JP2001298873A - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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JP2001298873A JP2000112613A JP2000112613A JP2001298873A JP 2001298873 A JP2001298873 A JP 2001298873A JP 2000112613 A JP2000112613 A JP 2000112613A JP 2000112613 A JP2000112613 A JP 2000112613A JP 2001298873 A JP2001298873 A JP 2001298873A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力化及び小型化が可能であり、しか
も安価な車両用電源装置を提供する。 【解決手段】 電力を発生する発電機１０と、この発電
機１０から出力される電力により充電され、充電された
電力を高電圧負荷１５１〜１５ｎに供給する第１バッテ
リ１２と、第１バッテリ１２からの高電圧を低電圧に電
圧変換する電圧変換器１２０と、この電圧変換器１２０
から出力される電力により充電され、充電された電力を
低電圧負荷１４１〜１４ｎに供給する第２バッテリ１３
と、第２バッテリ１３及び低電圧負荷１４１〜１４ｎに
流れる電流値に応じて電圧変換器１２０による電圧変換
動作を停止させるＭＰＵ１１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用電源装置に
関し、特に異なる電圧を有する２系統の電源を構成する
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両用電源装置の電源電圧を高電
圧化することにより車体内の配線に流れる電流を小さく
し、配線を軽量化する試みがなされている。ところが、
例えばランプのように高電圧化が困難な負荷も存在する
ため、このような負荷に対しては、高電圧を電圧変換器
で変換することにより得られた低電圧が供給されるよう
になっている。従って、この種の車両用電源装置は、高
電圧系統と低電圧系統といった２系統の電源を備えてい
る。
【０００３】このような２系統の電源を備えた電源装置
として、例えば、特開平１−１８５１９７号公報は、
「車両用電源装置」を開示している。この車両用電源装
置は、高電圧系統と低電圧系統との間にスイッチング素
子を備えており、このスイッチング素子をオン／オフさ
せることにより所定のデューティを有する矩形波電圧を
発生する。そして、この矩形波電圧が低電圧系統の電源
として負荷に供給される。この場合、矩形波電圧の平均
値、すなわち、矩形波の直流成分が低電圧系統の電源電
圧となるので、デューティを変えることにより任意の電
源電圧を発生させることができる。
【０００４】また、高電圧化が困難な負荷として、例え
ば点火コイルが存在する。この点火コイルには低電圧を
供給しなければならないが、上記のような矩形波電圧を
供給すると誤動作する虞れがある。そこで、従来の車両
用電源装置では、電圧変換器から出力される矩形波電圧
をコンデンサで平滑化して点火コイルに供給するように
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧変
換器からの矩形波電圧を平滑化用のコンデンサを用いて
平滑化しようとしてもリップルの発生は免れず、このリ
ップルを十分に抑えようとすれば、大容量のコンデンサ
が必要になる。その結果、車両用電源装置が高価且つ大
型になるという問題がある。
【０００６】また、上述した従来の車両用電源装置で
は、バッテリからの電流をスイッチング素子でオン／オ
フするので、バッテリ側の電圧にもリップルが発生す
る。このリップルを除去するために、この従来の車両用
電源装置では、複数の負荷を順次連続して動作させるこ
とにより、バッテリから流出する電流が常に一定になる
ように制御している。しかしながら、多数の負荷が同時
に駆動される場合、複数の負荷を順次動作させるために
各電圧波形のデューティが制限されるので、各負荷に必
要な電力が得られないという問題がある。
【０００７】なお、バッテリ側のリップルを吸収させる
ために、従来のバッテリを平滑コンデンサとして用いる
ことも考えられるが、無負荷でバッテリが満充電の状態
では、このバッテリによってリップルを十分に吸収させ
ることができない。そのため、この場合も大容量の平滑
用のコンデンサが必要になってしまう。
【０００８】更に、電圧変換器は、その動作時には電力
を消費するために、負荷電流が小さいときは変換効率が
悪いという問題がある。
【０００９】本発明は、このような諸問題を解消するた
めになされたものであり、その目的は、低消費電力化及
び小型化が可能であり、しかも安価な車両用電源装置を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、電力を発生する発電機
と、前記発電機から出力される電力により充電され、充
電された電力を第１負荷に供給する第１バッテリと、前
記第１バッテリの出力電圧を他の電圧に電圧変換する電
圧変換器と、前記電圧変換器から出力される電力により
充電され、充電された電力を第２負荷に供給する第２バ
ッテリと、前記第２バッテリ及び前記第２負荷に流れる
電流値に応じて前記電圧変換器による電圧変換動作を停
止させる制御手段、とを備えたことを特徴とする。
【００１１】この請求項１に記載の発明によれば、第２
バッテリ及び第２負荷に流れる電流値に応じて電圧変換
器による電圧変換動作が停止される。例えば、第２バッ
テリに流れる電流が小さく（満充電状態）なり、且つ第
２負荷に流れる電流が小さく（無負荷状態）になった時
に電圧変換器の電圧変換動作が停止させるように構成で
きる。その結果、電圧変換動作が停止されている電圧変
換器では電力が消費されないので、車両用電源装置の低
消費電力化が実現できる。
【００１２】また、電圧変換器の電圧変換動作が停止さ
れた状態では、第２バッテリからの出力電圧にリップル
は、発生しないので平滑化用のコンデンサは不要であ
る。一方、電圧変換器が電圧変換動作を行っている状態
では、第２バッテリは満充電になっておらず、第２バッ
テリを平滑用のコンデンサとして使用できる。従って、
何れの状態でも平滑用のコンデンサを別途設ける必要が
ないので、車両用電源装置を小型化できると共に、低価
格化を実現できる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第２負荷に流れる電流値を検出す
る負荷電流センサと、前記第２バッテリの入出力端子に
流れる電流値を検出するバッテリ電流センサとを更に備
え、前記制御手段は、前記負荷電流センサで検出された
電流値が第１の所定値以下であり、且つ前記バッテリ電
流センサで検出された電流値が第２の所定値以下である
場合に、前記電圧変換器による電圧変換動作を停止させ
ることを特徴とする。
【００１４】この請求項２に記載の発明によれば、負荷
電流センサで検出された電流値が第１の所定値以下（無
負荷状態）であり、且つバッテリ電流センサで検出され
た電流値が第２の所定値以下（満充電状態）になった時
に電圧変換器による電圧変換動作が停止されるので、請
求項１に記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第２バッテリと前記第２負荷との
間に設けられ、前記制御手段からの指示に応答して開閉
するスイッチと、前記第２バッテリの入出力端子に流れ
る電流値を検出するバッテリ電流センサとを更に備え、
前記制御手段は、前記スイッチに開放を指示しており、
且つ前記バッテリ電流センサで検出された電流値が所定
値以下である場合に、前記電圧変換器による電圧変換動
作を停止させることを特徴とする。
【００１６】この請求項３に記載の発明によれば、制御
手段は、スイッチに開放を指示していることにより、第
２バッテリが無負荷状態であることを検出できるので、
第２負荷に流れる電流値を検出する必要がない。その結
果、負荷電流センサが不要になるので、車両用電源装置
を安価に構成できる。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記電圧変換器の出力端子に流れる電
流値を検出する負荷電流センサを更に備え、前記制御手
段は、前記負荷電流センサで検出された電流値が所定値
以下であり、且つ前記負荷電流センサで検出された電流
値が所定レベル以上のリップルを有する場合に、前記電
圧変換器による電圧変換動作を停止させることを特徴と
する。
【００１８】この請求項４に記載の発明によれば、負荷
電流センサで検出された電流値が所定値以下であり、且
つ所定レベル以上のリップルを有する場合に、電圧変換
器による電圧変換動作を停止させるようにしたので、第
２バッテリの入出力端子に流れる電流値を検出する必要
がない。その結果、第２バッテリの入出力端子に流れる
電流値を検出するための電流センサが不要になるので、
車両用電源装置を安価に構成できる。
【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御
手段は、電力供給が停止されている前記第２負荷への電
力供給を開始させる際に、前記電圧変換器による電圧変
換動作を開始させることを特徴とする。
【００２０】この請求項５に記載の発明によれば、第２
負荷への電力供給が停止されている状態から第２負荷へ
の電力供給を開始させる際に、電圧変換器による電圧変
換動作を開始させるように構成したので、無負荷時は第
２バッテリへの過充電を防止できる。また、電力供給を
開始する時に起こる第２バッテリの電圧低下を防止でき
る。
【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請
求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記電圧
変換器は、前記第２バッテリの出力電圧を前記第１バッ
テリの出力電圧に逆電圧変換する逆電圧変換手段を更に
備え、前記制御手段は、更に、前記第２バッテリ及び前
記第２負荷に流れる電流値に応じて前記逆電圧変換手段
による逆電圧変換動作を行わせ、前記第１バッテリを充
電することを特徴とする。
【００２２】この請求項６に記載の発明によれば、第２
バッテリ及び第２負荷に流れる電流値に応じて逆電圧変
換手段による逆電圧変換動作が開始され、第１バッテリ
の充電が開始される。例えば、第２バッテリに流れる電
流が小さく（満充電状態）なり、且つ第２負荷に流れる
電流が小さく（無負荷状態）なった時に第２バッテリか
ら逆電圧変換手段を介して第１バッテリが充電されるの
で、第１バッテリの過放電を防止できる。また、逆電圧
変換動作は、第２バッテリが満充電状態且つ無負荷状態
の時に行われるので、第２バッテリの残存容量が小さい
ときに、更に電流が持ち出されることによる第２バッテ
リの劣化を防止できる。
【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、前記制御手段は、更に、前記発電機の
発電量が少なくなるように該発電機を制御することを特
徴とする。
【００２４】この請求項７に記載の発明によれば、制御
手段の制御によって第２バッテリが満充電状態且つ無負
荷状態の時に第１のバッテリが充電されるが、制御手段
は、更に、発電機の発電量が少なくなるように制御する
ので、発電機が消費する燃料が少なくて済み、燃費を向
上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において
は、電圧変換器がジャンクションボックス内に配置さ
れ、これらが一体に構成されている例を示すが、電圧変
換器とジャンクションボックスとは別体に構成してもよ
い。この実施の形態のように、電圧変換器とジャンクシ
ョンボックスとを一体に構成すれば、ジャンクションボ
ックス内の構成要素を制御するためのマイクロコンピュ
ータ（以下、「ＭＰＵ」という）を電圧変換器の制御に
共有できるという利点がある。
【００２６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る車両用電源装置の電気的な構成を
示すブロック図である。この車両用電源装置は、発電機
１０、ジャンクションボックス１１、第１バッテリ１
２、第２バッテリ１３、低電圧負荷１４１〜１４ｎ及び
高電圧負荷１５１〜１５ｎから構成されている。
【００２７】発電機１０は、図示しないエンジンの回転
により駆動されて直流電力を発生する。この発電機１０
で発生された直流電力は、ジャンクションボックス１１
及び第１バッテリ１２に供給される。
【００２８】第１バッテリ１２は、例えば４２ボルトと
いった高電圧の電力を蓄えて出力する蓄電池である。こ
の第１バッテリ１２は、発電機１０からの直流電力によ
り充電される。また、この第１バッテリ１２から出力さ
れる高電圧の電力はジャンクションボックス１１に供給
される。
【００２９】第２バッテリ１３は、例えば１２ボルトと
いった低電圧の電力を蓄えて出力する蓄電池である。こ
の第２バッテリ１３は、ジャンクションボックス１１か
らの直流電力により充電される。また、この第２バッテ
リ１３から出力される低電圧の電力はジャンクションボ
ックス１１に供給される。
【００３０】低電圧負荷１４１〜１４ｎは、本発明の第
２負荷に対応し、例えばヘッドライト、テールランプ、
車内灯といったランプ類や点火プラグ等から構成されて
いる。この低電圧負荷１４１〜１４ｎには、ジャンクシ
ョンボックス１１から供給される低電圧の電力により駆
動される。
【００３１】高電圧負荷１５１〜１５ｎは、本発明の第
１負荷に対応し、例えばワイパー、パワーウインドウ等
を駆動するモータから構成されている。この高電圧負荷
１５ １〜１５ｎには、ジャンクションボックス１１から
供給される高電圧の電力により駆動される。
【００３２】ジャンクションボックス１１は、第１バッ
テリ１２から供給される直流電力を各負荷に分配すると
共に、第２バッテリ１３に供給する。このジャンクショ
ンボックス１１には、ＭＰＵ１１０、電圧変換器１２
０、スイッチ１３０１〜１３０ ｎ及び１４０１〜１４０
ｎ、負荷電流センサ１５０、バッテリ電流センサ１６０
並びにヒューズＦ１１〜Ｆ１ｎ及びＦ２１〜Ｆ２ｎを含
んでいる。
【００３３】ＭＰＵ１１０は、この車両用電源装置の全
体を制御する。このＭＰＵ１１０には、スイッチ１３０
１〜１３０ｎ及び１４０１〜１４０ｎの制御端子、負荷
電流センサ１５０、バッテリ電流センサ１６０及び車内
ＬＡＮの回線が接続されている。また、このＭＰＵ１１
０の電源端子は、第２バッテリ１３に接続されており、
該第２バッテリ１３から電力が供給されるようになって
いる。
【００３４】このＭＰＵ１１０は、例えば、負荷電流セ
ンサ１５０及びバッテリ電流センサ１６０からの信号に
基づいて電圧変換器１２０の電圧変換動作の停止及び開
始を制御する。また、ＭＰＵ１１０は、スイッチ１３０
１〜１３０ｎ及び１４０１〜１４０ｎの開閉を制御す
る。更に、ＭＰＵ１１０は、車内ＬＡＮにより、車両の
他の部分（図示しない）と信号の送受を行う。例えばヘ
ッドライトを点灯するためのライトスイッチ（図示しな
い）からの信号は、数〜数十ミリ秒に１回程度の割合で
車内ＬＡＮを介してＭＰＵ１１０に送られてくる。ＭＰ
Ｕ１１０は、後述するように、車内ＬＡＮからの信号に
基づいてヘッドライトを点灯させる。
【００３５】電圧変換器１２０の入力端子は、ヒューズ
Ｆを介して第１バッテリ１２に接続されている。また、
出力端子は、ヒューズＦ２１〜Ｆ２ｎを介してスイッチ
１３０１〜１３０ｎにそれぞれ接続されると共に、ＭＰ
Ｕ１１０及び第２バッテリ１３に接続されている。
【００３６】この電圧変換器１２０は、発電機１０及び
第１バッテリ１２からヒューズＦを介して入力端子に供
給された高電圧（４２ボルトの直流電圧）から所定のデ
ューティを有する矩形波電圧を生成し、これを低電圧
（矩形波電圧の平均値が１２ボルト）の電力として出力
端子から出力する。また、この電圧変換器１２０は、Ｍ
ＰＵ１１０からの制御信号に応答して電圧変換動作の開
始及び停止を行う。
【００３７】スイッチ１３０１〜１３０ｎの入力端子
は、それぞれヒューズＦ１１〜Ｆ１ｎを介して第１バッ
テリ１２に接続されている。また、スイッチ１３０１〜
１３０ ｎの出力端子は、高電圧負荷１５１〜１５ｎにそ
れぞれ接続されている。スイッチ１３０１〜１３０ｎの
各々は、ＭＰＵ１１０からその制御端子に入力される制
御信号に応答して開閉し、第１バッテリ１２からの直流
電力を高電圧負荷１５１〜１５ｎに供給する。
【００３８】スイッチ１４０１〜１４０ｎの入力端子
は、それぞれヒューズＦ２１〜Ｆ２ｎを介して第２バッ
テリ１３に接続されている。また、スイッチ１４０１〜
１４０ ｎの出力端子は、低電圧負荷１４１〜１４ｎにそ
れぞれ接続されている。スイッチ１４０１〜１４０ｎの
各々は、ＭＰＵ１１０からその制御端子に入力される制
御信号に応答して開閉し、第２バッテリ１３からの直流
電力を低電圧負荷１４１〜１４ｎに供給する。
【００３９】負荷電流センサ１５０は、電圧変換器１２
０の出力端子の近傍に配置され、この電圧変換器１２０
から出力される電流の大きさを検出する。この負荷電流
センサ１５０で検出された電流値は、ＭＰＵ１１０に送
られる。
【００４０】バッテリ電流センサ１６０は、第２バッテ
リ１３の入出力端子の近傍に配置され、この第２バッテ
リ１３に入出力する電流の大きさを検出する。このバッ
テリ電流センサ１６０で検出された電流値は、ＭＰＵ１
１０に送られる。
【００４１】次に、このように構成された本発明の第１
の実施の形態に係る車両用電源装置の動作を説明する。
以下では、ヘッドライトが低電圧負荷１４１に割り当て
られているものとして説明する。
【００４２】まず、図示しないイグニッションスイッチ
が投入されると、発電機１０は発電を開始する。この
際、第１バッテリ１２の出力電圧が規定値より小さい場
合は、該第１バッテリ１２は、発電機１０からの直流電
力により充電される。第１バッテリ１２から出力される
４２ボルトの直流電力は、ヒューズＦを介して電圧変換
器１２０に供給されると共に、ヒューズＦ１１〜Ｆ１ｎ
を介してスイッチ１３０ １〜１３０ｎの入力端子にそれ
ぞれ供給される。
【００４３】一方、ＭＰＵ１１０は、イグニッションス
イッチが投入されることにより第２バッテリ１３からの
直流電力によって動作を開始し、電圧変換の開始を指示
する制御信号を生成して電圧変換器１２０に送る。電圧
変換器１２０は、この制御信号に応答して電圧変換動作
を開始する。すなわち、第１バッテリ１２から入力端子
に供給された４２ボルトの高電圧を１２ボルトの低電圧
に変換して出力端子から出力する。この際、第２バッテ
リ１３の出力電圧が規定値より小さい場合は、該第２バ
ッテリ１３は、電圧変換器１２０からの直流電力により
充電される。
【００４４】第２バッテリ１３から出力された１２ボル
トの直流電力は、ＭＰＵ１１０に供給されると共に、ヒ
ューズＦ２１〜Ｆ２ｎを介してスイッチ１４０１〜１４
０ｎの入力端子にそれぞれ供給される。これにより、車
両用電源装置は定常状態に入る。
【００４５】この定常状態で、例えばヘッドライトを点
灯するためのライトスイッチ（図示しない）が操作され
ると、ヘッドライトの駆動を指示するための駆動指示信
号が車内ＬＡＮを経由してＭＰＵ１１０に送られてく
る。このヘッドライトの駆動指示信号を受け取ったＭＰ
Ｕ１１０は、スイッチの閉成を指示する制御信号を生成
し、スイッチ１４０１の制御端子に供給する。これによ
り、スイッチ１４０１が閉成され、第２バッテリ１３か
らの電力が低電圧負荷１４１に供給され、ヘッドライト
が点灯する。
【００４６】また、この定常状態に入ると、ＭＰＵ１１
０は、負荷電流センサ１５０からの電流値を定期的に取
り込んで負荷の状態の監視を開始すると共に、バッテリ
電流センサ１６０からの電流値を定期的に取り込んで第
２バッテリ１３の状態の監視を開始する。すなわち、Ｍ
ＰＵ１１０は、第２バッテリ１３が無負荷状態で且つ満
充電状態であるかどうかの検査を開始する。
【００４７】この検査は、以下の方法（第１の方法）で
行われる。すなわち、電圧変換器１２０から出力される
電流は、主に低電圧負荷１４１〜１４ｎへ供給される負
荷電流と第２バッテリ１３へ供給される充電電流とから
構成されているが、無負荷の状態（スイッチ１４０１〜
１４０ｎが何れも開放されている状態）では負荷電流は
流れない。また、第２バッテリ１３が満充電であれば充
電電流も流れない。
【００４８】従って、負荷電流センサ１５０で検出され
る電流値及びバッテリ電流センサ１６０で検出される電
流値は何れも小さい。そこで、ＭＰＵ１１０は、負荷電
流センサ１５０で検出される電流値が第１の所定値より
小さく、且つバッテリ電流センサ１６０で検出される電
流値が第２の所定値より小さい場合に、第２バッテリ１
３が無負荷状態で且つ満充電状態であることを検出す
る。
【００４９】上記検査は、他の方法（第２の方法）で行
うこともできる。すなわち、ＭＰＵ１１０は、車内ＬＡ
Ｎからの低電圧負荷１４１〜１４ｎの駆動指示信号を受
信するので、この駆動指示信号の有無を調べることによ
り第２バッテリ１３が無負荷であるかどうかを知ること
ができる。
【００５０】そこで、ＭＰＵ１１０は、低電圧負荷１４
１〜１４ｎの駆動指示信号が１つも存在せず、且つバッ
テリ電流センサ１６０で検出された電流値が所定値より
小さい場合に、第２バッテリ１３が、無負荷状態で且つ
満充電状態であることを検出する。この方法によれば、
負荷電流センサ１５０が不要になるという利点がある。
【００５１】上記検査は、更に他の方法（第３の方法）
で行うこともできる。すなわち、第２バッテリ１３は、
満充電状態になると、リップルを吸収できずにコンデン
サとして機能しなくなる。その結果、第２バッテリ１３
の入出力端子での電圧のリップルが大きくなる。この場
合、電圧のリップルは負荷が増大すると大きくなる傾向
にあるので、該リップルが大きくなったことだけで第２
バッテリ１３が満充電状態であると断定することはでき
ない。
【００５２】そこで、ＭＰＵ１１０は、負荷電流センサ
１５０で検出された電流値が所定値より小さいことによ
り第２バッテリ１３が無負荷状態であることを判断し、
且つ負荷電流センサ１５０で検出された電流値のリップ
ルのレベルが所定レベル値より大きい場合に、第２バッ
テリ１３が満充電状態であることを検出する。この方法
によれば、バッテリ電流センサ１６０が不要になるとい
う利点がある。なお、この第３の方法では、第２バッテ
リ１３が無負荷であるかどうかの判断は、上記第２の方
法と同様に、低電圧負荷１４１〜１４ｎの駆動指示信号
が１つも存在しないかどうかに基づいて判断することも
できる。
【００５３】ＭＰＵ１１０は、上記のようにして第２バ
ッテリが無負荷状態で且つ満充電状態であることを検出
すると、電圧変換動作の停止を指示する制御信号を生成
して電圧変換器１２０に送る。電圧変換器１２０は、こ
の制御信号に応答して電圧変換動作を停止する。これに
より、電圧変換器１２０での電力消費が抑止されるの
で、この車両用電源装置の低消費電力化が実現されてい
る。また、電圧変換器１２０が電圧変換動作を停止する
ことにより第２バッテリ１３の出力にリップルは発生し
ない。
【００５４】また、上記のように構成される車両用電源
装置では、第２バッテリ１３が満充電状態でない場合
は、電圧変換器１２０による電圧変換動作が行われ、矩
形波電圧が第２バッテリ１３に供給される。ところが、
第２バッテリ１３が満充電でない場合は、該第２バッテ
リ１３は平滑用のコンデンサとしての機能を発揮するの
で、電圧変換器１２０から出力される矩形波電圧のリッ
プルは吸収されて平滑化される。
【００５５】その結果、電圧変換器１２０が電圧変換動
作中であるか否かに拘わらず電圧変換器１２０の出力端
子（第２バッテリ１３の入出力端子）では平滑化された
電圧が得られるので、従来の車両用電源装置のように、
電圧変換器１２０の出力端子に大容量のコンデンサを設
ける必要がない。従って、車両用電源装置を小型化でき
ると共に、低廉化が可能である。
【００５６】（第２の実施の形態）この第２の実施の形
態に係る車両用電源装置は、電圧変換器１２０の電圧変
換動作の停止中に低電圧負荷１４１〜１４ｎが駆動され
た場合に、第２バッテリ１３の入出力端子で発生するリ
ップルを抑止するようにしたものである。
【００５７】この第２の実施の形態に係る車両用電源装
置の構成は、図１のブロック図に示した構成と同じであ
り、ＭＰＵ１１０の動作だけが異なる。
【００５８】上述した第１の実施の形態に係る車両用電
源装置において、電圧変換器１２０の電圧変換動作の停
止中に低電圧負荷１４１〜１４ｎが駆動されると、第２
バッテリ１３の出力電圧が急激に低下する場合がある。
このような状態が発生するのを回避するために、ＭＰＵ
１１０は以下のように動作する。
【００５９】すなわち、ＭＰＵ１１０は、車内ＬＡＮか
ら低電圧負荷１４１〜１４ｎの駆動を指示するための駆
動指示信号が入力された場合に、電圧変換器１２０が電
圧変換動作の停止中であれば、電圧変換動作の開始を指
示する制御信号を生成して電圧変換器１２０に送る。電
圧変換器１２０は、この制御信号に応答して電圧変換動
作を開始する。
【００６０】これにより、電源供給開始に伴う第２バッ
テリの電圧低下を防止できる。また、低電圧負荷１４１
〜１４ｎの駆動を指示するための駆動指示信号が入力さ
れた場合にのみ、電圧変換器１２０は、電圧変換動作を
開始するので、無負荷時における第２バッテリ１３への
過充電を防ぐことができる。
【００６１】（第３の実施の形態）この第３の実施の形
態に係る車両用電源装置は、第１の実施の形態に係る車
両用電源装置における電圧変換器１２０に昇圧機能を設
け、高電圧側の第１バッテリの残存容量が少なくなり且
つ低電圧側の第２バッテリが無負荷状態で且つ満充電状
態であれば、該第１バッテリを充電するようにしたもの
である。
【００６２】一般に、高電圧側の第１バッテリ１２が空
になってしまった場合、これを充電する方法として、高
電圧で第１バッテリ１２を直接充電する方法及び低電圧
側の第２バッテリ１３の出力を昇圧して第１バッテリ１
２を充電する方法がある。前者の方法は、例えば他車に
搭載されている高電圧のバッテリに第１バッテリ１２を
直接接続して充電することが考えられるが、高電圧同士
を接続することになるので取り扱いが難しい。
【００６３】そこで、他車に搭載されている低電圧のバ
ッテリに第２バッテリ１３を接続し、この第２バッテリ
１３の出力を昇圧して高電圧の第１バッテリ１２を充電
する後者の方法が取り扱いも簡単であり現実的である。
また、この方法によれば、第２バッテリ１３を直接充電
する場合は、従来の充電器を利用できるという利点もあ
る。
【００６４】一方、他車や充電器がない場合に高電圧側
の第１バッテリ１２が空になると、低電圧側の第２バッ
テリ１３の出力を昇圧して第１バッテリ１２を充電する
必要が生じる。これは、エンジンの始動時は高電圧側の
第１バッテリ１２の出力が使用されるからである。とこ
ろが、第２バッテリ１３も空になっている場合、エンジ
ン始動に必要な電力を供給できなくなる虞れが生じる。
【００６５】そこで、この第３の実施の形態に係る車両
用電源装置は、ＭＰＵ１１０で第１バッテリ１２の出力
を常に監視し、充電の必要が生じれば、第２バッテリ１
３が無負荷で且つ満充電になったタイミングで第１バッ
テリ１２を充電するように構成されている。
【００６６】この第３の実施の形態に係る車両用電源装
置では、図１に示したブロック図の第１バッテリ１２の
入出力端子に第１バッテリ１２の残存容量を検出する容
量センサ１７０（図１中破線で示す）が設けられている
点が第１の実施の形態と異なる。また、車両用電源装置
の中に含まれるＭＰＵ１１０の動作並びに電圧変換器１
２０の構成及び動作が第１の実施の形態と異なる。以
下、第１の実施の形態と異なる点についてのみ説明す
る。
【００６７】図２は、この第３の実施の形態に係る車両
用電源装置に適用される電圧変換器１２０の一構成例を
示すブロック図である。この電圧変換器１２０は、非絶
縁型と呼ばれ、入出力端子は昇圧と降圧とで共用され
る。この電圧変換器１２０は周知であるので、以下では
簡単に説明する。この電圧変換器１２０は、コンデンサ
Ｃ１〜Ｃ４、ダイオードＤ１及びＤ２、コイルＬ１及び
Ｌ２、パワートランジスタＴ１及びＴ２、並びに制御回
路１２１から構成されている。制御回路１２１は、ＭＰ
Ｕ１１０からの制御信号に応答して動作する。
【００６８】この電圧変換器１２０で降圧を行う際は、
高電圧側の入出力端子に印加された高電圧は、制御回路
１２１の制御下でオン／オフするパワートランジスタＴ
１を経由することにより矩形波電圧が生成される。この
矩形波電圧はコイルＬ１、ダイオードＤ１及びコンデン
サＣ３、Ｃ４により平滑化されて低電圧側の入出力端子
に出力されるので、この入出力端子からは低電圧が得ら
れる。
【００６９】一方、この電圧変換器１２０で昇圧を行う
際は、低電圧側の入出力端子に低電圧が印加されると、
制御回路１２１の制御下でオン／オフするパワートラン
ジスタＴ２によってコイルＬ２及びダイオードＤ２を経
由した電荷がコンデンサＣ１、Ｃ２に累積的に充電され
ることにより昇圧され、高電圧側の入出力端子に出力さ
れるので、この入出力端子からは高電圧が得られる。こ
の昇圧を行うための構成は、本発明の逆電圧変換手段に
対応する。
【００７０】この第３の実施の形態に係る車両用電源装
置においては、ＭＰＵ１１０は以下のように動作する。
すなわち、ＭＰＵ１１０は、容量センサ１７０からの検
出値を常に監視している。そして、容量センサ１７０か
らの検出値が所定値以下になったことを検出すると、第
２バッテリ１３は、無負荷状態で且つ満充電状態である
かどうかを検査する。これは、上述した第１の実施の形
態と同様の方法で行うことができる。
【００７１】そして、第２バッテリ１３が無負荷状態で
且つ満充電状態であることが検出されると、電圧変換器
１２０内の制御回路１２１に昇圧開始を指示する制御信
号を送る。これにより、電圧変換器１２０は、第２バッ
テリ１３の出力を昇圧して第１バッテリ１２に供給す
る。これにより、第１バッテリ１２の充電が行われる。
【００７２】以上説明した第３の実施の形態に係る車両
用電源装置によれば、第１バッテリ１２の残存容量が一
定以下になったときに第１バッテリ１２が充電されるの
で、第１バッテリ１２が空になることを回避できる。ま
た、第１バッテリ１２の充電は、第２バッテリ１３が無
負荷状態で且つ満充電状態であるという条件下で行われ
るので、第２バッテリ１３の残存容量が小さい時に、更
に電流を持ち出されることによる第２バッテリ１３の劣
化を防止できる。
【００７３】（第４の実施の形態）この第４の実施の形
態に係る車両用電源装置は、第３の実施の形態に係る車
両用電源装置において、第２バッテリ１３の出力を昇圧
して第１バッテリ１２を充電する場合は発電機１０の発
電量を抑えるようにしたものである。
【００７４】発電機１０は、高電圧側の第１バッテリ１
２と高電圧負荷１５１〜１５ｎに直接電力を供給する。
この発電機の発電能力（最大電流値）はエンジンの回転
数などに依存しているため、負荷の消費電力がこれを越
えると回転数を増加させる。また、同じ回転数であって
も、要求される消費電力によって発電量を調整する。
【００７５】図３は、この第４の実施の形態に係る車両
用電源装置の構成を示すブロック図である。図１に示し
た第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
【００７６】発電機１０は、図３に示すように、その周
囲に設けられたセンサにより、第１バッテリ１２の電
圧、負荷電流、充電電流を監視している。そして、例え
ばエアーコンディショナ等の高電圧負荷１５１〜１５ｎ
の電源が投入された場合には、自動的に回転数をあげる
ように制御される。この発電機１０は、車内ＬＡＮによ
りジャンクションボックス１１内のＭＰＵ１１０に接続
されている。
【００７７】ＭＰＵ１１０は、第２バッテリ１３が無負
荷状態で且つ満充電状態のため電圧変換器１２０が停止
状態であることを車内ＬＡＮを介して発電機１０に通知
する。この通知を受け取った発電機１０は、高電圧負荷
１５１〜１５ｎによる電力の消費や第１バッテリ１２の
充電に必要な電力が少ない場合は、発生する電力量を抑
制し、エンジンの回転数を上げないように制御する。ま
た、発電機１０は、第１バッテリ１２の電圧が所定値よ
り低いことを検知した場合は、昇圧命令を車内ＬＡＮを
介してＭＰＵ１１０に送出する。この昇圧命令を受け取
ったＭＰＵは、上記第３の実施の形態で説明したように
して、第１バッテリ１２を充電する。
【００７８】以上説明した第４の実施の形態に係る車両
用電源装置によれば、低電圧側の第２バッテリ１３が無
負荷で且つ満充電状態である場合、過剰となった電力を
昇圧して高電圧側の第１バッテリ１２に供給すると共
に、発電機１０の発電量を抑えるので、燃費を向上させ
ることができる。
【００７９】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、第２バッテリ及び第２負荷に流れる電流
値に応じて電圧変換器による電圧変換動作が停止され、
電圧変換器では電力が消費されないので、車両用電源装
置の低消費電力化が実現できる。また、電圧変換器の電
圧変換動作が停止された状態では、第２バッテリからの
出力電圧にリップルは発生せず、電圧変換器が電圧変換
動作を行っている状態では、第２バッテリを平滑用のコ
ンデンサとして使用できるので、何れの状態でも平滑用
のコンデンサを別途設ける必要がない。その結果、車両
用電源装置を小型化できると共に、低価格化を実現でき
る。
【００８０】また、請求項２に記載の発明によれば、負
荷電流センサで検出された電流値が第１の所定値以下
（無負荷状態）であり、且つバッテリ電流センサで検出
された電流値が第２の所定値以下（満充電状態）になっ
た時に電圧変換器による電圧変換動作が停止されるの
で、上記請求項１に記載の発明と同様の作用・効果を奏
する。
【００８１】また、請求項３に記載の発明によれば、制
御手段は、スイッチに開放を指示していることにより、
第２バッテリが無負荷状態であることを検出できるの
で、第２負荷に流れる電流値を検出する必要がない。そ
の結果、負荷電流センサが不要になるので、車両用電源
装置を安価に構成できる。
【００８２】また、請求項４に記載の発明によれば、負
荷電流センサで検出された電流値が所定値以下であり、
且つ所定レベル以上のリップルを有する場合に、電圧変
換器による電圧変換動作を停止させるようにしたので、
第２バッテリの入出力端子に流れる電流値を検出する必
要がない。その結果、第２バッテリの入出力端子に流れ
る電流値を検出するための電流センサが不要になるの
で、車両用電源装置を安価に構成できる。
【００８３】また、請求項５に記載の発明によれば、第
２負荷への電力供給が停止されている状態から第２負荷
への電力供給を開始させる際に、電圧変換器による電圧
変換動作を開始させるように構成したので、無負荷時は
第２バッテリへの過充電を防止できる。また、電力供給
を開始する時に起こる第２バッテリの電圧低下を防止で
きる。
【００８４】また、請求項６に記載の発明によれば、第
２バッテリ及び第２負荷に流れる電流値に応じて電圧変
換器による第２電圧から第１電圧への電圧変換動作を開
始させることにより第１バッテリの充電が開始されるの
で、例えば、第２バッテリに流れる電流が小さくなって
満充電状態になり、且つ第２負荷に流れる電流が小さく
なって無負荷の状態になった時に第１バッテリが充電さ
れることになり、第１バッテリは常に充電状態に保たれ
る。また、第２バッテリの残存容量が小さいときに、更
に電流が持ち出されて第２バッテリが劣化するのを防止
できる。
【００８５】また、請求項６に記載の発明によれば、第
２バッテリ及び第２負荷に流れる電流値に応じて逆電圧
変換手段による逆電圧変換動作が開始され、第１バッテ
リの充電が開始されるので、第１バッテリの過放電を防
止できる。また、逆電圧変換動作は、第２バッテリが満
充電状態且つ無負荷状態の時に行われるので、第２バッ
テリの残存容量が小さいときに、更に電流が持ち出され
ることによる第２バッテリの劣化を防止できる。
【００８６】更に、請求項７に記載の発明によれば、制
御手段の制御によって第２バッテリが満充電状態且つ無
負荷状態の時に第１のバッテリが充電されるが、制御手
段は、更に、発電機の発電量が少なくなるように制御す
るので、発電機が消費する燃料が少なくて済み、燃費を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第３の実施の形態に係る車両用
電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第３の実施の形態に係る車両用電源装
置で使用される電圧変換器の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】本発明の第４の実施の形態に係る車両用電源装
置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 発電機 １１ ジャンクションボックス １２ 第１バッテリ １３ 第２バッテリ １４１〜１４ｎ 低電圧負荷 １５１〜１５ｎ 高電圧負荷 １１０ ＭＰＵ １２０ 電圧変換器 １２１ 制御回路 １３０１〜１３０ｎ、１４０１〜１４０ｎ スイッチ １５０ 負荷電流センサ １６０ バッテリ電流センサ １７０ 容量センサ Ｆ、Ｆ１１〜Ｆ１ｎ、Ｆ２１〜Ｆ２ｎ ヒューズ Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード Ｌ１、Ｌ２ コイル Ｔ１、Ｔ２ パワートランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６ Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６Ｄ Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ａ (72)発明者 郷原 隆志 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 長谷川 哲也 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA02 DA04 DA13 DA17 FA06 FA08 GB03 GC05 5G065 AA01 AA08 EA10 FA02 GA09 LA02 5H030 AA09 AS08 BB01 BB10 DD20 FF41 5H590 AA02 AA03 AA04 AB04 AB05 CA07 CA23 CC11 CE05 CE08 EA07 EA13 FA08 FB01 HA04 JA02 KK04

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力を発生する発電機と、 前記発電機から出力される電力により充電され、充電さ
    れた電力を第１負荷に供給する第１バッテリと、 前記第１バッテリの出力電圧を他の電圧に電圧変換する
    電圧変換器と、 前記電圧変換器から出力される電力により充電され、充
    電された電力を第２負荷に供給する第２バッテリと、 前記第２バッテリ及び前記第２負荷に流れる電流値に応
    じて前記電圧変換器による電圧変換動作を停止させる制
    御手段と、を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
  2. 【請求項２】 前記第２負荷に流れる電流値を検出する
    負荷電流センサと、 前記第２バッテリの入出力端子に流れる電流値を検出す
    るバッテリ電流センサとを更に備え、 前記制御手段は、 前記負荷電流センサで検出された電流値が第１の所定値
    以下であり、且つ前記バッテリ電流センサで検出された
    電流値が第２の所定値以下である場合に、前記電圧変換
    器による電圧変換動作を停止させることを特徴とする請
    求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 【請求項３】 前記第２バッテリと前記第２負荷との間
    に設けられ、前記制御手段からの指示に応答して開閉す
    るスイッチと、 前記第２バッテリの入出力端子に流れる電流値を検出す
    るバッテリ電流センサ、とを更に備え、 前記制御手段は、 前記スイッチに開放を指示しており、且つ前記バッテリ
    電流センサで検出された電流値が所定値以下である場合
    に、前記電圧変換器による電圧変換動作を停止させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
  4. 【請求項４】 前記電圧変換器の出力端子に流れる電流
    値を検出する負荷電流センサを更に備え、 前記制御手段は、 前記負荷電流センサで検出された電流値が所定値以下で
    あり、且つ前記負荷電流センサで検出された電流値が所
    定レベル以上のリップルを有する場合に、前記電圧変換
    器による電圧変換動作を停止させることを特徴とする請
    求項１に記載の車両用電源装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、 電力供給が停止されている前記第２負荷への電力供給を
    開始させる際に、前記電圧変換器による電圧変換動作を
    開始させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
    ずれか１項に記載の車両用電源装置。
  6. 【請求項６】 前記電圧変換器は、前記第２バッテリの
    出力電圧を前記第１バッテリの出力電圧に逆電圧変換す
    る逆電圧変換手段を更に備え、 前記制御手段は、更に、前記第２バッテリ及び前記第２
    負荷に流れる電流値に応じて前記逆電圧変換手段による
    逆電圧変換動作を行わせ、前記第１バッテリを充電する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項
    に記載の車両用電源装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、更に、前記発電機の発
    電量が少なくなるように該発電機を制御する請求項６に
    記載の車両用電源装置。
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