(57)【要約】【課題】  従来の電源制御装置では、電源制御装置の小型・軽量化および低コスト化を十分に図ることができなかった。また、エンジン停止時には、ＤＣ−ＤＣコンバータが常時作動して暗電流が供給されることとなるので、必要となる暗電流が大きい場合には、メインバッテリのバッテリ上がりを誘発するおそれがあった。【解決手段】  高圧バッテリ１と、該高圧バッテリ１の高電圧を低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、高圧バッテリ１から低電圧を取り出すための分圧回路５とを備え、  前記分圧回路５から取り出した低電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御回路部１６へ供給して、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２を起動可能とし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の起動完了後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御回路部１６とが接続される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧バッテリと、該高圧バッテリの高電圧を低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、高圧バッテリから低電圧を取り出すための分圧回路とを備え、
前記分圧回路から取り出した低電圧をＤＣ−ＤＣコンバータの制御部へ供給して、該ＤＣ−ＤＣコンバータを起動可能とし、
ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了後に、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御部とが接続されることを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
前記分圧回路には、該分圧回路を開閉するスイッチが設けられることを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記分圧回路には、前記スイッチと直列にリレーが設けられ、
該リレーは、ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了後に分圧回路を開路することを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力部に出力電圧検出部を備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了を、出力電圧検出手段の検出値により判断することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータと内燃機関とを駆動源として搭載し、車両推進に用いる高圧電源とそれ以外の用途に用いる低圧電源とを備えた車両の電源制御装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動モータと内燃機関とを駆動源として搭載したハイブリット車両では、車両推進に用いる高圧電源とそれ以外の用途に用いる低圧電源とを備えており、図９に示すような電源制御装置が構成されている。
電源制御装置は、高圧電源であるメインバッテリ１０１と、メインバッテリ１０１の高電圧を低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１０２とを備えており、メインバッテリ１０１の高電圧を車両推進用に用い、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２から出力される低電圧を、ヘッドライトやオーディオ装置等の低電圧負荷１０５用の電源として用いている。
また、電源制御装置は、メインバッテリ１０１に加えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の起動時に、該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路部１０２ａへ電源供給するための補機バッテリ１０３を備えている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は、スイッチング部１１２のスイッチング波形を生成するスイッチング波形生成部１１７を備えている。
メインバッテリおよび補機バッテリを備えたハイブリッド車両の電源供給装置は、例えば、特許文献１に示すようなものがある。
【０００３】
多くの場合、前記補機バッテリ１０３には鉛蓄電池が用いられており、メインバッテリ１０１と補機バッテリ１０３といったように、２重にバッテリを搭載することで、電源制御装置全体の重量増およびコスト増の原因となるとともに、環境負荷物質である鉛を多く使用することになってしまっていた。
【０００４】
そこで、メインバッテリに加えて備えられる補機バッテリを省略して軽量化を図った電源制御装置が考案されている。
補機バッテリを省略した電源制御装置としては、例えば特許文献２に示すように、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータと小容量ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えて、エンジン作動時等の直流負荷の必要電力が大きい場合には大容量ＤＣ−ＤＣコンバータを使用し、エンジン停止時等の直流負荷の必要電力が小さい場合小容量ＤＣ−ＤＣコンバータを使用するように構成したものがある。
【特許文献１】特開２００４−１３７９８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０４１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献２に記載された電源制御装置のように、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータと小容量ＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電源制御装置の場合、補機バッテリを省略することはできるが、ＤＣ−ＤＣコンバータが複数必要となるので、電源制御装置の小型・軽量化および低コスト化を十分に図ることができなかった。
また、エンジン停止時には、小容量ＤＣ−ＤＣコンバータが常時作動して暗電流が供給されることとなるので、必要となる暗電流が大きい場合には、メインバッテリのバッテリ上がりを誘発するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電源制御装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、高圧バッテリと、該高圧バッテリの高電圧を低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、高圧バッテリから低電圧を取り出すための分圧回路とを備え、前記分圧回路から取り出した低電圧をＤＣ−ＤＣコンバータの制御部へ供給して、該ＤＣ−ＤＣコンバータを起動可能とし、ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了後に、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御部とが接続される。
これにより、高圧バッテリの他に、別途低電圧用の補機バッテリを設けることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを起動させることが可能となって、電源制御装置の小型・軽量化および低コスト化を十分に図ることができる。
【０００７】
また、請求項２記載の如く、前記分圧回路には、該分圧回路を開閉するスイッチが設けられる。
これにより、分圧回路から制御回路部への電力供給が、該スイッチにより分圧回路が閉じられている間だけとなるので、電源制御装置の停止時や電源制御装置の起動完了後に分圧回路に暗電流が流れることもなく、分圧回路を構成する抵抗器や配線等の部品を、分圧回路からの電力供給を常時行っている場合に比べて、小型で低電力型のもので構成することが可能となる。
【０００８】
また、請求項３記載の如く、前記分圧回路には、前記スイッチと直列にリレーが設けられ、該リレーは、ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了後に分圧回路を開路する。
これにより、何らかの原因でスイッチがオンされ（分圧回路を閉じる方向に操作され）続けた状態になったとしても、分圧回路に電流が流れ続けることがなく、該分圧回路に設けられるヒューズが切れたり、回路自体が焼損したりすることを防止できる。
【０００９】
また、請求項４記載の如く、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力部に出力電圧検出部を備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの起動完了を、出力電圧検出手段の検出値により判断する。
これにより、何らかの原因でＤＣ−ＤＣコンバータから設定電圧が出力されていなかった場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御部とは接続されないので、タイマのスタートから一定時間経過後に、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータの制御部とを接続するように構成していた場合のように、分圧回路からの出力電圧が低電圧負荷側へ流出して、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む低電圧動作機器の制御が停止してしまうことを防止することができる。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータから設定電圧が出力されている場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力にて、確実に制御回路部および低電圧負荷を作動することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高圧バッテリの他に、別途低電圧用の補機バッテリを設けることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを起動させることが可能となって、電源制御装置の小型・軽量化および低コスト化を十分に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明にかかる電源制御装置は、図１に示すように、高圧バッテリ１と、該高圧バッテリ１の高電圧を低電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２と、高圧バッテリ１から低電圧を取り出すための分圧回路５とを備えている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、入力フィルタ部１１、ＭＯＳＦＥＴにより構成されるスイッチング部１２、変圧部１３、整流・平滑部１４を備えており、高圧バッテリからの高電圧が入力フィルタ部１１を通じて該ＤＣ−ＤＣコンバータ２に入力され、スイッチング部１２にて交流に変換された後、変圧部１３にて変圧され、さらに整流・平滑部１４により整流・平滑されて、直流の低電圧を出力するように構成されている。
【００１３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２からの低電圧の出力端子２ａには、ライト、ワイパ、およびオーディオ機器等の低電圧負荷３が接続される。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、スイッチング部１２のスイッチング波形を生成するスイッチング波形生成部１７、およびＤＣ−ＤＣコンバータ２の動作を制御する制御回路部１６を備えている。
【００１４】
前記分圧回路５は、抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３からなり、抵抗器Ｒ２の両端の電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御回路部１６へ供給されている。本例の場合、高圧バッテリ１の電圧が２８８Ｖに構成され、分圧回路５からの出力電圧（抵抗器Ｒ２の両端の電圧）が１２Ｖに設定されている。
また、分圧回路５は、本例では抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３のみで構成しているが、これに限るものではなく、受動素子のみで構成されて、高圧バッテリ１の他に電源を必要としない回路であれば良い。
【００１５】
また、制御回路部１６には救援用の充電端子１９が備えられており、該充電端子１９に外部電源を接続することで、高圧バッテリ１が上がる等して制御回路部１６に低電圧が供給されなくなった場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ２や低電圧負荷３を立ち上げることが可能となっている。
さらに、制御回路部１６はＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端子２ａと接続されており、該制御回路部１６と出力端子２ａとの間には第２リレー１８が介装されている。
【００１６】
このように構成される電源制御装置の動作開始から低電圧負荷３へ電力が供給されるまでの手順を、図２に示すフローにより説明する。
まず、分圧回路５からの低電圧（例えば１２Ｖ）が制御回路部１６に入力されると（Ｓ０１）、該制御回路部１６の制御によりスイッチング波形生成部１７にてスイッチング波形が生成される。このスイッチング波形によりスイッチング部１２のスイッチング動作が開始される（Ｓ０２）。また、スイッチング部１２のスイッチング動作が開始と同時に、制御回路部１６に備えられるタイマ１６ａがスタートする（Ｓ０３）。
【００１７】
タイマ１６ａのスタートから一定時間（例えば２秒）が経過すると（Ｓ０４）、前記第２リレー１８が開状態から閉状態に切り換えられる（Ｓ０５）。
第２リレー１８が閉状態に切り換えられたときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からの低電圧出力が、設定電圧（例えば１２Ｖ）に達した状態となっているため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からの出力が制御回路部１６に供給されるようになり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→制御回路部１６への低電圧電源供給→ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→・・・、といった安定した電源供給サイクルが確立される（Ｓ０６）。
【００１８】
このように、受動素子だけで構成することができる簡単な分圧回路５を設けて、分圧回路５から取り出した低電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御回路部１６へ供給して、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２を起動させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の起動が完了した後に、該ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力と該ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御回路部１６とが第２リレー１８により接続されるように構成することで、高圧バッテリ１の他に、別途低電圧用の補機バッテリを設けることなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を起動させることが可能となって、電源制御装置の小型・軽量化および低コスト化を十分に図ることができる。
【００１９】
また、第２リレー１８を開状態から閉状態に切り換えての、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からの出力の制御回路部１６への供給は、次のようなタイミングで行ってもよい。
つまり、図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力部分に、出力電圧検出器２１を設けて、図４のフローに示す手順で電源制御装置を起動させることもできる。
【００２０】
まず、分圧回路５からの低電圧（例えば１２Ｖ）が制御回路部１６に入力されると（Ｓ１１）、該制御回路部１６の制御によりスイッチング波形生成部１７にてスイッチング波形が生成される。このスイッチング波形によりスイッチング部１２のスイッチング動作が開始される（Ｓ１２）。
その後、前記出力電圧検出器２１にてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を検出して、検出した出力電圧が設定電圧（例えば１２Ｖ）に達したか否かを判定し（Ｓ１３）、出力電圧が設定電圧に達したと判定すると、第２リレー１８を開状態から閉状態に切り換える（Ｓ１４）。
【００２１】
第２リレー１８が閉状態に切り換えられると、設定電圧に達したＤＣ−ＤＣコンバータ２からの低電圧出力が、制御回路部１６に供給されるようになり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→制御回路部１６への低電圧電源供給→ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→・・・、といった安定した電源供給サイクルが確立される（Ｓ１５）。
このように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力部に出力電圧検出器２１を備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧が設定電圧に達して起動が完了したことを、出力電圧検出器２１の検出値により判断するようにしている。
【００２２】
例えば前述の如く、タイマ１６ａのスタートから一定時間経過後に第２リレー１８を閉状態に切り換えたときに、何らかの原因でＤＣ−ＤＣコンバータ２から設定電圧が出力されていなかった場合は、分圧回路５からの出力電圧が低電圧負荷３側へ流出して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を含む低電圧動作機器の制御が停止してしまうおそれがある。
【００２３】
しかし、本例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧が設定電圧に達したことを確認してから第２リレー１８を閉状態に切り換えるようにしているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から設定電圧が出力されていなかった場合には第２リレー１８が閉じることはなく、分圧回路５からの出力電圧が低電圧負荷３側へ流出して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を含む低電圧動作機器の制御が停止してしまうことはない。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から設定電圧が出力されている場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からの出力にて、確実に制御回路部１６および低電圧負荷３が作動されることとなっている。
【００２４】
また、電源制御装置を図１または図３に示すように構成した場合、前記分圧回路５が高圧バッテリ１と常時接続された状態となっているため、暗電流によって高圧バッテリ１の電力を消費してしまうことになる。特に、分圧回路５側に流れる電流が大きい場合は、高圧バッテリ１のバッテリ上がりを誘発するおそれがある。
さらに、分圧回路５を構成する抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３等の素子は、電流が流れることにより常時発熱するため、冷却手段を設けたり、放熱を考慮して大型の部品を用いたりする必要がある。
【００２５】
そこで、本電源制御装置においては、電源制御装置の起動時にだけ分圧回路５に電流を流すように構成して、冷却手段を省いたり、低電力型で小型の部品を用いたりすることも可能にしている。
つまり、図５に示す電源制御装置は、図３に示した電源制御装置における分圧回路５に対して、該分圧回路５を開閉するスタートスイッチ２３、および制御回路部１６に接続される表示器２４を、さらに設けている。
【００２６】
スタートスイッチ２３は、例えば、押し操作をしている間だけ分圧回路５を閉路し、押し操作する手を離せば分圧回路５が開路する、ばね付きの単安定型ボタンスイッチを用いている。
また、表示器２４は、例えば、制御回路部１６の制御により点灯・消灯が切り換わる表示灯に構成されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が起動して第２リレー１８が閉じると点灯する。
【００２７】
このように構成される電源制御装置においては、図６のフローに示す手順で電源制御装置の起動が行われる。
【００２８】
まず、本電源制御装置が搭載される車両の運転者が前記スタートスイッチ２３を押し操作を開始すると（Ｓ２１）分圧回路５が閉じて、該分圧回路５からの低電圧（例えば１２Ｖ）が制御回路部１６に入力される（Ｓ２２）。低電圧が入力されると、該制御回路部１６の制御によりスイッチング波形生成部１７にてスイッチング波形が生成され、スイッチング部１２のスイッチング動作が開始される（Ｓ２３）。
その後、前記出力電圧検出器２１にてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を検出して、検出した出力電圧が設定電圧（例えば１２Ｖ）に達したか否かを判定し（Ｓ２４）、出力電圧が設定電圧に達したと判定すると、第２リレー１８を開状態から閉状態に切り換える（Ｓ２５）。
【００２９】
第２リレー１８が閉状態に接続されると、設定電圧に達したＤＣ−ＤＣコンバータ２からの低電圧出力が、制御回路部１６に供給されるようになり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→制御回路部１６への低電圧電源供給→ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→・・・、といった安定した電源供給サイクルが確立される（Ｓ２６）。
この電源供給サイクルが確立されると、制御回路部１６の制御により前記表示器２４が点灯する（Ｓ２７）。運転者は、表示器２４が点灯したことを確認し、ステップＳ２１から押し続けていたスタートスイッチ２３から手を離す（Ｓ２８）。スタートスイッチ２３から手を離すと分圧回路５が開路して、該分圧回路５から制御回路部１６への電力の供給が停止し、電源制御装置の起動が完了する。
【００３０】
このように、分圧回路５から制御回路部１６への電力供給は、運転者がスタートスイッチ２３を押し始めてから、電源制御装置の起動が完了してスタートスイッチ２３から手を離すまでの間（例えば２〜３秒程度）の短い時間だけとなるので、電源制御装置の停止時や電源制御装置の起動完了後に分圧回路５に暗電流が流れることもなく、分圧回路５を構成する抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３や配線等の部品を、分圧回路５からの電力供給を常時行っている場合に比べて、小型で低電力型のもので構成することが可能となる。
【００３１】
また、図５に示した前述の電源制御装置の場合、分圧回路５の通電時間（つまり、作業者がスタートスイッチ２３を押し操作している時間）が短時間であることを想定して、該分圧回路５の抵抗器Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３や配線等の部品を選定している。
従って、例えば、表示器２４が点灯したにもかかわらず、運転者がスタートスイッチ２４を押しつづける等、分圧回路５の通電時間が長時間または常時通電となった場合には、分圧回路５が過熱して、該分圧回路５に設けられるヒューズ２８が切れたり、回路自体が焼損したりするおそれがある。
【００３２】
そこで、本電源制御装置においては、スタートスイッチ２３を押し操作して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が起動した後には、分圧回路５が自動的に開路するように構成することが可能である。
図７に示す電源制御装置は、図５に示した電源制御装置における分圧回路５に対して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の起動後に該分圧回路５を自動的に開路する第１リレー２５を、さらに備えている。
【００３３】
第１リレー２５は、例えば、無励磁時に閉路して励磁時に開路する、常時オン型のリレーに構成されている。
また、第１リレー２５は制御回路部１６と接続されており、該制御回路部１６の制御により開状態と閉状態とが切り換えられる。具体的には、スタートスイッチ２３を押し操作する前、およびスタートスイッチ２３を押し操作してからＤＣ−ＤＣコンバータ２の起動が完了するまでの間は、無励磁状態で閉路しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の起動が完了すると励磁されて閉状態から開状態へ切り換えられるように構成されている。
【００３４】
このように構成される電源制御装置においては、図８のフローに示す手順で電源制御装置の起動が行われる。
【００３５】
まず、本電源制御装置が搭載される車両の運転者が前記スタートスイッチ２３を押し操作を開始すると（Ｓ３１）分圧回路５が閉じて、該分圧回路５からの低電圧（例えば１２Ｖ）が制御回路部１６に入力される（Ｓ３２）。低電圧が入力されると、該制御回路部１６の制御によりスイッチング波形生成部１７にてスイッチング波形が生成され、スイッチング部１２のスイッチング動作が開始される（Ｓ３３）。
その後、前記出力電圧検出器２１にてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を検出して、検出した出力電圧が設定電圧（例えば１２Ｖ）に達したか否かを判定し（Ｓ３４）、出力電圧が設定電圧に達したと判定すると、第２リレー１８を開状態から閉状態に切り換える（Ｓ３５）。
【００３６】
第２リレー１８が閉状態に接続されると、設定電圧に達したＤＣ−ＤＣコンバータ２からの低電圧出力が、制御回路部１６に供給されるようになり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→制御回路部１６への低電圧電源供給→ＤＣ−ＤＣコンバータ２の作動→・・・、といった安定した電源供給サイクルが確立される（Ｓ３６）。
この電源供給サイクルが確立されると、制御回路部１６の制御により前記表示器２４が点灯する（Ｓ３７）。同時に、制御回路部１６の制御により、第１リレー２５が励磁されて開く。これにより、分圧回路５が開路して、該分圧回路５の通電が停止されて（Ｓ３８）、電源制御装置の起動が完了する。
その後、運転者が、表示器２４の点灯を確認して、ステップＳ３１から押し続けていたスタートスイッチ２３から手を離す（Ｓ３９）。
【００３７】
このように、電源制御装置の起動が完了すると、分圧回路５の通電が自動的に停止するように構成することで、何らかの原因でスタートスイッチ２３が押しっ放しになったとしても、分圧回路５に電流が流れ続けることがなく、該分圧回路５に設けられるヒューズ２８が切れたり、回路自体が焼損したりすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる電源制御装置を示す回路図である。
【図２】電源制御装置の起動時におけるフローを示す図である。
【図３】電源制御装置の第二の実施例を示す回路図である。
【図４】図３における電源制御装置の起動時におけるフローを示す図である。
【図５】電源制御装置の第三の実施例を示す回路図である。
【図６】図５における電源制御装置の起動時におけるフローを示す図である。
【図７】電源制御装置の第四の実施例を示す回路図である。
【図８】図７における電源制御装置の起動時におけるフローを示す図である。
【図９】従来の電源制御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    高圧バッテリ
２    ＤＣ−ＤＣコンバータ
３    低電圧負荷
５    分圧回路
１６    制御回路部
１８    第２リレー
２１    出力電圧検出器
２３    スタートスイッチ
２４    表示器
２５    第１リレー
２８    ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006296049.tif 000008
【図７】
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【図８】
2006296049.tif 000010
【図９】
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