(57)【要約】【課題】ヒュージブルリンクの切断を防止することができる車輌用電源システムを提供する。【解決手段】少なくとも定電流特性を有する定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２と、定電圧特性を有する定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、を並列に接続して成る電源供給装置を備える。また、充電されると共に、負荷に対して電力を供給する補機バッテリ６を備える。このような電源供給装置と補機バッテリ６を、ヒュージブルリンク３〜５を介して接続する。また、起動時には、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を先に起動してから、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動するコントロールユニット１０を備える。【選択図】      図４
2004266951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流特性を有する電源供給装置と、定電圧特性を有する電源供給装置とを、並列に接続して成る電源供給装置と、
充電されると共に、負荷に対して電力を供給する補助バッテリとを、ヒュージブルリンクを介して接続することにより構成し、
起動時には、前記定電流特性を有する電源供給装置を先に起動してから、前記定電圧特性を有する電源供給装置を起動する制御手段を備えたことを特徴とする車輌用電源システム。
【請求項２】
前記制御手段では、前記定電流特性を有する電源供給装置からの出力電圧が規定電圧に達した場合に、前記定電圧特性を有する電源供給装置を起動する請求項１に記載の車輌用電源システム。
【請求項３】
雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、前記制御手段では、雰囲気温度から前記ヒュージブルリンクの許容電流値を設定し、出力電流がその許容電流値以下となるように前記電源供給装置の出力を制御する請求項１に記載の車輌用電源システム。
【請求項４】
前記補助バッテリの充電状態を検出するＳＯＣ検出手段を備え、
前記制御手段では、前記補助バッテリの充電状態から、出力電流が前記ヒュージブルリンクの許容電流以下となるように電源供給装置を制御する請求項１に記載の車輌用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車輌用電源システムに関する。特に、複数の電源供給装置を並列に接続した電源システムの起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輌用電源システムとして、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータにより充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリを備えたものが知られている。これはさらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータと接続され、時間差を持って起動信号を送出することにより複数のＤＣ／ＤＣコンバータの起動順序を制御するコントロールユニットを備えている。各ＤＣ／ＤＣコンバータは、他のＤＣ／ＤＣコンバータの起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識し、認識した起動順番に応じた補助バッテリへの充電電圧を設定する。これにより、各電源供給装置の負荷率および寿命を均一化すると共に装置の簡素化を図っている（例えば、特許文献１、参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５２９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
上記従来の技術においては、補助バッテリに過剰電力を供給しないように、ヒュージブルリンクが備えられている。システム起動時には、補助バッテリへヒュージブルリンク許容範囲を超える突入電流が供給されて、ヒュージブルリンク切れが発生する可能性がある。これを避けるために、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力の合計より大きな許容範囲を持つヒュージブルリンクを設定する必要があり、ヒュージブルリンクが巨大化するという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記の問題を鑑みて、ヒュージブルリンクを巨大化することなく、ヒュージブルリンクの溶断を防止することができる車輌用電源システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、少なくとも定電流特性を有する電源供給装置と、定電圧特性を有する電源供給装置と、を並列に接続して成る電源供給装置と、充電されると共に、負荷に対して電力を供給する補助バッテリとを、ヒュージブルリンクを介して接続することにより構成する。また、起動時には、前記定電流特性を有する電源供給装置を先に起動してから、前記定電圧特性を有する電源供給装置を起動する制御手段を備える。
【０００７】
【作用及び効果】
起動時には、定電流特性を有する電源供給装置を先に起動してから、定電圧特性を有する電源供給装置を起動する制御手段を備える。これにより、劣化等で容量が少なくなった補助バッテリへ、ヒュージブルリンク許容電流値を超える突入電流が流れるのを阻止することができる。その結果、規定値の電流を流すことができるので、ヒュージブルリンクの溶断を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に用いる車輌用電源システムの概略構成を図１に示す。
【０００９】
マイクロコンピュータを搭載したコントロールユニット１０と、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２とからなる電源装置と、ヒュージブルリンク３〜５と、補機バッテリ６と、を備える。
【００１０】
定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、所定の電流範囲で、出力電圧が一定電圧を示す特性を有する。ここでは、例えば出力電圧が１４［Ｖ］となるものを用いる。これに対して、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、出力電流が規定の電流値、またはそれ以下になる特性を有する。
【００１１】
定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２とを図示しない外部電源からの入力に対して並列に接続する。ここでは、例えば外部電源として主バッテリ等を用いる。または燃料電池を搭載している場合には、外部電源として燃料電池を用いても良い。外部電源から高電圧電力が供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の少なくとも一方で低電圧電力に変換される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２間は、互いに信号を送受信するための信号線１２を備えるとともに、接地線１１を備える。
【００１２】
定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力側は、ハーネス７、８を介してハーネス９に並列に接続する。定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力側にはヒュージブルリンク３を備える。また、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力側にはヒュージブルリンク４を備える。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の出力側は、ヒュージブルリンク３または４を備えたハーネス７、８を介してハーネス９に接続する。
【００１３】
一方、補機バッテリ６の正極側端子を、ヒュージブルリンク５を備えたハーネス９に接続する。補機バッテリ６の負極側端子を接地する。また、ハーネス９には図示しない車輌の補機負荷を接続する。つまり、補機バッテリ６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１または２により充電されるとともに、車輌の補機類に給電を行う。
【００１４】
ここで、ヒュージブルリンク３の使用許容既定値をＡ［Ａ］、ヒュージブルリンク４の使用許容既定値をＢ［Ａ］、ヒュージブルリンク５の使用許容既定値をＣ［Ａ］とする。また、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の最大出力電流をＤ［Ａ］、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２の規定電流をＥ［Ａ］とする。それぞれの電流値は、Ｃ≧Ａ≧Ｄ、Ｃ≧Ｂ≧Ｅとする。また、Ｄ＋Ｅ＝Ｃとする。つまり、ヒュージブルリンク５の使用許容規定値をＤＣ／ＤＣコンバータ１、２から出力される最大電流の合計とする。または、ヒュージブルリンク５の使用許容規定値をＤＣ／ＤＣコンバータ１、２より僅かに大きい値に設定してもよい。
【００１５】
このＤＣ／ＤＣコンバータ１、２のそれぞれの起動／停止の制御を、コントロールユニット１０によって行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２とコントロールユニット１０間では、信号の送受信を可能とする。
【００１６】
次に、このような車輌用電源システムの起動時の制御方法を図２のフローチャートを用いて説明する。本フローは、コントロールユニット１０において、電源システムの起動信号を検知したら開始する。例えば、イグニッションがＯＮとなったら電源システムの起動を開始する。
【００１７】
ステップＳ１において、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２へ起動信号を出力する。定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２のみを起動することにより、起動時に補機バッテリ６に給電される電流は規定電流値Ｅ［Ａ］となる。
【００１８】
ここで、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１、２を同時に起動する制御においては、劣化等により補機バッテリ６の電圧低下が生じている場合には、規定電圧まで充電しようとヒュージブルリンク５の許容量Ｃ［Ａ］を超えた突入電流が流れることがある。例えば、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の突入電流Ｄ＋α［Ａ］と、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２の電流Ｅ［Ａ］が流れ、ヒュージブルリンク５が切れてしまう可能性がある。
【００１９】
そこで、本実施形態では、ヒュージブルリンク５の許容量Ｃ［Ａ］を超えた電流が流れないように、起動時用として少なくとも一つの定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を備える。この定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２の規定電流Ｅ［Ａ］をヒュージブルリンク４、５の許容電流値Ｂ、Ｃ［Ａ］より小さく設定し、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２のみを先に起動する。これにより、起動時に規定電流値Ｅ［Ａ］より大きい電流は流れないため、ヒュージブルリンク４、５を流れる電流を許容電流以下に抑えられ、ヒュージブルリンク４、５が溶断するのを防ぐことができる。
【００２０】
ステップＳ２において、電気負荷が規定電圧まで上昇したかどうかを判断する。ここでは、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２から供給される電気負荷が規定電圧（１４［Ｖ］）まで上昇したら、過電圧信号等の規定電圧信号が定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２からコントロールユニット１０に入力される。つまり、規定電圧信号を検知したかどうかを判断することにより、電気負荷が規定電圧まで上昇したか否かを判断する。なお、補機バッテリ６のバッテリ電圧が規定電圧（１４［Ｖ］）に達したかどうかにより判断することもできる。
【００２１】
電気負荷またはバッテリ電圧が規定電圧まで上昇するまで、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２のみを動作させる。規定電圧信号を検知したら、ステップＳ３に進む。
【００２２】
ステップＳ３において、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１へ起動信号を出力する。このように、出力電圧を規定電圧（１４［Ｖ］）まで上昇させた後、その他のＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動することにより、ヒュージブルリンク３、５に許容範囲を超える突入電流が流れるのを防ぐことができ、ヒュージブルリンク３、５が溶断するのを防ぐことができる。
【００２３】
ステップＳ４において、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電流が目標電流値に達したかどうかを判断する。このＤＣ／ＤＣコンバータ２の目標電流値をヒュージブルリンク３の許容電流値Ａ［Ａ］以下に設定する。ここでは、例えば、目標電流値を許容電流値Ａ［Ａ］とする。定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１から供給される電流が目標電流値に達したら、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１からコントロールユニット１０に目標電流信号が出力される。よって、目標電流信号を検知したかどうかを判断することにより、目標電流値に達したか否かを判断する。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１から供給される電流が目標電流値に達するまでは、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１および定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を併用する。目標電流値に達したら、ステップＳ５に進み、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を停止する。または、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の並列動作制御に切り替えても良い。
【００２５】
このように、ヒュージブルリンク５の許容量Ｃ［Ａ］を超えた電流が流れないように、起動時用として定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を設ける。このＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流Ｅ［Ａ］をヒュージブルリンク５の許容電流値Ｃ［Ａ］より小さく設定する。このように設定して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を先に起動する。これにより、ヒュージブルリンク５を溶断することなく補機バッテリ６を規定電圧値まで到達させてから、その他のＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動することができる。
【００２６】
次に、上述したような起動制御を行った場合の電圧値および電流値の時間変化図３、図４に示す。
【００２７】
起動信号を検知したら、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を起動する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から補機バッテリ６に電流が供給される。このとき、補機バッテリ６が劣化して電圧低下が生じている場合には、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２から供給される電流は規定電流値Ｅ［Ａ］に抑制される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２により充電されるに従って補機バッテリ６のバッテリ電圧は回復する。ここでは、時間Ｔ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が規定電圧値（１４［Ｖ］）に達したら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動する。時間Ｔ１〜Ｔ２間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２を並用することにより、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの給電から定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１からの給電に切り替える。時間Ｔ２において、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１から供給される電流が目標電流値に達したら定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を停止する。このとき、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１からの出力電流は規定電流以下に制御される。また、補機バッテリ６のバッテリ電圧も規定電圧１４［Ｖ］に制御される。
【００２８】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００２９】
少なくとも定電流特性を有する定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２と、定電圧特性を有する定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、を並列に接続して成る電源供給装置を備える。また、充電されると共に、負荷に対して電力を供給する補機バッテリ６を備える。このような電源供給装置と補機バッテリ６を、ヒュージブルリンク３〜５を介して接続することにより構成する。また、起動時には、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を先に起動してから、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動するコントロールユニット１０を備える。これにより、劣化等で容量が少なくなった補機バッテリ６へ、ヒュージブルリンク５の許容電流値を超える突入電流が流れるのを阻止することができる。その結果、規定値の電流を流すことができるので、ヒュージブルリンク５の溶断を防止することができる。
【００３０】
コントロールユニット１０では、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電圧が規定電圧（１４［Ｖ］）に達したら、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を起動する。これにより、突入電流を確実に防ぐことができるので、ヒュージブルリンク５が溶断するのを防ぐことができる。
【００３１】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３２】
ここでは、車輌用電源システムの構成を、第１の実施形態と同様とする。ただし、ヒュージブルリンク３〜５の雰囲気温度を検出する温度センサ１３を備える。ここでは、温度センサ１３をヒュージブルリンク５の近傍に備える。または、ヒュージブルリンク３〜５が離れて配置されている場合には、それぞれの近傍に温度検出手段を備えても良い。
【００３３】
また、補機バッテリ６の充放電電力を検出する電圧センサ１４、電流センサ１５を備える。この電圧センサ１４と電流センサ１５の検出結果より、補機バッテリ６のバッテリ状態ＳＯＣを検出可能とする。温度センサ１３、電圧センサ１４、電流センサ１５の出力はコントロールユニット１０に入力される。
【００３４】
温度センサ１３により検出したヒュージブルリンク３〜５の雰囲気温度に応じて、ヒュージブルリンク３〜５の許容電流値を設定する。ここで、例えば、雰囲気温度が高い場合には、ヒュージブルリンク３〜５が溶断するまでに上昇する温度が小さくなるので、許容電流値が小さくなる。このように、雰囲気温度に応じた許容電流値を予め実験等により求めておき、コントロールユニット１０に記憶しておく。温度センサ１３の出力結果をコントロールユニット１０に入力し、算出したヒュージブルリンク３〜５の許容電流値を算出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の出力電流を、この許容電流値以下となるように制御することで、ヒュージブルリンク３〜５の溶断防止を確実にすることができる。
【００３５】
このような、雰囲気温度に応じた許容電流値の補正を、所定時間毎に行うことで、ヒュージブルリンク３〜５の溶断を防止することができる。
【００３６】
また、起動時に、電圧センサ１４と電流センサ１５の検出結果をコントロールユニット１０に入力する。コントロールユニット１０において、補機バッテリ６のＩ−Ｖ特性を検出し、バッテリ状態ＳＯＣを算出する。次に、バッテリ状態ＳＯＣから、ヒュージブルリンク５に流れる電流を予測する。バッテリ状態ＳＯＣが過剰に小さく、許容電流値より大きな突入電流が流れると予測される場合には、第１の実施形態で示したように、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を先に起動する制御を行う。これにより、ヒュージブルリンク５に流れ込む電流値を許容電流値Ｃ［Ａ］以下に維持することができるので、ヒュージブルリンク５が溶断するのを防ぐことができる。一方、バッテリ状態ＳＯＣが大きく、許容電流値Ｃ［Ａ］より大きな突入電流が生じないと予測される場合には、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の起動を行う。または、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２を同時に起動する。
【００３７】
次に、本実施形態の効果を説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００３８】
雰囲気温度を検出する温度センサ１３を備え、コントロールユニット１０では、  雰囲気温度からヒュージブルリンク３〜５の許容電流値を設定し、出力電流がその許容電流値以下となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の出力を制御する。これにより、ヒュージブルリンク３〜５に許容電流値より大きい電流が流れるのを確実に防ぐことができるので、ヒュージブルリンク３〜５の溶断を防ぐことができる。
【００３９】
また、補機バッテリ６の充電状態を検出するＳＯＣ検出手段を備える。ここでは、電圧センサ１４と電流センサ１５を備える。コントロールユニット１０では、  補機バッテリ６の充電状態から、出力電流がヒュージブルリンク５の許容電流以下となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１、２を制御する。ここでは、ヒュージブルリンク５の許容電流値より大きな突入電流が流れる可能性がある場合には、定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ２を先に起動する。これにより、突入電流をヒュージブルリンク５の許容電流値以下に抑えるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、２の出力電流を制御することができ、ヒュージブルリンク５の溶断を防ぐことができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を一つとしたが、複数としてもよい。
【００４１】
このように、本発明は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が為し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いる車輌用電源システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態における起動制御のフローチャートである。
【図３】第１の実施形態における起動時の出力電圧の変化を示す図である。
【図４】第１の実施形態における起動時の出力電流の変化を示す図である。
【図５】第２の実施形態に用いる車輌用電源システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１    定電圧制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ（定電圧特性を有する電源供給装置）
２    定電流制御型ＤＣ／ＤＣコンバータ（定電流特性を有する電源供給装置）
３〜５  ヒュージブルリンク
６    補機バッテリ（補助バッテリ）
１０  コントロールユニット（制御手段）
１３  温度センサ（雰囲気温度検出手段）
１４  電圧センサ（ＳＯＣ検出手段）
１５  電流センサ（ＳＯＣ検出手段）
【図１】
2004266951.tif 000003
【図２】
2004266951.tif 000004
【図３】
2004266951.tif 000005
【図４】
2004266951.tif 000006
【図５】
2004266951.tif 000007