(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
電源部と蓄電部との間の第1通電経路に設けられるとともに前記第1通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第1充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第2通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第2充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部の出力状態を判断する制御部と、
を有し、
前記制御部は、所定の充電条件の成立時に、前記蓄電部の出力電圧が第2閾値電圧よりも大きい場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が第1範囲内である場合に前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第2閾値電圧よりも小さい第1閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第1範囲よりも値の大きい範囲である第2範囲内である場合に、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第2充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第1閾値電圧よりも大きく前記第2閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第1範囲よりも値の大きい範囲内であり且つ前記第2範囲よりも値の小さい範囲内である場合に前記第1充電回路及び前記第2充電回路をいずれも動作させる
電源装置。
前記制御部は、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の少なくともいずれかを動作させているときに前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、前記蓄電部が前記所定の満充電状態に達したと判断した場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の動作を停止させた後、前記第1充電回路及び前記第2充電回路の動作停止中に前記検出部によって検出される検出値を監視し、監視中に前記蓄電部が所定の出力低下状態となった場合、前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させる請求項1に記載の電源装置。
前記第2充電回路は、コイル部と、Nチャネル型FETとして構成されるとともにドレインが前記入力側導電路に電気的に接続され且つソースが前記コイル部の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作する前記スイッチング素子と、前記スイッチング素子のソースと前記コイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第2のスイッチング素子又はダイオードとを含み、前記コイル部の他端が前記出力側導電路を介して前記蓄電部に電気的に接続されており、
前記制御部は、前記所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きい場合に前記第1充電回路及び前記第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させる請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明を実施するための形態】
【0013】
制御部は、第1充電回路及び第2充電回路の少なくともいずれかを動作させているときに検出部によって検出される検出値に基づいて蓄電部が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、蓄電部が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第1充電回路及び第2充電回路の動作を停止させた後、第1充電回路及び第2充電回路の動作停止中に検出部によって検出される検出値を監視し、監視中に蓄電部が所定の出力低下状態となった場合、第1充電回路及び第2充電回路のうち第1充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【0014】
蓄電部が満充電状態に達した後、満充電近くの電圧状態で蓄電部に対して充電電流を補充する場合、第1充電回路を動作させて充電電流を供給することで、スイッチングノイズを抑えつつ蓄電部を充電することができる。相対的に高い電圧状態での補充であれば第1充電回路を動作させるときの発熱量が抑えられるため、有利である。
【0015】
第2充電回路は、コイル部と、Nチャネル型FETとして構成されるとともにドレインが入力側導電路に電気的に接続され且つソースがコイル部の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作するスイッチング素子と、スイッチング素子のソースとコイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第2のスイッチング素子又はダイオードとを含み、コイル部の他端が出力側導電路を介して蓄電部に電気的に接続された構成であってもよい。そして、制御部は、所定の充電条件の成立時に蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きい場合に第1充電回路及び第2充電回路のうち前記第1充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【0016】
この構成では、第2充電回路の一部をなすスイッチング素子(Nチャネル型FET)のオンオフを制御することで、電圧変換を行うことができ、蓄電部に充電電流を供給することができる。但し、この第2充電回路の構成の場合、蓄電部の出力電圧がある程度高くなると、スイッチング素子(Nチャネル型FET)を確実に駆動するためには、相応の手段(例えば、チャージポンプ回路など)が必要となる。これに対し、上記構成では、蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きくなり、スイッチング素子を駆動できなくなる可能性が高まった状況下では第2充電回路を動作させずに第1充電回路を動作させるため、構成の簡略化を図り易くなる。
【0017】
電源装置は、電源部の出力電圧を反映した値を検出する電源部側検出部を備えていてもよい。制御部は、所定の充電条件の成立時に電源部側検出部の検出値が示す電圧値と検出部の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合、第1充電回路及び第2充電回路のうち第1充電回路のみを動作させ、所定の充電条件の成立時に電源部側検出部の検出値が示す電圧値と検出部の検出値が示す電圧値との差が第1範囲よりも値の大きい範囲である第2範囲内である場合に、第1充電回路及び第2充電回路のうち第2充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【0018】
電源部側の電圧値と蓄電部側の電圧値との差が大きいほど、第1充電回路を動作させるときに抵抗部に流れる電流が大きくなる。よって、上記構成のように、電源部側の電圧値と蓄電部側の電圧値との差が相対的に小さい場合に第1充電回路のみを動作させ、相対的に大きい場合に第2充電回路のみを動作させることで、電源部と蓄電部の電位差をより適切に考慮した切り替えが可能となる。特に、電源部の電圧が変動する場合にその効果が顕著になる。
【0019】
<実施例1>
以下、本発明を具体化した実施例1について説明する。
図1で示す車載電源システム100は、主電源としての電源部91、補助電源としての蓄電部92、蓄電部92への充電を制御する電源装置1、蓄電部92からの放電経路の切り替えを行う放電回路94などを備えた車両用の電源システムとして構成されている。この車載電源システム100は、所定の時期に電源部91によって蓄電部92を充電し得るシステムとなっている。また、この車載電源システム100は、電源部91又は蓄電部92からの電力を用いて負荷95に対して電流を供給し得るシステムとなっており、例えば、電源部91が正常状態であるとき(例えば、電源部91の出力電圧が所定の異常電圧以上である場合など)には、電源部91の電力によって負荷95を動作させることができ、所定の時期(例えば、電源部91の出力電圧が所定の異常電圧未満に低下した場合など)には、放電回路94のスイッチ部をオン動作させて蓄電部92を放電させ、蓄電部92の電力によって負荷95を動作させることができるようになっている。
【0020】
電源部91は、公知の蓄電手段によって構成されており、
図1の例では電源部91が鉛バッテリとして構成されている。電源部91は、電線部81に対して自身の充電量に応じた出力電圧を印加する構成をなす。電源部91の高電位側の端子は電線部81に電気的に接続されており、電源部91の低電位側の端子はグラウンドに電気的に接続されている。電源部91は、満充電時の出力電圧が例えば12Vであり、満充電時には高電位側の端子が12V程度に保たれる。なお、電源部91に接続された電線部81には、例えばオルタネータなども接続されている。
【0021】
蓄電部92は、公知の蓄電手段によって構成されており、
図1の例では蓄電部92が電気二重層コンデンサとして構成されている。蓄電部92は、電線部82に対して自身の充電量に応じた出力電圧を印加する構成をなす。蓄電部92の高電位側の端子は電線部82に電気的に接続されており、蓄電部92の低電位側の端子はグラウンドに電気的に接続されている。
【0022】
負荷95は、電源部91からの電力供給を受けて動作する車載部品である。
図1の構成では、放電回路94が放電状態に切り替えられているときに、蓄電部92から負荷95に対して電力が供給され得る。負荷95は、モータなどのアクチュエータ、ライトなどの表示装置、オーディオ機器、ナビゲーションシステムなどの様々な車載用電気部品が対象となり得る。
図1では1つの負荷95のみを例示しているが、電源部91及び蓄電部92から電力供給を受け得る負荷の数は限定されない。
【0023】
図1のように、電源装置1は、第1充電回路20、第2充電回路30、電圧検出回路40、制御装置50などを備える。
【0024】
第1充電回路20は、抵抗充電を行う抵抗充電回路として構成されている。第1充電回路20は、ダイオード22と、抵抗部24と、スイッチ部26とを備える。第1充電回路20は、電源部91と蓄電部92との間の第1通電経路71に充電電流を流し得る回路である。
図2の例では、ダイオード22と抵抗部24とスイッチ部26とが直列に接続された形で第1通電経路71が構成されている。
【0025】
ダイオード22は、アノードが第1導電路11に電気的に接続され、カソードがスイッチ部26のエミッタに電気的に接続されており、蓄電部92側から電源部91側への電流の流れ込みを防ぐ機能を有する。
【0026】
抵抗部24は、一端がスイッチ部26のコレクタに電気的に接続されており、他端が第2導電路12を介して蓄電部92の高電位側の端子に電気的に接続されている。抵抗部24は、スイッチ部26がオン状態であるとき、即ち、スイッチ部26が通電状態であるときに電源部91からの電力に基づく充電電流が流れる構成をなす。
【0027】
スイッチ部26は、PNP型のバイポーラトランジスタとして構成されており、エミッタがダイオード22のカソードに電気的に接続され、コレクタが抵抗部24の一端に電気的に接続されている。スイッチ部26のベースには駆動回路51が接続され、駆動回路51からの駆動信号がベースに入力される構成をなす。スイッチ部26は、第1通電経路71を通電状態と非通電状態とに切り替える機能を有する。具体的には、駆動回路51からスイッチ部26のベースに対してオン信号が入力されているときにスイッチ部26がオン状態となり、このオン状態のときに第1通電経路71が通電状態となる。駆動回路51からスイッチ部26のベースに対してオフ信号が入力されているときにスイッチ部26はオフ状態となり、このオフ状態のときに第1通電経路71が非通電状態となる。つまり、第1充電回路20は、スイッチ部26のベースに対してオン信号が入力している場合にのみ抵抗部24を介して充電電流が流れるようになっている。
【0028】
第2充電回路30は、電源部91と蓄電部92との間の第2通電経路72に設けられたスイッチング素子32を備えたスイッチング式の充電回路として構成されている。第2充電回路30は、同期整流式のDCDCコンバータとして構成され、スイッチング素子32がオンオフ動作することにより電源部91に電気的に接続された第1導電路11に印加された入力電圧を変換し、蓄電部92に電気的に接続された第2導電路12に出力する。
【0029】
第2充電回路30は、第1導電路11に印加された入力電圧を降圧し、降圧された出力電圧を第2導電路12に印加する降圧式のDCDCコンバータであってもよく、第1導電路11に印加された入力電圧を昇圧し、昇圧された出力電圧を第2導電路12に印加する昇圧式のDCDCコンバータであってもよい。以下では、蓄電部92の満充電時の出力電圧が電源部91の満充電時の出力電圧よりも低くなっており、第2充電回路30が降圧型DCDCコンバータとして機能する例を代表例として説明する。この例では、制御装置50からスイッチング素子32,34に対してPWM信号が相補的に出力されることに応じてスイッチング素子32,34がスイッチング動作し、入力側導電路である第1導電路11に印加された直流電圧が降圧されて出力側導電路である第2導電路12に出力される。
【0030】
第2充電回路30は、それぞれNチャネル型のMOSFETとして構成されるスイッチング素子32,34と、コイル部36とを備える。ハイサイド側のスイッチング素子32は、第1導電路11と第2導電路12との間に設けられ、スイッチング素子32とグラウンドとの間には、ローサイド側のスイッチング素子34が設けられている。ハイサイド側のスイッチング素子32のドレインには第1導電路11が電気的に接続され、ソースにはローサイド側のスイッチング素子34のドレイン及びコイル部36の一端が電気的に接続されている。スイッチング素子32のゲートには制御装置50からの第1の信号線が接続され、このゲートには制御装置50からのオン信号(駆動信号)又はオフ信号(非駆動信号)が入力される。スイッチング素子32は、外部からゲートに与えられる制御信号(PWM信号)に応じてオンオフ動作する。ローサイド側のスイッチング素子34は、第2のスイッチング素子の一例に相当し、ドレインがスイッチング素子32とコイル部36とを接続する接続部に電気的に接続され、ソースがグラウンドに電気的に接続され、ゲートには制御装置50からの第2の信号線が接続されている。スイッチング素子34のゲートには制御装置50からのオン信号(駆動信号)又はオフ信号(非駆動信号)が入力される。スイッチング素子34は、外部からゲートに与えられる制御信号(PWM信号)に応じてオンオフ動作し、スイッチング素子32と同期して動作する。コイル部36の他端は、出力側導電路である第2導電路12に接続されている。即ち、コイル部36は、第2導電路12を介して蓄電部92に電気的に接続されている。なお、スイッチング素子34をダイオードに変更し、同期整流式としなくてもよい。
【0031】
電圧検出回路40は、検出部の一例に相当し、蓄電部92の出力電圧を反映した値を検出する機能を有する。
図2の例では、電圧検出回路40は、第2導電路12とグラウンドとの間に直列に接続された抵抗R1と抵抗R2とによって分圧回路が構成され、第2導電路12に印加された電圧を分圧する構成をなす。抵抗R1と抵抗R2によって構成される分圧回路は、第2導電路12の電圧値を分圧した分圧値を制御部53に入力する。抵抗R3とコンデンサC1によって構成される回路は、入力ノイズを除去するフィルタ回路である。制御部53は、電圧検出回路40から入力される入力値(検出値)によって第2導電路12の電圧値を把握する。
図2の例では、電圧検出回路40の一例を示しているが、第2導電路12の電圧値を検出し得る構成であれば公知の他の電圧検出回路を用いてもよい。
【0032】
第2充電回路30には、コイル部36を流れるインダクタ電流を検出する図示しない電流検出回路なども設けられている。制御部53は、電流検出回路の検出値に基づいてフィードバック制御を行うことで出力電流を制御することができる。
【0033】
制御装置50は、制御部53、駆動回路51,52などを備える。制御部53は、例えば、マイクロコンピュータとして構成され、CPU等の演算装置、ROMやRAM等のメモリ装置などを有する。駆動回路51は、制御部53からの信号に応じてスイッチ部56に対するオン信号とオフ信号を切り替える機能を有する。駆動回路52は、制御部53からの信号に応じたPWM信号を出力する機能を有しており、例えば制御部53で生成されたPWM信号をスイッチング素子32,34の各々のゲートに相補的に分配する構成をなす。
【0034】
次に、制御部53で行われる充電制御について説明する。
制御部
53は、例えば所定の開始条件の成立時(例えばイグニッション信号がオフからオンに切り替わった時)に
図3で示す充電制御を開始する。制御部53は、
図3の充電制御を開始した後、まず、ステップS1の処理を行い、電圧検出回路40から入力される検出値(第2導電路12の電圧を示す値)を確認する。制御部53は、ステップS1の処理の後、ステップS2の処理を行い、第2導電路12の電圧値VC(以下、コンデンサ電圧VCともいう)が第1閾値電圧V1以下であるか否かを判断する。制御部53は、ステップS2の処理において、第2導電路12の電圧値VCが第1閾値電圧V1以下であると判断した場合、ステップS5の処理を行い、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させて蓄電部92の充電を行う。
【0035】
ステップS5で実行される第2充電回路30の動作とは、即ち、スイッチング方式での充電動作である。具体的には、制御部53は、公知の方式でフィードバック制御を行い、電圧検出回路40によって特定される第2導電路12の電圧値(出力電圧値)と予め設定された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新たなデューティ生成するフィードバック演算を、PID演算方式などの公知の演算方式を用いて短い時間間隔で行う。制御部53は、このようなフィードバック演算によってデューティを更新する毎に、新たに設定されたデューティのPWM信号を駆動回路52に出力する。駆動回路52は、制御部53で生成されたPWM信号を、スイッチング素子32,34の各々のゲートに対してデッドタイムを設定した形で相補的に分配する。これにより、スイッチング素子32をオン状態としスイッチング素子34をオフ状態とした第1状態と、スイッチング素子32をオフ状態としスイッチング素子34をオン状態とした第2状態とが交互に切り替えられ、この切り替えが繰り返されると、第1導電路11に印加された入力電圧(直流電圧)が降圧され、降圧された出力電圧が第2導電路12に印加される。第2導電路12に印加される出力電圧は、スイッチング素子32のゲートに与えるPWM信号のデューティ比に応じて定まる。
【0036】
制御部53は、ステップS5の開始時点でこのようなスイッチング方式での充電動作(第2充電回路30のみによる充電動作)が実行されていない場合、ステップS5にてスイッチング方式での充電動作を開始し、ステップS5の開始時点で既に実行されている場合には、スイッチング方式での充電動作を継続する。制御部53は、このようなスイッチング方式での充電動作を、ステップS6、S7、S8のいずれかの処理が実行されるまで継続する。なお、制御部53は、ステップS2からステップS5の処理に移行し、第1充電回路20の動作開始又は動作継続を行った後には、ステップS1に戻り、ステップS1以降の処理を行う。
【0037】
このように、制御部53は、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づき蓄電部92の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させる。この例では、電圧検出回路40によって検出される第2導電路12の電圧(コンデンサ電圧)VCが第1閾値電圧V1以下である状態が「所定の低電圧状態」である。また、第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第1閾値電圧V1以下である状態は、蓄電部92の出力が後述する中間電圧状態よりも低い電圧状態にも相当する。また、本構成では、第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が充電目標電圧Vtgt以下である時が「所定の充電条件の成立時」である。
【0038】
制御部53は、ステップS2の処理において、「第2導電路12の電圧値VCが第1閾値電圧V1以下」ではないと判断した場合、ステップS3の処理を行い、「第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第1閾値電圧V1より大きく且つ第2閾値電圧V2以下」であるか否かを判断する。制御部53は、ステップS3の処理において、「第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第1閾値電圧V1より大きく且つ第2閾値電圧V2以下」であると判断した場合、ステップS6の処理を行い、第1充電回路20と第2充電回路30をいずれも動作させて蓄電部92の充電を行う。
【0039】
制御部53は、第2充電回路30を動作させる場合、ステップS5で実施される上述の動作方式と同様の方式で第2充電回路30を駆動する。また、制御部53は、第1充電回路20を動作させる場合、駆動回路51に対して駆動信号を与え、駆動回路51はこの駆動信号が与えられている間、スイッチ部26に対してオン信号を出力する。このように制御部53によって第1充電回路20を動作させる指示が継続し、第1充電回路20を動作させる制御が行われている間はスイッチ部26が継続的にオン状態となり、電源部91から蓄電部92へと充電電流が流れる。
【0040】
このように、制御部53は、所定の充電条件の成立時に蓄電部93の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には第1充電回路20及び第2充電回路30をいずれも動作させる。この例では、電圧検出回路40によって検出される第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第1閾値電圧V1を超え且つ第2閾値電圧V2以下である状態が「所定の中間電圧状態」である。
【0041】
制御部53は、ステップS3の処理において、「第2導電路12の電圧値VCが第1閾値電圧V1よりも大きく且つ第2閾値電圧V2以下」ではないと判断した場合、ステップS4の処理を行い、「第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第2閾値電圧V2より大きく且つ充電目標電圧Vtgt以下」であるか否かを判断する。制御部53は、ステップS4の処理において、「第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第2閾値電圧V2より大きく且つ充電目標電圧Vtgt以下」であると判断した場合、ステップS7の処理を行い、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させて蓄電部92の充電を行う。
【0042】
このように、制御部53は、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づき蓄電部92の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させる。この例では、電圧検出回路40によって検出される第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第2閾値電圧V2を超え且つ充電目標電圧Vtgt以下である状態が「所定の高電圧状態」である。また、第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)が第2閾値電圧V2を超える状態は、蓄電部92の出力が後述する中間電圧状態よりも高い電圧状態にも相当する。
【0043】
制御部53は、ステップS4の処理において、「第2導電路12の電圧値VCが第2閾値電圧V2よりも大きく且つ充電目標電圧Vtgt以下」ではないと判断した場合、ステップS8の処理を行い、第1充電回路20及び第2充電回路30をいずれも停止させる。制御部53は、ステップS8の処理により第1充電回路20及び第2充電回路30を停止させた後も第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)を継続的に監視するが、第2導電路12の電圧値VCが充電目標電圧Vtgtを超えている間は、ステップS2、S3、S4においていずれもNoの判断がなされるため、第1充電回路20及び第2充電回路30の停止状態は継続する。
【0044】
このように、制御部53は、第1充電回路20及び第2充電回路30の少なくともいずれかを動作させているときに電圧検出回路40によって検出される検出値に基づいて蓄電部92が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、蓄電部92が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第1充電回路20及び第2充電回路30の動作を停止させる。なお、「電圧検出回路40によって検出される第2導電路12の電圧値VCが充電目標電圧Vtgtを超えた状態」が、「蓄電部92が所定の満充電状態に達した状態」の一例に相当する。
【0045】
制御部53は、ステップS8にて第1充電回路20及び第2充電回路30の動作を停止させた後、第1充電回路20及び第2充電回路30の動作停止中に電圧検出回路40によって検出される第2導電路12の電圧値VC(コンデンサ電圧)を監視する。そして漏れ電流などにより、監視中に第2導電路12の電圧値VCが充電目標電圧Vtgt以下となった場合、第2導電路12の電圧値VCが第2閾値電圧V2以下に低下しない限り、制御部53はステップS4でYesの判断(即ち、ステップS7への移行)を行い、ステップS7にて第1充電回路20を用いた充電(抵抗方式での充電)を行う。このように、第1充電回路20及び第2充電回路30の動作停止中に電圧検出回路40によって検出される検出値(第2導電路12の電圧値VC)が充電目標電圧Vtgt以下となった場合(即ち、蓄電部92が所定の出力低下状態となった場合)、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させて蓄電部92の充電を行う。
【0046】
以上のように、電源装置1は、制御部53が、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づいて蓄電部92の出力状態を判断する。そして、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させ、該当しない場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち少なくとも第2充電回路30を動作させる。
【0047】
つまり、蓄電部92の出力状態が相対的に高い場合には、第2充電回路30を動作させずに第1充電回路20を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができるため、スイッチング動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。また、蓄電部92の出力状態が相対的に高い場合、蓄電部92の出力が低い場合と比較して抵抗部24を流れる充電電流を抑えることができるため、蓄電部92の出力が低い場合よりも発熱量を抑制することができる。また、蓄電部92の出力状態が所定の高電圧状態に該当しない場合、少なくとも第2充電回路30を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができる。このように、第1充電回路20を動作させると発熱が大きくなる状態のときには、蓄電部92に与える充電電流の一部又は全部を第2充電回路30によって生じさせることにより、第1充電回路20の動作に起因する発熱を抑制することができる。
【0048】
更に、制御部53は、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づき蓄電部92の出力状態を判断する。そして、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させ、該当しない場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち少なくとも第1充電回路20を動作させる。
【0049】
この構成では、蓄電部92の出力状態が相対的に低い場合には、第1充電回路20を動作させずに第2充電回路30を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができる。つまり、電源部91と蓄電部92との電位差が相対的に大きくなる状態、即ち、第1充電回路20を動作させると抵抗部24に大きな電流が流れ発熱が大きくなる状態のときには、第2充電回路30のみを動作させることで抵抗部24での発熱を抑制することができる。また、蓄電部92の出力状態が所定の低電圧状態に該当しない場合、少なくとも第1充電回路20を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができる。このように、蓄電部92の出力が相対的に高い状態、即ち、第1充電回路20を動作させたときに抵抗部24を流れる充電電流が相対的に低くなり発熱が抑えられる状態のときには、蓄電部92に与える充電電流の一部又は全部を第1充電回路20によって生じさせることにより、第2充電回路30の動作停止又は動作の軽減を図ることができる。
【0050】
制御部53は、電圧検出回路40によって検出される検出値に基づき蓄電部92の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に、蓄電部92の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には第1充電回路20及び第2充電回路30をいずれも動作させる。また、蓄電部92の出力が中間電圧状態よりも高い電圧状態である場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させ、蓄電部92の出力が中間電圧状態よりも低い電圧状態である場合には第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させる。
【0051】
この構成では、中間電圧状態、中間電圧状態よりも高い電圧状態、中間電圧状態よりも低い電圧状態のうち、中間電圧状態よりも低い電圧状態のとき、即ち、3つの状態において蓄電部92の電圧が最も低い状態のときには、第1充電回路20を動作させずに第2充電回路30を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができる。つまり、第1充電回路20を動作させると抵抗部24に大きな電流が流れる状態では、第1充電回路20を動作させずに第2充電回路30を動作させ、発熱量を抑えることができる。また、中間電圧状態のときには、第1充電回路20と第2充電回路30をいずれも動作させることができるため、蓄電部92に対してより多くの充電電流を供給することができ、より迅速に充電量を上昇させることができる。また、中間電圧状態よりも高い電圧状態のとき、即ち、3つの状態において蓄電部92の電圧が最も高い状態のときには、第2充電回路30を動作させずに第1充電回路20を動作させて蓄電部92へ充電電流を供給することができる。これにより、第2充電回路30の動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。しかも、蓄電部92の電圧が最も高い状態であるため、抵抗部24を流れる電流はより低くなり、発熱は抑えられる。
【0052】
制御部53は、第1充電回路20及び第2充電回路30の少なくともいずれかを動作させているときに電圧検出回路40によって検出される検出値に基づいて蓄電部92が所定の満充電状態に達したか否かを判断する。そして、蓄電部92が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第1充電回路20及び第2充電回路30の動作を停止させた後、第1充電回路20及び第2充電回路30の動作停止中に電圧検出回路40によって検出される検出値を監視し、監視中に蓄電部92が所定の出力低下状態となった場合、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させる。
【0053】
蓄電部92が満充電状態に達した後、満充電近くの電圧状態で蓄電部92に対して充電電流を補充する場合、第1充電回路20を動作させて充電電流を供給することで、スイッチングノイズを抑えつつ蓄電部92を充電することができる。相対的に高い電圧状態での補充であれば第1充電回路20を動作させるときの発熱量が抑えられるため、有利である。
【0054】
第2充電回路30は、コイル部36と、Nチャネル型FETとして構成されるとともにドレインが第1導電路11に電気的に接続され且つソースがコイル部36の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作するスイッチング素子32と、スイッチング素子32のソースとコイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第2のスイッチング素子34とを含む。そして、コイル部36の他端が第2導電路12を介して蓄電部92に電気的に接続されている。制御部53は、所定の充電条件の成立時に蓄電部92の出力電圧(第2導電路12の電圧値VC)が所定閾値(第2閾値電圧V2)よりも大きい場合に第1充電回路20及び第2充電回路30のうち前記第1充電回路20のみを動作させる。
【0055】
この構成では、第2充電回路30の一部をなすスイッチング素子32(Nチャネル型FET)のオンオフを制御することで、電圧変換を行うことができ、蓄電部92に充電電流を供給することができる。但し、この第2充電回路30の構成の場合、蓄電部92の出力電圧がある程度高くなると、スイッチング素子32(Nチャネル型FET)を確実に駆動するためには、相応の手段(例えば、チャージポンプ回路など)が必要となる。これに対し、本構成の電源装置1は、蓄電部92の出力電圧(第2導電路12の電圧値VC)が所定閾値(第2閾値電圧V2)よりも大きくなり、スイッチング素子32を駆動できなくなる可能性が高まった状況下では第2充電回路30を動作させずに第1充電回路20を動作させるため、チャージポンプ回路などが不要となり、構成の簡略化を図り易くなる。
【0056】
<他の実施例>
本発明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本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上述した実施例において、電源部91及び蓄電部92の具体例はあくまで一例であり、いずれの例においても、電源部91及び蓄電部92の種類や発生電圧は上述した例に限定されず、様々に変更することができる。
(2)上述した実施例では負荷95の一例を示したが、いずれの例においても、負荷の数や種類は特に限定されない。
(3)上述した実施例では、スイッチ部26がPNP型のバイポーラトランジスタとして構成された例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部26がNPN型のバイポーラトランジスタとして構成されていてもよい。また、スイッチ部26は、バイポーラトランジスタに限定されず、他のスイッチ手段(MOSFETなどの公知の半導体スイッチ等)であってもよい。
(4)上述した実施例では、第1充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部を継続的にオン状態とすることで抵抗部を介して充電電流を流し、スイッチ部を継続的にオフ状態とすることで充電電流の供給を停止し得る構成であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第1充電回路として採用することができる。
(5)上述した実施例では、第2充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチング素子のオンオフ動作によって電圧変換を行うことで所望の電圧又は電流を生成する充電回路であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第2充電回路として採用することができる。
(6)上述した実施例では、蓄電部92の出力状態を蓄電部92の出力電圧(具体的には電圧検出回路40の検出電圧)によって把握する構成を例示したが、この例に限定されない。例えば、いずれの例においても、
図2で示す車載電源システム100を
図4で示す車載電源システム200のように変更してもよい。
図4で示す車載電源システム200において、電源装置201の回路構成は、第2電圧検出回路240を設けた点が
図2で示す電源装置1の回路構成と異なっている。第2電圧検出回路240は、電源部側電圧検出部の一例に相当し、電源部91の出力電圧を反映した値(具体的には電源部91の出力電圧値)を検出する機能を有し、電圧検出回路40と同様の回路構成をなしている。具体的には、第2電圧検出回路240は、第1導電路11に電気的に接続され、第1導電路11の電圧値を示す検出値を制御部53に入力する構成をなす。
図4の例でも制御部53は
図3と同様の充電制御を行うが、
図4の例では、制御部53は、
図3のステップS1において、第2電圧検出回路240の検出値が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差を検出し、この差によって蓄電部92の出力状態を把握する。そして、ステップS2では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差(即ち、電源部91と蓄電部92との出力電圧差)が「第1閾値以上」であるか否かを判断し、第1閾値以上である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が相対的に低い場合)には、S5の処理を実施例1と同様の方式で行う。また、ステップS3では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が「第1閾値未満且つ第2閾値以上」であるか否かを判断し、「第1閾値未満且つ第2閾値以上」である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が中程度の場合)には、S6の処理を実施例1と同様の方式で行う。また、ステップS4では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が「第2閾値未満且つ第3閾値以上」であるか否かを判断し、「第2閾値未満且つ第3閾値以上」である場合(即ち、蓄電部92の出力電圧が相対的に高い場合)には、S7の処理を実施例1と同様の方式で行う。第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が第3閾値未満である間は、S8の処理が繰り返し実行されることになり、この期間は第1充電回路20及び第2充電回路30をいずれも停止させ、充電を停止する。なお、第1閾値は第2閾値よりも大きく、第2閾値は第3閾値よりも大きくなっている。
この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40が示す電圧値との差が第3閾値以上である時が「所定の充電条件の成立時」に相当する。そして、所定の充電条件の成立時に第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合(即ち、第2閾値以上且つ第3閾値未満である場合)に第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第1充電回路20のみを動作させる。なお、この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲内である場合が所定の高電圧状態に相当する。また、所定の充電条件の成立時に第2電圧検出回路240の検出値が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第1範囲よりも値の大きい範囲である第2範囲内である場合(即ち、第1閾値以上である場合)に、第1充電回路20及び第2充電回路30のうち第2充電回路30のみを動作させる。なお、この例では、第2電圧検出回路240が示す電圧値と電圧検出回路40の検出値が示す電圧値との差が第2範囲内である場合が所定の低電圧状態に相当する。
電源部91側の電圧値と蓄電部92側の電圧値との差が大きいほど、第1充電回路20を動作させるときに抵抗部24に流れる電流が大きくなる。よって、上記構成のように、電源部91側の電圧値と蓄電部92側の電圧値との差が相対的に小さい場合に第1充電回路20のみを動作させ、相対的に大きい場合に第2充電回路30のみを動作させることで、電源部91と蓄電部92の電位差をより適切に考慮した切り替えが可能となる。特に、電源部91の電圧が変動する場合にその効果が顕著になる。
(7)実施例1では、第2導電路12の電圧(コンデンサ電圧)VCが充電目標電圧以下である時を「所定の充電条件の成立時」としたがこの例に限定されない。例えば、第2導電路12の電圧(コンデンサ電圧)VCが充電目標電圧以下であり且つ所定の異常状態(例えば、電源装置1の温度が所定温度以上である状態や地絡などが検出された状態等)に該当しない場合を「所定の充電条件の成立時」としてもよい。或いは、上述した条件以外の条件で「所定の充電条件」を予め定めてもよい。