(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回転数に応じた電圧の電力を発電する発電機から、定格電圧が異なる低電圧負荷と高電圧負荷とに対してそれぞれ電力を供給する電源制御装置であって、
前記発電機から供給される電力を第１の電圧まで降圧し、前記低電圧負荷に供給する降圧手段と、
前記発電機から供給される電力を第２の電圧まで昇圧または降圧し、前記高電圧負荷に供給する昇降圧手段と、
前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷に直接供給する電力供給ラインおよび前記降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷に供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる第１切替手段と、
前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷に直接供給する電力供給ラインおよび前記昇降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷に供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる第２切替手段と、
前記降圧手段、前記昇降圧手段、前記第１切替手段、および前記第２切替手段の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える、電源制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧に基づいて、前記第１切替手段が導通させる電力供給ラインおよび前記第２切替手段が導通させる電力供給ラインを選択する、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧が前記低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷に直接供給する電力供給ラインを前記第１切替手段が導通させる制御を行う、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧が前記高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷に直接供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧が前記高電圧負荷の作動可能な電圧範囲より低い場合、前記高電圧負荷が作動可能な電圧範囲内に前記第２の電圧を設定して、前記昇降圧手段の動作を制御し、
前記制御手段は、前記昇降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷に供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記低電圧負荷に電力を供給する低電圧系バッテリが、当該低電圧負荷と並列にさらに接続されており、
前記降圧手段は、前記第１の電圧まで降圧した電力を、さらに前記低電圧系バッテリに供給し、
前記第１切替手段は、前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷および前記低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインと、前記降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷および前記低電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させ、
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧が前記低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷および前記低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを前記第１切替手段が導通させる制御を行う、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記低電圧系バッテリの充電状態を判定する充電判定手段を含み、
前記制御手段は、前記低電圧系バッテリが満充電状態にないと前記充電判定手段が判定し、かつ、前記発電機の発電電圧が前記低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷および前記低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを前記第１切替手段が導通させる制御を行う、請求項６に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記低電圧系バッテリが満充電状態にあると前記充電判定手段が判定した場合、前記低電圧負荷が作動可能で、かつ、前記低電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲より低い電圧に前記第１の電圧を設定して、前記降圧手段の動作を制御し、
前記制御手段は、前記降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷および前記低電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインを前記第１切替手段が導通させる制御を行う、請求項７に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記高電圧負荷に電力を供給する高電圧系バッテリが、当該高電圧負荷と並列にさらに接続されており、
前記昇降圧手段は、前記第２の電圧まで降圧した電力を、さらに前記高電圧系バッテリに供給し、
前記第２切替手段は、前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインと、前記昇降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させ、
前記制御手段は、前記発電機の発電電圧が前記高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリの充電状態を判定する充電判定手段を含み、
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリが満充電状態にあると前記充電判定手段が判定し、かつ、前記発電機の発電電圧が前記高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項９に記載の電源制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリの充電状態を判定する充電判定手段を含み、
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリが満充電状態にないと前記充電判定手段が判定し、かつ、前記発電機の発電電圧が前記高電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲内である場合、前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項９に記載の電源制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリの充電状態を判定する充電判定手段を含み、
前記制御手段は、前記高電圧系バッテリが満充電状態にあると前記充電判定手段が判定した場合、前記高電圧負荷が作動可能で、かつ、前記高電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲より低い電圧に前記第２の電圧を設定して、前記昇降圧手段の動作を制御し、
前記制御手段は、前記昇降圧手段を介して前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷および前記高電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインを前記第２切替手段が導通させる制御を行う、請求項９に記載の電源制御装置。
【請求項１３】
前記発電機から供給される電力を前記低電圧負荷に直接供給する電力供給ライン上に設けられた第１逆流防止手段と、
前記発電機から供給される電力を前記高電圧負荷に直接供給する電力供給ライン上に設けられた第２逆流防止手段とを、さらに備える、請求項１または２に記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気負荷に電力を供給する電源制御装置に関し、特に、高電圧負荷および低電圧負荷に電力を供給する電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定格電圧が異なる電気負荷を搭載した車両が実用化されている。例えば、当該車両においては、高電位（例えば、約４２Ｖ）の電力供給を受ける高電圧負荷と、低電位（例えば、約１２Ｖ）の電力供給を受ける低電圧負荷とが設けられている。
【０００３】
また、高電圧負荷および低電圧負荷へは、発電機およびバッテリから電力供給される。具体的には、高電圧負荷に高電位の電力を供給するバッテリは、高電圧の鉛蓄電池等が用いられる。また、低電圧負荷に低電位の電力を供給するバッテリも、鉛蓄電池等が用いられる。そして、車両に搭載される発電機は、高電圧負荷および低電圧負荷に電力供給しながら、上記２つのバッテリを充電する。
【０００４】
例えば、上述した車両に搭載される発電機の一例として、可変出力の自動車用発電機がある（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１で開示された自動車用発電機は、高電圧負荷に整流後の電力を供給し、低電圧負荷にはスイッチングコンバータを介して整流後の電力を供給している。
【特許文献１】特開平６−２２５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１で開示された自動車用発電機は、必ずスイッチングコンバータを介して低電圧負荷に電力を供給するため、変換ロスが大きくなる。また、発電機と高電圧負荷とが直接接続されているため、発電機の低回転域において当該高電圧負荷の必要電圧を確保することが困難となることがある。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、高電圧負荷および低電圧負荷へ電力を供給するシステムにおいて、効率よく電力を供給する電源制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような目的を達成するために、本発明は、以下に示すような特徴を有している。
第１の発明は、駆動回転数に応じた電圧の電力を発電する発電機から、定格電圧が異なる低電圧負荷と高電圧負荷とに対してそれぞれ電力を供給する電源制御装置である。電源制御装置は、降圧手段、昇降圧手段、第１切替手段、第２切替手段、および制御手段を備える。降圧手段は、発電機から供給される電力を第１の電圧まで降圧し、低電圧負荷に供給する。昇降圧手段は、発電機から供給される電力を第２の電圧まで昇圧または降圧し、高電圧負荷に供給する。第１切替手段は、発電機から供給される電力を低電圧負荷に直接供給する電力供給ラインおよび降圧手段を介して発電機から供給される電力を低電圧負荷に供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる。第２切替手段は、発電機から供給される電力を高電圧負荷に直接供給する電力供給ラインおよび昇降圧手段を介して発電機から供給される電力を高電圧負荷に供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる。制御手段は、降圧手段、昇降圧手段、第１切替手段、および第２切替手段の動作をそれぞれ制御する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、制御手段は、発電機の発電電圧に基づいて、第１切替手段が導通させる電力供給ラインおよび第２切替手段が導通させる電力供給ラインを選択する。
【０００９】
第３の発明は、上記第２の発明において、制御手段は、発電機の発電電圧が低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を低電圧負荷に直接供給する電力供給ラインを第１切替手段が導通させる制御を行う。
【００１０】
第４の発明は、上記第２の発明において、制御手段は、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を高電圧負荷に直接供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１１】
第５の発明は、上記第２の発明において、制御手段は、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲より低い場合、高電圧負荷が作動可能な電圧範囲内に第２の電圧を設定して、昇降圧手段の動作を制御する。制御手段は、昇降圧手段を介して発電機から供給される電力を高電圧負荷に供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１２】
第６の発明は、上記第２の発明において、低電圧負荷に電力を供給する低電圧系バッテリが、当該低電圧負荷と並列にさらに接続されている。降圧手段は、第１の電圧まで降圧した電力を、さらに低電圧系バッテリに供給する。第１切替手段は、発電機から供給される電力を低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインと、降圧手段を介して発電機から供給される電力を低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる。制御手段は、発電機の発電電圧が低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを第１切替手段が導通させる制御を行う。
【００１３】
第７の発明は、上記第６の発明において、制御手段は、充電判定手段を含む。充電判定手段は、低電圧系バッテリの充電状態を判定する。制御手段は、低電圧系バッテリが満充電状態にないと充電判定手段が判定し、かつ、発電機の発電電圧が低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを第１切替手段が導通させる制御を行う。
【００１４】
第８の発明は、上記第７の発明において、制御手段は、低電圧系バッテリが満充電状態にあると充電判定手段が判定した場合、低電圧負荷が作動可能で、かつ、低電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲より低い電圧に第１の電圧を設定して、降圧手段の動作を制御する。制御手段は、降圧手段を介して発電機から供給される電力を低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインを第１切替手段が導通させる制御を行う。
【００１５】
第９の発明は、上記第２の発明において、高電圧負荷に電力を供給する高電圧系バッテリが、当該高電圧負荷と並列にさらに接続されている。昇降圧手段は、第２の電圧まで降圧した電力を、さらに高電圧系バッテリに供給する。第２切替手段は、発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインと、昇降圧手段を介して発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインの一方を選択的に導通させる。制御手段は、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１６】
第１０の発明は、上記第９の発明において、制御手段は、充電判定手段を含む。充電判定手段は、高電圧系バッテリの充電状態を判定する。制御手段は、高電圧系バッテリが満充電状態にあると充電判定手段が判定し、かつ、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１７】
第１１の発明は、上記第９の発明において、制御手段は、充電判定手段を含む。充電判定手段は、高電圧系バッテリの充電状態を判定する。制御手段は、高電圧系バッテリが満充電状態にないと充電判定手段が判定し、かつ、発電機の発電電圧が高電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲内である場合、発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１８】
第１２の発明は、上記第９の発明において、制御手段は、充電判定手段を含む。充電判定手段は、高電圧系バッテリの充電状態を判定する。制御手段は、高電圧系バッテリが満充電状態にあると充電判定手段が判定した場合、高電圧負荷が作動可能で、かつ、高電圧系バッテリを充電可能な充電電圧範囲より低い電圧に第２の電圧を設定して、昇降圧手段の動作を制御する。制御手段は、昇降圧手段を介して発電機から供給される電力を高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ供給する電力供給ラインを第２切替手段が導通させる制御を行う。
【００１９】
第１３の発明は、上記第１または第２の発明において、第１逆流防止手段および第２逆流防止手段を、さらに備える。第１逆流防止手段は、発電機から供給される電力を低電圧負荷に直接供給する電力供給ライン上に設けられる。第２逆流防止手段は、発電機から供給される電力を高電圧負荷に直接供給する電力供給ライン上に設けられる。
【発明の効果】
【００２０】
上記第１の発明によれば、高電圧負荷および低電圧負荷へ電力を供給するシステムにおいて、発電機の発電電力を効率よく電力を供給することができる。例えば、スイッチングコンバータ等を介することなく、発電機の発電電力を低電圧負荷および高電圧負荷に直接供給することが可能であり、高効率な電力供給が可能となる。
【００２１】
上記第２の発明によれば、発電機の発電電圧に応じて、効率よく電力を供給することができる。
【００２２】
上記第３の発明によれば、発電機の発電電圧が低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機の発電電力が低電圧負荷に直接供給されるため、高効率な電力供給が可能となる。
【００２３】
上記第４の発明によれば、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機の発電電力が高電圧負荷に直接供給されるため、高効率な電力供給が可能となる。
【００２４】
上記第５の発明によれば、発電機が低回転域で駆動している状態であっても、高電圧負荷の作動に必要な電圧を確保することができる。
【００２５】
上記第６の発明によれば、低電圧負荷に低電圧系バッテリが並列に接続されたシステムにおいて、発電機の発電電圧が低電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機の発電電力が低電圧負荷および低電圧系バッテリにそれぞれ直接供給されるため、高効率な電力供給が可能となる。
【００２６】
上記第７および上記第８の発明によれば、低電圧系バッテリの充電状態に応じて、適切な電圧の電力供給が可能となる。
【００２７】
上記第９の発明によれば、高電圧負荷に高電圧系バッテリが並列に接続されたシステムにおいて、発電機の発電電圧が高電圧負荷の作動可能な電圧範囲内である場合、発電機の発電電力が高電圧負荷および高電圧系バッテリにそれぞれ直接供給されるため、高効率な電力供給が可能となる。
【００２８】
上記第１０〜第１２の発明によれば、高電圧系バッテリの充電状態に応じて、適切な電圧の電力供給が可能となる。
【００２９】
上記第１３の発明によれば、低電圧負荷からの逆流および高電圧負荷からの逆流を防止しながら、高効率な電力供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
以下、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムについて説明する。典型的には、当該電源制御装置は、定格電圧が異なる電気負荷（低電圧負荷、高電圧負荷）を搭載した車両に設置される。なお、図１は、当該電源制御装置を含む電力供給システムの構成の一例を示す概略構成図である。図２は、当該電源制御装置に含まれる降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の構成の一例を示す概略構成図である。図３は、当該電源制御装置に含まれる昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの構成の一例を示す概略構成図である。
【００３１】
図１において、当該電源制御装置を含む電力供給システムは、オルタネータ（発電機）１、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ、低電圧負荷４、高電圧負荷５、低電圧系バッテリ６、リレー７、リレー８、電流センサ９、４つの単方向素子（ダイオード）Ｄ１〜Ｄ４、および制御部１５ａを含んでいる。当該電力供給システムでは、オルタネータ１が発電した電力を低電圧負荷４および高電圧負荷５に供給する。また、当該電力供給システムでは、オルタネータ１が発電した電力が低電圧系バッテリ６に蓄電され、低電圧系バッテリ６に蓄電された電力が低電圧負荷４に供給される。ここで、低電圧負荷４は、車両に搭載される各種アクチュエータのうち、定格電圧が低電圧（例えば、約１２Ｖ）で動作する電気負荷である。また、高電圧負荷５は、車両に搭載される各種アクチュエータのうち、定格電圧が高電圧（例えば、約４２Ｖ）で動作する電気負荷である。
【００３２】
オルタネータ１は、内燃機関から回転トルクを受けて駆動し、その駆動回転数に応じた電力を発電する。具体的には、オルタネータ１は、発電した交流電力を所定の発電電圧に調整されることなく直流電力に変換して出力する。また、オルタネータ１は、最低駆動回転数（例えば、内燃機関がアイドル回転状態に対応する駆動回転数）における発電電圧が、低電圧系バッテリ６の充電電圧以上である。一例として、オルタネータ１は、発電した交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータが内蔵されているが、当該直流出力の発電電圧を調整するレギュレータが未搭載であり、駆動回転数に応じた電力が未調整で出力される。他の例として、オルタネータ１は、部分共振を利用して駆動回転数に応じた最大電力を出力するタイプが用いられる。そして、オルタネータ１の正極端子（Ｂ（バッテリ）端子）には、電力供給ラインが接続される。
【００３３】
制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ、リレー７、およびリレー８の動作を制御して、電力供給システム内の出力電圧を制御する。例えば、制御部１５ａは、電力供給システム全体を監視するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）で構成される。
【００３４】
低電圧負荷４は、リレー７の出力端子ａ０に接続され、ダイオードＤ１およびリレー７を介して、オルタネータ１の電力供給ラインと接続される。ダイオードＤ１は、上記電力供給ラインにアノード側が接続され、リレー７の入力端子ａ１にカソード側が接続される。そして、リレー７は、制御部１５ａによる制御に応じて、入力端子ａ１と出力端子ａ０との間、および入力端子ａ２と出力端子ａ０との間の何れか一方を導通させる。したがって、リレー７が入力端子ａ１と出力端子ａ０との間を導通させる場合、上記電力供給ラインおよびダイオードＤ１を介して、低電圧負荷４にオルタネータ１の発電電力がそのまま給電（以下、成り行き電力と記載することがある）される。
【００３５】
低電圧系バッテリ６は、オルタネータ１が発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を低電圧負荷４に供給する蓄電装置である。低電圧系バッテリ６は、例えば約１２Ｖを定格電圧とし約１４．５Ｖを充電電圧とする鉛蓄電池が用いられるが、他の二次電池（例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池）が用いられてもかまわない。低電圧系バッテリ６の正極端子は、電流センサ９を介して、リレー７の出力端子ａ０に接続される。したがって、リレー７が入力端子ａ１と出力端子ａ０との間を導通させる場合、上記電力供給ラインおよびダイオードＤ１を介して、低電圧系バッテリ６にもオルタネータ１の成り行き電力が充電される。なお、リレー７が本発明の第１切替手段の一例に相当する。
【００３６】
リレー７の入力端子ａ２は、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２およびダイオードＤ２を介して、オルタネータ１の電力供給ラインと接続される。降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、上記電力供給ラインを介して供給されるオルタネータ１の発電電圧を、制御部１５ａから指示される電圧まで降圧させて、ダイオードＤ２のアノード側へ出力する。そして、ダイオードＤ２は、リレー７の入力端子ａ２にカソード側が接続される。したがって、リレー７が入力端子ａ２と出力端子ａ０との間を導通させる場合、ダイオードＤ２を介して、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２が降圧した電力が低電圧負荷４および低電圧系バッテリ６に供給されることになる。なお、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、本発明の降圧手段の一例に相当するが、詳細な構成については後述する。
【００３７】
高電圧負荷５は、リレー８の出力端子ｂ０に接続され、ダイオードＤ３およびリレー８を介して、オルタネータ１の電力供給ラインと接続される。ダイオードＤ３は、上記電力供給ラインにアノード側が接続され、リレー８の入力端子ｂ１にカソード側が接続される。そして、リレー８は、制御部１５ａによる制御に応じて、入力端子ｂ１と出力端子ｂ０との間、および入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間の何れか一方を導通させる。したがって、リレー８が入力端子ｂ１と出力端子ｂ０との間を導通させる場合、上記電力供給ラインおよびダイオードＤ３を介して、高電圧負荷５にオルタネータ１の成り行き電力が給電される。なお、リレー８が本発明の第２切替手段の一例に相当する。
【００３８】
リレー８の入力端子ｂ２は、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａおよびダイオードＤ４を介して、オルタネータ１の電力供給ラインと接続される。昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、上記電力供給ラインを介して供給されるオルタネータ１の発電電圧を、制御部１５ａから指示される電圧まで昇圧または降圧させて、ダイオードＤ４のアノード側へ出力する。そして、ダイオードＤ４は、リレー８の入力端子ｂ２にカソード側が接続される。したがって、リレー８の入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通させる場合、ダイオードＤ４を介して、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａが降圧または昇圧した電力が高電圧負荷５に供給されることになる。なお、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、本発明の昇降圧手段の一例に相当するが、詳細な構成については後述する。
【００３９】
電流センサ９は、低電圧系バッテリ６の充放電電流を検出し、検出結果を制御部１５ａへ出力する。
【００４０】
降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、オルタネータ１から供給された直流電力の電圧を降圧して低電圧負荷４および低電圧系バッテリ６へ出力する変圧回路を構成しており、低電圧系バッテリ６および低電圧負荷４とオルタネータ１との間の給電を制御する。例えば、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、シリーズ方式やスイッチング方式のコンバータが用いられる。以下、図２を用いて、スイッチング方式で構成された同期整流型の降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２について説明する。
【００４１】
図２において、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、オルタネータ１が発電した発電電圧を低電圧系バッテリ６が充電可能な充電電圧範囲まで降圧、または低電圧負荷４が作動可能な電圧範囲まで降圧する制御を行う。具体的には、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、オルタネータ１の電力供給ラインからの入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔまで降圧してダイオードＤ２のアノード側へ出力する。
【００４２】
降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、オルタネータ１の電力供給ラインとダイオードＤ２のアノード側との間を接続する入出力ライン上に、スイッチング素子２２およびコイル２４を備えている。例えば、スイッチング素子２２は、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴ（MOS Field Effect Transistor；ＭＯＳ電界効果トランジスタ）で構成される。スイッチング素子２２がＰＮＰ型トランジスタで構成される場合、上記入出力ライン上において、エミッタをオルタネータ１の電力供給ライン側にし、コイル２４を介してコレクタをダイオードＤ２側にして挿入される。そして、スイッチング素子２２とコイル２４との間の入出力ラインは、ダイオード２３を介して接地される。ダイオード２３は、カソードを入出力ライン側にし、アノードを接地して挿入される。また、コイル２４とダイオードＤ２のアノード側との間の入出力ラインは、コンデンサ２５を介して接地される。さらに、コイル２４とダイオードＤ２のアノード側との間の入出力ラインは、直列に接続された抵抗２６および２７を介して接地される。
【００４３】
スイッチング素子２２のベースに印加される出力電圧は、マイコン２１によって制御される。マイコン２１は、制御部１５ａによって制御され、当該制御部１５ａから出力される信号Ｉａによって指示される降圧電圧に応じて、スイッチング素子２２を断続する。また、マイコン２１は、抵抗２６と抵抗２７との間の電圧を検出することによって、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｏｕｔを監視している。そして、マイコン２１は、指示された降圧電圧に応じた周波数でスイッチング素子２２を断続することによって、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させる。なお、具体的な断続動作については既知であるため、詳細な説明を省略する。
【００４４】
昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、オルタネータ１から供給された直流電力の電圧を昇圧または降圧して高電圧負荷５へ出力する変圧回路を構成しており、高電圧負荷５とオルタネータ１との間の給電を制御する。例えば、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、シリーズ方式やスイッチング方式のコンバータが用いられる。以下、図３を用いて、スイッチング方式で構成された同期整流型の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａについて説明する。
【００４５】
図３において、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、オルタネータ１が発電した発電電圧を高電圧負荷５が作動可能な電圧範囲まで昇圧または降圧する制御を行う。具体的には、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、オルタネータ１の電力供給ラインからの入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔまで昇圧または降圧してダイオードＤ４のアノード側へ出力する。
【００４６】
図３に示すように、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、オルタネータ１の電力供給ラインとダイオードＤ４のアノード側との間を接続する入出力ライン上に、第１スイッチング素子３２、コイル３４、およびダイオード３７を備えている。ダイオード３７は、アノードをオルタネータ１の電力供給ライン側（コイル３４側）にし、カソードをダイオードＤ４側にして、コイル３４と出力端子との間に挿入される。例えば、第１スイッチング素子３２は、ＭＯＳＦＥＴで構成される。第１スイッチング素子３２がＭＯＳＦＥＴで構成される場合、上記入出力ライン上において、ソースをオルタネータ１の電力供給ライン側にし、コイル３４およびダイオード３７を介してドレインをダイオードＤ４側にして挿入される。
【００４７】
そして、第１スイッチング素子３２とコイル３４との間の入出力ラインは、ダイオード３６を介して接地される。ダイオード３６は、カソードを入出力ライン側にし、アノードを接地して挿入される。また、コイル３４とダイオード３７のアノード側との間の入出力ラインは、第２スイッチング素子３３を介して接地される。第２スイッチング素子３３も同様に、例えばＭＯＳＦＥＴで構成される。第２スイッチング素子３３がＭＯＳＦＥＴで構成される場合、ソースを接地し、ドレインを入出力ライン側にして挿入される。また、ダイオード３７のカソード側とダイオードＤ４のアノード側との間の入出力ラインは、コンデンサ３５を介して接地される。さらに、ダイオード３７のカソード側とダイオードＤ４のアノード側との間の入出力ラインは、直列に接続された抵抗３８および３９を介して接地される。このように、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、一般的な昇圧コンバータ回路と降圧コンバータ回路とを、同じ回路内で組み合わせることによって構成されている。
【００４８】
第１スイッチング素子３２および第２スイッチング素子３３のゲートに印加される出力電圧は、それぞれマイコン３１によって制御される。マイコン３１は、制御部１５ａによって制御され、当該制御部１５ａから出力される信号Ｉｂによって指示される昇圧電圧または降圧電圧に応じて、第１スイッチング素子３２および第２スイッチング素子３３を断続する。また、マイコン３１は、抵抗３８と抵抗３９との間の電圧を検出することによって、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電圧Ｖｏｕｔを監視している。そして、マイコン３１は、指示された昇圧電圧または降圧電圧に応じた周波数で第１スイッチング素子３２および第２スイッチング素子３３をそれぞれ断続することによって、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを昇圧または降圧動作させる。なお、具体的な断続動作については既知であるため、詳細な説明を省略する。
【００４９】
例えば、制御部１５ａは、オルタネータ１から低電圧系バッテリ６へ電力供給して低電圧系バッテリ６を充電しながら低電圧負荷４に電力供給する場合、低電圧系バッテリ６の充電電圧（約１４．５Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔにして降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させる。また、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６を充電せずにオルタネータ１から低電圧負荷４に電力供給する場合、低電圧系バッテリ６の充電電圧より低い低電圧負荷４の作動可能電圧（約１２Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔにして降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させる。また、制御部１５ａは、オルタネータ１から高電圧負荷５に電力供給する場合、高電圧負荷５の作動可能電圧（約４２Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔにして昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを昇圧または降圧動作させる。なお、マイコン２１、マイコン３１、および制御部１５ａは、本発明の制御手段の一例に相当する。
【００５０】
次に、図４〜図７を参照して、制御部１５ａによって制御される電源制御装置の動作について説明する。なお、図４は、電源制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図５は、図４のステップＳ５２における高電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチンである。図６は、図４のステップＳ５４におけるバッテリおよび低電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチンである。図７は、図４のステップＳ５５における低電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチンである。
【００５１】
図４において、制御部１５ａは、車両の高電圧負荷５が作動しているか否かを判断する（ステップＳ５１）。そして、制御部１５ａは、高電圧負荷５が作動している場合、次のステップＳ５２に処理を進める。一方、制御部１５ａは、高電圧負荷５が作動していない場合、次のステップＳ５３に処理を進める。
【００５２】
ステップＳ５２において、制御部１５ａは、高電圧負荷５に電力を供給する処理を行い、次のステップＳ５３に処理を進める。以下、図５を参照して、ステップＳ５２で行う高電圧負荷電力供給処理について説明する。
【００５３】
図５において、制御部１５ａは、オルタネータ１の発電電圧Ｖａが高電圧負荷５の最大入力電圧ＶＨｍａｘより高いか否かを判断する（ステップＳ６１）。そして、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ＞最大入力電圧ＶＨｍａｘの場合、次のステップＳ６３に処理を進める。一方、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ≦最大入力電圧ＶＨｍａｘの場合、次のステップＳ６２に処理を進める。
【００５４】
ステップＳ６２において、制御部１５ａは、オルタネータ１の発電電圧Ｖａが高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎより高いか否かを判断する。そして、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ＞最低作動電圧ＶＨｍｉｎの場合、次のステップＳ６７に処理を進める。一方、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ≦最低作動電圧ＶＨｍｉｎの場合、次のステップＳ６５に処理を進める。
【００５５】
発電電圧Ｖａ＞最大入力電圧ＶＨｍａｘの場合（上記ステップＳ６１でＹｅｓ）、制御部１５ａは、リレー８が入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ６３）。そして、制御部１５ａは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを降圧動作させて（ステップＳ６４）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ａは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電圧Ｖｏｕｔが、高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下（例えば、４２Ｖ）まで降圧するように昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの動作を制御して、高電圧負荷５に降圧電力を供給する。
【００５６】
発電電圧Ｖａ＜最低作動電圧ＶＨｍｉｎの場合（上記ステップＳ６２でＮｏ）、制御部１５ａは、リレー８が入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ６５）。そして、制御部１５ａは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを昇圧動作させて（ステップＳ６６）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ａは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電圧Ｖｏｕｔが、高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下（例えば、４２Ｖや最低作動電圧ＶＨｍｉｎ）まで昇圧するように昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの動作を制御して、高電圧負荷５に昇圧電力を供給する。
【００５７】
最低作動電圧ＶＨｍｉｎ≦発電電圧Ｖａ≦最大入力電圧ＶＨｍａｘの場合（上記ステップＳ６１でＮｏ、ステップＳ６２でＹｅｓ、すなわち、高電圧負荷５の作動可能な電圧範囲内の場合）、制御部１５ａは、リレー８が入力端子ｂ１と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ６７）。そして、制御部１５ａは、オルタネータ１が発電している成り行き電力をそのまま高電圧負荷５に供給して（ステップＳ６８）、当該サブルーチンによる処理を終了する。なお、上記ステップＳ６８においては、制御部１５ａは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａを動作させなくてよい。
【００５８】
図４に戻り、上記ステップＳ５２の高電圧負荷電力供給処理の後、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６が満充電状態か否かを判断する（ステップＳ５３）。そして、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６が満充電状態でない場合、次のステップＳ５４に処理を進める。一方、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６が満充電状態の場合、次のステップＳ５５に処理を進める。具体的には、制御部１５ａは、電流センサ９から出力される低電圧系バッテリ６の充放電電流の検出結果に基づいて、低電圧系バッテリ６が満充電状態か否かを判断する。一例として、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６の充電電圧（例えば１４．５Ｖ）にて低電圧系バッテリ６を所定時間以上の間充電した状態を満充電状態と定義する。そして、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６の充放電電流の検出結果が当該満充電状態から一定範囲内の放電であれば、低電圧系バッテリ６が満充電状態であると判断する。他の例として、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６の充電電圧にて低電圧系バッテリ６を充電しているときに低電圧系バッテリ６の充電電流が閾値以下となった状態を満充電状態と定義する。そして、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６の充放電電流の検出結果が当該満充電状態から一定範囲内の放電であれば、低電圧系バッテリ６が満充電状態であると判断する。
【００５９】
ステップＳ５４において、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６および低電圧負荷４に電力を供給する処理を行い、次のステップＳ５６に処理を進める。以下、図６を参照して、ステップＳ５４で行うバッテリおよび低電圧負荷電力供給処理について説明する。
【００６０】
図６において、制御部１５ａは、オルタネータ１の発電電圧Ｖａが低電圧負荷４の最大入力電圧ＶＬｍａｘより高いか否かを判断する（ステップＳ７１）。そして、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ＞最大入力電圧ＶＬｍａｘの場合、次のステップＳ７２に処理を進める。一方、制御部１５ａは、発電電圧Ｖａ≦最大入力電圧ＶＨｍａｘの場合、次のステップＳ７４に処理を進める。
【００６１】
発電電圧Ｖａ＞最大入力電圧ＶＬｍａｘの場合（上記ステップＳ７１でＹｅｓ）、制御部１５ａは、リレー７が入力端子ａ２と出力端子ａ０との間を導通するように、リレー７を制御する（ステップＳ７２）。そして、制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させて（ステップＳ７３）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧系バッテリ６の充電電圧以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下（例えば、１４．５Ｖ）まで降圧するように、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の動作を制御し、低電圧負荷４および低電圧系バッテリ６に第１降圧電力を供給する。
【００６２】
発電電圧Ｖａ≦最大入力電圧ＶＬｍａｘの場合（上記ステップＳ７１でＮｏ、すなわち、低電圧負荷４の作動可能な電圧範囲内の場合）、制御部１５ａは、リレー７が入力端子ａ１と出力端子ａ０との間を導通するように、リレー７を制御する（ステップＳ７４）。そして、制御部１５ａは、オルタネータ１が発電している成り行き電力をそのまま低電圧負荷４および低電圧系バッテリ６に供給して（ステップＳ７５）、当該サブルーチンによる処理を終了する。なお、上記ステップＳ７５においては、制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を動作させなくてよい。
【００６３】
図４に戻り、上記ステップＳ５３において低電圧系バッテリ６が満充電状態であると判断された場合、制御部１５ａは、低電圧系バッテリ６に電力を供給する処理を行い、次のステップＳ５６に処理を進める。以下、図７を参照して、ステップＳ５５で行う低電圧負荷電力供給処理について説明する。
【００６４】
図７において、制御部１５ａは、リレー７が入力端子ａ２と出力端子ａ０との間を導通するように、リレー７を制御する（ステップＳ８２）。そして、制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２を降圧動作させて（ステップＳ８３）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ａは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧負荷４の最低作動電圧以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下で、かつ、低電圧系バッテリ６の充電電圧より低い電圧（例えば、１２Ｖ）まで降圧するように、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の動作を制御し、低電圧負荷４に第２降圧電力を供給する。
【００６５】
図４に戻り、ステップＳ５４のバッテリおよび低電圧負荷電力供給処理またはステップＳ５５の低電圧負荷電力供給処理の後、制御部１５ａは、電力供給を終了するか否かを判断する（ステップＳ５６）。電力供給を終了する条件としては、例えば、車両のユーザがイグニッションキーをＯＦＦしたり、車両の内燃機関が停止してオルタネータ１が未発電状態となったりすること等がある。制御部１５ａは、電力供給を終了しない場合に上記ステップＳ５１に戻って処理を繰り返し、電力供給を終了する場合に当該フローチャートによる処理を終了する。
【００６６】
このように、第１の実施形態に係る電源制御装置によれば、高電圧負荷および低電圧負荷へ電力を供給するシステムにおいて、オルタネータ１の発電電圧に応じて効率よく電力を供給することができる。例えば、オルタネータ１の発電電圧が低電圧負荷４の最大入力電圧ＶＬｍａｘ以下の場合（すなわち、低電圧負荷４の作動可能な電圧範囲内の場合）、低電圧系バッテリ６が満充電状態でなければオルタネータ１の成り行き電力が低電圧負荷４に供給されるため、電力供給ロスを低減することができる。また、オルタネータ１の発電電圧が高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＬｍａｘ以下の場合（すなわち、高電圧負荷５の作動可能な電圧範囲内の場合）、オルタネータ１の成り行き電力が高電圧負荷５に供給されるため、電力供給ロスを低減することができる。さらに、低電圧系バッテリ６が満充電状態であれば、低電圧系バッテリ６の充電電圧より低い電圧の電力が低電圧負荷４に供給されるため、効率のよい電力供給が行える。また、オルタネータ１の低回転域において、オルタネータ１の発電電圧が高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ未満であっても、当該発電電圧を最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上に昇圧して高電圧負荷５に給電するため、常に高電圧負荷５の必要電圧を確保して電力供給することができる。また、当該電力制御装置が搭載された電力供給システムでは、低電圧系バッテリ６への充電性を確保しながら電気負荷へ最適な電圧を印加することが可能となり、当該電気負荷の消費電力を抑制して車両の燃費を向上させることができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
以下、図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムについて説明する。典型的には、当該電源制御装置は、第１の実施形態に係る電源制御装置と同様に、定格電圧が異なる電気負荷（低電圧負荷、高電圧負荷）を搭載した車両に設置される。なお、図８は、当該電源制御装置を含む電力供給システムの構成の一例を示す概略構成図である。
【００６８】
図８において、当該電力供給システムは、オルタネータ１、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂ、低電圧負荷４、高電圧負荷５、低電圧系バッテリ６、リレー７、リレー８、電流センサ９、高電圧系バッテリ１０、電流センサ１１、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４、および制御部１５ｂを含んでいる。当該電力供給システムでは、オルタネータ１が発電した電力を低電圧負荷４および高電圧負荷５に供給する。また、当該電力供給システムでは、オルタネータ１が発電した電力が低電圧系バッテリ６および高電圧系バッテリ１０に蓄電される。そして、低電圧系バッテリ６に蓄電された電力が低電圧負荷４に供給され、高電圧系バッテリ１０に蓄電された電力が高電圧負荷５に供給される。
【００６９】
第１の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムと比較すると、第２の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムは、高電圧系バッテリ１０および電流センサ１１が追加されており、他の構成要素は同様である。そして、第２の実施形態に係る電源制御装置では、高電圧系バッテリ１０を充電する際の電力制御が追加され、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂおよび制御部１５ｂの制御動作が異なっており、他の構成要素は同様である。したがって、上述した第１の実施形態に係る電源制御装置と同様の構成要素に対しては、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７０】
制御部１５ｂは、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂ、リレー７、およびリレー８の動作を制御して、電力供給システム内の出力電圧を制御する。例えば、制御部１５ｂは、電力供給システム全体を監視するＥＣＵで構成される。
【００７１】
高電圧系バッテリ１０は、オルタネータ１が発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を高電圧負荷５に供給する蓄電装置である。高電圧系バッテリ１０は、例えば約４２Ｖを定格電圧とし約４５Ｖを充電電圧とする鉛蓄電池が用いられるが、他の二次電池（例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池）が用いられてもかまわない。高電圧系バッテリ１０の正極端子は、電流センサ１１を介して、リレー８の出力端子ｂ０に接続される。したがって、リレー８が入力端子ｂ１と出力端子ｂ０との間を導通させる場合、オルタネータ１の電力供給ラインおよびダイオードＤ３を介して、高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０にオルタネータ１の成り行き電力が供給される。
【００７２】
リレー８の入力端子ｂ２は、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂおよびダイオードＤ４を介して、オルタネータ１の電力供給ラインと接続される。昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、上記電力供給ラインを介して供給されるオルタネータ１の発電電圧を、制御部１５ｂから指示される電圧まで昇圧または降圧させて、ダイオードＤ４のアノード側へ出力する。そして、ダイオードＤ４は、リレー８の入力端子ｂ２にカソード側が接続される。したがって、リレー８が入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通させる場合、ダイオードＤ４を介して、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂが降圧または昇圧した電力が高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に供給される。
【００７３】
なお、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、本発明の昇降圧手段の他の例に相当するが、その構成については図３を用いて説明した昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７４】
例えば、制御部１５ｂは、オルタネータ１から高電圧系バッテリ１０へ電力供給して高電圧系バッテリ１０を充電しながら高電圧負荷５に電力供給する場合、高電圧系バッテリ１０の充電電圧（約４５Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔにして昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを昇圧または降圧動作させる。また、制御部１５ｂは、高電圧系バッテリ１０を充電せずにオルタネータ１から高電圧負荷５に電力供給する場合、高電圧系バッテリ１０の充電電圧より低い高電圧負荷５の作動可能電圧（約４２Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔにして昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを昇圧または降圧動作させる。なお、マイコン２１、マイコン３１、および制御部１５ｂは、本発明の制御手段の他の例に相当する。
【００７５】
電流センサ１１は、高電圧系バッテリ１０の充放電電流を検出し、検出結果を制御部１５ｂへ出力する。
【００７６】
次に、図９および図１０を参照して、制御部１５ｂによって制御される電源制御装置の動作について説明する。なお、図９は、電源制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１０は、図９のステップＳ９２におけるバッテリおよび高電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチンである。
【００７７】
図９において、制御部１５ｂは、高電圧系バッテリ１０が満充電状態か否かを判断する（ステップＳ９１）。そして、制御部１５ｂは、高電圧系バッテリ１０が満充電状態でない場合、次のステップＳ９２に処理を進める。一方、制御部１５ｂは、高電圧系バッテリ１０が満充電状態の場合、次のステップＳ９３に処理を進める。具体的には、制御部１５ｂは、電流センサ１１から出力される高電圧系バッテリ１０の充放電電流の検出結果に基づいて、高電圧系バッテリ１０が満充電状態か否かを判断する。なお、ステップＳ９１における高電圧系バッテリ１０が満充電状態か否かの判断方法については、上述したステップＳ５３における低電圧系バッテリ６の満充電状態を判断する方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ９２において、制御部１５ｂは、高電圧系バッテリ１０および高電圧負荷５に電力を供給する処理を行い、次のステップＳ９５に処理を進める。以下、図１０を参照して、ステップＳ９２で行うバッテリおよび高電圧負荷電力供給処理について説明する。
【００７９】
図１０において、制御部１５ｂは、オルタネータ１の発電電圧Ｖａが高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲の上限ＶＨｃｍａｘより高いか否かを判断する（ステップＳ１０１）。そして、制御部１５ｂは、発電電圧Ｖａ＞充電電圧範囲の上限ＶＨｃｍａｘの場合、次のステップＳ１０３に処理を進める。一方、制御部１５ｂは、発電電圧Ｖａ≦充電電圧範囲の上限ＶＨｃｍａｘの場合、次のステップＳ１０２に処理を進める。
【００８０】
ステップＳ１０２において、制御部１５ｂは、オルタネータ１の発電電圧Ｖａが高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎ（ＶＨｃｍｉｎ＜ＶＨｃｍａｘ）より低いか否かを判断する。そして、制御部１５ｂは、発電電圧Ｖａ＜充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎの場合、次のステップＳ１０５に処理を進める。一方、制御部１５ｂは、発電電圧Ｖａ≧充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎの場合、次のステップＳ１０７に処理を進める。
【００８１】
発電電圧Ｖａ＞充電電圧範囲の上限ＶＨｃｍａｘの場合（上記ステップＳ１０１でＹｅｓ）、制御部１５ｂは、リレー８が入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ１０３）。そして、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを降圧動作させて（ステップＳ１０４）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲（例えば、４５Ｖ）まで降圧するように、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの動作を制御し、高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲の降圧電力を供給する。
【００８２】
発電電圧Ｖａ＜充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎの場合（上記ステップＳ１０２でＹｅｓ）、制御部１５ｂは、リレー８が入力端子ｂ２と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを昇圧動作させて（ステップＳ１０６）、当該サブルーチンによる処理を終了する。具体的には、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲（例えば、４５Ｖ）まで昇圧するように、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの動作を制御し、高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲の昇圧電力を供給する。
【００８３】
充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎ≦発電電圧Ｖａ≦最大入力電圧ＶＬｍｂｘの場合（上記ステップＳ１０１およびステップＳ１０２で何れもＮｏ、すなわち、高電圧系バッテリ１０が充電可能な充電電圧範囲内の場合）、制御部１５ｂは、リレー８が入力端子ｂ１と出力端子ｂ０との間を導通するように、リレー８を制御する（ステップＳ１０７）。そして、制御部１５ｂは、オルタネータ１が発電している成り行き電力をそのまま高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に供給して（ステップＳ１０８）、当該サブルーチンによる処理を終了する。なお、上記ステップＳ１０８においては、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂを動作させなくてよい。
【００８４】
図９に戻り、第２の実施形態に係る電源制御装置のステップＳ９３〜ステップＳ９７の動作は、図４を用いて説明したステップＳ５１〜ステップＳ５５の処理とそれぞれ同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、第２の実施形態におけるステップＳ６４の処理においては、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが、高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下で、かつ、高電圧系バッテリ１０の充電電圧より低い電圧（例えば、４２Ｖ）まで降圧するように昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの動作を制御して、高電圧負荷５に降圧電力を供給してもよい。また、第２の実施形態におけるステップＳ６６の処理においては、制御部１５ｂは、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが、高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＨｍａｘ以下で、かつ、高電圧系バッテリ１０の充電電圧より低い電圧（例えば、４２Ｖや最低作動電圧ＶＨｍｉｎ）まで昇圧するよう昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの動作を制御して、高電圧負荷５に昇圧電力を供給してもよい。
【００８５】
ステップＳ９６のバッテリおよび低電圧負荷電力供給処理またはステップＳ９７の低電圧負荷電力供給処理の後、制御部１５ｂは、電力供給を終了するか否かを判断する（ステップＳ９８）。そして、制御部１５ｂは、電力供給を終了しない場合に上記ステップＳ９１に戻って処理を繰り返し、電力供給を終了する場合に当該フローチャートによる処理を終了する。
【００８６】
このように、第２の実施形態に係る電源制御装置によれば、高電圧負荷および低電圧負荷へ電力を供給するシステムにおいて、高電圧系バッテリ１０が設けられた車両においてもオルタネータ１の発電電圧に応じて効率よく電力を供給することができる。例えば、オルタネータ１の発電電圧が高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上、最大入力電圧ＶＬｍａｘ以下（すなわち、高電圧負荷５が作動可能な電圧範囲内）で高電圧系バッテリ１０が満充電状態の場合、オルタネータ１の成り行き電力が高電圧負荷５に供給されるため、電力供給ロスを低減することができる。また、オルタネータ１の発電電圧が高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲内で高電圧系バッテリ１０が満充電状態でない場合も、オルタネータ１の成り行き電力が高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に供給されるため、電力供給ロスを低減することができる。また、オルタネータ１の低回転域において、オルタネータ１の発電電圧が高電圧負荷５の最低作動電圧ＶＨｍｉｎ未満や高電圧系バッテリ１０の充電電圧範囲未満であっても、当該発電電圧を最低作動電圧ＶＨｍｉｎ以上や充電電圧範囲の下限ＶＨｃｍｉｎ以上に昇圧して高電圧負荷５および高電圧系バッテリ１０に給電するため、常に高電圧負荷５や高電圧系バッテリ１０の必要電圧を確保して電力供給することができる。また、当該電力制御装置が搭載された電力供給システムでは、低電圧系バッテリ６および高電圧系バッテリ１０への充電性を確保しながら電気負荷へ最適な電圧を印加することが可能となり、当該電気負荷の消費電力を抑制して車両の燃費を向上させることができる。
【００８７】
なお、上述した説明では、低電圧系バッテリ６が満充電状態の場合、低電圧系バッテリ６の充電電圧より低い電圧の電力が低電圧負荷４に供給される（ステップＳ５５、ステップＳ９７）が、他の態様で低電圧負荷４に電力供給してもかまわない。例えば、低電圧系バッテリ６が満充電状態で、かつ、オルタネータ１の発電電圧が低電圧負荷４の最大入力電圧ＶＬｍａｘ以下（すなわち、低電圧負荷４が作動可能な電圧範囲内）であれば、オルタネータ１の成り行き電力を低電圧負荷４に供給してもかまわない。
【００８８】
また、上述した説明では、電源制御装置に４つの単方向素子（ダイオード）Ｄ１〜Ｄ４が挿入された例を説明したが、これらのダイオードＤ１〜Ｄ４を他の位置に挿入してもかまわない。例えば、ダイオードＤ１およびＤ２の代わりに、低電圧負荷４および電流センサ９とリレー７の出力端子ａ０との間（図１および図８参照）に同方向の１つのダイオードを挿入してもかまわない。また、ダイオードＤ３およびＤ４の代わりに、高電圧負荷５とリレー８の出力端子ｂ０との間（図１参照）や高電圧負荷５および電流センサ１１とリレー８の出力端子ｂ０との間（図８参照）に同方向の１つのダイオードを挿入してもかまわない。
【００８９】
また、上述した説明では、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２や昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３を制御する動作を制御部１５が行ったが、車両に搭載された他の制御部が降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２や昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３を制御してもかまわない。また、上述した説明では、マイコン２１、マイコン３１、および制御部１５で構成される複数の制御部がそれぞれ本発明の制御手段として動作制御する一例を示したが、他の態様によって動作してもかまわない。例えば、マイコン２１、マイコン３１、および制御部１５の何れか１つが、上述した動作制御を全て行ってもかまわない。また、制御部１５は、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２や昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３の内部に設けてもいいし、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２や昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３の外部に設けてもいい。
【００９０】
また、上述した各電圧等は、単なる一例に過ぎず他の電圧であっても、本発明を実現できることは言うまでもない。上述した説明では、定格電圧１２Ｖおよび４２Ｖの電力供給を想定して、低電圧系バッテリ６の出力電圧を約１２Ｖ、低電圧系バッテリ６の充電電圧を約１４Ｖ、高電圧系バッテリ１０の出力電圧を約４２Ｖ、高電圧系バッテリ１０の充電電圧を約４５Ｖとした。例えば、大型車等で用いられている定格電圧２４Ｖの電力供給を想定する場合は、何れかのバッテリの出力電圧を約２４Ｖ、充電電圧を約２８Ｖとしてもかまわない。また、高電圧のニッケル水素電池等が蓄電装置に用いられるハイブリッドシステムを搭載した車両にも、本発明の電源制御装置が適用可能であることは言うまでもない。このように、電気負荷の定格電圧と蓄電装置の充電電圧とに対して、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２や昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３で当該定格電圧や充電電圧に応じた変圧制御をすれば、どのような電圧の組み合わせであっても適用可能であることは言うまでもない。
【００９１】
また、上述した説明では、電源制御装置が車両に設置される一例を用いたが、発電機と蓄電装置とが搭載された他の移動体に用いられてもかまわない。例えば、本発明の電源制御装置は、乗用車、大型車、二輪車等の車両の他に、飛行機や船舶等の様々な移動体に設置することが可能である。
【００９２】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係る電源制御装置は、高電圧負荷および低電圧負荷へ電力を供給するシステムにおいて、効率よく電力を供給することができ、定格電圧の異なる電気負荷が搭載される電力供給システム等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムの構成の一例を示す概略構成図
【図２】図１の降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ２の構成の一例を示す概略構成図
【図３】図１の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの構成の一例を示す概略構成図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電源制御装置の動作の一例を示すフローチャート
【図５】図４のステップＳ５２における高電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチン
【図６】図４のステップＳ５４におけるバッテリおよび低電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチン
【図７】図４のステップＳ５５における低電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチン
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電源制御装置を含む電力供給システムの構成の一例を示す概略構成図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電源制御装置の動作の一例を示すフローチャート
【図１０】図９のステップＳ９２におけるバッテリおよび高電圧負荷電力供給処理の詳細な動作を示すサブルーチン
【符号の説明】
【００９５】
１…オルタネータ
２…降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１、３１…マイコン
２２…スイッチング素子
２３、３６、３７、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード
２４、３４…コイル
２５、３５…コンデンサ
２６、２７、３８、３９…抵抗
３…昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２…第１スイッチング素子
３３…第２スイッチング素子
４…低電圧負荷
５…高電圧負荷
６…低電圧系バッテリ
７、８…リレー
９、１１…電流センサ
１０…高電圧系バッテリ
１５…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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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