(57)【要約】【課題】  異常発生時に動作機能の暫定的な維持を行なう昇圧装置を提供する。【解決手段】  昇圧装置６は、アイドルストップ後のエンジン再始動時にバッテリ電圧が低下すると、電圧検出回路１４および電流検出回路１３を用いて所定の目標電圧に出力電圧を昇圧する。過電流判定回路１７によって過電流が検出されるとスイッチング制御回路１６は目標電圧を下げて制御を行なう。また故障による内部の設定のずれにより目標電圧が上昇する等により過電圧が出力される場合は過電圧検出回路１５で禁止信号ＥＮＶを出力しスイッチング動作を停止するが、出力電圧が過電圧とならない範囲は昇圧動作を行なわせる。これにより、少なくとも１回は不具合なくエンジン始動ができる可能性が高まる。【選択図】        図３
2005229756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部の動作条件を観測する観測部と、
前記観測部で観測された動作条件が正常領域を逸脱した第１の領域にある場合でも前記電圧発生部に電圧発生動作を維持させ、前記観測された動作条件が前記第１の領域よりも前記正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、前記電圧発生部に前記電圧発生動作を停止させる制御部とを備える、電圧発生装置。
【請求項２】
前記動作条件は、前記電圧発生部に流れる電流が第１の電流値を超えて第２の電流値以下であれば前記第１の領域にあり、前記電流が前記第２の電流値を超えるときは前記第２の領域にある、請求項１に記載の電圧発生装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の領域において前記電圧発生部に流れる電流値が増大すると前記電圧発生部が出力する電圧の目標値を低下させる、請求項２に記載の電圧発生装置。
【請求項４】
前記動作条件は、前記電圧発生部が出力する電圧が第１の電圧値を超えて第２の電圧値以下であれば前記第１の領域にあり、前記電圧が前記第２の電圧値を超えるときは前記第２の領域にある、請求項１に記載の電圧発生装置。
【請求項５】
前記観測部は、
前記第１の電圧値を検出する電圧検出回路と、
前記第２の電圧値を検出する過電圧検出回路とを含み、
前記制御部は、前記電圧検出回路の出力に応じて前記電圧発生部の出力を前記目標電圧に設定するフィードバック制御を前記電圧発生部に対して行ない、前記過電圧検出回路の出力に応じて前記フィードバック制御を停止し前記電圧発生部に対して電圧発生動作を禁止する、請求項４に記載の電圧発生装置。
【請求項６】
蓄電手段と、
前記蓄電手段の出力電圧の降下を補償する電圧発生装置と、
エンジンの停止および始動を自動制御するエンジン自動停止制御手段とを備え、
前記電圧発生装置は、
入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部の動作条件を観測する観測部と、
前記観測部で観測された動作条件が正常領域を逸脱した第１の領域にある場合でも前記電圧発生部に電圧発生動作を維持させ、前記観測された動作条件が前記第１の領域よりも前記正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、前記電圧発生部に前記電圧発生動作を停止させる制御部とを含み、
前記エンジン自動停止制御手段は、前記動作条件が第１の領域にあることを一旦検知すると、エンジンの自動停止を禁止する、自動車。
【請求項７】
入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部を含む電圧発生装置を制御する制御方法であって、
前記電圧発生部の動作条件を観測し、前記動作条件が正常領域から逸脱した第１の領域にある場合でも前記電圧発生部に電圧発生動作を維持させるステップと、
前記観測された動作条件が前記第１の領域よりも前記正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、前記電圧発生部に前記電圧発生動作を停止させるステップとを備える、電圧発生装置の制御方法。
【請求項８】
前記動作条件は、前記電圧発生部に流れる電流が第１の電流値を超えて第２の電流値以下であれば第１の領域にあり、前記電流が前記第２の電流値を超えるときは第２の領域にある、請求項７に記載の電圧発生装置の制御方法。
【請求項９】
前記第１の領域においては、前記電圧発生部に流れる電流値が増大すると前記電圧発生部が出力する電圧の目標値を低下させる、請求項８に記載の電圧発生装置の制御方法。
【請求項１０】
前記動作条件は、前記電圧発生部が出力する電圧が第１の電圧値を超えて第２の電圧値以下であれば前記第１の領域にあり、前記電圧が前記第２の電圧値を超えるときは前記第２の領域にある、請求項７に記載の電圧発生装置の制御方法。
【請求項１１】
前記電圧発生装置は、前記第１の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記第２の電圧値を検出する過電圧検出回路とを含み、
前記制御方法は、
前記電圧検出回路の出力に応じて前記電圧発生部の出力を前記所定の目標電圧に設定するフィードバック制御を前記電圧発生部に対して行なうステップと、
前記過電圧検出回路の出力に応じて前記フィードバック制御を停止し前記電圧発生部に対して動作を禁止するステップとをさらに備える、請求項１０に記載の電圧発生装置の制御方法。
【請求項１２】
蓄電手段の出力電圧の変動を補償する電圧発生装置を備える自動車の制御方法であって、
前記電圧発生装置の動作条件を観測し、前記動作条件が正常領域から逸脱した第１の領域にある場合でも前記電圧発生装置に電圧発生動作を維持させるステップと、
前記動作条件が正常領域にある場合には車両の状態に応じてエンジンの停止および始動の制御を行なうステップと、
前記動作条件が第１の領域にあることを一旦検知すると、前記エンジンの自動停止を禁止するステップとを備える、自動車の制御方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源電圧の低下時に電気負荷へ昇圧した駆動電圧を供給する電圧発生装置、自動車、電圧発生装置の制御方法、自動車の制御方法、制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両が信号待ち等で停車した場合に、燃料消費量の節減および排気の低減を目的として、エンジンを一時的に自動停止させるアイドルストップ車両が実用化されている。
【０００３】
このようなアイドルストップ車両では、エンジン停止条件が成立し、かつ、車両が停止中であると推測されるときにエンジンが自動的に停止される。その後、エンジン始動条件が成立したときに、スタータによりエンジンが自動的に始動されてアイドルストップ車両は発進する。
【０００４】
スタータによるエンジンの始動には、かなりの電力が必要なことから、車両の停止および発進が頻繁に繰返される市街地走行時などでは、エンジンの始動頻度が増加し電源であるバッテリの消耗が甚だしくなる。
【０００５】
バッテリが消耗しているときに、停止状態にあるエンジンを始動すると、スタータによる電力の消費に伴いバッテリの電圧が一時的に大きく降下してしまう。バッテリに接続される電気負荷にはＣＰＵ（central processing unit）を内蔵しているもの、たとえばカーオーディオやカーナビゲーションシステムなどがある。バッテリ電圧がＣＰＵのリセット電圧（たとえば電気負荷の電源電圧８Ｖ）よりも降下してしまうと、ＣＰＵがリセットされ、走行中に保持されていた各種設定がリセットされてしまうという不具合が生ずる恐れがある。
【０００６】
このような、電気負荷の種々の不具合を解消するために、アイドルストップ後のエンジンの再始動時にバッテリ電圧が低下したとき、低下したバッテリ電圧を昇圧して電気負荷へ供給する技術が特開２００２−３８９８４号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３８９８４号公報
【特許文献２】特開２００２−７８２３９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１８６４６号公報
【特許文献４】特開２００３−２３５１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、ＤＣ／ＤＣコンバータのような電圧発生装置を用いる場合には、目標電流値や電圧値を超えた過電圧や過電流が検出されると回路保護のため電圧発生装置の動作を停止させる。すると電気負荷に供給されていた出力電圧が一気に低下してしまい、電圧補償ができず電気負荷の駆動をうまく制御できないという問題が生ずる。
【０００８】
図１０は、従来の過電流時の出力を説明するための波形図である。
【０００９】
図１０を参照して、電流値が３０Ａ以上を過電流として設定されている例を説明する。出力電流が３０Ａに至るまでは、出力電圧はバッテリの電圧降下を補償するための定電圧（たとえば１２Ｖ）を出力する。出力電流が増大すると、この出力電流の過電流を検出する過電流検出出力の電圧値が上昇していく。この電圧値が過電流検出しきい値を超えると、以降は電圧発生装置の動作を停止させる。
【００１０】
図１１は、従来の過電圧時における制御を説明するための波形図である。
【００１１】
図１１を参照して、出力電圧が何らかの原因によって昇圧の目標電圧（たとえば１２Ｖ）を超えて、電気負荷の耐圧に近い過電圧禁止しきい値（たとえば１６Ｖ）に到達したとする。すると、過電圧停止出力が出力され、以降は電圧発生装置は動作を停止するので入力電圧をそのまま出力する。なお図１１では、電圧発生装置の内部抵抗により、入力電圧よりも若干低い電圧が出力されている。
【００１２】
このように、通常のＤＣ／ＤＣコンバータのような電圧発生装置では、長い時間の連続動作を想定して設計されているので、素子保護などのため、異常時は動作を止めてしまうことが一般である。このような制御をアイドルストップ時におけるエンジン始動時の電圧降下を補償する電圧発生装置に適用すると、故障が発生した車両を修理工場に移動させるためにエンジンを始動させる際にも、必要な電気負荷の駆動がうまく制御できないという問題が発生する。
【００１３】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、可能な限り昇圧動作を維持することにより電気負荷における不具合発生を防止する電圧発生装置およびこれを搭載する自動車を提供することである。
【００１４】
この発明の他の目的は、かかる電圧発生装置および自動車の制御方法と、それらの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記録媒体とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、電圧発生装置であって、入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部と、電圧発生部の動作条件を観測する観測部と、観測部で観測された動作条件が正常領域を逸脱した第１の領域にある場合でも電圧発生部に電圧発生動作を維持させ、観測された動作条件が第１の領域よりも正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、電圧発生部に電圧発生動作を停止させる制御部とを備える。
【００１６】
好ましくは、動作条件は、電圧発生部に流れる電流が第１の電流値を超えて第２の電流値以下であれば第１の領域にあり、電流が第２の電流値を超えるときは第２の領域にある。
【００１７】
より好ましくは、制御部は、第１の領域において電圧発生部に流れる電流値が増大すると電圧発生部が出力する電圧の目標値を低下させる。
【００１８】
好ましくは、動作条件は、電圧発生部が出力する電圧が第１の電圧値を超えて第２の電圧値以下であれば第１の領域にあり、電圧が第２の電圧値を超えるときは第２の領域にある。
【００１９】
より好ましくは、観測部は、第１の電圧値を検出する電圧検出回路と、第２の電圧値を検出する過電圧検出回路とを含み、制御部は、電圧検出回路の出力に応じて電圧発生部の出力を目標電圧に設定するフィードバック制御を電圧発生部に対して行ない、過電圧検出回路の出力に応じてフィードバック制御を停止し電圧発生部に対して電圧発生動作を禁止する。
【００２０】
この発明の他の局面に従うと、自動車であって、蓄電手段と、蓄電手段の出力電圧の降下を補償する電圧発生装置と、エンジンの停止および始動を自動制御するエンジン自動停止制御手段とを備える。電圧発生装置は、入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部と、電圧発生部の動作条件を観測する観測部と、観測部で観測された動作条件が正常領域を逸脱した第１の領域にある場合でも電圧発生部に電圧発生動作を維持させ、観測された動作条件が第１の領域よりも正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、電圧発生部に電圧発生動作を停止させる制御部とを含む。エンジン自動停止制御手段は、動作条件が第１の領域にあることを一旦検知すると、エンジンの自動停止を禁止する。
【００２１】
この発明のさらに他の局面に従うと、入力電圧を受けて目標電圧を発生する電圧発生部を含む電圧発生装置を制御する制御方法であって、電圧発生部の動作条件を観測し、動作条件が正常領域から逸脱した第１の領域にある場合でも電圧発生部に電圧発生動作を維持させるステップと、観測された動作条件が第１の領域よりも正常領域からさらに逸脱した第２の領域にある場合には、電圧発生部に電圧発生動作を停止させるステップとを備える。
【００２２】
好ましくは、動作条件は、電圧発生部に流れる電流が第１の電流値を超えて第２の電流値以下であれば第１の領域にあり、電流が第２の電流値を超えるときは第２の領域にある。
【００２３】
より好ましくは、第１の領域においては、電圧発生部に流れる電流値が増大すると電圧発生部が出力する電圧の目標値を低下させる。
【００２４】
好ましくは、動作条件は、電圧発生部が出力する電圧が第１の電圧値を超えて第２の電圧値以下であれば第１の領域にあり、電圧が第２の電圧値を超えるときは第２の領域にある。
【００２５】
より好ましくは、電圧発生装置は、第１の電圧値を検出する電圧検出回路と、第２の電圧値を検出する過電圧検出回路とを含み、制御方法は、電圧検出回路の出力に応じて電圧発生部の出力を所定の目標電圧に設定するフィードバック制御を電圧発生部に対して行なうステップと、過電圧検出回路の出力に応じてフィードバック制御を停止し電圧発生部に対して動作を禁止するステップとをさらに備える。
【００２６】
この発明のさらに他の局面に従うと、蓄電手段の出力電圧の変動を補償する電圧発生装置を備える自動車の制御方法であって、電圧発生装置の動作条件を観測し、動作条件が正常領域から逸脱した第１の領域にある場合でも電圧発生装置に電圧発生動作を維持させるステップと、動作条件が正常領域にある場合には車両の状態に応じてエンジンの停止および始動の制御を行なうステップと、動作条件が第１の領域にあることを一旦検知すると、エンジンの自動停止を禁止するステップとを備える。
【００２７】
この発明のさらに他の局面に従うと、上記いずれかの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明による電圧発生装置は、動作条件が、通常動作条件から外れた領域にあっても可能な範囲で昇圧動作が維持される。したがって、昇圧装置に接続される電気負荷の機能を可能な限り正常に保つことができる。
【００２９】
また、出力電流が予め設定された最大定格電流値を超えた際には出力電圧を電流値の増大に応じて低下させることにより、過電流時でも機関始動の僅かな時間は電圧補償をすることができ、車両不具合を防止することができる。
【００３０】
さらに、電圧が低下した際にはスイッチングを停止させることにより、加熱による素子の破壊を防止することができる。
【００３１】
また、出力電圧が予め設定された最大過電圧値を超えた際には、スイッチングを間欠動作させることにより、過電圧時でも出力電圧を所定の電圧で維持することができ、機関始動の僅かな時間については電圧補償することができる。
【００３２】
さらに、過電流過電圧時の制御後には警告信号を出力し、かつアイドルストップを禁止することにより、電圧発生装置の保護ができ、また車両の負荷のリセット等を防止することができ少なくとも１回は不具合無くエンジンの始動ができる可能性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態における自動車に搭載される電気システムの概略ブロック図である。
【００３５】
図１を参照して、電気システム１００は、バッテリ１と、オルタネータ２と、スタータ３と、ＥＦＩ（electronic fuel injection）制御ユニット４と、昇圧装置６とを含む。オルタネータ２、スタータ３、ＥＦＩ制御ユニット４および昇圧装置６はバッテリ１の正極に接続される。昇圧装置６は、入力電圧よりも高い目標電圧を発生する電圧発生装置である。
【００３６】
電気システム１００は、さらに、共に昇圧装置６の出力に接続され電源電流の供給を受けるアイドルストップＥＣＵ（electrical control unit）５、オーディオ／ナビゲーション７およびＡＢＳ（anti-lock brake system）制御ユニット９と、アイドルストップＥＣＵ５に接続され警告を運転者に伝えるためのＬＥＤ（light-emitting diode）８とを含む。
【００３７】
オルタネータ２は、バッテリ１からの電源電圧ＶＢを受け、内蔵するロータに供給して磁界を発生させる。そして、オルタネータ２は、エンジン（図示せず、以下同じ）からの動力を受けてロータを回転させ、ロータの周囲に設けられたステータに交流電力を誘起する。さらに、オルタネータ２は、内蔵したダイオードによって、誘起した交流電力を整流して直流電力に変換し、その変換した直流電力をバッテリ１に供給してバッテリ１を充電する。
【００３８】
スタータ３は、バッテリ１からの電源電圧ＶＢによって駆動されエンジンを起動する。
【００３９】
ＥＦＩ制御ユニット４は、エンジンに対する燃料供給の制御を行なう。昇圧装置６はバッテリ１の電源電圧を入力電圧ＶＩＮとして受けてこれを昇圧して出力電圧ＶＯＵＴを出力する。出力電圧ＶＯＵＴは、ＡＢＳ制御ユニット９やオーディオ／ナビゲーション７やアイドルストップＥＣＵ５などの電気負荷に供給される。
【００４０】
昇圧装置６は、後に説明するように、出力電圧ＶＯＵＴを可能な限り電気負荷に供給できるように設計されている。これにより、多少の動作領域が正常領域から多少逸脱したとしても電源供給が維持され、特にＡＢＳ制御ユニット９のような車の運転に重要な役割を果たす電気負荷を正常に動作させることができる。
【００４１】
アイドルストップＥＣＵ５は、エンジン停止条件が成立したときにＥＦＩ制御ユニット４に対してエンジン停止制御信号ＳＴＯＰを出力する。また、アイドルストップＥＣＵ５は、エンジン停止後にエンジン始動条件が成立したときにスタータ３に対してエンジン始動制御信号ＳＴＡＲＴを出力してエンジンを始動させる。また、アイドルストップＥＣＵ５は、昇圧装置６から警告信号ＷＡＲＮが送信された場合にはアイドルストップ制御を中止して制御信号ＳＴＯＰを出力しない。また、この場合には運転者に警報通知のためにＬＥＤ８を点灯させる。なお、運転者への通知は他の方法によって行われてもよい。
【００４２】
図２は、昇圧装置６の正常動作時の入出力特性を概略的に説明するための図である。
【００４３】
図１、図２を参照して、昇圧装置６は、入力電圧としてのバッテリ電圧が０Ｖから電圧ＶＩＮ１の範囲である場合と、およびバッテリ電圧が電圧ＶＩＮ２以上である場合には内部のスイッチング動作を停止して内蔵するコイルを介して入力電圧をほぼそのまま出力する。
【００４４】
また、入力電圧が電圧ＶＩＮ１〜ＶＩＮ２の範囲である場合には、入力電圧を昇圧して一定電圧ＶＣとして出力電圧ＶＯＵＴを発生する。
【００４５】
通常の走行時にはオルタネータ２が発電を行なうので入力電圧ＶＩＮは電圧ＶＩＮ２よりも高い状態にある。またバッテリ１が十分に充電されておりかつ負荷の電流消費が大きくない場合には入力電圧ＶＩＮは同様に電圧ＶＩＮ２よりも大きい。したがって通常の動作時においては、昇圧装置６はスイッチングを停止して単なる電流の通路として使用される。
【００４６】
一方、昇圧装置６はアイドルストップ後のエンジン始動時のように負荷の電力消費が大きい場合にバッテリの電源電圧が降下し、入力電圧ＶＩＮが電圧ＶＩＮ１〜ＶＩＮ２の範囲に低下した場合に入力電圧ＶＩＮを昇圧して出力電圧ＶＣを出力する。
【００４７】
たとえば電圧ＶＩＮ１としては他の電気負荷に内蔵されているＣＰＵのリセット電圧である８Ｖを下回る６Ｖ〜７Ｖ程度に設定され、電圧ＶＩＮ２は、たとえばオルタネータ２の発電電圧よりも低い電圧であってバッテリ１の通常の出力電圧１２Ｖ程度に設定されることが望ましい。またたとえば、定電圧ＶＣもバッテリ１の通常の出力電圧１２Ｖ程度に設定されることが望ましい。
【００４８】
図３は、図１における昇圧装置６の構成を説明するためのブロック図である。
【００４９】
図３を参照して、昇圧装置６は、入力電圧ＶＩＮを受けて昇圧動作を行ない出力電圧ＶＯＵＴを出力するスイッチング回路１１と、スイッチング回路１１に流れる電流をモニタするためのシャント抵抗１２と、シャント抵抗１２の両端の電圧を観測し電流を検出し、電流検出信号ＳＩを出力する電流検出回路１３と、出力電圧ＶＯＵＴを観測して電圧検出信号ＳＶを出力する電圧検出回路１４と、電流検出信号ＳＩおよび電圧検出信号ＳＶに応じてスイッチング制御を行なうスイッチング制御回路１６とを含む。
【００５０】
スイッチング回路１１は、入力電圧ＶＩＮが与えられるノードＮ１と接地ノードとの間に接続される電解コンデンサ１９と、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続されるコイル２０と、出力電圧ＶＯＵＴを出力するノードＮ３とノードＮ２との間に接続されるダイオード２２と、ノードＮ３と接地ノードとの間に接続される電解コンデンサ２３と、ノードＮ２と接地ノードとの間にシャント抵抗１２と直列に接続される電界効果型トランジスタ２１とを含む。電界効果型トランジスタ２１のゲート電位はスイッチング制御回路１６によって制御される。
【００５１】
昇圧装置６は、さらに、出力電圧ＶＯＵＴが所定の過電圧を超えていないかを検出する過電圧検出回路１５と、スイッチング回路１１を流れる電流が所定の過電流値を超えていないかを判定する過電流判定回路１７と、過電流判定回路１７が過電流検出信号ＷＩを出力した場合または過電圧検出回路１５が過電圧検出信号ＷＶを検出した場合に警告信号ＷＡＲＮをアイドルストップＥＣＵ５に対して出力する警告出力回路１８とを含む。
【００５２】
ここで、昇圧装置６の動作について簡単に説明する。
【００５３】
スイッチング回路１１において電界効果型トランジスタ２１が導通するとノードＮ１からコイル２０およびトランジスタ２１を経由して接地ノードへ電流が流れる。このトランジスタ２１の導通期間においてコイル２０にエネルギが蓄積される。
【００５４】
トランジスタ２１が導通状態から非導通状態に遷移すると、コイル２０にそのときまでに蓄積されていたエネルギが放出される。その結果ノードＮ２の電位がノードＮ３より高くなればダイオード２２に順方向電流が流れノードＮ３で消費される電流よりもこの順方向電流が多ければノードＮ３の電位は上昇することになる。
【００５５】
スイッチング制御回路１６は、たとえば内部に発信回路を含んでおり、所定の周期で電界効果型トランジスタ２１を導通させる。トランジスタ２１の導通される期間は電流検出回路が出力する電流検知信号ＳＩと電圧検出回路が出力する電圧検知信号ＳＶをモニタすることにより決定される。
【００５６】
結果として通常運転時においては、スイッチング制御回路１６は、現在の出力電圧ＶＯＵＴが何ボルトであり、現在コイル２０にどれだけエネルギを溜める必要があるかまた現在どれだけエネルギが溜まっているかを検出し、それでどれだけの期間トランジスタ２１を導通させなければならないかを決めて電界効果型トランジスタ２１のオン／オフのデューティ比を制御している。
【００５７】
このように、スイッチング制御回路１６は、電流検出回路１３および電圧検出回路１４を用いて第１のフィードバック制御を行なっている。
【００５８】
スイッチング制御回路１６は、さらに、第１のフィードバック制御に異常が発生した場合に備えて第２のフィードバック制御も行なっている。すなわち過電圧検出回路１５が過電圧を検出してスイッチング禁止信号ＥＮＶを出力した場合にはスイッチング制御回路１６はトランジスタ２１のスイッチング動作を停止する。その結果スイッチング回路１１による昇圧動作は停止する。
【００５９】
また過電流判定回路１７は、スイッチング制御回路１６からトランジスタ２１のオンオフのデューティ比を示す信号ＤＩを受取り、トランジスタ２１の導通期間が所定値よりも大きくなっておりスイッチング回路１１の昇圧能力の限界に近づいていると判断すると過電流判定信号ＯＣを出力する。そしてスイッチング制御回路１６は過電流であると検出されると電流値が低くなるように昇圧の目標電圧を所定の値よりも下げて昇圧動作を行なわせる。
【００６０】
なお、過電流判定回路１７は、図３においてはスイッチング制御回路１６からトランジスタ２１のオン／オフのデューティ比を示す信号ＤＩを受取ることにより過電流を検出したが、ノードＮ３とこれに接続される電気的負荷との間にシャント抵抗またはホール素子を設けることにより過電流を検出してもよい。
【００６１】
図４は、昇圧装置の動作条件の具体例を説明するための図である。
【００６２】
図４を参照して、出力電流が０〜３０Ａの間は通常動作条件、出力電流が３０〜４５Ａの場合には注意動作条件、出力電流が４５Ａを超える場合は動作停止条件とする。また電圧については出力電圧が０〜１２Ｖの場合は通常動作条件とし、出力電圧が１２〜１６Ｖの場合は注意動作条件とし、出力電圧が１６Ｖを超える場合は動作停止条件とする。
【００６３】
昇圧装置６やこれに接続される電気負荷に異常が発生していない場合は、動作点は線分ＣＤの上のいずれかの点である。
【００６４】
過電流が生じた場合とは、昇圧装置の出力に接続される負荷の消費電流がハーネスの擬似接触などにより増大してしまった場合である。このような場合には出力電流が増大すれば昇圧の目標値を下げることによりある程度の昇圧動作を維持させる。たとえばスイッチング回路１１の昇圧能力の最大値がＤ点であればそのときの電力を超えない程度において出力電圧を低減させて昇圧動作を維持する。すなわち出力電流の過電流時においては、動作点は線分ＤＥ上に存在する。
【００６５】
なお、Ｅ点よりも電圧を下げた場合には、昇圧装置の発生電圧が電気負荷のＣＰＵのリセット電圧８Ｖより低くなってしまう。このため昇圧動作の意味がなくなってしまうため動作を停止させる。図４では、８Ｖにおける４５Ａが１２Ｖにおける３０Ａの電力に相当するので、Ｉ２の一例として４５Ａを示している。
【００６６】
次に、過電圧となる出力電圧の条件について説明する。通常動作においては昇圧装置の昇圧電圧の目標値は１２Ｖであるので出力電圧は１２Ｖを超えることはない。しかし、何らかの故障により、図３の電流検出回路１３や電圧検出回路１４の検出誤差が大きくなってしまった場合や検出値にオフセットが生じてしまった場合などでは、出力電圧が１２Ｖを超えることが考えられる。
【００６７】
このような場合には出力電圧が１６Ｖを超えない程度であれば正常範囲から逸脱した電圧であっても昇圧動作を維持させる。この場合の動作点は、線分ＡＢと線分ＣＤの間の領域にある。しかしながら出力電圧が１６Ｖを超えてしまうと昇圧装置の出力に接続される電気負荷の耐圧を超えてしまう恐れがあるため動作を停止させる。
【００６８】
図５は、過電流が生じた場合の昇圧装置の動作を説明するための波形図である。
【００６９】
図５を参照して、出力電流がたとえば３０Ａを超えなければ、出力電圧ＶＯＵＴは所定の目標値たとえば１２Ｖである。このときに出力電流が増大するに従って図３の電流検出回路１３が出力する過電圧検出出力信号ＤＩの値も増大していく。
【００７０】
過電圧検出出力信号ＤＩの値が電流３０Ａに相当する値となったときには、過電流判定回路１７はスイッチング制御回路１６に対して信号ＯＣを出力して電流値の増大に応じて昇圧の目標電圧を低減させるように指示する。
【００７１】
その結果スイッチング制御回路１６は出力電流が３０Ａを超えたらスイッチングのデューティ比を減らすことにより電圧を低減させる。但し、出力電圧が８Ｖ以下となってしまうと昇圧装置６の出力に接続される電気負荷に含まれるＣＰＵのリセット電圧を下回ってしまうのでこの昇圧装置を動作させていても負荷に不具合が生ずるため昇圧装置６の動作は停止される。
【００７２】
図６は、過電圧時の昇圧装置の動作波形図である。
【００７３】
図６に示すように、何らかの理由により入力電圧ＶＩＮを昇圧開始すると目標値たとえば１２Ｖを超えて過電圧禁止しきい値１６Ｖにまで到達する場合がある。出力電圧ＶＯＵＴが何らかの異常により目標電圧を超えて過電圧禁止しきい値に到達すると、図３の過電圧検出回路１５はスイッチング禁止信号ＥＮＶを活性化させる。これによりスイッチング制御回路１６はトランジスタ２１をオフさせ、出力側における負荷によって電流消費が行なわれるにつれて出力電圧ＶＯＵＴは低下する。
【００７４】
すると、過電圧検出回路１５は禁止信号ＥＮＶを非活性化するので再びスイッチング制御回路１６はトランジスタ２１のスイッチング動作を開始する。その結果出力電圧ＶＯＵＴは上昇する。このような動作が繰返されることにより結果的にスイッチング回路１１は昇圧動作を間欠的に行なうことになる。
【００７５】
図７は、図３におけるスイッチング制御回路１６の過電流時の動作を説明するためのフローチャートである。
【００７６】
図７を参照して、動作がスタートすると、まずステップＳ１においてスイッチング回路１１を流れる電流値Ｉが電流Ｉ１以下であるか否かが判断される。電流値ＩがＩ１以下である場合にはステップＳ２に進み、出力電圧の目標値を通常目標値（たとえば１２Ｖ）に設定してスイッチング制御を行なう。
【００７７】
一方、ステップＳ１において電流値Ｉが電流値Ｉ１を超えると判断された場合にはステップＳ３に進み、電流値Ｉが電流値Ｉ１を超えて電流値Ｉ２以下であるか否かが判断される。
【００７８】
ステップＳ３においてＩ１＜Ｉ≦Ｉ２と判断された場合には、ステップＳ４に進み電流値の増加に応じて出力電圧を低下させるようにスイッチング制御回路１６がスイッチング制御を行なう。
【００７９】
一方、ステップＳ３においてＩ１＜Ｉ≦Ｉ２ではないと判断された場合すなわちＩ＞Ｉ２である場合には、ステップＳ５に進みスイッチング動作が停止される。なお、ステップＳ２，Ｓ４およびＳ５が終了すると、再びＳ１において電流値の観測が行なわれる。
【００８０】
このような制御を行なうことにより図５の動作波形に基づく昇圧動作が行なわれる。
【００８１】
図８は、過電圧に対する図３のスイッチング制御回路１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
図８を参照して、制御が開始されるとステップＳ１１において出力電圧ＶＯＵＴ≦Ｖ１であるか否かが判断される。ＶＯＵＴ≦Ｖ１である場合にはステップＳ１２に進み、スイッチング制御回路１６は出力電圧の目標値を通常目標値たとえば１２Ｖに設定してスイッチング制御を行なう。
【００８３】
一方、ステップＳ１１においてＶＯＵＴ≦Ｖ１でない場合には、ステップＳ１３に進みＶ１＜ＶＯＵＴ≦Ｖ２であるか否かが判断される。ステップＳ１３においてＶ１＜ＶＯＵＴ≦Ｖ２が成立した場合にはステップＳ１４に進み、出力電圧ＶＯＵＴが電圧Ｖ２を超えるまでは現在の昇圧動作を維持する。
【００８４】
一方、ステップＳ１３でＶ１＜ＶＯＵＴ≦Ｖ２が成立しない場合には、すなわち出力電圧ＶＯＵＴは電圧値Ｖ２を超えているので、ステップＳ１５に進みスイッチングが停止される。そしてステップＳ１２、Ｓ１４およびＳ１５が終了したら再びＳ１１に戻り電圧の判定が行なわれる。このような動作が行なわれることにより図６に示した動作波形が観測される。
【００８５】
図３のスイッチング制御回路１６をコンピュータで実現する場合には、スイッチング制御回路１６には、図７、８に示したようなフローチャートの動作をさせるプログラムが書き込まれたＲＯＭ（read only memory）が内蔵される。
【００８６】
図９は、図１におけるアイドルストップＥＣＵ５の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【００８７】
図９を参照して、制御が開始されると、まずステップＳ２１においてエンジン停止条件が成立するか否かが判断される。エンジン停止条件は、たとえば、バッテリの残容量が所定値以上であること、自動車が一定の距離を走行したことを示す車速履歴があること、および自動車が上り坂を走行している場合にその坂の角度が所定の角度以内であること等により判断される。
【００８８】
ステップＳ２１においてエンジン停止条件が成立しない場合にはエンジン停止条件が成立するのを待つことになる。一方、ステップＳ２１においてエンジン停止条件が成立した場合にはステップＳ２２においてアイドルストップ制御が行なわれる。具体的には図１のアイドルストップＥＣＵ５はＥＦＩ制御ユニット４に対して燃料の供給を停止することを指示する信号ＳＴＯＰを出力する。
【００８９】
ステップＳ２２が終了すると、ステップＳ２３に進みエンジン始動条件が成立するか否かが観測される。アイドルストップ後のエンジン始動条件は、たとえば、ブレーキペダルがオフ状態にあること、およびアクセルがオン状態にあることにより判断される。
【００９０】
ステップＳ２３でエンジン始動条件が成立していない場合にはエンジン始動条件が成立するのを待つ。一方、ステップＳ２３においてエンジン始動条件が成立するとステップＳ２４に進みエンジン始動制御が行なわれる。
【００９１】
具体的には図１のアイドルストップＥＣＵ５はスタータ３に対してエンジンの起動を指示する信号ＳＴＡＲＴを出力する。ステップＳ２４が終了しエンジンが起動するとステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では現在までに昇圧装置６から警告信号ＷＡＲＮを受けていたかどうかが判断される。
【００９２】
ステップＳ２５において現在まで警告を受けていなかった場合には再びステップＳ２１に戻りアイドルストップＥＣＵ５はエンジン提示条件が成立するのを待つ。一方、ステップＳ２５において昇圧装置６から現在までに警告信号ＷＡＲＮを受けていた場合にはアイドルストップＥＣＵ５は運転者に異常を知らせるためステップＳ２６に進み警告ＬＥＤ８を点灯させる。なお、このステップＳ２６のＬＥＤの点灯は特に行なわなくても何らかの別の手段で運転者に異常を知らしめてもよい。
【００９３】
そしてステップＳ２７においてアイドルストップＥＣＵ５は以降アイドルストップ制御を禁止する。したがって信号待ちなどによりエンジン停止条件が成立したとしてもエンジンが停止することはなくスタータ３の電力消費によりバッテリ電圧が低下することはないので昇圧装置６が稼動することもなくなる。このため運転者は異常が生じた車両を修理工場等にそのまま運転して持って行くことができる。
【００９４】
図１のアイドルストップＥＣＵ５をコンピュータで実現する場合には、アイドルストップＥＣＵ５には、図９に示したようなフローチャートの動作をさせるプログラムが書き込まれたＲＯＭ（read only memory）が内蔵される。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態における自動車に搭載される電気システムの概略ブロック図である。
【図２】昇圧装置６の正常動作時の入出力特性を概略的に説明するための図である。
【図３】図１における昇圧装置６の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】昇圧装置の動作条件の具体例を説明するための図である。
【図５】過電流が生じた場合の昇圧装置の動作を説明するための波形図である。
【図６】過電圧時の昇圧装置の動作波形図である。
【図７】図３におけるスイッチング制御回路１６の過電流時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】過電圧に対する図３のスイッチング制御回路１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図１におけるアイドルストップＥＣＵ５の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の過電流時の出力を説明するための波形図である。
【図１１】従来の過電圧時における制御を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  バッテリ、２  オルタネータ、３  スタータ、４  ＥＦＩ制御ユニット、５  アイドルストップＥＣＵ、６  昇圧装置、７  オーディオ／ナビゲーション、８  ＬＥＤ、９  ＡＢＳ制御ユニット、１１  スイッチング回路、１２  シャント抵抗、１３  電流検出回路、１４  電圧検出回路、１５  過電圧検出回路、１６  スイッチング制御回路、１７  過電流判定回路、１８  警告出力回路、１９，２３  電解コンデンサ、２０  コイル、２１  電界効果型トランジスタ、２２  ダイオード、１００  電気システム。
【図１】
2005229756.tif 000003
【図２】
2005229756.tif 000004
【図３】
2005229756.tif 000005
【図４】
2005229756.tif 000006
【図５】
2005229756.tif 000007
【図６】
2005229756.tif 000008
【図７】
2005229756.tif 000009
【図８】
2005229756.tif 000010
【図９】
2005229756.tif 000011
【図１０】
2005229756.tif 000012
【図１１】
2005229756.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月10日(2005.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
また過電流判定回路１７は、スイッチング制御回路１６からトランジスタ２１のオンオフのデューティ比を示す信号、過電流検出出力信号ＤＩを受取り、トランジスタ２１の導通期間が所定値よりも大きくなっておりスイッチング回路１１の昇圧能力の限界に近づいていると判断すると過電流判定信号ＯＣを出力する。そしてスイッチング制御回路１６は過電流であると検出されると電流値が低くなるように昇圧の目標電圧を所定の値よりも下げて昇圧動作を行なわせる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
なお、過電流判定回路１７は、図３においてはスイッチング制御回路１６からトランジスタ２１のオン／オフのデューティ比を示す信号、過電流検出出力信号ＤＩを受取ることにより過電流を検出したが、ノードＮ３とこれに接続される電気的負荷との間にシャント抵抗またはホール素子を設けることにより過電流を検出してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
図５を参照して、出力電流がたとえば３０Ａを超えなければ、出力電圧ＶＯＵＴは所定の目標値たとえば１２Ｖである。このときに出力電流が増大するに従って図３のスイッチング制御回路１６が出力する過電流検出出力信号ＤＩの値も増大していく。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
過電流検出出力信号ＤＩの値が電流３０Ａに相当する値となったときには、過電流判定回路１７はスイッチング制御回路１６に対して信号ＯＣを出力して電流値の増大に応じて昇圧の目標電圧を低減させるように指示する。