JP2003161239A - 自動車用電源装置 - Google Patents

自動車用電源装置

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JP2003161239A JP2001360769A JP2001360769A JP2003161239A JP 2003161239 A JP2003161239 A JP 2003161239A JP 2001360769 A JP2001360769 A JP 2001360769A JP 2001360769 A JP2001360769 A JP 2001360769A JP 2003161239 A JP2003161239 A JP 2003161239A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車用搭載バッテリの搭載スペースや搭載重
量の増大を回避し、かつ、エンジン冷間始動性を確保し
つつ、エンジン始動時の車載電気負荷の電源電圧低下に
よる悪影響を軽減可能な自動車用電源装置を提供するこ
と。 【解決手段】第二の電気負荷３、４、５に給電する第二
バッテリ２と、第一の電気負荷６に給電する第一バッテ
リ１とからマグネットスイッチ１２を通じてエンジン始
動用のスタータモータ１１へ給電する双バッテリ始動モ
ードと、第一のバッテリ１からのみマグネットスイッチ
１２を通じてスタータモータ１１へ給電する単バッテリ
始動モードとを、コントローラ１０で切り替えることに
より、アイドルストップ後のエンジン再始動時における
第二の電気負荷３、４、５へ印加する電源電圧低下を回
避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用発電電動機装
置に関し、好適にはアイドルストップ式自動車用の電源
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交差点などでの停止時にエンジンを停止
させるアイドルストップ式自動車が知られている。アイ
ドルストップ式自動車では、再発進時にスタータモータ
へ給電してエンジンを再始動する必要がある。
【０００３】しかしながら、スタータモータによるエン
ジン始動や再始動には大きな電力消費が必要なため、特
にバッテリ容量が十分でない場合やバッテリ温度が低い
場合やバッテリが劣化している場合などにおいて、この
バッテリに接続された車載電気負荷への給電電圧レベル
が低下に、車載電気負荷の動作に支障を生じたり、ドラ
イバーに違和感を与えたりする場合があった。
【０００４】この問題を改善するために、特開平５ー２
７８５３６号は、図 に示すように、エンジン始動用の
スタータモータへ給電するバッテリ１０１の正極端子に
バッテリ１０２の正極端子をリレー１０３、１０４を通
じて接続し、両リレー１０３、１０４の接続点１０５か
ら照明負荷やラジオに給電することを提案している。
【０００５】また、特開平７ー３２２５３１号は、図
に示すように、エンジン始動用のスタータモータへ給電
するバッテリ１０１の正極端子にバッテリ１０２の正極
端子をリレー１０３、１０４を通じて接続し、両リレー
１０３、１０４の接続点１０５から照明負荷やラジオに
給電することを提案している。
【０００６】この提案技術によれば、エンジン始動時に
リレー１０３を開き、リレー１０４を閉じることによ
り、エンジン始動のためにスタータモータへ給電するバ
ッテリ１０１の大きな電圧低下の影響が照明負荷やラジ
オに給電するバッテリ１０２に及ぶのを防止することが
できるとともに、バッテリ１０２に代えてバッテリ１０
１からリレー１０３又はダイオード１０６を通じて照明
負荷やラジオに給電することも可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
に搭載可能なバッテリの総容量は、バッテリ搭載許容ス
ペース、搭載許容重量、製造コストの点で一定の限界が
あるので、通常のバッテリ１０１に加えてエンジン始動
時に照明負荷やラジオに安定電源電圧を印加するための
補助のバッテリ１０２を増設することは実際には困難で
あった。
【０００８】この問題の改善のために、通常のバッテリ
１０１と補助のバッテリ１０２との容量の総和を従来の
バッテリの容量と等しく設定することも考えられる。し
かしながら、このようにした場合には、エンジン始動電
力を給電するバッテリ１０１の容量が従来のバッテリ容
量よりも小さくならざるを得ないために、当然、相対的
に小容量のバッテリ１０１でエンジン始動を行わねばな
らないという問題が生じる。その結果、大きなエンジン
始動電力、エンジン始動電力量を必要とする冷間始動
（エンジンが冷たく、その潤滑油粘度が高く、バッテリ
の放電可能電力が小さくなるエンジン始動状態を言うも
のとする）時において、エンジン始動が困難となってし
まう場合が生じるという欠点があった。特にこの問題は
通常の自動車用に比較して格段に始動頻度が多く、エン
ジン始動用バッテリの放電量が大きく、その劣化も促進
されるアイドルストップ式自動車において顕著である。
【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、自動車用搭載バッテリの搭載スペースや搭載重量
の増大を回避し、かつ、エンジン冷間始動性を確保しつ
つ、エンジン始動時の車載電気負荷の電源電圧低下によ
る悪影響を軽減可能な自動車用電源装置を提供すること
をその目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の自動車用電源装
置は、第一の電気負荷およびスタータに電する第一バッ
テリと、前記第一バッテリとほぼ等しい定格端子電圧を
有して第二の電気負荷に給電する第二バッテリと、前記
両バッテリからマグネットスイッチを通じてエンジン始
動用のスタータモータへ給電する双バッテリ始動モード
と、前記第一バッテリから前記マグネットスイッチを通
じて前記スタータモータへ給電する単バッテリ始動モー
ドとをエンジン始動条件に応じて切換える給電経路切換
手段と、入力パラメータに基づいて前記両モードのどち
らかを選択して前記給電経路切換手段に指令するモード
選択手段とを備えることを特徴としている。
【００１１】すなわち、本構成によれば、車載電気負荷
を、第一の電気負荷と、第二の電気負荷とに分類し、互
いにほぼ等しい定格端子電圧を有する第一バッテリと第
二バッテリとを設置する。
【００１２】更に、エンジン使用条件に応じて給電経路
を切り換えることにより、第一の電気負荷給電用の第一
バッテリだけでエンジン始動用電力を給電する場合と、
この第一バッテリに加えて第二の電気負荷給電用の第二
バッテリからもエンジン始動用電力を給電する場合と
を、適宜使い分ける。
【００１３】このようにすれば、第一バッテリだけでエ
ンジン始動する場合に第二バッテリは第二の電気負荷に
給電するだけであり、エンジン始動による電源電圧低下
の影響を受けることがないので、第一の電気負荷の電源
電圧低下による悪影響を防止することができる。また、
たとえばエンジン始動が容易でないような特別の状況で
は、上記悪影響を甘受しつつ両バッテリで協同してエン
ジン始動用電力を給電するので、このようなハードな状
況下でも確実にエンジン始動を行うことができる。
【００１４】したがって、本発明によれば、自動車用搭
載バッテリの搭載スペースや搭載重量の増大を回避し、
かつ、エンジン冷間始動性を確保しつつ、エンジン始動
時の車載電気負荷の電源電圧低下による悪影響を軽減す
る事ができる。
【００１５】好適な態様１において、前記モード選択手
段は、冷間始動時に前記双バッテリ始動モードを、暖機
後始動時又は自動再始動時に前記単バッテリ始動モード
を選択する。
【００１６】このようにすれば、エンジン始動時のバッ
テリへの負担が大きい冷間始動時に確実にエンジン始動
を行うことができるとともに、エンジン始動時のバッテ
リへの負担が小さい暖機後始動時又は自動再始動時に第
二の電気負荷へ印加する電源電圧の低下を防止しつつ、
確実にエンジン始動を行うことができる。
【００１７】好適な態様２において、前記給電経路切換
手段は、オルタネータの出力端子と前記第一バッテリの
正極端子とを接続する第一接点と、前記オルタネータの
前記出力端子と前記第二バッテリの正極端子とを接続す
る第二接点とを有するリレーを有し、前記モード選択手
段は、前記冷間始動時に前記両接点を閉じ、前記暖機後
始動時又は自動再始動時に前記両接点を開く。
【００１８】このようにすれば、２接点リレーを一個追
加するだけという簡素な回路追加負担で態様１を実現す
ることができるとともに、オルタネータ発電電力を両バ
ッテリおよび上記各車載電気負荷へ給電するにあたっ
て、このオルタネータの発電時の両バッテリの充電レベ
ル（端子電圧）をほとんど同じレベルとすることができ
るので、オルタネータ充電時に両バッテリの充電レベル
が異なって総合的なバッテリ利用効率が低下してしまう
という不具合が発生することがない。
【００１９】好適な態様３において、前記給電経路切換
手段は、前記オルタネータの発電時に前記両接点を閉じ
る。このようにすれば、オルタネータの発電時に両バッ
テリは並列接続状態とされるので、実質的に単一のバッ
テリで車載電気負荷全部に給電するのに等しくなり、両
バッテリ間の容量アンバランスや劣化度合いがばらつく
のを低減することができる。
【００２０】好適な態様４において、アノード電極端子
が前記第一バッテリの前記正極端子に、カソード電極端
子が前記第二バッテリの前記正極端子に接続されるダイ
オードを有する。このようにすれば、リレーの開故障時
に第二バッテリの容量が不足してもダイオードを通じて
第一バッテリが第二バッテリによる第二の電気負荷への
給電を代替する事ができ、信頼性を向上することができ
る。更に、リレーのスイッチングサージ電圧を低減し
て、接点保護機能を強化する事ができる。
【００２１】好適な態様５において、前記モード選択手
段は、前記暖機後始動時又は自動再始動時における前記
単バッテリ始動モードでのエンジン始動に失敗した場合
に前記双バッテリ始動モードでの再始動を実施する。こ
のようにすれば、エンジン始動信頼性を向上することが
できる。
【００２２】好適な態様６において、前記第二の電気負
荷は制御装置、ラジオ、照明器具を含む。このようにす
れば、制御装置、ラジオ、照明器具の電源電圧の低下を
抑止しつつ、かつ、バッテリ大型化を回避しつつ、エン
ジン始動の信頼性を向上することができる。
【００２３】なお、本発明において、第一バッテリと第
二バッテリとは同一容量とする必要はなく、第一の電気
負荷および第二の電気負荷の電力消費量に合わせて適宜
選択することができる。また、スタータモータとオルタ
ネータとを一体化した発電電動機をもちいてもよい。更
に、リレーのコイルはどちらのバッテリから給電しても
よい。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を以下の実施
例により説明する。
【００２５】
【実施例１】実施例１の自動車用電源装置を図１に示す
回路図を参照して以下に説明する。
【００２６】（回路構成）１は第一バッテリ、２は第二
バッテリ、３はヘッドライト、４は自動車用ECU（電子
制御装置）、５はラジオ、６は第一の電気負荷である。
ヘッドライト３、自動車用ECU４、ラジオ５は、図示し
ないパワーウインドウ、室内灯、ホーンなどとともに本
発明で言う第二の電気負荷を構成している。７〜９はス
イッチ、１０はコントローラ、１１はスタータモータ、
１２はマグネットスイッチ、１３はオルタネータ、１４
は二接点リレー（本発明で言うリレー）、１５はダイオ
ードである。
【００２７】第一バッテリ１は、スイッチ９を通じて第
一の電気負荷６へ給電するとともにマグネットスイッチ
１２を通じてスタータモータ１１へ給電している。第二
バッテリ２の正極端子は、スイッチ７を通じてヘッドラ
イト３へ、直接に自動車用ECU４およびコントローラ１
０へ、スイッチ８を通じてラジオ５へそれぞれ給電して
いる。オルタネータ１３の発電出力端は、二接点リレー
１４の各常閉接点１６、１７を個別に通じて第一バッテ
リ１の正極端子と第二バッテリ２の正極端子とに個別に
接続されている。ダイオード１５のアノード電極端子は
第一バッテリ１の正極端子に接続され、ダイオード１５
のカソード電極端子は第二バッテリ２の正極端子に接続
されている。コントローラ１０は、マイコン構成を有し
ており、二接点リレー１４のコイル電流を断続可能とな
っている。
【００２８】（動作説明）まず、冷間始動モード（双バ
ッテリ始動モード）について以下に説明する。
【００２９】コントローラ１０は、図示しないイグニッ
ションスイッチのオンを検出してマグネットスイッチ１
２をオンする。この時、二接点リレー１４はオン状態と
なっている。これにより、第一バッテリ１と第二バッテ
リ２は協同してマグネットスイッチ１２を通じてスター
タモータ１１に給電し、スタータモータ１１は十分な電
力を得て図示しないエンジンを始動する。この時、第二
バッテリ２からヘッドライト３、自動車用ECU４、コン
トローラ１０、ラジオ５へ給電される電源電圧は低下す
るが、これは最初のエンジン始動時であり、従来と同じ
であるのでドライバーも十分にそれを予期しており、大
きな問題となることはない。
【００３０】次に、アイドルストップにより停止した後
の自動再始動モード（単バッテリ始動モード）について
以下に説明する。
【００３１】コントローラ１０は、従来のアイドルスト
ップ式自動車と同じく所定運転条件が満足された場合に
エンジンを自動停止させる。この所定運転条件とは典型
的にはたとえば交差点などにおけるアイドリング停止時
である。その後、コントローラ１０が、再発進するべき
ことをアクセルペダルの踏み込みなどにより検出する
と、コントローラ１０は二接点リレー１４のコイルに通
電してその常閉接点１６、１７を開き、マグネットスイ
ッチ１２をオンする。これにより、第一バッテリ１だけ
がマグネットスイッチ１２を通じてスタータモータ１１
に給電し、スタータモータ１１がエンジンを始動する。
この時、エンジンは直前まで運転していたわけであり、
暖機されていてその摩擦抵抗も小さくなっており、エン
ジン始動に必要なトルクが小さいため、エンジンは第一
バッテリ１の電力供給だけで十分に始動されることがで
きる。したがって、最初の冷間始動に比較して格段に回
数が多いこのアイドルストップ後のエンジン再始動にお
いて、第二バッテリ２から給電されるヘッドライト３、
自動車用ECU４、コントローラ１０、ラジオ５の電源電
圧低下を防止して制御装置の誤作動を防止し、運転者に
違和感を与えることもない。
【００３２】次に、走行中のバッテリ充電およびオルタ
ネータ１３による車載電気負荷給電動作について以下に
説明する。
【００３３】コントローラ１０は、エンジン冷間始動後
は二接点リレー１４の常閉接点１６、１７のオン状態を
そのまま維持し、アイドルストップ後のエンジン再始動
後はエンジン回転数（オルタネータ回転数でもよい）が
バッテリ給電可能な所定値を超えたことを検出した場合
に二接点リレー１４のコイルへ通電を遮断してしてその
常閉接点１６、１７を閉じる。当然、この段階ではマグ
ネットスイッチ１２は遮断されている。これにより、オ
ルタネータ１３は、二接点リレー１４の常閉接点１６、
１７を個別に通じて第一バッテリ１と第二バッテリ２と
を並列に充電し、かつ、各車載電気負荷へ給電する。
【００３４】この時、常閉接点１６、１７のオン抵抗は
等しいので、定格電圧が同じである第一バッテリ１と第
二バッテリ２との充電レベルは最終的に互いに等しい好
適な目標レベルとすることができる。
【００３５】この実施例では更に、エンジンの再始動直
後に必要なエンジンの所定回転数値までの早急な回復の
ために、あるいはエンジンの再始動直後に必要な車両の
急加速にエンジントルクを有効利用するために、二接点
リレー１４をオフした状態を単バッテリ始動モードによ
る第一バッテリ１からスタータモータ１１への給電終了
後も必要時間持続させ、これによりオルタネータの発電
により生じるエンジン負荷の増大を回避する。すなわ
ち、二接点リレー１４は上記した双バッテリ始動モード
と単バッテリ始動モードとの切り換えの他に、エンジン
再始動後の発電遅延によるオルタネータ及びエンジンの
加速性向上効果も期待することができる。なお、この効
果は、オルタネータではその界磁電流の通電遅延によっ
ても実現する事ができるが、スタータモータとオルタネ
ータとを一体化した発電電動機を採用する場合には特に
有効である。
【００３６】（変形態様１）変形態様を図２を参照して
以下に説明する。
【００３７】この変形態様１は、図１の回路図において
ダイオード１５を省略したものであり、同様の効果を奏
することができる。
【００３８】（変形態様２）変形態様を図３を参照して
以下に説明する。
【００３９】この変形態様２は、図１の回路図において
二接点リレー１４を一接点リレー１４’に変更したもの
であり、同様の効果を奏することができる。ただし、オ
ルタネータ１０による第一バッテリ１、第二バッテリ２
の並列充電において、一接点リレー１４’による接点電
圧降下による第一バッテリ１、第二バッテリ２の充電レ
ベルのアンバランスが生じるが、接点抵抗を低減した
り、オルタネータ１３の発電出力端から第一バッテリ１
の正極端子までの合計抵抗値と、オルタネータ１３の発
電出力端から第二バッテリ２の正極端子までの合計抵抗
値とを、配線抵抗を調節するなどして等しくすれば、上
記アンバランスを補償する事ができる。
【００４０】（変形態様）なお、第一バッテリ１による
エンジン再始動に失敗した場合には、アイドル後のエン
ジン再始動にもかかわらず、二つのバッテリ１、２を両
方とも用いてエンジン再始動を行ってもよい。
【００４１】（変形態様）なお、最初のエンジン始動で
あっても、たとえば真夏時などエンジン始動負荷外周軽
いと判定できる時は第一バッテリ１のみで始動を実施し
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用電源装置の一実施例を示す回
路図である。
【図２】図１の装置の変形態様を示す回路図である。
【図３】図１の装置の変形態様を示す回路図である。
【図４】従来の同電圧２バッテリ式自動車用電源装置を
示す回路図である。
【符号の説明】
１ 第一バッテリ ２ 第二バッテリ ３ ヘッドライト（第二の電気負荷） ４ 自動車用ECU（電子制御装置、第二の電気負荷） ５ ラジオ（第二の電気負荷） ６ 第一の電気負荷 １０ コントローラ（モード選択手段） １１ スタータモータ １２ マグネットスイッチ １３ オルタネータ １４ 二接点リレー（リレー、給電経路切換手段） １５ ダイオード（給電経路切換手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G092 AC03 DG08 FA43 GA01 HE01Z HF08Z HF19Z 3G093 AA01 BA21 CA01 CA02 DA01 DA06 EB00 EC01 FA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第一の電気負荷およびスタータに給電する
    第一バッテリと、 前記第一バッテリとほぼ等しい定格端子電圧を有して第
    二の電気負荷に給電する第二バッテリと、 前記両バッテリからマグネットスイッチを通じてエンジ
    ン始動用のスタータモータへ給電する双バッテリ始動モ
    ードと、前記第一バッテリから前記マグネットスイッチ
    を通じて前記スタータモータへ給電する単バッテリ始動
    モードとをエンジン始動条件に応じて切換える給電経路
    切換手段と、 入力パラメータに基づいて前記両モードのどちらかを選
    択して前記給電経路切換手段に指令するモード選択手段
    と、 を備えることを特徴とする自動車用電源装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の自動車用電源装置におい
    て、 前記モード選択手段は、 冷間始動時に前記双バッテリ始動モードを、暖機後始動
    時又は自動再始動時に前記単バッテリ始動モードを選択
    することを特徴とする自動車用電源装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の自動車用電源装置に
    おいて、 前記給電経路切換手段は、 オルタネータの出力端子と前記第一バッテリの正極端子
    とを接続する第一接点と、前記オルタネータの前記出力
    端子と前記第二バッテリの正極端子とを接続する第二接
    点とを有するリレーを有し、 前記モード選択手段は、 前記冷間始動時に前記両接点を閉じ、前記暖機後始動時
    又は自動再始動時に前記両接点を開くことを特徴とする
    自動車用電源装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載の自動車用電源装置におい
    て、 前記給電経路切換手段は、 前記オルタネータの発電時に前記両接点を閉じることを
    特徴とする自動車用電源装置。
  5. 【請求項５】請求項３又は４記載の自動車用電源装置に
    おいて、 アノード電極端子が前記第一バッテリの前記正極端子
    に、カソード電極端子が前記第二バッテリの前記正極端
    子に接続されるダイオードを有することを特徴とする自
    動車用電源装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか記載の自動車用
    電源装置において、 前記モード選択手段は、 前記暖機後始動時又は自動再始動時における前記単バッ
    テリ始動モードでのエンジン始動に失敗した場合に前記
    双バッテリ始動モードでの再始動を実施することを特徴
    とする自動車用電源装置。
  7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載の自動車用
    電源装置において、 前記第二の電気負荷は制御装置、ラジオ、照明器具を含
    むことを特徴とする自動車用電源装置。
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