JP5351719B2 - 車載用点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用点灯装置に関するものである。

従来から、自動車に搭載されたバッテリー（すなわち二次電池）を電源として電気的光源を点灯させる車載用点灯装置が提供されている。

上記のバッテリーは、自動車の駆動系に連動した発電機により、エンジンの動作中や、回生ブレーキの使用時などに充電される。

ところで、上記のバッテリーは、エンジンを始動させるためのセルモータ等の電源としても用いられるため、上記のバッテリーが過剰に消耗された場合にはエンジンの始動ができなくなる可能性がある。

そこで、上記のバッテリーにおいて充電電力に対して放電電力が多い場合に、上記のバッテリーを電源とする負荷のうち予め定められた優先順位が低い負荷から順に給電を停止させることで放電電力を減少させて充電電力に均衡させ、上記のバッテリーの電圧を一定に維持する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記のバッテリーを電源として電気的光源を点灯させる車載用点灯装置において、上記のバッテリーの過剰な消耗を防ぐ動作としては、上記のバッテリーからの入力電圧（以下、単に「入力電圧」と呼ぶ。）を監視し、入力電圧が所定の下限電圧を下回ったときに電気的光源を消灯させるという動作が考えられる。

特許第３６２４８３１号公報（段落番号０１４０〜０１４４）

しかしながら、上記のように、入力電圧が下限電圧を下回ったときに電気的光源を消灯させる場合、エンジンの始動時に、セルモーター等によって電力が消費されることによる入力電圧の一時的な低下により、電気的光源の消灯が発生しやすい。

また、近年では、燃料の節約や二酸化炭素排出量の削減の観点から、信号待ち等の一時停止中にもエンジンを停止させること（いわゆるアイドリングストップ）が推奨されており、自動車に搭載され停車を検出して自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ装置も提供されている。そして、このようなアイドリングストップを実践する場合には上記のような消灯が発生する頻度が高くなる。

上記のような入力電圧の低下による消灯は使用者の意図によらないものであるので、その頻度は低いことが望ましい。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、入力電圧の低下による消灯の頻度が低下した車載用点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、自動車に搭載されて交流成分を含む充電電流により充電されるバッテリーを電源として電気的光源を点灯させる車載用点灯装置であって、バッテリーから入力された電力を変換して電気的光源に出力することにより電気的光源を点灯させる電力変換部と、バッテリーから電力変換部への入力電圧を検出する入力電圧検出部と、バッテリーから電力変換部への入力電圧に含まれる交流成分に応じた出力を生成するリプル検出部と、リプル検出部の出力に基いてバッテリーへの充電の有無を判定するとともに、入力電圧検出部によって検出された入力電圧と、充電の有無の判定結果とに応じて電力変換部を制御する制御部とを備え、制御部は、バッテリーへの充電が有ると判定されている状態で入力電圧検出部によって検出された入力電圧が所定の第１下限電圧を下回ったとき、並びに、バッテリーへの充電が無いと判定されていて且つ入力電圧検出部によって検出された入力電圧が第１下限電圧よりも低い所定の第２下限電圧を下回った状態が所定の低下判定時間以上継続したときに、それぞれ、電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させることを特徴とする。

この発明によれば、バッテリーへの充電の有無に関わらず入力電圧が第１下限電圧を下回ったときに電力変換部からの電力の出力が停止される場合に比べ、消灯の頻度が低下する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときには、入力電圧検出部によって検出された入力電圧を第２下限電圧よりも低い所定の第３下限電圧と比較し、該入力電圧が第３下限電圧未満である場合には低下判定時間の経過を待たずに電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させることを特徴とする請求項１記載の車載用点灯装置。

この発明によれば、入力電圧が第３下限電圧未満となったときの電力の出力の停止が行われない場合に比べ、入力電圧が低下した状態での動作の継続が抑えられる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、電力変換部からリプル検出部へのノイズの入力を抑えるフィルタ部を備えることを特徴とする。

この発明によれば、フィルタ部を設けない場合に比べ、電力変換部が発生させるノイズに起因する誤判定が抑えられる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、電力変換部に接続される電気的光源は放電灯であって、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力電力を一時的に増加させることを特徴とする。

この発明によれば、電力変換部の出力電力を一時的に増加させる動作が行われない場合に比べ、電力変換部に接続された放電灯の立ち消えが抑えられる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、電力変換部は、電気的光源としての高圧放電灯に交流電力を出力するものであって、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力の周波数を低下させることを特徴とする。

この発明によれば、電力変換部の出力電圧において単位時間当りのゼロクロス点の個数が減少することにより、電力変換部に接続された高圧放電灯の立ち消えが抑えられる。

請求項６の発明は、請求項１〜５の発明において、電力変換部は、定期的にノイズを発生させるノイズ源を含み、制御部は、ノイズ源によるノイズが発生する期間中には、リプル検出部の出力に関わらず、バッテリーへの充電が有ると判定することを特徴とする。

この発明によれば、実際にはバッテリーへの充電が有るにも関わらずノイズ源のノイズによりバッテリーへの充電が無いと判定されてバッテリーの電圧が低下した状態での効率の悪い動作が継続されてしまうといったことを避けることができる。

請求項１の発明によれば、制御部は、バッテリーへの充電が有ると判定されている状態で入力電圧検出部によって検出された入力電圧が所定の第１下限電圧を下回ったとき、並びに、バッテリーへの充電が無いと判定されていて且つ入力電圧検出部によって検出された入力電圧が第１下限電圧よりも低い所定の第２下限電圧を下回った状態が所定の低下判定時間以上継続したときに、それぞれ、電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させるので、バッテリーへの充電の有無に関わらず入力電圧が第１下限電圧を下回ったときに電力変換部からの電力の出力が停止される場合に比べ、消灯の頻度が低下する。

請求項２の発明によれば、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときには、入力電圧検出部によって検出された入力電圧を第２下限電圧よりも低い所定の第３下限電圧と比較し、該入力電圧が第３下限電圧未満である場合には低下判定時間の経過を待たずに電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させるので、入力電圧が第３下限電圧未満となったときの電力の出力の停止が行われない場合に比べ、入力電圧が低下した状態での動作の継続が抑えられる。

請求項３の発明によれば、電力変換部からリプル検出部へのノイズの入力を抑えるフィルタ部を備えるので、フィルタ部を設けない場合に比べ、電力変換部が発生させるノイズに起因する誤判定が抑えられる。

請求項４の発明によれば、電力変換部に接続される電気的光源は放電灯であって、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力電力を一時的に増加させるので、電力変換部の出力電力を一時的に増加させる動作が行われない場合に比べ、電力変換部に接続された放電灯の立ち消えが抑えられる。

請求項５の発明によれば、電力変換部は、電気的光源としての高圧放電灯に交流電力を出力するものであって、制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力の周波数を低下させるので、電力変換部の出力電圧において単位時間当りのゼロクロス点の個数が減少することにより、電力変換部に接続された高圧放電灯の立ち消えが抑えられる。

請求項６の発明によれば、電力変換部は、定期的にノイズを発生させるノイズ源を含み、制御部は、ノイズ源によるノイズが発生する期間中には、リプル検出部の出力に関わらず、バッテリーへの充電が有ると判定するので、実際にはバッテリーへの充電が有るにも関わらずノイズ源のノイズによりバッテリーへの充電が無いと判定されてバッテリーの電圧が低下した状態での効率の悪い動作が継続されてしまうといったことを避けることができる。

本発明の実施形態において定常動作中に行われる電源電圧の監視の動作を示す流れ図である。 同上を示す回路ブロック図である。 同上におけるリプル検出部を示す回路ブロック図である。 同上における入力微分電圧とクロック電圧とリプル検出電圧との時間変化の一例を示す説明図である。 同上における始動動作を示す流れ図である。 同上において定常動作中に行われる出力電圧の監視の動作を示す流れ図である。 同上の変更例において定常動作中に行われる電源電圧の監視の動作を示す流れ図である。 同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。 同上の更に別の変更例においてインバータの出力電圧とマスク電圧との時間変化の一例を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図２に示すように、自動車（図示せず）に搭載されたバッテリーＥと電気的光源としての高圧放電灯ＤＬとに接続され、バッテリーＥを電源として高圧放電灯ＤＬを点灯させるものである。

詳しく説明すると、本実施形態は、フィルタ部１０を介してバッテリーＥから入力された直流電圧（以下、「入力電圧」と呼ぶ。）Ｖｉｎの電圧値を変換した直流電圧（以下、「出力電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを出力するＤＣ−ＤＣコンバータ１１と、コモンモードチョークコイルＣＣを介して高圧放電灯ＤＬに接続されＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力を交流電力に変換して高圧放電灯ＤＬに出力することで高圧放電灯ＤＬを点灯させるインバータ１２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２とをそれぞれ制御する制御部２とを備える。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２とが請求項における電力変換部を構成する。

フィルタ部１０は、バッテリーＥの高電圧側の出力端とＤＣ−ＤＣコンバータ１１との間に接続されたノーマルモードチョーク（インダクタ）と、それぞれ一端がノーマルモードチョークの一端ずつに接続されるとともに他端がグランドに接続された２個のアクロスザラインコンデンサとからなる、ＬＣローパスフィルタである。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、一端に入力電圧Ｖｉｎが入力された一次巻線を有するトランスＴ０と、トランスＴ０の一次巻線の他端とグランドとの間に接続されたＮＭＯＳからなるスイッチング素子Ｑ０と、カソードがトランスＴ０の二次巻線の一端に接続されたダイオードＤ０と、一端がダイオードＤ０のアノードに接続され他端がトランスＴ０の二次巻線の他端とともにグランドに接続された出力コンデンサＣ０と、スイッチング素子Ｑ０をオンオフ駆動する第１駆動回路１１ａとを備え、出力コンデンサＣ０の両端電圧Ｖｄｃを出力電圧とする、周知のフライバック・コンバータである。すなわち、第１駆動回路１１ａがスイッチング素子Ｑ０を周期的にオンオフ駆動することで、バッテリーＥからの入力電圧Ｖｉｎがスイッチング素子Ｑ０のオンデューティに応じた出力電圧Ｖｄｃに変換されて出力される。

第１駆動回路１１ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１のスイッチング素子Ｑ０に流れる電流（以下、「スイッチング電流」と呼ぶ。）が多いほど高い電圧を出力するスイッチング電流検出部ＣＤと、スイッチング電流検出部ＣＤの出力電圧が非反転入力端子に入力されるとともに反転入力端子には制御部２から制御電圧Ｖｏｐが入力されたコンパレータＣＰ１と、コンパレータＣＰ１の出力電圧がリセット端子Ｒに入力されるとともにセット端子Ｓには制御部２からセット電圧Ｖｓが入力されるＲＳ型のフリップフロップ回路ＦＦと、一方の入力端子がフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑに接続され他方の入力端子には制御部２からセット電圧Ｖｓが入力されるとともに出力端子がスイッチング素子Ｑ０のゲートに接続された論理積回路ＡＮＤとを備える。上記のセット電圧Ｖｓは、ＨレベルとＬレベルとの間で所定の周波数で周期的に切り替わるものである。すなわち、セット電圧ＶｓがＨレベルとなったときにスイッチング素子Ｑ０がオンされ、スイッチング素子Ｑ０がオンされた後にはスイッチング電流は徐々に増加し、スイッチング電流の電流値が制御電圧Ｖｏｐに応じた所定値に達したときにフリップフロップ回路ＦＦのリセット端子Ｒへの入力がＨレベルとなることでスイッチング素子Ｑ０がオフされ、次にセット電圧ＶｓがＨレベルとなるまでスイッチング素子Ｑ０がオフ状態に維持される。つまり、制御電圧Ｖｏｐが高いほどスイッチング素子Ｑ０のオンデューティが大きくされる。

インバータ１２は、２個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の直列回路が２組、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端間に互いに並列に接続されてなるフルブリッジ回路と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ駆動する第２駆動回路１２ａとを備え、上記フルブリッジ回路の各直列回路のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の接続点を出力端とする、周知のフルブリッジインバータである。すなわち、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が同時にオンされ、且つ、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の少なくとも一方がオフされるように、第２駆動回路１２ａが各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を周期的にオンオフ駆動することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｄが矩形波状の交流電圧に変換されて出力される。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端間が短絡されてしまうことを防ぐために、互いに対角に位置して同時にオンされる一方の組の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンされる期間と、他方の組の各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンされる期間との間には、インバータ１２の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がオフされる期間（デッドタイム）が設けられる。第２駆動回路１２ａは、例えば、それぞれインバータ１２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のうち互いに対角に位置する２個ずつに対応付けられるとともに制御部２に接続された２個の入力端子を有し、いずれかの入力端子への入力電圧がＨレベルである期間には該入力端子に対応付けられた２個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオン制御するものである。この場合、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフの周波数（すなわち、高圧放電灯ＤＬに出力される電力の周波数。以下、「動作周波数」と呼ぶ。）は、上記の各入力端子への入力電圧の周波数に一致する。上記のような第２駆動回路１２ａは周知技術で実現可能であり、汎用のドライバＩＣ（例えば、インターナショナル・レクティファイアー社製のIR2111や、フィリップス社製のUBA2032TSなど）を用いてもよいので、詳細な図示並びに説明は省略する。

また、本実施形態は、高圧放電灯ＤＬの始動のための高電圧パルスを発生させる回路として、始動部１３と、始動部１３の電源を生成する始動電源部１４とを備える。

始動電源部１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のトランスＴ０の二次巻線とダイオードＤ０との接続点と始動部１３とにそれぞれ抵抗を介して接続され４個の抵抗と４個のダイオードとで構成された周知のコッククロフト・ウォルトン回路であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のトランスＴ０の二次巻線に誘導された電圧を整流及び昇圧して始動部１３に入力する。

始動部１３は、インバータ１２から高圧放電灯ＤＬへの導電路に二次巻線が挿入されたトランスＴ１と、トランスの一次巻線の両端間に接続されたスパークギャップＳＧとコンデンサＣ１との直列回路とからなり、トランスＴ１の一次巻線とスパークギャップＳＧとの接続点が始動電源部１４に接続されるとともに、スパークギャップＳＧとコンデンサＣ１との接続点がグランドに接続されている。すなわち、電源が投入された直後には、始動電源部１４の出力によって始動部１３のコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の両端電圧が充分に上昇してスパークギャップＳＧに絶縁破壊が発生すると、トランスＴ１において一次巻線に急激に流れるコンデンサＣ１の放電電流により二次巻線に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧に重畳されて発生する高電圧パルスによって高圧放電灯ＤＬ内で放電が開始されることで、高圧放電灯ＤＬは点灯を開始（すなわち始動）する。

さらに、本実施形態は、フィルタ部１０とＤＣ−ＤＣコンバータ１１との間に接続され入力電圧Ｖｉｎに応じた電圧を制御部２に入力する入力電圧検出部３１と、出力電圧Ｖｄｃに応じた電圧を制御部２に入力する出力電圧検出部３２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との間でグランドに流れる電流（すなわちインバータ１２から高圧放電灯ＤＬへの出力電流の絶対値にほぼ等しい電流。以下、「出力電流」と呼ぶ。）に応じた電圧を制御部２に入力する出力電流検出部３３と、バッテリーＥとフィルタ部１０との間に接続され入力電圧Ｖｉｎにおける交流成分（リプル）の有無に応じた出力を生成して制御部２に入力するリプル検出部３４とを備え、制御部２は、上記の各検出部３１，３２，３３，３４からの入力に応じて動作する。

具体的には、制御部２は、予め定められた目標電力を、出力電圧検出部３２の出力から得られる出力電圧Ｖｄｃで除した値である目標電流を演算するとともに、得られた目標電流と、出力電流検出部３３の出力から得られる出力電流との差に応じた制御電圧Ｖｏｐを、第１駆動回路１１ａのコンパレータＣＰ１の反転入力端子に入力する。以上により、高圧放電灯ＤＬに出力される電力を上記の目標電力とするようなフィードバック制御が達成される。

入力電圧検出部３１と出力電圧検出部３２と出力電流検出部３３とは、いずれも、周知技術（例えば、オペアンプを用いて電圧を変換する回路）で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

また、リプル検出部３４は、図３に示すように、非反転入力端子がグランドに接続され、反転入力端子には入力電圧Ｖｉｎが抵抗とコンデンサとの直列回路を介して入力されるとともに出力端子と反転入力端子とが抵抗とコンデンサとの並列回路を介して接続され、入力電圧Ｖｉｎの微分値に比例する電圧である入力微分電圧Ｖｉｄを出力する微分回路を構成するオペアンプＯＰと、反転入力端子にはオペアンプＯＰから入力微分電圧Ｖｉｄが入力されて非反転入力端子には図４に示すような周期的な矩形波状のクロック電圧Ｖｃｌが入力され出力端子が制御部２に接続されたコンパレータＣＰ２とを備える。すなわち、入力微分電圧Ｖｉｄが図４上段に曲線で示すような波形である場合、リプル検出部３４から制御部２への入力電圧（以下、「リプル検出電圧」と呼ぶ。）Ｖｒｐは図４下段に示すような波形となる。制御部２は、リプル検出部３４から入力されたリプル検出電圧Ｖｒｐに基いて、バッテリーＥへの充電の有無を判定する。

ところで、バッテリーＥは、自動車の駆動系に連動したローターを有してローターの回転数に応じた周波数の交流電力を生成する発電機を電源とする充電回路（図示せず）によって充電される。そして、上記の充電回路からバッテリーＥへの充電電流は上記の発電機のローターの回転数に応じた周波数の交流成分を含むから、上記の充電回路による充電が有る期間中、バッテリーＥからの入力電圧Ｖｉｎには、上記の充電電流に含まれる交流成分と同じ周波数の交流成分が含まれることになる。制御部２は、上記の充電電流に対応する周波数の交流成分が入力電圧Ｖｉｎに含まれているか否かをリプル検出電圧Ｖｒｐに基いて判定し、上記の交流成分が入力電圧Ｖｉｎに含まれていると判定されれば即ちバッテリーＥへの充電が有ると判定し、逆に上記の交流成分が入力電圧Ｖｉｎに含まれていないと判定されれば即ちバッテリーＥへの充電が無いと判定するのである。例えば、クロック電圧Ｖｃｌの周波数が５０ｋＨｚ（すなわち周期が２０μｓ）である場合、図４のようにリプル検出電圧Ｖｒｐにおいてクロック電圧Ｖｃｌの４周期分ずつ連続するＬレベル状態と矩形波とが交互に繰り返された場合、入力電圧Ｖｉｎには、周期が１６０μｓ（すなわち周波数が６．２５ｋＨｚ）の交流成分が含まれていると考えられる。

また、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とリプル検出部３４との間にフィルタ部１０が介在することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１からリプル検出部３４へのノイズがフィルタ部１０において減衰するから、上記ノイズによる誤判定が抑えられる。

以下、制御部２の動作を説明する。なお、以下に説明する動作において入力電圧Ｖｉｎと比較される各数値の具体例は、バッテリーＥの定格電圧が１２Ｖである場合を想定している。

制御部２は、図５に示すように、電源が投入されて動作を開始すると（Ｓ１）、動作に使用する各種の数値を所定の初期状態にリセットするという初期化動作を行い（Ｓ２）、次に、入力電圧検出部３１からの入力に基いて入力電圧Ｖｉｎが所定の動作範囲内（図では９Ｖ〜１６Ｖ）にあるか否かを判定し（Ｓ３）、入力電圧Ｖｉｎが動作範囲内にあると判定されるまでは次のステップＳ４には進まない。

そして、制御部２は、ステップＳ３において入力電圧Ｖｉｎが動作範囲内にあると判定されると、次のステップＳ４では、高圧放電灯ＤＬを始動させるための始動動作を開始するとともに、始動動作が開始されてからの経過時間である始動時間Ｔｏｎの計時を０から開始する。始動動作は、具体的には例えば動作周波数を比較的に低く（例えば１００ｋＨｚに）するものであって、この始動動作中に、出力電圧Ｖｄｃはいったん上昇し、始動部１３が発生させる高電圧パルスにより高圧放電灯ＤＬが始動した後に、出力電圧Ｖｄｃは低下する。制御部２は、始動動作中、出力電圧検出部３３からの入力に基いて、出力電圧Ｖｄｃが高圧放電灯ＤＬの始動に必要な所定の始動電圧（図では４００Ｖ）以上に達したか否か（Ｓ６）、並びに、その後に高圧放電灯ＤＬの始動により出力電圧Ｖｄｃが所定の点灯判定電圧（図では２２０Ｖ）未満まで低下したか否か（Ｓ８）を判定し、ステップＳ６における出力電圧Ｖｄｃの上昇からステップＳ８における出力電圧Ｖｄｃの低下までが判定されないまま始動時間Ｔｏｎが１秒に達した場合（Ｓ５又はＳ７でＹ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させる（Ｓ９）。つまり、ステップＳ９ではＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との各スイッチング素子Ｑ０〜Ｑ４がそれぞれオフ状態とされる。

また、制御部２は、ステップＳ８で出力電圧Ｖｄｃの低下までが確認されれば、図６に示すように、次のステップＳ１０に進んで高圧放電灯ＤＬの点灯を維持する定常動作を開始する。定常動作は、始動動作よりも動作周波数を高く（例えば２００ｋＨｚに）するものであり、定常動作中はインバータ回路１２から高圧放電灯ＤＬへの出力電圧Ｖｄｌの振幅はＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｄｃに略一致する。また、制御部２は、定常動作の継続時間である点灯時間を計時しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のコンパレータＣＰ１に入力する制御電圧Ｖｏｐの決定に用いられるパラメータであって高圧放電灯ＤＬへの出力電力の目標値である目標電力を、点灯時間の増加に伴って所定の値まで徐々に増加させることで、点灯時間が所定時間に達するまでの期間には高圧放電灯ＤＬへの出力電力を徐々に増加させ、その後は目標電力を一定に維持する。

さらに、制御部２は、定常動作中には、出力電圧検出部３３からの入力の監視（すなわち出力電圧Ｖｄｃの監視）を行い、出力電圧Ｖｄｃに基いて、高圧放電灯ＤＬに立ち消えが発生したか否か（Ｓ１１）、並びに、短絡が発生したか否か（Ｓ１２，Ｓ２０）をそれぞれ判定する。

ステップＳ１１の立ち消えの判定は、出力電圧Ｖｄｃを、上記のステップＳ８で用いた点灯判定電圧（図では２２０Ｖ）と比較することにより行われる。すなわち、制御部２は、出力電圧Ｖｄｃが点灯判定電圧未満であれば立ち消えが発生していないと判定して次のステップＳ１２の短絡の判定に移行する。一方、出力電圧Ｖｄｃが出力電圧Ｖｄｃが点灯判定電圧以上であれば、制御部２は、立ち消えが発生していると判定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させ（Ｓ１３）た上で、始動時間Ｔｏｎが３秒に達しているか否かを判定する（Ｓ１４）。そして、ステップＳ１４において始動時間Ｔｏｎが３秒以上であれば、制御部２は、ステップＳ４に戻って始動動作を再度開始する。また、ステップＳ１４において始動時間Ｔｏｎが３秒未満であれば、制御部２は、次に、始動時間Ｔｏｎが１秒に達しているか否かを判定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５において始動時間Ｔｏｎが１秒以上であれば、つまり始動時間Ｔｏｎが１秒以上３秒未満であれば、制御部２は、ステップＳ１３で開始された停止状態をそのまま継続する（Ｓ１６）。また、ステップＳ１５において始動時間Ｔｏｎが１秒未満であれば、制御部２は、ステップＳ３に戻って入力電圧Ｖｉｎが動作範囲内であるか否かの確認からの動作を再度開始する。

また、ステップＳ１２，Ｓ２０の短絡の判定については、出力電圧Ｖｄｃが所定の短絡判定電圧（図では２０Ｖ）を下回っている状態の継続時間である出力低下時間Ｔｓｈが、所定の短絡判定時間（図では１秒）に達したときに短絡が発生したと判定される。すなわち、ステップＳ１２では出力電圧Ｖｄｃが短絡判定電圧と比較され、出力電圧Ｖｄｃが短絡判定電圧以上であれば出力低下時間Ｔｓｈの計時の停止（Ｓ１７）を行った上で、次のステップＳ２２（図１参照）に移行する。また、ステップＳ１２で出力電圧Ｖｄｃが短絡判定電圧未満であった場合、出力低下時間Ｔｓｈが計時中か否かを判定し（Ｓ１８）、計時中でなければ出力低下時間Ｔｓｈの計時を０から開始して（Ｓ１９）ステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ１８で出力低下時間Ｔｓｈが計時中であった場合、出力低下時間Ｔｓｈを短絡判定時間と比較し（Ｓ２０）、出力低下時間Ｔｓｈが短絡判定時間に達していなければステップＳ１１に戻る一方、出力低下時間Ｔｓｈが短絡判定時間に達していれば短絡が発生していると判定してＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させる（Ｓ２１）。

制御部２２は、定常動作中には入力電圧検出部３１からの入力の監視（すなわち入力電圧Ｖｉｎの監視）も行っており、立ち消えの判定も短絡の判定もなされなかった場合には、次に、図１に示すように入力電圧Ｖｉｎを所定の上限電圧Ｖｔ（例えば２０Ｖ）と比較し（Ｓ２２）、入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｔ以上であればＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させる（Ｓ２３）。

また、ステップＳ２２において入力電圧Ｖｉｎが上限電圧Ｖｔ未満であれば、制御部２は、次のステップＳ２４からは、高圧放電灯ＤＬを消灯させる必要があるほどに入力電圧Ｖｉｎが低下している入力電圧低下状態であるか否かを判定する動作を開始する。

以下、本発明の要旨である、入力電圧低下状態であるか否かを判定する動作の内容について説明する。

制御部２は、まず、リプル検出部３４から入力されたリプル検出電圧Ｖｒｐに基いて、バッテリーＥへの充電の有無を判定する（Ｓ２４）。そして、バッテリーＥへの充電が有ると判定されれば、制御部２は、入力電圧Ｖｉｎを所定の第１下限電圧Ｖｂ１（例えば６Ｖ）と比較し（Ｓ２５）、入力電圧Ｖｉｎが第１下限電圧Ｖｂ１未満であれば入力電圧低下状態であると判定しステップＳ２３に進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させる一方、入力電圧Ｖｉｎが第１下限電圧Ｖｂ１以上であれば後述する入力低下時間Ｔｌｖの計時を停止させた上で（Ｓ２６）、ステップＳ１１に戻って定常動作を継続する。

また、ステップＳ２４においてバッテリーＥへの充電が無いと判定されれば、制御部２は、入力電圧Ｖｉｎを第１下限電圧Ｖｂ１よりも低い所定の第２下限電圧Ｖｂ２と比較し（Ｓ２７）、入力電圧Ｖｉｎが第２下限電圧Ｖｂ２以上であれば入力低下時間Ｔｌｖの計時を停止させた上で（Ｓ２６）ステップＳ１１に戻って定常動作を継続する。一方、ステップＳ２７において入力電圧Ｖｉｎが第２下限電圧Ｖｂ２未満であれば、制御部２は、次に、入力低下時間Ｔｌｖが計時中であるか否かを判定し（Ｓ２８）、計時中でなければ入力低下時間Ｔｌｖの計時を０から開始し（Ｓ２９）、ステップＳ１１に戻って定常動作を継続する。また、ステップＳ２８において入力低下時間Ｔｌｖが計時中であれば、制御部２は、入力低下時間Ｔｌｖが所定の低下判定時間Ｔｓｔ（例えば２５０ｍｓ）に達しているか否かを判定する（Ｓ３０）。そして、ステップＳ３０において入力低下時間Ｔｌｖが低下判定時間Ｔｓｔに達していれば、制御部２は、入力電圧低下状態であると判定し、ステップＳ２３に進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との動作をそれぞれ停止させる。また、ステップＳ３０において入力低下時間Ｔｌｖが低下判定時間Ｔｓｔに満たなければ、制御部２は、ステップＳ１１に戻って定常動作を継続する。

すなわち、本実施形態においては、バッテリーＥへの充電が無いと判定されている期間には、第１下限電圧Ｖｂ１よりも低い第２下限電圧Ｖｂ２よりも入力電圧Ｖｉｎがさらに低い状態が低下判定時間Ｔｓｔ以上継続しなければ高圧放電灯ＤＬが消灯されないから、第２下限電圧Ｖｂ２が第１下限電圧Ｖｂ１以上とされる場合や、入力電圧Ｖｉｎが第２下限電圧Ｖｂ２を下回った時点で即座にステップＳ２３で高圧放電灯ＤＬが消灯される場合に比べ、入力電圧Ｖｉｎの低下による消灯の頻度が低下する。

なお、図７に示すように、ステップＳ２４でバッテリーＥへの充電が無いと判定された場合において、さらに、入力電圧Ｖｉｎの急激な低下（以下、「瞬時低電」と呼ぶ。）が発生しているか否かを制御部２が判定するステップＳ３１と、ステップＳ３１において瞬時低電が発生していると判定された場合に入力電圧Ｖｉｎを第２下限電圧Ｖｂ２よりもさらに低い所定の第３下限電圧Ｖｂ３（例えば３Ｖ）と比較するステップＳ３２とを追加し、ステップＳ３１で瞬時低電が発生していないと判定された場合やステップＳ３２で入力電圧Ｖｉｎが第３下限電圧Ｖｂ３以上であった場合にはステップＳ２７に進む一方、ステップＳ３１で瞬時低電が発生していると判定され且つステップＳ３２で入力電圧Ｖｉｎが第３下限電圧Ｖｂ３未満であった場合には低下判定時間Ｔｓｔに関わらず即座にステップＳ２３に進んでＤＣ−ＤＣコンバータ１１とインバータ１２との停止が行われるようにしてもよい。ステップＳ３１の具体的な動作としては、例えば、制御部２が１ｍｓおきに入力電圧Ｖｉｎをサンプリングする場合、最新の入力電圧Ｖｉｎが直前の（つまり１ｍｓ前の）入力電圧Ｖｉｎに対して所定の瞬低判定電圧（例えば３Ｖ）以上低下しているときに瞬時低電が発生していると判定し、最新の入力電圧Ｖｉｎが直前の入力電圧Ｖｉｎに対して低下していない場合や低下幅が上記の瞬低判定電圧未満である場合には瞬時低電が発生していないと判定する。つまり、入力電圧Ｖｉｎの低下速度が、入力電圧Ｖｉｎのサンプリングの間隔（上記の例では１ｍｓ）で上記の瞬低判定電圧を除した値である判定低下速度（上記の例では３Ｖ／ｍｓ）以上となったときに瞬時低電が発生したと判定され、逆に、入力電圧Ｖｉｎの低下速度が上記の判定低下速度未満となったときに瞬時低電が発生していないと判定される。上記構成を採用すれば、ステップＳ３１での入力電圧Ｖｉｎと第３下限電圧Ｖｂ３との比較結果による停止が行われない場合に比べ、入力電圧Ｖｉｎが低下した状態での効率の悪い動作の継続が抑えられる。さらに、ステップＳ３１の瞬時低電の判定を省略し、入力電圧Ｖｉｎが第３下限電圧Ｖｂ３を下回った場合の即時の停止が、瞬時低電の有無に関わらず行われるようにしてもよい。

ここで、電気的光源としては高圧放電灯ＤＬに限られず、例えば図８に示すように発光ダイオードＬＥＤを用いてもよい。この場合、インバータ１２や始動部１３や始動電源部１４はいずれも不要となり、図８の例ではＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端間に直接に発光ダイオードＬＥＤを接続している。図８の場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のみが請求項における電力変換部を構成する。

さらに、電気的光源として高圧放電灯ＤＬが用いられる場合において、バッテリーＥへの充電が無いと判定されている状態で瞬時低電が発生していると判定されてから所定時間にわたり、制御部２が、高圧放電灯ＤＬへの出力電力を一時的に増加させるようにしてもよく、この構成を採用すれば、上記のような出力電力の増加を行わない場合に比べて高圧放電灯ＤＬの立ち消えが抑えられる。制御部２が高圧放電灯ＤＬの出力電力を増加させる具体的な動作としては、例えば、目標電力を一時的に増加させるという動作や、出力電流検出部３３の出力から得られた出力電流を減算する補正を行った上で制御電圧Ｖｏｐの演算に用いることにより結果として上記の出力電力を増加させるという動作や、演算の結果得られた制御電圧Ｖｏｐに対して上記の出力電力を増加させるような補正を加えた上でＤＣ−ＤＣコンバータ１１の第１駆動回路１１ａに入力するという動作などが考えられる。高圧放電灯ＤＬの定格電力が３５Ｗであって高圧放電灯ＤＬへの入力電力として定格電力プラスマイナス３Ｗの３２Ｗ〜３８Ｗが許容されている場合、上記動作による出力電力の増加幅は例えば２Ｗとする。

ところで、電気的光源として高圧放電灯ＤＬが用いられる場合には、インバータ１２の出力の極性が反転する際、インバータ１２の出力電圧のデッドタイム（ゼロクロス点）で立ち消えが発生しやすい。そこで、バッテリーＥへの充電が無いと判定されている状態で瞬時低電が発生していると判定されてから所定時間にわたり、制御部２が、動作周波数（すなわちインバータ１２の出力の周波数）を一時的に低下させ、つまり単位時間当りの上記のデッドタイムの発生回数（ゼロクロス点の個数）を減少させることで、高圧放電灯ＤＬの立ち消えを抑えてもよい。例えば、バッテリーＥへの充電が無く且つ瞬時低電が発生していると判定されてから２０周期分の時間にわたり、インバータ１２の出力の極性の反転を停止させ、その後、インバータ１２の出力の極性を反転させてからさらに２０周期分の時間にわたり、インバータ１２の出力の極性の反転を停止させる。この場合、４０周期分の時間にわたり、動作周波数が４０分の１とされたことになる。なお、バッテリーＥへの充電が無く且つ瞬時低電が発生していると判定されてから所定時間にわたってインバータ１２の出力の極性を固定してインバータ１２から高圧放電灯ＤＬへの出力を直流としてもよく、この場合には、動作周波数の低下の継続時間を、動作周波数の低下中のインバータ１２の出力の周期（つまり動作周波数の逆数）の２分の１としたことになる。ただし、インバータ１２の出力の各極性の継続時間の不均衡により高圧放電灯ＤＬの電極間に温度差が発生することを避けるためには、上記のような動作周波数の一時的な低下の継続時間は、動作周波数が一時的に低下した状態でのインバータ１２の出力の周期（つまり動作周波数の逆数）の整数倍とすることで、インバータ１２の出力の各極性の継続時間を均等とすることが望ましい。

また、制御部２が、電力変換部たるＤＣ−ＤＣコンバータ１１やインバータ１２においてノイズが発生しやすい期間（以下、「ノイズ発生期間」と呼ぶ。）には常にバッテリーＥへの充電が有ると判定するようにしてもよい。上記のノイズ発生期間としては例えばインバータ１２から高圧放電灯ＤＬへの出力電圧Ｖｄｌの反転時が考えられる。例えば、図９の上段に示すようなインバータ１２の出力電圧Ｖｄｌに対し、図９の下段に示すようにインバータ１２の出力電圧Ｖｄｌの反転時を含む短時間（例えばデッドタイム中）にのみＬレベルとなりその他の期間にはＨレベルとなるような矩形波状のマスク電圧Ｖｍａを生成するマスク生成部（図示せず）を設け、制御部２は、ステップＳ２４において、マスク電圧ＶｍａがＨレベルである期間にのみリプル検出回路３４の出力を用いてバッテリーＥへの充電の有無の判定を行い、マスク電圧ＶｍａがＬレベルである期間にはリプル検出回路３４の出力に関わらずバッテリーＥへの充電が有ると判定する。この構成を採用すれば、実際にはバッテリーＥに充電が有るにも関わらず上記のノイズにより充電が無いと誤判定され入力電圧Ｖｉｎが第１下限電圧Ｖｂ１よりも低い状態での効率の悪い動作が継続されてしまうといったことを避けることができる。光源として図８のように発光ダイオードＬＥＤが用いられる場合であっても、定期的にノイズを発生させるようなノイズ源が存在し且つ該ノイズ源のノイズ発生期間が既知であれば、該ノイズ源のノイズ発生期間でＬレベルとなるようなマスク電圧Ｖｍａを生成するマスク生成部を設けることで、該ノイズ源のノイズによる上記のような誤判定で入力電圧Ｖｉｎが低い状態での動作が継続されてしまうことを避けることができる。

２ 制御部
１０ フィルタ部
１１ ＤＣ−ＤＣコンバータ（請求項における電力変換部の一部又は全部）
１２ インバータ（請求項における電力変換部の一部及びノイズ源）
３１ 入力電圧検出部
３４ リプル検出部
ＤＬ 高圧放電灯（請求項における電気的光源）
Ｅ バッテリー
ＬＥＤ 発光ダイオード（請求項における電気的光源）

Claims (6)

1. 自動車に搭載されて交流成分を含む充電電流により充電されるバッテリーを電源として電気的光源を点灯させる車載用点灯装置であって、
   バッテリーから入力された電力を変換して電気的光源に出力することにより電気的光源を点灯させる電力変換部と、
   バッテリーから電力変換部への入力電圧を検出する入力電圧検出部と、
   バッテリーから電力変換部への入力電圧に含まれる交流成分に応じた出力を生成するリプル検出部と、
   リプル検出部の出力に基いてバッテリーへの充電の有無を判定するとともに、入力電圧検出部によって検出された入力電圧と、充電の有無の判定結果とに応じて電力変換部を制御する制御部とを備え、
   制御部は、バッテリーへの充電が有ると判定されている状態で入力電圧検出部によって検出された入力電圧が所定の第１下限電圧を下回ったとき、並びに、バッテリーへの充電が無いと判定されていて且つ入力電圧検出部によって検出された入力電圧が第１下限電圧よりも低い所定の第２下限電圧を下回った状態が所定の低下判定時間以上継続したときに、それぞれ、電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させることを特徴とする車載用点灯装置。
2. 制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときには、入力電圧検出部によって検出された入力電圧を第２下限電圧よりも低い所定の第３下限電圧と比較し、該入力電圧が第３下限電圧未満である場合には低下判定時間の経過を待たずに電力変換部から電気的光源への電力の出力を停止させることを特徴とする請求項１記載の車載用点灯装置。
3. 電力変換部からリプル検出部へのノイズの入力を抑えるフィルタ部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用点灯装置。
4. 電力変換部に接続される電気的光源は放電灯であって、
   制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力電力を一時的に増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載用点灯装置。
5. 電力変換部は、電気的光源としての高圧放電灯に交流電力を出力するものであって、
   制御部は、入力電圧検出部によって検出された入力電圧の単位時間当りの低下幅である入力低下速度を随時演算するとともに、バッテリーへの充電が無いと判定されている状態で入力低下速度が所定の判定低下速度以上となったときから所定時間にわたり、電力変換部の出力の周波数を低下させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載用点灯装置。
6. 電力変換部は、定期的にノイズを発生させるノイズ源を含み、
   制御部は、ノイズ源によるノイズが発生する期間中には、リプル検出部の出力に関わらず、バッテリーへの充電が有ると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車載用点灯装置。

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