JP2016201897A - Power storage device and electrical power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力された電力がスイッチ及び抵抗を介して蓄電器に供給される蓄電装置、及び、該蓄電装置を備える電源システムに関する。 The present invention relates to a power storage device in which input power is supplied to a battery via a switch and a resistor, and a power supply system including the power storage device.
車両に搭載される電源システムとして、バッテリから供給された電力を蓄える蓄電装置を備え、蓄電装置が蓄えた電力が負荷に供給される電源システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の電源システムでは、蓄電装置は蓄電器、例えばキャパシタを有し、バッテリから供給された電力が蓄電器に蓄えられ、蓄電器に蓄えられた電力が負荷に供給される。
As a power supply system mounted on a vehicle, a power supply system that includes a power storage device that stores power supplied from a battery and that supplies power stored in the power storage device to a load has been proposed (for example, see Patent Document 1). In the power supply system described in
以上のように構成された特許文献1に記載の電源システムでは、例えば、バッテリの接続が外れた場合であっても、蓄電器に電力が蓄えられているため、蓄電器に蓄えられた電力を用いて負荷を作動させることができる。
In the power supply system described in
バッテリから供給された電力を蓄える従来の蓄電装置として、バッテリから、スイッチ及び抵抗を介して蓄電器に電力を供給する蓄電装置がある。この蓄電装置では、蓄電器の端子電圧値が所定の電圧値未満である場合にスイッチをオンにして蓄電器を充電し、蓄電器の端子電圧値が所定の電圧値以上である場合にスイッチをオフにして蓄電器の充電を停止する。このような蓄電装置では、スイッチのオン及びオフの切替えを高速に繰り返すことがないため、スイッチングノイズが抑制される。 As a conventional power storage device that stores power supplied from a battery, there is a power storage device that supplies power from a battery to a capacitor via a switch and a resistor. In this power storage device, when the terminal voltage value of the capacitor is less than the predetermined voltage value, the switch is turned on to charge the capacitor, and when the terminal voltage value of the capacitor is equal to or higher than the predetermined voltage value, the switch is turned off. Stop charging the battery. In such a power storage device, switching on and off of the switch is not repeated at high speed, so that switching noise is suppressed.
しかしながら、スイッチ及び抵抗を介して蓄電器に電力を供給する蓄電装置では、蓄電器が充電されている場合、抵抗に電流が流れ、抵抗は発熱する。抵抗の周辺温度が一定温度以上となった場合、抵抗の周辺に配置された電子機器の温度が上昇し、この電子機器が誤った動作を行う虞がある。 However, in a power storage device that supplies power to a capacitor via a switch and a resistor, when the capacitor is charged, a current flows through the resistor and the resistor generates heat. When the ambient temperature of the resistor becomes equal to or higher than a certain temperature, the temperature of the electronic device arranged around the resistor rises, and there is a risk that this electronic device will malfunction.
電子機器の誤動作を防止するためには、単位時間当たりの抵抗での発熱量を抑制し、蓄電器が充電している間に抵抗の周辺温度が一定温度以上となることを防止する必要がある。単位時間当たりの抵抗での発熱量は、抵抗に流れる電流値が大きい程多い。このため、蓄電装置では、抵抗値が大きい抵抗が用いられている。これにより、蓄電器を充電する場合において、抵抗に流れる電流値は小さく、単位時間当たりの抵抗での発熱量は少ない。従って、蓄電器が充電している間に抵抗の周辺温度が一定温度以上となることはない。 In order to prevent malfunction of the electronic device, it is necessary to suppress the amount of heat generated by the resistance per unit time and to prevent the ambient temperature of the resistor from exceeding a certain temperature while the capacitor is being charged. The amount of heat generated by the resistance per unit time increases as the current value flowing through the resistance increases. For this reason, a resistor having a large resistance value is used in the power storage device. Thereby, when charging the capacitor, the value of the current flowing through the resistor is small, and the amount of heat generated by the resistor per unit time is small. Therefore, the ambient temperature of the resistor does not exceed a certain temperature while the capacitor is being charged.
しかし、スイッチ及び抵抗を介して蓄電器に電力を供給する蓄電装置を備える電源システムでは、蓄電器に蓄えられた電力が負荷に供給される。このため、蓄電器に一定量以上の電力が蓄えられなければ、負荷を作動させることができない。抵抗に流れる電流値は小さい場合、蓄電器を素早く充電することができないため、蓄電器の充電を開始してから短時間で負荷を作動させることができないという問題がある。 However, in a power supply system including a power storage device that supplies power to a capacitor via a switch and a resistor, the power stored in the capacitor is supplied to a load. For this reason, the load cannot be operated unless a certain amount of electric power is stored in the capacitor. When the value of the current flowing through the resistor is small, the capacitor cannot be charged quickly, and there is a problem that the load cannot be operated in a short time after charging of the capacitor is started.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、素早く蓄電器を充電することが可能な蓄電装置、及び、該蓄電装置を備える電源システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power storage device capable of quickly charging a power storage device and a power supply system including the power storage device.
本発明に係る蓄電装置は、入力された電力がスイッチ及び抵抗を介して蓄電器に供給される蓄電装置において、前記抵抗の周辺温度を検出する温度検出回路と、該温度検出回路が検出した前記周辺温度が第1温度以上である場合に前記スイッチをオフにし、前記温度検出回路が検出した前記周辺温度が前記第1温度以下の第2温度未満である場合に前記スイッチをオンにするスイッチ制御部とを備えることを特徴とする。 The power storage device according to the present invention includes a temperature detection circuit that detects an ambient temperature of the resistor in the power storage device in which input electric power is supplied to the capacitor through a switch and a resistor, and the periphery detected by the temperature detection circuit A switch control unit that turns off the switch when the temperature is equal to or higher than the first temperature, and turns on the switch when the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is lower than the second temperature that is equal to or lower than the first temperature. It is characterized by providing.
本発明にあっては、温度検出回路は抵抗の周辺温度を検出する。温度検出回路が検出した周辺温度が第2温度未満である場合、スイッチはオンとなり、外部から入力された電力がスイッチ及び抵抗を介して蓄電器に供給される。温度検出回路が検出した周辺温度が第1温度以上である場合、スイッチはオフとなり、蓄電器への電力の供給が停止する。抵抗の周辺温度が第2温度未満となった場合、再び、スイッチがオンとなり、蓄電器へ電力が供給される。第2温度は第1温度以下である。 In the present invention, the temperature detection circuit detects the ambient temperature of the resistor. When the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is lower than the second temperature, the switch is turned on, and electric power input from the outside is supplied to the battery via the switch and the resistor. When the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is equal to or higher than the first temperature, the switch is turned off and the supply of power to the battery is stopped. When the ambient temperature of the resistor becomes lower than the second temperature, the switch is turned on again, and power is supplied to the capacitor. The second temperature is equal to or lower than the first temperature.
抵抗の周辺温度が第1温度未満となるように、スイッチのオン及びオフが制御されるため、抵抗の抵抗値は小さくてもよい。抵抗の抵抗値が小さい場合、大きな電流が蓄電器に流れるため、蓄電器が素早く充電される。 Since the on / off of the switch is controlled so that the ambient temperature of the resistor is lower than the first temperature, the resistance value of the resistor may be small. When the resistance value of the resistor is small, a large current flows through the capacitor, so that the capacitor is quickly charged.
本発明に係る蓄電装置は、前記蓄電器の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を出力する変圧回路を備え、前記温度検出回路は、抵抗値が前記周辺温度に応じて異なる第1抵抗回路と、第2抵抗回路とを有し、前記第1抵抗回路及び第2抵抗回路は前記変圧回路が出力した電圧を分圧し、前記スイッチ制御部は、前記第1抵抗回路及び第2抵抗回路が分圧した分圧電圧値が示す前記周辺温度が前記第1温度以上である場合に前記スイッチをオフにし、該分圧電圧値が示す前記周辺温度が前記第2温度未満である場合に前記スイッチをオンにすることを特徴とする。 The power storage device according to the present invention includes a transformer circuit that transforms a terminal voltage of the capacitor and outputs the transformed voltage, and the temperature detection circuit includes a first resistance circuit having a resistance value that differs according to the ambient temperature; A second resistance circuit, wherein the first resistance circuit and the second resistance circuit divide the voltage output from the transformer circuit, and the switch control unit is configured to divide the voltage by the first resistance circuit and the second resistance circuit. The switch is turned off when the ambient temperature indicated by the divided voltage value is equal to or higher than the first temperature, and the switch is turned on when the ambient temperature indicated by the divided voltage value is less than the second temperature. It is characterized by.
本発明にあっては、変圧回路は、蓄電器の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を出力する。温度検出回路の第1抵抗回路及び第2抵抗回路は変圧回路が出力した電圧を分圧する。第1抵抗回路の抵抗値は抵抗の周辺温度に応じて異なるため、第1抵抗回路及び第2抵抗回路が分圧した分圧電圧値は、抵抗の周辺温度に応じて異なる。分圧電圧値が示す周辺温度が第1温度以上である場合にスイッチをオフにし、分圧電圧値が示す周辺温度が第2温度未満である場合にスイッチをオンにする。 In the present invention, the transformer circuit transforms the terminal voltage of the capacitor and outputs the transformed voltage. The first resistance circuit and the second resistance circuit of the temperature detection circuit divide the voltage output from the transformer circuit. Since the resistance value of the first resistor circuit varies depending on the ambient temperature of the resistor, the divided voltage value divided by the first resistor circuit and the second resistor circuit varies depending on the ambient temperature of the resistor. The switch is turned off when the ambient temperature indicated by the divided voltage value is equal to or higher than the first temperature, and the switch is turned on when the ambient temperature indicated by the divided voltage value is lower than the second temperature.
例えば、変圧回路が出力した電圧が負荷に出力されるように構成されている場合、温度検出回路は、変圧回路が負荷に出力する電圧を用いて抵抗の周辺温度を検出することが可能となる。 For example, when the voltage output from the transformer circuit is output to the load, the temperature detection circuit can detect the ambient temperature of the resistor using the voltage output from the transformer circuit to the load. .
本発明に係る蓄電装置は、前記蓄電器の端子電圧値を検出する電圧検出回路を更に備え、前記スイッチ制御部は、前記温度検出回路が検出した前記周辺温度が前記第1温度以上であるか、又は、前記電圧検出回路が検出した端子電圧値が電圧閾値以上である場合に前記スイッチをオフにすることを特徴とする。 The power storage device according to the present invention further includes a voltage detection circuit that detects a terminal voltage value of the battery, wherein the switch control unit detects whether the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is equal to or higher than the first temperature, Alternatively, the switch is turned off when a terminal voltage value detected by the voltage detection circuit is equal to or higher than a voltage threshold value.
本発明にあっては、抵抗の周辺温度が第1温度以上になるか、又は、蓄電器の端子電圧値が電圧閾値以上となった場合にスイッチはオフとなる。このため、抵抗周辺の温度が第1温度未満に保持されると共に、蓄電器の端子電圧値が電圧閾値未満に保持される。 In the present invention, the switch is turned off when the ambient temperature of the resistor becomes equal to or higher than the first temperature, or when the terminal voltage value of the capacitor becomes equal to or higher than the voltage threshold. For this reason, the temperature around the resistor is kept below the first temperature, and the terminal voltage value of the capacitor is kept below the voltage threshold.
本発明に係る蓄電装置は、前記スイッチ制御部は、前記電圧検出回路が検出した端子電圧値が電圧閾値以上となった場合、前記温度検出回路が検出した前記周辺温度に無関係に、前記電圧検出回路が検出した端子電圧値が前記電圧閾値未満の第2の電圧閾値未満となるまで、前記スイッチのオフを維持することを特徴とする。 In the power storage device according to the present invention, the switch control unit detects the voltage detection regardless of the ambient temperature detected by the temperature detection circuit when a terminal voltage value detected by the voltage detection circuit is equal to or higher than a voltage threshold. The switch is kept off until the terminal voltage value detected by the circuit is less than a second voltage threshold value less than the voltage threshold value.
本発明にあっては、蓄電器の端子電圧値が電圧閾値以上となった後、たとえ温度検出回路が検出した周辺温度が第2温度未満であっても、蓄電器の端子電圧値が第2の電圧閾値以上である限り、スイッチがオンとなることはない。第2の電圧閾値は電圧閾値未満であるので、スイッチのオン及びオフが頻繁に切替わることはなく、スイッチングノイズが小さい。 In the present invention, after the terminal voltage value of the capacitor becomes equal to or higher than the voltage threshold, even if the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is lower than the second temperature, the terminal voltage value of the capacitor is the second voltage. As long as it is above the threshold, the switch will not be turned on. Since the second voltage threshold is less than the voltage threshold, the switch is not frequently turned on and off, and the switching noise is small.
本発明に係る蓄電装置は、前記第2温度は前記第1温度未満であることを特徴とする。 The power storage device according to the present invention is characterized in that the second temperature is lower than the first temperature.
本発明にあっては、第2温度は第1温度未満であるため、スイッチのオン及びオフが頻繁に切替わることはなく、スイッチングノイズが小さい。 In the present invention, since the second temperature is lower than the first temperature, the switch is not frequently turned on and off, and the switching noise is small.
本発明に係る電源システムは、前述した蓄電装置と、前記電力を前記蓄電器に供給する第2の蓄電器と、前記蓄電器が蓄えた電力が供給される負荷とを備えることを特徴とする。 A power supply system according to the present invention includes the power storage device described above, a second power storage device that supplies the power to the power storage device, and a load that is supplied with the power stored in the power storage device.
本発明にあっては、蓄電装置の蓄電器には、第2の蓄電器によって電力が供給され、負荷には蓄電器が蓄えた電力が供給される。 In the present invention, electric power is supplied to the electric storage device of the electric storage device by the second electric storage device, and electric power stored in the electric storage device is supplied to the load.
本発明によれば、素早く蓄電器を充電することができる。 According to the present invention, the battery can be quickly charged.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1における電源システム1の回路図である。電源システム1は、車両に好適に搭載されており、蓄電装置10、イグニッションスイッチ11、バッテリ12及び負荷13を備える。蓄電装置10の一端はイグニッションスイッチ11の一端に接続されており、イグニッションスイッチ11の他端はバッテリ12の正極に接続されている。蓄電装置10の他端は負荷13の一端に接続されている。バッテリ12の負極と、負荷13の他端とは接地されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a
イグニッションスイッチ11がオンである場合、蓄電装置10には、バッテリ12から電力が供給され、蓄電装置10は充電される。イグニッションスイッチ11がオフである場合、バッテリ12から蓄電装置10に電力が供給されることはない。蓄電装置10は、バッテリ12から蓄えた電力を負荷13に供給する。
When the
負荷13は、車載機器、例えば、車両のドアのロック及びアンロックを行うドアロックモータである。負荷13は、蓄電装置10から供給された電力によって作動する。
The
蓄電装置10は、Pチャネル型のFET(Field Effect Transistor)20、蓄電器21、変圧回路22、電圧検出回路23、温度検出回路24、制御回路25、ダイオードD1、及び、3つの抵抗R1,R2,R3を有する。FET20のソースはイグニッションスイッチ11の一端に接続されており、FET20のドレインは抵抗R1の一端に接続されている。抵抗R1の他端は、蓄電器21、変圧回路22及び電圧検出回路23に接続されている。蓄電器21及び電圧検出回路23夫々は接地されている。変圧回路22は、更に、ダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1のカソードは負荷13の一端に接続されている。
The
変圧回路22及びダイオードD1の接続ノードは、温度検出回路24に接続されている。温度検出回路24も接地されている。FET20のソースには、更に抵抗R2の一端が接続されている。FET20のゲートには、抵抗R2の他端と、抵抗R3の一端とが接続されている。制御回路25は、FET20のソースと、電圧検出回路23と、温度検出回路24と、抵抗R3の他端とに各別に接続されている。
A connection node between the
FET20はスイッチとして機能する。FET20について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が第1基準電圧値未満である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、FET20はオンである。FET20について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が第1基準電圧値以上である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、FET20はオフである。第1基準電圧値はゼロボルト未満である。即ち、FET20のソース及びゲートの電圧値がゼロボルトである場合、FET20はオフである。
FET20におけるゲートの電圧値は制御回路25によって調整される。従って、FET20は制御回路25によってオン又はオフにされる。
The
The voltage value of the gate of the
イグニッションスイッチ11がオンである場合において、FET20がオンであるとき、バッテリ12から入力された電力がFET20及び抵抗R1を介して蓄電器21に供給される。これにより、蓄電器21は充電される。
When the
蓄電器21は3つのキャパシタC1,C2,C3を有する。3つのキャパシタC1,C2,C3はこの順に直列に接続されている。蓄電器21の一端は、キャパシタC1の一端であり、抵抗R1の他端に接続されている。蓄電器21の他端は、キャパシタC3の一端であり、接地されている。
The
バッテリ12は、FET20及び抵抗R1を介して、電力を蓄電器21に供給する。蓄電器21は、バッテリ12から供給された電力を蓄える。抵抗R1は、所謂、制限抵抗である。蓄電器21の端子電圧値、即ち、キャパシタC1の一端における電圧値は、蓄電器21に蓄えられている電力量が多い程高い。
The
変圧回路22は、蓄電器21の端子電圧値が、予め設定されている下限電圧値未満である場合、動作を停止している。変圧回路22は、蓄電器21の端子電圧値が下限電圧値以上である場合、変圧回路22は、蓄電器21の端子電圧を一定の電圧に変圧し、変圧した電圧を、ダイオードD1を介して負荷13に出力する。これにより、負荷13には、蓄電器21が蓄えた電力が供給される。変圧回路22は、変圧した電圧を温度検出回路24に出力する。これにより、一定の電圧が温度検出回路24に印加される。
The
電圧検出回路23は2つの抵抗R4,R5を有する。抵抗R4の一端は、蓄電器21の一端に接続されている。抵抗R4の他端は抵抗R5の一端に接続されている。抵抗R5の他端は接地されている。抵抗R4,R5の接続ノードは制御回路25に接続されている。抵抗R4,R5は蓄電器21の端子電圧を分圧する。抵抗R4,R5の分圧によって得られた電圧値Vcは制御回路25に出力される。抵抗R4,R5の接続ノードから制御回路25に出力される電圧値Vcは、蓄電器21の端子電圧値の第1定数分の1、例えば2分の1である。
蓄電器21の端子電圧値の第1定数分の1である電圧値を出力することは、蓄電器21の端子電圧値を検出することに相当する。
The
Outputting a voltage value that is one-first constant of the terminal voltage value of the
温度検出回路24は、サーミスタ30と、3つの抵抗R6,R7,R8を有する。サーミスタ30及び抵抗R6夫々の一端は、変圧回路22及びダイオードD1の接続ノードに接続されている。サーミスタ30の他端は抵抗R7の一端に接続されている。抵抗R6,R7夫々の他端は、制御回路25と、抵抗R8の一端とに接続されている。抵抗R8の他端は接地されている。
The
サーミスタ30は抵抗R1の周辺に配置されている。サーミスタ30の抵抗値は、サーミスタ30の温度、即ち、抵抗R1の周辺温度が高い程小さい。サーミスタ30と2つの抵抗R6,R7とは第1抵抗回路として機能する。サーミスタ30の抵抗値は抵抗R1の周辺温度に応じて異なり、かつ、抵抗R6,R7夫々の抵抗値が一定であるため、第1抵抗回路の抵抗値も抵抗R1の周辺温度に応じて異なる。具体的には、抵抗R1の周辺温度が高い程、第1抵抗回路の抵抗値は小さい。抵抗R8は第2抵抗回路として機能する。第2抵抗回路の抵抗値は、抵抗R8の抵抗値であり、一定である。
The
温度検出回路24では、第1抵抗回路及び第2抵抗回路は、変圧回路22から出力された一定の電圧を分圧する。第1抵抗回路及び第2抵抗回路の分圧によって得られた電圧値Vaは、制御回路25に出力される。電圧値Vaは分圧電圧値に相当する。
第1抵抗回路及び第2抵抗回路の接続ノードから制御回路25に出力される電圧値Vaは、第1抵抗回路及び第2抵抗回路夫々の抵抗値の比によって決定される。第1抵抗回路の抵抗値と比較して第2抵抗回路の抵抗値が大きい程、電圧値Vaは高く、第1抵抗回路の抵抗値と比較して第2抵抗回路の抵抗値が小さい場合、電圧値Vaは低い。
In the
The voltage value Va output from the connection node of the first resistance circuit and the second resistance circuit to the
従って、抵抗R1の周辺温度が高い場合、第1抵抗回路の抵抗値が小さいため、電圧値Vaは高い。また、抵抗R1の周辺温度が低い場合、第1抵抗回路の抵抗値が大きいため、電圧値Vaは低い。
抵抗R1の周辺温度に応じて異なる電圧値Vaを出力することは、抵抗の周辺温度を検出することに相当する。
Therefore, when the ambient temperature of the resistor R1 is high, the voltage value Va is high because the resistance value of the first resistor circuit is small. When the ambient temperature of the resistor R1 is low, the voltage value Va is low because the resistance value of the first resistor circuit is large.
Outputting a different voltage value Va according to the ambient temperature of the resistor R1 corresponds to detecting the ambient temperature of the resistor.
以上のように、温度検出回路24は、変圧回路22が負荷13に出力する電圧を用いて抵抗R1の周辺温度を検出することができる。
As described above, the
制御回路25は、FET20のソースにおける電圧値と、電圧検出回路23から入力される電圧値Vcと、温度検出回路24から入力される電圧値Vaとに基づいて、FET20のゲートにおける電圧値を調整し、FET20をオン又はオフにする。
The
図2は制御回路25の回路図である。制御回路25は、Nチャネル型のFET40、2つのコンパレータ41,42、2つのダイオードD2,D3及び2つの抵抗R9,R10を有する。FET40のドレインは抵抗R3の他端に接続されており、FET40のソースは接地されている。FET40のゲートは、ダイオードD2,D3夫々のアノードと、抵抗R9,R10夫々の一端とに接続されている。抵抗R9の他端はFET20のソースに接続されている。抵抗R10の他端は接地されている。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
ダイオードD2のカソードはコンパレータ41の出力端子に接続されている。コンパレータ41のプラス端子には、一定の電圧値Vr1が入力されている。コンパレータ41のマイナス端子には、電圧検出回路23から電圧値Vcが入力されている。
ダイオードD3のカソードはコンパレータ42の出力端子に接続されている。コンパレータ42のプラス端子には、一定の電圧値Vr2が入力されている。コンパレータ42のマイナス端子には、温度検出回路24から電圧値Vaが入力されている。
2つのコンパレータ41,42夫々は接地されている。
The cathode of the diode D2 is connected to the output terminal of the
The cathode of the diode D3 is connected to the output terminal of the
Each of the two
FET40もスイッチとして機能する。FET40について、接地電位を基準としたゲートの電圧値が第2基準電圧値以上である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能である。このとき、FET40はオンである。FET40について、接地電位を基準としたゲートの電圧値が第2基準電圧値未満である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このときFET40はオフである。
The
コンパレータ41,42夫々は、所謂シュミット回路であり、ヒステリシス特性を有する。
コンパレータ41に関して、電圧値Vcが、電圧値Vr1に一定の電圧値ΔV1を加えた電圧値(Vr1+ΔV1)以上となった場合、出力端子、即ち、ダイオードD2のカソードが接地される。電圧値Vcが、電圧値Vr1から電圧値ΔV1を引いた電圧値(Vr1−ΔV1)未満となった場合、コンパレータ41の出力端子は開放される。電圧値ΔV1は正の値である。
Each of the
Regarding the
コンパレータ42に関して、電圧値Vaが、電圧値Vr2に一定の電圧値ΔV2を加えた電圧値(Vr2+ΔV2)以上となった場合、出力端子、即ち、ダイオードD3のカソードが接地される。電圧値Vaが、電圧値Vr2から電圧値ΔV2を引いた電圧値(Vr2−ΔV2)未満となった場合、コンパレータ42の出力端子は開放される。電圧値ΔV2は正の値である。
Regarding the
イグニッションスイッチ11がオンである場合において、コンパレータ41,42夫々が出力端子を開放しているとき、抵抗R9,R10はバッテリ12の出力電圧を分圧する。抵抗R9,R10の分圧によって得られた電圧値は、バッテリ12の出力電圧値Vbの第2定数分の1、例えば2分の1であり、FET40のゲートに出力される。バッテリ12の出力電圧値Vbの第2定数分の1は第2基準電圧値以上である。このため、抵抗R9,R10がバッテリ12の出力電圧を分圧している間、FET40はオンである。
When the
イグニッションスイッチ11がオンである場合において、コンパレータ41,42の少なくとも一方が出力端子を接地しているとき、電流は、バッテリ12の正極から、抵抗R9を介して、ダイオードD2,D3の少なくとも一方に流れる。このとき、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値は、ダイオードD2,D3のいずれか一方の順方向電圧値であり、例えば、0.7ボルトである。第2基準電圧値は、ダイオードD2,D3のいずれの順方向電圧値よりも高い。このため、イグニッションスイッチ11がオンである場合において、コンパレータ41,42の少なくとも一方が出力端子を接地しているとき、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値は第2基準電圧値未満であり、FET40はオフである。
When the
イグニッションスイッチ11がオフである場合、ダイオードD1,D2及び抵抗R9,R10のいずれにも電流が流れないため、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値はゼロボルトである。第2基準電圧値はゼロボルトよりも高い。このため、イグニッションスイッチ11がオフである場合、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値は第2基準電圧値未満であり、FET40はオフである。
When the
FET40がオンである場合、前述したように、イグニッションスイッチ11はオンであるため、バッテリ12の正極から、電流が、抵抗R2,R3及びFET40の順に流れる。このとき、抵抗R2によって電圧降下が生じ、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値は第1基準電圧値未満であり、FET20はオンである。
以上のように、FET40がオンである場合、FET20もオンである。
When the
As described above, when the
FET40がオフである場合、抵抗R2に電流が流れることはないため、FET20のソース及びゲート夫々の電位は同じであり、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値はゼロボルトである。前述したように、第1基準電圧値はゼロボルト未満であるため、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値がゼロボルトである場合、この電圧値は第1基準電圧値以上であり、FET20はオフである。
以上のように、FET40がオフである場合、FET20もオフである。
When the
As described above, when the
図3は蓄電装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。図3には、FET40,20夫々のオン及びオフの推移と、電圧値Vc,Va夫々の推移とが示されている。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the
以下では、端子電圧値がゼロボルトであって変圧回路22の下限電圧値未満である蓄電器21の充電を説明する。
蓄電器21の充電の説明を簡単にするため、電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)である場合における蓄電器21の端子電圧値を上側閾値と記載し、電圧値Vcが電圧値(Vr1−ΔV1)である場合における蓄電器21の端子電圧値を下側閾値と記載する。また、電圧値Vaが電圧値(Vr2+ΔV2)である場合における抵抗R1の周辺温度を上側温度と記載し、電圧値Vaが電圧値(Vr2−ΔV2)である場合における抵抗R1の周辺温度を下側温度と記載する。電圧値ΔV1は正の値であるため、下側閾値は上側閾値未満である。電圧値ΔV2も正の値であるため、下側温度は上側温度未満である。
Hereinafter, charging of the
In order to simplify the description of the charging of the
イグニッションスイッチ11がオフである場合、前述したように、FET40がオフであるため、FET20がオフであり、抵抗R1に電流が流れることはない。FET20がオフである場合、FET20のドレインにおける電圧値Vdは、蓄電器21の端子電圧値に一致し、電圧値Vcと同様に推移する。
When the
イグニッションスイッチ11がオンとなった時点において、蓄電器21の端子電圧値が下限電圧値未満であるため、変圧回路22は作動していない。このため、電圧値Vaは、ゼロボルトであり、電圧値(Vr2+ΔV2)未満である。更に、イグニッションスイッチ11がオンとなった時点では、電圧値Vcもゼロボルトであり、電圧値(Vr1+ΔV1)よりも低い。従って、コンパレータ41,42夫々は出力端子を開放している。
At the time when the
以上のことから、イグニッションスイッチ11がオンとなった時点では、コンパレータ41,42夫々は出力端子を開放しているので、抵抗R9,R10はバッテリ12の出力電圧を分圧し、FET40,20が順次オンとなる。FET20がオンになった場合、電流がバッテリ12の正極からFET20及び抵抗R1を介して蓄電器21に流れ、電圧値Vdがバッテリ12の出力電圧値Vbに上昇し、蓄電器21が充電される。蓄電器21に蓄えている電力量が増加するにつれて、蓄電器21の端子電圧値が上昇し、電圧値Vcも上昇する。
From the above, when the
また、電流がバッテリ12の正極からFET20及び抵抗R1を介して蓄電器21に流れている場合、抵抗R1が発熱する。これにより、抵抗R1の周辺温度が上昇し、サーミスタ30の抵抗値が低下する。
When current flows from the positive electrode of the
蓄電器21の充電によって、蓄電器21の端子電圧値が下限電圧値以上となった場合、変圧回路22が作動し、変圧回路22は一定の電圧を温度検出回路24に出力する。これにより、電圧値Vaがゼロボルトを超える。電圧値Vaは、前述したように、サーミスタ30の抵抗値が小さい程、即ち、抵抗R1の周辺温度が高い程、高い。
When the terminal voltage value of the
電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)未満である場合において、電圧値Vaが電圧値(Vr2+ΔV2)未満である間、FET20はオンであり、電圧値Vdはバッテリ12の出力電圧値Vbである。このため、蓄電器21は充電され、電圧値Vcは上昇する。バッテリ12の出力電圧値Vbは上側閾値を超えている。
When the voltage value Vc is less than the voltage value (Vr1 + ΔV1), the
蓄電器21が充電されている間、抵抗R1に電流が流れるため、抵抗R1の周辺温度が上昇し、電圧値Vaも上昇する。電圧値Vaが電圧値(Vr2+ΔV2)以上となった場合、即ち、抵抗R1の周辺温度が上側温度以上となった場合、コンパレータ42は出力端子を接地する。これにより、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値がダイオードD3の順方向電圧値となって、FET40,20が順次オフとなる。FET20のオフにより、バッテリ12から蓄電器21への電力の供給が停止する。
以上のように、制御回路25は、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周囲温度、即ち、電圧値Vaが示す抵抗R1の周辺温度が上側温度以上である場合、FET20をオフにする。上側温度は第1温度に相当する。
Since the current flows through the resistor R1 while the
As described above, the
FET20がオフである場合において、負荷13が作動していないとき、蓄電器21が放出する電力量は少ないため、蓄電器21の端子電圧値は略一定である。更に、FET20がオフである場合、電流がバッテリ12から抵抗R1を介して蓄電器21へ流れないため、抵抗R1は発熱せず、抵抗R1の周辺温度は低下する。抵抗R1の周辺温度が低下した場合、サーミスタ30の抵抗値が上昇するため、電圧値Vaは低下する。
When the
電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)未満である場合において、電圧値Vaが電圧値(Vr2−ΔV2)未満となったとき、即ち、抵抗R1の周辺温度が下側温度未満となったとき、コンパレータ42は出力端子を再び開放する。このとき、コンパレータ41の出力端子は開放されているため、抵抗R9,R10はバッテリ12の出力電圧を分圧し、FET40,20は順次オンとなる。FET20のオンにより、バッテリ12からFET20及び抵抗R1を介して、再び、蓄電器21に電力が供給され、蓄電器21が充電される。
When the voltage value Vc is less than the voltage value (Vr1 + ΔV1), when the voltage value Va becomes less than the voltage value (Vr2−ΔV2), that is, when the ambient temperature of the resistor R1 becomes less than the lower temperature, the
以上のように、制御回路25は、電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)未満である場合において、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度、即ち、電圧値Vaが示す抵抗R1の周辺温度が下側温度未満であるときにFET20をオンにする。下側温度は第2温度に相当し、制御回路25はスイッチ制御部として機能する。
前述したように、下側温度は上側温度未満であるため、FET20,40のオン及びオフが頻繁に切替わることはなく、FET20,40から発生するスイッチングノイズは小さい。
As described above, when the voltage value Vc is less than the voltage value (Vr1 + ΔV1), the
As described above, since the lower temperature is lower than the upper temperature, the
以上のように、電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)以上となるまで、即ち、蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となるまで、FET20のオン及びオフの切替えを繰り返し、蓄電器21を充電する。
蓄電装置10では、制御回路25は、抵抗R1の周辺温度が上側温度未満となるように、FET20のオン及びオフを制御するため、抵抗R1の抵抗値は小さくてもよい。抵抗R1の抵抗値が小さい場合、大きな電流が、バッテリ12の正極からFET20及び抵抗R1を介して蓄電器21に流れるので、制御回路25は、蓄電器21を素早く充電することができる。従って、イグニッションスイッチ11がオンとなって蓄電器21の充電を開始してから、短時間で負荷13を作動させることができる。
As described above, until the voltage value Vc becomes equal to or higher than the voltage value (Vr1 + ΔV1), that is, until the terminal voltage value of the
In the
電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)以上となった場合、コンパレータ41は出力端子を接地する。これにより、接地電位を基準としたFET40のゲートの電圧値はダイオードD2の順方向電圧値となり、FET40,20は順次オフとなる。この後、電圧値Vcが電圧値(Vr1−ΔV1)未満となるまで、FET20,40のオフが維持される。
When the voltage value Vc becomes equal to or higher than the voltage value (Vr1 + ΔV1), the comparator 41 grounds the output terminal. As a result, the voltage value of the gate of the
電圧値Vcが電圧値(Vr1+ΔV1)以上となってFET40がオフに維持された後に負荷13が作動した場合、蓄電器21は放電し、蓄電器21の端子電圧値、即ち、電圧値Vcは低下する。
なお、負荷13が作動されない場合であっても、蓄電器21の端子電圧値は自然放電によって徐々に低下する。
When the
Even when the
その後、蓄電器21の端子電圧値が下限閾値未満となって、電圧値Vcが電圧値(Vr1−ΔV1)未満となった場合、コンパレータ41は出力端子を再び開放し、FET40のオフの維持が解除される。このとき、コンパレータ42の出力端子は開放されているため、抵抗R9,R10はバッテリ12の出力電圧を分圧し、FET40,20は順次オンとなる。FET20のオンにより、バッテリ12からFET20及び抵抗R1を介して、再び、蓄電器21に電力が供給され、蓄電器21が充電される。
Thereafter, when the terminal voltage value of the
以上のように、制御回路25は、温度検出回路24が検出した周囲温度が上側温度以上であるか、又は、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値、即ち、電圧値Vcが示す蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上である場合、FET20をオフにする。
このため、抵抗R1周辺の温度が上側温度未満に保持されると共に、蓄電器21の端子電圧値が上側閾値未満に保持される。
As described above, the
For this reason, the temperature around the resistor R1 is held below the upper temperature, and the terminal voltage value of the
また、制御回路25は、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となった場合、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度に無関係に、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が下側閾値未満となるまで、FET20のオフを維持する。
下側閾値は上側閾値未満であるため、FET20,40のオン及びオフが切替わる頻度が更に少なく、FET20,40から発生するスイッチングノイズは更に小さい。上側閾値は電圧閾値に相当し、下側閾値は第2の電圧閾値に相当する。
In addition, when the terminal voltage value of the
Since the lower threshold value is less than the upper threshold value, the frequency at which the
(実施の形態2)
実施の形態1では、電圧値Va,Vcに基づいてFET20をオン又はオフにする構成は、制御回路25によって実現されている。しかしながら、電圧値Va,Vcに基づいてFET20をオン又はオフにする構成はマイクロコンピュータ(以下では、マイコンと記載)によって実現されてもよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the
以下では、実施の形態2について実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については実施の形態1と同様であるため、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。 In the following, the differences between the second embodiment and the first embodiment will be described. Since the other configuration except the configuration to be described later is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.
図4は実施の形態2における電源システム5の回路図である。電源システム5は、実施の形態1における電源システム1と同様に、車両に好適に搭載されている。電源システム5は、イグニッションスイッチ11、バッテリ12、負荷13及び蓄電装置50を備える。これらは実施の形態1と同様に接続されている。従って、蓄電装置50の一端はイグニッションスイッチ11の一端に接続されており、イグニッションスイッチ11の他端はバッテリ12の正極に接続されている。蓄電装置50の他端は負荷13の一端に接続されている。バッテリ12の負極と、負荷13の他端とは接地されている。蓄電装置50は、実施の形態1における蓄電装置10と同様に作用する。
FIG. 4 is a circuit diagram of the power supply system 5 in the second embodiment. The power supply system 5 is suitably mounted on the vehicle, similar to the
蓄電装置50は、蓄電装置10と同様に、FET20、蓄電器21、変圧回路22、電圧検出回路23、温度検出回路24、ダイオードD1、及び、3つの抵抗R1,R2,R3を有する。蓄電装置50は、更に、レギュレータ60及びマイコン61を有する。
Similar to the
FET20、蓄電器21、変圧回路22、電圧検出回路23、ダイオードD1、及び、3つの抵抗R1,R2,R3は実施の形態1と同様に接続されている。レギュレータ60の一端は、FET20のソースに接続されている。レギュレータ60の他端は、温度検出回路24のサーミスタ30及び抵抗R6の接続ノードと、マイコン61とに接続されている。マイコン61は、実施の形態1における制御回路25と同様に、電圧検出回路23、温度検出回路24及び抵抗R3に接続されている。
The
レギュレータ60は、イグニッションスイッチ11がオンである場合、バッテリ12の出力電圧、例えば12ボルトを一定の電圧、例えば5ボルトに調整し、調整した電圧を温度検出回路24及びマイコン61に出力する。
When the
温度検出回路24では、実施の形態1と同様に、サーミスタ30及び抵抗R6,R7は第1抵抗回路として機能し、抵抗R8は第2抵抗回路として機能する。第1抵抗回路及び第2抵抗回路は、レギュレータ60から出力された一定の電圧を分圧する。これにより、実施の形態1と同様の電圧値Vaがマイコン61に出力される。
In the
電圧検出回路23においても、実施の形態1と同様に、抵抗R4,R5は蓄電器21の端子電圧を分圧する。これにより、実施の形態1と同様の電圧値Vcがマイコン61に出力される。
電圧検出回路23及び温度検出回路24夫々から出力される電圧値Vc及び電圧値Vaはアナログ値である。
Also in the
The voltage value Vc and the voltage value Va output from the
レギュレータ60からマイコン61に一定の電圧が印加された場合、マイコン61に電力が供給され、マイコン61は起動する。マイコン61は、電圧検出回路23及び温度検出回路24から入力される電圧値Vc及び電圧値Vaに基づいて、FET20のゲートにおける電圧値を調整し、FET20をオン又はオフにする。
When a constant voltage is applied from the
図5はマイコン61の要部構成を示すブロック図である。マイコン61は、入力部70,71、A(Analog)/D(digital)変換部72,73、出力部74、記憶部75及び制御部76を有する。A/D変換部72,73、出力部74、記憶部75及び制御部76はバス77に接続されている。A/D変換部72,73夫々には、バス77の他に、入力部70,71が接続されている。入力部70は、更に、温度検出回路24の抵抗R6,R7,R8の接続ノードに接続されている。入力部71は、更に、電圧検出回路23の抵抗R4,R5の接続ノードに接続されている。出力部74は、一端がFET20のゲートに接続されている抵抗R3の他端に接続されている。出力部74は更に接地されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of the
入力部70には、温度検出回路24からアナログの電圧値Vaが入力される。入力部70は、入力された電圧値VaをA/D変換部72に出力する。A/D変換部72は、入力部70から入力されたアナログの電圧値Vaをデジタルの電圧値Vaに変換する。A/D変換部72が変換したデジタルの電圧値Vaは、制御部76によって、A/D変換部72から取得される。
An analog voltage value Va is input from the
同様に、入力部71には、電圧検出回路23からアナログの電圧値Vcが入力される。入力部71は、入力された電圧値VcをA/D変換部73に出力する。A/D変換部73は、入力部71から入力されたアナログの電圧値Vcをデジタルの電圧値Vcに変換する。A/D変換部73が変換したデジタルの電圧値Vcは、制御部76によって、A/D変換部73から取得される。
Similarly, an analog voltage value Vc is input from the
出力部74は、制御部76の指示に従って、抵抗R3の他端の開放及び接地を行う。マイコン61がバッテリ12からレギュレータ60を介して給電されている場合において、制御部76は出力部74に抵抗R3の他端の開放及び接地を指示する。従って、出力部74は、イグニッションスイッチ11がオンである状態で抵抗R3の他端の開放及び接地を行う。
The
出力部74が抵抗R3の他端を開放している場合、抵抗R2に電流が流れることはないため、FET20のソース及びゲート夫々の電位は同じであり、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値はゼロボルトである。実施の形態1で述べたように、第1基準電圧値はゼロボルト未満であるため、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値がゼロボルトである場合、この電圧値は第1基準電圧値以上であり、FET20はオフである。
When the
出力部74が抵抗R3の他端を接地した場合、バッテリ12の正極から、電流が、抵抗R2,R3及び出力部74の順に流れる。このとき、抵抗R2によって電圧降下が生じ、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値は第1基準電圧値未満であり、FET20はオンである。
イグニッションスイッチ11がオフである場合、抵抗R2に電流が流れることはないため、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値はゼロボルトである。このとき、FET20のソースの電位を基準としたFET20のゲートの電圧値は第1基準電圧値以上であり、FET20はオフである。
When the
When the
記憶部75は、不揮発性のメモリであり、記憶部75には制御プログラムが記憶されている。制御部76は、図示しないCPUを有し、記憶部75に記憶されている制御プログラムを実行することによって、FET20をオン又はオフにするスイッチ制御処理を実行する。
記憶部75には、FET20のオン及びオフの制御に用いられるフラグの値が記憶されている。フラグの値はゼロ又は1である。記憶部75に記憶してあるフラグの値の読出し及び設定は制御部76によって行われる。
The
The
図6及び図7は、制御部76が実行するスイッチ制御処理の手順を示すフローチャートである。制御部76は、イグニッションスイッチ11がオンとなってマイコン61がレギュレータ60から給電されている間、スイッチ制御処理を周期的に実行する。イグニッションスイッチ11がオフとなってマイコン61への給電が停止した場合に制御部76は動作を停止する。マイコン61が起動した後に最初に実行するスイッチ制御処理ではフラグの値はゼロに設定されている。
6 and 7 are flowcharts showing a procedure of switch control processing executed by the
まず、制御部76は、FET20がオンであるか否かを判定する(ステップS1)。制御部76は、出力部74が抵抗R3の他端を接地している場合にFET20がオンであると判定し、出力部74が抵抗R3の他端を開放している場合にFET20がオフであると判定する。
First, the
制御部76は、FET20がオンであると判定した場合(S1:YES)、A/D変換部72から電圧値Vaを取得し(ステップS2)、取得した電圧値Vaが閾値Vu2以上であるか否かを判定する(ステップS3)。閾値Vu2は、一定値であり、記憶部75に予め記憶されている。実施の形態2においては、電圧値Vaが閾値Vu2である場合における抵抗R1の周辺温度が上側温度である。
When determining that the
ステップS3は、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が上側温度以上であるか否かを判定する処理に相当する。電圧値Vaが閾値Vu2以上である場合、抵抗R1の周辺温度は上側温度以上であり、電圧値Vaが閾値Vu2未満である場合、抵抗R1の周辺温度は上側温度未満である。
Step S3 corresponds to a process of determining whether or not the ambient temperature of the resistor R1 detected by the
制御部76は、電圧値Vaが閾値Vu2未満であると判定した場合(S3:NO)、A/D変換部73から電圧値Vcを取得し(ステップS4)、取得した電圧値Vcが閾値Vu1以上であるか否かを判定する(ステップS5)。閾値Vu1は、一定値であり、記憶部75に予め記憶されている。実施の形態2においては、電圧値Vcが閾値Vu1である場合における蓄電器21の端子電圧値が上側閾値である。
When determining that the voltage value Va is less than the threshold value Vu2 (S3: NO), the
ステップS5は、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上であるか否かを判定する処理に相当する。電圧値Vcが閾値Vu1以上である場合、蓄電器21の端子電圧値は上側閾値以上であり、電圧値Vcが閾値Vu1未満である場合、蓄電器21の端子電圧値は上側閾値未満である。
Step S5 corresponds to a process of determining whether or not the terminal voltage value of the
制御部76は、電圧値Vcが閾値Vu1未満であると判定した場合(S5:NO)、スイッチ制御処理を終了する。その後、制御部76は、次の周期が到来した場合、スイッチ制御処理を再開する。
従って、制御部76は、電圧値Vcが閾値Vu1未満である場合において、電圧値Vaが閾値Vu2未満である間、FET20をオンにする。
When it is determined that the voltage value Vc is less than the threshold value Vu1 (S5: NO), the
Therefore, when the voltage value Vc is less than the threshold value Vu1, the
制御部76は、電圧値Vcが閾値Vu1以上であると判定した場合(S5:YES)、フラグの値を1に設定する(ステップS6)。制御部76は、電圧値Vaが閾値Vu2以上であると判定した場合(S3:YES)、又は、ステップS6を実行した後、出力部74に抵抗R3の他端を開放させることによって、FET20をオフにする(ステップS7)。
When determining that the voltage value Vc is equal to or higher than the threshold value Vu1 (S5: YES), the
電圧値Vaが閾値Vu2以上となったため、即ち、抵抗R1の周辺温度が上側温度以上となったために、制御部76がFET20をオフにした場合、フラグの値はゼロである。電圧値Vcが閾値Vu1以上となったため、即ち、蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となったために、制御部76がFET20をオフにした場合、フラグの値は1である。このように、フラグの値は、制御部76がFET20をオフにした原因を示している。
When the
制御部76は、ステップS7を実行した後、スイッチ制御処理を終了する。その後、制御部76は、次の周期が到来した場合、スイッチ制御処理を再開する。
After executing Step S7, the
制御部76は、FET20がオンではない、即ち、FET20がオフであると判定した場合(S1:NO)、フラグの値が1であるか否かを判定する(ステップS8)。制御部76は、フラグの値が1ではない、即ち、フラグの値がゼロであると判定した場合(S8:NO)、A/D変換部72から電圧値Vaを取得し(ステップS9)、取得した電圧値Vaが閾値Vb2未満であるか否かを判定する(ステップS10)。閾値Vb2は閾値Vu2未満であって一定値である。閾値Vb2は記憶部75に予め記憶されている。実施の形態2においては、電圧値Vaが閾値Vb2である場合における抵抗R1の周辺温度が下側温度である。閾値Vb2は閾値Vu2未満であるので、下側温度も上側温度未満である。
When it is determined that the
ステップS10は、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が下側温度未満であるか否かを判定する処理に相当する。電圧値Vaが閾値Vb2未満である場合、抵抗R1の周辺温度は下側温度未満であり、電圧値Vaが閾値Vb2以上である場合、抵抗R1の周辺温度は下側温度以上である。
Step S10 corresponds to a process of determining whether or not the ambient temperature of the resistor R1 detected by the
制御部76は、電圧値Vaが閾値Vb2未満であると判定した場合(S10:YES)、出力部74に抵抗R3の他端を接地させることによって、FET20をオンにする(ステップS11)。制御部76は、電圧値Vaが閾値Vb2以上であると判定した場合(S10:NO)、又は、ステップS11を実行した後、スイッチ制御処理を終了する。その後、制御部76は、次の周期が到来した場合、スイッチ制御処理を再開する。
When it is determined that the voltage value Va is less than the threshold value Vb2 (S10: YES), the
以上のように、制御部76は、フラグの値が1となるまで、即ち、蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となるまで、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が上側温度以上である場合にFET20をオフにし、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が下側温度未満である場合にFETをオンにする。また、制御部76は、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が上側温度以上である場合だけではなく、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上である場合も、FET20をオフにする。
As described above, the
制御部76は、フラグの値が1であると判定した場合(S8:YES)、A/D変換部73から電圧値Vcを取得し(ステップS12)、取得した電圧値Vcが閾値Vb1未満であるか否かを判定する(ステップS13)。閾値Vb1は閾値Vu1未満であって一定値である。閾値Vb1は記憶部75に予め記憶されている。実施の形態2においては、電圧値Vaが閾値Vb1である場合における蓄電器21の端子電圧値は下側閾値である。閾値Vb1は閾値Vu1未満であるので、下側閾値も上側閾値未満である。
When determining that the value of the flag is 1 (S8: YES), the
制御部76は、電圧値Vcが閾値Vb1未満であると判定した場合(S13:YES)、フラグの値をゼロに設定する(ステップS14)。その後、制御部76は、ステップS11を実行し、スイッチ制御処理を終了する。制御部76は、電圧値Vcが閾値Vb1以上であると判定した場合(S13:NO)、スイッチ制御処理を終了する。制御部76は、スイッチ制御処理を終了した後において、次の周期が搭載した場合、スイッチ制御処理を再開する。
When it is determined that the voltage value Vc is less than the threshold value Vb1 (S13: YES), the
以上のように、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となってFET20をオフにした場合、フラグの値が1に設定される。その後、制御部76は、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度に無関係に、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が下側閾値未満となるまで、FET20のオフを維持する。
As described above, when the terminal voltage value of the
図8は蓄電装置50の動作を説明するためのタイミングチャートである。図8には、図3と同様に、端子電圧値がゼロボルトである蓄電器21を充電する蓄電装置50の動作の一例が示されている。図8には、FET20のオン及びオフの推移と、電圧値Vc,Va夫々の推移とが示されている。これらは実施の形態1と略同じである。実施の形態1における電圧値(Vr1+ΔV1),(Vr1−ΔV1),(Vr2+ΔV2),(Vr2−ΔV2)夫々は、実施の形態2では、閾値Vu1,Vb1,Vu2,Vb2に対応する。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the
イグニッションスイッチ11がオフである場合、前述したように、FET20はオフである。FET20がオフである場合、電圧値Vdは、蓄電器21の端子電圧値と同じであり、電圧値Vcと同様に推移する。また、レギュレータ60が作動していないため、電圧値Vaはゼロボルトである。イグニッションスイッチ11がオンとなった場合、レギュレータ60は、一定の電圧を温度検出回路24に出力する。これにより、電圧値Vaがゼロボルトを超える。
When the
蓄電装置50では、図8に示すように、制御部76は、電圧値Vcが閾値Vu1以上となるまで、電圧値Vaが閾値Vu2以上である場合にFET20をオフにし、電圧値Vaが閾値Vu2未満である場合にFET20をオンにする。FET20がオンである場合、電圧値Vdはバッテリ12の出力電圧値Vbであり、蓄電器21が充電され、抵抗R1の周辺温度が上昇する。FET20がオフである場合、蓄電器21は充電されず、抵抗R1の周辺温度は低下する。
In the
閾値Vb2は閾値Vb1未満である、即ち、下側温度は上側温度未満であるため、制御部76はFET20のオン及びオフを頻繁に切り替えることはなく、FET20から発生するスイッチングノイズは小さい。
Since the threshold value Vb2 is less than the threshold value Vb1, that is, the lower temperature is lower than the upper temperature, the
また、電圧値Vcが閾値Vu1以上となった場合、制御部76は、FET20をオフにし、電圧値Vcが閾値Vb1未満となるまで、電圧値Vaに無関係に、FET20のオフを維持する。負荷13の作動又は蓄電器21の自然放電等によって、蓄電器21の端子電圧値が低下して電圧値Vcが閾値Vb1未満となった場合、制御部76はFET20をオンにする。図8には、負荷13の作動によって蓄電器21の端子電圧値が低下する例が示されている。
When the voltage value Vc is equal to or higher than the threshold value Vu1, the
以上のように構成された蓄電装置50では、制御部76は、抵抗R1の周辺温度が上側温度未満となるように、FET20のオン及びオフを制御するため、抵抗R1の抵抗値は小さくてもよい。抵抗R1の抵抗値が小さい場合、大きな電流が、バッテリ12の正極からFET20及び抵抗R1を介して蓄電器21に流れるので、制御部76は、蓄電器21を素早く充電することができる。従って、イグニッションスイッチ11がオンとなって蓄電器21の充電を開始してから、短時間で負荷13を作動させることができる。
In the
また、制御部76は、温度検出回路24が検出した周囲温度が上側温度以上であるか、又は、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値、即ち、電圧値Vcが示す蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上である場合、FET20をオフにする。
このため、抵抗R1周辺の温度が上側温度未満に保持されると共に、蓄電器21の端子電圧値が上側閾値未満に保持される。
Further, the
For this reason, the temperature around the resistor R1 is held below the upper temperature, and the terminal voltage value of the
更に、制御部76は、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となった場合、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度に無関係に、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が下側閾値未満となるまで、FET20のオフを維持する。
下側閾値は上側閾値未満であるため、制御部76がFET20のオン及びオフを切替える頻度が更に少なく、FET20から発生するスイッチングノイズは更に小さい。
Further, when the voltage value of the terminal of the
Since the lower threshold is less than the upper threshold, the frequency at which the
なお、実施の形態1,2において、上側温度は下側温度と同じであってもよい。これは、実施の形態1では、コンパレータ42がヒステリシス特性を有さずに電圧値ΔV2がゼロボルトであることを意味し、実施の形態2では、閾値Vu2が閾値Vb2と同じであることを意味する。この場合であっても、抵抗R1の抵抗値を小さくすることができ、蓄電器21を素早く充電することができる。
In the first and second embodiments, the upper temperature may be the same as the lower temperature. This means that in the first embodiment, the
また、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となった場合に、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が下側閾値未満となるまでFET20をオフに維持しなくてもよい。これは、実施の形態1では、コンパレータ41がヒステリシス特性を有さずに電圧値ΔV1がゼロボルトであることを意味し、実施の形態2では、閾値Vu1が閾値Vb1と同じであることを意味する。
Further, when the terminal voltage value of the
この構成では、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値以上となった場合に、FET20がオフとなる。更に、電圧検出回路23が検出した蓄電器21の端子電圧値が上側閾値未満である場合において、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が上側温度以上であるときにFET20をオフにし、温度検出回路24が検出した抵抗R1の周辺温度が上側温度未満であるときにFET20をオンにする。
In this configuration, the
蓄電器21は、3つのコンデンサC1,C2,C3を直列に接続することによって構成されなくてもよく、少なくとも1つのコンデンサを有する構成であればよい。
また、負荷13が下側閾値以上の電圧の印加によって作動する場合、変圧回路22が用いられなくてもよい。この場合、実施の形態1では、実施の形態2におけるレギュレータ60を有し、レギュレータ60が一定の電圧を温度検出回路24に出力する。実施の形態1において、変圧回路22が用いられる場合においても、蓄電装置10がレギュレータ60を更に有し、変圧回路22ではなく、レギュレータ60が一定の電圧を温度検出回路24に出力してもよい。
The
Moreover, when the
実施の形態1,2において、温度検出回路24の第1抵抗回路はサーミスタ30を有する回路であればよく、例えば、サーミスタ30のみによって構成されてもよい。更に、温度検出回路24において、第1抵抗回路及び第2抵抗回路の配置が逆であってもよい。この場合、電圧値Vaは、抵抗R1の周辺温度が高い程、低い。また、サーミスタ30は、抵抗R1の周辺温度が高い程、抵抗値が低い特性を有するサーミスタに限定されず、抵抗R1の周辺温度が高い程、抵抗値が高い特性を有するサーミスタであってもよい。
In the first and second embodiments, the first resistance circuit of the
また、FET20は、スイッチとして機能すればよいため、Pチャネル型のFETに限定されない。FET20の代わりに、例えば、PNP型のバイポーラトランジスタを用いてもよい。
同様に、実施の形態1において、FET40も、スイッチとして機能すればよいため、Nチャネル型のFETに限定されない。FET40の代わりに、例えば、NPN型のバイポーラトランジスタを用いてもよい。
The
Similarly, in the first embodiment, the
開示された実施の形態1,2は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed first and second embodiments are examples in all respects and should not be considered as restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 電源システム
10,50 蓄電装置
12 バッテリ(第2の蓄電器)
13 負荷
20 FET(スイッチ)
21 蓄電器
22 変圧回路
23 電圧検出回路
24 温度検出回路
25 制御回路(スイッチ制御部)
30 サーミスタ(第1抵抗回路の一部)
76 制御部(スイッチ制御部)
R1 抵抗
R6,R7 抵抗(第1抵抗回路の他部)
R8 抵抗(第2抵抗回路)
DESCRIPTION OF
13
DESCRIPTION OF
30 thermistor (part of the first resistance circuit)
76 Control unit (switch control unit)
R1 resistor R6, R7 resistor (other part of the first resistor circuit)
R8 resistor (second resistor circuit)
Claims (6)
前記抵抗の周辺温度を検出する温度検出回路と、
該温度検出回路が検出した前記周辺温度が第1温度以上である場合に前記スイッチをオフにし、前記温度検出回路が検出した前記周辺温度が前記第1温度以下の第2温度未満である場合に前記スイッチをオンにするスイッチ制御部と
を備えることを特徴とする蓄電装置。 In a power storage device in which input power is supplied to a power storage device via a switch and a resistor,
A temperature detection circuit for detecting the ambient temperature of the resistor;
When the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is equal to or higher than the first temperature, the switch is turned off, and when the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is lower than the second temperature equal to or lower than the first temperature. A power storage device comprising: a switch control unit that turns on the switch.
前記温度検出回路は、
抵抗値が前記周辺温度に応じて異なる第1抵抗回路と、
第2抵抗回路と
を有し、
前記第1抵抗回路及び第2抵抗回路は前記変圧回路が出力した電圧を分圧し、
前記スイッチ制御部は、前記第1抵抗回路及び第2抵抗回路が分圧した分圧電圧値が示す前記周辺温度が前記第1温度以上である場合に前記スイッチをオフにし、該分圧電圧値が示す前記周辺温度が前記第2温度未満である場合に前記スイッチをオンにすること
を特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。 Transform the terminal voltage of the capacitor, comprising a transformer circuit that outputs the transformed voltage,
The temperature detection circuit includes:
A first resistance circuit having a resistance value different according to the ambient temperature;
A second resistance circuit;
The first resistor circuit and the second resistor circuit divide the voltage output from the transformer circuit,
The switch control unit turns off the switch when the ambient temperature indicated by the divided voltage value divided by the first resistor circuit and the second resistor circuit is equal to or higher than the first temperature, and the divided voltage value The power storage device according to claim 1, wherein the switch is turned on when the ambient temperature indicated by is lower than the second temperature.
前記スイッチ制御部は、前記温度検出回路が検出した前記周辺温度が前記第1温度以上であるか、又は、前記電圧検出回路が検出した端子電圧値が電圧閾値以上である場合に前記スイッチをオフにすること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。 A voltage detection circuit for detecting a terminal voltage value of the capacitor;
The switch control unit turns off the switch when the ambient temperature detected by the temperature detection circuit is equal to or higher than the first temperature, or when the terminal voltage value detected by the voltage detection circuit is equal to or higher than a voltage threshold. The power storage device according to claim 1 or 2, wherein:
を特徴とする請求項3に記載の蓄電装置。 When the terminal voltage value detected by the voltage detection circuit is equal to or higher than a voltage threshold, the switch control unit determines that the terminal voltage value detected by the voltage detection circuit is independent of the ambient temperature detected by the temperature detection circuit. The power storage device according to claim 3, wherein the switch is kept off until the second voltage threshold value is less than the second voltage threshold value.
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の蓄電装置。 The power storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second temperature is lower than the first temperature.
前記電力を前記蓄電器に供給する第2の蓄電器と、
前記蓄電器が蓄えた電力が供給される負荷と
を備えることを特徴とする電源システム。 The power storage device according to any one of claims 1 to 5,
A second battery for supplying the power to the battery;
A power supply system comprising: a load to which electric power stored in the battery is supplied.
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JP2021175369A (en) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | 低▲炭▼動能開發股▲ふん▼有限公司 | Protection method for vehicular super-capacitor module and protection device for vehicular super-capacitor module executing the protection method |
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