(57)【要約】【課題】オルタネータの出力電圧を鉛バッテリーより低く制御する低燃費モードで、鉛バッテリーからの電力供給が遮断されても、負荷群への電力供給を継続可能とする自動車の電源装置を提供する。【解決手段】鉛バッテリー１１と、エンジンの動作に基づいて発電するオルタネータ１２と、鉛バッテリーとオルタネータのいずれかから電力が供給される負荷群１３と、鉛バッテリー若しくはオルタネータから供給される電源に基づいてオルタネータの出力電圧を制御するとともに、低燃費モードではオルタネータの出力電圧が鉛バッテリーの出力電圧より低くなるように制御するコントローラー１４とを備えた自動車の電源装置において、低燃費モードで鉛バッテリー１１からの電力の供給が遮断されたとき、コントローラー１４に電源電圧を供給する補助電源手段１８を備えた。【選択図】図１
2015171290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛バッテリーと、
エンジンの動作に基づいて発電するオルタネータと、
前記鉛バッテリーとオルタネータのいずれかから電力が供給される負荷群と、
前記鉛バッテリー若しくは前記オルタネータから供給される電源に基づいて前記オルタネータの出力電圧を制御するとともに、低燃費モードで前記オルタネータの出力電圧が前記鉛バッテリーの出力電圧より低くなるように制御するコントローラーと
を備えた自動車の電源装置において、
前記低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、前記コントローラーに電源電圧を供給する補助電源手段を備えたことを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車の電源装置において、
前記補助電源手段は、蓄電素子であることを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自動車の電源装置において、
前記蓄電素子と前記負荷群との間には、該蓄電素子側をカソードとするダイオードを介在させたことを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の自動車の電源装置において、
前記蓄電素子は、前記鉛バッテリー若しくはオルタネータの出力電力に基づいて蓄電されるキャパシタであることを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の自動車の電源装置において、
前記蓄電素子及びダイオードのうち少なくとも前記蓄電素子を、自動車に搭載されたＥＣＵ内に設け、前記蓄電素子は前記ＥＣＵ内のキャパシタであることを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項６】
請求項４に記載の自動車の電源装置において、
前記蓄電素子及びダイオードのうち少なくとも前記蓄電素子を、前記コントローラー内に設け、前記蓄電素子は前記コントローラー内のキャパシタであることを特徴とする自動車の電源装置。
【請求項７】
請求項２に記載の自動車の電源装置において、
前記蓄電素子は、前記オルタネータの出力電力に基づいて蓄電され、前記負荷群に電力を供給する回生蓄電素子であることを特徴とする自動車の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛バッテリーとオルタネータを電源として備える自動車の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛バッテリーとオルタネータを電源として備えた自動車では、鉛バッテリーから多数の装備に電力が供給されるとともに、エンジンの作動に基づいてオルタネータで発電される電力で鉛バッテリーが充電され、あるいはオルタネータから各装備に電力が供給される。
【０００３】
近年、オルタネータの発電動作を必要時にのみ限定して、エンジンの負荷を軽減することにより、自動車の燃費を向上させるようにした電源装置が実用化されている。
このような電源装置では、オルタネータでの発電電力を制御するために、ローターコイルに流す電流を制御して、ステータコイルで発生する発電電力を制御する構成を採用したものがある。
【０００４】
図４は、従来の電源装置の一例を示す。鉛バッテリー１及びオルタネータ２は互いに接続されるとともに、負荷群３に接続されている。そして、鉛バッテリー１から負荷群３に電力を供給可能であるとともに、エンジン作動時にはオルタネータ２から負荷群３に電力を供給可能である。
【０００５】
オルタネータ２を制御するコントローラー４には、鉛バッテリー１及びオルタネータ２のいずれかからイグニッションリレー５の接点を介して電源が供給される。イグニッションリレー５は、エンジンの作動時に接点が導通状態となり、コントローラー４に電源が供給される。
【０００６】
コントローラー４には、電源制御ＥＣＵから出力される電圧制御信号ＶＣが入力される。そして、コントローラー４は、電源の供給と、電圧制御信号ＶＣに基づいて、オルタネータ２のローターコイルに供給する電流を制御して、オルタネータ２の発電電圧を制御する。
【０００７】
このように構成された電源装置では、例えば高速道路での定速走行時に、オルタネータ２の発電電圧が鉛バッテリー１の出力電圧より低くなるように制御して、エンジンの負荷を軽減することにより燃費の向上を図ろうとする低燃費モードを備えたものがある。この場合には、鉛バッテリー１から負荷群３及びコントローラー４に電力が供給される。
【０００８】
また、オルタネータ２から鉛バッテリー１より高い電圧が出力されると、オルタネータ２から負荷群３及びコントローラー４に電力が供給される。
特許文献１には、ローターコイルに通電したとき、ステータコイルから発電電力を出力可能としたオルタネータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２１０７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示す電源装置では、オルタネータ２の出力電圧が鉛バッテリー１の出力電圧より低い電圧に制御される低燃費モードで走行中に、鉛バッテリー１が失陥したり、接続ケーブルの断線あるいは外れが生じると、負荷群３に必要な電力が供給されない状態となる。すると、負荷群３が正常に動作しなくなるため、安全な走行の妨げとなることがある。
【００１１】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はオルタネータの出力電圧を鉛バッテリーより低く制御する低燃費モードで、鉛バッテリーからの電力供給が遮断されても、負荷群への電力供給を継続可能とする自動車の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する自動車の電源装置は、鉛バッテリーと、エンジンの動作に基づいて発電するオルタネータと、前記鉛バッテリーとオルタネータのいずれかから電力が供給される負荷群と、前記鉛バッテリー若しくは前記オルタネータから供給される電源に基づいて前記オルタネータの出力電圧を制御するとともに、低燃費モードで前記オルタネータの出力電圧が前記鉛バッテリーの出力電圧より低くなるように制御するコントローラーとを備えた自動車の電源装置において、前記低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、前記コントローラーに電源電圧を供給する補助電源手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、オルタネータから負荷群に電力が供給される。
また、上記の自動車の電源装置は、前記補助電源手段が蓄電素子であることが好ましい。
【００１４】
この構成により、低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、蓄電素子からコントローラーに電源が供給されて、オルタネータの発電動作が維持される。
また、上記の自動車の電源装置では、前記蓄電素子と前記負荷群との間には、該蓄電素子側をカソードとするダイオードを介在させることが好ましい。
【００１５】
この構成により、蓄電素子の充電電力は負荷群で消費されず、コントローラーにのみ供給される。
また、上記の自動車の電源装置では、前記蓄電素子は、前記鉛バッテリー若しくはオルタネータの出力電力に基づいて蓄電されるキャパシタであることが好ましい。
【００１６】
この構成により、鉛バッテリーあるいはオルタネータの出力電力によりキャパシタが充電され、その充電電力がコントローラーに供給される。
また、上記の自動車の電源装置では、前記蓄電素子は、自動車に搭載されたＥＣＵ内のキャパシタであることが好ましい。
【００１７】
この構成により、低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、ＥＣＵ内のキャパシタからコントローラーに電源が供給されて、オルタネータの発電動作が維持される。
【００１８】
また、上記の自動車の電源装置では、前記蓄電素子及びダイオードのうち少なくとも前記蓄電素子を、前記コントローラー内に設け、前記蓄電素子は前記コントローラー内のキャパシタであることが好ましい。
【００１９】
この構成により、低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、コントローラー内のキャパシタから該コントローラーに電源が供給されて、オルタネータの発電動作が維持される。
【００２０】
また、上記の自動車の電源装置では、前記蓄電素子は、前記オルタネータの出力電力に基づいて蓄電され、前記負荷群に電力を供給する回生蓄電素子であることが好ましい。
この構成により、低燃費モードで鉛バッテリーからの電力の供給が遮断されたとき、回生蓄電素子からコントローラーに電源が供給されて、オルタネータの発電動作が維持される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の自動車の電源装置によれば、オルタネータの出力電圧を鉛バッテリーより低く制御する低燃費モードで、鉛バッテリーからの電力供給が遮断されても、負荷群への電力供給を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一の実施形態の電源装置を示すブロック図である。
【図２】第二の実施形態を示すブロック図である。
【図３】第三の実施形態を示すブロック図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、自動車の電源装置の一実施形態を図面に従って説明する。図１に示す電源装置は、鉛バッテリー１１及びオルタネータ１２が互いに接続されるとともに、負荷群１３に接続されている。そして、鉛バッテリー１１から負荷群１３に電力を供給可能であるとともに、エンジン作動時にはオルタネータ１２から負荷群１３に電力を供給可能である。
【００２４】
オルタネータ１２を制御するコントローラー１４には、鉛バッテリー１１及びオルタネータ１２のいずれかからイグニッションリレー１５の接点及びダイオード１６を介して電源が供給される。ダイオード１６は、コントローラー１４側をカソードとして接続されている。
【００２５】
イグニッションリレー１５は、イグニッションスイッチのオン動作に基づいてエンジンが作動するとき、エンジン制御ＥＣＵの制御に基づいて接点が導通状態となり、鉛バッテリー１１及びオルタネータ１２のいずれかからダイオード１６を介してコントローラー１４の電源供給端子に電源が供給される。
【００２６】
コントローラー１４には、電源制御ＥＣＵから出力される電圧制御信号ＶＣが入力される。そして、コントローラー１４は、電源の供給と、電圧制御信号ＶＣに基づいて、オルタネータ１２のローターコイルに供給する電流を制御して、オルタネータ１２の発電電圧を制御する。
【００２７】
前記コントローラー１４の電源供給端子には、キャパシタ１８が補助蓄電素子として接続されている。そして、鉛バッテリー１１あるいはオルタネータ１２からコントローラー１４に電力が供給されているとき、キャパシタ１８にも電力が供給されて充電される。
【００２８】
また、鉛バッテリー１１あるいはオルタネータ１２からコントローラー１４への電力の供給が停止されたときには、短時間に限りキャパシタ１８からコントローラー１４へ電力が供給されて、オルタネータ１２の発電制御が維持される。
【００２９】
次に、上記のように構成された電源装置の作用を説明する。
エンジンの作動中に、電圧制御信号ＶＣによりオルタネータ１２が発電状態に維持されて出力電圧が鉛バッテリー１１の出力電圧（例えば１２．８Ｖ）より高い電圧に制御されると、オルタネータ１２から負荷群１３に発電電力が供給されるとともに、鉛バッテリー１１に発電電力が供給されて充電される。また、オルタネータ１２からイグニッションリレー１５を介してコントローラー１４に電源が供給されて、オルタネータ１２の発電状態が維持される。
【００３０】
エンジンの作動中に、電圧制御信号ＶＣによりオルタネータ１２の出力電圧が鉛バッテリー１１の出力電圧（１２．８Ｖ）より低い電圧（例えば１２．５Ｖ）に制御される低燃費モードでは、図１に矢印Ａで示すように、負荷群１３には鉛バッテリー１１から電力が供給される。また、鉛バッテリー１１からイグニッションリレー１５を介してオルタネータ１２のコントローラー１４に電源が供給されて、エンジンの負荷軽減状態が維持される。
【００３１】
鉛バッテリー１１あるいはオルタネータ１２から負荷群１３に電力が供給されている状態では、イグニッションリレー１５及びダイオード１６を介してキャパシタ１８に電力が供給され、キャパシタ１８が満充電状態に維持される。
【００３２】
低燃費モードで走行中に、鉛バッテリー１１の失陥あるいはケーブルの断線等が発生すると、鉛バッテリー１１から負荷群１３に電力が供給されない状態となる。
すると、鉛バッテリー１１及びオルタネータ１２からコントローラー１４への電力供給が遮断されるが、矢印Ｂで示すように、キャパシタ１８からコントローラー１４に電源が供給されてオルタネータ１２の発電状態が維持される。このとき、ダイオード１６の動作により、キャパシタ１８の蓄電電力はコントローラー１４のみに供給される。
【００３３】
この結果、矢印Ｃで示すように、オルタネータ１２から負荷群１３に電力が供給され、イグニッションリレー１５が導通状態に維持される。従って、オルタネータ１２からイグニッションリレー１５及びダイオード１６を介してコントローラー１４に電力が供給され、オルタネータ１２から負荷群１３に電力が供給され続ける。
【００３４】
上記のような自動車の電源装置では、次に示す効果を得ることができる。
（１）オルタネータ１２の出力電圧を鉛バッテリー１１の出力電圧より低く制御して、エンジンの負荷を低減する低燃費モードで運転中に、鉛バッテリー１１から負荷群１３及びコントローラー１４への電力供給が遮断されても、キャパシタ１８からコントローラー１４に電力を供給することができる。従って、鉛バッテリー１１から負荷群１３への電力供給が遮断されても、直ちにオルタネータ１２から負荷群１３に電力を供給して、安全な走行を確保することができる。
（２）鉛バッテリー１１から負荷群１３に電力が供給されているとき、キャパシタ１８を充電することができる。そして、この状態から鉛バッテリー１１からの電力供給が遮断されても、キャパシタ１８からコントローラー１４に電源を供給して、オルタネータ１２の発電制御を維持することができる。
（３）オルタネータ１２の発電動作が維持された後は、オルタネータ１２で発電された電力をコントローラー１４に供給することができる。従って、キャパシタ１８はオルタネータ１２の発電動作を維持するまでの短い時間だけコントローラー１４に電源を供給すればよいので、小容量の充電電力を確保できればよい。
（４）鉛バッテリー１１からの電力供給が遮断されたとき、ダイオード１６の作用により、キャパシタ１８の蓄電電力が負荷群１３に吸収されることはない。従って、キャパシタ１８の容量を小さくすることができるので、キャパシタ１８の部品コストを低減することができる。
（第二の実施形態）
図２は、第二の実施形態を示す。第一の実施形態では、オルタネータ１２のコントローラー１４に電源を供給する専用のキャパシタ１８を備えたが、この実施形態はキャパシタ１８に代えて回生用蓄電素子１９を補助蓄電素子として使用し、回生用蓄電素子１９からコントローラー１４に電源を供給する構成としたものである。
【００３５】
回生用蓄電素子１９は、回生制御機能を備えた自動車において、減速走行時にオルタネータ１２で発電される電力が蓄電される素子で構成される。回生用蓄電素子１９に十分な容量を確保することにより、第一の実施形態では必要としたダイオード１６を省略可能である。
【００３６】
このような構成により、鉛バッテリー１１から負荷群１３に電力が供給されているときに、鉛バッテリー１１からの電力供給が遮断されても、回生用蓄電素子１９からコントローラー１４に電源を供給してオルタネータ１２を作動させることにより、オルタネータ１２から負荷群１３に電力を供給することができる。従って、第一の実施形態と同様な効果を得ることができる。
（第三の実施形態）
図３は、第三の実施形態を示す。この実施形態は、電源制御ＥＣＵ２０内の蓄電素子を補助蓄電素子として使用する構成としたものである。
【００３７】
このような構成により、鉛バッテリー１１から負荷群１３に電力が供給されているときに、鉛バッテリー１１からの電力供給が遮断されても、電源制御ＥＣＵ２０からコントローラー１４に電源を供給してオルタネータ１２を作動させることにより、負荷群１３に電力を供給することができる。従って、第一の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３８】
また、鉛バッテリー11からの電源供給が遮断されたとき、ダイオード１６の作用により、電源制御ＥＣＵ２０内の蓄電素子の蓄電電力が負荷群１３に吸収されることはない。従って、電源制御ＥＣＵ２０内からコントローラー１４に電力を供給する蓄電素子の容量を大きくする必要はないので、部品コストを上昇させることはない。
【００３９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・補助電源手段は、上記蓄電素子の他、例えば自動車に搭載される太陽光発電装置等のオルタネータ以外の発電素子や、それらの発電素子に接続される電力変換素子としてもよい。
・第一の実施形態において、キャパシタ１８及びダイオード１６をコントローラー１４内に設けてもよい。
・第三の実施形態において、電源制御ＥＣＵ以外の他のＥＣＵ内の蓄電素子を使用してもよい。また、ダイオード１６をＥＣＵ内に設けてもよい。
・蓄電素子として、リチウム電池、鉛電池、ニッケル水素電池、その他のキャパシタ等の回生用あるいは回生用以外の蓄電素子としてもよい。
・キャパシタとして、アルミ電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、短たるコンデンサ、電気二重層コンデンサ等を使用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１１…鉛バッテリー、１２…オルタネータ、１３…負荷群、１４…コントローラー、１６…ダイオード、１８…補助電源手段（蓄電素子、キャパシタ）、１９…補助電源手段（回生用蓄電素子）、２０…補助電源手段（電源制御ＥＣＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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