(57)【要約】【課題】コンバータの電流容量を低下できる電源ユニットを提供する。【解決手段】コンバータ３０は、第１電源１０に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子を有し、第１電源１０から入力された電圧を、スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に変換して、負荷６０に出力する。電圧選択部５０は第２電源２０からの電圧およびコンバータ３０からの電圧を選択的に負荷６１に出力する。制御部３５は、コンバータ３０からの電圧を負荷６１に出力するときのスイッチ素子のデューティおよびスイッチング周波数を、コンバータ３０からの電圧を負荷６１に出力せずに負荷６０に出力したときのデューティおよびスイッチング周波数に比べて高く設定する。【選択図】図１
2016073175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子と、第１負荷に接続される出力端とを有し、前記第１電源から入力された電圧を、前記スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に昇圧して、前記出力端に印加するコンバータと、
第２電源からの電圧および前記コンバータからの電圧を選択的に第２負荷に出力する電圧選択部と、
前記コンバータからの電圧を前記第１負荷および前記第２負荷に出力するときの前記スイッチ素子のデューティおよびスイッチング周波数を、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷に出力せずに前記第１負荷に出力したときの、前記デューティおよび前記スイッチング周波数に比べて高く設定する制御部と
を備える、電源ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の電源ユニットであって、
前記コンバータからの電圧を前記第２負荷へと出力するときの前記スイッチ素子のオン期間は、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷へと出力するときに比べて長い、電源ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源ユニットであって、
前記第２電源から前記第２負荷へと所定の基準値以上の電圧を印加できない異常を検出する異常検出部を備え、
前記制御部は、前記異常が検出されたときの前記デューティおよび前記スイッチング周波数を、前記異常が検出されていないときの前記デューティおよび前記スイッチング周波数に比べて高く設定し、
前記異常が検出されたときの前記コンバータからの電圧は前記所定の基準値以上であり、
前記電圧選択部は、前記異常が検出されていないときに、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷へと出力し、前記異常が検出されたときに、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷へと出力する、電源ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源ユニットであって、
第１端および第２端と、
前記第１端と前記第２端との間で互いに直列に接続される第１コンデンサおよび第２スイッチ素子と、
前記第１コンデンサおよび前記第２スイッチ素子の一組に並列に接続される第２コンデンサと
を更に備え、
前記制御部は、
前記第１端と前記第２端との間の静電容量に応じた周波数を有する三角波を生成する発振器と、
前記デューティについての指令値と前記三角波との比較に基づいて、前記スイッチ素子のスイッチ信号を生成する比較器とを有する、電源ユニット。
【請求項５】
第１電源に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子を有し、前記第１電源から入力された電圧を、前記スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に変換して、第１負荷に出力するコンバータと、
第２電源からの電圧および前記コンバータからの電圧を選択的に第２負荷に出力する電圧選択部と
を有する電源ユニットの制御方法であって、
前記コンバータからの電圧を前記第２負荷に出力するときの前記スイッチ素子のデューティおよびスイッチング周波数を、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷に出力するときの前記デューティおよび前記スイッチング周波数に比べて高く設定する、電源ユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源ユニットおよび電源ユニットの制御方法に関し、特に異常が検出されたときに、電源供給する負荷の数が増えるコンバータを有する電源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、キャパシタと昇圧回路とを有する非常用電源装置が記載されている。昇圧回路はキャパシタの電圧を昇圧して出力する。キャパシタはバッテリによって充電される。またこのバッテリは負荷へと電源を供給する。そして、このバッテリの電圧が低下したときには、昇圧回路から負荷に電源を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６０８２２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、特許文献１に記載された技術では、昇圧回路からの出力電圧が負荷に印加されることにより、昇圧回路が負荷に供給する電力（以下、負荷電力とも呼ぶ）は増大する。よって、昇圧回路の昇圧スイッチのデューティを高める必要がある。昇圧スイッチのデューティを高めるべく、昇圧スイッチのオン期間を長くすると、昇圧回路を流れる電流のピークが増大する。よって電流容量の大きい昇圧回路を採用する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、電圧を昇圧するコンバータの電流容量を低下できる電源ユニット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】
【０００６】
第１の態様は、第１電源に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子を有し、前記第１電源から入力された電圧を、前記スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に変換して、第１負荷に出力するコンバータと、第２電源からの電圧および前記コンバータからの電圧を選択的に第２負荷に出力する電圧選択部と、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷に出力するときの前記スイッチ素子のデューティおよびスイッチング周波数を、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷に出力せずに前記第１負荷に出力したときの、前記デューティおよび前記スイッチング周波数に比べて高く設定する制御部とを備える。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様にかかる電源ユニットであって、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷へと出力するときの前記スイッチ素子のオン期間は、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷へと出力するときに比べて長い。
【０００８】
第３の態様は、第１または第２の態様にかかる電源ユニットであって、前記第２電源から前記第２負荷へと所定値よりも大きい電圧を印加できない異常を検出する異常検出部を備え、前記電圧選択部は、前記異常が検出されていないときに、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷へと出力し、前記異常が検出されたときに、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷へと出力する。
【０００９】
第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様にかかる電源ユニットであって、第１端および第２端と、前記第１端と前記第２端との間で互いに直列に接続される第１コンデンサおよび第２スイッチと、前記第１コンデンサおよび前記第２スイッチの一組に並列に接続される第２コンデンサとを更に備え、前記制御部は、前記第１端と前記第２端との間の静電容量に応じた周波数を有する三角波を生成する発振回路と、前記スイッチ素子のデューティとの比較に基づいて、前記スイッチ素子のスイッチ信号を生成する比較器とを有する。
【００１０】
第５の態様は、第１電源に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子を有し、前記第１電源から入力された電圧を、前記スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に変換して、第１負荷に出力するコンバータと、第２電源からの電圧および前記コンバータからの電圧を選択的に第２負荷に出力する電圧選択部とを有する電源ユニットの制御方法であって、前記コンバータからの電圧を前記第２負荷に出力するときの前記スイッチ素子のデューティおよびスイッチング周波数を、前記第２電源からの電圧を前記第２負荷に出力するときの前記デューティおよび前記スイッチング周波数に比べて高く設定する。
【発明の効果】
【００１１】
第１の態様および第５の態様によれば、コンバータが電圧を印加する負荷に要求される電力が増大したときに、コンバータのスイッチング周波数を高く設定する。よって、スイッチング周波数を一定にした場合に比べて、スイッチ素子が連続して導通するオン期間を短くすることができる。したがってリアクトルを流れる電流のピークを低下でき、コンバータの電流容量を低下できる。一方で、コンバータが電圧を印加する負荷に要求される電力が少ないときには、スイッチング周波数が低いので、ノイズの発生を抑制できる。
【００１２】
第２の態様によれば、デューティを増大しやすい。
【００１３】
第３の態様によれば、第２電圧に異常が生じても、第２負荷へと電圧を出力できる。
【００１４】
第４の態様によれば、簡単な構成で三角波の周波数、即ちスイッチ素子のスイッチング周波数を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄電ユニットの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】ターンオフ動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】開放電圧および抵抗値の算出動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】ターンオン動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】蓄電ユニットおよびその周辺の構成の一例を概略的に示す回路図である。
【図６】電圧選択部の構成の一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜電源ユニットの構成＞
図１は、電源ユニット１とその周辺部の構成の一例を概略的に示す図である。この電源ユニット１は例えば車両に設けられる。
【００１７】
電源ユニット１は、第１電源１０、コンバータ３０、および、電圧選択部５０を備えている。また図１の例示では、電源ユニット１はダイオード４１〜４４を更に備えている。
【００１８】
第１電源１０はコンバータ３０へと電圧を出力する。第１電源１０は例えば蓄電部であって、例えばバッテリまたはキャパシタである。より具体的な一例として、第１電源１０はリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などである。
【００１９】
コンバータ３０は、第１電源１０に対して互いに直列に接続されるリアクトルおよびスイッチ素子（いずれも図１では不図示）を有し、第１電源１０から入力された電圧を、当該スイッチ素子のスイッチング動作によって異なる電圧に昇圧する。昇圧した電圧は、コンバータの出力端に印加される。コンバータ３０は例えばＤＣ−ＤＣコンバータであり、例えば昇圧チョッパ回路を採用することができる。コンバータ３０の出力端は、後述するように、負荷（ここでは制御部）６０および負荷６１，６２へと接続される。
【００２０】
図２はコンバータ３０の内部構成の一例を概略的に示すための図である。図２の例示では、コンバータ３０は昇圧チョッパ回路であり、リアクトル３１と、スイッチ素子３２と、ダイオード３３と、コンデンサ３４とを備えている。
【００２１】
リアクトル３１の一端は第１電源１０の高電位端１１に接続され、リアクトル３１の他端が接続点Ｐを介してダイオード３３のアノードに接続されている。
【００２２】
スイッチ素子３２は例えばトランジスタであり、リアクトル３１とダイオード３３とを接続する接続点Ｐと、第１電源１０の低電位端１２との間に設けられている。つまり、リアクトル３１およびスイッチ素子３２は第１電源１０に対して互いに直列に接続される。なお図２の例示では、低電位端１２は接地されている。
【００２３】
コンデンサ３４は、ダイオード３３のカソードと、第１電源１０の低電位端１２との間に設けられている。このコンデンサ３４の両端電圧がコンバータ３０の出力となる。
【００２４】
スイッチ素子３２は例えば制御部３５によって制御され、そのオン／オフが所定のスイッチング周波数で繰り返し切り替えられる。制御部３５は例えばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)方式に則って、スイッチ素子３２のスイッチ信号を生成する。
【００２５】
図３は、スイッチ素子３２のスイッチング動作と、リアクトル３１を流れる電流ＩＬとの一例を模式的に示す図である。スイッチ素子３２がオンすると、第１電源１０の高電位端１１からリアクトル３１およびスイッチ素子３２を介して低電位端１２へと電流ＩＬが流れる。スイッチ素子３２が連続して導通するオン期間ｔｏｎにおいては、この電流ＩＬは時間の経過と共に増大する。
【００２６】
これにより、スイッチ素子３２のオン期間ｔｏｎにおいて、リアクトル３１には電磁エネルギーが蓄積される。
【００２７】
スイッチ素子３２がオフするオフ期間においては、リアクトル３１に蓄積されたエネルギーが放出されて、リアクトル３１、ダイオード３３およびコンデンサ３４を介して電流が流れる。これにより、コンデンサ３４が充電される。このときコンデンサ３４には、第１電源１０からの入力電圧Ｖｉｎにリアクトル３１の両端電圧が加算された電圧が印加される。よって、コンデンサ３４の両端電圧は入力電圧Ｖｉｎよりも大きくなる。よってコンバータ３０は昇圧機能を発揮することができる。
【００２８】
またスイッチ素子３２のオフ期間においては、電流ＩＬは時間の経過と共に低下する。図３の例示では、電流ＩＬが零に至った後、再びスイッチ素子３２がオンしており、電流ＩＬが零を維持する期間が存在する。このようなモードは不連続モードとも呼ばれる。なお本実施の形態では、不連続モードに限らず、連続モードであってもよい。連続モードでは、電流ＩＬが零に至る前に、スイッチ素子３２がオンする。
【００２９】
再び図１を参照して、コンバータ３０と制御部６０との間にはダイオード４１が設けられている。このダイオード４４は後に述べるように、第２電源２０がコンバータ３０の出力端に電圧を印加することを防止する。図１の例示では、ダイオード４１のアノードはコンバータ３０の高電位側の出力端に接続され、ダイオード４１のカソードは制御部６０の高電位側の入力端に接続される。コンバータ３０の低電位側の出力端と、制御部６０の低電位側の入力端とは互いに接続される。図１の例示では、これらは接地されている。
【００３０】
第２電源２０は例えば蓄電部（バッテリまたはキャパシタ）であり、例えばオルタネータ（不図示）によって充電される。オルタネータはエンジンの回転に伴って電力を発電する発電機である。
【００３１】
図１の例示では、第１電源１０と第２電源２０との間には、スイッチ７３、ヒューズ８１およびダイオード４３が設けられている。スイッチ７３、ヒューズ８１およびダイオード４３は互いに直列に接続されている。
【００３２】
ダイオード４３は、第２電源２０から第１電源１０に電力を供給する際に流れる電流を許可し、その反対方向の電流を阻止する。これにより、第１電源１０が第２電源２０へと放電することを阻止できる。
【００３３】
スイッチ７３は例えば制御部６０によって制御され、例えばリレーである。スイッチ７３がオンすると、第１電源１０から第２電源２０へと電流が流れて、第２電源２０が充電される。例えば第1電源１０の電圧は第２電源の電圧よりも小さい。これは、例えば第1電源１０と第２電源２０との間にスイッチ素子と抵抗とを直列に設け、当該スイッチ素子を制御することで実現できる。
【００３４】
図１の例示では、第２電源２０からも制御部６０へと電源電圧を出力できる構成が構築されている。第２電源２０と制御部６０との間には、ダイオード４２が設けられている。ダイオード４２は、コンバータ３０が第２電源２０へと電圧を印加することを防止する。つまりダイオード４１，４２は第２電源２０およびコンバータ３０の一方が他方に電圧を印加することを防止しているのである。図１の例示では、ダイオード４２のアノードはヒューズ８２を介して第２電源２０の高電位端に接続され、ダイオード４２のカソードは制御部６０の高電位側の入力端に接続される。制御部６０の低電位側の入力端は第２電源２０の低電位端にも接続される。図１の例示では、これらは接地されている。
【００３５】
ヒューズ８２は自身に流れる電流が所定値を超えると、切断される。これにより、第２電源２０と制御部６０とが遮断される。
【００３６】
このような構成によれば、ダイオード４２のアノードの電圧がダイオード４２のカソードの電圧よりも大きいときには、制御部６０には、第２電源２０からの電圧が電源電圧として入力される。簡単のためにダイオード４１，４２の順方向電圧およびヒューズ８２の抵抗値を無視すると、第２電源２０の両端電圧がコンバータ３０の出力電圧よりも大きいときに、第２電源２０からの電圧が制御部６０に入力されることとなる。一方で、ダイオード４１のアノードの電圧がダイオード４１のカソードの電圧よりも大きいときには、制御部６０には、コンバータ３０からの電圧が電源電圧として入力される。簡単のためにダイオード４１，４２の順方向電圧およびヒューズ８２の抵抗値を無視すると、第２電源２０の両端電圧がコンバータ３０の出力電圧よりも小さいときに、コンバータ３０からの電圧が制御部６０に入力されることとなる。
【００３７】
したがって、第２電源２０の両端電圧およびコンバータ３０の出力電圧のいずれか一方が低下したとしても、他方が制御部６０へと電源電圧を印加できる。これにより、制御部６０が電源電圧の不足によって動作できなくなることを抑制できる。
【００３８】
制御部６０は例えば車両に搭載される電子機器を統括的に制御する。例えば制御部６０はコンバータ３０などを制御する。このような制御部６０は、高い優先度で動作の継続を要望される。この点において、第２電源２０およびコンバータ３０の両方から制御部６０へと電源電圧を印加できる上記構成は有効である。
【００３９】
なおここでは、制御部６０，３５はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部６０，３５はこれに限らず、制御部６０，３５によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。
【００４０】
ヒューズ８１は自身に流れる電流が所定値を超えると、切断される。これにより、第１電源１０と第２電源２０とが遮断される。
【００４１】
電圧選択部５０は、第２電源２０からの電圧およびコンバータ３０からの電圧を選択的に負荷６１へ出力する。例えば電圧選択部５０は、第２電源２０の両端電圧が所定値よりも大きいときに第２電源２０からの電圧を負荷６１に出力し、第２電源２０の両端電圧が所定の基準値よりも小さいときに、コンバータ３０からの電圧を負荷６１に出力する。この所定の基準値とは、負荷６１に必要な電圧値である。また、このときのコンバータ３０からの電圧は所定の基準値以上である。
【００４２】
例えば電圧選択部５０はスイッチ５１とダイオード４４とを備えている。スイッチ５１は入力端５１ａ，５１ｂと出力端５１ｃとを有しており、入力端５１ａ，５１ｂの一方を選択的に出力端５１ｃに接続させる。入力端５１ａはヒューズ８０を介して第２電源２０の高電位端に接続される。
【００４３】
ヒューズ８０は自身に流れる電流が所定値を超えると、切断される。これにより、スイッチ５１と第２電源２０とが遮断される。
【００４４】
入力端５１ｂはダイオード４４、ヒューズ８１およびスイッチ７３を介して、第２電源２０の高電位端に接続されるとともに、コンバータ３０の高電位側の出力端にも接続される。ダイオード４４は、その順方向が第２電源２０から入力端５１ｂへと向かう方向に沿うように、配置される。よって、コンバータ３０の出力電圧が第２電源２０の両端電圧よりも高いときに、コンバータ３０が第２電源２０に電圧を印加することを防止する。
【００４５】
簡単のために、スイッチ７３、ヒューズ８１の抵抗値およびダイオード４４の順方向電圧を無視すると、第２電源２０の両端電圧がコンバータ３０の出力電圧よりも大きいときには第２電源２０からの電圧が入力端５１ｂに印加され、コンバータ３０の出力電圧が第２電源２０の両端電圧よりも大きいときには、コンバータ３０からの電圧が入力端５１ｂに印加される。
【００４６】
出力端５１ｃはスイッチ７１を介して負荷６１の高電位側の入力端に接続される。スイッチ７１は例えばリレーである。スイッチ５１，７１は制御部６０によって制御される。
【００４７】
負荷６１に電圧を印加する主体を説明するに当たり、まず、スイッチ７１，７３はオンしているとして説明する。スイッチ５１が入力端５１ａと出力端５１ｃとを互いに接続しているときには、負荷６１には第２電源２０からの電圧が電源電圧として入力される。またスイッチ５１が入力端５１ｂと出力端５１ｃとを互いに接続しているときには、負荷６１には、第２電源２０の両端電圧およびコンバータ３０の出力電圧のうち大きい方の電圧が、電源電圧として入力される。
【００４８】
スイッチ７３がオフしており、スイッチ５１が入力端５１ｂと出力端５１ｃとを接続しているときには、コンバータ３０からの電圧が電源電圧として負荷６１に入力される。スイッチ７１がオフしているときには、負荷６１への電源電圧の供給が遮断される。
【００４９】
負荷６１は入力された電源電圧に基づいて動作する。負荷６１は例えばエンジンを始動するスタータ、ドアロック用のモータあるいはステアリングなどの油圧駆動部である。負荷６１は例えば制御部６０の消費電力よりも大きい。
【００５０】
図１の例示では、負荷６２およびスイッチ７２が設けられている。負荷６２は例えば車両用のエアコンディショナーなどである。スイッチ７２は負荷６２への電源電圧の供給／遮断を司るスイッチであって、例えばスイッチ５１の出力端５１ｃと負荷６２との間に設けられる。
【００５１】
図１の例示では、エアバッグ装置６３が設けられている。エアバッグ装置６３は、車両と外部との衝突を検出する衝突検出部６３１を有している。衝突検出部６３１は、例えば車両の前方（車両の進行方向側）において、車両と外部との衝突を検出する。そして衝突検出部６３１が当該衝突を検出したときに、エアバッグ装置６３は、自身に具備されるエアバッグを乗車員へと膨張展開させて、車内における乗車員と車両との衝突を緩和する。
【００５２】
さて第２電源２０は、車両のうち、例えば前方の領域に設けられている。この場合、前方において車両と外部とが衝突すると、第２電源２０が喪失され得る。よって、衝突検出部６３１による衝突検出を、第２電源２０の機能喪失、即ち、第２電源２０の異常発生とみなすことができる。
【００５３】
衝突検出部６３１は衝突を検出したときに、その旨を制御部６０に通知する。通知を受けた制御部６０は以下で述べるように、異常時の動作を行う。
【００５４】
＜通常時の制御部の動作と異常時の制御部の動作＞
制御部６０は、通常時の動作として、スイッチ５１を制御して入力端５１ａと出力端５１ｃとを互いに接続させる。よってスイッチ７１，７２がオンすれば、第２電源２０からの電圧が電源電圧として負荷６１，６２へと入力される。よって第２電源２０は、通常時に電源を供給するメイン電源として機能する。
【００５５】
また通常時において、制御部６０には、第２電源２０の両端電圧およびコンバータ３０の出力電圧のうち大きい方の電圧が、電源電圧として入力されている。例えば、第２電源２０の電圧が低下したときには、コンバータ３０からの電圧が制御部６０に入力される。よって通常時においては、コンバータ３０は制御部６０へと電圧を印加するときがあるものの、スイッチ５１がコンバータ３０とスイッチ７１とを接続しないので、負荷６１，６２に対しては電圧を印加しない。
【００５６】
一方で、例えば衝突検出部６３１が衝突を検出したとき（異常時）には、制御部６０はスイッチ５１を切り替えて、入力端５１ｂと出力端５１ｃとを互いに接続させる。ここでは、衝突によって第２電源２０の機能が喪失されたものとして説明する。即ち、第２電源２０の電圧は所定の基準値（負荷６１，６２が必要とする電圧値の大きい方）より低下している。このとき、スイッチ７１，７２がオンすれば、コンバータ３０からの電圧が電源電圧として負荷６１，６２へと入力される。このときのコンバータ３０からの電圧は所定の基準値以上である。よって第１電源１０は、異常時において負荷６１，６２へと電源を供給するサブ電源として機能する。
【００５７】
なお第２電源２０の異常は、車両の衝突以外であってもよい。例えば第２電源２０の両端電圧を検出する電圧検出部を、異常検出部として設け、第２電源２０の電圧が所定値（負荷６１，６２に必要な電圧値の大きい方）より低下した場合には、これを異常と把握してもよい。要するに、第２電源２０が負荷６１，６２へと所定値より大きい電圧を出力できない事態を、異常と把握し、その異常を検出する異常検出部を設ければよい。
【００５８】
以上のように、異常の発生に応答して、コンバータ３０からの電圧が負荷６１，６２へと印加されるので、コンバータ３０の負荷電力は通常時に比べて異常時に重くなる。したがって異常時には、コンバータ３０はより多くの電力を出力する必要がある。
【００５９】
しかも、異常が発生した第２電源２０は第１電源１０へと電力を供給できないので、第１電源１０を充電できない。よって、第１電源１０の両端電圧は、制御部６０および負荷６１，６２の動作によって低下することとなる。このとき、制御部６０および負荷６１，６２にとって必要な電圧値を出力するためには、第１電源１０の両端電圧が低下した分、コンバータ３０における昇圧比を高める必要がある。
【００６０】
そこでコンバータ３０（制御部３５）は、負荷電力の増大、或いは更に、第１電源１０の両端電圧の低下に対応すべく、スイッチ素子３２のデューティＤを通常時に比べて高く設定する。デューティＤは、スイッチング周期Ｔに対するオン期間ｔｏｎの比（＝ｔｏｎ／Ｔ）である。これにより、コンバータ３０はより大きな電力を出力することができる。
【００６１】
しかしながら、デューティＤを高めるべく、オン期間ｔｏｎが長くなると、これに伴って電流ＩＬのピークも高まる（例えば図３も参照）。したがって、リアクトル３１およびスイッチ素子３２は大きい電流容量を要求される。このような大きい電流容量を有する部品は高価である。
【００６２】
そこで制御部６０は、コンバータ３０からの電圧を負荷６１，６２へ出力するときに、スイッチング周波数を高めるための周波数切替指令Ａを制御部３５へと出力する。周波数切替指令Ａを受け取った制御部３５は、スイッチング周波数を、第２電源２０からの電圧を負荷６１，６２に出力するときの値よりも高い値Ｆ１に設定する。言い換えれば、スイッチング周期Ｔをより短い値に設定する。具体的な一例として、例えばスイッチング周波数を数百ｋＨｚから数ＭＨｚ程度の値に設定する。
【００６３】
これにより、制御部３５は、必要なデューティＤ（＝ｔｏｎ／Ｔ）でスイッチ信号を生成しつつも、スイッチング周波数が固定された場合に比べて、オン期間ｔｏｎを短縮することができる。つまり、スイッチング周期Ｔが短いので、同じデューティＤを実現するためのオン期間ｔｏｎは短くてよいのである。したがって、電流ＩＬのピークを低下することができ、ひいては電流容量の小さいリアクトル３１およびスイッチ素子３２を用いることができる。
【００６４】
逆に言えば、制御部３５は、コンバータ３０からの電圧を負荷６１，６２に出力せずに、制御部６０に出力しているときには、スイッチング周波数をより低い値Ｆ２（＜Ｆ１）に設定する。より具体的な一例として、例えばスイッチング周波数を百ｋＨｚ未満に設定する。
【００６５】
さて、スイッチング周波数が高いほど、コンバータ３０の出力電流の高次の高調波成分が大きくなり、ひいては出力電流のノイズが高まる。あるいは、コンバータ３０からの電磁波のノイズが増大する。そこで、デューティＤが低く、電流ＩＬのピークが小さくて済む通常時においては、電流ＩＬのピークが制限値を超えない範囲でスイッチング周波数を低く設定することにより、電流ＩＬのピークを抑えつつも、ノイズを低下することができるのである。
【００６６】
例えば制御部６０はＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）で規定されるノイズ以下で動作させる必要がある。これを達成すべく、例えばスイッチング周波数を１００ｋＨｚ未満（例えば５０ｋＨｚ）に設定する。
【００６７】
以上のように、コンバータ３０の負荷が重いときに、スイッチング周波数を高めることにより、デューティＤを高めつつも電流ＩＬのピークを低下し、コンバータ３０の負荷が軽いときには、スイッチング周波数を低下することにより、ノイズも低下しているのである。
【００６８】
図４はスイッチング周波数の切り替えるための構成の一例を概略的に示す図である。制御部３５は第１端３５１と第２端３５５とを有しており、この第１端３５１と第２端３５５との間に、コンデンサ３５２が設けられている。図４の例示では、第２端３５５は接地されている。また互いに直列に接続されるスイッチ３５３およびコンデンサ３５４の一組が、コンデンサ３５２に並列に接続されている。
【００６９】
スイッチ３５３は周波数切替指令Ａに応じてオン／オフする。これにより、第１端３５１と第２端３５５との間の静電容量（以下、タイミング容量と呼ぶ）が、周波数切替指令Ａに応じて変化する。より具体的には、スイッチ３５３がオフするときには、タイミング容量はコンデンサＣ１の静電容量であり、スイッチ３５３がオンするときには、タイミング容量はコンデンサＣ１，Ｃ２の合成静電容量である。
【００７０】
タイミング容量は、制御部３５が有する公知の発振器３５６の周波数設定を行うための容量である。発振器３５６は、当該タイミング容量が大きいほど低い周波数で三角波を生成する。図５は、タイミング容量と周波数との一例を示す図である。
【００７１】
制御部３５が有する公知の比較器３５７は、発振器３５６によって生成した当該三角波と、デューティＤについての指令値とを比較し、その比較結果をスイッチ素子３２のスイッチ信号として生成する。よってこの場合、三角波の周波数（キャリア周波数とも呼ばれる）がスイッチング周波数と一致する。
【００７２】
このような制御部３５によれば、簡単な構成で三角波の周波数、即ちスイッチ素子３２のスイッチング周波数を変更できる。
【００７３】
なお上述の例では、スイッチ３５３は、コンバータ３０が負荷６１，６２へと電圧を出力していないときに、オフし、コンバータ３０が負荷６１，６２へと電圧を出力しているときに、オンする。
【００７４】
＜オン期間＞
制御部３５は、コンバータ３０からの電圧を負荷６１，６２に出力するときには、デューティＤを高めるべく、第２電源２０からの電圧を負荷６１，６２に出力するときに比べてオン期間ｔｏｎを長くする。これによれば、デューティＤを増大させやすい。ただし、この場合であっても、スイッチング周波数を一定にしたときに比べれば、オン期間ｔｏｎは短い。
【００７５】
また例えばコンバータ３０の直流電圧を検出する直流電圧検出部を設け、直流電圧とその指令値との偏差に基づいてデューティＤを算出してもよい。例えば制御部３５は当該偏差が大きいほど、デューティＤを増大させる。制御部３５は、そのデューティＤに応じてオン期間ｔｏｎを長くしてもよい。より具体的には、オン期間ｔｏｎを、デューティＤにスイッチング周期Ｔを乗算した値とする。ただし、この場合であっても、スイッチング周波数を一定にしたときに比べれば、オン期間ｔｏｎは短い。
【００７６】
このように、スイッチング周波数を通常時／異常時で異ならせつつ、オン期間ｔｏｎを調整して所望のデューティＤを実現するのである。これにより、従来のＰＷＭ方式の制御をそのまま流用することができる。
【００７７】
なお上述の例では、電圧選択部５０がダイオード４４を有しており、入力端５１ｂがダイオード４４を介して第２電源２０に接続されているものの、スイッチ５１を有していれば、入力端５１ｂが第２電源２０に接続されていなくてもよい。この場合、ダイオード４４は不要である。これによっても、スイッチ５１の選択によって、第２電源２０およびコンバータ３０の一方からの電圧を負荷６１，６２へと出力できる。
【００７８】
逆にダイオード４４が設けられていれば、車両の衝突によっても第２電源２０が喪失されていないときに、第２電源２０を活用できる点で有効である。
【００７９】
また電圧選択部５０は図６に示すように、スイッチ５１を有さずに、ダイオード４５，４６を有していてもよい。このダイオード４５のアノードはヒューズ８０を介して第２電源２０の高電位端に接続され、ダイオード４５のカソードはスイッチ７１に接続される。ダイオード４６のアノードはコンバータ３０の高電位側の出力端に接続され、ダイオード４６のカソードはスイッチ７１に接続される。この場合であっても、第２電源２０が所定値よりも大きい電圧を出力できないときには、コンバータ３０からの電圧がスイッチ７１を介して負荷６１へと与えられる。
【００８０】
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８１】
１０  第１電源
２０  第２電源
３０  コンバータ
５０  電圧選択部
３５  制御部
【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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