(57)【要約】【課題】  需要に応じて再充電可能バッテリが利用し得るエネルギ蓄積の最適化において有効である自動車用電源を提供する。【解決手段】  再充電可能バッテリ１２と、１つのバッテリ端子に対する入力および種々の消費機器に対するバッテリ電圧を供給する複数の出力を有するディストリビュータとを含む自動車用電源である。１つのバッテリ端子に対する入力と出力との間に、ディジタル・コントローラにより駆動される半導体スイッチ２４が配置される。コントローラは、動作パラメータを表わすセンサ信号に対する入力インターフェースを有する。電源は、必要な場合にのみ電気エネルギが車両の色々な消費機器へ供給されることを確実にする上で有効である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再充電可能バッテリ（１２）とディストリビュータ部とから成る自動車用電力供給装置であり、該ディストリビュータ部は前記バッテリの２つの端子の一方に接続された入力部（１４）と、複数の異なる消費機器にバッテリ電圧を供給するための、複数の出力部（１６，１６ａ，１６ｂ）とを有し、前記ディストリビュータ部においては半導体スイッチ（１８，２４）が、前記一方のバッテリ端子に対する前記入力部と、前記出力部の少なくとも１つとの間に配置されまた電子コントローラ（２２）により駆動されるようになっており、かつ該コントローラが動作パラメータを表わすセンサ信号を受ける入力インターフェース（３０）を有するものにおいて、
前記再充電可能バッテリに対する充電電圧が、該充電電圧を最適化するように充電コントローラにより調整されるようになっており、また、
前記出力部の１つ（１６ａ）が、該出力部に接続される１つ以上の消費機器に要求される電圧に対応したｒｍｓ値が前記充電電圧の値とは無関係に得られるように、前記半導体スイッチを前記電子コントローラにより駆動することによりパルス幅変調されるようになっており、さらに、
前記消費機器電流および充電電流をつねに監視し、検出された電流値を積分することにより、充電状態を示す特性が生成されること、また前記消費機器の各々の状態を診断する目的のために、検出された消費機器電流が分析されること、また前記再充電可能バッテリの前記充電状態に応じて前記消費機器は所定の優先方式に従って電流供給を受けること
を特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記車両の照明系統の白熱電球が前記パルス幅変調出力部へ接続されることを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記パルス幅変調が５０Ｈzを越える周波数、望ましくは９０Ｈzの範囲内の周波数を有することを特徴とする請求項２記載の電力供給装置。
【請求項４】
スタータ電流から、
始動、
エンジンの着火、
ピニオンの不係合、
ピニオンの阻止
の少なくとも１つの条件に関する診断情報が取得されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【請求項５】
検出された充電状態がオルタネータの条件を診断する目的のために分析されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【請求項６】
充電電圧における周期的な電圧低下から、オルタネータの欠陥のある整流ダイオードについて表示が得られることを特徴とする請求項５記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記コントローラのＡ／Ｄ入力部に接続された温度センサが前記再充電可能バッテリの正の端子に隣接して設けられることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記動作パラメータの関数として前記コントローラにより制御することにより１つ以上の電流消費機器の消費機器電流における選択的な低下を行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【請求項９】
考慮される動作パラメータの１つが点火スイッチの状態であることを特徴とする請求項８記載の電力供給装置。
【請求項１０】
前記充電条件が低いとき、オルタネータおよび車両を駆動する内燃機関のアイドリング速度が増加されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【請求項１１】
前記コントローラにより制御されてスタータのオンの持続時間が制限されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
色々な電力消費機器に給電するため車両において必要とされる電気エネルギは、オルタネータ（交流発電機）により内燃機関の運動から充電される再充電可能バッテリから得られる。バッテリ端子の１つが車両の接地に直結され、バッテリの他の端子は、一般に正の端子であり、幾つかの出力部と一体化されたヒューズとを含むディストリビュータ部を介して種々の電力消費機器へ取付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、需要に従って再充電可能バッテリが利用し得るエネルギ蓄積の最適化において有効である自動車用電力供給装置を提供する。本発明によれば、バッテリの１つの端子とディストリビュータ部の出力部の少なくとも１つとの間には、電子コントローラにより駆動される半導体スイッチが接続されており、このコントローラは動作パラメータを表わすセンサ信号を受ける入力インターフェースを持つ。この形式の装置ではバッテリの充電電圧は電力消費機器の電圧に影響するのでその充電圧には制約がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明ではコントローラは、半導体スイッチが設けられた出力部に接続される消費機器の制御において作用を発揮する。このような制御は、必要に応じて電力のオン／オフを含み、あるいは変調、特にパルス幅変調を含む。
本発明の特に有効な実施の形態においては、白熱電球により実質的に形成される車両の照明に接続される少なくとも１つの出力部が、パルス幅変調によって白熱電球に対して有効に規定される如き電圧値へ調整される。再充電可能バッテリに対してオルタネータにより供給される充電電圧は、ある運転条件下での最適な充電電圧よりかなり低い、白熱電球の寿命を考慮にいれた値にもはや制限される必要はない。
【０００５】
更に、望ましい実施の形態においては、充放電電流をつねに監視しかつ電流値を検出されるように積分することにより、再充電可能バッテリの充電条件を表わすパラメータを生成するように規定される。従って、バッテリの充電条件に応じて、種々の消費機器が優先方式により再充電可能バッテリから給電することができる。このような概念は、バッテリが低電力状態になるとき長い期間にわたって主要機能を維持することを可能にし、その結果オルタネータが停止しても車両は運転を長く維持することができるようになる。
【０００６】
本発明の更なる特徴および利点については、以降の記述から、および参照される図面から理解され明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、図１において、望ましくは正の端子に直ぐ接して再充電可能バッテリ１２に載置されたハウジング１０に内蔵されたディストリビュータ部を備えた電力供給装置が示される。当該電力供給装置は、入力部１４がバッテリの正端子に直結されている。更にまた、電力供給装置は、種々の消費機器が接続される一連の出力１６部を有する。図１に示されるような実施の形態においては、全ての出力部１６は、スタータに対して設けられた出力部を除いて、上流側のヒューズにより保護されている。１６ａで示される出力部は、主として白熱電球からなる車両の照明を接続するため設けられる。当該出力部１６ａの上流側には、半導体スイッチ１８が含まれる。この半導体スイッチ１８は、ディジタル・コントローラ２２から駆動回路２０により駆動される。出力部１６ａをパルス幅変調することにより、２乗平均平方根値（ｒｍｓ）が車両の照明系統において用いられる白熱電球の動作電圧に限定される動作電圧が提供される。
【０００８】
図１に１６ｂで示される出力部群の上流側には、半導体スイッチ２４が介挿されている。この半導体スイッチ２４は、ディジタル・コントローラ２２により制御される駆動回路２６によって駆動される。スタータが出力部１６ｂの１つに接続されているので、半導体スイッチ２４は、幾つかの半導体素子を並列に接続することによって非常に低いインピーダンス、すなわち８個のＭＯＳＦＥＴタイプの半導体スイッチを並列に接続することにより２５°Ｃ０．５ｍΩより小さなインピーダンスとすることができる。
【０００９】
入力端子には、ディジタル・コントローラ２２が、種々の動作パラメータを表わすアナログ信号とディジタル信号を接続するための複数のインターフェースを持ち、これらインターフェースには２方向バス・システム（ＣＡＮ）を接続するためのインターフェース３０も含まれる。
【００１０】
充電電圧の最適化においては、２つの変数を考慮に入れる必要がある。すなわち、再充電可能バッテリの内部温度とこのバッテリの充電条件であり、正の端子に直接隣接する再充電可能バッテリの温度は内部温度を充分に表わしている。本発明による電力供給装置においては、ＮＴＣ抵抗の形態における温度センサ３２が、再充電可能バッテリの正の端子に直接隣接して配置され、ディジタル・コントローラ２２のＡ／Ｄ入力に接続されている。再充電可能バッテリの充電条件は、充放電電流をつねに監視することにより検出され、検出された値を積分する。検出は、０．１Ａないし８００Ａ（８０ｄＢ）の合計範囲を包含する２つの連続範囲内で行われることが望ましい。このような目的のため、磁気抵抗素子が図２に示されるように配置される２つの検出ループ３４、３６が提供される。
【００１１】
次に図３において、一例としてスタータ電流をプロットすることにより、診断用途における電流の検出のために用いられる望ましい実施の形態が示される。
次に図４において、車両の照明系統などの白熱電球により課される諸制限を考慮に入れる必要がなく充電条件が最適化される方法が示される。
【００１２】
次に図５において、周期的な電圧低下が欠陥のある整流ダイオードを示す、オルタネータ電流をプロットすることによりオルタネータの状態の診断において、本発明による電力供給装置により達成される機能が更なる事例として示される。
【００１３】
本発明による電力供給装置により得られる性能の諸特性は、下記の４つのグループに分類することができる。
１．バッテリの管理
電流の積分による充電条件
充電条件の任意表示
最適化充電電圧（温度、充電条件、有効使用寿命）
望ましくは約９０Ｈzにおけるパルス幅変調による全ての白熱電球に対する電圧調整。
このような第１のグループの性能特性は、全ての温度範囲における信頼し得るバッテリ充電を確実にする。特に、低温度に対する待機充電レベルを増強することができ、車両の照明の白熱電球と再充電可能バッテリ自体の双方において最終的により長い寿命を達成する。
２．消費機器の管理
バス・システム（ＣＡＮ）を介してポーリングされる動作パラメータに基く優先順位制御による消費の低減
２つの出力モード：点火オンおよび点火オフ
アイドリング速度の適合化（低充電条件における押し上げ）
スタータの動作時間の制限（誤用の防止）。
これらの性能特性は、得られる待機充電レベルを強化する。
３．安全機能
スタータに対する短絡回路保護
緊急時（衝突状況）における電源オフ
侵入者警報システムが動作したときの電源オフ
輸送中の電源オフ。
これらの性能特性は、安全性とセキュリティを強化する。
４．診断機能
ピニオンが係合しない等のスタータの阻止
オルタネータレギュレータ、ダイオードの欠陥
電流の漏洩。
当該グループの性能特性は、車両の電子系統を検査するための最適ツールを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電力供給装置を示すブロック図である。
【図２】磁気抵抗要素による電流の検出手段を示す概略図である。
【図３】種々の動作条件に対するスタータ電流の関係を示すグラフである。
【図４】充電条件を示すグラフである。
【図５】整流後にオルタネータにより供給される電流を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１５】
１０  ハウジング
１２  再充電可能バッテリ
１４  入力部
１６  出力部
１８  半導体スイッチ
２０  駆動回路
２２  ディジタル・コントローラ
２４  半導体スイッチ
２６  駆動回路
３０  インターフェース
３２  温度センサ
３４、３６  検出ループ
【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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