(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と並列に接続され、前記直流電源がオンされた場合に充電される蓄電部を備え、前記直流電源又は前記蓄電部から車載負荷群への電力供給を行う車両用の補助電源装置において、
前記直流電源がオフされた場合に前記蓄電部からの放電を開始させる非遅延回路部と、前記直流電源が喪失した場合に前記蓄電部からの放電を遅延させる遅延回路部とを有する放電制御回路
を備えることを特徴とする補助電源装置。
【請求項２】
前記蓄電部と前記放電制御回路との間に接続されたスイッチング素子、及び該スイッチング素子に直列に接続された抵抗素子を備え、
前記非遅延回路部は、前記直流電源のオン／オフを検知する手段と、前記直流電源のオフを検知した場合、前記スイッチング素子をオンする手段とを備え、
前記遅延回路部は、前記直流電源が喪失した場合、前記スイッチング素子をオンする動作を遅延させる手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の補助電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの電圧低下を防ぐことが可能な補助電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費を向上させるために、また、環境への配慮から、停車時にアイドリングを停止するアイドルストップを行なう車両が増加しつつある。このような車両では、従来の車両に比べて頻繁にエンジンを始動させるので、エンジンを始動させるスタータの電源が重要である。
【０００３】
エンジンを始動させる際、スタータが大電流を消費するため、車両用電源装置の電圧が一時的に低下するクランキング現象が発生することがある。クランキング現象が発生した場合、バッテリ電圧が一時的に急激に低下するので、同じ電源装置から電力供給を受けるナビゲーション装置及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の電気負荷の動作が不安定になる等の可能性があった。
【０００４】
そのため、バッテリ（主電源）に補助電源としてバックアップバッテリ又は電気二重層キャパシタ等を並列に接続し、補助電源からの放電によりスタータ駆動時の電圧低下を抑制することが考えられている。
【０００５】
例えば、バッテリと並列に接続された大容量キャパシタと昇圧回路とを備え、バッテリの喪失時又はバッテリ電圧の低下時において、大容量キャパシタに充電された電力を負荷へ給電する補助電源装置が提案されている。このような補助電源装置では、昇圧された電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路の検出信号をマイコンにフィードバックし、フィードバックされた検出信号に基づきマイコンが昇圧回路の動作を制御する構成としている。
【０００６】
補助電源装置の蓄電部としてキャパシタが使用されている場合、エンジン停止中などにおいてキャパシタに蓄積された電荷を放電し、キャパシタの劣化を防止する措置が取られている。例えば、特許文献１には、大容量キャパシタを実装した補助電源回路において、キャパシタの電荷を放電するための放電回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１５９０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された放電回路は、電源をオン／オフするタイミングと、放電抵抗に接続されたリレースイッチをオープン／クローズするタイミングとの間に遅延時間Ｔ１，Ｔ２を設けることで、リレースイッチ内のスイッチ機構で発生するアーク放電を抑える構成としたものである。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された放電回路における遅延時間Ｔ１，Ｔ２は、遅延回路におけるＣＲ時定数によって定まるものであるから、放電回路に遅延回路が実装された後には、状況に応じて遅延時間を変化させることはできない。このため上記の放電回路では、例えば、通常の操作により電源がオフされた場合には即時的な放電を行い、電源の喪失時には放電するタイミングを遅延させて負荷への供給を継続させるといった放電タイミングの制御を実施することはできないという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、通常の操作時とバッテリの喪失時とに応じて放電するタイミングを異ならせることができる補助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】
【００１１】
本発明に係る補助電源装置は、直流電源と並列に接続され、前記直流電源がオンされた場合に充電される蓄電部を備え、前記直流電源又は前記蓄電部から車載負荷群への電力供給を行う車両用の補助電源装置において、前記直流電源がオフされた場合に前記蓄電部からの放電を開始させる非遅延回路部と、前記直流電源が喪失した場合に前記蓄電部からの放電を遅延させる遅延回路部とを有する放電制御回路を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、直流電源がオンからオフに切り替えられた場合、非遅延回路部を通じて蓄電部に蓄積された電荷の放電を開始させる。一方、直流電源が喪失した場合には、蓄電部に蓄積された電荷の放電を遅延回路部により遅延させる。
【００１３】
本発明に係る補助電源装置は、前記蓄電部と前記放電制御回路との間に接続されたスイッチング素子、及び該スイッチング素子に直列に接続された抵抗素子を備え、前記非遅延回路部は、前記直流電源のオン／オフを検知する手段と、前記直流電源のオフを検知した場合、前記スイッチング素子をオンする手段とを備え、前記遅延回路部は、前記直流電源が喪失した場合、前記スイッチング素子をオンする動作を遅延させる手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、直流電源のオフを検知した場合、スイッチング素子をオンして、蓄電部に蓄積された電荷を放電する。一方、直流電源が喪失した場合、スイッチング素子をオンする動作を遅延させることによって、スイッチング素子がオンするまでの間は、蓄電部から車載負荷群への給電を行い、スイッチング素子がオンしたタイミングで蓄電部に蓄積された電荷を放電する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、直流電源が通常の操作によりオンからオフに切り替えられた場合、非遅延回路部は、蓄電部に蓄積された電荷を放電させることができる。すなわち、イグニッションスイッチをオンからオフに切り替える通常動作においては即時的に蓄電部に蓄積された電荷を放電させることができ、蓄電部の劣化を防止することが可能となる。
【００１６】
一方、車両の衝突等により直流電源が喪失した場合、遅延回路部は、蓄電部からの放電を遅延させることができ、放電を遅延させている間、蓄電部からの電力を車載負荷群へ供給することができ、バッテリ喪失時の非常用電源として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る補助電源装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】補助電源装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本実施の形態に係る補助電源装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る補助電源装置１は、車両に搭載されるバッテリ２と負荷３との間に接続される。バッテリ２と補助電源装置１との間には、イグニッションスイッチ４及びヒューズ５Ａが介装されており、イグニッションスイッチ４がオンである場合、バッテリ２からの電力が補助電源装置１及び負荷３に供給されるように構成されている。
【００１９】
また、バッテリ２が喪失した場合、又はバッテリ２から供給される電力が低下した場合であっても、補助電源装置１に蓄電された電力が負荷に供給されるように構成されている。
【００２０】
なお、バッテリ２及び補助電源装置１が電力を供給する負荷には、ヘッドライト、テールランプ等のランプ系、パワーウィンドモータ、シートモータ、ドアロックモータ等のモータ系、ヒータ、ナビゲーション装置等の車載機器、及びＥＣＵ等が含まれる。
【００２１】
補助電源装置１は、充電回路部１０、蓄電部２０、給電回路部３０、非遅延回路部４０、遅延回路部５０、及び放電回路部６０を備える。非遅延回路部４０及び遅延回路部５０は、放電制御部として機能するように構成されている。
【００２２】
充電回路部１０は、蓄電部２０への充電電圧がキャパシタ２１の耐圧を超えることがないように充電電圧を制御する。
【００２３】
蓄電部は２０、複数のキャパシタ２１，２１，２１を直列に接続して構成され、バッテリ２に対して並列に接続されている。蓄電部２０が備えるキャパシタ２１としては、例えば、所定の定格電圧を有する電気二重層キャパシタを用いることができる。イグニッションスイッチ４がオンである場合、蓄電部２０には、直流電源としてのバッテリ２から供給される電圧が印加される。
【００２４】
給電回路部３０は、負荷への出力電圧を制御するための回路である。給電回路部３０は、例えば、図に示していない昇圧回路及び昇圧制御回路を備えており、蓄電部２０から出力される電圧を昇圧回路によって昇圧すると共に、昇圧後の電圧を昇圧制御回路にフィードバックして、フィードバックされた電圧に基づいて昇圧回路の動作を制御する。給電回路部３０は、このような制御を行うことにより、バッテリから供給される電力が少ない場合であっても、負荷に与える電圧（昇圧後の電圧）を略一定に保つ構成としている。
【００２５】
非遅延回路部４０は、蓄電部２０のキャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷を放電させる際、遅延させることなく即時的に放電させるための放電制御回路を構成する。本実施の形態に係る補助電源装置１は、通常の操作によりイグニッションスイッチ４がオンからオフに切り替えられた場合、非遅延回路部４０により蓄電部２０の放電制御を行う。
【００２６】
より具体的には、イグニッションスイッチ４がオンからオフに切り替えられた場合、放電回路部６０が備えるスイッチ（後述するＦＥＴ１５）を即時的にオンすることにより、キャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷を速やかに放電する。
【００２７】
遅延回路部５０は、蓄電部２０のキャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷を放電させる際、放電を遅延させるための放電制御回路である。本実施の形態に係る補助電源装置１は、車両の衝突等によりバッテリ２が喪失した場合、遅延回路部５０により蓄電部２０の放電制御を行う。
【００２８】
より具体的には、バッテリ２が喪失した場合、放電回路部６０が備えるスイッチ（ＦＥＴ１５）をオンする動作を遅延させることによって、キャパシタ２１，２１，２１からの放電を遅延させ、蓄電部２０から負荷３への給電を継続する。
【００２９】
なお、補助電源装置１は、蓄電部２０を経由する給電経路とは別に、この給電経路に並列に配した通常の給電経路を有しており、ヒューズ５Ｂを介して接続されたバッテリ２からの電力を直接的に負荷に供給できるように構成されている。
【００３０】
図２は補助電源装置の回路構成を示す図である。前述したように、補助電源装置１は、ダイオード１２を介して接続された非遅延回路部４０とダイオード１３を介して接続された遅延回路部５０とを備えており、通常操作によるイグニッションスイッチ４のオンからオフへの切替え時には蓄電部２０からの即時的な放電を行い、バッテリ２の喪失時には蓄電部２０からの放電を遅延させる。
【００３１】
非遅延回路部４０は、ＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４１（以下、ＦＥＴ４１と記載）、ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２（以下、ＦＥＴ４２と記載）、ＮＰＮ型トランジスタ４３（以下、トランジスタ４３と記載）、ダイオード４４ａ〜４４ｃ、及び抵抗４５ａ〜４５ｆを備える。
【００３２】
ＦＥＴ４１のゲートは、抵抗４５ａの一方の端子に接続されている。抵抗４５ａの他方の端子は、抵抗４５ｅの一方の端子、及びバッテリ２が負荷３へ直接的に給電する給電経路に接続されている。ＦＥＴ４１のソースは、ダイオード１２のカソード、抵抗４５ｂ及びダイオード４４ａのアノードに接続されており、ＦＥＴ４１のドレインにはダイオード４４ｃのカソードが接続されている。また、ＦＥＴ４１のソース及びドレイン間にはダイオード４４ｂが介装されている。
【００３３】
ＦＥＴ４２のソースは、ダイオード４４ａのカソード及び抵抗４５ｃの一方の端子に接続されており、ゲートは抵抗４５ｃの他方の端子及び抵抗４５ｄに接続されている。また、ＦＥＴ４２のドレインには、抵抗１４の一方の端子が接続されている。抵抗１４の他方の端子には、コンデンサ１６及びＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ１５（以下、ＦＥＴ１５と記載）のゲートが接続されている。ＦＥＴ１５のドレインは、抵抗１７を介して接地されており、ソースは、充電回路部１０と給電回路部３０との間に接続されている。
【００３４】
なお、コンデンサ１６と抵抗１４とからなるＣＲ回路の時定数が小さくなるように、抵抗１４には抵抗値が小さな値のものが採用され、このＣＲ回路の遅延時間が数１０ｍｓｅｃ程度となるように設計されている。
【００３５】
非遅延回路部４０が備えるトランジスタ４３のコレクタは、抵抗４５ｄを介してＦＥＴ４２のゲートに接続されている。また、トランジスタ４３のベースには抵抗４５ｅに接続され、エミッタは接地されている。トランジスタ４３のベースとエミッタとの間には抵抗４５ｆが介装されている。
【００３６】
遅延回路部５０は、抵抗５１を備える。抵抗５１の一方の端子はダイオード１３のカソードに接続され、他方の端子は非遅延回路部４０が備えるダイオード４４ｃのアノードに接続されている。また、抵抗５１の他方の端子には、抵抗１４を介してコンデンサ１６及びＦＥＴ１５のゲートが接続されている。本実施の形態では、コンデンサ１６と抵抗５１とによりＣＲ回路を形成し、この抵抗５１の抵抗値を非常に大きな値とすることにより、ＣＲ回路における時定数を大きくする構成としている。
【００３７】
上記の如く構成された補助電源装置１の動作について説明する。
【００３８】
イグニッションスイッチ４がオンからオフに切り替えられた場合、ＦＥＴ４１のソース及びドレイン間には電圧がかかる為、ＦＥＴ４１はオンされる。このＦＥＴ４１がオンされた場合、コンデンサ１６に蓄積された電荷は、抵抗１４、ＦＥＴ４１、抵抗４５ａを通じて放電されるため、ＦＥＴ１５は遅延することなくオンされる。
【００３９】
すなわち、イグニッションスイッチ４がオンからオフに切り替えられた場合、ＦＥＴ１５は遅延することなくオンされ、蓄電部２０のキャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷は抵抗１７で放電される。
【００４０】
一方、イグニッションスイッチ４がオフからオンに切り替えられた場合、ＦＥＴ４２のソース及びドレイン間には電圧がかかる為、ＦＥＴ４２はオンされる。このとき、トランジスタ４３はオンの状態である。ＦＥＴ４２がオンされた場合、イグニッションスイッチ４を通じて印加される電圧（イグニッション電圧）が、ＦＥＴ４２及び抵抗１４を経由して、コンデンサ１６に供給され、コンデンサ１６には電荷が蓄積される。
【００４１】
この結果、ＦＥＴ１５は、遅延することなくオフされるので、蓄電部２０におけるキャパシタ２１，２１，２１からの放電は停止され、充電回路部１０を通じて充電が行われる。
【００４２】
車両の衝突等によりバッテリ２が喪失した場合、ＦＥＴ４１のソース及びドレイン間の電位差、ＦＥＴ４２のソース及びドレイン間の電位差は共にゼロとなり、ＦＥＴ４１及びＦＥＴ４２は共にオフされる。その結果、イグニッションスイッチ４のオンにより、コンデンサ１６に蓄積していた電荷は、抵抗１４及び抵抗５１を通じて放電される。
【００４３】
ここで、遅延回路部５０が備える抵抗５１の抵抗値を非常に大きな値としているので、コンデンサ１６及び抵抗５１によるＣＲ回路の時定数を非常に大きくすることができ、ＦＥＴ１５がオンする動作を遅延させることができる。この結果、蓄電部２０におけるキャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷を放電せずに、負荷３に対する給電を継続させることができる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、イグニッションスイッチ４が通常の操作によりオンからオフに切り替えられた場合、非遅延回路部４０は、ＦＥＴ１５を即時的にオンすることにより、蓄電部２０のキャパシタ２１，２１，２１に蓄積された電荷を放電させることができる。すなわち、通常動作においてはイグニッションスイッチ４がオンからオフに切り替えられた場合に即時的にキャパシタ２１，２１，２１の電荷を放電させることができるので、キャパシタ２１，２１，２１の劣化が進むことを防止することができる。
【００４５】
一方、車両の衝突等によりバッテリ２が喪失した場合、遅延回路部５０は、ＦＥＴ１５がオンする動作を遅延させることにより、ＣＲ回路の時定数に応じた時間だけキャパシタ２１，２１，２１からの放電を停止させることができる。また、補助電源装置１は、キャパシタ２１，２１，２１からの放電が停止されている間、蓄電部２０からの電力を給電回路部３０を通じて負荷３へ供給することができ、バッテリ２の喪失時における非常用電源として利用することができる。
【００４６】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４７】
１  補助電源装置
２  バッテリ
３  負荷
４  イグニッションスイッチ
１０  充電回路部
２０  蓄電部
２１  キャパシタ
３０  給電回路部
４０  非遅延回路部
５０  遅延回路部
６０  放電回路部
【図１】
0006024648.tif 000002
【図２】
0006024648.tif 000003