(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部と蓄電部との間の第１通電経路に設けられるとともに前記第１通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第１充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第２通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第２充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部の出力状態を判断する制御部と、
を有し、
前記制御部は、所定の充電条件の成立時に、前記蓄電部の出力電圧が第２閾値電圧よりも大きい場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が第１範囲内である場合に前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第２閾値電圧よりも小さい第１閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第１範囲よりも値の大きい範囲である第２範囲内である場合に、前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第２充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第１閾値電圧よりも大きく前記第２閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第１範囲よりも値の大きい範囲内であり且つ前記第２範囲よりも値の小さい範囲内である場合に前記第１充電回路及び前記第２充電回路をいずれも動作させる
電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１充電回路及び前記第２充電回路の少なくともいずれかを動作させているときに前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、前記蓄電部が前記所定の満充電状態に達したと判断した場合、前記第１充電回路及び前記第２充電回路の動作を停止させた後、前記第１充電回路及び前記第２充電回路の動作停止中に前記検出部によって検出される検出値を監視し、監視中に前記蓄電部が所定の出力低下状態となった場合、前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させる請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２充電回路は、コイル部と、Ｎチャネル型ＦＥＴとして構成されるとともにドレインが前記入力側導電路に電気的に接続され且つソースが前記コイル部の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作する前記スイッチング素子と、前記スイッチング素子のソースと前記コイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第２のスイッチング素子又はダイオードとを含み、前記コイル部の他端が前記出力側導電路を介して前記蓄電部に電気的に接続されており、
前記制御部は、前記所定の充電条件の成立時に前記蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きい場合に前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させる請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電源部の出力電圧を反映した値を検出する電源部側検出部を備え、
前記制御部は、前記所定の充電条件の成立時に前記電源部側検出部の検出値が示す電圧値と前記検出部の検出値が示す電圧値との差が前記第１範囲内である場合、前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させ、前記所定の充電条件の成立時に前記電源部側検出部の検出値が示す電圧値と前記検出部の検出値が示す電圧値との差が前記第２範囲内である場合に、前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第２充電回路のみを動作させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源部からの電力を利用して蓄電部を充電する技術として、特許文献１、２のような技術が提案されている。特許文献１には、バッテリと電気二重層コンデンサとが経路遮断用スイッチング素子及び電流制限抵抗を介して接続され、この電流制限抵抗によって電流を制限しながら電気二重層コンデンサの充電を行う構成が開示されている。特許文献２には、バッテリと電気二重層コンデンサとが降圧ＤＣＤＣコンバータを介して接続される構成が開示されており、この技術は、スイッチング素子のスイッチング動作により電流を制御しながら電気二重層コンデンサの充電を行う構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８６２０７４号公報
【特許文献２】特許第５６１８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の充電方式（抵抗部によって充電電流を制限する方式）は、抵抗部の抵抗値を大きくすると充電電流が小さくなるため、蓄電部の充電に時間がかかるようになる。従って、充電速度を高める場合には抵抗部の抵抗値をある程度小さく抑える必要があるが、抵抗値が小さいと蓄電部（充電対象）の電圧が小さい場合に大きな充電電流が流れ、充電時の発熱が問題となる。一方、特許文献２の充電方式（スイッチング素子のスイッチングによって充電電流を制御する方式）は、スイッチング動作に伴うノイズ発生等の問題がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、電源部からの電力を利用して蓄電部を充電することができる電源装置を、発熱及びノイズ発生の抑制を図り得る構成で実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電源装置は、
電源部と蓄電部との間の第１通電経路に設けられるとともに前記第１通電経路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部が通電状態であるときに前記電源部からの電力に基づく充電電流が流れる抵抗部と、を有する第１充電回路と、
前記電源部と前記蓄電部との間の第２通電経路に設けられたスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子がオンオフ動作することにより前記電源部に電気的に接続された入力側導電路に印加された入力電圧を変換し、前記蓄電部に電気的に接続された出力側導電路に出力する第２充電回路と、
前記蓄電部の出力電圧を反映した値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される検出値に基づいて前記蓄電部の出力状態を判断する制御部と、
を有し、
前記制御部は、所定の充電条件の成立時に、前記蓄電部の出力電圧が第２閾値電圧よりも大きい場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が第１範囲内である場合に前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第２閾値電圧よりも小さい第１閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第１範囲よりも値の大きい範囲である第２範囲内である場合に、前記第１充電回路及び前記第２充電回路のうち前記第２充電回路のみを動作させ、前記蓄電部の出力電圧が前記第１閾値電圧よりも大きく前記第２閾値電圧以下である場合又は前記電源部の出力電圧と前記蓄電部の出力電圧との差が前記第１範囲よりも値の大きい範囲内であり且つ前記第２範囲よりも値の小さい範囲内である場合に前記第１充電回路及び前記第２充電回路をいずれも動作させる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の電源装置は、蓄電部の出力状態が相対的に高い場合には、第２充電回路を動作させずに第１充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができるため、スイッチング動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。また、蓄電部の出力状態が相対的に高い場合、蓄電部の出力が低い場合と比較して抵抗部を流れる充電電流を抑えることができるため、蓄電部の出力が低い場合よりも発熱量を抑制することができる。
また、蓄電部の出力状態が相対的に高い場合に該当しない場合、少なくとも第２充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。このように、第１充電回路を動作させると発熱が大きくなる状態のときには、蓄電部に与える充電電流の一部又は全部を第２充電回路によって生じさせることにより、第１充電回路の動作に起因する発熱を抑制することができる。
よって、電源部からの電力を利用して蓄電部を充電することができる電源装置を、発熱及びノイズの抑制を図り得る構成で実現しうる。
【０００９】
更に、中間電圧状態、中間電圧状態よりも高い電圧状態、中間電圧状態よりも低い電圧状態のうち、中間電圧状態よりも低い電圧状態のとき、即ち、３つの状態において蓄電部の電圧が最も低い状態のときには、第１充電回路を動作させずに第２充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。つまり、第１充電回路を動作させると抵抗部に大きな電流が流れる状態では、第１充電回路を動作させずに第２充電回路を動作させ、発熱量を抑えることができる。
また、中間電圧状態のときには、第１充電回路と第２充電回路をいずれも動作させることができるため、蓄電部に対してより多くの充電電流を供給することができ、より迅速に充電量を上昇させることができる。
中間電圧状態よりも高い電圧状態のとき、即ち、３つの状態において蓄電部の電圧が最も高い状態のときには、第２充電回路を動作させずに第１充電回路を動作させて蓄電部へ充電電流を供給することができる。これにより、第２充電回路の動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。しかも、蓄電部の電圧が最も高い状態であるため、抵抗部を流れる電流はより低くなり、発熱は抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の電源装置を含んだ車載電源システムを例示するブロック図である。
【図２】図１の車載電源システムを具体化して例示する回路図である。
【図３】実施例１の電源装置で行われる充電制御の流れを例示するフローチャートである。
【図４】他の実施例の電源装置を含んだ車載電源システムを例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、発明の望ましい例を示す。
【００１３】
制御部は、第１充電回路及び第２充電回路の少なくともいずれかを動作させているときに検出部によって検出される検出値に基づいて蓄電部が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、蓄電部が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第１充電回路及び第２充電回路の動作を停止させた後、第１充電回路及び第２充電回路の動作停止中に検出部によって検出される検出値を監視し、監視中に蓄電部が所定の出力低下状態となった場合、第１充電回路及び第２充電回路のうち第１充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【００１４】
蓄電部が満充電状態に達した後、満充電近くの電圧状態で蓄電部に対して充電電流を補充する場合、第１充電回路を動作させて充電電流を供給することで、スイッチングノイズを抑えつつ蓄電部を充電することができる。相対的に高い電圧状態での補充であれば第１充電回路を動作させるときの発熱量が抑えられるため、有利である。
【００１５】
第２充電回路は、コイル部と、Ｎチャネル型ＦＥＴとして構成されるとともにドレインが入力側導電路に電気的に接続され且つソースがコイル部の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作するスイッチング素子と、スイッチング素子のソースとコイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第２のスイッチング素子又はダイオードとを含み、コイル部の他端が出力側導電路を介して蓄電部に電気的に接続された構成であってもよい。そして、制御部は、所定の充電条件の成立時に蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きい場合に第１充電回路及び第２充電回路のうち前記第１充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【００１６】
この構成では、第２充電回路の一部をなすスイッチング素子（Ｎチャネル型ＦＥＴ）のオンオフを制御することで、電圧変換を行うことができ、蓄電部に充電電流を供給することができる。但し、この第２充電回路の構成の場合、蓄電部の出力電圧がある程度高くなると、スイッチング素子（Ｎチャネル型ＦＥＴ）を確実に駆動するためには、相応の手段（例えば、チャージポンプ回路など）が必要となる。これに対し、上記構成では、蓄電部の出力電圧が所定閾値よりも大きくなり、スイッチング素子を駆動できなくなる可能性が高まった状況下では第２充電回路を動作させずに第１充電回路を動作させるため、構成の簡略化を図り易くなる。
【００１７】
電源装置は、電源部の出力電圧を反映した値を検出する電源部側検出部を備えていてもよい。制御部は、所定の充電条件の成立時に電源部側検出部の検出値が示す電圧値と検出部の検出値が示す電圧値との差が第１範囲内である場合、第１充電回路及び第２充電回路のうち第１充電回路のみを動作させ、所定の充電条件の成立時に電源部側検出部の検出値が示す電圧値と検出部の検出値が示す電圧値との差が第１範囲よりも値の大きい範囲である第２範囲内である場合に、第１充電回路及び第２充電回路のうち第２充電回路のみを動作させる構成であってもよい。
【００１８】
電源部側の電圧値と蓄電部側の電圧値との差が大きいほど、第１充電回路を動作させるときに抵抗部に流れる電流が大きくなる。よって、上記構成のように、電源部側の電圧値と蓄電部側の電圧値との差が相対的に小さい場合に第１充電回路のみを動作させ、相対的に大きい場合に第２充電回路のみを動作させることで、電源部と蓄電部の電位差をより適切に考慮した切り替えが可能となる。特に、電源部の電圧が変動する場合にその効果が顕著になる。
【００１９】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
図１で示す車載電源システム１００は、主電源としての電源部９１、補助電源としての蓄電部９２、蓄電部９２への充電を制御する電源装置１、蓄電部９２からの放電経路の切り替えを行う放電回路９４などを備えた車両用の電源システムとして構成されている。この車載電源システム１００は、所定の時期に電源部９１によって蓄電部９２を充電し得るシステムとなっている。また、この車載電源システム１００は、電源部９１又は蓄電部９２からの電力を用いて負荷９５に対して電流を供給し得るシステムとなっており、例えば、電源部９１が正常状態であるとき（例えば、電源部９１の出力電圧が所定の異常電圧以上である場合など）には、電源部９１の電力によって負荷９５を動作させることができ、所定の時期（例えば、電源部９１の出力電圧が所定の異常電圧未満に低下した場合など）には、放電回路９４のスイッチ部をオン動作させて蓄電部９２を放電させ、蓄電部９２の電力によって負荷９５を動作させることができるようになっている。
【００２０】
電源部９１は、公知の蓄電手段によって構成されており、図１の例では電源部９１が鉛バッテリとして構成されている。電源部９１は、電線部８１に対して自身の充電量に応じた出力電圧を印加する構成をなす。電源部９１の高電位側の端子は電線部８１に電気的に接続されており、電源部９１の低電位側の端子はグラウンドに電気的に接続されている。電源部９１は、満充電時の出力電圧が例えば１２Ｖであり、満充電時には高電位側の端子が１２Ｖ程度に保たれる。なお、電源部９１に接続された電線部８１には、例えばオルタネータなども接続されている。
【００２１】
蓄電部９２は、公知の蓄電手段によって構成されており、図１の例では蓄電部９２が電気二重層コンデンサとして構成されている。蓄電部９２は、電線部８２に対して自身の充電量に応じた出力電圧を印加する構成をなす。蓄電部９２の高電位側の端子は電線部８２に電気的に接続されており、蓄電部９２の低電位側の端子はグラウンドに電気的に接続されている。
【００２２】
負荷９５は、電源部９１からの電力供給を受けて動作する車載部品である。図１の構成では、放電回路９４が放電状態に切り替えられているときに、蓄電部９２から負荷９５に対して電力が供給され得る。負荷９５は、モータなどのアクチュエータ、ライトなどの表示装置、オーディオ機器、ナビゲーションシステムなどの様々な車載用電気部品が対象となり得る。図１では１つの負荷９５のみを例示しているが、電源部９１及び蓄電部９２から電力供給を受け得る負荷の数は限定されない。
【００２３】
図１のように、電源装置１は、第１充電回路２０、第２充電回路３０、電圧検出回路４０、制御装置５０などを備える。
【００２４】
第１充電回路２０は、抵抗充電を行う抵抗充電回路として構成されている。第１充電回路２０は、ダイオード２２と、抵抗部２４と、スイッチ部２６とを備える。第１充電回路２０は、電源部９１と蓄電部９２との間の第１通電経路７１に充電電流を流し得る回路である。図２の例では、ダイオード２２と抵抗部２４とスイッチ部２６とが直列に接続された形で第１通電経路７１が構成されている。
【００２５】
ダイオード２２は、アノードが第１導電路１１に電気的に接続され、カソードがスイッチ部２６のエミッタに電気的に接続されており、蓄電部９２側から電源部９１側への電流の流れ込みを防ぐ機能を有する。
【００２６】
抵抗部２４は、一端がスイッチ部２６のコレクタに電気的に接続されており、他端が第２導電路１２を介して蓄電部９２の高電位側の端子に電気的に接続されている。抵抗部２４は、スイッチ部２６がオン状態であるとき、即ち、スイッチ部２６が通電状態であるときに電源部９１からの電力に基づく充電電流が流れる構成をなす。
【００２７】
スイッチ部２６は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタとして構成されており、エミッタがダイオード２２のカソードに電気的に接続され、コレクタが抵抗部２４の一端に電気的に接続されている。スイッチ部２６のベースには駆動回路５１が接続され、駆動回路５１からの駆動信号がベースに入力される構成をなす。スイッチ部２６は、第１通電経路７１を通電状態と非通電状態とに切り替える機能を有する。具体的には、駆動回路５１からスイッチ部２６のベースに対してオン信号が入力されているときにスイッチ部２６がオン状態となり、このオン状態のときに第１通電経路７１が通電状態となる。駆動回路５１からスイッチ部２６のベースに対してオフ信号が入力されているときにスイッチ部２６はオフ状態となり、このオフ状態のときに第１通電経路７１が非通電状態となる。つまり、第１充電回路２０は、スイッチ部２６のベースに対してオン信号が入力している場合にのみ抵抗部２４を介して充電電流が流れるようになっている。
【００２８】
第２充電回路３０は、電源部９１と蓄電部９２との間の第２通電経路７２に設けられたスイッチング素子３２を備えたスイッチング式の充電回路として構成されている。第２充電回路３０は、同期整流式のＤＣＤＣコンバータとして構成され、スイッチング素子３２がオンオフ動作することにより電源部９１に電気的に接続された第１導電路１１に印加された入力電圧を変換し、蓄電部９２に電気的に接続された第２導電路１２に出力する。
【００２９】
第２充電回路３０は、第１導電路１１に印加された入力電圧を降圧し、降圧された出力電圧を第２導電路１２に印加する降圧式のＤＣＤＣコンバータであってもよく、第１導電路１１に印加された入力電圧を昇圧し、昇圧された出力電圧を第２導電路１２に印加する昇圧式のＤＣＤＣコンバータであってもよい。以下では、蓄電部９２の満充電時の出力電圧が電源部９１の満充電時の出力電圧よりも低くなっており、第２充電回路３０が降圧型ＤＣＤＣコンバータとして機能する例を代表例として説明する。この例では、制御装置５０からスイッチング素子３２，３４に対してＰＷＭ信号が相補的に出力されることに応じてスイッチング素子３２，３４がスイッチング動作し、入力側導電路である第１導電路１１に印加された直流電圧が降圧されて出力側導電路である第２導電路１２に出力される。
【００３０】
第２充電回路３０は、それぞれＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されるスイッチング素子３２，３４と、コイル部３６とを備える。ハイサイド側のスイッチング素子３２は、第１導電路１１と第２導電路１２との間に設けられ、スイッチング素子３２とグラウンドとの間には、ローサイド側のスイッチング素子３４が設けられている。ハイサイド側のスイッチング素子３２のドレインには第１導電路１１が電気的に接続され、ソースにはローサイド側のスイッチング素子３４のドレイン及びコイル部３６の一端が電気的に接続されている。スイッチング素子３２のゲートには制御装置５０からの第１の信号線が接続され、このゲートには制御装置５０からのオン信号（駆動信号）又はオフ信号（非駆動信号）が入力される。スイッチング素子３２は、外部からゲートに与えられる制御信号（ＰＷＭ信号）に応じてオンオフ動作する。ローサイド側のスイッチング素子３４は、第２のスイッチング素子の一例に相当し、ドレインがスイッチング素子３２とコイル部３６とを接続する接続部に電気的に接続され、ソースがグラウンドに電気的に接続され、ゲートには制御装置５０からの第２の信号線が接続されている。スイッチング素子３４のゲートには制御装置５０からのオン信号（駆動信号）又はオフ信号（非駆動信号）が入力される。スイッチング素子３４は、外部からゲートに与えられる制御信号（ＰＷＭ信号）に応じてオンオフ動作し、スイッチング素子３２と同期して動作する。コイル部３６の他端は、出力側導電路である第２導電路１２に接続されている。即ち、コイル部３６は、第２導電路１２を介して蓄電部９２に電気的に接続されている。なお、スイッチング素子３４をダイオードに変更し、同期整流式としなくてもよい。
【００３１】
電圧検出回路４０は、検出部の一例に相当し、蓄電部９２の出力電圧を反映した値を検出する機能を有する。図２の例では、電圧検出回路４０は、第２導電路１２とグラウンドとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧回路が構成され、第２導電路１２に印加された電圧を分圧する構成をなす。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって構成される分圧回路は、第２導電路１２の電圧値を分圧した分圧値を制御部５３に入力する。抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１によって構成される回路は、入力ノイズを除去するフィルタ回路である。制御部５３は、電圧検出回路４０から入力される入力値（検出値）によって第２導電路１２の電圧値を把握する。図２の例では、電圧検出回路４０の一例を示しているが、第２導電路１２の電圧値を検出し得る構成であれば公知の他の電圧検出回路を用いてもよい。
【００３２】
第２充電回路３０には、コイル部３６を流れるインダクタ電流を検出する図示しない電流検出回路なども設けられている。制御部５３は、電流検出回路の検出値に基づいてフィードバック制御を行うことで出力電流を制御することができる。
【００３３】
制御装置５０は、制御部５３、駆動回路５１，５２などを備える。制御部５３は、例えば、マイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ等の演算装置、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ装置などを有する。駆動回路５１は、制御部５３からの信号に応じてスイッチ部５６に対するオン信号とオフ信号を切り替える機能を有する。駆動回路５２は、制御部５３からの信号に応じたＰＷＭ信号を出力する機能を有しており、例えば制御部５３で生成されたＰＷＭ信号をスイッチング素子３２，３４の各々のゲートに相補的に分配する構成をなす。
【００３４】
次に、制御部５３で行われる充電制御について説明する。
制御部５３は、例えば所定の開始条件の成立時（例えばイグニッション信号がオフからオンに切り替わった時）に図３で示す充電制御を開始する。制御部５３は、図３の充電制御を開始した後、まず、ステップＳ１の処理を行い、電圧検出回路４０から入力される検出値（第２導電路１２の電圧を示す値）を確認する。制御部５３は、ステップＳ１の処理の後、ステップＳ２の処理を行い、第２導電路１２の電圧値ＶＣ（以下、コンデンサ電圧ＶＣともいう）が第１閾値電圧Ｖ１以下であるか否かを判断する。制御部５３は、ステップＳ２の処理において、第２導電路１２の電圧値ＶＣが第１閾値電圧Ｖ１以下であると判断した場合、ステップＳ５の処理を行い、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第２充電回路３０のみを動作させて蓄電部９２の充電を行う。
【００３５】
ステップＳ５で実行される第２充電回路３０の動作とは、即ち、スイッチング方式での充電動作である。具体的には、制御部５３は、公知の方式でフィードバック制御を行い、電圧検出回路４０によって特定される第２導電路１２の電圧値（出力電圧値）と予め設定された目標電圧値とに基づいて出力電圧値を目標電圧値に近づけるように新たなデューティ生成するフィードバック演算を、ＰＩＤ演算方式などの公知の演算方式を用いて短い時間間隔で行う。制御部５３は、このようなフィードバック演算によってデューティを更新する毎に、新たに設定されたデューティのＰＷＭ信号を駆動回路５２に出力する。駆動回路５２は、制御部５３で生成されたＰＷＭ信号を、スイッチング素子３２，３４の各々のゲートに対してデッドタイムを設定した形で相補的に分配する。これにより、スイッチング素子３２をオン状態としスイッチング素子３４をオフ状態とした第１状態と、スイッチング素子３２をオフ状態としスイッチング素子３４をオン状態とした第２状態とが交互に切り替えられ、この切り替えが繰り返されると、第１導電路１１に印加された入力電圧（直流電圧）が降圧され、降圧された出力電圧が第２導電路１２に印加される。第２導電路１２に印加される出力電圧は、スイッチング素子３２のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて定まる。
【００３６】
制御部５３は、ステップＳ５の開始時点でこのようなスイッチング方式での充電動作（第２充電回路３０のみによる充電動作）が実行されていない場合、ステップＳ５にてスイッチング方式での充電動作を開始し、ステップＳ５の開始時点で既に実行されている場合には、スイッチング方式での充電動作を継続する。制御部５３は、このようなスイッチング方式での充電動作を、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８のいずれかの処理が実行されるまで継続する。なお、制御部５３は、ステップＳ２からステップＳ５の処理に移行し、第１充電回路２０の動作開始又は動作継続を行った後には、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を行う。
【００３７】
このように、制御部５３は、電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づき蓄電部９２の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に蓄電部９２の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第２充電回路３０のみを動作させる。この例では、電圧検出回路４０によって検出される第２導電路１２の電圧（コンデンサ電圧）ＶＣが第１閾値電圧Ｖ１以下である状態が「所定の低電圧状態」である。また、第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第１閾値電圧Ｖ１以下である状態は、蓄電部９２の出力が後述する中間電圧状態よりも低い電圧状態にも相当する。また、本構成では、第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下である時が「所定の充電条件の成立時」である。
【００３８】
制御部５３は、ステップＳ２の処理において、「第２導電路１２の電圧値ＶＣが第１閾値電圧Ｖ１以下」ではないと判断した場合、ステップＳ３の処理を行い、「第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第１閾値電圧Ｖ１より大きく且つ第２閾値電圧Ｖ２以下」であるか否かを判断する。制御部５３は、ステップＳ３の処理において、「第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第１閾値電圧Ｖ１より大きく且つ第２閾値電圧Ｖ２以下」であると判断した場合、ステップＳ６の処理を行い、第１充電回路２０と第２充電回路３０をいずれも動作させて蓄電部９２の充電を行う。
【００３９】
制御部５３は、第２充電回路３０を動作させる場合、ステップＳ５で実施される上述の動作方式と同様の方式で第２充電回路３０を駆動する。また、制御部５３は、第１充電回路２０を動作させる場合、駆動回路５１に対して駆動信号を与え、駆動回路５１はこの駆動信号が与えられている間、スイッチ部２６に対してオン信号を出力する。このように制御部５３によって第１充電回路２０を動作させる指示が継続し、第１充電回路２０を動作させる制御が行われている間はスイッチ部２６が継続的にオン状態となり、電源部９１から蓄電部９２へと充電電流が流れる。
【００４０】
このように、制御部５３は、所定の充電条件の成立時に蓄電部９３の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０をいずれも動作させる。この例では、電圧検出回路４０によって検出される第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第１閾値電圧Ｖ１を超え且つ第２閾値電圧Ｖ２以下である状態が「所定の中間電圧状態」である。
【００４１】
制御部５３は、ステップＳ３の処理において、「第２導電路１２の電圧値ＶＣが第１閾値電圧Ｖ１よりも大きく且つ第２閾値電圧Ｖ２以下」ではないと判断した場合、ステップＳ４の処理を行い、「第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第２閾値電圧Ｖ２より大きく且つ充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下」であるか否かを判断する。制御部５３は、ステップＳ４の処理において、「第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第２閾値電圧Ｖ２より大きく且つ充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下」であると判断した場合、ステップＳ７の処理を行い、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させて蓄電部９２の充電を行う。
【００４２】
このように、制御部５３は、電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づき蓄電部９２の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に蓄電部９２の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させる。この例では、電圧検出回路４０によって検出される第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第２閾値電圧Ｖ２を超え且つ充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下である状態が「所定の高電圧状態」である。また、第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）が第２閾値電圧Ｖ２を超える状態は、蓄電部９２の出力が後述する中間電圧状態よりも高い電圧状態にも相当する。
【００４３】
制御部５３は、ステップＳ４の処理において、「第２導電路１２の電圧値ＶＣが第２閾値電圧Ｖ２よりも大きく且つ充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下」ではないと判断した場合、ステップＳ８の処理を行い、第１充電回路２０及び第２充電回路３０をいずれも停止させる。制御部５３は、ステップＳ８の処理により第１充電回路２０及び第２充電回路３０を停止させた後も第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）を継続的に監視するが、第２導電路１２の電圧値ＶＣが充電目標電圧Ｖｔｇｔを超えている間は、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４においていずれもＮｏの判断がなされるため、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の停止状態は継続する。
【００４４】
このように、制御部５３は、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の少なくともいずれかを動作させているときに電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づいて蓄電部９２が所定の満充電状態に達したか否かを判断し、蓄電部９２が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作を停止させる。なお、「電圧検出回路４０によって検出される第２導電路１２の電圧値ＶＣが充電目標電圧Ｖｔｇｔを超えた状態」が、「蓄電部９２が所定の満充電状態に達した状態」の一例に相当する。
【００４５】
制御部５３は、ステップＳ８にて第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作を停止させた後、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作停止中に電圧検出回路４０によって検出される第２導電路１２の電圧値ＶＣ（コンデンサ電圧）を監視する。そして漏れ電流などにより、監視中に第２導電路１２の電圧値ＶＣが充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下となった場合、第２導電路１２の電圧値ＶＣが第２閾値電圧Ｖ２以下に低下しない限り、制御部５３はステップＳ４でＹｅｓの判断（即ち、ステップＳ７への移行）を行い、ステップＳ７にて第１充電回路２０を用いた充電（抵抗方式での充電）を行う。このように、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作停止中に電圧検出回路４０によって検出される検出値（第２導電路１２の電圧値ＶＣ）が充電目標電圧Ｖｔｇｔ以下となった場合（即ち、蓄電部９２が所定の出力低下状態となった場合）、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させて蓄電部９２の充電を行う。
【００４６】
以上のように、電源装置１は、制御部５３が、電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づいて蓄電部９２の出力状態を判断する。そして、所定の充電条件の成立時に蓄電部９２の出力状態が所定の高電圧状態に該当する場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させ、該当しない場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち少なくとも第２充電回路３０を動作させる。
【００４７】
つまり、蓄電部９２の出力状態が相対的に高い場合には、第２充電回路３０を動作させずに第１充電回路２０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができるため、スイッチング動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。また、蓄電部９２の出力状態が相対的に高い場合、蓄電部９２の出力が低い場合と比較して抵抗部２４を流れる充電電流を抑えることができるため、蓄電部９２の出力が低い場合よりも発熱量を抑制することができる。また、蓄電部９２の出力状態が所定の高電圧状態に該当しない場合、少なくとも第２充電回路３０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができる。このように、第１充電回路２０を動作させると発熱が大きくなる状態のときには、蓄電部９２に与える充電電流の一部又は全部を第２充電回路３０によって生じさせることにより、第１充電回路２０の動作に起因する発熱を抑制することができる。
【００４８】
更に、制御部５３は、電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づき蓄電部９２の出力状態を判断する。そして、所定の充電条件の成立時に蓄電部９２の出力状態が所定の低電圧状態に該当する場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第２充電回路３０のみを動作させ、該当しない場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち少なくとも第１充電回路２０を動作させる。
【００４９】
この構成では、蓄電部９２の出力状態が相対的に低い場合には、第１充電回路２０を動作させずに第２充電回路３０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができる。つまり、電源部９１と蓄電部９２との電位差が相対的に大きくなる状態、即ち、第１充電回路２０を動作させると抵抗部２４に大きな電流が流れ発熱が大きくなる状態のときには、第２充電回路３０のみを動作させることで抵抗部２４での発熱を抑制することができる。また、蓄電部９２の出力状態が所定の低電圧状態に該当しない場合、少なくとも第１充電回路２０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができる。このように、蓄電部９２の出力が相対的に高い状態、即ち、第１充電回路２０を動作させたときに抵抗部２４を流れる充電電流が相対的に低くなり発熱が抑えられる状態のときには、蓄電部９２に与える充電電流の一部又は全部を第１充電回路２０によって生じさせることにより、第２充電回路３０の動作停止又は動作の軽減を図ることができる。
【００５０】
制御部５３は、電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づき蓄電部９２の出力状態を判断し、所定の充電条件の成立時に、蓄電部９２の出力状態が所定の中間電圧状態に該当する場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０をいずれも動作させる。また、蓄電部９２の出力が中間電圧状態よりも高い電圧状態である場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させ、蓄電部９２の出力が中間電圧状態よりも低い電圧状態である場合には第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第２充電回路３０のみを動作させる。
【００５１】
この構成では、中間電圧状態、中間電圧状態よりも高い電圧状態、中間電圧状態よりも低い電圧状態のうち、中間電圧状態よりも低い電圧状態のとき、即ち、３つの状態において蓄電部９２の電圧が最も低い状態のときには、第１充電回路２０を動作させずに第２充電回路３０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができる。つまり、第１充電回路２０を動作させると抵抗部２４に大きな電流が流れる状態では、第１充電回路２０を動作させずに第２充電回路３０を動作させ、発熱量を抑えることができる。また、中間電圧状態のときには、第１充電回路２０と第２充電回路３０をいずれも動作させることができるため、蓄電部９２に対してより多くの充電電流を供給することができ、より迅速に充電量を上昇させることができる。また、中間電圧状態よりも高い電圧状態のとき、即ち、３つの状態において蓄電部９２の電圧が最も高い状態のときには、第２充電回路３０を動作させずに第１充電回路２０を動作させて蓄電部９２へ充電電流を供給することができる。これにより、第２充電回路３０の動作に起因するノイズを抑えつつ充電を行うことができる。しかも、蓄電部９２の電圧が最も高い状態であるため、抵抗部２４を流れる電流はより低くなり、発熱は抑えられる。
【００５２】
制御部５３は、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の少なくともいずれかを動作させているときに電圧検出回路４０によって検出される検出値に基づいて蓄電部９２が所定の満充電状態に達したか否かを判断する。そして、蓄電部９２が所定の満充電状態に達したと判断した場合、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作を停止させた後、第１充電回路２０及び第２充電回路３０の動作停止中に電圧検出回路４０によって検出される検出値を監視し、監視中に蓄電部９２が所定の出力低下状態となった場合、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させる。
【００５３】
蓄電部９２が満充電状態に達した後、満充電近くの電圧状態で蓄電部９２に対して充電電流を補充する場合、第１充電回路２０を動作させて充電電流を供給することで、スイッチングノイズを抑えつつ蓄電部９２を充電することができる。相対的に高い電圧状態での補充であれば第１充電回路２０を動作させるときの発熱量が抑えられるため、有利である。
【００５４】
第２充電回路３０は、コイル部３６と、Ｎチャネル型ＦＥＴとして構成されるとともにドレインが第１導電路１１に電気的に接続され且つソースがコイル部３６の一端に電気的に接続され外部からゲートに与えられる制御信号に応じてオンオフ動作するスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２のソースとコイル部との間の接続部に一端が電気的に接続され他端がグラウンドに電気的に接続された第２のスイッチング素子３４とを含む。そして、コイル部３６の他端が第２導電路１２を介して蓄電部９２に電気的に接続されている。制御部５３は、所定の充電条件の成立時に蓄電部９２の出力電圧（第２導電路１２の電圧値ＶＣ）が所定閾値（第２閾値電圧Ｖ２）よりも大きい場合に第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち前記第１充電回路２０のみを動作させる。
【００５５】
この構成では、第２充電回路３０の一部をなすスイッチング素子３２（Ｎチャネル型ＦＥＴ）のオンオフを制御することで、電圧変換を行うことができ、蓄電部９２に充電電流を供給することができる。但し、この第２充電回路３０の構成の場合、蓄電部９２の出力電圧がある程度高くなると、スイッチング素子３２（Ｎチャネル型ＦＥＴ）を確実に駆動するためには、相応の手段（例えば、チャージポンプ回路など）が必要となる。これに対し、本構成の電源装置１は、蓄電部９２の出力電圧（第２導電路１２の電圧値ＶＣ）が所定閾値（第２閾値電圧Ｖ２）よりも大きくなり、スイッチング素子３２を駆動できなくなる可能性が高まった状況下では第２充電回路３０を動作させずに第１充電回路２０を動作させるため、チャージポンプ回路などが不要となり、構成の簡略化を図り易くなる。
【００５６】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上述した実施例において、電源部９１及び蓄電部９２の具体例はあくまで一例であり、いずれの例においても、電源部９１及び蓄電部９２の種類や発生電圧は上述した例に限定されず、様々に変更することができる。
（２）上述した実施例では負荷９５の一例を示したが、いずれの例においても、負荷の数や種類は特に限定されない。
（３）上述した実施例では、スイッチ部２６がＰＮＰ型のバイポーラトランジスタとして構成された例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部２６がＮＰＮ型のバイポーラトランジスタとして構成されていてもよい。また、スイッチ部２６は、バイポーラトランジスタに限定されず、他のスイッチ手段（ＭＯＳＦＥＴなどの公知の半導体スイッチ等）であってもよい。
（４）上述した実施例では、第１充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチ部を継続的にオン状態とすることで抵抗部を介して充電電流を流し、スイッチ部を継続的にオフ状態とすることで充電電流の供給を停止し得る構成であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第１充電回路として採用することができる。
（５）上述した実施例では、第２充電回路の一例を示したが、いずれの例においても、スイッチング素子のオンオフ動作によって電圧変換を行うことで所望の電圧又は電流を生成する充電回路であればよく、このような方式に該当する公知の様々な充電回路を第２充電回路として採用することができる。
（６）上述した実施例では、蓄電部９２の出力状態を蓄電部９２の出力電圧（具体的には電圧検出回路４０の検出電圧）によって把握する構成を例示したが、この例に限定されない。例えば、いずれの例においても、図２で示す車載電源システム１００を図４で示す車載電源システム２００のように変更してもよい。図４で示す車載電源システム２００において、電源装置２０１の回路構成は、第２電圧検出回路２４０を設けた点が図２で示す電源装置１の回路構成と異なっている。第２電圧検出回路２４０は、電源部側電圧検出部の一例に相当し、電源部９１の出力電圧を反映した値（具体的には電源部９１の出力電圧値）を検出する機能を有し、電圧検出回路４０と同様の回路構成をなしている。具体的には、第２電圧検出回路２４０は、第１導電路１１に電気的に接続され、第１導電路１１の電圧値を示す検出値を制御部５３に入力する構成をなす。図４の例でも制御部５３は図３と同様の充電制御を行うが、図４の例では、制御部５３は、図３のステップＳ１において、第２電圧検出回路２４０の検出値が示す電圧値と電圧検出回路４０の検出値が示す電圧値との差を検出し、この差によって蓄電部９２の出力状態を把握する。そして、ステップＳ２では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０が示す電圧値との差（即ち、電源部９１と蓄電部９２との出力電圧差）が「第１閾値以上」であるか否かを判断し、第１閾値以上である場合（即ち、蓄電部９２の出力電圧が相対的に低い場合）には、Ｓ５の処理を実施例１と同様の方式で行う。また、ステップＳ３では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０が示す電圧値との差が「第１閾値未満且つ第２閾値以上」であるか否かを判断し、「第１閾値未満且つ第２閾値以上」である場合（即ち、蓄電部９２の出力電圧が中程度の場合）には、Ｓ６の処理を実施例１と同様の方式で行う。また、ステップＳ４では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０が示す電圧値との差が「第２閾値未満且つ第３閾値以上」であるか否かを判断し、「第２閾値未満且つ第３閾値以上」である場合（即ち、蓄電部９２の出力電圧が相対的に高い場合）には、Ｓ７の処理を実施例１と同様の方式で行う。第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０が示す電圧値との差が第３閾値未満である間は、Ｓ８の処理が繰り返し実行されることになり、この期間は第１充電回路２０及び第２充電回路３０をいずれも停止させ、充電を停止する。なお、第１閾値は第２閾値よりも大きく、第２閾値は第３閾値よりも大きくなっている。
この例では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０が示す電圧値との差が第３閾値以上である時が「所定の充電条件の成立時」に相当する。そして、所定の充電条件の成立時に第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０の検出値が示す電圧値との差が第１範囲内である場合（即ち、第２閾値以上且つ第３閾値未満である場合）に第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第１充電回路２０のみを動作させる。なお、この例では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０の検出値が示す電圧値との差が第１範囲内である場合が所定の高電圧状態に相当する。また、所定の充電条件の成立時に第２電圧検出回路２４０の検出値が示す電圧値と電圧検出回路４０の検出値が示す電圧値との差が第１範囲よりも値の大きい範囲である第２範囲内である場合（即ち、第１閾値以上である場合）に、第１充電回路２０及び第２充電回路３０のうち第２充電回路３０のみを動作させる。なお、この例では、第２電圧検出回路２４０が示す電圧値と電圧検出回路４０の検出値が示す電圧値との差が第２範囲内である場合が所定の低電圧状態に相当する。
電源部９１側の電圧値と蓄電部９２側の電圧値との差が大きいほど、第１充電回路２０を動作させるときに抵抗部２４に流れる電流が大きくなる。よって、上記構成のように、電源部９１側の電圧値と蓄電部９２側の電圧値との差が相対的に小さい場合に第１充電回路２０のみを動作させ、相対的に大きい場合に第２充電回路３０のみを動作させることで、電源部９１と蓄電部９２の電位差をより適切に考慮した切り替えが可能となる。特に、電源部９１の電圧が変動する場合にその効果が顕著になる。
（７）実施例１では、第２導電路１２の電圧（コンデンサ電圧）ＶＣが充電目標電圧以下である時を「所定の充電条件の成立時」としたがこの例に限定されない。例えば、第２導電路１２の電圧（コンデンサ電圧）ＶＣが充電目標電圧以下であり且つ所定の異常状態（例えば、電源装置１の温度が所定温度以上である状態や地絡などが検出された状態等）に該当しない場合を「所定の充電条件の成立時」としてもよい。或いは、上述した条件以外の条件で「所定の充電条件」を予め定めてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１，２０１…電源装置
１１…第１導電路（入力側導電路）
１２…第２導電路（出力側導電路）
２０…第１充電回路
２４…抵抗部
２６…スイッチ部
３０…第２充電回路
３２…スイッチング素子
３４…スイッチング素子（第２のスイッチング素子）
３６…コイル部
４０…電圧検出回路（検出部）
７１…第１通電経路
７２…第２通電経路
９１…電源部
９２…蓄電部
２４０…第２電圧検出回路（電源部側検出部）
【図１】
0006536466.tif 000002
【図２】
0006536466.tif 000003
【図３】
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【図４】
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