JP3726430B2 - 車両電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印加電圧が所定値以下になるとリセットされる負荷（例、ワンマンバスにおける運賃装置）が車両負荷の中に含まれていると共に、運転状況から判断してエンジンを自動的に停止したり始動したりする装置を具えている車両の電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される電気機器には、ユーザーの要望とか車両の用途によって、高級化ないしはハイテク化された機器が増えつつある。それらの機器の中には、印加電圧が所定値以下になると、動作がリセットされる機器もある。例えば、ワンマンバスにおける運賃装置，プリペイドカードリーダー，停車バス停表示装置等である。このような機器を、説明の便宜上、「電圧低下リセット負荷」と呼ぶことにする。
なお、これに対し、ラジオ等のように印加電圧が少々低下したからといってリセットはされない電気機器を、「車両一般負荷」と呼ぶことにする。
【０００３】
他方、車両が赤信号等で一旦停止している間、エンジンはアイドリングされているが、アイドリング中は走行しないのに、燃料を消費すると共に排気ガスを放出して周囲の環境を害している。そこで、ドライバーの運転操作状況（クラッチやギヤ等の操作状況）を監視していて、車両を一旦停止させる操作が行われた時にはエンジンを自動的に停止したり、再発進の操作が行われた時にはエンジンを自動的に始動させたりするための、エンジン自動停止・始動装置用コントローラを具えた車両がある。
【０００４】
車両の電源としては、周知のように、バッテリの他に、エンジンによって駆動される発電機が搭載されている。従って、エンジンが回転していない状態においては、スイッチオンされている負荷には、すべてバッテリから給電されている。エンジンを始動するに際してはスタータに大電流を流さなければならないが、この大電流により、バッテリの内部抵抗による電圧降下は大となり、バッテリ電圧は大きく低下する。
【０００５】
エンジン自動停止・始動装置用コントローラを具えた車両が、赤信号等での一旦停止によりエンジンが自動停止された後、再発進しようとすると、スタータに大電流が流れてバッテリ電圧が低下するので、その度に電圧低下リセット負荷はリセットされてしまい、その用を果たさなくなる。
そこで、車両電源装置を、車両一般負荷やスタータ等へ給電する第１給電系統と、電圧低下リセット負荷に給電する第２給電系統との２つの系統に分け、両者を系統間接続リレーで接続した構成としたものがある。
【０００６】
図２は、そのような従来の車両電源装置を示す図である。図２において、１は第１給電系統、２は第２給電系統、３，４はサブヒューズボックス、５〜８は配線、９はスタータスイッチ、１０，１１は負荷、１２はバッテリリレースイッチ、１３，１４は負荷、１５はスタータセーフティリレー、１５Ａ，Ｃ，Ｅはリレーコイル、１５Ｂ，Ｄ，Ｆはリレー接点、１６はダイオード、１８，１９は配線、２０はエンジン自動停止・始動装置用コントローラ、２１は系統間接続リレー、２１ａ，２１ｂは固定接点、２１ｃは可動接点、２１ｄはリレーコイル、２２〜２５は配線、２６はエンジン、２７はエンジン回転センサ、２８はスタータ、２８Ａは吸引コイル、２８Ｂは保持コイル、２９は発電機、２９Ａは回転電流出力端子、２９Ｂは発電電流出力端子、３０は配線、３１はメインバッテリ、３２はメインヒューズボックス、３３は配線、３４はバッテリリレー、３５〜３７は配線、３８はメインヒューズボックス、３９はバッテリリレー、４０はサブバッテリ、４１はダイオードである。
【０００７】
第１給電系統１内には、メインバッテリ３１，発電機２９，スタータ２８，エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０，スタータセーフティリレー１５，スタータスイッチ９，車両一般負荷である負荷１０，１１，バッテリリレースイッチ１２，及びそれらに付随して設けられるバッテリリレー３４とかメインヒューズボックス３２，サブヒューズボックス３等が含まれている。
第２給電系統２内には、電圧低下リセット負荷である負荷１３，１４と、発電機２９が発電していない時にそれらの負荷へ給電するサブバッテリ４０と、それらに付随して設けられるバッテリリレー３９とかメインヒューズボックス３８，サブヒューズボックス４等が含まれている。
【０００８】
系統間接続リレー２１は、第１給電系統１と第２給電系統２との間に接続される。系統間接続リレー２１としては、リレーコイル２１ｄに通電されていない時に可動接点２１ｃがオンする固定接点２１ｂと、リレーコイル２１ｄに通電されている時にオンする固定接点２１ａとを有する構造のものを使用する。
そして、両接点の一方の側は一括して第１給電系統１側（のバッテリリレー３４）に接続し、他方の側では固定接点２１ａはスタータセーフティリレー１５のリレーコイル１５Ｅと接続し、固定接点２１ｂは給電系統２側（のバッテリリレー３９）に接続する。リレーコイル２１ｄは、配線１８を経てエンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０と接続される。
【０００９】
スタータスイッチ９は、手動で始動指令信号を発するためのものであり、ダイオード１６を経てスタータセーフティリレー１５のリレーコイル１５Ｅに接続されている。
エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０は、既に説明したように、ドライバーの運転操作状況を監視してエンジンを停止させたり、始動させたりする信号を発するものであるから、各種の操作を検出するセンサ等からの信号が入力されたり、制御信号が出力されたりする。
【００１０】
この例では、入力としては、エンジン回転センサ２７のみを示し、出力としては配線１８を経て出される始動指令信号のみを示している。配線１８に出された始動指令信号は、系統間接続リレー２１を作動させ、配線２２，ダイオード４１を通ってスタータセーフティリレー１５へ電流を流す。
なお、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０の動作電源は、配線１９を介してメインバッテリ３１より直接給電されている。エンジンが停止している時でも作動できるようにするためである。
【００１１】
スタータセーフティリレー１５は、リレーコイル１５Ｅに対応するリレー接点１５Ｆがオンされた時、メインバッテリ３１よりスタータ２８へ始動電流を流すためのものである。リレー接点１５Ｆはリレーコイル１５Ｅに対応する常開接点であるから、
▲１▼リレーコイル１５Ｅに直列接続されている常閉のリレー接点１５Ｄがオンしていて、且つ
▲２▼ダイオード１６または４１から電流が流れて来た時（即ち、スタータスイッチ９またはエンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０から、始動を指令する電流が流されて来た時）に、
オンとなる。
【００１２】
リレー接点１５Ｄがオフとされるのは、対応するリレーコイル１５Ｃに電流が流された時であるが、それはリレー接点１５Ｆがオンしている時に（言い換えれば、始動が行われている時に）、リレー接点１５Ｂがオンした時である。リレー接点１５Ｂは、リレーコイル１５Ａに対応する常開接点であり、リレーコイル１５Ａは配線２４を経て発電機２９の回転電流出力端子２９Ａに接続されている。
そして、発電機２９の回転数が始動完了と判定される回転数まで上がった時に回転電流出力端子２９Ａから出力される電流により、リレー接点１５Ｂがオンとなるよう設定されている。
このようにして、スタータセーフティリレー１５は、始動を指令する電流が流されて来た時から始動完了までの間、リレー接点１５Ｆをオンして吸引コイル２８Ａに電流を流す。
【００１３】
バッテリリレースイッチ１２には、メインバッテリ３１から配線５を経て直接給電されており、これをオンすると、バッテリリレー３４，３９が共にオンされる。運転終了後には電源の印加を停止してよい負荷（負荷１０，１４等）には、バッテリリレーを経由して給電し、運転終了後でも電源の印加を停止してはならない負荷（負荷１１，１３等）には、バッテリリレーを経由せずに直接給電する。
【００１４】
エンジン回転センサ２７の検出信号は、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０に入力され、その制御に利用される。
スタータ２８は、吸引コイル２８Ａ，保持コイル２８Ｂに電流が流された時に作動して、エンジン２６を始動する。吸引コイル２８Ａへの電流は、スタータセーフティリレー１５内の、スタータ電流供給用のリレー接点１５Ｆがオンしている時に流される。
【００１５】
次に、主なる動作を説明する。
（最初の始動）
スタータスイッチ９をオンして始動する。始動指令信号は、ダイオード１６を通って出される。最初は、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０から始動指令信号は出されないから、リレーコイル２１ｄは付勢されず、可動接点２１ｃは、固定接点２１ｂの方にオンしている。
ダイオード１６からの始動指令信号がリレーコイル１５Ｅに流れると、リレー接点１５Ｆがオンし、スタータ２８に始動電流が流れ、エンジン２６が始動される。
【００１６】
（一旦停止後の再始動）
走行中に一旦停止するとエンジンは自動停止され、その後発進しようとすると、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０から始動指令信号が出される。その信号は、配線１８を通って系統間接続リレー２１のリレーコイル２１ｄに与えられ、固定接点２１ａの方がオンとなり、ダイオード４１を経てリレーコイル１５Ｅに電流が流れる。これにより、先と同様にしてエンジン２６は始動される。
【００１７】
いずれの場合にも、始動が達成されると、発電機２９の回転電流出力端子２９Ａからの電流により、スタータセーフティリレー１５はリセットされ（リレー接点１５Ｆオフとされ）、スタータ２８への始動電流は遮断される。
【００１８】
（給電系統間の接続）
系統間接続リレー２１のリレーコイル２１ｄには、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０からの始動指令信号が流されるようにしてあるが、それが流れている間は固定接点２１ａの方がオンされているから、２つの系統間は分離されている。
エンジン回転数センサ２７でエンジン２６の回転数を検出していて、始動完了と認められる所定値に達すると、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０は、始動指令信号を停止する。すると、固定接点２１ｂの方がオンとなるから、２つの系統間は接続される。
【００１９】
即ち、２つの給電系統は、始動が完了するまでは分離されており、始動が完了すると接続される。給電系統が接続されると、発電機２９からの発電出力が第１給電系統１内の負荷に供給されるばかりでなく、配線３６，系統間接続リレー２１，配線３７を経て、第２給電系統２内の負荷にも供給される。勿論、メインバッテリ３１，サブバッテリ４０の充電も行う。
【００２０】
両系統が系統間接続リレー２１で分離されるのは、始動指令信号が出されている期間だけであり、エンジン停止中は両系統は接続されている。例えば、交通渋滞によりエンジンの自動停止が頻繁に行われても、そのエンジン停止中はメインバッテリ３１とサブバッテリ４０とは接続されており、各負荷へは両方から給電される。
なお、この種の車両電源装置に関する従来の文献としては、例えば、特開平７−232605号公報等がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点）
しかしながら、前記した従来例には、第２給電系統内の電源であるサブバッテリの寿命が短くなるという問題点があった。
【００２２】
（問題点の説明）
交通信号等で走行を停止するとエンジン２６も自動停止されるが、エンジン２６が停止されると、当然のことながら発電機２９は発電を停止する。その時、系統間接続リレー２１は、始動中ではないから固定接点２１ｂの方がオンとなっており、メインバッテリ３１とサブバッテリ４０とは並列に接続された状態となっている。
【００２３】
発電機２９が停止するから、各電気負荷へは両バッテリだけから給電されることになる。サブバッテリ４０も、バッテリ容量に応じた分の電流を分担しなければならず、走行を頻繁に停止すると（つまりエンジンを頻繁に停止すると）、サブバッテリ４０からも頻繁に電流が取り出される。
ところが、サブバッテリ４０の容量は、第２給電系統２内の負荷１３，１４に見合った容量とされており、この容量は、通常、メインバッテリ３１の容量より遙に小さい。その小容量のバッテリから頻繁に電流が取り出されるため、どうしてもバッテリ寿命が短くなってしまうという不都合が生じていた。
本発明は、以上のような問題点を解決することを課題とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の車両電源装置では、エンジンによって駆動される発電機と該発電機に並列に接続されたメインバッテリとを電源として車両一般負荷及びスタータへ給電すると共に、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ及びスタータセーフティリレーを具えた第１給電系統と、サブバッテリを電源として含み電圧低下リセット負荷へ給電する第２給電系統と、メインバッテリの出力側に接続されている第１バッテリリレーとサブバッテリの出力側に接続されている第２バッテリリレーとの間に、第２バッテリリレーへ向かう向きに接続された第１のダイオードと、該第１バッテリリレーと前記電圧低下リセット負荷の一部との間に、該電圧低下リセット負荷の一部へ向かう向きに接続された第２のダイオードと、前記第１，第２のダイオードのカソード間に接続された第１の常開接点と、前記第１バッテリリレーと前記スタータセーフティリレーとの間に接続された第２の常開接点とを有し、前記エンジン自動停止・始動装置用コントローラからの指令による始動時に付勢される系統間接続リレーとを具えることとした。
【００２５】
（解決する動作の概要）
電圧低下リセット負荷（運賃装置，プリペイドカードリーダー等）を含む第２給電系統内の電源であるサブバッテリは、直接接続されている電圧低下リセット負荷に給電する他、バッテリリレーを介して別の電圧低下リセット負荷に給電する。しかし、バッテリリレーを介しての別の電圧低下リセット負荷への給電は、走行の一旦停止の後に、エンジン自動停止・始動装置用コントローラからの指令でエンジンが再始動されている期間にのみ行う。
そのため、走行の一旦停止の度に、サブバッテリより第１給電系統への負荷へもバッテリリレーを介しての給電を行っていた従来例に比べ、取り出される電流の大きさ及び頻度が少なくなり、サブバッテリの寿命は長くなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明にかかわる車両電源装置の第１の実施形態を示す図である。符号は図２のものに対応し、２１ｆは系統間接続リレー２１の固定接点、４２，４３はダイオード、４４はヒューズである。同じ符号の部分の構成，動作は、図２のものと同様であるので、説明は省略する。
【００２７】
構成上、図２の従来例と相違する第１の点は、系統間接続リレー２１として、２つの固定接点２１ａ，２１ｆと、連動２接点を具備する可動接点２１ｃと、リレーコイル２１ｄとを有するリレーを用いた点である。
第２の相違点は、第２給電系統２の負荷１４（への配線７）を、バッテリリレー３９に直接接続するのではなく（従来例では直接接続していた）、系統間接続リレー２１（の固定接点２１ｆ）を介して接続すると共に、ダイオード４３を介して第１給電系統１のバッテリリレー３４にも接続した点である。なお、ダイオード４３の向きは、バッテリリレー３９の側（第２給電系統２の側）からバッテリリレー３４の側へ電流が流れるのを阻止する方向とする。
【００２８】
第３の相違点は、バッテリリレー３４，３９の出力側をダイオード４２で接続した点である。ダイオード４２の向きは、バッテリリレー３９の側（第２給電系統２の側）からバッテリリレー３４の側へ電流が流れるのを阻止する方向とする。
このような構成にした目的は、サブバッテリ４０からバッテリリレー３９を通って放電されるのは、走行一旦停止後の再始動の時に電圧リセット負荷１４に対してのみとするためである。なお、それ以外の時の電圧リセット負荷１４への給電は、第１給電系統１の電源（メインバッテリ３１，発電機２９）から行われる。
【００２９】
次に、本発明の車両電源装置における動作を説明する。
（最初の始動）
従来例と同じである。スタータスイッチ９をオンすると、始動指令信号がダイオード１６を通ってリレーコイル１５Ｅに与えられ、リレー接点１５Ｆがオンする。該接点を通ってスタータ２８に始動電流が流れ、エンジン２６が始動される。この場合には、系統間接続リレー２１のリレーコイル２１ｄは付勢されないから、固定接点２１ａ，２１ｆはオフである。固定接点２１ｆオフゆえ、負荷１４への給電はサブバッテリ４０からは行われない。
【００３０】
負荷１４への給電は、メインバッテリ３１より次の経路で行われる。メインバッテリ３１→バッテリリレー３４→配線３６→ダイオード４３→ヒューズ４４→配線７。なお、当然のことながら、メインバッテリ３１は第１給電系統１内の負荷へも給電している。
バッテリリレー３４と３９とは、ダイオード４２により直接接続されているが、ダイオード４２の向きはバッテリリレー３９側（サブバッテリ４０側）からバッテリリレー３４側（メインバッテリ３１側）への電流を阻止する方向とされているので、仮にメインバッテリ３１の電圧がサブバッテリ４０のそれより低下したとしても、サブバッテリ４０から電流が流れ出すことはない。
【００３１】
（一旦停止後の再始動）
走行の一旦停止後に発進しようとすると、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ２０から、系統間接続リレー２１のリレーコイル２１ｄへ始動指令信号が出され、固定接点２１ａ，２１ｆがオンする。固定接点２１ａのオンによりスタータセーフティリレー１５に電流が流れ、エンジンが始動される。固定接点２１ｆのオンにより、サブバッテリ４０から負荷１４への給電が可能となる。
【００３２】
負荷１４への給電は、メインバッテリ３１からもダイオード４３を経て行われる。従って、この時、サブバッテリ４０はダイオード４２を介しての他、ダイオード４３を介してもメインバッテリ３１と並列に接続される形になるが、ダイオード４３の向きもサブバッテリ４０側からメインバッテリ３１側への電流を阻止する向きとされているので、サブバッテリ４０から負荷１４以外の負荷へ電流が流れることはない。
それゆえ、いくら頻繁に一旦停止を行ったとしても、サブバッテリ４０が第１給電系統１側の負荷への電流を分担させられることはなく、流れ出す電流は少ないので、バッテリ寿命が短くなることはない。
【００３３】
（始動時以外の時…走行中，一旦停止してエンジン停止中等）
この時は、系統間接続リレー２１が消勢されており、固定接点２１ｆはオフである。従って、サブバッテリ４０からバッテリリレー３９を通って電流が流れ出すことはない。他方、第１給電系統１の電源（エンジン停止中はメインバッテリ３１のみ、エンジン回転中はメインバッテリ３１と発電機２９）は、第１給電系統１内の負荷へ給電するほか、第２給電系統２に対し、ダイオード４２を通ってサブバッテリ４０を充電すると共に、ダイオード４３を通って負荷１４へ給電する。ダイオード４２の向きは、メインバッテリ３１よりサブバッテリ４０を充電する向きとされているので、仮にメインバッテリ３１の電圧がサブバッテリ４０のそれより低下したとしても、サブバッテリ４０から第１給電系統１の負荷へ電流が流れ出すことはない。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３は、本発明にかかわる車両電源装置の第２の実施形態を示す図である。符号は図１のものに対応している。第１の実施形態と相違する点は、スタータスイッチ９からの始動指令信号が、系統間接続リレー２１にも伝えられるようにしたという点である。具体的には、アノードがスタータスイッチ９に接続されているダイオード１６のカソードを、配線１８にも接続するという構成にする。
【００３５】
このようにすると、スタータスイッチ９をオンして行う「最初の始動」の時でも、系統間接続リレー２１はオンとなる。そのため、スタータ２８への大きな始動電流のためにメインバッテリ３１の電圧が低下しても、電圧低下リセット負荷１４へはサブバッテリ４０から正常電圧が印加されるので、リセットされることがない。
【００３６】
第１の実施形態では、スタータスイッチ９をオンして行う「最初の始動」の時には、電圧低下リセット負荷１４へは、メインバッテリ３１→ダイオード４３→電圧低下リセット負荷１４という経路で電圧が印加されているので、始動電流によりメインバッテリ３１の電圧が大きく低下すると、その電圧低下を検知して負荷１４は自らをリセットしていた。車両にとっては、負荷１４のリセットより確実な始動の方が重要であるので、第１の実施形態では負荷１４を犠牲にしていたが、第２の実施形態ではそのような犠牲を伴うことなく、スタータスイッチ９による始動をすることが出来る。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の車両電源装置によれば、電圧低下リセット負荷（運賃装置，プリペイドカードリーダー等）を含む第２給電系統内の電源であるサブバッテリが、バッテリリレーを介して給電するのは、エンジン自動停止・始動装置用コントローラからの指令でエンジンを再始動している期間に、電圧低下リセット負荷に対して行うのみである。
そのため、一旦停止の度に、サブバッテリより第１給電系統内の負荷へもバッテリリレーを介しての給電を行っていた従来例に比べ、取り出される電流の大きさ及び頻度が少なくなり、サブバッテリの寿命を長くすることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかわる車両電源装置の第１の実施形態を示す図
【図２】 従来の車両電源装置を示す図
【図３】 本発明にかかわる車両電源装置の第２の実施形態を示す図
【符号の説明】
１…第１給電系統、２…第２給電系統、３，４…サブヒューズボックス、５〜８…配線、９…スタータスイッチ、１０，１１…負荷、１２…バッテリリレースイッチ、１３，１４…負荷、１５…スタータセーフティリレー、１５Ａ，Ｃ，Ｅ…リレーコイル、１５Ｂ，Ｄ，Ｆ…リレー接点、１６…ダイオード、１８，１９…配線、２０…エンジン自動停止・始動装置用コントローラ、２１…系統間接続リレー、２１ａ…オープン側接点、２１ｂ…クローズ側接点、２１ｃ…可動接点、２１ｄ…リレーコイル、２２〜２５…配線、２６…エンジン、２７…エンジン回転センサ、２８…スタータ、２８Ａ…吸引コイル、２８Ｂ…保持コイル、２９…発電機、２９Ａ…回転電流出力端子、２９Ｂ…発電電流出力端子、３０…配線、３１…メインバッテリ、３２…メインヒューズボックス、３３…配線、３４…バッテリリレー、３５〜３７…配線、３８…メインヒューズボックス、３９…バッテリリレー、４０…サブバッテリ、４１〜４３…ダイオード、４４…ヒューズ

Claims (1)

1. エンジンによって駆動される発電機と該発電機に並列に接続されたメインバッテリとを電源として車両一般負荷及びスタータへ給電すると共に、エンジン自動停止・始動装置用コントローラ及びスタータセーフティリレーを具えた第１給電系統と、
   サブバッテリを電源として含み電圧低下リセット負荷へ給電する第２給電系統と、
   メインバッテリの出力側に接続されている第１バッテリリレーとサブバッテリの出力側に接続されている第２バッテリリレーとの間に、第２バッテリリレーへ向かう向きに接続された第１のダイオードと、
   該第１バッテリリレーと前記電圧低下リセット負荷の一部との間に、該電圧低下リセット負荷の一部へ向かう向きに接続された第２のダイオードと、
   前記第１，第２のダイオードのカソード間に接続された第１の常開接点と、前記第１バッテリリレーと前記スタータセーフティリレーとの間に接続された第２の常開接点とを有し、前記エンジン自動停止・始動装置用コントローラからの指令による始動時に付勢される系統間接続リレーと
   を具えたことを特徴とする車両電源装置。

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