JP2010052543A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ制御の電圧パルスの立上がり／立下がりでの大電流変化の繰返しによるノイズが発生せず、負荷の立上がりへの違和感が生じない車両用電源装置の提供。
【解決手段】制御部４は、複数の電気負荷１Ｌ〜ＮＬが同時的にオン指示されたときは、電気負荷１Ｌ〜ＮＬへの各電圧パルスを同時的に立上げ、それぞれへの各ＰＷＭ制御を開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する出力手段（４）と、電気負荷１Ｌ〜ＮＬ内での電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する順番を定める決定手段（４）とを備え、出力手段（４）が電圧パルスを同時的に立上げた後は、決定手段（４）が定めた順番に従って、先順の電気負荷（Ｎ−１）Ｌの電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷ＮＬの電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始し、ＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷（Ｎ−１）Ｌの電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷ＮＬの電圧パルスを立上げる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの出力電圧を節電制御等でＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御した電圧を、複数の電気負荷に個別に与える車両用電源装置に関するものである。

車両用電源装置では、特定の負荷（電気負荷）への電力を確保する為に、他の複数の負荷への電力をＰＷＭ制御により抑制する節電制御が行われることがある。その際、同一周期及び同一デューティ比でＰＷＭ制御が行われる。その為、各負荷への電圧パルスの立上がり／立下がりが揃うと、立上がり／立下がりでの電流変化が大きくなって繰返されることになり、ノイズが発生する虞があった。
そこで、従来は、図５のタイミングチャートに示すように、先にオン指示された負荷１Ｌへの電圧パルスの立下がり（ａ）で、次にオン指示された負荷２Ｌへの電圧パルスを立上げる（ｂ）ようにされていた。また、先にオン指示された負荷２Ｌへの電圧パルスの立下がり（ｂ）で、次にオン指示された負荷３Ｌへの電圧パルスを立上げる（ｃ）ようにされ、以下、最後にオン指示された負荷ＮＬ迄（ｄ）同様にされていた。

これにより、各負荷１Ｌ〜ＮＬに流れる電流の合計は、図５（ｅ）に示すように、変化が大きくならず、ノイズが発生する虞は無くなる。
特許文献１には、第１のスイッチング素子をオンオフさせる為の第１のパルス幅変調信号、及び第２のスイッチング素子をオンオフさせる為の第２のパルス幅変調信号が同一周期であり、一方のパルス幅変調信号が立下がるタイミングで、他方のパルス幅変調信号が立上がる負荷制御装置が開示されている。
特開２００２−４３９１０号公報

上述したように、先にオン指示された負荷への電圧パルスの立下がりで、次にオン指示された負荷への電圧パルスを立上げるようにすると、ほぼ同時的に複数の負荷がオン指示された場合、その複数の負荷内で電圧パルスを立上げる順番を定めて、順次、各負荷への電圧パルスを立上げることになる。
ところが、その場合、図６のタイミングチャートに示すように、最初に電圧パルスが立上がる負荷１Ｌは問題無いが（ａ）、他の負荷２Ｌ〜ＮＬではオンになるタイミングが遅れる（ｂ）〜（ｅ）という問題がある。また、オン指示が同時的でない場合でも、次にオン指示された負荷がオンになるタイミングは、最大、ＰＷＭ制御のデューティ比に相当する時間遅れるという問題がある。これらの遅れ時間は、一瞬ではあるが、負荷が例えばランプに関係している場合、ユーザには、点灯が一瞬遅れることが感知され、違和感が生じることになる。

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、ＰＷＭ制御の電圧パルスの立上がり／立下がりでの大電流変化の繰返しによるノイズが発生せず、負荷の立上がりへの違和感が生じない車両用電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源装置は、バッテリと、該バッテリの出力電圧を同一周期及び同一デューティ比でＰＷＭ制御した電圧を、複数の電気負荷へ個別に与える制御部とを備え、該制御部は、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスの立下がりで、次にオン指示された電気負荷への電圧パルスを立上げるように構成された車両用電源装置において、前記制御部は、前記複数の電気負荷が同時的にオン指示されたときは、該複数の電気負荷への各電圧パルスを同時的に立上げ、該各電圧パルスへの各ＰＷＭ制御をそれぞれ開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する出力手段と、前記複数の電気負荷内でのそれぞれの電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する順番を定める決定手段とを備え、前記出力手段が前記電圧パルスを同時的に立上げ、前記決定手段が定めた順番に従って、１番目の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始し、ＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスを立上げるように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源装置では、制御部が、バッテリの出力電圧を同一周期及び同一デューティ比でＰＷＭ制御した電圧を、複数の電気負荷へ個別に与え、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスの立下がりで、次にオン指示された電気負荷への電圧パルスを立上げる。制御部の出力手段が、複数の電気負荷が同時的にオン指示されたときは、その複数の電気負荷への各電圧パルスを同時的に立上げ、各電圧パルスへの各ＰＷＭ制御をそれぞれ開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する。制御部の決定手段が、複数の電気負荷内でのそれぞれの電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する順番を定める。出力手段が電圧パルスを同時的に立上げ、決定手段が定めた順番に従って、１番目の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する。ＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスを立上げる。

第２発明に係る車両用電源装置は、電気負荷がオン指示されたときは、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスに関係なく、電圧パルスを立上げるように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源装置では、電気負荷がオン指示されたときは、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスの立下がりに関係なく、その立下がりを待つことなく、電圧パルスを立上げる。

第１，２発明に係る車両用電源装置によれば、ＰＷＭ制御の電圧パルスの立上がり／立下がりでの大電流変化の繰返しによるノイズが発生せず、負荷の立上がりへの違和感が生じない車両用電源装置を実現することができる。

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Ｂを備えており、バッテリＢは、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）５が発電した電力により充電される。オルタネータ５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５内で整流されて出力される。

バッテリＢに充電された電力、及びオルタネータ５が出力した電力は、リレー（半導体リレー）１Ｒ，２Ｒ，・・・ＮＲを通じて、車両に搭載された負荷（電気負荷）１Ｌ，２Ｌ，・・・ＮＬにそれぞれ与えられる。
リレー１Ｒ，２Ｒ，・・・ＮＲは、車両用電源装置の制御部４にそれぞれ接続され、制御部４は、スイッチ１Ｓ，２Ｓ，・・・ＮＳにそれぞれ接続されている。制御部４は、与えられたスイッチ１Ｓ，２Ｓ，・・・ＮＳのオン／オフ信号に応じて、リレー１Ｒ，２Ｒ，・・・ＮＲを個別にオン／オフ制御する。また、例えば、節電制御又は電源電圧調整等で、リレー１Ｒ，２Ｒ，・・・ＮＲを同一周期及び同一デューティ比でＰＷＭ制御する。

制御部４は、ＰＷＭ制御する際、スイッチ１Ｓ〜ＮＳのオン信号を与えられると、そのスイッチ１Ｓ〜ＮＳに対応するリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを直ちに立上げる。電圧パルスを立上げた後は、先にスイッチ１Ｓ〜ＮＳのオン信号が与えられて、ＰＷＭ制御を開始しているリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスがある場合、その電圧パルスの立下がりで、ＰＷＭ制御を開始する。ＰＷＭ制御を開始した後は、先にＰＷＭ制御を開始した電圧パルスの立下がりで、次にＰＷＭ制御を開始した電圧パルスを立上げる。

制御部４は、複数のスイッチ１Ｓ〜ＮＳのオン信号が同時的に与えられたときは、それらのスイッチ１Ｓ〜ＮＳに対応するリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを同時的に直ちに立上げ、各電圧パルスへの各ＰＷＭ制御をそれぞれ開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する。
制御部４は、リレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを同時的に直ちに立上げた後は、予め定めてある優先順位に従って、それらのリレー１Ｒ〜ＮＲの電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する順番を定める。

ここで、１番目にＰＷＭ制御を開始するように定めた電圧パルスについては、リレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを同時的に直ちに立上げたときから、既にＰＷＭ制御を開始していることになる。
制御部４は、１番目に電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始した後は、先順に定めた電圧パルスの立下がりで、次順に定めた電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する。ＰＷＭ制御を開始した後は、先順に定めた電圧パルスの立下がりで、次順に定めた電圧パルスを立上げる。

以下に、このような構成の車両用電源装置の動作の例を、それを示す図２，３のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部４は、同一周期Ｔ及び同一デューティ比ｄで電源電圧をＰＷＭ制御する負荷のスイッチの内、例えば最初にスイッチ１Ｓがオンにされたとき（Ｓ１）、リレー１Ｒをオンにする（Ｓ３）。次いで、負荷１Ｌへの電圧のＰＷＭ制御のオン時間を計時する為のパラメータＴ１をリセットし（Ｓ５）、このＰＷＭ制御のデューティ比ｄを導出する（Ｓ７）。尚、デューティ比ｄは、節電制御又は電源電圧調整等で与えられたバッテリＢの出力電圧、及びその他の外部から与えられた諸条件に基づき導出される。

次に、制御部４は、パラメータＴ１が、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００以上であるか否かを判定し（Ｓ９）、Ｔ×ｄ／１００以上でなければ、パラメータＴ１に１を加算して計時した（Ｓ１７）後、このＰＷＭ制御のデューティ比ｄを導出する（Ｓ７）。
制御部４は、パラメータＴ１が、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００以上であれば（Ｓ９）、リレー１Ｒをオフにする（Ｓ１１）。次いで、パラメータＴ１が、ＰＷＭ制御の周期Ｔと等しいか否かを判定し（Ｓ１３）、等しくなければ、パラメータＴ１に１を加算して計時する（Ｓ１７）。

制御部４は、パラメータＴ１が、ＰＷＭ制御の周期Ｔと等しければ（Ｓ１３）、スイッチ１Ｓがオンにされているか否かを判定し（Ｓ１５）、スイッチ１Ｓがオンにされていれば、リレー１Ｒをオンにする（Ｓ３）。スイッチ１Ｓがオンにされていなければ（Ｓ１５）、パラメータＴ１をリセットする（Ｓ５）。
尚、リレー１Ｒをオフにしている（Ｓ１１）から、スイッチ１Ｓがオンにされていなければ（Ｓ１５）、リレー１Ｒについての制御動作は終了する筈である。しかし、以後の制御動作（他のリレー２Ｒ〜ＮＲについての制御動作、リレー１Ｒについての再制御動作）の為に、リレー１Ｒをオフにした（Ｓ１５）状態で、リレー１Ｒについての制御動作を継続する。

制御部４は、先にスイッチ（Ｎ−１）Ｓがオンにされた（Ｎ；２以上の整数、Ｎ＝２の場合は図２Ｓ１）後、例えばスイッチＮＳがオンにされたとき（図３Ｓ２１）、割込み処理により（Ｓ２３）リレーＮＲをオンにする（Ｓ２５）。次いで、負荷（Ｎ−１）Ｌへの電圧のＰＷＭ制御のオン時間を計時する為のパラメータＴＮ−１が、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００と等しいか否かを判定し、等しくなければ、計時して等しくなる迄待機する（Ｓ２７）。

制御部４は、パラメータＴＮ−１が、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００と等しければ（Ｓ２７）、リレーＮＲをオンにする（Ｓ２９）。次いで、負荷ＮＬへの電圧のＰＷＭ制御のオン時間を計時する為のパラメータＴＮをリセットする（Ｓ３１）。これにより、リレー（Ｎ−１）Ｒへのパルス電圧の立下がりで、リレーＮＲのパルス電圧へのＰＷＭ制御を開始し、ＰＷＭ制御を開始した後は、リレー（Ｎ−１）Ｒへのパルス電圧の立下がりで、リレーＮＲへのパルス電圧を立上げる。

次に、制御部４は、パラメータＴＮが、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００以上であるか否かを判定し（Ｓ３３）、Ｔ×ｄ／１００以上でなければ、パラメータＴＮに１を加算して計時した（Ｓ４１）後、パラメータＴＮが、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。
制御部４は、パラメータＴＮが、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００以上であれば（Ｓ３３）、リレーＮＲをオフにする（Ｓ３５）。次いで、パラメータＴＮ−１が、デューティ比ｄに相当する時間Ｔ×ｄ／１００と等しいか否かを判定し（Ｓ３７）、等しくなければ、パラメータＴＮに１を加算して計時する（Ｓ４１）。

制御部４は、パラメータＴＮ−１がＴ×ｄ／１００と等しければ（Ｓ３７）、スイッチＮＳがオンにされているか否かを判定し（Ｓ３９）、スイッチＮＳがオンにされていれば、リレーＮＲをオンにする（Ｓ２９）。スイッチＮＳがオンにされていなければ（Ｓ３９）、負荷ＮＬへの電圧のＰＷＭ制御のオン時間を計時する為のパラメータＴＮをリセットする（Ｓ３１）。
尚、リレーＮＲをオフにしている（Ｓ３５）から、スイッチＮＳがオンにされていなければ（Ｓ３９）、リレーＮＲについての制御動作は終了する筈である。しかし、以後の制御動作の為に、リレーＮＲをオフにした（Ｓ３５）状態で、リレーＮＲについての制御動作を継続する。

以上の動作により、制御部４は、ＰＷＭ制御する際、スイッチ１Ｓ〜ＮＳのオン信号を与えられると、そのスイッチ１Ｓ〜ＮＳに対応するリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを直ちに立上げる。電圧パルスを立上げた後は、先にＰＷＭ制御を開始しているリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスがある場合、その電圧パルスの立下がりで、ＰＷＭ制御を開始する。ＰＷＭ制御を開始した後は、先にＰＷＭ制御を開始している電圧パルスの立下がりで、電圧パルスを立上げる。

また、複数のスイッチ１Ｓ〜ＮＳのオン信号が同時的に与えられたとき、制御部４は、図４のタイミングチャートに示すように、それらのスイッチ１Ｓ〜ＮＳに対応するリレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを同時的に直ちに立上げる（ａ）〜（ｄ）。また、各電圧パルスへの各ＰＷＭ制御をそれぞれ開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する（ａ）〜（ｄ）。
制御部４は、リレー１Ｒ〜ＮＲへの電圧パルスを同時的に直ちに立上げて、１番目の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始した（ａ）後は、先順に定めた電圧パルスの立下がりで（ａ）、次順に定めた電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する（ｂ）。ＰＷＭ制御を開始した後は、先順に定めた電圧パルスの立下がりで（ｂ）、次順に定めた電圧パルスを立上げる（ｃ）。

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。 本発明に係る車両用電源装置の動作の例を示すフローチャートである。 本発明に係る車両用電源装置の動作の例を示すフローチャートである。 本発明に係る車両用電源装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 従来の車両用電源装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 従来の車両用電源装置の動作の例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

４ 制御部（出力手段、決定手段）
５ オルタネータ（車載発電機、交流発電機）
１Ｌ，２Ｌ，・・・ＮＬ 負荷（電気負荷）
１Ｒ，２Ｒ，・・・ＮＲ リレー（半導体リレー）
１Ｓ，２Ｓ，・・・ＮＳ スイッチ
Ｂ バッテリ

Claims (2)

1. バッテリと、該バッテリの出力電圧を同一周期及び同一デューティ比でＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御した電圧を、複数の電気負荷へ個別に与える制御部とを備え、該制御部は、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスの立下がりで、次にオン指示された電気負荷への電圧パルスを立上げるように構成された車両用電源装置において、
   前記制御部は、前記複数の電気負荷が同時的にオン指示されたときは、該複数の電気負荷への各電圧パルスを同時的に立上げ、該各電圧パルスへの各ＰＷＭ制御をそれぞれ開始する迄、立上げた電圧をそれぞれ維持する出力手段と、前記複数の電気負荷内でのそれぞれの電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始する順番を定める決定手段とを備え、前記出力手段が前記電圧パルスを同時的に立上げ、前記決定手段が定めた順番に従って、１番目の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスへのＰＷＭ制御を開始し、ＰＷＭ制御を開始した後は、先順の電気負荷の電圧パルスの立下がりで、次順の電気負荷の電圧パルスを立上げ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。
2. 電気負荷がオン指示されたときは、先にオン指示された電気負荷への電圧パルスに関係なく、電圧パルスを立上げるように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。

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