(57)【要約】【課題】機器に与えられる電圧のデューティ比が、装置全体の誤差及びノイズ等の影響を受け難く、消費電力の低減、及び機器性能の最適制御を両立させることができる車両用電源制御装置の提供。【解決手段】検出した電源電圧値及び所定電圧値に基づきデューティ比演算手段５が演算したデューティ比により、車載電源１，２の電圧をＰＷＭ制御して負荷群Ｌ１〜Ｌ３へ与えるＰＷＭ制御回路９，Ｓ１〜Ｓ３を備える車両用電源制御装置。負荷群Ｌ１〜Ｌ３に与える電圧のデューティ比を検出する手段１０，１１と、その検出したデューティ比、及びデューティ比演算手段５が演算したデューティ比を比較する比較手段６とを備え、負荷群Ｌ１〜Ｌ３に与える電圧の実効値が所定電圧値となるように、比較手段６の比較結果に基づき、補正手段７〜９が、デューティ比演算手段５が演算するデューティ比を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載電源の電圧値を検出する手段と、該手段が検出した電源電圧値及び所定電圧値に基づき、デューティ比を演算するデューティ比演算手段と、該デューティ比演算手段が演算したデューティ比により、前記車載電源からの電圧をＰＷＭ制御して負荷群へ与えるＰＷＭ制御回路とを備える車両用電源制御装置において、
前記負荷群に与えられる電圧のデューティ比を検出する手段と、該手段が検出したデューティ比、及び前記デューティ比演算手段が演算したデューティ比を比較する比較手段と、前記負荷群に与えられる電圧の実効値が前記所定電圧値となるように、前記比較手段の比較結果に基づき、前記デューティ比演算手段が演算するデューティ比を補正する補正手段とを備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記比較手段の比較結果、及び前記デューティ比を加減すべき補正値を対応させたテーブルを有し、前記比較手段の比較結果に基づき、前記テーブルを参照することにより補正値を求めるように構成してある請求項１記載の車両用電源制御装置。
【請求項３】
前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００を使用して、デューティ比を演算するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項４】
前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の１次近似式を使用して、デューティ比を演算するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項５】
前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の折線近似式を使用して、デューティ比を演算するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項６】
前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の２次多項式近似を使用して、デューティ比を演算するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載電源からの電圧値を検出し、検出した電源電圧値及び所定電圧値に基づき、デューティ比を演算し、演算したデューティ比により、車載電源からの電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御して負荷群へ与える車両用電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される機器（負荷）は、車載バッテリの出力電圧値に合わせて、定格が１２Ｖのものが多く、１２Ｖでその性能を最適に発揮する。しかし、車載バッテリは、蓄電量により出力電圧値が変動するので、蓄電量が比較的大きい場合は、その出力電圧値は１２Ｖ以上になっている。また、オルタネータ（車載発電機）の出力電圧値は、車載バッテリを充電する為に、それ以上（１３〜１４Ｖ）に設定されている。
その為、近時、省エネルギ―（省電力）及び機器の寿命短縮防止等の観点から、車載バッテリ及びオルタネータからの電源電圧を１２Ｖ付近にＰＷＭ制御して機器に供給する車両用電源制御装置が普及しつつある。
【０００３】
特許文献１には、モータを駆動し、モータの実電流を出力するモータドライバと、モータへ供給する電流の目標値である目標電流を出力する動作モード制御部と、モータの実電流及び目標電流に基づいて、モータの駆動周波数に関する第１のデューティ比を出力するフィードバック制御部とを備える制御装置が開示されている。第１のデューティ比に基づいてモータの駆動周波数に対するスペクトラム拡散変調を行い、第２のデューティ比を出力するスペクトラム拡張変調制御部と、第２のデューティ比を、モータドライバ固有の遅れ要素を吸収するための第３のデューティ比に補正するデューティ補正演算部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６１３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した車両用電源制御装置では、車載バッテリ及びオルタネータからの電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００により、ＰＷＭ制御のデューティ比を算出しているが、装置全体の誤差、及び電源電圧に重畳されるノイズ等の影響により、機器に与えられる電圧のデューティ比は所期通りにはなっていない。その為、機器に与えられる電圧が昇降し、消費電力の低減（省電力効果）、及び機器性能の最適制御を両立させることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、機器に与えられる電圧のデューティ比が、装置全体の誤差及びノイズ等の影響を受け難く、消費電力の低減、及び機器性能の最適制御を両立させることができる車両用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】
【０００７】
第１発明に係る車両用電源制御装置は、車載電源の電圧値を検出する手段と、該手段が検出した電源電圧値及び所定電圧値に基づき、デューティ比を演算するデューティ比演算手段と、該デューティ比演算手段が演算したデューティ比により、前記車載電源からの電圧をＰＷＭ制御して負荷群へ与えるＰＷＭ制御回路とを備える車両用電源制御装置において、前記負荷群に与えられる電圧のデューティ比を検出する手段と、該手段が検出したデューティ比、及び前記デューティ比演算手段が演算したデューティ比を比較する比較手段と、前記負荷群に与えられる電圧の実効値が前記所定電圧値となるように、前記比較手段の比較結果に基づき、前記デューティ比演算手段が演算するデューティ比を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この車両用電源制御装置では、車載電源の電圧値を検出し、検出した電源電圧値及び所定電圧値に基づき、デューティ比演算手段がデューティ比を演算し、ＰＷＭ制御回路が、デューティ比演算手段が演算したデューティ比により、車載電源からの電圧をＰＷＭ制御して負荷群へ与える。負荷群に与えられる電圧のデューティ比を検出し、比較手段が、その検出したデューティ比、及びデューティ比演算手段が演算したデューティ比を比較する。負荷群に与えられる電圧の実効値が所定電圧値となるように、補正手段が、比較手段の比較結果に基づき、デューティ比演算手段が演算するデューティ比を補正する。
【０００９】
第２発明に係る車両用電源制御装置は、前記補正手段は、前記比較手段の比較結果、及び前記デューティ比を加減すべき補正値を対応させたテーブルを有し、前記比較手段の比較結果に基づき、前記テーブルを参照することにより補正値を求めるように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
この車両用電源制御装置では、補正手段が、比較手段の比較結果、及びデューティ比を加減すべき補正値を対応させたテーブルを有し、比較手段の比較結果に基づき、テーブルを参照することにより補正値を求める。
【００１１】
第３発明に係る車両用電源制御装置は、前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００を使用して、デューティ比を演算するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この車両用電源制御装置では、デューティ比演算手段が、電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００を使用して、デューティ比を演算する。
【００１３】
第４発明に係る車両用電源制御装置は、前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の１次近似式を使用して、デューティ比を演算するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
この車両用電源制御装置では、デューティ比演算手段が、電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の予め求めてある１次近似式、ａ×（電源電圧値）＋ｂ（ａ，ｂは任意の実数）を使用して、デューティ比を演算する。
【００１５】
第５発明に係る車両用電源制御装置は、前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の折線近似式を使用して、デューティ比を演算するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
この車両用電源制御装置では、デューティ比演算手段が、電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の予め求めてある折線近似式、ａ×（電源電圧値）＋ｂ（ａ，ｂは、電源電圧値の所定区間毎に定められた実数）を使用して、デューティ比を演算する。
【００１７】
第６発明に係る車両用電源制御装置は、前記デューティ比演算手段は、前記電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の２次多項式近似を使用して、デューティ比を演算するように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
この車両用電源制御装置では、デューティ比演算手段が、電源電圧値及び所定電圧値を使用した演算式、（所定電圧値／電源電圧値）2 ×１００の予め求めてある２次多項式近似、ａ×（電源電圧値）2＋ｂ×（電源電圧値）＋ｃ（ａ，ｂ，ｃは任意の実数）を使用して、デューティ比を演算する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る車両用電源制御装置によれば、機器に与えられる電圧のデューティ比が、装置全体の誤差及びノイズ等の影響を受け難く、消費電力の低減（省電力効果）、及び機器性能の最適制御を両立させることが可能な車両用電源制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】デューティ比を演算する式の１次近似式の例を示すグラフである。
【図３】デューティ比を演算する式の折線近似式の例を示すグラフである。
【図４】デューティ比を演算する式の２次多項式近似の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電し整流した電力が、バッテリ２に充電されると共に、それぞれのスイッチング素子（ＰＷＭ制御回路）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を通じて、負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に給電される。バッテリ２が充電されないときは、バッテリ２からの放電電力が、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を通じて、負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に給電される。
【００２２】
オルタネータ１及びバッテリ２が出力する電源電圧値は、電源入力回路３を通じて電圧検出部（電圧値を検出する手段）４により検出されＡ／Ｄ変換されて、デューティ比演算手段５に与えられる。
デューティ比演算手段５は、与えられた電源電圧値及び所定電圧値（ここでは１２．０Ｖとする）を用いて、理論式（厳密式）、
（１２．０／電源電圧値）2 ×１００  （％）      （１）
により、デューティ比を演算し、デューティ出力部（ＰＷＭ制御回路）９へ与える。
【００２３】
尚、デューティ比演算手段５は、演算量を低減する為に、厳密式（１）に代えて、最小二乗法等により予め求めてある厳密式（１）の１次近似式、折線近似式又は２次多項式近似により、デューティ比を演算し、デューティ出力部９に与えることも可能である。
厳密式（１）の１次近似式
ａ×（電源電圧値）＋ｂ  （％）    （２）
（ａ，ｂは任意の実数）
により、デューティ比ｙを演算する場合、（２）式は、例えば、ｙ＝−８．９７６ｘ＋２０１．４となり、グラフ化すると、図２に示すようになる。比較の為に、厳密式（１）もグラフ化して示してある。
【００２４】
厳密式（１）の折線近似式
ａ×（電源電圧値）＋ｂ  （％）    （３）
（ａ，ｂは、所定の電圧区間毎に定められた任意の実数）
により、デューティ比を演算する場合、（３）式は、例えば、０．１Ｖ毎に係数ａ、ｂが定められた折線となり、図３に示すようになる。比較の為に、厳密式（１）もグラフ化して示してある。
【００２５】
厳密式（１）の２次多項式近似
ａ×（電源電圧値）2 ＋ｂ×（電源電圧値）＋ｃ  （％）    （４）
（ａ，ｂ，ｃは任意の実数）
により、デューティ比ｙを演算する場合、（４）式は、例えば、ｙ＝０．９０６２ｘ2 −３６．１６２ｘ＋４０２．４９となり、グラフ化すると、図４に示すようになる。比較の為に、厳密式（１）もグラフ化して示してある。
【００２６】
デューティ出力部９は、与えられたデューティ比により、スイッチング素子（ＰＷＭ制御回路）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御された電源電圧が負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に与えられる。ここで、デューティ出力部９は、デューティ比補正手段７から与えられた補正値Ａが０でない場合は、与えられたデューティ比を補正値Ａにより補正し、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。
【００２７】
デューティ比検出部（デューティ比を検出する手段）１０は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりＰＷＭ制御された電源電圧の電圧変化（所定閾値との高低関係の変化点）、及びその電圧変化間の時間を検出し、デューティ比算出部（デューティ比を検出する手段）１１に与える。尚、電源電圧の電圧変化、及びその電圧変化間の時間は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３毎に異なることも有り得るが、ここでは、その中間の組又は平均値を求めて使用する。
【００２８】
デューティ比算出部１１は、デューティ比検出部１０が検出した電圧変化、及び電圧変化間の時間に基づき、ＰＷＭ制御された電源電圧のデューティ比を算出し、デューティ比比較手段（比較手段）６に与える。
デューティ比比較手段６は、デューティ比算出部１１が算出したデューティ比、及びデューティ比演算手段５から与えられたデューティ比を比較し、その比較結果（差又は比）をデューティ比補正手段（補正手段）７に与える。
【００２９】
デューティ比補正手段７は、与えられた比較結果に基づき、テーブル記憶手段８が記憶するテーブルを参照し、デューティ比演算手段５が演算したデューティ比に加減する為の補正値Ａを求め、求めた補正値Ａをデューティ出力部９に与える。
デューティ出力部９は、与えられた補正値Ａを、デューティ比演算手段５から与えられたデューティ比に加算（減算）して補正し、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。
【００３０】
テーブル記憶手段８が記憶するテーブルは、負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に与えられる電圧の実効値が１２．０Ｖとなるように、デューティ比演算手段５が演算したデューティ比を補正する為の補正値Ａを、デューティ比比較手段６の比較結果（差又は比）にそれぞれ対応させて、実測に基づき求め記憶させたものである。
【００３１】
デューティ比演算手段５が厳密式（１）でデューティ比を演算している場合、デューティ出力部９は、与えられた補正値Ａに基づく補正式、
（１２．０／電源電圧値）2 ×１００±Ａ  （％）
によりデューティ比を補正することになり、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。
【００３２】
例えば、デューティ比演算手段５が、厳密式（１）の折線近似式（２）でデューティ比を演算している場合、デューティ出力部９は、与えられた補正値Ａに基づく補正式、
ａ×（電源電圧値）＋ｂ±Ａ  （％）
によりデューティ比を補正することになり、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。
【００３３】
以下に、このような構成の車両用電源制御装置の動作の例を説明する。
この車両用電源制御装置は、電圧検出部４が、オルタネータ１及びバッテリ２が出力する電源電圧値を、電源入力回路３を通じて検出し、検出した電源電圧値をＡ／Ｄ変換して、デューティ比演算手段５に与える。
デューティ比演算手段５は、与えられた電源電圧値及び所定電圧値１２．０Ｖを用いて、例えば、厳密式（１）の１次近似式
ａ×（電源電圧値）＋ｂ  （％）    （２）
により、デューティ比を演算し、デューティ出力部９に与える。
【００３４】
デューティ出力部９は、与えられたデューティ比により、スイッチング素子（ＰＷＭ制御回路）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。これにより、ＰＷＭ制御された電源電圧が、負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に与えられる。
デューティ比検出部１０は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりＰＷＭ制御された電源電圧の電圧変化（所定閾値との高低関係の変化点）、及びその電圧変化間の時間を検出し、デューティ比算出部１１に与える。
【００３５】
デューティ比算出部１１は、デューティ比検出部１０が検出した電圧変化、及び電圧変化間の時間に基づき、ＰＷＭ制御された電源電圧のデューティ比を算出し、デューティ比比較手段６に与える。
デューティ比比較手段６は、デューティ比算出部１１が算出したデューティ比、及びデューティ比演算手段５から与えられたデューティ比を比較し、その比較結果をデューティ比補正手段７に与える。
【００３６】
デューティ比補正手段７は、与えられた比較結果に基づき、テーブル記憶手段８が記憶するテーブルを参照して補正値Ａを求め、求めた補正値Ａをデューティ出力部９に与える。デューティ出力部９は、与えられた補正値Ａを、デューティ比演算手段５から与えられたデューティ比に加算（減算）して補正し、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御する。
【００３７】
これにより、デューティ出力部９は、与えられた補正値Ａに基づく式（２）の補正式、
ａ×（電源電圧値）＋ｂ±Ａ  （％）
によりデューティ比を補正することになる。
デューティ出力部９は、補正したデューティ比により、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御した電源電圧を負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に与える。
【符号の説明】
【００３８】
１  オルタネータ（車載電源）
２  バッテリ（車載電源）
３  電源入力回路
４  電圧検出部（電圧値を検出する手段）
５  デューティ比演算手段
６  デューティ比比較手段（比較手段）
７  デューティ比補正手段（補正手段）
８  テーブル記憶手段（補正手段）
９  デューティ出力部（ＰＷＭ制御回路、補正手段）
１０  デューティ比検出部（デューティ比を検出する手段）
１１  デューティ比算出部（デューティ比を検出する手段）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  負荷
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  スイッチング素子（ＰＷＭ制御回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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