(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧負荷に給電する高圧バッテリと、
低圧負荷に給電する低圧バッテリと、
前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を制御する電圧制御回路と、
を備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、
前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧に基づいて前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定の前記低圧負荷としてのヘッドライトの駆動状態において前記ヘッドライトの端子電圧を所定の目標値に優先制御した後、徐々に前記目標値を元の値に復帰させることを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の二バッテリ搭載型車両用電源装置において、前記電圧制御回路は、前記所定の低圧負荷の高位端近傍の電圧を所定の目標値に制御することを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の二バッテリ搭載型車両用電源装置において、
前記電圧制御回路は、所定の大電力低圧負荷と前記所定の低圧負荷の同時駆動時に前記優先制御を行うことを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二バッテリ搭載型車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車を含む電気自動車では走行用モータへは高圧の主バッテリから給電し、エアコン、照明装置などの低圧負荷へは低圧の補機バッテリから給電する二電源方式が、低圧負荷として汎用機を流用できるなどの点で有益である。また、通常の内燃機関車においても、エンジン始動、エンジントルクアシストなどの大電力送電は高圧の主バッテリから行い、低圧負荷へは従来どおり低圧の補機バッテリから給電する二バッテリ電源系を搭載する機運が生じている。
【０００３】
この二電源方式の車両用電源系では、補機バッテリを小容量とし、補機バッテリの容量が不足した場合や大電力の低圧負荷を駆動する場合に、低圧バッテリの端子電圧又は降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端電圧が低下するので、これらの電圧を一定レベルに保つように降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御することにより、高圧バッテリから低圧バッテリへの送電制御を実施している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した二バッテリ搭載型車両用電源装置では、大電力の低圧負荷の駆動時に、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端から低圧負荷までの送電線の電圧降下、又は、補機バッテリから低圧負荷までの送電線の電圧降下が増大し、その結果、低圧負荷特にヘッドライトの照度が低下するという問題があった。
【０００５】
もちろん、これらの送電線の断面積を増大すれば、上記問題は解決されるが、費用、低圧送電線配線スペース及び車両重量の点で、低圧送電線の大面積化は容易ではなかった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、車両製造費用、低圧送電線配線スペース及び車両重量を増大することなく、低圧負荷への低圧給電による不具合を解消する二バッテリ搭載型車両用電源装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の二バッテリ搭載型車両用電源装置は、 高圧負荷に給電する高圧バッテリと、低圧負荷に給電する低圧バッテリと、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を制御する電圧制御回路とを備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、
前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧に基づいて前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定の前記低圧負荷としてのヘッドライトの駆動状態において前記ヘッドライトの端子電圧を所定の目標値に優先制御した後、徐々に前記目標値を元の値に復帰させることを特徴としている。
【０００８】
本構成によれば、既設の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧制御系を利用して所定の低圧負荷たとえばヘッドランプの電圧変動を抑止することができるので、回路規模の増大を抑止しつつ所定の低圧負荷への印加電圧が好適範囲以下に維持することを防止することができる。
【０００９】
また、所定の低圧負荷のオフ時には、低圧バッテリ又は降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を一定制御するので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、その頻繁な充電状態変動を抑止することができる。更に、長期にわたって低圧バッテリの端子電圧が最適電圧からずれることがない。
【００１２】
好適な態様において、前記電圧制御回路は、前記所定の低圧負荷の高位端近傍の電圧を所定の目標値に制御するので、回路規模や制御の複雑化を回避しつつ所定負荷の電源電圧変動による不具合を防止することができる。
【００１３】
なお、好適な態様において、電圧制御回路は、この所定の低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Ｖrefに制御するが、この目標値は、この所定の低圧負荷から低圧バッテリまでの送電線の電圧降下の変動量をΔＶとする場合に、Ｖref＋ΔＶが、低圧バッテリの好適な電圧範囲に維持される値に設定される。このようにすれば、低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Ｖrefに制御する場合でも、低圧バッテリの状態を常に良好に維持することができる。
好適な態様において、前記電圧制御回路は、所定の大電力低圧負荷と所定の低圧負荷の同時駆動時に前記優先制御を行う。これにより、真に必要な場合にのみ上記優先制御を行うので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、その頻繁な充電状態変動を一層抑止することができる。
【００１８】
【発明を実施するための態様】
本発明の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１９】
【実施例１】
本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置の一実施例を図１に示す回路図を参照して説明する。
（回路構成）
この降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、ハイブリッド車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ１から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリ２に電圧変換して給電するためのものであって、３は平滑コンデンサ、４は４個のＭＯＳトランジスタをブリッジ接続してなるインバータ回路、５は電圧制御回路、６は降圧トランス、７はゲート制御回路、８は全波整流用の２個の整流ダイオード素子からなる整流回路、９はチョークコイル１０及び平滑コンデンサ１１からなる平滑回路である。電圧制御回路５は、外部より入力される電圧Ｖiを一定値に保つためにインバータ回路のＰＷＭ電圧のデューティ比をネガティブフィードバック制御する。すなわち、電圧制御回路５は、この入力電圧Ｖiを内部に記憶する目標値Ｖrefに一致させるべくデューティ比を調整したＰＷＭ信号をゲート制御回路７に送信し、ゲート制御回路７はそれを必要なレベルに増幅してインバータ回路４に出力し、インバータ回路のデューティ比を調整する。
【００２０】
主バッテリ１は、インバータ回路４の正負直流入力端及び平滑コンデンサ３に高電圧（たとえば３００Ｖ）を印加し、インバータ回路４はたとえば２０kＨzのキャリヤ周波数でＰＷＭ単相交流電圧をトランス６に印加する。トランス６は同方向に接続された一対の二次コイルを有しており、これら二次コイルの中点は接地され、両二次コイルの残る他端は整流回路の各ダイオード素子に接続され、整流回路８で整流された直流電圧は平滑回路９で平滑されされた後、補機バッテリ２に送られる。補機バッテリ２の定格電圧は１２Ｖである。
【００２１】
上記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の動作は良く知られているので説明を省略する。
【００２２】
低圧負荷回路２０は、図２に示すように、送電線２１から給電される空調ファン駆動モータ回路２２、ヘッドランプ駆動回路２３及び多数の低圧負荷からなり、補機バッテリ２から給電されている。各低圧負荷の低位端は、車体に接地されている。空調ファン駆動モータ回路２２はモータとそれを開閉するリレー（又はトランジスタ）を直列に接続してなり、ヘッドランプ駆動回路２３はヘッドランプとそれを開閉するリレー（又はトランジスタ）を直列に接続してなる。
【００２３】
２４は、車両制御用の電子制御装置（ECU)であり、２５，２６はたとえばPMOSトランジスタからなるアナログスイッチである。アナログスイッチ２５は低圧バッテリ２の端子電圧を選択して電圧制御回路５の入力端子に送り、アナログスイッチ２６はヘッドランプ駆動回路２３の端子電圧を選択して電圧制御回路５の入力端子に送る。
【００２４】
車両制御用の電子制御装置（ECU)２４により実行される電圧制御回路５の入力電圧切り替え制御動作を以下に説明する。
【００２５】
車両制御用の電子制御装置（ECU)２４は、外部からの入力信号に基づいて空調ファン駆動モータ回路２２のリレー（又はトランジスタ）及びヘッドランプ駆動回路２３のリレー（又はトランジスタ）を開閉制御し、それと同時に、ヘッドランプ及び空調ファン駆動モータを同時オンする期間中、アナログスイッチ２５をオフし、アナログスイッチ２５をオンし、ヘッドランプ及び空調ファン駆動モータを同時オンしていない期間中、アナログスイッチ２５をオンし、アナログスイッチ２５をオフする。
【００２６】
これにより、空調ファン駆動モータ回路２２及びヘッドランプ駆動回路２３を両方ともオンし、補機バッテリ２とヘッドランプ駆動回路２３との間の送電線２１の電圧降下が大きい場合に、ヘッドランプ駆動回路２３の端子電圧を一定に保持するので、ヘッドランプの光量が空調ファン駆動モータの断続により変動して運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【００２７】
【実施例２】
他の実施例を図３を参照して以下に説明する。
【００２８】
この実施例は、図２に示す実施例１の低圧負荷回路２０において、アナログスイッチ２５，２６の切り替えを、空調ファン駆動モータ回路２２の電圧により行うものである。２２１は空調ファン駆動モータ回路２２のリレー（トランジスタ）、２２２は空調ファン駆動モータである。２３１はヘッドランプ駆動回路２２のリレー（トランジスタ）、２３２はヘッドランプである。
【００２９】
リレー２２１、２３１がオンされると、アンド回路２７の出力信号はハイレベルとなって、マルチプレクサ回路のアナログスイッチ２６をオンし、アナログスイッチ２５をオフする。それ以外の場合は、アナログスイッチ２５をオンし、アナログスイッチ２６をオフする。このようにすれば、電子制御装置（ＥＣＵ）２４を介することなく、電圧制御回路５の入力電圧を切り替えることができる。なお、電子制御装置（ＥＣＵ）２４の内部により同様の論理演算を行ってもよい。
【００３０】
【実施例３】
他の実施例を図４を参照して以下に説明する。
【００３１】
この実施例は、図２に示す実施例１の低圧負荷回路２０において、電子制御装置（ＥＣＵ）２４が、空調ファン駆動モータ回路２２とヘッドランプ駆動回路２３を駆動する場合に、電圧制御回路５の内部の目標値Ｖrefを所定値ΔＶだけ変化させることにより、空調ファン駆動モータ回路２２及びヘッドランプ駆動回路２３の同時駆動時における補機バッテリ２からヘッドランプ駆動回路２３までの送電線２１の電圧降下を補償することをその特徴としている。
【００３２】
いま、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータからみて、補機バッテリ２が送電線２１上の近くにあり、空調ファン駆動モータ回路２２及びヘッドランプ駆動回路２３が送電線２１上の遠くにある場合を考える。この場合には、両装置２２，２３の同時オンにより、送電線２１の電圧降下によりヘッドランプ駆動回路２３の端子電圧が所定値だけ低下するので、この所定値に略等しい値だけ、電圧制御回路５の目標値Ｖrefをアップする。これにより、両装置２２，２３の駆動期間中におけるヘッドランプの光量低下を防止することができる。
【００３３】
逆に、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータからみて、補機バッテリ２が送電線２１上の遠くにあり、空調ファン駆動モータ回路２２及びヘッドランプ駆動回路２３が送電線２１上の近くにある場合を考える。この場合には、両装置２２，２３の同時オンにより、送電線２１の電圧上昇によりヘッドランプ駆動回路２３の端子電圧が所定値だけ上昇するので、この所定値に略等しい値だけ、電圧制御回路５の目標値Ｖrefをダウンする。これにより、両装置２２，２３の駆動期間中におけるヘッドランプの光量低下を防止することができる。
【００３４】
（変形態様）
なお、上記実施例では、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの目標値Ｖrefの切り替えは、空調ファン駆動モータ回路２２及びヘッドランプ駆動回路２３の同時オン中、行っていたが、ヘッドランプの光量変化が緩慢であれば、それを見分けることができないという視覚特性を利用して、両装置の同時オンにより目標値Ｖrefを切り替えた後、徐々に目標値Ｖrefを元の値に復帰させてもよい。このようにすれば、長期にわたって補機バッテリ２の端子電圧が最適電圧からずれることを防止することができる。
【００３５】
【実施例４】
他の実施例を図２を参照して以下に説明する。
【００３６】
この実施例は、図２に示す実施例１の低圧負荷回路２０において、ヘッドランプ駆動回路２３の端子電圧を常に電圧制御回路５への入力電圧Ｖiとしたものである。なお、補機バッテリ２からヘッドランプ駆動回路２３までの送電線２１の電圧降下は所定値以内に設定されている。
【００３７】
このようにすれば、回路規模を全く増大することなく、ヘッドランプの光量変化を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】  図１に示す装置の低圧負荷回路を示す回路図である。
【図３】  他実施例を示す回路図である。
【図４】  他実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  主バッテリ
２  補機バッテリ
４  インバータ回路
５  電圧制御回路
６  降圧トランス
８  整流回路
９  平滑回路
２１  空調ファン駆動モータ回路
２２  ヘッドランプ駆動回路
２４  電子制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
0004221897.tif 000002
【図２】
0004221897.tif 000003
【図３】
0004221897.tif 000004
【図４】
0004221897.tif 000005