JPH03213662A - 車両用電源装置 - 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］ 本発明は、複数のバッテリを直列接続か並列接続かに切
り替え、使用状態によって異なった電圧を発生する車両
用電源装置に関する。

［従来の技術］ この種の技術として、実開昭５９−１５９１４３号公報
に示す技術が知られている。この技術は、スタータを作
動させる際は、２つのバッテリを直列に接続して高電圧
スタータを作動させ、スタータ起動後は、２つのバッテ
リを並列接続して電圧を落とし、車両の各負荷へ電力を
供給するものでる。

［発明が解決しようとする課題］ ２つのバッテリの直列接続−並列接続の切り替えを、１
つの機械式の直並列切替リレースイッチで行った場合に
発生する可能性のある不具合について説明する。

直並列切替リレースイッチの可動接点が直列接続を行う
接点側で溶着するなど、２つのバッテリが直列状態で保
持されてしまった場合、一方または両方のバッテリは充
電されなくなる。つまり、２つのバッテリが直列状態で
保持されると、一方または両方のバッテリが上がってし
まう。

この違いは、２つのバッテリへの充電装置の接続の違い
によって発生するもので、例えば実開昭５９−１５９１
４３号公報に示すように、直列接続された際のマイナス
側のバッテリの両極に充電装置が接続されたものは、直
列状態で保持されると、プラス側のバッテリが充電され
なくなる。このため、プラス側のバッテリはいずれ上が
ってしまう、また、直列接続されたバッテリの両極に充
電装置が接続されたものは、直列状態で保持されると、
充電装置に高い電圧が印加されてしまう、このため、両
方のバッテリが充電されなくなり、両方のバッテリはい
ずれ上がってしまう。

本発明の目的は、直列接続の状態に保持された際に、バ
ッテリ上りを未然に防ぐことのできる車両用電源装置の
提供にある。

［課題を解決するための手段コ 上記の目的を達成するために、本発明の車両用電源装置
は、次の技術的手段を採用する。

車両用電源装置は、出力電圧を独立して取り出すことの
できる複数のバッテリと、この複数のバッテリを直列接
続か並列接続かに切り替える１つの機械式直並列切替リ
レースイッチと、前記複数のバッテリが並列接続されて
いる際に、前記複数のバッテリの充電を行う充電装置と
、前記複数のバッテリが直列接続された際に、車両乗員
に警告表示を行う表示手段とを具備する。

［作用］ 上記のように構成された車両用電源装置は、直並列切替
リレースイッチの不具合等で、複数のバッテリが直列状
態で保持されると、表示手段が車両乗員に「バッテリが
直列接続である旨１を車両乗員に表示する。

このため、車両乗員は、表示手段によって複数のバッテ
リが直列状態で保持されたこと、言い換えるとバッテリ
の充電状態が適切な状態でないことを知ることができる
。

［発明の効果］ 本発明は、以上の作用で説明したように、複数のバッテ
リが直列状態で保持されると、車両乗員が表示手段によ
って、「バッテリが直列接続である旨ｊを知ることがで
きる。このため、複数のバッテリが直列状態で保持され
ても、車両乗員によって、バッテリ上りを未然に防ぐこ
とが可能となる。

［実施例］ 次に、本発明の車両用電源装置を、図に示す一実施例に
基づき説明する。

（実施例の構成） 第１図および第２図は第１実施例を示すもので、第１図
は車両用電源装置の電気回路を示す。

本実施例に示す車両用電源装置１は、出力電圧を独立し
て取り出すことのできるように、独立したケース内にそ
れぞれ収納した、あるいは１つのケース内に収納した２
つのバッテリ２．３を備える。この２つのバッテリ２．
３は、定格出力電圧がそれぞれ１２Ｖのもので、１つの
機械式の直並列切替リレースイッチ４によって直列接続
か、並列接続かに切り替えられる。

なお、本実施例に示す２つのバッテリ２．３は、通常並
列接続されて電気機器５へ１２Ｖの電圧を供給し、スタ
ータ６の作動時にのみ直列接続に切り替えられて、２４
Ｖの高電圧によってスタータ６を作動させてエンジン（
図示しない）の始動性を向上させたものである。そして
、エンジンの始動後は、再び２つのバッテリ２．３が並
列接続されて電気機器５へ１２Ｖの電圧を供給する。な
お、電気機器５は、直並列切替リレースイッチ４によっ
て２つのバッテリ２．３が直列接続された際においても
、一方のバッテリ３のみに接続されて１２ｖの電圧が印
加される。

次に、直並列切替リレースイッチ４を具体的に説明する
。

直並列切替リレースイッチ４は、２つのバッテリ２．３
を並列接続するための２対の並列用固定接点７．８と、
２つのバッテリ２．３を直列接続するための１対の直列
用固定接点９とを備え、可動接点１０の移動状態によっ
て、直列接続と並列接続とに切り替えられる。可動接点
１０は、励磁コイル１１および図示しないリターンスプ
リングとによって移動する。励磁コイル１１の通電が停
止された状態では、リターンスプリングによって可動接
点１０が移動して、２対の並列用固定接点７．８が閉じ
られる。また、励磁コイル１１が通電された状態では、
励磁コイル１１の発生する磁力によって可動接点１０が
リターンスプリングの付勢力に打ち勝って移動し、直列
用固定接点９が閉じられる。なお、励磁コイル１１は、
制御回路１２によって通電制御される。

制御回路１２は、オフ端子１３、オン端子１４、スター
タ端子１５を備えたキースイッチ１６の設定状態に応じ
て、直並列切替リレースイッチ４の励磁コイル１１の通
電制御を行うほか、結電リレースイッチ１７の励磁コイ
ル１８の通電制御をも行うものである。

この結電リレースイッチ１７は、励磁コイル１８と常開
接点１９とからなり、結電リレースイッチ１７の励磁コ
イル１８が通電されると、常開接点１９が閉じ、スター
タ６のマグネットスイッチ２０がオンする。

なお、マグネットスイッチ２０がオンされると、直列接
続された２つのバッテリ２．３の出力電圧がスタータ６
に印加される。

次に、制御回路１２による直並列切替リレースイッチ４
および結電リレースイッチ１７の通電制御の一例を、第
２図のフローチャートを用いて説明する。

初めに、ステップＳ１において、キースイッチ１６がス
タータ端子１５に設定されたか否かの判断を行う。この
判断結果がＮｏの場合はステップＳ１へ戻り、ＹＥＳの
場合はステップＳ２において、直並列切替リレースイッ
チ４の励磁コイル１１を通電する。ついで、ステップＳ
３において、所定時間経過したか否かの判断を行う、こ
の判断結果がＮＯの場合はステップＳ３へ戻り、ＹＥＳ
の場合はステップＳ４において、結電リレースイッチ１
７の励磁コイル１８を通電する。

ついで、ステップＳ５において、キースイッチ１６がス
タータ端子１５に設定されているか否かの判断を行う。

この判断結果がＹＥＳの場合はステップＳ５へ戻り、Ｎ
Ｏの場合はステップＳ６において、結電リレースイッチ
１７の励磁コイル１８の通電を停止する。ついで、ステ
ップＳ７において、所定時間経過したか否かの判断を行
う。この判断結果がＮＯの場合はステップＳ７へ戻り、
ＹＥＳの場合はステップＳ８において、直並列切替リレ
ースイッチ４の励磁コイル１１の通電を停止し、その後
、リターンする。

なお、上記所定時間は、接点式のスイッチがオン、オフ
時に発生する火花をマグネットスイッチ２０で発生させ
るなめに設けたものである。このため、所定時間は、短
く設定されている。また、上記の制御は、マイクロコン
ピュータによって実施されるが、コンデンサなどの時限
手段を用いて実施しても良い。

車両用電源装ｆ１は、並列接続された２つのバッテリ２
．３の充電を行う充電装置２１を備える。

本実施例の充電装置２１は、２つのバッテリ２．３が直
列接続された際、直列接続されたバッテリの両極に充電
装置２１が接続されるものである。

車両用電源装置１は、２つのバッテリ２．３が直列接続
された際に、車両乗員へｒバッテリが直列接続である旨
１を知らせる表示手段を具備する。

本実施例の表示手段は、車両乗員の視覚範囲内に設けら
れたランプ２２で、警告用リレースイッチ２３によって
、通電制御される。警告用リレースイッチ２３は、２つ
のバッテリ２．３が直列接続された際のみに通電される
励磁コイル２４と、この励磁コイル２４が通電された際
にオンする常開スイッチ２５とからなる。このため、２
つのバッテリ２．３が直列接続された際に、ランプ２２
が点灯し、車両乗員に２つのバッテリ２．３が直列接続
の状態であること表示する。

（実施例の作動） 次に、上記実施例の作動を簡単に説明する。

エンジンを始動するため、車両乗員がキースイッチ１６
を手動操作し、キースイッチ１６をスタータ端子１５へ
切り替えると、まず、直並列切替リレースイッチ４の励
磁コイル１１が通電され、２つのバッテリ２．３が直列
に接続される。その後、結電リレースイッチ１７の励磁
コイル１８が通電され、マグネットスイッチ２０がオン
する。すると、スタータ６に２４Ｖの電圧が印加されて
スタータ６が駆動し、エンジンを始動させる。

エンジンの始動後、キースイッチ１６をオン端子１４へ
戻すと、結電リレースイッチ１７の励磁コイル１８の通
電が停止され、マグネットスイッチ２０がオフする。こ
のため、スタータ６は駆動を停止する。

その後、直並列切替リレースイッチ４の励磁コイル１１
の通電が停止され、２つのバッテリ２．３が並列に接続
される。

一方、直並列切替リレースイッチ４の切り替えによって
、２つのバッテリ２．３が直列に接続されると、警告用
リレースイッチ２３の励磁コイル２４が通電され、ラン
プ２２が点灯する。このランプ２２の点灯によって、車
両乗員は、２つのバッテリ２．３が直列に接続されたこ
と知ることができる。

ここで、直並列切替リレースイッチ４の可動端子が直列
用固定接点９に溶着するなど、２つのバッテリ２．３が
直列状態で保持される不具合が発生すると、キースイッ
チ１６をオフ端子１３あるいはオン端子１４に設定した
状態でも、ランプ２２が点灯する。このため、車両乗員
は、ランプ２２の点灯によって２つのバッテリ２．３が
直列状態で保持されたこと、言い換えると２つのバッテ
リ２．３と、充電装置２１との接続状態が適切な状態で
ないことを知ることができる。

（実施例の効果） 本実施例の車両用電源装置１は、２つのバッテリ２．３
が直列状態で保持されると、ランプ２２の点灯によって
、ｒバッテリが直列接続である旨１を知ることができる
。このため、２つのバッテリ２．３が直列状態で保持さ
れる不具合が発生した際、車両乗員によって、バッテリ
上りを未然に防ぐことが可能となる。

具体的には、２つのバッテリ２．３が直列状態で保持さ
れても、すぐにバッテリが上がる訳では無いため、ラン
プ２２が点灯したら、できるだけ早く修理を依頼するな
どの処置を講する。

なお、本実施例の表示手段は、ランプ２２と警告用リレ
ースイッチ２３とからなる非常に単純で簡単な構成を採
用する。このため、表示手段を設けることによるコスト
の上昇を小さく抑えることができるとともに、表示手段
自身の故障確率を小さく抑えることができる。

く変形例） 本実施例では、直列接続の際にのみ電圧が加わる部分に
検出手段（警告用リレースイッチ２３）を設けて直列接
続の状態を検出したが、直列接続された際に発生する電
圧によって、直列接続された状態を検出しても良い、具
体的には、直列接続された際に高い電圧が加わる部分に
電圧検出手段を設けて、その電圧検出手段の検出値に応
じて表示手段を作動させるとか、直列接続された際に高
い電圧が加わる部分に、所定電圧以上（例えば１７Ｖ以
上）の電圧が加わった際にのみ点灯するランプ（表示手
段）を設けるなどの手段を採用しても良い。

もちろん、接点式の警告用リレースイッチ２３に代わり
、トランジスタなど他の素子を用いて無接点式に設けて
も良い。

バッテリ２．３が直列接続されてから所定時間（例えば
１分）経過してから、表示手段を作動させるように設け
ても良い、つまり、不具合による直列接続の保持状態が
生じた時にのみ、表示手段を作動させても良い、 バッテリ２．３が直列接続されたことを示すためだけの
ランプ２２を設けた例を示したが、チャージランプなど
、既存の表示手段を併用して利用しても良い。

表示手段の一例として、ランプ２２を示したが、発光ダ
イオードなど他の低電圧の発光手段や、液晶パネルなど
を用いた視覚表示手段、音声やチャイム、ブザーなどに
よる聴覚表示手段を用いても良い。

充電装置を、２つのバッテリ２．３が直列接続された際
、直列接続されたバッテリの両極に接続されるものを例
に示したが、２つのバッテリ２．３が直列接続された際
、一方のバッテリに充電装置が接続されるように設けて
も良い。

スタータ６を作動させる際に、バッテリ２．３を直列接
続させる例を示したが、例えば高電圧の外部機器を接続
する際に手動または外部機器からの指示信号によってバ
ッテリを直列接続させたり、高電圧の電気機器（例えば
光量の大きなライト）を搭載する車両において、高電圧
の電気機器を使用する際にバッテリを直列接続させても
良い。

複数のバッテリの一例として２つのバッテリ２．３を用
いた例を示したが、３つ以上のバッテリを用いても良い
。

（第２実施例） 第３図ないし第５図は第２実施例を示すもので、第３図
および第４図は直並列切替リレースイッチの断面図を示
す。

本実施例は、直並列切替リレースイッチ４の構造に関す
るものである。

本実施例の直並列切替リレースイッチ４は、絶縁容器内
で移動可能に設けられた可動接点１０、可動接点１０に
固着されたアーマチュア２６、アーマチュア２６に吸引
力を与える励磁コイル１１、可動接点１０を一方へ向け
て付勢するリターンスプリング２７、励磁コイル１１の
通電が停止し、リターンスプリング２７によって可動接
点１０が戻された際に可動接点１０が当接する２対の並
列用固定接点７．８、アーマチュア２６が励磁コイル１
１に引き付けられた際に可動接点１０が当接する１対の
直列用固定接点９を備える。

可動接点１０は、絶縁材料２８の両面に銀や銅よりなる
導電性コンタクトが固着された３層構造で、並列用固定
接点７．８に当接する側のコンタクト２９．３０は、２
対の並列用固定接点７．８をそれぞれ独立して接続する
べく２つに分割して設けられている。また、直列用固定
接点９に当接する側のコンタクト３１は、１対の直列用
固定接点９を接続するべく一体に設けられている。

そして、直列用固定接点９に当接するコンタクト３１の
表面は、先端に向かって細くなる多数の凹凸が形成され
ている。つまり、直列用固定接点９との当接表面は、断
面がギザギザのノコギリ刃の形状に設けられている。

第２実施例の作用を簡単に説明する。

例えば、励磁コイル１１の通電が停止し、可動接点１０
がリターンスプリング２７の作用によって戻るとき、可
動接点１０が収納された絶縁容器内で引っ掛かるなどし
て傾き（第５図参照）、２つのバッテリ２．３が直列接
続状態と、並列接続状態とが、同時に発生する可能性が
ある。

このように、２つのバッテリ２．３の直列接続状態と並
列接続状態とが同時に発生すると、２つのバッテリ２．
３は、それぞれプラス極とマイナス極とが短絡してしま
う。この時、並列用固定接点７．８、直列用固定接点９
に接触する各コンタクト２９．３０．３１に短絡による
大電流が流れる。すると、直列用固定接点９に接触して
いたコンタクト３１の表面の凹凸の先端３１ａが大電流
で溶ける。

このため、２つのバッテリ２．３の短絡回路が遮断され
、直並列切替リレースイッチ４や配線などの温度」−昇
による破損等の不具合が防がれる。

従来では、２つのバッテリ２．３が直並列切替リレース
イッチ４の不具合などで短絡した場合、直並列切替リレ
ースイッチ４や配線などを破損などより防ぐ手段として
、２つのバッテリ２．３のそれぞれに、ヒユーズを並列
に設けていた。しかるに、２つのバッテリ２．３のそれ
ぞれにヒユーズを並列接続したものは、それぞれのヒユ
ーズの抵抗値の違いや、ヒユーズと配線との接触抵抗値
の違いなどにより、２つのバッテリ２．３が並列接続さ
れて充電される際、２つのバッテリ２．３に加わる充電
電流に差がでる可能性が高くなる。

２つのバッテリ２．３に加わる充電電流に差がでると、
２つのバッテリ２．３の充電量が異なるため、２つのバ
ッテリ２．３に寿命差が生じる。

しかるに、本実施例では、ヒユーズを設けること無く、
２つのバッテリ２．３の短絡回路が遮断されるため、２
つのバッテリ２．３の寿命差を小さくすることができる
。

一方、コンタクト３１の表面の凹凸の先端３１ａが細く
設けられるため、通常時はコンタクト３１と直列用固定
接点９との接点圧が安定する。このため、直並列切替リ
レースイッチ４毎における接触抵抗の差が小さくなる。

なお、本実施例では、コンタクト３１の表面に先端３１
ａか細い凹凸を設けたが、コンタクト３１が当接する直
列用固定接点９の表面に先端が細い凹凸を設けても良い
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は第１実施例を示すもので、第１図
は車両用電源装置の電気回路、第２図は制御回路の作動
の一例を示すフローチャートである。 第３図ないし第５図は第２実施例を示すもので、第３図
は直並列切替リレースイッチの正面断面図、第４図は直
並列切替リレースイッチの側面断面図、第５図は可動接
点が収納された絶縁容器内で引っ掛かった状態を示す直
並列切替リレースイッチの要部断面図である。 図中　１・・・車両用電源装置　２．３・・・バッテリ
４・・・直並列切替リレースイッチ　２１・・・充電装
置２２・・・ランプ（表示手段） 代 理 人 石黒健二 ８２図 第４５１！ 第３図 第５ｒＩｌｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）出力電圧を独立して取り出すことのできる複
   数のバッテリと、 （ｂ）この複数のバッテリを直列接続か並列接続かに切
   り替える１つの機械式の直並列切替リレースイッチと、 （ｃ）前記複数のバッテリが並列接続されている際に、
   前記複数のバッテリの充電を行う充電装置と、 （ｄ）前記複数のバッテリが直列接続された際に、車両
   乗員へ警告表示を行う表示手段とを具備する車両用電源
   装置。