JP2020120464A - 車両用電源制御装置、及び車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部の残電荷量が少ない場合にも対象負荷を駆動させることができ、蓄電部の残電荷量が多い場合には、効率良く対象負荷を駆動させることができる技術を実現する。【解決手段】車両用電源制御装置３は、放電路２２及びスイッチ２４を備えた放電回路２０と、電圧変換回路３０と、放電回路２０及び電圧変換回路３０を制御する制御回路１０と、を備える。制御回路１０は、失陥状態のときに、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にはスイッチ２４をオン状態に制御し、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合には電圧変換回路３０に電圧変換動作を行わせる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源制御装置、及び車両用電源装置に関する。

特許文献１には、電源バックアップシステムとしての機能を有する蓄電装置を備えた車両用電源システムが開示されている。特許文献１で開示される蓄電装置は、主電源からの電力供給が失陥状態となった場合に主電源とは異なる蓄電部から電力供給を行うように動作し得るものである。

特許文献１で開示される蓄電装置は、制御回路が主電源の電圧を監視する構成となっており、制御回路は、主電源の電圧の低下を検出すると、直ちに切替スイッチをオンさせる。そして、制御回路が切替スイッチをオンさせると、蓄電部から負荷へ電力が供給される。

特開２０１０−１４５１４３号公報

特許文献１で開示される蓄電装置は、いわゆる「成り行き放電」を採用しており、電源失陥に応じてなされるバックアップ動作では、蓄電部の出力電圧（端子電圧）に応じた電圧が負荷に印加される。この方法では、蓄電部から負荷への放電が継続して蓄電部の残電荷量が次第に減少すると、それに応じて負荷への供給電圧が低下することになる。そして、蓄電部の出力電圧が負荷の最低駆動電圧を下回ってしまうと、負荷を駆動できなくなる。つまり、特許文献１で開示される蓄電装置では、蓄電部の出力電圧が負荷の最低駆動電圧を下回った場合に電荷を使い切ることができなくなってしまうため、その分の電荷が無駄になってしまう。

一方で、特許文献１の蓄電装置に代えて、図３のようなバックアップ装置１０２を採用することも考えられる。図３で示されるバックアップ装置１０２は、放電回路として電圧変換回路１３０を用いており、電源部１９１の出力電圧が閾値電圧以下となったことを制御回路１１０が検出した場合に、電圧変換回路１３０から一定電圧が出力されるように、制御回路１１０が電圧変換回路１３０に電圧変換動作を行わせる。具体的には、蓄電部１９２の出力電圧（端子電圧）が上記一定電圧（目標電圧）を超える場合には電圧変換回路１３０に降圧動作を行わせ、蓄電部１９２の出力電圧（端子電圧）が上記一定電圧（目標電圧）を下回る場合には電圧変換回路１３０に昇圧動作を行わせるように、制御回路１１０が電圧変換回路１３０を制御する。この方法を用いれば、蓄電部１９２の出力電圧（端子電圧）が負荷１９４の最低駆動電圧を下回っても、昇圧動作によって最低駆動電圧以上の電圧を負荷１９４に与えることができるため、特許文献１の蓄電装置が抱える問題を解決しやすくなる。しかし、このバックアップ装置１０２のような対策だけでは、電圧変換に起因する効率の低下が懸念される。

そこで、上述した課題の少なくとも一つを解決するために、蓄電部の残電荷量が少ない場合にも対象負荷を駆動させることができ、蓄電部の残電荷量が多い場合には、効率良く対象負荷を駆動させることができる車両用の技術を提案する。

本開示の一つである車両用電源制御装置は、
負荷に電力を供給する電源部と、少なくとも前記電源部からの電力供給が失陥状態となった場合に負荷側導電路を介して前記負荷に電力を供給する蓄電部と、を備えた車両用電源システムを制御する車両用電源制御装置であって、
前記蓄電部と前記負荷側導電路との間に介在する放電路と、前記放電路に設けられるスイッチと、を備え、前記スイッチがオン状態のときに前記負荷側導電路と前記蓄電部との間が前記放電路を介して導通した状態となる放電回路と、
前記蓄電部と前記負荷側導電路との間に介在し、前記蓄電部に電気的に接続された蓄電部側導電路の電圧を変換して前記負荷側導電路に目標電圧を印加する電圧変換動作を少なくとも行い得る電圧変換回路と、
前記放電回路及び前記電圧変換回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記失陥状態のときに、前記蓄電部の出力電圧が閾値電圧以上である場合には前記スイッチを前記オン状態に制御し、前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧未満である場合には前記電圧変換回路に前記電圧変換動作を行わせる。

本開示の一つである車両用電源装置は、
上記車両用電源制御装置と、
上記蓄電部と、
を含む。

本開示によれば、蓄電部の残電荷量が少ない場合にも対象負荷を駆動させることができ、蓄電部の残電荷量が多い場合には、効率良く対象負荷を駆動させることができる。

図１は、実施例１の車両用電源制御装置を備えた車両用電源システムを概略的に例示するブロック図である。 図２は、実施例１の車両用電源制御装置で実行されるバックアップ動作に関する制御の流れを例示するフローチャートである。 図３は、比較例の車両用電源制御装置を備えた車両用電源システムを概略的に例示するブロック図である。 図４は、負荷必要電力がＰであるときの負荷電流と負荷電圧との関係を示すグラフである。 図５は、先行技術の方式での出力電圧と負荷電流との関係を示すグラフである。 図６は、比較例の方式での出力電圧と負荷電流との関係を示すグラフである。 図７は、実施例の方式での出力電圧と負荷電流と蓄電部の電圧との関係を示すグラフである。

ここで、本開示の望ましい例を示す。
本開示に係る車両用電源制御装置は、蓄電部と負荷側導電路との間に介在する放電路と、放電路に設けられるスイッチと、を備え、スイッチがオン状態のときに負荷側導電路と蓄電部との間が放電路を介して導通した状態となる放電回路と、蓄電部と負荷側導電路との間に介在し、蓄電部に電気的に接続された蓄電部側導電路の電圧を変換して負荷側導電路に目標電圧を印加する電圧変換動作を少なくとも行い得る電圧変換回路と、放電回路及び電圧変換回路を制御する制御回路と、を備えたものとすることが望ましい。そして、制御回路は、失陥状態のときに、蓄電部の出力電圧が閾値電圧以上である場合にはスイッチをオン状態に制御し、蓄電部の出力電圧が閾値電圧未満である場合には電圧変換回路に電圧変換動作を行わせる構成であることが望ましい。
このようにすれば、蓄電部の出力電圧が閾値電圧未満である場合に電圧変換回路に電圧変換動作を行わせて目標電圧を出力させることができるため、蓄電部の出力電圧が目標電圧を下回るような低い場合（蓄電部の残電荷量が少ない場合）にも対象負荷を駆動させやすくなる。一方、蓄電部の出力電圧が閾値電圧以上である場合（蓄電部の残電荷量が多い場合）には、強制的に出力電流を増大させることを抑え、負荷の必要電力と蓄電部の出力電圧とに応じた出力電流とすることができるため、消費電流を抑え、効率良く対象負荷を駆動させることができる。

制御回路は、失陥状態が発生した後、蓄電部の出力電圧が閾値電圧以上となっている間は、スイッチをオン状態で維持するとともに電圧変換回路の電圧変換動作を停止させ、失陥状態が発生した後、スイッチをオン状態で維持しているときに蓄電部の出力電圧が閾値電圧未満になった場合には、電圧変換回路に電圧変換動作を行わせるように動作してもよい。
このようにすれば、バックアップ動作を行う期間において、相対的に早い期間は、放電回路及び電圧変換回路のうちの放電回路のみを用い、より消費電力を抑えた形で負荷に対して必要電力を供給することができる。また、相対的に遅い期間は、電圧変換回路を用いて電圧変換を行うことで、蓄電部がより低い出力電圧となるときまでバックアップ動作を継続することができる。

本開示に係る車両用電源制御装置は、失陥状態が発生した後、蓄電部の出力電圧が閾値電圧となるまでスイッチをオン状態で維持する期間と蓄電部の出力電圧が閾値電圧となった後に電圧変換動作を行わせる期間とで継続して負荷を駆動可能な大きさの電圧を負荷側導電路に印加するものであってもよい。このようにすれば、放電回路による放電動作中でも電圧変換回路による放電動作中でも負荷を駆動可能な大きさの電圧を出力することができ、その切り替えの前後でも負荷を駆動可能な大きさの電圧が出力されない期間を無くすことができる。

本開示に係る車両用電源制御装置において、閾値電圧は、目標電圧よりも小さくてもよい。このようにすれば、放電回路による放電をより長く継続することができるため、消費電流を抑制する効果が一層高まる。

本開示に係る車両用電源制御装置は、対象となる負荷が、車両用ブレーキシステムであってもよい。このようにすれば、電源失陥時であっても電力供給が望まれる車両用ブレーキシステムに対し、失陥状態の後にも電力供給を継続することができ、しかも、このようなバックアップ動作を行い得る構成を、よりサイズを抑え得る構成で且つよりバックアップ動作を継続し得る構成で実現することができる。

本開示に係る車両用電源制御装置において、蓄電部は、電気二重層キャパシタであってもよい。
電気二重層キャパシタは、残電荷量の減少に伴って供給電圧が低下する特性を有するため、蓄電部に電気二重層キャパシタを採用した場合、上述の特徴に基づく効果がより一層発揮される。

＜実施例１＞
図１には、車両用電源システム１（以下、電源システム１ともいう）と、車両用電源システム１から電力供給を受ける負荷９４とを備えた車両システムＳｙが開示されている。図１で示される車両用電源システム１は、主電源として機能する電源部９１と、バックアップ電源として機能する蓄電部９２と、車両用電源制御装置３（以下、制御装置３ともいう）とを備える。電源システム１は、電源システム１によって負荷９４に電力を供給し得るシステムとして構成され、且つ、制御装置３によって失陥時のバックアップ動作を制御し得るシステムとして構成されている。なお、図１では、電力供給対象として負荷９４を例示しているが、負荷９４としては、シフトバイワイヤ制御システム、電子制御ブレーキシステムなど、様々な電気部品が該当し、その種類や数は限定されない。

電源部９１は、車両に搭載される電源部であり且つ様々な対象へ電力を供給するための主電源として機能する。電源部９１は、例えば、鉛バッテリ等の公知の車載バッテリとして構成されている。電源部９１は、高電位側の端子が配線部８１に電気的に接続され、配線部８１に対して所定の出力電圧を印加する。なお、図１では、ヒューズやイグニッションスイッチなどは省略して示している。

蓄電部９２は、例えば、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）等の公知の蓄電手段によって構成されている。蓄電部９２は蓄電部側導電路９３を介して充電回路４０、電圧変換回路３０、及び放電回路２０に電気的に接続されており、充電回路４０によって充電がなされ、電圧変換回路３０又は放電回路２０によって放電がなされる。蓄電部９２は、蓄電部側導電路９３に対して充電度合いに応じた出力電圧を印加する。この蓄電部９２は、バックアップ電源として機能し、少なくとも電源部９１からの電力供給が途絶えたときに電力供給源となる。本構成では、蓄電部９２と後述する制御装置３とによって車両用電源装置２（以下、電源装置２ともいう）が構成されている。

電源システム１は、電源部９１からの電力供給が低下していない正常のときに電源部９１の出力電圧が電力線となる配線部８１に印加され、電源部９１から配線部８１を介して様々な電気部品に電力が供給される。本構成において「電源部９１からの電力供給が失陥状態ではない正常状態のとき」とは、電源部９１の出力電圧が所定値を超えるときであり、具体的には、制御回路１０が検出する配線部８１の電圧（より詳しくは、配線部８１の所定位置Ｐ１の電圧）が所定値を超えるときである。逆に、「電源部９１からの電力供給が失陥状態であるとき」とは、電源部９１の出力電圧が所定値以下のときであり、具体的には、制御回路１０が検出する配線部８１の電圧（より詳しくは、配線部８１の所定位置Ｐ１の電圧）が所定値以下のときである。なお、電源部９１の出力電圧は、電源部９１の高電位側端子と低電位側端子との端子間電圧を意味する。

制御装置３は、充電回路４０、電圧変換回路３０、制御回路１０などを備える。

充電回路４０は、電源部９１からの電力供給に基づいて蓄電部９２を充電する充電動作を行う回路であり、例えば、ＤＣＤＣコンバータ等の公知の充電回路として構成され、制御回路１０によって制御される構成をなす。制御回路１０は、充電回路４０に対し、蓄電部９２の充電を指示する充電指示信号、又は蓄電部９２の充電停止を指示する充電停止信号を与えるように充電制御を行う。制御回路１０は、例えば所定の充電開始時（例えばイグニッションスイッチがオン状態になった時）に充電回路４０に充電動作を開始させ、蓄電部９２の出力電圧（充電電圧）が設定された充電目標電圧に達するまで充電回路４０に対して充電指示信号を与える。なお、充電目標電圧の値は、後述する閾値電圧Ｖｔｈよりも高い値である。充電回路４０は、制御回路１０から充電指示信号が与えられているときに、配線部８１を介して入力される電源電圧を昇圧又は降圧する電圧変換動作を行い、その変換した電圧を蓄電部９２に接続された蓄電部側導電路９３に印加する。制御回路１０から充電回路４０に対して充電停止信号が与えられているときには、充電回路４０は充電動作を行わず、このときには、配線部８１と蓄電部９２とを非導通状態とする。

電圧変換回路３０は、蓄電部９２と負荷側導電路９５との間に介在し、蓄電部９２に電気的に接続された蓄電部側導電路９３の電圧を昇圧又は降圧して負荷側導電路９５に目標電圧を印加する電圧変換動作を少なくとも行い得る。電圧変換回路３０は、例えば同期整流方式又はダイオード方式の公知の昇降圧型ＤＣＤＣコンバータとして構成され、制御回路１０によって制御される構成をなす。電圧変換回路３０には、制御回路１０によって、蓄電部９２の放電を指示する放電指示信号、又は蓄電部９２の放電停止を指示する放電停止信号が与えられる。電圧変換回路３０は、制御回路１０からの信号に応じて、蓄電部９２から負荷９４に放電電流を流す放電動作と、放電電流を遮断する遮断動作とを行う。電圧変換回路３０は、制御回路１０から放電指示信号が与えられている場合、蓄電部９２の出力電圧が印加される蓄電部側導電路９３の電圧を入力電圧として昇圧動作又は降圧動作を行い、出力側の負荷側導電路９５に対して設定された目標電圧を印加するように放電動作（具体的には、負荷側導電路９５に対し制御回路１０で設定された目標電圧を印加する放電動作）を行う。電圧変換回路３０は、制御回路１０から放電停止信号が与えられている場合、このような放電動作を停止させ、負荷側導電路９５と蓄電部９２との間を非導通状態とするように遮断動作を行う。電圧変換回路３０に接続された出力側は、負荷９４に電気的に接続された負荷側導電路９５に接続されているため、電圧変換回路３０が放電動作を行っているときには電圧変換回路３０から出力される出力電流（放電電流）が負荷９４に供給されうる。なお、ここでは電圧変換回路３０として昇降圧型のＤＣＤＣコンバータを例示したが、電圧変換回路３０は、昇圧機能のみを備えたＤＣＤＣコンバータであってもよい。

放電回路２０は、蓄電部９２と負荷側導電路９５との間に介在する放電路２２と、放電路２２に設けられるスイッチ２４と、を備える。放電回路２０は、スイッチ２４がオン状態のときに負荷側導電路９５と蓄電部９２との間が放電路２２を介して導通した状態となる回路である。スイッチ２４は、例えば、ＦＥＴやバイポーラトランジスタなどの公知の半導体スイッチ素子であってもよく、公知の機械式リレーであってもよい。

制御回路１０の電源回路５２は、ダイオード５２Ａと、ダイオード５２Ａのアノードと配線部８１とを電気的に接続する導電路と、ダイオード５２Ａのカソードと制御回路１０の電源線５８とを電気的に接続する導電路とを備える。制御回路１０の電源回路５４は、ダイオード５４Ａと、ダイオード５４Ａのアノードと蓄電部側導電路９３とを電気的に接続する導電路と、ダイオード５４Ａのカソードと電源線５８とを電気的に接続する導電路とを備える。制御回路１０の電源回路５６は、ダイオード５６Ａと、ダイオード５６Ａのアノードと負荷側導電路９５とを電気的に接続する導電路と、ダイオード５６Ａのカソードと電源線５８とを電気的に接続する導電路とを備える。なお、電源回路５４は、電源部９１からの電力供給が正常状態のときに電源回路５２よりも低い電圧を出力するように構成され、正常状態のときには蓄電部９２側からダイオード５４Ａを介して電源線５８側へ電流が流れることが抑制される。電源部９１からの電力供給が失陥状態となってから放電回路２０が出力を行うまでは電源回路５４を介して制御回路１０に電力を供給し得る。失陥状態になった後に放電回路２０から出力がなされた後には、電源回路５４による電圧の出力が電源回路５６による電圧の出力を下回った場合に電源回路５６を介して制御回路１０に電力を供給し得る。

制御回路１０は、充電回路４０、電圧変換回路３０、放電回路２０などを制御する回路である。制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ又はＲＡＭ等のメモリ、ＡＤ変換器等を有している。制御回路１０は、電源部９１からの電力供給が途絶えた場合でも、蓄電部９２からの電力によって動作することが可能となるように電力供給を受け得る。

次に、バックアップ動作に関する制御を説明する。
制御回路１０は、例えば、車両が停止状態から始動状態に切り替わったこと（例えば、車両に設けられた所定の始動スイッチ（イグニッションスイッチ、又はその他の始動スイッチ）がオフ状態からオン状態に切り替わったこと）を条件として、図２で示すバックアップ動作用の制御を開始する。

制御回路１０は、図２の制御を開始した後、電源部９１からの電力供給が失陥状態であるか否かを継続的に監視する（Ｓ１０）。制御回路１０は、図示しない電圧信号線を介して所定位置Ｐ１の電圧を監視している。制御回路１０は、ステップＳ１０では、所定位置Ｐ１の電圧（電源部９１の高電位側の端子の電圧）が基準電圧値Ｖ１を下回るか否かを判定し、所定位置Ｐ１の電圧の値が基準電圧値Ｖ１を下回らない場合には、ステップＳ１０でＮｏと判定し、再びステップＳ１０の判定を行う。つまり、制御回路１０は、図２の制御を開始した後、所定位置Ｐ１の電圧の値が基準電圧値Ｖ１を下回らない限り、ステップＳ１０の判定を繰り返し、ステップＳ１０でＮｏとする判定を繰り返す。

制御回路１０は、ステップＳ１０において所定位置Ｐ１の電圧の値が基準電圧値Ｖ１を下回ると判定した場合、即ち、電源部９１からの電力供給が失陥状態であると判定した場合（ステップＳ１０でＹｅｓと判定した場合）、ステップＳ１１にて、放電回路２０のスイッチ２４をオフ状態からオン状態に切り替える。制御回路１０は、ステップＳ１１の処理を行った後、ステップＳ１２の処理を行い、蓄電部９２の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。制御回路１０は、図示しない電圧信号線を介して蓄電部９２の出力電圧の値（具体的には高電位側端子の電圧値）を監視し、蓄電部９２の出力電圧の値が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。なお、蓄電部９２の出力電圧は、蓄電部９２の高電位側端子と低電位側端子との端子間電圧を意味する。

制御回路１０は、ステップＳ１２では、蓄電部９２の出力電圧の値が閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば、ステップＳ１２でＹｅｓと判定し、ステップＳ１１の処理を再び行う。つまり、制御回路１０は、ステップＳ１０でＹｅｓと判定した後には、蓄電部９２の出力電圧の値が閾値電圧Ｖｔｈ未満とならない限り、ステップＳ１１の処理を継続させ、ステップＳ１２でＹｅｓとする判定を繰り返す。閾値電圧Ｖｔｈは、例えば、上述の所定電圧値（基準電圧値Ｖ１）よりも低い値であり、満充電時の蓄電部９２の出力電圧（蓄電部９２が満充電時に蓄電部側導電路９３に印加される出力電圧の値）よりも低い値である。また、満充電時の蓄電部９２の出力電圧（端子間電圧）の値は、上記所定電圧値（基準電圧値Ｖ１）よりも大きい値であってもよく、小さい値であってもよい。また、満充電時の蓄電部９２の出力電圧は、満充電時の電源部９１の出力電圧（端子間電圧）の値よりも大きい値であってもよく、小さい値であってもよい。

なお、本構成では、例えば、車両が停止状態から始動状態に切り替わったこと（例えば、車両に設けられた所定の始動スイッチ（イグニッションスイッチ、又はその他の始動スイッチ）がオフ状態からオン状態に切り替わったこと）を条件として、制御回路１０が充電回路４０に充電動作を行わせ、蓄電部９２の出力電圧（充電電圧）が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい所定基準値以上となるように（具体的には、蓄電部側導電路９３に印加される電圧の値が所定基準値以上となるように）、蓄電部９２の充電がなされるようになっている。従って、このような充電が完了した後には、蓄電部９２の出力電圧（充電電圧）の値、即ち、蓄電部側導電路９３に印加される電圧の値は閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい値で維持されるようになっている。

また、本構成では、制御回路１０は、図２の制御を開始してからステップＳ１１の処理を開始するまでの間は、スイッチ２４をオフ状態で維持する。そして、図２の制御を開始してからステップＳ１３の処理を開始するまでは、電圧変換回路３０を停止状態で維持する。従って、制御回路１０は、ステップＳ１１の処理を継続させている間、電圧変換回路３０を停止状態とする。このように、制御回路１０は、上述の失陥状態が発生した後、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となっている間（ステップＳ１０でＹｅｓと判定した後、ステップＳ１２でＮｏと判定するまでの間）は、スイッチ２４をオン状態で維持するとともに電圧変換回路３０の電圧変換動作を停止させた状態とする。

制御回路１０は、ステップＳ１２において蓄電部９２の出力電圧の値が閾値電圧Ｖｔｈ以上でないと判定した場合（ステップＳ１２でＮｏと判定した場合）、ステップＳ１３にて電圧変換動作を行う。具体的には、電圧変換回路３０の駆動を開始させ、蓄電部側導電路９３に印加された電圧を変換して負荷側導電路９５に目標電圧を印加するように電圧変換動作を行わせる。電圧変換回路３０が出力する目標電圧の値は、負荷９４を駆動するための最低駆動電圧よりも大きい値であり、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい一定値であってもよく、小さい一定値であってもよい。最低駆動電圧とは、負荷９４に印加する電圧の範囲のうち負荷９４が駆動可能となる下限の値である。このステップＳ１３の処理は、上述の電圧変換動作が可能な程度の電荷が蓄積されている限り、継続することができる。

ここで、本開示の効果を例示する。
本開示に係る制御装置３は、蓄電部９２と負荷側導電路９５との間に介在する放電路２２と、放電路２２に設けられるスイッチ２４と、を備え、スイッチ２４がオン状態のときに負荷側導電路９５と蓄電部９２との間が放電路２２を介して導通した状態となる放電回路２０を備える。更に、制御装置３は、蓄電部９２と負荷側導電路９５との間に介在し、蓄電部９２に電気的に接続された蓄電部側導電路９３の電圧を変換して負荷側導電路９５に目標電圧を印加する電圧変換動作を少なくとも行い得る電圧変換回路３０を備える。更に、制御装置３は、放電回路２０及び電圧変換回路３０を制御する制御回路１０を備える。そして、制御回路１０は、失陥状態のときに、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合にはスイッチ２４をオン状態に制御し、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満である場合には電圧変換回路３０に電圧変換動作を行わせる。

このようにすれば、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧未満である場合に電圧変換回路３０に電圧変換動作を行わせて目標電圧を出力させることができるため、蓄電部９２の出力電圧が目標電圧を下回るような低い場合（蓄電部９２の残電荷量が少ない場合）にも対象負荷９４を駆動させやすくなる。一方、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上である場合（蓄電部９２の残電荷量が多い場合）には、強制的に出力電流を増大させることを抑え、負荷９４の必要電力と蓄電部９２の出力電圧とに応じた出力電流とすることができるため、消費電流を抑え、効率良く対象負荷９４を駆動させることができる。

ここで、本構成の効果を更に詳しく説明する。
例えば、負荷９４に必要な電力がＰである場合、電力Ｐを生じさせるために必要となる電流と電圧との関係は図４のようになる。つまり、印加する電圧が大きければ必要となる電流は少なくて済み、印加する電圧が小さくなるほど電流が大きくなる。この点を踏まえ、特許文献１で行われるような成り行き放電を考えてみると、この方法では、図５のようにバックアップ動作開始直後からのある程度の期間は、蓄電部から高い出力電圧でバックアップ動作を行うことができるため、消費電流を抑えやすいという特徴がある。しかし、この方法では、蓄電部の出力電圧が負荷駆動最低電圧を下回るとバックアップ動作が行えなくなるため、それ以降の期間は、蓄電部に蓄積された電荷が無駄になってしまう。

一方、図３のような装置では、図６のような変化となる。この装置は、バックアップ動作開始直後から電圧変換回路１３０によって目標電圧（出力電圧）を出力することができ、蓄電部１９２の出力電圧が負荷駆動最低電圧を下回っても目標電圧（出力電圧）の出力を継続することができるため、バックアップ動作を継続し得るというメリットがある。しかし、この方法では、蓄電部の出力電圧が高い場合でも、目標電圧に抑えて出力するため、その分、消費電流が大きくなってしまう。特に、蓄電部１９２の出力電圧が目標電圧（出力電圧）よりも大きい期間での効率の低下は否めない。

しかし、上述した本構成では、図７のように、蓄電部９２の出力電圧が大きい期間は放電回路２０を用いたバックアップ動作を行うことができるため、この期間の消費電流（負荷電流）を格段に抑えることができ、この効果をバックアップ期間の延長又は蓄電部９２のサイズ低減に結び付けることができる。しかも、蓄電部９２の出力電圧が低くなった場合には、電圧変換回路３０によって昇圧するようにバックアップ動作を継続することができるため、より長くバックアップ動作を継続することができる。

制御回路１０は、失陥状態が発生した後、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となっている間は、スイッチ２４をオン状態で維持するとともに電圧変換回路３０の電圧変換動作を停止させ、失陥状態が発生した後、スイッチ２４をオン状態で維持しているときに蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満になった場合には、電圧変換回路３０に電圧変換動作を行わせるように動作する。このようにすれば、バックアップ動作を行う期間において、相対的に早い期間は、放電回路２０及び電圧変換回路３０のうちの放電回路２０のみを用い、より消費電力を抑えた形で負荷９４に対して必要電力を供給することができる。また、相対的に遅い期間は、電圧変換回路３０を用いて電圧変換を行うことで、蓄電部９２がより低い出力電圧となるときまでバックアップ動作を継続することができる。

制御装置３は、失陥状態が発生した後、蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなるまでスイッチ２４をオン状態で維持する期間と蓄電部９２の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなった後に電圧変換動作を行わせる期間とで継続して負荷９４を駆動可能な大きさの電圧を負荷側導電路９５に印加する。このようにすれば、放電回路２０による放電動作中でも電圧変換回路３０による放電動作中でも負荷を駆動可能な大きさの電圧を出力することができ、その切り替えの前後でも負荷９４を駆動可能な大きさの電圧が出力されない期間を無くすことができる。

制御装置３において、閾値電圧Ｖｔｈは、電圧変換回路３０で出力される目標電圧よりも小さい。このようにすれば、放電回路２０による放電をより長く継続することができる。

制御装置３は、対象となる負荷９４が車両用ブレーキシステムであってもよい。このようにすれば、電源失陥時であっても電力供給が望まれる車両用ブレーキシステムに対し、失陥状態の後にも電力供給を継続することができ、しかも、このようなバックアップ動作を行い得る構成を、よりサイズを抑え得る構成で且つよりバックアップ動作を継続し得る構成で実現することができる。

蓄電部９２は、電気二重層キャパシタであってもよい。電気二重層キャパシタは、残電荷量の減少に伴って供給電圧が低下する特性を有するため、蓄電部９２に電気二重層キャパシタを採用した場合、上述の特徴に基づく効果がより一層発揮される。

＜他の実施例＞
本開示に係る技術は、上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例であってもよい。また、上述した又は後述する実施例は、矛盾しない範囲で組み合わせてもよい。

上述した実施例では、図２の制御を行う場合に、図２の制御を開始してからステップＳ１１の処理を開始するまで（具体的には、ステップＳ１３の処理を開始するまで）電圧変換回路３０を停止させる例を示したが、この例に限定されない。例えば、制御回路１０は、図２の制御の開始に伴って電圧変換回路３０の電圧変換動作を開始させ、電源部９１よりも低い電圧を負荷側導電路９５に出力し続けるように電圧変換回路３０を動作させてもよい。この場合、ステップＳ１１の処理を開始した後に電圧変換回路３０を停止させるとよい。

上述した実施例では、主電源部としての電源部９１に鉛バッテリを用いているが、この構成に限定されず、上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例においても、鉛バッテリ以外の公知の他の蓄電池を用いてもよい。電源部９１を構成する電源手段の数は１つに限定されず、複数の電源手段によって構成されていてもよい。

上述した実施例では、蓄電部９２に電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いているが、この構成に限定されず、上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例においても、蓄電部９２にリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、ニッケル水素充電池などの他の蓄電手段を用いてもよい。また、蓄電部９２を構成する蓄電手段の数は１つに限定されず、複数の蓄電手段によって構成されていてもよい。

上述した実施例では、充電回路４０がＤＣＤＣコンバータとして構成される例を説明したが、上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例においても、この例に限定されず、公知の様々な充電回路を用いることができる。

上述した実施例では、放電回路のスイッチが１つである例を示したが、２以上であってもよい。

上述した実施例では、電圧変換回路３０とは別の放電回路２０を設けたが、電圧変換回路３０が放電回路としての機能を果たしてもよい。この場合、電圧変換回路３０が、上述の電圧変換動作を行う機能と、蓄電部側導電路９３と負荷側導電路９５とを導通させる機能（例えば、蓄電部側導電路９３の電圧と同程度の電圧を負荷側導電路９５に印加する機能）とを実現できればよい。

２…車両用電源装置
３…車両用電源制御装置
１０…制御回路
２０…放電回路
２２…放電路
２４…スイッチ
３０…電圧変換回路
９１…電源部
９２…蓄電部
９３…蓄電部側導電路
９４…負荷
９５…負荷側導電路

Claims (7)

1. 負荷に電力を供給する電源部と、少なくとも前記電源部からの電力供給が失陥状態となった場合に負荷側導電路を介して前記負荷に電力を供給する蓄電部と、を備えた車両用電源システムを制御する車両用電源制御装置であって、
   前記蓄電部と前記負荷側導電路との間に介在する放電路と、前記放電路に設けられるスイッチと、を備え、前記スイッチがオン状態のときに前記負荷側導電路と前記蓄電部との間が前記放電路を介して導通した状態となる放電回路と、
   前記蓄電部と前記負荷側導電路との間に介在し、前記蓄電部に電気的に接続された蓄電部側導電路の電圧を変換して前記負荷側導電路に目標電圧を印加する電圧変換動作を少なくとも行い得る電圧変換回路と、
   前記放電回路及び前記電圧変換回路を制御する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記失陥状態のときに、前記蓄電部の出力電圧が閾値電圧以上である場合には前記スイッチを前記オン状態に制御し、前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧未満である場合には前記電圧変換回路に前記電圧変換動作を行わせる
   車両用電源制御装置。
2. 前記制御回路は、
   前記失陥状態が発生した後、前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧以上となっている間は、前記スイッチを前記オン状態で維持するとともに前記電圧変換回路の前記電圧変換動作を停止させ、
   前記失陥状態が発生した後、前記スイッチを前記オン状態で維持しているときに前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧未満になった場合には、前記電圧変換回路に前記電圧変換動作を行わせる
   請求項１に記載の車両用電源制御装置。
3. 前記失陥状態が発生した後、前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧となるまで前記スイッチを前記オン状態で維持する期間と前記蓄電部の出力電圧が前記閾値電圧となった後に前記電圧変換動作を行わせる期間とで継続して前記負荷を駆動可能な大きさの電圧を前記負荷側導電路に印加する
   請求項１又は請求項２に記載の車両用電源制御装置。
4. 前記閾値電圧は、前記目標電圧よりも小さい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用電源制御装置。
5. 前記負荷は、車両用ブレーキシステムである
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用電源制御装置。
6. 前記蓄電部は、電気二重層キャパシタである請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用電源制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車両用電源制御装置と、
   前記蓄電部と、
   を含む車両用電源装置。

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