JP6242012B2

JP6242012B2 - Power supply

Info

Publication number: JP6242012B2
Application number: JP2014207725A
Authority: JP
Inventors: 正和岡庭; 好弘幾島
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-10-09
Also published as: JP2016077124A

Description

本発明は、発電機で発生した回生電力により蓄電部を充電し、蓄電部や直流電源の電力を負荷に供給する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that charges a power storage unit with regenerative power generated by a generator and supplies power from the power storage unit or a DC power source to a load.

地球の環境保護や燃料消費率（燃費）の向上のため、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有する車両が開発されている。この種の車両には、減速時に発電機で発生した回生電力を蓄電部に蓄電したり、蓄電部の電力やバッテリ（直流電源）の電力を負荷に供給したりする電源装置が設けられている。 In order to protect the earth's environment and improve the fuel consumption rate (fuel consumption), vehicles having an idling stop function and a deceleration regeneration function have been developed. This type of vehicle is provided with a power supply device that stores regenerative power generated by a generator during deceleration in a power storage unit or supplies power from the power storage unit or battery (DC power supply) to a load. .

たとえば、特許文献１の電源装置や、特許文献２の図７に示されている電源装置では、供給電圧が下がらないように保護する必要がある負荷（狭電圧範囲補機）とバッテリとの間の電力経路に、スイッチが設けられている。また、その負荷とスイッチとの間の電力経路には、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して蓄電部が接続されている。バッテリとスイッチとの間の電力経路には、発電機やスタータモータやその他の負荷（補機、広電圧範囲補機）が接続されている。 For example, in the power supply device of Patent Document 1 and the power supply device shown in FIG. 7 of Patent Document 2, the load (narrow voltage range auxiliary machine) that needs to be protected so as not to lower the supply voltage and the battery. A switch is provided in the power path. A power storage unit is connected to a power path between the load and the switch via a DC-DC converter. A power generator, a starter motor, and other loads (auxiliary equipment, wide voltage range auxiliary equipment) are connected to the power path between the battery and the switch.

たとえば、車両の減速により、発電機で回生電力が発生するときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが駆動し、回生電力により蓄電部が充電される。また、車両がアイドリングストップ以外の状態で、発電機で回生電力が発生しないときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが駆動し、蓄電部が放電される。この際、特許文献１では、ＤＣ−ＤＣコンバータが動作でき、かつバッテリの電圧が瞬時低下する既定期間に亘り蓄電部が負荷を駆動し続けることができる電圧まで、蓄電部を放電する。 For example, when regenerative power is generated in the generator due to deceleration of the vehicle, the switch is turned on, the DC-DC converter is driven, and the power storage unit is charged by the regenerative power. When the vehicle is in a state other than idling stop and no regenerative power is generated by the generator, the switch is turned on, the DC-DC converter is driven, and the power storage unit is discharged. At this time, in Patent Document 1, the power storage unit is discharged to a voltage at which the DC-DC converter can operate and the power storage unit can continue to drive the load for a predetermined period in which the battery voltage instantaneously decreases.

また、車両のアイドリングストップ後にエンジンを再始動する際は、スタータモータを起動することで、スタータモータに大電流が流れて、バッテリの電圧が瞬時低下する。そこで、その際、スイッチがオフされて、負荷と蓄電部とがバッテリとスタータモータとから電気的に切り離され、蓄電部の電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータを経由して負荷に供給される。これにより、負荷が蓄電部の電力で安定に駆動し続ける。 Further, when the engine is restarted after idling of the vehicle is stopped, by starting the starter motor, a large current flows through the starter motor, and the battery voltage is instantaneously reduced. Therefore, at that time, the switch is turned off, the load and the power storage unit are electrically disconnected from the battery and the starter motor, and the power of the power storage unit is supplied to the load via the DC-DC converter. As a result, the load continues to be stably driven by the power of the power storage unit.

特開２０１１−１５５７９１号公報JP 2011-155791 A 特許第４８３５６９０号公報Japanese Patent No. 4835690

本発明の課題は、負荷に電力を安定に供給し、回生電力を有効に活用することができる電源装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the power supply device which can supply electric power stably to load and can utilize regenerative electric power effectively.

本発明による電源装置は、動作時に大電流が流れる大電流負荷と、供給電圧が下がらないように保護する必要がある被保護負荷と、回生電力を発生する発電機と、大電流負荷と発電機が並列に接続された直流電源と、電力を蓄電する蓄電部とがそれぞれ接続され、発電機で発生した回生電力を蓄電部に蓄電し、直流電源または蓄電部の電力を各負荷に供給する。そして、この電源装置は、直流電源が接続される第１接続端子と、蓄電部が接続される第２接続端子と、被保護負荷が接続される第３接続端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータと、一端が第１接続端子に接続され、他端がＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた第１入出力端子に接続された第１電力経路と、一端が第２接続端子に接続され、他端がＤＣ−ＤＣコンバータに設けられた第２入出力端子に接続された第２電力経路と、一端が第３接続端子に接続され、他端が第２電力経路に接続された第３電力経路と、一端が第１電力経路に接続され、他端が第３電力経路に接続された第４電力経路と、第４電力経路上に設けられた第１スイッチング素子と、第２電力経路上の第３電力経路との接続点と第２接続端子との間に設けられた第２スイッチング素子と、第３電力経路上の第４電力経路との接続点と第２電力経路との接続点との間に設けられた第３スイッチング素子と、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作と各スイッチング素子のオン・オフ動作とを制御する制御部とを備える。制御部は、発電機が発電していない場合において、大電流負荷が動作していないときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とをオンし、第３スイッチング素子をオフし、大電流負荷が動作するときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子をオフし、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とをオンする。 A power supply device according to the present invention includes a large current load through which a large current flows during operation, a protected load that needs to be protected so that a supply voltage does not decrease, a generator that generates regenerative power, a large current load, and a generator Are connected in parallel with each other, and a power storage unit for storing power is connected to each other, regenerative power generated by the generator is stored in the power storage unit, and the DC power source or the power of the power storage unit is supplied to each load. And this power supply device includes a first connection terminal to which a DC power supply is connected, a second connection terminal to which the power storage unit is connected, a third connection terminal to which a protected load is connected, a DC-DC converter, One end is connected to the first connection terminal, the other end is connected to the first input / output terminal provided in the DC-DC converter, one end is connected to the second connection terminal, and the other end is DC A second power path connected to a second input / output terminal provided in the DC converter, a third power path having one end connected to the third connection terminal and the other end connected to the second power path, and one end Is connected to the first power path and the other end is connected to the third power path, the first switching element provided on the fourth power path, and the third power on the second power path. The second switching element provided between the connection point with the path and the second connection terminal , A third switching element provided between a connection point of the fourth power path on the third power path and a connection point of the second power path, the operation of the DC-DC converter, and the ON of each switching element A control unit that controls the off operation is provided. The control unit operates the DC-DC converter when the generator is not generating power and the large current load is not operating, turns on the first switching element and the second switching element, and performs the third switching. When the element is turned off and the large current load is operated, the DC-DC converter is operated, the first switching element is turned off, and the second switching element and the third switching element are turned on.

上記によると、発電機で発生した回生電力を、第１電力経路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、第２電力経路、および第２スイッチング素子を経由して蓄電部に供給して、蓄電部を充電することができる。そして、発電機が発電していない場合において、大電流負荷が動作していないときに、蓄電部の電力を第２電力経路、第２スイッチング素子、ＤＣ−ＤＣコンバータ、第１電力経路、第４電力経路、第１スイッチング素子、および第３電力経路を通して、被保護負荷に供給することができる。同時に、直流電源の電力を第１電力経路、第４電力経路、第１スイッチング素子、および第３電力経路を通して、被保護負荷に供給することもできる。また、大電流負荷が動作するときに、蓄電部の電力を、第２電力経路、第２スイッチング素子、第３電力経路、および第３スイッチング素子を通して、被保護負荷に供給することができる。同時に、蓄電部の電力を、第２電力経路、第２スイッチング素子、ＤＣ−ＤＣコンバータ、および第１電力経路を通して、大電流負荷に供給することもできる。よって、各負荷に電力を安定に供給し、回生電力を有効に活用することができる。 According to the above, the regenerative power generated by the generator is supplied to the power storage unit via the first power path, the DC-DC converter, the second power path, and the second switching element to charge the power storage unit. Can do. When the generator is not generating power and the large current load is not operating, the power of the power storage unit is supplied to the second power path, the second switching element, the DC-DC converter, the first power path, the fourth The protected load can be supplied through the power path, the first switching element, and the third power path. At the same time, the power of the DC power supply can be supplied to the protected load through the first power path, the fourth power path, the first switching element, and the third power path. Further, when the large current load operates, the power of the power storage unit can be supplied to the protected load through the second power path, the second switching element, the third power path, and the third switching element. At the same time, the power of the power storage unit can be supplied to the large current load through the second power path, the second switching element, the DC-DC converter, and the first power path. Therefore, it is possible to stably supply power to each load and effectively use regenerative power.

また、本発明では、上記電源装置において、ＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、制御部は、発電機が発電していない場合において、大電流負荷が動作するときに、電流検出部の検出値に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流を、被保護負荷の駆動に支障のない規定値以下に制限してもよい。 In the present invention, the power supply apparatus further includes a current detection unit that detects a current flowing through the DC-DC converter, and the control unit is configured to operate a large current load when the generator is not generating power. Based on the detection value of the current detection unit, the current flowing through the DC-DC converter may be limited to a predetermined value or less that does not hinder the driving of the protected load.

また、本発明では、上記電源装置において、蓄電部の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、制御部は、発電機が発電していない場合において、大電流負荷が動作するときに、電圧検出部で検出した蓄電部の電圧が、被保護負荷を駆動するのに必要な電圧より大きな所定値以上であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子をオフし、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とをオンし、蓄電部の電圧が所定値未満であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、第１スイッチング素子をオフし、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とをオンしてもよい。 According to the present invention, the power supply device further includes a voltage detection unit that detects a voltage of the power storage unit, and the control unit detects the voltage when a large current load is operated when the generator is not generating power. If the voltage of the power storage unit detected by the unit is equal to or greater than a predetermined value greater than the voltage required to drive the protected load, the DC-DC converter is operated, the first switching element is turned off, and the second switching element And the third switching element are turned on, and if the voltage of the power storage unit is less than the predetermined value, the DC-DC converter is stopped, the first switching element is turned off, and the second switching element and the third switching element are turned on. May be.

また、本発明では、上記電源装置において、制御部は、大電流負荷が動作していないときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とをオンし、第３スイッチング素子をオフすることで、蓄電部の電力を第２スイッチング素子とＤＣ−ＤＣコンバータと第１スイッチング素子とを通して被保護負荷に供給するとともに、直流電源の電力を第１スイッチング素子を通して被保護負荷に供給してもよい。また、制御部は、大電流負荷が動作するときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子をオフし、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とをオンすることで、蓄電部の電力を第２スイッチング素子と第３スイッチング素子とを通して被保護負荷に供給するとともに、蓄電部の電力を第２スイッチング素子とＤＣ−ＤＣコンバータとを通して大電流負荷に供給してもよい。 According to the present invention, in the power supply device, the control unit operates the DC-DC converter when the large current load is not operating, turns on the first switching element and the second switching element, By turning off the switching element, the power of the power storage unit is supplied to the protected load through the second switching element, the DC-DC converter, and the first switching element, and the power of the DC power supply is supplied to the protected load through the first switching element. May be supplied. Further, the control unit operates the DC-DC converter when the large current load operates, turns off the first switching element, and turns on the second switching element and the third switching element, thereby The power may be supplied to the protected load through the second switching element and the third switching element, and the power of the power storage unit may be supplied to the large current load through the second switching element and the DC-DC converter.

さらに、本発明では、上記電源装置において、制御部は、発電機で回生電力が発生するときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とをオンし、第３スイッチング素子をオフすることで、回生電力で蓄電部を充電してもよい。 Further, in the present invention, in the power supply device, when the regenerative power is generated in the generator, the control unit operates the DC-DC converter to turn on the first switching element and the second switching element, and The power storage unit may be charged with regenerative power by turning off the switching element.

本発明によれば、負荷に電力を安定に供給し、回生電力を有効に活用できる電源装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the power supply device which can supply electric power stably to load and can utilize regenerative electric power effectively.

本発明の実施形態による電源装置の回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure of the power supply device by embodiment of this invention. スタンバイ時の図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of standby. スタータモータ初回起動時の図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of starter motor first time starting. 初回走行時の図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of first driving | running | working. 回生電力発生時の図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 非発電時でかつスタータモータ非起動時の、図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of non-power generation and a starter motor non-starting. アイドリングストップ後のスタータモータ起動時でかつ蓄電部の電圧が所定値以上の場合の、図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of starter motor starting after idling stop, and when the voltage of an electrical storage part is more than predetermined value. アイドリングストップ後のスタータモータ起動時でかつ蓄電部の電圧が所定値未満の場合の、図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of starter motor starting after idling stop, and when the voltage of an electrical storage part is less than predetermined value.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

まず、本実施形態の電源装置１００とその周辺部の回路構成を、図１を参照しながら説明する。なお、図１において、実線は電力系配線を示し、破線は制御系配線または通信系配線を示している（以降の各図においても同様）。 First, the circuit configuration of the power supply apparatus 100 and its peripheral part according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the solid line indicates the power system wiring, and the broken line indicates the control system wiring or the communication system wiring (the same applies to the subsequent drawings).

図１に示す回生システム２００は、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有した車両に搭載されている。回生システム２００には、電源装置１００、キャパシタ１１、バッテリ１２、発電機１３、大電流負荷４、負荷５、被保護負荷６、上位ＥＣＵ（電子制御装置）７、およびＩＧ−ＳＷ（イグニションスイッチ）８が含まれている。 A regenerative system 200 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle having an idling stop function and a deceleration regenerative function. The regeneration system 200 includes a power supply device 100, a capacitor 11, a battery 12, a generator 13, a large current load 4, a load 5, a protected load 6, a host ECU (electronic control device) 7, and an IG-SW (ignition switch). 8 is included.

キャパシタ１１は、電気二重層キャパシタから成り、本発明の「蓄電部」の一例である。これ以外に、たとえばリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、またはニッケル水素充電池などから蓄電部を構成してもよい。 The capacitor 11 is composed of an electric double layer capacitor, and is an example of the “power storage unit” in the present invention. In addition to this, the power storage unit may be formed of, for example, a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, or a nickel hydrogen rechargeable battery.

バッテリ１２は、従来型の鉛バッテリから成り、本発明の「直流電源」の一例である。これ以外のバッテリや電池などから直流電源を構成してもよい。 The battery 12 is a conventional lead battery, and is an example of the “DC power supply” of the present invention. The direct current power source may be composed of a battery or a battery other than this.

発電機１３は、図示しない車両のエンジンによって駆動され、電力を発生する。たとえば、車両の通常走行時に、バッテリ１２の電圧が低下した場合は、エンジンの駆動力により、発電機１３を駆動して発電を行う。また、車両の減速時や車両の制動操作時にも、車両は走行を続け、エンジンに燃料が供給されていなくても、エンジンは回転している。そこで、この回転力を利用して発電機１３を駆動し、発電を行う。この減速時等に発電機１３が発生した電力を、回生電力と呼ぶ。キャパシタ１１は、発電機１３で発生した電力を蓄電する。 The generator 13 is driven by a vehicle engine (not shown) to generate electric power. For example, when the voltage of the battery 12 decreases during normal driving of the vehicle, the generator 13 is driven by the driving force of the engine to generate power. Further, the vehicle continues to run even when the vehicle is decelerated or when the vehicle is braked, and the engine is rotating even if no fuel is supplied to the engine. Therefore, the generator 13 is driven using this rotational force to generate electricity. The electric power generated by the generator 13 during deceleration or the like is called regenerative electric power. The capacitor 11 stores the electric power generated by the generator 13.

また、車両の減速時には、エンジンへの燃料供給が停止されている。すなわち、燃料を消費することなく発電が行われるため、車両の燃料消費率が向上する。なお、通常走行時に、バッテリ１２の電圧が十分である場合には、発電機１３による発電は行わない。 Further, when the vehicle is decelerated, the fuel supply to the engine is stopped. That is, since power generation is performed without consuming fuel, the fuel consumption rate of the vehicle is improved. Note that when the voltage of the battery 12 is sufficient during normal traveling, the generator 13 does not generate power.

大電流負荷４は、動作時に大電流が流れる電動機などから成る。この大電流負荷４には、エンジンを始動するためのスタータモータ４ａが含まれる。他の例として、図示しないパワーステアリング用のモータや電動ブレーキなども、大電流負荷４に含まれる。 The large current load 4 is composed of an electric motor or the like through which a large current flows during operation. The large current load 4 includes a starter motor 4a for starting the engine. As another example, a power steering motor, an electric brake, and the like (not shown) are also included in the large current load 4.

負荷５は、車両のアイドリングストップ中に使用しなくてもよい電装品などから成る。負荷５には、たとえば、電熱式シートヒータなどが含まれている。 The load 5 is composed of electrical components that do not need to be used during idling stop of the vehicle. The load 5 includes, for example, an electrothermal seat heater.

被保護負荷６は、車両のアイドリングストップ中も電力を供給する必要があり、かつアイドリングストップ後のエンジンの再始動時（スタータモータ４ａの起動時）などに、供給電圧が下がらないように保護する必要がある電装品などから成る。被保護負荷６には、たとえば、ナビゲーション、オーディオ、エアコン、メータ、トランスミッション、および安全装置などが含まれている。 The protected load 6 needs to supply power even when the vehicle is idling stopped, and protects the supply voltage from being lowered when the engine is restarted after idling is stopped (when the starter motor 4a is started). Consists of necessary electrical components. The protected load 6 includes, for example, navigation, audio, air conditioner, meter, transmission, and safety device.

上位ＥＣＵ７は、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network）により、電源装置１００と接続されている。上位ＥＣＵ７は、車両の状態を示す情報や動作指示などを電源装置１００に対して送信する。 The host ECU 7 is connected to the power supply apparatus 100 by, for example, CAN (Controller Area Network). The host ECU 7 transmits information indicating the state of the vehicle, operation instructions, and the like to the power supply device 100.

ＩＧ−ＳＷ８の一端は、バッテリ１２の正極と接続されている。ＩＧ−ＳＷ８の他端は、電源装置１００に接続されている。バッテリ１２の負極は、接地されている。大電流負荷４、発電機１３、負荷５、および上位ＥＣＵ７は、バッテリ１２に並列に接続されている。 One end of the IG-SW 8 is connected to the positive electrode of the battery 12. The other end of the IG-SW 8 is connected to the power supply device 100. The negative electrode of the battery 12 is grounded. The large current load 4, the generator 13, the load 5, and the host ECU 7 are connected to the battery 12 in parallel.

電源装置１００は、電力経路Ｌ１〜Ｌ４、接続端子Ｃ１〜Ｃ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ９、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３ａ、ＦＥＴ３ｂ、制御部１０、電圧検出部１４、および電流検出部１５を備えている。 The power supply device 100 includes power paths L1 to L4, connection terminals C1 to C3, a DC-DC converter 9, an FET (field effect transistor) 1, an FET2, an FET3a, an FET3b, a control unit 10, a voltage detection unit 14, and a current detection unit. 15 is provided.

第１接続端子Ｃ１には、バッテリ１２の正極が接続されている。第２接続端子Ｃ２には、キャパシタ１１が接続されている。第３接続端子Ｃ３には、被保護負荷６が接続されている。なお、図１の電源装置１００を示す一点鎖線の枠上にあるその他の白丸も接続端子を示している（符号省略、以降の各図も同様）。 The positive electrode of the battery 12 is connected to the first connection terminal C1. The capacitor 11 is connected to the second connection terminal C2. A protected load 6 is connected to the third connection terminal C3. In addition, the other white circle on the frame of the dashed-dotted line which shows the power supply device 100 of FIG.

ＤＣ−ＤＣコンバータ９は、２つの入出力端子Ｔ１、Ｔ２を備え、４象限の双方向昇降圧機能を有している。制御部１０は、ＣＰＵとメモリから成り、ＤＣ−ＤＣコンバータ９の動作をＰＷＭ（パルス幅変調）で制御する。また、制御部１０は、上位ＥＣＵ７と相互に通信する。特に、制御部１０は、上位ＥＣＵ７から車両の状態を示す情報や動作指示を受信する。なお、図１では、電源装置１００内の制御系配線や通信系配線の図示を省略している（以降の各図においても同様）。 The DC-DC converter 9 includes two input / output terminals T1 and T2 and has a four-quadrant bidirectional step-up / step-down function. The control unit 10 includes a CPU and a memory, and controls the operation of the DC-DC converter 9 by PWM (pulse width modulation). The control unit 10 communicates with the host ECU 7. In particular, the control unit 10 receives information indicating the state of the vehicle and operation instructions from the host ECU 7. In FIG. 1, illustration of control system wiring and communication system wiring in the power supply apparatus 100 is omitted (the same applies to the subsequent drawings).

第１電力経路Ｌ１の一端は、第１接続端子Ｃ１に接続され、第１電力経路Ｌ１の他端は、ＤＣ−ＤＣコンバータ９の第１入出力端子Ｔ１に接続されている。第２電力経路Ｌ２の一端は、第２接続端子Ｃ２に接続され、第２電力経路Ｌ２の他端は、ＤＣ−ＤＣコンバータ９の第２入出力端子Ｔ２に接続されている。第３電力経路Ｌ３の一端は、第３接続端子Ｃ３に接続され、第３電力経路Ｌ３の他端は、第２電力経路Ｌ２に接続されている。第４電力経路Ｌ４の一端は、第１電力経路Ｌ１に接続され、第４電力経路Ｌ４の他端は、第３電力経路Ｌ３に接続されている。 One end of the first power path L1 is connected to the first connection terminal C1, and the other end of the first power path L1 is connected to the first input / output terminal T1 of the DC-DC converter 9. One end of the second power path L2 is connected to the second connection terminal C2, and the other end of the second power path L2 is connected to the second input / output terminal T2 of the DC-DC converter 9. One end of the third power path L3 is connected to the third connection terminal C3, and the other end of the third power path L3 is connected to the second power path L2. One end of the fourth power path L4 is connected to the first power path L1, and the other end of the fourth power path L4 is connected to the third power path L3.

図１のＰｘは、第２電力経路Ｌ２と第３電力経路Ｌ３の接続点である。Ｐｙは、第３電力経路Ｌ３と第４電力経路Ｌ４の接続点である。Ｐｚは、第１電力経路Ｌ１と第４電力経路Ｌ４の接続点である（以降の各図においても同様）。 Px in FIG. 1 is a connection point between the second power path L2 and the third power path L3. Py is a connection point between the third power path L3 and the fourth power path L4. Pz is a connection point between the first power path L1 and the fourth power path L4 (the same applies to the subsequent drawings).

ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３ａ、ＦＥＴ３ｂは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）から構成されている。 The FET1, FET2, FET3a, and FET3b are configured by N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

ＦＥＴ１は、第４電力経路Ｌ４上に設けられている。ＦＥＴ１のドレインは、第３電力経路Ｌ３および被保護負荷６に接続され、ＦＥＴ１のソースは、第１電力経路Ｌ１に接続されている。ＦＥＴ１に並列に接続されたダイオードＤ１は、ＦＥＴ１の寄生ダイオードである。ダイオードＤ１のアノードは、第１電力経路Ｌ１に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、第３電力経路Ｌ３および被保護負荷６に接続されている。このため、ダイオードＤ１は、第１電力経路Ｌ１側から第３電力経路Ｌ３側へ電流を流す。ＦＥＴ１は、本発明の「第１スイッチング素子」の一例である。 The FET1 is provided on the fourth power path L4. The drain of FET1 is connected to the third power path L3 and the protected load 6, and the source of FET1 is connected to the first power path L1. A diode D1 connected in parallel to the FET1 is a parasitic diode of the FET1. The anode of the diode D1 is connected to the first power path L1, and the cathode of the diode D1 is connected to the third power path L3 and the protected load 6. For this reason, the diode D1 allows a current to flow from the first power path L1 side to the third power path L3 side. The FET 1 is an example of the “first switching element” in the present invention.

ＦＥＴ２は、第２電力経路Ｌ２上の第３電力経路Ｌ３との接続点Ｐｘと第２接続端子Ｃ２との間に設けられている。ＦＥＴ２のドレインは、第３電力経路Ｌ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ９の第２入出力端子Ｔ２に接続され、ＦＥＴ２のソースは、第２接続端子Ｃ２に接続されている。ＦＥＴ２に並列に接続されたダイオードＤ２は、ＦＥＴ２の寄生ダイオードである。ダイオードＤ２のアノードは、第２接続端子Ｃ２に接続され、ダイオードＤ２のカソードは、第３電力経路Ｌ３およびＤＣ−ＤＣコンバータ９の第２入出力端子Ｔ２に接続されている。ＦＥＴ２は、本発明の「第２スイッチング素子」の一例である。 The FET 2 is provided between the connection point Px with the third power path L3 on the second power path L2 and the second connection terminal C2. The drain of the FET 2 is connected to the third power path L3 and the second input / output terminal T2 of the DC-DC converter 9, and the source of the FET 2 is connected to the second connection terminal C2. The diode D2 connected in parallel to the FET2 is a parasitic diode of the FET2. The anode of the diode D2 is connected to the second connection terminal C2, and the cathode of the diode D2 is connected to the third power path L3 and the second input / output terminal T2 of the DC-DC converter 9. The FET 2 is an example of the “second switching element” in the present invention.

ＦＥＴ３ａ、ＦＥＴ３ｂは、第３電力経路Ｌ３上の第４電力経路Ｌ４との接続点Ｐｙと第２電力経路Ｌ２との接続点Ｐｘとの間に直列に接続されている。ＦＥＴ３ａのドレインは、第２電力経路Ｌ２に接続されている。ＦＥＴ３ａのソースは、ＦＥＴ３ｂのソースと接続されている。ＦＥＴ３ｂのドレインは、第４電力経路Ｌ４および被保護負荷６に接続されている。 The FET 3a and FET 3b are connected in series between a connection point Py with the fourth power path L4 on the third power path L3 and a connection point Px with the second power path L2. The drain of the FET 3a is connected to the second power path L2. The source of the FET 3a is connected to the source of the FET 3b. The drain of the FET 3b is connected to the fourth power path L4 and the protected load 6.

ＦＥＴ３ａに並列に接続されたダイオードＤ３ａは、ＦＥＴ３ａの寄生ダイオードである。ＦＥＴ３ｂに並列に接続されたダイオードＤ３ｂは、ＦＥＴ３ｂの寄生ダイオードである。ダイオードＤ３ａのカソードは、第２電力経路Ｌ２に接続されている。ダイオードＤ３ａのアノードは、ダイオードＤ３ｂのアノードと接続されている。ダイオードＤ３ｂのカソードは、第４電力経路Ｌ４および被保護負荷６に接続されている。つまり、ダイオードＤ３ａの向きとダイオードＤ３ｂの向きとは、逆になっている。ＦＥＴ３ａ、３ｂは、本発明の「第３スイッチング素子」の一例である。 A diode D3a connected in parallel to the FET 3a is a parasitic diode of the FET 3a. A diode D3b connected in parallel to the FET 3b is a parasitic diode of the FET 3b. The cathode of the diode D3a is connected to the second power path L2. The anode of the diode D3a is connected to the anode of the diode D3b. The cathode of the diode D3b is connected to the fourth power path L4 and the protected load 6. That is, the direction of the diode D3a is opposite to the direction of the diode D3b. The FETs 3a and 3b are examples of the “third switching element” in the present invention.

各ＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂのゲートは、それぞれ制御部１０に接続されている（図示省略、以降の各図においても同様）。制御部１０は、各ＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂのゲートに駆動信号を入力して、各ＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂのオン・オフ動作を制御する。 The gates of the FETs 1, 2, 3a, and 3b are connected to the control unit 10 (not shown, and the same applies to the subsequent drawings). The control unit 10 inputs drive signals to the gates of the FETs 1, 2, 3a, and 3b, and controls the on / off operations of the FETs 1, 2, 3a, and 3b.

電流検出部１５は、第２電力経路Ｌ２上の接続点ＰｘとＤＣ−ＤＣコンバータ９の入出力端子Ｔ２との間に設けられている。電流検出部１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を検出する。制御部１０は、スタータモータ４ａが動作するときに、電流検出部１５の検出値に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を制限する。 The current detection unit 15 is provided between the connection point Px on the second power path L 2 and the input / output terminal T 2 of the DC-DC converter 9. The current detection unit 15 detects a current flowing through the DC-DC converter 9. The control unit 10 limits the current flowing through the DC-DC converter 9 based on the detection value of the current detection unit 15 when the starter motor 4a operates.

電圧検出部１４は、キャパシタ１１の電圧を検出する。制御部１０は、電圧検出部１４の検出電圧に基づいて、キャパシタ１１の充電量を算出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ９とＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂの動作を制御する。 The voltage detector 14 detects the voltage of the capacitor 11. The control unit 10 calculates the charge amount of the capacitor 11 based on the detection voltage of the voltage detection unit 14, and controls the operation of the DC-DC converter 9 and the FETs 1, 2, 3a, and 3b.

次に、電源装置１００とその周辺部の電力の流れを、図２〜図８を参照しながら説明する。 Next, the flow of power in the power supply apparatus 100 and its peripheral part will be described with reference to FIGS.

ＩＧ−ＳＷ８がオフ状態にあるときは、車両が停止状態にあり、回生システム２００がスタンバイ状態にある。このとき、上位ＥＣＵ７や負荷５、６には、これらが動作できるように、電流を流す必要があるため、図２に矢印で示すように、バッテリ１２の電力が負荷５、上位ＥＣＵ７、および電源装置１００に供給される。 When IG-SW 8 is in the off state, the vehicle is in a stopped state, and regeneration system 200 is in a standby state. At this time, since it is necessary to pass a current to the host ECU 7 and the loads 5 and 6 so that they can operate, the power of the battery 12 is supplied to the load 5, the host ECU 7, and the power source as indicated by arrows in FIG. Supplied to the apparatus 100.

このスタインバイ時に、電源装置１００では、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が停止（オフ）状態にあり、ＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂがオフ状態にある。このため、バッテリ１２から電源装置１００の第１接続端子Ｃ１に供給された電力は、第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１のダイオードＤ１、第３電力経路Ｌ３、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。 At the time of this standby, in the power supply apparatus 100, the DC-DC converter 9 is in a stopped (off) state, and the FETs 1, 2, 3a, and 3b are in an off state. For this reason, the electric power supplied from the battery 12 to the first connection terminal C1 of the power supply device 100 includes the first power path L1, the fourth power path L4, the diode D1, the third power path L3, and the third connection terminal. It is supplied to the protected load 6 through C3.

そして、運転手の操作によりＩＧ−ＳＷ８がオンされると、エンジンを初回始動するため、スタータモータ４ａが初回起動される。このとき、図３に矢印で示すように、スタータモータ４ａはバッテリ１２の電力により起動する。また、電源装置１００では、制御部１０が、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を停止したまま、ＦＥＴ１だけをオンする。これにより、バッテリ１２の電力が、第１接続端子Ｃ１から第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、第３電力経路Ｌ３、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。 When the IG-SW 8 is turned on by the driver's operation, the starter motor 4a is started for the first time in order to start the engine for the first time. At this time, as indicated by an arrow in FIG. 3, the starter motor 4 a is activated by the power of the battery 12. In the power supply apparatus 100, the control unit 10 turns on only the FET 1 while the DC-DC converter 9 is stopped. Thereby, the power of the battery 12 passes from the first connection terminal C1 to the protected load 6 through the first power path L1, the fourth power path L4, the FET 1, the third power path L3, and the third connection terminal C3. Supplied.

エンジンが始動した後、運転手の操作により車両が初回走行すると、発電機１３で発電が行われる。発電機１３で発電された電力は、図４に矢印で示すように、負荷５、上位ＥＣＵ７、および電源装置１００に供給される。 When the vehicle travels for the first time by the driver's operation after the engine is started, the generator 13 generates power. The electric power generated by the generator 13 is supplied to the load 5, the host ECU 7, and the power supply device 100 as indicated by arrows in FIG. 4.

この初回走行時に電源装置１００では、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が停止状態で、ＦＥＴ１がオン状態で、ＦＥＴ２、３ａ、３ｂがオフ状態にある。このため、発電機１３からの電力は、第１接続端子Ｃ１から第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、第３電力経路Ｌ３、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。 In the power supply device 100 during the first run, the DC-DC converter 9 is in a stopped state, the FET 1 is in an on state, and the FETs 2, 3a, and 3b are in an off state. Therefore, the power from the generator 13 passes through the first power path L1, the fourth power path L4, the FET 1, the third power path L3, and the third connection terminal C3 from the first connection terminal C1 to the protected load. 6 is supplied.

車両の走行中において、たとえば運転手がアクセルペダルを解放したり、ブレーキペダルを踏み込んだりして、車両が減速すると、発電機１３が回生電力を発生する。この回生電力は、図５に矢印で示すように、発電機１３から、負荷５、上位ＥＣＵ７、バッテリ１２、および電源装置１００へ供給される。このとき、バッテリ１２の電圧が低下している場合は、回生電力でバッテリ１２が充電される。 When the vehicle decelerates, for example, when the driver releases the accelerator pedal or depresses the brake pedal while the vehicle is running, the generator 13 generates regenerative power. This regenerative power is supplied from the generator 13 to the load 5, the host ECU 7, the battery 12, and the power supply device 100 as indicated by arrows in FIG. 5. At this time, when the voltage of the battery 12 is lowered, the battery 12 is charged with regenerative power.

回生電力が発生する際、電源装置１００では、制御部１０が、ＦＥＴ１、２をオンし、ＦＥＴ３ａ、３ｂをオフする。これにより、回生電力が第１接続端子Ｃ１から、第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、第３電力経路Ｌ３、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。また、制御部１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を動作（オン）させ、第１接続端子Ｃ１から第１電力経路Ｌ１を通って入力される回生電力の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ９でキャパシタ１１に対応する電圧に変換（昇圧または降圧）して、第２電力経路Ｌ２へ電力を出力する。この電力は、第２電力経路Ｌ２からＦＥＴ２と第２接続端子Ｃ２を通って、キャパシタ１１に蓄えられる。つまり、回生電力でキャパシタ１１が充電される。 When regenerative power is generated, in the power supply apparatus 100, the control unit 10 turns on the FETs 1 and 2 and turns off the FETs 3a and 3b. Thereby, the regenerative power is supplied from the first connection terminal C1 to the protected load 6 through the first power path L1, the fourth power path L4, the FET 1, the third power path L3, and the third connection terminal C3. The Further, the control unit 10 operates (turns on) the DC-DC converter 9, and the voltage of regenerative power input from the first connection terminal C 1 through the first power path L 1 is applied to the capacitor 11 by the DC-DC converter 9. It converts into a corresponding voltage (step-up or step-down) and outputs power to the second power path L2. This power is stored in the capacitor 11 from the second power path L2 through the FET 2 and the second connection terminal C2. That is, the capacitor 11 is charged with regenerative power.

車両がアイドリングストップ以外の状態で、発電機１３が発電しない場合は、スタータモータ４ａの起動も行われない。これは、たとえば、バッテリ１２およびキャパシタ１１の電圧が十分高い場合である。このような発電機１３の非発電時でかつスタータモータ４ａの非動作時は、図６に矢印で示すように、バッテリ１２の電力が負荷５、上位ＥＣＵ７、および電源装置１００へ供給される。このとき、電源装置１００では、制御部１０が、ＦＥＴ１をオンする。これにより、バッテリ１２からの電力が、第１接続端子Ｃ１、第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、および第３電力経路Ｌ３を通って、被保護負荷６に供給される。 When the generator 13 does not generate power in a state other than idling stop, the starter motor 4a is not started. This is the case, for example, when the voltages of the battery 12 and the capacitor 11 are sufficiently high. When the generator 13 is not generating power and the starter motor 4a is not operating, the power of the battery 12 is supplied to the load 5, the host ECU 7, and the power supply device 100 as shown by arrows in FIG. At this time, in the power supply apparatus 100, the control unit 10 turns on the FET1. Thereby, the power from the battery 12 is supplied to the protected load 6 through the first connection terminal C1, the first power path L1, the fourth power path L4, the FET1, and the third power path L3.

また、制御部１０は、図６に示すように、ＦＥＴ３ａ、３ｂをオフし、ＦＥＴ２をオンする。そして、制御部１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を動作させ、キャパシタ１１から第２接続端子Ｃ２と第２電力経路Ｌ２とＦＥＴ２を通って入力される電圧を、ＤＣ−ＤＣコンバータ９で被保護負荷６に対応する電圧に変換して、第１電力経路Ｌ１に電力を出力する。この電力は、第１電力経路Ｌ１から第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、第３電力経路Ｌ３、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。つまり、キャパシタ１１が放電される。 Further, as shown in FIG. 6, the control unit 10 turns off the FETs 3 a and 3 b and turns on the FET 2. Then, the control unit 10 operates the DC-DC converter 9, and the DC-DC converter 9 converts the voltage input from the capacitor 11 through the second connection terminal C 2, the second power path L 2, and the FET 2. 6 to output the power to the first power path L1. This power is supplied from the first power path L1 to the protected load 6 through the fourth power path L4, the FET 1, the third power path L3, and the third connection terminal C3. That is, the capacitor 11 is discharged.

車両が極低速走行状態または停止状態になって、所定のアイドリングストップ移行条件が成立すると、アイドリングストップが開始される。このときのアイドリングストップ移行条件としては、たとえば、エンジンの再始動時に被保護負荷６へ供給可能な電力がキャパシタ１１またはバッテリ１２に残っていることである。アイドリングストップ移行条件の成立判定やアイドリングストップの制御は、上位ＥＣＵ７で行われる。アイドリングストップ中は、発電機１３で発電されたり回生電力が発生したりすることはない。 The idling stop is started when a predetermined idling stop transition condition is satisfied when the vehicle enters an extremely low speed running state or is stopped. The idling stop transition condition at this time is, for example, that the electric power that can be supplied to the protected load 6 remains in the capacitor 11 or the battery 12 when the engine is restarted. The host ECU 7 determines whether the idling stop transition condition is satisfied and controls the idling stop. During idling stop, the generator 13 does not generate power or generate regenerative power.

その後、アイドリングストップが終了して、エンジンの再始動のため、スタータモータ４ａが起動するときに、制御部１０は、電圧検出部１４によりキャパシタ１１の電圧を検出する。このとき、電圧検出部１４で検出したキャパシタ１１の電圧が、所定値（被保護負荷６を駆動するのに必要な電圧より大きな値）以上であれば、制御部１０は、図７に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を動作させ、ＦＥＴ１をオフし、ＦＥＴ２、３ａ、３ｂをオンする。これにより、図７に矢印で示すように、キャパシタ１１からの電力が、第２接続端子Ｃ２、第２電力経路Ｌ２、ＦＥＴ２、第３電力経路Ｌ３、ＦＥＴ３ａ、３ｂ、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。 Thereafter, when the idling stop is completed and the starter motor 4a is started for restarting the engine, the control unit 10 detects the voltage of the capacitor 11 by the voltage detection unit 14. At this time, if the voltage of the capacitor 11 detected by the voltage detection unit 14 is equal to or higher than a predetermined value (a value larger than the voltage necessary for driving the protected load 6), the control unit 10 will be shown in FIG. Then, the DC-DC converter 9 is operated, the FET 1 is turned off, and the FETs 2, 3a, 3b are turned on. Thereby, as indicated by an arrow in FIG. 7, the power from the capacitor 11 passes through the second connection terminal C2, the second power path L2, the FET2, the third power path L3, the FETs 3a and 3b, and the third connection terminal C3. Then, it is supplied to the protected load 6.

また、制御部１０が、キャパシタ１１から第２接続端子Ｃ２と第２電力経路Ｌ２とＦＥＴ２を通って入力される電圧を、ＤＣ−ＤＣコンバータ９でスタータモータ４ａや他の負荷４、５に対応する電圧に変換して、第１電力経路Ｌ１に電力を出力する。この電力は、第１電力経路Ｌ１から第１接続端子Ｃ１を通って、スタータモータ４ａや他の負荷４、５に供給される。つまり、キャパシタ１１の充電量が多い場合には、キャパシタ１１の電力が被保護負荷６だけでなく、負荷４、４ａ、５にも供給される。 Further, the control unit 10 applies the voltage input from the capacitor 11 through the second connection terminal C2, the second power path L2, and the FET 2 to the starter motor 4a and other loads 4 and 5 by the DC-DC converter 9. The power is output to the first power path L1. This electric power is supplied from the first electric power path L1 to the starter motor 4a and other loads 4 and 5 through the first connection terminal C1. That is, when the charge amount of the capacitor 11 is large, the power of the capacitor 11 is supplied not only to the protected load 6 but also to the loads 4, 4 a and 5.

また、このようにキャパシタ１１の電力をＤＣ−ＤＣコンバータ９により負荷４、４ａ、５に供給する際に、制御部１０は、電流検出部１５によりキャパシタ１１側からＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を検出する。そして、制御部１０は、電流検出部１５の検出値（電流値）に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を、被保護負荷６の駆動に支障のない規定値以下に制限する。具体的には、制御部１０は、電流検出部１５の検出値が規定値以下になるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９のＰＷＭのオンデューティーを制御する。これにより、スタータモータ４ａの動作時（初回起動時を除く）に、キャパシタ１１からスタータモータ４ａに電流が流れても、キャパシタ１１から被保護負荷６への供給電圧は、該負荷６の駆動に支障が出るほど低下することはなく、被保護負荷６は安定に駆動し続ける。 In addition, when the power of the capacitor 11 is supplied to the loads 4, 4 a, and 5 by the DC-DC converter 9 in this way, the control unit 10 causes the current detection unit 15 to supply a current that flows from the capacitor 11 side to the DC-DC converter 9. Is detected. Then, the control unit 10 limits the current flowing through the DC-DC converter 9 to a predetermined value or less that does not hinder driving of the protected load 6 based on the detection value (current value) of the current detection unit 15. Specifically, the control unit 10 controls the PWM on-duty of the DC-DC converter 9 so that the detection value of the current detection unit 15 becomes a specified value or less. Thus, even when a current flows from the capacitor 11 to the starter motor 4a during the operation of the starter motor 4a (except for the first start-up), the supply voltage from the capacitor 11 to the protected load 6 is used to drive the load 6. It does not drop so as to cause trouble, and the protected load 6 continues to drive stably.

一方、アイドリングストップ後のスタータモータ４ａが起動するときに、電圧検出部１４で検出したキャパシタ１１の電圧が所定値未満であれば、制御部１０は、図８に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９を停止し、ＦＥＴ１をオフし、ＦＥＴ２、３ａ、３ｂをオンする。これにより、図８に矢印で示すように、キャパシタ１１からの電力が、第２接続端子Ｃ２、第２電力経路Ｌ２、ＦＥＴ２、第３電力経路Ｌ３、ＦＥＴ３ａ、３ｂ、および第３接続端子Ｃ３を通って、被保護負荷６に供給される。 On the other hand, if the voltage of the capacitor 11 detected by the voltage detection unit 14 is less than a predetermined value when the starter motor 4a after the idling stop is started, the control unit 10 performs a DC-DC converter as shown in FIG. 9 is stopped, FET 1 is turned off, and FETs 2, 3a and 3b are turned on. As a result, as indicated by an arrow in FIG. 8, the power from the capacitor 11 passes through the second connection terminal C2, the second power path L2, the FET2, the third power path L3, the FETs 3a and 3b, and the third connection terminal C3. Then, it is supplied to the protected load 6.

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が停止し、ＦＥＴ１がオフとなっているので、被保護負荷６やバッテリ１２などに対してキャパシタ１１が電気的に切り離される。このため、スタータモータ４ａの起動時に、バッテリ１２からスタータモータ４ａに電流が流れても、キャパシタ１１から被保護負荷６への供給電圧は低下せず、被保護負荷６は安定に駆動し続ける。 Further, since the DC-DC converter 9 is stopped and the FET 1 is turned off, the capacitor 11 is electrically disconnected from the protected load 6 and the battery 12. For this reason, even when a current flows from the battery 12 to the starter motor 4a when the starter motor 4a is started, the supply voltage from the capacitor 11 to the protected load 6 does not decrease, and the protected load 6 continues to be driven stably.

車両のアイドリングストップ中も、上記図７および図８のように、キャパシタ１１の電圧と所定値との比較結果に基づいて、キャパシタ１１の電力を負荷４、４ａ、５、６に供給してもよい。 Even during idling stop of the vehicle, as shown in FIGS. 7 and 8, even if the power of the capacitor 11 is supplied to the loads 4, 4a, 5 and 6 based on the comparison result between the voltage of the capacitor 11 and a predetermined value. Good.

上記実施形態によると、発電機１３で発生した回生電力を、電源装置１００の第１電力経路Ｌ１、ＤＣ−ＤＣコンバータ９、第２電力経路Ｌ２、およびＦＥＴ２を通してキャパシタ１１に供給して、キャパシタ１１を充電することができる。そして、発電機１３が発電していない場合において、大電流負荷４のスタータモータ４ａが動作していないときに、キャパシタ１１の電力を第２電力経路Ｌ２、ＦＥＴ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ９、第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、および第３電力経路Ｌ３を通して、被保護負荷６に供給することができる。同時に、バッテリ１２の電力を第１電力経路Ｌ１、第４電力経路Ｌ４、ＦＥＴ１、および第３電力経路Ｌ３を通して、被保護負荷６に供給することもできる。また、スタータモータ４ａが動作するときに、キャパシタ１１の電力を、第２電力経路Ｌ２、ＦＥＴ２、第３電力経路Ｌ３、およびＦＥＴ３ａ、ＦＥＴ３ｂを通して、被保護負荷６に供給することができる。同時に、キャパシタ１１の電力を、第２電力経路Ｌ２、ＦＥＴ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ９、および第１電力経路Ｌ１を通して、スタータモータ４ａや負荷４、５に供給することもできる。よって、各負荷４、４ａ、５、６に電力を安定に供給し、発電機１３で発生した回生電力を有効に活用することができる。 According to the above embodiment, the regenerative power generated by the generator 13 is supplied to the capacitor 11 through the first power path L1, the DC-DC converter 9, the second power path L2, and the FET 2 of the power supply device 100, and the capacitor 11 Can be charged. When the generator 13 is not generating power and the starter motor 4a of the large current load 4 is not operating, the power of the capacitor 11 is transferred to the second power path L2, the FET 2, the DC-DC converter 9, the first The protected load 6 can be supplied through the power path L1, the fourth power path L4, the FET 1, and the third power path L3. At the same time, the power of the battery 12 can be supplied to the protected load 6 through the first power path L1, the fourth power path L4, the FET1, and the third power path L3. Further, when the starter motor 4a operates, the power of the capacitor 11 can be supplied to the protected load 6 through the second power path L2, the FET2, the third power path L3, and the FET3a and FET3b. At the same time, the power of the capacitor 11 can be supplied to the starter motor 4a and the loads 4 and 5 through the second power path L2, the FET 2, the DC-DC converter 9, and the first power path L1. Therefore, it is possible to stably supply power to each of the loads 4, 4 a, 5, 6 and to effectively use the regenerative power generated by the generator 13.

また、上記実施形態では、アイドリングストップ後のスタータモータ４ａが動作するときに、電流検出部１５の検出値に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を、被保護負荷６の駆動に支障のない規定値以下に制限している。このため、スタータモータ４ａの動作時に、キャパシタ１１の電力を各負荷４、４ａ、５、６に供給しても、キャパシタ１１から被保護負荷６への供給電圧が、該負荷６の駆動に支障が出るほど低下するのを防止することができ、被保護負荷６を安定に駆動し続けることが可能となる。 Moreover, in the said embodiment, when the starter motor 4a after idling stop operate | moves, based on the detected value of the electric current detection part 15, the electric current which flows into the DC-DC converter 9 is obstructed to the drive of the to-be-protected load 6. There is no limit below the specified value. For this reason, even if the power of the capacitor 11 is supplied to each of the loads 4, 4 a, 5, 6 during the operation of the starter motor 4 a, the supply voltage from the capacitor 11 to the protected load 6 hinders the driving of the load 6. Therefore, it is possible to prevent the drop of the load, and to continue to drive the protected load 6 stably.

また、上記実施形態では、アイドリングストップ後のスタータモータ４ａが動作するときに、キャパシタ１１の電圧が所定値以上であれば、キャパシタ１１の電力を負荷４、４ａ、５、６に供給し、キャパシタ１１の電圧が所定値未満であれば、キャパシタ１１の電力を被保護負荷６にだけ供給している。このため、被保護負荷６を駆動するのにキャパシタ１１の電力を使用しても、キャパシタ１１の残電力量が余り有るくらい多い場合に、キャパシタ１１の電力を各負荷４、４ａ、５、６に供給して、有効に活用することができる。また、キャパシタ１１の残電力量が被保護負荷６しか駆動できないくらい少ない場合に、キャパシタ１１の電力を被保護負荷６に供給して、被保護負荷６を安定に駆動しつつ、キャパシタ１１の電力を有効に活用することができる。つまり、発電機１３で発生した回生電力をキャパシタ１１に充電した後、有効に活用することができる。 In the above embodiment, when the starter motor 4a after the idling stop is operated, if the voltage of the capacitor 11 is equal to or higher than a predetermined value, the power of the capacitor 11 is supplied to the loads 4, 4a, 5, and 6 If the voltage of 11 is less than a predetermined value, the power of the capacitor 11 is supplied only to the protected load 6. For this reason, even if the power of the capacitor 11 is used to drive the protected load 6, if the remaining power amount of the capacitor 11 is large enough, the power of the capacitor 11 is used for each load 4, 4a, 5, 6 Can be used effectively. Further, when the remaining power amount of the capacitor 11 is so small that only the protected load 6 can be driven, the power of the capacitor 11 is supplied to the protected load 6 to drive the protected load 6 stably, while the power of the capacitor 11 is stable. Can be used effectively. That is, the regenerative power generated by the generator 13 can be effectively utilized after charging the capacitor 11.

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を検出するために、第２電力経路Ｌ２上の接続点ＰｘとＤＣ−ＤＣコンバータ９の入出力端子Ｔ２との間に電流検出部１５を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、第１電力経路Ｌ１上の接続点Ｐｚ（図１）とＤＣ−ＤＣコンバータ９の入出力端子Ｔ１との間、もしくはＤＣ−ＤＣコンバータ９の接地ライン（図示省略）上に、電流検出部を設けてもよい。このようにしても、電流検出部によりＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を検出することができる。 The present invention can employ various embodiments other than those described above. For example, in the above embodiment, in order to detect the current flowing through the DC-DC converter 9, the current detection unit is connected between the connection point Px on the second power path L 2 and the input / output terminal T 2 of the DC-DC converter 9. Although an example in which 15 is provided is shown, the present invention is not limited to this. Other than this, for example, between the connection point Pz (FIG. 1) on the first power path L1 and the input / output terminal T1 of the DC-DC converter 9, or on the ground line (not shown) of the DC-DC converter 9. A current detector may be provided. Even in this case, the current flowing through the DC-DC converter 9 can be detected by the current detector.

または、第２電力経路Ｌ２上の接続点Ｐｘと第２接続端子Ｃ２の間に、ＦＥＴ２を流れる電流を検出する第１電流検出部を設け、第３電力経路Ｌ３上の接続点Ｐｙと第３接続端子Ｃ３の間にＦＥＴ３ａ、３ｂを流れる電流を検出する第２電流検出部を設けてもよい。この場合、第１電流検出部の検出値から第２電流検出部の検出値を減算することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流を検出することができる。 Alternatively, a first current detector that detects a current flowing through the FET 2 is provided between the connection point Px on the second power path L2 and the second connection terminal C2, and the connection point Py on the third power path L3 and the third You may provide the 2nd electric current detection part which detects the electric current which flows into FET3a, 3b between the connection terminals C3. In this case, the current flowing through the DC-DC converter 9 can be detected by subtracting the detection value of the second current detection unit from the detection value of the first current detection unit.

また、バッテリ１２からの電流経路の分岐点Ｐｖ（図１に図示）と第１接続端子Ｃ１の間のような、電源装置１００の外部に電流検出部を設けてもよい。この場合、電流検出部で検出したＤＣ−ＤＣコンバータ９に流れる電流値を、ＣＡＮなどにより電源装置１００の制御部１０に出力すればよい。 Further, a current detection unit may be provided outside the power supply apparatus 100, such as between the branch point Pv (illustrated in FIG. 1) of the current path from the battery 12 and the first connection terminal C1. In this case, the value of the current flowing in the DC-DC converter 9 detected by the current detection unit may be output to the control unit 10 of the power supply apparatus 100 by CAN or the like.

また、以上の実施形態では、第３電力経路Ｌ３上に２つのＦＥＴ３ａ、３ｂを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。ＦＥＴ３ａ、３ｂのうちいずれか１つを第３電力経路Ｌ３上に設けてもよい。 Moreover, although the example which provided two FET3a, 3b on the 3rd electric power path | route L3 was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this. Any one of the FETs 3a and 3b may be provided on the third power path L3.

また、以上の実施形態では、第１〜第３スイッチング素子としてＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ１、２、３ａ、３ｂを用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。また、ＭＯＳＦＥＴの代わりに、接合形ＦＥＴを用いてもよい。さらに、トランジスタまたはリレーなどのような、他のスイッチング素子を各電力経路Ｌ２〜Ｌ４にそれぞれ設けてもよい。 In the above embodiment, an example in which N-channel MOSFETs 1, 2, 3a, and 3b are used as the first to third switching elements has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition, for example, a P-channel type MOSFET may be used. Further, a junction FET may be used instead of the MOSFET. Further, other switching elements such as transistors or relays may be provided in the power paths L2 to L4, respectively.

また、以上の実施形態では、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有した車両用の電源装置１００に、本発明を適用した例を挙げたが、これに限るものではない。これ以外の、たとえば減速回生機能は有しているがアイドリングストップ機能は有していない車両用の電源装置や、その他の用途の電源装置に対しても、本発明を適用することは可能である。 Moreover, although the example which applied this invention to the power supply device 100 for vehicles which has an idling stop function and a deceleration regeneration function was given in the above embodiment, it is not restricted to this. Other than this, for example, the present invention can be applied to a power supply device for a vehicle that has a deceleration regeneration function but does not have an idling stop function, and a power supply device for other purposes. .

１ＦＥＴ（第１スイッチング素子）
２ＦＥＴ（第２スイッチング素子）
３ａＦＥＴ（第３スイッチング素子）
３ｂＦＥＴ（第３スイッチング素子）
４大電流負荷
４ａスタータモータ
６被保護負荷
９ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０制御部
１１キャパシタ（蓄電部）
１２バッテリ（直流電源）
１３発電機
１４電圧検出部
１５電流検出部
１００電源装置
Ｃ１第１接続端子
Ｃ２第２接続端子
Ｃ３第３接続端子
Ｌ１第１電力経路
Ｌ２第２電力経路
Ｌ３第３電力経路
Ｌ４第４電力経路
Ｐｘ第２電力経路上の第３電力経路との接続点
Ｐｙ第３電力経路上の第４電力経路との接続点
Ｔ１第１入出力端子
Ｔ２第２入出力端子 1 FET (first switching element)
2 FET (second switching element)
3a FET (third switching element)
3b FET (third switching element)
4 Large Current Load 4a Starter Motor 6 Protected Load 9 DC-DC Converter 10 Control Unit 11 Capacitor (Power Storage Unit)
12 Battery (DC power supply)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Generator 14 Voltage detection part 15 Current detection part 100 Power supply device C1 1st connection terminal C2 2nd connection terminal C3 3rd connection terminal L1 1st power path L2 2nd power path L3 3rd power path L4 4th power path Px Connection point with third power path on second power path Py Connection point with fourth power path on third power path T1 First input / output terminal T2 Second input / output terminal

Claims

A large current load through which a large current flows during operation, a protected load that needs to be protected so that the supply voltage does not decrease, a generator that generates regenerative power, and the large current load and the generator are connected in parallel. A direct current power source and a power storage unit for storing power are connected to each other, regenerative power generated by the generator is stored in the power storage unit, and the DC power source or the power of the power storage unit is supplied to each load. In power supply,
A first connection terminal to which the DC power supply is connected;
A second connection terminal to which the power storage unit is connected;
A third connection terminal to which the protected load is connected;
A DC-DC converter;
A first power path having one end connected to the first connection terminal and the other end connected to a first input / output terminal provided in the DC-DC converter;
A second power path having one end connected to the second connection terminal and the other end connected to a second input / output terminal provided in the DC-DC converter;
A third power path having one end connected to the third connection terminal and the other end connected to the second power path;
A fourth power path having one end connected to the first power path and the other end connected to the third power path;
A first switching element provided on the fourth power path;
A second switching element provided between a connection point with the third power path on the second power path and the second connection terminal;
A third switching element provided between a connection point with the fourth power path on the third power path and a connection point with the second power path;
A controller that controls the operation of the DC-DC converter and the on / off operation of each switching element;
The controller is
In the case where the generator is not generating power,
When the high current load is not operating,
Operating the DC-DC converter, turning on the first switching element and the second switching element, turning off the third switching element;
When the large current load operates,
A power supply apparatus comprising: operating the DC-DC converter; turning off the first switching element; and turning on the second switching element and the third switching element.

The power supply device according to claim 1,
A current detection unit for detecting a current flowing through the DC-DC converter;
The controller is
In the case where the generator is not generating power, when the large current load operates,
A power supply apparatus, characterized in that, based on a detection value of the current detection unit, a current flowing through the DC-DC converter is limited to a predetermined value or less that does not hinder driving of the protected load.

The power supply device according to claim 1 or 2,
A voltage detection unit for detecting a voltage of the power storage unit;
The controller is
In the case where the generator is not generating power,
When the large current load operates,
If the voltage of the power storage unit detected by the voltage detection unit is greater than or equal to a predetermined value greater than the voltage required to drive the protected load, the DC-DC converter is operated, and the first switching element is Turning off, turning on the second switching element and the third switching element;
If the voltage of the power storage unit is less than the predetermined value, the DC-DC converter is stopped, the first switching element is turned off, and the second switching element and the third switching element are turned on. A featured power supply.

The power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The controller is
When the large current load is not operating, the DC-DC converter is operated, the first switching element and the second switching element are turned on, and the third switching element is turned off. The power of the unit is supplied to the protected load through the second switching element, the DC-DC converter, and the first switching element, and the power of the DC power supply is supplied to the protected load through the first switching element. And
When the large current load is operated, the DC-DC converter is operated, the first switching element is turned off, and the second switching element and the third switching element are turned on. Electric power is supplied to the protected load through the second switching element and the third switching element, and electric power of the power storage unit is supplied to the large current load through the second switching element and the DC-DC converter. A power supply device characterized by that.

The power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The controller is
When regenerative power is generated in the generator, the DC-DC converter is operated, the first switching element and the second switching element are turned on, and the third switching element is turned off. A power supply device, wherein the power storage unit is charged with electric power.