(57)【要約】【課題】電源部から供給される電源電圧が低い場合であってもスイッチング素子を有し且つ昇圧機能を有する電圧変換部を良好に動作させることができる電源装置を、小型化及び部品点数の低減を図りつつ実現する。【解決手段】電源装置３０は、昇圧動作を行い得る電圧変換部４０と、電圧変換部４０のスイッチング素子の動作を制御する制御信号を出力する制御部６０と、電圧変換部４０での昇圧動作によって出力された出力電圧に基づいて動作電圧が供給され、出力電圧が所定の閾値以上である場合、制御部６０から出力された制御信号に応じた駆動信号をスイッチング素子に出力する駆動部５４と、出力電圧が所定の閾値未満である場合、制御部６０から出力される制御信号を増幅し、増幅された制御信号をスイッチング素子に出力する増幅部５６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子がオンオフ動作することにより、電源部からの電力に基づいて入力された電圧を昇圧して出力する電圧変換部と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御信号を出力する制御部と、
前記電圧変換部での昇圧動作によって出力された出力電圧に基づいて動作電圧が供給され、前記出力電圧が所定の閾値以上である場合、前記制御部から出力された前記制御信号に応じた駆動信号を前記スイッチング素子に出力する駆動部と、
前記出力電圧が所定の閾値未満である場合、前記制御部から出力される前記制御信号を増幅し、増幅された前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する増幅部と、
を備える電源装置。
【請求項２】
第１電源部及び負荷が電気的に接続され且つ前記電圧変換部からの前記出力電圧が印加される第１導電路と、
前記電源部としての第２電源部が電気的に接続され且つ前記電圧変換部に対する入力電圧が印加される第２導電路と、
を備える請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記増幅部は、前記第２電源部から出力される電源電圧を動作電圧として前記制御信号を増幅する請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電圧変換部は、前記スイッチング素子として構成されるとともに前記第１導電路に電気的に接続された第１のＭＯＳＦＥＴと、前記スイッチング素子として構成されるとともに前記第１のＭＯＳＦＥＴに電気的に接続された第２のＭＯＳＦＥＴと、前記第１のＭＯＳＦＥＴと前記第２のＭＯＳＦＥＴの間に一端が電気的に接続され他端が第２導電路に電気的に接続されたコイル部とを備え、前記第１のＭＯＳＦＥＴには前記コイル部側から前記第１導電路側への通電を許容するダイオードが配置されており、
前記駆動部は、前記制御部からの制御信号に基づき、前記第１のＭＯＳＦＥＴに対してオン信号を出力し前記第２のＭＯＳＦＥＴに対してオフ信号を出力する第１制御と、前記第１のＭＯＳＦＥＴに対してオフ信号を出力し前記第２のＭＯＳＦＥＴに対してオン信号を出力する第２制御とを切り替えて行い、
前記増幅部は、前記制御信号を増幅した増幅信号を前記第２のＭＯＳＦＥＴに対して出力する請求項２又は請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記電圧変換部からの前記出力電圧が前記所定の閾値以上である場合に前記制御部からの前記制御信号を前記駆動部に入力し、前記電圧変換部からの前記出力電圧が前記所定の閾値未満である場合に前記制御信号を前記増幅部に入力する切替部を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バッテリの失陥等が発生した場合に補助電源から出力される電圧を昇圧回路で昇圧し、負荷となるモータに供給する技術が開示されている。特許文献１で開示される装置は、バッテリ電圧を入力とし補助電源を充電するための充電電圧を生成する昇圧動作をＭＯＳＦＥＴのスイッチングによって行っており、このＭＯＳＦＥＴをゲート駆動回路によって駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７２４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電源装置に設けられたスイッチング素子を駆動回路によって駆動する場合、ある程度のレベルの動作電圧を駆動回路に供給する必要がある。しかし、バッテリ失陥等が発生してしまい、補助電源を電力供給源として用いる場合、補助電源からの出力電圧が駆動回路を動作させ得るレベルに達しないような状況も想定される。特許文献１の装置は、この問題の対策として、補助電源を充電するための充電電圧を生成する昇圧回路とは別で、制御電源電圧を生成する第２の昇圧回路を設けている。そして、バッテリ失陥等が発生した場合には、この第２の昇圧回路で昇圧された制御電源電圧を各ゲート駆動回路へ与える構成となっている。
【０００５】
しかし、特許文献１の装置は、バッテリが正常状態であるときに昇圧動作を行う第１の昇圧回路とは別で、補助電源の印加電圧を昇圧して制御電源電圧を生成する第２の昇圧回路を設けているため、小型化の面で不利である。特に、特許文献１の装置で用いられる昇圧回路は、ある程度の大きさのインダクタンスを有するコイル等の電子部品が必要であり、しかも、この装置は、このような昇圧回路が複数必要となるため、サイズの増大や部品点数の増大を招きやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は上記した事情に基づいてなされたものであり、電源部から供給される電源電圧が低い場合であってもスイッチング素子を有し且つ昇圧機能を有する電圧変換部を良好に動作させることができる電源装置を、小型化及び部品点数の低減を図りつつ実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、
スイッチング素子がオンオフ動作することにより、入力された電圧を昇圧して出力する電圧変換部と、
前記スイッチング素子の動作を制御する制御信号を出力する制御部と、
前記電圧変換部での昇圧動作によって出力された出力電圧に基づいて動作電圧が供給され、前記出力電圧が所定の閾値以上である場合、前記制御部から出力された前記制御信号に応じた駆動信号を前記スイッチング素子に出力する駆動部と、
前記出力電圧が所定の閾値未満である場合、前記制御部から出力される前記制御信号を増幅し、増幅された前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する増幅部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電源装置は、電圧変換部によって昇圧された電圧を利用して駆動部に対して動作電圧を供給することができるため、電源部から供給される電源電圧が低い場合であっても、電圧変換部の昇圧動作を利用して駆動部に対し高い動作電圧を供給することができる。しかも、電圧変換部を駆動する駆動部の動作電圧を、駆動される電圧変換部の昇圧動作を利用して生成することができるため、駆動部の動作電圧を生成するための専用の昇圧回路を別途設けずに済み、小型化、部品点数の低減を図りやすくなる。
【０００９】
但し、電圧変換部を駆動する駆動部の動作電圧を駆動される電圧変換部の出力に基づいて生成する構成では、駆動部が電圧変換部を動作させていないとき（即ち、駆動部の制御に応じた昇圧動作がなされていないとき）に駆動部に動作電圧を供給できないことが問題となる。つまり、駆動部が動作していない状況下で電圧変換部を動作させることができないと、「駆動部によって駆動される電圧変換部の昇圧動作を利用してその駆動部の動作電圧を生成する」という動作に移行することはできない。本発明はこの問題も解消しており、制御部から出力される制御信号を増幅部によって増幅し、スイッチング素子に出力することができるようになっている。つまり、駆動部が動作していない時期であっても、増幅部によってスイッチング素子を動作させることができるため、上記問題も解消される。
【００１０】
よって、電源部から供給される電源電圧が低い場合であってもスイッチング素子を有し且つ昇圧機能を有する電圧変換部を良好に動作させることができる電源装置を、小型化及び部品点数の低減を図りつつ実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電源装置を含んだ車載システムを概略的に例示する回路図である。
【図２】実施例１の電源装置における増幅部の詳細を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、本発明の望ましい例を示す。
本発明の電源装置は、第１電源部及び負荷が電気的に接続され且つ電圧変換部からの出力電圧が印加される第１導電路と、第２電源部が電気的に接続され且つ電圧変換部に対する入力電圧が印加される第２導電路とを備え得る。
【００１３】
このように構成される電源装置は、例えば、第１電源部から負荷に対して電力を正常に供給できない場合に、第１電源部に電気的に接続された負荷に対して第２電源部からの電力を電圧変換した上で供給することができる。つまり、第２電源部をバックアップ電源として用いることができる。しかも、第２電源部をバックアップ電源として用いる際に、第２電源部側からの入力電圧を昇圧して駆動部に与える動作電圧を生成することができるため、第１電源部が失陥し、第２電源部の出力電圧が低い場合であっても駆動部を動作させることができる。
【００１４】
増幅部は、第２電源部から出力される電源電圧を動作電圧として制御信号を増幅する構成をとり得る。
【００１５】
このように構成される電源装置は、駆動部による電圧変換部の制御が開始される前の時期（即ち、駆動部が動作していない時期）であっても、第２電源部の電源電圧を利用して制御部から出力される制御信号を増幅することができ、電圧変換部のスイッチング素子に対して適正なオン電圧及びオフ電圧を与えることができる。
【００１６】
電圧変換部は、スイッチング素子として構成されるとともに第１導電路に電気的に接続された第１のＭＯＳＦＥＴと、スイッチング素子として構成されるとともに第１のＭＯＳＦＥＴに電気的に接続された第２のＭＯＳＦＥＴと、第１のＭＯＳＦＥＴと第２のＭＯＳＦＥＴの間に一端が電気的に接続され他端が第２導電路に電気的に接続されたコイル部とを備え、第１のＭＯＳＦＥＴにおいてコイル部側から第１導電路側への通電を許容するダイオードが配置された構成をとり得る。駆動部は、制御部からの制御信号に基づき、第１のＭＯＳＦＥＴに対してオン信号を出力し第２のＭＯＳＦＥＴに対してオフ信号を出力する第１制御と、第１のＭＯＳＦＥＴに対してオフ信号を出力し第２のＭＯＳＦＥＴに対してオン信号を出力する第２制御とを切り替えて行い得る。増幅部は、制御信号を増幅した増幅信号を第２のＭＯＳＦＥＴに対して出力し得る。
【００１７】
この構成によれば、駆動部を駆動できない時期には、増幅部によって第２のＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を行うとともにオフ動作した第１のＭＯＳＦＥＴのダイオードを利用してダイオード方式の昇圧動作を行い得る。また、電圧変換部の昇圧動作が進行し、駆動部を駆動し得る状況になると、駆動部によって第１のＭＯＳＦＥＴ及び第２のＭＯＳＦＥＴをいずれもオンオフ動作させることができるため、同期整流方式により損失を抑えた形で昇圧動作を行い得る。
【００１８】
本発明の電源装置は、電圧変換部からの出力電圧が所定の閾値以上である場合に制御部からの制御信号を駆動部に入力し、出力電圧が所定の閾値未満である場合に制御信号を増幅部に入力する切替部を備え得る。
【００１９】
このように構成される電源装置は、電圧変換部からの出力が相対的に低く、駆動部が正常に動作する可能性が低い場合には、制御部からの制御信号を増幅部に入力し、増幅部からの増幅信号によって電圧変換部を動作させることができる。また、電圧変換部からの出力が相対的に高くなり、駆動部が正常に動作する可能性が高まった場合には、制御部からの制御信号を駆動部に入力し、駆動部によって電圧変換部を駆動することができる。
【００２０】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
（電源装置の構成）
まず、電源装置３０及び関連する構成について説明する。
図１で示す車載システム１０は、車載用の電源システムとして構成されており、第１電源部９１、第２電源部９２、ヒューズ部９３、負荷９４、及び電源装置３０などを備えている。車載システム１０は、第１電源部９１から負荷９４に対して電力を供給し得る構成をなし、更に、第１電源部９１から第２電源部９２に対しても電力を供給し得る構成をなす。つまり、第１電源部９１が負荷電流の供給と充電電流の供給をいずれも行い得る構成をなす。更に、車載システム１０は所定時期（例えば第１電源部９１の失陥時など）に第２電源部９２から負荷９４に対して電力を供給し得る構成をなす。
【００２１】
第１電源部９１は直流電圧を生じさせる直流電源であり、例えば鉛バッテリなどの公知の蓄電手段が用いられている。第１電源部９１には高電位側の端子と低電位側の端子が設けられ、高電位側の端子は第１導電路３１に電気的に接続され、低電位側の端子は例えばグラウンドに電気的に接続されている。第１電源部９１は、第１導電路３１に対して所定の出力電圧を印加する構成をなし、例えば満充電時の出力電圧が１２Ｖ〜１４Ｖ程度となっている。なお、第１導電路３１には、図示しない発電機が電気的に接続されており、第１電源部９１は発電機からの発電電力によって充電され得る。
【００２２】
ヒューズ部９３は、公知の車載用ヒューズ部品として構成され、第１電源部９１に電気的に接続された導電路である配線８１に介在して設けられている。ヒューズ部９３は一端が配線８１を介して第１電源部９１に電気的に接続され、他端が第１導電路３１を介して第１スイッチ部３４に電気的に接続されている。ヒューズ部９３は、非溶断時に第１電源部９１と第１スイッチ部３４の間の経路（通電経路）の一部をなし、所定電流値（ヒューズ部９３の溶断電流値）を超える電流が自身に流れた場合には溶断し、溶断時には第１電源部９１と第１スイッチ部３４の間を非通電状態とする。
【００２３】
負荷９４は、公知の車載用電気部品であり、例えば、ナビゲーションシステム、オーディオ、エアコン、メータ、トランスミッションなどの様々な電気部品が適用対象となる。負荷９４は、配線８３に電気的に接続されており、この配線８３を介して第１導電路３１に電気的に接続されている。
【００２４】
第２電源部９２は、直流電圧を出力する直流電源であり、例えば電気二重層キャパシタなどによって構成されている。第２電源部９２の一方の端子（高電位側端子）は配線８２を介して第２導電路３２に電気的に接続され、所定の出力電圧が印加されており、他方の端子（低電位側端子）はグラウンドに電気的に接続されている。第２電源部９２は、例えば、電圧変換部４０による降圧動作によって充電電流が供給されることで充電がなされる。
【００２５】
第２電源部９２は、第１電源部９１のバックアップ電源として機能させることができる。例えば、第１スイッチ部３４がオフ状態となり第１電源部９１から負荷９４に対して電力が供給されていない状況であっても、電圧変換部４０によって昇圧動作を行うことで第２電源部９２からの電力を負荷９４に供給することができ、負荷９４に対して所望の電圧を印加することができる。なお、第２電源部９２は、満充電時の出力電圧が第１電源部９１の満充電時の出力電圧よりも小さくなっており、小型化が図られている。
【００２６】
電源装置３０は、第１導電路３１、第２導電路３２、第１スイッチ部３４、電流検出部３６、電圧検出部３７、駆動回路部３８、制御部３９、電圧変換部４０などを有している。
【００２７】
第１スイッチ部３４は、第１導電路３１において接続部３３と第１電源部９１との間（具体的には、接続部３３とヒューズ部９３の間）に設けられ、第１電源部９１と接続部３３の間を、双方向の通電を遮断する非通電状態と電流が流れ得る通電状態とに切り替える機能を有する。
【００２８】
第１導電路３１は、第１電源部９１と負荷９４との間の電力の経路となる導電路であり、第１電源部９１及び負荷９４のそれぞれに電気的に接続されている。接続部３３は、第１導電路３１において第１経路３１Ａと第２経路３１Ｂとが接続された部分である。第１経路３１Ａは、第１電源部９１から負荷９４へと電流が流れるときの電流経路となる導電路である。第２経路３１Ｂは、第１経路３１Ａから分岐して電圧変換部４０に接続された導電路である。第１導電路３１は、後述する降圧モードのときに電圧変換部４０に対する入力電圧が印加される構成をなす。
【００２９】
第２導電路３２は、半導体スイッチ素子４８を介して第２電源部９２が電気的に接続されている。この第２導電路３２は、後述する昇圧モードのときに電圧変換部４０に対する入力電圧が印加される構成をなす。
【００３０】
第１スイッチ部３４は、２つの半導体スイッチ素子によって構成され、具体的には、第１スイッチ素子３４Ａ、及び第２スイッチ素子３４Ｂを有している。第１スイッチ素子３４Ａ、及び第２スイッチ素子３４ＢはいずれもＭＯＳＦＥＴとして構成され、互いに逆向きに配置されている。具体的には、第１スイッチ素子３４Ａはソースがヒューズ部９３及び第１導電路３１を介して第１電源部９１に電気的に接続され、ドレインが第２スイッチ素子３４Ｂのドレインに接続されている。第２スイッチ素子３４Ｂはソースが第２導電路３２を介して負荷９４に電気的に接続され、ドレインが第１スイッチ素子３４Ａのドレインに接続されている。第１スイッチ部３４では、第１スイッチ素子３４Ａの寄生ダイオード３４Ｃと、第２スイッチ素子３４Ｂの寄生ダイオード３４Ｄとが互いに逆向きとされ、寄生ダイオード３４Ｃは接続部３３側から第１電源部９１側へ電流を流さない構成で配置され、寄生ダイオード３４Ｄは第１電源部９１側から接続部３３側へ電流を流さない構成で配置されている。よって、第１スイッチ素子３４Ａ及び第２スイッチ素子３４Ｂがオフ状態のときには、寄生ダイオード３４Ｃ，３４Ｄを経路とする電流は流れず、双方向の通電を遮断することができる。
【００３１】
電圧変換部４０は、公知のＤＣＤＣコンバータとして構成され、スイッチング素子がオンオフ動作することにより降圧動作及び昇圧動作を行い得る。この電圧変換部４０は、第１導電路３１から入力された電圧を降圧して第２導電路３２に出力する機能と、第２導電路３２から入力された電圧を昇圧して第１導電路３１に出力する機能とを有する。
【００３２】
電圧変換部４０は、スイッチング素子として構成されるとともに第１導電路３１に電気的に接続された半導体スイッチ素子４２（第１のＭＯＳＦＥＴ）と、スイッチング素子として構成されるとともに半導体スイッチ素子４２に電気的に接続された半導体スイッチ素子４４（第２のＭＯＳＦＥＴ）と、半導体スイッチ素子４２と半導体スイッチ素子４４の間に一端が電気的に接続され他端が第２導電路３２に電気的に接続されたコイル部４６とを備える。半導体スイッチ素子４２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成され、ドレインが第１導電路３１に電気的に接続され、ソースがコイル部４６の一端部及び半導体スイッチ素子４４のドレインに接続されている。この半導体スイッチ素子４２には、コイル部４６側から第１導電路３１側への通電を許容する寄生ダイオード４２Ａが配置されている。半導体スイッチ素子４４は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成され、ドレインが半導体スイッチ素子４２のソース及びコイル部４６の一端部に電気的に接続され、ソースがグラウンドに接続されている。
【００３３】
なお、第２導電路３２には、半導体スイッチ素子４８が設けられており、この半導体スイッチ素子４８は、オフ動作時に第２電源部９２側から第１導電路３１側への電流を遮断し得る。本構成では、半導体スイッチ素子４８と半導体スイッチ素子４２とが第２スイッチ部３５として機能し、この第２スイッチ部３５のオフ動作時には双方向の通電を遮断し得る。
【００３４】
駆動回路部３８は、安定化回路５２と、駆動部５４と、増幅部５６と、切替スイッチ５８とを備える。
【００３５】
安定化回路５２は、公知の安定化回路として構成されている。この安定化回路５２は、第１導電路３１に印加された電圧を入力電圧とし、安定化させた出力電圧を生成して駆動部５４に印加する構成をなす。
【００３６】
駆動部５４は、公知のゲート駆動ＩＣとして構成され、制御部３９からの制御信号に応じて半導体スイッチ素子４２，４４を駆動し得る。この駆動部５４は、安定化回路５２によって生成された電圧を動作電圧としており、安定化回路５２から印加される電圧が所定値以上の場合に動作し、安定化回路５２から印加される電圧が所定値未満の場合には動作を停止する構成をなす。駆動部５４は、制御部３９から信号線５１Ａを介して与えられる制御信号に応じた駆動信号を信号線５９Ａを介して半導体スイッチ素子４２のゲートに与えるドライブ動作と、入力線５７Ａを介して与えられる制御信号に応じた駆動信号を信号線５９Ｂを介して半導体スイッチ素子４４のゲートに与えるドライブ動作とを行い得る。
【００３７】
切替スイッチ５８は、制御部３９によって制御されるスイッチであり、制御部３９に接続された信号線５１Ｂを導通させる経路を、駆動部５４に接続された入力線５７Ａ又は増幅部５６に接続された入力線５７Ｂのいずれかに切り替えるように動作する。本構成では、制御部３９及び切替スイッチ５８が切替部の一例に相当し、電圧変換部４０からの出力電圧が所定の閾値以上である場合に制御部３９からの制御信号（具体的には、ローサイド側の半導体スイッチ素子４４を制御するための制御信号）を駆動部５４に入力し、電圧変換部４０からの出力電圧が所定の閾値未満である場合にはその制御信号を増幅部５６に入力するように動作する。
【００３８】
増幅部５６は、制御部３９から出力される制御信号を増幅し、増幅された制御信号を半導体スイッチ素子４４（スイッチング素子）に出力する機能を有する。増幅部５６は、第２電源部９２から出力される電源電圧を動作電圧として動作し、制御部３９から与えられた制御信号を増幅した増幅信号を半導体スイッチ素子４４（第２のＭＯＳＦＥＴ）に対して出力し得る。
【００３９】
増幅部５６は、具体的には、図２のような構成とすることができる。図２で示す増幅部５６は、２つのトランジスタ５６Ａ，５６Ｂで構成された増幅回路である。具体的には、ＮＰＮ型のトランジスタ５６Ａのコレクタに第２電源部９２からの出力電圧が印加され、ＰＮＰ型のトランジスタ５６Ｂのコレクタがグラウンドに接続されたプッシュプル回路となっており、トランジスタ５６Ａ及びトランジスタ５６Ｂのベースがいずれも入力線５７Ｂに電気的に接続され、トランジスタ５６Ａ及びトランジスタ５６Ｂのエミッタがいずれも信号線５９Ｂに電気的に接続されている。
【００４０】
この増幅部５６は、入力線５７Ｂに入力された電圧を増幅して信号線５９Ｂに出力するように動作する。信号線５９Ｂは、半導体スイッチ素子４４のゲートに接続された電路であり、増幅部５６が動作する場合には、増幅部５６からの増幅信号が半導体スイッチ素子４４のゲートに入力される。具体的には、制御部３９からの信号線５１Ｂと入力線５７Ｂとが導通するように切替スイッチ５８が切り替えられているときに制御部３９からの制御信号（半導体スイッチ素子４４を制御するための制御信号）が増幅部５６に入力され、増幅部５６は、この制御信号を増幅して信号線５９Ｂに出力するように動作する。なお、信号線５１Ｂと入力線５７Ａとが導通するように切替スイッチ５８が切り替えられているときには、制御部３９からの制御信号（半導体スイッチ素子４４を制御するための制御信号）が駆動部５４に入力され、この駆動部５４で生成された駆動信号が信号線５９Ｂに出力されることになる。
【００４１】
増幅部５６は、駆動部５４が駆動可能となる電圧（上述の所定値）よりも低い電圧でも動作し得る構成となっている。また、第２電源部９２が満充電のときにトランジスタ５６Ａのコレクタに印加される電圧は、制御部３９が動作可能となる電圧（例えば５Ｖ）よりも高くなっており、信号線５１Ｂに印加される制御信号のハイレベル信号よりも高い電圧となっている。なお、制御部３９は、第１電源部９１又は第２電源部９２からの電力に基づいて動作電圧が供給され、第１電源部９１が失陥している時には第２電源部９２からの電力に基づいて動作電圧が供給されるようになっている。
【００４２】
電流検出部３６は、第１導電路３１の所定位置（具体的には、接続部３３と負荷９４の間の位置）に設けられている。電流検出部３６は公知の電流検出回路として構成され、第１導電路３１を流れる電流の電流値Ｉoutを特定し得る値（具体的には、第１導電路３１を流れる電流の大きさに対応する電圧値）を出力する構成をなす。例えば、電流検出部３６は、第１導電路３１に介在する抵抗器と差動増幅器とを具備し、抵抗器の両端電圧が差動増幅器に入力され、第１導電路３１を流れる電流によって抵抗器に発生した電圧降下量が差動増幅器で増幅され検出値として出力される。電流検出部３６から出力される検出値（電流値Ｉout）は、制御部３９に入力される。
【００４３】
電圧検出部３７は、第１導電路３１における所定位置（具体的には、第２経路３１Ｂの電圧値Ｖoutを特定し得る値（具体的には、この位置の電圧の大きさに対応する電圧値）を出力する構成をなす。例えば、電圧検出部３７は、位置Ａの電圧値Ｖoutそのもの、或いはこの電圧値Ｖoutを分圧回路によって分圧した値などを検出値（電圧値Ｖoutを特定し得る値）として出力する。
【００４４】
制御部３９は、例えば、マイクロコンピュータを含んだ制御回路として構成され、ＣＰＵや記憶部などを有している。この制御部３９は、スイッチング素子の動作を制御する制御信号を出力するように機能する。
【００４５】
次に、電源装置３０の動作について説明する。
（通常状態の動作）
まず、通常状態のときの動作を説明する。電源装置３０は、通常時に主電源として第１電源部９１を用いる。イグニッションスイッチがオン状態とされている期間において、後述する所定の異常が発生していない通常状態のときには、第１スイッチ部３４をオン動作させ、電圧変換部４０をオフ動作させるとともに半導体スイッチ素子４８をオフ動作させる。このような動作により、第１電源部９１から負荷９４に対して電力を供給することができる。
【００４６】
但し、通常状態のときであっても所定の充電条件が成立した場合（例えば、第２電源部９２の出力電圧が所定の充電判定閾値以下である場合など、予め設定された充電時期に該当する場合）には、電圧変換部４０を降圧モードで動作させ、第１電源部９１の電力によって第２電源部９２を充電することができる。制御部３９は、電圧変換部４０を降圧モードで動作させる場合、信号線５１Ｂと入力線５７Ａとを導通させるように切替スイッチ５８を動作させ、この状態で、半導体スイッチ素子４２，４４の各ゲートに対する制御信号（ＰＷＭ信号）をデッドタイムを設定した形で相補的に出力する。駆動部５４は、このような制御信号（ＰＷＭ信号）に応じて動作し、半導体スイッチ素子４２へのオン信号の出力中は、半導体スイッチ素子４４へオフ信号を出力し、半導体スイッチ素子４２へのオフ信号の出力中は、半導体スイッチ素子４４へオン信号を出力するように半導体スイッチ素子４２，４４を駆動する。半導体スイッチ素子４２をオン状態とし、半導体スイッチ素子４４をオフ状態とした第１状態と、半導体スイッチ素子４２をオフ状態とし、半導体スイッチ素子４４をオン状態とした第２状態とが交互に切り替えられると、第１導電路３１に印加された直流電圧が降圧され、第２導電路３２に出力される。第２導電路３２の出力電圧は、半導体スイッチ素子４２，４４のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティに応じて定まる。なお、降圧モードでは、第１導電路３１が入力側の導電路であり、第２導電路３２が出力側の導電路である。
【００４７】
降圧モードでは、制御部３９により公知方式のフィードバック制御がなされ、予め設定された目標電圧値と図示しない電圧検出部で得られた検出値（図１で示す位置Ｂの電圧値）とに基づき、電圧変換部４０の出力電圧値を目標電圧値に近づけるように電圧変換部４０に与えるＰＷＭ信号のデューティを設定する。制御部３９は、電圧変換部４０を降圧モードで動作させる間、このようなフィードバック制御を継続的に行う。なお、図示は省略しているが、電源装置３０は、例えば第２導電路３２における位置Ｂの電圧を検出する電圧検出回路を備えており、制御部３９は、この位置Ｂの電圧値を特定し得る構成となっている。なお、このように電圧変換部４０を動作させて第２電源部９２を充電する場合、例えば、電圧変換部４０の出力電圧値（位置Ｂの電圧値）が一定値に達した場合に電圧変換部４０の動作を停止させるとともに半導体スイッチ素子４８をオフ動作させればよい。このときには、第１導電路３１側から第２電源部９２側への電流供給も、第２電源部９２側から第１導電路３１側への電流供給も遮断される。
【００４８】
（異常状態の動作）
図１で示す電源装置３０では、第１電源部９１からの電力供給を停止させるべき所定の異常状態が発生したか否かを制御部３９が監視している。具体的には、図示しない電圧検出回路により、第１スイッチ部３４よりも第１電源部９１側の所定位置（具体的には第１導電路３１におけるヒューズ部９３と第１スイッチ部３４の間の位置Ｃ）の電圧を監視しており、制御部３９は、短絡等の発生により位置Ａの電圧値が所定の異常閾値以下となったか否かを継続的に判定している。位置Ｃの電圧値が所定の異常閾値以下となった場合、制御部３９は、第１スイッチ部３４をオフ状態とし、第１スイッチ部３４を非通電状態とする。このとき、第１電源部９１から負荷９４への電力供給は遮断される。
【００４９】
制御部３９は、このように第１電源部９１側からの電力供給が遮断された失陥時に、電圧変換部４０を昇圧モードで動作させる。電圧変換部４０を昇圧モードで動作させる場合、制御部３９は、電圧検出部３７による検出値を継続的に監視し、第１導電路３１のＡ位置の電圧値が所定の閾値以上であるか否かを継続的に判断する。なお、所定の閾値は、駆動部５４が動作可能となる下限電圧値（上述の所定値）よりも大きい値である。
【００５０】
第１導電路３１のＡ位置の電圧値が所定の閾値未満である場合、駆動部５４に対して駆動に必要な電圧を印加することができない。この場合、制御部３９は、信号線５１Ｂと入力線５７Ｂとを導通させるように切替スイッチ５８を動作させ、この状態で、半導体スイッチ素子４４のゲートに対する制御信号（ＰＷＭ信号）を出力する。増幅部５６は、このような制御信号（半導体スイッチ素子４４のゲートに対するＰＷＭ信号）に応じて動作し、制御部３９からの制御信号を増幅して半導体スイッチ素子４４のゲートに出力する。このとき、半導体スイッチ素子４８は、制御部３９によってオン状態で維持され、電圧変換部４０は、寄生ダイオード４２Ａ、半導体スイッチ素子４４、コイル部４６がダイオード方式の昇圧コンバータとして動作する。この場合、半導体スイッチ素子４４がオン状態とオフ状態に交互に切り替えられると、第２導電路３２を入力側導電路とし、第１導電路３１を出力側導電路とした構成で、第２導電路３２に印加された直流電圧が昇圧され、第１導電路３１に出力される。第１導電路３１の出力電圧は、半導体スイッチ素子４４のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティに応じて定まる。
【００５１】
このような昇圧モードでも、制御部３９により公知方式のフィードバック制御がなされ、予め設定された目標電圧値と電圧検出部３７で得られた検出値とに基づき、電圧変換部４０の出力電圧値（第１導電路３１に印加される電圧値）を目標電圧値に近づけるように電圧変換部４０に与えるＰＷＭ信号のデューティを設定する。制御部３９は、電圧変換部４０を昇圧モードで動作させる間、このようなフィードバック制御を継続的に行う。なお、昇圧モードでの目標電圧値は、駆動部５４が動作可能となる下限電圧値（上述の所定値）よりも大きい値であり、上述した所定の閾値よりも大きい値である。
【００５２】
このような昇圧モードでの動作が進行すると、第１導電路３１には、昇圧された電圧が印加されるため、第１導電路３１のＡ位置の電圧値は所定の閾値以上となる。このように、第１導電路３１のＡ位置の電圧値が所定の閾値以上となった場合、安定化回路５２を介して駆動部５４に入力される電圧は、駆動部５４が動作可能となる下限電圧値（上述の所定値）よりも大きくなるため、駆動部５４は動作可能となる。制御部３９は、第１導電路３１のＡ位置の電圧値が所定の閾値以上となった場合、電圧変換部４０を同期整流方式のＤＣＤＣコンバータとして動作させる。具体的には、信号線５１Ｂと入力線５７Ａとを導通させるように切替スイッチ５８を動作させ、この状態で、半導体スイッチ素子４２，４４の各ゲートに対する制御信号（ＰＷＭ信号）をデッドタイムを設定した形で相補的に出力する。駆動部５４は、このような制御信号（ＰＷＭ信号）に応じて動作し、半導体スイッチ素子４２へのオン信号の出力中は、半導体スイッチ素子４４へオフ信号を出力し、半導体スイッチ素子４２へのオフ信号の出力中は、半導体スイッチ素子４４へオン信号を出力するように半導体スイッチ素子４２，４４を駆動する。半導体スイッチ素子４２をオン状態とし、半導体スイッチ素子４４をオフ状態とした第１状態と、半導体スイッチ素子４２をオフ状態とし、半導体スイッチ素子４４をオン状態とした第２状態とが交互に切り替えられると、第２導電路３２に印加された直流電圧が昇圧され、第１導電路３１に出力される。第１導電路３１の出力電圧は、半導体スイッチ素子４２，４４のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティに応じて定まる。このように駆動部５４が動作可能となり、電圧変換部４０が駆動部５４からの駆動信号に応じて昇圧動作を行うようになった後には、電圧変換部４０の出力電圧に基づいて駆動部５４に十分な動作電圧を印加することができ、このような動作電圧を継続することができる。
【００５３】
以上のように、電源装置３０は、電圧変換部４０によって昇圧された電圧を利用して駆動部５４に対して動作電圧を供給することができるため、第２電源部９２（電源部）から供給される電源電圧が低い場合であっても、電圧変換部４０の昇圧動作を利用して駆動部５４に対し高い動作電圧を供給することができる。しかも、電圧変換部４０を駆動する駆動部５４の動作電圧を、駆動される電圧変換部４０の昇圧動作を利用して生成することができるため、駆動部５４の動作電圧を生成するための専用の昇圧回路を別途設けずに済み、小型化、部品点数の低減を図りやすくなる。
【００５４】
但し、電圧変換部４０を駆動する駆動部５４の動作電圧を駆動される電圧変換部４０の出力に基づいて生成する構成では、駆動部５４が電圧変換部４０を動作させていないとき（即ち、駆動部５４の制御に応じた昇圧動作がなされていないとき）に駆動部５４に動作電圧を供給できないことが問題となる。つまり、駆動部５４が動作していない状況下で電圧変換部４０を動作させることができないと、「駆動部５４によって駆動される電圧変換部４０の昇圧動作を利用してその駆動部５４の動作電圧を生成する」という動作に移行することはできない。本構成はこの問題も解消しており、制御部３９から出力される制御信号を増幅部５６によって増幅し、スイッチング素子（具体的には、ローサイド側の半導体スイッチ素子４４）に出力することができるようになっている。つまり、駆動部５４が動作していない時期であっても、増幅部５６によってスイッチング素子を動作させることができるため、上記問題も解消される。
【００５５】
電源装置３０は、第１電源部９１及び負荷９４が電気的に接続され且つ昇圧モード時に電圧変換部４０からの出力電圧が印加される第１導電路３１と、第２電源部９２が電気的に接続され且つ昇圧モード時に電圧変換部４０に対する入力電圧が印加される第２導電路３２とを備えている。このように構成される電源装置３０は、例えば、第１電源部９１から負荷９４に対して電力を正常に供給できない場合に、第１電源部９１に電気的に接続された負荷９４に対して第２電源部９２からの電力を電圧変換した上で供給することができる。つまり、第２電源部９２をバックアップ電源として用いることができる。しかも、第２電源部９２をバックアップ電源として用いる際に、第２電源部９２側からの入力電圧を昇圧して駆動部５４に与える動作電圧を生成することができるため、第１電源部９１が失陥し、第２電源部９２の出力電圧が低い場合であっても駆動部５４を動作させることができる。
【００５６】
増幅部５６は、第２電源部９２から出力される電源電圧を動作電圧として制御信号を増幅する構成となっている。このように構成される電源装置３０は、駆動部５４による電圧変換部４０の制御が開始される前の時期（即ち、駆動部５４が動作していない時期）であっても、第２電源部９２の電源電圧を利用して制御部３９から出力される制御信号を増幅することができ、電圧変換部４０のスイッチング素子に対して適正なオン電圧及びオフ電圧を与えることができる。
【００５７】
電圧変換部４０は、スイッチング素子として構成されるとともに第１導電路３１に電気的に接続された半導体スイッチ素子４２（第１のＭＯＳＦＥＴ）と、スイッチング素子として構成されるとともに半導体スイッチ素子４２に電気的に接続された半導体スイッチ素子４４（第２のＭＯＳＦＥＴ）と、半導体スイッチ素子４２と半導体スイッチ素子４４の間に一端が電気的に接続され他端が第２導電路３２に電気的に接続されたコイル部４６とを備えている。そして、半導体スイッチ素子４２においてコイル部４６側から第１導電路３１側への通電を許容するダイオード（寄生ダイオード４２Ａ）が配置された構成となっている。駆動部５４は、制御部３９からの制御信号に基づき、半導体スイッチ素子４２に対してオン信号を出力し半導体スイッチ素子４４に対してオフ信号を出力する第１制御と、半導体スイッチ素子４２に対してオフ信号を出力し半導体スイッチ素子４４に対してオン信号を出力する第２制御とを切り替えて行い得る。増幅部５６は、制御信号を増幅した増幅信号を半導体スイッチ素子４４に対して出力し得る。この構成によれば、駆動部５４を駆動できない時期には、増幅部５６によって半導体スイッチ素子４４のスイッチング動作を行うとともにオフ動作した半導体スイッチ素子４２のダイオード（寄生ダイオード４２Ａ）を利用してダイオード方式の昇圧動作を行い得る。また、電圧変換部４０の昇圧動作が進行し、駆動部５４を駆動し得る状況になると、駆動部５４によって半導体スイッチ素子４２及び半導体スイッチ素子４４をいずれもオンオフ動作させることができるため、同期整流方式により損失を抑えた形で昇圧動作を行い得る。
【００５８】
電源装置３０は、電圧変換部４０からの出力電圧が所定の閾値以上である場合に制御部３９からの制御信号を駆動部５４に入力し、出力電圧が所定の閾値未満である場合に制御信号を増幅部５６に入力する切替部を備えている。このように構成される電源装置３０は、電圧変換部４０からの出力が相対的に低く、駆動部５４が正常に動作する可能性が低い場合には、制御部３９からの制御信号を増幅部５６に入力し、増幅部５６からの増幅信号によって電圧変換部４０を動作させることができる。また、電圧変換部４０からの出力が相対的に高くなり、駆動部５４が正常に動作する可能性が高まった場合には、制御部３９からの制御信号を駆動部５４に入力し、駆動部５４によって電圧変換部４０を駆動することができる。
【００５９】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
上述した実施例では、第１電源部９１に鉛バッテリ用いているが、この構成に限定されず、本明細書のいずれの例においても、鉛バッテリに代えて又は鉛バッテリと併用して第１電源部９１に他の電源手段（公知の他の蓄電手段や発電手段など）を用いてもよい。第１電源部９１を構成する電源手段の数は１つに限定されず、複数の電源手段によって構成されていてもよい。
【００６１】
上述した実施例では、第２電源部９２に電気二重層キャパシタを用いているが、この構成に限定されず、本明細書のいずれの例においても、第２電源部９２にリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、ニッケル水素充電池などの他の蓄電手段を用いてもよい。また、第２電源部９２を構成する蓄電手段の数は１つに限定されず、複数の蓄電手段によって構成されていてもよい。
【００６２】
上述した実施例では、増幅部５６の例として図２の構成を例示したが、公知の他の増幅回路を用いてもよい。
【００６３】
上述した実施例では、第２電源部９２の満充電時の出力電圧が、第１電源部９１の満充電時の出力電圧より小さい例を示したが、本明細書のいずれの例においても、第２電源部９２の満充電時の出力電圧が、第１電源部９１の満充電時の出力電圧と同程度であってもよい。
【００６４】
上述した実施例では、第１導電路３１に第１電源部９１及び負荷９４が接続されているが、これに限らず、発電機や別の負荷等の他の電気部品が電気的に接続されていてもよい。また、これら電気部品を接続する場所は第１導電路３１に電気的に接続される位置であれば様々な位置が対象となる。
【００６５】
上述した実施例では、異常状態を検出する一例を示したが、例えば、いずれの例でも、保護動作を付加することができる。具体的には、制御部３９が電流検出部３６からの検出値を監視し、第１導電路３１の電流値が上限電流値（電流閾値）以上となった場合、第１スイッチ部３４及び第２スイッチ部３５をいずれもオフ動作させ、半導体スイッチ素子４４もオフ動作させればよい。これにより、第１電源部９１から負荷９４に対して電流が流れなくなり、第２電源部９２からも負荷９４に対して電流が流れなくなる。
【符号の説明】
【００６６】
３０…電源装置
３１…第１導電路
３２…第２導電路
３９…制御部（切替部）
４０…電圧変換部
４２…半導体スイッチ素子（スイッチング素子、第１のＭＯＳＦＥＴ）
４２Ａ…寄生ダイオード（ダイオード）
４４…半導体スイッチ素子（スイッチング素子、第２のＭＯＳＦＥＴ）
４６…コイル部
５４…駆動部
５６…増幅部
５８…切替スイッチ（切替部）
６０…制御部
９１…第１電源部
９２…第２電源部（電源部）
９４…負荷
【図１】
2017216799.tif 000003
【図２】
2017216799.tif 000004