JP2017212805A - 車両用電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換部でのスイッチング動作を停止するモードへの切り替えが可能であり、スイッチング動作を停止する場合であっても発電機の発電電力を出力側の経路に供給し得る構成を、より簡易に実現する。【解決手段】車両用電圧変換装置１Ａは、電圧変換部３を制御する制御部２を有する。制御部２は、発電機の出力電圧が第１の電圧状態又は第１の電圧状態のときよりも電圧が低い第２の電圧状態のいずれであるかを検知する検知部を有し、発電機９１の出力が第１の電圧状態であるときに、電圧変換部３のスイッチング素子４に対してＰＷＭ信号を出力する第１制御を行い、発電機９１の出力が第２の電圧状態であるときにスイッチング素子４に対してオン信号を継続的に出力する第２制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電圧変換装置に関するものである。

特許文献１には、車両の電源制御装置の一例が開示されている。この電源制御装置は、蓄電装置と第１の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、蓄電装置と第１の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータと並列に配設されたバイパススイッチを介して接続する第２の給電回路と、蓄電装置と第２の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第３の給電回路とを備える。

特開２０１３−１１９３３１号公報

ところで、車両に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータでは、環境条件や負荷条件などが様々に想定され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力性能を超える状況が発生する場合もありうるため、このような状況を想定した対策が求められる。特許文献１の技術では、消費電流が所定値よりも多い状態が所定時間以上継続した場合において入出力電圧の差が所定電圧以下である場合、発電機の発電電圧をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と同程度とし、バイパススイッチをオン状態に設定している。つまり、負荷電流が大きい場合には発電機の発電電圧を低く抑えつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータとは別経路で設けられたバイパスラインを介して発電機による発電電力を車両用電気負荷に供給している。しかし、特許文献１の技術は、ＤＣ／ＤＣコンバータとは別経路のバイパスラインやバイパススイッチが必須となるため、この点で、回路規模を増大させることになる。

本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、電圧変換部でのスイッチング動作を停止するモードへの切り替えが可能であり、スイッチング動作を停止する場合であっても発電機の発電電力を出力側の経路に供給し得る構成を、より簡易に実現することを目的とするものである。

本発明の車両用電圧変換装置は、
出力電圧が可変である発電機に電気的に接続された第１導電路と第２導電路との間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のオンオフ動作により前記第１導電路に印加された入力電圧を降圧して前記第２導電路に出力する電圧変換部と、
前記発電機の出力電圧が第１の電圧状態又は前記第１の電圧状態のときよりも電圧が低い第２の電圧状態のいずれであるかを検知する検知部を有し、当該検知部により前記発電機の出力が前記第１の電圧状態であると検知されたときに前記電圧変換部の前記スイッチング素子に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する第１制御を行い、前記発電機の出力が前記第２の電圧状態であると検知されたときに前記スイッチング素子に対してオン信号を継続的に出力する第２制御を行う制御部と、
を有する。

本発明の車両用電圧変換装置は、発電機の出力が第１の電圧状態であるときに、電圧変換部のスイッチング素子に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する第１制御を行い、発電機の出力が第２の電圧状態であるときにスイッチング素子に対してオン信号を継続的に出力する第２制御を行う。この構成によれば、電圧変換部のスイッチング素子をオンオフ動作させる第１制御と、電圧変換部に設けられたスイッチング素子を継続的にオン状態とする第２制御とを切り替えて行うことができる。第２制御では、スイッチング素子を高速にオンオフ動作させる必要が無いため温度上昇を抑えることができ、低く抑えられた発電機の発電電力を出力側の経路に供給することで、出力側への電力供給をより適正に維持することができる。

実施例１の車両用電圧変換装置を含んだ車載電源システムを例示する回路図である。 実施例１の車両用電圧変換装置における第１制御時の動作を説明する説明図である。 実施例１の車両用電圧変換装置における第２制御時の動作を説明する説明図である。 実施例１の車両用電圧変換装置において、第１制御から第２制御に切り替わる際の電圧変換部に対する入力電圧及び電圧変換部からの出力電圧の変化を簡略的に示すグラフである。 実施例２の車両用電圧変換装置を含んだ車載電源システムを例示する回路図である。 実施例２を変形した他の実施例の車両用電圧変換装置を含んだ車載電源システムを例示する回路図である。

ここで、発明の望ましい例を示す。
本発明は、第２導電路に、蓄電部が電気的に接続されていてもよい。蓄電部は、満充電時の出力電圧が第１の電圧状態のときの発電機の出力電圧よりも低くなっていてもよい。

この構成によれば、発電機の出力が相対的に高い第１の電圧状態であるときには、第１制御に応じた電圧変換部でのスイッチング動作により、発電機の発電電圧を降圧して蓄電部の電圧に近づけた出力電圧を第２導電路に対して出力することができる。また、発電機の出力が相対的に低い第２の電圧状態であるときには、第２制御に応じた電圧変換部でのオン動作により、スイッチング損失を抑え得る方式で蓄電部の電圧に近づけた出力電圧を第２導電路に対して出力することができる。

本発明は、第２導電路に設けられ、第２導電路において出力方向とは逆方向に電流が流れることを許容しないオフ状態と許容するオン状態とに切り替わるスイッチ部と、第２導電路を流れる電流の逆流状態を検出する逆流検出部と、制御部によって第１制御が行われているときに逆流検出部によって第２導電路の逆流状態が検出された場合にスイッチ部をオフ状態に切り替え、制御部によって第２制御が行われているときにはスイッチ部をオン状態で維持するスイッチ制御部と、を有していてもよい。

この構成によれば、制御部が第１制御を行うことで電圧変換部においてスイッチング素子のオンオフ動作が繰り返されているときに第２導電路において電流の逆流が発生した場合、スイッチ部をオフ状態に切り替えて逆流方向の通電を遮断することができる。一方、制御部が第２制御を行うことで電圧変換部においてスイッチング素子が継続的にオン動作しているときにはスイッチ部をオン状態で維持する。つまり、制御部が第２制御を行う時期には、第１導電路と第２導電路とが導通して近い電圧となるため、第２導電路において逆流が生じやすくなる。このような時期には、スイッチ部を継続的にオン動作させ、スイッチ部が頻繁にオフ動作すること、及びこれによるスイッチ部での損失増大を防ぐことができる。

本発明は、第２導電路と基準導電路との間に接続され、制御部によって第１制御が行われているときに電流が流れる第３導電路を有していてもよい。そして、制御部によって第２制御が行われているときに電圧変換部から第３導電路を介して基準導電路へ電流が流れることが遮断される構成であってもよい。更に、少なくとも制御部によって第２制御が行われているときの第３導電路の通電状態を検出する通電検出部を有していてもよい。

この構成によれば、制御部が第２制御を行うことで電圧変換部においてスイッチング素子が継続的にオン動作しているときに、素子故障等によって基準導電路側へ電流が流れた場合に、その状態を把握することが可能となる。

本発明に係る車両用電圧変換装置と、発電機の出力電圧を第１の電圧状態と第２の電圧状態とに切り替える発電機制御部と、を含んだ構成で車両用電源装置を構成してもよい。

本発明は、電圧変換部の所定の過負荷状態を検出する過負荷検出部を有していてもよい。発電機制御部は、過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合に発電機の出力を第２の電圧状態に切り替える構成であってもよい。

この構成では、電圧変換部が所定の過負荷状態となった場合に、発電機の出力が第２の電圧状態に切り替えられ、これに応じて制御部が第２制御を行うことになる。つまり、電圧変換部が所定の過負荷状態となった場合にスイッチング損失を抑えつつ発電機の発電電力を低く抑えて出力側の経路に供給することができるため、電圧変換部の負荷を抑制しながらも出力側への電力供給をより適正に維持することができる。

制御部は、検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合、少なくとも第２制御を開始するまでの間に電圧変換部の出力電流を抑える抑制制御を行ってもよい。

この構成では、電圧変換部が所定の過負荷状態となった場合、第２制御が開始するまでの間に、出力電流を抑える期間が設定される。よって、第２制御の実行によりスイッチング損失が抑えられるまでの間についても、過負荷状態の軽減が図られる。

＜実施例１＞
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、高圧系と低圧系の二種類の電源系統を有する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、相対的に低い電圧（例えば１４Ｖ程度）が印加される低圧系の電源ラインと、相対的に高い電圧（例えば２４Ｖ程度）が印加される高圧系の電源ラインとを有する。低圧系の電源ラインには蓄電部９２や負荷９５が接続され、高圧系の電源ラインには発電機９１が接続されており、これらの間には車両用電源装置１（以下、電源装置１ともいう）が設けられている。

発電機９１は、例えば公知の可変電圧式オルタネータとして構成されている。この発電機９１は、例えばエンジンの運転中にエンジンのクランク軸によりベルトを介して回転駆動され、発電機制御部１Ｂの制御によって、エンジンにより駆動されて発電する発電状態と、エンジンにより駆動されても発電しない非発電状態とに切り替え可能となっている。また、発電機９１が発電状態であるときには、発電機制御部１Ｂの制御によって発電電圧（出力電圧）を変更可能とされており、発電機制御部１Ｂは、発電機９１の発電電圧を例えば１２Ｖ〜２５Ｖの範囲で変化させ得る。

蓄電部９２は、例えば、鉛バッテリなどの蓄電手段によって構成されており、第２導電路１６に電気的に接続されている。蓄電部９２は、満充電時の出力電圧が例えば１４Ｖであり、満充電時には高電位側の端子が１４Ｖ程度に保たれる。蓄電部９２の低電位側の端子は、例えばグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。蓄電部９２の満充電時の出力電圧値は、後述する第１の電圧状態のときの発電機９１の出力電圧値（例えば、２４Ｖ）よりも低くなっている。

図１で示す電源装置１は、例えば、車両用の降圧型スイッチング電源装置として構成されている。電源装置１は、主に、電圧変換装置１Ａと発電機制御部１Ｂとを備える。電圧変換装置１Ａは、入力側導電路（第１導電路１５）に印加された直流電圧を降圧して出力側導電路（第２導電路１６）に出力する機能を有する。発電機制御部１Ｂは、例えば、発電機９１を制御し得るＥＣＵとして構成され、発電機９１の出力電圧を、第１の電圧状態と第１の電圧状態のときよりも電圧が低い第２の電圧状態とに切り替える機能を有する。

電圧変換装置１Ａは、第１導電路１５、第２導電路１６、基準導電路１７、制御部２、電圧変換部３、第１電流センサ３１、第２電流センサ３２、スイッチング素子２０，スイッチング素子２４、電圧検出部３８などを備える。

第１導電路１５及び第２導電路１６は、高電位側の電源ラインとして構成されており、第１導電路１５は、相対的に高い電圧が印加される一次側（高圧側）の電源ラインとして構成されている。第１導電路１５は、発電機９１の出力端子に導通し、発電機９１で生成された直流電圧（発電電圧）が印加される。第２導電路１６は、相対的に低い電圧が印加される二次側（低圧側）の電源ラインとして構成されている。第２導電路１６は、例えば、蓄電部９２の高電位側の端子に導通するとともに、蓄電部９２から所定の直流電圧が印加される。基準導電路１７は、これら電源ラインの電位よりも低い一定の基準電位（グラウンド電位）に保たれるグラウンドとして構成されている。

制御部２は、演算機能を有する制御回路２Ａと、制御回路２Ａからの信号に応じたＰＷＭ信号を出力する駆動部２Ｂとを有する。制御回路２Ａは、例えば、マイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ等の演算装置、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ素子などを有する。

電圧変換部３は、発電機９１に電気的に接続された第１導電路１５と、蓄電部９２に電気的に接続された第２導電路１６との間に設けられている。電圧変換部３は、ＤＣＤＣコンバータとして構成され、制御部２からＰＷＭ信号が出力されることに応じてスイッチング動作し、入力側導電路である第１導電路１５に印加された直流電圧を降圧して出力側導電路である第２導電路１６に出力する。

電圧変換部３は、スイッチング素子４を備え、ＰＷＭ信号に応じたスイッチング素子４のオンオフ動作により第１導電路１５に印加された入力電圧を降圧して第２導電路１６に出力する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴとして構成されるハイサイド側のスイッチング素子４が第１導電路１５と第２導電路１６の間に設けられ、スイッチング素子４と基準導電路１７の間には、ＭＯＳＦＥＴとして構成されるローサイド側のスイッチング素子６が設けられている。なお、ローサイド側のスイッチング素子６は、ダイオードに置き換えてもよい。更に、コイル１２や図示しない入力側コンデンサ及び出力側コンデンサなどを備えている。

電圧変換部３において、ハイサイド側のスイッチング素子４のドレインには、第１導電路１５が接続されている。スイッチング素子４のドレインは、第１導電路１５に介在するスイッチング素子２０がオン状態のときに発電機９１の高電位側端子に導通する。スイッチング素子４のソースには、ローサイド側のスイッチング素子６のドレイン及びコイル１２の一端が電気的に接続されている。スイッチング素子４のゲートには、制御部２からのオン信号（駆動信号）又はオフ信号（非駆動信号）が入力される。ローサイド側のスイッチング素子６のソースは、第３導電路１８を介して基準導電路と導通している。ローサイド側のスイッチング素子６のゲートには、制御部２からのオン信号（駆動信号）又はオフ信号（非駆動信号）が入力される。コイル１２の他端は、出力側導電路である第２導電路１６に接続され、この他端はスイッチング素子２４のソースに導通している。なお、第１導電路１５と基準導電路１７の間には、図示しない入力コンデンサが設けられ、第２導電路１６と基準導電路１７の間には、図示しない出力コンデンサが設けられている。

第１電流センサ３１は、公知の電流検出回路によって構成され、第２導電路１６を流れる電流の電流値を検出する機能を有する。第１電流センサ３１は、シャント抵抗部３１Ａ及び差動増幅器３１Ｂを有する。出力電流によってシャント抵抗部３１Ａに生じた電圧降下は、差動増幅器３１Ｂで増幅されて出力電流に対応する検出電圧となり、第２導電路１６を流れる電流の大きさを示す検出値として制御部２に入力される。制御部２は、第１電流センサ３１から入力される検出値によって第２導電路１６の電流値（出力電流値）を把握する。

第２電流センサ３２は、公知の電流検出回路によって構成され、第３導電路１８を流れる電流の電流値を検出する機能を有する。第２電流センサ３２は、シャント抵抗部３２Ａ及び差動増幅器３２Ｂを有する。出力電流によってシャント抵抗部３２Ａに生じた電圧降下は、差動増幅器３２Ｂで増幅されて出力電流に対応する検出電圧となり、第３導電路１８を流れる電流の大きさを示す検出値として制御部２に入力される。制御部２は、第２電流センサ３２から入力される検出値によって第３導電路１８の電流値（出力電流値）を把握する。

電圧検出部３８は、第２導電路１６の電圧の大きさを示す値を検出値として出力する機能を有する。図１の例では、電圧検出部３８は、第２導電路１６と制御部２とを接続する入力線として構成され、第２導電路１６における所定位置の電圧値が電圧検出部３８を介して制御部２に入力される。制御部２は、この入力値（検出値）によって第２導電路１６の電圧値を把握する。なお、図２の例では、電圧検出部３８によって第２導電路１６の電圧値を制御部２に入力しているが、分圧回路によって第２導電路１６の電圧を分圧し、その分圧値を制御部２に入力する構成であってもよい。

温度センサ３５は、電圧変換部３の温度を検出する機能を有する。この温度センサ３５は、例えば、電圧変換部３を構成する上述のスイッチング素子４，６が実装される基板において、例えばスイッチング素子４の近傍に実装されている。温度センサ３５は、サーミスタなどによって構成され、例えばスイッチング素子４の近傍温度を示す検出値を出力する。温度センサ３５から出力される検出値（検出温度を示す値）は、図示しない入力線を介して制御部２に入力される。制御部２は、温度センサ３５から入力される検出値によって電圧変換部３の温度を把握する。

次に、電源装置１の基本動作について説明する。ここでいう基本動作とは、後述する逆流状態や短絡状態などが発生していないときの動作である。

制御部２は、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）に動作を開始し、動作開始後には、電圧変換部３を動作させる機能と、温度センサ３５の検出温度を監視する機能とを継続して行う。そして、電圧変換部３の動作制御は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である場合には通常モードでの制御方式で行い、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である場合には保護モードでの制御方式で行う。そして、このように制御方式を変更する上で、発電機９１の動作の切り替えを行うことが前提となっている。

制御部２は、発電機９１の動作の切り替えを、発電機制御部１Ｂを介して行う。例えば、制御部２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である間、発電機制御部１Ｂに対して第１信号（発電機９１の出力を第１の電圧状態に切り替えることを要求する要求信号）を出力し、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である間、発電機制御部１Ｂに対して第２信号（発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替えることを要求する要求信号）を出力するようになっている。なお、第１信号は例えばＬレベルの信号とすることができ、第２信号は、例えばＨレベルの信号とすることができるが、この例には限定されない。

発電機制御部１Ｂは、制御部２から第１信号を受けている間は、発電機９１の出力を第１の電圧状態とする制御を行う。具体的には、発電機制御部１Ｂは、発電機９１の出力電圧（発電電圧）を所定の高電圧（例えば２４Ｖ）とするように発電機９１を制御する。このように発電機９１の出力を第１の電圧状態とする制御が行われているときに制御部２から発電機制御部１Ｂに与えられる信号が第１信号から第２信号に切り替わると、発電機制御部１Ｂは、発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替えるように制御を変更する。具体的には、発電機制御部１Ｂは、発電機９１の出力電圧（発電電圧）を所定の低電圧（例えば１４Ｖ）とするように発電機９１を制御する。このときの発電機９１の出力電圧（発電電圧）は、蓄電部９２の満充電時の出力電圧と同一又は同程度である。

ここで、通常モードの制御方式について説明する。
図２は、通常モードの制御方式で電圧変換部３の動作制御がなされているときの説明図である。制御部２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である場合、即ち、発電機９１の出力電圧が上述した所定の高電圧に制御される場合に、電圧変換部３の動作制御を通常モードでの制御方式で行う。

制御部２は、電圧変換部３の動作制御を通常モードの制御方式で行う場合、制御回路２Ａにより、電圧検出部３８からの検出値によって把握される出力電圧値と目標電圧値とに基づき、出力電圧値を目標電圧値に近づけるように公知の方式でフィードバック制御を行い、電圧変換部３に与えるＰＷＭ信号のデューティを設定する。フィードバック制御では、電圧検出部３８によって特定される出力電圧値と予め設定された目標電圧値とに基づいて出力電圧値を目標電圧値に近づける新たなデューティ生成するフィードバック演算を、ＰＩＤ演算方式などの公知の演算方式を用いて短い時間間隔で行い、制御回路２Ａでデューティが更新される毎に、新たに設定されたデューティのＰＷＭ信号を駆動部２Ｂに出力する。なお、駆動部２Ｂは、制御回路２Ａで生成されたＰＷＭ信号をスイッチング素子４，６の各々に相補的に分配する回路である。

制御部２は、通常モードの制御方式で電圧変換部３を制御する場合、電圧変換部３を同期整流方式の降圧型コンバータとして機能させ、ハイサイド側のスイッチング素子４のオン動作とオフ動作との切り替えを、ローサイド側のスイッチング素子６のオフ動作とオン動作の切り替えと同期させて行う。具体的には、制御部２は、電圧変換部３のスイッチング素子４及びスイッチング素子６の各ゲートに対してデッドタイムを設定した形でＰＷＭ信号を相補的に出力する。これにより、スイッチング素子４をオン状態とし、スイッチング素子６をオフ状態とした第１状態と、スイッチング素子４をオフ状態とし、スイッチング素子６をオン状態とした第２状態とが交互に切り替えられ、この切り替えが繰り返されると、第１導電路１５に印加された入力電圧（直流電圧）が降圧され、降圧された出力電圧が第２導電路１６に印加される。なお、第２導電路１６に印加される出力電圧は、スイッチング素子４のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて定まる。制御部２は、このような通常モードでの制御を、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である間、継続的に実行する。

このように、制御部２は、発電機９１の出力が第１の電圧状態であるとき（具体的には発電電圧が所定の高電圧Ｖａ１であるとき）に、電圧変換部３のスイッチング素子４，６に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する制御（第１制御）を行うようになっている。

次に、保護モードでの制御方式について説明する。
図３は、保護モードの制御方式で電圧変換部３の動作制御がなされているときの説明図である。制御部２は、通常モードでの制御方式で電圧変換部３を動作させているときに温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上となった場合、制御方式を保護モードの制御方式に移行させる。制御部２は、制御方式を保護モードの制御方式に移行させる場合、発電機９１の動作の切り替えと、電圧変換部３の動作の切り替えを行う。

図４は、発電機９１の発電電圧（電圧変換部３に対する入力電圧）が所定の高電圧Ｖａ１に保たれているときに時間Ｔ１で発電機制御部１Ｂに対する信号が第１信号から第２信号に切り替えられ、発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替えることが要求された例である。発電機制御部１Ｂはこのような要求がなされた場合に発電機９１の発電電圧を所定の高電圧Ｖａ１から所定の低電圧Ｖａ２に切り替える制御を行うようになっている。図４の例では、時間Ｔ１に発電機制御部１Ｂによる発電機９１の電圧低下制御が開始され、時間Ｔ２に発電機９１の発電電圧が所定の低電圧Ｖａ２に切り替わっている。

制御部２は、電圧変換部３に対する制御を所定のタイミングで上述した通常モードのときの第１制御から保護モードのときに行うべき第２制御に切り替える。上述した通常モード時の制御（第１制御）は、出力電圧値を目標電圧値に近づけるためにデューティの調整を行う制御であったが、保護モード時の制御（第２制御）は、スイッチング素子４を継続的にオンさせ、スイッチング素子６を継続的にオフする制御である。また、第１制御から第２制御に切り替える「所定のタイミング」は、例えば、電圧変換部３に対する入力電圧（第１導電路１５の電圧）が所定の電圧閾値（例えば、高電圧Ｖａ１よりも低く、低電圧Ｖａ２よりも高い値）未満に低下したタイミングであってもよく、温度センサ３５による検出温度が閾値温度を超えてから一定時間を経過したタイミングや発電機制御部１Ｂによる発電機９１の電圧低下制御が開始されてから一定時間を経過したタイミングなどであってもよい。いずれにしても、発電機９１の電圧が高電圧Ｖａ１よりもある程度低下したタイミングで第２制御を行うことが望ましい。

制御部２が電圧変換部３に対する制御を第１制御から第２制御に変更すると、スイッチング素子４が継続的にオン状態となり、スイッチング素子６が継続的にオフ状態となるため、図３のように、第１導電路１５と第２導電路１６とが継続的に導通した状態となる。これにより、第１導電路１５と第２導電路１６とがほぼ同程度の電圧となり、発電機９１の発電電圧（所定の低電圧Ｖａ２）と同程度の電圧で保たれる。このような発電機９１からの電力供給により、負荷９５に対して必要な電流の供給を維持することができる。

本構成では、制御部２が検知部の一例に相当し、発電機９１の出力電圧が第１の電圧状態又は第２の電圧状態のいずれであるかを検知する機能を有する。上述したように、制御部２は、発電機９１の出力が第１の電圧状態であると検知されたとき（具体的には、発電電圧が所定の高電圧Ｖａ１であるとき）にスイッチング素子４に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する第１制御を行い、発電機９１の出力が第２の電圧状態であるとき（具体的には、発電機９１の発電電圧が所定の低電圧Ｖａ２であるとき）にスイッチング素子４に対してオン信号を継続的に出力する制御（第２制御）を行うようになっている。

本構成では、温度センサ３５及び制御部２が過負荷検出部の一例に相当し、電圧変換部３の所定の過負荷状態を検出する機能を有する。具体的には、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である状態が「所定の過負荷状態」の一例に相当し、温度センサ３５及び制御部２は、電圧変換部３が「所定の過負荷状態」となっているか否かを判断する機能を有する。そして、発電機制御部１Ｂは、過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合、即ち、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上であると制御部２によって判断された場合に、発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替える構成となっている。

なお、制御部２は、上述した過負荷検出部によって「所定の過負荷状態」が検出された場合、少なくとも上記第２制御を開始するまでの間に、電圧変換部３の出力電流を抑える抑制制御を行ってもよい。例えば、制御部２は、図４で示す時間Ｔ１のタイミングで温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上であると判断した場合、その後、第１制御から第２制御に切り替えるまでの間、電圧変換部３の出力電流を抑える制御を行ってもよい。電圧変換部３の出力電流を抑える制御の方法は様々に考えられる。

例えば、制御部２は、通常モードのときに、電圧変換部３から出力される出力電流を予め設定された上限電流値以下に抑えるように電圧変換部３の動作制御を行うことができ、電圧変換部３からの出力電流が上限電流値を超えようとした場合、出力電流を上限電流値以下に抑えるように出力を制御することができる。この構成では、制御部２は、例えば図４で示す時間Ｔ１のタイミングで温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上に切り替わったと判断した場合、時間Ｔ１の後、第２制御の実行を開始するまでの間、上記上限電流値を通常モードのときの値よりも低く抑えることで、出力電流を抑制することができる。時間Ｔ１の後、第２制御を実行するまでの間の上限電流値は、通常モードのときの上限電流値よりも低い範囲において、温度センサ３５による検出温度が大きいほど上限電流値を低く抑えるように設定してもよく、予め定められた一定値（通常モードのときの上限電流値よりも低い値）に設定してもよく、時間Ｔ１のタイミングでの出力電流値よりも低い値に設定してもよい。

次に、逆流保護に関する構成について説明する。
図１の電圧変換装置１Ａに設けられた制御部２は、上述した第１電流センサ３１によって入力された値に基づき、第２導電路１６を流れる電流を把握している。この制御部２は、第２導電路１６を流れる電流の値だけでなく、電流の向きも検出している。そして、制御部２は、第２導電路１６を流れる電流の向きが電圧変換部３側から蓄電部９２側に向かう第１の向き（即ち、スイッチング素子２４において、ソース側からドレイン側に向かう向き）であるか、蓄電部９２側から電圧変換部３側へ向かう第２の向き（即ち、スイッチング素子２４において、ドレイン側からソース側に向かう向き）であるかを判定し得る。

一方、第２導電路１６には、ＭＯＳＦＥＴとして構成されるスイッチング素子２４が設けられている。このスイッチング素子２４は、スイッチ部の一例に相当し、第２導電路１６において電圧変換部３の出力方向（上述の第１の向き）とは逆方向に電流が流れることを許容しないオフ状態と、許容するオン状態とに切り替わる構成をなす。スイッチング素子２４は、ＭＯＳＦＥＴとして構成され、ソースがコイル１２に電気的に接続され、ドレインが蓄電部９２や負荷９５に電気的に接続されている。

制御部２及び第１電流センサ３１は、逆流検出部の一例に相当する。また、制御部２は、スイッチ制御部の一例に相当する。
制御部２は、電圧変換部３の動作制御を上述した通常モードの制御方式で行う場合、少なくとも上述の第１制御（出力電圧値を目標電圧値に近づけるためにデューティの調整を行う制御）の実行中、第１電流センサ３１の検出値を監視する。そして、制御部２は、第１電流センサ３１の検出値が第２導電路１６における正常な電流方向を示す値となっている間、即ち、第２導電路１６を流れる電流の向きが上述した「第１の向き」であると判定している間は、スイッチング素子２４に対して継続的にオン信号を出力し、スイッチング素子２４を継続的にオン状態とする。スイッチング素子２４がオン状態のときには、第２導電路１６において電圧変換部３と蓄電部９２との間が双方向に通電可能となる。制御部２は、第１電流センサ３１の検出値が第２導電路１６での逆流状態を示す値となっている間、即ち、第２導電路１６を流れる電流の向きが上述した「第２の向き」であると判定している間は、スイッチング素子２４のゲートに対してオフ信号を継続的に出力し、スイッチング素子をオフ状態で継続的に維持する。このように、第２導電路１６を流れる電流の向きが逆流状態となった場合、スイッチング素子２４がオフ状態に切り替えられ、このとき、スイッチング素子２４は、出力方向とは逆方向（第２の向き）に電流が流れることを防ぐ。

一方、制御部２は、電圧変換部３の動作制御を上述した保護モードの制御方式で行う場合、上述した第２制御（スイッチング素子４を継続的にオン状態とし、スイッチング素子６を継続的にオフ状態とする制御）の実行中、スイッチング素子２４をオン状態で維持する。つまり、保護モードにおいて第２制御を実行している間は、第２導電路１６が逆流状態となってもスイッチング素子２４をオフ状態に切り替えない。

また、本構成の電圧変換装置１Ａは、第２導電路１６と基準導電路１７との間に第３導電路１８が接続されており、制御部２によって通常モード時の制御（第１制御）が行われているときには第３導電路１８に電流を流す。一方、制御部２によって保護モード時の第２制御が行われているときには、スイッチング素子６が継続的にオフ状態で維持されるため、電圧変換部３から第３導電路１８を介して基準導電路１７へ電流が流れることが遮断される。

このように制御部２による第２制御（スイッチング素子４を継続的にオン状態とし、スイッチング素子６を継続的にオフ状態とする制御）の実行中には電圧変換部３から基準導電路１７への電流の流れ込みが遮断される。但し、スイッチング素子６の短絡故障等が生じていると、制御部２が第２制御の実行によってスイッチング素子６を継続的にオフ制御している間でも第３導電路１８を介して基準導電路１７へ電流が流れ込む虞がある。そこで、図１等で示す構成では、第３導電路１８を流れる電流を検出する第２電流センサ３２を設けている。第２電流センサ３２は、通電検出部の一例に相当し、少なくとも制御部２によって第２制御が行われているときの第３導電路１８の通電状態を検出する機能を有する。

制御部２は、電圧変換部３の動作制御を上述した保護モードの制御方式で行う場合、少なくとも上述の第２制御（スイッチング素子４を継続的にオン状態とし、スイッチング素子６を継続的にオフ状態とする制御）の実行中、第２電流センサ３２の検出値を監視する。そして、第２電流センサ３２によって検出される電流値が第３導電路の通電状態を示す値（即ち、基準導電路１７側への電流の流れ込みを示す値）である場合、所定の保護動作を行う。具体的には、制御部２は、第２電流センサ３２によって検出される電流値が所定の電流閾値以上である場合に所定の保護動作を行う。保護動作としては、スイッチング素子４，２０，２４をオフ状態に切り替える動作などが挙げられ、このような保護動作により発電機９１から第３導電路１８への電流の流れ込みを防ぐとともに、蓄電部９２から第３導電路１８への電流の流れ込みも防ぐ。

また、電圧変換装置１Ａは、短絡保護機能も有する。
制御部２は、第２導電路１６に過電流が生じているか否かを判定することで電源ライン（第１導電路１５及び第２導電路１６）での短絡状態の発生を判断している。具体的には、制御部２が把握した第２導電路１６の電流値Ｉｏを予め定められた閾値Ｉｔと比較し、Ｉｏ≦Ｉｔであれば過電流状態ではないと判断し、Ｉｏ＞Ｉｔであれば過電流状態であると判断することで、電源ラインの短絡状態を検出している。また、制御部２には、第２導電路１６の電圧が入力され、第２導電路１６に過電圧が生じているか否かを判定することでも、電源ラインでの短絡状態の発生を判断している。具体的には、制御部２が検出した第２導電路１６の電圧値Ｖｏを予め定められた閾値Ｖｔと比較し、Ｖｏ≦Ｖｔであれば過電圧状態ではないと判断し、Ｖｏ＞Ｖｔであれば過電圧状態であると判断することで、電源ラインでの短絡状態を検出している。一方で、第１導電路１５には、ＭＯＳＦＥＴとして構成される短絡保護用のスイッチング素子２０が設けられている。

第２導電路１６の電流値Ｉｏが閾値Ｉｔ以下であること及び第２導電路１６の電圧値Ｖｏが閾値Ｖｔ以下であることを制御部２が検出している間は、制御部２からスイッチング素子２０のゲートに対してオン信号が継続的に出力される。このようにスイッチング素子２０のゲートにオン信号が継続的に入力され、スイッチング素子２０がオン状態で維持されている間は、発電機９１と電圧変換部３との間が導通状態となり、電圧変換部３には、発電機９１で発生する直流電圧が入力され続ける。

一方、第２導電路１６の電流値Ｉｏが閾値Ｉｔを超えていること、又は、第２導電路１６の電圧値Ｖｏが閾値Ｖｔを超えていることを制御部２が検出した場合には、制御部２からスイッチング素子２０のゲートに対しオフ信号が出力される。このようにスイッチング素子２０のゲートにオフ信号が入力され、スイッチング素子２０がオフ状態に切り替わると、第１導電路１５において発電機９１側から電圧変換部３側への通電が遮断され、保護が図られる。

以上のように、本構成の車両用電源装置１は、発電機９１の出力が第１の電圧状態であるときに、電圧変換部３のスイッチング素子４に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する第１制御を行い、発電機９１の出力が第２の電圧状態であるときにスイッチング素子４に対してオン信号を継続的に出力する第２制御を行う。この構成によれば、電圧変換部３のスイッチング素子４をオンオフ動作させる第１制御と、電圧変換部３に設けられたスイッチング素子４を継続的にオン状態とする第２制御とを切り替えて行うことができる。第２制御では、スイッチング素子４を高速にオンオフ動作させる必要が無いため温度上昇を抑えることができ、発電機９１の発電電力を低く抑えて出力側の経路に供給することで、出力側への電力供給をより適正に維持することができる。

また、第２導電路１６には蓄電部９２が電気的に接続されている。そして、蓄電部９２は、満充電時の出力電圧が第１の電圧状態のときの発電機９１の出力電圧（所定の高電圧Ｖａ１）よりも低くなっている。この構成によれば、発電機９１の出力が相対的に高い第１の電圧状態であるときには、第１制御に応じた電圧変換部３でのスイッチング動作により、発電機９１の発電電圧を降圧して蓄電部９２の電圧に近づけた出力電圧を第２導電路１６に対して出力することができる。また、発電機９１の出力が相対的に低い第２の電圧状態であるときには、第２制御に応じた電圧変換部３でのオン動作により、スイッチング損失を抑え得る方式で蓄電部９２の電圧に近づけた出力電圧を第２導電路１６に対して出力することができる。

また、本構成の電源装置１及び電圧変換装置１Ａは、電圧変換部３の所定の過負荷状態を検出する過負荷検出部を有している。そして、発電機制御部１Ｂは、過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合に発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替える構成となっている。この構成では、電圧変換部３が所定の過負荷状態となった場合に、発電機９１の出力が第２の電圧状態に切り替えられ、これに応じて制御部２が第２制御を行うことになる。つまり、電圧変換部３が所定の過負荷状態となった場合にスイッチング損失を抑えつつ発電機９１の発電電力を低く抑えて出力側の経路に供給することができるため、電圧変換部３の負荷を抑制しながらも出力側への電力供給をより適正に維持することができる。

上述したように、制御部２は、過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合、少なくとも第２制御を開始するまでの間に電圧変換部３の出力電流を抑える抑制制御を行ってもよい。この構成では、電圧変換部３が所定の過負荷状態となった場合、第２制御が開始するまでの間に、出力電流を抑える期間が設定される。よって、第２制御の実行開始によってスイッチング損失の抑制が開始されるまでの間の期間（移行期間）についても、過負荷状態の軽減が図られる。

本構成の電源装置１及び電圧変換装置１Ａは、第２導電路１６において出力方向とは逆方向に電流が流れることを許容しないオフ状態と許容するオン状態とに切り替わるスイッチング素子２４と、第２導電路１６を流れる電流の逆流状態を検出する逆流検出部（制御部２及び第１電流センサ３１）と、制御部２によって第１制御が行われているときに逆流検出部によって第２導電路１６の逆流状態が検出された場合にスイッチング素子をオフ状態に切り替え、制御部２によって第２制御が行われているときにはスイッチング素子をオン状態で維持するスイッチ制御部（制御部２）とを有する。この構成によれば、第１制御の実行によってスイッチング素子４のオンオフ動作が繰り返されているときに第２導電路１６で電流の逆流が発生した場合、スイッチ制御部（制御部２）によってスイッチング素子をオフ状態に切り替えることができ、これにより逆流方向の通電を遮断することができる。一方、第２制御の実行によってスイッチング素子４が継続的にオン動作しているときには、スイッチ制御部（制御部２）は、スイッチング素子２４をオン状態で維持する。制御部２が第２制御を行う時期には、第１導電路１５と第２導電路１６とが導通して近い電圧となるため、第２導電路１６において逆流が生じやすくなる。このような時期に、スイッチング素子２４を継続的にオン動作させることで、スイッチング素子２４が頻繁にオフ動作すること、及びこれによるスイッチング素子２４での損失増大を防ぐことができる。

本構成の電源装置１及び電圧変換装置１Ａは、第２導電路１６と基準導電路１７との間に接続される第３導電路１８を有する。制御部２によって第１制御が行われているときには、スイッチング素子６のオンオフ動作に応じて第３導電路１８に電流が流れ、制御部２によって第２制御が行われているときには、スイッチング素子６の継続的なオフ動作により、電圧変換部３から第３導電路１８を介して基準導電路１７へ電流が流れることが遮断される。更に、少なくとも制御部２によって第２制御が行われているときの第３導電路１８の通電状態を検出する通電検出部（制御部２及び第２電流センサ３２）を有する。この構成によれば、制御部２が第２制御を行うことでスイッチング素子４が継続的にオン動作しているときに、素子故障等によって基準導電路１７側へ電流が流れた場合に、その状態を把握することが可能となる。そして、第２制御時に第３導電路１８で異常な流れ込みが生じた場合には、その状態を検出して適切な処理（上述した保護動作など）を行うことが可能となる。

＜実施例２＞
次に、実施例２について、主に図５を参照して説明する。
なお、以下の説明では、実施例１の電源装置１と同様の構成、機能については図１で示す電源装置１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１で示す車載電源システム２００は、車両用電源装置２０１（以下、電源装置２０１ともいう）と、発電機９１と、蓄電部９２と、負荷９５とを備える。この車載電源システム２００は、相対的に低い電圧（例えば１４Ｖ程度）が印加される低圧系の電源ラインである第２導電路１６と、相対的に高い電圧（例えば２４Ｖ程度）が印加される高圧系の電源ラインである第１導電路１５とを有する。第２導電路１６には蓄電部９２や負荷９５が接続され、第１導電路１５には発電機９１が接続されており、これらの間には電源装置２０１が設けられている。発電機９１、蓄電部９２、負荷９５の構成、機能は実施例１のそれぞれと同一である。

図１の電源装置２０１は、車両用電圧変換装置２０１Ａ（以下、電圧変換装置２０１Ａともいう）と、発電機制御部１Ｂとを有する。電圧変換装置２０１Ａは、入力側導電路（第１導電路１５）に印加された直流電圧を降圧して出力側導電路（第２導電路１６）に出力する機能を有する。発電機制御部１Ｂは、実施例１の発電機制御部１Ｂと同様の構成、機能を有し、発電機９１の出力電圧を、第１の電圧状態（発電電圧が所定の高電圧Ｖａ１である状態）と第１の電圧状態のときよりも電圧が低い第２の電圧状態（発電電圧が所定の低電圧Ｖａ２である状態）とに切り替える機能を有する。

電圧変換装置１Ａは、第１導電路１５、第２導電路１６、基準導電路１７、制御部２０２、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ、第１電流センサ３１、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ、スイッチング素子２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃ、電圧検出部３８などを備える。

複数の電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃは、発電機９１に電気的に接続された第１導電路１５と蓄電部９２に電気的に接続された第２導電路１６の間に並列に接続されている。複数の電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃはいずれも、第１導電路１５と第２導電路１６との間に設けられたスイッチング素子（スイッチング素子２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃの各々）を備え、スイッチング素子のオンオフ動作により第１導電路１５に印加された入力電圧を降圧して第２導電路１６に出力する機能を有する。

第１導電路１５には、複数の電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々への入力経路となる個別入力路２１５Ａ，２１５Ｂ，２１５Ｃが設けられている。複数の個別入力路２１５Ａ，２１５Ｂ，２１５Ｃは、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々に接続されている。第２導電路１６には、複数の電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々からの出力経路となる個別出力路２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃが設けられており、複数の個別出力路２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃは、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々に接続されている。基準導電路１７は、グラウンドとして構成され、一定電位（例えばグラウンド電位である０Ｖ）に保たれている。

電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃは、同期整流方式の降圧型コンバータとして機能する。電圧変換部２０３Ａは、スイッチング素子２０４Ａ、スイッチング素子２０６Ａ、コイル２１２Ａなどを備える。電圧変換部２０３Ｂは、スイッチング素子２０４Ｂ、スイッチング素子２０６Ｂ、コイル２１２Ｂなどを備える。電圧変換部２０３Ｃは、スイッチング素子２０４Ｃ、スイッチング素子２０６Ｃ、コイル２１２Ｃなどを備える。なお、第１導電路１５側に設けられた入力コンデンサや、第２導電路１６側に設けられた出力コンデンサの図示は省略している。

制御部２０２は、実施例１の制御部２と同様のハードウェア構成であり、マイクロコンピュータとして構成された制御回路２０２Ａと、制御回路２０２Ａからの信号に応じたＰＷＭ信号を出力する駆動部２０２Ｂとを有する。

第１電流センサ３１は、実施例１と同様の構成、機能を有する。第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃは、いずれも公知の電流検出回路によって構成され、具体的には、実施例１の第２電流センサ３２と同様の電流センサとして構成されている。本構成では、第２導電路１６と基準導電路１７との間に複数の第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃが接続されている。具体的には、電圧変換部２０３Ａのスイッチング素子２０６Ａと基準導電路１７との間に第３導電路２１８Ａが設けられ、電圧変換部２０３Ｂのスイッチング素子２０６Ｂと基準導電路１７との間に第３導電路２１８Ｂが設けられ、電圧変換部２０３Ｃのスイッチング素子２０６Ａと基準導電路１７との間に第３導電路２１８Ｃが設けられる。第２電流センサ２３２Ａは、第３導電路２１８Ａを流れる電流の大きさを示す検出値を図示しない入力線を介して制御部２に入力する構成をなす。第２電流センサ２３２Ｂは、第３導電路２１８Ｂを流れる電流の大きさを示す検出値を、図示しない入力線を介して制御部２に入力する構成をなす。第２電流センサ２３２Ｃは、第３導電路２１８Ｃを流れる電流の大きさを示す検出値を、図示しない入力線を介して制御部２に入力する構成をなす。制御部２は、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃから入力される各検出値によって第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃのそれぞれの電流値（出力電流値）を個別に把握する。

電圧検出部３８は、実施例１の電圧検出部３８と同様の構成をなす。制御部２０２は、電圧検出部３８からの入力値に基づき、実施例１の制御部２と同様の方法で第２導電路１６の電圧値を把握する。温度センサ３５は、実施例１の温度センサ３５と同様の構成をなす。制御部２０２は、温度センサ３５からの入力値に基づき、実施例１の制御部２と同様の方法で電圧変換部３の温度を把握する。

ここで、通常モードでの制御方式について説明する。
制御部２０２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である場合、発電機制御部１Ｂに対して第１信号を出力する。発電機制御部１Ｂは、この第１信号に応じて、発電機９１の出力電圧（発電電圧）を上述した所定の高電圧Ｖａ１に制御する。制御部２０２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である場合、即ち、発電機９１の出力電圧が所定の高電圧Ｖａ１に制御される場合に、電圧変換部３の動作制御を通常モードでの制御方式で行う。

制御部２０２は、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの動作制御を通常モードの制御方式で行う場合、制御回路２０２Ａにより、電圧検出部３８からの検出値によって把握される出力電圧値と目標電圧値とに基づき、出力電圧値を目標電圧値に近づけるように公知の方式でフィードバック制御を行い、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々（各相）に与えるＰＷＭ信号のデューティを設定する。制御回路２０２Ａは、デューティを更新する毎に、新たに設定されたデューティのＰＷＭ信号を駆動部２０２Ｂに出力する。駆動部２０２Ｂは、制御回路２０２Ａで生成されたＰＷＭ信号を相補的な信号として電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々に分配する回路である。なお、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに与えるＰＷＭ信号のタイミングは特に限定されず、例えば、制御部２０２は、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの各々出力される相補的なＰＷＭ信号を、公知の方法によって相毎に位相をずらして出力する。

このように、制御部２０２は、発電機９１の出力が第１の電圧状態であるとき（具体的には発電電圧が所定の高電圧Ｖａ１であるとき）に、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃのスイッチング素子２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ，２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃに対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する制御（第１制御）を行う。制御部２０２は、このような通常モードでの制御を、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である間、継続的に実行し、この期間は電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃによる降圧動作が継続する。

次に、保護モードでの制御方式について説明する。
制御部２０２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である場合、発電機制御部１Ｂに対して第２信号を出力する。発電機制御部１Ｂは、この第２信号に応じて、発電機９１の出力電圧（発電電圧）を上述した所定の低電圧Ｖａ２に制御する。制御部２０２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である場合、即ち、発電機９１の出力電圧が所定の低電圧Ｖａ２に制御される場合に、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの動作制御を保護モードでの制御方式で行う。

制御部２は、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上となった場合、所定のタイミングで通常モードのときの第１制御から保護モードのときに行うべき第２制御に切り替える。「所定のタイミング」は、実施例１で例示された「所定のタイミング」を採用することができる。制御部２が電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに対する制御を第１制御から第２制御に変更すると、スイッチング素子２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃが継続的にオン状態となり、スイッチング素子２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃが継続的にオフ状態となる。これにより、第１導電路１５と第２導電路１６とが継続的に導通した状態となり、第１導電路１５と第２導電路１６とがほぼ同程度の電圧となり、発電機９１の発電電圧（所定の低電圧Ｖａ２）と同程度の電圧で保たれる。このような発電機９１からの電力供給により、負荷９５に対して必要な電流の供給を維持することができる。

このように、制御部２０２は、発電機９１の出力が第２の電圧状態であるとき（具体的には、発電機９１の発電電圧が所定の低電圧Ｖａ２であるとき）にスイッチング素子２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃに対してオン信号を継続的に出力する制御（第２制御）を行う。制御部２０２は、このような保護モードでの制御を、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である間、継続的に実行し、この期間は電圧変換部内を継続的に導通させた状態が継続する。

本構成でも、温度センサ３５及び制御部２が過負荷検出部の一例に相当し、電圧変換部３の所定の過負荷状態（温度センサ３５の検出温度が所定の閾値以上である状態）を検出する機能を有する。また、発電機制御部１Ｂは、この過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合に発電機９１の出力を第２の電圧状態（発電電圧が所定の低電圧Ｖａ２である状態）に切り替える機能を有する。なお、本構成でも、過負荷検出部によって所定の過負荷状態が検出された場合、少なくとも制御部２０２が上記第２制御を開始するまでの間に、実施例１で例示した方法と同様の方法で電圧変換部３の出力電流を抑える抑制制御を行ってもよい。

次に、逆流保護に関する構成について説明する。
本構成でも実施例１と同様の逆流保護機能を有する。電圧変換装置２０１Ａに設けられた制御部２０２は、実施例１の制御部２と同様、第１電流センサ３１によって入力された値に基づき、第２導電路１６を流れる電流の値と、電流の向きを検出している。制御部２０２は、第２導電路１６を流れる電流の向きが電圧変換部側から蓄電部９２側に向かう第１の向き（即ち、スイッチング素子２４において、ソース側からドレイン側に向かう向き）であるか、蓄電部９２側から電圧変換部側へ向かう第２の向き（即ち、スイッチング素子２４において、ドレイン側からソース側に向かう向き）であるかを判定し得る。なお、制御部２０２及び第１電流センサ３１は、逆流検出部の一例に相当する。また、第２導電路１６の各個別出力路２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃには、ＭＯＳＦＥＴとして構成されるスイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃが設けられ、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃは、スイッチ部の一例に相当する。制御部２０２は、スイッチ制御部の一例に相当する。

制御部２０２は、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの動作制御を上述した通常モードの制御方式で行う場合、少なくとも上述の第１制御（出力電圧値を目標電圧値に近づけるためにデューティの調整を行う制御）の実行中、第１電流センサ３１の検出値を監視する。そして、制御部２０２は、第１電流センサ３１の検出値が第２導電路１６における正常な電流方向を示す値となっている間（第１の向きであると判定している間）は、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃに対して継続的にオン信号を出力し、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃを継続的にオン状態とする。一方、制御部２０２は、第１電流センサ３１の検出値が第２導電路１６での逆流状態を示す値となっている場合（第２の向きであると判定した場合）、例えば、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃの全てのゲートに対してオフ信号を継続的に出力する。この場合、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃはオフ状態となるが、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃの各ボディーダイオードの存在により、正常方向の通電は可能となる。よって、逆流を防ぎつつ、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ、２０３Ｃの駆動を継続することができる。

また、図５の構成には、上述した逆流防止の構成に加え、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃを利用した保護回路が構成されている。制御部２０２は、第１制御中に第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃの検出値を監視し、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃのいずれかの検出値が所定の正常範囲を外れた過電流状態を示す場合に、その過電流状態を示すセンサの検出対象（即ち、過電流が生じている第３導電路）が設けられた電圧変換部の降圧動作を停止させ、且つその電圧変換部に接続された個別入力路に設けられたスイッチング素子と、その電圧変換部に接続された個別出力路に設けられたスイッチング素子とをオフ状態にする。例えば、第１制御中に第２電流センサ２３２Ａの検出値が正常範囲を外れた過電流状態を示す場合に、その第２電流センサ２３２Ａの検出対象である第３導電路２１８Ａが設けられた電圧変換部２０３Ａのスイッチング素子２０４Ａ，２０６Ａのゲートに対してオフ信号を継続的に出力することで、降圧動作を停止させ、且つその電圧変換部２０３Ａに接続された個別入力路２１５Ａに設けられたスイッチング素子２２０Ａと、その電圧変換部２０３Ａに接続された個別出力路２１６Ａに設けられたスイッチング素子２２４Ａとをオフ状態にする。これにより、異常が生じている相である電圧変換部２０３Ａの動作を停止させることができ、それ以外の電圧変換部２０３Ｂ，２０３Ｃを動作させても、異常によって停止している電圧変換部２０３Ａに対して入力側及び出力側から電流を流入させないようにすることができる。

一方、制御部２０２は、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの動作制御を上述した保護モードの制御方式で行う場合、上述した第２制御（スイッチング素子２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃを継続的にオン状態とし、スイッチング素子２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃを継続的にオフ状態とする制御）の実行中、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃをオン状態で維持する。つまり、保護モードにおいて第２制御を実行している間は、第２導電路１６が逆流状態となってもスイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃをオフ状態に切り替えない。

制御部２０２によって保護モード時の第２制御が行われているときには、スイッチング素子２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃが継続的にオフ状態で維持されるため、基本的には、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃから各第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃを介して基準導電路１７へ電流が流れることが遮断される。

図５で示す構成では、第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃの各々に設けられた第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃが通電検出部の一例に相当し、少なくとも制御部２０２によって第２制御が行われているときの第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃの通電状態を検出する機能を有する。

制御部２０２は、保護モードの制御方式で行う場合でも、通常モード時と同様、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃを利用した保護動作を行う。制御部２０２は、第２制御の実行中、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃの検出値を監視する。第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃのいずれかによって検出される電流値が所定の電流閾値（通電状態と非通電状態を判定する閾値）以上である場合、所定の保護動作を行う。具体的には、第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃのうち、検出される電流値が所定の電流閾値以上であると判断された導電路が設けられた相の電圧変換部の動作を停止させ、上流側と下流側のスイッチング素子をオフ状態とするように保護動作を行う。例えば、第２制御の実行中に第２電流センサ２３２Ａによって検出される電流値が所定の電流閾値（通電状態と非通電状態を判定する閾値）以上である場合、第２電流センサ２３２Ａの検出対象である第３導電路２１８Ａ（即ち、電流が流れている導電路）が設けられた電圧変換部２０３Ａのスイッチング素子２０４Ａ，２０６Ａに対してオフ信号を継続的に出力し、導通動作を停止させる。更に、この電圧変換部２０３Ａの入力側の個別入力路２１５Ａに設けられたスイッチング素子２２０Ａをオフ状態に切り替え、電圧変換部２０３Ａの出力側の個別出力路２１６Ａに設けられたスイッチング素子２２４Ａをオフ状態に切り替える。これにより、異常が生じている電圧変換部２０３Ａの動作を確実に停止させつつ、それ以外の電圧変換部２０３Ｂ，２０３Ｃの導通状態を維持しても、異常が生じている電圧変換部２０３Ａに対して入力側及び出力側から電流を流入させないようにすることができる。

本構成では、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃがスイッチ部の一例に相当し、第２導電路１６において出力方向とは逆方向に電流が流れることを許容しないオフ状態と許容するオン状態とに切り替わる機能を有する。制御部２０２は、スイッチ制御部の一例に相当し、第１制御が行われているときに逆流検出部によって第２導電路１６の逆流状態が検出された場合にスイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃのいずれか又は全てをオフ状態に切り替え、第２制御が行われているときにはスイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃをオン状態で維持するように機能する。

＜他の実施例＞
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ける蓄電部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、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、第２導電路に負荷が接続される例を示したが、いずれの例においても、第１導電路に負荷が接続されていてもよい。また、いずれの例においても、負荷の数は特に限定されない。
（３）上述した実施例における蓄電部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、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。また、いずれの例においても、発電機９１の種類や発生電圧（出力し得る電圧の範囲）は上述した例に限定されない。
（４）上述した実施例では、過負荷検出部が、所定の過負荷状態として、電圧変換部の温度が所定温度以上である状態（温度センサ３５による検出温度が所定閾値以上である状態）を検出する例を示したが、いずれの例においても、この構成に限定されない。例えば、電圧変換部の温度の上昇率が一定値を超えた場合に過負荷状態と判断するような例であってもよい。或いは、電圧変換部の温度と、電圧変換部の外部の温度が所定の関係にある場合（例えば、電圧変換部の温度が所定の第１閾値以上であり、外部温度が所定の第２閾値以上である場合など）を過負荷状態としてもよく、電圧変換部の温度と電圧変換部の外部の空気の流動状態（例えば外部の風速）とが所定の関係にある場合を過負荷状態としてもよい。
（５）上述した実施例では、過負荷検出部が所定の過負荷状態を検出した場合に、第１制御から第２制御に切り替える例を示したが、いずれの例においても、この構成に限定されない。例えば、過負荷状態以外の予め定められた所定の時期に第２制御を行うような例でもよい。
（６）上述した実施例では、制御部２と発電機制御部１Ｂとが別々の制御装置として構成された例を示したが、いずれの例においても、これらが共通の制御装置として構成されていてもよい。
（７）実施例２では、３つの電圧変換部が並列に接続された３相構造の降圧コンバータとして構成される電源装置を例示したが、実施例２の構成、又は実施例２の構成を変更したいずれの例においても、２つ、又は４以上の電圧変換部が並列に接続された構成であってもよい。
（８）上述した実施例では、第３導電路に設けられた第２電流センサにより電圧変換部からグラウンド側へ流れる電流を検出する構成を例示し、第２制御中に第２電流センサによって通電状態が検出された場合に保護動作を行う例を説明した。しかし、この構成に代えて、又はこの構成に加えて、電圧変換部の入力側の電流値と出力側の電流値とを検出し得る構成を設け、入力側と出力側の電流差に基づいてグラウンド側への電流の流れ込みが発生しているか否かを判定してもよい。例えば、図６の回路構成は、実施例２の電源装置２０１に第３電流センサ２３３を設けた点のみが実施例２の電源装置２０１の回路構成と異なっている。この構成では、例えば制御部２０２は、第２制御（保護モード時の制御）を行っているときに、第３電流センサ２３３で検出される電流値と第１電流センサ３１で検出される電流値を継続的に監視し、第３電流センサ２３３によって検出される電流値と、第１電流センサ３１によって検出される電流値との差が一定値以上である場合に、第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃの少なくともいずれか通電状態であると判定することができる。この場合、制御部２０２、第１電流センサ３１、第３電流センサ２３３が通電検出部の一例に相当し、第２制御（保護モード時の制御）が行われているときの第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃの通電状態を検出するように機能する。このような方式で、第２制御時のグラウンド側への流れ込みを検出する場合、第２制御時に第３導電路２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃのいずれかが通電状態であると判定された場合、電圧変換部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの動作を全て停止させ、スイッチング素子２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ、スイッチング素子２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃを全てオフ状態にするように保護動作を行ってもよい。このような保護動作を行う場合、図５で示す、第２電流センサ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃを省略することもできる。
（９）上述した実施例では、検知部に相当する制御部(制御部２又は制御部２０２）が、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満であるか否かを判定し、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満である間、発電機制御部１Ｂに対して第１信号（発電機９１の出力を第１の電圧状態に切り替えることを要求する要求信号）を出力し、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上である間、発電機制御部１Ｂに対して第２信号（発電機９１の出力を第２の電圧状態に切り替えることを要求する要求信号）を出力する構成を例示した。つまり、上述した実施例の構成は、発電機９１の出力電圧を第１の電圧状態とする条件が成立していること（即ち、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値未満であること）を「第１の電圧状態」として検知し、発電機９１の出力電圧を第２の電圧状態とする条件が成立していること（即ち、温度センサ３５による検出温度が所定の閾値以上であること）を「第２の電圧状態」として検知する構成であった。しかし、いずれの例においても、この検知方法に限定されない。例えば、検知部に相当する制御部(制御部２又は制御部２０２）が発電機９１の出力電圧そのものを監視し、発電機９１の出力電圧が所定の電圧閾値以上である場合に第１の電圧状態であると検知し、発電機９１の出力電圧が所定の電圧閾値未満である場合に第２の電圧状態であると検知してもよい。或いは、発電機制御部１Ｂから発電機９１に対して第１の電圧状態に制御する信号が出力されていることを第１の電圧状態として検知し、発電機制御部１Ｂから発電機９１に対して第２の電圧状態に制御する信号が出力されていることを第２の電圧状態として検知してもよい。このように、制御部が発電機９１の出力状態を把握できる方法であればよい。
（１０）実施例２の図５の構成や図６の構成では、代表例として温度センサ３５がいずれかの電圧変換部に設けられた構成を例示したが、温度センサ３５は、各相の電圧変換部において例えばスイッチング素子の付近にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、いずれかの温度センサによる検出温度が所定の閾値未満である場合に発電機９１の出力を第１の電圧状態とし、所定の閾値以上である場合に発電機９１の出力を第２の電圧状態としてもよい。或いは、全ての温度センサによる検出温度の平均値が所定の閾値未満である場合に発電機９１の出力を第１の電圧状態とし、所定の閾値以上である場合に発電機９１の出力を第２の電圧状態としてもよい。

１，２０１…車両用電源装置
１Ａ，２０１Ａ…車両用電圧変換装置
１Ｂ…発電機制御部
２，２０２…制御部（検知部、過負荷検出部、逆流検出部、スイッチ制御部）
３，２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ…電圧変換部
４，２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ…スイッチング素子
１５…第１導電路
１６…第２導電路
１７…基準導電路
１８，２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃ…第３導電路
２４，２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃ…スイッチ部
３１…第１電流センサ（逆流検出部）
３２…第２電流センサ（通電検出部）
３５…温度センサ（過負荷検出部）
９１…発電機
９２…蓄電部

Claims (4)

1. 出力電圧が可変である発電機に電気的に接続された第１導電路と第２導電路との間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のオンオフ動作により前記第１導電路に印加された入力電圧を降圧して前記第２導電路に出力する電圧変換部と、
   前記発電機の出力電圧が第１の電圧状態又は前記第１の電圧状態のときよりも電圧が低い第２の電圧状態のいずれであるかを検知する検知部を有し、当該検知部により前記発電機の出力が前記第１の電圧状態であると検知されたときに前記電圧変換部の前記スイッチング素子に対してオン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号を出力する第１制御を行い、前記発電機の出力が前記第２の電圧状態であると検知されたときに前記スイッチング素子に対してオン信号を継続的に出力する第２制御を行う制御部と、
   を有する車両用電圧変換装置。
2. 前記第２導電路には、満充電時の出力電圧が前記第１の電圧状態のときの前記発電機の出力電圧よりも低くなる蓄電部が電気的に接続されている請求項１に記載の車両用電圧変換装置。
3. 前記第２導電路に設けられ、前記第２導電路において出力方向とは逆方向に電流が流れることを許容しないオフ状態と許容するオン状態とに切り替わるスイッチ部と、
   前記第２導電路を流れる電流の逆流状態を検出する逆流検出部と、
   前記制御部によって前記第１制御が行われているときに前記逆流検出部によって前記第２導電路の逆流状態が検出された場合に前記スイッチ部をオフ状態に切り替え、前記制御部によって前記第２制御が行われているときには前記スイッチ部をオン状態で維持するスイッチ制御部と、
   を有する請求項１又は請求項２に記載の車両用電圧変換装置。
4. 前記第２導電路と基準導電路との間に接続され、前記制御部によって前記第１制御が行われているときに電流が流れる第３導電路を有し、
   前記制御部によって前記第２制御が行われているときに前記電圧変換部から前記第３導電路を介して前記基準導電路へ電流が流れることが遮断される構成であり、
   少なくとも前記制御部によって前記第２制御が行われているときの前記第３導電路の通電状態を検出する通電検出部を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用電圧変換装置。

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