(57)【要約】【課題】  少なくとも２つのバッテリを備えた構成で、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、電装補器類への給電に伴うバッテリの片減りを防止し得る車両の電源装置を提供する。【解決手段】  車両に搭載される電源装置において、エンジンを始動させるためのスタータモータを起動させる第１のバッテリ及び第２のバッテリと、上記第１及び第２のバッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検出する残存容量検知手段と、を設ける。制御手段は、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、残存容量の多い方のバッテリから上記補器類へ給電されるように、上記リレー手段を切り替える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電源装置において、
エンジンを始動させるためのスタータモータを起動させる第１のバッテリ及び第２のバッテリと、
上記第１及び第２のバッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、
上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、
上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検出する残存容量検知手段と、を有しており、
上記制御手段は、上記残存容量検知手段から取得された情報に基づき、残存容量の多い方のバッテリから上記補器類へ給電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
上記制御手段は、エンジンの作動状態を検知するエンジン作動状態検知手段から取得される情報に基づき、次のエンジン始動に際し第２のスタータモータの起動を伴うエンジンの停止を検知すると、上記リレー手段の切替え動作を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、上記補器類への給電に使用されているバッテリの残存容量が、使用されていないバッテリの残存容量を所定量下回ったことを検知すると、それまで使用されていなかったバッテリから上記補器類へ給電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
上記第１のバッテリが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータを起動させるバッテリであり、上記第２のバッテリが、アイドルストップ時に停止したエンジンを再始動させるための第２のスタータモータを起動させるバッテリであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー及び環境保護の観点から、車両停止時にエンジンを一時停止させ、発進時にスタータでエンジンを再始動させるアイドルストップが奨励されている。しかし、このアイドルストップでは、スタータを作動させる際、バッテリからスタータへ給電されるが、エンジン再始動を繰り返すと、オルタネータからのバッテリ充電が充分にできず、結果として、スタータを始動させる際に、エンジン始動性が悪化することがある。
【０００３】
かかるスタータの繰り返し作動を考慮して、従来では、少なくとも２つのバッテリを用いて、エンジンの再始動を円滑にし、且つ、バッテリが著しく劣化するのを抑制することができるエンジン自動始動システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。このシステムでは、複数のバッテリと、これらバッテリを並列接続又は直列接続にするリレーと、エンジンを再始動させるスタータ機能とエンジンにより駆動されて発電する発電機能とを有する始動発電機と、車両停止によりエンジンを一時停止させ、車両発進の指示が出されると始動発電機へ通電してエンジンを再始動させる制御器と、が設けられ、エンジン運転中には制御器に基づいてリレーにより並列接続させてバッテリを始動発電機により充電が行なわれ、エンジン一時停止中に車両発進の指示が出されると、制御器に基づいてリレーにより並列接続側から直列接続側に切り替えられ、直列接続時電圧がインバータを介して始動発電機へ通電されてエンジンが再始動させられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、複数のバッテリが設けられた電源装置の構成においては、通常、車両に装備される照明器やオーディオ機器等の電装補器類に対し、エンジン作動状態では、オルタネータから給電が行なわれ、また、一方、アイドルストップ時のエンジン停止状態では、バックアップ電源として各バッテリに蓄えられた電気が暗電流として供給される。かかるバッテリからの暗電流の供給に際しては、１つのバッテリのみを使用すると、そのバッテリの片減りが生じる。例えばそのバッテリがスタータモータの起動用である場合には、バッテリの片減りにより、スタータモータが正常に起動できない事態が生じる惧れがある。また、１つのバッテリの片減りに伴い、そのバッテリの充電頻度が高く、寿命が短くなる惧れもある。
【０００６】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、少なくとも２つのバッテリを備えた構成で、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、電装補器類への給電に伴うバッテリの片減りを防止し得る車両の電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、車両に搭載される電源装置において、エンジンを始動させるためのスタータモータを起動させる第１のバッテリ及び第２のバッテリと、上記第１及び第２のバッテリと車両の電装補器類との間に配置され、オンオフ切替え動作を行なうリレー手段と、上記リレー手段の切替え動作を制御する制御手段と、上記第１及び第２のバッテリの残存容量を検出する残存容量検知手段と、を有しており、上記制御手段は、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、残存容量の多い方のバッテリから上記補器類へ給電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴としたものである。
【０００８】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記制御手段は、エンジンの作動状態を検知するエンジン作動状態検知手段から取得される情報に基づき、次のエンジン始動に際し第２のスタータモータの起動を伴うエンジンの停止を検知すると、上記リレー手段の切替え動作を制御することを特徴としたものである。
【０００９】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、上記制御手段は、上記残存容量検知手段から取得される情報に基づき、上記補器類への給電に使用されているバッテリの残存容量が、使用されていないバッテリの残存容量を所定量下回ったことを検知すると、それまで使用されていなかったバッテリから上記補器類へ給電されるように、上記リレー手段を切り替えることを特徴としたものである。
【００１０】
また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明のいずれか一において、上記第１のバッテリが、エンジンを始動させるための第１のスタータモータを起動させるバッテリであり、上記第２のバッテリが、アイドルストップ時に停止したエンジンを再始動させるための第２のスタータモータを起動させるバッテリであることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１に係る発明によれば、アイドルストップ時に、補器類への暗電流供給源として、残存容量の多い方のバッテリを交互に使用することで、一方のバッテリの片減りを防止することができ、第１及び第２のバッテリの残存容量の均衡化が図れる。
【００１２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、請求項１に係る発明を一層効果的に実施することができる。
【００１３】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、補器類への給電に使用されているバッテリの残存容量が、使用されていないバッテリの残存容量を所定量下回った時点で、暗電流供給源としてのバッテリを切り替えるため、所定量の設定次第で、使用頻度等を考慮したバッテリの重み付けを行なうことができる。
【００１４】
また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、上記各請求項に係る発明が奏する効果に加え、アイドルストップに伴うエンジン再始動を円滑にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る車両の電源装置を概略的に示す図である。この電源装置１は、エンジン（不図示）を始動させるための第１のスタータモータＭ１に給電して、該第１のスタータモータＭ１を起動させる第１のバッテリＢ１と、アイドルストップ時に、エンジンを再始動させるための第２のスタータモータＭ２に給電して、該第２のスタータモータＭ２を起動させる第２のバッテリＢ２と、を備えている。第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２は、互いに等しい蓄電容量を有するものである。
【００１６】
電源装置１は、また、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の充電に際し、それらに電力を供給するオルタネータＡと、オルタネータＡから第１のバッテリＢ１への給電をオンオフする第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２と、を備えている。第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２は、オルタネータＡに対して、両者が互いに並列に配列されるように接続されており、また、第１のリレーＲ１には、第１のバッテリＢ１が直列に接続され、他方、第２のリレーＲ２には、第２のバッテリＢ２が直列に接続されている。更に、第１のバッテリＢ１には、第１のスタータモータＭ１が該第１のバッテリＢ１から受電可能に接続され、他方、第２のバッテリＢ２には、第２のスタータモータＭ２が該第２のバッテリＢ２から受電可能に接続されている。
【００１７】
また、図１に示すように、かかる電源装置１に対して、車両に装備される照明器やオーディオ機器等の電装補器類Ｌ１〜Ｌｎが、オルタネータＡ又は第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２から受電可能に接続されている。通常、これらの電装補器類Ｌ１〜Ｌｎに対しては、エンジン作動状態において、オルタネータＡから給電が行なわれ、エンジン停止状態においては、バックアップ電源として第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２に蓄えられた電気が暗電流として供給される。
【００１８】
電源装置１は、更に、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２の切替え動作を制御し得る制御回路Ｃを備えている。この制御回路Ｃは、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２側で検知される各バッテリの残存容量Ｐ１，Ｐ２をあらわす情報，車速センサにより検知される車両の走行速度（車速）をあらわす情報，エンジン停止時間測定タイマーにより測定されるエンジン停止からの経過時間をあらわす情報，ユーザが携帯する送信機から送られてくるドアロック・アンロック信号を受信するキーレスエントリ用の受信機での受信情報，エンジン制御ユニットの作動状態を切り替えるイグニッションスイッチのオンオフ状態をあらわす情報，パーキングブレーキの操作状態をあらわす情報、及び、変速操作を行なうチェンジレバーの操作状態をあらわす情報、並びに、ドアスイッチにより検知されたドアの開閉状態をあらわす情報などの各種情報を取得することができる。そして、制御回路Ｃは、これらの情報に基づき、所定の判断を行い、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２のオンオフ切替え動作を制御する。
【００１９】
制御回路Ｃにより、第１のリレーＲ１がオン状態（閉状態）に設定されると、オルタネータＡからの給電により第１のバッテリＢ１が充電され、また、第１のリレーＲ１がオフ状態（開状態）に設定されると、第１のバッテリＢ１は、オルタネータＡ及び電装補器類Ｌ１〜Ｌｎから切り離され、第１のスタータモータＭ１を起動させ得る状態となる。
他方、第２のリレーＲ２がオン状態（閉状態）に設定されると、オルタネータＡからの給電により第２のバッテリＢ２が充電され、オフ状態に設定されると、第２のバッテリＢ１は、オルタネータＡ及び電装補器類Ｌ１〜Ｌｎから切り離され、第２のスタータモータＭ２を起動させ得る状態となる。
【００２０】
更に、制御回路Ｃは、必要に応じて、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２をオン状態に設定し、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から、第１のスタータモータＭ１へ給電し該第１のスタータモータＭ１を起動させる、若しくは、第２のスタータモータＭ２へ給電し該第２のスタータモータＭ２を起動させるような制御を行なうことも可能である。
【００２１】
本実施形態に係る電源装置１では、アイドルストップ時のエンジン停止状態にて、電装補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給に伴う第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の片減りを防止するために、オルタネータＡと第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２との接続状態を決める第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２のオンオフ切替え動作について工夫がなされている。具体的には、アイドルストップ時のエンジン停止状態に、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２を比較して、残存容量の多い方のバッテリから補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２を切り替える。また、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給に使用されているバッテリの残存容量が、使用されていないバッテリの残存容量を所定量下回った時点で、それまで使用されていなかったバッテリから補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２を切り替える。
【００２２】
図２の（ａ）は、第１のバッテリＢ１から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される状態を概略的に示す図であり、また、図２の（ｂ）は、その場合における第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２の変化をあらわす図である。図２の（ａ）に示す状態では、第１のリレーＲ１が閉状態にかつ第２のリレーＲ２が開状態に設定され、矢印で示すように、第１のバッテリＢ１から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されている。この暗電流給電により、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１は、図２の（ｂ）に示すように、白抜き矩形の上辺に対応する容量から、ハッチングを付した矩形の上辺に対応する容量まで減少し、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２に対してｐ１だけ下回っている。本実施形態では、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２に対してｐ１だけ下回った時点で、第２のバッテリＢ２から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給に切り替わるように、第１のリレーＲ１が開状態にかつ第２のリレーＲ２が閉状態に設定される。
【００２３】
同様に、図３の（ａ）は、第２のバッテリＢ２から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給される様子を概略的に示す図であり、また、図３の（ｂ）は、その場合における第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２の変化をあらわす図である。図３の（ａ）に示す状態では、第１のリレーＲ１が開状態にかつ第２のリレーＲ２が閉状態に設定され、矢印で示すように、第２のバッテリＢ２から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへ暗電流が供給されている。この暗電流給電により、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２は、図３の（ｂ）に示すように、白抜き矩形の上辺に対応する容量から、ハッチングを付した矩形の上辺に対応する容量まで減少し、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１に対してｐ２だけ下回っている。本実施形態では、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１に対してｐ２だけ下回った時点で、第１のバッテリＢ１から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給に切り替わるように、第１のリレーＲ１が閉状態にかつ第２のリレーＲ２が開状態に設定される。
なお、暗電流供給源とするバッテリを切り替える時点での残存容量の差ｐ１及びｐ２を任意に設定可能とすれば、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２間で、使用頻度等を考慮した重み付けをその設定次第で行なうことができる。
【００２４】
かかる第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２間での暗電流供給源の切替えは、いずれか一方のバッテリの残存容量が所定値未満になるまで繰り返される。この所定値としては、例えば第１又は第２のスタータモータＭ１又はＭ２の起動に必要な容量を越える容量が設定されてもよい。一方のバッテリの残存容量が所定値未満になれば、その残存容量Ｐ２の減少を抑制するために、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれるように、第１及びのリレーＲ１が閉状態にかつ第２のリレーＲ２が開状態に設定される。
【００２５】
図４は、電源装置１によるリレー切替え制御処理についてのフローチャートである。この処理では、まず、エンジンがアイドルストップ状態で停止しているか否かが判断される（Ｓ１１）。その結果、エンジンが作動状態にある若しくは完全に停止していると判断されると、エンジン再始動に該当しないとして、即時処理が終了される。他方、エンジンがアイドルストップ状態で停止していると判断されると、引き続き、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量Ｐ１及びＰ２が比較され、Ｐ１がＰ２よりも大きいか（Ｐ１＞Ｐ２であるか）否かが判断される（Ｓ１２）。
【００２６】
Ｓ１２の結果、Ｐ１がＰ２以下であると判断された場合には、Ｓ１８へ進む。Ｓ１８以降のステップについては後述する。他方、Ｐ１がＰ２より大きいと判断された場合には、引き続き、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値以上であるか否かが判断される（Ｓ１３）。その結果、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値未満であると判断された場合には、その残存容量Ｐ１の減少を抑制するために、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれるように、第１及びのリレーＲ１が閉状態にかつ第２のリレーＲ２が開状態に設定された上で（Ｓ２３）、処理が終了される。
【００２７】
他方、Ｓ１３の結果、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値以上であると判断された場合には、第１のリレーＲ１が閉状態にかつ第２のリレーＲ２が開状態に設定され（Ｓ１４）、第１のバッテリＢ１から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれる（Ｓ１５）。
【００２８】
その後、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値以上であるか否かが再度判断される（Ｓ１６）。その結果、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値未満であると判断された場合には、Ｓ１８へ進み、他方、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が所定値以上であると判断された場合には、引き続き、第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１が第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２よりも大きいか否かが判断される（Ｓ１７）。その結果、Ｐ１がＰ２より大きいと判断された場合には、Ｓ１５へ戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、Ｐ１がＰ２以下であると判断された場合には、Ｓ１８へ進む。
【００２９】
Ｓ１８では、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値以上であるか否かが再度判断される。その結果、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値未満であると判断された場合には、その残存容量Ｐ２の減少を抑制するために、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共に閉状態に設定された上で（Ｓ２３）、処理が終了される。
【００３０】
他方、Ｓ１８の結果、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値以上であると判断された場合には、第１のリレーＲ１が開状態にかつ第２のリレーＲ２が閉状態に設定され（Ｓ１９）、第２のバッテリＢ２から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれる（Ｓ２０）。
【００３１】
その後、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値以上であるか否かが再度判断される（Ｓ２１）。その結果、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値未満であると判断された場合には、その残存容量Ｐ２の減少を抑制するために、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の両方から補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流の供給が行なわれるように、第１及び第２のリレーＲ１及びＲ２が共に閉状態に設定された上で（Ｓ２３）、処理が終了される。
【００３２】
他方、Ｓ２１の結果、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が所定値以上であると判断された場合には、引き続き、第２のバッテリＢ２の残存容量Ｐ２が第１のバッテリＢ１の残存容量Ｐ１よりも大きいか否かが判断される（Ｓ２２）。その結果、Ｐ２がＰ１より大きいと判断された場合には、Ｓ２０へ戻り、他方、Ｐ２がＰ１以下であると判断された場合には、Ｓ１４へ戻り、それ以降のステップが繰り返される。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係る電源装置１では、アイドルストップ時に、補器類Ｌ１，・・・，Ｌｎへの暗電流供給源として、残存容量の多い方のバッテリを交互に使用することで、一方のバッテリの片減りを防止することができ、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量の均衡化が図れる。
また、一方のバッテリの残存容量が所定値未満になった場合には、両方のバッテリからの暗電流供給が行なわれるため、第１及び第２のスタータモータＭ１及びＭ２を起動させる各バッテリ動作を保証することができる。
更に、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の残存容量の均衡化が図れることにより、バッテリの充電回数も均衡化され、一方のバッテリの寿命が短くなる惧れをなくすることができる。
【００３４】
本実施形態のように、互いに等しい蓄電容量を有する第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２を採用した場合には、図４のＳ１２，Ｓ１７又はＳ２２でそれらの残存容量Ｐ１，Ｐ２を比較するに際して、残存容量の絶対値を比較するが、例えば第１のバッテリＢ１の蓄電容量が第２のバッテリＢ２の蓄電容量を大きい場合など、互い異なる蓄電容量を有する第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２を採用した場合には、各バッテリの残存割合（すなわち残存容量／蓄電容量）を比較するようにしてもよい。これにより、第１及び第２のバッテリＢ１及びＢ２の間で均衡のとれた放電が一層確実に実現可能となる。このことはまた各バッテリの寿命を確保する上でも有効である。
【００３５】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る車両の電源装置の基本構成を概略的に示す図である。
【図２】（ａ）第１のバッテリから補器類へ暗電流が供給される状態を概略的に示す図である。（ｂ）第１のバッテリからの暗電流供給時における第１及び第２のバッテリの残存容量の変化をあらわす図である。
【図３】（ａ）第２のバッテリから補器類へ暗電流が供給される状態を概略的に示す図である。（ｂ）第２のバッテリからの暗電流供給時における第１及び第２のバッテリの残存容量の変化をあらわす図である。
【図４】エンジン再始動を行なう場合における、上記電源装置によるリレー切替え制御処理についてのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１…電源装置
Ａ…オルタネータ
Ｂ１…第１のバッテリ
Ｂ２…第２のバッテリ
Ｌ１，・・・，Ｌｎ…電装補器類
Ｍ１…第１のスタータモータ
Ｍ２…第２のスタータモータ
Ｐ１…第１のバッテリの残存容量
Ｐ２…第２のバッテリの残存容量
Ｒ１…第１のリレー
Ｒ２…第２のリレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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