(57)【要約】【課題】リレーをオフ状態とした場合の回生電力を有効利用する。【解決手段】車両用電源Ｂ、昇圧電源Ｐ及びリレーＲのコイルＲ１に接続された電源制御装置１であって、昇圧電源Ｐと車両用電源Ｂとの間に配置される回生切替トランジスタ５と、昇圧電源ＰのコンデンサＰ１の電圧と車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧とに基づいて回生切替トランジスタ５のオンオフ状態を切り替える制御部９とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電源、昇圧電源及びリレーのコイルに接続された電源制御装置であって、
オン状態で前記コイルに通電すると共にオフ状態で前記コイルへの電流供給を遮断するスイッチング素子と、
前記コイルから前記昇圧電源が有するコンデンサ、前記車両用電源が有するコンデンサの順に接続する回生ラインと、
前記回生ラインの途中部位でかつ前記昇圧電源と前記車両用電源との間に配置される回生切替スイッチング素子と、
前記車両用電源の前記コンデンサの電圧を計測する第１電圧計と、
前記昇圧電源の前記コンデンサの電圧を計測する第２電圧計と、
前記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えると共に、前記第１電圧計の計測結果及び前記第２電圧計の計測結果に基づいて前記回生切替スイッチング素子のオンオフ状態を切り替える制御部と
を備えることを特徴とする電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されるモータ等の負荷が増加傾向にある。例えば、特許文献１には、車両用電源から出力された電力を各負荷に分配するためのリレーを多数備えた車両用電源分配システムが開示されている。このようなリレーは、リレーコイルに通電されることによってスイッチをオフ状態からオン状態に切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３４５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、リレーコイルをＰＷＭ制御することにより、リレーコイルで消費される電力を削減している。しかしながら、特許文献１では、リレーをオフ状態にした際にリレーコイルで発生する回生電力を有効活用していない。このため、リレーにて電力の一部が無駄に消費されてしまっている。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、リレーをオフ状態とした場合の回生電力を有効利用することが可能な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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、車両用電源、昇圧電源及びリレーのコイルに接続された電源制御装置であって、オン状態で上記コイルに通電すると共にオフ状態で上記コイルへの電流供給を遮断するスイッチング素子と、上記コイルから上記昇圧電源が有するコンデンサ、上記車両用電源が有するコンデンサの順に接続する回生ラインと、上記回生ラインの途中部位でかつ上記昇圧電源と上記車両用電源との間に配置される回生切替スイッチング素子と、上記車両用電源の上記コンデンサの電圧を計測する第１電圧計と、上記昇圧電源の上記コンデンサの電圧を計測する第２電圧計と、上記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えると共に、上記第１電圧計の計測結果及び上記第２電圧計の計測結果に基づいて上記回生切替スイッチング素子のオンオフ状態を切り替える制御部とを備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回生ラインを介してリレーのコイルで発生した回生電力を昇圧電源のコンデンサに蓄電することができる。さらに、昇圧電源のコンデンサの電圧が高い場合には、回生切替スイッチング素子をオン状態とすることにより、昇圧電源のコンデンサに加えて車両用電源のコンデンサに蓄電することができる。このような本発明によれば、リレーをオン状態からオフ状態に切り替えた際にコイルで発生した回生電力を、昇圧電源あるいは車両用電源の出力電力の一部として用いることができる。よって、本発明によれば、リレーをオフ状態とした場合の回生電力を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における電源制御装置１を含む機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る電源制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１０】
図１は、本実施形態の電源制御装置１を含む機能ブロック図である。この図に示すように、本実施形態の電源制御装置１は、車両用電源Ｂと、昇圧電源Ｐと、リレーＲとに接続されている。本実施形態の電源制御装置１の説明する前に、これらの車両用電源Ｂ、昇圧電源Ｐ及びリレーＲについて説明する。
【００１１】
車両用電源Ｂは、走行用モータ等の負荷を駆動するための電力を充放電するためのものであり、バッテリＢ１と、コンデンサＢ２と、電源用ダイオードＢ３とを備えている。バッテリＢ１は、複数の電池セルが直列接続されることによって形成された組電池からなる。コンデンサＢ２は、バッテリＢ１からの出力電圧を平滑化するためのものであり、バッテリＢ１から出力された電力の一部を一時的に蓄電することができる。電源用ダイオードＢ３は、バッテリＢ１とコンデンサＢ２との間に配置されており、アノード端子がバッテリＢ１側に接続され、カソード端子がコンデンサＢ２側に接続されている。この電源用ダイオードＢ３は、バッテリＢ１側から昇圧電源Ｐ側に向けてのみ電流を通過させ、リレーＲの後述するコイルＲ１からの回生電力が車両用電源Ｂに供給された場合に、回生電力による電流がコンデンサＢ２側からバッテリＢ１側に通過することを防止する。
【００１２】
昇圧電源Ｐは、車両用電源Ｂから出力された電力を昇圧してモータ等の負荷Ｌに向けて出力する。この昇圧電源Ｐは、図１に示すように、出力電圧を平滑化するためのコンデンサＰ１を備えている。なお、昇圧電源Ｐは、コンデンサＰ１の他、不図示のコイル、スイッチング素子及びダイオード等を備えている。
【００１３】
リレーＲは、接続ラインＬ１を介して車両用電源ＢのバッテリＢ１と接続されており、負荷Ｌへの電力の供給状態を変更する。このリレーＲは、バッテリＢ１と接続されたコイルＲ１と、バッテリＢ１と接続されると共にコイルＲ１と対向配置されるスイッチＲ２とを有している。このようなリレーＲのコイルＲ１には、電源制御装置１のリレー用トランジスタ２（スイッチング素子）がオン状態とされることで電流が流される。コイルＲ１は、励磁コイルであり、電流が流れることよって磁化し、スイッチＲ２を閉じる方向に移動させる。つまり、リレーＲは、コイルＲ１に電流が流れることによってスイッチＲ２を閉じて、負荷Ｌに車両用電源Ｂから出力された電力が供給されるようにする。
【００１４】
本実施形態の電源制御装置１は、リレー用トランジスタ２と、回生ライン３と、回生ダイオード４と、回生切替トランジスタ５（回生切替スイッチング素子）と、保護ダイオード６と、第１電圧計７と、第２電圧計８と、制御部９とを備えている。リレー用トランジスタ２は、ＮＰＮバイポーラトランジスタであり、ベース端子が制御部９と接続され、コレクタ端子がリレーＲのコイルＲ１の出力端に接続され、エミッタ端子がグランドに接続されている。このリレー用トランジスタ２は、制御部９から入力される制御信号によってオン状態とオフ状態とを切り替える。リレー用トランジスタ２がオン状態とされると、車両用電源ＢのバッテリＢ１から、接続ラインＬ１、コイルＲ１及びリレー用トランジスタ２を介してグランドに電流が流れる。これによって、コイルＲ１が励磁されて、スイッチＲ２が閉じる。つまり、リレー用トランジスタ２は、オン状態でリレーＲのコイルＲ１に通電すると共にオフ状態でリレーＲのコイルＲ１への電流供給を遮断する。
【００１５】
回生ライン３は、リレー用トランジスタ２がオン状態からオフ状態に切り替えられ、リレーＲのスイッチＲ２が開放されたときにコイルＲ１に発生する回生電力に生じる電流を昇圧電源Ｐや車両用電源Ｂに供給するための導電ラインである。この回生ライン３は、図１に示すように、コイルＲ１の出力端とリレー用トランジスタ２のコレクタ端子との間に一端が接続され、途中部位が昇圧電源Ｐ及び車両用電源Ｂを介して、他端が上述の接続ラインＬ１と接続されている。つまり回生ライン３は、リレーＲのコイルＲ１から見て、昇圧電源Ｐが有するコンデンサＰ１、車両用電源Ｂが有するコンデンサＢ２の順に、コンデンサＰ１とコンデンサＢ２とを接続している。
【００１６】
回生ダイオード４は、回生ライン３の途中部位であって、昇圧電源Ｐとリレー用トランジスタ２との間に配置されている。この回生ダイオード４は、カソード端子が昇圧電源Ｐ側に接続され、アノード端子がリレーＲのコイルＲ１側に接続されている。このような回生ダイオード４は、リレーＲのコイルＲ１側から昇圧電源Ｐ側にのみ電流を通過させる。
【００１７】
回生切替トランジスタ５は、ｐ型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であり、ゲート端子が制御部９に接続されている。この回生切替トランジスタ５は、回生ライン３の途中部位であって昇圧電源Ｐと車両用電源Ｂとの間に配置されており、ソース端子が昇圧電源Ｐ側に接続され、ドレイン端子が車両用電源Ｂ側に接続されている。この回生切替トランジスタ５は、制御部９から入力される制御信号によってオン状態とオフ状態とを切り替える。回生切替トランジスタ５がオン状態とされると、昇圧電源Ｐ側から車両用電源Ｂ側に電流が通過可能となる。このように回生切替トランジスタ５において電流が通過可能とされることによって、コイルＲ１で発生した回生電力による電流を回生ライン３を介して車両用電源Ｂに供給することが可能となる。なお、保護ダイオード６は、このような回生切替トランジスタ５に併設されており、車両用電源Ｂの電圧が昇圧電源Ｐよりも高くなった場合に  車両用電源Ｂ側から昇圧電源Ｐ側に電流を通過可能としている。
【００１８】
第１電圧計７は、車両用電源ＢにおいてコンデンサＢ２と電源用ダイオードＢ３との間に接続されており、コンデンサＢ２の電圧を計測し、その計測結果を制御部９に向けて出力する。第２電圧計８は、昇圧電源のコンデンサＰ１と回生ダイオード４との間に接続されており、コンデンサＰ１の電圧を計測し、その計測結果を制御部９に向けて出力する。
【００１９】
制御部９は、外部から入力される指令信号に基づいて、リレー用トランジスタ２のオンオフ状態を切り替える。また、本実施形態において制御部９は、第１電圧計７から入力される車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧値と、第２電圧計８から入力される昇圧電源ＰのコンデンサＰ１の電圧値とに基づいて、回生切替トランジスタ５のオンオフ状態を切り替える。例えば、本実施形態において制御部９は、車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧が昇圧電源ＰのコンデンサＰ１よりも高い場合や同じ程度の場合には、回生切替トランジスタ５をオフ状態のままとし、リレーＲのコイルＲ１から出力された回生電力を昇圧電源ＰのコンデンサＰ１のみで蓄えさせる。一方、制御部９は、車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧が昇圧電源ＰのコンデンサＰ１よりも低い場合には、回生切替トランジスタ５をオフ状態からオン状態に切り替え、リレーＲのコイルＲ１から出力された回生電力を昇圧電源ＰのコンデンサＰ１と車両用電源ＢのコンデンサＢ２との両方で蓄えさせる。
【００２０】
このような構成の本実施形態の電源制御装置１においては、制御部９の制御の下、リレー用トランジスタ２のオンオフ状態が切り替えられ、リレー用トランジスタ２がオン状態の場合にリレーＲのコイルＲ１に電流が流れてリレーＲのスイッチＲ２が閉じることによって負荷Ｌに電流が供給される。また、制御部９の制御の下、リレー用トランジスタ２がオン状態からオフ状態に切り替えると、切換直後にリレーＲのコイルＲ１にて回生電力が発生する。このとき、制御部９は、車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧が昇圧電源ＰのコンデンサＰ１よりも高い場合や同じ程度の場合には、回生切替トランジスタ５をオフ状態のままとする。この結果、回生電力による電流は、回生ライン３を介して昇圧電源ＰのコンデンサＰ１のみに供給される。一方、制御部９は、車両用電源ＢのコンデンサＢ２の電圧が昇圧電源ＰのコンデンサＰ１よりも低い場合には、回生切替トランジスタ５をオン状態とする。この結果、回生電力による電流は、昇圧電源ＰのコンデンサＰ１と車両用電源ＢのコンデンサＢ２との両方に供給される。
【００２１】
以上のように、本実施形態の電源制御装置１によれば、回生ライン３を介してリレーＲのコイルＲ１で発生した回生電力を昇圧電源ＰのコンデンサＰ１に蓄電することができる。さらに、昇圧電源ＰのコンデンサＰ１の電圧が高い場合には、回生切替トランジスタ５をオン状態とすることにより、昇圧電源ＰのコンデンサＰ１に加えて車両用電源ＢのコンデンサＢ２に蓄電することができる。このような本実施形態の電源制御装置１によれば、リレーＲをオン状態からオフ状態に切り替えた際にコイルＲ１で発生した回生電力を、昇圧電源Ｐあるいは車両用電源Ｂの出力電力の一部として用いることができる。よって、本実施形態の電源制御装置１によれば、リレーＲをオフ状態とした場合の回生電力を有効利用することができる。
【００２２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１……電源制御装置、２……リレー用トランジスタ（スイッチング素子）、３……回生ライン、４……回生ダイオード、５……回生切替トランジスタ（回生切替スイッチング素子）、６……保護ダイオード、７……第１電圧計、８……第２電圧計、９……制御部、Ｂ……車両用電源、Ｂ１……バッテリ、Ｂ２……コンデンサ、Ｂ３……電源用ダイオード、Ｌ……負荷、Ｌ１……接続ライン、Ｐ……昇圧電源、Ｐ１……コンデンサ、Ｒ……リレー、Ｒ１……コイル、Ｒ２……スイッチ
【図１】
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