(57)【要約】【課題】補助電源としての寿命を予想することができるとともに、補助電源の状態を検出することができる電源バックアップユニットを実現し、より信頼性、安全性の高い車両用電源装置を提供する。【解決手段】補助電源として、複数のキャパシタで形成されるキャパシタユニット１５を用いた電源バックアップユニット２からなり、前記バッテリーの電圧が前記キャパシタユニット１５の電圧を下回ったときに、前記補助電源から、前記電子制御部３への供給方向に常時電力を出力可能とするための補助電源出力部１９を有する車両用電源装置である。【選択図】図２
2005145278.tif 000002
【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、ブレーキ操作器からの情報および／または前記車両の走行状態に応じた情報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、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、この補助電源が複数のキャパシタで形成されるキャパシタユニットを用いた電源バックアップユニットからなり、前記バッテリーの電圧が前記キャパシタユニットの電圧を下回ったときに、前記補助電源から、前記電子制御部への供給方向に電力を出力可能にするための補助電源出力部を有する車両用電源装置。
【請求項２】
キャパシタユニットの電圧を、バッテリーの基準電圧値とした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
補助電源出力部はバッテリーから補助電源への電流の逆流を防止するためのダイオードを有する請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
補助電源出力部に、過電流時に補助電源から電子制御部への電力供給を停止するための過電流防止手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
過電流防止手段として、ヒューズを用いた請求項４に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
過電流防止手段として、電流制限回路を用いた請求項４に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、従来の機械的な制御から電気的な制御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。
【特許文献１】特開平５−１１６５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、補助電源は非常時の車両制動に拘わるため、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。
【０００６】
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測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なため、早め早めの定期的な交換が必要であり、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。
【０００７】
ただ、このバッテリーを早め早めに定期的に交換しても、日々あるいは車両スタート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。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、補助電源としてキャパシタを用いることで、その状態を検出することが容易となり、加えて補助電源から電子制御部へ常時電力を出力可能な状態とすることで、補助電源動作遅れが無く電力を供給することができ、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ブレーキ操作器からの情報および／または前記車両の走行状態に応じた情報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、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、この補助電源が複数のキャパシタで形成されるキャパシタユニットを用いた電源バックアップユニットからなり、前記バッテリーの電圧が前記キャパシタユニットの電圧を下回ったときに、前記補助電源から、前記電子制御部への供給方向に電力を出力可能にするための補助電源出力部を有する車両用電源装置である。
【００１０】
これにより、補助電源としてキャパシタからなる電源バックアップユニットを用いているため、車両動作時にのみ非常用電源として電源バックアップユニットに電荷を蓄えることができるとともに、車両動作終了時には蓄えられていた電荷を放出することができるので、電源バックアップユニットを構成するキャパシタユニットの劣化を大幅に低減することができ、それによって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。
【００１１】
またバッテリーの電圧がキャパシタユニットの電圧を下回ったときに補助電源から電子制御部へ電力供給することが可能であるので、バッテリーの電圧低下および外れ等の電源異常時に、遅延を生ずることなく、即時補助電源から電子制御部へ電力を供給することができるものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、キャパシタユニットの電圧を、バッテリーの基準電圧値とした請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、基準電圧に下がるまでバッテリーを使用することができるので、車両用電源装置の信頼性をより高めることが可能となる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、補助電源出力部はバッテリーから補助電源への電流の逆流を防止するためのダイオードを有する請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、バッテリーから補助電源へ電流が逆流するのを防止するので、車両用電源装置としての安全性をより高めることが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、補助電源出力部に、過電流時に補助電源から電子制御部への電力供給を停止するための過電流防止手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置であり、これにより、負荷の地絡等によって電源バックアップユニットが過電流になったときに電源バックアップユニットが誤動作するのを防止することができるので、車両用電源装置としての安全性をより高めることが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、過電流防止手段として、ヒューズを用いた請求項４に記載の車両用電源装置であり、これにより、バッテリーから補助電源へ電流が逆流するのを防止するとともに、補助電源からの出力電流が過電流時に電力供給を停止することができるので、車両用電源装置としての安全性をより高めることが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、過電流防止手段として、電流制限回路を用いた請求項４に記載の車両用電源装置であり、これにより、補助電源からの出力電流の過電流時に出力電流を制限するとともに、過電流解除時に出力電流の制限を解除することが可能となるので、車両用電源装置としての信頼性および安全性をより高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車両用電源装置は、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、バッテリーの電圧低下および外れ等の電源異常時にも電子制御部へ即時電力を供給することができるため、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（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。
【００１９】
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。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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、これらはバックアップユニット制御部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、補助電源出力部１９が設けられている。通常はバッテリー１の電圧がキャパシタユニット１５の電圧に比べて高いのでバッテリー１から電子制御部３へ電力が供給されるが、バッテリー１の電圧がキャパシタユニット１５の電圧を下回ったときには、キャパシタユニット１５から補助電源出力部１９、ＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３への電力供給が可能となっている。
【００２３】
また、電源バックアップユニット２には、充放電の挙動によりキャパシタユニット１５の異常を検出するための異常検出手段が設けられており、この異常検出手段は、バックアップユニット制御部１４と、充電回路１６と、放電回路１７とから構成されている。
【００２４】
次に、補助電源出力部１９の構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態における補助電源出力部１９の構成を示す図である。
【００２５】
本発明の補助電源出力部１９は、図３（ａ）に示すように出力ダイオード２１を有している。この出力ダイオード２１により常に電源バックアップユニット２から電力を出力することができる状態であるとともに、バッテリー１からの電力をＯＵＴ端子１３側から電源バックアップユニット２に流入するのを防止することができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）に示すように、ヒューズ２２を追加することにより、電源バックアップユニット２の出力過電流を防止することができるので、車両用電源装置の安全性をより向上させることができる。
【００２７】
さらに、図３（ｃ）は、出力ダイオード２１に、出力電流制限手段として電流制限回路２３を追加した構成であり、この電流制限回路２３内において、電源バックアップユニット２の出力が過電流であるとき、出力検出抵抗Ｒｓにかかる電圧が大きくなるので、トランジスタＴｒ１にかかる電圧ＶBEと出力検出抵抗Ｒｓにかかる電圧Ｉ×Ｒｓの和が大きくなり、これがトランジスタＴｒ１に並列しているダイオードの電圧の和Ｄ１＋Ｄ２を超えることになる。このときトランジスタＴｒ１は出力電流を制限することによって、出力が過電流になるのを防止する。そして、過電流が解除されると、トランジスタＴｒ１は出力電流の制限を解除する。この構成により、車両用電源装置の安全性および信頼性をさらに向上させることができる。
【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に、補助電源のための電荷が供給される。
【００２９】
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、バックアップユニット制御部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バッテリー１の基準電圧値９．５Ｖ分充電される。
【００３０】
通常、バッテリー１が正常であるときは、バッテリー１から出力される電圧は基準値（９．５Ｖ）以上なので、バッテリー１から電子制御部３へ電力が供給され、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。このときバックアップユニット制御部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。この放電により、キャパシタユニット１５は劣化を大幅に低減することができるので、電源バックアップユニット２は補助電源としての寿命が延びるとともに、それによって車両の耐久寿命とほぼ同等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２のメンテナンスフリー化を実現することができる。
【００３２】
また、補助電源出力部１９は、図３（ａ）のように、出力ダイオード２１を有することにより、バッテリー１からの電力がＯＵＴ端子１３側から電源バックアップユニット２への逆流を防止し、安全性を高めている。
【００３３】
さらに、補助電源出力部１９は、図３（ｂ），（ｃ）のような構造であれば、＋ＢＣ端子１０とグランド端子間２１間が短絡されるなど、電源バックアップユニット２内部のショートにより出力電流が過電流となったとき、電源バックアップユニット２から電子制御部３へ過電流が流出するのを防止するので、車両用電源装置としての安全性をより高めることが可能となる。
【００３４】
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。
【００３５】
バッテリー１の電圧が、基準値（９．５Ｖ）すなわちキャパシタユニット１５の電圧を下回ったとき、キャパシタユニット１５の電圧がバッテリー１の電圧よりも高くなるため、電圧の高い方のキャパシタユニット１５に充電されている電荷が、補助電源出力部１９を通じてＯＵＴ端子１３へ出力し、電子制御部３に供給される。これにより、バッテリー１の電圧低下および外れ等の異常があっても、時間遅延することなく、即時補助電源から電子制御部３に安定して電力を供給することができるので、車両を安全に停止することができる。
【００３６】
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からなり、補助電源出力部１９を有することにより、バッテリー１の異常時においては、即時キャパシタユニット１５から補助電源出力部１９を介して電子制御部３へ電力供給が行われるので、電源バックアップユニット２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。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる車両用電源装置は、バッテリーの異常時に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、安全性の高い車両用電源装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】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
【図２】本発明の実施の形態１における車両用電源装置の回路図
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の補助電源出力部の回路図
【符号の説明】
【００３９】
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
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  バックアップユニット制御部
１５  キャパシタユニット
１６  充電回路
１７  放電回路
１９  補助電源出力部
２０  電源供給端子
【図１】
2005145278.tif 000003
【図２】
2005145278.tif 000004
【図３】
2005145278.tif 000005