JP2005145278A - Power source device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
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。 In particular, the present invention relates to a vehicle power supply device that electrically brakes a vehicle.
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。 In recent years, the development of hybrid cars and electric cars has been progressing rapidly, and with this, the development of braking from vehicles has been rapidly progressing from conventional mechanical control to electrical control. Has been made.
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。 In general, a battery may be used as a power source to electrically control the vehicle. In this case, the vehicle cannot be controlled if power cannot be supplied for any reason. Therefore, proposals have been made that an auxiliary battery can be installed as an auxiliary power source to cope with an emergency.
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。
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。 However, since the auxiliary power supply is related to vehicle braking in an emergency, it is extremely important that power supply is reliably performed in an emergency, so that the life of the auxiliary power supply can be reliably predicted and the auxiliary power supply The ability to always detect the state is an extremely important point.
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。 Here, when a battery is used as an auxiliary power source, it is very difficult to predict the life of the battery, and even if the battery status and voltage can be confirmed, it is possible to detect even a change in status with the voltage alone. Due to the difficulty, it was necessary to make early and early periodic replacements, and thereby to ensure higher safety.
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。 However, even if this battery is regularly replaced early and early, it is difficult to check the state of the battery every day or every time the vehicle is started, so it is difficult to further improve safety.
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。 The present invention solves the above-described conventional problems, and by using a capacitor as an auxiliary power source, it becomes easy to detect the state, and in addition, a state in which power can be constantly output from the auxiliary power source to the electronic control unit. Accordingly, an object is to realize a vehicle power supply device that can supply power without delay in operation of the auxiliary power supply and that is more reliable and safe.
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。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 of the present invention is a vehicle power supply device used particularly when braking a vehicle by electrical control, and includes information from a brake operating device and And / or an electronic control unit provided so that information according to the traveling state of the vehicle is input and information for controlling braking of the vehicle based on the information is output to the brake; A battery for supplying electric power to the brake via the control unit; and an auxiliary power source for supplying electric power to the brake via the electronic control unit. A power backup unit using the formed capacitor unit, and when the voltage of the battery falls below the voltage of the capacitor unit, Wherein a vehicle power supply device having an auxiliary power supply output unit for enabling the output power to supply direction to the electronic control unit.
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。 As a result, a power backup unit comprising a capacitor is used as an auxiliary power supply, so that charges can be stored in the power backup unit as an emergency power supply only during vehicle operation, and the stored charge is released at the end of vehicle operation. Therefore, it is possible to greatly reduce the deterioration of the capacitor unit constituting the power backup unit, thereby greatly extending the life as an auxiliary power source and extending it to almost the same as the endurance life of the vehicle. As a result, maintenance-free operation as a power backup unit can be realized.
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。 In addition, since it is possible to supply power from the auxiliary power supply to the electronic control unit when the voltage of the battery falls below the voltage of the capacitor unit, there is no delay in the event of power failure such as battery voltage drop or disconnection. Electric power can be supplied from the auxiliary power source to the electronic control unit.
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。
The invention according to
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。
The invention according to
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。
The invention described in
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。
The invention according to
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。
The invention according to
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。 The vehicle power supply device of the present invention has an auxiliary power source for supplying electric power to the electronic control unit of the vehicle, and the auxiliary power source is composed of a capacitor unit, so that even when the power supply is abnormal such as battery voltage drop or disconnection. Since immediate power can be supplied to the electronic control unit, it is possible to obtain an effect that a highly reliable power supply backup unit can be obtained and a highly safe vehicle power supply device can be obtained.
(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。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a 12V battery for supplying electric power to the vehicle, and a
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。
Next, a detailed configuration of the vehicle power supply device according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a circuit diagram of the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, a battery 1 is connected to an IG (ignition generator)
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。
The
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。
Here, the configuration of the
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。
Further, the
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。
Next, the configuration of the auxiliary
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。
The auxiliary
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。
Further, as shown in FIG. 3B, by adding the
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。
Further, FIG. 3C shows a configuration in which a current limiting
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。
Next, the operation of the vehicle power supply device will be described. First, for example, when the ignition is turned on in order to start the operation of the vehicle, the
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。
Then, a charging permission signal for permitting charging from the battery 1 to the capacitor unit 15 is input from the
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。
Normally, when the battery 1 is normal, the voltage output from the battery 1 is equal to or higher than a reference value (9.5 V), so that electric power is supplied from the battery 1 to the
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。
Thereafter, when the ignition is turned off to end the operation of the vehicle, the
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。
Further, as shown in FIG. 3A, the auxiliary power
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。
Furthermore, if the auxiliary
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。 Next, the operation of the vehicle power supply device when the voltage of the battery 1 is reduced or abnormal will be described.
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。
When the voltage of the battery 1 falls below the reference value (9.5 V), that is, the voltage of the capacitor unit 15, the voltage of the capacitor unit 15 becomes higher than the voltage of the battery 1, so that the capacitor unit 15 having the higher voltage is charged. The charged electric charges are output to the
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。
As described above, according to this embodiment, the auxiliary power source for supplying power to the
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。 The vehicle power supply device according to the present invention has an auxiliary power supply for supplying power to the electronic control unit of the vehicle when the battery is abnormal, and is useful as a highly safe vehicle power supply device.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
Priority Applications (1)
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JP2003386619A JP2005145278A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Power source device for vehicle |
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JP2003386619A Pending JP2005145278A (en) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | Power source device for vehicle |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007223510A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP2008180250A (en) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Denso Corp | Shift-by-wire apparatus |
US8860244B2 (en) | 2008-09-08 | 2014-10-14 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Vehicle power supply apparatus |
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- 2003-11-17 JP JP2003386619A patent/JP2005145278A/en active Pending
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