CN109075602A - 车载用的备用装置 - Google Patents

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Abstract

以更简易的结构实现即使在来自电源部的电力供给中断的情况下也能够不使向电力供给对象的电力供给间断而将供给源切换成蓄电部的装置。备用装置(1)具备：配线部(81)，设置于电源部(91)与负载(93)之间，在来自电源部(91)的电力供给处于正常状态时，被施加基于电源部(91)的输出的电压；配线部(82)，设置于蓄电部(7)与配线部(81)之间；以及二极管(80)，设置于配线部(81)与配线部(82)之间。二极管(80)在配线部(82)的电压比配线部(81)的电压小的情况下，限制电流从配线部(82)流向配线部(81)，在配线部(82)的电压比配线部(81)的电压大的情况下，允许电流从配线部(82)流向配线部(81)。

Description

车载用的备用装置
技术领域
本发明涉及对车载用电源部进行备用的车载用的备用装置。
背景技术
作为车载用电源系统，公知了如下技术：在作为电源部的电池发生失效等的情况下，将基于作为蓄电部的电容器的输出电压而由升降压电路调节过的电压施加到负载。该系统在探测到电池失效之后，将基于电容器的输出电压而由升降压电路调节过的电压施加到负载，因此，施加到负载的电压有可能在很短的期间内间断。为了解决该问题点，在专利文献1中，将平滑电容器设置于升压电路。由此，在专利文献1中，在电池失效之后直至由升压电路调节电容器的输出电压并施加到负载为止的时间内，能够将经蓄电的平滑电容器的输出电压施加到负载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第5618024号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1所公开的系统在作为电力的供给对象的负载的功耗大的情况下，需要设置容量更大的平滑电容器，因此，需要设置多个平滑电容器或者设置更大型的平滑电容器。因此，在专利文献1所公开的系统中，在负载的功耗大的情况下，容易导致电路规模的大型化，功耗越大，则该问题越显著。
本发明是基于上述情形而完成的，其目的在于，以更简易的结构实现即使在来自电源部的电力供给中断的情况下也能够不使向电力供给对象的电力供给间断而将供给源切换成蓄电部的装置。
用于解决课题的技术方案
本发明是一种车载用电源系统的备用装置，具备向电力供给对象供给电力的电源部和至少在来自所述电源部的电力供给中断时成为电力供给源的蓄电部，其中，
所述车载用的备用装置具有：
第1导电路径，设置于所述电源部与所述电力供给对象之间，在来自所述电源部的电力供给处于正常状态时，被施加基于所述电源部的输出电压的电压；
第2导电路径，设置于所述蓄电部与所述第1导电路径之间；以及
元件部，设置于所述第1导电路径与所述第2导电路径之间，并且，在所述第2导电路径的电压比所述第1导电路径的电压小的情况下，限制电流从所述第2导电路径流向所述第1导电路径，在所述第2导电路径的电压比所述第1导电路径的电压大的情况下，允许电流从所述第2导电路径流向所述第1导电路径。
发明效果
该备用装置在电源部处于正常状态时，能够将电源部设为供给源并且将第1导电路径设为路径而将电力供给到电力供给对象。进一步地，设置有能够经由元件部将电力供给到第1导电路径的蓄电部，因此，在由于电源部的失效等而来自电源部的电力不被供给到第1导电路径时，能够以将来自蓄电部的电力供给到电力供给对象的方式进行备用。进一步地，元件部构成为在第2导电路径的电压比第1导电路径的电压小的情况下限制电流从第2导电路径流向第1导电路径，在第2导电路径的电压比第1导电路径的电压大的情况下允许电流从第2导电路径流向第1导电路径。由于这样构成元件部，在由于来自电源部的电力供给而第1导电路径的电压比第2导电路径大的情况下(第2导电路径的电压比第1导电路径的电压小的情况下)，能够防止电流从蓄电部经由第2导电路径流入到第1导电路径。即，在来自电源部的电力供给处于正常状态时，能够抑制蓄电部的放电。另一方面，在由于电源部的失效等而第1导电路径的电压降低、第2导电路径的电压比第1导电路径的电压大的情况下，能够立即使来自蓄电部的放电电流经由第2导电路径流向第1导电路径。
这样，即使在来自电源部的电力供给中断的情况下，也能够不使向电力供给对象的电力供给间断而将供给源切换成蓄电部。
附图说明
图1是概略地示出具备实施例1的备用装置的车载用电源系统的电路图。
图2是概略地示出具备实施例2的备用装置的车载用电源系统的电路图。
图3是概略地示出具备实施例3的备用装置的车载用电源系统的电路图。
图4是概略地示出具备实施例4的备用装置的车载用电源系统的电路图。
具体实施方式
在这里，示出本发明的期望的例子。但是，本发明不限定于以下的例子。
本发明的备用装置能够具备：放电电路，在蓄电部与第1导电路径之间，相对于第2导电路径并联地设置，进行基于来自蓄电部的输出电压而向第1导电路径输出所设定的目标电压的放电动作以及使放电动作停止的停止动作；以及控制部，控制放电电路。控制部能够至少在从电源部向第1导电路径的电力供给停止的情况下，以使放电电路进行放电动作的方式发挥功能。
这样构成的备用装置能够通过放电电路的放电动作而将所设定的目标电压施加到第1导电路径。假设即使从电源部发生失效等起直至由放电电路将目标电压施加到第1导电路径为止需要时间，也紧接在发生失效等之后，经由第2导电路径立即供给电力，因此，能够更加可靠地防止电力的间断。
在本发明的备用装置中，与在电源部充满电时基于电源部的输出电压而施加到第1导电路径的电压相比，蓄电部的充满电时的输出电压也可以较小。元件部也可以是正极经由第2导电路径电连接到蓄电部且负极电连接到第1导电路径的二极管。
在这样构成的备用装置中，在来自电源部的电力供给处于正常状态时，配置于二极管的正极侧的第2导电路径的电压小于配置于负极侧的第1导电路径的电压，因此，能够限制电流从第2导电路径流向第1导电路径。另外，在来自电源部的电力供给中断时，配置于二极管的正极侧的第2导电路径的电压大于配置于负极侧的第1导电路径的电压，因此，能够立即使电流从第2导电路径流向第1导电路径。另外，能够以二极管作为主体而更简单地实现这样的功能。
与在电源部充满电时基于电源部的输出电压而施加到第1导电路径的电压相比，蓄电部的充满电时的输出电压也可以较大。在蓄电部与第2导电路径之间，也可以设置负极电连接到蓄电部侧且正极电连接到元件部侧的齐纳二极管。元件部也可以是正极电连接到第2导电路径且负极电连接到第1导电路径的二极管。
在这样构成的备用装置中，由于齐纳二极管的存在，能够使施加到第2导电路径的电压(基于来自蓄电部的电力供给而经由齐纳二极管施加的电压)下降。如果是这样下降的第2导电路径的电压低于在来自电源部的电力供给处于正常状态时施加到第1导电路径的电压的关系，则能够防止从第2导电路径侧向第1导电路径侧的流入，能够防止正常状态时的蓄电部的放电。即使是这样蓄电部的充满电时的电压高的结构，也成为容易防止蓄电部的放电的结构。
与在电源部充满电时基于电源部的输出电压而施加到第1导电路径的电压相比，蓄电部的充满电时的输出电压也可以较大。也可以具有：齐纳二极管，设置于蓄电部与第2导电路径之间，并且负极电连接到蓄电部侧且正极电连接到元件部侧；以及开关元件，设置于蓄电部与第2导电路径之间，并且在齐纳二极管击穿时进行接通动作而使蓄电部与第2导电路径之间导通。元件部也可以是正极电连接到第2导电路径且负极电连接到第1导电路径的二极管。
在这样构成的备用装置中，由于齐纳二极管的存在，能够使施加到第2导电路径的电压(基于来自蓄电部的电力供给而经由齐纳二极管施加的电压)下降。如果是这样下降的第2导电路径的电压低于在来自电源部的电力供给处于正常状态时施加到第1导电路径的电压的关系，则能够防止从第2导电路径侧向第1导电路径侧的流入，能够防止正常状态时的蓄电部的放电。另一方面，在由于电源部发生失效等而第1导电路径的电压低于第2导电路径的电压的情况下，蓄电部侧与第2导电路径之间的电位差变大，由于齐纳二极管的击穿，电流从蓄电部向第1导电路径侧流入。进一步地，与齐纳二极管的击穿相应地，开关元件进行接通动作，因此，能够增大不经由齐纳二极管流过的电流(经由开关元件流过的电流)。由此，能够抑制由于大电流流过齐纳二极管所引起的齐纳二极管的发热。
下面，说明使本发明具体化而得到的实施例1～4。
＜实施例1＞
在图1中，示出具备实施例1的车载用的备用装置1的车载用电源系统100的框图。车载用电源系统100作为如下系统而构成：具有作为用于向负载93(电力供给对象)供给电力的主电源的电源部91、至少在来自电源部91的电力供给中断时成为电力供给源的蓄电部7以及具备在来自电源部91的电力供给中断时迅速地从蓄电部7进行放电的功能的备用装置1，将电源部91或者蓄电部作为电力供给源而将电力供给到负载93。
该车载用电源系统100构成为在来自电源部91的电力供给处于正常状态时，将基于电源部91的输出电压的电压施加到配线部81(第1导电路径)，从电源部91经由配线部81将电力供给到负载93(电力供给对象)。在本结构中，“来自电源部91的电力供给处于正常状态时”是指电源部91的输出电压超过“规定的值”的情况，具体来说，是指基于电源部91的输出电压而施加到配线部81(第1导电路径)的电压(具体来说，基于从电源部91经由配线部83以及二极管83A供给的电力而施加到配线部81的电压)大于基于蓄电部7的输出电压而施加到配线部82的电压的情况。
备用装置1构成为具有放电电路3B，通过放电电路3B切换蓄电部7的放电与放电停止，在放电时，能够将来自蓄电部7的电力供给到负载93。
电源部91例如作为铅电池等公知的车载电池而构成。电源部91的高电位侧的端子电连接到配线部85以及配线部83，对配线部85以及配线部83施加规定的输出电压(下面也称为+B电压)。
蓄电部7例如由双电层电容器(EDLC)等公知的蓄电单元构成。蓄电部7电连接到充放电电路部3，通过充放电电路部3进行充电或者放电。此外，在实施例1中，蓄电部7的充满电时的电压大于电源部91的充满电时的电压。
负载93相当于电力供给对象的一个例子，作为公知的车载用电气构件而构成。关于负载93，例如线控换档系统中的ECU、致动器等、即使在电源部91失效的情况下也期望进行电力供给的电气构件是适当的例子。负载93在上述正常状态时基于从电源部91供给的电力而进行动作，在异常状态时基于从蓄电部7供给的电力而进行动作。
IG继电器6是在对设置于车辆的操作部(未图示)进行了用于使发动机启动的规定的启动操作(点火接通操作(IG接通操作))的情况下切换成接通状态、在进行了用于使发动机停止的规定的停止操作(点火断开操作(IG断开操作))的情况下切换成断开状态的继电器。该IG继电器6在接通状态时成为通电状态，使配线部85与充电电路侧导电路径21导通。通过这样的IG继电器6的接通动作，将电源部91的电源电压(+B电压)供给到充电电路侧导电路径21。IG继电器6在断开状态时成为非通电状态，此时，不将施加到配线部85的电源电压(+B电压)供给到充电电路侧导电路径21。此外，在之后的说明中，也将经由IG继电器6施加到充电电路侧导电路径21的电源电压(+B电压)称为IG电压。
备用装置1主要具备充电电路侧导电路径21、放电电路侧导电路径22、蓄电部侧导电路径23、充放电电路部3、配线部81、配线部83、辅助电路部84、控制部5等。
充电电路侧导电路径21是在点火继电器6(下面也称为IG继电器6)的接通动作时(导通动作时)导通到配线部85的导电路径，是对于充电电路3A的输入侧的导电路径。
放电电路侧导电路径22是成为使电流从放电电路3B流向配线部81时的路径的导电路径。另外，将二极管22A设置于放电电路侧导电路径22。二极管22A的正极经由放电电路侧导电路径22电连接到放电电路3B，负极经由配线部81电连接到负载93。这样设置有二极管22A，因此，电流不从配线部81侧流入到放电电路3B侧，在通过放电电路3B的放电动作而放电电路侧导电路径22的电压大于配线部81的电压的情况下，来自放电电路3B的输出电流流入到配线部81。
蓄电部侧导电路径23是电连接到蓄电部7、并且作为从充电电路3A向蓄电部7的充电路径以及从蓄电部7向放电电路3B的放电路径的导电路径。
充放电电路部3具有充电电路3A和放电电路3B，能够进行基于来自电源部91的电力而对蓄电部7进行充电的充电动作以及使蓄电部7放电的放电动作。由充电电路3A实施的充电动作通过控制部5来控制，由放电电路3B实施的放电动作也通过控制部5来控制。
通过控制部5对充电电路3A提供指示蓄电部7的充电的充电指示信号或者指示蓄电部7的充电停止的充电停止信号。充电电路3A例如作为升压型DCDC转换器等公知的充电电路而构成，在从控制部5对充电电路3A提供充电指示信号时，进行使从电源部91经由充电电路侧导电路径21输入的电源电压升压的电压变换动作，将该升压后的电压经由蓄电部侧导电路径23施加到蓄电部7。在从控制部5对充电电路3A提供充电停止信号时，充电电路3A不进行充电动作，此时，将充电电路侧导电路径21与蓄电部侧导电路径23设为非导通状态。
放电电路3B在蓄电部7与配线部81(第1导电路径)之间(具体来说，蓄电部侧导电路径23与配线部81之间)相对于配线部82(第2导电路径)并联地设置，能够进行使蓄电部7放电的放电动作以及使蓄电部7的放电停止的放电停止动作。放电电路3B例如作为升降压型DCDC转换器等公知的放电电路而构成。该放电电路3B在从控制部5提供放电指示信号的情况下，基于施加到蓄电部侧导电路径23的输入电压(来自蓄电部7的输出电压)，进行向配线部81(第1导电路径)输出所设定的目标电压的放电动作(具体来说，对放电电路侧导电路径22施加由控制部5指示的目标电压的放电动作)，在从控制部5提供放电停止信号的情况下，使这样的放电动作停止，将蓄电部侧导电路径23与放电电路侧导电路径22之间设为非导通状态。
配线部83设置于电源部91与配线部81之间，作为被施加电源部91的输出电压的路径而构成。将二极管83A设置于配线部83，二极管83A的正极经由配线部83电连接到电源部91，负极电连接到配线部81。该二极管83A允许从电源部91向配线部81侧的电流的流入，切断从配线部81向电源部91侧的电流的流入。例如，即使在配线部83处发生接地等异常，电流也不从配线部81向配线部83侧流入。
辅助电路部84设置于蓄电部侧导电路径23与配线部81之间，作为在从电源部91向配线部81的电力供给中断时供给来自蓄电部7的电力的路径而构成。辅助电路部84具备配线部82、二极管80、齐纳二极管84C、开关元件84E及电阻部84D，与放电电路3B并联地设置。
配线部82相当于第2导电路径的一个例子，设置于蓄电部7与配线部81(第1导电路径)之间，成为能够被施加与蓄电部7的输出电压相应的电压的导电路径。
二极管80相当于元件部的一个例子，设置于配线部81(第1导电路径)与配线部82(第2导电路径)之间，并且正极电连接到配线部82，负极电连接到配线部81。该二极管80不使电流从配线部81侧流向配线部82侧，在配线部82的电压大于配线部81的电压的情况下，允许电流从配线部82流向配线部81。另外，在配线部82的电压比配线部81的电压小的情况下，限制电流从配线部82流向配线部81，切断从配线部82向配线部81的电流的流入。
辅助电路部84设置于二极管80与蓄电部侧导电路径23之间。辅助电路部84具备齐纳二极管84C、电阻部84D及开关元件84E。齐纳二极管84C的负极电连接到蓄电部侧导电路径23，正极电连接到电阻部84D的一端以及开关元件84E的栅极。电阻部84D的与齐纳二极管84C侧相反的另一端电连接到配线部82。即，将齐纳二极管84C和电阻部84D串联连接于蓄电部侧导电路径23与配线部82之间。
开关元件84E作为N沟道型的MOSFET而构成，漏极电连接到蓄电部侧导电路径23，并且经由蓄电部侧导电路径23电连接到齐纳二极管84C的负极以及蓄电部7。开关元件84E的源极电连接到配线部82，并且经由配线部82电连接到二极管80的正极。该开关元件84E由于栅极电连接到齐纳二极管84C的正极以及电阻部84D的一端，因此，在齐纳二极管84C击穿而电流流过齐纳二极管84C以及电阻部84D的情况下，在栅极源极间电压VGS超过规定阈值时进行接通动作，成为导通状态。
控制部5例如作为微型计算机而构成，具有CPU等运算装置、ROM或者RAM等存储器、AD变换器等。将配线部83的电压(即，电源部91的输出电压值)输入到控制部5，控制部5是能够持续地监视配线部83的电压的结构。此外，图1所示的结构只不过是一个例子，控制部5是能够检测电源部91的输出电压的结构即可，只要是电连接到电源部91的路径，则也可以监视其他位置的电压。另外，将表示电连接到电源部91的路径的电压的值输入到控制部5的结构既可以是如图1所示将路径的电压直接输入到控制部5的结构，也可以将由分压电路等对路径的电压进行分压而得到的电压输入到控制部5。
控制部5能够控制由充放电电路部3实施的充电动作以及放电动作。具体来说，控制部5能够对充电电路3A提供充电指示信号或者充电停止信号，能够对放电电路3B提供放电指示信号或者放电停止信号。
接下来，说明备用装置1的动作。
在搭载有车载用电源系统100的车辆内，当进行IG接通操作(用于使点火开关进行接通动作的接通操作)时，IG继电器6从断开状态切换成接通状态，配线部85与充电电路侧导电路径21导通。由此，将IG电压施加到备用装置1。
控制部5至少在从点火开关成为接通状态起直至成为断开状态为止的期间，监视电源部91的输出电压。在备用装置1中，作为比从蓄电部7的充满电时的电压V2减去齐纳二极管84C的击穿电压VZ而得到的值(V2-VZ)大、并且比电源部91的充满电时的电压小的值而确定规定的阈值Vth，控制部5持续地监视配线部83的电压(即电源部91的输出电压)是否大于阈值Vth。此外，配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况是指从电源部91适当地将电力供给到配线部81的状态，并且是指切断从配线部82向配线部81的电流的流入的状态。
由充电电路3A实施的充电动作在配线部83的电压(即电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下在规定的充电开始时(例如紧接在点火开关成为接通状态之后等)执行，直至蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压为止，从控制部5对充电电路3A提供充电指示信号。该“规定的目标电压”相当于蓄电部7的“充满电时的输出电压”的一个例子，在本说明中设为V2。在本结构中，在规定的充电开始时开始充电动作，在蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压之后，直至规定的放电开始时(由放电电路3B实施的放电动作开始时、或者放电电流开始经由配线部82流向配线部81时)为止，蓄电部7的输出电压(充电电压)维持于规定的目标电压(充满电时的输出电压)。然后，该规定的目标电压(蓄电部7的充满电时的输出电压)大于在电源部91充满电时基于电源部91的输出电压而施加到配线部81(第1导电路径)的电压。
在这里，说明来自电源部91的电力供给处于正常状态的情况。
在点火开关成为接通状态的情况下(在IG继电器6成为接通状态的情况下)，如果配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth，则可以说来自电源部91的电力供给正常。控制部5当在IG继电器6成为接通状态的情况下配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下，将放电电路3B维持于放电停止状态，切断蓄电部侧导电路径23与放电电路侧导电路径22之间的导通。
另外，当在IG继电器6成为接通状态的情况下配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下，还切断从配线部82向配线部81的电流的流入。在本结构中，将齐纳二极管84C和电阻部84D串联地设置于蓄电部7与配线部82(第2导电路径)之间，将齐纳二极管84C的负极电连接到蓄电部7侧，并且将正极电连接到二极管80侧。并且，与从蓄电部7的充满电时的电压V2减去齐纳二极管84C的击穿电压VZ而得到的值(V2-VZ)相比，阈值Vth较大，因此，如果至少配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth，则蓄电部侧导电路径23与配线部82之间的电位差不超过齐纳二极管84C的击穿电压，电流不流过齐纳二极管84C以及电阻部84D。另外，在电流不流过齐纳二极管84C以及电阻部84D的状态下，开关元件84E不进行接通动作，因此，蓄电部侧导电路径23与配线部82之间维持于非通电状态。
这样，当在IG继电器6成为接通状态的情况下来自电源部91的电力供给处于正常状态的期间，无论从放电电路3B的路径，还是从配线部82的路径，都无法进行由蓄电部7实施的电力供给，因此，蓄电部7维持于放电停止状态，通过仅电源部91的电力，负载93进行动作。
然后，如果保持这样的正常状态而进行IG断开操作(使点火开关进行断开动作的操作)，则IG继电器6从接通状态切换成断开状态，切断配线部85与充电电路侧导电路径21之间的导通。此外，也可以在IG继电器6从接通状态切换成断开状态之后，使放电电路3B进行动作而进行放电，将蓄电部7的输出电压(充电电压)维持于低于IG继电器6是接通状态时的电压V2的值。
接下来，说明在点火开关是接通状态时从正常状态变化为异常状态的情况下的动作。
当在点火开关是接通状态时(即，在IG继电器6是接通状态时)发生来自电源部91的电力供给的异常(例如，在电源部91附近发生接地、断线等)而从电源部91向配线部81的电力供给中断时，施加到配线部83的电压(+B电压)从大于阈值Vth的值变化为阈值Vth以下的值。控制部5在这样从电源部91向配线部81(第1导电路径)的电力供给停止的情况下(具体来说，在配线部83的电压低于阈值Vth的情况下)，以将提供给放电电路3B的信号从放电停止信号切换成放电指示信号、并对放电电路侧导电路径22施加规定的目标电压(例如，与充满电时的电源部91的输出电压等同的电压)的方式，使放电电路3B进行放电动作。
在本结构中，放电电路3B作为将施加到蓄电部侧导电路径23的电压作为输入电压、并将期望的电压输出到放电电路侧导电路径22的升降压型的DCDC转换器而构成，在施加到蓄电部侧导电路径23的蓄电部7的输出电压(充电电压)低于预先确定的目标电压的情况下，控制部5使放电电路3B进行升压动作，通过放电电路3B将规定的目标电压施加到放电电路侧导电路径22。另外，在施加到蓄电部侧导电路径23的蓄电部7的输出电压(充电电压)高于预先确定的目标电压的情况下，控制部5使放电电路3B进行降压动作，通过放电电路3B将规定的目标电压施加到放电电路侧导电路径22。此外，控制部5还具有检测蓄电部侧导电路径23的电压(蓄电部7的输出电压)的功能。
但是，在本结构中，控制部5检测到配线部83的电压低于阈值Vth，其后，在控制部5开始放电指示信号之后，放电电路3B进行放电动作，因此，从发生电力供给的异常的时刻直至由放电电路3B施加目标电压为止需要时间。因此，在本结构中，通过采用在发生这样的异常时能够经由配线部82立即进行电力供给的结构，从而解决该问题。
在本结构中，在由于来自电源部91的电力供给中断而配线部81的电压比正常状态时大幅降低的情况下，连接到二极管80的正极侧的配线部82的电压大于连接到负极侧的配线部81的电压，因此，电流立即从配线部82流向配线部81。这样，能够立即使电流流向配线部81，因此，在直至开始放电电路3B的放电动作为止的期间内，也能够维持针对负载93的电力供给。
另外，在这样配线部81的电压比正常状态时大幅降低的情况下，蓄电部侧导电路径23与配线部82的电位差变大，齐纳二极管84C的两端的电位差成为大于齐纳电压的值，因此，由于齐纳二极管84C的击穿，电流流过齐纳二极管84C以及电阻部84D。然后，由于开关元件84E的栅极源极间的电位差增大，从而当开关元件84E进行接通动作时，电流流过开关元件84E，抑制齐纳二极管84C的电流。这样，开关元件84E在齐纳二极管84C击穿时进行接通动作而使蓄电部7与配线部82之间导通，以抑制齐纳二极管84C的电流的方式发挥功能。
这样，本结构的备用装置1在电源部91处于正常状态时，能够将电源部91作为供给源、并且将配线部81(第1导电路径)作为路径而将电力供给到负载93(电力供给对象)。进一步地，设置有能够经由二极管80(元件部)将电力供给到配线部81(第1导电路径)的蓄电部7，因此，在由于电源部91的失效等而来自电源部91的电力不被供给到配线部81(第1导电路径)时，能够以将来自蓄电部7的电力供给到电力供给对象的方式进行备用。进一步地，二极管80(元件部)构成为在配线部82的电压比配线部81的电压小的情况下限制电流从配线部82流向配线部81，在配线部82的电压比配线部81的电压大的情况下允许电流从配线部82流向配线部81。这样构成二极管80(元件部)，因此，在通过来自电源部91的电力供给而配线部81的电压比配线部82大的情况下(在配线部82的电压比配线部81的电压小的情况下)，能够防止电流从蓄电部7经由配线部82流入到配线部81。即，在来自电源部91的电力供给处于正常状态时，能够抑制蓄电部7的放电。另一方面，在由于电源部91的失效等而配线部81的电压降低、配线部82的电压比配线部81的电压大的情况下，能够立即使来自蓄电部7的放电电流经由配线部82流向配线部81。
这样，即使在来自电源部91的电力供给中断的情况下，也能够不使向负载93(电力供给对象)的电力供给间断而将供给源切换成蓄电部7。
本结构的备用装置1具备放电电路3B以及控制放电电路3B的控制部5。放电电路3B在蓄电部7与配线部81之间，相对于配线部82并联地设置，进行基于来自蓄电部7的输出电压而向配线部81输出所设定的目标电压的放电动作以及使放电动作停止的停止动作。控制部5至少在从电源部91向配线部81的电力供给停止的情况下，以使放电电路3B进行放电动作的方式发挥功能。
这样构成的备用装置1能够通过放电电路3B的放电动作将所设定的目标电压施加到配线部81。假设即使从电源部91发生失效等起直至由放电电路3B将目标电压施加到配线部81为止需要时间，也紧接在发生失效等之后，经由配线部82立即供给电力，因此，能够更加可靠地防止电力的间断。
在本结构的备用装置1中，与在电源部91充满电时基于电源部91的输出电压而施加到配线部81的电压相比，蓄电部7的充满电时的输出电压V2较大。进一步地，备用装置1具有：齐纳二极管84C，设置于蓄电部7与配线部82之间，并且负极电连接到蓄电部7侧且正极电连接到二极管80侧；以及开关元件84E，设置于蓄电部7与配线部82之间，并且在齐纳二极管84C击穿时进行接通动作而使蓄电部7与配线部82之间导通。
在这样构成的备用装置1中，由于齐纳二极管84C的存在，能够使施加到配线部82的电压(基于来自蓄电部7的电力供给而经由齐纳二极管84C施加的电压)下降。如果是这样下降的配线部82的电压低于在来自电源部91的电力供给处于正常状态时施加到配线部81的电压的关系，则能够防止从配线部82侧向配线部81侧的流入，能够防止正常状态时的蓄电部7的放电。另一方面，在由于电源部91发生失效等而配线部81的电压低于配线部82的电压的情况下，蓄电部7侧与配线部82之间的电位差变大，由于齐纳二极管84C的击穿，电流从蓄电部7向配线部81侧流入。进一步地，与齐纳二极管84C的击穿相应地，开关元件84E进行接通动作，因此，能够增大不经由齐纳二极管84C流过的电流(经由开关元件84E流过的电流)。由此，能够抑制由于大电流流过齐纳二极管84C引起的齐纳二极管84C的发热。
＜实施例2＞
接下来，说明使本发明具体化而得到的实施例2。
在图2中示出使用实施例2的备用装置201的车载用电源系统200。该车载用电源系统200以及备用装置201在代替辅助电路部84而设置有齐纳二极管184C这一点上，与实施例1不同，其他电路结构与实施例1相同。另外，由控制部5实施的各种控制也能够与实施例1同样地进行。在实施例2的车载用电源系统200中，关于构成与实施例1相同的结构的部分，附加与实施例1相同的符号，省略详细说明。
在本结构中，配线部81(第1导电路径)也构成为设置于电源部91与负载93(电力供给对象)之间，在来自电源部91的电力供给处于正常状态时，被施加基于电源部91的输出电压的电压。另外，配线部82构成为设置于蓄电部7与配线部81之间，被施加与蓄电部7的输出电压相应的电压。另外，二极管80作为元件部的一个例子发挥功能，构成为设置于配线部81与配线部82之间，在配线部82的电压比配线部81的电压小的情况下，限制电流从配线部82流向配线部81，在配线部82的电压比配线部81的电压大的情况下，允许电流从配线部82流向配线部81。
在本结构中，将齐纳二极管184C设置于蓄电部7与配线部82(第2导电路径)之间，齐纳二极管184C的负极电连接到蓄电部7侧且正极电连接到二极管80侧。具体来说，蓄电部7的输出电压经由蓄电部侧导电路径23施加到齐纳二极管184C的负极，齐纳二极管184C的正极经由配线部82，在二极管80侧电连接到正极。
接下来，说明备用装置201的动作。
在本结构中，也是在搭载有车载用电源系统200的车辆内，当进行IG接通操作(用于使点火开关进行接通动作的接通操作)时，IG继电器6从断开状态切换成接通状态，配线部85与充电电路侧导电路径21导通。由此，将IG电压施加到备用装置201。
然后，控制部5至少在从点火开关成为接通状态起直至成为断开状态为止的期间，监视电源部91的输出电压。在备用装置201中，作为比从蓄电部7的充满电时的电压V2减去齐纳二极管84C的击穿电压VZ而得到的值(V2-VZ)大、并且比电源部91的充满电时的电压小的值而确定规定的阈值Vth，控制部5持续地监视配线部83的电压(即电源部91的输出电压)是否大于阈值Vth。在该例中，配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况也是指从电源部91适当地将电力供给到配线部81的状态，并且是指切断从配线部82向配线部81的电流的流入的状态。
在本结构中，由充电电路3A实施的充电动作也是在配线部83的电压(即电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下在规定的充电开始时(例如，紧接在点火开关成为接通状态之后等)执行，直至蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压为止，从控制部5对充电电路3A提供充电指示信号。该“规定的目标电压”相当于蓄电部7的“充满电时的输出电压”的一个例子，在本说明中设为V2。在本结构中，在规定的充电开始时开始充电动作，在蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压之后，直至规定的放电开始时(由放电电路3B实施的放电动作开始时、或者放电电流开始经由配线部82流向配线部81时)为止，蓄电部7的输出电压(充电电压)维持于规定的目标电压(充满电时的输出电压)。然后，该规定的目标电压(蓄电部7的充满电时的输出电压)大于在电源部91充满电时基于电源部91的输出电压而施加到配线部81(第1导电路径)的电压。
在该例中，也是当在点火开关成为接通状态的情况下(IG继电器6成为接通状态的情况下)配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下，将放电电路3B维持于放电停止状态，切断蓄电部侧导电路径23与放电电路侧导电路径22之间的导通。另外，在该情况下，也切断从配线部82向配线部81的电流的流入。在本结构中，将齐纳二极管184C设置于蓄电部7与配线部82(第2导电路径)之间，齐纳二极管84C的负极电连接到蓄电部7侧且正极电连接到二极管80侧。然后，与从蓄电部7的充满电时的电压V2减去齐纳二极管84C的击穿电压VZ而得到的值(V2-VZ)相比，阈值Vth较大，因此，如果至少配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth，则蓄电部侧导电路径23与配线部82之间的电位差不超过齐纳二极管84C的击穿电压，电流不流过齐纳二极管84C，也不发生从配线部82向配线部81的电流的流入。
另一方面，当在点火开关是接通状态时(即，在IG继电器6是接通状态时)发生来自电源部91的电力供给的异常(例如，在电源部91附近发生接地、断线等)而从电源部91向配线部81的电力供给中断时，施加到配线部83的电压(+B电压)从阈值Vth以上的值变化为低于阈值Vth的值。控制部5在这样从电源部91向配线部81(第1导电路径)的电力供给停止的情况下(具体来说，在配线部83的电压低于阈值Vth的情况下)，以将提供给放电电路3B的信号从放电停止信号切换成放电指示信号、并对放电电路侧导电路径22施加规定的目标电压(例如，与充满电时的电源部91的输出电压等同的电压)的方式，使放电电路3B进行放电动作。此时的控制部5的控制以及放电电路3B的动作与实施例1相同。
在本结构中，也是在由于来自电源部91的电力供给中断而配线部81的电压比正常状态时大幅降低的情况下，连接到二极管80的正极侧的配线部82的电压大于连接到负极侧的配线部81的电压，因此，电流立即从配线部82流向配线部81。这样，能够立即使电流流向配线部81，因此，在直至开始放电电路3B的放电动作为止的期间内，也能够维持针对负载93的电力供给。
在本结构的备用装置201中，也由于齐纳二极管184C的存在，能够使施加到配线部82(第2导电路径)的电压(基于来自蓄电部7的电力供给而经由齐纳二极管184C施加的电压)下降，因此，在蓄电部7的充满电时的电压高的情况下，也能够应对。如果是这样下降的配线部82的电压低于在来自电源部91的电力供给处于正常状态时施加到配线部81(第1配线部)的电压的关系，则能够防止从配线部82侧向配线部81侧的流入，能够防止正常状态时的蓄电部7的放电。即使是这样蓄电部7的充满电时的电压高的结构，也是容易防止蓄电部7的放电的结构。
＜实施例3＞
接下来，说明使本发明具体化而得到的实施例2。
在图2中示出使用实施例3的备用装置301的车载用电源系统200。该车载用电源系统300以及备用装置301在蓄电部侧导电路径23与二极管80之间的路径中省略辅助电路部84，设为仅有配线部82，在这一点上与实施例1不同，其他电路结构与实施例1相同。另外，由控制部5实施的各种控制也能够与实施例1同样地进行。在实施例3的车载用电源系统300中，关于构成与实施例1相同的结构的部分，附加与实施例1相同的符号，省略详细说明。
在本结构中，配线部81(第1导电路径)也构成为设置于电源部91与负载93(电力供给对象)之间，在来自电源部91的电力供给处于正常状态时，被施加基于电源部91的输出电压的电压。另外，配线部82构成为设置于蓄电部7与配线部81之间，被施加与蓄电部7的输出电压相应的电压。另外，二极管80作为元件部的一个例子而发挥功能，构成为设置于配线部81与配线部82之间，在配线部82的电压比配线部81的电压小的情况下，限制电流从配线部82流向配线部81，在配线部82的电压比配线部81的电压大的情况下，允许电流从配线部82流向配线部81。
接下来，说明备用装置301的动作。
在本结构中，也是在搭载有车载用电源系统300的车辆内，当进行IG接通操作(用于使点火开关进行接通动作的接通操作)时，IG继电器6从断开状态切换成接通状态，配线部85与充电电路侧导电路径21导通。由此，将IG电压施加到备用装置301。
然后，控制部5至少在从点火开关成为接通状态起直至成为断开状态为止的期间，监视电源部91的输出电压。在备用装置301中，作为比蓄电部7的充满电时的电压V2大且比电源部91的充满电时的电压小的值而确定规定的阈值Vth，控制部5持续地监视配线部83的电压(即电源部91的输出电压)是否大于阈值Vth。在该例中，配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况也是指从电源部91适当地将电力供给到配线部81的状态，并且是指切断从配线部82向配线部81的电流的流入的状态。
在本结构中，由充电电路3A实施的充电动作也是在配线部83的电压(即电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下，在规定的充电开始时(例如，紧接在点火开关成为接通状态之后等)执行，直至蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压为止，从控制部5对充电电路3A提供充电指示信号。该“规定的目标电压”相当于蓄电部7的“充满电时的输出电压”的一个例子，在本说明中设为V2。在本结构中，在规定的充电开始时开始充电动作，在蓄电部7的输出电压(充电电压)达到规定的目标电压之后，直至规定的放电开始时(由放电电路3B实施的放电动作开始时、或者放电电流开始经由配线部82流向配线部81时)为止，蓄电部7的输出电压(充电电压)维持于规定的目标电压(充满电时的输出电压)。并且，该规定的目标电压(蓄电部7的充满电时的输出电压)小于在电源部91充满电时基于电源部91的输出电压而施加到配线部81(第1导电路径)的电压。此外，在本结构中，充电电路3A能够作为至少能够进行降压动作的降压型的DCDC转换器而构成，在目标电压(充满电时的输出电压)比电源部91的输出电压低的情况下，能够通过充电电路3A的降压动作将充电电流供给到蓄电部7。
在该例中，也是当在点火开关成为接通状态的情况下(IG继电器6成为接通状态的情况下)配线部83的电压(电源部91的输出电压)大于阈值Vth的情况下，将放电电路3B维持于放电停止状态，切断蓄电部侧导电路径23与放电电路侧导电路径22之间的导通。另外，在该情况下，基于电源部91的电力而施加的配线部81的电压大于被施加蓄电部7的输出电压的配线部82的电压，因此，也切断从配线部82向配线部81的电流的流入。
另一方面，当在点火开关是接通状态时(即，在IG继电器6是接通状态时)发生来自电源部91的电力供给的异常(例如，在电源部91附近发生接地、断线等)而从电源部91向配线部81的电力供给中断时，施加到配线部83的电压(+B电压)从阈值Vth以上的值变化为低于阈值Vth的值。控制部5在这样从电源部91向配线部81(第1导电路径)的电力供给停止的情况下(具体来说，在配线部83的电压低于阈值Vth的情况下)，以将提供给放电电路3B的信号从放电停止信号切换成放电指示信号、并对放电电路侧导电路径22施加规定的目标电压(例如，与充满电时的电源部91的输出电压等同的电压)的方式，使放电电路3B进行放电动作。此时的控制部5的控制以及放电电路3B的动作与实施例1相同。
在本结构中，也在由于来自电源部91的电力供给中断而配线部81的电压比正常状态时大幅降低的情况下，连接到二极管80的正极侧的配线部82的电压大于连接到负极侧的配线部81的电压，因此，电流立即从配线部82流向配线部81。这样，能够立即使电流流向配线部81，因此，在直至开始放电电路3B的放电动作为止的期间内，也能够维持针对负载93的电力供给。
这样，在本结构的备用装置301中，在来自电源部91的电力供给处于正常状态时，配置于二极管80的正极侧的配线部82的电压小于配置于负极侧的配线部81的电压，因此，能够限制电流从配线部82流向配线部81。另外，在来自电源部91的电力供给中断时，配置于二极管80的正极侧的配线部82的电压大于配置于负极侧的配线部81的电压，因此，能够立即使电流从配线部82流向配线部81。另外，能够以二极管80作为主体而更简单地实现这样的功能。
＜其他实施例＞
本发明不限定于通过上述叙述以及附图而说明的实施例1～4，例如如下的实施例也包括在本发明的技术范围内。
在上述实施例1～3中，作为电源部91而使用铅电池，但不限定于该结构，在本说明书的任一例子中，都可以代替铅电池或者与铅电池并用而将其他电源单元(公知的其他蓄电单元、发电单元等)用作电源部91。构成电源部91的电源单元的数量不限定于1个，也可以由多个电源单元构成。
在上述实施例1～3中，作为蓄电部7而使用双电层电容器(EDLC)，但不限定于该结构，在本说明书的任一例子中，都可以将锂离子电池、锂离子电容器、镍氢充电电池等其他蓄电单元用作蓄电部7。另外，构成蓄电部7的蓄电单元的数量不限定于1个，也可以由多个蓄电单元构成。
在上述实施例1～3中，作为散热电路的开关元件，例示出MOSFET，但不限定于该结构，也可以使用公知的其他半导体开关元件等。具体来说，只要是与配设于蓄电部侧导电路径23与配线部82之间的齐纳二极管84C并联地设置、并且设置成在齐纳二极管84C击穿时进行接通动作而使蓄电部侧导电路径23与配线部82之间导通的开关元件即可。
在上述实施例1～3中，与放电电路3B独立地设置有控制部5，但也可以如图4所示，将IC3C设置于放电电路3B内，将与用于由控制部5控制放电电路3B的功能等同的功能设置于IC3C内。在该情况下，IC3C作为微型计算机等的控制电路而构成，做成能够掌握电源部91的输出电压、蓄电部7的输出电压的结构即可。此外，图4是变更图3而得到的结构，图1、图2的结构也能够同样地变更。另外，在图4的例子中，将IC3C设置于放电电路3B内，但也可以将IC设置于充电电路3A内，将与用于由控制部5控制充电电路3A的功能等同的功能设置于充电电路内的IC内。
标号说明
1、201、301…备用装置
3B…放电电路
7…蓄电部
80…二极管(元件部)
81…配线部(第1导电路径)
82…配线部(第2导电路径)
84C、184C…齐纳二极管
84D…电阻部
84E…开关元件
91…电源部
93…负载(电力供给对象)

Claims (5)

1.一种车载用的备用装置，是车载用电源系统的备用装置，具备向电力供给对象供给电力的电源部和至少在来自所述电源部的电力供给中断时成为电力供给源的蓄电部，其中，
所述车载用的备用装置具有：
第1导电路径，设置于所述电源部与所述电力供给对象之间，在来自所述电源部的电力供给处于正常状态时，被施加基于所述电源部的输出电压的电压；
第2导电路径，设置于所述蓄电部与所述第1导电路径之间；以及
元件部，设置于所述第1导电路径与所述第2导电路径之间，并且，在所述第2导电路径的电压比所述第1导电路径的电压小的情况下，限制电流从所述第2导电路径流向所述第1导电路径，在所述第2导电路径的电压比所述第1导电路径的电压大的情况下，允许电流从所述第2导电路径流向所述第1导电路径。
2.根据权利要求1所述的车载用的备用装置，其中，
所述车载用的备用装置具备：
放电电路，在所述蓄电部与所述第1导电路径之间，相对于所述第2导电路径并联地设置，进行基于来自所述蓄电部的输出电压而向所述第1导电路径输出所设定的目标电压的放电动作以及使所述放电动作停止的停止动作；以及
控制部，控制所述放电电路，
所述控制部至少在从所述电源部向所述第1导电路径的电力供给停止的情况下，使所述放电电路进行所述放电动作。
3.根据权利要求1或2所述的车载用的备用装置，其中，
与在所述电源部充满电时基于所述电源部的输出电压而施加到所述第1导电路径的电压相比，所述蓄电部的充满电时的输出电压较小，
所述元件部是正极经由所述第2导电路径电连接到所述蓄电部且负极电连接到所述第1导电路径的二极管。
4.根据权利要求1或2所述的车载用的备用装置，其中，
与在所述电源部充满电时基于所述电源部的输出电压而施加到所述第1导电路径的电压相比，所述蓄电部的充满电时的输出电压较大，
在所述蓄电部与所述第2导电路径之间，设置负极电连接到所述蓄电部侧且正极电连接到所述元件部侧的齐纳二极管，
所述元件部是正极电连接到所述第2导电路径且负极电连接到所述第1导电路径的二极管。
5.根据权利要求1或2所述的车载用的备用装置，其中，
与在所述电源部充满电时基于所述电源部的输出电压而施加到所述第1导电路径的电压相比，所述蓄电部的充满电时的输出电压较大，
所述车载用的备用装置具有：
齐纳二极管，设置于所述蓄电部与所述第2导电路径之间，并且，负极电连接到所述蓄电部侧且正极电连接到所述元件部侧；以及
开关元件，设置于所述蓄电部与所述第2导电路径之间，并且在所述齐纳二极管击穿时进行接通动作而使所述蓄电部与所述第2导电路径之间导通，
所述元件部是正极电连接到所述第2导电路径且负极电连接到所述第1导电路径的二极管。
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