JP2009171779A

JP2009171779A - Vehicle power supply

Info

Publication number: JP2009171779A
Application number: JP2008008873A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Morita; 一樹森田; Susumu Nishimoto; 進西本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】高信頼性と高効率化を同時に満たす車両用電源装置を提供すること。
【解決手段】主電源１１に接続された第１リレーからなる切替スイッチ１３と、切替スイッチ１３に接続された負荷１９、および充電回路２５と、充電回路２５に蓄電部スイッチ２９を介して接続された蓄電部３１と、充電回路２５と蓄電部スイッチ２９の接続点３３、および切替スイッチ１３の間に接続された放電回路２７と、主電源１１に接続された主電源電圧検出回路４７と、蓄電部３１に接続された蓄電部電圧検出回路４５と、切替スイッチ１３、充電回路２５、放電回路２７、主電源電圧検出回路４７、および蓄電部電圧検出回路４５が接続された制御回路５５とからなり、蓄電部スイッチ２９は第２リレーで構成され、第２リレーに内蔵した第２コイル４１と、逆流防止ダイオード５３と、リレー駆動スイッチ４９の直列回路が、主電源１１とグランドの間に接続された構成とした。
【選択図】図１A vehicle power supply device that simultaneously satisfies high reliability and high efficiency is provided.
A changeover switch 13 comprising a first relay connected to a main power supply 11, a load 19 connected to the changeover switch 13, a charging circuit 25, and a charging circuit 25 are connected via a power storage unit switch 29. Power storage unit 31, connection point 33 between charging circuit 25 and power storage unit switch 29, discharge circuit 27 connected between changeover switch 13, main power supply voltage detection circuit 47 connected to main power supply 11, power storage A storage unit voltage detection circuit 45 connected to the unit 31, a changeover switch 13, a charging circuit 25, a discharge circuit 27, a main power supply voltage detection circuit 47, and a control circuit 55 to which the storage unit voltage detection circuit 45 is connected. The power storage unit switch 29 is constituted by a second relay, and a series circuit of a second coil 41 built in the second relay, a backflow prevention diode 53, and a relay drive switch 49 is provided. It was connected to each between the main power source 11 and ground.
[Selection] Figure 1

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車両用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle power supply device that supplies power from a power storage unit when a voltage of a main power supply is lowered.

近年、地球環境保護や省エネルギーの観点から、アイドリングストップシステムを用いた自動車（以下、車両という）が市販されている。この車両は、信号待ち等の停車時にエンジンを停止するため、燃費向上、および排ガス低減が可能となる。 In recent years, automobiles (hereinafter referred to as vehicles) using an idling stop system are commercially available from the viewpoint of global environmental protection and energy saving. Since this vehicle stops the engine when the vehicle stops, such as waiting for a signal, fuel consumption can be improved and exhaust gas can be reduced.

しかし、エンジンを再起動する際に、バッテリの電圧が大きく低下するため、オーディオやカーナビゲーション等の負荷が停止してしまう。そこで、バッテリの大電圧低下時に負荷に電力を供給するための蓄電装置を有した車両用電源装置が、例えば特許文献１に提案されている。なお、特許文献１の車両用電源装置は、車両のブレーキを制御する車両制動システムの電源バックアップユニットに用いられた場合について記載されている。図５はこのような車両用電源装置のブロック回路図である。 However, when the engine is restarted, the voltage of the battery is greatly reduced, so that loads such as audio and car navigation are stopped. Therefore, for example, Patent Document 1 has proposed a vehicle power supply device having a power storage device for supplying power to a load when a large voltage of a battery is lowered. Note that the vehicle power supply device of Patent Document 1 is described as being used in a power supply backup unit of a vehicle braking system that controls a vehicle brake. FIG. 5 is a block circuit diagram of such a vehicle power supply device.

電力を蓄える蓄電素子には例えば大容量の電気二重層キャパシタが用いられ、これを複数個接続して蓄電部としてのキャパシタユニット１０１が構成されている。キャパシタユニット１０１には、その充放電を制御する充電回路１０３、および放電回路１０５が接続されている。充電回路１０３と放電回路１０５はマイコン１０７によって制御されている。マイコン１０７にはバッテリ異常を検出するための電圧検出手段１０９が接続され、電圧検出手段１０９には異常時にキャパシタユニット１０１の電力を供給するＦＥＴスイッチ１１０が接続されている。また、ＦＥＴスイッチ１１０には第１ダイオード１１１が、電圧検出手段１０９には第２ダイオード１１２が、それぞれ図５に示すように接続されている。これにより、ＦＥＴスイッチ１１０からの電流と電圧検出手段１０９からの電流が互いに逆流しないようにしている。 For example, a large-capacity electric double layer capacitor is used as a power storage element that stores electric power, and a plurality of these are connected to form a capacitor unit 101 as a power storage unit. The capacitor unit 101 is connected to a charging circuit 103 that controls charging and discharging, and a discharging circuit 105. The charging circuit 103 and the discharging circuit 105 are controlled by the microcomputer 107. The microcomputer 107 is connected to voltage detection means 109 for detecting battery abnormality, and the voltage detection means 109 is connected to an FET switch 110 that supplies electric power of the capacitor unit 101 when abnormality occurs. Further, a first diode 111 is connected to the FET switch 110, and a second diode 112 is connected to the voltage detecting means 109 as shown in FIG. This prevents the current from the FET switch 110 and the current from the voltage detection means 109 from flowing backward.

このようにして構成された蓄電装置１１３は主電源であるバッテリ１１５と負荷である電子制御部１１７の間に接続されており、イグニションスイッチ１１９によって起動、停止するように制御されている。なお、第１ダイオード１１１と第２ダイオード１１２により、バッテリ１１５の極性を逆に接続する逆接状態となっても、第１ダイオード１１１と第２ダイオード１１２が蓄電装置１１３に逆流する電流を防止するので、回路保護が可能となり高信頼性が得られる。 The power storage device 113 configured as described above is connected between a battery 115 as a main power source and an electronic control unit 117 as a load, and is controlled to start and stop by an ignition switch 119. Note that even if the first diode 111 and the second diode 112 are in a reverse connection state in which the polarity of the battery 115 is reversed, the first diode 111 and the second diode 112 prevent a current flowing backward to the power storage device 113. Circuit protection becomes possible and high reliability is obtained.

電子制御部１１７は車両制動システムであるので、安全確保のためにバッテリ１１５が異常になっても電子制御部１１７を駆動させ続けなければならない。そこで、バッテリ１１５の異常を電圧検出手段１０９が検出すれば、ＦＥＴスイッチ１１０をオンにしてキャパシタユニット１０１の電力を電子制御部１１７に供給することで、バッテリ１１５の異常に対応している。また、車両の使用終了時には、キャパシタユニット１０１の劣化を抑制するために、マイコン１０７は放電回路１０５によってキャパシタユニット１０１に蓄えられた電力を放電している。
特開２００５−２８９０８号公報 Since the electronic control unit 117 is a vehicle braking system, the electronic control unit 117 must be continuously driven even when the battery 115 becomes abnormal in order to ensure safety. Therefore, when the voltage detection means 109 detects an abnormality of the battery 115, the FET switch 110 is turned on to supply the electric power of the capacitor unit 101 to the electronic control unit 117, thereby responding to the abnormality of the battery 115. At the end of use of the vehicle, the microcomputer 107 discharges the electric power stored in the capacitor unit 101 by the discharge circuit 105 in order to suppress deterioration of the capacitor unit 101.
JP 2005-28908 A

上記の蓄電装置１１３によると、バッテリ１１５の異常時にキャパシタユニット１０１の電力を電子制御部１１７に供給できるので、車両制動システムを駆動し続けることができる。この車両用電源装置をアイドリングストップシステムに適用すると、確かにバッテリ１１５の大電圧低下時に負荷へ電力を供給できるのであるが、バッテリ１１５から負荷へ、あるいはキャパシタユニット１０１から負荷へ電力を供給する配線経路に、それぞれ第１ダイオード１１１、および第２ダイオード１１２が接続されているので、これらにより電力損失が発生するという課題があった。 According to the power storage device 113 described above, since the electric power of the capacitor unit 101 can be supplied to the electronic control unit 117 when the battery 115 is abnormal, the vehicle braking system can be continuously driven. When this vehicle power supply device is applied to an idling stop system, it is possible to supply power to the load when the voltage of the battery 115 is reduced, but wiring for supplying power from the battery 115 to the load or from the capacitor unit 101 to the load. Since the first diode 111 and the second diode 112 are connected to the path, there is a problem that power loss occurs due to these.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、主電源の逆接に対する回路保護による高信頼性と、電力損失の低減による高効率化を同時に達成できる車両用電源装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a vehicle power supply device capable of simultaneously achieving high reliability by circuit protection against reverse connection of a main power source and high efficiency by reducing power loss. To do.

前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用電源装置は、主電源と、前記主電源に接続された第１リレーからなる切替スイッチと、前記切替スイッチに接続された負荷、および充電回路と、前記充電回路に蓄電部スイッチを介して接続された蓄電部と、前記充電回路と前記蓄電部スイッチの接続点、および前記切替スイッチの間に接続された放電回路と、前記主電源に接続された主電源電圧検出回路と、前記蓄電部に接続された蓄電部電圧検出回路と、前記切替スイッチ、充電回路、放電回路、主電源電圧検出回路、および蓄電部電圧検出回路が接続された制御回路とからなり、前記蓄電部スイッチは第２リレーで構成され、前記第２リレーに内蔵した第２コイルと、逆流防止ダイオードと、リレー駆動スイッチの直列回路が、前記主電源とグランドの間に接続された構成を有し、前記制御回路は、前記主電源電圧検出回路で検出した前記主電源の電圧（Ｖｂ）が既定値以下になれば、前記切替スイッチを、前記切替スイッチに内蔵した第１オフ端子に切り替えることにより、前記放電回路を介して前記蓄電部の電力を前記負荷に供給するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a vehicle power supply device according to the present invention includes a main power supply, a changeover switch including a first relay connected to the main power supply, a load connected to the changeover switch, and a charge. A power storage unit connected to the charging circuit via a power storage unit switch, a connection point between the charging circuit and the power storage unit switch, a discharge circuit connected between the changeover switch, and the main power supply. The connected main power supply voltage detection circuit, the power storage unit voltage detection circuit connected to the power storage unit, the changeover switch, the charging circuit, the discharge circuit, the main power supply voltage detection circuit, and the power storage unit voltage detection circuit are connected. The power storage unit switch is constituted by a second relay, and a series circuit of a second coil built in the second relay, a backflow prevention diode, and a relay drive switch is provided as the main circuit. The control circuit has a configuration connected between a source and a ground, and when the main power supply voltage (Vb) detected by the main power supply voltage detection circuit falls below a predetermined value, By switching to the first off terminal built in the changeover switch, the electric power of the power storage unit is supplied to the load via the discharge circuit.

本発明の車両用電源装置によれば、主電源と負荷の間に接続した切替スイッチと、蓄電部を保護するために接続した蓄電部スイッチのいずれもが、それぞれ第１リレー、および第２リレーで構成されるので、主電源から負荷に至る配線経路と、蓄電部から負荷に至る配線経路の両方に、第１ダイオードや第２ダイオードが接続されない構成となる。従って、これらのダイオードによる電力損失が発生せず、車両用電源装置全体の損失を低減することができるので、高効率化が図れるという効果を奏する。 According to the vehicle power supply device of the present invention, both the changeover switch connected between the main power supply and the load and the power storage unit switch connected to protect the power storage unit are respectively the first relay and the second relay. Therefore, the first diode and the second diode are not connected to both the wiring path from the main power source to the load and the wiring path from the power storage unit to the load. Therefore, power loss due to these diodes does not occur, and the loss of the entire vehicle power supply device can be reduced, so that there is an effect that high efficiency can be achieved.

さらに、制御回路による動作制御が行われない蓄電部スイッチについては、第２リレーに内蔵した第２コイルと、逆流防止ダイオードと、リレー駆動スイッチの直列回路を、主電源とグランドの間に接続する構成としたので、主電源を逆接した場合に、逆流防止ダイオードによって第２コイルに電流が流れない。これにより、主電源を逆接した時に蓄電部スイッチがオンになってしまうことによる蓄電部への影響を低減することができるので、回路保護が可能となり高信頼性が得られる。 Furthermore, for the power storage unit switch that is not controlled by the control circuit, a series circuit of the second coil built in the second relay, the backflow prevention diode, and the relay drive switch is connected between the main power supply and the ground. Since the configuration is adopted, when the main power supply is reversely connected, no current flows through the second coil by the backflow prevention diode. As a result, it is possible to reduce the influence on the power storage unit due to the power storage unit switch being turned on when the main power supply is reversely connected, so that circuit protection is possible and high reliability is 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システム用の車両用電源装置について述べる。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a vehicle power supply device for an idling stop system will be described.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両用電源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１における車両用電源装置の通常時におけるブロック回路図である。図３は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の主電源電圧低下時におけるブロック回路図である。なお、図１〜図３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 1)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a block circuit diagram of the vehicle power supply device according to the first embodiment of the present invention at normal times. FIG. 3 is a block circuit diagram of the vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention when the main power supply voltage is lowered. In FIG. 1 to FIG. 3, a thick line indicates a power system wiring, and a thin line indicates a signal system wiring.

図１において、主電源１１はバッテリからなり、アイドリングストップ後のエンジン始動時に、主電源１１に接続されたスタータ（図示せず）に電力を供給するとともに、車両全体への電力供給を行う。 In FIG. 1, a main power source 11 is a battery, and supplies power to a starter (not shown) connected to the main power source 11 and power to the entire vehicle when the engine is started after idling is stopped.

主電源１１には、切替スイッチ１３の一端が接続されている。なお、ここでは切替スイッチ１３の第１オン端子１５に主電源１１が接続される構成としている。切替スイッチ１３は、その他端、すなわち第１共通端子１７に接続された負荷１９に対し、主電源１１の電力を供給するか、または蓄電部（後述する）の電力を供給するかを切り替える動作を行う。ここで、切替スイッチ１３は第１リレーで構成され、第１リレーに内蔵された第１コイル２１により、切替制御が行われる。なお、第１コイル２１の制御は後述するが、第１リレーは第１コイル２１が通電している状態では第１オン端子１５に、非通電の状態では第１オフ端子２３に切り替えられる構成としている。なお、第１オフ端子２３には何も接続されていないので、第１コイル２１を非通電状態として第１オフ端子２３に切り替えることで、切替スイッチ１３をオフにすることができる。また、切替スイッチ１３に第１リレーを用いることで、切替スイッチ１３を完全にオフにすることができ、ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子のように漏れ電流が流れたり、寄生ダイオードによる逆方向への導通が発生することがなくなる。 One end of a changeover switch 13 is connected to the main power supply 11. Here, the main power supply 11 is connected to the first ON terminal 15 of the changeover switch 13. The changeover switch 13 performs an operation of switching whether to supply power from the main power supply 11 or power from a power storage unit (described later) to the other end, that is, the load 19 connected to the first common terminal 17. Do. Here, the changeover switch 13 is composed of a first relay, and the switching control is performed by the first coil 21 built in the first relay. Although the control of the first coil 21 will be described later, the first relay is configured to be switched to the first on terminal 15 when the first coil 21 is energized and to the first off terminal 23 when the first coil 21 is not energized. Yes. Since nothing is connected to the first off terminal 23, the changeover switch 13 can be turned off by switching the first coil 21 to the first off terminal 23 with the first coil 21 in a non-energized state. Further, by using the first relay for the changeover switch 13, the changeover switch 13 can be completely turned off, and a leakage current flows like a semiconductor switching element such as an FET, or conduction in the reverse direction by a parasitic diode. Will not occur.

切替スイッチ１３の第１共通端子１７に接続された負荷１９は、例えばオーディオやカーナビゲーション等である。 The load 19 connected to the first common terminal 17 of the changeover switch 13 is, for example, audio or car navigation.

切替スイッチ１３の第１共通端子１７には、さらに充電回路２５と放電回路２７が接続されている。充電回路２５には蓄電部スイッチ２９を介して蓄電部３１が接続されている。なお、放電回路２７は図１に示すように、充電回路２５と蓄電部スイッチ２９の接続点３３、および切替スイッチ１３の間に接続される。従って、充電回路２５と放電回路２７は切替スイッチ１３と蓄電部スイッチ２９の間で並列に接続されることになる。 A charge circuit 25 and a discharge circuit 27 are further connected to the first common terminal 17 of the changeover switch 13. A power storage unit 31 is connected to the charging circuit 25 via a power storage unit switch 29. As shown in FIG. 1, the discharge circuit 27 is connected between the connection point 33 between the charging circuit 25 and the power storage unit switch 29 and the changeover switch 13. Therefore, the charging circuit 25 and the discharging circuit 27 are connected in parallel between the changeover switch 13 and the power storage unit switch 29.

充電回路２５は蓄電部３１への充電を制御する回路であり、後述する制御回路からの指令によって、蓄電部３１が満充電電圧になるまで充電を行い、満充電電圧に至れば充電を停止する動作を繰り返すことで、蓄電部３１を満充電電圧に保つ。 The charging circuit 25 is a circuit that controls the charging of the power storage unit 31, and performs charging until the power storage unit 31 reaches a full charge voltage according to a command from a control circuit described later, and stops charging when the full charge voltage is reached. By repeating the operation, the power storage unit 31 is kept at the full charge voltage.

一方、放電回路２７は主電源１１の電圧Ｖｂがアイドリングストップ後のスタータ駆動により既定値以下になった場合に、蓄電部３１の電力を負荷１９に供給する動作を行う。このような放電回路２７として、本実施の形態１ではＦＥＴを用いている。なお、ＦＥＴの制御も後述する制御回路により行われる。 On the other hand, the discharge circuit 27 performs an operation of supplying the power of the power storage unit 31 to the load 19 when the voltage Vb of the main power supply 11 becomes equal to or lower than a predetermined value due to starter driving after idling stop. As such a discharge circuit 27, an FET is used in the first embodiment. The FET is also controlled by a control circuit described later.

蓄電部スイッチ２９は蓄電部３１を保護するために設けられている。すなわち、車両の非使用時には蓄電部スイッチ２９が、充電回路２５や放電回路２７と、蓄電部３１の間の接続を断つように動作するので、蓄電部３１を主電源１１の配線系統から独立させることが可能となる。これにより、例えば車両非使用時のメンテナンス作業時における主電源１１の逆接等による想定外の電力が蓄電部３１に印加される可能性を低減でき、高信頼性が得られる。 The power storage unit switch 29 is provided to protect the power storage unit 31. That is, when the vehicle is not in use, the power storage unit switch 29 operates so as to disconnect the connection between the charging circuit 25 and the discharge circuit 27 and the power storage unit 31, so that the power storage unit 31 is independent from the wiring system of the main power supply 11. It becomes possible. Thereby, for example, the possibility that unexpected power due to reverse connection of the main power source 11 during maintenance work when the vehicle is not used can be reduced, and high reliability can be obtained.

蓄電部スイッチ２９は、切替スイッチ１３と同様に、第２リレーから構成される。従って、第２リレーにはスイッチ接続端子として、第２オン端子３５、第２オフ端子３７、および第２共通端子３９が設けられている。ここで、第２オン端子３５には接続点３３を介して充電回路２５と放電回路２７が、第２オフ端子３７には強制放電回路４３が、第２共通端子３９には蓄電部３１と蓄電部電圧検出回路４５が接続されている。また、蓄電部スイッチ２９にはオンオフ制御用に第２コイル４１が内蔵されている。なお、第１コイル２１と第２コイル４１の配線については後述する。 The power storage unit switch 29 is configured by a second relay, similar to the changeover switch 13. Therefore, the second relay is provided with a second on terminal 35, a second off terminal 37, and a second common terminal 39 as switch connection terminals. Here, the charging circuit 25 and the discharging circuit 27 are connected to the second ON terminal 35 via the connection point 33, the forced discharging circuit 43 is connected to the second OFF terminal 37, and the power storage unit 31 and the power storage are connected to the second common terminal 39. A partial voltage detection circuit 45 is connected. The power storage unit switch 29 includes a second coil 41 for on / off control. The wiring of the first coil 21 and the second coil 41 will be described later.

蓄電部３１は電気二重層キャパシタを複数個直列に接続した構成とした。これにより、アイドリングストップ後のスタータ駆動時に負荷１９へ電力を供給できる。なお、電気二重層キャパシタの数量は負荷１９が必要とする電力使用に応じて適宜変更してもよい。また、直列接続に限定されるものではなく、直並列接続としてもよい。 The power storage unit 31 has a configuration in which a plurality of electric double layer capacitors are connected in series. Thereby, electric power can be supplied to the load 19 at the time of starter driving after idling stop. The number of electric double layer capacitors may be changed as appropriate according to the power usage required by the load 19. Moreover, it is not limited to a serial connection, It is good also as a series-parallel connection.

次に、強制放電回路４３について説明する。強制放電回路４３は車両の非使用時に蓄電部３１の電力を放電するためのもので、これにより蓄電部３１を構成する電気二重層キャパシタの寿命を延ばすことができる。強制放電回路４３の具体的な構成としては、例えば抵抗器を用いればよい。従って、車両非使用時には蓄電部スイッチ２９が第２オフ端子３７側に切り替えられるので、蓄電部３１と強制放電回路４３が直列接続される。その結果、蓄電部３１の電力は強制放電回路４３の抵抗器により放電される。この時、蓄電部３１と強制放電回路４３は主電源１１の配線から独立しているので、前記したように主電源１１の逆接等による想定外の電力が蓄電部３１に印加される可能性を低減できる。なお、強制放電回路４３はなくてもよい。この場合は第２オフ端子３７には何も接続しない構成となる。これによっても、電気二重層キャパシタの自己放電等により車両非使用時に蓄電部３１が放電されるが、放電速度が遅いため、蓄電部３１の寿命を積極的に延ばすためには強制放電回路４３を設ける構成が望ましい。 Next, the forced discharge circuit 43 will be described. The forced discharge circuit 43 is for discharging the electric power of the power storage unit 31 when the vehicle is not in use, and thereby the life of the electric double layer capacitor constituting the power storage unit 31 can be extended. As a specific configuration of the forced discharge circuit 43, for example, a resistor may be used. Therefore, when the vehicle is not in use, the power storage unit switch 29 is switched to the second off terminal 37 side, so that the power storage unit 31 and the forced discharge circuit 43 are connected in series. As a result, the power of the power storage unit 31 is discharged by the resistor of the forced discharge circuit 43. At this time, since the power storage unit 31 and the forced discharge circuit 43 are independent from the wiring of the main power supply 11, there is a possibility that unexpected power due to reverse connection of the main power supply 11 is applied to the power storage unit 31 as described above. Can be reduced. The forced discharge circuit 43 may not be provided. In this case, nothing is connected to the second off terminal 37. This also causes the power storage unit 31 to be discharged when the vehicle is not in use due to self-discharge of the electric double layer capacitor, etc. However, since the discharge speed is slow, the forced discharge circuit 43 is used to proactively extend the life of the power storage unit 31. The structure to provide is desirable.

次に、蓄電部電圧検出回路４５について説明する。蓄電部電圧検出回路４５は蓄電部３１に接続され、蓄電部３１の電圧Ｖｃを検出して出力する機能を有する。これにより、蓄電部３１の満充電を検出することができる。 Next, the power storage unit voltage detection circuit 45 will be described. The power storage unit voltage detection circuit 45 is connected to the power storage unit 31 and has a function of detecting and outputting the voltage Vc of the power storage unit 31. Thereby, full charge of the electrical storage unit 31 can be detected.

これと同様に、主電源１１にも主電源電圧検出回路４７が接続されている。これにより、主電源１１の電圧Ｖｂを検出することができる。 Similarly, the main power supply voltage detection circuit 47 is also connected to the main power supply 11. Thereby, the voltage Vb of the main power supply 11 can be detected.

次に、第１コイル２１と第２コイル４１の配線について説明する。第１コイル２１と第２コイル４１は、主電源１１の電力によって切替スイッチ１３と蓄電部スイッチ２９をそれぞれ駆動している。車両非使用時には切替スイッチ１３と蓄電部スイッチ２９を使用しないので、第１コイル２１と第２コイル４１には、車両非使用時に通電せず、車両使用時に通電するようにするために、リレー駆動スイッチ４９が接続されている。リレー駆動スイッチ４９は例えばＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子で構成され、車両側制御回路（図示せず）からの信号によりオンオフ制御が行われる。すなわち、車両側制御回路はイグニションスイッチ（図示せず）がオンの時に、車両使用時であるとしてリレー駆動スイッチ４９をオンにする。これにより、第１コイル２１と第２コイル４１への通電が許可されることになる。 Next, the wiring of the first coil 21 and the second coil 41 will be described. The first coil 21 and the second coil 41 drive the changeover switch 13 and the power storage unit switch 29 by the power of the main power supply 11, respectively. Since the change-over switch 13 and the power storage unit switch 29 are not used when the vehicle is not used, the first coil 21 and the second coil 41 are not energized when the vehicle is not used, but are energized when the vehicle is used. A switch 49 is connected. The relay drive switch 49 is composed of, for example, a semiconductor switching element such as an FET or a transistor, and ON / OFF control is performed by a signal from a vehicle-side control circuit (not shown). That is, when the ignition switch (not shown) is on, the vehicle-side control circuit turns on the relay drive switch 49 assuming that the vehicle is in use. As a result, energization of the first coil 21 and the second coil 41 is permitted.

ここで、まず第１コイル２１の配線について説明する。第１コイル２１は切替スイッチ１３のオンオフを切り替えるものである。従って、切替スイッチ１３をオンにする状況で第１コイル２１への通電を行い、切替スイッチ１３をオフにする状況で第１コイル２１への通電を断つ制御が必要となる。この制御は車両使用時において、アイドリングストップ後のスタータ駆動時に蓄電部３１の電力を負荷１９に供給する時に切替スイッチ１３をオフに、それ以外の時にオンにするものであるため、アイドリングストップ後のスタータ駆動がいつ発生しても切替スイッチ１３をオンオフ制御する必要がある。従って、第１コイル２１の一端を主電源１１に、他端を第１コイル制御スイッチ５１の一端に、それぞれ接続している。なお、第１コイル制御スイッチ５１の他端はリレー駆動スイッチ４９の一端に接続されている。従って、リレー駆動スイッチ４９の他端はグランドに接続されているので、第１コイル２１は、第１コイル制御スイッチ５１と、リレー駆動スイッチ４９により直列回路が構成され、この直列回路が主電源１１とグランドの間に接続されることになる。 Here, the wiring of the first coil 21 will be described first. The first coil 21 switches on / off of the changeover switch 13. Therefore, it is necessary to perform control to energize the first coil 21 in a state where the changeover switch 13 is turned on and to cut off the energization to the first coil 21 in a situation where the changeover switch 13 is turned off. This control is to turn off the switch 13 when supplying the power of the power storage unit 31 to the load 19 during starter driving after idling stop, and to turn it on at other times. It is necessary to turn on / off the changeover switch 13 whenever starter driving occurs. Therefore, one end of the first coil 21 is connected to the main power supply 11 and the other end is connected to one end of the first coil control switch 51. The other end of the first coil control switch 51 is connected to one end of a relay drive switch 49. Therefore, since the other end of the relay drive switch 49 is connected to the ground, the first coil 21 forms a series circuit by the first coil control switch 51 and the relay drive switch 49, and this series circuit is the main power supply 11. And ground.

ここで、第１コイル制御スイッチ５１は例えばＦＥＴで構成されている。従って、後述する制御回路により、必要な時に第１コイル制御スイッチ５１をオンにして第１コイル２１を通電することで、切替スイッチ１３をオン制御することが可能となる。 Here, the first coil control switch 51 is composed of, for example, an FET. Therefore, it is possible to turn on the changeover switch 13 by turning on the first coil control switch 51 and energizing the first coil 21 when necessary by a control circuit described later.

次に、第２コイル４１の配線について説明する。第２コイル４１も第１コイル２１と同様の配線がなされているが、第１コイル制御スイッチ５１に替わって逆流防止ダイオード５３が接続されている。従って、第２コイル４１と、逆流防止ダイオード５３と、リレー駆動スイッチ４９の直列回路が、主電源１１とグランドの間に接続された構成となる。ここで、逆流防止ダイオード５３はアノードが第２コイル４１側に、カソードがリレー駆動スイッチ４９側になるように接続されている。これにより、主電源１１の極性が正しく接続されている場合は、イグニションスイッチがオンの時にリレー駆動スイッチ４９がオンになるので、主電源１１からの電流が第２コイル４１、逆流防止ダイオード５３、およびリレー駆動スイッチ４９を介してグランドに流れる。その結果、蓄電部スイッチ２９は車両使用時においては常に第２コイル４１に電流が流れるので、第２オン端子３５側に切り替えられた状態となる。しかし、主電源１１が逆接された場合には、逆流防止ダイオード５３により第２コイル４１に電流が流れない。従って、蓄電部スイッチ２９は第２オフ端子３７に切り替えられた状態を維持し、主電源１１の逆接時には蓄電部３１を主電源１１の配線から独立させたままとなる。この逆流防止ダイオード５３により、第２コイル４１への通電が制御回路（後述する）により制御されない構成であっても、主電源１１の逆接時における想定外の電力から蓄電部３１を保護することが可能となり、高信頼性が得られる。 Next, the wiring of the second coil 41 will be described. The second coil 41 has the same wiring as the first coil 21, but a backflow prevention diode 53 is connected instead of the first coil control switch 51. Accordingly, a series circuit of the second coil 41, the backflow prevention diode 53, and the relay drive switch 49 is connected between the main power supply 11 and the ground. Here, the backflow prevention diode 53 is connected such that the anode is on the second coil 41 side and the cathode is on the relay drive switch 49 side. Thereby, when the polarity of the main power supply 11 is correctly connected, the relay drive switch 49 is turned on when the ignition switch is turned on, so that the current from the main power supply 11 is supplied to the second coil 41, the backflow prevention diode 53, And flows to the ground via the relay drive switch 49. As a result, the power storage unit switch 29 is switched to the second on-terminal 35 side because current always flows through the second coil 41 when the vehicle is used. However, when the main power supply 11 is reversely connected, no current flows through the second coil 41 due to the backflow prevention diode 53. Accordingly, the power storage unit switch 29 maintains the state switched to the second off terminal 37, and the power storage unit 31 remains independent from the wiring of the main power source 11 when the main power source 11 is reversely connected. The reverse current prevention diode 53 protects the power storage unit 31 from unexpected power when the main power supply 11 is reversely connected, even when the current supply to the second coil 41 is not controlled by a control circuit (described later). It becomes possible and high reliability is obtained.

なお、主電源１１の逆接時には、リレー駆動スイッチ４９は車両非使用時であっても導通する。これは次の理由による。リレー駆動スイッチ４９にＦＥＴを用いた場合、その寄生ダイオードはアノードがグランド側になるように接続される。その結果、主電源１１の逆接時にはグランド側の方が高電圧となるため、リレー駆動スイッチ４９は常にオン状態となる。また、リレー駆動スイッチ４９にトランジスタを用いた場合、主電源１１の逆接により短絡故障を起こす。これによってもリレー駆動スイッチ４９は常にオン状態となる。従って、リレー駆動スイッチ４９で主電源１１の逆接時における電流の逆流を防止することはできない。 When the main power supply 11 is reversely connected, the relay drive switch 49 is conductive even when the vehicle is not in use. This is due to the following reason. When an FET is used for the relay drive switch 49, the parasitic diode is connected so that the anode is on the ground side. As a result, when the main power supply 11 is reversely connected, the ground side has a higher voltage, so that the relay drive switch 49 is always on. Further, when a transistor is used for the relay drive switch 49, a short circuit failure occurs due to reverse connection of the main power supply 11. As a result, the relay drive switch 49 is always on. Therefore, it is not possible to prevent reverse current flow when the main power supply 11 is reversely connected by the relay drive switch 49.

また、第１コイル２１に対しては、逆流防止ダイオード５３を接続していない。この場合、例えば第１コイル制御スイッチ５１を２個のＦＥＴの直列回路構成とすることで、第１コイル制御スイッチ５１により逆流防止が可能となる。但し、第１コイル制御スイッチ５１を１個のＦＥＴのみで構成すると、その寄生ダイオードはアノードがリレー駆動スイッチ４９側になるように接続されるので、主電源１１の逆接時には、リレー駆動スイッチ４９と第１コイル制御スイッチ５１の両方が電流を流し、第１コイル２１が通電状態となる。その結果、切替スイッチ１３が第１オン端子１５側に切り替えられる。しかし、この場合は主電源１１が逆接されているので、第１オン端子１５がグランドとなる。従って、たとえ切替スイッチ１３が第１オン端子１５側に切り替えられても、充電回路２５や放電回路２７は蓄電部スイッチ２９が逆流防止ダイオード５３により第２オフ端子３７側に切り替えられた状態を保持しているため、第２オン端子３５が浮いた状態となる。ゆえに、充電回路２５や放電回路２７はグランドにのみ接続されることになるので、逆接による不具合は起こらない。従って、逆接により第１コイル２１が通電状態になっても、車両用電源装置全体として高信頼性が得られる。 Further, the backflow prevention diode 53 is not connected to the first coil 21. In this case, for example, the first coil control switch 51 has a series circuit configuration of two FETs, so that the first coil control switch 51 can prevent backflow. However, if the first coil control switch 51 is composed of only one FET, the parasitic diode is connected so that the anode is on the relay drive switch 49 side. Therefore, when the main power supply 11 is reversely connected, Both the first coil control switches 51 pass current, and the first coil 21 is energized. As a result, the changeover switch 13 is switched to the first on terminal 15 side. However, in this case, since the main power supply 11 is reversely connected, the first ON terminal 15 becomes the ground. Therefore, even if the changeover switch 13 is switched to the first on terminal 15 side, the charging circuit 25 and the discharge circuit 27 maintain the state where the power storage unit switch 29 is switched to the second off terminal 37 side by the backflow prevention diode 53. Therefore, the second on terminal 35 is in a floating state. Therefore, since the charging circuit 25 and the discharging circuit 27 are connected only to the ground, there is no problem due to reverse connection. Therefore, even if the first coil 21 is energized by reverse connection, high reliability can be obtained as the entire vehicle power supply device.

なお、逆流防止ダイオード５３は第２コイル４１にアノードを接続する構成としているが、逆流防止ダイオード５３の位置は図１のＡ点でもよい。但し、この場合は逆流防止ダイオード５３のカソードを第２コイル４１に接続する。また、図１のＢ点（３ヶ所の内のいずれか）に逆流防止ダイオード５３を接続してもよい。これらの場合は、主電源１１が正常に接続された状態において、逆流防止ダイオード５３のアノードが高電圧側になるように接続する。これにより、主電源１１の逆接時に第２コイル４１だけでなく第１コイル２１への通電も防止することができる。しかし、前記したように、逆接時に第１コイル２１への通電があっても特に不具合がないことと、第１コイル２１と第２コイル４１の両方に流れる電流による逆流防止ダイオード５３での電力損失の増大を考慮すると、逆流防止ダイオード５３の位置は、図１に示した位置、またはＡ点の位置が望ましい。すなわち、逆流防止ダイオード５３は、第２コイル４１の両端の内、いずれか一方に直接接続されるように構成すればよい。 Although the backflow prevention diode 53 is configured to connect the anode to the second coil 41, the backflow prevention diode 53 may be positioned at the point A in FIG. However, in this case, the cathode of the backflow prevention diode 53 is connected to the second coil 41. Moreover, you may connect the backflow prevention diode 53 to the B point (any of three places) of FIG. In these cases, when the main power supply 11 is normally connected, the anode of the backflow prevention diode 53 is connected so as to be on the high voltage side. Thereby, when the main power supply 11 is reversely connected, not only the second coil 41 but also the first coil 21 can be prevented from being energized. However, as described above, there is no particular problem even if the first coil 21 is energized during reverse connection, and the power loss in the backflow prevention diode 53 due to the current flowing in both the first coil 21 and the second coil 41. In consideration of the increase in the reverse current prevention diode 53, the position of the backflow prevention diode 53 is preferably the position shown in FIG. That is, the backflow prevention diode 53 may be configured to be directly connected to either one of both ends of the second coil 41.

なお、逆流防止ダイオード５３は、一般的には主電源１１と直接接続される位置に設けられるが、このように接続すると車両全体への電流による電力損失が発生し、効率が悪化してしまう。従って、逆流防止ダイオード５３を必要な位置にのみ設けることによって電力損失を低減し、高効率化を図っている。 Note that the backflow prevention diode 53 is generally provided at a position directly connected to the main power supply 11. However, if connected in this way, a power loss due to a current to the entire vehicle occurs, and the efficiency deteriorates. Therefore, by providing the backflow prevention diode 53 only at a necessary position, power loss is reduced and high efficiency is achieved.

次に、制御回路５５について説明する。制御回路５５は車両用電源装置の内、特に蓄電部３１への電力の充放電を司るもので、マイクロコンピュータと周辺部品から構成される。制御回路５５には充電回路２５、放電回路２７、主電源電圧検出回路４７、蓄電部電圧検出回路４５、および第１コイル制御スイッチ５１が接続されている。なお、第１コイル制御スイッチ５１は切替スイッチ１３のオンオフ切替を制御するためのものであるので、制御回路５５と切替スイッチ１３は間接的に接続されていることになる。 Next, the control circuit 55 will be described. The control circuit 55 controls charging / discharging of power to the power storage unit 31 in the vehicle power supply device, and includes a microcomputer and peripheral components. The control circuit 55 is connected to the charging circuit 25, the discharging circuit 27, the main power supply voltage detection circuit 47, the power storage unit voltage detection circuit 45, and the first coil control switch 51. Since the first coil control switch 51 is for controlling on / off switching of the changeover switch 13, the control circuit 55 and the changeover switch 13 are indirectly connected.

制御回路５５は、主電源電圧検出回路４７から主電源１１の電圧Ｖｂを、また蓄電部電圧検出回路４５から蓄電部３１の電圧Ｖｃを、それぞれ読み込み、状況に応じて充電回路２５を制御するための充電制御信号Ｃｃｏｎｔや、放電回路２７を制御するための放電制御信号Ｄｃｏｎｔ、さらに切替スイッチ１３を制御するための切替スイッチ信号ＳＷを送信している。また、制御回路５５は車両側制御回路（図示せず）とも接続され、様々な情報をデータ信号ｄａｔａとして送受信している。 The control circuit 55 reads the voltage Vb of the main power supply 11 from the main power supply voltage detection circuit 47 and the voltage Vc of the power storage unit 31 from the power storage unit voltage detection circuit 45 and controls the charging circuit 25 according to the situation. Charge control signal Ccont, a discharge control signal Dcont for controlling the discharge circuit 27, and a changeover switch signal SW for controlling the changeover switch 13 are transmitted. The control circuit 55 is also connected to a vehicle-side control circuit (not shown), and transmits and receives various information as a data signal data.

次に、このような車両用電源装置の動作について説明する。まず、図１に示すように、車両非使用時にはイグニションスイッチがオフであるので、リレー駆動スイッチ４９はオフである。従って、第１コイル２１と第２コイル４１は通電されないので、切替スイッチ１３は第１オフ端子２３側、蓄電部スイッチ２９は第２オフ端子３７側にそれぞれ切り替えられた状態となる。なお、車両非使用時であるので、制御回路５５は動作していない。よって、第１コイル制御スイッチ５１もオフである。この時に主電源１１を逆接しても高信頼性が得られることは上記した通りである。 Next, the operation of such a vehicle power supply device will be described. First, as shown in FIG. 1, since the ignition switch is off when the vehicle is not used, the relay drive switch 49 is off. Accordingly, since the first coil 21 and the second coil 41 are not energized, the changeover switch 13 is switched to the first off terminal 23 side, and the power storage unit switch 29 is switched to the second off terminal 37 side. Since the vehicle is not in use, the control circuit 55 is not operating. Therefore, the first coil control switch 51 is also off. At this time, as described above, high reliability can be obtained even if the main power supply 11 is reversely connected.

次に、車両使用時でエンジンが動作している状態について図２により説明する。イグニションスイッチがオンになり、エンジンが動作すると、車両側制御回路はリレー駆動スイッチ４９をオンにする。これにより、第２コイル４１が通電状態となるので、蓄電部スイッチ２９は第２オン端子３５に切り替えられる。これにより、蓄電部３１の充放電が可能となる。また、制御回路５５も起動するので、これにより第１コイル制御スイッチ５１をオンにするように切替スイッチ信号ＳＷが送信される。その結果、第１コイル制御スイッチ５１がオンになり、第１コイル２１にも通電されるので、切替スイッチ１３は第１オン端子１５に切り替えられる。この動作により、主電源１１と負荷１９が接続され、負荷１９が起動する。この際、主電源１１から負荷１９に至る配線経路に従来のようなダイオードが存在しない。従って、ダイオードの電圧降下に起因した電力損失がなくなり、その分、車両用電源装置全体の電力損失が低減され高効率化が可能となる。 Next, a state where the engine is operating when the vehicle is used will be described with reference to FIG. When the ignition switch is turned on and the engine is operated, the vehicle side control circuit turns on the relay drive switch 49. Thereby, since the second coil 41 is energized, the power storage unit switch 29 is switched to the second on terminal 35. Thereby, charging / discharging of the electrical storage part 31 is attained. In addition, since the control circuit 55 is also activated, the changeover switch signal SW is transmitted so as to turn on the first coil control switch 51. As a result, the first coil control switch 51 is turned on and the first coil 21 is energized, so that the changeover switch 13 is switched to the first on terminal 15. By this operation, the main power supply 11 and the load 19 are connected, and the load 19 is activated. At this time, there is no conventional diode in the wiring path from the main power supply 11 to the load 19. Therefore, the power loss due to the voltage drop of the diode is eliminated, and accordingly, the power loss of the entire vehicle power supply device is reduced, and high efficiency can be achieved.

また、制御回路５５は蓄電部電圧検出回路４５より蓄電部３１の電圧Ｖｃを読み込み、満充電電圧に達しているか否かを判断する。もし、起動直後や蓄電部３１から負荷１９への電力供給後で、蓄電部３１の電圧Ｖｃが満充電電圧に達していなければ、制御回路５５は充電回路２５に対し、蓄電部３１を充電するよう充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する。これを受け、充電回路２５は主電源１１の電力を蓄電部３１に充電する。その後、満充電電圧に至れば、制御回路５５は充電回路２５に対し、蓄電部３１への充電を停止するよう充電制御信号Ｃｃｏｎｔを送信する。これを受け、充電回路２５は蓄電部３１の充電を停止する。このような動作を繰り返すことで、蓄電部３１が満充電電圧になるよう制御する。なお、スタータ駆動による主電源１１の電圧低下が起こらない状態であっても、充電回路２５や放電回路２７を介して、蓄電部３１から僅かな漏れ電流が流れる。その結果、蓄電部３１を満充電にしても徐々に電圧Ｖｃが低下していく。この場合も、電圧Ｖｃが既定範囲を超えるまで低下した時に、上記の制御を行うことで再充電されるので、電圧Ｖｃを常に満充電電圧近傍の既定範囲内に保持することができる。 In addition, the control circuit 55 reads the voltage Vc of the power storage unit 31 from the power storage unit voltage detection circuit 45 and determines whether or not the full charge voltage has been reached. If the voltage Vc of the power storage unit 31 has not reached the full charge voltage immediately after startup or after power supply from the power storage unit 31 to the load 19, the control circuit 55 charges the power storage unit 31 with respect to the charging circuit 25. The charging control signal Ccont is transmitted. In response to this, the charging circuit 25 charges the power storage unit 31 with the power of the main power supply 11. Thereafter, when the full charge voltage is reached, the control circuit 55 transmits a charge control signal Ccont to the charging circuit 25 so as to stop the charging of the power storage unit 31. In response, charging circuit 25 stops charging power storage unit 31. By repeating such an operation, the power storage unit 31 is controlled to reach a full charge voltage. Even when the voltage of the main power supply 11 does not drop due to starter driving, a slight leakage current flows from the power storage unit 31 via the charging circuit 25 and the discharging circuit 27. As a result, the voltage Vc gradually decreases even when the power storage unit 31 is fully charged. Also in this case, when the voltage Vc drops to exceed the predetermined range, recharging is performed by performing the above-described control, so that the voltage Vc can always be kept within the predetermined range near the full charge voltage.

制御回路５５は上記した蓄電部３１の電圧Ｖｃだけでなく、主電源１１の電圧Ｖｂも主電源電圧検出回路４７により読み込むことで監視している。エンジン動作中は、スタータが駆動されることがないので、主電源１１の電圧Ｖｂが極端に低下することはない。従って、通常時は制御回路５５が主電源１１の電圧Ｖｂの監視を繰り返している。 The control circuit 55 monitors not only the voltage Vc of the power storage unit 31 but also the voltage Vb of the main power supply 11 by reading it by the main power supply voltage detection circuit 47. Since the starter is not driven during the engine operation, the voltage Vb of the main power supply 11 does not extremely decrease. Therefore, the control circuit 55 repeatedly monitors the voltage Vb of the main power supply 11 at normal times.

次に、アイドリングストップ後のスタータが駆動している状態について図３により説明する。まず、車両が信号等で一時停車し、エンジンが停止したとする。その間の負荷１９への電力は引き続き主電源１１から供給される。次に、アイドリングストップが終了し、エンジンを再起動するためにスタータを駆動したとする。スタータ駆動のための電力は主電源１１から供給されるが、この時、通常１２Ｖ程度である主電源１１の電圧Ｖｂが６Ｖ程度まで大きく低下する。制御回路５５は、この電圧変化を主電源電圧検出回路４７から読み込み、既定値（例えば負荷１９を動作させることができる最低電圧の９Ｖ）以下になれば、直ちに第１コイル制御スイッチ５１をオフにするよう切替スイッチ信号ＳＷを送信する。これを受け、第１コイル制御スイッチ５１がオフになり、第１コイル２１への通電が断たれる。その結果、図３に示すように、切替スイッチ１３は第１オフ端子２３側に切り替えられる。これにより、主電源１１から負荷１９への電力供給が停止する。これと同時に、制御回路５５は、放電回路２７に対して蓄電部３１の電力を負荷１９に供給するように放電制御信号Ｄｃｏｎｔを送信する。これを受け、放電回路２７を構成するＦＥＴがオンになり、蓄電部３１の電力が負荷１９に供給される。これらの動作により、スタータが駆動して主電源１１の電圧Ｖｂが既定値以下に低下すると、蓄電部３１から負荷１９に電力が供給されるので、スタータ駆動時にも負荷１９が停止することがなくなる。さらに、切替スイッチ１３が第１オフ端子２３側に切り替えられているので、従来と同様に蓄電部３１の電力が主電源１１に流れることはない。 Next, the state where the starter after idling stop is driven will be described with reference to FIG. First, it is assumed that the vehicle is temporarily stopped by a signal or the like and the engine is stopped. In the meantime, the power to the load 19 is continuously supplied from the main power supply 11. Next, it is assumed that the idling stop is completed and the starter is driven to restart the engine. Electric power for driving the starter is supplied from the main power supply 11. At this time, the voltage Vb of the main power supply 11 which is usually about 12V is greatly reduced to about 6V. The control circuit 55 reads this voltage change from the main power supply voltage detection circuit 47, and immediately turns off the first coil control switch 51 when the voltage becomes equal to or less than a predetermined value (for example, 9V of the minimum voltage at which the load 19 can be operated). The changeover switch signal SW is transmitted so as to do this. In response to this, the first coil control switch 51 is turned off, and the power supply to the first coil 21 is cut off. As a result, as shown in FIG. 3, the changeover switch 13 is switched to the first off terminal 23 side. Thereby, the power supply from the main power supply 11 to the load 19 is stopped. At the same time, the control circuit 55 transmits a discharge control signal Dcont to the discharge circuit 27 so as to supply the power of the power storage unit 31 to the load 19. In response to this, the FET constituting the discharge circuit 27 is turned on, and the power of the power storage unit 31 is supplied to the load 19. With these operations, when the starter is driven and the voltage Vb of the main power supply 11 falls below a predetermined value, power is supplied from the power storage unit 31 to the load 19, so that the load 19 does not stop even when the starter is driven. . Furthermore, since the changeover switch 13 is switched to the first off terminal 23 side, the power of the power storage unit 31 does not flow to the main power supply 11 as in the conventional case.

なお、図３に示すように、この時の蓄電部スイッチ２９はイグニションスイッチがオンの間は常に第２オン端子３５側に切り替えられているので、蓄電部３１の電力は蓄電部スイッチ２９と放電回路２７を介して負荷１９に供給されることになる。この際も蓄電部３１から負荷１９に至る配線経路にダイオードが存在しないので、ダイオードの電圧降下に起因した電力損失がなくなり、その分、車両用電源装置全体の電力損失が低減され高効率化が可能となる。ここで、放電回路２７にはＦＥＴを用いているが、これをトランジスタに替えると、トランジスタがオンの時にダイオードと同様の電圧降下が発生する。ゆえに、放電回路２７に半導体スイッチング素子を用いる場合はＦＥＴが望ましい。 As shown in FIG. 3, the power storage unit switch 29 at this time is always switched to the second on-terminal 35 side while the ignition switch is on, so that the power of the power storage unit 31 is discharged from the power storage unit switch 29. It is supplied to the load 19 via the circuit 27. Also in this case, since there is no diode in the wiring path from the power storage unit 31 to the load 19, there is no power loss due to the voltage drop of the diode, and accordingly, the power loss of the entire vehicle power supply device is reduced and higher efficiency is achieved. It becomes possible. Here, although FET is used for the discharge circuit 27, when this is replaced with a transistor, a voltage drop similar to that of a diode occurs when the transistor is on. Therefore, when a semiconductor switching element is used for the discharge circuit 27, an FET is desirable.

また、スタータ駆動により主電源１１の電圧Ｖｂが６Ｖ程度まで低下しても、第２コイル４１への電力は主電源１１から供給される。従って、本実施の形態１では、第２コイル４１が６Ｖ程度の電圧でも十分に第２オン端子３５に切り替え続けられる仕様の第２リレーを蓄電部スイッチ２９として用いている。 Further, even if the voltage Vb of the main power supply 11 is reduced to about 6V by the starter drive, the power to the second coil 41 is supplied from the main power supply 11. Therefore, in the first embodiment, the second relay having a specification that allows the second coil 41 to be sufficiently switched to the second on terminal 35 even when the voltage of the second coil 41 is about 6V is used as the power storage unit switch 29.

その後、エンジンが再起動し、スタータ駆動が停止すると、主電源１１の電圧Ｖｂは通常電圧（１２Ｖ）に戻る。これにより、主電源１１から負荷１９に電力供給することが可能となる。従って、制御回路５５は、主電源電圧検出回路４７から読み込んだ電圧Ｖｂが既定値（９Ｖ）より大きくなれば、直ちに放電回路２７のＦＥＴをオフにして蓄電部３１からの放電を停止するとともに、第１コイル制御スイッチ５１をオンにすることにより切替スイッチ１３を第１オン端子１５側に切り替える。これにより、図２の状態に戻り、負荷１９へは再び主電源１１の電力が供給されることになる。なお、蓄電部３１は負荷１９に電力を供給した後なので、その電圧Ｖｃは満充電電圧より低くなっている。従って、制御回路５５は図２で説明した制御により、蓄電部３１を満充電にする動作を行い、次のアイドリングストップ後のスタータ駆動による主電源１１の電圧低下に備える。 Thereafter, when the engine is restarted and the starter drive is stopped, the voltage Vb of the main power supply 11 returns to the normal voltage (12 V). As a result, power can be supplied from the main power supply 11 to the load 19. Therefore, when the voltage Vb read from the main power supply voltage detection circuit 47 becomes larger than the predetermined value (9 V), the control circuit 55 immediately turns off the FET of the discharge circuit 27 and stops the discharge from the power storage unit 31. By turning on the first coil control switch 51, the changeover switch 13 is switched to the first on terminal 15 side. As a result, the state shown in FIG. 2 is restored, and the power of the main power supply 11 is supplied to the load 19 again. In addition, since the electrical storage part 31 is after supplying electric power to the load 19, the voltage Vc is lower than a full charge voltage. Therefore, the control circuit 55 performs the operation of fully charging the power storage unit 31 by the control described with reference to FIG. 2, and prepares for the voltage drop of the main power supply 11 by the starter drive after the next idling stop.

このように、図２と図３の状態を繰り返すことで、アイドリングストップによる負荷１９の停止を回避している。 As described above, the state of FIGS. 2 and 3 is repeated to avoid the load 19 from being stopped due to idling stop.

その後、車両の使用を終了し、イグニションスイッチがオフになったとする。これにより、リレー駆動スイッチ４９がオフになり、第１コイル２１と第２コイル４１への通電が停止する。その結果、切替スイッチ１３と蓄電部スイッチ２９は、それぞれ第１オフ端子２３と第２オフ端子３７に切り替えられる。これと同時に制御回路５５への電力供給も停止するので、切替スイッチ信号ＳＷが途絶える。その結果、第１コイル制御スイッチ５１もオフになる。ゆえに、図１と同じ状態に戻る。 Then, it is assumed that the use of the vehicle is finished and the ignition switch is turned off. Thereby, the relay drive switch 49 is turned off, and energization to the first coil 21 and the second coil 41 is stopped. As a result, the changeover switch 13 and the power storage unit switch 29 are switched to the first off terminal 23 and the second off terminal 37, respectively. At the same time, the power supply to the control circuit 55 is stopped, so that the changeover switch signal SW is interrupted. As a result, the first coil control switch 51 is also turned off. Therefore, it returns to the same state as FIG.

このような状態となることで、負荷１９への電力供給が途絶えるので、負荷１９は動作を停止する。また、蓄電部スイッチ２９は第２オフ端子３７側に切り替えられるので、蓄電部３１に蓄えた電力は強制放電回路４３によって放電される。 In such a state, power supply to the load 19 is interrupted, so the load 19 stops operating. In addition, since the power storage unit switch 29 is switched to the second off terminal 37 side, the power stored in the power storage unit 31 is discharged by the forced discharge circuit 43.

以上に説明したように、従来のダイオードによる電力損失を低減するために、単にダイオードを第１リレーや第２リレーに替えただけでは、電力損失の低減は可能であっても、主電源１１の逆接時の回路保護による信頼性確保が得られない。これに対し、第２コイル４１の一端に逆流防止ダイオード５３を接続した構成とすることにより初めて、最も電力損失が少なく、かつ高信頼性が得られる車両用電源装置が得られる。 As described above, in order to reduce the power loss due to the conventional diode, the power loss can be reduced by simply replacing the diode with the first relay or the second relay. Reliability cannot be ensured by circuit protection during reverse connection. On the other hand, a vehicle power supply device with the least power loss and high reliability can be obtained only by adopting a configuration in which the backflow prevention diode 53 is connected to one end of the second coil 41.

以上の構成、動作により、主電源１１と負荷１９の間に接続した切替スイッチ１３と、蓄電部３１を保護するために接続した蓄電部スイッチ２９のいずれもが、それぞれ第１リレー、および第２リレーで構成されるので、配線経路にダイオードが存在しない。ゆえに電力損失が低減でき高効率化が図れる。さらに、第２コイル４１の一端に逆流防止ダイオード５３を接続したので、主電源１１の逆接時に第２コイル４１に電流が流れず、蓄電部３１の保護が可能となり高信頼性が得られる。従って、主電源１１の逆接に対する回路保護による高信頼性と、電力損失の低減による高効率化を同時に達成できる車両用電源装置を実現できる。 With the above configuration and operation, both the changeover switch 13 connected between the main power supply 11 and the load 19 and the power storage unit switch 29 connected to protect the power storage unit 31 are connected to the first relay and the second relay, respectively. Since it is composed of a relay, there is no diode in the wiring path. Therefore, power loss can be reduced and high efficiency can be achieved. Further, since the backflow prevention diode 53 is connected to one end of the second coil 41, current does not flow through the second coil 41 when the main power supply 11 is reversely connected, so that the power storage unit 31 can be protected and high reliability can be obtained. Therefore, it is possible to realize a vehicle power supply apparatus that can simultaneously achieve high reliability by circuit protection against reverse connection of the main power supply 11 and high efficiency by reducing power loss.

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における車両用電源装置のブロック回路図である。なお、図４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 2)
FIG. 4 is a block circuit diagram of the vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, thick lines indicate power system wirings, and thin lines indicate signal system wirings.

図４において、実施の形態１と同じ構成要素には同じ番号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態２の構成上の特徴は、接続点３３、第１オフ端子２３、および接続点３３と第１オフ端子２３の間の接続配線とから放電回路６１を構成した点である。このような構成とすることにより、実施の形態１における放電回路２７で用いたＦＥＴが不要となり、簡単な構成とすることが可能となる。 In FIG. 4, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. That is, the structural feature of the second embodiment is that the discharge circuit 61 is configured by the connection point 33, the first off terminal 23, and the connection wiring between the connection point 33 and the first off terminal 23. . With such a configuration, the FET used in the discharge circuit 27 in the first embodiment is not necessary, and a simple configuration can be achieved.

このような放電回路６１とすることにより、放電回路６１の制御は次のようになる。実施の形態１では、主電源１１の電圧Ｖｂが既定値（９Ｖ）以下になると、切替スイッチ１３を第１オフ端子２３に切り替えると同時に、放電回路２７のＦＥＴをオンにして、蓄電部３１と負荷１９を接続している。しかし、本実施の形態２においては、接続点３３と第１オフ端子２３の間が接続されているので、切替スイッチ１３を第１オフ端子２３側に切り替えるだけで、蓄電部３１と負荷１９が接続されることになる。従って、制御回路５５は、放電回路６１の制御を切替スイッチ１３の制御により同時に行うことができる。このように構成することにより、主電源１１の電圧Ｖｂが既定値（９Ｖ）以下になった時に、主電源１１と負荷１９の接続を断つとともに、蓄電部３１と負荷１９を接続することができ、実施の形態１と同じ動作が実現できる。 By using such a discharge circuit 61, the control of the discharge circuit 61 is as follows. In the first embodiment, when the voltage Vb of the main power supply 11 becomes a predetermined value (9 V) or less, the selector switch 13 is switched to the first off terminal 23 and at the same time the FET of the discharge circuit 27 is turned on, A load 19 is connected. However, in the second embodiment, since the connection point 33 and the first off terminal 23 are connected, the power storage unit 31 and the load 19 are connected only by switching the changeover switch 13 to the first off terminal 23 side. Will be connected. Therefore, the control circuit 55 can simultaneously control the discharge circuit 61 by controlling the changeover switch 13. With this configuration, when the voltage Vb of the main power supply 11 becomes a predetermined value (9 V) or less, the main power supply 11 and the load 19 can be disconnected and the power storage unit 31 and the load 19 can be connected. The same operation as in the first embodiment can be realized.

このような動作により、制御回路５５は実施の形態１のように放電回路２７を制御する必要がなくなるので、構成だけでなく動作も簡易化することが可能となる。なお、上記以外の動作は実施の形態１と同じである。 Such an operation eliminates the need for the control circuit 55 to control the discharge circuit 27 as in the first embodiment, so that not only the configuration but also the operation can be simplified. The operations other than those described above are the same as those in the first embodiment.

さらに、蓄電部３１から負荷１９までにＦＥＴを介さない構成となるので、特に負荷１９が大電流を消費する場合は、ＦＥＴの発熱対策等が不要となり、さらなる構成の簡易化が図れる。 Further, since the FET is not connected from the power storage unit 31 to the load 19, especially when the load 19 consumes a large current, it is not necessary to take measures against heat generation of the FET, and the configuration can be further simplified.

ここで、本実施の形態２では実施の形態１に比べ、構成、動作ともに簡単になるが、切替スイッチ１３を第１オフ端子２３側に切り替えたり、あるいは第１オン端子１５側に切り替えるまでの極めて短時間の間、負荷１９への電力供給が一瞬途切れる。このような瞬時停電に対し、負荷１９の動作が影響しない場合は、本実施の形態２の構成とすればよい。しかし、瞬時停電により負荷１９の動作が停止してしまう等の影響を受ける場合は、実施の形態１の構成とする必要がある。この場合は、放電回路２７が動作速度の速いＦＥＴで構成されている上に、放電回路２７と切替スイッチ１３の動作を独立して制御できるので、負荷１９への電力供給が途切れることなく主電源１１から蓄電部３１へ、あるいはその逆に切り替えることができる。このように、実施の形態１と本実施の形態２については、負荷１９の仕様によって、適宜いずれかの構成を選択するようにすればよい。 Here, the configuration and operation of the second embodiment are simpler than those of the first embodiment, but the changeover switch 13 is switched to the first off terminal 23 side or switched to the first on terminal 15 side. For a very short time, the power supply to the load 19 is interrupted for a moment. If the operation of the load 19 does not affect such an instantaneous power failure, the configuration of the second embodiment may be used. However, if the operation of the load 19 is stopped by an instantaneous power failure, the configuration of the first embodiment is required. In this case, since the discharge circuit 27 is composed of a fast operating FET and the operations of the discharge circuit 27 and the changeover switch 13 can be controlled independently, the power supply to the load 19 is not interrupted. 11 to the power storage unit 31 or vice versa. As described above, for the first embodiment and the second embodiment, one of the configurations may be appropriately selected according to the specifications of the load 19.

以上の構成、動作により、主電源１１の逆接に対する回路保護による高信頼性と、電力損失の低減による高効率化を同時に達成できる上に、簡単な構成の車両用電源装置を実現できる。 With the above configuration and operation, it is possible to simultaneously achieve high reliability by circuit protection against reverse connection of the main power supply 11 and high efficiency by reducing power loss, and a vehicle power supply device with a simple configuration can be realized.

なお、本実施の形態２において、実施の形態１と同様に放電回路２７も設ける構成としてもよい。すなわち、実施の形態１の構成（図１）に対し、接続点３３と第１オフ端子２３の間を接続する配線を付加する構成とする。このような構成により、切替スイッチ１３を第１オフ端子２３側に切り替えたり、あるいは第１オン端子１５側に切り替える際の瞬時停電が発生する期間は動作速度の速いＦＥＴで構成される放電回路２７により負荷１９に電力が供給される。切替スイッチ１３の動作後は、接続点３３と第１オフ端子２３の間を接続する配線により蓄電部３１から負荷１９に、あるいは主電源１１から負荷１９に電力が供給される。これらにより、特に負荷１９が大電流を消費する場合に、放電回路２７のＦＥＴに大電流が流れる時間が僅かであるので、発熱対策等が不要な簡易構成となり、かつ瞬時停電の発生しない車両用電源装置を実現できる。 In the second embodiment, the discharge circuit 27 may be provided as in the first embodiment. That is, a configuration for adding a wiring connecting the connection point 33 and the first off terminal 23 to the configuration of the first embodiment (FIG. 1) is adopted. With such a configuration, the discharge circuit 27 composed of an FET having a high operating speed during a period when an instantaneous power failure occurs when the changeover switch 13 is switched to the first off terminal 23 side or to the first on terminal 15 side. Thus, power is supplied to the load 19. After the operation of the changeover switch 13, electric power is supplied from the power storage unit 31 to the load 19 or from the main power supply 11 to the load 19 through the wiring connecting the connection point 33 and the first off terminal 23. As a result, especially when the load 19 consumes a large current, the time for the large current to flow through the FET of the discharge circuit 27 is short, so that the vehicle has a simple configuration that does not require countermeasures against heat generation and does not cause an instantaneous power failure. A power supply device can be realized.

また、実施の形態１、２において、リレー駆動スイッチ４９は逆流防止ダイオード５３のカソードとグランドの間に接続されているが、これはリレー駆動スイッチ４９を主電源１１に直接接続するとともに、逆流防止ダイオード５３のカソードと第１コイル制御スイッチ５１の一端をグランドに接続する構成としてもよい。このような構成としても、第２コイル４１と、逆流防止ダイオード５３と、リレー駆動スイッチ４９の直列回路が、主電源１１とグランドの間に接続された構成は実施の形態１、２と同じである。このように、リレー駆動スイッチ４９を主電源１１に直接接続する構成とすることで、リレー駆動スイッチ４９をイグニションスイッチと兼用することができる。従って、回路構成が簡単になる。この場合、イグニションスイッチとしては、鍵により機械的に接点がオンオフする構成のものや、プッシュスイッチ等によりリレーを電気的にオンオフする構成のものがあるが、いずれの構成であっても、実施の形態１、２と同様に主電源１１から負荷１９までの配線経路にダイオード等が存在しない。ゆえに、電力損失が低減でき高効率化が図れる。なお、主電源１１の逆接に対する回路保護については、リレー駆動スイッチ４９と兼用したイグニションスイッチがオフであれば第２コイル４１に電流が流れないので、主電源１１を逆接しても蓄電部３１を保護できる。また、仮にイグニションスイッチがオンの状態で主電源１１を逆接したとしても、逆流防止ダイオード５３により第２コイル４１に電流が流れないので、蓄電部３１を保護できる。従って、イグニションスイッチの状態に関わらず回路保護が可能となる。 In the first and second embodiments, the relay drive switch 49 is connected between the cathode of the backflow prevention diode 53 and the ground, which directly connects the relay drive switch 49 to the main power supply 11 and prevents backflow. The cathode of the diode 53 and one end of the first coil control switch 51 may be connected to the ground. Even in such a configuration, the configuration in which the series circuit of the second coil 41, the backflow prevention diode 53, and the relay drive switch 49 is connected between the main power supply 11 and the ground is the same as in the first and second embodiments. is there. Thus, the relay drive switch 49 can also be used as an ignition switch by directly connecting the relay drive switch 49 to the main power supply 11. Therefore, the circuit configuration is simplified. In this case, the ignition switch has a configuration in which the contact is mechanically turned on / off by a key, and a configuration in which the relay is electrically turned on / off by a push switch or the like. As in the first and second embodiments, there is no diode or the like in the wiring path from the main power supply 11 to the load 19. Therefore, power loss can be reduced and high efficiency can be achieved. As for circuit protection against reverse connection of the main power supply 11, since the current does not flow through the second coil 41 if the ignition switch that is also used as the relay drive switch 49 is OFF, the power storage unit 31 is not connected even if the main power supply 11 is reverse connected. Can protect. Even if the main power supply 11 is reversely connected with the ignition switch turned on, no current flows through the second coil 41 due to the backflow prevention diode 53, so that the power storage unit 31 can be protected. Therefore, circuit protection is possible regardless of the state of the ignition switch.

また、実施の形態１、２において、蓄電部３１には蓄電素子として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 first and second embodiments, the electric double layer capacitor is used as the electric storage element in the electric storage unit 31, but this may be another capacitor such as an electrochemical capacitor or a secondary battery.

また、本実施の形態１、２において、アイドリングストップシステム用の車両用電源装置について述べたが、それらに限らず、電動パワーステアリングや電動過給器等のように、車両使用中に主電源１１の電圧Ｖｂが大きく低下する各種システムにおける車両用電源装置等にも適用可能である。 In the first and second embodiments, the vehicle power supply device for the idling stop system has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the main power supply 11 can be used while the vehicle is in use, such as an electric power steering or an electric supercharger. The present invention can also be applied to a vehicle power supply device and the like in various systems in which the voltage Vb is greatly reduced.

本発明にかかる車両用電源装置は、高信頼性と高効率化を同時に達成できるので、特に主電源の電圧低下時に蓄電部から電力を供給する車両用電源装置等として有用である。 Since the vehicle power supply device according to the present invention can achieve high reliability and high efficiency at the same time, it is particularly useful as a vehicle power supply device that supplies power from the power storage unit when the voltage of the main power supply decreases.

本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図1 is a block circuit diagram of a vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における車両用電源装置の通常時におけるブロック回路図1 is a block circuit diagram of a vehicle power supply device in a normal state according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における車両用電源装置の主電源電圧低下時におけるブロック回路図Block circuit diagram when main power supply voltage of vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention drops 本発明の実施の形態２における車両用電源装置のブロック回路図Block circuit diagram of a vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention 従来の車両用電源装置のブロック回路図Block circuit diagram of a conventional vehicle power supply device

Explanation of symbols

１１主電源
１３切替スイッチ
１９負荷
２３第１オフ端子
２５充電回路
２７、６１放電回路
２９蓄電部スイッチ
３１蓄電部
３３接続点
４１第２コイル
４５蓄電部電圧検出回路
４７主電源電圧検出回路
４９リレー駆動スイッチ
５３逆流防止ダイオード
５５制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Main power supply 13 Changeover switch 19 Load 23 1st OFF terminal 25 Charging circuit 27, 61 Discharge circuit 29 Power storage part switch 31 Power storage part 33 Connection point 41 2nd coil 45 Power storage part voltage detection circuit 47 Main power supply voltage detection circuit 49 Relay drive Switch 53 Backflow prevention diode 55 Control circuit

Claims

A main power supply,
A changeover switch comprising a first relay connected to the main power supply;
A load connected to the changeover switch, and a charging circuit;
A power storage unit connected to the charging circuit via a power storage unit switch;
A connection point between the charging circuit and the power storage unit switch, and a discharging circuit connected between the changeover switch,
A main power supply voltage detection circuit connected to the main power supply;
A power storage unit voltage detection circuit connected to the power storage unit;
The changeover switch, a charging circuit, a discharging circuit, a main power supply voltage detection circuit, and a storage circuit voltage detection circuit connected to the control circuit,
The power storage unit switch includes a second relay,
A series circuit of a second coil built in the second relay, a backflow prevention diode, and a relay drive switch is connected between the main power source and the ground;
The control circuit, when the voltage (Vb) of the main power supply detected by the main power supply voltage detection circuit is equal to or lower than a predetermined value, by switching the changeover switch to a first off terminal built in the changeover switch, A vehicle power supply device configured to supply power of the power storage unit to the load via the discharge circuit.

The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the connection point and the first off terminal are connected.

The discharge circuit includes the connection point, the first off terminal, and a connection wiring between the connection point and the first off terminal,
The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the control circuit controls the discharge circuit by controlling the changeover switch.

2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the backflow prevention diode is directly connected to one of both ends of the second coil.