオンしてバッ
テリ１ａおよび１ｂを並列に接続し、各バッテリ１ａお
よび１ｂに発電機２の出力電流を流し込み充電する。

【００５８】このように、リレー接続状態の切換前後で
各タイマ手段を動作させることにより、接続状態が安定
した後で故障判定することができ、電源投入直後などに
発生するリレー１１および１２の各部の電圧が不定な条
件や、リレー１１および１２の開閉動作に要する時間が
電源電圧の変動によって変化した場合でも安定且つ正確
な故障判定が可能となる。なお、この充電状態は、コン
トローラ８Ａの電源が遮断されるまで継続し、大電力電
気負荷６への給電によって消費された電力分が回復され
る。

【００５９】実施例２．なお、上記実施例１では、各リ
レー１１および１２の接点故障判定の信頼性向上を実現
したが、各バッテリ１ａおよび１ｂが並列接続される充
電状態を実現するために、コントローラ８Ａにより並列
リレー１２のコイル１２ｃを励磁（オン）し、常開の接
点１２ａおよび１２ｂを閉成状態とする必要があった。
したがって、充電時の無駄な消費電力を節減することが
できない。

【００６０】次に、上記実施例１によるタイマ制御を組
み合わせて、リレー故障判定の信頼性を向上させるとと
もに、各バッテリ１ａおよび１ｂの充電時の無駄な消費
電力を節減するようにしたこの発明の実施例２について
説明する。図３はこの発明の実施例２（請求項２に対
応）の構成を示すブロック図であり、１ａ、１ｂ、２、
３、６、７、９ａ、９ｂおよび１１は前述と同様のもの
である。また、８Ａおよび１３は、それぞれ、コントロ
ーラ８Ａおよび並列リレー１２に対応している。

【００６１】この場合、並列接続手段としての並列リレ
ー１３は、同時駆動されるノーマルオフの常閉接点１３
ａおよび１３ｂ（以下、単に接点という）と、各接点１
３ａおよび１３ｂを開放動作させる接点駆動コイル１３
ｃ（以下、単にコイルという）とを内蔵している。ま
た、コントローラ８Ｂは、通常の充電時において、並列
リレー１３に対する励磁制御信号をオフにするようにな
っている。

【００６２】次に、図３に示したこの発明の実施例２に
よる各リレーの動作について説明する。図３内の各リレ
ー１１および１３は、前述と同様に、動作時間比率の高
い充電時の接続状態を示している。

【００６３】前述の実施例１（図１）では、この充電状
態を実現するために、コントローラ８Ａにより並列リレ
ー１２のコイル１２ｃを励磁（オン）し、常開の接点１
２ａおよび１２ｂを閉成状態としていたが、この実施例
２（図３）では、並列リレー１３の接点１３ａおよび１
３ｂを常閉構成としているため、コントローラ８Ｂは、
並列リレー１３のコイル１３ｃをオフすればよく、電力
消費を最小限に低減させて充電状態を実現することがで
きる。

【００６４】この発明の実施例２の基本的動作は、図２
のフローチャートと概略同様であるが、初期状態におい
て、コントローラ８Ｂは、直列リレー１１のコイル１１
ｃに対する励磁制御信号をオフとし、並列リレー１３の
コイル１３ｃに対する励磁制御信号をオンにする。これ
により、前述と同様に、全ての接点１１ｂ、１３ａおよ
び１３ｂは開放状態となる。

【００６５】また、ステップＳ２、Ｓ５、Ｓ１０または
Ｓ１３においてリレー故障（すなわち、ＮＯ）と判定さ
れた場合には、前述と同様にステップＳ１５に進み、全
ての出力をオフにして、安全性を確保する。

【００６６】以下、図２内のステップＳ１〜Ｓ１３を実
行するが、最後の並列リレー１３をオンするステップＳ
１４に代えて、コントローラ８Ｂは、並列リレー１３に
対する励磁制御信号をオフにする。これにより、接点１
３ａおよび１３ｂは、前述と同様に閉成状態となり、バ
ッテリ１ａおよび１ｂは通常の充電状態となる。

【００６７】この場合、バッテリ１ａおよび１ｂが並列
接続状態となる充電時以外は、並列リレー１３のコイル
１３ｃを励磁（オン）して接点１３ａおよび１３ｂを開
放状態にする必要があるが、一般に大電力電気負荷６が
投入される時間は少なく、無駄な消費電力を浪費するこ
とはない。

【００６８】また、消費電力の低減により、開閉素子の
駆動部すなわちコイル１３ｃの発熱が少なくなるため、
コイル１３ｃの小形化が可能となり、さらに、装置全体
のコストダウンが実現する。

【００６９】さらに、この発明の実施例２では、バッテ
リ充電時の消費電力の低減を達成することのみならず、
上記実施例１によるタイマ制御を組み合わせているの
で、リレー故障判定の信頼性を向上させることもでき
る。

【００７０】実施例３． また、上記実施例１および実施例２では、開閉素子とし
て、コイル１１ｃ、１２ｃおよび１３ｃと可動接点１１
ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａおよび１３ｂを有するリレ
ー１１〜１３を用いたが、開閉動作を行う素子であれば
何でもよく、他のトランジスタ等の半導体スイッチを用
いてもよい。

【００７１】実施例４． また、上記実施例１および実施例２では、第１および第
２の蓄電体として系電圧１２Ｖのバッテリ１ａおよび１
ｂをそれぞれ単数で用いたが、系電圧は上記以外のもの
でもよく、また、複数のバッテリを並列接続して用いて
も同様の効果を奏することは言うまでもない。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、エンジンの回転により電力を発生する発電機と、
発電機の出力電流により充電される複数の蓄電体と、複
数の蓄電体を直列に接続する回路を開閉する直列接続手
段と、複数の蓄電体を並列に接続する回路を開閉する並
列接続手段と、車両に搭載されて複数の蓄電体が直列接
続された状態で電力を消費する大電力電気負荷と、大電
力電気負荷への通電回路を開閉する負荷開閉手段と、負
荷開閉手段の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、電
圧検出手段の検出信号に基づいて直列接続手段、並列接
続手段および負荷開閉手段の故障を判定し、直列接続手
段、並列接続手段および負荷開閉手段の開閉を制御する
制御手段とを備え、制御手段は、並列接続手段および負
荷開閉手段の接続状態の変化に応じて動作するタイマ手
段を含み、直列接続手段、並列接続手段および負荷開閉
手段の接続状態を変化させる前に故障を判定するととも
に、接続状態を変化させた後で、直列接続手段、並列接
続手段および負荷開閉手段の開閉動作に要する所定時間
の経過後に故障を判定するようにしたので、電源投入直
後などに発生する開閉素子の各部の電圧が不定な条件
や、開閉素子の開閉動作に要する時間が電源電圧の変動
によって変化した場合でも安定且つ正確に故障を判定す
ることのできる車両用電源電圧切換装置が得られる効果
がある。

【００７３】

【００７４】また、この発明の請求項２によれば、エン
ジンの回転により電力を発生する発電機と、発電機の出
力電流により充電される複数の蓄電体と、複数の蓄電体
を直列に接続する回路を開閉する直列接続手段と、複数
の蓄電体を並列に接続する回路を開閉する並列接続手段
と、車両に搭載されて複数の蓄電体が直列接続された状
態で電力を消費する大電力電気負荷と、大電力電気負荷
への通電回路を開閉する負荷開閉手段と、負荷開閉手段
の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段
の検出信号に基づいて直列接続手段、並列接続手段およ
び負荷開閉手段の故障を判定し、直列接続手段、並列接
続手段および負荷開閉手段の開閉を制御する制御手段と
を備え、制御手段は、並列接続手段および負荷開閉手段
の接続状態の変化に応じて動作するタイマ手段を含み、
直列接続手段、並列接続手段および負荷開閉手段の接続
状態を変化させる前に故障を判定するとともに、接続状
態を変化させた後で、直列接続手段、並列接続手段およ
び負荷開閉手段の開閉動作に要する所定時間の経過後に
故障を判定し、直列接続手段を、開閉駆動部の非通電時
に接点が開放状態となる開閉素子により構成し、並列接
続手段を、開閉駆動部の非通電時に接点が閉成状態とな
る開閉素子により構成し、開閉素子の接続切換前後の待
機時間後に故障判定するとともに、作動時間比率の低い
大電力電気負荷駆動時に並列接続用の開閉素子に給電
し、作動時間比率の高い充電時に並列接続用の開閉素子
への給電を断つようにしたので、開閉素子の故障を正確
に判定するとともに、充電時の電力消費を最小限に抑制
することのできる車両用電源電圧切換装置が得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の基本構成を示すブロック
図である。

【図２】この発明の実施例１の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図３】この発明の実施例２の基本構成を示すブロック
図である。

【図４】従来の車両用電源電圧切換装置の基本構成を示
すブロック図である。

【図５】従来の車両用電源電圧切換装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ バッテリ ２ 発電機 ３ 通常の電気負荷 ６ 大電力電気負荷 ７ 大電力電気負荷駆動スイッチ（負荷開閉手段） ８Ａ、８Ｂ コントローラ １１ 直列リレー（開閉素子） １１ｂ 接点 １１ｃ コイル（開閉駆動部） １２、１３ 並列リレー（開閉素子） １２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ 接点 １２ｃ、１３ｃ コイル（開閉駆動部） Ｅａ スイッチの電源側の端子電圧 Ｅｂ スイッチの負荷側の端子電圧 Ｔｄ１ 第１の待機時間（各部の電圧安定に要する所定
時間） Ｔｄ２ 第２の待機時間（リレー開閉動作に要する所定
時間） Ｔｄ３ 第３の待機時間（スイッチ開閉動作に要する所
定時間） Ｓ２、Ｓ１０、Ｓ１３ 接続切換前にリレー故障を判定
するステップ Ｓ５ 投入前にスイッチ故障を判定するステップ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転により電力を発生する発
   電機と、 前記発電機の出力電流により充電される複数の蓄電体
   と、 前記複数の蓄電体を直列に接続する回路を開閉する直列
   接続手段と、 前記複数の蓄電体を並列に接続する回路を開閉する並列
   接続手段と、 車両に搭載されて前記複数の蓄電体が直列接続された状
   態で電力を消費する大電力電気負荷と、 前記大電力電気負荷への通電回路を開閉する負荷開閉手
   段と、 前記負荷開閉手段の両端の電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記電圧検出手段の検出信号に基づいて前記直列接続手
   段、前記並列接続手段および前記負荷開閉手段の故障を
   判定し、前記直列接続手段、前記並列接続手段および前
   記負荷開閉手段の開閉を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記並列接続手段および前記負荷開閉手段の接続状態の
   変化に応じて動作するタイマ手段を含み、 前記直列接続手段、前記並列接続手段および前記負荷開
   閉手段の接続状態を変化させる前に前記故障を判定する
   とともに、 前記接続状態を変化させた後で、前記直列接続手段、前
   記並列接続手段および前記負荷開閉手段の開閉動作に要
   する所定時間の経過後に前記故障を判定することを特徴
   とする車両用電源電圧切換装置。
2. 【請求項２】 エンジンの回転により電力を発生する発
   電機と、 前記発電機の出力電流により充電される複数の蓄電体
   と、 前記複数の蓄電体を直列に接続する回路を開閉する直列
   接続手段と、 前記複数の蓄電体を並列に接続する回路を開閉する並列
   接続手段と、 車両に搭載されて前記複数の蓄電体が直列接続された状
   態で電力を消費する大電力電気負荷と、 前記大電力電気負荷への通電回路を開閉する負荷開閉手
   段と、 前記負荷開閉手段の両端の電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記電圧検出手段の検出信号に基づいて前記直列接続手
   段、前記並列接続手段および前記負荷開閉手段の故障を
   判定し、前記直列接続手段、前記並列接続手段および前
   記負荷開閉手段の開閉を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、 前記並列接続手段および前記負荷開閉手段の接続状態の
   変化に応じて動作するタイマ手段を含み、 前記直列接続手段、前記並列接続手段および前記負荷開
   閉手段の接続状態を変化させる前に前記故障を判定する
   とともに、 前記接続状態を変化させた後で、前記直列接続手段、前
   記並列接続手段および前記負荷開閉手段の開閉動作に要
   する所定時間の経過後に前記故障を判定し、 前記直列接続手段は、開閉駆動部の非通電時に接点が開
   放状態となる開閉素子からなり、 前記並列接続手段は、開閉駆動部の非通電時に接点が閉
   成状態となる開閉素子からなることを特徴とする車両用
   電源電圧切換装置。