JP6007826B2

JP6007826B2 - Vehicle power supply

Info

Publication number: JP6007826B2
Application number: JP2013034378A
Authority: JP
Inventors: 彰男西原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: JP2014166020A

Description

本発明は、車両用電源装置に係り、特に、オルタネータと、オルタネータの発電した電力を電圧変換して負荷へ供給する電圧変換器と、を有する車両に搭載される電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device, and more particularly, to a power supply device mounted on a vehicle having an alternator and a voltage converter that converts voltage generated by the alternator and supplies it to a load.

従来、オルタネータなどからなる直流電源と、その直流電源と負荷との間に介在される電圧変換器と、を有する車両に搭載される電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置においては、作動電圧が同じ負荷のグループごとに異なる電圧変換器が割り当てられ、各電圧変換器がそれぞれ当該負荷グループに対応して直流電源の電圧を降圧変換する。従って、上記の電源装置によれば、作動電圧が異なる複数の負荷が存在しても、共通の直流電源から複数の電圧変換器を介してそれらの複数の負荷へ適切に電力供給を行うことができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device mounted on a vehicle having a DC power source composed of an alternator and the like and a voltage converter interposed between the DC power source and a load is known (see, for example, Patent Document 1). In this power supply apparatus, different voltage converters are assigned to groups of loads having the same operating voltage, and each voltage converter steps down the voltage of the DC power supply corresponding to the load group. Therefore, according to the power supply device described above, even when there are a plurality of loads having different operating voltages, it is possible to appropriately supply power from the common DC power supply to the plurality of loads via the plurality of voltage converters. it can.

特開２００１−１１９８５６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-119856

しかしながら、上記特許文献１記載の電源装置では、各電圧変換器それぞれの入力電圧及び出力電圧は、負荷に供給される負荷電力の大きさに関係なくほとんど変化しないので、電圧変換器は常に同じように電圧変換を行う。この場合、負荷電力の大きさによっては、電源から電圧変換器を介して負荷へ電力供給を行ううえでの効率が悪いときがある。このため、効率を考慮すれば、電圧変換器に常に同じ電圧変換を実施させるのは適切でない。 However, in the power supply device described in Patent Document 1, the input voltage and the output voltage of each voltage converter hardly change regardless of the magnitude of the load power supplied to the load. Perform voltage conversion to. In this case, depending on the magnitude of the load power, the efficiency in supplying power from the power supply to the load via the voltage converter may be poor. For this reason, considering efficiency, it is not appropriate for the voltage converter to always perform the same voltage conversion.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、電圧変換器に入力される入力電圧を負荷電力に応じて調整することで、負荷への電力供給を効率良く行うことが可能な車両用電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a vehicle capable of efficiently supplying power to a load by adjusting an input voltage input to a voltage converter according to load power. An object of the present invention is to provide a power supply device for a vehicle.

上記の目的は、発電電圧が所定範囲で可変されるオルタネータと、前記オルタネータの発電した電力を電圧変換して低電圧負荷へ供給する電圧変換器と、前記オルタネータに前記電圧変換器を介さずに接続される高電圧負荷と、を有する車両に搭載される電源装置であって、前記低電圧負荷に供給される第１の負荷電力と前記高電圧負荷に供給される第２の負荷電力とに応じて変化し得る、前記オルタネータ、前記電圧変換器、及び前記高電圧負荷での効率を最大にする前記オルタネータの発電電圧を規定したマップと、前記第１の負荷電力を検出する第１の負荷電力検出手段と、前記第２の負荷電力を検出する第２の負荷電力検出手段と、前記マップを用いて、前記第１の負荷電力検出手段により検出される前記第１の負荷電力と前記第２の負荷電力検出手段により検出される前記第２の負荷電力とに基づいて、前記効率が最大になるように前記オルタネータの発電電圧を制御する発電電圧制御部と、を備える車両用電源装置により達成される。

The purpose of the above SL is an alternator power generation voltage is varied in a predetermined range, the power generation and a voltage converter for supplying to the low-voltage load power to voltage conversion was of the alternator, without passing through the voltage converter to the alternator A high-voltage load connected to the vehicle, and a power supply device mounted on a vehicle, wherein the first load power supplied to the low-voltage load and the second load power supplied to the high-voltage load The alternator, the voltage converter, and a map that defines the generated voltage of the alternator that maximizes the efficiency at the high voltage load, and a first that detects the first load power. Load power detection means, second load power detection means for detecting the second load power, the first load power detected by the first load power detection means using the map, and the map Second And a power generation voltage controller configured to control the power generation voltage of the alternator so that the efficiency is maximized based on the second load power detected by the load power detection means. The

本発明によれば、電圧変換器に入力される入力電圧を負荷電力に応じて調整することで、負荷への電力供給を効率良く行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power supply to a load can be performed efficiently by adjusting the input voltage input into a voltage converter according to load electric power.

本発明の第１実施例である車両用電源装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a vehicle power supply device according to a first embodiment of the present invention. 本実施例の車両用電源装置の備える電圧変換器の回路構成を詳細に表した構成図である。It is the block diagram showing in detail the circuit structure of the voltage converter with which the vehicle power supply device of a present Example is provided. オルタネータの発電電圧ごとの発電電力又は負荷電力とオルタネータ及び電圧変換器での効率との関係を表した図である。It is the figure showing the relationship between the generated electric power or load electric power for every power generation voltage of an alternator, and the efficiency in an alternator and a voltage converter. 本実施例の車両用電源装置における発電電力又は負荷電力に対してオルタネータ及び電圧変換器での効率を最大にするオルタネータの発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図である。It is the figure showing the map which prescribed | regulated the generator voltage V1 of the alternator which maximizes the efficiency in an alternator and a voltage converter with respect to the generated power or load power in the vehicle power supply device of a present Example. 本実施例の車両用電源装置における発電電力又は負荷電力に応じて変化し得る、発電電圧Ｖ１とその発電電圧Ｖ１をオルタネータから出力させるのに必要なロータコイルへの励磁電流Ｉ３との関係を規定したマップを表した図である。The relationship between the generated voltage V1 and the exciting current I3 to the rotor coil necessary to output the generated voltage V1 from the alternator, which can change depending on the generated power or load power in the vehicle power supply device of this embodiment, is defined. FIG. 本発明の第２実施例である車両用電源装置の構成図である。It is a block diagram of the vehicle power supply device which is 2nd Example of this invention. オルタネータの発電電圧Ｖ１ごとの高電圧負荷の負荷電力と効率との関係を表した図である。It is the figure showing the relationship between the load electric power and efficiency of the high voltage load for every power generation voltage V1 of an alternator. 本実施例の車両用電源装置における、一般負荷に供給される電力と高電圧負荷に供給される電力とに対して、オルタネータ、及び電圧変換器での効率を最大にするオルタネータの発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図である。In the vehicular power supply device of the present embodiment, for the power supplied to the general load and the power supplied to the high voltage load, the generator voltage V1 of the alternator that maximizes the efficiency in the alternator and the voltage converter is set. It is a figure showing the defined map. 本発明の第３実施例である車両用電源装置の構成図である。It is a block diagram of the vehicle power supply device which is 3rd Example of this invention. 本実施例の車両用電源装置の備える電圧変換器の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the voltage converter with which the vehicle power supply device of a present Example is provided. 本実施例の車両用電源装置における、一般負荷に供給される電力と高電圧負荷に供給される電力と定電圧負荷に供給される電力とに対して、オルタネータ、電圧変換器、及び高電圧負荷での効率を最大にするオルタネータの発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図である。The alternator, the voltage converter, and the high voltage load for the power supplied to the general load, the power supplied to the high voltage load, and the power supplied to the constant voltage load in the vehicle power supply device of the present embodiment. It is a figure showing the map which prescribed | regulated the generator voltage V1 of the alternator which maximizes efficiency in.

以下、図面を用いて、本発明に係る車両用電源装置の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a power supply device for a vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施例である車両用電源装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の車両用電源装置１０の備える電圧変換器の回路構成を詳細に表した構成図を示す。本実施例の車両用電源装置１０は、車両に搭載されており、交流発電機としてのオルタネータを用いて発電を行うことが可能な電源装置である。 FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle power supply device 10 according to a first embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 shows the block diagram showing the circuit structure of the voltage converter with which the vehicle power supply device 10 of a present Example is provided in detail. The vehicle power supply device 10 of the present embodiment is a power supply device that is mounted on a vehicle and can generate power using an alternator as an AC generator.

図１に示す如く、車両用電源装置１０は、車載バッテリ１２を備えている。車載バッテリ１２は、所定容量の電力を蓄えることが可能であり、所定電圧でその蓄えている電力を出力する直流電源である。車載バッテリ１２には、車載電気負荷１４が電気的に接続されている。車載電気負荷１４は、メータやランプ，オーディオなどの補機類や各種電子制御ユニット，エンジンスタータなどであって、予め定められた所定電圧（例えば１２ボルト程度）が印加されることにより駆動する。車載電気負荷１４は、車載バッテリ１２から供給される電力により駆動することが可能である。 As shown in FIG. 1, the vehicle power supply device 10 includes an in-vehicle battery 12. The on-vehicle battery 12 is a DC power source that can store a predetermined amount of power and outputs the stored power at a predetermined voltage. An in-vehicle electric load 14 is electrically connected to the in-vehicle battery 12. The in-vehicle electric load 14 is an auxiliary device such as a meter, a lamp, or an audio, various electronic control units, an engine starter, and the like, and is driven by applying a predetermined voltage (for example, about 12 volts). The in-vehicle electric load 14 can be driven by electric power supplied from the in-vehicle battery 12.

車両用電源装置１０は、また、オルタネータ１６を備えている。オルタネータ１６は、車両エンジンなど（図示せず）に機械的に接続されており、車両エンジンなどを動力源として駆動されることで発電する発電機である。オルタネータ１６は、ロータに巻回されるロータコイル１８と、ステータに巻回されるステータコイル（図示せず）と、ステータコイルの交流出力を全波整流して直流出力に変換する整流回路と、を有している。オルタネータ１６は、ロータコイル１８に流れる電流量に応じて駆動されて発電する。オルタネータ１６は、発電で得た電力を整流回路で整流して直流出力する。 The vehicle power supply device 10 also includes an alternator 16. The alternator 16 is mechanically connected to a vehicle engine or the like (not shown), and is a generator that generates electricity by being driven using the vehicle engine or the like as a power source. The alternator 16 includes a rotor coil 18 wound around the rotor, a stator coil (not shown) wound around the stator, a rectifier circuit that converts the AC output of the stator coil into a DC output by full-wave rectification, have. The alternator 16 is driven according to the amount of current flowing through the rotor coil 18 to generate power. The alternator 16 rectifies the electric power obtained by the power generation by a rectifier circuit and outputs the direct current.

オルタネータ１６のロータコイル１８には、電圧制御部２０が電気的に接続されている。電圧制御部２０は、ロータコイル１８に流す励磁電流を変化させることで、オルタネータ１６の出力する発電電圧を所定範囲（尚、この所定範囲は、少なくとも車載バッテリ１２の出力電圧以上に設定されるものであり、例えば、１２ボルト〜４８ボルトなどである。）で可変させることが可能である。すなわち、オルタネータ１６から直流出力される発電電圧は、上記した所定範囲で可変される。 A voltage controller 20 is electrically connected to the rotor coil 18 of the alternator 16. The voltage control unit 20 changes the excitation current that flows through the rotor coil 18 to change the generated voltage output from the alternator 16 to a predetermined range (this predetermined range is set to be at least equal to or higher than the output voltage of the in-vehicle battery 12). For example, 12 to 48 volts). That is, the power generation voltage output from the alternator 16 by direct current is varied within the predetermined range described above.

車両用電源装置１０は、また、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２とオルタネータ１６との間に電気的に介在されるＤＣ−ＤＣコンバータ２２を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、オルタネータ１６の発電電圧を入力電圧としかつ車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に印加する電圧を出力電圧として電圧変換を行う電圧変換器であって、オルタネータ１６の発電電圧を降圧して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に印加する降圧変換器である。 The vehicle power supply device 10 also includes a DC-DC converter 22 electrically interposed between the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 and the alternator 16. The DC-DC converter 22 is a voltage converter that performs voltage conversion using the generated voltage of the alternator 16 as an input voltage and the voltage applied to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 as an output voltage. The DC-DC converter 22 converts the generated voltage of the alternator 16 into the voltage. It is a step-down converter that steps down the voltage and applies it to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12.

オルタネータ１６の発電電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２により上記所定範囲の発電電圧から車載電気負荷１４の駆動可能な目標電圧（例えば、車載バッテリ１２の出力電圧と略等しい１２ボルト程度）に降圧された後に車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される。車載電気負荷１４は、車載バッテリ１２からの電力以外に、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して供給される電力により駆動することが可能である。また、車載バッテリ１２は、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して供給される電力により充電されることが可能である。 The generated power of the alternator 16 is stepped down by the DC-DC converter 22 from the generated voltage in the predetermined range to a target voltage that can drive the on-vehicle electric load 14 (for example, about 12 volts that is substantially equal to the output voltage of the on-vehicle battery 12). It is supplied to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 later. The in-vehicle electric load 14 can be driven by electric power supplied from the alternator 16 via the DC-DC converter 22 in addition to the electric power from the in-vehicle battery 12. The in-vehicle battery 12 can be charged with electric power supplied from the alternator 16 via the DC-DC converter 22.

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ２４と、ツェナダイオード２６と、ダイオード２８と、インダクタ３０と、コンデンサ３２と、を有する降圧チョッパー回路からなる。ＭＯＳ−ＦＥＴ２４のドレイン及びツェナダイオード２６のカソードは、オルタネータ１６の出力端子に接続されている。ツェナダイオード２６のアノードは、接地されている。ツェナダイオード２６は、オルタネータ１６の発電時におけるロードダンプ対策用に設けられたダイオードである。 The DC-DC converter 22 includes a step-down chopper circuit having a MOS-FET 24 that is a switching element, a Zener diode 26, a diode 28, an inductor 30, and a capacitor 32. The drain of the MOS-FET 24 and the cathode of the Zener diode 26 are connected to the output terminal of the alternator 16. The anode of the Zener diode 26 is grounded. The Zener diode 26 is a diode provided for load dump countermeasures when the alternator 16 generates power.

ＭＯＳ−ＦＥＴ２４のソースには、ダイオード２８のカソードが接続されていると共に、インダクタ３０の一端が接続されている。ダイオード２８のアノードは、接地されている。インダクタ３０の他端には、コンデンサ３２の一端が接続されていると共に、車載バッテリ１２及び車載電気負荷１４の正側端子が接続されている。コンデンサ３２の他端は、接地されている。 The cathode of the diode 28 and one end of the inductor 30 are connected to the source of the MOS-FET 24. The anode of the diode 28 is grounded. One end of a capacitor 32 is connected to the other end of the inductor 30, and positive terminals of the in-vehicle battery 12 and the in-vehicle electric load 14 are connected. The other end of the capacitor 32 is grounded.

上記したＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、オルタネータ１６の上記所定範囲の発電電圧を車載電気負荷１４の駆動可能な目標電圧（例えば、車載バッテリ１２の出力電圧と略等しい１２ボルト程度）に降圧する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、降圧動作を制御する制御回路３４を有している。制御回路３４には、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４のゲートが接続されている。制御回路３４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４のオン／オフが所定周期で繰り返されるようにパルス状のゲート信号を生成してＭＯＳ−ＦＥＴ２４のゲートに供給することで、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４をスイッチング動作させてＤＣ−ＤＣコンバータ２２での降圧動作を実施させる。 The above-described DC-DC converter 22 steps down the generated voltage in the predetermined range of the alternator 16 to a target voltage that can drive the on-vehicle electric load 14 (for example, about 12 volts that is substantially equal to the output voltage of the on-vehicle battery 12). The DC-DC converter 22 has a control circuit 34 that controls the step-down operation. The control circuit 34 is connected to the gate of the MOS-FET 24. The control circuit 34 generates a pulsed gate signal so that the ON / OFF of the MOS-FET 24 is repeated at a predetermined cycle and supplies the pulse-like gate signal to the gate of the MOS-FET 24, thereby switching the MOS-FET 24 to perform DC- The step-down operation in the DC converter 22 is performed.

ＭＯＳ−ＦＥＴ２４がオンされると、インダクタ３０の一端にオルタネータ１６の発電電圧が印加されることで、そのインダクタ３０の両端に車載バッテリ１２の電圧とオルタネータ１６の発電電圧との差圧が印加される。かかる差圧が印加されると、インダクタ３０においてオルタネータ１６からの電気エネルギが磁界エネルギに変換されることで、そのインダクタ３０にオルタネータ１６の発電電力が蓄えられる。この際には、インダクタ３０に流れる電流が時間の経過に伴って直線的に増加すると共に、コンデンサ３２が車載バッテリ１２の電圧で充電される。 When the MOS-FET 24 is turned on, the generated voltage of the alternator 16 is applied to one end of the inductor 30, so that the differential pressure between the voltage of the in-vehicle battery 12 and the generated voltage of the alternator 16 is applied to both ends of the inductor 30. The When such a differential pressure is applied, electric energy from the alternator 16 is converted into magnetic field energy in the inductor 30, so that the generated power of the alternator 16 is stored in the inductor 30. At this time, the current flowing through the inductor 30 increases linearly with time, and the capacitor 32 is charged with the voltage of the in-vehicle battery 12.

一方、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４がオフされると、インダクタ３０とコンデンサ３２とが並列接続された回路となるので、インダクタ３０に蓄えられていた磁界エネルギが電気エネルギとしてダイオード２８を通して放電される。この際には、車載バッテリ１２の電圧すなわちコンデンサ３２の両端電圧は一定であるので、上記したインダクタ３０の放電が車載バッテリ１２の電圧で行われ、インダクタ３０に流れる電流が時間の経過に伴って直線的に減少する。 On the other hand, when the MOS-FET 24 is turned off, the inductor 30 and the capacitor 32 are connected in parallel, so that the magnetic field energy stored in the inductor 30 is discharged through the diode 28 as electric energy. At this time, since the voltage of the in-vehicle battery 12, that is, the voltage across the capacitor 32 is constant, the inductor 30 is discharged by the voltage of the in-vehicle battery 12, and the current flowing through the inductor 30 is increased with time. Decreases linearly.

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４のオン／オフを繰り返し行うことでインダクタ３０及びコンデンサ３２を適宜、充放電させ、入力電圧（すなわち、オルタネータ１６の発電電圧）よりも低い電圧を出力させることができる。 As described above, the DC-DC converter 22 repeatedly charges and discharges the inductor 30 and the capacitor 32 by repeatedly turning on and off the MOS-FET 24, and the voltage is lower than the input voltage (that is, the generated voltage of the alternator 16). Can be output.

また、所定周期内でＭＯＳ−ＦＥＴ２４がオンされる時間（オン時間）とオフされる時間（オフ時間）との比が変化すると、その変化に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力電圧と出力電圧との比が変化する。 Further, when the ratio of the time during which the MOS-FET 24 is turned on (on time) to the time when it is turned off (off time) changes within a predetermined period, the input voltage and the output voltage of the DC-DC converter 22 are changed according to the change. And the ratio changes.

制御回路３４は、オルタネータ１６の発電時、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に入力される電圧（すなわち、オルタネータ１６の上記所定範囲の発電電圧）Ｖ１を監視・検出することが可能である。制御回路３４は、検出したオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から出力される電圧Ｖ２が目標電圧（例えば、１２ボルト程度）になるように、その発電電圧Ｖ１をその目標電圧に降圧させるのに必要なＭＯＳ−ＦＥＴ２４のオン時間とオフ時間との比（デューティ比）を設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ２４に供給するパルス状のゲート信号を生成する。このため、オルタネータ１６の発電時、その発電電圧Ｖ１が所定範囲内で変化しても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２においてその所定範囲の発電電圧Ｖ１から所望の目標電圧への降圧を適切に実施することができる。 The control circuit 34 can monitor and detect the voltage V <b> 1 (that is, the generated voltage in the predetermined range of the alternator 16) V <b> 1 input to the DC-DC converter 22 when the alternator 16 generates power. Based on the detected power generation voltage V1 of the alternator 16, the control circuit 34 sets the power generation voltage V1 to its target so that the voltage V2 output from the DC-DC converter 22 becomes a target voltage (for example, about 12 volts). A ratio (duty ratio) between the ON time and the OFF time of the MOS-FET 24 necessary for stepping down the voltage is set, and a pulsed gate signal supplied to the MOS-FET 24 is generated. For this reason, even when the power generation voltage V1 changes within a predetermined range during power generation by the alternator 16, the DC-DC converter 22 appropriately performs step-down from the power generation voltage V1 within the predetermined range to a desired target voltage. Can do.

図３は、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１ごとの発電電力又は負荷電力とオルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率との関係を表した図を示す。図４は、本実施例の車両用電源装置１０における発電電力又は負荷電力に対してオルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図を示す。また、図５は、本実施例の車両用電源装置１０における発電電力又は負荷電力に応じて変化し得る、発電電圧Ｖ１とその発電電圧Ｖ１をオルタネータ１６から出力させるのに必要なロータコイル１８への励磁電流Ｉ３との関係を規定したマップを表した図を示す。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the generated power or load power for each generated voltage V <b> 1 of the alternator 16 and the efficiency in the alternator 16 and the DC-DC converter 22. FIG. 4 shows a map that defines the generated voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency of the alternator 16 and the DC-DC converter 22 with respect to the generated power or load power in the vehicle power supply device 10 of the present embodiment. The figure is shown. Further, FIG. 5 shows the generated voltage V1 and the rotor coil 18 necessary for outputting the generated voltage V1 from the alternator 16 which can be changed according to the generated power or the load power in the vehicle power supply device 10 of the present embodiment. The figure showing the map which prescribed | regulated the relationship with the exciting current I3 of this is shown.

ところで、図３に示す如く、オルタネータ１６の発電電圧が同じである状況では、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４や車載バッテリ１２へ供給される電力が所定電力を超えて大きくなるほど、各種のコイルや配線に流れる電流が大きくなることで損失が増え自己発熱が著しくなり、電力を供給するうえでの効率（すなわち、電力効率）が低下する。一般的に、この効率低下は、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が小さいほど著しく、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が小さいときは、大きいときに比べて、電力の増加に対する効率の低下度合いが大きくなる。 Incidentally, as shown in FIG. 3, in a situation where the generated voltage of the alternator 16 is the same, the power supplied from the alternator 16 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22 exceeds a predetermined power. The larger the current, the larger the current flowing through the various coils and wirings, the greater the loss and the greater the self-heating, and the lower the efficiency (ie, power efficiency) in supplying power. Generally, this efficiency reduction becomes more remarkable as the power generation voltage V1 of the alternator 16 is smaller. When the power generation voltage V1 of the alternator 16 is small, the degree of decrease in efficiency with respect to an increase in power is greater than when the power generation voltage V1 is large.

また、上記の電力が所定電力を下回って小さくなるほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２での変換損失やオルタネータ１６への励磁電流が相対的に大きくなるので、電力を供給するうえでの効率が低下する。一般的に、この効率低下は、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が大きいほど著しく、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が大きいときは、小さいときに比べて、電力の減少に対する効率の低下度合いが大きくなる。 Further, as the power becomes smaller than the predetermined power, the conversion loss in the DC-DC converter 22 and the excitation current to the alternator 16 become relatively large, so that the efficiency in supplying power decreases. In general, this efficiency reduction becomes more significant as the power generation voltage V1 of the alternator 16 is larger. When the power generation voltage V1 of the alternator 16 is large, the degree of efficiency reduction with respect to the reduction in power is greater than when the power generation voltage V1 is small.

本実施例の車両用電源装置１０において、電圧制御部２０は、発電電力又は負荷電力の大きさに対してオルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定した図４に示す如きマップ、及び、発電電力又は負荷電力の大きさに応じて変化し得る、発電電圧Ｖ１とその発電電圧Ｖ１をオルタネータ１６から出力させるのに必要なロータコイル１８への励磁電流Ｉ３との関係を規定した図５に示す如きマップを、予めメモリに格納している。 In the vehicle power supply device 10 of the present embodiment, the voltage control unit 20 sets the generated voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency of the alternator 16 and the DC-DC converter 22 with respect to the magnitude of the generated power or load power. Excitation to the rotor coil 18 necessary for outputting the generated voltage V1 and the generated voltage V1 from the alternator 16 that can be changed according to the defined map shown in FIG. 4 and the magnitude of the generated power or load power. A map as shown in FIG. 5 defining the relationship with the current I3 is stored in the memory in advance.

また、電圧制御部２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から出力される出力電圧Ｖ２、及び、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ流れる出力電流Ｉ２をそれぞれ、監視・検出することが可能である。電圧制御部２０は、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２に基づいて、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される負荷電力（＝Ｖ２×Ｉ２）を検出する。 The voltage control unit 20 also monitors and detects the output voltage V2 output from the DC-DC converter 22 and the output current I2 flowing from the DC-DC converter 22 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12, respectively. Is possible. The voltage control unit 20 detects load power (= V2 × I2) supplied to the in-vehicle electrical load 14 and the in-vehicle battery 12 based on the detected output voltage V2 and output current I2 of the DC-DC converter 22.

そして、電圧制御部２０は、メモリに格納する図４に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した負荷電力に基づいて、オルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率が最大になるオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を算出すると共に、その後、メモリに格納する図５に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した負荷電力とその算出した効率最大の発電電圧Ｖ１とに基づいて、その効率最大の発電電圧Ｖ１をオルタネータ１６から出力させるのに必要なロータコイル１８への励磁電流Ｉ３を算出する。 Then, the voltage control unit 20 uses the map shown in FIG. 4 stored in the memory, and based on the load power detected as described above, the alternator 16 that maximizes the efficiency in the alternator 16 and the DC-DC converter 22. The generated power voltage V1 is calculated, and thereafter, using the map as shown in FIG. 5 stored in the memory, based on the load power detected as described above and the calculated maximum generated power voltage V1, the efficiency maximum The excitation current I3 to the rotor coil 18 necessary for outputting the generated power voltage V1 from the alternator 16 is calculated.

電圧制御部２０は、上記の如くロータコイル１８に供給すべき励磁電流Ｉ３を算出すると、その励磁電流Ｉ３をロータコイル１８に供給する。かかる励磁電流Ｉ３が供給されると、オルタネータ１６はその励磁電流Ｉ３に応じた発電電圧Ｖ１で発電する。この発電電圧Ｖ１は、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力供給を行う際にオルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率が最大になるものであって、上記の負荷電力の大きさに応じて変化されるものである。 When the voltage control unit 20 calculates the excitation current I3 to be supplied to the rotor coil 18 as described above, the voltage control unit 20 supplies the excitation current I3 to the rotor coil 18. When the exciting current I3 is supplied, the alternator 16 generates power with a generated voltage V1 corresponding to the exciting current I3. This power generation voltage V1 is one that maximizes the efficiency of the alternator 16 and the DC-DC converter 22 when power is supplied from the alternator 16 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22. Thus, it is changed according to the magnitude of the load power.

従って、本実施例の車両用電源装置１０によれば、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ供給される負荷電力の大きさに応じて、オルタネータ１６から出力される発電電圧Ｖ１を調整することで、その電力供給時におけるシステム（具体的には、オルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２）トータルでの効率を常に最大にすることができ、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介した車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２への電力供給を常に効率良く行うことができる。 Therefore, according to the vehicle power supply device 10 of the present embodiment, the alternator 16 uses the alternator 16 according to the magnitude of the load power supplied from the alternator 16 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22. By adjusting the generated power generation voltage V1, the total efficiency of the system (specifically, the alternator 16 and the DC-DC converter 22) at the time of power supply can always be maximized. -Power supply to the vehicle-mounted electric load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC converter 22 can always be performed efficiently.

また、本実施例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力を供給するうえで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力側に、発電電圧が広範囲に可変されるオルタネータ１６を設けることとすれば十分であって、車載バッテリ１２の出力電圧よりも高い電圧を出力する高圧バッテリを設けることは不要である。このため、高圧バッテリ削減に伴うコストダウンを図りつつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介した車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２への電力供給を効率良く行うことができる。 Further, in the present embodiment, when power is supplied to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 through the DC-DC converter 22, the generated voltage is varied over a wide range on the input side of the DC-DC converter 22. It is sufficient to provide the alternator 16, and it is not necessary to provide a high voltage battery that outputs a voltage higher than the output voltage of the in-vehicle battery 12. For this reason, it is possible to efficiently supply power to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22 while reducing the cost associated with the reduction of the high-voltage battery.

尚、上記の第１実施例においては、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２が特許請求の範囲に記載した「負荷」に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が特許請求の範囲に記載した「電圧変換器」に、電圧制御部２０がメモリに格納する図４に示す如きマップが特許請求の範囲に記載した「マップ」に、電圧制御部２０が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２に基づいて、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される負荷電力（＝Ｖ２×Ｉ２）を検出することが特許請求の範囲に記載した「電力検出手段」に、電圧制御部２０が、図４に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した負荷電力に基づいて、オルタネータ１６及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２での効率が最大になるようにオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を制御すること、或いは、図５に示す如きマップを用いて、その効率最大の発電電圧Ｖ１が出力されるようにロータコイル１８への励磁電流Ｉ３を制御することが特許請求の範囲に記載した「発電電圧制御部」に、それぞれ相当している。 In the first embodiment, the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 are the “load” described in the claims, and the DC-DC converter 22 is the “voltage converter” described in the claims. In addition, the map as shown in FIG. 4 stored in the memory by the voltage control unit 20 is the “map” described in the claims, and the voltage control unit 20 sets the output voltage V2 and the output current I2 of the DC-DC converter 22 to each other. Based on the “power detection means” described in the claims, the voltage control unit 20 detects the load power (= V2 × I2) supplied to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 based on FIG. Based on the load power detected as described above, the generated voltage V of the alternator 16 and the DC-DC converter 22 are maximized based on the load power detected as described above. Or controlling the exciting current I3 to the rotor coil 18 so that the power generation voltage V1 having the maximum efficiency is output using a map as shown in FIG. Each corresponds to a “generated voltage control unit”.

ところで、上記の第１実施例においては、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ供給される電力として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から出力される出力電圧Ｖ２及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２から車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ流れる出力電流Ｉ２に基づいて負荷電力を検出し、その負荷電力の大きさに応じて、オルタネータ１６から出力される発電電圧Ｖ１を調整することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その負荷電力に代えて、オルタネータ１６から出力される出力電圧Ｖ１及びオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２へ流れる出力電流Ｉ１に基づいてオルタネータ１６から供給される発電電力（＝Ｖ１×Ｉ１）を検出し、その発電電力の大きさに応じて、オルタネータ１６から出力される発電電圧Ｖ１を調整することとしてもよい。 By the way, in said 1st Example, as the electric power supplied to the vehicle-mounted electric load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 22 from the alternator 16, the output voltage V2 output from the DC-DC converter 22 and The load power is detected based on the output current I2 flowing from the DC-DC converter 22 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12, and the generated voltage V1 output from the alternator 16 is adjusted according to the magnitude of the load power. However, the present invention is not limited to this, and based on the output voltage V1 output from the alternator 16 and the output current I1 flowing from the alternator 16 to the DC-DC converter 22 instead of the load power. The generated power (= V1 × I1) supplied from the alternator 16 is detected and generated. Depending on the size of the power, it is also possible to adjust the generated voltage V1 output from the alternator 16.

図６は、本発明の第２実施例である車両用電源装置１００の構成図を示す。尚、図６において、上記図１に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。 FIG. 6 shows a configuration diagram of a vehicle power supply device 100 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

本実施例の車両用電源装置１００において、オルタネータ１６のロータコイル１８には、電圧制御部１０２が電気的に接続されている。電圧制御部１０２は、上記第１実施例の電圧制御部２０と同様に、ロータコイル１８に流す励磁電流を変化させることで、オルタネータ１６の出力する発電電圧を所定範囲（尚、この所定範囲は、少なくとも車載バッテリ１２の出力電圧以上に設定されるものであり、例えば、１２ボルト〜４８ボルトなどである。）で可変させることが可能である。 In the vehicle power supply device 100 of the present embodiment, the voltage control unit 102 is electrically connected to the rotor coil 18 of the alternator 16. Similar to the voltage control unit 20 of the first embodiment, the voltage control unit 102 changes the excitation current flowing through the rotor coil 18 to change the generated voltage output from the alternator 16 within a predetermined range (the predetermined range is , Which is set to at least the output voltage of the in-vehicle battery 12, for example, 12 to 48 volts, etc.).

オルタネータ１６には、車載電気負荷１０４が電気的に接続されていると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２が電気的に接続されている。車載電気負荷１０４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介することなくオルタネータ１６に直接に接続されている。車載電気負荷１０４は、電動パワーステアリング装置用モータや太陽電池などであって、車載バッテリ１２の出力電圧よりも高い所定範囲の電圧が印加されることにより駆動する。車載電気負荷１０４は、オルタネータ１６から供給される電力により駆動することが可能である。尚、以下、車載電気負荷１４を一般負荷１４と、また、車載電気負荷１０４を高電圧負荷１０４と、それぞれ称す。 The alternator 16 is electrically connected to the in-vehicle electric load 104, and is electrically connected to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22. The on-vehicle electric load 104 is directly connected to the alternator 16 without passing through the DC-DC converter 22. The on-vehicle electric load 104 is a motor for an electric power steering device, a solar cell, or the like, and is driven by applying a voltage in a predetermined range higher than the output voltage of the on-vehicle battery 12. The on-vehicle electric load 104 can be driven by electric power supplied from the alternator 16. Hereinafter, the in-vehicle electric load 14 is referred to as a general load 14, and the in-vehicle electric load 104 is referred to as a high voltage load 104.

図７は、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１ごとの高電圧負荷１０４の負荷電力と効率との関係を表した図を示す。また、図８は、本実施例の車両用電源装置１００における、一般負荷１４に供給される電力（一般負荷電力）と高電圧負荷１０４に供給される電力（高電圧負荷電力）とに対して、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図を示す。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the load power and efficiency of the high voltage load 104 for each power generation voltage V1 of the alternator 16. Further, FIG. 8 shows the power supplied to the general load 14 (general load power) and the power supplied to the high voltage load 104 (high voltage load power) in the vehicle power supply device 100 of the present embodiment. The figure showing the map which prescribed | regulated the generator voltage V1 of the alternator 16 which maximizes the efficiency in the alternator 16, the DC-DC converter 22, and the high voltage load 104 is shown.

オルタネータ１６から高電圧負荷１０４へ電力を供給するうえでの効率は、図７に示す如く、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が大きいほど良く、また、その発電電圧Ｖ１に応じた電力値でピークとなり、電力がその電力値を境界にして大きくなるほどまた小さくなるほど低下する。 As shown in FIG. 7, the efficiency in supplying electric power from the alternator 16 to the high voltage load 104 is better as the power generation voltage V1 of the alternator 16 is larger, and peaks at a power value corresponding to the power generation voltage V1. The power decreases as the power value increases or decreases with the power value as a boundary.

本実施例の車両用電源装置１００において、電圧制御部１０２は、一般負荷電力と高電圧負荷電力とに対してオルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定した図８に示す如きマップを、予めメモリに格納している。 In the vehicle power supply device 100 of the present embodiment, the voltage control unit 102 maximizes the efficiency of the alternator 16, the DC-DC converter 22, and the high voltage load 104 with respect to the general load power and the high voltage load power. A map as shown in FIG. 8 defining the generated voltage V1 of the alternator 16 is stored in the memory in advance.

電圧制御部１０２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２に入力される入力電圧Ｖ１、高電圧負荷１０４へ流れる電流Ｉ４、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から出力される出力電圧Ｖ２、及び、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ流れる出力電流Ｉ２をそれぞれ、監視・検出することが可能である。電圧制御部１０２は、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力電圧Ｖ１及び高電圧負荷１０４への入力電流Ｉ４に基づいて、高電圧負荷１０４に供給される高電圧負荷電力（＝Ｖ１×Ｉ４）を検出する。また、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２に基づいて、一般負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される一般負荷電力（＝Ｖ２×Ｉ２）を検出する。 The voltage control unit 102 includes an input voltage V 1 input to the DC-DC converter 22, a current I 4 flowing to the high voltage load 104, an output voltage V 2 output from the DC-DC converter 22, and a general output from the DC-DC converter 22. The output current I2 flowing to the load 14 and the in-vehicle battery 12 can be monitored and detected, respectively. Based on the detected input voltage V1 of the DC-DC converter 22 and the input current I4 to the high voltage load 104, the voltage control unit 102 supplies the high voltage load power (= V1 × I4) supplied to the high voltage load 104. To detect. Further, based on the detected output voltage V2 and output current I2 of the DC-DC converter 22, the general load power (= V2 × I2) supplied to the general load 14 and the in-vehicle battery 12 is detected.

そして、電圧制御部１０２は、メモリに格納する図８に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した一般負荷電力及び高電圧負荷電力に基づいて、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を算出すると共に、その後、その効率最大の発電電圧Ｖ１をオルタネータ１６から出力させるのに必要なロータコイル１８への励磁電流Ｉ３を算出する。 Then, the voltage control unit 102 uses the map shown in FIG. 8 stored in the memory, and based on the general load power and the high voltage load power detected as described above, the alternator 16, the DC-DC converter 22, and the high voltage The power generation voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency at the voltage load 104 is calculated, and thereafter, the excitation current I3 to the rotor coil 18 that is required to output the power generation voltage V1 having the maximum efficiency from the alternator 16 is calculated. To do.

電圧制御部１０２は、上記の如くロータコイル１８に供給すべき励磁電流Ｉ３を算出すると、その励磁電流Ｉ３をロータコイル１８に供給する。かかる励磁電流Ｉ３が供給されると、オルタネータ１６はその励磁電流Ｉ３に応じた発電電圧Ｖ１で発電する。この発電電圧Ｖ１は、オルタネータ１６から高電圧負荷１０４へ電力供給を行いつつオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力供給を行ううえでオルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるものであって、上記の一般負荷電力及び高電圧負荷電力の大きさに応じて変化されるものである。 When the voltage control unit 102 calculates the excitation current I3 to be supplied to the rotor coil 18 as described above, the voltage control unit 102 supplies the excitation current I3 to the rotor coil 18. When the exciting current I3 is supplied, the alternator 16 generates power with a generated voltage V1 corresponding to the exciting current I3. The generated voltage V1 is supplied from the alternator 16 to the high voltage load 104 while supplying power from the alternator 16 to the general load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 22, and the alternator 16, DC-DC The efficiency at the converter 22 and the high voltage load 104 is maximized, and is changed according to the magnitudes of the general load power and the high voltage load power.

従って、本実施例の車両用電源装置１００によれば、オルタネータ１６から高電圧負荷１０４へ供給される高電圧負荷電力の大きさ及び同じオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ供給される一般負荷電力の大きさに応じて、オルタネータ１６から出力される発電電圧Ｖ１を調整することで、その電力供給時におけるシステム（具体的には、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４）トータルでの効率を常に最大にすることができ、オルタネータ１６からの電力供給を常に効率良く行うことができる。 Therefore, according to the vehicle power supply device 100 of the present embodiment, the magnitude of the high-voltage load power supplied from the alternator 16 to the high-voltage load 104 and the general load 14 from the same alternator 16 via the DC-DC converter 22 and By adjusting the power generation voltage V1 output from the alternator 16 according to the magnitude of the general load power supplied to the in-vehicle battery 12, the system at the time of power supply (specifically, the alternator 16, DC-DC The total efficiency of the converter 22 and the high voltage load 104) can always be maximized, and the power supply from the alternator 16 can always be efficiently performed.

また、本実施例においては、高電圧負荷１０４へ電力を供給しつつＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力を供給するうえで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力側に、発電電圧が広範囲に可変されるオルタネータ１６を設けることとすれば十分であって、車載バッテリ１２の出力電圧よりも高い電圧を出力する高圧バッテリを設けることは不要である。このため、高圧バッテリ削減に伴うコストダウンを図りつつ、高電圧負荷１０４への電力供給及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介した一般負荷１４及び車載バッテリ１２への電力供給を効率良く行うことができる。 In this embodiment, the power is supplied to the general load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 22 while supplying power to the high-voltage load 104. It is sufficient to provide the alternator 16 whose power generation voltage can be varied over a wide range, and it is not necessary to provide a high voltage battery that outputs a voltage higher than the output voltage of the in-vehicle battery 12. For this reason, the power supply to the high voltage load 104 and the power supply to the general load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 22 can be efficiently performed while reducing the cost associated with the reduction of the high voltage battery.

更に、本実施例においては、オルタネータ１６から高電圧負荷１０４への電力供給がＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介することなく行われるので、駆動するうえで大電力が必要となる高電圧負荷１０４に対する印加電圧としてオルタネータ１６の発電電圧を直接にそのまま用いることができる。このため、本実施例によれば、高電圧負荷１０４の存在に起因してＤＣ−ＤＣコンバータ２２での変換損失が過大となるのを回避することができ、オルタネータ１６からの効率の良い電力供給を実現することができる。 Furthermore, in this embodiment, since the power supply from the alternator 16 to the high voltage load 104 is performed without going through the DC-DC converter 22, the applied voltage to the high voltage load 104 that requires a large amount of power to drive. The generated voltage of the alternator 16 can be directly used as it is. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to avoid an excessive conversion loss in the DC-DC converter 22 due to the presence of the high voltage load 104, and efficient power supply from the alternator 16. Can be realized.

尚、上記の第２実施例においては、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２が特許請求の範囲に記載した「低電圧負荷」に、電圧制御部１０２がメモリに格納する図８に示す如きマップが特許請求の範囲に記載した「マップ」に、電圧制御部１０２が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２に基づいて、車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される一般負荷電力（＝Ｖ２×Ｉ２）を検出することが特許請求の範囲に記載した「第１の負荷電力検出手段」に、電圧制御部１０２が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力電圧Ｖ１及び高電圧負荷１０４への入力電流Ｉ４に基づいて、高電圧負荷１０４に供給される高電圧負荷電力（＝Ｖ１×Ｉ４）を検出することが特許請求の範囲に記載した「第２の負荷電力検出手段」に、電圧制御部１０２が、図８に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した一般負荷電力と高電圧負荷電力とに基づいて、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるようにオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を制御することが特許請求の範囲に記載した「発電電圧制御部」に、それぞれ相当している。 In the second embodiment, the on-vehicle electric load 14 and the on-vehicle battery 12 have the “low voltage load” described in the claims, and the map as shown in FIG. Based on the output voltage V2 and the output current I2 of the DC-DC converter 22, the general load power supplied to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12 by the voltage control unit 102 in the “map” described in the claims. In the “first load power detection means” described in the claims of detecting (= V2 × I2), the voltage control unit 102 applies the input voltage V1 of the DC-DC converter 22 and the high voltage load 104 The second load power detection means described in the claims is to detect the high voltage load power (= V1 × I4) supplied to the high voltage load 104 based on the input current I4. Further, based on the general load power and the high voltage load power detected by the voltage control unit 102 using the map as shown in FIG. 8, the alternator 16, the DC-DC converter 22, and the high voltage load 104 are used. Controlling the power generation voltage V1 of the alternator 16 so that the efficiency at the maximum is equivalent to the “power generation voltage controller” described in the claims.

ところで、上記の第２実施例においては、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ供給される電力として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２から出力される出力電圧Ｖ２及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２から車載電気負荷１４及び車載バッテリ１２へ流れる出力電流Ｉ２に基づいて負荷電力を検出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その負荷電力に代えて、オルタネータ１６から出力される出力電圧Ｖ１及びオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２２へ流れる出力電流Ｉ１に基づいてオルタネータ１６から供給される発電電力（＝Ｖ１×Ｉ１）を検出することとしてもよい。 By the way, in said 2nd Example, as the electric power supplied to the vehicle-mounted electric load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 22 from the alternator 16, the output voltage V2 output from the DC-DC converter 22 and The load power is detected based on the output current I2 flowing from the DC-DC converter 22 to the in-vehicle electric load 14 and the in-vehicle battery 12. However, the present invention is not limited to this, and instead of the load power. The generated power (= V1 × I1) supplied from the alternator 16 may be detected based on the output voltage V1 output from the alternator 16 and the output current I1 flowing from the alternator 16 to the DC-DC converter 22.

図９は、本発明の第３実施例である車両用電源装置２００の構成図を示す。尚、図９において、上記図６に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図１０は、本実施例の車両用電源装置２００の備える電圧変換器の回路構成図を示す。 FIG. 9 shows a configuration diagram of a vehicle power supply device 200 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a voltage converter included in the vehicle power supply device 200 of this embodiment.

本実施例の車両用電源装置２００において、オルタネータ１６のロータコイル１８には、電圧制御部２０２が電気的に接続されている。電圧制御部２０２は、上記第２実施例の電圧制御部１０２と同様に、ロータコイル１８に流す励磁電流を変化させることで、オルタネータ１６の出力する発電電圧を所定範囲（尚、この所定範囲は、少なくとも車載バッテリ１２の出力電圧以上に設定されるものであり、例えば、１２ボルト〜４８ボルトなどである。）で可変させることが可能である。 In the vehicle power supply device 200 of the present embodiment, a voltage control unit 202 is electrically connected to the rotor coil 18 of the alternator 16. Similar to the voltage control unit 102 of the second embodiment, the voltage control unit 202 changes the excitation current flowing through the rotor coil 18 to change the generated voltage output from the alternator 16 within a predetermined range (this predetermined range is , Which is set to at least the output voltage of the in-vehicle battery 12, for example, 12 to 48 volts, etc.).

車両用電源装置２００は、２つのＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６は、２つの負荷系統に対応して設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４は、一般負荷１４及び車載バッテリ１２とオルタネータ１６及び高電圧負荷１０４との間に電気的に介在されており、一般負荷１４及び車載バッテリ１２とオルタネータ１６及び高電圧負荷１０４との間で双方向に電圧変換を行う昇降圧変換器である。すなわち、オルタネータ１６の発電電圧を一般負荷１４の駆動可能な目標電圧に降圧すると共に、車載バッテリ１２の出力電圧を高電圧負荷１０４の駆動可能な電圧に昇圧する。 The vehicle power supply device 200 includes two DC-DC converters 204 and 206. The DC-DC converters 204 and 206 are provided corresponding to the two load systems. The DC-DC converter 204 is electrically interposed between the general load 14 and the in-vehicle battery 12 and the alternator 16 and the high voltage load 104, and the general load 14, the in-vehicle battery 12, the alternator 16 and the high voltage load 104 are It is a step-up / down converter that performs voltage conversion in both directions. That is, the power generation voltage of the alternator 16 is stepped down to a target voltage that can drive the general load 14, and the output voltage of the in-vehicle battery 12 is boosted to a voltage that can drive the high voltage load 104.

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６は、オルタネータ１６及び高電圧負荷１０４と車載電気負荷２０８との間に電気的に介在されており、オルタネータ１６の発電電圧を入力電圧としかつ車載電気負荷２０８に印加する電圧を出力電圧として電圧変換を行う電圧変換器であって、オルタネータ１６の発電電圧を降圧して車載電気負荷２０８に印加する降圧変換器である。 The DC-DC converter 206 is electrically interposed between the alternator 16 and the high voltage load 104 and the in-vehicle electric load 208, and uses the generated voltage of the alternator 16 as an input voltage and applies it to the in-vehicle electric load 208. It is a voltage converter that performs voltage conversion using the voltage as an output voltage, and is a step-down converter that steps down the power generation voltage of the alternator 16 and applies it to the in-vehicle electric load 208.

車載電気負荷２０８は、メータやランプ，オーディオなどの補機類や各種電子制御ユニットなどであって、予め定められた所定電圧（例えば１２ボルト程度）が印加されることにより駆動する。車載電気負荷２０８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して供給される電力により駆動することが可能である。以下、車載電気負荷２０８を定電圧負荷２０８と称す。 The in-vehicle electric load 208 is an auxiliary device such as a meter, lamp, audio, or various electronic control units, and is driven by applying a predetermined voltage (for example, about 12 volts). The in-vehicle electric load 208 can be driven by electric power supplied via the DC-DC converter 206. Hereinafter, the in-vehicle electric load 208 is referred to as a constant voltage load 208.

オルタネータ１６には、高電圧負荷１０４が電気的に接続されていると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２が電気的に接続され、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して定電圧負荷２０８が電気的に接続されている。オルタネータ１６の発電電力は、高電圧負荷１０４に供給されると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４により上記所定範囲の発電電圧から一般負荷１４の駆動可能な目標電圧（例えば、車載バッテリ１２の出力電圧と略等しい１２ボルト程度）に降圧された後に一般負荷１４及び車載バッテリ１２に供給され、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６により上記所定範囲の発電電圧から定電圧負荷２０８の駆動可能な目標電圧（例えば、車載バッテリ１２の出力電圧と略等しい１２ボルト程度）に降圧された後に定電圧負荷２０８に供給される。 A high voltage load 104 is electrically connected to the alternator 16, and the general load 14 and the vehicle-mounted battery 12 are electrically connected via a DC-DC converter 204, and via a DC-DC converter 206. The constant voltage load 208 is electrically connected. The generated power of the alternator 16 is supplied to the high voltage load 104, and the target voltage that can drive the general load 14 from the generated voltage in the predetermined range by the DC-DC converter 204 (for example, approximately the output voltage of the in-vehicle battery 12). The target voltage (for example, in-vehicle) that is supplied to the general load 14 and the in-vehicle battery 12 after being stepped down to about 12 volts and that can be driven by the DC-DC converter 206 from the generated voltage in the predetermined range. After being stepped down to about 12 volts, which is substantially equal to the output voltage of the battery 12, the voltage is supplied to the constant voltage load 208.

また、車載バッテリ１２の充電電力は、一般負荷１４に供給されると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４により車載バッテリ１２の電圧から昇圧された後に高電圧負荷１０４に供給され、かつ、その昇圧後に更にＤＣ−ＤＣコンバータ２０６により降圧された後に定電圧負荷２０８に供給される。 The charging power of the in-vehicle battery 12 is supplied to the general load 14, boosted from the voltage of the in-vehicle battery 12 by the DC-DC converter 204, and then supplied to the high voltage load 104. The voltage is stepped down by the DC converter 206 and then supplied to the constant voltage load 208.

一般負荷１４は、車載バッテリ１２から供給される電力により駆動することが可能であると共に、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して供給される電力により駆動することが可能である。車載バッテリ１２は、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して供給される電力により充電されることが可能である。高電圧負荷１０４は、オルタネータ１６から供給される電力により駆動することが可能であると共に、車載バッテリ１２からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して供給される電力により駆動することが可能である。また、定電圧負荷２０８は、オルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して供給される電力により駆動することが可能であると共に、車載バッテリ１２からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４及び２０６を介して供給される電力により駆動することが可能である。 The general load 14 can be driven by electric power supplied from the in-vehicle battery 12 and can be driven by electric power supplied from the alternator 16 via the DC-DC converter 204. The in-vehicle battery 12 can be charged with electric power supplied from the alternator 16 via the DC-DC converter 204. The high voltage load 104 can be driven by electric power supplied from the alternator 16 and can be driven by electric power supplied from the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 204. The constant voltage load 208 can be driven by electric power supplied from the alternator 16 via the DC-DC converter 206 and is supplied from the on-vehicle battery 12 via the DC-DC converters 204 and 206. It can be driven by electric power.

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４は、それぞれスイッチング素子である２つのＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２と、ツェナダイオード２１４と、インダクタ２１６と、コンデンサ２１８と、を有する昇降圧チョッパー回路からなる。ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０のドレイン及びツェナダイオード２１４のカソードは、オルタネータ１６の出力端子に接続されている。ツェナダイオード２１４のアノードは、接地されている。ツェナダイオード２１４は、オルタネータ１６の発電時におけるロードダンプ対策用に設けられたダイオードである。 The DC-DC converter 204 includes a step-up / step-down chopper circuit having two MOS-FETs 210 and 212, which are switching elements, a Zener diode 214, an inductor 216, and a capacitor 218. The drain of the MOS-FET 210 and the cathode of the Zener diode 214 are connected to the output terminal of the alternator 16. The anode of the Zener diode 214 is grounded. The Zener diode 214 is a diode provided as a countermeasure for load dump when the alternator 16 generates power.

ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０のソースには、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１２のゲートが接続されていると共に、インダクタ２１６の一端が接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２１２のソースは、接地されている。また、インダクタ２１６の他端には、コンデンサ２１８の一端が接続されていると共に、車載バッテリ１２及び車載電気負荷１４の正側端子が接続されている。コンデンサ２１８の他端は、接地されている。 The source of the MOS-FET 210 is connected to the gate of the MOS-FET 212 and to one end of the inductor 216. The source of the MOS-FET 212 is grounded. Further, one end of a capacitor 218 is connected to the other end of the inductor 216, and positive terminals of the in-vehicle battery 12 and the in-vehicle electric load 14 are connected. The other end of the capacitor 218 is grounded.

上記したＤＣ−ＤＣコンバータ２０４は、降圧動作及び昇圧動作を制御する制御回路２２０を有している。制御回路２２０には、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のゲートが接続されている。制御回路２２０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のオン／オフが互いに反転しながら所定周期で繰り返されるようにパルス状のゲート信号を生成してＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のゲートに供給することで、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２を交互にスイッチング動作させてＤＣ−ＤＣコンバータ２０４での降圧動作及び昇圧動作を実施させる。 The DC-DC converter 204 described above has a control circuit 220 that controls the step-down operation and the step-up operation. The control circuit 220 is connected to the gates of the MOS-FETs 210 and 212. The control circuit 220 generates a pulse-like gate signal so that the on / off of the MOS-FETs 210 and 212 is repeated at a predetermined cycle while being inverted, and supplies them to the gates of the MOS-FETs 210 and 212. The FETs 210 and 212 are alternately switched to perform a step-down operation and a step-up operation in the DC-DC converter 204.

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のオン／オフを繰り返し行うことでインダクタ２１６及びコンデンサ２１８を適宜、充放電させ、オルタネータ１６の発電電圧よりも低い電圧を出力させることができると共に、車載バッテリ１２の出力電圧よりも高い電圧を出力させることができる。 As described above, the DC-DC converter 204 repeatedly charges and discharges the inductor 216 and the capacitor 218 by repeatedly turning the MOS-FETs 210 and 212 on and off, and outputs a voltage lower than the power generation voltage of the alternator 16. In addition, a voltage higher than the output voltage of the in-vehicle battery 12 can be output.

制御回路２２０は、オルタネータ１６の発電時、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４に入力される電圧（すなわち、オルタネータ１６の発電時における上記所定範囲の発電電圧）Ｖ１を監視・検出することが可能である。制御回路２２０は、検出したオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４から出力される電圧Ｖ２が目標電圧（例えば、１２ボルト程度）になるように、その発電電圧Ｖ１をその目標電圧に降圧させるのに必要なＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のオン時間とオフ時間との比（デューティ比）を設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２に供給するパルス状のゲート信号を生成する。このため、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が所定範囲内で変化しても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４においてその所定範囲の発電電圧Ｖ１から所望の目標電圧への降圧を適切に実施することができる。 The control circuit 220 can monitor and detect the voltage V1 input to the DC-DC converter 204 during power generation by the alternator 16 (that is, the power generation voltage within the predetermined range during power generation by the alternator 16). Based on the detected power generation voltage V1 of the alternator 16, the control circuit 220 sets the power generation voltage V1 to the target voltage V2 output from the DC-DC converter 204 to the target voltage (for example, about 12 volts). A ratio (duty ratio) between the on-time and off-time of the MOS-FETs 210 and 212 necessary for stepping down the voltage is set, and a pulsed gate signal supplied to the MOS-FETs 210 and 212 is generated. For this reason, even if the power generation voltage V1 of the alternator 16 changes within a predetermined range, the DC-DC converter 204 can appropriately reduce the power generation voltage V1 within the predetermined range to a desired target voltage.

制御回路２２０は、また、オルタネータ１６の非発電時、車載バッテリ１２の出力電圧すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ２０４の入力電圧Ｖ２を、高電圧負荷１０４及び／又は定電圧負荷２０８の駆動可能な電圧まで昇圧させるのに必要なＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２のオン時間とオフ時間との比（デューティ比）を設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１０，２１２に供給するパルス状のゲート信号を生成する。このため、オルタネータ１６の非発電時、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４において車載バッテリ１２の出力電圧から高電圧負荷１０４及び／又は定電圧負荷２０８の駆動可能な電圧への昇圧を適切に実施することができる。 The control circuit 220 also boosts the output voltage of the in-vehicle battery 12, that is, the input voltage V2 of the DC-DC converter 204, to a voltage capable of driving the high voltage load 104 and / or the constant voltage load 208 when the alternator 16 is not generating power. A ratio (duty ratio) between the on-time and off-time of the MOS-FETs 210 and 212 necessary for the operation is set, and a pulsed gate signal supplied to the MOS-FETs 210 and 212 is generated. For this reason, when the alternator 16 is not generating power, the DC-DC converter 204 can appropriately boost the output voltage of the in-vehicle battery 12 to a voltage that can drive the high voltage load 104 and / or the constant voltage load 208. .

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６は、上記第１実施例におけるＤＣ−ＤＣコンバータ２２と同様の構成を有している。このため、オルタネータ１６の発電電圧Ｖ１が所定範囲内で変化しても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６においてその所定範囲の発電電圧Ｖ１から所望の目標電圧への降圧を適切に実施することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６は、オルタネータ１６の非発電時にも動作することが可能である。このため、オルタネータ１６の非発電時にも、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６において、車載バッテリ１２の出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２０４で昇圧した昇圧電圧から所望の目標電圧への降圧を実施することができる。 The DC-DC converter 206 has the same configuration as the DC-DC converter 22 in the first embodiment. For this reason, even if the power generation voltage V1 of the alternator 16 changes within a predetermined range, the DC-DC converter 206 can appropriately perform step-down from the power generation voltage V1 within the predetermined range to a desired target voltage. Further, the DC-DC converter 206 can operate even when the alternator 16 is not generating power. For this reason, even when the alternator 16 is not generating power, the DC-DC converter 206 can step down the output voltage of the in-vehicle battery 12 from the boosted voltage boosted by the DC-DC converter 204 to a desired target voltage.

図１１は、本実施例の車両用電源装置２００における、一般負荷１４に供給される電力（一般負荷電力）と高電圧負荷１０４に供給される電力（高電圧負荷電力）と定電圧負荷２０８に供給される電力（定電圧負荷電力）とに対して、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定したマップを表した図を示す。 FIG. 11 shows the power supplied to the general load 14 (general load power), the power supplied to the high voltage load 104 (high voltage load power), and the constant voltage load 208 in the vehicle power supply device 200 of this embodiment. A map defining the generated voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency of the alternator 16, the DC-DC converters 204 and 206, and the high voltage load 104 with respect to the supplied power (constant voltage load power). The figure is shown.

本実施例の車両用電源装置２００において、電圧制御部２０２は、一般負荷電力と高電圧負荷電力と定電圧負荷電力とに対してオルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４での効率を最大にするオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を規定した図１１に示す如きマップを、予めメモリに格納している。 In the vehicular power supply apparatus 200 according to the present embodiment, the voltage control unit 202 performs the alternator 16, the DC-DC converters 204 and 206, and the high voltage load 104 for the general load power, the high voltage load power, and the constant voltage load power. A map as shown in FIG. 11 that defines the generated voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency in is stored in the memory in advance.

電圧制御部２０２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６に入力される入力電圧Ｖ１、高電圧負荷１０４へ流れる電流Ｉ４、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４から出力される出力電圧Ｖ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４から一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ流れる出力電流Ｉ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６から出力される出力電圧Ｖ５、及び、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０６から定電圧負荷２０８へ流れる出力電流Ｉ５をそれぞれ、監視・検出することが可能である。 The voltage control unit 202 includes an input voltage V1 input to the DC-DC converters 204 and 206, a current I4 flowing to the high voltage load 104, an output voltage V2 output from the DC-DC converter 204, and a general output from the DC-DC converter 204. Monitoring and detecting the output current I2 flowing to the load 14 and the in-vehicle battery 12, the output voltage V5 output from the DC-DC converter 206, and the output current I5 flowing from the DC-DC converter 206 to the constant voltage load 208, respectively. Is possible.

電圧制御部２０２は、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２０４の入力電圧Ｖ１及び高電圧負荷１０４への入力電流Ｉ４に基づいて、高電圧負荷１０４に供給される高電圧負荷電力（＝Ｖ１×Ｉ４）を検出する。また、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２０４の出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２に基づいて、一般負荷１４及び車載バッテリ１２に供給される一般負荷電力（＝Ｖ２×Ｉ２）を検出する。更に、検出したＤＣ−ＤＣコンバータ２０６の出力電圧Ｖ５及び出力電流Ｉ５に基づいて、定電圧負荷２０８に供給される定電圧負荷電力（＝Ｖ５×Ｉ５）を検出する。 Based on the detected input voltage V1 of the DC-DC converter 204 and the input current I4 to the high voltage load 104, the voltage control unit 202 calculates the high voltage load power (= V1 × I4) supplied to the high voltage load 104. To detect. Further, based on the detected output voltage V2 and output current I2 of the DC-DC converter 204, the general load power (= V2 × I2) supplied to the general load 14 and the in-vehicle battery 12 is detected. Further, the constant voltage load power (= V5 × I5) supplied to the constant voltage load 208 is detected based on the detected output voltage V5 and output current I5 of the DC-DC converter 206.

そして、電圧制御部２０２は、メモリに格納する図１１に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した一般負荷電力、高電圧負荷電力、及び定電圧負荷電力に基づいて、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を算出すると共に、その後、その効率最大の発電電圧Ｖ１をオルタネータ１６から出力させるのに必要なロータコイル１８への励磁電流Ｉ３を算出する。 Then, the voltage control unit 202 uses the map as shown in FIG. 11 stored in the memory, and based on the general load power, the high voltage load power, and the constant voltage load power detected as described above, the alternator 16, DC− The rotor coil necessary for calculating the power generation voltage V1 of the alternator 16 that maximizes the efficiency in the DC converters 204 and 206 and the high voltage load 104 and then outputting the power generation voltage V1 having the maximum efficiency from the alternator 16 An excitation current I3 to 18 is calculated.

電圧制御部２０２は、上記の如くロータコイル１８に供給すべき励磁電流Ｉ３を算出すると、その励磁電流Ｉ３をロータコイル１８に供給する。かかる励磁電流Ｉ３が供給されると、オルタネータ１６はその励磁電流Ｉ３に応じた発電電圧Ｖ１で発電する。この発電電圧Ｖ１は、オルタネータ１６から高電圧負荷１０４へ電力供給を行いつつオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力供給を行いかつオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して定電圧負荷２０８へ電力供給を行ううえでオルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるものであって、上記の一般負荷電力、高電圧負荷電力、及び定電圧負荷電力の大きさに応じて変化されるものである。 When the voltage control unit 202 calculates the excitation current I3 to be supplied to the rotor coil 18 as described above, the voltage control unit 202 supplies the excitation current I3 to the rotor coil 18. When the exciting current I3 is supplied, the alternator 16 generates power with a generated voltage V1 corresponding to the exciting current I3. The generated voltage V1 is supplied from the alternator 16 to the high voltage load 104 while supplying power from the alternator 16 to the general load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 204, and from the alternator 16 to the DC-DC converter. The efficiency of the alternator 16, the DC-DC converters 204 and 206, and the high voltage load 104 is maximized when power is supplied to the constant voltage load 208 via 206. It is changed according to the magnitude of the voltage load power and the constant voltage load power.

従って、本実施例の車両用電源装置２００によれば、オルタネータ１６から高電圧負荷１０４へ供給される高電圧負荷電力の大きさ、同じオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ供給される一般負荷電力の大きさ、及び同じオルタネータ１６からＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して定電圧負荷２０８へ供給される定電圧負荷電力の大きさに応じて、オルタネータ１６から出力される発電電圧Ｖ１を調整することで、その電力供給時におけるシステム（具体的には、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４）トータルでの効率を常に最大にすることができ、オルタネータ１６からの電力供給を常に効率良く行うことができる。 Therefore, according to the vehicle power supply device 200 of the present embodiment, the magnitude of the high-voltage load power supplied from the alternator 16 to the high-voltage load 104, the general load 14 from the same alternator 16 via the DC-DC converter 204, and Output from the alternator 16 according to the magnitude of the general load power supplied to the in-vehicle battery 12 and the magnitude of the constant voltage load power supplied from the same alternator 16 to the constant voltage load 208 via the DC-DC converter 206. By adjusting the generated power generation voltage V1, the total efficiency of the system (specifically, the alternator 16, the DC-DC converters 204 and 206, and the high voltage load 104) at the time of power supply is always maximized. Therefore, the power supply from the alternator 16 can always be efficiently performed.

また、本実施例においては、高電圧負荷１０４へ電力を供給しつつＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介して一般負荷１４及び車載バッテリ１２へ電力を供給しかつＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介して定電圧負荷２０８へ電力を供給するうえで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６の入力側に、発電電圧が広範囲に可変されるオルタネータ１６を設けることとすれば十分であって、車載バッテリ１２の出力電圧よりも高い電圧を出力する高圧バッテリを設けることは不要である。このため、高圧バッテリ削減に伴うコストダウンを図りつつ、高電圧負荷１０４への電力供給、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４を介した一般負荷１４及び車載バッテリ１２への電力供給、及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０６を介した定電圧負荷２０８への電力供給を効率良く行うことができる。 Further, in this embodiment, while supplying electric power to the high voltage load 104, electric power is supplied to the general load 14 and the in-vehicle battery 12 via the DC-DC converter 204 and constant voltage load is supplied via the DC-DC converter 206. In order to supply power to 208, it is sufficient to provide the alternator 16 whose power generation voltage can be varied over a wide range on the input side of the DC-DC converters 204 and 206, which is higher than the output voltage of the in-vehicle battery 12. It is not necessary to provide a high voltage battery that outputs a high voltage. For this reason, the power supply to the high voltage load 104, the power supply to the general load 14 and the vehicle-mounted battery 12 via the DC-DC converter 204, and the DC-DC converter 206 are performed while reducing the cost associated with the reduction of the high-voltage battery. The power supply to the constant voltage load 208 can be efficiently performed.

更に、本実施例においては、オルタネータ１６の非発電時にも、車載バッテリ１２の蓄えている電力をＤＣ−ＤＣコンバータ２０４で昇圧して高電圧負荷１０４に供給することができると共に、その昇圧後に更にＤＣ−ＤＣコンバータ２０６で降圧して定電圧負荷２０８に供給することができる。従って、本実施例によれば、エコラン時やオルタネータ故障時などのオルタネータ１６の非発電時にも、オルタネータ１６の出力端子側の電圧すなわち高電圧負荷１０４及び定電圧負荷２０８への印加電圧を高い状態に維持させることができ、高電圧負荷１０４及び定電圧負荷２０８の動作保証を実現することが可能である。 Further, in this embodiment, even when the alternator 16 is not generating power, the electric power stored in the in-vehicle battery 12 can be boosted by the DC-DC converter 204 and supplied to the high voltage load 104, and further after the boosting. The voltage can be stepped down by the DC-DC converter 206 and supplied to the constant voltage load 208. Therefore, according to the present embodiment, the voltage on the output terminal side of the alternator 16, that is, the applied voltage to the high voltage load 104 and the constant voltage load 208 is high even when the alternator 16 is not generating power, such as during an eco-run or an alternator failure. Therefore, the operation of the high voltage load 104 and the constant voltage load 208 can be guaranteed.

このため、車両加速時においては、オルタネータ１６の発電軽減や発電停止を行うことで、その分の電気エネルギを車載バッテリ１２及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６を用いて補うことができ、車両の加速性能を向上させることができると共に、また、車両減速時においては、オルタネータ１６の発電量を増やしその発電電圧を高めに設定することで、車載バッテリ１２への回生効果を高めることができる。 For this reason, at the time of vehicle acceleration, by reducing the power generation of the alternator 16 or stopping the power generation, the corresponding electric energy can be supplemented by using the in-vehicle battery 12 and the DC-DC converters 204 and 206, and the vehicle is accelerated. The performance can be improved, and the regeneration effect on the in-vehicle battery 12 can be enhanced by increasing the power generation amount of the alternator 16 and setting the power generation voltage higher during vehicle deceleration.

尚、上記の第３実施例においては、電圧制御部２０２がメモリに格納する図１１に示す如きマップが特許請求の範囲に記載した「マップ」に、電圧制御部２０２が、図１１に示す如きマップを用いて、上記の如く検出した一般負荷電力と高電圧負荷電力と定電圧負荷電力とに基づいて、オルタネータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６、及び高電圧負荷１０４での効率が最大になるようにオルタネータ１６の発電電圧Ｖ１を制御することが特許請求の範囲に記載した「発電電圧制御部」に、それぞれ相当している。 In the third embodiment, the map as shown in FIG. 11 stored in the memory by the voltage control unit 202 is the “map” described in the claims, and the voltage control unit 202 is as shown in FIG. Based on the general load power, the high voltage load power, and the constant voltage load power detected as described above using the map, the efficiency in the alternator 16, the DC-DC converters 204 and 206, and the high voltage load 104 is maximized. Controlling the generated voltage V1 of the alternator 16 corresponds to the “generated voltage control unit” recited in the claims.

ところで、上記の第３実施例においては、オルタネータ１６に車載電気負荷（高電圧負荷）１０４を電気的に接続することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、オルタネータ１６に車載電気負荷１０４を電気的に接続させないシステムに適用することとしてもよい。 By the way, in the third embodiment, the on-vehicle electric load (high voltage load) 104 is electrically connected to the alternator 16. However, the present invention is not limited to this, and the on-vehicle device is mounted on the alternator 16. The present invention may be applied to a system in which the electrical load 104 is not electrically connected.

また、上記の第３実施例においては、車両用電源装置２００が、２つの負荷系統に対応して２つのＤＣ−ＤＣコンバータ２０４，２０６を備えるものであるが、３つ以上の負荷系統に対応して３つ以上のＤＣ−ＤＣコンバータを備えるものに適用することとしてもよい。 In the third embodiment, the vehicle power supply device 200 includes two DC-DC converters 204 and 206 corresponding to two load systems, but corresponds to three or more load systems. And it is good also as applying to what is equipped with three or more DC-DC converters.

１０，１００，２００車両用電源装置
１２車載バッテリ
１４車載電気負荷（一般負荷）
１６オルタネータ
１８ロータコイル
２０，１０２，２０２電圧制御部
２２，２０４，２０６ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０４車載電気負荷（高電圧負荷）
２０８車載電気負荷（定電圧負荷） 10, 100, 200 Power supply device for vehicle 12 In-vehicle battery 14 In-vehicle electric load (general load)
16 Alternator 18 Rotor coil 20, 102, 202 Voltage controller 22, 204, 206 DC-DC converter 104 In-vehicle electric load (high voltage load)
208 On-board electrical load (constant voltage load)

Claims

An alternator whose generated voltage is variable within a predetermined range, a voltage converter for converting the power generated by the alternator into a low voltage load, and a high voltage connected to the alternator without the voltage converter. A power supply device mounted on a vehicle having a load,
The alternator, the voltage converter, and the high voltage load may vary depending on a first load power supplied to the low voltage load and a second load power supplied to the high voltage load. A map defining the alternator power generation voltage that maximizes efficiency;
First load power detection means for detecting the first load power;
Second load power detection means for detecting the second load power;
The efficiency based on the first load power detected by the first load power detection means and the second load power detected by the second load power detection means using the map. A generated voltage control unit for controlling the generated voltage of the alternator so that the
A vehicle power supply apparatus comprising:

The low voltage load includes an in-vehicle battery mounted on the vehicle,
It said voltage converter, generated electric claim 1 vehicle power supply device, wherein the supply to the low voltage load including the vehicle battery steps down converting power of the alternator.

The vehicular power supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein the generated voltage control unit controls an excitation current supplied to the alternator so that a generated voltage of the alternator becomes a desired value.

Said voltage converter, a plurality of vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that provided in plural to correspond to the load system.