特許 6986722 車載電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986722

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】車載電源装置

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/033 20060101AFI20211213BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20211213BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20211213BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/033 P

   H02J7/34 G

   H02J7/34 D

   H01M10/44 P

   H01M10/48 P

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-552786(P2019-552786)

(86)(22)【出願日】2018年11月6日

(86)【国際出願番号】JP2018041077

(87)【国際公開番号】WO2019093289

(87)【国際公開日】20190516

【審査請求日】2020年4月15日

(31)【優先権主張番号】特願2017-217405(P2017-217405)

(32)【優先日】2017年11月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】影山 洋一

(72)【発明者】

【氏名】西中 大貴

(72)【発明者】

【氏名】東出 貴司

(72)【発明者】

【氏名】愛宕 克則

(72)【発明者】

【氏名】竹中 一雄

(72)【発明者】

【氏名】平城 久雄

(72)【発明者】

【氏名】薛 侑吾

【審査官】 菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４５１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５４３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７４７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４５２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４１８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｈ０２Ｊ ７／３４

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電部と、
車両バッテリーから前記蓄電部への入力経路に接続されて、第１充電部と前記第１充電部よりも低い出力電力で動作する第２充電部とを有する充電部と、
前記蓄電部の出力経路に接続された放電部と、
起動信号に応じて前記充電部と前記放電部との動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が前記起動信号を受信すると、前記第１充電部の充電動作によって前記蓄電部の端子電圧は第１電圧になり、
前記制御部が前記起動信号を受信し終えると、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第１電圧よりも低い第２電圧に低下するまで前記蓄電部は強制的に放電され、
その後、前記蓄電部の自然放電によって、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから、または、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから所定時間経過してから、
前記制御部が前記起動信号を再度受信するまでの間に、
前記第２充電部は前記第２電圧よりも低い第３電圧を前記蓄電部の前記端子電圧が前記第３電圧よりも高い時点から前記蓄電部へ印加する、
車載電源装置。

【請求項2】

前記蓄電部の前記端子電圧は前記制御部が前記起動信号を再度受信するまでの間に、前記第３電圧未満とならない、
請求項１記載の車載電源装置。

【請求項3】

前記蓄電部に接続された排出回路を更に備え、
前記制御部が前記起動信号を受信し終えると、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第１電圧よりも低い第２電圧に低下するまで前記放電部、または前記排出回路が動作し、
その後、前記蓄電部の自然放電によって、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから、または、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから所定時間経過してから、
前記制御部が前記起動信号を再度受信するまでの間に、
前記第２充電部は前記第２電圧よりも低い第３電圧を前記蓄電部の前記端子電圧が前記第３電圧よりも高い時点から前記蓄電部へ印加する、
請求項１または２記載の車載電源装置。

【請求項4】

前記充電部は、第１充電部と第２充電部を含み、
前記第１充電部はスイッチングコンバータであり、
前記第２充電部は定電圧リニアレギュレータであり、
前記第１充電部は、前記蓄電部の前記端子電圧を前記第１電圧にし、
前記第２充電部は、前記第３電圧を前記蓄電部へ印加する、
請求項１〜３いずれか１項に記載の車載電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、各種車両に使用される車載電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

以下、従来の車載電源１の構成について図面を用いて説明する。図４は従来の車載電源１の構成を示す回路ブロック図である。車載電源１には車両用バッテリー２から電力が供給される充電部３と、充電部３によって充電される蓄電部４と、蓄電部４に充電された電力を出力する放電部５と、充電部３や放電部５の動作を制御する制御部６と、が設けられている。

【0003】

車載電源１では、制御部６が動作信号Ｓ１を受信しているとき、充電部３は蓄電部４を充電する。また、制御部６が動作信号Ｓ１を受信し終えると、充電部３は蓄電部４に対する充電を止める。その後、制御部６が再び動作信号Ｓ１を受信するまでの間、蓄電部４は所定の電圧値（残留電圧値）で電荷を保持し、車載電源１は休止状態となっている。制御部６が再び動作信号Ｓ１を受信すると、充電部３は再び蓄電部４を充電し、蓄電部４は所定の電圧値まで充電される。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１２５１７０号

【発明の概要】

【0006】

本開示の一態様の車載電源装置は、蓄電部と、車両バッテリーから前記蓄電部への入力経路に接続されて、第１充電部と前記第１充電部よりも低い出力電力で動作する第２充電部とを有する充電部と、前記蓄電部の出力経路に接続された放電部と、起動信号に応じて前記充電部と前記放電部との動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部が前記起動信号を受信すると、前記第１充電部の充電動作によって前記蓄電部の端子電圧は第１電圧になり、前記制御部が前記起動信号を受信し終えると、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第１電圧よりも低い第２電圧に低下するまで前記蓄電部は強制的に放電され、その後、前記蓄電部の自然放電によって、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから、または、前記蓄電部の前記端子電圧が前記第２電圧より低くなってから所定時間経過してから、前記制御部が前記起動信号を再度受信するまでの間に、前記第２充電部は前記第２電圧よりも低い第３電圧を前記蓄電部の前記端子電圧が前記第３電圧よりも高い時点から前記蓄電部へ印加する。

【0007】

本開示の車載電源装置は、蓄電部の端子電圧の制御を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態における車載電源装置の構成を示す回路ブロック図

【図2】本開示の実施の形態における車載電源装置を有する車両の構成を示す回路ブロック図

【図3】本開示の実施の形態における蓄電部の端子電圧を示すタイミングチャート

【図4】従来の車載電源の構成を示す回路ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0009】

上述した従来の車載電源１では、制御部６が動作信号Ｓ１を受信し終えてから車載電源１が再び起動するとき、問題が発生する場合がある。車載電源１が休止状態で低い電圧に低下していた蓄電部４が十分に充電される前に放電部５が放電を必要とされるとき、放電部５が必要な電力を放電できない場合がある。そこで、放電部５が必要な電力をいつでも放電できるように、蓄電部４は常に所定の電圧値以上の充電状態を維持する必要がある。よって、車載電源１が休止状態においても、蓄電部４は充電を継続する必要があった。つまり、制御部６が動作信号Ｓ１を受信し終えてから再び動作信号Ｓ１を受信するまでの間においても、蓄電部４は充電を継続する必要があった。

【0010】

よって、従来の車載電源１では、休止状態の時に蓄電部４を所定の電圧以上の充電状態を維持するために、蓄電部４の充放電制御が複雑であった。

【0011】

以下で説明する本開示の車載用電源装置は、蓄電部４の充電状態を維持するための充放電制御が容易である。

【0012】

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。

【0013】

（実施の形態）
図１は本開示の実施の形態における車載電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図３は蓄電部８の端子電圧を示す図である。車載電源装置７は、蓄電部８と充電部９と放電部１０と制御部１１とを含む。充電部９は蓄電部８の入力経路に接続され、放電部１０は蓄電部８の出力経路に接続されている。また、制御部１１は起動信号ＳＧに応じて充電部９と放電部１０との動作を制御する。

【0014】

図３に示すように、制御部１１が起動信号ＳＧを受信しているとき（時間Ｔ１〜時間Ｔ２の間）、充電部９の充電動作によって蓄電部８の端子電圧は第１電圧Ｖ１に維持される。また、制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えると（時間Ｔ２Ａ）、放電部１０の放電動作によって蓄電部８の端子電圧は第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２まで低下させられる。さらに、制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えてから制御部１１が起動信号ＳＧを再度受信するまでの間（時間Ｔ２〜時間Ｔ１１）、充電部９は第２電圧Ｖ２よりも低い第３電圧Ｖ３を蓄電部８に印加する。なお、充電部９は、制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えてから（時間Ｔ２）蓄電部８の充電部９が第２電圧Ｖ２に低下するまで（時間Ｔ２Ａ）までの間については、充電部９は第２電圧Ｖ２よりも低い第３電圧Ｖ３を蓄電部８に必ずしも印加する必要はない。

【0015】

以上の構成および動作の説明の通り、蓄電部８の端子電圧は、次のように順を追って変化する。制御部１１が起動信号ＳＧを受信しているとき、第１電圧Ｖ１を維持する。次に制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えたとき、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２へと低下する。さらに制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えてから制御部１１が起動信号ＳＧを受信していない期間、第２電圧Ｖ２から第３電圧Ｖ３へと低下する。

【0016】

本開示の車載電源装置７では、制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えたとき、蓄電部８の端子電圧は、すぐに定電圧である第３電圧Ｖ３へと低下させられずに、一旦は定電圧である第３電圧Ｖ３よりも高い第２電圧Ｖ２へと低下させられる。

【0017】

つまり、蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３に維持されるにあたり、充電部９は昇圧動作を伴わずに、まずは、蓄電部８の自然放電によって第２電圧Ｖ２から第３電圧Ｖ３へと蓄電部８の端子電圧が漸減する。蓄電部８の端子電圧の漸減の途中あるいはその後で充電部９が蓄電部８へ第３電圧Ｖ３を印加することによって、蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３に維持される。充電部９は蓄電部８の端子電圧を維持するにあたって、蓄電部８の端子電圧を上昇させる動作は必要とされない。言い換えると、充電部９は蓄電部８へ大きな電流を供給する動作を必要としない。

【0018】

したがって、車両１３については図２を参照しながら後述するが、車載電源装置７を有する車両１３においては、車両１３が起動停止している期間、充電部９は充電の停止と再充電を繰り返すことはない。充電部９によって蓄電部８の端子電圧が定電圧（第３電圧Ｖ３）に維持される際、充電部９を容易に制御できる。

【0019】

［車載電源装置７を有する車両１３の構成］
以下において、車載電源装置７を有する車両１３の構成および動作について、図２の本開示の実施の形態における車載電源装置７を有する車両の構成を示す回路ブロック図、および、図３の本開示の実施の形態における蓄電部８の端子電圧を示すタイミングチャートを用いて説明する。

【0020】

車両１３の車体１４には、車載電源装置７と、車載電源装置７および負荷１５へ電力を供給する車両バッテリー１２と、が搭載されている。車両バッテリー１２は起動スイッチ１６を介して車載電源装置７に接続されている。また、車両バッテリー１２はダイオードＤｉを介して、直接、負荷１５へ電力を供給可能である。なお、必ずしも、車両バッテリー１２はダイオードＤｉを介して、直接、負荷１５へ電力を供給可能である必要はない。ここでは、起動スイッチ１６は、車両１３のエンジンスイッチ（図示せず）に連動するスイッチとする。

【0021】

なお、起動スイッチ１６は、車両起動スイッチ（図示せず）または車両起動スイッチに連動するスイッチなどであってもよい。車両１３は、内燃機関駆動車両であってもよい。車両１３は、電力駆動車両であってもよい。負荷１５としてはモータなどがあるが、それに限定されない。なお、負荷１５はモータなどのように、短時間に大きな電流を必要とする負荷であることが一般的ではあるが、それに限るものではない。

【0022】

蓄電部８には、リチウム電池や電気二重層コンデンサなどの大電流出力が可能な蓄電素子が用いられる。短時間に大きな電流を必要とする負荷１５を駆動させる場合などにおいては、蓄電部８が電気二重層コンデンサで構成されていると望ましい。蓄電部８には蓄電素子（図示せず）のほかに、蓄電素子に関連する電気回路（図示せず）が設けられてもよい。

【0023】

＜車両１３が通常状態の動作説明＞
次に、車両１３が通常の状態の時の車載電源装置７の動作について図２および図３を参照しながら説明する。

【0024】

車載電源装置７は以下に述べる順で動作する。起動スイッチ１６は車両１３の起動に連動しているので、搭乗者が車両１３を起動させると、起動スイッチ１６によって車両バッテリー１２は車載電源装置７へ電力を供給する状態となる。言い換えると車両バッテリー１２は入力部１７を介して充電部９へ電力を供給する状態となる。また、搭乗者が車両１３を起動させると、起動スイッチ１６が車両１３の起動に連動し、車載電源装置７が起動信号ＳＧを受信する。言い換えると制御部１１が信号受信部１８を介して起動信号ＳＧを受信する。そして、車両１３が起動している期間、言い換えると制御部１１が起動信号ＳＧを受信している間、制御部１１は、蓄電部８を所定の電圧値に充電するために定期的あるいは連続的に充電部９を動作させる。このときに蓄電部８の充電に用いられる電力は車両バッテリー１２から供給される。

【0025】

次に、搭乗者が車両１３を起動停止させると、車両１３に設けられた車両制御装置（図示せず）が起動信号ＳＧを制御部１１に出力するのを停止する。制御部１１は起動信号ＳＧの受信が停止したことを検知し、蓄電部８は充電されていた電力の一部を放電する。この時の蓄電部８からの電力の放電動作は、蓄電部８に設けられた、あるいは接続された排出回路８Ａによるものであってもよいし、放電部１０を動作させることによって放電してもよい。ここでの蓄電部８からの電力の放電動作は、蓄電部８の端子電圧を調整するために行われる。したがって、蓄電部８からの電力の放電によって負荷１５などを駆動させる必要はない。

【0026】

ここまでの車載電源装置７の動作の説明は、車両バッテリー１２から入力部１７あるいは充電部９へ適切な電圧が供給されていると制御部１１が検知していることを、前提としている。そしてここまでの車載電源装置７の動作の説明は、車両１３が通常の状態（例えば、走行などが可能な状態）であることを前提としている。ここで、制御部１１が駆動するための電力は、蓄電部８あるいは、車両バッテリー１２から供給されていればよい。

【0027】

＜車両１３が異常状態の動作説明＞
次に車両１３が異常な状態に陥った場合における車載電源装置７の動作について説明する。車両１３が異常な状態に陥った場合、車載電源装置７は以下に述べる順で動作する。ここでの車両１３が異常な状態とは、車両１３が衝突事故などに遭遇した場合などである。

【0028】

先ず、搭乗者が車両１３を起動させると、起動スイッチ１６によって車両バッテリー１２は車載電源装置７へ電力を供給する状態となる。言い換えると車両バッテリー１２は入力部１７を介して充電部９へ電力を供給する状態となる。また、搭乗者が車両１３を起動させると、起動スイッチ１６が車両１３の起動に連動し、車載電源装置７が起動信号ＳＧを受信する。言い換えると制御部１１が信号受信部１８を介して起動信号ＳＧを受信する。そして、車両１３が起動している期間、言い換えると制御部１１が起動信号ＳＧを受信している間、制御部１１は、蓄電部８を所定の電圧値に充電するために定期的あるいは連続的に充電部９を動作させる。ここまでは、車両１３が通常の状態である場合と車載電源装置７の動作は同じである。

【0029】

次に、搭乗者が車両１３を起動させ、制御部１１が起動スイッチ１６から起動信号ＳＧを継続して受信している状態であるにもかかわらず、車両バッテリー１２から入力部１７あるいは充電部９へ供給される電圧が閾値よりも低下したことを制御部１１が検知すると、車載電源装置７はこの状況を、車両１３が異常な状態に陥ったと判断する。車両１３が異常な状態に陥ったと判断されると、車載電源装置７は蓄電部８に蓄えられている電力を放電部１０と出力部１９とを介して負荷１５へ供給する。

【0030】

なお、車両１３に設けられた衝突検知部（図示せず）などが、車両１３に異常が生じたこと知らせる信号を発して、その信号を車載電源装置７が受信したときに、車載電源装置７は車両１３が異常な状態に陥ったと判断してもよい。また、上記の信号を受信するための外部信号受信部（図示せず）が、制御部１１に接続されていても、あるいは、外部信号受信部（図示せず）が車載電源装置７に設けられていてもよい。

【0031】

車両１３が異常な状態に陥った際に、負荷１５へ電力を供給する車載電源装置７の動作では、まず、制御部１１は充電部９の動作を停止させる。制御部１１は充電部９の動作を停止させてから所定の期間が経過すると、制御部１１は放電部１０を起動させる。なお、ここでは所定時間が経過してから、制御部１１は放電部１０を起動させているが、車載電源装置７の外部からの指示に応じて制御部１１が放電部１０を起動させてもよい。そして、放電部１０から出力部１９を介して負荷１５へ電力が供給され、車両１３や搭乗者の安全を確保するための動作を負荷１５が実行する。

【0032】

＜車両１３の再起動時の動作説明＞
以上の通り、車両１３が通常の状態であるとき、および、車両１３が異常な状態に陥った際の車載電源装置７の動作について述べた。以下では、搭乗者が車両１３を起動させ、起動している車両１３をさらに停止させた後に、車両１３が通常の起動状態に再び戻る時の動作の詳細について説明する。

【0033】

繰り返しになるが、搭乗者が車両１３を起動させると、起動スイッチ１６によって車両バッテリー１２から車載電源装置７へ電力が供給される。言い換えると車両バッテリー１２は入力部１７を介して充電部９へ電力を供給する状態となる。同時に信号受信部１８を介して制御部１１は起動スイッチ１６から起動信号ＳＧを受信する。この動作のタイミングは、図３に示す時間Ｔ１に相当する。

【0034】

そして、車両１３が起動している期間は、言い換えると制御部１１が起動信号ＳＧを受信している間は、制御部１１は蓄電部８を所定の電圧値に充電するために定期的あるいは連続的に充電部９を動作させている。この動作の期間は、図３に示す時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間に相当する。時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間では、蓄電部８は充電部９からの電圧の印加によって端子電圧は第１電圧Ｖ１に維持される。なお、車両１３の起動が停止していた時間Ｔ１より前の期間では、蓄電部８の端子電圧は第３電圧Ｖ３である。車両１３が起動すると、充電部９によって、蓄電部８は、端子電圧が第１電圧Ｖ１に上昇するまで充電される必要がある。蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１の時、放電部１０における昇降圧動作あるいは負荷１５の動作が十分に可能となる。

【0035】

なお、図３に示すタイミングチャートでは、蓄電部８の端子電圧は、第３電圧Ｖ３から第１電圧Ｖ１まで時間Ｔ１（時間Ｔ１１）で瞬間的に昇圧されている。しかしながら、時間をかけてゆっくり蓄電部８の端子電圧を漸増させてもよい。蓄電部８の端子電圧が漸増させられる場合には、蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１に達するのは時間Ｔ１よりも後となり、時間Ｔ１に対して時間差を伴う。

【0036】

充電部９の動作は車両バッテリー１２の電圧を昇圧する動作であっても、降圧する動作であってもよい。さらには、充電部９の動作は車両バッテリー１２の電圧を維持する動作であってもよい。充電部９のいずれの動作によって蓄電部８は充電されてもよい。

【0037】

次に、時間Ｔ２で搭乗者が車両１３を停止させると、制御部１１は起動信号ＳＧの受信が停止したことを検知し、車両バッテリー１２から充電部９への充電動作を停止させる。そして制御部１１が蓄電部８に設けられた排出回路８Ｂを動作させることによって（または、放電部１０を動作させることによって）、蓄電部８に充電されていた電力の一部を車載電源装置７から放電させる。なお蓄電部８に設けられた排出回路８Ｂが放電部１０として動作してもよい。ここでは制御部１１は、蓄電部８に設けられた排出回路８Ｂの動作、または、放電部１０の動作、を制御し、蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２まで、強制的に低下させられる。なお、第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１よりも低くかつ第３電圧Ｖ３よりも高い。

【0038】

時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａまでの間に、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に低下させられた蓄電部８の端子電圧は、その後、蓄電部８の自然放電あるいは放電部１０による放電によって漸減する。時間Ｔ２Ａ以降における蓄電部８の端子電圧の時間あたりの電圧低下幅は、時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａまで時間あたりの電圧低下幅と比較して小さい。なお、時間Ｔ２Ａ以降における蓄電部８の端子電圧の電圧降下は、蓄電部８の自然放電あるいは放電部１０による放電によるものである。

【0039】

図３のタイミングチャートでは限られた表示領域で曲線を表示しているため、時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａまでの期間における蓄電部８の端子電圧を表す曲線（図３では直線に見える）と、時間Ｔ２Ａから時間Ｔ３までの期間における蓄電部８の端子電圧を表す曲線の傾きは、一部で近似している。しかしながら実際には、時間Ｔ２Ａから時間Ｔ３までの期間は、時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａまでの期間と比較して非常に長い。このため、実際のそれぞれの期間の平均の曲線の傾きは時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａまでの期間と、時間Ｔ２Ａから時間Ｔ３までの期間とでは大きく異なる。

【0040】

また、時間Ｔ２Ａで、蓄電部８による強制的な放電動作（または、放電部１０における回路制御による放電の動作）は一旦、停止する。一方、制御部１１は蓄電部８の端子電圧の検出を、時間Ｔ１以降、さらに時間Ｔ２以降も継続している。しかしながら、先にも述べたように時間Ｔ２Ａ以降における蓄電部８の自然放電（または、放電部１０による放電）による時間あたりの電圧低下幅は小さいため、制御部１１による蓄電部８の端子電圧の検出は、一時的に停止してもよい。ここでの、制御部１１による蓄電部８の端子電圧の検出を継続させるか、一時、停止させるか、車両バッテリー１２（または蓄電部８）から制御部１１に供給する電力の消費状況などによって決定すればよい。例えば、制御部１１が蓄電部８の端子電圧を検出し続けるか、一時停止するかは、車両１３の駆動電力の省エネルギー化に応じて決定すればよい。

【0041】

そして、本実施の形態では、時間Ｔ２Ａ以降で漸減する蓄電部８の端子電圧が再び第３電圧Ｖ３となる時間Ｔ３で、充電部９は蓄電部８に対する充電動作を再び始める。なお、蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３よりも予備電圧相当分だけ高い電圧となる時間Ｔ３Ａで、充電部９は蓄電部８に対する充電動作を再度始めてもよい。また、時間Ｔ２Ａで蓄電部８の端子電圧が第２電圧Ｖ２となると、充電部９は蓄電部８に対する充電動作を再度始めてもよい。

【0042】

上述した通り、ここでは時間Ｔ２Ａ、または時間Ｔ３、または時間Ｔ３Ａで、充電部９は蓄電部８に対する充電動作を再度始める。言い換えると、蓄電部８の端子電圧が第２電圧Ｖ２より低くなってから（時間Ｔ２Ａから）、または、第２電圧Ｖ２より低くなってから一定時間経過してから（時間Ｔ３Ａからまたは時間Ｔ３などから）、充電部９は蓄電部８に対する充電動作が再度始まる。このとき充電部９が蓄電部８へ印加する電圧は第３電圧Ｖ３である。

【0043】

上記の充電部９の蓄電部８に対する充電動作は、車両１３が再度起動する時間Ｔ１１まで継続する。充電部９が蓄電部８へ第３電圧Ｖ３を印加し始める時間が時間Ｔ２Ａ、時間Ｔ３Ａ、時間Ｔ３のいずれであっても、時間Ｔ３で蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３になる。

【0044】

ここで、蓄電部８に電気二重層コンデンサが用いられる場合を例に挙げて説明する。蓄電部８に電気二重層コンデンサが用いられる場合、第２電圧Ｖ２および第３電圧Ｖ３には、長期間にわたっての充電状態で蓄電部８の劣化が進行し難い電圧が設定されている。

【0045】

また、第２電圧Ｖ２および第３電圧Ｖ３は、出力部１９における電力によって負荷１５の駆動を可能にする際、放電部１０が正常に動作することが可能な限界値（動作限界値ＶＬｏ）よりも高い電圧値としている（図３参照）。また、放電部１０の動作は昇圧動作、降圧動作、あるいは、変圧しない動作、いずれであってもよい。

【0046】

また、時間Ｔ２から時間Ｔ２Ａの間に蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２へと低下する時、蓄電部８の端子電圧がオーバーシュートによって第３電圧（Ｖ３）未満とならないように、第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３との差は、設定されていればよい。

【0047】

なお、ここまでの説明において充電部９の充電動作の説明は単に『充電動作』の用語を用いて説明している。しかしながら、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間の充電動作と、時間Ｔ２Ａより後から時間Ｔ１１までの充電動作とでは、充電部９は異なる充電動作を実施してもよい。言い換えると、蓄電部８の端子電圧を第１電圧Ｖ１に充電する充電動作と、蓄電部８の端子電圧を第３電圧Ｖ３に充電する充電動作と、では、異なる動作をするように、充電部９が設定されていてもよい。さらに言い換えると、図２に示すように、充電部９は、第１充電部９Ａと、第１充電部９Ａと異なる動作をする第２充電部９Ｂと、を有していても良い。例えば、第１充電部９Ａは第１電圧Ｖ１への充電に対応し、第２充電部９Ｂは第３電圧Ｖ３への充電に対応するように構成されていてもよい。

【0048】

第１充電部９Ａにはスイッチングコンバータが用いられ、第２充電部９Ｂには定電圧リニアレギュレータが用いられると好ましい。第１充電部９Ａにスイッチングコンバータが用いられると、第１充電部９Ａは、電力損失が抑制された状態で、短時間で比較的大きな電圧の昇圧あるいは降圧ができる。第２充電部９Ｂに定電圧リニアレギュレータが用いられると、スイッチングコンバータが用いられる場合と比較して、電力損失は大きくなるが、第３電圧Ｖ３への充電時には第２充電部９Ｂから供給される電力は極めて小さいため、電力損失は無視可能な水準となる。また、第２充電部９Ｂに定電圧リニアレギュレータが用いられると、動作としては降圧動作に限定されてしまうものの、第３電圧（Ｖ３）は先にも述べたように低い電圧であるので問題にはならない。定電圧リニアレギュレータは、低い電圧を安定して供給でする際、制御が容易であり、第２充電部９Ｂに定電圧リニアレギュレータを用いるのは望ましい。

【0049】

そして、時間Ｔ２から時間Ｔ１１のまでの間、あるいは時間Ｔ２から時間Ｔ１１の後で蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１へ達するまでに車両１３が異常な状態に陥り、車載電源装置７の起動および出力部１９から負荷１５への電力供給が必要となったときには、車両１３に設けられた異常検知部（図示せず）から、車載電源装置７へ異常状態を知らせる信号が発信されると、車載電源装置７が起動する。このとき、第３電圧Ｖ３またはそれ以上の電圧に充電されている蓄電部８の電力が放電部１０に供給される。放電部１０は供給された電力を負荷１５の動作に必要な電圧に変換し、放電部１０によって負荷１５が駆動される。ここでは、時間Ｔ２から時間Ｔ１１までの間に制御部１１および放電部１０が駆動するための電力は、車両バッテリー１２または蓄電部８から供給される。

【0050】

蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３になるように蓄電部８が充電されているときは、蓄電部８の端子電圧が第１電圧Ｖ１であるときと比較して、負荷１５へ供給可能な電力も小さくなる。しかしながら、時間Ｔ２から時間Ｔ１１までの期間は、車両１３が起動停止の命令を受けた後の期間に相当するので、この期間に緊急事態における負荷１５の駆動の種類は限定され、多くの電力を必要としない場合が多い。したがって、蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３となるように蓄電部８が充電されている場合であっても、車載電源装置７は負荷１５に対して必要とされる十分な電力を供給することができる。

【0051】

以上の動作により、時間Ｔ２Ａ以降（厳密には時間Ｔ３あるいは時間Ｔ３Ａ以降）から時間Ｔ１１までの車両１３が起動停止している期間においては、充電部９が蓄電部８へ印加する電圧である第３電圧Ｖ３は、蓄電部８の端子電圧よりも低い値、あるいは蓄電部８の端子電圧と同等の値となる。このため、充電部９から蓄電部８へと流れる電流は生じないか、もしくは非常に小さな値となる。よって、上記の電流による電力消費は非常に小さな値となる。

【0052】

仮に、充電部９が蓄電部８へ印加する電圧が、蓄電部８の端子電圧よりも高い値となると、充電部９から蓄電部８へと流れる電流は無視できない水準の大きな値となる。充電部９が蓄電部８へ印加する電圧が、蓄電部８の端子電圧よりも低い値となる場合と比較して、蓄電部８の端子電圧よりも高い値となる場合は、充電部９から蓄電部８へ流れる電流値は１０の３乗水準程度大きくなる。

【0053】

時間Ｔ１から車両１３が起動中で、制御部１１が起動信号ＳＧを受信しているときに、時間Ｔ２で車両１３の起動が正常な順序で停止する。制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えて制御部１１が起動信号ＳＧを受信していない期間（時間Ｔ２から時間Ｔ１１までの期間）において、図３に示すように、蓄電部８の端子電圧は、まず第１電圧Ｖ１を維持し、次に第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２へと低下し、さらに第２電圧から第３電圧へと低下する。特に、制御部１１が起動信号ＳＧを受信し終えたとき（時間Ｔ２）、蓄電部８の端子電圧を第１電圧から定電圧である第３電圧Ｖ３へと低下させる動作が行われるのではなく、一旦、時間Ｔ２Ａまでに定電圧である第３電圧Ｖ３よりも高い第２電圧Ｖ２へと蓄電部８の端子電圧を低下させる。

【0054】

このため、蓄電部８の端子電圧が第３電圧Ｖ３に維持されるにあたり、時間Ｔ２Ａから時間Ｔ３までの期間全てに渡って、充電部９は充電動作を伴わずに、蓄電部８の自然放電が行われる。時間Ｔ２Ａから時間Ｔ３までの期間に第２電圧から第３電圧へと端子電圧は漸減する。時間Ｔ２から、または、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間のある一定の時間から、充電部９が蓄電部８へ第３電圧Ｖ３を印加することによって蓄電部８の蓄電電圧が一定の電圧（ここでは第３電圧Ｖ３）に維持される。この時の蓄電部８の端子電圧は充電部９が印加する電圧またはそれ以上の値となっているので、充電部９は蓄電部８の端子電圧を維持するにあたって、電圧を上昇させる動作は必要とされない。よって、充電部９は蓄電部８へ大きな電流を供給する動作を必要としない。

【0055】

したがって、車両１３の起動が停止している期間に、充電部９は「充電の停止」と「再充電」の繰り返しを必要としない。この結果として、充電部９が蓄電部８を定電圧である第３電圧に維持する際の充電部９の動作の制御を容易にできる。

【0056】

また、車両１３の起動が停止している期間に、蓄電部８の劣化が進行しない水準でありながら、ある程度高い定電圧（第３電圧）で蓄電部８は充電されている。したがって、車両１３が時間Ｔ１１で再度起動されるときには、短い時間で蓄電部８を第１電圧Ｖ１にまで充電することが可能となる。この結果、車両１３が起動したとき、車載電源装置７は、車両１３が異常な状態に陥った際に負荷１５が必要とする電力を供給することが可能な状態に、直ちになることができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本開示の車載電源装置は、蓄電電圧を維持するための制御を容易にでき、各種車両において有用である。

【符号の説明】

【0058】

１ 車載電源
２ 車両用バッテリー
３ 充電部
４ 蓄電部
５ 放電部
６ 制御部
７ 車載電源装置
８ 蓄電部
８Ｂ 排出回路
９ 充電部
９Ａ 第１充電部
９Ｂ 第２充電部
１０ 放電部
１１ 制御部
１２ 車両バッテリー
１３ 車両
１４ 車体
１５ 負荷
１６ 起動スイッチ
１７ 入力部
１８ 信号受信部
１９ 出力部
Ｄｉ ダイオード
Ｓ１ 動作信号
ＳＧ 起動信号
Ｖ１ 第１電圧
Ｖ２ 第２電圧
Ｖ３ 第３電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】