JP2004322987A - 車両用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【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からなる車両用電源装置であって、車両動作開始時に前記電源バックアップユニット２に電荷が充電されるとともに、前記車両動作終了時に前記電源バックアップユニット２から電荷が放電されるように構成され、バッテリー１の異常時に補助電源である前記電源バックアップユニット２から電子制御部３に電力供給を行う車両用電源装置である。
【選択図】 図３
【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からなる車両用電源装置であって、車両動作開始時に前記電源バックアップユニット２に電荷が充電されるとともに、前記車両動作終了時に前記電源バックアップユニット２から電荷が放電されるように構成され、バッテリー１の異常時に補助電源である前記電源バックアップユニット２から電子制御部３に電力供給を行う車両用電源装置である。
【選択図】 図３
Description
【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、この出願の発明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。
【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なため、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。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、補助電源としての寿命を予想することができるとともに、そ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実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、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、車両動作開始時に前記電源バックアップユニットに電荷が充電されるとともに、前記車両動作終了時に前記電源バックアップユニットから電荷が放電され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、車両非動作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。また、車両を動作させるたび毎に電源バックアップユニットの充放電を行わせているため、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、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ものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電子制御部から油圧制御部に電力供給を行うとともに、この油圧制御部を介して車両の制動を制御する請求項１に記載の車両用電源装置であり、油圧制御部に電力供給を行い、油圧によりブレーキの制御を行う車両においても、請求項１と同様の効果が得ることができるものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、キャパシタは、電気二重層コンデンサである請求項１に記載の車両用電源装置であり、キャパシタに電気二重層コンデンサを用いることにより、急速に充放電を行うことが可能となるので、バッテリーが異常になったときにも即時安定した電力を電子制御部に供給することが可能となり、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ものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、車両動作開始時がイグニッションＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両本体の電源をＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、車両動作開始時がドア開閉スイッチＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両のドアスイッチをＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、車両動作開始時がキーレス信号ＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両のキーレス信号をＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、バッテリーと電子制御部との間に、前記バッテリーの異常を検出するための第１の異常検出手段を設け、前記バッテリーの異常時に、前記第１の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力され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、これにより、バッテリーの電圧が異常であることを即時に確認することができるため、車両を安全に停止させることができ、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ものである。
【００１８】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、キャパシタユニットと電子制御部との間に、前記キャパシタユニットの異常を検出するための第２の異常検出手段を設け、前記第２の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力され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、これにより、キャパシタユニットの状態が異常であることを即時に確認することができるため、キャパシタユニットの異常に対して速やか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ものである。
【００１９】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、第１の検出手段は、バッテリーから出力される電圧を検出することにより異常検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用電源装置であり、これにより、バッテリーの劣化状態を常に確認することができるため、バッテリーが電圧低下等で異常になったときに速やかに電源を供給することができ、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ものである。
【００２０】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、第２の異常検出手段は、キャパシタユニットの充放電の挙動により異常検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用電源装置であり、車両を動作させるたび毎に電源バックアップユニットの充放電を行わせているため、充放電の挙動によりキャパシタユニットの劣化状態を確認することができるので、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、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ものである。
【００２１】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、電源バックアップユニットの電荷充電時に、この充電時におけるキャパシタユニットの温度と、前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値とを測定し、これらの測定した内部容量値および内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記充電時の温度における前記キャパシタユニットの標準内部容量値および標準内部抵抗値との差を求め、これらの差に基づき、前記充電時から所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正し、これらの補正された前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値に対する内部抵抗値の限界値とを比較することによって、前記キャパシタユニットの劣化状態を判定することを特徴とする請求項８に記載の車両用電源装置である。
【００２２】
これにより、電源バックアップユニットを充電させるたび毎にキャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正して、さらに温度変化毎に各々の温度における限界値と比較するので、充電毎にキャパシタユニットの劣化状態を確認することができ、電源バックアップユニットの温度変化に対する信頼性をより高めることができるとともに、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ものである。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、キャパシタユニットは、複数個のキャパシタが直列に接続されたキャパシタ列を形成するとともに、そのキャパシタ列が複数個並列に接続された構成であり、電子制御部からの指示に基づきこれらのキャパシタ列を各列毎に充放電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、キャパシタ列を各列毎に充放電することができることにより、電子制御部に必要な電力を都度供給することができるため、バッテリーの異常時における電力の供給時間を延長することができるものである。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はドア開閉スイッチＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置であり、これにより車両のイグニッションをＯＮにする前に、キャパシタユニットの充電をすることができるので、多くの電力供給を必要とするイグニッションＯＮ時において、ドア開閉スイッチＯＮ時に充電した電荷を放電することができるため、電子制御部に常に安定した電力供給が可能となる。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はキーレス信号ＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置であり、これにより車両のイグニッションをＯＮにする前に、キャパシタユニットの充電をすることができるので、イグニッションＯＮ時において、キーレス信号ＯＮ時に充電した電荷を放電することができるため、電子制御部に常に安定した電力供給が可能となる。
【００２６】
【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、本発明の特に請求項１〜１０の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１、図２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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、ブレーキ５を電気により油圧制御し、この油圧制御によってブレーキ制御を行う車両の場合、図２に示すように、ブレーキペダル４からの情報を電子制御部３に伝達し、この電子制御部３から油圧制御部７に電力供給を行い、油圧によってブレーキ５の制御を行い、タイヤ６を制動させる。
【００３０】
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３は、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である。
【００３１】
図３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、第１の検出手段として、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ＦＥＴスイッチ１９が設けられている。
【００３４】
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第２の異常検出手段が設けられており、この第２の異常検出手段は、マイコン１４と、充電回路１６と、放電回路１７とから構成されている。なお、具体的なキャパシタユニット１５の異常検出方法については、実施の形態２で説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、電気的に油圧制御部７の油圧を制御する車両の場合、電子制御部３から車両の制動を制御するための情報を油圧制御部７に送信し、この油圧制御部７の油圧によってブレーキ５が作動し、タイヤ６を制動させる。
【００３９】
なお、バッテリー１から出力される電圧の検出については、車両が動作中の間常時行われる。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
この異常を検出した情報に基づき、通常はＯＦＦになっているＦＥＴスイッチ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を送信する。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、ＦＥＴスイッチ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。
【００４４】
一方、バッテリー１が異常であるとき、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。
【００４５】
また、車両動作中に、キャパシタユニット１５の異常を第２の検出手段にて検出した場合は、キャパシタユニット１５が異常であることを通信出力端子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、キャパシタユニット１５が異常であることを表示する。これにより運転者は整備会社にキャパシタユニット１５の点検、交換等の依頼を行うことができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、車両動作開始時をイグニッションＯＮ時としたが、ドア開閉スイッチＯＮ時、あるいはキーレス信号ＯＮ時であってもよい。
【００４７】
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からなることにより、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へ電力供給が行われるので、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。
【００４８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、本発明の特に請求項１１の発明について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、特に、実施の形態１のキャパシタユニット１５の具体的な異常検出方法について説明する。
【００４９】
図４はキャパシタユニット１５の劣化異常判定のフローチャート、図５（ａ）は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の標準内部容量値を示す図、図５（ｂ）は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の標準内部抵抗値を示す図、図６は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の内部容量値に対する内部抵抗値の限界値を示す図である。以下、本実施の形態の例として、図５（ａ）、（ｂ）において求めた数値について説明する。
【００５０】
まず、車両動作開始時、例えばイグニッションをＯＮにするときにキャパシタユニット１５に１２Ｖ充電が行われる（図４（ａ））。この充電時に測定される充電電圧と充電電流により、キャパシタユニット１５の内部容量値（２０Ｆ）と内部抵抗値（１３０ｍΩ）とを測定し、さらにこの充電時の温度（０℃）を測定する（図４（ｂ））。
【００５１】
ここで、キャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値は、前記充電時に測定される充電電圧と充電電流によって求められるため、実際に内部容量値と内部抵抗値が測定されるのは、キャパシタユニット１５の充電時のみである。充電時以降は、測定時におけるキャパシタユニット１５の温度により、充電後のキャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値を推定する。その方法を、以下に説明する。
【００５２】
キャパシタユニット１５の充電時に、図５（ａ）に示すように、この充電時に求めたキャパシタユニット１５の内部容量値（２０Ｆ）とこの充電時の温度（０℃）における標準内部容量値（２８Ｆ）との差、および図５（ｂ）に示すように、この充電時に求めたキャパシタユニット１５の内部抵抗値（１３０ｍΩ）とこの充電時の温度（０℃）におけるキャパシタユニット１５の標準内部抵抗値（６０ｍΩ）との差を求める（図４（ｃ））。図５（ａ）、（ｂ）より、内部容量値の差は８Ｆ、内部抵抗値の差は７０ｍΩである。
【００５３】
キャパシタユニット１５の温度測定は常時行われているので（図４（ｄ））、前記求められた内部容量値の差および内部抵抗値の差（８Ｆ、７０ｍΩ）から、温度変化毎にキャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値の補正を行う（図４（ｅ））。そしてこれらの補正した内部容量値と内部抵抗値を、図６に示した補正時の温度において設定されたキャパシタユニット１５の内部容量値に対する限界抵抗値と比較し、判定を行う（図４（ｆ））。この判定は、５分毎に行われる。これによって、キャパシタユニット１５の劣化判定を行うことができる。
【００５４】
この判定時に、キャパシタユニット１５の内部抵抗値が、図６に示した限界値を超えない場合、キャパシタユニット１５は正常であると判定するが、限界値を超えた場合、キャパシタユニット１５が劣化異常であると判定し、異常であることを車両内部に表示する（ここで正常と判定した場合は、（ｄ）に戻る）。
【００５５】
本実施の形態では、キャパシタユニット１５の温度が０℃から１５℃、３０℃に変化したときの内部容量値を図５（ａ）に、内部抵抗値を図５（ｂ）にそれぞれ示している。前記求めた差（８Ｆ、７０ｍΩ）から、１５℃のときの内部容量値２１Ｆ、内部抵抗値１１５ｍΩ、３０℃のときの内部容量値２１Ｆ、内部抵抗値１１０ｍΩが求められる。
【００５６】
これらの求められた値について、図６を用いて説明する。本実施の形態において、図６より、０℃のときは２０Ｆ、１３０ｍΩに対して限界値は２３０ｍΩ、１５℃のときは２１Ｆ、１１５ｍΩに対して限界値は１８０ｍΩ、３０℃のときは２１Ｆ、１１０ｍΩに対して限界値は８０ｍΩであるので、キャパシタユニット１５は０℃、１５℃のとき正常であり、３０℃のとき異常であると判定する。
【００５７】
ここで、キャパシタユニット１５が異常であると判定したとき、５分後に再度測定を行うが（図４（ｇ））、このときに再び異常であると判定すれば、キャパシタユニット１５の劣化異常が確定し（図４（ｈ））、車両内部にキャパシタユニット１５が劣化による異常であるということの表示を行って、運転者にその異常を知らせる。また、この再測定時に正常であると判定すれば、図４（ｄ）へ戻り、継続して測定し、再度劣化判定を行う。
【００５８】
なお、本実施の形態では、車両動作開始時をイグニッションＯＮ時としたが、ドアスイッチＯＮ時あるいはキーレス信号ＯＮ時であってもよい。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、電源バックアップユニットを充電させるたび毎にキャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正して、さらに測定時の温度における内部抵抗値の限界値と比較することにより、充電毎にキャパシタユニットの劣化状態を確認することができるため、電源バックアップユニットの温度変化に対する信頼性をより高めることができるとともに、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ものである。
【００６０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、本発明の特に請求項１２〜１４の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図７は、本発明の実施の形態３における車両用電源装置の回路図である。
【００６２】
なお、図７において、実施の形態１と異なる構成は、車両の動作を開始させるためのドアスイッチ２５を設けた構成、充電回路を複数個設けてそれぞれの回路毎にキャパシタ列を接続して、各列毎に充放電することを可能とする構成、キャパシタユニット１５からダイオード２２，２３を介して放電した電圧を昇圧させるために昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を設けた構成であり、それ以外の構成については、実施の形態１と同様の構成のため、ここでは以上の異なる構成を中心に説明を行う。
【００６３】
ドアスイッチ２５は、バッテリー１と電源バックアップユニット２との間に設けられている。車両の走行を開始させるために、車両のドアを開けるためのスイッチをＯＮにすると、このドアスイッチ２５がＯＮになり、バッテリー１から電子制御部３に電圧１２Ｖが供給され、マイコン１４が充電許可信号を受信し、第１の充電回路１６へ充電許可を指示する。そしてバッテリー１から＋ＢＣ端子１０、第１の充電回路１６を介してキャパシタユニット１５の列（ａ）に電荷を充電する。
【００６４】
次に、イグニッションＯＮのためにイグニッションスイッチ８をＯＮにしたとき、バッテリー１から＋ＢＣ端子１０、第２の充電回路２１を介して、キャパシタユニット１５の列（ｂ）へ電荷を充電する。
【００６５】
このイグニッションＯＮ時に、すでにキャパシタユニット１５の列（ａ）に電荷が充電されているので、このときにこのキャパシタユニット１５の列（ａ）に充電された電荷を放電し、電子制御部３に供給することができる。これによって、電子制御部３へ多くの電力供給を必要とするイグニッションＯＮ時においても、電子制御部３へ安定した電力の供給が可能となる。
【００６６】
その後、車両の動作を終了させるとき、すなわちイグニッションをＯＦＦにしたときに、キャパシタユニット１５（ａ）、（ｂ）各列に蓄えられた電荷を、放電回路１７を介して放電する。
【００６７】
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。車両の動作開始後、バックアップ検出手段１８が、バッテリー１から検出される電圧が異常であるということを検出すると、キャパシタユニット１５から電荷がＯＵＴ端子１３へ放電されるが、本実施の形態では、キャパシタユニット１５に蓄えられていた一部の列、例えば（ａ）の列の電荷のみを、マイコン１４からの指示によって、この列に接続されているダイオード２２を介して先行して放電し、ＦＥＴスイッチ１９からＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３に供給する。
【００６８】
この（ａ）列の電荷を供給した後、次第に供給電圧は低下し、電子制御部３の動作可能電圧を割り込むと、電子制御部３は動作することができなくなる。このため、動作可能電圧を割り込む前に、キャパシタユニット１５（ｂ）列に蓄えられている電荷を、この列に接続されている列のダイオード２３を介して放電し、さらにＦＥＴスイッチ１９と並列に接続された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によって電圧を昇圧させ、ＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３に供給する。これにより、電子制御部３の動作可能電圧を維持することができるので、さらに継続して電子制御部３に電力を供給させることができる。
【００６９】
そして、実施の形態１と同様に、バッテリー１が異常であることを表示部にて表示し、この異常を運転者に知らせる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、車両の動作開始時をドアスイッチＯＮ時としたが、キーレス信号スイッチＯＮ時であってもよく、また、キャパシタユニット１５の充電および放電する列を（ａ）、（ｂ）の順としたが、（ｂ）、（ａ）の順であってもよい。
【００７１】
以上のように、本実施の形態によれば、キャパシタユニット１５の列毎に充放電することにより、車両のイグニッションＯＮ時にも安定した電力を供給することができ、また、電子制御部３に必要な電力を都度供給することができるため、バッテリー１の異常時における電力の供給時間を延長することができる。
【００７２】
【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、車両の動作を開始させる毎に、電源バックアップユニットの動作確認とキャパシタユニットの劣化状態を確認することが可能になるため、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１〜３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１〜３における車両用電源装置の構成図
【図３】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４】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの劣化異常判定のフローチャート
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの標準内部容量値を示す図
（ｂ）本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの標準内部抵抗値を示す図
【図６】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの内部容量値に対する内部抵抗値の限界値を示す図
【図７】本発明の実施の形態３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 ＦＥＴスイッチ
２０ 電源供給端子
【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、この出願の発明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。
【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なため、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。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、補助電源としての寿命を予想することができるとともに、そ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実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、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、車両動作開始時に前記電源バックアップユニットに電荷が充電されるとともに、前記車両動作終了時に前記電源バックアップユニットから電荷が放電され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、車両非動作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。また、車両を動作させるたび毎に電源バックアップユニットの充放電を行わせているため、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、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ものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電子制御部から油圧制御部に電力供給を行うとともに、この油圧制御部を介して車両の制動を制御する請求項１に記載の車両用電源装置であり、油圧制御部に電力供給を行い、油圧によりブレーキの制御を行う車両においても、請求項１と同様の効果が得ることができるものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、キャパシタは、電気二重層コンデンサである請求項１に記載の車両用電源装置であり、キャパシタに電気二重層コンデンサを用いることにより、急速に充放電を行うことが可能となるので、バッテリーが異常になったときにも即時安定した電力を電子制御部に供給することが可能となり、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ものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、車両動作開始時がイグニッションＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両本体の電源をＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、車両動作開始時がドア開閉スイッチＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両のドアスイッチをＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、車両動作開始時がキーレス信号ＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置であり、これにより、車両のキーレス信号をＯＮにするときに電源バックアップユニットを充電することができるため、車両用電源装置としての信頼性をより高めることができるものである。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、バッテリーと電子制御部との間に、前記バッテリーの異常を検出するための第１の異常検出手段を設け、前記バッテリーの異常時に、前記第１の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力され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、これにより、バッテリーの電圧が異常であることを即時に確認することができるため、車両を安全に停止させることができ、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ものである。
【００１８】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、キャパシタユニットと電子制御部との間に、前記キャパシタユニットの異常を検出するための第２の異常検出手段を設け、前記第２の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力され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、これにより、キャパシタユニットの状態が異常であることを即時に確認することができるため、キャパシタユニットの異常に対して速やか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ものである。
【００１９】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、第１の検出手段は、バッテリーから出力される電圧を検出することにより異常検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用電源装置であり、これにより、バッテリーの劣化状態を常に確認することができるため、バッテリーが電圧低下等で異常になったときに速やかに電源を供給することができ、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ものである。
【００２０】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、第２の異常検出手段は、キャパシタユニットの充放電の挙動により異常検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用電源装置であり、車両を動作させるたび毎に電源バックアップユニットの充放電を行わせているため、充放電の挙動によりキャパシタユニットの劣化状態を確認することができるので、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、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ものである。
【００２１】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、電源バックアップユニットの電荷充電時に、この充電時におけるキャパシタユニットの温度と、前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値とを測定し、これらの測定した内部容量値および内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記充電時の温度における前記キャパシタユニットの標準内部容量値および標準内部抵抗値との差を求め、これらの差に基づき、前記充電時から所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正し、これらの補正された前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値に対する内部抵抗値の限界値とを比較することによって、前記キャパシタユニットの劣化状態を判定することを特徴とする請求項８に記載の車両用電源装置である。
【００２２】
これにより、電源バックアップユニットを充電させるたび毎にキャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正して、さらに温度変化毎に各々の温度における限界値と比較するので、充電毎にキャパシタユニットの劣化状態を確認することができ、電源バックアップユニットの温度変化に対する信頼性をより高めることができるとともに、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ものである。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、キャパシタユニットは、複数個のキャパシタが直列に接続されたキャパシタ列を形成するとともに、そのキャパシタ列が複数個並列に接続された構成であり、電子制御部からの指示に基づきこれらのキャパシタ列を各列毎に充放電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、キャパシタ列を各列毎に充放電することができることにより、電子制御部に必要な電力を都度供給することができるため、バッテリーの異常時における電力の供給時間を延長することができるものである。
【００２４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はドア開閉スイッチＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置であり、これにより車両のイグニッションをＯＮにする前に、キャパシタユニットの充電をすることができるので、多くの電力供給を必要とするイグニッションＯＮ時において、ドア開閉スイッチＯＮ時に充電した電荷を放電することができるため、電子制御部に常に安定した電力供給が可能となる。
【００２５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はキーレス信号ＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置であり、これにより車両のイグニッションをＯＮにする前に、キャパシタユニットの充電をすることができるので、イグニッションＯＮ時において、キーレス信号ＯＮ時に充電した電荷を放電することができるため、電子制御部に常に安定した電力供給が可能となる。
【００２６】
【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、本発明の特に請求項１〜１０の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１、図２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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、ブレーキ５を電気により油圧制御し、この油圧制御によってブレーキ制御を行う車両の場合、図２に示すように、ブレーキペダル４からの情報を電子制御部３に伝達し、この電子制御部３から油圧制御部７に電力供給を行い、油圧によってブレーキ５の制御を行い、タイヤ６を制動させる。
【００３０】
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３は、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である。
【００３１】
図３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、第１の検出手段として、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ＦＥＴスイッチ１９が設けられている。
【００３４】
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第２の異常検出手段が設けられており、この第２の異常検出手段は、マイコン１４と、充電回路１６と、放電回路１７とから構成されている。なお、具体的なキャパシタユニット１５の異常検出方法については、実施の形態２で説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、電気的に油圧制御部７の油圧を制御する車両の場合、電子制御部３から車両の制動を制御するための情報を油圧制御部７に送信し、この油圧制御部７の油圧によってブレーキ５が作動し、タイヤ６を制動させる。
【００３９】
なお、バッテリー１から出力される電圧の検出については、車両が動作中の間常時行われる。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
この異常を検出した情報に基づき、通常はＯＦＦになっているＦＥＴスイッチ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を送信する。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、ＦＥＴスイッチ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。
【００４４】
一方、バッテリー１が異常であるとき、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。
【００４５】
また、車両動作中に、キャパシタユニット１５の異常を第２の検出手段にて検出した場合は、キャパシタユニット１５が異常であることを通信出力端子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、キャパシタユニット１５が異常であることを表示する。これにより運転者は整備会社にキャパシタユニット１５の点検、交換等の依頼を行うことができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、車両動作開始時をイグニッションＯＮ時としたが、ドア開閉スイッチＯＮ時、あるいはキーレス信号ＯＮ時であってもよい。
【００４７】
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からなることにより、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へ電力供給が行われるので、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。
【００４８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、本発明の特に請求項１１の発明について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、特に、実施の形態１のキャパシタユニット１５の具体的な異常検出方法について説明する。
【００４９】
図４はキャパシタユニット１５の劣化異常判定のフローチャート、図５（ａ）は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の標準内部容量値を示す図、図５（ｂ）は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の標準内部抵抗値を示す図、図６は各々の温度に対してあらかじめ設定されたキャパシタユニット１５の内部容量値に対する内部抵抗値の限界値を示す図である。以下、本実施の形態の例として、図５（ａ）、（ｂ）において求めた数値について説明する。
【００５０】
まず、車両動作開始時、例えばイグニッションをＯＮにするときにキャパシタユニット１５に１２Ｖ充電が行われる（図４（ａ））。この充電時に測定される充電電圧と充電電流により、キャパシタユニット１５の内部容量値（２０Ｆ）と内部抵抗値（１３０ｍΩ）とを測定し、さらにこの充電時の温度（０℃）を測定する（図４（ｂ））。
【００５１】
ここで、キャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値は、前記充電時に測定される充電電圧と充電電流によって求められるため、実際に内部容量値と内部抵抗値が測定されるのは、キャパシタユニット１５の充電時のみである。充電時以降は、測定時におけるキャパシタユニット１５の温度により、充電後のキャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値を推定する。その方法を、以下に説明する。
【００５２】
キャパシタユニット１５の充電時に、図５（ａ）に示すように、この充電時に求めたキャパシタユニット１５の内部容量値（２０Ｆ）とこの充電時の温度（０℃）における標準内部容量値（２８Ｆ）との差、および図５（ｂ）に示すように、この充電時に求めたキャパシタユニット１５の内部抵抗値（１３０ｍΩ）とこの充電時の温度（０℃）におけるキャパシタユニット１５の標準内部抵抗値（６０ｍΩ）との差を求める（図４（ｃ））。図５（ａ）、（ｂ）より、内部容量値の差は８Ｆ、内部抵抗値の差は７０ｍΩである。
【００５３】
キャパシタユニット１５の温度測定は常時行われているので（図４（ｄ））、前記求められた内部容量値の差および内部抵抗値の差（８Ｆ、７０ｍΩ）から、温度変化毎にキャパシタユニット１５の内部容量値と内部抵抗値の補正を行う（図４（ｅ））。そしてこれらの補正した内部容量値と内部抵抗値を、図６に示した補正時の温度において設定されたキャパシタユニット１５の内部容量値に対する限界抵抗値と比較し、判定を行う（図４（ｆ））。この判定は、５分毎に行われる。これによって、キャパシタユニット１５の劣化判定を行うことができる。
【００５４】
この判定時に、キャパシタユニット１５の内部抵抗値が、図６に示した限界値を超えない場合、キャパシタユニット１５は正常であると判定するが、限界値を超えた場合、キャパシタユニット１５が劣化異常であると判定し、異常であることを車両内部に表示する（ここで正常と判定した場合は、（ｄ）に戻る）。
【００５５】
本実施の形態では、キャパシタユニット１５の温度が０℃から１５℃、３０℃に変化したときの内部容量値を図５（ａ）に、内部抵抗値を図５（ｂ）にそれぞれ示している。前記求めた差（８Ｆ、７０ｍΩ）から、１５℃のときの内部容量値２１Ｆ、内部抵抗値１１５ｍΩ、３０℃のときの内部容量値２１Ｆ、内部抵抗値１１０ｍΩが求められる。
【００５６】
これらの求められた値について、図６を用いて説明する。本実施の形態において、図６より、０℃のときは２０Ｆ、１３０ｍΩに対して限界値は２３０ｍΩ、１５℃のときは２１Ｆ、１１５ｍΩに対して限界値は１８０ｍΩ、３０℃のときは２１Ｆ、１１０ｍΩに対して限界値は８０ｍΩであるので、キャパシタユニット１５は０℃、１５℃のとき正常であり、３０℃のとき異常であると判定する。
【００５７】
ここで、キャパシタユニット１５が異常であると判定したとき、５分後に再度測定を行うが（図４（ｇ））、このときに再び異常であると判定すれば、キャパシタユニット１５の劣化異常が確定し（図４（ｈ））、車両内部にキャパシタユニット１５が劣化による異常であるということの表示を行って、運転者にその異常を知らせる。また、この再測定時に正常であると判定すれば、図４（ｄ）へ戻り、継続して測定し、再度劣化判定を行う。
【００５８】
なお、本実施の形態では、車両動作開始時をイグニッションＯＮ時としたが、ドアスイッチＯＮ時あるいはキーレス信号ＯＮ時であってもよい。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、電源バックアップユニットを充電させるたび毎にキャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正して、さらに測定時の温度における内部抵抗値の限界値と比較することにより、充電毎にキャパシタユニットの劣化状態を確認することができるため、電源バックアップユニットの温度変化に対する信頼性をより高めることができるとともに、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ものである。
【００６０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、本発明の特に請求項１２〜１４の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図７は、本発明の実施の形態３における車両用電源装置の回路図である。
【００６２】
なお、図７において、実施の形態１と異なる構成は、車両の動作を開始させるためのドアスイッチ２５を設けた構成、充電回路を複数個設けてそれぞれの回路毎にキャパシタ列を接続して、各列毎に充放電することを可能とする構成、キャパシタユニット１５からダイオード２２，２３を介して放電した電圧を昇圧させるために昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を設けた構成であり、それ以外の構成については、実施の形態１と同様の構成のため、ここでは以上の異なる構成を中心に説明を行う。
【００６３】
ドアスイッチ２５は、バッテリー１と電源バックアップユニット２との間に設けられている。車両の走行を開始させるために、車両のドアを開けるためのスイッチをＯＮにすると、このドアスイッチ２５がＯＮになり、バッテリー１から電子制御部３に電圧１２Ｖが供給され、マイコン１４が充電許可信号を受信し、第１の充電回路１６へ充電許可を指示する。そしてバッテリー１から＋ＢＣ端子１０、第１の充電回路１６を介してキャパシタユニット１５の列（ａ）に電荷を充電する。
【００６４】
次に、イグニッションＯＮのためにイグニッションスイッチ８をＯＮにしたとき、バッテリー１から＋ＢＣ端子１０、第２の充電回路２１を介して、キャパシタユニット１５の列（ｂ）へ電荷を充電する。
【００６５】
このイグニッションＯＮ時に、すでにキャパシタユニット１５の列（ａ）に電荷が充電されているので、このときにこのキャパシタユニット１５の列（ａ）に充電された電荷を放電し、電子制御部３に供給することができる。これによって、電子制御部３へ多くの電力供給を必要とするイグニッションＯＮ時においても、電子制御部３へ安定した電力の供給が可能となる。
【００６６】
その後、車両の動作を終了させるとき、すなわちイグニッションをＯＦＦにしたときに、キャパシタユニット１５（ａ）、（ｂ）各列に蓄えられた電荷を、放電回路１７を介して放電する。
【００６７】
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。車両の動作開始後、バックアップ検出手段１８が、バッテリー１から検出される電圧が異常であるということを検出すると、キャパシタユニット１５から電荷がＯＵＴ端子１３へ放電されるが、本実施の形態では、キャパシタユニット１５に蓄えられていた一部の列、例えば（ａ）の列の電荷のみを、マイコン１４からの指示によって、この列に接続されているダイオード２２を介して先行して放電し、ＦＥＴスイッチ１９からＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３に供給する。
【００６８】
この（ａ）列の電荷を供給した後、次第に供給電圧は低下し、電子制御部３の動作可能電圧を割り込むと、電子制御部３は動作することができなくなる。このため、動作可能電圧を割り込む前に、キャパシタユニット１５（ｂ）列に蓄えられている電荷を、この列に接続されている列のダイオード２３を介して放電し、さらにＦＥＴスイッチ１９と並列に接続された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によって電圧を昇圧させ、ＯＵＴ端子１３を介して電子制御部３に供給する。これにより、電子制御部３の動作可能電圧を維持することができるので、さらに継続して電子制御部３に電力を供給させることができる。
【００６９】
そして、実施の形態１と同様に、バッテリー１が異常であることを表示部にて表示し、この異常を運転者に知らせる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、車両の動作開始時をドアスイッチＯＮ時としたが、キーレス信号スイッチＯＮ時であってもよく、また、キャパシタユニット１５の充電および放電する列を（ａ）、（ｂ）の順としたが、（ｂ）、（ａ）の順であってもよい。
【００７１】
以上のように、本実施の形態によれば、キャパシタユニット１５の列毎に充放電することにより、車両のイグニッションＯＮ時にも安定した電力を供給することができ、また、電子制御部３に必要な電力を都度供給することができるため、バッテリー１の異常時における電力の供給時間を延長することができる。
【００７２】
【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、車両の動作を開始させる毎に、電源バックアップユニットの動作確認とキャパシタユニットの劣化状態を確認することが可能になるため、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１〜３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１〜３における車両用電源装置の構成図
【図３】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４】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの劣化異常判定のフローチャート
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの標準内部容量値を示す図
（ｂ）本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの標準内部抵抗値を示す図
【図６】本発明の実施の形態２におけるキャパシタユニットの内部容量値に対する内部抵抗値の限界値を示す図
【図７】本発明の実施の形態３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 ＦＥＴスイッチ
２０ 電源供給端子
Claims (14)
- 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、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、車両動作開始時に前記電源バックアップユニットに電荷が充電されるとともに、前記車両動作終了時に前記電源バックアップユニットから電荷が放電されることを特徴とする車両用電源装置。
- 電子制御部から油圧制御部に電力供給を行うとともに、この油圧制御部を介して車両の制動を制御する請求項１に記載の車両用電源装置。
- キャパシタは、電気二重層コンデンサである請求項１に記載の車両用電源装置。
- 車両動作開始時がイグニッションＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置。
- 車両動作開始時がドア開閉スイッチＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置。
- 車両動作開始時がキーレス信号ＯＮ時である請求項１に記載の車両用電源装置。
- バッテリーと電子制御部との間に、前記バッテリーの異常を検出するための第１の異常検出手段を設け、前記バッテリーの異常時に、前記第１の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
- キャパシタユニットと電子制御部との間に、前記キャパシタユニットの異常を検出するための第２の異常検出手段を設け、前記第２の異常検出手段から前記電子制御部にその情報が出力されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
- 第１の異常検出手段は、バッテリーから出力される電圧を検出することにより、異常検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用電源装置。
- 第２の異常検出手段は、キャパシタユニットの充放電の挙動により異常検出を行うことを特徴とする請求項８に記載の車両用電源装置。
- 第２の異常検出手段は、電源バックアップユニットの電荷充電時に、この充電時におけるキャパシタユニットの温度と、前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値とを測定し、これらの測定した内部容量値および内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記充電時の温度における前記キャパシタユニットの標準内部容量値および標準内部抵抗値との差を求め、これらの差に基づき、前記充電時から所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値を補正し、これらの補正された前記キャパシタユニットの内部容量値と内部抵抗値と、あらかじめ初期設定された前記所定時間経過後の温度における前記キャパシタユニットの内部容量値に対する内部抵抗値の限界値とを比較することによって、前記キャパシタユニットの劣化状態を判定することを特徴とする請求項８に記載の車両用電源装置。
- キャパシタユニットは、複数個のキャパシタが直列に接続されたキャパシタ列を形成するとともに、そのキャパシタ列が複数個並列に接続された構成であり、電子制御部からの指示に基づきこれらのキャパシタ列を各列毎に充放電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。
- 車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はドア開閉スイッチＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置。
- 車両動作開始時に電源バックアップユニットに電荷を充電するための充電回路を２つ備え、第１の充電回路はキーレス信号ＯＮ時に充電が開始されるとともに、第２の充電回路はイグニッションＯＮ時に充電が開始されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用電源装置。
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