JP7141654B2 - 電圧安定化装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドリングストップ機能を有する車両に設けられ、アイドリングストップ機能によりエンジンが再始動される際にバッテリからの入力電圧に基づいて所定の車載電子機器に電源電圧を出力する電圧安定化装置についての技術分野に関する。

エンジンを搭載する車両には、燃費（燃料消費量）の低減等を目的として、車速条件を含む所定条件の成立に応じてエンジン停止操作に依らずエンジン停止させるアイドリングストップ機能を有するものがある。
アイドリングストップ機能を有する車両では、エンジンを停止させた後に再始動させる際、各種車載電子機器の電源であるバッテリに電圧ドロップが生じる。これは、エンジン始動を行うセルモータ等のスタータがバッテリから電力を持ち出すことによる。

このようなエンジン再始動に伴うバッテリの電圧ドロップに対して、例えば各種走行制御ユニットやカーナビゲーション機器等の車載電子機器の動作を保証するために、アイドリングストップ車には上記の電圧ドロップに対して電源電圧を安定化させるための電圧安定化装置（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ）が備えられることがある（例えば下記特許文献１を参照）。

特開２００９－１４２０８９号公報

近年、車載電子機器の数は増加しつつあり、上記の電圧安定化装置によりバックアップすべき電圧としても増大傾向にある。そのため、電圧安定化装置の昇圧能力を高めることが要請されている。
しかしながら、電圧安定化装置の昇圧能力を高めるためには、例えば電解コンデンサやコイル等といった回路構成部品の大型化や個数増加を招き、装置サイズ、コスト、質量の増大化を招いてしまう。

そこで、本発明は上記した問題点を克服し、電圧安定化装置の小型軽量化、及びコストの削減を図ることを目的とする。

本発明に係る電圧安定化装置は、アイドリングストップ機能を有する車両に設けられ、前記アイドリングストップ機能によりエンジンが再始動される際にバッテリからの入力電圧に基づいて所定の車載電子機器に電源電圧を出力する電圧安定化装置であって、入力電圧を安定化した安定化電圧を第一種の車載電子機器に出力する第一安定化回路と、入力電圧を安定化した安定化電圧を第二種の車載電子機器に出力する第二安定化回路と、を備え、前記第二安定化回路は、前記第一安定化回路よりも昇圧能力が低いものである。

上記のように安定化回路を少なくとも第一、第二安定化回路の二つに分け、それぞれが第一種、第二種の車載電子機器に個別に安定化電圧を供給する構成とすることで、第一種側には最低動作保証電圧が高い電子機器を、第二種側には最低動作保証電圧が低い電子機器を選択的に接続することが可能とされ、第二安定化回路として昇圧能力（同じ入力電圧に対する出力電圧及び出力電力）の低い回路を用いても、第一種、第二種側の双方の車載電子機器で供給電圧が最低動作保証電圧以上となるようにすることが可能とされる。
第二安定化回路として昇圧能力の低い安定化回路を設けていることで、第二安定化回路についてコイルや電解コンデンサ等の構成部品の容量を下げることが可能とされる。

上記した本発明に係る電圧安定化装置においては、前記第二種の車載電子機器は前記第一種の車載電子機器よりも最低動作保証電圧が低い機器とされた構成とすることが可能である。
これにより、第二安定化回路として昇圧能力の低い回路を用いても、第二種の車載電子機器に対する供給電圧が最低動作保証電圧を下回ってしまうことがないようにすることが可能とされる。

上記した本発明に係る電圧安定化装置においては、前記第一種の車載電子機器はカーナビゲーション機器又はオーディオビジュアル機器とされ、前記第二種の車載電子機器はマイクロコンピュータを有し前記車両の走行安全性に係る制御を行う制御機器とされた構成とすることが可能である。
カーナビゲーション機器やオーディオビジュアル機器は、入力電圧が最低動作保証電圧を下回った場合に表示や機能の劣化が乗員に知覚され易い機器であるため、昇圧能力が高い第一安定化回路の負荷とすることが好適である。
一方、上記の制御機器は、マイクロコンピュータのリセットが防止できれば機能保持できるもので比較的最低動作保証電圧が低く、第二安定化回路の負荷とすることが好適である。

上記した本発明に係る電圧安定化装置においては、前記第一安定化回路、前記第二安定化回路の安定化動作開始後における前記バッテリからの入力電圧の検出値に基づいて前記第一安定化回路、前記第二安定化回路の安定化動作の停止制御を行う制御部をさらに備えた構成とすることが可能である。
これにより、第一安定化回路、第二安定化回路の安定化動作が不必要に長時間行われてしまうことの防止を図ることが可能とされる。

上記した本発明に係る電圧安定化装置においては、前記制御部は、前記第一安定化回路の安定化動作を前記検出値が第一閾値以上となることを条件として停止させ、前記第二安定化回路の安定化動作を前記検出値が前記第一閾値よりも小さい第二閾値以上となることを条件として停止させる構成とすることが可能である。
これにより、第一種、第二種の車載電子機器について、それぞれの動作保証に必要な時間だけ第一安定化回路、第二安定化回路の安定化動作を行わせることが可能とされる。

上記した本発明に係る電圧安定化装置においては、前記バッテリにより充電可能とされたキャパシタを有し、前記第二安定化回路が安定化動作を停止している際に前記キャパシタを前記バッテリにより充電させ、前記第二安定化回路が安定化動作を開始する際に前記キャパシタを放電させて前記キャパシタの両端電圧を前記第二安定化回路の入力電圧として供給する電圧供給部をさらに備えた構成とすることが可能である。
これにより、電圧バックアップ動作時にバッテリから第二安定化回路側へ入力電流が流れないようにすることが可能とされる。

本発明によれば、電圧安定化装置の小型軽量化、及びコストの削減を図ることができる。

実施形態としての電圧安定化装置を備えた車両についての電気的な構成を説明するためのブロック図である。 実施形態としての電圧安定化装置が備える制御部の処理を示したフローチャートである。 実施形態における第一安定化回路、第二安定化回路による電圧バックアップのイメージを表した図である。 変形例としての電圧安定化装置を備えた車両についての電気的な構成を説明するためのブロック図である。 変形例としての電圧安定化装置が備える制御部の処理を示したフローチャートである。 変形例としての電圧安定化装置における入力電流の説明図である。

図１は、本発明に係る実施形態としての電圧安定化装置１を備えた車両についての電気的な構成を説明するためのブロック図である。なお、図１では、車両が備える電気的な構成のうち特に本発明に係る部分のみを抽出して示している。

本実施形態における車両は、車輪を駆動するための動力源としてエンジン（不図示）を備えている。
実施形態における車両には、上記の電圧安定化装置１と共に、例えば鉛蓄電池とされ出力電圧が１２Ｖ程度とされたバッテリＢｔと、バッテリＢｔを充電するオルタネータ２と、エンジン始動のためにエンジンをクランキングするセルモータ等によるスタータと、エンジンの運転制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）４と、バッテリＢｔの出力電圧（以下「バッテリ電圧」と表記する）に基づきそれぞれ動作する第一種の車載電子機器群５、及び第二種の車載電子機器群６とが設けられている。
図１では、車載電子機器群５は車載電子機器Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で成り、車載電子機器群６は車載電子機器Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６で成るものとして示しているが、車載電子機器群５、６をそれぞれ構成する車載電子機器Ｄの数は３に限定されず、少なくともそれぞれ１以上であばよい。

スタータ３は、バッテリＢｔを電源として動作する。
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、エンジンについての燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御などの各種運転制御を行う。具体的には、エンジンに設けられた各種のアクチュエータ（例えばスロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータや燃料噴射を行うインジェクタ等）を制御することでエンジンについての各種運転制御を行う。
本実施形態におけるＥＣＵ４は、車速条件を含む所定条件の成立に応じてエンジン停止操作に依らずエンジンを停止／再始動させるアイドリングストップ機能を実行可能とされている。具体的に、ＥＣＵ４は、アイドリングストップ機能の作動許可条件として定められた所定条件（例えば、エンジンが充分に暖機されている、全てのドアが閉まっている、運転席シートベルトが着用されている等の条件）が成立しているか否かを判定する。そして、該作動許可条件が成立している下で、エンジンの停止条件として定められた所定条件、すなわち車速条件を含む所定条件が成立したことに応じて、エンジンを自動停止させる。例えば、車速条件としては、車速が１０ｋｍ／ｈ等の所定閾値（本例では閾値＞０）以下であることを条件としている。車速以外の停止条件としては、少なくともブレーキペダルが踏まれていることを条件とする（他にも例えばステアリングが操作されていない、急坂でない等の条件を付加することもできる）。
そして、エンジンの自動停止後、所定条件の成立に応じて、スタータ３を制御してエンジンを再始動させる。例えば、この際の所定条件としては、ブレーキが解除される等を挙げることができる。

ＥＣＵ４は、上記のアイドリングストップ機能によりエンジンを再始動するタイミングを表す信号を通知信号Ｓｉｓとして所定の車載装置（本例では少なくとも後述する制御部１３）に対して出力する。

ここで、ＥＣＵ４は、バッテリＢｔとは異なる不図示の電源より動作電圧を入力している。

電圧安定化装置１は、第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２、制御部１３、スイッチＳＷ１、及びスイッチＳＷ２を備えている。
第一昇圧回路１１及び第二昇圧回路１２は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。本例では、第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２を構成するＤＣ／ＤＣコンバータにはそれぞれスイッチングコンバータが用いられる。第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２は、それぞれ出力電圧をフィードバック入力して出力電圧値が一定となるように制御する定電圧制御を行う。すなわち、出力電圧の安定化機能を有している。
電圧安定化装置１において、スイッチＳＷ１と第一昇圧回路１１、スイッチＳＷ２と第二昇圧回路１２はそれぞれ並列接続され、スイッチＳＷ１と第一昇圧回路１１の並列接続回路、及びスイッチＳＷ２と第二昇圧回路１２の並列接続回路がそれぞれバッテリＢｔに対して直列接続されている。これにより、スイッチＳＷ１と第一昇圧回路１１、及びスイッチＳＷ２と第二昇圧回路１２のそれぞれの並列接続回路にバッテリＢｔからの入力電圧Ｖｉｎが供給される。

電圧安定化装置１において、スイッチＳＷ１と第一昇圧回路１１の並列接続回路の出力電圧を第一出力電圧Ｖｏ１とすると、スイッチＳＷ１がＯＮのとき、第一出力電圧Ｖｏ１＝バッテリ電圧となり、スイッチＳＷ１がＯＦＦのときは第一昇圧回路１１による昇圧電圧が第一出力電圧Ｖｏ１となる。
また、スイッチＳＷ２と第二昇圧回路１２の並列接続回路の出力電圧を第二出力電圧Ｖｏ２とすると、スイッチＳＷ２がＯＮのとき、第二出力電圧Ｖｏ１＝バッテリ電圧となり、スイッチＳＷ２がＯＦＦのときは第二昇圧回路１２による昇圧電圧が第二出力電圧Ｖｏ２となる。
第一出力電圧Ｖｏ１は第一種の車載電子機器群５を構成する各車載電子機器Ｄ（本例ではＤ１～Ｄ３）に対して電源電圧として供給され、第二出力電圧Ｖｏ２は第二種の車載電子機器群６を構成する各車載電子機器Ｄ（本例ではＤ４～Ｄ６）に対して電源電圧として供給される。
なお、スイッチＳＷ１は、以下で説明する制御部１３により、第一昇圧回路１１による昇圧電圧が第一出力電圧Ｖｏ１として出力される期間にはＯＦＦとされ、それ以外の期間はＯＮとされる。同様に、スイッチＳＷ２は、制御部１３により、第二昇圧回路１２による昇圧電圧が第二出力電圧Ｖｏ２として出力される期間にはＯＦＦとされ、それ以外の期間はＯＮとされる。

制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを有して構成され、ＥＣＵ４からの通知信号Ｓｉｓに基づき、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、第一昇圧回路１１、及び第二昇圧回路１２についてのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
具体的に、制御部１３は、入力電圧Ｖｉｎの電圧値を検出し、該電圧値と上記の通知信号Ｓｉｓとに基づいてスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、第一昇圧回路１１、及び第二昇圧回路１２についてのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
なお、該ＯＮ／ＯＦＦ制御については後に改めて説明する。

制御部１３は、バッテリＢｔとは異なる不図示の電源より動作電圧を入力している。

ここで、本実施形態の電圧安定化装置１においては、第一昇圧回路１１よりも第二昇圧回路１２の昇圧能力が低くされている。換言すれば、第一昇圧回路１１に対し第二昇圧回路１２は低容量とされている。本例では、第一昇圧回路１１の容量は例えば２００Ｗ（ワット）、第二昇圧回路１２の容量は例えば１２０Ｗとされている。

また、実施形態の車両において、第一種の車載電子機器群５は、最低動作保証電圧が比較的高い車載電子機器Ｄで構成され、第二種の車載電子機器群６は、最低動作保証電圧が車載電子機器群５の車載電子機器Ｄよりも低い車載電子機器Ｄで構成されている。つまり、車両に搭載される車載電子機器Ｄとしては最低動作保証電圧が異なる電子機器が混在しているが、最低動作保証電圧が比較的高い車載電子機器Ｄを第一種の車載電子機器群５として第一昇圧回路１１側に接続し、最低動作保証電圧がより低い車載電子機器Ｄを第二種の車載電子機器群６として第二昇圧回路１２側に接続している。

第一種の車載電子機器群５を構成する車載電子機器Ｄの例としては、例えばカーナビゲーション機器又はオーディオビジュアル機器を挙げることができる。これらの車載電子機器Ｄの最低動作保証電圧は例えば１０Ｖ程度等、比較的高く、従来、エンジン再始動時におけるバッテリＢｔの電圧ドロップに伴い表示が一時中断される等の商品性の低下を招く可能性が高い負荷であるとされている。特に、カーナビゲーション機器は、エンジン再始動時の電圧ドロップに伴い、それまで行っていたナビゲーション動作がリセットされ（例えば目的地や設定ルート等のナビゲーション情報がリセットされ）、エンジン再始動後に運転者等の乗員がナビゲーション情報を再設定しなければならない事態を招く虞があった。

第二種の車載電子機器群６を構成する車載電子機器Ｄの例としては、マイクロコンピュータを有し車両の走行安全性に係る制御を行う制御機器を挙げることができる。例えば、アンチロックブレーキシステムの制御ユニット、ビークルダイナミクスコントロールの制御ユニット、パワーステアリングの制御ユニット等を挙げることができる。これらの制御ユニットは、マイクロコンピュータのリセットを防止できればよく、エンジン再始動に伴う電圧ドロップ時におけるバッテリ電圧の下限値を多少かさ上げすれば対策が可能な機器類である。

上記のような電圧安定化装置１及び車載電子機器群５，６の構成により、エンジン再始動時の電圧ドロップに対して各車載電子機器Ｄの適正な電圧バックアップを行う、すなわち各車載電子機器Ｄの動作保証を行いつつ、電圧安定化装置１の容量を低減することができる。例えば、最低動作保証電圧の異なる車載電子機器Ｄを実施形態のような分類をせずに電圧安定化装置に接続していた従来において、電圧安定化装置の容量は例えば４００Ｗであったのに対し、本実施形態における電圧安定化装置１の容量は例えば３２０Ｗと、従来の２０％に低減することができる。これにより、電圧安定化装置の小型軽量化、コストの削減を図ることができる。

図２のフローチャートにより、制御部１３が行う処理について説明する。
制御部１３はステップＳ１０１で、エンジン再始動タイミングの到来を待機する。具体的には、ＥＣＵ４からの通知信号Ｓｉｓによってアイドリングストップ機能によるエンジン再始動タイミングが通知されるまで待機する。

エンジン再始動タイミングであれば、制御部１３はステップＳ１０２で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上かつ閾値ＴＨ１未満であるか否かを判定する。
ここで、閾値ＴＨ１は、第一昇圧回路１１の動作開始／停止を制御するための閾値であり、閾値ＴＨ２は、第二昇圧回路１２の動作開始／停止を制御するための閾値であり、ＴＨ１＞ＴＨ２である。本例では、閾値ＴＨ１は例えば１０Ｖ、閾値ＴＨ２は例えば６．５Ｖとされている。

入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上かつ閾値ＴＨ１未満でなければ、制御部１３はステップＳ１０３で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２未満か否かを判定し、閾値ＴＨ２未満でなければこの図に示す処理を終える。つまり、アイドリングストップ機能によるエンジン再始動タイミングであっても入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上であれば（つまり十分に高ければ）、第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２による昇圧動作は行われない。すなわち、第一種の車載電子機器群５、第二種の車載電子機器群６に入力電圧ＶｉｎがスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介してそのまま供給される。

一方、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２未満であれば、制御部１３はステップＳ１０４に進み、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＦＦとする共に第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２をＯＮとする。つまり、エンジン再始動タイミングが到来し、入力電圧Ｖｉｎが閾値ＴＨ２未満である場合には、第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２による昇圧動作（安定化動作）を実行させ、昇圧電圧（安定化電圧）としての第一出力電圧Ｖｏ１、第二出力電圧Ｖｏ２が第一種の車載電子機器群５、第二種の車載電子機器群６に供給されるようにしている。

続くステップＳ１０５で制御部１３は、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上となるまで待機し、該電圧値が閾値ＴＨ２以上となったら、ステップＳ１０６でスイッチＳＷ２をＯＮとすると共に第二昇圧回路１２をＯＦＦとする。つまり、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上（つまり第二種の車載電子機器群６を賄うのに十分とされる値以上）となったことに応じて、第二昇圧回路１２による昇圧動作を停止させ、入力電圧Ｖｉｎが第二種の車載電子機器群６にスイッチＳＷ２を介して供給される状態に復帰させる。

ステップＳ１０６の処理を実行したことに応じ、制御部１３はステップＳ１０８に進み、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上となるまで待機し、該電圧値が閾値ＴＨ１以上となったら、ステップＳ１０９でスイッチＳＷ１をＯＮとすると共に第一昇圧回路１１をＯＦＦとする。つまり、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上（つまり第一種の車載電子機器群５を賄うのに十分とされる値以上）となったことに応じて、第一昇圧回路１１による昇圧動作を停止させ、入力電圧Ｖｉｎが第一種の車載電子機器群５にスイッチＳＷ１を介して供給される状態に復帰させる。
制御部１３はステップＳ１０９の処理を実行したことに応じ、図２に示す処理を終える。

また、制御部１３は、先のステップＳ１０２で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上かつ閾値ＴＨ１未満であると判定した場合は、ステップＳ１０７でスイッチＳＷ１をＯＦＦとする共に第一昇圧回路１１をＯＮとする。つまり、エンジン再始動タイミングが到来し、入力電圧Ｖｉｎが閾値ＴＨ２以上かつ閾値ＴＨ１未満である場合には、第一昇圧回路１１のみ昇圧動作を実行させ、昇圧電圧としての第一出力電圧Ｖｏ１が第一種の車載電子機器群５に供給されるようにしている。

ステップＳ１０７の処理を実行したことに応じ、制御部１３は上述したステップＳ１０８に処理を進める。これにより、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上となったら、第一昇圧回路１１による昇圧動作が停止され、入力電圧Ｖｉｎが第一種の車載電子機器群５にスイッチＳＷ１を介して供給される状態に復帰される。

図３は、第一昇圧回路１１による電圧バックアップ（図３Ａ）、第二昇圧回路１２による電圧バックアップ（図３Ｂ）のイメージを表している。
アイドリングストップ機能によるエンジン再始動時において、図３Ａのように第一昇圧回路１１側では、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１を下回ると昇圧動作が開始され、その後、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上に回復すると昇圧動作が停止される。また、図３Ｂに示すように第二昇圧回路１２側では、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２を下回ると昇圧動作が開始され、その後、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上に回復すると昇圧動作が停止される。
図３Ａ、図３Ｂでは、それぞれ梨地部分により、第一昇圧回路１１、第二昇圧回路１２がバックアップする電気エネルギー量を模式的に表している。この対比より、第二昇圧回路１２側のバックアップ容量は小さいことが分かる。
従って、第二昇圧回路１２についてコイルや電解コンデンサ等の回路構成部品の容量を下げることが可能とされ、電圧安定化装置１の小型軽量化、及びコストの削減を図ることができる。

図４は、変形例としての電圧安定化装置１Ａを備えた車両についての電気的な構成を説明するためのブロック図である。なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。

変形例としての電圧安定化装置１Ａは、バッテリＢｔから電圧安定化装置への入力電流Ｉｉｎ（図１及び図４参照）について、エンジン再始動時（電圧バックアップ動作時）における電流値上昇の抑制を図るものである。
従来において、電圧安定化装置の昇圧能力を高めることによると、バッテリＢｔからの入力電流Ｉｉｎの値が大きくなる。このような入力電流Ｉｉｎの増大化は、配線ケーブル径を太くし、車両の質量、コストを増大させるとともに、バッテリＢｔから電圧安定化装置への配線レイアウトの自由度低下を招く虞がある。
そこで、電圧バックアップ動作時における入力電流Ｉｉｎの電流値上昇の抑制を図り、配線ケーブルの小型軽量化により車両の質量やコストの削減、及び配線レイアウトの自由度向上を図る。

図４において、変形例としての電圧安定化装置１Ａは、電圧安定化装置１と比較して、電圧供給部１４が追加された点と制御部１３に代えて制御部１３Ａが設けられた点と、第二昇圧回路１２に代えて降圧回路１２’が設けられた点とが異なる。

電圧供給部１４は、スイッチＳＷ３と、例えば電解コンデンサとされたキャパシタＣｃと、電流制限抵抗Ｒｒとを有している。
電圧供給部１４においては、バッテリＢｔとスイッチＳＷ２との接続点とアースとの間に、電流制限抵抗ＲｒとスイッチＳＷ３とキャパシタＣｃとの直列接続回路が挿入されている。電流制限抵抗Ｒｒの一端はバッテリＢｔとスイッチＳＷ２との接続点に接続され、電流制限抵抗Ｒｒの他端はスイッチＳＷ３の一端と接続されている。スイッチＳＷ３の他端は、キャパシタＣｃの正極端子と接続され、キャパシタＣｃの負極端子は接地されている。
図示のようにスイッチＳＷ３の他端とキャパシタＣｃの正極端子との接続点が、第二昇圧回路１２と接続されている。

降圧回路１２’は、後述するようにバッテリＢｔによって充電されるキャパシタＣｃの両端電圧を入力し、入力電圧について降圧動作を行う。降圧回路１２’は、例えばスイッチングコンバータによるＤＣ／ＤＣコンバータとして構成され、出力電圧をフィードバック入力して該出力電圧について定電圧制御を行う（つまり出力電圧の安定化機能を有する）。
本例では、降圧回路１２’はキャパシタＣｃからの入力電圧に基づき、例えば６．５Ｖに安定化された出力電圧を得る。これは、エンジン再始動に伴いドロップが生じた入力電圧Ｖｉｎ（バッテリ電圧）と比較して、より高い電圧となり得る。すなわち、降圧回路１２’が用いられた電圧安定化装置１Ａによっても、図１に示した電圧安定化装置１の場合と同様に、第二種の車載電子機器群６に対する電圧バックアップが行われることに変わりはない。
なお、降圧回路は、昇圧回路よりも昇圧能力が低い回路と言うことができる。

制御部１３Ａは、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、第一昇圧回路１１、降圧回路１２’のＯＮ／ＯＦＦ制御と共に、次の図５で説明するようにスイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う点が制御部１３と異なる。

図５は、制御部１３Ａが行う処理のフローチャートである。
なお図５において、既に図２で説明した処理と同様となる処理については同一ステップ番号を付して説明を省略する。

先ず前提として、図５に示すステップＳ１０１の処理開始時点においては、スイッチＳＷ３はＯＮ状態に制御されている（後述するステップＳ２０３より）。この場合、制御部１３Ａは、エンジン再始動タイミングが到来し入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２未満とならなければ、降圧回路１２’をＯＦＦ状態で維持させている。従って、ステップＳ１０１の処理開始時点においては、キャパシタＣｃがバッテリＢｔにより充電された状態にある。

制御部１３Ａは、ステップＳ１０３で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２未満であると判定した場合には、ステップＳ２０１に進んでスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３をＯＦＦとする共に、第一昇圧回路１１及び降圧回路１２’をＯＮとする。
スイッチＳＷ３がＯＦＦとされ、降圧回路１２’がＯＮとされることで、キャパシタＣｃに充電された電力をエネルギーソースとして降圧回路１２’が降圧動作（安定化動作）を行う。すなわち、図１で説明した電圧安定化装置１とは異なり、第二種の車載電子機器群６側の電圧安定化動作にバッテリ電圧が直接的に用いられることがない。

制御部１３Ａは、ステップＳ２０１の処理を行ったことに応じてステップＳ１０５に処理を進める。そして、ステップＳ１０５で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ２以上となった場合、制御部１３ＡはステップＳ２０２でスイッチＳＷ２をＯＮとすると共に、降圧回路１２’をＯＦＦとさせ、ステップＳ１０８に進む。
制御部１３Ａは、ステップＳ１０８で入力電圧Ｖｉｎの電圧値が閾値ＴＨ１以上となってステップＳ１０９でスイッチＳＷ１をＯＮ、第一昇圧回路１１をＯＦＦとする処理を行ったことに応じ、ステップＳ２０３でスイッチＳＷ３をＯＮ状態に戻す処理を行い、図５に示す処理を終える。つまりこの場合、入力電圧Ｖｉｎが閾値ＴＨ１以上に回復し、降圧回路１２’及び第一昇圧回路１１の安定化動作が停止されたことに応じてキャパシタＣｃの充電が再開される。

図６は、変形例における入力電流Ｉｉｎの説明図であり、エンジン再始動に伴う電圧安定化動作が行われる際の入力電流Ｉｉｎの電流値、第一昇圧回路１１側への入力電流値、降圧回路１２’側への入力電流値の変化を上、中、下段にそれぞれ表している。
なお、上段においては比較として、従来の電圧安定化装置（例えば容量＝４００Ｗ）への入力電流の電流値の変化を点線により表している。

第一昇圧回路１１側への入力電流値は、第一昇圧回路１１の電圧安定化動作の開始タイミング付近でピークを迎える。このときの第一昇圧回路１１側への入力電流値のピーク値を「Ｐ１」とする。
一方、降圧回路１２’側への入力電流は、キャパシタＣｃへの充電電流となり、そのピーク値を「Ｐ２」と表記する。

変形例においては、降圧回路１２’による安定化動作はキャパシタＣｃをエネルギーソースとして行われ、またキャパシタＣｃの充電期間は第一昇圧回路１１の昇圧動作開始タイミングと重ならない。
このため、入力電流Ｉｉｎのピーク値は、「Ｐ１＋Ｐ２」ではなく、「Ｐ１」に抑えられる。この場合の入力電流Ｉｉｎのピーク値は、従来の電圧安定化装置の入力電流ピーク値（図中「Ｐｐ」）に対して相当に小さく抑えられたものとなる。
従って、バッテリＢｔと電圧安定化装置１Ａ間の配線ケーブルについて、ケーブル径の小径化を図ることができ、配線ケーブルの小型軽量化、コスト削減を図ることができる。また、配線ケーブルの小径化により、電圧安定化装置１Ａへの配線レイアウトの自由度向上を図ることができる。

変形例においては、キャパシタＣｃから降圧回路１２’への電力供給をスイッチＳＷ３をＯＦＦとすることで実現しているが、このような構成により、エンジン再始動による電圧ドロップに起因してキャパシタＣｃの放電電流がバッテリＢｔ側に逆流することの防止が図られる。

なお、上記では第一昇圧回路１１の昇圧動作を停止後にスイッチＳＷ３をＯＮさせる（つまりキャパシタＣｃの充電を開始させる）例を挙げたが、スイッチＳＷ３のＯＮタイミングは降圧回路１２’の動作を停止させたタイミングとする等、少なくとも降圧回路１２’をＯＮすべき期間と重複しないタイミングであれば、他のタイミングとすることもできる。

上記のように変形例としての電圧安定化装置１Ａは、バッテリＢｔにより充電可能とされたキャパシタＣｃを有し、降圧回路１２’（第二安定化回路）が安定化動作を停止している際にキャパシタＣｃをバッテリＢｔにより充電させ、降圧回路１２’が安定化動作を開始する際にキャパシタＣｃを放電させてキャパシタＣｃの両端電圧を降圧回路１２’の入力電圧として供給する電圧供給部１４を備えている。
これにより、電圧バックアップ動作時にバッテリＢｔから降圧回路１２’側へ入力電流が流れないようにすることが可能とされ、電圧バックアップ動作時における入力電流Ｉｉｎの電流値上昇を抑制できる。

ここで、これまでの説明では、電圧安定化装置１、１Ａが安定化回路を二つのみ備える場合を例示したが、３以上の安定化回路を有する構成とすることもできる。その場合、各安定化回路の昇圧能力がそれぞれ異なってもよいし、第一の昇圧能力による複数の安定化回路と、第一の昇圧能力とは異なる第二の昇圧能力による複数の安定化回路とが設けられる等、少なくとも一部複数の安定化回路の昇圧能力が同一とされた構成とすることもできる。

また、これまでの説明では、エンジン再始動に基づき開始させた安定化回路の安定化動作を、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が所定閾値以上に回復したことに応じて停止させる例を挙げたが、該安定化動作の停止制御は、例えば、入力電圧Ｖｉｎの電圧値が所定閾値以上である状態が所定複数回連続して検出されることに応じて行う等、瞬時的な入力電圧Ｖｉｎの上昇に追従しないように工夫することもできる。
何れにしても、該安定化動作の停止制御は、少なくとも入力電圧Ｖｉｎの電圧値が所定閾値以上となることを条件として行われればよい。

以上で説明したように実施形態の電圧安定化装置（同１又は１Ａ）は、アイドリングストップ機能を有する車両に設けられ、アイドリングストップ機能によりエンジンが再始動される際にバッテリ（Ｂｔ）からの入力電圧に基づいて所定の車載電子機器に電源電圧を出力する電圧安定化装置であって、入力電圧を安定化した安定化電圧を第一種の車載電子機器（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）に出力する第一安定化回路（第一昇圧回路１１）と、入力電圧を安定化した安定化電圧を第二種の車載電子機器（Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６）に出力する第二安定化回路（第二昇圧回路１２又は降圧回路１２’）と、を備え、第二安定化回路は、第一安定化回路よりも昇圧能力が低いものである。

上記のように安定化回路を少なくとも第一、第二安定化回路の二つに分け、それぞれが第一種、第二種の車載電子機器に個別に安定化電圧を供給する構成とすることで、第一種側には最低動作保証電圧が高い電子機器を、第二種側には最低動作保証電圧が低い電子機器を選択的に接続することが可能とされ、第二安定化回路として昇圧能力の低い回路を用いても、第一種、第二種側の双方の車載電子機器で供給電圧が最低動作保証電圧以上となるようにすることが可能とされる。
第二安定化回路として昇圧能力の低い安定化回路を設けていることで、第二安定化回路についてコイルや電解コンデンサ等の構成部品の容量を下げることが可能とされる。
従って、電圧安定化装置の小型軽量化、及びコストの削減を図ることができる

また、実施形態の電圧安定化装置においては、第二種の車載電子機器は第一種の車載電子機器よりも最低動作保証電圧が低い機器とされている。
これにより、第二安定化回路として昇圧能力の低い回路を用いても、第二種の車載電子機器に対する供給電圧が最低動作保証電圧を下回ってしまうことがないようにすることが可能とされる。
第二安定化回路として昇圧能力の低い回路を設けていることで、電圧安定化装置の小型軽量化、コストの削減を図ることができる。

さらに、実施形態の電圧安定化装置においては、第一種の車載電子機器はカーナビゲーション機器又はオーディオビジュアル機器とされ、第二種の車載電子機器はマイクロコンピュータを有し車両の走行安全性に係る制御を行う制御機器とされている。
カーナビゲーション機器やオーディオビジュアル機器は、入力電圧が最低動作保証電圧を下回った場合に表示や機能の劣化が乗員に知覚され易い機器であるため、昇圧能力が高い第一安定化回路の負荷とすることが好適である。
一方、上記の制御機器は、マイクロコンピュータのリセットが防止できれば機能保持できるもので比較的最低動作保証電圧が低く、第二安定化回路の負荷とすることが好適である。
従って、エンジン再始動時に機能劣化が生じることの防止を図ることができ、商品性の低下防止を図ることができる。

さらにまた、実施形態の電圧安定化装置においては、第一安定化回路、第二安定化回路の安定化動作開始後におけるバッテリからの入力電圧の検出値に基づいて第一安定化回路、第二安定化回路の安定化動作の停止制御を行う制御部（同１３又は１３Ａ）をさらに備えている。
これにより、第一安定化回路、第二安定化回路の昇圧動作が不必要に長時間行われてしまうことの防止を図ることが可能とされる。
従って、電圧安定化装置による不要な電力消費の防止を図ることができる。

また、実施形態の電圧安定化装置においては、制御部は、第一安定化回路の安定化動作を検出値が第一閾値以上となることを条件として停止させ、第二安定化回路の安定化動作を検出値が第一閾値よりも小さい第二閾値以上となることを条件として停止させている。
これにより、第一種、第二種の車載電子機器について、それぞれの動作保証に必要な時間だけ第一安定化回路、第二安定化回路の安定化動作を行わせることが可能とされる。
従って、第一種、第二種の車載電子機器について動作保証を行うことと、電圧安定化装置による不要な電力消費防止との両立を図ることができる。

さらに、実施形態の電圧安定化装置（同１Ａ）においては、バッテリにより充電可能とされたキャパシタ（Ｃｃ）を有し、第二安定化回路が安定化動作を停止している際にキャパシタをバッテリにより充電させ、第二安定化回路が安定化動作を開始する際にキャパシタを放電させてキャパシタの両端電圧を第二安定化回路の入力電圧として供給する電圧供給部（同１４）をさらに備えている。
これにより、電圧バックアップ動作時にバッテリから第二安定化回路側へ入力電流が流れないようにすることが可能とされる。
従って、電圧バックアップ動作時における入力電流の電流値上昇を抑制でき、バッテリと電圧安定化装置間の配線ケーブル径の小径化を図ることができ、配線ケーブルの小型軽量化により車両の質量やコストの削減、及び電圧安定化装置への配線レイアウトの自由度向上を図ることができる。

１、１Ａ 電圧安定化装置、４ ＥＣＵ（Engine Control Unit）、５ 第一種の車載電子機器群、６ 第二種の車載電子機器群、Ｄ１～Ｄ６ 車載電子機器、１１ 第一昇圧回路、１２ 第二昇圧回路、１２’ 降圧回路、１３、１３Ａ 制御部、１４ 電圧供給部、ＳＷ１～ＳＷ３ スイッチ、Ｃｃ キャパシタ、Ｒｒ 電流制限抵抗、Ｂｔ バッテリ、Ｖｉｎ 入力電圧、Ｉｉｎ 入力電流、Ｖｏ１ 第一出力電圧、Ｖｏ２ 第二出力電圧、Ｓｉｓ 通知信号

Claims (4)

1. アイドリングストップ機能を有する車両に設けられ、前記アイドリングストップ機能によりエンジンが再始動される際にバッテリからの入力電圧に基づいて所定の車載電子機器に電源電圧を出力する電圧安定化装置であって、
   入力電圧を安定化した安定化電圧を第一種の車載電子機器に出力する第一安定化回路と、
   入力電圧を安定化した安定化電圧を第二種の車載電子機器に出力する第二安定化回路と、を備え、
   前記第二種の車載電子機器は前記第一種の車載電子機器よりも最低動作保証電圧が低い機器とされ、
   前記第二安定化回路は、同じ入力電圧に対する出力電圧及び出力電力が前記第一安定化回路よりも低く、
   前記バッテリにより充電可能とされたキャパシタであって、前記バッテリから前記第一安定化回路への給電経路である第一給電経路と、前記バッテリから前記第二安定化回路への給電経路である第二給電経路のうち、前記第二給電経路に対してのみ挿入されたキャパシタを有し、前記第二安定化回路が安定化動作を停止している際に前記キャパシタを前記バッテリにより充電させ、前記第二安定化回路が安定化動作を開始する際に前記キャパシタを放電させて前記キャパシタの両端電圧を前記第二安定化回路の入力電圧として供給する電圧供給部をさらに備えた
   電圧安定化装置。
2. 前記第一種の車載電子機器はカーナビゲーション機器又はオーディオビジュアル機器とされ、前記第二種の車載電子機器はマイクロコンピュータを有し前記車両の走行安全性に係る制御を行う制御機器とされた
   請求項１に記載の電圧安定化装置。
3. 前記第一安定化回路、前記第二安定化回路の安定化動作開始後における前記バッテリからの入力電圧の検出値に基づいて前記第一安定化回路、前記第二安定化回路の安定化動作の停止制御を行う制御部をさらに備えた
   請求項１又は請求項２に記載の電圧安定化装置。
4. 前記制御部は、
   前記第一安定化回路の安定化動作を前記検出値が第一閾値以上となることを条件として停止させ、前記第二安定化回路の安定化動作を前記検出値が前記第一閾値よりも小さい第二閾値以上となることを条件として停止させる
   請求項３に記載の電圧安定化装置。

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