JP7113362B2 - 車載用電源装置 - Google Patents

Description

本開示は、各種車両に使用されるに車載用電源装置に関する。

以下、従来の車載用電源装置１について図面を用いて説明する。図６は従来の車載用電源装置の構成を示す回路ブロック図であり、車載用電源装置１は蓄電部２とヒューズ３とヒューズ４とを有している。蓄電部２は車両用バッテリー５に接続されている。ヒューズ３は負荷６に接続されている。ヒューズ４は負荷７に接続されている。なお、図示していないが、車両用バッテリー５から負荷６および負荷７に電力が供給されている。

車載用電源装置１は、何らかの事故などにより車両用バッテリー５から負荷６および負荷７へ電力供給ができなくなったとき、蓄電部２から負荷６および負荷７へ電力が供給されるように動作する。そして、ヒューズ３とヒューズ４とは、負荷６あるいは負荷７に地絡が生じていた場合などにおいて、蓄電部２から短絡電流の流出を防止するために配置されている。負荷６あるいは負荷７に地絡が生じた場合などにおいて、蓄電部２に多くの電力が残されるように、ヒューズ３およびヒューズ４へ所定の電流値よりも大きな電流が流れたときには、蓄電部２と負荷６の経路または蓄電部２と負荷７との経路を遮断するために、ヒューズ３およびヒューズ４は配置されている。

なお、この出願の開示に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。

国際公開第２０１３／１２５１７０号

本開示の一態様の車載電源装置は、入力部と、前記入力部に接続された充放電回路と、前記充放電回路に第１切換部と第１遮断部とを介して接続された第１出力部と、前記充放電回路に第２切換部と第２遮断部とを介して接続された第２出力部と、前記入力部と前記第１出力部と前記第２出力部とに接続され、前記充放電回路と前記第１切換部と前記第１遮断部と前記第２切換部と前記第２遮断部とを制御する制御部と、を備え、前記第１出力部の電圧が前記第１負荷閾電圧より低い電圧になったことを前記制御部が検出すると、前記第１遮断部は、接続状態から遮断状態に切り換えられ、前記第１出力部の電圧が前記第１負荷閾電圧より低い電圧なったことを前記制御部が検出した時から第１所定期間が経過後に、前記第２切換部は高抵抗導通状態から前記高抵抗導通状態よりも低い抵抗状態である低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記制御部に接続され、車両が起動するときに発生する車両起動信号が入力される車両起動検出部をさらに備え、前記制御部が前記車両起動信号を検出すると、前記充放電回路は充電動作を開始し、その後、前記充放電回路は、前記入力部の電圧よりも低い電圧を前記第１出力部と前記第２出力部とに出力する放電動作を行う。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記第１出力部の前記電圧が前記第１負荷閾電圧より低い電圧になったことを前記制御部が検出したときの直前では、前記入力部の電圧は、入力閾電圧よりも高く、前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より高く、前記第２出力部の電圧は、前記第２負荷閾電圧より高く、前記第１出力部の前記電圧が前記第１負荷閾電圧より低くなったことを前記制御部が検出したときは、前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より低く、前記第２出力部の電圧は、前記第２負荷閾電圧より高い。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記制御部に接続され、車両起動信号が入力される車両起動検出部を備え、前記制御部が、前記車両起動信号を検出したとき、前記入力部の電圧は、前記入力閾電圧よりも高く、前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より高く、前記第２出力部の電圧は、前記第２負荷閾電圧より高い。

本開示の一態様の車載電源装置は、制御部が前記入力部の電圧が入力閾電圧より低い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記制御部に接続された非常起動検出部をさらに備え、非常事態を示す非常起動信号を前記非常起動検出部が受信し、前記制御部が前記非常起動信号を検出した時から第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記制御部が車両起動信号を検出し、前記入力部の電圧が入力閾電圧より高い電圧となった後、前記入力部の電圧が前記入力閾電圧よりも高い電圧から、前記入力閾電圧よりも低い電圧へと変化した時から第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の一態様の車載電源装置は、前記制御部が、前記入力部の電圧が入力閾電圧より低い電圧になったことを検出し、かつ、前記第１出力部が前記第１負荷閾電圧より高い電圧になったことを検出し、かつ、前記第２出力部が前記第２負荷閾電圧より高い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の実施の形態における車載用電源装置の構成を示す回路ブロック図 本開示の実施の形態における車載用電源装置を有する車両の構成を示す回路ブロック図 本開示の実施の形態における車載用電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態における車載用電源装置の動作を示すタイミングチャート 実施の形態における車載用電源装置における部分回路ブロック図 従来の車載用電源装置の構成を示す回路ブロック図

図６を用いて説明した従来の車載用電源装置１では、例えば負荷６が不完全な短絡を起こして所定の電流値よりも小さな電流（いいかえると、ヒューズ３を切断する基準となる電流値よりも小さな電流）が蓄電部２から負荷６へ流れ続けたとき、ヒューズ３は切断されず、蓄電部２に蓄えられていた電力は短絡を起こしている負荷６で無駄に消費されてしまう。その結果、蓄電部２からヒューズ４を介して負荷７へ電力を供給するときには、既に、蓄電部２は蓄えられた電力が減った状態となる可能性がある。

本開示は蓄電部２に蓄えられた電力の損失を抑制することを目的とする。

以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本開示の実施の形態における車載用電源装置８の構成を示す回路ブロック図である。車載用電源装置８は、入力部９と充放電回路１０と第１切換部１１と第１遮断部１２と第１出力部１３と第２切換部１４と第２遮断部１５と第２出力部１６と制御部１８とを含む。

入力部９は充放電回路１０に接続され、充放電回路１０は、第１切換部１１と第１遮断部１２とを介して第１出力部１３に接続されている。また、充放電回路１０は、第２切換部１４と第２遮断部１５とを介して第２出力部１６に接続されている。図１および図２においては、図面が煩雑になるため接続線の開示を省略しているが、制御部１８は、入力部９と第１出力部１３と第２出力部１６と車両起動検出部１７とに接続されている。制御部１８は、入力部９と第１出力部１３と第２出力部１６と車両起動検出部１７の状態を検知することができる。

また、制御部１８は、充放電回路１０と第１切換部１１と第１遮断部１２と第２切換部１４と第２遮断部１５の動作を制御している。実際には、制御部１８は、充放電回路１０、第１切換部１１、第１遮断部１２、第２切換部１４、第２遮断部１５に配線で接続されているが、図面が煩雑になるため、図１および図２においては、制御部１８を、第１切換部１１、第１遮断部１２、第２切換部１４、第２遮断部１５に接続するため配線の開示は省略する。

［車載用電源装置８の動作］
次に車載用電源装置８の動作について図２および図３を用いて説明する。なお、図１と同様の構成については同一の符号を付して、ここでは説明を省略する場合がある。

車両２４が正常に動作している時、車載用電源装置８は『通常動作電源条件』が満たされている。車載用電源装置８が『通常電源動作条件』を満たしている状態とは、車両バッテリー２１が正常に電力を供給していて、かつ、車両バッテリー２１が送電路２２を介して第１負荷１９および第２負荷２０に正常に接続されている状態のことをいう。

次に、車両２４が正常に動作している状態から、異常になった場合について説明する。まずは、第１負荷１９に異常が起きた場合を例に説明する。

図３に示すタイミングチャートの時間Ｔ０～時間ＴＬの直前まで、車両２４は正常に動作している。車両２４が正常に動作している時、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は、送電路２２、ダイオード２３ａを介して、車両バッテリー２１から供給される電力によって維持されている。同様に、第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２は、送電路２２、ダイオード２３ｂを介して、車両バッテリー２１から供給される電力によって維持されている。

たとえば時間ＴＬで、第１負荷１９に異常が起きた場合を例に説明する。第１負荷１９に異常が起きると同時に、制御部１８は、第１出力部１３の電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなったことを検出する。このとき、第１遮断部１２および第２遮断部１５は接続状態で、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態である。よって充放電回路１０は放電動作を行っている状態である。その後、異常が起きた第１負荷１９に接続されている第１遮断部１２は接続状態から遮断状態へと切り換えられる（時間Ｔ１）。なお、ここでは、第１遮断部１２が接続状態から遮断状態へと切り換えられる時間（時間Ｔ１）は、時間ＴＬの後としているが、時間ＴＬと時間Ｔ１は実質的に同時であってもよい。

そして、制御部１８が第１出力部１３の電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなったことを検出したとき（時間ＴＬ）から、第１所定期間Ｐ１が経過した後に、第２切換部１４は高抵抗導通状態から高抵抗導通状態よりも低い抵抗状態である低抵抗導通状態へと切換えられる（時間Ｔ２）。

第１出力部１３で検出される電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなると（いいかえると第１出力部１３に接続された第１負荷１９が短絡した状態や短絡に準じた状態となると）、充放電回路１０から第１出力部１３への電力の供給が第１遮断部１２によって遮断される（時間Ｔ１）。よって、充放電回路１０に蓄えられた電力が、短絡状態（異常状態）となった第１負荷１９へ放出され続けることはない。充放電回路１０が第１負荷１９へ大きな電流を流し続けることはない。その結果、充放電回路１０に蓄えられた電力の損失を抑制することができる。そして、車載用電源装置８は電力供給の動作が必要となった際に第２出力部１６から第２負荷２０（正常な状態の負荷）に対して電力を供給することができ、車載用電源装置８は長時間にわたっての電力の供給が可能となる。

なお、上記説明で用いた第１負荷１９は、負荷機能だけではなく、負荷に接続されている回路なども含む。よって、負荷に接続されている回路が、短絡または短絡に準じた状態になった場合についても、第１負荷１９が短絡または短絡に準じた状態になったと表される。第２負荷２０についても同様である。

以下、車載用電源装置８の動作について、図２と図３を用いて更に詳しく説明する。

まず、車両スイッチ４０がオンになると、車両スイッチ４０は車両２４が起動していることを示す車両起動信号Ｓ１を出力し、車両起動信号Ｓ１が車両起動検出部１７を介して車載用電源装置８に入力される。車載用電源装置８では、制御部１８が、車両起動信号Ｓ１を検出する（時間Ｔ０）。なお、車両起動検出部１７は、回路ブロックであっても端子であってもよく、構成と形状は限定されない。車両起動検出部１７は制御部１８に接続された単なる導体であってもよい。

時間Ｔ０では、制御部１８が車両スイッチ４０から出力された車両起動信号Ｓ１を検出すると、制御部１８は入力部９の電圧Ｖｉｎを検出する。また、制御部１８は第１出力部１３の電圧であるＶｏｕｔ１および第２出力部１６の電圧であるＶｏｕｔ２を検出する。この時、起動スイッチ３２にも、車両起動信号Ｓ１が入力され、起動スイッチ３２がオンしており、車両バッテリー２１から充放電回路１０に入力部９を介して電力が供給される。つまり、時間Ｔ０で、充放電回路１０は充電を始める。充放電回路１０は、充電を始めた後、放電動作を始める。充放電回路１０は、放電動作によって第１出力部１３および第２出力部１６へ電圧を印加する。

時間Ｔ０では、充放電回路１０の出力電圧は車両バッテリー２１から送電路２２およびダイオード２３ａを介して第１負荷１９へ供給される電圧よりも低い。よって、充放電回路１０は動作をしているが、電力を第１負荷１９へ供給していない。つまり、充放電回路１０は、第１出力部１３を介して、第１負荷１９へ電力を供給していない。したがって、時間Ｔ０では、第１出力部１３で検出されている電圧Ｖｏｕｔ１は、入力部９に接続されている車両バッテリー２１から送電路２２およびダイオード２３ａを介して第１負荷１９へ供給される電力によって生じる第１負荷１９とグランドＧＮＤとの間の電位差を反映している。なお、第１負荷１９は第１出力部１３に接続されている。

また、ここでは説明を省略するが、第２負荷２０についても第１負荷１９と同様である。時間Ｔ０では、第２出力部１６で検出されている電圧Ｖｏｕｔ２は、入力部９に接続された車両バッテリー２１から送電路２２およびダイオード２３ｂを介して第２負荷２０へ供給される電力によって生じる第２負荷２０とグランドＧＮＤとの間の電位差を反映している。なお、第２負荷２０は第２出力部１６に接続されている。

時間Ｔ０では、車載用電源装置８を含む車両２４における電力の供給状態は正常な状態である。この時、制御部１８は車両起動信号Ｓ１を検出している。また、入力部９の電圧Ｖｉｎは入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高い。また、第１出力部１３で検出される電圧（電圧Ｖｏｕｔ１）は負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも高い。また、第２出力部１６で検出される電圧（電圧Ｖｏｕｔ２）は負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも高い。

上記のように車両バッテリー２１から第１負荷１９および第２負荷２０へ電力を供給することが可能な状態を、『通常電源動作条件』が満たされている状態とする。さらに具体的には、制御部１８が車両起動検出部１７に入力されている車両起動信号Ｓ１を検出している状態では、車両バッテリー２１から第１負荷１９および第２負荷２０へ電力を供給することが可能である。また、制御部１８が入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高いことを検出している状態においては、車両バッテリー２１から第１負荷１９および第２負荷２０へ電力を供給することが可能である。制御部１８が、車両起動信号Ｓ１および入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高いことの双方を検出している場合も、車両バッテリー２１から第１負荷１９、第２負荷２０へ電力を供給することが可能である。

『通常電源動作条件』が満たされている状態とし、制御部１８が入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高いことを検出し、かつ、第１出力部１３および第２出力部１６の双方における電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも高いことを検出している場合としてもよい。

ここで具体例を用いて、本開示の車載用電源装置８の動作を説明する。ここでは、車両２４の車体２５が左ドア２６および右ドア２７を有するとする。そして、左ドア２６に設置されたドアロック開閉回路とドアロック開閉機構を第１負荷１９とし、右ドア２７に設置されたドアロック開閉回路とドアロック開閉機構を第２負荷２０として説明する。なお、第１負荷１９と第２負荷２０とは左右が逆であってもよい。また、第１負荷１９と第２負荷２０との一方は前側のドア（図示せず）に設置されたドアロック開閉回路とドアロック開閉機構で、他方は後側のドア（図示せず）に設置されたドアロック開閉回路とドアロック開閉機構としてもよい。

そして、第１負荷１９に対応する制御装置２８ａと第２負荷２０に対応する制御装置２８ｂとが設けられている。つまり、ドアごとに制御装置（制御装置２８ａまたは制御装置２８ｂ）が設けられている。第１負荷１９および第２負荷２０のドアロック開閉機構は、制御装置２８ａおよび制御装置２８ｂからの指示によってスイッチがオンされ駆動する。

ここでは、時間ＴＬで、車両２４の左側面が、他の車両（図示せず）と衝突し、第１負荷１９が破損し、地絡する場合を例として説明する。なお、第１負荷１９の破損の原因は他の車両との衝突に限らず、他の障害物との衝突などでもよい。

他の車両と衝突した時間ＴＬでは、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなったことを制御部１８が検出する。なお、時間Ｔ０から時間ＴＬまでの期間は、車両起動信号Ｓ１が制御部１８によって検出されている状態であり、かつ、入力部９の電圧Ｖｉｎは入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高い状態でもある。つまり『通常電源動作条件』を満たしている状態である。時間ＴＬで制御部１８が、『通常電源動作条件』が満たされていた状態から、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなった状態へ変化したことを検出する。時間ＴＬ以降の車載用電源装置８の動作を『第１動作』として説明する。

＜第１動作の説明＞
次に第１動作について図３を用いて説明する。まず、時間ＴＬで制御部１８が、『通常電源動作条件』が満たされていた状態から、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなった状態へ変化したことを検出したとき、第１負荷１９は通電状態であるため充放電回路１０は第１負荷１９に対して電力の供給を開始する。つまり、時間ＴＬで充放電回路１０は放電を始める。このとき、第１遮断部１２および第２遮断部１５の状態は、接続状態である。また、第１切換部１１および第２切換部１４の状態は高抵抗導通状態である。第１遮断部１２および第２遮断部１５の状態は、時間ＴＬより前から接続状態が維持されていている。

時間Ｔ１で制御部１８が、『通常電源動作条件』が満たされていた状態から、時間ＴＬで制御部１８が第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなった状態へ変化したことを検出した後、第１遮断部１２は制御部１８によって接続状態から遮断状態へと切り換えられる。なお、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなったことを制御部１８が検出したと同時に、第１遮断部１２は制御部１８によって接続状態から遮断状態へと切り換えられてもよい。

時間ＴＬから時間Ｔ１の期間、第１出力部１３から第１負荷１９へと電力の放出が行われることとなるが、このとき第１切換部１１が高抵抗導通状態となっているため、充放電回路１０から放出される電力の値は小さい。当然ながら、時間ＴＬから時間Ｔ１までの期間は短いことが望ましい。また、時間ＴＬから時間Ｔ１までの期間に、制御部１８は再び、充放電回路１０から放出される電力によって第１出力部１３の電圧を検出し、第１負荷１９の状態を検知してもよい。

言い換えると、時間ＴＬで、第１負荷１９が地絡すると、車両バッテリー２１も接地され、見かけのうえでの車両バッテリー２１の出力電圧や、入力部９の電圧Ｖｉｎは負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも瞬時に低くなる。これに対して、充放電回路１０から放出される電力によって第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が検出されることにより、瞬間でなく一定期間の幅をもって第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１の値の検出、制御部１８による判定が可能となる。

また、充放電回路１０から放出される電力は第１出力部１３と第２出力部１６の双方へ出力される。このため、制御部１８は第１負荷１９あるいは第２負荷２０の何れが地絡しているのかの判定も的確にできる。

そしてさらに、時間ＴＬから時間Ｔ１までの期間に、制御部１８は再度、充放電回路１０から放出される電力によって第１出力部１３の電圧を検出し、第１負荷１９の状態について２回目の検知をしてもよい。

時間Ｔ１よりも後であって、かつ、時間ＴＬから第１所定期間Ｐ１が経過した時間Ｔ２で、第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切り換えられる。第１切換部１１および第２切換部１４において、低抵抗導通状態は高抵抗導通状態よりも直流抵抗が低く、低抵抗導通状態の直流抵抗は０に近いことが望ましい。

そして、第１所定期間Ｐ１においては、地絡によって送電路２２を経て電力供給が絶たれていることから、充放電回路１０は動作状態で電力を出力しているため、第２出力部１６は電圧Ｖｏｕｔ２を継続して出力できる。そして、第２切換部１４の状態が高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切り換えられる時間Ｔ２以降では、第２出力部１６は大きな値の電力を出力することが可能となる。時間Ｔ２では第２出力部１６は大きな電力を出力することが可能なので、時間Ｔ２よりも後の時間ＴＵで、制御装置２８ｂからの指示により、第２負荷２０内に設けられたスイッチ（図示せず）をオンし、第２出力部１６から供給される電力によってドアロック開閉回路でモータ（図示せず）が駆動を始め、ドアロックを解除させることができる。

このとき、車両バッテリー２１から第２負荷２０への電力供給が断続的な不安定状態になるので、車両バッテリー２１から第２負荷２０への送電路２２とダイオード２３ｂとを介して電力が供給される電力供給経路と、充放電回路１０から第２負荷２０へ電力が供給される電力供給経路とが併存してもよい。図３に示す本実施の形態のタイミングチャートは、時間ＴＬで車両２４が事故をした場合を想定している。第２負荷２０への電力供給経路が多く存在することは望ましい。この場合、充放電回路１０、第２切換部１４、および第２遮断部１５には、第２出力部１６から充放電回路１０へと向かう方向へは電流が流れることのないように整流素子（図示せず）が配置されているとよい。

以上の説明からも明らかなように、時間Ｔ０から時間Ｔ２までの期間の動作、特に時間ＴＬから時間Ｔ２までの期間（第１所定期間Ｐ１）の車載用電源装置８の動作によって、短絡が生じた第１負荷１９が接続されている第１出力部１３からの出力は、短絡が発生してから短時間で遮断される。第１出力部１３からの出力が遮断されるまでの間、第１出力部１３からは小電力のみが出力される。第１所定期間Ｐ１において第１出力部１３では、小さく抑制された電力出力を継続しつつ、第１所定期間Ｐ１後に第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切り換わり、第２出力部１６から大きな電力を出力することが可能となる。

つまり、地絡が生じた後の第１所定期間Ｐ１においては、車載用電源装置８が、車載用電源装置８の外部に設けられた最低限の制御装置２８ｂを小電力で駆動させつつ、第１所定期間Ｐ１経過後に第２出力部１６から大きな電力の出力が可能となる。第１出力部１３が遮断された後、第２出力部１６は大きな電力が必要とされる場合が多い。

本実施の形態では、第１負荷１９に短絡が生じても、充放電回路１０に蓄えられた電力の損失を抑制することができる。そして、車載用電源装置８は動作のための電力が必要となった際に第２出力部１６から正常な状態の第２負荷２０に対して電力を供給することができる。この結果、車載用電源装置８は長時間にわたって電力の供給が可能となる。

以上では、第１負荷１９に異常が発生した場合における、車載用電源装置８の第１動作について説明した。

＜第２動作の説明＞
次に、車載用電源装置８の第２動作について説明する。第２動作は上述した第１動作とは別の動作として、車載用電源装置８で実行されてもよい。

第２動作は、『非常電源動作条件』が満たされたときに車載用電源装置８が実行する動作である。『非常電源動作条件』として、ここでは車両バッテリー２１が破損したことを想定する。

車載用電源装置８の第２動作について図４を用いて詳しく説明する。図４は車載用電源装置８の第２の動作を示すタイミングチャートである。

なお、時間Ｔ０から時間ＴＣまでの動作については、図３を用いて説明した第１動作と同じである。よって、ここでは説明を省略する。

時間ＴＣでは、『非常電源動作条件』が満たされる。ここでは、時間ＴＣにおいて、車両バッテリー２１が破損する。車両バッテリー２１からの電力供給がとまり、入力部９の電圧Ｖｉｎは入力閾電圧Ｖｉｓｈを下回る。このとき、車載用電源装置８においては、第１遮断部１２および第２遮断部１５は接続状態で、かつ、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態で、充放電回路１０は放電動作を行っている。そして、制御部１８が第１入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなったことを検出した時から第２所定期間Ｐ２が経過した後に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から高抵抗導通状態よりも低い抵抗の低抵抗導通状態へと切換えられる（時間Ｔ３）。

たとえば、時間ＴＣのタイミングで、車両２４が他の車両（図示せず）や車両２４の外部の障害物（図示せず）と衝突し、車両バッテリー２１などが破損する場合を想定して説明する。『非常電源動作条件』は、車両バッテリー２１が失陥状態となった場合、あるいは車両バッテリー２１が失陥状態となった可能性がある場合に満たされる。

時間Ｔ０では、既に車両起動信号Ｓ１が制御部１８によって検出されていて、起動スイッチ３２がオン状態の『通常電源動作条件』を満たしている。つまり、車両２４は正常に動作している。このとき入力部９の電圧Ｖｉｎは入力閾電圧Ｖｉｓｈよりの高い。

その後、入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなったことを制御部１８が検出する（時間ＴＣ）。つまり、車両２４が起動を指示されているにもかかわらず、車両バッテリー２１からの電力供給が絶たれたとき、車載用電源装置８は『非常電源動作条件』を満たしていると判断される。

このとき、図３を用いて説明したように、第１負荷１９が短絡して通電状態であれば充放電回路１０は放電を行い、第２負荷２０に電力を供給している。一方、図４に示すように、電源失陥状態で第１負荷１９および第２負荷２０が短絡していない状態であれば充放電回路１０は放電動作を行っているが、送電路２２からの供給電力に比べて小さな値の電力である。なお、時間ＴＣで充放電回路１０は放電出力可能な状態を時間Ｔ０の直後から継続している。

時間ＴＣでは、第１遮断部１２と第２遮断部１５とは接続状態である。また、第１切換部１１と第２切換部１４とは高抵抗導通状態である。第１遮断部１２および第２遮断部１５の状態は、時間ＴＣより前から接続状態が維持されていている。なお、第１遮断部１２および第２遮断部１５の状態は、時間ＴＣで遮断状態から接続状態へと切り換えられてもよい。第１切換部１１および第２切換部１４の状態は、時間ＴＣより前から高抵抗導通状態が維持されている。

時間Ｔ０では、車両起動信号Ｓ１が起動スイッチ３２に入力されており、起動スイッチ３２がオン状態である。この時、入力部９の電圧は入力閾電圧Ｖｉｓｈより高くなっている。その後、入力部９の電圧が入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなったことを制御部１８が検出する（時間ＴＣ）。時間ＴＣから第２所定期間Ｐ２が経過した時間Ｔ３で、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切り換えられる。

以上の通り、車両バッテリー２１が破損したことによって、時間Ｔ０から時間Ｔ３の間に（特に時間ＴＣから時間Ｔ３の間に）、充放電回路１０は電力を出力する必要がある。そして、第２所定期間Ｐ２は、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態であるため、充放電回路１０から第１出力部１３および第２出力部１６へは、小さく抑制された電力を出力している。しかしながら、第２所定期間Ｐ２が経過した後の時間Ｔ３で、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切り換えられる。よって時間Ｔ３より後、第１出力部１３および第２出力部１６は大きな電力を出力することが可能となる。

つまり、車両バッテリー２１の失陥が生じた時間ＴＣから第２所定期間Ｐ２、車載用電源装置８は、車載用電源装置８の外部に設けられた制御装置２８ａ、２８ｂを小電力で駆動させる。そして、第２所定期間Ｐ２経過後の時間Ｔ３以降に大きな電力が車載用電源装置８から出力可能となる。なお、第２所定期間Ｐ２の終わりは、大きな電力が必要となる時間（ここでは時間ＴＵ）より前に設定されている。

ここで、時間Ｔ３より後の時間ＴＵで、第１負荷および第２負荷を駆動させる必要があるとする。例えば、第１負荷１９および第２負荷２０のそれぞれが、ドアロック開閉回路とモータ（図示せず）を含んでいるとする。この場合、ドアロック開閉回路のモータが時間ＴＵで駆動を始め、時間ＴＵ以降にドアロックを解除させることができる。

時間ＴＵ以降では、第１切換部１１および第２切換部１４が低抵抗状態であるため、第１出力部１３および第２出力部１６には、充放電回路１０から大きな電力が供給されているため、第１負荷１９および第２負荷２０は駆動することができる。よって大きな電力が必要とするドアロックの解除を実行することができる。

また、第２所定期間Ｐ２においては第１切換部１１が高抵抗状態であるため、充放電回路１０は第１出力部１３を介して第１負荷１９へ小さな電力を供給可能な状態になっている。また、第２所定期間Ｐ２においては第２切換部１４が高抵抗状態であるため、充放電回路１０は第２出力部１６を介して第２負荷２０へ小さな電力を供給可能な状態になっている。もし、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなった場合は、図３を用いて説明したように、制御部１８は第１負荷１９に地絡が生じたと判定する。図３の時間ＴＬ～時間Ｔ２に示すように、制御部１８は第１遮断部１２を遮断状態にと切り換え、充放電回路１０の電力の消費を抑えることができる。この場合、制御部１８は時間Ｔ３で第２切換部１４を高抵抗状態から低抵抗状態に切り換え、時間Ｔ３で充放電回路１０は第２出力部１６に電力を供給する。

なお、ここでは説明を省略するが、第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも低くなった場合につても同様で、時間Ｔ３で充放電回路１０は第1出力部１３に電力が供給する。

これにより、充放電回路１０は、蓄えられている電力を浪費せず、維持することができる。

以上の説明では、『非常電源動作条件』として、車両起動信号Ｓ１が制御部１８によって検出されていて、起動スイッチ３２がオン状態であり、かつ、入力部９の電圧は入力閾電圧Ｖｉｓｈよりの高くなっていた状態から、入力部９の電圧が入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなった状態に変化したことを制御部１８が検出する場合を一例として説明した。しかしながら、『非常電源動作条件』は、この形態に限定されない。

［『非常電源動作条件』の別の例］
例えば、車載用電源装置８に、さらに制御部１８に接続された非常起動検出部３６を設ける。そして、車両２４内の車体制御部（図示せず）で非常起動信号Ｓ２が発生し、非常起動信号Ｓ２を非常起動検出部３６が受信したとき、『非常電源動作条件』が満たされているものと判断してもよい。そして、非常起動検出部３６が受信した非常起動信号Ｓ２が制御部１８に入力され、この時、制御部１８は、『非常電源動作条件』が満たされていると判断する。なお、非常起動信号Ｓ２は車両２４内で非常事態が起こっている場合に発生する信号である。

非常起動信号Ｓ２の受信は、時間Ｔ０以後である車両２４の起動時であればよい。非常起動信号Ｓ２の受信は、時間Ｔ０以前の車両２４の起動停止中であっても、充放電回路１０が電力を放電できる状態であればよい。

［『非常電源動作条件』のさらに別の例］
ここで、『非常電源動作条件』が満たされる別の状況を説明する。制御部１８が、入力部９の電圧が入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなったことを検出し、かつ、制御部１８が第１出力部１３と第２出力部１６との双方の電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも高いことを検出したときに、『非常電源動作条件』が満たれたとしてもよい。

充放電回路１０は、時間Ｔ０の車両２４の起動時には、車両バッテリー２１が正常な状態の電圧よりも低い電圧を第１出力部１３と第２出力部１６とに供給している。そして、車両バッテリー２１が正常な場合は、電位差の関係から充放電回路１０は電力を出力していない。時間ＴＣで車両バッテリー２１が破損などにより電力供給が失われると、充放電回路１０は第１出力部１３と第２出力部１６との双方へ電力を供給する。そして、このときの第１出力部１３と第２出力部１６と双方の電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈよりも高いと制御部１８が検出した場合、第１負荷１９および第２負荷２０は地絡していないと制御部１８は判断できる。同時に、入力部９の電圧が入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低くなったことを検出したことによって、車両バッテリー２１が破損したと制御部１８は判断できる。

なお、本実施の形態では、制御部１８は車載用電源装置８の内部に独立した素子あるいは機能部として配置して設けた形態で示している。一方で、制御部１８が有する制御や検出に関する機能の一部を、充放電回路１０、第１遮断部１２、第２遮断部１５、第１切換部１１、第２切換部１４などに必要に応じ持たせるように構成してもよい。制御部としての機能を第１遮断部１２、第２遮断部１５、第１切換部１１、第２切換部１４などが持っている場合は、第１遮断部１２、第２遮断部１５、第１切換部１１、第２切換部１４などの一部を制御部と見なすことができる。

また、図１および図２に示す通り、充放電回路１０は蓄電部２９と充電部３０と放電部３１とを有する。充電部３０は蓄電部２９の入力部９側である入力充電経路に設けられ、放電部３１は蓄電部２９の第１出力部１３および第２出力部１６側である出力放電経路に設けられている。また、制御部１８を駆動する電力は、蓄電部２９もしくは、蓄電部２９と車両バッテリー２１との双方から供給される。

また、制御部１８は、車両起動検出部１７を介して、車両起動信号Ｓ１を検出している。

車両起動信号Ｓ１は、車両２４に設けられた起動スイッチ３２（エンジンスイッチやイグニションスイッチなど）から出力される。そして、車両起動信号Ｓ１は、車両２４が起動しているときに発信される信号であってもよい。そして、車両起動信号Ｓ１を、車両２４に設けられた起動スイッチ３２（エンジンスイッチやイグニションスイッチなど）に同期または連動させることによって、車両２４が起動した際に生じる電圧値に連動させることができる。車両起動信号Ｓ１発生している状態では、起動スイッチ３２がオン状態になるように構成してもよい。

なお、本実施の形態では、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１および第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２を同じ負荷閾電圧Ｖｌｓｈと比較しているが、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１および第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２は異なる値の負荷閾電圧と比較してもよい。

［切換部および遮断部の構成例］
次に図５を用いて、第１切換部１１、第１遮断部１２、第２切換部１４、第２遮断部１５の構成の一例について説明する。

図５に示す通り、第１遮断部１２は、放電路３３に対して直列に接続されたスイッチ素子３４ａが用いられるとよい。これにより、第１遮断部１２および第２遮断部１５が接続状態あるいは遮断状態として動作する。第２遮断部１５の構成は、第１遮断部１２の構成と同様であるので説明を省略する。

第１切換部１１は、スイッチ素子３４ｂと抵抗体３５とが並列接続されたうえで、放電路３３に接続されるとよい。この構成により、第１切換部１１は、スイッチ素子３４ａが接続状態のときには低抵抗導通状態となり、スイッチ素子３４ａが遮断状態のときには高抵抗導通状態となる。第２切換部１４の構成は、第１切換部１１の構成と同様であるので説明を省略する。

なお、スイッチ素子３４ａとスイッチ素子３４ｂは同一のスイッチ素子である必要は無く、異なる特性を有したスイッチ素子を用いてもよい。

なお、図３および図４を用いて説明した本実施の形態では、時間Ｔ０より前から、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高く設定されているが、時間Ｔ０以降の任意の時間（例えば、時間Ｔ０）に、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高く設定されてもよい。

また、時間Ｔ０より前から、第１遮断部１２および第２遮断部１５は接続状態であるが、時間Ｔ０以降の任意の時間（例えば、時間Ｔ０）に、第１遮断部１２および第２遮断部１５は接続状態に設定されてもよい。

また、時間Ｔ０より前から、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態であるが、時間Ｔ０以降の任意の時間（例えば、時間Ｔ０）に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態に設定されてもよい。

（まとめ）
本開示の車載用電源装置８は、入力部９と、入力部９に接続された充放電回路１０と、充放電回路１０に第１切換部１１と第１遮断部１２とを介して接続された第１出力部１３と、充放電回路１０に第２切換部１４と第２遮断部１５とを介して接続された第２出力部１６と、入力部９と第１出力部１３と第２出力部１６とに接続され、充放電回路１０と第１切換部１１と第１遮断部１２と第２切換部１４と第２遮断部１５とを制御する制御部１８と、を備える。

第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が第１負荷閾電圧Ｖｌｓｈより低い電圧になったことを制御部１８が検出すると、第１遮断部１２は、接続状態から遮断状態に切り換えられ、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が第１負荷閾電圧Ｖｌｓｈより低い電圧なったことを制御部１８が検出した時から第１所定期間Ｐ１が経過後に、第２切換部１４は高抵抗導通状態から高抵抗導通状態よりも低い抵抗状態である低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８に接続され、車両２４が起動するときに発生する車両起動信号Ｓ１が入力される車両起動検出部１７を備え、制御部１８が車両起動信号Ｓ１を検出すると、充放電回路１０は充電動作を開始し、その後、充放電回路１０は、入力部９の電圧Ｖｉｎよりも低い電圧を第１出力部１３と第２出力部１６とに出力する放電動作を行う。

本開示の車載用電源装置８は、第１出力部１３の電圧が負荷閾電圧Ｖｌｓｈより低い電圧になったことを制御部１８が検出したときの直前では、入力部９の電圧は、入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高く、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高く、第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高い。第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１が負荷閾電圧Ｖｌｓｈより低くなったことを制御部１８が検出したときは、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより低く、第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高い。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８に接続され、車両起動信号Ｓ１が入力される車両起動検出部１７を備え、制御部１８が、車両起動信号Ｓ１を検出したとき、入力部９の電圧Ｖｉｎは、入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高く、第１出力部１３の電圧Ｖｏｕｔ１は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高く、第２出力部１６の電圧Ｖｏｕｔ２は、負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高い。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８が入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈより低い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間Ｐ２が経過後に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８に接続された非常起動検出部３６をさらに備え、非常事態を示す非常起動信号Ｓ２を非常起動検出部３６が受信し、制御部１８が非常起動信号Ｓ２を検出した時から第２所定期間Ｐ２が経過後に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８が車両起動信号Ｓ１を検出し、入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈより高い電圧となった後、入力部９の電圧Ｖｉｎが入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも高い電圧から、入力閾電圧Ｖｉｓｈよりも低い電圧へと変化した時から第２所定期間Ｐ２が経過後に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の車載用電源装置８は、制御部１８が、入力部９の電圧が入力閾電圧Ｖｉｓｈより低い電圧になったことを検出し、かつ、第１出力部１３が負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高い電圧になったことを検出し、かつ、第２出力部１６が負荷閾電圧Ｖｌｓｈより高い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間Ｐ２が経過後に、第１切換部１１および第２切換部１４は高抵抗導通状態から低抵抗導通状態へと切換えられる。

本開示の車載用電源装置８によれば、出力部で検出される電圧が負荷閾電圧よりも低くなる場合、一定時間経過後、充放電回路からの電力出力が遮断部によって遮断される。よって、充放電回路に蓄えられた電力が短絡状態の回路へ放出され続けることはない。この結果、充放電回路に蓄えられた電力の損失を抑制することができ、車載用電源装置は動作が必要となった際に長時間にわたっての動作が可能となる。

本開示の車載用電源装置は、蓄えられた電力の損失を抑制することができる。車両に搭載される車載用電源装置として有用である。

１ 車載用電源装置
２ 蓄電部
３，４ ヒューズ
５ 車両用バッテリー
６，７ 負荷
８ 車載用電源装置
９ 入力部
１０ 充放電回路
１１ 第１切換部
１２ 第１遮断部
１３ 第１出力部
１４ 第２切換部
１５ 第２遮断部
１６ 第２出力部
１７ 車両起動検出部
１８ 制御部
１９ 第１負荷
２０ 第２負荷
２１ 車両バッテリー
２２ 送電路
２３ａ，２３ｂ ダイオード
２４ 車両
２５ 車体
２６ 左ドア
２７ 右ドア
２８ａ，２８ｂ 制御装置
２９ 蓄電部
３０ 充電部
３１ 放電部
３２ 起動スイッチ
３３ 放電路
３４ａ，３４ｂ スイッチ素子
３５ 抵抗体
３６ 非常起動検出部
４０ 車両スイッチ
Ｐ１ 第１所定期間
Ｐ２ 第２所定期間
Ｓ１ 車両起動信号
Ｓ２ 非常起動信号
Ｔ０，ＴＬ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，ＴＣ，ＴＵ 時間
Ｖｉｓｈ 入力閾電圧
Ｖｉｎ 電圧
Ｖｌｓｈ 負荷閾電圧
Ｖｏｕｔ１ 電圧
Ｖｏｕｔ２ 電圧

Claims (8)

1. 入力部と、
   前記入力部に接続された充放電回路と、
   前記充放電回路に第１切換部と第１遮断部とを介して接続された第１出力部と、
   前記充放電回路に第２切換部と第２遮断部とを介して接続された第２出力部と、
   前記入力部と前記第１出力部と前記第２出力部とに接続され、前記充放電回路と前記第１切換部と前記第１遮断部と前記第２切換部と前記第２遮断部とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１出力部の電圧が第１負荷閾電圧より低い電圧になったことを前記制御部が検出すると、前記第１遮断部は、接続状態から遮断状態に切り換えられ、
   前記第１出力部の電圧が前記第１負荷閾電圧より低い電圧なったことを前記制御部が検出した時から第１所定期間が経過後に、前記第２切換部は高抵抗導通状態から前記高抵抗導通状態よりも低い抵抗状態である低抵抗導通状態へと切換えられる、
   車載用電源装置。
2. 前記制御部に接続され、車両が起動するときに発生する車両起動信号が入力される車両起動検出部をさらに備え、
   前記制御部が前記車両起動信号を検出すると、前記充放電回路は充電動作を開始し、
   その後、前記充放電回路は、前記入力部の電圧よりも低い電圧を前記第１出力部と前記第２出力部とに出力する放電動作を行う、
   請求項１に記載の車載用電源装置。
3. 前記第１出力部の前記電圧が前記第１負荷閾電圧より低い電圧になったことを前記制御部が検出したときの直前では、
   前記入力部の電圧は、入力閾電圧よりも高く、
   前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より高く、
   前記第２出力部の電圧は、第２負荷閾電圧より高く、
   前記第１出力部の前記電圧が前記第１負荷閾電圧より低くなったことを前記制御部が検出したときは、
   前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より低く、
   前記第２出力部の電圧は、前記第２負荷閾電圧より高い、
   請求項１に記載の車載用電源装置。
4. 前記制御部に接続され、車両起動信号が入力される車両起動検出部
   をさらに備え、
   前記制御部が、前記車両起動信号を検出したとき、
   前記入力部の電圧は、前記入力閾電圧よりも高く、
   前記第１出力部の電圧は、前記第１負荷閾電圧より高く、
   前記第２出力部の電圧は、前記第２負荷閾電圧より高い、
   請求項３に記載の車載用電源装置。
5. 前記制御部が前記入力部の電圧が入力閾電圧より低い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる、
   請求項１に記載の車載用電源装置。
6. 前記制御部に接続された非常起動検出部をさらに備え、
   非常事態を示す非常起動信号を前記非常起動検出部が受信し、前記制御部が前記非常起動信号を検出した時から第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる、
   請求項１に記載の車載用電源装置。
7. 前記制御部が車両起動信号を検出し、前記入力部の電圧が入力閾電圧より高い電圧となった後、前記入力部の電圧が前記入力閾電圧よりも高い電圧から、前記入力閾電圧よりも低い電圧へと変化した時から第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる、
   請求項５に記載の車載用電源装置。
8. 前記制御部が、前記入力部の電圧が入力閾電圧より低い電圧になったことを検出し、かつ、前記第１出力部が前記第１負荷閾電圧より高い電圧になったことを検出し、かつ、前記第２出力部が第２負荷閾電圧より高い電圧になったことを検出した時から、第２所定期間が経過後に、前記第１切換部および前記第２切換部は前記高抵抗導通状態から前記低抵抗導通状態へと切換えられる、
   請求項１に記載の車載用電源装置。

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