(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の入力端と、少なくとも一対の出力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御回路と、過電圧保護回路と、補助電源回路とを含む車載用電源装置であって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記一対の入力端に供給される直流入力電圧を、異なる直流出力電圧に変換して前記一対の出力端子に供給し、
前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、
前記補助電源回路は、前記直流入力電圧から直流電圧を生成し、
前記過電圧保護回路は、
電流検出回路と、基準電圧設定回路と、第１の比較器と、第２の比較器とを含み、
前記電流検出回路は、前記入力端もしくは出力端に流れる電流またはこれに対応する電流を、電圧信号である電流検出信号として検出し、
前記基準電圧設定回路は、前記電流検出信号を、所定の基準電圧に加算することによって基準電圧信号を生成し、
前記第１の比較器は、
入力端の一方に、前記直流出力電圧に基づいて生成した電圧検出信号が供給され、入力端の他方に、前記基準電圧設定回路から前記基準電圧信号が供給され、
前記入力端の一方における電圧値が、前記入力端の他方における電圧値よりも高いときに反転動作をして信号を出力し、
前記第２の比較器は、
入力端の一方に、時定数充放電回路が接続されていて、この時定数充放電回路を通して、前記第１の比較器の出力信号と前記補助電源回路で生成された前記直流電圧とが供給され、入力端の他方に前記補助電源回路で生成された前記直流電圧が供給され、
前記入力端の一方における電圧値が、前記入力端の他方における電圧値よりも高いときに反転動作を行って過電圧検出信号を生成し、
前記過電圧検出信号を前記制御回路に供給して、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させる、
車載用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車載用電源装置であって、
前記一対の出力端子は、車載負荷を接続するために備えられ、
前記車載負荷は、充電可能な補機用直流電源と、補機とを含む
車載用電源装置。
【請求項３】
主電源と、主電源投入スイッチと、モータドライブ回路と、モータと、電源装置とを含む車載装置であって、
前記主電源は、メインバッテリを含み、
前記モータドライブ回路は、前記主電源から、前記主電源投入スイッチを介して供給される直流電力を前記モータに供給し、
前記モータは、車輪駆動源として用いられ、
前記電源装置は、請求項１又は２に記載された車載用電源装置でなり、前記主電源投入スイッチを介して、前記主電源から前記直流入力電圧が供給される
車載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用電源装置およびこの車載用電源装置を含む車載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、および、ハイブリッド車においては、車輪を動かすモータおよびモータドライブ回路の他に、車載機器（以下補機と称する）を駆動するための車載用電源装置を備える。補機には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれている。これらの補機は、充電可能な補機用直流電源から電力供給を受けて動作する。車載用電源装置は、主に、上述した補機用直流電源を充電すると共に、補機用直流電源と一緒になって、補機に電力を供給するために用いられる。車載用電源装置は、ＤＣーＤＣコンバータを含み、車輪駆動モータのための主電源（メインバッテリ）から、主電源投入スイッチを経て供給される直流電力をスイッチングし、かつ、電圧値の異なる直流電圧に変換して、補機および補機用直流電源に供給する。
【０００３】
補機用直流電源の端子電圧および車載用電源装置の直流出力電圧は、通常は、補機に見合った電圧値に保たれている。ところが、ＤＣーＤＣコンバータの故障等で直流出力電圧が過電圧状態になることがある。過電圧状態になると、補機用直流電源および補機にダメージを与えることになるので、通常は、車載用電源装置に過電圧保護回路を備える。過電圧保護回路は、電圧検出信号が基準電圧信号よりも高くなった時に、過電圧検出信号を出力する。そして、この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【０００４】
車載用電源装置を装置を構成するＤＣーＤＣコンバータの出力端と補機用直流電源との間は、数十ｃｍ〜数ｍの距離を隔てているのが普通であり、この間を給電用ケーブルを用いて接続する。このため、、ＤＣーＤＣコンバータの出力端で見た端子電圧と、補機用直流電源の端子で見た端子電圧との間には、給電用ケーブルによる電圧降下分の電位差が生じる。給電用ケーブルによる電圧降下は、給電用ケーブルの抵抗、接続部分の接触抵抗等によって変化する他、補機で消費される電力（電流）によっても変化する。一般的に言って、給電用ケーブルによる電圧降下は０〜１Ｖ程度の範囲にある。この給電用ケーブルによる電圧降下のために、過電圧保護回路による保護動作に誤差を生じてしまう。
【０００５】
例えば、ＤＣーＤＣコンバータの出力端から補機用直流電源までの距離が長く、ＤＣーＤＣコンバータの出力電流最大時の給電用ケーブルによる電圧降下が１Ｖであったとする。もし、過電圧保護回路において、ＤＣーＤＣコンバータの出力端の電圧を検出し、この端子電圧が基準値よりも高くなった時に、過電圧であると判定する回路構成をとったとすると、ＤＣーＤＣコンバータの出力端の電圧よりも約１Ｖ低い補機用直流電源では、過電圧ではないことになる。即ち、過電圧出ないのに過電圧であると誤判定し、ＤＣーＤＣコンバータを停止させるような動作をしてしまう。
【０００６】
上述した問題を解決するために考えられる手段は、補機用直流電源の端子電圧を直接に検出することである。しかしこの場合には、給電用ケーブルの他に、これと同程度の長さを有する検出用ケーブルが必要になり、実装密度の高い車載装置における検出用ケーブル引き回しの困難性、及び、コストアップを招いてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの課題は、補機用直流電源に対する給電用ケーブルの電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る車載用電源装置を提供することである。
【０００９】
本発明のもう一つの課題は、補機用直流電源の端子電圧を直接に検出することなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る車載用電源装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車載用電源装置は、少なくとも一対の入力端と、少なくとも一対の出力端子と、ＤＣーＤＣコンバータと、制御回路と、過電圧保護回路とを含む。
【００１１】
前記ＤＣーＤＣコンバータは、前記一対の入力端に供給される直流入力電圧を、異なる直流電圧に変換して前記一対の出力端子に供給する。前記制御回路は、前記ＤＣーＤＣコンバータを制御する。
【００１２】
前記過電圧保護回路は、前記一対の出力端子に現れる直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成するとともに、前記電圧検出信号を前記基準電圧信号と比較して過電圧検出信号を生成し、前記過電圧検出信号を前記制御回路に供給する。
【００１３】
本発明において、前記過電圧保護回路は、電流検出回路と、基準電圧設定回路とを含む。前記電流検出回路は、前記入力端もしくは出力端に流れる電流またはこれに対応する電流を検出する。前記基準電圧設定回路は、前記電流検出回路によって得られた電流検出信号により、前記基準電圧信号の値を変える。
【００１４】
上述した第１の態様に係る車載用電源装置において、一対の入力端に供給される直流入力電圧は、ＤＣーＤＣコンバータにより、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、一対の出力端子に供給される。一対の入力端に供給される直流入力電圧は、従来と同様に、車輪駆動用モータ、および、その駆動回路のために備えられた主電源から供給される。一対の出力端子には、通常の構成に従って、補機用直流電源および補機が接続されている。ＤＣーＤＣコンバータは補機用直流電源および補機に適した電圧値を持つ直流電圧を出力する。補機用直流電源はＤＣーＤＣコンバータから供給される直流出力電圧によって充電される。補機は、主に、補機用直流電源を電源として動作する。
【００１５】
過電圧保護回路は、一対の出力端子に現れる直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成する。従って、補機用直流電源の端子電圧を直接に検出する場合と異なって、検出用ケーブルが不要であり、実装密度の高い車載装置における検出用ケーブル引き回しの困難性、及び、コストアップを招くことがない。
【００１６】
過電圧保護回路は、一対の出力端子に現れる直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成するとともに、電圧検出信号を基準電圧信号と比較する。ＤＣーＤＣコンバータの故障等で、一対の出力端子間に現れる直流出力電圧が過電圧になると、電圧検出信号を基準電圧信号との比較の結果として、過電圧検出信号を生成。この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【００１７】
一対の出力端子と補機用直流電源との間には、従来と同様に、給電用ケーブルが接続される。給電用ケーブルの電圧降下に起因する過電圧保護動作の誤差を回避する手段として、本発明に係る過電圧保護回路は、電流検出回路と、基準電圧設定回路とを含む。電流検出回路は、入力端もしくは出力端に流れる電流またはこれに対応する電流を検出する。基準電圧設定回路は、電流検出回路によって得られた電流検出信号により、前記基準電圧信号の値を変える。
【００１８】
電流検出信号には、給電用ケーブルの抵抗、接続部分の接触抵抗、及び、給電用ケーブルを流れる電流値の情報が含まれている。従って、電流検出信号によって、基準電圧信号の値を変えることにより、給電用ケーブルの電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。
【００１９】
本発明に係る車載装置は、主電源と、主電源投入スイッチと、モータドライブ回路と、モータと、電源装置とを含む。前記主電源は、バッテリを含む。前記モータドライブ回路は、前記主電源から、前記主電源投入スイッチを介して供給される直流電力を前記モータに供給する。前記モータは、車輪駆動源として用いられる。
【００２０】
前記電源装置は、上述した本発明に係る車載用電源装置が用いられる。よって、車載用電源装置において述べた作用効果を奏する車載装置が得られる。
【００２１】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る車載用電源装置の電気回路図である。図１において、点線包枠に付された参照符号５が、本発明に係る車載用電源装置を示す。車載用電源装置５は、少なくとも一対の入力端６、７と、少なくとも一対の出力端子８、９と、ＤＣーＤＣコンバータ１０と、制御回路１１と、過電圧保護回路１２とを含む。
【００２３】
入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎは、従来と同様に、車輪駆動用モータ、および、その駆動回路のために備えられた主電源（主電源）１から供給される。出力端子８、９には、通常の構成に従って、補機用直流電源１３および補機１４が接続されている。出力端子８には高電位側出力ライン７１が接続され、出力端子９には低電位側出力ライン７２が接続されている。補機用直流電源１３は、充電可能な二次電池によって構成する。補機用直流電源１３はＤＣーＤＣコンバータ１０から供給される直流出力電圧Ｖ０によって充電される。補機１４は、主に、補機用直流電源１３を電源として動作する。補機１４には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれる。更に、出力端子８、９と補機用直流電源１３との間には、従来と同様に、給電用ケーブル７３、７４が接続されている。
【００２４】
過電圧保護回路１２は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成するとともに、電圧検出信号Ｖ１を基準電圧信号Ｖｒ１と比較して過電圧検出信号Ｖ２を生成し、過電圧検出信号Ｖ２を制御回路１１に供給する。実施例において、出力端子８ー９の間に接続された抵抗１２２、１２３の直列回路によって、直流出力電圧Ｖ０を分圧し、その分圧電圧を、電圧検出信号Ｖ１として取り出す。
【００２５】
実施例に示された過電圧保護回路１２は、比較器１２１を含む。電圧検出信号Ｖ１は、比較器１２１の入力端（＋）に供給され、基準電圧信号Ｖｒ１は入力端（−）に供給される。比較器１２１は、電圧検出信号Ｖ１が基準電圧信号Ｖｒ１よりも低いとき、即ち、Ｖｒ１＞Ｖ１のとき、低レベル（論理値０とする）の信号Ｖ２を出力する。比較器１２１は、Ｖｒ１＜Ｖ１となったとき、反転動作をし、高レベル（論理値１とする）の過電圧検出信号Ｖ２を出力する。比較器１２１の出力端と、入力端（＋）との間にはダイオード１２４が接続されている。このダイオード１２４は比較器１２１の自己保持動作のために付加されたものである。
【００２６】
過電圧保護回路１２は、更に、電流検出回路２８と、基準電圧設定回路２７とを含む。図示実施例において、電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出し、電流検出信号Ｖｄを出力する。電流検出信号Ｖｄは、電流Ｉ２を電圧に変換して得られた電圧信号である。電流検出回路２８としては、各種の電流検出手段を用いることができる。例えば、抵抗を用いた電流検出手段、電流Ｉ２によって生じる磁界に応答する電流検出手段等を用いることができる。また、電流検出回路２８を、パルス電流、または、交流電流の流れる回路ループ内に挿入した場合は、カレントトランス等を用いることもできる。
【００２７】
基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。
【００２８】
次に、動作を説明する。入力端６、７に供給された直流入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣーＤＣコンバータ１０により、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、出力端子８、９に供給される。そして、出力端子８、９に現れた直流出力電圧Ｖ０が、給電用ケーブル７３、７４を通して、補機用直流電源１３及び補機１４に供給される。
【００２９】
過電圧保護回路１２は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出する場合と異なって、検出用ケーブルが不要であり、実装密度の高い車載装置における検出用ケーブル引き回しの困難性、及び、コストアップを回避することができる。
【００３０】
過電圧保護回路１２は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成するとともに、電圧検出信号Ｖ１を基準電圧信号Ｖｒ１と比較する。直流出力電圧Ｖ０が正常値を示す場合、比較器１２１の入力端（＋）、（−）で見た電圧検出信号Ｖ１及び基準電圧信号Ｖｒ１の関係がＶｒ１＞Ｖ１を満たしている。従って、比較器１２１から出力される信号Ｖ２は論理値０である。
【００３１】
ＤＣーＤＣコンバータ１０の故障等で、出力端子８ー９間に現れる直流出力電圧Ｖ０が過電圧になると、比較器１２１の入力端（＋）、（−）で見た電圧検出信号Ｖ１及び基準電圧信号Ｖｒ１の関係が逆転し、Ｖ１＞Ｖｒ１となる。これにより、比較器１２１の出力側に論理値１の過電圧検出信号Ｖ２が生じる。この過電圧検出信号Ｖ２を、制御回路１１に供給し、制御回路１１によって、ＤＣーＤＣコンバータ１０の動作を停止させる。
【００３２】
比較器１２１の出力端と、入力端（＋）との間にはダイオード１２４が接続されているので、比較器１２１の出力側に現れる信号Ｖ２が論理値１になった後は、比較器１２１はこの論理値１の状態を保持する。比較器１２１の出力端と入力端（＋）との間には、ダイオード１２４が接続されているので、出力端に論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を生じた場合、この論理値１の過電圧検出信号Ｖ２は、ダイオード１２４を通して、入力端（＋）に供給される。従って、過電圧検出信号Ｖ２が一旦出力された後、電圧検出信号Ｖ１が論理値０に縮退したとしても、比較器１２１の出力である過電圧検出信号Ｖ２は、論理値１を維持する（図９（ｂ）参照）。この動作状態を解除するには、主電源１の供給を停止する必要がある。
【００３３】
本発明に係る車載用電源装置において、過電圧保護回路１２は、電流検出回路２８と、基準電圧設定回路２７とを含む。電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出する。基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。ここで、電流検出信号Ｖｄには、給電用ケーブル７３、７４の抵抗、接続部分の接触抵抗、及び、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流値の情報が含まれている。従って、電流検出信号Ｖｄによって、比較器１２１の入力端（−）に供給される基準電圧信号Ｖｒ１の値を変えることにより、給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。
【００３４】
更に具体的に述べると、補機用直流電源１３の端子で見た端子電圧は、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力端子８、９で見た端子電圧Ｖ０よりも、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ低くなっている。このことは、出力端子８ー９間で見た端子電圧Ｖ０が過電圧に相当する場合でも、補機用直流電源１３の端子電圧は、過電圧に至るまで、なお、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ余裕があることを意味する。
【００３５】
電圧降下分△Ｖ０は、給電用ケーブル７３、７４の抵抗と、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２とによって定まるから、給電用ケーブル７３、７４の抵抗値は、その長さ及び種類等によって定まる定数と見ることができる。給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２は、補機用直流電源１３の充電状態、及び、補機１４の稼働状態によって変化する。
【００３６】
そこで、本発明においては、電流Ｉ２を検出して得られた電流検出信号Ｖｄにより、給電用ケーブル７３、７４における電圧降下分△Ｖ０を推定し、基準電圧Ｖｒを、推定された電圧降下分△Ｖ０に対応する△Ｖｒだけ上昇させた基準電圧信号Ｖｒ１に変える。これにより、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する基準電圧信号の変化分△Ｖｒだけ高くなる。このような回路作用により、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００３７】
図２は本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。図１に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、電流検出回路２８が、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するようになっていることである。ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１は、出力側に流れる電流Ｉ２と対応関係にあるから、ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１を検出することによっても、図１に示す回路と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
図３は本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。図１に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、基準電圧設定回路２７が、加算回路によって構成されていることである。即ち、基準電圧Ｖｒに対して、電流検出信号Ｖｄを加算することにより、電圧検出信号Ｖ１及び基準電圧信号Ｖｒ１について、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電流検出信号Ｖｄだけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。電流検出回路２８は、出力端子８、９を流れる電流Ｉ２またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの出力側に挿入されている。
【００３９】
図４は本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。図２に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、電流検出回路２８を、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの入力側に挿入した回路構成において、基準電圧設定回路２７を、加算回路によって構成したことである。
【００４０】
図５は本発明に係る車載用電源装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図５に示された実施例は、図３に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図３に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【００４１】
ＤＣーＤＣコンバータ１０は、スイッチング回路１０１と、トランス１０２と、整流用ダイオード１０３、１０４と、チョークコイル１０５と、出力平滑用のコンデンサ１０６とを含んでいる。スイッチング回路１０１としては、種々の回路構成を採用することができる。例えば、１つのスイッチング素子をトランス１０２の一次巻線Ｎ１に直列に接続し、一次巻線Ｎ１を通して供給される直流入力電圧Ｖｉｎをスイッチング素子でスイッチングする回路構成、または、４つのスイッチング素子をブリッジ接続し、２つのスイッチング素子を対として交互にスイッチングさせ、トランス１０２の一次巻線Ｎ１に、交互に、逆方向の電流を供給して励磁する回路構成を採用することができる。実施例は、スイッチング回路１０１が後者の回路構成になる例を示している。トランス１０２の二次巻線Ｎ２の中点を、電流検出回路２８を介して、低電位側出力ライン７２に結び、二次巻線Ｎ２の両端に整流用ダイオード１０３、１０４を接続し、ダイオード１０３、１０４のカソードを、チョークコイル１０５の一端に共通に接続してある。チョークコイル１０５の他端は、高電位側の出力ライン７１に接続されている。
【００４２】
電流検出回路２８は、例えば、ホール素子等でなる電流検出素子２８１、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５及び抵抗２８６等を含んでいる。電流検出素子２８１によって得られた電流検出信号は、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５を介して、基準電圧設定回路２７に供給される。
【００４３】
基準電圧設定回路２７は、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２の直列回路によって分圧する。電流検出回路２８から出力される電流検出信号Ｖｄは、抵抗２８６を介して、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点に供給される。従って、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点では、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧と、電流検出回路２８から供給された電流検出信号Ｖｄを、抵抗２８６及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧とを合成した基準電圧信号Ｖｒ１が得られることになる。
【００４４】
基準電圧信号Ｖｒ１は、既に説明したように、比較器１２１の入力端（−）に供給され、入力端（＋）に供給された電圧検出信号Ｖ１と比較される。ここで、基準電圧信号Ｖｒ１は、基準電圧Ｖｒを分圧して得られた電圧と、電流検出信号Ｖｄを分圧して得られた電圧とを合成した信号であるから、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電圧降下分△Ｖ０に対応する分だけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００４５】
図６は本発明に係る車載用電源装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図６に示された実施例は、図４に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図４、５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図６の実施例では、電流検出素子２８１を構成するカレントトランスを、トランス１０２の一次巻線Ｎ１側であって、スイッチング電流の流れる回路ループに挿入した点である。
【００４６】
更に詳しく述べると、電流検出回路２８は、電流検出素子２８１、ダイオードブリッジによる整流回路２８２、抵抗２８３、コンデンサ２８４、バッファ回路２８５及び抵抗２８６等を含んでいる。電流検出素子２８１は、カレントトランスでなり、その検出巻線の両端を、トランス１０２の中点と、平滑コンデンサ１０６の接続された低電位側出力ライン７２との間に接続する。電流検出素子２８１の検出巻線の挿入されている回路ループには、給電用ケーブル７３、７４に流れる出力電流に対応するパルス電流が流れる。
【００４７】
電流検出素子２８１を構成するカレントトランスの出力巻線に生じる電圧は、整流回路２８２、抵抗２８３及びコンデンサ２８４によって整流平滑化される。そして、バッファ回路２８５を介して、基準電圧設定回路２７に、電圧信号である電流検出信号Ｖｄを供給する。
【００４８】
それ以外の点は、図５に示した回路構成と実質的に同じであるので、説明は省略する。
【００４９】
図７は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。図示された車載装置は、主電源１と、主電源投入スイッチ２と、モータドライブ回路３と、モータ４と、電源装置５とを含む。主電源１は、バッテリを含む。主電源投入スイッチ２は、通常、イグニッションスイッチと称されるものである。モータドライブ回路３は、主電源１から、主電源投入スイッチ２を介して供給される直流電力をモータ４に供給する。モータ４は、車輪駆動源として用いられる。
【００５０】
図７に示した車載装置では、図１に示した車載用電源装置５が用いられている。従って、図１を参照して説明したように、補機用直流電源１３に対する給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。また、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出することなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。図示は省略するが、図２〜図６に示した車載用電源装置を用いてもよい。
【００５１】
図８は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の実施例を示す電気回路図である。図８において、図７に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、基準電圧Ｖｒの生成にある。過電圧保護回路１２は、基準電圧生成回路１２５を有する。この基準電圧生成回路１２５は、直流出力電圧Ｖ０から基準電圧Ｖｒを生成する。基準電圧生成回路１２５は、直流出力電圧Ｖ０を分圧する抵抗分圧回路によって構成することができる。
【００５２】
基準電圧設定回路２７は、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２の直列回路によって分圧する。電流検出回路２８から出力される電流検出信号Ｖｄは、抵抗２８６を介して、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点に供給される。従って、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点では、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧と、電流検出回路２８から供給された電流検出信号Ｖｄを、抵抗２８６及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧とを合成した基準電圧信号Ｖｒ１が得られることになる。
【００５３】
この点については、既に述べた通りであり、補機用直流電源１３に対する給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、また、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出することなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る。
【００５４】
図８の実施例によれば、更に、車の主電源投入スイッチ２が引き抜かれ、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎの供給が停止された後、主電源投入スイッチ２が再投入され場合に、車載用電源装置５のラッチアップを回避し得る。
【００５５】
この点について、図９、１０に図示されたタイムチャートを参照して、説明する。図９は車の主電源投入スイッチ２が閉じている場合のタイムチャートである。過電圧保護回路１２は、ＤＣーＤＣコンバータ１０から出力端子８、９に供給される直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。直流出力電圧Ｖ０が正常値にある場合は、電圧検出信号Ｖ１は、基準電圧設定回路２７によって設定された基準電圧信号Ｖｒ１よりも低くなっており、比較器１２１の出力は低レベル（論理値０とする）にある。この状態は、過電圧が生じていないことに対応する。
【００５６】
ＤＣーＤＣコンバータの故障等で、直流出力電圧Ｖ０が、例えば、ｔ１時（図９（ａ）参照）に過電圧状態になると、電圧検出信号Ｖ１が上昇する。そして、電圧検出信号Ｖ１が基準電圧信号Ｖｒ１よりも高くなった時に、比較器１２１が反転動作をし、論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を出力する。この過電圧検出信号Ｖ２を、制御回路１１に供給し、制御回路１１によって、ＤＣーＤＣコンバータ１０の動作を停止させる。過電圧検出信号Ｖ２が一旦出力された後は、ダイオード１２４による自己保持作用により、電圧検出信号Ｖ１が論理値０に縮退したとしても、比較器１２１の出力である過電圧検出信号Ｖ２は、論理値１を維持する（図９（ｂ）参照）。
【００５７】
次に、車の主電源投入スイッチ２が引き抜かれ、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎの供給が停止された場合について、図１０を参照して説明する。車の主電源投入スイッチ２がｔ２時に引き抜かれた場合、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎが、ある時定数をもって低下して行く（（図１０（ａ）参照）。ここで、基準電圧生成回路１２５において、基準電圧信号Ｖｒは、直流出力電圧Ｖ０から生成する。即ち、基準電圧設定回路２７に入力されている基準電圧Ｖｒ、および、電圧検出信号Ｖ１は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０から得ている。従って、車の主電源投入スイッチ２がｔ２時（図１０（ａ）参照）に引き抜かれ、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎの供給が停止された場合、基準電圧設定回路２７から出力される基準電圧信号Ｖｒ１、および、電圧検出信号Ｖ１は、同じように低下して行く（図１０（ｂ）参照）。このため、比較器１２１の２つの入力端（＋）および（−）で見た基準電圧信号Ｖｒ１および電圧検出信号Ｖ１の関係が、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎの供給停止による影響を受けることがなく、Ｖｒ１＞Ｖ１の関係を維持することになるので、比較器１２１は、反転動作をすることなく、論理値０の信号を出力し続けることになる。
【００５８】
従って、例えば、ｔ３時に主電源投入スイッチ２が再投入（図１０（ｂ）参照）され、主電源１から車載用電源装置５に直流電圧が供給された場合、車載用電源装置５は、Ｖｒ１＞Ｖ１の状態から動作を開始することになるから、ラッチアップを生じることがない。
【００５９】
図１１は本発明に係る車載用電源装置５を用いた車載装置の更に別の例を示す電気回路図である。図において、図８に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。車載用電源装置５は、入力端６、７と、出力端子８、９と、ＤＣーＤＣコンバータ１０と、制御回路１１と、過電圧保護回路１２とを含む点で、図８に図示された車載用電源装置５と異なるところはない。図８に図示された車載用電源装置５と異なる点は、比較器１９の基準電圧を補助電源回路１５から供給していること、および、過電圧保護回路１２の構成が異なることである。以下に説明する。
【００６０】
まず、補助電源回路１５は、直流入力電圧Ｖｉｎから、基準電圧Ｖｒ、及び、直流電圧Ｖｃ１を生成する。補助電源回路１５で生成された基準電圧Ｖｒは基準電圧設定回路２７に供給される。直流電圧Ｖｃ１は制御回路１１にも供給される。
【００６１】
過電圧保護回路１２は、第１の比較器１２１と、第２の比較器１９とを含む。第１の比較器１２１は、入力端（＋）に電圧検出信号Ｖ１が供給され、入力端（−）に、基準電圧設定回路２７から第１の基準電圧信号Ｖｒ１が供給される。過電圧状態にない正常時は、Ｖｒ１＞Ｖ１の関係にあり、このとき、第１の比較器１２１の出力は低レベル（論理値０とする）にある。過電圧が生じた場合、電圧検出信号Ｖ１の電圧値が第１の基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも高くなる。即ち、Ｖ１＞Ｖｒ１となる。このとき、第１の比較器１２１は、反転動作をして、高レベル（論理値１とする）の信号を出力する。
【００６２】
第２の比較器１９は、入力端（＋）に、時定数充放電回路が接続されていて、時定数充放電回路を通して、第１の比較器１２１の出力信号Ｖ２、および、補助電源回路１５で生成された直流電圧Ｖｃ１が供給される。時定数充放電回路は、直流電圧Ｖｃ１によって、抵抗２０、２１を通して、コンデンサ２３を充電する回路と、コンデンサ２３に蓄積された電荷を、抵抗２２を通して放電する放電回路とを含んでいる。
【００６３】
第２の比較器１９の入力側には、補助電源回路１５で生成された直流電圧Ｖｃ１が供給される。第２の比較器１９の入力端（−）にはツェナーダイオード２５が接続されている。ツェナーダイオード２５は、抵抗２４を通して供給される直流電圧Ｖｃ１より、第２の基準電圧信号Ｖｒ２を生成し、この第２の基準電圧信号Ｖｒ２を、第２の比較器１９の入力端（−）に供給する。第２の比較器１９の入力端（＋）には、補助電源回路１５から出力された直流電圧Ｖｃ１を、抵抗２０〜２２の直列回路によって分圧した電圧信号Ｖ３が供給される。電圧信号Ｖ３は抵抗２０及び抵抗２１の直列回路と、抵抗２２との接続点に現れる電圧である。抵抗２０と抵抗２１との接続点には、第１の比較器１２１の出力端が接続されている。
【００６４】
第２の比較器１９において、補助電源回路１５から供給される直流電圧Ｖｃ１が正常レベルであるときは、第１の比較器１２１から論理値１の信号Ｖ２が供給され、入力端（−）に供給される第２の基準電圧信号Ｖｒ２より、入力端（＋）に供給される電圧信号Ｖ３が高くなったとき、即ち、Ｖ３＞Ｖｒ２のとき、反転動作をして過電圧検出信号Ｖ４を生成し、過電圧検出信号Ｖ４を制御回路１１に供給する。第２の比較器１９は、補助電源回路１５から供給される直流電圧Ｖｃ１が低レベルに降下したときは、第２の基準電圧信号Ｖｒ２及び電圧信号Ｖ３が共に低下し、第１の比較器１２１から信号が供給されても反転動作を生じない。
【００６５】
次に、図１２〜１４のタイムチャートを参照して、図１１に示した車載装置、特に、車載用電源装置５の動作を説明する。図１２は補助電源回路１５から供給される直流電圧Ｖｃ１が正常レベルであるときの動作を示すタイムチャートである。
【００６６】
まず、第１の比較器１２１は、入力端（＋）に供給された電圧検出信号Ｖ１と、基準電圧設定回路２７から入力端（−）に供給された第１の基準電圧信号Ｖｒ１とを比較する。電圧検出信号Ｖ１の電圧値が第１の基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも低いとき、即ち、Ｖｒ１＞Ｖ１のとき、第１の比較器１２１は低レベル（論理値０）の信号Ｖ２を出力する。図１２のタイムチャートでは、ｔ１時より前が、この状態に対応している。このとき、第２の比較器１９の入力端（＋）の電圧Ｖ３は、信号Ｖ２が０Ｖであるので、０Ｖである。また、第２の比較器１９の入力端（−）には、ツェナーダイオード２５による第２の基準電圧信号Ｖｒ２（＞Ｖ３）が供給されている。
【００６７】
次に、図１２（ａ）に示すように、ｔ１時に過電圧が生じた場合、電圧検出信号Ｖ１の電圧値が第１の基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも高くなる。即ち、Ｖ１＞Ｖｒ１となる。このとき、第１の比較器１２１は、反転動作をして、高レベル（論理値１とする）の信号Ｖ２を出力する（図１２（ｂ）参照）。
【００６８】
第１の比較器１２１に生じた論理値１の信号Ｖ２は、第２の比較器１９の入力端（＋）に供給される電圧信号Ｖ３を、第２の比較器１９の入力端（−）に供給されている第２の基準電圧信号Ｖｒ２よりも高い電圧値まで上昇させる。第２の比較器１９の入力端（−）に供給されている第２の基準電圧信号Ｖｒ２よりも高い信号Ｖ３が、入力端（＋）に供給されると、第２の比較器１９は、反転動作をして、図１２（ｃ）に示すように、高レベル（論理値１とする）の過電圧検出信号Ｖ４を生成する。
【００６９】
論理値１の過電圧検出信号Ｖ４は制御回路１１に供給される。制御回路１１は、論理値１の過電圧検出信号Ｖ４の供給を受けたとき、ＤＣーＤＣコンバータ１０の動作を停止させる。
【００７０】
直流出力電圧Ｖ０が正常電圧範囲にあるときは、第１の比較器１２１において、電圧検出信号Ｖ１の電圧値が第１の基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも低くなる。従って、第１の比較器１２１が反転動作をすることはない。
【００７１】
次に、図１３を参照して、補助電源回路１５から供給される直流電圧Ｖｒ１が低レベルに降下したときについて説明する。このような状態は、車の主電源投入スイッチ２が引き抜かれ、車載用電源装置５に対する直流入力電圧Ｖｉｎの供給が、例えばｔ２時に停止された場合（図１３（ａ）参照）に発生する。
【００７２】
まず、補助電源回路１５から、基準電圧設定回路２７に供給される基準電圧Ｖｒが急激に低下するので、基準電圧設定回路２７から出力される基準電圧信号Ｖｒ１が急激に低下する。第１の比較器１２１において、基準電圧設定回路２７から供給される基準電圧信号Ｖｒ１が急激に低下するのに対し、分圧抵抗１２２、１２３によって分圧された電圧検出信号Ｖ１は、補機用直流電源１３の端子電圧信号でもあるので、ほとんど低下しない。このため、第１の比較器１２１の２つの入力端（＋）、（−）で見た入力信号Ｖ１、Ｖｒ１の関係が、Ｖ１＞Ｖｒ１となる（図１３（ｂ）参照）。第１の比較器１２１がｔ３時に反転動作をし、論理値１の信号Ｖ２が出力される（図１３（ｃ）参照）。このタイミングでは、補助電源回路１５から出力される直流電圧Ｖｃ１も低下している最中であるので、信号Ｖ２のレベルも低下して行く（図１３（ｃ）参照）。
【００７３】
第２の比較器１９の入力端（＋）に印加される電圧信号Ｖ３は、信号Ｖ２が論理値１に対応するレベルになったｔ３時に、レベルが高くなる（図１３（ｄ）参照）が、補助電源回路１５で生成された直流電圧Ｖｃ１のレベルが急激に低下するので、それにつれて、電圧信号Ｖ３も低下する。入力端（＋）には、時定数充放電回路が接続されているので、電圧信号Ｖ３は、時定数充放電回路による放電作用により、時間とともに減衰する（図１３（ｄ）参照）。
【００７４】
一方、補助電源回路１５から出力される直流電圧Ｖｃ１が急激に低下するので、第２の比較器１９の入力端（−）に供給される第２の基準電圧信号Ｖｒ２も、急激にレベルが低下する。ところが、第２の比較器１９において、第２の基準電圧信号Ｖｒ２と比較される電圧信号Ｖ３も、直流電圧Ｖｃ１の急激な低下により、時間とともに減衰する。従って、２の比較器１９において、入力端（＋）に供給される電圧信号Ｖ３と、入力端（−）に供給される第２の基準電圧信号Ｖｒ２とは、Ｖｒ２＞Ｖ３の関係を保ち続け、この関係が逆転することはない（図１３（ｄ）参照）。
【００７５】
このため、第２の比較器１９は、補助電源回路１５から供給される直流電圧Ｖｃ１のレベルが低下した場合において、第１の比較器１２１から信号が供給されても、反転動作を生じない（図１３（ｅ）参照）。
【００７６】
次に、主電源投入スイッチ２が再投入された場合について、図１４を参照して説明する。主電源投入スイッチ２がｔ０時に再投入されると、直流入力電圧Ｖｉｎが上昇する（図１４（ａ）参照）ので、補助電源回路１５から出力される直流電圧Ｖｃ１及び基準電圧Ｖｒが、ｔｏ時よりも少し遅れたｔ０１時から上昇を開始する。このため、基準電圧設定回路２７から出力される基準電圧信号Ｖｒ１及び第２の比較器１９の入力端（＋）に供給される電圧Ｖ３も上昇する（図１４（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）参照）。
【００７７】
第１の比較器１２１において、主電源投入スイッチ２の再投入直後は、入力端（＋）に供給されている電圧検出信号Ｖ１が、補機用直流電源１３の端子電圧（一定）であるのに対し、入力端（−）に供給される基準電圧信号Ｖｒ１は上昇過程にあるので、第１の比較器１２１の２つの入力端（＋）、（−）で見た入力信号Ｖ１、Ｖｒ１の関係が、Ｖ１＞Ｖｒ１となる（図１４（ｃ）参照）。このため、主電源投入スイッチ２の再投入された後、第１の比較器１２１がｔ０１時に反転動作をし、論理値１の信号Ｖ２が出力される（図１４（ｄ）参照）。論理値１の信号Ｖ２は、Ｖ１＜Ｖｒ１となるｔ０２時まで継続する。
【００７８】
次に、第２の比較器１９において、２つの入力端（＋）、（−）で見た入力信号Ｖ３、Ｖｒ２のうち、入力信号Ｖ３は、入力端（＋）に接続された時定数充放電回路の充電時定数に従って、緩やかに上昇する。入力信号Ｖ３の上昇カーブは、入力端（−）に供給される第２の基準電圧信号Ｖｒ２の立ち上がり特性よりも緩やかである（図１４（ｅ）参照）。従って、第１の比較器１２１がｔ０１時に反転動作をして論理値１の信号Ｖ２が出力されても、第２の比較器１９の２つの入力端（＋）、（−）で見た入力信号Ｖ３、Ｖｒ２に関しては、Ｖｒ２＞Ｖ３の関係が維持される（図１４（ｅ）参照）。このため、主電源投入スイッチ２が再投入された場合も、第２の比較器１９は反転動作をすることがない（図１４（ｆ）参照）。よって、車載用電源装置５は、ラッチアップを生じることなく、正常に動作を開始することになる。
【００７９】
図１１に示した車載用電源装置５のもう１つの利点は、主電源投入スイッチ２がオフになった場合、即ち、車を停車させてある場合等に、補機用直流電源１３に対する電力消費が、分圧抵抗１２２、１２３の直列回路による消費分だけに低減されることである。従来、停車時に補機用直流電源１３から流出する電流は、１．５ｍＡ程度に低減させることが限界であったが、図１１に示した車載用電源装置によれば、流出電流を０．５ｍＡ程度、またはそれ以下に低減させることが可能である。
【００８０】
図１１に示す実施例においても、基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。従って、補機用直流電源１３に対する給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、また、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出することなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る。
【００８１】
図示は省略するが、図８、１１において、図１〜図６に示した過電圧保護回路を採用できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することができる。
（ｂ）補機用直流電源に対する給電用ケーブルの電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｃ）補機用直流電源の端子電圧を直接に検出することなしに、高精度の過電圧保護動作を行い得る車載用電源装置を提供することができる。
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車載用電源装置の電気回路図である。
【図２】本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図３】本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図４】本発明に係る車載用電源装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図５】本発明に係る車載用電源装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【図６】本発明に係る車載用電源装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【図７】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。
【図８】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。
【図９】図８に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチが閉じている場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図１０】図８に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチをオフにした場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図１１】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図１２】図１１に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチが閉じている場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図１３】図１１に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチをオフにした場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図１４】図１１に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチを再投入にした場合の動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１                        主電源（メインバッテリ）
２                        主電源投入スイッチ
３                        モータドライブ回路
４                        モータ
５                        車載用電源装置
６、７                    入力端子
８、９                    出力端子
１０                      ＤＣーＤＣコンバータ
１１                      制御回路
１２                      過電圧保護回路
１３                      補機用直流電源
１４                      補機
１５                      補助電源回路
１８                      第１の比較器
１９                      第２の比較器
２７                      基準電圧設定回路
２８                      電流検出回路
【図１】
0004117752.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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