JPH0412637A - バッテリ直並列切替制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明（友車載の複数のバッテリを直並列に接続切替し
、一般的電装負荷及びスタータモータ等の高電圧負荷に
電力を供給することができるバッテリ直並列切替制御装
置に関する。

［従来の技術］ 大型エンジン用のスタータモータやプレヒータを作動さ
せるときには電源電圧として高電圧が要求さね一般的な
その他の電装回路の電源電圧としてはこれらに比較して
低電圧が要求される。

この様な複数の電圧の電源を車両の限られた空間内に用
意することは不合理的であることがら、従来より複数の
低電圧のバッテリを搭載し、必要に応じて相互の接続関
係を直並列に切り替えて高電圧の電源に代える技術が提
案されている。

例え［１実開昭６３−１５１９７６号公報には、この様
なバッテリの直並列切替を実行するバッテリ直並列切替
制御装置において、直並列接続時に現れる大きな電源電
圧の変化に応じて表示灯の点灯を制御し、直並列切替制
御の良否を運転者に報知する技術が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ バッテリ直並列切替制御装置（よ車両の総ての電装負荷
に供給する電力源を制御するものであり、高い信頼性が
要求される。そこで従来より、直並列切替により電源電
圧が例えば１２［Ｖ］から２４［Ｖ］へ切り替わったか
否かの良否の判断を行っている。

しかし、バッテリ直並列切替制御装置の構成土兄かけ上
は直並列切替が良好に実行されて各電装負荷が正常に動
作していても、実際上はバッテリの充電系統に不具合が
発生している可能性があることが判明しｈ　しかもこの
不具合（友充電系統に発生するために従来の表示灯によ
る報知は不可能であり、かつ、充電不良となるためにバ
ッテリの過放電を招来するのである。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、バッテリ直
並列切替制御装置の内部に発生する充電系統の異常を正
確かつ確実に自己検品し、これを乗員に的確に報知する
ことができる異常報知機能を備えたバッテリ直並列切替
制御装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明のバッテリ直並列切替
制御装置の構成した手段は 一般的電装負荷に接続される第１バッテリと、切替スイ
ッチにより当該第１バッテリと並列あるいは直列に接続
されて前記一般的電装負荷あるいは所定の高電圧負荷に
電力を供給する第２バッテリとからなる複数のバッテリ
と、 前記第２バッテリに接続される充電機と、前記高電圧負
荷の作動要求に応じて前記切替スイッチを駆動し、複数
のバッテリの接続方式を直並列に切り替える直並列制御
回路と、 該直並列制御回路により前記複数のバッテリが並列接続
されるとき、前記充電機を作動させて当該複数のバッテ
リに対して充電を実行する充電制御回路と、 前記第１バッテリ及び第２バッテリの電位差を検出する
電位差検出回路と、 該電位差検出回路により所定値以上の電位差が検出され
たとき、異常を報知する異常報知回路と、を備えること
を特徴としている。

［作用］ 本発明のバッテリ直並列切替制御装置（よ一般的電装負
荷に接続される第１バッテリと、切替スイッチにより第
１バッテリと並列あるいは直列に接続される第２バッテ
リとを有する。ここで、第１バッテリあるいは第２バッ
テリは単一のバッテリから構成される必要はなく、複数
のバッテリを第１バッテリあるいは第２バッテリとして
もよい。

これら複数のバッテリに充電を実行する充電機（よ第２
バッテリに接続される。充電機を第１バッテリに接続し
た場合、充電機と第２バッテリとの間には切替スイッチ
を構成する機械的あるいは電気的なスイッチが複数介在
し、充電機と第１バッテリとの間に比較してインピーダ
ンスの差が顕著となるからである。この構成により、充
電機と第１バッテリ及び第２バッテリとの間のインピー
ダンスは略均−化さ札両バッテリに対して同様な特性で
充電を実行することができる。

また、高電圧負荷の作動要求に応じて直並列制御回路が
切替スイッチを駆動し、第１バッテリと第２バッテリの
接続方式が適宜切り替えられる。

そして、この直並列制御回路により複数のバッテリが並
列接続されるとき、充電制御回路により充電機が作動さ
ね複数のバッテリに対する充電が実行される。

上記構成により、第１バッテリ及び第２バッテリに均等
な特性により充電を実行する回路構成が確保される。

しかし、充電機と切替スイッチを介して接続される第１
バッチ１月よ　当該切替スイッチの不具合、例えば接触
抵抗の増加により十分な充電を受けることができない状
態となる可能性がある。

そこで、電位差検出回路により第１バッテリと第２バッ
テリとの端子電圧の電位差が検出さ札その結果として所
定値以上の電位差が検出されたときには異常報知回路に
よる異常報知が実行される。

すなわち、上記のごとき回路構成により両バッテリには
同一特性の充電回路が形成さね、その回路が正常に動作
する限りにおいて両バッテリの端子電圧に大きな電位差
が発生する可能性はない。

しかし、切替スイッチ等の異常により第１バッテリに十
分な充電が実行されないときには、一般的電装負荷に対
して供給した電力に見合った補給がなされず、次第に端
子電圧が降下する。そこで、この端子電圧の降下を第２
バッテリの端子電圧との電位差として検出し、第１バッ
テリが過放電する以前に異常報知を実行するのである。

以下、本発明をより具体的に説明するため、実施例を挙
げて詳述する。

［実施例］ 第１図］山本発明の一実施例であるバッテリ直並列切替
制御装置の電気回路図を表している。

図示するごとく本実施例（友低電圧Ｅ　［Ｖ］の第１バ
ッテリ１０と第２バッテリ１２との２個のバッテリを搭
載するシステムであり、切替リレー１４によって第１バ
ッテリ１０と第２バッテリ１２との接続は直列あるいは
並列に切り替えられる。

また、第１バッテリ１０のプラス端子は一般的電装負荷
に直接接続さね、第２バッテリ１２のプラス端子は高電
圧負荷であるスタータモータ回路２０及び充電機である
オルタネータ５０に、そのマイナス端子はチャージラン
プ点灯リレー６０に直接接続される。

すなわち、切替リレー１４の励磁コイル１４ａに励磁電
流が通電されると当該切替リレー１４の接点１４ｂが図
示する状態から切り替わり、第１バッテリ１０と第２バ
ッテリ１２が直列接続さねう高電圧２Ｅ［Ｖ］がスター
タモータ回路２０に対して、低電圧Ｅ　［Ｖ］がチャー
ジランプ点灯リレー６０及びその他の一般的電装負荷に
供給される。

なお、スタータモータ回路２０は、スタータモータ２２
及びスタータモータ２２への電力供給を断続するための
スタータリレー２４を内蔵している。

また、切替リレー１４が図示する状態にあるとき、第１
バッテリ１０と第２バッテリ１２は並列接続状態にあり
、低電圧Ｅ　［Ｖ］を要求する一般的電装負荷に対して
両バッテリ１０．１２から電力の供給が実行されると共
１：、オルタネータ５０から両バッテリ１０．１２が充
電される。

この様な切替リレー１４の切替動作は、車両運転者によ
るキースイッチ］６の操作に基づき行われる。すなわち
、キースイッチ１６が「○ＦＦＪ位置にある時にはスタ
ータモータ回路２０をはじめ他の電装回路に対する電力
の供給は実行されるべきでなく、　「ＩＧ」位置にある
時にはスタータモータ回路２０を除く低電圧動作の一般
的電装回路に対してのみ電力を供給し、　「ＳＴ」位置
にある時にはスタータモータ回路２０及び必要に応じて
図示しないプレヒータ回路等の高電圧動作回路に対して
も電力を供給しなければならない。

また、スタータモータ２２を回転させて内燃機関を始動
させるに（友切替リレー１４が第１バッテリ］Ｏと第２
バッテリ１２とを直列に接続した後で、かつ、変速機が
ニュートラル位置であるなど、一定のシーケンス制御が
必要とされる。

そこで本実施例で（よ　変速機がニュートラル位置にあ
る期間にわたり閉成するニュートラルスイッチ］８をイ
ンターロックリレー２６の励磁巻線２６ａと直列接続し
、該インターロックリレー２６の接点２６ｂが閉成する
ときにスタータリレー２４の励磁巻線２４ａに励磁電流
の通電が可能となる回路構成を採用している。

また、キースイッチ１６の操作状態を検出し、その結果
に応じて切替リレー］４及びインターロックリレー２６
の作動順序を制御するためにシーケンス制御回路３０が
設けられてる。

従って、シーケンス制御回路３０（表　キースイッチ１
６の「ＩＧ」位置またはｒＳ　ＴＪ位置にそれぞれ接続
される２つの入力ラインと、切替リレー１４またはイン
ターロックリレー２６の励磁回路をそれぞれ断続するた
めの２つの呂カラインを有する。そして、第１バッテリ
１０に接続されたキースイッチ１６がｒＳＴＪ位置に操
作されたとき、そのｒＳＴＪラインの電位の上昇により
内蔵する第１トランジスタＴｒｌに電流制限抵抗Ｒ］を
介してベース電流が流ね　プルアップ抵抗Ｒ２を介して
「ＩＧ」ラインにプルアップされた当該コレクタ電位を
接地電位に変化させる。

この第１トランジスタＴｒｌのコレクタ電位の変化を受
けて、内蔵されるオンタイマ３２．オフタイマ３４９発
振回路３６は次のようなシーケンスで他の第２トランジ
スタＴｒ２及び第３トランジスタＴｒ３の各ベース電流
を制御する。

まず、第２トランジスタＴｒ２にベース電流を通じ、導
通状態とする。ここで第２トランジスタＴｒ２１よ　キ
ースイッチ１８の「ＩＧ」位置を介して第１バッテリ１
０に接続される切替リレー］４の励磁回路に挿入されて
いる。このため、第２トランジスタＴｒ２が導通状態と
なることで、励磁巻線１４ａが励磁されて切替リレー１
４が作動し、第１バッテリ］Ｏと第２バッテリ１２とが
直列接続される。

次（：、第３トランジスタＴｒ３のベース電流を通じ、
該トランジスタＴｒ３を導通状態とする。

この第３トランジスタＴｒ３［１図示のごとくインター
ロックリレー２６の励磁回路に挿入されるものであり、
したがってニュートラルスイッチ］８がＯＮ状態であれ
ばインターロックリレー２６が作動し、スタータリレー
２４を閉成させてスタータモータ２２へ高電圧２Ｅ［Ｖ
］が印加される。

なお、シーケンス制御回路３０に内蔵さね、　［ＩＧＪ
ラインとグランドとの間に接続される定電圧回路３８（
Ｊ、、　　ｒｌＧＪラインの電位を一定に保つためのも
のである。

スタータモータ２２の駆動により目的とした内燃機関の
始動が完了すると、運転者はキースイッチ１６をｒＳ　
ＴＪ位置から「ＩＧ」位置に操作する。すなわち、　・
ｒＳＴＪラインは再び第１バッテリ１０から切り放され
る。

この操作を受けて、シーケンス制御回路３０の第１トラ
ンジスタＴｒｉのベース電流が遮断されるなら［′Ｌ　
オンタイマ３２〜発振回路３６は前記シーケンス制御の
逆の順序に基づき、インターロックリレー２６の作動を
中止し、その後、切替リレー１４の作動を中止して、ス
タータモータ回路２０に低電位Ｅ　［Ｖ］が印加されな
いような制御を実行することができる。この様なスター
ト完了後の回路動作を確実とするため１：、トランジス
タＴｒｉのベースには分流抵抗ＲＯが接続される。

すなわち、オートドライブ回路や燃料噴射制御回路等の
他の電装回路の動作のため、シーケンス制御回路３０と
独立的にキースイッチ］６の操作状態を検出するキース
イッチ操作状態検出回路４０が設けられることがある。

このような回路が付加されると、次のような電流の回り
込み経路が形成される。

キースイッチ操作状態検出回路４０１ヨ　電力源を得る
ために「ＩＧ」ラインに接続され、かつ、ｒＳ　ＴＪラ
インの電位を検出するために当該「ＳＴ」ラインにも接
続される。従って、　「ＩＧ」ラインと「ＳＴ」ライン
１上　キースイッチ操作状態検出回路４０を介して閉回
路を形成することになる。このため、運転者がキースイ
ッチ１６を操作してｒＳ　ＴＪラインを第２バッテリ１
２から切り放そうとしても、当該ｒＳ　ＴＪラインには
「ＩＧ」ラインからの電流が回り込み、前記第１トラン
ジスタＴｒｌへのベース電流が継続して流れるのである
。この現象により、シーケンス制御回路３０は未だにキ
ースイッチ１６が「ＳＴ」位置に操作されていると誤判
断し、切替リレー］４を図示する元の状態への復帰が困
難となる。

そこで、本実施例のバッテリ直並列切替制御装置におい
て（表　シーケンス制御回路３０の第１トランジスタＴ
ｒｌのベースとグランドとの間に分流抵抗ＲＯを接続し
、該ベースに流れるベース電流を制限する構成を採用す
る。

すなわち、キースイッチ］６が「ＳＴ」位置に操作され
て十分大きなベース電流が第２バッテリ１２から供給さ
れる場合に（表　第１トランジスタＴｒｌを確実に導通
状態とする。

一方、キースイッチ操作状態検出回路４０からの回り込
みによる第１トランジスタＴｒｌのベース電流（よ　そ
の経路に存在する各種の回路素子のインピーダンスによ
り前記正常な状態に比較して小さな値であり、これが更
に分流抵抗ＲＯにより分流される。このため、その回り
込みによるベース電流（よ第１トランジスタＴｒｌを飽
和領域にまで制御することができなくなり、切替リレー
］４を元の状態に復帰させることができる。

従って、この分流抵抗ＲＯのラインは常に導通状態であ
ることが必要である。しかし、本実施例のバッテリ直並
列切替制御装置（よ　二の回り込み電流を利用して第１
バッテリ１０の充電不良を報知する。

すなわち、本実施例のバッテリ直並列切替制御装置（友
第１図に示すごとく比較器７０から構成される充電不調
検出回路を新たに備えるもので、この比較器７０の出力
により分流抵抗Ｒ○の接続ラインを断続するトランジス
タＴｒ４をスイッチング動作させる。この比較器７０の
二人力端子（よ切替リレー］４により断続される第１バ
ッテリ１０と第２バッテリ１２のプラス端子にそれぞれ
接続される。そして、この電位差が２［ｖ］以下である
とき、トランジスタＴｒ４にベース電流を通じ、前述の
ごとく分流抵抗ＲＯに回り込み電流を分流させる。

一方、切替リレー１４の不良によりオルタネータ５０か
らの充電電流が第１バッテリ］０に供給不能となり、そ
の結果両バッテリ１０．１２の電位差が２［Ｖ］以上と
なったとき、比較器７ｏの出力は低レベルとなりトラン
ジスタＴｒ４を遮断状態とする。このため、前記回り込
み電流によりトランジスタＴｒｌは導通状態を維持し続
け、切替リレー］４は両バッテリ１０．１２を直列接続
に維持し、チャージランプ点灯リレー６０を作動させて
チャージランプの点灯を継続させる。従って運転者（よ
　キースイッチ］６をｒＳＴＪ位置がら「ＩＧ」位置に
操作したにも拘らずチャージランプが点灯し続けるとき
、第１バッテリ１ｏの充電不調を知ることができる。

このチャージランプ点灯リレー６０を利用した充電不調
の際のチャージランプ点灯の継続（よ運転者がキースイ
ッチ１６をｒＳ　ＴＪ位置から「ＩＧ」位置とした時に
実行されるものであり、通常の走行状態では実行されな
い。

そこで本実施例で（上　この様な場合にも第１バッテリ
１０の充電不調をチャージランプの点灯により報知する
ため１：、トランジスタＴｒ４のコレクタにトランジス
タＴｒ５のベースを接続し、当該トランジスタＴｒ５の
コレクターエミッタを前記チャージランプ点灯リレー６
０と並列にチャージランプに接続している。

このトランジスタＴｒ５により、両バッテリ］０．１２
の電位差が２　［Ｖ］以上となってトランジスタＴｒ４
が遮断状態となると、分流抵抗ＲＯからの電流をチャー
ジランプへ導く回路が形成さね常時バッテリへの充電不
調を監視することができる。

以上のごとく本実施例のバッテリ直並列切替制御装置に
よれ［′Ｌ　切替リレー１４が見かけ上は正常に動作し
、かつ、高電圧負荷及び一般的電装負荷に対する電力の
供給が実行されているにも拘らず、その切替リレー］４
の接点異常等の第１バッテリ１０の充電系統に発生した
異常を正確かつ確実に自己検出することができる。

しかも、本実施例のにおいて第一バッテリ１０と第２バ
ッテリ１２Ｆ　共に切替リレー］４の接点１４ｂを一箇
所だけ介してオルタネータ５ｏと接続される。従って、
両バッテリ１０．１２（７）内部抵抗及び接点１４ｂの
接触抵抗が同じである限り両バッテリ１０．１２は同一
特性により充電さね両バッテリ１０．１２の端子電圧に
電位差が発生することは正常時には有り得ないのである
。

このため、本実施例では充電不調を検出するための閾値
として２［ｖ］を選択したが、この値をより小さな値と
して、より迅速な検出を実行することも可能である。

なお、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく
、その要旨を逸脱しない範囲の最適な態様により具現化
されるものである。

例えば、第１図にはチャージランプの点灯をチヤージラ
ンブ点灯リレー６０及びトランジスタＴｒ５の両者によ
り行える回路構成としたが、何れか一方のみを採用して
もよい。また、分流抵抗ＲＯの抵抗値とチャージランプ
点灯リレー６０の励磁巻線の抵抗値が近似するとき（よ
　これを統一してチャージランプ点灯リレー６０の励磁
巻線を分流抵抗ＲＯとして使用することも可能である。

更１：、充電不調を検出した際、チャージランプを点灯
させて電源系統の異常であることを報知しているが、そ
の報知の内容を詳細とするために別途充電不調報知用の
ランプを用意してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したごとく本発明のバッテリ直並列切替制御装
置（上充電機と第１バッテリ及び第２バッテリとの間の
インピーダンスを略均−化して同一特性による充電回路
を構成し、それにも拘らず両バッテリの端子電圧に所定
値以上の電位差が横比されたときに、その旨を報知する
ものである。

従って、バッテリ直並列切替制御装置の内部に発生する
充電系統の異常を正確かつ確実に自己検品し、これを乗
員に的確に報知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（友本発明の一実施例であるバッテリ直並列切替
制御装置の電気回路図を示している。 １０・・・第１バッテリ　１２・・・第２バッテリ１４
・・・切替リレー　　１６・−・キースイッチ１８・・
・ニュートラルスイッチ　ＲＯ・・・分流抵抗２０・・
・スタータモータ回路 ３０・・・シーケンス制御回路 Ｔｒｌ・・・第１トランジスタ Ｔｒ２・・・第２トランジスタ Ｔｒ３・・・第３トランジスタ Ｔｒ４・・・第４トランジスタ Ｔｒ５・・・第５トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一般的電装負荷に接続される第１バッテリと、切替
   スイッチにより当該第１バッテリと並列あるいは直列に
   接続されて前記一般的電装負荷あるいは所定の高電圧負
   荷に電力を供給する第２バッテリとからなる複数のバッ
   テリと、 前記第２バッテリに接続される充電機と、 前記高電圧負荷の作動要求に応じて前記切替スイッチを
   駆動し、複数のバッテリの接続方式を直並列に切り替え
   る直並列制御回路と、 該直並列制御回路により前記複数のバッテリが並列接続
   されるとき、前記充電機を作動させて当該複数のバッテ
   リに対して充電を実行する充電制御回路と、 前記第１バッテリ及び第２バッテリの電位差を検出する
   電位差検出回路と、 該電位差検出回路により所定値以上の電位差が検出され
   たとき、異常を報知する異常報知回路と、を備えたこと
   を特徴とするバッテリ直並列切替制御装置。