车载用电源装置以及搭载有车载用电源装置的车辆的制作方法

本发明涉及用于各种车辆的车载用电源装置以及搭载有车载用电源装置的车辆。

背景技术：

图5是以往的具有怠速停止功能的车辆中的车载用电源装置500的电路框图。图6是车载用电源装置500的输出电压的时序图。

蓄电池1的正电极侧通过熔断器3与电源电路2的输入端子2a连接，电源电路2的输出端子2b与负载4连接。在电源电路2中，升压转换器5、通电辅助二极管6和开关7并联配置，并且与输入端子2a和输出端子2b连接。另外，通电辅助二极管6的阳极侧与电源电路2的输入端子2a连接，通电辅助二极管6的阴极侧与电源电路2的输出端子2b连接。

车辆从怠速停止状态再启动时，电源电路2的升压转换器5能够通过使蓄电池1的电压升压而稳定地使车辆再启动。开关7仅在升压转换器5进行升压动作时成为断开状态。在该动作中，车辆所具有的控制装置8控制升压转换器5和开关7。此外，设置有电源电路2的通电辅助二极管6，以便在升压转换器5进行升压动作时不将升压后的电压向输入端子2a供给、且即使在开关7因某种原因破损的状态下被置为断开状态而蓄电池1也向负载4供给电力。也就是说，只要通电辅助二极管6或开关7的任意一方是正常状态，就能够向负载4供给蓄电池1的电力。

电源电路2具有判定升压转换器5是否在正常动作的功能。电源电路2中的升压转换器5的正常动作状态的判定使用以下说明的非升压时和升压时的输出端子2b中的电压。首先，非升压时，控制装置8进行指示，使升压转换器5的动作停止，并且使开关7接通(ON)。在这种情况下，控制装置8检测输出端子2b的电压，并且存储该检测出的电压的值。另一方面，升压时，控制装置8对升压转换器5和开关7进行指示以使升压转换器5动作，并且使开关7断开(OFF)。在这种情况下，控制装置8检测输出端子2b的电压，并且存储该电压的值。此后，控制装置8得到非升压时的输出端子2b的电压值与升压时的输出端子2b的电压值之差。通过以上动作，控制装置8对该差与规定的阈值V0进行比较，从而判定升压转换器5是否在正常动作。

例如，专利文献1中公开了与车载用电源装置500类似的车载用电源装置。

专利文献1：日本特开2013-72689号公报

技术实现要素：

车载用电源装置包括：升压转换部，进行使从输入端子供给的电压升压的升压动作；通电辅助二极管，与升压转换部并联连接；以及开关元件，与升压转换部和通电辅助二极管并联连接。控制部通过对开关元件和升压转换部指示开关元件的断开和升压转换部的动作的停止，由此将从输出端子输出的电压检测为第1电压。控制部在检测出输出端子的第1电压之后，通过使开关元件继续断开、且对升压转换部进行指示以使升压转换部进行升压动作，由此将从输出端子输出的电压检测为第2电压。控制部基于第2电压与第1电压之差，判定升压转换部是正常还是异常。

上述车载用电源装置能够稳定且高准确度地判定升压转换器是否在正常动作。

附图说明

图1是实施方式的车载用电源装置的框图。

图2是实施方式的搭载有车载用电源装置的车辆的示意图。

图3是表示实施方式的车载用电源装置的输出电压的图。

图4是实施方式的其他车载用电源装置的框图。

图5是以往的车载用电源装置的电路框图。

图6是表示以往的车载用电源装置的输出电压的图。

具体实施方式

图1是本发明实施方式的车载用电源装置10的电路框图。图2是搭载有车载用电源装置10的车辆9的示意图。图3表示车载用电源装置10的输出电压。

搭载于车辆9的车载用电源装置10包括：输入端子11、电源电路部15、输出端子16和控制部17。另外，在电源电路部15中，升压转换部12、通电辅助二极管13和开关元件14并联连接。输出端子16通过电源电路部15与输入端子11连接。控制部17检测输出端子16的电压。此外，控制部17控制升压转换部12和开关元件14。通电辅助二极管13的阳极13a与输入端子11连接，通电辅助二极管13的阴极13b与输出端子16连接。这样，升压转换部12连接在输入端子11和输出端子16之间，被构成为进行使从输入端子11供给的电压升压的升压动作，并且从输出端子16输出升压后的电压。在输入端子11和输出端子16之间，通电辅助二极管13与升压转换部12并联连接。在输入端子11和输出端子16之间，开关元件14与升压转换部12和通电辅助二极管13并联连接。

升压转换部12具有：电感器12a、开关元件12b、二极管12c和平滑电容器12d。电感器12a的一端与输入端子11连接。电感器12的另一端与连接点12e连接。开关元件12b连接在连接点12e和接地之间。二极管12c的阳极与连接点12e连接，阴极与输出端子16连接。平滑电容器12d连接在输出端子16和接地之间。通过控制部17以规定的周期切换开关元件12b的接通和断开，升压转换部12使输入端子11的电压升压，并且将升压后的电压向输出端子16供给。

控制部17根据接收到判定启动信号17a这一情况，在时间点t1对开关元件14进行指示以使开关元件14断开，并且对升压转换部12进行指示以使升压转换部12的升压动作停止。控制部17检测输出端子16的电压，并且将检测出的电压的值存储为第1电压Vt1。即，控制部17将通过以上述方式对开关元件14和升压转换部12进行指示而从输出端子16输出的电压检测为第1电压Vt1。

在检测出输出端子16的电压后，控制部17在时间点t2对开关元件14进行指示以使开关元件14继续断开，并且对升压转换部12进行指示以使升压转换部12进行升压动作。控制部17检测输出端子16的电压，并且将检测出的电压的值存储为第2电压Vt2。即，控制部17将通过以上述方式对开关元件14和升压转换部12进行指示而从输出端子16输出的电压检测为第2电压Vt2。

进而，控制部17基于作为第2电压Vt2与第1电压Vt1之差的电位差Vdp，判定升压转换部12的状态、即升压转换部12是正常还是异常。

根据以上结构和动作，控制部17对第2电压Vt2与第1电压Vt1的电位差Vdp和规定的阈值Vth进行比较，判定升压转换部12的状态、即升压转换部12是正常还是异常。在此，在升压转换部12正常且正常进行动作的情况下，升压转换部12未进行升压动作时，在通电辅助二极管13的阳极13a和阴极13b之间产生顺向电压Vdi。并且，与阈值Vth进行比较的电位差Vdp成为在升压幅度Vsu上加上顺向电压Vdi后的值，所述升压幅度Vsu是伴随升压转换部12的升压动作产生的电位差。因此，用于与阈值Vth的比较的电位差Vdp能够得到较大的值。能够以与此相应的量使阈值Vth的值变大。也就是说，能够基于不容易受到来自噪声等的影响的较大的阈值Vth和电位差Vdp判定升压转换部12的状态。由此，控制部17能够稳定且高准确度地判定升压转换部12是否在正常动作。

以下，对车载用电源装置10以及搭载有车载用电源装置10的车辆9的结构和动作进行详细说明。搭载于车辆9的车载用电源装置10具有输入端子11和输出端子16。在此，输入端子11与蓄电池18连接，此外，输出端子16与负载19连接。也就是说，通过车载用电源装置10来连接蓄电池18和负载19。并且，升压转换部12、通电辅助二极管13和开关元件14相对于输入端子11并联连接。

在实施方式的车载用电源装置10中，如图1所示，表示了控制部17配置在车载用电源装置10内部的一例。但是，控制部17并不限定于必须配置在车载用电源装置10的内部，也可以配置在车载用电源装置10的外部。在这种情况下，代替车载用电源装置10的控制部17，车载用电源装置10可以具有控制端子，所述控制端子与配置在车载用电源装置10外部的控制部17连接。

在图3所示的动作中，在时间点t1以前，控制部17对开关元件14进行指示以使开关元件14接通，并且对升压转换部12进行指示以使升压转换部12不进行升压动作。因此，在时间点t1以前，从输出端子16输出输入端子11的电压Vin。但是，在实施方式的车载用电源装置10中，在时间点t1以前，开关元件14和升压转换部12可以为任意状态。

如果从车辆9接收到判定启动信号17a，则控制部17在时间点t1对开关元件14进行指示以使开关元件14断开。并且，控制部17在时间点t1对升压转换部12进行指示以使升压转换部12的升压动作停止、或者是使升压转换部12的升压动作的停止状态继续。即，控制部17进行指示，以使得不进行升压转换部12中的将输入电压Vin升压的升压动作。根据该指示，开关元件14断开，升压转换部12不进行升压动作。根据该结构，蓄电池18的电力通过输入端子11、通电辅助二极管13和输出端子16向负载19供给。

此时，由于在通电辅助二极管13中产生顺向电压Vdi，所以从输出端子16输出电压(Vin-Vdi)，所述电压(Vin-Vdi)从蓄电池18输出的电压Vin下降了顺向电压Vdi。控制部17将电压(Vin-Vdi)检测为第1电压Vt1并存储。输出第1电压Vt1的期间是从时间点t1到时间点t2的期间P1，在所述期间P1内开关元件14根据控制部17的指示而正确地断开，并且升压转换部12根据控制部17的指示而正确地使升压动作停止，不对输入电压Vin进行升压。在从时间点t1到时间点t2的期间P1的时间点td1，控制部17将输出端子16的电压检测为第1电压Vt1(＝Vin-Vdi)，并且将第1电压Vt1存储在存储器等中。

在此，开关元件14断开的期间与升压转换部12的升压动作停止的期间不需要完全一致。例如，可以在升压转换部12停止升压动作的期间开始后，再使断开开关元件14的期间开始。一般来说，在车辆9未启动时进行车载用电源装置10中的升压转换部12的状态的判定。因此，升压转换部12的升压动作停止的期间、即升压转换部12未动作的期间存在于车辆9未启动时。然后，可以根据某种触发、即判定启动信号17a而开始使开关元件14断开的期间。也就是说，使开关元件14从接通状态断开的时间点是时间点t1。

另外，第1电压Vt1可以存储在控制部17中，或者是存储在控制部17的外部。此外，由控制部17检测输出端子16的第1电压的时间点td1希望从时间点t1延迟规定时间而不是与时间点t1同时。如果与时间点t1同时检测第1电压Vt1，则有时因过渡现象使电压变动瞬间变大而不能准确地检测第1电压Vt1。但是，在抑制了因过渡现象产生的电压变动的情况下，检测第1电压Vt1的时间点td1和时间点t1也可以同时。

在控制部17检测出输出端子16的第1电压Vt1后，或者是在存储了第1电压Vt1后的时间点t2，控制部17对开关元件14进行指示以使开关元件14继续保持断开的状态，并且对升压转换部12进行指示以使升压转换部12进行升压动作，该升压动作将输入电压Vin升压至第2电压Vt2。根据该指示，开关元件14继续保持断开状态，升压转换部12进行升压动作。通过该动作，蓄电池18的电力通过输入端子11、升压转换部12和输出端子16向负载19供给。

此时，由升压转换部12升压后的第2电压Vt2向输出端子16供给，该第2电压Vt2比从输入端子11通过通电辅助二极管13而输出的电压高。在此，输出第2电压Vt2的期间是从时间点t2到时间点t3的期间P2，在该期间P2内开关元件14根据控制部17的指示继续正确地处于断开状态，并且升压转换部12根据控制部17的指示而将输入电压Vin正确地升压。在从时间点t2到时间点t3的期间P2内的时间点td2，控制部17将输出端子16的电压检测为第2电压Vt2，并且存储第2电压Vt2。

另外，第2电压Vt2可以存储在控制部17中，或者是存储在控制部17的外部。此外，由控制部17检测输出端子16的第2电压Vt2的时间点td2希望不与时间点t2同时。这是因为如果时间点td2与时间点t2同时，则有时因过渡现象使电压变动瞬间变大而不能准确地检测第2电压Vt2。但是，在抑制了因过渡现象产生的电压变动的情况下，时间点td2与时间点t2可以同时。

此后，控制部17使用第2电压Vt2和之前存储的第1电压Vt1，通过计算得出升压前后的电位差Vdp。电位差Vdp相当于第1电压Vt2与第1电压Vt1之差、即第1电压Vt1与第2电压Vt2的电位差。并且，控制部17对通过计算得出的电位差Vdp与预先设定的阈值Vth进行比较。在此，电位差Vdp在阈值Vth以上时，控制部17判定升压转换部12处于能够向规定值升压的状态，升压转换部12正常且在正常动作。此外，电位差Vdp比阈值Vth小时，控制部17判定升压转换部12处于向规定值的升压不充分的状态，升压转换部12异常且未正常动作。

在此，由于一直向升压转换部12供给了电压Vin，所以如果升压转换部12在正常动作，则将电压Vin升压至第2电压Vt2。因此，电位差Vdp成为在升压幅度Vsu上加上顺向电压Vdi后的值，所述升压幅度Vsu是从由升压转换部12得到的第2电压Vt2中减去输入端子的电压Vin后的差。

根据上述结构，不仅能够使电位差Vdp的值变大，而且能够使阈值Vth的值也增大与顺向电压Vdi相应的量。即，电位差Vdp、阈值Vth的值由于能够使其绝对值变大，因此不容易受到来自存在于车载用电源装置10周围等的噪声的影响。其结果，由于能够稳定地判定升压转换部12是否在正常动作，所以能够稳定地提高判定的准确度。

此外，在实施方式中，输出端子16与负载19连接，但是即使在不连接负载19的状态下，也能够对上述电位差Vdp与阈值Vth进行比较。也就是说，升压转换部12能够利用非常小的消耗电力来判定升压转换部12的状态。

在此，控制部17对升压转换部12进行指示，以使升压转换部12在从时间点t2经过了规定时间后的时间点t3结束升压动作。结束升压转换部12中的升压动作的时间点t3既可以在控制部17中进行如上所述的计算或判定之前，也可以在其之后。

此外，判定启动信号17a可以与构成车辆9的各种要素联动。在此，首先对搭载有车载用电源装置10的车辆9进行说明。车辆9包括：车体9a、设置于车体9a的门9b、设置于车体9a的车载用电源装置10、设置于车体9a的蓄电池18、设置于车体9a的负载19、设置于车体9a的发动机20、设置于车体9a的制动踏板21、设置于车体9a的车辆启动开关22以及设置于车体9a的警告装置23。

一般来说，车辆9在怠速停止状态下从发动机20停止的状态使发动机20再启动时，车载用电源装置10使蓄电池18的电压升压并使向负载19供给的电压稳定化。例如，在车载用电源装置10中，以由驾驶员进行的制动踏板21的操作的时机为基准，来确定停止的发动机20再启动的时机。该动作是车辆9的启动状态下的车载用电源装置10的动作。

另一方面，在车载用电源装置10中，在车辆9或发动机20未启动的状态下，控制部17判定升压转换部12的状态。例如，在由驾驶员将相当于车辆启动开关22的发动机开关从ON切换为OFF时，控制部17判定升压转换部12的状态。也就是说，与相当于车辆启动开关22的发动机开关从ON向OFF切换相对应，车辆启动开关22或车辆9的规定部分向控制部17输出判定启动信号17a。或者是也可以在控制部17的内部收发判定启动信号17a。

由此，控制部17在发动机20完全停止了启动的状态下判定升压转换部12的状态。因此，由负载19消耗的电力小且被限定，所以能够使负载19的变动对输出端子16中的电压变动产生的影响变小。其结果，控制部17能够基于由输出端子16检测出的电压来准确地判定升压转换部12的状态。

此外，例如，可以在驾驶员将相当于车辆启动开关22的辅助开关从ON切换为OFF时，控制部17判定升压转换部12的状态。也就是说，与相当于车辆启动开关22的辅助开关从ON切换为OFF相对应，从车辆启动开关22或车辆9的规定部分向控制部17发送判定启动信号17a。或者是也可以在控制部17的内部收发判定启动信号17a。

由此，关于对升压转换部12的状态进行的判定，在发动机20完全停止的状态下、且在车辆用电源装置10仅能够向限定的负载19供给电力的状态下，由控制部17判定升压转换部12的状态。因此，由负载19消耗的电力比使发动机开关OFF时小且被限定。也就是说，搭载于车辆9的作为负载19的汽车音响等电子设备的动作停止。因此，负载19的变动对输出端子16的输出电压的变动产生的影响非常小。其结果，控制部17可以基于在输出端子16处检测出的电压，准确地判定升压转换部12的状态。

在与相当于车辆启动开关22的辅助开关从ON向OFF的切换相对应而发送判定启动信号17a的情况下，能够自由地设定控制部17检测第1电压Vt1的时机。也就是说，判定启动信号17a可以在辅助开关刚刚从ON向OFF切换之后发送，或者也可以在自辅助开关从ON向OFF切换起经过规定的时间后发送。特别是通过在自辅助开关从ON向OFF切换起经过规定的时间后发送判定启动信号17a，由负载19消耗的电力小且被限定，从而抑制了电力的变动。

也就是说，随着自辅助开关从ON向OFF的切换起的时间的经过，灯等电子设备的使用频度减少。并且，由负载19消耗电力的频度也随时间的经过而减少。因此，起因于负载19变动的输出端子16处的输出电压的变动小。也就是说，负载19的变动对输出端子16处的输出电压的变动产生的影响小。其结果，控制部17能够基于在输出端子16处检测出的电压，准确地判定升压转换部12的状态。

并且，优选的是，控制部17在判定为升压转换部12异常时向警告装置23发送警告信号，在判定为升压转换部12正常时不向警告装置23发送警告信号。在此，在驾驶员利用车辆启动开关22下次启动车辆9的时机，从控制部17向警告装置23发送警告信号即可。由此，控制部17只要在从判定升压转换部12为异常时起至下次的车辆9启动时的期间存储警告状态即可。

以上，说明了根据相当于车辆启动开关22的发动机开关、或辅助开关，在使车辆9或发动机20的启动停止后发送判定启动信号17a的动作。相对于此，也可以在车辆9或发动机20启动前向控制部17发送判定启动信号17a。这例如可以是如下结构：在功能完全停止的状态的车辆9中，驾驶员或乘客等操作者解除了设置在门9b上的门锁装置9c、或者是利用遥控器(未图示)等解除了门锁装置9c时，向控制部17发送判定启动信号17a。此外，此时也可以在控制部17的内部进行判定启动信号17a的收发。

在这种情况下，一般来说，由于之前从车辆9启动停止开始经过了较长时间，处于几乎不存在负载19的状态，所以在非常稳定的条件下检测输出端子16处的电压。其结果，控制部17能够基于在输出端子16检测出的电压而更准确地判定升压转换部12的状态。

并且，控制部17在判定为升压转换部12异常时向警告装置23发送警告信号，在判定为升压转换部12正常时不向警告装置23发送警告信号。在此，在驾驶员利用车辆启动开关22来启动车辆9的时机，从控制部17向警告装置23发送警告信号即可。

开关元件14可以由继电器开关构成，或者是也可以由场效应晶体管(FET)开关构成。

图4是实施方式的其他车载用电源装置10a的框图。图4中，与图1所示的车载用电源装置10相同的部分赋予相同的参考编号。车载用电源装置10a包括由FET构成的FET开关51，该FET构成开关元件14。根据该结构，可以使车载用电源装置10a变小、变轻。FET开关51具有：开关部51a，被控制部17控制而进行接通断开；以及寄生二极管51b，与开关部51a并联连接。开关部51a和寄生二极管51b分别作为图1所示的车载用电源装置10的开关元件14和通电辅助二极管13发挥功能。根据该结构，电源电路部15的电路结构进一步变得简单。其结果，提高了车载用电源装置10a的连接可靠性。

进而，通过将FET开关51应用于开关元件14，降低了控制开关元件14时的消耗电力。其结果，降低了由升压转换部12的判定动作产生的对蓄电池18的负担。同时减轻了用于对蓄电池18进行充电的车辆9的动作负担，从而提高了车辆9的燃料效率。

FET开关51可以是P型FET和N型FET中的任一种。

产业上的可利用性

本发明的车载用电源装置具有使判定升压转换部是否在正常动作的准确度稳定的效果，能够有效地应用于各种车辆。

符号说明

9 车辆

9a 车体

9b 门

9c 门锁装置

10、10a 车载用电源装置

11 输入端子

12 升压转换部

13 通电辅助二极管

14 开关元件

15 电源电路部

16 输出端子

17 控制部

17a 判定启动信号

18 蓄电池

19 负载

20 发动机

21 制动踏板

22 车辆启动开关

23 警告装置

51 FET开关

51a 开关部

51b 寄生二极管