JPH05155296A - 自動車用電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型車両に装備する電装品の供給電圧の主体
を１２Ｖ系とし、内燃機関を始動するときには始動電動
機に２４Ｖの電圧を供給できるようにする。 【構成】 １２Ｖの２個の二次電池および発電機を備
え、始動電動機、およびその他の電気装置に電源電流を
供給する自動車用電源回路において、２４Ｖの電圧によ
り駆動される始動電動機を二次電池に電気的に接続する
第一接点と連動する切替接点を設け、始動電動機のエン
ゲージスイッチの駆動状態では２個の電池を直列に接続
し、解放状態では２個の電池を並列に接続するように、
２個の電池と切替接点との間を結線により接続する。ま
た発電機および負荷端子は２個の電池のうちの第一の電
池に恒久的に接続する。 【効果】 電池を２個に分割しても各電池から等しい消
費電流を取り出すことができるとともに、等しい充電電
流を与えることができ、接続切替時の電源電流の途切れ
をなくすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の電池、始動電
動機、充電用発電機、各種電気装置およびそれらを接続
する電源回路に関する。

【０００２】本発明は、始動電動機の定格電圧として高
い電圧（２４Ｖ）を必要とする大型自動車に利用する。

【０００３】

【従来の技術】従来から大型自動車、特にディーゼル機
関を用いた自動車では、内燃機関の始動電動機として高
出力のものが必要であることから、始動電動機に高い定
格電圧（２４Ｖ、厳密に２４Ｖではなくある電圧範囲が
設定されているがこの明細書では２４Ｖとして表示す
る）のものが用いられている。したがって、自動車に装
備する二次電池その他電気装備は２４Ｖに合わせるよう
に設計されている。一方、広く普及している乗用車で
は、始動電動機は低い定格電圧（１２Ｖ、厳密に１２Ｖ
でなくある電圧範囲が設定されているがこの明細書では
１２Ｖと表示する）のもので十分であり、装備する二次
電池その他すべての電気装備は定格電圧が１２Ｖとなっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電球、発電機、ワイ
パ、制御用コンピュータ、ラジオおよびステレオ装置そ
の他自動車に装備する電気装置は、定格電圧が１２Ｖの
電気装置は大量生産されるのでその単価は定格電圧が２
４Ｖのものに比べてかなり小さい。したがって、定格電
圧が２４Ｖである大型自動車では電気装備類の価格が高
くなる。また定格電圧が１２Ｖの電気装置はその仕様の
種類も豊富であるが、定格電圧２４Ｖのものは種類が限
られることになる。例えば電気装置の定格電圧が２４Ｖ
である大型自動車に好みのステレオ装置を取付けようと
してもＤＣ−ＤＣコンバータを用いる必要があり、コス
トが大きくなるとともにスペースも必要とする。

【０００５】従来からこれを解決するために、大型自動
車では二次電池を定格電圧１２Ｖのものを２個用い直列
接続して、その接続点に各種電気装置に供給する１２Ｖ
端子を設けたものが知られている。この場合には２個直
列に接続された二次電池の一方から余分に電流が取り出
されるために、電池の一方が消耗することになってしま
う。これは電池の寿命を短くし、また電池の保守を複雑
化する。

【０００６】これを回避するために、直列接続された２
個の電池の各々に定格電圧が１２Ｖの各種電気装置を分
散して接続し、またその電気装置の一部について電池の
消費電流を監視しながら２個の電池のいずれかに接続切
替を行う回路なども知られている。

【０００７】しかし、これらの回路はどうしても直列接
続された二次電池の一方が余分に消耗されることになる
とともに、接続切替を行う回路では定格電圧が１２Ｖの
電気装置に供給される電源回路の一端が常に接地電位と
ならないから、電気装置の回路に複雑な制約を与えるこ
とになる。また電流監視回路やその監視回路により制御
される切替スイッチなどが必要であり、これらが高価に
なるとともにこれらの回路が新たな故障原因を作ること
にもなりかねない。

【０００８】さらに上記の切替を伴う回路は、切替の瞬
間に短い時間であるが電源電流が途切れる時間があり、
これは近年自動車に多数搭載されるようになったマイク
ロコンピュータを内蔵した各種の制御回路に対して悪い
影響を与えることになる。

【０００９】本発明はこのような背景になされたもの
で、（１）始動電動機の定格電圧は２４Ｖであり、
（２）発電機その他自動車に装備する電気装置の定格電
圧は１２Ｖであり、（３）電池を２個に分割しても各電
池から等しい消費電流を取り出すことができ、（４）ま
た各電池に等しい充電電流を与えることができ、（５）
定格電圧が１２Ｖである電気装置の一方の端子は常に接
地電位であり、（６）さらに接続切替の短い時間にも負
荷端子に供給される電源電流が途切れることがない、自
動車用電源回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、二次電池と、
自動車走行用の内燃機関により駆動されこの二次電池を
充電する発電機と、前記内燃機関を始動させる始動電動
機と、運転者により操作される始動スイッチと、この始
動スイッチの操作により駆動され前記始動電動機の回転
軸を前記内燃機関の回転軸に機械的に接続するとともに
前記始動電動機を前記二次電池に電気的に接続する第一
接点を含むエンゲージスイッチと、この自動車に装備さ
れた電気装置に電源電流を供給する負荷端子とを備えた
自動車用電源回路において、前記二次電池は端子電圧
（１２Ｖ）の等しい２個の電池を含み、前記始動電動機
はその定格電圧が前記端子電圧の２倍の電圧（２４Ｖ）
であり、前記発電機はその定格電圧が前記端子電圧に等
しい電圧（１２Ｖ）であり、前記第一接点に連動する切
替接点を設け、前記エンゲージスイッチの駆動状態では
前記２個の電池を直列に接続し、前記エンゲージスイッ
チの解放状態では前記２個の電池を並列に接続するよう
に、前記２個の電池および前記切替接点との間に施され
た結線を備え、前記発電機および前記負荷端子は前記２
個の電池のうちの第一の電池の端子に恒久的に接続され
たことを特徴とする。

【００１１】前記結線は、前記２個の電池のうちの前記
第一の電池の接地電位（−）側の端子を接地電位に接続
し、非接地電位（＋）側の端子を前記切替接点の駆動接
点に接続し、前記２個の電池のうちの第二の電池の接地
電位（−）側の端子を前記切替接点の共通接点に接続
し、非接地電位（＋）側の端子を前記第一接点に接続
し、前記切替接点の解放接点を接地電位に接続すること
が望ましく、また、前記エンゲージスイッチはその内部
に駆動コイルおよび保持コイルを含み、前記第一接点に
連動する第二の切替接点を設け、この第二の切替接点の
共通接点は前記第一の電池の非接地電位（＋）側の端子
に接続され、駆動接点は前記第二の電池の接地電位
（−）側の端子に接続され、解放接点は前記第二の電池
の非接地電位（＋）側の端子に接続され、さらに、前記
端子電圧に等しい電圧（１２Ｖ）を定格電圧とするリレ
ーを設け、このリレーのコイルの一端は前記始動スイッ
チを介して前記第一の電池の非接地電位（＋）側の端子
に接続され、このリレーのコイルの他端は逆流防止ダイ
オードを介して前記始動電動機の非接地側端子に接続さ
れ、前記駆動コイルおよび前記保持コイルの共通端子は
前記リレーのコイルの一端に接続され、この駆動コイル
の端子は前記リレーの接点の一端に、この接点の他端お
よび前記保持コイルの端子は接地電位にそれぞれ接続さ
れ、前記第一の切替接点および前記第二の切替接点は前
記エンゲージスイッチの第一接点と機械的に連動する接
点であることが望ましい。

【００１２】

【作用】本発明の電源回路では、定格電圧１２Ｖの電池
を２個備え、これが始動電動機を駆動するときに始動ス
イッチに応動して自動的に直列接続され、その他のとき
には自動的に並列接続される。発電機および各種の電気
装置を接続する負荷端子は並列接続された状態の電圧１
２Ｖを定格電圧とする。すなわち電気装置は安価であっ
て多様な選択を可能にする。また、一般に内燃機関およ
び始動電動機と一体構造をなすエンゲージスイッチにつ
いては簡単な設計変更により対応可能である。

【００１３】本発明では始動電動機を駆動する短い時間
にも、また上記切替の過渡時間にも、負荷端子（Ｌ１、
Ｌ２）は第一の電池（Ａ）に恒久的に接続されているか
ら、その時間にわたり電源電圧が途切れることはない。
したがってこの負荷端子に接続してマイクロコンピュー
タを含む制御回路を継続的に動作させることができる。
この短い時間には２個の電池にわずかな不均一な消耗が
発生することがあるが、その短い時間の直後に２個の電
池が長い時間にわたり並列に接続されるから、これによ
り不均一な消耗はただちに相互補充されてしまい問題に
ならない。

【００１４】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の構成を示す回路図である。

【００１５】本発明実施例は、二次電池と、自動車走行
用の内燃機関により駆動されこの二次電池を充電する発
電機Ｇと、内燃機関を始動させる始動電動機Ｍと、運転
者により操作される始動スイッチＳＳＷと、この始動ス
イッチＳＳＷの操作により駆動され始動電動機Ｍの回転
軸を内燃機関の回転軸に機械的に接続するとともに始動
電動機Ｍを二次電池に電気的に接続する第一接点Ｍ１を
含むエンゲージスイッチＥＳＷと、この自動車に装備さ
れた電気装置に電源電流を供給する負荷端子Ｌ１および
Ｌ２とを備え、さらに、本発明の特徴として、前記二次
電池は端子電圧（１２Ｖ）の等しい２個の電池Ａおよび
Ｂを含み、始動電動機Ｍはその定格電圧が前記端子電圧
の２倍の電圧（２４Ｖ）であり、発電機Ｇはその定格電
圧が前記端子電圧に等しい電圧（１２Ｖ）であり、第一
接点Ｍ１に連動するようにプッシュロッド１に切替接点
Ｍ２を設け、その先端部にリターンスプリング２を備
え、エンゲージスイッチＥＳＷの駆動状態では２個の二
次電池ＡおよびＢを直列に接続し、エンゲージスイッチ
ＥＳＷの解放状態では２個の二次電池ＡおよびＢを並列
に接続するように、２個の二次電池Ａ、Ｂおよび第一の
切替接点Ｍ２との間に施された結線を備え、発電機Ｇお
よび負荷端子Ｌ１、Ｌ２は２個の二次電池ＡおよびＢの
うちの第一の電池Ａの端子に恒久的に接続される。

【００１６】また、前記結線は、２個の二次電池Ａおよ
びＢのうちの第一の電池Ａの接地電位（−）側の端子を
接地電位に接続し、非接地電位（＋）側の端子を前記第
一の切替接点Ｍ２の駆動接点ａに接続し、２個の二次電
池ＡおよびＢのうちの第二の電池Ｂの接地電位（−）側
の端子を第一の切替接点Ｍ２の共通接点ｃ、ｄに接続
し、非接地電位（＋）側の端子を第一接点Ｍ１に接続
し、第一の切替接点Ｍ２の解放接点ｂを接地電位に接続
する回路を含む。

【００１７】また、エンゲージスイッチＥＳＷはその内
部に駆動コイルＣ１および保持コイルＣ２を含み、第一
接点Ｍ１に連動する第二の切替接点Ｍ３を設け、この第
二の切替接点Ｍ３の共通接点ｅ、ｆは第一の電池Ａの非
接地電位（＋）側の端子に接続され、駆動接点ｇは第二
の電池Ｂの接地電位（−）側の端子に接続され、解放接
点ｈは第二の電池Ｂの非接地電位（＋）側の端子に接続
され、さらに、前記端子電圧に等しい電圧（１２Ｖ）を
定格電圧とするリレーＲを設け、このリレーＲのコイル
の一端は始動スイッチＳＳＷを介して第一の電池Ａの非
接地電位（＋）側の端子に接続され、このリレーＲのコ
イルの他端は逆流防止ダイオードＤを介して始動電動機
Ｍの非接地側端子に接続され、駆動コイルＣ１および保
持コイルＣ２の共通端子はリレーＲのコイルの一端に接
続され、この駆動コイルＣ１の端子はリレーＲの接点ｒ
の一端に、この接点ｒの他端および保持コイルＣ２の端
子は接地電位にそれぞれ接続され、第一の切替接点Ｍ２
および第二の切替接点Ｍ３はエンゲージスイッチＥＳＷ
の第一接点Ｍ１と機械的に連動する接点である。

【００１８】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。

【００１９】図２は本発明実施例における通常時の状態
を示す回路図である。通常時、すなわち走行時は、プッ
シュロッド１はリターンスプリング２によって押圧され
ているために、第一接点Ｍ１は開放状態にあり、第一の
切替接点Ｍ２は開放接点ｂおよび共通接点ｃに接続さ
れ、第二の切替接点Ｍ３は解放接点ｈおよび共通接点ｅ
に接続された状態にある。

【００２０】この状態では、第一の電池Ａおよび第二の
電池Ｂは並列に接続されているので、実線矢印で示すよ
うに、車両負荷３には１２Ｖの電源が供給される。同時
に発電機Ｇからは破線矢印で示すように、第一の電池Ａ
および第二の電池Ｂに対し平等に１２Ｖの電圧で充電が
行われる。

【００２１】ここで、始動スイッチＳＳＷが閉状態に設
定されると、図３の実線矢印で示すように、第一の電池
Ａからは始動スイッチＳＳＷ、リレーＲのコイル、およ
び逆流防止ダイオードＤを経由して始動電動機Ｍに１２
Ｖの電圧が供給され、同時に第二の電池Ｂからは第二の
切替接点、始動スイッチＳＳＷ、リレーＲのコイル、お
よびダイオードＤを経由して始動電動機Ｍに１２Ｖの電
圧が供給されるとともに、保持コイルＣ２にも１２Ｖの
電圧が供給される。このとき、始動電動機Ｍはその電圧
の供給によってゆるやかに回転を始める。

【００２２】このようにしてリレーＲのコイルに電流が
流れると、図４に示すように接点ｒが閉状態となり、第
一の電池Ａおよび第二の電池Ｂからは始動スイッチＳＳ
Ｗを経由して駆動コイルＣ１に１２Ｖの電圧が供給さ
れ、駆動コイルＣ１が励磁されてプッシュロッド１を破
線で示す矢印方向に移動させる。

【００２３】このプッシュロッド１の移動に伴って図５
に示すように、第一の切替接点Ｍ２は解放接点ｂおよび
共通接点ｃから離れるとともに、第二の切替接点Ｍ３は
解放接点ｈおよび共通接点ｅから離れ、第二の電池Ｂは
回路から切り放されるが、第一の電池Ａからは駆動コイ
ルＣ１、保持コイルＣ２および車両負荷３に対して１２
Ｖの電圧の供給が継続される。この負荷の一部である制
御用コンピュータ（特に図示せず）の動作も維持され
る。

【００２４】プッシュロッド１がさらに移動すると、図
６に示すように、第一接点Ｍ１は閉状態となり、第一の
切替接点Ｍ２は駆動接点ａおよび共通接点ｄに接続され
るとともに、第二の切替接点Ｍ３は駆動接点ｇおよび共
通接点ｆに接続される。これにより第一の電池Ａと第二
の電池Ｂとは直列に接続され、始動電動機Ｍへの電流供
給経路は第一の電池Ａおよび第二の電池Ｂから第一接点
Ｍ１を経由して直接に接続され、２４Ｖの電圧が供給さ
れる。

【００２５】一方、プッシュロッド１の移動に伴ってリ
ターンスプリング２は圧縮状態となり、また、始動電動
機Ｍに直結されている図外のピニオンがリングギヤに当
接する。このときリングギヤは停止状態にあるが、ピニ
オンが当接した時点では第一接点Ｍ１および第一の切替
接点Ｍ２は閉状態になっていないために、始動電動機Ｍ
はリレーＲからの電流によりゆるやかに回転している状
態にあり、当接したときにその回転により完全に噛合す
ることができる。

【００２６】また、第一接点Ｍ１は２４Ｖ、始動スイッ
チＳＳＷは１２Ｖであるから逆流防止ダイオードＤが不
通状態になりリレーＲの電流はなくなる。これにより接
点ｒは開くが保持コイルＣ２の電流により第一接点Ｍ１
は閉状態が保持される。

【００２７】このようにして、ピニオンとリングギヤが
完全に噛合した状態で主電流が供給され、内燃機関が完
爆状態となって始動スイッチＳＳＷが開状態になると、
図７に示すように、保持コイルＣ２の励磁状態が解除さ
れる。この解除によりプッシュロッド１はリターンスプ
リング２の押圧力を受けて破線で示す矢印方向に移動
し、第一接点Ｍ１は開状態となり、さらに、第一の切替
接点Ｍ２は駆動接点ａおよび共通接点ｄから離れるとと
もに、第二の切替接点Ｍ３は駆動接点ｇおよび共通接点
ｆから離れ、始動電動機Ｍへの主電流供給経路を断状態
にする。この時点では車両負荷３に対しては第一の電池
Ａから１２Ｖの電圧が供給され、電流が断状態になるこ
とはない。

【００２８】さらに、プッシュロッド１が戻され、通常
状態になると、図２に示すように第一の電池Ａおよび第
二の電池Ｂから車両負荷３への電源が供給されるととも
に、第一の電池Ａおよび第二の電池Ｂに対し発電機Ｇか
らの充電が継続して行われる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
型車両に装備する電装品の供給電圧の主体を１２Ｖ系と
し、大きな駆動力を要する始動電動機へは２４Ｖに切換
えて供給することができ、電気装置の装備に要する費用
を大幅に低減することができる効果がある。

【００３０】さらに、分割して配置した電池からはほぼ
等しい消費電流を取り出すことができるとともに、発電
機から等しい充電電流を与えることができ、電池の接続
切替時にも車両負荷に電源電流が途切れることをなくす
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す回路図。

【図２】本発明実施例における通常時の回路の状態を示
す図。

【図３】本発明実施例における始動スイッチ投入時の回
路の状態を示す図。

【図４】本発明実施例におけるエンゲージスイッチの動
作開始状態を示す図。

【図５】本発明実施例における始動電動機の動作開始時
の状態を示す図。

【図６】本発明実施例における始動電動機への主電流供
給状態を示す図。

【図７】本発明実施例における始動スイッチ開放時の状
態を示す図。

【符号の説明】

１ プッシュロッド ２ リターンスプリング ３ 車両負荷 Ａ、Ｂ 二次電池（第一の電池および第二の電池） Ｍ 始動電動機 Ｇ 発電機 ＳＳＷ 始動スイッチ ＥＳＷ エンゲージスイッチ Ｃ１ 駆動コイル Ｃ２ 保持コイル Ｍ１ 第一接点 Ｍ２ 切替接点 Ｍ３ 第二の切替接点 ａ、ｇ 駆動接点 ｂ、ｈ 解放接点 ｃ、ｄ、ｅ、ｆ 共通接点 Ｒ リレー ｒ 接点 Ｄ 逆流防止ダイオード Ｌ１、Ｌ２ 負荷端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池と、自動車走行用の内燃機関に
   より駆動されこの二次電池を充電する発電機（Ｇ）と、
   前記内燃機関を始動させる始動電動機（Ｍ）と、運転者
   により操作される始動スイッチ（ＳＳＷ）と、この始動
   スイッチの操作により駆動され前記始動電動機の回転軸
   を前記内燃機関の回転軸に機械的に接続するとともに前
   記始動電動機を前記二次電池に電気的に接続する第一接
   点（Ｍ１）を含むエンゲージスイッチ（ＥＳＷ）と、こ
   の自動車に装備された電気装置に電源電流を供給する負
   荷端子（Ｌ１、Ｌ２）とを備えた自動車用電源回路にお
   いて、 前記二次電池は端子電圧（１２Ｖ）の等しい２個の電池
   （Ａ、Ｂ）を含み、 前記始動電動機（Ｍ）はその定格電圧が前記端子電圧の
   ２倍の電圧（２４Ｖ）であり、前記発電機（Ｇ）はその
   定格電圧が前記端子電圧に等しい電圧（１２Ｖ）であ
   り、 前記第一接点に連動する第一の切替接点（Ｍ２）を設
   け、 前記エンゲージスイッチの駆動状態では前記２個の電池
   を直列に接続し、前記エンゲージスイッチの解放状態で
   は前記２個の電池を並列に接続するように、前記２個の
   電池（Ａ、Ｂ）および前記第一の切替接点（Ｍ２）との
   間に施された結線を備え、 前記発電機（Ｇ）および前記負荷端子（Ｌ１、Ｌ２）は
   前記２個の電池のうちの第一の電池（Ａ）の端子に恒久
   的に接続されたことを特徴とする自動車用電源回路。
2. 【請求項２】 前記結線は、 前記２個の電池のうちの前記第一の電池（Ａ）の接地電
   位（−）側の端子を接地電位に接続し、非接地電位
   （＋）側の端子を前記第一の切替接点（Ｍ２）の駆動接
   点（ａ）に接続し、 前記２個の電池のうちの第二の電池（Ｂ）の接地電位
   （−）側の端子を前記第一の切替接点（Ｍ２）の共通接
   点（ｃ、ｄ）に接続し、非接地電位（＋）側の端子を前
   記第一接点（Ｍ１）に接続し、 前記第一の切替接点（Ｍ２）の解放接点（ｂ）を接地電
   位に接続する回路を含む請求項１記載の自動車用電源回
   路。
3. 【請求項３】 前記エンゲージスイッチはその内部に駆
   動コイル（Ｃ１）および保持コイル（Ｃ２）を含み、 前記第一接点に連動する第二の切替接点（Ｍ３）を設
   け、この第二の切替接点（Ｍ３）の共通接点（ｅ、ｆ）
   は前記第一の電池（Ａ）の非接地電位（＋）側の端子に
   接続され、駆動接点（ｇ）は前記第二の電池（Ｂ）の接
   地電位（−）側の端子に接続され、解放接点（ｈ）は前
   記第二の電池（Ｂ）の非接地電位（＋）側の端子に接続
   され、 さらに、前記端子電圧に等しい電圧（１２Ｖ）を定格電
   圧とするリレー（Ｒ）を設け、このリレー（Ｒ）のコイ
   ルの一端は前記始動スイッチ（ＳＳＷ）を介して前記第
   一の電池（Ａ）の非接地電位（＋）側の端子に接続さ
   れ、このリレー（Ｒ）のコイルの他端は逆流防止ダイオ
   ード（Ｄ）を介して前記始動電動機（Ｍ）の非接地側端
   子に接続され、 前記駆動コイル（Ｃ１）および前記保持コイル（Ｃ２）
   の共通端子は前記リレーのコイルの一端に接続され、こ
   の駆動コイル（Ｃ１）の端子は前記リレー（Ｒ）の接点
   （ｒ）の一端に、この接点（ｒ）の他端および前記保持
   コイル（Ｃ２）の端子は接地電位にそれぞれ接続された
   請求項２記載の自動車用電源回路。
4. 【請求項４】 前記第一の切替接点（Ｍ２）および前記
   第二の切替接点（Ｍ３）は前記エンゲージスイッチの第
   一接点（Ｍ１）と機械的に連動する接点である請求項３
   記載の自動車用電源回路。