JP2009202616A - Electrical system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用電装システムに関する。 The present invention relates to an electrical system for a vehicle.
従来、例えば特許文献1には、車両が緊急制動状態であると判断した場合に、後続車のドライバーなどに対して注意を喚起させるべく、ストップランプなどの車両に装備された警告灯を点滅表示させる技術が開示されている。
Conventionally, for example, in
ところで、車両に装備された警告灯などの電装品には、車両に搭載されたバッテリ(主電源)から電力が供給される。しかしながら、事故等によって電源が遮断したり、バッテリ側から電装品側への電力供給線が断線したような場合には、バッテリから電装品への給電が途絶してしまう。このため、上記従来の技術において、バッテリから警告灯への給電が途絶した場合には、ストップランプなどの警告灯を作動させることができないという問題がある。 By the way, electric components such as a warning light mounted on the vehicle are supplied with power from a battery (main power source) mounted on the vehicle. However, when the power supply is interrupted due to an accident or the power supply line from the battery side to the electrical component side is disconnected, the power supply from the battery to the electrical component is interrupted. For this reason, in the said prior art, when the electric power supply from a battery to a warning light stops, there exists a problem that warning lights, such as a stop lamp, cannot be operated.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、極力簡素な構成を用いて、車両の緊急時に電装品の確実な作動を確保し得る車両用電装システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vehicular electrical system that can ensure reliable operation of electrical components in the event of a vehicle emergency using a simple configuration as much as possible. Objective.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、車両用電装システムであって、
車両に搭載された電装品と、
前記車両に前記電装品を駆動可能に搭載されたキャパシタと、
主電源からの電力を前記電装品に向けて供給するための第1電力供給線と、
前記第1電力供給線の途中に配置され、前記電装品の作動要求を受け取った場合に、前記主電源からの電力が前記第1電力供給線を介して前記電装品に供給されるように回路を切り換える第1電力切換手段と、
前記第1電力切換手段よりも前記電装品側の部位において前記第1電力供給線から分岐し、前記主電源からの電力を前記キャパシタに向けて供給するための第2電力供給線と、
前記車両が緊急状態にあるか否かを判断する緊急状態判断手段と、
前記車両が前記緊急状態にあると判断された場合に、前記キャパシタに蓄えられた電力が前記電装品に供給されるように回路を切り換える第2電力切換手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an electrical system for a vehicle,
Electrical components mounted on the vehicle;
A capacitor mounted on the vehicle to drive the electrical component;
A first power supply line for supplying power from a main power source toward the electrical component;
A circuit is arranged in the middle of the first power supply line so that when an operation request for the electrical component is received, power from the main power supply is supplied to the electrical component via the first power supply line. First power switching means for switching between,
A second power supply line for branching from the first power supply line at a portion closer to the electrical component than the first power switching means, and supplying power from the main power source toward the capacitor;
Emergency state determining means for determining whether or not the vehicle is in an emergency state;
Second power switching means for switching a circuit so that the power stored in the capacitor is supplied to the electrical component when it is determined that the vehicle is in the emergency state;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記主電源からの給電が途絶された状態にあるか否か、および/または、前記給電の途絶が想定される状態であるか否かを判定する給電途絶判定手段を更に備え、
前記第2電力切換手段は、前記給電の途絶が検知された場合および/または前記給電の途絶が想定される場合に、前記キャパシタに蓄えられた電力が前記電装品に供給されるように回路を切り換えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
It further includes power supply interruption determination means for determining whether or not the power supply from the main power supply is in a state of being interrupted and / or whether or not the power supply interruption is assumed.
The second power switching means is configured to provide a circuit so that the power stored in the capacitor is supplied to the electrical component when the power supply interruption is detected and / or when the power supply interruption is assumed. It is characterized by switching.
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記給電の途絶が検知された場合および/または前記給電の途絶が想定される場合に、前記電装品の動作態様を消費電力が低くなる態様に切り換える動作態様切換手段を更に備えることを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
When the supply interruption is detected and / or when the supply interruption is assumed, it further includes an operation mode switching means for switching the operation mode of the electrical component to a mode in which power consumption is reduced. .
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記キャパシタの放電時の電圧降下を補償する昇圧回路を有することを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
It has a booster circuit that compensates for a voltage drop during discharging of the capacitor.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記キャパシタに印加される電圧を所定電圧でカットする定電圧回路を有することを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
A constant voltage circuit that cuts a voltage applied to the capacitor by a predetermined voltage is provided.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記キャパシタの静電容量が10F〜100Fであることを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The capacitor has a capacitance of 10F to 100F.
また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記電装品が、ストップランプ、ホーン、ハザードシグナル、およびヘッドランプの中から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
The electrical component is at least one selected from a stop lamp, a horn, a hazard signal, and a headlamp.
第1の発明によれば、平常時に電装品が駆動される際に、キャパシタを同時に充電させておくことができる。そして、車両緊急時において、キャパシタの電力を利用して、電装品の確実な駆動を確保できるようになる。このため、車両緊急時において、自動的に電装品を駆動して、車両が緊急状態に置かれていることを周囲に確実に知らせることが可能となる。また、補助電源としてキャパシタを使用することにより、2次電池を使用する場合と比べ、次のような様々な利点がある。
(1)2次電池は、キャパシタと比較して充電に多くの時間を要する。このため、2次電池を使用した場合には、2次電池を充電しておくための常時給電用の電力供給線を別途設ける必要が生ずる。これに対し、本発明では、急速な充電が可能な特性を有するキャパシタを備えているので、電装品の通常の駆動時において、キャパシタを同時に充電しておくことが可能となる。このため、そのような常時給電用の電力供給線を別途設ける必要がなくなる。
(2)また、2次電池は、キャパシタと比較して放電にも多くの時間を要する。このため、短時間に大電流を必要とする電装品を駆動するためには、2次電池を大きくする必要が生ずる。これに対し、本発明で用いるキャパシタによれば、急速な放電が可能であるので、車両の緊急時において、電装品の駆動に必要な大電流を瞬間的に与えることができる。
(3)また、蓄電素子としてキャパシタを用いることで、電装品を駆動する際のパルス状駆動電圧によっても、効率的に充電することが可能となる。
(4)また、キャパシタの充放電回数はほぼ無限である。このため、自動車の耐用年数以上の寿命を与えることができ、キャパシタの交換を不要とすることができる。
(5)また、キャパシタによれば、2次電池と比べて小型化が可能であり、車両各部の電装品周りの限られたスペースにも容易に搭載することができる。
(6)また、キャパシタによれば、爆発や発火の危険性がなく、安全性が高い。
According to the first invention, the capacitor can be charged at the same time when the electrical component is driven in a normal state. In the event of a vehicle emergency, the electric power of the capacitor can be used to ensure the reliable driving of the electrical component. For this reason, in the event of a vehicle emergency, it is possible to drive the electrical components automatically to reliably notify the surroundings that the vehicle is in an emergency state. Further, the use of a capacitor as an auxiliary power supply has the following various advantages as compared with the case of using a secondary battery.
(1) A secondary battery requires more time for charging than a capacitor. For this reason, when a secondary battery is used, it is necessary to separately provide a power supply line for constant power supply for charging the secondary battery. On the other hand, in the present invention, since the capacitor having the characteristic capable of rapid charging is provided, the capacitor can be charged at the same time during normal driving of the electrical component. For this reason, it is not necessary to separately provide such a power supply line for constant power supply.
(2) In addition, the secondary battery requires more time for discharging than the capacitor. For this reason, in order to drive an electrical component that requires a large current in a short time, it is necessary to enlarge the secondary battery. On the other hand, according to the capacitor used in the present invention, since rapid discharge is possible, a large current necessary for driving the electrical component can be instantaneously applied in the event of a vehicle emergency.
(3) Further, by using a capacitor as the power storage element, it is possible to efficiently charge even with a pulsed drive voltage when driving the electrical component.
(4) The number of charge / discharge cycles of the capacitor is almost infinite. For this reason, it is possible to provide a life longer than the service life of the automobile and to eliminate the need for replacement of the capacitor.
(5) Moreover, according to the capacitor, the size can be reduced as compared with the secondary battery, and the capacitor can be easily mounted in a limited space around the electrical components in each part of the vehicle.
(6) Further, according to the capacitor, there is no risk of explosion or ignition, and safety is high.
第2の発明によれば、車両緊急時において、給電が途絶されたと判定された場合(給電途絶が想定される状態であると判定された場合を含む)であっても、キャパシタの電力を利用して、電装品の確実な駆動を確保できるようになる。 According to the second invention, even when it is determined that the power supply is interrupted (including the case where it is determined that the power supply is interrupted) in a vehicle emergency, the power of the capacitor is used. As a result, reliable driving of the electrical components can be ensured.
第3の発明によれば、主電源からの給電が見込めない車両緊急時であっても、キャパシタに蓄えられた有限の電力を有効に活用できるようになる。これにより、例えば捜索の困難な場所で事故が発生したような場合であっても、表示灯の点滅表示時間をより長く確保できるので、車両の発見をより容易にすることができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to effectively utilize the finite power stored in the capacitor even in the case of a vehicle emergency in which power supply from the main power source cannot be expected. Thereby, for example, even when an accident occurs in a place where searching is difficult, the flashing display time of the indicator light can be ensured for a longer time, so that the vehicle can be found more easily.
第4の発明によれば、昇圧回路を設けたことにより、キャパシタの放電時に電圧が降下した場合に、その電圧降下を昇圧回路によって補償することができる。すなわち、キャパシタの電圧は、放電に伴って低下していくが、その電圧低下を補い、電装品に印加される電圧を十分な電圧にまで回復させることができる。このため、電装品の作動速度の低下等を確実に防止することができる。 According to the fourth invention, by providing the booster circuit, when the voltage drops when the capacitor is discharged, the voltage drop can be compensated by the booster circuit. That is, although the voltage of the capacitor decreases with discharge, the voltage drop can be compensated and the voltage applied to the electrical component can be recovered to a sufficient voltage. For this reason, the fall of the operating speed of an electrical component, etc. can be prevented reliably.
第5の発明によれば、キャパシタの過充電を確実に防止することができ、キャパシタの劣化や損傷を確実に回避することができる。 According to the fifth aspect, overcharging of the capacitor can be reliably prevented, and deterioration and damage of the capacitor can be reliably avoided.
第6の発明によれば、キャパシタの静電容量を過不足のない適切な値とすることができる。すなわち、給電途絶時においても電装品を必要十分な時間だけ作動させることができるとともに、キャパシタの大型化を抑制でき、キャパシタを限られた設置スペースに容易に収納することができる。 According to the sixth invention, the capacitance of the capacitor can be set to an appropriate value without excess or deficiency. That is, even when the power supply is interrupted, the electrical component can be operated for a necessary and sufficient time, and the increase in size of the capacitor can be suppressed, so that the capacitor can be easily stored in a limited installation space.
第7の発明によれば、車両の緊急時において、車両が緊急状態にあることを周囲に確実に知らせることができる。 According to the seventh aspect, in the event of an emergency of the vehicle, it is possible to reliably notify the surroundings that the vehicle is in an emergency state.
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
(システム構成)
図1は、本発明の実施の形態1における車両用電装システム1を説明するための図である。図1に示す車両用電装システム1は、車体の後部に設置されたストップランプ(ブレーキランプ)2を駆動するためのシステムである。
(System configuration)
FIG. 1 is a diagram for explaining a vehicle
車体前部には、ストップランプ2を駆動するための電力を蓄えたバッテリ3が設置されている。バッテリ3の+端子には、バッテリ3からの電力をストップランプ2に向けて供給するための電力供給線4の一端が接続されている。電力供給線4の他端は、緊急駆動ECU5に接続されている。また、緊急駆動ECU5とストップランプ2とは、電力供給線6を介して接続されている。
A battery 3 storing electric power for driving the
緊急駆動ECU5は、事故や急ブレーキなどの車両の緊急時において、後続車両や周辺車両に注意を喚起するために、ストップランプ2の作動を制御するための制御機器である。また、図1に示すシステムは、車体後部に、車両の加速度を検出するための加速度センサ7を備えている。この加速度センサ7は、緊急駆動ECU5に接続されている。
The
また、電力供給線4の途中には、ブレーキスイッチ8が設置されている。ブレーキスイッチ8は、車両のブレーキペダルの踏み込みがない間はオフ状態となり、車両の運転者によるブレーキペダルの踏み込みがあった場合にオン状態となるように構成されている。 A brake switch 8 is installed in the middle of the power supply line 4. The brake switch 8 is configured to be in an off state when the brake pedal of the vehicle is not depressed, and to be in an on state when the brake pedal is depressed by the driver of the vehicle.
更に、ストップランプ2に近い車体後部には、上述した緊急駆動ECU5とともに、電力を蓄積可能なキャパシタ9が設置されている。本発明において、キャパシタ9としては、次の何れかのキャパシタを用いることが好ましい。
(1)イオンを含む電解液と電極との界面に形成される電気二重層に電気を蓄えること(イオンの電極への物理的な吸・脱着)を原理とする、電気二重層キャパシタ。
(2)電極の表面上での、物理的な吸・脱着とは異なる種々の電気化学的な吸・脱着(=酸化・還元反応)を利用した、擬似容量キャパシタ。
(3)電極と電解液との界面で形成される電気二重層による電荷蓄積(イオンの電極への物理的な吸・脱着)と、電極表面上の酸化還元反応による擬似容量(イオンの電極への電気化学的な吸・脱着)との両方を利用した、スーパーキャパシタ。
Further, a
(1) An electric double layer capacitor based on the principle of storing electricity in an electric double layer formed at the interface between an electrolyte containing ions and an electrode (physical adsorption / desorption of ions to and from the electrode).
(2) A pseudo-capacitor using various electrochemical absorption / desorption (= oxidation / reduction reaction) different from physical absorption / desorption on the surface of the electrode.
(3) Charge accumulation (physical adsorption / desorption of ions to and from the electrode) formed by the electric double layer formed at the interface between the electrode and the electrolyte, and pseudocapacitance (to the ion electrode) due to the oxidation-reduction reaction on the electrode surface Supercapacitor that uses both the electrochemical absorption and desorption).
本発明におけるキャパシタ9は、上記のようなキャパシタの中でも、静電容量が10F以上であるものがより好ましく、特に、高パワー密度と高エネルギー密度を有するスーパーキャパシタであることが更に好ましい。
The
図1に示すシステムは、電力供給線4から分岐した電力供給線10を備えている。より具体的には、電力供給線10は、電力供給線4におけるブレーキスイッチ8と緊急駆動ECU5との間の部位において、電力供給線4から分岐した後に、緊急駆動ECU5に接続されている。更に付け加えると、ブレーキスイッチ8は、電力供給線4と電力供給線10との分岐点よりもバッテリ3側に設置されている。つまり、本実施形態では、平常時においてストップランプ2の駆動/停止の切り換えを担う手段(ブレーキスイッチ8)は、電装品(ストップランプ2)側(電装品本体もしくは電装品の周辺)には設置されていない。
The system shown in FIG. 1 includes a
上述したキャパシタ9は、電力供給線10の途中に、すなわち、電力供給線4と電力供給線10との分岐点から緊急駆動ECU5までの区間を結ぶ線上に設置されている。キャパシタ9の一方の端子は電力供給線10に接続されており、他方の端子は接地されている。また、キャパシタ9と緊急駆動ECU5との間には、昇圧コンバータ11が設置されている。
The
緊急駆動ECU5は、平常時には、電力供給線4と電力供給線6とが導通するように回路を切り換えでき、一方、車両が緊急状態にあると判断した場合に、電力供給線10と電力供給線6とが導通するように回路を切り換えできるように構成されている。
The
更に、電力供給線10には、車体前部から車体後部への給電が途絶されたか否かを判断するための給電途絶検出回路12が備えられている。より具体的には、電力供給線10には、キャパシタ9よりもバッテリ3側の部位に、ダイオード13が直列に設置されている。ダイオード13は、バッテリ3からストップランプ2に向かう方向に流れる電流を許容する向きで設置されている。また、緊急駆動ECU5には、電力供給線10におけるダイオード13よりも電力供給線4との分岐点側に位置するサンプリング点14に一端が接続された電圧検出線15が接続されている。
Furthermore, the
また、本明細書中においては、特に、電力供給線10における電力供給線4との分岐点からサンプリング点14までの部位を、符号「10a」を付して表すとともに、電力供給線10におけるサンプリング点14から緊急駆動ECU5までの部位を、符号「10b」を付して表すこととする。上述したキャパシタ9は、電力供給線10b上に設けられており、より具体的には、キャパシタ9は、図1に示すように、電力供給線10bにおける昇圧コンバータ11とダイオード13との間の部位に設けられている。更に言い換えれば、キャパシタ9は、給電途絶検出回路12のダイオード13を介して、電力供給線4と接続されている。
Further, in this specification, in particular, the part from the branch point of the
(平常時における動作)
次に、平常時における車両用電装システム1の動作について説明する。平常時には、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、ブレーキスイッチ8がオン状態となり、バッテリ3の電力が電力供給線4、6を経てストップランプ2に供給され、ストップランプ2が作動(点灯)する。
(Normal operation)
Next, the operation of the vehicle
また、上記図1に示すシステム構成によれば、平常時において、ブレーキペダルの踏み込みがないためにブレーキスイッチ8がオン状態になっていない間、すなわち、ストップランプ2の駆動のためのバッテリ電力が電力供給線4、6に供給されない間は、キャパシタ9には、バッテリ3の電圧が印加されない。一方、平常時において、ブレーキペダルが踏み込まれたことでブレーキスイッチ8がオン状態になった場合には、電力供給線4、10を介してバッテリ3とキャパシタ9とが導通されるようになる。その結果、バッテリ3の電力が、電力供給線4を介して、ストップランプ2だけでなく、キャパシタ9に対しても供給されるようになる。これにより、キャパシタ9が充電され、電気エネルギーが蓄えられる。このように、本実施形態のシステムでは、キャパシタ9には、電装品の駆動時にのみ、より具体的には、ブレーキスイッチ8の操作時にのみ、バッテリ3の電力が供給されるようになっている。
Further, according to the system configuration shown in FIG. 1, during normal times, the brake switch 8 is not turned on because the brake pedal is not depressed, that is, the battery power for driving the
(緊急時における動作)
次に、車両が緊急状態にある場合の車両用電装システム1の動作について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1において、車両緊急時に緊急駆動ECU5が実行するルーチンのフローチャートである。図2に示すルーチンでは、先ず、車両の緊急時であるか否かが判別される(ステップ100)。具体的には、加速度センサ7の信号に基づいて、例えば0.5G以上の車両加速度の急変化があったような場合に、車両が事故発生などの理由で、緊急状態に置かれているものと判断することができる。
(Operation in emergency)
Next, the operation of the vehicle
FIG. 2 is a flowchart of a routine that is executed by the
上記ステップ100において車両の緊急時であると判定された場合には、次いで、バッテリ3からストップランプ2への給電が途絶された状態にあるか否かが判別される(ステップ102)。本ステップ102では、緊急駆動ECU5が上記給電途絶検出回路を用いて、車両がそのような給電途絶状態に置かれているか否かを判断するようにしている。より具体的には、平常時であれば、電力供給線10のサンプリング点14には常にバッテリ電圧が印加される。これに対し、電源(バッテリ3)が遮断したり、電力供給線4、10aに断線が生じたりした場合には、バッテリ電圧がサンプリング点14に印加されなくなるとともに、ダイオード13によってキャパシタ9からサンプリング点14に向かって電流が流れることが制限されるのでキャパシタ電圧がサンプリング点14に印加されることもない。緊急駆動ECU5によれば、電圧検出線15を介してサンプリング点14の電位変化を検出することで、電源の遮断や電力供給線10aの断線を検出することができる。
尚、以上説明した給電途絶の検出とともに、或いはこれに代え、加速度センサ7の信号を利用して、事故等に起因する給電途絶が想定される状態に車両が置かれているか否かを判断するようにしてもよい。具体的には、上記ステップ100における緊急時の判断の場合と同様に、緊急駆動ECU5が、例えば0.5G以上の車両加速度の急変化があった場合に、車両が事故発生などの理由で給電途絶が想定される緊急状態に置かれているものと判断するようにしてもよい。
If it is determined in
In addition to or instead of detecting the power supply interruption described above, it is determined whether or not the vehicle is placed in a state where power supply interruption due to an accident or the like is assumed by using a signal of the
上記ステップ102において、給電途絶状態であると判定された場合には、次いで、キャパシタ9の電力がストップランプ2に供給されるように回路が切り換えられたうえで、省エネルギーモードでストップランプが点滅駆動させられる(ステップ104)。
If it is determined in
図3は、本ステップ104において用いられる省エネルギーモードの詳細を説明するためのタイムチャートである。
ストップランプ2は、車両の緊急時には、緊急駆動ECU5によって、適当なデューティー比でデューティー駆動されるようになっている。図3(A)は、バッテリ3からの給電途絶が起きていない車両緊急時に用いられるデューティー比を比較のため表したものである。上記省エネルギーモードが使用される給電途絶時には、図3(B)または図3(C)に示す手法によって、図3(A)に示す非給電途絶時よりもデューティー比を下げた状態で、ストップランプ2が駆動される。尚、図3(B)に示すパターン1は、図3(A)に示すパターンに比して、周期はそのままにデューティーON期間が短くされたもの(つまり、点灯時間を短くしたもの)であり、図3(C)に示すパターン2は、図3(A)に示すパターンに比して、デューティーON期間はそのままに周期が長くされたもの(つまり、点滅間隔を広げたもの)である。更には、図3(B)に示すパターン1と図3(C)に示すパターン2を両方実施する(つまり、点灯時間を短くして、点滅間隔も長くする)のが好ましい。
FIG. 3 is a time chart for explaining details of the energy saving mode used in
The
(実施の形態1の効果)
以上説明した車両用電装システム1によれば、平常時にストップランプ2が駆動される際に、キャパシタ9を同時に充電させておくことができる。そして、車両緊急時において、給電が途絶されたと判定された場合(給電途絶が想定される状態であると判定された場合を含む)であっても、キャパシタ9の電力を利用して、ストップランプ2の確実な駆動を確保できるようになる。このため、車両緊急時において、緊急駆動ECU5によって自動的にストップランプ2を駆動して、車両が緊急状態に置かれていることを周囲に確実に知らせることが可能となる。
(Effect of Embodiment 1)
According to the vehicle
更に、本実施形態では、車両緊急時において給電途絶が検出された場合には、上記省エネルギーモードを用いてキャパシタ9の電力でストップランプ2を駆動するようにしている。このような手法によれば、バッテリ3からの給電が見込めない車両緊急時において、キャパシタ9に蓄えられた有限の電力を有効に活用できるようになる。これにより、例えば捜索の困難な場所で事故が発生したような場合であっても、ストップランプ2の点滅表示時間をより長く確保できるので、車両の発見をより容易にすることができる。
Further, in the present embodiment, when a power supply interruption is detected in a vehicle emergency, the
また、ストップランプ2のための補助電源として、キャパシタ9の代わりに2次電池を使用することも考えられるが、本発明によれば、キャパシタ9を使用することにより、2次電池を使用する場合と比べ、次のような様々な利点がある。
Further, it is conceivable to use a secondary battery instead of the
(1)2次電池は、キャパシタ9と比較して充電に多くの時間を要する。このため、2次電池を使用した場合には、2次電池を充電しておくための常時給電用の電力供給線を別途設ける必要が生ずる。これに対し、本実施形態のシステムでは、急速な充電が可能な特性を有するキャパシタ9を用いているので、ストップランプ2の通常の駆動時において、キャパシタ9を同時に充電しておくことが可能となる。このため、そのような常時給電用の電力供給線を別途設ける必要がなくなる。
(2)また、2次電池は、キャパシタ9と比較して放電にも多くの時間を要する。このため、短時間に大電流を必要とする電装品を駆動するためには、2次電池を大きくする必要が生ずる。これに対し、本実施形態のシステムで用いるキャパシタ9によれば、急速な放電が可能であるので、車両の緊急時においてバッテリ3からの給電が途絶された場合であっても、電装品の駆動に必要な大電流を瞬間的に与えることができる。
(3)また、蓄電素子としてキャパシタ9を用いることで、パルス状の不定期な電力によっても、効率的に充電することが可能となる。
(4)また、キャパシタ9の充放電回数はほぼ無限である。このため、自動車の耐用年数以上の寿命を与えることができ、キャパシタ9の交換を不要とすることができる。
(5)また、キャパシタ9によれば、2次電池と比べて小型化が可能であり、車両各部の電装品周りの限られたスペースにも容易に搭載することができる。
(6)また、キャパシタ9によれば、爆発や発火の危険性がなく、安全性が高い。
(1) The secondary battery requires more time for charging than the
(2) In addition, the secondary battery requires more time for discharging than the
(3) Further, by using the
(4) Further, the number of times of charging / discharging the
(5) Moreover, according to the
(6) Further, according to the
また、本実施形態では、昇圧コンバータ11を設けたことにより、キャパシタ9の放電時に電圧が降下した場合に、その電圧降下を昇圧コンバータ11によって補償することができる。すなわち、キャパシタ9の電圧は、放電に伴って低下していくが、その電圧低下を補い、ストップランプ2に印加される電圧を十分な電圧にまで回復させることができる。このため、ストップランプ2の作動速度の低下等を確実に防止することができる。
Further, in this embodiment, by providing the boost converter 11, when the voltage drops when the
(定電圧回路の構成)
図4は、上述した車両用電装システム1のキャパシタ9に印加される電圧を、所定電圧でカットする定電圧回路を示す図である。図4に示すように、本実施形態におけるキャパシタ9は、複数のキャパシタ9aを直列に接続して構成されている。キャパシタ9aには最大使用電圧が定められている(以下の説明では2.5Vとする)。このため、キャパシタ9aを複数個直列に接続して使用することにより、キャパシタ9に必要とされる電圧を得ている。本実施形態ではキャパシタ9aが5個直列に接続されているので、キャパシタ9全体としての最大使用電圧は、2.5V×5=12.5Vとなる。
(Configuration of constant voltage circuit)
FIG. 4 is a diagram illustrating a constant voltage circuit that cuts a voltage applied to the
図1に示すシステムにおいて、バッテリ3には、通常、オルタネータ(図示せず)が接続される。よって、キャパシタ9には、オルタネータの発電電圧が作用する。そして、オルタネータの発電電圧は、車両の走行状態によって変化し、キャパシタ9の最大使用電圧を超える場合もある。キャパシタ9に印加される電圧が最大使用電圧を超えると、各キャパシタ9aが過充電となり、内部の電解液が電気分解を生ずるなどして、各キャパシタ9aが劣化するおそれがある。
In the system shown in FIG. 1, an alternator (not shown) is usually connected to the battery 3. Therefore, the generated voltage of the alternator acts on the
本実施形態では、上記のような問題を確実に回避するため、図4に示すような定電圧回路を設けている。この定電圧回路は、キャパシタ9aと同数のツェナーダイオード16を有しており、各ツェナーダイオード16は、各キャパシタ9aと並列に接続されている。ツェナーダイオード16のツェナー電圧(降伏電圧)は、キャパシタ9aの最大使用電圧と同じ電圧に設定されている。このような構成により、オルタネータの発電電圧が高くなった場合であっても、各キャパシタ9aに印加される電圧を最大使用電圧でカットすることができる。このため、各キャパシタ9aの過充電を確実に防止することができ、各キャパシタ9aの劣化や損傷を確実に回避することができる。
In this embodiment, a constant voltage circuit as shown in FIG. 4 is provided in order to surely avoid the above problem. This constant voltage circuit has the same number of
尚、本発明において、定電圧回路は、図4に示すようなツェナーダイオード16を利用した構成に限定されるものではない。すなわち、本発明では、例えば、電圧をモニタして出力トランジスタをON/OFFするような、アクティブな定電圧回路を用いてもよい。
In the present invention, the constant voltage circuit is not limited to the configuration using the
(キャパシタの適切な静電容量)
キャパシタ9の静電容量(複数のキャパシタが直列や並列に接続されて構成されている場合には、それらの合成容量)は、特に限定されないが、過不足のない適切な静電容量とする上では、パワーウィンドウモータ等の電装品を数回作動させることができる程度の容量であることが好ましい。例えば、キャパシタ9の初期電圧を12V、終了電圧を10V、パワーウィンドウモータの負荷電流を5A、往復駆動回数を5回、往復の駆動時間を各1秒と仮定した場合には、キャパシタ9の所要静電容量は25Fとなる。この所要静電容量は、一例であり、ウィンドウの大きさや、他の電装品(例えば電動ドアミラー等)の有無に応じて変化する。このようなことから、キャパシタ9の静電容量は、10F〜100Fであることが好ましく、10F〜40Fであることがより好ましい。キャパシタ9の静電容量が上記範囲にある場合には、電力供給線4、10の断線時等の給電途絶時においても、電装品を必要十分な時間だけ作動させることできるとともに、キャパシタ9の大型化を抑制でき、キャパシタ9を電装品の周囲に容易に収納することができる。
(Appropriate capacitance of capacitor)
The capacitance of the capacitor 9 (the combined capacitance when a plurality of capacitors are connected in series or in parallel) is not particularly limited. Then, it is preferable that the capacity is such that an electrical component such as a power window motor can be operated several times. For example, if it is assumed that the initial voltage of the
(その他の構成例)
ところで、以上説明した実施の形態1においては、ストップランプ2を対象として説明を行ってきたが、本発明の対象となる電装品は、ストップランプ2に限定されるものではない。すなわち、本発明の対象となる電装品は、車両の緊急時において、運転者などの乗員や救助人によらずに、車両が緊急状態にあることを周囲に知らせる目的で車両が自動的に駆動するのに適した電装品であればよく、例えば、ホーン、ハザードシグナル、或いはヘッドランプなどの他の灯火類であってもよいし、更には灯火類に限られるものでもない。
(Other configuration examples)
By the way, in
また、本実施形態では、車両の緊急時であって給電途絶が検出された場合に、キャパシタ9を用いてストップランプ2を駆動するようにしている。しかしながら、このような手法に代え、車両が緊急状態にあると判断された場合には、給電途絶の検出の有無に関わらずキャパシタを用いて電装品を駆動するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ストップランプ2、すなわち電装品の作動要求を、ブレーキペダルの踏み込みに伴うブレーキスイッチ8の作動によって受け取るようにしている。しかしながら、本発明における電装品の作動要求の受け取り方は、このような手法に限定されるものではない。すなわち、ストップランプ2を例にした場合には、ブレーキペダルの踏み込みの有無をブレーキセンサ(図示省略)で検出するようにし、当該ブレーキセンサからのペダルの踏み込み信号に従って、ブレーキスイッチ8に代えて電力供給線4上の同じ部位に配置されたECUによって、バッテリ3の電力がストップランプ2に供給されるように回路を切り換える構成であってもよい。
In the present embodiment, the operation request for the
また、本実施形態では、車体後部に設置された加速度センサ7の信号を利用して給電途絶が想定される状態であると判断するようにしているが、このために用いるセンサは、加速度センサ7に限らず、例えば、車両に加わる衝撃を検知するための衝撃センサを車体に設置することとし、当該衝撃センサによって例えば0.5G以上の変化を検知した場合に、給電途絶が想定される状態であると判断するようにしてもよい。更には、これらのセンサを用いることなく、車速から加速度を算出することで加速度変化を検知してもよい。また、加速度のセンシングは、例えば、車体に搭載されるエアバッグの可動状況を緊急駆動ECU5が監視することによって、給電途絶が想定されるような加速度変化があったか否かを判断するようにしてもよい。
In the present embodiment, it is determined that the power supply interruption is assumed using the signal of the
尚、本実施の形態1においては、電力供給線4、6が前記第1の発明における「第1電力供給線」に、ブレーキスイッチ8が前記第1の発明における「第1電力切換手段」に、電力供給線10が前記第1の発明における「第2電力供給線」に、緊急駆動ECU5が前記第1の発明における「第2電力切換手段」に、それぞれ相当している。また、緊急駆動ECU5が上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「緊急状態判断手段」が実現されている。
また、緊急駆動ECU5が上記ステップ102の処理を実行することにより前記第2の発明における「給電途絶判定手段」が実現されている。
また、緊急駆動ECU5が上記ステップ104の処理を実行することにより前記第3の発明における「動作態様切換手段」が実現されている。
また、昇圧コンバータ11が前記第4の発明における「昇圧回路」に相当している。
また、本発明でいう主電源には、バッテリ3だけではなく、内燃機関の動力を利用して発電を行うオルタネータなどの発電機も含まれる。
また、電力供給線10などの電力供給線は、絶縁被覆された銅線によって構成されたものには限られず、例えば、キャパシタ9、ダイオード13、緊急駆動ECU5、および電装品(例えばストップランプ2)がユニット化されたような場合においては、当該ユニット内の回路基板上に印刷または組み付けられた導電性材料で構成されたものであってもよい。
In the first embodiment, the
In addition, the
Further, the “operation mode switching means” in the third aspect of the present invention is realized by the
The boost converter 11 corresponds to the “boost circuit” in the fourth aspect of the invention.
The main power source in the present invention includes not only the battery 3 but also a generator such as an alternator that generates power using the power of the internal combustion engine.
In addition, the power supply line such as the
1 車両用電装システム
2 ストップランプ
3 バッテリ
4、6、10 電力供給線
5 緊急駆動ECU
7 加速度センサ
8 ブレーキスイッチ
9、9a キャパシタ
11 昇圧コンバータ
12 給電途絶検出回路
13 ダイオード
14 サンプリング点
15 電圧検出線
16 ツェナーダイオード
DESCRIPTION OF
7 Acceleration sensor 8
Claims (7)
前記車両に前記電装品を駆動可能に搭載されたキャパシタと、
主電源からの電力を前記電装品に向けて供給するための第1電力供給線と、
前記第1電力供給線の途中に配置され、前記電装品の作動要求を受け取った場合に、前記主電源からの電力が前記第1電力供給線を介して前記電装品に供給されるように回路を切り換える第1電力切換手段と、
前記第1電力切換手段よりも前記電装品側の部位において前記第1電力供給線から分岐し、前記主電源からの電力を前記キャパシタに向けて供給するための第2電力供給線と、
前記車両が緊急状態にあるか否かを判断する緊急状態判断手段と、
前記車両が前記緊急状態にあると判断された場合に、前記キャパシタに蓄えられた電力が前記電装品に供給されるように回路を切り換える第2電力切換手段と、
を備えることを特徴とする車両用電装システム。 Electrical components mounted on the vehicle;
A capacitor mounted on the vehicle to drive the electrical component;
A first power supply line for supplying power from a main power source toward the electrical component;
A circuit is arranged in the middle of the first power supply line so that when an operation request for the electrical component is received, power from the main power supply is supplied to the electrical component via the first power supply line. First power switching means for switching between,
A second power supply line for branching from the first power supply line at a portion closer to the electrical component than the first power switching means, and supplying power from the main power source toward the capacitor;
Emergency state determining means for determining whether or not the vehicle is in an emergency state;
Second power switching means for switching a circuit so that the power stored in the capacitor is supplied to the electrical component when it is determined that the vehicle is in the emergency state;
A vehicle electrical system characterized by comprising:
前記第2電力切換手段は、前記給電の途絶が検知された場合および/または前記給電の途絶が想定される場合に、前記キャパシタに蓄えられた電力が前記電装品に供給されるように回路を切り換えることを特徴とする請求項1記載の車両用電装システム。 It further comprises power supply interruption determination means for determining whether or not the power supply from the main power supply is in a state of being interrupted and / or whether or not the power supply interruption is assumed.
The second power switching means is configured to provide a circuit so that the power stored in the capacitor is supplied to the electrical component when the power supply interruption is detected and / or when the power supply interruption is assumed. The vehicle electrical system according to claim 1, wherein switching is performed.
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