JPH05326025A - 自動車用蓄電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄電池状態を適切に検出し、エンジン始動等
に支障を持たらすことのない自動車用蓄電池装置を提供
する。 【構成】 車載全電気装置と蓄電池との間に接続された
電磁スイッチ又は無接点リレーと、ノイズ検出装置と、
蓄電池開路電圧より低い２つの蓄電池電圧（これをＶＨ
とＶＬとし、ＶＨ＞ＶＬとする）を検出するためのＶＨ
電圧検出装置とＶＬ電圧検出装置とを備え、ノイズ検出
装置がノイズを検出している状態においては、ＶＬ電圧
検出装置により検出された蓄電池電圧がＶＬ以下になっ
たときには、電磁スイッチ又は無接点リレーがＣＬＯＳ
ＥからＯＰＥＮになり、ノイズ検出装置がノイズを検出
していない状態においては、ＶＨ電圧検出装置により検
出された蓄電池電圧がＶＨ以下になったときには、電磁
スイッチ又は無接点リレーがＣＬＯＳＥからＯＰＥＮに
なるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車用蓄電池装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車には１電源３系統の電気回
路が主に採用されている。これは、１つの蓄電池に始動
装置Ｓ、点火装置Ｉ、オルタネータおよび各種負荷Ｌが
直接接続されており、ＳＬＩ（スターティング、ライテ
ィング、イグニション）電池と呼ばれている。この電気
回路では各種電気装置が蓄電池に直接接続されているた
め、蓄電池が正常な状態であれば安定した電力がＳＬＩ
に供給できるようになっている。例えば、始動接点を閉
じることにより蓄電池最大電流が始動装置に流れ同時に
点火装置にも給電できるし、発電装置のオルタネータも
蓄電池に直接接続されているためオルタネータに大きな
リップル分を含んでいても蓄電池により電源が平滑化さ
れ、リップル分の少ない直流が負荷に給電されると同時
に蓄電池も充電される。エンジン回転数の低下によりオ
ルタネータの給電能力が低下した場合には無瞬断で蓄電
池が負荷への電力供給に対応できる、いわゆる、フロー
ト充電方式である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このフロート充電方式
は蓄電池を利用した電気回路の中で最も信頼性が高いた
め、自動車以外の蓄電池装置にも多く採用されている。
フロート充電の信頼性が確保できる条件は発電装置つま
りオルタネータが運転されていることであるが、自動車
の場合、運休中はオルタネータの発電が停止するため、
この間に負荷の投入があれば蓄電池は当然放電状態とな
る。このような状態が長時間継続した場合、蓄電池は完
全放電状態になってエンジン始動ができなくなる。自動
車用電源システムの信頼性を向上させるには、オルタネ
ータの給電停止、つまりエンジン停止と同時に車載全負
荷を遮断できる回路構成を取らない限り、現行自動車の
電源システムの信頼性を向上させることはできない。

【０００４】自動車車載負荷にはエンジン停止時でも給
電を必要とする負荷が各種ある。例えばマイコン等の記
憶用負荷、時計、などである。これらの放電電流は数ｍ
Ａから１００ｍＡ以下の微小電流であるが、たとえ１０
０ｍＡであっても連続して流れた場合、１ケ月たらずで
蓄電池は完全放電状態となる。これとは別に、駐車灯、
ルームランプ等のいずれかを点灯状態で放置しても蓄電
池は１日程度で完全放電状態となる。主灯の消し忘れで
あれば１〜２時間で完全放電状態に至る。

【０００５】上記のような状態が発生した時、負荷回路
を遮断すれば良い訳であるが、放電電流値が相違すると
完全放電状態となる蓄電池電圧は大巾に相違する。例え
ば、１００ｍＡの放電であれば蓄電池電圧が１１．８〜
１２Ｖまで降下すれば完全放電状態であり、駐車灯のよ
うに２Ａ程度の放電であれば１１Ｖで、主灯のように１
０〜２０Ａの放電では９〜１０Ｖであれば、それぞれ完
全放電状態である。

【０００６】このように蓄電池の放電状態は放電電流値
により変わるため、一定電圧で一律に負荷を遮断するこ
とができない。各負荷電流を検出しそれに適した電圧で
負荷を遮断すれば良い訳であるが、負荷の種類が多く負
荷ごとに電流・電圧検出装置を設け遮断装置を構成する
と非常にコストの高い電気装置となる。そのため、現行
標準車に蓄電池過放電状態を検出しこれを遮断する装置
が装着された例はない。

【０００７】前記とは別に、走行中やアイドリング中の
エンジン回転数の低下によりオルタネータの出力が低下
した場合にも蓄電池は放電状態となる。この場合、負荷
の投入量とオルタネータの出力状態とにより、蓄電池放
電電流は０〜約３０Ａまで変化する。従って、蓄電池放
電回路を遮断する場合、走行中つまりオルタネータが給
電している１１Ｖの放電状態とエンジン停止時の１１Ｖ
の放電状態とでも蓄電池放電状態が相違するため、遮断
電圧の設定が非常にむづかしくなる。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ために成されたものであり、その目的とするところは、
蓄電池状態を適切に検出しエンジン始動等に支障を持た
らすことのない自動車用蓄電池装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、車載全電気装置
と蓄電池との間に接続された電磁スイッチ又は無接点リ
レーと、ノイズ検出装置と、予め設定された蓄電池開路
電圧より低い２つの蓄電池電圧（これをＶＨ、ＶＬと
し、ＶＨ＞ＶＬとする）を検出するためのＶＨ電圧検出
装置とＶＬ電圧検出装置とを備え、ノイズ検出装置がノ
イズを検出している状態においては、ＶＬ電圧検出装置
により検出された蓄電池電圧がＶＬ以下になったときに
は電磁スイッチ又は無接点リレーがＣＬＯＳＥからＯＰ
ＥＮになり、ノイズ検出装置がノイズを検出していない
状態においては、ＶＨ電圧検出装置により検出された蓄
電池電圧がＶＨ以下になったときには電磁スイッチ又は
無接点リレーがＣＬＯＳＥからＯＰＥＮになるよう構成
された自動車用蓄電池装置とすることにより、前記課題
を解決するものである。

【００１０】

【作用】この発明では、エンジン停止の駐車時にはルー
ムランプ、駐車灯などの小さい負荷しか投入されず、ア
イドリング時には車載全負荷が投入されることを想定し
ている。自動車放置中における蓄電池放電の大部分はス
モールランプ等の小負荷の消し忘れであり、運転中の放
電はアイドリング時等のオルタネータ出力が低下してい
る時の車載全負荷の長時間投入が主な原因である。この
発明は、車載全電気装置と蓄電池との間に電磁スイッチ
又は無接点リレーを接続し、これらの接点はノイズ検出
装置と予め設定された蓄電池開路電圧より低い相異なる
２点の電圧を検出する電圧検出装置との操作により開閉
されるようにしたことを要旨とするものである。すなわ
ち、高い検出電圧をＶＨと設定し低い検出電圧をＶＬと
設定したとき、ノイズ発生時、つまりオルタネータ発電
時には前記接点は蓄電池電圧がＶＬ電圧に降下するまで
閉の状態にし、ＶＬ電圧以下となった時に開の状態にす
ることにより、蓄電池の放電を遮断するよう構成されて
いる。又、ノイズのない状態、つまりエンジン停止状態
では蓄電池電圧がＶＨ電圧に降下するまでの間は接点を
閉の状態にし、ＶＨ電圧以下では接点を開の状態にして
蓄電池の放電を遮断するよう構成されている。車載負荷
の種類は多く、又負荷の種類によって放電電流が大幅に
相違するため、蓄電池放電をどのように遮断すれば蓄電
池に最適残存容量が残るか判断ができなかったが、本発
明のごとくエンジン回転時と休止時とに区分し、各々に
適した電圧検出点を設けることにより、従来の課題を解
決することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面にて詳
述する。図１は本発明の１実施例を示す概略回路図であ
る。蓄電池Ｂと電気装置、始動装置、点火装置、オルタ
ネータ、負荷等との間に電磁スイッチ接点ＭｇＳが接続
されている。電磁スイッチコイルＭｇＣは、無電圧の場
合でも電磁スイッチ接点ＭｇＳがＯＮ状態になるよう
に、ｂ接点を採用している。ａ接点を採用してもよい
が、電磁スイッチ接点ＭｇＳをＯＮ状態にすると励磁電
流が常時電磁スイッチコイルＭｇＣに流れ蓄電池の自己
放電の原因となるため、ｂ接点を採用している。尚、電
磁スイッチ接点ＭｇＳの代りに無接点リレーを採用する
ことによりさらに信頼性の高い蓄電池装置を構成できる
が、本実施例では電磁スイッチを用いている。

【００１２】図１中、１点鎖線部Ｚは電磁スイッチ接点
ＭｇＳの操作回路であり、ノイズ検出装置と２つの電圧
検出装置とにより構成され、Ｘは電磁スイッチコイルＭ
ｇＣ接続端子、Ｙは蓄電池電圧検出端子、Ｅはアース端
子である。

【００１３】オルタネータは三相全波の整流方式が採用
されているため、エンジン回転時、蓄電池電圧には必ず
ノイズ（リップル）電圧が重量される。ノイズ検出装置
でこのノイズを検出することにより、エンジンが回転状
態か休止状態かを区別することができる。ノイズが発生
している場合、ノイズ検出装置の出力ＯＵＴ１はＬＯＷ
（Ｌ）となり、ノイズのない状態ではＨＩＧＨ（Ｈ）と
なるように構成されている。

【００１４】ルームランプとか駐車灯のように小電流で
蓄電池が放電された場合における蓄電池の残存容量が約
５０％程度の状態になったときの電圧値は、電池の種類
により若干相違するもの、約１２±０．２Ｖで、以後こ
の電圧をＶＨと呼ぶ。この電圧を検出するためのもの
を、以降ＶＨ電圧検出装置と呼ぶ。ＶＨ電圧検出装置の
出力ＯＵＴ２は、蓄電池電圧がＶＨ以上ではＬ、ＶＨ以
下ではＨとなるように構成されている。

【００１５】アイドリング中、車載全負荷が投入され、
オルタネータの発電量が低下した場合にも蓄電池は放電
状態となる。この時の放電電流は１０〜３０Ａと大きい
ため、５０％放電状態では蓄電池は約１１Ｖまで低下
し、８０％放電状態では約１０Ｖまで低下する。又、蓄
電池がさらに深い放電状態になり、９Ｖ以下になると、
アイドリング中であっても点火装置Ｉの電源が不安定に
なるため、エンジンが突然停止する場合がある。この場
合蓄電池は完全放電状態となっているため、再始動はで
きなくなる。以後、このような電圧をＶＬと呼び、ＶＬ
電圧検出装置はこれを検出するためのものである。通
常、ＶＬは１０〜１１Ｖである。ＶＬ電圧検出装置の出
力ＯＵＴ３は、ＶＬ以上ではＬで、ＶＬ以下ではＨとな
るように回路構成している。Ｃは遅延用コンデンサで、
前記３装置出力の組合せにより、コンデンサＣがＨに充
電された場合、Ｒ１−Ｃの遅延回路により所定時間トラ
ンジスタがＯＮ状態となり、電磁スイッチコイルＭｇＣ
が励磁され、電磁スイッチ接点ＭｇＳがＯＦＦ状態とな
る回路構成としてある。又、蓄電池回路の急激な電圧低
下により電磁スイッチ接点ＭｇＳがＯＦＦになると危険
な負荷状態が発生するため、３装置には遅延回路を内蔵
させ、誤動作を防止している。

【００１６】図２、図３は自動車走行パターン例を示し
たもので、本発明にかかる自動車用蓄電池により、蓄電
池がどのように制御されるかを説明する為のものであ
る。

【００１７】まず図２は、アイドリング中負荷の投入に
より蓄電池電圧が低下し、又エンジン停止後はランプの
消灯忘れにより蓄電池電圧が低下するパターンを示して
いる。同図において、エンジン停止時の開路電圧はＶＨ
以上あって、ノイズ電圧を含まないので出力ＯＵＴ１は
Ｈ、ＯＵＴ２はＬ、ＯＵＴ３はＬとなって遅延コンデン
サＣは充電されないため、Ｃの電圧はＬとなりトランジ
スタＴｒはＯＦＦ状態を維持する。電磁スイッチコイル
ＭｇＣは無電圧のため、ｂ接点である電磁スイッチ接点
ＭｇＳを介した蓄電池と全電気装置とは接続状態とな
る。エンジン動作、放電中にはノイズが発生しているた
め、ＯＵＴ１はＬで、ＯＵＴ２のＨ、Ｌに関係なく遅延
コンデンサ電圧はＬとなる。このため蓄電池電圧がＶＬ
に低下するまでトランジスタＴｒはＯＦＦとなり、電磁
スイッチ接点ＭｇＳはＯＮ状態を維持する。エンジン停
止、ランプ放電中ではノイズ発生がないため、ＯＵＴ１
はＨ、蓄電池電圧がＶＨ以上ではＯＵＴ２はＬとなるた
め、遅延コンデンサ電圧はＬとなり、トランジスタＴｒ
はＯＦＦとなって電磁スイッチ接点ＭｇＳはＯＮ状態を
維持する。従って、駐車灯を点灯させた場合、蓄電池電
圧がＶＨに低下するまで点灯状態となる。ＶＨ電圧は、
駐車灯などのランプで蓄電池を放電したときの電圧がそ
こまで降下したとき蓄電池残存容量が約５０％になるよ
うにした電圧であり、これでもエンジン始動は確実にで
きるようにしたものである。

【００１８】図３は、アイドリング中、車載負荷が投入
され、過負荷の状態になって蓄電池電圧が急激に低下す
るパターンを示したものである。エンジン停止時は図２
と同様動作である。エンジン作動、放電中も図２と同様
動作であるが、エンジン作動中であっても蓄電池電圧が
ＶＬより降下すると、自動的に電磁スイッチ接点ＭｇＳ
がＯＦＦとなって、蓄電池の放電を停止する。この場
合、オルタネータが動作中であるため瞬時にエンジン停
止にならないものの、点火装置の電源が大きく変動し不
安定となるため、ある時点でエンジンは必らず停止す
る。現在の車では蓄電池電圧が９Ｖ前後に低下するまで
このような状態は発生しないが、一度エンスト状態にな
ると、このような低い電圧では蓄電池が完全放電状態と
なっているため、再始動ができなくなる。ＶＬ電圧が１
０〜１１Ｖのとき、蓄電池の放電状態は８０％に達する
場合もあるが、エンジンが回転していた直後であるの
で、蓄電池に若干の容量でも残存していれば再始動でき
る。このためＶＬは低い電圧に設定している。又、蓄電
池の切りはなしによりリップル電圧が大きくなって電源
平滑化がなくなるため負荷に悪い影響を与えるので、限
界状態まで電磁スイッチ接点ＭｇＳ接点をＯＮ状態にす
るようにしている。

【００１９】

【発明の効果】蓄電池放電状態を示す電圧は放電電流値
によって大幅に相違する。またオルタネータ発電時であ
っても負荷投入により蓄電池が放電状態にもなる。さら
にまた消灯忘れ等によっても放電状態となる。本発明は
２点の放電状態を示す電圧検出装置とエンジン動作の有
無を検出するノイズ検出装置との組合せにより、蓄電池
の放電をエンジン始動に最小限必要な容量を残存させた
状態で遮断することができるようにしたものである。こ
れによりランプの消灯忘れあるいは過負荷によるエンジ
ン始動不能の状態をなくすことが可能となった。電磁ス
イッチを蓄電池の遮断器として使用するかわりに、無接
点リレーを使用すれば信頼性を大幅に向上さすこともで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例にかかる概略回路図である。

【図２】蓄電池電圧低下パターンを示す図である。

【図３】蓄電池電圧低下パターンを示す図である。

【符号の説明】

ＭｇＳ 電磁スイッチ接点 Ｔｒ トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車載全電気装置と蓄電池との間に接続さ
   れた電磁スイッチ又は無接点リレーと、ノイズ検出装置
   と、予め設定された蓄電池開路電圧より低い２つの蓄電
   池電圧（これをＶＨ、ＶＬとし、ＶＨ＞ＶＬとする）を
   検出するためのＶＨ電圧検出装置とＶＬ電圧検出装置と
   を備え、 ノイズ検出装置がノイズを検出している状態において
   は、ＶＬ電圧検出装置により検出された蓄電池電圧がＶ
   Ｌ以下になったときには電磁スイッチ又は無接点リレー
   がＣＬＯＳＥからＯＰＥＮになり、 ノイズ検出装置がノイズを検出していない状態において
   は、ＶＨ電圧検出装置により検出された蓄電池電圧がＶ
   Ｈ以下になったときには電磁スイッチ又は無接点リレー
   がＣＬＯＳＥからＯＰＥＮになるよう構成された、 自動車用蓄電池装置。