JP2015107731A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器が意図しない段階で変圧を停止した場合であっても即時に負荷に給電することができる小型で安価な電源装置の提供。
【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を第１負荷１４に印加する。第１負荷１４の一端はバッテリ１５によっても印加されており、バッテリ１５から第１負荷１４の一端へ流れる電流の２つの経路夫々にダイオードＤ１，Ｄ２が各別に設けられている。バッテリ１５から第１負荷１４の一端へ電流が流れる場合において、この電流はダイオードＤ１，Ｄ２夫々において順方向に流れる。ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のカソード及びアノードには、スイッチとして機能するＰチャネル型のＦＥＴ１３のドレイン及びソースが接続されている。制御部１９は、ダイオードＤ１，Ｄ２に順方向の電流が流れていると判定した場合、ＦＥＴ１３をオンにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源の出力電圧を変圧器が変圧し、変圧した電圧を負荷に印加する電源装置に関する。

車両では、電源の出力電圧を変圧器が変圧し、変圧した電圧を負荷に印加する電源装置（例えば、特許文献１を参照）が搭載されている。特許文献１に記載してあるような電源装置では、エンジンに連動して発電する発電機が電源として機能し、４８ボルトの出力電圧を変圧器に印加している。そして、変圧器は、電源の出力電圧を一定の電圧、具体的には１２ボルトに変圧し、変圧した電圧を負荷に印加している。

特開平５−２７０３３０号公報

現在、車両に搭載される電源装置の中には、例えば故障によって、変圧器が意図していない段階で変圧を停止した場合であっても負荷に給電し続けることが可能な電源装置がある。この電源装置では、第２の電源が設けられており、第２の電源はダイオードを介して負荷に給電する。

変圧器は、電源の出力電圧を第２の電源の出力電圧からダイオードの順方向電圧を引いた電圧よりも高い一定の電圧に変圧するので、変圧器が電源の出力電圧を変圧している場合には、変圧器のみから負荷に給電される。
そして、変圧器が変圧を停止した場合、即時に第２の電源からダイオードを介して負荷に給電される。

ダイオードにおいて熱として消費される電力量はダイオードに流れる電流量と共に増加する。従って、負荷に供給すべき電流が多量である場合において、第２の電源からダイオードを介して負荷に電流が流れたとき、ダイオードで発生する熱量は多量となる。このため、第２の電源から負荷に給電している場合に電源装置で発生する熱量が、変圧器から負荷に給電している場合に電源装置で発生する熱量を超える虞がある。

この場合、例えば大きな放熱器を設け、第２の電源からダイオードを介して負荷に給電しているときに発生する熱が十分に外部に放出されるように電源装置を構成する必要がある。このような電源装置には、構成が大型であり、製造費用が嵩むという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変圧器が意図しない段階で変圧を停止した場合であっても即時に負荷に給電することができる小型で安価な電源装置を提供することにある。

本発明に係る電源装置は、第１電源の出力電圧が変圧器によって変圧され、変圧された電圧を負荷の一端に印加する電源装置において、前記負荷の一端に電圧を印加する第２電源と、該第２電源から前記負荷の一端へ流れる電流の経路に設けられ、該電流が順方向に流れるダイオードと、該ダイオードの両端間に接続されているスイッチと、前記ダイオードに順方向の電流が流れているか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって順方向の電流が流れていると判定された場合、前記スイッチをオンするオン手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、変圧器が第１電源の出力電圧を変圧する。また、ダイオードは第２電源から負荷の一端へ流れる電流の経路に設けられており、第２電源から負荷の一端へ電流が流れた場合、ダイオードに順方向の電流が流れる。負荷の一端は、変圧器が変圧した電圧を変圧器から印加されると共に、第２電源からダイオードを介して電圧が印加される。
このため、変圧器が意図しない段階で変圧を停止した場合であっても、電圧が途切れることなく第２電源から印加されるため、即時に負荷に給電される。

更に、第２電源からダイオードに順方向の電流が流れていると判定した場合、ダイオードの両端間に接続されているスイッチをオンにする。これにより、第２電源から負荷へ流れる電流の経路が、ダイオードを介して電流が流れる経路からスイッチを介して流れる電流の経路に切替わる。従って、負荷に供給すべき電流が多量であった場合であっても、ダイオードに多量の電流が流れている期間は短いため、ダイオードで発生する熱量は少ない。これにより、大きな放熱器を備える必要がないため、構成が小型であり製造費用が安価である。

本発明に係る電源装置は、前記変圧器は、前記第１電源の出力電圧を、前記第２電源の出力電圧から前記ダイオードの順方向電圧を引いた電圧よりも高い電圧に変圧するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、変圧器は、第１電源の出力電圧を、第２電源の出力電圧からダイオードの順方向電圧を引いた電圧よりも高い電圧に変圧するので、変圧器が作動している間においては、第１電源のみから負荷に給電され、変圧器が停止している場合においては、第２電源から負荷に給電される。このため、第１電源の電力が優先して負荷に供給される。

本発明に係る電源装置は、前記変圧器が変圧を停止しているか否かを検知する検知手段と、前記変圧器及びダイオードから前記負荷へ流れる電流を検出する検出手段とを備え、前記判定手段は、前記検知手段が前記変圧の停止を検知し、かつ、前記検出手段が検出した電流が所定電流以上である場合に、前記ダイオードに順方向の電流が流れていると判定するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、変圧器の変圧が停止しているか否かを検知すると共に、変圧器から負荷へ流れる電流の経路とダイオードから負荷へ流れる電流の経路とに共通する経路に流れる電流を検出する。そして、変圧器における変圧の停止を検知しているにも関わらず、所定電流以上の電流を検出した場合、ダイオードに順方向の電流が流れていると判定する。
これにより、ダイオードに順方向の電流が流れているか否かが正確に判定される。

本発明に係る電源装置は、前記スイッチは電界効果トランジスタであり、前記ダイオードは前記スイッチの寄生ダイオードであることを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチが電界効果トランジスタであり、ダイオードがスイッチの寄生ダイオードであるので、装置を構成する部品点数が少ない。このため、構成がより小型であり、製造費用が安価である。

本発明によれば、変圧器が意図しない段階で停止した場合であっても負荷に給電することができ、構成が小型であり、製造費用が安価である。

実施の形態１における電源装置の要部構成を示す回路図である。 制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２における電源装置の要部構成を示す回路図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電源装置の要部構成を示す回路図である。この電源装置１は、車両に好適に搭載され、オルタネータ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、スイッチ１２、Ｐチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）１３、第１負荷１４、バッテリ１５、スタータ１６、第２負荷１７、電圧検出部１８、制御部１９、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１，Ｄ２及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を備える。

オルタネータ１０の一端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、スイッチ１２の一端と、コンデンサＣ１の一端とに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１において、コンデンサＣ１の一端が接続されている一端とは異なる一端に、ＦＥＴ１３のソースと、抵抗Ｒ１の一端とが接続されている。抵抗Ｒ１の他端は第１負荷１４の一端に接続されている。ＦＥＴ１３のドレインは、スイッチ１２の他端と、バッテリ１５の正極と、スタータ１６、第２負荷１７及び抵抗Ｒ２夫々の一端とに接続されている。ＦＥＴ１３のゲートは抵抗Ｒ２の他端に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のカソードはＦＥＴ１３のソースに接続されており、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々のアノードはＦＥＴ１３のドレインに接続されている。ダイオードＤ１はＦＥＴ１３の寄生ダイオードである。オルタネータ１０、第１負荷１４、スタータ１６及び第２負荷１７夫々の他端と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、バッテリ１５の負極と、コンデンサＣ１の他端とは接地されている。

また、抵抗Ｒ１の両端は各別に電圧検出部１８に接続されており、電圧検出部１８は更に制御部１９に接続されている。制御部１９は更にＦＥＴ１３のゲートに接続されている。

ＦＥＴ１３はスイッチとして機能する。ＦＥＴ１３において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が所定電圧、例えばゼロボルト以下である場合、ソース及びドレイン間に電流が流れてＦＥＴ１３はオンとなる。また、ＦＥＴ１３において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が所定電圧を超えている場合、ソース及びドレイン間に電流が流れず、ＦＥＴ１３はオフとなる。ＦＥＴ１３は特許請求の範囲におけるスイッチに相当する。

オルタネータ１０は、発電機として機能し、車両の図示しないエンジンに連動して発電する。具体的には、オルタネータ１０は、交流電圧を生成し、生成した交流電圧を、例えば２５ボルトの直流電圧に整流する。オルタネータ１０は、整流した直流電圧を、出力電圧として、蓄電器として機能するコンデンサＣ１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１とに印加する。コンデンサＣ１は、例えば電気二重層キャパシタであり、オルタネータ１０の出力電圧の印加によって蓄電する。コンデンサＣ１の出力電圧もＤＣ／ＤＣコンバータ１１に印加される。
オルタネータ１０及びコンデンサＣ１はＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電圧を印加する第１電源として機能する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、オルタネータ１０又はコンデンサＣ１の出力電圧を、例えば１４ボルトの直流電圧に降圧（変圧）し、降圧した電圧を、抵抗Ｒ１を介して第１負荷１４の一端に印加する。これにより、第１負荷１４は給電される。ＦＥＴ１３がオンである場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、降圧した電圧を負荷１４の一端に印加すると共に、バッテリ１５の正極と、第２負荷１７の一端とに印加する。これにより、バッテリ１５は充電され、第２負荷１７は給電される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は変圧器として機能し、第１負荷１４は特許請求の範囲における負荷に相当する。

バッテリ１５は、例えば鉛蓄電池であり、スタータ１６及び第２負荷１７に給電する。更に、バッテリ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止している場合、ダイオードＤ１，Ｄ２又はＦＥＴ１３を介して第１負荷１４の一端に出力電圧、例えば１４ボルトを印加し、第１負荷１４に給電する。バッテリ１５は第２電源として機能する。
以上の内容からわかるように、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々は、バッテリ１５から第１負荷１４の一端へ流れる電流の経路に設けられており、該電流はダイオードＤ１，Ｄ２を順方向に流れる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、オルタネータ１０又はコンデンサＣ１の出力電圧を、バッテリ１５の出力電圧からダイオードＤ２の順方向電圧、例えば０．７ボルトを引いた電圧、及び、バッテリ１５の出力電圧からダイオードＤ１の順方向電圧を引いた電圧のいずれよりも高い電圧に降圧する。このため、ＦＥＴ１３がオフである場合において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を行っているとき、バッテリ１５からダイオードＤ１，Ｄ２を介して第１負荷１４に給電されることはない。

第１負荷１４及び第２負荷１７は車両に搭載される電気機器であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１又はバッテリ１５から給電される。第１負荷１４は、安定した電圧が印加されるべきライト又はワイパー等の電気機器である。スタータ１６は、エンジンを始動させるためのモータであり、バッテリ１５によって給電される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は図示しないスイッチとコイルとを備え、このスイッチのオン／オフを繰り返すことによって降圧を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内では温度が検出されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度未満である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は降圧を行う。このとき、スイッチ１２はオフになっている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度以上である場合、オルタネータ１０は、出力電圧を第１負荷１４及び第２負荷１７に印加すべき電圧、例えば１４ボルトに下げ、コンデンサＣ１の出力電圧も、図示しない放電回路により、第１負荷１４及び第２負荷１７に印加すべき電圧に下げられる。この後、スイッチ１２はオンに切り替えられる。

これにより、第１負荷１４及び第２負荷１７夫々はオルタネータ１０及びコンデンサＣ１によって給電される。スイッチ１２がオンである場合において、ＦＥＴ１３がオンであるとき、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１はＦＥＴ１３を介して第１負荷１４に給電し、ＦＥＴ１３がオフであるとき、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１はダイオードＤ１，Ｄ２を介して第１負荷１４に給電する。
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度未満となった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は降圧を再開し、スイッチ１２はオフに戻る。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、更に、自身が故障しているか否か、具体的には降圧を行うことが可能であるか否かを検知する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、オルタネータ１０又はコンデンサＣ１から入力される入力電流と、抵抗Ｒ１の一端に印加されている出力電圧とを検出している。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、降圧を行うために、自身が有するスイッチのオン／オフを繰り返しているにも関わらず、入力電流がゼロアンペアであり、かつ、出力電圧がゼロボルトを超えている場合に、降圧を行うことができずに自身が故障していることを検知する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が故障を検知した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の故障が、メッセージの表示又は図示しないランプの点灯等により車両の運転者に報知される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、降圧を行っている状態、又は、降圧を行っていない状態を示す状態信号を制御部１９に出力している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度以上であるため、又は、降圧を行うことが不可能であるため、降圧を停止している場合、降圧を行っていない状態を示す状態信号を制御部１９に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、降圧を行っている場合、その状態を示す状態信号を制御部１９に出力する。

電圧検出部１８は抵抗Ｒ１の両端間の電圧を検出する。電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から抵抗Ｒ１を介して第１負荷１４に流れると共に、ダイオードＤ１，Ｄ２から抵抗Ｒ１を介して第１負荷１４に流れる。また、抵抗Ｒ１の両端間の電圧は、オームの法則により、抵抗Ｒ１を流れる電流に比例する。従って、電圧検出部１８は、ＦＥＴ１３がオフである場合において、抵抗Ｒ１の両端間の電圧を検出することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びダイオードＤ１，Ｄ２から第１負荷１４へ流れる電流を検出する。ここで、電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出することは、電圧検出部１８が所定電流以上の電流を検出したことに相当する。電圧検出部１８は検出手段として機能する。電圧検出部１８は、検出した電圧を制御部１９に通知する。

制御部１９は電圧検出部１８が検出した電圧が通知される。また、制御部１９には、状態信号の他に、車両がアイドリングストップしたことを示すアイドリングストップ信号と、エンジンが作動したことを示す作動信号とが入力される。従って、車両がアイドリングストップした場合、及び、エンジンが作動した場合夫々において、アイドリングストップ信号及び作動信号が制御部１９に入力される。

制御部１９は、入力される状態信号、アイドリングストップ信号及び作動信号と、電圧検出部１８が検出した電圧とに基づいてＦＥＴ１３をオン／オフする。
制御部１９は、ＦＥＴ１３のソースに印加されている電圧に、前述した所定電圧を加算した電圧以下の電圧をＦＥＴ１３のゲートに印加することによってＦＥＴ１３をオンにする。例えば、所定電圧がゼロボルトである場合、ＦＥＴ１３のゲートの電位をＦＥＴ１３のソースの電位よりも低くすることによって、制御部１９はＦＥＴ１３をオンにすることが可能である。ここで、例えば、ＦＥＴ１３において、制御部１９はゲートを接地させることによって、ゲートの電位をソースの電位よりも低くすることが可能である。

また、制御部１９は、ＦＥＴ１３のソースに印加されている電圧に、前述した所定電圧を加算した電圧を超える電圧をＦＥＴ１３のゲートに印加することによって、ＦＥＴ１３をオフにする。例えば、所定電圧がゼロボルトである場合、制御部１９は、ＦＥＴ１３のゲートに、ＦＥＴ１３のソースに印加されている電圧よりも高い電圧を印加することによってＦＥＴ１３をオフにする。

制御部１９は、車両のイグニッションスイッチがオンとなり、かつ、スタータ１６がエンジンを作動させた後に動作を開始する。制御部１９は、車両のイグニッションスイッチがオフである場合、更には、イグニションスイッチがオフからオンに切替わってからスタータ１６がエンジンを始動させるまでの間、動作を停止している。イグニッションスイッチがオフである状況の一例として、駐車しており、かつ、乗車している人がいない状況が考えられる。また、イグニションスイッチがオンに切替わってからスタータ１６がエンジンを始動させるまでの間の状況を示す一例として、乗車している者が車両を走行させずにオーディオ機器又はテレビジョン等の電気機器を作動させている状況が考えられる。

イグニションスイッチがオフである場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び制御部１９は動作を停止している。このとき、第１負荷１４はダイオードＤ１，Ｄ２を介してバッテリ１５から給電され、第２負荷１７はバッテリ１５から直接給電される。イグニションスイッチがオフである場合、バッテリ１５から給電される負荷は、電波式のキーと無線で通信する無線機又は時計等の消費電力が少ない負荷であるので、バッテリ１５が供給する電力は少量である。

イグニションスイッチがオフである場合、バッテリ１５から抵抗Ｒ２に電流は流れないため、ＦＥＴ１３のドレイン及びゲートの電位は同じであり、ＦＥＴ１３のソース及びドレイン間の電圧差は、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧となる。従って、ＦＥＴ１３において、ソースの電位を基準としてゲートにダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧が印加される。この順方向電圧は前述した所定電圧よりも高いため、イグニションスイッチがオフである場合、ＦＥＴ１３はオフを維持している。

イグニションスイッチがオンに切替わってからスタータ１６が作動するまでの間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は動作を開始する。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、降圧した電圧を出力することはない。このため、イグニションスイッチがオンに切替わってからスタータ１６が作動するまでの間、第１負荷１４及び第２負荷１７は、イグニションスイッチがオンである場合と同様にバッテリ１５から少量の電力を供給され、ＦＥＴ１３もオフに維持されている。スタータ１６は、バッテリ１５から多量の電力を供給され、エンジンを始動させる。エンジンが始動した後、制御部１９は、ＦＥＴ１３をオンにした状態で動作を開始する。

図２は制御部１９が実行する動作の手順を示すフローチャートである。ＦＥＴ１３をオンにした状態で制御部１９は処理を開始する。制御部１９は、まず、アイドリングストップ信号が入力されたか否かに基づいて、車両がアイドリングストップしたか否かを判定する（ステップＳ１）。制御部１９は、アイドリングストップ信号が入力された場合に、車両はアイドリングストップしていると判定し、アイドリングストップ信号が入力されていない場合に、車両はアイドリングストップしていないと判定する。
制御部１９は、車両がアイドリングストップしていないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、車両がアイドリングストップするまで待機する。

制御部１９が以上のように待機している間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度未満であってスイッチ１２がオフである場合、オルタネータ１０又はコンデンサＣ１の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を第１負荷１４、バッテリ１５及び第２負荷１７に印加する。バッテリ１５及び第２負荷１７には、ＦＥＴ１３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から給電される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度以上となってスイッチ１２がオンとなった場合、前述したように、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１はスイッチ１２を介して第１負荷１４及び第２負荷１７に給電する。

制御部１９は、車両がアイドリングストップしていると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３をオフにする（ステップＳ２）。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度未満であってスイッチ１２がオフである場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、降圧した電圧を第１負荷１４に印加し、バッテリ１５は第２負荷に給電する。制御部１９は、ステップＳ２を実行した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が行う降圧の停止を検知したか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部１９は、入力されている状態信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止しているか否かを検知する。制御部１９は、入力されている状態信号が、降圧を行っていない状態を示す場合、降圧の停止を検知する。
制御部１９は検知手段として機能する。

制御部１９は、降圧の停止を検知したと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出したか否かを判定する（ステップＳ４）。閾値電圧は、例えば、ゼロボルト近傍である正の電圧であり、予め設定されている。

制御部１９は、入力されている状態信号が、降圧を行っている状態を示しているため、降圧の停止を検知していないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、又は、電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出していないと判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、作動信号に基づいてエンジンが作動したか否かを判定する（ステップＳ５）。制御部１９は、作動信号が入力された場合にエンジンが作動したと判定し、作動信号が入力されていない場合にエンジンが作動していないと判定する。

制御部１９は、エンジンが作動していないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理をステップＳ３に戻す。制御部１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を行っている場合においては、ステップＳ５の判定を繰り返す。このように、制御部１９がステップＳ５の判定を繰り返している間に、スタータ１６が作動する。このとき、制御部１９はステップＳ２でＦＥＴ１３をオフにしているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧した電圧がスタータ１６に印加されることはなく、スタータ１６は、バッテリ１５の電力を用いて作動する。

制御部１９は、エンジンが作動したと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３をオンにする（ステップＳ６）。これにより、電源装置１の状態は、車両がアイドリングストップするまで制御部１９がステップＳ１の判定を繰り返している状態と同様になる。

制御部１９は、電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出したと判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ダイオードＤ１，Ｄ２に順方向の電流が流れているとして、ステップＳ６を実行する。

制御部１９は、ステップＳ３，Ｓ４を実行することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止しているか否かの検知結果と、電圧検出部１８が検出した電圧、即ち、電圧検出部１８が検出した電流とから、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々に順方向の電流が流れているか否かを判定する。制御部１９は、降圧の停止を検知していない場合、又は、電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出していない場合には、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々に順方向の電流が流れていないと判定する。制御部１９は、降圧の停止を検知し、かつ、電圧検出部１８が検出した電圧が閾値電圧以上である場合、ダイオードＤ１，Ｄ２夫々に順方向の電流が流れていると判定する。このように、制御部１９は、ダイオードＤ１，Ｄ２に順方向の電流が流れているか否かを正確に判定することができる。制御部１９は判定手段として機能する。

制御部１９はダイオードＤ１，Ｄ２に順方向の電流が流れていると判定した場合、ステップＳ６を実行して、ＦＥＴ１３をオンにする。これにより、第１負荷１４にはＦＥＴ１３を介して電流が供給される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度以上となってスイッチ１２がオンになっている場合については、ＦＥＴ１３をオンにすることによって、オルタネータ１０又はコンデンサＣ１から第１負荷１４へ流れる電流の経路がダイオードＤ１，Ｄ２を介して流れる電流の経路からＦＥＴ１３を介して流れる電流の経路に切替わる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内の温度が所定温度未満でありスイッチ１２がオフである場合については、ＦＥＴ１３をオンにすることによって、バッテリ１５から第１負荷１４への電流の経路がダイオードＤ１，Ｄ２を介して流れる電流の経路からＦＥＴ１３を介して流れる電流の経路に切替わる。

このため、第１負荷１４に供給すべき電流が多量、例えば５０アンペアであった場合であっても、ダイオードＤ１，Ｄ２に多量の電流が流れている期間は短いので、ダイオードＤ１，Ｄ２が発生する熱量は少ない。ＦＥＴ１３に多量の電流が流れるが、ＦＥＴ１３のオン抵抗は数ミリオームであり、低いため、ＦＥＴ１３で発生する熱量は、ダイオードＤ１，Ｄ２で発生する熱量よりも格段に少ない。従って、電源装置１が備える図示しない放熱器は大型である必要はなく、小型である。このため、電源装置１の構成も小型であり、電源装置１の製造費用は安価である。
制御部１９はオン手段としても機能する。

制御部１９は、ステップＳ４で電圧検出部１８が閾値電圧以上の電圧を検出したと判定してステップＳ６を実行した場合、電源装置１の状態は、車両がアイドリングストップするまで制御部１９がステップＳ１の判定を繰り返している状態と同様になる。制御部１９は、ステップＳ６を実行した後、処理を終了し、再びステップＳ１を実行する。

なお、故障によってＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止している場合においては、制御部１９は、ステップＳ１から処理を再開することなく、スイッチ１２及びＦＥＴ１３夫々をオンにし、その後、第１負荷１４及び第２負荷１７がオルタネータ１０及びコンデンサＣ１によって給電される構成を維持してもよい。

以上のように構成された電源装置１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が、降圧した電圧を第１負荷１４に印加し、かつ、バッテリ１５がダイオードＤ１，Ｄ２を介して出力電圧を第１負荷１４に印加するように構成されている。このため、ＦＥＴ１３がオフである場合において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が意図しない段階で降圧を停止したときであっても、電圧が途切れることなくバッテリ１５から第１負荷１４に印加されるため、即時に第１負荷１４に給電される。

また、電源装置１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１はオルタネータ１０及びコンデンサＣ１の出力電圧を、バッテリ１５の出力電圧からダイオードＤ１の順方向電圧を引いた電圧、及び、バッテリ１５の出力電圧からダイオードＤ２の順方向電圧を引いた電圧のいずれよりも高い電圧に降圧する。このため、車両がアイドリングストップ中であってスイッチ１２及びＦＥＴ１３がオフである場合、バッテリ１５から第１負荷１４に給電されることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって降圧された電圧が第１負荷１４に印加され、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１の電力が優先して第１負荷１４に供給される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止した直後においては、バッテリ１５がダイオードＤ１，Ｄ２を介して第１負荷１４に給電する。

また、ＦＥＴ１３はＰチャネル型であるため、制御部１９は、ＦＥＴ１３のソースに印加されている電圧に前述した所定電圧を加算した電圧を超える電圧をＦＥＴ１３に印加することによって、ＦＥＴ１３をオフにする。そして、制御部１９は、ＦＥＴ１３のゲートに印加されている電圧を、ＦＥＴ１３のソースに印加されている電圧に前述した所定電圧を加算した電圧以下に下げることによってＦＥＴ１３をオンにする。従って、Ｎチャネル型のＦＥＴのように、ＦＥＴ１３がオンである状態において、ＦＥＴ１３のソースの電位を基準として一定の電圧以上の電圧をゲートに印加し続けてＦＥＴ１３のオンを維持するチャージポンプ回路が不要である。このため、ＦＥＴ１３の代わりに、Ｎチャネル型のＦＥＴを用いた電源装置と比較して、電源装置１の構成は小型であり、かつ、電源装置１の製造費用は安価である。
更に、電源装置１では、２つのダイオードＤ１，Ｄ２中の一方のダイオードのカソード及びアノード間が開放した場合であっても、他方のダイオードが機能していれば、以上に示す効果と同様の効果を奏する。

（実施の形態２）
実施の形態１における電源装置１は、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備え、バッテリ１５はダイオードＤ１，Ｄ２を介して第１負荷１４に給電している。しかしながら、ＦＥＴ１３がオフである場合において、バッテリ１５から第１負荷１４へ流れる電流の経路として、電流がダイオードＤ１を経由する経路と、電流がダイオードＤ２を経由する経路とが設けられていなくてもよい。
以下では、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１と同様であるため、同様の符号を付してその説明を省略する。

図３は実施の形態２における電源装置の要部構成を示す回路図である。この電源装置２は、実施の形態１における電源装置１と同様に好適に車両に搭載され、電源装置１の構成部の中で、ダイオードＤ２を除く他の構成部を備える。ダイオードＤ２を除く他の構成部は、実施の形態１と同様に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、オルタネータ１０及びコンデンサＣ１夫々の出力電圧を、バッテリ１５の出力電圧からダイオードＤ１の順方向電圧を引いた電圧よりも高い電圧に降圧する。従って、スイッチ１２及びＦＥＴ１３がオフである場合において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を行っているとき、バッテリ１５が第１負荷１４に給電することはなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から第１負荷１４に給電される。

また、スイッチ１２及びＦＥＴ１３がオフである場合において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止したとき、電流がバッテリ１５からダイオードＤ１を介して第１負荷１４に流れ、第１負荷１４が給電される。

制御部１９は実施の形態１と同様に動作する。即ち、制御部１９は、車両がアイドリングストップしてＦＥＴ１３がオフである場合において、入力されている状態信号及び電圧検出部１８の検出結果に基づいて、ダイオードＤ１に順方向の電流が流れているか否かを判定する。そして、制御部１９は、電流がダイオードＤ１を介して第１負荷１４に流れていると判定した場合、ＦＥＴ１３をオンにする。

ＦＥＴ１３のソース及びドレイン間にダイオードＤ２が備えられていない点を除けば、実施の形態２における電源装置２は、実施の形態１における電源装置１と同様に構成され、電源装置１と同様に作用する。従って、実施の形態２における電源装置２は、実施の形態１における電源装置１と同様の効果を奏する。
実施の形態２においては、ダイオードＤ１はＦＥＴ１３の寄生ダイオードであるため、電源装置２の部品点数は少なく、電源装置２は更に小型であり、製造費用が更に安価である。

なお、実施の形態１において、電源装置１は、ＦＥＴ１３の代わりに、Ｎチャネル型のＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等のスイッチを備えてもよい。この場合、電源装置１では、ＦＥＴ１３の寄生ダイオードであるダイオードＤ１は形成されない。

ダイオードＤ１が形成されていない電源装置１は、実質的に電源装置２と同様である。この電源装置１の構成は、電源装置２において、寄生ダイオードであるダイオードＤ１を、寄生ダイオードではないダイオードＤ２に変更した構成である。制御部１９は、ダイオードＤ１が形成されているか否かに関わらず、実施の形態１又は実施の形態２と同様に動作する。このため、ダイオードＤ１が形成されていない電源装置１は、ダイオードＤ１が形成されている電源装置１と同様の効果を奏する。

実施の形態１（又は実施の形態２）において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びダイオードＤ１，Ｄ２（又はダイオードＤ１）から第１負荷１４へ流れる電流を検出する構成は、抵抗Ｒ１の両端間の電圧を検出する構成に限定されず、第１負荷１４の一端に流れる電流を電流センサによって直接的に検出する構成であってもよい。

また、実施の形態１（又は実施の形態２）において、ダイオードＤ１，Ｄ２（又はダイオードＤ１）に電流が流れているか否かを判定する構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が降圧を停止しているか否かの検知結果と、抵抗Ｒ１に所定電流以上の電流が流れたかに基づいて判定する構成に限定されない。例えば、実施の形態１においては、ダイオードＤ１，Ｄ２中の少なくとも１つにおけるカソード又はアノードに流れる電流を検出し、検出した電流が一定の電流以上の電流である場合にダイオードＤ１，Ｄ２に流れていると判定してもよい。実施の形態２においては、ダイオードＤ１のカソード又はアノードに流れる電流を検出し、検出した電流が一定の電流以上の電流である場合にダイオードＤ１に流れていると判定してもよい

実施の形態１及び２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が行う動作は降圧に限定されず、昇圧を行ってもよく、更には、降圧及び昇圧の両方を行ってもよい。この場合であっても、実施の形態１又は２と同様の効果を奏する。また、実施の形態１及び２において、コンデンサＣ１は蓄電器として機能すればよいので、コンデンサＣ１の代わりに、蓄電池、例えばリチウム電池を用いてもよい。

開示された実施の形態１及び２は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，２ 電源装置
１０ オルタネータ（第１電源の一部）
１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変圧器）
１３ ＦＥＴ（スイッチ）
１４ 第１負荷
１５ バッテリ（第２電源）
１８ 電圧検出部（検出手段）
１９ 制御部（判定手段、オン手段、検知手段）
Ｃ１ コンデンサ（第１電源の他部）
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード

Claims (4)

1. 第１電源の出力電圧が変圧器によって変圧され、変圧された電圧を負荷の一端に印加する電源装置において、
   前記負荷の一端に電圧を印加する第２電源と、
   該第２電源から前記負荷の一端へ流れる電流の経路に設けられ、該電流が順方向に流れるダイオードと、
   該ダイオードの両端間に接続されているスイッチと、
   前記ダイオードに順方向の電流が流れているか否かを判定する判定手段と、
   該判定手段によって順方向の電流が流れていると判定された場合、前記スイッチをオンするオン手段と
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記変圧器は、前記第１電源の出力電圧を、前記第２電源の出力電圧から前記ダイオードの順方向電圧を引いた電圧よりも高い電圧に変圧するように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記変圧器が変圧を停止しているか否かを検知する検知手段と、
   前記変圧器及びダイオードから前記負荷へ流れる電流を検出する検出手段と
   を備え、
   前記判定手段は、前記検知手段が前記変圧の停止を検知し、かつ、前記検出手段が検出した電流が所定電流以上である場合に、前記ダイオードに順方向の電流が流れていると判定するように構成してあること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
4. 前記スイッチは電界効果トランジスタであり、
   前記ダイオードは前記スイッチの寄生ダイオードであること
   を特徴とする請求項１から請求項３に記載の電源装置。

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