JP2009005508A - Power accumulator for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源としての車両用蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicular power storage device as an auxiliary power supply that supplies power from a power storage unit when a voltage of a main power supply is lowered.
近年、環境への配慮や燃費向上のために停車時にエンジン駆動を停止するアイドリングストップ機能を搭載した自動車(以下、車両という)が市販されている。このような車両は使用中に断続的に大電流を消費するスタータが駆動すると一時的にバッテリの電圧が下がる。その結果、オーディオやカーナビゲーション等の他の負荷への供給電圧も下がり、その動作が不安定になる可能性があった。 2. Description of the Related Art In recent years, automobiles (hereinafter referred to as vehicles) equipped with an idling stop function for stopping engine driving when the vehicle is stopped for environmental considerations and fuel efficiency improvement are on the market. In such a vehicle, when a starter that consumes a large current intermittently during use is driven, the voltage of the battery temporarily drops. As a result, the supply voltage to other loads such as audio and car navigation also decreases, and the operation may become unstable.
また、車両の制動についても、従来の機械的な油圧制御から電気的な油圧制御への各種車両制動システムの提案がなされてきているが、バッテリが異常になった時、車両制動システムが動作しなくなる等の可能性があった。 Also, regarding vehicle braking, various vehicle braking systems from conventional mechanical hydraulic control to electrical hydraulic control have been proposed, but when the battery becomes abnormal, the vehicle braking system operates. There was a possibility of disappearing.
これらに対し、一時的なバッテリの電圧低下時に負荷に十分な電力を供給したり、バッテリ異常時に車両制動システムに電力を供給するための補助電源としての車両用蓄電装置が、例えば下記特許文献1に提案されている。なお、特許文献1は車両用蓄電装置の内、特にバッテリ異常時に車両制動システムの電子制御部へ電力を供給する電源バックアップユニットとして示されている。 On the other hand, a vehicle power storage device as an auxiliary power source for supplying sufficient power to the load when the voltage of the battery temporarily drops or supplying power to the vehicle braking system when the battery is abnormal is disclosed in, for example, Patent Document 1 below. Has been proposed. Patent Document 1 is shown as a power supply backup unit that supplies electric power to an electronic control unit of a vehicle braking system, particularly when the battery is abnormal, among vehicle power storage devices.
図5はこのような車両用蓄電装置のブロック回路図である。電力を蓄える蓄電素子には例えば大容量の電気二重層キャパシタが用いられ、これを複数個接続して蓄電部としてのキャパシタユニット101が構成されている。キャパシタユニット101には、その充放電を制御する充電回路103、および放電回路105が接続されている。充電回路103と放電回路105はマイコン107によって制御されている。マイコン107にはバッテリ異常を検出するための電圧検出手段109が接続され、電圧検出手段109には異常時にキャパシタユニット101の電力を供給するFETスイッチ111が接続されている。
FIG. 5 is a block circuit diagram of such a vehicle power storage device. For example, a large-capacity electric double layer capacitor is used as a power storage element that stores electric power, and a plurality of these are connected to form a
このようにして構成された電源バックアップユニットとしての車両用蓄電装置113はバッテリ115と電子制御部117の間に接続されており、イグニションスイッチ119によって起動、停止するように制御されている。
The vehicle
次に、このような車両用蓄電装置の動作を説明する。 Next, the operation of such a vehicle power storage device will be described.
電子制御部117は車両制動システムであるので、安全確保のためにバッテリ115が異常になっても電子制御部117を駆動させ続けなければならない。そこで、バッテリ115の異常を電圧検出手段109が検出すれば、FETスイッチ111をオンにしてキャパシタユニット101の電力を電子制御部117に供給することで、バッテリ115の異常に対応している。また、車両の使用終了時には、キャパシタユニット101の寿命を延ばすために、放電回路105によってキャパシタユニット101に蓄えられた電力を放電している。
Since the
なお、このような車両用蓄電装置は、負荷として車両制動システムの電子制御部117だけでなく、アイドリングストップ車のオーディオやカーナビゲーションに適用してもよい。この場合は、アイドリングストップ後のスタータ駆動による主電源(バッテリ115)の一時的な電圧低下時に、キャパシタユニット101の電力を負荷に供給することで、負荷の動作を継続することができる。
上記の車両用蓄電装置によると、確かにバッテリ115の異常時に電子制御部117を駆動させ続けたり、バッテリ115の一時的な電圧低下時にオーディオ等の負荷を駆動させ続けることができるのであるが、そのためにはあらかじめキャパシタユニット101を満充電状態にしておく必要がある。しかし、前記のようにキャパシタユニット101の電力は車両使用終了時に放電されているので、特に車両起動時においてはキャパシタユニット101を満充電するために時間がかかり、その間はキャパシタユニット101から負荷への電力供給ができない。
According to the above vehicle power storage device, it is possible to continue to drive the
そこで、キャパシタユニット101の充電時間を短縮するためには、簡単には充電電流を増やせばよい。この場合、図5の構成ではキャパシタユニット101を充電するための充電回路103がバッテリ115と直接接続された状態となっているが、実際の車両においては両者の配線系にヒューズが配される(ヒューズは図5では省略している。)。このヒューズは車両に搭載された他の大電流消費負荷とも接続されているので、車両起動時でキャパシタユニット101を充電する際に、大電流消費負荷の駆動電流も前記ヒューズを経由して流れる。そのため、キャパシタユニット101の充電電流を増やすと、前記ヒューズの許容電流容量に近づき、大電流消費負荷の使用状態によっては前記ヒューズが切れる可能性がある。そこで、例えば図5の構成では許容電流容量の70%を超えない電流範囲でキャパシタユニット101を充電するようにしている。ゆえに、充電電流を増やすことができず、車両起動時におけるキャパシタユニット101の充電に時間がかかるという課題があった。
Therefore, in order to shorten the charging time of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高速にキャパシタユニット101を充電することができる車両用蓄電装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide a vehicle power storage device that can charge a
前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用蓄電装置は、主電源と負荷の間に接続され、前記主電源の電圧(Vb)が既定下限値以下になった時に、あらかじめ蓄えた電力を前記負荷に供給する車両用蓄電装置であって、前記主電源の出力は第1ヒューズを介した常時通電系統と、イグニションスイッチと第2ヒューズの直列回路を介したイグニションスイッチ系統に分岐するとともに、前記車両用蓄電装置は、前記常時通電系統に接続された選択スイッチと、前記イグニションスイッチ系統、および前記選択スイッチに接続された充電回路と、前記充電回路と前記負荷の間に接続された蓄電部と、前記充電回路と前記選択スイッチが接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、車両起動前信号を受信すると前記選択スイッチをオンにして、前記常時通電系統からの前記主電源の電力を前記充電回路により前記蓄電部に充電し、前記イグニションスイッチがオンになれば、前記選択スイッチをオフにして、前記イグニションスイッチ系統からの前記主電源の電力を前記充電回路により前記蓄電部に充電するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the power storage device for a vehicle according to the present invention is connected between a main power source and a load, and is stored in advance when the voltage (Vb) of the main power source is equal to or lower than a predetermined lower limit value. A power storage device for a vehicle that supplies electric power to the load, wherein the output of the main power source is branched into a constantly energized system through a first fuse and an ignition switch system through a series circuit of an ignition switch and a second fuse. The vehicle power storage device is connected between the selection switch connected to the constantly energized system, the ignition switch system, a charging circuit connected to the selection switch, and between the charging circuit and the load. A power storage unit; and a control circuit to which the charging circuit and the selection switch are connected. The control circuit turns on the selection switch when receiving a signal before starting the vehicle. Then, the electric power of the main power source from the always energized system is charged to the power storage unit by the charging circuit, and when the ignition switch is turned on, the selection switch is turned off and the power from the ignition switch system is turned off. The electric power of the main power source is charged into the power storage unit by the charging circuit.
本発明の車両用蓄電装置によれば、車両起動前信号を受信してからイグニションスイッチがオンになるまでの大電流消費負荷が使用されていない間は、ヒューズの許容電流容量まで余裕があるので、常時通電系統から大電流で蓄電部を充電し、イグニションスイッチがオンになると、元々ヒューズの許容電流容量まで余裕があるイグニションスイッチ系統から引き続き大電流で充電を行うとともに、車両使用中に蓄電部の電力が消費された後の再充電においてもイグニションスイッチ系統から大電流充電ができるので、蓄電部の高速充電が可能になるという効果が得られる。 According to the vehicle power storage device of the present invention, there is a margin to the allowable current capacity of the fuse while the large current consumption load from when the signal before starting the vehicle is received until the ignition switch is turned on is not used. When the storage unit is charged with a large current from the always energized system and the ignition switch is turned on, the storage unit is continuously charged with a large current from the ignition switch system that originally has a margin up to the allowable current capacity of the fuse, and while the vehicle is in use Even in recharging after the power is consumed, large current charging can be performed from the ignition switch system, so that the power storage unit can be charged at high speed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における車両用蓄電装置のブロック回路図である。図2は、本発明の実施の形態における車両用蓄電装置の起動時のフローチャートである。図3は、本発明の実施の形態における車両用蓄電装置の主電源電圧低下時のフローチャートである。図4は、本発明の実施の形態における車両用蓄電装置の使用終了時のフローチャートである。なお、図1において太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。また、本実施の形態では車両用蓄電装置をアイドリングストップ車に適用した場合について述べる。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a power storage device for a vehicle in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart at the time of starting the power storage device for a vehicle in the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart when the main power supply voltage of the vehicular power storage device according to the embodiment of the present invention decreases. FIG. 4 is a flowchart at the end of use of the vehicle power storage device in the embodiment of the present invention. In FIG. 1, thick lines indicate power system wirings, and thin lines indicate signal system wirings. In this embodiment, the case where the power storage device for a vehicle is applied to an idling stop vehicle will be described.
図1において、車両用蓄電装置11は主電源15と負荷17との間に接続されている。主電源15はバッテリであり、図示していないが大電流を断続的に消費するスタータも接続されている。また、負荷17はオーディオやナビゲーション等の補機である。
In FIG. 1, the vehicle
主電源15の出力は第1ヒューズ19を介した常時通電系統21と、車両のイグニションスイッチ23と第2ヒューズ25の直列回路を介したイグニションスイッチ系統27に分岐している。なお、常時通電系統21は車両における図示しない大電流消費負荷(例えば窓、ワイパ等のモータや、ヘッドライト等の照明)を駆動する電力を供給する系統であり、イグニションスイッチ系統27は負荷17(補機類)や、前記大電流消費負荷の制御系回路(図示せず)に電力を供給する系統である。従って、車両の起動時や使用時には常時通電系統21には大電流が流れるが、イグニションスイッチ系統27にはそれほど大きな電流が流れないことになる。ゆえに、第2ヒューズ25は許容電流容量まで余裕があることになる。
The output of the
次に、車両用蓄電装置11の構成について説明する。まず、常時通電系統21には第1ダイオード29を介してFETからなる選択スイッチ31の一端が接続されるとともに、主電源15の電圧Vbを検出する主電源電圧検出回路33が接続されている。なお、主電源電圧検出回路33は電力系配線(太線)の電圧を検出して外部へ出力する機能を有する。
Next, the configuration of the vehicle
イグニションスイッチ系統27と、選択スイッチ31の他端には充電回路35が接続されている。なお、イグニションスイッチ系統27と充電回路35の間には、第2ダイオード37が接続されている。これら第1ダイオード29と第2ダイオード37により、常時通電系統21とイグニションスイッチ系統27の電力の逆流を相互に防止している。また、充電回路35は後述する蓄電部の電圧Vcを検出しながら、定電流、または定電圧で設定電圧まで充電する機能を有する。さらに、検出した電圧Vcを出力する機能も有する。
A
充電回路35の出力と負荷17の間には、蓄電部39が接続されている。蓄電部39は、例えば蓄電素子として電気二重層キャパシタを複数個(本実施の形態では6個)直列接続して必要な電力を賄う構成としている。ここで、電気二重層キャパシタの定格電圧は2.2Vであったので、蓄電部39の満充電電圧は13.2V(=2.2V×6個)となる。なお、負荷17の要求電力仕様によっては、電気二重層キャパシタの個数を増減したり直並列接続としてもよい。
A
蓄電部39と負荷17の間には、さらに切替スイッチ41と第3ダイオード43が直列に接続されている。切替スイッチ41は外部からオンオフ制御できる構成のもので、ここでは選択スイッチ31と同様にFETを用いた。また、第3ダイオード43はアノードが切替スイッチ41に、カソードが負荷17にそれぞれ接続されている。
A
なお、車両側の常時通電系統21においても、第1ヒューズ19と負荷17の間に第4ダイオード45が接続されている。第4ダイオード45はアノードが第1ヒューズ19に、カソードが負荷17にそれぞれ接続されている。従って、第3ダイオード43と第4ダイオード45により主電源15からの電力と蓄電部39からの電力が互いに逆流することを防止している。
Note that the
充電回路35、主電源電圧検出回路33、選択スイッチ31、および切替スイッチ41は信号系配線で制御回路47にも接続されている。制御回路47はマイクロコンピュータと周辺回路から構成されており、車両用蓄電装置11の全体の動作を制御している。すなわち、制御回路47は充電回路35の出力から蓄電部39の電圧Vcを、また主電源電圧検出回路33の出力から主電源15の電圧Vbを、それぞれ読み込む。また、制御回路47は充電回路35に充電制御信号Ccontを送信することで充電回路35の制御を行うとともに、選択スイッチ31に選択スイッチオンオフ信号SFを送信することで選択スイッチ31のオンオフ制御を、切替スイッチ41に切替スイッチオンオフ信号Sofを送信することで切替スイッチ41のオンオフ制御を、それぞれ行う。また、制御回路47は車両側制御回路(図示せず)とデータ信号dataの送受信を行うことで互いに交信する機能を有している。
The charging
次に、このような車両用蓄電装置11の動作について、まず起動時における動作を図2のフローチャートを用いて説明する。なお、制御回路47はメインルーチンから必要に応じて様々なサブルーチンを実行することにより全体の動作を行うソフトウエア構成としているので、図2に示すフローチャートをサブルーチンの形態で示した。以後同様に、全てのフローチャートをサブルーチンの形態で示す。
Next, with respect to the operation of the vehicle
車両の起動前(車両非使用時)は制御回路47が、いわゆるスリープモードと呼ばれる待機状態になっている。これにより、制御回路47を完全にオフにする場合に比べ車両用蓄電装置11の起動時間を早めることができる。
Before the vehicle is started (when the vehicle is not used), the
この状態で、車両を使用するために運転者が開錠操作を行ったり、ドアを開けると、開錠信号や開扉信号(以下、これらをまとめて車両起動前信号という)が車両側制御回路から制御回路47にデータ信号dataとして送信される。これにより、制御回路47は直ちに起動し、メインルーチンを実行する。メインルーチンは現在が起動時であるので、図2の起動時サブルーチンを実行する。なお、開扉信号、または開錠信号については少なくともいずれかの信号が得られた時に制御回路47にデータ信号dataとして送信されるようにしている。これにより、車両起動前のいずれか早い方の信号が制御回路47に送信されるので、高速な起動が可能となる。また、開錠信号は無線手段によりキーから車両に送信される信号をそのまま用いてもよい。これにより、運転者が車両に近づいた状態で制御回路47が起動するので、さらに高速起動が可能となる。
In this state, when the driver performs an unlocking operation or opens the door to use the vehicle, an unlocking signal or an opening signal (hereinafter collectively referred to as a pre-vehicle activation signal) is sent to the vehicle-side control circuit. To the
図2のサブルーチンが実行されると、制御回路47は選択スイッチ31をオンにするよう選択スイッチオンオフ信号SFを選択スイッチ31に送信する(ステップ番号S11)。これを受け、選択スイッチ31がオンになる。これは、S11の時点ではイグニションスイッチ23がまだオフの状態であるので、主電源15の電力を蓄電部39に充電する電力系統を確保するために選択スイッチ31をオンにしている。
When the subroutine of FIG. 2 is executed, the
次に、制御回路47は充電回路35により蓄電部39の電圧Vcを読み込み(S13)、電圧Vcと設定電圧を比較する(S15)。ここで、設定電圧は蓄電部39の満充電電圧(=13.2V)である。もし、電圧Vcが設定電圧より小さければ(S15のYes)、車両非使用時に蓄電部39が自己放電等を起こしていると想定されるので、充電回路35により主電源15の電力を蓄電部39に充電する(S17)。その後、イグニションスイッチ23がオンになったか否かを判断する(S19)。イグニションスイッチ23のオンオフ状態は車両側制御回路からデータ信号dataによって制御回路47に送信されている。もし、イグニションスイッチ23がオフであれば(S19のNo)、S13に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。
Next, the
一方、イグニションスイッチ23がオンになっていれば(S19のYes)、選択スイッチ31をオフにする(S21)。このように動作することで、蓄電部39への突入電流を回避している。すなわち、もしイグニションスイッチ23がオンになる前に選択スイッチ31をオフにすると、イグニションスイッチ23がオンになった瞬間にイグニションスイッチ系統27から蓄電部39に突入電流が流れ、充電回路35や周辺回路部品、配線系に劣化等の影響を与える可能性がある。そこで、本実施の形態では必ずイグニションスイッチ23がオンになってから選択スイッチ31をオフにするように制御し、高信頼性を得ている。
On the other hand, if the
S21の後はS13に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。 After S21, the process returns to S13, and the operation of charging until the set voltage is reached is repeated.
以上までで説明したS11からS21までの動作が本実施の形態の特徴となる動作である。すなわち、制御回路47は、車両起動前信号を受信すると直ちに待機状態から起動状態となり、選択スイッチ31をオンにして常時通電系統21からの主電源15の電力を充電回路35により蓄電部39に充電し、イグニションスイッチ23がオンになれば、選択スイッチ31をオフにしてイグニションスイッチ系統27からの主電源15の電力を充電回路35により蓄電部39に充電する。このような動作により、車両起動時における蓄電部39の高速充電が可能になるのであるが、その理由は以下の通りである。
The operations from S11 to S21 described above are the operations that characterize the present embodiment. That is, as soon as the
車両起動前信号を受信してからイグニションスイッチ23がオンになるまでの間は、車両としてはまだ非使用状態であるので、常時通電系統21に接続された大電流消費負荷は駆動していない。ゆえに、第1ヒューズ19に流れる電流は小さく、その許容電流容量までは十分な余裕がある。そこで、常時通電系統21から大電流で蓄電部39を充電することが可能となる。その後、イグニションスイッチ23がオンになると、前記大電流消費負荷が駆動を開始する。その結果、イグニションスイッチ23がオフの時の蓄電部39への充電電流をそのまま流し続けると第1ヒューズ19の許容電流容量を超える可能性がある。そこで、イグニションスイッチ23がオンになると、元々第2ヒューズ25の許容電流容量が大きいイグニションスイッチ系統27から引き続き大電流で蓄電部39の充電を行っている。従って、車両起動前信号を受信してから蓄電部39の充電が完了するまで常に大電流充電ができるので、車両起動時における蓄電部39の高速充電が可能となる。
Since the vehicle is still not in use until the
なお、起動時に最初からイグニションスイッチ系統27によってのみ蓄電部39を充電する構成も考えられるが、大電流充電は可能であるものの、イグニションスイッチ23がオンになるまでは蓄電部39を充電することができず、その分、充電完了まで時間がかかる。よって、上記の構成、動作とする必要がある。
In addition, although the structure which charges the
ここでS15に戻り、蓄電部39の電圧Vcが設定電圧以上になれば(S15のNo)、制御回路47は選択スイッチ31をオフにする(S23)。この動作はS21と同じであるが、ここで再度選択スイッチ31をオフにする動作を行う理由は以下の通りである。
Here, returning to S15, if the voltage Vc of the
制御回路47は車両起動前信号を受信してからイグニションスイッチ23がオンになるまでは常時通電系統21の電力を蓄電部39に充電するように制御しているが、例えば運転者が開錠や開扉を行った後、イグニションスイッチ23をオンにするまでの時間が長かった場合、常時通電系統21の電力で蓄電部39の満充電が完了する可能性がある。この場合、S21の動作が行われないので、S11で選択スイッチ31がオンになったままとなってしまう。この状態で放置すると、アイドリングストップ後に負荷17へ蓄電部39の電力を供給した後の再充電時に常時充電系統21とイグニションスイッチ系統27の両方から蓄電部39に電力が供給されることになる。その結果、第2ヒューズ25は前記したように許容電流容量までに余裕があるので問題はないが、第1ヒューズ19は例えば大電流消費負荷が複数同時に動作している場合では蓄電部39の充電により電流が増え、許容電流容量を超える可能性がある。そこで、本実施の形態では、車両使用中は必ずイグニションスイッチ系統27から蓄電部39を充電するようにしている。これにより、再充電時も大電流消費負荷の動作状態に関わらず蓄電部39を高速充電することができる。
The
以上のことから、選択スイッチ31のオンオフ状態に関わらずS23で選択スイッチ31をオフにすることで、車両使用時は選択スイッチ31を常にオフにするようにしている。
From the above, the
S23の後は、制御回路47は蓄電部39の設定電圧を維持するように充電回路35を制御する(S25)。これにより、車両用蓄電装置11の起動が終了したので、図2のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
After S23, the
次に、車両使用中に、アイドリングストップ後のスタータ動作により主電源15の電圧Vbが低下した時の動作を図3のフローチャートにより説明する。なお、制御回路47のメインルーチンは車両使用時に適宜(例えば既定時間毎に)図3のサブルーチンを実行している。
Next, the operation when the voltage Vb of the
これにより、まず制御回路47は主電源15の電圧Vbを主電源電圧検出回路33から読み込む(S31)。次に、電圧Vbと既定下限値を比較する(S33)。ここで、既定下限値は負荷17を動作させるための最低電圧(本実施の形態では10.5V)とした。もし、電圧Vbが既定下限値より大きければ(S33のNo)、車両が通常走行時等の状態であり、主電源15は正常な電圧を出力しているので、そのまま図3のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
Thereby, first, the
一方、電圧Vbが既定下限値以下であれば(S33のYes)、アイドリングストップが終了し、主電源15がスタータを駆動している状態であるため、負荷17を動作させられないほど電圧低下を起こしていることになる。この場合は、制御回路47が切替スイッチ41をオンにする(S35)。具体的には切替スイッチオンオフ信号Sofをオン信号として制御回路47から切替スイッチ41に送信する。これにより、蓄電部39の電力が図1の放電経路と書かれた矢印の方向に流れ、負荷17に供給される。この時、第4ダイオード45のアノード電圧(=主電源15の電圧)はカソード電圧(=蓄電部39により負荷17に印加される電圧)より小さくなるので、第4ダイオード45はオフになり、蓄電部39の電力が主電源15に供給されることはない。このことから、蓄電部39の電力は負荷17にのみ供給され、負荷17は動作し続けられる。
On the other hand, if the voltage Vb is equal to or lower than the predetermined lower limit value (Yes in S33), the idling stop is completed and the
次に、制御回路47は主電源15の電圧Vbと蓄電部39の電圧Vcを読み込む(S37)。その後、まず電圧Vbと既定下限値を比較し(S39)、もし電圧Vbが既定下限値以下のままであれば(S39のNo)、スタータの駆動中であると想定されるので、次に電圧Vcと既定下限値(S39と同様に10.5V)を比較する(S41)。もし、電圧Vcが既定下限値より大きければ(S41のNo)、蓄電部39から負荷17に正常な電圧が印加されていることになるので、引き続き蓄電部39が負荷17に電力を供給しつつS37に戻り、電圧Vbと電圧Vcの監視を続ける。
Next, the
一方、電圧Vcが既定下限値以下であれば(S41のYes)、主電源15の電圧Vbが既定下限値以下であり、かつ電圧Vcが既定下限値以下であることになるので、負荷17を駆動し続けることができない。この場合は、主電源15やスタータ等の何らかの異常により電圧Vbが回復しないまま、蓄電部39の電力を使ってしまった状態であるので、制御回路47は車両側制御回路に主電源異常信号を出力する(S43)。これを受け、車両側制御回路は運転者に主電源15の電力系統の異常を警告し、修理を促す。その後、図3のサブルーチンを終了する。
On the other hand, if the voltage Vc is equal to or lower than the predetermined lower limit (Yes in S41), the voltage Vb of the
ここでS39に戻って、スタータの駆動が完了し、電圧Vbが既定下限値より大きい電圧に戻れば(S39のYes)、再び主電源15の電力で負荷17を動作させることができるので、切替スイッチ41をオフにする(S45)。これにより、蓄電部39からの電力供給が停止するので、第3ダイオード43のカソード側電圧が低下するが、主電源15の電圧Vbは既定下限値以上に回復しているので、第4ダイオード45のアノード電圧がカソード電圧より高くなり、第4ダイオード45がオンになる。その結果、主電源15の電力が再び負荷17に供給される。
Here, returning to S39, when the starter driving is completed and the voltage Vb returns to a voltage higher than the predetermined lower limit (Yes in S39), the
次に、制御回路47は次回のアイドリングストップに備えるために、蓄電部39から負荷17に放電した電力を再び主電源15から充電する。具体的には、まず充電回路35から蓄電部39の電圧Vcを読み込み(S37)、電圧Vcと設定電圧(=13.2V)を比較する(S49)。もし、電圧Vcが設定電圧より小さければ(S49のYes)、蓄電部39が満充電されていないので、充電回路35により主電源15の電力を蓄電部39に充電する(S51)。なお、この時は前記したように選択スイッチ31がオフなので、イグニションスイッチ系統27の電力が蓄電部39に充電される。その後、S47に戻り、設定電圧に至るまで充電する動作を繰り返す。
Next, in order to prepare for the next idling stop, the
一方、電圧Vcが設定電圧以上であれば(S49のNo)、制御回路47は蓄電部39の設定電圧を維持するように充電回路35を制御する(S53)。その後、図3のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。
On the other hand, if the voltage Vc is equal to or higher than the set voltage (No in S49), the
このように、車両使用中に蓄電部39を再充電する際もイグニションスイッチ系統27の電力から充電を行うので、大電流消費負荷の駆動状態に影響されずに高速充電を行うことができ、次のアイドリングストップに素早く対応することが可能となる。
As described above, when the
次に、車両の使用を終了した時の車両用蓄電装置11の動作について図4を用いて説明する。車両の使用が終了し、イグニションスイッチ23が運転者によりオフにされると、制御回路47は図4のサブルーチンを実行する。これにより、制御回路47は充電回路35に対し、その動作を停止するように充電制御信号Ccontを送信する(S61)。これにより、充電回路35は蓄電部39の電圧Vcを維持するように動作していたが、これを停止する。その後、図4のサブルーチンを終了してメインルーチンに戻り、制御回路47を待機状態にする。これにより、次の車両使用時の車両用蓄電装置11の起動を早めるとともに、車両非使用時の消費電力を低減している。
Next, the operation of the vehicle
以上の構成、動作により、車両起動前信号を受信してからイグニションスイッチ23がオンになるまでの間は常時通電系統27から大電流で蓄電部39を充電し、イグニションスイッチ23がオンになるとイグニションスイッチ系統27から引き続き大電流で充電を行うとともに、車両使用中に蓄電部39の電力が消費された後の再充電においてもイグニションスイッチ系統27から大電流充電ができるので、蓄電部39の高速充電が可能な車両用蓄電装置を実現できる。
With the above-described configuration and operation, the
なお、本実施の形態では車両使用終了時に蓄電部39の電力を積極的に放電しないようにしている。これにより、次回の車両起動時には蓄電部39の自己放電により蓄電電力が減少しているものの、ある程度の電力があらかじめ蓄えられている状態であるので、高速起動が可能となる。しかし、蓄電部39に電力を蓄えたまま放置すると、環境条件等によっては蓄電部39を構成する電気二重層キャパシタの劣化が進行し寿命が短くなる可能性がある。そこで、従来のように蓄電部39と負荷17の間に、制御回路47と接続された放電回路を設け、制御回路47が車両使用終了時に蓄電部39を放電回路により放電するようにしてもよい。これにより、蓄電部39の劣化を低減することができる。また、起動時に蓄電部39を満充電するための時間が放電回路を用いない場合に比べ遅くなるものの、従来のように充電電流を抑制する必要がないので、従来の構成よりは早く蓄電部39を満充電することが可能となる。従って、放電回路を用いるか否かは、車両用蓄電装置11の環境条件や、必要とする充電時間等を考慮して適宜決定すればよい。
In the present embodiment, the power of
また、本実施の形態では主電源15の電圧Vbと蓄電部39の電圧Vcの両方が既定下限値以下になると、主電源15の異常信号を車両側制御回路に出力するようにしているが(図3のS43)、これは車両側制御回路が主電源15の電圧Vbを検出する構成の場合は、主電源15の異常がわかるのでS43の動作は特になくてもよい。この場合、制御回路47は車両側制御回路からの車両起動前信号を受信するだけでよく、車両側制御回路への送信機能が不要となるため、制御回路47の低コスト化が図れる。
Further, in the present embodiment, when both the voltage Vb of the
また、本実施の形態において蓄電部39には蓄電素子として電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他の蓄電素子でもよい。
Further, in the present embodiment, the electric double layer capacitor is used as the electric storage element in the
また、車両用蓄電装置11をアイドリングストップ車に適用した場合について述べたが、それらに限らず、ハイブリッド車や、車両制動システム、電動パワーステアリング、電動過給器等の各システムにおける補助電源等にも適用可能である。
Moreover, although the case where the vehicle
本発明にかかる車両用蓄電装置は、高速に蓄電部の充電が可能となるので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源としての車両用蓄電装置等として有用である。 Since the power storage device for a vehicle according to the present invention can charge the power storage unit at high speed, it is particularly useful as a power storage device for a vehicle as an auxiliary power source that supplies power from the power storage unit when the voltage of the main power supply is lowered.
11 車両用蓄電装置
15 主電源
17 負荷
19 第1ヒューズ
21 常時通電系統
23 イグニションスイッチ
25 第2ヒューズ
27 イグニションスイッチ系統
31 選択スイッチ
35 充電回路
39 蓄電部
47 制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記主電源の出力は第1ヒューズを介した常時通電系統と、イグニションスイッチと第2ヒューズの直列回路を介したイグニションスイッチ系統に分岐するとともに、
前記車両用蓄電装置は、前記常時通電系統に接続された選択スイッチと、
前記イグニションスイッチ系統、および前記選択スイッチに接続された充電回路と、
前記充電回路と前記負荷の間に接続された蓄電部と、
前記充電回路と前記選択スイッチが接続された制御回路とを備え、
前記制御回路は、車両起動前信号を受信すると前記選択スイッチをオンにして、前記常時通電系統からの前記主電源の電力を前記充電回路により前記蓄電部に充電し、
前記イグニションスイッチがオンになれば、前記選択スイッチをオフにして、前記イグニションスイッチ系統からの前記主電源の電力を前記充電回路により前記蓄電部に充電するようにした車両用蓄電装置。 A power storage device for a vehicle that is connected between a main power source and a load, and that supplies power stored in advance to the load when a voltage (Vb) of the main power source is equal to or lower than a predetermined lower limit value,
The output of the main power supply is branched into a constantly energized system via the first fuse and an ignition switch system via a series circuit of the ignition switch and the second fuse,
The vehicle power storage device includes a selection switch connected to the constantly energized system,
A charging circuit connected to the ignition switch system and the selection switch;
A power storage unit connected between the charging circuit and the load;
The charging circuit and a control circuit connected to the selection switch,
The control circuit turns on the selection switch when receiving a signal before starting the vehicle, and charges the power storage unit with the electric power of the main power source from the constantly energized system by the charging circuit,
When the ignition switch is turned on, the power storage device for a vehicle is configured such that when the ignition switch is turned on, the selection switch is turned off, and the power storage unit is charged by the charging circuit with the power of the main power source from the ignition switch system.
前記制御回路は、車両使用終了時に前記蓄電部を前記放電回路により放電するようにした請求項1に記載の車両用蓄電装置。 Between the power storage unit and the load, a discharge circuit connected to the control circuit is provided,
The power storage device for a vehicle according to claim 1, wherein the control circuit discharges the power storage unit by the discharge circuit when use of the vehicle ends.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007164609A JP2009005508A (en) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | Power accumulator for vehicle |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012257355A (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Panasonic Corp | Power supply device |
CN111278687A (en) * | 2017-11-10 | 2020-06-12 | 松下知识产权经营株式会社 | Vehicle-mounted power supply device |
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2007
- 2007-06-22 JP JP2007164609A patent/JP2009005508A/en active Pending
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