WO2012067116A1 - 電源供給制御装置 - Google Patents

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WO2012067116A1
WO2012067116A1 PCT/JP2011/076309 JP2011076309W WO2012067116A1 WO 2012067116 A1 WO2012067116 A1 WO 2012067116A1 JP 2011076309 W JP2011076309 W JP 2011076309W WO 2012067116 A1 WO2012067116 A1 WO 2012067116A1
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power supply
switch element
load
power
control device
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PCT/JP2011/076309
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佐竹　周二
金澤　昭義
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矢崎総業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply control device.
  • Vehicles such as automobiles are equipped with a power supply device for supplying power to each load.
  • a power supply device for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • FIG. 11 shows an example of a conventional power supply device.
  • the power supply device 1 includes a switch element 51 provided between a battery 2 as a power source and a load 3, and control as an on / off control unit (not shown) that controls on / off of the switch element 51. And a device.
  • the switch element 51 a mechanical relay or a semiconductor relay is used.
  • the control device (not shown) controls on / off of the switch element 51 by outputting a drive signal to the switch element 51.
  • the power supply device 1 shown in FIG. 11 when the switch element 51 is on-controlled by a control device (not shown), the power from the battery 2 is supplied to the load 3, and when the switch element 51 is off-controlled by the control device (not shown), the battery The power supplied from 2 to the load 3 is cut off.
  • an alternator 4 as a generator for converting mechanical energy of the engine into electric energy is mounted on the automobile in order to charge the battery 2.
  • the alternator 4 may be provided between the battery 2 and the load 3 so that the power generated by the alternator 4 can be directly supplied to the load.
  • a DC / DC converter 6 that steps down the power supply voltage from the battery 2 may be provided between the battery 2 and the load 3.
  • the rated voltage is prescribed
  • an object of the present invention is to provide a power supply control device that eliminates wasteful power supply and achieves power saving and long life.
  • the present invention for solving the above-described problem is a power supply control device comprising: a switch element provided between a power supply and a load; and an on / off control means for controlling on / off of the switch element.
  • Voltage detecting means for detecting a supply voltage supplied from the power supply to the load, wherein the on / off control means intermittently controls the switch element on and the supply voltage detected by the voltage detection means increases. Accordingly, the power supply control device reduces the duty ratio of the ON period of the switch element.
  • the on / off control means always controls the switch element when the supply voltage detected by the voltage detection means is a predetermined value or less, and when the supply voltage exceeds the predetermined value, It exists in the power supply control apparatus which controls the switch element intermittently.
  • the present invention resides in a power supply control device further comprising an alternator or a DC / DC converter connected in parallel to the power source, wherein the switch element is provided on a load side with respect to the alternator or the DC / DC converter.
  • the present invention includes a connector provided with a plurality of terminal fittings and a connector housing that accommodates the plurality of terminal fittings, and the switch element, the on / off control means, and the voltage detection means include the terminal fittings.
  • the power supply control device is housed in the connector housing in a state of being connected to the connector housing.
  • the on / off control means intermittently controls the switch element to be turned on, and the duty ratio of the on period of the switch element decreases as the supply voltage detected by the voltage detection means increases. To do. That is, the power can be kept constant by shortening the ON period of the switch element as the supply voltage increases. As a result, more than a certain amount of wasted power is not supplied, and power saving and long life can be achieved.
  • the on / off control means always controls the switch element when the supply voltage detected by the voltage detection means is equal to or lower than the predetermined value, and intermittently switches the switch element when the supply voltage exceeds the predetermined value. Because it is on-controlled, the load function can be utilized to the maximum.
  • an alternator or a DC / DC converter connected in parallel to the power source is further provided, and the switch element is provided on the load side of the alternator or the DC / DC converter. Therefore, in the case of an alternator, since the engine load is reduced, it is possible to save power by reducing the power generation torque of the alternator, thereby contributing to a reduction in fuel consumption. In the case of a DC / DC converter, the output power can be reduced and the battery consumption can be reduced.
  • the switch element, the voltage detection means and the on / off control means are built in the connector, the power supply device can be easily attached.
  • FIG. 1A is a circuit diagram showing a first embodiment of a power supply apparatus incorporating a connector as a power supply control apparatus of the present invention
  • FIG. 1B is a detail of the connector shown in FIG.
  • FIG. 2A is an external perspective view of the connector shown in FIG. 1B
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II (B) -II (B) of FIG. 2A
  • FIG. 3 is a flowchart of the power control apparatus constituting the power supply apparatus shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B).
  • 4A is a time chart of the input voltage of the connector included in the power supply device shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. 4B is a time chart of FIGS.
  • FIG. 5 is a graph showing the power supplied to the load with respect to the input voltage of the connector.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the connector shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) in another embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of a power supply apparatus incorporating a connector as a power supply control apparatus of the present invention. 8 is a cross-sectional view of the connector shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart of the power control apparatus constituting the power supply apparatus shown in FIG.
  • FIGS. 10A to 10C are circuit diagrams showing an embodiment of a power supply apparatus incorporating a connector as a power supply control apparatus of the present invention in another embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a conventional power supply device.
  • FIG. 1A is a circuit diagram showing a first embodiment of a power supply apparatus incorporating a connector as a power supply control apparatus of the present invention
  • FIG. 1B is a detail of the connector shown in FIG.
  • FIG. 2A is an external perspective view of the connector shown in FIG. 1B
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II (B) -II (B) of FIG. 2A.
  • the power supply device 1 is mounted on an ICEV (Internal Combustion Engine Engine Vehicle). As shown in FIGS. 1A and 1B, a power supply device 1 includes a battery 2 as a power source, a load 3 that operates by receiving power supply from the battery 2, and the like, and the battery 2 and the load 3 An alternator 4 provided therebetween, and a power supply control device and a connector 5 for controlling power supply to the load 3 are provided.
  • ICEV Internal Combustion Engine Engine Vehicle
  • the battery 2 uses a secondary battery such as a lithium battery in addition to a lead battery.
  • the load 3 is a load such as a lamp or an electric motor mounted on the vehicle.
  • the alternator 4 is a generator that converts mechanical energy of the engine into electric energy, and charges the battery 2 or supplies power directly to the load 3.
  • a DC / DC converter 6 that steps down the supply voltage from the battery 2 may be connected between the battery 2 and the load 3 instead of the alternator 4.
  • the alternator 4 is connected will be described. To do.
  • the connector 5 is provided closer to the load 3 than the alternator 4 between the battery 2 and the load 3 and starts supplying power to the load 3 in response to an output of a drive signal from the outside.
  • the power supply to the load 3 is cut off in response to the stop of the signal output.
  • the connector 5 includes a switch element 51 provided between the alternator 4 and the load 3 and an input voltage V IN of the switch element 51 as a supply voltage supplied to the load 3.
  • a voltage detection device 52 as a voltage detection means for detecting; and a power control device 53 as an on / off control means for controlling on / off of the switch element 51 based on an external drive signal and a detection result of the voltage detection device 52. ing.
  • the switch element 51 is made of, for example, a semiconductor relay. When the switch element 51 is turned on, the power supply from the alternator 4 is supplied to the load 3. When the switch element 51 is turned off, the power supply from the alternator 4 to the load 3 is cut off.
  • the voltage detection device 52 is composed of an OP amplifier, for example, and supplies the detected input voltage V IN to a power control device 53 described later.
  • This input voltage V IN is substantially equal to the output voltage V ALT from the alternator 4.
  • the power control device 53 is composed of, for example, a known microcomputer and controls the entire power supply device 1.
  • the connector 5 includes a power-side terminal fitting 54 to which the electric wire on the alternator 4 side is connected and a load side to which the electric wire on the load 3 side is connected.
  • Terminal fitting 55 communication terminal fitting 56 to which an external drive signal is supplied, two ground terminals 60 on the power supply side and load side, sealing body 57, these terminal fittings 54 to 56, and sealing body
  • a connector housing 58 for housing 57.
  • the power-side terminal fitting 54 is made of a conductive metal, one end is inserted into a sealing body 57 described later, and the other end protrudes from one of a pair of surfaces of the sealing body 57 facing each other. Yes.
  • the load side terminal fitting 55 is made of a conductive metal, and one end is inserted into a sealing body 57 to be described later, and the other end protrudes from the other of the pair of opposed surfaces of the sealing body 57. Yes.
  • the communication terminal fitting 56 is made of a conductive metal, one end is inserted into a sealing body 57 described later, and the other end protrudes from one of a pair of opposed surfaces of the sealing body 57. Yes.
  • the ground terminal 60 is made of a conductive metal, and one end thereof is inserted into a sealing body 57 to be described later, and the other end protrudes from both of a pair of surfaces of the sealing body 57 facing each other.
  • the sealing body 57 is a resin in a state where the chip 59 on which the switch element 51, the voltage detection device 52, and the power control device 53 are mounted and one end of the terminal fittings 54 to 56 are connected by wire bonding. It is sealed.
  • the connector housing 58 accommodates the terminal fittings 54 to 56, 60 and the sealing body 57.
  • the housing 58 is provided in a flat rectangular tube shape, and one of the power-side terminal fitting 54, the communication terminal fitting 56 and the two ground terminals 60 is exposed from one opening, and the load-side terminal is opened from the other opening. The other of the metal fitting 55 and the two ground terminals 60 is exposed.
  • the connector housing 58 is inserted into one end of the tube length direction with a power supply side connector attached to the electric wire end on the alternator 4 side and a communication connector housing attached to the end of the communication line through which the drive signal is transmitted.
  • a hood portion 58a is provided. When the housing of the power supply side connector and the communication connector is fitted to the hood portion 58a, the power supply side connector and the terminal fitting of the communication connector are connected to the terminal fittings 54 and 56.
  • the other side of the connector housing 58 in the tube length direction is provided with a hood portion 58b into which the housing of the load side connector attached to the electric wire terminal on the load 3 side enters and fits.
  • the terminal fitting of the load side connector is connected to the terminal fitting 55.
  • FIG. 3 is a flowchart of the power control device 53 constituting the power supply device 1 shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B).
  • 4A is a time chart of the input voltage of the connector 5 constituting the power supply device 1 shown in FIGS. 1A and 1B
  • FIG. 4B is a diagram of FIGS. It is a time chart of the output voltage of the connector 5 which comprises the power supply device 1 shown to 1 (B).
  • the power control device 53 starts to operate in response to an external drive signal input.
  • the power control device 53 determines whether or not the external drive signal is turned off (step S1). If it is off (Y in step S1), the power control device 53 stops outputting the control signal to the switch element 51 and always controls the switch element 51 to be off (step S2), and then ends the process. On the other hand, if it is not off (N in step S1), the power control apparatus 53 returns to step S3.
  • step S ⁇ b> 3 the power control device 53 takes in the input voltage V IN detected by the voltage detection device 52. Next, the power control device 53 determines whether or not the input voltage V IN acquired in step S3 exceeds a preset rated voltage (predetermined value) of the load 3 (step S4).
  • Step S5 If the input voltage V IN is equal to or lower than the rated voltage (N in Step S4), the power control device 53 outputs a control signal that always turns on the switch element 51 (Step S5), and ends the process.
  • step S4 if the input voltage V IN exceeds the rated voltage (Y in step S4), the power control device 53 outputs a pulse-like control signal for intermittently turning on the switch element 51 without always turning it on. After outputting (step S6), the process is terminated.
  • step S6 the power control device 53 decreases the duty ratio of the ON period of the switch element 51 as the input voltage V IN increases.
  • the duty ratio of the on period indicates (on period of the switch element 51) / (cycle in which the switch element 51 is turned on).
  • the power is always supplied to the load 3 while the input voltage V IN is equal to or lower than the rated voltage, and the input voltage V IN is When the rated voltage is exceeded, power is intermittently supplied to the load 3. At this time, the duty ratio during the ON period decreases as the input voltage V IN increases.
  • the relationship between the input voltage V IN and the power P OUT supplied to the load 3 is as shown in FIG. That is, while the input voltage V IN is lower than the rated voltage, the switch element 51 is always on-controlled by the power control device 53, so that the power increases as the input voltage V IN increases. When the input voltage V IN exceeds the rating, the switch element 51 is intermittently turned on by the power control device 53, and the on period is shortened as the input voltage V IN increases, so that the power P OUT is kept constant. Can do.
  • the power control device 53 intermittently controls the switch element 51 to be turned on, and the duty of the switch element 51 is turned on as the input voltage V IN detected by the voltage detection device 52 increases. Reduce the ratio. That is, as the input voltage V IN increases, the ON period of the switch element 51 is shortened, so that the power can be kept constant (for example, to the rated power). As a result, more than a certain amount of wasted power is not supplied, and power saving and long life can be achieved.
  • the power control device 53 always controls the switching element 51 when the input voltage V IN detected by the voltage detection device 52 is equal to or lower than the rated voltage, so that the input voltage V IN is the rated voltage. Since the switch element 51 is intermittently turned on when the value exceeds the value, the function of the load 3 can be utilized to the maximum.
  • the alternator 4 or the DC / DC converter 6 connected in parallel to the battery 2 is further provided, and the switch element 51 is provided closer to the load 3 than the alternator 4 or the DC / DC converter 6. ing. Therefore, in the case of the alternator 4, since the engine load is reduced, it is possible to save power by reducing the power generation torque of the alternator 4, thereby contributing to a reduction in fuel consumption. In the case of the DC / DC converter 6, the output power can be reduced, and the battery consumption can be reduced.
  • the power supply device 1 can be easily attached.
  • the ground terminal 60 was provided in the load side and the power supply side, and the ground signal was acquired from both the load side and the power supply side, this invention is limited to this. is not.
  • FIG. 6 it is conceivable to provide a ground terminal 60 only on the load side and acquire a ground signal only from the load side.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of a power supply apparatus incorporating a connector as the power supply apparatus of the present invention.
  • 8 is a cross-sectional view of the connector shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart of the power control apparatus configured by the power supply apparatus shown in FIG. 7, parts that are the same as those already described in the first embodiment with respect to FIGS. 1A and 1B are assigned the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • steps equivalent to those already described in the first embodiment with respect to FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the on / off drive of the load 3 and the duty control according to the input voltage V IN are performed by the connector 5, but the present invention is not limited to this.
  • a switch element 9 is provided between the battery 2 or the alternator 4 and the connector 5, the load 3 is turned on / off by the switch element 9, and duty control is performed by the connector 5. May be.
  • the switch element 9 includes, for example, a mechanical relay and a semiconductor relay.
  • the switch element 9 is turned on according to the output of an external drive signal and supplies power to the voltage detection device 52 and the power control device 53 incorporated in the load 3 and the connector 5. This is started and turned off in response to the stop of the output of the drive signal from the outside to cut off the power supply to the voltage detection device 52 and the power control device 53 incorporated in the load 3 and the connector 5.
  • the connector 5 unlike the first embodiment, no drive signal is inputted to the power control device 53. Therefore, as shown in FIG. 8, unlike the first embodiment, the connector 5 is not provided with the communication terminal fitting 56.
  • the power control device 53 checks the state of the drive signal in step S1, but in the second embodiment, the operation immediately proceeds to steps S3 to S6 without performing the operations of steps S1 and S2. Steps S3 to S6 have already been described in the above-described first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • the ground terminal 60 is provided on the load side and the power supply side, and the ground signal is acquired from both the load side and the power supply side.
  • the ground signal is acquired from both the load side and the power supply side.
  • the predetermined value is set to the rated voltage of the load 3, but the present invention is not limited to this.
  • the predetermined value may be set to be equal to or lower than the rated voltage of the load 3 and may be set to a value slightly smaller than the rated voltage.
  • the alternator 4 is provided between the battery 2 and the load 3, but the present invention is not limited to this.
  • the alternator 4 may be connected to the battery 2 in parallel, and depending on the ICEV, there is also the power supply device 1 having the configuration shown in FIG. 10A, but this is also applicable to such a case.
  • the DC / DC converter 6 is provided between the battery 2 and the load 3, but the present invention is not limited to this.
  • the DC / DC converter 6 only needs to be connected in parallel to the battery 2, and as shown in FIG. 10B, the power supply device 1 provided with the two batteries 2, 8 and the generator 7 is mounted. It can also be applied to HEV (Hybrid Electric Vehicle) and PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle). Further, as shown in FIG. 10C, in a BEV (battery vehicle: BatteryBElectric Vehicle) or FCEV (fuel cell vehicle: Fuel cell Electric Vehicle) equipped with a power supply device 1 provided with two batteries 2 and 8. Is also applicable.
  • BEV battery vehicle: BatteryBElectric Vehicle
  • FCEV fuel cell vehicle: Fuel cell Electric Vehicle
  • FIGS. 10A to 10C show examples in which the first embodiment is applied, the present invention can also be applied to the second embodiment.
  • the power can be kept constant by shortening the ON period of the switch element as the supply voltage increases. As a result, more than a certain amount of wasted power is not supplied, and power saving and long life can be achieved.

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Abstract

　本発明の目的は、無駄な電源供給をなくして、省電力化、長寿命化を図った電源供給制御装置を提供することにある。　スイッチ素子（５１）が、オルタネータ（４）と負荷（３）との間に設けられている。電圧検出装置（５２）が、オルタネータ（４）から負荷（３）に供給される供給電圧である入力電圧（ＶIN）を検出する。電力制御装置（５３）が、スイッチ素子（５１）を間欠的にオン制御すると共に、電圧検出装置（５２）により検出された入力電圧（ＶIN）が大きくなるに従ってスイッチ素子（５１）のオン期間のデューティ比を小さくする。

Description

電源供給制御装置
　本発明は、電源供給制御装置に関するものである。
　自動車等の車両には、各負荷に電源を供給するための電源供給装置が搭載されている。この電源供給装置として、例えば、特許文献１にに示されたものが知られている。
日本国特開２０１０－２３３３６６号公報
　図１１に、従来の電源供給装置の一例を示す。図１１に示すように、電源供給装置１は、電源としてのバッテリ２と負荷３との間に設けられたスイッチ素子５１と、このスイッチ素子５１のオンオフを制御する図示しないオンオフ制御手段としての制御装置と、を備えている。
　上記スイッチ素子５１としては、メカリレーや半導体リレーが使用されている。上記図示しない制御装置は、スイッチ素子５１に対して駆動信号を出力することによりスイッチ素子５１のオンオフを制御している。図１１に示す電源供給装置１によれば、図示しない制御装置によりスイッチ素子５１をオン制御すると、バッテリ２からの電源が負荷３に供給され、図示しない制御装置によりスイッチ素子５１をオフ制御するとバッテリ２から負荷３に供給される電源が遮断される。
　また、自動車には、バッテリ２を充電するために、エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としてのオルタネータ４が搭載されている。このオルタネータ４が発電した電力を直接負荷にも供給できるように、バッテリ２と負荷３との間にオルタネータ４を設けることがある。また、バッテリ２が例えば４８Ｖ系であり、負荷３が１２Ｖ系である場合、バッテリ２と負荷３の間にバッテリ２からの電源電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６が設けられることもある。
　ところで、上述した負荷３は、定格電圧が規定されており、この定格電圧以上の電圧が加わっても、負荷３の機能の向上はない。このため、定格電圧以上の電圧が負荷３に供給されると無駄な電圧が供給されていることとなる。さらに、負荷３に供給される電圧が高くなると、負荷３への電気的なストレスも多くなるため、寿命の短縮も懸念される（実際、フィラメントなどの灯具では、定格を越えると、短寿命になることが知られている。）
　そこで、このオルタネータ４やＤＣ／ＤＣコンバータ６から出力される電圧を負荷３の定格電圧まで落として無駄のないようにすることが考えられる。しかしながら、オルタネータ４などから出力される電圧を定格電圧まで落とすことはできない。この理由について説明すると、燃費向上のために自動車においては、オルタネータ４などによりバッテリ２を充電する電力回生が行われている。この電力回生において、例えばバッテリ２の電圧が１２Ｖである場合、オルタネータ４などから出力される電圧を１２Ｖより高い１４Ｖ程度にする必要がある。また、車両によっては、１４Ｖよりも高い電圧を出力する場合がある。従って、オルタネータ４などから出力される電圧を定格電圧まで落としてしまうとバッテリ２を充電することができないからである。
　そこで、本発明は、無駄な電源供給をなくして、省電力化、長寿命化を図った電源供給制御装置を提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明は、電源と負荷との間に設けられたスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオンオフを制御するオンオフ制御手段と、を備えた電源供給制御装置において、前記電源から前記負荷に供給される供給電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記オンオフ制御手段が、前記スイッチ素子を間欠的にオン制御すると共に、前記電圧検出手段により検出された供給電圧が大きくなるに従って前記スイッチ素子のオン期間のデューティ比を小さくする電源供給制御装置に存する。
　また、本発明は、前記オンオフ制御手段が、前記電圧検出手段により検出された前記供給電圧が所定値以下のとき前記スイッチ素子を常時オン制御し、前記供給電圧が前記所定値を越えたとき前記スイッチ素子を間欠的にオン制御する電源供給制御装置に存する。
　また、本発明は、前記電源に並列接続されたオルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、前記スイッチ素子が、前記オルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータよりも負荷側に設けられている電源供給制御装置に存する。
　また、本発明は、複数の端子金具と、前記複数の端子金具を収容するコネクタハウジングと、が設けられたコネクタを備え、前記スイッチ素子、前記オンオフ制御手段及び前記電圧検出手段が、前記端子金具に接続された状態で前記コネクタハウジング内に収容されている電源供給制御装置に存する。
　以上説明したように本発明によれば、オンオフ制御手段が、間欠的にスイッチ素子をオン制御すると共に、電圧検出手段により検出された供給電圧が大きくなるに従ってスイッチ素子のオン期間のデューティ比を小さくする。即ち、供給電圧が大きくなるほどスイッチ素子のオン期間を短くすることにより、電力としては一定に抑えることができる。これにより一定以上の無駄な電力が供給されることがなく、省電力化、長寿命化を図ることができる。
　また、本発明によれば、オンオフ制御手段が、電圧検出手段により検出された供給電圧が所定値以下のときスイッチ素子を常時オン制御し、供給電圧が所定値を越えたときスイッチ素子を間欠的にオン制御するので、負荷の機能を最大限に生かすことができる。
　また、本発明によれば、電源に並列接続されたオルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、スイッチ素子が、オルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータよりも負荷側に設けられている。従って、オルタネータの場合、エンジン負荷が低減するために、オルタネータの発電トルク低減による省電力化を図り、燃料消費低減に貢献できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの場合、出力電力が低減し、バッテリの消費量の低減を図ることができる。
　また、本発明によれば、スイッチ素子、電圧検出手段及びオンオフ制御手段がコネクタ内に内蔵されているため、簡単に電源供給装置を取り付けることができる。
図１（Ａ）は本発明の電源供給制御装置としてのコネクタを組み込んだ電源供給装置の第１実施形態を示す回路図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すコネクタの詳細な回路図である。 図２（Ａ）は図１（Ｂ）に示すコネクタの外観斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩ（Ｂ）－ＩＩ（Ｂ）線断面図である。 図３は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置を構成する電力制御装置のフローチャートである。 図４（Ａ）は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置を構成するコネクタの入力電圧のタイムチャートであり、図４（Ｂ）は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置を構成するコネクタの出力電圧のタイムチャートである。 図５は、コネクタの入力電圧に対する負荷に供給される電力を示すグラフである。 図６は、他の実施形態における図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すコネクタの断面図である。 図７は、本発明の電源供給制御装置としてのコネクタを組み込んだ電源供給装置の第２実施形態を示す回路図である。 図８は、図７に示すコネクタの断面図である。 図９は、図７に示す電源供給装置を構成する電力制御装置のフローチャートである。 図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）は、他の実施形態における本発明の電源供給制御装置としてのコネクタを組み込んだ電源供給装置の一実施形態を示す回路図である。 図１１は、従来の電源供給装置の一例を示す回路図である。
第１実施形態
　以下、本発明の電源供給制御装置を図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明の電源供給制御装置としてのコネクタを組み込んだ電源供給装置の第１実施形態を示す回路図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すコネクタの詳細な回路図である。図２（Ａ）は図１（Ｂ）に示すコネクタの外観斜視図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩ（Ｂ）－ＩＩ（Ｂ）線断面図である。
　この電源供給装置１は、ＩＣＥＶ（内燃機関自動車：Internal Combustion Engine Vehicle）に搭載されるものである。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、電源供給装置１は、電源としてのバッテリ２と、このバッテリ２などから電源供給を受けて動作する負荷３と、バッテリ２及び負荷３間に設けられたオルタネータ４と、負荷３に対する電源供給を制御する電源供給制御装置及びコネクタ５と、を備えている。
　上記バッテリ２は、鉛電池の他、リチウム電池といった二次電池を用いている。上記負荷３は、車両に搭載されたランプや電動モータなどの負荷である。上記オルタネータ４は、エンジンの機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機であり、バッテリ２を充電したり、負荷３に直接電源を供給する。このオルタネータ４の代わりにバッテリ２からの供給電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６がバッテリ２と負荷３との間に接続されることがあるが、ここではオルタネータ４が接続されている場合について説明する。
　上記コネクタ５は、バッテリ２と負荷３との間のオルタネータ４よりも負荷３側に設けられていて、外部からの駆動信号の出力に応じて負荷３に対する電源供給を開始し、外部からの駆動信号の出力停止に応じて負荷３に対する電源供給を遮断する。
　このコネクタ５は、図１（Ｂ）に示すように、オルタネータ４と負荷３との間に設けられたスイッチ素子５１と、負荷３に供給される供給電圧としてスイッチ素子５１の入力電圧ＶINを検出する電圧検出手段としての電圧検出装置５２と、外部からの駆動信号及び電圧検出装置５２の検出結果に基づいてスイッチ素子５１のオンオフを制御するオンオフ制御手段としての電力制御装置５３と、を備えている。
　上記スイッチ素子５１は、例えば半導体リレー等からなり、オンするとオルタネータ４からの電源を負荷３に対して供給し、オフすると負荷３に対するオルタネータ４からの電源の供給を遮断する。
　上記電圧検出装置５２は、例えばＯＰアンプなどから構成され、検出した入力電圧ＶINを後述する電力制御装置５３に対して供給する。この入力電圧ＶINは、オルタネータ４からの出力電圧ＶALTとほぼ等しい。上記電力制御装置５３は、例えば公知のマイコンなどから構成され、電源供給装置１全体の制御を司る。
　また、上記コネクタ５は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、オルタネータ４側の電線が接続される電源側端子金具５４と、負荷３側の電線が接続される負荷側端子金具５５と、外部からの駆動信号が供給される通信用端子金具５６と、電源側及び負荷側の２つのグランド端子６０と、封止体５７と、これら端子金具５４～５６及び封止体５７を収容するコネクタハウジング５８と、を備えている。
　上記電源側端子金具５４は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体５７内に挿入され、他端が封止体５７の互いに対向する一対の面の一方から突出している。上記負荷側端子金具５５は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体５７内に挿入され、他端が封止体５７の互いに対向する一対の面の他方から突出している。
　上記通信用端子金具５６は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体５７内に挿入され、他端が封止体５７の互いに対向する一対の面の一方から突出している。グランド端子６０は、導電性の金属から構成されていて、一端が後述する封止体５７内に挿入され、他端が封止体５７の互いに対向する一対の面の両方からそれぞれ突出している。上記封止体５７は、上記スイッチ素子５１、電圧検出装置５２及び電力制御装置５３が搭載されたチップ５９と、これら端子金具５４～５６の一端と、をワイヤボンディングして接続した状態で、樹脂封止している。
　上記コネクタハウジング５８は、これら端子金具５４～５６、６０及び封止体５７を収容している。上記ハウジング５８は、扁平な四角筒状に設けられていて、一方の開口から電源側端子金具５４、通信用端子金具５６及び２つのグランド端子６０の一方が露出され、他方の開口から負荷側端子金具５５及び２つのグランド端子６０の他方が露出されている。また、コネクタハウジング５８の筒長さ方向の一方には、オルタネータ４側の電線端末に取り付けた電源側コネクタ及び駆動信号が伝送される通信線の端末に取り付けた通信コネクタのハウジングが進入し嵌合するフード部５８ａが設けられている。このフード部５８ａに電源側コネクタ、通信コネクタのハウジングが嵌合されると、端子金具５４、５６に電源側コネクタ、通信コネクタの端子金具が接続される。
　また、コネクタハウジング５８の筒長さ方向の他方には、負荷３側の電線端末に取り付けた負荷側コネクタのハウジングが進入し嵌合するフード部５８ｂが設けられている。このフード部５８ｂに負荷側コネクタのハウジングが嵌合されると、端子金具５５に負荷側コネクタの端子金具が接続される。
　次に、上述した構成の電源供給装置１の動作について図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して以下説明する。図３は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置１を構成する電力制御装置５３のフローチャートである。図４（Ａ）は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置１を構成するコネクタ５の入力電圧のタイムチャートであり、図４（Ｂ）は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電源供給装置１を構成するコネクタ５の出力電圧のタイムチャートである。
　まず、電力制御装置５３は、外部からの駆動信号の入力に応じて動作を開始する。最初に、電力制御装置５３は、外部からの駆動信号がオフになっているか否かを判断する（ステップＳ１）。オフになっていれば（ステップＳ１でＹ）、電力制御装置５３はスイッチ素子５１に対する制御信号の出力を停止してスイッチ素子５１を常時オフ制御した後（ステップＳ２）、処理を終了する。これに対して、オフになっていなければ（ステップＳ１でＮ）、電力制御装置５３はステップＳ３に戻る。
　ステップＳ３において電力制御装置５３は、電圧検出装置５２により検出された入力電圧ＶINを取り込む。次に、電力制御装置５３は、ステップＳ３で取り込んだ入力電圧ＶINが予め設定された負荷３の定格電圧（所定値）を越えたか否かを判定する（ステップＳ４）。
　入力電圧ＶINが定格電圧以下であれば（ステップＳ４でＮ）、電力制御装置５３は、スイッチ素子５１を常時オンする制御信号を出力した後（ステップＳ５）、処理を終了する。
　これに対して入力電圧ＶINが定格電圧を越えていれば（ステップＳ４でＹ）、電力制御装置５３は、スイッチ素子５１を常時オンせずに間欠的にオン制御するパルス状の制御信号を出力した後（ステップＳ６）、処理を終了する。ステップＳ６において、電力制御装置５３は、入力電圧ＶINが大きくなるほどスイッチ素子５１のオン期間のデューティ比を小さくする。ここでオン期間のデューティ比とは、（スイッチ素子５１のオン期間）／（スイッチ素子５１がオンされる周期）を示す。
　上述した動作によれば、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、入力電圧ＶINが定格電圧以下の間は負荷３に対して常時電源が供給され、入力電圧ＶINが定格電圧を越えると間欠的に負荷３に電力が供給されるようになる。このとき、入力電圧ＶINが高くなるに従ってオン期間のデューティ比が小さくなる。
　このため、入力電圧ＶINと負荷３に供給される電力ＰOUTとの関係は図５に示すようになる。即ち、入力電圧ＶINが定格電圧より低い間、スイッチ素子５１は電力制御装置５３によって常時オン制御されているため、入力電圧ＶINが増えるほど電力も増加する。入力電圧ＶINが定格を超えると、スイッチ素子５１は電力制御装置５３によって間欠的にオン制御され、しかも入力電圧ＶINが大きくなるに従ってオン期間が短くなるので、電力ＰOUTを一定に抑えることができる。
　上述したコネクタ５によれば、電力制御装置５３が、間欠的にスイッチ素子５１をオン制御すると共に、電圧検出装置５２により検出された入力電圧ＶINが大きくなるに従ってスイッチ素子５１のオン期間のデューティ比を小さくする。即ち、入力電圧ＶINが大きくなるほどスイッチ素子５１のオン期間を短くすることにより、電力としては一定に（例えば定格電力に）抑えることができる。これにより一定以上の無駄な電力が供給されることがなく、省電力化、長寿命化を図ることができる。
　また、上述したコネクタ５によれば、電力制御装置５３が、電圧検出装置５２により検出された入力電圧ＶINが定格電圧以下のときスイッチ素子５１を常時オン制御し、入力電圧ＶINが定格電圧を越えたときスイッチ素子５１を間欠的にオン制御するので、負荷３の機能を最大限に生かすことができる。
　また、上述したコネクタ５によれば、バッテリ２に並列接続されたオルタネータ４又はＤＣ／ＤＣコンバータ６をさらに備え、スイッチ素子５１が、オルタネータ４又はＤＣ／ＤＣコンバータ６よりも負荷３側に設けられている。従って、オルタネータ４の場合、エンジン負荷が低減するために、オルタネータ４の発電トルク低減による省電力化を図り、燃料消費低減に貢献できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の場合、出力電力が低減し、バッテリの消費量の低減を図ることができる。
　また、上述したコネクタ５によれば、スイッチ素子５１、電圧検出装置５２及び電力制御装置５３がコネクタ内に内蔵されているため、簡単に電源供給装置１を取り付けることができる。
　なお、上述した第１実施形態によれば、負荷側及び電源側にグランド端子６０を設けて、負荷側及び電源側の両者からグランド信号を取得していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図６に示すように、負荷側のみにグランド端子６０を設けて、負荷側のみからグランド信号を取得することも考えられる。
第２実施形態
　次に、第２実施形態の電源供給制御装置について図７～図９を参照して説明する。図７は、本発明の電源供給装置としてのコネクタを組み込んだ電源供給装置の第２実施形態を示す回路図である。図８は、図７に示すコネクタの断面図である。図９は、図７に示す電源供給装置が構成する電力制御装置のフローチャートである。図７において、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）について第１実施形態で既に説明した部分と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、図９において、図３について第１実施形態で既に説明した部分と同等のステップについては同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　上述した第１実施形態では、負荷３のオンオフ駆動と、入力電圧ＶINに応じたデューティ制御と、をコネクタ５で行っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図７に示すように、バッテリ２やオルタネータ４と、コネクタ５と、の間にスイッチ素子９を設け、負荷３のオンオフ駆動をスイッチ素子９で行い、デューティ制御をコネクタ５で行うようにしてもよい。
　上記スイッチ素子９は、例えば、メカリレー、半導体リレーからなり、外部からの駆動信号の出力に応じてオンして負荷３やコネクタ５に内蔵された電圧検出装置５２や電力制御装置５３に対する電源供給を開始し、外部からの駆動信号の出力停止に応じてオフして負荷３やコネクタ５に内蔵された電圧検出装置５２や電力制御装置５３に対する電源供給を遮断する。
　そして、コネクタ５においては、第１実施形態と異なり電力制御装置５３には駆動信号が入力されていない。従って、図８に示すように、第１実施形態とは異なりコネクタ５には通信用端子金具５６が備えられていない。
　次に、上述した構成の第２実施形態における電源供給装置の動作について図９に示すフローチャートを参照して説明する。まず、外部から駆動信号が入力すると、スイッチ素子９がオンして、電圧検出装置５２や電力制御装置５３に対する電源供給が開始され、電力制御装置５３が動作を開始する。
　第１実施形態では、電力制御装置５３は、ステップＳ１で駆動信号の状態を確認していたが、第２実施形態では、ステップＳ１及びＳ２の動作を行わずに直ちにステップＳ３～Ｓ６に進む。ステップＳ３～Ｓ６については、上述した第１実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
　なお、上述した第２実施形態でも、図８に示すように、負荷側及び電源側にグランド端子６０を設けて、負荷側及び電源側の両者からグランド信号を取得していたが、第１実施形態と同様に、負荷側のみからグランド信号を取得することも考えられる（即ち、電源側のグランド端子６０が不要）。
　なお、上述した第１及び第２実施形態では、所定値を負荷３の定格電圧に設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。所定値としては、負荷３の定格電圧以下に設定されていればよく、定格電圧よりも少し小さい値に設定してもよい。
　また、上述した第１及び第２実施形態では、バッテリ２と負荷３との間にオルタネータ４が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。オルタネータ４としては、バッテリ２に並列接続していればよく、ＩＣＥＶによっては、図１０（Ａ）に示す構成の電源供給装置１もあるが、このような場合にも適用できる。
　また、上述した実施形態では、バッテリ２と負荷３との間にＤＣ／ＤＣコンバータ６が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。ＤＣ／ＤＣコンバータ６としては、バッテリ２に並列接続していればよく、図１０（Ｂ）に示すように、２つのバッテリ２、８とジェネレータ７とが設けられた電源供給装置１を搭載するＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車：Hybrid Electric Vehicle）及びＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド自動車：Plug-In Hybrid Electric Vehicle）にも適用できる。また、図１０（Ｃ）に示すように２つのバッテリ２、８が設けられた電源供給装置１を搭載するＢＥＶ（電池自動車：Battery Electric Vehicle）やＦＣＥＶ(燃料電池自動車：Fuel cell Electric Vehicle)にも適用できる。
　なお、図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）については、第１実施形態を適用した例を示しているが、第２実施形態にも適用することができる。
　また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2010年11月18日出願の日本特許出願（特願2010－258209）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の電源供給制御装置によれば、供給電圧が大きくなるほどスイッチ素子のオン期間を短くすることにより、電力としては一定に抑えることができる。これにより一定以上の無駄な電力が供給されることがなく、省電力化、長寿命化を図ることができる。
　２　バッテリ（電源）
　３　負荷
　４　オルタネータ
　５　コネクタ（電源供給制御装置）
　６　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　５１　スイッチ素子
　５２　電圧検出装置（電圧検出手段）
　５３　電力制御装置（オンオフ制御手段）

Claims (4)

  1. 　電源と負荷との間に設けられたスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオンオフを制御するオンオフ制御手段と、を備えた電源供給制御装置であって、
    　前記電源から前記負荷に供給される供給電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
    　前記オンオフ制御手段が、前記スイッチ素子を間欠的にオン制御すると共に、前記電圧検出手段により検出された供給電圧が大きくなるに従って前記スイッチ素子のオン期間のデューティ比を小さくする
    　電源供給制御装置。
  2. 　前記オンオフ制御手段が、前記電圧検出手段により検出された前記供給電圧が所定値以下のとき前記スイッチ素子を常時オン制御し、前記供給電圧が前記所定値を越えたとき前記スイッチ素子を間欠的にオン制御する
    　請求項１に記載の電源供給制御装置。
  3. 　前記電源に並列接続されたオルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
    　前記スイッチ素子が、前記オルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータよりも負荷側に設けられている
    　請求項１又は２に記載の電源供給制御装置。
  4. 　複数の端子金具と、前記複数の端子金具を収容するコネクタハウジングと、が設けられたコネクタを備え、
    　前記スイッチ素子、前記オンオフ制御手段及び前記電圧検出手段が、前記端子金具に接続された状態で前記コネクタハウジング内に収容されている
    　請求項１に記載の電源供給制御装置。
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