JPH0443860A - 自動車のバッテリによる負荷の通電制御装置 - 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７〕 自動車のエンジンを始動する為のセルモータが、・Ｓツ
テリの過放電により駆動できなくなり、自動車の発進が
不可能となる事故を防止することに利用される。 自動車のエアコン、ライト等を利用して運転する場合に
上記した事故が発生する。 又部会地で夜間に渋滞した場合に、かかる事故が急増し
ていることを考慮すると、自動車産業上の利用は不可欠
のものとなる。 〔従来の技術〕 同じ目的を達する為に、自動車カッテリの放電量若しく
は残存電気量の表示する手段があるが、不安定な要素が
多く、実用性がなく、殆んど利用されていない現状であ
る。 〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 自動車の、Ｆツテリの放電により、残存電気量が無くな
り、セルモータを駆動することが不可能となり、発進不
能となる事故が多い。 この原因は、バッテリの交換を忘れて長期間使用するこ
とも原因の１つであるが、むしろ最近の交通事情即ち夜
間の渋滞による場合が多い。 ルームエアコンとライトを自動車の停止時に使用するか
らである。 、ＴＡＦ　（日本自動車連盟）の事故による出動の半数
が、上記したセルモータの駆動不能によるものであるこ
とから考えても、業界の大きい問題点となっているので
、これを解決することが必要となっている。 第２の課題 第１の課題を解決する技術と併合して、バッテリの長期
間の使用による老化９発電機の事故を発見して、自動車
が発進不能となる不都合を解決する必要がある。 〔課題を解決する為の手段〕 一極を共通の端子とし、子種が独立して、それぞれ第１
、第２の子種の端子を備えるとともに容量が等しい自動
車に車載された第１、第２のノゝツテリと、第１、第２
の十端子のそれぞれに接続されたダイオードを介して、
自動車のエンジンにより駆動される発電機により充電さ
れる前記した第１、第２のノ々ツテリと、第１の子種の
端子より車載された複数個の負荷に通電する第１の接続
モードならびに第；の子種より同じ負荷に通電する第２
の接続モードと、第１．第２の接続モードによる通電制
御を交互に切換える切換装置と、セルモータの通電制御
を行なう手動電気スイッチと、該電気スイッチの開閉と
同期し２て、７回の開閉動作か行なわれる毎に前記ｔま
た切換装置を付勢して第１の接続モードと第２の接続モ
ー１による通電制御を交互に切換える装置とより構成さ
れたものであるＯ 〔作用〕 容量が等しく、同じ電圧の一個の・２ツテリを同じ容器
に収納し、一端子は共通とし、十端子は独立に設ける。 この一個の、Ｓソテリの容量の和は周知の自動車のバッ
テリの容量と等［２いか若し、（はそれ以下の容量でよ
い。これ等をそれぞれ第１゜第２のバッテリと呼称する
。 セルモータを駆動する為に開閉される手動電気スイッチ
の使用により、第１、第２の〕々ノテリの各十端子より
負荷に入力される電気回路が交替して切換えられる。 走行中には、第１、第２のバッテリはともにダイオード
を介して発電機による充電が行なわれている。 ルームエアコン、ライト等の負荷は、切換えられた第１
の・２ノテリ若しくは第２のバッテリのいづれかにより
通電されている。 従って、例えば第１の・２ソテリが選択されて負荷の通
電が行なわれ、電力が大きく使用され、残存電気量が僅
少となり、発電機により所要の電力が補給されて走行ｔ
７ているときに、自動車を停止し、次に走行する為に、
エンジンキーを廻すと、セルモータを含む負荷が第２の
・２ツテリ（走行中に充分に充電されている）により供
電されるように切換えられる。 従って、セルモータは正常に駆動され、エンジンがかか
り、次の走行に差支えを引起す事故が防止できる作用が
ある。 上述しまた第１の・２ノテリの残存電気量の消滅は、次
の一つの理由により生起する。 第１には、バッテリの老化であり、第２には発電機の故
障である。 セルモータの駆動時に、第１．第２の７ζノテリの十端
子の電圧の差が、設定値を越えて大きくなったときに、
警報を発生する装置を付設する。 セルモータを駆動し２て発進するときに、警報が発生す
る頻度が多（・場合には、バッテリ若［２くは発電機に
事故があることが判るので、バッテリを交換ｔ７若しく
は発電機を修理することができる。 従って、ドライバの不安感を無（することができる。 〔実施例〕 第１図以降の実施例につき発明装置の詳細を説明する。 図面中の同一記号のものは同一部材である。 第１図において、ロータコイル／は、スリラフリング／
ａ、／ｂを介してノ々ツテリ３より通電され、発電機の
励磁コイルとなるものである。 ロータコイル／の通電による磁界が、固定子〃に捲着さ
れた３相の電機子コイルの貫挿磁界を変化せしめるので
、３相の交流が発電される。 この発電出力は、ダイオードを含む整流器２／により整
流器れて、直流化される。 かかる直流発電出力は、バッテリ３を充電し、ロータコ
イルｌに通電される。 図面中の■、ｅの記号は直流出力の正負端子及びバッテ
リ３の正負端子即ち子種、−極の端子を示している。 バッテリ３の＋、一端子間には、抵抗２ダａ、コダｂが
接続され、分割された電圧は、オペアンプ２３の一端子
に入力される。 オペアンプ２３の十端子は基準電圧端子、２．？ａに接
続される。バッテリ３が６個のセルの場合即ち！２ぎル
トの出力電圧の場合を例として説明する。 過充電のときのバッテリ３の電圧は急速に上昇する。 この上昇する電圧の中間値である／Ｓ〜／ｇｙｇルトの
間の設定値例えば／６ぎルトのときに、オペアンプコ３
の一端子の入力電圧が１０ゼルトとなるように抵抗２４
’ａ、２４’ｂの抵抗値を選定する。 基準電圧端子２３ａも同じく１０ゼルトとなっている。 このときにオペアンプコ３の出力はなく、トランジスタ
２コは不導通に保持され、発電機の出力もない。 以上の説明より判るように、・Ｓツテリ３が過充電とな
ると、充電が自動的に停止される。 負荷ダは、自動車のライトその他の複数個の負荷を示し
ている。 最モ大きい負荷はヘッドライト及びルームエアコンなの
で、これを例として説明する。 両者が通電されると、矢印Ａ方向に電流が流れ、バッテ
リ３の端子電圧が降下するので、オペアンプ２３の一端
子の入力電圧が降下して、オペアンプ２３の出力電圧が
上昇し、トランジスタココのベース電流が得られて、ベ
ース電流に対応するロータコイル／の励磁電流が得られ
る。 従って、発電機の出力が増大し、出力電圧も上昇して負
荷ｑの消費電流を補充する。 このときに、自動車が高速運転をしていると、発電電流
が負荷ｑの消費電流を越えて、バッテリ３の放電が停止
される。 低速運転のときには、ノ々ノテリ３の放電電流により負
荷ｑは通電される。 中速度のときには、発電機とバッテリ３との両者により
負荷ｑは通電される。 高速の運転時においては、オペアンプ２３の作用により
、発電機の出力電圧は、前述ｔ７たｕｌｌヒトり低いほ
ぼ設定された電圧に保持されている。 トランジスタ２コは、活性領域で作動されているが、周
知のチョッパ回路を利用して、ロータコイルの通電電流
を所要の値に変更して同じ目的を達成することもできる
。 ライトを使用し７ない昼間の運転時には、負荷ｑによる
消費電流は減少する。ルームエアコンも使用しない場合
には更に消費電流は減少する０以上の場合に、中速度以
上の速度の運転をすると、発電機の出力電圧管誦応して
上昇して、・々ノテリ３が消耗しているときには大きい
充電電流で充電される。 ノ々ツテリ３は、出力電圧／２ダルトで容量が等Ｉ２い
一組の・ζノテリにより構成され、７個の容器に収納さ
れている。−極端子は共通となり、子種端子は独立にと
り出されている。 一極端子は記号乙として、子種端子は記号５ａ５ｂとし
て表示されている。 後述するように、本発明においては、２組のノ々ソテリ
は、そのいづれか１つが選択されて負荷に供電し、発電
機により、ダイオードを介して独立して充電されている
。十端子５ａ側のものを第１のバッテリ、十端子！；ｂ
側のものを第２のノｚツテリと呼称する。 充電は、上述したように定電圧充電が行なわれ、過充電
となると充電電流が僅少となるように構成されている。 上述した目的を達するものであれば他の手段を採用する
こともできる。 端子９ａ、９ｂ及び端子１０　、　ＩＯａ　、　１０ｂ
は切換スイッチの端子を示すもので、矢印は切換の為の
作動子である。 上述した切換スイッチの詳細を第２図につき次に説明す
る。 第２図において、電磁プランジャ／７ａ、／７には本体
に固定され、その作動子１ｇｈ、／ｇｂの端部のスリッ
トには、作動子／どの両端が嵌着される。 作動子／ｇは細長平板で、その裏面に植立した係合ビン
により、切換スイッチの作動子／３．／！；ａ。 ／ｇｂ（第１図の矢印で表示ｔ、たもの）が挟持され作
動子／ｇ　、　１ｇ　ａ　、　１ｇ　ｂは矢印Ｂの右方
に移動し、通電を停止してから電磁プランジャ／７ａが
通電されると、作動子／ｇ　、　１ｇ　ａ　、　１ｇ　
ｂは左方に移動する。 作動子／ｇ、／ｇａ　、／ｇｂの左右の移動により、挟
持された作動子／！；、１５ａ　、１５ｂは同期して左
右に回動する。 支軸１４　、　／、４ａ　、　／Ａｂは本体に植立され
、作動子１！；、１３ａ、１５ｂの支軸となっている。 第１図で同一記号で表示されている端子１０，１０ａ、
１０ｂは、導体で作られた作動子／！ｉ、　１５ａ　、
　／！；ｂより導出された端子を示している。 作動子１５．／、ｔａ　、／ｊｂの遊端部は摺動接点と
なり、導体で作られた摺動面／４’ａ、／４Ｉｂを有す
る部材（本体に固定されている。）の表面に圧接されて
摺動する。第１図と同一記号で表示された端子ｑａ、９
ｂは、摺動面／４（ａ、／ダｂより導出された端子であ
る。 図示の状態では、端子１０ｂとｑａが接続さね、端子１
０と９ｂが接続されている。即ち第１図示の接続状態を
示している。 以上のモードを第１の接続モードと呼称する。 電磁プランジャ／７ａが通電されると、作動子／ｇ。 ／ｇａ、／ｇｂは左方に移動し、又作動子／３．／！；
ａ。 ／Ｓｂは反時計方向に回動する。 従って、作動子／！；は摺動面／４ａに圧接され、作動
子１５ａは摺動面／４’ｂに圧接するので、端子１０と
９ａ及び端子１０ａと９ｂが接続される。 以上のモードを第２の接続モーＰと呼称する。 第１の接続モードの切換時においては、第１図において
、負荷ｑは＋端子５ａより通電され、第２の接続モード
においては、負荷ｑは子端子５ｂより通電される。 第１の接続モードにおいて自動車が走行

【、ていると、
・２ノテリ３の＋端子５ａより負荷が供電されている。 又同時に子端子５ｂより、ダイオ−ドラ介して・２ツテ
リ３は充電だけが行なわれている。 走行中に第２の、Ｓソテリは充電のみが行なわれ、その
完了とともに充電は電流は僅少となり、充電は実質的に
自動的に停止されることと同様となる。 第１のバッテリは放電される走行モードが多い場合には
、残存電気量は減少ｔ、て僅少となる。 自動車が停止し、次に乗車してエンジンをかける場合に
つき説明する。 エンジンキーを廻すと電気スイッチが閉じられ、このと
きにソレノイド（図示せず）が通電され、ソレノイドの
通電が断たれて、電気スイッチどもを操作すると、電気
スイッチｇが閉じられ、ンレノイ）’？ａが子端子５ｂ
を介して第２のバッテリより通電される。ソレノイド７
ａは、第２図の電磁プランジャ／７ａのソレノイドなの
で、作動子／ｇ／ｇａｐ／ｇｂは左方に移動し、第２の
接続モードに転化する。 従って、セルモータ／／（点線で示す）は、＋端子５ｂ
即ち第２のバッテリより供電されて駆動される。 充分に充電された第２のパッチ１ノにより供電されるの
で、問題なくエンジンは始動する。 次に上述し７た動作を更に詳細に説明する。 第２図の作動子／Ｓが反時計方向に回動して、摺接面／
４’ｂより／４’ａに摺接移動するときに、先づ作動子
ｌＳの端部が摺接面／４”ｂより離間するが、このとき
に発電機の大きいインダクタンスの為にアークを発生し
て摺接面を焼損する。これを防止する為には、点線／４
ｆａ−／、／ダｂ−コに示すように摺接面／４’ｔ）よ
り離間する以前に摺接面／９ａに摺接するようにするこ
とがよい。 電磁プランジャ／７ａ、１７ｂは２個使用されているが
、往復駆動型のものを利用すると、１個でよい。この場
合には、該電磁プランジャには２個励磁コイルが設けら
れ、励磁コイルの交互の通電により、作動子ｉｇは左右
いづれかに交互に移動されて第１．第２の接続モードが
選択される。 第１図のトランジスタ／ｕａ、／Ｌ２ｂの作用を説明す
る・ 前述した走行中において、コンデンサ／、？ａは、十端
子５ｂより充電され、同電圧となっている。 コンデンサ／３ｂは放電されたままに保接されている。 従って、トラン５ジスタ／２ａにはベース電流が流れ、
トランジスタ／２ｂのベース電流は断たれている。 エンジンキーを廻すことにより、電気スイッチｇが閉じ
られると、トランジスタ／Ｊａは導通して、励磁コイル
７ａが通電され、第２図の作動子／ｇ。 ／ｇａ、／ざｂは電磁プランジャ／７ａにより左方に移
動する。 移動中に、作動子／、１ｔｌ）の端部は、摺接面／９ａ
より離間して電磁プランジャ／７ａの供電が断たれるが
、作動子の慣性により所要のストロークだけ作動子／ｇ
　、　／ｇａ、　１ｇ４Ｌは移動して停止する。 上述したストロークの移動を完全に行なう為に、第１図
の端子１０ｂとバッテリ３の一端子６の間にコンデンサ
を挿入するとよい。このときに同時に・第２図の作動子
／ｊａの端部は摺接面ｌダｂと摺接し、＋端子！ａの電
圧がトランジスタ１２ｂに印加される。しかし、ベース
電流がないので導通しない。 従って、励磁コイル７ｂは通電されない。コンデンサ／
、？ｂが充電され、トランジスタ／Ｌ２ｂのゝ−ス電圧
が上昇して、トリガダイオード２ｇｂがブレークダウン
するとベース電流が得られて、トランジスタ７．２ｂが
導通されるが、これまでの時間が３０秒以上に設定され
ているので、この間にエンジンがかかり、エンジンキー
が戻されるので、電気スイッチｇは開かれて、励磁コイ
ル７ｂが通電されることが防止される。 従って、第２の接続モードに転化し、て保持される・こ
の状態で走行すると、十端子Ｓｂより負荷ｑが通電され
、十端子５ａはダイオードを介して発電機による充電の
みが行なわれ、過充電状態となると充電は自動的に停止
される。又コンデンサ／３ｂは充電されて十端子５ａと
同電圧となる。 従って、トランジスタ／２ｂのベース電流が得られてい
る。コンデンサ／、？ａは並列抵抗により放電されて、
トランジスタ／２ａのベース電圧が降下して不導通状態
となっている。 又停止し７、次に発進の為に、エンジンキーを廻すと、
電気スイッチｇが閉じられるので、励磁コイル７ｂが、
トランジスタ／ｕｂの導通とトリガダイオード、２ｇｂ
のブレークダウンにより通電されて、第２図の作動子７
ｇ、／ｇａ、／ｇｂは右方に移動して図示のようになり
、第１の接続モードに転化する。 このときに、端子１０ｒｓ、と一端子６との間にコンデ
ンサを挿入して励磁コイル７ｂの通電を延長し７て、上
述した第１の接続モードの転化を完全に行なうコトカで
きる。トリカ゛ｊ゛イへ−ド２？久Ａ張ＦＦＩ：Ｌ丈蛎
０＋、、Ｓ馬上と…Ｃ９１工・端子１０は端子ｑ１）と
接続されるので、負荷ダはセルモータ／／とともに十端
子５ａ即ち第１の・ｚノテリより供電され、十端子５ｂ
即ち第２のバッテリは発電機による充電のみが行なわれ
る。 このときに、トランジスタ／２ａには十端子５ｂの電圧
が印加されるが、３０秒位以上経過しないと、・〜デル
す、’＄雷電圧上昇しないので、トランジスタ／Ｕａの
ベース電流が得られない。従ってその間は不導通となり
励磁コイル７ａは通電されない。 又その間にエンジンがかかるので、電気スイッチざが開
かれて、励磁コイル７ａは通電されることはない。 上述した説明より理解されるように、停止中に発進の為
にエンジンキーを廻してセルモータを駆動するのは、第
１．第２のノマッテリの内の完全に充電されたものが自
動的に選択されて使用されるので、セルモータは必ず駆
動されて、エンジンの始動の失敗することが防止される
特徴がある。 従って本発明の目的が達成されるものである。 第３図に示すものは、第２図の摺動電気スイッチによる
第１．第コの接続モードの転化を半導体スイッチング素
子により行なった実施例である。 第１図のノ々ツテリ３の下部が第３図のように変更され
る。 第３図において、記号曜はＪＫ型のフリップフロップ回
路である。以降はこれを７回路と呼称する。 Ｆ回路〃の右側の出力により、半導体スイッチング素子
２／ａ例えばモスパワＦ’ＥＴ若しくは工ＧＢＴのよう
な素子が付勢導通されている。 半導体スイッチング素子２１’Ｏは付勢されないので不
導通に保持されている。この状態で走行し２ていると、
負荷ｑはｊツテへの子端子５ａより供電され、第２図の
場合と同様に走行速度により、パッチ】トｖの充放電モ
ードは変更される。 端子５ｂよりは発電機による充電のみが行なわれている
。従って前実施例の第１の接続モードのときと同様な充
放電のモードとなっている。 停止し、次に発進の為にエンジンキーを廻すと、前実施
例と同様に電気スイッチｇが閉じられ、同時に電気スイ
ッチ／ｑも閉じられるように構成されている。 電気スイッチ／９の閉成により、Ｆ回路Ｊの２つの出力
は交替されるので、半導体スイッチング素子２／ａ、２
／ｂの導通不導通は交替される。 従って、充分に充電された第２のバッテリの子端子ｔｂ
によりセルモータ／／は駆動されてエンジンは確実に始
動される。 負荷ダも子端子ｙｂより供電され、前実施例の第２の接
続モードに転化される。 エンジンキーを戻すと、電気スイッチｇ、ｉｑは開かれ
る。このときのバッテリ３の充放電モードは前実施例と
同様である。 停止し、次に発進する為にエンジンキーを廻すと、電気
スイッチｇ、／９が閉じられ、Ｆ回路Ｉの出力が交替さ
れて半導体スイッチング素子２／ａが導通する。即ち第
７の接続モードに転化する。 セルモータ／ノは、充分に充電された第１のｊツテリの
子端子ｊａより供電され、エンジンは始動され、エンジ
ンキーを戻すと、電気スイッチｇ、／９は開かれて第１
の接続モードが保持される。ダイオード２９ａ、２９′
ｂは、Ｆ回路２０に安定したトリガ入力を供与する為の
ものである。 以上の説明のように、エンジンを始動させる毎に第１．
第コの接続モードは交替されるので、作用効果は前実施
例と同様である。 エンジンが停止されたときに、Ｆ回ｉノの電気回路の供
電が断たれると、次に通電したときに、２つの出力端子
の出力のいづれが得られるかが不確定な状態となる。 これを防止する為に、Ｆ回路〃はエンジンを停止した場
合でもバッテリ３の子端子５ａ、５ｂよりダイオードを
介して通電して、出力端子の記憶を保持してお（必要が
ある。 第３図において、オペアンプムはリニヤ増巾回路で、子
端子５ａ、ｊｂの電圧の差により、出力が得られる。 オペアンプ２乙の出力が正電圧のときには、トリガーダ
イオード２？ａの入力は正電圧となり、又負電圧の出力
のときには、リニヤ反転回路２ｂａにより正電圧に転化
され、トリガーダイオードｕ７ａの入力は正電圧となる
。 オペアンプ−の出力をダイオードブリッジ回路で整流し
ても同じ目的が達成されるものである。 エンジンキーを廻［７て発進するときに、電気スイッチ
ざ、／９が閉じるが、電気スイッチ／９が閉じたときに
、運動回路、２！；を挿入［２てＦ回路Ｊの入力を設定
時間だけ遅延させる。 従って、負荷４により放電されたバッテリ端子（子端子
！ｆａ、５ｂの（・づれかとなる）よりセルモータ／／
が供電されるので、バッテリが老化している場合には、
異常な電圧降下が発生する。 従って、オペアンプムの出力電圧が高くなり、トリガダ
イオ−）’２７ａはブレークダウンして、警し、若しく
はブザー音を発生する。 エンジンキーを廻してエンジンをかけるときに上述した
警報の得られる頻度が多い場合には、ノ々ッテリ若しく
は発電機を点検して、それ等の交換、修理を行なうこと
ができる。 上述した警報装置を付設することにより、ドライノ々−
は不安感なく毎日の運転のできる作用と効果が得られる
。 〔効果〕 第１の効果 走行状態の変化によるノ々ツテリの過放電により、セル
モータの駆動が不可能となり、自動車の走行ができなく
なる頻度の多きい事故を防止することができる。 第２の効果 第３図で説明したように、警報装置を付設することによ
り、ノζノテリの老化（使用時間の超過）発電機の故障
を発見することができる。 第３の効果 バッテリの容量を従来のものより少なくす狡とができる
。 又第１．第コのノ々ツテリの容器を従来のものと同形と
することができるので、交換性のあるものが得られる。 従って、夜間走行の頻度が多くなったときに、ノゞツテ
リを本発明によるものと交換して、エンジンの始動失敗
による事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の電気回路図、第２図は、第１図
の摺動接点部の説明図、第３図は、第２図と同じ目的を
達する他の実施例の電気回路図をそれぞれ示す。 ／°゛°ロータコイル、　　／ａ、／ｂ−スリップリ：
ｙ！、　　　、？・・すζノｆ’）、　　Ａ、！ｒａ、
Ａ；ｂ・・・ノ々ツテリ３の＋、一端子、　？ａ、？ｂ
・・・励磁コイル、ｇ　、　／９・−電気スイッチ、　
　９ａ、９ｂ、１０，１０ａ、１０ｂ一端子、　／／・
・・セルモータ、　／２ａ。 ｌｘｂ　、　ｘｒ−トランジスタ、　２ｇａ、２ｇｂ、
　２？ａ−トリガダイオ−ｒ、ｌＩ・・・負荷、　ノ／
・・・整流器、曜・・・３相の電機子コイル、　２３　
、２６・・・オペアンプ、　　／７ａ、／？ｂ・・電磁
プランジャ、　／１！、／ｇａ。 ／ｇｂ、１５．／３ａ、／３ｂ・−作動子、　／ｌＩａ
　、　／４’ｂ・＝摺動面、　コ／ａ、、２／ｂ・・・
半導体スイッチング素子、１−ＪＫ型フリップフロップ
回路、　２７・・・警報装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. −極を共通の端子とし、＋極が独立して、それぞれ第１
   、第２の＋極の端子を備えるとともに容量が等しい自動
   車に車載された第１、第２のバッテリと、第１、第２の
   ＋端子のそれぞれに接続されたダイオードを介して、自
   動車のエンジンにより駆動される発電機により充電され
   る前記した第１、第２のバッテリと、第１の＋極の端子
   より車載された複数個の負荷に通電する第１の接続モー
   ドならびに第２の＋極より同じ負荷に通電する第２の接
   続モードと、第１、第２の接続モードによる通電制御を
   交互に切換える切換装置と、セルモータの通電制御を行
   なう手動電気スイッチと、該電気スイッチの開閉と同期
   して、１回の開閉動作が行なわれる毎に前記した切換装
   置を付勢して第１の接続モードと第２の接続モードによ
   る通電制御を交互に切換える装置とより構成されたこと
   を特徴とする自動車のバッテリによる負荷の通電制御装
   置。