JP6679331B2

JP6679331B2 - Vehicle charging system with sub-battery

Info

Publication number: JP6679331B2
Application number: JP2016020319A
Authority: JP
Inventors: 賢治荒木; 康太高橋
Original assignee: 株式会社ナッツ
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-02-04
Also published as: JP2017139914A

Description

本発明は、メインバッテリーに加えてサブバッテリーを有する車両の走行充電システムに関し、特にキャンピングカー等で用いられるサブバッテリーを、車両のエンジンを用いてエンジンの動作中に効率良く急速に充電できるようにしたものである。 The present invention relates to a vehicle running charging system having a sub-battery in addition to a main battery, and in particular, enables a sub-battery used in a camper van or the like to be efficiently and rapidly charged using an engine of the vehicle while the engine is operating. It is a thing.

走行可能な車両に休憩及び就寝できる設備を備えたキャンピングカーが広く用いられている。キャンピングカーでは、自動車等の車両用に用いられるバッテリー（以下、「メインバッテリー」と呼ぶ）に加えて、特許文献１にて知られるように居室部分で用いられる電気機器の電源としてのバッテリー（以下、「サブバッテリー」と呼ぶ）が用いられる。 2. Description of the Related Art Camping cars, which are equipped with facilities that allow them to take a break and sleep, are widely used. In a camper, in addition to a battery used for a vehicle such as an automobile (hereinafter referred to as “main battery”), a battery (hereinafter, referred to as “main battery”) as a power source of an electric device used in a living room (hereinafter, referred to as “main battery”) "Sub-battery") is used.

図１はキャブコンバージョンタイプのキャンピングカー１の側面図である。キャンピングカー１は、荷台のついていない状態のトラック（ベース車両５）に、キャンピングカーの特徴となる居室部分の外枠を形成するＦＲＰまたはアルミパネル材によるシェル６を搭載したものである。シェル６には、入口ドア８や複数の開閉式の窓９が設けられ、内部には図示しないキッチン設備、ベッド設備、ダイニング設備等が設けられる。ベース車両５はエンジン１０によって自走可能な車両であって、前方に運転席及び助手席を有するキャビン７が配置される。図１では、エンジン１０の上に運転席と助手席を配置したキャブオーバータイプの車両の例を示している。ベース車両５には、前輪３及び後輪４を保持する図示しない金属製のシャシにエンジン１０を始動するためのメインバッテリー２０が固定される。メインバッテリー２０は、通常の自動車で必ず使われるもので、電解液に希硫酸（Ｈ_２ＳＯ_２）を用いた単位電圧１２Ｖの鉛電池が広く用いられる。キャンピングカー１の特徴の一つとして、居室部分で用いるためにサブバッテリー３１〜３３がさらに設けられる。サブバッテリー３１〜３３は、エンジン１０の停止中に主に用いられるもので、エンジン１０の停止時にメインバッテリー２０と電気的に切り離され、居室部分の利用者が使用する電源となる。 FIG. 1 is a side view of a cab conversion type camping car 1. The camper 1 is a truck (base vehicle 5) without a loading platform, and a shell 6 made of FRP or aluminum panel material that forms an outer frame of a living room that is a characteristic of the camper. The shell 6 is provided with an entrance door 8 and a plurality of openable and closable windows 9, and kitchen facilities, bed facilities, dining facilities and the like (not shown) are provided inside. The base vehicle 5 is a vehicle that is capable of self-propelled by the engine 10, and a cabin 7 having a driver's seat and a passenger seat is arranged in front of the vehicle. FIG. 1 shows an example of a cab-over type vehicle in which a driver's seat and a passenger's seat are arranged on an engine 10. To the base vehicle 5, a main battery 20 for starting the engine 10 is fixed to a metal chassis (not shown) that holds the front wheels 3 and the rear wheels 4. The main battery 20 is always used in an ordinary automobile, and a lead battery having a unit voltage of 12 V using dilute sulfuric acid (H ₂ SO ₂ ) as an electrolytic solution is widely used. One of the features of the camper van 1 is that sub-batteries 31 to 33 are further provided for use in the living room. The sub-batteries 31 to 33 are mainly used when the engine 10 is stopped, are electrically disconnected from the main battery 20 when the engine 10 is stopped, and serve as a power source used by a user in the living room.

サブバッテリー３１〜３３は、キャンピングカー１の停車時に用いることが主目的で有るため、居住部分での電気使用量によってその放電量が大きく変動し、場合によってはサブバッテリー３１〜３３が空になるまで使うような場合もある。そこで、サブバッテリー３１〜３３は、メインバッテリー２０で使われるような開放型の鉛電池と異なり、繰り返しの充電及び放電に強く、充電された電気を空状態近くまで使い切ることができるディープサイクルバッテリーが用いられている。通常、車両のメインバッテリー２０は、エンジン１０により常に充電され、ほぼ満充電に近い状態で使用される。メインバッテリー２０は、完全に放電させると充電しても完全にもとの状態に戻らない場合が多い。これに対して、ディープサイクルバッテリーは深い放電後に、すぐに充電すれば元の状態に戻り、これを何回も繰り返し行えるように設計されたバッテリーである。キャンピングカー１のサブバッテリー３１〜３３としては１２Ｖのものを１〜複数台用いることができ、ここでは容量１００Ａｈ（Ａｈ２０Ｈｒ率）のものを３個並列接続している。サブバッテリー３１〜３３としてメンテナンスフリー（完全補水不要）のシールドタイプを用いる場合は、それらをシェル６の床下部分（室外部分）で無くて居室内に設置することも可能である。 Since the main purpose of the sub-batteries 31 to 33 is to use them when the camper van 1 is stopped, the discharge amount of the sub-batteries 31 to 33 fluctuates greatly depending on the amount of electricity used in the residential area, and in some cases, until the sub-batteries 31 to 33 become empty. In some cases, it will be used. Therefore, the sub-batteries 31 to 33 are, unlike open-type lead batteries used in the main battery 20, resistant to repeated charging and discharging, and are deep cycle batteries that can fully discharge the charged electricity to near an empty state. It is used. Normally, the main battery 20 of the vehicle is constantly charged by the engine 10 and is used in a state of being almost fully charged. In many cases, the main battery 20 does not return to its original state even if it is charged when it is completely discharged. On the other hand, a deep cycle battery is a battery designed so that it can be returned to its original state if it is immediately charged after deep discharge, and this can be repeated many times. As the sub-batteries 31 to 33 of the camper car 1, one to a plurality of 12 V batteries can be used. Here, three batteries having a capacity of 100 Ah (Ah20Hr rate) are connected in parallel. When the maintenance-free (no need for complete water replenishment) shield type is used as the sub-batteries 31 to 33, it is possible to install them in the living room instead of the underfloor portion (outdoor portion) of the shell 6.

図６は、従来のキャンピングカーにおけるメインバッテリー及びサブバッテリーの充電方法を説明するための図である。図１で示した車両走行用のエンジン１０にはオルタネーター１１が設けられている。オルタネーターは、エンジン１０の動力をプーリーとベルトで駆動されるものであり、通常は三相式の交流発電機であって、発電された交流電流をダイオードによって整流し、メインバッテリーや車内の各電気装置に電気を供給する。オルタネーター１１は、正極側の出力端子となる＋Ｂ端子１２ａが設けられ、ケーブル１４によってメインバッテリー２０の正極端子２０ａに接続される。オルタネーター１１の負極１２ｂ側はケーブル１６によってメインバッテリー２０の負極側と接続される。さらにオルタネーター１１の負極１２ｂはアース線１５によってシャシに接続され、メインバッテリー２０の負極端子２０ｂもアース線１７によってシャシに接地される。オルタネーター１１からメインバッテリー２０に接続するケーブル１４にはヒューズ１３が設けられる。尚、ここでいう「接地」という意味は、ベース車両の金属製のシャシ又はボディにケーブルによって電気的に接続することを意味する。ベース車両の＋電源はメインバッテリー２０の正極端子２０ａからプラス線１８で、−電源はアース線１９により取り出される。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of charging a main battery and a sub battery in a conventional camper. An alternator 11 is provided in the vehicle-driving engine 10 shown in FIG. The alternator is the one that drives the power of the engine 10 with a pulley and a belt, and is usually a three-phase AC generator, which rectifies the generated AC current with a diode to generate electricity in the main battery and each electric vehicle. Supply electricity to the device. The alternator 11 is provided with a + B terminal 12a serving as an output terminal on the positive electrode side, and is connected to the positive electrode terminal 20a of the main battery 20 by a cable 14. The negative electrode 12b side of the alternator 11 is connected to the negative electrode side of the main battery 20 by a cable 16. Further, the negative electrode 12b of the alternator 11 is connected to the chassis by a ground wire 15, and the negative electrode terminal 20b of the main battery 20 is also grounded to the chassis by a ground wire 17. A fuse 13 is provided on the cable 14 that connects the alternator 11 to the main battery 20. In addition, the meaning of "grounding" here means electrically connecting to the metal chassis or body of the base vehicle by a cable. The + power source of the base vehicle is taken out from the positive terminal 20a of the main battery 20 by the plus wire 18, and the-power source is taken out by the ground wire 19.

キャンピングカー１では、エンジン１０として例えば、発電能力１３０Ａのオルタネーター１１を有する２０００ｃｃのガソリンエンジン、又は、発電能力１３０Ａのオルタネーター１１を有する３０００ｃｃのディーゼルエンジンが用いられる。これらは一例であって、エンジンの種類や排気量、オルタネーターの容量は任意である。図６に示す従来の典型的なサブバッテリーの充電システムでは、メインバッテリー２０からヒューズ１４２とリレー１４３を用いてサブバッテリー３１〜３３を接続していた。実際には点線１４０の部分をサブバッテリー充電コントローラーとして、メインバッテリー２０の電圧に応じてリレー１４３による開閉を制御する充電システムが実現されている。サブバッテリー３１〜３３は、それぞれの正極と、それぞれの負極が最短距離の太いケーブル１３４ａ、１３４ｂ、１３５ａ、１３５ｂによって接続された並列接続とされている。シェル内の電源は、サブバッテリー３１の正極端子３１ａからケーブル１３６で、サブバッテリー３３の負極端子３３ｂからケーブル１３６から引き出される。また、負極端子３３ｂはアース線１３４によってシャシに接地される。 In the camper van 1, for example, a 2000 cc gasoline engine having an alternator 11 having a power generation capacity of 130 A or a 3000 cc diesel engine having an alternator 11 having a power generation capacity of 130 A is used as the engine 10. These are merely examples, and the type and displacement of the engine and the capacity of the alternator are arbitrary. In the conventional typical sub-battery charging system shown in FIG. 6, the sub-batteries 31 to 33 are connected from the main battery 20 using the fuse 142 and the relay 143. Actually, a charging system that controls the opening and closing by the relay 143 according to the voltage of the main battery 20 is realized by using the portion indicated by the dotted line 140 as a sub battery charging controller. The sub-batteries 31 to 33 are connected in parallel with each positive electrode and each negative electrode connected by thick cables 134a, 134b, 135a, 135b having the shortest distance. The power source in the shell is drawn from the positive electrode terminal 31 a of the sub-battery 31 to the cable 136 and the negative electrode terminal 33 b of the sub-battery 33 to the cable 136. Further, the negative electrode terminal 33b is grounded to the chassis by a ground wire 134.

この従来の接続方法の利点はベース車両５のエンジン１０からメインバッテリー２０に至る配線に改造を加えること無く、メインバッテリー２０の後段側にサブバッテリー３１〜３３への接続ケーブル類を配線すれは良いことである。しかしながらこの接続方法では、基本的にメインバッテリー２０の電圧がサブバッテリー３１〜３３の電圧を越えたらサブバッテリー３１〜３３の充電が行われるので、メインバッテリー２０が弱っている場合には、サブバッテリー３１〜３３の充電が理想通り進行しないことがある。また、サブバッテリー３１〜３３の充電のための電流がケーブル１４を介して流れるため、メインバッテリー２０用に配線された細いケーブル１４や、ヒューズ１３の容量によってその通過電流量の制限があり、サブバッテリー３１〜３３を急速に充電できない場合がある。 The advantage of this conventional connecting method is that it is sufficient to connect the connecting cables to the sub-batteries 31 to 33 on the rear side of the main battery 20 without modifying the wiring from the engine 10 of the base vehicle 5 to the main battery 20. That is. However, in this connection method, the sub-batteries 31 to 33 are basically charged when the voltage of the main battery 20 exceeds the voltage of the sub-batteries 31 to 33. Therefore, when the main battery 20 is weak, Charging of 31 to 33 may not proceed as ideal. In addition, since the current for charging the sub-batteries 31 to 33 flows through the cable 14, the amount of passing current is limited by the capacity of the thin cable 14 wired for the main battery 20 and the fuse 13. The batteries 31 to 33 may not be charged rapidly.

図７は、従来の別の接続方法を説明するための図である。この方法はベース車両５が有するメインバッテリー２０側の配線には手を加えずに、サブバッテリー３１〜３３に対する配線を独立させたものである。そのため、オルタネーター１１の＋Ｂ端子１２ａから専用のケーブル２４１を用いてサブバッテリー３１〜３３の正極端子に接続する。この際ケーブル２４１には、ヒューズ２４２とリレー２４３が設けられる。この接続方法に利点は、メインバッテリー２０の電圧に左右されること無くサブバッテリー３１〜３３を効率よく充電することができることである。また、ベース車両５のケーブル１４が細い場合であっても、サブバッテリー３１〜３３への接続用のケーブル２４１を十分太い線にすれば、効率良くサブバッテリー３１〜３３を充電することができる。 FIG. 7 is a diagram for explaining another conventional connection method. In this method, the wiring on the main battery 20 side of the base vehicle 5 is not modified, and the wiring for the sub-batteries 31 to 33 is independent. Therefore, the + B terminal 12a of the alternator 11 is connected to the positive terminals of the sub-batteries 31 to 33 using the dedicated cable 241. At this time, the cable 241 is provided with the fuse 242 and the relay 243. The advantage of this connection method is that the sub-batteries 31 to 33 can be efficiently charged without being influenced by the voltage of the main battery 20. Even if the cable 14 of the base vehicle 5 is thin, if the cable 241 for connecting to the sub-batteries 31 to 33 is a thick line, the sub-batteries 31 to 33 can be efficiently charged.

特開平９−１４９５６１号公報JP, 9-149561, A

図７の従来の充電方法では図６に示す方法に比べて充電効率が良いが、深く放電したサブバッテリー３１〜３３をエンジン１０のアイドリング状態又は低速走行状態で充電する場合に、オルタネーター１１の持つ能力を最大限利用できないという問題があった。図８はその充電状況を示す図である。本実施例で用いるサブバッテリー３１〜３３として用いられるディープサイクルバッテリーの充電終了電圧は１４．５Ｖ程度である。従って、サブバッテリー３１〜３３を満充電（容量がほぼ１００％）にするには最終的には１４．５Ｖの充電電圧が必要である。一方、オルタネーター１１の出力電圧は、エンジン１０の回転数や流れる電流に応じて１４．１Ｖ〜１３．５Ｖ程度に変動し、ディープサイクルバッテリーを満充電させるに至る電圧には不足する。この状態を確認するために発明者らが行った実験結果の概略が図８である。図８は図７の走行充電システムの充電状況を示す電流値と電圧値の計測グラフであって、エンジン１０の低速回転時を再現するためにアイドリング回転状態に保って計測した。 The conventional charging method shown in FIG. 7 has better charging efficiency than the method shown in FIG. 6, but the alternator 11 has it when the deeply discharged sub-batteries 31 to 33 are charged in the idling state or the low speed running state of the engine 10. There was a problem that the ability could not be utilized to the maximum. FIG. 8 is a diagram showing the charging status. The charge end voltage of the deep cycle battery used as the sub-batteries 31 to 33 used in this embodiment is about 14.5V. Therefore, in order to fully charge the sub-batteries 31 to 33 (the capacity is almost 100%), the charging voltage of 14.5V is finally required. On the other hand, the output voltage of the alternator 11 fluctuates to about 14.1V to 13.5V depending on the rotation speed of the engine 10 and the flowing current, and is insufficient for the voltage to fully charge the deep cycle battery. FIG. 8 shows the outline of the result of the experiment conducted by the inventors to confirm this state. FIG. 8 is a measurement graph of a current value and a voltage value showing the charging state of the traveling charging system of FIG. 7, which is measured in an idling rotation state in order to reproduce the low speed rotation of the engine 10.

図８では充電時にサブバッテリー３１〜３３に流れる電流値１６１のスケールは左側縦軸であって単位はアンペア（Ａ）であり、サブバッテリー３１〜３３の電圧値１６５のスケールは右側縦軸であって単位はボルト（Ｖ）である。横軸は時間の経過であり単位は時間（ｈ）である。オルタネーター１１はエンジン１０のアイドリング回転時に低負荷時に１３．６Ｖ程度の電圧を有するが、矢印１６５ａのようにほぼ空状態まで放電されたサブバッテリー３１〜３３の充電を開始すると、充電開始当初は矢印１６１ａのように電流値が大きいため、サブバッテリー３１〜３３が急速に充電され、電圧値も矢印１６５ａから矢印１６５ｂのように急速に回復する。これに伴い、電流値は矢印１６１ｂのように低下し、１時間経過後の矢印１６１ｃの時点では３０Ａ程度にまで低下してしまう。その後、電圧値１６５は矢印１６５ｄ、１６５ｅに示すように１３．４〜１３．６Ｖ程度で推移し、電流値１６１は矢印１６１ｄ〜１６１ｅのように徐々に低下する。ここで、電流値１６１が矢印１６１ｅのように低下してもサブバッテリー３１〜３３の充電終了電圧まで達していないため、サブバッテリーの充電量が十分に達していない状況である。発明者らは、充電開始後３０分程度はオルタネーター１１の持つ能力を十分生かして効率良く充電できている一方で、３０分以降はオルタネーター１１の持つ能力を十分引き出せていないことに気がついた。 In FIG. 8, the scale of the current value 161 flowing in the sub-batteries 31 to 33 at the time of charging is the left vertical axis and the unit is ampere (A), and the scale of the voltage value 165 of the sub batteries 31 to 33 is the right vertical axis. The unit is volts (V). The horizontal axis represents the passage of time, and the unit is time (h). The alternator 11 has a voltage of about 13.6 V when the engine 10 is idling and has a low load, but when charging the sub-batteries 31 to 33 discharged to an almost empty state as indicated by an arrow 165 a, the arrows at the beginning of charging start. Since the current value is large like 161a, the sub-batteries 31 to 33 are rapidly charged, and the voltage value is also rapidly recovered from the arrow 165a to the arrow 165b. Along with this, the current value decreases as shown by the arrow 161b, and decreases to about 30 A at the time point of the arrow 161c after one hour has elapsed. After that, the voltage value 165 changes at about 13.4 to 13.6 V as indicated by arrows 165d and 165e, and the current value 161 gradually decreases as indicated by arrows 161d to 161e. Here, even if the current value 161 decreases as indicated by the arrow 161e, it has not reached the charging end voltage of the sub-batteries 31 to 33, and thus the charging amount of the sub-battery is not sufficient. The inventors have realized that the power of the alternator 11 can be efficiently utilized by fully utilizing the power of the alternator 11 for about 30 minutes after the start of charging, while the power of the alternator 11 has not been sufficiently extracted after 30 minutes.

本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、エンジンのオルタネーターの能力を効率良く引き出して、低速回転中のエンジンであってもサブバッテリーを効率良く充電できるようにした走行充電システムを提供することにある。
本発明の別の目的は、エンジン始動用のメインバッテリーの充電状況に影響を与えないようにして、サブバッテリー側の充電を独立して制御できるようにした走行充電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and provides a traveling charging system in which the ability of an alternator of an engine is efficiently drawn out and the sub-battery can be efficiently charged even in an engine that is rotating at a low speed. Especially.
Another object of the present invention is to provide a traveling charging system in which charging of a main battery for starting an engine is not affected and charging of a sub battery can be independently controlled.

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、オルタネーターを有するエンジンと、エンジンの始動用及び車両用の電源として用いられるメインバッテリーと、エンジンの停止時にメインバッテリーと切り離して使用可能なサブバッテリーを有し、メインバッテリーとサブバッテリーはエンジンの運転時にオルタネーターの出力により同時に充電されるようにしたサブバッテリーを有する車両において、メインバッテリーはオルタネーターに直接接続された状態で充電され、サブバッテリーはオルタネーターの出力を直接サブバッテリーに接続して充電する直結充電モードか又はオルタネーターの出力を昇圧充電装置を介してサブバッテリーを充電する昇圧充電モードかのいずれかによって充電され、エンジンの運転中にサブバッテリーは直結充電モードと昇圧充電モードのいずれかを切替え可能とした。昇圧充電装置は、例えばオルタネーターの直流出力を交流に変換するＤＣ−ＡＣインバーター装置と、インバーター装置の交流出力を用いてサブバッテリーを充電するバッテリー充電器（ＡＣ充電器）を含んで構成される。 The features of typical ones of the inventions disclosed in this application will be described as follows.
According to one feature of the present invention, an engine having an alternator, a main battery used as a power source for starting the engine and the vehicle, and a sub-battery that can be used separately from the main battery when the engine is stopped, In a vehicle with a sub-battery in which the main battery and the sub-battery are simultaneously charged by the output of the alternator when the engine is operating, the main battery is charged while being directly connected to the alternator, and the sub-battery directly outputs the output of the alternator. It is charged by either a direct connection charging mode in which it is connected to the sub-battery for charging, or a boosting charging mode in which the output of the alternator is charged through the boosting charging device, and the sub-battery is directly connected while the engine is running. When And it can be switched to any of 圧充 conductive mode. The step-up charging device includes, for example, a DC-AC inverter device that converts the direct current output of the alternator into an alternating current, and a battery charger (AC charger) that charges the sub-battery using the alternating current output of the inverter device.

本発明の他の特徴によれば、エンジンの始動後は、サブバッテリーを直結充電モードで充電し、所定のタイミングにて直結充電モードから昇圧充電モードに切り替えるようにした。その後、昇圧充電モードによるサブバッテリーの充電が完了した際には、昇圧充電モードから直結充電モードに戻すようにしても良い。この直結充電モードと昇圧充電モードの切替えは、手動のスイッチ手段を設けて、運転手が手動にて充電モードを切り替えるようにしても良い。また、サブバッテリーの充電状況を監視する制御装置を設けて、制御装置によって直結充電モードにおけるサブバッテリーの充電量、サブバッテリーへ流れる電流量が所定の電流値以下に低下したことの検知、又は、直結充電モードの開始から所定の時間が経過したことを検知することによって制御装置が直結充電モードと昇圧充電モードのいずれかを選択して自動で切り替えるようにしても良い。 According to another feature of the present invention, after the engine is started, the sub-battery is charged in the direct charge mode, and the direct charge mode is switched to the boost charge mode at a predetermined timing. After that, when charging of the sub-battery in the boost charge mode is completed, the boost charge mode may be returned to the direct connection charge mode. For switching between the direct connection charging mode and the boosting charging mode, a manual switch means may be provided and the driver may manually switch the charging mode. Further, by providing a control device for monitoring the charging status of the sub-battery, the control device detects the charge amount of the sub-battery in the direct charge mode, the detection that the current amount flowing to the sub-battery has dropped below a predetermined current value, or The control device may select one of the direct connection charging mode and the boosting charging mode and switch automatically by detecting that a predetermined time has elapsed from the start of the direct connection charging mode.

本発明の走行充電システムにより、オルタネーターの能力を効率良く引き出してサブバッテリーの充電を行うことができる。特に、昇圧充電装置を用いてサブバッテリーの適切な電圧で充電することができるので、車両の走行時又はアイドリング時の充電だけでサブバッテリーを満充電状態まで到達させることができる。 According to the traveling charging system of the present invention, the sub-battery can be charged by efficiently drawing out the capacity of the alternator. In particular, since the sub-battery can be charged with an appropriate voltage by using the booster charging device, the sub-battery can reach the fully charged state only by charging when the vehicle is traveling or idling.

キャンピングカー１の側面図であって、一部にバッテリーの搭載状況を示した図である。FIG. 3 is a side view of the camper van 1 and is a diagram partially showing a battery mounting state. 本発明の実施例に係るバッテリーの走行充電システムの接続回路図である。1 is a connection circuit diagram of a battery charging system according to an embodiment of the present invention. 図２のシステムを用いたサブバッテリーの充電状況を示すグラフである。3 is a graph showing the charging status of a sub-battery using the system of FIG. 2. 本発明の実施例に係る走行充電システムの充電制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the charge control procedure of the traveling charging system which concerns on the Example of this invention. 本発明の第二の実施例に係る走行充電システムの接続回路図である。It is a connection circuit diagram of the traveling charging system which concerns on the 2nd Example of this invention. 従来例におけるバッテリーの走行充電システムの接続回路図である。It is a connection circuit diagram of the running charge system of the battery in a prior art example. 別の従来例におけるバッテリーの走行充電システムの接続回路図である。It is a connection circuit diagram of the traveling charging system of the battery in another conventional example. 図７の走行充電システムの充電状況を示す電流値と電圧値の計測グラフである。8 is a measurement graph of a current value and a voltage value showing the charging status of the traveling charging system of FIG.

図２は本実施例に係るバッテリーの走行充電システムの接続回路図である。本実施例では図７に示した従来の走行充電システムに改良を施したものである。エンジン１０に設けられるオルタネーター１１を用いてメインバッテリー２０とサブバッテリー３１〜３３を同時に充電する点は従来例と考えが共通する。オルタネーター１１は、ここでは１３０Ａの容量を持ち、１４．１Ｖ〜１３．５Ｖの出力電圧を有する。電圧値が一定でないのは、出力電圧がエンジン回転数の高さに依存し、また、オルタネーター１１に接続されるバッテリーへの充電電流量にも依存するためである。メインバッテリー２０は、例えばディーゼルエンジンでは形式８５Ｄ２６Ｌが、ガソリンエンジンの場合は形式５０Ｄ２０Ｌが用いられるが、メインバッテリー２０の形式はこれだけに限られない。また、メインバッテリー２０を同一タイプの２つのバッテリーの並列接続で構成しても良い。 FIG. 2 is a connection circuit diagram of the traveling charging system for the battery according to the present embodiment. In this embodiment, the conventional traveling charging system shown in FIG. 7 is improved. The idea that the main battery 20 and the sub-batteries 31 to 33 are simultaneously charged by using the alternator 11 provided in the engine 10 has the same idea as the conventional example. The alternator 11 has a capacity of 130 A here and has an output voltage of 14.1V to 13.5V. The voltage value is not constant because the output voltage depends on the height of the engine speed, and also depends on the amount of charging current to the battery connected to the alternator 11. As the main battery 20, for example, a type 85D26L is used for a diesel engine and a type 50D20L is used for a gasoline engine, but the type of the main battery 20 is not limited to this. Further, the main battery 20 may be configured by connecting two batteries of the same type in parallel.

メインバッテリー２０の正極端子２０ａは、オルタネーター１１の＋Ｂ端子１２ａとヒューズ１３を介してケーブル１４で直接接続され、負極端子２０ｂは、オルタネーター１１の車体接地１２ｂ部分とケーブル１６にて直接接続される。オルタネーター１１の車体接地１２ｂとメインバッテリー２０の負極端子２０ｂは、それぞれ車体の金属部分にアース線１５、１７にて接地される。キャンピングカー１の居住部分と別の車体（以下、「ベース車両」という）側の電源は、メインバッテリー２０の正極端子２０ａから接続されるプラス線１８と、アース線１９から取り出され、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、イグニッション、ヘッドライト、リアライト、ウインカー、ワイパーと、キャブ内に設けられる室内灯、エアーコンディショナー、オーディオ機器等の電源となる。これらは通常の乗用車や小型トラック、小型貨物自動車等で用いられている電源システムと同じである。尚、プラス線１８には、図示しないヒューズや電流検知回路等が設けられるが、それらの説明は省略する。 The positive terminal 20a of the main battery 20 is directly connected to the + B terminal 12a of the alternator 11 via the fuse 14 by the cable 14, and the negative terminal 20b is directly connected to the vehicle body ground 12b portion of the alternator 11 by the cable 16. The vehicle body grounding 12b of the alternator 11 and the negative electrode terminal 20b of the main battery 20 are grounded to the metal parts of the vehicle body by grounding wires 15 and 17, respectively. A power source on the side of a vehicle body (hereinafter, referred to as a "base vehicle") different from the resident portion of the camper 1 is taken out from a plus wire 18 connected from a positive terminal 20a of a main battery 20 and a ground wire 19, and, for example, engine control It serves as a power source for units (ECU), ignitions, headlights, rear lights, turn signals, wipers, interior lights installed in the cab, air conditioners, audio equipment, and the like. These are the same as the power supply systems used in ordinary passenger cars, light trucks, light trucks, and the like. The plus wire 18 is provided with a fuse, a current detection circuit, and the like (not shown), but the description thereof will be omitted.

サブバッテリー３１〜３３は例えば容量１００Ａｈ（Ａｈ２０Ｈｒ率）のディープサイクルバッテリーが用いられる。サブバッテリー３１〜３３のプラス出力３６、マイナス出力３７は、キャンピングカー１の居室部分（シェル内）で使用される電源となるものである。使用される機器としては、１２Ｖ駆動の冷蔵庫、室内灯、入口灯、換気扇、オーディオ機器、水道のポンプ、ＦＦヒーター等である。また、プラス出力３６、マイナス出力３７に公知のインバーター機器（後述するインバーター５１と同じもの）を用いて、直流１２Ｖから交流１００Ｖに変換して、家庭用エアコン、家庭用テレビ、家庭用電子レンジ、その他１００Ｖにて動作する機器の電源として用いられる。 For the sub-batteries 31 to 33, for example, deep cycle batteries having a capacity of 100 Ah (Ah20Hr rate) are used. The positive output 36 and the negative output 37 of the sub-batteries 31 to 33 serve as a power source used in the living room portion (in the shell) of the camping car 1. Examples of equipment used include a 12 V refrigerator, room light, entrance light, ventilation fan, audio equipment, water pump, FF heater, and the like. In addition, a known inverter device (the same as the inverter 51 described later) is used for the positive output 36 and the negative output 37 to convert 12 V DC to 100 V AC, and a home air conditioner, a home TV, a home microwave oven, It is also used as a power source for equipment that operates at 100V.

サブバッテリー３１〜３３はケーブル４５，４７に比べて細めでやや長めのケーブル３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂによって並列に接続される。ここでは、ケーブル３４ａと３５ｂの長さを１とすると、ケーブル３４ｂと３５ａの長さを２とする比率にする。また、ケーブル４５及びプラス出力３６の接続はサブバッテリー３１の正極端子３１ａに行い、アース線３４とマイナス出力３７はサブバッテリー３３の負極端子３３ｂに接続する。このように複数のサブバッテリー３１〜３３を等長配線とすることにより各サブバッテリー間の充放電のばらつきを抑えることができる。 The sub-batteries 31 to 33 are connected in parallel by cables 34a, 34b, 35a, 35b that are narrower and slightly longer than the cables 45, 47. Here, assuming that the lengths of the cables 34a and 35b are 1, the lengths of the cables 34b and 35a are set to 2. The cable 45 and the positive output 36 are connected to the positive terminal 31a of the sub battery 31, and the ground wire 34 and the negative output 37 are connected to the negative terminal 33b of the sub battery 33. By thus forming the plurality of sub-batteries 31 to 33 in the same length wiring, it is possible to suppress variations in charge and discharge between the sub-batteries.

オルタネーター１１の＋Ｂ端子１２ａの出力は、ケーブル４１から切替スイッチ４４を介して、インバーター５１側への配線か、サブバッテリー３１への配線が切り替えられる。リレー４３は、ここではエンジン１０の運転に連動してＯＮ又はＯＦＦになるスイッチであり、エンジン１０の始動後に所定時間（例えば２秒）遅延させた後にＯＮ状態となるような遅延リレーとすると良い。エンジン１０を停止させるとリレー４３はＯＦＦ状態（非導通状態）となる。リレー４３の上流側にはヒューズ４２が設けられる。切替スイッチ４４の出力の一方は、ケーブル４７を介してインバーター５１に接続され、出力の他方は、ケーブル４５を介してサブバッテリー３１の正極端子３１ａに接続される。ここで、ケーブル４１、４７、４５をケーブル１４に比べて十分太くて容量の大きい配線とし、ヒューズ４２、４８等を大きくすればサブバッテリー３１〜３３側へ大電流を流すことが可能となる。
The output from the + B terminal 12a of the alternator 11 is switched from the cable 41 to the inverter 51 side or the sub-battery 31 via the changeover switch 44. Here, the relay 43 is a switch that is turned on or off in conjunction with the operation of the engine 10, and may be a delay relay that is turned on after a delay of a predetermined time (for example, 2 seconds) after the engine 10 is started. . When the engine 10 is stopped, the relay 43 will be in an OFF state (non-conduction state). The fuse 42 is provided on the upstream side of the relay 43. One of the outputs of the changeover switch 44 is connected to the inverter 51 via the cable 47, and the other output is connected to the positive terminal 31 a of the sub-battery 31 via the cable 45. Here, the cable 41,47,4 5 as compared with cable 14 and a large wiring capacitance sufficiently thick, it becomes possible to flow a large current to the sub battery 31 to 33 side by increasing the fuses 42, 48, etc. .

インバーター５１はＤＣ−ＡＣインバーターであって、ＤＣ１０．０Ｖ−１５．０Ｖ程度の直流から５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの１００Ｖの交流を生成して出力する。ここでは最大連続出力１５００Ｗ以上のものを用いるようにした。インバーター５１のアース線４９とサブバッテリー３３の負極端子３３ｂに接続されるアース線３４、メインバッテリー２０に接続されるアース線１７（又はオルタネーター１１のアース線１５）のシャシへのコンタクトポイントを共通とすると、電圧ロスを少なくできて送電効率を高めるができる。インバーター５１には、電源コード５３を用いてバッテリー充電器５２が接続される。バッテリー充電器５２はＡＣ電源を用いて自動車等のバッテリーを充電する公知の機器である。ここではバッテリー充電器５２はインバーター５１の交流出力を入力とし、プラス側出力はケーブル５５、ヒューズ５４を介してサブバッテリー３１の正極端子３１ａに接続され、マイナス側出力はケーブル５６を介してサブバッテリー３３の負極端子３３ｂに接続される。ケーブル５５に経路中にはヒューズ５４が設けられる。ここで、サブバッテリー３１〜３３を充電するのに当たり、インバーター５１とバッテリー充電器５２を用いるようにしたのは、オルタネーター１１の出力電圧を昇圧し、バッテリー充電器５２を用いてサブバッテリー３１〜３３の充電に最適な電圧、電流で充電を行うためである。ここでは、インバーター５１の出力側（電源コード５３）では、ＡＣ１００Ｖになっているためバッテリー充電器５２は用いられたサブバッテリー３１〜３３の種類や容量に合わせて最適な条件で、例えば電池温度補正制御、定電流充電、定電圧充電を用いた充電を行うことができる。また、最終充電電圧もディープサイクルバッテリーに合わせた電圧（例えば１４．５Ｖ）とすることができる。バッテリー充電器５２の容量は、出力４５Ａ程度とすると良いが、出力２２．５Ａ程度の容量のバッテリー充電器を２台並列に接続するようにしても良い。尚、バッテリー充電器５２の出力はメインバッテリー２０には影響しないので、メインバッテリー２０は通常の車両と同じように最適に充電状態が維持される。 The inverter 51 is a DC-AC inverter, which generates and outputs 100 V alternating current of 50 Hz or 60 Hz from direct current of DC 10.0V-15.0V. Here, the maximum continuous output of 1500 W or more is used. The ground wire 49 of the inverter 51, the ground wire 34 connected to the negative electrode terminal 33b of the sub-battery 33, and the ground wire 17 (or the ground wire 15 of the alternator 11) connected to the main battery 20 have a common contact point to the chassis. Then, voltage loss can be reduced and power transmission efficiency can be improved. A battery charger 52 is connected to the inverter 51 using a power cord 53. The battery charger 52 is a known device that uses an AC power source to charge a battery of an automobile or the like. Here, the battery charger 52 receives the AC output of the inverter 51, the positive side output is connected to the positive terminal 31a of the sub battery 31 via the cable 55 and the fuse 54, and the negative side output is connected to the sub battery via the cable 56. 33 is connected to the negative electrode terminal 33b. A fuse 54 is provided in the path of the cable 55. Here, in order to charge the sub-batteries 31 to 33, the inverter 51 and the battery charger 52 are used because the output voltage of the alternator 11 is boosted and the battery charger 52 is used. This is because the charging is performed with the voltage and current that are optimal for charging the battery. Here, since the output side (power cord 53) of the inverter 51 is AC 100V, the battery charger 52 is under optimum conditions according to the type and capacity of the sub-batteries 31 to 33 used, for example, battery temperature correction. Charging using control, constant current charging, and constant voltage charging can be performed. Also, the final charging voltage can be set to a voltage (for example, 14.5 V) adapted to the deep cycle battery. The capacity of the battery charger 52 is preferably about 45 A output, but two battery chargers having an output capacity of about 22.5 A may be connected in parallel. Since the output of the battery charger 52 does not affect the main battery 20, the main battery 20 is optimally maintained in the charged state as in a normal vehicle.

次に図３を用いて本実施例におけるサブバッテリー３１〜３３の充電状況を説明する。図３は図２の走行充電システムの充電状況を示す電流値６１と電圧値６５の計測グラフであって、エンジン１０の低速回転時の状況を再現するために、アイドリング状態にて計測した。ここではエンジン始動後は切替スイッチ４４をケーブル４５側に接続して、オルタネーター１１の出力が直接サブバッテリー３１〜３３に伝達されるようにする。本実施例ではこの接続状態を「直結充電モード」と呼ぶ。ここでは充電開始時にサブバッテリー３１〜３３の電圧が矢印６５ａに示すように１１Ｖ程度であり、ほとんど空の状態である。この状態で直結充電モードにて充電を開始すると、接続直後には矢印６１ａのように１００Ａ程度の大電流が流れて、１０分〜１５分程度で矢印６１ｂのように６０Ａ程度の電流値に落ち着き、サブバッテリー３１〜３３の電圧も矢印６５ｂのように１２．５Ｖ程度まで上昇する。ここで、所定のタイミングにおいて、ここではサブバッテリー３１〜３３の電圧が約１３．５Ｖ付近まで上昇した付近である時刻ｔ_１付近において、切替スイッチ４４を切り替えてインバーター５１側に接続するケーブル４７側に切り替える。本実施例ではケーブル４７側に切り替えた接続状態を「昇圧充電モード」と呼ぶ。そしてインバーター５１とバッテリー充電器５２をＯＮにすることにより、バッテリー充電器５２を用いた充電を開始する。すると、バッテリー充電器５２は接続直後に、矢印６１ｃの付近にて定電流充電にて電流値４０Ａ付近をキープして充電を行うため、サブバッテリー３１〜３３の電圧は矢印６５ｃから６５ｄのように順調に上昇する。ここで、図８に示した直結充電だけで充電を行った場合の電圧値１６５を点線にて示しているので、充電電圧が高く保たれることが理解できるであろう。 Next, the charging status of the sub-batteries 31 to 33 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a measurement graph of the current value 61 and the voltage value 65 showing the charging state of the traveling charging system of FIG. 2, which was measured in the idling state in order to reproduce the state when the engine 10 is rotating at a low speed. Here, after the engine is started, the changeover switch 44 is connected to the cable 45 side so that the output of the alternator 11 is directly transmitted to the sub-batteries 31 to 33. In this embodiment, this connection state is called a "direct connection charging mode". Here, at the start of charging, the voltage of the sub-batteries 31 to 33 is about 11 V as shown by the arrow 65a, which is almost empty. When charging is started in the direct connection charging mode in this state, a large current of about 100 A flows as shown by the arrow 61a immediately after the connection, and the current value settles to about 60 A as shown by the arrow 61b in about 10 to 15 minutes. The voltage of the sub-batteries 31 to 33 also rises to about 12.5V as shown by the arrow 65b. Here, at a predetermined timing, in the vicinity of time t ₁ which is the vicinity where the voltage of the sub-batteries 31 to 33 has risen to about 13.5 V here, the switch 47 is switched to connect the cable 47 to the inverter 51 side. Switch to. In the present embodiment, the connection state switched to the cable 47 side is referred to as the “boost charging mode”. Then, by turning on the inverter 51 and the battery charger 52, charging using the battery charger 52 is started. Then, immediately after connection, the battery charger 52 keeps the current value near 40A by constant current charging near the arrow 61c and charges the battery, so that the voltages of the sub-batteries 31 to 33 are as shown by arrows 65c to 65d. Rises steadily. Here, since the voltage value 165 when charging is performed only by direct connection charging shown in FIG. 8 is shown by a dotted line, it can be understood that the charging voltage is kept high.

充電が更に進んで矢印６５ｅ付近では電流値６１が下降して矢印６１ｅのように２０Ａ未満となる。この時点ではバッテリー充電器５２は定電圧充電にて高い電圧を保ち、矢印６５ｆから６５ｇに至って充電終了電圧になったら充電を終了する。このとき充電電流は矢印６１ｆ、６１ｇのようにきわめて少ない値になっている。時刻ｔ_２にてバッテリー充電器５２を用いた充電が完了したら、切替スイッチ４４を直結充電モード側に戻す。点線で示す電流値１６１が図８で用いた従来の直結充電モードだけによる電流値である。本実施例では時刻ｔ_１以降では３時間目くらいまで電流値６１が点線よりも十分高いので、オルタネーター１１のもつ能力を効率良く引き出してサブバッテリー３１〜３３を効率良く充電できる。発明者らの実験によると、エンジン１０のアイドリング４〜５時間で３個のサブバッテリー３１〜３３をほぼフル充電状態にすることができた。 As the charging proceeds further, the current value 61 decreases near the arrow 65e and becomes less than 20 A as indicated by the arrow 61e. At this time, the battery charger 52 keeps a high voltage by constant voltage charging, and terminates charging when the charging end voltage is reached from the arrow 65f to 65g. At this time, the charging current has a very small value as shown by arrows 61f and 61g. When charging with a battery charger 52 at time t ₂ is complete, return the switch 44 to direct the charging mode side. The current value 161 indicated by the dotted line is the current value only in the conventional direct connection charging mode used in FIG. Since the time t ₁ the current value 61 until about 3 hours after and on subsequent sufficiently higher than the dotted line in this embodiment, can be efficiently charged sub battery 31 to 33 are drawn out efficiently capabilities of alternator 11. According to the experiments conducted by the inventors, the three sub-batteries 31 to 33 could be brought into a substantially fully charged state within 4 to 5 hours of idling of the engine 10.

次に図４のフローチャートを用いて本実施例に係る走行充電システムの充電制御手順を説明する。最初に運転手はエンジン１０を始動することにより、走行充電が開始される。なお、「走行充電」といっても実際に走行しているかどうかは重要では無く、エンジンが回転さえしていれば良い。次に、エンジンが始動したら切替スイッチ４４を直結側に接続（ケーブル４１とケーブル４５を接続）し、リレー４３をＯＮにすることにより直結充電モードでのサブバッテリー３１〜３３の充電が開始される（ステップ８１、８２）。 Next, the charge control procedure of the traveling charging system according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. First, the driver starts the engine 10 to start traveling charging. It should be noted that it is not important whether or not the vehicle is actually traveling, even if it is called "travel charging", as long as the engine is rotating. Next, when the engine is started, the changeover switch 44 is connected to the direct connection side (the cable 41 and the cable 45 are connected) and the relay 43 is turned on to start the charging of the sub-batteries 31 to 33 in the direct connection charging mode. (Steps 81, 82).

次に、エンジン１０が停止したかどうかを判断し（ステップ８３）、エンジン１０が停止したらステップ８９に移りリレー４３をＯＦＦにしてサブバッテリー３１〜３３側とオルタネーター１１との接続状態を解除する。この際、切替スイッチ４４は直結側とする。この構成を実現するために、リレー４３はエンジン１０の始動数秒後に自動でＯＮ（接続）となり、エンジン１０が停止されＡＣＣ電源がＯＦＦとなったら自動でＯＦＦ（遮断）となるような自動復帰型のリレーとすれば良い。また、切替スイッチ４４も通常状態では直結充電モードとなり、切替指示が入った場合に昇圧充電側に切り替え、エンジン１０が停止したら直結充電モードに自動復帰するようにすれば良い。 Next, it is determined whether or not the engine 10 has stopped (step 83), and when the engine 10 has stopped, the routine proceeds to step 89, where the relay 43 is turned off and the connection state between the sub-batteries 31 to 33 side and the alternator 11 is released. At this time, the changeover switch 44 is on the direct connection side. In order to realize this configuration, the relay 43 is automatically turned on (connected) several seconds after the engine 10 is started, and is automatically turned off (interrupted) when the engine 10 is stopped and the ACC power is turned off. It should be a relay. Further, the changeover switch 44 is also in the direct connection charging mode in the normal state, and when the switching instruction is input, it is switched to the boosting charging side, and automatically returns to the direct connection charging mode when the engine 10 is stopped.

ステップ８３においてエンジン１０が運転中であったら、切替スイッチ４４に対する切替指示があったかどうかを判定して、指示が無ければステップ８３に戻る（ステップ８４）。ステップ８４にてスイッチ切替指示があった場合は、切替スイッチ４４をインバーター５１側のケーブル４７に接続するように切り替え（ステップ８５）、インバーター５１とバッテリー充電器５２をＯＮにすることにより、バッテリー充電器５２を用いたサブバッテリー３１〜３３の充電を開始する（ステップ８６）。次に充電が完了したかどうかを判断する。この判断はバッテリー充電器５２が行うことができ、充電が完了していなかったらステップ８３に戻る。充電が完了したら、走行充電の制御装置は切替スイッチ４４を直結側に戻して、インバーター５１とバッテリー充電器５２をＯＦＦにしてステップ８２に戻る（ステップ８８）。 If the engine 10 is operating in step 83, it is determined whether or not there is a switching instruction to the changeover switch 44, and if there is no instruction, the process returns to step 83 (step 84). When there is a switch changeover instruction in step 84, the changeover switch 44 is changed over so as to be connected to the cable 47 on the inverter 51 side (step 85), and the inverter 51 and the battery charger 52 are turned on to charge the battery. Charging of the sub-batteries 31 to 33 using the container 52 is started (step 86). Next, it is determined whether charging is completed. This determination can be made by the battery charger 52, and if charging is not completed, the process returns to step 83. When charging is completed, the traveling charging control device returns the changeover switch 44 to the direct connection side, turns off the inverter 51 and the battery charger 52, and returns to step 82 (step 88).

以上の手順によりサブバッテリー３１〜３３に対する走行充電の制御を行うが、ステップ８４で判断する切替スイッチ４４の切替制御を行う所定のタイミングの決定はいくつかの方法が考えられる。一つ目は、完全に手動で行う方法である。例えば切替スイッチ４４を運転席に設けられたトグルスイッチに連動させたリレーで構成して、トグルスイッチの一方で昇圧充電モードとなり、他方で直結充電モードとなる。この場合、昇圧充電モードに設定しておいたら、エンジン１０を切って再度始動した際には昇圧充電モードにてサブバッテリー３１〜３３が充電されることになるが、そのように構成しても問題ない。この際、ＡＣＣ電源がＯＦＦになると自動的に直結充電モード側に復帰するようにしても良い。この手動による切り替え方法を採用すると、運転手は走行パターンを考慮して、低速走行が多かったりアイドリング状態が長い場合が想定されるときに、「昇圧充電モード」に切り替えることによりサブバッテリー３１〜３３を急速に充電することができる。一方、サブバッテリー３１〜３３の減り具合が少ない場合や、高速道路を運転する場合などは、直結充電モードのままとすることができる。 The charging of the sub-batteries 31 to 33 is controlled by the above procedure, but there are several possible methods for determining the predetermined timing for performing the switching control of the changeover switch 44 determined in step 84. The first is a completely manual method. For example, the changeover switch 44 is configured by a relay that is interlocked with a toggle switch provided in the driver's seat, and one of the toggle switches is in the boost charge mode and the other is in the direct charge mode. In this case, if the boost charge mode is set, the sub-batteries 31 to 33 will be charged in the boost charge mode when the engine 10 is turned off and restarted. no problem. At this time, when the ACC power supply is turned off, the direct connection charging mode may be automatically restored. If this manual switching method is adopted, the driver considers the traveling pattern and switches to the "boost charging mode" when it is assumed that there are many low-speed traveling or a long idling state. Can be charged quickly. On the other hand, when the degree of decrease of the sub-batteries 31 to 33 is small, or when driving on a highway, the direct connection charging mode can be kept.

切替スイッチ４４のもう一つの制御は、専用の制御装置６０（後述する図５参照）を用いてサブバッテリー３１〜３３の残量、電圧、充電電流等をモニターすると共に、切替スイッチ４４を電気的に制御する方法である。この方法によれば直結充電モードにおけるサブバッテリー３１〜３３へ流れる充電流量が所定の電流値以下に低下したことを検知して、又は、前記サブバッテリーの充電量（又はサブバッテリーの残容量）に応じて制御装置６０が充電モードを切り替える。これにより運転手は切替スイッチ４４の操作を気にせずにすむ上に、自動的に「直結充電モード」から「昇圧充電モード」への切替と、復帰をおこなうことができる。 Another control of the changeover switch 44 is to monitor the remaining amount, voltage, charging current, etc. of the sub-batteries 31 to 33 by using a dedicated control device 60 (see FIG. 5 described later) and to electrically switch the changeover switch 44. Is a method of controlling. According to this method, it is detected that the flow rate of charge flowing to the sub-batteries 31 to 33 in the direct connection charging mode has dropped below a predetermined current value, or the charge amount of the sub-battery (or the remaining capacity of the sub-battery) is calculated. Control device 60 switches the charging mode accordingly. As a result, the driver does not have to worry about the operation of the changeover switch 44, and can automatically switch from the “direct connection charging mode” to the “boost charging mode” and return.

以上、第一の実施例によれば、ベース車両５の電源システムには影響すること無く、メインバッテリー２０とは独立した充電回路によりサブバッテリー３１〜３３を急速に充電することができる。尚、本実施例では「昇圧充電モード」を実現するのに当たり、ＤＣ−ＡＣ方式のインバーター５１と、商用交流を入力とするバッテリー充電器５２を用いて実現したが、必ずしもこれらの組合せを用いる昇圧充電装置に限定されるものではない。オルタネーター１１の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧された電源から最適な充電電流、充電電圧でサブバッテリー３１〜３３を充電できるようにした充電回路を有すれば、一体型の機器にて構成しても良い。 As described above, according to the first embodiment, the sub-batteries 31 to 33 can be rapidly charged by the charging circuit independent of the main battery 20 without affecting the power supply system of the base vehicle 5. In the present embodiment, the "boost charging mode" is realized by using the DC-AC type inverter 51 and the battery charger 52 having commercial AC as an input, but it is not always necessary to use a combination thereof. It is not limited to the charging device. If it has a booster circuit that boosts the output voltage of the alternator 11 and a charging circuit that can charge the sub-batteries 31 to 33 from the boosted power source with the optimal charging current and charging voltage, it is configured as an integrated device. You may.

次に図５を用いて第二の実施例を説明する。第二の実施例における「直結充電モード」と「昇圧充電モード」の制御は第一の実施例と同じである。しかしながら、第二の実施例では切替スイッチ４４を用いずに２つのリレー（６３、６４）を用いて同等の機能を実現したことと、インバーター５１とバッテリー充電器５２の接続の仕方を工夫したものである。図２と同じ構成部品には同じ番号の参照符号を付しているので、繰り返しの説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The control of the "direct connection charging mode" and the "step-up charging mode" in the second embodiment is the same as in the first embodiment. However, in the second embodiment, the same function is realized by using the two relays (63, 64) without using the changeover switch 44, and the method of connecting the inverter 51 and the battery charger 52 is devised. Is. Since the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, repeated description will be omitted.

キャンピングカー１では、駐車時にサブバッテリー３１〜３３を充電するために、外部から電源コード７０にて取り込まれたＡＣ電源を用いてバッテリー充電器５２を稼働させることができる。そのため、車両の外側に電源コード７０を接続するための接続コネクタ（図示せず）が設けられる。また、サブバッテリー３１〜３３を充電するためにソーラーパネル７５を屋根に設置しているキャンピングカー１も多くなってきた。ソーラーパネル７５による充電は、走行中又はエンジン停止中を問わずに太陽の出ている日中におこなうことができる。ソーラーパネル７５の出力は電源コード７６ａ、７６ｂを介してソーラーコントローラー７７に入力される。ソーラーコントローラー７７はソーラーパネル７５から得た電力でサブバッテリー３１〜３３に充電するために、過充電を防ぐとともに最適な電圧、電流にて充電を行うようにする目的で取り付けられる。ソーラーコントローラー７７としてはＰＷＭ制御方式のものや、ＭＰＰＴ制御（Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従制御方式）などのものが知られている。ソーラーコントローラー７７のプラス出力はヒューズ７９を介した電源コード７８ａによりサブバッテリー３１の正極端子３１ａに接続され、ソーラーコントローラー７７のマイナス出力は電源コード７８ｂによりサブバッテリー３３の負極端子３３ｂに接続される。 In the camper car 1, the battery charger 52 can be operated by using the AC power source taken from the outside by the power cord 70 in order to charge the sub-batteries 31 to 33 during parking. Therefore, a connection connector (not shown) for connecting the power cord 70 is provided outside the vehicle. In addition, the number of camper cars 1 that have solar panels 75 installed on their roofs to charge the sub-batteries 31 to 33 has increased. Charging by the solar panel 75 can be performed during the day when the sun is out, regardless of whether the vehicle is running or the engine is stopped. The output of the solar panel 75 is input to the solar controller 77 via the power cords 76a and 76b. The solar controller 77 is attached for the purpose of charging the sub-batteries 31 to 33 with electric power obtained from the solar panel 75, for the purpose of preventing overcharging and performing charging at an optimum voltage and current. As the solar controller 77, a PWM control type and an MPPT control (Maximum Power Point Tracking) type are known. The positive output of the solar controller 77 is connected to the positive terminal 31a of the sub-battery 31 by the power cord 78a via the fuse 79, and the negative output of the solar controller 77 is connected to the negative terminal 33b of the sub-battery 33 by the power cord 78b.

ＡＣ１００Ｖの外部電源は、プラグ７０ａと電源コード７０を介してＡＣマルチ７１に入力される。ＡＣマルチ７１は、複数入力されるＡＣ電源の自動切りかえ装置であって、電源コード７０とインバーター５１の出力のある方を選択する。入力電圧が両方ある場合は優先順位（ここではＡＣ電源が優先順位１）に従っていずれか一方を選択する。ＡＣマルチ７１の出力の一方は電源コード７２を用いてシェル６内のコンセント７２ａに接続され、他方は電源コード５９を介してバッテリー充電器５２に接続される。電源コード５９の経路中には、接続をＯＮ又はＯＦＦするためのリレー７３が設けられる。リレー７３のオンオフは、制御装置６０によって制御されるか、又は、手動スイッチ６８に連動して動作する。 The AC 100V external power source is input to the AC multi 71 via the plug 70a and the power cord 70. The AC multi 71 is an automatic AC power switching device for inputting a plurality of inputs, and selects one of the power cord 70 and the output of the inverter 51. When there are both input voltages, one of them is selected according to the priority order (here, the AC power supply has the priority order 1). One of the outputs of the AC multi 71 is connected to the outlet 72a in the shell 6 using the power cord 72, and the other is connected to the battery charger 52 via the power cord 59. A relay 73 for turning the connection ON or OFF is provided in the path of the power cord 59. On / off of the relay 73 is controlled by the control device 60 or operates in conjunction with the manual switch 68.

オルタネーター１１の＋Ｂ端子１２ａからメインバッテリー２０側への接続は図２で示した第一の実施例と同じである。オルタネーター１１の＋Ｂ端子１２ａの出力は、ケーブル４１から第一リレー６３を介し、ケーブル５７をさらに介してインバーター５１に接続される。ケーブル５７の接続経路中にはヒューズ４８が設けられる。一方、第一リレー６３の出力側は第二リレー６４を介してケーブル４５によってサブバッテリー３１の正極端子３１ａに接続される。第一リレー６３は、ここでは遅延リレーとするもので、エンジン１０の始動後に所定時間（例えば２秒）遅延させた後にＯＮ状態となる。第二リレー６４はケーブル４５を介してサブバッテリー３１〜３３を充電する「直結充電モード」時にＯＮにされる。一方、「昇圧充電モード」をする際には、第二リレー６４をＯＦＦ状態にする。第一リレー６３の出力はケーブル５７を介してインバーター５１に印加されるので、インバーター５１の電源をオン又はオフすることによってインバーター５１の稼働又は停止を制御することができる。インバーター５１の出力は電源コード５８を介してＡＣマルチ７１に入力される。尚,電源コード５８，５９、７０、７２は２線コードであるが、ここでは１本の線で図示しているので注意されたい。このような接続構成とすることで、様々な使用方法が実現できる。 The connection from the + B terminal 12a of the alternator 11 to the main battery 20 side is the same as in the first embodiment shown in FIG. The output of the + B terminal 12a of the alternator 11 is connected to the inverter 51 via the cable 41, the first relay 63, and the cable 57. A fuse 48 is provided in the connection path of the cable 57. On the other hand, the output side of the first relay 63 is connected to the positive terminal 31 a of the sub-battery 31 by the cable 45 via the second relay 64. The first relay 63 is a delay relay here, and is turned on after a delay of a predetermined time (for example, 2 seconds) after the engine 10 is started. The second relay 64 is turned on in the “direct connection charging mode” in which the sub batteries 31 to 33 are charged via the cable 45. On the other hand, when the "boost charging mode" is set, the second relay 64 is turned off. Since the output of the first relay 63 is applied to the inverter 51 via the cable 57, it is possible to control the operation or stop of the inverter 51 by turning the power of the inverter 51 on or off. The output of the inverter 51 is input to the AC multi 71 via the power cord 58. It should be noted that the power cords 58, 59, 70, 72 are two-wire cords, but they are shown as one line here. With such a connection configuration, various usages can be realized.

まず、エンジン１０の運転時に「直結充電モード」を実行する場合は、第一リレー６３と第二リレー６４をＯＮ（接続状態）にする。するとオルタネーター１１の電圧がケーブル４１、４５を介してサブバッテリー３１〜３３の充電が開始される。この際、インバーター５１にもオルタネーター１１の電圧が入力されているため、インバーター５１のスイッチをＯＮにすることでＡＣ１００Ｖを使用することが可能となる。この際のインバーター５１の出力は電源コード５８を介してＡＣマルチ７１に接続され、ＡＣマルチ７１から電源コード７２を介して、シェル内の電源として使用可能である。尚、この際はサブバッテリー３１〜３３が直結充電中であるため、バッテリー充電器５２を稼働させてはならない。従ってリレー７３をオフにしておくと良い。つまり、第二リレー６４をオンにしたときはリレー７３が必ずオフとなるように連動させると良い。 First, when executing the “direct connection charging mode” when the engine 10 is operating, the first relay 63 and the second relay 64 are turned on (connected state). Then, the voltage of the alternator 11 starts charging the sub-batteries 31 to 33 via the cables 41 and 45. At this time, since the voltage of the alternator 11 is also input to the inverter 51, it is possible to use 100 VAC by turning on the switch of the inverter 51. At this time, the output of the inverter 51 is connected to the AC multi 71 via the power cord 58, and can be used as a power source in the shell from the AC multi 71 via the power cord 72. At this time, since the sub-batteries 31 to 33 are being directly connected and charged, the battery charger 52 should not be operated. Therefore, it is better to turn off the relay 73. That is, when the second relay 64 is turned on, the relay 73 may be interlocked so that it is always turned off.

エンジン１０の稼働時に「昇圧充電モード」を実行する場合は、第二リレー６４をＯＦＦにして、リレー７３をＯＮにする。この切替によってケーブル４５による経路が遮断される。このときにインバーター５１とバッテリー充電器５２の双方の電源をオンにすると、インバーター５１の出力が、ＡＣマルチ７１とリレー７３を介してバッテリー充電器５２に入力されるので、バッテリー充電器５２によってサブバッテリー３１〜３３が充電される。このときの動作状況は図２で説明した回路の動作と同じである。これらのリレーの切り替えやインバーター５１、バッテリー充電器５２のオンオフは、制御装置６０が制御するようにすれば良い。また、手動スイッチ６８による切替に連動するようにしても良い。尚、図５ではその制御について図示していないが、バッテリー充電器５２を用いてサブバッテリー３１〜３３を充電する際には、ソーラーコントローラー７７の出力を停止させることが重要である。そのため、リレー７３がオンの時には、ソーラーコントローラー７７の出力を停止するように連動制御すると良い。 When executing the “boost charging mode” when the engine 10 is operating, the second relay 64 is turned off and the relay 73 is turned on. This switching cuts off the route by the cable 45. At this time, if both the inverter 51 and the battery charger 52 are turned on, the output of the inverter 51 is input to the battery charger 52 via the AC multi 71 and the relay 73, so the battery charger 52 can The batteries 31 to 33 are charged. The operation status at this time is the same as the operation of the circuit described in FIG. The switching of these relays and the on / off of the inverter 51 and the battery charger 52 may be controlled by the control device 60. Further, it may be interlocked with the switching by the manual switch 68. Although the control is not shown in FIG. 5, it is important to stop the output of the solar controller 77 when charging the sub batteries 31 to 33 using the battery charger 52. Therefore, when the relay 73 is on, it is preferable to perform interlocking control so as to stop the output of the solar controller 77.

第二の実施例の利点は、インバーター５１をサブバッテリー３１の充電用にも、シェル内電源用にも用いることができることである。また、ＡＣマルチ７１を介して外部電源も入力されるため、エンジン１０の稼働時、エンジン１０の停止時であって外部電源が非接続時（プラグ７０ａが図示しないコンセントに差さっていない場合）、外部電源が接続時のいずれにおいても電源コード７２を介して適切にＡＣ電源を得ることができる。さらに、エンジン１０が回転中に、インバーター５１の出力をコンセント７２ａを介してシェル内で使用可能となる。例えば、走行中に家庭用エアコンを使用することができる。尚、インバーター５１の出力をコンセント７２ａを介して充電以外の用途で用いる場合には、バッテリー充電器５２に供給される電流が不足する恐れがある。その場合は、制御装置６０は使用電流量に応じてバッテリー充電器５２の充電電流を落とすように制御したり又は完全に停止されるようにしても良い。さらに、バッテリー充電器５２として小容量の機器を２つ並列で接続した場合には、片方の機器だけをオフにするように制御しても良い。 The advantage of the second embodiment is that the inverter 51 can be used both for charging the sub-battery 31 and for the power source in the shell. Further, since the external power source is also input via the AC multi 71, when the engine 10 is operating, when the engine 10 is stopped, and the external power source is not connected (when the plug 70a is not plugged into an outlet not shown). , AC power can be appropriately obtained through the power cord 72 when the external power source is connected. Further, while the engine 10 is rotating, the output of the inverter 51 can be used in the shell via the outlet 72a. For example, a home air conditioner can be used while traveling. When the output of the inverter 51 is used for a purpose other than charging via the outlet 72a, the current supplied to the battery charger 52 may be insufficient. In that case, the control device 60 may be controlled to reduce the charging current of the battery charger 52 according to the amount of current used, or may be stopped completely. Furthermore, when two small-capacity devices are connected in parallel as the battery charger 52, only one device may be controlled to be turned off.

本発明の車両用の走行充電システムは、オルタネーターを有するエンジンと、エンジンの始動用のバッテリー（メインバッテリー）と、エンジン停止時に主に利用するサブバッテリーを有し、エンジンの稼働時にオルタネーターによってメインバッテリーとサブバッテリーを同時に充電するようにした車両、船舶、その他のエンジン動作機器において広く適用できる。 The vehicle running charging system of the present invention includes an engine having an alternator, a battery (main battery) for starting the engine, and a sub-battery mainly used when the engine is stopped. It can be widely applied to vehicles, ships, and other engine operating devices that simultaneously charge the battery and the sub battery.

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例ではキャンピングカー１の例としてキャブコンバージョンタイプのものを説明したが、バンコンバージョンタイプやバスコンバージョンタイプで良いし、キャンピングカーで無くてもエンジンの始動用のバッテリー（メインバッテリー）と、エンジン停止時に主に利用するサブバッテリーを有する車両、船舶、エンジン機器であれば同様に適用できる。また、牽引されるキャンピングトレーラーにサブバッテリーが設けられ、牽引する車両側のオルタネーターによってメインバッテリーとサブバッテリーの双方を充電する充電システムにおいても同様に適用できる。 As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the cab conversion type is described as an example of the camper 1 in the above-described embodiment, a van conversion type or a bus conversion type may be used, and a battery (main battery) for starting the engine without a camper, The same is applicable to a vehicle, a ship, and an engine device that have a sub-battery that is mainly used when the engine is stopped. Further, the present invention can be similarly applied to a charging system in which a towed camping trailer is provided with a sub-battery and both the main battery and the sub-battery are charged by the towed vehicle alternator.

１キャンピングカー３前輪４後輪５ベース車両
６シェル７キャビン８入口ドア９窓
１０エンジン１１オルタネーター１２ａ＋Ｂ端子
１２ｂ負極（車体接地）１３ヒューズ
１４、１６ケーブル１５、１７、１９アース線
１８プラス線２０メインバッテリー２０ａ正極端子
２０ｂ負極端子３１サブバッテリー３１ａ正極端子
３３サブバッテリー３３ｂ負極端子３４アース線
３４ａ、３４ｂケーブル３６プラス出力３７マイナス出力
４１ケーブル４２ヒューズ４３リレー４４切替スイッチ
４５、４７ケーブル４８ヒューズ４９アース線
５１インバーター５２バッテリー充電器５３電源コード
５４ヒューズ５５、５６、５７ケーブル５８、５９電源コード
６０制御装置６１電流値６３第一リレー６４第二リレー
６５電圧値６８手動スイッチ７０電源コード
７０ａプラグ７１ＡＣマルチ７２電源コード
７２ａコンセント７３リレー７５ソーラーパネル
７６ａ、７６ｂ電源コード７７ソーラーコントローラー
７８ａ、７８ｂ電源コード７９ヒューズ
１３４ａ、１３４ｂ、１３６ケーブル１４２ヒューズ
１４３リレー１６１電流値１６５電圧値
２４１ケーブル２４２ヒューズ２４３リレー 1 Camper Car 3 Front Wheel 4 Rear Wheel 5 Base Vehicle 6 Shell 7 Cabin 8 Entrance Door 9 Window 10 Engine 11 Alternator 12a + B Terminal 12b Negative Electrode (Vehicle Ground) 13 Fuse 14, 16 Cable 15, 17, 19 Ground Wire 18 Plus Wire 20 Main Battery 20a Positive terminal 20b Negative terminal 31 Sub battery 31a Positive terminal 33 Sub battery 33b Negative terminal 34 Ground wire 34a, 34b Cable 36 Positive output 37 Negative output 41 Cable 42 Fuse 43 Relay 44 Changeover switch 45, 47 Cable 48 Fuse 49 Ground wire 51 Inverter 52 Battery Charger 53 Power Cord 54 Fuse 55, 56, 57 Cable 58, 59 Power Cord 60 Controller 61 Current Value 63 First Relay 6 4 Second relay 65 Voltage value 68 Manual switch 70 Power cord 70a Plug 71 AC multi 72 Power cord 72a Outlet 73 Relay 75 Solar panel 76a, 76b Power cord 77 Solar controller 78a, 78b Power cord 79 Fuse 134a, 134b, 136 Cable 142 Fuse 143 Relay 161 Current value 165 Voltage value 241 Cable 242 Fuse 243 Relay

Claims

An engine having an alternator, a main battery used as a power source for starting the engine and a vehicle, and a sub-battery that can be used separately from the main battery when the engine is stopped, the main battery and the sub-battery. Is a vehicle having a sub-battery that is simultaneously charged by the output of the alternator when the engine is operating,
The main battery is charged while being directly connected to the alternator,
The sub battery is
(1) Direct connection charging mode in which the output of the alternator is directly connected to the sub-battery for charging, or
(2) an inverter apparatus for converting direct current to alternating current output of the alternator, the inverter device the sub-battery via a step-up charging apparatus that will be configured to include a battery charger to charge the sub battery using an AC output Boost charge mode to charge
Charged by the
While the engine is operating, the sub-battery is charged while switching between the direct connection charging mode and the boosting charging mode,
After starting the engine, charge the sub-battery in the direct connection charging mode,
A traveling charging system for a vehicle having a sub-battery, which is configured to switch from the boosting charging mode to the direct connection charging mode when charging of the sub-battery in the boosting charging mode is completed .

An engine having an alternator, a main battery used as a power source for starting the engine and for the vehicle, and a sub-battery that can be used separately from the main battery when the engine is stopped and is not used as a power source for the vehicle A vehicle having a sub-battery, wherein the main battery and the sub-battery are charged by the output of the alternator when the engine is operating,
The main battery is charged while being directly connected to the alternator,
The sub battery is
(1) Direct connection charging mode in which the output of the alternator is directly connected to the sub-battery for charging, or
(2) The sub-battery via a step-up charging device that includes an inverter device that converts the DC output of the alternator into an alternating current, and a battery charger that charges the sub-battery using the AC output of the inverter device. To boost the charging mode, to be charged by the
The sub-battery is connected to the alternator via a relay device of an automatic reset type that is turned on after a delay after the engine is started, and a switch unit that switches the (1) or (2),
When the engine is started, the sub-battery and the alternator are not connected, and the relay device is connected in the mode (1) or (2) selected by the switch means after the engine is started. Established
A running charging system for a vehicle having a sub-battery, wherein the relay device keeps the connection between the alternator and the switch means in a disconnected state after the engine is stopped.

It is possible to switch between (1) and (2) while the engine is operating,
The traveling charging system according to claim 2 , wherein a manual changeover switch operated by a driver is provided as the switch means .

A control device for monitoring the charging status of the sub-battery,
The control device detects that the amount of charge of the sub-battery in the direct connection charging mode, the amount of current flowing to the sub-battery has dropped below a predetermined current value, or a predetermined time has elapsed from the start of the direct connection charging mode. The traveling charging system according to claim 2, wherein the switch means is automatically switched during the operation of the engine by detecting that the operation has been performed .