(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動時に該エンジンを回転駆動する電動スターターに電力を供給する始動用蓄電装置と、
他の電気負荷に電力を供給する汎用バッテリーと、
該エンジンに駆動され該始動用蓄電装置および該汎用バッテリーを充電する発電機と、
該汎用バッテリーおよび該発電機の正負のうち一方の極を互いに結ぶ汎用回路と該始動用蓄電装置および該スターターの該一方の極を互いに結ぶ始動用回路との間に介設されている充電用スイッチと、
該始動用蓄電装置の充電率を判定する充電率判定手段をもつとともに該充電用スイッチの開閉を制御する充電用スイッチ制御手段と、
を具備してなり、
前記充電用スイッチ制御手段は、前記エンジン始動後に前記充電用スイッチを閉じ、前記充電率判定手段が充電率を所定量以上であると判定した場合、該充電用スイッチを開くことを特徴とする搭載用電源システム。
【請求項２】
前記始動用蓄電装置は、電気二重層コンデンサーを含む始動用コンデンサーと始動用バッテリーとのうちいずれかである請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項３】
前記エンジンを格納するエンジンルームと該エンジンルームと離れた位置に設けられたトランクルームとを有する自動車に装備され、
前記始動用蓄電装置は、該エンジンルームに装備されており、
前記汎用バッテリーは、該トランクルーム内部または近傍のいずれかに装備されている請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項４】
前記充電用スイッチは、前記エンジンの停止中には開いている請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項５】
前記充電用スイッチは、ＮＯ（ノーマリー・オープン）型リレーを含むリレーおよびＭＯＳ型半導体スイッチを含む半導体スイッチのうちいずれかである請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項６】
前記始動用蓄電装置に接続されている電流センサーを有し、
前記充電率判定手段は、該電流センサーの検出値、該検出値の積算値および該同検出値が所定値以上である時間の積算値のうちいずれかに基づいて、前記始動用蓄電装置の充電率を判定する請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項７】
前記充電用スイッチ制御手段は、前記エンジン始動後から前記充電用スイッチが閉じている時間を積算し、該積算値が所定時間に達すると該充電用スイッチを開ける請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項８】
前記充電用スイッチに直列に接続されて、前記汎用回路および前記始動用回路の間に挿置されている電流制限用抵抗を有する請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項９】
前記充電用スイッチは、ＮＯ型リレーであり、
前記充電用スイッチ制御手段は、該リレーのリレーコイルに直列で前記電流制限用抵抗に並列に接続されている半導体ダイオードからなり、
該ダイオードは、前記汎用回路から前記始動用回路へ電力が流れる向きに取り付けられていることを特徴とする請求項８記載の搭載用電源システム。
【請求項１０】
前記汎用バッテリーの電圧が所定電圧より低い場合を含む前記エンジン始動時に、前記充電用スイッチ制御手段は、充電用スイッチを閉じる請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項１１】
前記始動用蓄電装置の端子電圧を測定する電圧センサーと、
前記エンジン始動時に該電圧センサーによる検出値が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と、
該寿命判定手段により該検出値が該所定電圧未満であると判定された場合に、該始動用蓄電装置の寿命に関する警報を発する警報手段とを有する請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項１２】
前記始動用蓄電装置の端子電圧を測定する電圧センサーと、
該電圧センサーによる検出値が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを備え、
該蓄電判定手段により該検出値が所定電圧未満であると判定されている場合には、前記エンジン始動時に、前記充電用スイッチ制御手段は前記充電用スイッチを閉じる請求項１記載の搭載用電源システム。
【請求項１３】
前記始動用蓄電装置および前記汎用バッテリーの充電率を判定する充電率判定手段と、  前記発電機の調整電圧を制御する調整電圧制御手段とを有し、
該調整電圧制御手段は、該充電率判定手段により該充電率が所定量以上であると判定された場合には該調整電圧を低い値とし、これ以外の場合には該調整電圧を高い値とする作用をもつ請求項１記載の搭載用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の搭載用電源システムは、自動車を含む車両・船舶・航空機など、エンジン用の電動スターター、発電機およびバッテリーを装備しているビークルに搭載される電源システムに関し、自動車等の電装技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の蓄電池を有する車両用の電源回路または電源システムとしては、特開昭５５−７１１３８号公報に開示された技術（従来技術１）や実公平４−２４７５８号公報に開示された技術（従来技術２）などがある。
従来技術１の「車両用電源回路」は、図１２（ａ）に示すように、汎用蓄電池１０１および発電機１０３を互いに結ぶ汎用回路Ｃ１と、始動用蓄電池１０２および電動スターター１０４とを互いに結ぶ始動用回路Ｃ２とが、スイッチ１０５およびダイオード１０６によって結ばれている。スイッチ１０５は、始動用蓄電池１０２が所定の充電率に達した場合に開いて、始動用蓄電池１０２の充電を停止する。したがって、エンジン始動時には始動用蓄電池１０２からだけではなく、汎用蓄電池１０１からも電動スターター１０４に電力が供給される。ダイオード１０６は、始動用蓄電池１０２から汎用蓄電池１０１への電力の逆流を防ぎ、ひとたび充電された始動用蓄電池１０２の充電率を次回のエンジン始動時まで保つ作用がある。
【０００３】
従来技術２の「車両用マルチバッテリーシステム」は、図１２（ｂ）に示すように、複数の蓄電池２０１，２０２がそれぞれの電源バスＢ１，Ｂ２を有する。各電源バスＢ１，Ｂ２は、それぞれのスイッチ２０３，２０４と、各スイッチ２０３，２０４にそれぞれ並列に接続されているダイオード２０５，２０６とによって発電機２０１と接続している。一方、電気スターター２０４および電気負荷２１０は、それぞれの切り替えスイッチ２０７，２０８により複数のバスＢ１，Ｂ２のうちいずれかに接続し、選択的に電力の供給を受けるようになっている。ただし、複数の蓄電池２０１，２０２から大電流を流す並列給電を行うことができる旨も記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術１では、発電機１０３に連なる汎用回路Ｃ１と、始動用蓄電池１０２に連なる始動用回路Ｃ２とが、ダイオード１０６を介して接続されている。それゆえ、発電機１０３から始動用蓄電装置１０２に電力が流入する際に、１Ｖ近い電圧降下が起こり、始動用蓄電装置１０２が十分に充電されにくく、また、充電に時間がかかるという不都合があった。さらに、ダイオードのもつ電気抵抗により、電力の一部が消費されてしまい、充電効率がその分低下するという不都合もあった。
【０００５】
一方、従来技術２では、蓄電池２０１，２０２の数だけ電源バスＢ１，Ｂ２が必要であり、同数の切り替えスイッチ２０７，２０８をも必要とする。さらに、いずれの電流経路（蓄電池・電源バス・切り替えスイッチ）を使用してもよいことが前提になっているので、いずれの電流経路をも始動電流に耐えうることが必要であり、高価になるうえ、蓄電池２０１，２０２をエンジンルームから離して設けることは難しい。また、並列給電をするためには、切り替えスイッチ２０７，２０８に並列に接続する能力が要求される。かような構成の電源システムの制御には複数のセンサー等が必要であり、制御ロジックも複雑になる。それゆえ、従来技術２による電源システムは、構成および制御ロジックが複雑であり、高価格にならざるをえないという不都合がある。また、容積が嵩張り、重量も軽量ではないという不都合もある。
【０００６】
そこで本発明は、簡素な構成でありながら、発電機からの電力がダイオードによる電圧降下や電力損失なしに始動用蓄電装置に供給され、次回のエンジン始動に必要な電力（充電量）が速やかに確保される搭載用電源システムを提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載の搭載用電源システムであって、汎用バッテリー（１）および発電機（３）の正負のうち一方の極を互いに結ぶ汎用回路（Ｃ１）と始動用蓄電装置（２）およびスターター（４）の一方の極を互いに結ぶ始動用回路（Ｃ２）との間に介設されている充電用スイッチ（５）と、その開閉を制御する充電用スイッチ制御手段（６１）とを具備している。ここで、充電用スイッチ制御手段（６１）は、始動用蓄電装置（２）の充電率を判定する充電率判定手段を内蔵しており、エンジン始動後に始動用蓄電装置（２）の充電率が所定量以下であると判定される場合は、充電用スイッチ（５）を閉じ、充電率が所定量以上であると判定される場合、充電用スイッチ（５）を開く機能をもつことを特徴とする。
ここで、充電率とは、始動用蓄電装置（２）の満充電状態を１００％として何％までの電気容量が充電されているかを指す。
【０００８】
本手段では、エンジン始動後に充電用スイッチ（５）が閉じて発電機（３）から電力が始動用蓄電装置（２）に供給され、始動用蓄電装置（２）は次回の始動に備えて充電される。
エンジン始動後の始動用蓄電装置（２）の充電率判定で始動用蓄電装置（２）の充電率が所定量以下であると判定される場合には充電用スイッチ（５）が閉じる。
充電率判定で始動用蓄電装置（２）の充電率が所定量以上であると判定される場合には充電用スイッチ（５）が開く構成としているので、次回のエンジン始動に必要な充電量を確保したうえで判定基準を１００％よりも幾分低い充電率に置くことにより、充電効率（充電率の増加量／充電に要する電力量）が著しく低下する１００％付近の充電や過充電やを回避することができ、充電効率が向上する。
したがって、本手段によればさらに、次回のエンジン始動に必要な充電量を確保しながら、非効率的な充電による電力消費を抑制することができる。その結果、エンジンの燃費が向上し、かつ、発電機（３）および始動用蓄電装置（２）を含む回路の発熱が減少するという効果がある。
さらに、始動用蓄電装置（２）を充電するだけの電圧が汎用回路（Ｃ１）になく、始動用回路（Ｃ２）から汎用回路（Ｃ１）に逆流して始動用蓄電装置（２）が放電する可能性があると充電率判定手段が判定した場合には、充電用スイッチ（５）は開いて汎用回路（Ｃ１）と始動用回路（Ｃ２）とを分離し、上記逆流による始動用蓄電装置（２）の汎用回路（Ｃ１）への放電は未然に防がれる。それゆえ、始動用蓄電装置（２）はいったんエンジンが始動すれば速やかに充電され、次回の始動まで放電することはない。
【０００９】
したがって、本手段によれ、（エンジン始動後所定時間経てば）始動用蓄電装置（２）が常に所定の水準以上の充電率（または充電量）にあり、次回のエンジン始動に必要な始動電力は必ず確保されているという効果がある。これは、汎用回路（Ｃ１）に連なる電気負荷（１０，１２）の放置や暗電流などによる放電があっても、汎用バッテリー（１）の放電だけに留まり、始動用蓄電装置（２）からは放電されないからである。
【００１０】
また、充電用スイッチ（５）が閉じている時に、ダイオードを経由せずに汎用回路（Ｃ１）から始動用回路（Ｃ２）へ導通するので、ダイオードによる電圧降下や電力消費などの無駄がなく、効率よくかつ速やかに始動用蓄電装置（２）の充電が行われるという効果もある。
さらに、電動スターター（４）の駆動電流は専ら始動用蓄電装置（２）から供給され、充電用スイッチ（５）に大電流が流れないので、充電用スイッチ（５）に要求される電流容量は、比較的小さい。それゆえ、充電用スイッチ（５）を小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。同様の理由で、汎用回路（Ｃ１）および汎用回路（Ｃ１）から始動用回路（Ｃ２）に接続する回路には、始動用の大電流が流れることはない。それゆえ、始動用蓄電装置（２）と電動スターター（４）とを互いに接続している回路を除き、大電流を許容する配線や回路要素は必要とされないので、搭載用電源システム全体が小型・軽量・安価になるという効果もある。
【００１１】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置（２）は、電気二重層コンデンサーを含む始動用コンデンサーと始動用バッテリーとのうちいずかであることを特徴とする。
本手段で、電気二重層コンデンサーを採用している場合には、比較的小さな容積と軽い重量でありながら十分な始動用電気容量が得られるうえに、高温にも低温にも強く、破損や劣化の心配なく急速充電が可能である。また、電気二重層コンデンサーは内部抵抗が著しく小さいので、大電流が流れるエンジン始動時にも内部損失が極めて少なく、効率が良いという効果もある。
【００１２】
一方、始動用蓄電装置（２）に始動用バッテリーを採用している場合にも、始動用蓄電装置（２）としては内部抵抗が小さく短時間でも大電流が取り出せれば良いので、電気容量はそれほど大きくなくても済む。それゆえ、始動用蓄電装置（２）は、バッテリーにせよコンデンサーにせよ、エンジン始動に必要な電気容量が確保されていれば容積が小さくてもよい。
【００１３】
したがって、本手段によればさらに、容積の制限が厳しく高温に曝されるエンジンルーム内への始動用蓄電装置（２）の装備が容易になり、電動スターター（４）との距離も近くなるので始動時の電力損失も少ないという効果がある。特に、電気二重層コンデンサーを採用していれば、充電時にも放電時にもよりいっそう効率が高まるという効果がある。
【００１４】
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載の自動車搭載用の電源システムであって、始動用蓄電装置（２）はエンジンルームに、汎用バッテリー（１）はトランクルーム内部または近傍のいずれかに装備されていることを特徴とする。
本手段では、始動時に大電流を供給する始動用蓄電装置（２）を電動スターター（４）の近傍へ配置することが可能になり、一方、電気容量が大きく、重量・容積ともに大きな汎用バッテリー（１）はトランクルーム付近に装備される。ここで、近年の乗用車（特にＦＦ車）においては、車両前方にあるエンジンルーム内の過密化が顕著であり、また、重量バランスが前方に偏りがちであるという傾向が認められる。
【００１５】
したがって、本手段によればさらに、高温かつ過密なエンジンルームから汎用バッテリー（１）を排除してトランクルーム付近へ移すことができるので、汎用バッテリー（１）を高温・高振動の劣悪な環境から隔離することができる。また、エンジンルーム内の空間に余裕を生じて設計が容易になるという効果がある。さらに、汎用バッテリー（１）という重量物を（ＦＦ車やＦＲ車等の場合）後方に装備することにより、前方へ偏りがちな重量バランスを改善することができるという効果もある。
【００１６】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ（５）は、エンジンの停止中には開いていることを特徴とする。
本手段では、エンジン停止中すなわち発電機（３）が発電していない時には、汎用回路（Ｃ１）と始動用回路（Ｃ２）とは接続していないので、両者の間で電力のやり取りは生じない。また、エンジン停止中には無条件で充電用スイッチ５が開いているので、始動用蓄電装置（２）からの放電を検知するまでもなく、汎用回路（Ｃ１）と始動用回路（Ｃ２）との接続が絶たれている。
【００１７】
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置（２）からの放電を検知するセンサー等の手段なしでも搭載用電源システムを構成することができ、搭載用電源システムの構成がいっそう簡素かつ安価になるという効果がある。また、エンジン停止中の始動用蓄電装置（２）の放電を、完全かつ確実に防止して次回のエンジン始動用の充電量を確保することができるという効果もある。
【００１８】
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ（５または５’）は、ＮＯ（ノーマリー・オープン）型リレー（５）を含むリレーおよびＭＯＳ型半導体スイッチ（５’）を含む半導体スイッチのうちいずれかであることを特徴とする。
【００１９】
本手段でＮＯ型リレー（５）を採用した場合には、リレーコイルで消費される電力なしに、エンジン停止中など長時間にわたり充電用スイッチ（５）を開いた状態に保つことができる。一方、ＭＯＳ型半導体スイッチ（５’）を採用した場合にも、制御手段（６１’，６４）からゲート電圧をかけることなく、エンジン停止中など長時間にわたり充電用スイッチ（５）を開いた状態に保つことができる。
【００２０】
したがって、本手段によればさらに、より確実に始動用蓄電装置（２）の放電を防ぐことができるとともに、制御手段（６１〜６５）を簡素に構成することができるという効果がある。特に、ＭＯＳ型半導体スイッチ（５’）を採用した場合には、充電用スイッチ（５）は機械的に作動する部分や接点が無いソリッドステートになるから、故障が減り、信頼性が高まるという効果がある。
【００２３】
（第６手段）
本発明の第６手段は、請求項６記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置（２）へ接続され電流を検知する電流センサー（７，６２Ａ，６３ａ）を有し、制御手段（６１，６２，６３）内蔵の充電率判定手段は、電流センサー（７，６２Ａ，６３ａ）の検出値、同検出値の積算値および同検出値が所定値以上である時間の積算値のうちいずれかに基づいて、始動用蓄電装置（２）の充電率を判定することを特徴とする。
【００２４】
本手段では、電流センサー（７，６２Ａ，６３ａ）の検出値や、同検出値の積算値、または同検出値が所定値以上である時間の積算値によって、始動用蓄電装置（２）の充電率が十分であるか否かが判定される。判定の結果、始動用蓄電装置（２）の充電率が十分であれば、充電用スイッチ（５）は開いて始動用蓄電装置（２）への充電は停止し、前述の第１手段と同様の効果が得られる。
【００２５】
したがって、本手段によればさらに、電流センサー（７，６２Ａ，６３ａ）と制御手段（６１，６２，６３）内の簡単な演算とにより、簡便に始動用蓄電装置（２）の充電率の判定ができるという効果がある。
（第７手段）
本発明の第７手段は、請求項７記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ制御手段は、エンジン始動後から充電用スイッチ（５）が閉じている時間を積算し、積算値が所定時間に達すると充電用スイッチ（５）を開けることを特徴とする。
【００２６】
本手段では、電圧センサーや電流センサーなど、始動用蓄電装置（２）の充電率を計測するセンサーの類を一切必要とせず、計時のみで始動用蓄電装置（２）の充電率を推測して充電用スイッチ（５）が開かれ、過充電が防止される。
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置（２）の過充電を防止する搭載用電源システムを、いっそう簡素かつ安価に構成することができるという効果がある。
【００２７】
（第８手段）
本発明の第８手段は、請求項８記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチ（５）に直列に接続されている電流制限用抵抗（１４，１４’）を有することを特徴とする。
本手段では、エンジン始動後に汎用回路（Ｃ１）と始動用回路（Ｃ２）との間に大きな電位差がある状態で充電用スイッチ（５）が閉じても、弱い（電圧降下がダイオードより小さい）電流制限用抵抗（１４，１４’）が両回路（Ｃ１，Ｃ２）に介在している。それゆえ、始動用蓄電装置（２）への突入電流が制限されて、充電用スイッチ（５）を過大な電流が流れることはない。
【００２８】
したがって、本手段によればさらに、充電用スイッチ（５）が過電流から保護されるので、より小型軽量かつ安価な充電用スイッチ（５）を採用することができるという効果がある。
（第９手段）
本発明の第９手段は、請求項９記載の搭載用電源システムであって、充電用スイッチはＮＯ型リレー（５）であり、充電用スイッチ制御手段（６５）は、リレーのリレーコイル（５Ｃ）に直列で電流制限用抵抗（１４’）に並列に接続されている半導体ダイオード（６５ｄ）からなることを特徴とする。ここで、ダイオード（６５ｄ）は、汎用回路（Ｃ１）から始動用回路（Ｃ２）へ電力が流れる向きに取り付けられている。
【００２９】
本手段では、汎用回路（Ｃ１）から始動用回路（Ｃ２）へ電力が流れる向きに両回路（Ｃ１，Ｃ２）の電位差が所定電圧（ダイオード（６５ｄ）の電圧降下分程度）以上になった場合にのみ、充電用スイッチ（５）が閉じる。それゆえ、電力の逆流による始動用蓄電装置（２）の放電は起こらない。その際、電流制限用抵抗（１４’）による電位差がダイオード（６５ｄ）の電圧降下分を割らない範囲で、充電用スイッチ（５）は閉状態に保持される。
【００３０】
また、電流制限用抵抗（１４’）の作用で始動用蓄電装置（２）への突入電流は制限され、充電用スイッチ（５）に過大な電流が流れることはない。同様に、リレーコイル（５Ｃ）およびダイオード（６５ｄ）はバイパス回路であるから、大電流が流れることはない。
したがって、本手段によればさらに、充電用スイッチ（５）およびその制御手段（６５）が統合された充電用スイッチ・ユニット（５”）が構成される。その結果、極めて簡素で小型軽量かつ安価な搭載用電源システムを提供することができるという効果がある。
【００３１】
（第１０手段）
本発明の第１０手段は、請求項１０記載の搭載用電源システムであって、汎用バッテリー（１）の電圧が所定電圧より低い場合を含むエンジン始動時に、充電用スイッチ制御手段（６２，６３ｂ，６４）は充電用スイッチ（５，５’）を閉じることを特徴としている。
【００３２】
本手段では、汎用バッテリー（１）が過放電や寿命などによりエンジン始動に必要な点火系等の基本電気負荷に電力を供給しえない場合にも、始動用蓄電装置（２）からの電力供給が可能である。逆に、始動用蓄電装置（２）の充電率が十分でない場合にも、汎用バッテリー（１）から始動用の電力の供給を受けてエンジンを始動することが可能である。
【００３３】
したがって、本手段によればさらに、汎用バッテリー（１）や始動用蓄電装置（２）の不具合によるエンジン始動不能の事態が回避されるので、車両等の稼働率がいっそう高まるという効果がある。
（第１１手段）
本発明の第１１手段は、請求項１１記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置（２）の端子電圧（Ｖ２）を測定する電圧センサー（６３ａ）と、エンジン始動時にその検出値が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と（６３Ｃ）と、始動用蓄電装置（２）の寿命に関する警報を発する警報手段（１７）とを有することを特徴とする。
【００３４】
本手段では、始動用蓄電装置（２・特にバッテリーの場合）が長期間使用されて寿命になると、大電流供給時に端子電圧（Ｖ２）が低下するようになる性質を利用し、警報を出して始動用蓄電装置（２）の交換時期を運転者に報知する。
したがって、本手段によればさらに、適正な時期に始動用蓄電装置（２）の交換ができ、維持費の節約と高い稼働率とを両立させることができるという効果がある。
【００３５】
（第１２手段）
本発明の第１２手段は、請求項１２記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置（２）の端子電圧（Ｖ２）を測定する電圧センサー（６２Ａ）と、端子電圧（Ｖ２）が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを備えている。本手段は、充電用スイッチ制御手段（６２，６４）内蔵の上記蓄電判定手段により、検出値（Ｖ２）が所定電圧未満であると判定されている場合には、エンジン始動時に充電用スイッチ制御手段（６１）は充電用スイッチ（５，５’）を閉じることを特徴とする。
【００３６】
本手段では、始動用蓄電装置（２）の充電が十分でない場合（エンジン始動に再三失敗した場合など）に、充電容量の大きな汎用バッテリー１から給電を受けて始動用蓄電装置（２）を充電し、再びエンジン始動を試みることができる。
したがって、本手段によればさらに、始動用蓄電装置（２）の充電率が不足している場合にもエンジンの始動が可能になり、車両等の稼働率をいっそう高めることができるという効果がある。
【００３７】
（第１３手段）
本発明の第１３手段は、請求項１３記載の搭載用電源システムであって、始動用蓄電装置（２）および汎用バッテリー（１）の充電率を判定する充電率判定手段（６３ｃ）と、発電機（３）の調整電圧（ＶＣ）を制御する調整電圧制御手段（６３ａ）とを有する。調整電圧制御手段（６３ａ）は、充電率判定手段（６３ｃ）により充電率が所定量以上であると判定された場合には調整電圧（ＶＣ）を低い値とし、これ以外の場合には調整電圧（ＶＣ）を高い値とする作用をもつことを特徴とする。
【００３８】
本手段では、始動用蓄電装置（２）および汎用バッテリー（１）のうちいずれかの充電率が十分でない場合には、調整電圧（ＶＣ）が高まって発電機（３）の給電電圧が高くなって、速やかに充電が完了する。反対に、充電が完了して始動用蓄電装置（２）汎用バッテリー（１）ともに十分な充電率に達したら、調整電圧（ＶＣ）が落ちて発電機（３）の給電電圧が低くなり、発電機（３）の回転負荷が軽減されてエンジンの燃費が向上する。同時に、始動用蓄電装置（２）および汎用バッテリー（１）の過充電が防止される。
【００３９】
したがって、本手段によればさらに、過充電が防止されるうえ、速やかな充電と燃費の向上とが両立されるという効果がある。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の搭載用電源システムの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例等で明確かつ充分に説明する。
〔実施例１〕
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としての搭載用電源システムは、ガソリンエンジンを備えたＦＦ型自動車に搭載されている電源システムである。本システムは、図１に示すように、汎用バッテリー１、始動用蓄電装置としての始動用バッテリー２、発電機としてのレギュレーター付きオルタネーター３、電動スターター４、充電用スイッチとしてのＮＯ（ノーマリー・オープン）型リレー５および充電用スイッチ制御手段６１を主要な構成要素としている。
【００４１】
汎用バッテリー１は通常の鉛蓄電池であって、その定格電圧は１２Ｖ、容量は５０Ａｈ、内部抵抗はおおよそ２０ｍΩである。汎用バッテリー１は、本電源システムを搭載している自動車の後部に設けられたトランクの一区画に装備されており、前方に重心が偏りがちなＦＦ型自動車の重心を後方に移して前後の重量バランスを改善している。重量バランスが良くなると、自動車の走行性能が向上する効果がある。また、汎用バッテリー１がエンジンルームの高温に曝されることがないので、汎用バッテリー１の温度環境が改善され、液減りが少なくなって汎用バッテリー１の寿命が伸びるという効果もある。
【００４２】
一方、始動用バッテリー２は内部抵抗が小さい小型軽量小容量の鉛蓄電池であって、その定格電圧は１２Ｖ、容量は５Ａｈ、内部抵抗は数ｍΩ〜１０ｍΩ程度である。始動用バッテリー２は、エンジン始動時に大電流を必要とする電動スターター４の近傍のエンジンルーム内に装備されている。始動用バッテリー２は小型軽量であるから、エンジンルーム内の空間に余裕を生じ、また、重心を前方へ移す作用も極めて少ない。なお、始動用バッテリー２および電動スターター４を接続している回路にのみ大電流を許容する太い導線が使用されており、電圧低下と異常発熱とを防いでいる。
【００４３】
オルタネーター３は、通常のＩＣ型レギュレーター付き小型オルタネーター（三相交流発電機）であって、エンジンに駆動されて１３Ｖ〜１５Ｖ程度の直流電力を生じる。その発電電圧は、レギュレーター・センサー端子Ｓから汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１を感知して、適正な範囲に自動的に調整される。
電動スターター４は、通常の自動車用エンジンスターターである。電動スターター４は、イグニッション・キー（図示せず）に連動するリレー・スイッチ（図示せず）を内蔵していて、キーによる始動操作が行われている間のみ電動機として作用しエンジンを始動する。
【００４４】
汎用バッテリー１およびオルタネーター３は、それぞれ負極を接地しており、各々の正極は互いに接続されて汎用回路Ｃ１を形成している。汎用回路Ｃ１には、点火系などの基本電気負荷８と各種の一般電気負荷１０，１２が、汎用バッテリー１およびオルタネーター３と並列に接続されている。基本電気負荷８には、イグニッション・キー（図示せず）に連動するイグニッション・スイッチ９が汎用回路Ｃ１との間に直列に介設されており、スイッチ９はエンジン運転時に閉じて基本電気負荷８に通電する。一般電気負荷１０，１２は、各種ライト、オーディオ機器などであって、それぞれにはスイッチ１１，１３が直列に接続されている。
【００４５】
後部トランクに装備されている汎用バッテリー１とも接続している汎用回路Ｃ１には、基本的にエンジン始動時の大電流が流れることはないので、汎用回路Ｃ１は比較的安価な細くて軽い導線で形成されている。したがって、本実施例の搭載用電源システムの回路を構成する導線は、大半が軽量かつ安価な導線であり、重量・価格ともに低減されている。
【００４６】
一方、始動用バッテリー２および電動スターター４は、それぞれ負極を接地しており、各々の正極は互いに接続されて始動用回路Ｃ２を形成している。始動用バッテリー２の正極の配線には、電流センサー７が取り付けられていて、始動用バッテリー２の放電電流および充電電流を計測できるようになっている。
汎用回路Ｃ１と始動用回路Ｃ２とは、ＮＯ型リレー５によって連絡している。リレー５は、充電用スイッチ制御手段６１によって開閉される。制御手段６１は、半導体チップ（マイコン・チップ）を核とする電子制御装置であって、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１および電流センサー７の出力Ｉ１に基づき、内蔵したロジックに従ってリレー５の開閉を制御する。制御手段６１は、通常時は汎用回路Ｃ１から給電を受けているが、汎用回路Ｃ１の電圧Ｖ１が異常に低下した場合には、ダイオード（図示せず）を内蔵した電源回路（図示せず）により自動的に始動用バッテリー２からの給電を受ける。
【００４７】
（実施例１の作用・効果）
以上のように構成されている本実施例の搭載用電源システムは、次のように作用する。
まず、汎用バッテリー１および始動用バッテリー２が、ともに所定の充電率（充電の水準）を満たしている場合である。
【００４８】
エンジン始動時には、リレー５は開いており、汎用回路Ｃ１と始動用回路Ｃ２とは接続されていない。運転席でのキー操作により、スイッチ９が閉じて基本電気負荷８に汎用バッテリー１から通電する。この状態で電動スターター４内蔵のリレー（図示せず）が閉じると、始動用バッテリー２から大電流が供給されて電動スターター４はエンジンを回転駆動する。この際、大電流の供給により始動用回路Ｃ２で電圧降下が起きても、基本電気負荷８は汎用バッテリー１から汎用回路Ｃ１を介して電力の供給を受けているので、基本電気負荷８には安定した電力が供給されるという効果がある。同様に、一般電気負荷１０，１２へも安定した電力が供給されるので、高度に安定した電源が求められる電子装置などにも適するという効果がある。
【００４９】
なお、始動用バッテリー２から供給される始動電流Ｉｃは、電流センサー７で検知され、判定手段６１で積算されて積算値が記憶される。エンジンが始動してしまうと、同積算値には１以上の適当な係数が掛けられて充電すべき電流量ＭＡＸが定められる。ここで、上記係数を１以上の適当な数値にしたのは、充電に伴う損失を補うためである。
【００５０】
エンジンが始動し、オルタネーター３の回転が上がって発電電圧も適正な水準に達すると、充電用スイッチ制御手段６１は端子電圧Ｖ１の測定によりその旨を認識し、リレーコイル（図示せず）に通電してＮＯ型リレー５を閉じる。ただし、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が１３Ｖに達していない場合には、制御手段６１はリレー５を開け、始動用回路Ｃ２から汎用回路Ｃ１に電流が逆流して始動用バッテリー２が放電することを防止する。
【００５１】
制御手段６１はまた、電流センサー７の充電電流Ｉ１を時間積分（積算で近似）して前述の充電すべき電流量ＭＡＸと比較することにより、始動用バッテリー２の充電率が十分であるか否かを判定する。始動用バッテリー２が満充電と判定された場合には、制御手段６１は、リレー５を開いて始動用バッテリー２の過充電を防止する。リレー５を開くことにより、オルタネーター３の負担も軽減される。また、始動用回路Ｃ２が基本電気負荷８および一般電気負荷１０，１２と遮断されるので、ひとたび充電された始動用バッテリー２が放電することがなく、次回のエンジン始動用の電力量が確保される。
【００５２】
以上の制御手段６１に内蔵された制御ロジックは、図２に示すように、単純な論理構成である。すなわち、キーが挿入された段階でロジックがスタートし、ステップＳ１１で充電電流Ｉ１の積算値ＡＨがゼロリセットされる。少なくとも一回の試行の後、ステップＳ１２でエンジンが始動すると、制御ロジックはステップＳ１３に進む。この際、放電された電流Ｉｃの積算値に基づき、前述の充電すべき電流量ＭＡＸも算出されている。
【００５３】
ステップＳ１３では、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が１３Ｖ未満であるか以上であるかが判定される。端子電圧Ｖ１が１３Ｖ未満である場合には、ステップＳ１５でリレー５（図中ＳＷ５）を開いたままにし、１３Ｖ以上であった場合にのみ、ステップＳ１４でリレー５を閉じる。ここで、ステップＳ１３には、始動用バッテリー２の充電率が１００％であるか否かを判定する充電率判定手段としての作用があるので、制御手段６１はソフトウェア的に充電率判定手段を備えている。
【００５４】
この間、充電電流Ｉ１の積算は続けられ、ステップＳ１６で、積算値ＡＨが満充電に相当する値ＭＡＸに達したか否かが判定される。達していない場合には、ステップＳ１３に戻って再び繰り返されるが、達したと判定されると始動用バッテリー２は充電容量を回復したと見なされ、リレー５は開いて制御ロジックは終了する。
【００５５】
エンジンが回転している間に、汎用バッテリー１の充電も行われる。ただし、アイドリングによる回転数の不足や消費電流の過剰などのせいでオルタネーター３の発電が追いつかず、電流センサー７によりエンジン回転中の始動用バッテリー２の放電電流が検出される場合もあり得る。（この判定は、オルタネーター３のデューティー・ファクターが１００％に達したか否かによっても可能である。）その場合には、制御手段６１はリレー５を開いて汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が十分に上昇するまで保ち、始動用バッテリー２の放電を防止する。
【００５６】
以上を総括すると、充電用スイッチ制御手段６１は、エンジン始動後にオルタネーター３の発電電圧が十分に上がるのを待ってリレー５を閉じ、始動用バッテリー２の早期充電に努める。そして、始動用回路Ｃ２から汎用回路Ｃ１に電流が逆流する可能性があると判定した場合には、制御手段６１はリレー５を開いて始動用バッテリー２の放電を防止し、次回のエンジンが始動に必要な始動用バッテリー２の充電率は確保される。
【００５７】
なお、エンジンを停止した後（すなわちエンジン停止中）は、スイッチ９と同期して制御手段６１への電源も絶たれる。すると、制御手段６１からリレー５のリレーコイル（図示せず）への電流も絶たれるので、ＮＯ（ノーマリー・オープン）型のリレー５は開き、始動用バッテリー２の蓄電率は次回のエンジン始動まで保存される。つまり、リレー５の開上体に保持するために電力を要せず、一般電気負荷１０，１２の放置があった場合や汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が異常に低下していた場合にも始動用蓄電装置２が放電することはない。それゆえ、次回のエンジン始動に要する電力量は始動用バッテリー２に確保されており、いわゆるバッテリー上がりによる始動不能の恐れはない。
【００５８】
ところで、稀には汎用バッテリー１の電圧Ｖ１が所定電圧（例えば１０Ｖ）より低い場合もあり得る。その場合には、エンジン始動時に、充電用スイッチ制御手段６１はリレー５を閉じ、始動用バッテリー２から基本電気負荷８に給電してエンジンを始動することができる。なお、リレー５から汎用バッテリー１に通じる汎用回路Ｃ１の途中Ｐ１にＮＣ（ノーマリー・クローズ）型リレー等のスイッチを挿置し、汎用バッテリー１の電圧Ｖ１が低い状態で始動する際には、汎用バッテリー１および一般電気負荷１０，１２を始動用回路Ｃ２から切り離してもよい。
【００５９】
以上詳述したように、本実施例の搭載用電源システムによれば、エンジン始動後所定時間経てば始動用バッテリー２が常に満充電された状態に保たれており、次回のエンジン始動に必要な始動電力は必ず確保されているという効果がある。また、リレー５が閉じている時に、ダイオードを経由せずに汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２へ導通しているので、ダイオードによる電圧降下や電力消費などの無駄がなく、効率よくかつ速やかに始動用バッテリー２の充電が行われるという効果もある。
【００６０】
さらに、電動スターター４の駆動電流は専ら始動用バッテリー２から供給され、リレー５に大電流が流れないので、リレー５に要求される電流容量は小さいので、リレー５を小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。また、充電用スイッチ制御手段６１の内蔵するロジックが簡単であるから、制御手段６１も小型・軽量・安価にすることができるという効果もある。同様に、始動用バッテリー２と電動スターター４とを互いに接続している回路を除き、大電流を許容する配線や回路要素は必要とされないので、搭載用電源システム全体が小型・軽量・安価になるという効果もある。
【００６１】
（実施例１の変形態様１）
実施例１では、充電用スイッチ制御手段６１は、図２に示した制御ロジックにおいて、始動用バッテリー２の満充電をもってリレー５を開き、制御を終えることにしてあった。しかし、満充電ではないが次回にエンジン始動に十分な充電率をもってリレー５を開き、始動用バッテリー２の充電を終了するという制御ロジック（または充電率判定手段）の変形態様も可能である。
【００６２】
本変形態様によれば、始動用バッテリー２を過充電により傷めることがなく、かつ、効率のよい充電ができ、発熱等による電力損失が少ないので燃費も改善されるという効果がある。
これは、始動用バッテリー２の充電特性に起因している。すなわち、端子電圧を１４Ｖに保って始動用バッテリー２を充電した場合、図３に示すように充電率が１００％になる少し前の充電率Ｊ（例えば８０％）で充電を終了すれば、図４に示すように充電に要する時間Ｔｃは１００％充電に比べて激減する。
【００６３】
充電を１００％未満の充電率Ｊで終了するには、前述の制御ロジック（図２参照）のステップＳ１６でＭＡＸの値を少し低減するだけでもよい。あるいは、再び図３に示すように、汎用回路Ｃ１の電圧Ｖ１が所定電圧（例えば１４Ｖ）の下で、電流センサー７の充電電流がＩｃを割り込んだ時点で始動用バッテリー２の充電率は十分と判定し、リレー５を開いてもよい。
【００６４】
（実施例１の変形態様２）
充電用スイッチとして、ＮＯ型リレー５に代えて、図５に示すように、ＭＯＳ型半導体スイッチ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）５’を採用している構成の変形態様も可能である。ＭＯＳ型半導体スイッチ５’は、ドレイン領域Ｄを汎用回路Ｃ１に、ソース領域Ｓを始動用回路Ｃ２に、ゲート電極Ｇは充電用スイッチ制御手段６１’の充電用スイッチ制御端子に接続されている。したがって、充電用スイッチ制御手段６１’からゲート電極Ｇに所定の制御電圧が印加された場合にのみ、ドレイン領域Ｄとソース領域Ｓとの導通が得られ、汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２に電流が流入する。なお、このＭＯＳ型半導体スイッチ５’には、寄生ダイオード５１に直列で寄生ダイオード５２に並列に抵抗成分５３が形成されているので、寄生ダイオードによる放電が防止されており、ゲート電圧がかからない状態では電流のリークはほとんどない。
【００６５】
本変形態様では、制御手段６１からゲート電圧をかけることなく、エンジン停止中など長時間にわたりＭＯＳ型半導体スイッチ５’の導通がない状態に保つことができる。
したがって、本変形態様によればさらに、充電用スイッチに機械的に作動する部分や接点が無いソリッドステートになるから、故障が減り、信頼性が高まるという効果がある。
【００６６】
（実施例１の変形態様３）
始動用蓄電装置として、始動用バッテリー２の代わりに電気二重層コンデンサーを採用している構成の変形態様も可能である。電気二重層コンデンサーは、比較的小さな容積と軽い重量でありながら十分な始動用電気容量が得られるうえに、高温にも低温にも強く、破損や劣化の心配なく急速充電が可能である。また、電気二重層コンデンサーは内部抵抗が著しく小さいので、大電流が流れるエンジン始動時にも内部損失が極めて少なく、効率が良いという効果もある。
【００６７】
したがって、本変形態様によればさらに、容積の制限が厳しく高温に曝されるエンジンルーム内への装備がいっそう容易になり、電動スターター４により近く配置できるので、始動時の電力損失も少ないという効果がある。また、充電時および放電時の損失が少ないので、充電時にも放電時にもよりいっそう効率が高まるという効果がある。
【００６８】
（実施例１の変形態様４）
実施例１の搭載用電源システムから電流センサー７とそれに連なる検出回路（制御手段６１に内蔵）を廃止して、電流センサーなしの変形態様を構成することも可能である。
本変形態様では、充電用スイッチ制御手段６１は、エンジン始動後、汎用回路Ｃ１の電圧Ｖ１が所定の水準（たとえば１３Ｖ）以上である期間で充電用スイッチが閉じている時間を積算する。同積算値が所定時間に達すると、制御手段６１はリレー５を開けて、始動用バッテリー２の充電を終了するとともに放電を防止する。これは、再び図４に示すように、エンジン始動後、所定時間Ｔｃ（例えば３０分）が経てば、始動用バッテリー２が当初かなり放電していても十分な充電率に達しているという事実に基づくものである。
【００６９】
ここでさらに、制御手段６１は電動スターター４を駆動している時間を積算し、積算された始動時間に応じて上記充電にかける時間を定めれば、過不足なく始動用バッテリー２に充電することも可能になる。
したがって、本変形態様によればさらに、始動用バッテリー２の過充電や望まない放電を防止する搭載用電源システムを、いっそう簡素かつ安価に構成することができるという効果がある。
【００７０】
（実施例１の変形態様５）
制御手段６１の制御ロジックを変更し、エンジン始動時には無条件にリレー５を閉じるロジックにした変形態様も可能である。
本変形態様では、汎用バッテリー１が過放電や寿命などによりエンジン始動に必要な点火系等の基本電気負荷に電力を供給しえない場合にも、始動用バッテリー２からの電力供給が可能である。逆に、始動用バッテリー２の充電率が十分でない場合にも、汎用バッテリー１から始動用の電力の供給を受けてエンジンを始動することが可能である。この場合には、汎用バッテリー１からの給電で始動用バッテリー２をある程度充電したのちに、始動を試みることも可能である。
【００７１】
したがって、本変形態様によればさらに、汎用バッテリー１および始動用バッテリー２の両方が充電不足にならないかぎり、バッテリー上がりによるエンジン始動不能の事態は回避されるので、車両等の稼働率がいっそう高まるという効果がある。
〔実施例２〕
（実施例２の構成）
実施例２としての搭載用電源システムでは、図６に示すように、電流制限用抵抗（０．０５Ω程度）１４がＮＯ型リレー５に直列に接続されて、汎用回路Ｃ１および始動用回路Ｃ２の間に挿置されている。また、始動用バッテリー２と基本電気負荷８とを短絡させる非常用スイッチ１５と、その制御手段１６が装備されており、制御手段１６は充電用スイッチ制御手段６２により制御される。
【００７２】
また、充電用スイッチ制御手段６２は電流センサー部６２Ａを有し、電流センサー部６２Ａは、電流制限用抵抗１４の両端の電圧電圧Ｖ２，Ｖ３を検知して、リレー５および抵抗１４に流れる電流を測定している。電流センサー部６２Ａは、始動用バッテリー２の端子電圧Ｖ２を測定する電圧センサーをも兼ね、制御手段６２は測定された端子電圧Ｖ２が所定電圧（例えば１０Ｖ）未満であることを判定する蓄電判定手段（図示せず）とを内蔵している。
【００７３】
同様に、充電用スイッチ制御手段６２は、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１をも検出しており、総括すると端子電圧Ｖ１，Ｖ２と両回路Ｃ１，Ｃ２間を流れる電流Ｉ２とが検出されている。
その外の構成は、実施例１としての搭載用電源システムと同様である。
（実施例２の電流制限用抵抗の作用）
電流制限用抵抗１４の作用により、始動用バッテリー２が放電して容量が底を突いてしまい、その端子電圧Ｖ２が著しく低下してしまった場合にも、両回路Ｃ１，Ｃ２間を流れる電流Ｉ２は制限を受ける。例えば乗用車の場合、始動用バッテリー２の充電初期にはオルタネーター３の全出力が充電電流となり、再び図３に示すように、１５０Ａ程度の大電流が流れることが起こりうる。しかし、０．０５Ωの電流制限用抵抗１４の作用で、この突入電流Ｉ２を１００Ａ程度に抑制することができる。両回路Ｃ１，Ｃ２間を流れる電流Ｉ２の最大値が抑制されるので、リレー５、抵抗１４および関連する配線等の電流容量の規格を落とし、いっそう小型軽量かつ安価に搭載用電源システムを構成することができる。
【００７４】
なお、電流制限用抵抗１４による電圧降下は、充電電流Ｉ２が大きい場合には相応に大きなものになるが、始動用バッテリー２の充電が進み、充電電流Ｉ２が小さくなるとこれに比例して小さくなる。したがって充電後期においては、抵抗１４による電圧降下はダイオード（１Ｖ程度）よりずっと少なく、効率的に充電がなされる。
【００７５】
（実施例２の充電用スイッチ制御手段関係の作用）
充電用スイッチ制御手段６２に内蔵されている制御ロジックは、図７に示すように、実施例１よりも幾分複雑な論理構成になっている。
まず、運転席でキー（図示せず）を入れると本制御ロジックはスタートし、ステップＳ２０で基本電気負荷８に通じるイグニッション・スイッチ９（図中ＳＷ９）を閉じ、点火系などに汎用回路Ｃ１から通電する。続いてステップＳ２１では汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が１０Ｖ未満であるか否かが判定され、未満であると判定された場合にのみスイッチ９を開いて弱った汎用バッテリー１を切り離し、非常用スイッチ１５を閉じて始動用バッテリー２から基本電気負荷８に通電する。
【００７６】
したがって、汎用バッテリー１および始動用バッテリー２のうちいずれかが正常であれば、確実にエンジン始動を行うことができる。
しかるのち、ステップＳ２３で少なくとも１回のエンジン始動の試みを経て、エンジンは始動し、ステップＳ２４〜ステップＳ２８のルーチンへ移行する。
ステップＳ２４では、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が正常（１２Ｖを越える）か否かが判定される。端子電圧Ｖ１が正常である場合にのみ汎用バッテリー１は回復したものと見なされ、ステップＳ２５で、イグニッション・スイッチ９が閉じて基本電気負荷８には汎用バッテリー１から給電されるようになり、非常用スイッチ１５は開けられる。
【００７７】
次にステップＳ２６では、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１により始動用回路Ｃ２への充電能力の有無が判定される。電圧Ｖ１が１３Ｖ以上と判定された場合には、ステップＳ２７ａで充電用スイッチ５が閉じ、汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２に電流が流入して、始動用バッテリー２が充電される。逆に、電圧Ｖ１が１３Ｖ以下と判定された場合には、始動用回路Ｃ２への充電能力はなく、ステップＳ２７ｂで充電用スイッチ５は開けられ、始動用バッテリー２が放電することを防止する。
【００７８】
最後にステップＳ２８で、電流Ｉ２が所定の値Ｉｃ（例えば２Ａ，図３参照）未満に低下したか否かが判定される。電流Ｉ２が所定値Ｉｃ以上であれば、始動用バッテリー２は十分に充電が完了していないと見なされ、ロジックはステップＳ２４へ戻る。逆に、電流Ｉ２が所定値Ｉｃ未満であれば、始動用バッテリー２は十分に充電が完了したものと見なされ、充電用スイッチ５は開いて両回路Ｃ１，Ｃ２は互いに断絶し、制御ロジックは終了する。こうして、始動用バッテリー２の充電率は良好なまま次回のエンジン始動に備えられる。
【００７９】
（実施例２の変形態様１）
前述の制御ロジックを簡易化し、ステップＳ２４〜ステップＳ２８の充電判定ルーチンを廃止して、単にエンジン始動後の時間だけで始動用バッテリー２の充電を打ち切る制御ロジックをもった制御手段６２を有する変形態様も可能である。これは、再び図４に示すように、エンジン始動後、所定時間Ｔｃ（例えば３０分）が経てば、始動用バッテリー２が当初かなり放電していても十分な充電率に達しているという事実に基づくものである。
【００８０】
（実施例２のその他の変形態様）
実施例１の変形態様１〜５に対応する各種変形態様が、本実施例においても可能である。
〔実施例３〕
（実施例３の構成と効果）
実施例３としての搭載用電源システムは、図８に示すように、充電用スイッチ制御手段としての充電制御用ＥＣＵ（電子制御ユニット）６３と、運転席の計器板に装備された警報ランプ１７とを有する点が実施例２と異なっている。
【００８１】
充電制御用ＥＣＵ６３には、一つのユニットのなかにＩ／Ｏポート６３ａ、充電用スイッチ制御回路６３ｂ、ＣＰＵ６３ｃ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどが統合されて格納されている。Ｉ／Ｏポート６３ａは、複数の計測信号を取り込みデジタル信号に変換してＣＰＵ６３ｃへ伝達するとともに、ＣＰＵ６３ｃから制御信号を受け取って電圧等のアナログ信号に変換し、制御回路６３ｂおよび警報ランプ１７を制御する。Ｉ／Ｏポート６３ａには、汎用バッテリー１の充電率をモニターする計測信号１Ｓ、始動用バッテリー２の端子電圧Ｖ２、および電流制限用抵抗１４の両端の電圧（電流Ｉ２が分かる）がそれぞれ入力されている。制御回路６３ｂは、Ｉ／Ｏポート６３ａを経由してＣＰＵ６３ｃから与えられた制御信号に基づいて、ＮＯ型リレー５を開閉する。ＣＰＵ６３ｃは、ＲＯＭおよびＲＡＭとプログラムやデータのやり取りをしながら、Ｉ／Ｏポート６３ａを経由して与えられる各種計測値から、制御ロジック（プログラム）を実行する。プログラムの実行の結果、ＣＰＵ６３ｃは、充電用スイッチ５および警報ランプ１７を制御する信号を生成し、Ｉ／Ｏポート６３ａ等を介して充電用スイッチ５および警報ランプ１７を制御する。
【００８２】
その結果、オルタネーター３の発電電圧を高低二段階に調節し、燃費を節約するとともに、始動用バッテリー２だけではなく汎用バッテリー１の過充電による損傷も防止されるという効果が生じる。また、始動用バッテリー２の耐用寿命を検知し、警報ランプを点灯して大きな不具合に至る以前に運転者に報知することができるという効果もある。
【００８３】
（実施例３の制御ロジック）
本実施例の搭載用電源システムの充電用スイッチ制御手段としての充電制御用ＥＣＵ６３では、図９に示すように、次の制御ロジックに従って制御が行われる。
まず、エンジンの始動までは実施例１と同様であり、ステップＳ３１でエンジンは始動される。エンジン始動時に、ステップＳ３２で始動用バッテリー２の端子電圧Ｖ２が所定値（下限値）に達しているか否かが判定される。（すなわち、始動用バッテリー２の端子電圧センサーと、エンジン始動時の端子電圧Ｖ２が所定電圧未満になることを判定する寿命判定手段と、始動用バッテリー２の寿命に関する警報を発する警報手段とを、本実施例の搭載用電源システムは備えている。）
端子電圧Ｖ２が異常に低いと判定された場合には、始動用バッテリー２が耐用寿命に達し内部抵抗が異常に増加しているものと見なされ、警報ランプ１７が点灯される。すると、始動用バッテリー２が完全に耐用年数を越えて始動不能などの大きな不具合に至る以前に運転者に報知することができ、同不具合を回避することができる。その結果、始動用バッテリー２を適正な時期に交換することができるので、維持コストの低減という効果も生じる。
【００８４】
次に、ステップＳ３４では、始動用バッテリー２への充電電流Ｉ２が、下限値未満であるか否かが判定される。充電電流Ｉ２が下限値未満と判定された場合には、始動用バッテリー２が十分に充電されたものと見なされ、ステップＳ３６ａに進んでリレー５（図中ＳＷ５）が開かれて充電電流Ｉ２の供給は停止する。逆に、充電電流Ｉ２が下限値異常と判定された場合には、始動用バッテリー２の充電はまだ不十分と見なされ、ステップＳ３５に進む。
【００８５】
ステップＳ３５では、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１が基準値（１２Ｖ）未満であるか否かが判定される。端子電圧Ｖ１が１２Ｖ未満であると判定された場合には、汎用回路Ｃ１の電圧が十分に上昇しておらず、始動用バッテリー２を充電する余裕が無く、逆に始動用バッテリー２から汎用回路Ｃ１に電力が流入する不都合があると見なされる。その結果、ステップＳ３６ａに進んでリレー５（図中ＳＷ５）が開かれ、充電電流Ｉ２は無くなる。
【００８６】
逆に、ステップＳ３５で端子電圧Ｖ１が１２Ｖ以上であると判定された場合には、汎用回路Ｃ１の電圧が十分に上昇しており、始動用バッテリー２を充電することができると見なされる。その結果、ステップＳ３６ｂに進んでリレー５（図中ＳＷ５）が閉じ、充電電流Ｉ２が汎用回路Ｃ１から始動用バッテリー２に供給される。さらに、汎用バッテリー１および始動用バッテリー２は、ともに充電率が十分でないと見なされて、ステップＳ３８ｂで調整電圧ＶＣが高い水準（１４．５Ｖ）に上げられ、オルタネーター３の発電電圧が上昇して速やかな充電が行われる。
【００８７】
一方、ステップＳ３６ａでリレー５が開かれた場合には、次のステップＳ３７で汎用バッテリー１の容量が低下しているか否かが判定される。この判定は、汎用バッテリー１に装着された容量センサー（例えば希硫酸濃度センサーなど）からの出力信号１Ｓに基づいて行われる。汎用バッテリー１の容量が低下している場合には、それを補うべく前述のステップＳ３８ｂに進み、調整電圧ＶＣが高い水準（１４．５Ｖ）に引き上げられる。逆に、汎用バッテリー１の容量低下が認められなかった場合には、両バッテリー１，２がともに十分に充電されているものと見なされ、ステップＳ３８ａに進んで、調整電圧ＶＣは低い水準（１３Ｖ）に設定される。その結果、オルタネーター３の回転負荷が減り、燃費が改善されるという効果がある。
【００８８】
ステップＳ３８ａを終えた場合にもステップＳ３８ｂを終えた場合にも、制御ロジックはステップＳ３４へ戻って、エンジンを停止するまでこのルーチンを繰り返す。
すなわち、本実施例の搭載用電源システムは、始動用バッテリー２および汎用バッテリー１の充電率を判定する充電率判定手段と、調整電圧制御手段とを、充電制御用ＥＣＵ６３内に有している。そして、調整電圧制御手段は、充電率判定手段により充電率が所定量以上であると判定された場合には調整電圧ＶＣを低い値（１３Ｖ）とし、これ以外の場合には調整電圧ＶＣを高い値（１４．５Ｖ）とする作用をもっている。
【００８９】
本実施例によれば、前述の効果に加え、汎用バッテリー１および始動用バッテリー２を速やかに、かつ、バランス良く充電することができるという効果がある。
（実施例３の変形態様１）
前述の制御ロジックにおいて、汎用バッテリー１の寿命の判定も、汎用バッテリー１に装着された容量センサー（例えば希硫酸濃度センサーなど）からの出力信号１Ｓに基づいて行われる論理構成にする変形態様も可能である。その際、警報ランプは始動用バッテリー２の寿命の警報ランプ１７とは別個に設けられることが望ましい。
【００９０】
（実施例３の変形態様２）
前述の制御ロジックにおいて、ステップＳ３７で、汎用バッテリー１の容量の判定に代えて、端子電圧Ｖ１による充電率の判定が行われる論理構成をもつ変形態様も可能である。本変形態様では、汎用バッテリー１の容量センサー１Ｓは必要なく、実施例３よりもコスト低減できる。
【００９１】
（実施例３のその他の変形態様）
本実施例の搭載用電源システムにおいても、実施例１の変形態様１〜５に対応する各種変形態様が可能である。
〔実施例４〕
（実施例４の構成）
実施例４は、図１０に示すように、ディーゼルエンジン（したがって基本電気負荷８が無い）を搭載した自動車用の簡素な構成の搭載用電源システムである。本実施例の搭載用電源システムは、充電用スイッチとしてのＭＯＳ型半導体スイッチ５’と、両バッテリー１，２の端子電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいてＭＯＳ型半導体スイッチ５’のゲート電圧を制御する充電用スイッチ制御手段６４とを有する。ＭＯＳ型半導体スイッチ５’については、前述の実施例１の変形態様２の項に詳細が記されている。また、オルタネーター３は、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１から直接フィードバックを受けている。
【００９２】
（実施例４の作用）
本実施例の搭載用電源システムは、実施例２と同様に、始動用バッテリー２の端子電圧Ｖ１を検出しており、端子電圧Ｖ１が所定電圧未満であることを判定する蓄電判定手段とを制御手段６４に備えている。したがって、実施例２の制御ロジックと同様に、上記蓄電判定手段により端子電圧Ｖ１が所定電圧未満であると判定されている場合には、エンジン始動時に、ＭＯＳ型半導体スイッチ５’を導通させる論理構成の制御ロジックを備えている。
【００９３】
（実施例４の効果）
本実施例によれば、充電用スイッチとしてのＭＯＳ型半導体スイッチ５’と、制御手段６４との両者に一か所も機械的に動く部分や電気接点がなく、完全なソリッドステートであるので極めて高い信頼性を実現することができるという効果がある。さらに、システムの構成および制御ロジックが簡素であることも、高信頼性に寄与している。
【００９４】
（実施例４の変形態様）
本変形態様についても、実施例１およびその変形態様１，３〜５に相当する変形態様が可能であり、それ相当の作用効果が得られる。
〔実施例５〕
（実施例５の構成）
実施例５としての搭載用電源システムは、図１１に示すように、充電用スイッチ・ユニット５”が汎用回路Ｃ１と始動用回路Ｃ２との間に介設されていることを特徴とする。
【００９５】
充電用スイッチ・ユニット５”は、リレー接点５Ｓおよびリレーコイル５Ｃを有するＮＯ型リレー５と、電流制御用抵抗１４’およびダイオード６５ｄとからなる充電用スイッチ制御手段６５とで、構成されている。リレー接点５Ｓと抵抗１４’とは、直列に接続されて主接続回路ＣＭを形成しており、これと並列に設けられたリレーコイル５Ｃとダイオード６５ｄとは、直列に接続されて制御回路ＣＣを形成している。ここで、ダイオード６５ｄは、電圧降下が小さいゲルマニウムからなる半導体ダイオードであり、汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２へ電流が流れる向きに取り付けられている。
【００９６】
なお、オルタネーター３は、前述の各実施例と同様に、汎用バッテリー１の端子電圧Ｖ１のフィードバックをセンサー端子Ｓで受けている。
（実施例５の作用）
エンジン始動時および始動用バッテリー２の端子電圧Ｖ２の低下時には、汎用回路Ｃ１と始動用回路Ｃ２との間に大きな電位差が生じ、ダイオード６５ｄの準方向に制御回路ＣＣに電流が流れる。制御回路ＣＣを流れる電流が所定量を越えると、リレーコイル５Ｃに十分な磁気吸着力が生じ、リレー接点５Ｓは吸着されて主接続回路ＣＭが閉じる。すると主接続回路ＣＭに充電電流Ｉ２が通って、始動用バッテリー２は充電される。（エンジン始動時の場合は、電流Ｉ２が始動用バッテリー２を補助して、強力に電動スターター４を駆動することができる。）この際、主接続回路ＣＭが閉じる電位差のスレッショルドは、主に電流制御用抵抗１４’の抵抗値の設定で調整することができる。主接続回路ＣＭが閉じた状態でも、汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２へ十分な電流が流れている間は、電流制御用抵抗１４’が生じる電圧降下でリレーコイル５Ｃに電流が流れ、リレー５は閉じたままに保持される。
【００９７】
やがて、始動用バッテリー２が十分に充電されると始動用回路Ｃ２の電位が上昇し、汎用回路Ｃ１との電位差が縮んでくる。その結果、制御回路ＣＣを流れる電流が所定量を割り、リレーコイル５Ｃの磁気吸着力が弱ってリレー接点５Ｓは開いて主接続回路ＣＭの接続は解かれる。この際、リレー５に若干の振動が見られても構わない。振動を除去したい場合には、簡単な回路要素を付加することで対応することができる。
【００９８】
逆に、アイドリング時等に汎用回路Ｃ１の電位が始動用回路Ｃ２の電位よりも下がった場合には、ダイオード６５ｄが電流を制御回路ＣＣに通さないので、リレー５は開いたままに保たれ、始動用バッテリー２から放電する心配はない。
それゆえ、次回のエンジン始動時には、始動用バッテリー２は充電された状態で保たれており、確実な始動を期待できる。
【００９９】
なお、次回のエンジン始動をより確実にする目的で、基本電気負荷８の接続を汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２へ移した構成でもよい。
（実施例５の効果）
以上詳述したように、本実施例によれば、極めて簡素で軽量小型かつ安価に、次回のエンジン始動を確実に行いうる搭載用電源システムを構成することができる。
【０１００】
なぜならば、汎用回路Ｃ１から始動用回路Ｃ２へ流れる電流の大半は主接続回路ＣＭを流れ、制御回路ＣＣを流れる電流はごく僅かである。それゆえ、ダイオード６５ｄも小容量の安価なもので間に合い、コストダウンになる。また、主接続回路ＣＭを流れる電流も、電流制御用抵抗１４’の作用で最大値（突入電流）が制限を受けるので、リレー５もそれほどの容量が要求されることがなく、極めて安価に充電用スイッチ・ユニット５”を構成することができる。
【０１０１】
また、本実施例の搭載用電源システムは構成が極めて簡素であるから、信頼性が高いという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図２】実施例１の制御ロジックを示すフローチャート
【図３】始動用バッテリーの充電率と充電電流との関係を示すグラフ
【図４】充電時間と始動用バッテリーの充電率との関係を示すグラフ
【図５】変形態様２のＭＯＳ型半導体スイッチを示す部分回路図
【図６】実施例２の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図７】実施例２の制御ロジックを示すフローチャート
【図８】実施例３の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図９】実施例３の制御ロジックを示すフローチャート
【図１０】実施例４の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図１１】実施例５の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【図１２】従来技術の搭載用電源システムの構成を示す組図
（ａ）従来技術１の搭載用電源システムの構成を示す回路図
（ｂ）従来技術２の搭載用電源システムの構成を示す回路図
【符号の説明】
１：汎用バッテリー    ２：始動用バッテリー（始動用蓄電装置）
３：レギュレーター付きオルタネーター（発電機）    ４：電動スターター
５：ＮＯ型リレー    ５Ｓ：接極子    ５Ｃ：リレーコイル
５’：ＭＯＳ型半導体スイッチ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）
５１，５２：寄生ダイオード    ５３：抵抗成分
Ｇ：ゲート電極    Ｓ：ソース領域    Ｄ：ドレイン領域
５”：充電用スイッチ・ユニット（ＮＯ型リレーとその制御手段とを含む）
６１，６１’，６２，６３，６４，６５：充電用スイッチ制御手段
６２Ａ：電流センサー部    ６３：充電制御用ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６３ｂ：充電用スイッチ制御回路    ６５ｄ：ダイオード
７：電流センサー    ８：基本電気負荷（点火系など）
９：イグニッション・スイッチ
１０，１２：一般電気負荷    １１，１３：スイッチ
１４，１４’：電流制限用抵抗
１５：非常用スイッチ    １６：非常用スイッチ制御手段
１７：警報ランプ
Ｃ１：汎用回路    Ｃ２：始動用回路    Ｓ：調整電圧端子
Ｖ１：汎用バッテリーの端子電圧    Ｖ２：始動用蓄電装置の端子電圧
ＣＭ：主接続回路    ＣＣ：制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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