JPH04325839A - 車両用電源装置 - Google Patents
車両用電源装置Info
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- JPH04325839A JPH04325839A JP3094102A JP9410291A JPH04325839A JP H04325839 A JPH04325839 A JP H04325839A JP 3094102 A JP3094102 A JP 3094102A JP 9410291 A JP9410291 A JP 9410291A JP H04325839 A JPH04325839 A JP H04325839A
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- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
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Abstract
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Description
供給する第1のバッテリと、非始動系の負荷に電流を供
給する第2のバッテリとを備え、特に第1のバッテリの
電圧の低下に伴う始動時の不具合を防止するようにした
車両用電源装置に関する。
流発電機および単一のバッテリを備えている。そして、
発電機により発生した交流電流は三相全波整流器により
直流電流に整流され、バッテリはこの直流電流により充
電されると共に、このバッテリに対し並列接続されたス
タータ等の始動系負荷とその他の非始動系負荷とに電流
を供給している。
のものにおいては、エンジン停止時の不注意な大電流消
費や、高機能化に伴う常時電力を消費する電気負荷の増
大により、渋滞走行時等、発電機の発電が不十分な時に
電気負荷へバッテリからの電流が供給し続けられた場合
、バッテリ上がりを生じる。そして、この状態でエンジ
ンストールが発生すると、エンジンを再始動させること
ができないという不具合が生じる。
駆動用のバッテリとその他の非始動系負荷駆動用のバッ
テリとを設け、特に、始動負荷駆動用のバッテリは常に
充電された状態に保つようにすることにより、機関始動
時に不具合がないようにすることを目的とする。
に本発明車両用電源装置は、 (1)第1,第2のバッテリと、車両用交流発電機の整
流手段から第1のバッテリへの通電電流を制御する第1
のスイッチ手段と、上記整流手段から第2のバッテリへ
の通電電流を制御する第2のスイッチ手段とを備え、第
1,第2のバッテリの電圧に応じて前記車両用発電機の
界磁巻線の通電電流量を制御して前記車両用発電機の出
力を調整すると共に、第1,第2のバッテリの電圧の低
下量に応じて前記第1,第2のスイッチ手段の導通率を
制御して前記第1,第2のバッテリへの充電電流を調整
する構成とするものである。
機を用いる場合は、前記第1,第2のバッテリの電圧低
下量に応じて上記第1,第2のスイッチ手段の導通、遮
断を切り替え、上記第1,第2のバッテリへ充電電流を
交互に供給するよう制御する構成とする。
第1のバッテリはスタータ駆動に用いられる始動系バッ
テリであり、この第1のバッテリの電圧が第2の所定電
圧より低い時には、前記第1のバッテリを優先的に充電
するよう構成する。
おいて、第1,第2のバッテリの開放端子電圧は等しく
、これら第1,第2のバッテリの電圧を比較し、第1の
バッテリの電圧が上記第2の所定電圧より低い時以外は
、電圧の低い側のバッテリを優先的に充電するよう構成
する。
おいて、第1,第2のバッテリの電圧の内、低い方の電
圧を第2の所定電圧より高い第1の所定電圧に維持する
ように前記発電機の界磁巻線を通電する構成とする。
おいて、第1および第2のバッテリの電圧が共に前記第
1の所定電圧より大きい上限電圧を越えた時に第1,第
2のスイッチ手段を共に遮断する構成とする。
2のバッテリの電圧に応じて、発電機の発電量が増減し
、かつ第1,第2のバッテリの電圧の低下量に応じて、
第1,第2のスイッチ手段の導通状態が制御される。
のバッテリの電圧が第2の所定電圧より低い場合は、第
2のバッテリの電圧の低下量が第1のバッテリの電圧の
低下量より大きくても、第1のバッテリへ多くの充電電
流が供給される。
7に示す実施例に基づき、説明する。
三相交流発電機であり、この交流発電機1は、電機子巻
線11、界磁巻線12、整流器13を有する。整流器1
3はアノード共通の低位側ダイオードブリッジ132と
カソード共通の高位側ダイオードブリッジ131とから
構成されている。
であり、これら第1,第2のバッテリの開放端子電圧は
等しく、例えば12〔V〕に設定しいてる。第1のバッ
テリ2はスタータ、エンジン制御用マイコン、点火装置
等の始動系負荷4に接続されており、第2のバッテリ3
はエアコン、電動ファン等の非始動系負荷5に接続され
ている。
第2のスイッチ手段である。これら第1,第2のスイッ
チ手段61,62にはサイリスタ、パワーMOSFET
等の制御端子付半導体電力素子を用いる。第1のスイッ
チ手段61は高位側ダイオードブリッジ131のカソー
ド側と第1のバッテリ2との間に接続されており、発電
機1から第1のバッテリ2への電流を制御するものであ
る。第2のスイッチ手段62は高位側ダイオードブリッ
ジ131のカソード側と第2のバッテリ3との間に接続
されており、発電機1から第2のバッテリ3への電流を
制御するものである。
ッテリの放電電流方向を順方向とする寄生ダイオードが
形成されるため、この寄生ダイオードと逆方向の逆流防
止ダイオードを設ける必要がある。
イッチが投入されると第1のバッテリ2からの電流が供
給されて、駆動する。この充電制御部7は、第1,第2
のバッテリ2,3の電圧VB1,VB2を入力する第1
,第2の電圧入力端子71,72、第1,第2のバッテ
リ2,3の電圧VB1,VB2の内、低い側の電圧値を
出力する低電圧値出力端子73および、第1,第2のス
イッチ手段61,62をON/OFF制御する制御信号
を出力する第1,第2のスイッチ制御端子74,75を
有する。
1および比較器82を有する。第3の比較器82の反転
入力端子は、充電制御部7の低電圧値出力端子73に接
続されており、非反転入力端子には下限電圧VALより
高い第1の所定電圧Vref が入力されている。そし
て、この第3の比較器82は、低電圧値出力端子73の
出力電圧が第1の所定電圧Vref より低い時にHi
信号を出力し、第3のスイッチ手段81を導通させる
。つまり、第1,第2のバッテリ2,3の電圧VB1,
VB2の内、低い方の電圧が第1の所定電圧Vref
より低い時に発電機1の界磁巻線12は通電可能状態と
なる。
示すフローチャートであり、以下このフローチャートに
基づき本実施例装置の作動を説明する。ステップS1に
てIGスイッチが投入されると、ステップS2にて、充
電制御部7の第1,第2の電圧入力端子71,72より
入力された第1,第2のバッテリ2,3の電圧VB1,
VB2を比較し、この比較の結果に基づいた判定を行う
。VB1≦VB2であれば、ステップS3にて、第1の
バッテリ2の電圧VB1と第2の所定電圧(以下「下限
電圧」という)VALとを比較し、この比較の結果に基
づいた判定を行う。ここで、下限電圧VALはエンジン
始動時に始動系負荷4を適切に駆動することのできる電
圧の下限値であり、例えば11〔V〕に設定している。 VB1<VALであれば、ステップS5にて、充電制御
部7は、第1のスイッチ手段61を例えば80〜100
〔%〕の固定ONデューティD1 にてスイッチング作
動させる制御信号を、第1のスイッチ制御端子74から
第1のスイッチ手段61の制御端子へ出力する。ここで
、固定ONデューティD1 は、第1のバッテリ2と第
2のバッテリ3の容量の違いに応じて決定されるもので
あり、特に第1のバッテリ2の容量が大きく、充電に時
間を要するものであれば固定ONデューティD1 は大
きく設定される。また、この固定ONデューティD1
は、第1のバッテリ2の電圧VB1と第2のバッテリ3
の電圧VB2との差に応じてその差が大きければ固定O
Nデューティを大きく設定するようにし、かつ、VB1
<VALの状態が検出された時に設定した後、VB1≧
VALの状態が検出されるまで変化することなく固定さ
れた値に設定するようにしてもよい。一方、第2のスイ
ッチ手段62の制御端子へは、この第2のスイッチ手段
62を1−D1 の固定ONデューティD2 にてスイ
ッチング作動させる制御信号を出力する(図3参照)。 そして、ステップS6にて、充電制御部7は、その低電
圧出力端子73から、発電制御手段8の比較器82の反
転入力端子へ第1のバッテリ2の電圧VB1を出力する
。
≧VALであれば、ステップS7にて、制御手段7は、
第1のスイッチ手段61のONデューティD1 を50
〜100〔%〕に設定する。そして、ステップS8にて
、充電制御部7は、その低電圧出力端子73から、発電
制御手段8の比較器82の反転入力端子へ第1のバッテ
リ2の電圧VB1を出力する。上記ステップS7におい
て、ONデューティD1 は、第1のバッテリ2の電圧
VB1と第2のバッテリ3の電圧VB2との差に応じて
決定されるものであり、上記ステップS5における固定
ONデューティD1 とは異なり、可変のものである。 つまり、VB1≧VALかつVB1≦VB2の状態から
B1≧VALかつVB1>VB2の状態に変化するまで
の間に、第1のバッテリ2の電圧VB1と第2のバッテ
リ3の電圧VB2との差に応じて、ONデューティD1
は50〜100〔%〕の間で常に変化する。例えば、
第1のバッテリ2の電圧VB1=12〔V〕、第2のバ
ッテリ3の電圧VB2=13〔V〕の時にONデューテ
ィD1 =70〔%〕(D2 =30〔%〕)に設定し
、これにより第1,第2のバッテリ2,3が充電されて
、第1のバッテリ2の電圧VB1=13〔V〕、第2の
バッテリ3の電圧VB2=13.5〔V〕になったとす
ると、今度はONデューティD1 =60〔%〕(D2
=40〔%〕)に設定する。さらに充電されて、第1
のバッテリ2の電圧VB1=第2のバッテリ3の電圧V
B2=13.8〔V〕になったとすると、ONデューテ
ィD1 =50〔%〕(D2 =50〔%〕)に設定す
る。
>VB2であれば、ステップS4にて、第1のバッテリ
2の電圧VB1と下限電圧VALとを比較し、この比較
の結果に基づいた判定を行う。VB1<VALであれば
、上記ステップS5同様に、ステップS9にて、充電制
御手段7は第1のスイッチ手段61を固定ONデューテ
ィD1 (80〜100〔%〕)にてスイッチング作動
させる。第2のスイッチ手段62のONデューティD2
は1−D1 に設定される。そして、ステップS10
にて、充電制御部7は、その低電圧出力端子73から、
発電制御手段8の比較器82の反転入力端子へ第2のバ
ッテリ3の電圧VB2を出力する。
≧VALであればステップS11にて、充電制御手段7
は第2のスイッチ手段62を50〜100〔%〕の電圧
差に応じた可変ONデューティD2 にてスイッチング
作動させる。第1のスイッチ手段61のONデューティ
D1 は1−D2 に設定される。そして、ステップS
12にて、充電制御部7は、その低電圧出力端子73か
ら、発電制御手段8の比較器82の反転入力端子へ第2
のバッテリ3の電圧VB2を出力する。
,第2のバッテリ2,3の電圧VB1,VB2の内、低
い方の電圧に基づいて、発電機1の界磁巻線12の通電
量を制御するよう第3のスイッチ手段81を制御し、一
方、充電制御手段7は、第1,第2のバッテリ2,3の
内、電圧の低い方を優先的に充電するよう第1,第2の
スイッチ手段を制御するため、第1,第2のバッテリ2
,3は、そのいずれかが過充電(過放電)状態になるこ
となく、均等に第1の所定電圧Vref になるよう充
電される。しかも、始動系負荷4が接続される第1のバ
ッテリ2の電圧VB1が下限電圧VAL以下の時には、
第1,第2のバッテリ2,3の電圧VB1,VB2の大
小に関係なく、第1のバッテリ2への充電電流を第2の
バッテリ3への充電電流より極力多くするよう制御され
るため、第1のバッテリ2の電圧を急速に回復させるこ
とができ、エンジン始動時に不具合が生じないよう常に
良好な状態に充電させておくことができる。
、両スイッチ手段のONデューティをVB1<VALの
状態が検出された時に設定した後VB1≧VALの状態
が検出されるまでの間固定したのは、第1のバッテリ2
の電圧の回復を早くするためであって必ずしもこれに限
られるものではなく、ステップS7およびS11の如く
可変のものにしてもよい。逆に、ステップS7およびS
11において、両スイッチ手段のONデューティを固定
のものにしてもよく、この場合はスイッチ手段のONデ
ューティが全て固定のものになるため、ONデューティ
可変制御が不要となる分充電制御部7の構成を簡易化す
ることができる点で有利である。例えば図2に示すフロ
ーチャートのステップS11を第2のスイッチ手段62
のONデューティを50〜100〔%〕(可変)のもの
から、80〜100〔%〕(固定)のものに変える。
フローチャートである。ステップS1にてIGスイッチ
のONが確認されると、ステップS2にて、第1,第2
のバッテリ2,3の電圧VB1,VB2の比較、判定を
行う。VB1≦VB2であれば、ステップS3にて、第
1のスイッチ手段61のONデューティD1 を例えば
80〜100〔%〕(固定)に設定する。上述した如く
このONデューティD1 は第1のバッテリ2と第2の
バッテリ3の容量に応じてあらかじめ設定したものにし
てもよく、第1,第2のバッテリ2,3の電圧差に応じ
て設定してもよい。第2のスイッチ手段62のONデュ
ーティD2 は1−D1 (固定)に設定する。次に、
ステップS4にて、充電制御部7は、その低電圧出力端
子73から、発電制御手段8の比較器82の反転入力端
子へ第1のバッテリ2の電圧VB1を出力する。ステッ
プS10は、制御周期を大きくとるために遅延時間を設
けるものである。 尚、ステップS5ないしS9については説明を省略する
。
リ2の電圧VB1が第2のバッテリ3の電圧VB2より
小さい時には、常に第1のバッテリ2への充電電流の方
が極力多くすることができ、より確実に第1のバッテリ
2の充電状態を良好に保ことができる。
のスイッチ手段にリレーを用いてもよい。この場合は、
第3のスイッチ手段81を制御端子付のものにすると共
に、この第3のスイッチ手段81の制御端子へ制御信号
を出力して強制的に第3のスイッチ手段81を遮断させ
るスイッチ遮断部を充電制御部7に設ける。
明する。但し、このフローチャートのステップS3およ
びS6における第1のスイッチ手段61のONデューテ
ィD1 、ステップS8における第2のスイッチ手段6
2のONデューティD2 を100〔%〕とする。つま
り、充電制御手段7は、ステップS2にてVB1≦VB
2と判定されると、ステップS3にて第1のスイッチ手
段61のみをONさせ、ステップS4にて発電制御手段
へ第1のバッテリ2の電圧VB1を出力する。従って、
ステップS2にてVB1>VB2と判定されるまで第1
のバッテリ2のみが充電される。その後ステップS2に
てVB1>VB2と判定されると、ステップS5にて第
1のバッテリ2の電圧VB1と下限電圧VALとを比較
、判定し、VB1<VALであれば第1のスイッチ手段
61のみをONさせ、ステップS5にてVB1≧VAL
と判定されるまで第1のバッテリ2のみが充電される。 その後ステップS5にてVB1≧VALと判定されると
、ステップS8にて第2のスイッチ手段62のみをON
させる。
圧の大小に応じて第1,第2のスイッチ手段61,62
の導通、遮断が切り替えられることにより、これらのバ
ッテリの電圧は第1の基準電圧Vref に調整される
。ここで、スイッチ手段をリレーとしているため、発電
機1が発電している時に第1,第2のスイッチ手段を開
閉作動すると、充電電流の遮断により接点に悪影響を及
ぼす問題がある。そこで、スイッチ遮断部により、第1
,第2のスイッチ手段61,62の開閉時には、第3の
スイッチ手段81をOFFさせて界磁電流を遮断させる
。ここで、スイッチ遮断部を設ける代わりに、充電制御
部7の低電圧出力端子73より、第1の所定電圧Vre
f より高い電圧を、第1,第2のスイッチ手段61,
62の開閉時に出力させ、界磁電流を遮断する構成とし
てもよい。
リレーを用いているため、制御端子付半導体電力素子を
用いる場合に生じる大きな電力損がなく、充電電圧が低
下することを防止することができる。また、第1のバッ
テリ2の寿命等により、第1のバッテリ2の電圧が低く
、第2のバッテリ3の電圧が高くなった場合のみ第1,
第2のスイッチ手段を同時にONさせて、第2のバッテ
リ3も合わせて始動時に用いることもできる。 (第2実施例)第2実施例を図5に基づき説明する。図
中の符号は第1実施例を示す図1のものに対応している
。
,62に整流作用を持たせたところが第1実施例と異な
る。図5に示すように発電機1の整流器13は、アノー
ド共通の低位側ダイオードブリッジのみにて構成されて
いる。第1,第2のスイッチ手段61,62は整流器1
3の各ダイオードのカソードに接続されている。
手段の一構成例を示している。このスイッチ手段は3個
のサイリスタから構成されており、各サイリスタのアノ
ードが整流器13の各ダイオードのカソードに接続され
ている。そして、各サイリスタのゲートは充電制御部7
のスイッチ制御端子74,75に接続されており、各サ
イリスタは、上記第1実施例に示した如く充電制御部7
によりON,OFF制御される。
61,62は、第1実施例に示した高位側ダイオードブ
リッジと第1または、第2のスイッチ手段とを一体にし
た如く構成されているため、その分電力ロスを軽減でき
るという効果がある。 (第3実施例)第3実施例を第7図に基づき説明する。 図中の符号は第1,第2実施例を示す図1、図5のもの
に対応している。
2にて構成しているところが第1,第2実施例と異なる
。そして、回転子を永久磁石にて構成すると、第1,第
2実施例の如く発電機1の発電制御を界磁巻線12の通
電量を調整することにより行うことができず、発電機1
はエンジン駆動時は常に発電をし続けるため、第1のバ
ッテリ2の電圧VB1、または第2のバッテリ3の電圧
VB2が第1の所定電圧Vref 或いは、この第1の
所定電圧Vref より高い第3の所定電圧(上限電圧
)を越えた際に、越えた側のバッテリの通電を制御する
スイッチ手段をOFFしておくよう構成する。こうする
ことにより、バッテリが過充電状態になることを防止す
ることができる。また、第1,第2のバッテリの電圧が
共に上限電圧を越えた場合、発電機1は自己の無負荷発
電状態になり、その出力端子の電圧が高電圧になるが、
第1,第2のバッテリの電圧のいずれかが上限電圧より
低下した際に、低下した側のバッテリへの充電が再開さ
れるため、発電機1の出力端子の電圧は再び所定の電圧
に戻る。
源装置は、始動系負荷および始動系バッテリと非始動系
負荷および非始動系バッテリとを両バッテリの電圧を検
出し、始動系バッテリの優先充電機能により各2系統の
充電を切り換える2個のスイッチ手段を持つ充電制御手
段を有しているので、以下の効果が得られる。
より、始動系および非始動系の2個のバッテリを並列給
電することができる。しかも始動用バッテリは下限電圧
の設定により優先的な充電が行われ、かつ充電電圧の制
御により、過充電または過放電となることがなく、常時
安定した機関始動が可能となる。
構成図である。
すフローチャートである。
関係を示す信号波形図である。
示すフローチャートである。
構成図である。
一例を示す回路図である。
構成図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 電機子巻線(11)および界磁巻線(
12)を有し、前記電機子巻線(11)に発生する交流
出力を整流手段(13)により直流出力に変換して出力
する車両用交流発電機(1)と、第1,第2のバッテリ
(2,3)と、前記第1のバッテリ(2)と前記整流手
段(13)との間に接続され、前記整流手段(13)か
ら前記第1のバッテリ(2)への通電電流を制御する第
1のスイッチ手段(61)と、前記第2のバッテリ(3
)と前記整流手段(13)との間に接続され、前記整流
手段(13)から前記第2のバッテリ(3)への通電電
流を制御する第2のスイッチ手段(62)と、前記第1
,第2のバッテリ(2,3)の電圧に応じて前記車両用
発電機(1)の前記界磁巻線(12)の通電電流量を制
御し、前記車両用発電機(1)の出力を調整する発電機
制御手段(8,12)と、前記第1,第2のバッテリ(
2,3)の電圧の低下量に応じて前記第1,第2のスイ
ッチ手段(61,62)の導通率を制御し、前記第1,
第2のバッテリ(2,3)への充電電流を調整する充電
制御手段(7)と、を備えた車両用電源装置。 - 【請求項2】 回転子が永久磁石(12)にて構成さ
れ、この永久磁石からの磁束により電機子巻線(11)
に発生する交流出力を整流手段(13)により直流出力
に変換して出力する車両用交流発電機(1)と、第1,
第2のバッテリ(2,3)と、前記第1のバッテリ(2
)と前記整流手段(13)との間に接続され、前記整流
手段(13)から前記第1のバッテリ(2)への通電電
流を制御する第1のスイッチ手段(61)と、前記第2
のバッテリ(3)と前記整流手段(13)との間に接続
され、前記整流手段(13)から前記第2のバッテリ(
3)への通電電流を制御する第2のスイッチ手段(62
)と、前記第1,第2のバッテリ(2,3)の電圧低下
量に応じて前記第1,第2のスイッチ手段(61,62
)の導通、遮断を切り替え、前記第1,第2のバッテリ
(2,3)へ充電電流を交互に供給するよう制御する充
電制御手段(7)と、を備えた車両用電源装置。 - 【請求項3】前記第1のバッテリ(2)はスタータ駆動
に用いられる始動系バッテリであり、前記充電制御手段
は、前記第1のバッテリ(2)の電圧が第2の所定電圧
より低い時には、前記第1のバッテリ(2)を優先的に
充電するよう制御することを特徴とする請求項1又は2
記載の車両用電源装置。 - 【請求項4】 前記第1,第2のバッテリ(2,3)
の開放端子電圧は等しく、前記充電制御手段(7)は前
記第1,第2のバッテリ(2,3)の電圧を比較し、前
記第1のバッテリ(2)の電圧が前記第2の所定電圧よ
り低い時以外は、電圧の低い側のバッテリを優先的に充
電するよう制御すること特徴とする請求項1,2又は3
のいずれかに記載の車両用電源装置。 - 【請求項5】 前記発電制御手段(8)は、前記第1
,第2のバッテリ(2,3)の電圧の内、低い方の電圧
を前記第2の所定電圧より高い第1の所定電圧に維持す
るように前記発電機の界磁巻線を通電する第3のスイッ
チ手段を有することを特徴とする請求項1、3又は4い
ずれかに記載の車両用電源装置。 - 【請求項6】 前記充電制御手段(7)は、前記第1
および第2のバッテリ(2,3)の電圧が共に予め設定
された上限電圧を越えた時に第1,第2のスイッチ手段
を共に遮断することを特徴とする請求項2,3又は4の
いずれかに記載の車両用電源装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP03094102A JP3099405B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 車両用電源装置 |
| US07/871,230 US5355071A (en) | 1991-04-24 | 1992-04-20 | Power source apparatus for vehicles |
| GB9208664A GB2255243B (en) | 1991-04-24 | 1992-04-22 | Power source apparatus for a vehicle |
| DE4213413A DE4213413A1 (de) | 1991-04-24 | 1992-04-23 | Stromversorgungseinrichtung fuer fahrzeuge |
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| JP3099405B2 JP3099405B2 (ja) | 2000-10-16 |
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ID=14101081
Family Applications (1)
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