JP4474939B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源装置に関し、より特定的には、信号待ち等での車両停車時にエンジンを一時的に自動停止させるアイドルストップ車両に搭載される車両用電源装置に関する。

近年、燃料消費量の節減とエミッションの低減を目的として、信号待ち等の車両停止時にエンジンを一時的に自動停止させるようにしたアイドルストップ車両が実用化されている。この種の車両では、車速・アクセル開度等の所定のアイドル判断情報に基づいて、車両が停止中と推測されるときにエンジンを自動停止させ、その後に運転者の発進意思を表わすエンジン始動条件が成立したときに、スタータによりエンジンを自動始動させて発進に備えている。

一般的に、エンジン起動用のスタータの消費電力は大きいため、エンジン起動の瞬間にバッテリ出力系統の電圧が一時的に低下する現象が発生する可能性がある。このような現象は、特に、停車および発進を頻繁に繰返す市街地走行等により、電源として用いられるバッテリの消耗が激しくなった場合に顕著となる。

このような電圧低下が発生すると、車両内の電気機器に用いられるマイコン（マイクロコンピュータ）がリセットされて、その時点までの学習内容等の記憶内容が消失してしまったり、計器類の照明等が一時的に暗くなって車両の品質感を大きく損なってしまったりするという不具合が発生してしまう。

そこで、アイドルストップ車両において、エンジン再起動時におけるバッテリ出力系統の電圧低下を防止するために昇圧用の電圧補償回路を設け、エンジン起動時のスタータ動作期間において当該昇圧回路を動作させる構成が提案されている（たとえば、特許文献１）。

また、車両用放電灯の点灯回路において、直流電源の出力電圧低下を検出した際には、直流昇圧回路（コンバータ）の出力電圧の上限値を通常時より大きく設定可能とする構成が提案されている（たとえば、特許文献２）。
特開２００２−３８９８４号公報 特許第２５１２３４３号公報

上記特許文献１の技術によって、アイドルストップ解除時のスタータ動作時における直流出力電圧の著しい低下を避けられるので、マイクロコンピュータのリセット等の著しい不具合は解決することが可能と考えられる。また、上記特許文献２の技術によって、バッテリの消耗等により入力直流電圧が低下した場合にも、出力電圧を確保して、一旦点灯した後の立ち消え等を防止して放電灯を点灯できる。

しかしながら、アイドルストップ解除時におけるバッテリの出力電圧は、その時点におけるバッテリの状態や、エンジン停止に伴い充電も停止されるアイドルストップ期間の長さに応じて異なってくる。このため、昇圧回路によってバッテリ出力電圧を嵩上げするスタータ動作期間中において、当該昇圧回路の目標電圧を適切に設定しなければ、照明等の照度が急激に変化して、運転者に不快感を与え、車両品質が低下する恐れがある。

この点に関して、特許文献１に開示された技術では、電圧補償回路によってバッテリ出力電圧を昇圧する機能を有するものの、その昇圧量を詳細に制御するための構成は開示されていない。また、上記特許文献２の技術によれば、バッテリの出力電圧低下を検知したときは昇圧回路の上限を通常より大きくして補償する点について開示されているが、直流昇圧回路の動作前後での出力電圧変動を抑制するための制御については、全く開示されていない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、バッテリを電源とし、かつ間欠的に動作する昇圧回路によってバッテリ電圧を昇圧する構成を備えたアイドルストップ車両等の車両用電源装置において、出力電圧変動を抑制することである。

この発明による車両用電源装置は、直流電源と、昇圧回路と、電源ラインと、電気負荷と、電圧検出回路と、制御回路とを備える。直流電源は、経時的な出力電圧変動を有する。昇圧回路は、動作時に直流電源の出力電圧を入力として目標電圧に従った出力電圧を出力する。電源ラインは、昇圧回路の非動作時には直流電源の出力電圧を受ける一方で、昇圧回路の動作時には昇圧回路の出力電圧を受ける。電気負荷は、電源ライン上の電圧を電源電圧として動作する。電圧検出回路は、直流電源の出力電圧および電源ラインの電圧の少なくとも一方を検出する。制御回路は、昇圧回路の動作を制御する。昇圧回路は、制御回路の指示に応じて間欠的に動作し、制御回路は、昇圧回路の目標電圧を、昇圧回路が動作する直前のタイミングにおける電圧検出回路の検出電圧に基づいて設定する。

好ましくは、車両用電源装置は、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、かつ、予め設定されたエンジン起動条件の成立時にスタータユニットを動作させてエンジンを始動させるアイドルストップ車両に搭載され、制御回路は、スタータユニットの動作期間に対応させて昇圧回路を動作させる。

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの始動時にスタータユニットへ起動指令を発する電気信号を生成し、かつ、電気信号の生成時における電圧検出回路の検出電圧に基づいて昇圧回路の目標電圧を設定する。

また好ましくは、制御装置は、昇圧回路の各動作期間において目標電圧を一定値に設定する。

あるいは好ましくは、目標電圧は、昇圧回路の各動作期間において、電気負荷の特性を考慮して予め定められた下限値を超えない範囲で、所定レートに従って時間的に漸時低下するように設定される。

さらに好ましくは、電気負荷は、電源ライン上の電圧によって照度が変化する照明装置を含む。

この発明による車両用電源装置は、間欠的に動作する昇圧回路によって直流電源の出力電圧を昇圧して電気負荷へ供給可能な構成とした上で、昇圧回路の動作時における目標電圧を昇圧回路の動作直前での直流電圧の出力電圧に基づいて設定できる。

したがって、昇圧回路の動作前後における電気負荷の電源電圧変動を抑制できるので、当該電気負荷を安定的に動作させることができる。

さらに、この発明による車両用電源装置をアイドルストップ車両に適用することにより、エンジン起動時のスタータユニットの動作期間前後において、電気負荷の電源電圧変動を抑制して、安定的に動作させることができる。

また、スタータユニットへ起動指令を発する電気信号に応答したタイミングでの検出電圧を用いて昇圧回路の目標電圧を設定する構成とすることにより、回路間の動作タイミングを考慮した複雑な制御構成とすることなく、スタータユニットの始動までの機械系の時定数を利用して、その動作前における直流電源の出力電圧に基づいて目標電圧を適切に設定できる。

特に、昇圧回路の各動作期間において、目標電圧を一定値とすることによって、制御回路の演算負荷を軽減して、上記の効果を享受することができる。

あるいは、昇圧回路の各動作期間において、電気負荷の特性を考慮して予め定められた下限値を超えない範囲で、所定レートに従って時間的に漸時低下するように目標電圧を設定する。これにより、電気負荷の動作に支障を与えない範囲で、昇圧回路の出力電圧すなわち電気負荷の電源電圧を低下できるので、昇圧回路の動作期間における、昇圧回路および電気負荷での消費電力を削減することができる。特に、このような構成は、アイドルストップ車両への適用時において、アイドルストップの実行および解除が頻繁に行なわれる市街地走行において効果がある。

なお、電気負荷が電源電圧によって照度が変化する照明装置を含む構成では、当該照明装置の明度の変動を抑制して、運転者への不快感や車両品質の低下の発生を防止できる。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的には繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態による車両用電源装置の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、この発明による車両用電源装置は、「直流電源」として設けられるバッテリ１０と、電源ライン２０，５０と、「昇圧回路」である昇圧コンバータ３０と、「制御回路」として設けられるＥＣＵ（Electrical Control Unit）６０と、電源ライン２０の電圧を検出するための電圧検出回路２２と、電源ライン５０の電圧を検出するための電圧検出回路５２とを備える。

電圧検出回路２２および５２は、一般的には、昇圧コンバータ３０内に設けられる。電圧検出回路２２は、電源ライン２０の直流電圧である入力電圧Ｖｉを検出して、検出値Ｖｉｄを生成する。同様に電圧検出回路５２は、電源ライン５０の直流電圧Ｖｏを検出して、検出値Ｖｏｄを生成する。

電源ライン２０へは、バッテリ１０から直流電圧が供給される。電源ライン２０には、電気負荷２５に加えて、スタータユニット１１０およびオルタネータユニット１２０がさらに接続される。スタータユニット１１０は、電磁スイッチ等によってエンジン１００の起動時にのみエンジン１００と歯車によって結合され、エンジンの点火後には再びエンジン１００から切離される。したがって、スタータユニット１１０は、エンジン１００の起動時において、短期間に大電流を消費する。

オルタネータユニット１２０は、エンジン１００によって回転される図示しない交流モータを内蔵し、当該交流モータの発電電力をバッテリ１０の充電用の一定電圧に変換して、電源ライン２０へ供給する。すなわち、オルタネータユニット１２０は、エンジン１００の運転中にはバッテリ１０を充電するが、エンジン１００の停止中にはバッテリ１０を充電することはできない。このように、バッテリ１０の出力電圧は、その充放電状況によって、経時的に変化する。

電源ライン５０へは、電気負荷５５の電源電圧である出力電圧Ｖｏが供給される。電気負荷５５は、電源電圧の変動により悪影響を受けやすい電気回路群を総称するものであり、電源電圧の著しい低下に伴ってリセットされてその記憶内容が失われてしまうマイクロコンピュータや、電源電圧に応じてその照度が変化する照明類が相当する。

このため、電気負荷５５の電源電圧Ｖｏは、昇圧コンバータ３０の出力電圧とされ、必要に応じて昇圧コンバータ３０によって昇圧可能な構成とされる。

一方、電気負荷２５は、供給される電源電圧レベルの変動に対してあまり悪影響を受けない電気回路を総括的に表記するものである。したがって、このような電気負荷２５に対しては、昇圧コンバータ３０による出力電圧Ｖｏではなく、バッテリ１０の出力電圧を直接供給する構成とされる。

ＥＣＵ６０は、車両全体の走行状況等を統括的に制御するための制御回路を総称的に示している。特に、この実施の形態による車両用電源装置は、アイドルストップ車両に搭載されることを前提としているので、ＥＣＵ６０は、車速やアクセル開度等に代表されるアイドル判断情報に基づき、アイドルストップに関するエンジンの停止および再起動を制御する機能を備える。

ＥＣＵ６０は、アイドル運転中にエンジン１００の停止を指示するための停止指令信号Ｓｓｐ、アイドル運転からの復帰時にスタータユニット１１０の起動を指示する起動指令信号Ｓｓｔ、昇圧コンバータ３０に動作を指示する起動指令信号Ｖｃｖ、および昇圧コンバータ３０の動作時における出力電圧Ｖｏの基準値に相当する目標電圧Ｖｒｅｆを生成する。ＥＣＵ６０によって生成された停止指令信号Ｓｓｐおよび起動指令信号Ｓｓｔは、エンジン１００およびスタータユニット１１０へそれぞれ与えられ、起動指令信号Ｓｓｔおよび目標電圧Ｖｒｅｆは、昇圧コンバータ３０へ与えられる。さらに、電圧検出回路２２，５２による、入力電圧Ｖｉの検出値Ｖｉｄおよび出力電圧Ｖｏの検出値Ｖｏｄは、必要に応じて、ＥＣＵ６０でサンプリング可能な構成となっている。

昇圧コンバータ３０は、電源ライン２０および５０の間に直列に接続された平滑リアクトル３２およびダイオード３４と、パワースイッチング素子３６および平滑コンデンサ３８と、コンバータ制御部４０とを含む。

コンバータ制御部４０は、パワースイッチング素子３６のオンおよびオフを制御するためのゲート信号Ｇｇｔを生成するデューティ制御部４２と、デューティ制御部４２からのゲート信号Ｇｇｔに従ってパワースイッチング素子３６をオンまたはオフさせるドライバ４５とを有する。

昇圧コンバータ３０は、いわゆる非絶縁型昇圧チョッパの構成であり、パワースイッチング素子３６の各スイッチング周期Ｔにおけるオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆの比、すなわちデューティ比を設定することにより、入力電圧Ｖｉに対する出力電圧Ｖｏの比すなわち昇圧比Ｖｏ／Ｖｉを制御する。具体的には、下記（１）式で、昇圧コンバータの昇圧比は決定される。

Ｖｏ／Ｖｉ＝１／（１−ｄ） …（１）
ここで、ｄは、ｄ＝Ｔｏｎ・Ｔ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）で示されるデューティ比である。

すなわち、デューティ制御部４２は、電圧検出回路２２，５２による、入力電圧Ｖｉの検出値Ｖｉｄおよび出力電圧Ｖｏの検出値Ｖｏｄと、ＥＣＵ６０からの目標電圧Ｖｒｅｆとに基づいて、上記デューティ比ｄを設定し、このデューティ比を満足するようにゲート信号を生成する。

このように、昇圧コンバータ３０は、ＥＣＵ６０からの起動指令信号Ｖｃｖに応答して間欠的に動作し、動作時において、バッテリ１０の出力電圧に相当する入力電圧Ｖｉを昇圧して、目標電圧Ｖｒｅｆに従った出力電圧Ｖｏを出力する。

すなわち、電源ライン５０は、昇圧コンバータ３０の非動作時にはバッテリ１０の出力電圧を受ける一方で、昇圧コンバータ３０の動作時には目標電圧Ｖｒｅｆに従った昇圧コンバータからの出力電圧を受ける。

次に、図１および図２を用いてアイドルストップ前後における車両用電源装置の動作について説明する。

図２は、昇圧コンバータを非動作とした場合でのアイドルストップ前後における出力電圧Ｖｏの推移を示す図である。

図２を参照して、時刻ｔ０において、ＥＣＵ６０は、アイドル判断情報に基づいてアイドルストップ可能と判断し、かつ、その後の時刻ｔ１において、アイドルストップ解除を判断するものとする。

時刻ｔ０以前においては、エンジン１００の運転に伴いオルタネータユニット１２０によってバッテリ１０が充電されるので、出力電圧Ｖｏはほぼ一定値に保たれている。

運転中のエンジン１００は、時刻ｔ０にＥＣＵ６０からの停止指令信号Ｓｓｐに応答して停止される。これにより、オルタネータユニット１２０による発電が中止されるので、時刻ｔ０〜ｔ１では、バッテリ１０の出力電圧は徐々に低下しこれに応じて出力電圧Ｖｏも低下を始める。

時刻ｔ１において、ＥＣＵ６０からの起動指令信号Ｓｓｔに応答してスタータユニット１１０が動作して、エンジン１００が再起動される。図２では、昇圧コンバータ３０が非動作とされるのでバッテリ１０の出力電圧は補償されず、スタータユニット１１０の動作によって短時間に大電流が消費されるのに伴って、出力電圧Ｖｏが瞬間的に低下する。

エンジンの再起動が完了した時刻ｔ２において、スタータユニット１１０の動作は停止され、再びエンジン１００から切離される。時刻ｔ２以降では、エンジン１００の運転に伴いオルタネータユニット１２０によってバッテリ１０が再び充電されるので、出力電圧Ｖｏは元のレベルまで復帰していく。

このように、エンジン再起動中に昇圧コンバータ３０を非動作とすると、スタータユニット１１０の動作時に出力電圧Ｖｏが大きく低下してしまい、電気負荷５５の動作に悪影響を与えてしまう恐れがある。

したがって、この発明による車両用電源装置では、アイドルストップ解除後のエンジン再起動時（スタータユニット動作時）において、昇圧コンバータ３０によってバッテリ出力電圧を昇圧して電気負荷５５への出力電圧Ｖｏを補償する。このときに、昇圧コンバータ３０へ与えられる目標電圧Ｖｒｅｆの設定が適切でないと、以下の比較例に示すような不具合が生じてしまう。

図３は、この発明の実施の形態の比較例として示される、昇圧コンバータ３０の目標電圧Ｖｒｅｆの設定が不適切であるときの出力電圧Ｖｏの推移を示す図である。図３（ａ），（ｂ）では、目標電圧Ｖｒｅｆは、アイドルストップ時のバッテリ電圧を考慮せず、予め定められた固定値に設定されるものとする。

図３（ａ），（ｂ）では、図２で説明したアイドルストップ前後における一連の動作に加えて、時刻ｔ１からｔ２の間において、ＥＣＵ６０は、起動指令信号Ｓｓｔおよび目標電圧Ｖｒｅｆを昇圧コンバータ３０へ与える。昇圧コンバータ３０は、起動指令信号Ｓｓｔに応答して時刻ｔ１からｔ２の間、間欠動作して、バッテリ出力電圧である入力電圧Ｖｉを昇圧して、出力電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｒｅｆへ制御する。

図３（ａ）には、固定値である目標電圧Ｖｒｅｆが、アイドルストップ解除時（時刻ｔ１）での出力電圧Ｖｏ（すなわちバッテリ出力電圧）よりも低過ぎた場合の波形が示される。この場合には、昇圧コンバータ３０の動作によって出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｒｅｆに向かって制御されることにより、アイドルストップが解除される時刻ｔ１直後において、出力電圧Ｖｏに急激な電圧降下変動１５０が発生する。

目標電圧Ｖｒｅｆをマイクロコンピュータのリセット電圧よりも高く設定することで、マイクロコンピュータの記憶内容の消失等の大きな障害は防止できるものの、電圧降下変動１５０の存在により、照明等の照度が瞬間的に大きく変化して暗くなり、運転者に不快感を与えて、車両の品質感を損なうおそれがある。

図３（ｂ）には、固定値である目標電圧Ｖｒｅｆが、アイドルストップ解除時（時刻ｔ１）での出力電圧Ｖｏ（すなわちバッテリ出力電圧）よりも高過ぎた場合の波形が示される。このようなケースは、たとえば、アイドルストップ期間が長期化したり、バッテリの消耗が激しくアイドルストップ中における電圧低下速度が大きい場合に発生し得る。

このような場合には、昇圧コンバータ３０の動作によって出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｒｅｆに向かって制御されることにより、アイドルストップが解除される時刻ｔ１直後において、出力電圧Ｖｏに急激な電圧上昇変動１５２が発生する。これにより、図３（ａ）の場合と同様に、照明等の照度が瞬間的に大きく変化して明るくなり、運転者に不快感を与えて、車両の品質感を損なうおそれがある。

上記の点を考慮して、この発明による車両用電源装置では、以下のようにして昇圧コンバータ３０の目標電圧Ｖｒｅｆを設定する。

図４は、この発明の実施の形態１による昇圧コンバータ３０の目標電圧Ｖｒｅｆの設定を説明するフローチャートである。

図４を参照して、アイドルストップ解除時には、エンジン再起動条件の成立に伴い（ステップＳ１１０）、ＥＣＵ６０によって、スタータユニット１１０の起動指令信号Ｓｓｔが生成される（ステップ１２０）。

起動指令信号Ｓｓｔの生成に応答して、電圧検出回路２２，５２には、エンジン再起動直前の入力電圧Ｖｉおよび出力電圧Ｖｏの検出値Ｖｉｄ，ＶｏｄがＥＣＵ６０へメモリされる（ステップＳ１３０）。なお、このタイミングにおける入力電圧Ｖｉおよび出力電圧Ｖｏはほぼ同一値であるので、ＥＣＵ６０でメモリする検出電圧をＶｉｄおよびＶｏｄのいずれか一方とすることもできる。

ＥＣＵ６０は、ステップＳ１３０でメモリした検出電圧（ＶｉｄおよびＶｏｄの少なくとも一方）に基づいて、昇圧コンバータの目標電圧Ｖｒｅｆを設定する（ステップＳ１４０）。たとえば、目標電圧Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｖｏｄの一定値に設定される。さらに、ＥＣＵ６０は、スタータユニット１１０の動作期間に同期させて、昇圧コンバータ３０の起動指令信号Ｓｃｖを生成する。これにより、昇圧コンバータ３０は動作を開始して、目標電圧Ｖｒｅｆに従った出力電圧Ｖｏを出力する（ステップＳ１５０）。

スタータユニット１１０は、起動指令信号Ｓｓｔを受けてから、電磁クラッチによる歯車の接続等の機械的動作を行なった後に、実際にエンジンを起動するためのモータ回転を始める。したがって、起動指令信号Ｓｓｔの生成からスタータユニット１１０によって実際に電流が消費される迄には、一定のタイムラグが存在する。

一般的には、上記タイムラグの間に、上記ステップＳ１３０〜Ｓ１５０での電圧検出回路２２，５２およびＥＣＵ６０の動作を完了することが可能であり、スタータユニット１１０での電流消費によって電圧変動が生じる前の検出値Ｖｉｄ，Ｖｏｄに基づいて、目標電圧Ｖｒｅｆを設定することができる。すなわち、スタータユニット１１０用の起動指令信号Ｓｓｔに応答して目標電圧Ｖｒｅｆ設定用の検出値Ｖｉｄ，Ｖｏｄをサンプリングすることにより、スタータユニットの機械系時定数を利用して、回路間の動作タイミングを考慮した複雑な制御構成とすることなく適切に目標電圧Ｖｒｅｆを適切に設定できる。

なお、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０での各動作タイミングを厳密に規定するために、起動指令信号Ｓｓｔ，Ｖｃｖおよび目標電圧Ｖｒｅｆ等の伝達経路に伝達遅延素子を挿入してもよい。

これにより、スタータユニット１１０の動作開始（ステップＳ１６０）からスタータユニット１１０の動作終了（ステップＳ１７０）までの期間中に、アイドルストップ解除直前のバッテリ出力電圧に基づいた目標電圧Ｖｒｅｆに従って昇圧コンバータ３０を動作させることができる。

スタータユニット１１０の動作終了に合わせて、ＥＣＵ６０によって起動指令信号Ｖｃｖが解除される。これにより、昇圧コンバータ３０の動作が停止されて（ステップＳ１８０）、アイドルストップ解除時の電圧制御は終了する。

図５は、この発明の実施の形態１による車両用電源装置における出力電圧のアイドルストップ前後における推移を示す図である。

図５を参照して、図４で説明した目標電圧Ｖｒｅｆの設定とすることにより、実施の形態１による車両用電源装置では、アイドルストップが解除される時刻ｔ１直後における出力電圧Ｖｏの電圧変動１５５は、図３（ａ）、（ｂ）と比較して抑制される。

これは、図３（ａ）や図３（ｂ）で説明した目標電圧設定とは異なり、昇圧コンバータ３０の動作直前、すなわちアイドルストップ解除直前におけるバッテリ出力電圧に基づいて、昇圧コンバータ３０の目標電圧Ｖｒｅｆを設定しているからである。

これにより、アイドルストップ車両において、昇圧コンバータ３０の動作前後、すなわちアイドルストップ解除時における出力電圧Ｖｏの変動を抑制して、照明の明度の変動等を抑制して、運転者への不快感や車両品質の低下を引き起こすことなく、電気負荷を安定的に動作させることができる。

なお、昇圧コンバータ３０は、スタータユニット１１０のような瞬時的な大電流負荷の動作時において、上述のようにその動作期間に同期させて動作するのに加えて、バッテリ電圧の経時的な低下に応答して動作させることができる。たとえば、電圧検出回路２２の検出値Ｖｉｄに基づき、入力電圧Ｖｉが閾値より低下するのに応答して、昇圧コンバータ３０を動作させる構成とすることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、コンバータ動作期間中における消費電力の削減を図るような目標電圧Ｖｒｅｆの設定手法について説明する。

図６は、この発明の実施の形態２による目標電圧Ｖｒｅｆの設定を説明する概念図である。

図６を参照して、実施の形態１においては、符号２００で示されるように、昇圧コンバータ動作期間（時刻ｔ１〜ｔ２間）における目標電圧Ｖｒｅｆは、昇圧コンバータの動作直前における検出電圧Ｖｒ♯に相当する一定値に設定される。なお、目標電圧Ｖｒｅｆを一定値に設定することで、ＥＣＵ６０の演算負荷を軽減できる。

これに対して、実施の形態２では、ＥＣＵ６０は、目標電圧Ｖｒｅｆを、その初期値が検出電圧Ｖｒ♯に設定された後、所定の下限電圧Ｖｒｍｉｎに至るまで所定の電圧降下レートｋ（ｋ＜０）に従って時間的に徐々に低下するように設定する。

電圧降下レートｋおよび下限電圧Ｖｒｍｉｎは、電気負荷５５の特性を考慮して定められる。たとえば下限電圧Ｖｒｍｉｎは、電気負荷５５に含まれるマイクロコンピュータのリセット電圧に達しない範囲で設定される必要がある。また、電圧降下レートｋは、当該レートに対応した照明類の照度変化が運転者に不快感を与えないような範囲で設定する必要がある。

このような構成とすることにより、この発明の実施の形態２による車両用電源装置のアイドルストップ前後における出力電圧Ｖｏの推移は図７に示すようになる。

図７を参照して、実施の形態２による車両用電源装置では、時刻ｔ１〜ｔ２の間、すなわち昇圧コンバータの動作期間において、出力電圧Ｖｏは、出力電圧Ｖｏが一定に保持される実施の形態１の場合と比較して低減される。この低減された電圧の時間積分値は、図７において、符号２２０の部分の面積で示される。

したがって、発明の実施の形態２による車両用電源装置では、電気負荷に悪影響を与えないように考慮された範囲で出力電圧Ｖｏを低下させることで、昇圧コンバータ３０の動作期間における、昇圧コンバータ３０および電気負荷５５での消費電力も削減することができる。これにより、実施の形態１による車両用電源装置による効果に加えて、アイドルストップ解除時のエンジン再起動動作期間での消費電力の削減がさらに図られる。特にこのような構成は、アイドルストップの実行および解除が頻繁に行なわれる市街地走行において大きな効果を上げるものと期待される。

なお、上記の実施の形態では、いわゆる自動車のうちのアイドルストップ車両に搭載される車両用電源装置について説明したが、この発明の適用は、このような場合に限定されるものではない。すなわち、バッテリ等の直流電源と、間欠的に動作して当該直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路とを備えた車両用電源装置について、搭載される車両の種類を問わず、本発明を共通に適用することが可能である。
エンジンの一時停止および再起動動作を伴ってエンジンを間欠的に運転させる種々の車両に対して、この発明の車両用電源装置を共通に提供することができる。

また、「昇圧回路」の代表例として、非絶縁型の昇圧コンバータ（昇圧チョッパ）を例示したが、与えられた目標電圧Ｖｒｅｆに従った出力電圧を出力可能であれば、任意の回路構成を適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従う車両用電源装置の構成を説明するブロック図である。 昇圧コンバータを非動作とした場合でのアイドルストップ前後における出力電圧の推移を示す図である。 この発明の実施の形態の比較例として示される、昇圧コンバータの目標電圧設定が不適切であるときの出力電圧の推移を示す図である。 この発明の実施の形態１による昇圧コンバータの目標電圧設定を説明するフローチャートである。 この発明の実施の形態１による車両用電源装置のアイドルストップ前後における出力電圧の推移を示す図である。 この発明の実施の形態２による昇圧コンバータの目標電圧設定を説明する概念図である。 この発明の実施の形態２による車両用電源装置のアイドルストップ前後における出力電圧の推移を示す図である。

符号の説明

１０ バッテリ、２０，５０ 電源ライン、２２，５２ 電圧検出回路、２５，５５ 電気負荷、３０ 昇圧コンバータ、３６ パワースイッチング素子、４０ コンバータ制御部、４２ デューティ制御部、１００ エンジン、１１０ スタータユニット、１２０ オルタネータユニット、ｋ 電圧降下レート、Ｓｃｖ 起動指令信号（昇圧コンバータ）、Ｓｓｐ 停止指令信号（エンジン）、Ｓｓｔ 起動指令信号（スタータユニット）、Ｖｉ 入力電圧、Ｖｉｄ，Ｖｏｄ 検出値、Ｖｏ 出力電圧、Ｖｒｅｆ 目標電圧（昇圧コンバータ）、Ｖｒｍｉｎ 下限電圧。

Claims (6)

1. 車両用電源装置であって、
   経時的な出力電圧変動を有する直流電源と、
   動作時に前記直流電源の出力電圧を入力として目標電圧に従った出力電圧を出力するための昇圧回路と、
   前記昇圧回路の非動作時には前記直流電源の出力電圧を受ける一方で、前記昇圧回路の動作時には前記昇圧回路の出力電圧を受ける電源ラインと、
   前記電源ライン上の電圧を電源電圧として動作する電気負荷と、
   前記直流電源の出力電圧および前記電源ラインの電圧の少なくとも一方を検出する電圧検出回路と、
   前記昇圧回路の動作を制御する制御回路とを備え、
   前記車両用電源装置は、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、かつ、予め設定されたエンジン起動条件の成立時に、スタータユニットを動作させることにより、停止したエンジンを再始動させるアイドルストップ車両に搭載され、
   前記昇圧回路は、少なくとも前記エンジンの再始動時に動作し、
   前記制御回路は、前記昇圧回路の前記目標電圧を、前記エンジンの再始動直前のタイミングにおける前記電圧検出回路の検出電圧に基づいて設定する、車両用電源装置。
2. 前記制御回路は、前記スタータユニットの動作期間に対応させて前記昇圧回路を動作させる、請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御回路は、前記エンジンの始動時に前記スタータユニットへ起動指令を発する電気信号を生成し、かつ、前記電気信号の生成時における前記電圧検出回路の検出電圧に基づいて前記昇圧回路の前記目標電圧を設定する、請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記制御回路は、前記エンジンの再始動中において前記昇圧回路の前記目標電圧を一定値に設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
5. 前記目標電圧は、前記エンジンの再始動中において、前記電気負荷の特性を考慮して予め定められた下限値を超えない範囲で、所定レートに従って時間的に漸時低下するように設定される、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
6. 前記電気負荷は、前記電源ライン上の電圧によって照度が変化する照明装置を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用電源装置。

Images