专利名称：车辆用辅助电源装置及使用其的车辆用电源装置、汽车的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及对车辆进行电控的车辆用辅助电源装置、及使用此车 辆用辅助电源装置的车辆用电源装置。
背景技术：
近年来，车辆制动相关的开发迅速地从现有的机械控制向电气控制发
展。这样，为了对车辆的制动进行电控，有时使用蓄电池(battery)来作为 电源。然而，当仅用蓄电池的话，如果因某种原因而导致蓄电池无法供给 电力时，则无法对车辆进行控制。由此，例如专利文献l中提出如下方案， 即，除了蓄电池以外还搭载有使用电容器的电容器单元，来作为辅助电源， 以应对紧急需要。作为这样的电容器，优选静电电容大的双电层电容器。 当使用电容器来作为辅助电源时，很难预测到电容器的寿命，因此， 必须提前定期地更换电容器。对此，为了进一步提高安全性，例如专利文 献2中提出可预测辅助电源的寿命、并可检测出此辅助电源的状态的辅助 电源装置。
然而，用作辅助电源的双电层电容器，在低温时静电电容会减少。图7 是表示这样的双电层电容器的静电电容的温度特性的图。这里的静电电容 是以下述方式进行测定的结果。首先，将双电层电容器插入到设定成规定 温度的恒温箱中，并使其与外部的充电装置连接。当双电层电容器的温度 达到设定温度时，以恒定电流对双电层电容器进行充电，直到其耐电压达 到2.35V为止。然后，返回到室温环境，以恒定电流进行放电。而且，读 取放电时的每单位时间的电压变化，根据CV二IT的公式计算出双电层电容 器的电容。这里的C为静电电容，V为电压变化，I为电流，T为单位时间。 在各设定温度下进行此测定。
根据图7可知，与0。C以上的情形相比，在一3(TC时静电电容大约减少 10%左右。其原因在于，在一3(TC时电解液的电导率降低，内电阻增大。山此，为了保证车载用所要求的一3(TC 65。C的温度范围，必须使用额定电
容比保证电容足够大的双电层电容器。例如，即使为标称的额定电容为70 F 的双电层电容器，在一3(TC时的电容也将减少到63 F，因此只能保证63F 的电容。由此，必须使用例如78F的双电层电容器。
另一方面，特别是从节能的观点而言，人们强烈要求电容器单元小型 轻型化。然而，在维持电容器单元中所使用的双电层电容器的电容的状态 不变，通过结构的改善来使电容器单元小型轻型化的程度是有限的。
专利文献1:日本专利特开平5 — 116571号公报
专利文献2:日本专利特开2004—322987号公报
发明内容
本发明是一种不会导致电容减少，而且可实现小型轻型化的车辆用辅 助电源装置及车辆用电源装置。本发明的车辆用辅助电源装置包括电容器 单元、温度检测部及充电控制部。电容器单元由至少1个双电层电容器构 成。温度检测部对电容器单元附近的温度进行检测。充电控制部根据温度 检测部的检测结果来控制对电容器单元进行充电的电压。此外，本发明的 车辆用电源装置包括此车辆用辅助电源装置、蓄电池、第1异常检测部及 输出控制部。蓄电池与车辆用辅助电源装置连接。第1异常检测部对蓄电 池的电压异常进行检测。输出控制部，在蓄电池正常时使电力从蓄电池输 出，而在蓄电池异常时使电力从电容器单元输出。如上所述，本发明的车 辆用辅助电源装置及车辆用电源装置具有由双电层电容器构成的电容器单 元。双电层电容器虽在低温时电容减少，但耐电压特性会提高，此外，车 辆所产生的电压在低温时损失会变少，由此使电压增大。通过对所述两者 的特征最大限度地加以有效活用，那么，在车辆的温度较低时，通过提高 用于对双电层电容器进行充电的施加电压，便可利用与低温以外的电荷量 相同的电荷量。这样，即使使用电容小的双电层电容器也可提高低温时的 电荷量，从而，即使温度产生变化也可保证稳定的能量。
图1是表示本发明的实施方式的汽车的结构的示意图；图2是表示图1所示的汽车制动系统的结构的示意图3是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的结构的电路图4是表示图3所示的车辆用电源装置的充电电路的结构的电路图;
图5是汽车发电机的电压的温度特性图6是表示双电层电容器的耐电压特性的图7是表示双电层电容器的静电电容的温度特性的图。
附图标记说明
1 蓄电池
2 辅助电源装置
3 电子控制部(主控制部)
4 制动器
5 充电控制部
6 温度检测部
7 开关(充电电压控制部)
8 点火开关
9 点火发生器端子(IG端子)
10 屮BC端子
11 通信输入端子
12 通信输出端子
13 输出端子
14 微型计算机
15 电容器单元
16 充电电路
17 放电电路
18 备用检测部(第1异常检测部)
19 FET开关(输出控制部)
20 电源供给端子
21 第2异常检测部
22 IC (恒压控制电路)
23 晶体管24FET
25恒流控制电路
33制动器踏板
35A前轮
35B后轮
36发动机
37车载发电机(发电机)
38发动机舱
39方向盘
40车身
具体实施例方式
图1是表示本发明实施方式的汽车(车辆)的结构的示意图。发动机
36对作为驱动轮的后轮35B进行驱动、并且对车载发电机(以下称作发电 机)37进行驱动。作为转向轮的前轮35A，由设置在车身40内的方向盘 39操作。前轮35A、后轮35B支承车身40。而且，也可将前轮35A作为驱 动轮。发电机37对蓄电池1及辅助电源装置2进行充电。蓄电池l、辅助 电源装置2、发动机36、发电机37通常搭载在发动机舱38中。在车身40 内设置有制动器踏板33。
图2是表示图1所示的汽车制动系统的结构的示意图。12 V的蓄电池 l供给车辆内电力。辅助电源装置2在蓄电池1异常时辅助蓄电池1。电子 控制部3输出用于控制车辆的制动的信息。制动器踏板33向电子控制部3 传递控制车辆的制动的信息。制动器4由电子控制部3根据来自制动器踏 板33的信息进行控制，对前轮35A及后轮35B中的至少一方进行制动。这 样，电子控制部3是接收至少来自制动器踏板33的信息并且将用于控制4二 辆的制动的信息输出到制动器4的主控制部。
图3是表示本发明的实施方式的车辆用辅助电源装置的结构的电路图。 蓄电池1经由用于使车辆的动作开始及结束的点火开关8，与设置在辅助电 源装置2上的点火发生器端子(以下称作IG端子)9连接。而且，蓄电池 1还与用于供给辅助电源装置2及电子控制部3电力的+BC端子10和电源供给端子20连接。
辅助电源装置2与电子控制部3通过通信输入端子11、通信输出端子
12及输出端子13连接。通过通信输入端子11，电子控制部3向辅助电源 装置2输出信号。辅助电源装置2通过通信输出端子12向电子控制部3输 出信号。后述的备用检测部18通过输出端子13将检测出的蓄电池1的电 压输出到电子控制部3。此外，在蓄电池l异常时，辅助电源装置2将蓄积 在辅助电源装置2内的电荷输出到电子控制部3。
其次，对辅助电源装置2的结构进行说明。辅助电源装置2具有电容 器单元15，该电容器单元15作为辅助电源用于在蓄电池1异常时经由电子 控制部3向制动器4供给电力。电容器单元15是使用包括例如可快速充放 电的双电层电容器的多个电容器而构成。此外，辅助电源装置2具有用于 对电容器单元15进行充电的充电电路16，及用于对电容器单元15进行放 电的放电电路17，这些可根据微型计算机14的指示而被控制。
而且，辅助电源装置2具有备用检测部18，该备用检测部18作为用于 对从蓄电池1输出的电压进行检测的第1异常检测部。作为输出控制部的 FET开关19，在备用检测部18检测到电压异常时，切换成从电容器单元 15经由输出端子13向电子控制部3进行放电。另外，备用检测部18和FET 开关19，可包含于辅助电源装置2中，也可独立于辅助电源装置2而单独 设置。
此外，在辅助电源装置2中设置有第2异常检测部21，该第2异常检 测部21用于通过充放电动作来检测电容器单元15的异常。第2异常检测 部21由微型计算机14、充电电路16及放电电路17构成。
这样，车辆用电源装置具有辅助电源装置2、蓄电池l、备用检测部18 及FET开关19，且搭载在车身40上，供给制动器4电力。
下面，对车辆用电源装置的动作进行说明。首先，为了使车辆开始动 作，驾驶员启动例如未图示的点火装置。这时，设置在蓄电池1与IG端子 9之间的点火开关8接通。由此，从蓄电池1对辅助电源装置2、电子控制 部3供给12 V的电压。而且，电子控制部3经由通信输入端子11将用于 允许从蓄电池1对电容器单元15进行充电的允许充电信号输入到辅助电源 装置2。微型计算机14接收此允许充电信号，并将此允许充电信号发送给由+BC端子10、充电电路16对电容器单 元15进行充电，以便在蓄电池1的电压降低时或蓄电池1异常时向电子控
制部3供给电荷。
另一方面，备用检测部18经由+BC端子10对从蓄电池1输出的电压 进行检测，并输出到输出端子13。这里，如果从蓄电池1输出的电压大于 等于基准值(例如为9.5 V)，那么，电子控制部3就判断蓄电池1的电压 及辅助电源装置2的动作为正常。而且，电子控制部3使电力从发电机37 经由蓄电池1持续供给辅助电源装置2。
在驾驶员操作制动器踏板33时，来自制动器踏板33的信息被输入到 电子控制部3，电子控制部3根据此信息将用于控制车辆的制动的信息输出 到制动器4。于是，制动器4根据输出的信息进行动作，使前轮35A或后 轮35B可靠地制动。其结果，车辆可靠地被制动。
然后，为了使车辆结束动作，驾驶员使例如未图示的点火装置关闭。 这时，点火开关8断开，并且电子控制部3经由微型计算机14接通放电电 路17。由此，使电容器单元15进行放电。
图4表示图3所示的辅助电源装置2的充电电路16和电容器单元15 的详细结构。充电电路16具有充电控制部5和温度检测部6。
电容器单元15的电压经由R!、R2而输入到构成恒压控制电路的IC22。
通过温度检测部6的输出控制，将开关7的Vrefl、 V,ef2中的任一个的基准
电压输入到IC22。由热敏电阻器等构成的温度检测部6对电容器单元15附
近的温度进行测定。
将IC22的输出经由晶体管23输入到FET24的栅极。FET24的源极与 蓄电池1连接，利用FET24的控制而通过恒流控制电路25将蓄电池1的电 荷充到电容器单元15中。
IC22 —面对电容器单元15的电压进行监控， 一面与Vrefl或Vref2的基 准电压进行比较，以控制电容器单元15的充电电压。此外，为了使构成电 容器单元15的单体(cell)电压均衡，设有与C， Cn并联连接的R3 Rn+2。
而且，R3 R。+2也发挥着如下作用在从V^侧切换到V础侧时，使各单
体的电压被消耗以降低电容器单元15的电压。作为充电电压控制部的开关7，利用温度检测部6的温度特性，将已转
换的基准电压输入到IC22。这样，充电控制部5根据此基准电压来改变对 电容器单元15进行充电的充电电压。例如，在所检测出的温度大于等于O 。C且小于等于65"C时，切换到V』，而在大于等于一30。C且不足0。C时， 切换到Vref2，以此来改变对电容器单元15进行充电的充电电压。
另外，电容器单元15的能量(E)，用E二CV"2表示。g卩，在静电电 容(C)固定的情况下，通过提高电压(V)来使能量(E)成平方增大。
这里，对提高充电电压时的电力供给侧、电力接收侧的状况进行说明。 图5是发电机37的电压的温度特性图，图6是双电层电容器的耐电压特性 图。
如图5所示，产生充电电压的发电机37在低温时产生高电压。其原因 在于，低温时损耗变小。另一方面，由图6可知，在低温时，构成电容器 单元15的双电层电容器的耐电压上升。这也是双电层电容器的一种特性。 因此，根据这样的车辆侧的电源特性及双电层电容器的耐电压特性，在低 温时可由发电机37供给高电压，并且双电层电容器可承受此高电压。
根据所述状况，使用图4所示的充电电路16，根据所检测出的车辆温 度来对电容器单元15的充电电压进行控制。例如，在检测温度大于等于一 3(TC且不足0i:时，开关7切换到Vrefl，例如使充电电压大于等于14 V。 在检测温度大于等于0。C且小于等于65。C时，开关7切换到Vr^，例如使 充电电压为13.2V。只要以所述方式控制电容器单元15的充电电压，那么 即使在使用图7所示的温度特性的双电层电容器时，也可在大于等于一30 。C且小于等于65r的温度范围内保证电容器单元15的能量大致固定。
这样，本实施方式的车辆用电源装置中，辅助电源装置2具有由双 电层电容器构成的电容器单元15、温度检测部6，及充电控制部5。而且， 在将电荷充入电容器单元15时，温度检测部6对此电容器单元15附近的 温度进行测定，充电控制部5对充电电压进行控制。即，在电容器单元15 的温度较低时，充电控制部5提高用于对电容器单元15进行充电的施加电 压。通过此控制，即使在低温时也能够充入与低温以外的温度区域的电荷 量相同的电荷量。因此，可消除双电层电容器所特有的不足，在低温时也 可保证稳定的能量供给。其结果，无须考虑低温时电容的减少来设计电容器单元15，且可同时实现小型轻型化及低成本。
另外，也可代替开关7而使用电子控制型电压产生器作为充电电压控 制部，以便于充电控制部5连续地改变电容器单元15的充电电压。然而，
实际使用中，在温度检测部6检测出的温度低于规定温度(例如0。C)时， 也可以仅仅通过开关7来提高施加电压从而控制电容器单元15的充电电 压。这样，通过使基准电压进行两级变化的简单的结构就有充分的效果。
而且，电容器单元15是将多个双电层电容器串联连接而构成的，但也 可同时采用并联连接。而且，也可以使用双电层电容器的1单体并附加升 压电路而构成。
工业利用可能性
本发明的车辆用辅助电源装置及车辆用电源装置，不会导致电容降低 就可实现小型轻型化。因此，可有效地用作搭载有电子控制型制动器系统 的汽车的辅助电源等。
权利要求
1、一种车辆用辅助电源装置，包括电容器单元，其由至少1个双电层电容器构成；温度检测部，其对所述电容器单元附近的温度进行检测；以及，充电控制部，其根据所述温度检测部的检测结果来控制对所述电容器单元进行充电的电压。
2、 根据权利要求l所述的车辆用辅助电源装置，其中， 在所述温度检测部检测出的温度低于规定温度时，所述充电控制部提高施加电压。
3、 一种车辆用电源装置，包括 权利要求1所述的车辆用辅助电源装置； 蓄电池，其与所述车辆用辅助电源装置连接；第l异常检测部，其对所述蓄电池的电压异常进行检测；以及， 输出控制部，在所述蓄电池正常时其使电力从所述蓄电池输出，而在 所述蓄电池异常时其使电力从所述电容器单元输出。
4、 根据权利要求3所述的车辆用电源装置，其中， 所述车辆包括制动器、和用于对所述制动器进行控制的制动器踏板， 所述车辆用电源装置还包括主控制部，所述主控制部接受至少来自所述制动器踏板的信息，并且将用于控制所述车辆的制动的信息输出给制动 器，所述电容器单元与所述蓄电池，经由所述主控制部，将电力供给所述 制动器。
5、 根据权利要求4所述的车辆用电源装置，其中， 所述主控制部，在所述车辆开始动作时其使所述蓄电池对所述电容器单元进行充电，并且在所述车辆结束动作时其使所述电容器单元放电。
6、 一种汽车，包括 车身；发动机，其搭载在所述车身内；驱动轮，其由所述发动机驱动，并支承所述车身；方向盘，其设置在所述车身内；转向轮，其由所述方向盘操作；制动器，其对所述驱动轮及所述转向轮中的至少一个进行制动；以及， 车辆用电源装置，其搭载在所述车身内，供给所述制动器电力，且该 车辆用电源装置包括权利要求1所述的车辆用辅助电源装置； 蓄电池，其与所述车辆用辅助电源装置连接；第l异常检测部，其对所述蓄电池的电压异常进行检测；以及， 输出控制部，在所述蓄电池正常时其使电力从所述蓄电池输出，而在 所述蓄电池异常时其使电力从所述电容器单元输出。
全文摘要
本发明的车辆用辅助电源装置包括电容器单元、温度检测部及充电控制部。电容器单元由至少1个双电层电容器构成。温度检测部对电容器单元附近的温度进行检测。充电控制部根据温度检测部的检测结果来控制对电容器单元进行充电的电压。
文档编号B60R16/033GK101316739SQ20068004448
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月1日
发明者中嶋则夫, 西本进 申请人:松下电器产业株式会社