(57)【要約】【課題】フィードバック回路を設けたことに伴う暗電流の増加を回避できる補助電源装置の提供。【解決手段】直流電源と並列に接続され、イグニッションスイッチがオンされた場合に直流電源から電圧が印加される蓄電部と、蓄電部の出力電圧を昇圧して出力端子から外部の負荷へ供給する昇圧部と、昇圧部が昇圧した電圧が印加されるべき電圧端子を有し、この電圧端子に印加された電圧の高さに基づいて昇圧部の動作を制御する昇圧制御部とを備える車両用の補助電源装置において、昇圧部の出力端子と昇圧制御部の電圧端子とを接続する経路の中途に設けられ、イグニッションスイッチのオン／オフに応じて、経路を接続／遮断する経路制御手段を備える。【選択図】図１
2015116927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と並列に接続され、イグニッションスイッチがオンされた場合に前記直流電源から電圧が印加される蓄電部と、該蓄電部の出力電圧を昇圧して出力端子から外部の負荷へ供給する昇圧部と、該昇圧部が昇圧した電圧が印加されるべき電圧端子を有し、該電圧端子に印加された電圧の高さに基づいて前記昇圧部の動作を制御する昇圧制御部とを備える車両用の補助電源装置において、
前記昇圧部の出力端子と前記昇圧制御部の電圧端子とを接続する経路の中途に設けられ、前記イグニッションスイッチのオン／オフに応じて、前記経路を接続／遮断する経路制御手段
を備えることを特徴とする補助電源装置。
【請求項２】
前記経路制御手段は、
前記イグニッションスイッチがオフされた場合であって、前記昇圧部により昇圧された電圧の電圧値が所定値以上のとき、前記経路の接続状態を維持するように構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の補助電源装置。
【請求項３】
前記昇圧部の動作電圧を、前記直流電源から供給される電圧及び前記蓄電部の出力電圧の何れか一方から取得するように構成してあ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、特許文献１には、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非常用電源装置が開示されている。この特許文献１に開示された非常用電源装置では、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した非常用電源装置は、バッテリと電圧検出回路との間に接続されたダイオードを備えるため、暗電流の増加が懸念されるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、フィードバック回路を設けたことに伴う暗電流の増加を抑えつつ、バッテリの喪失時又はバッテリ電圧の低下時には、キャパシタの電圧を昇圧して負荷へ与え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】
【０００９】
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、イグニッションスイッチがオンされた場合に前記直流電源から電圧が印加される蓄電部と、該蓄電部の出力電圧を昇圧して出力端子から外部の負荷へ供給する昇圧部と、該昇圧部が昇圧した電圧が印加されるべき電圧端子を有し、該電圧端子に印加された電圧の高さに基づいて前記昇圧部の動作を制御する昇圧制御部とを備える車両用の補助電源装置において、前記昇圧部の出力端子と前記昇圧制御部の電圧端子とを接続する経路の中途に設けられ、前記イグニッションスイッチのオン／オフに応じて、前記経路を接続／遮断する経路制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、昇圧部が昇圧した電圧を昇圧制御部にフィードバックする経路を有しており、この経路の接続／遮断をイグニッションスイッチのオン／オフに応じて行う。例えば、イグニッションスイッチがオフされた場合に、昇圧制御部へのフィードバック経路を遮断することにより、負荷への電力供給を行う必要がない状況下において、直流電源から暗電流が流れることを抑制する。
【００１１】
本発明に係る補助電源装置は、前記経路制御手段は、前記イグニッションスイッチがオフされた場合であって、前記昇圧部により昇圧された電圧の電圧値が所定値以上のとき、前記経路の接続状態を維持するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、イグニッションスイッチがオフされた場合であっても、蓄電部の出力電圧を十分に昇圧できるときには、フィードバック経路の接続状態を維持して負荷への電力供給を継続して実行する。また、蓄電部の電圧が十分に低下してからフィードバック経路を遮断することによって、直流電源から暗電流が流れることを抑制する。
【００１３】
本発明に係る補助電源装置は、前記昇圧部の動作電圧を、前記直流電源から供給される電圧及び前記蓄電部の出力電圧の何れか一方から取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明では、昇圧部の動作電圧を、直流電源から供給される電圧及び蓄電部の出力電圧の一方から取得する構成としているので、例えば、車両衝突時等において直流電源が消失した場合であっても、蓄電部から得られる電圧により昇圧部が動作し、負荷に対して必要な電力が供給される。
【発明の効果】
【００１５】
本願によれば、イグニッションスイッチがオフされた場合に、昇圧制御部へのフィードバック経路を遮断することにより、負荷への電力供給を行う必要がない状況下において、直流電源から暗電流が流れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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。
【図３】補助電源装置の出力特性を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。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。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。
【００１８】
補助電源装置１は、イグニッションスイッチ４及びヒューズ５Ａを介してバッテリ２に接続される蓄電部２０、蓄電部２０への充電電圧を制御する充電電圧制御部１０、蓄電部２０の出力電圧（キャパシタ電圧）を昇圧する昇圧部３０、昇圧部３０の動作を制御する昇圧制御部６０、昇圧部３０によって昇圧された電圧の電圧値を昇圧制御部６０へフィードバックするフィードバック部５０、及び一定の条件下でフィードバック部５０を接続／切断するフィードバック切断回路部４０を備える。
【００１９】
蓄電部２０は、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。
【００２０】
本実施の形態に係る補助電源装置１は、蓄電部２０が備えるキャパシタ２１の数を削減するために、蓄電部２０の出力電圧を昇圧する昇圧部３０を備えている。昇圧部３０によって昇圧された電圧は、フィードバック部５０を通じて昇圧制御部６０にフィードバックされ、昇圧制御部６０が昇圧部３０をフィードバック制御することにより、負荷３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。
【００２１】
また、本実施の形態に係る補助電源装置は、イグニッションスイッチ４のオン／オフに応じて昇圧制御部６０へのフィードバック経路を接続／切断することにより、暗電流の増加を抑制する構成としている。
【００２２】
なお、補助電源装置１は、昇圧部３０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、バッテリ２からの電力を直接的に負荷３に供給できるように構成されている。この給電経路は、ヒューズ５Ｂを介してバッテリ２に接続されたダイオード７３を有しており、バッテリ２の電圧が低下した場合であっても、蓄電部２０からの電流がバッテリ２の側へ流れないようにしている。
【００２３】
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、補助電源装置は、充電電圧制御部１０、蓄電部２０、昇圧部３０、フィードバック切断回路部４０、フィードバック部５０、及び昇圧制御部６０を備える。
【００２４】
充電電圧制御部１０は、ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ１１、充電電圧制御回路１２、及び抵抗１３〜１５により構成されている。ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ１１のソースは、ヒューズ５Ａを介してイグニッションスイッチ４に接続され、ゲートは充電電圧制御回路１２によりオン又はオフに制御される。充電電圧制御部１０は、イグニッションスイッチ４がオンされた場合に蓄電部２０への充電を開始させる。この際、蓄電部２０が備える各キャパシタ２１，２１，２１には、バッテリ電圧の抵抗１３，（抵抗１４＋抵抗１５）による分圧により充電され、充電電圧が各キャパシタ２１，２１，２１の耐圧を超えることがないように制御されている。
【００２５】
蓄電部２０は、前述したように、複数のキャパシタ２１，２１，２１を直列に接続して構成してあり、充電電圧制御部１０を通じて印加される電圧により充電される。
【００２６】
なお、イグニッションスイッチ４がオンされることにより補助電源装置１に入力される電圧（ＩＧ電圧）、及び蓄電部２０のキャパシタ電圧は、それぞれダイオード７１，７２を介して、図に示していない電源レギュレータに入力されるように配線されている。電源レギュレータには、ＩＧ電圧又はキャパシタ電圧のいずれか高い方の電圧が入力され、電源レギュレータは、ＩＧ電圧又はキャパシタ電圧の何れか一方から得た定電圧Ｖｃｃを、昇圧制御部６０の昇圧ＩＣ６１及びフィードバック切断回路部４０の双方に供給する構成としている。
本実施の形態では、電源レギュレータにより定電圧Ｖｃｃを供給する構成としたが、電源レギュレータは必須の構成要素ではなく、図に示すようにダイオード７１，７２の接続部が直接的に昇圧ＩＣ６１及びフィードバック切断回路部４０の双方に対して電圧を供給する構成としてもよい。
【００２７】
昇圧部３０は、２個のコンデンサ３１，３４、インダクタ３２、及びツェナーダイオード３３により構成されている。一方のコンデンサ３１の正極端子は、蓄電部２０及びインダクタ３２の一方の端子に接続され、負極端子は接地されている。他方のコンデンサ３４の正極端子は、ツェナーダイオード３３のカソード及びフィードバック切断回路部４０が備えるツェナーダイオード４１のカソード、抵抗４７の一方の端子、及びＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２のソースに接続され、負極は接地されている。また、インダクタ３２の他方の端子及びツェナーダイオード３３のアノード間には、昇圧制御部６０が備えるＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ６２のドレインが接続されている。
【００２８】
フィードバック切断回路部４０は、ツェナーダイオード４１、ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２、ＮＰＮ型トランジスタ４３、抵抗４４〜４７により構成されている。
【００２９】
電源レギュレータからの定電圧Ｖｃｃは、抵抗４４を介してＮＰＮ型トランジスタ４３のベースに入力される。ＮＰＮ型トランジスタ４３のコレクタは、抵抗４５を介して、ツェナーダイオード４１のアノード、抵抗４７の他方の端子、及びＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２のゲートに接続されている。また、ＮＰＮ型トランジスタ４３のエミッタは接地されており、エミッタ及びベース間には抵抗４６が介装されている。
【００３０】
一方、昇圧部３０によって昇圧された電圧は、ツェナーダイオード４１のカソード、抵抗４７の一方の端子、及びＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２のソースに与えられる。ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２のドレインは、フィードバック部５０が備える抵抗５１の一方の端子に接続されている。
【００３１】
フィードバック部５０は、抵抗５１，５２からなる分圧回路として構成されており、その分圧は昇圧制御部６０の電圧端子６０ａに与えられる。
【００３２】
昇圧制御部６０は、マイコンにより構成される昇圧ＩＣ６１と、ＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ６２とにより構成される。ＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ６２のゲートには、昇圧ＩＣ６１が出力する出力電圧が入力される。また、ＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ６２のソースは接地され、ドレインは、昇圧部３０におけるインダクタ３２の他方の端子及びツェナーダイオード３３のアノードに接続されている。
【００３３】
次に補助電源装置の動作について説明する。
図３は補助電源装置の出力特性を示すタイミングチャートである。図３において、横軸は時間を表し、縦軸は各部の電圧（信号レベル）を表している。バッテリ電圧は、バッテリ２から補助電源装置１に供給される電圧を示している。図３に示す例では、バッテリ電圧として一定の電圧が供給され、バッテリ喪失時には供給が停止されることを示している。
【００３４】
ＩＧ電圧は、イグニッションスイッチ４のオン／オフに応じて切り替わるＩＧ信号の信号レベルを表している。イグニッションスイッチ４がオンとなった場合、図３に示す例では、ＩＧ信号はローレベルからハイレベルに切り替わり、イグニッションスイッチ４がオフとなった場合、ハイレベルからローレベルに切り替わることが示されている。
【００３５】
キャパシタ電圧は、蓄電部２０におけるキャパシタ２１の電圧を示している。図３に示す例では、イグニッションスイッチ４がオンとなり、バッテリ２からバッテリ電圧が供給されている場合、キャパシタ電圧は満充電となるまで時間の経過と共に徐々に増加し、イグニッションスイッチ４がオフとなった場合、又はバッテリが喪失した場合、キャパシタ電圧は時間の経過と共に徐々に低下することが示されている。
【００３６】
フィードバック電圧は、昇圧制御部６０の電圧端子６０ａを通じて入力される電圧（フィードバック部５０が昇圧制御部６０にフィードバックする電圧）を示している。前述したように、昇圧制御部６０の電圧端子６０ａには、ＩＧ電圧又はキャパシタ電圧の何れか一方から得た定電圧Ｖｃｃが入力され、昇圧制御部６０は、この定電圧Ｖｃｃを動作電圧として動作するように構成されている。イグニッションスイッチ４がオフ（ＩＧ電圧がローレベル）からオン（ＩＧ電圧がハイレベル）に切り替わった場合、蓄電部２０のキャパシタ２１に電荷が蓄積されると共に、昇圧部３０が動作する。この結果、蓄電部２０のキャパシタ電圧は昇圧部３０によって昇圧され、昇圧制御部６０の電圧端子６０ａを通じてハイレベルのフィードバック電圧が入力される。
【００３７】
また、イグニッションスイッチ４がオン（ＩＧ電圧がハイレベル）からオフ（ＩＧ電圧がローレベル）に切り替わった場合、蓄電部２０への充電は停止されるものの、蓄電部２０のキャパシタ電圧により昇圧部３０を動作させてキャパシタ電圧を昇圧することができるので、昇圧制御部６０の電圧端子６０ａを通じてハイレベルのフィードバック電圧が入力される。
【００３８】
蓄電部２０からの放電が進み、昇圧部３０の動作電圧が十分に得られなくなった場合、フィードバック切断回路部４０は、ＰチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴ４２をオフすることにより、昇圧制御部６０へのフィードバック経路であるフィードバック部５０を切断する。この結果、昇圧制御部６０の電圧端子６０ａを通じて入力されるフィードバック電圧はローレベルとなる。
【００３９】
昇圧後出力電圧は、昇圧部３０を経由する給電経路からの出力電圧を示している。昇圧後出力電圧は、バッテリ２から一定電圧が供給されている間は一定の値に維持される。バッテリ２が喪失した場合であっても、蓄電部２０のキャパシタ電圧を昇圧部３０によって昇圧することができる間は、昇圧後出力電圧は一定に維持される。また、蓄電部２０からの放電が進み、昇圧部３０の動作電圧が十分に得られなくなった場合、フィードバック切断回路部４０は、昇圧制御部６０へのフィードバック経路であるフィーバック部５０を切断するので、その後の昇圧後出力電圧は、蓄電部２０に残存している電圧の値となる。
【００４０】
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がオフされた場合であっても、蓄電部２０の出力電圧を十分に昇圧できるときには、フィードバック経路の接続状態を維持して負荷３への電力供給を継続することができる。また、蓄電部２０の電圧が十分に低下してからフィードバック経路を遮断することができ、バッテリから暗電流が流れることを抑制することができる。
【００４１】
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。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
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  充電電圧制御部
２０  蓄電部
３０  昇圧部
４０  フィードバック切断回路部
５０  フィードバック部
６０  昇圧制御部
【図１】
2015116927.tif 000003
【図２】
2015116927.tif 000004
【図３】
2015116927.tif 000005