JP2017200306A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源装置1は、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づいて蓄電部の出力状態を判断する制御部53を備える。制御部53は、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させ、所定の低電圧状態に該当する場合、第2充電回路30のみを動作させる。
【選択図】図1
Description
電源部と蓄電部との間の第1通電経路に設けられるとともに前記第1通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第1充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第2通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第2充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記所定の高電圧状態に該当しない場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち少なくとも前記第2充電回路を動作させる制御部と、
を有する。
電源部と蓄電部との間の第1通電経路に設けられるとともに前記第1通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第1充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第2通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第2充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づき前記蓄電部の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第2充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記所定の低電圧状態に該当しない場合に、記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち少なくとも前記第1充電回路を動作させる制御部と、
を有する。
つまり、蓄電部の出力状態が相対的に高い場合には、第2充電回路を動作させずに第1充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができるため、スイッチング動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。また、蓄電部の出力状態が相対的に高い場合、蓄電部の出力が低い場合と比較して抵抗部を流れる充電電流を抑えることができるため、蓄電部の出力が低い場合よりも発熱量を抑制することができる。
また、蓄電部の出力状態が所定の高電圧状態に該当しない場合、少なくとも第2充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。このように、第1充電回路を動作させると発熱が大きくなる状態のときには、蓄電部に与える充電電流の一部又は全部を第2充電回路によって生じさせることにより、第1充電回路の動作に起因する発熱を抑制することができる。
よって、電源部からの電力を利用して蓄電部を充電することができる電源装置を、発熱及びノイズの抑制を図り得る構成で実現することを目的とするものである。
この構成では、蓄電部の出力状態が相対的に低い場合には、第1充電回路を動作させずに第2充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。つまり、電源部と蓄電部との電位差が相対的に大きくなる状態、即ち、第1充電回路を動作させると抵抗部に大きな電流が流れ発熱が大きくなる状態のときには、第2充電回路のみを動作させることで抵抗部での発熱を抑制することができる。
また、蓄電部の出力状態が所定の低電圧状態に該当しない場合、少なくとも第1充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。このように、蓄電部の出力が相対的に高い状態、即ち、第1充電回路を動作させたときに抵抗部を流れる充電電流が相対的に低くなり発熱が抑えられる状態のときには、蓄電部に与える充電電流の一部又は全部を第1充電回路によって生じさせることにより、第2充電回路の動作停止又は動作の軽減を図ることができる。
よって、電源部からの電力を利用して蓄電部を充電することができる電源装置を、発熱及びノイズの抑制を図り得る構成で実現することを目的とするものである。
制御部は、検出部によって検出される検出値に基づき蓄電部の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に、蓄電部の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には第1充電回路及び第2充電回路をいずれも動作させ、蓄電部の出力が中間電圧状態よりも高い電圧状態である場合には第1充電回路及び第2充電回路のうち第1充電回路のみを動作させ、蓄電部の出力が中間電圧状態よりも低い電圧状態である場合には第1充電回路及び第2充電回路のうち第2充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
また、中間電圧状態のときには、第1充電回路と第2充電回路をいずれも動作させることができるため、蓄電部に対してより多くの充電電流を供給することができ、より迅速に充電量を上昇させることができる。
中間電圧状態よりも高い電圧状態のとき、即ち、3つの状態において蓄電部の電圧が最も高い状態のときには、第2充電回路を動作させずに第1充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。これにより、第2充電回路の動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。しかも、蓄電部の電圧が最も高い状態であるため、抵抗部を流れる電流はより低くなり、発熱は抑えられる。
以下、本発明を具体化した実施例1について説明する。
図1で示す車載電源システム100は、主電源としての電源部91、補助電源としての蓄電部92、蓄電部92への充電を制御する電源装置1、蓄電部92からの放電経路の切り替えを行う放電回路94などを備えた車両用の電源システムとして構成されている。この車載電源システム100は、所定の時期に電源部91によって蓄電部92を充電し得るシステムとなっている。また、この車載電源システム100は、電源部91又は蓄電部92からの電力を用いて負荷95に対して電流を供給し得るシステムとなっており、例えば、電源部91が正常状態であるとき(例えば、電源部91の出力電圧が所定の異常電圧以上である場合など)には、電源部91の電力によって負荷95を動作させることができ、所定の時期(例えば、電源部91の出力電圧が所定の異常電圧未満に低下した場合など)には、放電回路94のスイッチ部をオン動作させて蓄電部92を放電させ、蓄電部92の電力によって負荷95を動作させることができるようになっている。
制御部2は、例えば所定の開始条件の成立時(例えばイグニッション信号がオフからオンに切り替わった時)に図3で示す充電制御を開始する。制御部53は、図3の充電制御を開始した後、まず、ステップS1の処理を行い、電圧検出回路40から入力される検出値(第2導電路12の電圧を示す値)を確認する。制御部53は、ステップS1の処理の後、ステップS2の処理を行い、第2導電路12の電圧値VC(以下、コンデンサ電圧VCともいう)が第1閾値電圧V1以下であるか否かを判断する。制御部53は、ステップS2の処理において、第2導電路12の電圧値VCが第1閾値電圧V1以下であると判断した場合、ステップS5の処理を行い、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させて蓄電部92の充電を行う。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上述した実施例において、電源部91及び蓄電部92の具体例はあくまで一例であり、いずれの例においても、電源部91及び蓄電部92の種類や発生電圧は上述した例に限定されず、様々に変更することができる。
(2)上述した実施例では負荷95の一例を示したが、いずれの例においても、負荷の数や種類は特に限定されない。
(3)上述した実施例では、スイッチ部26がPNP型のバイポーラトランジスタとして構成された例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部26がNPN型のバイポーラトランジスタとして構成されていてもよい。また、スイッチ部26は、バイポーラトランジスタに限定されず、他のスイッチ手段(MOSFETなどの公知の半導体スイッチ等)であってもよい。
(4)上述した実施例では、第1充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部を継続的にオン状態とすることで抵抗部を介して充電電流を流し、スイッチ部を継続的にオフ状態とすることで充電電流の供給を停止し得る構成であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第1充電回路として採用することができる。
(5)上述した実施例では、第2充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチング素子のオンオフ動作によって電圧変換を行うことで所望の電圧又は電流を生成する充電回路であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第2充電回路として採用することができる。
(6)上述した実施例では、蓄電部92の出力状態を蓄電部92の出力電圧(具体的には電圧検出回路40の検出電圧)によって把握する構成を例示したが、この例に限定されない。例えば、いずれの例においても、図2で示す車載電源システム100を図4で示す車載電源システム200のように変更してもよい。図4で示す車載電源システム200において、電源装置201の回路構成は、第2電圧検出回路240を設けた点が図2で示す電源装置1の回路構成と異なっている。第2電圧検出回路240は、電源部側電圧検出部の一例に相当し、電源部91の出力電圧を反映した値(具体的には電源部91の出力電圧値)を検出する機能を有し、電圧検出回路40と同様の回路構成をなしている。具体的には、第2電圧検出回路240は、第1導電路11に電気的に接続され、第1導電路11の電圧値を示す検出値を制御部53に入力する構成をなす。図4の例でも制御部53は図3と同様の充電制御を行うが、図4の例では、制御部53は、図3のステップS1において、第2電圧検出回路240の検出値が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差を検出し、この差によって蓄電部92の出力状態を把握する。そして、ステップS2では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差(即ち、電源部91と蓄電部92との出力電圧差)が「第1閾値以上」であるか否かを判断し、第1閾値以上である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が相対的に低い場合)には、S5の処理を実施例1と同様の方式で行う。また、ステップS3では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が「第1閾値未満且つ第2閾値以上」であるか否かを判断し、「第1閾値未満且つ第2閾値以上」である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が中程度の場合)には、S6の処理を実施例1と同様の方式で行う。また、ステップS4では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が「第2閾値未満且つ第3閾値以上」であるか否かを判断し、「第2閾値未満且つ第3閾値以上」である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が相対的に高い場合)には、S7の処理を実施例1と同様の方式で行う。第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が第3閾値未満である間は、S8の処理が繰り返し実行されることになり、この期間は第1充電回路20及び第2充電回路30をいずれも停止させ、充電を停止する。なお、第1閾値は第2閾値よりも大きく、第2閾値は第3閾値よりも大きくなっている。
この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が第3閾値以上である時が「所定の充電条件の成立時」に相当する。そして、所定の充電条件の成立時に第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合(即ち、第2閾値以上且つ第3閾値未満である場合)に第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させる。なお、この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合が所定の高電圧状態に相当する。また、所定の充電条件の成立時に第2電圧検出回路240の検出値が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲よりも値の大きい範囲である第2範囲内である場合(即ち、第1閾値以上である場合)に、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させる。なお、この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第2範囲内である場合が所定の低電圧状態に相当する。
電源部91側の電圧値と蓄電部92側の電圧値との差が大きいほど、第1充電回路20を動作させるときに抵抗部24に流れる電流が大きくなる。よって、上記構成のように、電源部91側の電圧値と蓄電部92側の電圧値との差が相対的に小さい場合に第1充電回路20のみを動作させ、相対的に大きい場合に第2充電回路30のみを動作させることで、電源部91と蓄電部92の電位差をより適切に考慮した切り替えが可能となる。特に、電源部91の電圧が変動する場合にその効果が顕著になる。
(7)実施例1では、第2導電路12の電圧(コンデンサ電圧)VCが充電目標電圧以下である時を「所定の充電条件の成立時」としたがこの例に限定されない。例えば、第2導電路12の電圧(コンデンサ電圧)VCが充電目標電圧以下であり且つ所定の異常状態(例えば、電源装置1の温度が所定温度以上である状態や地絡などが検出された状態等)に該当しない場合を「所定の充電条件の成立時」としてもよい。或いは、上述した条件以外の条件で「所定の充電条件」を予め定めてもよい。
11…第1導電路(入力側導電路)
12…第2導電路(出力側導電路)
20…第1充電回路
24…抵抗部
26…スイッチ部
30…第2充電回路
32…スイッチング素子
34…スイッチング素子(第2のスイッチング素子)
36…コイル部
40…電圧検出回路(検出部)
71…第1通電経路
72…第2通電経路
91…電源部
92…蓄電部
240…第2電圧検出回路(電源部側検出部)
Claims (6)
- 電源部と蓄電部との間の第1通電経路に設けられるとともに前記第1通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第1充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第2通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第2充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記所定の高電圧状態に該当しない場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち少なくとも前記第2充電回路を動作させる制御部と、
を有する電源装置。 - 電源部と蓄電部との間の第1通電経路に設けられるとともに前記第1通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第1充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第2通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第2充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づき前記蓄電部の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第2充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記所定の低電圧状態に該当しない場合に、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち少なくとも前記第1充電回路を動作させる制御部と、
を有する電源装置。 - 前記制御部は、前記検出部によって検出される検出値に基づき前記蓄電部の出力状態を判断し、前記所定の充電条件の成立時に、前記蓄電部の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には前記第1充電回路及び前記第2充電回路をいずれも動作させ、前記蓄電部の出力が前記中間電圧状態よりも高い電圧状態である場合には前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力が前記中間電圧状態よりも低い電圧状態である場合には前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第2充電回路のみを動作させる請求項1又は請求項2に記載の電源装置。
- 前記制御部は、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の少なくともいずれかを動作させているときに前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、前記蓄電部が前記所定の満充電状態に達したと判断した場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の動作を停止させた後、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の動作停止中に前記検出部によって検出される検出値を監視し、監視中に前記蓄電部が所定の出力低下状態となった場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記第2充電回路は、コイル部と、Nチャネル型FETとして構成されるとともにドレインが前記入力側導電路に電気的に接続され且つソースが前記コイル部の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作する前記スイッチング素子と、前記スイッチング素子のソースと前記コイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第2のスイッチング素子又はダイオードとを含み、前記コイル部の他端が前記出力側導電路を介して前記蓄電部に電気的に接続されており、
前記制御部は、前記所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きい場合に前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記電源部の出力電圧を反映した値を検出する電源部側検出部を備え、
前記制御部は、前記所定の充電条件の成立時に前記電源部側検出部の検出値が示す電圧値と前記検出部の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記電源部側検出部の検出値が示す電圧値と前記検出部の検出値が示す電圧値との差が前記第1範囲よりも値の大きい範囲である第2範囲内である場合に、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第2充電回路のみを動作させる請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電源装置。
Priority Applications (4)
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