JPH0993807A - 車輛用充電装置及び車輛用充電方法 - Google Patents

車輛用充電装置及び車輛用充電方法

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JPH0993807A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】補助電源として採用する電気二重層コンデンサ
に対する充電をエンジン負荷を強いることなく、しかも
簡単な構造で短時間に行えるようにする。 【解決手段】電気二重層コンデンサ１５をリレースイッ
チ１３の常開側固定接点１５ｃに接続し、また常閉側固
定接点１３ａにバッテリ１２を接続し、更に励磁コイル
１３ｄに対しては制動スイッチ１４を介して通電可能と
する。走行中に運転者がブレーキペダルを踏み込むと、
制動スイッチ１４がＯＮし、リレースイッチ１３の可動
接点１３ａが常開側固定接点１３ｃに接続され、発電機
１１の出力電圧が電気二重層コンデンサ１５に供給され
る。その結果、この電気二重層コンデンサ１５は制動時
のエネルギを回生して充電されるため、制動以外の走行
時のエンジン負荷が軽減されるばかりか、高電圧で充電
することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、補助バッテリとし
て採用する電気二重層コンデンサを制動時のエネルギで
充電する車輛用充電装置及び車輛用充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気二重層コンデンサを車輛の補
助電源或いは非常用電源として採用する技術が種々提案
されている。この電気二重層コンデンサは、急速な充放
電が可能であるため、例えば特開平５−５２２１５号公
報に開示されているように、この電気二重層コンデンサ
の放電電流により、エンジンの排気系に介装した触媒の
冷態始動時の急速加熱、或いは電気自動車の加速時の出
力増強を行ったり、又は急速充電をブレーキング時のエ
ネルギ回生等に利用することで、従来のバッテリでは十
分に対応することの出来ない弱点をカバーし、触媒の早
期活性化、電気自動車の走行性能の向上等を図ることが
出来る。
【０００３】図１０に、充電された状態のバッテリ１と
放電された状態にある電気二重層コンデンサ２とを並列
に接続したときの等価モデルを示す。この図において、
Ｒ１は上記バッテリ１の内部抵抗、Ｒ２は上記電気二重
層コンデンサ２の内部抵抗で、上記バッテリ１の起電圧
をＥo[V]、このバッテリ１の内部抵抗Ｒ１の抵抗値をｒ
o[Ω]、上記電気二重層コンデンサ２の内部抵抗Ｒ２の
抵抗値をｒcbo[Ω]とすると、上記電気二重層コンデン
サ２に流れる電流ｉは、ｉ＝Ｅo／（ｒo＋ｒcbo）とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電気二
重層コンデンサ２の容量が大きくなると、その内部抵抗
ｒcboは小さくなる傾向にあり、一時的に数百Ａ〜数千
Ａに近い短絡的な電流が流れる場合もある。上記バッテ
リ１から上記電気二重層コンデンサ２への充電は深い放
電を伴うため、このバッテリ１の短命化をもたらす結果
となる。そのため、一般的には、図１１に示すように、
外装抵抗Ｒ３を直列に接続し上記バッテリ１から短絡的
な電流が流れるのを防止するようにしている。
【０００５】しかし、外装抵抗Ｒ３の抵抗値を大きく設
定すると、上記電気二重層コンデンサ２に対する充電時
間が長くなる。又、逆に、抵抗値を小さくすれば、電流
値が大きくなってしまい、その分、外装抵抗Ｒ３での熱
損失が大きくなり、放熱面積を拡大する等の大がかりな
放熱設計が必要になり、重量増、コストアップの要因に
なる。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造で、電気二重層コンデンサに対し、バッ
テリに負担をかけることなく短時間で充電することが可
能な車輛用充電装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第一発明による車輛用充電装置は、バッテリと電気負荷
へ短時間に大電流を出力可能な電気二重層コンデンサと
に対して発電機の出力電圧をリレースイッチを介して選
択的に給電可能にした車輛用充電装置において、上記リ
レースイッチの可動接点に上記発電機を接続し、このリ
レースイッチの常閉側固定接点に上記バッテリを接続
し、またこのリレースイッチの常開側固定接点に上記電
気二重層コンデンサを接続し、更にこのリレースイッチ
の励磁コイルを車輛が制動状態のときにオンする制動ス
イッチを介して上記バッテリに接続したことを特徴とす
る。
【０００８】上記目的を達成するため第二発明による車
輛用充電装置は、前記第一発明による車輛用充電装置に
おいて、前記電気二重層コンデンサの正極と前記バッテ
リとを、この電気二重層コンデンサから上記バッテリ側
への順方向電圧のみを許容するダイオードを介して接続
したことを特徴とする。
【０００９】上記目的を達成するため第三発明による車
輛用充電装置は、バッテリと電気負荷へ短時間に大電流
を出力可能な電気二重層コンデンサとに対して発電機の
出力電圧をリレースイッチを介して選択的に給電可能に
した車輛用充電装置において、上記リレースイッチの可
動接点に上記発電機を接続し、このリレースイッチの常
閉側固定接点に上記バッテリと必要に応じて動作させる
選択的電気負荷とを並列接続し、またこのリレースイッ
チの常開側固定接点に上記電気二重層コンデンサと車輛
を機能させるために必要な必要的電気負荷とを並列接続
し、更にこのリレースイッチの励磁コイルを車輛の制動
状態を検出して動作するスイッチを介して上記バッテリ
に接続したことを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成するため第四発明による車
輛用充電装置は、発電機をリレースイッチの可動接点に
接続し、このリレースイッチの常開側固定接点に電気負
荷に対して短時間に大電流を出力可能な電気二重層コン
デンサを接続し、またこのリレースイッチの常閉側固定
接点にバッテリを接続して、上記電気二重層コンデンサ
と上記バッテリとに発電機の電力を選択的に給電可能に
した車輛用充電方法において、車輛の制動状態を検出す
る第１の出力信号と、この第１の出力信号に対し設定時
定数を有して出力する第２の出力信号とに基づき、この
両出力信号が共に非制動状態を示しているとき上記発電
機の設定電圧を低電圧に設定すると共に上記リレースイ
ッチの励磁コイルに対する通電を停止し、また上記第１
の出力信号が制動状態を示し且つ上記第２の出力信号が
非制動状態を示しているとき上記発電機の発電を停止さ
せ且つ上記励磁コイルに通電して上記可動接点を上記常
開側固定接点に接続し、更に上記両出力信号が共に制動
状態を示しているとき上記発電機の設定電圧を高電圧に
設定し且つ上記励磁コイルに通電して上記可動接点を上
記常開側固定接点に接続し、一方上記第１の出力信号が
非制動状態を示し且つ上記第２の出力信号が制動状態を
示しているとき上記発電機の発電を停止させ且つ上記励
磁コイルに対する通電を停止して上記可動接点を上記常
閉側固定接点に接続することを特徴とする。
【００１１】第一発明による車輛用充電装置では、車輛
が非制動状態のときはリレースイッチの励磁コイルが非
通電状態にあるため、発電機の出力電圧により上記リレ
ースイッチの常閉側固定接点に接続されているバッテリ
が充電される。一方、車輛が制動状態になると、上記励
磁コイルが励磁されて上記リレースイッチの可動接点が
常開側固定接点に接続されるため、この常開側固定接点
に接続する電気二重層コンデンサが上記発電機の出力電
圧により充電される。
【００１２】第二発明による車輛用充電装置では、上記
第一発明による車輛用充電装置において、上記電気二重
層コンデンサの電圧がバッテリ電圧よりも高くなると、
上記発電機の出力電圧がダイオードを介して上記バッテ
リ側に供給される。
【００１３】第三発明による車輛用充電装置では、車輛
が非制動状態のときには、リレースイッチの励磁コイル
が非通電状態にあり、従って、発電機はリレースイッチ
の常閉側固定接点に接続されているバッテリを充電する
と同時に、このバッテリに並列接続されている選択的電
気負荷へ電圧を印加する。又、車輛が制動状態になると
上記リレースイッチの励磁コイルが励磁され、このリレ
ースイッチの可動接点が上記常開側固定接点に接続され
る。その結果、この常開側固定接点に接続されている電
気二重層コンデンサ及び車輛を機能させるために必要な
必要的電気負荷に対して、制動時のエネルギによって発
電された電圧が印加される。そして、制動状態が解除さ
れると、上記リレースイッチの可動接点が常閉側固定接
点に接続され、上記必要的電気負荷に対する発電機から
の給電が断たれ、この必要的電気負荷に対しては上記電
気二重層コンデンサからの給電される。
【００１４】第四発明による車輛用充電方法は、車輛が
加速或いは定常走行の状態にあり、第１の出力信号及び
第２の出力信号が共に非制動状態を示しているとき、発
電機に対する設定電圧を低電圧に設定し且つリレースイ
ッチの励磁コイルを非通電にする。すると、このリレー
スイッチの常閉側固定接点に接続されているバッテリが
低電圧で充電される。又、走行中に制動状態になると、
初期の段階では上記第１の出力信号が制動状態を示し、
一方上記第２の出力信号は依然として非制動状態を示し
ている。このときには、上記発電機の発電を停止し且つ
上記リレースイッチの励磁コイルに対して通電し、リレ
ースイッチの可動接点を常開側固定接点に接続する。そ
の後、上記両出力信号が共に制動状態を示したとき、上
記発電機の設定電圧を高電圧に設定し、この電力で上記
電気二重層コンデンサを充電する。そして、制動が解除
されたとき、上記発電機の発電を停止させると共に上記
リレースイッチの励磁コイルに対する通電を停止し、上
記可動接点を常開側固定接点に接続する。次いで、上記
両出力信号が共に非制動状態を示したとき上記発電機に
対する設定電圧を低電圧として上記バッテリを充電す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１には本発明の第１実施の形態
による車輛用充電装置の回路図が示されている。
【００１６】図中の符号１１は車輛に搭載されている発
電機、１２は同じく車輛に搭載されているバッテリで、
上記発電機１１がリレースイッチ１３の可動接点１３ａ
に接続され、またこのリレースイッチ１３の常閉側固定
接点１３ｂに上記バッテリ１２が接続されていると共
に、上記リレースイッチ１３の励磁コイル１３ｄが制動
スイッチ１４を介して接続されている。更に、上記リレ
ースイッチ１３の常開側固定接点１３ｃには、電気二重
層コンデンサ１５が接続されていると共に、電気負荷１
６が負荷スイッチ１７を介して接続されている。
【００１７】上記制動スイッチ１４は、ブレーキペダル
の踏み込みを検出してオン動作するスイッチ、或いは、
一定車速以上の走行中におけるブレーキペダルの踏み込
みを検出して図示しない制御装置からの信号によりオン
動作するスイッチであり、又、上記電気負荷１６は、例
えば不活性状態の触媒を早期に活性化させる触媒ヒータ
で、この場合、負荷スイッチ１７は上記触媒の温度を検
出し、活性化温度に達したときにＯＦＦ動作する。
【００１８】本実施の形態による充電装置では、走行中
の非制動状態では、制動スイッチ１４がＯＦＦ状態にあ
るため、リレースイッチ１３の可動接点１３ａは常閉側
固定接点１３ｂに接続されており、発電機１１はバッテ
リ１２を充電する。一方、走行中にブレーキペダルを踏
み込むと、上記制動スイッチ１４がＯＮし、上記リレー
スイッチ１３の励磁コイル１３ｄが励磁され、上記可動
接点１３ａが常開側固定接点１３ｃに接続される。する
と、この常開側固定接点１３ｃに接続する電気二重層コ
ンデンサ１５が、制動時のエネルギによって発電された
電圧で充電される。制動時の上記発電機１１の発電によ
り上記電気二重層コンデンサ１５を直接充電するように
したので、従来のような充電時のバッテリを保護するた
めの外装抵抗が不要になり、その分、大電流が確保さ
れ、上記電気二重層コンデンサ１５を短時間で充電する
ことができる。従って、この電気二重層コンデンサ１５
を常時充電する必要がなく、その分、エンジン負荷が軽
減される。
【００１９】ところで、上記電気二重層コンデンサ１５
に並列接続されている電気負荷１６が触媒ヒータである
場合、イグニッションスイッチをＯＮしたとき触媒温度
が活性化温度に達していなければ、上記負荷スイッチ１
７がＯＮし、上記電気二重層コンデンサ１５の放電によ
り上記電気負荷１６である触媒ヒータに大電流が通電さ
れ、触媒が急速加熱される。その結果、この触媒が早期
に活性化され、排気ガスの改善が図れる。なお、上記制
動スイッチ１４が制動操作と車速の双方を検出してＯＮ
動作するものであれば、エンジン始動の車輛停止時の上
記制動スイッチ１４はＯＦＦ状態にあり、リレースイッ
チ１３の可動接点１３ａは常閉側固定接点１３ｂに接続
されている。
【００２０】図２に、本発明の第２実施の形態による車
輛用充電装置の回路図を示す。本実施の形態では、上記
第１実施の形態の電気二重層コンデンサ１５の正極とバ
ッテリ１２とを、そのアノード側を上記電気二重層コン
デンサ１５側に接続するダイオード２１を介して接続し
たものである。
【００２１】上述のように、制動時には、リレースイッ
チ１３の可動接点１３ａがバッテリ１２に接続する常閉
側固定接点１３ｂから切り放されているため、このバッ
テリ１２は一方的放電状態になり電圧が降下する。そし
て、この電気二重層コンデンサ１５の電圧が、上記ダイ
オード２１の順方向電圧降下分よりも高くなると、上記
電気二重層コンデンサ１５から上記ダイオード２１を経
て上記バッテリ１２へ電圧が供給される。
【００２２】図３に、本発明の第３実施の形態による車
輛用充電装置の回路図を示す。本実施の形態では、上記
第２実施の形態のダイオード２１とバッテリ１２との間
に抵抗２２を介装したものである。
【００２３】本実施の形態によれば、上記抵抗２２を適
宜設定することで電気二重層コンデンサ１５側からバッ
テリ１２へ流れる電流を必要に応じて制限することがで
きる。すなわち、電気二重層コンデンサ１５側からダイ
オード２１を介してバッテリ１２を充電するとき、上記
抵抗２２がないと、大きな電流容量のダイオード２１が
必要になり、しかもバッテリ１２側が一瞬でも短絡した
状態なってしまったり、更には、電気二重層コンデンサ
１５とバッテリ１２との電位差が大きくなるに従い、充
電電流が大きくなり、ダイオード２１の損傷を招くこと
にもなる。ダイオード２１のみでこれらの不都合を解決
しようとすれば、システムが大型化するばかりでなく、
コストの大幅な高騰を招くことになる。その点、本実施
の形態に示すように、ダイオード２１とバッテリ１２と
の間に抵抗２２を介装すれば、ダイオード２１の許容電
流を高く設定する必要がなくなり、しかも、バッテリ１
２に対する充電電流を予め制限することができる。
【００２４】図４に、本発明の第４実施の形態による車
輛用充電装置の回路図を示す。本実施の形態では、車輛
が正常に動作するために最低限必要とする必要的電気負
荷１６ａのみを、バッテリ１２から切り離して、電気二
重層コンデンサ１５に並列接続させ、他の電気負荷１６
ｂを上記バッテリ１２に選択スイッチ２６を介して並列
接続したものである。
【００２５】一般に、車輛を機能させるために必要な電
気負荷には、電力消費が常に安定している定常電気負荷
と、常に変動する電気負荷とがあり、変動する電気負荷
は、更に運転状況により発生する状況的電気負荷と、運
転者が選択する選択的電気負荷とがある。
【００２６】定常的電気負荷には、イグニッションコイ
ル、電子制御装置の消費電流等があり、状況的電気負荷
には、ブレーキランプ、ラジエータ電動ファン等があ
り、又、選択的電気負荷には、ヘッドランプ、ワイパモ
ータ、エアコン等がある。
【００２７】本実施の形態では、定常的電気負荷と状況
的電気負荷とを必要的電気負荷１６ａとし、選択的電気
負荷を他の電気負荷１６ｂとし、この必要的電気負荷１
６ａを主に上記電気二重化層コンデンサ１５から給電す
るようにしたものである。この電気二重層コンデンサ１
５は制動時のエネルギにより充電されているため、選択
的電気負荷を必要としない状況下では、発電機１１の負
荷が低減され、その分、エンジンのベース負荷が軽減さ
れるため、燃費が向上する。
【００２８】又、非制動時の走行では、リレースイッチ
１３の可動接点１３ａは常閉側固定接点１３ｂに接続さ
れているため、発電機１１の発生電圧によりバッテリ１
２が充電され、且つ、選択スイッチ２６がＯＮされてい
れば、選択的電気負荷１６ｂに給電される。尚、制動時
には、リレースイッチ１３の可動接点１３ａが常閉側固
定接点１３ｂから切り離されているため、上記選択的電
気負荷１６ｂへはバッテリ１２側の電圧が給電される。
【００２９】図５に、本発明の第５実施の形態による車
輛用充電装置を示す。本実施の形態では、上記第４実施
の形態の電気二重層コンデンサ１５に接続する接続点と
上記必要的電気負荷１６ａとの間に、そのアノード側を
上記常開側固定接点１３ｃ側に接続するダイオード３１
ａを介装し、又、バッテリ１２を上記必要的電気負荷１
６ａに接続すると共に、そのアノード側を上記バッテリ
１２側に接続するダイオード３１ｂを介装し、上記必要
的電気負荷１６ａに対しては、上記電気二重層コンデン
サ１５とバッテリ１２との電位差からいずれか高い方の
電圧を給電するようにしたものである。
【００３０】本実施の形態によれば、制動時のエネルギ
が電気二重層コンデンサ１５を充電するには十分でなか
ったり、或いは電気二重層コンデンサ１５の蓄電量が減
少して電圧が低下している場合には、上記バッテリ１２
側から上記必要的電気負荷１６ａに対して給電すること
ができるため、この必要的電気負荷１６ａに対して、常
に安定した電圧を給電することができる。
【００３１】図６に、本発明の第６実施の形態を示す。
この実施の形態では、発電機１１の設定電圧と、リレー
スイッチ１３の切り換えタイミングとをシーケンシャル
制御して、リレースイッチ１３の切換を頻繁に行って
も、スイッチ接点の耐久性が低下しないようにしたもの
である。
【００３２】すなわち、ブレーキ操作は頻繁に発生する
ため、ブレーキとブレーキ解除とが行われる都度にリレ
ースイッチの接点を介して発電機１１の出力電圧を、バ
ッテリ１２と電気二重層コンデンサ１５とに振り分けて
いると、リレースイッチ１３の耐久性が低下してしま
う。特に、発電電圧を供給しているときにリレースイッ
チ１３を切り換え動作させると、上記リレースイッチ１
３の接点寿命が著し低下するばかりか、発電機の負荷が
一瞬途切れるためサージ電圧が発生し、接点間にアーク
が発生したり関連する周辺機器の故障原因になる。そこ
で、本実施の形態では、リレースイッチ１３の接点切換
時に、発電を一旦停止し、接点が切り換えられたとき
に、発電機１１の出力電圧を徐々に上昇させるようにし
たものである。
【００３３】以下、図６〜図９の図面に基づいて説明す
る。上記発電機１１の設定電圧及びリレースイッチ１３
の切り換えタイミングをシーケンシャル制御する制御装
置には、アナログ・マルチプレクサ４１が設けられてお
り、このアナログ・マルチプレクサ４１が、デコーダ部
４１ａと、このデコーダ部４１ａからのデコーダ信号に
より選定されたアナログスイッチを動作させる電圧設定
用チャンネル部ＣＨ１及びスイッチ動作用チャンネル部
ＣＨ２とで構成されている。
【００３４】上記デコーダ部４１ａには、少なくとも２
つのアドレスＡ０，Ａ１があり、この両アドレスＡ０，
Ａ１に記憶されている値に対応するデコーダ信号を上記
両チャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２へ出力する。この各チャ
ンネル部ＣＨ１，ＣＨ２には、４個のアナログスイッチ
Ｓ０〜Ｓ３が各々設けられており、各アナログスイッチ
Ｓ０〜Ｓ３は、上記デコーダ信号に従い、図７に示す真
理値表のように動作する。なお、デコード信号により特
定されたアナログスイッチがＯＮ動作されると、他のア
ナログスイッチはＯＦＦ状態になる。
【００３５】上記電圧設定用チャンネル部ＣＨ１のアナ
ログスイッチＳ０の入力側には、ＶＬ設定回路４２が接
続され、またアナログスイッチＳ３の入力側には、ＶＨ
設定回路４３が接続されている。上記ＶＬ設定回路４２
は、バッテリ１２を充電するための発電機１１に対する
設定電圧ＶＬを発生させる回路で、上記ＶＨ設定回路４
３は、電気二重層コンデンサ１５を充電するための発電
機１１に対する設定電圧ＶＨを発生させる回路である。
更に、アナログスイッチＳ１，Ｓ２の入力端子が接地さ
れており、この両アナログスイッチＳ１，Ｓ２からは上
記発電機の発電を停止させるための設定電圧ＶＯが出力
される。そして、電圧設定用チャンネル部ＣＨ１の共通
出力端子が、バッファアンプ４４と時定数設定回路４５
とを介して上記発電機１１に接続されている。上記発電
機１１では、上記電圧設定用チャンネル部ＣＨ１から出
力される設定電圧により、この発電機１１に内蔵する電
圧調整部（図示せず）により所定に電圧制御された電圧
が出力される。
【００３６】又、上記スイッチ動作用チャンネル部ＣＨ
２の共通入力端子に定電圧源が接続され、更に、このス
イッチ動作用チャンネル部ＣＨ２のアナログスイッチＳ
１，Ｓ３の出力端子が、リレースイッチ１３を動作させ
るためのトランジスタ４６のベースに接続され、アナロ
グスイッチＳ０，Ｓ２の出力端子が互いに接続されてい
る。尚、この両チャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２の各アナロ
グスイッチＳＯ〜Ｓ３は、上記図７に示すように、上記
デコーダ部４１ａからのデコーダ信号に対して共通のス
イッチ動作をする。又、上記トランジスタ４６は、ベー
スにハイレベル信号が入力されたときにＯＮ動作するＮ
ＰＮ型トランジスタである。
【００３７】上記デコーダ部４１ａのアドレスＡ０の値
は、制動スイッチ１４の出力信号（以下「第１の出力信
号」）に従い、この制動スイッチ１４がＯＮのとき、す
なわち第１の出力信号がハイレベルのとき１となり、Ｏ
ＦＦのとき、すなわち、第１の出力信号がローレベルの
とき０となる。又、上記アドレスＡ１の値は、比較器５
０からの出力信号（以下「第２の出力信号」）に従い、
この第２の出力信号がハイレベルのとき１となり、ロー
レベルのとき０となる。尚、上記アドレスＡ０，Ａ１に
対応した上記各チャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２のスイッチ
Ｓ０〜Ｓ３の動作と、このスイッチ動作による発電機１
１の設定電圧、及びトランジスタ４６の動作を図８に示
す。
【００３８】アナログ・マルチプレクサ４１に設けたデ
コーダ部４１ａには、制動スイッチ１４から出力される
第１の出力信号と、比較器５０から出力される第２の出
力信号とが入力されている。運転者が走行中にブレーキ
ペダルを踏み込むと、制動スイッチ１４がＯＮされ、上
記第１の出力信号が電圧リミッタ回路４７を介しハイレ
ベル信号として上記デコーダ部４１ａに入力されると共
に、このＯＮ信号が上記比較器５０の非反転入力端子
に、時定数設定回路４９のコンデンサ４９ａと抵抗４９
ｂとによって決定される時定数で出力される。この比較
器５０の反転入力端子には、基準電圧設定回路５１で所
定に分圧された基準電圧が入力されており、上記時定数
設定回路４９から出力された電圧が上記基準電圧よりも
高くなると、上記第２の出力信号がハイレベルになる。
【００３９】運転者がブレーキペダルを踏み込んだ直後
は、上記デコーダ部４１ａには、上記制動スイッチ１４
からの第１の出力信号であるハイレベル信号と、比較器
５０からの第２の出力信号であるローレベル信号とが入
力されるため、アドレスＡ０の値が１、アドレスＡ１の
値が０となり、図７の２段目に示されているように、両
チャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２のアナログスイッチＳ１が
ＯＮする。
【００４０】すると、電圧設定用チャンネル部ＣＨ１の
共通出力端子から発電を停止させるための設定電圧Ｖ０
が、インピーダンスマッチングを兼用するバッファアン
プ４４を介して時定数設定回路４５に出力される。この
時定数設定回路４５は、コンデンサ４５ａと抵抗４５
ｂ、及びこの抵抗４５ｂに対して並列に逆接するダイオ
ード４５ｃとで構成されおり、上記バッファアンプ４４
を介して発電を停止させるための設定電圧Ｖ０が出力さ
れると、上記コンデンサ４５ａの電荷が上記ダイオード
４５ｃを介して急速に放電され、その結果、図９の
（ａ）に実線で示すように、発電機１１の設定電圧が急
激に低下し、発電が停止する。同時に、上記スイッチ動
作用チャンネル部ＣＨ２からトランジスタ４６のベース
にハイレベル信号が出力され、このトランジスタ４６が
ＯＮし、リレースイッチ１３の励磁コイルに通電され
て、リレースイッチ１３がＯＮし、可動接点１３ａが常
開側固定接点１３ｃに接続される（図９（ｂ）、及び図
８参照）。
【００４１】その結果、リレースイッチ１３の切換動作
時に、発電機１１の出力電圧がＯ[V]になるため、サー
ジ電圧が発生せず、リレースイッチ１３及び関連する周
辺機器の耐久性が向上する。
【００４２】次いで、上記比較器５０から出力されてい
る第２の出力信号がハイレベルに反転すると、アドレス
Ａ１の値が１になり、図７の最下段に示すように、各チ
ャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２のアナログスイッチＳ３がＯ
Ｎする。すると、電圧設定用チャンネル部ＣＨ１の共通
出力端子からは、上記アナログスイッチＳ３に接続する
ＶＨ設定回路４３で発生した設定電圧ＶＨが出力され
る。このＶＨ設定回路４３は、抵抗４３ａと電圧を規定
するツェナーダイオード４３ｂとで構成され、発電機１
１に対する設定電圧ＶＨを発生させるもので、この設定
電圧ＶＨは、電気二重層コンデンサ１５を充電するため
に高電圧に設定されている。
【００４３】そして、この設定電圧ＶＨが上記電圧設定
用チャンネル部ＣＨ１の共通出力端子からバッファアン
プ４４を介して時定数設定回路４５に入力されると、こ
の時定数設定回路４５から抵抗４５ｂとコンデンサ４５
ａとで決定される時定数で上昇する電圧が上記発電機１
１に出力される。その結果、図９の（ａ）に破線で示す
ように、この発電機１１に対する設定電圧が次第に上昇
する。この発電機１１の出力電圧は、上記設定電圧と等
価で上昇するため、発電機１１の急激な負荷変動が防止
され、しかも、電気二重層コンデンサ１５に対しては、
短時間で充電することができる。
【００４４】その後、運転者がブレーキペダルを開放す
ると、上記制動スイッチ１４がＯＦＦし、上記アナログ
・マルチプレクサ４１に設けたデコーダ部４１ａのアド
レスＡ０の値が０になり、一方、アドレスＡ１の値は、
上記時定数設定回路４９で決定される時定数の間、１で
あるため、図７の３段目に示すように、上記両チャンネ
ル部ＣＨ１，ＣＨ２のアナログスイッチＳ２がＯＮし、
電圧設定用チャンネル部ＣＨ１の共通出力端子からは、
発電機１１の発電を停止させる設定電圧Ｖ０が出力さ
れ、従って、上記発電機１１の発電出力は上述と同様に
急激に低下され、又、スイッチ動作用チャンネル部ＣＨ
２では、アナログスイッチＳ２がＯＮされたために、ト
ランジスタ４６のベースに対する通電がローレベルとな
り、このトランジスタ４６がＯＦＦし、リレースイッチ
１３の励磁コイル１３ｄに対する通電が断たれ、可動接
点１３ａが常閉側固定接点１３ｂに接続される。
【００４５】そして、上記時定数設定回路４９の出力電
圧がコンデンサ４９ａの放電により低下し、やがて比較
器５０の反転入力端子に入力されている基準電圧よりも
低くなると、比較器５０から出力されている第２の出力
信号がローレベルに反転し、上記デコーダ部４１ａのア
ドレスＡ１の値が０になり、図７の１段目に示すよう
に、各チャンネル部ＣＨ１，ＣＨ２のアナログスイッチ
Ｓ０がＯＮする。その結果、上記電圧設定用チャンネル
部ＣＨ１の共通出力端子からは、上記アナログスイッチ
Ｓ０に接続されているＶＬ設定回路４２で発生した設定
電圧ＶＬが出力される。このＶＬ設定回路４２は、抵抗
４２ａと電圧を規定するツェナーダイオード４２ｂとで
構成され、発電機１１に対する設定電圧ＶＬを発生させ
るもので、この設定電圧ＶＬは、主にバッテリ１２を充
電するために低電圧に設定されている。
【００４６】上記電圧設定用チャンネル部ＣＨ１の共通
出力端子から出力された設定電圧ＶＬが、バッファアン
プ４４を介し時定数設定回路４５へ出力されると、コン
デンサ４５ａと抵抗４５ｂとで決定される時定数で徐々
に電圧が上昇されて、上記発電機１１へ出力される。す
ると、図９（ａ）に破線で示すように、この発電機１１
の出力電圧が上記時定数設定回路４５から出力される電
圧と等価的に上昇され、発電機１１の急激な負荷変動が
防止される。
【００４７】尚、上記ＶＨ設定回路４３で発生させる設
定電圧ＶＨを、ＶＬ設定回路４２で発生させる設定電圧
ＶＬとダイオード３１ａの順電圧降下分とを加算した電
圧で設定すれば、この電圧降下分が補償され、必要的電
気負荷１６ａに対しても正常な電圧を印加することがで
きる。
【００４８】このように、本実施の形態では、リレース
イッチ１３の動作と発電機１１の出力電圧とをシーケン
シャル制御することで、リレースイッチ１３を動作させ
るときに、発電機１１の発電を停止するようにしたの
で、サージ電圧の発生が抑制され、リレースイッチの接
点に負荷をかけることなく円滑に動作させることがで
き、スイッチの耐久性を向上させることができるととも
に、関連する周辺機器の故障原因を削減することかでき
る。又、上記リレースイッチ１３の接点を切り換えた
後、発電機１１の出力電圧を徐々に上昇させるようにし
たので、発電機１１の急激な出力変動が抑制され、なめ
らかな制御が可能になり、システムの耐久性が向上す
る。
【００４９】尚、複数の小型のマイクロリレースイッチ
を並列に組み合わせることで、一つのリレースイッチ１
３を構成させれば、大電流を導通させることも可能にな
る。又、より大きな電流を通電する必要があれば、リレ
ースイッチに代えて、トランジスタにより制御すること
も考えられる。
【００５０】
【発明の効果】以上、説明したように第一発明によれ
ば、制動時のエネルギによって電気二重層コンデンサを
充電するようにしたので、定常走行時のエンジン負荷が
軽減され、排気エミッションの低減が図れるばかりでな
く、上記電気二重層コンデンサに対してはバッテリに負
担をかけることなく短時間で充電を完了させることがで
きる。
【００５１】第二発明によれば、発電機により電気二重
層コンデンサを充電しているときでも、バッテリの一方
的放電状態を抑制することができる。
【００５２】第三発明によれば、車輛を機能させるため
に最低限必要な必要的電気負荷に対しては、制動時のエ
ネルギを回生して充電した電気二重層コンデンサから供
給するようにしたので、制動時以外の走行では、エンジ
ン負荷が軽減され、燃費を向上させることができる。
【００５３】第四発明によれば、リレースイッチの接点
を切り換えるとき、発電機の発電を一旦停止させるよう
にしたので、接点切換時のサージ電圧の発生が抑制さ
れ、接点間のアーク発生を抑止し、且つ関連する周辺機
器を保護することができ、その結果、リレースイッチ及
びシステムの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図２】第２実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図３】第３実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図４】第４実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図５】第５実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図６】第６実施の形態による車輛用充電装置の回路図
【図７】第６実施の形態によるアナログ・マルチプレク
サのデコーダアドレスに対するアナログスイッチの真理
値を示す表
【図８】第６実施の形態によるアナログ・マルチプレク
サのチャンネル毎のアナログスイッチに対応する発電機
及びリレースイッチの動作を示す表
【図９】第６実施の形態によるデコーダアドレスに対応
した発電機の電圧制御及びリレースイッチの動作を示す
タイミングチャート
【図１０】従来のバッテリと電気二重層コンデンサとの
等価モデルを示す回路図
【図１１】従来の車輛用充電装置の回路図
【符号の説明】
１１…発電機 １２…バッテリ １３…リレースイッチ １３ａ…可動接点 １３ｂ…常閉側固定接点 １３ｃ…常開側固定接点 １３ｄ…励磁コイル １４…制動スイッチ １５…電気二重層コンデンサ １６…電気負荷 １６ａ…必要的電気負荷 １６ｂ…選択的電気負荷 ２１…ダイオード ＶＨ，ＶＬ，Ｖ０…設定電圧
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１２月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】第６実施の形態によるアナログ・マルチプレク
サのデコーダアドレスに対するアナログスイッチの真理
値を示す図表
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】第６実施の形態によるアナログ・マルチプレク
サのチャンネル毎のアナログスイッチに対応する発電機
及びリレースイッチの動作を示す図表

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリと電気負荷へ短時間に大電流を
    出力可能な電気二重層コンデンサとに対して発電機の出
    力電圧をリレースイッチを介して選択的に給電可能にし
    た車輛用充電装置において、 上記リレースイッチの可動接点に上記発電機を接続し、 このリレースイッチの常閉側固定接点に上記バッテリを
    接続し、 またこのリレースイッチの常開側固定接点に上記電気二
    重層コンデンサを接続し、 更にこのリレースイッチの励磁コイルを車輛が制動状態
    のときにオンする制動スイッチを介して上記バッテリに
    接続したことを特徴とする車輛用充電装置。
  2. 【請求項２】 前記電気二重層コンデンサの正極と前記
    バッテリとを、この電気二重層コンデンサから上記バッ
    テリ側への順方向電圧のみを許容するダイオードを介し
    て接続したことを特徴とする前記請求項１記載の車輛用
    充電装置。
  3. 【請求項３】 バッテリと電気負荷へ短時間に大電流を
    出力可能な電気二重層コンデンサとに対して発電機の出
    力電圧をリレースイッチを介して選択的に給電可能にし
    た車輛用充電装置において、 上記リレースイッチの可動接点に上記発電機を接続し、 このリレースイッチの常閉側固定接点に上記バッテリと
    必要に応じて動作させる選択的電気負荷とを並列接続
    し、 またこのリレースイッチの常開側固定接点に上記電気二
    重層コンデンサと車輛を機能させるために必要な必要的
    電気負荷とを並列接続し、 更にこのリレースイッチの励磁コイルを車輛の制動状態
    を検出して動作する制動スイッチを介して上記バッテリ
    に接続したことを特徴とする車輛用充電装置。
  4. 【請求項４】 発電機をリレースイッチの可動接点に接
    続し、このリレースイッチの常開側固定接点に電気負荷
    に対して短時間に大電流を出力可能な電気二重層コンデ
    ンサを接続し、またこのリレースイッチの常閉側固定接
    点にバッテリを接続して、上記電気二重層コンデンサと
    上記バッテリとに発電機の出力電圧を選択的に給電可能
    にした車輛用充電方法において、 車輛の制動状態を検出する第１の出力信号と、この第１
    の出力信号に対し設定時定数を有して出力する第２の出
    力信号とに基づき、この両出力信号が共に非制動状態を
    示しているとき上記発電機の設定電圧を低電圧に設定す
    ると共に上記リレースイッチの励磁コイルに対する通電
    を停止し、また上記第１の出力信号が制動状態を示し且
    つ上記第２の出力信号が非制動状態を示しているとき上
    記発電機の発電を停止させ且つ上記励磁コイルに通電し
    て上記可動接点を上記常開側固定接点に接続し、更に上
    記両出力信号が共に制動状態を示しているとき上記発電
    機の設定電圧を高電圧に設定し且つ上記励磁コイルに通
    電して上記可動接点を上記常開側固定接点に接続し、一
    方上記第１の出力信号が非制動状態を示し且つ上記第２
    の出力信号が制動状態を示しているとき上記発電機の発
    電を停止させ且つ上記励磁コイルに対する通電を停止し
    て上記可動接点を上記常閉側固定接点に接続することを
    特徴とする車輛用充電方法。
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