(57)【要約】【課題】電源装置に接続された各負荷に最適な電圧を供給する。【解決手段】電源装置（１００、１１０）は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（１３）と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（１６）と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に夫々電気的に接続された第１の二次電池（１４）及び第１負荷（１５）と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に電気的に接続された第２負荷（１７）と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間の通電及び遮断を切り替え可能なリレーと、を備える。当該電源装置では、リレーがＯＮである際に、該リレー及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ各々に流れる電流が一定となるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御した後にリレーをＯＦＦし、第２負荷に供給される電圧が一定となるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータが制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に夫々電気的に接続された第１の二次電池及び第１負荷と、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に電気的に接続された第２負荷と、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間の通電及び遮断を切り替え可能なリレーと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの他端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの他端の両方に夫々電気的に接続された発電部及び第２の二次電池と、を備える電源装置であって、
前記リレーにより、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間が通電状態である際に、前記リレー及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータ各々に流れる電流が一定となるように、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御した後に、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間を遮断するように前記リレーを制御し、前記第２負荷に供給される電圧が一定となるように、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段を備える
ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される電源装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、該第１ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される第１蓄電部と、該第１蓄電部に電気的に直列に接続される第２蓄電部と、該第２蓄電部の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、大電力負荷の駆動時に、該大電力負荷に対し第１蓄電部及び第２蓄電部から電力を供給する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４４８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の背景技術の構成では、負荷毎に最適な電圧で駆動できない可能性があるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、負荷毎に最適な電圧を供給することができる電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、上記課題を解決するために、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に夫々電気的に接続された第１の二次電池及び第１負荷と、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に電気的に接続された第２負荷と、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間の通電及び遮断を切り替え可能なリレーと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの他端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの他端の両方に夫々電気的に接続された発電部及び第２の二次電池と、を備える電源装置であって、前記リレーにより、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間が通電状態である際に、前記リレー及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータ各々に流れる電流が一定となるように、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御した後に、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間を遮断するように前記リレーを制御し、前記第２負荷に供給される電圧が一定となるように、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段を備える。
【０００７】
本発明の電源装置によれば、当該電源装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、第１の二次電池、第２の二次電池、第１負荷、第２負荷、リレー、発電部及び制御手段を備えて構成されている。
【０００８】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端には、第１の二次電池及び第１負荷が電気的に接続されている。第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端には、第２負荷が電気的に接続されている。第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端との間には、リレーが配置されている。
【０００９】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端とがリレーにより遮断されている場合、第１負荷に印加される電圧は第１ＤＣ／ＤＣコンバータにより制御され、第２負荷に印加される電圧は第２ＤＣ／ＤＣコンバータにより制御される。このため、第１負荷の印加電圧及び第２負荷の印加電圧を、各負荷に最適な電圧とすることができる。
【００１０】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの他端と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの他端とには、発電部及び第２の二次電池が電気的に接続されている。
【００１１】
本発明では特に、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端と第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端との間を通電状態から非通電状態へ切り替える際、次のような処理を行う。即ち、先ず、制御手段は、リレー及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ各々に流れる電流が一定となるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを夫々制御する。その後、制御手段は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの一端及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一端間を遮断するようにリレーを制御する。その後、制御手段は、第２負荷に供給される電圧が一定となるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【００１２】
このように構成すれば、リレーの切り替えに伴う電圧変動を抑制しつつ、第１負荷の印加電圧及び第２負荷の印加電圧を、各負荷に最適な電圧とすることができる。
【００１３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る電源装置の構成を示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係るリレー制御処理を示すタイムチャートの一例である。
【図３】第２実施形態に係るリレー制御処理を示すタイムチャートの一例である。
【図４】第３実施形態に係る電源装置の構成を示す構成図である。
【図５】第３実施形態に係る電流検出回路の具体例を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るリレー制御処理を示すタイムチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の電源装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
本発明の電源装置に係る第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１７】
（構成）
第１実施形態に係る電源装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電源装置の構成を示す構成図である。
【００１８】
図１において、電源装置１００は、モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１、主電源１２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６、副電源１４、負荷１５及び１７、リレー１、リレー２並びに制御部２０を備えて構成されている。
【００１９】
主電源１２は、例えば４８Ｖの二次電池である。副電源１４は、例えば１２Ｖの鉛蓄電池である。
【００２０】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の一端には、副電源１４と負荷１５とが電気的に接続されている。他方、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一端には、負荷１７が電気的に接続されている。
【００２１】
ここで、負荷１５と負荷１７とは、互いに最適な動作電圧が異なる。つまり、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に電気的に接続されている負荷１５は、最適な動作電圧が電圧Ｂ１である負荷である。他方、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に電気的に接続されている負荷１７は、最適な動作電圧が電圧Ｂ２である負荷である。
【００２２】
但し、負荷１５は、電圧Ｂ１に限らず、電圧Ｂ２でも動作可能に構成されている。同様に、負荷１７は、電圧Ｂ２に限らず、電圧Ｂ１でも動作可能に構成されている。尚、負荷１５及び負荷１７各々は、単一の負荷に限らず、電圧Ｂ１又は電圧Ｂ２を最適な動作電圧とする負荷群であってよい。
【００２３】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の一端と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一端との間には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の一端及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一端間の通電及び遮断を切り替えるリレー２が配置されている。
【００２４】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の他端及び、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の他端は、リレー１を介して、モータ・ジェネレータ１１及び主電源１２に電気的に接続されている。尚、本実施形態では、リレー１は、原則ＯＮ状態である。
【００２５】
制御部２０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６、リレー２等を制御する。尚、図１では、説明の便宜上、制御部２０と記載しているが、制御部２０は、例えば各ＤＣ／ＤＣコンバータに内蔵されている制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を意味してよい。
【００２６】
上述の如く構成された電源装置１００では、リレー２がＯＦＦである場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により、負荷１５に印加される電圧は電圧Ｂ１とされる。他方、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６により、負荷１７に印加される電圧は電圧Ｂ２とされる。つまり、リレー２がＯＦＦである場合、負荷１５及び負荷１７に対して、夫々の最適な動作電圧が印加される。
【００２７】
また、主電源１２の容量が低下し、副電源１４により該主電源１２を充電する場合、リレー２がＯＮである状態で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が、同一入力、同一出力となるように制御される。
【００２８】
実施形態に係る「モータ・ジェネレータ１１」、「主電源１２」、「副電源１４」、「負荷１５」、「負荷１７」及び「リレー２」は、夫々、本発明に係る「発電部」、「第２の二次電池」、「第１の二次電池」、「第１負荷」、「第２負荷」及び「リレー」の一例である。
【００２９】
（リレー２の制御処理）
次に、電源装置１００におけるリレー２の制御処理について、図２のタイムチャートを参照して説明する。
【００３０】
本実施形態では、リレー２がＯＮであり、副電源１４から負荷１５及び負荷１７に電力が供給されている場合に、発電系（即ち、モータ・ジェネレータ１１又は主電源１２）から、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して、負荷１７へ電力が供給されるようにリレー２を切り替える（つまり、リレー２をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り替える）処理を挙げる。
【００３１】
このような処理は、例えば副電源１４の容量低下時や、当該電源装置１００を搭載する車両のイグニッションオン時、等に実施される。
【００３２】
図２において、時刻ｔ１までは、リレー２を介して、副電源１４から負荷１７に電力が供給されている（図２の“電流（電圧Ｂ１→電圧Ｂ２方向）”のグラフ、“電流（発電系→電圧Ｂ２方向）”のグラフ参照）。このとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６各々はその動作を停止している。このため、負荷１５及び１７に印加される電圧は、副電源１４の電圧（例えば１２Ｖ）と同じである。
【００３３】
時刻ｔ１において、副電源１４に代えて発電系から負荷１７へ電力が供給されるようにリレー２の切り替え処理が開始されるとする。この際、制御部２０は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を開始させ、該第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に、発電系から所定の電流が流れるようにする（図２の“電流（発電系→電圧Ｂ２方向）”のグラフ参照）。このとき、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作に伴いリレー２に流れる電流が低下する（図２の“電流（電圧Ｂ１→電圧Ｂ２方向）”のグラフ参照）。
【００３４】
時刻ｔ２において、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に発電系から流れる電流が所定に達した場合、制御部２０は、所定のタイミングで（ここでは、時刻ｔ３に）、リレー２をＯＦＦとする。その後、制御部２０は、負荷１７に印加される電圧が一定となるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する。
【００３５】
仮に、上記のような処理を実施せず、リレー２をＯＦＦにした後に、発電系から負荷１７へ電力を供給する場合、例えば図２の時刻ｔ３において、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作が開始されるので（図２の“電流（発電系→電圧Ｂ２方向）”のグラフ中の点線参照）、リレー２がＯＦＦとされたことに起因して、負荷１７の印加電圧が比較的大きく低下してしまう（図２の“電圧Ｂ２”のグラフ中の点線参照）。
【００３６】
しかるに本実施形態では、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に発電系から流れる電流が所定に達した後にリレー２がＯＦＦにされるので、例えば負荷１７への供給電圧の変動を抑制することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
本発明の電源装置に係る第２実施形態について、図３を参照して説明する。第２実施形態では、リレー２の制御処理が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様であるので、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における同一箇所には同一符号を付して示し、第２実施形態について、基本的に第１実施形態と異なる部分のみ、図３を参照して説明する。
【００３８】
本実施形態では、リレー２がＯＦＦであり、発電系から第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して負荷１５に電力が供給され、発電系から第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して負荷１７に電力が供給されている場合に、副電源１４から負荷１５及び負荷１７へ電力が供給されるようにリレー２を切り替える（つまり、リレー２をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替える）処理を挙げる。
【００３９】
このような処理は、例えば主電源１２の容量低下時や、当該電源装置１００を搭載する車両のイグニッションオフ時、等に実施される。
【００４０】
図３の時刻ｔ１までは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して、発電系から負荷１５及び１７に電力が供給されている。
【００４１】
時刻ｔ１において、発電系に代えて副電源１４から負荷１５及び１７へ電力が供給されるようにリレー２の切り替え処理が開始されるとする。この際、制御部２０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の停止を開始する。この際、制御部２０は、負荷１５に印加される電圧が滑らかに変動するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（図３の“電圧Ｂ１”のグラフの時刻ｔ１〜時刻ｔ２参照）。
【００４２】
時刻ｔ２において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が完全に停止し、負荷１５に印加される電圧は、副電源１４の電圧と同じになる。
【００４３】
続いて、制御部２０は、例えば時刻ｔ３において、負荷１７に印加される電圧が、副電源１４の電圧（即ち、電圧Ｂ１）と同じになるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を開始させる。
【００４４】
時刻ｔ４において、負荷１７に印加される電圧が、副電源１４の電圧と同じになると、制御部２０は、所定のタイミングで（ここでは、時刻ｔ５に）、リレー２をＯＮとする。制御部は、その後（例えば、時刻ｔ６に）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６のを停止する。
【００４５】
このように構成すれば、リレー２をＯＦＦからＯＮに切り替える際の電圧変動を抑制することができ、実用上非常に有利である。
【００４６】
＜第３実施形態＞
本発明の電源装置に係る第３実施形態について、図４乃至図６を参照して説明する。第３実施形態では、電源装置の構成の一部及びリレー２の制御処理が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様であるので、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における同一箇所には同一符号を付して示し、第３実施形態について、基本的に第１実施形態と異なる部分のみ、図４乃至図６を参照して説明する。
【００４７】
図４において、本実施形態に係る電源装置１１０は、リレー２に流れる電流を検出する電流検出アンプ２１を備えて構成されている。ここで、電流検出アンプ２１は、図５（ａ）に示すように、リレー２の両端間に流れる電流を検出してもよいし、図５（ｂ）に示すように、リレー２に電流検出用の抵抗Ｒを接続し、該抵抗Ｒに流れる電流を検出してもよい。
【００４８】
次に、電源装置１１０におけるリレー２の制御処理について、図６のタイムチャートを参照して説明する。
【００４９】
本実施形態では、リレー２がＯＮであり、副電源１４から負荷１５及び負荷１７に電力が供給されている場合に、発電系から、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して、負荷１７へ電力が供給されるようにリレー２を切り替える（つまり、リレー２をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り替える）処理を挙げる。
【００５０】
このような処理は、例えば副電源１４の容量低下時や、当該電源装置１００を搭載する車両のイグニッションオン時、等に実施される。
【００５１】
図６において、時刻ｔ１までは、リレー２を介して、副電源１４から負荷１７に電力が供給されている（図２の“電流（電圧Ｂ１→電圧Ｂ２方向）”のグラフ、“電流（発電系→電圧Ｂ２方向）”のグラフ参照）。このとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６各々はその動作を停止している。このため、負荷１５及び１７に印加される電圧は、副電源１４の電圧と同じである。
【００５２】
時刻ｔ１において、副電源１４に代えて発電系から負荷１７へ電力が供給されるようにリレー２の切り替え処理が開始されるとする。この際、制御部２０は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を開始させ、電流検出アンプ２１の出力を参照して、リレー２に流れる電流がゼロとなるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する（図６の“電流（発電系→電圧Ｂ２方向）”のグラフ、及び“電流（電圧Ｂ１→電圧Ｂ２方向）”のグラフ各々の時刻ｔ１〜時刻ｔ２参照）。
【００５３】
時刻ｔ２において、リレー２に流れる電流がゼロ（又は、ゼロとみなせる程度の電流）となった場合、制御部２０は、所定のタイミングで（ここでは、時刻ｔ３に）、リレー２をＯＦＦとする。
【００５４】
その後、制御部２０は、負荷１７に印加される電圧が、該負荷１７の最適な動作電圧となるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御する（図６の“電圧Ｂ２”のグラフの時刻ｔ４〜時刻ｔ５参照）。
【００５５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１１…モータ・ジェネレータ、１２…主電源、１３…第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４…副電源、１５、１７…負荷、１６…第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０…制御部、２１…電流検出アンプ、１００、１１０…電源装置
【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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【図６】
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