JP2017175825A - 車両用スイッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信機器へのノイズを抑制することができる車両用スイッチング装置を提供する。【解決手段】車両用スイッチング装置は、スイッチング手段のオンオフ制御によって電圧を変換する電圧変換部と、電圧変換部を制御する制御部と、車両に搭載された通信機器の作動状態を検出する検出部と、を備え、制御部は、通信機器が作動している場合（ステップＳ１０−Ｙｅｓ）、電圧変換部のスイッチング周波数を通信機器が使用する周波数帯とは異なる周波数とする（ステップＳ４０）。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用スイッチング装置に関する。

従来、スイッチング手段を有するスイッチング装置がある。特許文献１には、スイッチング素子のオン、オフによって生じる電圧を整流、平滑して直流出力を得るとともに、その出力をＰＷＭ制御回路へフィードバックしてスイッチング素子の動作を制御するスイッチング電源の技術が開示されている。

特開２００２−３６９５０７号公報

通信機器を有する車両にスイッチング装置が搭載される場合、スイッチング装置のスイッチング動作に起因して通信機器にノイズが発生することがある。通信機器へのノイズを抑制できることが望まれている。

本発明の目的は、通信機器へのノイズを抑制することができる車両用スイッチング装置を提供することである。

本発明の車両用スイッチング装置は、スイッチング手段のオンオフ制御によって電圧を変換する電圧変換部と、前記電圧変換部を制御する制御部と、車両に搭載された通信機器の作動状態を検出する検出部と、を備え、前記制御部は、前記通信機器が作動している場合、前記電圧変換部のスイッチング周波数を前記通信機器が使用する周波数帯とは異なる周波数とすることを特徴とする。

上記車両用スイッチング装置において、前記通信機器は、ラジオ受信機であり、前記制御部は、前記ラジオ受信機が受信状態である場合、前記電圧変換部のスイッチング周波数をラジオ放送が使用する周波数帯とは異なる周波数とすることが好ましい。

本発明に係る車両用スイッチング装置の制御部は、通信機器が作動している場合、電圧変換部のスイッチング周波数を通信機器が使用する周波数帯とは異なる周波数とする。本発明に係る車両用スイッチング装置によれば、スイッチング手段のスイッチング動作に起因する通信機器へのノイズを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用スイッチング装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る車両用スイッチング装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、実施形態の第２変形例におけるスイッチング周波数の決定方法の説明図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用スイッチング装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１および図２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用スイッチング装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用スイッチング装置の構成を示すブロック図、図２は、実施形態に係る車両用スイッチング装置の動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用スイッチング装置１は、入力部１１、電圧変換回路１２、出力部１３、スイッチング周波数制御回路１４、マイコン１５、および通信回路１６を有する。本実施形態の車両用スイッチング装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電力の電圧を変換する電圧変換装置である。車両用スイッチング装置１は、電源３と共に車両用スイッチング電源を構成する。

入力部１１は、電源３と電気的に接続されている。本実施形態の電源３は、車両に搭載された電源装置であり、典型的にはバッテリ等の蓄電装置である。電圧変換回路１２は、スイッチング手段１２ａのオンオフ制御によって電圧を変換する電圧変換部である。電圧変換回路１２が有するスイッチング手段１２ａは、例えば、半導体スイッチング素子である。電圧変換回路１２は、複数のスイッチング手段１２ａを含んでいてもよい。また、電圧変換回路１２は、スイッチング手段１２ａに加えて、インダクタやコンデンサを含んで構成されてもよい。出力部１３は、車両に搭載された電気負荷に接続されている。電気負荷は、例えば、車両用スイッチング装置１から供給される電力により作動する機器やバッテリ等の蓄電装置である。本実施形態の電気負荷は、オーディオ機器２を含む。

スイッチング周波数制御回路１４は、電圧変換回路１２のスイッチング手段１２ａに対してオン指令およびオフ指令を出力する制御回路である。スイッチング周波数制御回路１４は、設定されたスイッチング周波数でスイッチング手段１２ａに対する指令内容を更新する。本実施形態のスイッチング周波数制御回路１４は、スイッチング手段１２ａのデューティ比を目標デューティ比とするように、スイッチング手段１２ａのオン状態とオフ状態とを切り替える。スイッチング手段１２ａのデューティ比は、単位時間においてスイッチング手段１２ａがオン状態となっている累計時間の割合である。車両用スイッチング装置１は、例えば、デューティ比に応じたスイッチング手段１２ａのオン／オフの切り替えスケジュールを定めた制御パターンを予め記憶している。スイッチング周波数制御回路１４は、この制御パターンに基づいてスイッチング手段１２ａに対してオン指令またはオフ指令を出力する。

マイコン１５は、電圧変換回路１２に対する制御目標を出力する装置である。本実施形態の車両用スイッチング装置１では、スイッチング周波数制御回路１４およびマイコン１５が制御部として機能する。本実施形態のマイコン１５は、スイッチング周波数制御回路１４に対して、目標とするスイッチング周波数およびデューティ比を出力する。スイッチング周波数制御回路１４は、マイコン１５から取得した目標スイッチング周波数に基づいてスイッチング手段１２ａに対する指令内容を更新する周期を決定する。また、スイッチング周波数制御回路１４は、マイコン１５から取得した目標デューティ比に基づいてスイッチング手段１２ａに対する指令内容を決定する。スイッチング周波数制御回路１４は、制御パターンを参照し、更新周期が経過する毎にスイッチング手段１２ａに対する指令内容（オン指令／オフ指令）を更新する。スイッチング手段１２ａは、スイッチング周波数制御回路１４からの指令内容に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わる。

通信回路１６は、オーディオ機器２との通信を行う回路である。本実施形態の通信回路１６は、オーディオ機器２との間でオーディオ機器２の作動状態についての情報を通信する。

本実施形態のオーディオ機器２は、ラジオ受信機を含んでいる。オーディオ機器２は、ＡＭラジオ放送を受信するＡＭラジオ受信機としての機能、およびＦＭラジオ放送を受信するＦＭラジオ受信機としての機能を有する。本実施形態のオーディオ機器２は、車両用スイッチング装置１から供給される電力によって作動する。

オーディオ機器２の作動状態についての情報には、オーディオ機器２の電源オン／オフについての情報、ラジオ放送を受信中であるか否かについての情報、受信しているラジオ放送がＡＭラジオ放送あるいはＦＭラジオ放送の何れであるかについての情報、受信しているラジオ放送の周波数についての情報などが含まれる。本実施形態のオーディオ機器２は、受信する周波数をデジタル式で設定する。オーディオ機器２は、受信している周波数等についての情報をデジタル信号で通信回路１６に対して送出する。通信回路１６は、オーディオ機器２から取得した情報をマイコン１５に対して出力する。通信回路１６は、車両に搭載された通信機器の作動状態を検出する検出部としての機能を有する。

本実施形態の車両用スイッチング装置１は、オーディオ機器２がラジオ受信機としてラジオ放送を受信している受信状態である場合、電圧変換回路１２のスイッチング周波数をラジオ放送が使用する周波数帯とは異なる周波数とする。これにより、車両用スイッチング装置１は、ラジオノイズの発生を抑制することができる。

図２を参照して、本実施形態の車両用スイッチング装置１の動作について説明する。図２に示す制御フローは、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１０において、マイコン１５は、ラジオ受信中（聴講中）であるか否かを判定する。マイコン１５は、通信回路１６から取得する情報に基づいて、オーディオ機器２がラジオ放送を受信中であるか否かを判定する。その判定の結果、ラジオ受信中であると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）にはステップＳ３０へ進む。

ステップＳ２０において、マイコン１５は、受信帯域の周波数を取得する。マイコン１５は、通信回路１６から取得する情報に基づいて、オーディオ機器２が現在受信しているラジオ放送の周波数帯域を取得する。本実施形態では、オーディオ機器２が受信している放送がＡＭラジオ放送である場合、ＡＭラジオ放送として使用される周波数帯域が取得される。この周波数帯域は、例えば、放送法によって定められた上限と下限との間の使用可能な周波数帯域（５２６．５〜１，６０６．５［ｋＨｚ］）である。また、オーディオ機器２が受信している放送がＦＭラジオ放送である場合、ＦＭラジオ放送として使用される周波数帯域（７６〜９０［ＭＨｚ］）が取得される。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０において、マイコン１５は、動作周波数を変更する。マイコン１５は、ステップＳ２０において取得した周波数帯域に基づいて目標スイッチング周波数を決定する。マイコン１５は、ステップＳ２０で取得した周波数帯域がＡＭラジオ放送の周波数帯域（以下、単に「ＡＭ帯域」と称する。）である場合、目標スイッチング周波数をＡＭ帯域とは異なる周波数、言い換えるとＡＭ帯域に含まれない周波数とする。本実施形態のマイコン１５は、オーディオ機器２がＡＭラジオ放送を受信している場合、目標スイッチング周波数をＡＭ帯域よりも低周波側の周波数、例えば、１００ｋＨｚ以下の周波数とする。目標スイッチング周波数は、選択可能な範囲で車両用スイッチング装置１の効率を可能な限り高効率とできる周波数であることが好ましい。

マイコン１５は、ステップＳ２０で取得した周波数帯域がＦＭラジオ放送の周波数帯域（以下、単に「ＦＭ帯域」と称する。）である場合、目標スイッチング周波数をＦＭ帯域とは異なる周波数、言い換えるとＦＭ帯域に含まれない周波数とする。本実施形態のマイコン１５は、オーディオ機器２がＦＭラジオ放送を受信している場合、目標スイッチング周波数をＦＭ帯域よりも低周波側の周波数、例えば、１ＭＨｚ以下の周波数とする。目標スイッチング周波数は、選択可能な範囲で車両用スイッチング装置１の効率を可能な限り高効率とできる周波数であることが好ましい。

マイコン１５は、決定した目標スイッチング周波数をスイッチング周波数制御回路１４に対して出力する。スイッチング周波数制御回路１４は、取得した目標スイッチング周波数でスイッチング手段１２ａに対する指令内容を更新する。ステップＳ４０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ３０において、マイコン１５は、動作周波数の最適化を行う。オーディオ機器２がラジオ放送を受信中ではないため、ラジオノイズを考慮することなくスイッチング周波数を決定可能である。マイコン１５は、電圧変換回路１２の動作周波数（スイッチング周波数）として最適な周波数を決定する。最適な周波数は、例えば、出力電圧の目標値に基づいて車両用スイッチング装置１が最も効率良く作動できる周波数である。マイコン１５は、決定した最適な周波数をスイッチング周波数制御回路１４に対して目標スイッチング周波数として出力する。スイッチング周波数制御回路１４は、取得した最適な周波数でスイッチング手段１２ａに対する指令内容を更新する。ステップＳ３０が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態の車両用スイッチング装置１は、スイッチング手段１２ａのオンオフ制御によって電圧を変換する電圧変換回路１２と、電圧変換回路１２を制御するスイッチング周波数制御回路１４およびマイコン１５と、車両に搭載されたオーディオ機器２の作動状態を検出する通信回路１６と、を有する。スイッチング周波数制御回路１４およびマイコン１５は、オーディオ機器２が作動している場合、電圧変換回路１２のスイッチング周波数をオーディオ機器２が使用する周波数帯とは異なる周波数とする。よって、本実施形態の車両用スイッチング装置１は、オーディオ機器２のラジオノイズを低減することができる。

車両用スイッチング装置１を高効率化および小型化する上では、スイッチング手段１２ａを高周波で動作させることが有効である。しかしなから、スイッチング手段１２ａを高周波で動作させる場合、車両に搭載されたラジオ受信機等の通信機器へのノイズを発生させる可能性がある。本実施形態の車両用スイッチング装置１は、通信機器が作動していない場合はスイッチング周波数を最適化することにより高効率で動作することができる。一方、車両用スイッチング装置１は、通信機器が作動している場合はスイッチング周波数を通信に使用する周波数帯とは異なる周波数とすることで、通信機器へのノイズを抑制して通信品質を向上させることができる。

本実施形態の車両用スイッチング装置１によれば、通信機器へのノイズ低減用の部品数を削減することが可能となる。

なお、車両用スイッチング装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータに限定されるものではなく、他の電圧変換装置であっても、その他のスイッチング装置であってもよい。オーディオ機器２の電力供給源は、車両用スイッチング装置１でなくてもよい。本実施形態の車両用スイッチング装置１は、電線を介して伝達されるノイズを抑制できるだけでなく、放射ノイズによるオーディオ機器２への影響を抑制することが可能である。

車両に搭載される通信機器は、ラジオ受信機の機能を含むオーディオ機器２には限定されない。通信機器は、車車間通信を行う通信機器、路車間通信を行う通信機器などであってもよい。この場合、マイコン１５は、当該通信機器が作動している場合、電圧変換回路１２のスイッチング周波数を当該通信機器が使用する周波数帯と重ならない周波数とする。

［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。上記実施形態では、ステップＳ４０における変更後の目標スイッチング周波数が、ラジオ放送の周波数帯よりも低周波側の周波数とされた。これに代えて、変更後の目標スイッチング周波数が、ラジオ放送の周波数帯よりも高周波側の周波数とされてもよい。例えば、オーディオ機器２がＡＭラジオ放送を受信している場合、変更後の目標スイッチング周波数が、ＡＭ帯域よりも高周波側の周波数、一例として１７００ｋＨｚ以上の周波数や２ＭＨｚ以上の周波数とされてもよい。オーディオ機器２がＦＭラジオ放送を受信している場合、変更後の目標スイッチング周波数が、ＦＭ帯域よりも高周波側の周波数、一例として１０８ＭＨｚ以上の周波数とされてもよい。

［実施形態の第２変形例］
図３を参照して、実施形態の第２変形例について説明する。図３は、実施形態の第２変形例におけるスイッチング周波数の決定方法の説明図である。車両に複数の通信機器が搭載されている場合など、通信機器によって使用される周波数帯が複数存在する場合がある。例えば、オーディオ機器２に加えて他の通信機器が車両に搭載されているとする。他の通信機器の例としては、車車間通信を行う通信機器、路車間通信を行う通信機器などが挙げられる。図３に示すように、他の通信機器が使用する周波数帯ＦＲ１と、オーディオ機器２の使用するＡＭ帯域ＦＲ２とが重なっていないとする。

第２変形例の車両用スイッチング装置１は、他の通信機器の作動状態を検出する検出部を有する。マイコン１５は、他の通信機器およびオーディオ機器２がそれぞれ作動して通信を行っている場合、電圧変換回路１２のスイッチング周波数を各通信機器が使用する周波数帯ＦＲ１，ＦＲ２とは異なる周波数とする。マイコン１５は、例えば、周波数帯ＦＲ１とＡＭ帯域ＦＲ２との間の周波数帯ＦＲＸから目標スイッチング周波数を選択する。マイコン１５は、周波数帯ＦＲＸの中間の周波数を目標スイッチング周波数として採用してもよい。

なお、マイコン１５は、ＡＭ帯域ＦＲ２よりも高周波側の周波数や、周波数帯ＦＲ１よりも低周波側の周波数を目標スイッチング周波数としてもよい。つまり、マイコン１５は、複数の通信機器が作動している場合、これらの通信機器が使用する周波数帯の何れにも含まれない周波数を目標スイッチング周波数とすることが望ましい。

［実施形態の第３変形例］
実施形態の第３変形例について説明する。マイコン１５は、スイッチング周波数として、受信中の放送局が使用する周波数帯とは異なる周波数を選択するようにしてもよい。例えば、オーディオ機器２がＡＭラジオ放送のＡ１放送局を選局している場合、電圧変換回路１２のスイッチング周波数は、Ａ１放送局が使用する周波数帯とは異なる周波数とされる。この場合、ＡＭ帯域の内、Ａ１放送局が使用する周波数帯を除く周波数帯もスイッチング周波数の候補とされる。Ａ１放送局から他の放送局に選局が切り替えられた場合には、切り替え後の放送局が使用する周波数帯と重ならないようにスイッチング周波数が適宜変更される。このようにすれば、電圧変換回路１２のスイッチング周波数を高周波に維持して車両用スイッチング装置１の効率低下を抑制することができる。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 車両用スイッチング装置
２ オーディオ機器
３ 電源
１１ 入力部
１２ 電圧変換回路（電圧変換部）
１２ａ スイッチング手段
１３ 出力部
１４ スイッチング周波数制御回路（制御部）
１５ マイコン（制御部）
１６ 通信回路（検出部）

Claims (2)

1. スイッチング手段のオンオフ制御によって電圧を変換する電圧変換部と、
   前記電圧変換部を制御する制御部と、
   車両に搭載された通信機器の作動状態を検出する検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記通信機器が作動している場合、前記電圧変換部のスイッチング周波数を前記通信機器が使用する周波数帯とは異なる周波数とする
   ことを特徴とする車両用スイッチング装置。
2. 前記通信機器は、ラジオ受信機であり、
   前記制御部は、前記ラジオ受信機が受信状態である場合、前記電圧変換部のスイッチング周波数をラジオ放送が使用する周波数帯とは異なる周波数とする
   請求項１に記載の車両用スイッチング装置。

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