(57)【要約】【課題】アイドリングストップ車に搭載され、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する車載用ＡＣインバータユニットにおいて、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時、バッテリの電圧低下による負荷の停止を防ぐ。【解決手段】筐体６と、コネクタ７、８と、アウトレット９、１０と、筐体６に収容され、バッテリＢからコネクタ７、８を介して入力される直流電圧を昇圧する昇圧回路３と、筐体６に収容され、昇圧回路３から出力される直流電力を交流電力に変換してアウトレット９、１０を介して負荷Ｌｏに供給するＤＣ／ＡＣインバータ４とを備えて電源装置１を構成し、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆになるように、昇圧回路３の入力電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ４へ出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
コネクタと、
アウトレットと、
前記筐体に収容され、バッテリから前記コネクタを介して入力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記筐体に収容され、前記昇圧回路から出力される直流電力を交流電力に変換して前記アウトレットを介して負荷に供給するＤＣ／ＡＣインバータと、
を備え、
前記昇圧回路は、前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧よりも低くなると、前記昇圧回路の出力電圧が前記所定電圧になるように、前記昇圧回路の入力電圧を昇圧して前記ＤＣ／ＡＣインバータへ出力する
ことを特徴とする車載用ＡＣインバータユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用ＡＣインバータユニットであって、
前記ＤＣ／ＡＣインバータは、前記バッテリから供給される直流電力が入力されるＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記負荷へ交流電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータ部とを備え、
前記昇圧回路は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部から出力される電圧を昇圧して前記ＤＣ／ＡＣインバータ部へ出力する
ことを特徴とする車載用ＡＣインバータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドリングストップ車に搭載されるＡＣインバータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドルストップ車において、バッテリの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータ等の昇圧手段を備え、オーディオ機器やナビゲーション機器等の一般負荷にはバッテリの電源をそのまま給電し、車両の走行に重要なＶＳＣ−ＥＣＵのブレーキ圧制御手段等の重要負荷には昇圧手段の昇圧電源を給電し、エンジンの再始動が確実に行えるようにすることが提案されている。
【０００３】
関連する技術として、例えば、特許文献１に記載される技術が知られている。
また、一般負荷として、バッテリの直流電力を交流電力に変換して、アウトレットから交流電力を出力する車載用ＡＣインバータユニットが提案されている。
【０００４】
関連する技術として、例えば、特許文献２に記載される技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１５６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３２５２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、上述のような車載用ＡＣインバータユニットでは、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時、スタータモーターの駆動によりバッテリの電圧が低下すると、車載用ＡＣインバータユニットのアウトレットから出力される交流電圧の波高値が小さくなり、車載用インバータユニットのアウトレットに接続された負荷が停止してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、車載用ＡＣインバータユニットにおいて、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時、バッテリの電圧低下による負荷の停止を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一つの形態である車載用ＡＣインバータユニットは、筐体と、コネクタと、アウトレットと、前記筐体に収容され、バッテリから前記コネクタを介して入力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、前記筐体に収容され、前記昇圧回路から出力される直流電力を交流電力に変換して前記アウトレットを介して負荷に供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備える。
【０００９】
前記昇圧回路は、前記昇圧回路の出力電圧が所定電圧よりも低くなると、前記昇圧回路の出力電圧が前記所定電圧になるように、前記昇圧回路の入力電圧を昇圧して前記ＤＣ／ＡＣインバータへ出力する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アイドリングストップ車に搭載され、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する車載用ＡＣインバータユニットにおいて、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時、バッテリの電圧低下による負荷の停止を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の電源装置の一例を示す図である。
【図２】実施形態の電源装置の他の例を示す図である。
【図３】実施形態の車載用ＡＣインバータユニットの一例を示す図である。
【図４】実施形態の車載用ＡＣインバータユニットの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の電源装置の一例を示す図である。
図１に示す電源装置１は、アイドリングストップ車に搭載され、ＤＣ入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続されるバッテリＢ（例えば、鉛蓄電池）から供給される直流電力（例えば、ＤＣ１２Ｖの電力）を交流電力（例えば、ＡＣ１００Ｖの電力）に変換してＡＣ出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に接続される負荷Ｌｏ（例えば、パソコンやゲーム機）に供給する。また、バッテリＢは図示しないスタータモーターに接続される。
【００１３】
電源装置１は、入力ノイズフィルタ２と、昇圧回路３と、ＤＣ／ＡＣインバータ４と、出力ノイズフィルタ５とを備える。
入力ノイズフィルタ２は、バッテリＢから供給される直流電力に含まれる高周波ノイズを抑えるローパスフィルタであって、インダクタＬ１と、コンデンサＣ１とを備える。インダクタＬ１の一方の端子はＤＣ入力端子ＩＮ１に接続され、インダクタＬ１の他方の端子はコンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。コンデンサＣ１の他方の端子はＤＣ入力端子ＩＮ２に接続されている。
【００１４】
昇圧回路３は、インダクタＬ２と、スイッチング素子ＳＷ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ２と、制御部３１とを備える。なお、スイッチング素子ＳＷ１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。また、制御部３１は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成する。インダクタＬ２の一方の端子は入力ノイズフィルタ２のコンデンサＣ１の一方の端子に接続され、インダクタＬ２の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ１の一方の端子及びダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子はコンデンサＣ２の一方の端子に接続されている。コンデンサＣ２の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ１の他方の端子及び入力ノイズフィルタ２のコンデンサＣ１の他方の端子に接続されている。
【００１５】
制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ２にかかる電圧）が所定電圧Ｖｒｅｆ以上である場合、昇圧回路３の入力電圧を昇圧させずにインダクタＬ２及びダイオードＤ１を介してＤＣ／ＡＣインバータ４へ出力させる。例えば、制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆ以上である場合、スイッチング素子ＳＷ１を常時オフさせる。
【００１６】
また、制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆになるように、昇圧回路３の入力電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ４へ出力させる。例えば、制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、所定電圧Ｖｒｅｆと昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔとの差分が大きくなる程、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を長くして、スイッチング素子ＳＷ１をオン、オフさせる。これにより、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時にバッテリＢの電圧が低下しても、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔを、所定電圧Ｖｒｅｆとして、負荷Ｌｏが正常に動作するときのＤＣ／ＡＣインバータ４の入力電圧に保つことができる。なお、所定電圧Ｖｒｅｆは、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなってから昇圧回路３の昇圧動作により昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆに上昇するまでの間も負荷Ｌｏが正常に動作するような値に設定されているものとする。
【００１７】
ＤＣ／ＡＣインバータ４は、いわゆる、絶縁型のＤＣ／ＡＣインバータであって、入力ノイズフィルタ２や昇圧回路３を介してバッテリＢから出力される直流電力を所定の交流電力に変換し出力ノイズフィルタ５を介して負荷Ｌｏに供給する。
【００１８】
ＤＣ／ＡＣインバータ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部４１と、ＤＣ／ＡＣインバータ部４２とを備える。
ＤＣ／ＤＣコンバータ部４１は、トランスＴと、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３と、ダイオードＤ２、Ｄ３と、制御部４１１とを備える。
【００１９】
ＤＣ／ＡＣインバータ部４２は、コンデンサＣ３と、スイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ７と、制御部４２１とを備える。なお、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ７は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴである。また、制御部４１１、４２１は、それぞれ、例えば、ＩＣ、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルなデバイスにより構成する。
【００２０】
スイッチング素子ＳＷ２の一方の端子はスイッチング素子ＳＷ３の一方の端子及び昇圧回路３のコンデンサＣ２の他方の端子に接続され、スイッチング素子ＳＷ２の他方の端子はトランスＴの一次コイルＬｔ１の一方の端子に接続されている。一次コイルＬｔ１の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ３の他方の端子に接続され、一次コイルＬｔ１のタップＴａ１は昇圧回路３のコンデンサＣ２の一方の端子に接続されている。トランスＴの二次コイルＬｔ２の一方の端子はダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ２のカソード端子はダイオードＤ３のカソード端子、コンデンサＣ３の一方の端子、スイッチング素子ＳＷ４の一方の端子、及びスイッチング素子ＳＷ５の一方の端子に接続されている。二次コイルＬｔ２の他方の端子はダイオードＤ３のアノード端子に接続され、二次コイルＬｔ２のタップＴａ２はコンデンサＣ３の他方の端子及び抵抗Ｒ１の一方の端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ４の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ６の一方の端子に接続され、スイッチング素子ＳＷ５の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ７の一方の端子に接続されている。抵抗Ｒ１の他方の端子はスイッチング素子ＳＷ６の他方の端子及びスイッチング素子ＳＷ７の他方の端子に接続されている。
【００２１】
制御部４１１は、スイッチング素子ＳＷ２をオン、スイッチング素子ＳＷ３をオフさせることと、スイッチング素子ＳＷ２をオフ、スイッチング素子ＳＷ３をオンさせることを交互に繰り返す。
【００２２】
スイッチング素子ＳＷ２がオン、スイッチング素子ＳＷ３がオフすることと、スイッチング素子ＳＷ２がオフ、スイッチング素子ＳＷ３がオンすることが交互に繰り返されると、昇圧回路３のコンデンサＣ２の一方の端子からタップＴａ１、一次コイルＬｔ１、及びスイッチング素子ＳＷ２を介してコンデンサＣ１の他方の端子へ電流が流れることと、コンデンサＣ１の一方の端子からタップＴａ１、一次コイルＬｔ１、及びスイッチング素子ＳＷ３を介してコンデンサＣ２の他方の端子へ電流が流れることが交互に繰り返される。すなわち、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３のスイッチング動作により、一次コイルＬｔ１に交流電流が流れる。一次コイルＬｔ１に交流電力が流れると、一次コイルＬｔ１及び二次コイルＬｔ２に生じる起電力によって、二次コイルＬｔ２にも交流電流が流れる。二次コイルＬｔ２に流れる交流電流はダイオードＤ２、Ｄ３により全波整流されるとともにコンデンサＣ３により平滑される。
【００２３】
また、制御部４２１は、ＤＣ／ＡＣインバータ４（ＤＣ／ＡＣインバータ部４２）の出力電圧が所定の交流電力になるように、スイッチング素子ＳＷ４、Ｓ７をオン、スイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６をオフさせることと、スイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ７をオフ、スイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６をオンさせることを交互に繰り返す。
【００２４】
スイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ７がオン、スイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６がオフすることと、スイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ７がオフ、スイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６がオンすることが交互に繰り返されると、コンデンサＣ３の一方の端子からスイッチング素子ＳＷ４、出力ノイズフィルタ５のインダクタＬ３、ＡＣ出力端子ＯＵＴ１、負荷Ｌｏ、ＡＣ出力端子ＯＵＴ２、出力ノイズフィルタ５のインダクタＬ４、スイッチング素子ＳＷ７、及び抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３の他方の端子へ電流が流れることと、コンデンサＣ３の一方の端子からスイッチング素子ＳＷ５、出力ノイズフィルタ５のインダクタＬ４、ＡＣ出力端子ＯＵＴ２、負荷Ｌｏ、ＡＣ出力端子ＯＵＴ１、出力ノイズフィルタ５のインダクタＬ３、スイッチング素子ＳＷ６、及び抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３の他方の端子へ電流が流れることが交互に繰り返される。
【００２５】
すなわち、ＤＣ／ＡＣインバータ４は、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３のスイッチング動作により昇圧回路３から供給される直流電力をトランスＴの一次コイルＬｔ１からトランスＴの二次コイルＬｔ２に伝え、ダイオードＤ２、Ｄ３及びコンデンサＣ３により二次コイルＬｔ２に伝わった電力を直流電力に変換し、その直流電力をスイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ７のスイッチング動作により所定の交流電力に変換し出力ノイズフィルタ５を介して負荷Ｌｏに供給する。
【００２６】
出力ノイズフィルタ５は、ＤＣ／ＡＣインバータ４から出力される交流電力に含まれるノーマルモードノイズやコモンモードノイズを抑えるフィルタであって、インダクタＬ３、Ｌ４（コモンモードチョークコイル）と、コンデンサＣ４（アクロスザラインコンデンサ）と、コンデンサＣ５、Ｃ６（ラインバイパスコンデンサ）とを備える。
【００２７】
インダクタＬ３の一方の端子はＤＣ／ＡＣインバータ４のスイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ６の接続点に接続され、インダクタＬ３の他方の端子はコンデンサＣ４の一方の端子、コンデンサＣ５の一方の端子、及びＡＣ出力端子ＯＵＴ１に接続されている。インダクタＬ４の一方の端子はＤＣ／ＡＣインバータ４のスイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ７の接続点に接続され、インダクタＬ４の他方の端子はコンデンサＣ４の他方の端子、コンデンサＣ６の一方の端子、及びＡＣ出力端子ＯＵＴ２に接続されている。コンデンサＣ５の他方の端子及びコンデンサＣ６の他方の端子はグランドに接続されている。
【００２８】
このように、実施形態の電源装置１は、ＤＣ／ＡＣインバータ４の前段に昇圧回路３を設け、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆになるように、昇圧回路３の入力電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ４へ出力させている。これにより、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時にバッテリＢの電圧が低下しても、昇圧回路３の出力電圧を、所定電圧Ｖｒｅｆとして、負荷Ｌｏが正常に動作するときのＤＣ／ＡＣインバータ４の入力電圧に保つことができるため、負荷Ｌｏの停止を防ぐことができる。
【００２９】
また、実施形態の電源装置１は、昇圧回路３が昇圧動作する場合、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時である旨を示す信号を車両側から受け取る必要がなく、昇圧回路３の構成を簡単にすることができる。
【００３０】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔと昇圧回路３の入力電圧（コンデンサＣ１にかかる電圧）のうち、低い方の電圧が所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、その低い方の電圧が所定電圧Ｖｒｅｆになるように、バッテリＢの電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ４に出力させるように構成してもよい。
【００３１】
また、例えば、制御部４２１は、コンデンサＣ３の電圧を監視し、コンデンサＣ３の電圧が低下した場合、昇圧回路３でコンデンサＣ３の電圧が低下した分を昇圧させるようにスイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ７の動作を制御するように構成してもよい。これにより、負荷Ｌｏに突入電流が流れた場合、コンデンサＣ３の電圧が低下するものの、昇圧回路３によってコンデンサＣ３の電圧を必要十分な電圧にすることができる。
【００３２】
また、例えば、図２に示す電源装置１のように、昇圧回路３を、ＤＣ／ＡＣインバータ４のＤＣ／ＤＣコンバータ部４１とＤＣ／ＡＣインバータ部４２との間に設けるように構成してもよい。このように構成する場合、図１に示すように、昇圧回路３の出力段に設けられていたコンデンサＣ２を、図２に示すように、昇圧回路３の入力段に移す。また、バッテリＢから供給される直流電力は入力ノイズフィルタ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ部４１に入力され、ＤＣ／ＡＣインバータ部４２から出力される交流電力は出力ノイズフィルタ５を介して負荷Ｌｏへ供給される。また、制御部３１は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔ（コンデンサＣ３にかかる電圧）が所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆになるように、昇圧回路３の入力電圧（コンデンサＣ２にかかる電圧）を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ部４２へ出力させる。すなわち、昇圧回路３は、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、昇圧回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖｒｅｆになるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部４１から出力される電圧を昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ部４２へ出力する。これにより、アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時にバッテリＢの電圧が低下しても、昇圧回路３の出力電圧を、所定電圧Ｖｒｅｆとして、負荷Ｌｏが正常に動作するときのＤＣ／ＡＣインバータ部４２の入力電圧に保つことができるため、負荷Ｌｏの停止を防ぐことができる。
【００３３】
また、電源装置１をユニット化してもよい。図３は、図１に示す電源装置１をユニット化した車載用ＡＣインバータユニットの例を示す図であり、図４は、図２に示す電源装置１をユニット化した車載用ＡＣインバータユニットの例を示す図である。この場合、筐体６（ケース）に対して入力ノイズフィルタ２、昇圧回路３、ＤＣ／ＡＣインバータ４及び出力ノイズフィルタ５を収容し、筐体６の面からＤＣ入力端子ＩＮ１、ＤＣ入力端子ＩＮ２が接続されるコネクタ７、８を露出させるとともに、ＡＣ出力端子ＯＵＴ１及びＡＣ出力端子ＯＵＴ２が接続されるアウトレット９、１０を露出させる。昇圧回路３は、バッテリＢからコネクタ７、８を介して入力される直流電圧を昇圧する。また、ＤＣＡＣインバータ４（ＤＣ／ＡＣインバータ部４２）は、昇圧回路３から出力される直流電力を交流電力に変換してアウトレット９、１０を介して負荷Ｌｏに供給する。この場合、エンジン再始動時であっても、アウトレット９、１０から確実に交流電力（例えば、ＡＣ１００Ｖの電力）を出力することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  電源装置
２  入力ノイズフィルタ
３  昇圧回路
４  ＤＣ／ＡＣインバータ
５  出力ノイズフィルタ
６  筐体
７、８  コネクタ
９、１０  アウトレット
３１、４１１、４２１  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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