(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な制御により車両を制動させる際に用いられる車両用電源装置であって、ブレーキペダルからの情報と前記車両の走行状態に応じた情報との少なくともいずれか一方が入力されるとともに、それらの情報に基づき前記車両の制動を制御するための情報がブレーキに出力されるように設けられた電子制御部と、この電子制御部を介して前記ブレーキへの電力供給を行うためのバッテリーと、このバッテリーの異常時に前記電子制御部を介して前記ブレーキへの電力供給を行うための補助電源とを有し、この補助電源は複数のキャパシタからなるキャパシタユニットを有するとともに、前記バッテリーの正常時にも前記キャパシタユニットから前記電子制御部へ電力を供給する電力供給部と、この電力供給部を作動させるための強制作動部を有し、正常時に前記強制作動部で前記電力供給部を作動させることにより前記電力供給部の動作状態を確認し、異常時に、前記電力供給部の動作状態の確認を停止することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
電力供給部の出力電圧または出力電流を検知する出力検知部を用いて、前記電力供給部の動作状態を確認することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
電力供給部が作動開始してから所定時間後に、出力検知部の出力電圧または出力電流を検知する請求項２に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
正常時に電力供給部を所定時間作動させ、そのときの出力検知部の出力電圧または出力電流と、あらかじめ設定された基準電圧または基準電流とを比較することにより、前記電力供給部の故障判断を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
故障判断を所定時間毎に行う請求項４に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
故障判断の結果、異常と判断された際に、異常情報が電子制御部に出力されることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
【請求項７】
バッテリーからの電圧が正常であっても、キャパシタユニットの電圧以下である場合、電力供給部の故障判断を行わないことを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
【請求項８】
電力供給部がＦＥＴスイッチからなる請求項１に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に車両の制動を電気的に行う車両用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハイブリッドカーや電気自動車の開発が急速に進められており、それに伴い、車両の制動についても、従来の機械的な制動から電気的な制動への開発が急速に進んでおり、各種の提案がなされている。
【０００３】
一般に、車両の制御を電気的に行うために、その電源としてバッテリーが用いられる場合があるが、その場合このバッテリーだけでは、何等かの原因で電力が供給できなくなると、車両の制御ができなくなるため、補助電源としてこのバッテリーとは別に補助のバッテリーを搭載して非常時の対応ができるような提案もなされていた。
【０００４】
なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１１６５７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、補助電源は非常時の車両制動に関わるため、非常時に確実に電力供給が行われることが極めて重要なポイントであり、そのため補助電源の寿命を確実に予測することができるとともに、補助電源の状態を常に検出することができることが極めて重要なポイントになっている。
【０００７】
ここで、補助電源としてバッテリーを用いた場合、バッテリーの寿命を予想することが非常に困難なため、またバッテリーの状態も電圧は確認できても、電圧だけでは状態の異変までは検出することが困難のため、早め早めの定期的な交換が必要であった。また、それによって、より高い安全性を確保しようとするものであった。
【０００８】
ただ、このバッテリーを早め早めに定期的に交換しても、日々あるいは車両走行開始時毎にバッテリーの状態をチェックすることは困難なため、さらなる安全性向上を図ることが困難であった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、バッテリーが異常になったときに、この異常を検知して確実に電力供給を行うことができるとともに、正常時においても、常時動作状態を検知することができる車両用電源装置を実現し、より信頼性、安全性の高い車両用電源装置を実現することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、特に、電気的な制御により車両を制動させる際に用いられる車両用電源装置であって、ブレーキペダルからの情報と前記車両の走行状態に応じた情報との少なくともいずれか一方が入力されるとともに、それらの情報に基づき前記車両の制動を制御するための情報がブレーキに出力されるように設けられた電子制御部と、この電子制御部を介して前記ブレーキへの電力供給を行うためのバッテリーと、このバッテリーの異常時に前記電子制御部を介して前記ブレーキへの電力供給を行うための補助電源とを有し、この補助電源は複数のキャパシタからなるキャパシタユニットを有するとともに、前記バッテリーの正常時にも前記キャパシタユニットから前記電子制御部へ電力を供給する電力供給部と、この電力供給部を作動させるための強制作動部を有し、正常時に前記強制作動部で前記電力供給部を作動させることにより前記電力供給部の動作状態を確認し、異常時に、前記電力供給部の動作状態の確認を停止することを特徴とする車両用電源装置である。
【００１１】
これにより、補助電源としてキャパシタユニットを用いているため、補助電源としての寿命が大幅に延びるとともに、車両の耐久寿命とほぼ同程度まで延ばすことができ、結果として、電源バックアップユニットとしてのメンテナンスフリー化を実現することができる。また、キャパシタユニットからの電力供給を可能にする電力供給部を有し、正常時にもこの電力供給部の動作状態を確認することにより、バッテリーの正常時にも、キャパシタユニットから電子制御部への電力供給が可能であるかを確認することができるものである。
【００１２】
また、異常時に電力供給部の動作状態の確認を停止させることにより、異常により電力供給部が誤動作するのを防止し、車両用電源装置としての安全性をより高めることができる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電力供給部の出力電圧または出力電流を検知する出力検知部を用いて、前記電力供給部の動作状態を確認することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置であり、電力供給部の出力電圧または出力電流を検知することにより、電力供給部の動作状態をより確実に確認することができる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、電力供給部が作動開始してから所定時間後に、出力検知部の出力電圧または出力電流を検知する請求項２に記載の車両用電源装置であり、電力供給部が作動開始してから所定時間後に検知することによって、安定した電圧または電流を検知することができるので、出力検知部の出力電圧または出力電流をより正確に検知することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、正常時に電力供給部を所定時間作動させ、そのときの出力検知部の出力電圧または出力電流と、あらかじめ設定された基準電圧または基準電流とを比較することにより、前記電力供給部の故障判断を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置であり、あらかじめ設定された基準電圧または基準電流と比較することにより、キャパシタユニットからの電圧または電流が正しく検知されているかを確認することができる。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、故障判断を所定時間毎に行う請求項４に記載の車両用電源装置であり、これにより、出力検知部の出力電圧または出力電流を常時検出することができるため、車両用電源装置としての安全性をより高めることができる。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、故障判断の結果、異常と判断された際に、異常情報が電子制御部に出力されることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置であり、異常情報が出力されることにより、運転者は異常であることを確認することができるため、即時異常に対応することができ、車両用電源装置としての安全性をより高めることができる。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、バッテリーからの電圧が正常であっても、キャパシタユニットの電圧以下である場合、電力供給部の故障判断を行わないことを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置であり、これにより、バッテリーよりも電圧の高いキャパシタユニットからの電力流出を防止することができるため、バッテリーの正常時におけるキャパシタユニットからの不必要な電力流出を防止することができる。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、電力供給部がＦＥＴスイッチからなる請求項１に記載の車両用電源装置であり、ＦＥＴスイッチを用いることにより、強制作動部の作動時間を短くすることができ、もれ電流が少なくなるので効率よく電力を供給することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の構成図である。
【００２２】
まず図１において、１は車両内に電力を供給するための１２Ｖ用バッテリーであり、このバッテリー１の補助電源として電源バックアップユニット２が設けられている。そして車両の制動を制御するための情報を出力する電子制御部３が設けられており、バッテリー１および電源バックアップユニット２から、この電子制御部３へ電力供給が行われている。さらに電子制御部３へ車両の制動を制御する情報を伝達するためのブレーキペダル４が設けられており、このブレーキペダル４からの情報を、電子制御部３を介してブレーキ５の制御を行い、このブレーキ５によって、タイヤ６を制動させる。
【００２３】
次に、本実施の形態における車両用電源装置の詳細な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態における車両用電源装置の回路図である。
【００２４】
図２において、バッテリー１は、車両の動作を開始および終了させるためのイグニッションスイッチ８を介して、電源バックアップユニット２に設けられたＩＧ（イグニッションジェネレータ）端子９に接続されるとともに、電源バックアップユニット２および電子制御部３に電力を供給するための＋ＢＣ端子１０および電源供給端子２０に接続されている。
【００２５】
電源バックアップユニット２と電子制御部３は、電子制御部３から電源バックアップユニット２へ信号を入力するための通信入力端子１１、電源バックアップユニット２から電子制御部３へ信号を出力するための通信出力端子１２、検出した電圧の出力およびバッテリー１の異常時に電源バックアップユニット２内に蓄電された電荷を出力するためのＯＵＴ端子１３で接続されている。
【００２６】
ここで、電源バックアップユニット２の構成について説明する。電源バックアップユニット２は、バッテリー１の異常時に電子制御部３を介してブレーキ５への電力供給を行うための補助電源としてキャパシタユニット１５を有しており、このキャパシタユニット１５は、例えば急速に充放電が可能な電気二重層コンデンサである複数のキャパシタを用いて形成している。また電源バックアップユニット２には、このキャパシタユニット１５へ充電を行うための充電回路１６と、放電を行うための放電回路１７を有しており、これらはマイコン１４からの指示に基づき制御される。さらに電源バックアップユニット２には、検出手段として、バッテリー１から出力される電圧を検出するためのバックアップ検出手段１８を有しており、このバックアップ検出手段１８には電圧異常を検出したときにキャパシタユニット１５からＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３への放電を可能にするための電力供給部１９が設けられている。
【００２７】
さらに、この電力供給部１９の動作状態を確認するために、バッテリー１の正常時でもマイコン１４の指示により、この電力供給部１９を作動させる強制作動部２１を設け、さらに電力供給部１９からの出力を検知してマイコン１４に伝達するための出力検知部２２を備えている。
【００２８】
次に、車両用電源装置の動作について説明する。まず、車両の動作を開始させるために例えばイグニッションをＯＮにすると、バッテリー１からＩＧ端子９に接続するイグニッションスイッチ８がＯＮになり、バッテリー１から電源バックアップユニット２および電子制御部３に、電圧１２Ｖが供給される。そして電子制御部３から、バッテリー１からキャパシタユニット１５への充電を許可するための充電許可信号を、通信入力端子１１を介して電源バックアップユニット２に入力し、マイコン１４が充電許可信号を受信し、充電回路１６へ送信する。充電が許可されると、バッテリー１から＋ＢＣ端子１０、充電回路１６を介してキャパシタユニット１５へ、バッテリー１が電圧低下時または異常時に電子制御部３へ供給するための電荷が充電される。
【００２９】
一方、＋ＢＣ端子１０を介してバッテリー１から出力される電圧を、バックアップ検出手段１８に備えてあるセンサにて検出し、ＯＵＴ端子１３に出力する。ここでバッテリー１から出力される電圧が基準値（９．５Ｖ）以上であれば、バッテリー１からの電圧および電源バックアップユニット２の動作が正常であることを確認して、バッテリー１から電子制御部３へ継続して電力が供給される。
【００３０】
これにより車両は正常に動作することができ、ブレーキペダル４を作動させたとき、電子制御部３はブレーキペダル４からの情報が入力されるとともに、それらの情報に基づき、車両の制動を制御するための情報をブレーキ５に出力する。そして出力した情報によりブレーキ５が作動し、タイヤ６を確実に制動させることができ、結果として車両を確実に制御させることができる。
【００３１】
その後、車両の動作を終了させるためにイグニッションをＯＦＦにすると、バッテリー１からＩＧ端子９に接続するイグニッションスイッチ８はＯＦＦになり、バッテリー１からの電力供給が停止する。このときマイコン１４はキャパシタユニット１５に蓄えられた電荷の放電を指示する信号を、放電回路１７に送信する。そして、この信号に基づき放電回路１７は、キャパシタユニット１５に蓄えられている電荷を放電する。
【００３２】
次に、バッテリー１の電圧低下時または異常時における車両用電源装置の動作について説明する。
【００３３】
車両の動作を開始させると、バッテリー１からキャパシタユニット１５に電荷が充電されるとともに、バックアップ検出手段１８で、バッテリー１から出力される電圧を検出して、ＯＵＴ端子１３へ出力され、バッテリー１から電子制御部３へ電力が供給される。ここでバックアップ検出手段１８は、バッテリー１の異常を検出するためのセンサを備えているので、電圧を検出するときにこのセンサによる検出電圧が基準値（９．５Ｖ）未満になると、バッテリー１から出力される電圧が異常であるということを、バックアップ検出手段１８にて検出する。
【００３４】
この異常を検出した情報に基づき、バッテリー１の正常時は基本的にはＯＦＦになっている電力供給部１９がＯＮになり、キャパシタユニット１５からＯＵＴ端子１３への放電が可能となるとともに、バッテリー１からの電力供給が停止する。そしてバックアップ検出手段１８から、マイコン１４へキャパシタユニット１５に蓄えられていた電荷の放電を指示する信号が送信する。この指示によってキャパシタユニット１５に蓄えられていた電荷が、電力供給部１９を介してＯＵＴ端子１３に出力されて電子制御部３に供給される。なお、バッテリー１の異常時には、電力供給部１９の動作状態の確認は行われない。
【００３５】
また、この異常をマイコン１４から通信出力端子１２へ信号を送信し、さらに電子制御部３を介して、例えばバッテリー１が異常であるということを車両内部に表示を行い、直ちに車両を停止するように指示をする。この異常のとき、非常電源としてキャパシタユニット１５に蓄えられていた電荷を電子制御部３へ供給しているので、運転者はブレーキペダル４から電子制御部３を介してブレーキ５を作動させることができ、車両を安全に停止させることができる。
【００３６】
次に、電力供給部１９の動作の確認方法について説明する。
【００３７】
バッテリー１の正常時において、キャパシタユニット１５に所定の電圧（１０Ｖ）以上の電圧が充電されているとき、マイコン１４から動作確認のための信号を送信し、強制作動部２１を介して電力供給部１９を強制作動させ、電力供給部１９の動作状態を確認する。電力供給部１９は、キャパシタユニット１５に充電された電荷の流出を少なくさせるために、作動時間をできるだけ短くすることが可能なＦＥＴスイッチからなる。
【００３８】
作動を開始させて電力供給部１９からの出力が安定したとき（例えば作動開始１８ｍｓ後）、出力検知部２２が、キャパシタユニット１５からの電圧を検知し、この検知した情報から電力供給部１９が正常に動作しているかどうかを確認して、動作状態の情報をマイコン１４に伝達する。
【００３９】
そして、出力検知部２２から検出された出力電圧または出力電流と、あらかじめ設定された基準電圧または基準電流との比較を行うことにより、キャパシタユニット１５からの電圧または電流が正確に検知しているかを確認して、電力供給部１９の故障判断を行う。
【００４０】
ここで、検出された出力電圧または出力電流が、あらかじめ設定された基準電圧または基準電流よりも高い場合は、電力供給部１９が正常であると判断し、電力供給部１９の強制作動を所定の時間間隔、例えば１秒毎に継続して行い、電力供給部１９の動作状態を常時確認する。一方、基準電圧または基準電流よりも低い場合は異常であると判断し、異常情報を、マイコン１４から通信出力端子１２を介して電子制御部３へ送信し、バッテリー１の異常時と同様に、電力供給部１９が異常であることを表示し、運転者に知らせる。
【００４１】
本発明では、バッテリー１の異常時には電力供給部１９の動作状態の確認を停止するが、バッテリー１が正常であっても、バッテリー１の電圧がキャパシタユニット１５の電圧以下であるときは、バッテリー１へ電荷が流出するのを防止するために電力供給部１９の動作状態の確認を停止し、また、電源バックアップユニット２が、電子制御部３へつながるＯＵＴ端子１３の経路が、断線やショートなどの異常が発生している場合においても、電源バックアップユニット２内の回路保護と、誤動作防止のため、電力供給部１９の動作状態の確認を停止する。
【００４２】
これらの異常についても、バッテリー１の異常時と同様に、異常情報を通信出力端子１２を介して電子制御部３へ送信し、車両内部に異常を表示し、運転者に知らせる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、車両の電子制御部３に電力供給を行うための補助電源を有し、この補助電源がキャパシタユニット１５からなること、さらに電力供給部１９の動作をバッテリー１の正常時にも常時監視し、動作を保証することにより、キャパシタユニット１５からの電力供給が可能であることを確認することができ、バッテリー１の異常時においても、バックアップ検出手段１８にて、このバッテリー１の異常を検出して、キャパシタユニット１５から電子制御部３へ電力供給が行うことができるので、常に電源バックアップユニットとしての信頼性をより高めることができるとともに、安全性の高い車両用電源装置を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、車両の電子制御部に電力供給を行うための補助電源を有し、この補助電源がキャパシタユニットからなることにより、バッテリーの異常時においても、補助電源によって電子制御部へ確実に電力を供給することができるとともに、電力供給部の常時動作を保証することによって、より信頼性の高い電源バックアップユニットを得ることができるとともに、安全性の高い車両用電源装置を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における車両用電源装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態における車両用電源装置の回路図
【符号の説明】
１  バッテリー
２  電源バックアップユニット
３  電子制御部
４  ブレーキペダル
５  ブレーキ
６  タイヤ
７  油圧制御部
８  イグニッションスイッチ
９  ＩＧ端子
１０  ＋ＢＣ端子
１１  通信入力端子
１２  通信出力端子
１３  ＯＵＴ端子
１４  マイコン
１５  キャパシタユニット
１６  充電回路
１７  放電回路
１８  バックアップ検出手段
１９  電力供給部
２０  電源供給端子
２１  強制作動部
２２  出力検知部
【図１】
0004715079.tif 000002
【図２】
0004715079.tif 000003