(57)【要約】【課題】消費電力の低減効果が大きく、負荷がユーザにとって快適に作動する周波数でＰＷＭ制御を実行できる車両用電源制御装置の提供。【解決手段】検出した車載電源１，Ｂの電圧値に基づき、スイッチング素子１０〜１２が車載電源１，Ｂの電圧を所定の周波数で所定電圧値にＰＷＭ制御し、負荷１３〜１５へ与える車両用電源制御装置。負荷１３〜１５が消費する電力値を検出する検出手段７〜９と、その検出すべき電力値に応じて予め定められたＰＷＭ周波数の下限値、及び検出手段７〜９が検出すべき電力値に対応するスイッチング素子１０〜１２のスイッチング損失の周波数特性を記憶する記憶手段２３ａと、検出手段７〜９が検出した電力値に基づき、記憶手段２３ａの下限値及び周波数特性を参照し、スイッチング素子１０〜１２がＰＷＭ制御する周波数を下限値以上の周波数から選択する選択手段２３とを備える構成である。【選択図】図１
2014051250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出した車載電源の電圧値に基づき、スイッチング素子が前記車載電源の電圧を所定の周波数で所定電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える車両用電源制御装置において、
前記負荷が消費する電力値を検出する検出手段と、該検出手段が検出すべき電力値に応じて予め定められた前記周波数の下限値、及び前記電力値に対応する前記スイッチング素子のスイッチング損失の周波数特性を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した電力値に基づき、前記記憶手段の前記下限値及び周波数特性を参照し、前記スイッチング素子がＰＷＭ制御する周波数を前記下限値以上の周波数から選択する選択手段とを備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記スイッチング損失を小さくすべく周波数を選択するように構成してある請求項１記載の車両用電源制御装置。
【請求項３】
前記負荷はランプであり、選択された周波数により、明るさを一定とすべくＰＷＭ制御するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項４】
前記負荷はモータであり、選択された周波数により、一定速度で回転させるべくＰＷＭ制御するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項５】
前記負荷はヒータであり、選択された周波数により、前記ヒータの温度変動を抑制しつつＰＷＭ制御するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出した車載電源の電圧値に基づき、スイッチング素子が車載電源の電圧を所定電圧値にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える車両用電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される機器（負荷）は、定格が１２Ｖ前後のものが多く、１２Ｖ前後でその性能を最適に発揮する。しかし、バッテリは、蓄電量により出力電圧値が変動するので、蓄電量が比較的大きい場合は、その出力電圧値は１２Ｖ前後より高くなっている。また、オルタネータ（車載発電機）の出力電圧値は、バッテリを充電する為に、それ以上（１３〜１６Ｖ）に設定されている。
その為、近時、省エネルギー（省電力）及び機器の寿命短縮防止等の観点から、バッテリ及びオルタネータからの電源電圧を１２Ｖ前後にＰＷＭ制御して機器に供給する車両用電源制御装置が普及しつつある。
【０００３】
特許文献１には、スイッチング損失を抑制しつつ、広い帯域に存在する高調波周波数成分を低減できるスイッチング回路が開示されている。スイッチング回路は、狙いとするノイズ低減帯域を２つの帯域に分割して両帯域の高調波周波数成分を小さくする最適波形をそれぞれ生成し、生成した２つの最適波形を１パルス毎に切り替えてパワートランジスタを駆動する規範電圧波形生成部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４９８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した車両用電源制御装置では、ＰＷＭ制御の周波数が低過ぎると、負荷がランプである場合は、ランプにチラツキが生じたり、モータである場合は、滑らかに回転しなくなるが、その一方、ＰＷＭ制御の周波数を高くすると、スイッチング素子のスイッチング損失が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、消費電力の低減効果が大きく、負荷がユーザにとって快適に作動する周波数でＰＷＭ制御を実行できる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る車両用電源制御装置は、検出した車載電源の電圧値に基づき、スイッチング素子が前記車載電源の電圧を所定の周波数で所定電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える車両用電源制御装置において、前記負荷が消費する電力値を検出する検出手段と、該検出手段が検出すべき電力値に応じて予め定められた前記周波数の下限値、及び前記電力値に対応する前記スイッチング素子のスイッチング損失の周波数特性を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した電力値に基づき、前記記憶手段の前記下限値及び周波数特性を参照し、前記スイッチング素子がＰＷＭ制御する周波数を前記下限値以上の周波数から選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この車両用電源制御装置では、検出した車載電源の電圧値に基づき、スイッチング素子が車載電源の電圧を所定の周波数で所定電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える。検出手段が、負荷が消費する電力値を検出し、記憶手段が、検出手段が検出すべき電力値に応じて予め定められたＰＷＭ制御の周波数の下限値、及び電力値に対応するスイッチング素子のスイッチング損失の周波数特性を記憶している。選択手段が、検出手段が検出した電力値に基づき、記憶手段の下限値及び周波数特性を参照し、スイッチング素子がＰＷＭ制御する周波数を下限値以上の周波数から選択する。
【０００９】
第２発明に係る車両用電源制御装置は、前記選択手段は、前記スイッチング損失を小さくすべく周波数を選択するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る車両用電源制御装置は、前記負荷はランプであり、選択された周波数により、明るさを一定とすべくＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る車両用電源制御装置は、前記負荷はモータであり、選択された周波数により、一定速度で回転させるべくＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る車両用電源制御装置は、前記負荷はヒータであり、選択された周波数により、前記ヒータの温度変動を抑制しつつＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る車両用電源制御装置によれば、消費電力の低減効果が大きく、負荷がユーザにとって快適に作動する周波数でＰＷＭ制御を実行できる車両用電源制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】マップのイメージ例を示す特性図である。
【図３】本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図５】マップのイメージ例を示す特性図である。
【図６】本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図７】マップのイメージ例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電し整流した電力が、バッテリＢに充電されると共に、それぞれのスイッチング回路（スイッチング素子）１０，１１，１２を通じて、ランプである負荷１３，１４，１５に給電される。バッテリＢが充電されないときは、バッテリＢからの放電電力が、スイッチング回路１０，１１，１２を通じて、負荷１３，１４，１５に給電される。
【００１６】
オルタネータ１及びバッテリＢが出力する電源電圧値は、電源入力回路（フィルタ）２を通じて電圧計測手段３により検出されＡ／Ｄ変換されて出力される。電圧計測手段３でＡ／Ｄ変換され出力された電源電圧値は、フィルタ演算手段４に読込まれ、ＩＩＲフィルタ等でディジタルフィルタ処理される。フィルタ演算手段４でディジタルフィルタ処理された電源電圧値は、デューティ比演算手段５に与えられる。
【００１７】
デューティ比演算手段５は、フィルタ演算手段４から与えられた電源電圧値が、ＰＷＭ制御開始電圧値より高いか否かを判定し、高いと判定したときに、目標電圧値（所定電圧値）により（１）式、
（目標電圧値／電源電圧値）2 ×１００  （％）      （１）
により、デューティ比を演算し、デューティ比出力手段６へ与える。
【００１８】
デューティ比出力手段６は、与えられたデューティ比により、負荷１３，１４，１５毎に異なる周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１３，１４，１５に与えられる。尚、スイッチング回路１０，１１，１２は、負荷１３，１４，１５に直流電力が与えられ、ＰＷＭ制御されないときは、電源―負荷１３，１４，１５間がオン（接続）状態に維持される。
出力監視回路（検出手段）７は、スイッチング回路１０，１１，１２を経由した電力の電圧値及び電流値（実効値）をそれぞれ電圧値に変換し、電圧・電流計測手段（検出手段）８に与える。
【００１９】
電圧・電流計測手段８は、電圧値に変換されて与えられた電圧値及び電流値をそれぞれＡ／Ｄ変換し、Ｗ（ワット）数算出手段（検出手段）９に与える。
Ｗ数算出手段９は、与えられた負荷１３，１４，１５毎の電圧値及び電流値をそれぞれ乗算して、負荷１３，１４，１５のそれぞれの消費電力値を演算し、演算した各消費電力値をＰＷＭ周波数変更手段（選択手段）２３に与える。
【００２０】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１３，１４，１５の検出されるべき消費電力値に応じて実測により定められ、ランプのチラツキを人が感知しないＰＷＭ周波数の下限値、及び検出されるべき消費電力値に対応するスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失のＰＷＭ周波数特性を記憶してあるマップ（記憶手段）２３ａを内蔵している。
【００２１】
図２は、マップ２３ａのイメージ例を示す特性図であり、ランプのチラツキのＰＷＭ周波数特性、及びスイッチング回路（素子）のスイッチング損失のＰＷＭ周波数特性を、それぞれ消費電力値が５Ｗ，３５Ｗ，５５Ｗである場合について示してあるが、消費電力値は、１０Ｗ間隔、５Ｗ間隔又は１Ｗ間隔等とすることも可能である。
ランプの消費電力値が大きい程、フィラメントの時定数（オフのときの熱（明るさ）の残留度）が大きく、人がチラツキを感知しない下限周波数は低くなる。
【００２２】
ランプの消費電力値が大きい程、また、ＰＷＭ周波数が高い程、スイッチング損失は大きくなり、消費電力値によらないスイッチング損失の許容値として、スイッチング（ＳＷ）損失限界を定めてある。ＰＷＭ周波数は、このスイッチング損失限界の周波数以下で選択される。
ランプの消費電力値が大きい程、人がチラツキを感知しない下限周波数は低くなるが、図２では、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらないチラツキを感知しない下限周波数として、５０ＨｚをＰＷＭ周波数限界（チラツキ）に定めている。
【００２３】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から負荷１３，１４，１５毎の消費電力値を与えられると、与えられた消費電力値又はその近似値のランプのチラツキの周波数特性を参照し、そのチラツキを感知しないそれぞれの下限周波数を取得する。次いで、与えられた消費電力値又はその近似値のスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失の周波数特性を参照し、それぞれのスイッチング損失限界の周波数を取得する。
【００２４】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１３，１４，１５毎に、取得したチラツキを感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択すれば良い。負荷１３，１４，１５にチラツキ及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が有れば、その特性を考慮したＰＷＭ周波数が選択される。チラツキ及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、スイッチング損失がなるべく小さくなるように、チラツキを感知しない下限周波数、又はそれより若干高めのＰＷＭ周波数が選択されるべきである。
【００２５】
図２に示すマップ２３ａの場合、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらないＰＷＭ周波数限界（チラツキ）を定めてあるので、ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１３，１４，１５毎に、ＰＷＭ周波数限界（チラツキ）及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択する。
例えば、消費電力値が５Ｗの場合、ＰＷＭ周波数限界（チラツキ）５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数７０Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。チラツキ及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００２６】
例えば、消費電力値が３５Ｗの場合、ＰＷＭ周波数限界（チラツキ）５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数６５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。チラツキ及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
例えば、消費電力値が５５Ｗの場合、ＰＷＭ周波数限界（チラツキ）５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数５５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。チラツキ及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００２７】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１３，１４，１５毎に選択したＰＷＭ周波数をデューティ比出力手段６に与える。
デューティ比出力手段６は、デューティ比演算手段５から与えられたデューティ比により、ＰＷＭ周波数変更手段２３から与えられた負荷１３，１４，１５毎の周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１３，１４，１５に与えられる。
【００２８】
尚、ＰＷＭ制御において、理想的には、目標電圧値＝ＰＷＭ制御開始電圧値であるが、回路系全体の誤差の為、実際には、目標電圧値＜ＰＷＭ制御開始電圧値でＰＷＭ制御が実現される。
例えば、ＰＷＭ制御開始電圧値１２．８Ｖ、目標電圧値（実効電圧値）１２．０±０．５Ｖにより、電源電圧がＰＷＭ制御され、負荷が駆動される。
【００２９】
上述した電圧計測手段３、フィルタ演算手段４、デューティ比演算手段５、デューティ比出力手段６、電圧・電流計測手段８、Ｗ数算出手段９及びＰＷＭ周波数変更手段２３は、マイクロコンピュータを備えた電源制御部２２により構成され、電源制御部２２は、車両側から負荷１３，１４，１５毎の起動／停止信号を与えられる。
【００３０】
以下に、このような構成の車両用電源制御装置の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。尚、この車両用電源制御装置では、負荷１３，１４，１５について、並行して同様に作動するが、ここでは、負荷１３について説明する。
電源制御部２２は、起動信号を与えられると、先ず、ＰＷＭ周波数変更手段２３が、負荷１３のＰＷＭ周波数ｆに初期値を設定した（Ｓ１）後、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１３について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。次いで、Ｗ数算出手段９が、読込んだ電圧値及び電流値を乗算して、負荷１３の消費電力値（Ｗ数）を算出し、ＰＷＭ周波数変更手段２３へ与える（Ｓ５）。
【００３１】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から与えられた負荷１３の消費電力値又はその近似値に基づきマップ２３ａを参照して、ランプのチラツキの周波数特性から、その下限周波数を取得し、スイッチング損失の周波数特性から、そのスイッチング損失限界の周波数を取得する。次いで、取得したチラツキを感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数ｆを選択し、デューティ比出力手段６に与える（Ｓ７）。
【００３２】
電源制御部２２は、次に、デューティ比演算手段５で、フィルタ演算手段４から電源電圧値Ｖｒを読込み（Ｓ９）、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きいか否かを判定する（Ｓ１１）。
デューティ比演算手段５は、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きければ（Ｓ１１）、電源電圧値Ｖｒを使用して（１）式を演算し、デューティ比Ｄを算出し、算出したデューティ比Ｄをデューティ比出力手段６に与える（Ｓ１３）。
【００３３】
デューティ比出力手段６は、与えられたＰＷＭ周波数ｆ（Ｓ７）により、与えられたデューティ比Ｄ（Ｓ１３）を出力して、スイッチング回路１０をＰＷＭ制御する（Ｓ１５）。
電源制御部２２は、次に、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定し（Ｓ１７）、停止信号が与えられていなければ、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１３について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。
【００３４】
電源制御部２２は、停止信号（電源オフ）が与えられていれば（Ｓ１７）終了する。
電源制御部２２は、デューティ比演算手段５で、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きくなければ（Ｓ１１）、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定する（Ｓ１７）。
【００３５】
尚、負荷１３の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）は、常時実行する必要はなく、負荷１３の起動時に消費電力が安定する迄の期間のみ実行すれば良い。それ以外の期間は、停止信号が与えられていなければ（Ｓ１７）、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ９〜１５）。また、負荷１３の消費電力が可変である場合は、消費電力が変更されたときに、負荷１３の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）を実行すれば良い。
本実施の形態１に係る車両用電源制御装置によれば、消費電力の低減効果が大きく、負荷であるランプのチラツキがユーザに感知されない車両用電源制御装置を実現することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図４は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電し整流した電力が、バッテリＢに充電されると共に、それぞれのスイッチング回路１０，１１，１２を通じて、モータである負荷１６，１７，１８に給電される。バッテリＢが充電されないときは、バッテリＢからの放電電力が、スイッチング回路１０，１１，１２を通じて、負荷１６，１７，１８に給電される。
【００３７】
デューティ比出力手段６は、与えられたデューティ比により、負荷１６，１７，１８毎に異なる周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１６，１７，１８に与えられる。尚、スイッチング回路１０，１１，１２は、負荷１６，１７，１８に直流電力が与えられ、ＰＷＭ制御されないときは、電源―負荷１６，１７，１８間がオン（接続）状態に維持される。
【００３８】
Ｗ数算出手段９は、与えられた負荷１６，１７，１８毎の電圧値及び電流値をそれぞれ乗算して、負荷１６，１７，１８のそれぞれの消費電力値を演算し、演算した各消費電力値をＰＷＭ周波数変更手段（選択手段）２３に与える。
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１６，１７，１８の検出されるべき消費電力値に応じて実測により定められたモータの回転変動を人が感知しないＰＷＭ周波数の下限値、及び検出されるべき消費電力値に対応するスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失の周波数特性を記憶してあるマップ（記憶手段）２３ｂを内蔵している。
【００３９】
図５は、マップ２３ｂのイメージ例を示す特性図であり、モータの回転変動のＰＷＭ周波数特性、及びスイッチング回路（素子）のスイッチング損失のＰＷＭ周波数特性を、それぞれ消費電力値が大、中、小である場合について示してあるが、消費電力値の間隔は、３０Ｗ間隔、１０Ｗ間隔又は５Ｗ間隔等とすることも可能である。
モータの消費電力値が大きい程、モータの回転変動を人が感知しない下限周波数は低くなる。
【００４０】
モータの消費電力値が大きい程、また、ＰＷＭ周波数が高い程、スイッチング損失は大きくなり、消費電力値によらないスイッチング損失の許容値として、スイッチング（ＳＷ）損失限界を定めてある。ＰＷＭ周波数は、このスイッチング損失限界の周波数以下で選択される。
モータの消費電力値が大きい程、回転変動を人が感知しない下限周波数は低くなるが、図５では、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらない回転変動を人が感知しない下限周波数として、５０ＨｚをＰＷＭ周波数限界に定めている。
【００４１】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から負荷１６，１７，１８毎の消費電力値を与えられると、与えられた消費電力値又はその近似値のモータの回転変動の周波数特性を参照し、その回転変動を人が感知しないそれぞれの下限周波数を取得する。次いで、与えられた消費電力値又はその近似値のスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失の周波数特性を参照し、それぞれのスイッチング損失限界の周波数を取得する。
【００４２】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１６，１７，１８毎に、取得した回転変動を感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択すれば良い。負荷１６，１７，１８に回転変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が有れば、その特性を考慮したＰＷＭ周波数が選択される。回転変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、スイッチング損失がなるべく小さくなるように、回転変動を感知しない下限周波数、又はそれより若干高めのＰＷＭ周波数が選択されるべきである。
【００４３】
図５に示すマップ２３ｂの場合、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらないＰＷＭ周波数限界を定めてあるので、ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１６，１７，１８毎に、ＰＷＭ周波数限界及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択する。
例えば、消費電力値が小の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数７０Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。回転変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００４４】
例えば、消費電力値が中の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数６５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。回転変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
例えば、消費電力値が大の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数５５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。回転変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００４５】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１６，１７，１８毎に選択したＰＷＭ周波数をデューティ比出力手段６に与える。
デューティ比出力手段６は、デューティ比演算手段５から与えられたデューティ比により、ＰＷＭ周波数変更手段２３から与えられた負荷１６，１７，１８毎の周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１６，１７，１８に与えられる。
【００４６】
上述した電圧計測手段３、フィルタ演算手段４、デューティ比演算手段５、デューティ比出力手段６、電圧・電流計測手段８、Ｗ数算出手段９及びＰＷＭ周波数変更手段２３は、マイクロコンピュータを備えた電源制御部２２により構成され、電源制御部２２は、車両側から負荷１６，１７，１８毎の起動／停止信号を与えられる。本実施の形態２のその他の構成は、上述した実施の形態１の構成（図１）と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
以下に、このような構成の車両用電源制御装置の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。尚、この車両用電源制御装置では、負荷１６，１７，１８について、並行して同様に作動するが、ここでは、負荷１６について説明する。
電源制御部２２は、起動信号を与えられると、先ず、ＰＷＭ周波数変更手段２３が、負荷１６のＰＷＭ周波数ｆに初期値を設定した（Ｓ１）後、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１６について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。次いで、Ｗ数算出手段９が、読込んだ電圧値及び電流値を乗算して、負荷１６の消費電力値（Ｗ数）を算出し、ＰＷＭ周波数変更手段２３へ与える（Ｓ５）。
【００４８】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から与えられた負荷１６の消費電力値又はその近似値に基づきマップ２３ｂを参照して、モータの回転変動の周波数特性から、その下限周波数を取得し、スイッチング損失の周波数特性から、そのスイッチング損失限界の周波数を取得する。次いで、取得した回転変動を感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数ｆを選択し、デューティ比出力手段６に与える（Ｓ７）。
【００４９】
電源制御部２２は、次に、デューティ比演算手段５で、フィルタ演算手段４から電源電圧値Ｖｒを読込み（Ｓ９）、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きいか否かを判定する（Ｓ１１）。
デューティ比演算手段５は、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きければ（Ｓ１１）、電源電圧値Ｖｒを使用して（１）式を演算し、デューティ比Ｄを算出し、算出したデューティ比Ｄをデューティ比出力手段６に与える（Ｓ１３）。
【００５０】
デューティ比出力手段６は、与えられたＰＷＭ周波数ｆ（Ｓ７）により、与えられたデューティ比Ｄ（Ｓ１３）を出力して、スイッチング回路１０をＰＷＭ制御する（Ｓ１５）。
電源制御部２２は、次に、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定し（Ｓ１７）、停止信号が与えられていなければ、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１６について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。
【００５１】
電源制御部２２は、停止信号（電源オフ）が与えられていれば（Ｓ１７）終了する。
電源制御部２２は、デューティ比演算手段５で、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きくなければ（Ｓ１１）、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定する（Ｓ１７）。
【００５２】
尚、負荷１６の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）は、常時実行する必要はなく、負荷１６の起動時に消費電力が安定する迄の期間のみ実行すれば良い。それ以外の期間は、停止信号が与えられていなければ（Ｓ１７）、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ９〜１５）。また、負荷１６の消費電力が可変である場合は、消費電力が変更されたときに、負荷１６の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）を実行すれば良い。
本実施の形態２に係る車両用電源制御装置によれば、消費電力の低減効果が大きく、負荷であるモータの回転変動がユーザに感知されない（回転音の変動等が感知されない）車両用電源制御装置を実現することができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図６は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電し整流した電力が、バッテリＢに充電されると共に、それぞれのスイッチング回路１０，１１，１２を通じて、ヒータである負荷１９，２０，２１に給電される。バッテリＢが充電されないときは、バッテリＢからの放電電力が、スイッチング回路１０，１１，１２を通じて、負荷１９，２０，２１に給電される。
【００５４】
デューティ比出力手段６は、与えられたデューティ比により、負荷１９，２０，２１毎に異なる周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１９，２０，２１に与えられる。尚、スイッチング回路１０，１１，１２は、負荷１９，２０，２１に直流電力が与えられ、ＰＷＭ制御されないときは、電源―負荷１９，２０，２１間がオン（接続）状態に維持される。
【００５５】
Ｗ数算出手段９は、与えられた負荷１９，２０，２１毎の電圧値及び電流値をそれぞれ乗算して、負荷１９，２０，２１のそれぞれの消費電力値を演算し、演算した各消費電力値をＰＷＭ周波数変更手段（選択手段）２３に与える。
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１９，２０，２１の検出されるべき消費電力値に応じて実測により定められたヒータの温度変動（例えば、ウィンドウ氷結の解凍に用いるヒータで、解凍速度の違いとして人に感知される温度変動）を人が感知しないＰＷＭ周波数の下限値、及び検出されるべき消費電力値に対応するスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失の周波数特性を記憶してあるマップ（記憶手段）２３ｃを内蔵している。
【００５６】
図７は、マップ２３ｃのイメージ例を示す特性図であり、ヒータの温度変動のＰＷＭ周波数特性、及びスイッチング回路（素子）のスイッチング損失のＰＷＭ周波数特性を、それぞれ消費電力値が大、中、小である場合について示してあるが、消費電力値の間隔は、１００Ｗ間隔、１０Ｗ間隔又は５Ｗ間隔等とすることも可能である。
ヒータの消費電力値が大きい程、ヒータの温度変動を人が感知しない下限周波数は高くなる。
【００５７】
ヒータの消費電力値が大きい程、また、ＰＷＭ周波数が高い程、スイッチング損失は大きくなり、消費電力値によらないスイッチング損失の許容値として、スイッチング（ＳＷ）損失限界を定めてある。ＰＷＭ周波数は、このスイッチング損失限界の周波数以下で選択される。
消費電力値が大きい程、ヒータの温度変動を人が感知しない下限周波数は高くなるが、図７では、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらないヒータの温度変動を人が感知しない下限周波数として、５０ＨｚをＰＷＭ周波数限界に定めている。
【００５８】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から負荷１９，２０，２１毎の消費電力値を与えられると、与えられた消費電力値又はその近似値のヒータの温度変動の周波数特性を参照し、その温度変動を人が感知しないそれぞれの下限周波数を取得する。次いで、与えられた消費電力値又はその近似値のスイッチング回路１０，１１，１２のスイッチング損失の周波数特性を参照し、それぞれのスイッチング損失限界の周波数を取得する。
【００５９】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１９，２０，２１毎に、取得した温度変動を感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択すれば良い。負荷１９，２０，２１に温度変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が有れば、その特性を考慮したＰＷＭ周波数が選択される。温度変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、スイッチング損失がなるべく小さくなるように、温度変動を人が感知しない下限周波数、又はそれより若干高めのＰＷＭ周波数が選択されるべきである。
【００６０】
図７に示すマップ２３ｃの場合、制御操作の簡易化の為に、消費電力値によらないＰＷＭ周波数限界を定めてあるので、ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１９，２０，２１毎に、ＰＷＭ周波数限界及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数を選択する。
例えば、消費電力値が小の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数７０Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。温度変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００６１】
例えば、消費電力値が中の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数６５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。温度変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
例えば、消費電力値が大の場合、ＰＷＭ周波数限界５０Ｈｚ〜スイッチング損失限界の周波数５５Ｈｚから、ＰＷＭ周波数が選択される。温度変動及びスイッチング損失以外に考慮すべき特性が無ければ、５０Ｈｚを選択すれば良い。
【００６２】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、負荷１９，２０，２１毎に選択したＰＷＭ周波数をデューティ比出力手段６に与える。
デューティ比出力手段６は、デューティ比演算手段５から与えられたデューティ比により、ＰＷＭ周波数変更手段２３から与えられた負荷１９，２０，２１毎の周波数でスイッチング回路１０，１１，１２をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧がそれぞれ負荷１９，２０，２１に与えられる。
【００６３】
上述した電圧計測手段３、フィルタ演算手段４、デューティ比演算手段５、デューティ比出力手段６、電圧・電流計測手段８、Ｗ数算出手段９及びＰＷＭ周波数変更手段２３は、マイクロコンピュータを備えた電源制御部２２により構成され、電源制御部２２は、車両側から負荷１９，２０，２１毎の起動／停止信号を与えられる。本実施の形態３のその他の構成は、上述した実施の形態１の構成（図１）と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
以下に、このような構成の車両用電源制御装置の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。尚、この車両用電源制御装置では、負荷１９，２０，２１について、並行して同様に作動するが、ここでは、負荷１９について説明する。
電源制御部２２は、起動信号を与えられると、先ず、ＰＷＭ周波数変更手段２３が、負荷１９のＰＷＭ周波数ｆに初期値を設定した（Ｓ１）後、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１９について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。次いで、Ｗ数算出手段９が、読込んだ電圧値及び電流値を乗算して、負荷１９の消費電力値（Ｗ数）を算出し、ＰＷＭ周波数変更手段２３へ与える（Ｓ５）。
【００６５】
ＰＷＭ周波数変更手段２３は、Ｗ数算出手段９から与えられた負荷１９の消費電力値又はその近似値に基づきマップ２３ｃを参照して、ヒータの温度変動の周波数特性から、その下限周波数を取得し、スイッチング損失の周波数特性から、そのスイッチング損失限界の周波数を取得する。次いで、取得したヒータの温度変動を感知しない下限周波数、及びスイッチング損失限界の周波数間から、ＰＷＭ周波数ｆを選択し、デューティ比出力手段６に与える（Ｓ７）。
【００６６】
電源制御部２２は、次に、デューティ比演算手段５で、フィルタ演算手段４から電源電圧値Ｖｒを読込み（Ｓ９）、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きいか否かを判定する（Ｓ１１）。
デューティ比演算手段５は、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きければ（Ｓ１１）、電源電圧値Ｖｒを使用して（１）式を演算し、デューティ比Ｄを算出し、算出したデューティ比Ｄをデューティ比出力手段６に与える（Ｓ１３）。
【００６７】
デューティ比出力手段６は、与えられたＰＷＭ周波数ｆ（Ｓ７）により、与えられたデューティ比Ｄ（Ｓ１３）を出力して、スイッチング回路１０をＰＷＭ制御する（Ｓ１５）。
電源制御部２２は、次に、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定し（Ｓ１７）、停止信号が与えられていなければ、Ｗ数算出手段９が、電圧・電流計測手段８から、負荷１９について検出した電圧値及び電流値を読込む（Ｓ３）。
【００６８】
電源制御部２２は、停止信号（電源オフ）が与えられていれば（Ｓ１７）終了する。
電源制御部２２は、デューティ比演算手段５で、電源電圧値ＶｒがＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓより大きくなければ（Ｓ１１）、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定する（Ｓ１７）。
【００６９】
尚、負荷１９の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）は、常時実行する必要はなく、負荷１９の起動時に消費電力が安定する迄の期間のみ実行すれば良い。それ以外の期間は、停止信号が与えられていなければ（Ｓ１７）、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ９〜１５）。また、負荷１９の消費電力が可変である場合は、消費電力が変更されたときに、負荷１９の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ周波数ｆを選択する動作（Ｓ３〜７）を実行すれば良い。
本実施の形態３に係る車両用電源制御装置によれば、消費電力の低減効果が大きく、負荷であるヒータの温度変動がユーザに感知されない車両用電源制御装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  オルタネータ（車載電源）
２  電源入力回路
３  電圧計測手段
４  フィルタ演算手段
５  デューティ比演算手段
６  デューティ比出力手段
７  出力監視回路（検出手段）
８  電圧・電流計測手段（検出手段）
９  Ｗ数算出手段（検出手段）
１０，１１，１２  スイッチング回路
１３〜２１  負荷
２２  電源制御部
２３  ＰＷＭ周波数変更手段（選択手段）
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  マップ（記憶手段）
Ｂ  バッテリ（車載電源）
【図１】
2014051250.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014051250.tif 000007
【図６】
2014051250.tif 000008
【図７】
2014051250.tif 000009