JP5266892B2 - Power storage device - Google Patents
Power storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5266892B2 JP5266892B2 JP2008148782A JP2008148782A JP5266892B2 JP 5266892 B2 JP5266892 B2 JP 5266892B2 JP 2008148782 A JP2008148782 A JP 2008148782A JP 2008148782 A JP2008148782 A JP 2008148782A JP 5266892 B2 JP5266892 B2 JP 5266892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- power storage
- terminal
- relay
- electrically connected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源としての蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a power storage device as an auxiliary power source that supplies power from a power storage unit when a voltage of a main power source is lowered.
自動車(以下、車両という)のエンジン始動時などで発生する一時的なバッテリの電圧低下時に、負荷に十分な電力を供給するための補助電源としての蓄電装置を備えた電源装置が、例えば特許文献1に提案されている。図3はこのような電源装置のブロック回路図である。蓄電装置101には、まず蓄電するために電気二重層キャパシタからなる補助電源部103が設けられている。この補助電源部103には充電回路105が接続されている。また、前記補助電源部103の電力を出力する安定化回路107も接続されている。前記充電回路105の入力側には、その電圧を検出するための検出回路109が接続されている。また、この検出回路109の検出電圧に応じて電力を前記補助電源部103から供給するか、主電源部115から供給するかを切り替える電源切替部111が接続されている。なお、前記電源切替部111は端子の接触を切り替える構成を有し、例えばリレーが用いられる。
A power supply device including a power storage device as an auxiliary power source for supplying sufficient electric power to a load when a temporary battery voltage drop occurs at the time of starting an engine of an automobile (hereinafter referred to as a vehicle) is disclosed in, for example, Patent Literature 1 is proposed. FIG. 3 is a block circuit diagram of such a power supply device. The
このような蓄電装置101の入力側、すなわち前記充電回路105の入力には第1スイッチ113を介してバッテリからなる前記主電源部115が接続されている。また、前記第1スイッチ113と前記蓄電装置101の間には第2スイッチ117の一端が接続され、その他端はエンジン119に内蔵されたスタータ(図示せず)に接続されている。前記第1スイッチ113と前記第2スイッチ117はキー装着部121によりオンオフ制御される。なお、前記キー装着部121にはロックモード、アクセサリモード、オンモード、およびスタートモードの4つのモードがある。前記ロックモードの場合は前記第1スイッチ113と前記第2スイッチ117の両方がオフになり、前記アクセサリモードと前記オンモードの場合は前記第1スイッチ113がオンに、前記第2スイッチ117がオフになり、前記スタートモードの場合は前記第1スイッチ113と前記第2スイッチ117の両方がオンになる。また、前記蓄電装置101の出力側、すなわち前記電源切替部111の出力にはオーディオやカーナビゲーション等の車載装置123が接続されている。
The
次に、前記蓄電装置101の動作について説明する。まず、車両起動時に前記キー装着部121にキーが差し込まれ、前記アクセサリモードになると、前記第1スイッチ113がオンになる。その結果、前記主電源部115の電力が前記充電回路105、前記検出回路109、および前記電源切替部111に供給される。これにより、前記充電回路105は前記補助電源部103を充電するとともに前記電源切替部111は図3に示すように前記主電源部115側を選択しているので、前記車載装置123には前記主電源部115の電力が供給され、オーディオやカーナビゲーション等が動作する。
Next, the operation of the
この状態で、前記エンジンを始動するために前記キー装着部121の前記キーを前記スタートモードにすると、前記第2スイッチ117もオンになる。その結果、前記主電源部115の電力が前記エンジン119に内蔵された前記スタータに供給されるので、前記エンジン119が始動する。この時、前記スタータには大電流が流れるので、それに伴い前記主電源部115の電圧は大きく低下する。この変化を前記検出回路109が検出し、所定の基準値より低くなったことを検出すると、前記電源切替部111を前記補助電源部103側に切り替える。これにより、前記スタータの動作中は前記補助電源部103から前記車載装置123に電力が供給されるので、前記車載装置123は動作し続けることができる。
In this state, when the key of the
その後、前記エンジン119の始動が完了し、前記キーを前記オンモードにすることで前記第2スイッチ117がオフになる。その結果、前記主電源部115の電圧は前記所定の基準値より高くなるので、この変化を前記検出回路109が検出し、前記電源切替部111を前記主電源部115側に切り替える。これにより、前記車載装置123には前記主電源部115から電力が供給される。
Thereafter, the start of the
このような動作により、前記車載装置123には前記スタータの動作時も安定した電力が供給され続け、音楽の中断や設定の消去等が回避できる。
With such an operation, stable power is continuously supplied to the in-
また、他の構成による蓄電装置のブロック回路図を図4に示す。図3の構成との違いは、前記電源切替部111に替わって第1ダイオード131と第2ダイオード133を用いたことである。すなわち、前記第1ダイオード131のアノードを前記充電回路105の入力側に、カソードを前記車載装置123側に、それぞれ接続するとともに、前記第2ダイオード133のアノードを前記安定化回路107の出力に、カソードを前記車載装置123側に、それぞれ接続する構成とした。さらに、前記検出回路109を廃する構成とした。
FIG. 4 shows a block circuit diagram of a power storage device according to another configuration. The difference from the configuration in FIG. 3 is that the first diode 131 and the
このような構成により、前記主電源部115の電圧が十分に高い場合は前記第1ダイオード131がオンになり、前記主電源部115から前記車載装置123に電力が供給され、前記スタータの動作時に前記主電源部115の電圧が下がれば前記第2ダイオード133がオンになり、前記補助電源部103の電力が前記車載装置123に供給される。従って、前記主電源部115の電圧変動に応じて前記第1ダイオード131と前記第2ダイオード133のオンオフが自動的に切り替わる。
With such a configuration, when the voltage of the main
以上のような構成、動作によっても、前記車載装置123には前記スタータの動作時を含め安定した電力が供給される。
上記の蓄電装置によると、確かに前記主電源部115の電圧が低下しても前記車載装置123等の負荷に安定した電力を供給できるのであるが、図3、図4に示したそれぞれの構成において、次のような課題があった。
According to the above power storage device, it is possible to supply stable power to the load such as the in-
まず、図3の構成の蓄電装置101において、前記電源切替部111として端子の接触を切り替えるリレーを用いた場合、前記検出回路109からの切替信号を受け取ってから実際に切り替わるまでの間に、端子の接触状態がオンオフを繰り返すチャタリング現象を発生することがある。これは、前記リレーに内蔵されたコイルから発生した磁力により前記端子の接触を機械的に切り替えるためである。その結果、前記電源切替部111の切り替え時に、前記車載装置123に供給される電力が途切れたり、電圧が不安定になるという課題があった。
First, in the
これに対し、図4の構成の蓄電装置101では、前記第1ダイオード131と前記第2ダイオード133により電力の供給源が切り替えられるので、前記チャタリングは発生しない。しかし、前記車載装置123への電力は必ず前記第1ダイオード131、または前記第2ダイオード133を経由して供給されるので、これらのダイオードの損失に起因した発熱が発生する。特に、通常の車両使用時には前記第1ダイオード131を経由して前記車載装置123に電力が供給されるので、前記第2ダイオード133に比べ前記第1ダイオード131の発熱が多くなり、その寿命が短くなる可能性があるという課題があった。なお、図3の構成の蓄電装置101においては、ダイオードを用いていないので、それによる発熱は発生しない。
On the other hand, in the
以上のことから、前記電源切替部111に前記リレーを用いれば電圧が不安定になる可能性があり、前記ダイオードを用いれば発熱が起こる可能性があるという課題があった。 From the above, there is a problem that the voltage may become unstable if the relay is used for the power supply switching unit 111, and heat may be generated if the diode is used.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、負荷への電圧安定化と発熱低減を両立することができる蓄電装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a power storage device capable of achieving both stabilization of voltage to a load and reduction of heat generation.
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、蓄電部と、主電源と電気的に接続される主電源端子と、負荷と電気的に接続される負荷端子と、前記主電源端子と、前記負荷端子の間に電気的に接続され、切替信号が入力され、前記切替信号がオフのとき常閉するリレーと、前記負荷端子と前記蓄電部の間に電気的に接続される電子スイッチと、前記リレーと前記電子スイッチに電気的に接続される制御回路と、を備え、前記電子スイッチは、電界効果トランジスタからなる第1スイッチ、および第2スイッチの直列回路で構成され、前記第1スイッチの第1寄生ダイオードのカソードが前記蓄電部側になるように、前記第2スイッチの第2寄生ダイオードのカソードが前記負荷端子側になるように、それぞれ電気的に接続され、前記制御回路は、前記切替信号がオンになると、前記リレーが開放されるように切り替わる動作を行なう前に、第1スイッチをオンかつ第2スイッチをオフとし、前記リレーがチャタリングを発生している期間は、第1スイッチをオンかつ第2スイッチをオフとし、前記リレーが開放された後に、第1スイッチと第2スイッチとをオンとするようにしたものである。 In order to solve the conventional problems, a power storage device according to the present invention includes a power storage unit, a main power terminal electrically connected to a main power source, a load terminal electrically connected to a load, and the main power source. A relay that is electrically connected between the terminal and the load terminal , receives a switching signal, and normally closes when the switching signal is off, and is electrically connected between the load terminal and the power storage unit An electronic switch, and a relay and a control circuit electrically connected to the electronic switch , wherein the electronic switch is configured by a series circuit of a first switch and a second switch made of a field effect transistor, The first switch is electrically connected so that the cathode of the first parasitic diode is on the power storage unit side, and the cathode of the second parasitic diode on the second switch is on the load terminal side. When the switching signal is turned on, the control circuit turns on the first switch and turns off the second switch before performing the operation of switching so that the relay is opened, and the relay generates chattering. Is configured such that the first switch is turned on and the second switch is turned off, and the first switch and the second switch are turned on after the relay is opened .
本発明の蓄電装置によれば、負荷端子と蓄電部の間に電子スイッチを設け、少なくともリレーが切り替わっている期間は電子スイッチがオンになるので、蓄電部の電力が負荷端子から負荷に供給され、負荷への電圧安定化が可能になる。さらに、通常時には主電源の電力がリレーを介して負荷に供給されるため、ダイオードのような発熱素子を経由せず、発熱低減も可能となる。従って、負荷への電圧安定化と発熱低減を両立することができる蓄電装置を実現できるという効果が得られる。 According to the power storage device of the present invention, the electronic switch is provided between the load terminal and the power storage unit, and the electronic switch is turned on at least during the period when the relay is switched. Therefore, the power of the power storage unit is supplied from the load terminal to the load. The voltage to the load can be stabilized. Furthermore, since the power of the main power supply is normally supplied to the load via the relay, heat generation can be reduced without going through a heating element such as a diode. Therefore, an effect of realizing a power storage device capable of achieving both stabilization of voltage to the load and reduction of heat generation can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここではアイドリングストップ車両において、アイドリングストップ終了後のエンジン起動時における一時的なバッテリの電圧低下時に、負荷への電力を安定供給するための補助電源として蓄電装置を適用した例について述べる。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, in an idling stop vehicle, an example will be described in which the power storage device is applied as an auxiliary power source for stably supplying power to the load when the voltage of the battery is temporarily reduced when the engine is started after the idling stop.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図である。図2は、本発明の実施の形態における蓄電装置の電圧経時変化図とタイミングチャートであり、(a)は主電源端子の電圧Vbと負荷端子の電圧Voの経時変化図を、(b)は切替信号のタイミングチャートを、(c)はリレーのタイミングチャートを、(d)は第2スイッチのタイミングチャートを、(e)は第1スイッチのタイミングチャートを、それぞれ示す。なお、図1において太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a power storage device according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are a voltage aging diagram and a timing chart of the power storage device according to the embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a chronological change diagram of the voltage Vb of the main power supply terminal and the voltage Vo of the load terminal, (C) is a timing chart of the relay, (d) is a timing chart of the second switch, and (e) is a timing chart of the first switch. In FIG. 1, thick lines indicate power system wirings, and thin lines indicate signal system wirings.
図1において、蓄電装置11は車両の主電源13と負荷15の間に電気的に接続されている。具体的には、前記主電源13とは前記蓄電装置11の主電源端子17と、前記負荷15とは負荷端子19と、それぞれ電気的に接続されている。なお、前記主電源13は車両用バッテリであり、前記負荷15はオーディオやカーナビゲーション等の電装品である。また、前記主電源13と前記主電源端子17の間にはヒューズ21が電気的に接続されている。
In FIG. 1, the power storage device 11 is electrically connected between a vehicle main power supply 13 and a
前記蓄電装置11は次の構成を有する。前記主電源端子17と前記負荷端子19の間には、リレー23が電気的に接続されている。ここで、前記リレー23は、常閉端子25、常開端子27、および共通端子29を有するとともに、前記共通端子29に対する前記常閉端子25と前記常開端子27の電気的接続の切替を電磁的に行うためのコイル31が内蔵されている。また、前記リレー23は前記コイル31のオンオフを制御するための切替端子33も有している。なお、ここで前記常閉端子25とは、前記コイル31への通電が行われていないオフ状態の時に前記共通端子29と電気的に接続される端子のことであり、前記常開端子27とは、前記コイル31への通電が行われているオン状態の時に前記共通端子29と電気的に接続される端子のことであると、以下定義する。従って、例えば図1では、前記常閉端子25と前記共通端子29が電気的に接続されているので、前記コイル31がオフ状態であることになる。
The power storage device 11 has the following configuration. A
また、本実施の形態において、前記リレー23の具体的な電気的接続としては、次の通りである。まず、前記常閉端子25には前記主電源端子17が、前記負荷端子19には前記共通端子29が、それぞれ接続されている。なお、前記常開端子27には何も接続されていない状態としている。また、前記コイル31の一端は前記主電源端子17と電気的に接続され、前記コイル31の他端である前記切替端子33は前記蓄電装置11に設けたリレー制御端子35と電気的に接続されている。
In the present embodiment, the specific electrical connection of the
前記負荷端子19には電子スイッチ37の一端が電気的に接続されている。前記電子スイッチ37は電界効果トランジスタ(以下、FETという)からなる第1スイッチ39、および第2スイッチ41の直列回路で構成されている。前記第1スイッチ39と前記第2スイッチ41はFETであるので、それぞれに第1寄生ダイオード43と第2寄生ダイオード45が形成されている。ここで、前記第1スイッチ39の第1寄生ダイオード43は、カソードが後述する蓄電部側になるように電気的に接続されている。一方、前記第2スイッチ41の第2寄生ダイオード45は、カソードが前記負荷端子19側になるように電気的に接続されている。なお、図1では前記負荷端子19側から前記第2スイッチ41、前記第1スイッチ39の順に電気的に接続されているが、これは前記第1寄生ダイオード43と前記第2寄生ダイオード45の向きを変えなければ、逆の順序に接続してもよい。
One end of an
なお、図1には示していないが、前記負荷端子19には、その電圧Voを安定化する回路が接続されていてもよい。 Although not shown in FIG. 1, a circuit for stabilizing the voltage Vo may be connected to the load terminal 19.
前記電子スイッチ37の他端には前記蓄電部47が電気的に接続されている。従って、前記負荷端子19と前記蓄電部47は前記電子スイッチ37を介して電気的に接続されている。また、前記蓄電部47は複数の電気二重層キャパシタから構成され、エンジン起動時における一時的な前記主電源13の電圧低下時に、前記負荷15へ電力を安定供給するための電力源となる。
The power storage unit 47 is electrically connected to the other end of the
前記主電源端子17と前記蓄電部47の間には、前記蓄電部47を充電するための充電回路49が電気的に接続されている。さらに、前記蓄電部47には、その電圧Vcを検出するための電圧検出回路51が電気的に接続されている。
A charging
前記切替端子33、前記第1スイッチ39、前記第2スイッチ41、前記充電回路49、および前記電圧検出回路51には制御回路53が信号系配線で電気的に接続されている。従って、前記制御回路53は、前記切替端子33における切替信号SLや前記蓄電部47の電圧Vcを取り込むとともに、前記充電回路49を制御する充電信号CH、第1スイッチオンオフ信号SW1、および第2スイッチオンオフ信号SW2を出力する構成となる。
A
また、前記リレー制御端子35には車両側制御回路55が電気的に接続されている。前記車両側制御回路55は車両全体の制御を行う回路であるが、その一部に前記リレー23の前記コイル31を制御するトランジスタ57が設けられている。前記トランジスタ57のコレクタに前記リレー制御端子35が、エミッタにグランドが、それぞれ電気的に接続されている。従って、例えば前記車両側制御回路55に内蔵したマイクロコンピュータにより、前記トランジスタ57のベース電圧を切り替えることにより、コレクタ−エミッタ間を導通するか(オン状態)、非導通とするか(オフ状態)を制御することができる。すなわち、前記トランジスタ57がオフ状態であれば、前記コイル31に電流が流れない。従って、前記リレー23は常閉端子25側を選択することになる。一方、前記トランジスタ57がオン状態であれば、前記切替端子33が前記グランドに接続されることになるので、前記主電源13から前記コイル31に電流が流れる。その結果、前記リレー23は前記常開端子27側に切り替わる。
A
このようにして、前記車両側制御回路55は前記リレー23の切替制御を行う構成としている。ここで、前記切替信号SLは、前記トランジスタ57がオン状態になり前記コイル31に電流が流れている状態をオン、前記トランジスタ57がオフ状態で前記コイル31に電流が流れていない状態をオフと定義する。
Thus, the vehicle-
次に、このような蓄電装置11の動作について説明する。前記車両の使用を開始すると、前記制御回路53は前記蓄電部47を充電するために前記充電回路49に前記充電信号CHを出力する。これを受け、前記充電回路49は前記主電源13の電力を前記蓄電部47に充電する。この際、前記制御回路53は前記電圧検出回路51で前記蓄電部47の電圧Vcを検出しているので、前記蓄電部47が所定の電圧(例えば満充電電圧)に至れば前記充電回路49に対し、充電を停止するよう制御する。この動作により、前記車両の使用と同時に前記蓄電部47をあらかじめ充電しておく。なお、前記車両の使用時において、アイドリングストップ後の前記エンジン(図示せず)の再始動時を除く通常時は、前記リレー23は前記常閉端子25に切り替わっている状態、すなわち常閉した状態である。これにより、通常時は前記主電源13の電力が前記負荷15に供給されている。
Next, the operation of the power storage device 11 will be described. When the use of the vehicle is started, the
次に、前記車両がアイドリングストップを行った後、前記エンジンを再始動する際の動作について、図2を用いて説明する。なお、図2(a)〜(e)において、横軸は全て時刻tである。また、図2(a)における縦軸は電圧であり、実線は前記負荷端子19の電圧Voを、長破線は前記主電源端子17の電圧Vbを、それぞれ示す。 Next, the operation when the engine is restarted after the vehicle has stopped idling will be described with reference to FIG. In FIGS. 2A to 2E, the horizontal axis is time t. In FIG. 2A, the vertical axis represents voltage, the solid line represents the voltage Vo of the load terminal 19, and the long broken line represents the voltage Vb of the main power supply terminal 17.
まず、前記アイドリングストップ中の時刻t0では、前記主電源13の電力が前記負荷15に供給されているので、図2(b)に示すように、前記切替信号SLはオフである。従って、前記コイル31に電流が流れていないので、図2(c)に示すように、前記リレー23は前記常閉端子25側を選択している。これにより、図2(a)に示すように、前記負荷端子19の電圧Voは前記主電源端子17の電圧Vbより、前記リレー23の内部抵抗値に起因したリレー電圧降下ΔVrだけ小さい電圧となる。しかし、前記負荷端子19の電圧Voは前記負荷15を駆動するための最低電圧(以下、既定電圧Vcmという)よりも十分高いため、前記アイドリングストップ中でも前記負荷15を安定して駆動できる。なお、前記既定電圧Vcmは前記負荷15の仕様によるが、本実施の形態では9Vとした。また、時刻t0では図2(d)、(e)に示すように、前記第2スイッチ41と前記第1スイッチ39の両方がオフであるので、前記蓄電部47の電力は前記負荷15に供給されない。
First, at time t0 during the idling stop, since the power of the main power supply 13 is supplied to the
次に、時刻t1で前記アイドリングストップが終了する。前記アイドリングストップの終了は、例えば運転者がブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えたことにより、前記車両側制御回路55が判断する。
Next, the idling stop ends at time t1. The vehicle-
前記車両側制御回路55は前記アイドリングストップの終了を判断すると、直ちに前記トランジスタ57をオンにする。その結果、図2(b)に示すように、前記切替信号SLがオンになり、前記切替端子33に入力される。これにより、前記コイル31に電流が流れ、前記リレー23は前記常閉端子25から前記常開端子27に切り替わるのであるが、この動作は機械的に行われるために、すぐには切り替わらず、数ミリ秒の遅れが生じる。従って、前記制御回路53は、前記切替信号SLが入力されると、前記リレー23が前記常開端子27側、すなわち開放するように切り替わる動作を行う前の時刻t2で、前記第1スイッチオンオフ信号SW1をオン信号として前記第1スイッチ39に出力する。その結果、図2(e)に示すように前記第1スイッチ39がオンになる。
When the vehicle-
このような動作により、時刻t2では前記第1スイッチ39がオンになるが、前記第2スイッチ41はオフのままであり、さらに前記リレー23はまだ前記常閉端子25側を維持している。ここで、前記第2寄生ダイオード45によるFET電圧降下ΔVfは前記リレー電圧降下ΔVrより大きいので、前記負荷15への電力は依然として前記主電源13から供給されている。
By such an operation, the first switch 39 is turned on at time t2, but the second switch 41 remains off, and the
その後、前記リレー23の機械的な切替動作が開始する時刻t3(時刻t1から数ミリ秒後)に至ると、図2(c)に示すように、前記リレー23は前記常閉端子25と前記常開端子27の間を往復するチャタリング動作となる。その結果、図2(a)に示すように、前記負荷端子19の電圧Voは上下に変動する。この時の電圧変動幅は前記FET電圧降下ΔVfとなる。これは、前記リレー23が前記常開端子27に切り替わり開放状態となった時、前記負荷15へ前記蓄電部47の電力が供給される際に、前記第2寄生ダイオード45による前記FET電圧降下ΔVfが発生するためである。従って、前記FET電圧降下ΔVfの電圧幅で前記負荷端子19の電圧Voが変動する。しかし、従来のように前記電子スイッチ37が無い構成であれば、前記リレー23が切り替わる時に前記負荷端子19の電圧Voが0Vまで低下してしまい、前記負荷15を十分に駆動できない可能性があるのに対し、本実施の形態では、前記FET電圧降下ΔVfの電圧幅で電圧Voが変動しても、図2(a)に示すように、前記既定電圧Vcmよりは十分高い電圧であるので、前記負荷15を安定して駆動できる。
Thereafter, when reaching the time t3 (several milliseconds after the time t1) when the mechanical switching operation of the
その後、時刻t4で前記エンジンを再始動するために前記スタータ(図示せず)が駆動する。これにより、図2(a)の長破線に示すように、前記主電源13の電圧Vbは大きく低下する。従って、時刻t4以降は前記第2寄生ダイオード45による前記FET電圧降下ΔVfがあるにしても、前記蓄電部47側の電圧が高くなる。ゆえに、前記負荷15へは前記蓄電部47の電力が供給される。この時、図2(a)の実線に示すように、前記負荷端子19の電圧Voは前記蓄電部47の放電とともに、経時的に低下していくが、前記既定電圧Vcmよりは高い電圧を維持するため、前記負荷15は駆動し続けられる。
Thereafter, the starter (not shown) is driven to restart the engine at time t4. As a result, the voltage Vb of the main power supply 13 is greatly reduced as shown by the long broken line in FIG. Therefore, after time t4, even if there is the FET voltage drop ΔVf due to the second
その後、前記スタータが駆動している間の時刻t5で、図2(c)に示すように前記リレー23のチャタリングが終わり、前記常開端子27への切り替えが完了するが、これによる前記電圧Voの変動は起こらず、時刻t4以降と同様に前記蓄電部47の電力が前記負荷15に供給される。
Thereafter, at time t5 while the starter is being driven, the chattering of the
次に、図2(a)の長破線に示すように、前記スタータの駆動に伴い、時刻t6で前記主電源13の電圧Vbが最小となるが、その後、前記電圧Vbは回復していく。しかし、すぐに前記既定電圧Vcmまでは回復しないので、前記負荷15へは引き続き前記蓄電部47の電力が供給される。これにより、前記蓄電部47は放電を継続し、前記負荷端子19の電圧Voは下がり続けるので、前記リレー23が開放された後の時刻t7において、前記制御回路53は前記第2スイッチオンオフ信号SW2をオン信号として前記第2スイッチ41に出力する。その結果、図2(d)に示すように前記第2スイッチ41がオンになる。これにより、前記第2寄生ダイオード45による前記FET電圧降下ΔVfがなくなるので、その分、前記負荷端子19の電圧Voが高くなる。従って、前記電圧Voが前記既定電圧Vcmに至るまでの期間を長くすることができ、さらなる前記負荷15の安定駆動が可能となる。なお、前記第2スイッチ41は、前記リレー23が開放されチャタリングが終了する時刻t5でオンにしてもよいが、本実施の形態では、チャタリング終了時刻の誤差等を考慮したマージンを加えて、時刻t7でオンにするようにしている。
Next, as shown by the long broken line in FIG. 2A, the voltage Vb of the main power supply 13 is minimized at time t6 as the starter is driven, but thereafter, the voltage Vb recovers. However, since the voltage does not immediately recover to the predetermined voltage Vcm, the power of the power storage unit 47 is continuously supplied to the
その後、前記スタータの駆動が完了に近づき、図2(a)の長破線に示すように前記主電源13の電圧Vbが十分に高くなった時刻t8において、前記車両側制御回路55は前記トランジスタ57をオフにする。これにより、前記切替端子33に入力される前記切替信号SLはオフとなる。しかし、上記したように、前記リレー23は、すぐには前記常開端子27から前記常閉端子25には切り替わらず、数ミリ秒の遅れが生じる。従って、時刻t8の直後は、前記蓄電部47から前記負荷15に電力が供給され続ける。
Thereafter, the vehicle-
その後、時刻t9で前記スタータの駆動が完了し、図2(a)の長破線に示すように、前記主電源13の電圧Vbは緩やかに上昇していくが、時刻t8から数ミリ秒経過した時刻t10において、前記リレー23がチャタリングを開始する。これにより、前記リレー23が前記常閉端子25に切り替わった瞬間は、前記第1スイッチ39と前記第2スイッチ41の両方がオンであり、図2(a)に示すように、前記主電源端子17の電圧Vbの方が前記負荷端子19の電圧Voより大きいので、前記主電源13から前記リレー23、前記電子スイッチ37を経由して前記蓄電部47に突入電流が流れる。その結果、前記負荷端子19の電圧Voは前記主電源端子17の電圧Vbより若干低い値まで急激に上昇する。
Thereafter, the starter driving is completed at time t9, and the voltage Vb of the main power supply 13 gradually rises as shown by the long broken line in FIG. 2A, but several milliseconds have elapsed since time t8. At time t10, the
その後、前記リレー23のチャタリングによって再び前記常開端子27に切り替わると、前記蓄電部47から前記負荷15に電力が供給される。このような動作を繰り返すため、前記負荷端子19の電圧Voは図2(a)の実線に示すように上下に変動する。
Thereafter, when the
次に、時刻t11にて前記リレー23のチャタリングが終了し、前記常閉端子25に切り替わる。これによっても前記蓄電部47への前記突入電流が流れるので、図2(a)の実線に示すように、時刻t11で前記負荷端子19の電圧Voが上昇する。この突入電流をこのまま放置すると、大電流が継続して流れ、前記ヒューズ21が溶断する可能性があるので、前記制御回路53は図2(d)に示すように、時刻t12で前記第2スイッチ41をオフにする。
Next, the chattering of the
なお、時刻t12は次のようにして決定している。まず、時刻t11(前記リレー23のチャタリング終了)以降で前記ヒューズ21が溶断しない期間を既定期間としてあらかじめ求める。次に、時刻t12として、時刻t11以降で前記既定期間以内(例えば前記既定期間の1/3)になるように決定する。これにより、一時的に前記突入電流が流れるものの、前記ヒューズ21等への影響が少ない前記蓄電装置11を実現できる。
Time t12 is determined as follows. First, a period in which the
時刻t12で前記第2スイッチ41をオフにすると、前記第2寄生ダイオード45により、前記主電源13から前記蓄電部47への電流が断たれ、図2(a)に示すように、前記負荷端子19の電圧Voは前記主電源端子17の電圧Vbより前記リレー電圧降下ΔVrだけ低い電圧となる。従って、前記負荷15へは前記主電源13の電力が供給され、前記アイドリングストップ後も安定した動作を継続する。
When the second switch 41 is turned off at time t12, the current from the main power supply 13 to the power storage unit 47 is cut off by the second
次に、前記制御回路53は前記第2スイッチ41がオフになった時刻t12の後の時刻t13で、図2(e)に示すように前記第1スイッチ39をオフにする。これにより、前記電子スイッチ37が完全にオフになる。
Next, the
なお、本実施の形態では、最初に前記第2スイッチ41をオフにし、次に前記第1スイッチ39をオフにしているが、これは、同時にオフにしたり、逆の順番であってもよい。すなわち、前記切替信号SLがオフになると、前記リレー23が常閉するように切り替わる動作を行った後(時刻t11以降)で前記既定期間以内に、前記第1スイッチ39と前記第2スイッチ41を順不同でオフにすることで、前記電子スイッチ37を完全にオフにすればよい。但し、前記第2寄生ダイオード45により、できるだけ早く前記蓄電部47への電流を遮断することができるため、最初に前記第2スイッチ41をオフにし、次に前記第1スイッチ39をオフにする方が望ましい。
In the present embodiment, the second switch 41 is first turned off and then the first switch 39 is turned off. However, this may be turned off at the same time or in the reverse order. That is, when the switching signal SL is turned off, the first switch 39 and the second switch 41 are switched within the predetermined period after the
ここまでで説明した図2の動作をまとめると、次のようになる。前記制御回路53は、前記切替端子33に前記切替信号SLが入力されると、前記リレー23が開放するように切り替わる動作を行う前に、前記第1スイッチ39をオンにし、前記リレー23が開放された後に、前記第2スイッチ41をオンにする。これにより、前記リレー23のチャタリング期間も安定した電力を前記蓄電部47から前記負荷15に供給することができる。従って、前記電子スイッチ37は前記リレー23の切り替え時にチャタリングが発生しても、前記蓄電部47の電力により、前記負荷端子19の電圧Voを安定化するように作用することになる。さらに、前記スタータの駆動時以外は前記主電源13の電力が内部抵抗値の小さい前記リレー23を経由して前記負荷15に供給されるので、発熱の低減も可能となる。
The operation of FIG. 2 described so far is summarized as follows. When the switching signal SL is input to the switching
前記アイドリングストップ後(時刻t13以降)は、次回のアイドリングストップに備えるために、前記制御回路53は車両使用開始時と同様に、前記充電回路49により前記蓄電部47を充電する。但し、前記制御回路53は、前記蓄電部47が前記負荷15に電力を供給する可能性のある場合、すなわち前記切替端子33に前記切替信号SLが入力された場合には、前記蓄電部47の充電を禁止するようにしている。これにより、早く効率のよい充電が可能となる。
After the idling stop (after time t13), in order to prepare for the next idling stop, the
なお、図2の動作では、前記蓄電部47に十分な電力が蓄電されている状態を前提としているが、前記蓄電部47の充電中に前記アイドリングストップが終了し、前記スタータが駆動する場合がある。この時も図2で説明した動作を行うと、特に時刻t11から時刻t12の間に流れる突入電流が大きくなる。これは、前記主電源13の電圧Vbに対し、前記蓄電部47の電圧Vcが極めて低ければ、両者の電圧差が大きくなるためである。その結果、前記ヒューズ21が溶断する可能性がある。
2 is based on the premise that a sufficient amount of power is stored in the power storage unit 47. However, the idling stop may end during charging of the power storage unit 47, and the starter may be driven. is there. At this time as well, if the operation described with reference to FIG. 2 is performed, the inrush current flowing particularly from time t11 to time t12 increases. This is because if the voltage Vc of the power storage unit 47 is very low with respect to the voltage Vb of the main power supply 13, the voltage difference between the two becomes large. As a result, the
そこで、本実施の形態では、前記切替端子33に前記切替信号SLが入力された時刻t1において、前記電圧検出回路51で検出した前記蓄電部47の電圧Vcが前記既定電圧Vcm以下であれば、前記制御回路53は、時刻t7においても前記第2スイッチ41をオフのままとするように制御している。これにより、前記蓄電部47の電圧Vcが極めて低くても、前記第2寄生ダイオード45により常に前記突入電流を阻止することができ、前記ヒューズ21の溶断可能性を低減できる。なお、前記蓄電部47の電圧Vcが前記既定電圧Vcm以下であれば、前記スタータの駆動中に前記蓄電部47から前記負荷15へ十分な電力を供給することができないので、この場合は前記負荷15が停止することになる。
Therefore, in the present embodiment, at time t1 when the switching signal SL is input to the switching
ここまでで述べた本実施の形態における特徴的な動作をまとめると、前記制御回路53は、チャタリングが発生している期間(時刻t3〜時刻t5、時刻t10〜時刻t11)と、前記リレー23が前記常開端子27に切り替わっている期間(時刻t5〜時刻t10)には、最低限、前記電子スイッチ37がオンになるように制御している。
To summarize the characteristic operations in the present embodiment described so far, the
以上の構成、動作により、前記リレー23のチャタリング期間も安定した電力を前記蓄電部47から前記負荷15に供給することができるとともに、通常時は前記主電源13の電力が前記リレー23を経由して前記負荷15に供給されるので、発熱の低減も可能な蓄電装置が得られる。
With the above configuration and operation, stable power can be supplied from the power storage unit 47 to the
なお、本実施の形態では、前記第2スイッチ41を前記FETで構成したが、これは前記第2寄生ダイオード45と同じ方向になるように電気的に接続したダイオードであってもよい。これにより、前記蓄電部47から前記負荷15に電力を供給する間、前記ダイオードの電圧降下が常に発生し、損失が大きくなるものの、前記電子スイッチ37の構成、動作が簡単になる。
In the present embodiment, the second switch 41 is constituted by the FET. However, this may be a diode electrically connected so as to be in the same direction as the second
また、本実施の形態では、前記リレー23の前記常開端子27には何も接続しない構成としたが、これは図1の長破線に示すように、前記蓄電部47と電気的に接続してもよい。すなわち、前記リレー23は、前記主電源端子17と電気的に接続される前記常閉端子25と、前記蓄電部47と電気的に接続される常開端子27と、前記負荷端子19と電気的に接続される前記共通端子29とを備えた構成とする。これにより、図2の時刻t5でリレー23が前記常開端子27に切り替わると、前記蓄電部47の電力は前記負荷15に前記リレー23を経由して供給される経路と、前記電子スイッチ37を経由して供給される経路が形成される。この時、前記したように、前記リレー電圧降下ΔVrは前記FET電圧降下ΔVfよりも小さいので、前記蓄電部47の電力は前記リレー23を経由して前記負荷15に供給される。従って、図2(a)の太点線に示すように、時刻t5から、前記第2スイッチ41がオンになる時刻t7までの期間は、前記常開端子27を接続しない場合に比べ電圧降下が小さくなる。ゆえに、前記負荷15に対して、より電圧変動の少ない安定した電力を供給することができる。
Further, in the present embodiment, nothing is connected to the normally
なお、時刻t7で前記第2スイッチ41がオンになると、前記電子スイッチ37としての内部抵抗値は前記リレー23の内部抵抗値よりも小さく、ほぼ無視できるため、前記蓄電部47の電力は前記電子スイッチ37を経由して前記負荷15に供給される。従って、時刻t7以降の動作は前記常開端子27を接続しない場合の動作と同じになる。
When the second switch 41 is turned on at time t7, the internal resistance value of the
また、このような構成とすることにより、図2(c)の時刻t5から時刻t10までの期間は前記常開端子27を介して前記蓄電部47の電力が前記負荷15に供給されるため、この期間は前記電子スイッチ37をオフにしてもよい。この場合は、前記電子スイッチ37が前記リレー23のチャタリング発生期間のみオンになっていることになる。従って、上記構成においては、前記電子スイッチ37は、前記チャタリングが発生している期間のみオンになるように制御するか、または前記チャタリングが発生している期間と前記リレー23が前記常開端子27に切り替わっている期間の両方の期間でオンになるように制御すればよい。
Further, with such a configuration, since the electric power of the power storage unit 47 is supplied to the
これらのことから、前記電子スイッチ37は少なくとも前記リレー23が前記チャタリングを発生している期間はオンになるように制御すればよいことになる。
For these reasons, the
また、本実施の形態では、前記リレー23として前記常開端子27を有するものを用いたが、これは常開端子のないリレーであってもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、前記蓄電部47に電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他のキャパシタや二次電池でもよい。 In the present embodiment, an electric double layer capacitor is used for the power storage unit 47, but this may be another capacitor such as an electrochemical capacitor or a secondary battery.
また、本実施の形態では、前記蓄電装置11をアイドリングストップ車に適用した例について述べたが、これに限定されるものではなく、車両起動時や主電源異常時の電源バックアップシステム等に適用することができる。 Further, in the present embodiment, the example in which the power storage device 11 is applied to an idling stop vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the power storage device 11 is applied to a power backup system when the vehicle is started or when the main power supply is abnormal. be able to.
本発明にかかる蓄電装置は、負荷への電圧安定化と発熱低減を両立することができるので、主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する補助電源としての蓄電装置等として有用である。 Since the power storage device according to the present invention can achieve both stabilization of the voltage to the load and reduction of heat generation, the power storage device is useful as a power storage device as an auxiliary power supply that supplies power from the power storage unit when the voltage of the main power supply decreases.
11 蓄電装置
13 主電源
15 負荷
17 主電源端子
19 負荷端子
23 リレー
25 常閉端子
27 常開端子
29 共通端子
33 切替端子
37 電子スイッチ
39 第1スイッチ
41 第2スイッチ
43 第1寄生ダイオード
45 第2寄生ダイオード
47 蓄電部
49 充電回路
51 電圧検出回路
53 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Power storage device 13
Claims (6)
主電源と電気的に接続される主電源端子と、
負荷と電気的に接続される負荷端子と、
前記主電源端子と前記負荷端子の間に電気的に接続され、切替信号が入力され、前記切替信号がオフのとき常閉するリレーと、
前記負荷端子と前記蓄電部の間に電気的に接続される電子スイッチと、
前記リレーと前記電子スイッチに電気的に接続される制御回路と、
を備え、
前記電子スイッチは、電界効果トランジスタからなる第1スイッチ、および第2スイッチの直列回路で構成され、
前記第1スイッチの第1寄生ダイオードのカソードが前記蓄電部側になるように、前記第2スイッチの第2寄生ダイオードのカソードが前記負荷端子側になるように、それぞれ電気的に接続され、
前記制御回路は、
前記切替信号がオンになると、前記リレーが開放されるように切り替わる動作を行なう前及び前記リレーがチャタリングを発生している期間は、第1スイッチをオンかつ第2スイッチをオフとし、
前記リレーが開放された後に、第1スイッチと第2スイッチとをオンとするようにした、
蓄電装置。 A power storage unit;
A main power supply terminal electrically connected to the main power supply;
A load terminal electrically connected to the load;
A relay that is electrically connected between the main power supply terminal and the load terminal, receives a switching signal , and normally closes when the switching signal is off ;
An electronic switch electrically connected between the load terminal and the power storage unit;
A control circuit electrically connected to the relay and the electronic switch;
With
The electronic switch is composed of a first switch composed of a field effect transistor and a series circuit of second switches,
Electrically connected so that the cathode of the first parasitic diode of the first switch is on the power storage unit side, and the cathode of the second parasitic diode of the second switch is on the load terminal side,
The control circuit includes:
When the switching signal is turned on, the first switch is turned on and the second switch is turned off before performing the operation of switching so that the relay is opened and during the period when the relay is chattering.
The first switch and the second switch are turned on after the relay is opened.
Power storage device.
前記制御回路は、前記切替信号がオンになった際に、前記電圧検出回路で検出した前記蓄電部の電圧(Vc)が既定電圧(Vcm)以下であれば、前記第2スイッチをオフのままとするようにした請求項1に記載の蓄電装置。 A voltage detection circuit electrically connected to the power storage unit and the control circuit;
If the voltage (Vc) of the power storage unit detected by the voltage detection circuit is equal to or lower than a predetermined voltage (Vcm) when the switching signal is turned on , the control circuit keeps the second switch off. The power storage device according to claim 1 , wherein:
前記制御回路は、前記切替信号がオンになると、前記蓄電部の充電を禁止するようにした請求項1に記載の蓄電装置。 A charging circuit electrically connected between the main power supply terminal and the power storage unit, and also electrically connected to the control circuit;
The power storage device according to claim 1 , wherein the control circuit prohibits charging of the power storage unit when the switching signal is turned on .
前記蓄電部と電気的に接続される常開端子と、
前記負荷端子と電気的に接続される共通端子とを備えた請求項1に記載の蓄電装置。 The relay is a normally closed terminal electrically connected to the main power supply terminal;
A normally open terminal electrically connected to the power storage unit;
The power storage device according to claim 1, further comprising a common terminal electrically connected to the load terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008148782A JP5266892B2 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Power storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008148782A JP5266892B2 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Power storage device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009296808A JP2009296808A (en) | 2009-12-17 |
JP5266892B2 true JP5266892B2 (en) | 2013-08-21 |
Family
ID=41544393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008148782A Active JP5266892B2 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Power storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5266892B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023102242A1 (en) | 2022-02-25 | 2023-08-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | In-vehicle system and vehicle |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6331740B2 (en) * | 2014-06-13 | 2018-05-30 | 日産自動車株式会社 | Electric circuit for vehicles |
JP7327362B2 (en) | 2020-11-26 | 2023-08-16 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | In-vehicle backup control device and in-vehicle backup device |
JP7259831B2 (en) * | 2020-12-14 | 2023-04-18 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | In-vehicle backup control device and in-vehicle backup device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04334934A (en) * | 1991-05-07 | 1992-11-24 | Hitachi Ltd | Power source |
JP2005312218A (en) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Nec Electronics Corp | Power supply switching circuit and portable electronic equipment |
-
2008
- 2008-06-06 JP JP2008148782A patent/JP5266892B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023102242A1 (en) | 2022-02-25 | 2023-08-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | In-vehicle system and vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009296808A (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9188101B2 (en) | Power circuit | |
US9415732B2 (en) | Vehicle power unit | |
EP3435515B1 (en) | Power supply system and method for controlling same | |
JP5458591B2 (en) | Power supply | |
JP2010110192A (en) | Vehicle power supply unit | |
WO2014087442A1 (en) | Electricity storage system | |
JP2010246198A (en) | Power supply device for vehicle | |
JP5266892B2 (en) | Power storage device | |
JP2018011372A (en) | Power source controller and power source system | |
JP5096768B2 (en) | Power supply structure for vehicles | |
JP6206257B2 (en) | Power supply device | |
WO2018061681A1 (en) | Power supply system and battery unit | |
WO2019239842A1 (en) | In-vehicle power supply control device and in-vehicle power supply system | |
JP6112004B2 (en) | Auxiliary power supply | |
JP2008172908A (en) | Vehicular power supply unit | |
JP2010088180A (en) | Energy storage device | |
WO2018012302A1 (en) | Power supply device | |
JP2016213969A (en) | Power supply device | |
JP4453006B2 (en) | Relay drive circuit | |
JP5018063B2 (en) | Vehicle power supply | |
JP4923891B2 (en) | Power supply | |
JP2010006335A (en) | Vehicular power supply control device | |
WO2023195153A1 (en) | In-vehicle breaking current supply device | |
JP2004324547A (en) | Power supply equipment | |
JP7046623B2 (en) | Power maintenance device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110427 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110512 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20121213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130122 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130311 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130422 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5266892 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |