(57)【要約】【課題】大型コンデンサの端子電圧に影響されずに短い時間で充電が完了する車載データ記録装置を得る。【解決手段】バッテリーから供給された電源から内部電源電圧を発生する第１電源と、第１電源とは別の電圧を発生する第２電源と、画像データを取り込み記録媒体に該画像データを書込む制御部と、電源スイッチがＯＦＦされた後の所定の時間に亘って少なくとも制御部と記録媒体に電源を供給する大型コンデンサと、大型コンデンサを定電流で充電する定電流充電回路と、第１電源から第２電源に供給する電力を通過させる即時起動用ダイオードと、即時起動用ダイオードを通過する電力を大型コンデンサに分流しないように防止する分流防止用ダイオードと、大型コンデンサの電荷が定電流充電回路に流入しないように防止する逆流防止用ダイオードと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のバッテリーから電源スイッチがＯＮされたとき供給される電源で作動するとともに上記車両に搭載されるカメラが撮像する画像データを記録媒体に記録する車載データ記録装置において、
上記バッテリーから供給された電源から内部電源電圧を発生する第１電源と、
上記第１電源とは別の電圧を発生する第２電源と、
上記画像データを取り込み上記記録媒体に該画像データを書込む制御部と、
上記電源スイッチがＯＦＦされた後の所定の時間に亘って少なくとも上記制御部と上記記録媒体に電源を供給する大型コンデンサと、
上記大型コンデンサを定電流で充電する定電流充電回路と、
上記第１電源から上記第２電源に供給する電力を通過させる即時起動用ダイオードと、
上記即時起動用ダイオードを通過する電力を上記大型コンデンサに分流しないように防止する分流防止用ダイオードと、
上記大型コンデンサの電荷が上記定電流充電回路に流入しないように防止する逆流防止用ダイオードと、
を有することを特徴とする車載データ記録装置。
【請求項２】
温度変化による上記定電流充電回路から流れる定電流の変化を抑制する温度補償回路を有することを特徴とする請求項１に記載の車載データ記録装置。
【請求項３】
上記定電流充電回路から流れる定電流を上記大型コンデンサの端子電圧が所定の電圧に達したとき切り替える電流切替回路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の車載データ記録装置。
【請求項４】
上記電流切替回路の切替電圧の温度変動を抑制する第２の温度補償回路を有することを特徴とする請求項３に記載の車載データ記録装置。
【請求項５】
上記定電流充電回路から流れる電流を制御して上記定電流充電回路の消費電力が一定になるように制御する電力一定制御回路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の車載データ記録装置。
【請求項６】
上記電力一定制御回路の温度による変動を抑制する第３温度補償回路を有することを特徴とする請求項５に記載の車載データ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載する車載データ記録装置に関し、特に車載データ記録装置の電源回路に用いた大型コンデンサを充電するための充電回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載データ記録装置と呼ばれる、車両に取り付けられたカメラが撮像した画像を保存するシステムが車両に搭載され始めている。通常、車載データ記録装置は、事故や危険運転時など車両の加速度をもとに、そのトリガ前後数秒間の画像を記録媒体に記録するもので、事後の前後の車両周辺状況が記録でき、事故の原因解析にも使われている。
また、ドライバーや同乗者が、マニュアルでトリガを入力してその前後の画像を記録できるようにもされており、観光地での記録や、車室内の様子の記録など、色々な用途にも利用されるようになっている。
【０００３】
車載データ記録装置は、車両の加速度検出を行っており、危険運転時には注意喚起を行い、燃費の良い運転時には、エコ運転表示をさせることも可能である。また、ＧＰＳによる位置情報や車速、アクセルやブレーキ情報も取り込むことが可能で、事故の解析にさらに有用になるとともに、常に見守られているという意識から車載データ記録装置装着者の事故率が減少する効果や、ドライバーが安心感をもてるといった効果もあり、今後この市場はさらに広がっていくと考えられている。
【０００４】
通常、車載データ記録装置は、事後時の加速度を検出して、そのトリガ前１０秒程度、トリガ後１０秒程度の記録を実施するが、事故などの衝撃によって、バッテリーが外れた場合においては、事故後の記録ができないことが発生する。システムの仕様によっては、衝撃のトリガが発生してから、トリガ前１０秒からの画像を記録するシステムもあり、その場合は、最も残したい事故前後の画像が残せないといった問題が発生する。
【０００５】
また、ＳＤカードなどのデータ書込み時に、電源断が発生すると、記憶媒体自体が破壊されることもあり、以後の記憶ができなくなるといった不具合も発生している。特に、マニュアルトリガで記憶中に、エンジンオフにした場合など容易に、記憶媒体書き込み中に電源断といったモードが発生することがある。
【０００６】
そのため、通常は車載データ記録装置の電源には、大型のキャパシターが接続されており、不慮の電源断後から数十秒程度は車載データ記録装置の動作を可能にするように、電圧低下を緩和する回路が設置されている。
【０００７】
通常、電圧低下を緩和する回路として車載データ記録装置の電源部に大型のコンデンサを配置する。しかし、電源部に大型のコンデンサを接続した場合には、電源ＯＮ時に大型コンデンサの充電に時間がかかり、システム起動に数十秒の時間がかかるために、自動車でエンジン始動後数十秒以内の事故の記録ができない不具合があった。
そこで、システムに電力を供給する第２電源に第１電源からの電力を供給する即時起動用ダイオードと、即時起動用ダイオードを通過した電力が大型コンデンサに逆流しないように防止する逆流防止ダイオードとを含む回路により、電源スイッチがＯＮした場合、即時起動用ダイオードを介して供給された電力によって第２電源への電源供給が可能になる。この回路によって、大型コンデンサが完全放電時にでも、車載データ記録装置は電源ＯＮと同時に第２電源が起動し内部ＩＣの動作が可能となり、車両の始動直後からの画像等の記録が可能となる。
【０００８】
また、電源スイッチ断時などに大型コンデンサの充電電荷が定電流充電回路へ逆流することを防止用するためのダイオードを備えており、電源スイッチがオープンになった場合に、大型コンデンサの電荷を全て第２電源側で消費できるようになり、電源スイッチ断時に大型コンデンサの電荷を最大限に使用できるように、不要電流の防止を行なっている。
【０００９】
従来、車載データ記録装置は上記のような制御を行っているため、大型コンデンサの充電をいかに早くするかが、始動直後の事後の記録をいかに正確に残すことができるかの性能につながってくる。
電流制限抵抗を用いて大型コンデンサの充電を行うとき、ダイオードの最大電流を超えないように、電流制限抵抗で電流制限をかける必要があるが、大きな電流を流すことのできるダイオードは、価格が高くサイズが大きくなり、また、大きな電流を流すことのできる電流制限抵抗も許容消費電力の大きなものを使用する必要があり、価格も高く、サイズも大きくなる問題がある。
【００１０】
また、固定抵抗で充電する場合は、充電初期にくらべ充電後期では充電電流が大きく減少し、所望の充電電圧に達するには、長い時間が必要になる。
そこで、ダイオードだけでコンデンサを充電することが提案されている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１２３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に記載の充電回路では、充電開始時に非常に大きな電流が流れるので許容電力が非常に大きいダイオードを用いなければならないという問題がある。
また、その前段の充電回路の消費電力が超過して充電回路の素子を破壊させることが起こり、また、定格以内の充電をすると大型コンデンサの充電時間が長くかかるなどの問題がある。
【００１３】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、大型コンデンサの端子電圧に影響されずに短い時間で充電が完了する車載データ記録装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る車載データ記録装置は、車両のバッテリーから電源スイッチがＯＮされたとき供給される電源で作動するとともに上記車両に搭載されるカメラが撮像する画像データを記録媒体に記録する車載データ記録装置において、上記バッテリーから供給された電源から内部電源電圧を発生する第１電源と、上記第１電源とは別の電圧を発生する第２電源と、上記画像データを取り込み上記記録媒体に該画像データを書込む制御部と、上記電源スイッチがＯＦＦされた後の所定の時間に亘って少なくとも上記制御部と上記記録媒体に電源を供給する大型コンデンサと、上記大型コンデンサを定電流で充電する定電流充電回路と、上記第１電源から上記第２電源に供給する電力を通過させる即時起動用ダイオードと、上記即時起動用ダイオードを通過する電力を上記大型コンデンサに分流しないように防止する分流防止用ダイオードと、上記大型コンデンサの電荷が上記定電流充電回路に流入しないように防止する逆流防止用ダイオードと、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る車載データ記録装置は、バッテリーから電源が供給されたとき第１電源から供給される電源で大型コンデンサを定電流で充電する定電流充電回路を有しているので、大型コンデンサの端子電圧に影響されずに短い時間で充電が完了することができるという効果を奏する。また、定電流で大型コンデンサを充電するので、逆流防止用ダイオードとして許容順方向電流の小さな安価なダイオードを適用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両のブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【図３】温度一定のときの図２の大型コンデンサの充電電流、端子電圧、トランジスタの消費電力を示すグラフである。
【図４】図２の大型コンデンサの充電電流、端子電圧、トランジスタの消費電力の温度特性を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る車両のブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【図７】図６の大型コンデンサの充電電流、端子電圧、トランジスタの消費電力の温度特性を示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車両のブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【図１０】温度一定のときの図９の大型コンデンサの充電電流、端子電圧、トランジスタの消費電力を示すグラフである。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る車両のブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る車両のブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【図１５】温度一定のときの図１４の大型コンデンサの充電電流、端子電圧、トランジスタの消費電力を示すグラフである。
【図１６】トランジスタのＶｂｅ−Ｉｃ−Ｖｃｅ特性のグラフである。
【図１７】トランジスタのＶｃｅ−Ｉｃ特性に安全動作領域を示すグラフである。
【図１８】この発明の実施の形態６に係る車両のブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態６に係る車載データ記録装置の電源回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の車載データ記録装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両のブロック図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００の電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態１に係る車両は、図１に示すように、車両バッテリー１、車両側の電源スイッチ２、画像取り込みのためのカメラ１２、及び車載データ記録装置１００が備えられている。
【００１８】
車載データ記録装置１００は、画像データ等が記録される記録媒体７、カメラ１２からのデータの取り込みや記録媒体７へのデータ書込みを制御する制御部６、制御部６及び記録媒体７に電源を供給する第２電源４、第２電源４への電源を保持する大型コンデンサ８、大型コンデンサ８へ電荷を充電する定電流充電回路５、及び、第２電源４と定電流充電回路５へ電力を供給する第１電源３を有する。
【００１９】
また、車載データ記録装置１００は、第２電源４を即時起動するための即時起動用ダイオード９、即時起動用ダイオード９からの電荷を大型コンデンサ８の充電状態に係らず確実に第２電源４へ供給するための分流防止用ダイオード１１、及び、大型コンデンサ８から定電流充電回路５に電荷が逆流しないように防止する逆流防止用ダイオード１０を有する。
【００２０】
制御部６は、大型コンデンサ８の端子電圧をモニタしながら記録媒体７への書込み制御を行っている。すなわち、大型コンデンサ８の端子電圧が所定の電圧以下になったときには記録媒体７への書き込みを中止する。
【００２１】
この車載データ記録装置１００において、電源スイッチ２がＯＮした場合、定電流充電回路５が大型コンデンサ８を充電すると同時に、即時起動用ダイオード９を介して第１電源３から第２電源４に電力が供給される。このとき即時起動用ダイオード９を介して供給される電荷が分流防止用ダイオード１１により大型コンデンサ８に流れ込まないので、確実に第２電源４に電力が供給される。
【００２２】
すなわち、即時起動用ダイオード９と分流防止用ダイオード１１を有することにより、大型コンデンサ８が完全に放電してしまっている時でも、電源スイッチ２がＯＮされて車両バッテリー１から第１電源３に電力が供給されると、第２電源４に電力が確実に供給され、第２電源４から制御部６及び記録媒体７に電源が供給され、制御部６が起動され、車両の始動直後からの画像等の記録が可能となる。
【００２３】
また、電源スイッチ２がＯＦＦになったときに、逆流防止用ダイオード１０により大型コンデンサ８から定電流充電回路５の出力へ電荷が流入することを防止するので、大型コンデンサ８に蓄電されている電荷を全て第２電源４に供給することができる。
【００２４】
通常、電源スイッチ２がＯＦＦになって定電流充電回路５の入力電源がＯＦＦになると、定電流充電回路５の出力インピーダンスや、定電流充電回路５の寄生ダイオード等で入力側のインピーダンスに電荷が流れ、大型コンデンサ８の電荷が不要に消費される。しかし、逆流防止用ダイオード１０を定電流充電回路５の出力と大型コンデンサ８との間に挿入しているので、大型コンデンサ８に蓄電されている電荷を効率よく使用でき、電源スイッチ２がＯＦＦされた後、または、車両バッテリー１がはずれた時に、長時間、画像等の記録が可能になる。
【００２５】
通常、車載データ記録装置１００には、画像等の記録のモードとして、衝突や運転者が意識的にスイッチを押した場合などにトリガ前後の一定時間を記録するイベント記録モードと、車が動いているときの画像を常に記録する常時記録モードとがある。そして、記録媒体への記録はある一定容量のデータを複数回に分けて記録しているが、その一定容量のデータの記録には数秒程度必要な場合があり、その書込み中に電源がＯＦＦされシステムリセットが発生すると、記録媒体自体が破壊されるなどの不具合が発生する。
【００２６】
しかし、制御部６が大型コンデンサ８の端子電圧をモニタしながら記録媒体７への書込み制御を行っているので、記録媒体７への供給電圧が低電圧でシステムリセットが発生して書込みが行なえなくなる前に事前に記録媒体７への書込みを中止し不具合の発生がないようにしている。
【００２７】
大型コンデンサ８を充電する定電流充電回路５は、図２に示すように、定電流動作をさせるためにトランジスタ２１、抵抗２２、２３、２４から成っている。
この定電流充電回路５では、式（１）が成立するように制御される。但し、Ｖ１は第１電源３の出力電圧、Ｒ１は抵抗２２の抵抗値、Ｉ１はトランジスタ２１のエミッタ電流、Ｖｂｅはトランジスタ２１のベースエミッタ間電圧、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ抵抗２３、２４の抵抗値、Ｉ２はトランジスタ２１のベース電流、Ｉ３はトランジスタ２１のコレクタ電流である。
【００２８】
Ｖ１−（Ｒ１×Ｉ１）−Ｖｂｅ＝Ｖ１（Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））      （１）
Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３      （２）
【００２９】
抵抗２４に電流Ｉ２が流れるが、電流Ｉ２と電流Ｉ３との間には式（３）の関係が成立する。但し、ここでｈｆｅは、トランジスタ２１の電流増幅率で、１００から３００程度である。また、電流Ｉ２は微小であるため式（１）では考慮に入れていない。
【００３０】
Ｉ３＝ｈｆｅ×Ｉ２      （３）
【００３１】
実際に流れる電流は、式（１）を変形して電流Ｉ１に関するようにすれば式（４）が得られる。
【００３２】
Ｉ１＝（（Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖ１−Ｖｂｅ）／Ｒ１      （４）
【００３３】
式（４）からトランジスタ２１のエミッタに流れる電流は、第１電源３の出力電圧Ｖ１と抵抗２２、２３、２４の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とベースエミッタ間電圧Ｖｂｅによって決まる電流が流れるため、定電流を流すことが可能になる。
尚、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは、Ｐ型半導体とＮ型半導体の接続部の電圧になるため、通常、２５℃で約０．７Ｖ程度の電圧になる。
【００３４】
この定電流充電回路５で大型コンデンサ８を充電したときの充電の様子を図３に示す。  素子の条件は上述同様に、大型コンデンサの静電容量を５Ｆ、定電流充電回路５の最大消費電力を４．８Ｗとして算出する。充電電流は大型コンデンサ８の充電電圧に影響されず、電流約１Ａの一定で充電できており、大型コンデンサ８を４．６Ｖまで充電するのに必要な時間は、従来回路では８０秒程度必要であったが、今回発明の回路では約２５秒程度まで大幅に短縮することができた。
【００３５】
この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００では、大型コンデンサ８を定電流充電することで、抵抗による電流制限の充電と比べ同じ消費電力のトランジスタを用いても、充電時間を大幅に短縮できる。
【００３６】
実施の形態２．
まず、この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置の説明に先立って、この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００の充電電流、充電電圧及びトランジスタの消費電力の温度特性を説明する。
トランジスタ２１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅを上述の実施の形態１では２５℃で約０．７Ｖであるとして説明したが、ＰＮ接合の材質の特性上、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは約−２ｍＶ／℃の温度特性を有している。そして車両で使用する場合、−４０℃から１０５℃程度まで使用温度範囲があり、２５℃に対して１０５℃では、０．１６Ｖベースエミッタ間電圧Ｖｂｅが低下し０．５４Ｖとなる、また、２５℃に対して−４０℃では、０．１３Ｖベースエミッタ間電圧Ｖｂｅが上昇し０．８３Ｖになるため、式（４）から算出しても分かるように、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅの変化で充電電流Ｉ１が大きく変わる結果となる。
【００３７】
図４は、図２に示す車載データ記録装置１００の大型コンデンサ８に定電流充電回路５により充電するときの充電電流、端子電圧及びトランジスタの消費電力の温度特性を示す。
充電電流が温度によって大きく変わり、２５℃では上述のように大型コンデンサ８の充電時間は２５秒であるが、１０５℃では充電電流が１．８Ａ程度になり大型コンデンサ８の充電時間は１５秒程度になるが、トランジスタ２１の消費電力が８Ｗ程度になり最大消費電力４．８Ｗをオーバーする。
また、−４０℃では充電電流が０．５Ａ程度まで低下し、大型コンデンサ８の充電時間が約５０秒程度必要になる。
【００３８】
図５は、この発明の実施の形態２に係る車両のブロック図である。図６は、この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置１００Ｂの電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置１００Ｂは、この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００に温度補償回路１３を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
【００３９】
温度補償回路１３は、トランジスタ２１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅの温度変化による変化を打消すように、トランジスタ２１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅと同等のＰＮ接続を有するダイオード２５を抵抗２３とトランジスタ２１のベースの間に挿入されている。
すると、式（１）は式（５）になり充電電流Ｉ１は、式（６）となる。但し、Ｖｄはダイオード２５の順方向電圧である。
【００４０】
Ｖ１−（Ｒ１×Ｉ１）−Ｖｂｅ＝（Ｖ１−Ｖｄ）×（Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））      （５）
Ｉ１＝（（（Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３））×Ｖ１−Ｖｂｅ＋Ｖｄ（Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）））／Ｒ１      （６）
【００４１】
この式（６）から分かるように、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅと順方向電圧Ｖｄは同じ温度特性を有しているが、プラスとマイナスで打ち消される方向に働くため、温度変化に対して電流変動の少ない回路構成が実現できる。
特に、抵抗２２は充電電流を流すために通常０．１Ω程度の低めの抵抗値に設定させるため、トランジスタ２１のベース電圧は比較的高い電圧に設定されることが多く、抵抗２３と抵抗２４の抵抗値は、Ｒ３がＲ２を無視できる程度に大きく設定されることが多く、ベースエミッタ間電圧ＶｂｅとＶｄ×（Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））は、近似した電圧になり、温度補正値も同じ動きをする。
【００４２】
図７は、図６に示す車載データ記録装置１００Ｂの大型コンデンサに充電するときの充電電流、充電電圧及びトランジスタの消費電力の温度特性を示す。
充電電流は、約１Ａで、大型コンデンサ８の充電時間は約２５秒、トランジスタ２１の消費電力も４．８Ｗ以下であり、安定した充電か可能になり、-４０℃から１０５と広範囲の温度であっても、充電電流は１Ａと一定であり、かつ、大型コンデンサ８の充電時間も２５秒と一定に制御できる。
【００４３】
この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置１００Ｂでは、ダイオード２５による温度補償回路１３を用いることで、温度による定電流充電回路５の充電電流値の変動を抑制でき車載データ記録装置１００Ｂの使用温度による充電時間のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係る車両のブロック図である。図９は、この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃの電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃは、この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置１００Ｂに電流切替回路１４を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
電流切替回路１４は、大型コンデンサ８の端子電圧により定電流充電電流を切り替える。
【００４５】
電流切替回路１４は、大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２が所定の電圧（以下の説明では２．０Ｖ）を超えているとき、定電流充電回路５のベース電流制限抵抗２４に並列に抵抗３２を接続する回路である。第２トランジスタ３１のコレクタは抵抗３２を介してトランジスタ２１のベースに接続される。第２トランジスタ３１のベースは抵抗３４を介して大型コンデンサ８と、抵抗３３を介して第２トランジスタ３１のエミッタと接続されている。第２トランジスタ３１のエミッタは接地されている。
第２トランジスタ３１がＯＮすると、トランジスタ２１のベースに抵抗２４と抵抗３２が並列に接続され、第２トランジスタ３１がＯＦＦすると、トランジスタ２１のベースに抵抗２４だけが接続される２つのモードの電流状態をつくる。
【００４６】
第２トランジスタ３１がＯＦＦのときは、大型コンデンサ８が充電され端子電圧Ｖ２が上昇してくると、第２トランジスタ３１がＯＮして、抵抗２４と抵抗３２が並列に接続された回路となる。このとき、トランジスタ２１のベース電位は、抵抗値Ｒ２、順方向電圧Ｖｆ、抵抗２４と抵抗３２が並列接続された合成抵抗Ｒ３／／Ｒ４で決まり、充電電流Ｉ１は式（７）となり、第２トランジスタ３１がＯＦＦのときの式（６）と比べると、抵抗値Ｒ３が抵抗値Ｒ３／／Ｒ４となり抵抗値が小さくなっており、式（７）からも明らかなように、充電電流は第２トランジスタ３１がＯＮした場合に、増加する。
【００４７】
Ｉ１＝（（（Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３／／Ｒ４））×Ｖ１−Ｖｂｅ＋Ｖｄ（Ｒ３／／Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ３／／Ｒ４）））／Ｒ１      （７）
【００４８】
その充電の様子を示したのが、図１０で、大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２が、約２Ｖに達した時点で、第２トランジスタ３１がＯＮし、充電電流が１Ａから２Ａに増加する。このとき、トランジスタ２１のエミッタコレクタ間電圧Ｖｅｃは、Ｖ１−Ｖ２となっており、トランジスタ２１の消費電力（Ｖｅｃ×Ｉ１）から考えれば、端子電圧Ｖ２が０Ｖのときと比べ、大きな充電電流を流すことができる。
【００４９】
図３に示すように、この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００の充電時のトランジスタ２１の消費電力は、端子電圧Ｖ２が上がるに従って下がっているが、図１０に示すように、この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃの充電時のトランジスタ２１の消費電力は、大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２が２．０Ｖを超えると第２トランジスタ３１がＯＮし、充電電流が増加し、トランジスタ２１の消費電力が増加する。
【００５０】
この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃでは、この発明の実施の形態１に係る車載データ記録装置１００で行っていた大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２につれてトランジスタ２１の消費電力を低下していた制御が、端子電圧Ｖ２が２Ｖ付近で充電電流を増加させ、トランジスタ２１の消費電力を増加させることで、大型コンデンサ８の充電時間を２０秒まで短縮できる。
【００５１】
また、この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃでは、大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２を用いて、定電流充電の電流を切り替える電流切替回路１４を備えるので、定電流充電に使用しているトランジスタ２１の消費電力を有効に使うことが可能で、さらに充電時間を短縮することができる。
【００５２】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４に係る車両のブロック図である。図１２は、この発明の実施の形態４に係る車載データ記録装置１００Ｄの電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態４に係る車載データ記録装置１００Ｄは、この発明の実施の形態３に係る車載データ記録装置１００Ｃに第２温度補償回路１５を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
【００５３】
第２温度補償回路１５は、電流切替回路１４の温度による変動を抑制する。そして、第２トランジスタ３１のベースエミッタ間の電圧Ｖｂｅ２の温度特性を打消すように働く第２ダイオード３５を抵抗３３と第２トランジスタ３１のエミッタ間に挿入する。尚、第２ダイオード３５による第２トランジスタ３１のベースエミッタ間電圧の温度特性の補償については実施の形態２に係るダイオード２５の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
トランジスタ３１のＯＮ／ＯＦＦを決める方法として、式（８）に従って抵抗値Ｒ５、Ｒ６を算出する。但し、Ｖｆ２は第２ダイオード３５の順方向電圧、Ｖｂｅ２は第２トランジスタ３１のベースエミッタ間電圧である。尚、トランジスタ２１の消費電力を考慮し、シミュレーションを行ってパラメータを算出しても良い。
【００５５】
（Ｖ２−Ｖｆ２）×（Ｒ５／（Ｒ５＋Ｒ６））＝Ｖｂｅ２      （８）
【００５６】
第２ダイオード３５による第２トランジスタ３１のベースエミッタ間電圧の温度特性を補償することにより、−４０℃から１０５℃と広範囲の温度に亘って第２トランジスタ３１がＯＮする端子電圧Ｖ２が２Ｖとほぼ一定であり、大型コンデンサ８の充電時間も２５秒と一定に制御できる。
【００５７】
この発明の実施の形態４に係る車載データ記録装置１００Ｄでは、電流切替回路１４に第２温度補償回路１５を付属することで、温度による定電流の切替電圧の変動を抑制でき、車載データ記録装置１００Ｄの使用温度による充電時間のばらつきを抑制することが可能である。
【００５８】
実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５に係る車両のブロック図である。図１４は、この発明の実施の形態５に係る車載データ記録装置１００Ｅの電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態５に係る車載データ記録装置１００Ｅは、この発明の実施の形態２に係る車載データ記録装置１００Ｂに電力一定制御回路１６を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
【００５９】
電力一定制御回路１６は、大型コンデンサ８の端子電圧により、定電流充電電流をアナログ的に変化させる。
そして、電力一定制御回路１６は、トランジスタ２１のベースと第３トランジスタ４１のコレクタの間に抵抗４２が挿入され、第３トランジスタ４１のベースと大型コンデンサ８の端子の間に抵抗４３と抵抗４５が直列に接続されている。
また、抵抗４３と抵抗４５の間を抵抗４６を介して電源でプルアップされ、抵抗４４を介して接地されている。
【００６０】
このように電力一定制御回路１６は、定電流充電回路５のベース電流制限抵抗２４と並列に抵抗４２を挿入する回路となっており、第３トランジスタ４１のアナログ動作によって第３トランジスタ４１のコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅを端子電圧Ｖ２の電圧に逆比例させアナログ的に制御することで、抵抗４２と並列に接続された抵抗４２の影響を連続的に変化させることができる。この連続制御で、トランジスタ２１の充電電流Ｉ１を端子電圧Ｖ２の充電電圧に比例的に変化させ、大型コンデンサ８の充電中のトランジスタ２１の消費電力を可能な範囲で最大消費電力の４．８Ｗに近づけることができる。
【００６１】
実際の計算式としては、式（９）から式（１３）までの式を用いることにより、充電電流Ｉ１が算出される。
実際にその様子を示したのもが、図１５で大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２の上昇に従って、トランジスタ２１の消費電力がほぼ一定になるように充電電流Ｉ１が上昇して充電している様子がわかる。
【００６２】
Ｖ１−Ｒ１×Ｉ１−Ｖｂｅ＝Ｖｂ      （９）
Ｉａ＝Ｉｂ＋Ｉｃ      （１０）
Ｉａ＝（Ｖ１−Ｖｂ）／Ｒ２      （１１）
Ｉｂ＝Ｖｂ／Ｒ３      （１２）
Ｉｃ＝（Ｖｂ−Ｖｃｅ３）／Ｒ７      （１３）
【００６３】
この電力一定制御回路１６の第３トランジスタ４１のベースは、抵抗４５と抵抗４６でバイアスされており、この状態で大型コンデンサ８が充電され、端子電圧Ｖ２が上昇した場合、抵抗４５により第３トランジスタ４１のバイアス電流が少しずつ上昇し、第３トランジスタ４１が飽和点に向けて動作するように、バイアスを制御することで、アナログ的動作を実現することができる。
端子電圧Ｖ２が０Ｖのときに、第３トランジスタ４１の動作点は動作点１にあり、端子電圧Ｖ２の上昇とともに動作点が動作点２に向かって移動する。
【００６４】
このとき、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ３が増加するとき、コレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅ３が反比例して減少することで、抵抗２４と並列に挿入されている抵抗４２の影響度が大きくなり、結果、抵抗２４と抵抗４２の合成抵抗値が減少するために、ベース電圧Ｖｂが低下し、充電電流Ｉ１が増加していくので、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ３に比例的に充電電流が増加する。
【００６５】
この動作の結果、充電中のトランジスタ２１の消費電力はほぼ４．８Ｗになっており、  実施の形態１乃至４の車載データ記録装置と比べ、最も効率よく充電を行うことができるため、大型コンデンサ８の充電時間は約１５秒と、４．８Ｗと消費電力の決まった素子を使う最短での充電が可能になる。
【００６６】
しかし、今回のＶｂｅ３−Ｉｃ特性のグラフの動作点１と動作点２の、端子電圧Ｖ２が小さいときには、リニアな制御ができないため、第３トランジスタ４１の消費電力もリニアリティーも少し悪い特性になっている。
そのため、図１５に示すトランジスタ２１の消費電力も４．８Ｗ一定ではなく少し波打っている。
【００６７】
この電力一定制御回路１６において、さらに各抵抗の抵抗値を変更し、図１６における動作点１から動作点２のＶｂｅ３−Ｉｃ特性がリニアな領域の動作点１から動作点２の間で動作させれば、トランジスタ２１の充電電力がより４．８Ｗに近づくまたは一致して電力を一定制御でき、更なる短時間充電が可能になる。
【００６８】
また、充電に使用するトランジスタの最大消費電力を決める際に、一般的に図１７に示すトランジスタの安全動作領域に示すように、トランジスタの使用時間によって使用できる消費電力が決められているが、一般的にはＤＣ特性以下の消費電力で使用すれば問題ないが、充電時間を最短で使用するために、安全動作領域で示される時間と消費電力から、使用できる最大消費電力をもとめ、充電電流を設定することで、効率よくトランジスタを使用することができる。
【００６９】
たとえば、図１７に示すトランジスタを使用する場合で、コレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅが４．５Ｖから０．５Ｖまでで考えたとき、ＤＣ規格で考えれば、充電電流Ｉｃは０．２Ａから２Ａまでリニアに可変すれば安全動作領域ぎりぎりで動作することになるが、充電時間１５秒で考えれば、０．４Ａから４．５Ａまで可変させることができ、約２倍の電流まで流すことが可能になるため、充電時間をさらに短縮できる。
【００７０】
この発明の実施の形態５に係る車載データ記録装置１００Ｅでは、電力一定制御回路１６を備えることで、定電流充電回路５を定電力の回路として動作させることができ、大型コンデンサ８の端子電圧Ｖ２にほぼ比例的に充電電流を増加させ、結果、トランジスタの消費電力を一定制御することができ、トランジスタ２１の消費電力を最も効率的に使用でき、充電時間を使用している素子の能力を最大限に使用し、充電時間を最短にすることができる。
【００７１】
実施の形態６．
図１８は、この発明の実施の形態６に係る車両のブロック図である。図１９は、この発明の実施の形態６に係る車載データ記録装置１００Ｆの電源回路の回路図である。
この発明の実施の形態６に係る車載データ記録装置１００Ｆは、この発明の実施の形態５に係る車載データ記録装置１００Ｅに第３温度補償回路１７を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
第３温度補償回路１７は、電力一定制御回路１６の温度による変動を抑制するために、第３トランジスタ４１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ３の温度変化を打消す第３ダイオード４７からなり、第３ダイオード４７を抵抗４４と第３トランジスタ４１のエミッタの間に挿入する。尚、第３ダイオード４７による第３トランジスタ４１のベースエミッタ間電圧の温度特性の補償については実施の形態２に係るダイオード２５の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
この発明の実施の形態６に係る車載データ記録装置１００Ｆでは電力一定制御回路１６に第３温度補償回路１７を付属することで、温度による定電力の変動を抑制でき、車載データ記録装置１００Ｆの使用温度による充電時間のばらつきを抑制することが可能である。
また、充電時間が決まるため、安全動作領域から充電時間応じた安全動作領域の設定することで、更なる充電時間の短縮が可能になる。
【符号の説明】
【００７３】
１  車両バッテリー、２  電源スイッチ、３  第１電源、４  第２電源、５  定電流充電回路、６  制御部、７  記録媒体、８  大型コンデンサ、９  即時起動用ダイオード、１０  逆流防止用ダイオード、１１  分流防止用ダイオード、１２  カメラ、１３  温度補償回路、１４  電流切替回路、１５  第２温度補償回路、１６  電力一定制御回路、１７  第３温度補償回路、２１、３１、４１  トランジスタ、２２、２３、２４、３２、３３、３４、４２、４３、４４、４５、４６  抵抗、２５、３５、４７  ダイオード、１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ  車載データ記録装置。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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