(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャンプスタート装置を具備した自動車両であって、
前記自動車両が、スターター（８）を有するエンジンを利用できるようになっており、
電気結合素子（３）を介して互いにカップリングされている、少なくとも二つの部分車載電源網（１，２）が前記自動車両に備えられ、それぞれの部分車載電源網が再充電式の電気エネルギ貯蔵器（５，９）を少なくとも一つずつ有しており、さらに、
ジャンプスタート支援ポイント（１２）が備えられている前記自動車両において、
‐ 前記ジャンプスタート装置が、多段式のジャンプスタートスイッチ（１４ａ，１４ｂ）を有すること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、前記各部分車載電源網および前記ジャンプスタート支援ポイントがガルバニック分離されていること、および、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、前記各部分車載電源網および前記ジャンプスタート支援ポイントが前記ジャンプスタートスイッチを介してガルバニック接続されていること
を特徴とする、自動車両。
【請求項２】
前記電気結合素子がＤＣ−ＤＣコンバータとして、および／またはリレーとして、もしくはスイッチとして実施されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車両。
【請求項３】
前記ジャンプスタートスイッチが前記第２の切換え段に調整されているときには、外部電圧源から前記ジャンプスタート支援ポイントを介して前記再充電式の電気エネルギ貯蔵器を充電するために、前記ジャンプスタート支援ポイントが電気的に接触可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車両。
【請求項４】
前記ジャンプスタートスイッチが前記第２の切換え段に調整されているときには、外部電圧源から前記スターターに前記エンジンのジャンプスタート用の電力を供給するために、前記ジャンプスタート支援ポイントが電気的に接触可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車両。
【請求項５】
‐ 前記ジャンプスタート支援ポイントが、実質的に円筒形状に実施され、つまり円筒状の基本形状を有すること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが、実質的に環状に実施され、つまり環状の基本形状を有しており、前記ジャンプスタート支援ポイントの周囲をガルバニック接続部により取り囲んでいること、
‐ 前記ジャンプスタート支援ポイントおよび前記ジャンプスタートスイッチが、共通のプッシュ機構および／または回転機構を利用できるようになっており、前記プッシュ機構および／または回転機構により、前記ジャンプスタート支援ポイントに対して前記ジャンプスタートスイッチを少なくとも二つの所定調整位置の一方に固定可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車両。
【請求項６】
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、前記ジャンプスタートスイッチが前記ジャンプスタート支援ポイントに対して上側の調整位置に固定されること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、前記ジャンプスタートスイッチが前記ジャンプスタート支援ポイントに対して下側の調整位置に固定されること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが前記上側の調整位置に固定されているときには、前記ジャンプスタート支援ポイントの円筒状の基本形状の外筒面が幾何学的にシールドされていること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが前記下側の調整位置に固定されているときには、前記ジャンプスタート支援ポイントの円筒状の基本形状の外筒面の少なくとも一部が、電気接触のために、幾何学的に露出してアクセス可能であること
を特徴とする、請求項５に記載の自動車両。
【請求項７】
‐ 前記ジャンプスタート支援ポイントが非導電性の保持器（１１）に接続されていること、および、
‐ 弾性ばね要素（１５）が、前記保持器と前記ジャンプスタートスイッチ間に、前記ジャンプスタート支援ポイントの軸方向への復元をもたらすように作用すること
を特徴とする、請求項５または６に記載の自動車両。
【請求項８】
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが、前記ジャンプスタートスイッチの環状基本形状の前記ジャンプスタート支援ポイントと対向した面に、少なくとも一つの隆起されたロックピン（１６）を有すること、および、
‐ 前記ロックピンが、前記ジャンプスタートスイッチの環状基本形状および前記ジャンプスタート支援ポイントの円筒状基本形状の半径方向を指し示すこと
を特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の自動車両。
【請求項９】
‐ 前記ジャンプスタート支援ポイントが、それぞれのロックピン用に、掘り下げられた第１の溝（１２ａ）を有すること、
‐ 前記第１の溝が、前記ロックピンを、一種のさねはぎ方式で、前記ジャンプスタート支援ポイントの軸方向に案内すること、
‐ 前記ロックピンが、前記第１の溝の前記保持器とは反対側の端部のところで、前記弾性ばね要素の復元作用により、前記上側の調整位置に固定可能であること、
‐ 前記ジャンプスタート支援ポイントが、それぞれのロックピン用に、掘り下げられた第２の溝（１２ｂ）を有し、この第２の溝が前記第１の溝に対して垂直に配向され、前記第１の溝の前記保持器側の端部のところで、前記第１の溝にＬ字形状に移行していること、
‐ 前記第２の溝が、前記ロックピンを、一種のさねはぎ方式で、前記ジャンプスタート支援ポイントの円筒基本形状の軸方向に対して垂直に、かつ半径方向に対しても垂直に案内し、つまり前記ジャンプスタートスイッチを、前記ジャンプスタートポイン回りに回転するように案内すること、および、
‐ 前記ロックピンが前記第２の溝にて、前記弾性ばね要素の復元作用により、前記下側の調整位置に固定可能であること
を特徴とする、請求項８に記載の自動車両。
【請求項１０】
‐ 少なくとも一つの導電性素子（１３ａ，１３ｂ）が、それぞれの部分車載電源網をそれぞれの導電性素子にガルバニック接続するための非導電性の保持器に型押し加工されており、
‐ 前記各導電性素子が互いからガルバニック分離されていること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、前記ジャンプスタートスイッチが前記各導電性素子からガルバニック分離されていること、
‐ 前記ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、前記ジャンプスタートスイッチが前記各導電性素子とガルバニック接続されていること
を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャンプスタート装置を具備した自動車両（広義の自動車、原動機付き車両）に関する。そこではこの自動車両（以下、自動車という）が、スターターを有するエンジンを利用できるようになっており、電気結合素子を介して互いにカップリングされている、それぞれが再充電式の電気エネルギ貯蔵器を少なくとも一つずつ有している、少なくとも二つの部分車載電源網が自動車に備えられており、さらにこの自動車は、ジャンプスタート支援ポイントを利用できるようになっている。
【背景技術】
【０００２】
自動車のバッテリ電源網には通常、スターターが備えられたエンジンを始動し、電装品の機能をカバーするためには電気出力が不足する場合には、発電機により電装品に電力を供給するために、スターター用バッテリが備えられている。このスターター用バッテリの充電は、エンジンをただ単に始動するだけで行われるようになっており、このためこのスターター用バッテリは、当世の車両開発現場においては、ベースバッテリ、または、スターティング（始動）、ライティング（照明）、およびイグニッション（点火）用のＳＬＩバッテリと呼ばれている。バッテリが失陥したり、これに不具合を来したりした場合は、車両のジャンプスタートおよび／またはバッテリの再充電を行うことができるようになっている。このジャンプスタートのためにも、また再充電のためにも、何らかの充電装置または別の車両（救援車）のベースバッテリ等の外部電流電圧源が、救援を受ける車両のバッテリにガルバニック接続されるようになっている。この電気接続は、ブースターケーブルをつなぐことにより行われる。ブースターケーブルセットは、規格バッテリ電極のサイズに合わせて設計されたクランプまたはワニグチクリップが両端に取り付けられている、二本一組の電線から成っている（欧州規格ＥＮ５０３４２−２「スターター用鉛バッテリ。バッテリのサイズおよび端子のマーキング方法」およびドイツ工業規格ＤＩＮ７２５５３「エンジンを搭載した道路走行車両用の始動支援ケーブル；寸法、要求事項、試験方法」を参照）。ケーブルセットのプラス用電線は、プラスの電位同士を接続する、即ち例えば故障車と救援車のバッテリのプラスの電極同士を接続する、または故障車のバッテリのプラスの電極を充電装置のプラスの出力に接続する。マイナス用電線は、共通のアースを形成する。ジャンプスタートの際には（キロアンペア台に近い）高電流が流れるために、ケーブルセットの電線は相応に大きな導体断面積を有している。多くの車両モデルにおいて、例えばトランクルーム内に組み付けられている場合は、バッテリ電極に自由にアクセスするのは不可能となっている。この場合は、バッテリのプラスの電極ではなく、バッテリのプラス用電線にガルバニック接続されたターミナルとの接触が行われることになる。このターミナルは、ジャンプスタート支援ポイントと呼ばれるものであり、車両内および／または車両の附属説明書において再充電およびジャンプスタートという特定の目的用として指定されている、外部から簡単にアクセスできる端子である。通例これはエンジンルームの領域にあり、エンジンフードを開いた後、電極クリップを接続するために自由にアクセスできるようになっている。スターター用バッテリが備えられた車両用の、誤接続防止機構が備えられたジャンプスタート回路の一例が、特許文献１に説明されている。当世の自動車は、エンジンだけを搭載したものも、１２ボルト・バッテリ電源網の電圧特性を示す電気機械をエンジンと組み合わせたハイブリッド駆動装置を搭載したものも、それにさらに追加してエンジン・オート・ストップ／スタート機能を利用できるようになっている、即ちエンジンは、適切な走行状況においては走行運転の間に停止され、短時間後に改めて再始動されるようになっている。その例としては、赤信号や踏切での待機を挙げることができる。エンジンの回転が阻止されることにより、燃料の節減がもたらされる。ストップ／スタート機能が備えられない車両と比べると、エンジンの始動回数が増大する上に、走行運転においてエンジンが停止されている時間中は、電装品への給電をバッテリから行うことが不可欠となる関係で、車両のバッテリには著しい負荷がかかることになる。このため、スタート／ストップ機能が備えられた車両や、他にも公共車両や公用車等のように基本電流負荷が高い車両には、第２のバッテリ電源網が備えられることが多いが、これは、多くは追加始動用バッテリと呼ばれる専用のバッテリを利用できるようになっている。この追加始動用バッテリを有する部分車載電源網は、ベースバッテリとも呼ばれるメインバッテリを有する部分車載電源網から、バッテリ・カットオフリレーおよび／またはＤＣ−ＤＣコンバータにより切り離されている。コストに関して最適化された変形例では、バッテリ・カットオフリレーを用いずに、フォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータが利用される。このＤＣ−ＤＣコンバータは、メインバッテリを有する部分車載電源網から電気の供給を受け、その入力側のベースバッテリ電源網から出力側の追加始動用バッテリ電源網に電力を伝達する。多くの場合入力側のメインバッテリを有する車載電源網にはエンジン制御装置が配置され、出力側の追加始動用バッテリを有する車載電源網にはスターターが配置されている。特許文献２には、ＤＣ−ＤＣコンバータを介してカップリングされる二つの車載電源網用バッテリが備えられた車両を対象として、第３のバッテリを有するジャンプスタートデバイスが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ６，２１１，５７７ Ｂ１
【特許文献２】ＵＳ６，３９６，２４０ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、少なくとも二つの部分車載電源網を有する自動車の改良型ジャンプスタート装置を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に記載のジャンプスタート装置により解決される。本発明の有利な実施形態および展開構成例は、それぞれの従属請求項により明らかにされる。
本発明によればこのジャンプスタート装置は、第１の切換え段に調整されているときには、それぞれの部分車載電源網とジャンプスタート支援ポイントとをいずれも互いからガルバニック分離して、第２の切換え段に調整されているときには、それぞれの部分車載電源網とジャンプスタート支援ポイントとをいずれも互いにガルバニック接続するようになっている、多段式のジャンプスタートスイッチを特色としている。
【０００６】
本発明の長所は、車両の通常運転中は、それぞれの部分車載電源網を互いからガルバニック分離して動作させることが可能となる点にある。車両のソフトウェアにおいて実行される出力およびエネルギの管理システムが、電気的なカップリング装置であるＤＣ−ＤＣコンバータを介して、両方の車載電源網間をとりもつようになっている。例えば車両が動かない等、異常な状況においては、ジャンプスタートスイッチを第２の切換え段に調整することにより、これらの部分車載電源網が互いにガルバニック接続されるとよい。例えば一方のエネルギ貯蔵器が充電不足である場合は、他方のエネルギ貯蔵器またはそれ以外の一つまたは複数のエネルギ貯蔵器との間で、内部バランス充電が行われるとよい。
【０００７】
本発明の実施形態の一例においては、それぞれの部分車載電源網を互いにカップリングする電気結合素子が、ＤＣ−ＤＣコンバータとして、および／または、リレーもしくはスイッチとして、実施されている。
本明細書においてＤＣ−ＤＣコンバータを主題としている場合も、その普遍性は、それにより制約されるものではない。
【０００８】
本発明の別の実施形態によると、ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、外部の電圧源からジャンプスタートポイントを介して再充電式の電気エネルギ貯蔵器を充電するために、ジャンプスタート支援ポイントに電気的に接触できるようになっている。
【０００９】
この実施形態には、ジャンプスタート装置により、外部電圧源から全てのエネルギ貯蔵器の再充電を行うことが可能となるという長所がある。全てのエネルギ貯蔵器が外部電圧源にガルバニック接続されるために、エネルギ貯蔵器の受電能力により、または外部電圧源の給電能力により、充電容量には一定の制限が与えられることになる。
【００１０】
本発明のさらにもう一つの変形例においては、第２の切換え段に調整されているときに、スターターに外部電圧源から電力を供給してエンジンのジャンプスタートを行うために、ジャンプスタート支援ポイントに電気的に接触できるようになっている。
【００１１】
これには、例えば何らかの充電装置や救援車の始動用バッテリ等の外部電圧源から自動車のジャンプスタートを行うことができるという特段の長所がある。ジャンプスタートスイッチのこの第２の切換え段においては、全ての部分車載電源網が外部電力源にガルバニック接続され、またそれに伴い全てのエネルギ貯蔵器が外部電力源にガルバニック接続されている。例えば長期間の駐車の結果、全てのエネルギ貯蔵器が深放電状態にある場合にも、ジャンプスタートを行うことができる。このジャンプスタートデバイスにより、始動のために必要な全ての制御装置を、車載電源網の具体的なトポロジーに関係なく、即ち、これらの制御装置がどの部分車載電源網に組み込まれたものであるかに関係なく、動作電圧下におくことが可能となる。スターターにも、エンジン始動のために、最大で約１キロアンペアまでの非常に高い始動電流を外部電流源から供給することが可能となる。
【００１２】
本発明の非常に好ましい実施形態の一例によると、ジャンプスタート支援ポイントは実質的に円筒形状に実施されている、即ちジャンプスタート支援ポイントは円筒状の基本形状を有している。ジャンプスタートスイッチは実質的に環状に実施されている、即ちジャンプスタートスイッチは環状の基本形状を有している。ジャンプスタートスイッチは、ガルバニック接続部によりジャンプスタート支援ポイントをぐるりと取り囲んでいる。ジャンプスタート支援ポイントおよびジャンプスタートスイッチは、ジャンプスタートスイッチをジャンプスタート支援ポイントに対して少なくとも二つの所定の調整位置に固定できるようにする、共通のプッシュ機構および／または回転機構を利用できるようになっている。
【００１３】
ジャンプスタート装置のこの実施形態により、ジャンプスタート支援ポイントがジャンプスタートスイッチに組み込まれて、これらの両部品間に導電接続部が生じるという長所がもたらされる。
【００１４】
本発明の展開構成例によると、ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、ジャンプスタートスイッチがジャンプスタート支援ポイントに対して上側の調整位置に固定されており、ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、ジャンプスタート支援ポイントの下側の調整位置に固定されている。ジャンプスチートスイッチが上側の調整位置に固定されているときには、ジャンプスタート支援ポイントの円筒状基本形状の外筒面が幾何学的にシールドされている。ジャンプスタートスイッチが下側の調整位置に固定されているときには、ジャンプスタート支援ポイントの円筒状基本形状の外筒面の少なくとも一部が幾何学的に露出して、電気接触のためにこれにアクセスできるようになっている。
【００１５】
この実施形態により、上側の調整位置においては、慣用のスターターケーブルまたはジャンパーケーブルのクランプまたはワニグチクリップを用いて、ジャンプスタート支援ポイントに接触することが不可能であることを保証している。下側の調整位置においては、ジャンプスタートスイッチに組み込まれているジャンプスタート支援ポイントが露出されるために、その外筒面をクランプまたはワニグチクリップによりくわえることができる。
【００１６】
さらに別の好ましい実施形態においては、ジャンプスタート支援ポイントが非導電性の保持器に接続されている。この保持器とジャンプスタートスイッチとの間には、弾性ばね要素がジャンプスタート支援ポイントの軸方向への復元をもたらすように作用している。
【００１７】
この弾性ばね要素は、保持器から遠ざかる向きに、ジャンプスタートスイッチに力を加えるようになっている。
さらにそれに加えて、ジャンプスタートスイッチが、ジャンプスタートスイッチの環状基本形状のジャンプスタート支援ポイントと対向した面に、少なくとも一つのロックピンを有しているとよく、またこのロックピンは、ジャンプスタートスイッチの環状基本形状およびジャンプスタート支援ポイントの円筒状基本形状の半径方向を指し示すとよい。
【００１８】
ジャンプスタート支援ポイントが、それぞれのロックピン用に、掘り下げられた第１の溝を利用できるようになっていると好適である。この第１の溝は、ロックピンを、一種のさねはぎ方式で、ジャンプスタート支援ポイントの軸方向に案内するようになっている。掘り下げられた第１の溝の保持器とは反対側の端部のところで、弾性ばね要素の復元作用により、ロックピンを上側の調整位置に固定することができる。ジャンプスタート支援ポイントは、それぞれのロックピン用に、第１の溝に対して垂直に配向されている、第１の溝の保持器側の端部のところでＬ字形状に第１の溝に移行している、掘り下げられた第２の溝を有している。この第２の溝は、ロックピンを、一種のさねはぎ方式で、ジャンプスタート支援ポイントの円筒状基本形状の軸方向に対して垂直に、かつ半径方向に対しても垂直に案内する、即ちこの第２の溝は、ジャンプスタートスイッチを、ジャンプスタート支援ポイント回りに回転するように案内するようになっている。この第２の溝の内部では、弾性ばね要素の復元作用により、ロックピンを下側の調整位置に固定することができる。
【００１９】
一つまたは複数のロックピンとそれぞれの溝との間の接続部が、このようにさねはぎ式に実施されることにより、ジャンプスタートスイッチを、下側の調整位置から上側に調整位置に可逆式に移動させることができる。上側の調整位置から下側の調整位置への調整は、ジャンプスタートスイッチを保持器に向かって押し込むプッシュ運動の後、続いて１回目の回転運動を行うことによって達成することができる。このプッシュ運動の際には、掘り下げられた第１の溝の保持器側の端部に達して、そこからさらに一つまたは複数のロックピンを第２の溝の中へと案内できるようになるまで、ジャンプスタートスイッチは、一つまたは複数のロックピンにより、ジャンプスタート支援ポイントの軸方向に相対的に案内されるようになっている。一つまたは複数のピンが第２の溝の中に入っているときに、ジャンプスタートスイッチは、ジャンプスタート支援ポイントに対して下側の位置にある。１回目の回転運動は、一つまたは複数のピンが、第２の溝の第１の溝とは反対側の端部に達するまで、行われるとよい。ジャンプスタート支援ポイントに、この第１の溝と第２の溝とを組み合わせたものが少なくとも二つ備えられる場合は、二つの第１の溝の間に一つの第２の溝が正確に位置する場合だけに、この回転運動の技術的な実施可能性が保証されることになる。下側の調整位置から上側の調整位置への調整は、一つまたは複数のピンが掘り下げられた第２の溝の第１の溝側の端部に達して、第１の溝の中へと移ることができるようになるまで、１回目の回転運動とは逆向きの２回目の回転運動を実施することにより達成することができる。ジャンプスタートスイッチは、弾性要素の復元力により、ジャンプスタート支援ポイントに対して相対運動を行って上側に調整位置に入るようになっている。
【００２０】
本発明のさらにもう一つの変形例によると、少なくとも一つの導電性素子が、それぞれの部分車載電源網をそれぞれの導電性素子にガルバニック接続するための非導電性の保持器に型押し加工されている。これらの導電性素子は、互いからガルバニック分離されている。ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、これらの導電性素子により、ジャンプスタートスイッチはガルバニック分離されている。ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、これらの導電性素子により、ジャンプスタートスイッチがガルバニック接続されている。
【００２１】
この変形例により、ジャンプスタートスイッチが第２の切換え段に調整されているときには、ジャンプスタート支援ポイントがそれぞれの部分車載電源網との導電接続部を有することを保証している。ジャンプスタートスイッチが第１の切換え段に調整されているときには、ジャンプスタート支援ポイントはそれぞれの部分車載電源網から切り離されている。
【００２２】
本発明は、次に説明する考察方式に依拠したものである：
・自動車に外部から電流と電圧を供給するために、車両のバッテリ電源網は、ジャンプスタート支援ポイントを利用できるようになっている。このジャンプスタート支援ポイントのところで、例えば生産工場において、長期間の駐車の間または後に、あるいはサービスショップ入庫時に、外部電圧源または外部バッテリを使用して、車載電源網用のバッテリを充電することができる。
・複数の蓄電器を有する車載電源網を搭載した車両の場合は、このジャンプスタート支援ポイントでは不十分である。例えばスタート／ストップ機能を具備した車両の場合がそうであるが、このエンジン・オート・スタート／ストップ・システムは、スイッチまたはフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータを利用してベースバッテリ電源網から分断されている、追加始動用バッテリまたは追加始動用蓄電器として専用の電気エネルギ貯蔵器を有する、さらにもう一つの補助バッテリ電源網を有している。ＤＣ−ＤＣコンバータにより、ベースバッテリ電源網と追加始動用バッテリ電源網は、互いに電気的にカップリングされているが、しかし互いからガルバニック分離されている。ベースバッテリ電源網のバッテリから追加始動用バッテリ電源網のバッテリに転送される電力は、このＤＣ−ＤＣコンバータのスペックに応じて量定される。ＤＣ−ＤＣコンバータの設計は通常、車両の通常運転を対象としてコストおよび取付け空間の観点に基づいて行われる。コンバータの寸法諸元は、走行時間の間に充電されなければならない電力の平均値に合わせて設計されるが、これは類型的には数百ワット台である。コンバータは通常、フォワード型の仕様であり、ベースバッテリから追加始動用バッテリに向かって流れるエネルギの流れだけが可能となっている。例えばバッテリが両方とも深放電状態にあり、両方のバッテリの再充電が必要である場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータがこのように構成されていると、バッテリの再充電を容認できる時間内に行うことが妨げられてしまう。特にエンジンの始動のために必要な６００アンペアから８００アンペアまでの電力を、短時間（数ミリ秒という時間）で転送するのは不可能である。これは、最早始動能力のない故障しているまたは高抵抗の追加始動用バッテリについてもいえる。ジャンプスタート支援ポイントをいつも通りにベースバッテリ電源網に結合することにより、通例は数百ワットの平均充電電力で、ベースバッテリを外部から充電することが可能ではあるが、しかし短時間の内に追加始動用バッテリを充電に充電するのは不可能である。このため短期的には始動能力が与えられていないことになる。逆にジャンプスタート支援ポイントを追加始動用バッテリ電源網に結合する場合は、深放電状態にあるベースバッテリの再充電を行うために、双方向コンバータが必要となる。それ以外にも、一方または両方の部分車載電源網において、電圧供給機能が完全に失陥している場合は、電気スイッチを介して両方の車載電源網をガルバニック接続する可能性がゼロとなるが、なぜならば、車両がブラックアウト状態にあるときには、スイッチを切り換えることも不可能となるからである。他にも電気スイッチと組み合されるジャンプスタート支援ポイントは、必然的に、このスイッチへの給電を行うようになっている電源網側になければならない。スイッチへの給電を行う方の電源網に配置されているバッテリだけが失陥している場合は、スイッチが開いた状態にあれば、内部充電のための他方のバッテリへの切り換えが行われないことになるために、外部電圧源を使用しなければならない。
・ジャンプスタート能力および外部からの充電能力を可能な限り最善の形で保証できるようにするためには、外部からの充電の場合、またはジャンプスタートの場合に、それぞれの部分車載電源網を接続するようになっている、機械的な切換え要素を組み込むという対策が適切な対策であるといえる。この機械的な切換え要素の組み込みは、それぞれの部分車載電源網が互いにガルバニック接続されている場合に初めて、ジャンプスタートポインおよびさらに別の車載電源網への、外部からの導電接続を行うためのアクセスを可能とするような、ジャンプスタート支援ポイントに対して定められる機械論理と抱き合わせて行われるようになっている。
・そのような機械的切換え要素が組み込まれることにより、様々な長所がもたらされる。一方の部分車載電源網が失陥した場合は、他方の部分車載電源網の外部電源網からの効果的な給電が保証される。車両の利用者は、ジャンプスタートをいつも通りに実行することができる。外部からのアクセスを利用して、全ての部分車載電源網に電力が供給される。サービスショップ入庫時、または車両の生産工程においては、一台の充電装置だけを使用して、全てのバッテリの充電を行うことができる。
【００２３】
以下では、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例を説明する。本発明のその他の細部、好ましい実施形態、および展開構成例は、以下の説明から明らかにされる。展開構成例についても、選択された幾つかの例について、解説を加えることとする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】二つの部分車載電源網をＤＣ−ＤＣコンバータとともに示す概略図である。
【図２】ジャンプスタート支援ポイントが下降された状態にあるジャンプスタート装置を示す断面略図である。
【図３】ジャンプスタート支援ポイントに自由にアクセスできるようになっているジャンプスタート装置を示す断面略図である。
【図４】溝が設けられたジャンプスタート支援ポイントを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
全ての図において、符号の簡単な説明にリストアップされている符号と同じ符号が適用される。図４のＡ−Ａ断面については、図２を参照されたい。また図４のＢ−Ｂ断面については、図３を参照されたい。
【００２６】
図１には、二つの部分車載電源網を有している自動車のバッテリ電源網のトポロジーの概観が示されている。第１の部分車載電源網１は、ベースバッテリ電源網と呼ばれ、その定格電圧は１４ボルトである。これにはエンジンにより駆動される発電機４が含まれるが、電装品６や例えばエンジン制御装置７等の制御装置は、この発電機４から給電を受けるようになっている。ここではベースバッテリ５と呼ばれる電気エネルギ貯蔵器は、走行運転中にこの発電機により充電できるようになっている。１５０ワットの出力クラスのフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して、定格電圧が１４ボルトである第２の部分車載電源網２がベースバッテリ電源網に結合されている。このＤＣ−ＤＣコンバータの動作電圧は、ベースバッテリ電源網から提供される。このＤＣ−ＤＣコンバータの入力側にはベースバッテリ電源網が配置され、コンバータの出力側には第２の部分車載電源網が配置されている。この第２の部分車載電源網は、追加始動用バッテリ電源網と呼ばれ、追加始動用バッテリと呼ばれる電気エネルギ貯蔵器９を利用できるようになっている。この追加始動用バッテリは、特にエンジンの始動装置またはスターター８に給電するようになっている。
【００２７】
図２には、ジャンプスタート支援ポイントが下降された状態にあるジャンプスタート装置１０が断面略図で示されている。両方の部分車載電源網は、図１と同じトポロジーで配置されている。ジャンプスタート装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータと電気的に並列に配置されている。このジャンプスタート装置は、絶縁保持器１１を利用できるようになっている。この保持器には、互いからガルバニック分離されているが、両方の部分車載電源網の内の一方にそれぞれ接続されている、二つの金属製の接点１３ａ、１３ｂが型押し加工されている。バッテリ電源網接点と呼ばれるこれらの金属製接点は、同じく保持器に取り付けられているジャンプスタート支援ポイント１２からもガルバニック分離されている。このジャンプスタート支援ポイントは、実質的に金属製であり、円筒形に類似した基本形状を有している。このジャンプスタート支援ポイントの細部は、図４に概略的に示されている。ジャンプスタート支援ポイントは、円筒軸を有している。この円筒軸は、Ａ−Ａ断面上に位置している。図４に矢印で示すこのＡ−Ａ断面は、図２に示されている。Ａ−Ａ断面は、ジャンプスタート支援ポイントに設けられた、案内溝と呼ばれる掘り下げられた第１の溝１２ａを通る面である。この案内溝の保持器側の端部に継ぎ足されるように、固定溝と呼ばれる掘り下げられた第２の溝１２ｂがジャンプスタート支援ポイントに設けられている。ジャンプスタート支援ポイントの表面に全体としてＬ字形の溝がくっきりと浮かび上がるように、この固定溝は、外筒面に沿って案内溝に対して垂直に取り廻されている。ジャンプスタート支援ポイントの円筒軸が位置する面であるＢ−Ｂ断面は、この固定溝を横切る面である。図４に矢印で示すこのＢ−Ｂ断面は、図３に示されている。図３には、ジャンプスタート支援ポイントの外筒面の少なくとも一部に自由にアクセスできるようになっている、ジャンプスタート装置が示されている。図３および図２において、ジャンプスタート支援ポイントは、実質的に環状の基本形状を有している、実施的に金属製である部品１４ａ、１４ｂによって、その周囲を取り囲まれている。この環状部品は、ジャンプスタートスイッチと呼ばれる。このジャンプスタートスイッチの内周面には、隆起されたロックピン１６が配置されているが、これは円形または方形の断面を持たせて実施されたものであるとよい。このロックピンは、案内溝および固定溝に沿って案内されるようになっている。ロックピンの直径または辺の長さは、溝の幅に対して適合化されている。ジャンプスタートスイッチと保持器の間には、例えばコイルばねとして実施されたものであるとよい弾性要素１５が挟持されている。図２においては、このコイルばねが、ロックピンにより案内溝に沿って案内されるジャンプスタートスイッチを、保持器とは逆方向に、ジャンプスタート支援ポイントの保持器とは反対側の端部に向かって押し付けている。ロックピンが、掘り下げられた案内溝の保持器とは反対側の端部に達するや否や、ジャンプスタートスイッチは、ジャンプスタート支援ポイントに対して位置を固定されることになる。ロックピンが、ジャンプスタートスイッチの内周面のどの位置に配置されるかについては、この上側の調整位置においては、ジャンプスタートスイッチの保持器とは反対側がジャンプスタート支援ポイントと面一に終端し、それによりジャンプスタートポイントの保持器とは反対側の端部にはアクセスできないように、ロックピンの位置が定められるようになっている。それ以外にもこの上側の調整位置においては、ジャンプスイッチがバッテリ電源網の接点と接触していない。このため電圧源または電流源を、それぞれの部分車載電源網との接触状態にはないジャンプスタートスイッチに永続的に接続することは不可能となっている。
【００２８】
ゴムばねとして実施されたものであってもかまわないコイルばねの押付け力にあらがって、アクセス可能なジャンプスタートスイッチを手で保持器に向かって押し込むことができる。このプッシュ運動は、ロックピンにより、案内溝に沿って案内されるが、ロックピンは最後には案内溝の保持器側の端部に当たって停止する。ロックピンがこの位置にあるときに、引き続いてジャンプスタートスイッチをジャンプスタート支援ポイントに対して相対的に回転運動させることにより、ロックピンは固定溝の中に入るようになっている。この回転運動は、ロックピンが、掘り下げられた固定溝の案内溝とは反対側の端部に当たって停止するまで、継続されるとよい。この下側の調整位置においては、ジャンプスタート支援ポイントの保持器とは反対側の端部のジャンプスタート支援ポイントの外筒面にアクセスできるように、またその際には少なくとも、ブースターケーブルの標準クランプまたはワニグチクリップを永続的に取り付けられるようにするためにも十分な程度に外筒面が露出しているように、ジャンプスタートスイッチのジャンプスタート支援ポイントに対する相対位置が固定されている。ジャンプスタートスイッチの環状構造の全高は、ジャンプスタートスイッチの保持器と対向した面が、両方のバッテリ電源網接点と接触し、それによりガルバニック接点が生じるように、正確に量定される。
【００２９】
要約すると、図２には、ジャンプスタート支援ポイントが下降されている、上側の調整位置にあるジャンプスタートスイッチが示され、図３には、ジャンプスタート支援ポイントにアクセス可能な下側の調整位置にあるジャンプスタートスイッチが示されている。プッシュ運動と回転運動を組み合わせることによって、両方の調整位置に交互に可逆式に転位することができる。上側の調整位置にあるときには、ベースバッテリ電源網と追加始動用バッテリ電源網間がガルバニック分離されている。両方の部分車載電源網の電気的なカップリングは、フォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータだけを介して行われる。下側の調整位置にあるときには、それぞれの部分車載電源網とジャンプスタート支援ポイント間が、ジャンプスタートスイッチを介して永続的に低抵抗でガルバニック接続されている。自動車の始動を支援したり、外部からの充電を実行したりするためには、下側の調整位置への調整が行われる。ジャンプスタートデバイスをこのように構成することによって、ジャンプスタートスイッチが下側の位置にあるときだけに、外部救援車バッテリ、外部充電装置、または適切な電圧特性を示すその他の外部電圧源および電流源を使用してベースバッテリおよび追加始動用バッテリを充電するために、ジャンプスタート支援ポイントにアクセスできるようにしている。この下側の調整位置にあるときに初めて、外部電圧源を接続することができる。ジャンプスタートスイッチが下側の調整位置にあるときに、ジャンプスタート支援ポイントの露出部と車体アースとの間に外部電圧源が接続され、またその際には外部電圧源のプラス電位がジャンプスタート支援ポイントに、外部電圧源のマイナス電位が車体アースに接続されている場合は、ベースバッテリおよび追加始動用バッテリが外部電力源により充電されることになる。所定の充電電圧におけるバッテリの受電量、ひいては充電時間は、それぞれのバッテリの受電能力または外部電力源の給電能力により制限されている。ジャンプスタート支援ポイントが一方の部分車載電源網用に一つだけしか備えられないトポロジーのＤＣ−ＤＣコンバータとは異なり、このＤＣ−ＤＣコンバータは、下側の調整位置においてはガルバニック的にバイパスされるために、充電時またはジャンプスタート時にこのＤＣ−ＤＣコンバータにより転送可能な電力は一切制限されないことになる。車両のジャンプスタートは、様々な理由から不可欠となることがある。例えば追加始動用バッテリに不具合が生じて、または追加始動用バッテリの放電状態が著しくなって、エンジン始動に必要な高電流をこの追加始動用バッテリにより提供できなくなることがある。またベースバッテリも、不具合が生じたり、放電状態が著しくなったりして、車両の始動のためにイグニッションシステムをベースバッテリにより起動することができなくなる、および／またはエンジン制御システムをベースバッテリにより動作させることができなくなることがある。駐車期間が長期にわたる結果、両方のバッテリが故障したり、深放電状態となったりすることもある。このジャンプスタートデバイスにより、ジャンプスタートスイッチが下側の調整位置にあるときに、外部電圧源に十分な給電性能が備わっている場合は、イグニッションシステムおよびエンジン制御システムに不可欠な動作電圧が供給され、始動のために必要な高電流が始動装置に供給されるようになっている。
【００３０】
それ以外にも、必要な場合には、何らかの表示／操作コンセプト（例えばインストルメントパネルまたはオンボードコンピュータにおける視覚表示、または音響信号）を利用して、ジャンプスタートスイッチの操作要求が車両の操縦者に対して出されるように、ジャンプスタートデバイスが車両のエネルギ管理システムに組み込まれているとよい。これは例えば、放電状態が著しいバッテリを、内部バランス充電により短時間充電するためには、不可欠であるかもしれない。ジャンプスタートスイッチのロック状態を再び解除すること、即ち上側の調整位置に戻すことが要求される場合も、車両の運転手に対してその旨が表示されるようになっている。ジャンプスタートスイッチのロック解除要求に反してロック解除が行われず、永久的に下側の調整位置にロックされ続ける場合は、車両における追加始動を要求するような運転状態が抑止されるか、または不動化されるようになっている。
【００３１】
この実施形態の変形例によると、環状のジャンプスタートスイッチは、ブースターケーブルの標準電極クリップ（例えばドイツ工業規格ＤＩＮ７２５５３）により達成可能なワニグチの開きを上回る外径を有している。あるいはその代わりに、ジャンプスタートスイッチの接触を防止するために、保持器、バッテリ電源網接点、および環状のジャンプスタートスイッチの外側を、上側の調整位置においても、また下側の調整位置においても取り囲むようになっている、例えばプラスチック製の非導電性ケースが取り付けられているとよい。ジャンプスタート支援ポイントの保持器とは反対側の端部にも、脱着式のプラスチックカバーが備えられているとよい。
【００３２】
さらにもう一つの実施形態においては、外部電圧源とジャンプスタート支援ポイント間の永久接触が、外部電圧源の極性が正しい場合に限り保証されている。ジャンプスタート装置へのプラスマイナスを取り違えた外部電圧源の誤接続は抑止される。誤接続防止機構が組み込まれることにより、外部電圧源がプラスマイナスを取り違えて接続されている場合は、プラスマイナスを取り違えて接続されているケーブルの端子またはプラグをジャンプスタート支援ポイントから取り外すために、下側の調整位置にあるジャンプスタートスイッチのロック状態が解除される。あるいはその代わりに、誤接続の場合は警音が発生されるようになっている。プラスマイナスを取り違えて接続されている場合は、他にもジャンプスタート支援ポイントが跳ね上がるようにするとよい。
【００３３】
さらに別の実施形態によると、ジャンプスタートスイッチを下側の位置に移動させるために、運転者に対して、コンビネーションパネル内に視覚表示がなされるか、または警報を使用した音による表示がなされるようになっている。それにより、一方の蓄電器が充電不足である場合は、外部電圧源への接続を不要として、エネルギ貯蔵器間のバランス充電が行われるようにしている。
【００３４】
代替実施形態では、ジャンプスタートスイッチとバッテリ電源網接点間の接触面にさらに押付け力を加えるようになっている、ジャンプスタートスイッチに組み込まれた、電気接点を有する導電性の圧縮コイルばねを利用できるようになっている。
【００３５】
ジャンプスタートデバイスのプッシュ機構および回転機構についても、代案が実施されてもかまわない。例えば筆記用具の技術分野では、ノック式ボールペン用の、ボールペン芯を可逆式に胴軸から外に出したり同軸の内部に収容したりするロック機構が広く一般に知られている。この機構を、ジャンプスタート支援ポイントにボールペン芯の機能を、ジャンプスタートスイッチに胴軸の機能を、保持器にノックボタンの機能を受け持たせることにより、ジャンプスタートデバイスに転用することができる。圧縮コイルばね、押し棒スリーブ、および送り棒スリーブは、ジャンプスタートデバイスに組み込まれている。この機構は、ジャンプスタートスイッチ、言うなれば胴軸を、車両内に固定されている保持器、言うなればノックボタンに対して押し込むことによって作動される。
【００３６】
ジャンプスタートデバイスのこの機構は、チルト機構、フラップ機構、またはスパイラル機構として実施されたものであってもかまわない。例えばジャンプスタート支援ポイントのフラップ式に開閉可能なプラスチックカバーにより、基本位置にロックされているときにはジャンプスタート支援ポイントを覆い隠し、フラップが開いた位置にロックされているときには、ジャンプスタート支援ポイントにアクセスできるようにするとよい。このフラップが開いた位置においては、金属製接触面を適切に配置することによって、それぞれの部分車載電源網とジャンプスタート支援ポイント間のガルバニック接続が生じることになる。
【符号の説明】
【００３７】
１  ベースバッテリ電源網
２  追加始動用バッテリ電源網
３  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４  発電機
５  ベースバッテリ
６  電装品
７  エンジン制御装置
８  スターター
９  追加始動用バッテリ
１０  ジャンプスタート装置
１１  保持器
１２  ジャンプスタート支援ポイント
１２ａ  案内溝
１２ｂ  固定溝
１３ａ  バッテリ電源網接点１
１３ｂ  バッテリ電源網接点２
１４ａ  ジャンプスタートスイッチ、環状
１４ｂ  ジャンプスタートスイッチ、環状
１５  コイルばね
１６  ロックピン
１７  円筒軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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