JP3450220B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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JP3450220B2
JP3450220B2 JP10951999A JP10951999A JP3450220B2 JP 3450220 B2 JP3450220 B2 JP 3450220B2 JP 10951999 A JP10951999 A JP 10951999A JP 10951999 A JP10951999 A JP 10951999A JP 3450220 B2 JP3450220 B2 JP 3450220B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高電圧および低
電圧蓄電池の2系統の電源を備えた車両用電源装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の車両用電源装置を示すブロ
ック図である。図3において、1は自動車を走行させる
ためのエンジン、2はエンジン1に連結されて駆動され
る発電機、3はエンジン1を始動させるためのスタータ
モータ、4はラジオ、ランプ等の電気負荷、5は発電機
2の出力電圧が印加される蓄電池、6はキースイッチ、
7は蓄電池5の端子電圧をモニターし、蓄電池5の端子
電圧に基づいて発電機2の出力電圧を調整するコントロ
ーラである。
【0003】このように構成された従来の車両用電源装
置では、キースイッチ6が閉成され、スタータモータ駆
動スイッチ9が閉成されると、蓄電池5の電圧がスター
タモータ3に印加され、電流がスタータモータ3のモー
タ部に流れて、スタータモータ3が回り始める。これに
より、エンジン1が駆動される。そして、発電機2がエ
ンジン1により駆動され、発電を開始する。この発電機
2の出力電圧は、例えば14.4Vに調整され、蓄電池
5に印加されて蓄電池5の充電に供せられる。また、ス
イッチ8が閉成されると、蓄電池5の端子電圧が所望の
電気負荷4に印加されて、所望の電気負荷4が作動され
る。
【0004】ここで、蓄電池5は、スタータモータ3や
電気負荷4の使用により消耗され、端子電圧が低下す
る。そこで、コントローラ7が蓄電池5の端子電圧をモ
ニターし、該端子電圧に応じて発電機2の励磁電流をO
N/OFF制御し、蓄電池5の充電量を調整している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用電源装置
は、上記に示したように、蓄電池5が1つしか搭載され
ておらず、しかもエンジン1が停止状態の時にも蓄電池
5が接地側と接続されているので、エンジン1の停止時
に微小電流が流れて蓄電池5の放電が行われていた。ま
た、アイドリングストップアンドスタートシステムを採
用した車両においては、スタータモータ3の使用頻度が
高く、蓄電池5の消耗が激しくなる。このような放電や
激しい消耗により蓄電池5の端子電圧が低下してしま
い、スタータモータ3の駆動、即ちエンジン1の始動が
できなくなるという課題があった。このような場合、他
の車両の補助によりエンジン1を始動させる必要があ
り、極めて不都合な事態を招くことになる。
【0006】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、高電圧側および低電圧側蓄電池
の2系統の電源を搭載し、低電圧側蓄電池の劣化時に高
電圧側蓄電池により低電圧側蓄電池を充電できるように
して、エンジンの始動不能を回避させることができる車
両用電源装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用電
源装置は、車両のエンジンに連結された発電機と、この
発電機の出力電力が供給され、高電圧側電気負荷が接続
される高電圧側母線と、この高電圧側母線に降圧手段を
介して接続され、スタータモータおよび低電圧側電気負
荷が接続される低電圧側母線と、接地側にスイッチ手段
を介して上記高電圧側母線に接続された高電圧側蓄電池
と、キースイッチを介して上記低電圧側母線に接続され
た低電圧側蓄電池と、上記スイッチ手段を開閉制御する
制御手段とを備え、上記制御手段は、上記低電圧側蓄電
池の端子電圧をモニターし、上記エンジンの停止時に、
上記低電圧側蓄電池の劣化を検知すると、上記スイッチ
手段を閉成するように構成されているものである。
【0008】また、上記高電圧側蓄電池の劣化を報知す
る報知手段を備え、上記制御手段は、上記エンジンの停
止時に、上記低電圧側蓄電池の劣化を検知した後、上記
高電圧側蓄電池の端子電圧から該高電圧側蓄電池の劣化
を判定し、該高電圧側蓄電池が劣化している場合には上
記報知手段により該高電圧側蓄電池の劣化を報知させ、
高電圧側蓄電池が劣化してない場合には上記スイッチ手
段を閉成するように構成されているものである。また、
車両のエンジンに連結された発電機と、この発電機の出
力電力が供給され、高電圧側電気負荷が接続される高電
圧側母線と、この高電圧側母線に降圧手段を介して接続
され、スタータモータおよび低電圧側電気負荷が接続さ
れる低電圧側母線と、接地側にスイッチ手段を介して上
記高電圧側母線に接続された高電圧側蓄電池と、キース
イッチを介して上記低電圧側母線に接続された低電圧側
蓄電池と、上記スイッチ手段を開閉制御する制御手段と
を備え、上記制御手段は、上記エンジンの始動・停止信
号に基づいて、上記エンジンの始動後上記スイッチ手段
を閉成するとともに、上記高電圧側蓄電池の端子電圧か
ら該高電圧側蓄電池の劣化を判定し、該高電圧側蓄電池
が劣化している場合に上記発電機による発電を開始させ
て、該高電圧側蓄電池および上記低電圧側蓄電池を充電
するように構成されているものである。さらに、上記制
御手段は、上記高電圧側蓄電池が劣化していない場合に
上記低電圧側蓄電池の端子電圧から低電圧側蓄電池の劣
化を判定し、該低電圧側蓄電池が劣化している場合に上
記降圧手段を介して上記低電圧側蓄電池を充電するよう
に構成されているものである。さらにまた、上記車両は
アイドリングストップアンドスタートシステムを採用し
た車両である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る車
両用電源装置を示すブロック図である。図1において、
発電機2はエンジン1に直結されて駆動され、発電す
る。この発電機2の出力電力は、高電圧側母線10に供
給される。そして、高電圧側蓄電池15が接地側にスイ
ッチ手段としての半導体スイッチ14を介して高電圧側
母線10に接続されている。さらに、霜取り装置等の高
電圧側電気負荷13が高電圧側母線10に接続されてい
る。また、低電圧側母線11は、降圧手段としてのDC
/DCコンバータ12を介して高電圧側母線10に接続
されている。そして、低電圧側蓄電池16が、キースイ
ッチ6を介して低電圧側母線11に接続されている。さ
らに、エンジン1を始動させるためのスタータモータ3
やラジオ、ランプ等の低電圧側電気負荷4が低電圧側母
線11に接続されている。ここで、例えば、発電機1の
出力電圧は42Vで、高電圧側蓄電池15の電池電圧は
36Vであり、低電圧側母線11にはDC/DCコンバ
ータ12により12Vに降圧された電圧が供給されてい
る。
【0010】制御手段としてのコントローラ17は、信
号線30〜34を介してエンジン1、発電機2、半導体
スイッチ14、高電圧側蓄電池15の正極端子側および
低電圧側蓄電池16の正極端子側にそれぞれ接続されて
いる。これにより、エンジン1の始動・停止信号が信号
線30を介してコントローラ17に入力される。また、
高電圧側蓄電池15および低電圧側蓄電池16の端子電
圧が信号線33、34を介してコントローラ17に入力
される。そして、コントローラ17は、エンジン1の始
動・停止信号、高電圧側蓄電池15および低電圧側蓄電
池16の端子電圧に基づいて、信号線31を介して励磁
電流のON/OFF信号を出力して発電機2の発電電圧
を制御し、さらに信号線32を介して半導体スイッチ1
4のON/OFF信号を出力して半導体スイッチ14の
ON/OFFを制御する。
【0011】つぎに、このように構成された車両用電源
装置の動作について説明する。キースイッチ6が閉成さ
れ、ついでスタータモータ駆動スイッチ9が閉成される
と、低電圧側蓄電池16の電圧がスタータモータ3に印
加され、電流がスタータモータ3のモータ部に流れて、
スタータモータ3が回り始める。これにより、エンジン
1が駆動され、発電機2がエンジン1により駆動され
る。そして、励磁電流のON信号がコントローラ17か
ら出力されると、発電機2が発電を開始する。この発電
機2の出力電圧は、高電圧側母線10に供給され、さら
にDC/DCコンバータ12により降圧されて低電圧側
母線11に供給される。そして、高電圧側母線10に接
続された高電圧側蓄電池15が充電され、低電圧側母線
11に接続された低電圧側蓄電池16が充電される。ま
た、スイッチ8が閉成されると、低電圧側蓄電池16の
端子電圧が所望の低電圧側電気負荷4に印加されて、所
望の低電圧側電気負荷4が作動される。同様に、スイッ
チ18が閉成されると、高電圧側蓄電池15の端子電圧
が所望の高電圧側電気負荷13に印加されて、所望の高
電圧側電気負荷13が作動される。
【0012】ついで、コントローラ17による制御につ
いて図2を参照しつつ説明する。まず、ステップ100
において、コントローラ17は、信号線30を介して入
力されるエンジン1の始動・停止信号に基づいて、エン
ジン1の始動・停止をモニターしている。そして、エン
ジン1の停止が感知されると、ステップ101に移り、
信号線32を介してOFF信号を出力して半導体スイッ
チ14を開成する。これにより、高電圧側蓄電池15と
車体との電気的接続が遮断され、高電圧側蓄電池15の
放電が防止される。そして、ステップ102に移り、信
号線34を介して入力される低電圧側蓄電池16の端子
電圧に基づいて低電圧側蓄電池16の劣化を判定する。
ステップ102において、低電圧側蓄電池16の端子電
圧が設定値より小さいと、低電圧側蓄電池16が劣化し
ていると判定し、ステップ103に移り、信号線33を
介して入力される高電圧側蓄電池15の端子電圧に基づ
いて高電圧側蓄電池15の劣化を判定する。ステップ1
03において、高電圧側蓄電池15の端子電圧が設定値
より大きいと、高電圧側蓄電池15が正常と判定し、ス
テップ104に移り、信号線32を介してON信号を出
力して半導体スイッチ14を閉成する。これにより、高
電圧側蓄電池15の端子電圧が低電圧側蓄電池16に印
加され、低電圧側蓄電池16の充電が行われる(ステッ
プ105)。そこで、スタータモータ駆動スイッチ9の
閉成によるスタータモータ3の駆動が支障なく行われ
る。また、ステップ103において、高電圧側蓄電池1
5の端子電圧が設定値より小さいと、高電圧側蓄電池1
が劣化していると判定し、ステップ106に移り、バ
ッテリ上がりを示す警報ランプ(図示せず)を点灯す
る。そして、搭乗者は、警報ランプの点灯を確認し、外
付けバッテリ(他の車両の補助等による)でスタータモ
ータ3を直接駆動させることになる。
【0013】また、ステップ100において、エンジン
1の始動が感知されると、ステップ111に移り、信号
線32を介してON信号を出力して半導体スイッチ14
を閉成する。その後、ステップ112において、信号線
33を介して入力される高電圧側蓄電池15の端子電圧
に基づいて高電圧側蓄電池15の劣化を判定する。ステ
ップ112において、高電圧側蓄電池15の端子電圧が
設定値より小さいと、高電圧側蓄電池15が劣化してい
ると判定し、ステップ113に移り、信号線31を介し
て励磁電流のON信号を出力し、発電機2による発電を
開始させる。これにより、高電圧側蓄電池15および低
電圧側蓄電池16が充電される。また、ステップ112
において、高電圧側蓄電池15の端子電圧が設定値より
大きいと、高電圧側蓄電池15が正常と判定し、ステッ
プ114に移り、信号線34を介して入力される低電圧
側蓄電池16の端子電圧に基づいて低電圧側蓄電池16
の劣化を判定する。ステップ114において、低電圧側
蓄電池16の端子電圧が設定値より小さいと、低電圧側
蓄電池16が劣化していると判定し、ステップ115に
移り、信号線31を介して励磁電流のON信号を出力
し、発電機2による発電を開始させる。これにより、降
圧手段12を介して低電圧側蓄電池16が充電される。
また、ステップ114において、低電圧側蓄電池16の
端子電圧が設定値より大きいと、ステップ116に移
り、信号線31を介して励磁電流のOFF号を出力し、
発電機2による発電を停止させる。これにより、エンジ
ン2が駆動されている状態では、高電圧側蓄電池15お
よび低電圧側蓄電池16の端子電圧がそれぞれ設定値に
維持される。
【0014】このように、この実施の形態1によれば、
高電圧側蓄電池15と低電圧側蓄電池16とを備え、エ
ンジン1の停止時に、低電圧側蓄電池16が劣化してい
ると、半導体スイッチ14を閉成して高電圧側蓄電池1
5の端子電圧を低電圧側蓄電池16に印加できるように
しているので、何らかの原因で低電圧側蓄電池16の端
子電圧が過度に低下しても、速やかに充電され、スター
タモータ3の駆動不能状態、即ちエンジン1の始動不能
状態に陥るのを未然に防止できる。また、高電圧側蓄電
池15は、低電圧側蓄電池16に対して電位が高いの
で、微小漏れ電流などによる放電が大きくなる可能性が
ある。しかし、エンジン1の停止時に、半導体スイッチ
14を開成するようにしているので、高電圧側蓄電池1
5と車体との電気的接続が遮断され、高電圧側蓄電池1
5の放電を防止することができる。従って、高電圧側蓄
電池15の端子電圧が維持されるので、高電圧側電気負
荷13を安定して作動できるとともに、何らかの原因で
低電圧側蓄電池16の端子電圧が過度に低下しても、速
やかに充電され、エンジン1の始動不能状態の発生を抑
えることができる。そこで、他の車両の補助(外付けバ
ッテリ)によりエンジン1を始動させる事態を回避する
ことができる。
【0015】なお、上記実施の形態1では、スイッチ手
段として半導体スイッチ14を用いるものとしている
が、スイッチ手段は半導体スイッチ14に限定されるも
のではなく、例えばリレーを用いてもよい。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、車両のエンジンに連
結された発電機と、この発電機の出力電力が供給され、
高電圧側電気負荷が接続される高電圧側母線と、この高
電圧側母線に降圧手段を介して接続され、スタータモー
タおよび低電圧側電気負荷が接続される低電圧側母線
と、接地側にスイッチ手段を介して上記高電圧側母線に
接続された高電圧側蓄電池と、キースイッチを介して上
記低電圧側母線に接続された低電圧側蓄電池と、上記ス
イッチ手段を開閉制御する制御手段とを備え、上記制御
手段は、上記低電圧側蓄電池の端子電圧をモニターし、
上記エンジンの停止時に、上記低電圧側蓄電池の劣化を
検知すると、上記スイッチ手段を閉成するように構成さ
ているので、何らかの原因で低電圧側蓄電池の端子電
圧が過度に低下しても、速やかに充電され、エンジンの
始動不能状態に陥るのを未然に防止できる
【0017】また、上記高電圧側蓄電池の劣化を報知す
る報知手段を備え、上記制御手段は、上記エンジンの停
止時に、上記低電圧側蓄電池の劣化を検知した後、上記
高電圧側蓄電池の端子電圧から該高電圧側蓄電池の劣化
を判定し、該高電圧側蓄電池が劣化している場合には上
記報知手段により該高電圧側蓄電池の劣化を報知させ、
高電圧側蓄電池が劣化してない場合には上記スイッチ手
段を閉成するように構成されているので、搭乗者が高電
圧側蓄電池の劣化を認識できる。また、車両のエンジン
に連結された発電機と、この発電機の出力電力が供給さ
れ、高電圧側電気負荷が接続される高電圧側母線と、こ
の高電圧側母線に降圧手段を介して接続され、スタータ
モータおよび低電圧側電気負荷が接続される低電圧側母
線と、接地側にスイッチ手段を介して上記高電圧側母線
に接続された高電圧側蓄電池と、キースイッチを介して
上記低電圧側母線に接続された低電圧側蓄電池と、上記
スイッチ手段を開閉制御する制御手段とを備え、上記制
御手段は、上記エンジンの始動・停止信号に基づいて、
上記エンジンの始動後上記スイッチ手段を閉成するとと
もに、上記高電圧側蓄電池の端子電圧から該高電圧側蓄
電池の劣化を判定し、該高電圧側蓄電池が劣化している
場合に上記発電機による発電を開始させて、該高電圧側
蓄電池および上記低電圧側蓄電池を充電するように構成
されているので、エンジンの駆動状態における高電圧側
蓄電池および低電圧側蓄電池の劣化が防止される。さら
に、上記制御手段は、上記高電圧側蓄電池が劣化してい
ない場合に上記低電圧側蓄電池の端子電圧から低電圧側
蓄電池の劣化を判定し、該低電圧側蓄電池が劣化してい
る場合に上記降圧手段を介して上記低電圧側蓄電池を充
電するように構成されているので、エンジンの駆動状態
における高電圧側蓄電池および低電圧側蓄電池の劣化が
防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る車両用電源装
置を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る車両よう電源
装置の動作を説明するフロー図である。
【図3】 従来の車両用電源装置を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 エンジン、2 発電機、3 スタータモータ、4
低電圧側電気負荷、6キースイッチ、10 高電圧側母
線、11 低電圧側母線、12 DC/DCコンバータ
(降圧手段)、13 高電圧側電気負荷、14 半導体
スイッチ(スイッチ手段)、15 高電圧側蓄電池、1
6 低電圧側蓄電池、17 コントローラ(制御手
段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−265638(JP,A) 特開 平1−142225(JP,A) 特開 平11−62650(JP,A) 特開 平5−278535(JP,A) 特開 平7−232605(JP,A) 特開 平4−289735(JP,A) 国際公開98/019890(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両のエンジンに連結された発電機と、
    この発電機の出力電力が供給され、高電圧側電気負荷が
    接続される高電圧側母線と、この高電圧側母線に降圧手
    段を介して接続され、スタータモータおよび低電圧側電
    気負荷が接続される低電圧側母線と、接地側にスイッチ
    手段を介して上記高電圧側母線に接続された高電圧側蓄
    電池と、キースイッチを介して上記低電圧側母線に接続
    された低電圧側蓄電池と、上記スイッチ手段を開閉制御
    する制御手段とを備え、 上記制御手段は、上記低電圧側蓄電池の端子電圧をモニ
    ターし、上記エンジンの停止時に、上記低電圧側蓄電池
    の劣化を検知すると、上記スイッチ手段を閉成するよう
    に構成されていることを特徴とする車両用電源装置。
  2. 【請求項2】 上記高電圧側蓄電池の劣化を報知する報
    知手段を備え、上記制御手段は、上記エンジンの停止時
    に、上記低電圧側蓄電池の劣化を検知した後、上記高電
    圧側蓄電池の端子電圧から該高電圧側蓄電池の劣化を判
    定し、該高電圧側蓄電池が劣化している場合には上記報
    知手段により該高電圧側蓄電池の劣化を報知させ、高電
    圧側蓄電池が劣化してない場合には上記スイッチ手段を
    閉成するように構成されていることを特徴とする請求項
    記載の車両用電源装置。
  3. 【請求項3】 車両のエンジンに連結された発電機と、
    この発電機の出力電力が供給され、高電圧側電気負荷が
    接続される高電圧側母線と、この高電圧側母線に降圧手
    段を介して接続され、スタータモータおよび低電圧側電
    気負荷が接続される低電圧側母線と、接地側にスイッチ
    手段を介して上記高電圧側母線に接続された高電圧側蓄
    電池と、キースイッチを介して上記低電圧側母線に接続
    された低電圧側蓄電池と、上記スイッチ手段を開閉制御
    する制御手段とを備え、 上記制御手段は、上記エンジンの始動・停止信号に基づ
    いて、上記エンジンの始動後上記スイッチ手段を閉成す
    るとともに、上記高電圧側蓄電池の端子電圧から該高電
    圧側蓄電池の劣化を判定し、該高電圧側蓄電池が劣化し
    ている場合に上記発電機による発電を開始させて、該高
    電圧側蓄電池および上記低電圧側蓄電池を充電するよう
    に構成されていることを特徴とする車両用電源装置。
  4. 【請求項4】 上記制御手段は、上記高電圧側蓄電池が
    劣化していない場合に上記低電圧側蓄電池の端子電圧か
    ら低電圧側蓄電池の劣化を判定し、該低電圧側蓄電池が
    劣化している場合に上記降圧手段を介して上記低電圧側
    蓄電池を充電するように構成されていることを特徴とす
    る請求項記載の車両用電源装置。
  5. 【請求項5】 上記車両はアイドリングストップアンド
    スタートシステムを採用した車両であることを特徴とす
    る請求項乃至請求項のいずれかに記載の車両用電源
    装置。
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