JPH04125033A

JPH04125033A - ２電圧バッテリ

Info

Publication number: JPH04125033A
Application number: JP24302690A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ohashi; 大橋　真二
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-04-24

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、異なった定格電圧を有する負荷群に電圧を供
給するためのバッテリに係わり、例えば、車両に用いら
れる２電圧バツテリに関する。

〈従来の技術〉配線の重量を軽減し、かつ部品の互換性や寿命の確保を
図るために、２つの定格出力電圧で電源を供給するバッ
テリ（以下、２電圧バツテリという。）が考えられてい
る。このようなバッテリの一例を第３図に示す。

第３図において、８１１，８１２．Ｂ１３゜Ｂ１４はそ
れぞれ定格出力電圧が１２　［Ｖ］のバッテリである。

バッテリＢｌ　１．Ｂ１２．Ｂ１３゜Ｂ１４は直列に接
続されて、定格電圧４８［Ｖ］のバッテリ１０２を構成
している。

バッテリＢ１４のｅ端子には定格電圧４８［Ｖ］の負荷
１３１および発電１１１４１が接続されている。また、
バッテリＢ１１の■端子には定格電圧１２［Ｖ］の負荷
１３２が接続され、Ｏ端子は接地されている。

上記の構成によると、負荷１３１は、バッテリ１０２に
より４８［Ｖ］の電源電圧を印加されている。また、負
荷１３２は、バッテリ８１１により１２［Ｖ］の電源電
圧を印加されている。

そして、発電機１４１によって、バッテリ１０２仝休に
充電が行われ、同時に個々のバッテリＢ１１．Ｂ１２．
Ｂ１３．Ｂ１４も充電される。

〈発明が解決しようとする課題〉バッテリＢ１２．Ｂ１３．Ｂ１４は、負荷１３１に電力
を供給している。また、バッテリＢ１１は負荷１３１お
よび負荷１３２の両方に電力を供給している。

したがって、バッテリＢ１１が放電する電流は、Ｂ１１
の容量が不足し、出力電圧が低下するため、負荷１３２
の動作に支障を来す恐れがあった。

一方、発電機１４１によりバッテリＢ１１゜Ｂ１２．Ｂ
１３．Ｂ１４に充電を行う際に、バッテリＢ１１．Ｂ１
２．Ｂ１３．Ｂ１４は直列に接続されているため、各バ
ラｉりに流れる電流は等しくなる。

そのため、バッテリ８１１の容量が不足しているときに
は、バッテリ８１２．Ｂ１３．Ｂ１４を十分に充電でき
る時間では、バッテリ８１１は十分に充電されない。

そして、バッテリＢ１１の容量不足を回復さけようとし
て、さらに充電を続（）ると、バッテリＢ１２．Ｂ１３
．Ｂ１４は過充電となり、耐久性が劣化するという問題
があった。

また、バッテリＢ１１．Ｂ１２．Ｂｌ　３゜Ｂ１４を個
別に充電することも考えられているが、装置が複雑にな
り、実用上の問題があった。

本発明は上記問題点を解決づるためになされたものであ
り、各バッテリ間で、充電伊や放電量のバランスが取れ
た２電圧バツテリを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、複数のバッテリを直列に接続して構成された
高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリを構成するバッ
テリのうち一つのバッテリの正負端子間に接続された第
１の負荷と、前記高電圧バッテリの正負端子間に接続さ
れた第２の負荷と、前記第１の負荷が接続されているバ
ッテリの正負端子＠電圧を検出し、正負端子間電圧が所
定値以下になったとき、切替信号を出力する電圧検出手
段と、前記切替信号が入力されたとき、前記高電圧バッ
テリを構成するバッテリのうち他の一つのバッテリの正
負端子間に、前記第１の負荷を切替え接続する切替え手
段と、を備えたことを特徴とする。

〈作用〉第１の負荷は、複数のバッテリのうち一つを電源として
電力を供給される。また、第２の負荷は、複数のバッテ
リを直列に接続して構成された高電圧バッテリを電源と
して電力を供給される。

また、第１の負荷に電力を供給しているバッテリの出力
電圧は、電圧検出手段によって検出されている。

そして、第１の負荷が接続されているバッテリの出力電
圧が所定値以下に低下したとき、第１の負荷は高電圧バ
ッテリを構成するバッテリのうち他の一つのバッテリに
切替え接続される。ぞの後、第１の負荷が接続されたバ
ッテリの出力電圧が所定値以下に低下すると、第１の負
荷はつぎのバッテリの一つに切替え接続される。

以下の動作を繰り返すことにより、複数のバッテリのう
ち一つが過放電になることを防止でき、また、それぞれ
のバッテリが過充電されることを防止できる。その結果
、それぞれのバッテリ間で充電社や放電量のバランスが
保たれる。

〈実施例〉第１図に、本発明の実施例の構成を示す。本実施例は、
自動車に塔載された２電圧バツデリである。

１１．１２．１３．１４はそれぞれバッテリであり、定
格電圧はともに１２　［Ｖ］である。バッテリ１１．１
２．１３．１４は直接に接続され、定格電圧４８　［Ｖ
］の高電圧バッテリ１を構成する。

バッテリ１１の負端子はリレー接点２１の一端に接続さ
れるとともに、接地されている。バッテリ１２．１３．
１４は負端子は、それぞれダイオード３１．３２．３３
を介して、リレー接点２２゜２３．２４の一端に接続さ
れる。

また、リレー接点２１．２２，２３．２４の他端は第１
の負荷４３および」ンデンサ４４の端子４４ａに接続さ
れる。負荷４３はランプやリレーの駆動回路などであり
、定格電圧１２［ＶＩである。また、］ンデン１ノ４４
は後述するように、負荷４３に一時的に電力を供給する
ため設置されている。

バッテリ１１．１２．１３．１４の正端子は、それぞれ
ダイオード３４．３５．３６．３７を介して、リレー接
点２５．２６．２７．２８に接続される。そして、リレ
ー接点２５．２６．２７゜２８の他端は負荷４３および
コンデンサ４４に接続される。

バッテリ１４の正端子には、さらにスタータやファンエ
ータなどの第２の負荷４１および発電機４２が並列に接
続されている。負荷４１および発電機４２の定格電圧は
４８［Ｖｌである。

差動増幅器７１，７２．７３．７４は、それぞれバッテ
リ１１．１２．１３．１４の正負端子間の電圧を測定し
、正負端子間電圧に比例した値の電圧信号を出力する。

差動増幅器７１．７２．７３．７４の出力端子はＡ／Ｄ
変換器などの外部信号入力部５１に接続されている。外
部信号入力部５１は差動増幅器７１．７２，７３．７４
から入力された電圧信号をそれぞれデジタル信号に変換
して、ＭＰＵ５２に入力する。

ＭＰＵ５２はデジタル信号に基づいて、切替え信号を出
力する。切替え信号は外部機器コントロール部５３で増
幅され、リレー駆動回路６１゜６２．６３．６４．６５
．６６．６７．６８のいずれかに入力される。

リレー駆動回路６１．．６２，６３．６４．６５゜６６
．６７．６８は、それぞれリレー接点２１゜２２．２３
．２４．２５．２６，２７．２８に対応している。そし
て、各リレー駆動回路に切替え信号が入力されたとき、
リレー駆動回路に対応したリレー接点が閉じ、切り替え
信号が入力されていないとき、リレー回路に対応したリ
レー接点が開く。

なお、差動増幅器７１．７２．７３．７４、外部信号入
力部５１、ＭＰｔＪ５２および外部機器コントロール部
５３によって電圧検出手段が構成され、リレー接点２１
．２２．２３．２４，２５゜２６．２７．２８およびリ
レー駆動回路６１゜６２．６３，６４，６５．６６．６
７．６８によって切替え手段が構成される。

第２図は、ＭＰＵ５２の動作を表わすフローチャートで
ある。第２図に基づいて、作用を説明する。

ステップ３００はイグニッション（図示省略）がオンに
なった状態であり、ＭＰＵ５２はイグニッションがオン
にされたとき、動作を開始する。

ステップ３０１ではリレー駆動回路６１．６５に切替え
信号を入力する。したがって、第１図におけるリレー接
点２１．２５が閉じるため、負荷４３およびコンデンサ
４４が、バッテリ１１の正負端子間に接続される。

次に、ステップ３０２では、バッテリ１１の正負端子間
電圧が所定値以上か否かを検出する。ステップ３０２の
判断がＹｅｓのとき、バッテリ１１の容量は充分であり
、ＮＯと判断されるまでステップ３０２を続ける。

逆に、ステップ３０２の判断がＮｏのとき、−−１バッ
テリ１１は容量不足であり、ステップ３０３に進む。

ステップ３０３では、リレー駆動回路６１゜６５に入力
されている切替え信号を停止し、リレー接点２１．２５
を開く。そして、次のステップ３１１ではリレー駆動回
路６２．６６に切替え信号を入力する。したがって、第
１図におけるリレ−接点２２．２６が閉じるため、負荷
４３およびコンアン１ノ４４は、バッテリ２１の正負端
子間に接続される。

ステップ３１１からステップ３３３の動作は、ステップ
３０１からステップ３０３までの動作の繰り返しである
。ただし、負荷４３およびコンデンサ４４はステップ３
１１からステップ３１３では、バッテリ１２に接続され
、ステップ３２１からステップ３２３ではバッテリ１３
に、ステップ３３１からステップ３３３ではバッテリ１
４に接続される。

そして、ステップ３３３でリレー駆動回路６４゜６８に
入力されている切替え信号を停止し、リレー接点２４．
２８を開いたあと、ステップ３０１に戻る。

以上のように、バッテリ１１→バツテリ１２→バツテリ
１３→バツテリ１４→バツデリ１１の順で、負荷４３お
よびコンデンサ４４に電源を供給するバッテリが切り替
えられる。そのため、バッテリ１１．１２．１３．１４
のそれぞれの過放電が防止され、また、特定のバッテリ
の放Ｔｉｆｉが他のバッテリの放電１より多くなること
を防止することができる。

一方、発電機４２によって、バッテリ１が充電される。

このとき、例えば、バッテリ１１が容量不足になり負荷
４３がバッテリ１２（切り替えられた場合、バッテリ１
１の内部抵抗は低くなっている。

そして、一般にバッテリは内部抵抗が低いとき程、速く
充電されるという性質を有しているため、バッテリ１１
は他のバッテリ１２，１３．１４よりも速く充電される
。その結果、負荷４３が再びバッテリ１１に接続される
までにバッテリ１１は十分に充電される。

また、バッテリ１２．１３．１４も同様にして充電され
る。

以上のようにして、それぞれのバッテリ１１゜１２．１
３．１４は過充電されることなく、かつ十分に充電され
る。

なお、本実施例では切替え手段としてリレーを用いたた
め、バッテリ１１．１２．１３．または１４と負荷４３
とを接続しているリレーを開き、次のリレーを閉じるま
での間に２０〜３０［ｍｓｌの時間が掛る。この間、負
荷４３はどのバッテリにも接続されていない状態となる
が、コンデンサ４４によって電源が供給され、負荷４３
に与えられる影響はほとんどない。

また、切替え手段としてリレーのかわりにトランジスタ
やＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子を用いることにより、
切替えに要する時間を数［ｍｓ］に短縮することができ
る。

以上のように本実施例によれば、定格電圧１２［Ｖ］の
バッテリ１１．１２，１３．１４を直列に接続して定格
電圧４８　［Ｖ］のバッテリ１を構成し、バッテリ１に
定格電圧４８　［Ｖ］の負荷４１を接続し、定格電圧１
２［Ｖ］の負荷４３を、例えばバッテリ１１に接続し、
バッテリ１１の正負端子間電圧が所定値以下に低下した
とぎ、負荷４３をバッテリ１２に接続するようにした。

そのため、バッテリ１１．１２．１３．１４のうち特定
のバッテリの放電する電流値や、充電される電流値が他
のバッテリより多くなることを防止することができる。

その結果、各バッテリの過放電もしくは過充電を防止で
き、かつ各バッテリ間で充電量や放電量のバランスを保
つことができるという効果が得られる。したがって、過
充電を防止できるため、バッテリの耐久性が向上すると
いう効果が得られる。

さらに、負荷４３に充分な容量で電源を供給できるため
、負Ｗ１４３の駆動を安定させることができる。

〈発明の効果〉本発明によれば、複数のバッテリを直列に接続して高電
圧バッテリを構成し、複数のバッテリのうちの一つに第
１の負荷を接続し、高電圧バッテリに第２の負荷を接続
し、第１の負荷が接続されたバッテリの正負端子間の電
圧が所定値以下に低下したとき、第１の負荷を他のバッ
テリに切替え接続するようにした。

そのため、バッテリのうち特定のバッテリの放電する電
流値もしくは充電される電流値が他のバッテリより多く
なることを防止できる。その結果、過放電もしくは過充
電を防止でき、かつ各バッテリ間で充電量や放電量のバ
ランスを保つことができるという効果が得られる。

したがって、第１の負荷および第２の負荷に安定した電
源を供給できるとともに、バッテリの耐久性が向上する
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の椛成を示す回路図、第２図は実施例の
動作を示すフローチャート、第３図は従来例を示す回路
図、である。１・・・４８　［Ｖ］バッテリ、１１，１２．１３゜１
４、・・・１２［Ｖ］バッテリ、２１．２２，２３゜２
４．２５，２６．２７．２８・・・リレー接点、４２・
・・４８［Ｖ］負負荷４３・・・１２［Ｖ］負負荷５２
・・・ＭＰＵ、６１，６２．６３．６４．６５゜６６．
６７．６８・・・リレー駆動回路、７１．７２゜７３．
７４・・・差動増幅器。第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】複数のバッテリを直列に接続して構成された高電圧バッ
テリと、前記高電圧バッテリを構成するバッテリのうち一つのバ
ッテリの正負端子間に接続された第１の負荷と、前記高電圧バッテリの正負端子間に接続された第２の負
荷と、前記第１の負荷が接続されているバッテリの正負端子間
電圧を検出し、正負端子間電圧が所定値以下になったと
き、切替信号を出力する電圧検出手段と、前記切替信号が入力されたとき、前記高電圧バッテリを
構成するバッテリのうち他の一つのバッテリの正負端子
間に、前記第１の負荷を切替え接続する切替え手段と、を備えたことを特徴とする２電圧バッテリ。