JP7028205B2 - 車載用電源装置 - Google Patents

Description

本開示は車載用電源装置に関するものである。

従来の車載用電源装置においては、自身の出力電圧の値と目標電圧値との偏差に基づきフィードバック制御を行うことによって、出力電圧を目標電圧値に近づけるように定電圧出力する構成が知られている。特許文献１には、この種の車載用電源装置の一例が開示され、この装置では、初めは最終目標電圧値に対して低めの目標電圧値を設定しておき、出力電圧の上昇に伴って徐々に目標電圧値を最終目標電圧値に近づけていく設定方法が採用されている。

特開２０１５－１３９３３９号公報

特許文献１で開示される装置のように、徐々に目標電圧値を最終目標電圧値に近づけるような設定方法を採用する装置では、目標電圧値を徐々に上昇させている過渡状態において、フィードバック制御を行うために検出する出力電圧値と供給先の負荷の端子電圧値とで物理的な特性が大きく異なりやすい。このような装置では、出力電圧値に基づいて目標電圧値を設定する設定方法を採用すると、実際の負荷電圧（負荷の端子電圧）に適した目標電圧値を応答性良く設定することが難しい。

そこで、上述した課題の少なくとも一つを解決するために、出力電圧を目標電圧値に近づけるようにフィードバック演算を繰り返し行いつつ出力側の導電路に出力電圧を印加することができ、かつ、負荷に印加される電圧に適した目標電圧値を応答性良く設定することができる技術を実現する。

本開示の一例である車載用電源装置は、
オン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号が与えられることに応じてオンオフ動作するスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオンオフ動作により第１導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路に電圧を印加する電圧変換部と、
前記第２導電路に印加された第１電圧の値を検出する第１電圧検出部と、
前記第２導電路と負荷との間に介在する負荷側導電路に印加された第２電圧の値を検出する第２電圧検出部と、
前記第２電圧検出部で検出された前記第２電圧の値に基づいて目標電圧値を設定する目標電圧設定部と、
前記第１電圧検出部で検出された前記第１電圧の値に基づいて前記第２導電路に印加される前記第１電圧の値を前記目標電圧値に近づけるように前記制御信号のデューティを更新するフィードバック演算を繰り返し行い、前記デューティが更新される毎に、更新された前記デューティの前記制御信号を前記スイッチング素子に向けて出力する制御部と、
を有する。

本開示によれば、出力電圧を目標電圧値に近づけるようにフィードバック演算を繰り返し行いつつ出力側の導電路に出力電圧を印加することができ、かつ、負荷に印加される電圧に適した目標電圧値を応答性良く設定することができる。

図１は、実施例１の車載用電源装置を備えた車載用電源システムを概略的に示す回路図である。 図２は、図１の車載用電源装置で行われる電圧変換制御の流れを例示するフローチャートである。 図３は、図１の車載用電源装置で行われる目標電圧値設定処理の流れを例示するフローチャートである。 図４は、電圧変換部の動作開始直後の過渡状態での目標電圧値の変化等を説明するグラフである。 図５は、実施例２における目標電圧設定部を概略的に示す回路図である。 図６は、実施例３における目標電圧設定部を概略的に示す回路図である。

本開示の一例である車載用電源装置は、オン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号が与えられることに応じてオンオフ動作するスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオンオフ動作により第１導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路に電圧を印加する電圧変換部と、前記第２導電路に印加された第１電圧の値を検出する第１電圧検出部と、前記第２導電路と負荷との間に介在する負荷側導電路に印加された第２電圧の値を検出する第２電圧検出部と、前記第２電圧検出部で検出された前記第２電圧の値に基づいて目標電圧値を設定する目標電圧設定部と、前記第１電圧検出部で検出された前記第１電圧の値に基づいて前記第２導電路に印加される前記第１電圧の値を前記目標電圧値に近づけるように前記制御信号のデューティを更新するフィードバック演算を繰り返し行い、前記デューティが更新される毎に、更新された前記デューティの前記制御信号を前記スイッチング素子に向けて出力する制御部と、を有する。
このように構成されていれば、目標電圧設定部は、電圧変換部からの出力電圧が印加される第２導電路よりも負荷側の経路（負荷側導電路）の電圧値に基づいて目標電圧値を設定することができる。したがって、第２導電路と負荷側導電路の物理的な特性が異なっていたとしても、負荷に印加される電圧に適した目標電圧値を応答性良く設定することができる。

本開示の一例である車載用電源装置において、目標電圧設定部は、第２電圧検出部で検出された第２電圧の値と予め定められた目標電圧基準値との偏差に基づいて目標電圧値を目標電圧基準値に近づけるように更新する処理を繰り返し行うように動作してもよい。
このように構成されていれば、負荷側導電路に印加される第２電圧の値が目標電圧基準値と乖離していても、負荷側導電路の電圧値に基づいて目標電圧値を更新する処理を繰り返すことで、負荷に印加される電圧に適した目標電圧値を応答性良く設定しながら、目標電圧値を目標電圧基準値に徐々に近づけることができる。

本開示の一例である車載用電源装置において、目標電圧設定部が目標電圧値を更新する周期は、制御部がデューティを更新する周期よりも大きくてもよい。
このように構成されていれば、デューティについては周期を短く設定して更新頻度を大きくすることができる。一方で、目標電圧値についてはデューティの更新周期よりも大きい周期で更新することができるため、目標電圧値の更新に要する処理負担を抑制することができる。

本開示の一例である車載用電源装置は、第２導電路と負荷側導電路との間に配置される電子部品を有していてもよい。そして、前記電子部品は、抵抗部又はインダクタ部の少なくともいずれかを備えていてもよい。
このように構成されていれば、電子部品の機能を生かしつつ、電子部品に起因して第２導電路の電圧と負荷側導電路の電圧が乖離する場合でも、負荷側導電路の電圧に合わせて目標電圧を設定することが可能となる。

＜実施例１＞
図１で示す車載用電源システム１００は、電源部９０と、車載用電源装置１（以下、単に電源装置１ともいう）とを備え、車両に搭載された負荷９２に電力を供給し得るシステムとして構成されている。

なお、本明細書では、特に明示的な限定がない限り、「電圧」とはグラウンドとの電位差を意味する。

電源部９０は、例えば、鉛バッテリ等の公知の車載用バッテリとして構成されている。電源部９０は、高電位側の端子が第１配線部８１に電気的に接続され、第１配線部８１に対して所定の出力電圧を印加する。電源部９０は、第１配線部８１を介して車載用電源装置１の入力側端子６０に電気的に接続されている。電源部９０の満充電時の出力電圧は、０Ｖよりも大きい値であって、且つ後述する目標電圧基準値Ｖｆｔよりも大きい値に設定されている。

負荷９２は、公知の車載用電気部品として構成されている。負荷９２は、第２配線部８２を介して電源装置１の出力側端子６２と電気的に接続されている。負荷９２には、第１配線部８１、電源装置１及び第２配線部８２を介して、電源部９０から電力が供給される。

電源装置１は、第１導電路１１、第２導電路１２、電圧変換部２０、中間導電路１３、負荷側導電路１４、第２インダクタ部３０（以下、単にインダクタ部３０ともいう）、抵抗部３２、コンデンサ部３４、コンデンサ部３６、入力側端子６０、出力側端子６２、第１電圧検出部４０、第２電圧検出部４２、電圧変換制御装置３を有する。

第１導電路１１は、電圧変換部２０の入力側の導電路として機能し、一端が入力側端子６０に電気的に接続されており、他端が電圧変換部２０に電気的に接続されている。即ち、電圧変換部２０は、第１導電路１１を介して電源部９０に電気的に接続されており、電源部９０からの電力供給を受け得る。

第２導電路１２は、電圧変換部２０の出力側の導電路として機能し、一端が電圧変換部２０に電気的に接続されており、他端が第２インダクタ部３０の一端に電気的に接続されている。

中間導電路１３は、第２導電路１２と出力側端子６２との間に介在する導電路であり、第２導電路１２よりも負荷９２側の経路として配置される。中間導電路１３は、一端が第２インダクタ部３０の他端に電気的に接続されており、他端が抵抗部３２の一端に電気的に接続されている。

負荷側導電路１４は、第２導電路１２と出力側端子６２との間に介在する導電路であり、第２導電路１２よりも負荷９２側の経路として（より具体的には、中間導電路１３よりも負荷９２側の経路として）配置される。負荷側導電路１４は、一端が抵抗部３２の他端に電気的に接続されており、他端が出力側端子６２に電気的に接続されている。

第２インダクタ部３０は、電子部品、インダクタ部の一例に相当し、例えば公知のインダクタとして構成されており、第２導電路１２と負荷側導電路１４との間に介在する。第２インダクタ部３０は、一端が第２導電路１２に電気的に接続されており、他端が中間導電路１３に電気的に接続されている。換言すると、第２導電路１２よりも負荷９２側に第２インダクタ部３０が配置されており、この第２インダクタ部３０よりも更に負荷９２側に負荷側導電路１４が配置されている。第２インダクタ部３０は、フィルタとして機能してもよく、これ以外の機能を有していてもよい。

抵抗部３２は、例えば公知の抵抗器として構成されており、第２導電路１２と負荷側導電路１４との間に介在する。抵抗部３２は、一端が中間導電路１３に電気的に接続されており、他端が負荷側導電路１４に電気的に接続されている。換言すると、第２導電路１２よりも負荷９２側に抵抗部３２が配置されており、この抵抗部３２よりも更に負荷９２側に負荷側導電路１４が配置されている。抵抗部３２は、電流検出用のシャント抵抗として機能してもよく、それ以外の機能を有していてもよい。

コンデンサ部３４は、例えば公知の無極性のコンデンサとして構成されており、一端が第２導電路１２に電気的に接続されており、他端が基準導電路（グラウンド）に電気的に接続されている。

コンデンサ部３６は、例えば公知の有極性のコンデンサとして構成されており、一端が中間導電路１３（第２インダクタ部３０の他端及び抵抗部３２の一端）に電気的に接続されており、他端が基準導電路（グラウンド）に電気的に接続されている。

電圧変換部２０は、例えば公知のＤＣＤＣコンバータとして構成されており、第１導電路１１に印加された電圧（電源部９０の出力電圧と同程度の電圧）を降圧して、第２導電路１２に所定の出力電圧を印加するように動作し得る。電圧変換部２０は、第１スイッチング素子２２と、第２スイッチング素子２４と、第１インダクタ部２６とを備える。

第１スイッチング素子２２及び第２スイッチング素子２４の各々は、オン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号（ＰＷＭ信号）が与えられることに応じてオンオフ動作する素子であり、例えば公知のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。なお、第１スイッチング素子２２が、スイッチング素子の一例に相当する。第１インダクタ部２６は、例えば公知のインダクタとして構成されている。

第１スイッチング素子２２は、ドレインが第１導電路１１に電気的に接続されており、ソースが第２スイッチング素子２４のドレイン及び第１インダクタ部２６の一端に電気的に接続されている。第２スイッチング素子２４は、ドレインが第１スイッチング素子２２のソース及び第１インダクタ部２６の一端に電気的に接続されており、ソースが基準導電路（グラウンド）に電気的に接続されている。第１インダクタ部２６は、一端が第１スイッチング素子２２のソース及び第２スイッチング素子２４のドレインに電気的に接続されており、他端が第２導電路１２に電気的に接続されている。

電圧変換部２０は、第１スイッチング素子２２のオンオフ動作により第１導電路１１に印加された電圧を昇圧又は降圧（本実施例では降圧）して第２導電路１２に出力電圧を印加する昇圧動作又は降圧動作（本実施例では降圧動作）を行い得る。電圧変換部２０は、後述する制御回路４４から第１スイッチング素子２２に制御信号が与えられることによって、昇圧動作又は降圧動作（本実施例では降圧動作）を行う。より具体的には、制御回路４４が電圧変換部２０に電圧変換動作を行わせている電圧変換制御中に、制御回路４４から第１スイッチング素子２２及び第２スイッチング素子２４の各々に対して互いに相補的なオンオフ信号（ＰＷＭ信号）が入力されるようになっている。このような電圧変換制御中には、第１スイッチング素子２２のオン動作中に第２スイッチング素子２４がオフ動作し、第１スイッチング素子２２のオフ動作中に第２スイッチング素子２４がオン動作し、両素子のスイッチングの切り替わり時には両素子がオフ状態となるデッドタイムが設定される。

第１電圧検出部４０は、例えば公知の電圧検出回路として構成されている。第１電圧検出部４０は、第２導電路１２に電気的に接続されており、第２導電路１２の電圧値Ｖ１を検出し得る。具体的には、電圧変換部２０と第２インダクタ部３０との間に第１電圧検出部４０の電圧検出位置Ｐ１が設定され、第１電圧検出部４０は位置Ｐ１の電圧を示す値を第１偏差算出部４６に入力する。なお、第１電圧検出部４０が第１偏差算出部４６に入力する値は、第２導電路１２の電圧値Ｖ１を特定し得る値であればよく、図１のように第２導電路１２の電圧値Ｖ１そのものであってもよく、そのものでなくてもよい。例えば、第１電圧検出部４０が分圧回路を備え、電圧値Ｖ１を所定の分圧比で分圧した電圧を第１偏差算出部４６に入力する構成としてもよい。

第２電圧検出部４２は、例えば公知の電圧検出回路として構成されている。第２電圧検出部４２は、負荷側導電路１４に電気的に接続されており、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を検出し得る。具体的には、第２インダクタ部３０と出力側端子６２との間に第２電圧検出部４２の電圧検出位置Ｐ２が設定されており、電圧検出位置Ｐ２は第１電圧検出部４０の電圧検出位置Ｐ１よりも負荷９２側に設定されている。第２電圧検出部４２は、第２電圧検出部４２は位置Ｐ２の電圧を示す値を目標電圧設定部５０に入力する。なお、第２電圧検出部４２が目標電圧設定部５０に入力する値は、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を特定し得る値であればよく、図１のように負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２そのものであってもよく、そのものでなくてもよい。例えば、第２電圧検出部４２が分圧回路を備え、電圧値Ｖ２を所定の分圧比で分圧した電圧を目標電圧設定部５０に入力する構成としてもよい。

電圧変換制御装置３は、制御部５と目標電圧設定部５０とを有する。制御部５は、第１偏差算出部４６と制御回路４４とを有する。目標電圧設定部５０は、第２偏差算出部５２と、ＰＩ制御部５４とを有する。

制御部５の一部をなす制御回路４４は、例えば公知のマイクロコンピュータと駆動回路とを備えて構成されており、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリなどを有する。制御回路４４は、第１電圧検出部４０から入力された電圧値Ｖ１に基づいて第２導電路１２に印加される出力電圧の値を目標電圧値Ｖｔに近づけるように制御信号のデューティを更新するフィードバック制御を繰り返し行い、デューティが更新される毎に、更新されたデューティの制御信号（第１ＰＷＭ信号）を第１スイッチング素子２２に向けて出力し得る。また、第２スイッチング素子２４に対しては、デットタイムを設定した形で第１スイッチング素子２２に出力する制御信号（第１ＰＷＭ信号）のオンオフを反転させた制御信号（第２ＰＷＭ信号）を出力し得る。

第１偏差算出部４６は、例えば公知の減算回路として構成されていてもよく、マイクロコンピュータによって実現されていてもよい。第１偏差算出部４６は、第１電圧検出部４０が検出した第２導電路１２の電圧値Ｖ１と目標電圧設定部５０が設定した目標電圧値Ｖｔとを入力値とする。第１偏差算出部４６は、入力値とされた第２導電路１２の電圧値Ｖ１と目標電圧値Ｖｔとの偏差を第１偏差Ｅｔ１として算出し、算出した第１偏差Ｅｔ１を制御回路４４に対する出力値とする。

目標電圧設定部５０は、例えば公知のマイクロコンピュータを備えて構成されており、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリなどを有する。目標電圧設定部５０は、負荷側導電路１４（第１電圧検出部４０の電圧検出位置Ｐ１よりも負荷９２側の導電路）の電圧値に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定する部分である。図１の例では、第２電圧検出部４２から目標電圧設定部５０に対して負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を示す値が入力され、目標電圧設定部５０は、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定する。

具体的には、目標電圧設定部５０は、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２と目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとの偏差に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定する。ここで、目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとは、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２に基づいて繰り返し設定される目標電圧値Ｖｔの最終目標値であり、外部からの信号に基づいて設定されるようにしてもよいし、予め記憶しておくようにしてもよい。目標電圧設定部５０は、現在の目標電圧値Ｖｔと目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとに基づいて目標電圧値を目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔに近づけるように公知のフィードバック演算を行い、新たな目標電圧値を設定する。なお、目標電圧設定部５０が目標電圧値Ｖｔを設定する周期（即ち、フィードバック演算によって目標電圧値Ｖｔを更新する周期）を第２周期とした場合、この第２周期は、制御回路４４がフィードバック演算によってデューティを更新する周期（第１周期）よりも大きいことが望ましいが、第１周期よりも小さくてもよいし、第１周期と同じ周期であってもよい。

目標電圧設定部５０を構成する第２偏差算出部５２は、第２電圧検出部４２が検出した負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２と目標電圧基準値Ｖｆｔとを入力値とする。第２偏差算出部５２は、入力値とされた負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２と目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとの偏差Ｅｔ２（以下、第２偏差Ｅｔ２ともいう）を算出する演算を継続的に行う。

ＰＩ制御部５４は、例えば公知のＰＩ演算方式でフィードバック演算を行う機能を有する。ＰＩ制御部５４は、第２偏差算出部５２で算出された第２偏差Ｅｔ２を入力値とし、第２偏差Ｅｔ２に基づいて電圧値Ｖ２を目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔに近づけるように目標電圧値Ｖｔを決定するフィードバック演算を公知のＰＩ演算によって行い、このようなフィードバック演算（ＰＩ演算）を第２周期で周期的に実行する。

次に、電源装置１の動作について説明する。
電圧変換制御装置３は、所定の開始条件が成立した場合に、図２で示される電圧変換制御を繰り返し行い、電圧変換部２０に電圧変換動作を行わせる。なお、電源装置１では、例えば、図示しない外部装置から電圧変換制御装置３へと「車両の動力源を始動させるための始動スイッチ（具体的には、例えばイグニッションスイッチ）がオン状態であることを示す信号」及び「始動スイッチがオフ状態であることを示す信号」が入力されるようになっている。このような構成のものでは、始動スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったことを「開始条件が成立」としてもよい。以下では、この例について説明する。

制御装置３は、上記開始条件が成立した場合、図２で示す電圧変換制御を所定の第１周期で繰り返し行う。制御装置３は、図２の制御を開始した場合、まず、ステップＳ１にて目標電圧値Ｖｔの決定を行う。ステップＳ１の処理は、現在（ステップＳ１の実行時点）目標電圧設定部５０で設定されている目標電圧値Ｖｔを制御部５が取得する処理である。

ここで、目標電圧設定部５０が行う目標電圧値設定処理について説明する。
目標電圧設定部５０は、図３のような目標電圧値設定処理を所定の第２周期（例えば、上記第１周期よりも大きい周期）で繰り返し行うようになっている。目標電圧設定部５０は、図３の処理の開始後、まず負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を取得する（Ｓ１１）。そして、目標電圧設定部５０は、ステップＳ１１の後、目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔを取得する（Ｓ１２）。ステップＳ１１、Ｓ１２の処理は、同時に行ってもよく、前後が逆でもよい。具体的には、第２偏差算出部５２がステップＳ１１、Ｓ１２の処理を行い、ステップＳ１１の時点で入力される負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２とステップＳ１２の時点で入力される目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとの偏差Ｅｔ２（以下、第２偏差Ｅｔ２ともいう）を算出する。

目標電圧設定部５０は、ステップＳ１１、Ｓ１２の後、新たな目標電圧値Ｖｔを算出するフィードバック演算を行う（Ｓ１３）。ＰＩ制御部５４がステップＳ１３の処理を行い、第２偏差算出部５２がステップＳ１１、Ｓ１２を経て算出した第２偏差Ｅｔ２を取得し、第２偏差Ｅｔ２に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定する。具体的には、ＰＩ制御部５４は、公知のＰＩ演算方式でフィードバック演算を行うようになっており、演算時点（ステップＳ１１～Ｓ１３の実行時点）で得られる電圧値Ｖ２と目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔとの偏差（第２偏差Ｅｔ２）と、予め定められた比例ゲイン及び積分ゲインとに基づいて、電圧値Ｖ２を目標電圧基準値（最終目標電圧値）Ｖｆｔに近づけるように新たな目標電圧値Ｖｔを算出する演算である。ＰＩ演算方式又はＰＩＤ演算方式で用いる比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインは、それぞれが予め適切な固定値に設定されている。

ＰＩ制御部５４は、第２周期で繰り返し行われる図３の処理においてステップＳ１３でフィードバック演算（例えばＰＩ演算）を行う毎（即ち、第２周期毎）に、ステップＳ１３で算出した目標電圧値Ｖｔを現在の目標電圧値Ｖｔとして設定（更新）する（Ｓ１４）。ＰＩ制御部５４は、例えば、ステップＳ１４で設定した現在の目標電圧値Ｖｔを第１偏差算出部４６に対する出力値とし、各周期のステップＳ１４で設定された目標電圧値Ｖｔ（出力値）は、次の周期のステップＳ１４で新たに目標電圧値Ｖｔが設定されるまで維持する。

このような処理によって目標電圧値Ｖｔが設定されるようになっており、制御部５は、繰り返し実行される図２の制御においてステップＳ１の処理を行う毎に、ステップＳ１の処理実行時点で設定されている最新の目標電圧値Ｖｔを取得する。

制御部５は、図２で示すステップＳ１の後、第２導電路１２の現在（ステップＳ２の実行時点）の出力電圧値Ｖ１と直近のステップＳ１で取得した目標電圧値Ｖｔとに基づき、出力電圧値Ｖ１を目標電圧値Ｖｔに近づけるようにデューティを決定するフィードバック演算を公知のＰＩ演算方式又はＰＩＤ演算方式によって行う（Ｓ２）。

具体的には、制御部５が図２で示す電圧変換制御を繰り返している間（即ち、電圧変換部２０が電圧変換動作を行っている間）、第１電圧検出部４０が検出する第２導電路１２の電圧値Ｖ１と目標電圧設定部５０が設定する目標電圧値Ｖｔとの偏差Ｅｔ１（第１偏差Ｅｔ１）が第１偏差算出部４６から制御回路４４に対して継続的に与えられる。そして、制御回路４４は、ステップＳ２の処理では、第１偏差Ｅｔ１を取得するとともに取得した第１偏差Ｅｔ１を反映して新たなデューティを算出するフィードバック演算を行う。

制御部５（具体的には制御回路４４）は、ステップＳ２の処理では、第１偏差算出部４６から入力される第１偏差Ｅｔ１に基づき、第２導電路１２の出力電圧値Ｖ１を目標電圧値Ｖｔに近づけるようにデューティを決定するフィードバック演算を公知のＰＩ演算方式又はＰＩＤ演算方式によって行う。なお、「現在の出力電圧値と目標電圧値とに基づいて、出力電圧値を目標電圧値に近づけるようにＰＩ演算方式又はＰＩＤ演算方式によって新たなデューティを算出する」というフィードバック演算は、ＤＣＤＣコンバータの制御では周知であるので詳細は省略する。ＰＩ演算方式又はＰＩＤ演算方式で用いる比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインは、例えばそれぞれが予め適切な固定値に設定されている。

このように、制御部５は、図２の制御を行う毎（即ち、第１周期毎）にステップＳ２でデューティを更新するようになっており、更新後には、そのステップＳ２で設定されたデューティを次のステップＳ２でデューティが更新されるまで維持する。

制御部５は、ステップＳ２の処理の後、直近のステップＳ２で算出された新たなデューティを採用したＰＷＭ信号を出力する（Ｓ３）。制御部５は、ステップＳ３において直近のステップＳ２で算出されたデューティのＰＷＭ信号を出力した場合、そのデューティのＰＷＭ信号を次のステップＳ３（次の周期のステップＳ３）まで維持し、次のステップＳ３でデューティを更新した場合、その更新したデューティを採用したＰＷＭ信号の出力を更に次のステップＳ３まで維持するように、ＰＷＭ信号の出力を継続する。

このように、制御部５は、図２の制御が繰り返されている間、最新のデューティのＰＷＭ信号を第１スイッチング素子２２に継続的に出力するようになっており、第２スイッチング素子２４には相補的な信号を出力するようになっている。電圧変換部２０は、このような制御信号を受けて第２導電路１２の電圧を目標電圧値Ｖｔに近づけるように電圧変換動作（具体的には降圧動作）を行う。

ここで、電圧変換部２０の停止中に電圧変換部２０の電圧変換動作を開始させた場合の過渡状態について説明する。

電圧変換部２０の停止中には、第２導電路１２の電圧値Ｖ１及び負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２は、例えば０Ｖに設定される。電源装置１では、図４で例示されるように、電圧変換部２０が電圧変換動作を開始した直後（時間０の直後）の初期段階では、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２が０Ｖに近い値となるため、ＰＩ制御部５４は、０Ｖ程度の電圧値Ｖ２と目標電圧基準値Ｖｆｔとに基づくフィードバック演算（ＰＩ演算）を行い、目標電圧値Ｖｔをその時点の電圧値Ｖ２（０Ｖ程度）よりもやや高い値に更新する。このような設定（更新）がなされると、制御部５は、出力電圧値Ｖ１が新たに設定された目標電圧値Ｖｔ（０Ｖよりもやや高い値）となるように電圧変換部２０を制御するため、この制御によって負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２はやや上昇する。そして、このように電圧値Ｖ２が上昇すると、次の周期では、ＰＩ制御部５４が、上昇した電圧値Ｖ２と目標電圧基準値Ｖｆｔとに基づくフィードバック演算（ＰＩ演算）を行い、目標電圧値Ｖｔを、上昇した電圧値Ｖ２よりも更に高い値に更新する。このような更新がなされると、制御部５は、出力電圧値（電圧値Ｖ１）が新たに設定された目標電圧値Ｖｔとなるように電圧変換部２０を制御するため、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２は更に上昇し、次の周期では、ＰＩ制御部５４は、この電圧値Ｖ２よりも更に高い値とするように目標電圧値Ｖｔを更新することになる。

このような制御が行われるため、目標電圧値Ｖｔが目標電圧基準値Ｖｆｔに到達するまでは、ＰＩ制御部５４がフィードバック演算（ＰＩ演算）を繰り返すことで目標電圧値Ｖｔが徐々に上昇し、目標電圧値Ｖｔの上昇に応じて電圧変換部２０の出力電圧値Ｖ１及び負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２が徐々に上昇してゆく。このように、電圧変換動作が開始した後の所定期間にわたって電圧変換部２０の出力電圧を徐々に上昇させることができるため、ソフトスタート制御を実現することができる。そして、最終的には目標電圧値Ｖｔは目標電圧基準値Ｖｆｔ付近に収束し、目標電圧値Ｖｔが目標電圧基準値Ｖｆｔに到達した後には、電圧変換部２０は、第２導電路１２に目標電圧基準値Ｖｆｔを出力するように電圧変換動作を行う。

次に、電源装置１の効果について説明する。
電源装置１は、第２導電路１２に印加された第１電圧の値（電圧値Ｖ１）を検出する第１電圧検出部４０と、第２導電路１２と負荷９２との間に介在する負荷側導電路１４に印加された第２電圧の値（電圧値Ｖ２）を検出する第２電圧検出部４２と、第２電圧検出部４２で検出された第２電圧の値（電圧値Ｖ２）に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定する目標電圧設定部５０と、制御部５を備える。そして、制御部５は、第１電圧検出部４０で検出された第１電圧の値Ｖ１に基づいて第２導電路１２に印加される第１電圧の値Ｖ１を目標電圧値Ｖｔに近づけるように制御信号のデューティを更新するフィードバック演算を繰り返し行う。

このように構成されていれば、目標電圧設定部５０は、電圧変換部２０からの出力電圧が印加される第２導電路１２よりも負荷９２側の経路（負荷側導電路１４）の電圧値Ｖ２に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定することができる。したがって、第２導電路１２と負荷側導電路１４の物理的な特性が異なっていたとしても、負荷９２に印加される電圧に適した目標電圧値Ｖｔを応答性良く設定することができる。特に、目標電圧値Ｖｔを第２導電路１２の電圧値Ｖ１に基づいて設定する構成と比較すると、負荷９２により近い位置の電圧値Ｖ２に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定することができるため、第２導電路１２の電圧値Ｖ１と負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２とが乖離する場合であっても、負荷電圧により適合させた形で目標電圧値Ｖｔを設定することができる。

目標電圧設定部５０は、第２電圧検出部４２で検出された第２電圧の値（電圧値Ｖ２）と予め定められた目標電圧基準値Ｖｆｔとの偏差（第２偏差Ｅｔ２）に基づいて目標電圧値Ｖｔを目標電圧基準値Ｖｆｔに近づけるように更新する処理を繰り返し行うように動作する。このように構成されていれば、負荷側導電路１４に印加される第２電圧の値Ｖ２が目標電圧基準値Ｖｆｔと乖離していても、負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２に基づいて目標電圧値Ｖｔを更新する処理を繰り返すことで、負荷９２に印加される電圧に適した目標電圧値Ｖｔを応答性良く設定しながら、目標電圧値Ｖｔを目標電圧基準値Ｖｆｔに徐々に近づけることができる。

目標電圧設定部５０が目標電圧値Ｖｔを更新する周期（第２周期）は、制御部５がデューティを更新する周期（第１周期）よりも大きい。このように構成されていれば、ＰＷＭ信号のデューティについては周期を短く設定して更新頻度を大きくすることができる。一方で、目標電圧値Ｖｔについてはデューティの更新周期よりも大きい周期で更新することができるため、目標電圧値Ｖｔの更新に要する処理負担を抑制することができる。

電源装置１は、第２導電路１２と負荷側導電路１４との間に配置される電子部品を有していている。この電子部品は、抵抗部３２及びインダクタ部３０を備えている。このように構成されていれば、電子部品の機能を生かしつつ、電子部品に起因して第２導電路の電圧と負荷側導電路の電圧が乖離する場合でも、負荷側導電路の電圧に合わせて目標電圧を設定することが可能となる。特に、抵抗部３２やインダクタ部３０が介在する場合、電圧変換部２０から負荷９２に至るまでの経路において電流検出、フィルタ、或いはその他の機能を付加することができ、メリットを生じさせることができるが、その一方で、第２導電路１２の電圧と負荷側導電路１４の電圧とが乖離しやすくなってしまうという問題がある。これに対し、上記構成を採用すれば、負荷側導電路１４の電圧に基づいて目標電圧値Ｖｔを設定することができるため、上述の乖離に起因して不適切な目標電圧値が設定される問題を解消しやすくなる。

＜実施例２＞
実施例２の車載用電源装置１は、実施例１の車載用電源装置１の目標電圧設定部５０を目標電圧設定部２５０に置き換えたものであり、その他の構成は実施例１の車載用電源装置１と同じである。なお、第１実施例と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

目標電圧設定部２５０は、実施例１の目標電圧設定部５０と同じく、自身に入力された目標電圧基準値Ｖｆｔ及び負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２に基づき目標電圧値Ｖｔを算出して出力する構成をなしており、過去に出力した目標電圧値Ｖｔを加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出する構成をなしている。目標電圧設定部２５０は、デジタルフィルタ（ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ）として構成され、例えば、ソフトウェア処理又はロジック処理を行い得るＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やマイクロコンピュータなどによって構成されている。

目標電圧設定部２５０は、図５に示すように、第２偏差算出部５２と、乗算部２５４と、加算部２５６と、遅延部２５８とを有する。

第２偏差算出部５２は、目標電圧基準値Ｖｆｔ及び負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を入力値として演算を行う機能を有する。第２偏差算出部５２は、入力値とされた目標電圧基準値Ｖｆｔと負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２との偏差（第２偏差Ｅｔ２）を算出し、算出した第２偏差Ｅｔ２を出力値（算出値）とする機能を有する。

乗算部２５４は、入力された第２偏差Ｅｔ２に予め設定された係数Ｇｓｓを乗算し、この乗算値を出力値（算出値）とする機能を有する。係数Ｇｓｓは、１以下の値である。

加算部２５６は、目標電圧値Ｖｔを算出し、この目標電圧値Ｖｔを第１偏差算出部４６に対する出力値（算出値）とする機能を有する。遅延部２５８は、加算部２５６が算出した目標電圧値Ｖｔを入力値とし、加算部２５６が次回の目標電圧値Ｖｔを算出する際に、加算部２５６に出力値を与える機能を有する。即ち、加算部２５６は、ｎ回目の目標電圧値Ｖｔ［ｎ］を算出する際に、遅延部２５８で生成されたｎ－１回目の目標電圧値Ｖｔ［ｎ－１］を入力値とする。加算部２５６は、乗算部２５４の出力値である上記乗算値と、遅延部２５８の出力値である上記目標電圧値Ｖｔ［ｎ－１］とを加算することで、目標電圧値Ｖｔ［ｎ］を算出し、この目標電圧値Ｖｔ［ｎ］を第１偏差算出部４６に対する出力値（算出値）とする。

実施例２の車載用電源装置１は、このような算出方法をとることで、過去の目標電圧値Ｖｔを加味した目標電圧値Ｖｔを設定することができる。

＜実施例３＞
実施例３の車載用電源装置１は、実施例１の車載用電源装置１の目標電圧設定部５０を目標電圧設定部３５０に置き換えたものであり、その他の構成は実施例１の車載用電源装置１と同じである。なお、第１実施例と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

目標電圧設定部３５０は、実施例１の目標電圧設定部５０と同じく、第２偏差Ｅｔ２に基づき目標電圧値Ｖｔを算出して出力する構成をなしており、過去にした算出した第２偏差Ｅｔ２を加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出する構成をなしている。目標電圧設定部３５０は、デジタルフィルタ（ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ）として構成され、例えば、ソフトウェア処理又はロジック処理を行い得るＩＣやマイクロコンピュータなどによって構成されている。

目標電圧設定部３５０は、図６に示すように、第２偏差算出部５２と、乗算部３５４と、加算部３５６と、遅延部３５８と、乗算部３６０と、上下限チェック部３６２と、遅延部３６４と、乗算部３６６とを有する。

第２偏差算出部５２は、目標電圧基準値Ｖｆｔ及び負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２を入力値として演算を行う機能を有する。第２偏差算出部５２は、入力値とされた目標電圧基準値Ｖｆｔと負荷側導電路１４の電圧値Ｖ２との偏差（第２偏差Ｅｔ２）を算出して、算出した第２偏差Ｅｔ２を出力値（算出値）とする。

乗算部３５４は、第２偏差算出部５２で算出された第２偏差Ｅｔ２を入力値として演算を行う機能を有する。乗算部３５４は、第２偏差算出部５２で算出された第２偏差Ｅｔ２に予め設定された係数ｂ０を乗算し、この乗算値を出力値（算出値）とするように機能する。

遅延部３５８は、第２偏差算出部５２の出力値（算出値）である第２偏差Ｅｔ２を入力値とする。遅延部３５８は、第２偏差算出部５２で算出された第２偏差Ｅｔ２を遅延させて出力するものであり、第２偏差算出部５２がｎ回目の第２偏差Ｅｔ２［ｎ］を算出する際に、第２偏差算出部５２がｎ－１回目に算出した第２偏差Ｅｔ２［ｎ－１］を乗算部３６０に対する出力値とする。

乗算部３６０は、遅延部３５８の出力値である第２偏差Ｅｔ２［ｎ－１］を入力値とする。乗算部３６０は、遅延部３５８の出力値である第２偏差Ｅｔ２［ｎ－１］に予め設定された係数ｂ１を乗算し、この乗算値を加算部３５６に対する出力値（算出値）とする。

加算部３５６は、乗算部３５４の出力値（乗算値）、乗算部３６０の出力値（乗算値）、及び後述する乗算部３６６の出力値（乗算値）を入力値とする。加算部３５６は、入力値とされた乗算部３５４の乗算値、乗算部３６０の乗算値、及び乗算部３６６の乗算値を加算し、この加算値を上下限チェック部３６２に対する出力値とする。

上下限チェック部３６２は、加算部３５６で算出された出力値（加算値）を入力値とする。上下限チェック部３６２は、加算部３５６で生成された出力値（加算値）が予め設定された上限値を超えている場合には上限値を出力値とし、予め設定された下限値を下回っている場合には下限値を出力値とし、予め設定された範囲内である場合には加算部３５６で算出された出力値（加算値）を出力値とする。上下限チェック部３６２は、チェック後の値を、目標電圧値Ｖｔとして第１偏差算出部４６に対する出力値とする。

遅延部３６４は、上下限チェック部３６２から出力された目標電圧値Ｖｔを入力値とする。遅延部３６４は、入力値とされた目標電圧値Ｖｔを遅延させて、加算部３５６が次の加算処理を行う際に乗算部３６６に入力する。即ち、遅延部３６４は、目標電圧設定部３５０がｎ回目の目標電圧値Ｖｔ［ｎ］を設定する際に、ｎ－１回目の目標電圧値Ｖｔ［ｎ－１］を乗算部３６６に対する出力値とする。

乗算部３６６は、遅延部３６４の出力値である目標電圧値Ｖｔ［ｎ－１］を入力値とする。乗算部３６６は、遅延部３６４の出力値である目標電圧値Ｖｔ［ｎ－１］に予め設定された係数ａ１を乗算し、この乗算値を加算部３５６に対する出力値とする。なお、ｂ０、ｂ１、ａ１は、所望のフィルタ特性を実現するように任意の値に設定すればよい。

実施例３の車載用電源装置１は、このような算出方法をとることで、過去の第２偏差Ｅｔ２を加味した目標電圧値Ｖｔを設定することができる。

＜他の実施例＞
本開示は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も含まれる。

上述の実施例では、電圧変換部２０として非絶縁型の同期整流方式のＤＣＤＣコンバータを例示したが、本開示のいずれの例においても、ダイオード方式のＤＣＤＣコンバータであってもよい。また、上述の実施例では降圧型のＤＣＤＣコンバータを例示したが、本開示のいずれの例においても、昇圧型であってもよく、昇降圧型であってもよい。また、上述の実施例では、第１導電路を入力側とし第２導電路を出力側とする一方向型のＤＣＤＣコンバータを例示したが、本開示のいずれの例においても、第２導電路を入力側とし第１導電路を出力側とする機能も有する双方向型であってもよい。また、電圧変換部２０を構成する素子や具体的な構成についても、公知の様々な素子、構成を採用することができる。

上述した実施例では、電源部９０に鉛バッテリを用いているが、本開示のいずれの例においても、鉛バッテリに代えて又は鉛バッテリと併用して電源部９０に他の電源手段（公知の他の蓄電手段や発電手段など）を用いてもよい。

実施例１では、目標電圧設定部５０が備えるフィードバック演算部としてＰＩ制御部５４を例示したが、目標電圧設定部５０が備えるフィードバック演算部として、公知のＰＩＤ演算を行うＰＩＤ制御部を採用してもよい。

実施例１では、制御回路４４と第１偏差算出部４６とが別々の回路として構成されていたがこれらが共通の回路によって実現されてもよい。例えば、マイクロコンピュータが制御回路４４及び第１偏差算出部４６としての機能を有していてもよい。また、実施例１では、ＰＩ制御部５４と第２偏差算出部５２とが別々の回路として構成されていたがこれらが共通の回路によって実現されてもよい。例えば、マイクロコンピュータがＰＩ制御部５４及び第２偏差算出部５２としての機能を有していてもよい。また、実施例１では、制御部５と目標電圧設定部５０とが別々の回路として構成されていたが、これらが共通の回路によって構成されていてもよい。例えば、例えば、マイクロコンピュータが制御部５及び目標電圧設定部５０としての機能を有していてもよい。

実施例２において、目標電圧設定部２５０は、１回前の目標電圧値Ｖｔを加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出するようにしたが、２回以上前の目標電圧値Ｖｔを加味して算出するようにしてもよい。また、目標電圧設定部２５０は、過去の１回分の目標電圧値Ｖｔのみを加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出するようにしたが、過去の複数回分の目標電圧値Ｖｔを加味して算出するようにしてもよい。

実施例３において、目標電圧設定部３５０は、１回前の第２偏差Ｅｔ２を加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出するようにしたが、２回以上前の第２偏差Ｅｔ２を加味して算出するようにしてもよい。また、目標電圧設定部３５０は、過去の１回分の第２偏差Ｅｔ２のみを加味して今回の目標電圧値Ｖｔを算出するようにしたが、過去の複数回分の第２偏差Ｅｔ２を加味して算出するようにしてもよい。

実施例１では、目標電圧設定部５０が備えるフィードバック演算部として、マイクロコンピュータを備える構成を例示したが、ハード回路で構成してもよい。例えば、ＰＩ制御部は、アンプ、抵抗、コンデンサなどを備えて構成される公知のＰＩ制御回路としてもよいし、アンプ、抵抗、コンデンサなどを備えて構成される公知のＰＩＤ制御回路としてもよい。

１…車載用電源装置
５…制御部
１１…第１導電路
１２…第２導電路
１４…負荷側導電路
２０…電圧変換部
２２…第１スイッチング素子（スイッチング素子）
３０…第２インダクタ部（インダクタ部）
３２…抵抗部
４０…第１電圧検出部
４２…第２電圧検出部
５０，２５０，３５０…目標電圧設定部

Claims (4)

1. オン信号とオフ信号とが交互に繰り返される制御信号が与えられることに応じてオンオフ動作するスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオンオフ動作により第１導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路に電圧を印加する電圧変換部と、
   前記第２導電路に印加された第１電圧の値を検出する第１電圧検出部と、
   前記第２導電路と負荷との間に介在する負荷側導電路に印加された第２電圧の値を検出する第２電圧検出部と、
   前記第２電圧検出部で検出された前記第２電圧の値に基づいて目標電圧値を設定する目標電圧設定部と、
   前記第１電圧検出部で検出された前記第１電圧の値に基づいて前記第２導電路に印加される前記第１電圧の値を前記目標電圧値に近づけるように前記制御信号のデューティを更新するフィードバック演算を繰り返し行い、前記デューティが更新される毎に、更新された前記デューティの前記制御信号を前記スイッチング素子に向けて出力する制御部と、
   を有する車載用電源装置。
2. 前記目標電圧設定部は、前記第２電圧検出部で検出された前記第２電圧の値と予め定められた目標電圧基準値との偏差に基づいて前記目標電圧値を前記目標電圧基準値に近づけるように更新する処理を繰り返し行う
   請求項１に記載の車載用電源装置。
3. 前記目標電圧設定部が前記目標電圧値を更新する周期は、前記制御部が前記デューティを更新する周期よりも大きい
   請求項１又は請求項２に記載の車載用電源装置。
4. 前記第２導電路と前記負荷側導電路との間に配置される電子部品を有し、
   前記電子部品は、抵抗部又はインダクタ部の少なくともいずれかを備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載用電源装置。

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