(57)【要約】【課題】イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制する。【解決手段】補助電源装置２０は、キャパシタ２２と、キャパシタ２２を充電する充電回路２４と、バッテリ１１及びキャパシタ２２から電力供給可能に接続され、充電回路２４を制御可能な制御回路２１と、バッテリ１１と制御回路２１との間の経路に配され、バッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されるオン状態とバッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチ２７と、を備え、制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３がオフのときには、給電スイッチ２７がオフ状態となるように制御する。【選択図】図１
2017154604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタと、
前記キャパシタを充電する充電回路と、
電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、
前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備え、
前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する、電源装置。
【請求項２】
前記キャパシタの電荷を放電させる放電回路を備え、
前記制御回路は、前記イグニッションスイッチがオフのときには、前記放電回路が前記キャパシタの電荷を放電させるように制御し、かつ、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電源の状態を検知可能な電源状態検知部を備え、
前記制御回路は、前記電源状態検知部が検知した前記電源の状態が電力を供給可能な状態にないときには、前記給電スイッチを前記オフ状態としない請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した前記キャパシタの電圧が所定値以下となったときには、前記給電スイッチが前記オン状態となるように制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
キャパシタと、
前記キャパシタを充電する充電回路と、
電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、
前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備える電源装置の制御方法であって、
前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフされたことを示す信号を受けると、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する、電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、電源装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両には、主電源としてのバッテリとは別に補助電源を備えるものが知られており、この補助電源により、例えば、アイドリングストップ後のエンジンを始動させたり、主電源の異常時における負荷への電力の供給等が可能となっている。この種の補助電源は、例えば大容量の電気二重層キャパシタ等が用いられているため、満充電に近い状態を継続すると、キャパシタの劣化の進行が早まるという性質を有する。
特許文献１の蓄電装置は、主電源と、キャパシタからなる蓄電部と、蓄電部を充電する充電回路と、蓄電部の電荷を放電する放電回路と、主電源及び蓄電部から電力の供給を受けて充電回路及び放電回路を制御する制御回路とを備えている。車両の駆動時には制御回路は、充電回路を制御して蓄電部を充電させる。一方、イグニッションスイッチがオフされると、制御回路が放電回路を制御することにより、蓄電部の電荷を放電させてキャパシタの劣化の進行を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の構成では、制御回路は、主電源及び蓄電部の双方に接続されているため、イグニッションスイッチがオフされて蓄電部の電荷を放電させている状況においても、主電源の電圧が蓄電部よりも高ければ、主電源から制御回路に電力が供給されるため、主電源の電力消費が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載された電源装置は、キャパシタと、前記キャパシタを充電する充電回路と、電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備え、前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。
【０００７】
本明細書に記載された電源装置の制御方法は、キャパシタと、前記キャパシタを充電する充電回路と、電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備える電源装置の制御方法であって、前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフされたことを示す信号を受けると、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。
【０００８】
本構成によれば、電源及びキャパシタから電力供給可能に接続された制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、給電スイッチをオフ状態に制御するため、電源から制御回路に電力が供給されず、キャパシタから制御回路に電力が供給される。これにより、イグニッションスイッチがオフであるために、本来、放電させる必要があるキャパシタの電荷を制御回路の駆動のために利用することができるため、電源の電力を使用せずに制御回路を駆動することが可能になる。よって、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することが可能になる。
【０００９】
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記キャパシタの電荷を放電させる放電回路を備え、前記制御回路は、前記イグニッションスイッチがオフのときには、前記放電回路が前記キャパシタの電荷を放電させるように制御し、かつ、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。
このようにすれば、イグニッションスイッチがオフのときには、キャパシタから制御回路へ給電するだけでなく、放電回路によってキャパシタの電荷を放電させることができるため、キャパシタの電荷を抜くスピードを早めることができる。
【００１０】
前記電源の状態を検知可能な電源状態検知部を備え、前記制御回路は、前記電源状態検知部が検知した前記電源の状態が電力を供給可能な状態にないときには、前記給電スイッチを前記オフ状態としない。
このようにすれば、電源の状態が電力を供給可能な状態にないために、給電スイッチをオフ状態とする必要がないときには、給電スイッチをオフ状態としないため、制御回路の処理を少なくすることができる。
【００１１】
前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した前記キャパシタの電圧が所定値以下となったときには、前記給電スイッチが前記オン状態となるように制御する。
このようにすれば、キャパシタの電荷が減少した後には、電源の電力で制御回路を駆動するため、キャパシタの劣化を抑制しつつ制御回路の動作を継続することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書に記載された技術によれば、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の補助電源装置を備えた電源システムの電気的構成を示す図
【図２】制御回路の処理を示すフローチャート
【図３】比較例としての電源システムの電気的構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態１＞
実施形態１について、図１，図２を参照しつつ説明する。
本実施形態の補助電源装置２０（「電源装置」の一例）を備える電源システム１０は、
例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。
【００１５】
（電源システム１０）
電源システム１０は、図１に示すように、主電源としてのバッテリ１１（「電源」の一例）と、バッテリ１１の状態を検知するバッテリ状態検知部１２（「電源状態検知部」の一例）と、イグニッションスイッチ１３と、補助電源装置２０と、を備えている。
【００１６】
バッテリ１１は、二次電池であって、例えば鉛蓄電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等を用いることができる。バッテリ状態検知部１２は、バッテリ１１の劣化等（バッテリ１１が電力を供給可能な状態であるか否か）を検知するものであり、例えばバッテリ１１の電極の電圧に応じた検知信号Ｓｅを補助電源装置２０に出力する。
【００１７】
イグニッションスイッチ１３はエンジンに点火する点火装置等を作動するためのスイッチである。バッテリ１１から点火装置等への電力の供給経路に配される（なお、図１では点火装置を駆動させる回路等は省略されている）。車両のキーシリンダーは、例えばＯＦＦ、ＡＣＣ（アクセサリー）、ＯＮ、ＳＴＡＲＴが選択可能とされており、キーシリンダーのＯＮでイグニッションスイッチ１３がオンとなり、ＳＴＡＲＴでセルモーターが回ってエンジンが始動する。一方、キーシリンダーをＯＦＦ又はＡＣＣとすると、イグニッションスイッチ１３がオフされてエンジンが停止する。イグニッションスイッチ１３のオン又はオフの状態を示す出力信号Ｓｇは、補助電源装置２０の制御回路２１に出力される。
【００１８】
（補助電源装置２０）
補助電源装置２０は、例えばＥＣＵ(Electronic Control Unit)やモータ等からなる負荷ＬＤに電力を供給するものであり、制御回路２１と、キャパシタ２２と、キャパシタ２２の電圧を検出する電圧検出回路２３と、キャパシタ２２を充電する充電回路２４と、キャパシタ２２の電荷を放電する放電回路２５と、複数の端子２６Ａ，２６Ｂと、を備えている。制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３からの出力信号Ｓｇが入力されるとともに、バッテリ状態検知部１２からの検知信号Ｓｅが入力される。
【００１９】
キャパシタ２２は、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の比較的容量が大きいキャパシタが用いられており、例えば複数の電気二重層キャパシタが直列に接続されることで、所定の電圧まで電荷を蓄電可能とされる。キャパシタ２２は、電圧検出回路２３、充電回路２４及び放電回路２５に電気的に接続されている。
【００２０】
充電回路２４は、給電端子２６Ａを介してバッテリ１１に接続されており、制御回路２１から制御信号Ｓｂを受けると、バッテリ１１から供給される電力によってキャパシタ２２を充電する。電圧検出回路２３は、キャパシタ２２の電圧を検知し、検知した電圧に応じた検知信号Ｓｄを制御回路２１に出力する。
【００２１】
放電回路２５は、制御回路２１からの制御信号Ｓｃに応じてキャパシタ２２の電荷を放電させる。キャパシタ２２は、車両の走行時には、通常、満充電に近い状態で使用されるが、このような満充電に近い状態で使用すると、キャパシタ２２の劣化の進行が早まるため、駐車時等のイグニッションスイッチ１３がオフされているときには、放電回路２５は所定の電圧（本実施形態では、満充電の１／２の電圧）までキャパシタ２２の電荷を放電させる。詳しくは後述するが、本実施形態では、放電回路２５によるキャパシタ２２の放電に加えて、キャパシタ２２から制御回路２１への給電によって所定の電圧となるまでキャパシタ２２の電荷を抜くようになっている。
【００２２】
給電端子２６Ａから制御回路２１に至る導電路である第１給電ラインＰＬ１には、第１ダイオードＤ１と、給電スイッチ２７と、が直列に接続されている。また、第１給電ラインＰＬ１における第１ダイオードＤ１のカソード側とキャパシタ２２との間は、導電路としての第２給電ラインＰＬ２で接続されている。第２給電ラインＰＬ２には、第２ダイオードＤ２が直列に接続されている。第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２は制御回路２１に供給される電力の方向を制御回路２１に向かう方向に規制する給電方向規制手段である。
【００２３】
給電スイッチ２７は、制御回路２１からの制御信号Ｓａにより、接点が閉じてバッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されるオン状態と、接点が開放されてバッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されないオフ状態と、が切り替えられる。本実施形態では、イグニッションスイッチ１３がオフのとき（キーシリンダーＯＦＦ又はＡＣＣ時）には、制御回路２１からの制御信号Ｓａにより、給電スイッチ２７はオフ状態とされる。
【００２４】
ここで、図３に示す比較例としての補助電源装置２を有する電源システム１では、給電スイッチ２７がないため、バッテリ１１から制御回路２１への給電を遮断できず、イグニッションスイッチ１３がオフであってもバッテリ１１の電圧がキャパシタ２２の電圧よりも高ければ、バッテリ１１から制御回路２１に電力供給がされてしまう。一方、本実施形態によれば、図１に示すように、第１給電ラインＰＬ１に給電スイッチ２７が設けられているため、イグニッションスイッチ１３がオフのときに、給電スイッチ２７をオフ状態に制御することで、バッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されず、キャパシタ２２から制御回路２１に電力が供給される。なお、給電スイッチ２７がオン状態のときには、バッテリ１１（及びキャパシタ２２）から制御回路２１に電力供給可能となる。
【００２５】
次に補助電源装置２０の動作について説明する。図２は、制御回路２１の処理を示すフローチャートである。
車両の走行時には、イグニッションスイッチ１３はオンであるため（Ｓ１で「ＹＥＳ」）、制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３からの出力信号Ｓｇに応じて給電スイッチ２７をオン状態に制御する（Ｓ２）。これにより、バッテリ１１から第１給電ラインＰＬ１を介して制御回路２１に給電される。また、制御回路２１は、充電回路２４に制御信号Ｓｂを出力し、充電回路２４を駆動する（Ｓ３）。これにより、バッテリ１１の電力でキャパシタ２２が充電される。
【００２６】
その後、イグニッションスイッチ１３がオフされたか否かを判断する（Ｓ４）。
車両の駐車等により、キーシリンダーがＯＦＦされてイグニッションスイッチ１３がオフされると（Ｓ４で「ＹＥＳ」）、バッテリ状態検知部１２からの検知信号Ｓｅに応じてバッテリ１１が電力供給可能な状態にあるか判断する（Ｓ５）。バッテリ１１が電力供給可能な状態になければ、給電スイッチ２７がオン状態のまま処理を終了する（Ｓ５で「ＮＯ」）。一方、バッテリ１１が電力供給可能な状態であれば（Ｓ５で「ＹＥＳ」）、制御回路２１は、制御信号Ｓａを出力して給電スイッチ２７をオフ状態とし（Ｓ６）、第１給電ラインＰＬ１の通電を遮断する。また、制御回路２１は、充電回路２４を停止させ、放電回路２５を駆動させる（Ｓ７）。これにより、第１給電ラインＰＬ１の通電が遮断されるため、第２給電ラインＰＬ２を介してキャパシタ２２から制御回路２１に電力が供給される。
【００２７】
その後、イグニッションスイッチ１３がオフされたか否かを判断し（Ｓ８）、イグニッションスイッチ１３がオンされると（Ｓ８で「ＹＥＳ」）、給電スイッチ２７がオン状態とされるとともに、充電回路２４は、バッテリ１１の電力でキャパシタ２２を充電する（Ｓ２，Ｓ３）。一方、イグニッションスイッチ１３がオンされなければ、（Ｓ８で「ＮＯ」）、キャパシタ２２の電圧が所定値（満充電電圧の１／２）まで低下したか否かが判断される（Ｓ９）。キャパシタ電圧が所定値まで低下していれば（Ｓ９で「ＹＥＳ」）、制御回路２１は、給電スイッチ２７をオン状態とするとともに（Ｓ１０）、充電回路２４及び放電回路２５を停止する（Ｓ１１）。これにより、第１給電ラインＰＬ１を介してバッテリ１１から制御回路２１に電力が供給される。
その後、イグニッションスイッチ１３がオンされると再度上記処理を行うことができる。
【００２８】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
補助電源装置２０（電源装置）は、キャパシタ２２と、キャパシタ２２を充電する充電回路２４と、バッテリ１１（電源）及びキャパシタ２２から電力供給可能に接続され、充電回路２４を制御可能な制御回路２１と、バッテリ１１と制御回路２１との間の経路に配され、バッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されるオン状態とバッテリ１１から制御回路２１に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチ２７と、を備え、制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３がオフのときには、給電スイッチ２７がオフ状態となるように制御する。
【００２９】
本実施形態によれば、バッテリ１１及びキャパシタ２２から電力供給可能に接続された制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３がオフのときには、給電スイッチ２７をオフ状態に制御することで、バッテリ１１から制御回路２１へ電力が供給されず、キャパシタ２２から制御回路２１へ電力が供給される。これにより、イグニッションスイッチ１３がオフであるために、本来、放電させる必要があるキャパシタ２２の電荷が制御回路２１を駆動させるために利用されるため、バッテリ１１の電力を使用せずに制御回路２１を駆動させることができる。よって、イグニッションスイッチ１３がオフされているときのバッテリ１１の電力消費を抑制することが可能になる。
【００３０】
また、キャパシタ２２の電荷を放電させる放電回路２５を備え、制御回路２１は、イグニッションスイッチ１３がオフのときには、放電回路２５がキャパシタ２２の電荷を放電させるように制御し、かつ、給電スイッチ２７がオフ状態となるように制御する。
このようにすれば、イグニッションスイッチ１３がオフのときにはキャパシタ２２から制御回路２１へ給電するだけでなく、放電回路２５によってキャパシタ２２の電荷を放電させることができるため、キャパシタ２２の電荷を抜くスピードを早めることができる。
【００３１】
また、バッテリ１１の状態を検知可能なバッテリ状態検知部１２（電源状態検知部）を備え、制御回路２１は、バッテリ状態検知部１２が検知したバッテリ１１の状態が電力を供給可能な状態にないときには、給電スイッチ２７をオフ状態としない。
このようにすれば、バッテリ１１の状態が電力を供給可能な状態にないために、給電スイッチ２７をオフ状態とする必要がないときには、給電スイッチ２７をオフ状態としないため、制御回路２１の処理を少なくすることができる。
【００３２】
また、キャパシタ２２の電圧を検出する電圧検出回路２３を備え、制御回路２１は、電圧検出回路２３が検出したキャパシタ２２の電圧が所定値以下となったときには、給電スイッチ２７がオン状態となるように制御する。
このようにすれば、キャパシタ２２の電荷が減少した後には、バッテリ１１の電力で制御回路２１を駆動するため、キャパシタ２２の劣化を抑制しつつ制御回路２１の動作を継続することができる。
【００３３】
＜実施形態２＞
実施形態２について説明する。
実施形態２では、アイドリングストップ機能を有する車両について、アイドリングストップ時において、イグニッションスイッチ１３がオフされなければ、給電スイッチ２７はオン状態を継続するものである。他の構成は、実施形態１と同一であるため説明を省略する。
【００３４】
車両の回路には、例えば、イグニッションスイッチ１３とは別に、車両の走行の停止を検知するとともに、アイドリング状態を停止可能なアイドリングストップスイッチが設けられている。制御回路２１は、車両の走行の停止を検知すると、（キーシリンダーをＯＦＦ又はＡＣＣとしない限り）イグニッションスイッチ１３のオン状態を維持しつつ、アイドリングストップスイッチをオフし、エンジンの駆動を停止する。
実施形態２によれば、アイドリングストップ時には、給電スイッチ２７はオン状態を継続することで、キャパシタ２２の容量が維持され、再始動時にキャパシタ２２の（満充電に近い）電力を使用することができる。
【００３５】
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、イグニッションスイッチ１３がオフされた後のキャパシタ２２の電荷は、制御回路２１に供給されるだけでなく、放電回路２５によって放電させる構成としたが、これに限られない。例えば、補助電源装置に放電回路２５を設けず、キャパシタ２２の電荷を全て制御回路２１や他の負荷に供給し、放電回路２５で放電させないようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：  電源システム
１１：  バッテリ
１２：  バッテリ状態検知部（電源状態検知部）
１３：  イグニッションスイッチ
２０：  補助電源装置
２１：  制御回路
２２：  キャパシタ
２３：  電圧検出回路
２４：  充電回路
２５：  放電回路
２７：  給電スイッチ
Ｄ１：  第１ダイオード
Ｄ２：  第２ダイオード
【図１】
2017154604.tif 000003
【図２】
2017154604.tif 000004
【図３】
2017154604.tif 000005