(57)【要約】【課題】  車載電源が瞬時低下した場合でも、出力電圧を安定化させ、負荷に対する電力供給を行う車両用電源装置を提供する。【解決手段】  車載電源２０からのバッテリ電圧ＶＢを充電し、充電した充電電圧Ｖ２よりバッテリ電圧ＶＢが低下すると充電を停止するダイオードＤ１及びバックアップ用コンデンサＣと、バッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２より高いときには、バッテリ電圧ＶＢに基づいて負荷駆動用の出力電圧Ｖoを発生し、バッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２より低下すると充電電圧Ｖ２に基づいて負荷駆動用の出力電圧Ｖoを発生する制御用トランジスタＱ１とを備え、更にバッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２に対して低下したか否かを検出する電圧検出部４０と、電圧検出部４０がバッテリ電圧ＶＢの低下を検出すると、電流供給部５０により制御トランジスタＱ１に補充電流Ｉswをベース電流として供給することにより、車載電源２０が瞬時低下した場合でも、出力電圧Ｖoを安定化させて負荷３０ａ，３０ｂに対する電力供給を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載電源からのバッテリ電圧を充電し、充電した充電電圧より前記バッテリ電圧が低下すると充電を停止するバックアップ電源手段と、
前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より高いときには、前記バッテリ電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生し、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より低下すると、前記充電電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生する制御用能動素子とを有する車両用電源装置であって、
前記バッテリ電圧が前記充電電圧に対して低下したか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段が前記バッテリ電圧の低下を検出すると、前記制御用能動素子に補充電流を供給し、前記制御用能動素子の出力電圧低下を防止する電流供給手段と、を有することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記充電電圧と前記バッテリ電圧との差電圧を検出することにより、前記前記バッテリ電圧の前記充電電圧に対する低下を検出し、
前記電流供給手段は、前記検出手段が検出した前記差電圧に応じて前記補充電流を前記制御用能動素子に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記制御用能動素子は、前記バックアップ電源手段及び前記車載電源と負荷との間にエミッタフォロア接続され、前記補充電流がベース電流として供給されるＮＰＮトランジスタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
車載電源からのバッテリ電圧を充電し、充電した充電電圧より前記バッテリ電圧が低下すると充電を停止するバックアップ電源手段と、
前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より高いときには、前記バッテリ電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生し、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より低下すると、前記充電電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生する制御用能動素子とを有する車両用電源装置における電源制御方法であって、
前記バッテリ電圧が前記充電電圧に対して低下したか否かを検出する検出工程と、
前記検出工程において前記バッテリ電圧の低下を検出すると、前記制御用能動素子に補充電流を供給し、前記制御用能動素子の出力電圧低下を防止する電流供給工程と、を有することを特徴とする電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電子機器に電源電圧を供給する車両用電源装置に関し、特に、バックアップ機能を有する車両用電源装置及びその電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バックアップ機能を有する車両用電源装置として、図１（ａ）に示す構成のものが知られている。
【０００３】
この車両用電源装置１０は、例えば１４ボルトのバッテリ電圧ＶＢを発生する車載バッテリ（以下「車載電源」という）２０と、例えば５ボルトで動作する車載用電子機器（以下「負荷」という）３０ａ，３０ｂとの間に設けられ、ダイオードＤと、バックアップ用コンデンサＣと、負荷３０ａ，３０ｂに対してエミッタフォロワ接続されたＮＰＮトランジスタから成る制御用トランジスタＱと、ツェナーダイオードＺＤと、抵抗Ｒａ，Ｒｂとを有して構成されている。
【０００４】
ここで、負荷３０ａは、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の比較的大電力を要する機器であり、後述のＡＣＣスイッチＳＷaccがオン又はオフ操作されるのに従って動作を開始又は停止するようになっている。
【０００５】
負荷３０ｂは、負荷３０ａとは異なり、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作された場合でも常時動作させる必要のある時計等の消費電力の少ない機器である。
【０００６】
バックアップ用コンデンサＣは、バッテリ電圧ＶＢによってダイオードＤが順バイアスされている間に、ダイオードＤを介して流入する電流を充電することによって、バッテリ電圧ＶＢとほぼ等しい充電電圧を保持しておき、車載電源が急激に低下した場合、制御用トランジスタＱの負荷に対する電力供給を継続させるために設けられている。
【０００７】
抵抗Ｒａは、ダイオードＤやバックアップ用コンデンサＣ側から流入する電流を、制御用トランジスタＱのベースに供給するために設けられている。  抵抗Ｒｂは、制御用トランジスタＱのベースとＡＣＣスイッチＳＷaccとの間に接続されており、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されると、ＡＣＣスイッチＳＷaccを介して車載電源２０から流入する電流を制御用トランジスタＱのベースに供給し、負荷３０ａ，３０ｂに対する制御用トランジスタＱの電力供給能力を確保する。
【０００８】
ツェナーダイオードＺＤは、上述の抵抗Ｒａ，Ｒｂを介して流入する電流に従って約５．６ボルトのツェナー電圧を発生し、そのツェナー電圧によって制御用トランジスタＱのベース電位を保持することにより、ベースエミッタ間電圧が約０．６ボルトである制御用トランジスタＱのエミッタから、５ボルトの出力電圧Ｖoを出力させる。
【０００９】
次に、かかる構成を有する車両用電源装置１０の動作について説明する。 
ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオンにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａを動作させた場合、制御用トランジスタＱのベースに、抵抗Ｒａを介してベース電流が供給される他、抵抗Ｒｂを介してベース電流が供給される。
【００１０】
このため、制御用トランジスタＱは負荷３０ａ，３０ｂに対する電力供給能力を十分に確保した状態で、５ボルトの出力電圧Ｖoを出力し、負荷３０ａ，３０ｂの動作に必要な電力を出力する。
【００１１】
一方、ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオフにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａの動作を停止させた場合、制御用トランジスタＱのベースには、ダイオードＤやバックアップ用コンデンサＣ側から流入する電流だけが抵抗Ｒａを介して供給され、抵抗Ｒｂからの電流供給が遮断される。
【００１２】
したがって、時計等の負荷３０ｂをバックアップするためのバックアップ時には、制御用トランジスタＱのベース電流が減少することとなるが、抵抗Ｒａを介して供給されるベース電流によって、制御用トランジスタＱは負荷３０ｂに対する電力供給能力を確保した状態で５ボルトの出力電圧Ｖoを出力する。
【００１３】
このように、従来の車両用電源装置１０は、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されて、負荷３０ａ，３０ｂを動作させる際には、制御用トランジスタＱのベース電流を抵抗Ｒａ，Ｒｂの２経路から供給することで、負荷３０ａ，３０ｂに対する制御用トランジスタＱの電力供給能力を確保することとしている。
【００１４】
また、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作され、常時動作させる必要のある負荷３０ｂだけをバックアップする際には、制御用トランジスタＱが抵抗Ｒａを介して供給されるベース電流に基づいて負荷３０ｂに電力を供給するので、消費電力の低減化を可能にした車両用電源装置となっている。
【００１５】
更に、バックアップ中に、車載電源２０のバッテリ電圧Ｖｂが瞬時に低下した場合、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧を制御用トランジスタＱに供給し、且つ、バックアップ用コンデンサＣからの放電電流を抵抗Ｒａを介して制御用トランジスタＱのベースに供給することで、制御用トランジスタＱの負荷３０ｂに対する電力供給を継続することとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の車両用電源装置１０では、エンジン始動時等、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時において、大電力を要する負荷３０ａが動作を開始し、且つ、自動車のセルモータ等が動作を開始して車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが瞬時に低下した場合、制御用トランジスタＱは、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧だけを受けて出力電圧Ｖoを出力し、負荷３０ａへの電力供給を行うこととなる。
【００１７】
このため、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧が急速に低下し、出力電圧Ｖoが負荷３０ａ及び３０ｂの動作に必要な電圧よりも低下してしまうという問題があった。
【００１８】
更に、図１（ｂ）を参照して、上記従来の車両用電源装置１０の問題点をより具体的に説明すると、ユーザーがイグニッションキーを操作することにより、時点ｔ１においてＡＣＣスイッチＳＷaccをオンにし、更にイグニッションスイッチ（図示略）をオンにすると、時点ｔ１で負荷３０ａが動作を開始し、時点ｔ２でセルモータ等が動作を開始してエンジン始動となる。
【００１９】
こうした過渡時では、時点ｔ２において負荷３０ａが重いにもかかわらず、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが瞬時に低下すると、抵抗ＲｂとＡＣＣスイッチＳＷaccとの接続点の電圧Ｖ１も瞬時に低下し、更にダイオードＤが逆バイアスとなることから、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２だけを受けて制御用トランジスタＱが出力電圧Ｖoを出力し、負荷３０ａへの電力供給を行うこととなる。
【００２０】
このため、充電電圧Ｖ２は、急速に低下すると共に抵抗Ｒａが高抵抗であることから制御用トランジスタＱに供給されるベース電流が大幅に不足することとなる。そのため制御用トランジスタＱのベース電流が低下（時点ｔ３）し、負荷Ｒａを動作させるのに必要な電力供給が急速に困難となって、車両用電源装置としての機能を発揮し得なくなる。
【００２１】
本発明は、こうした従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ＡＣＣスイッチがオンオフ操作される過渡時において車載電源が瞬時低下した場合でも、出力電圧を安定化させ、負荷に対する電力供給を行う車両用電源装置とその電源制御方法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】
【００２２】
請求項１に記載の発明は、車載電源からのバッテリ電圧を充電し、充電した充電電圧より前記バッテリ電圧が低下すると充電を停止するバックアップ電源手段と、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より高いときには、前記バッテリ電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生し、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より低下すると、前記充電電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生する制御用能動素子とを有する車両用電源装置であって、前記バッテリ電圧が前記充電電圧に対して低下したか否かを検出する検出手段と、前記検出手段が前記バッテリ電圧の低下を検出すると、前記制御用能動素子に補充電流を供給し、前記制御用能動素子の出力電圧低下を防止する電流供給手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、車載電源からのバッテリ電圧を充電し、充電した充電電圧より前記バッテリ電圧が低下すると充電を停止するバックアップ電源手段と、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より高いときには、前記バッテリ電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生し、前記車載電源のバッテリ電圧が前記バックアップ電源手段の充電電圧より低下すると、前記充電電圧に基づいて負荷駆動用の出力電圧を発生する制御用能動素子とを有する車両用電源装置における電源制御方法であって、前記バッテリ電圧が前記充電電圧に対して低下したか否かを検出する検出工程と、前記検出工程において前記バッテリ電圧の低下を検出すると、前記制御用能動素子に補充電流を供給し、前記制御用能動素子の出力電圧低下を防止する電流供給工程と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の車両用電源装置の実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る車両用電源装置の構成を表したブロック図である。
【００２５】
図２において、この車両用電源装置１０は、バッテリ電圧（例えば、１４ボルト）ＶＢを発生する車載電源２０と、車載用電子機器（以下「負荷」という）３０ａ，３０ｂとの間に設けられ、バックアップ電源手段としてのダイオードＤ１及びバックアップ用コンデンサＣと、ＮＰＮトランジスタから成る制御用トランジスタＱ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃと、電圧検出部４０と、電流供給部５０とを有して構成されている。
【００２６】
ここで、負荷３０ａは、例えば車載ラジオや車載型オーディオ機器等の比較的大電力を要する機器であり、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン又はオフ操作されるのに従って動作を開始又は停止するようになっている。
【００２７】
負荷３０ｂは、負荷３０ａとは異なり、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作された場合でも常時動作させる必要のある時計等その他の消費電力の少ない機器である。
【００２８】
ダイオードＤ１は、アノードが車載電源２０のプラス電源端子に接続され、カソードが制御用トランジスタＱ１のコレクタに接続されると共にバックアップ用コンデンサＣを介して車載電源２０のマイナス端子（グランド端子）ＧＮＤに接続されている。
【００２９】
バックアップ用コンデンサＣは、ダイオードＤ１が順バイアスされている間、ダイオードＤ１を介して車載電源２０から供給される電流を充電し、ダイオードＤ１が逆バイアスとなってオフとなると充電を停止するという動作を行うことによって、バッテリ電圧ＶＢとほぼ等しい充電電圧を保持しておき、バッテリ電圧ＶＢが瞬時に低下しダイオードＤ１が逆バイアスとなると、制御用トランジスタＱ１側に充電電圧を供給することで、制御用トランジスタＱ１の負荷に対する電力供給を確保する。
【００３０】
制御用トランジスタＱ１は、コレクタにバックアップ用コンデンサＣが接続され、ベースに定電圧発生手段としてのツェナーダイオードＺＤ１が接続され、エミッタに負荷３０ａ，３０ｂが接続されることにより、負荷３０ａ，３０ｂに対してエミッタフォロワ接続されている。
【００３１】
更に、制御用トランジスタＱ１のベースには、抵抗Ｒｂを介してＡＣＣスイッチＳＷaccが接続され、更に抵抗Ｒｃを介して電流供給部５０が接続され、更にベースコレクタ間に抵抗Ｒａが接続されている。
【００３２】
そして、抵抗Ｒａは、バックアップ時に制御用トランジスタＱ１の負荷３０ｂに対する電力供給が不足することがないように、制御用トランジスタＱ１のベース電流を設定すべく、所定の抵抗値に決められている。
【００３３】
すなわち、負荷３０ｂは消費電力の少ない時計等その他の機器であるため、バックアップ時において制御用トランジスタＱ１が供給すべき電力は少なくても良く、更に、バックアップ用コンデンサＣの充電容量にも限りがあることから、これらの条件を考慮して、抵抗Ｒａは比較的高抵抗値の抵抗で形成されている。
【００３４】
また、抵抗ＲｂとＲｃは、比較的消費電力の大きな負荷３０ａが動作する際に、制御用トランジスタＱ１に十分なベース電流を供給するための供給路となることから、抵抗Ｒａと較べて低抵抗値の抵抗で形成されている。
【００３５】
ツェナーダイオードＺＤ１は、抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを介して流入する電流に従って所定のツェナー電圧（例えば、５．６ボルト）を発生し、そのツェナー電圧によって制御用トランジスタＱ１のベース電位を保持することにより、ベースエミッタ間電圧が約０．６ボルトである制御用トランジスタＱ１のエミッタから、負荷３０ａ，３０ｂの電源電圧（Supply Voltage）に相当する所定電圧（５ボルト）の出力電圧Ｖoを出力させる。
【００３６】
電圧検出部４０は、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧（すなわち、バックアップ用コンデンサＣの端子電圧）Ｖ２と車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢとを比較し、充電電圧Ｖ２に対してバッテリ電圧ＶＢが所定の閾値電圧Ｖth分よりも低下したか否かを常時検出する。そして、バッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２より電圧Ｖth分低下したことを検出すると、その検出結果に基づいて電流供給部５０を作動させる。
【００３７】
電流供給部５０は、バックアップ用コンデンサＣに接続されており、電圧検出部４０からの上記検出結果に従って動作を開始し、バックアップ用コンデンサＣからの供給を受けて電流（以下「補充電流」という）Ｉswを出力し、抵抗Ｒcを介して制御用トランジスタＱ１のベースに供給する。
【００３８】
次に、かかる構成を有する本実施形態の車両用電源装置１０の動作を説明する。
【００３９】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されている場合の動作〉 
まず、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されている場合の動作について説明する。
【００４０】
ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオンにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａをいわゆる定常的に動作させている場合、制御用トランジスタＱ１のベースに、抵抗Ｒａを介してベース電流が供給される他、抵抗Ｒｂを介してベース電流が供給される。
【００４１】
すなわち、エンジン始動時のような、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時ではなく、ＡＣＣスイッチＳＷaccが定常的にオンとなっており、バッテリ電圧ＶＢが低下しない場合では、電圧検出部４０が、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧であることを検出するため、電流供給部５０から補充電流Ｉswが出力されず、抵抗Ｒａ，Ｒｂの２経路を介して制御用トランジスタＱ１のベースにベース電流が供給される。
【００４２】
このため、制御用トランジスタＱ１は負荷３０ａ，３０ｂに対する電力供給能力を十分に確保した状態で、５ボルトの出力電圧Ｖoを出力し、負荷３０ａ，３０ｂの動作に必要な電力を出力する。
【００４３】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作されている場合の動作〉 
次に、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作されている場合の動作について説明する。
【００４４】
ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオフにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａの動作をいわゆる定常的に停止させている場合、制御用トランジスタＱ１のベースには、ダイオードＤ１やバックアップ用コンデンサＣ側から流入する電流だけが抵抗Ｒａを介して供給される。
【００４５】
すなわち、エンジン始動時のような、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時ではなく、ＡＣＣスイッチＳＷaccが定常的にオフとなっており、バッテリ電圧ＶＢが低下しない場合では、抵抗Ｒｂからの電流供給が遮断され、更に、電圧検出部４０が、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧であることを検出するため、電流供給部５０から補充電流Ｉswが出力されない。このため、制御用トランジスタＱ１のベースには、ダイオードＤ１やバックアップ用コンデンサＣ側から流入する電流だけが抵抗Ｒａを介して供給されることとなる。
【００４６】
そして、負荷３０ｂは消費電力の少ない時計等の機器であるため、制御用トランジスタＱ１は抵抗Ｒａを介して供給されるベース電流に基づいて、負荷３０ｂに対する電力供給能力を確保した状態で５ボルトの出力電圧Ｖoを出力することができる。
【００４７】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作された過渡時での動作〉 
次に、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作された過渡時での動作について説明する。
【００４８】
エンジン始動時に、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時において、大電力を要する負荷３０ａが動作を開始し、且つ、自動車のセルモータ等が動作を開始して、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２よりも瞬時に低下すると、ダイオードＤ１が逆バイアスとなることで、制御用トランジスタＱ１がバックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２に基づいて動作することとなり、更に、バックアップ用コンデンサＣから抵抗Ｒａを介して、制御用トランジスタＱ１のベースにベース電流が供給される。
【００４９】
更に、電圧検出部４０が、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢが低下したことを検出し、その検出結果に従って、電流供給部５０が補充電流Ｉswを出力し、その補充電流Ｉswを抵抗Ｒcを介して制御用トランジスタＱ１のベースにベース電流として供給する。
【００５０】
したがって、制御用トランジスタＱ１には、抵抗Ｒａ，Ｒｃとの２経路を介してベース電流が供給されることとなり、その結果、高抵抗値の抵抗Ｒａを介して供給されるベース電流が大幅に減少することとなっても、抵抗Ｒｃを介して供給される補充電流Ｉswによって、制御用トランジスタＱ１のベース電流が確保され、制御用トランジスタＱ１は、直流電流増幅率（ｈFE）の低下が防止されることから、負荷３０ｂ及び３０ａを動作させるのに必要な電力供給を継続する。
【００５１】
そして、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが元の適正電圧に復帰すると、ダイオードＤ１が順バイアスとなって、バックアップ用コンデンサＣが充電を開始すると共に、電圧検出部４０が充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧となったことを検出することで、電流供給部５０が補充電流Ｉswの出力を終了し、更に補充電流Ｉswの補充が終了となっても、抵抗Ｒａ，Ｒｂの２経路を介して制御用トランジスタＱ１のベースに十分なベース電流が供給されることから、制御用トランジスタＱ１は負荷３０ａ，３０ｂへの電力供給を引き続き行うことができる。
【００５２】
このように、本実施形態の車両用電源装置１０は、電圧検出部４０によってバックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２と車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢとの電圧の大小を検出し、バッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２より閾値電圧Ｖth分低下した場合に、電流供給部５０から制御用トランジスタＱ１に補充電流Ｉswをベース電流として供給するので、ユーザーがイグニッションキーを操作してエンジン始動の操作を行う場合のように、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時において、バッテリ電圧ＶＢが瞬時低下しても、その補充電流Ｉswにより制御用トランジスタＱ１の負荷Ｒａ，Ｒｂに対する電力供給能力を維持することができると共に、出力電圧Ｖoを安定化させることが可能である。
【００５３】
なお、図２に示した電圧検出部４０は、バックアップ用コンデンサＣと車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢを検出する構成を有していればよく、特定の構成に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、電圧検出部４０は、バックアップ用コンデンサＣとダイオードＤ１との接続点の電圧Ｖ２と、車載電源２０のプラス電源端子の電圧ＶＢとを直接比較し、その差電圧（Ｖ２−ＶＢ）が所定の閾値電圧Ｖthより大きいか否かを検出する構成としてもよいし、差電圧（Ｖ２−ＶＢ）を分割抵抗等で分圧して、その分圧電圧と所定の閾値電圧Ｖthとを比較する構成としてもよい。
【００５５】
また、車載電源２０のプラス電源端子とマイナス端子間に、バッテリ電圧ＶＢを分圧する分圧回路を設け、その分圧回路で分圧された電圧と、バックアップ用コンデンサＣとダイオードＤ１との接続点の電圧Ｖ２とを比較して、電圧Ｖ２と分圧電圧との差電圧が所定の閾値電圧Ｖthより大きいか否かを検出する構成としてもよい。
【００５６】
更に、電流供給部５０は、充電電圧Ｖ２に対してバッテリ電圧ＶＢが低下すると、電圧検出部４０の検出結果に基づいて、一定の補充電流（すなわち、定電流）Ｉswを出力するようにしてもよいし、充電電圧Ｖ２とバッテリ電圧ＶＢとの差電圧（Ｖ２−ＶＢ）の値に応じて、補充電流Ｉswの値を変化させるようにしてもよい。例えば、差電圧（Ｖ２−ＶＢ）の値が大きくなるほど、補充電流Ｉswの値を大きくし、差電圧（Ｖ２−ＶＢ）の値が小さくなるほど、補充電流Ｉswの値を小さくすることで、差電圧（Ｖ２−ＶＢ）の増減に応じて、補充電流Ｉswを変化させるようにしてもよい。そして、このように補充電流Ｉswを変化させると、抵抗Ｒａを介して制御用トランジスタＱ１に供給されるベース電流が減少するのに応じて、補充電流Ｉswを増加させ、制御用トランジスタＱ１の負荷３０ａ，３０ｂに対する電力供給能力を適切なベース電流値に基づいて調整することが可能となる。
【００５７】
また、典型的な場合として、１４ボルトのバッテリ電圧ＶＢから５ボルトの出力電圧Ｖoを生成して出力する車両用電源装置１０について説明したが、バッテリ電圧ＶＢ及び出力電圧Ｖoに限定されるものではない。すなわち、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を変更或いは調整することにより、他の出力電圧Ｖoを出力する車両用電源装置とすることができる。
【００５８】
また、図２に示した制御用トランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタで形成されているが、ＰＮＰトランジスタに置き換えて、そのＰＮＰトランジスタのコレクタから出力電圧Ｖoを出力するように形成することが可能である。すなわち、上述のＮＰＮトランジスタではベース電流を供給することとしているが、ＰＮＰトランジスタに置き換えた場合には、そのＰＮＰトランジスタからベース電流をシンク（吸引）するように、車両用電源装置１０の回路構成を変更することで、制御用トランジスタＱ１をＰＮＰトランジスタに置き換えた構成とすることができる。したがって、制御用トランジスタＱ１をＰＮＰトランジスタに置き換えた場合、電流供給部５０は、そのＰＮＰトランジスタに対して補充電流Ｉswをベース電流として注入するのではなく、そのＰＮＰトランジスタから補充電流Ｉswをベース電流としてシンクすることとなる。
【００５９】
つまり、制御用トランジスタＱ１を電流増幅特性を有する能動素子で形成することが可能である。
【００６０】
また、図２に示した電圧検出部４０と電流供給部５０をいわゆる電子素子によってハードウェアの回路で形成してもよいし、所定のコンピュータプログラムを実行することにより、上述した電圧検出部４０と電流供給部５０の機能を発揮するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等で形成してもよい。
【実施例】
【００６１】
次に、図２に示した実施形態に係る車両用電源装置の、より具体的な実施例について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施例の車両用電源装置の構成を表した回路図であり、図２と同一又は相当する部分を同一符号で示している。図４は、図３に示した車両用電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００６２】
図３において、図２に示した車両用電源装置と対比して本実施例の車両用電源装置１０を説明すると、本実施例では、電圧検出部４０と電流供給部５０が、ＰＮＰトランジスタＱ２と、抵抗Ｒｄ，Ｒｅと、ダイオードＤ２及びツェナーダイオードＺＤ２を有して一体化された構成となっており、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタから補充電流Ｉswを出力する。
【００６３】
すなわち、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタが抵抗Ｒｃを介して制御用トランジスタＱ１のベースに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタがバックアップ用コンデンサとダイオードＤ１との接続点に接続され、更に、ＰＮＰトランジスタＱ２のベースエミッタ間に抵抗Ｒｄが接続されると共に、そのベースが抵抗ＲｅとダイオードＤ２及びツェナーダイオードＺＤ２を介して、１４ボルトのバッテリ電圧ＶＢを出力する車載電源２０のプラス電源端子に接続されている。
【００６４】
そして、抵抗Ｒｄ，ＲｅとダイオードＤ２及びツェナーダイオードＺＤ２によって電圧検出部５０が形成され、ＰＮＰトランジスタＱ２によって電流供給部５０が形成されている。
【００６５】
ここで、ツェナーダイオードＺＤ２は、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが低下し、且つ放電によってバックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２が、その低下したバッテリ電圧ＶＢよりも低下した場合に、充電電圧Ｖ２の最低電圧を規定するために設けられている。つまり、充電電圧Ｖ２の低下により出力電圧の低下を招かない最低電圧を規定するようになっている。
【００６６】
そして、残余の構成については、図２に示した車両用電源装置と同様であり、ツェナーダイオードＺＤ１は約５．６ボルトのツェナー電圧を発生し、抵抗Ｒａは高抵抗値の抵抗、抵抗Ｒｂ，Ｒｃは、抵抗Ｒａより低抵抗値の抵抗で形成されている。
【００６７】
次に、かかる構成を有する車両用電源装置１０の動作について、図３、図４を参照して説明する。
【００６８】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されている場合の動作〉 
まず、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオン操作されている場合の動作について説明する。
【００６９】
図３において、ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオンにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａをいわゆる定常的に動作させている場合、制御用トランジスタＱ１のベースに、抵抗Ｒａを介してベース電流が供給される他、抵抗Ｒｂを介してベース電流が供給される。但し、ＰＮＰトランジスタＱ２から充電電流Ｉswが出力されず、抵抗Ｒａ,Ｒｂの２経路を介してのみ、制御用トランジスタＱ１にベース電流が供給される。
【００７０】
すなわち、エンジン始動時のような、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時ではなく、ＡＣＣスイッチＳＷaccが定常的にオンとなっており、バッテリ電圧ＶＢが低下しない場合では、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧となるため、ダイオードＤ２が逆バイアスとなってオフとなり、抵抗Ｒｄ，Ｒｅには電流が流れなくなる。このため、ＰＮＰトランジスタＱ２は、ベースエミッタ間にバイアス電圧が印加されなくなって遮断状態となり、補充電流Ｉswを出力しない。
【００７１】
つまり、ＰＮＰトランジスタＱ２のいわゆるベースエミッタ間順方向バイアス電圧が閾値電圧Ｖthとなって、抵抗Ｒｄの両端電圧とその閾値電圧Ｖthとの比較が行われることとなり、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧の時には、抵抗Ｒｄの両端電圧が閾値電圧Ｖthより小さいことから、ＰＮＰトランジスタＱ２から補充電流Ｉswが出力されないようになっている。
【００７２】
そして、補充電流Ｉswが供給されなくとも制御用トランジスタＱ１は、抵抗Ｒｂを介してベース電流が供給されることから、負荷３０ａ，３０ｂに対する電力供給能力を十分に確保した状態で、５ボルトの出力電圧Ｖoを出力し、負荷３０ａ，３０ｂの動作に必要な電力を出力する。
【００７３】
このように、車両用電源装置１０は、ＡＣＣスイッチＳＷaccがいわゆる定常的にオンとなっている場合には、所定電圧（５ボルト）の出力電圧Ｖoを出力し、且つ負荷３０ａ，３０ｂが動作するのに必要な電力を供給することが可能となっている。
【００７４】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作されている場合の動作〉 
次に、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオフ操作されている場合の動作について説明する。
【００７５】
図３において、ユーザーがイグニッションキーを操作して、ＡＣＣスイッチＳＷaccをオフにすることで、車載ラジオや車載型オーディオ機器等の負荷３０ａの動作をいわゆる定常的に停止させている場合、制御用トランジスタＱ１のベースには、ダイオードＤ１やバックアップ用コンデンサＣ側から流入する電流だけが抵抗Ｒａを介して供給される。
【００７６】
すなわち、エンジン始動時のような、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時ではなく、ＡＣＣスイッチＳＷaccが定常的にオフとなっており、バッテリ電圧ＶＢが低下しない場合では、抵抗Ｒｂからの電流供給が遮断され、更に、ＰＮＰトランジスタＱ２から補充電流Ｉswが出力されない。
【００７７】
つまり、充電電圧Ｖ２よりもバッテリ電圧ＶＢの方が高電圧となるため、ダイオードＤ２が逆バイアスとなってオフとなり、抵抗Ｒｄ，Ｒｅには電流が流れなくなる。このため、抵抗Ｒｄの両端電圧がＰＮＰトランジスタＱ２のベースエミッタ間順方向バイアス電圧（閾値電圧Ｖth）より小さくなり、ＰＮＰトランジスタＱ２は遮断状態となって補充電流Ｉswを出力しなくなる。
【００７８】
そして、抵抗Ｒａを介してのベース電流だけが供給されることとなっても制御用トランジスタＱ１は、消費電力の少ない負荷３０ｂを駆動することとなるため、
出力電圧Ｖoを所定電圧（５ボルト）に維持すると共に、負荷３０ｂに対して必要な電力を出力する。
【００７９】
このように、車両用電源装置１０は、ＡＣＣスイッチＳＷaccがいわゆる定常的にオフとなっているバックアップ時では、所定電圧（５ボルト）の出力電圧Ｖoを出力し、且つ負荷３０ｂが動作するのに必要な電力を供給することが可能となっている。
【００８０】
〈ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作された過渡時での動作〉 
次に、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作された過渡時での動作について図３及び図４を参照して説明する。
【００８１】
エンジン始動のために、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時において、例えば時点ｔ１でＡＣＣスイッチＳＷaccがオンとなって、大電力を要する負荷３０ａが動作を開始し、更に時点ｔ２において、自動車のセルモータ等が動作を開始して、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２よりも瞬時に低下する場合がある。
【００８２】
こうした過渡時では、図４中の時点ｔ２において、ダイオードＤ１が逆バイアスとなることで、制御用トランジスタＱ１がバックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２に基づいて動作することとなり、更に、バックアップ用コンデンサＣから抵抗Ｒａを介して、制御用トランジスタＱ１のベースにベース電流が供給される。
【００８３】
更に、ダイオードＤ２が順バイアスとなってオンとなり、バックアップ用コンデンサＣから抵抗Ｒｄ，Ｒｅに電流が流入することで、抵抗Ｒｄの両端電圧がＰＮＰトランジスタＱ２のベースエミッタ間順方向バイアス電圧（閾値電圧Ｖth）に到達又はそれより高くなり、ＰＮＰトランジスタＱ２から補充電流Ｉswが制御用トランジスタＱ１のベースに供給される。
【００８４】
そして、図４中の時点ｔ２において、補充電流Ｉswが制御用トランジスタＱ１のベースに供給され、その後、抵抗Ｒｄの両端電圧がＰＮＰトランジスタＱ２のベースエミッタ間順方向バイアス電圧（閾値電圧Ｖth）に到達又はそれより高くなっている間では、引き続き補充電流Ｉswが制御用トランジスタＱ１のベースに供給されることとなる。
【００８５】
このように、ＰＮＰトランジスタＱ２から補充電流Ｉswが出力されると、充電電圧Ｖ２が次第に低下し、更に高抵抗値の抵抗Ｒａから制御用トランジスタＱ１のベースに供給される電流が減少しても、補充電流Ｉswがベース電流となって制御用トランジスタＱ１に供給されることから、制御用トランジスタＱ１の出力電圧低下を抑制できる。
【００８６】
このため、図４に例示するように、充電電圧Ｖ２が低下しても、制御用トランジスタＱ１のベース電位がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧によって引き続き保持されるため、制御用トランジスタＱ１はコレクタ電流（Ｉc）を出力し、引き続き所定電圧（５ボルト）の出力電圧Ｖoを出力し、更に負荷３０ａ，３０ｂに対して電力供給を行うことができる。
【００８７】
そして、バッテリ電圧ＶＢが極度に低下した場合には、図４中の時点ｔ３から時点ｔ４の期間にて示すように、制御用トランジスタＱが出力電圧（５ボルト）Ｖoを生成するのに必要なコレクタ電圧（限界電圧）Ｖｃよりも、充電電圧Ｖ２の方が低下する場合があるが、時点ｔ３より前に、車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢが元の適正電圧に復帰すると、ダイオードＤ１が順バイアスとなって、制御用トランジスタＱ１にその適正なバッテリ電圧ＶＢが供給されることとなることから、出力電圧Ｖoの低下は生じない。
【００８８】
つまり、本実施例の車両用電源装置１０は、補充電流Ｉswによって制御用トランジスタＱ１のベース電流不足を防止することで、図４に示したように、過渡時における出力電圧Ｖoを長時間にわたって所定電圧（５ボルト）に維持することが可能となっているため、一旦低下したバッテリ電圧ＶＢが元の電圧（１４ボルト）に復帰するまで出力電圧Ｖoを所定電圧（５ボルト）に維持することが可能な確率を高めることができる。
【００８９】
また、図４に例示するように、時点ｔ３から時点ｔ４の期間において、上述のコレクタ電圧（限界電圧）Ｖｃよりも充電電圧Ｖ２が低下した場合でも、出力電圧Ｖoが低下し始める時点ｔ３は、時点ｔ２から長時間経過後の時点となるため、バッテリ電圧ＶＢが適正電圧に復帰する時点ｔ４と時点ｔ３との間の期間は短くなる。そのため、出力電圧Ｖoが所定電圧（５ボルト）よりも低下する期間は短時間となり、負荷Ｒａ，Ｒｂに与える影響を大幅に低減することができる。
【００９０】
以上に説明したように、本実施例の車両用電源装置１０によれば、バックアップ用コンデンサＣの充電電圧Ｖ２と車載電源２０のバッテリ電圧ＶＢとの差電圧を、抵抗Ｒｄの両端電圧（別言すれば、抵抗Ｒｄ，Ｒｅの分圧電圧）として検出し、その両端電圧とＰＮＰトランジスタＱ２固有のベースエミッタ間順方向バイアス電圧（閾値電圧Ｖth）と比較することで、制御用トランジスタＱ１から補充電流Ｉswを出力するか否かのいわゆる判断が成されるようになっている。そして、バッテリ電圧ＶＢが充電電圧Ｖ２より低下した場合に、制御用トランジスタＱ１に補充電流Ｉswをベース電流として供給するので、ユーザーがイグニッションキーを操作してエンジン始動の操作を行う場合のように、ＡＣＣスイッチＳＷaccがオンオフ操作される過渡時において、バッテリ電圧ＶＢが瞬時低下しても、その補充電流Ｉswにより制御用トランジスタＱ１の出力電圧の低下を防止し、負荷Ｒａ，Ｒｂに対する電力供給能力を維持することができる。
【００９１】
なお、以上に説明した実施例では、主としてＰＮＰトランジスタＱ２と抵抗Ｒｄ，Ｒｅとの簡素な回路構成によって、バッテリ電圧ＶＢの瞬時低下を検出することができるという効果を発揮するものであるが、他の回路構成によってバッテリ電圧ＶＢの瞬時低下を検出するようにしてもよい。例えば、差動増幅器（差動増幅回路）で形成してもよい。また、例えば、所定のコンピュータプログラムを実行することにより、上述した電圧検出部４０と電流供給部５０の機能を発揮するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等で形成してもよい。
【００９２】
また、図３に示す回路では、充電電圧Ｖ２の最低電圧を規定するために、ツェナーダイオードＺＤ２が設けられているが、他の回路や電子素子によって同様の機能を発揮する構成としてもよい。
【００９３】
また、このツェナーダイオードＺＤ２を省略し、図３に示すダイオードＤ２のカソードを直接、又は抵抗を介して車載電源２０のプラス電源端子に接続するようにしてもよい。
【００９４】
また、典型的な場合として、１４ボルトのバッテリ電圧ＶＢから５ボルトの出力電圧Ｖoを生成して出力する車両用電源装置１０について説明したが、バッテリ電圧ＶＢ及び出力電圧Ｖoに限定されるものではない。すなわち、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を変更或いは調整することにより、他の出力電圧Ｖoを出力する車両用電源装置とすることができる。
【００９５】
また、図３に示した制御用トランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタで形成されているが、ＰＮＰトランジスタに置き換えて、そのＰＮＰトランジスタのコレクタから出力電圧Ｖoを出力するように形成することが可能である。
【００９６】
すなわち、上述のＮＰＮトランジスタではベース電流を供給することとしているが、ＰＮＰトランジスタに置き換えた場合には、そのＰＮＰトランジスタからベース電流をシンク（吸引）するように、車両用電源装置１０の回路構成を変更することで、制御用トランジスタＱ１をＰＮＰトランジスタに置き換えた構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】従来の車両用電源装置の構成及び動作を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用電源装置の構成を表したブロック図である。
【図３】実施例に係る車両用電源装置の構成を表した回路図である。
【図４】図３に示した車両用電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１０…車両用電源装置
２０…車載電源
３０ａ，３０ｂ…負荷
４０…電圧検出部
５０…電流供給部
Ｑ１…制御用トランジスタ
【図１】
2006011602.tif 000003
【図２】
2006011602.tif 000004
【図３】
2006011602.tif 000005
【図４】
2006011602.tif 000006