JP2006352981A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電圧補償手段の駆動頻度をできるだけ抑制することにある。
【解決手段】 複数の電気負荷それぞれへ供給する電圧を補償する電圧補償回路を設ける。各電気負荷の稼働要求状況を検出した結果として現に稼動が要求されている電気負荷の作動補償電圧のうちの最も高い作動補償電圧を算出する。そして、その最高作動補償電圧が電圧補償回路への入力電圧よりも高い場合にはその最高作動補償電圧を補償すべく電圧補償回路を駆動させる。一方、最高作動補償電圧が電圧補償回路への入力電圧以下である場合には電圧補償回路の駆動を停止させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電源装置に係り、特に、複数の電気負荷それぞれへ供給する電圧を補償する電圧補償手段を備える電源装置に関する。

従来から、バッテリと電気負荷との間に設けられた電圧補償回路を備える電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置において、バッテリから電圧補償回路へ入力される入力電圧が、電気負荷が正常に作動可能な作動補償電圧以上である場合には、電気負荷がバッテリの有する電圧を利用して正常に作動することができるので、電圧補償回路の駆動は行われない。一方、バッテリから電圧補償回路への入力電圧が例えばそのバッテリを用いたスタータ駆動に起因して上記した作動補償電圧を下回る場合には、電気負荷がバッテリの有する電圧では正常に作動することができないおそれがあるので、電圧補償回路が駆動される。電圧補償回路は、バッテリからの入力電圧を昇圧することにより電気負荷へ供給する電圧を補償するように駆動する。従って、上記の電源装置によれば、バッテリ電圧が低下したときにも、電圧補償回路により電気負荷へ供給する電圧を補償することで、電気負荷の正常な作動を確保することが可能となっている。
特開２００２−３８９８４号公報

ところで、電気負荷には、作動補償電圧が互いに異なるものが存在する。この点、上記の電圧補償回路が作動補償電圧の互いに異なる複数の電気負荷とバッテリとの間に介装される構成においては、電圧補償回路を駆動させるか否かを判定するためのしきい値電圧が唯一つに設定されていると、作動補償電圧の高い電気負荷の作動を確保すべくそのしきい値電圧を高くせざるを得なくなる。このため、かかる構成では、電圧補償回路の駆動頻度が高くなり、その結果として、電気ロスが増大して燃費が悪化し、その電圧補償回路の寿命が低下する事態が生じてしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、電圧補償回路の駆動頻度をできるだけ抑制した電源装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、複数の電気負荷それぞれへ供給する電圧を補償する電圧補償手段を備える電源装置であって、前記各電気負荷の稼働要求状況を検出する稼動要求状況検出手段と、前記稼動要求状況検出手段により現に稼動が要求されていることが検出される電気負荷の作動補償電圧のうちの最も高い作動補償電圧を算出する最高作動補償電圧算出手段と、前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧に応じて、前記電圧補償手段の駆動を制御する駆動制御手段と、を備える電源装置により達成される。

この態様の発明においては、現に稼動が要求されている電気負荷が複数存在するとき、それらの各作動補償電圧のうちの最も高い作動補償電圧が算出され、その最高作動補償電圧に応じて電圧補償手段の駆動が制御される。稼動が要求されていない電気負荷に対しては電圧を供給する必要はない。この点、稼動要求されている電気負荷のうち最も作動補償電圧の高い電気負荷の作動補償電圧が低いほど、電圧補償手段に入力される入力電圧が低くなるまで、その電圧補償手段を駆動させることは不要である。従って、本発明によれば、電圧補償手段の駆動頻度をできるだけ抑制することが可能となる。

この場合、上記した電源装置において、前記電圧補償手段に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧が前記入力電圧検出手段により検出される前記入力電圧よりも高い場合に前記電圧補償手段を駆動させ、一方、前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧が前記入力電圧検出手段により検出される前記入力電圧以下である場合に前記電圧補償手段の駆動を停止させることとすればよい。

また、上記した電源装置において、前記電圧補償手段は、作動補償電圧ごとに分かれた系統を介して前記各電気負荷に接続されていることとしてもよい。

本発明によれば、電圧補償手段の駆動頻度をできるだけ抑制することができる。

図１は、本発明の一実施例である車両に搭載された電源装置１０を備えるシステムの構成図を示す。また、図２は、電気負荷１４ごとの作動補償電圧を表した図を示す。本実施例の電源装置１０は、車載バッテリやオルタネータなどの電源１２を備えている。車載バッテリは充放電可能な電源であり、また、オルタネータは車両動力であるエンジンの駆動により発電し、その発電電力を後述の電気負荷や車載バッテリに供給する電源である。電源１２は、車載バッテリの残容量やオルタネータの作動有無に応じてその出力電圧が変化するようになっている。

電源１２には、該電源１２から供給される電力を利用して作動する車両の各種電気負荷１４が接続されている。各電気負荷１４はそれぞれ、スイッチ操作や駆動指令信号の供給などの稼動要求に従って作動と非作動とが切り替わるようになっている。これら複数の電気負荷１４としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置，車両の各種灯火類，エアコン，エンジン点火装置，燃料噴射装置，ブレーキ装置，各種センサ，各種電子制御ユニットなどがある。電気負荷１４には、その作動を正常に行うことが可能な作動補償電圧が互いに異なるものが存在する。本実施例において、各電気負荷１４は、作動補償電圧の比較的高いもの、中程度であるもの、及び比較的低いものの３種類の何れかに分類されるものとする。

電源１２と電気負荷１４との間には、電圧補償回路１６が介装されている。電圧補償回路１６は、ダイオードやコンデンサ，スイッチング素子などにより構成されており、電源１２から出力される電圧（以下、バッテリ電圧と称す）が入力されると共に、その入力電圧を昇圧することにより電気負荷１４へ供給出力する電圧を、その電気負荷１４の作動が確保されるように補償する役割を有している。

電圧補償回路１６は、各電気負荷１４の作動補償電圧に対応して３つの出力端子Ａ，Ｂ，Ｃを有している。出力端子Ａには比較的高い作動補償電圧（例えば１２ボルト）の電気負荷１４（以下、高電圧電気負荷１４ａと称す）が、出力端子Ｂには中程度の作動補償電圧（例えば１１ボルト）の電気負荷１４（以下、中電圧電気負荷１４ｂと称す）が、また、出力端子Ｃには比較的低い作動補償電圧（例えば１０ボルト）の電気負荷１４（以下、低電圧電気負荷１４ｃと称す）が、それぞれ接続されている。電圧補償回路１６は、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃの３系統それぞれに合わせて作動補償電圧を補償することができるように構成されている。

電源装置１０は、また、コンピュータを主体に構成されたコントローラ２０を備えている。コントローラ２０は、上記した電圧補償回路１６（具体的には、そのスイッチング素子）に接続しており、スイッチング素子のオン・オフを切り替えることにより電圧補償回路１６の駆動を制御する。

コントローラ２０には、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧が電圧信号として入力される。コントローラ２０は、この入力電圧信号に基づいて電源１２のバッテリ電圧を検出する。コントローラ２０には、また、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃに接続されたすべての電気負荷１４が接続されている。各電気負荷１４はそれぞれ、スイッチ状態などに従って自己に対して稼動要求がなされているか否かを示す情報（稼動要求有無情報）を出力する。各電気負荷１４からの稼動要求有無情報は、電気信号としてコントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、各電気負荷１４からの電気信号に基づいて各電気負荷１４の稼動要求状況を検出する。

次に、図３を参照して、本実施例の電源装置１０の動作について説明する。図３は、本実施例の電源装置１０においてコントローラ２０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。

出力端子Ａに接続された作動補償電圧の比較的高い高電圧電気負荷１４ａが稼動要求されている状況において、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧がその高い作動補償電圧以上であるときは、電圧補償回路１６を駆動させなくても、そのバッテリ電圧を用いて高電圧電気負荷１４ａの適正な作動並びに中電圧電気負荷１４ｂや低電圧電気負荷１４ｃの適正な作動を確保することは可能である。一方、バッテリ電圧がその高い作動補償電圧よりも低いときは、電圧補償回路１６を駆動させなければ、その高電圧電気負荷１４ａの適正な作動を確保することはできない。

また、出力端子Ｂに接続された作動補償電圧の中程度である中電圧電気負荷１４ｂの稼動要求はなされているが、上記の高電圧電気負荷１４ａの稼動要求がなされていない状況においては、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧がその中程度の作動補償電圧以上であるときは、電圧補償回路１６を駆動させなくても、そのバッテリ電圧を用いて中電圧電気負荷１４ｂの適正な作動及び低電圧電気負荷１４ｃの適正な作動を確保することは可能であるが、バッテリ電圧がその中程度の作動補償電圧よりも低いときは、電圧補償回路１６を駆動させなければ、その中電圧電気負荷１４ｂの適正な作動を確保することはできない。

更に、出力端子Ｃに接続された作動補償電圧の比較的低い低電圧電気負荷１４ｃの稼動要求はなされているが、上記の高電圧電気負荷１４ａ及び中電圧電気負荷１４ｂの稼動要求がなされていない状況においては、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧がその低い作動補償電圧以上であるときは、電圧補償回路１６を駆動させなくても、そのバッテリ電圧を用いて低電圧電気負荷１４ｃの適正な作動を確保することは可能であるが、バッテリ電圧がその低い作動補償電圧よりも低いときは、電圧補償回路１６を駆動させなければ、その低電圧電気負荷１４ｃの適正な作動を確保することはできない。

これに対して、本実施例の電源装置１０において、コントローラ２０は、定期的に、各電気負荷１４からそれぞれ供給される稼動要求有無情報に基づいて、各電気負荷１４の稼動要求状況を検出する（ステップ１００）。コントローラ２０には、予め、電気負荷１４ごとにその作動補償電圧を示す情報が記憶されている。コントローラ２０は、上記ステップ１００で検出した各電気負荷１４の稼動要求状況に基づいて、すべての電気負荷１４のうちから現に稼動が要求されていることが検出される電気負荷１４を抽出し、そして、記憶している各電気負荷１４の作動補償電圧を示す情報を参照して、それら現に稼動が要求されている電気負荷１４の作動補償電圧のうち最も高い作動補償電圧（以下、最高作動補償電圧と称す）Ｖinを算出する（ステップ１０２）。

コントローラ２０は、定期的に、電圧補償回路１６に入力される電源１２からのバッテリ電圧を検出する。コントローラ２０は、上記ステップ１０２の処理を実行した後、その算出した最高作動補償電圧Ｖinが、検出した電源１２のバッテリ電圧よりも高いか否かを判別する（ステップ１０４）。その判別の結果、最高作動補償電圧Ｖinがバッテリ電圧よりも高い場合には、作動補償電圧がその最高作動補償電圧Ｖinである電気負荷１４を少なくとも含む作動補償電圧がそのバッテリ電圧よりも高い現に稼動要求されている電気負荷１４に対してのみ対応の作動補償電圧が出力端子から出力されるように電圧補償回路１６を駆動させる（ステップ１０６）。一方、最高作動補償電圧Ｖinがバッテリ電圧以下である場合には、電圧補償回路１６の駆動をすべて停止させる（ステップ１０８）。

上記図３に示すルーチンによれば、現に稼動が要求されている電気負荷１４の作動補償電圧のうち最も高いものが、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧よりも高いか否かに応じて、その電圧補償回路１６を駆動し或いはその駆動の停止を実行することができる。

例えば、高電圧電気負荷１４ａが現に稼動要求されることによって、最高作動補償電圧が１２ボルトである状況において、バッテリ電圧が１２ボルト以上であるときは電圧補償回路１６の駆動を停止する一方、バッテリ電圧が１２ボルト未満であるときは出力端子Ａから高電圧電気負荷１４ａへ１２ボルトの電圧が供給されるように電圧補償回路１６を駆動する。また、高電圧電気負荷１４ａ及び中電圧電気負荷１４ｂの稼動要求はなされていないが低電圧電気負荷１４ｃが現に稼動要求されることによって、最高作動補償電圧が１０ボルトである状況において、バッテリ電圧が１０ボルト以上であるときは電圧補償回路１６の駆動を停止する一方、バッテリ電圧が１０ボルト未満であるときは出力端子Ｃから低電圧電気負荷１４ｃへ１０ボルトの電圧が供給されるように電圧補償回路１６を駆動する。

更に、例えば、高電圧電気負荷１４ａの稼動要求はなされていないが中電圧電気負荷１４ｂ及び低電圧電気負荷１４ｃがそれぞれ現に稼動要求されることによって、最高作動補償電圧が１１ボルトである状況において、バッテリ電圧が１１ボルト以上であるときは電圧補償回路１６の駆動を停止する一方、バッテリ電圧が１１ボルト未満であるときは出力端子Ｂから中電圧電気負荷１４ｂへ１１ボルトの電圧が供給されるように電圧補償回路１６を駆動し、また、バッテリ電圧が１０ボルト未満であるときは出力端子Ｂから中電圧電気負荷１４ｂへの１１ボルトの電圧供給に加えて更に出力端子Ｃから低電圧電気負荷１４ｃへ１０ボルトの電圧が供給されるように電圧補償回路１６を駆動する。

一般に、現に稼動が要求されている電気負荷１４に対しては電圧供給を確実に行う必要はあるが、現に稼動が要求されていない電気負荷１４に対しては電圧供給を行う必要はない。また、作動補償電圧がバッテリ電圧よりも高いときは、その電気負荷１４に対してバッテリ電圧をそのまま供給してもその作動を確保できないので、そのバッテリ電圧を昇圧してその作動補償電圧を供給すべく電圧補償回路１６を駆動する必要がある一方で、作動補償電圧がバッテリ電圧以下であるときは、その電気負荷１４に対してバッテリ電圧をそのまま供給すればその作動を確保できるので、電圧補償回路１６を駆動する必要はない。この点、現に稼動が要求されている電気負荷１４のうち最も作動補償電圧の高い電気負荷１４の作動補償電圧が低くなるほど、その稼動要求されている電気負荷１４の適正な作動を確保するうえで、電圧補償回路１６に入力される電源１２からのバッテリ電圧が低くなるまで、その電圧補償回路１６を駆動させることは不要である。

本実施例においては、上述の如く、現に稼動が要求されている電気負荷１４の作動補償電圧のうち最も高いものと、電源１２から電圧補償回路１６に入力されるバッテリ電圧との大小関係に合わせて、その電圧補償回路１６を駆動し或いはその駆動の停止を実行する。従って、本実施例の電源装置１０によれば、現に稼動が要求されている電気負荷１４の適正な作動を確保しつつ、電源１２と電気負荷１４との間に介装された電圧補償回路１６の駆動頻度をできるだけ抑制することが可能となっている。このため、本実施例によれば、電圧補償回路１６の駆動頻度が多いことに伴う電気ロスの増大や燃費の悪化を防止することが可能であると共に、電圧補償回路１６の寿命低下を抑制することが可能である。

尚、上記の実施例においては、電圧補償回路１６が特許請求の範囲に記載した「電圧補償手段」に、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃに接続する系統が特許請求の範囲に記載した「系統」に、それぞれ相当していると共に、コントローラ２０が、図３に示すルーチン中ステップ１００の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「稼動要求状況検出手段」が、ステップ１０２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「最高作動補償電圧算出手段」が、ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「駆動制御手段」が、それぞれ実現されている。

ところで、上記の実施例においては、各電気負荷１４を作動補償電圧の比較的高いもの、中程度であるもの、及び比較的低いものの３種類に分類することとしたが、電気負荷１４を２種類や４種類以上の複数種類に分類した構成に適用することとしてもよい。

また、上記の実施例においては、電圧補償回路１６にバッテリ電圧が入力される電源１２として、充放電可能なバッテリとエンジン駆動により発電するオルタネータとの双方を用いることとしたが、充放電可能なバッテリのみを用いるものであってもよい。また、上記の実施例においては、電源装置１０を車両に搭載するものとしたが、車両以外に、電気負荷１４への電圧を補償する対象に搭載するものとしてもよい。

本発明の一実施例である電源装置を備えるシステムの構成図である。 電気負荷ごとの作動補償電圧を表した図である。 本実施例において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

符号の説明

１０ 電源装置
１４ 電気負荷
１４ａ 高電圧電気負荷
１４ｂ 中電圧電気負荷
１４ｃ 低電圧電気負荷
１６ 電圧補償回路
２０ コントローラ

Claims (3)

1. 複数の電気負荷それぞれへ供給する電圧を補償する電圧補償手段を備える電源装置であって、
   前記各電気負荷の稼働要求状況を検出する稼動要求状況検出手段と、
   前記稼動要求状況検出手段により現に稼動が要求されていることが検出される電気負荷の作動補償電圧のうちの最も高い作動補償電圧を算出する最高作動補償電圧算出手段と、
   前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧に応じて、前記電圧補償手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記電圧補償手段に入力される入力電圧を検出する入力電圧検出手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧が前記入力電圧検出手段により検出される前記入力電圧よりも高い場合に前記電圧補償手段を駆動させ、一方、前記最高作動補償電圧算出手段により算出される前記作動補償電圧が前記入力電圧検出手段により検出される前記入力電圧以下である場合に前記電圧補償手段の駆動を停止させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記電圧補償手段は、作動補償電圧ごとに分かれた系統を介して前記各電気負荷に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。

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