(57)【要約】【課題】単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置において、各副電源系に接続される電気負荷に電力を安定的に供給する。【解決手段】電源装置は、高電圧バッテリ１０からの直流電圧ＶＨを降圧して電圧ＶＬ１を電源ラインＳＰＬ１に出力するスイッチング電源回路と、電源ラインＳＰＬ１に接続され、電圧ＶＬ１を受けて駆動するＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０と、電源ラインＳＰＬ１からの電圧ＶＬ１を電圧ＶＬ２に降圧して電源ラインＳＰＬ２に出力する昇降圧チョッパ回路と、電源ラインＳＰＬ２に接続され、電圧ＶＬ２を受けて充電される補機バッテリ２０と、電圧ＶＬ２を受けて駆動する低圧系補機１１０とを備える。昇降圧チョッパ回路は、電圧ＶＬ１に電圧低下が発生すると、補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ２に供給されるＶＬ２を昇圧して電源ラインＳＰＬ１に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第１電源線に接続され、前記第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第１電源線からの前記第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する降圧機能を有する電圧変換回路と、
前記第２電源線に接続され、前記第２の電圧を受けて充電される蓄電部とを備え、
前記電圧変換回路は、前記蓄電部から前記第２電源線に供給される前記第２の電圧を昇圧して前記第１電源線に供給する昇圧機能をさらに有する、電源装置。
【請求項２】
前記電圧変換回路は、前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたときには、前記蓄電部からの前記第２の電圧を昇圧して前記第１電源線に供給する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１電源線の電圧が所定の閾値電圧以下となる期間が所定期間以上継続したときに、前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことを検出する電圧低下検出手段と、
前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことが検出されたときには、前記スイッチング動作を停止するとともに、前記電圧変換回路に昇圧指令を出力する制御手段とをさらに備える、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電圧変換回路は、前記第１電源線と前記第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、前記第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点と前記第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記制御手段は、前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第１電源線の電圧が前記第１の電圧となるデューティー比を設定して前記第２のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記チョッパ回路は、前記第１および第２のスイッチング素子の各々に逆並列に接続されたダイオードをさらに含み、
前記制御手段は、前記電圧変換回路の昇圧機能が損なわれたときには、前記電圧変換回路に前記昇圧機能の停止指令を出力する、請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第１電源線に接続され、前記第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第１電源線からの前記第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する電圧変換回路と、
前記第２電源線に接続され、前記第２の電圧を受けて充電される蓄電部と、
前記第１電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第２電源線に対する出力制限を行なうように前記電圧変換回路を制御する制御手段とを備える、電源装置。
【請求項７】
前記電圧変換回路は、前記第１電源線と前記第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、前記第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点と前記第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記制御手段は、前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第２のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第２電源線の電圧が前記第２の電圧を下回るデューティー比を設定して前記第１のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第１電源線に接続され、前記第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第１電源線からの前記第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する電圧変換回路と、
前記第２電源線に接続され、前記第２の電圧を受けて充電される蓄電部と、
前記第１電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第２電源線に対する出力制限を行なうように前記電圧変換回路に降圧指令を出力する降圧制御手段と、
前記出力制限の実行中に前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記電圧変換回路に昇圧指令を出力する昇圧制御手段とを備える、電源装置。
【請求項９】
前記電圧変換回路は、前記第１電源線と前記第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、前記第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点と前記第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記降圧制御手段は、前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第２のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第２電源線の電圧が前記第２の電圧を下回るデューティー比を設定して前記第１のスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記昇圧制御手段は、前記第１電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第１電源線の電圧が前記第１の電圧となるデューティー比を設定して前記第２のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング動作におけるデューティー比を固定して前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とをさらに備える、請求項１に記載の電源装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電源装置を搭載した車両。
【請求項１２】
前記車両は、前記電源から電力を受けて車輪を駆動する回転電機を含み、
前記電気負荷は、前記車両の運転走行制御装置を含む、請求項１１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気負荷に電力を供給するための電源装置および車両に関し、特に、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置および車両において、各副電源系に接続される電気負荷に安定して電力を供給するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、電動モータの駆動力により走行するハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。これらの電動車両には、駆動源である電動モータに電力を供給するための電源装置が搭載されている。
【０００３】
たとえば特開平９−２００９０２号公報（特許文献１）には、駆動用モータに給電するための主電源の他に、定格電圧の異なる電気負荷に給電するため、主電源の電圧を変換した複数の副電源系を有する電気自動車用電源装置が開示されている。これによれば、主電源としては高電圧（約１００Ｖ〜約３００Ｖ）のバッテリが用いられており、該複数の副電源系は、主電源の電圧をそれぞれ種々の定格電圧に対応した電圧に変換する電圧コンバータにより構成されている。
【０００４】
また、特開平７−２５０４７０号公報（特許文献２）には、単一の一次側入力電圧に対して複数の二次側出力電圧を出力する電源回路が開示される。これによれば、電源回路は、交流または直流の電源を入力する一次側入力と、所定電圧を出力する複数の二次側出力とからなるＡＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＤＣコンバータからなる。
【０００５】
以上のような単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置においては、各副電源系に接続される電気負荷を安定して動作させるため、複数の副電源系の出力の高安定性が望まれている。たとえば特開平４−２５５４６６号公報（特許文献３）によれば、１次側の直流電源からトランスを介してスナバ回路を含む２次側のメイン出力回路と、チョッパー回路を含むサブ出力回路とに出力するように構成された複数出力のスイッチング電源において、２次側のメイン出力回路の出力を検知してこれを１次側のスイッチングトランジスタの制御回路にフィードバックさせることによりメイン出力回路の出力を安定させるのとは別個に、サブ出力回路がチョッパー回路を用いたチョッパー方式により安定な電圧を出力するように制御されている。
【特許文献１】特開平９−２００９０２号公報
【特許文献２】特開平７−２５０４７０号公報
【特許文献３】特開平４−２５５４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１−３に記載の電源装置においては、複数の副電源系は、起動および遮断等のタイミングは連動しているものの、その他の面では互いに関係を持つことなく動作している。そのため、一部の副電源系においては、接続される電気負荷の消費電力の急激な増加に起因して、出力電圧が低下するという問題が生じていた。この出力電圧の低下は、特に、灯火電装品や制御装置等と比較して相対的に消費電力が大きい動力系電装品（パワーステアリング等）に接続される副電源系で起こり易いことから、出力電圧の低下によって一部の操作走行性能が損なわれてしまう可能性がある。
【０００７】
また、特開平４−２５５４６６号公報（特許文献３）には、スイッチング電源の１次側が整流平滑スイッチング回路を有する構成が開示されているが、上記スイッチング回路内のスイッチングトランジスタが故障した場合には、１次側の直流電源からの給電が遮断されるために、各副電源系に接続される電気負荷の動作が停止されてしまう問題がある。このような場合、車両の走行性能に関与する一部の電気負荷の動作を最低限保証することにより、車両を安全な場所に退避させるためのフェイルセーフ走行を確保する必要がある。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１−３に記載される電源装置は、これらの課題に対する解決手段については十分な開示がなされていない。
【０００９】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置および車両において、各副電源系に接続される電気負荷に電力を安定的に供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、第１電源線に接続され、第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第１電源線からの第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する降圧機能を有する電圧変換回路と、第２電源線に接続され、第２の電圧を受けて充電される蓄電部とを備える。電圧変換回路は、蓄電部から第２電源線に供給される第２の電圧を昇圧して第１電源線に供給する昇圧機能をさらに有する。
【００１１】
好ましくは、電圧変換回路は、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたときには、蓄電部からの第２の電圧を昇圧して第１電源線に供給する。
【００１２】
より好ましくは、電源装置は、第１電源線の電圧が所定の閾値電圧以下となる期間が所定期間以上継続したときに、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことを検出する電圧低下検出手段と、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことが検出されたときには、スイッチング動作を停止するとともに、電圧変換回路に昇圧指令を出力する制御手段とをさらに備える。
【００１３】
好ましくは、電圧変換回路は、第１電源線と第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第１および第２のスイッチング素子の接続点と第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。制御手段は、第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第１電源線の電圧が第１の電圧となるデューティー比を設定して第２のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１４】
より好ましくは、チョッパ回路は、第１および第２のスイッチング素子の各々に逆並列に接続されたダイオードをさらに含む。制御手段は、電圧変換回路の昇圧機能が損なわれたときには、電圧変換回路に昇圧機能の停止指令を出力する。
【００１５】
この発明の別の局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、第１電源線に接続され、第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第１電源線からの第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する電圧変換回路と、第２電源線に接続され、第２の電圧を受けて充電される蓄電部と、第１電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、第１電源線の電圧低下が検出されたときには、第２電源線に対する出力制限を行なうように電圧変換回路を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
好ましくは、電圧変換回路は、第１電源線と第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第１および第２のスイッチング素子の接続点と第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。制御手段は、第１電源線の電圧低下が検出されたときには、第２のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第２電源線の電圧が第２の電圧を下回るデューティー比を設定して第１のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１７】
この発明の別の局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第１の電圧を第１電源線に出力するスイッチング電源回路と、第１電源線に接続され、第１の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第１電源線からの第１の電圧を第２の電圧に降圧して第２電源線に出力する電圧変換回路と、第２電源線に接続され、第２の電圧を受けて充電される蓄電部と、第１電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、第１電源線の電圧低下が検出されたときには、第２電源線に対する出力制限を行なうように電圧変換回路に降圧指令を出力する降圧制御手段と、出力制限の実行中に第１電源線の電圧低下が検出されたときには、電圧変換回路に昇圧指令を出力する昇圧制御手段とを備える。
【００１８】
好ましくは、電圧変換回路は、第１電源線と第２電源線との間に接続される第１のスイッチング素子と、第２電源線と接地線との間に接続される第２のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第１および第２のスイッチング素子の接続点と第２電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。降圧制御手段は、第１電源線の電圧低下が検出されたときには、第２のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第２電源線の電圧が第２の電圧を下回るデューティー比を設定して第１のスイッチング素子をスイッチング制御する。昇圧制御手段は、第１電源線の電圧低下が検出されたときには、第１のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第１電源線の電圧が第１の電圧となるデューティー比を設定して第２のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１９】
好ましくは、電源装置は、スイッチング動作におけるデューティー比を固定してスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段をさらに備える。
【００２０】
この発明の別の局面に従えば、車両は、上記のいずれか１つに記載の電源装置を搭載する。
【００２１】
好ましくは、車両は、電源から電力を受けて車輪を駆動する回転電機を含む。電気負荷は、車両の運転走行制御装置を含む。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置において、各副電源系に接続される電気負荷に電力を安定的に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る電源装置を搭載した電動車両の概略構成図である。
【００２５】
図１を参照して、この発明の実施の形態１に従う車両は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（図示せず）とモータＭ１とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両は、このモータＭ１に電力を供給するための高電圧バッテリ１０を搭載する。高電圧バッテリ１０は、車両駆動用のモータＭ１のメインバッテリであり、たとえばニッケル水素やリチウムイオンバッテリからなる。なお、高電圧バッテリ１０を、このような二次電池ではなく、電気二重層コンデンサ等の蓄電用の大容量キャパシタで構成してもよい。
【００２６】
昇圧コンバータ１２は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ１との間の電圧ＶＨを昇圧して電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬの間に出力する。インバータ１４は、電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ１の間の直流電圧を電源電圧として受け、三相交流電流を作り出すようにスイッチング制御される。そして、インバータ１４によってモータＭ１は駆動され、モータＭ１によって図示しないディファレンシャルギヤや車輪が回転される。
【００２７】
（補機負荷）
車両は、補機バッテリ２０と、複数の補機負荷１１０，１２０、３０と、電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１００とをさらに備える。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、後述する方法によって電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１の間の電圧ＶＨを互いに異なる複数の電圧ＶＬ１，ＶＬ２に降圧して、複数の補機負荷および補機バッテリ２０にそれぞれ供給する。
【００２９】
具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、電圧ＶＨを電圧ＶＬ１に降圧して電源ラインＳＰＬ１に供給する。電源ラインＳＰＬ１には電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１２０および高圧系補機１３０が接続されており、これらの補機負荷が電圧ＶＬ１の供給を受けて作動する。なお、高圧系補機１３０は、補機バッテリ２０の出力電圧（たとえば、１４Ｖ）に比較して高電圧（たとえば、４８Ｖ）で作動する補機負荷の総称であり、一例として、サスペンション装置、スタビライザ装置、ブレーキ制御装置等の運転走行制御装置など消費電力の大きい制御システムなどを含む。
【００３０】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、電圧ＶＨを電圧ＶＬ１よりも低い電圧ＶＬ２に降圧して電源ラインＳＰＬ２に供給する。電源ラインＳＰＬ２には補機バッテリ２０および低圧系補機１１０が接続されている。
【００３１】
補機バッテリ２０は、本願発明における「蓄電部」を構成し、一例として鉛蓄電池などからなる。補機バッテリ２０は、電源ラインＳＰＬ２からの直流電力で充電される一方、低圧系補機１１０へその蓄えた電力を供給する。すなわち、補機バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電力と、低圧系補機１１０の需要電力とのアンバランスを補うための電力バッファとしても機能する。
【００３２】
低圧系補機１１０は、補機バッテリ２０の出力電圧と同電圧で作動する補機負荷の総称であり、一例として、カーナビゲーションシステム、カーオーディオ、車内灯などを含む。このような低圧系補機１１０は、車両搭乗者に対して快適な室内環境を提供するための補機負荷である。
【００３３】
制御装置５０は、昇圧コンバータ１２の昇圧制御およびインバータ１４のスイッチング制御を行なうとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の降圧制御を行なう。なお、制御装置５０は、エンジン制御用ＥＣＵ、ハイブリッド制御用ＥＣＵ、インバータ１４および昇圧コンバータ１２のＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）中の制御部、バッテリ制御用ＥＣＵなどの複数のＥＣＵが制御情報を相互に通信することによって実現されるものでも良い。
【００３４】
（ＤＣ／ＤＣコンバータの構成）
図２は、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１００の構成を示した回路図である。
【００３５】
図２を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、スイッチング電源回路３０と、昇降圧チョッパ回路４０とを備える。
【００３６】
スイッチング電源回路３０は、高電圧バッテリ１０から電力を受けて交流電流を発生するブリッジ回路と、１次側がブリッジ回路から電力を受けるトランスＴｒと、トランスＴｒの２次側に生じる交流電流を整流する整流回路とを含む。
【００３７】
ブリッジ回路は、高電圧バッテリ１０にコレクタが接続されたトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のエミッタにコレクタが接続され、接地ラインＳＬ１にエミッタが接続されたトランジスタＱ２と、高電圧バッテリ１０にコレクタが接続されたトランジスタＱ３と、トランジスタＱ３のエミッタにコレクタが接続され、接地ラインＳＬ１にエミッタが接続されたトランジスタＱ４とを含む。本願発明での「スイッチング素子」を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ４の各ベースは、図１の制御装置５０によって降圧動作を指示する制御信号ＣＮＴが与えられるとスイッチング制御される。
【００３８】
トランスＴｒは、一方端がトランジスタＱ１のエミッタに接続され他方端がトランジスタＱ３のエミッタに接続される１次側コイルＬ２と、直列接続された２次側コイルＬ３，Ｌ４と、１次側コイルＬ２と２次側コイルＬ３，Ｌ４とを電磁的に結合する鉄心とを含む。
【００３９】
整流回路は、ダイオードＤ５，Ｄ６と、コイルＬ５と、平滑コンデンサＣ２とを含む。ダイオードＤ５，Ｄ６の各カソードは共にコイルＬ５の一方端と接続される。ダイオードＤ５のアノードは、２次側コイルＬ３の一方端に接続される。ダイオードＤ６のアノードは、２次側コイルＬ４の一方端に接続される。２次側コイルＬ３の他方端と２次側コイルＬ４の他方端は共に接地ラインＳＬ２に接続される。コイルＬ５の他方端は電源ラインＳＰＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ２は電源ラインＳＰＬ１と接地ラインＳＬ２との間に接続される。
【００４０】
スイッチング電源回路３０は、トランスＴｒの１次側コイルＬ２に接続されたトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作により高電圧バッテリ１０からの直流入力電圧ＶＨをスイッチングし、スイッチング出力をトランスＴｒの２次側コイルＬ３，Ｌ４に取り出す。このようなトランジスタのスイッチング動作に伴ない、２次側コイルに現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑コンデンサＣ２によって直流電圧ＶＬ１に変換されて電源ラインＳＰＬ１に出力される。
【００４１】
昇降圧チョッパ回路４０は、スイッチング素子であるトランジスタＱ７，Ｑ８と、ダイオードＤ７，Ｄ８と、コイルＬ７，Ｌ８と、平滑コンデンサＣ３，Ｃ４とを含む。
【００４２】
トランジスタＱ７，Ｑ８は、電源ラインＳＰＬ１と接地ラインＳＬ２との間に直列に接続される。そして、トランジスタＱ７のコレクタは電源ラインＳＰＬ１に接続され、トランジスタＱ８のエミッタが接地ラインＳＬ２に接続される。また、各トランジスタＱ７，Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ７，Ｄ８がそれぞれ接続される。
【００４３】
コイルＬ７の一方端はトランジスタＱ７のコレクタに接続され、他方端は電源ラインＳＰＬ１に接続される。コイルＬ８の一方端はトランジスタＱ７とトランジスタＱ８との中間点、すなわち、トランジスタＱ７のエミッタとトランジスタＱ８のコレクタとに接続され、他方端は電源ラインＳＰＬ２に接続される。トランジスタＱ７，Ｑ８の各ベースは、図１の制御装置５０によって昇圧動作または降圧動作を指示する制御信号ＤＲＶが与えられるとスイッチング制御される。
【００４４】
平滑コンデンサＣ３は、電源ラインＳＰＬ１と接地ラインＳＬ２との間に接続される。平滑コンデンサＣ４は、電源ラインＳＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に接続される。
【００４５】
昇降圧チョッパ回路４０は、制御装置５０からの制御信号ＤＲＶに応じて、スイッチング電源回路３０から出力された直流電圧ＶＬ１を電圧ＶＬ２に降圧して電源ラインＳＰＬ２に供給する。
【００４６】
より具体的には、昇降圧チョッパ回路４０は、降圧動作時において、制御装置５０からの制御信号ＤＲＶに基づいて、トランジスタＱ７を所定のデューティー比でオン／オフさせ、かつ、トランジスタＱ８をオフ状態に維持させる。トランジスタＱ７のオン期間においては、電源ラインＳＰＬ１からトランジスタＱ７、コイルＬ８および電源ラインＳＰＬ２の順に介して充電電流が補機バッテリ２０へ流れる。続いて、トランジスタＱ７がオン状態からオフ状態に遷移すると、コイルＬ８の電流変化を妨げるように磁束が発生するので、充電電流は、ダイオードＤ８、コイルＬ８および電源ラインＳＰＬ２を順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的に見ると、電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２を介して直流電力が供給されるのはトランジスタＱ７のオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると、昇降圧チョッパ回路４０から補機バッテリ２０へ供給される直流電力の平均電圧は、電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２間の直流電圧ＶＬ２にデューティー比を乗じた値となる。
【００４７】
平滑コンデンサＣ４は、電源ラインＳＰＬ２に出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧ＶＬ２を補機バッテリ２０および低圧系補機１１０（図１）へ供給する。
【００４８】
また、昇降圧チョッパ回路４０は、前段のスイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれた場合には、制御装置５０からの制御信号ＤＲＶに応じて、補機バッテリ２０から供給された直流電圧ＶＬ２をコイルＬ８を用いて電圧ＶＬ１に昇圧して電源ラインＳＰＬ１に供給する。
【００４９】
より具体的には、昇降圧チョッパ回路４０は、昇圧動作時において、制御装置５０からの制御信号ＤＲＶに基づいて、トランジスタＱ７をオフ状態に維持し、トランジスタＱ８を所定のデューティー比でオン／オフさせる。トランジスタＱ８のオン期間においては、補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ２、コイルＬ８およびダイオードＤ７を順に介して、放電電流が電源ラインＳＰＬ１に流れる。同時に、補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ２、コイルＬ８、トランジスタＱ８および接地ラインＳＬ２を順に介して、ポンプ電流が流れる。コイルＬ８は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。続いて、トランジスタＱ８がオン状態からオフ状態に遷移すると、コイルＬ８は蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、昇降圧チョッパ回路４０から電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２に供給される直流電力の平均電圧は、デューティー比に応じてコイルＬ８に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。
【００５０】
このように本実施の形態に係る昇降圧チョッパ回路４０は、スイッチング電源回路３０から受けた直流電力を降圧する降圧機能に加えて、補機バッテリ２０からの直流電力を昇圧する昇圧機能をも有するものである。すなわち昇降圧機能を有する点において、主電源からの直流電圧を降圧するに留まる従来の電源装置における副電源系とは相違する。この結果、以下に述べるように、本実施の形態に従うＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、出力の高安定性が確保されるため、各補機負荷に対して安定して電力供給を行なうことが可能となる。
【００５１】
図３は、図２のＤＣ／ＤＣコンバータ１００で実行される電圧変換動作について説明するための図である。
【００５２】
図３を参照して、スイッチング電源回路３０に短絡故障などが生じていない通常時においては、高電圧バッテリ１０から供給された直流電力は、図中のラインＬＮ１に示すように、スイッチング電源回路３０において電圧ＶＬ１に降圧されて電源ラインＳＰＬ１に供給される。そして、降圧後の直流電力は、図中のラインＬＮ２に示すように昇降圧チョッパ回路４０において、さらに電圧ＶＬ２に降圧されて電源ラインＳＰＬ２および補機バッテリ２０に供給される。
【００５３】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１００に２段階の降圧機能を持たせた構成とすることによって、電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１に対して並列接続される２個のＤＣ／ＤＣコンバータを一体化することができる。その結果、電源装置を小型化できる。
【００５４】
また、高圧系補機および低圧系補機が別個の電源ラインＳＰＬ１，ＳＰＬ２に接続されることから、電源ラインＳＰＬ１と比較して電流量が相対的に少ない電源ラインＳＰＬ２を細線化できるため、装置コストを下げることができる。
【００５５】
その一方で、トランジスタＱ１〜Ｑ４の短絡故障などによってスイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれてしまった場合には、電源ラインＳＰＬ１に対する電力供給が遮断されることから、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０が正常に作動できず、車両の走行性能に支障が生じるおそれがある。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、スイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれたと判断された場合には、図中のラインＬＮ３で示すように、昇降圧チョッパ回路４０が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ２０からの直流電力を昇圧して電源ラインＳＰＬ１に供給する構成とする。これによれば、スイッチング電源回路３０の異常検出後においても、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１が低下するのを抑制してＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０に対して安定して電力供給を行なうことができる。その結果、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。
【００５７】
なお、本明細書においては、スイッチング電源回路３０から電源ラインＳＰＬ１に電力を供給するように電圧変換動作を行なう制御モードを「通常モード」と称する。これに対して、スイッチング電源回路３０のスイッチング動作を停止するとともに、スイッチング電源回路３０に代えて補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ１に電力を供給するように電圧変換動作を行なう制御モードを「バックアップモード」とも称する。
【００５８】
さらに、バックアップモードの実行中において、トランジスタＱ７またはＱ８の短絡故障などによって昇降圧チョッパ回路４０の昇圧機能が損なわれた場合には、図中のラインＬＮ４に示すように、補機バッテリ２０からの直流電力を、トランジスタＱ７に逆並列接続されたダイオードＤ７を介して電源ラインＳＰＬ１に供給する。これによれば、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０への供給電力が低下するものの、異常検出時に直ちにこれらの補機負荷への電力供給が遮断されるのを回避することができる。その結果、異常検出に応じて実行される車両の退避走行における走行性能を向上できることから、異常検出時の車両の安全を保証するフェイルセーフ機能が確保される。なお、本明細書では、補機バッテリ２０から直接的に電源ラインＳＰＬ１に電力を供給するように電圧変換動作を停止する制御モードを、「フェイルセーフモード」とも称する。
【００５９】
なお、上記バックアップモードおよびフェイルセーフモードの実行中においては、補機バッテリ２０に蓄えられた電力がＥＰＳ１２０、高圧系補機１３０および低圧系補機１１０に供給されるため、補機バッテリ２０からの供給電圧が低下することにより、制御装置５０を含むＥＣＵ（Electronic Control Unit）が動作不能となる問題が起こり得る。
【００６０】
そのため、バックアップモードの実行中においては、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ７のデューティー比（すなわち、昇圧比）が所定の閾値以下となったことに基づいてＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が低減したと判断し、バックアップモードを終了して通常モードに復帰する構成とする。
【００６１】
また、フェイルセーフモードについては、補機バッテリ２０の電源電圧がＥＣＵの正常動作が保証される動作電圧の限界値（以下、動作電圧下限値とも称する）を下回らないように、予め設定された一定期間に制限して実行する構成とする。
【００６２】
（ＤＣ／ＤＣコンバータの制御構造）
次に、図４を参照して、本実施の形態に従うＤＣ／ＤＣコンバータ１００における電圧変換動作を実現するための制御構造について説明する。
【００６３】
図４は、この発明の実施の形態１に従う制御装置５０における制御構造を示すブロック図である。図４に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置５０が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
【００６４】
図４を参照して、制御装置５０は、スイッチング制御回路５０２と、出力ドライブ制御回路５０４と、電圧低下検出回路５０６と、バックアップモード判定回路５０８と、電圧センサ４２とを含む。
【００６５】
電圧センサ４２は、電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２の間に配され、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を検出して電圧低下検出回路５０６へ出力する。
【００６６】
電圧低下検出回路５０６は、電圧センサ４２から電圧ＶＬ１を受けると、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路５０６は、電圧ＶＬ１が予め設定された所定の閾値電圧Ｖｔｈ（たとえば、２０Ｖ）以下であるか否かを判定する。このとき電圧ＶＬ１が閾値電圧Ｖｔｈ以下である場合には、図示しないタイマを用いて電圧ＶＬ１が閾値電圧Ｖｔｈ以下となる時間を計時する。そして、電圧ＶＬ１が閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が、予め設定された所定時間Ｔｔｈ以上継続した場合には、電圧低下検出回路５０６は、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨ（論理ハイ）レベルの検出信号ＤＥＴを生成し、その生成した検出信号ＤＥＴをバックアップモード判定回路５０８へ出力する。一方、電圧ＶＬ１が閾値電圧Ｖｔｈ以下となる時間が所定期間Ｔｔｈよりも短い場合には、電圧低下検出回路５０６は、Ｌ（論理ロー）レベルの検出信号ＤＥＴを生成してバックアップモード判定回路５０８へ出力する。
【００６７】
なお、所定の閾値電圧Ｖｔｈは、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の動作電圧下限値よりも高い電圧に設定される。また、所定時間Ｔｔｈは、電圧ＶＬ１が一時的に閾値電圧Ｖｔｈを下回った場合を誤って電圧低下と検出しないように、電圧変換動作の制御周期よりも十分に長い期間に設定される。
【００６８】
バックアップモード判定回路５０８は、電圧低下検出回路５０６から検出信号ＤＥＴを受けると、検出信号ＤＥＴの論理レベルに基づいてスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４に対する制御指令を生成する。
【００６９】
具体的には、バックアップモード判定回路５０８は、最初に、検出信号ＤＥＴに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードを決定する。このときバックアップモード判定回路５０８は、以下に述べる方法によって、検出信号ＤＥＴに応じて、上述した複数の制御モード（通常モード、バックアップモードおよびフェイルセーフモード）の中から最適な制御モードを選択してＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードに決定する。
【００７０】
図５は、検出信号ＤＥＴに基づいて決定される制御モードと、決定された制御モードに基づいて生成される制御指令とを説明するための図である。
【００７１】
詳細には、バックアップモード判定回路５０８は、検出信号ＤＥＴがＬレベルであるとき、すなわち、電圧ＶＬ１の電圧低下が検出されていないときには、スイッチング電源回路３０の降圧機能が正常であると判断し、通常モードをＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードに決定する。
【００７２】
これに対して、検出信号ＤＥＴがＨレベルであるとき、すなわち、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出したときには、バックアップモード判定回路５０８は、さらに検出信号ＤＥＴの時間的変化に基づいて、バックアップモードおよびフェイルセーフモードのいずれか一方を制御モードに決定する。
【００７３】
具体的には、バックアップモード判定回路５０８は、検出信号ＤＥＴがＬレベルからＨレベルに立ち上がったことに応じて、スイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれたと判断する。この場合、バックアップモード判定回路５０８は、バックアップモードを制御モードに決定する。
【００７４】
さらに、バックアップモードの実行開始後においても検出信号ＤＥＴがＨレベルに保持されていることに応じて、バックアップモード判定回路５０８は、昇降圧チョッパ回路４０の昇圧機能が損なわれたと判断する。この場合、バックアップモード判定回路５０８は、フェイルセーフモードを制御モードに決定する。
【００７５】
次に、バックアップモード判定回路５０８は、決定された制御モードに基づいて制御指令を生成し、その生成した制御指令をスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へそれぞれ出力する。
【００７６】
詳細には、図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードが通常モードである場合には、バックアップモード判定回路５０８は、Ｈレベルの降圧指令ＤＷＮ１，ＤＷＮ２を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へそれぞれ出力する。スイッチング制御回路５０２は、降圧指令ＤＷＮ１を受けると、スイッチング電源回路３０に対して、高電圧バッテリ１０からの直流電圧ＶＨを降圧するときにトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するための制御信号ＣＮＴを出力する。また、出力ドライブ制御回路５０４は、降圧指令ＤＷＮ２を受けると、スイッチング電源回路３０からの直流電圧ＶＬ１を降圧する制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ７，Ｑ８のゲートに出力する。
【００７７】
これに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードがバックアップモードである場合には、バックアップモード判定回路５０８は、Ｈレベルの停止指令ＳＴＰ１を生成してスイッチング制御回路５０２へ出力するとともに、Ｈレベルの昇圧指令ＵＰ２を生成して出力ドライブ制御回路５０４へ出力する。スイッチング制御回路５０２は、停止指令ＳＴＰ１を受けると、スイッチング電源回路３０に対して、降圧動作を停止するようにトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するための制御信号ＣＮＴを出力する。一方、出力ドライブ制御回路５０４は、補機バッテリ２０からの直流電圧ＶＬ２を昇圧する制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ７，Ｑ８へ出力する。
【００７８】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードがフェイルセーフモードである場合には、バックアップモード判定回路５０８は、Ｈレベルの停止指令ＳＴＰ１，ＳＴＰ２を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へそれぞれ出力する。スイッチング制御回路５０２は、停止指令ＳＴＰ１を受けると、スイッチング電源回路３０に対して、降圧動作を停止するようにトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するための制御信号ＣＮＴを出力する。また、出力ドライブ制御回路５０４は、昇圧動作を停止する制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ７，Ｑ８へ出力する。
【００７９】
なお、バックアップモード判定回路５０８は、図５に示す制御モードと制御指令との関係を予めマップとして所有しており、電圧低下検出回路５０６から検出信号ＤＥＴを受けると、図５のマップを参照して制御指令を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へ出力する。
【００８０】
図６は、制御装置５０における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図６に示す各ステップの処理は、制御装置５０（図１）が図４に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００８１】
図６を参照して、電圧低下検出回路５０６は、電圧センサ４２（図４）から電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を取得すると（ステップＳ０１）、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路５０６は、電圧ＶＬ１が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が所定時間Ｖｔｈ以上継続したか否かを判定する（ステップＳ０２）。
【００８２】
電圧ＶＬ１が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が所定時間Ｔｔｈ以上継続していない場合（ステップＳ０２においてＮＯの場合）には、電圧低下検出回路５０６は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴをバックアップモード判定回路５０８へ出力する。バックアップモード判定回路５０８は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴを受けると、スイッチング電源回路３０の降圧機能が正常であると判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードを通常モードに決定する（ステップＳ０７）。そして、バックアップモード判定回路５０８は、図５のマップを参照して制御指令（降圧指令ＤＷＮ１、ＤＷＮ２）を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へ出力する。これにより、電源ラインＳＰＬ１には高電圧バッテリ１０からの直流電力が電圧ＶＬ１に降圧されて供給され、かつ、電源ラインＳＰＬ２には該直流電力がさらに電圧ＶＬ２に降圧されて供給される。
【００８３】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が所定時間Ｔｔｈ以上継続している場合（ステップＳ０２においてＹＥＳの場合）には、電圧低下検出回路５０６は、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴをバックアップモード判定回路５０８へ出力する。バックアップモード判定回路５０８は、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴを受けると、スイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれたと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードをバックアップモードに決定する（ステップＳ０３）。そして、バックアップモード判定回路５０８は、図５のマップを参照して制御指令（停止指令ＳＴＰ１および昇圧指令ＵＰ２）を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へ出力する。これにより、電源ラインＳＰＬ１に対しては、スイッチング電源回路３０が降圧動作を停止するために高電圧バッテリ１０からの電力供給が遮断される一方で、昇降圧チョッパ回路４０が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ２０からの直流電力が昇圧されて供給される。
【００８４】
このバックアップモードの実行中においても電圧低下検出回路５０６は、上記ステップＳ０２と同じ手順により電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する（ステップＳ０４）。そして、電圧ＶＬ１が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が所定時間Ｔｔｈ以上継続していない場合（ステップＳ０４においてＮＯの場合）には、電圧低下検出回路５０６は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴをバックアップモード判定回路５０８へ出力する。バックアップモード判定回路５０８は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴを受けると、出力ドライブ制御回路５０４から出力される制御信号ＤＲＶに基づいて、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比（すなわち、昇圧比）が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ０５）。
【００８５】
昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値を越える場合（ステップＳ０５においてＮＯの場合）には、バックアップモード判定回路５０８は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が大きいと判断して処理をステップＳ０３に戻すことにより、補機バッテリ２０からの電力供給を継続する。
【００８６】
そして、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値以下となった場合（ステップＳ０５においてＹＥＳの場合）には、バックアップモード判定回路５０８は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が低下したと判断して、通常モードに復帰する（ステップＳ０６）。
【００８７】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下となる期間が所定時間Ｔｔｈ以上継続している場合（ステップＳ０４においてＹＥＳの場合）には、電圧低下検出回路５０６は、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴをバックアップモード判定回路５０８へ出力する。バックアップモード判定回路５０８は、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴを受けると、昇降圧チョッパ回路４０の昇圧機能が損なわれたと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードをバックアップモードからフェイルセーフモードに変更する（ステップＳ０８）。そして、バックアップモード判定回路５０８は、図５のマップを参照して制御指令（停止指令ＳＴＰ１、ＳＴＰ２）を生成してスイッチング制御回路５０２および出力ドライブ制御回路５０４へ出力する。これにより、電源ラインＳＰＬ１に対しては、昇降圧チョッパ回路４０が昇圧動作を停止するために補機バッテリ２０からの直流電力がダイオードＤ７を介して供給される。そして、バックアップモード判定回路５０８は、フェイルセーフモードの実行開始後から予め設定された一定期間が経過したことに応じて（ステップＳ０９においてＹＥＳの場合）、通常モードに復帰する（ステップＳ０６）。
【００８８】
本実施の形態においては、スイッチング電源回路３０が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路４０が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ２０が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置５０が「電圧低下検出手段」および「制御手段」を実現する。
【００８９】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、スイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれた場合には、昇降圧チョッパ回路４０を降圧動作から昇圧動作に切り換えることにより、補機バッテリ２０に蓄えられた電力を用いて電源ラインＳＰＬ１の電圧低下を防止することができる。その結果、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。
【００９０】
［実施の形態２］
先の実施の形態１では、スイッチング電源回路３０の降圧機能が損なわれた場合には、昇降圧チョッパ回路４０を降圧動作から昇圧動作に切り換えることにより、補機バッテリ２０からの直流電力を電源ラインＳＰＬ１に供給する構成について説明した。
【００９１】
しかしながら、図７に示すように、スイッチング電源回路３０の降圧機能が正常な場合であっても、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が急激に増大することによって電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１に一時的な電圧低下が発生する場合が存在する。
【００９２】
図７は、電源ラインＳＰＬ１からＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０への供給電力と電源ラインＳＰＬ２から補機バッテリ２０および低圧系補機１１０への供給電力との関係を説明するための図である。
【００９３】
なお、図７には、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１および電源ラインＳＰＬ１からの供給電流ＩＬ１のタイミングチャートと、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および電源ラインＳＰＬ２からの供給電流ＩＬ２のタイミングチャートとが示されている。
【００９４】
図７を参照して、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１および電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２はそれぞれ、制御装置５０（図１）においてモニタされ、各電圧が目標電圧に一致するように降圧動作のフィードバック制御が行なわれている。
【００９５】
しかしながら、ＥＰＳ１２０は、一般的に消費電力が大きく、操舵ハンドルの回動操作によっては大きな供給電流ＩＬ１が必要となる場合がある。そのため、図中の時刻ｔ１において供給電流ＩＬ１が急激に増加すると、これに伴ない電圧ＶＬ１に電圧低下が発生する。そして、この電圧低下によってＥＰＳ１２０の操舵力が突然消失して操舵フィーリングが急変する可能性がある。
【００９６】
そこで、本実施の形態においては、電圧ＶＬ１に電圧低下が生じた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００が電源ラインＳＰＬ２に対して出力制限を行なう構成とする。本構成は、電源ラインＳＰＬ２に接続される低圧系補機１１０には出力バッファとしての補機バッテリ２０から電力供給が行なわれるため、電源ラインＳＰＬ２が出力制限を受けても低圧系補機１１０の正常動作が保証されることに基づいている。
【００９７】
図８は、本実施の形態に従う電源ラインＳＰＬ１からＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０への供給電力と電源ラインＳＰＬ２から補機バッテリ２０および低圧系補機１１０への供給電力との関係を説明するための図である。
【００９８】
図８を参照して、時刻ｔ１において、供給電流ＩＬ１の急激な増加に伴なって電圧ＶＬ１が低下したものとする。このとき、電圧ＶＬ２のフィードバック制御回路では、電圧ＶＬ２とともに電圧ＶＬ１をモニタしており、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出したことに応じて、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比（すなわち、降圧比）を小さくする。その結果、時刻ｔ１以降において、電圧ＶＬ２および供給電流ＩＬ２が低下する。その一方で、電圧ＶＬ１は、所定の基準電圧Ｖｓｔｄに保持されている。なお、所定の基準電圧Ｖｓｔｄは、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の動作電圧下限値を上回る電圧に予め設定されている。したがって、ＥＰＳ１２０は、電源ラインＳＰＬ１から電力供給を受けて必要な操舵力を得ることができる。
【００９９】
図９は、この発明の実施の形態２に従う制御装置５０における制御構造を示すブロック図である。図９に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置５０が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
【０１００】
図９を参照して、制御装置５０は、出力ドライブ制御回路５０４と、降圧フィードバック制御回路５１０と、電圧センサ４２，４４と、図示しないスイッチング制御回路とを含む。
【０１０１】
電圧センサ４２は、電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２の間に配され、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を検出して降圧フィードバック制御回路５１０へ出力する。電圧センサ４４は、電源ラインＳＰＬ２および接地ラインＳＬ２の間に配され、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２を検出して降圧フィードバック制御回路５１０へ出力する。
【０１０２】
降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２をモニタし、電圧ＶＬ２が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する。さらに、降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１をモニタし、電圧ＶＬ１を基準電圧Ｖｓｔｄ以上に保つように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する。
【０１０３】
具体的には、降圧フィードバック制御回路５１０は、エラーアンプＥＡ１，ＥＡ２と、三角波発生器５１４と、比較器ＣＯＭ１とを含む。
【０１０４】
エラーアンプＥＡ１は、電圧センサ４４からの電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２と、基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器ＣＯＭ１に出力する。このとき、エラー信号は、電圧ＶＬ２が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧ＶＬ２が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合には減少する方向に制御される。
【０１０５】
エラーアンプＥＡ２は、電圧センサ４２からの電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１と、基準電圧Ｖｓｔｄとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器ＣＯＭ１に出力する。このとき、エラー信号は、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合には減少する方向に制御され、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも高い場合には増加する方向に制御される。
【０１０６】
三角波発生器５１４は、三角波を発生して比較器ＣＯＭ１に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。
【０１０７】
比較器ＣＯＭ１は、エラーアンプＥＡ１からのエラー信号およびエラーアンプＥＡ２からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路５０４にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルスを出力する。出力ドライブ制御回路５０４は、ＰＷＭパルスのデューティー比に従ってトランジスタＱ７，Ｑ８をオン／オフさせるための制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０へ出力する。
【０１０８】
このような構成としたことにより、降圧フィードバック制御回路５１０には、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２が基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する本来の機能に加えて、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄに一致するように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する機能が付加される。その結果、電圧ＶＬ１に電圧低下が生じた場合には、ＰＷＭパルスのデューティー比を小さくして降圧動作を制限することによって電圧ＶＬ１を基準電圧Ｖｓｔｄに保持することができる。
【０１０９】
図１０は、制御装置５０における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図１０に示す各ステップの処理は、制御装置５０（図１）が図９に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【０１１０】
図１０を参照して、一連の制御が開始されると、降圧フィードバック制御回路５１０は、電圧センサ４２から電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を取得するとともに、電圧センサ４４から電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２を取得する（ステップＳ１１）。そして、降圧フィードバック制御回路５１０は、上述した方法によってエラーアンプＥＡ１，ＥＡ２の出力信号（エラー信号）と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のＰＷＭパルスを出力する。
【０１１１】
このとき、降圧フィードバック制御回路５１０は、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄよりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２）。電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合（ステップＳ１２においてＹＥＳの場合）には、降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ２への出力電力を制限するように昇降圧チョッパ回路４０を制御する。これにより、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および供給電流ＩＬ２が低下する一方で、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１は基準電圧Ｖｓｔｄに保持される。
【０１１２】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄ以上となる場合（ステップＳ１２においてＮＯの場合）には、降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差電圧に基づいて昇降圧チョッパ回路４０を制御する（ステップＳ１４）。これにより、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２は基準電圧Ｖｒｅｆに一致した電圧に保持される。
【０１１３】
本実施の形態においては、スイッチング電源回路３０が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路４０が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ２０が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置５０が「電圧低下検出手段」および「制御手段」を実現する。
【０１１４】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に対して並列接続される電源ラインＳＰＬ１，ＳＰＬ２のうち、補機負荷への供給電流の急激な増加によって電源ラインＳＰＬ１に電圧低下が生じた場合には、残余の電源ラインＳＰＬ２に対する出力を制限することにより、電源ラインＳＰＬ１の電圧低下を防止することができる。その結果、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。
【０１１５】
［実施の形態３］
先の実施の形態２で述べたように、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１に電圧低下が生じた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００が電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限を行なうことによって、電圧ＶＬ１を基準電圧Ｖｓｔｄに保持することができる。
【０１１６】
しかしながら、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力がさらに増大した場合には、図１１に示すように、電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限を行なうことによっても、電圧ＶＬ１の電圧低下を完全に回避できない可能性が残される。
【０１１７】
図１１は、電源ラインＳＰＬ１からＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０への供給電力と電源ラインＳＰＬ２から補機バッテリ２０および低圧系補機１１０への供給電力との関係を説明するための図である。
【０１１８】
なお、図１１には、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１および電源ラインＳＰＬ１からの供給電流ＩＬ１のタイミングチャートと、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および電源ラインＳＰＬ２からの供給電流ＩＬ２のタイミングチャートとが示されている。
【０１１９】
図１１を参照して、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１および電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２はそれぞれ、制御装置５０（図１）においてモニタされ、各電圧が目標電圧に一致するように降圧動作のフィードバック制御が行なわれている。そして、図中の時刻ｔ１において供給電流ＩＬ１が急激に増加したことに伴ない電圧ＶＬ１が低下すると、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄ以下となったことに応じて電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限が行なわれる。このとき供給電流ＩＬ１が大きいほど、供給電流ＩＬ２が小さくなる。
【０１２０】
しかしながら、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が著しく大きい場合には、供給電流ＩＬ２を零とする、すなわち、電源ラインＳＰＬ２への電力供給を遮断することによっても電源ラインＳＰＬ１の供給電力がＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力に満たすことが困難となる。そのため、電圧ＶＬ１は、時刻ｔ５以降において基準電圧Ｖｓｔｄを下回ってしまい、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０における運転走行制御が不安定となるという問題が発生する。
【０１２１】
そこで、本実施の形態では、電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限を行なうことによっても電圧ＶＬ１の電圧低下が解消されない場合には、昇降圧チョッパ回路４０を降圧動作から昇圧動作に切り換えることで補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ１に電力を供給する構成とする。なお、本構成は、先の実施の形態１で述べたように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードを通常モードからバックアップモードに移行させることによって実現される。なお、本実施の形態に従うバックアップモードは、スイッチング電源回路３０のスイッチング動作を継続させることによって、高電圧バッテリ１０および補機バッテリ２０の双方から電源ラインＳＰＬ１に電力供給を行なうものである。この点でスイッチング電源回路３０のスイッチング動作を停止させる先の実施の形態１に従うバックアップモードとは相違する。
【０１２２】
図１２は、本実施の形態に従う電源ラインＳＰＬ１からＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０への供給電力と電源ラインＳＰＬ２から補機バッテリ２０および低圧系補機１１０への供給電力との関係を説明するための図である。
【０１２３】
図１２を参照して、時刻ｔ１において、供給電流ＩＬ１の急激な増加に伴なって電圧ＶＬ１が低下したものとする。このとき、電圧ＶＬ２のフィードバック制御回路では、電圧ＶＬ２とともに電圧ＶＬ１をモニタしており、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出したことに応じて、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比（すなわち、降圧比）を小さくする。その結果、時刻ｔ１以降において電圧ＶＬ２および供給電流ＩＬ２が低下する。
【０１２４】
そして、このように電源ラインＳＰＬ２に対して出力制限を行なったにも拘らず、供給電流ＩＬ１のさらなる増加によって電圧ＶＬ１の電圧低下が検出される場合には、電圧ＶＬ２のフィードバック制御回路は、昇降圧チョッパ回路４０を降圧動作から昇圧動作に切り換える。その結果、時刻ｔ５から時刻ｔ２までの期間において昇圧動作が実行される。これにより、電圧ＶＬ１は、供給電流ＩＬ１の増加する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、所定の基準電圧Ｖｓｔｄ以上に保持される。その結果、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０は、電源ラインＳＰＬ１から電力供給を受けて運転走行制御を安定して行なうことができる。
【０１２５】
図１３は、この発明の実施の形態３に従う制御装置５０における制御構造を示すブロック図である。図１３に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置５０が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
【０１２６】
図１３を参照して、制御装置５０は、出力ドライブ制御回路５０４と、降圧フィードバック制御回路５１０と、昇圧フィードバック制御回路５２０と、モード判定部５３０と、電圧センサ４２，４４と、図示しないスイッチング制御回路とを含む。
【０１２７】
電圧センサ４２は、電源ラインＳＰＬ１および接地ラインＳＬ２の間に配され、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を検出して降圧フィードバック制御回路５１０および昇圧フィードバック制御回路５２０へ出力する。電圧センサ４４は、電源ラインＳＰＬ２および接地ラインＳＬ２の間に配され、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２を検出して降圧フィードバック制御回路５１０へ出力する。
【０１２８】
降圧フィードバック制御回路５１０は、モード判定部５３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１００を通常モードで制御することを指示する信号ＭＤＮを受けると、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２をモニタし、電圧ＶＬ２が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する。
【０１２９】
具体的には、降圧フィードバック制御回路５１０は、エラーアンプＥＡ１，ＥＡ２と、三角波発生器５１４と、比較器ＣＯＭ１と、電圧低下検出回路５１２とを含む。
【０１３０】
エラーアンプＥＡ１は、電圧センサ４４からの電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２と、基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器ＣＯＭ１に出力する。このとき、エラー信号は、電圧ＶＬ２が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧ＶＬ２が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合には減少する方向に制御される。
【０１３１】
エラーアンプＥＡ２は、電圧センサ４２からの電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１と、基準電圧Ｖｓｔｄとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器ＣＯＭ１および電圧低下検出回路５１２に出力する。このとき、エラー信号は、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合には減少する方向に制御され、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも高い場合には増加する方向に制御される。
【０１３２】
三角波発生器５１４は、三角波を発生して比較器ＣＯＭ１に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。
【０１３３】
比較器ＣＯＭ１は、エラーアンプＥＡ１からのエラー信号およびエラーアンプＥＡ２からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路５０４にＰＷＭパルスを出力する。出力ドライブ制御回路５０４は、ＰＷＭパルスのデューティー比に従ってトランジスタＱ７，Ｑ８をオン／オフさせるための制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０へ出力する。
【０１３４】
電圧低下検出回路５１２は、エラーアンプＥＡ２からのエラー信号に基づいて、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路５１２は、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低いか否かを判定する。このとき電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合には、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴ１を生成し、その生成した検出信号ＤＥＴ１をモード判定部５３０へ出力する。一方、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄ以上の場合には、電圧低下検出回路５１２は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ１を生成してモード判定部５３０へ出力する。
【０１３５】
このようにして降圧フィードバック制御回路５１０においては、電圧ＶＬ１の電圧低下が検出されると、電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限が行なわれる。そして、該出力制限にも拘らず電圧ＶＬ１の電圧低下が検出される場合には、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴ１が出力される。
【０１３６】
モード判定部５３０は、降圧フィードバック制御回路５１０からＨレベルの検出信号ＤＥＴ１を受けると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードを、通常モードからバックアップモードに切り換える。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００をバックアップモードで制御することを指示する信号ＭＤＢを生成して昇圧フィードバック制御回路５２０へ出力する。
【０１３７】
昇圧フィードバック制御回路５２０は、モード判定部５３０から信号ＭＤＢを受けると、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１をモニタして、電圧ＶＬ１が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路４０をフィードバック制御する。
【０１３８】
具体的には、昇圧フィードバック制御回路５２０は、エラーアンプＥＡ３と、三角波発生器５２４と、比較器ＣＯＭ２と、電圧低下検出回路５２２とを含む。
【０１３９】
エラーアンプＥＡ３は、電圧センサ４２からの電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１と、基準電圧Ｖｓｔｄとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器ＣＯＭ２および電圧低下検出回路５２２に出力する。このとき、エラー信号は、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも高い場合には減少する方向に制御される。
【０１４０】
三角波発生器５２４は、三角波を発生して比較器ＣＯＭ２に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。
【０１４１】
比較器ＣＯＭ２は、エラーアンプＥＡ３からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路５０４にＰＷＭパルスを出力する。出力ドライブ制御回路５０４は、ＰＷＭパルスのデューティー比に従ってトランジスタＱ７，Ｑ８をオン／オフさせるための制御信号ＤＲＶを生成して昇降圧チョッパ回路４０へ出力する。
【０１４２】
電圧低下検出回路５２２は、エラーアンプＥＡ３からのエラー信号に基づいて、電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する。このとき、電圧低下検出回路５２２は、電圧低下検出回路５１２と同様に、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合には、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴ２を生成してモード判定部５３０へ出力する。一方、電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｓｔｄ以上の場合には、電圧低下検出回路５２２は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ２を生成してモード判定部５３０へ出力する。
【０１４３】
このようにして昇圧フィードバック制御回路５２０は、補機バッテリ２０からの直流電力を昇圧して電源ラインＳＰＬ１に供給する。そして、補機バッテリ２０からの電力供給によって電圧ＶＬ１の電圧低下が解消された場合には、電圧低下検出回路５２２からＬレベルの検出信号ＤＥＴ２が出力される。
【０１４４】
モード判定部５３０は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ２を受けると、出力ドライブ制御回路５０４から出力される制御信号ＤＲＶに基づいて、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比（すなわち、昇圧比）が所定の閾値以下であるか否かを判定する。トランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値を越えるときには、モード判定部５３０は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が大きいと判断してバックアップモードを維持することにより、補機バッテリ２０からの電力供給を継続する。
【０１４５】
そして、トランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値以下となったときには、モード判定部５３０は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が低下したと判断し、バックアップモードを終了して通常モードに復帰する。
【０１４６】
図１４は、制御装置５０における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図１４に示す各ステップの処理は、制御装置５０（図１）が図１３に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【０１４７】
図１４を参照して、一連の制御が開始されると、降圧フィードバック制御回路５１０は、電圧センサ４２から電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を取得するとともに、電圧センサ４４から電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２を取得する（ステップＳ２１）。そして、降圧フィードバック制御回路５１０は、上述した方法によってエラーアンプＥＡ１，ＥＡ２の出力信号（エラー信号）と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のＰＷＭパルスを出力する。
【０１４８】
このとき、降圧フィードバック制御回路５１０は、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２２）。電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄ以上となる場合（ステップＳ２２においてＮＯの場合）には、降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差電圧に基づいて昇降圧チョッパ回路４０を制御する（ステップＳ２９）。これにより、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２は基準電圧Ｖｒｅｆに一致した電圧に保持される。
【０１４９】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄよりも低い場合（ステップＳ２２においてＹＥＳの場合）には、降圧フィードバック制御回路５１０は、電源ラインＳＰＬ２への出力電力を制限するように昇降圧チョッパ回路４０を制御する（ステップＳ２３）。これにより、電源ラインＳＰＬ２の電圧ＶＬ２および供給電流ＩＬ２が低下する一方で、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１は基準電圧Ｖｓｔｄに保持される。
【０１５０】
このとき、降圧フィードバック制御回路５１０では、電圧低下検出回路５１２が電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路５１２は、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１５１】
電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄ以上となる場合（ステップＳ２４においてＮＯの場合）には、電圧低下検出回路５１２は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ１をモード判定部５３０へ出力する。モード判定部５３０は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ１を受けると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードを通常モードに維持する。そして、降圧フィードバック制御回路５１０は最初の処理に戻る。
【０１５２】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ２４においてＹＥＳの場合）には、電圧低下検出回路５１２は、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴ１をモード判定部５３０へ出力する。モード判定部５３０は、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴ１を受けると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードをバックアップモードに決定する（ステップＳ２５）。昇圧フィードバック制御回路５２０は、電圧センサ４２から電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１を取得すると、上述した方法によってエラーアンプＥＡ３の出力信号（エラー信号）と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のＰＷＭパルスを出力する。これにより、電源ラインＳＰＬ１に対しては、昇降圧チョッパ回路４０が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ２０からの直流電力が昇圧されて供給される。
【０１５３】
このバックアップモードの実行中において、昇圧フィードバック制御回路５２０内の電圧低下検出回路５２２は、上記ステップＳ２４と同じ手順により電圧ＶＬ１の電圧低下を検出する（ステップＳ２６）。
【０１５４】
電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄを下回る場合（ステップＳ２６においてＹＥＳの場合）には、電圧低下検出回路５２２は、電圧ＶＬ１が電圧低下したことを検出してＨレベルの検出信号ＤＥＴ２をモード判定部５３０へ出力する。モード判定部５３０は、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴ２を受けると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の制御モードをバックアップモードに維持する。そして、昇圧フィードバック制御回路５２０は処理をステップＳ２５に戻す。
【０１５５】
これに対して、電圧ＶＬ１が所定の基準電圧Ｖｓｔｄ以上となる場合（ステップＳ２６においてＮＯの場合）には、電圧低下検出回路５２２はＬレベルの検出信号ＤＥＴ２をモード判定部５３０へ出力する。モード判定部５３０は、Ｌレベルの検出信号ＤＥＴ２を受けると、出力ドライブ制御回路５０４から出力される制御信号ＤＲＶに基づいて、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比（すなわち、昇圧比）が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【０１５６】
昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値を越える場合（ステップＳ２７においてＮＯの場合）には、モード判定部５３０は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が大きいと判断して処理をステップＳ２５に戻すことにより、補機バッテリ２０からの電力供給を継続する。
【０１５７】
そして、昇降圧チョッパ回路４０のトランジスタＱ８のデューティー比が所定の閾値以下となった場合（ステップＳ２７においてＹＥＳの場合）には、モード判定部５３０は、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の消費電力が低下したと判断して、通常モードに復帰する（ステップＳ２８）。
【０１５８】
本実施の形態においては、スイッチング電源回路３０が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路４０が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ２０が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置５０が「電圧低下検出手段」、「降圧制御手段」および「昇圧制御手段」を実現する。
【０１５９】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、電源ラインＳＰＬ２に対する出力制限によっても電源ラインＳＰＬ１の電圧低下を解消できない場合には、昇降圧チョッパ回路４０を降圧動作から昇圧動作に切り換えることによって電源ラインＳＰＬ２に接続される補機バッテリ２０から電源ラインＳＰＬ１に電力を供給することにより、電源ラインＳＰＬ１の電圧低下を防止することができる。その結果、ＥＰＳ１２０および高圧系補機１３０の安定動作が確実に保証されるため、車両の走行性能をより一層向上することができる。
【０１６０】
（変更例）
なお、図２に示されるスイッチング電源回路３０については、トランスＴｒの１次側コイルＬ２に接続されたトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作におけるデューティー比を、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１をモニタしてこれをフィードバックさせることにより可変に設定する構成としたが、スイッチング動作時の電力損失が最小となるデューティー比（５０％）に固定する構成としても良い。
【０１６１】
このような構成としたことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００における電力損失を低減して、電圧変換効率を高めることができる。なお、電源ラインＳＰＬ１の電圧ＶＬ１は、入力直流電圧ＶＨの変動に比例して変動することになるが、供給電圧の変動が動作性能に与える影響度が小さい高圧系補機１３０に対しては安定動作を保つことができる。
【０１６２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
この発明は、蓄電部からの直流電力を複数の異なる電圧に降圧して複数の補機負荷にそれぞれ供給する電源装置およびそれを搭載した電動車両に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電源装置を搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図１のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示した回路図である。
【図３】図２のＤＣ／ＤＣコンバータで実行される電圧変換動作について説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。
【図５】検出信号に基づいて決定される制御モードと、決定された制御モードに基づいて生成される制御指令とを説明するための図である。
【図６】制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。
【図７】電源ラインからＥＰＳおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態２に従う電源ラインからＥＰＳおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。
【図１０】制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。
【図１１】電源ラインからＥＰＳおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に従う電源ラインからＥＰＳおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。
【図１４】制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６５】
１０  高電圧バッテリ、１２  昇圧コンバータ、１４  インバータ、２０  補機バッテリ、３０  スイッチング電源回路、４０  昇降圧チョッパ回路、４２，４４  電圧センサ、５０  制御装置、１００  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１０  低圧系補機、１２０  ＥＰＳ、１３０  高圧系補機、５０２  スイッチング制御回路、５０４  出力ドライブ制御回路、５０６，５１２，５２２  電圧低下検出回路、５０８  バックアップモード判定回路、５１０  降圧フィードバック制御回路、５１４，５２４  三角波発生器、５２０  昇圧フィードバック制御回路、５３０  モード判定部、Ｃ１〜Ｃ４  平滑コンデンサ、ＣＯＭ１，ＣＯＭ２  比較器、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、ＥＡ１，ＥＡ２，ＥＡ３  エラーアンプ、Ｌ１〜Ｌ８  コイル、Ｍ１  モータ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＳＰＬ１，ＳＰＬ２  電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８  トランジスタ、ＳＬ１，ＳＬ２  接地ライン、Ｔｒ  トランス。
【図１】
2010119257.tif 000003
【図２】
2010119257.tif 000004
【図３】
2010119257.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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