车辆用蓄电装置的制作方法

本发明涉及一种能够在主电源的电压降低时成为供给电力的辅助电源的车辆用蓄电装置。

背景技术：

以往，在汽车中，为了使发动机启动而使启动机工作。从作为主电源的电池向启动机供给电压，但是因为在启动机工作时需要大的电流，所以在使启动机工作时，电池的电压容易急剧降低。因此，为了支持主电源，可以使用具备成为蓄电部的电容器的辅助电源装置。通过来自该辅助电源装置的放电，能够抑制启动机工作时的主电源的电压降低。

在专利文献1中记载了具备电容器的现有的辅助电源装置。在该辅助电源装置中，当点火开关接通时，在充电电压控制部对充电电压的控制下，从主电源供给电压并对蓄电部充电。之后，当点火开关断开时，停止从主电源供给电压，蓄电部的电容器电压逐渐降低。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-116927号公报

技术实现要素：

在上述的辅助电源装置中，由于在点火开关断开的状态下不向蓄电部供给电压，因此，在点火开关接通之后立即使启动机工作的情况下，对蓄电部的充电容易变得不充分，因此，担心无法进行主电源的适当的支持。

鉴于该课题，本发明的目的在于提供一种能够维持主电源的适当的支持的车辆用蓄电装置。

本发明的主要方式涉及一种与主电源一起与搭载于车辆的负载连接的车辆用蓄电装置。本方式所涉及的车辆用蓄电装置具备：蓄电部，其能够向所述负载供给被蓄电的电力；第1充电部，其至少在能够启动发动机的点火开关的接通状态下工作，将所述主电源的电力供给到所述蓄电部；以及第2充电部，其至少在基于所述点火开关断开而所述第1充电部停止工作的状态下工作，将所述主电源的电力供给到所述蓄电部。

根据本发明，能够提供一种能够维持主电源的适当的支持的车辆用蓄电装置。

本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明会更加明确。但是，以下所示的实施方式只不过是实施本发明时的一个例示，本发明不受以下的实施方式所记载的任何限制。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的车辆用蓄电装置的结构的电路框图。

图2是表示变更例1所涉及的车辆用蓄电装置的结构的电路框图。

图3是表示变更例1所涉及的微型计算机的控制处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在本实施方式中，蓄电电路10对应于权利要求书中记载的“蓄电部”。此外，主充电电路20对应于权利要求书中记载的“第1充电部”。进而，预充电电路30对应于权利要求书中记载的“第2充电部”。进而，切断电路40对应于权利要求书中记载的“阻止部”。

但是，上述记载只是以将权利要求书的结构与实施方式的结构相关联为目的，并不通过上述关联而将权利要求书所记载的发明限定于实施方式的结构。

图1是表示本实施方式所涉及的车辆用蓄电装置1的结构的电路框图。

车辆用蓄电装置1搭载于汽油车等汽车。车辆用蓄电装置1连接在主电源2与负载3之间，作为在主电源2的电压降低时向负载3供给电力的辅助电源发挥功能。

主电源2例如由电池构成。主电源2的输出电压例如可设为12v。主电源2经由第1二极管4与车辆用蓄电装置1的第1输入端子1a以及第2输入端子1b连接，并且经由第1二极管4以及点火开关5与车辆用蓄电装置1的第3输入端子1c连接。主电源2通过第1输入端子1a、第2输入端子1b以及第3输入端子1c向车辆用蓄电装置1供给电力。此外，主电源2经由第1二极管4以及第2二极管6与负载3连接，向负载3供给电力。第1二极管4以及第2二极管6防止电流向主电源2逆流。另外，主电源2还与未图示的启动机连接，对启动机也供给电力。

在本实施方式中，负载3是电子制动系统。负载3也可以是音频、导航系统。车辆用蓄电装置1的输出端子1d经由第3二极管7与负载3连接。第3二极管7防止电流向车辆用蓄电装置1逆流。

点火开关5是与未图示的点火钥匙(使发动机启动时使用的钥匙)的工作连动而接通、断开的开关。即，点火开关5在使点火钥匙从锁定位置向车辆用蓄电装置1的电力供给位置转动时接通，在使点火钥匙返回到锁定位置时断开。进而，若使点火钥匙转动到比电力供给位置靠前的发动机启动位置，则启动机工作从而发动机发动。

车辆用蓄电装置1包括蓄电电路10、主充电电路20、预充电电路30以及切断电路40。

蓄电电路10包括串联连接的多个电容器11。电容器11优选能够进行快速充放电，作为电容器11，例如使用双电层电容器。蓄电电路10的满充电电压例如可设为8v。蓄电电路10通过第1充电线l1与第1输入端子1a连接。此外，蓄电电路10通过第2充电线l2与第2输入端子1b连接。进而，蓄电电路10通过放电线l3与输出端子1d连接。

主充电电路20是用于通过第1充电线l1向蓄电电路10供给主电源2的电力的电路，包括充电元件21和充电控制电路22。充电元件21包括mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等，并且设置在第1充电线l1上。充电控制电路22与充电元件21以及第1充电线l1连接，根据从第1充电线l1通过电压输入线l4取得的蓄电电路10的蓄电电压vca来切换充电元件21的接通、断开。为了能够进行蓄电电路10的快速充电，通过主充电电路20流向蓄电电路10的电流例如为几a。

预充电电路30是用于通过第2充电线l2向蓄电电路10供给主电源2的电力的电路，主要在点火开关5断开时蓄电电路10的蓄电电压vca因电容器11的自放电而降低时，对蓄电电路10进行补充充电。预充电电路30包括设置于第2充电线l2的第1电阻器31以及第1mosfet32、用于使第1mosfet32进行开关工作的电压监视ic33、第2电阻器34以及第3电阻器35。

第1电阻器31是为了调整通过第2充电线l2流向蓄电电路10的电流而设置的。选定第1电阻器31的电阻值，以使流向蓄电电路10的电流成为与通过电容器11的自放电而放出的自放电电流相同的程度。由此，通过预充电电路30流向蓄电电路10的电流例如为几十μa，成为大幅小于通过主充电电路20流向蓄电电路10的电流的值。

第1mosfet32作为用于对第2充电线l2进行开闭的开关元件发挥功能。电压监视ic33通过从第1充电线l1取得蓄电电路10的蓄电电压vca来监视蓄电电压vca，基于监视结果使第1mosfet32导通、截止。第2电阻器34设置在第2充电线l2与第1mosfet32的栅极之间，第3电阻器35设置在第1mosfet32的栅极与电压监视ic33的输出端口op之间。另外，通过使第2电阻器34以及第3电阻器35的电阻值为mω等级，能够减小通过这些电阻器34、35流向电压监视ic33的电流，能够抑制主电源2的电力消耗。

切断电路40是用于在点火开关5为断开的状态时使主充电电路20成为非工作状态，并且阻止暗电流从蓄电电路10流向非工作状态的主充电电路20、即充电控制电路22的电路。切断电路40包括设置于电压输入线l4的第2mosfet41、用于使第2mosfet41进行开关工作的晶体管42、第4电阻器43以及第5电阻器44、以及用于使晶体管42进行开关工作的第6电阻器45。

第2mosfet41作为用于对电压输入线l4进行开闭的开关元件发挥功能。第4电阻器43设置在电压输入线l4与第2mosfet41的栅极之间，第5电阻器44设置在第2mosfet41的栅极与晶体管42的集电极之间。第6电阻器45设置在晶体管42的基极与第3输入端子1c之间。

接着，对本实施方式的车辆用蓄电装置1的工作进行说明。

在汽车的使用者启动发动机时，若使点火钥匙转动到电力供给位置，则点火开关5接通。当点火开关5接通时，在切断电路40中，晶体管42导通，第2mosfet41导通。由此，电压输入线l4成为闭状态，因此，充电控制电路22能够从第1充电线l1取得蓄电电压vca，主充电电路20开始工作。在蓄电电路10未达到满充电电压的情况下，通过充电控制电路22使充电元件21接通，直到达到满充电电压为止由主充电电路20对蓄电电路10进行充电。

之后，当使用者将点火钥匙转动到发动机启动位置时，启动机工作从而发动机发动。此时，由于在启动机中流过大的电流，因此，主电源2的输出电压可能降低。在发生这样的电压降低时，从车辆用蓄电装置1的蓄电电路10通过输出端子1d对负载3进行电力供给(放电)。由此，抑制主电源2的电压降低引起的负载3的电压降低，作为负载3的电子制动系统能够维持正常的工作。

通过向负载3的电力供给，若蓄电电路10的蓄电电压vca降低，则再次通过主充电电路20对蓄电电路10进行充电，直到达到满充电电压为止。

另外，根据汽车不同，有在停止时进行怠速停止的结构的汽车。在这样的汽车中，通过制动器的解除等自动地使启动机工作。在这样的情况下，也与初始的发动机启动时同样地，由于能够产生主电源2的电压降低，因此，能够进行从蓄电电路10向负载3的电力供给和主充电电路20对蓄电电路10的充电。

当汽车的运转结束，使用者切断发动机而使点火钥匙返回到锁定位置时，点火开关5断开。当点火开关5断开时，在切断电路40中，晶体管42截止，第2mosfet41截止。由此，电压输入线l4成为开状态，因此，充电控制电路22无法从第1充电线l1取得蓄电电压vca，主充电电路20停止工作。在主充电电路20停止工作的状态下，由于电压输入线l4为开状态，因此，能够防止暗电流从蓄电电路10通过第1充电线l1和电压输入线l4流向主充电电路20。由此，难以从蓄电电路10无用地消耗电流。此外，由于充电元件21成为断开的状态，因此，能够防止产生从主电源2向主充电电路20流动的暗电流，抑制主电源2的电力消耗。

在主充电电路20停止工作的状态下，预充电电路30工作。在预充电电路30中，对电压监视ic33设定与蓄电电路10的蓄电电压vca进行比较的基准电压。基准电压例如可以设定为与满充电电压相同的值。

如上所述，虽然不会产生向主充电电路20的暗电流，但蓄电电路10由于电容器11的自放电而蓄电电压vca会逐渐降低。在由自放电引起的蓄电电路10的电压降低没有进行的阶段中，由于蓄电电压vca维持满充电电压，成为基准电压以上，因此，电压监视ic33的输出端口op成为hi电平，第1mosfet32成为截止的状态。由于第2充电线l2成为开状态，因此，电流不流向蓄电电路10。

另一方面，自放电引起的蓄电电路10的电压降低进行，若蓄电电压vca低于满充电电压，低于基准电压，则输出端口op成为lo电平，第1mosfet32成为导通的状态。由此，第2充电线l2成为闭状态，因此，电流流向蓄电电路10，蓄电电路10被充电。当蓄电电路10的蓄电电压vca返回到满充电电压时，电压监视ic33检测出成为基准电压以上，输出端口op成为hi电平，第1mosfet32成为截止的状态。由此，第2充电线l2成为开状态，因此，电流不再流向蓄电电路10。

这样，在主充电电路20停止工作的期间，通过预充电电路30工作，从而蓄电电路10也维持在接近满充电电压的状态。

另外，预充电电路30与点火开关5的接通、断开无关地始终持续工作。即，在点火开关5处于接通的状态，主充电电路20工作时，也通过电压监视ic33监视蓄电电路10的蓄电电压vca，进行与监视结果对应的第1mosfet32的导通、截止。然而，如上所述，通过预充电电路30流向蓄电电路10的电流，由于大幅小于通过主充电电路20流向蓄电电路10的电流，因此，由预充电电路30进行的充电几乎无助于蓄电电路10的充电。

此外，在预充电电路30工作时，为了监视蓄电电压vca，电流通过第1充电线l1流向电压监视ic33。然而，该电流为几μa左右，比蓄电电路10的自放电的电流小，因此，能够极力抑制蓄电电路10的电力消耗。

<实施方式的效果>

以上，根据本实施方式，起到以下的效果。

在主充电电路20停止工作的期间，由于预充电电路30工作，从而蓄电电路10也被维持为接近满充电电压的状态，因此，即使在点火开关5接通之后立即使启动机工作，也难以产生对蓄电电路10的充电不充分而使启动机工作的情况。因此，通过车辆用蓄电装置1，能够适当地维持主电源2的支持。

此外，由于通过预充电电路30的工作而流向蓄电电路10的电流小于通过主充电电路20的工作而流向蓄电电路10的电流，因此，能够极力抑制点火开关5断开时的主电源2的电力消耗。

进而，通过切断电路40而阻止从蓄电电路10向主充电电路20流动的暗电流的产生，因此，能够抑制在主充电电路20的工作停止的状态下的蓄电电路10的电力消耗。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，此外，本发明的应用例电能够在上述实施方式之外进行各种变更。

<变更例1>

图2是表示变更例1所涉及的车辆用蓄电装置1a的结构的电路框图。

本变更例的车辆用蓄电装置1a包括与上述实施方式相同的蓄电电路10、主充电电路20以及预充电电路30。进而，车辆用蓄电装置1a包括微型计算机50(以下简称为“微机50”)。

与微机50的电源端子pt连接的电源线l5分支为第1电源线l6和第2电源线l7，第1电源线l6连接于第3输入端子1c，第2电源线l7连接于第1充电线l1。在电源线l5上设置有电源稳压器61。电源稳压器61对从第1电源线l6供给的主电源2的输出电压或从第2电源线l7供给的蓄电电路10的蓄电电压vca进行降压，生成微机50的电源电压vcc(例如5v)。此外，在第1电源线l6上设置有用于防止电流向点火开关5侧逆流的第4二极管62。进而，在第2电源线l7设置有用于防止电流向第1充电线l1侧逆流的第5二极管63和用于开闭第2电源线l7的第3mosfet64。为了第3mosfet64的开关工作，第7电阻器65设置在第2电源线l7与第3mosfet64的栅极之间，并且第8电阻器66设置在第3mosfet64的栅极与微机50的第1输出端口op1之间。

与电压输入线l4相关联，在上述实施方式中设置有构成切断电路40的第2mosfet41、第4电阻器43以及第5电阻器44，第5电阻器44与微机50的第1输出端口op1连接。替代上述实施方式的切断电路40的切断电路40a包括第2mosfet41、第4电阻器43、第5电阻器44以及微机50。

在微机50的输入端口ip中，从串联连接了第9电阻器71和第10电阻器72而成的电压监视线l8，输入由第9电阻器71和第10电阻器72降压蓄电电压vca而成的监视电压vs。监视电压vs是能够向微机50输入的大小的电压，微机50根据所输入的监视电压vs求出蓄电电压vca。

在电压监视线l8上设置有用于开闭电压监视线l8的第4mosfet73。为了第4mosfet73的开关工作，第11电阻器74设置在电压监视线l8与第4mosfet73的栅极之间，并且第12电阻器75设置在第4mosfet73的栅极与微机50的第2输出端口op2之间。

在车辆用蓄电装置1a中设置有错误信号输出端子1e。微机50的第3输出端口op3与错误信号输出端子1e连接。

图3是表示变更例1所涉及的微型计算机50的控制处理的流程图。

以下，参照图2以及图3对本变更例的车辆用蓄电装置1a的工作进行说明。

当点火开关5接通时，通过电源稳压器61从主电源2的输出电压生成电源电压vcc，向微机50的电源端子pt施加比复位电压高的电源电压vcc。由此，微机50启动，开始基于微机50的控制处理。

微机50首先使处于hi电平的第2输出端口op2为lo电平(s101)。由此，第4mosfet73导通，电压监视线l8成为闭状态，监视电压vs被输入到微机50的输入端口ip。微机50判定从监视电压vs求出的蓄电电压vca是否小于第1规定电压v1(s102)。第1规定电压v1例如能够设定为与满充电电压相同的值。

在点火开关5处于断开状态时，对蓄电电路10进行基于预充电电路30的补充充电。因此，在点火开关5接通的最初，通常，蓄电电压vca处于满充电电压的状态，蓄电电压vca成为第1规定电压v1以上。之后，若为了使发动机启动而使启动机工作，则从蓄电电路10向负载3进行电力供给，因此蓄电电压vca降低。

当由于蓄电电压vca的降低而蓄电电压vca变得小于第1规定电压v1时(s102：是)，微机50将处于hi电平的第1输出端口op1设为lo电平(s103)。由此，第2mosfet41导通，电压输入线l4成为闭状态。充电控制电路22变得能够从第1充电线l1取得蓄电电压vca，主充电电路20开始工作。通过充电控制电路22接通充电元件21，由主充电电路20对蓄电电路10进行充电。

此外，当第1输出端口op1成为lo电平时，第3mosfet64导通，第2电源线l7成为闭状态。即使在该状态下点火开关5断开，由于从蓄电电路10向电源稳压器61供给蓄电电压vca，因此，在微机50的电源端子pt中，维持比复位电压高的电源电压vcc。

当将第1输出端口op1设为lo电平时，微机50开始限制时间的计数，判定蓄电电压vca是否为第2规定电压v2以上(s104)、以及是否经过了限制时间(s105)。

第2规定电压v2能够设定为比满充电电压稍低的值、或者与满充电电压相同的值。此外，限制时间能够设定为若蓄电电路10、主充电电路20没有异常则蓄电电压vca足够从0v的状态达到第2规定电压v2的时间(例如5秒)。

若由于电容器11的破损等在蓄电电路10中存在异常或者在主充电电路20中存在异常，而蓄电电压vca未达到第2规定电压v2的情况下经过了限制时间(s104：否→s105：是)，则微机50从第3输出端口op3输出错误信号(s106)。错误信号经由错误信号输出端子1e传递到汽车的控制系统。

另一方面，若蓄电电路10、主充电电路20没有异常，在经过限制时间之前，蓄电电压vca达到第2规定电压v2(s104：是)，则微机50使第1输出端口op1为hi电平(s107)。由此，第2mosfet41截止，电压输入线l4成为开状态。充电控制电路22无法从第1充电线l1取得蓄电电压vca，主充电电路20停止工作。预充电电路30由于保持工作，因此，再次开始预充电电路30向蓄电电路10的补充充电。另外，电压输入线l4成为开状态，因此，不会产生从蓄电电路10流向主充电电路20的暗电流。

此外，当第1输出端口op1变为hi电平时，第3mosfet64截止，第2电源线l7成为开状态。由此，切断从蓄电电路10向电源稳压器61的蓄电电压vca的供给。

微机50若在点火开关5为接通状态的期间未检测到蓄电电路10、主充电电路20的异常，则反复s102～s105、s107的处理。在重复这些处理的期间，若点火开关5断开，则切断从主电源2向电源稳压器61的输出电压的供给。

在点火开关5断开时，若蓄电电压vca已经达到第2规定电压v2，第1输出端口op1成为hi电平，则切断从蓄电电路10向电源稳压器61的蓄电电压vca的供给，因此，不向微机50供给电压。由此，电源电压vcc比复位电压低，微机50停止。

当微机50停止时，第1输出端口op1维持在hi电平。此外，第2输出端口op2从lo电平变为hi电平，第4mosfet73截止从而电压监视线l8成为开状态。由此，不会产生从蓄电电路10流向第9电阻器71和第10电阻器72的暗电流。

另一方面，在通过启动机的工作而发动机刚刚启动之后关闭发动机而使点火开关5断开的情况下，可能在蓄电电压vca达到第2规定电压v2之前点火开关5断开。

在这样的情况下，由于第1输出端口op1保持为lo电平，因此，从蓄电电路10向电源稳压器61的蓄电电压vca的供给持续。因此，由于维持比复位电压高的电源电压vcc，因此，微机50继续工作。由此，主充电电路20继续工作，继续由主充电电路20对蓄电电路10的充电。

之后，当蓄电电压vca达到第2规定电压v2时，通过微机50从而使第1输出端口op1成为hi电平，因此，第3mosfet64截止，切断从蓄电电路10向电源稳压器61的蓄电电压vca的供给。由此，电源电压vcc比复位电压低，微机50停止。

这样，根据本变更例的结构，在蓄电电路10的蓄电电压vca比第2规定电压v2低的状态下点火开关5断开时，主充电电路20的工作持续，因此，能够防止未对蓄电电路进行充分充电的情况下切换为仅通过预充电电路30对蓄电电路10的充电。此外，由于在蓄电电压vca达到第2规定电压v2之后使主充电电路20的工作停止，因此，能够适当地转移到基于预充电电路30的补充充电。

进而，根据本变更例的结构，基于通过主充电电路20的工作而对蓄电电路10充电时的充电情况、即蓄电电压vca的上升情况，来检测因蓄电电路10、主充电电路20的异常而引起的对蓄电电路10的充电异常，因此，能够向汽车的控制系统等通知发生了对蓄电电路10的充电异常。

另外，在本变更例中，微型计算机50对应于权利要求书中记载的“异常检测部”。

<其他变更例>

在上述实施方式中，预充电电路30在点火开关5处于接通状态、主充电电路20工作时也继续工作。然而，如上所述，在主充电电路20工作时，预充电电路30难以对蓄电电路10的充电做出贡献。因此，也可以采用如下结构：在主充电电路20工作时，通过使电压监视ic33停止等，而使预充电电路30的工作停止。

此外，在上述实施方式中，构成为当点火开关5断开时，主充电电路20立即停止工作。然而，也可以采用如下结构，通过在第3输入端子1c与切断电路40之间设置延迟电路等，从而在点火开关5断开后，在一段时间内(规定的延迟时间)，主充电电路20继续工作。

此外，本发明的实施方式能够在权利要求书所示的技术思想的范围内适当地进行各种变更。

产业上的可利用性

本发明对汽车等车辆所使用的车辆用蓄电装置是有用的。

附图标记说明

1车辆用蓄电装置

1a车辆用蓄电装置

2主电源

3负载

5点火开关

10蓄电电路(蓄电部)

20主充电电路(第1充电部)

30预充电电路(第2充电部)

40切断电路(阻止部)

50微型计算机(异常检测部)。