JP4365144B2

JP4365144B2 - Power supply

Info

Publication number: JP4365144B2
Application number: JP2003187736A
Authority: JP
Inventors: 史恭村上; 誠藤原; 進西本
Original assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005027389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、特に、被電力供給装置に対して電気エネルギを供給する２つの電源を備え、そのうちの一の電源の充電を制御するうえで好適な電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の電子制御ブレーキシステム等の被電力供給装置に対して電力を供給する主バッテリおよびバックアップ電源を備える電源装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。かかる電源装置において、バックアップ電源は、キャパシタにより構成されており、主バッテリや電源ライン等が故障した際に被電力供給装置に対して電力を供給する。従って、上記の電源装置によれば、主バッテリからの電力供給が困難となった場合においても、被電力供給装置への電源を確保することができる。
【０００３】
【非特許文献１】
発明協会公開技報公技番号２００１−６２４２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載されるバックアップ電源はイグニションオフ後に放電されるので、イグニションがオンされた後に被電力供給装置への電源供給を確実に確保するうえでは、そのイグニションオン後速やかにバックアップ電源の充電を開始し完了させることが必要である。しかしながら、バックアップ電源の充電は主バッテリや発電機による電力で賄う必要があるため、充電開始時期や充電量の設定を最適に行わないと、主バッテリや発電機の負荷が過大となり、他の電装品の作動に悪影響が現れる可能性がある。この点、上記した文献１に記載する如く主バッテリおよびバックアップ電源を備える電源装置においては、バックアップ電源への充電を主バッテリ等の状態を考慮することなく行うのは適切でない。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バックアップ電源への充電を主バッテリ等の充電装置の性能低下を招くことなく実現することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、蓄電されている電気エネルギを被電力供給装置に対して供給するバッテリと、前記バッテリに蓄電されている電気エネルギを前記被電力供給装置に対して供給することが困難である場合に限り、蓄電されている電気エネルギを該被電力供給装置に対して供給するバックアップ電源としてのキャパシタと、前記バッテリの電気エネルギを前記キャパシタへ供給することにより該キャパシタを充電するキャパシタ用充電装置と、を備える電源装置であって、
前記バッテリの電気負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段により検出される電気負荷に基づいて前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を制御する第１充電制御手段と、
を備える電源装置により達成される。
【０００７】
本発明において、被電力供給装置には、２つの電源から電力供給が行われる。また、バックアップ電源としてのキャパシタはキャパシタ用充電装置によってバッテリから電気エネルギが供給されることにより充電され得るが、その充電は、バッテリの電気負荷に基づいて制御される。この際、バッテリの電気負荷が比較的大きい場合にはキャパシタへの充電を禁止し又はその充電量を低下させる等の処置を行うこととすれば、バッテリに作用する電気負荷の軽減を図ることができる。従って、本発明によれば、キャパシタの充電をバッテリの性能低下を招来させることなく実現することができる。
【０００８】
この場合、上記した電源装置において、前記第１充電制御手段は、前記負荷検出手段により検出される電気負荷が所定以上に大きい場合、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を抑制することとすればよい。
【０００９】
また、上記した電源装置において、前記第１充電制御手段は、前記負荷検出手段により検出される電気負荷が前記所定以上に大きい場合、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を禁止することとしてもよい。
【００１０】
また、上記した電源装置において、前記第１充電制御手段は、前記負荷検出手段により検出される電気負荷が前記所定以上に大きい場合、該所定未満に小さい場合に比して、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタへの充電量を低下させることとしてもよい。
【００１１】
尚、上記した電源装置において、車両の有する動力源により駆動される発電機からなり、前記バッテリを充電するバッテリ用充電装置と、前記発電機の発電量に基づいて前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を制御する第２充電制御手段と、を備えることとすれば、バッテリ用充電装置からバッテリに供給される電気エネルギが比較的小さい場合にキャパシタへの充電を禁止し又はその充電量を低減させる等の処置を行うことにより、バッテリにおけるキャパシタへの充電負荷を軽減させることができ、その結果、キャパシタの充電をバッテリの性能低下を招来させることなく実現することができる。
【００１２】
この場合、上記した電源装置において、前記第２充電制御手段は、前記発電機の発電量が所定値以下である場合、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を抑制することとすればよい。
【００１３】
また、上記した電源装置において、前記第２充電制御手段は、前記発電機が停止している場合、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタの充電を禁止することとすれば、バッテリの充電が行われない発電機の停止時にそのバッテリによるキャパシタの充電を行わないので、キャパシタの充電を行ううえでバッテリの性能低下を防止することができる。
【００１４】
また、上記した電源装置において、前記第２充電制御手段は、前記キャパシタ用充電装置による前記キャパシタへの充電量を前記発電機の発電量に応じた値に設定することとすれば、発電機の発電量が比較的少ない場合、バッテリからキャパシタへの充電量が抑えられるため、バッテリにおけるキャパシタへの充電負荷を軽減させることができ、その結果、キャパシタの充電をバッテリの性能低下を招来させることなく実現することができる。
【００１５】
ところで、上記した電源装置において、前記第２電源は、蓄電されている電気エネルギを前記被電力供給装置に対して供給するバッテリであることとしてもよい。
【００１６】
また、上記した電源装置において、前記第１電源は、蓄電されている電気エネルギを前記被電力供給装置に対して供給するキャパシタであることとしてもよい。
【００１７】
また、上記した電源装置において、前記第１電源は、前記第２電源に蓄電されている電気エネルギを前記被電力供給装置に対して供給することが困難である場合に限り、該被電力供給装置に対して電気エネルギを供給するバックアップ電源であることとしてもよい。
【００２０】
また、上記の目的は、被電力供給装置に対して電気エネルギを供給し得る第１電源と、前記被電力供給に対して電気エネルギを供給し得ると共に、前記第１電源を充電し得る第２電源と、前記第２電源の電圧よりも高圧の第３電源と、前記第３電源の電圧を降圧して前記第２電源を充電し得る電圧制御器と、を備える電源装置であって、
前記第２電源による前記第１電源の充電を、前記電圧制御器により前記第２電源の充電が開始された後、該第２電源の充電が行われている状況で開始する第１電源用充電制御手段を備える電源装置により達成される。
【００２１】
本発明において、第２電源による第１電源の充電は、電圧制御器により第２電源の充電が開始された後に開始される。第２電源の充電が開始されていれば、第２電源を用いて第１電源が充電される際に、第２電源の性能が低下することは防止される。従って、本発明によれば、第１電源の充電を第２電源の性能低下を招来させることなく実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施例である電源装置１０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例の電源装置１０は、例えば車両の有する車輪の制動を電子的に制御する電子制御式ブレーキシステム（ＥＣＢ）に搭載され、ＥＣＢシステムへの電源供給を行う装置である。
【００２３】
図１に示す如く、電源装置１０は、例えば１２Ｖ程度の電圧を有する車載バッテリ１２を備えている。車載バッテリ１２は、所定容量の電力を蓄えることができると共に、車両に搭載された電気負荷であるＥＣＢシステムを含む多数の電装品に対してそれぞれ電気エネルギを供給することができる充放電可能な例えば鉛電池である。車載バッテリ１２には、車両動力であるエンジンの回転駆動により発電するオルタネータ１４が接続されている。尚、オルタネータ１４の回転速度とエンジンの回転速度とは所定のプーリ比に固定される。車載バッテリ１２は、オルタネータ１４が発電駆動する際にその電気エネルギを回収する。また、車載バッテリ１２は、車両のイグニションがオン状態にある場合に、車輪の制動を電子的に行わせるべくＥＣＢシステムに対して電気エネルギの供給を行う。
【００２４】
電源装置１０は、また、車載バッテリ１２とは別個に設けられ電力を蓄えることが可能な電気２重層コンデンサ（以下、キャパシタと称す）１６を備えている。キャパシタ１６は、複数が直列接続されることによりバックアップ電源１８を構成しており、車載バッテリ１２と並列に配置されてＥＣＢシステムに接続されている。キャパシタ１６は、ＥＣＢシステムに対する車載バッテリ１２の電力供給を補助するために設けられており、車載バッテリ１２の故障や電源ラインの断線等に起因して車載バッテリ１２からＥＣＢシステムへの電力供給が遮断された際等にそのＥＣＢシステムへの電力供給を行う。このため、ＥＣＢにおいては、車載バッテリ１２からの電力供給が困難である場合にも、キャパシタ１６からの電力供給により車輪の制動が確保されることとなる。
【００２５】
尚、キャパシタ１６は、蓄電された状態で電力の授受（充放電）が行われない状態が長時間継続すると、そのキャパシタ１６の劣化が促進されてしまう。そこで、かかる不都合を回避すべく、キャパシタ１６は、車両のイグニションがオンからオフに切り替わりＥＣＢシステムの動作が終了した後、その時点で蓄えているすべての電力の放電を開始し、蓄える電力を“０”にされる。
【００２６】
電源装置１０は、また、キャパシタ１６を充電するために設けられた充電回路２０を有している。充電回路２０は、車載バッテリ１２を用いてキャパシタ１６を充電するための回路である。すなわち、キャパシタ１６は、充電回路２０の動作に応じて車載バッテリ１２から供給される電気エネルギにより充電される。
【００２７】
充電回路２０は、車載バッテリ１２とキャパシタ１６との間に介在されたスイッチング素子２２、及び、そのスイッチング素子２２のゲートに接続する駆動素子２４を有している。スイッチング素子２２は、図１に示す如く例えばエンハンスメント型ｐチャネルＭＯＳトランジスタであって、そのオン・オフにより車載バッテリ１２とキャパシタ１６との間の電源ライン２６，２８を遮断・導通する。また、駆動素子２４は、例えばｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであって、そのオン・オフによりスイッチング素子２２をデューティ駆動させる。
【００２８】
スイッチング素子２２のソースには、電源ライン２６車載バッテリ１２が接続されている。また、スイッチング素子２２のドレインには、電源ライン２８及び抵抗３２を介してキャパシタ１６が接続されている。抵抗３２は、キャパシタ１６へ流れる充電電流を検出するための電流センサ３４を構成しており、所定の抵抗値を有している。電流センサ３４は、抵抗３２の両端に接続する増幅器３６を有している。増幅器３６は、抵抗３２の両端に生ずる電位差に応じた信号を電流センサ３４の出力信号として出力する。
【００２９】
電源装置１０は、キャパシタ１６の充電制御を行うためのマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）４０を備えている。マイコン４０には、イグニションスイッチ３０が接続されている。イグニションスイッチ３０は、車両運転者による機械的な車両のイグニション操作や車両の携帯する携帯機と車載器との通信による遠隔的なイグニション操作等に連動してオン・オフするスイッチである。マイコン４０は、イグニションスイッチ３０がオフ状態にある場合は、スイッチング素子２２をオフし車載バッテリ１２とキャパシタ１６とを遮断する指令を行う一方、イグニションスイッチ３０がオン状態にある場合は、スイッチング素子２２の駆動を許可し車載バッテリ１２とキャパシタ１６との連通を許可する指令を行う。
【００３０】
マイコン４０には、また、上記した電流センサ３４が接続されており、その出力信号が供給される。マイコン４０は、電流センサ３４の出力信号に基づいて、車載バッテリ１２側からキャパシタ１６へ流れるキャパシタ１６の充電電流Ａｒを検出する。マイコン４０には、また、電源ライン２６及び２８が接続されている。マイコン４０は、車載バッテリ１２側の電源ライン２６に生ずる電位Ｖ１を検出すると共に、キャパシタ１６側の電源ライン２８に生ずる電位Ｖ２を検出する。
【００３１】
マイコン４０には、エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）４２が接続されている。エンジンＥＣＵ４２は、通常、車両エンジンの回転数を検出し、その回転数に従って車両エンジンの駆動を制御すると共に、上記したオルタネータ１４の発電を制御する。マイコン４０には、エンジンＥＣＵ４２で検出された車両エンジンの回転数ＮＥに応じた信号が供給される。マイコン４０は、エンジンＥＣＵ４２からのかかる信号に基づいて車両エンジンの回転数ＮＥを検出する。
【００３２】
マイコン４０には、また、車載バッテリ１２から電気負荷（但し、バックアップ電源１４を除く）へ流れる電流に応じた信号を出力する電流センサ４４が接続されている。マイコン４０は、電流センサ４４の出力信号に基づいて、車載バッテリ１２から電気負荷への電流Ｉを検出する。
【００３３】
マイコン４０には、更に、上記したスイッチング素子２２のゲートにコレクタが接続する駆動素子２４のベースが接続されている。駆動素子２４のエミッタは接地されている。駆動素子２４は、マイコン４０からベースにロー信号が供給された場合にはオフする一方、マイコン４０からベースにハイ信号が供給された場合にはオンしてスイッチング素子２２のゲートに“０”電圧を供給する。マイコン４０は、後に詳述する如く、イグニションスイッチ３０がオン状態にある状況下、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への充電電流が所望の値に一致するようにスイッチング素子２２をデューティ駆動すべく、駆動素子２４に対してロー又はハイの指令信号を供給する。
【００３４】
以下、本実施例の電源装置１０の動作について説明する。
【００３５】
エンジンが停止している場合やエンジンは回転しているが始動直後等に起因してその回転数が低い場合、オルタネータ１４は発電能力が低い。かかる状況下で充電回路２０の作動によりキャパシタ１６の充電を行うものとすると、車載バッテリ１２にオルタネータ１４による発電電力が充分に供給されない状態で、その車載バッテリ１２から電気エネルギが取り出されキャパシタ１６に供給されることとなるので、車載バッテリ１２がへたり易くなり、その寿命が低下する不都合が生ずる。一方、エンジン回転数がある程度（例えば２０００ｒｐｍ）高くなると、オルタネータ１４の発電能力は高くなり、車載バッテリ１２へのオルタネータ１４からの充電能力は充分になる。このため、かかる状況で充電回路２０の作動によりキャパシタ１６の充電が行われたとしても、車載バッテリ１２の負荷が相対的に過大となることはない。
【００３６】
そこで、本実施例のシステムは、キャパシタ１６の充電に起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのを防止すべく、キャパシタ１６の充電を車両エンジンの状態すなわちオルタネータ１４の発電状態を考慮して行う点に第１の特徴を有している。本実施例において、マイコン４０は、イグニションスイッチ３０がオンするまでは、すなわち、オフ状態に維持されている間は車載バッテリ１２から電源ライン２６，２８を介したキャパシタ１６への電力供給を行わず、キャパシタ１６の充電を禁止する。一方、イグニションスイッチ３０がオンした以後は、車載バッテリ１２から電源ライン２６，２８を介したキャパシタ１６への電力供給を許可し、キャパシタ１６の充電を許容する。
【００３７】
また、マイコン４０は、オルタネータ１４の発電が行われていると判断される最小のエンジン回転数（以下、基準回転数と称す）ＮＥ０を記憶しており、エンジンＥＣＵ４２の出力信号に基づいて検出した車両エンジンの回転数ＮＥをその基準回転数ＮＥ０と比較する。尚、上記の基準回転数ＮＥ０は、予め一定に維持されているものでもよいし、また、周辺温度等に応じて変動するものであってもよい。
【００３８】
そして、マイコン４０は、上記の比較結果により検出エンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥ０に達していないと判断した場合には、キャパシタ１６の充電を禁止すべく、駆動素子２４に対してＬｏ信号を供給する。駆動素子２４にＬｏ信号が供給されると、その駆動素子２４はオフし、スイッチング素子２２のゲート電圧はＨｉとなる。この場合、スイッチング素子２２はそのオン抵抗が大きいことに起因してオフし、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給は行われない。
【００３９】
一方、マイコン４０は、上記した比較結果により検出エンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥ０に達したと判断した場合には、キャパシタ１６の充電を許可すべく、駆動素子２４に対してＨｉ信号を供給し得る。駆動素子２４にＨｉ信号が供給されると、その駆動素子２４はオンし、スイッチング素子２２のゲート電圧は“０”になる。この場合、スイッチング素子２２はそのオン抵抗が小さいことに起因してオンし、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給が行われる。
【００４０】
図２は、上記の機能を実現すべく、本実施例の電源装置１０においてマイコン４０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図２に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図２に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４１】
ステップ１００では、オルタネータ１４の発電が適切に行われる程度に車両エンジンが始動しているか否かが判別される。尚、本実施例において、この車両エンジンの始動有無は、エンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥ０に達しているか否かに基づいて判別されるが、それ以外に例えばオルタネータ１４自体の発電有無に基づいて判別されることとしてもよい。また、オルタネータ１４の発電量自体を検出できる場合には、このエンジン始動有無に代えて、検出発電量が所定値に達しているか否かを直接的に判別することとしてもよい。その結果、オルタネータ１４の発電が適切に行われる程度には車両エンジンが始動していないと判別された場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、オルタネータ１４の発電が適切に行われる程度に車両エンジンが始動していると判別された場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４２】
ステップ１０２では、駆動素子２４へＬｏ信号を供給することによりキャパシタ１６の充電を禁止する処理が実行される。また、ステップ１０４では、駆動素子２４へＨｉ信号を供給することによりキャパシタ１６の充電を許可する処理が実行される。本ステップ１０２又は１０４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４３】
上記図２に示すルーチンによれば、車両エンジンが所望の状態に始動するまでは、オルタネータ１４が停止し或いはその発電量が所定値にまで十分に達していないとして、すなわち、車載バッテリ１２の充電が行われず或いはその充電が十分に行われていないとして、車載バッテリ１２から電源ライン２６，２８を介したキャパシタ１６への電力供給を行わず、キャパシタ１６の充電を禁止することができる。また、上記の如く車両エンジンが始動した以後は、車載バッテリ１２から電源ライン２６，２８を介したキャパシタ１６への電力供給を許可し、キャパシタ１６の充電を開始許可することができる。
【００４４】
エンジンの始動がオルタネータ１４の発電が適切に行われる程度に達する前にキャパシタ１６の充電が行われなければ、車載バッテリ１２の負荷が過大となることはない。また、かかるエンジン始動後にキャパシタ１６の充電が行われても、車載バッテリ１２がオルタネータ１４による発電により充電されるので、この場合にも、車載バッテリ１２の負荷が過大となることはない。従って、本実施例の電源装置１０によれば、キャパシタ１６の充電に起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのを防止することができ、キャパシタ１６の充電を車載バッテリ１２の性能低下を招くことなく実現することができる。
【００４５】
また、上記の如きエンジン始動直後、具体的には、エンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥ０に達した直後にキャパシタ１６の充電が行われれば、イグニションオフ後に完全放電されるキャパシタ１６の充電はイグニションオン後速やかに開始される。従って、本実施例によれば、キャパシタ１６の充電を車載バッテリ１２の性能低下を招くことなく早期に完了させることが可能となっている。
【００４６】
次に、車両エンジンが始動し、キャパシタ１６の充電が許可された以後、その充電が車両エンジンの回転数すなわちオルタネータ１４の発電量に関係なく、また、車載バッテリ１２の電気負荷の大きさに関係なく一定の条件で行われるものとすると、車載バッテリ１２からの電荷の持ち出しが過大となり、他の電装品の作動に悪影響が現れる可能性がある。従って、車載バッテリ１２を用いたキャパシタ１６の充電を行ううえでは、エンジン回転数ＮＥやオルタ発電量，車載バッテリ１２のキャパシタ１６を除いた電気負荷の大きさ等を考慮することできめ細かい制御ができる。
【００４７】
そこで、本実施例のシステムは、車載バッテリ１２を用いたキャパシタ１６の充電を上記のパラメータを考慮して行う点に第２の特徴を有している。本実施例において、マイコン４０は、まず、電流センサ４４の出力信号に基づいて車載バッテリ１２から電気負荷へ流れる放電電流Ｉを検出する。車載バッテリ１２の放電電流Ｉは、電気負荷が大きいほど大きな値となる。マイコン４０は、スイッチング素子２２を駆動するデューティ比を、検出した放電電流Ｉに応じた値に設定する。具体的には、放電電流Ｉが、車載バッテリ１２が機能低下する程度に電荷が持ち出されていると判断される最小の電流値（以下、基準電流値と称す）Ｉ０未満である場合はデューティ比を通常の大きさ（例えば１００％）にし、放電電流Ｉが基準電流値Ｉ０以上である場合はデューティ比を通常の大きさよりも小さな値（例えば０％）にする。そして、かかるデューティ比が実現されるように駆動素子２４をオン・オフ駆動する。
【００４８】
このようにスイッチング素子２２のデューティ比が設定されると、車載バッテリ１２から電気負荷への放電電流Ｉが比較的大きい場合は、すなわち、その電気負荷が比較的大きい場合は、キャパシタ１６を充電するための車載バッテリ１２からの電荷の持ち出しが制限され、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給が抑制される。
【００４９】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例の電源装置１０においてマイコン４０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、キャパシタ１６の充電が許可された後、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１１０の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１１０では、電流センサ４４の出力信号に基づいて、車載バッテリ１２からの放電電流Ｉが検出される。ステップ１１２では、上記ステップ１１０で検出された放電電流Ｉが基準電流値Ｉ０以上であるか否かが判別される。その結果、Ｉ≧Ｉ０が成立しないと判別された場合は、以後何ら処理が進めされることなく今回のルーチンは終了される。一方、Ｉ≧Ｉ０が成立すると判別された場合は、次にステップ１１４の処理が実行される。
【００５１】
ステップ１１４では、キャパシタ１６の充電を抑制する処理が実行される。具体的には、スイッチング素子２２のデューティ比が“０”とされるように駆動素子２４がオン駆動される。かかる処理が行われると、以後、スイッチング素子２２はオフし、車載バッテリ１２を用いたキャパシタ１６の充電が抑制・禁止される。本ステップ１１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５２】
上記図３に示すルーチンによれば、エンジン始動後におけるキャパシタ１６の充電時、車載バッテリ１２の放電電流Ｉが比較的大きくその電気負荷が比較的大きい場合に、その車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給を抑制し、キャパシタ１６の充電を抑制・禁止することができる。
【００５３】
車載バッテリ１２の電気負荷が大きい場合にキャパシタ１６の充電が抑制・禁止されれば、その分だけその車載バッテリ１２から持ち出される電荷が過大となることはない。従って、本実施例の電源装置１０によれば、キャパシタ１６の充電が行われることに起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのを防止すること、すなわち、キャパシタ１６の充電を車載バッテリ１２の性能低下を招くことなく実現することができる。
【００５４】
尚、上記の構成では、車載バッテリ１２の放電電流Ｉが予め定められた基準電流値Ｉ０以上であるか否かに基づいて、スイッチング素子２２のデューティ比を０％と１００％との２段階に切り換えることとしているが、そのデューティ比を放電電流Ｉの大きさに比例させて多段階に切り換え、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への充電電流の大きさを可変にすることとしてもよい。この場合には、放電電流Ｉが大きいほどデューティ比を小さくすれば、放電電流Ｉが大きいほど車載バッテリ１２からキャパシタ１６への充電電流は低下し、その充電量は低下するので、その車載バッテリ１２から持ち出される電荷が過大となることはなく、キャパシタ１６の充電が行われることに起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのは抑制される。
【００５５】
また、上記の構成では、放電電流Ｉの大きさを検出することにより車載バッテリ１２の電気負荷の大きさを推定・検出することとしているが、その車載バッテリ１２の電圧或いは放電電流の積算値，温度等を考慮して電気負荷の大きさを検出することとしてもよい。
【００５６】
本実施例において、マイコン４０は、上記の如く、エンジンＥＣＵ４２からの信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを検出する。エンジン回転数ＮＥが高いほどオルタネータ１４が発電できる電力は多くなる。マイコン４０は、また、スイッチング素子２２を駆動するデューティ比を、検出したエンジン回転数ＮＥに応じた値に設定する。具体的には、エンジン回転数ＮＥが高いほどデューティ比を大きくする。そして、かかるデューティ比が実現されるように駆動素子２４をオン・オフ駆動する。
【００５７】
このようにスイッチング素子２２のデューティ比が適宜変更されて設定される場合は、車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ流れる充電電流の大きさは可変される。このため、エンジン回転数ＮＥが高いほどすなわちオルタネータ１４の発電能力が高いほど、車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ多くの電力が供給され、一方、エンジン回転数ＮＥが低いほどすなわちオルタネータ１４の発電能力が低いほど、キャパシタ１６を充電するための車載バッテリ１２からの電荷の持ち出しが制限され、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給が抑制される。
【００５８】
図４は、上記の機能を実現すべく、本実施例の電源装置１０においてマイコン４０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図４に示すルーチンは、キャパシタ１６の充電が許可された後、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図４に示すルーチンが起動されると、まずステップ１２０の処理が実行される。
【００５９】
ステップ１２０では、エンジン回転数ＮＥ、電源ライン２６の電位（電源電圧）Ｖ１、電源ライン２８の電位（キャパシタ充電電圧）Ｖ２、及び充電電流Ａｒが検出される。ステップ１２２では、上記ステップ１２０で検出したエンジン回転数ＮＥに基づいて、車載バッテリ１２側からキャパシタ１６へ流すべき目標の充電電流Ａｔが算出される。
【００６０】
図５は、本実施例におけるエンジン回転数ＮＥと目標充電電流Ａｔとの関係を表した図を示す。図５に示す如く、目標充電電流Ａｔは、エンジン回転数ＮＥが上記した基準回転数ＮＥ０に達するまでは“０”に設定される。そして、エンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥ０に達した後はその回転数ＮＥが高くなるに伴って大きくなり、その回転数ＮＥがある所定値に達した後は一定に維持される。上記図４に示すステップ１２２における目標充電電流Ａｔの算出は、図５に示す関係を参照することにより行われる。
【００６１】
ステップ１２４では、上記ステップ１２０で検出された電位Ｖ１とＶ２との差ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）が算出される。ステップ１２６では、上記ステップ１２２及び１２４で算出した目標充電電流Ａｔ及び電位差ΔＶに基づいて、スイッチング素子２２を駆動するの基本となる基本デューティＤｕｔｙ０を演算する処理が実行される。
【００６２】
図６は、電源ライン２６，２８の電位Ｖ１とＶ２との電位差ΔＶと、スイッチング素子が１００％でデューティ駆動される際の充電電流Ａ１００との関係を表した図を示す。図６に示す如く、上記した電位差ΔＶが小さい場合は、スイッチング素子２２が１００％でデューティ駆動されても、すなわち、スイッチング素子２２がオン状態を継続しても、車載バッテリ１２側からキャパシタ１６側へ流れる充電電流は小さい。一方、電位差ΔＶが大きくなるに従って、スイッチング素子２２が１００％でデューティ駆動された際に車載バッテリ１２側からキャパシタ１６側へ流れる充電電流は二次曲線的に大きくなる。
【００６３】
上記図４に示すステップ１２６における基本デューティＤｕｔｙ０の演算は、まず、図６に示す関係を参照することにより電位差ΔＶに基づいてスイッチング素子が１００％でデューティ駆動される際の充電電流Ａ１００が算出された後、その充電電流Ａ１００と上記した目標充電電流Ａｔとに基づいて次式（１）に示す如く行われる。
【００６４】
Ｄｕｔｙ０＝Ａｔ／Ａ１００×１００（％）・・・（１）
但し、Ａｔ＞Ａ１００が成立する場合には、Ｄｕｔｙ０＝１００％とする。また、キャパシタ充電電圧Ｖ２が所定値（例えば、１２．５Ｖ）を下回っている場合には、Ｄｕｔｙ＝０％とする。
【００６５】
ステップ１２８では、上記ステップ１００で算出した目標充電電流Ａｔと実際に車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ流れている充電電流Ａｒとの差に従って、次式（２）に示す如く上記した基本デューティＤｕｔｙ０を補正した値を、スイッチング素子２２を駆動するための駆動デューティＤｕｔｙとして設定する処理が実行される。
【００６６】
Ｄｕｔｙ←Ｄｕｔｙ０＋α ・・・（２）
但し、αは補正値であり、例えば目標充電電流Ａｔと実電流Ａｒとの差に応じた値（具体的には、目標充電電流Ａｔが実電流Ａｒに対して大きいほど大きな値）に設定される。
【００６７】
ステップ１３０では、上記ステップ１２８で設定した駆動デューティＤｕｔｙにて充電回路２０の駆動素子２４をオン・オフ駆動する処理が実行される。本ステップ１３０の処理が実行されると、車載バッテリ１２とキャパシタ１６との間に介在されたスイッチング素子２２が所望の駆動デューティ比Ｄｕｔｙでデューティ駆動される。本ステップ１３０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００６８】
上記図４に示すルーチンによれば、エンジン回転数ＮＥに応じてすなわちオルタネータ１４の発電量に応じて、車載バッテリ１２とキャパシタ１６との間に設けられたスイッチング素子２２の駆動デューティを変更し、車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ流れる充電電流の大きさを可変にすることができる。具体的には、オルタネータ１４の発電量、すなわち、オルタネータ１４から車載バッテリ１２へ供給される電力が大きい場合はその充電電流を多くし、その電力が小さい場合はその充電電流を少なくすることができる。
【００６９】
かかる構成においては、オルタネータ１４から車載バッテリ１２へ供給される電力が小さいほど、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電力供給が抑制され、その車載バッテリ１２からキャパシタ１６への電荷の持ち出しが制限される。従って、本実施例の電源装置１０によれば、キャパシタ１６の充電が行われることに起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのを防止することが可能であり、キャパシタ１６の充電を車載バッテリ１２の性能低下を招くことなく実現することが可能となっている。
【００７０】
また、上記図４に示すルーチンによれば、スイッチング素子２２の駆動デューティをオルタネータ１４の発電量に応じた値に設定する際に、その駆動デューティＤｕｔｙを、目標充電電流Ａｔに基づいて定まる基本デューティＤｕｔｙ０からその目標充電電流Ａｔと実電流Ａｒとの差に応じた分だけ補正することができる。
【００７１】
このように駆動デューティＤｕｔｙが補正されれば、実電流Ａｒが目標充電電流Ａｔよりも小さい場合には、駆動デューティＤｕｔｙが基本デューティＤｕｔｙ０よりも大きい値に設定されるので、車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ充電電流が流れ易くなる。この場合には、充電電流が目標充電電流Ａｔに向けて速やかに大きくなる。また、実電流Ａｒが目標充電電流Ａｔよりも大きい場合には、駆動デューティＤｕｔｙが基本デューティＤｕｔｙ０よりも小さい値に設定されるので、車載バッテリ１２からキャパシタ１６へ充電電流が流れ難くなる。この場合には、充電電流が目標充電電流Ａｔに向けて速やかに小さくなる。
【００７２】
従って、本実施例の電源装置１０によれば、スイッチング素子２２の駆動デューティを基本のもの（基本デューティＤｕｔｙ０）から補正しない構成に比べて、車載バッテリ１２からキャパシタ１６への充電電流を早期に目標充電電流Ａｔに到達させることができ、キャパシタ１６の適正な充電制御を早期に確立することが可能となる。
【００７３】
尚、上記第１の実施例においては、ＥＣＢシステムが特許請求の範囲に記載した「被電力供給装置」に、複数のキャパシタ１６からなるバックアップ電源１８が特許請求の範囲に記載した「第１電源」に、車載バッテリ１２が特許請求の範囲に記載した「第２電源」及び「第１電源用充電装置」に、オルタネータ１４が特許請求の範囲に記載した「第２電源用充電装置」及び「発電機」に、それぞれ相当している。
【００７４】
また、上記第１の実施例においては、マイコン４０が、エンジンＥＣＵ４２からの信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを検出すること、図３に示すステップ１１０の処理を実行すること、又は図４に示すステップ１２０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「負荷検出手段」が、図２に示すステップ１００、１０２、及び１０４の処理を実行すること、図３に示すステップ１１２及び１１４の処理を実行すること、又は図４に示すステップ１２２乃至１３０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「充電制御手段」が、図２に示すステップ１００、１０２、及び１０４の処理を実行することにより特許請求の範囲の請求項１２に記載した「第１電源用充電制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００７５】
ところで、上記第１の実施例においては、キャパシタ１６の充電に起因して車載バッテリ１２の負荷が過大となるのを防止するうえで、キャパシタ１６の充電を車両エンジンがオルタネータ１４の発電が適正に行われ得る程度に始動した後に開始する制御、及び、キャパシタ１６の受電をそのキャパシタ１６を充電する車載バッテリ１２の電気負荷等を考慮して行う制御の双方を行うこととしているが、何れか一方の制御のみを行うこととしても効果的である。
【００７６】
また、上記第１の実施例においては、ＥＣＢシステムのバックアップ電源１８としてのキャパシタ１６の充電を、そのＥＣＢシステムのメイン電源としての車載バッテリ１２を用いて行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、メインの車載バッテリ１２とは別個独立に設けられた充電装置（例えば、直接に接続されるオルタネータ１４）を用いて行うこととしてもよい。この場合には、その充電装置が特許請求の範囲に記載した「第１電源用充電装置」に相当する。
【００７７】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００７８】
図７は、本実施例の電源装置８０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例の電源装置８０は、いわゆるハイブリッド車両の有するＥＣＢに搭載され、ＥＣＢシステムへの電源供給を行う装置である。図７に示す如く、電源装置８０は、例えば１２Ｖ程度の電圧を有する車載バッテリ８２を備えている。車載バッテリ８２は、所定容量の電力を蓄えることができると共に、車両に搭載された電気負荷であるＥＣＢシステムを含む多数の電装品に対してそれぞれ電気エネルギを供給することができる充放電可能な例えば鉛電池である。
【００７９】
車載バッテリ８２には、電圧制御器である直流−直流変換器（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータと称す）８４を介して高電圧（例えば２１６Ｖ）のＨＶバッテリ８６が接続されている。ＨＶバッテリ８６は、インバータを介して車両動力の一つであるモータに接続されており、かかるモータに直流電力を変換した交流電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８４は、パワートランジスタを内蔵しており、車両のイグニションがオン状態にある状況下、そのパワートランジスタのスイッチング動作に応じてＨＶバッテリ８６の直流電力を車載バッテリ８４の直流電力に変換する。ＨＶバッテリ８６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４がオン状態にある場合に車載バッテリ８２に電力を供給しその車載バッテリ８２を充電する。すなわち、車載バッテリ８２は、ＨＶバッテリ８６から電力の供給を受けて充電される。
【００８０】
電源装置８０は、また、車載バッテリ１２とは別個に設けられ電力を蓄えることが可能なキャパシタ９０を備えている。キャパシタ９０は、複数が直列接続されることによりバックアップ電源９２を構成しており、車載バッテリ８２と並列に配置されてＥＣＢシステムに接続されている。キャパシタ９０は、ＥＣＢシステムに対する車載バッテリ８２の電力供給を補助するために設けられており、車載バッテリ８２の故障や電源ラインの断線等に起因して車載バッテリ８２からＥＣＢシステムへの電力供給が遮断された際等にそのＥＣＢシステムへの電力供給を行う。このため、ＥＣＢにおいては、車載バッテリ８２からの電力供給が困難である場合にも、キャパシタ９０からの電力供給により車輪の制動が確保されることとなる。
【００８１】
尚、キャパシタ９０は、蓄電された状態で電力の授受（充放電）が行われない状態が長時間継続すると、そのキャパシタ９０の劣化が促進されてしまう。そこで、かかる不都合を回避すべく、キャパシタ９０は、車両のイグニションがオンからオフに切り替わりＥＣＢシステムの動作が終了した後、その時点で蓄えているすべての電力の放電を開始し、蓄える電力を“０”にされる。
【００８２】
電源装置８０は、また、キャパシタ９０を充電するために設けられた充電回路９４を有している。充電回路９４は、車載バッテリ８２を用いてキャパシタ９０を充電するための回路であり、上記第１実施例の図１に示す構成と同様の構成を有している。キャパシタ９０は、充電回路９４の動作に応じて車載バッテリ８２から供給される電気エネルギにより充電される。
【００８３】
電源装置８０は、キャパシタ９０の充電制御を行うためのマイコン９６を備えている。マイコン９６には、上記したＤＣ／ＤＣコンバータ８４及び充電回路９４が接続されている。マイコン９６には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４からそのオン状態かオフ状態かを示す信号が供給される。マイコン９６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４から供給されたオン・オフ信号に基づいて充電回路９４を作動させる。
【００８４】
以下、本実施例の電源装置８０の動作について説明する。
【００８５】
本実施例において、車両のイグニションがオフ状態にある場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４はオフ状態に維持される。この場合には、ＨＶバッテリ８６の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ８４で変換されないため、車載バッテリ８２の充電は行われない。マイコン９６は、かかる状況下では、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給を禁止すべく充電回路９４を作動させない。この場合には、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給は行われない。
【００８６】
一方、車両のイグニションがオフからオンに切り替わった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４の駆動は許容されオン状態に切り換え可能となる。この場合には、ＨＶバッテリ８６の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ８４により適当に変換され得るため、ＨＶバッテリ８６を用いた車載バッテリ８２の充電が行われる。マイコン９６は、かかる状況が形成されると、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給を許可すべく充電回路９４を作動させる。この場合には、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給が行われることとなる。
【００８７】
図８は、上記の機能を実現すべく、本実施例の電源装置８０においてマイコン９６が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図８に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図８に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００８８】
ステップ２００では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４がオン駆動されているか否かが判別される。このＤＣ／ＤＣコンバータ８４のオン駆動は、イグニションがオン状態にある状況下常時なされる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４が起動されていないと判別された場合には、次にステップ２０２の処理が実行される。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４が起動されたと判別された場合には、次にステップ２０４の処理が実行される。
【００８９】
ステップ２０２では、充電回路９４の非作動によりキャパシタ１６の充電を禁止する処理が実行される。また、ステップ２０４では、充電回路９４の作動によりキャパシタ１６の充電を許可する処理が実行される。本ステップ２０２又は２０４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００９０】
上記図８に示すルーチンによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４がオン駆動して起動するまでは、車載バッテリ８２の充電が行われず或いはその充電が十分に行われないとして、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給を行わず、そのキャパシタ９０の充電を禁止することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４が起動した以後は、車載バッテリ８２からキャパシタ９０への電力供給を許可し、キャパシタ９０の充電を開始許可することができる。
【００９１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８４が起動する前にキャパシタ９０の充電が行われなければ、車載バッテリ８２の負荷が過大となることはない。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４の起動後にキャパシタ９０の充電が行われても、車載バッテリ８２がＤＣ／ＤＣコンバータ８４のオン駆動によりＨＶバッテリ８６からの電力で充電されるので、この場合にも、車載バッテリ８２の負荷が過大となることはない。従って、本実施例の電源装置８０によれば、キャパシタ９０の充電に起因して車載バッテリ８２の負荷が過大となるのを防止することができ、キャパシタ９０の充電を車載バッテリ８２の性能低下を招くことなく実現することができる。
【００９２】
尚、上記第２の実施例においては、ＥＣＢシステムが特許請求の範囲に記載した「被電力供給装置」に、複数のキャパシタ９０からなるバックアップ電源９２が特許請求の範囲に記載した「第１電源」に、車載バッテリ８２が特許請求の範囲に記載した「第２電源」に、ＨＶバッテリ８６が特許請求の範囲に記載した「第３電源」に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４が特許請求の範囲に記載した「電圧制御器」に、それぞれ相当していると共に、マイコン９６が図８に示すステップ２００、２０２、及び２０４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「第１電源用充電制御手段」が実現されている。
【００９３】
また、上記第２の実施例においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４を車両のイグニションがオフ状態にある場合にオフし、そのイグニションがオン状態にある場合にオンすることとしているが、車両のイグニションがオン状態となる前、例えば、車両乗員がドアを開けて車両に搭乗した際や遠隔的なドアの解錠操作を行った際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４をオフからオンに切り換えることとしてもよい。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８４がオン状態となった後に、充電回路９４の作動により車載バッテリ８２からキャパシタ９０への充電を開始することとすればよい。
【００９４】
ところで、上記第１及び第２の実施例においては、ＥＣＢシステムに用いる電源装置１０に適用することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、エアバッグなどの乗員保護装置等に用いる主バッテリ以外にバックアップ用の補助電源を備える電源装置に適用することとしてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至４並びに９乃至１１記載の発明によれば、第１電源の充電を第１電源用充電装置の性能低下を招来させることなく実現することができる。
【００９６】
請求項５及び６記載の発明によれば、第１電源の充電を第２電源の性能低下を招来させることなく実現することができる。
【００９７】
請求項７記載の発明によれば、第２電源の充電が行われない発電機の停止時にその第２電源による第１電源の充電を行わないので、第１電源の充電を行ううえで第２電源の性能低下を防止することができる。
【００９８】
請求項８記載の発明によれば、発電機の発電量が比較的少ない場合、第２電源から第１電源への充電量を抑えることができるため、第２電源における第１電源への充電負荷を軽減させることができる。
【００９９】
また、請求項１２及び１３記載の発明によれば、第２電源を用いて第１電源が充電される際に第２電源の性能が低下することのを防止することができるため、第１電源の充電を第２電源の性能低下を招来させることなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である電源装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例において、エンジンが始動した後にキャパシタ充電を開始すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】本実施例において、車載バッテリの電気負荷に応じたキャパシタ充電を行うべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本実施例において、エンジン回転数すなわちオルタネータの発電量に応じたキャパシタ充電を行うべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】本実施例におけるエンジン回転数ＮＥと目標充電電流Ａｔとの関係を表した図である。
【図６】車載バッテリ側の電位Ｖ１とキャパシタ側の電位Ｖ２との電位差と、スイッチング素子が１００％でデューティ駆動される際の充電電流Ａ１００との関係を表した図である。
【図７】本発明の第２実施例である電源装置を備えるシステムの構成図である。
【図８】本実施例において、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動した後にキャパシタ充電を開始すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０，８０電源装置
１２，８２車載バッテリ
１４オルタネータ
１６，９０キャパシタ
１８，９２バックアップ電源
２０，９４充電回路
２２スイッチング素子
２４駆動素子
３０イグニションスイッチ
４０，９６マイクロコンピュータ（マイコン）
４２エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
８４直流−直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
８６ＨＶバッテリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device that includes two power supplies for supplying electric energy to a power supply apparatus, and is suitable for controlling charging of one of the power supplies.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device including a main battery that supplies power to a power-supplied supply device such as an electronically controlled brake system of a vehicle and a backup power supply is known (see, for example, Non-Patent Document 1). In such a power supply apparatus, the backup power supply is configured by a capacitor, and supplies power to the power supply apparatus when the main battery, the power supply line, or the like fails. Therefore, according to the power supply device described above, even when power supply from the main battery becomes difficult, a power supply to the power supply device can be secured.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Japan Society for Invention and Innovation Technical Bulletin No. 2001-6242
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the backup power source installed in the vehicle is discharged after the ignition is turned off. Therefore, in order to ensure the power supply to the power supply device after the ignition is turned on, the backup power source is charged immediately after the ignition is turned on. It is necessary to start and complete. However, since it is necessary to cover the backup power supply with the power from the main battery or generator, the load on the main battery or generator will become excessive unless the start time and amount of charge are set optimally, and other electrical equipment There may be adverse effects on the operation of the product. In this regard, in the power supply device including the main battery and the backup power supply as described in the above-mentioned document 1, it is not appropriate to charge the backup power supply without considering the state of the main battery or the like.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of realizing charging to a backup power supply without causing a deterioration in performance of a charging device such as a main battery. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above purpose is Only when it is difficult to supply the electric energy stored in the battery to the power supply device and the electric energy stored in the battery to the power supply device. Capacitor as a backup power source for supplying the supplied electric energy to the power supply device And said Battery The electrical energy of the Capacitors By supplying to Capacitors To charge Capacitors A power supply device comprising:
Above Battery Load detecting means for detecting the magnitude of the electrical load;
Based on the electrical load detected by the load detection means, Capacitors Said charging device for Capacitors First charge control means for controlling the charging of
This is achieved by a power supply device comprising:
[0007]
In the present invention, the power supply apparatus is supplied with power from two power sources. Also, Capacitor as backup power supply Is Capacitors Depending on the charging device Battery Can be charged by being supplied with electrical energy, Battery It is controlled based on the electrical load. On this occasion, Battery If the electrical load is relatively large Capacitors If you take measures such as prohibiting charging or reducing the amount of charge, Battery It is possible to reduce the electric load acting on the battery. Therefore, according to the present invention, charging the capacitor Battery This can be realized without incurring performance degradation.
[0008]
In this case, in the above-described power supply device, the first charge control unit is configured such that when the electric load detected by the load detection unit is greater than a predetermined value, Capacitors Said charging device for Capacitors What is necessary is just to suppress charging of this.
[0009]
Further, in the above-described power supply device, the first charge control unit may be configured such that when the electric load detected by the load detection unit is larger than the predetermined value, Capacitors Said charging device for Capacitors It is good also as prohibiting charging.
[0010]
Further, in the power supply device described above, the first charge control unit may be configured such that when the electrical load detected by the load detection unit is larger than the predetermined value, the first charge control unit is less than the predetermined value. Capacitors Said charging device for Capacitors It is good also as reducing the charge amount to.
[0011]
In the above power supply device, The battery comprises a generator driven by a power source of a vehicle To charge Battery Charging device, and Generator Based on the amount of power generation Capacitors By the charging device for Capacitors A second charge control means for controlling the charging of Battery From the charging device Battery When the electrical energy supplied to the Capacitors By taking measures such as prohibiting charging or reducing the amount of charge, Battery In Capacitors As a result, Capacitors Charge Battery This can be realized without incurring performance degradation.
[0012]
In this case, in the above power supply device, in front The second charge control means, when the power generation amount of the generator is less than a predetermined value, Capacitors By the charging device for Capacitors What is necessary is just to suppress charging of this.
[0013]
Further, in the above-described power supply device, the second charge control means may be configured such that when the generator is stopped, Capacitors By the charging device for Capacitors If charging is prohibited, Battery When the generator is not charged, Battery by Capacitors Will not charge Capacitors When charging Battery It is possible to prevent performance degradation.
[0014]
In the above power supply apparatus, the second charge control means may Capacitors Said charging device for Capacitors If the amount of charge to the generator is set to a value according to the amount of power generated by the generator, Battery From Capacitors To reduce the amount of charge to Battery In Capacitors As a result, Capacitors Charge Battery This can be realized without incurring performance degradation.
[0015]
by the way, Above In the power supply apparatus, the second power supply is , Storage Supplying the supplied electric energy to the power supply device Battery It is good also as being.
[0016]
Also, Above In the power supply apparatus, the first power supply is , Storage Supplying the supplied electric energy to the power supply device Capacitors It is good also as being.
[0017]
Also, Above In the power supply apparatus, the first power supply supplies electric power to the power supply apparatus only when it is difficult to supply the electric energy stored in the second power supply to the power supply apparatus. It may be a backup power supply that supplies energy.
[0020]
Also, the above purpose is , Covered Supply electrical energy to power supply equipment Can A first power source that supplies electric energy to the power supply. Can And charging the first power source Can A second power source, A third power source having a voltage higher than the voltage of the second power source; Step down the voltage of the power supply and the second power supply Can charge A power supply device comprising a voltage controller,
Charging of the first power source by the second power source after the voltage controller starts charging the second power source In a situation where the second power source is being charged This is achieved by a power supply device comprising first power supply charge control means to start.
[0021]
In the present invention, charging of the first power source by the second power source is started after charging of the second power source is started by the voltage controller. If the charging of the second power source is started, the performance of the second power source is prevented from being lowered when the first power source is charged using the second power source. Therefore, according to the present invention, the charging of the first power source can be realized without causing the performance degradation of the second power source.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a system including a power supply device 10 according to a first embodiment of the present invention. The power supply device 10 of this embodiment is a device that is mounted on an electronically controlled brake system (ECB) that electronically controls braking of wheels of a vehicle, for example, and supplies power to the ECB system.
[0023]
As shown in FIG. 1, the power supply device 10 includes an in-vehicle battery 12 having a voltage of about 12V, for example. The in-vehicle battery 12 can store a predetermined amount of electric power and can supply / discharge electric power to each of a large number of electrical components including an ECB system that is an electric load mounted on the vehicle. Lead battery. An in-vehicle battery 12 is connected to an alternator 14 that generates electric power by rotational driving of an engine as vehicle power. The rotational speed of the alternator 14 and the rotational speed of the engine are fixed to a predetermined pulley ratio. The in-vehicle battery 12 collects electric energy when the alternator 14 is driven to generate electricity. The in-vehicle battery 12 supplies electric energy to the ECB system so as to electronically brake the wheel when the ignition of the vehicle is on.
[0024]
The power supply device 10 also includes an electric double layer capacitor (hereinafter referred to as a capacitor) 16 that is provided separately from the in-vehicle battery 12 and can store electric power. A plurality of capacitors 16 constitute a backup power source 18 by being connected in series, and are arranged in parallel with the in-vehicle battery 12 and connected to the ECB system. The capacitor 16 is provided to assist the power supply of the in-vehicle battery 12 to the ECB system, and the power supply from the in-vehicle battery 12 to the ECB system is interrupted due to a failure of the in-vehicle battery 12 or disconnection of the power supply line. When this occurs, power is supplied to the ECB system. For this reason, in ECB, even when it is difficult to supply power from the in-vehicle battery 12, the power supply from the capacitor 16 ensures braking of the wheels.
[0025]
Note that if the capacitor 16 is charged and no power is transferred (charging / discharging) for a long time, deterioration of the capacitor 16 is promoted. Therefore, in order to avoid such inconvenience, the capacitor 16 starts discharging the electric power stored at that time after the ignition of the vehicle is switched from on to off and the operation of the ECB system is finished. 0 ”.
[0026]
The power supply device 10 also has a charging circuit 20 provided for charging the capacitor 16. The charging circuit 20 is a circuit for charging the capacitor 16 using the in-vehicle battery 12. That is, the capacitor 16 is charged with electric energy supplied from the in-vehicle battery 12 according to the operation of the charging circuit 20.
[0027]
The charging circuit 20 includes a switching element 22 interposed between the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16 and a driving element 24 connected to the gate of the switching element 22. The switching element 22 is, for example, an enhancement type p-channel MOS transistor as shown in FIG. 1, and cuts off / conducts the power supply lines 26 and 28 between the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16 by turning on and off. The drive element 24 is, for example, an npn type bipolar transistor, and the switching element 22 is duty-driven by turning on and off.
[0028]
The power line 26 on-vehicle battery 12 is connected to the source of the switching element 22. Further, the capacitor 16 is connected to the drain of the switching element 22 through the power line 28 and the resistor 32. The resistor 32 forms a current sensor 34 for detecting a charging current flowing to the capacitor 16 and has a predetermined resistance value. The current sensor 34 has an amplifier 36 connected to both ends of the resistor 32. The amplifier 36 outputs a signal corresponding to the potential difference generated between both ends of the resistor 32 as an output signal of the current sensor 34.
[0029]
The power supply device 10 includes a microcomputer (hereinafter simply referred to as a microcomputer) 40 for performing charge control of the capacitor 16. An ignition switch 30 is connected to the microcomputer 40. The ignition switch 30 is a switch that is turned on / off in conjunction with a mechanical vehicle ignition operation by a vehicle driver or a remote ignition operation by communication between a portable device carried by the vehicle and the vehicle-mounted device. When the ignition switch 30 is in the off state, the microcomputer 40 issues a command to turn off the switching element 22 and disconnect the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16. On the other hand, when the ignition switch 30 is in the on state, the microcomputer 40 And a command for permitting communication between the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16.
[0030]
The microcomputer 40 is also connected to the above-described current sensor 34, and an output signal thereof is supplied. The microcomputer 40 detects the charging current Ar of the capacitor 16 flowing from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 based on the output signal of the current sensor 34. The microcomputer 40 is also connected with power supply lines 26 and 28. The microcomputer 40 detects the potential V1 generated in the power line 26 on the in-vehicle battery 12 side, and detects the potential V2 generated in the power line 28 on the capacitor 16 side.
[0031]
An engine electronic control unit (engine ECU) 42 is connected to the microcomputer 40. The engine ECU 42 normally detects the rotational speed of the vehicle engine, controls the driving of the vehicle engine according to the rotational speed, and controls the power generation of the alternator 14 described above. A signal corresponding to the rotational speed NE of the vehicle engine detected by the engine ECU 42 is supplied to the microcomputer 40. The microcomputer 40 detects the rotational speed NE of the vehicle engine based on the signal from the engine ECU 42.
[0032]
The microcomputer 40 is also connected with a current sensor 44 that outputs a signal corresponding to the current flowing from the in-vehicle battery 12 to the electrical load (excluding the backup power supply 14). The microcomputer 40 detects the current I from the in-vehicle battery 12 to the electric load based on the output signal of the current sensor 44.
[0033]
The microcomputer 40 is further connected to the base of the drive element 24 whose collector is connected to the gate of the switching element 22 described above. The emitter of the drive element 24 is grounded. The drive element 24 is turned off when a low signal is supplied from the microcomputer 40 to the base, while it is turned on when a high signal is supplied from the microcomputer 40 to the base, and a “0” voltage is applied to the gate of the switching element 22. Supply. As will be described in detail later, the microcomputer 40 is driven to drive the switching element 22 with a duty so that the charging current from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 matches a desired value under the condition that the ignition switch 30 is in the ON state. A low or high command signal is supplied to the element 24.
[0034]
Hereinafter, the operation of the power supply device 10 of the present embodiment will be described.
[0035]
When the engine is stopped or the engine is rotating but the rotation speed is low due to, for example, immediately after starting, the alternator 14 has low power generation capacity. If the capacitor 16 is charged by the operation of the charging circuit 20 under such circumstances, the electric energy is taken out from the in-vehicle battery 12 and supplied to the capacitor 16 in a state where the power generated by the alternator 14 is not sufficiently supplied to the in-vehicle battery 12. Since the battery is supplied, the in-vehicle battery 12 is liable to sag, resulting in a disadvantage that the life of the battery 12 is reduced. On the other hand, when the engine speed increases to some extent (for example, 2000 rpm), the power generation capability of the alternator 14 increases, and the charging capability of the in-vehicle battery 12 from the alternator 14 becomes sufficient. For this reason, even if the capacitor 16 is charged by the operation of the charging circuit 20 in such a situation, the load on the in-vehicle battery 12 is not relatively excessive.
[0036]
Therefore, the system of this embodiment considers the state of the vehicle engine, that is, the power generation state of the alternator 14 in order to prevent the load of the on-vehicle battery 12 from becoming excessive due to the charging of the capacitor 16. The first feature is that it is performed. In this embodiment, the microcomputer 40 does not supply power from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 via the power supply lines 26 and 28 until the ignition switch 30 is turned on, that is, while the microcomputer 40 is maintained in the off state. The charging of the capacitor 16 is prohibited. On the other hand, after the ignition switch 30 is turned on, power supply from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 via the power supply lines 26 and 28 is permitted, and charging of the capacitor 16 is permitted.
[0037]
The microcomputer 40 stores a minimum engine speed NE0 (hereinafter referred to as a reference speed) NE0 at which it is determined that power is being generated by the alternator 14, and is detected based on an output signal of the engine ECU 42. The rotational speed NE of the vehicle engine is compared with the reference rotational speed NE0. The reference rotational speed NE0 may be kept constant in advance or may vary according to the ambient temperature or the like.
[0038]
If the microcomputer 40 determines that the detected engine speed NE has not reached the reference speed NE0 based on the comparison result, the microcomputer 40 outputs a Lo signal to the drive element 24 to prohibit charging of the capacitor 16. Supply. When the Lo signal is supplied to the drive element 24, the drive element 24 is turned off, and the gate voltage of the switching element 22 becomes Hi. In this case, the switching element 22 is turned off due to its large on-resistance, and power is not supplied from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16.
[0039]
On the other hand, when the microcomputer 40 determines that the detected engine speed NE has reached the reference speed NE0 based on the above comparison result, the microcomputer 40 supplies a Hi signal to the drive element 24 to permit charging of the capacitor 16. Can do. When the Hi signal is supplied to the driving element 24, the driving element 24 is turned on, and the gate voltage of the switching element 22 becomes “0”. In this case, the switching element 22 is turned on due to its low on-resistance, and power is supplied from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16.
[0040]
FIG. 2 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the microcomputer 40 in the power supply apparatus 10 of this embodiment in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 2 is a routine that is repeatedly activated every predetermined time. When the routine shown in FIG. 2 is started, first, the process of step 100 is executed.
[0041]
In step 100, it is determined whether or not the vehicle engine has been started to such an extent that the alternator 14 can generate power appropriately. In this embodiment, whether or not the vehicle engine is started is determined based on whether or not the engine speed NE has reached the reference speed NE0, but other than that, for example, based on whether or not the alternator 14 itself generates power. It may be discriminated. Further, when the power generation amount itself of the alternator 14 can be detected, it may be directly determined whether or not the detected power generation amount has reached a predetermined value, instead of the presence or absence of the engine start. As a result, if it is determined that the vehicle engine has not been started to such an extent that the alternator 14 can properly generate power, the process of step 102 is executed next. On the other hand, if it is determined that the vehicle engine has been started to such an extent that the alternator 14 can generate power appropriately, the process of step 104 is executed next.
[0042]
In step 102, a process of prohibiting charging of the capacitor 16 by supplying a Lo signal to the driving element 24 is executed. Further, in step 104, a process of permitting charging of the capacitor 16 by supplying a Hi signal to the driving element 24 is executed. When the processing in step 102 or 104 is completed, the current routine is terminated.
[0043]
According to the routine shown in FIG. 2, it is assumed that the alternator 14 is stopped or the power generation amount has not sufficiently reached the predetermined value until the vehicle engine is started to a desired state, that is, the on-vehicle battery 12 is charged. In other words, the charging of the capacitor 16 can be prohibited without supplying power from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 via the power supply lines 26 and 28. In addition, after the vehicle engine is started as described above, it is possible to permit power supply from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 via the power supply lines 26 and 28 and to permit charging of the capacitor 16 to start.
[0044]
If the capacitor 16 is not charged before the start of the engine reaches a level at which the power generation of the alternator 14 is appropriately performed, the load of the in-vehicle battery 12 will not be excessive. Further, even if the capacitor 16 is charged after the engine is started, the vehicle-mounted battery 12 is charged by the power generation by the alternator 14, so that the load on the vehicle-mounted battery 12 does not become excessive in this case as well. Therefore, according to the power supply device 10 of the present embodiment, it is possible to prevent the load on the in-vehicle battery 12 from being excessive due to the charging of the capacitor 16, and the charging of the capacitor 16 can reduce the performance of the in-vehicle battery 12. It can be realized without inviting.
[0045]
Further, if the capacitor 16 is charged immediately after starting the engine as described above, specifically, immediately after the engine speed NE reaches the reference speed NE0, charging of the capacitor 16 that is completely discharged after the ignition is turned off is performed. It starts immediately after turning on. Therefore, according to the present embodiment, the charging of the capacitor 16 can be completed at an early stage without causing the performance of the in-vehicle battery 12 to deteriorate.
[0046]
Next, after the vehicle engine is started and charging of the capacitor 16 is permitted, the charging is not related to the rotational speed of the vehicle engine, that is, the amount of power generated by the alternator 14, and is related to the magnitude of the electric load of the in-vehicle battery 12. If the operation is performed under certain conditions, the charge from the in-vehicle battery 12 is excessively taken out, which may adversely affect the operation of other electrical components. Therefore, when charging the capacitor 16 using the in-vehicle battery 12, the engine speed NE, the alternator power generation amount, the size of the electric load excluding the capacitor 16 of the in-vehicle battery 12, etc. can be taken into consideration and fine control can be performed. .
[0047]
Therefore, the system of the present embodiment has a second feature in that charging of the capacitor 16 using the in-vehicle battery 12 is performed in consideration of the above parameters. In the present embodiment, the microcomputer 40 first detects the discharge current I flowing from the in-vehicle battery 12 to the electric load based on the output signal of the current sensor 44. The discharge current I of the in-vehicle battery 12 increases as the electric load increases. The microcomputer 40 sets the duty ratio for driving the switching element 22 to a value corresponding to the detected discharge current I. Specifically, when the discharge current I is less than the minimum current value (hereinafter referred to as a reference current value) I0 that is judged to have been charged to such an extent that the in-vehicle battery 12 is reduced in function, the duty ratio Is set to a normal size (for example, 100%), and when the discharge current I is equal to or greater than the reference current value I0, the duty ratio is set to a value (for example, 0%) smaller than the normal size. Then, the drive element 24 is driven on / off so that the duty ratio is realized.
[0048]
When the duty ratio of the switching element 22 is set in this way, the capacitor 16 is charged when the discharge current I from the in-vehicle battery 12 to the electric load is relatively large, that is, when the electric load is relatively large. For this reason, the removal of electric charge from the in-vehicle battery 12 is restricted, and the power supply from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is suppressed.
[0049]
FIG. 3 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the microcomputer 40 in the power supply apparatus 10 of this embodiment in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 3 is a routine that is repeatedly activated every predetermined time after charging of the capacitor 16 is permitted. When the routine shown in FIG. 3 is started, the processing of step 110 is first executed.
[0050]
In step 110, the discharge current I from the in-vehicle battery 12 is detected based on the output signal of the current sensor 44. In step 112, it is determined whether or not the discharge current I detected in step 110 is greater than or equal to the reference current value I0. As a result, if it is determined that I ≧ I0 is not established, the current routine is terminated without any further processing. On the other hand, if it is determined that I ≧ I0 is satisfied, the process of step 114 is executed next.
[0051]
In step 114, a process for suppressing charging of the capacitor 16 is executed. Specifically, the drive element 24 is turned on so that the duty ratio of the switching element 22 is “0”. After such processing is performed, the switching element 22 is turned off, and charging of the capacitor 16 using the in-vehicle battery 12 is suppressed / prohibited. When the processing of step 114 is finished, the current routine is finished.
[0052]
According to the routine shown in FIG. 3, when the capacitor 16 is charged after the engine is started, if the discharge current I of the in-vehicle battery 12 is relatively large and the electric load is relatively large, the in-vehicle battery 12 is connected to the capacitor 16. The power supply can be suppressed, and charging of the capacitor 16 can be suppressed / prohibited.
[0053]
If charging of the capacitor 16 is suppressed / prohibited when the electric load of the in-vehicle battery 12 is large, the charge taken out from the in-vehicle battery 12 will not be excessive. Therefore, according to the power supply device 10 of the present embodiment, it is possible to prevent the load of the in-vehicle battery 12 from becoming excessive due to the charging of the capacitor 16, that is, the charging of the capacitor 16 is performed in the in-vehicle battery 12. This can be realized without incurring performance degradation.
[0054]
In the above configuration, the duty ratio of the switching element 22 is set in two stages of 0% and 100% based on whether or not the discharge current I of the in-vehicle battery 12 is equal to or greater than a predetermined reference current value I0. However, the duty ratio may be switched in multiple steps in proportion to the magnitude of the discharge current I, and the magnitude of the charging current from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 may be made variable. In this case, if the duty ratio is reduced as the discharge current I increases, the charging current from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 decreases as the discharge current I increases, and the amount of charge decreases. The charge taken out from the vehicle is not excessive, and the load on the in-vehicle battery 12 due to the charging of the capacitor 16 is suppressed.
[0055]
In the above configuration, the magnitude of the electric load of the in-vehicle battery 12 is estimated and detected by detecting the magnitude of the discharge current I. It is good also as detecting the magnitude | size of an electrical load in consideration of temperature etc.
[0056]
In the present embodiment, the microcomputer 40 detects the engine speed NE based on the signal from the engine ECU 42 as described above. The higher the engine speed NE, the more electric power that the alternator 14 can generate. The microcomputer 40 also sets the duty ratio for driving the switching element 22 to a value corresponding to the detected engine speed NE. Specifically, the duty ratio is increased as the engine speed NE is higher. Then, the drive element 24 is driven on / off so that the duty ratio is realized.
[0057]
Thus, when the duty ratio of the switching element 22 is appropriately changed and set, the magnitude of the charging current flowing from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is varied. Therefore, the higher the engine speed NE, that is, the higher the power generation capacity of the alternator 14, the more electric power is supplied from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16. On the other hand, the lower the engine speed NE, that is, the power generation capacity of the alternator 14 is. The lower the value, the more the charge taken out from the in-vehicle battery 12 for charging the capacitor 16 is restricted, and the power supply from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is suppressed.
[0058]
FIG. 4 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the microcomputer 40 in the power supply apparatus 10 of this embodiment in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 4 is a routine that is repeatedly activated every predetermined time after the charging of the capacitor 16 is permitted. When the routine shown in FIG. 4 is started, first, the process of step 120 is executed.
[0059]
In step 120, the engine speed NE, the potential (power supply voltage) V1 of the power supply line 26, the potential (capacitor charging voltage) V2 of the power supply line 28, and the charging current Ar are detected. In step 122, based on the engine speed NE detected in step 120, a target charging current At to be supplied from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is calculated.
[0060]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the engine speed NE and the target charging current At in the present embodiment. As shown in FIG. 5, the target charging current At is set to “0” until the engine speed NE reaches the reference speed NE0. After the engine speed NE reaches the reference speed NE0, the engine speed NE increases as the engine speed NE increases, and is maintained constant after the engine speed NE reaches a predetermined value. The calculation of the target charging current At in step 122 shown in FIG. 4 is performed by referring to the relationship shown in FIG.
[0061]
In step 124, a difference ΔV (= V1−V2) between the potentials V1 and V2 detected in step 120 is calculated. In step 126, a process of calculating a basic duty Duty0 that is a basis for driving the switching element 22 is executed based on the target charging current At and the potential difference ΔV calculated in steps 122 and 124.
[0062]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the potential difference ΔV between the potentials V1 and V2 of the power supply lines 26 and 28 and the charging current A100 when the switching element is duty-driven at 100%. As shown in FIG. 6, when the above-described potential difference ΔV is small, even if the switching element 22 is driven at 100% duty, that is, even if the switching element 22 continues to be on, the in-vehicle battery 12 side to the capacitor 16 side The charging current flowing to is small. On the other hand, as the potential difference ΔV increases, the charging current that flows from the in-vehicle battery 12 side to the capacitor 16 side when the switching element 22 is driven at 100% duty increases in a quadratic curve.
[0063]
In the calculation of the basic duty Duty0 in step 126 shown in FIG. 4, first, the charging current A100 when the switching element is duty driven at 100% is calculated based on the potential difference ΔV by referring to the relationship shown in FIG. Then, based on the charging current A100 and the target charging current At described above, the following equation (1) is performed.
[0064]
Duty0 = At / A100 × 100 (%) (1)
However, when At> A100 is satisfied, Duty0 = 100%. When the capacitor charging voltage V2 is lower than a predetermined value (for example, 12.5 V), Duty = 0%.
[0065]
In step 128, the basic duty Duty0 is corrected as shown in the following equation (2) in accordance with the difference between the target charging current At calculated in step 100 and the charging current Ar actually flowing from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16. A process of setting the obtained value as a drive duty duty for driving the switching element 22 is executed.
[0066]
Duty ← Duty0 + α (2)
However, α is a correction value, and is set to a value corresponding to the difference between the target charging current At and the actual current Ar (specifically, a value that increases as the target charging current At is larger than the actual current Ar). The
[0067]
In step 130, a process for driving the drive element 24 of the charging circuit 20 on and off at the drive duty duty set in step 128 is executed. When the processing of step 130 is executed, the switching element 22 interposed between the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16 is duty-driven with a desired drive duty ratio Duty. When the processing of step 130 is finished, the current routine is finished.
[0068]
According to the routine shown in FIG. 4, the drive duty of the switching element 22 provided between the in-vehicle battery 12 and the capacitor 16 is changed according to the engine speed NE, that is, according to the power generation amount of the alternator 14. The magnitude of the charging current flowing from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 can be made variable. Specifically, when the power generation amount of the alternator 14, that is, when the power supplied from the alternator 14 to the in-vehicle battery 12 is large, the charging current can be increased, and when the power is small, the charging current can be decreased. .
[0069]
In such a configuration, the smaller the power supplied from the alternator 14 to the in-vehicle battery 12, the more the power supply from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is suppressed, and the carry-out of electric charges from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 is limited. . Therefore, according to the power supply device 10 of the present embodiment, it is possible to prevent the load on the in-vehicle battery 12 from becoming excessive due to the charging of the capacitor 16, and the charging of the capacitor 16 is performed in the in-vehicle state. This can be realized without degrading the performance of the battery 12.
[0070]
Further, according to the routine shown in FIG. 4, when the drive duty of the switching element 22 is set to a value corresponding to the power generation amount of the alternator 14, the drive duty Duty is determined based on the target charging current At. Correction can be made from Duty 0 by an amount corresponding to the difference between the target charging current At and the actual current Ar.
[0071]
If the driving duty Duty is corrected in this way, when the actual current Ar is smaller than the target charging current At, the driving duty Duty is set to a value larger than the basic duty Duty0. The charging current easily flows. In this case, the charging current increases rapidly toward the target charging current At. Further, when the actual current Ar is larger than the target charging current At, the driving duty Duty is set to a value smaller than the basic duty Duty0, so that it becomes difficult for the charging current to flow from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16. In this case, the charging current quickly decreases toward the target charging current At.
[0072]
Therefore, according to the power supply device 10 of the present embodiment, the charging current from the in-vehicle battery 12 to the capacitor 16 can be targeted early compared to the configuration in which the driving duty of the switching element 22 is not corrected from the basic one (basic duty Duty0). The charging current At can be reached, and appropriate charging control of the capacitor 16 can be established early.
[0073]
In the first embodiment, the ECB system includes the “power supply device” described in the claims, and the backup power supply 18 including the plurality of capacitors 16 includes the “first power supply” described in the claims. In the in-vehicle battery 12, the "second power source" and the "first power source charging device" described in the claims, and the alternator 14 in the claims the "second power source charging device" and " Each corresponds to a “generator”.
[0074]
In the first embodiment, the microcomputer 40 detects the engine speed NE based on a signal from the engine ECU 42, executes the process of step 110 shown in FIG. 3, or shows in FIG. By executing the processing of step 120, the “load detection means” described in the claims executes the processing of steps 100, 102, and 104 shown in FIG. 2, and the steps 112 and 114 shown in FIG. By executing the processing, or by executing the processing of steps 122 to 130 shown in FIG. 4, the “charge control means” described in the claims performs the processing of steps 100, 102, and 104 shown in FIG. By executing, the “first power supply charging control means” described in claim 12 is realized.
[0075]
By the way, in the first embodiment, in order to prevent the load of the in-vehicle battery 12 from becoming excessive due to the charging of the capacitor 16, the vehicle engine properly charges the alternator 14 for charging the capacitor 16. Both the control that starts after starting to the extent that it can be performed and the control that receives the power of the capacitor 16 in consideration of the electric load of the in-vehicle battery 12 that charges the capacitor 16 are performed. It is also effective to perform only the control.
[0076]
In the first embodiment, the capacitor 16 as the backup power source 18 of the ECB system is charged by using the in-vehicle battery 12 as the main power source of the ECB system. It is not limited and it is good also as performing using the charging device (for example, the alternator 14 connected directly) provided separately from the main vehicle-mounted battery 12. In this case, the charging device corresponds to the “first power source charging device” recited in the claims.
[0077]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0078]
FIG. 7 shows a configuration diagram of a system including the power supply device 80 of the present embodiment. The power supply device 80 of this embodiment is a device that is mounted on an ECB of a so-called hybrid vehicle and supplies power to the ECB system. As shown in FIG. 7, the power supply device 80 includes an in-vehicle battery 82 having a voltage of about 12V, for example. The in-vehicle battery 82 can store a predetermined capacity of electric power and can supply / discharge electric power to each of a large number of electrical components including an ECB system that is an electric load mounted on the vehicle. Lead battery.
[0079]
A high voltage (for example, 216 V) HV battery 86 is connected to the in-vehicle battery 82 via a DC-DC converter (hereinafter referred to as a DC / DC converter) 84 which is a voltage controller. The HV battery 86 is connected to a motor that is one of vehicle power via an inverter, and supplies AC power obtained by converting DC power to the motor. The DC / DC converter 84 has a built-in power transistor, and converts the direct current power of the HV battery 86 into direct current power of the in-vehicle battery 84 in accordance with the switching operation of the power transistor in a situation where the ignition of the vehicle is on. To do. The HV battery 86 supplies power to the in-vehicle battery 82 and charges the in-vehicle battery 82 when the DC / DC converter 84 is in the on state. That is, the in-vehicle battery 82 is charged by receiving power from the HV battery 86.
[0080]
The power supply device 80 also includes a capacitor 90 that is provided separately from the in-vehicle battery 12 and can store electric power. A plurality of capacitors 90 constitute a backup power source 92 by being connected in series, and are arranged in parallel with the in-vehicle battery 82 and connected to the ECB system. The capacitor 90 is provided to assist the power supply of the in-vehicle battery 82 to the ECB system, and the power supply from the in-vehicle battery 82 to the ECB system is interrupted due to a failure of the in-vehicle battery 82 or disconnection of the power supply line. When this occurs, power is supplied to the ECB system. For this reason, in the ECB, even when it is difficult to supply power from the in-vehicle battery 82, braking of the wheel is ensured by supplying power from the capacitor 90.
[0081]
Note that if the capacitor 90 is charged and no power is transferred (charge / discharge) for a long time, deterioration of the capacitor 90 is promoted. Therefore, in order to avoid such an inconvenience, the capacitor 90 starts discharging of all the electric power stored at that time after the ignition of the vehicle is switched from on to off and the operation of the ECB system is finished. 0 ”.
[0082]
The power supply device 80 also has a charging circuit 94 provided for charging the capacitor 90. The charging circuit 94 is a circuit for charging the capacitor 90 using the in-vehicle battery 82, and has the same configuration as that shown in FIG. 1 of the first embodiment. Capacitor 90 is charged with electrical energy supplied from in-vehicle battery 82 in accordance with the operation of charging circuit 94.
[0083]
The power supply device 80 includes a microcomputer 96 for controlling charging of the capacitor 90. The microcomputer 96 is connected to the DC / DC converter 84 and the charging circuit 94 described above. A signal indicating whether the microcomputer 96 is in an on state or an off state is supplied from the DC / DC converter 84. The microcomputer 96 operates the charging circuit 94 based on the on / off signal supplied from the DC / DC converter 84.
[0084]
Hereinafter, the operation of the power supply apparatus 80 of the present embodiment will be described.
[0085]
In the present embodiment, when the ignition of the vehicle is in the off state, the DC / DC converter 84 is maintained in the off state. In this case, since the power of the HV battery 86 is not converted by the DC / DC converter 84, the in-vehicle battery 82 is not charged. Under such circumstances, the microcomputer 96 does not operate the charging circuit 94 to prohibit power supply from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90. In this case, power is not supplied from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90.
[0086]
On the other hand, when the ignition of the vehicle is switched from OFF to ON, the driving of the DC / DC converter 84 is permitted and can be switched to the ON state. In this case, since the electric power of the HV battery 86 can be appropriately converted by the DC / DC converter 84, the in-vehicle battery 82 using the HV battery 86 is charged. When such a situation is formed, the microcomputer 96 operates the charging circuit 94 to permit the power supply from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90. In this case, power is supplied from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90.
[0087]
FIG. 8 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the microcomputer 96 in the power supply apparatus 80 of this embodiment in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 8 is a routine that is repeatedly activated every predetermined time. When the routine shown in FIG. 8 is started, the process of step 200 is first executed.
[0088]
In step 200, it is determined whether or not the DC / DC converter 84 is ON-driven. The on-drive of the DC / DC converter 84 is always performed under the condition that the ignition is on. As a result, if it is determined that the DC / DC converter 84 is not activated, the process of step 202 is executed next. On the other hand, if it is determined that the DC / DC converter 84 has been activated, the process of step 204 is executed next.
[0089]
In step 202, a process of prohibiting charging of the capacitor 16 due to the non-operation of the charging circuit 94 is executed. Further, in step 204, a process for permitting charging of the capacitor 16 by the operation of the charging circuit 94 is executed. When the process of step 202 or 204 is completed, the current routine is terminated.
[0090]
According to the routine shown in FIG. 8, it is assumed that the in-vehicle battery 82 is not charged or not fully charged until the DC / DC converter 84 is turned on and started up. It is possible to inhibit charging of the capacitor 90 without supplying power to the capacitor. In addition, after the DC / DC converter 84 is activated, it is possible to permit power supply from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90 and to permit charging of the capacitor 90 to start.
[0091]
If the capacitor 90 is not charged before the DC / DC converter 84 is activated, the load on the in-vehicle battery 82 will not be excessive. In addition, even if the capacitor 90 is charged after the DC / DC converter 84 is started, the vehicle-mounted battery 82 is charged with power from the HV battery 86 by the on-drive of the DC / DC converter 84. The load on the in-vehicle battery 82 does not become excessive. Therefore, according to the power supply device 80 of the present embodiment, it is possible to prevent the load on the in-vehicle battery 82 from becoming excessive due to the charging of the capacitor 90, and to charge the capacitor 90 to reduce the performance of the in-vehicle battery 82. It can be realized without inviting.
[0092]
In the second embodiment, the ECB system includes the “power supply device” described in the claims, and the backup power supply 92 including the plurality of capacitors 90 includes the “first power supply” described in the claims. The in-vehicle battery 82 is in the “second power source” described in the claims, the HV battery 86 is in the “third power source” in the claims, and the DC / DC converter 84 is in the claims. The microcomputer 96 corresponds to the described “voltage controller” and the microcomputer 96 executes the processing of steps 200, 202 and 204 shown in FIG. "Control means" is realized.
[0093]
In the second embodiment, the DC / DC converter 84 is turned off when the ignition of the vehicle is in an off state, and is turned on when the ignition is in an on state. The DC / DC converter 84 may be switched from off to on, for example, when the vehicle occupant opens the door and gets on the vehicle, or when the remote door unlocking operation is performed, before turning on. . In this case, after the DC / DC converter 84 is turned on, charging from the in-vehicle battery 82 to the capacitor 90 may be started by the operation of the charging circuit 94.
[0094]
By the way, in the said 1st and 2nd Example, although it is supposed to apply to the power supply device 10 used for an ECB system, this invention is not limited to this, For passenger protection devices, such as an airbag, etc. It is good also as applying to a power supply device provided with the auxiliary power supply for backup other than the main battery to be used.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fourth and ninth to eleventh aspects of the present invention, the charging of the first power source can be realized without causing the performance of the first power source charging device to deteriorate.
[0096]
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the charging of the first power source can be realized without causing the performance degradation of the second power source.
[0097]
According to the seventh aspect of the invention, since the first power source is not charged by the second power source when the generator that is not charged with the second power source is stopped, the second power source is charged when the first power source is charged. It is possible to prevent the power supply performance from being lowered.
[0098]
According to the eighth aspect of the present invention, when the amount of power generated by the generator is relatively small, the amount of charge from the second power source to the first power source can be suppressed. Can be reduced.
[0099]
According to the inventions of claims 12 and 13, since it is possible to prevent the performance of the second power source from being deteriorated when the first power source is charged using the second power source, the first power source This charging can be realized without causing a decrease in the performance of the second power source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a system including a power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a control routine executed in this embodiment to start capacitor charging after the engine is started.
FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed in order to perform capacitor charging according to the electric load of the vehicle-mounted battery in the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a control routine executed to charge a capacitor according to the engine speed, that is, the power generation amount of the alternator in the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an engine speed NE and a target charging current At in the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a potential difference between an on-vehicle battery side potential V1 and a capacitor side potential V2 and a charging current A100 when the switching element is driven at a duty of 100%.
FIG. 7 is a configuration diagram of a system including a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart of a control routine executed in this embodiment to start capacitor charging after the DC / DC converter is started.
[Explanation of symbols]
10,80 Power supply
12,82 Car battery
14 Alternator
16,90 capacitors
18,92 Backup power supply
20,94 charging circuit
22 Switching element
24 Drive element
30 Ignition switch
40,96 microcomputer (microcomputer)
42 Engine electronic control unit (engine ECU)
84 DC-DC converter (DC / DC converter)
86 HV battery

Claims

Only when it is difficult to supply the electric energy stored in the battery to the power supply device and the electric energy stored in the battery to the power supply device. power supply comprise an electrical energy has a capacitor as a backup power source supplied to該被power supply, and a capacitor charging apparatus for charging the capacitor by supplying the electrical energy of the battery to the capacitor Because
Load detecting means for detecting the magnitude of the electric load of the battery ;
A first charging control means for controlling the charging of the capacitor by the charging device for the capacitor based on the electrical load detected by the load detecting means,
A power supply apparatus comprising:

Wherein the first charging control means, the load when the electrical load being detected by the detecting means larger than the predetermined power supply device according to claim 1, wherein suppressing the charging of the capacitor by the charging capacitor device .

Wherein the first charging control means, when the electric load detected by the load detecting means is greater to the predetermined or more power supply of claim 2, wherein the prohibiting charging of the capacitor by the charging capacitor device apparatus.

Wherein the first charging control means may control, when the load electric load which is detected by the detecting means is greater to the predetermined or more, compared to smaller less than the predetermined, the amount of charge to the capacitor by the charging capacitor device The power supply device according to claim 2, wherein the power supply device is lowered.

A battery charger for charging the battery , comprising a generator driven by a power source of the vehicle ;
A second charging control means for controlling the charging of the capacitor by the charging device for the capacitor based on a power generation amount of the generator,
The power supply device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:

Before Stories second charging control means, when the power generation amount of the generator is equal to or smaller than the predetermined value, the power supply device according to claim 5, characterized in that to suppress the charging of the capacitor by the charging capacitor device.

The second charging control means, wherein when the generator is stopped, the power supply device according to claim 6, wherein the prohibiting charging of the capacitor by the charging capacitor device.

6. The power supply device according to claim 5, wherein the second charging control unit sets a charge amount to the capacitor by the capacitor charging device to a value corresponding to a power generation amount of the generator.

A first power source capable of supplying electrical energy to the power supply device; a second power source capable of supplying electrical energy to the power supply device; and charging the first power source; A power supply device comprising: a third power supply having a voltage higher than a voltage of the power supply; and a voltage controller capable of charging the second power supply by stepping down the voltage of the third power supply,
Charging of the first power source by the second power source starts charging in a situation where the second power source is being charged after the voltage controller starts charging the second power source. A power supply apparatus comprising control means.