JP2003244948A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
ランプをそれぞれ適宜駆動し、車両内照明用ランプ等の
安全な取付けを可能にする負荷駆動装置を提供するこ
と。 【解決手段】 負荷駆動装置(1)はパルス変換器
(2)とDC/DCコンバータ(5)とを備えている。
パルス変換器(2)は、車両の電源部(10)から出力
された高直流電圧をパルス電圧に変換可能であり、当該
パルス電圧を第1ランプ(L1)に印加する。DC/D
Cコンバータ(5)は、高直流電圧をその電圧値よりも
低い低直流電圧に変換し、当該低直流電圧を第2ランプ
(L2)に印加する。
Description
々の車両に搭載可能な負荷駆動装置に関し、より詳細に
は、近年開発が進められている高電圧電源部を搭載した
車両における種々のランプを駆動するための負荷駆動装
置に関する。
“V”と称す)のオルタネータおよび充放電可能な12
Vバッテリを有する定格直流12V〜14V出力の電源
部を搭載した自動車(即ち、所謂14V車)は、従来の
車両として一般的に知られている。この14V車におい
て、電源部から電力供給を受け、ヘッドランプ、ルーム
ランプ、等、種々のランプを駆動する負荷駆動装置は、
一般に各ランプに対して直流12V〜14Vの電力を直
接供給して当該ランプを点灯させている。
充放電可能な36Vバッテリを有する定格直流36V〜
42V出力の電源部を搭載した、燃費に有利な、高電圧
自動車(即ち、所謂42V車)の開発が進んでいる。こ
の42V車において前述した14V車用の種々のランプ
を駆動するために現在検討されている負荷駆動装置で
は、各ランプに接続される直流36V〜42Vの電力供
給線に例えばNPN型のスイッチングパワートランジス
タのコレクタ端子およびエミッタ端子が直列接続され、
そして当該スイッチングパワートランジスタのベース端
子に例えば矩形波等のパルス電圧が印加されて、スイッ
チングパワートランジスタのエミッタ端子からランプに
供給される電力のPWM制御(即ち、パルス幅変調制
御)が行われる。
は、例えば、ルームランプ、マップランプ、フットラン
プ、等を含む車両内照明用ランプ等のように、直接、車
両ユーザにより交換可能なランプがある。
を備えた42V車において、車両内照明用ランプの電源
スイッチをON状態としながら車両内照明用ランプを交
換する実験を行ったところ、スイッチングパワートラン
ジスタのエミッタ端子に生じている36V〜42Vとい
う高い直流電圧成分を含むパルス電圧およびそれに伴う
大電流によって、新しいランプのフィラメントがランプ
取付け直後に溶断されるといったランプ破損現象が時折
確認された。このランプ破損現象については、フィラメ
ントの溶断が起因して車両内照明用ランプのガラス球が
割れるといった可能性も考慮されるべきであり、前述の
負荷駆動装置には解決せねばならない課題がある。
ものであり、その目的は、高電圧電源部を搭載した車両
における種々のランプをそれぞれ適宜駆動し、車両内照
明用ランプ等の安全な取付けを可能にする負荷駆動装置
を提供することにある。
ために、本発明の負荷駆動装置は、請求項1に記載した
ように、車両の電源部から出力された高直流電圧をパル
ス電圧に変換し、当該パルス電圧を第1ランプに印加す
るパルス変換器と、前記高直流電圧をその電圧値よりも
低い低直流電圧に変換し、当該低直流電圧を第2ランプ
に印加する直流電圧変換器と、を備えていることを特徴
としている。
は、ランプ取付け時に高直流電圧から変換されたパルス
電圧が印加されると破損する可能性の有るランプが含ま
れる。一方、請求項1における第1ランプには第2ラン
プ以外のランプが含まれる。
換器により高直流電圧から変換されたパルス電圧が印加
される第1ランプとは異なり、第2ランプには、直流電
圧変換器によって高直流電圧から変換された低直流電圧
が印加されるため、直流電圧変換器が当該低直流電圧を
出力している状態であっても第2ランプを破損させるこ
となく安全に取付けることができる。
に記載したように、前記高直流電圧を出力する前記電源
部の定格出力電圧値は低くとも36ボルトであり、前記
低直流電圧の電圧値は高くとも28ボルトであることを
特徴としている。
電圧値が低くとも36ボルトの電源部を搭載した例えば
42V車に本発明の負荷駆動装置を搭載すれば、第2ラ
ンプに相当するランプの破損防止に効果的である。ま
た、請求項2に記載の発明によれば、低直流電圧の電圧
値が高くとも28ボルトである。それ故、例えば低直流
電圧が28ボルトの場合は、第2ランプとして、例えば
バス、トラック、等の所謂28V車で用いられる汎用の
ランプを用いることができ、例えば低直流電圧が14ボ
ルトの場合は、第2ランプとして、例えば汎用の14V
車用ランプを用いることができる。従って、42車用カ
スタムランプを用いた場合と比較して、より安価な汎用
ランプを第2ランプとして用いることができる。
に記載したように、前記第2ランプが車両内照明用ラン
プであることを特徴としている。
両外照明用ランプであるヘッドランプ等と比較して消費
電力の少ない車両内照明用ランプを第2ランプとして用
いれば、許容出力電力量の小さい安価な直流電圧変換器
を使うことができる。また、直接、車両ユーザにより交
換可能な車両内照明用ランプに直流電圧変換器から低直
流電圧を印加するので安全である。
に、以下に説明される発明の実施の形態を添付の図面を
参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確
化されるであろう。
態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の負荷
駆動装置の構成を示すブロック回路図であり、特に、前
述した現在開発が進められている高電圧自動車(即ち、
所謂42V車)に本発明を適用した場合を例として示し
ている。
10は充放電可能な36Vバッテリ12と42Vモータ
/ジェネレータ14とを備えており、電源部10の定格
出力電圧値は直流36V〜42Vである。モータ/ジェ
ネレータ14は、バッテリ12から電力供給を受けて車
両の動力の一部として働くモータ機能と、エンジン(不
図示)の回転により42Vの電力を発電するジェネレー
タ機能とを兼ね備えている。本発明の負荷駆動装置1
は、高電圧電力線16により電源部10と電気的に接続
されており、該高電圧電力線16を介して電源部10か
ら36V〜42Vといった高直流電圧の電力供給を受け
ている。通常、高電圧電力線16は電源部10から少な
くともJ/B(即ち、Junction Block)
を経由して様々な負荷駆動装置へ導かれるが、図1では
当該J/Bの図示を省略している。
れた高直流電圧をパルス電圧に変換可能なパルス変換器
2を備えている。パルス変換器2はスイッチングパワー
トランジスタ3およびパルス幅変調器4を有している。
本実施形態では、スイッチングパワートランジスタ3の
一例として図1に示されるようにNPN型のバイポーラ
トランジスタを用いたが、その他、PNP型のバイポー
ラトランジスタ、MOS型トランジスタ、等を適宜用い
てもよい。
クタ端子およびエミッタ端子は、高電圧電力線16に直
列接続されている。スイッチングパワートランジスタ3
のエミッタ端子は第1ランプL1と電気的に接続され、
ベース端子はパルス幅変調器4と電気的に接続されてい
る。パルス幅変調器4は、スイッチングパワートランジ
スタ3のベース端子に印加するパルス電圧のパルスデュ
ーティー比を変化させて、スイッチングパワートランジ
スタ3のエミッタ端子から第1ランプL1に印加される
電圧(即ち、第1ランプL1に供給される電力)をPW
M制御(即ち、パルス幅変調制御)する。
ば、矩形波、三角波、ノコギリ波、等のパルス電圧、ま
たは直流電圧がスイッチングパワートランジスタ3のベ
ース端子に印加されると、スイッチングパワートランジ
スタ3がON状態となり、エミッタ端子から第1ランプ
L1に電力が供給され、第1ランプL1が点灯する。ス
イッチングパワートランジスタ3のベース端子にパルス
幅変調器4からパルス電圧が印加されると、スイッチン
グパワートランジスタ3のエミッタ端子には無負荷状態
で略36V〜42Vの電圧成分を含むパルス電圧が生じ
る。パルス幅変調器4からスイッチングパワートランジ
スタ3のベース端子に直流電圧を印加した場合と比較し
て、パルス電圧の場合、第1ランプL1に供給される電
力量は低くなり、第1ランプL1の明るさは暗くなる。
このパルス幅変調器4は制御回路(不図示)により第1
ランプL1の仕様に応じて制御されている。
出力された高直流電圧を高くとも28Vといった低直流
電圧に変換する直流電圧変換器として、DC/DCコン
バータ(直流−直流コンバータ)5を備えている。DC
/DCコンバータ5は、第2ランプL2と電気的に接続
されており、低直流電圧を該ランプL2に印加する。
る場合は、第2ランプL2として、例えばバス、トラッ
ク、等の所謂28V車で用いられる汎用のランプを用い
ることができ、例えば低直流電圧が14ボルトに設定さ
れている場合は、第2ランプL2として、例えば汎用の
14V車用ランプを用いることができる。従って、42
車用カスタムランプを用いた場合と比較して、より安価
な汎用ランプを第2ランプL2として用いることができ
る。勿論、低直流電圧を5V等、より低い電圧値に設定
してもよい。
導体素子、電磁変換素子、出力電圧平滑化素子、等によ
り構成された公知のスイッチングレギュレータ、半導体
素子等により構成された公知のシリーズレギュレータ、
等が挙げられる。一般に、スイッチングレギュレータの
方がシリーズレギュレータよりも変換効率は高いが、コ
スト的にみるとスイッチングレギュレータの方がシリー
ズレギュレータよりも高価であるため、電圧変換比率や
第2ランプL2の消費電力等も考慮してDC/DCコン
バータ5は選定されるべきである。
L2との間には、第2ランプL2を点灯または消灯する
ためのスイッチ回路6が設けられている。スイッチ回路
6は、パワートランジスタ7、切換器8および機械的ス
イッチ9を有している。本実施形態では、パワートラン
ジスタ7の一例として図1に示されるようにNPN型の
バイポーラトランジスタを用いたが、その他、PNP型
のバイポーラトランジスタ、MOS型トランジスタ、等
を適宜用いてもよい。パワートランジスタ7のコレクタ
端子およびエミッタ端子は、DC/DCコンバータ5と
第2ランプL2とを電気的に接続する電力供給線に直列
接続されており、パワートランジスタ7のベース端子は
切換器8に接続されている。切換器8には機械的スイッ
チ9が接続されており、機械的スイッチ9がONまたは
OFF操作されることにより切換器8がON(Hi)ま
たはOFF(Lo)電圧をパワートランジスタ7のベー
ス端子に印加して、それにより第2ランプL2が点灯ま
たは消灯する。
DCコンバータ5と第2ランプL2との間に設けなくて
もよく、設けない代わりに制御回路(不図示)を設け
て、DC/DCコンバータ5の制御、DC/DCコンバ
ータ5の入力制御、等を行えばスイッチ回路6と同等な
機能を満たすことができる。また、スイッチ回路6は、
例えば機械的スイッチ9のみにより構成されていてもよ
い。
するために一つの第1ランプL1および一つの第2ラン
プL2を駆動するための回路を示すだけにして図1を簡
略化している。図1において符号E1により指し示され
る箇所は、更に複数のランプが適宜駆動されるように負
荷駆動装置1がそれぞれのランプに対して前述した第1
ランプL1や第2ランプL2を駆動するための回路を備
えていることを意味している。
2として取り扱われるランプは、負荷駆動装置1により
適宜駆動されるように、選定されるべきである。特に、
前述した実験結果のように、スイッチングパワートラン
ジスタ3がON状態でありながら第1ランプL1として
取付けられた際に破損する可能性の有るランプは、DC
/DCコンバータ5から低直流電圧を印可され電力を供
給される第2ランプL2として取り扱われるべきであ
る。一方、そのような第2ランプL2に該当しないラン
プは、第1ランプL1として取り扱えばよい。
電圧から変換されたパルス電圧が印加される第1ランプ
L1とは異なり、第2ランプL2には、DC/DCコン
バータ5によって高直流電圧から変換された低直流電圧
が印加されるため、DC/DCコンバータ5が当該低直
流電圧を出力している状態であっても第2ランプL2を
破損させることなく安全に取付けることができる。
/DCコンバータ5よりも安価なパルス変換器2によっ
て駆動される第1ランプL1として取り扱えば、コスト
面で有利であり、好ましい。特に、第2ランプL2に該
当せず、大電力を要求されるようなランプは、積極的に
第1ランプL1として取り扱うべきである。従って、パ
ルス変換器2によって電力を供給される第1ランプL1
としては、例えば車両外照明用ランプであるヘッドラン
プ等のように消費電力が大きいランプを用いるとコスト
的に有利である。
/DCコンバータ5のような直流電圧変換器をそれぞれ
設けると非常にコストが掛かるだけでなく、重量も大き
くなるため、有利とは言えない。例え、42V車の全て
のランプに電力を供給できる一つの直流電圧変換器を設
けたとしても全てのランプを駆動するために求められる
電力量は極めて膨大であり、そのような膨大な電力供給
能力を持つ直流電圧変換器は非常に高価で、サイズ、重
量、発熱、等にも課題があるため、有利とは言えない。
即ち、要求される許容出力電力量が大きくなればなる
程、高価な直流電圧変換器が必要になる。
電力の少ない、例えば、ルームランプ、マップランプ、
フットランプ、等を含む車両内照明用ランプを第2ラン
プL2として用いれば、許容出力電力量の小さい安価な
直流電圧変換器を使うことができる。また、直接、車両
ユーザにより交換可能な車両内照明用ランプに直流電圧
変換器から低直流電圧を印加すれば安全である。尚、図
1において符号E2により示されるように、DC/DC
コンバータ5の出力電力を他の幾つかの車両内照明用ラ
ンプそれぞれに対して供給してもよい。この場合、当該
DC/DCコンバータ5とそれぞれの車両内照明用ラン
プとの間にスイッチ回路6を設けてもよい。また、本発
明の負荷駆動装置1は、定格出力電圧値が低くとも直流
36Vである電源部を搭載した車両に効果的であること
は言うまでもない。
されるものではなく、適宜、変形,改良,等が可能であ
る。その他、前述した実施形態における各構成要素の形
状,形態,数,配置個所,等は本発明を達成できるもの
であれば任意であり、限定されない。
動装置によれば、パルス変換器により高直流電圧から変
換されたパルス電圧が印加される第1ランプとは異な
り、第2ランプには、直流電圧変換器によって高直流電
圧から変換された低直流電圧が印加されるため、直流電
圧変換器が当該低直流電圧を出力している状態であって
も第2ランプを破損させることなく安全に取付けること
ができる。
格出力電圧値が低くとも36Vの電源部を搭載した例え
ば42V車に本発明の負荷駆動装置を搭載すれば、第2
ランプに相当するランプの破損防止に効果的である。ま
た、低直流電圧の電圧値が高くとも28Vであるため、
例えば低直流電圧が28Vの場合は、第2ランプとし
て、例えばバス、トラック、等の所謂28V車で用いら
れる汎用のランプを用いることができ、例えば低直流電
圧が14Vの場合は、第2ランプとして、例えば汎用の
14V車用ランプを用いることができる。従って、42
車用カスタムランプを用いた場合と比較して、より安価
な汎用ランプを第2ランプとして用いることができる。
えば車両外照明用ランプであるヘッドランプ等と比較し
て消費電力の少ない車両内照明用ランプを第2ランプと
して用いれば、許容出力電力量の小さい安価な直流電圧
変換器を使うことができる。また、直接、車両ユーザに
より交換可能な車両内照明用ランプに直流電圧変換器か
ら低直流電圧を印加するので安全である。
路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 車両の電源部から出力された高直流電圧
をパルス電圧に変換し、当該パルス電圧を第1ランプに
印加するパルス変換器と、 前記高直流電圧をその電圧値よりも低い低直流電圧に変
換し、当該低直流電圧を第2ランプに印加する直流電圧
変換器と、 を備えていることを特徴とする負荷駆動装置。 - 【請求項2】 前記高直流電圧を出力する前記電源部の
定格出力電圧値は低くとも36ボルトであり、前記低直
流電圧の電圧値は高くとも28ボルトであることを特徴
とする請求項1に記載した負荷駆動装置。 - 【請求項3】 前記第2ランプが車両内照明用ランプで
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載し
た負荷駆動装置。
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