JP2001071834A - 車載用電源装置 - Google Patents

車載用電源装置

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battery
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Yasuhiro Tamai
康弘 玉井
Takashi Gohara
隆志 郷原
Nobunori Ikuta
宣範 生田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源投入時の直流供給による負荷駆動での電
圧変動を軽減する。 【解決手段】 ＣＰＵ３１がＬＡＮ多重化伝送による低
電圧系負荷２６〜２８へのオン制御信号を取り込み、低
電圧系負荷２６〜２８に対する通電を行うために低電圧
系スイッチング素子３６〜３８をオンに制御し、低電圧
系バッテリ２９から低電圧系負荷２６〜２８への直流供
給を行う。この場合、低電圧系負荷２６〜２８へのオン
制御信号の取り込んだ直後に、ＣＰＵ３１が非動作中の
電圧変換器３２を起動する制御を行って低電圧系バッテ
リ２９及び低電圧系負荷２６〜２８への直流供給を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車における各
種負荷に直流供給を行う車載用電源装置に関し、特に、
電源投入時のバッテリからの所定電圧の印加かつ所要電
流の供給（適宜、直流供給と略称する）における負荷駆
動での電圧変動を軽減する制御を行う車載用電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の自動車の直流電源には、従来から
用いられているランプや車載電子機器などに対する１２
Ｖの直流（適宜、低電圧系と記載する）を安定化して供
給するために電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）が用
いられている。また、比較的高電圧で効率的に動作する
ブロアモータなどに対する直流供給や細いケーブル導体
を用いて大電力通電が可能な４８ボルトなどの直流供給
（適宜、高電圧系と記載する）を行う例が知られている
（例えば、特開平５−２７８５３５号「車両用電源装
置」）。
【０００３】図３は、このような従来の低電圧系及び高
電圧系を備える車載用電源装置の構成例を示すブロック
図である。この車載用電源装置は、発電機２からの直流
が、高電圧系（例えば、４８Ｖ）のバッテリ３に充電さ
れる。また、この高電圧系の直流がスイッチＳＷ１を通
じてブロアモータ４に供給され、かつ、電圧変換器５に
入力されて、１２Ｖの直流に低電圧変換されている。こ
の変換した低電圧が低電圧系（１２Ｖ）のバッテリ６に
充電される。
【０００４】このバッテリ６の低電圧は、負荷１０（ス
イッチＳＷ２及びランプ１０ａ、車速センサ１０ｂ、ス
イッチＳＷ３及びブリーダ抵抗器Ｒ等）に供給される。
また、この車載用電源装置では、バッテリ６に対する電
圧及び電流を電圧検出器７及び電流検出器８で検出し、
特に、バッテリ６の電圧が規定値より低下した場合にの
みコントローラ９が電圧変換器５を起動する制御によっ
てバッテリ６の充電が行われる。つまり、この電圧変換
器５の動作又は非動作によって、消費電流の低減が図ら
れる。
【０００５】このような直流供給を行う自動車には、回
路基板を重ね合わせ、かつ、ハーネス用コネクタ及び各
負荷系統のヒューズ並びにスイッチング素子などを内蔵
して電気的接続を行う多層構造の電気接続箱が設けられ
ている。この電気接続箱では、ランプや各種のモータ類
や車載電子機器（例えば、オーディオ装置、ナビケーシ
ョン装置、テレビジョン受像機）などの負荷に直流供給
を行い、かつ、集中配線による接続結線の単純化と共に
保守作業を容易にしている。
【０００６】また、電気接続箱には、直流分岐と共に近
時の複雑化した自動車制御（例えば、増加した車載電子
機器に対する各種の制御と共に、精緻な空燃費制御等）
を実行するためにローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）による多重化伝送（例えば、時分割多重方式（ＴＤ
ＭＡ））を実行するＣＰＵを内蔵した構成が周知であ
る。このＣＰＵは、各種の多重化信号（例えば、車載電
子機器のオン・オフや機能変更切り換え指示信号等）を
取り込んでスイッチング素子を切り換え、その負荷への
通電・非通電（オン・オフ）などを制御している。
【０００７】図４は、従来の車載用電源装置による動作
を説明するためのタイミングチャートである。図４
（ａ）示すように、ＣＰＵなどが操作信号（ＳＷ信号）
を時間（時刻）Ｔで取り込み、その負荷経路のスイッチ
ング素子に対するオン制御を実行する。このオン制御で
図４（ｂ）に示すようにランプなどの突入電流が大きい
場合、図４（ｃ）示す負荷への電源投入時に大きな突入
電流でバッテリから負荷に供給する直流電圧（適宜、バ
ッテリ電圧と記載する）が一時的に低下する。この電圧
低下に遅れて、電圧低下を補うように電圧変換器５から
の直流出力をバッテリに供給するための起動制御が実行
される。このため、図４（ｃ）示す電圧低下で、例え
ば、ランプの照度が一瞬低下したり、オーディオ出力な
どが一時的に低下することがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来例の車
載用電源装置では、特に、１２Ｖの低電圧系での電源投
入時に、その負荷駆動での比較的大きな電圧変動が発生
して、例えば、ランプの照度が一瞬低下したり、オーデ
ィオ出力などが一時的に低下するという欠点がある。
【０００９】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、電源投入時のバッテリから
の直流供給における負荷駆動での電圧変動を高精度かつ
最低限に抑えることが出来ると共に、過充電を防止して
消費電力の削減が可能になる車載用電源装置の提供を目
的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の車載用電源装置は、複数の負荷へ所定電圧
かつ所要電流による直流供給を行うバッテリと、バッテ
リに入力直流電圧を変換して直流供給を行う電圧変換手
段と、負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り
取り込んだ直後に電圧変換手段を起動する制御を行う制
御手段とを備える構成となっている。
【００１１】また、本発明の車載用電源装置は、複数の
負荷へ所定電圧かつ所要電流による直流供給を行うバッ
テリと、バッテリに入力直流電圧を変換して直流供給を
行う電圧変換手段と、負荷に対する通電を指示するオン
制御信号を取り取り込んだ直後に、予め記憶している通
電が指示された負荷の消費電力の情報に対応した直流供
給を、電圧変換手段を起動し、かつ、制御して行うため
の制御手段とを備える構成となっている。
【００１２】さらに、前記制御手段にタイマ手段を更に
設け、タイマ手段が、負荷でのオフ制御からの時間を計
時し、かつ、この経過時間での負荷の温度状態から突入
電流を制御手段が推定すると共に、この推定した突入電
流に対応する直流供給を、制御手段の制御で電圧変換手
段から負荷に行う構成とすると好ましい。
【００１３】このような構成の発明の車載用電源装置
は、負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り取
り込んだ直後に電圧変換手段を起動する制御を行ってい
る。また、この起動制御と共に、予め記憶している負荷
の消費電力に対応した直流供給を行っている。この結
果、電源投入時のバッテリからの直流供給における負荷
駆動、すなわち、負荷への通電開始時の突入電流での電
圧変動を高精度かつ最低限に抑えることが出来るように
なる。
【００１４】また、本発明の車載用電源装置は、負荷で
のオフ制御からの経過時間に対応する負荷の温度状態に
基づいた直流出力を行っている。例えば、負荷が低温の
場合は、抵抗値が小さくて負荷の突入電流が大きくなる
ため、これに対応した直流供給を行うように制御手段が
電圧変換手段に対する制御を行っている。この結果、バ
ッテリに対する充電制御を必要以上に行わないですむよ
うになり、その過充電を防止できると共に、消費電力の
削減も可能になる。特に、負荷がランプなどの場合、温
度の違いによる電流変化が顕著で、低温時などには大き
な突入電流が流れる。そのため、オン・オフのスイッチ
ング制御などを行う場合、最初と十分にランプが温まっ
た場合とではデューティ比が大きく異なる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る車載用電源装
置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は本発明に係る車載用電源装置の一実施形態に
おける構成を示すブロック図である。この車載用電源装
置は、エンジン始動用のスタータ（ＳＴ）１５及びエン
ジンに装着されて４２Ｖの直流供給（適宜、高電圧系と
記載する）を行う発電機（オルタネータ／ＡＬＴ）１６
を装備して構成されている。なお、この４２Ｖの電圧値
は特に限定するものではない。すなわち、採用するバッ
テリや負荷の動作電圧によって決定されるものである。
【００１６】また、この車載用電源装置には、４２Ｖ用
の高電圧系バッテリ１７及び以降で説明する構成の電気
接続箱２０が設けられており、更に、この電気接続箱２
０を通じて４２Ｖの直流供給が行われる高電圧系負荷２
３，２４，２５及び１２Ｖの直流供給（適宜、低電圧系
と記載する）が行われる低電圧系負荷２６，２７，２８
並びに１２Ｖ用の低電圧系バッテリ２９が設けられてい
る。この高電圧系負荷２３〜２５は、例えば、比較的高
電圧で効率的に動作するブロアモータなどであり、低電
圧系負荷２６〜２８は、従来より多用されている定格の
ランプや、例えば、オーディオ装置、ナビケーション装
置、テレビジョン受像機等の車載電子機器である。
【００１７】電気接続箱２０は、ＬＡＮ多重化伝送によ
るＳＷ信号を取り込んで高電圧系負荷２３〜２５及び、
低電圧系負荷２６〜２８のオン・オフのスイッチング制
御などと共に、特に、以降で詳細に説明する「本発明に
対応した制御」を実行するための制御手段となるＣＰＵ
３１を備え、更に、電気接続箱２０に一体化して設けら
れ、高電圧系バッテリ１７からの４２Ｖを低電圧系の１
２Ｖに変換する電圧変換手段となる電圧変換器（ＤＣ／
ＤＣコンバータ）３２を備えている。また、この電気接
続箱２０には、高電圧系負荷２３〜２５のそれぞれの通
電路に直列接続した高電圧系ヒューズＦＳ３，ＦＳ４，
ＦＳ５、及び、ＣＰＵ３１によるオン・オフのスイッチ
ング制御が行われる高電圧系スイッチング素子（ＳＷ）
３３，３４，３５が設けられている。
【００１８】更に、この電気接続箱２０には、低電圧系
負荷２６〜２８のそれぞれの通電路に直列接続した低電
圧系ヒューズＦＳ６，ＦＳ７，ＦＳ８、及び、ＣＰＵ３
１によるオン・オフのスイッチング制御が行われる低電
圧系スイッチング素子（ＳＷ）３６，３７，３８が設け
られている。
【００１９】なお、電圧変換器３２は、４２Ｖから１２
Ｖに低電圧変換を行うと共に、以降で説明する「本発明
に対応した制御」であるＣＰＵ３１による直流供給の制
御を実行する。したがって、電圧変換器３２は従来の１
２Ｖの低電圧系で用いるオルタネータと同様の機能を備
えることになる。このような電圧変換器３２は、例え
ば、周知のシリーズレギュレータであるトランジスタに
よるドロッパ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバー
タを用いる。また、入出力の絶縁が可能なインバータ型
のＤＣ／ＤＣコンバータなどを用いても良く、特に実施
形態として限定はしない。この電圧変換器３２の選択
は、低電圧系負荷２６〜２８の消費電力を考慮し、か
つ、特に、以降で詳細に説明する「本発明に対応した制
御」であるＣＰＵ３１による直流供給の制御等を考慮し
て決定すれば良い。
【００２０】次に、この実施形態の動作について説明す
る。エンジン始動時には、高電圧系バッテリ１７の４２
Ｖが、スタータ（ＳＴ）１５に供給される。なお、アイ
ドル運転時は、高電圧系バッテリ１７の４２Ｖ及びオル
タネータ１６からの直流が電気接続箱２０に供給され、
また、高速運転時は、オルタネータ１６からの直流が高
電圧系バッテリ１７及び電気接続箱２０に供給される。
【００２１】高電圧系バッテリ１７の４２Ｖが、電気接
続箱２０に供給される。電気接続箱２０では、高電圧系
バッテリ１７から供給される４２Ｖを、高電圧系ヒュー
ズＦＳ３〜ＦＳ５及びＣＰＵ３１のオン制御によって導
通した高電圧系スイッチング素子３３〜３５を通じて、
それぞれの高電圧系負荷２３〜２５に供給する。また、
高電圧系バッテリ１７から供給される４２Ｖが、電気接
続箱２０内の電圧変換器３２に入力される。この電圧変
換器３２で１２Ｖに低電圧変換かつ安定化し、この１２
Ｖが、低電圧系ヒューズＦＳ６〜ＦＳ８、及び、ＣＰＵ
３１のオン制御によって導通した低電圧系スイッチング
素子３６〜３８を通じて、それぞれの低電圧系負荷２６
〜２８に供給される。
【００２２】なお、ＣＰＵ３１は、低電圧系バッテリ２
９に対する充電制御を行うのが一般的である。例えば、
電圧検出器及び電流検出器を用い、それぞれの電圧検出
及び電流検出をして、その必要時に電圧変換器３２を起
動する制御を行って低電圧系バッテリ２９に対する充電
を行うが、ここでは、その図示及び説明を省略する。
【００２３】図２は、「本発明に対応した制御」である
ＣＰＵ３１による直流供給の制御を説明するためのタイ
ミングチャートである。電圧変換器３２からの低電圧系
負荷２６〜２８へのＣＰＵ３１による直流供給の制御は
以下（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）である。 （Ａ）操作信号の取り込みによる起動制御 （Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御 （Ｃ）負荷の温度に対応した制御
【００２４】（Ａ）操作信号の取り込みによる起動制御 （１）ＣＰＵ３１が、図２（ａ）に示すように時間（時
刻）ＴでＬＡＮ多重化伝送による操作信号（ＳＷ信
号）、すなわち、低電圧系負荷２６〜２８へのオン制御
信号を取り込む。以下、低電圧系負荷２６に対するオン
制御とする。 （２）図２（ｄ）に示すように低電圧系負荷２６へのオ
ン制御信号を取り込んだ直後に、ＣＰＵ３１が非動作中
の電圧変換器３２を起動する制御を行って、電圧変換器
３２から低電圧系バッテリ２９への直流供給を行う。 （３）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６に対する通電を行
うために低電圧系スイッチング素子３６をオンに制御
し、低電圧系バッテリ２９から低電圧系負荷２６への直
流供給を行う。なお、この低電圧系スイッチング素子３
６のオン制御は、電圧変換器３２の起動制御と同時に行
っても良い。
【００２５】このＣＰＵ３１による電圧変換器３２の起
動制御は、電圧変換器３２がトランジスタによるドロッ
パ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ（シリー
ズレギュレータ）の場合、例えば、トランジスタのベー
スにオン電圧を入力したり、バイアス電圧を低く設定変
更して起動させる。また、これと同様にして、電圧変換
器３２がインバータ型のＤＣ／ＤＣコンバータの場合の
起動制御を行う。
【００２６】この結果、図２（ｂ）（ｃ）に示すように
低電圧系負荷２６への電源投入時の大きな突入電流で低
電圧系バッテリ２９の電圧が一時的に低下する前に、電
圧変換器３２が起動して、この電圧変換器３２の出力電
圧を低電圧系負荷２６及び低電圧系バッテリ２９に供給
できるようになる。したがって、図２（ｃ）に示すよう
に、低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑える
ことが出来る。このため、低電圧系負荷２６への電源投
入時に、低電圧系負荷２６と共に他の低電圧系負荷２
７，２８、例えば、ランプの照度が瞬時的に低下した
り、オーディオ出力などが瞬時的に低下しなくなる。
【００２７】（Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御 （１）ＣＰＵ３１には、図示しないメモリなどに予め低
電圧系負荷２６〜２８のそれぞれ消費電力のデータを記
憶しておく。 （２）ＣＰＵ３１が、図２（ａ）に示すように時間（時
刻）ＴでＬＡＮ多重化伝送による低電圧系負荷２６への
オン制御信号を取り込む。 （３）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６の消費電力データ
を図示しないメモリから取り込んで認識する。 （４）図２（ｄ）に示すように低電圧系負荷２６へのオ
ン制御信号を取り取り込んだ直後に、ＣＰＵ３１が非動
作中の電圧変換器３２を起動する制御を行い、かつ、低
電圧系負荷２６の消費電力に対応するように電圧変換器
３２の動作を制御する。 （５）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６に対する通電を行
うために低電圧系スイッチング素子３６をオンに制御す
る。なお、この低電圧系スイッチング素子３６のオン制
御は、電圧変換器３２の起動制御と同時に行うようにし
ても良い。
【００２８】このような電圧変換器３２の負荷の消費電
力に対応する制御は、電圧変換器３２がトランジスタに
よるドロッパ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバー
タ（シリーズレギュレータ）の場合、トランジスタのベ
ースバイアス電圧を低く設定して、このトランジスタの
直列抵抗値を低下させる。これによって、電圧変換器３
２が、低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑え
るための直流供給、すなわち、所定電圧を印加し、かつ
所要電流を供給する。また、電圧変換器３２が、自励型
や他励型（例えば、ＰＷＭ制御）のインバータ型のＤＣ
／ＤＣコンバータの場合、低電圧系負荷２６の消費電力
に対応するベース駆動制御信号をＣＰＵ３１で生成して
電圧変換器３２に出力し、低電圧系バッテリ２９での出
力電圧が低下しない直流供給を行うように、ＤＣ／ＤＣ
コンバータのスイッチング素子を制御する。
【００２９】この結果、低電圧系負荷２６〜２８のそれ
ぞれの消費電力に対応した出力電圧を電圧変換器３２か
ら低電圧系負荷２６及び低電圧系バッテリ２９に供給で
きるようになる。したがって、図２（ｂ）（ｃ）に示す
ように、突入電流による低電圧系バッテリ２９の電圧低
下を低電圧系負荷２６〜２８ごとに最低限に抑えること
が出来るようになる。このため、低電圧系負荷２６への
電源投入時に、他の負荷、例えば、ランプの照度の瞬時
的な低下やオーディオ出力などの瞬時的な低下を、より
小さく出来るようになる。
【００３０】（Ｃ）負荷の温度に対応した制御 低電圧系負荷２６〜２８は、その温度によって消費電流
が大きくなるが、この温度変化を時間経過として捉え
て、そのオン制御時の突入電流値を考慮したＣＰＵ３１
での制御も可能である。この場合、ＣＰＵ３１にタイマ
回路を設けて、前回オン制御して動作した低電圧系負荷
２６〜２８のオフ制御からの経過時間を計時する。この
経過時間による負荷２６〜２８の温度の低下状態から突
入電流の大きさをＣＰＵ３１が推定する。
【００３１】この推定による突入電流値に対応するよう
に、ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６〜２８の次のオン制
御時に電圧変換器３２に対する制御を行う。この制御
は、前記した「（Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御」
と同様であり、ＣＰＵ３１の制御で電圧変換器３２が、
低電圧系負荷２６〜２８の温度状態に応じた突入電流に
対応する直流供給を行う。すなわち、低電圧系負荷２６
〜２８へ低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑
える所定電圧を印加し、かつ所要電流を供給する。
【００３２】この場合、前記した電圧検出器及び電流検
出器を用いた充電制御を必要以上に行わないですむよう
になる。この結果、低電圧系バッテリ２９に対する過充
電を防止できると共に、消費電力の削減も可能になる。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る車載用電源装置によれば、負荷に対する通電を指
示するオン制御信号を取り取り込んだ直後に、バッテリ
へ低電圧変換による直流供給を行っている。また、この
起動制御と共に、予め記憶している負荷の消費電力に対
応した直流供給を行っている。
【００３４】この結果、電源投入時のバッテリからの直
流供給における負荷駆動、すなわち、電流が増加する突
入電流での電圧変動を高精度かつ最低限に抑えることが
出来るという効果が得られる。
【００３５】また、本発明の車載用電源装置によれば、
負荷でのオフ制御からの経過時間に対応する負荷の温度
状態に基づいた直流出力を行っている。例えば、温度低
下時は、負荷の突入電流が大きくなるため、これに対応
してバッテリへ低電圧変換による直流供給を行ってい
る。
【００３６】この結果、バッテリに対する充電制御を必
要以上に行わないですむようになり、その過充電を防止
できると共に、消費電力の削減も可能になるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車載用電源装置の実施形態における構
成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態の動作を説明するためのタイミング
チャートである。
【図３】従来の車載用電源装置の構成例を示すブロック
図である。
【図４】従来の車載用電源装置の動作を説明するための
タイミングチャートである。
【符号の説明】
１７ 高電圧系バッテリ ２０ 電気接続箱 ２３〜２５ 高電圧系負荷 ２６〜２８ 低電圧系負荷 ２９ 低電圧系バッテリ ３１ ＣＰＵ ３２ 電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ） ３３〜３５ 高電圧系スイッチング素子 ３６〜３８ 低電圧系スイッチング素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年９月７日（１９９９．９．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 車載用電源装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車における各
種負荷に直流供給を行う車載用電源装置に関し、特に、
電源投入時のバッテリからの所定電圧の印加かつ所要電
流の供給（適宜、直流供給と略称する）における負荷駆
動での電圧変動を軽減する制御を行う車載用電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の自動車の直流電源には、従来から
用いられているランプや車載電子機器などに対する１２
Ｖの直流（適宜、低電圧系と記載する）を安定化して供
給するために電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）が用
いられている。また、比較的高電圧で効率的に動作する
ブロアモータなどに対する直流供給や細いケーブル導体
を用いて大電力通電が可能な４８ボルトなどの直流供給
（適宜、高電圧系と記載する）を行う例が知られている
（例えば、特開平５−２７８５３５号「車両用電源装
置」）。
【０００３】図３は、このような従来の低電圧系及び高
電圧系を備える車載用電源装置の構成例を示すブロック
図である。この車載用電源装置は、発電機２からの直流
が、高電圧系（例えば、４８Ｖ）のバッテリ３に充電さ
れる。また、この高電圧系の直流がスイッチＳＷ１を通
じてブロアモータ４に供給され、かつ、電圧変換器５に
入力されて、１２Ｖの直流に低電圧変換を行っている。
この変換した低電圧が低電圧系（１２Ｖ）のバッテリ６
に充電される。
【０００４】このバッテリ６の低電圧は、負荷１０（ス
イッチＳＷ２及びランプ１０ａ、車速センサ１０ｂ、ス
イッチＳＷ３及びブリーダ抵抗器Ｒ等）に供給される。
また、この車載用電源装置では、バッテリ６に対する電
圧及び電流を電圧検出器７及び電流検出器８で検出し、
特に、バッテリ６の電圧が規定値より低下した場合にの
みコントローラ９が電圧変換器５を起動する制御によっ
てバッテリ６の充電が行われる。つまり、この電圧変換
器５の動作又は非動作によって、消費電流の低減が図ら
れる。
【０００５】このような直流供給を行う自動車には、回
路基板を重ね合わせ、かつ、ハーネス用コネクタ及び各
負荷系統のヒューズ並びにスイッチング素子などを内蔵
して電気的接続を行う多層構造の電気接続箱が設けられ
ている。この電気接続箱では、ランプや各種のモータ類
や車載電子機器（例えば、オーディオ装置、ナビケーシ
ョン装置、テレビジョン受像機）などの負荷に直流供給
を行い、かつ、集中配線による接続結線の単純化と共に
保守作業を容易にしている。
【０００６】また、電気接続箱には、直流分岐と共に近
時の複雑化した自動車制御（例えば、増加した車載電子
機器に対する各種の制御と共に、精緻な空燃費制御等）
を実行するためにローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）による多重化伝送（例えば、時分割多重方式（ＴＤ
ＭＡ））を実行するＣＰＵを内蔵した構成が周知であ
る。このＣＰＵは、各種の多重化信号（例えば、車載電
子機器のオン・オフや機能変更切り換え指示信号等）を
取り込んでスイッチング素子を切り換え、その負荷への
通電・非通電（オン・オフ）などを制御している。
【０００７】図４は、従来の車載用電源装置による動作
を説明するためのタイミングチャートである。図４
（ａ）示すように、ＣＰＵなどが操作信号（ＳＷ信号）
を時間（時刻）Ｔで取り込み、その負荷経路のスイッチ
ング素子に対するオン制御を実行する。このオン制御で
図４（ｂ）に示すようにランプなどの突入電流が大きい
場合、図４（ｃ）示す負荷への電源投入時に大きな突入
電流でバッテリから負荷に供給する直流電圧（適宜、バ
ッテリ電圧と記載する）が一時的に低下する。この電圧
低下に遅れて、電圧低下を補うように電圧変換器５から
の直流出力をバッテリに供給するための起動制御が実行
される。このため、図４（ｃ）示す電圧低下で、例え
ば、ランプの照度が一瞬低下したり、オーディオ出力な
どが一時的に低下することがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来例の車
載用電源装置では、特に、１２Ｖの低電圧系での電源投
入時に、その負荷駆動での比較的大きな電圧変動が発生
して、例えば、ランプの照度が一瞬低下したり、オーデ
ィオ出力などが一時的に低下するという欠点がある。
【０００９】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、電源投入時のバッテリから
の直流供給における負荷駆動での電圧変動を高精度かつ
最低限に抑えることが出来ると共に、過充電を防止して
消費電力の削減が可能になる車載用電源装置の提供を目
的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の車載用電源装置は、複数の負荷へ所定電圧
かつ所要電流による直流供給を行うバッテリと、バッテ
リに入力直流電圧を変換して直流供給を行う電圧変換手
段と、負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り
込んだ直後に電圧変換手段を起動する制御を行う制御手
段とを備える構成となっている。
【００１１】また、本発明の車載用電源装置は、複数の
負荷へ所定電圧かつ所要電流による直流供給を行うバッ
テリと、バッテリに入力直流電圧を変換して直流供給を
行う電圧変換手段と、負荷に対する通電を指示するオン
制御信号を取り込んだ直後に、予め記憶している通電が
指示された負荷の消費電力の情報に対応した直流供給
を、電圧変換手段を起動し、かつ、制御して行うための
制御手段とを備える構成となっている。
【００１２】さらに、前記制御手段にタイマ手段を更に
設け、タイマ手段が、負荷でのオフ制御からの時間を計
時し、かつ、この経過時間での負荷の温度状態から突入
電流を制御手段が推定すると共に、この推定した突入電
流に対応する直流供給を、制御手段の制御で電圧変換手
段から負荷に行う構成とすると好ましい。
【００１３】このような構成の発明の車載用電源装置
は、負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り込
んだ直後に電圧変換手段を起動する制御を行っている。
また、この起動制御と共に、予め記憶している負荷の消
費電力に対応した直流供給を行っている。この結果、電
源投入時のバッテリからの直流供給における負荷駆動、
すなわち、負荷への通電開始時の突入電流での電圧変動
を高精度かつ最低限に抑えることが出来るようになる。
【００１４】また、本発明の車載用電源装置は、負荷で
のオフ制御からの経過時間に対応する負荷の温度状態に
基づいた直流出力を行っている。例えば、負荷が低温の
場合は、抵抗値が下がって負荷の突入電流が大きくなる
ため、これに対応した直流供給を行うように制御手段が
電圧変換手段に対する制御を行っている。この結果、バ
ッテリに対する充電制御を必要以上に行わないですむよ
うになり、その過充電を防止できると共に、消費電力の
削減も可能になる。特に、負荷がランプなどの場合、温
度状態に対する突入電流の変化が顕著で、低温時には大
きな突入電流が流れる。そこで、オン／オフ制御などを
行う場合、最初と十分にランプが温まった場合とではデ
ューティ比が大きく異なる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る車載用電源装
置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は本発明に係る車載用電源装置の一実施形態に
おける構成を示すブロック図である。この車載用電源装
置は、エンジン始動用のスタータ（ＳＴ）１５及びエン
ジンに装着されて４２Ｖの直流供給（適宜、高電圧系と
記載する）を行う発電機（オルタネータ／ＡＬＴ）１６
を装備して構成されている。なお、この４２Ｖの電圧値
は特に限定するものではない。すなわち、採用するバッ
テリや負荷の動作電圧によって決定されるものである。
【００１６】また、この車載用電源装置には、４２Ｖ用
の高電圧系バッテリ１７及び以降で説明する構成の電気
接続箱２０が設けられており、更に、この電気接続箱２
０を通じて４２Ｖの直流供給が行われる高電圧系負荷２
３，２４，２５及び１２Ｖの直流供給（適宜、低電圧系
と記載する）が行われる低電圧系負荷２６，２７，２８
並びに１２Ｖ用の低電圧系バッテリ２９が設けられてい
る。この高電圧系負荷２３〜２５は、例えば、比較的高
電圧で効率的に動作するブロアモータなどであり、低電
圧系負荷２６〜２８は、従来より多用されている定格の
ランプや、例えば、オーディオ装置、ナビケーション装
置、テレビジョン受像機等の車載電子機器である。
【００１７】電気接続箱２０は、ＬＡＮ多重化伝送によ
るＳＷ信号を取り込んで高電圧系負荷２３〜２５及び、
低電圧系負荷２６〜２８のオン・オフのスイッチング制
御などと共に、特に、以降で詳細に説明する「本発明に
対応した制御」を実行するための制御手段となるＣＰＵ
３１を備え、更に、電気接続箱２０に一体化して設けら
れ、高電圧系バッテリ１７からの４２Ｖを低電圧系の１
２Ｖに変換する電圧変換手段となる電圧変換器（ＤＣ／
ＤＣコンバータ）３２を備えている。また、この電気接
続箱２０には、高電圧系負荷２３〜２５のそれぞれの通
電路に直列接続した高電圧系ヒューズＦＳ３，ＦＳ４，
ＦＳ５、及び、ＣＰＵ３１によるオン・オフのスイッチ
ング制御が行われる高電圧系スイッチング素子（ＳＷ）
３３，３４，３５が設けられている。
【００１８】更に、この電気接続箱２０には、低電圧系
負荷２６〜２８のそれぞれの通電路に直列接続した低電
圧系ヒューズＦＳ６，ＦＳ７，ＦＳ８、及び、ＣＰＵ３
１によるオン・オフのスイッチング制御が行われる低電
圧系スイッチング素子（ＳＷ）３６，３７，３８が設け
られている。
【００１９】なお、電圧変換器３２は、４２Ｖから１２
Ｖに低電圧変換を行うと共に、以降で説明する「本発明
に対応した制御」であるＣＰＵ３１による直流供給の制
御を実行する。したがって、電圧変換器３２は従来の１
２Ｖの低電圧系で用いるオルタネータと同様の機能を備
えることになる。このような電圧変換器３２は、例え
ば、周知のシリーズレギュレータであるトランジスタに
よるドロッパ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバー
タを用いる。また、入出力の絶縁が可能なインバータ型
のＤＣ／ＤＣコンバータなどを用いても良く、特に実施
形態として限定はしない。この電圧変換器３２の選択
は、低電圧系負荷２６〜２８の消費電力を考慮し、か
つ、特に、以降で詳細に説明する「本発明に対応した制
御」であるＣＰＵ３１による直流供給の制御等を考慮し
て決定すれば良い。
【００２０】次に、この実施形態の動作について説明す
る。エンジン始動時には、高電圧系バッテリ１７の４２
Ｖが、スタータ（ＳＴ）１５に供給される。なお、アイ
ドル運転時は、高電圧系バッテリ１７の４２Ｖ及びオル
タネータ１６からの直流が電気接続箱２０に供給され、
また、高速運転時は、オルタネータ１６からの直流が高
電圧系バッテリ１７及び電気接続箱２０に供給される。
【００２１】高電圧系バッテリ１７の４２Ｖが、電気接
続箱２０に供給される。電気接続箱２０では、高電圧系
バッテリ１７から供給される４２Ｖを、高電圧系ヒュー
ズＦＳ３〜ＦＳ５及びＣＰＵ３１のオン制御によって導
通した高電圧系スイッチング素子３３〜３５を通じて、
それぞれの高電圧系負荷２３〜２５に供給する。また、
高電圧系バッテリ１７から供給される４２Ｖが、電気接
続箱２０内の電圧変換器３２に入力される。この電圧変
換器３２で１２Ｖに低電圧変換かつ安定化し、この１２
Ｖが、低電圧系ヒューズＦＳ６〜ＦＳ８、及び、ＣＰＵ
３１のオン制御によって導通した低電圧系スイッチング
素子３６〜３８を通じて、それぞれの低電圧系負荷２６
〜２８に供給される。
【００２２】なお、ＣＰＵ３１は、低電圧系バッテリ２
９に対する充電制御を行うのが一般的である。例えば、
電圧検出器及び電流検出器を用い、それぞれの電圧検出
及び電流検出をして、その必要時に電圧変換器３２を起
動する制御を行って低電圧系バッテリ２９に対する充電
を行うが、ここでは、その図示及び説明を省略する。
【００２３】図２は、「本発明に対応した制御」である
ＣＰＵ３１による直流供給の制御を説明するためのタイ
ミングチャートである。電圧変換器３２からの低電圧系
負荷２６〜２８へのＣＰＵ３１による直流供給の制御は
以下（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）である。 （Ａ）操作信号の取り込みによる起動制御 （Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御 （Ｃ）負荷の温度に対応した制御
【００２４】（Ａ）操作信号の取り込みによる起動制御 （１）ＣＰＵ３１が、図２（ａ）に示すように時間（時
刻）ＴでＬＡＮ多重化伝送による操作信号（ＳＷ信
号）、すなわち、低電圧系負荷２６〜２８へのオン制御
信号を取り込む。以下、低電圧系負荷２６に対するオン
制御とする。 （２）図２（ｄ）に示すように低電圧系負荷２６へのオ
ン制御信号を取り込んだ直後に、ＣＰＵ３１が非動作中
の電圧変換器３２を起動する制御を行って、電圧変換器
３２から低電圧系バッテリ２９への直流供給を行う。 （３）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６に対する通電を行
うために低電圧系スイッチング素子３６をオンに制御
し、低電圧系バッテリ２９から低電圧系負荷２６への直
流供給を行う。なお、この低電圧系スイッチング素子３
６のオン制御は、電圧変換器３２の起動制御と同時に行
っても良い。
【００２５】このＣＰＵ３１による電圧変換器３２の起
動制御は、電圧変換器３２がトランジスタによるドロッ
パ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ（シリー
ズレギュレータ）の場合、例えば、トランジスタのベー
スにオン電圧を入力したり、バイアス電圧を低く設定変
更して起動させる。また、これと同様にして、電圧変換
器３２がインバータ型のＤＣ／ＤＣコンバータの場合の
起動制御を行う。
【００２６】この結果、図２（ｂ）（ｃ）に示すように
低電圧系負荷２６への電源投入時の大きな突入電流で低
電圧系バッテリ２９の電圧が一時的に低下する前に、電
圧変換器３２が起動して、この電圧変換器３２の出力電
圧を低電圧系負荷２６及び低電圧系バッテリ２９に供給
できるようになる。したがって、図２（ｃ）に示すよう
に、低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑える
ことが出来る。このため、低電圧系負荷２６への電源投
入時に、低電圧系負荷２６と共に他の低電圧系負荷２
７，２８、例えば、ランプの照度が瞬時的に低下した
り、オーディオ出力などが瞬時的に低下しなくなる。
【００２７】（Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御 （１）ＣＰＵ３１には、図示しないメモリなどに予め低
電圧系負荷２６〜２８のそれぞれ消費電力のデータを記
憶しておく。 （２）ＣＰＵ３１が、図２（ａ）に示すように時間（時
刻）ＴでＬＡＮ多重化伝送による低電圧系負荷２６への
オン制御信号を取り込む。 （３）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６の消費電力データ
を図示しないメモリから取り込んで認識する。 （４）図２（ｄ）に示すように低電圧系負荷２６へのオ
ン制御信号を取り込んだ直後に、ＣＰＵ３１が非動作中
の電圧変換器３２を起動する制御を行い、かつ、低電圧
系負荷２６の消費電力に対応するように電圧変換器３２
の動作を制御する。 （５）ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６に対する通電を行
うために低電圧系スイッチング素子３６をオンに制御す
る。なお、この低電圧系スイッチング素子３６のオン制
御は、電圧変換器３２の起動制御と同時に行うようにし
ても良い。
【００２８】このような電圧変換器３２の負荷の消費電
力に対応する制御は、電圧変換器３２がトランジスタに
よるドロッパ制御型やチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバー
タ（シリーズレギュレータ）の場合、トランジスタのベ
ースバイアス電圧を低く設定して、このトランジスタの
直列抵抗値を低下させる。これによって、電圧変換器３
２が、低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑え
るための直流供給、すなわち、所定電圧を印加し、かつ
所要電流を供給する。また、電圧変換器３２が、自励型
や他励型（例えば、ＰＷＭ制御）のインバータ型のＤＣ
／ＤＣコンバータの場合、低電圧系負荷２６の消費電力
に対応するベース駆動制御信号をＣＰＵ３１で生成して
電圧変換器３２に出力し、低電圧系バッテリ２９での出
力電圧が低下しない直流供給を行うように、ＤＣ／ＤＣ
コンバータのスイッチング素子を制御する。
【００２９】この結果、低電圧系負荷２６〜２８のそれ
ぞれの消費電力に対応した出力電圧を電圧変換器３２か
ら低電圧系負荷２６及び低電圧系バッテリ２９に供給で
きるようになる。したがって、図２（ｂ）（ｃ）に示す
ように、突入電流による低電圧系バッテリ２９の電圧低
下を低電圧系負荷２６〜２８ごとに最低限に抑えること
が出来るようになる。このため、低電圧系負荷２６への
電源投入時に、他の負荷、例えば、ランプの照度の瞬時
的な低下やオーディオ出力などの瞬時的な低下を、より
小さく出来るようになる。
【００３０】（Ｃ）負荷の温度に対応した制御 低電圧系負荷２６〜２８は、その温度によって消費電流
が大きくなるが、この温度変化を時間経過として捉え
て、そのオン制御時の突入電流値を考慮したＣＰＵ３１
での制御も可能である。この場合、ＣＰＵ３１にタイマ
回路を設けて、前回オン制御して動作した低電圧系負荷
２６〜２８のオフ制御からの経過時間を計時する。この
経過時間による負荷２６〜２８の温度の低下状態から突
入電流の大きさをＣＰＵ３１が推定する。
【００３１】この推定による突入電流値に対応するよう
に、ＣＰＵ３１が低電圧系負荷２６〜２８の次のオン制
御時に電圧変換器３２に対する制御を行う。この制御
は、前記した「（Ｂ）負荷の消費電力に対応した制御」
と同様であり、ＣＰＵ３１の制御で電圧変換器３２が、
低電圧系負荷２６〜２８の温度状態に応じた突入電流に
対応する直流供給を行う。すなわち、低電圧系負荷２６
〜２８へ低電圧系バッテリ２９の電圧低下を最低限に抑
える所定電圧を印加し、かつ所要電流を供給する。
【００３２】この場合、前記した電圧検出器及び電流検
出器を用いた充電制御を必要以上に行わないですむよう
になる。この結果、低電圧系バッテリ２９に対する過充
電を防止できると共に、消費電力の削減も可能になる。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る車載用電源装置によれば、負荷に対する通電を指
示するオン制御信号を取り込んだ直後に、バッテリへ低
電圧変換による直流供給を行っている。また、この起動
制御と共に、予め記憶している負荷の消費電力に対応し
た直流供給を行っている。
【００３４】この結果、電源投入時のバッテリからの直
流供給における負荷駆動、すなわち、電流が増加する突
入電流での電圧変動を高精度かつ最低限に抑えることが
出来るという効果が得られる。
【００３５】また、本発明の車載用電源装置によれば、
負荷でのオフ制御からの経過時間に対応する負荷の温度
状態に基づいた直流出力を行っている。例えば、温度低
下時は、負荷の突入電流が大きくなるため、これに対応
してバッテリへ低電圧変換による直流供給を行ってい
る。
【００３６】この結果、バッテリに対する充電制御を必
要以上に行わないですむようになり、その過充電を防止
できると共に、消費電力の削減も可能になるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車載用電源装置の実施形態における構
成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態の動作を説明するためのタイミング
チャートである。
【図３】従来の車載用電源装置の構成例を示すブロック
図である。
【図４】従来の車載用電源装置の動作を説明するための
タイミングチャートである。
【符号の説明】 １７ 高電圧系バッテリ ２０ 電気接続箱 ２３〜２５ 高電圧系負荷 ２６〜２８ 低電圧系負荷 ２９ 低電圧系バッテリ ３１ ＣＰＵ ３２ 電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ） ３３〜３５ 高電圧系スイッチング素子 ３６〜３８ 低電圧系スイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 宣範 静岡県裾野市御宿1500番地 矢崎総業株式 会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA04 AA07 BA01 DA04 DA17 DA18 FA06 GB03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の負荷へ所定電圧かつ所要電流によ
    る直流供給を行うバッテリと、 前記バッテリに入力直流電圧を変換して直流供給を行う
    電圧変換手段と、 前記負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り取
    り込んだ直後に前記電圧変換手段を起動する制御を行う
    制御手段と、 を備えることを特徴とする車載用電源装置。
  2. 【請求項２】 複数の負荷へ所定電圧かつ所要電流によ
    る直流供給を行うバッテリと、 前記バッテリに入力直流電圧を変換して直流供給を行う
    電圧変換手段と、 前記負荷に対する通電を指示するオン制御信号を取り取
    り込んだ直後に、予め記憶している通電が指示された負
    荷の消費電力の情報に対応した直流供給を、前記電圧変
    換手段を起動し、かつ、制御して行うための制御手段
    と、 を備えることを特徴とする車載用電源装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段にタイマ手段を更に設け、 前記タイマ手段が、負荷でのオフ制御からの時間を計時
    し、かつ、この経過時間での負荷の温度状態から突入電
    流を制御手段が推定すると共に、この推定した突入電流
    に対応する直流供給を、前記制御手段の制御で前記電圧
    変換手段から前記負荷に行うことを特徴とする請求項２
    又は３記載の車載用電源装置。
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