JP6975768B2 - 電圧変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧変換装置に関する。

従来から、高圧バッテリと、低圧バッテリと、補機と、降圧動作を行うＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータが、高圧の電圧を低圧バッテリの規定電圧（例えば１２Ｖ）まで降圧する旨が記載されている。

特開２００７−００８４０３号公報

ところで、特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作の詳細について記載されていない。ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力は、例えば補機などの負荷において使用されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電圧などに基づいて適切に制御される必要がある。

本発明者等は、鋭意研究において、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電圧が高く、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電流が小さい場合には、例えば補機などの負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれがあることを見い出したのである。

そこで、本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を適切に制御することができる電圧変換装置を提供することを目的とする。
詳細には、本発明は、負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれを抑制することができる電圧変換装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る電圧変換装置は、電源の電圧を降圧して、該電源の電圧よりも低い電圧の低圧電源に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置と、を備えた電圧変換装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が所定の電圧範囲内にあるか否かを判断する判断部を備え、前記制御装置は、少なくとも前記判断部による判断結果に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、前記低圧電源に接続された負荷に電力を供給する第１の制御と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、前記低圧電源から前記負荷に電力を供給する第２の制御と、を切換えることを特徴とする電圧変換装置である。

（２）上記（１）に記載の電圧変換装置では、前記制御装置は、前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲内にあると前記判断部によって判断された場合には、前記第１の制御を行い、前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲外にあると前記判断部によって判断された場合には、前記第２の制御を行ってもよい。

（３）上記（１）に記載の電圧変換装置では、前記低圧電源に接続される前記負荷を備え、前記制御装置は、前記負荷に供給される負荷電流に基づいて、前記第１の制御と前記第２の制御とを切換えてもよい。

（４）上記（３）に記載の電圧変換装置では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が、前記所定の電圧範囲外にある場合であっても、前記負荷に供給される負荷電流が閾値以上である場合には、前記制御装置が、前記第１の制御を行ってもよい。

（５）上記（１）に記載の電圧変換装置では、前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲外にあると前記判断部によって判断された場合であって、前記低圧電源の充電率が所定値以下の場合に、前記制御装置は、前記第１の制御を行うとともに前記低圧電源を充電し、前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲外にあると前記判断部によって判断された場合であって、前記低圧電源の充電率が前記所定値よりも大きい場合に、前記制御装置は、前記第２の制御を行ってもよい。

（６）上記（４）に記載の電圧変換装置では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が、前記所定の電圧範囲外にある場合であって、前記負荷に供給される負荷電流が前記閾値未満であって、前記低圧電源の充電率が所定値より大きい場合に、前記制御装置が、前記第２の制御を行ってもよい。

（７）上記（６）に記載の電圧変換装置では、前記電源の充電率が規定値未満である場合に、前記制御装置は、前記第１の制御を行わなくてもよい。

（８）上記（７）に記載の電圧変換装置では、前記電源の充電率が規定値未満である場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された電力を前記負荷に供給すると、前記電源の充電率が規定値未満になる場合が含まれてもよい。

（９）上記（７）または（８）に記載の電圧変換装置では、前記電源の充電率が規定値未満のである場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された電力を前記低圧電源に供給すると、前記電源の充電率が規定値未満になる場合が含まれてもよい。

上記（１）および（２）に記載の電圧変換装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲内にあるか否かが判断され、少なくともその判断結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、低圧電源に接続された負荷にＤＣ／ＤＣコンバータから電力を供給する第１の制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、低圧電源から負荷に電力を供給する第２の制御とが切換えられる。ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲外にある場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、低圧電源から負荷に電力を供給する第２の制御が行われてもよい。
そのように構成される場合には、例えば負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力されて負荷に供給されるおそれがあるときに、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に電力は供給されず、低圧電源から負荷に電力が供給される。
そのため、上記（１）および（２）に記載の電圧変換装置では、負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれを抑制することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を適切に制御することができる。

本発明者等は、鋭意研究において、負荷に供給される負荷電流が閾値以上である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が上限値以上であっても、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給される電圧が、負荷における通常の使用電圧より高くならないことを見い出した。
そこで、上記（３）および（４）に記載の電圧変換装置では、負荷に供給される負荷電流に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、低圧電源に接続された負荷にＤＣ／ＤＣコンバータから電力を供給する第１の制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、低圧電源から負荷に電力を供給する第２の制御とが切換えられてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が、所定の電圧範囲外にある場合であっても、負荷に供給される負荷電流が閾値以上である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、低圧電源に接続された負荷にＤＣ／ＤＣコンバータから電力を供給する第１の制御が行われてもよい。
そのように構成される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲外にあるときであっても、負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれを抑制することができる。

本発明者等は、鋭意研究において、低圧電源の充電が行われる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が上限値以上であっても、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給される電圧が、負荷における通常の使用電圧より高くならないことを見い出した。
そこで、上記（５）に記載の電圧変換装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲外にある場合であって、低圧電源の充電率が所定値以下の場合に、低圧電源に接続された負荷にＤＣ／ＤＣコンバータから電力を供給する第１の制御が行われるとともに低圧電源が充電されてもよい。
そのように構成される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲外にあるときであっても、負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれを抑制することができる。

上記（６）に記載の電圧変換装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電源の電圧が所定の電圧範囲外にある場合であって、負荷に供給される負荷電流が閾値未満であって、低圧電源の充電率が所定値より大きい場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、低圧電源から負荷に電力を供給する第２の制御が行われてもよい。
そのように構成される場合には、負荷における通常の使用電圧よりも高い電圧がＤＣ／ＤＣコンバータから負荷に供給されるおそれを抑制しつつ、低圧電源から負荷に電力が供給される機会を最小限に抑えることができる。

上記（７）〜（９）に記載の電圧変換装置では、電源の充電率が規定値未満である場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、低圧電源に接続された負荷にＤＣ／ＤＣコンバータから電力を供給する第１の制御が行われなくてもよい。
そのように構成される場合には、電源の電圧が放電終止電圧を下回るおそれを抑制することができる。

第１実施形態の電圧変換装置の概略構成の一例を示す図である。 第１実施形態の電圧変換装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図２のステップＳ３において用いられる電圧範囲を説明するための図である。 第１実施形態の電圧変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードの一例を説明するための図である。 第１実施形態の電圧変換装置が適用された車両において常時使用される負荷に供給される電流、車両の低圧電源の充電時にＤＣ／ＤＣコンバータから低圧電源に供給される充電電流などの関係の一例を示す図である。

以下、本発明の電圧変換装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電圧変換装置１の概略構成の一例を示す図である。
図１に示す例では、電圧変換装置１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御する制御装置１２とを備えている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、高圧バッテリとして機能する電源ＨＢと、制御装置１２と、負荷ＬＤの一端とに接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は接地されている。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ヒューズＦＳを介して、低圧バッテリとして機能する低圧電源ＬＢの正極端子に接続されている。負荷ＬＤの他端は、低圧電源ＬＢの負極端子に接続されている。低圧電源ＬＢの負極端子は接地されている。低圧電源ＬＢの正極端子は、スタータに接続されている。
図１に示す例では、低圧電源ＬＢの正極端子がスタータに接続されているが、他の例では、スタータを備えていなくてもよい。
図１に示す例では、電圧変換装置１が車両に適用されており、負荷ＬＤが車体電装負荷として機能する。他の例では、電圧変換装置１が車両以外のものに適用され、負荷ＬＤが車体電装負荷以外の負荷として機能してもよい。

図１に示す例では、電源ＨＢの電流および電圧が高圧バッテリセンサ（図示せず）によって検出され、電源ＨＢの電流および電圧は、制御装置１２においてＤＣ／ＤＣコンバータ１１の制御に利用される。また、低圧電源ＬＢの電流および電圧が低圧バッテリセンサＳＮによって検出され、低圧電源ＬＢの電流および電圧は、制御装置１２においてＤＣ／ＤＣコンバータ１１の制御に利用される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源ＨＢの電圧を降圧して、電源ＨＢの電圧よりも低い電圧の低圧電源ＬＢに出力する。
制御装置１２は、制御部１２Ａと、判断部１２Ｂとを備えている。判断部１２Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１（図３参照）内にあるか否かなどの判断を行う。制御部１２Ａは、判断部１２Ｂによる判断結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させて、負荷ＬＤに電力を供給する第１の制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を停止して、低圧電源ＬＢから負荷ＬＤに電力を供給する第２の制御とを切換える。

図２は第１実施形態の電圧変換装置１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図２に示す例では、ステップＳ１において、高圧バッテリセンサが電源ＨＢの電流および電圧を検出し、低圧バッテリセンサＳＮが低圧電源ＬＢの電流および電圧を検出し、制御装置１２が、高圧バッテリセンサおよび低圧バッテリセンサＳＮの検出結果に基づいて、電源ＨＢの充電率（ＳＯＣ：state of charge）と、低圧電源ＬＢの充電率（ＳＯＣ）と、負荷ＬＤに供給される負荷電流とを算出する。
次いで、ステップＳ２では、制御装置１２の判断部１２Ｂは、ステップＳ１において算出された電源ＨＢの充電率が規定値以上であるか否かを判定する。電源ＨＢの充電率が規定値以上である場合には、ステップＳ３に進む。一方、電源ＨＢの充電率が規定値未満である場合には、第１の制御が行われることなく、図２に示すルーチンを終了する。
電源ＨＢの電圧が放電終止電圧を下回ると、電源ＨＢが充放電を行うことができなくなることに鑑み、図２に示す例では、電源ＨＢの電圧の下限値が設定されている。更に、電源ＨＢの電圧がその下限値を下回らないようにするために、上述した電源ＨＢの充電率の規定値が設定されている。
そのため、図２に示す例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力された電力を負荷ＬＤに供給すると、電源ＨＢの充電率が規定値未満になる場合も、ステップＳ２においてＮＯと判断される。
また、図２に示す例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力された電力を低圧電源ＬＢに供給すると、電源ＨＢの充電率が規定値未満になる場合も、ステップＳ２においてＮＯと判断される。

ステップＳ３では、制御装置１２の判断部１２Ｂは、ステップＳ１において検出された電源ＨＢの電圧などに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が、電圧範囲ＡＲ１（図３参照）内にあるか否かを判断する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１内にある場合には、ステップＳ４に進む。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にある場合、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ２（図３参照）内にある場合には、ステップＳ５に進む。

図３は図２のステップＳ３において用いられる電圧範囲ＡＲ１、ＡＲ２を説明するための図である。
図３において、縦軸はＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧［Ｖ］を示しており、横軸はＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流［Ａ］を示している。
本発明者等は、鋭意研究において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧が高く、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流が小さい図３中の電圧範囲ＡＲ２においては、例えば補機などの負荷ＬＤにおける通常の使用電圧よりも高い電圧（例えば１４．５［Ｖ］より高い電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給されるおそれがあり、図３中の電圧範囲ＡＲ１においては、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給されることを見い出した。
詳細には、図３に示すように、本発明者等は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流が大きい場合には電圧範囲ＡＲ１の上限値（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電圧が電圧範囲ＡＲ１内にあるために必要な電圧の上限値）が高く、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流が小さい場合には電圧範囲ＡＲ１の上限値が低く、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から出力される電流が小さくなるに従って、電圧範囲ＡＲ１の上限値が低くなることを見い出した。

図２のステップＳ４では、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに電力を供給する第１の制御を実行する。

また、本発明者等は、鋭意研究において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値以上である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が、電圧範囲ＡＲ１の上限値以上であっても（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ２内にある場合であっても）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧よりも高い電圧（例えば１４．５［Ｖ］より高い電圧）にならないことを見い出した。
そこで、図２のステップＳ５において、制御装置１２の判断部１２Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値以上であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧にならない条件である第１条件を満足するか否かを判断する。第１条件を満足する場合にはステップＳ４に進み、ステップＳ４において、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに電力を供給する第１の制御を実行する。一方、第１条件を満足しない場合には、ステップＳ６に進む。
例えば第１実施形態の電圧変換装置１が車両に適用される例では、負荷電流の閾値として、例えば、車両において常時使用される負荷に供給される負荷電流の値などが設定される。

更に、本発明者等は、鋭意研究において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される電力によって低圧電源ＬＢの充電が行われる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が、電圧範囲ＡＲ１の上限値以上であっても（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ２内にある場合であっても）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧よりも高い電圧（例えば１４．５［Ｖ］より高い電圧）にならないことを見い出した。
そこで、図２のステップＳ６において、制御装置１２の判断部１２Ｂは、低圧電源ＬＢの充電率が所定値以下であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される電力によって低圧電源ＬＢの充電が行われ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧にならない条件である第２条件を満足するか否かを判断する。第２条件を満足する場合にはステップＳ４に進み、ステップＳ４において、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を降圧動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに電力を供給する第１の制御を実行すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢにも電力を供給し、低圧電源ＬＢの充電を行う。一方、第２条件を満足しない場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を停止して、低圧電源ＬＢから負荷ＬＤに電力を供給する第２の制御を実行する。
つまり、図２に示す例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にある場合に、ステップＳ３においてＮＯと判断され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値以上であっても第１の制御に適した条件にならない場合に、ステップＳ５においてＮＯと判断され、低圧電源ＬＢの充電率が所定値より大きい場合に、ステップＳ６においてＮＯと判断され、ステップＳ７において、制御装置１２の制御部１２Ａが第２の制御を行う。

例えば第１実施形態の電圧変換装置１が車両に適用される例では、図２のステップＳ６において、制御装置１２の判断部１２Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から車両において常時使用される負荷ＬＤに電流が供給されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される電力によって低圧電源ＬＢの充電が行われる場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧にならない条件である第２条件を満足するか否かを判断する。第２条件を満足しない場合、つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から車両において常時使用される負荷ＬＤに電流が供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される電力によって低圧電源ＬＢの充電が行われても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧になってしまう場合に、図２のステップＳ７において、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を停止する。

図４は第１実施形態の電圧変換装置１のＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作モードの一例を説明するための図である。
図４に示す例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作モードに、第１動作モードと第２動作モードと第３動作モードとが含まれている。
第１動作モードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が、電源ＨＢの電圧を降圧して、電源ＨＢの電圧よりも低い電圧の低圧電源ＬＢに出力する降圧動作を実行する。また、第１動作モードにおいては、低圧電源ＬＢの充電率が、上述した所定値以下になっている。図２のステップＳ６においてＹＥＳと判断された後に実行されるステップＳ４において、第１動作モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が実行され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から供給される電力によって、低圧電源ＬＢの充電が行われる。

第２動作モードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が、電源ＨＢの電圧を降圧して、電源ＨＢの電圧よりも低い電圧の低圧電源ＬＢに出力する降圧動作を実行する。また、第２動作モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が、上述した閾値以上になる（つまり、「負荷大」の状態になる）。図２のステップＳ５においてＹＥＳと判断された後に実行されるステップＳ４において、第２動作モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が実行され、上述した閾値以上の負荷電流が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される。
第３動作モードでは、制御装置１２の制御部１２Ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を停止させる。第３動作モードにおいては、低圧電源ＬＢの充電率が、上述した所定値より大きくなっている（つまり、低圧電源ＬＢの電圧が回復している）。また、第３動作モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が、上述した閾値未満になる（つまり、「負荷小」の状態になる）。図２のステップＳ５においてＮＯと判断され、次いで、ステップＳ６においてＮＯと判断された後に実行されるステップＳ７において、制御装置１２の制御部１２Ａが、第３動作モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作の停止制御（第２の制御）を実行する。

図４には動作モードとして例示されていないが、他の動作モードでは、図２のステップＳ３においてＹＥＳ（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１内にあり、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給され得る状態である）と判断された後に実行されるステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が実行され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに電力が供給される。

図５は第１実施形態の電圧変換装置１が適用された車両において常時使用される負荷ＬＤに供給される電流、車両の低圧電源ＬＢの充電時にＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される充電電流などの関係の一例を示す図である。
図５において、縦軸は電流の大きさを示しており、横軸は電流の種別を示している。詳細には、「ａ」は車両において常時使用される負荷ＬＤに供給される電流を示しており、「ｂ」は車両の低圧電源ＬＢの充電時にＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される充電電流を示しており、「ａ＋ｂ」は車両において常時使用される負荷ＬＤと低圧電源ＬＢとに同時に供給される電流の合計を示している。

図５に示す例では、負荷ＬＤおよび低圧電源ＬＢのいずれにもＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流が供給されない場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が、電圧範囲ＡＲ１外にある（詳細には、電圧範囲ＡＲ２内にある）状態になる。そのため、図２に示す処理が実行されると、ステップＳ３においてＮＯと判断され、ステップＳ４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が許可されない。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤおよび低圧電源ＬＢのいずれかに電流ＩＸが供給される場合には、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給可能な状態になる。そのため、図２に示す処理が実行されると、ステップＳ３においてＹＥＳと判断され、ステップＳ４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が許可される。

図５に示す例では、車両において常時使用される負荷ＬＤに供給される電流Ｉａが、電流ＩＸより小さい。そのため、車両において常時使用される負荷ＬＤにＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流Ｉａが供給される場合には、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給できない状態になる。つまり、その場合には、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧よりも高い電圧（例えば１４．５［Ｖ］より高い電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給されるおそれがある状態になる。その結果、図２に示す処理が実行されると、ステップＳ５においてＮＯと判断され、ステップＳ４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が許可されない。車両において常時使用される負荷ＬＤには、低圧電源ＬＢから電流Ｉａが供給される。
また、車両の低圧電源ＬＢの充電時にＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに供給される充電電流Ｉｂも、電流ＩＸより小さい。そのため、図５中に「ｂ」で示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢに充電電流Ｉｂが供給されるだけでは、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給できない状態になる。

一方、図５中に「ａ＋ｂ」で示すように、車両において常時使用される負荷ＬＤと低圧電源ＬＢとに同時に供給される電流Ｉａ＋ｂは、電流ＩＸより大きい。そのため、車両において常時使用される負荷ＬＤと低圧電源ＬＢとにＤＣ／ＤＣコンバータ１１から電流Ｉａ＋ｂが供給される場合には、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧の範囲内の電圧（例えば１４．５［Ｖ］の電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給可能な状態になる。その結果、低圧電源ＬＢの充電率が所定値以下の状態で図２に示す処理が実行されると、ステップＳ６においてＹＥＳと判断され、ステップＳ４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が許可される。

図５には示していないが、車両において常時使用される負荷ＬＤと低圧電源ＬＢとに同時に供給される電流Ｉａ＋ｂが電流ＩＸを下回った場合には、その電流Ｉａ＋ｂが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から、車両において常時使用される負荷ＬＤと低圧電源ＬＢとに供給されるときに、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧よりも高い電圧（例えば１４．５［Ｖ］より高い電圧）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給されるおそれがある状態になる。その結果、図２に示す処理が実行されると、ステップＳ６においてＮＯと判断され、ステップＳ７においてＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が停止させられる。

第１実施形態の電圧変換装置１が車両に適用され、低圧電源ＬＢとして鉛蓄電池が用いられる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から低圧電源ＬＢの受け入れ電流に応じた充電を行うことができる。

つまり、第１実施形態の電圧変換装置１では、負荷ＬＤに供給される負荷電流Ｉａに基づいて、ステップＳ４において実行される第１の制御と、ステップＳ７において実行される第２の制御とが切換えられる。

第１実施形態の電圧変換装置１では、図２のステップＳ３においてＮＯと判断され、低圧電源ＬＢの容量が過多状態（充電率が所定値より大きい状態）であって、負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値未満の場合に、ステップＳ５およびステップＳ６においてもＮＯと判断され、ステップＳ７において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が停止させられる。
電圧変換装置１の運転状態が変化して、低圧電源ＬＢの容量が少なくなり（充電率が所定値以下になり）、充電負荷が多くなると、ステップＳ６においてＹＥＳと判断されて、ステップＳ４が実行され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が再開される。
第１実施形態の電圧変換装置１では、ステップＳ３においてＮＯと判断されても、ステップＳ５またはステップＳ６においてＹＥＳと判断されれば、ステップＳ４が実行され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が行われる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ２内にある場合であっても、ステップＳ５またはステップＳ６においてＹＥＳと判断されれば、ステップＳ４が実行され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作が行われる。
つまり、第１実施形態の電圧変換装置１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を実行可能な範囲が広げられており、広い電圧範囲内でＤＣ／ＤＣコンバータ１１の降圧動作を実行することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の電圧変換装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の電圧変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電圧変換装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の電圧変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電圧変換装置１と同様の効果を奏することができる。

第２実施形態の電圧変換装置１は、図１に示す第１実施形態の電圧変換装置１と同様に構成されている。
上述したように、第１実施形態の電圧変換装置１では、図２のステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１内にあると判断された場合には、ステップＳ４において第１の制御が実行され、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にあると判断された場合には、ステップＳ５に進む。
第２実施形態の電圧変換装置１は、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１内にあると判断された場合には、第１実施形態の電圧変換装置１と同様に、ステップＳ４において第１の制御が実行される。一方、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にあると判断された場合には、第１実施形態の電圧変換装置１とは異なり、ステップＳ５およびステップＳ６が実行されることなく、ステップＳ７において第２の制御が実行される。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の電圧変換装置の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の電圧変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電圧変換装置１と同様に構成されている。従って、第３実施形態の電圧変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電圧変換装置１と同様の効果を奏することができる。

第３実施形態の電圧変換装置１は、図１に示す第１実施形態の電圧変換装置１と同様に構成されている。
上述したように、第１実施形態の電圧変換装置１では、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にあると判断され、次いで、ステップＳ５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値未満であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧にならない条件である第１条件を満足しないと判断され、次いで、ステップＳ６において、低圧電源ＬＢの充電率が所定値より大きいと判断された場合に、ステップＳ７において第２の制御が実行される。
また、第１実施形態の電圧変換装置１では、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にあると判断され、次いで、ステップＳ５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される負荷電流が閾値以上であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷ＬＤに供給される電圧が、負荷ＬＤにおける通常の使用電圧より高い電圧にならない条件である第１条件を満足すると判断された場合に、ステップＳ４において第１の制御が実行される。
一方、第３実施形態の電圧変換装置１では、ステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に入力される電源ＨＢの電圧が電圧範囲ＡＲ１外にあると判断され、次いで、ステップＳ５が実行されることなく、ステップＳ６において、低圧電源ＬＢの充電率が所定値より大きいと判断された場合に、ステップＳ７において第２の制御が実行される。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電圧変換装置、１１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…制御装置、１２Ａ…制御部、１２Ｂ…判断部、ＨＢ…電源、ＬＢ…低圧電源、ＬＤ…負荷、ＳＮ…低圧バッテリセンサ、ＦＳ…ヒューズ

Claims (7)

1. 電源の電圧を降圧して、該電源の電圧よりも低い電圧の低圧電源に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置と、
   前記低圧電源に接続される負荷と、
   を備えた電圧変換装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が所定の電圧範囲内にあるか否かを判断する判断部を備え、
   前記制御装置は、
   少なくとも前記判断部による判断結果に基づいて、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、前記低圧電源に接続された前記負荷に電力を供給する第１の制御と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、前記低圧電源から前記負荷に電力を供給する第２の制御と、を切換え、
   前記負荷に供給される負荷電流に基づいて、前記第１の制御と前記第２の制御とを切換える制御において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が、前記所定の電圧範囲外であり、且つ前記負荷に供給される負荷電流が閾値以上である場合には、前記制御装置が、前記第１の制御を行う、
   ことを特徴とする電圧変換装置。
2. 前記制御装置は、
   前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲内にあると前記判断部によって判断された場合には、前記第１の制御を行う、
   請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が、前記所定の電圧範囲外にある場合であって、
   前記負荷に供給される負荷電流が前記閾値未満であって、
   前記低圧電源の充電率が所定値より大きい場合に、
   前記制御装置が、前記第２の制御を行う、
   請求項１または２に記載の電圧変換装置。
4. 前記電源の充電率が規定値未満である場合に、
   前記制御装置は、前記第１の制御を行わない、
   請求項３に記載の電圧変換装置。
5. 前記電源の充電率が規定値未満である場合には、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された電力を前記負荷に供給すると、前記電源の充電率が規定値未満になる場合が含まれる、
   請求項４に記載の電圧変換装置。
6. 前記電源の充電率が規定値未満のである場合には、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された電力を前記低圧電源に供給すると、前記電源の充電率が規定値未満になる場合が含まれる、
   請求項４または請求項５に記載の電圧変換装置。
7. 電源の電圧を降圧して、該電源の電圧よりも低い電圧の低圧電源に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置と、
   を備えた電圧変換装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される前記電源の電圧が所定の電圧範囲内にあるか否かを判断する判断部を備え、
   前記制御装置は、
   少なくとも前記判断部による判断結果に基づいて、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させて、前記低圧電源に接続された負荷に電力を供給する第１の制御と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作を停止して、前記低圧電源から前記負荷に電力を供給する第２の制御と、を切換え
   前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲外にあると前記判断部によって判断された場合であって、前記低圧電源の充電率が所定値以下の場合に、前記制御装置は、前記第１の制御を行うとともに前記低圧電源を充電し、
   前記電源の電圧が前記所定の電圧範囲外にあると前記判断部によって判断された場合であって、前記低圧電源の充電率が前記所定値よりも大きい場合に、前記制御装置は、前記第２の制御を行う、
   ことを特徴とする電圧変換装置。

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