(57)【要約】【課題】過電流又は過熱による異常からＤＣ／ＤＣコンバータを適切に保護する電源装置を提供する。【解決手段】電源の出力電圧を変換して負荷に供給する１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び負荷２３の間に設けられたヒューズ２２、並びに、ヒューズ２２を保護する保護スイッチ２１の直列回路とを備える車両用電源装置１において、保護スイッチ２１に通流する電流値を検出する検出手段８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、バイパススイッチ４０、保護スイッチ２１、ヒューズ２２、及び、検出手段８１を収納する筐体１００とを備え、検出手段８１が検出した電流値が所定の範囲を外れる場合に、保護スイッチ２１がオフになるように構成してある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の出力電圧を変換して負荷に供給する１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ及び負荷の間に設けられたヒューズ、並びに、前記ヒューズを保護する保護スイッチの直列回路とを備える電源装置において、
前記保護スイッチに通流する電流値を検出する検出手段と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、保護スイッチ、ヒューズ、及び、検出手段を収納する筐体とを備え、
前記検出手段が検出した電流値が所定の範囲を外れる場合に、前記保護スイッチがオフになるように構成してあることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記筐体に収納され前記ＤＣ／ＤＣコンバータの温度を測定する測定手段をさらに備え、
該測定手段が測定した温度が所定温度より高い場合に、前記保護スイッチがオフになるように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記保護スイッチは、前記検出手段を有する半導体リレーであり、前記検出手段から与えられた電流値に基づいて、前記半導体リレーを駆動制御するプロセッサを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記保護スイッチは、前記測定手段を有する半導体リレーであり、前記測定手段から与えられた温度に基づいて、前記半導体リレーを駆動制御するプロセッサを備えることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源の出力電圧を変換して負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータを備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
停車時にエンジンのアイドリングを停止して、燃費を向上させるアイドルストップ車が増加しつつある。このような車両では、アイドルストップ時にオルタネータ（車載発電機）が停止し、電源がバッテリのみとなって電圧が低下する。その為、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電源電圧を昇圧する電源装置を搭載して、アイドルストップ時にＤＣ／ＤＣコンバータを作動させる車両がある。
【０００３】
このような車両では、車両が備える負荷及び電線を保護するために、例えば、車載電源であるオルタネータ及びバッテリと負荷との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びバイパススイッチの並列回路と、ヒューズ及びヒューズを保護する保護スイッチの直列回路とを直列に接続している。
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置は、リレーケース内に昇圧回路とリレー機能及び／又はヒューズ手段を備えることにより、装置の小型化、及び、車両に搭載するヒューズの数の削減を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の電源装置では、バイパススイッチ及びＤＣ／ＤＣコンバータと保護スイッチとが、一つの筐体に格納されていたとしても、過電流又は過熱による異常時には、保護スイッチはヒューズのみの保護を行っている。そのため、過電流又は過熱による異常時に、保護スイッチとＤＣ／ＤＣコンバータ側とで統一的に適切な対応ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、過電流又は過熱による異常からＤＣ／ＤＣコンバータを適切に保護する電源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】
【０００８】
本発明に係る電源装置は、電源の出力電圧を変換して負荷に供給する１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータ及び負荷の間に設けられたヒューズ、並びに、前記ヒューズを保護する保護スイッチの直列回路とを備える電源装置において、前記保護スイッチに通流する電流値を検出する検出手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、保護スイッチ、ヒューズ、及び、検出手段を収納する筐体とを備え、前記検出手段が検出した電流値が所定の範囲を外れる場合に、前記保護スイッチがオフになるように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電源装置にあっては、検出手段が、保護スイッチに通流する電流値を検出し、検出手段が検出した電流値が所定の範囲を外れる場合に、前記保護スイッチがオフになる。筐体が、ＤＣ／ＤＣコンバータ、迂回回路、スイッチ、検出手段、判定手段、及び、ヒューズを収納している。
これにより、保護スイッチを通流する電流値が所定の範囲を外れる場合に、保護スイッチがオフになるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの保護を確実にすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る電源装置は、前記筐体に収納され前記ＤＣ／ＤＣコンバータの温度を測定する測定手段をさらに備え、該測定手段が測定した温度が所定温度より高い場合に、前記保護スイッチがオフになるように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電源装置にあっては、測定手段が、ＤＣ／ＤＣコンバータの温度を測定し、測定した温度が所定温度より高い場合に、保護スイッチがオフになる。
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの温度が所定温度より高い場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータに通流する電流値を低くするか、又は、遮断するので、ＤＣ／ＤＣコンバータの保護を確実にすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る電源装置は、前記保護スイッチは、前記検出手段を有する半導体リレーであり、前記検出手段から与えられた電流値に基づいて、前記半導体リレーを駆動制御するプロセッサを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の電源装置にあっては、プロセッサが、検出手段から与えられた電流値に基づいて、半導体リレーとして構成される保護スイッチを駆動制御する。
これにより、プロセッサが駆動する半導体リレーにより電流の遮断又は電流値の低減を行うので、ＤＣ／ＤＣコンバータの保護を復帰可能に実現し、さらに、ヒューズの保護を実現することができる。
【００１４】
また、本発明に係る電源装置は、前記保護スイッチは、前記測定手段を有する半導体リレーであり、前記測定手段から与えられた温度に基づいて、前記半導体リレーを駆動制御するプロセッサを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の電源装置にあっては、プロセッサが、測定手段から与えられた温度に基づいて、半導体リレーとして構成される保護スイッチを駆動制御する。
これにより、プロセッサが駆動する半導体リレーにより電流の遮断又は電流値の低減を行うので、ＤＣ／ＤＣコンバータの保護を復帰可能に実現し、さらに、ヒューズの保護を実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過電流又は過熱による異常からＤＣ／ＤＣコンバータを適切に保護する電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る電源装置の実施の形態の要部構成を示す回路図である。
【図２】車両用電源装置の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】車両用電源装置が備えるバイパススイッチ及び保護スイッチのオン／オフ動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明に係る電源装置の実施の形態の要部構成を示す回路図である。図１の構成は、車両用電源装置１、ヒューズボックス２、ヒューズボックス３、バッテリ９１、オルタネータ９２、負荷２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ、及び、２３ｆを含む。ヒューズボックス２は、保護スイッチ２１ｅ，２１ｆ，ヒューズ２２ｅ，２２ｆ、及び、制御部２９を備える。保護スイッチ２１ｅ，２１ｆは、ＩＰＤ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の半導体リレーである。ヒューズボックス３は、ヒューズ３１ａ，３１ｂ，３１ｅ，３１ｆを格納している。
【００２０】
図２は、車両用電源装置１の詳細な構成を示す回路図である。車両用電源装置１は、電圧変換部１０、保護スイッチ２１ａ、保護スイッチ２１ｂ、保護スイッチ２１ｃ、保護スイッチ２１ｄ、ヒューズ２２ａ、ヒューズ２２ｂ、制御部１９、及び、筐体１００を備える。筐体１００を除く各部は、筐体１００に収納されている。電圧変換部１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂ、バイパススイッチ４０ａ、及び、バイパススイッチ４０ｂを備える。
【００２１】
保護スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、ＩＰＤ等の半導体リレーであり、保護スイッチ２１ａは、電流値検出手段８１ａ、及び、温度測定手段８２ａを備え、保護スイッチ２１ｂは、電流値検出手段８１ｂ、及び、温度測定手段８２ｂを備え、保護スイッチ２１ｃは、電流値検出手段８１ｃ、及び、温度測定手段８２ｃを備え、保護スイッチ２１ｄは、電流値検出手段８１ｄ、及び、温度測定手段８２ｄを備える。
【００２２】
バッテリ９１及びオルタネータ９２（以下、「車載電源９」という。）の正極は、ヒューズ３１ａを通じて、バイパススイッチ４０ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａのそれぞれ一方の端子に接続され、また、ヒューズ３１ｂを通じて、バイパススイッチ４０ｂ及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂのそれぞれ一方の端子に接続されている。
【００２３】
バイパススイッチ４０ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａのそれぞれ他方の端子は、保護スイッチ２１ａ及びヒューズ２２ａを通じて、負荷２３ａに接続され、保護スイッチ２１ｃ及びヒューズ２２ｃを通じて、負荷２３ｃに接続されている。バイパススイッチ４０ｂ及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂのそれぞれ他方の端子は、保護スイッチ２１ｂ及びヒューズ２２ｂを通じて、負荷２３ｂに接続され、保護スイッチ２１ｄ及びヒューズ２２ｄを通じて、負荷２３ｄに接続されている。
【００２４】
車載電源９の正極は、また、ヒューズ３１ｅ、保護スイッチ２１ｅ、及び、ヒューズ２２ｅを通じて、負荷２３ｅに接続され、ヒューズ３１ｆ、保護スイッチ２１ｆ、及び、ヒューズ２２ｆを通じて、負荷２３ｆに接続されている。
【００２５】
負荷２３ａは、アクセサリ系の負荷（ラジオ等）であり、負荷２３ｂは、イグニッションキー信号により起動可能となるＩＧ系の負荷（空調装置、パワーウインドウ等）である。
【００２６】
電流値検出手段８１ａは、保護スイッチ２１ａを通流する電流値を検出する。温度測定手段８２ａは、保護スイッチ２１ａの温度を測定する。電流値検出手段８１ｂは、保護スイッチ２１ｂを通流する電流値を検出する。温度測定手段８２ｂは、保護スイッチ２１ｂの温度を測定する。
【００２７】
制御部１９は、電流値検出手段８１ａが検出する電流値を取得し、取得した電流値が所定の範囲を外れる場合に、保護スイッチ２１ａをオフにする。
【００２８】
下流に設けられている保護スイッチ２１ａが、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａと一つの筐体１００に収納されているので、制御部１９から保護スイッチ２１ａによる電流の遮断を実行することができ、より堅固にＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａの保護を行うことができる。
なお、昇圧中に保護スイッチ２１ａをオフにすることに代えて、バイパススイッチ４０ａをオンにすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａに通流する電流値を低下させることができる。
【００２９】
保護スイッチ２１ａをオフにした後、制御部１９は、保護スイッチ２１ａをオンにする信号を間欠的に出力する。その都度、電流値検出手段８１ａが電流値を取得し、取得した電流値が所定の範囲を外れる場合は、保護スイッチ２１ａのオフを継続し、所定の範囲に含まれる場合は、保護スイッチ２１ａをオンに切り替える。
【００３０】
制御部１９は、また、温度測定手段８２ａから入力される温度が所定の値を超える場合に、保護スイッチ２１ａをオフにする。温度測定手段８２ａが測定した温度に基づく、保護スイッチ２１ａの制御は、過熱が過電流により生じることから、電流値に基づく制御と同様であるので、ここでは説明を省略する。
なお、電流値及び温度に基づくＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂの保護も、同様に実現することができる。
【００３１】
なお、バイパススイッチ４０ｂが故障しているか否かの判定は、次の通りである。制御部１９が、バイパススイッチ４０ｂをオンにする信号を出力した後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂの入力電圧と出力電圧との差が０又は極めて０に近い値にならない場合に、制御部１９は、バイパススイッチ４０ｂが故障していると判定する。
【００３２】
ヒューズボックス２が備える保護スイッチ２１ｅ，２１ｆには、車載電源９からの電流が昇圧されることなく通流する。保護スイッチ２１ｅ，２１ｆの機能は、保護スイッチ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと同様である。すなわち、通流する電流の電流値が所定の範囲を外れる場合、又は、検出する温度が所定温度以上の場合に、制御部２９が、保護スイッチ２１ｅ，２１ｆに電流を遮断させる。
【００３３】
図３は、車両用電源装置１が備えるバイパススイッチ４０ａ，４０ｂ及び保護スイッチ２１ａ、２１ｂのオン／オフ動作を示すタイミングチャートである。Ｂのアクセサリ信号（ＡＣＣ信号）が、オフからオンに切り替わる時点ｔ１に、Ｃの保護スイッチ２１ａ及びＤのバイパススイッチ４０ａがオンになる。続いて、Ｅのイグニッションキー信号（ＩＧ信号）が、オフからオンに切り替わる時点ｔ１１に、Ｆの保護スイッチ２１ｂ及びＧのバイパススイッチ４０ｂがオンになる。この状態で車両は走行状態となっており、オルタネータ９２が発電しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ，５０ｂは昇圧していない。負荷２３ａには車載電源９からの電流が通流している。
【００３４】
車両が停止し、アイドリングストップが開始され、オルタネータ９２が停止し、車載電源９の出力電圧が低下した時点ｔ２で、バイパススイッチ４０ａ（Ｄ）がオフになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａが昇圧を開始し、昇圧された電圧が保護スイッチ２１ａ及びヒューズ２２ａを通じて、負荷２３ａに供給される。
【００３５】
時点ｔ２では、同様に、バイパススイッチ４０ｂ（Ｇ）がオフになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂが昇圧を開始し、昇圧された電圧が保護スイッチ２１ｂ及びヒューズ２２ｂを通じて、負荷２３ｂに供給される。
【００３６】
ここで時点ｔａ１において、電流値検出手段８１ａの検出値が一時的に異常に大きくなった場合に、制御部１９が保護スイッチ２１ａ（Ｃ）をオフにすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ及び負荷２３ａの保護を復帰可能に実現する。
【００３７】
アイドリングストップが終了し、図示しないエンジンが始動し、オルタネータ９２が発電することにより車載電源９の出力電圧が通常の値に復帰した時点ｔ３に、バイパススイッチ４０ａ（Ｄ）はオンになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａが昇圧を停止する。しかしながら、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）がオフになっているので、車載電源９の出力電圧は、負荷２３ａに供給されない。
【００３８】
制御部１９は、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）を所定の間隔でオンにする信号を間欠的に出力し続け、出力する都度、電流値検出手段８１ａが検出する電流値が所定の範囲を外れる場合は、保護スイッチ２１ａのオフを継続し、所定の範囲に含まれる場合は、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）をオンに切り替える。
【００３９】
時点ｔ３では、同様に、バイパススイッチ４０ｂ（Ｇ）はオンになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｂが昇圧を停止し、車載電源９の出力電圧が、保護スイッチ２１ｂ（Ｆ）及びヒューズ２２ｂを通じて負荷２３ｂに供給される。時点ｔ３を過ぎた後、電流値検出手段８１ａが検出する電流値が所定の範囲に含まれるようになった時点ｔａ２に、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）がオンになる。
【００４０】
以上の制御部１９及び保護スイッチ２１ａの動作により、保護スイッチ２１ａがオフになり、負荷２３ａへの電流が遮断されていても、負荷２３ｃへはＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａにより昇圧された電圧の電流及び／又はバイパススイッチ４０ａを経由した電流が通流する。また、負荷２３ｂ及び負荷２３ｄへは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０ｂ及び／又はバイパススイッチ４０ｂを経由した電流が通流する。
これにより、負荷２３ａを除く他の負荷へは、昇圧された電圧又は車載電源９からの電圧を、正常に印加することができる。
【００４１】
ここで、時点ｔｂ１において、電流値検出手段８１ａが測定している保護スイッチ２１ａを通流する電流値が所定の範囲を外れた場合、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）がオフになる。これにより、ヒューズ２２ａを溶断することなく、ヒューズ２２ａ及び負荷２３ａを保護することができる。電流値検出手段８１ａの検出値が所定の範囲内に戻った時点ｔｂ２で、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）が再びオンに切り替わる。
【００４２】
時点ｔｃ１において、電流値検出手段８１ｂが測定している保護スイッチ２１ｂ（Ｆ）を通流する電流値が所定の範囲を外れた場合、保護スイッチ２１ｂがオフになる。これにより、ヒューズ２２ｂを溶断することなく、ヒューズ２２ｂ及び負荷２３ｂを保護することができる。車載電源９の出力電圧が通常の値に低下した時点ｔｃ２に、保護スイッチ２１ｂ（Ｆ）が再びオンに切り替わる。
【００４３】
ＡＣＣ信号がオンからオフに切り替わる時点ｔ４に、保護スイッチ２１ａ（Ｃ）、及び、バイパススイッチ４０ａ（Ｄ）がオフになる。
【００４４】
ＩＧ信号がオンからオフに切り替わる時点ｔ１４に、保護スイッチ２１ｂ（Ｆ）、及び、バイパススイッチ４０ｂ（Ｇ）がオフになる。
【００４５】
なお、上記の例では、時点ｔｂ１で、電流値検出手段８１ａ，８１ｂの検出値が通常値を超えた場合について説明したが、温度測定手段８２ａ，８２ｂの測定値が所定温度以上の場合についても、上記と同様に、保護スイッチ２１ａ，２１ｂがオフになることにより、ヒューズを用いることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａの保護を確実にすることができる。他の保護スイッチ２１ｃ，２１ｄに係る動作についても同様である。
【００４６】
以上、発明を実施するための形態について説明を行ったが、本発明は、この発明を実施するための形態で述べた実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    車両用電源装置
１０    電圧変換部
１００    筐体
１９    制御部
２    ヒューズボックス
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ    保護スイッチ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ    ヒューズ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ    負荷
２９    制御部
３    ヒューズボックス
３１ａ、３１ｂ、３１ｅ、３１ｆ    ヒューズ
４０ａ、４０ｂ    バイパススイッチ
５０ａ、５０ｂ    ＤＣ／ＤＣコンバータ
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ    電流値検出手段
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ    温度測定手段
９    車載電源
９１    バッテリ
９２    オルタネータ
【図１】
2014007791.tif 000003
【図２】
2014007791.tif 000004
【図３】
2014007791.tif 000005