JP2011025826A - 電力変換装置およびこれを用いた車両用点灯装置、車両用前照灯及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の入力状態を監視して共通のコイルもしくはスイッチ素子を用いて出力の変更を実現することにより点灯装置の小型化・低コスト化を実現する。
【解決手段】異なるモードで入力されるグランド共通かつ略同電位のＤＣ電源１３，２１を複数受け、複数の負荷２５，２６を動作させる電力変換装置において、複数のＤＣ電源１３，２１の入力状態に応じて、それぞれの負荷２５，２６を動作させ、かつ少なくとも共通のスイッチ素子ＳＷ４もしくはコイルＬ１を介して複数の負荷２５，２６へ電力を供給する。第１のＤＣ電源２１は車両のすれ違いビームを点灯させるスイッチを介して供給される電源、第２のＤＣ電源１３は車両のイグニッションに連動して供給される電源とする。第１の負荷２６は車両用の前照灯、第２の負荷２５は車両の昼間点灯用のサイン灯とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の略同電位の入力を受けて複数の負荷に電力供給する電力変換装置およびこれを用いた車両用点灯装置、車両用前照灯及び車両に関するものである。

これまでの電力変換装置は単一入力を受けて単一出力するものが主流であった。しかし近年、電源や負荷が多様化し、いろいろなタイミングで入力される複数入力に対して、それに応じて複数出力するものが要求されている。特に車載用の電力変換装置の分野では、各種制御ユニットの統合化が進められ、多入力／多出力化が進んでいる。

複数の光源を有する車両用照明装置を例に、図１８に２系統の負荷を制御する電力変換装置を示す。本電力変換装置は、車両用のバッテリＢＴに直結された電源１と、車両用通信であるＣＡＮ通信２を受けて、２系統のＬＥＤ３（読書灯）とＬＥＤ４（足元灯）の点灯制御を行うものである。それぞれの入力を入力接続部１０で受けて、２系統のＬＥＤ３、４に対して出力接続部１１を介して出力する。本電力変換装置の構成は、バッテリ直結電源１の電圧をＬＥＤ３、４が必要とする一定電流へ変換するための第１の電力変換部８と第２の電力変換部９およびそれらを制御する制御部７、バッテリ直結電源１を受けて制御部７への電源を出力する制御電源部５、さらにＬＥＤ３、４の点灯タイミングを通知するＣＡＮ通信２を受信するためのトランシーバ６より構成される。制御部７は第１の電力変換部８や第２の電力変換部９より、出力電流値に対応した検出信号を受けて、第１の電力変換部８や第２の電力変換部９へ駆動信号を出力することで、ＬＥＤ３、４を制御している。

図１９と図２０に第１の電力変換部８や第２の電力変換部９の一例を示す。図１９に電力変換部の一例であるフライバック回路の構成を示す。ＤＣ電源（＋Ｂ〜ＧＮＤ間の電圧）をコンデンサＣ１で受け、コンデンサＣ１と並列にトランスＴ１の一次側巻線ＴＰ１とスイッチ素子ＳＷ１の直列回路を接続する。スイッチ素子ＳＷ１の駆動信号が電力変換部に入力される。トランスＴ１の二次側巻線ＴＳ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ２を直列に接続する。コンデンサＣ２と並列に負荷と抵抗Ｒ１の直列回路を接続可能なように出力部を設ける。抵抗Ｒ１により出力電流を検出し、検出信号として出力する。

以下に回路動作を示す。スイッチ素子ＳＷ１のＯＮタイミングにてコンデンサＣ１よりトランスＴ１の一次側巻線ＴＰ１とスイッチ素子ＳＷ１へと電流が流れる。２次側のダイオードＤ１の向きをスイッチ素子ＳＷ１のＯＮ時に２次側電流が流れない向きに設定しておくことにより、トランスＴ１へエネルギーを蓄える。スイッチ素子ＳＷ１のＯＦＦタイミングにてトランスＴ１に蓄えられたエネルギーがトランスＴ１の二次側巻線ＴＳ１よりダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２へ移る。コンデンサＣ２より抵抗Ｒ１を介して負荷へ電力を供給する。出力電流を抵抗Ｒ１にて検出し、制御部７によりスイッチ素子ＳＷ１の駆動信号のＯＮ／ＯＦＦ時間を調整する。これにより、出力電流を一定に制御することが可能となる。

また、図２０に電力変換部の一例であるオートトランスを用いた昇圧回路の構成を示す。ＤＣ電源（＋Ｂ〜ＧＮＤ間の電圧）をコンデンサＣ３で受け、コンデンサＣ３と並列にコイルＴ２の一次側巻線ＴＰ２とスイッチ素子ＳＷ２の直列回路を接続する。スイッチ素子ＳＷ２の駆動信号が電力変換部に入力される。スイッチ素子ＳＷ２と並列に、コイルＴ２の二次側巻線ＴＳ２とダイオードＤ２とコンデンサＣ４を直列に接続する。コイルＴ２の一次側巻線ＴＰ２と二次側巻線ＴＳ２は加極性に巻回し、ダイオードＤ２は電源から出力側へ電流が流れる方向へ設置する。コンデンサＣ４と並列に負荷と抵抗Ｒ２の直列回路を接続可能なように出力部を設ける。抵抗Ｒ２により出力電流を検出し、検出信号として出力する。

以下に、回路動作を示す。スイッチ素子ＳＷ２のＯＮタイミングにてコンデンサＣ３よりコイルＴ２の一次側巻線ＴＰ２とスイッチ素子ＳＷ２へと電流が流れ、コイルＴ２へエネルギーが蓄えられる。スイッチ素子ＳＷ２のＯＦＦタイミングにてコイルＴ２へ蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３、コイルＴ２、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ４へ移る。コンデンサＣ４より抵抗Ｒ２を介して負荷へ電力を供給する。出力電流を抵抗Ｒ２にて検出し、制御部７によりスイッチ素子ＳＷ２の駆動信号のＯＮ／ＯＦＦ時間を調整する。これにより出力電流を一定に制御することが可能となる。

図２１に、２系統の負荷を制御する異なる構成の電力変換装置を示す。図１８と入出力にて異なる点は、入力となるＤＣ電源が、車両のアクセサリ（Ａｃｃ）に連動したＡｃｃ電源１２と、車両のイグニッション（ＩＧＮ）に連動したＩＧＮ電源１３となっている点である。このため制御電源部５への入力は、Ａｃｃ電源１２、ＩＧＮ電源１３の両方よりダイオードＤ３とＤ４を介して入力される。また、電力変換部が抵抗Ｒ３とスイッチ素子ＳＷ３の直列回路による所定電流回路（ＩＧＮ電源１３から負荷３の順方向降下電圧Ｖｆを減算した電圧値を抵抗Ｒ３で除算した電流値となる）と、コイルＬ１とダイオードＤ５とスイッチ素子ＳＷ４と電流検出抵抗Ｒ４と検出部１４による定電流回路となっている点である。

上記定電流回路の動作を図２２に示す。スイッチ素子ＳＷ４がＯＮの時にはＡｃｃ電源１２よりの電流がコイルＬ１、ＬＥＤ４、電流検出抵抗Ｒ４、スイッチ素子ＳＷ４を介して流れ、その電流値が所定電流値Ｉｍａｘとなると、スイッチ素子ＳＷ４をＯＦＦする。スイッチ素子ＳＷ４がＯＦＦされると、コイルＬ１の電流が、ＬＥＤ４、電流検出抵抗Ｒ４、ダイオードＤ５を介して流れ、その電流値が所定電流値Ｉｍｉｎとなると、スイッチ素子ＳＷ４をＯＮする。この繰り返しにより、定電流制御を実現している。

複数負荷を制御する制御部７は、一般的にＣＡＮ通信２やその他の通信に応じてスイッチ素子ＳＷ３、ＳＷ４を制御して、負荷３および４へ電力を供給するものが多い。

特許文献１（特開２００７−１２６０４１号公報）や特許文献２（特許第４１００４００号公報）によれば、単一入力を受けて単一出力する電力変換装置により車両用の前照灯を点灯する装置が開示されている。これらの文献では、ＤＣ電源を複数受けて、複数の負荷を点灯させる電力変換装置に関する示唆は無かった。

特開２００７−１２６０４１号公報 特許第４１００４００号公報

図１８または図２１に示した従来例の構成により、複数の負荷３、４を制御する電力変換装置を実現することは可能であったが、各負荷３、４に対して電力変換部８、９もしくは少なくともスイッチ素子が必要となり、点灯装置の小型化・低コスト化が困難であった。また、負荷制御にＣＡＮ通信２等の信号が必要であり、これも低コスト化が困難な理由の一つであった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、複数の入力状態を監視して共通のコイルもしくはスイッチ素子を用いて出力の変更を実現することにより点灯装置の小型化・低コスト化を実現することを課題とする。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、異なるモードで入力されるグランド共通かつ略同電位のＤＣ電源１３，２１を複数受け、複数の負荷２５，２６を動作させる電力変換装置において、複数のＤＣ電源１３，２１の入力状態に応じて、それぞれの負荷２５，２６を動作させ、かつ少なくとも共通のスイッチ素子ＳＷ４もしくはコイルＬ１を介して複数の負荷２５，２６へ電力を供給することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１記載の電力変換装置において、図１１に示すように、第１のＤＣ電源２１には、第１の負荷２６へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを構成するコイルＴＰ２とスイッチ素子ＳＷ２の直列回路が少なくとも接続され、第２のＤＣ電源１３の正極と第１のＤＣ電源２１の正極の間に第２の負荷２５が接続され、前記直列回路を介して第２の負荷２５へ電力を供給することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の電力変換装置において、図１３に示すように、第１のＤＣ電源２１には、第１の負荷２６へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを構成するコイルＴ２とスイッチ素子ＳＷ２の直列回路が少なくとも接続され、第２のＤＣ電源１３の正極とＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の間に第２の負荷２５が接続され、前記コイルＴ２を介して第２の負荷２５へ電力を供給することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置において、コイルは変圧器の一部であることを特徴とする（図６）。

請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の電力変換装置において、第１の負荷２６へ供給する電力は、第２の負荷２５へ供給する電力よりも大きいことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載の電力変換装置において、第２のＤＣ電源１３の正極とグランドの間には、少なくとも第２の負荷２５と電流制限用の抵抗Ｒ３が接続されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載の電力変換装置において、第２の負荷２５は５０Ｈｚ未満の周波数で点滅点灯する光源負荷であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項２〜７のいずれかに記載の電力変換装置において、第１のＤＣ電源２１は車両のすれ違いビームを点灯させるスイッチを介して供給される電源であり、第２のＤＣ電源１３は車両のアクセサリもしくはイグニッションもしくはエンジンＯＮ信号に連動して供給される電源であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項２〜８のいずれかの発明において、第１の負荷２６は車両用の前照灯であり、第２の負荷２５は車両の昼間点灯用のサイン灯であることを特徴とする車両用点灯装置である（図１６）。

請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の電力変換装置もしくは請求項９記載の車両用点灯装置２０を搭載する車両用前照灯である（図１６）。

請求項１１の発明は、請求項１０記載の前照灯を搭載した車両である（図１７）。

本発明によれば、複数の入力状態を監視して出力状態を変更し、出力の変更を共通のコイルもしくはスイッチ素子を用いて行うことにより、部品数の削減を実現することができる。また、電源を略同電位とし、その間に負荷を設けることにより、両方の電源が入力された場合には自動的に負荷の両端の電位差を０とすることにより、負荷のＯＮ／ＯＦＦ制御を自動で実現でき、通信や電源監視の簡略化を可能とする効果がある。これらにより、点灯装置の小型化・低コスト化を実現することができる。

本発明の実施形態１の回路図である。 本発明の実施形態１の動作波形図である。 本発明の実施形態１の一変形例の動作波形図である。 本発明の実施形態１の他の変形例の動作波形図である。 本発明の実施形態１の更に他の変形例の回路図である。 本発明の実施形態２の回路図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態２の電力変換部の一変形例を示す回路図である。 本発明の実施形態３の回路図である。 本発明の実施形態３の動作波形図である。 本発明の実施形態４の回路図である。 本発明の実施形態５の回路図である。 本発明の実施形態５の一変形例を示す回路図である。 本発明の実施形態２に係るＬＥＤ点灯装置を実装した回路基板を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係るＬＥＤ点灯装置を搭載する基板上に負荷であるＬＥＤも同時に実装した場合の回路基板を示す斜視図である。 本発明の点灯装置を搭載した車両用前照灯の概略断面図である。 本発明の点灯装置もしくは前照灯を搭載した車両を示す説明図である。 従来例１の回路図である。 従来例１の電力変換部の一例を示す回路図である。 従来例１の電力変換部の他の一例を示す回路図である。 従来例２の回路図である。 従来例２の動作波形図である。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の電力変換装置の回路構成を示す。図２１の従来例と異なる点を以下に示す。入力電源のアクセサリに連動するＡｃｃ電源１２が前照灯スイッチに連動する電源２１に変更されている。前照灯スイッチに連動する電源２１の負荷は、すれ違いビームを作成する前照灯２６である。前照灯スイッチに連動する電源２１から前照灯２６への電力供給は、コイルＬ１と電流検出抵抗Ｒ４とスイッチ素子ＳＷ４を介して行われる。ダイオードＤ５はスイッチ素子ＳＷ４がＯＦＦ時に、コイルＬ１による電流を回生させる方向に接続している。電流検出抵抗Ｒ４と検出部１４により前照灯２６へ流れる電流を検出し、その検出信号ｓ１を制御部７へ入力する。

イグニッション（ＩＧＮ）に連動する電源１３の負荷は、昼間点灯して他車へ自車の存在を知らせるサイン灯２５（Ｄａｙ Ｔｉｍｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ：ＤＴＲＬ）である。イグニッション（ＩＧＮ）に連動する電源１３からサイン灯２５への電力供給はハイサイドスイッチ２２と抵抗Ｒ３とスイッチ素子ＳＷ４を介して行われる。イグニッション（ＩＧＮ）に連動する電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１の状態を検出部２３、２４により検出し、その検出結果を制御部７へ入力する。制御部７は、前照灯スイッチに連動する電源２１とイグニッション（ＩＧＮ）に連動する電源１３の状態を検出して、表１に示すように、両負荷をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

両電源の入力の変化による両負荷の点灯制御のタイミングチャートを図２に示し、以下に動作を説明する。

ＩＧＮ電源１３、前照灯スイッチ電源２１の両方がＯＦＦの場合は、制御電源部５への入力が無く、両負荷２５、２６はＯＦＦ状態である。両負荷２５、２６がＯＦＦの状態からＩＧＮ電源１３がＯＮされた場合、駆動信号ｄ１、ｄ２によりハイサイドスイッチ２２とスイッチ素子ＳＷ４をＯＮし、抵抗Ｒ３を介してＬＥＤ２５を点灯させる。この場合の抵抗Ｒ３は、数ｍＡ〜数十ｍＡに制限した所定電流を出力するためのものであるため、数１０Ω〜数ｋΩ（例えば６８０Ω）である。

その後、前照灯スイッチ電源２１がＯＮされると、ハイサイドスイッチ２２の駆動信号ｄ１をＯＦＦすることでＬＥＤ２５への電力供給を遮断する。さらに、スイッチ素子ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦによりＬＥＤ２６へ定電流を供給する。スイッチ素子ＳＷ４のＯＮ時にはコイルＬ１→ＬＥＤ２６→抵抗Ｒ４→スイッチ素子ＳＷ４を介して前照灯スイッチに連動する電源２１よりＬＥＤ２６へ電流が供給される。スイッチ素子ＳＷ４のＯＦＦ時にはコイルＬ１→ＬＥＤ２６→抵抗Ｒ４→ダイオードＤ５を介して回生電流が流れる。上記電流の変化を抵抗Ｒ４により検出し、その検出信号ｓ１に応じてスイッチ素子ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより定電流を実現する。この場合の抵抗Ｒ４は電流検出用であり、抵抗Ｒ４でのロスを低減するため数十ｍΩ〜数Ω（１Ａの電流の場合１０ｍＷ〜１Ｗのロスとなる）である。

両負荷２５、２６がＯＦＦの状態から前照灯に連動する電源２１がＯＮされた場合、ハイサイドスイッチ２２のＯＦＦを維持したまま、スイッチ素子ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦによりＬＥＤ２６へ定電流を供給する。

本実施形態により、共通のスイッチ素子ＳＷ４により複数の負荷２５、２６を点灯制御することが可能となり、かつ電源状況により負荷のＯＮ／ＯＦＦを判断するため、負荷の点消灯のタイミングが入力される通信も不要となる。これにより、従来の回路より小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

（実施形態１ａ）
ＩＧＮに連動する電源１３のみがＯＮしている場合、実施形態１では駆動信号ｄ２を常時ＯＮとしていたが、点灯を５０Ｈｚ未満の周波数（例えば１０Ｈｚ）でＯＮ／ＯＦＦさせることにより、人の目にも点滅を認識させることができ、きらめき感を向上させ、日中点灯時の自車の認知度を向上させることが可能となる（残光等の影響はあるが、６０Ｈｚ以上でＬＥＤを明滅させるとＤＣ点灯の調光状態のように見える。制御系等のばらつきを考慮すると５０Ｈｚ未満で点灯させることで、きらめき感の実現が可能となる）。

図３にその場合のタイミングチャートを示す。これにより、スイッチ素子ＳＷ４は、ＬＥＤ２５の明滅制御による視認性向上とＬＥＤ２６の所定電流制御の両方の制御を実現することが可能となり、個別のスイッチ素子により制御していた場合と比較して、小型化・低コスト化を実現することができることは言うまでもない。また、ＩＧＮ電源１３のみがＯＮされている場合は、駆動信号ｄ１と駆動信号ｄ２が入れ替わっていても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

（実施形態１ｂ）
また、ＩＧＮ電源１３のみがＯＮの場合、駆動信号ｄ２の周波数を６０Ｈｚより高くすることで、人の目には明滅が見えなくなり、調光点灯が実現可能である。抵抗Ｒ３を介してＬＥＤ２５へ所定の電流を供給する場合、電源電圧の大きさに依存して電流値が異なるが、電源電圧に応じてＰＷＭのオン・デューティを可変することで、所定時間当たりは略同一の電流値とし、ＬＥＤ２５の光束を略同一とすることができる。図４の例では、電源電圧が低いほど、オン・デューティが広くなっている。本明細書において、抵抗を用いた所定の電流を流す回路とは、上記のような制御も含むものとする。

（実施形態１ｃ）
実施形態１ではＬＥＤを負荷として示したが、図５に示すように、ＬＥＤ２５の負荷をハロゲンランプ２７に変更しても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。この場合、抵抗Ｒ３を削除することも可能となる。

また、実施形態１ではＩＧＮに連動する電源１３よりＬＥＤ２５への電流供給にハイサイドスイッチ２２を介していたが、図５に示すようにハイサイドスイッチ２２を介さずに電流を供給しても良い。この場合、前照灯に連動する電源２１とＩＧＮに連動する電源１３の両方がＯＮされた場合は、ＬＥＤ２６へ定電流を流すようにスイッチ素子ＳＷ４をＯＮ／ＯＦＦする。これにより、ハロゲンランプ２７を高周波（数十ｋＨｚ以上）でＯＮ／ＯＦＦすることとなり、調光点灯状態で点灯することが可能となる。

また、ハロゲンランプ２７を車幅灯として使用する場合、ＩＧＮに連動する電源１３が車幅灯のスイッチに連動する電源となり、前照灯スイッチがＯＮされた場合には、車幅灯のスイッチに連動する電源は入力されない。このようなシステムに用いることにより、上記のように両電源がＯＮされるという状態を無くし、ハイサイドスイッチを削除することが可能となる。これにより、更なる小型化・低コスト化を実現することができる。

（実施形態２）
図６に本発明の実施形態２の電力変換装置の回路構成を示す。実施形態１と同じ構成は、同一符号を付けることにより説明を省略する。実施形態１（図１）と異なる点を以下に示す。

ＬＥＤ２６への電力変換部として、図１９の従来例に示したフライバック回路を用いている。ＬＥＤ２５への電力変換部として、実施形態１に示したＬＥＤ２６への電力変換部を用いており、ダイオードＤ５と直列に抵抗Ｒ０を接続している。ＬＥＤ２６へ電力供給するフライバック回路の一次側のコイルＴＰ１とスイッチ素子ＳＷ１を用いて、ＬＥＤ２５へ電力供給する電力変換部のコイルとスイッチ素子を構成している。制御部７はスイッチ素子ＳＷ１を駆動する駆動信号ｄ３を出力する。制御部７は抵抗Ｒ４によりＬＥＤ２５への出力電流を、抵抗Ｒ１によりＬＥＤ２６への出力電流を検出し、それぞれ検出信号ｓ１、検出信号ｓ２として検出する。

制御部７の動作を図７に示す。ＩＧＮに連動する電源１３が入力されると、制御部７は検出部２３を介して電源１３のＯＮを検出し、駆動信号ｄ３よりスイッチ素子ＳＷ１を駆動するＰＷＭ信号を出力する。これによりＬＥＤ２５へ定電流を出力する。その出力電流を抵抗Ｒ４により検出信号ｓ１として検出し、ＰＷＭ信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間を制御して定電流制御を実現している。また、その定電流制御を一定の周波数（例えば１０Ｈｚ）で繰り返すことによりＬＥＤ２５を点滅点灯させて、ＬＥＤ２５のきらめき感を向上させ、自車の認知度を向上させている。その後、前照灯スイッチに連動する電源２１が入力されると、ＬＥＤ２５の両端電圧が同電位となり、ＬＥＤ２５が消灯する。前照灯スイッチに連動する電源２１が入力されたことを検出部２４を介して検出し、駆動信号ｄ３よりスイッチ素子ＳＷ１を駆動するＰＷＭ信号を出力する。これによりＬＥＤ２６へ定電流を出力する。

その出力電流を抵抗Ｒ１を用いて検出信号ｓ２として検出し、ＰＷＭ信号のＯＮ時間とＯＦＦ時間を制御して定電流制御を実現している。その後、前照灯スイッチのＯＮ／ＯＦＦに連動して、駆動信号ｄ３のＰＷＭ信号を切替える。ＩＧＮ電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１の両方がＯＮしている状態で、ＩＧＮ電源１３がＯＦＦされた場合は、ＬＥＤ２５へは逆電圧がかかるが、ＬＥＤ２５は消灯を維持する。ＩＧＮ電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１の両方がＯＦＦした状態で、前照灯スイッチに連動する電源２１がＯＮされた場合は、ＬＥＤ２６のみを駆動信号ｄ３により定電流制御する。

以上の回路構成と制御により、ＬＥＤ２５とＬＥＤ２６への出力を制御する電力変換部の回路のうち、とくに大型部品であるスイッチ素子とコイルを兼用することが可能となる。これにより、同一のスイッチ素子とコイルにより両負荷を制御することが可能となり、点灯装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

また、通常、前照灯スイッチに連動する電源２１は、ＩＧＮ電源１３がＯＮされている状態でＯＮされる。この場合、ＬＥＤ２５のアノード側とカソード側の両方が電源へつながれることとなり、両方の電位が車両のバッテリ電圧（数Ｖ〜二十数Ｖ）で等しいため、ＬＥＤ２５へかかる電圧は０となる。これにより、スイッチ素子ＳＷ１の状態によらず、ＬＥＤ２５を自動的に消灯することができ、通信や電源監視の削除が可能となり、さらなる小型化・低コスト化を実現できる。

前照灯の電力は３５Ｗ程度であり、ＤＴＲＬ（Ｄａｙ Ｔｉｍｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ）の電力は５Ｗ程度である。昇圧能力を有するフライバック回路は、昇圧能力を有さない電力変換回路より大電力を出力するのに適している。そこで、ＬＥＤ２６を前照灯、ＬＥＤ２５をＤＴＲＬに活用している。

本実施形態では、ＩＧＮ電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１のみを入力としたが、その他の電源（バッテリ直結やアクセサリに連動する電源）が追加され、そこから異なる負荷へ電力供給されていたり、負荷制御にＬＩＮ／ＣＡＮといった通信を用いていても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、電源追加ではなく、電源が変更（ＩＧＮに連動する電源がバッテリに直結する電源やアクセサリに連動する電源となる）となっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

本実施形態では負荷をＬＥＤとしたが、負荷がハロゲンランプや高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）といった光源であっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、光源ではなく、異なる電子ユニットへの電力供給用であっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。例を挙げると、車両内でＡＣ電源の機器を使用するためのＤＣ／ＡＣコンバータや、より高圧電圧を入力とするＥＣＵへの電源としての機能等がある。

実施形態では、ＬＥＤの制御として定電流制御を行っているが、本制御の代わりに、定電圧制御や定電力制御といった制御を実施しても同様の効果を得ることができる。

また、抵抗Ｒ４とトランスＴ１とスイッチ素子ＳＷ１とダイオードＤ１およびコンデンサＣ２の回路を、図８に示す回路構成としても同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。図８では、一次側巻線ＴＰ１を同一方向にさらに巻回したコイルＴＰ１’を用いている。これにより、ＬＥＤ２５を点灯させる際のコイルのインダクタンス値を容易に大きくすることが可能となり、所定電流制御を容易化することが可能となる。

（実施形態３）
図９に本発明の実施形態３の回路図を示す。実施形態２と同じ構成は、同一符号を付けることにより説明を省略する。実施形態２（図６）と異なる点を以下に示す。

ＬＥＤ２６を高輝度放電灯３３に変更している。高輝度放電灯３３を点灯開始させるため、高電圧パルスを印加するためのイグナイタ３２を高輝度放電灯３３の前段に設置している。高輝度放電灯３３を矩形波にて点灯するため、フライバック回路の出力を矩形波に変換するフルブリッジインバータ３１をフライバック回路の後段に設置している。ランプ電圧を検出するための検出信号ｓ３を制御部７へ入力している。制御部７より、フルブリッジインバータ３１を制御するための駆動信号ｄ５とｄ６を出力している。

ＬＥＤ２５へ所定の電流を流す回路が、ＬＥＤ２５と直列に設けた抵抗Ｒ５、コイルＴＰ１、スイッチ素子ＳＷ１の３部品による構成となっている。この場合の抵抗値は電流を所定値（ＩＧＮ電源１３の電圧値−ＬＥＤ２５の順方向降下電圧Ｖｆ）／（抵抗Ｒ５の抵抗値）とするため、数百Ω〜数ｋΩとなる。抵抗Ｒ５にて所定の電流を流す制御を抵抗Ｒ５にて実現するため、ＬＥＤ電流の検出信号ｓ１、検出部１４、電流検出抵抗Ｒ４を削除している。

制御部７の動作を図１０に示す。ＩＧＮに連動する電源１３が入力されると、制御部７は検出部２３を介してＩＧＮ電源１３のＯＮを検出し、駆動信号ｄ３としてスイッチ素子ＳＷ１を駆動するＰＷＭ信号を出力する。このときのＰＷＭ信号は、ＬＥＤ２５を明滅することによりきらめき感を際立たせて、自車をより顕在化させることを実現しているため、数１０Ｈｚ（例えば１０Ｈｚ）のＯＮ／ＯＦＦ信号である。これによりＬＥＤ２５へ所定の電流を供給する。

その後、前照灯スイッチに連動する電源２１が入力されると、ＬＥＤ２５の両端電圧が同電位となり、ＬＥＤ２５が消灯される。前照灯スイッチに連動する電源２１が入力されたことを検出部２４により検出し、駆動信号ｄ３としてスイッチ素子ＳＷ１を駆動するＰＷＭ信号を出力する（高輝度放電灯３３を点灯させる場合、数十〜数百ｋＨｚで駆動する）。検出したランプ電圧とランプ電流の値によりＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦを可変とすることにより、高輝度放電灯３３へ一定の電力を供給する。高輝度放電灯３３の点灯には始動時のパルス出力等の異なる制御が必要であるが、ここでは説明を省略する。

その後は、前照灯スイッチのＯＮ／ＯＦＦに連動して、駆動信号ｄ３のＰＷＭ信号を切替える。ＩＧＮ電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１の両方がＯＮしている状態で、ＩＧＮ電源１３がＯＦＦされた場合は、ＬＥＤ２５へは逆電圧がかかるが、ＬＥＤ２５は消灯を維持する。ＩＧＮ電源１３と前照灯スイッチに連動する電源２１の両方がＯＦＦした状態で、前照灯スイッチがＯＮされた場合は、高輝度放電灯３３のみを駆動信号ｄ３により制御する。

以上の回路構成と制御により、ＬＥＤ２５と高輝度放電灯３３への出力を制御する電力変換部の回路のうち、とくに大型部品であるスイッチ素子とコイルを兼用することが可能となる。これにより、同一のスイッチ素子とコイルにより両負荷を制御することが可能となり、点灯装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

また、通常、前照灯スイッチはＩＧＮ電源がＯＮされている状態でＯＮされる。この場合、ＬＥＤ２５のアノード側とカソード側の両方が電源へつながれることとなり、両方の電位が車両のバッテリ電圧（数Ｖ〜二十数Ｖ）で等しいため、ＬＥＤ２５へかかる電圧は０となり、スイッチ素子ＳＷ１の状態によらず自動的に消灯することができ、通信や電源監視の削除が可能となり、さらなる小型化・低コスト化を実現できる。

また、実施形態２と比較して、ＬＥＤ２５を点灯させるための回路を簡素化することが可能となり、より小型化と低コスト化を実現することができる。

本実施形態では、ＬＥＤ２５を点灯させる場合に、自車の認知性を向上させるために明滅点灯させたが、ＩＧＮに連動する電源１３のみが入力されている場合は常時点灯させたり、より高周波にて調光点灯させても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

（実施形態４）
図１１に本発明の実施形態４の回路図を示す。実施形態２と同じ構成は、同一符号を付けることにより説明を省略する。実施形態２（図６）と異なる点を以下に示す。

図１９にて示したフライバック回路を、図２０にて示したオートトランスを用いた昇圧回路としている。また、ＬＥＤ２５の点灯回路を実施形態３にて示した回路構成に変更している。

上記構成により、ＬＥＤ２５と２６への出力を制御する電力変換部の回路のうち、とくに大型部品であるスイッチ素子ＳＷ２とコイルＴ２を兼用することが可能となる。これにより、同一のスイッチ素子ＳＷ２とコイルＴ２により両負荷２５、２６を制御することが可能となり、点灯装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

また、通常、前照灯スイッチはＩＧＮ電源がＯＮされている状態でＯＮされる。この場合、ＬＥＤ２５のアノード側とカソード側の両方が電源へつながれることとなり、両方の電位が車両のバッテリ電圧（数Ｖ〜二十数Ｖ）で等しいため、ＬＥＤ２５へかかる電圧は０となり、スイッチ素子ＳＷ２の状態によらず自動的に消灯することができ、通信や電源監視の削除が可能となり、さらなる小型化・低コスト化を実現できる。

また、実施形態２と比較して、ＬＥＤ２５を点灯させるための回路を簡素化することが可能となり、より小型化と低コスト化を実現することができる。

本実施形態では、オートトランスを用いた昇圧回路を用いたが、例えば二次側巻線ＴＳ２の無い昇圧チョッパ回路やフォワード型コンバータ、さらにはチョーク回路やＳＥＰＩＣ回路等々、その他のコンバータ回路を用いても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

（実施形態５）
図１２に本発明の実施形態５の回路構成図を示す。実施形態２と同じ構成は、同一符号を付けることにより説明を省略する。実施形態２（図６）と異なる点を以下に示す。

ＬＥＤ２６へ電力を供給するフライバック回路のダイオードＤ１を削除し、スイッチ素子ＳＷ７を追加した。追加したスイッチ素子ＳＷ７のボディダイオードが削除したダイオードＤ１と同様の効果をなすように追加する。

ＬＥＤ２５へ所定の電流を流すための回路が、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ６、コイルＴＳ１、スイッチ素子ＳＷ７の４部品による構成となっている。この場合の抵抗値は電流を制限するため、数百Ω〜数ｋΩとなる。

ダイオードＤ６と抵抗Ｒ６は、フライバック回路の出力電圧が大きくなった際に、ＬＥＤ２５へ大きな逆電圧がかからないように、ダイオードＤ６はＬＥＤ２５と直列に、抵抗Ｒ６はＬＥＤ２５と並列に設けている。

本構成を採ることにより、ＬＥＤ２６の点灯時にはスイッチ素子ＳＷ７をＯＦＦしておくことにより、スイッチ素子ＳＷ７のボディダイオードを利用してフライバック回路を構成する。これにより、ＬＥＤ２６を定電流にて点灯させる。ＬＥＤ２５の点灯時には、スイッチ素子ＳＷ７をＯＮすることにより、抵抗Ｒ５を用いて所定の電流をＬＥＤ２５へ流すことができる。また、コイルＴＳ１とスイッチ素子ＳＷ７により、上記所定の電流をＯＮ／ＯＦＦし、ＬＥＤ２５を明滅（周波数１０Ｈｚ）させることができる。

また、フライバック回路によるＬＥＤ２６の点灯時において、スイッチ素子ＳＷ７を常時ＯＦＦにするのではなく、スイッチ素子ＳＷ１のＯＦＦ時に、スイッチ素子ＳＷ７をＯＮすることによりフライバック回路の同期整流が可能となり、ボディダイオードのみの場合よりも効率を向上させることも可能である。

上記構成により、ＬＥＤ２５とＬＥＤ２６への出力を制御する電力変換部の回路のうち、とくに大型部品であるスイッチ素子とコイルを兼用することが可能となる。これにより、同一のスイッチ素子とコイルにより両負荷を制御することが可能となり、点灯装置の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

本実施形態ではフライバック回路を用いたが、オートトランス回路（図１３）等の異なるコンバータ回路を用いても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

（実施形態６）
図１４に本発明の実施形態２で示したＬＥＤ点灯装置を実装した回路基板を示す。入力接続部１０よりの電源を受け、出力接続部１１へ電力を出力している。本実施形態では２個の負荷への電力供給部が存在するため、基板上にてＬＥＤ２５への電力供給とＬＥＤ２６への電力供給のパターンを分離し、その間に制御部７を設けることにより、各々の電力供給部のノイズ低減を実現している。

図６で示した回路構成を用いることにより、基板の小型化や低コスト化を実現することができる。

また、図１５に電力供給部を搭載する基板上に負荷であるＬＥＤ２５、２６も同時に実装した場合の回路基板を示す。本回路基板では、出力接続部をパターンにより構成し、負荷であるＬＥＤ２５、２６を同一基板上に載せることが実現でき、更なる小型化と低コスト化を実現することが可能となる。

（実施形態７）
図１６に本発明の点灯装置を搭載した車両用前照灯の概略断面構造を示す。負荷であるＬＥＤ２５、２６を内蔵したケース４０の前面開口部は透光カバー４１により覆われており、ケース４０の底部に本発明の点灯装置２０を搭載している。本発明の点灯装置２０を搭載することで、車両用前照灯の小型化と低コスト化を実現することが可能となる。

また、単一の点灯装置２０に複数の機能を搭載することが可能となるため、車両用前照灯への入力コネクタ（入力接続部１０）をまとめることが可能となる。

（実施形態８）
図１７に本発明の点灯装置もしくは前照灯を搭載した車両を示す。前照灯スイッチに連動する電源２１とＩＧＮ電源１３を受けて、ＤＴＲＬとしてのＬＥＤ２５、すれ違いビームとしてのＬＥＤ２６を点灯制御している。
本発明の点灯装置や前照灯を搭載することにより、車両の小型化と低コスト化を実現することが可能となる。

１３ 第２の電源
２１ 第１の電源
２５ 第２の負荷
２６ 第１の負荷
ＳＷ４ スイッチ素子
Ｌ１ コイル

Claims (11)

1. 異なるモードで入力されるグランド共通かつ略同電位のＤＣ電源を複数受け、複数の負荷を動作させる電力変換装置において、複数のＤＣ電源の入力状態に応じて、それぞれの負荷を動作させ、かつ少なくとも共通のスイッチ素子もしくはコイルを介して複数の負荷へ電力を供給することを特徴とする電力変換装置。
2. 第１のＤＣ電源には、第１の負荷へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを構成するコイルとスイッチ素子の直列回路が少なくとも接続され、第２のＤＣ電源の正極と第１のＤＣ電源の正極の間に第２の負荷が接続され、前記直列回路を介して第２の負荷へ電力を供給することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 第１のＤＣ電源には、第１の負荷へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータを構成するコイルとスイッチ素子の直列回路が少なくとも接続され、第２のＤＣ電源の正極とＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の間に第２の負荷が接続され、前記コイルを介して第２の負荷へ電力を供給することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
4. コイルは変圧器の一部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 第１の負荷へ供給する電力は、第２の負荷へ供給する電力よりも大きいことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電力変換装置。
6. 第２のＤＣ電源の正極とグランドの間には、少なくとも第２の負荷と電流制限用の抵抗が接続されることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の電力変換装置。
7. 第２の負荷は５０Ｈｚ未満の周波数で点滅点灯する光源負荷であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の電力変換装置。
8. 第１のＤＣ電源は車両のすれ違いビームを点灯させるスイッチを介して供給される電源であり、第２のＤＣ電源は車両のアクセサリもしくはイグニッションもしくはエンジンＯＮ信号に連動して供給される電源であることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の電力変換装置。
9. 第１の負荷は車両用の前照灯であり、第２の負荷は車両の昼間点灯用のサイン灯であることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の車両用点灯装置。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の電力変換装置もしくは請求項９記載の車両用点灯装置を搭載する車両用前照灯。
11. 請求項１０記載の車両用前照灯を搭載した車両。

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