特開 2023-59475 車載電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023059475

(43)【公開日】2023-04-27

(54)【発明の名称】車載電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20230420BHJP

   H02H 7/12 20060101ALI20230420BHJP

   H02H 11/00 20060101ALI20230420BHJP

   B60R 16/02 20060101ALN20230420BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 C

H02H7/12 H

H02H11/00 120

B60R16/02 645Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021169519

(22)【出願日】2021-10-15

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】小野 祥太郎

【テーマコード（参考）】

5G053

5H730

【Ｆターム（参考）】

5G053AA08

5G053AA16

5G053CA08

5G053EB02

5G053EC03

5G053FA05

5H730AA20

5H730AS05

5H730BB11

5H730DD04

5H730FD26

5H730XC19

5H730XX26

5H730XX33

(57)【要約】

【課題】車載電源の誤動作や故障を抑制する。
【解決手段】車載電源システム１は、電圧変換部２と正電極入力端３と正電極出力端４とスイッチ素子５とスイッチ素子５に接続された負電極入力端６と負電極出力端７と整流素子８と整流素子８のアノードと負電極入力端６とスイッチ素子５との接続点とに両端が接続された入力コンデンサ９とスイッチ素子５と電圧変換部２との動作制御が可能で、かつ、起動信号の検出と制御端子５Ｇの電圧の検出とが可能な、制御部１０とを含む。制御部１０は、制御端子の電圧を第１タイミングでの第１電圧と第２タイミングにおける第２電圧として検出したうえで、第１電圧から第２電圧への減衰量にもとづく残留電圧値が第１閾値よりも小さいとき、制御部１０はスイッチ素子５を遮断状態とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１正電位端と第２正電位端と第１負電位端と第２負電位端とを有した電圧変換部と、
前記第１正電位端に接続された正電極入力端と、
前記第２正電位端に接続された正電極出力端と、
前記第１負電位端にスイッチ素子を介して接続された負電極入力端と、
前記第２負電位端に接続された負電極出力端と、
前記第１正電位端にアノードが、前記スイッチ素子の制御端子にカソードが接続された整流素子と、
前記整流素子のアノードと、前記負電極入力端と前記スイッチ素子との接続点と、に両端が接続された入力コンデンサと、
前記スイッチ素子と前記電圧変換部との動作制御が可能で、かつ、起動信号の検出と前記制御端子の電圧の検出とが可能な、制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記起動信号を検出ている状態から検出していない状態に切り替わったとき、
前記制御部は、前記制御端子の電圧を第１タイミングでの第１電圧と第２タイミングにおける第２電圧として検出したうえで、
前記第１電圧から前記第２電圧への減衰量にもとづく残留電圧値が第１閾値よりも小さいとき、
前記制御部は、前記スイッチ素子を遮断状態とする、
車載電源システム。

【請求項2】

前記第１正電位端と前記正電極入力端との間に起動スイッチをさらに備え、
前記スイッチ素子と前記電圧変換部との動作制御が可能で、かつ、前記起動スイッチを接続させる起動信号と前記制御端子の電圧を検出とを検出可能な、制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記起動信号を検出している状態から検出していない状態に切り替わったとき、
前記制御部は、前記制御端子の電圧を第１タイミングでの第１電圧と第２タイミングにおける第２電圧として検出したうえで、
前記第１電圧から前記第２電圧への減衰量にもとづく残留電圧値が前記第１閾値よりも小さいとき、
前記制御部は、前記スイッチ素子を遮断状態とする、
請求項１に記載の車載電源システム。

【請求項3】

前記起動スイッチが接続状態から遮断状態に切り替わるタイミングは第１タイミングと同じとした、
請求項２に記載の車載電源システム。

【請求項4】

前記制御部が、前記起動信号を検出ている状態から検出していない状態に切り替わったとき、
前記制御部は、
前記第１電圧から前記第２電圧への減衰量にもとづく第１残留電圧が前記第１閾値よりも高いとき、
かつ、
前記制御端子の電圧を第３タイミングでの第３電圧と第４タイミングにおける第４電圧として検出したうえで、
前記第３電圧から前記第４電圧への減衰量にもとづく第２残留電圧値が前記第１閾値よりも高いとき、
前記制御部は、前記スイッチ素子を遮断状態とする、
請求項１に記載の車載電源システム。

【請求項5】

前記第２タイミングと前記第３タイミングとは同一のタイミングであり、
前記第２電圧と前記第３電圧とは同一の電圧値である、
請求項４に記載の車載電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種車両に使用される車載電源システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

以下、従来の車載電源について説明する。従来の車載電源は、車両用バッテリーから電力の供給を受け、車両用バッテリーの直流電圧を所望の電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータを有していた。また、車両用バッテリーとＤＣＤＣコンバータとの間には、逆接防止スイッチが設けられていた。逆説防止スイッチは、車両用バッテリーが逆極性で誤ってＤＣＤＣコンバータに接続されたときに、ＤＣＤＣコンバータやＤＣＤＣコンバータに接続された負荷に過電流が流れてＤＣＤＣコンバータや負荷に破損が生じることを抑制するために設けられていた。

【0003】

逆接防止スイッチは例えば、ＤＣＤＣコンバータの負極入力端子に接続されていた。そして逆接防止スイッチはＤＣＤＣコンバータの正極入力端子の電位が負極入力端子の電位よりも十分に高い場合には接続状態となり、正極入力端子の電位が負極入力端子の電位よりも低い場合には遮断状態となる動作が実行されるように設けられていた。

【0004】

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－２３２９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の車載電源では、特に車載電源が起動状態から停止状態に切り替えられた直後には、ＤＣＤＣコンバータの内部や車載電源全体が有するコンデンサ等に起因する残留電荷に伴う残留電位によって、ＤＣＤＣコンバータの正極入力端子の電位が負極入力端子の電位よりも十分に高い状態が継続するおそれがあった。この結果として、車載電源が起動状態から停止状態に切り替えられた直後には、車両用バッテリーが逆極性で誤ってＤＣＤＣコンバータに接続された場合にも逆接防止スイッチは正常に動作しないで車載電源が誤動作するおそれがある課題を有するものであった。

【0007】

そこで本発明は誤動作を防止することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そして、この目的を達成するために本発明は、第１正電位端と第２正電位端と第１負電位端と第２負電位端とを有した電圧変換部と、前記第１正電位端に接続された正電極入力端と、前記第２正電位端に接続された正電極出力端と、前記第１負電位端にスイッチ素子を介して接続された負電極入力端と、前記第２負電位端に接続された負電極出力端と、前記第１正電位端にアノードが、前記スイッチ素子の制御端子にカソードが接続された整流素子と、前記整流素子のアノードと、前記負電極入力端と前記スイッチ素子との接続点と、に両端が接続された入力コンデンサと、前記スイッチ素子と前記電圧変換部との動作制御が可能で、かつ、起動信号の検出と前記制御端子の電圧の検出とが可能な、制御部と、を備え、前記制御部が、前記起動信号を検出ている状態から検出していない状態に切り替わったとき、前記制御部は、前記制御端子の電圧を第１タイミングでの第１電圧と第２タイミングにおける第２電圧として検出したうえで、前記第１電圧から前記第２電圧への減衰量にもとづく残留電圧値が第１閾値よりも高いとき、前記制御部は、前記スイッチ素子を遮断状態とする、ことを特徴としたものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、車載電源システム全体が有する残留電荷が強制的に短時間で放出されるので、残留電荷に起因する残留電圧は小さな値に抑制される。これにより、スイッチ素子は制御部からの指示に対応して正常に動作することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第１回路ブロック図

【図2】本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第２回路ブロック図

【図3】本発明の実施の形態における車載電源システムの放電特性を示す第１特性図

【図4】本発明の実施の形態における車載電源システムの放電特性を示す第２特性図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

【0012】

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す回路ブロック図である。車載電源システム１は、電圧変換部２と正電極入力端３と正電極出力端４とスイッチ素子５と負電極入力端６と負電極出力端７と整流素子８と入力コンデンサ９と制御部１０とを含む。

【0013】

電圧変換部２は、第１正電位端１１と第２正電位端１２と第１負電位端１３と第２負電位端１４とを有する。第１正電位端１１は正電極入力端３に接続されている。第２正電位端１２は正電極出力端４に接続されている。第１負電位端１３はスイッチ素子５を介して負電極入力端６に接続されている。第２負電位端１４は負電極出力端７に接続されている。

【0014】

整流素子８は、第１正電位端１１とスイッチ素子５の制御端子５Ｇとに接続されている。整流素子８のアノードは第１正電位端１１に接続されている。整流素子８のカソードはスイッチ素子５の制御端子５Ｇに接続されている。入力コンデンサ９は、整流素子８のアノードと、負電極入力端６と前記スイッチ素子５との接続点と、に接続されている。

【0015】

制御部１０は、スイッチ素子５と電圧変換部２との動作制御が可能である。さらに制御部１０は、起動信号Ｓ１の検出と制御端子５Ｇの電圧の検出とが可能である。

【0016】

制御部１０によって起動信号Ｓ１が検出されている状態から検出されない状態へと切り替わったとき、制御部１０は制御端子５Ｇの電圧を第１タイミングと第２タイミングとで検出する。第１タイミングで検出された第１電圧Ｖ１から第２タイミングで検出された第２電圧Ｖ２への減衰量にもとづく残留電圧値ＶＲが第１閾値ＶＸよりも高いと制御部１０が判定したとき、制御部１０はスイッチ素子５を遮断状態とするように制御する。

【0017】

以上の構成および動作により、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２への減衰量にもとづく減衰値が十分に大きく、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の全体が有する容量成分に蓄えられた残留電荷が少ない場合、スイッチ素子５の制御端子５Ｇへ容量成分によって印加される残留電圧ＶＲは小さくなる。その結果、スイッチ素子５は遮断状態となり、スイッチ素子５は正電極入力端３と負電極入力端６に接続される車両バッテリー１５が仮に交換時に逆極性で接続されても車載電源システム１、正電極出力端４および負電極出力端７に接続された負荷１６に悪影響を及ぼすことはない。そして、制御部１０は車載電源システム１の起動停止後に短時間で動作の停止が可能となり、車両バッテリー１５からの暗電流に伴う電力消費は小さく抑制される。

【0018】

この一方で、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２への減衰量が小さく、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の全体が有する容量成分に蓄えられた残留電荷が多い場合、スイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される残留電圧ＶＲは大きくなる。その場合、制御部１０は強制的にスイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される電圧を低下させる。そして、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の残留電荷を強制放電させる。これにより、車載電源システム１全体が有する残留電荷が強制的に短時間で放出されるので、残留電荷に起因する残留電圧は小さな値に抑制される。これにより、スイッチ素子５は起動信号Ｓ１が検出されなくなったときに制御部１０からの指示に対応して正常に遮断状態に切り替わる動作をすることができ、その後も遮断状態が継続される。

【0019】

この結果、スイッチ素子５は遮断状態となり、スイッチ素子５は正電極入力端３と負電極入力端６に接続される車両バッテリー１５が仮に交換時に逆極性で接続されても車載電源システム１、正電極出力端４および負電極出力端７に接続された負荷１６に悪影響を及ぼすことはない。このとき、制御部１０は車載電源システム１の起動停止後に動作が必要となるものの、制御部１０は強制的にスイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される電圧を低下させる動作は車載電源システム１の起動停止の際に常時必要となる動作ではない。このため車両バッテリー１５からの暗電流に伴う電力消費も常時において生じることはなく、過剰な暗電流に伴う電力消費は抑制される。

【0020】

以下、車載電源システム１の詳細について、図２の本発明の実施の形態における車載電源システム１の構成を示す第２回路ブロック図、および図３の本発明の実施の形態における車載電源システム１の放電特性を示す第１特性図を用いて説明する。

【0021】

図２は車載電源システム１の回路ブロック図であり、車載電源システム１は、車両１７の車体１８に配置されている。車載電源システム１は、電圧変換部２と正電極入力端３と正電極出力端４とスイッチ素子５と負電極入力端６と負電極出力端７と整流素子８と入力コンデンサ９と制御部１０とを含む。基本的な接続は先述の構成と概ね同様である。

【0022】

たとえば、車両１７の搭乗者が車両１７を起動させるための車両スイッチ（図示せず）をオンさせることによって制御部１０は起動信号Ｓ１を受信、検出する。

【0023】

スイッチ素子５には電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が用いられてよい。制御部１０は、スイッチ素子５の制御端子５Ｇにおける電圧の検出と、スイッチ素子５の接続および遮断の制御が可能である。スイッチ素子５の制御端子５Ｇにおける電圧の検出は、スイッチ素子５の制御端子５Ｇとドレイン端子５Ｄとの電圧差の検出であってもよい。ここで、スイッチ素子５にＮ型ＦＥＴが用いられる場合、制御部１０によってスイッチ素子５の制御端子５Ｇの電圧を閾電圧以上に上昇させる、あるいはスイッチ素子５の制御端子５Ｇとドレイン端子５Ｄとの電圧差を閾電位差以上に大きくさせることでスイッチ素子５を接続状態に制御する。ここで制御部１０とスイッチ素子５の制御端子５Ｇとの間には駆動回路１９が設けられていてもよい。あるいは、制御部１０が駆動回路１９を包含していてもよい。

【0024】

制御部１０の電圧変換部２に対する制御は、スイッチング素子２Ａが制御部１０から発信されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって行われる。そして、第２正電位端１２における電圧値や電流値が制御部１０へ帰還されることで第２正電位端１２における出力が目標値に制御させる。電圧変換部２は昇圧動作を実行しても降圧動作を実行してもよい。また、電圧変換部２に設けられた平滑コンデンサ２Ｂは入力コンデンサ９と同様に残留電荷を蓄える要素のうちの一つである。

【0025】

車両バッテリー１５が正常に接続されている車載電源システム１では、車両１７の搭乗者が車両１７を起動させ、制御部１０が起動信号Ｓ１を受信すると車両１７が起動し、制御部１０は電圧変換部２を動作させて、車両バッテリー１５からの電力を負荷１６へと供給可能な状態とする。車両バッテリー１５からの電力を負荷１６へと供給するタイミングや期間は、車両１７が走行しているときであっても、あるいは車両１７が停車しているときのアイドリングストップ状態から車両１７が改めて走行し始める際などであってもよい。

【0026】

次に、車両１７の搭乗者が車両１７の起動を停止させ、制御部１０によって起動信号Ｓ１が検出されている状態から検出されない状態へと切り替わったとき、制御部１０は制御端子５Ｇの電圧を図３における第１タイミングＴ１と第２タイミングＴ２とで検出する。

【0027】

第１タイミングＴ１は、車両１７が起動状態から起動停止状態へと切り替わるタイミングに相当するＴ０と同じタイミングもしくはＴ０よりも後であればよい。また、車両１７の搭乗者が車両１７の起動を停止させたタイミングはＴ０のタイミングと同じであっても、あるいはＴ０よりも前のＴ００のタイミングであってもよい。第１タイミングＴ１で検出された第１電圧Ｖ１から第２タイミングＴ２で検出された第２電圧Ｖ２への減衰量にもとづく残留電圧ＶＡが第１閾値ＶＸよりも高いと制御部１０が判定したとき、制御部１０はスイッチ素子５を遮断状態とするように制御する。

【0028】

第１閾値ＶＸは例えば図３に示す第１減衰曲線にもとづいた値である。第１減衰曲線は自然放電による電圧の減衰曲線である。第１減衰曲線では初期電圧Ｖ０から放電を始めてから時間ＴＸ後に第１閾値ＶＸへと低下する。

【0029】

初期電圧Ｖ０は、起動信号Ｓ１が制御部１０によって検出されているときに、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の全体が有する容量成分に蓄えられた初期電荷による電圧、あるいは初期電荷によってスイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される電圧である。いいかえると初期電圧Ｖ０は、車載電源システム１が搭載された車両１７が起動中あるいは起動停止するまでに、スイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加されている電圧である。

【0030】

第１閾値ＶＸは、制御部１０が制御端子５Ｇへスイッチ素子５を接続させるための電圧を印加していないときに残留電荷によって制御端子５Ｇへ印加される電圧である。さらに第１閾値ＶＸは、スイッチ素子５を接続状態とさせることができない電圧や、スイッチ素子５を遮断状態とさせることが可能な上限電圧である。

【0031】

ここで例えば、車両１７の搭乗者がＴ００のタイミングで車両１７の起動を停止させて起動信号Ｓ１が制御部１０で検出されなくなり、ＴＸのタイミングで車両バッテリー１５の交換のための車体１８からの取り外しが実行されると仮定する。このときＴＸのタイミングで残留電荷によって制御端子５Ｇに印加される電圧が第１閾値ＶＸよりも小さい値であれば、車両バッテリー１５が除去された時点でスイッチ素子５は遮断状態となっている。そして、仮にその後で車両バッテリー１５が逆極性で接続された場合であっても、スイッチ素子５の遮断状態は維持される。これにより、車載電源システム１は誤接続による異常電力からは保護される。Ｔ００のタイミングあるいは、Ｔ０のタイミングからＴＸのタイミングまでの時間は、１０秒程度や３０秒程度あるいは５分程度と任意で設定してよい。

【0032】

ここで、車載電源システム１は先に述べたＴＸのタイミングまでの時間を要さずに、車載電源システム１が有する残留電荷に伴う電圧がＴＸのタイミングで第１閾値ＶＸよりも小さくなりスイッチ素子５が遮断可能となるかの判断を可能としている。そして、車載電源システム１ではＴＸのタイミングで残留電荷によって生じる電圧である残留電圧値ＶＲが第１閾電圧値ＶＸよりも高いと判断されたときは、制御部１０が残留電荷に伴う残留電圧値ＶＲを強制的に低下させてスイッチ素子５が遮断状態となるようにＴＸのタイミングよりも以前のタイミングで制御する。

【0033】

残留電圧値ＶＲと第１閾電圧値ＶＸとの比較および判定は以下の手順で実行する。制御部１０はＴ１のタイミングで制御端子５Ｇにおける第１電圧Ｖ１を検出する。Ｔ１のタイミングは、例えばＴ０のタイミングで車両１７が起動状態から起動停止状態へと切り替えられてからＴ１時間後である。そして、制御部１０はＴ２のタイミングで制御端子５Ｇにおける第２電圧Ｖ２を検出する。Ｔ１のタイミングは、例えばＴ０のタイミングで車両１７が起動状態から起動停止状態へと切り替えられてからＴ２時間後である。

【0034】

比較および判定の基準となるＴ０のタイミングからＴＸのタイミングまでのＴＸ時間と、第１閾値ＶＸは予め制御部１０や記憶回路１０Ａに与えられた状態となっている。記憶回路１０Ａは制御部１０の一部であってよい。あるいは、ＴＸ時間は予め制御部１０や記憶回路１０Ａに与えられ、第１閾値ＶＸは車両１７の起動中に車両バッテリー１５の電圧値などを基準として設定された値であってもよい。先述のように、第１閾値ＶＸは第１減衰曲線上に存在する点である。いいかえると、第１減衰曲線が比較および判定の基準となる。

【0035】

第２減衰曲線を例にとると、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とは同一の放電曲線上に存在するので、Ｔ１のタイミングからＴ２のタイミングまでの時間をＰ１とすると、（数式１）の関係から定数Ａ２が得られる。

【0036】

Ｖ２＝Ｖ１・ｅｘｐ（－Ａ２・Ｐ１） ・・・（数式１）
そして、上記の定数Ａ２を用いて、Ｔ１のタイミングからＴＸのタイミングまでの時間をＰＸ、あるいはＴ２のタイミングからＴＸのタイミングまでの時間をＰＹとすると、（数式２）や（数式３）の関係から第２減衰曲線でのＴＸのタイミングにおける残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ２が得られる。

【0037】

ＶＸ２＝Ｖ１・ｅｘｐ（－Ａ２・ＰＸ） ・・・（数式２）
ＶＸ２＝Ｖ２・ｅｘｐ（－Ａ２・ＰＹ） ・・・（数式３）
第２減衰曲線に示されるように、残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ２は第１閾電圧値ＶＸよりも低い値と判定される。このため、制御部１０はスイッチ素子５に対しての特別な制御は実行しない。これは例えば、車両１７の搭乗者が車両１７の起動停止後２０秒で車両バッテリー１５の取り外しを行うとすると、ＴＸの時間である２０秒に至る前のＴ２のたとえば起動停止後１０秒の時点でスイッチ素子５はＴＸのタイミングで遮断状態になっていると事前に判断が可能となる。よって、長い期間における制御部１０による制御や監視は不要となり、制御部１０の継続動作による電力消費は抑制される。

【0038】

同様に第３減衰曲線を例にとると、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とは同一の放電曲線上に存在するので、Ｔ１のタイミングからＴ２のタイミングまでの時間をＰ１とすると、（数式４）の関係から定数Ａ３が得られる。

【0039】

Ｖ２＝Ｖ１・ｅｘｐ（－Ａ３・Ｐ１） ・・・（数式４）
ここでも同様に、上記の定数Ａ３を用いて、Ｔ１のタイミングからＴＸのタイミングまでの時間をＰＸ、あるいはＴ２のタイミングからＴＸのタイミングまでの時間をＰＹとすると、（数式５）や（数式６）の関係から第３減衰曲線でのＴＸのタイミングにおける残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ３が得られる。

【0040】

ＶＸ３＝Ｖ１・ｅｘｐ（－Ａ３・ＰＸ） ・・・（数式５）
ＶＸ３＝Ｖ２・ｅｘｐ（－Ａ３・ＰＹ） ・・・（数式６）
第３減衰曲線に示されるように、残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ３は第１閾電圧値ＶＸよりも高い値と判定される。ここで仮に車両１７の搭乗者が車両１７の起動停止後２０秒で車両バッテリー１５の取り外しを行うとすると、ＴＸの時間である２０秒の時点でスイッチ素子５はＴＸのタイミングで残留電圧ＶＲが印加されることで接続状態を継続したままとなる。

【0041】

このため、制御部１０が残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ３は第１閾電圧値ＶＸよりも高い値であると判定すると、制御部１０は強制的にスイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される電圧を低下させる。そして、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の残留電荷を強制放電させる。ここで残留電荷の放電は、例えば駆動回路１９を用いて残留電荷の放電が実行されるとよい。また例えば、残留電荷を強制的に放電させるために、スイッチ素子５の制御端子５Ｇとドレイン端子５Ｄとの間、もしくはスイッチ素子５の制御端子５Ｇとソース端子５Ｓとの間に放電回路（図示せず）を設けてもよい。そして残留電荷の放電が必要な時には、制御部１０が放電回路（図示せず）を動作状態や接続状態とさせるとよい。

【0042】

これは例えば、車両１７の搭乗者が車両１７の起動停止後２０秒で車両バッテリー１５の取り外しを行うとすると、ＴＸの時間である２０秒に至る前のＴ２のたとえば起動停止後１０秒の時点でスイッチ素子５はＴＸのタイミングで遮断状態にならないと事前に判断が可能となる。このため事前で強制的にスイッチ素子５が遮断状態となるように制御部１０による制御が実行され、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の残留電荷を強制放電させる。これにより、車載電源システム１全体が有する残留電荷が強制的に短時間で放出されるので、残留電荷に起因する残留電圧は小さな値に抑制される。この結果、長い期間における制御部１０による制御や監視は不要となり、制御部１０の継続動作による電力消費は抑制される。そして、スイッチ素子５の遮断状態も継続されることとなり、車両バッテリー１５の誤接続に伴う車載電源システム１の破損などからの保護が確実に可能となる。

【0043】

上記の説明ではＴ０からＴＸまでの時間は秒単位の短時間を例として説明している。しかしながら、この時間は任意に設定することが可能である。そして、Ｔ０からＴＸまでの時間は長く設定されるほどに上記の効果は大きくなる。

【0044】

図３では、Ｔ０のタイミングで車両１７が起動状態から起動停止状態へと切り替えられ、それから所定時間後のＴ１のタイミングで第１電圧Ｖ１が検出されている。しかしながら、Ｔ０のタイミングとＴ１のタイミングとは同一のタイミングであってよい。これにより、Ｔ０からＴ２に至る時間を短縮することができ、制御部１０の継続動作に伴う電力消費は抑制される。

【0045】

また図４の本発明の実施の形態における車載電源システムの放電特性を示す第２特性図に示すように、残留電圧値ＶＲと第１閾電圧値ＶＸとの比較および判定は、さらにＴ３のタイミングにおける第３電圧値Ｖ３とＴ４のタイミングにおける第４電圧値Ｖ４とを用いてもよい。図４ではＴ３のタイミングおよびＴ４のタイミングは、Ｔ１のタイミングおよびＴ２のタイミングよりも後に設定しているが、Ｔ３のタイミングとＴ４のタイミングとで規定する期間と、Ｔ１のタイミングとＴ２のタイミングとで規定する期間とが異なっていればよく、タイミングの前後は問わず図４の例の限りではない。

【0046】

例えば第２減衰曲線においては（数式１）と同様に、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４と期間Ｐ２とによって、定数Ａ２´が得られる。そして（数式２）、（数式３）と同様に、定数Ａ２´と期間ＰＵや期間ＰＶを用いて残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ２´が得られる。そして、Ｔ１のタイミングおよびＴ２のタイミングによって先に得られた推定値ＶＸ２と推定値ＶＸ２´との双方が第１閾電圧値ＶＸよりも低いとき、制御部１０はスイッチ素子５に対しての特別な制御は実行しない。

【0047】

そして、例えば第３減衰曲線においては（数式４）と同様に、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４と期間Ｐ２とによって、定数Ａ３´が得られる。そして（数式２）、（数式３）と同様に、定数Ａ３´と期間ＰＵや期間ＰＶを用いて残留電圧ＶＲの推定値ＶＸ３´が得られる。そして、Ｔ１のタイミングおよびＴ２のタイミングによって先に得られた推定値ＶＸ３と推定値ＶＸ３´との双方が第１閾電圧値ＶＸよりも高いとき、制御部１０は強制的にスイッチ素子５の制御端子５Ｇに印加される電圧を低下させる。そして、入力コンデンサ９をはじめとして車載電源システム１の残留電荷を強制放電させる。ここで残留電荷の放電は、例えば駆動回路１９を用いて残留電荷の放電が実行されるとよい。

【0048】

以上のように、残留電圧値ＶＲと第１閾電圧値ＶＸとの比較および判定は、定数Ａ２と定数Ａ２´、定数Ａ３と定数Ａ３´が用いられる。そして推定値ＶＸ２と推定値ＶＸ２´との双方が、第１閾電圧値ＶＸよりも低いことや、推定値ＶＸ３と推定値ＶＸ３´との双方が、第１閾電圧値ＶＸよりも高いことが判断の基準として適用される。この結果判定の精度は向上する。

【0049】

ここで、Ｔ２のタイミングとＴ３タイミングとは同一のタイミングとし、第２電圧Ｖ２と第３電圧Ｖ３とは同一の電圧値としてもよい。これによりＴ２からＴ３に至る時間を短縮することができ、制御部１０の継続動作に伴う電力消費は抑制される。

【0050】

以上で実施例として用いた図３および図４においては全ての曲線での初期電圧Ｖ０は同一の値として例示している。しかしながら初期電圧Ｖ０の値は車載電源システム１の動作状態に応じて変動する場合もある。このため、初期電圧Ｖ０の値は必ず同一の値でなくてもよい。その場合においても、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とＴ１のタイミングからＴ２のタイミングまでの時間Ｐ１との値などによって得られた残留電圧値ＶＲの推定値と第１閾値ＶＸとの比較や判定は可能である。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明の車載電源システムは、車載電源の誤動作や故障を抑制するという効果を有し、各種車両において有用である。

【符号の説明】

【0052】

１ 車載電源システム
２ 電圧変換部
３ 正電極入力端
４ 正電極出力端
５ スイッチ素子
６ 負電極入力端
７ 負電極出力端
８ 整流素子
９ 入力コンデンサ
１０ 制御部
１１ 第１正電位端
１２ 第２正電位端
１３ 第１負電位端
１４ 第２負電位端
１５ 車両バッテリー
１６ 負荷
１７ 車両
１８ 車体
１９ 駆動回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】