(57)【要約】    【課題】  容量の小さい蓄電装置で、主電源が供給が断たれた際に電装品を駆動することができる車両用補助電源装置を提供する。    【解決手段】  ４個のドアロックモータ１６ＦＬ、１６ＲＬ、１６ＦＲ、１６ＲＲに対し、２分割して時間差を持たせ直流電圧を供給することで、蓄電装置２０からの駆動電流を減少させ、蓄電装置の内部抵抗の影響を少なくすることで、電気負荷に電流が流れている間の蓄電装置の端子電圧の低下を抑制する。【選択図】  図１
2020124039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の主電源に接続された蓄電装置を備える車両用補助電源装置であって、
非常時を検出する検出部と、
前記非常時が検出された際に駆動する電装品に対して、複数に分割して時間差を持たせ前記蓄電装置から直流電圧を供給する制御部と、を有することを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項２】
請求項１の車両用補助電源装置であって、
前記非常時は、前記主電源が断たれことであることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項３】
請求項１の車両用補助電源装置であって、
前記非常時は、車両衝突の検出であることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１の車両用補助電源装置であって、
前記蓄電装置から直流電圧を変圧して前記電装品に供給する変圧部を備えることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項５】
請求項４の車両用補助電源装置であって、
前記蓄電装置は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１の車両用補助電源装置であって、
前記電装品はドアロックアクチュエータであり、
前記ドアロックアクチュエータは、特定の走行状態になるとドアをロックし、
前記制御部は、前記ドアロックアクチュエータを複数に分割して時間差を持たせ前記蓄電装置から直流電圧を供給して、前記ドアを順次アンロックさせることを特徴とする車両用補助電源装置。
【請求項７】
非常時に駆動する電装品への蓄電装置からの電力供給方法であって、
非常時を検出することと、
前記非常時が検出された際に、駆動する電装品に対して複数に分割して時間差を持たせ前記蓄電装置から直流電圧を供給することと、を有することを特徴とする電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源からの電力供給が断たれた際に、蓄電装置からの電力を所定の電装品に供給する車両用補助電源装置、及び、電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の走行中の安全を確保するため、車両が所定速度を超えると自動的にドアをロックする自動ドアロック機構を備えた車両が実用化されている。自動ドアロック機構は、車両が事故に遭遇したときに、乗員が車外に脱出できるように、例えば、衝撃を感知してドアロックを自動的に解除するように構成されることがある。
【０００３】
このとき、事故の際に、バッテリなどの主電源と自動ドアロック機構とを接続する配線にショートや断線が生じると、主電源から自動ドアロック機構へ電力の供給ができなくなることから、例えば主電源と自動ドアロック機構とを接続する予備の配線を別途設けることも考えられるが、配線経路が複雑になるので好ましくない。
【０００４】
特許文献１には、蓄電装置として電気二重層コンデンサ（以下、ＥＤＬＣとして参照）と、車両の衝突を検出する衝突検出手段と、衝突検出手段からの信号を受けて強制的にドアロックを解除するドアロック解除スイッチとを備えた補助電源装置が開示されている。衝突検出手段により車両の衝突が検出されたときには、ＥＤＬＣから供給される電力によりドアロック解除スイッチが駆動され、ドアロックが解除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６０７４５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＥＤＬＣや二次電池などの蓄電装置は所定の内部抵抗を有する。補助電源として蓄電装置を備えた補助電源装置では、自動ドアロック機構などの電装品を駆動するための蓄電池の電池容量（ＥＤＬＣであれば、静電容量）を設定するうえで、蓄電装置の内部抵抗による電圧降下を考慮する必要がある。特に、ＥＤＬＣは、低温環境下で使用される場合や、経年変化等で劣化が生じているときには、内部抵抗が大きくなる。これを考慮し、蓄電装置の蓄電容量（ＥＤＬＣの静電容量）を大きくする必要が生じる。
【０００７】
しかし、蓄電装置の蓄電容量を大きくすると、蓄電装置の大型化やコスト上昇につながる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、容量の小さい蓄電装置で、主電源が供給が断たれた際に電装品を駆動することができる車両用補助電源装置及び電力供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両用補助電源装置は、車両の主電源に接続された蓄電装置を備える。そして、非常時を検出する検出部と、前記非常時が検出された際に駆動する電装品に対して、複数に分割して時間差を持たせ前記蓄電装置から直流電圧を供給する制御部と、を有することを特徴とする
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車両用補助電源装置は、複数の電装品に対し、分割して時間差を持たせ蓄電装置から直流電圧を供給することで、蓄電装置からの駆動電流を減少させ、蓄電装置の内部抵抗の影響を少なくすることで、電気負荷に電流が流れている間の蓄電装置の端子電圧の低下を抑制し、蓄電装置に蓄えられた電気エネルギーの減少を抑制できる。容量の小さい蓄電装置に蓄えられた電気エネルギーを有効に活用し、主電源の供給が断たれた際に電装品を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用補助電源装置の回路図及びドアロックモータの駆動波形図
【図２】第１実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの等価回路
【図３】第１実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図
【図４】第２実施形態に係る車両用補助電源装置の回路図及びドアロックモータの駆動波形図
【図５】第２実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図
【図６】参考例に係る車両用補助電源装置の回路図及びドアロックモータの駆動波形図
【図７】参考例の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１実施形態]
図１は本発明の第１実施形態に係る車両用補助電源装置の回路図、及び、ドアロックモータの駆動波形図である。
主電源１２は、車両のエンジン始動用、電装品への電力供給用の１２Ｖのメインバッテリである。車両用補助電源装置４０は、蓄電装置２０、検出部１４、制御部３０を備える。蓄電装置２０は、主電源１２からの電源の供給を受ける。蓄電装置２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、２４、ＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）２６を備える。ＥＤＬＣ２６を構成する６個の単位セルは、それぞれ、静電容量２１Ｆ、内部抵抗が２０ｍΩ、最大充電電圧が２．５Ｖである。蓄電装置の内部抵抗（合成抵抗）１２０ｍΩ、静電容量（合成容量）Ｃは３．５Ｆ、最大充電電圧Ｅは１５．０Ｖである。６個の単位セルの静電容量の総和は１２６Ｆである。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、主電源１２からの１２Ｖ電圧を、ＥＤＬＣ２６の充電電圧まで昇圧する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２４は、ＥＤＬＣ２６の負荷電圧供給時の電圧降下を調整し、負荷側に供給する。
【００１３】
検出部１４は、主電源１２から供給される電圧を検出している。検出部１４は、主電源１２から供給される電圧が断たれた際に、検出信号を制御部３０側に出力する。第１実施形態では、検出部１４は、主電源１２から供給される電圧を検出しているが、この代わりに、車両衝突等の衝撃を検出し、制御部に検出信号を出力することも可能である。制御部３０は、スイッチ３２Ｌ、スイッチ３２Ｒを制御する。スイッチ３２Ｌは、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬと、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬとに電力を供給する。スイッチ３２Ｒは、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲと、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲとに電力を供給する。
【００１４】
第１実施形態の車両は、車両が所定速度（例えば、時速５Ｋｍ）を超えると自動的にドアをロックする自動ドアロック機構（図示されず）を備え、所定速度を超えることで、自動ドアロック機構は、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬと、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲと、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬと、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲとを駆動して各ドアをロックする。
【００１５】
ここで、主電源１２から供給される電圧が断たれた際の第１実施形態の車両用補助電源装置４０の動作について説明する。
検出部１４は、主電源１２から供給される電圧が断たれたことを検出すると、検出信号を制御部３０に出力する。制御部３０は、スイッチ３２Ｒを４００ｍｓオンし、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲと、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲとに電力（１２Ｖ、５Ａ×２＝１０Ａ）を供給する。即ち、ドアロックモータ１６ＦＲに（１２Ｖ、５Ａ）、ドアロックモータ１６ＲＲに（１２Ｖ、５Ａ）が供給される。これにより、右前ドアと右後ドアとのドアロックが解除される。引き続き、制御部３０は、スイッチ３２Ｌを４００ｍｓオンし、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬと左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬとに電力（１２Ｖ、５Ａ×２＝１０Ａ）を供給する。これにより、左前ドアと左後ドアとのドアロックが解除される。車両用補助電源装置の出力波形は、８００ｍｓ間、（１２Ｖ、５Ａ×２＝１０Ａ）の電力が出力されることになる。
【００１６】
図２は、第１実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの等価回路である。
内部抵抗（合成抵抗）Ｒは、１２０ｍΩで、ＥＤＬＣの内部電圧はＥで表され、理想ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧はＶで表され、ＥＤＬＣの入力電流はＩで表される。ＥＤＬＣＮ電圧降下分が理想ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧され、負荷（ドアロックモータ）には、１２Ｖの電圧が加えられる。
【００１７】
図３は、第１実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図である。この図は、シミュレーション結果である。
左縦軸が電圧を、右縦軸が電流を、横軸が時間を表す。
ＥＤＬＣの内部電圧Ｅが１５．００Ｖから１０．７Ｖに下がる間に、理想ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖは、１２．７Ｖから５．４Ｖまで下がり、１０Ａ以上の電流が１．２２秒出力される。即ち、第１実施形態のＥＤＬＣは、１２Ｖ電圧を１．２２秒出力することができる。
【００１８】
第１実施形態では、負荷を２分割し、電流値を半分に落としているので、電流値の二乗に比例するＥＤＬＣの内部抵抗での電圧降下を抑えている。電流を減少させ、ＥＤＬＣの内部抵抗の影響を少なくすることで、電気負荷に電流が流れている間のＥＤＬＣの端子電圧の低下を抑制し、ＥＤＬＣに蓄えられた電気エネルギーの減少を抑制できる。容量の小さいＥＤＬＣに蓄えられた電気エネルギーを有効に活用し、主電源の供給が断たれた際に電装品（ドアロックモータ）を駆動することができる。
【００１９】
[第２実施形態]
図４は本発明の第２実施形態に係る車両用補助電源装置の回路図、及び、ドアロックモータの駆動波形図である。
第２実施形態の車両用補助電源装置は、第１実施形態の車両用補助電源装置と同様な構成を備える。但し、第２実施形態の車両用補助電源装置では、制御部３０が、スイッチ３２ＦＬ、スイッチ３２ＲＬ、スイッチ３２ＲＲ、スイッチ３２ＦＲを制御する。スイッチ３２ＦＬは、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬに電力を供給する。スイッチ３２ＲＬは、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬに電力を供給する。スイッチ３２ＲＲは、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲに電力を供給する。スイッチ３２ＦＲは、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲに電力を供給する。
【００２０】
第２実施形態の車両用補助電源装置は、蓄電装置２０のＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）２６を備える。ＥＤＬＣ２６を構成する４個の単位セルは、それぞれ、静電容量２１Ｆ、内部抵抗が２０ｍΩ、最大充電電圧が２．５Ｖである。蓄電装置の内部抵抗（合成抵抗）８０ｍΩ、静電容量（合成容量）Ｃは５．２５Ｆ、最大充電電圧Ｅは１０．０Ｖである。４個の単位セルの静電容量の総和は８４Ｆである。
【００２１】
ここで、主電源１２から供給される電圧が断たれた際の第２実施形態の車両用補助電源装置４０の動作について説明する。
検出部１４は、主電源１２から供給される電圧が断たれたことを検出すると、検出信号を制御部３０に出力する。制御部３０は、スイッチ３２ＦＲを４００ｍｓオンし、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲに電力（１２Ｖ、５Ａ）を供給し、右前ドアのドアロックを解除する。引き続き、制御部３０は、スイッチ３２ＦＬを４００ｍｓオンし、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬに電力（１２Ｖ、５Ａ）を供給し、左前ドアのドアロックを解除する。制御部３０は、スイッチ３２ＲＲを４００ｍｓオンし、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲに電力（１２Ｖ、５Ａ）を供給し、右後ドアのドアロックを解除する。最後に、制御部３０は、スイッチ３２ＲＬを４００ｍｓオンし、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬに電力（１２Ｖ、５Ａ）を供給し、左後ドアのドアロックを解除する。車両用補助電源装置の出力波形は、１６００ｍｓ間、（１２Ｖ、５Ａ）の電力が出力されることになる。
【００２２】
図５は、第２実施形態の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図である。この図は、シミュレーション結果である。
ＥＤＬＣの内部電圧Ｅが１０．００Ｖから６．７Ｖに下がる間に、理想ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖは、８．９Ｖから４．６Ｖまで下がり、５Ａ以上の電流が２秒以上出力される。即ち、第２実施形態のＥＤＬＣは、１２Ｖ電圧を２秒以上出力することができる。
【００２３】
第２実施形態では、負荷を４分割し、順次供給することで電流値を１／４に落としているので、電流値の二乗に比例するＥＤＬＣの内部抵抗での電圧降下を抑えている。
【００２４】
[参考例]
図６は本発明の参考例に係る車両用補助電源装置の回路図、及び、ドアロックモータの駆動波形図である。
参考例の車両用補助電源装置は、第１実施形態の車両用補助電源装置と同様な構成を備える。但し、参考例の車両用補助電源装置では、制御部３０がスイッチ３２を制御する。スイッチ３２は、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬ、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬ、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲ、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲに電力を供給する。
【００２５】
参考例の車両用補助電源装置は、蓄電装置２０のＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）２６を備える。ＥＤＬＣ２６を構成する９個の単位セルは、それぞれ、静電容量２１Ｆ、内部抵抗が２０ｍΩ、最大充電電圧が２．５Ｖである。蓄電装置の内部抵抗（合成抵抗）１８０ｍΩ、静電容量（合成容量）Ｃは２．３３Ｆ、最大充電電圧Ｅは２２．５Ｖである。９個の単位セルの静電容量の総和は１８９Ｆである。
【００２６】
ここで、主電源１２から供給される電圧が断たれた際の参考例の車両用補助電源装置４０の動作について説明する。
検出部１４は、主電源１２から供給される電圧が断たれたことを検出すると、検出信号を制御部３０に出力する。制御部３０は、スイッチ３２を４００ｍｓオンし、左前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＬと、左後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＬと、右後ドアに設けられたドアロックモータ１６ＲＲと、右前ドアに設けられたドアロックモータ１６ＦＲとに電力（１２Ｖ、５Ａ×４＝２０Ａ）を供給する。これにより、左前ドア、左後ドア、右前ドア、右後ドアとのドアロックが同時に解除される。車両用補助電源装置の出力波形は、４００ｍｓ間、（１２Ｖ、５Ａ×４＝２０Ａ）の電力が出力されることになる。
【００２７】
図７は、参考例の車両用補助電源装置のＥＤＬＣの放電特性図である。この図は、シミュレーション結果である。
ＥＤＬＣの内部電圧Ｅが２２．５０Ｖから１８．８Ｖに下がる間に、理想ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧Ｖは、１８．４Ｖから１０．３Ｖまで下がり、１０Ａ以上の電流が０．５５秒出力される。即ち、参考例のＥＤＬＣは、１２Ｖ電圧を０．５６秒間出力することができる。
【００２８】
参考例と、第１実施形態と第２実施形態との負荷総量は同じで有る。参考例のようにドアロックを同時に解除するためには、ＥＤＬＣにセルが９個必要であるのに対して、第２実施形態では、セルが４個でロック解除を行い得る。第１実施形態では、セルが７個でロック解除を行い得る。このように、第１実施形態、第２実施形態では、ＥＤＬＣのセル数を削減できるため、車両用補助電源装置を廉価に構成することができる。また、車両用補助電源装置を小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上述した実施形態では、負荷としてドアロックモータを駆動する車両用補助電源装置を例示したが、負荷としては、例えば、非常時、コンデンサ等に蓄えられた高電圧を抵抗等に落とす安全装置等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１２  主電源
１４  検出部
１６ＦＬ  ドアロックモータ
１６ＦＲ  ドアロックモータ
１６ＲＬ  ドアロックモータ
１６ＲＲ  ドアロックモータ
２０  蓄電装置
２６  ＥＤＬＣ
２４  ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０  制御部
４０  車両用補助電源装置
【図１】
2020124039.tif 000003
【図２】
2020124039.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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