JP6379008B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源を制御する装置（電源制御装置）に関し、特に、例えば車両電源、昇圧電源等の電源への回生を制御する電源制御装置に関する。

例えば特許文献１は、車両電源の電力を複数の電装負荷（車載負荷）に分配するシステムを開示し、そのシステムは、複数の電磁リレーを利用して、複数の電装負荷への電力の供給／停止を管理又は制御することができる。特に、特許文献１のシステムは、電磁リレーのコイル（リレーコイル）に流れる電流を管理するＭＯＳＦＥＴをＰＷＭ信号で駆動しながら、電磁リレーの接点のＯＮ状態を維持することができる。言い換えれば、特許文献１のシステムでは、ＭＯＳＦＥＴを常にＯＮ状態に保つのではなく、ＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態／ＯＦＦ状態（ＰＷＭ駆動）に保ち、これにより、コイルでの発熱量を低減させることができる。

特開２０１２−０３４５５０号公報

しかしながら、本発明者は、特許文献１のコイルでの発熱量は、より一層低減させる必要があることを認識した。言い換えれば、特許文献１のコイルでは、電力を無駄に消費してしまう。ところで、近年、例えば自動車等の車両は、多くの機器（車載負荷）を搭載する傾向にあり、従って、車両に、車両電源（車両バッテリ）から多くのリレーを介して、車両電源の電力を多くの機器に供給させたいというニーズがある。このような観点からも、本発明者は、リレーのコイルの消費電力を低減させることが好ましいことを認識した。

本発明の１つの目的は、リレーが無駄に消費する電力を低減可能な電源制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、車両内の少なくとも１つの負荷への電力の供給を許可可能な少なくとも１つのリレーの少なくとも１つのコイルに流れる電流を管理する少なくとも１つのスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部を備える電源制御装置は、
前記少なくとも１つのスイッチング素子がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更される時に、前記少なくとも１つのコイルに蓄えられたエネルギーを電源に回生する回生部を更に備える。

第１の態様では、電源制御装置は、リレーのコイルに蓄えられたエネルギーを活用可能な回生部を備えている。言い換えれば、回生部は、リレーのコイルが無駄に電力を消費することを抑制している。このように、電源制御装置又は回生部は、リレーが無駄に消費する電力を低減させることができる。

第１の態様に従属する第２の態様において、前記制御部は、ＰＷＭ信号を生成し、前記ＰＷＭ信号に基づき前記少なくとも１つのスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御してもよい。

第２の態様では、スイッチング素子を常にＯＮ状態に保つのではなく、スイッチング素子をＯＮ状態／ＯＦＦ状態（ＰＷＭ駆動）に保ち、これにより、リレーのコイルでの発熱量を低減させることができる。

第２の態様に従属する第３の態様において、前記制御部は、前記電源の電圧に応じて前記ＰＷＭ信号のデューティ比を変更可能であってもよい。

第３の態様では、電源制御装置又は制御部は、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整することができる。言い換えれば、電源制御装置又は制御部は、電源の電圧に応じて必要なエネルギーだけを回生に利用することができる。

第１乃至第３の何れか１つの態様に従属する第４の態様において、少なくとも１つのリレーは、第１のリレー及び第２のリレーを含む複数のリレーであってもよく、
前記第１のリレーの第１のスイッチング素子及び前記第２のリレーの第２のスイッチング素子が前記制御部によってＯＮ／ＯＦＦ制御される時に、前記第１のスイッチング素子のＯＮ状態を表す第１の期間の全部又は一部は、前記第２のスイッチング素子のＯＦＦ状態を表す第２の期間の全部又は一部と一致してもよい。

第３の態様では、複数のスイッチ素子が同時にＯＮ／ＯＦＦ制御されないので、複数のリレーからのエネルギーが回生される電源電圧に生じ得る変動又はリプル（凹凸）を低減又は抑制することができる。

第１乃至第４の何れか１つの態様に従属する第５の態様において、前記電源は、車両電源から昇圧された昇圧電源であってもよい。

第５の態様では、例えばインジェクタ等の駆動に必要な昇圧電源に、リレーのコイルに蓄えられたエネルギーを活用することができる。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の各々は、本発明に従う電源制御装置の構成例を示す。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、リレーのコイルに出力される電圧及びリレーのコイルに流れる電流の説明図を示す。 本発明に従う電源制御装置の他の構成例を示す。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、例えば２つのリレーの２つのコイルに出力される電圧及び２つのリレーの２つのコイルに流れる電流の説明図を示す。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の各々は、本発明に従う電源制御装置の構成例を示し、図１（Ａ）の電源制御装置１０が例えばダイオードである電流制限部Ｄを備える一方、図１（Ａ）の電源制御装置１０がその電流制限部Ｄを備えない点で、両者は相違し、その他の点では、両者は一致している。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、電源制御装置１０は、制御部１４と、回生部２０と、を備えることができる。電源制御装置１０は、例えばスイッチング素子１６及び電源回路１２を更に備えることができる。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の電源制御装置１０は、その外部に、例えばリレー５０を備えているが、電源制御装置１０は、その内部に、例えばリレー５０を備えてもよい。

電源制御装置１０は、その外部から、例えば１３［Ｖ］の出力電圧を有する車両バッテリ３０（即ち、車両電源Ｖ３０）からの電力を入力することができる。図１（Ａ）の電源回路１２は、例えば電流制限部Ｄを介して車両バッテリ３０又は車両電源Ｖ３０からの電力を入力し、図１（Ｂ）の電源回路１２は、車両バッテリ３０又は車両電源Ｖ３０からの電力を例えば直接に入力することができる。電源回路１２は、例えばレギュレータＲＥＧを有し、例えば５［Ｖ］の出力電圧を有する回路駆動電源Ｖ１２を生成することができる。言い換えれば、電源回路１２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータである。もちろん、電源制御装置１０は、その内部に、電源回路１２を備えなくてもよく、電源制御装置１０は、その外部から、回路駆動電源Ｖ１２を入力してもよい。なお、電源制御装置１０は、リレー５０（コイル５２の一端）に、電圧Ｖ４０を出力することができる。

制御部１４は、例えば回路駆動電源Ｖ１２を入力し、動作することができる。制御部１４は、例えばマイクロコンピュータで構成され、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むことができる。例えば、ＲＯＭは、ＣＰＵに所定の動作を実行させるプログラムを記憶し、ＲＡＭは、ＣＰＵのワーク領域を形成することができる。また、制御部１４又は例えばＲＯＭは、例えばスイッチング素子１６を制御するために必要なデータ、例えばデューティ比を記憶することができる。

制御部１４は、リレー５０のコイル５２に流れる電流を管理するスイッチング素子１６を制御して、負荷Ｌに相当する車載装置（例えば車両用空調装置、エアバッグ装置等）に車両バッテリ３０又は車両電源Ｖ３０からの電力を供給することができる。制御部１４は、スイッチング素子１６をＯＮ／ＯＦＦ制御し、好ましくは、スイッチング素子１６をＰＷＭ駆動制御することができる。制御部１４は、デューティ比に従うＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子１６に出力することができる。スイッチング素子１６は、例えばトランジスタであり、具体的には、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。もちろん、スイッチング素子１６は、トランジスタの代わりに、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴ、ＩＧＢＴ等であってもよい。なお、スイッチング素子１６は、コイル５２を駆動可能であるので、スイッチング素子１６は、駆動部と呼ぶこともでき、制御部１４及びスイッチング素子１６を駆動制御部４０と呼ぶこともできる。

制御部１４によって制御されるスイッチング素子１６がＯＮ状態である時に、例えば車両電源Ｖ３０からの電力に基づく電流がコイル５２に流れる。コイル５２を含むリレー５０は、例えば電磁リレーであり、コイル５２は、リレー５０又は電磁リレーの電磁石を構成することができる。リレー５０又は電磁リレーは、コイル５２又は電磁石と、例えば機械接点である接点部５４と、を有している。機械接点は、例えばバネ及び可動鉄片などを含み、コイル５２又は電磁石によって生成される磁力によって、可動鉄片が動いて、機械接点がＯＮされる。機械接点又は接点部５４がＯＮされる時に、負荷Ｌに車両電源Ｖ３０からの電力が供給される。代替的に、機械接点又は接点部５４がＯＦＦされる時に、負荷Ｌへの車両電源Ｖ３０からの電力の供給は、停止される。

負荷Ｌに車両電源Ｖ３０からの電力を供給する時に、制御部１４は、スイッチング素子１６をＯＮ状態に保ってもよい。しかしながら、機械接点又は接点部５４がＯＮされ続けるために必要な電流がコイル５２に流れることを条件に、制御部１４は、スイッチング素子１６をＯＮ状態／ＯＦＦ状態（ＰＷＭ駆動）に保つことができる。言い換えれば、機械接点又は接点部５４がＯＮされる限り、スイッチング素子１６は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に一時的に変更することができる。即ち、ＰＷＭ信号のデューティ比の最小値は、機械接点又は接点部５４がＯＮされ続けるために必要な電流がコイル５２に流れるように、設定することができ、また、ＰＷＭ信号のデューティ比の最大値は、１００［％］よりも小さく設定することができる。このように、ＰＷＭ信号のデューティ比は、所定の範囲（最小値〜最大値）に設定することができ、ここで、デューティ比を減少させる程、リレー５０のコイル５２での発熱量を低減させることができる。

ところで、車両バッテリ３０は、例えば１３［Ｖ］の出力電圧を有している。言い換えれば、新しい車両バッテリ３０は、例えば１３［Ｖ］の出力電圧を有している。車両バッテリ３０は、典型的には、鉛蓄電池等の再充電が可能な蓄電池（二次電池）であり、このような蓄電池は、一般に、劣化し易い。そこで、電源制御装置１０は、車両バッテリ３０の劣化を考慮して設計されていることが好ましい。具体的には、車両バッテリ３０が例えば６．５［Ｖ］の出力電圧を有しているに過ぎない状態であっても、電源制御装置１０は、動作することが好ましい。より具体的には、電源回路１２の例えばレギュラー１２は、例えば６．５［Ｖ］の最小電力で、例えば例えば５［Ｖ］の出力電圧を有する回路駆動電源Ｖ１２を生成することが好ましい。このような観点から、ＰＷＭ信号のデューティ比は、決定されてもよい。言い換えれば、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の電源制御装置１０は、例えば図３の電圧検出部ＶＭ（例えば分圧抵抗器）を備えてもよく、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の制御部１４は、電源回路１２又はレギュレータＲＥＧに入力される入力電圧（車両バッテリ３０又は車両電源Ｖ３０からの入力電圧）を検出し、その入力電圧に応じてＰＷＭ信号のデューティ比が設定されてもよい。例えば入力電圧が１３［Ｖ］である時に、デューティ比は、６．５［Ｖ］／１３［Ｖ］×１００＝５０［％］に設定される。代替的に、例えば入力電圧が６．５［Ｖ］である時に、デューティ比は、６．５［Ｖ］／６．５［Ｖ］×１００＝１００［％］に設定される。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の回生部２０は、例えば整流部２２（例えばダイオード）と例えば配線部２４（例えば配線）とで構成されている。整流部２２又は例えばダイオードは、リレー５０のコイル５２に蓄えられたエネルギー、具体的には、リレー５０のコイル５２を流れ続けようとする電流を所定の方向（例えば電源回路１２又はレギュレータＲＥＧの入力側）に向けることができる。また、配線部２４又は例えば配線は、そのエネルギー又は電流（整流部２２又は例えばダイオードの出力）を例えば車両電源Ｖ３０等の電源に導くことができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、整流部２２の一端又は例えばダイオードのアノードは、コイル５２の一端とスイッチング素子１６の一端（例えばトランジスタのコレクタ端子）との双方に、電気的に接続されている。整流部２２の他端又は例えばダイオードのカソードは、配線部２４又は例えば配線の一端に、電気的に接続されている。配線部２４又は例えば配線の他端は、電源回路１２の入力端子（電源制御装置１０内の車両電源Ｖ３０）に、電気的に接続されている。このような回生部２０（整流部２２及び配線部２４）は、コイル５２に蓄えられたエネルギーを例えば電源制御装置１０内の車両電源Ｖ３０に回生することができる。

なお、コイル５２は、インダクタであるので、コイル５２内の磁界の変化に比例して誘導起電力が生じ、誘導電流は、その磁界の変化を妨げる方向に流れる。言い換えれば、スイッチング素子１６がＯＮ状態である時に、コイル５２のエネルギーとして磁界が生成され、その後、スイッチング素子１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更される時に、コイル５２又はインダクタを流れる電流は、急激にゼロにならず、整流部２２又は例えばダイオードを介して電源回路１２側にその電流が注入される。このように、スイッチング素子１６がＯＮ状態である時にコイル５２に蓄えられたエネルギーは、スイッチング素子１６のＯＦＦ状態を契機として、電源制御装置１０内の車両電源Ｖ３０に回生することができる。電源制御装置１０は、リレー５０のコイル５２に蓄えられたエネルギーを活用可能な回生部２０を備えているので、コイル５２が無駄に例えば車両電源Ｖ３０からの電力を消費することは、抑制されている。言い換えれば、電源制御装置１０又は回生部２０は、例えば特許文献１のコイル（リレーコイル）が無駄に消費していた電力を低減させることができる。

次に、電源制御装置１０等を流れる電流について、説明する。例えば図１（Ａ）の車両バッテリ３０は、車両に設けられ、車両バッテリ３０の電力は、例えばその車両に設けられた電源制御装置１０、リレー５０及び負荷Ｌ等によって消費される。なお、車両バッテリ３０の正極は、車両電源ライン（車両電源Ｖ３０）を形成し、車両バッテリ３０の正極又は車両電源ライン（車両電源Ｖ３０）は、例えば分配器ＨＢを介して電源制御装置１０、リレー５０及び負荷Ｌ等に、電気的に接続されている。分配器ＨＢは、例えばヒューズを内蔵してもよい。また、分配器ＨＢは、図１（Ａ）等に示されていない他の負荷（他の車載装置）にも、車両バッテリ３０の電力を送ることができる。車両バッテリ３０の電力が消費される時に、電流Ｉが車両バッテリ３０の正極から車両バッテリ３０の負極又は車体グランドに流れる。

電流Ｉは、例えば分配器ＨＢで例えば電流Ｉ３１及びＩ３２に分かれ、電流Ｉ３１が電源制御装置１０に流れ込む。電流Ｉ３２は、例えばリレー５０で例えば電流Ｉ５２及びＩ３３に分かれる。なお、図１（Ａ）は、接点５４がＯＦＦされていることを表しているが、接点５４がＯＮされる時に、電流Ｉ３３が負荷Ｌに流れ込む又は電流Ｉ３３が負荷Ｌで消費される。電源制御装置１０から電流Ｉ１０が流れ出て、電源制御装置１０は、電流Ｉ３１と電流Ｉ１０との差である電流を消費する。

スイッチング素子１６がＯＮ状態である時に、電流Ｉ５２は、スイッチング素子１６のＯＮ抵抗で僅かに消費されて、電流Ｉ１６は、車体グランドＧＮＤと同電位である電源制御装置グランド又は電源制御装置１０の筐体グランド又は電源回路１２、制御部１４等が実装される基板（図示せず）の基板グランドに流れる。スイッチング素子１６がＯＦＦ状態である時に、電流Ｉ５２は、整流部２２又は例えばダイオードに流れ込み、整流部２２又は例えばダイオードの出力として、電流Ｉ２２が、電源回路１２側に流れ込む。電源回路１２には、電流３１だけでなく電流Ｉ２２も流れ込み、電源回路１２から電流Ｉ１２が流れ出る。電源回路１２は、車両バッテリ３０の電力だけを消費するのではなく、回生部２０からの電力（コイル５２からの電力）も消費することができる。言い換えれば、電源回路１２は、回生エネルギーを活用することができる。なお、制御部１４は、電流Ｉ１４を消費する。

図１（Ｂ）の電源制御装置１０は、図１（Ａ）の電流制限部Ｄ又は例えばダイオードを備えていない。従って、図１（Ｂ）の電流Ｉ２２は、電源回路１２側だけでなく、車両電源Ｖ３０側にも流れこむ。言い換えれば、電流Ｉ２２は、電流Ｉ３１を減少させることができる。このように、図１（Ｂ）の回生部２０は、コイル５２に蓄えられたエネルギーを例えば電源制御装置１０外の車両電源Ｖ３０に回生することができる。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、リレーのコイル（例えば図１（Ａ）のコイル５２の一端）に出力される電圧及びリレーのコイルに流れる電流の説明図を示す。図１（Ａ）において、例えば時刻ｔ０で、図１（Ａ）のスイッチング素子１６がＯＦＦ状態であり、従って、コイル５２の一端の電圧Ｖ４０は、コイル５２の他端の電圧、即ち車両電源Ｖ３０の電圧と等しい（図２（Ａ）参照）。時刻ｔ０で、コイル５２には電流が流れないので、コイル５２に流れる電流Ｉ５２は、ゼロである（図２（Ｂ）参照）。

例えば時刻ｔ１で、スイッチング素子１６がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更され、コイル５２の一端の電圧Ｖ４０は、ゼロに設定され（図２（Ａ）参照）、これにより、コイル５２に流れる電流Ｉ５２は、増加する（図２（Ｂ）参照）。その後、例えば時刻ｔ２で、スイッチング素子１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更され、コイル５２の一端の電圧Ｖ４０は、再び車両電源Ｖ３０の電圧に設定され（図２（Ａ）参照）、これにより、コイル５２に流れる電流Ｉ５２は、減少する（図２（Ｂ）参照）。

図２（Ａ）において、例えば時刻ｔ２から時刻ｔｎまで、スイッチング素子１６は、例えばデューティ比が５０［％］であるＰＷＭ信号で、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。これにより、例えば時刻ｔ２から時刻ｔｎまで、電流Ｉ５２は、変動する（図２（Ｂ）参照）。その後、例えば時刻ｔｂで、スイッチング素子１６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更され、コイル５２の一端の電圧Ｖ４０は、再び車両電源Ｖ３０の電圧に設定され（図２（Ａ）参照）、これにより、コイル５２に流れる電流Ｉ５２は、減少する（図２（Ｂ）参照）。

図２（Ｂ）において、点線で示される電流Ｉ５２＿ａｖｅは、例えば時刻ｔ２から時刻ｔｎまでのリレー５２を流れる電流Ｉ５２の平均値である。ＰＷＭ信号のデューティ比が例えば５０［％］である時に、例えば車両電源Ｖ３０に回生されるコイル５２に蓄えられたエネルギー、具体的には回生電流の平均値Ｉ２２＿ａｖｅは、電流Ｉ５２＿ａｖｅの半分である（図２（Ｂ）中の一点鎖線参照）。なお、図２（Ｂ）の例えば時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻４から時刻ｔ５までの期間、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間等は、回生電流Ｉ２２又は回生電力が生成される。

図３は、本発明に従う電源制御装置１０の他の構成例を示す。例えば図１（Ａ）には車両内の１つの負荷Ｌが示されているが、電源制御装置１０は、複数の負荷に対処することができる。言い換えれば、電源制御装置１０は、複数の負荷に対応する複数のリレーを制御することができる。例えば図１（Ａ）の電源制御装置１０は、負荷Ｌに対応するリレー５０（コイル５２の一端）に、電圧Ｖ４０を出力することができる一方、図３の電源制御装置１０は、複数のコイル、即ち例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍのｍ個の一端に、例えばｍ個の電圧Ｖ４０−１，Ｖ４０−２，・・・，Ｖ４０−ｍを出力することができる。なお、図３にはｍ個の負荷及びｍ個の接点部が示されておらず、それらが便宜上省略されているが、実際には、ｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍは、ｍ個の負荷に対応するｍ個のリレーを構成している。このように、図３の電源制御装置１０は、例えばｍ個の負荷に対応するｍ個のリレー（ｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍに対するｍ個の電圧Ｖ４０−１，Ｖ４０−２，・・・，Ｖ４０−ｍ）を制御することができる。但し、「ｍ」は、１以上の任意に設定することができる。

図１（Ａ）には電源回路１２内にレギュレータＲＥＧだけが示されているが、図３の電源回路１２は、昇圧回路ＵＣを更に備えることができる。言い換えれば、図３の電源回路１２は、例えば５［Ｖ］の出力電圧を有する回路駆動電源Ｖ１２だけでなく、例えば３０［Ｖ］〜４０［Ｖ］程度の出力電圧（昇圧電圧）を有する回路駆動電源Ｖ１２'も生成することができる。もちろん、図３の電源回路１２は、回路駆動電源Ｖ１２'だけを生成してもよい。

図３の昇圧回路ＵＣには、車両電源Ｖ３０の電圧（入力電圧）が入力されている。昇圧回路ＵＣの例えばスイッチング素子が例えば制御部１２によってＯＮ／ＯＦＦ制御又はＰＷＭ制御される時に、昇圧回路ＵＣの例えばコイルを流れる電流が昇圧回路ＵＣの例えばダイオードを介して昇圧回路ＵＣの例えばコンデンサに流れ込む。このコンデンサに貯まる電荷は、昇圧回路ＵＣから出力される回路駆動電源Ｖ１２'の電圧（出力電圧）の起源である。図３に示される昇圧回路ＵＣの構成は、１例であって、昇圧回路ＵＣは、他の構成を採用してもよい。昇圧回路ＵＣの出力側には、例えば分圧抵抗器で構成される電圧検出部ＶＭが設けられ、制御部１２は、回路駆動電源Ｖ１２'の電圧（昇圧電圧）を監視又は制御することができる。また、制御部１２は、昇圧回路ＵＣ内のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比に基づき昇圧回路ＵＣの出力電圧（昇圧電圧）の値を決定することができる。言い換えれば、昇圧回路ＵＣが車両電源Ｖ３０から昇圧された回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）を生成する時に、回路駆動電源Ｖ１２'の電圧（昇圧電圧）の値は、入力電圧（例えば車両電源Ｖ３０の電圧）よりも大きい任意の値に設定することができる。

図３の電源制御装置１０は、駆動部７０を更に備えることができる。駆動部７０には、例えば２つの入力電圧（例えば車両電源Ｖ３０の電圧及び回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧）が入力されている。駆動部７０は、例えば２つの入力電圧に基づき駆動電圧Ｖ７０を生成し、それを被駆動部８０に送ることができる。図３において、被駆動部８０は、例えばコイル８２を含み、コイル８２の一端に駆動電圧Ｖ７０が印加されて、コイル８２に電流が流れる。被駆動部８０は、例えばインジェクタであり、コイル８２は、インジェクタの例えばソレノイドを構成することができる。図３の被駆動部８０は、例えば燃料噴射弁等の噴射機構８４を更に含んでいる。具体的には、コイル８２に電流が流れる時に、噴射機構８４の例えば燃料噴射弁がソレノイド側に引き寄せられ、例えば燃料等の対象物が噴射機構８４から例えばシリンダ等の目標物に向けて噴射される。

例えば燃料噴射弁がソレノイド側に引き寄せられる初速度、或いは、対象物が目標物に噴射される初速度は、コイル８２に流れ始める電流の勢いに依存する。言い換えれば、このような速度は、コイル８２の一端に印加される駆動電圧Ｖ７０の値に依存する。駆動部７０は、例えば２つの入力電圧に基づき駆動電圧Ｖ７０を変更又は調整し、このような速度を制御することができる。好ましくは、駆動部８０は、コイル８２の他端に接続され、駆動部８０は、コイル８２の他端の電圧Ｖ８０に基づきコイル８２に流れる電流を検出する電流検出部を含むことができる。これにより、コイル８２に流れる電流に基づき、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧、即ち、昇圧回路ＵＣ内のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比が変更されてもよい。具体的には、制御部１４は、駆動部８０の出力電圧（駆動電圧Ｖ７０）として、例えば車両電源Ｖ３０の電圧又は回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧の何れか一方を決定又は選択することができる。例えば回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧が決定される時に、制御部１４は、駆動部８０に回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧を出力させることができる。

図３において、コイル８２の他端が例えば駆動部８０に接続されている。言い換えれば、コイル８２の一端が例えば駆動部８０内の例えば電流検出部（図示せず）に接続されている。しかしながら、コイル８２の他端は、例えば電流検出部を介して制御部１４に接続されてもよい。図３の制御部１４は、例えばコイル８２に流れる電流を把握するとともに、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧も把握している。回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧は、例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍを駆動するための少なくとも１つのＰＷＭ信号のデューティ比に利用することができる。

具体的には、制御部１２は、少なくとも１つのＰＷＭ信号を生成し、好ましくは、ｍ個のＰＷＭ信号を生成し、例えば１つのＰＷＭ信号（共通のＰＷＭ信号）又はｍ個のＰＷＭ信号に基づきｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍがＰＷＭ制御される。例えば昇圧回路ＵＣ内のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比が固定される時に、例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比は、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の電圧に応じて、変更されてもよい。

より具体的には、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の実際の電圧（電圧検出部ＶＭによって検出される検出電圧）が制御部１２で設定される回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の目標電圧よりも大きい時に、例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比は、減少される。代替的に、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の実際の電圧が回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の目標電圧よりも小さい時に、例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比は、増加される。

図３において、例えばｍ個のダイオード又は整流部２２−１，２２−２，・・・，２２−ｍ及び配線部２４で構成される回生部は、例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍに蓄えられたエネルギーを例えば回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）に回生するので、例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比の適切な変更は、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）を安定化させることができる。また、この時に過剰な電流が昇圧電源ライン（回路駆動電源Ｖ１２'）に流れ込むことが抑制されるので、昇圧回路ＵＣ（例えば昇圧回路ＵＣ内のコンデンサ）の劣化又は故障を抑制することができる。言い換えれば、図３の電源制御装置１０又は制御部１２は、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）等の電源の電圧に応じて必要なエネルギーだけを回生に利用することができる。なお、例えばｍ個のダイオード又は整流部２２−１，２２−２，・・・，２２−ｍ及び配線部２４で構成される回生部は、例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍに蓄えられたエネルギーを、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の代わりに例えば車両バッテリ３０又は車両電源Ｖ３０等の他の電源に回生してもよい。

図３の制御部１４は、例えば車両信号ＤＡＴＡを入力することができる。制御部１４は、車両信号ＤＡＴＡに含まれる車両の状態（例えば、エンジン回転数、吸気管負圧、スロットル開度、エンジン冷却水温、外気圧等）に基づき、回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の目標電圧を設定又は変更することができる。なお、このような設定又は変更の典型的な具体例は、例えば特開２００５−１６３６２５号公報に開示されている。

図３の回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の１例は、コイル８２の通電又は駆動によって噴射機構８４の例えば燃料噴射弁がソレノイド側に引き寄せられるための電源である。言い換えれば、コイル８２は、燃料噴射弁の例えば保持用コイルである。コイル８２は、例えば磁歪素子を有する燃料噴射弁の例えば磁歪用コイルであってもよい。磁歪用コイル（コイル８２）の通電又は駆動によって噴射機構８４の燃料噴射弁の例えば磁歪素子が伸長し、従って燃料噴射弁も伸長する。このように、図３の回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）のもう１つの例は、磁歪用コイル（コイル８２）用に電源である。なお、例えば磁歪素子を有する燃料噴射弁の典型的な具体例は、例えば特開２００７−３１５１７９号公報に開示されている。

図３の回路駆動電源Ｖ１２'（昇圧電源）の他の例は、保持用コイル用の電源及び磁歪用コイル用の電源である。言い換えれば、図３の電源制御回路１０は、例えば２つのコイル８２に電気的に接続されてもよく、図３の電源回路１２は、例えば２つ又は３つの昇圧回路ＵＣを含むことができる。電源制御回路１０が複数の昇圧回路ＵＣを備える時に、例えばｍ個のダイオード又は整流部２２−１，２２−２，・・・，２２−ｍ及び複数の配線２４で構成される回生部（複数の回生部）は、例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍに蓄えられたエネルギーを複数の昇圧回路ＵＣの一部又は全部の出力（複数の昇圧電源）に回生又は分配してもよい。

もちろん、図３の被駆動部８０は、インジェクタに限定されない。言い換えれば、図３の電源制御装置１０は、噴射制御装置（燃料噴射装置の制御部）に限定されず、例えばエアバッグ制御装置（エアバッグ装置の制御部）等の他の車載制御装置（車載装置の制御部）であってもよい。具体的には、図３の被駆動部８０は、例えばインフレータ又はエアバッグであってもよい。また、昇圧回路１２の出力（昇圧電源）は、バックアップ電源であってもよく、昇圧回路１２の出力は、例えばレギュレータＲＥＧに入力されてもよい。即ち、例えばエアバッグ制御装置（電源制御装置１０）への車両電源Ｖ３０の入力が遮断される時に、制御部１４は、バックアップ電源（昇圧回路１２の出力）に基づき動作して、例えばインフレータ又はエアバッグ（被駆動部８０）を例えば駆動部７０を介して点火又は展開させてもよい。バックアップ電源の典型的な具体例は、例えば特開２００９−１９６４６５号公報に開示されている。

ところで、図３において、例えば１つのＰＷＭ信号（共通のＰＷＭ信号）に基づき例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍがＰＷＭ制御されてもよい。しかしながら、例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍのｍ個の電流は、例えば図２（Ｂ）の時刻ｔ２から時刻ｔｎまでの期間において、同時に変動してしまう。言い換えれば、変動又は同期するｍ個の電流に基づく昇圧電圧（例えばｍ個のコイル５２−１，５２−２，・・・，５２−ｍに蓄えられたエネルギーが回生される電源の電圧）には、リプル（凹凸）が生じ得る。従って、このようなリプルは、低減又は抑制されることが好ましい。

具体的には、ｍ個のＰＷＭ信号に基づきｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍがＰＷＭ制御されることが好ましく、ｍ個のＰＷＭ信号の各々は、互いに異なる位相を有することが好ましい。これにより、エネルギーが回生される電源の電圧に生じ得るリプルは、より一層低減又は抑制される。例えば２番目のスイッチング素子１６−２を駆動するＰＷＭ信号の位相は、例えば１番目のスイッチング素子１６−１を駆動するＰＷＭ信号の位相に対して、３６０／{２×（ｍ−１）}［ｄｅｇ］だけ遅れるように設定される。例えばｍ番目のスイッチング素子１６−ｍを駆動するＰＷＭ信号の位相は、例えば１番目のスイッチング素子１６−１を駆動するＰＷＭ信号の位相に対して、３６０／{ｍ×（ｍ−１）}［ｄｅｇ］だけ遅れるように設定される。例えばｍ＝２である時に、例えば２（ｍ）番目のスイッチング素子１６−２（１６−ｍ）を駆動するＰＷＭ信号（第２のＰＷＭ信号）の位相は、例えば１番目のスイッチング素子１６−１を駆動するＰＷＭ信号（第１のＰＷＭ信号）の位相に対して、３６０／{２×（２−１）}［ｄｅｇ］＝１８０［ｄｅｇ］だけ遅れるように設定され、従って、第２のＰＷＭ信号は、例えば第１のＰＷＭ信号の反転信号に設定される。

例えばｍが４以上の偶数である時に、例えば奇数番目のスイッチング素子１６−１，・・・，１６−（ｍ−１）を駆動する２／ｍ個のＰＷＭ信号（奇数のＰＷＭ信号）のすべては、例えば１番目のスイッチング素子１６−１を駆動するＰＷＭ信号（第１のＰＷＭ信号）に設定される一方、例えば偶数番目のスイッチング素子１６−２，・・・，１６−ｍを駆動する２／ｍ個のＰＷＭ信号（偶数のＰＷＭ信号）のすべては、例えば２番目のスイッチング素子１６−２を駆動するＰＷＭ信号（第２のＰＷＭ信号）に設定されてもよい。この時に、第２のＰＷＭ信号は、例えば第１のＰＷＭ信号の反転信号に設定される。言い換えれば、例えば２つの共通のＰＷＭ信号（奇数のＰＷＭ信号及び偶数のＰＷＭ信号）に基づき例えばｍ個のスイッチング素子１６−１，１６−２，・・・，１６−ｍがＰＷＭ制御されてもよい。これにより、制御部１４は、例えば１つの反転回路又は遅延回路（図示せず）を内蔵するだけでよく、或いは、制御部１４と例えば偶数番目のスイッチング素子１６−２，・・・，１６ｍとの間に例えば１つの反転回路又は遅延回路が設けられるだけでよい。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、例えば２つのリレーの２つのコイル（例えば図３の２つのコイル５２−１，５２−２の２つの一端）に出力される電圧（例えば図３の２つの電圧Ｖ４０―１、Ｖ４０―２）及び２つのリレーの２つのコイルに流れる電流（例えば図３の２つの電流Ｉ５２―１，Ｉ５２―２）の説明図を示す。

例えばｍ＝２である時に、例えば２（ｍ）番目のスイッチング素子１６−２（１６−ｍ）を駆動するＰＷＭ信号（第２のＰＷＭ信号）は、例えば１番目のスイッチング素子１６−１を駆動するＰＷＭ信号（第１のＰＷＭ信号）の反転信号に設定される。言い換えれば、第１のスイッチング素子１６−１及び第２のスイッチング素子１６−２が制御部１４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される時に、第１のスイッチング素子１６−１のＯＮ状態を表す期間（第１の期間）の全部は、第２のスイッチング素子１６−２のＯＦＦ状態を表す期間（第２の期間）の全部と一致する。従って、コイル５２−１の一端に出力される電圧Ｖ４０−１は例えば図４（Ａ）の実線で示される一方、コイル５２−２の一端に出力される電圧Ｖ４０−２は例えば図４（Ａ）の点線で示され、電圧Ｖ４０−２は、電圧Ｖ４０―２の反転電圧である。

もちろん、ｍ番目のコイル５２−ｍの一端に出力される電圧の位相は、コイル５２−１の一端に出力される電圧Ｖ４０−１の位相に対して、例えば３６０／{ｍ×（ｍ−１）}［ｄｅｇ］だけ遅れてもよい。言い換えれば、１番目のスイッチング素子１６−１及び例えばｍ番目のスイッチング素子１６−ｍが制御部１４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される時に、１番目のスイッチング素子１６−１のＯＮ状態を表す期間（第１の期間）の一部（３６０／ｍ［ｄｅｇ］の位相に相当する期間）は、ｍ番目のスイッチング素子１６−ｍのＯＦＦ状態を表す期間（第２の期間）の一部（３６０／ｍ［ｄｅｇ］の位相に相当する期間）だけと一致してもよい。

例えばｍ＝２である時に、コイル５２−１に流れる電流Ｉ５２―１は例えば図４（Ｂ）の実線で示される一方、コイル５２−２に流れる電流Ｉ５２―２は例えば図４（Ｂ）の点線で示され、２つの電流Ｉ５２―１，Ｉ５２―２の合成電流は、一定電流となる。図４（Ｂ）を参照すれば、複数のスイッチ素子１６−１，１６−２が同時にＯＮ／ＯＦＦ制御されない時に、複数のコイル５２−１，５２−２からのエネルギーが回生される電源の電圧に生じ得る変動又はリプル（凹凸）は、低減又は抑制される。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・電源制御装置、１２・・・電源回路、１４・・・制御部、１６・・・スイッチング素子、２０・・・回生部、２２・・・整流部、２４・・・配線部、３０・・・車両バッテリ、４０・・・駆動制御部、５０・・・リレー、５２・・・コイル、５４・・・接点部、７０・・・駆動部、８０・・・被駆動部、８２・・・コイル、８４・・・噴射機構、ＣＤ・・・電流制限部、ＤＡＴＡ・・・車両信号、ＧＮＤ・・・グランド、ＨＢ・・・分配器、Ｌ・・・負荷、Ｉ・・・電流、ＲＥＧ・・・レギュレータ、ＵＣ・・・昇圧回路、Ｖ１２・・・回路駆動電源、Ｖ１２'・・・昇圧電源（回路駆動電源）、Ｖ３０・・・車両電源、Ｖ４０・・・電圧（出力電圧又はコイルの一端の電圧）、ＶＭ・・・電圧検出部。

Claims (4)

1. 車両内の少なくとも１つの負荷への電力の供給を許可可能な少なくとも１つのリレーの少なくとも１つのコイルに流れる電流を管理する少なくとも１つのスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部を備える電源制御装置であって、該電源制御装置は、
   前記少なくとも１つのスイッチング素子がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更される時に、前記少なくとも１つのコイルに蓄えられたエネルギーを電源に回生する回生部を更に備え、
   少なくとも１つのリレーは、第１のリレー及び第２のリレーを含む複数のリレーであり、
   前記第１のリレーの第１のスイッチング素子及び前記第２のリレーの第２のスイッチング素子が前記制御部によってＯＮ／ＯＦＦ制御される時に、前記第１のスイッチング素子のＯＮ状態を表す第１の期間の全部又は一部は、前記第２のスイッチング素子のＯＦＦ状態を表す第２の期間の全部又は一部と一致することを特徴とする電源制御装置。
2. 前記制御部は、ＰＷＭ信号を生成し、前記ＰＷＭ信号に基づき前記少なくとも１つのスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記制御部は、前記電源の電圧に応じて前記ＰＷＭ信号のデューティ比を変更可能であることを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記電源は、車両電源から昇圧された昇圧電源であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電源制御装置。

Images