JP2004359005A - Vehicular power source device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、メインバッテリの他にバックアップ電源となるサブバッテリを搭載した車載電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車は、一般にバッテリが搭載され、このバッテリからの電圧は、パワーステアリングや電子制御サスペンション等の自動車の走行に欠かせない基本機能に供給されるだけでなく、オーディオやカーナビゲーション等の様々な電子制御ユニットにも供給される。
【0003】
図4は、一般的な車載電源装置を示すブロック図である。この車載電源装置は、負荷1及び各種の電子制御ユニット(ECU)3に電源を供給するためのメインバッテリ11と、メインバッテリ11の電圧Vmが低下した場合等に一時的な緊急用のバックアップ電源として使用されるサブバッテリ13と、自動車の走行時に車輪の回転駆動の動力を電気エネルギーに変換してメインバッテリ11に回生用電圧を与える発電機(AG)15と、上記のメインバッテリ11、サブバッテリ13及び発電機15からの電圧を安定化するDC/DCコンバータ17と、負荷1に印加される電圧をメインバッテリ11側からのVmとサブバッテリ13側からのVsとで切り換えるための二接点型のスイッチ19とを備えている。
【0004】
ここで、DC/DCコンバータ17は、図5の如く、各バッテリ11,13の電圧中のノイズを除去する第1及び第2のノイズ除去フィルタ21,23と、メインバッテリ11の各電圧Vmについて降圧を行う降圧変換部25と、同じくメインバッテリ11からの電圧Vmが低下した際に昇圧して安定化させる昇圧変換部27とを備える。
【0005】
上記の構成において、降圧変換部25は、メインバッテリ11の電圧Vm(例えば約14ボルト)を降圧して所定の電圧(例えば12〜13ボルト)に変換し、昇圧変換部27は、メインバッテリ11の電圧が低下した場合などの場合に、電圧を安定化させる目的で昇圧を行う。このようにメインバッテリ11から降圧変換部25及び昇圧変換部27を経て与えられた電圧は、第2のフィルタ23を通じてサブバッテリ13に印加され、このサブバッテリ13の充電に供される。
【0006】
そして、ECU3は、メインバッテリ11から第1のフィルタ21、降圧変換部25、昇圧変換部27及び第2のフィルタ23を経てサブバッテリ13に印加される電圧の状態を検知する。即ち、第2のフィルタ23を通過したメインバッテリ11からの電圧を、比較部33により所定の基準電圧31と比較し、メインバッテリ11の電圧が正常であるか否かを判断する。そして、この比較部33での判断結果に応じて、スイッチング制御部35により降圧変換部25及び昇圧変換部27の動作をオンオフ制御し、メインバッテリ11からの電圧を安定化させる。また、メインバッテリ11の充電容量が低下して電圧Vmが恒常的に低下した場合には、スイッチ19を切り換えることで、負荷1への電源供給をメインバッテリ11側からサブバッテリ13側に切り換える。これにより、メインバッテリ11の電圧Vmが低下しても、降圧変換部25及び昇圧変換部27を適宜制御して適正な電源管理を行うことが可能となっていた。
【0007】
尚、図4中の符号D1,D2は負荷1に流れる電流の逆流防止用のダイオードを示している。
【0008】
上記内容に係る先行技術文献は発見されていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示したDC/DCコンバータ17は、降圧変換部25と昇圧変換部27の両方を備えているので、回路が複雑となり高価であった。
【0010】
そこで、この発明の課題は、回路構成を簡素化して安価な車載電源装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、負荷を駆動するための常用電源を供給するメインバッテリと、前記メインバッテリの電源電圧が低下した場合に一時的な緊急用のバックアップ電源として使用されるサブバッテリと、前記メインバッテリ及び前記サブバッテリの電圧を所定の電圧レベルに安定化させるDC/DCコンバータとを備え、前記サブバッテリの電圧を、前記メインバッテリの電圧より低く設定し、前記DC/DCコンバータが降圧コンバータである。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車載電源装置であって、前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのそれぞれの内部に、電解液と、当該電解液との化学反応により充放電を行う活物質からなる極板とを備え、前記サブバッテリの前記電解液の濃度が、前記サブバッテリの電圧を前記メインバッテリの電圧より低くするよう、前記メインバッテリの前記電解液の濃度より低く設定されたものである。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の車載電源装置であって、前記サブバッテリと前記負荷との間に、前記第2の負荷電圧を前記第1の負荷電圧より低くするための降圧素子が接続されたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の一の実施の形態に係る車載電源装置を示す図である。尚、この実施の形態においては、図4及び図5に示した従来の例と同様の機能を有する要素について同一符号を付している。
【0015】
この車載電源装置は、自動車に搭載されるものであり、その基本構成は、図4で説明した一般的な既知の回路と同様である。即ち、種々の負荷1及びECU3を駆動するための常用電源を供給するメインバッテリ11と、メインバッテリ11の電源電圧が低下した場合等に一時的な緊急用のバックアップ電源として使用されるサブバッテリ13と、自動車の走行時に車輪の回転駆動の動力を電気エネルギーに変換してメインバッテリ11に回生用電圧を与える発電機(AG)15と、上記のメインバッテリ11及びサブバッテリ13の電圧を所定の電圧レベルに安定化させるDC/DCコンバータ17aと、負荷1に印加される電圧をメインバッテリ11側からのVmとサブバッテリ13側からのVsとで切り換えるための二接点型のスイッチ19とを備えた構成において、サブバッテリ13の電圧Vsをメインバッテリ11からの電圧Vmよりも低く設定している。
【0016】
メインバッテリ11及びサブバッテリ13は、例えば活物質として鉛が使用された極板とペースト状の電解液である希硫酸とが化学反応を行うことによって充放電がなされる一般的なペースト式鉛バッテリ等が使用される。
【0017】
そして、サブバッテリ13の電解液である希硫酸の濃度をメインバッテリ11とサブバッテリ13とで異ならせることにより、サブバッテリ13の電圧Vsをメインバッテリ11からの電圧Vmより低くなるように設定している。これにより例えば、メインバッテリ11の電圧が例えば14ボルトである場合に、サブバッテリ13の電圧は、12〜13ボルト程度の所定の値に設定される。これは、メインバッテリ11の充電容量が低下して電圧低下しても、サブバッテリ13が容易に電源供給を行わない程度に設定されたもので、これにより、メインバッテリ11の電圧変動に拘わらず、サブバッテリ13の充電容量を可及的に維持することができる。
【0018】
図2は一般的なバッテリの内部構成を示す模式図である。一般に、バッテリの内部では、活物質として鉛が使用された陽極板41と陰極板43とが、セパレータ45を挟んで対向配置されており、これらはペースト状の電解液である希硫酸47に浸されている。尚、具体的には、陽極板41は過酸化鉛であり、陰極板43は海綿状鉛となっている。
【0019】
このバッテリーに負荷1が接続されて放電を行うと、陽極板41の過酸化鉛と陰極板43の海綿状鉛はそれぞれ希硫酸47中の硫酸に反応して硫酸鉛に変化し、また硫酸は水に変化する。この場合、希硫酸47中の硫酸の濃度が高いほど、陽極板41及び陰極板43の化学反応が活性化するため、取り出される電圧は高くなる。一方、希硫酸47中の硫酸の濃度が低いと、バッテリから取り出される電圧は低くなる。
【0020】
このことを利用して、サブバッテリ13内の電解液である希硫酸47(図2)の濃度を、メインバッテリ11内の希硫酸(電解液)の濃度よりも低く設定することで、サブバッテリ13から負荷1に与えられる電圧Vsをメインバッテリ11からの電圧Vmより低く設定する。
【0021】
そして、DC/DCコンバータ17aは、図1に示すように、各バッテリ11,13の電圧中のノイズを除去する第1及び第2のノイズ除去フィルタ21,23と、メインバッテリ11の各電圧Vmについて降圧を行う降圧変換部25とを備える構成となっており、図5に示した従来例と比べて、昇圧変換部27が省略された降圧コンバータが適用されている。
【0022】
これは、上述のように、サブバッテリ13の電圧Vsがメインバッテリ11の電圧Vmより低く設定されているため、メインバッテリ11の電圧Vmを降圧変換部25で降圧した後、サブバッテリ13の電圧Vsに対応させるために昇圧する必要がないためである。
【0023】
また、ECU3の機能は、図5で説明した従来の例と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0024】
上記構成の車載電源装置の電源供給方法を説明する。
【0025】
まず、降圧変換部25は、メインバッテリ11の電圧Vm(例えば約14ボルト)を降圧して所定の電圧(例えば12〜13ボルト)に変換する。
【0026】
次に、メインバッテリ11から降圧変換部25を経て与えられた電圧は、第2のフィルタ23を通じてサブバッテリ13に印加され、このサブバッテリ13の充電に供される。
【0027】
そして、ECU3は、メインバッテリ11から第1のフィルタ21、降圧変換部25及び第2のフィルタ23を経てサブバッテリ13に印加される電圧の状態を検知する。即ち、第2のフィルタ23を通過したメインバッテリ11からの電圧を、比較部33により所定の基準電圧31と比較し、メインバッテリ11の電圧が正常であるか否かを判断する。そして、この比較部33での判断結果に応じて、スイッチング制御部35により降圧変換部25の動作をオンオフ制御し、メインバッテリ11からの電圧を安定化させる。
【0028】
また、メインバッテリ11の充電容量が低下して電圧Vmが恒常的に低下した場合には、スイッチ19を切り換えることで、負荷1への電源供給をメインバッテリ11側からサブバッテリ13側に切り換える。
【0029】
これにより、メインバッテリ11の電圧Vmが低下しても、降圧変換部25を適宜制御して適正な電源管理を行うことが可能となる。
【0030】
そして、サブバッテリ13の電圧Vsをメインバッテリ11の電圧Vmよりも低く設定しているので、メインバッテリ11からDC/DCコンバータ17a内の第1のフィルタ21及び降圧変換部25を経た電圧をサブバッテリ13の充電用として与える場合に、その電圧を昇圧する必要がない。したがって、図5に示した従来の例に比べて、DC/DCコンバータ17a内において昇圧変換部27を省略でき、DC/DCコンバータ17aの回路構成を簡素化して安価な車載電源装置を実現することができる。
【0031】
尚、上記実施の形態では、サブバッテリ13の電解液の濃度をメインバッテリ11の電解液の濃度より低く設定することで、サブバッテリ13の電圧Vsをメインバッテリ11の電圧Vmより低く設定していたが、図3のように、サブバッテリ13の電圧を出力時に降下させるための降圧素子51を設けても同様の効果を得ることができる。この降圧素子51としては、例えば順方向電圧により電圧降下を行うダイオードや抵抗体等が適用される。
【0032】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、サブバッテリの電圧をメインバッテリの電圧より低く設定しているので、メインバッテリからDC/DCコンバータ内のフィルタ及び降圧変換部を経た電圧をサブバッテリの充電用として与える場合に、その電圧を昇圧する必要がない。したがって、DC/DCコンバータ内においては、従来使用していた昇圧変換部を省略でき、DC/DCコンバータの回路構成を簡素化して安価な車載電源装置を実現することができる。
【0033】
この場合、例えば請求項2のように、サブバッテリの電解液の濃度を、メインバッテリの電解液の濃度より予め低く設定することにより、サブバッテリの電圧をメインバッテリの電圧より容易に低く設定できる。
【0034】
あるいは、請求項3のように、サブバッテリと負荷との間に設けられた降圧素子により、サブバッテリの電圧をメインバッテリの電圧より容易に低く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一の実施の形態に係る車載電源装置を示すブロック図である。
【図2】一般的なバッテリの構造を示す模式図である。
【図3】この発明の変形例に係る車載電源装置を示すブロック図である。
【図4】一般的な車載電源装置を示すブロック図である。
【図5】従来のDC/DCコンバータ及びECUの機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 負荷
ECU3 ECU
11 メインバッテリ
13 サブバッテリ
17a DC/DCコンバータ
21,23 フィルタ
25 降圧変換部
31 基準電圧
33 比較部
35 スイッチング制御部
41 陽極板
43 陰極板
47 希硫酸
51 降圧素子
Vm,Vs 電圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-vehicle power supply device having a sub-battery serving as a backup power supply in addition to a main battery.
[0002]
[Prior art]
A vehicle is generally equipped with a battery, and the voltage from the battery is supplied not only to basic functions such as power steering and an electronically controlled suspension, which are essential for driving the vehicle, but also to various electronic devices such as audio and car navigation. It is also supplied to the control unit.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram showing a general in-vehicle power supply device. The on-vehicle power supply device includes a
[0004]
Here, as shown in FIG. 5, the DC /
[0005]
In the above configuration, the step-
[0006]
Then, the
[0007]
Reference numerals D1 and D2 in FIG. 4 denote diodes for preventing a backflow of a current flowing through the load 1.
[0008]
No prior art document relating to the above content has been found.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Since the DC /
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a low-cost in-vehicle power supply device with a simplified circuit configuration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a main battery for supplying a normal power supply for driving a load, and a temporary emergency backup power supply when a power supply voltage of the main battery is reduced. And a DC / DC converter for stabilizing the voltages of the main battery and the sub-battery to a predetermined voltage level, wherein the voltage of the sub-battery is set lower than the voltage of the main battery. The DC / DC converter is a step-down converter.
[0012]
The invention according to claim 2 is the vehicle-mounted power supply device according to claim 1, wherein charge and discharge are performed in each of the main battery and the sub-battery by a chemical reaction between the electrolyte and the electrolyte. An electrode plate made of an active material to be performed, wherein the concentration of the electrolyte of the sub-battery is set lower than the concentration of the electrolyte of the main battery so that the voltage of the sub-battery is lower than the voltage of the main battery. It was done.
[0013]
The invention according to
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an in-vehicle power supply device according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, the same reference numerals are given to components having the same functions as those of the conventional example shown in FIGS.
[0015]
This in-vehicle power supply device is mounted on an automobile, and its basic configuration is the same as the general known circuit described with reference to FIG. That is, a
[0016]
The
[0017]
Then, the voltage Vs of the
[0018]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal configuration of a general battery. Generally, inside the battery, an
[0019]
When the load 1 is connected to this battery and discharge is performed, the lead peroxide of the
[0020]
By utilizing this fact, the concentration of the dilute sulfuric acid 47 (FIG. 2), which is the electrolytic solution in the sub-battery 13, is set lower than the concentration of dilute sulfuric acid (the electrolytic solution) in the
[0021]
As shown in FIG. 1, the DC /
[0022]
This is because the voltage Vs of the sub-battery 13 is set lower than the voltage Vm of the
[0023]
The function of the
[0024]
A power supply method of the vehicle-mounted power supply device having the above configuration will be described.
[0025]
First, the step-
[0026]
Next, the voltage provided from the
[0027]
Then, the
[0028]
When the charge capacity of the
[0029]
Thus, even if the voltage Vm of the
[0030]
Since the voltage Vs of the sub-battery 13 is set lower than the voltage Vm of the
[0031]
In the above-described embodiment, the voltage Vs of the sub-battery 13 is set lower than the voltage Vm of the
[0032]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the voltage of the sub-battery is set lower than the voltage of the main battery, the sub-battery is charged with the voltage from the main battery through the filter in the DC / DC converter and the step-down converter. It is not necessary to boost the voltage when giving it for use. Therefore, in the DC / DC converter, the boost converter conventionally used can be omitted, and the circuit configuration of the DC / DC converter can be simplified to realize an inexpensive in-vehicle power supply device.
[0033]
In this case, for example, by setting the concentration of the electrolyte of the sub-battery lower than the concentration of the electrolyte of the main battery in advance, the voltage of the sub-battery can be easily set lower than the voltage of the main battery. .
[0034]
Alternatively, the voltage of the sub-battery can be easily set lower than the voltage of the main battery by the step-down element provided between the sub-battery and the load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an in-vehicle power supply device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of a general battery.
FIG. 3 is a block diagram showing a vehicle-mounted power supply device according to a modification of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a general vehicle-mounted power supply device.
FIG. 5 is a block diagram showing functions of a conventional DC / DC converter and ECU.
[Explanation of symbols]
1 Load ECU3 ECU
11
Claims (3)
前記メインバッテリの電源電圧が低下した場合に一時的な緊急用のバックアップ電源として使用されるサブバッテリと、
前記メインバッテリ及び前記サブバッテリの電圧を所定の電圧レベルに安定化させるDC/DCコンバータと
を備え、
前記サブバッテリの電圧を、前記メインバッテリの電圧より低く設定し、
前記DC/DCコンバータが降圧コンバータである、車載電源装置。A main battery that supplies a regular power supply for driving a load;
A sub-battery used as a temporary emergency backup power supply when the power supply voltage of the main battery drops;
A DC / DC converter for stabilizing voltages of the main battery and the sub-battery to a predetermined voltage level,
Setting the voltage of the sub-battery lower than the voltage of the main battery;
An in-vehicle power supply device, wherein the DC / DC converter is a step-down converter.
前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのそれぞれの内部に、電解液と、当該電解液との化学反応により充放電を行う活物質からなる極板とを備え、
前記サブバッテリの前記電解液の濃度が、前記サブバッテリの電圧を前記メインバッテリの電圧より低くするよう、前記メインバッテリの前記電解液の濃度より低く設定された、車載電源装置。The in-vehicle power supply device according to claim 1, wherein
Inside each of the main battery and the sub-battery, an electrolytic solution, comprising an electrode plate made of an active material that performs charging and discharging by a chemical reaction with the electrolytic solution,
An in-vehicle power supply device, wherein the concentration of the electrolyte in the sub-battery is set lower than the concentration of the electrolyte in the main battery such that the voltage of the sub-battery is lower than the voltage of the main battery.
前記サブバッテリと前記負荷との間に、前記第2の負荷電圧を前記第1の負荷電圧より低くするための降圧素子が接続された、車載電源装置。The in-vehicle power supply device according to claim 1, wherein
A vehicle-mounted power supply device, wherein a step-down element for lowering the second load voltage to be lower than the first load voltage is connected between the sub-battery and the load.
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- 2003-06-02 JP JP2003156937A patent/JP2004359005A/en active Pending
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