(57)【要約】【課題】本発明は、リセット電流を流しても消費電流を低減することができる、車両用パルス電源の提供を目的とする。【解決手段】可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段２と、車載電源４をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段３とを備える、車両用パルス電源であって、車両のエンジンの作動期間であって且つ磁気パルス圧縮手段２の動作が許可されている期間に限り、リセット手段３を有効にしてリセット電流が流れることを特徴とする、車両用パルス電源。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段と、
車載電源をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段とを備える、車両用パルス電源であって、
車両のエンジンの作動期間であって且つ前記磁気パルス圧縮手段の動作が許可されている期間に限り、前記リセット手段を有効にすることを特徴とする、車両用パルス電源。
【請求項２】
前記リセット手段は、前記磁気スイッチ動作をさせるためのエネルギーの充電が終了してから前記リセット電流を流し始める、請求項１に記載の車両用パルス電源。
【請求項３】
前記リセット手段は、前記磁気スイッチ動作をさせるためのエネルギーの放電による前記磁気スイッチ動作の終了後に前記リセット電流を流し終える、請求項１又は２に記載の車両用パルス電源。
【請求項４】
可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段と、
車載電源をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段とを備える、車両用パルス電源であって、
車両のエンジンの作動期間であって且つ前記磁気パルス圧縮手段の作動が許可されている期間に限り、前記リセット電流が流れることが許可されていることを特徴とする、車両用パルス電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段と、車載電源をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段とを備える、車両用パルス電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
可飽和リアクトルを磁気スイッチ手段とし、該可飽和リアクトルのリセット巻線にリセット電流を供給して可飽和リアクトルの鉄心を逆励磁しておく磁気リセット回路を設けたパルス電源が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−８３０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の従来技術では、リセット電流が直流電源からリセット巻線に常時供給され続けるため、パルス電源全体としての消費電流が増大してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、リセット電流を流しても消費電流を低減することができる、車両用パルス電源の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る車両用パルス電源は、
可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段と、
車載電源をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段とを備える、車両用パルス電源であって、
車両のエンジンの作動期間であって且つ前記磁気パルス圧縮手段の動作が許可されている期間に限り、前記リセット手段を有効にすることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記リセット手段は、前記磁気スイッチ動作をさせるためのエネルギーの充電が終了してから前記リセット電流を流し始めると好適である。また、前記リセット手段は、前記磁気スイッチ動作をさせるためのエネルギーの放電による前記磁気スイッチ動作の終了後に前記リセット電流を流し終えると好適である。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る車両用パルス電源は、
可飽和リアクトルによる磁気スイッチ動作をする磁気パルス圧縮手段と、
車載電源をエネルギー源とするリセット電流を流して前記可飽和リアクトルの磁気リセットをするリセット手段とを備える、車両用パルス電源であって、
前記リセット手段は、車両のエンジンの作動期間であって且つ前記磁気パルス圧縮手段の作動が許可されている期間に限り、前記リセット電流が流れることが許可されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リセット電流を流しても消費電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明に係る車両用パルス電源の実施形態である排ガス浄化用システム１００の全体構成図である。排ガス浄化用システム１００は、高電圧パルス電源による高電圧放電によりオゾンを生成し、その生成されたオゾンの作用により車両の排ガスを浄化するシステムである。排ガス浄化用システム１００の高電圧パルス電源は、磁気パルス圧縮式であって、コンデンサＣ０を高速に充電するための高速充電回路１と、コンデンサＣ０のエネルギーをコンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＰに転送してパルス圧縮する磁気パルス圧縮回路２と、可飽和リアクトルである磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び可飽和トランスＴ３を磁気リセットするためのコアリセット用電源回路３とを構成している。
【００１０】
高速充電回路１は、車載の直流電源であるバッテリ４の電源電圧から所定の高電圧に昇圧する昇圧手段（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ）によって構成される。高速充電回路１は、半導体デバイスであるスイッチング素子Ｑ２のスイッチングによってトランスＴ２の１次側電流を制御することによりバッテリ４の電源電圧を昇圧して、トランスＴ２の２次側のダイオードＤ１を介してコンデンサＣ０を充電する。スイッチング素子Ｑ２は、高速スイッチングのため、ＩＧＢＴなどが好ましい。
【００１１】
磁気パルス圧縮回路２の初段の充放電回路は、半導体デバイスであるスイッチング素子Ｑ３によるスイッチングにより、コンデンサＣ０に充電された電荷を放電する。例えば、スイッチング素子Ｑ３は、逆並列ダイオードによって構成される。この初段の充放電回路は、スイッチング素子Ｑ３のオンによってコンデンサＣ０のパルス状の放電電流を可飽和トランスＴ３の一次側に供給し、可飽和トランスＴ３で昇圧したパルス電流で可飽和トランスＴ３の二次側の第１のコンデンサＣ１を充電する。そして、磁気パルス圧縮回路２は、コンデンサＣ１の充電電圧によって磁気スイッチＳＷ１を飽和させる磁気スイッチ動作によって生成されて磁気パルス圧縮したパルス電流で第２のコンデンサＣ２を充電する。同様に、磁気パルス圧縮回路２は、コンデンサＣ２の充電電圧によって磁気スイッチＳＷ２が磁気スイッチ動作することにより生成されて磁気パルス圧縮したパルス電流でピーキングコンデンサＣＰを充電する。ピーキングコンデンサＣＰのエネルギーは、オゾン生成器等の負荷に供給される。
【００１２】
コアリセット用電源回路３は、バッテリ４の電源電圧から磁気リセットのためのリセット電圧に降圧する降圧手段（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ）によって構成される。コアリセット用電源回路３は、半導体デバイスであるスイッチング素子Ｑ１のスイッチングによってトランスＴ１の１次側電流を制御することによりバッテリ４の電源電圧を降圧して、バッテリ４をエネルギー源とする磁気リセットするためのリセット電流を生成する。リセット用電源回路３は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作により生成されたリセット電流を、磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び可飽和トランスＴ３のリセット巻線に逆励磁電流として流すことによって、磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び可飽和トランスＴ３を逆極性に飽和させる。スイッチング素子Ｑ１のスイッチングの作動期間にリセット電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１のスイッチングの停止期間ではリセット電流が流れない。
【００１３】
高速充電回路１，磁気パルス圧縮回路２，コアリセット用電源回路３の３つの回路は、磁気パルス圧縮制御回路５から出力される制御信号であるゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３によってそれぞれ制御される。ゲート信号Ｇ１はスイッチング素子Ｑ１のスイッチングを制御し、ゲート信号Ｇ２はスイッチング素子Ｑ２のスイッチングを制御し、ゲート信号Ｇ３はスイッチング素子Ｑ３のスイッチングを制御する。磁気パルス圧縮制御回路５のゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の出力制御は、エンジンの動作状態を示すエンジンの動作信号や排ガス浄化要求信号などのエンジンＥＣＵ６からの出力信号に従って、行われる。磁気パルス圧縮制御回路５は、論理回路によって構成されてもよいし、マイクロコンピュータによって構成されてもよい。
【００１４】
エンジンＥＣＵ６は、エンジンを始動させるための信号（例えば、イグニッションスイッチのオン信号）に基づいて、エンジンを始動させるスタータモータにバッテリ４から電力を供給するように制御することによって、エンジンを始動させる。また、エンジンＥＣＵ６は、エンジンを停止させるための信号（例えば、イグニッションスイッチのオフ信号）に基づいて、エンジンを停止させる。
【００１５】
また、エンジンＥＣＵ６は、センサや他の電子制御装置からの情報に基づいて、磁気パルス圧縮制御回路５に対して、エンジンの動作信号及び排ガス浄化要求信号を出力する電子制御装置である。車両の動力源であるエンジンを制御するエンジンＥＣＵ６は、例えば、エンジンの制御を実行するための制御プログラムやその制御データを記憶するＲＯＭ、制御プログラムの処理データなどを一時的に記憶するＲＡＭ、制御プログラムを処理するＣＰＵ、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどから構成される。
【００１６】
図２は、エンジンの動作状態、ゲート信号などの制御信号、パルス電源の出力との関係を示したタイミングチャートである。エンジンの動作中に排ガス浄化要求信号がエンジンＥＣＵ６から出力されると、パルス電源の作動が許可されたとして、ゲート信号である高速充電ドライブ信号Ｇ２が磁気パルス圧縮制御回路５から出力される。高速充電ドライブ信号Ｇ２により、コンデンサＣ０の充電の開始とともにコンデンサＣ０の電圧が上昇する。コンデンサＣ０の充電動作の停止時点ｔ４から所定の待機時間Ｔｏｎの経過時点ｔ５でゲート信号であるリセット電源ドライブ信号Ｇ１が磁気パルス圧縮制御回路５から出力されることにより、磁気パルス圧縮回路２内の磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２等にリセット電流が流れ、磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２のコア及び可飽和トランスＴ３のコアがリセットされる。
【００１７】
一方、リセット電流の通電開始時点ｔ５から所定の遅延時間Ｔｄｅｌａｙの経過時ｔ６にゲート信号である初段放電ドライブ信号Ｇ３が磁気パルス圧縮制御回路５から出力されることにより、コンデンサＣ０の充電エネルギーが磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２の磁気スイッチ動作によってコンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＰを移転していくことでパルス圧縮され、オゾン生成器（放電リアクタ）に供給される。
【００１８】
排ガス浄化要求信号が有効である区間は、繰り返し周期Ｔｃｙｃで、パルス電源から高電圧パルスが出力されてオゾン生成器に供給される。エンジンの停止期間は、排ガスが発生せず、排ガス浄化要求信号は出力されないため、パルス電源のゲート信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は全て出力オフとなる。
【００１９】
図３は、本発明に係るパルス電源の制御フローである。図２を参照しながら、本フローについて説明する。
【００２０】
エンジンＥＣＵ６は、エンジンのイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）の動作信号に基づいて、ＩＧスイッチがオン状態であるか否かを判断する（Ｓ０２０）。スタータによってエンジンが始動すると、イグニッションがオン状態になる。
【００２１】
イグニッションがオン状態であれば、エンジンＥＣＵ６は、エンジンが動作中であるか否かを判断する（Ｓ０３０）。アイドルストップ機能を備えた車両や、エンジンとモータを走行駆動源とするいわゆるハイブリッド車では、イグニッションがオン状態であっても、エンジンの動作が停止している場合がある。エンジンＥＣＵ６は、エンジンの動作信号として、エンジンが作動中であることを表すエンジン作動中信号を出力する。
【００２２】
また、エンジンＥＣＵ６は、排ガスの浄化要求条件に従って、排ガスの浄化要求があるか否かを判断する（Ｓ０４０）。エンジンが作動している期間はその排ガスの状態に応じて、排ガスの浄化要求の有無が変化する。逆に、エンジンの非作動期間は、排ガスの新たな発生はないため、排ガスの浄化要求は無い。排ガスの浄化要求があると判断したエンジンＥＣＵ６は、高速充電回路１、磁気パルス圧縮回路２、コアリセット用電源回路３の作動を許可するとして、排ガス浄化要求信号を出力する。特に、パルス電源の最終段の出力回路部である磁気パルス圧縮回路２における磁気スイッチ動作は、排ガス浄化要求信号が出力されている期間に許可される。排ガスの浄化要求がないと判断した場合には、たとえエンジンの動作期間であっても、排ガス浄化要求信号は出力されない。
【００２３】
エンジン作動中信号と排ガス浄化要求信号とを受信した磁気パルス圧縮制御回路５は、タイマー（例えば、４ｍｓｅｃタイマー）の起動を確認後に（Ｓ０５０）、コンデンサＣ０の充電が完了しているか否かを判断する（Ｓ０６０）。例えば、コンデンサＣ０の充電電圧を検出することによって、充電の完了有無を判断できる。所定の充電電圧に到達している場合には充電が完了していると判断できる。
【００２４】
磁気パルス圧縮制御回路５は、コンデンサＣ０の充電が完了していない場合には、高速充電ドライブ信号Ｇ２を出力する（Ｓ０７５）。高速充電ドライブ信号Ｇ２の出力によって高速充電回路１の充電動作が有効となり、高速充電ドライブ信号Ｇ２に従ってスイッチング素子Ｑ２がスイッチングすることにより、バッテリ４からの給電を受けてコンデンサＣ０の充電電圧が上昇する。
【００２５】
一方、磁気パルス圧縮制御回路５は、コンデンサＣ０の充電が完了している場合には、タイミングｔ４において高速充電ドライブ信号Ｇ２の出力を停止する（Ｓ０７０）。高速充電ドライブ信号Ｇ２の出力の停止によって高速充電回路１の充電動作が無効となり、スイッチング素子Ｑ２がオフすることによりバッテリ４からの給電は停止する。また、磁気パルス圧縮制御回路５は、コンデンサＣ０の充電が完了している場合には、上述の所定時間Ｔｏｎを計測するためのタイマーを開始させるとともに、上述の所定時間Ｔｄｅｌａｙを計測するためのタイマーを開始させる（Ｓ０７０）。
【００２６】
磁気パルス圧縮制御回路５は、コンデンサＣ０の充電停止時点ｔ４から待機時間Ｔｏｎの経過時にリセット電源ドライブ信号Ｇ１の出力を開始する（Ｓ０８０，Ｓ０９０）。リセット電源ドライブ信号Ｇ１の出力によってコアリセット用電源回路３からリセット電流を流して磁気リセットする動作が有効となり、リセット電源ドライブ信号Ｇ１に従ってスイッチング素子Ｑ１がスイッチングすることにより、バッテリ４からの給電を受けてリセット電流が流れる。
【００２７】
そして、磁気パルス圧縮制御回路５は、リセット電源ドライブ信号Ｇ１の出力開始時点ｔ５から遅延時間Ｔｄｅｌａｙ経過時（タイミングｔ６）に初段放電ドライブ信号Ｇ３の出力を開始する（Ｓ１００，Ｓ１１０）。初段放電ドライブ信号Ｇ３の出力によって磁気パルス圧縮回路２の磁気スイッチ動作が有効となり、初段放電ドライブ信号Ｇ３に従ってスイッチング素子Ｑ３がスイッチングすることにより、磁気スイッチ動作による高圧パルスがオゾン生成器に出力される。
【００２８】
初段放電ドライブ信号Ｇ３を出力後、磁気パルス圧縮制御回路５は、磁気スイッチ動作の終了により高圧パルスの出力が終了する時点ｔ８から所定のオフ待機時間Ｔｏｆｆの経過時（タイミングｔ９）にリセット電源ドライブ信号Ｇ１の出力を停止する（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。リセット電源ドライブ信号Ｇ１の出力の停止によってコアリセット用電源回路３からリセット電流を流して磁気リセットする動作が無効となり、スイッチング素子Ｑ１がオフすることによりバッテリ４からの給電の停止とともに、リセット電流の流れも停止する。リセット電流が流れなくなることにより磁気リセット動作が停止し、次回の磁気スイッチ動作に備える。
【００２９】
したがって、上述の実施例によれば、磁気パルス圧縮回路２の磁気スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び可飽和トランスＴ３のリセットをするためのリセット電流は、エンジンの作動期間であって磁気パルス圧縮回路２の磁気スイッチ動作が許可されている期間に限って流れるので、バッテリ４からリセット電流が常時流れる場合に比べ、確実な磁気リセットを行いつつパルス電源の全体としての消費電流の低減を実現することができる。特に、充電完了時点から待機時間Ｔｏｎ経過時にリセット電流の通電を開始し、初段放電ドライブ信号の出力後の所定時間Ｔｏｆｆ経過時にリセット電流の通電を終了させることによって、必要最小限の電気エネルギーの消費により、磁気スイッチ動作を確実に動作させながら消費電流を抑えることができる。また、エンジンの動作期間であっても磁気パルス圧縮回路２の磁気スイッチ動作の許可期間でなければリセット電流は流れないので、エンジンの動作期間に限りリセット電流を流すことを許可する場合に比べ、消費電流を一層抑えることができる。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３１】
例えば、本発明は、排ガス浄化用システムに限らす、他のシステムの車載負荷にパルス出力を与えるパルス電源に適用することも可能である。
【００３２】
また、リセット電流とパルス電流のエネルギー源を同一の電源装置であるバッテリ４で共通化しているが、これらのエネルギー源は、互いに異なる車載電源であってもよい。
【００３３】
また、図３に示したステップにおいて、Ｓ０２０,Ｓ０３０，Ｓ０４０，Ｓ０５０の順番は互いに入れ替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る車両用パルス電源の実施形態である排ガス浄化用システム１００の全体構成図である。
【図２】エンジンの動作状態、ゲート信号などの制御信号、パルス電源の出力との関係を示したタイミングチャートである。
【図３】本発明に係るパルス電源の制御フローである。
【符号の説明】
【００３５】
１  高速充電回路
２  磁気パルス圧縮回路２
３  コアリセット用電源回路
４  バッテリ
５  磁気パルス圧縮制御回路
６  エンジンＥＣＵ
１００  排ガス浄化用システム
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  スイッチング素子
ＳＷ１，ＳＷ２  磁気スイッチ
Ｔ３  可飽和トランス
【図１】
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【図３】
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【図２】
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