車両用電源装置
【課題】検出したバッテリの出力電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をオン／オフ制御（ＰＷＭ制御）する際に、正しい時点でバッテリの出力電圧を検出することができる車両用電源装置の提供。
【解決手段】バッテリ８の出力電圧を検出する検出手段３，５と、バッテリ８の出力電圧をオン／オフするスイッチング素子２と、検出手段３，５が検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子２をオン／オフ制御する制御手段４，６とを備え、制御手段４，６によりスイッチング素子２がオン／オフしたバッテリ８の出力電圧を、給電すべき電気負荷７・・へ与える車両用電源装置。検出手段３，５は、制御手段４，６がスイッチング素子２をオンにしているオン期間の終期で、バッテリ８の出力電圧を検出する構成である。
【解決手段】バッテリ８の出力電圧を検出する検出手段３，５と、バッテリ８の出力電圧をオン／オフするスイッチング素子２と、検出手段３，５が検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子２をオン／オフ制御する制御手段４，６とを備え、制御手段４，６によりスイッチング素子２がオン／オフしたバッテリ８の出力電圧を、給電すべき電気負荷７・・へ与える車両用電源装置。検出手段３，５は、制御手段４，６がスイッチング素子２をオンにしているオン期間の終期で、バッテリ８の出力電圧を検出する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの出力電圧を検出し、検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子をオン／オフ制御し、スイッチング素子がオン／オフしたバッテリの出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される電気負荷の種類及びそれらの消費電力は飛躍的に増加する傾向にある。その為、バッテリ及びオルタネータ（車載発電機、交流発電機）という限られた電源を有する車両用電源装置では、電力を確保することは重要な課題となっている。
車両用電源装置では、バッテリの出力電圧は、例えば公称値１２Ｖであり、電気負荷も１２Ｖで作動するようになっているものが多い。しかし、発電機の発電電圧がバッテリを充電するために、１４〜１２．５Ｖと高い電圧となっていることから、１２Ｖを超える電圧で電気負荷を作動させていることが多く、その分、無駄な電力を消費することになる。
【０００３】
そこで、電力の無駄を削減する為に、バッテリの出力電圧が１２Ｖを超えているときは、ランプ等の電気負荷へ供給する電力を、ＰＷＭ制御で１２Ｖに降圧するようなことも提案されている。
特許文献１には、電気負荷への通電電流を断続制御するＭＯＳトランジスタと、電気負荷の必要通電電流量に関連する入力信号に基づき、所定キャリア周波数のパルス信号のデューティ比を変調してパルス幅変調制御電圧として出力するパルス幅変調（ＰＷＭ）回路部とを備える負荷駆動回路が開示されている。波形整形回路部が、パルス幅変調制御電圧に基づき形成した台形形状の制御電圧をＭＯＳトランジスタのゲート電極に出力する。
【特許文献１】特開平９−２０４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無駄な電力を削減する方法として、バッテリの出力電圧が高いときには、デューティ比を低くすることが考えられる。バッテリの出力電圧を図３（ａ）に示すようなＰＷＭ信号でＰＷＭ制御する際、デューティ比を決定する為に、その出力電圧をサンプリングする必要がある。バッテリの出力電圧は、ＰＷＭ制御されると、オンのときには、図３（ｂ）に示すような負荷電流により、図３（ｃ）に示すように電圧降下が生じているが、このときの電圧値が、サンプリングが必要な出力電圧値Ｖｏである。
ところが、検出する側の独自の周期でバッテリの出力電圧をサンプリングすると、図３（ｃ）に示すような時点Ｔａ，Ｔｂでサンプリングすることになり、必要な出力電圧値Ｖｏをサンプリングできていないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、検出したバッテリの出力電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をオン／オフ制御（ＰＷＭ制御）する際に、正しい時点でバッテリの出力電圧を検出することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る車両用電源装置は、バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該出力電圧をオン／オフするスイッチング素子と、前記検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比で前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御手段とを備え、該制御手段により前記スイッチング素子がオン／オフした前記出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、前記検出手段は、前記制御手段が前記スイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、前記バッテリの出力電圧を検出するように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
この車両用電源装置では、検出手段が、バッテリの出力電圧を検出し、スイッチング素子が、バッテリの出力電圧をオン／オフする。制御手段が、検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子をオン／オフ制御し、スイッチング素子がオン／オフしたバッテリの出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える。検出手段は、制御手段がスイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、バッテリの出力電圧を検出する。
【０００８】
第２発明に係る車両用電源装置は、前記制御手段はオン／オフ信号により前記スイッチング素子をオン／オフ制御しており、該オン／オフ信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、該遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、前記スイッチング素子をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
この車両用電源装置では、制御手段はオン／オフ信号によりスイッチング素子をオン／オフ制御しており、遅延回路はそのオン／オフ信号を所定時間遅延させる。遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、スイッチング素子をオン／オフ制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る車両用電源装置によれば、検出したバッテリの出力電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をオン／オフ制御（ＰＷＭ制御）する際に、正しい時点でバッテリの出力電圧を検出する車両用電源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、バッテリ８を備えており、バッテリ８は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電した電力により充電される。オルタネータ１は、図示しないエンジンに連動して発電し、発電した電力は、オルタネータ１内で整流されて出力される。
【００１２】
バッテリ８に充電された電力、及びオルタネータ１が出力した電力は、半導体スイッチ（スイッチング素子）２を通じて、車両に搭載された複数の負荷（電気負荷）７・・に与えられる。
半導体スイッチ２は、遅延回路９及びＰＷＭ制御部（制御手段）６を通じて、制御部４（制御手段）からオン／オフ制御される。制御部４は、バッテリ８の出力電圧を、電圧入力回路（検出手段）３を通じて与えられており、与えられた出力電圧値は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ（検出手段）５でデジタル値に変換して読込む（サンプリングする（検出する））。
【００１３】
制御部４は、読込んだバッテリの出力電圧値に応じてデューティ比を決定し、ＰＷＭ制御部６に与える。ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比で、遅延回路９を通じて、半導体スイッチ２を一定周期でＰＷＭ制御させる。その際、ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号は、制御部４へも与えられる。
【００１４】
このような構成の車両用電源装置では、制御部４は、決定したデューティ比をＰＷＭ制御部６に与える。ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比で図２（ａ）に示すようなＰＷＭ信号を出力する。
制御部４は、ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号の立ち下がりをトリガ信号として、バッテリ８の出力電圧値のデジタル値をサンプリングし、サンプリングした出力電圧値に応じて、次のＰＷＭ信号のデューティ比を決定し、ＰＷＭ制御部６に与える。
ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号は、遅延回路９へも与えられ、遅延回路９は、与えられたＰＷＭ信号を所定時間遅延させて半導体スイッチ２のゲートに与える。半導体スイッチ２は、与えられたＰＷＭ信号により、バッテリ８の出力電圧をＰＷＭ制御し、負荷７に与える。
【００１５】
以上により、図２（ｂ）に示すような負荷電流が負荷７に流れ、図２（ｃ）に示すようなバッテリの出力電圧が、制御部４のＡ／Ｄコンバータ５に与えられる。また、制御部４が、ＰＷＭ信号の立ち下がりをトリガ信号として、バッテリ８の出力電圧値をサンプリングする一方、遅延回路９が所定時間遅延させたＰＷＭ信号により、バッテリの出力電圧をオン／オフしている。
これにより、制御部４は、半導体スイッチ２をオンにしているオン期間の終期（ＰＷＭ制御のパルスの立ち下がり直前）で、バッテリ８の出力電圧をサンプリングすることができる。つまり、図２（ｂ）に示すような負荷電流により、図２（ｃ）に示すように電圧降下が生じたサンプリングが必要な時点Ｔｃ，Ｔｄで、制御部４はバッテリ８の出力電圧Ｖｏをサンプリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用電源装置の動作の例を説明する為の説明図である。
【図３】従来の車両用電源装置の動作の例を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１ オルタネータ
２ 半導体スイッチ（スイッチング素子）
３ 電圧入力回路（検出手段）
４ 制御部（制御手段）
５ Ａ／Ｄコンバータ（検出手段）
６ ＰＷＭ制御部（制御手段）
７ 負荷（電気負荷）
８ バッテリ
９ 遅延回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの出力電圧を検出し、検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子をオン／オフ制御し、スイッチング素子がオン／オフしたバッテリの出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される電気負荷の種類及びそれらの消費電力は飛躍的に増加する傾向にある。その為、バッテリ及びオルタネータ（車載発電機、交流発電機）という限られた電源を有する車両用電源装置では、電力を確保することは重要な課題となっている。
車両用電源装置では、バッテリの出力電圧は、例えば公称値１２Ｖであり、電気負荷も１２Ｖで作動するようになっているものが多い。しかし、発電機の発電電圧がバッテリを充電するために、１４〜１２．５Ｖと高い電圧となっていることから、１２Ｖを超える電圧で電気負荷を作動させていることが多く、その分、無駄な電力を消費することになる。
【０００３】
そこで、電力の無駄を削減する為に、バッテリの出力電圧が１２Ｖを超えているときは、ランプ等の電気負荷へ供給する電力を、ＰＷＭ制御で１２Ｖに降圧するようなことも提案されている。
特許文献１には、電気負荷への通電電流を断続制御するＭＯＳトランジスタと、電気負荷の必要通電電流量に関連する入力信号に基づき、所定キャリア周波数のパルス信号のデューティ比を変調してパルス幅変調制御電圧として出力するパルス幅変調（ＰＷＭ）回路部とを備える負荷駆動回路が開示されている。波形整形回路部が、パルス幅変調制御電圧に基づき形成した台形形状の制御電圧をＭＯＳトランジスタのゲート電極に出力する。
【特許文献１】特開平９−２０４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無駄な電力を削減する方法として、バッテリの出力電圧が高いときには、デューティ比を低くすることが考えられる。バッテリの出力電圧を図３（ａ）に示すようなＰＷＭ信号でＰＷＭ制御する際、デューティ比を決定する為に、その出力電圧をサンプリングする必要がある。バッテリの出力電圧は、ＰＷＭ制御されると、オンのときには、図３（ｂ）に示すような負荷電流により、図３（ｃ）に示すように電圧降下が生じているが、このときの電圧値が、サンプリングが必要な出力電圧値Ｖｏである。
ところが、検出する側の独自の周期でバッテリの出力電圧をサンプリングすると、図３（ｃ）に示すような時点Ｔａ，Ｔｂでサンプリングすることになり、必要な出力電圧値Ｖｏをサンプリングできていないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、検出したバッテリの出力電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をオン／オフ制御（ＰＷＭ制御）する際に、正しい時点でバッテリの出力電圧を検出することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る車両用電源装置は、バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該出力電圧をオン／オフするスイッチング素子と、前記検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比で前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御手段とを備え、該制御手段により前記スイッチング素子がオン／オフした前記出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、前記検出手段は、前記制御手段が前記スイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、前記バッテリの出力電圧を検出するように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
この車両用電源装置では、検出手段が、バッテリの出力電圧を検出し、スイッチング素子が、バッテリの出力電圧をオン／オフする。制御手段が、検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比でスイッチング素子をオン／オフ制御し、スイッチング素子がオン／オフしたバッテリの出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える。検出手段は、制御手段がスイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、バッテリの出力電圧を検出する。
【０００８】
第２発明に係る車両用電源装置は、前記制御手段はオン／オフ信号により前記スイッチング素子をオン／オフ制御しており、該オン／オフ信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、該遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、前記スイッチング素子をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
この車両用電源装置では、制御手段はオン／オフ信号によりスイッチング素子をオン／オフ制御しており、遅延回路はそのオン／オフ信号を所定時間遅延させる。遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、スイッチング素子をオン／オフ制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る車両用電源装置によれば、検出したバッテリの出力電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をオン／オフ制御（ＰＷＭ制御）する際に、正しい時点でバッテリの出力電圧を検出する車両用電源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、バッテリ８を備えており、バッテリ８は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電した電力により充電される。オルタネータ１は、図示しないエンジンに連動して発電し、発電した電力は、オルタネータ１内で整流されて出力される。
【００１２】
バッテリ８に充電された電力、及びオルタネータ１が出力した電力は、半導体スイッチ（スイッチング素子）２を通じて、車両に搭載された複数の負荷（電気負荷）７・・に与えられる。
半導体スイッチ２は、遅延回路９及びＰＷＭ制御部（制御手段）６を通じて、制御部４（制御手段）からオン／オフ制御される。制御部４は、バッテリ８の出力電圧を、電圧入力回路（検出手段）３を通じて与えられており、与えられた出力電圧値は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ（検出手段）５でデジタル値に変換して読込む（サンプリングする（検出する））。
【００１３】
制御部４は、読込んだバッテリの出力電圧値に応じてデューティ比を決定し、ＰＷＭ制御部６に与える。ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比で、遅延回路９を通じて、半導体スイッチ２を一定周期でＰＷＭ制御させる。その際、ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号は、制御部４へも与えられる。
【００１４】
このような構成の車両用電源装置では、制御部４は、決定したデューティ比をＰＷＭ制御部６に与える。ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比で図２（ａ）に示すようなＰＷＭ信号を出力する。
制御部４は、ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号の立ち下がりをトリガ信号として、バッテリ８の出力電圧値のデジタル値をサンプリングし、サンプリングした出力電圧値に応じて、次のＰＷＭ信号のデューティ比を決定し、ＰＷＭ制御部６に与える。
ＰＷＭ制御部６が出力したＰＷＭ信号は、遅延回路９へも与えられ、遅延回路９は、与えられたＰＷＭ信号を所定時間遅延させて半導体スイッチ２のゲートに与える。半導体スイッチ２は、与えられたＰＷＭ信号により、バッテリ８の出力電圧をＰＷＭ制御し、負荷７に与える。
【００１５】
以上により、図２（ｂ）に示すような負荷電流が負荷７に流れ、図２（ｃ）に示すようなバッテリの出力電圧が、制御部４のＡ／Ｄコンバータ５に与えられる。また、制御部４が、ＰＷＭ信号の立ち下がりをトリガ信号として、バッテリ８の出力電圧値をサンプリングする一方、遅延回路９が所定時間遅延させたＰＷＭ信号により、バッテリの出力電圧をオン／オフしている。
これにより、制御部４は、半導体スイッチ２をオンにしているオン期間の終期（ＰＷＭ制御のパルスの立ち下がり直前）で、バッテリ８の出力電圧をサンプリングすることができる。つまり、図２（ｂ）に示すような負荷電流により、図２（ｃ）に示すように電圧降下が生じたサンプリングが必要な時点Ｔｃ，Ｔｄで、制御部４はバッテリ８の出力電圧Ｖｏをサンプリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用電源装置の動作の例を説明する為の説明図である。
【図３】従来の車両用電源装置の動作の例を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１ オルタネータ
２ 半導体スイッチ（スイッチング素子）
３ 電圧入力回路（検出手段）
４ 制御部（制御手段）
５ Ａ／Ｄコンバータ（検出手段）
６ ＰＷＭ制御部（制御手段）
７ 負荷（電気負荷）
８ バッテリ
９ 遅延回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該出力電圧をオン／オフするスイッチング素子と、前記検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比で前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御手段とを備え、該制御手段により前記スイッチング素子がオン／オフした前記出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、
前記検出手段は、前記制御手段が前記スイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、前記バッテリの出力電圧を検出するように構成してあることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御手段はオン／オフ信号により前記スイッチング素子をオン／オフ制御しており、該オン／オフ信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、該遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、前記スイッチング素子をオン／オフ制御するように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項１】
バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該出力電圧をオン／オフするスイッチング素子と、前記検出手段が検出した出力電圧値に応じたデューティ比で前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御手段とを備え、該制御手段により前記スイッチング素子がオン／オフした前記出力電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、
前記検出手段は、前記制御手段が前記スイッチング素子をオンにしているオン期間の終期で、前記バッテリの出力電圧を検出するように構成してあることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御手段はオン／オフ信号により前記スイッチング素子をオン／オフ制御しており、該オン／オフ信号を所定時間遅延させる遅延回路を備え、該遅延回路が遅延させたオン／オフ信号により、前記スイッチング素子をオン／オフ制御するように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１４０３６３（Ｐ２０１０−１４０３６３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１７５６７（Ｐ２００８−３１７５６７）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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