JP3711876B2 - 車両用電源システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源からの電源電圧を駆動モータなどの負荷に供給すると共に、補助バッテリに供給する車両用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の接続線によりＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源供給装置とバッテリの接続を行った電源システムとして、例えば、特表平１１−５１１９５８号公報で開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電源システムにおいて、各電源供給装置は、製造上の誤差により出力電圧が異なり、従って補助バッテリへのそれぞれ異なる充電電圧が設定されている。
【０００４】
したがって、従来の電源システムでは、複数の電源供給装置を同時に起動すると、設定された出力電圧の高い電源供給装置ほど負荷率が高くなり、各電源供給装置間で、負荷率が偏って寿命が偏ってしまうという問題点があった。
【０００５】
これに対し、従来において、各電源供給装置間の負荷率を平均化するために、外部のコントロールユニットから各電源供給装置の充電電圧を設定すると、システムの肥大化を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、各電源供給装置の負荷率及び寿命を均一化すると共に装置の簡素化を図ることができる車両用電源システムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る車両用電源システムでは、並列に接続された複数の電源供給装置と、上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電圧を第１の充電レベルに設定させておき、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルの充電電圧で前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る車両用電源システムでは、並列に接続された複数の電源供給装置と、上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電流を第１の充電レベルに設定させておき、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルに応じた所定電流値で前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルでの所定電流値よりも低い電流値で前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る車両用電源システムでは、上記制御部は、上記複数の電源供給装置の起動順番を定期的に変更する。
【００１０】
請求項３に係る車両用電源システムでは、上記各電源供給装置の起動順番認識手段は、他の電源供給装置との間で前記補助バッテリの電圧を分圧する分圧抵抗と、当該分圧抵抗で分圧されたセンサ電圧を検知し、他の電源供給装置と接続された信号線とを備え、前記起動順番認識手段は、他の電源供給装置の起動状態に応じて分圧されたセンサ電圧を検出して起動順番を認識し、前記充電電圧設定手段は、前記起動順番認識手段で認識したセンサ電圧に応じた上記補助バッテリへの充電レベルを設定し、前記補助バッテリの充電前には、前記補助バッテリの電圧を全分圧抵抗で分圧させて全電源供給装置に同値の第１センサ電圧を印加させておくことによって、全電源供給装置の充電電圧設定手段は、前記補助バッテリへの充電レベルを第１の充電レベルに設定し、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時における、第１の電源供給装置は、前記第１センサ電圧に応じた前記第１の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、前記分圧抵抗を減らして他の全電源供給装置に第１センサ電圧よりも低い第２センサ電圧を印加させて、当該他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第２センサ電圧に応じて、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルで前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、補助バッテリに充電をするに際して、制御部から各電源供給装置に起動信号を順次出力すると、各電源供給装置で自身の起動順番を認識し、起動順番に応じた充電電圧で補助バッテリへの充電をするので、複数の電源供給装置の負荷率及び寿命を均一化することができる。更に、この車両用電源システムによれば、各電源供給装置により起動順番を認識すると共に充電電圧を設定することができるので装置の簡素化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［車両用電源システムの構成］
本発明は、例えば図１に示すように構成された車両用電源システムに適用される。この車両用電源システムは、マイクロコンピュータを搭載したコントロールユニット（制御部）Ｃと、第１〜第３の３個のＤＣ／ＤＣコンバータ（電源供給装置）１〜３と、ヒュージブルリンク４と、補助バッテリ５とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３を総称する場合には単に「ＤＣ／ＤＣコンバータ」と呼ぶ。
【００１６】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、それぞれ製造段階において異なる充電電圧が固定されており、補助バッテリ５に出力する出力電圧が異なって構成されている。
【００１７】
補助バッテリ５の正極側端子には、ヒュージブルリンク４を介してハーネス６が接続されており、ハーネス６には、各種負荷（図示略）が接続されている。第１〜第３の３個のＤＣ／ＤＣコンバータ１〜３は、それぞれハーネス７〜９を介して並列に接続されている。
【００１８】
また、補助バッテリ５の負極側端子は接地されている。３個の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動／停止の制御は、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋを第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に時間差をもって出力することにより行われる。
【００１９】
更に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３には、他のＤＣ／ＤＣコンバータと接続するモニター信号線１０が接続されると共に、接地線１１が接続されている。
【００２０】
コントロールユニットＣは、補助バッテリ５に充電するに際して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３を順次起動する起動信号Ｓｋを生成して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力する。このとき、コントロールユニットＣは、複数の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番を定期的に変更するように、起動信号Ｓｋを出力する順番を変更する。また、コントロールユニットＣは、複数の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番をランダムに変更するように、起動信号Ｓｋを出力する順番を変更する。
【００２１】
［ＤＣ／ＤＣコンバータの構成］
図２に、ＤＣ／ＤＣコンバータの内部構成を示す。この例では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部構成のみを示すが、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の内部構成は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様であり、同一した符号を用いて説明する。
【００２２】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１を備え、外部のコントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが入力されると共に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３からモニター信号線１０を介してモニタ信号が入力される。また、この第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、補助バッテリ５と接続された電源端子２２、抵抗２３が起動信号Ｓｋの入力線に接続される。更に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、モニター信号線１０に補助バッテリ５と接続された電源端子２４、プルアップ抵抗２５が接続されると共に、プルアップ抵抗２５と並列したプルダウン抵抗２６、抵抗切り換え部２７、接地端子２８が接続されている。
【００２３】
抵抗切り換え部２７は、プルダウン抵抗２６と接続された抵抗３１と、抵抗３１と直列接続されると共に他方端が接地端子２８と接続されたスイッチ部３２とを有する。スイッチ部３２は、端子ａ〜端子ｃを有し、ＣＰＵ２１からの制御信号に従って、端子ｃと端子ａが接続される閉状態、端子ｃと端子ｂとが接続される開状態の何れかに制御される。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、起動信号検出端子４１に入力された起動信号Ｓｋに応じて起動開始すると共に、センサ電圧検出端子４２に印加されているセンサ電圧を検出することで、自身の起動順番を認識し、起動順番に対応した充電電圧を出力する動作をする。
【００２５】
また、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３も、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様に、コントロールユニットＣとＣＰＵ２１とが接続されて構成されている。
【００２６】
［車両用電源システムの動作］
以下に各ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する。なお、以下の説明では、コントロールユニットＣにより第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番で起動信号Ｓｋを出力する一例について説明する。
【００２７】
各ＤＣ／ＤＣコンバータは、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが入力されていない場合、ＣＰＵ２１により端子ｃと端子ｂとを接続した開状態である。また、各ＤＣ／ＤＣコンバータは、モニター信号線１０を介して全ＤＣ／ＤＣコンバータのプルアップ抵抗２５及びプルダウン抵抗２６により分圧された第１センサ電圧をセンサ電圧検出端子４２により検出している。
【００２８】
いずれのＤＣ／ＤＣコンバータも起動していない状態において、各ＤＣ／ＤＣコンバータのＣＰＵ２１は、第１センサ電圧に対応した充電電圧を、最も低い第１充電レベルに設定する。
【００２９】
そして、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１の起動信号検出端子４１に入力されると、ＣＰＵ２１は、第１充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、ＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３０】
これにより、全体でのプルダウン抵抗値を減らし、他のＤＣ／ＤＣコンバータに印加するセンサ電圧を、第１センサ電圧よりも低い第２センサ電圧にする。これに対し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３では、第２センサ電圧に対応した充電電圧を、第１充電レベルより高い第２充電レベルに設定する。
【００３１】
次いで、コントロールユニットＣにより第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２の起動信号検出端子４１に起動信号Ｓｋが入力されると、第２充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３２】
これにより、全体でのプルダウン抵抗値を更に減らし、他のＤＣ／ＤＣコンバータに印加するセンサ電圧を、第２センサ電圧よりも低い第３センサ電圧にする。これに対し、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３では、第３センサ電圧に対応した充電電圧を第２充電レベルより高い第３充電レベルに設定する。
【００３３】
そして、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３のＣＰＵ２１に入力されると、ＣＰＵ２１は、第３充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、ＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３４】
このような動作をするときの各ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される充電電圧及び負荷のタイムチャートを図３に示す。
【００３５】
先ず、時刻Ｔ１でコントロールユニットＣから第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１に起動信号Ｓｋを出力すると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は充電電圧Ｖ０から第１充電レベルの充電電圧Ｖ１にし（ａ）、電流値Ｉ１が供給される負荷が加えられる（ｂ）。
【００３６】
次いで、時刻Ｔ２でコントロールユニットＣから第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２に起動信号Ｓｋを出力すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２は充電電圧Ｖ１から第２充電レベルの充電電圧Ｖ２にし（ａ）、電流値Ｉ１よりも低い電流値Ｉ２が供給される負荷が加えられる（ｃ）。
【００３７】
次いで、時刻Ｔ３でコントロールユニットＣから第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に起動信号Ｓｋを出力すると、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３は充電電圧Ｖ２から第３充電レベルの充電電圧Ｖ３にし（ａ）、電流値Ｉ２よりも低い電流値Ｉ３が供給された負荷が加えられる（ｄ）。
【００３８】
これにより、システム起動時点から極短時間、即ち、補助バッテリ５のインピーダンスが低くなっている期間から、順次、起動することで、各ＤＣ／ＤＣコンバータにかかる負荷を分散することができ、起動順番を定期的に、又はランダムに起動順番を変更することで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の負荷を平均化することができる。したがって、この車両用電源システムによれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備える場合であっても、特定のＤＣ／ＤＣコンバータのみの負荷が大きくなることがなく、各ＤＣ／ＤＣコンバータの寿命を平均化することができる。
【００３９】
また、この車両用電源システムでは、各ＤＣ／ＤＣコンバータをモニター信号線１０により接続し、センサ電圧により各ＤＣ／ＤＣコンバータで起動順番を認識して、充電電圧を変更することができるので、外部のコントロールユニットＣ側に各ＤＣ／ＤＣコンバータの充電電圧を制御する機能を搭載する必要がない。したがって、この車両用電源システムによれば、全体を肥大化することがなく、簡素な装置構成とすることができる。
【００４０】
なお、本例では、３個のＤＣ／ＤＣコンバータを備える一例について説明したが、３個以上であっても、上述の処理を繰り返し行う。また、本例では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の順番でコントロールユニットＣから起動信号Ｓｋを出力する一例について説明したが、定期的、又は車両起動ごとにいずれかのＤＣ／ＤＣコンバータが一番最初に起動するようにしても良く、更にはランダムな起動順番で起動しても良い。
【００４１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用電源システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は各ＤＣ／ＤＣコンバータから出力する充電電圧、（ｂ）は第１ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷、（ｃ）は第２ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷、（ｄ）は第３ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ 第３ＤＣ／ＤＣコンバータ
４ ヒュージブルリンク
５ 補助バッテリ
６ ハーネス
７ ハーネス
８ ハーネス
９ ハーネス
１０ モニター信号線
１１ 接地線
２１ ＣＰＵ
２２ 電源端子
２３ 抵抗
２４ 電源端子
２５ プルアップ抵抗
２６ プルダウン抵抗
２７ 抵抗切り換え部
２８ 接地端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源からの電源電圧を駆動モータなどの負荷に供給すると共に、補助バッテリに供給する車両用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の接続線によりＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源供給装置とバッテリの接続を行った電源システムとして、例えば、特表平１１−５１１９５８号公報で開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電源システムにおいて、各電源供給装置は、製造上の誤差により出力電圧が異なり、従って補助バッテリへのそれぞれ異なる充電電圧が設定されている。
【０００４】
したがって、従来の電源システムでは、複数の電源供給装置を同時に起動すると、設定された出力電圧の高い電源供給装置ほど負荷率が高くなり、各電源供給装置間で、負荷率が偏って寿命が偏ってしまうという問題点があった。
【０００５】
これに対し、従来において、各電源供給装置間の負荷率を平均化するために、外部のコントロールユニットから各電源供給装置の充電電圧を設定すると、システムの肥大化を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、各電源供給装置の負荷率及び寿命を均一化すると共に装置の簡素化を図ることができる車両用電源システムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る車両用電源システムでは、並列に接続された複数の電源供給装置と、上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電圧を第１の充電レベルに設定させておき、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルの充電電圧で前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る車両用電源システムでは、並列に接続された複数の電源供給装置と、上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電流を第１の充電レベルに設定させておき、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルに応じた所定電流値で前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルでの所定電流値よりも低い電流値で前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る車両用電源システムでは、上記制御部は、上記複数の電源供給装置の起動順番を定期的に変更する。
【００１０】
請求項３に係る車両用電源システムでは、上記各電源供給装置の起動順番認識手段は、他の電源供給装置との間で前記補助バッテリの電圧を分圧する分圧抵抗と、当該分圧抵抗で分圧されたセンサ電圧を検知し、他の電源供給装置と接続された信号線とを備え、前記起動順番認識手段は、他の電源供給装置の起動状態に応じて分圧されたセンサ電圧を検出して起動順番を認識し、前記充電電圧設定手段は、前記起動順番認識手段で認識したセンサ電圧に応じた上記補助バッテリへの充電レベルを設定し、前記補助バッテリの充電前には、前記補助バッテリの電圧を全分圧抵抗で分圧させて全電源供給装置に同値の第１センサ電圧を印加させておくことによって、全電源供給装置の充電電圧設定手段は、前記補助バッテリへの充電レベルを第１の充電レベルに設定し、前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時における、第１の電源供給装置は、前記第１センサ電圧に応じた前記第１の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、前記分圧抵抗を減らして他の全電源供給装置に第１センサ電圧よりも低い第２センサ電圧を印加させて、当該他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第２センサ電圧に応じて、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルで前記補助バッテリを充電させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、補助バッテリに充電をするに際して、制御部から各電源供給装置に起動信号を順次出力すると、各電源供給装置で自身の起動順番を認識し、起動順番に応じた充電電圧で補助バッテリへの充電をするので、複数の電源供給装置の負荷率及び寿命を均一化することができる。更に、この車両用電源システムによれば、各電源供給装置により起動順番を認識すると共に充電電圧を設定することができるので装置の簡素化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［車両用電源システムの構成］
本発明は、例えば図１に示すように構成された車両用電源システムに適用される。この車両用電源システムは、マイクロコンピュータを搭載したコントロールユニット（制御部）Ｃと、第１〜第３の３個のＤＣ／ＤＣコンバータ（電源供給装置）１〜３と、ヒュージブルリンク４と、補助バッテリ５とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３を総称する場合には単に「ＤＣ／ＤＣコンバータ」と呼ぶ。
【００１６】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、それぞれ製造段階において異なる充電電圧が固定されており、補助バッテリ５に出力する出力電圧が異なって構成されている。
【００１７】
補助バッテリ５の正極側端子には、ヒュージブルリンク４を介してハーネス６が接続されており、ハーネス６には、各種負荷（図示略）が接続されている。第１〜第３の３個のＤＣ／ＤＣコンバータ１〜３は、それぞれハーネス７〜９を介して並列に接続されている。
【００１８】
また、補助バッテリ５の負極側端子は接地されている。３個の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動／停止の制御は、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋを第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に時間差をもって出力することにより行われる。
【００１９】
更に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３には、他のＤＣ／ＤＣコンバータと接続するモニター信号線１０が接続されると共に、接地線１１が接続されている。
【００２０】
コントロールユニットＣは、補助バッテリ５に充電するに際して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３を順次起動する起動信号Ｓｋを生成して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力する。このとき、コントロールユニットＣは、複数の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番を定期的に変更するように、起動信号Ｓｋを出力する順番を変更する。また、コントロールユニットＣは、複数の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番をランダムに変更するように、起動信号Ｓｋを出力する順番を変更する。
【００２１】
［ＤＣ／ＤＣコンバータの構成］
図２に、ＤＣ／ＤＣコンバータの内部構成を示す。この例では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１の内部構成のみを示すが、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の内部構成は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様であり、同一した符号を用いて説明する。
【００２２】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１を備え、外部のコントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが入力されると共に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３からモニター信号線１０を介してモニタ信号が入力される。また、この第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、補助バッテリ５と接続された電源端子２２、抵抗２３が起動信号Ｓｋの入力線に接続される。更に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、モニター信号線１０に補助バッテリ５と接続された電源端子２４、プルアップ抵抗２５が接続されると共に、プルアップ抵抗２５と並列したプルダウン抵抗２６、抵抗切り換え部２７、接地端子２８が接続されている。
【００２３】
抵抗切り換え部２７は、プルダウン抵抗２６と接続された抵抗３１と、抵抗３１と直列接続されると共に他方端が接地端子２８と接続されたスイッチ部３２とを有する。スイッチ部３２は、端子ａ〜端子ｃを有し、ＣＰＵ２１からの制御信号に従って、端子ｃと端子ａが接続される閉状態、端子ｃと端子ｂとが接続される開状態の何れかに制御される。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、起動信号検出端子４１に入力された起動信号Ｓｋに応じて起動開始すると共に、センサ電圧検出端子４２に印加されているセンサ電圧を検出することで、自身の起動順番を認識し、起動順番に対応した充電電圧を出力する動作をする。
【００２５】
また、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３も、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様に、コントロールユニットＣとＣＰＵ２１とが接続されて構成されている。
【００２６】
［車両用電源システムの動作］
以下に各ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明する。なお、以下の説明では、コントロールユニットＣにより第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動順番で起動信号Ｓｋを出力する一例について説明する。
【００２７】
各ＤＣ／ＤＣコンバータは、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが入力されていない場合、ＣＰＵ２１により端子ｃと端子ｂとを接続した開状態である。また、各ＤＣ／ＤＣコンバータは、モニター信号線１０を介して全ＤＣ／ＤＣコンバータのプルアップ抵抗２５及びプルダウン抵抗２６により分圧された第１センサ電圧をセンサ電圧検出端子４２により検出している。
【００２８】
いずれのＤＣ／ＤＣコンバータも起動していない状態において、各ＤＣ／ＤＣコンバータのＣＰＵ２１は、第１センサ電圧に対応した充電電圧を、最も低い第１充電レベルに設定する。
【００２９】
そして、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１の起動信号検出端子４１に入力されると、ＣＰＵ２１は、第１充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、ＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３０】
これにより、全体でのプルダウン抵抗値を減らし、他のＤＣ／ＤＣコンバータに印加するセンサ電圧を、第１センサ電圧よりも低い第２センサ電圧にする。これに対し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３では、第２センサ電圧に対応した充電電圧を、第１充電レベルより高い第２充電レベルに設定する。
【００３１】
次いで、コントロールユニットＣにより第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２の起動信号検出端子４１に起動信号Ｓｋが入力されると、第２充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３２】
これにより、全体でのプルダウン抵抗値を更に減らし、他のＤＣ／ＤＣコンバータに印加するセンサ電圧を、第２センサ電圧よりも低い第３センサ電圧にする。これに対し、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３では、第３センサ電圧に対応した充電電圧を第２充電レベルより高い第３充電レベルに設定する。
【００３３】
そして、コントロールユニットＣから起動信号Ｓｋが第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３のＣＰＵ２１に入力されると、ＣＰＵ２１は、第３充電レベルの充電電圧を補助バッテリ５に供給する。これと同時的に、ＣＰＵ２１は、抵抗切り換え部２７を制御して端子ｃと端子ａとを接続した閉状態にする。
【００３４】
このような動作をするときの各ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される充電電圧及び負荷のタイムチャートを図３に示す。
【００３５】
先ず、時刻Ｔ１でコントロールユニットＣから第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１に起動信号Ｓｋを出力すると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１は充電電圧Ｖ０から第１充電レベルの充電電圧Ｖ１にし（ａ）、電流値Ｉ１が供給される負荷が加えられる（ｂ）。
【００３６】
次いで、時刻Ｔ２でコントロールユニットＣから第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２に起動信号Ｓｋを出力すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２は充電電圧Ｖ１から第２充電レベルの充電電圧Ｖ２にし（ａ）、電流値Ｉ１よりも低い電流値Ｉ２が供給される負荷が加えられる（ｃ）。
【００３７】
次いで、時刻Ｔ３でコントロールユニットＣから第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３に起動信号Ｓｋを出力すると、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３は充電電圧Ｖ２から第３充電レベルの充電電圧Ｖ３にし（ａ）、電流値Ｉ２よりも低い電流値Ｉ３が供給された負荷が加えられる（ｄ）。
【００３８】
これにより、システム起動時点から極短時間、即ち、補助バッテリ５のインピーダンスが低くなっている期間から、順次、起動することで、各ＤＣ／ＤＣコンバータにかかる負荷を分散することができ、起動順番を定期的に、又はランダムに起動順番を変更することで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の負荷を平均化することができる。したがって、この車両用電源システムによれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備える場合であっても、特定のＤＣ／ＤＣコンバータのみの負荷が大きくなることがなく、各ＤＣ／ＤＣコンバータの寿命を平均化することができる。
【００３９】
また、この車両用電源システムでは、各ＤＣ／ＤＣコンバータをモニター信号線１０により接続し、センサ電圧により各ＤＣ／ＤＣコンバータで起動順番を認識して、充電電圧を変更することができるので、外部のコントロールユニットＣ側に各ＤＣ／ＤＣコンバータの充電電圧を制御する機能を搭載する必要がない。したがって、この車両用電源システムによれば、全体を肥大化することがなく、簡素な装置構成とすることができる。
【００４０】
なお、本例では、３個のＤＣ／ＤＣコンバータを備える一例について説明したが、３個以上であっても、上述の処理を繰り返し行う。また、本例では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２、第３ＤＣ／ＤＣコンバータ３の順番でコントロールユニットＣから起動信号Ｓｋを出力する一例について説明したが、定期的、又は車両起動ごとにいずれかのＤＣ／ＤＣコンバータが一番最初に起動するようにしても良く、更にはランダムな起動順番で起動しても良い。
【００４１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用電源システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は各ＤＣ／ＤＣコンバータから出力する充電電圧、（ｂ）は第１ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷、（ｃ）は第２ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷、（ｄ）は第３ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ 第３ＤＣ／ＤＣコンバータ
４ ヒュージブルリンク
５ 補助バッテリ
６ ハーネス
７ ハーネス
８ ハーネス
９ ハーネス
１０ モニター信号線
１１ 接地線
２１ ＣＰＵ
２２ 電源端子
２３ 抵抗
２４ 電源端子
２５ プルアップ抵抗
２６ プルダウン抵抗
２７ 抵抗切り換え部
２８ 接地端子
Claims (3)
- 並列に接続された複数の電源供給装置と、
上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、
上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、
上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、
前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電圧を第１の充電レベルに設定させておき、
前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、
当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、
前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルの充電電圧で前記補助バッテリを充電させること
を特徴とする車両用電源システム。 - 並列に接続された複数の電源供給装置と、
上記各電源供給装置により充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリと、
上記複数の電源供給装置と接続され、上記複数の電源供給装置に時間差もって起動信号を送出して上記複数の電源供給装置の起動順番を制御する制御部とを備え、
上記各電源供給装置は、他の電源供給装置と接続され、他の電源供給装置の起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識する起動順番認識手段と、前記起動順番認識手段で認識した起動順番に応じた上記補助バッテリへの充電電圧を設定する充電電圧設定手段とを有し、
前記補助バッテリの充電前には、全電源供給装置から前記補助バッテリへの充電電流を第１の充電レベルに設定させておき、
前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時には、
当該起動信号が送出された第１の電源供給装置は、前記第１の充電レベルに応じた所定電流値で前記補助バッテリを充電させると共に、他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、
前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第１の充電レベルでの所定電流値よりも低い電流値で前記補助バッテリを充電させること
を特徴とする車両用電源システム。 - 上記各電源供給装置の起動順番認識手段は、他の電源供給装置との間で前記補助バッテリの電圧を分圧する分圧抵抗と、当該分圧抵抗で分圧されたセンサ電圧を検知し、他の電源供給装置と接続された信号線とを備え、前記起動順番認識手段は、他の電源供給装置の起動状態に応じて分圧されたセンサ電圧を検出して起動順番を認識し、
前記充電電圧設定手段は、前記起動順番認識手段で認識したセンサ電圧に応じた上記補助バッテリへの充電レベルを設定し、
前記補助バッテリの充電前には、前記補助バッテリの電圧を全分圧抵抗で分圧させて全電源供給装置に同値の第１センサ電圧を印加させておくことによって、全電源供給装置の充電電圧設定手段は、前記補助バッテリへの充電レベルを第１の充電レベルに設定し、
前記何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合の前記補助バッテリの充電時における、第１の電源供給装置は、前記第１センサ電圧に応じた前記第１ の充電レベルで前記補助バッテリを充電させると共に、前記分圧抵抗を減らして他の全電源供給装置に第１センサ電圧よりも低い第２センサ電圧を印加させて、当該他の全電源供給装置の前記起動順番認識手段によって次の起動順番であることを認識させ、
前記他の全電源供給装置のうちの何れかの電源供給装置に前記制御部からの起動信号が送出された場合には、当該起動信号が送出された電源供給装置は、前記第２センサ電圧に応じて、前記第１の充電レベルよりも高い第２の充電レベルで前記補助バッテリを充電させること
を特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の車両用電源システム。
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