JP2014107910A - 電源システム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、電源システムに係り、必要なときに一方のバッテリから他方のバッテリへ電力供給を行って他方のバッテリを充電することで、一方のバッテリのバッテリ上がりを抑制しつつ、他方のバッテリを電圧不足に陥った状態から動作させることにある。
【解決手段】電源システムは、低圧バッテリと、高圧バッテリと、両バッテリの間の電圧変換を行う電圧変換器と、電圧変換器を駆動制御する制御装置と、低圧バッテリの出力電圧から制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、低圧バッテリを電源として制御装置に電力供給を行う第1の電源と、高圧バッテリの出力電圧から制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、高圧バッテリを電源として制御装置に電力供給を行う第2の電源と、を備える。制御装置は、外部送信器からの起動信号を受信する受信器と、受信器に起動信号が受信された場合に電圧変換器を駆動制御する受信時制御手段と、を有する。
【選択図】図1
【解決手段】電源システムは、低圧バッテリと、高圧バッテリと、両バッテリの間の電圧変換を行う電圧変換器と、電圧変換器を駆動制御する制御装置と、低圧バッテリの出力電圧から制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、低圧バッテリを電源として制御装置に電力供給を行う第1の電源と、高圧バッテリの出力電圧から制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、高圧バッテリを電源として制御装置に電力供給を行う第2の電源と、を備える。制御装置は、外部送信器からの起動信号を受信する受信器と、受信器に起動信号が受信された場合に電圧変換器を駆動制御する受信時制御手段と、を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電源システムに係り、特に、低圧バッテリと、高圧バッテリと、低圧バッテリと高圧バッテリとの間の電圧変換を行う電圧変換器と、電圧変換器を駆動制御する制御装置と、を備える電源システムに関する。
従来、低圧バッテリと、高圧バッテリと、低圧バッテリと高圧バッテリとの間の電圧変換を行うDC−DCコンバータと、DC−DCコンバータを駆動制御する制御装置と、を備える電源システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この電源システムにおいては、制御装置が低圧バッテリの電圧を監視する。そして、その低圧バッテリの電圧が所定値以下に低下したことが検知されると、DC−DCコンバータが起動され、高圧バッテリからの電力供給により低圧バッテリが充電される。
また、この電源システムでは、DC−DCコンバータを駆動制御する制御装置が監視対象の低圧バッテリを電源として動作する。この点、DC−DCコンバータを適切に動作させて低圧バッテリの充電を実現するうえでは、低圧バッテリに電圧低下を伴うバッテリ上がりが生ずるのを確実に防止することが必要であるので、かかる電源システムでは、低圧バッテリがバッテリ上がりを起こす前にその低圧バッテリの充電が実施される。
しかし、上記した電源システムを搭載する車両などが長期間に亘って放置されると、高圧バッテリを用いた低圧バッテリの充電が繰り返し実行される事態が生じ、その結果として、低圧バッテリに電力供給する高圧バッテリがバッテリ上がりを起こすおそれがある。すなわち、上記した電源システムでは、低圧バッテリが充電直後に使用されないことがあるにもかかわらずそのバッテリ上がりを起こす直前に常にその充電が実行されるので、低圧バッテリが無駄に充電される機会が多く、高圧バッテリがバッテリ上がりを起こし易くなる。このため、上記した電源システムでは、最終的に、低圧バッテリ及び高圧バッテリの双方がバッテリ上がりを起こしてしまう。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、必要なときに一方のバッテリから他方のバッテリへ電力供給を行って他方のバッテリを充電することで、一方のバッテリのバッテリ上がりを抑制しつつ、他方のバッテリを電圧不足に陥った状態から復帰させて動作させることが可能な電源システムを提供することを目的とする。
上記の目的は、低圧バッテリと、高圧バッテリと、前記低圧バッテリと前記高圧バッテリとの間の電圧変換を行う電圧変換器と、前記低圧バッテリを電源として電圧生成を行う第1の電源と、前記高圧バッテリを電源として電圧生成を行う第2の電源と、前記第1の電源及び前記第2の電源から選択的に電力供給されることにより動作し、前記電圧変換器を駆動制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、外部送信器から無線又は有線で送信される所定の起動信号を受信する受信器と、前記受信器に前記所定の起動信号が受信された場合に前記電圧変換器を駆動制御する受信時制御手段と、を有する電源システムにより達成される。
本発明によれば、必要なときに一方のバッテリから他方のバッテリへ電力供給を行って他方のバッテリを充電することで、一方のバッテリのバッテリ上がりを抑制しつつ、他方のバッテリを電圧不足に陥った状態から動作させることができる。
以下、図面を用いて、本発明に係る電源システムの具体的な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施例である電源システム10の構成図を示す。本実施例の電源システム10は、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HV)などの車両に搭載される電源システムであって、車載電気部品や車載電子機器での電源授受を行うためのシステムである。
電源システム10は、比較的低い電圧を出力する低圧バッテリ12と、比較的高い電圧を出力する高圧バッテリ14と、を備えている。低圧バッテリ12は、車両の補機類などに電力供給を行う補機バッテリであって、例えば12ボルト程度の電圧を補機類などへ出力する。また、高圧バッテリ14は、動力モータなどに電力供給を行うバッテリであって、例えば300ボルト程度の電圧を動力モータなどへ出力する。低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14は、車両のイグニションオン時、車両エンジンの回転に伴うオルタネータの発電により充電されることが可能である。
電源システム10は、また、低圧バッテリ12と高圧バッテリ14との間に介在されるDC−DCコンバータユニット16を備えている。DC−DCコンバータユニット16は、低圧バッテリ12と高圧バッテリ14との間で直流電圧変換を行うDC−DCコンバータ18を有している。DC−DCコンバータ18は、スイッチング素子や変圧器,コンデンサ,ダイオードなどからなり、入力側と出力側とが互いに絶縁された絶縁型DC−DCコンバータである。
DC−DCコンバータ18は、スイッチング素子のオン/オフによる変圧器及びコンデンサのエネルギの充放電現象を利用して、高圧バッテリ14の出力電圧を降圧して低圧バッテリ12に印加する降圧変換を行うと共に、低圧バッテリ12の出力電圧を昇圧して高圧バッテリ14に印加する昇圧変換を行う双方向DC−DCコンバータである。DC−DCコンバータ18は、高圧バッテリ14を電源としてその出力電圧を降圧してその高圧バッテリ14から低圧バッテリ12へ電力供給を行うと共に、低圧バッテリ12を電源としてその出力電圧を昇圧してその低圧バッテリ12から高圧バッテリ14へ電力供給を行う。
DC−DCコンバータユニット16は、また、制御IC20と、2つの内部電源22,24と、を有している。制御IC20は、DC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する制御回路である。制御IC20は、内部電源22及び内部電源24から選択的に電力供給されることにより動作することが可能である。
内部電源22は、低圧バッテリ12と制御IC20との間に介在された、入力側と出力側とが互いに絶縁されていない非絶縁型の電源IC(ボルテージレギュレータ)である。内部電源22には、低圧バッテリ12の出力電圧を分圧抵抗26,28で分圧して得られる電圧が入力される。内部電源22は、低圧バッテリ12側からの入力電圧から制御IC20の動作電圧に適した電圧(例えば、5ボルト程度)を生成する。
内部電源22には、また、ダイオード30を介して制御IC20の電源端子32が接続されている。ダイオード30は、アノードが内部電源22に接続されかつカソードが電源端子32に接続されるように設けられている。内部電源22で生成された電圧は、ダイオード30を介して制御IC20の電源端子32に印加され得る。制御IC20は、電源端子32に印加される内部電源22からの電圧で低圧バッテリ12からその内部電源22を介して供給される電力により動作することが可能である。
また、内部電源24は、高圧バッテリ14と制御IC20との間に介在された、入力側と出力側とが互いに絶縁されている絶縁側の電源IC(ボルテージレギュレータ)である。内部電源24には、高圧バッテリ14の出力電圧を分圧抵抗36,38で分圧して得られる電圧が入力される。内部電源24は、高圧バッテリ14側からの入力電圧から制御IC20の動作電圧に適した電圧(例えば、5ボルト程度)を生成する。
内部電源24には、また、ダイオード40を介して上記の制御IC20の電源端子32が接続されている。ダイオード40は、アノードが内部電源24に接続されかつカソードが電源端子32に接続されるように設けられている。内部電源24で生成された電圧は、ダイオード40を介して制御IC20の電源端子32に印加され得る。制御IC20は、電源端子32に印加される内部電源24からの電圧で高圧バッテリ14からその内部電源24を介して供給される電力により動作することが可能である。
制御IC20は、内部電源22の出力電圧(具体的には、ダイオード30のアノードに生ずる電圧)を監視する機能(監視−a)を有していると共に、内部電源24の出力電圧(具体的には、ダイオード40のアノードに生ずる電圧)を監視する機能(監視−b)を有している。制御IC20による監視−a及び監視−bはそれぞれ、内部電源22,24の出力電圧が所定の正常範囲(例えば、5ボルト±0.5ボルト)にあるか否かの判別を行うものである。
制御IC20は、内部電源22及び24の少なくとも何れか一方から所定の正常範囲の電圧が印加されていれば、動作することは可能であり、上記の監視や判別を行うことが可能である。制御IC20は、上記の如く動作可能な状況において、監視−aの結果又は監視−bの結果に基づいて、何れか一方の内部電源22,24の出力電圧が所定の正常範囲よりも低下したと判別した場合は、その出力電圧が低下した内部電源22,24に対応する低圧バッテリ12又は高圧バッテリ14を特定すると共に、その特定した電圧不足に陥った低圧バッテリ12又は高圧バッテリ14を他方のバッテリ14,12からの電力供給により充電するようにDC−DCコンバータ18を起動して、そのDC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する。
低圧バッテリ12には、マイクロコンピュータを主体に構成された電子制御ユニット(ECU−a)が接続されている。ECU−aは、DC−DCコンバータユニット16外に設けられた、低圧バッテリ12を電源として比較的低い電圧で動作する低圧動作機器である。ECU−aは、通信線42を介して制御IC20に接続されている。ECU−aは、例えば車両のイグニションがオンされたことや自ECUの起動などに起因してDC−DCコンバータ18が高圧バッテリ14の出力電圧を降圧して出力すべき電圧を指示することなどを示すDC−DCコンバータ18を起動すべき信号を、通信線42を介して制御IC20に送信する。尚、低圧バッテリ12に接続する低圧動作機器は、1つだけ存在してもよいが、複数存在してもよい。この場合、低圧動作機器は、ECU−aに限定されるものではなく、ランプやリレー,スイッチなどであってもよい。
また、高圧バッテリ14には、マイクロコンピュータを主体に構成された電子制御ユニット(ECU−b)が接続されている。ECU−bは、DC−DCコンバータユニット16外に設けられた、高圧バッテリ14を電源として比較的高い電圧で動作する高圧動作機器である。ECU−bは、通信線44を介して制御IC20に接続されている。ECU−bは、例えば車両のイグニションがオンされたことや自ECUの起動などに起因してDC−DCコンバータ18が低圧バッテリ12の出力電圧を昇圧して出力すべき電圧を指示することなどを示すDC−DCコンバータ18を起動すべき信号を、通信線44を介して制御IC20に送信する。尚、高圧バッテリ14に接続する高圧動作機器は、1つだけ存在してもよいが、複数存在してもよい。この場合、高圧動作機器は、ECU−bに限定されるものではなく、動力モータなどであってもよい。
制御IC20は、ECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ18を起動すべき信号を受信することができ、かかる起動信号を受信した場合は、その起動信号に従ってDC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する。また、ECU−bから通信線44を介して送信されるDC−DCコンバータ18を起動すべき信号を受信することができ、かかる起動信号を受信した場合は、その起動信号に従ってDC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する。
本実施例のシステムは、車両に搭載される電源システム10とは別に、その電源システム10を搭載する車両の使用者に携帯される携帯機50を備えている。携帯機50は、対応する車両に対して使用されるワイヤレスキーなどである。携帯機50は、携帯用電源52と、携帯用制御IC54と、発信器56と、を有している。携帯用電源52は、電源システム10の低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14とは別電源であるボタン電池などである。携帯機50の携帯用制御IC54及び発信器56はそれぞれ、携帯用電源52からの電力供給により動作することが可能である。
携帯機50の携帯用制御IC54は、例えば車両使用者により行われるボタン操作に従って或いは車両側からのリクエスト信号に応答して、車両のドアロックを解除するためのドアロック解除信号や車両のドアをロックするためのドアロック信号,車両のエンジンを始動させるためのエンジン始動信号などを発信器56から送信させるための処理を実行する。携帯用制御IC54には、発信器56が接続されている。発信器56は、携帯用制御IC54からの信号送信指示に従って上記のドアロック解除信号などを送信アンテナ58から無線送信する。尚、発信器56の送信範囲は、所定の範囲(例えば、2メートルや10メートルなど)に設定される。
また、電源システム10のDC−DCコンバータユニット16は、制御IC20に接続する受信器60を有している。受信器60は、内部電源22,24から電力供給されることにより動作することが可能である。受信器60は、携帯機50の発信器56から無線送信される信号を受信アンテナ62で受信することが可能であり、携帯機50からの信号を受信した場合にその信号を制御IC20に供給する。制御IC20は、受信器60から後述の所定信号を受信したことを示す信号が供給された場合に、上記した監視−aの結果又は監視−bの結果に基づく処理を行う。
次に、図2を参照して、本実施例の電源システム10におけるDC−DCコンバータ18の動作について説明する。図2は、本実施例の電源システム10においてDC−DCコンバータユニット16の制御IC20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。
本実施例の電源システム10において、DC−DCコンバータユニット16の制御IC20は、低圧バッテリ12側の内部電源22及び高圧バッテリ14側の内部電源24から電力供給されることにより動作することが可能である。制御IC20は、通常(具体的には、例えばイグニションオン時)は、低圧バッテリ12に接続するECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ18の起動信号に従って降圧変換を行い、或いは、高圧バッテリ14に接続するECU−bから通信線44を介して送信されるDC−DCコンバータ18の起動信号に従って昇圧変換を行うように、DC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する(通常時制御)。
一方、制御IC20及び受信器60は、低圧バッテリ12側の内部電源22又は高圧バッテリ14側の内部電源24から電力供給されることにより動作することが可能であるが、特にイグニションオフ時などにおいて何れか一方のバッテリ12,14が電圧低下を起こしてバッテリ上がりを起こしているときは、その出力電圧低下を起こしたバッテリ12,14とは別の、出力電圧が正常状態にある他方のバッテリ14,12側の内部電源24,22から電力供給されることにより動作することが可能である。
受信器60は、内部電源22,24から電力供給される状況において、携帯機50から無線送信される信号を受信アンテナ62で受信することが可能であり、携帯機50からの信号を受信した場合にその信号を制御IC20に供給する。制御IC20は、内部電源22,24から電力供給される状況で、受信器60から信号が供給されると、その信号が車両のドアロックを解除するためのドアロック解除信号であるか否かを判別する(ステップ100)。
制御IC20は、上記ステップ100において受信器60からの信号がドアロック解除信号でないと判別した場合は、該ステップ100の処理を繰り返し実行する。一方、受信器60からの信号がドアロック解除信号であると判別した場合は、次に、低圧バッテリ12側の内部電源22の出力電圧を監視する監視−aを実行し、その監視−aに基づく内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲(例えば、5ボルト±0.5ボルト)にあるか否かの判別を行う(ステップ102)。
制御IC20は、上記ステップ102において内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲に無く、その正常範囲以下であると判別した場合は、低圧バッテリ12がバッテリ上がりを起こしていると判断して、高圧バッテリ14の出力電圧を降圧して低圧バッテリ12に印加する降圧変換を行うことで、出力電圧が低下した内部電源22に対応する電力不足に陥った低圧バッテリ12を充電するようにDC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する(ステップ104)。
かかるDC−DCコンバータ18の駆動制御が行われると、DC−DCコンバータ18が高圧バッテリ14から低圧バッテリ12への降圧変換を行いつつ、高圧バッテリ14から低圧バッテリ12への電力供給を行うことで、低圧バッテリ12が充電される。この低圧バッテリ12の充電は、内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別されるまで継続される。
また、制御IC20は、上記ステップ102において低圧バッテリ12側の内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別した場合は、次に、高圧バッテリ14側の内部電源24の出力電圧を監視する監視−bを実行し、その監視−bに基づく内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲(例えば、5ボルト±0.5ボルト)にあるか否かの判別を行う(ステップ106)。
制御IC20は、上記ステップ106において内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲に無く、その正常範囲以下であると判別した場合は、高圧バッテリ14がバッテリ上がりを起こしていると判断して、低圧バッテリ12の出力電圧を昇圧して高圧バッテリ14に印加する昇圧変換を行うことで、出力電圧が低下した内部電源24に対応する電力不足に陥った高圧バッテリ14を充電するようにDC−DCコンバータ18のスイッチング素子を駆動制御する(ステップ108)。
かかるDC−DCコンバータ18の駆動制御が行われると、DC−DCコンバータ18が低圧バッテリ12から高圧バッテリ14への昇圧変換を行いつつ、低圧バッテリ12から高圧バッテリ14への電力供給を行うことで、高圧バッテリ14が充電される。この高圧バッテリ14の充電は、内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別されるまで継続される。
制御IC20は、上記ステップ106において高圧バッテリ14側の内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別した場合は、以後、DC−DCコンバータ18に対して上記した通常時制御を実行させ、具体的には、低圧バッテリ12に接続するECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ18の起動信号に従って降圧変換を実行させ、或いは、高圧バッテリ14に接続するECU−bから通信線44を介して送信されるDC−DCコンバータ18の起動信号に従って昇圧変換を実行させる(ステップ110)。
このように、本実施例の電源システム10においては、通常(具体的には、例えばイグニションオン時)は、低圧バッテリ12に接続するECU−a又は高圧バッテリ14に接続するECU−bからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ18を起動することで、電圧不足に陥る低圧バッテリ12又は高圧バッテリ14を他方のバッテリ14,12からの電力供給により充電させることができる。
また、外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信された際に低圧バッテリ12側の内部電源22又は高圧バッテリ14側の内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲以下に低下している場合は、DC−DCコンバータ18を起動することで、その出力電圧が低下している側の低圧バッテリ12又は高圧バッテリ14を他方のバッテリ14,12からの電力供給により充電させることができる。
車載の電源システム10に外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信されるタイミングは、車両がイグニションオフ状態にあって、車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持ったときである。この点、本実施例においては、車両のイグニションオフ時に低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14の何れか一方が電圧低下してバッテリ上がりを起こしたときでも、直ちに、その電圧低下したバッテリ12,14が監視により特定されるものではなく、また、その電圧低下したバッテリ12,14が他方の出力電圧が正常状態にあるバッテリ14,12からの電力供給により充電されるものではなく、具体的には、車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持った時点で、その電圧低下したバッテリ12,14が監視により特定されて、他方の出力電圧が正常状態にあるバッテリ14,12からの電力供給により充電される。
このため、本実施例によれば、車両のイグニションオフ時に、電圧低下したバッテリ12,14が無駄に繰り返し充電されることは回避され、出力電圧が正常状態にあるバッテリ14,12が無駄に繰り返し放電されることは回避される。従って、本実施例の電源システム10によれば、車両のイグニションオフ時に低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14の何れか一方が電圧低下してバッテリ上がりを起こしても、その後、必要なとき(具体的には、携帯機50から送信されるドアロック解除信号を電源システム10のDC−DCコンバータユニット16の有する受信器60が受信した時点)に正常なバッテリ14,12からそのバッテリ上がりを起こしたバッテリ12,14へ電力供給を行ってそのバッテリ上がりを起こしたバッテリ12,14を充電することで、正常なバッテリ14,12のバッテリ上がりを抑制しつつ、バッテリ上がりを起こしたバッテリ12,14を電圧不足に陥った状態から復帰させて動作させることが可能となる。
また、本実施例においては、低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14の何れか一方が電圧低下してバッテリ上がりを起こすことによって、そのバッテリ上がりを起こしたバッテリ12,14に接続するECU−a,ECU−bが動作することができず(具体的には、DC−DCコンバータ18を起動させる起動信号を生成することができず)、そのECU−a,ECU−bからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ18を起動させることができなくても、上述の如く出力電圧が正常状態にあるバッテリ14,12からの電力供給により制御IC20を動作させつつ、ECU−a,ECU−bからの起動信号とは独立した携帯機50からのドアロック解除信号に従ってDC−DCコンバータ18を起動させることができる。
すなわち、本実施例の電源システム10においては、何れか一方のバッテリ12,14のバッテリ上がりに起因して通常時制御ではDC−DCコンバータ18を起動できなくなっても、携帯機50からのドアロック解除信号が受信されて車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持った際にDC−DCコンバータ18を起動させることで、そのバッテリ上がりを起こしたバッテリ12,14を充電することができるので、そのバッテリ上がりを起こしていたバッテリ12,14に接続するECU−a,ECU−bをそのバッテリ12,14の充電によって動作させることが可能となる。このため、以後は、各ECU−a,ECU−bからDC−DCコンバータ18を起動させる起動信号を生成させることが可能となり、各ECU−a,ECU−bからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ18を駆動制御する通常時制御を実行させることが可能となる。
更に、本実施例の電源システム10においては、外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信された際に低圧バッテリ12側の内部電源22及び高圧バッテリ14側の内部電源24の出力電圧が共に所定の正常範囲にある場合は、直ちにDC−DCコンバータ18を起動させることは行わず、以後は、通常の条件に従って具体的には各ECU−a,ECU−bからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ18が起動される。この点、本実施例によれば、携帯機50からのドアロック解除信号の受信時に低圧バッテリ12及び高圧バッテリ14がバッテリ上がりを起こしていないと判断できる場合、DC−DCコンバータ18を無駄に起動させて昇降圧動作させることは回避されるので、正常なバッテリ12,14の電力持ち出しによるバッテリ上がりを確実に防止することができる。
尚、上記の第1実施例においては、DC−DCコンバータ18が特許請求の範囲に記載した「電圧変換器」及び「昇降圧変換器」に、制御IC20及び受信器60が特許請求の範囲に記載した「制御装置」に、内部電源22が特許請求の範囲に記載した「第1の電源」に、内部電源24が特許請求の範囲に記載した「第2の電源」に、制御IC20が携帯機50からのドアロック解除信号に従ってDC−DCコンバータ18を駆動制御することが特許請求の範囲に記載した「受信時制御手段」に、制御IC20がステップ102,106の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「電圧監視手段」に、制御IC20が図2に示すルーチン中ステップ104の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第1の制御手段」に、制御IC20がステップ108の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第2の制御手段」に、制御IC20がECU−a及びECU−bからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ18を駆動制御することが特許請求の範囲に記載した「通常時制御手段」に、それぞれ相当している。
図3は、本発明の第2実施例である電源システム100の構成図を示す。尚、図3において、上記図1と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
電源システム100は、低圧バッテリ12と高圧バッテリ14との間に介在されるDC−DCコンバータユニット102を備えている。DC−DCコンバータユニット102は、低圧バッテリ12と高圧バッテリ14との間で直流電圧変換を行うDC−DCコンバータ104を有している。DC−DCコンバータ104は、スイッチング素子や変圧器,コンデンサ,ダイオードなどからなり、入力側と出力側とが互いに絶縁された絶縁型DC−DCコンバータである。
DC−DCコンバータ104は、スイッチング素子のオン/オフによる変圧器及びコンデンサのエネルギの充放電現象を利用して、高圧バッテリ14の出力電圧を降圧して低圧バッテリ12に印加する降圧変換を行う降圧型DC−DCコンバータである。DC−DCコンバータ104は、高圧バッテリ14を電源としてその出力電圧を降圧してその高圧バッテリ14から低圧バッテリ12へ電力供給を行う。
DC−DCコンバータユニット102は、また、制御IC106を有している。制御IC106は、DC−DCコンバータ104のスイッチング素子を駆動制御する制御回路である。制御IC106は、内部電源22及び内部電源24から選択的に電力供給されることにより動作することが可能である。内部電源22で生成された電圧は、ダイオード30を介して制御IC106の電源端子108に印加される。また、内部電源24で生成された電圧は、ダイオード40を介して制御IC106の電源端子108に印加される。
制御IC106は、電源端子108に印加される内部電源22からの電圧で低圧バッテリ12からその内部電源22を介して供給される電力により動作することが可能であると共に、電源端子108に印加される内部電源24からの電圧で高圧バッテリ14からその内部電源24を介して供給される電力により動作することが可能である。また、制御IC106は、内部電源22の出力電圧(具体的には、ダイオード30のアノードに生ずる電圧)を監視する機能(監視−a)を有している。制御IC106による監視−aは、内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲(例えば、5ボルト±0.5ボルト)にあるか否かの判別を行うものである。
制御IC106は、内部電源22及び24の少なくとも何れか一方から所定の正常範囲の電圧が印加されていれば、動作することは可能であり、上記の監視や判別を行うことが可能である。制御IC106は、上記の如く動作可能な状況において、監視−aの結果に基づいて、内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲よりも低下したと判別した場合は、その出力電圧が低下した内部電源22に対応する低圧バッテリ12を他方の高圧バッテリ14からの電力供給により充電するようにDC−DCコンバータ104を起動して、そのDC−DCコンバータ104のスイッチング素子を駆動制御する。
また、制御IC106は、ECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ104を起動すべき信号を受信することができ、かかる起動信号を受信した場合は、その起動信号に従ってDC−DCコンバータ104のスイッチング素子を駆動制御する。
電源システム100のDC−DCコンバータユニット102は、制御IC106に接続する受信器60を有している。受信器60は、内部電源22,24から電力供給されることにより動作することが可能である。受信器60は、携帯機50の発信器56から無線送信される信号を受信アンテナ62で受信することが可能であり、携帯機50からの信号を受信した場合にその信号を制御IC106に供給する。制御IC106は、受信器60から後述の所定信号を受信したことを示す信号が供給された場合に、上記した監視−aの結果の結果に基づく処理を行う。
次に、図4を参照して、本実施例の電源システム100におけるDC−DCコンバータ104の動作について説明する。図4は、本実施例の電源システム100においてDC−DCコンバータユニット102の制御IC106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。
本実施例の電源システム100において、DC−DCコンバータユニット102の制御IC106は、低圧バッテリ12側の内部電源22及び高圧バッテリ14側の内部電源24から電力供給されることにより動作することが可能である。制御IC106は、通常(具体的には、例えばイグニションオン時)は、低圧バッテリ12に接続するECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ104の起動信号に従って降圧変換を行うように、DC−DCコンバータ104のスイッチング素子を駆動制御する(通常時制御)。
一方、制御IC106及び受信器60は、低圧バッテリ12側の内部電源22又は高圧バッテリ14側の内部電源24から電力供給されることにより動作することが可能であるが、特にイグニションオフ時などにおいて低圧バッテリ12が電圧低下を起こしてバッテリ上がりを起こしているときは、その低圧バッテリ12とは別の高圧バッテリ14側の内部電源24から電力供給されることにより動作することが可能である。
受信器60は、内部電源22,24から電力供給される状況において、携帯機50から無線送信される信号を受信アンテナ62で受信することが可能であり、携帯機50からの信号を受信した場合にその信号を制御IC106に供給する。制御IC106は、内部電源22,24から電力供給される状況で、受信器60から信号が供給されると、その信号が車両のドアロックを解除するためのドアロック解除信号であるか否かを判別する(ステップ200)。
制御IC106は、上記ステップ200において受信器60からの信号がドアロック解除信号でないと判別した場合は、該ステップ200の処理を繰り返し実行する。一方、受信器60からの信号がドアロック解除信号であると判別した場合は、次に、低圧バッテリ12側の内部電源22の出力電圧を監視する監視−aを実行し、その監視−aに基づく内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲(例えば、5ボルト±0.5ボルト)にあるか否かの判別を行う(ステップ202)。
制御IC106は、上記ステップ202において内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲に無く、その正常範囲以下であると判別した場合は、低圧バッテリ12がバッテリ上がりを起こしていると判断して、高圧バッテリ14の出力電圧を降圧して低圧バッテリ12に印加する降圧変換を行うことで、出力電圧が低下した内部電源22に対応する電力不足に陥った低圧バッテリ12を充電するようにDC−DCコンバータ104のスイッチング素子を駆動制御する(ステップ204)。
かかるDC−DCコンバータ104の駆動制御が行われると、DC−DCコンバータ104が高圧バッテリ14から低圧バッテリ12への降圧変換を行いつつ、高圧バッテリ14から低圧バッテリ12への電力供給を行うことで、低圧バッテリ12が充電される。この低圧バッテリ12の充電は、内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別されるまで継続される。
制御IC106は、上記ステップ202において高圧バッテリ14側の内部電源24の出力電圧が所定の正常範囲にあると判別した場合は、以後、DC−DCコンバータ104に対して上記した通常時制御を実行させ、具体的には、低圧バッテリ12に接続するECU−aから通信線42を介して送信されるDC−DCコンバータ104の起動信号に従って降圧変換を実行させる(ステップ206)。
このように、本実施例の電源システム100においては、通常(具体的には、例えばイグニションオン時)は、低圧バッテリ12に接続するECU−aからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ104を起動することで、電圧不足に陥る低圧バッテリ12を他方の高電圧バッテリ14からの電力供給により充電させることができる。また、外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信された際に低圧バッテリ12側の内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲以下に低下している場合は、DC−DCコンバータ104を起動することで、その出力電圧が低下している低圧バッテリ12を他方の高圧バッテリ14からの電力供給により充電させることができる。
車載の電源システム100に外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信されるタイミングは、車両がイグニションオフ状態にあって、車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持ったときである。この点、本実施例においては、車両のイグニションオフ時に低圧バッテリ12が電圧低下してバッテリ上がりを起こしたときでも、直ちに、その電圧低下した低圧バッテリ12が他方の高圧バッテリ14からの電力供給により充電されるものではなく、具体的には、車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持った時点で、その電圧低下した低圧バッテリ12が他方の高圧バッテリ14からの電力供給により充電される。
このため、本実施例によれば、車両のイグニションオフ時に、電圧低下した低圧バッテリ12が無駄に繰り返し充電されることは回避され、出力電圧が正常状態にある高圧バッテリ14が無駄に繰り返し放電されることは回避される。従って、本実施例の電源システム100によれば、車両のイグニションオフ時に低圧バッテリ12が電圧低下してバッテリ上がりを起こしても、その後、必要なとき(具体的には、携帯機50から送信されるドアロック解除信号を電源システム100のDC−DCコンバータユニット102の有する受信器60が受信した時点)に高圧バッテリ14からそのバッテリ上がりを起こした低圧バッテリ12へ電力供給を行ってその低圧バッテリ12を充電することで、高圧バッテリ14のバッテリ上がりを抑制しつつ、バッテリ上がりを起こした低圧バッテリ12を電圧不足に陥った状態から復帰させて動作させることが可能となる。
また、本実施例においては、低圧バッテリ12が電圧低下してバッテリ上がりを起こすことによってその低圧バッテリ12に接続するECU−aが動作することができず(具体的には、DC−DCコンバータ104を起動させる起動信号を生成することができず)、そのECU−aからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ104を起動させることができなくても、上述の如く高圧バッテリ14からの電力供給により制御IC106を動作させつつ、ECU−aからの起動信号とは独立した携帯機50からのドアロック解除信号に従ってDC−DCコンバータ104を起動させることができる。
すなわち、本実施例の電源システム100においては、低圧バッテリ12のバッテリ上がりに起因して通常時制御ではDC−DCコンバータ104を起動できなくなっても、携帯機50からのドアロック解除信号が受信されて車両使用者が携帯機50を携帯して乗車して車両を起動/運転させる意思を持った際にDC−DCコンバータ104を起動させることで、そのバッテリ上がりを起こした低圧バッテリ12を充電することができるので、そのバッテリ上がりを起こしていた低圧バッテリ12に接続するECU−aをその低圧バッテリ12の充電によって動作させることが可能となる。このため、以後は、ECU−aからDC−DCコンバータ104を起動させる起動信号を生成させることが可能となり、ECU−aからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ104を駆動制御する通常時制御を実行させることが可能となる。
更に、本実施例の電源システム100においては、外部の携帯機50から送信されるドアロック解除信号が受信された際に低圧バッテリ12側の内部電源22の出力電圧が所定の正常範囲にある場合は、直ちにDC−DCコンバータ104を起動させることは行わず、以後は、通常の条件に従って具体的にはECU−aからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ104が起動される。この点、本実施例によれば、携帯機50からのドアロック解除信号の受信時に低圧バッテリ12がバッテリ上がりを起こしていないと判断できる場合、DC−DCコンバータ104を無駄に起動させて降圧動作させることは回避されるので、正常な高圧バッテリ14の電力持ち出しによるバッテリ上がりを確実に防止することができる。
尚、上記の第2実施例においては、DC−DCコンバータ104が特許請求の範囲に記載した「電圧変換器」及び「降圧変換器」に、制御IC106及び受信器60が特許請求の範囲に記載した「制御装置」に、制御IC106が携帯機50からのドアロック解除信号に従ってDC−DCコンバータ104を駆動制御することが特許請求の範囲に記載した「受信時制御手段」に、制御IC106がステップ202の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「電圧監視手段」に、制御IC106が図4に示すルーチン中ステップ204の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第1の制御手段」に、制御IC106がECU−aからの起動信号に従ってDC−DCコンバータ104を駆動制御することが特許請求の範囲に記載した「通常時制御手段」に、それぞれ相当している。
ところで、上記の第1及び第2実施例においては、携帯機50が送信する車両のドアロックを解除するためのドアロック解除信号を、電源システム10,100が受信した際に、内部電源22,24の出力電圧を監視する監視−a及び/又は監視−bを実行し、その監視結果に基づいてDC−DCコンバータ18を駆動制御するが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源システム10,100がドアロック解除信号を受信した後に車両使用者が車両ドアのノブに触れた際や車両ドアを開けた際などに上記の監視などを行うものであってもよい。
また、上記の第1及び第2実施例においては、電源システム10,100がDC−DCコンバータ18,104を駆動制御するうえで必要な起動信号を送信する外部送信器が、車両使用者が携帯する携帯機50であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源システム10,100が備えるバッテリ12,14とは別の電源で駆動されて、DC−DCコンバータ18,104を起動する起動信号を送信するものであれば何れであってもよい。
また、上記の第1及び第2実施例においては、上記の外部送信器が、電源システム10,100に対して無線でDC−DCコンバータ18,104を起動する起動信号を送信するが、本発明はこれに限定されるものではなく、電源システム10,100が備えるバッテリ12,14とは別の電源で駆動されるものであれば、電源システム10,100に対して有線でDC−DCコンバータ18,104を起動する起動信号を送信するものであってもよい。
尚、これらの場合、DC−DCコンバータ18,104を起動する起動信号の送信は、少なくとも車両使用者が車両を起動/運転させる意思を持ったときに行われるものであればよい。
また、上記の第1及び第2実施例においては、低圧バッテリ12側の内部電源22が非絶縁型電源でありかつ高圧バッテリ側の内部電源24が絶縁型電源であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、内部電源22,24は非絶縁型及び絶縁型の何れの型であってもよい。
更に、上記の第1及び第2実施例においては、電源システム10が車両に搭載され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、車両以外のシステムに適用されることとしてもよい。
10,100 電源システム
12 低圧バッテリ
14 高圧バッテリ
16,102 DC−DCコンバータユニット
18,104 DC−DCコンバータ
20,106 制御IC
22,24 内部電源
50 携帯機
52 携帯用電源
54 携帯用制御IC
56 発信器
60 受信器
12 低圧バッテリ
14 高圧バッテリ
16,102 DC−DCコンバータユニット
18,104 DC−DCコンバータ
20,106 制御IC
22,24 内部電源
50 携帯機
52 携帯用電源
54 携帯用制御IC
56 発信器
60 受信器
Claims (8)
- 低圧バッテリと、
高圧バッテリと、
前記低圧バッテリと前記高圧バッテリとの間の電圧変換を行う電圧変換器と、
前記電圧変換器を駆動制御する制御装置と、
前記低圧バッテリの出力電圧から前記制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、該低圧バッテリを電源として前記制御装置に電力供給を行う第1の電源と、
前記高圧バッテリの出力電圧から前記制御装置を動作させるのに適した電圧を生成し、該高圧バッテリを電源として前記制御装置に電力供給を行う第2の電源と、を備え、
前記制御装置は、外部送信器から送信される所定の起動信号を受信する受信器と、前記受信器に前記所定の起動信号が受信された場合に前記電圧変換器を駆動制御する受信時制御手段と、を有することを特徴とする電源システム。 - 前記制御装置は、また、前記低圧バッテリ及び/又は前記高圧バッテリの出力電圧を監視する電圧監視手段を有し、
前記受信時制御手段は、前記受信器に前記所定の起動信号が受信された際の前記電圧監視手段による監視結果に基づいて前記電圧変換器を駆動制御することを特徴とする請求項1記載の電源システム。 - 前記受信時制御手段は、前記受信器に前記所定の起動信号が受信された際に前記電圧監視手段により監視された前記低圧バッテリの出力電圧が第1の所定値以下に低下している場合に、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリへ降圧変換しつつ電力供給を行うように前記電圧変換器を駆動制御する第1の制御手段を有することを特徴とする請求項2記載の電源システム。
- 前記電圧変換器は、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリへの降圧変換を行う降圧変換器であることを特徴とする請求項3記載の電源システム。
- 前記受信時制御手段は、また、前記受信器に前記所定の起動信号が受信された際に前記電圧監視手段により監視された前記高圧バッテリの出力電圧が第2の所定値以下に低下している場合に、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ昇圧変換しつつ電力供給を行うように前記電圧変換器を駆動制御する第2の制御手段を有することを特徴とする請求項3記載の電源システム。
- 前記電圧変換器は、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリへの降圧変換及び前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへの昇圧変換をそれぞれ行う昇降圧変換器であることを特徴とする請求項5記載の電源システム。
- 前記制御装置は、また、前記受信時制御手段とは別に、前記低圧バッテリからの電力供給により動作する低圧動作機器からの制御信号及び/又は前記高圧バッテリからの電力供給により動作する高圧動作機器からの制御信号に基づいて、前記電圧変換器を駆動制御する通常時制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項記載の電源システム。
- 前記外部送信器は、車両使用者の携帯する携帯機であり、
前記所定の起動信号は、車両のドアロックを解除するための信号であることを特徴とする車両に搭載される請求項1乃至7の何れか一項記載の電源システム。
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