(57)【要約】【課題】消費電力の低減効果が最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、最適なタイミングで行うことができ、ユーザに感知されない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の電圧値が閾値より高いか否かを判定する判定手段５を備え、判定手段５が閾値より高いと判定したときに、車載電源１，Ｂの電圧を閾値より低い目標電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷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手段７〜９と、電力値を検出する手段７〜９が検出した電力値の大／小に応じて、目標電圧値を高く／低くするように変更する手段５とを備える構成である。【選択図】図１
2014054144.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が閾値より高いか否かを判定する判定手段を備え、該判定手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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手段と、該手段が検出した電力値の大／小に応じて、前記目標電圧値を高く／低くするように変更する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】
所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に演算処理を施し、前記電圧値の変動が緩慢化された電圧値を出力する演算処理手段と、該演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定する手段とを備え、該手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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手段と、該手段が検出した電力値の大／小に応じて、前記目標電圧値を高く／低くするように変更する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３】
所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に基づき、
（１−α）×（１周期前に出力した電圧値）＋α×（検出した電圧値）
＝電圧値（但し、１≧α＞０）
を演算し、演算した電圧値を出力する演算処理手段と、該演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定する手段とを備え、該手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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電力検出手段と、該電力検出手段が検出すべき電力値の大／小に応じて高／低に定められた目標電圧値を記憶している記憶手段と、前記電力検出手段が検出した電力値に対応する目標電圧値を前記記憶手段から読取る手段とを備え、該手段が読取った目標電圧値に前記車載電源の電圧をＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする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が閾値より高いか否かを判定し、閾値より高いと判定したときに、車載電源の電圧を閾値より低い目標電圧値に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】
このような車両用電源制御装置では、車両特有の電源電圧変動、ＰＷＭ周波数による電圧変動等により、過敏なデューティ比変動、発振現象が発生しないように、検出しＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換した電圧値に対して、ディジタルフィルタ処理を施している。ディジタルフィルタとしては、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタ、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ等が使用される。
【０００４】
検出しＡ／Ｄ変換した電圧値に対して、ＩＩＲフィルタでディジタルフィルタ処理を施す場合、（１）式により演算処理される。
（１−α）×（１周期前に出力した電圧値）
＋α×（検出した電圧値）＝電圧値（但し、１≧α＞０）      （１）
【０００５】
特許文献１には、バッテリの出力電圧値を検出する電圧検出手段を備え、電圧検出手段が検出した出力電圧値に基づくデューティ比により、バッテリが負荷に供給する電力をＰＷＭ制御する車両用電源制御装置が開示されている。電圧検出手段は周期的にバッテリの出力電圧値を検出しており、バッテリの出力電圧値に含まれる周波数２０Ｈｚ以上の脈動成分を１／√２以下に抑制するように、回路定数を定めたＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを備え、ＩＩＲフィルタが濾波した出力電圧値に基づき、デューティ比を定めるように構成してある。
【０００６】
特許文献２には、点灯／消灯のタイミング信号の立上り／立下りに応答して、フィラメントの点灯／消灯における発光の立上り／立下りを模して、デューティサイクルが変化するパルス信号を発生するＰＷＭ信号発生部と、ＰＷＭ信号発生部のパルス信号に応答して発光部を制御する発光制御部とを有する点灯／消灯制御装置が開示されている。この点灯／消灯制御装置は、また、ＰＷＭ信号発生部によるデューティサイクル制御の為の制御データテーブルを記憶する記憶部を有している。
【０００７】
制御データテーブルは、発光の立上がり時に参照される立上げテーブルと、発光の立下がり時に参照される立下げテーブルを含み、かつ、立上げテーブル及び立下げテーブルは、それぞれ、タイミング信号の立上がり／立下がりからの経過時間とパルス信号のデューティサイクルとを対応付けたものである。また、両テーブルの関係は互いに重ね合わせ不能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７２１７６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００９／０１９９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した車両用電源制御装置では、ディジタルフィルタを使用している為、電源電圧が変動したときに、ディジタルフィルタの時定数により、ＰＷＭ制御に応答遅れが発生するという問題がある。
例えば、図９に示すように、電源電圧が上昇した場合、ディジタルフィルタを適用した後の電圧は、上昇に遅れが生じ、その結果、ＰＷＭ制御の開始が遅れ、ＰＷＭ制御された実効電圧が、ＰＷＭ制御の目標電圧を一時的に超えてしまう。これにより、消費電力の低減効果（省電力効果）は小さくなり、負荷の性能は高くなるが、ランプであればユーザがチラツキを感知することがある。
【００１０】
また、図９に示すように、ＰＷＭ制御を実行中に、電源電圧が下降した場合、ディジタルフィルタを適用した後の電圧は、下降に遅れが生じ、その結果、ＰＷＭ制御の停止が遅れ、その為にＰＷＭ制御された実効電圧が、ＰＷＭ制御の目標電圧を一時的に下回ってしまう。これにより、消費電力の低減効果（省電力効果）は大きくなるが、負荷の性能は低くなり、ランプであればユーザがチラツキを感知することがある。
従って、ディジタルフィルタの時定数に起因する応答遅れにより、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えに遅れが発生し、消費電力の低減効果が不安定になり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えがユーザに感知されるということが問題となる。
【００１１】
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最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、最適なタイミングで行うことができ、ユーザに感知されない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】
【００１２】
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が閾値より高いか否かを判定する判定手段を備え、該判定手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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手段と、該手段が検出した電力値の大／小に応じて、前記目標電圧値を高く／低くするように変更する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
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が閾値より高いか否かを判定し、閾値より高いと判定したときに、車載電源の電圧を閾値より低い目標電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える。負荷が消費する電力値を検出し、検出した電力値の大／小に応じて、目標電圧値を高く／低くするように変更する。
【００１４】
第２発明に係る車両用電源制御装置は、所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に演算処理を施し、前記電圧値の変動が緩慢化された電圧値を出力する演算処理手段と、該演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定する手段とを備え、該手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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手段と、該手段が検出した電力値の大／小に応じて、前記目標電圧値を高く／低くするように変更する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この車両用電源制御装置では、演算処理手段が、所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に演算処理を施し、電圧値の変動が緩慢化された電圧値を出力する。演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定し、閾値より高いと判定したときに、車載電源の電圧を閾値より低い目標電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える。負荷が消費する電力値を検出し、検出した電力値の大／小に応じて、目標電圧値を高く／低くするように変更する。
【００１６】
第３発明に係る車両用電源制御装置は、所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に基づき、（１−α）×（１周期前に出力した電圧値）＋α×（検出した電圧値）＝電圧値（但し、１≧α＞０）を演算し、演算した電圧値を出力する演算処理手段と、該演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定する手段とを備え、該手段が閾値より高いと判定したときに、前記車載電源の電圧を前記閾値より低い目標電圧値に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電力検出手段と、該電力検出手段が検出すべき電力値の大／小に応じて高／低に定められた目標電圧値を記憶している記憶手段と、前記電力検出手段が検出した電力値に対応する目標電圧値を前記記憶手段から読取る手段とを備え、該手段が読取った目標電圧値に前記車載電源の電圧をＰＷＭ制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
この車両用電源制御装置では、所定のサンプリング周期で検出した車載電源の電圧値に基づき、演算処理手段が、（１−α）×（１周期前に出力した電圧値）＋α×（検出した電圧値）＝電圧値（但し、１≧α＞０）を演算し、演算した電圧値を出力する。演算処理手段が出力した電圧値が閾値より高いか否かを判定し、閾値より高いと判定したときに、車載電源の電圧を閾値より低い目標電圧値にＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電圧を負荷へ与える。電力検出手段が、負荷が消費する電力値を検出し、記憶手段が、電力検出手段が検出すべき電力値の大／小に応じて高／低に定められた目標電圧値を記憶している。電力検出手段が検出した電力値に対応する目標電圧値を記憶手段から読取り、読取った目標電圧値に車載電源の電圧をＰＷＭ制御する。
【発明の効果】
【００１８】
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最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、最適なタイミングで行うことができ、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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】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】バッテリのプラス端子の電圧が立上がった際に、フィルタ演算手段がフィルタ演算処理を実行して出力した電圧値の例を示す波形図である。
【図５】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６】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７】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８】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９】バッテリのプラス端子の電圧が立上がった際に、フィルタ演算手段がフィルタ演算処理を実行して出力した電圧値の例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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（演算処理手段）４により所定のサンプリング周期で読込まれる。
【００２２】
フィルタ演算手段４は、読取った電源電圧値に、ＩＩＲフィルタでディジタルフィルタ処理を施す。このディジタルフィルタ処理は、（１）式を演算することにより施される。
（１−α）×（１周期前に出力した電圧値）
＋α×（検出した電圧値）＝電圧値（但し、１≧α＞０）      （１）
【００２３】
（１）式によりディジタルフィルタ処理が施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。デューティ比演算手段５は、与えられた電源電圧値及び目標電圧値（確保したい実効電圧値）を用いて、（２）式
（目標電圧値／電源電圧値）2 ×１００  （％）      （２）
により、負荷１３，１４，１５毎に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。
【００２４】
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、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（電力検出手段）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（電力検出手段）８に与える。
【００２５】
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）数演算手段（電力検出手段）９に与える。
Ｗ数演算手段９は、与えられた負荷１３，１４，１５に給電された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デューティ比演算手段５に与える。
【００２６】
デューティ比演算手段５は、負荷１３，１４，１５の検出されるべき消費電力値に対応して、確保すべき実効電圧値である目標電圧値を記憶してあるテーブル（記憶手段）５ａを内蔵している。目標電圧値は、消費電力値の大／小に応じて、高／低に定められている。
目標電圧値は、負荷１３，１４，１５の各消費電力値に対応して、想定する消費電力の最大低減効果（省電力効果）が得られ、負荷１３，１４，１５の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えがユーザに感知されない（チラツキ等を感じない）タイミングで実行できるように、実測又は計算等に基づき定められている。
【００２７】
テーブル５ａは、例えば、消費電力値Ｗに対応する目標電圧値を、Ｗ≧ＷＣに対応するＶＤ、ＷＣ＞Ｗ≧ＷＢに対応するＶＣ、ＷＢ＞Ｗ≧ＷＡに対応するＶＢ、ＷＡ＞Ｗに対応するＶＡ、のように記憶している（但し、ＷＣ＞ＷＢ＞ＷＡ、ＶＤ＞ＶＣ＞ＶＢ＞ＶＡ）。
デューティ比演算手段（読取る手段）５は、与えられた負荷１３，１４，１５の各消費電力値に対応する目標電圧値を、テーブル５ａからそれぞれ読取る。
【００２８】
デューティ比演算手段（判定手段）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、負荷１３，１４，１５について、読取ったそれぞれの目標電圧値により（２）式を演算する。（２）式により演算された負荷１３，１４，１５のデューティ比は、デューティ比出力手段６に与えられる。
【００２９】
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。
【００３０】
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及びＷ数演算手段９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。
【００３１】
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２，３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、デューティ比演算手段５が、負荷１３のＰＷＭ制御の目標電圧値Ｖｔに初期値を設定した（Ｓ１）後、Ｗ数演算手段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数演算手段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、デューティ比演算手段５へ与える（Ｓ５）。
【００３２】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＡ（例えば５Ｗ（ワット））以上であるか否かを判定し（Ｓ７）、ＷＡ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＡとした（Ｓ１９）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ１５）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＡ以上であれば（Ｓ７）、Ｗ数がＷＢ（例えば３５Ｗ（ワット））以上であるか否かを判定し（Ｓ９）、ＷＢ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＢとした（Ｓ２１）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ１５）。
【００３３】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＢ以上であれば（Ｓ９）、Ｗ数がＷＣ（例えば５５Ｗ（ワット））以上であるか否かを判定し（Ｓ１１）、ＷＣ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＣとした（Ｓ２３）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ１５）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＣ以上であれば（Ｓ１１）、目標電圧値ＶｔをＶＤとした（Ｓ１３）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ１５）。但し、上記したように、ＶＤ＞ＶＣ＞ＶＢ＞ＶＡである。
【００３４】
デューティ比演算手段５は、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ１５）に際して、先ず、フィルタ演算手段４から電源電圧値Ｖｒを読込み（図３Ｓ２５）、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（Ｓ２７）。
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より大きくなければ（Ｓ２７）、そのままリターンする。
【００３５】
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（Ｓ２７）、電源電圧値Ｖｒを使用して（２）式を演算し、デューティ比Ｄを算出する（Ｓ２９）。次いで、算出したデューティ比Ｄを、デューティ比出力手段６から出力して（Ｓ３１）、スイッチング回路１０をＰＷＭ制御してリターンする。
電源制御部２２は、リターンすると、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数演算手段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）。
【００３６】
尚、負荷１３の消費電力のＷ数に基づき、目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ３〜１３，Ｓ１９〜２３）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（Ｓ１５）。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、目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ３〜１３，Ｓ１９〜２３）を実行すれば良い。
電源制御部２２は、停止信号が与えられていれば（Ｓ１７）終了する。
【００３７】
図４は、バッテリＢのプラス端子＋Ｂの電圧が、０Ｖから１６Ｖに立上がった際に、フィルタ演算手段４が、（１）式により開始電圧１０．０Ｖ、サンプリング周期１０ｍｓでフィルタ演算処理を実行して出力した電圧値（フィルタ適用電圧）を示す波形図である。ここでは、（１）式の係数αは０．０５であり、デューティ比演算手段５のＰＷＭ制御開始電圧値Ｖｓは１３．２Ｖに設定されている。
【００３８】
フィルタ適用電圧が１０Ｖから立上がってから、デューティ比演算手段５が、フィルタ適用電圧は１３．２Ｖより高いと判定して、プラス端子＋Ｂの電圧のＰＷＭ制御を開始する迄の応答遅れは１５０ｍｓとなっている。
直流駆動からＰＷＭ制御駆動に切替わる際、負荷１３が与えられる実効電圧は、１６Ｖから目標電圧値Ｖｔ付近に切替わるが、消費電力が大きく、目標電圧値Ｖｔが高く設定されていれば、切替わる実効電圧の差が小さくなり、ランプである負荷１３のチラツキ等がユーザに感知されない。また、負荷１３がモータであれば、回転音の変動等が、負荷１３がヒータであれば、ヒータ能力（温度）の変動等が、ユーザに感知されない。
【００３９】
本実施の形態１に係る車両用電源制御装置によれば、ＰＷＭ制御により、過敏なデューティ比変動、発振現象が発生せず、消費電力の低減効果が最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、ユーザに感知されない（チラツキ等が感知されない）タイミングで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。
【００４０】
（実施の形態２）
図５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。
【００４１】
フィルタ演算手段４で（１）式によりディジタルフィルタ処理が施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。デューティ比演算手段５は、与えられた電源電圧値及び目標電圧値（確保したい実効電圧値）を用いて、（２）式により、負荷１６，１７，１８毎に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。
【００４２】
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、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。
出力監視回路（電力検出手段）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（電力検出手段）８に与える。
【００４３】
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）数演算手段（電力検出手段）９に与える。
Ｗ数演算手段９は、与えられた負荷１６，１７，１８に給電された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デューティ比演算手段５に与える。
【００４４】
デューティ比演算手段５は、負荷１６，１７，１８の検出されるべき消費電力値に対応して、ＰＷＭ制御の確保すべき実効電圧値である目標電圧値を記憶してあるテーブル（記憶手段）５ｂを内蔵している。ＰＷＭ制御の目標電圧値は、消費電力値の大／小に応じて、高／低に定められている。
ＰＷＭ制御の目標電圧値は、負荷１６，１７，１８の各消費電力値に対応して、想定する消費電力の最大低減効果（省電力効果）が得られ、負荷１６，１７，１８の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えがユーザに感知されない（回転音の変動等を感知されない）タイミングで実行できるように、実測又は計算等に基づき定められている。
【００４５】
テーブル５ｂは、例えば、消費電力値Ｗに対応するＰＷＭ制御の目標電圧値を、Ｗ≧ＷＦに対応するＶＨ、ＷＦ＞Ｗ≧ＷＥに対応するＶＧ、ＷＥ＞Ｗ≧ＷＤに対応するＶＦ、ＷＤ＞Ｗに対応するＶＥ、のように記憶している（但し、ＷＦ＞ＷＥ＞ＷＤ、ＶＨ＞ＶＧ＞ＶＦ＞ＶＥ）。
デューティ比演算手段（読取る手段）５は、与えられた負荷１６，１７，１８の各消費電力値に対応するＰＷＭ制御の目標電圧値を、テーブル５ｂからそれぞれ読取る。
【００４６】
デューティ比演算手段（判定手段）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、負荷１６，１７，１８毎に（２）式を演算する。（２）式により演算された負荷１６，１７，１８のデューティ比は、デューティ比出力手段６に与えられる。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６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、デューティ比演算手段５が、負荷１６のＰＷＭ制御の目標電圧値Ｖｔに初期値を設定した（Ｓ３３）後、Ｗ数演算手段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（Ｓ３５）。次いで、Ｗ数演算手段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、デューティ比演算手段５へ与える（Ｓ３７）。
【００４８】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＤ以上であるか否かを判定し（Ｓ３９）、ＷＤ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＥとした（Ｓ５１）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ４７）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＤ以上であれば（Ｓ３９）、Ｗ数がＷＥ以上であるか否かを判定し（Ｓ４１）、ＷＥ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＦとした（Ｓ５３）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ４７）。
【００４９】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＥ以上であれば（Ｓ４１）、Ｗ数がＷＦ以上であるか否かを判定し（Ｓ４３）、ＷＦ以上でなければ、目標電圧値ＶｔをＶＧとした（Ｓ５５）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ４７）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＦ以上であれば（Ｓ４３）、目標電圧値ＶｔをＶＨとした（Ｓ４５）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ４７）。但し、上記したように、ＶＨ＞ＶＧ＞ＶＦ＞ＶＥである。
【００５０】
デューティ比演算手段５が、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する動作（Ｓ４７）は、実施の形態１で説明した電源電圧のＰＷＭ制御を実行する動作（図３）と同様であるので、説明を省略する。
電源制御部２２は、デューティ比演算手段５が、電源電圧のＰＷＭ制御を実行した（Ｓ４７）後、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定し（Ｓ４９）、停止信号が与えられていなければ、Ｗ数演算手段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（Ｓ３５）。
【００５１】
尚、負荷１６の消費電力のＷ数に基づき、目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ３５〜４５，Ｓ５１〜５５）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（Ｓ４９）、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ４７）。
【００５２】
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制御の目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ３５〜４５，Ｓ５１〜５５）を実行すれば良い。
電源制御部２２は、停止信号が与えられていれば（Ｓ４９）終了する。本実施の形態２のその他の動作は、上述した実施の形態１の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態２に係る車両用電源制御装置によれば、ＰＷＭ制御により、過敏なデューティ比変動、発振現象が発生せず、消費電力の低減効果が最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、ユーザに感知されない（回転音の変動等が感知されない）タイミングで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。
【００５４】
（実施の形態３）
図７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。
【００５５】
フィルタ演算手段４で（１）式によりディジタルフィルタ処理が施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。デューティ比演算手段５は、与えられた電源電圧値及び目標電圧値（確保したい実効電圧値）を用いて、（２）式により、負荷１９，２０，２１毎に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。
【００５６】
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、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。
出力監視回路（電力検出手段）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（電力検出手段）８に与える。
【００５７】
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）数演算手段（電力検出手段）９に与える。
Ｗ数演算手段９は、与えられた負荷１９，２０，２１に給電された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デューティ比演算手段５に与える。
【００５８】
デューティ比演算手段５は、負荷１９，２０，２１の検出されるべき消費電力値に対応して、ＰＷＭ制御の目標電圧値を記憶してあるテーブル（記憶手段）５ｃを内蔵している。ＰＷＭ制御の目標電圧値は、消費電力値の大／小に応じて、高／低に定められている。
ＰＷＭ制御の目標電圧値は、負荷１９，２０，２１の各消費電力値に対応して、想定する消費電力の最大低減効果（省電力効果）が得られ、負荷１９，２０，２１の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えがユーザに感知されない（例えば、ウィンドウ氷結の解凍速度の変動等を感じない）タイミングで実行できるように、実測又は計算等に基づき定められている。
【００５９】
テーブル５ｃは、例えば、消費電力値Ｗに対応するＰＷＭ制御の目標電圧値を、Ｗ≧ＷＩに対応するＶＬ、ＷＩ＞Ｗ≧ＷＨに対応するＶＫ、ＷＨ＞Ｗ≧ＷＧに対応するＶＪ、ＷＧ＞Ｗに対応するＶＩ、のように記憶している（但し、ＷＩ＞ＷＨ＞ＷＧ、ＶＬ＞ＶＫ＞ＶＪ＞ＶＩ）。
デューティ比演算手段（読取る手段）５は、与えられた負荷１９，２０，２１の各消費電力値に対応するＰＷＭ制御の目標電圧値を、テーブル５ｃからそれぞれ読取る。
【００６０】
デューティ比演算手段（判定手段）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、負荷１９，２０，２１毎に（２）式を演算する。（２）式により演算された負荷１９，２０，２１のデューティ比は、デューティ比出力手段６に与えられる。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。
【００６１】
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８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、デューティ比演算手段５が、負荷１９のＰＷＭ制御の目標電圧値Ｖｔに初期値を設定した（Ｓ５７）後、Ｗ数演算手段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（Ｓ５９）。次いで、Ｗ数演算手段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、デューティ比演算手段５へ与える（Ｓ６１）。
【００６２】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＧ以上であるか否かを判定し（Ｓ６３）、ＷＧ以上でなければ、ＰＷＭ制御の目標電圧値ＶｔをＶＩとした（Ｓ７５）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ７１）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＧ以上であれば（Ｓ６３）、Ｗ数がＷＨ以上であるか否かを判定し（Ｓ６５）、ＷＨ以上でなければ、ＰＷＭ制御の目標電圧値ＶｔをＶＪとした（Ｓ７７）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ７１）。
【００６３】
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＨ以上であれば（Ｓ６５）、Ｗ数がＷＩ以上であるか否かを判定し（Ｓ６７）、ＷＩ以上でなければ、ＰＷＭ制御の目標電圧値ＶｔをＶＫとした（Ｓ７９）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ７１）。
デューティ比演算手段５は、与えられたＷ数がＷＩ以上であれば（Ｓ６７）、ＰＷＭ制御の目標電圧値ＶｔをＶＬとした（Ｓ６９）後、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ７１）。但し、上記したように、ＶＬ＞ＶＫ＞ＶＪ＞ＶＩである。
【００６４】
デューティ比演算手段５が、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する動作（Ｓ７１）は、実施の形態１で説明した電源電圧のＰＷＭ制御を実行する動作（図３）と同様であるので、説明を省略する。
電源制御部２２は、デューティ比演算手段５が、電源電圧のＰＷＭ制御を実行した（Ｓ７１）後、停止信号（電源オフ）が与えられているか否かを判定し（Ｓ７３）、停止信号が与えられていなければ、Ｗ数演算手段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（Ｓ５９）。
【００６５】
尚、負荷１９の消費電力のＷ数に基づき、ＰＷＭ制御の目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ５９〜６９，Ｓ７５〜７９）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（Ｓ７３）、電源電圧のＰＷＭ制御を実行する（Ｓ７１）。
【００６６】
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制御の目標電圧値Ｖｔを設定する動作（Ｓ５９〜６９，Ｓ７５〜７９）を実行すれば良い。
電源制御部２２は、停止信号が与えられていれば（Ｓ７３）終了する。本実施の形態３のその他の動作は、上述した実施の形態１の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態３に係る車両用電源制御装置によれば、ＰＷＭ制御により、過敏なデューティ比変動、発振現象が発生せず、消費電力の低減効果が最大となり、負荷の直流駆動及びＰＷＭ駆動の切替えが、ユーザに感知されない（例えば、ウィンドウ氷結の解凍速度の変動等を感じない）タイミングで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。
【符号の説明】
【００６８】
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（演算処理手段）
５  デューティ比演算手段（判定手段、読取る手段、変更する手段）
５ａ，５ｂ，５ｃ  テーブル（記憶手段）
６  デューティ比出力手段
７  出力監視回路（電力検出手段）
８  電圧・電流計測手段（電力検出手段）
９  Ｗ数演算手段（電力検出手段）
１０，１１，１２  スイッチング回路
１３〜２１  負荷
２２  電源制御部
Ｂ  バッテリ（車載電源）
【図１】
2014054144.tif 000003
【図２】
2014054144.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014054144.tif 000006
【図５】
2014054144.tif 000007
【図６】
2014054144.tif 000008
【図７】
2014054144.tif 000009
【図８】
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【図９】
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