JP2022023619A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップ状態からエンジン再始動時に移行する際において、車両搭載負荷の動作を最小限の電力で安定させることができる車両用電源装置を提供することにある。【解決手段】車両用電源装置１１は、通常電源１２から出力される電力の電圧を変換するＤＣＤＣコンバータ１４と、ＤＣＤＣコンバータ１４と接続された蓄電部と、ＤＣＤＣ制御部１６１と、を具備する。ＤＣＤＣ制御部１６１は、アイドリングストップ機能が終了するに際して、ＤＣＤＣコンバータ１４で変換された電力を、第１車両負荷および第２車両負荷の何れか一方に供給し、通常電源１２からの電力を、第１車両負荷および第２車両負荷の何れか他方に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源装置に関し、特に、アイドリングストップ機能を有する車両に備えられる車両用電源装置に関する。

エンジンを備える車に於いては、近年、アイドリングストップ機能を備えたものが登場してきている。従来の車両では停止時にもエンジンが運転されているアイドリングを行っていたが、アイドリングストップ機能では、燃料の節約や排出ガスの削減などのため、不必要なアイドリングを停車時に止める。

アイドリングストップ時から車両を発進させる際には、エンジンを再起動させる。エンジンの当該再起動に際し、バッテリ等の主電源に加えて、キャパシタ等から電力を供給する発明が特許文献１に記載されている。

また、特許文献２には、車両に搭載される負荷を幾つかのグループに分け、当該グループに優先度を付与し、選択的に電源を供給する発明が記載されている。

特開２０１５－２１７９１９号公報 特開２００３－１６５４０６号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された発明では、アイドリングストップ時から復帰してエンジンを再起動する際に、キャパシタ等の補助的電源から電力を負荷に供給する技術事項は記載されているものの、補助的電源から供給される電力の電力量に関する検討は必ずしも十分ではない。補助的電源から負荷に供給される電力量が不十分であれば、カーナビゲーション等の設定情報が不用意にリセットされる恐れがある。

また、エンジンの再起動に於いては、車両主電源（鉛バッテリ）の電圧低下により、ＤＣＤＣコンバータの昇圧効率が落ち、バッテリとＤＣＤＣコンバータ入力との間に流れる電流が増大することにより、両間の配線抵抗に起因して電圧降下が発生する。この対処方法として、ハーネスの直径を大きくすることで配線抵抗を小さくすることも考えられるが、この対処方法であると、ハーネスの配索が困難になる課題がある。また、掛かる電圧降下に対処するために、コンバータの容量を大きくする対策が存在するが、このようにすると装置の大型化やコスト高を招く恐れがある。

更に、特許文献２に記載された発明では、車両に搭載される負荷を幾つかのグループに分け、当該グループに優先度を付与する発明が記載されているが、ここでは事故発生時に一部のグループに電力供給を遮断しているのみである。よって、係る発明によって、アイドリングストップ時から復帰してエンジンを再起動する際に、負荷の動作を保証することはできない。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、アイドリングストップ状態からエンジン再始動時に移行する際において、最小限の電力で車両搭載負荷の動作を安定させることができる車両用電源装置を提供することにある。

本発明の請求項１に記載された車両用電源装置は、アイドリングストップ機能を有する車両において、通常電源から車両負荷に供給される電力を変換する車両用電源装置であり、前記通常電源から出力される電力の電圧を変換する電力変換回路と、前記電力変換回路と接続された蓄電部と、演算制御装置と、を具備し、前記車両負荷は、前記車両の走行に関わる負荷である第１車両負荷と、前記車両の走行に関わらない負荷である第２車両負荷と、を有し、前記演算制御装置は、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を、前記第１車両負荷および前記第２車両負荷の何れか一方に供給し、前記通常電源からの電力を、前記第１車両負荷および前記第２車両負荷の何れか他方に供給することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載された車両用電源装置では、前記演算制御装置は、前記車両が停止している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記第２車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記第２車両負荷に供給し、前記車両が走行している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記第１車両負荷に供給し、その後、前記エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記第１車両負荷に供給することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載された車両用電源装置では、前記第１車両負荷は、操舵系負荷と、制動系負荷と、を有し、前記演算制御装置は、前記車両が走行している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記制動系負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記制動系負荷に供給することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載された車両用電源装置では、前記車両の緊急動作に関わる第３車両負荷を、更に具備し、前記演算制御装置は、前記緊急動作時において、前記蓄電部から前記第３車両負荷のみに電力を供給することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載された車両用電源装置では、前記第２車両負荷は、表示機器であることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る車両用電源装置によれば、車両負荷を、車両の走行に関わる負荷である第１車両負荷と、車両の走行に関わらない負荷である第２車両負荷と、に分類し、アイドリングストップ機能が終了するに際して、通常電源および電力変換回路の何れか一方からの電力を第１車両負荷に供給し、他方からの電力を第２車両負荷に供給している。よって、電力変換回路から供給される電圧の安定した電力を、第１車両負荷または第２車両負荷の何れかに供給できる。このことから、電力変換回路の電力を第１車両負荷に供給する場合は、車両の走行に関わる機能を安定的に作動させることが出来る。また、電力変換回路の電力を第２車両負荷に供給する場合は、車両の走行に関わらない機能、例えば表示機器を安定的に作動させることが出来る。

本発明の請求項２に係る車両用電源装置によれば、先ず、車両が停止している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、電力変換回路で変換された電力を第２車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、蓄電部からの電力を第２車両負荷に供給ししている。このようにすることで、アイドリングストップ機能が終了するに際して、例えば表示機器である第２車両負荷に安定した電力を供給し、第２車両負荷を安定的に動作させることができる。一方、車両が走行している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、電力変換回路で変換された電力を第１車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、蓄電部からの電力を第１車両負荷に供給している。このようにすることで、走行中に、例えば制動装置である第１車両負荷を安定的にかつ主電源の電力を最小限で動作させることができる。

本発明の請求項３に係る車両用電源装置によれば、車両が走行している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、電力変換回路で変換された電力を制動系負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、蓄電部からの電力を制動系負荷に供給することで、車両走行時に安定的にかつ主電源の電力を最小限制動系負荷を動作させることが出来る。

本発明の請求項４に係る車両用電源装置によれば、緊急動作時において、蓄電部から第３車両負荷のみに電力を供給することで、通常電源が衝突事故等で破損した場合でも、例えばドアロック解除機構である第３車両負荷を動作させ、乗員を車両から外部に待避させることができる。

本発明の請求項５に係る車両用電源装置によれば、第２車両負荷として表示機器を採用することで、アイドリングストップ機能が終了した際に、表示機器にちらつき等が発生することを抑制できる。

本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）は車両用電源装置が組み込まれた車両の接続構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は車両用電源装置を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を示す図であり、エンジンの再始動時の各期間に於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）はエンジンの再始動時の期間Ａに於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は期間Ａにおける車両用電源装置の動作を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る車両停止時における車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）はエンジンの再始動時の期間Ｂおよび期間Ｄに於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は期間Ｂおよび期間Ｄにおける車両用電源装置の動作を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る車両停止時における車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）はエンジンの再始動時の期間Ｃに於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は期間Ｃにおける車両用電源装置の動作を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行時における車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）はエンジンの再始動時の期間Ｂおよび期間Ｄに於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は期間Ｂおよび期間Ｄにおける車両用電源装置の動作を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行時における車両用電源装置を示す図であり、（Ａ）はエンジンの再始動時の期間Ｃに於ける電源電圧の変化を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は期間Ｃにおける車両用電源装置の動作を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る緊急時時における車両用電源装置を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両用電源装置１１を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。

ここで、特許請求の範囲と実施形態との対応関係の一例を説明する。電力変換回路はＤＣＤＣ制御部１６１であり、蓄電部はキャパシタ１５であり、演算制御装置はＤＣＤＣ制御部１６１であり、第１車両負荷は操舵系負荷１３１および制動系負荷１３２であり、第２車両負荷は表示系負荷１３４であり、第３車両負荷は緊急系負荷１３３である。

図１を参照して、車両用電源装置１１の構成を説明する。図１（Ａ）は車両用電源装置１１を含む車両１０の概略構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は車両用電源装置１１の構成を詳細に示す回路図である。

図１（Ａ）を参照して、車両１０は、通常電源１２と、車両用電源装置１１と、車両負荷１３と、を備えている。車両１０は、ここでは図示しないエンジンを駆動源として走行する車両であり、アイドリングストップ機能を備えている。アイドリングストップ機能とは、燃料の節約や排出ガスの削減などのため、交差点等で車両１０が停車する際等に、不必要なアイドリングを止める機能である。

通常電源１２は、車両負荷１３に電力を供給する。通常電源１２は、例えば、１２Ｖの直流電力を発生する充電可能な鉛蓄電池やリチウムイオンバッテリである。

車両負荷１３は、車両１０に搭載される負荷である。車両負荷１３の詳細は、図１（Ｂ）を参照して後述する。

車両用電源装置１１は、通常電源１２から車両負荷１３に供給される電力を変換する。車両用電源装置１１の詳細は図１（Ｂ）を参照して後述する。

図１（Ｂ）を参照して、車両用電源装置１１の回路構成を説明する。車両用電源装置１１は、アイドリングストップ機能を有する車両１０において、通常電源１２から車両負荷１３に供給される電力を変換する。また、車両用電源装置１１は、通常電源１２から出力される電力の電圧を変換するＤＣＤＣコンバータ１４と、ＤＣＤＣコンバータ１４と接続されたキャパシタ１５と、ＤＣＤＣ制御部１６１と、を主要に具備する。

上記した車両負荷１３は、車両１０の走行に関わる負荷である第１車両負荷（後述する操舵系負荷１３１および制動系負荷１３２）と、車両１０の走行に直接的には関わらない負荷である第２車両負荷（後述する表示系負荷１３４）と、を有する。また、ＤＣＤＣ制御部１６１は、後述するように、アイドリングストップ機能が終了するに際して、ＤＣＤＣコンバータ１４で変換された電力を、第１車両負荷および第２車両負荷の何れか一方に供給し、通常電源１２からの電力を、第１車両負荷および第２車両負荷の何れか他方に供給する。

具体的構成として、車両用電源装置１１は、主に、キャパシタ１５、ＤＣＤＣコンバータ１４、回路切替部２９１、回路切替部２９２、回路切替部２９３および回路切替部２９４を有する。また、車両負荷１３として、操舵系負荷１３１、制動系負荷１３２、緊急系負荷１３３および表示系負荷１３４が図示されている。

車両用電源装置１１の具体的構成を、通常電源１２および車両負荷１３と共に詳述する。

通常電源１２は、一方の電極が接地されており、他方の電極が接続線３１８を介して操舵系負荷１３１に接続されている。

オルタネータ２３は、一方の電極が接地されており、他方の電極が接続線３１１を介して回路切替部２９２に接続されている。また、接続線３１１には、オルタネータ２３側から、ダイオード１８１および抵抗１９が接続されている。オルタネータ２３は、ここでは図示しないエンジンにより駆動される。

スタータ２２は、通常電源１２から供給される電力を回転エネルギーに変換し、自立運転可能なレベルまでエンジンを回転させるための始動用モータである。スタータ２２は、一方の電極が接地されており、他方の電極が接続線３１２を経由して、接続線３１１の接点２３３に接続されている。

キャパシタ１５は、一方の電極が接地されており、他方の電極が接続線３１３を経由して、接続線３１１の接点２３４に接続されている。また、接点２３４は、ダイオード１８１と抵抗１９との間に配置されている。

ＤＣＤＣ制御部１６１は、車両用電源装置１１の全体的な動作を制御する素子であり、たとえばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を採用することができる。

エアバッグ制御部１６２は、エアバッグの膨出を制御するＥＣＵである。本実施形態では、エアバッグ制御部１６２は、エアバッグの膨出したこと、即ち車両衝突が発生したことを示す電気信号を、ＤＣＤＣ制御部１６１に電送する。

エンジン制御部１６３は、エンジンの動作を制御するＥＣＵである。エンジン制御部１６３は、アイドリングストップが終了した際に再起動することを示す電気信号を、ＤＣＤＣ制御部１６１に電送する。

ＤＣＤＣコンバータ１４は、ここでは昇圧型のものが採用されており、通常電源１２から供給される電力を昇圧および安定化を図る回路素子である。ＤＣＤＣコンバータ１４は、入力側電極は接続線３１５が接続しており、出力側電極が接続線３１９に接続している。

操舵系負荷１３１は、車両１０を操舵する負荷であり、乗員によるハンドルの操作量に応じて、車両１０を操舵する。操舵系負荷１３１は、パワーステアリングとも称される。操舵系負荷１３１は、一方の電極が接地され、他方の電極が接続線３１８を経由して通常電源１２に接続されている。

制動系負荷１３２は、車両１０を制動する負荷であり、乗員によるブレーキペダルの踏み込み量に応じて、車両１０を制動する。制動系負荷１３２は、一方の電極が接地され、他方の電極が接続線３２６および接点２３８を経由して接続線３１８に接続されている。また、制動系負荷１３２としては、ブレーキアシスト、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＶＤＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等を採用することが出来る。

緊急系負荷１３３は、車両１０の緊急動作に関連する負荷であり、例えば、ドアロック機構または緊急通報機能である。緊急系負荷１３３は、一方の電極が接地され、他方の電極が接続線３２５、接点２３７および接続線３１８を経由して、通常電源１２に接続されている。また、緊急系負荷１３３の他方の電極は、接続線３２４を経由して回路切替部２９４に接続されている。

表示系負荷１３４は、操舵系負荷１３１および制動系負荷１３２と比較すると車両１０の走行機能に直接的には関わらない機器であり、例えば、ディスプレイ、カーナビゲーション機器、オーディオ、メータ等である。表示系負荷１３４は、一方の電極は接地されており、他方の電極は接続線３２３を介して回路切替部２９４に接続されている。更に、表示系負荷１３４の他方の電極は、接続線３２２を介して接点２３６に接続されている。

接続線３１６は、接続線３１８の接点２３１と回路切替部２９２とを接続する。接続線３１７は、接続線３１８の接点２３２と回路切替部２９１とを接続する。接続線３２１は、接続線３２６の接点２３９と回路切替部２９３とを接続する。また、接続線３１１と接続線３１８とは接点２４０で接続している。

回路切替部２９１は、接続線３１７と接続線３１９との間に介装された切替素子であり、例えばトランジスタ等の半導体素子が採用される。回路切替部２９１は、ＤＣＤＣ制御部１６１の指示に基づいて、接続線３１７と接続線３１９とを接続する。

回路切替部２９２は、接続線３１５と、接続線３１１と、接続線３１６との間に配置された切替素子であり、例えばトランジスタ等の半導体素子が採用される。回路切替部２９２は、ＤＣＤＣ制御部１６１の指示に基づいて、接続線３１１と接続線３１５、または、接続線３１６と接続線３１５とを接続する。

回路切替部２９３は、接点２３５と、接続線３２１と、接続線３２０との間に配置された切替素子であり、例えばトランジスタ等の半導体素子が採用される。回路切替部２９３は、ＤＣＤＣ制御部１６１の指示に基づいて、接点２３５と接続線３２１、または、接点２３５と接続線３２０とを接続する。

回路切替部２９４は、接続線３２０と、接続線３２４と、接続線３２３との間に配置された切替素子であり、例えばトランジスタ等の半導体素子が採用される。回路切替部２９４は、ＤＣＤＣ制御部１６１の指示に基づいて、接続線３２０と接続線３２４、または、接続線３２０と接続線３２３とを接続する。

ダイオード１８２は接続線３２２の中間部に介装され、ダイオード１８３は接続線３２５の中間部に介装され、ダイオード１８４は接続線３２６の中間部に介装されている。

図２を参照して、アイドリングストップ機能を有する車両に於いて、アイドリングストップ時からエンジン再開までの期間は、期間Ａないし期間Ｄに分けることができる。図２は、通常電源１２の電圧値を示すチャートである。

期間Ａは、ＤＣＤＣコンバータ１４が動作していない期間であり、通常電源１２の電圧は、例えば１２Ｖ程度で安定している。

期間Ｂは、アイドリングストップ状態からエンジンを再起動させる直前の期間である。

期間Ｃは、エンジンが再起動する瞬間およびその直後を含む期間である。

期間Ｄは、期間Ｃが終了した後に電圧が回復するまでの期間である。

ここで、期間Ｂ、期間Ｃおよび期間Ｄにおける車両用電源装置１１の挙動は、車両１０が停止している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合と、車両１０が走行している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合とで異なる。車両１０が停止している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合を、図４および図５に示す。車両１０が走行している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合を、図６および図７に示す。尚、期間Ａにおける車両用電源装置１１の挙動は、車両１０が停止している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合と、車両１０が走行している間にアイドリングストップからエンジン再開する場合とで、同様である。

図３を参照して、車両１０が停止している場合において、期間Ａにおける車両用電源装置１１の動作を説明する。ここでは、電流の流れを破線で示している。図３（Ａ）は期間Ａを示すチャートであり、図３（Ｂ）は期間Ａにおける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。

図３（Ａ）を参照して、期間Ａでは、通常電源１２の電圧は、例えば１２Ｖ程度で安定している。

図３（Ｂ）を参照して、期間Ａにおいては、回路切替部２９１は導通状態であり、回路切替部２９２は非導通状態である。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２０とを接続しており、回路切替部２９４は接続線３２０と接続線３２３とを接続している。

このようにすることで、通常電源１２からの電力は、接続線３１８を経由して操舵系負荷１３１に供給される。また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２４０、接続線３１１、接点２３４および接続線３１３を経由して、キャパシタ１５に蓄電される。

更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３８および接続線３２６を経由して、制動系負荷１３２に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３７および接続線３２５を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。

更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３２、接続線３１７、回路切替部２９１、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２０、回路切替部２９４および接続線３２３を経由して、表示系負荷１３４に供給される。

上記のように車両用電源装置１１を動作させることで、通常電源１２からの安定した電力が、操舵系負荷１３１、制動系負荷１３２、緊急系負荷１３３および表示系負荷１３４に供給され、これらの負荷を安定的に動作させることができる。

図４および図５を参照して、車両１０が停止している間に、アイドリングストップからエンジン再開する場合における車両用電源装置１１の動作を説明する。

図４を参照して、アイドリングストップ状態からエンジンを再起動させる直前の期間である期間Ｂ、および、アイドリングストップ機能が終了した後にエンジンの駆動力で車両１０が走行する期間Ｄにおける車両用電源装置１１の動作を説明する。図４（Ａ）は期間Ｂおよび期間Ｄを示すチャートであり、図４（Ｂ）は期間Ｂおよび期間Ｄにおける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。

図４（Ａ）を参照して、期間Ｂでは、通常電源１２の電圧は、例えば１２Ｖ程度で比較的に安定している。期間Ｂは、例えば、アイドリングストップ機能によりエンジンが停止している期間に於いて、乗員がブレーキペダルから足を離してからエンジンが再起動するまでの期間である。期間Ｂでは、通常電源１２の電圧降下は未だ発生していない。期間Ｄは、前述した期間Ｃが終了した後に電圧が回復するまでの期間である。

図４（Ｂ）を参照して、期間Ｂおよび期間Ｄにおいては、回路切替部２９１は非導通状態であり、回路切替部２９２は接続線３１５と接続線３１６とを接続している。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２０とを接続しており、回路切替部２９４は接続線３２０と接続線３２３とを接続している。

このようにすることで、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３１、接続線３１６、回路切替部２９２および接続線３１５を経由してＤＣＤＣコンバータ１４に供給される。そして、ＤＣＤＣコンバータ１４で所定の電圧値に安定化された電力は、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２０、回路切替部２９４および接続線３２３を経由して表示系負荷１３４に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８を経由して操舵系負荷１３１に供給される。

更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３８および接続線３２６を経由して、制動系負荷１３２に供給される。また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３７および接続線３２５を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。

このようにすることで、ＤＣＤＣコンバータ１４で電圧が安定化された電力を、例えばカーナビゲーション機器である表示系負荷１３４に供給することができ、表示系負荷１３４のちらつき等を抑制することができる。

図５を参照して、車両１０が停止している場合、エンジンが再起動する瞬間およびその直後を含む期間Ｃにおける車両用電源装置１１の動作を説明する。図５（Ａ）は期間Ｃを示すチャートであり、図５（Ｂ）は期間Ｃにおける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。

図５（Ａ）を参照して、期間Ｃでは、配線抵抗による電圧降下や、エンジン再始動を行うスタータ２２により電力が消費されること等に起因して、電圧が落ち込む現象が発生する。

図５（Ｂ）を参照して、期間Ｃにおいては、回路切替部２９１は非導通状態であり、回路切替部２９２は接続線３１５と接続線３１１とを接続している。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２０とを接続しており、回路切替部２９４は接続線３２０と接続線３２３とを接続している。

このようにすることで、キャパシタ１５からの電力は、接続線３１３、接点２３４、抵抗１９、接続線３１１、回路切替部２９２および接続線３１５を経由してＤＣＤＣコンバータ１４に供給される。そして、ＤＣＤＣコンバータ１４で所定の電圧値に安定化された電力は、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２０、回路切替部２９４および接続線３２３を経由して表示系負荷１３４に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８を経由して操舵系負荷１３１に供給される。更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３８および接続線３２６を経由して、制動系負荷１３２に供給される。また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３７および接続線３２５を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。

このようにすることで、キャパシタ１５から供給され、且つ、ＤＣＤＣコンバータ１４で電圧が安定化された電力を、例えばカーナビゲーション機器である表示系負荷１３４に供給することができ、表示系負荷１３４の不連続な動作、例えば、ちらつき等を抑制することができる。

図６および図７を参照して、車両１０が走行している間に、アイドリングストップからエンジン再開する場合における車両用電源装置１１の動作を説明する。

車両１０が走行している間にアイドリングストップからエンジン再開するチェンジマインドに関して説明する。近年、アイドリングストップによる燃費向上の効果を顕著にするべく、車速が一定以下になるとエンジンを停止する停止前アイドリングストップを行うこともある。この際、車速が一定以下になり停止する前に再び乗員がアクセルを踏んで加速することもあり、このような現象はチェンジマインドとも称される。ここでは、チェンジマインドの場合において、車両１０の走行に関する負荷を安定して動作させるように、車両用電源装置１１を次のように動作させている。

図６を参照して、車両走行時において、アイドリングストップ状態からエンジンを再起動させる直前の期間である期間Ｂ、および、アイドリングストップ機能が終了した後にエンジンの駆動力で車両１０が走行する期間Ｄにおける車両用電源装置１１の動作を説明する。図６（Ａ）は期間Ｂおよび期間Ｄを示すチャートであり、図６（Ｂ）は期間Ｂおよび期間Ｄにおける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。

図６（Ａ）を参照して、期間Ｂでは、通常電源１２の電圧は、例えば１２Ｖ程度で比較的に安定している。また、期間Ｄでは、通常電源１２の電圧は、例えば１２Ｖ程度まで回復している。

図６（Ｂ）を参照して、期間Ｂおよび期間Ｄにおいては、回路切替部２９１は非導通状態であり、回路切替部２９２は接続線３１５と接続線３１６とを接続している。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２１とを接続しており、回路切替部２９４は非接続状態である。

このようにすることで、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３１、接続線３１６、回路切替部２９２および接続線３１５を経由してＤＣＤＣコンバータ１４に供給される。そして、ＤＣＤＣコンバータ１４で所定の電圧値に安定化された電力は、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２１、接点２３９および接続線３２６を経由して制動系負荷１３２に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８を経由して操舵系負荷１３１に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３７および接続線３２５を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。

更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３６および接続線３２２を経由して、表示系負荷１３４に供給される。

このようにすることで、ＤＣＤＣコンバータ１４で電圧が安定化された電力を、制動系負荷１３２に供給することができ、チェンジマインドを行った後に、車両１０を制動させる場合、制動系負荷１３２を安定的に作動させることができる。

図７を参照して、車両走行時において、エンジンが再起動する瞬間およびその直後を含む期間Ｃにおける車両用電源装置１１の動作を説明する。図７（Ａ）は期間Ｃを示すチャートであり、図７（Ｂ）は期間Ｃにおける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。

図７（Ａ）を参照して、期間Ｃでは、配線抵抗による電圧降下や、エンジン再始動を行うセルモータ等のスタータ２２により電力が消費されること等に起因して、電圧が落ち込む現象が発生する。

図７（Ｂ）を参照して、期間Ｃにおいては、回路切替部２９１は非導通状態であり、回路切替部２９２は接続線３１５と接続線３１１とを接続している。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２１とを接続している。また、回路切替部２９４は非接続状態である。

このようにすることで、キャパシタ１５からの電力は、接続線３１３、抵抗１９、接続線３１１、回路切替部２９２および接続線３１５を経由してＤＣＤＣコンバータ１４に供給される。そして、ＤＣＤＣコンバータ１４で所定の電圧値に安定化された電力は、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２１、接点２３９および接続線３２６を経由して制動系負荷１３２に供給される。

また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８を経由して操舵系負荷１３１に供給される。更に、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３７および接続線３２５を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。また、通常電源１２からの電力は、接続線３１８、接点２３６および接続線３２２を経由して表示系負荷１３４に供給される。

このようにすることで、キャパシタ１５から供給され、且つ、ＤＣＤＣコンバータ１４で電圧が安定化された電力を、制動系負荷１３２に供給することができ、前述したチェンジマインド時に於ける車両１０の制動動作を確実に行うことができる。

図８は、車両１０に衝突事故が発生する緊急時に於ける車両用電源装置１１の動作を示す回路図である。車両１０に衝突事故が発生した場合、回路切替部２９１は非接続であり、回路切替部２９２は接続線３１５と接続線３１１とを接続する。また、回路切替部２９３は接点２３５と接続線３２０とを接続し、回路切替部２９４は接続線３２０と接続線３２４とを接続する。

このようにすることで、車両１０に衝突事故が発生したことにより、通常電源１２が破損してしまい、通常電源１２からの電力供給が途絶えたとしても、エアバッグ制御部１６２から検知信号を受けたＤＣＤＣ制御部１６１の指示に基づいて、緊急系負荷１３３にキャパシタ１５から電力を供給することができる。具体的には、キャパシタ１５からの電力は、接続線３１３、接点２３４、抵抗１９、接続線３１１、回路切替部２９２、接続線３１５、ＤＣＤＣコンバータ１４、接続線３１９、接点２３５、回路切替部２９３、接続線３２０、回路切替部２９４、接続線３２４を経由して、緊急系負荷１３３に供給される。

よって、衝突事故により通常電源１２からの給電が無い場合でも、キャパシタ１５から電力が供給されることで、例えばドアロック機構である緊急系負荷１３３を安定して動作させ、ドアをアンロックして乗員は車外に待避することができる。

前述した本実施形態により、以下のような主要な効果を奏することができる。

本実施形態の車両用電源装置１１によれば、車両負荷１３を、車両１０の走行に関わる負荷である第１車両負荷（例えば操舵系負荷１３１）と、車両１０の走行に関わらない負荷である第２車両負荷（例えば緊急系負荷１３３）と、に分類している。更に、アイドリングストップ機能が終了するに際して、通常電源１２およびＤＣＤＣコンバータ１４の何れか一方からの電力を第１車両負荷に供給し、他方からの電力を第２車両負荷に供給している。よって、ＤＣＤＣコンバータ１４から供給される電圧の安定した電力を、第１車両負荷または第２車両負荷の何れかに供給できる。このことから、ＤＣＤＣコンバータ１４の電力を第１車両負荷に供給する場合は、車両１０の走行に関わる機能を安定的に作動させることが出来る。また、ＤＣＤＣコンバータ１４の電力を第２車両負荷に供給する場合は、車両１０の走行に関わらない機能、例えば表示機器を安定的に作動させることが出来る。更に、負荷を複数に分類し、ＤＣＤＣコンバータ１４で昇圧された電力を一部の負荷に供給することで、ＤＣＤＣコンバータ１４の容量および構成を簡素化することができる。

更に、本実施形態の車両用電源装置１１によれば、先ず、車両１０が停止している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、ＤＣＤＣコンバータ１４で変換された電力を第２車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、キャパシタ１５からの電力を第２車両負荷に供給している。このようにすることで、アイドリングストップ機能が終了するに際して、例えば表示系負荷１３４である第２車両負荷に安定した電力を供給し、第２車両負荷を最小の電力で安定的に動作させることができる。一方、車両１０が走行している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、ＤＣＤＣコンバータ１４で変換された電力を第１車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、キャパシタ１５からの電力を第１車両負荷に供給している。このようにすることで、走行中に、例えば制動系負荷１３２である第１車両負荷を安定的に動作させることができる。

更に、本実施形態の車両用電源装置１１によれば、車両１０が走行している場合、アイドリングストップ機能が終了するに際して、ＤＣＤＣコンバータ１４で変換された電力を制動系負荷１３２に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、キャパシタ１５からの電力を制動系負荷１３２に供給することで、車両走行時に安定的に制動系負荷１３２を動作させることが出来る。

更に、本実施形態の車両用電源装置１１によれば、緊急動作時において、キャパシタ１５から第３車両負荷（緊急系負荷１３３）のみに電力を供給することで、通常電源１２が衝突事故等で破損した場合でも、例えば緊急系負荷１３３である第３車両負荷を動作させ、乗員を車両１０から外部に待避させることができる。

更に、本実施形態の車両用電源装置１１によれば、第２車両負荷として表示系負荷１３４を採用することで、アイドリングストップ機能が終了した際に、表示系負荷１３４にちらつき等が発生することを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。

例えば、前述した実施形態では、第１車両負荷として操舵系負荷１３１を例示したが、第１車両負荷として操舵系負荷１３１および制動系負荷１３２の何れか一方または両方を採用することができる。

更に、図４および図５を参照した説明では、ＤＣＤＣコンバータ１４を介した電力を表示系負荷１３４に供給し、ＤＣＤＣコンバータ１４を介さない電力を操舵系負荷１３１および制動系負荷１３２に供給したが、これを逆にすることもできる。

更にまた、図６および図７を参照した説明では、ＤＣＤＣコンバータ１４を介した電力を制動系負荷１３２に供給し、ＤＣＤＣコンバータ１４を介さない電力を操舵系負荷１３１および表示系負荷１３４に供給したが、これを逆にすることもできる。

１０ 車両
１１ 車両用電源装置
１２ 通常電源
１３ 車両負荷
１３１ 操舵系負荷
１３２ 制動系負荷
１３３ 緊急系負荷
１３４ 表示系負荷
１４ ＤＣＤＣコンバータ
１５ キャパシタ
１６１ ＤＣＤＣ制御部
１６２ エアバッグ制御部
１６３ エンジン制御部
１８１ ダイオード
１８２ ダイオード
１８３ ダイオード
１８４ ダイオード
１９ 抵抗
２２ スタータ
２３ オルタネータ
２３１ 接点
２３２ 接点
２３３ 接点
２３４ 接点
２３５ 接点
２３６ 接点
２３７ 接点
２３８ 接点
２３９ 接点
２４０ 接点
２９１ 回路切替部
２９２ 回路切替部
２９３ 回路切替部
２９４ 回路切替部
３１１ 接続線
３１２ 接続線
３１３ 接続線
３１５ 接続線
３１６ 接続線
３１７ 接続線
３１８ 接続線
３１９ 接続線
３２０ 接続線
３２１ 接続線
３２２ 接続線
３２３ 接続線
３２４ 接続線
３２５ 接続線
３２６ 接続線
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 期間

Claims (5)

1. アイドリングストップ機能を有する車両において、通常電源から車両負荷に供給される電力を変換する車両用電源装置であり、
   前記通常電源から出力される電力の電圧を変換する電力変換回路と、
   前記電力変換回路と接続された蓄電部と、
   演算制御装置と、を具備し、
   前記車両負荷は、前記車両の走行に関わる負荷である第１車両負荷と、前記車両の走行に関わらない負荷である第２車両負荷と、を有し、
   前記演算制御装置は、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、
   前記電力変換回路で変換された電力を、前記第１車両負荷および前記第２車両負荷の何れか一方に供給し、
   前記通常電源からの電力を、前記第１車両負荷および前記第２車両負荷の何れか他方に供給することを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記演算制御装置は、
   前記車両が停止している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記第２車両負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記第２車両負荷に供給し、
   前記車両が走行している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記第１車両負荷に供給し、その後、前記エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記第１車両負荷に供給することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記第１車両負荷は、操舵系負荷と、制動系負荷と、を有し、
   前記演算制御装置は、
   前記車両が走行している場合、前記アイドリングストップ機能が終了するに際して、前記電力変換回路で変換された電力を前記制動系負荷に供給し、その後、エンジンを再起動する際は、前記蓄電部からの電力を前記制動系負荷に供給することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
4. 前記車両の緊急動作に関わる第３車両負荷を、更に具備し、
   前記演算制御装置は、前記緊急動作時において、前記蓄電部から前記第３車両負荷のみに電力を供給することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両用電源装置。
5. 前記第２車両負荷は、表示機器であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車両用電源装置。
   

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