WO2017057211A1 - 車載用電源装置 - Google Patents

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WO2017057211A1
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storage device
voltage
switch
auxiliary power
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卓大 齋藤
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle power supply device.
  • Patent Document 1 describes an in-vehicle power supply device having a main battery and a sub battery. The main battery and the sub battery are charged by an alternator.
  • an object of the present application is to provide an in-vehicle power supply device that can reduce the manufacturing cost while providing a plurality of power storage devices.
  • the in-vehicle power supply device includes a converter that outputs DC power, a first power storage device and a second power storage device, a first DC line connecting the converter and the first power storage device, the converter, and the second power storage.
  • a second DC line connecting the device, a first switch provided on the first DC line, a second switch provided on the second DC line, and the first switch than the first switch.
  • a voltage monitoring circuit that detects a voltage of the first DC line on the power storage device side and detects a voltage of the second DC line on the second power storage device side than the second switch;
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration of an in-vehicle power supply device mounted on a vehicle.
  • a generator 1 is provided.
  • the generator 1 is an alternator, for example, and generates electric power based on a driving force that drives the vehicle and outputs a DC voltage.
  • a main power storage device 31 is connected to the generator 1.
  • the main power storage device 31 is charged by the generator 1.
  • a lead storage battery is employed for the main power storage device 31.
  • auxiliary power storage devices 32 to 34 are connected to the generator 1 via a converter 4 (denoted as “DCDC converter” in FIG. 1).
  • a converter 4 denoted as “DCDC converter” in FIG. 1.
  • the auxiliary power storage device 32 is, for example, a lithium ion battery
  • the auxiliary power storage devices 33, 34 are, for example, capacitors.
  • the characteristics of the auxiliary power storage devices 32 to 34 may be different from each other.
  • the rated voltage of auxiliary power storage device 32 is larger than the rated voltage of auxiliary power storage device 33, and the rated voltage of auxiliary power storage device 33 is higher than the rated voltage of auxiliary power storage device 34.
  • the auxiliary power storage device 32 is charged to 12V and fully charged, the auxiliary power storage device 33 is charged to 7V and fully charged, and the auxiliary power storage device 34 is charged to 5V and fully charged.
  • a power storage device with a higher rated voltage has a higher voltage when fully charged.
  • a switch (for example, a relay) 52 is connected on the DC line L ⁇ b> 2 connecting the converter 4 and the auxiliary power storage device 32. Switch 52 selects on / off between converter 4 and auxiliary power storage device 32.
  • a switch (for example, a relay) 53 is connected on the DC line L3 connecting the converter 4 and the auxiliary power storage device 33, and on the DC line L4 connecting the converter 4 and the auxiliary power storage device 34.
  • a switch (for example, a relay) 54 is connected.
  • one ends of the switches 52 to 54 are commonly connected to the output end of the converter 4, and the other ends of the switches 52 to 54 are connected to the auxiliary power storage devices 32 to 34, respectively.
  • On / off of the switches 52 to 54 is controlled by the control unit 41.
  • the converter 4 is, for example, a DC-DC converter, and is a H-bridge type step-up / down circuit as a more specific example.
  • Converter 4 is controlled by control unit 41 to step up or step down the DC voltage from generator 1 or main power storage device 31 and output it.
  • Converter 4 controls charging of auxiliary power storage devices 32 to 34, as will be described in detail later.
  • the auxiliary power storage devices 32 to 34 are charged with, for example, different voltages or different currents.
  • the control unit 41 includes a microcomputer and a storage device.
  • the microcomputer executes each processing step (in other words, a procedure) described in the program.
  • the storage device is composed of one or more of various storage devices such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a rewritable nonvolatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.), and a hard disk device, for example. Is possible.
  • the storage device stores various information, data, and the like, stores a program executed by the microcomputer, and provides a work area for executing the program. It can be understood that the microcomputer functions as various means corresponding to each processing step described in the program, or can realize that various functions corresponding to each processing step are realized.
  • the control unit 41 is not limited to this, and various procedures executed by the control unit 41 or various means or various functions to be realized may be realized by hardware.
  • the control unit 41 outputs a control signal to the converter 4 in order to control the output voltage or output current of the converter 4.
  • the control unit 41 also outputs a control signal to the switches 52 to 54 in order to control on / off of the switches 52 to 54.
  • a voltage monitoring circuit 42 is provided to detect the voltages of the auxiliary power storage devices 32 to 34.
  • each voltage of auxiliary power storage devices 32 to 34 is also referred to as a charging voltage.
  • “charging voltage” may be used as a term indicating a voltage supplied from an external power source. In this embodiment, “charging voltage” is not used in this sense, but “charging voltage” is used in the sense of the voltage of the power storage device.
  • the voltage monitoring circuit 42 detects the DC voltage V2 applied to the DC line L2 on the auxiliary power storage device 32 side of the switch 52, and the DC voltage V3 applied to the DC line L3 on the auxiliary power storage device 33 side of the switch 53. And the DC voltage V1 applied to the DC line L4 on the auxiliary power storage device 34 side of the switch 54 is detected.
  • the DC voltage V2 substantially matches the charging voltage of the auxiliary power storage device 32. That is, at this time, the voltage monitoring circuit 42 can detect the charging voltage of the auxiliary power storage device 32. Similarly, when the switch 53 is turned off, the voltage monitoring circuit 42 can detect the charging voltage of the auxiliary power storage device 33, and when the switch 54 is turned off, the voltage monitoring circuit 42 is charged with the charging voltage of the auxiliary power storage device 34. Can be detected.
  • the voltage monitoring circuit 42 determines whether it is necessary to start each charging based on the charging voltage of each of the auxiliary power storage devices 32 to 34.
  • the charging rate may be calculated based on the detected charging voltage, and it may be determined whether or not the charging rate is greater than a charging reference value. More specifically, when it is determined that the charging rate is smaller than the charging reference value, it may be determined that the start of charging is necessary. Alternatively, when the detected charging voltage is smaller than a predetermined reference value, it may be determined that charging needs to be started.
  • the voltage monitoring circuit 42 determines that charging needs to be started, the voltage monitoring circuit 42 notifies the control unit 41 accordingly.
  • the voltage monitoring circuit 42 may be configured by software, or all or a part thereof may be configured by hardware.
  • the control unit 41 may determine whether or not to start charging. In this case, the control unit 41 functions as a part of the voltage monitoring circuit.
  • the voltage monitoring circuit 42 can monitor the charging voltage of the auxiliary power storage devices 32 to 34 by turning off the switches 52 to 54, respectively.
  • the converter 4 can output the voltages individually or in parallel to the plurality of auxiliary power storage devices 32 to 34 by turning the switches 52 to 54 on and off. Therefore, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a converter is provided for each of auxiliary power storage devices 32 to. Further, by connecting a switch (for example, a relay) and a power storage device to converter 4, the power storage device can be easily added.
  • a switch for example, a relay
  • the main power storage device 31 supplies power to the rescue loads 22 to 24, and the auxiliary power storage devices 32 to 34 also supply power to the rescue loads 22 to 24, respectively. It is desired that the relief loads 22 to 24 maintain the power supply even if the power supply from the main power storage device 31 is lost (including the loss due to malfunction of the main power storage device 31) (relieved from the power shortage due to the loss).
  • by-wire electronics eg shift levers
  • by-wire actuators eg steering, brakes
  • parking brakes e.g electronically controlled braking force distribution systems
  • the main power storage device 31 is connected to the relief loads 22 to 24 without going through the converter 4 and supplies power to the relief loads 22 to 24 without going up and down.
  • the auxiliary power storage device 32 is connected to the relief load 22 without passing through the booster circuit, and the auxiliary power storage devices 33 and 34 are connected to the relief loads 23 and 24 via the booster circuits 63 and 64, respectively. It is connected to the.
  • the booster circuit 63 boosts the voltage of the auxiliary power storage device 33 and outputs the boosted voltage to the relief load 23.
  • the booster circuit 64 boosts the voltage of the auxiliary power storage device 34 and outputs the boosted voltage to the relief load 24.
  • auxiliary power storage devices 32 to 34 can supply power to the rescue loads 22 to 24, respectively, even if the power supply of the main power storage device 31 is lost, power supply to the rescue loads 22 to 24 is maintained. Therefore, the auxiliary power storage devices 32 to 34 can function as so-called backup power storage devices.
  • auxiliary power storage devices 32 to 34 are provided, the influence of the voltage drop generated in the main power storage device 31 can be suppressed or avoided as described below. For example, even if the main power storage device 31 outputs a large current and a voltage drop occurs in the main power storage device 31, an appropriate voltage can be applied to the relief loads 22 to 24 by the auxiliary power storage devices 32 to 34, respectively. it can.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the charging operation.
  • the output voltage output by the converter 4 and the charging voltages of the auxiliary power storage devices 32 to 34 are shown. Also shown are the on / off states of the switches 52-54.
  • the control unit 41 that has received this notification turns on the switch connected to the plurality of auxiliary power storage devices to be charged, for example, at time t12.
  • the switches 52 and 53 are turned on.
  • Control unit 41 causes converter 4 to output the minimum voltage or current suitable for the plurality of power storage devices.
  • the control unit 41 causes the converter 4 to output a voltage having a value (here, 7 [V]) suitable for the smaller rated voltage of the auxiliary power storage devices 32 and 33.
  • a value here, 7 [V]
  • the control unit 41 turns off the switch 53. That is, since charging of the auxiliary power storage device 33 is unnecessary, the switch 53 is turned off.
  • the switch 53 is turned off at a time t ⁇ b> 13 after a predetermined time has elapsed since the charging voltage of the auxiliary power storage device 33 reached 7 [V]. For example, it is determined that the charging rate has reached the full charge reference value due to the elapse of a predetermined period from the start of charging.
  • the switch 53 is turned off. May be.
  • the fact that the charging rate has reached the full charge reference value may be determined, for example, by the fact that the current flowing through the auxiliary power storage devices 32 and 33 has become below the reference value. This current can be detected by providing a current detector on the output side of the converter 4, for example.
  • control unit 41 causes the converter 4 to output a voltage (here, 12 [V]) larger than the voltage (7 [V]) that the converter 4 has output so far.
  • the voltage of the auxiliary power storage device 32 further increases with the passage of time.
  • the auxiliary power storage device 32 is also fully charged.
  • control unit 41 turns off switch 52 and stops the operation of converter 4.
  • the switch 52 is turned off after a lapse of a predetermined time from the time when the voltage of the auxiliary power storage device 32 reaches 12 [V], but the voltage of the auxiliary power storage device 32 reaches 12 [V].
  • the switch 52 may be turned off immediately after the time point, in other words, immediately after the charging rate of the auxiliary power storage device 32 reaches the full charge reference value.
  • converter 4 when it is determined that charging of both auxiliary power storage device 32 and auxiliary power storage device 33 is necessary, converter 4 first outputs a small first DC voltage, and then switch 53 is turned off. The converter 4 outputs a second DC voltage that is greater than the first DC voltage.
  • the first DC voltage and the second DC voltage are set to the rated voltage of the auxiliary power storage device 33 and the rated voltage of the auxiliary power storage device 32, respectively.
  • control unit 41 outputs the first DC current to converter 4 with switches 52 and 53 turned on among switches 52 to 54. Let Thereby, auxiliary power storage devices 32 and 33 are charged. Thereafter, with the switch 53 turned off, the control unit 41 causes the converter 4 to output a direct current that is greater than the first direct current and is equal to or less than the second direct current.
  • auxiliary power storage device 33 can be stopped, and auxiliary power storage device 32 can be charged with a current suitable for auxiliary power storage device 32.
  • the current output by converter 4 to auxiliary power storage devices 32 and 33 is 1/10 of the rated current of auxiliary power storage devices 32 and 33, respectively.
  • the converter 4 may control both the output voltage and the output current. For example, DC power may be output to the converter 4 at a constant current at the beginning of charging, and DC power may be output to the converter 4 at a constant voltage after the charging voltage reaches the rated voltage.
  • auxiliary power storage device 32 if the charging voltage of auxiliary power storage device 32 is lower than the charging voltage at the time of full charging of auxiliary power storage device 33, auxiliary power storage device 32 is charged in parallel during the period of charging auxiliary power storage device 33. Can be charged quickly.
  • the converter 4 outputs a voltage suitable for the auxiliary power storage device 32 after the switch 53 is turned off after the auxiliary power storage device 33 is fully charged.
  • the converter 4 may output a voltage suitable for the auxiliary power storage device 32 after turning off the switch 53 during the charging of the auxiliary power storage device 33. This also makes it possible to increase the charging rate of the auxiliary power storage device 33 to some extent early.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the charging operation. Initially, the operation of the converter 4 is stopped and the switches 52 to 54 are off. In the period between time t1 and time t2, voltage monitoring circuit 42 determines whether or not it is necessary to start charging auxiliary power storage device 32 based on DC voltage V2. Here, the voltage monitoring circuit 42 notifies the control unit 41 that it is necessary to start charging.
  • the control unit 41 Upon receiving this notification, the control unit 41 causes the converter 4 to output DC power with a voltage or current suitable for the auxiliary power storage device 32 at time t2. For example, the control unit 41 causes the converter 4 to output a voltage suitable for the auxiliary power storage device 32, for example, a voltage of 12 [V]. Thereby, auxiliary power storage device 32 is charged, and its charging voltage increases with the passage of time.
  • the switch 53 is turned off while the auxiliary power storage device 32 is being charged. Therefore, at this time, DC voltage V3 applied to DC line L3 substantially matches the charging voltage of auxiliary power storage device 33. Therefore, during charging of auxiliary power storage device 32, voltage monitoring circuit 42 determines whether or not it is necessary to start charging of auxiliary power storage device 33 based on DC voltage V3. Here, the voltage monitoring circuit 42 notifies the control unit 41 that it is necessary to start charging.
  • the switch 54 is also turned off while the auxiliary power storage device 32 is being charged. Therefore, at this time, DC voltage V4 applied to DC line L4 substantially matches the charging voltage of auxiliary power storage device 34. Therefore, during charging of auxiliary power storage device 32, voltage monitoring circuit 42 may determine whether or not it is necessary to start charging of auxiliary power storage device 34 based on DC voltage V4. In the illustration of FIG. 2, since the charging voltage of the auxiliary power storage device 34 is 5 V, the voltage monitoring circuit 42 notifies the control unit 41 that charging is unnecessary.
  • the control unit 41 turns off the switch 52 at time t3. Thereby, the charging of the auxiliary power storage device 32 is completed.
  • the charging voltage of the auxiliary power storage device 32 at time t3 is 12 [V].
  • control unit 41 causes converter 4 to output DC power at a voltage or current suitable for auxiliary power storage device 33, for example, at time t3 when switch 52 is turned off.
  • the control unit 41 causes the converter 4 to output a voltage suitable for the auxiliary power storage device 33, for example, a voltage of 7 [V].
  • the control unit 41 turns on the switch 53. Thereby, auxiliary power storage device 33 is charged, and the charging voltage increases with the passage of time.
  • the control unit 41 turns off the switch 53 at time t4. Thereby, the charging of the auxiliary power storage device 33 is completed.
  • the charging voltage of the auxiliary power storage device 33 at time t4 is 7 [V].
  • control unit 41 stops the operation of converter 4 at time t4.
  • whether or not the auxiliary power storage device 33 needs to be charged is determined while the auxiliary power storage device 32 is being charged.
  • the switch 54 is off while the auxiliary power storage device 33 is being charged. Therefore, the determination of whether or not the auxiliary power storage device 34 needs to be charged may be performed while the auxiliary power storage device 33 is being charged.
  • converter 4 can output DC power to each auxiliary power storage device at a voltage or current suitable for each auxiliary power storage device at each timing.
  • the converter 4 outputs a voltage of 12 [V] to charge the auxiliary power storage device 32, outputs a voltage of 7 [V] to charge the auxiliary power storage device 32, and outputs a voltage of 5 [V].
  • the auxiliary power storage device 32 can be charged.
  • Auxiliary power storage devices with a higher rated voltage can be charged more quickly by charging with a higher voltage.
  • the voltage output by converter 4 to auxiliary power storage devices 32 and 33 is the rated voltage of auxiliary power storage devices 32 and 33, respectively.
  • the period required for charging can be shortened compared with the case where charging and determination are performed at different timings.
  • the output current of the converter 4 may be controlled.
  • the rated current of the auxiliary power storage device 33 is smaller than the rated current of the auxiliary power storage device 32 is considered.
  • a power storage device with a larger rated current can be charged with a larger current.
  • control unit 41 When it is determined that charging of the auxiliary power storage device 32 is necessary, the control unit 41 causes the converter 4 to output DC power with the first DC current while the switch 52 is turned on among the switches 52 to 54. Thereby, auxiliary power storage device 32 is charged. On the other hand, when it is determined that it is necessary to start charging of auxiliary power storage device 33, control unit 41 performs a second DC current smaller than the first DC current with only switch 53 turned on among switches 52 to 54. Thus, the converter 4 is caused to output DC power. Thereby, the auxiliary power storage device 33 is charged.
  • an auxiliary power storage device with a larger rated current can be charged quickly by charging with a larger current.
  • the current output by converter 4 to auxiliary power storage devices 32 and 33 is 1/10 of the rated current of auxiliary power storage devices 32 and 33, respectively.
  • ⁇ Package> Converter 4 control unit 41, voltage monitoring circuit 42, and switches 52 to 54 may be integrated. That is, these may be stored in one package. According to this, manufacture becomes easy.

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Abstract

複数の蓄電装置を設けつつも製造コストを低減できる車両用電源装置を提供する。コンバータは直流電力を出力する。第１直流線はコンバータと第１蓄電装置とを接続する。第２直流線はコンバータと第２蓄電装置とを接続する。第１スイッチは第１直流線の上に設けられる。第２スイッチは第２直流線の上に設けられる。電圧監視回路は、第１スイッチ（５２）よりも第１蓄電装置側において、第１直流線の電圧を検出し、第２スイッチ（５３）よりも第２蓄電装置側において、第２直流線の電圧を検出する。

Description

車載用電源装置
　この発明は、車載用電源装置に関する。
　特許文献１には、主バッテリと副バッテリとを有する車載用電源装置が記載されている。主バッテリと副バッテリとはオルタネータによって充電される。
特開２０１５－８３４０４号公報
　副バッテリを複数設けることは、特許文献１には記載も示唆もなく、考察されていない。また製造コストは小さいことが望まれる。
　そこで本願は、複数の蓄電装置を設けつつも製造コストを低減できる車載用電源装置を提供することを目的とする。
　車載用電源装置は、直流電力を出力するコンバータと、第１蓄電装置および第２蓄電装置と、前記コンバータと前記第１蓄電装置とを接続する第１直流線と、前記コンバータと前記第２蓄電装置とを接続する第２直流線と、前記第１直流線の上に設けられる第１スイッチと、前記第２直流線の上に設けられる第２スイッチと、前記第１スイッチよりも前記第１蓄電装置側において、前記第１直流線の電圧を検出し、前記第２スイッチよりも前記第２蓄電装置側において、前記第２直流線の電圧を検出する電圧監視回路とを備える。
　複数の蓄電装置を設けつつも製造コストを低減できる。
車載用電源装置の構成の一例を概略的に示す図である。 充電動作の一例を説明する図である。 充電動作の一例を説明する図である。
　＜車載用電源装置の構成＞
　図１は、車両に搭載される車載用電源装置の構成の一例を概略的に示す図である。図１の例示では、発電機１が設けられている。発電機１は例えばオルタネータであり、車両を駆動させる駆動力に基づいて発電して、直流電圧を出力する。
　図１の例示では、発電機１には主蓄電装置３１が接続されている。主蓄電装置３１は発電機１によって充電される。主蓄電装置３１には例えば鉛蓄電池が採用される。
　また発電機１には、コンバータ４（図１においては「ＤＣＤＣコンバータ」と表記）を介して複数の補助蓄電装置３２～３４が接続されている。補助蓄電装置３２～３４には例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池またはキャパシタを採用できる。ここでは、補助蓄電装置３２は例えばリチウムイオン電池であり、補助蓄電装置３３，３４は例えばキャパシタである。補助蓄電装置３２～３４の特性は互いに相違していてもよい。例えば補助蓄電装置３２の定格電圧は補助蓄電装置３３の定格電圧よりも大きく、補助蓄電装置３３の定格電圧は補助蓄電装置３４の定格電圧よりも高い。例えば、補助蓄電装置３２は１２Ｖまで充電されて満充電となり、補助蓄電装置３３は７Ｖまで充電されて満充電となり、補助蓄電装置３４は５Ｖまで充電されて満充電となる。通常、定格電圧が大きい蓄電装置ほど、満充電時の電圧は大きい。
　図１の例示では、コンバータ４と補助蓄電装置３２とを接続する直流線Ｌ２の上には、スイッチ（例えばリレー）５２が接続されている。スイッチ５２は、コンバータ４と補助蓄電装置３２との間のオン／オフを選択する。同様に、コンバータ４と補助蓄電装置３３とを接続する直流線Ｌ３の上には、スイッチ（例えばリレー）５３が接続され、コンバータ４と補助蓄電装置３４とを接続する直流線Ｌ４の上には、スイッチ（例えばリレー）５４が接続されている。例えばスイッチ５２～５４の一端は共通してコンバータ４の出力端に接続され、スイッチ５２～５４の他端は、それぞれ補助蓄電装置３２～３４に接続される。スイッチ５２～５４のオン／オフは制御部４１によって制御される。
　コンバータ４は例えばＤＣ－ＤＣコンバータであって、より具体的な一例としてＨブリッジ型の昇降圧回路である。コンバータ４は制御部４１によって制御され、発電機１または主蓄電装置３１からの直流電圧を昇圧または降圧し、これを出力する。コンバータ４は後に詳述するように、補助蓄電装置３２～３４の充電を制御する。補助蓄電装置３２～３４は例えば互いに異なる電圧、または異なる電流で充電される。
　なおここでは、制御部４１はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部４１はこれに限らず、制御部４１によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。
　制御部４１は、コンバータ４の出力電圧または出力電流を制御すべく、コンバータ４に対して制御信号を出力する。制御部４１はまた、スイッチ５２～５４のオン／オフを制御すべく、スイッチ５２～５４に制御信号を出力する。
　補助蓄電装置３２～３４の電圧を検出すべく、電圧監視回路４２が設けられている。以下では、補助蓄電装置３２～３４の各々の電圧を充電電圧とも呼ぶ。なお、例えば車両の分野において、「充電電圧」は、外部電源から与えられる電圧を示す用語として用いられることもある。本実施の形態では、この意味において「充電電圧」を用いず、蓄電装置の電圧という意味で「充電電圧」を用いる。電圧監視回路４２は、スイッチ５２よりも補助蓄電装置３２側において直流線Ｌ２に印加される直流電圧Ｖ２を検出し、スイッチ５３よりも補助蓄電装置３３側において直流線Ｌ３に印加される直流電圧Ｖ３を検出し、スイッチ５４よりも補助蓄電装置３４側において直流線Ｌ４に印加される直流電圧Ｖ１を検出する。
　例えばスイッチ５２をオフしたときには、直流電圧Ｖ２は補助蓄電装置３２の充電電圧とほぼ一致する。つまり、このとき、電圧監視回路４２は補助蓄電装置３２の充電電圧を検出することができる。同様に、スイッチ５３をオフするときに、電圧監視回路４２は補助蓄電装置３３の充電電圧を検出することができ、スイッチ５４をオフするときに、電圧監視回路４２は補助蓄電装置３４の充電電圧を検出することができる。
　電圧監視回路４２は、補助蓄電装置３２～３４の各々の充電電圧に基づいて、各々の充電を開始する必要があるか否かを判断する。例えば、検出した充電電圧に基づいて充電率を算出し、その充電率が充電基準値よりも大きいか否かを判断してもよい。より具体的には、充電率が充電基準値よりも小さいと判断したときに、充電の開始が必要であると判断してもよい。あるいは、検出した充電電圧が所定の基準値よりも小さいときに、充電の開始が必要であると判断してもよい。電圧監視回路４２は、充電の開始が必要であると判断したときに、その旨を制御部４１へと通知する。なお、電圧監視回路４２はソフトウェアで構成されてもよく、その全部または一部がハードウェアで構成されてもよい。また、充電開始の要否の判断は制御部４１が行ってもよい。この場合、制御部４１が電圧監視回路の一部として機能する。
　以上のように、この車載用電源装置によれば、スイッチ５２～５４をそれぞれオフすることで、電圧監視回路４２が補助蓄電装置３２～３４の充電電圧を監視することができる。
　またコンバータ４は複数の補助蓄電装置３２～３４に対してスイッチ５２～５４のオン／オフによって電圧を個別に、もしくは並行して出力することができる。よって、補助蓄電装置３２～３４のそれぞれに対してコンバータを設ける場合に比べて、製造コストを低減することができる。またスイッチ（例えばリレー）と蓄電装置とをコンバータ４に対して接続することで、蓄電装置を容易に増設できる。
　主蓄電装置３１は救済負荷２２～２４へと給電するとともに、補助蓄電装置３２～３４もそれぞれ救済負荷２２～２４へと給電する。救済負荷２２～２４は主蓄電装置３１からの給電が消失（主蓄電装置３１の機能不全による消失を含む）しても電力供給が維持されることが望まれる（当該消失による電力不足から救済されるべき）負荷であり、たとえばバイワイヤー用の電子機器（例えばシフトレバー）、バイワイヤー用アクチュエータ（例えば、ステアリング、ブレーキ）、パーキングブレーキまたは電子制御制動力配分システムを例として挙げることができる。
　図１の例示では、主蓄電装置３１は救済負荷２２～２４にコンバータ４を介さずに接続されており、昇降圧することなくこれらに給電する。また図１の例示では、補助蓄電装置３２は救済負荷２２に対して昇圧回路を介さずに接続されており、補助蓄電装置３３，３４はそれぞれ昇圧回路６３，６４を介して救済負荷２３，２４に接続されている。昇圧回路６３は補助蓄電装置３３の電圧を昇圧し、昇圧後の電圧を救済負荷２３に出力する。昇圧回路６４は補助蓄電装置３４の電圧を昇圧し、昇圧後の電圧を救済負荷２４に出力する。
　補助蓄電装置３２～３４がそれぞれ救済負荷２２～２４へと給電可能であるので、主蓄電装置３１の給電が消失しても、救済負荷２２～２４には給電が維持される。よって補助蓄電装置３２～３４はいわゆるバックアップ用の蓄電装置として機能することができる。
　また補助蓄電装置３２～３４が設けられていることで、次で説明するように、主蓄電装置３１に生じた電圧低下の影響を抑制あるいは回避できる。例えば主蓄電装置３１が大きな電流を出力することにより、主蓄電装置３１に電圧低下が発生しても、救済負荷２２～２４にはそれぞれ補助蓄電装置３２～３４によって適切な電圧を印加することができる。
　＜充電動作１＞
　図２は充電動作の一例を説明するための図である。図２の例示では、コンバータ４が出力する出力電圧と、各補助蓄電装置３２～３４の充電電圧が示されている。また、スイッチ５２～５４のオン／オフの状態も示されている。
　初期的には、コンバータ４の動作は停止しており、スイッチ５２～５４はオフしている。よって、直流線Ｌ３～Ｌ４に印加される直流電圧Ｖ２～Ｖ４は、それぞれ補助蓄電装置３２～３４の充電電圧にほぼ一致する。そこで、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの期間において、電圧監視回路４２は、直流電圧Ｖ２～Ｖ４に基づいてそれぞれ補助蓄電装置３２～３４の充電の開始の要否を判断する。その判断結果は制御部４１に通知される。ここでは、例えば補助蓄電装置３２，３３は充電が必要であると判断され、補助蓄電装置３４は充電が不要であると判断される。
　この通知を受けた制御部４１は、例えば時点ｔ１２において、充電対象となる複数の補助蓄電装置に接続されるスイッチをターンオンする。図２の例示では、スイッチ５２，５３をターンオンする。また、制御部４１は、この複数の蓄電装置に適した電圧または電流のうち最小のものをコンバータ４に出力させる。例えば制御部４１は、補助蓄電装置３２，３３のうち定格電圧の小さい方に適した値（ここでは７［Ｖ］）の電圧を、コンバータ４に出力させる。これにより、補助蓄電装置３２，３３の充電電圧は適切に時間の経過とともに増大する。
　そして補助蓄電装置３２，３３の電圧が７［Ｖ］に達すると、補助蓄電装置３３は満充電となる。補助蓄電装置３３が満充電となった以後の時点ｔ１３にて、制御部４１はスイッチ５３をターンオフする。つまり、補助蓄電装置３３の充電は不要なので、スイッチ５３をターンオフする。なお図２の例示では、補助蓄電装置３３の充電電圧が７［Ｖ］に達した時点から所定時間経過後の時点ｔ１３において、スイッチ５３をターンオフしている。これは例えば、充電の開始から、予め決められた期間が経過したことにより、充電率が満充電基準値に至ったと判断しているのである。しかるに、補助蓄電装置３３の充電電圧が７［Ｖ］に達した時点の直後に、言い換えれば、補助蓄電装置３３の充電率が満充電基準値に達した時点の直後に、スイッチ５３をターンオフしてもよい。なお充電率が満充電基準値に至ったことは、例えば、補助蓄電装置３２，３３へ流れる電流が基準値以下になったことによって判断してもよい。この電流は、例えばコンバータ４の出力側において電流検出部を設けることで検出できる。
　また制御部４１は、時点ｔ１３において、それまでにおいてコンバータ４が出力していた電圧（７［Ｖ］）よりも大きな電圧（ここでは１２［Ｖ］）を、コンバータ４に出力させる。これにより、補助蓄電装置３２の電圧は時間の経過と共に更に増大する。そして、補助蓄電装置３２の充電電圧が１２［Ｖ］に達すると、補助蓄電装置３２も満充電となる。補助蓄電装置３４が満充電となった以後の時点ｔ１４にて、制御部４１はスイッチ５２をターンオフし、コンバータ４の動作を停止する。なお図２の例示では、補助蓄電装置３２の電圧が１２［Ｖ］に達した時点から所定時間経過後に、スイッチ５２をターンオフしているものの、補助蓄電装置３２の電圧が１２［Ｖ］に達した時点の直後に、言い換えれば補助蓄電装置３２の充電率が満充電基準値に達した時点の直後に、スイッチ５２をターンオフしてもよい。
　以上のように、補助蓄電装置３２および補助蓄電装置３３の両方の充電が必要と判断されたときに、コンバータ４は、まず小さい第１直流電圧を出力し、その後、スイッチ５３がオフした上で、コンバータ４は第１直流電圧より大きい第２の直流電圧を出力する。もちろん、過電圧充電を避けるために第１直流電圧、第２直流電圧を適切に設定することが望ましい。例えば第１直流電圧、第２直流電圧はそれぞれ補助蓄電装置３３の定格電圧、補助蓄電装置３２の定格電圧に設定される。
　なお上述の例では、コンバータ４の出力電圧を制御しているものの、出力電流を制御してもよい。例えば補助蓄電装置３２の定格電流よりも補助蓄電装置３３の定格電流の方が小さい場合について考慮する。補助蓄電装置３２，３３の両方の充電の開始が必要と判断されたときには、スイッチ５２～５４のうちスイッチ５２，５３をオンした状態で、制御部４１は、第１直流電流をコンバータ４に出力させる。これにより、補助蓄電装置３２，３３が充電される。その後、スイッチ５３をオフした状態で、制御部４１は第１直流電流よりも大きな第２直流電流以下の直流電流をコンバータ４に出力させる。これにより、補助蓄電装置３３の充電を停止し、補助蓄電装置３２に適した電流で補助蓄電装置３２の充電を行うことができる。例えばコンバータ４が補助蓄電装置３２，３３に出力する電流は、それぞれ補助蓄電装置３２，３３の定格電流の１／１０とする。
　また、コンバータ４は出力電圧および出力電流の両方を制御してもよい。例えば、充電初期にはコンバータ４に定電流で直流電力を出力させ、充電電圧が定格電圧に達した以降では、定電圧でコンバータ４に直流電力を出力させてもよい。
　上述の充電動作によれば、補助蓄電装置３３の満充電時の充電電圧よりも補助蓄電装置３２の充電電圧が低ければ、補助蓄電装置３３を充電する期間において補助蓄電装置３２を並行して充電することでき、迅速に充電される。
　なお上述の例では、補助蓄電装置３３の充電が完了した後に、スイッチ５３をオフした上で、コンバータ４は補助蓄電装置３２に適した電圧を出力しているものの、必ずしもこれに限らない。補助蓄電装置３３の充電途中で、スイッチ５３をオフした上で、コンバータ４が補助蓄電装置３２に適した電圧を出力してもよい。これによっても、補助蓄電装置３３の充電率をある程度まで早期に上昇することができる。
　＜充電動作２＞
　図３は充電動作の一例を説明するための図である。初期的には、コンバータ４の動作は停止しており、スイッチ５２～５４はオフしている。時点ｔ１から時点ｔ２の間の期間において、電圧監視回路４２は直流電圧Ｖ２に基づいて、補助蓄電装置３２の充電の開始の要否を判断する。ここでは電圧監視回路４２は、充電の開始が必要であることを制御部４１へと通知する。
　制御部４１は、この通知を受けて、時点ｔ２において、補助蓄電装置３２に適した電圧もしくは電流で直流電力をコンバータ４に出力させる。例えば制御部４１は、補助蓄電装置３２に適した電圧、例えば１２［Ｖ］の電圧をコンバータ４に出力させる。これにより、補助蓄電装置３２は充電され、その充電電圧は時間の経過と共に増大する。
　また図３の例示では、補助蓄電装置３２の充電中にはスイッチ５３がオフしている。したがって、このとき、直流線Ｌ３に印加される直流電圧Ｖ３は補助蓄電装置３３の充電電圧とほぼ一致する。そこで、補助蓄電装置３２の充電中に、電圧監視回路４２は直流電圧Ｖ３に基づいて補助蓄電装置３３の充電の開始の要否を判断する。ここでは、電圧監視回路４２は、充電の開始が必要であることを制御部４１へと通知する。
　図３の例示では、補助蓄電装置３２の充電中には、スイッチ５４もオフしている。よって、このとき、直流線Ｌ４に印加される直流電圧Ｖ４は補助蓄電装置３４の充電電圧とほぼ一致する。そこで、補助蓄電装置３２の充電中に、電圧監視回路４２は直流電圧Ｖ４に基づいて補助蓄電装置３４の充電の開始の要否を判断してもよい。図２の例示では補助蓄電装置３４の充電電圧は５Ｖであるので、電圧監視回路４２は、充電が不要であることを制御部４１へと通知する。
　そして、補助蓄電装置３２の充電率が満充電基準値に達すると、例えば時点ｔ３において制御部４１はスイッチ５２をターンオフする。これにより、補助蓄電装置３２の充電が完了する。図３の例示では、時点ｔ３における補助蓄電装置３２の充電電圧は１２［Ｖ］となる。
　またここでは補助蓄電装置３３の充電が必要である。よって、制御部４１は、例えばスイッチ５２をターンオフした時点ｔ３において、補助蓄電装置３３に適した電圧または電流でコンバータ４に直流電力を出力させる。例えば制御部４１は、補助蓄電装置３３に適した電圧、例えば７［Ｖ］の電圧をコンバータ４に出力させる。さらに制御部４１はスイッチ５３をターンオンする。これにより、補助蓄電装置３３は充電され、その充電電圧は時間の経過と共に増大する。
　補助蓄電装置３３の充電率が満充電基準値に達すると、例えば時点ｔ４において制御部４１はスイッチ５３をターンオフする。これにより、補助蓄電装置３３の充電が完了する。図３の例示では、時点ｔ４における補助蓄電装置３３の充電電圧は７［Ｖ］となる。
　またここでは補助蓄電装置３４の充電は不要であるので、制御部４１は時点ｔ４においてコンバータ４の動作を停止する。
　なお、上述の例では、補助蓄電装置３３の充電開始の要否の判断は、補助蓄電装置３２の充電中に行われた。しかるに、補助蓄電装置３３の充電中にも、スイッチ５４がオフしている。よって、補助蓄電装置３４の充電開始の要否の判断は、補助蓄電装置３３の充電中に行ってもよい。
　上述の充電動作によれば、充電を要する補助蓄電装置が互いに異なるタイミングで充電される。したがって、コンバータ４はそれぞれのタイミングにおいて、それぞれの補助蓄電装置に適した電圧もしくは電流で直流電力を当該補助蓄電装置へと出力できる。例えば、コンバータ４は、１２［Ｖ］の電圧を出力して補助蓄電装置３２を充電し、７［Ｖ］の電圧を出力して補助蓄電装置３２を充電し、５［Ｖ］の電圧を出力して補助蓄電装置３２を充電することができる。
　定格電圧の大きい補助蓄電装置ほど、大きな電圧を採用して充電することにより、迅速な充電が可能となる。もちろん、過電圧充電を避けるために適切にコンバータ４から出力される電圧を設定することが望ましい。例えばコンバータ４が補助蓄電装置３２，３３に出力する電圧は、それぞれ補助蓄電装置３２，３３の定格電圧とする。
　また上述の例では、ある蓄電装置の充電中に、他の蓄電装置の充電開始の要否を判断している。よって、充電と判断とを異なるタイミングで行う場合に比べて、充電に要する期間を短縮することができる。
　なお上述の例では、コンバータ４の出力電圧を制御しているものの、出力電流を制御してもよい。例えば補助蓄電装置３３の定格電流が補助蓄電装置３２の定格電流よりも小さな場合について考慮する。通常、定格電流が大きな蓄電装置ほど、大きな電流で充電できる。
　補助蓄電装置３２の充電の開始が必要と判断されたときには、スイッチ５２～５４のうちスイッチ５２をオンした状態で、制御部４１は第１直流電流でコンバータ４に直流電力を出力させる。これにより、補助蓄電装置３２が充電される。一方で、補助蓄電装置３３の充電の開始が必要と判断されたときには、スイッチ５２～５４のうち、スイッチ５３のみをオンした状態で、制御部４１は第１直流電流よりも小さな第２直流電流でコンバータ４に直流電力を出力させる。これにより、補助蓄電装置３３が充電される。
　このように定格電流の大きい補助蓄電装置ほど、大きな電流を採用して充電することにより、迅速な充電が可能となる。もちろん、過電流充電を避けるために適切にコンバータ４から出力される電流を設定することが望ましい。例えばコンバータ４が補助蓄電装置３２，３３に出力する電流は、それぞれ補助蓄電装置３２，３３の定格電流の１／１０とする。
　＜パッケージ＞
　コンバータ４、制御部４１、電圧監視回路４２、およびスイッチ５２～５４は一体化されて構成されてもよい。即ち、これらが、一つのパッケージに収納されていてもよい。これによれば、製造が容易となる。
　上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
　以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　４　コンバータ
　３２～３４　補助蓄電装置
　５２～５４　スイッチ
　４２　電圧監視回路

Claims (6)

  1. 　車載用電源装置であって、
    　直流電力を出力するコンバータと、
    　第１蓄電装置および第２蓄電装置と、
    　前記コンバータと前記第１蓄電装置とを接続する第１直流線と、
    　前記コンバータと前記第２蓄電装置とを接続する第２直流線と、
    　前記第１直流線の上に設けられる第１スイッチと、
    　前記第２直流線の上に設けられる第２スイッチと、
    　前記第１スイッチよりも前記第１蓄電装置側において、前記第１直流線の電圧を検出し、前記第２スイッチよりも前記第２蓄電装置側において、前記第２直流線の電圧を検出する電圧監視回路と
    を備える、車載用電源装置。
  2. 　請求項１に記載の車載用電源装置であって、
    　前記電圧監視回路は、前記第１スイッチをオフしたときの前記第１直流線の電圧に基づいて、前記第１蓄電装置の充電の開始の要否を判断し、前記第２スイッチをオフしたときの前記第２直流線の電圧に基づいて、前記第２蓄電装置の充電の開始の要否を判断する、車載用電源装置。
  3. 　請求項２に記載の車載用電源装置であって、
    　前記第１蓄電装置の定格電圧は前記第２蓄電装置の定格電圧よりも大きく、
    　前記第１蓄電装置の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがそれぞれオン／オフした状態で、前記コンバータは第１直流電圧で前記直流電力を出力し、
    　前記第２蓄電装置の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがそれぞれオフ／オンした状態で、前記コンバータは前記第１直流電圧より小さな第２直流電圧で前記直流電力を出力する、車載用電源装置。
  4. 　請求項２に記載の車載用電源装置であって、
    　前記第１蓄電装置の定格電流は前記第２蓄電装置の定格電流よりも大きく、
    　前記第１蓄電装置の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがそれぞれオン／オフした状態で、前記コンバータは第１直流電流で前記直流電力を出力し、
    　前記第２蓄電装置の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがそれぞれオフ／オンした状態で、前記コンバータは前記第１直流電流より小さな第２直流電流で前記直流電力を出力する、車載用電源装置。
  5. 　請求項２に記載の車載用電源装置であって、
    　前記第１蓄電装置の定格電圧は前記第２蓄電装置の定格電圧よりも大きく、
    　前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置の両方の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオンした状態で、前記コンバータは第１直流電圧で前記直流電力を出力し、その後、前記第２スイッチがオフした状態で、前記コンバータは前記第１直流電圧よりも大きな第２直流電圧で前記直流電力を出力する、車載用電源装置。
  6. 　請求項２に記載の車載用電源装置であって、
    　前記第１蓄電装置の定格電流は前記第２蓄電装置の定格電流よりも大きく、
    　前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置の両方の充電の開始が必要と判断されたときに、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオンした状態で、前記コンバータは第１直流電流で前記直流電力を出力し、その後、前記第２スイッチがオフした状態で、前記コンバータは前記第１直流電流よりも大きな第２直流電流で前記直流電力を出力する、車載用電源装置。
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