(57)【要約】【課題】負荷に変動幅が小さい作動可能な電圧を与えることができる車両用給電装置の提供。【解決手段】制御部１８は、電圧検出部２１が検出したバッテリ１１の出力電圧が第１電圧（所定電圧）よりも低いと判定した場合、スイッチ１４及び１６をオフにし、スイッチ１５をオンにする。これにより、バッテリ１１及び給電部１２は、スイッチ１５を介して、負荷群５を給電する。平滑化回路１３は、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧を平滑化する。【選択図】図１
2013002415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリが負荷に給電する２つの経路夫々に設けられた第１スイッチ及び第２スイッチと、前記第２スイッチ側の経路に設けられて前記負荷に給電する給電部と、前記バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該検出手段が検出した出力電圧が所定電圧よりも低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段が前記所定電圧よりも低いと判定した場合に前記第１スイッチをオフにし、前記第２スイッチをオンにする制御手段とを備える車両用給電装置において、
前記バッテリ及び給電部が前記第２スイッチ側の経路を通じて前記負荷に与える電圧を平滑化する平滑化回路
を備えることを特徴とする車両用給電装置。
【請求項２】
前記平滑化回路は、インダクタ及び／又はコンデンサを有し、前記第２スイッチ側の経路に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の車両用給電装置。
【請求項３】
前記第２スイッチは、Ｐ型ＦＥＴ（又はＮ型ＦＥＴ）であり、
前記平滑化回路は、
前記第２スイッチと、
前記バッテリの正極端子（又は負極端子）及び前記第２スイッチのゲートの間に設けられた第３スイッチと、
前記負極端子（又は前記正極端子）及び前記ゲートの間に設けられた第４スイッチ及び抵抗と
を有し、
前記制御手段は、前記判定手段が前記所定電圧よりも低いと判定した場合に、前記第３スイッチをオフに、前記第４スイッチをオンにすることによって前記第２スイッチをオンにするように構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の車両用給電装置。
【請求項４】
前記給電部の前記第２スイッチ側の端子と前記バッテリの負極端子（又は正極端子）との間に設けられた第２の抵抗及び第５スイッチと、
前記検出手段が検出した前記バッテリの出力電圧が前記所定電圧よりも高い第２の所定電圧よりも高いか否かを判定する第２の判定手段と、
前記給電部の充電電圧を検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段が検出した充電電圧が前記給電部の満充電を示す第３の所定電圧よりも高いか否かを判定する第３の判定手段と
を備え、
前記第２スイッチ及び給電部夫々は、前記バッテリ側及び負荷側に配置され、
前記給電部は蓄電器であり、
前記制御手段は、
前記第２の判定手段が前記第２の所定電圧よりも高いと判定した場合、前記第１スイッチ及び第５スイッチをオンに、前記第２スイッチをオフにし、
前記判定手段が前記所定電圧よりも低い、又は、前記第３の判定手段が前記第３の所定電圧よりも高いと判定した場合、前記第５スイッチをオフにするように構成されていること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車両用給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの自動停止及び再始動を行うアイドルストップ車両に搭載される負荷に給電する車両用給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両から排出される二酸化炭素を削減して地球温暖化を抑制するため、及び、車両の燃費を向上させるために、走行を停止した場合にエンジンを自動的に停止し、走行を再開する場合にエンジンを再始動するアイドルストップ車両が普及しつつある。
【０００３】
エンジンを再始動する場合、アイドルストップ車両に搭載されたバッテリはエンジンを始動させるスタータに電圧を与える。また、バッテリはオーディオ及びメーター等の負荷にも電圧を与える。エンジンを再始動するためにバッテリがスタータに電圧を与えた場合、バッテリの出力電圧が低下し、バッテリは負荷に作動可能な電圧を与えることができず、負荷が作動しなくなる虞がある。
【０００４】
特許文献１には、エンジンを再始動する場合でも、負荷に作動可能な電圧を与えることができる車両用給電装置が開示されている。この車両用給電装置では、負荷に給電する給電部がスイッチを介してバッテリに直列に接続されており、エンジンを再始動する場合にスイッチがオンになり、バッテリ及び給電部が負荷に電圧を与える。これにより、エンジンを再始動する場合でも、負荷に作動可能な電圧が与えられ、負荷が停止することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バッテリがスタータに電圧を与える場合、バッテリの出力電圧は大きく変動する。特許文献１に開示された車両用給電装置では、バッテリ及び給電部によって、負荷に高い電圧が与えられるが、電圧の変動幅は大きいままである。この場合、メーターが有する照明のちらつき及びオーディオのスピーカからのノイズ音の発生等の不具合が負荷に生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負荷に変動幅が小さい作動可能な電圧を与えることができる車両用給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用給電装置は、バッテリが負荷に給電する２つの経路夫々に設けられた第１スイッチ及び第２スイッチと、前記第２スイッチ側の経路に設けられて前記負荷に給電する給電部と、前記バッテリの出力電圧を検出する検出手段と、該検出手段が検出した出力電圧が所定電圧よりも低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段が前記所定電圧よりも低いと判定した場合に前記第１スイッチをオフにし、前記第２スイッチをオンにする制御手段とを備える車両用給電装置において、前記バッテリ及び給電部が前記第２スイッチ側の経路を通じて前記負荷に与える電圧を平滑化する平滑化回路を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、第１スイッチ及び第２スイッチは、バッテリが負荷に給電する２つの経路夫々に設けられている。給電部は、第２スイッチ側の経路に設けられており、負荷に給電する。検出手段はバッテリの出力電圧を検出し、判定手段は検出手段が検出した出力電圧が所定電圧よりも低いか否かを判定する。制御手段は、判定手段が所定電圧よりも低いと判定した場合、第１スイッチをオフにし、第２スイッチをオンにする。平滑化回路は第２スイッチ側の経路を通じて負荷に与える電圧を平滑化する。
【００１０】
これにより、例えば、バッテリがエンジンを再始動するためにスタータに電圧を与えてバッテリの出力電圧が所定電圧よりも低くなった場合でも、変動幅の小さい作動可能な電圧がバッテリ及び給電部によって負荷に与えられる。
【００１１】
本発明に係る車両用給電装置は、前記平滑化回路は、インダクタ及び／又はコンデンサを有し、前記第２スイッチ側の経路に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、平滑化回路は、第２スイッチ側の経路に設けられており、インダクタ及び／又はコンデンサを用いて構成されている。
【００１３】
インダクタは、大きい電流が流れ込んだ場合に電流を流れにくくし、小さい電流が流れ込んだ場合に電流を流れ易くする。また、コンデンサは、電圧が高い場合に充電し、電圧が低い場合に放電する。従って、インダクタ及び／又はコンデンサを用いることで平滑化回路の作成が可能となる。また、インダクタ及び／又はコンデンサは受動素子であるため、平滑化回路が容易に作成され、平滑化回路が基板に占める領域が小さい。
【００１４】
本発明に係る車両用給電装置は、前記第２スイッチは、Ｐ型ＦＥＴ（又はＮ型ＦＥＴ）であり、前記平滑化回路は、前記第２スイッチと、前記バッテリの正極端子（又は負極端子）及び前記第２スイッチのゲートの間に設けられた第３スイッチと、前記負極端子（又は前記正極端子）及び前記ゲートの間に設けられた第４スイッチ及び抵抗とを有し、前記制御手段は、前記判定手段が前記所定電圧よりも低いと判定した場合に、前記第３スイッチをオフに、前記第４スイッチをオンにすることによって前記第２スイッチをオンにするように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、第２スイッチはＰ型ＦＥＴ（又はＮ型ＦＥＴ）である。平滑化回路では、第３スイッチがバッテリの正極端子（又は負極端子）及び第２スイッチのゲートの間に設けられており、第４スイッチ及び抵抗が、バッテリの負極端子（又は正極端子）及び第２スイッチのゲートの間に設けられている。制御手段は、判定手段が所定電圧よりも低いと判定した場合、第３スイッチをオフにし、第４スイッチをオンにすることによって第２スイッチをオンにする。
【００１６】
検出手段が所定電圧よりも低いバッテリの出力電圧を検出した場合、制御手段は第３スイッチをオフに、第４スイッチをオンにする。このとき、第２スイッチにおいて、ゲートの印加電圧は低下（又は上昇）し、第２スイッチはオンになる。ここで、抵抗がバッテリの負極端子（又は正極端子）とゲートとの間に設けられているため、ゲートの印加電圧は徐々に低下（又は上昇）する。従って、第２スイッチのオン抵抗は徐々に小さくなり、負荷に与えられる電圧が急激に変動することはない。また、抵抗を取り替えることによって容易にゲートの印加電圧が低下（又は上昇）する速度を調整することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る車両用給電装置は、前記給電部の前記第２スイッチ側の端子と前記バッテリの負極端子（又は正極端子）との間に設けられた第２の抵抗及び第５スイッチと、前記検出手段が検出した前記バッテリの出力電圧が前記所定電圧よりも高い第２の所定電圧よりも高いか否かを判定する第２の判定手段と、前記給電部の充電電圧を検出する第２の検出手段と、該第２の検出手段が検出した充電電圧が前記給電部の満充電を示す第３の所定電圧よりも高いか否かを判定する第３の判定手段とを備え、前記第２スイッチ及び給電部夫々は、前記バッテリ側及び負荷側に配置され、前記給電部は蓄電器であり、前記制御手段は、前記第２の判定手段が前記第２の所定電圧よりも高いと判定した場合、前記第１スイッチ及び第５スイッチをオンに、前記第２スイッチをオフにし、前記判定手段が前記所定電圧よりも低い、又は、前記第３の判定手段が前記第３の所定電圧よりも高いと判定した場合、前記第５スイッチをオフにするように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、第２の抵抗及び第５スイッチが、給電部の第２スイッチ側の端子とバッテリの負極端子（又は正極端子）との間に設けられている。第２の判定手段は、検出手段が検出したバッテリの出力電圧が所定電圧よりも高い第２の所定電圧よりも高いか否かを判定する。第２の検出手段は給電部の充電電圧を検出する。第３の判定手段は、第２の検出手段が検出した充電電圧が給電部の満充電を示す第３の所定電圧よりも高いか否かを判定する。
【００１９】
第２スイッチはバッテリ側に、給電部は負荷側に配置されている。給電部は電力を蓄える蓄電器である。
制御手段は、第２の判定手段が第２の所定電圧よりも高いと判定した場合、第１スイッチ及び第５スイッチをオンに、第２スイッチをオフにする。給電部は第１スイッチ及び第５スイッチを介して給電される。制御手段は、判定手段が所定電圧よりも低い、又は、第３の判定手段が第３の所定電圧よりも高いと判定した場合、第５スイッチをオフにする。
これにより、給電部は充電され、常時、負荷には、変動幅の小さい作動可能な電圧が与えられる。また、第２の抵抗によって、給電部を充電する際に、給電部に流れる電流が制限される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、平滑化回路がバッテリ及び給電部が負荷に与える電圧を平滑化するため、負荷に変動幅が小さい作動可能な電圧を与えることができる車両用給電装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る車両用給電装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用給電装置の実施の形態における動作を示すフローチャートである。
【図３】車両用給電装置が負荷群に与える電圧の波形図である。
【図４】本発明に係る車両用給電装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る車両用給電装置の実施の形態における動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る車両用給電装置の実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。この車両用給電装置１は好適にアイドルストップ車両に搭載される。車両用給電装置１では、一方の端子は、スイッチ２及び３夫々の一方の端子とオルタネータ４の正極端子とに接続され、他方の端子は負荷群５夫々の正極端子に接続されている。スイッチ２及び３夫々の他方の端子は、スタータ６及び点火装置７の正極端子に接続されている。オルタネータ４、負荷群５、スタータ６及び点火装置７夫々の負極端子は接地されている。
【００２３】
オルタネータ４は、アイドルストップ車両に搭載されたエンジン９に連動して交流電力を発電し、発電した交流電力を整流する。オルタネータ４は、整流した直流電力を車両用給電装置１と、車両用給電装置１を通じて負荷群５とに供給する。
負荷群５は、車両に搭載されたオーディオ及びメーター等の電気機器であり、車両用給電装置１及びオルタネータ４によって給電される。負荷群５は特許請求の範囲における負荷に該当する。
【００２４】
スタータ６は、スイッチ２がオンになり、車両用給電装置１から給電された場合、停止状態にあるエンジン９を回転させて始動させる。
点火装置７は、スイッチ３がオンになり、車両用給電装置１から給電された場合、エンジン９内に火花を飛ばす。
【００２５】
アイドルストップ制御部８は、車速、ブレーキペダルの踏込みの有無、又は、アクセルペダルの踏込みの有無等の走行状態を示す走行状態情報を受け付ける。アイドルストップ制御部８は、受け付けた走行状態情報に基づいて、アイドルストップ車両が一時的な停止状態であるか否か、及び、エンジン９の始動が要求されたか否かを判定する。例えば、アイドルストップ制御部８は、車速がゼロでありブレーキペダルが踏み込まれている場合、一時的な停止状態であると判定し、一時的な停止状態からアクセルペダルが踏み込まれた場合、エンジン９の始動が要求されたと判定する。
【００２６】
アイドルストップ制御部８は、一時的な停止状態であると判定した場合にスイッチ３をオフにする。これにより、点火装置７が停止して、エンジン９が停止する。アイドルストップ制御部８は、エンジン９の始動が要求されたと判定した場合、スイッチ２及び３をオンにする。これにより、点火装置７はエンジン９内に火花を飛ばし、スタータ６はエンジン９を回転させて始動させる。エンジン９が始動した後、スイッチ２はオフになる。
【００２７】
車両用給電装置１は、オルタネータ４によって充電され、負荷群５に給電する。車両用給電装置１は、スイッチ２及び３がオンになった場合、スタータ６及び点火装置７夫々に給電する。車両用給電装置１がスタータ６に給電している場合、スタータ６に与えている電圧は大きく変動するが、負荷群５には、変動幅の小さい作動可能な電圧が与えられる。
【００２８】
次に、車両用給電装置１の構成を説明する。車両用給電装置１は、バッテリ１１、給電部１２、平滑化回路１３、スイッチ１４，１５，１６、抵抗１７及び制御部１８を備えている。
【００２９】
バッテリ１１において、正極端子は、スイッチ２、３、１４及び１５夫々の一方の端子と、オルタネータ４の正極端子と、制御部１８とに接続され、負極端子は接地されている。給電部１２において、正極端子は、負荷群５夫々の正極端子と、スイッチ１４の他方の端子と、制御部１８とに接続され、負極端子は、平滑化回路１３及び抵抗１７夫々の一方の端子と、制御部１８とに接続されている。平滑化回路１３の他方の端子はスイッチ１５の他方の端子に接続されている。スイッチ１６において、一方の端子は抵抗１７の他方の端子に接続され、他方の端子は接地されている。
【００３０】
バッテリ１１は、オルタネータ４によって充電され、スイッチ２を介してスタータ６に、スイッチ３を介して点火装置７に、スイッチ１４又は１５を介して負荷群５に給電する。バッテリ１１の正極端子は、制御部１８に内蔵された後述の電圧検出部２１に接続されており、バッテリ１１の出力電圧は電圧検出部２１によって検出される。
【００３１】
給電部１２は電気二重層キャパシタ等の蓄電器である。給電部１２は、スイッチ１４及び１６がオンになり、スイッチ１５がオフになった場合、オルタネータ４によって充電される。また、給電部１２は、スイッチ１４及び１６がオフになり、スイッチ１５がオンになった場合に、バッテリ１１と共に負荷群５に給電する。給電部１２の両端子は、制御部１８に内蔵された後述の電圧検出部２２に接続されており、両端子の電位差である充電電圧は電圧検出部２２によって検出される。
【００３２】
平滑化回路１３は、スイッチ１４及び１６がオフに、スイッチ１５がオンになり、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に給電する場合に、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧を平滑化して電圧の変動幅を小さくする。
【００３３】
スイッチ１４、１５及び１６夫々は、ＦＥＴ（Field Effective Transistor）又はバイポーラトランジスタ等のスイッチであり、制御部１８によってオン／オフ制御される。特許請求の範囲において、スイッチ１４、１５及び１６夫々は、第１スイッチ、第２スイッチ及び第５スイッチに該当する。
抵抗１７は、スイッチ１４及び１６がオンになり、スイッチ１５がオフになって給電部１２がオルタネータ４によって充電される場合に、給電部１２に流れる電流を制限する。抵抗１７は、特許請求の範囲における第２の抵抗に該当する。
【００３４】
制御部１８は電圧検出部２１及び２２を内蔵している。電圧検出部２１及び２２夫々は、バッテリ１１の出力電圧及び給電部１２の充電電圧を検出する。制御部１８は、電圧検出部２１が検出したバッテリ１１の出力電圧が、第１電圧よりも低いか否か、及び、第２電圧よりも高いか否かを判定する。更に制御部１８は、電圧検出部２２が検出した給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高いか否かを判定する。
【００３５】
ここで、第１電圧及び第２電圧は予め設定された一定の電圧である。第１電圧は、スイッチ２及び３がオフである場合にバッテリ１１が負荷群５に与える電圧よりも低く、負荷群５が作動するのに最低限必要な下限電圧よりも高い電圧に設定されている。第２電圧は、スイッチ２及び３がオフである場合にバッテリ１１が負荷群５に与える電圧よりも低く、第１電圧よりも高い電圧に設定されている。また、第３電圧は、給電部１２が満充電であることを示す電圧である。
なお、第１電圧、第２電圧及び第３電圧夫々は、特許請求の範囲における所定電圧、第２の所定電圧及び第３の所定電圧に該当する。
【００３６】
制御部１８は、前述の判定に基づいて、スイッチ１４、１５及び１６夫々をオン／オフ制御する。制御部１８が行う動作の手順については後述する。
なお、制御部１８は、特許請求の範囲における判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段及び制御手段に該当する。電圧検出部２１及び２２夫々は、特許請求の範囲における検出手段及び第２の検出手段に該当する。
【００３７】
次に、平滑化回路１３の構成を説明する。平滑化回路１３は、インダクタ２３並びにコンデンサ２４及び２５を有する。
インダクタ２３は、スイッチ１５の他方の端子と、給電部１２の負極端子との間に接続されている。インダクタ２３は、大きい電流が流れ込んだ場合に電流を流れにくくし、小さい電流が流れ込んだ場合に電流を流れ易くする。
【００３８】
また、コンデンサ２４及び２５夫々の一方の端子は、インダクタ２３のスイッチ１５側の端子及び給電部１２側の端子に接続されている。コンデンサ２４及び２５夫々の他方の端子は接地されている。コンデンサ２４及び２５は、印加される電圧が高い場合に蓄電し、印加される電圧が低い場合には放電する。
【００３９】
インダクタ２３並びにコンデンサ２４及び２５を有する平滑化回路１３によって、バッテリ１１及び給電部１２が与える電圧を平滑化することができる。インダクタ２３並びにコンデンサ２４及び２５は受動素子であるため、平滑化回路１３を容易に作成することができ、平滑化回路１３が基板に占める領域を小さくすることができる。
【００４０】
なお、平滑化回路１３は、インダクタ及び／又はコンデンサを有していればよいため、前述の構成に限定されない。平滑化回路１３は、コンデンサ２４又は２５を有していなくてもよく、インダクタ２３の代わりに抵抗を有してもよく、スイッチ１５の他方の端子とインダクタ２３及びコンデンサ２４の接続ノードとの間に接続されたインダクタを更に有してもよい。
【００４１】
次に制御部１８が行う動作の手順を説明する。図２は、本発明に係る車両用給電装置１の実施の形態１における動作を示すフローチャートである。制御部１８は、電圧検出部２１が検出したバッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低いか否かを判定する（Ｓ１）。アイドルストップ制御部８がスイッチ２をオンにし、バッテリ１１がスタータ６への給電を開始した場合、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低くなる。
【００４２】
制御部１８は、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低いと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、スイッチ１４及び１６夫々をオフにし、スイッチ１５をオンにする（Ｓ２）。これにより、負荷群５には、バッテリ１１及び給電部１２によって作動可能な電圧が与えられる。このとき、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧は、平滑化回路１３によって平滑化されているため、電圧の変動幅は小さい。
【００４３】
制御部１８は、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低くないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、後述のステップＳ５の動作を行う。
制御部１８は、ステップＳ２の動作を行った後、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高いか否かを判定する（Ｓ３）。エンジンの始動が完了したことによって、スイッチ２がオフになり、バッテリ１１からスタータ６への給電が停止した場合、バッテリ１１の出力電圧は第２電圧よりも高くなる。
【００４４】
制御部１８は、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高くないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高いか否かの判定を繰り返す。制御部１８は、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高くなるまで、スイッチ１４、１５及び１６のオン／オフを切り換えず、バッテリ１１及び給電部１２に負荷群５へ給電させ続ける。
【００４５】
制御部１８は、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高いと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、スイッチ１４及び１６をオンにし、スイッチ１５をオフにする。これにより、負荷群５はオルタネータ４及びバッテリ１１によって給電され、給電部１２はオルタネータ４によって充電される。従って、負荷に、常時、変動幅の小さい作動可能な電圧を与えることができる。
【００４６】
制御部１８は、ステップＳ４の動作を行った後、又は、ステップＳ１でバッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低くないと判定した場合、電圧検出部２２が検出した給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高いか否かを判定する（Ｓ５）。制御部１８は、給電部１２の充電電圧が、満充電を示す第３電圧よりも高いか否かを判定することによって、充電が完了した否かを判定する。
【００４７】
制御部１８は、給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高くないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１の動作を行う。制御部１８は、給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高いと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、スイッチ１６をオフにする（Ｓ６）。これにより、制御部１８はオルタネータ４から給電部１２への給電を停止する。その後、制御部１８はステップＳ１の動作を行う。
バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも高い場合、即ち、スイッチ２がオフである場合、給電部１２は、充電電圧が第３電圧よりも高くなって充電が完了するまで、オルタネータ４によって充電される。
【００４８】
次に、負荷群５に与えられる電圧の波形について説明する。図３は、車両用給電装置１が負荷群５に与える電圧の波形図である。図３では、実線で車両用給電装置１が負荷群５に与える電圧の波形が示されており、一点鎖線で、バッテリ１１の出力電圧の波形が示されている。負荷群５に与えられる電圧の波形と、バッテリ１１の出力電圧の波形とが重なる部分は、実線で示されている。
【００４９】
エンジン９が停止している状態で車両用給電装置１がスタータ６に給電せずに負荷群５に給電している間、図３に示すように、負荷群５に与えられる電圧は第２電圧を超えた電圧で一定になっている。このとき、スイッチ１４はオンであり、スイッチ１５はオフである。オルタネータ４は発電していないため、バッテリ１１のみによって負荷群５に給電されている。スイッチ１６は、給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高く、給電部１２が満充電である場合にはオフであり、給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも低く、給電部１２が満充電でない場合にはオンである。
【００５０】
スイッチ２がオンになって車両用給電装置１がスタータ６に給電した場合、負荷群５に与えられている電圧、即ち、バッテリ１１の出力電圧は低下する。
バッテリ１１の出力電圧は、大きく変動し、幾つかの期間で負荷群５の下限電圧よりも低くなる。バッテリ１１のみが負荷群５に電圧を与えている場合、下限電圧よりも低くなる幾つかの期間、負荷群５は停止する。
【００５１】
車両用給電装置１では、負荷群５に与える電圧、即ち、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低くなった場合、スイッチ１４及び１６がオフになり、スイッチ１５がオンになる。これにより、負荷群５はバッテリ１１及び給電部１２によって給電されるため、負荷群５に与えられる電圧は高くなる。更に、負荷群５に与えられる電圧は平滑化回路１３によって平滑化されているため、電圧の変動幅は小さい。このため、オーディオ及びメーター等の負荷群５を正常に作動させることができ、メーターが有する照明のちらつき、又は、オーディオのスピーカからのノイズ音の発生等の不具合が負荷群５に生じることを防止することができる。
【００５２】
車両用給電装置１では、エンジン９が始動したことによって、バッテリ１１からスタータ６への給電が完了してバッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高くなった場合、スイッチ１４及び１６がオンになり、スイッチ１５がオフになる。スタータ２への給電が停止されるため、バッテリ１１の出力電圧は一定になり、オルタネータ４及びバッテリ１１が負荷群５に電圧を与え、給電部１２はオルタネータ４によって充電される。
【００５３】
（実施の形態２）
図４は、本発明に係る車両用給電装置の実施の形態２の要部構成を示すブロック図である。実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
実施の形態２における車両用給電装置１ａが車両用給電装置１と異なる点は、平滑化回路１３、スイッチ１４，１５，１６、及び制御部１８の代わりに、ＦＥＴ１５ａを有する平滑化回路１３ａ、ＦＥＴ１４ａ，１６ａ及び制御部１８ａが用いられている点である。
他の構成要素の機能及び接続は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５５】
実施の形態２は、平滑化回路１３ａが有するＦＥＴ１５ａがオフからオンになった場合に低下するオン抵抗の速度を遅延させることによって、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧を平滑化する形態である。
【００５６】
ＦＥＴ１４ａ及び１６ａ夫々はＰ型ＦＥＴ及びＮ型ＦＥＴである。ＦＥＴ１４ａにおいて、ソースはバッテリ１１の正極端子に、ドレインは負荷群５夫々の正極端子に、ゲートは制御部１８ａに接続されている。ＦＥＴ１６ａにおいて、ソースは接地されており、ドレインは抵抗１７の他方の端子に、ゲートは制御部１８ａに接続されている。
【００５７】
平滑化回路１３ａは、ＦＥＴ１５ａと、トランジスタ３１及び３２と、抵抗３３及び３４とを有する。ＦＥＴ１５ａはＰ型ＦＥＴであり、トランジスタ３１及び３２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。ＦＥＴ１５ａにおいて、ソースはバッテリ１１の正極端子に、ドレインは給電部１２の負極端子に接続されている。
【００５８】
抵抗３３の一方の端子はバッテリ１１の正極端子に接続されている。トランジスタ３１において、コレクタが抵抗３３の他方の端子に、ベースが制御部１８ａに、エミッタがＦＥＴ１５ａのゲート及びトランジスタ３２のコレクタに接続されている。トランジスタ３２において、ベースが制御部１８ａに、エミッタが抵抗３４の一方の端子に接続されている。抵抗３４の他方の端子は接地されている。
【００５９】
ＦＥＴ１４ａ、１５ａ及び１６ａは、制御部１８ａが夫々のゲートに印加する電圧によって、オン／オフ制御される。ＦＥＴ１４ａ、１５ａ及び１６ａ夫々において、ソース及びドレイン間のオン抵抗は、ゲートに印加される電圧に応じて変化する。
なお、ＦＥＴ１４ａ、１５ａ及び１６ａ夫々は、特許請求の範囲における第１スイッチ、第２スイッチ及び第５スイッチに該当する。
【００６０】
Ｐ型ＦＥＴでは、ソースの印加電圧を基準としたゲートの印加電圧が低くなる程、ソース及びドレイン間のオン抵抗は小さくなる。また、Ｎ型ＦＥＴでは、ソースの印加電圧を基準としたゲートの印加電圧が高くなる程、ドレイン及びソース間のオン抵抗は小さくなる。ソースの印加電圧を基準としたゲートの印加電圧が小さいオーム領域では、オン抵抗は比較的に大きく、ゲートの印加電圧に対して緩やかに変化する。
【００６１】
なお、ゲートの印加電圧について、ＦＥＴ１４ａ、１５ａ及び１６ａのオン／オフが切り換わる閾値は、ソースの印加電圧を基準として、ゼロであるとする。即ち、ＦＥＴ１４ａ及び１５ａ夫々は、ソースの印加電圧を基準として、ゲートの印加電圧が、負である場合にオンになり、正である場合にオフになる。また、ＦＥＴ１６ａは、ソースの印加電圧を基準として、ゲートの印加電圧が、正である場合にオンになり、負である場合にオフになる。
【００６２】
トランジスタ３１及び３２は、制御部１８ａが夫々のベースに印加する電圧によって、オン／オフ制御される。トランジスタ３１及び３２は、特許請求の範囲における第３スイッチ及び第４スイッチに該当する。
【００６３】
なお、トランジスタ３１及び３２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタに限定されず、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタでもよい。この場合、トランジスタ３１及び３２夫々において、コレクタとエミッタとの接続が逆になる。また、トランジスタ３１及び３２夫々は、Ｐ型ＦＥＴ又はＮ型ＦＥＴでもよい。
【００６４】
抵抗３３はトランジスタ３１に流れる電流を制限する。
抵抗３４は、オン状態にあるトランジスタ３１がオフになり、オフ状態にあるトランジスタ３２がオンになった場合に、ＦＥＴ１５ａのゲートの印加電圧が、放電によってソースと同じ印加電圧から接地電位に移行する速度を遅延させる。
【００６５】
具体的には、抵抗３４によって、ゲートの印加電圧が低下する速度を減少させることで、ソースの印加電圧を基準としたゲートの印加電圧がオーム領域にある期間を長くしている。
抵抗３４の抵抗値によって速度が決まるので、抵抗３４に用いる抵抗を取り替えることによって容易にゲートの印加電圧の低下速度を調整することができる。
【００６６】
制御部１８ａが制御部１８と異なる点は、トランジスタ３１及び３２夫々のオン／オフを制御して、ＦＥＴ１５ａをオン／オフする点である。制御部１８ａがＦＥＴ１４ａ、１５ａ及び１６ａ夫々をオン／オフするタイミングは、制御部１８がスイッチ１４、１５及び１６をオン／オフするタイミングと同じなので、説明を省略する。
【００６７】
制御部１８ａでは、制御部１８と同様に、電圧検出部２１及び２２夫々は、バッテリ１１の正極端子及び給電部１２の両端子に接続されており、バッテリ１１の出力電圧及び給電部１２の充電電圧を検出する。制御部１８ａは、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低いか否か、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高いか否か、及び、給電部１２の充電電圧が第３電圧よりも高いか否かを判定する。
【００６８】
また、制御部１８ａは、夫々のゲートに印加する電圧を調整することによって、ＦＥＴ１４ａ及び１６ａをオン／オフ制御し、夫々のベースに印加する電圧を調整することによって、トランジスタ３１及び３２をオン／オフ制御する。
【００６９】
制御部１８ａは、ＦＥＴ１５ａをオフにする場合、トランジスタ３１をオンに、トランジスタ３２をオフにする。これにより、ゲート及びソース夫々の印加電圧が共にバッテリ１１の出力電圧となり同じになり、ゲートの印加電圧を基準としたソース電圧がゼロになるため、ＦＥＴ１５ａはオフになる。
【００７０】
制御部１８ａは、ＦＥＴ１５ａをオンにする場合、トランジスタ３１をオフに、トランジスタ３２をオンにする。これにより、ゲートの印加電圧は接地電位になり、ソースの印加電圧を基準としたゲートの印加電圧が負になるため、ＦＥＴ１５ａはオンになる。
【００７１】
ＦＥＴ１５ａがオフからオンになる場合、抵抗３４によって、ＦＥＴ１５ａにおけるゲートの印加電圧が徐々に低下するため、ＦＥＴ１５ａのオン抵抗が急激に変化することはない。このため、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧は、急激に変動することはなく、平滑化される。
【００７２】
次に、制御部１８ａが実行する動作の手順を説明する。図５は、本発明に係る車両用給電装置１ａの実施の形態２における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５及びＳ１６夫々は、実施の形態１におけるステップＳ１、Ｓ３、Ｓ５及びＳ６と同じであるため、説明を省略する。
【００７３】
制御部１８ａは、バッテリ１１の出力電圧が第１電圧よりも低いと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１４ａ、ＦＥＴ１６ａ及びトランジスタ３１をオフにし、トランジスタ３２をオンにする（Ｓ１２）。これにより、ＦＥＴ１５ａがオンになり、負荷群５はバッテリ１１及び給電部１２によって給電される。このとき、ＦＥＴ１５ａのゲートの印加電圧は、徐々に低下するため、負荷群５に与えられる電圧は、急激に変動することはなく、平滑化される。
【００７４】
制御部１８ａは、バッテリ１１の出力電圧が第２電圧よりも高いと判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１４ａ、ＦＥＴ１６ａ及びトランジスタ３１をオンにし、トランジスタ３２をオフにする（Ｓ１４）。これにより、ＦＥＴ１５ａがオフになり、負荷群５は、ＦＥＴ１４ａを介して、オルタネータ４及びバッテリ１１から給電される。
【００７５】
なお、ＦＥＴ１５ａは、Ｐ型ＦＥＴに限定されず、Ｎ型ＦＥＴでもよい。この場合、バッテリ１１の正極端子及び負極端子の接続が逆になる。また、トランジスタ３１がオフに、トランジスタ３２がオンになった場合に、ゲートの印加電圧は、抵抗３４によって徐々に上昇する。
【００７６】
なお、ＦＥＴ１４ａ及び１６ａ夫々は、Ｐ型ＦＥＴ及びＮ型ＦＥＴに限定されない。ＦＥＴ１４ａ及び１６ａ夫々は、Ｐ型ＦＥＴ又はＮ型ＦＥＴのいずれでもよく、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ又はＰＮＰ型バイポーラトランジスタでもよい。
【００７７】
なお、本発明に係る平滑化回路は、平滑化回路１３及び１３ａに限定されず、バッテリ１１及び給電部１２が負荷群５に与える電圧を平滑化する回路であればよい。
【００７８】
開示された実施の形態１及び２は、全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。本発明の範囲は上述の説明ではなく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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ａ  車両用給電装置
１１  バッテリ
１２  給電部
１３，１３ａ  平滑化回路
１４  スイッチ（第１スイッチ）
１４ａ  ＦＥＴ（第１スイッチ）
１５  スイッチ（第２スイッチ）
１５ａ  ＦＥＴ（第２スイッチ）
１６  スイッチ（第５スイッチ）
１６ａ  ＦＥＴ（第５スイッチ）
１７  抵抗（第２の抵抗）
１８，１８ａ  制御部（判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段、制御手段）
２１  電圧検出部（検出手段）
２２  電圧検出部（第２の検出手段）
２３  インダクタ
２４，２５  コンデンサ
３１  トランジスタ（第３スイッチ）
３２  トランジスタ（第４スイッチ）
３４  抵抗
５  負荷群（負荷）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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