JP2006130977A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小さな発電機で得られる電力を用いて負荷を駆動することが可能な給電装置及び給電方法を提供すること。
【解決手段】 給電装置７０は、キャパシタ７３、発電機７１、マイコン７５、トランジスタＴＲ１を備えている。キャパシタ７３は、負荷７６に電力を供給する車載バッテリとは互いに独立して設けられ、車載バッテリよりも小さな容量を有する。発電機７１は、キャパシタ７３に電力を供給する。マイコン７５は、キャパシタ７３の電圧をモニタする。トランジスタＴＲ１は、キャパシタ７３が所定の電圧に達したときに、キャパシタ７３の電力を負荷７６に供給するスイッチである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、負荷に電力を供給する給電装置に関する。

近年、対応する電子キーが利用されたときに作動制御装置により制御対象の作動を許可する電子キーシステムが提案されている。特許文献１には、対応する電子キー（携帯機）を所持している運転者が車外の所定領域に進入してきた場合に、作動制御装置（車両側のドアアンロック制御装置）により車載ドアのアンロックを自動的に許可する機能（ドアアンロック自動許可機能）を有する電子キーシステムが開示されている。尚、このように車載ドアのアンロックが許可されている状態でドアアウトサイドハンドルに触れると車載ドアがアンロックされる。

ところで、この種の電子キーシステムでは、携帯機とドアアンロック制御装置との間で双方向通信が行われることによりドアアンロック自動許可機能が有効化される。つまり、電子キーシステムでは、メカニカルキーをキーシリンダに挿入して回動させる代わりに、ドアロックモータの駆動力によって車載ドアがアンロックされる。このため、電子キーシステムでは、ドアロックモータを始めとする各種負荷に電力を供給する車載バッテリの電圧が低下したとき、ドアアンロック自動許可機能を有効化できなくなる虞がある。つまり、バッテリ上がりが生じた際に乗車できなくなってしまう。

そこで、バッテリ上がりの際にもドアアンロック自動許可機能を有効化するべく、車両側に発電機を設け、その発電機で得られた電力によりドアロックモータを駆動するようにした給電装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開２００２−０２９３８５号公報（段落番号０００２〜０００７） 特開２００４−１０８０３５号公報

しかしながら、特許文献２で開示されている給電装置は、発電機で得られた電力を車載バッテリに供給し、車載バッテリの電圧が所定レベルに回復したとき、車載バッテリからドアロックモータに電力を供給している。ここで、車載バッテリは、ドアロックモータに加えて、それ以外の負荷（各種ランプ、各種モータ、各種センサ、各種電子制御ユニット等の車載電装品全般）にも電力を供給するためのものである。つまり、車載バッテリは大きな容量を有している。

このため、バッテリ電圧低下時には、たとえドアロックモータのみを駆動させたい場合であっても、発電機から車載バッテリに大きな電力を供給する必要がある。その結果、大型の発電機を車両に設ける必要があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、小さな発電機で得られる電力を用いて負荷を駆動することが可能な給電装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、負荷に電力を供給する第１電源とは互いに独立して設けられ、第１電源よりも小さな容量を有する第２電源と、第２電源に電力を供給する発電機と、第２電源の電圧をモニタするモニタ手段と、第２電源が所定の電圧に達したときに、第２電源の電力を負荷に供給するスイッチとを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の給電装置において、モニタ手段は、発電機で得られた電力を用いて第２電源の電圧をモニタすることを特徴とする。
以下、本発明の「作用」について説明する。

請求項１に記載の発明によると、第１電源よりも小さな容量を有する第２電源に対して発電機から電力が供給される。そして、第２電源が所定の電圧に達したとき、第２電源から負荷に電力が供給される。このため、負荷を駆動するのに際して、従来とは異なり、大きな容量を有する第１電源に対して発電機から電力を供給する必要がない。つまり、小さな発電機で足りる。

請求項２に記載の発明によると、第２電源の電圧をモニタするのに際して、第１電源の電力が用いられない。つまり、モニタ手段は、第１電源の電力に依存しない。

本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、小さな発電機で得られる電力を用いて負荷を駆動することができる。

以下、本発明を自動車の電子キーシステムに具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、電子キーシステム１は、携帯機２とドアアンロック制御装置３とを備えている。携帯機２は、運転者によって所持されるものである。ドアアンロック制御装置３は、自動車側に設けられるものである。そして、電子キーシステム１は、携帯機２とドアアンロック制御装置３との間で双方向通信が可能である。

携帯機２は、ドアアンロック制御装置３からリクエスト信号が送信されてきたとき、ＩＤコード信号を送信する。即ち、携帯機２は、受信アンテナ２１、受信回路２２、マイコン２３、送信回路２４、送信アンテナ２５、電池２６を備えている。受信回路２２は、受信アンテナ２１を介してリクエスト信号を受信する。マイコン２３は、メモリ２３ａに記憶されているＩＤコードを含む信号（ＩＤコード信号）を生成する。送信回路２４は、ＩＤコード信号を送信アンテナ２５を介して外部に送信する。電池２６は、受信回路２２、マイコン２３、送信回路２４に電力を供給する。

ドアアンロック制御装置３は、送信回路３１、送信アンテナ３２、受信アンテナ３３、受信回路３４、セキュリティ電子制御ユニット（以下、セキュリティＥＣＵと称す）３５を備えている。送信回路３１は、リクエスト信号を送信アンテナ３２を介して外部に送信する。本実施形態では、図２に２点鎖線で示す車外領域Ａ３２の範囲内にリクエスト信号が送信される。受信回路３４は、受信アンテナ３３を介してＩＤコード信号を受信する。セキュリティＥＣＵ３５は、携帯機２のＩＤコードとメモリ３５ａに記憶されているＩＤコード（自動車側のＩＤコード）とが一致しているか否かを判断する。セキュリティＥＣＵ３５は、両ＩＤコードが一致したとき、ドア電子制御ユニット（以下、ドアＥＣＵと称す）４０にドアアンロック許可信号を出力する。

ドアＥＣＵ４０は、セキュリティＥＣＵ３５からドアアンロック許可信号が入力されている状態で、タッチセンサ５０によりドアアウトサイドハンドルに触れられている旨が検出されたとき、ドアロックモータ６０を駆動制御することにより車載ドアをアンロックさせる。

このように本実施形態の電子キーシステム１は、対応する携帯機２（電子キー）を所持している運転者が車外領域Ａ３２に進入してきた場合に、ドアアンロック制御装置３により車載ドアのアンロックを自動的に許可する機能（ドアアンロック自動許可機能）を有している。

ところで、ドアアンロック自動許可機能に供される各種負荷（送信回路３１、受信回路３４、セキュリティＥＣＵ３５、ドアＥＣＵ４０、タッチセンサ５０、ドアロックモータ６０）の各々は、図示しない車載バッテリ（第１電源）から電力が供給される。言うまでもなく、車載バッテリは、ドアアンロック自動許可機能に供される各種負荷に加えて、それ以外の負荷（各種ランプ、各種モータ、各種センサ、各種電子制御ユニット等の車載電装品全般）にも電力を供給するためのものである。このため、バッテリ上がり時のように車載バッテリの電圧が低下したとき、車載バッテリから各種負荷に電力を供給できなくなる。つまり、このとき、ドアアンロック自動許可機能を有効化できなくなる虞がある。そこで、バッテリ上がりの際にもドアアンロック自動許可機能を有効化するべく、本実施形態の電子キーシステム１は、図３に示す給電装置７０を備えている。

給電装置７０は、発電機７１で得られた電力をキャパシタ７３に供給し、キャパシタ７３が所定の電圧に達したときに、キャパシタ７３の電力を負荷７６に供給するものである。本実施形態では、発電機７１として三相交流発電機が採用されている。ダイオード群（６個のダイオードＤ１〜Ｄ６）は、発電機７１で得られた三相交流を全波整流するためのものである。ちなみに、三相交流が全波整流されたとき、非常にリップル（出力信号に含まれる交流成分）の少ない直流が得られる。

三端子レギュレータ７２は、ダイオード群を介して発電機７１から入力された電圧からキャパシタ７３に適した電圧を生成する定電圧電源用ＩＣである。三端子レギュレータ７２の入力側に設けられたコンデンサＣ１、及び三端子レギュレータ７２の出力側に設けられたコンデンサＣ２の各々は、電流中に含まれている交流成分を除く平滑コンデンサである。

キャパシタ７３は、ダイオードＤ７を介して三端子レギュレータ７２から入力される電気エネルギーを蓄積するものである。キャパシタ７３は、負荷７６に電力を供給するための電源（第２電源）である。本実施形態では、負荷７６として送信回路３１、受信回路３４、セキュリティＥＣＵ３５、ドアＥＣＵ４０、タッチセンサ５０、ドアロックモータ６０が想定されている。つまり、ドアアンロック自動許可機能に供されるこれらの負荷は、車載バッテリ及びキャパシタ７３の各々から電力が供給される。ただし、ドアアンロック自動許可機能に供される各種負荷以外の負荷（各種ランプ、各種モータ、各種センサ、各種電子制御ユニット等の車載電装品全般）は、キャパシタ７３から電力が供給されない。ちなみに、キャパシタ７３は、車載バッテリとは互いに独立して設けられている。そして、キャパシタ７３は、車載バッテリよりも小さな容量を有している。

定電圧回路７４は、ダイオードＤ７を介して三端子レギュレータ７２から入力された電圧からマイコン７５に適した電圧を生成するものである。マイコン７５は、自身が起動するのに必要な電圧が定電圧回路７４から入力されたとき、起動する。つまり、マイコン７５は、発電機７１で得られた電力を用いて起動する。

マイコン７５は、発電機７１で得られた電力を用いてキャパシタ７３の電圧をモニタする。マイコン７５は、キャパシタ７３が所定の電圧に達したとき、トランジスタＴＲ１にＨレベルの信号を出力する。詳しくは、マイコン７５は、ドアアンロック自動許可機能を一度だけ有効化するのに必要な電気エネルギーがキャパシタ７３に蓄積されているとき、トランジスタＴＲ１にＨレベルの信号を出力する。具体的には、マイコン７５は、リクエスト信号の送信、ＩＤコード信号の受信、ＩＤコード照合、ドアアンロック許可制御、ドアロックモータ６０による車載ドアのアンロック動作等の一連の動作を行うのに必要な電気エネルギーがキャパシタ７３に蓄積されているとき、トランジスタＴＲ１にＨレベルの信号を出力する。

トランジスタＴＲ１は、マイコン７５からＨレベルの信号が入力されたときにＯＮ作動してキャパシタ７３の電力を負荷７６に供給するスイッチである。
次に、給電装置７０の作用を説明する。

さて、対応する携帯機２を所持している運転者（搭乗者）によりドアアウトサイドハンドルが繰り返し操作されたとき、ドアアウトサイドハンドルに連結されている図示しないギヤ機構を介して発電機７１のシャフトが回動される。これにより、発電機７１から三相交流が発生する。そして、ダイオード群（６個のダイオードＤ１〜Ｄ６）、三端子レギュレータ７２、ダイオードＤ７を経て、キャパシタ７３に電気エネルギーが蓄積されるとともに、定電圧回路７４によりマイコン７５に適した電圧が生成される。やがて、定電圧回路７４によりマイコン７５が起動するのに必要な電圧が生成されたとき、マイコン７５が起動する。そして、マイコン７５によりキャパシタ７３の電圧がモニタされる。

やがて、キャパシタ７３が所定の電圧に達したとき、マイコン７５からトランジスタＴＲ１にＨレベルの信号が入力される。すると、トランジスタＴＲ１がＯＮ作動してキャパシタ７３から負荷７６（送信回路３１、受信回路３４、セキュリティＥＣＵ３５、ドアＥＣＵ４０、タッチセンサ５０、ドアロックモータ６０）に電力が供給される。

すると、送信アンテナ３２から車外領域Ａ３２にリクエスト信号が送信される。そして、携帯機２からＩＤコード信号が送信されてくる。そして、携帯機２のＩＤコードと自動車側のＩＤコードとが一致したとき、セキュリティＥＣＵ３５からドアＥＣＵ４０にドアアンロック許可信号が入力される。そして、この状態で運転者（搭乗者）がドアアウトサイドハンドルに触れたとき、ドアＥＣＵ４０によりドアロックモータ６０が駆動制御されて車載ドアがアンロックされる。このようにしてドアアンロック自動許可機能が有効化されたとき、運転者は、車内に乗り込むことが可能となる。

以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）車載バッテリよりも小さな容量を有するキャパシタ７３に対して発電機７１から電力が供給される。そして、キャパシタ７３が所定の電圧に達したとき、キャパシタ７３から負荷７６に電力が供給される。このため、負荷７６を駆動するのに際して、従来とは異なり、大きな容量を有する車載バッテリに対して発電機７１から電力を供給する必要がない。つまり、小さな発電機７１で足りる。従って、小さな発電機７１で得られる電力を用いて負荷７６を駆動することができる。

（２）キャパシタ７３の電圧をモニタするのに際して、車載バッテリの電力が用いられない。つまり、マイコン７５は、車載バッテリの電力に依存しない。
（３）発電機７１で発電しながら発電機７１から負荷７６に直接的に電力を供給している訳ではない。つまり、発電機７１で発電した電力をキャパシタ７３に一旦蓄積し、キャパシタ７３が所定の電圧に達したときに初めてキャパシタ７３から負荷７６に電力が供給される。このため、負荷７６の駆動を確実に完了させることができる。

（４）発電機７１で発電しながら発電機７１から負荷７６に直接的に電力を供給している訳ではない。このため、負荷７６に見合ったキャパシタ７３と発電機７１を選定する必要があるが、小さな発電機７１で足りる。従って、給電装置７０、ひいてはドアアンロック制御装置３や自動車の小型軽量化に貢献できる。

（５）トランジスタＴＲ１を設けることでキャパシタ７３の放電が防止される。このため、キャパシタ７３に電気エネルギーを確実に蓄積させることができる。
（６）バッテリ上がり時でもドアアンロック自動許可機能が有効化されるため、高いセキュリティレベルを確保できることは言うまでもない。

尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・発電機は、三相交流発電機に限定されない。
・発電機７１のシャフトを回動させる態様は、前記実施形態に限定されない。

・スイッチは、トランジスタＴＲ１に限定されない。
・対応する携帯機２を所持している者が車外領域Ａ３２に進入してきた場合に、車載ドアのアンロックを自動的に許可することに留まらず、車載ドアを実際にアンロックする機能までもを有する電子キーシステムに具体化してもよい。

・車両（例えば自動車）の電子キーシステムに限らず、建物（例えば住宅）の電子キーシステムに具体化してもよい。
・給電装置７０を携帯機２に内蔵してもよい。このように構成すれば、電池切れ時のように電池２６の電圧が低下した際には、発電機７１で得られた電力をキャパシタ７３に供給し、キャパシタ７３が所定の電圧に達したときに、キャパシタ７３の電力を負荷７６に供給することができる。

この場合、負荷７６として受信回路２２、マイコン２３、送信回路２４が想定される。そして、マイコン７５は、ドアアンロック自動許可機能を一度だけ有効化するのに必要な電気エネルギーがキャパシタ７３に蓄積されているとき、トランジスタＴＲ１にＨレベルの信号を出力する。具体的には、マイコン７５は、リクエスト信号の受信、ＩＤコード信号の送信等の一連の動作を行うのに必要な電気エネルギーがキャパシタ７３に蓄積されているとき、トランジスタＴＲ１にＨレベルの信号を出力する。ちなみに、キャパシタ７３は、ドアアンロック自動許可機能を複数回有効化するのに必要な電気エネルギーが蓄積されている電池２６よりも小さな容量を有していればよい。

特に、このように運転者が所持する携帯機２に給電装置７０を設ける場合、歩行中の振動等によって発電機７１で発電できるため、簡便である。
・給電装置７０を携帯電話機の充電装置に具体化してもよい。

・給電装置７０を災害時に用いられる非常用のライト（負荷７６）を点灯させるための給電装置に具体化してもよい。
・給電装置７０を携帯用のラジオ（負荷７６）を駆動させるための給電装置に具体化してもよい。

・その他、バッテリや電池を持つ物を駆動させるための給電装置に具体化してもよい。

電子キーシステムの構成を示すブロック図。 車外領域を示す説明図。 給電装置の構成を示す電気回路図。

符号の説明

３１…送信回路（負荷）、３４…受信回路（負荷）、３５…セキュリティＥＣＵ（負荷）、４０…ドアＥＣＵ（負荷）、５０…タッチセンサ（負荷）、６０…ドアロックモータ（負荷）、７０…給電装置、７１…発電機、７３…キャパシタ（第２電源）、７５…マイコン（モニタ手段）、ＴＲ１…トランジスタ（スイッチ）。

Claims (2)

1. 負荷に電力を供給する第１電源とは互いに独立して設けられ、第１電源よりも小さな容量を有する第２電源と、
   第２電源に電力を供給する発電機と、
   第２電源の電圧をモニタするモニタ手段と、
   第２電源が所定の電圧に達したときに、第２電源の電力を負荷に供給するスイッチとを備えたことを特徴とする給電装置。
2. 請求項１に記載の給電装置において、
   モニタ手段は、発電機で得られた電力を用いて第２電源の電圧をモニタすることを特徴とする給電装置。

Images