WO2008007519A1

WO2008007519A1 - Power supply apparatus

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Publication number: WO2008007519A1
Application number: PCT/JP2007/062217
Authority: WO
Inventors: Koji Yoshida; Hiroyuki Handa; Mitsuhiro Matsuo; Masafumi Nakamura; Takaharu Murakami
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2009-01-10
Also published as: US20090315401A1; EP2040362A4; EP2040362B1; JP4867619B2; US7830035B2; EP2040362A1; JP2008043180A

Description

明細書

電源装置

技術分野

[0001] 本発明は電力供給源の電圧変動を補償する電源装置に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、地球環境保護のために、特に自動車においては燃費向上の観点から、アイドリングストップ、電動パワーステアリング、電動ターボ、ブレーキ回生等の技術が開発されてきている。例えばこれらの技術の内、アイドリングストップ、電動パワーステアリング、および電動ターボは、それぞれスタータ、ステアリングモーター、およびタービン駆動モーターを動作させる場合に 100アンペアオーダーの大電流を消費するので、バッテリや発電機からなる電力供給源の電圧低下が発生する。この電圧低下が大きくなれば、電力供給源力電力を受けている負荷の動作が十分に行えなくなる。また、ブレーキ回生を行うと、車速にもよるが、最大で 100アンペアオーダーの回生電流が発生するので、電力供給源の電圧は上昇する。これをそのまま負荷に供給すれば負荷への供給電圧の上昇を招き、やはり正常な動作が行えなくなる可能性がある

[0003] このような一時的な電力供給源の電圧上下変動による負荷への影響を防止する方法として、例えば電圧低下に対しては特許文献 1に示されているように、電圧低下保護回路をバッテリと補機類の間に設ける構成の提案がなされている。電圧低下保護回路は、特許文献 1のように補助電源としてコンデンサを用い、ノッテリ電圧が低下するとコンデンサの電力を補機類に供給することで電圧補償を行う構成としてもよいし、あるいは補助電源を用いずに、ノッテリ電圧が低下するとバッテリの電圧を昇圧して補機類に供給することで電圧補償を行う構成としてもよい。

[0004] いずれの構成においても、電圧低下保護回路にはコンデンサゃバッテリの電圧を補機類の動作に必要な電圧に変換する DCZDCコンバータが必要となる。ここでは、補助電源としてコンデンサを用いた場合の電圧低下保護回路の具体例を図 22により説明する。 [0005] 図 22において、電圧低下保護回路 1は DCZDCコンバータ回路構成を含み、その入力は、コイル 2、ダイオード 3を介し出力に接続されている。また、ダイオード 3の力ソード、および前記出力の接続点は、コンデンサ 4を介してグランドに接続されている。さらに、コイル 2とダイオード 3の接続点はトランジスタ 5を介してグランドに接続されるとともに、トランジスタ 5のベースにはコントローラ 6の出力が接続されている。コントローラ 6は電圧低下保護回路 1の出力電圧をモニタして、トランジスタ 5をオンオフ制御する。また、コントローラ 6は、外部からの動作オンオフ信号によって、動作が制御されている。

[0006] このような電圧低下保護回路 1は、動作オンオフ信号によってコントローラ 6が動作することにより、トランジスタ 5がオンオフ制御され、コイル 2を利用して昇圧された電圧を得てコンデンサ 4を充電するとともに、電圧低下保護回路 1の出力電圧をモニタしておき、その電圧を所望の出力設定値に維持することができる。従って、バッテリの電圧が下がっている状況においても、電圧低下保護回路 1の出力電圧が低下しないよう〖こすることができる。以上が、電力供給源の電圧低下を補償する電源装置の一例である。

[0007] なお、特許文献 1の例ではバッテリ電圧の低下を補償する構成であった力例えばブレーキ回生時の電力をコンデンサ 4に蓄電することにより、電圧低下保護回路 1の出力電圧が上昇しな、ような構成としてもよ!、。

[0008] このような従来の電源装置は、確かに電力供給源の電圧が上下変動しても安定した電圧を負荷に供給できるのである力ここで問題となるのはコントローラ 6の電圧出力設定値が一定な点である。すなわち、電力供給源を構成するバッテリ等は周囲温度の変動や劣化等の環境変化により、比較的小さな電圧変動 (具体的には 12Vから 14V程度の範囲）が長期的に発生する。従って、コントローラ 6の出力設定値は、一時的なノッテリの電圧変動が発生しない通常時において、ノッテリの電力を優先して出力するために、バッテリの長期的電圧変動幅の最低値（12V)より低、値 (例えば 1 IV)に固定している。これにより、通常のバッテリ電圧が最低値の 12V程度である時に、スタータ駆動等によりバッテリ電圧が一時的に低下したとすると、コンデンサ 4から出力電圧が 1 IVになるように制御されて負荷に電力供給されるので、負荷からみると 12Vであった供給電圧が 11Vに下がる程度なので、問題なく負荷を駆動させ続けることができる。しかし、通常のバッテリ電圧が 14Vであったとすると、ノッテリ電圧の一時的低下により電圧低下保護回路 1から出力される電圧は 11Vと一定であるので、負荷からみると突然 14Vから 1 IVまで 3Vも電圧が下がることになる。これにより、負荷によっては動作が影響を受ける可能性があるという課題があった。

[0009] また、ブレーキによる回生動作を行う時も同様に、電力供給源の電圧が一時的に上昇するので、一定の既定電圧 (例えば 14. 5V)を超えた場合にはコントローラ 6がコンデンサ 4に充電を行うように動作する。この時、回生前のバッテリ等の電圧が 14Vであれば電圧変動は小さいが、 12Vであれば突然 14. 5Vまで負荷への供給電圧が上がるので、上記と同様に負荷へ影響を及ぼす可能性があるという課題があった。特許文献 1：特開 2005 - 112250号公報

発明の開示

[0010] 本発明は、従来の課題を解決し、通常時の電力供給源の電圧と、電力供給源の電圧上下変動時における DCZDCコンバータの出力電圧との差が常に小さい電源装置を提供する。

[0011] 本発明の電源装置は、電力供給源から負荷に供給される電圧に相当する電圧をサンプルタイミング信号 27に応じてサンプルし、 DCZDCコンバータの出力設定値としてホールドするサンプルホールド回路を有する。そして、前記電力供給源の電圧が変動した時に、前記出力設定値となるように前記 DCZDCコンバータの出力電圧を制御することにより、前記出力電圧を前記電力供給源の長期的な電圧変動に追従させて前記負荷に電力を供給するものである。これにより、 DCZDCコンバータ力も負荷に電力を供給する際に、電力供給源が一時的に電圧変動する前の電圧を出力設定値とすることが可能となる。

[0012] 本発明の電源装置によれば、 DCZDCコンバータの出力設定値を、電圧上下変動直前の電力供給源の電圧に相当する値に更新しているので、通常時の電力供給源の電圧が環境の影響により変動しても、それに応じた電圧になるように DCZDCコンバータの出力電圧が制御される。これにより、通常時の電力供給源の電圧と、電力供給源の電圧変動時における DCZDCコンバータの出力電圧との差が常に小さくなり、負荷を安定動作させ続けることができる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における電源装置のブロック回路図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における電源装置の動作を示すタイミングチヤ一トである。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1における他の構成の電源装置のブロック回路図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 2における電源装置のブロック回路図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 2における電源装置の動作を示すタイミングチヤ一トである。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 3における電源装置のブロック回路図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 3における電源装置の動作を示すタイミングチヤ一トである。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 4における電源装置のブロック回路図である。

[図 9]図 9は本発明の実施の形態 4における電源装置の動作を示すタイミングチヤ一トである。

[図 10]図 10は本発明の実施の形態 5における電源装置のブロック回路図である。

[図 11]図 11は本発明の実施の形態 5における電源装置の動作を示すタイミングチヤートである。

[図 12]図 12は本発明の実施の形態 5における電源装置の他の構成のブロック回路図である。

[図 13]図 13は本発明の実施の形態 5における電源装置の他の構成の動作を示すタイミングチャートである。

[図 14]図 14は本発明の実施の形態 6における電源装置のブロック回路図である。

[図 15]図 15は本発明の実施の形態 6における電源装置の動作を示すタイミングチヤートである。

[図 16]図 16は本発明の実施の形態 6における電源装置の他の構成のブロック回路図である。圆 17]図 17は本発明の実施の形態 6における電源装置の他の構成の動作を示すタイミングチャートである。

[図 18]図 18は本発明の実施の形態 6における電源装置のさらに他の構成のブロック回路図である。

[図 19]図 19は本発明の実施の形態 6における電源装置のさらに他の構成の動作を示すタイミングチャートである。

[図 20]図 20は本発明の実施の形態 7における電源装置のブロック回路図である。圆 21]図 21は本発明の実施の形態 7における電源装置の動作を示すタイミングチヤートである。

圆 22]図 22は従来の電源装置の電圧低下保護回路のブロック回路図である。符号の説明

20 電源装置

21 負荷

22 電力供給源

23 選択スィッチ

24 DC/DCコンノータ

26 第 3スィッチ

27 サンプルタイミング信号

28 サンプルホールド回路

29 DCZDCコンバータ起動信号

30 補助電源

32 整流十

40 第 1スィッチ

42 第 2スィッチ

66 切替スィッチ

68 スイッチング信号生成回路

76 制御回路

発明を実施するための最良の形態 [0015] 以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

[0016] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1における電源装置のブロック回路図である。図 2は、本発明の実施の形態 1における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 2には、電力供給源 22の電圧 VIの経時変化、負荷 21へ供給する電圧 V2の経時変ィ匕、補助電源 30の電圧 V3の経時変化、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V 4の経時変化、第 3スィッチ 26のオンオフのタイミングチャート、切替スィッチ 66の切り替えのタイミングチャート、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86のオンオフのタイミングチャートを、それぞれ示している。図 3は本発明の実施の形態 1における他の構成の電源装置のブロック回路図である。

[0017] 本実施の形態 1においては、スタータ駆動等により電力供給源の電圧が低下した場合に、補助電源の電力を DCZDCコンバータによって電圧変換し、直流出力を負荷に供給する構成にっ、て述べる。

[0018] 図 1において、電源装置 20は負荷 21に電力を供給するものであり、両者は電気的に接続されている。電源装置 20はバッテリや発電機カゝらなる電力供給源 22、選択スイッチ 23、 DC/DCコンバータ 24、第 3スィッチ 26、サンプルホールド回路 28、および充放電が可能なコンデンサ力もなる補助電源 30から構成される。

[0019] ここで、選択スィッチ 23は負荷 21に電力を供給する電力源として、電力供給源 22 の出力と DCZDCコンバータ 24の出力を切り替えるものである。具体的には、電力供給源 22の出力電圧 VIが低下すると自動的に補助電源 30の電力を負荷 21に供給するように切り替えるために、選択スィッチ 23をダイオードで構成した。その結果、電圧 VIが一時的に低下した際に、補助電源 30から DCZDCコンバータ 24を介して出力される電流の電力供給源 22への逆流を防止することが可能となる。

[0020] また、 DCZDCコンバータ 24は補助電源 30への充放電を 1つの回路で実現できる双方向コンバータとした。さらに、第 3スィッチ 26は並列に整流素子 32を有するとともに、外部力もオンオフ制御が可能な構成のものとし、本実施の形態 1では FETを用いた。この場合、整流素子 32は FETのボディダイオードとなる。なお、補助電源 30を構成するコンデンサとしては、急速充放電特性に優れ、大容量の電気二重層コンデンサを用いた。これらにより、 DCZDCコンバータ 24は、電力供給源 22、または補助電源 30から出力電圧を得る構成となる。

[0021] 第 3スィッチ 26は一端が DCZDCコンバータ 24の第 1入出力端子 34に、他端が選択スィッチ 23と負荷 21の接続点に接続されている。従って、電力供給源 22には第 3 スィッチ 26を介して DC/DCコンバータ 24が接続された構成となる。なお、整流素子 32は第 1入出力端子 34側がアノード側になるように接続されている。

[0022] 次に、 DC/DCコンバータ 24の詳細構成を説明する。まず、第 1入出力端子 34にはグランド 36との間に昇圧動作時の出力を平滑ィ匕するための平滑コンデンサ 38が接続されている。なお、補助電源 30の電気二重層コンデンサの容量は平滑コンデンサ 38の容量より大き、ものを用いて、る。

[0023] 平滑コンデンサ 38の両端には 2つのスィッチ（第 1スィッチ 40、および第 2スィッチ 4 2)が直列接続されている。なお、第 1スィッチ 40、および第 2スィッチ 42は交互にォンオフを繰り返すよう外部力制御できる構成のものを用いており、本実施の形態 1では第 3スィッチ 26と同様に FETを用いた。従って、図 1の配線中に点線で示したようにボディダイオード 44、 46がそれぞれ形成されている。また、第 1スィッチ 40のオン時間が長いほど DCZDCコンバータ 24の第 2入出力端子 48の正負極間の電圧が高くなるように接続されて、る。

[0024] 第 1スィッチ 40と第 2スィッチ 42の接続点にはインダクタンス素子であるコイル 50の一端が接続されて、る。コイル 50の他端には補助電源 30への電力の授受を行う第 2 入出力端子 48の正極側が接続されている。なお、本実施の形態 1では省略している力第 2入出力端子 48の正負極間に出力平滑用の平滑コンデンサを設けてもよい。

[0025] また、第 1入出力端子 34の電圧 V5を検出するために、第 1入出力端子 34とグランド 36の間には電圧 V5検出用抵抗 52、 54が 2個直列に接続されている。これにより、電圧 V5検出用抵抗 52、 54の接続点の電圧が電圧 V5に比例した電圧として検出できる。従って、前記接続点を第 1エラーアンプ 56の一方の入力に、サンプルホールド回路 28で決められた出力設定値を他方の入力に、それぞれ接続することにより、第 1エラーアンプ 56は補助電源 30の放電動作時、すなわち本実施の形態 1では DCZ DCコンバータ 24の昇圧動作時に電圧 V5を前記出力設定値相当にするために両者の誤差を出力する。なお、サンプルホールド回路 28の詳細構成は後述する。

[0026] 同様に、第 2入出力端子 48の正極側電圧 V3を検出するために、第 2入出力端子 4 8の正極側と補助電源 30の負極側の間には電圧 V3検出用抵抗 58、 60が 2個直列に接続されている。これにより、電圧 V3検出用抵抗 58、 60の接続点の電圧が電圧 V 3に比例した電圧として検出できる。従って、前記接続点を第 2エラーアンプ 62の一方の入力に、設定電圧源 64を他方の入力に、それぞれ接続することにより、第 2エラ一アンプ 62は補助電源 30の充電動作時、すなわち本実施の形態 1では DCZDCコンバータ 24の降圧動作時に電圧 V3を設定電圧値相当にするために両者の誤差を出力する。

[0027] 第 1エラーアンプ 56の出力と第 2エラーアンプ 62の出力は、いずれか一方を選択するための切替スィッチ 66に接続されている。この切替スィッチ 66により、昇圧動作と降圧動作を切り替えている。すなわち、切替スィッチ 66が第 1エラーアンプ 56の出力を選択すれば補助電源 30側力も負荷 21側への昇圧動作を、第 2エラーアンプ 62 の出力を選択すれば電力供給源 22側力も補助電源 30側への降圧動作を行うこととなる。

[0028] 切替スィッチ 66で選択された出力はスイッチング信号生成回路 68に入力される。

スイッチング信号生成回路 68は入力された信号を発振回路 70の出力と比較器 72で比較して第 1スィッチ 40と第 2スィッチ 42をオンオフするためのパルス信号を生成し、これを 2系統に分け、一方を反転回路 74に入力することで、互いに反転したオンオフ信号を生成している。これらの信号を第 1スィッチ 40と第 2スィッチ 42にそれぞれ入力することで、 DCZDCコンバータ 24の昇圧や降圧の電圧変換動作が行われる。なお、切替スィッチ 66の切り替え制御、スイッチング信号生成回路 68の動作制御、第 3 スィッチ 26のオンオフ制御、およびサンプルホールド回路 28の動作制御は制御回路 76によって行われる。この内、スイッチング信号生成回路 68は制御回路 76からスイッチング起動信号 77を受信することにより動作を制御されている。

[0029] 次に、サンプルホールド回路 28の詳細構成について説明する。サンプルホールド回路 28は、例えばエンジン ECU等の外部力も発せられるサンプルタイミング信号 27 に応じて、現在、電力供給源 22から負荷 21に供給されている電圧 V2に相当する電圧をサンプルし、 DCZDCコンバータ 24の出力設定値としてホールドする機能を有する。

[0030] そこで、まず電圧 V2をサンプルするために、負荷 21の正極側とグランド 36の間には電圧 V2検出用抵抗 78、 80が 2個直列に接続されている。これにより、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の接続点の電圧力 SV2に比例した電圧として検出できる。なお、電圧 V2検出用抵抗 78、 80は負荷 21の正極側とグランド 36の間に直接接続すると、電力供給源 22からの電流が電圧 V2検出用抵抗 78、 80に常時流れてしまヽ損失が大きくなる。そこで、サンプルホールドしたい時だけ電圧 V2検出用抵抗 78、 80が機能するように第 1サンプルスィッチ 82が直列に接続されて、る。

[0031] 電圧 V2検出用抵抗 78、 80の接続点は、ボルテージフォロワ 84、第 2サンプルスィツチ 86を介してサンプルホールド用コンデンサ 88に接続されている。これにより、接続点での電圧 V2に比例した電圧をサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーした後、第 2サンプルスィッチ 86をオフにすることで、電圧 V2相当の電圧がホールドされる。従って、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86はサンプルホールド動作をしている間だけ同時にオンになるよう制御回路 76によって制御されている。また、サンプルホールド用コンデンサ 88にコピーされた電圧出力は、 DCZDCコンバータ 24の出力設定値として第 1エラーアンプ 56に入力される。なお、前回ホールドしたサンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4が今回ホールドしたい電圧 V2相当電圧よりも高かつた場合、電圧 V4を電圧 V2相当電圧まで低下させることができる回路構成として、ボルテージフォロワ 84を用いている。これ〖こより、電圧 V4が電圧 V2相当電圧に低下するまで、ボルテージフォロワ 84の図示しな!、グランド端子を介してサンプルホールド用コンデンサ 88の電荷を自動的に逃がすことができる。

[0032] ここで、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値の設定について説明する。

[0033] 本実施の形態 1では、電力供給源 22の電圧 VIの低下時に補助電源 30から負荷 2 1に供給される電圧が、通常時に電力供給源 22から負荷 21に供給される電圧よりも低くなるように DCZDCコンバータ 24の出力設定値を決定している。この理由は後の動作説明で述べる。 [0034] このように、出力設定値を決定するためには、一例として電力供給源 22から負荷 2 1に供給する電圧より低ヽ電圧をあらかじめ出力設定値としてホールドする構成とすればよい。具体的には、例えば一定割合で電圧が低くなるような抵抗値を有する電圧 V2検出用抵抗 78、 80を用いればよい。本実施の形態 1では約 10%低くなる抵抗値を選定している。

[0035] しかし、 DC/DCコンバータ 24は第 1入出力端子 34の電圧 V5が出力設定値になるように制御している。第 1入出力端子 34と負荷 21の間には整流素子 32が接続されているので、これによる電圧降下が発生する。従って、上記のように単に一定割合で電圧が低くなるような抵抗値としただけでは、電圧降下の分、補助電源 30からの出力電圧が低くなりすぎてしまう。ゆえに、整流素子 32の電圧降下に相当する電圧分だけ DC/DCコンバータ 24の出力設定値を上げておく構成としている。

[0036] 以上のことから、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値としては、整流素子 32の電圧降下分を上げつつ、最終的に一定割合 (約 10%)で電圧が低くなるような抵抗値を設定している。

[0037] なお、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値設定により DCZDCコンバータ 24の出力設定値を決定しているが、これは電圧 V5検出用抵抗 52、 54の抵抗値を上記と同様に設定して出力設定値を決定してもよい。

[0038] 次に、このような構成の電源装置 20の動作について図 1、および図 2を用いて説明する。

[0039] 電源装置 20の起動時（時間 tO)において、電力供給源 22の電圧 VIが図 2に示すように、ある一定値であったとする。なお、図 2の電圧 VIは実線 VI (max)と点線 VI ( min)のグラフが記載されている力これは周囲温度や劣化による電力供給源 22の変動幅を表すもので、電圧 VIの最大値を実線、最小値を点線で示した。

[0040] 時間 tOでは電力供給源 22の一時的な電圧低下が起こっていないので、負荷 21には電力供給源 22の電力が選択スィッチ 23を介して負荷 21に供給される。従って、図 2示すように、負荷 21の電圧 V2も電圧 VIの変動幅に対応した実線 V2 (max)と点線 V2 (min)の幅内で一定値となる。

[0041] この時、電源装置 20は起動直後であるので、補助電源 30にはまだ電荷が蓄えられていない。そのため、図 2に示すように、時間 tOでは補助電源 30の電圧 V3は低い状態である。

[0042] 同様に、電源装置 20の起動直後では DCZDCコンバータ 24の出力電圧を設定するサンプルホールド用コンデンサ 88にも電荷が蓄えられていないので、図 2に示すように、時間 tOではサンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4も低、状態である。

[0043] この起動直後の状態では、アイドリングストップ後のスタータ動作時のように電力供給源 22の一時的な電圧低下を補償するため、補助電源 30を満充電しておく必要がある。そのために、制御回路 76は、図 2に示すように第 3スィッチ 26をオンに、切替スイッチ 66を降圧側にする。また、起動直後は ECUからのサンプルタイミング信号 27 がオフであるので、図 2に示すように第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86はオフのままである。

[0044] この状態で、制御回路 76はスイッチング起動信号 77を発することにより、スィッチング信号生成回路 68を駆動する。切替スィッチ 66が降圧側に切り替えられているので、 DCZDCコンバータ 24は電力供給源 22の電力を補助電源 30に充電する。この際、 DCZDCコンバータ 24は電圧 V3が設定電圧源 64の電圧に相当するように降圧制御する。その結果、図 2に示すように、電圧 V3は時間が経過するとともに増加していく。

[0045] やがて、電圧 V3が設定電圧源 64の電圧相当〖こなると、 DCZDCコンバータ 24は電圧 V3が設定電圧源 64の電圧相当を維持するように動作する。その結果、図 2〖こ示すように電圧 V3は安定する。

[0046] その後、自動車がアイドリングストップを行った後、エンジンを再起動するためにスタータを動作させるとする。スタータ動作は例えば運転者が停車中のブレーキペダル力アクセルペダルに踏み替える場合に行われる。この時、 ECUは前記ペダルの踏み替えを検出すると同時にサンプルタイミング信号 27 (パルス信号)を制御回路 76に発信する。この時点ではまだスタータは動作して!/、な!/、。

[0047] 制御回路 76が時間 tlでサンプルタイミング信号 27を受信したら、制御回路 76は直ちに図 2に示すように第 3スィッチ 26をオフにするとともに、第 1、第 2サンプルスイツチ 82、 86をオンにする。その結果、まず第 3スィッチ 26をオフにすることで、電力供給源 22からの電力入力を断つ。また、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンにすることで、現在負荷 21に供給している電圧 V2を、電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された電圧 V2に比例する電圧としてサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーする。この時、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4が電圧 V2相当電圧に至るまでには電荷を蓄える時間が必要である。そこで、図 2に示すように、十分電荷を蓄えて電圧 V4が安定する時間 t2 (あら力じめ決定しておく）まで第 1、第 2サンプルスイッチ 82、 86をオンのまま保持する。

[0048] 時間 t2になれば電圧 V4が安定し、電圧 V2相当電圧がサンプルされたことになる。

そこで、制御回路 76は図 2に示すように、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオフにすることで電圧 V4を一定値のままホールドする。それと同時に、切替スィッチ 66を昇圧側に切り替える。これにより、時間 t2以降でスタータがいつ駆動して電圧 VIが低下しても、補助電源 30の電力を負荷 21に供給できるように準備が完了する。

[0049] その後、時間 t3で ECUがスタータを駆動したとする。これにより、電力供給源 22からスタータに大電流が流れるので、電圧 VIは図 2に示すように急激に低下する。この時、 DCZDCコンバータ 24は昇圧動作に切り替わっているので、補助電源 30の電圧を昇圧して直ちに負荷 21へ供給する。

[0050] ここで、 DCZDCコンバータ 24の出力電圧は時間 t2でホールドした出力設定値になるように制御される。従って、時間 t3の後、電圧 V2はスタータ動作前とほぼ同等の電圧とすることができる。その結果、図 2の電圧 V2の実線に示すように電力供給源 2 2が高い電圧値であれば、それに近い電圧が負荷 21に供給される。また、電圧 V2の点線に示すように電力供給源 22が低、電圧値であれば、それに近、電圧が負荷 21 に供給される。ゆえに、サンプルホールド回路 28でサンプルした電圧 V4が出力設定値となるように DCZDCコンバータ 24の出力電圧を変動制御することにより、出力電圧を電力供給源 22の長期的な電圧変動に追従させることができる。これにより、従来のような電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧との差が電力供給源 22 の条件によって変動し、負荷 21の動作に影響を及ぼしてしまう可能性を低減できる。

[0051] なお、本実施の形態 1では図 2に示すように、電力供給源 22からの電圧よりも補助電源 30からの電圧が僅かに低くなるようにしている。これは、前記したように電力供給源 22から負荷 21に供給する電圧より低い電圧をあらかじめ出力設定値としてホールドする構成としているためである。このような構成とする理由は、もし電力供給源 22からの電圧よりも補助電源 30からの電圧が高ければ、時間 t2から t3の間で、まだスタータが動作せず電圧 VIが低下して、な、時にも補助電源 30から電力が負荷 21に供給され、本当に補助電源 30からの電力が必要な時に不足してしまうという可能性を回避するためである。なお、この構成のための電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値設定についてはサンプルホールド回路 28の構成で説明した通りである。

[0052] 電圧 VIの電圧低下期間中は負荷 21へは補助電源 30から電力が供給されるので、図 2に示すように、電圧 V3は時間 t3以降、経時的に低下していく。

[0053] やがて、時間 t4でエンジン始動が完了し、スタータの動作が停止したとする。この時、図 2に示すように電圧 VIは急激に電圧低下前の電圧まで回復する。その結果、前記したように DCZDCコンバータ 24の出力電圧は電力供給源 22からの電圧より僅かに低く設定しているので、整流素子 32により DCZDCコンバータ 24の出力の負荷 21への供給は停止し、電力供給源 22からの電力が引き続き供給される。従って、図 2に示すように電圧 V2は若干上昇して安定する。また、 DCZDCコンバータ 24の出力の負荷 21への供給が停止するので、図 2に示すように電圧 V3は時間 t4の電圧のまま一定となる。

[0054] その後、時間 t5で制御回路 76は補助電源 30を再度満充電するために、図 2に示すように第 3スィッチ 26をオンにするとともに、切替スィッチ 66を降圧側に切り替える。この状態は時間 toと同じであるので、時間 tO力 tlまでと同様の動作により補助電源 30が充電されていく。その結果、図 2に示すように時間 t5以降で電圧 V3は上昇し、満充電になればその電圧を維持するように動作する。

[0055] 以上の動作を繰り返すことで、電圧 VIが低下しても電圧 V2をほぼ同じ電圧に維持することが可能となる。

[0056] なお、図 2に示すように、時間 t5以降も電圧 V4はホールドした電圧を維持し続けている。この状態で、もし再度サンプルタイミング信号 27を受信し、第 1、第 2サンプルスイッチ 82、 86がオンになると、電圧 V4はその時点での電圧 V2相当電圧に更新されるが、電圧 V4が電圧 V2相当電圧より低ければ電圧 V2相当電圧に至るまでの分、サンプルホールド用コンデンサ 88に電荷が蓄えられる。一方、電圧 V4が電圧 V2相当電圧より高ければ、サンプルホールド回路 28の構成で説明したように、電圧 V2相当電圧に至るまでの分の電荷がサンプルホールド用コンデンサ 88からボルテージフォロワ 84のグランドに放電される。このように、サンプルホールド回路 28を本実施の形態 1の構成とすることにより、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンにするだけで自動的に電圧 V4を電圧 V2相当電圧に更新することができる。

[0057] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22の電圧低下時における DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さい電源装置 20を得る。

[0058] なお、本実施の形態 1では DC/DCコンバータ 24により補助電源 30の電圧を昇圧して負荷 21へ電力を供給する例を示した力 DC/DCコンバータ 24として知られて V、る降圧型や昇降圧型のコンバータを用いて、高電圧の補助電源 30から降圧して負荷 21に電力を供給する構成としても同様な効果が得られる。

[0059] また、本実施の形態 1では電力供給源 22と補助電源 30が DCZDCコンバータ 24 を介して並列に接続された構成を示した。しかし、図 3に示すように、電力供給源 22 と補助電源 30を直列接続してもよヽ。この場合のその他の回路構成は切替スィッチ 66の昇圧側と降圧側が逆になる以外は図 1と同じである。また、図 3の回路構成の場合、動作については補助電源 30への充電は電力供給源 22の電圧 VIより高くなければならないので、 DCZDCコンバータ 24は充電時には昇圧動作を行うことになる。従って、電力供給源 22の電圧低下期間は補助電源 30の高い電圧 V3を降圧して負荷 2に電圧を供給する動作となる。ゆえに、図 1の動作とは DCZDCコンバータ 24 の昇降圧動作が逆転することになるので、図 2の切替スィッチの昇圧と降圧は逆転させる必要がある。なお、それ以外の経時動作は図 2と同じである。但し、図 2の電圧 V 3の電圧低下期間（時間 t3〜t4)における電圧 V3の電圧降下特性は直線状ではなぐ図 2の電圧 VIの同期間 t3〜t4における変動と合成された特性、すなわち図示しないが図 2の電圧 VIの短期的な電圧の変動を伴いながら全体として図 2の電圧 V3 の経時変化のように降下していく特性となる。

[0060] このような構成とすることで、図 1の構成により得られる効果に加え、図 1とは逆に電圧低下期間に降圧して負荷 21に電圧を供給する構成となるので、電圧が高い分、流れる電流が低減され DCZDCコンバータ 24における損失を低減することができるという効果も得られる。

[0061] また、本実施の形態 1では例えば補助電源 30を満充電にした後も、満充電電圧を維持するために DCZDCコンバータ 24を動作させ続けている力補助電源 30に大容量の電気二重層コンデンサを用いているので、 DCZDCコンバータ 24を停止しても急激に電圧が下がることはない。従って、補助電源 30が充電、または放電している間のみ DC/DCコンバータ 24を動作させてもよい。この場合、 DCZDCコンバータ 24が停止している間は DCZDCコンバータ 24による電力消費がなくなる。ゆえに、電圧変動を低減し負荷の安定動作が可能になるという本来の効果に加え、さらに効率のょ、電源装置 20を構成することができる。

[0062] また、本実施の形態 1では DCZDCコンバータ 24として双方向コンバータを用いた構成の例を示した力従来のダイオード整流の構成力もなる DCZDCコンバータにも適用可能である。

[0063] (実施の形態 2)

図 4は、本発明の実施の形態 2における電源装置のブロック回路図である。図 5は、本発明の実施の形態 2における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 5には、電圧 VIの経時変化、負荷 21への供給電圧 V2の経時変化、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4の経時変ィ匕、スイッチング起動信号 77のオンオフのタイミングチャート、第 1、第 2サンプノレスイッチ 82、 86のオンオフのタイミングチャート、を示す。図 4、図 5において、図 1、図 2と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態 2ではバッテリと発電機力もなる電力供給源の電圧低下時に、電力供給源の電圧を昇圧して、その直流出力を負荷に供給する構成について述べる。

[0064] まず、図 4における図 1との構成上の相違点は以下 1)力も 4)の通りである。

[0065] 1)補助電源 30を廃し、補助電源 30が接続されていた第 2入出力端子 48に電力供給源 22を接続した。

[0066] 2)これに伴い、 DCZDCコンバータ 24を昇圧コンバータ構成とした。 [0067] 3)そのため、降圧制御が不要となるので、電圧 V3検出用抵抗 58、 60と、第 2エラ一アンプ 62と、設定電圧源 64と、切替スィッチ 66を廃した。

[0068] 4) DCZDCコンバータ 24による補助電源 30の充電動作が不要となるので、第 3スイッチ 26と整流素子 32を廃した。これにより、第 1入出力端子 34の電圧 V5は負荷 2

1への電圧 V2と等しくなる。

[0069] 上記以外の構成は実施の形態 1と同様である力電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値設定にっ、ては整流素子 32がな、ため、その電圧降下を考慮する必要がな!ヽ

。従って、単に一定割合 (約 10%)で電圧が低くなるような抵抗値を選定している。

[0070] 次に、このような構成の電源装置 20の動作について図 4、図 5を用いて説明する。

[0071] 電源装置 20の起動時（時間 tO)において、電力供給源 22の電圧 VIが図 5に示すように、ある一定値であったとする。なお、図 5の実線 VI (max)、 V2 (max)と点線 V l (min)、 V2 (min)のグラフの意味は図 2と同じである。

[0072] 時間 tOでは電力供給源 22の一時的な電圧低下が起こっていないので、負荷 21には電力供給源 22の電力が選択スィッチ 23を介して負荷 21に供給される。従って、図 5に示すように、負荷 21の電圧 V2も電圧 VIの変動幅に対応した実線と点線の幅内で一定値となる。

[0073] この時、電源装置 20は起動直後であるので、 DCZDCコンバータ 24の出力電圧を設定するサンプルホールド用コンデンサ 88には電荷が蓄えられていない。従って、図 5に示すように、時間 tOではサンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4は低い状態である。

[0074] この起動直後の状態では、電力供給源 22の一時的な電圧低下が発生して、な、ため、 DCZDCコンバータ 24を起動させる必要がない。従って、制御回路 76は、図 5に示すようにスイッチング起動信号 77をオフのままとする。同様に、起動直後は EC Uからのサンプルタイミング信号 27がオフであるので、図 5に示すように第 1、第 2サンプノレスイッチ 82、 86もオフのままである。

[0075] その後、例えば自動車がアイドリングストップを行った後、エンジンを再起動するためのスタータを動作させる場合、その直前に ECUはサンプルタイミング信号 27 (パルス信号)を制御回路 76に発信する。 [0076] 制御回路 76が時間 tlでサンプルタイミング信号 27を受信したとすると、制御回路 7 6は直ちに図 5に示すように第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンにする。その結果、現在負荷 21に供給している電圧 V2を、電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された電圧 V2に比例する電圧としてサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーする。この時、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4が電圧 V2相当電圧に至るまでには電荷を蓄える時間が必要なので、図 5に示すように、十分電荷を蓄えて V4が安定する時間 t2 (あら力じめ決定しておく）まで第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンのまま保持する。

[0077] 時間 t2になれば電圧 V4が安定し、電圧 V2相当電圧がサンプルされたことになる。

そこで、制御回路 76は図 5に示すように、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオフにすることで電圧 V4を一定値のままホールドする。それと同時に、図 5に示すように、スイッチング起動信号 77をオンにする。

[0078] ここで、後述するように電力供給源 22の出力電圧 VIよりも DCZDCコンバータ 24 の出力の電圧 V2が僅かに低くなるように設定している力本実施の形態 2の DCZD Cコンバータ 24は昇圧型の構成であるため、時間 t2の時点では DCZDCコンバータ 24の入力電圧 VIより低い電圧 V2への変換はできない。この場合は最も昇圧比が小さくなる動作、すなわち、第 2スィッチ 42がオフ、第 1スィッチ 40がオンを維持する動作を取るようにスイッチング信号生成回路 68によって制御される。その結果、 DC/D Cコンバータ 24は時間 t2以降でスタータがいつ駆動して電圧 VIが低下しても、電力供給源 22の電圧を昇圧して負荷 21に供給できるように起動して、ることになる。なお、これにより電力供給源 22から負荷 21への電力供給は、選択スィッチ 23を介する配線、およびコイル 50と第 1スィッチ 40の直列回路を介する配線により行われることになる。

[0079] その後、時間 t3で ECUがスタータを駆動したとする。これにより、電力供給源 22からスタータに大電流が流れるので、電圧 VIは図 5に示すように急激に低下する。この時、同時に電圧 V2も低下する力 DCZDCコンバータ 24はすでに起動しているので、電圧 V2が出力設定値まで低下した時点力も昇圧動作を開始することができる。その結果、 DCZDCコンバータ 24は低下した電力供給源 22の電圧を昇圧して直ちに第 1入出力端子 34から負荷 21へ供給するので、電圧 V2の安定ィ匕が図れる。

[0080] ここで、 DCZDCコンバータ 24の出力電圧は時間 t2でホールドした出力設定値になるように制御される。従って、実施の形態 1で説明したように電圧 V2はスタータ動作前とほぼ同等の電圧とすることができるので、従来のようなスタータ動作前後の電圧 V 2の電圧差が電力供給源 22の条件によって変動し、負荷 21の動作に影響を及ぼしてしまう可能性を低減できる。

[0081] なお、本実施の形態 2でも図 5の電圧 V2の特性に示すように、電力供給源 22からの電圧よりも DC/DCコンバータ 24力もの電圧が僅かに低くなるようにして、るが、これは以下の理由による。もし電力供給源 22からの電圧よりも DCZDCコンバータ 24 力もの電圧が高ければ、時間 t2から t3の間で、まだスタータが動作せず電圧 VIが低下してヽな、時にも DCZDCコンバータ 24から電力が負荷 21に供給されてしまう。この際、 DCZDCコンバータ 24には損失があるので、それによる無駄な電力消費を少しでも低減するためにこのような電圧設定とした。

[0082] 次に、時間 t4でエンジン始動が完了し、スタータの動作が停止したとする。この時、図 5に示すように電圧 VIは急激に電圧低下前の電圧まで回復する。その結果、前記したように DC/DCコンバータ 24の出力電圧は電力供給源 22からの電圧より僅かに低く設定しているので、 DC/DCコンバータ 24の第 2スィッチ 42はオフ、第 1スイツチ 40はオンを維持する動作となる。この時、負荷 21への電力は、選択スィッチ 23の配線、およびコイル 50と第 1スィッチ 40の直列回路の配線を介して引き続き供給される。従って、図 5に示すように電圧 V2は若干上昇して安定する。

[0083] その後、時間 t5で制御回路 76は DCZDCコンバータ 24の動作を停止するために、図 5に示すようにスイッチング起動信号 77をオフにする。これにより時間 tOと同じ状態となる。

[0084] 以上の動作を繰り返すことで、電圧 VIが低下しても電圧 V2をほぼ同じ電圧に維持することが可能となる。なお、時間 t5以降の電圧 V4の更新については実施の形態 1 と同様の動作で行われる。

[0085] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22の電圧低下時における DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さい電源装置 [0086] なお、本実施の形態 2ではスイッチング起動信号 77がオフの場合は DCZDCコンバータ 24の動作を停止するように制御して、るが、これは電力供給源 22の電圧が低下していない通常時、すなわちスイッチング起動信号 77がオフの時に、 DCZDCコンバータ 24の入出力間（第 1入出力端子 34と第 2入出力端子 48の間）に接続された方の第 1スィッチ 40のみをオンにするように、スイッチング信号生成回路 68を動作させてもよい。これにより、スイッチング起動信号 77がオフの時も電力供給源 22から負荷 21への電力供給が DCZDCコンバータ 24を介して行われる。このように動作させると、通常時は第 1スィッチ 40がオンなので、電圧 V2は電圧 VIと等しくなる。従って、サンプルホールドされる電圧 V4は VI相当電圧となるので、 DCZDCコンバータ 2 4の出力電圧が選択スィッチ 23の電圧降下の影響を受けなくなり、通常時と電力供給源 22の電圧低下時の負荷 21への供給電圧差をより小さくすることができる。ゆえに、電圧 V2がさらに安定するという効果が得られる。この場合、電力供給源 22の電力はコイル 50と第 1スィッチ 40を介して負荷 21に供給されるので、選択スィッチ 23を介する配線は無くてもよい。

[0087] また、本実施の形態 2では整流素子 32を設けない構成について説明した力これは実施の形態 1と同 f立置に設けてもよい。これにより、万一、平滑コンデンサ 38や、第 1スィッチ 40、第 2スィッチ 42がショート故障しても、電力供給源 22の電流がグランド 36に流れる異常を防止することができ、信頼性が向上する。但し、この場合は実施の形態 1と同様に、整流素子 32の電圧降下分を考慮して電圧 V2検出用抵抗 78、 8 0の抵抗値を設定する必要がある。

[0088] また、本実施の形態 2では DCZDCコンバータ 24として同期整流型の昇圧コンパータを用いた構成の例を示したが、従来のダイオード整流の構成カゝらなる DCZDC コンバータにも適用可能である。

[0089] なお、実施の形態 1、 2で述べた構成はアイドリングストップ構成に限らず、電動パヮ一ステアリングや電動ターボ等の大電流消費システムに適用してもよい。

[0090] (実施の形態 3)

図 6は、本発明の実施の形態 3における電源装置のブロック回路図である。図 7は、本発明の実施の形態 3における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 7には、電力供給源 22からの電流 IIの経時変化、 DCZDCコンバータへの電流 15 の経時変化、負荷 21への電流 12の経時変化、負荷 21の電圧 V2の経時変化、補助電源 30の電圧 V3の経時変化、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4の経時変化、切替スィッチ 66の切り替えのタイミングチャート、第 1、第 2サンプルスィッチ 82 、 86のオンオフのタイミングチャート、を示す。図 6において、図 1と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。また、図 6の矢印は電流の流れを示し、矢印の方向が正の電流と定義する。

[0091] なお、本実施の形態 3にお!/、ては、ブレーキによる制動エネルギーの電気工ネルギ一への回生動作等のため、電力供給源の電圧が一時的に上昇した場合に、この上昇変動分を DC/DCコンバータによって電圧変換して補助電源で吸収し、回生動作が行われてヽなヽ通常時に補助電源の電力を放出する構成にっヽて述べる。

[0092] まず、図 6における図 1との構成上の相違点は以下 1)力も 3)の通りである。

[0093] 1)本実施の形態 3では実施の形態 1のような電力供給源 22の電圧降下が起こらない場合について述べるので、 DCZDCコンバータ 24の出力が電力供給源 22に逆流することはない。従って、逆流防止用の選択スィッチ 23は不要であるので廃した。

[0094] 2)実施の形態 1の構成では補助電源 30が満充電になれば、その電力が必要時以外に外部へ流出しな、ように第 3スィッチ 26を設けて、たが、本実施の形態 3の構成では発生した回生電力を、つでもすぐに充電できるようにするために第 3スィッチ 26 を廃した。それに伴って整流素子 32も廃した。

[0095] 3)補助電源 30の充電可能な容量は、回生動作時の最大電気エネルギーを全て吸収できる容量とした。

[0096] 上記以外の構成は実施の形態 1と同様である力電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値設定については実施の形態 2と同様に整流素子 32がないため、その電圧降下を考慮する必要がない。従って、電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧が同じになるような抵抗値を選定している。

[0097] 次に、このような構成の電源装置 20の動作について図 6、図 7を用いて説明する。

[0098] 電源装置 20の起動完了後の通常時（時間 tO)にお、て、電力供給源 22から流れる電流 IIは、図 7に示すように負荷 21が消費する一定値であるとする。

[0099] これに対し、補助電源 30は時間 tOにおいて放電された状態である力回生動作による電気エネルギーを全て回収するために、補助電源 30に充電されないように制御する必要がある。従って、補助電源 30は DCZDCコンバータ 24を介して充電される回路構成であるので、図 7に示すように、 DCZDCコンバータ 24への電流 15は 0となるように制御される。ここで、補助電源 30には完全放電が可能な電気二重層キャパシタを用いた。

[0100] また、負荷 21は車両使用中、常に一定電流 12を消費しているとすると、図 7に示すように時間 tOで一定電流 12が負荷 21に流れる。従って、時間 tOでは II =12となる。

[0101] 一方、負荷 21に印加される電圧 V2は車両使用中、常に動作可能な電圧範囲内で一定になるように制御されているので、時間 tOでは図 7に示すように、ある一定値を保つ。なお、図 7の実線 V2 (max)と点線 V2 (min)のグラフの意味は図 2と同じである。

[0102] 補助電源 30は上記したように時間 tOでは充電されないため、図 7に示すように補助電源 30の電圧 V3は 0である。

[0103] また、電源装置 20の起動完了時には DCZDCコンバータ 24における第 1入出力端子 34の電圧（出力電圧）を設定するサンプルホールド用コンデンサ 88には電荷が十分蓄えられていないので、図 7に示すように、時間 tOではサンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4は低!、状態である。

[0104] ここで、各種スィッチの動作についてタイミングチャートを基に説明する。

[0105] まず、時間 tOで補助電源 30に充電を行わないようにするために、制御回路 76は、切替スィッチ 66が降圧側 (第 2エラーアンプ 62側）を選択するように制御する。第 2ェラーアンプ 62に接続された設定電圧源 64の設定電圧は DCZDCコンバータ 24の昇圧動作が可能な最低電圧 (例えば IV)としているので、上記選択により、 DC/D Cコンバータ 24は補助電源 30の電圧 V3が設定電圧になるように充電制御される。一旦充電されると、充電動作が停止する。

[0106] 次に、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86については、時間 tOでは ECUからのサンプルタイミング信号 27がオフであるので、図 7に示すように、いずれもオフのままである。

[0107] この状態で、運転者が制動操作を行ったとする。この操作により、ブレーキペダルからブレーキ信号が車両の ECUに入力される。これにより、 ECUは直ちにサンプルタイミング信号 27を制御回路 76に発信する。この時点ではまだ発電機が回生動作を行っていない。

[0108] 制御回路 76が時間 tlでサンプルタイミング信号 27を受信したとすると、制御回路 7 6は直ちに図 7に示すように第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンにする。その結果、実施の形態 1と同様にして、現在負荷 21に供給している電圧 V2に相当する電圧をサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーする。この時、サンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4が電圧 V2相当電圧に至るまでには電荷を蓄える時間が必要なので、図 7に示すように、十分電荷を蓄えて電圧 V4が安定する時間 t2 (あら力じめ決定しておく）まで第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンのまま保持する。

[0109] 時間 t2になれば電圧 V4が安定するので、電圧 V2相当電圧がサンプルされたことになる。そこで、制御回路 76は図 7に示すように、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86 をオフにすることで電圧 V4を一定値のままホールドする。それと同時に、図 7に示すように、切替スィッチ 66を昇圧側に切り替える。この時、 DCZDCコンバータ 24の出力は直前の電圧 (ホールドした電圧）となるように動作する。従って、回生電流が発生するまで補助電源 30への充放電はほとんど行われない。これらの動作により、時間 t 2以降でいつ回生動作により電流 IIが上昇しても、補助電源 30により回生電力を充電して吸収できるように準備しておく。

[0110] その後、時間 t3で車両制動のための回生動作が開始されたとする。これにより、電力供給源 22から一時的に大電流が流れてくるので、電流 IIは図 7に示すように急激に増加する。この時、 DC/DCコンバータ 24は第 1入出力端子 34の電圧 V5がサンプルホールドされた電圧 V4になるように制御するので、電流 IIの増加に伴う電圧 V5 の増大を電圧 V4にまで下げるために、図 7に示したような回生による一時的な変動電流 15を、 DCZDCコンバータ 24を介して補助電源 30に充電することで吸収する。

[0111] これにより、電流 12は図 7に示すように回生動作前とほとんど同じ電流を負荷 21に供給し続けられる。 [0112] さらに、 DCZDCコンバータ 24の第 1入出力端子 34の電圧 V5は時間 t2でホールドした出力設定値になるように制御されるので、電圧 V2は回生動作前とほとんど同じ電圧とすることができる。その結果、図 7の実線に示すように電力供給源 22が高い電圧値であった場合は、それとほとんど同じ電圧 V2 (max)が負荷 21に供給される。また、点線に示すように電力供給源 22が低い電圧値であった場合は、それとほとんど同じ電圧 V2 (min)が負荷 21に供給される。ゆえに、サンプルホールド回路 28でサンプルした電圧 V4が出力設定値となるように DC/DCコンバータ 24の出力電圧を変動制御することにより、実施の形態 1、 2と同様に第 1入出力端子 34の電圧 V5を電力供給源 22の長期的な電圧変動に追従させることができる。これにより、従来のような電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧との差が電力供給源 22の条件によって変動し、負荷 21の動作に影響を及ぼしてしまう可能性を低減できる。

[0113] なお、本実施の形態 3では、実施の形態 1のように電力供給源 22の電圧低下期間に補助電源 30から負荷 21へ電力供給する動作を行わないので、補助電源 30からの電力が必要な時に不足してしまうという可能性が本質的にない。従って、図 2の電流 15の経時変化に示すように、電力供給源 22からの電圧よりも補助電源 30からの電圧が僅かに低くなるような出力設定値の設定を行う必要がない。ゆえに、図 7に示すように電圧 V2は、回生動作による大電流発電期間であっても、それ以外の通常時とほとんど同じ電圧としている。これにより、負荷 21への電圧変動をできるだけ低減している。

[0114] 大電流発電期間中は電力供給源 22の電流 IIの一時的な変動分 15が DCZDCコンバータ 24を介して補助電源 30で充電、吸収されるので、図 7の電圧 V3の経時変化に示すように、電圧 V3は時間 t3以降、経時的に上昇していく。

[0115] やがて、時間 t4で回生動作が終了したとする。この時、図 7に示すように電流 IIは急激に低下し、電力供給源 22からはほとんど電流 IIが流れない状態となる。これは、大電流発電期間に補助電源 30が吸収した充電電力を優先的に放出し、次の大電流発電期間における電流変動分の再吸収に備えるよう制御しているためである。

[0116] この結果、図 7の電流 15の経時変化に示すように、時間 t4を越えると第 1入出力端子 34での電流 15は負荷 21に供給するために負方向に流れる。従って、 12 — 15となる。ゆえに、図 7の電流 12の経時変化に示すように、時間 t4以降も引き続き負荷 21 には同じ電流 12が供給され、図 7の電圧 V2の経時変化に示すように負荷 21の電圧 V2も一定のまま維持される。

[0117] これに伴い、補助電源 30の電力が負荷 21に供給されるに従って、時間 t4以降で経時的に電圧 V3が低下していく。補助電源 30は次の一時的な大電流変動分の吸収のために、放電しきっておかなければならない。そこで、制御回路 76は時間 t5で切替スィッチ 66を降圧側に切り替える。これにより、 DC/DCコンバータ 24は補助電源 30の電圧 V3が設定電圧源 64の電圧になるように動作する。その結果、補助電源 30の電力は全て放電され、その状態が維持される。

[0118] この時の動作の様子を図 7の電圧 V3の経時変化に示す。時間 t6で電圧 V3が 0V となり、それ以降は 0Vを維持している。このような動作により、時間 t6以降は補助電源 30から負荷 21へ電力を供給できないので、この時点で図 7の電流 IIの経時変化に示すように電力供給源 22から負荷 21に電流 IIが供給される。この時、図 7の電流 I 5の経時変化に示すように補助電源 30は放電が完了しているので、第 1入出力端子 34での電流 15は 0になる。

[0119] これらの動作により、図 7に示すように、負荷 21への電流 12と電圧 V2は常に同じ値を保つので、負荷 21は安定して動作し続けることができる。

[0120] 以上の動作を繰り返すことで、電流 IIが上昇変動しても電流 12、電圧 V2をほぼ同じ値に維持することが可能となる。なお、切替スィッチ 66を切り替える時間 t5は t4と t 6の間であればいつでもよい。また、ホールドされた電圧 V4の更新は実施の形態 1と同様にして行われる。

[0121] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22からの大電流発電による一時的な変動時の DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さ、電源装置 20を実現できた。

[0122] なお、本実施の形態 3では補助電源 30に電気二重層キャパシタを用いた力これは電気化学キャパシタ等の急速充放電が可能な他の蓄電素子でもよい。

[0123] (実施の形態 4)

図 8は、本発明の実施の形態 4における電源装置のブロック回路図である。図 9は、本発明の実施の形態 4における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 9には、電力供給源 22の電圧 VIの経時変化、電力供給源 22からの電流 IIの経時変化、 DCZDCコンバータへの電流 15の経時変化、負荷 21への電流 12の経時変化、負荷 21の電圧 V2の経時変化、補助電源 30の電圧 V3の経時変化、サンプルホールド用コンデンサの電圧 V4の経時変化、切替スィッチ 66の切り替えのタイミングチヤート、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86のオンオフのタイミングチャート、を示す。図 8 において、図 1や図 6と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。また、図 8の矢印の意味は図 6と同じである。

[0124] なお、本実施の形態 4においては、実施の形態 1と実施の形態 3を同時に行った場合、すなわちブレーキによる回生動作等で電力供給源の電圧が一時的に上昇する場合と、スタータの大電流消費により電力供給源の電圧が一時的に低下の場合の両方が発生しても、負荷に安定した電力を供給する電源装置の構成について述べる。

[0125] まず、図 8における図 6との構成上の相違点は次の通りである。本実施の形態 4では実施の形態 1と同様に電力供給源 22の電圧降下が起こる場合が含まれるので、 D CZDCコンバータ 24の出力が電力供給源 22に逆流しないように選択スィッチ 23を設けた。従って、選択スィッチ 23の動作も実施の形態 1と同様に、負荷 21への電力源として電力供給源 22の出力と DCZDCコンバータ 24の出力を切り替える動作と等価になる。

[0126] 上記以外の構成は実施の形態 1、 3と同様であり、また電圧 V2検出用抵抗 78、 80 の抵抗値設定についても実施の形態 3と同様に、電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧が同じになるような抵抗値を選定している。

[0127] 次に、このような構成の電源装置 20の動作について図 8、図 9を用いて説明する。

[0128] 電源装置 20の起動完了後の通常時（時間 tO)におヽて、大電流発電も電圧低下も発生していないので、電力供給源 22の出力電圧 VIは、図 9に示すように一定値であるとする。なお、図 9の実線 VI (max)と点線 VI (min)の意味は実施の形態 1と同じである。この場合、電流供給源 22から流れる電流 IIは、図 9に示すように、負荷 21 の駆動による消費電流 12と、補助電源 30への充電電流 15の和に相当する一定値となる。従って、図 9に示すように、補助電源 30への充電電流 15、および負荷 21への電流 12も一定値になる。その結果、図 9に示すように、負荷 21に印加される電圧 V2 も一定値を保つ。なお、これらの特性は実施の形態 3と同様に負荷 21が車両使用中、常に一定電流 12を消費するとともに、常に動作可能な電圧範囲内で一定電圧 V2 になるように制御されて、るためである。

[0129] 補助電源 30には図 9に示すように、充電目標電圧に至るまで充電されるので、補助電源 30の電圧 V3は時間 tOでの低い状態力も経時的に上昇する。ここで、実施の形態 1では補助電源 30を満充電まで充電し、実施の形態 3では補助電源 30に充電しな、よう制御して、たが、本実施の形態 4では未充電と満充電の間の充電目標電圧まで充電するようにしている。これは、いつ大電流発電期間が来ても補助電源 30 で吸収、充電できるように、補助電源 30における吸収分の余裕を持たせるとともに、いつ電圧低下期間が来ても補助電源 30から負荷 21に電力を供給できるように供給分だけは予め充電しておくためである。従って、大電流発電期間が過ぎれば速やかに吸収した電力を放電し、電圧低下期間が過ぎれば速やかに使用した電力分を充電することで、通常状態では常に充電目標電圧になるように制御されている。このことから、補助電源 30の容量は、大電流発電期間の電力吸収に必要な容量と、電圧低下期間の電力放出に必要な容量を合計した値としている。この容量値において電圧低下期間に負荷 21に電力を十分供給できるだけの電荷が蓄えられるように充電目標電圧が設定されている。

[0130] また、電源装置 20の起動完了時には DCZDCコンバータ 24における第 1入出力端子 34の電圧（出力電圧）を設定するサンプルホールド用コンデンサ 88には電荷が十分蓄えられていないので、図 9に示すように、時間 t0ではサンプルホールド用コンデンサ 88の電圧 V4は低!、状態である。

[0131] この起動完了後の状態（時間 tO)では、上記したように電圧低下期間における電力供給源 22の一時的な電圧低下を補償するため、補助電源 30を充電目標電圧まで充電しておく必要がある。そのために、制御回路 76は、図 9に示すように切替スイツチ 66を降圧側にする。また、起動完了後は ECU力ものサンプルタイミング信号 27がオフであるので、図 9に示すように第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86はオフのままである。 [0132] この状態で、制御回路 76はスイッチング起動信号 77を発することにより、スィッチング信号生成回路 68を駆動する。これにより、切替スィッチ 66が降圧側に切り替えられているので、 DCZDCコンバータ 24は電力供給源 22の電力を補助電源 30に充電する。この際、 DCZDCコンバータ 24は電圧 V3が設定電圧源 64の電圧（充電目標電圧）に相当するように降圧制御する。その結果、図 9に示すように、電圧 V3は時間が経過するとともに増加していく。

[0133] やがて、電圧 V3が設定電圧源 64の電圧相当〖こなると、 DCZDCコンバータ 24は電圧 V3が設定電圧源 64の電圧相当を維持するように動作する。その結果、図 9〖こ示すように時間 tlで電圧 V3は安定する。これにより、補助電源 30への充電は完了するので、図 9の電流 15の経時変化に示すように、補助電源 30を充電するための電流 15は 0になる。従って、電力供給源 22からの電流 IIは負荷 21への電流 12のみを流せばよくなるので、図 9に示すように、電流 IIは時間 tlで負荷消費電流 12と同じ値まで下がる。

[0134] この状態で、運転者が制動操作を行ったとする。この操作により、ブレーキペダルからブレーキ信号が車両の ECUに入力される。これにより、 ECUは直ちにサンプルタイミング信号 27を制御回路 76に発信する。この時点ではまだ発電機が回生動作を行っていない。

[0135] 制御回路 76が時間 t2でサンプルタイミング信号 27を受信したとすると、制御回路 7 6は直ちに図 9に示すように第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオンにする。その結果、実施の形態 3と同様にして、現在負荷 21に供給している電圧 V2に相当する電圧をサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーする。サンプルホールドが完了する時間 t3になると、図 9に示すように電圧 V4は安定するので、制御回路 76は図 9に示すように、第 1、第 2サンプルスィッチ 82、 86をオフにすることで電圧 V4を一定値のままホールドする。それと同時に、図 9に示すように、切替スィッチ 66を昇圧側に切り替える。これにより、時間 t3以降でいつ回生動作により電流 IIが上昇しても、あるいはいつ大電流消費により電圧 VIが低下しても、補助電源 30による回生電力の吸収、または電圧低下の補償ができるように準備しておく。

[0136] その後、時間 t4で車両制動のための回生動作が開始されたとする。これにより、電力供給源 22から一時的に大電流が流れてくるので、電流 IIは図 9に示すように急激に増加する。この時、 DC/DCコンバータ 24は第 1入出力端子 34の電圧 V5がサンプルホールドされた電圧 V4になるように制御するので、電流 IIの増加に伴う電圧 V5 の増大を電圧 V4にまで下げるために、回生による一時的な変動電流 15を、 DC/D Cコンバータ 24を介して補助電源 30に充電することで吸収する。

[0137] これにより、電流 12は図 9に示すように回生動作前とほとんど同じ電流を負荷 21に供給し続けられる。

[0138] さらに、 DCZDCコンバータ 24の第 1入出力端子 34の電圧 V5は時間 t2でホールドした出力設定値になるように制御されるので、電圧 VI、および電圧 V2は回生動作前とほとんど同じ電圧とすることができる。その結果、図 9の実線 VI (max)、V2 (ma x)に示すように電力供給源 22が高い電圧値であった場合は、それとほとんど同じ電圧になる。また、点線 VI (min)、 V2 (min)に示すように電力供給源 22が低い電圧値であった場合は、それとほとんど同じ電圧になる。ゆえに、実施の形態 1〜3と同様に第 1入出力端子 34の電圧 V5を電力供給源 22の長期的な電圧変動に追従させることができる。これにより、従来のような電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧との差が電力供給源 22の条件によって変動し、負荷 21の動作に影響を及ぼしてしまう可能性を低減できる。

[0139] 大電流発電期間中は電力供給源 22の電流 IIの一時的な変動分 15が DCZDCコンバータ 24を介して補助電源 30で充電、吸収されるので、図 9 (f)に示すように、電圧 V3は時間 t4以降、経時的に上昇していく。

[0140] やがて、時間 t5で回生動作が終了し、車両が停車 (アイドリングストップ）したとする。この時、図 9に示すように電流 IIは急激に低下し、電力供給源 22からはほとんど電流 IIが流れない状態となる。これは、大電流発電期間に補助電源 30が吸収した充電電力を優先的に放出し、次の大電流発電期間における電流変動分の再吸収に備えるよう制御して、るためである。

[0141] この結果、図 9の電流 15の経時変化に示すように、時間 t5を越えると第 1入出力端子 34での電流 15は負荷 21に供給するために負方向に流れる。従って、 12 — 15となる。ゆえに、アイドリングストップでエンジンが停止しても、図 9の 12の経時変化に示すように、時間 t5以降も引き続き負荷 21には同じ電流 12が供給され、図 9に示すように負荷 21の電圧 V2も一定のまま維持される。

[0142] これに伴って、補助電源 30の電力が負荷 21に供給されるに従って、時間 t5以降で経時的に電圧 V3が低下していく。

[0143] その後、エンジンを再起動するためにスタータを動作させたとする。スタータ動作は例えば運転者が停車中のブレーキペダル力アクセルペダルに踏み替える場合に行われる。従って、 ECUは前記ペダルの踏み替えを検出すると同時にサンプルタイミング信号 27を制御回路 76に発信する。この時点ではまだスタータは動作して!/、ない。

[0144] 本来ならば、この時点で現在負荷 21に供給して、る電圧 V2をサンプルホールド用コンデンサ 88にコピーするのであるが、アイドリングストップ機能において、回生動作からスタータの再起動までの時間は通常短ぐその間に電力供給源 22を構成するバッテリの環境温度や劣化度合、の急変は考えられな、ので、ここでは時間 t3で既にサンプルホールドされた電圧 V4を引き続き使用している。従って、時間 t5以降でサンプルホールド動作は行わな!/、。

[0145] その後、補助電源 30が回生動作で吸収した電気エネルギーを負荷 21へ放電している途中の時間 t6で ECUがスタータを駆動したとする。これにより、電力供給源 22 からスタータに大電流が流れるので、電圧 VIは図 9 (a)に示すように急激に低下する。しかし、この時点では既に補助電源 30から負荷 21に電力が供給されているので、時間 t6以降も引き続き負荷 21へ電力が供給される。

[0146] ここで、時間 t6では電力供給源 22の電流はほぼ全てスタータに流れるので、図 9に示すように、時間 t5で僅かに負荷 21へ流れていた電流 IIは時間 t6で完全に 0になる。従って、負荷 21に安定した電流 12を流し続けるには補助電源 30から電流 II相当分も含めて流さなければならない。このため、図 9の電流 15の経時変化に示すように、時間 t6で 15は若干負側に大きくなる。その結果、図 9に示すように、時間 t6以降も電流 12は安定し、図 9に示すように、負荷 21の電圧 V2も安定する。

[0147] このような動作により、電圧低下期間でも電圧 V2はスタータ動作前とほぼ同等の電圧とすることができるので、 DCZDCコンバータ 24の出力電圧を電力供給源 22の長期的な電圧変動に追従させることができる。従って、本実施の形態 4においても、従来のような電力供給源 22からの電圧と補助電源 30からの電圧との差が電力供給源 22の条件によって変動し、負荷 21の動作に影響を及ぼしてしまう可能性を低減できる。

[0148] 電圧 VIの低下期間中は負荷 21へは補助電源 30から電力が供給されるので、図 9 の電圧 V3の経時変化に示すように、電圧 V3は時間 t6以降、経時的に低下していく。この際、電流供給源 22からの電流 IIが 0のため、時間 t5〜t6の電圧 V3の低下傾きに比べ、電圧低下期間である時間 t6〜t7の電圧 V3の低下傾きは若干大きくなる。

[0149] やがて、時間 t7でエンジン始動が完了し、スタータの動作が停止したとする。この時、図 9に示すように電圧 VIは急激に電圧低下前の電圧まで回復する。その結果、時間 t5〜t6と同じ状態になるため、図 9に示すように、時間 t7で電力供給源 22からの僅かな電流 IIが再び流れる。これに伴い、図 9に示すように、時間 t7で補助電源 30 力も負荷 21に供給される電流 15は負側で僅かに小さくなる。従って、図 9に示すように、補助電源 30の電圧 V3の低下傾きも小さくなる。

[0150] 補助電源 30の電圧 V3は前記したように充電目標電圧に調整しておかなければならないので、時間 t8で制御回路 76は切替スィッチ 66を降圧側に切り替える。これにより、 DCZDCコンバータ 24は補助電源 30の電圧 V3を設定電圧源 64の充電目標電圧になるよう制御する。その結果、時間 t9で電圧 V3は充電目標電圧に達し、その後、その電圧を維持する。

[0151] 電圧 V3が充電目標電圧に達すると、その電圧を維持するために補助電源 30から負荷 21への電力供給は停止される。従って、時間 t9で図 9に示すように電力供給源 22から負荷 21に負荷消費電流 12が供給される。この時、図 9に示すように補助電源 30からの電力供給は停止しているので、第 1入出力端子 34での電流 15は 0になる。

[0152] 以上の動作を繰り返すことで、大電流発電期間や電圧低下期間が両方存在しても、図 9に示すように、負荷 21への電流 12と電圧 V2は常にほとんど同じ値を保つので、負荷 21は安定して動作し続けることができる。なお、切替スィッチ 66を切り替える時間 t8は t7と t9の間であればいつでもよい。また、ホールドされた電圧 V4の更新は実施の形態 1と同様にして行われる。 [0153] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22からの大電流発電や電力供給源 22の電圧低下による一時的な変動時の DCZDCコンパータ 24の出力電圧との差が常に小さい電源装置 20を得る。

[0154] なお、本実施の形態 4ではアイドリングストップ機能のように、回生動作による大電流発電期間と、スタータ動作による電圧低下期間がほぼ連続して発生する場合について説明したが、これは両者の発生する時間間隔が長い場合でも同様に適用できる。その場合の動作は大電流発電期間、電圧低下期間のいずれが完了しても、常に補助電源 30の電圧 V3が充電目標電圧になるように制御すればよい。

[0155] また、本実施の形態 4においても補助電源 30に電気二重層キャパシタゃ電気化学キャパシタ等の急速充放電が可能な蓄電素子を用いればよい。但し、電気化学キヤパシタは放電電位を OVにできな、ので、電気化学キャパシタの動作可能な最低電圧を考慮して設定電圧源 64の充電目標電圧を決定すればよ!ヽ。

[0156] (実施の形態 5)

図 10は、本発明の実施の形態 5における電源装置のブロック回路図である。図 11 は、本発明の実施の形態 5における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 11では、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化を、負荷へ供給される電圧 V2を電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された際の電圧 Vbの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチのオンオフのタイミングチャート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷への供給電圧 V2の経時変化、を示す。図 12は、本発明の実施の形態 5における電源装置の他の構成のブロック回路図である。図 13は、本発明の実施の形態 5における電源装置の他の構成の動作を示すタイミングチャートである。図 13では、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化、負荷への供給電圧 V2を電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された際の電圧 Vbの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチ 23のオンオフのタイミングチヤート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷へ供給される電圧 V2の経時変化、を示す。 [0157] 図 10と図 12において、図 4と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。また、太線は電力系統、細線は制御系統の配線を示す。なお、本実施の形態 5では実施の形態 2と同様に、例えばアイドリングストップ車において、バッテリと発電機からなる電力供給源の電圧低下時に、電力供給源の電圧を昇圧して、その直流出力を負荷に供給する構成にっ、て述べる。

[0158] まず、図 10の回路構成について説明する。負荷 21への電力供給は、図 10に太線で示したように、電力供給源 22の電力が選択スィッチ 23を介して直接供給される経路と、 DCZDCコンバータ 24を介して供給される経路の 2種類の、ずれかにより行われる。なお、本実施の形態 5では選択スィッチ 23を外部信号に応じてオンオフ制御が可能な、例えば FETからなる構成とした。

[0159] 電力供給源 22の電圧 VIは電圧 VI検出用抵抗 90、 92により抵抗分割された際の中点電圧 Vaとして検出される。すなわち、電圧 VI検出用抵抗 90、 92の抵抗値をそれぞれ Rl、 R2とすると、 Va=Vl XR2Z (Rl +R2)の関係になるので、電圧 Vaは電圧 VIに相当する電圧となる。この電圧 Vaはサンプルホールド回路 28の入力端子 INを介して入力されて!、る。

[0160] また、負荷 21の電圧 V2も同様に、電圧 V2検出用抵抗 78、 80により抵抗分割された際の中点電圧 Vbとして検出される。すなわち、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値をそれぞれ R3、 R4とすると、 Vb=V2 XR4Z (R3+R4)の関係になるので、電圧 Vbは電圧 V2に相当する電圧となる。この電圧 Vbは、サンプルホールド回路 28の出力端子 OUTから出力されるホールド電圧 Vhとともにオペアンプ 94に入力される。ォぺアンプ 94の出力は DCZDCコンバータ 24のフィードバック端子 FZBに入力される。

[0161] また、エンジン ECUから発せられるサンプルタイミング信号 27は、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdに入力されるとともに、 DCZDCコンバータ 24の起動信号としてオンオフ端子 ONZOFFにも入力される。さら〖こ、サンプルタイミング信号 27は反転回路 74により反転されて選択スィッチ 23のオンオフ制御を行う。

[0162] なお、サンプルホールド回路 28の動作は実施の形態 1〜4のものとは異なり、ホールド端子 holdがオフの時は、入力端子 INの電圧をそのまま出力端子 OUTから出力し、ホールド端子 holdがオンの時は、オンになった瞬間の入力端子 INの電圧をホールドし、以後ホールド端子 holdがオンの間は常にホールドした電圧 Vhを出力端子 O UTから出力し続ける。ホールド電圧 Vhを更新する場合はホールド端子 holdをオフにした後、ホールドした、時にホールド端子 holdをオンにする。

[0163] 次に、このような構成の電源装置 20の動作について図 11により説明する。なお、例えば図 5に示した太点線の動作については、図 5の Vl (min) , V2 (min)と同様に電圧が低くなるだけで太実線と同等の動作を行うため、図 11では省略している。

[0164] まず、時間 tOではアイドリングストップが行われておらずエンジンが駆動して、る状態である。この時、発電機も動作しているので、電力供給源 22の電圧 VIは例えば 1 4V程度で安定している。従って、電圧 VIに相当する電圧 Vaも図 11に示すように高 V、電圧値で安定して!/、る。この時点では図 11に示すように ECUからのサンプルタイミング信号 27がオフなので、 DCZDCコンバータ 24のオンオフ端子 ONZOFFに入力される DCZDCコンバータ起動信号 29もオフのままであり、 DCZDCコンバータ 2 4は停止した状態である。また、サンプルタイミング信号 27は反転回路 74で反転するため、図 11に示すように選択スィッチ 23にはオン信号が入力される。従って、選択スイッチ 23はオンになる。

[0165] これらの結果から、電力供給源 22の電圧 VIは選択スィッチ 23がオンであるので、そのまま負荷 21に供給される。従って、図 11に示すように電圧 Vbは電圧 Vaに相当する電圧値となり、電圧 V2は電圧 VIと等しくなる。

[0166] 次に、時間 tlでアイドリングストップが行われ、エンジンが停止したとする。 ECUはエンジンが停止する以前の時点でサンプルタイミング信号 27を発する。なお、本実施の形態 5ではサンプルタイミング信号 27はエンジンが停止する以前力もオンになり、エンジン再始動完了以降の時点までオン状態を維持する信号とした。従って、サンプルタイミング信号 27はエンジン停止時力エンジン再始動完了時までは少なくともオン状態となる。

[0167] 本実施の形態 5では、時間 tlについてはサンプルタイミング信号 27が図 11に示すようにエンジン停止とほぼ同時に発せられた場合を示している。従って、図 11に示すように、時間 tlでサンプルタイミング信号 27はオン信号となる。これにより、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオンになるので、時間 tlでの電力供給源 22 の電圧 VIに相当する電圧 Vaがホールドされ、その電圧値 (ホールド電圧 Vh)が出力端子 OUTから出力される。また、これと同時に図 11に示すように DCZDCコンパータ起動信号 29 (本実施の形態 5ではサンプルタイミング信号 27と同等）がオンになり、これがオンオフ端子 ONZOFFに入力されるので、 DCZDCコンバータ 24が起動する。さらに、図 11に示すように選択スィッチ 23のオンオフ信号は DCZDCコンパータ 24の起動信号を反転したものであるので、オフ信号となる。その結果、選択スィツチ 23はオフになる。

[0168] 以上をまとめると、電力供給源 22の電圧 VIが低下する以前の時点（ここではほぼ低下する時点である時間 tl)でサンプルタイミング信号 27がオンになると、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaをサンプルホールド回路 28でホールドするとともに DCZDCコンバータ 24を起動し、選択スィッチ 23をオフにする動作を行っている。なお、サンプルタイミング信号 27がオンになるのは電圧 VIが低下する以前であれば構わないが、あまりオンになるのが早すぎると、その間に電圧 VIが変動してもそれをホールドできず、 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2の制御精度が悪くなるため、できるだけ電圧 VIが低下する直近が望ましい。

[0169] このような動作の結果、負荷 21へは DCZDCコンバータ 24から電力が供給されることになる。 DCZDCコンバータ 24は、その出力の電圧 V2に相当する電圧 Vbがサンプルホールド回路 28でホールドされた電圧 Vhになるように、オペアンプ 94からのフィードバック信号に基いて出力の電圧 V2を制御するので、図 11の Vaの経時変化に示すように時間 tl以降で発電機が停止したことによる電力供給源 22の電圧降下が起こっても、図 11の Vbの経時変化に示すように出力の電圧 V2に相当する電圧 V bはホールド電圧 Vhと等しくなり、電圧降下が発生しない。従って、図 11の V2の経時変化に示すように、時間 tl以降も電圧 V2はホールド時の電圧 VIと等しくなり、負荷 21に対して引き続き安定した電圧で電力を供給できる。

[0170] アイドリングストップが発生した時間 tl力も短期間経過後の時間 t2までは、図 11に示すように電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaは急激に下がる力時間 t2 以降では下がり方が緩やかになる。しかし、このような電圧 Vaの変動があっても、図 1 1に示すように DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2に相当する電圧 Vbはホールド電圧 Vhのまま安定して、るので、電圧 V2はホールド時の電圧 VIと等し、状態を維持する。

[0171] 次に、時間 t3でアイドリングストップを終了し、エンジンを再始動するためにスタータが駆動したとする。この場合はスタータに大電流が流れるので、電力供給源 22の電圧 VIは 6V程度まで急激に低下する。従って、図 11の Vaの経時変化に示すように電圧 VIに相当する電圧 Vaも急低下する。その後、エンジンの回転が安定するに従つて、スタータへの電流は少なくなつていくので電圧 Vaは上昇する。時間 t4でェンジンの再始動が完了すると発電機も再起動するので、電力供給源 22の電圧 VIはアイドリングストップ前の電圧値 (約 14V)に戻る。従って、電圧 VIに相当する電圧 Vaも時間 tO力 tlの電圧値に回復する。

[0172] しかし、本実施の形態 5では時間 t4の時は図 11に示すようにサンプルタイミング信号 27がオンのままであるので、 DCZDCコンバータ起動信号 29も図 11に示すようにオン状態であり、動作し続けている。また、選択スィッチ 23も図 11に示すようにオフのままである。その結果、時間 t4では電圧 Vaが回復しても DCZDCコンバータ 24の出力が負荷 21に供給され続けて、る。

[0173] その後、エンジンが再始動した時点（時間 t4)以降の時間 t5で、図 11に示すように ECUからのサンプルタイミング信号 27がオフになったとする。これによる動作は時間 tlでの動作とは逆に、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオフになるので、サンプルホールド回路 28の出力端子 OUTのホールド電圧 Vhは入力端子 INの電圧 Vaと等しくなる。また、図 11に示すように DCZDCコンバータ 24起動信号 29はオフになるので、動作を停止する。さらに、図 11に示すように選択スィッチ 23はオンになるので、電力供給源 22の電圧 VIが選択スィッチ 23を介して負荷 21に印加されることになる。これにより、エンジン動作時の状態、すなわち時間 toの状態に再び戻つたことになる。

[0174] このように動作することで、図 11に示した電圧 Vaの電圧低下期間（時間 tl〜t4)では DCZDCコンバータ 24が動作して負荷 21にホールド電圧 Vhに相当する電圧を供給し続けるので、電力供給源 22の電圧 VIが大きく変動しても図 11に示すように電圧 V2は安定している。従って、負荷 21を駆動し続けることができる。

[0175] なお、本実施の形態 5ではエンジン再始動完了時の時間 t4より後の時間 t5でサンプルタイミング信号 27がオフになっている力これは時間 t4でオフになってもよい。この場合、 DCZDCコンバータ 24の動作時間が短くなるので消費電力を低減できる。

[0176] ここまでで説明したエンジン再始動時の動作をまとめると、図 11に示すように電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Va力ホールドされた電圧 Vhまで回復した時点（時間 t4)以降でサンプルタイミング信号 27がオフになると、 DCZDCコンバータ 2 4を停止するとともに、選択スィッチ 23をオンにすることになる。

[0177] なお、図 10の回路構成では、図 11の時間 t4力も t5のように、電力供給源 22の電圧 VIがアイドリングストップ前の電圧まで回復した後も DCZDCコンバータ 24が動作し続けている力この場合の DCZDCコンバータ 24が出力しょうとする電圧（目標制御電圧）は電圧 VIとほぼ等しくなる。その結果、 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2が電圧 VIと等しくなるので、間欠動作を行うことになる。その結果、時間 t4から t5で DCZDCコンバータ 24の出力に電圧リップルが発生してしまう。

[0178] そこで、この電圧リップルが問題になる場合には、電源装置 20を図 12に示す回路構成としてもよい。図 12の構成は図 10と比べ、 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2が、ホールドされた時の電力供給源 22の電圧 VIより既定定数倍 (k倍)低くなるように電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値を設定した点が相違点である。すなわち、電圧 VI検出用抵抗 90、 92の抵抗値をそれぞれ Rl、 R2とし、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値をそれぞれ R3、 R4とした時、 R2/ (R1 +R2) =k XR4/ (R3 +R4)が成立するように R3、 R4を設定している。ここで、電圧 V2をホールド時の電圧 VI (目標制御電圧)よりも低くするために、 kは 1未満の正の数値としている。本実施の形態 5では実施の形態 1と同様に、電圧 V2がホールド時の電圧 VIに対して 10 %/Jヽさくなるよう〖こ、 k=0. 9とした。

[0179] このような構成とした時の DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2の経時変化を図 13に示す。なお、図 13の電圧 V2以外は図 11と全く同じであるので、説明を省略する。

[0180] 時間 tlで図 13に示すようにサンプルタイミング信号 27が ECUより発せられると、 D C/DCコンバータ 24がオンになり、選択スィッチ 23がオフになる。これにより、負荷 2 1へは DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2が印加される。この際、 DCZDCコンバータ 24の目標制御電圧は、時間 tlでのホールド時の電力供給源 22の電圧 VI を k倍した電圧になるように制御される。従って、時間 tlでは電圧 VIの方が目標制御電圧（=k XVl = 0. 9 XV1)より大きくなる。ゆえに、 DC/DCコンバータ 24は前記したように昇圧コンバータであるので、起動しても昇圧動作が行われず、入力端子 IN の電圧 VIがほぼそのまま出力端子 OUTから出力される。

[0181] その後、図 13に示すように、電圧 VIに相当する電圧 Vaはアイドリングストップ開始後に低下するので、電圧 VIが目標制御電圧を下回る時間 t2までは図 13に示すように電圧 V2が下がる力時間 t2で電圧 VIが目標制御電圧になれば、その電圧値 k XVh)を出力し、時間 t2以降は kX Vhに比例した電圧を維持する。

[0182] その後、アイドリングストップが終了し、電力供給源 22の電圧 VIが回復することにより、時間 t5で電圧 VIが目標制御電圧を超えれば、 DCZDCコンバータ 24は上記したように入力端子 INの電圧 VIをほぼそのまま出力端子 OUTから出力する。その結果、時間 t5から、電圧 VIが回復し終わる時間 t6までの間、電圧 V2は電圧 VIと同様に電圧が上昇し、時間 t6以降は電圧 VIが安定するので、電圧 V2も安定する。

[0183] その後、図 13に示すように、時間 t7でサンプルタイミング信号 27がオフになると、 D C/DCコンバータ 24がオフになり、同時に選択スィッチ 23がオンになる。これにより、電圧 VIが直接負荷 21に印加されるので、電圧 V2は電圧 VIと等しくなる。

[0184] このような動作において、時間 t6力も t7では電圧 VIが回復していても DCZDCコンバータ 24が動作し続けている状態となる。しかし、目標制御電圧は回復後の電圧 VIに対して k倍小さ!/、ので、図 10の構成のように DCZDCコンバータ 24が不安定な間欠動作を行うことがない。ゆえに、電圧リップルがほとんど発生しない安定した電圧 V2を出力し続けることができる。

[0185] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22の電圧低下による一時的な変動時の DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さい電源装置 20を得る。

[0186] (実施の形態 6) 図 14は、本発明の実施の形態 6における電源装置のブロック回路図である。図 15 は、本発明の実施の形態 6における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 15には、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化、負荷へ供給される電圧 V2を電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された際の電圧 Vbの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチのオンオフのタイミングチャート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷へ供給される電圧 V2の経時変化、を示す。図 16は、本発明の実施の形態 6における電源装置の他の構成のブロック回路図である。図 17は、本発明の実施の形態 6における電源装置の他の構成の動作を示すタイミングチャートである。図 17には、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化、負荷へ供給される電圧 V2を電圧 V2 検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vbの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチのオンオフのタイミングチャート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷へ供給される電圧 V2の経時変化、を示す。図 18は、本発明の実施の形態 6における電源装置のさらに他の構成のブロック回路図である。図 19は、本発明の実施の形態 6における電源装置のさらに他の構成の動作を示すタイミングチャートである。図 19には、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化、負荷へ供給される電圧 V2を電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された際の電圧 V bの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチのオンオフのタイミングチャート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷へ供給される電圧 V2の経時変化、を示す。

図 14、図 16、および図 18において、図 10と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。また、太線は電力系統、細線は制御系統の配線を示す。図 15、図 17、および図 19において、図 5等で示した太点線の動作は図 11と同様に省略する。なお、本実施の形態 6でも実施の形態 2と同様に、例えばアイドリングストップ車において、ノッテリと発電機力もなる電力供給源の電圧低下時に、電力供給源の電圧を昇圧して、その直流出力を負荷に供給する構成にっヽて述べる。 [0188] まず、図 14の回路構成について説明する。図 10の構成と比べ、図 14における構成上の特徴は以下 1)から 3)の通りである。

[0189] 1)サンプルホールド回路 28の出力端子 OUTにホールド電圧 Vhを既定定数倍 (k 倍)するための電圧 Vh定数倍用抵抗 96、 98を接続し、その中点電圧 Vc (以下、しきい値電圧 Vcという）をオペアンプ 94、およびヒステリシスコンパレータ 100の非反転入力に接続する構成とした。なお、しきい値電圧 Vcは正でホールド電圧 Vhより低くなるように、すなわち k< lとなるように電圧 Vh定数倍用抵抗 96、 98の抵抗値 R5、 R 6を設定した。本実施の形態 6では例えば実施の形態 1と同様に、しきい値電圧 Vcがホールド電圧 Vhより 10%低くなるように、 k=0. 9とした。従って、 Vc=Vh XR6Z ( R5+R6) =0. 9 XVhとなる。

[0190] 2)ヒステリシスコンパレータ 100の反転入力に電圧 Vaを入力する構成とした。

[0191] 3)ヒステリシスコンパレータ 100の出力を DCZDCコンバータ 24の起動信号とし、オンオフ端子 ONZOFFと反転回路 74に接続する構成とした。

[0192] 4)それに伴い、サンプルタイミング信号 27をサンプルホールド回路 28のホールド端子 holdにのみ接続した。

[0193] なお、しきい値電圧 Vcがホールド電圧 Vhより低くなるように設定したのは、実施の形態 5で述べたように、 DCZDCコンバータ 24の入力電圧 VIと出力の電圧 V2が等しくなつた場合、 DCZDCコンバータ 24が間欠的に動作することにより発生する電圧リップルを回避するためである。すなわち、 Vh>Vcとすることで、 DCZDCコンパ一タ 24は VI =V2となることがなくなり電圧リップルが発生しなくなるので、負荷 21に対してさらに安定した電圧を供給することができる。

[0194] 次に、このような電源装置 20の動作について図 15を参照しながら説明する。まず、時間 tO力 tlの動作は実施の形態 5と同じであるので説明を省略する。

[0195] 時間 tlでアイドリングストップが行われ、 ECUからのサンプルタイミング信号 27がォンになったとする。その結果、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaをサンプルホールド回路 28がホールドする。これにより、ホールド電圧 Vhを電圧 Vh定数倍用抵抗 96、 98により k倍したしきい値電圧 Vcがオペアンプ 94、およびヒステリシスコンパレータ 100に入力される。その結果、オペアンプ 94の出力は、電圧 Vbがしきい値電圧 Vcになるようにするためのフィードバック信号として DCZDCコンバータ 24のフイードバック端子 FZBに入力される。また、ヒステリシスコンパレータ 100は、電圧 Va としきい値電圧 Vcを比較し、 Va>Vcならば Loレベル（以下、「オフ信号」という）を、 Vaく Vcならば Hiレベル (以下、「オン信号」という）を出力する動作を行う。時間 tlでは電圧 Vaをホールドした直後であり、 k=0. 9であることから、図 15に示すように、 Va >Vcである。従って、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオフ信号となるので、図 15に示すように DCZDCコンバータ起動信号 29はオフのままである。ゆえに、 DC ZDCコンバータ 24は時間 tlの時点では停止したままである。同様に、ヒステリシスコンパレータ 100のオフ信号は反転回路 74で反転されるので、図 15に示すように選択スィッチ 23は時間 tlの時点ではオンのままである。

[0196] 実施の形態 5で説明したように、アイドリングストップ状態になった時間 tl以降では、電力供給源 22の電圧 VIが低下していくので、図 15に示すように、電圧 VIに相当する電圧 Vaも低下する。これに伴って、選択スィッチ 23がオンであるので、図 15に示すように負荷 21に印加される電圧 V2も低下する。

[0197] 一方、ホールド電圧 Vhは一定なので、しき!/、値電圧 Vcも一定である。従って、、ずれ電圧 Vaの方がしきい値電圧 Vcより小さくなる。その時間 t2に至ると、ヒステリシスコンパレータ 100はオン信号を出力する。この信号は DCZDCコンバータ起動信号 29 であるので、図 15に示したように、 DC/DCコンバータ起動信号 29がオンになり動作を開始するとともに、選択スィッチ 23がオフになる。これにより、時間 t2以降は DC ZDCコンバータ 24から負荷 21に電力が供給されることになる。この時の出力の電圧 V2に相当する電圧 Vbは、図 15に示すように、しきい値電圧 Vcになるように制御されるので、ホールド電圧 Vhより低い電圧、すなわちアイドリングストップ前の電圧より 1 0%低い電圧が負荷 21に供給されることになる。従って、図 15に示すように負荷 21 の電圧 V2は k X Vh (=Vc)に比例した電圧となる。

[0198] このような動作をまとめると、電力供給源 22の電圧 VIが低下する以前の時点（ここではほぼ低下する時点である時間 tl)でサンプルタイミング信号 27がオンになると、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaをサンプルホールド回路 28でホールドするとともに、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaが、ホールドされた電圧 V hより既定定数倍低、 (本実施の形態 6では既定定数 k=0. 9倍)正のしき、値電圧 Vcまで低下すれば DCZDCコンバータ 24を起動し、選択スィッチ 23をオフにすることになる。これにより、 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2は、ホールドされた時の電力供給源 22の電圧 VIより既定定数倍 (k倍)低くなる。なお、実施の形態 5で説明したように、サンプルタイミング信号 27がオンになるのは電圧 VIが低下する以前であれば構わな、が、できるだけ電圧 VIが低下する直近が望ま、。

[0199] その後、時間 t3、 t4の動作は図 11の時間 t2、 t3とそれぞれ同じであるので説明を省略する。次に、時間 t5では、エンジンが再起動完了する直前の状態であるとする。この時、図 15に示すように電圧 Vaは急上昇するので、やがてしきい値電圧 Vcよりも大きくなる。これにより、ヒステリシスコンパレータ 100はオフ信号を出力する。その結果、図 15に示したように、 DCZDCコンバータ 24の起動信号がオフになり動作を停止するとともに、選択スィッチ 23がオンになる。これにより、時間 t5以降は選択スイツチ 23を介して負荷 21に電力が供給されることになる。従って、図 15に示すように、電圧 V2は電圧 VIと等しくなり、電圧 VIと同様に上昇する。

[0200] 時間 t5以降は電力供給源 22の電圧 VIが負荷 21に供給されることになるので、完全にエンジンが再始動を完了する時間 t6までは負荷 21の電圧 V2に相当する電圧 Vbも図 15に示すように上昇する。その後、時間 t6でエンジン再始動が完了し、電力供給源 22の電圧 VIが約 14Vで安定すると、図 15に示すように、電圧 V2、およびそれに相当する電圧 Vbも安定する。

[0201] その後、サンプルタイミング信号 27は図 15に示すようにエンジン再始動が完了した後の時間 t7でオフになる力この時はすでに DCZDCコンバータ 24の動作が停止し、選択スィッチ 23がオンになっているので、図 15に示すように、電圧 V2、およびそれに相当する電圧 Vbは変化しない。

[0202] このようなエンジン再始動時の動作をまとめると、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaがしきヽ値電圧 Vc以上に回復すると、 DC/DCコンバータ 24を停止するとともに、選択スィッチ 23をオンにすることになる。これにより、時間 t6以降の状態は時間 toの状態に戻ったことになる。

[0203] 以上のように動作することで、図 15に示した電圧低下期間（時間 tl〜t6)の内、時間 t2力 t5では DCZDCコンバータ 24が動作して負荷 21にしきい値電圧 Vcに相当する電圧を供給し続け、また、時間 tl力 t2と、時間 t5から t6の期間はホールド電圧 Vhとしきい値電圧 Vcの間の電圧に相当する電圧値が供給される。従って、図 15 に示すように、電力供給源 22の電圧 VIが大きく変動しても安定した電圧 V2を出力し続けるので、負荷 21を駆動し続けることができる。

[0204] なお、本実施の形態 6ではエンジン再始動完了時の時間 t6より後の時間 t7でサンプルタイミング信号 27がオフになっている力これは時間 t6でオフになってもよい。

[0205] 本実施の形態 6の動作により、実施の形態 5に比べて DCZDCコンバータ 24の動作時間を必要最小限にすることができる。その結果、電源装置 20としての消費電力を抑制することができる効果も得られる。

[0206] なお、図 14の回路構成では、しき、値電圧 Vc ( =ホールド電圧 Vh X k)を目標制御電圧とすることで、 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V2を、ホールドされた時の電力供給源 22の電圧 VIより既定定数倍 (k倍)低くしているが、これは実施の形態 5で述べた図 12の構成を図 14の構成に適用してもょ、。この場合の回路構成を図 1 6に示す。図 14の構成との違いは、電圧 V2検出用抵抗 78、 80の抵抗値 R3、 R4を図 12の構成と同様に、 R2Z (Rl +R2) =k X R4/ (R3+R4)が成立するように設定する点と、オペアンプ 94の非反転入力にしき、値電圧 Vcではなくホールド電圧 V hを接続した点である。

[0207] このような電源装置 20の動作を図 17に示す。図 15と比較すると、動作が異なるものは電圧低下期間（時間 tl〜t6)における電圧 Vbの挙動のみである。すなわち、ォぺアンプ 94の非反転入力にはホールド電圧 Vhが入力されるので、図 17において電圧 Vbは電圧低下期間にホールド電圧 Vhになるように制御される。ゆえに、図 17の V bの経時変化特性は図 13の Vbと同じになる。その結果、電圧低下期間における最終的な出力の電圧 V2は図 13と同じになる。これは図 15とも同じであるので、結果的には図 16の構成としても図 14の構成と同様に、電力供給源 22の電圧 VIの変動によらず安定した電圧 V2を出力し続けることができるという効果が得られる。従って、図 14の構成と図 16の構成の、ずれを採用してもよ!、。

[0208] また、図 14の構成では、アイドリングストップ後のエンジン再始動終了時に電力供給源 22の電圧 VIがアイドリングストップ前の電圧値にほぼ戻る場合に適用可能である。しかし、エンジン再始動終了時に電圧 VIがアイドリングストップ前より低い電圧値までしか戻らなかった場合は、ヒステリシスコンパレータ 100の出力がオフにならないので、いつまでも DCZDCコンバータ 24が動作し続けることになる。

[0209] そこで、このような状態を回避することができる回路構成を図 18に示す。図 18の構成と図 14の構成の相違点は、ヒステリシスコンパレータ 100の出力とサンプルタイミング信号 27をそれぞれ入力する AND回路 101を設け、 AND回路 101の出力を DC ZDCコンバータ 24のオンオフ端子 ONZOFFと反転回路 74に接続した点である。このように構成することにより、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaがしきヽ値電圧 Vc以上に回復する力、またはサンプルタイミング信号 27がオフになると、 DC ZDCコンバータ 24を停止することが可能になる。従って、エンジン再始動終了時に電圧 VIがアイドリングストップ前より低、電圧値までしか戻らな力つたとしても、サンプルタイミング信号 27がオフになれば DCZDCコンバータ 24が停止する。これは、 AN D回路 101に入力されるヒステリシスコンパレータ 100の出力とサンプルタイミング信号 27の少なくとも!/、ずれかがオフになれば、 AND回路 101の出力がオフになるためである。

[0210] このような電源装置 20の動作を図 19に示す。ここで、時間 t0力 t5は図 15と同じであるので説明を省略する。

[0211] 時間 t5でアイドリングストップ後のエンジン再始動が完了しても電力供給源 22の電圧 VIが元に戻らず、電圧 VIに相当する電圧 Vaが図 19に示すようにしき!/ヽ値電圧 V cに至らな力つたとする。その結果、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン状態のままである。この時、サンプルタイミング信号 27は図 19に示すようにオンであるので、 AND回路 101の出力はオンとなる。従って、図 19に示すように時間 t5では DCZ DCコンバータ起動信号はオンのままであり、 DCZDCコンバータ 24は動作し続ける。また、図 19に示すように選択スィッチ 23はオフのままである。

[0212] その後、時間 t6で図 19に示すようにサンプルタイミング信号 27がオフになったとする。これにより、 AND回路 101の出力がオフになるので、図 19に示すように DCZD Cコンバータ起動信号 29がオフとなり、 DC/DCコンバータ 24がオフになるとともに、図 19に示すように選択スィッチ 23がオンになる。その結果、電力供給源 22の電圧 VIと負荷 21の電圧 V2は等しくなる。但し、電圧 VIはアイドリングストップ前の電圧まで戻つてヽな、ので、図 19に示すように電圧 V2は時間 t6でアイドリングストップ前の電圧よりも低い電圧に落ち、その後、低い電圧のまま安定する。従って、電圧 V2に相当する電圧 Vbも図 19に示すように時間 t6で低、電圧に落ちて安定する。

[0213] このように動作することにより、エンジン再始動終了時に電圧 VIがアイドリングストツプ前より低い電圧値までしか戻らない場合でも、 DCZDCコンバータ 24が動作し続けることがなくなり、 DCZDCコンバータ 24の消費電力を低減することが可能となる。

[0214] なお、図 18の構成においても、図 16の構成のように、電圧 V2検出用抵抗 78、 80 を電圧 VI検出用抵抗 90、 92に対して k倍するように設定するとともに、オペアンプ 9 4の非反転入力にホールド電圧 Vhを入力する構成としてもょヽ。

[0215] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22の電圧低下による一時的な変動時の DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さヽ電源装置 20を実現できた。

[0216] (実施の形態 7)

図 20は、本発明の実施の形態 7における電源装置のブロック回路図である。図 21 は、本発明の実施の形態 7における電源装置の動作を示すタイミングチャートである。図 21では、電力供給源の電圧 VIを電圧 VI検出用抵抗で抵抗分割された際の電圧 Vaの経時変化、負荷へ供給される電圧 V2を電圧 V2検出用抵抗 78、 80で抵抗分割された際の電圧 Vbの経時変化、 DCZDCコンバータ起動信号 29のオンオフのタイミングチャート、選択スィッチのオンオフのタイミングチャート、サンプルタイミング信号 27のオンオフのタイミングチャート、負荷へ供給される電圧 V2の経時変化、を示す。

[0217] 図 20において、図 14と同じ構成については同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。また、太線は電力系統、細線は制御系統の配線を示す。図 21において、図 5等で示した太点線の動作は図 11と同様に省略する。なお、本実施の形態 7でも実施の形態 2と同様に、例えばアイドリングストップ車において、ノッテリと発電機力もなる電力供給源の電圧低下時に、電力供給源の電圧を昇圧して、その直流出力を負荷に供給する構成にっヽて述べる。

[0218] 図 14の構成と比べ、図 20における構成上の特徴は以下 1)力も 4)の通りである。

[0219] 1)リセットセットフリップフロップ回路 102を設け、セット端子 Sにサンプルタイミング信号 27を入力し、リセット端子 Rにヒステリシスコンパレータ 100の出力を接続し、出力端子 Qを DCZDCコンバータ 24のオンオフ端子 ONZOFFに接続し、 Qの反転出力端子 NQの出力を選択スィッチのオンオフ信号とした。従って、 DCZDCコンパータ起動信号 29は出力端子 Qの出力信号となる。

[0220] 2)上記に伴い、反転回路 74を廃した。

[0221] 3)サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdをリセットセットフリップフロップ回路 102の出力端子 Qに接続した。

[0222] 4)ヒステリシスコンパレータ 100の非反転入力と反転入力を逆転した。

[0223] なお、リセットセットフリップフロップ回路 102の入力（S、 R)に対する出力（Q、 NQ) の論理表を表 1に示す。

[0224] [表 1]

[0225] 本実施の形態 7のリセットセットフリップフロップ回路 102はセット端子 Sの入力が優先される構成としているので、表 1に示すようにセット端子 Sの入力が 1、すなわちサンプルタイミング信号 27がオンの時は、必ず Q= l、 NQ = 0を出力する構成としている。従って、 Q= lの場合には、 DC/DCコンバータ 24の起動信号がオンになるので D CZDCコンバータ 24が起動するとともに、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオンになるのでホールド電圧 Vhを維持する。また、 NQ = 0により、選択スイツチ 23をオフにすることに相当するので、選択スィッチ 23がオフになる。

[0226] 次に、このような電源装置 20の動作について説明する。本実施の形態 7における実施の形態 5、 6との動作上の最大の相違点は、 ECU力発せられるサンプルタイミング信号 27が、アイドリングストップを開始した時のみに発せられるパルス状信号であることである。ゆえに、エンジン再起動の完了をサンプルタイミング信号 27から知ることができない。このような相違点に対する制御を中心に以下、動作の詳細を説明する。

[0227] まず、図 21において時間 tOではエンジンが駆動している状態である。この時、サンプルタイミング信号 27はオフであるので、リセットセットフリップフロップ回路 102のセット端子 Sには 0が入力されていることに相当する。一方、リセット端子 Rについては以下のようになる。

[0228] 時間 tOではエンジンが駆動していて発電機が動作しているので、電圧 VIが最大値である約 14Vとなり、電圧 VIに相当する電圧 Vaも最大値となる。ここで、もしサンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオフであれば、ホールド電圧 Vh=Vaとなる。一方、しきい値電圧 Vc = 0. 9 XVhであるので、必ず Va>Vcとなる。この場合のヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン（ = 1)となる。これは実施の形態 6のヒステリシスコンパレータ 100における非反転入力、および反転入力を逆転して接続したためである。

[0229] これに対し、もしホールド端子 holdがオンであれば、サンプルホールド回路 28は何らかのホールド電圧 Vhを出力し続けていることになる。この時、前記したように、出力し得るホールド電圧 Vhの最大値は電圧 Vaの最大値と等しい。今、エンジンが駆動しているので、電圧 Vaは最大値である。従って、ホールド電圧 Vhは電圧 Vaを超えることはない。ゆえに、ホールド端子 holdがオフの時と同様に必ず Va>Vcとなり、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン（ = 1)となる。

[0230] 以上のことから、ホールド端子 holdがオンであってもオフであっても時間 tOではヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン（ = 1)となるので、リセットセットフリップフロップ回路 102のリセット端子 Rには 1が入力される。従って、セット端子 Sに 0、リセット端子 Rに 1が入力されることになるので、（表 1)より Q = 0、 NQ = 1が出力される。

[0231] これらにより、時間 tOにおいて、 Q = 0であることから図 21より DCZDCコンバータ起動信号 29がオフに、 NQ= 1であること力も選択スィッチ 23はオンになる。また、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdは、 Q = 0であることからオフの状態、すなわちホールドして!/ヽな、状態である。

[0232] 次に、時間 tlでアイドリングストップ状態になったとする。この時、図 21に示すように、 ECUからのサンプルタイミング信号 27がオンとなり、リセットセットフリップフロップ回路 102のセット端子 Sに 1が入力される。その結果、表 1に示したように、セット端子 S 力の場合はリセット端子 Rの値に関わらず、 Q = l、 NQ = 0となる。従って、時間 tl で図 21に示すように DCZDCコンバータ起動信号 29がオンになり、 DCZDCコンバータ 24が起動するとともに、図 21に示すように選択スィッチ 23がオフになる。これにより、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオンになるので、時間 tlでの電圧 Vaをホールドする。この時のホールド電圧 Vhは電圧 Vh定数倍用抵抗 96、 9 8により k倍（0. 9倍）され、得られたしきい値電圧 Vcがオペアンプ 94に入力される。これにより、電圧 Vbがしきい値電圧 Vcになるように DCZDCコンバータ 24が動作する。なお、 Vh>Vcとした理由は実施の形態 6で説明した通りである。従って、 DCZ DCコンバータ 24の出力の電圧 V2は、ホールドされた時の電力供給源 22の電圧 VI より既定定数倍 (k倍)低くなる。

[0233] 一方、しきい値電圧 Vcはヒステリシスコンパレータ 100にも入力される力時間 tlでは図 21より明らかなように Va>Vcであることから、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン信号となり、リセットセットフリップフロップ回路 102のリセット端子 Rには 1が入力される。しかし、この時はセット端子 Sに 1が入力されているので、負荷 21には D CZDCコンバータ 24の出力が供給される。 DCZDCコンバータ 24の出力の電圧 V 2はしき!/、値電圧 Vcに相当する電圧になるように制御されて、るが、図 21の Vaの経時変化に示すように時間 tl力 t2では Va>Vcであるので、実施の形態 5で述べたように DCZDCコンバータ 24の動作は、入力端子 INの電圧をほぼそのまま出力端子 OUTから出力する。従って、図 21に示すように、電圧 V2は電圧 VIの低下に伴つて下がり、図 21に示すように、電圧 V2に相当する電圧 Vbも下がる。

[0234] その後、時間 t2になると、図 21の Vaの経時変化に示すように Vaく Vcとなる。その結果、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオフ信号となり、リセットセットフリップフロップ回路 102のリセット端子 Rには 0が入力される。しかし、この時はまだセット端子 Sに 1が入力され続けているので、図 21の V2の経時変化に示すように、 DCZDCコンバータ 24から負荷 21に、しきい値電圧 Vc (=k XVh)に相当する電圧 V2が印加される。

[0235] 次に、時間 t3に至り、パルス状のサンプルタイミング信号 27がオフになったとする。

これにより、リセットセットフリップフロップ回路 102のセット端子 Sには 0が入力される。この時、リセット端子 Rには前記したように Vaく Vcであることから 0が入力され続けている。従って、表 1より、セット端子 S、リセット端子 Rの両方が 0の場合となり、 Qと NQ は前回値を保持するように出力される。前回値は、 S = l、 R=0であったので、 Q = l 、 NQ = 0となる。ゆえに、時間 t3以降は Q = lより、図 21に示すように DCZDCコンバータ 24がオンの状態を維持するとともに、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオンであるのでホールド電圧 Vhを維持する。従って、しきい値電圧 Vcも一定となる。また、 NQ = 0より、図 21に示すように選択スィッチ 23はオフのままとなる。ゆえに、図 21に示すように、しきい値電圧 Vc (=k XVh)に相当する電圧 V2が引き続き負荷 21に印加され続ける。

[0236] 以上の動作をまとめると、電力供給源 22の電圧 VIが低下する以前の時点（ここではほぼ低下する時点である時間 tl)でサンプルタイミング信号 27がオンになると、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaをサンプルホールド回路 28でホールドするとともに DC/DCコンバータ 24を起動し、選択スィッチ 23をオフにすることになる。なお、実施の形態 5で説明したように、サンプルタイミング信号 27がオンになるのは電圧 VIが低下する以前であれば構わないが、できるだけ電圧 VIが低下する直近が望ましい。

[0237] 次に、時間 t4、 t5の動作は実施の形態 5の図 11の時間 t2、 t3とそれぞれ同じであるので、説明を省略する。

[0238] 時間 t6に至ると、エンジン再始動がほぼ完了して、電力供給源 22の電圧 VIが上昇し、電圧 VIに相当する電圧 Vaがしきい値電圧 Vcより大きくなる。その結果、ヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン（ = 1)となる。従って、リセットセットフリップフロップ回路 102のリセット端子 Rには 1が入力される。一方、セット端子 Sは図 21に示すようにサンプルタイミング信号 27がオフのままであるので、引き続き 0が入力される。従つて、表 1より Q = 0、 NQ= 1となる。ゆえに、時間 t6では Q = 0より、図 21に示すように DCZDCコンバータ起動信号 29がオフとなり、 DCZDCコンバータ 24がオフになるとともに、サンプルホールド回路 28のホールド端子 holdがオフになり、ホールド電圧 Vhが電圧 Vaと等しくなる。ゆえに、時間 t6以降では必ず Va>Vcとなり、引き続きヒステリシスコンパレータ 100の出力はオン（ = 1)となる。また、 NQ = 1より、図 21に示すように選択スィッチ 23はオンになる。ゆえに、電力供給源 22の電圧 VIが負荷 2 1に供給される。従って、エンジン始動が完了する時間 t7までは、電圧 Vbは電圧 Va の上昇に応じて上昇し続け、時間 t7で安定する。それに伴い、図 21に示すように、電圧 V2も電圧 VIの上昇に応じて上昇し続け、時間 t7で安定する。

[0239] 時間 t7以降はリセットセットフリップフロップ回路 102のセット端子 Sには 0が、リセット端子 Rには 1がそれぞれ入力され続けるので、 Q = 0、 NQ = 1のまま推移する。

[0240] このようなエンジン再始動時の動作をまとめると、電力供給源 22の電圧 VIに相当する電圧 Vaが、ホールドされた電圧 Vhより既定定数倍低ヽ (本実施の形態 7では既定定数 k=0. 9倍）正のしきい値電圧 Vc以上に回復すると、 DCZDCコンバータ 24 を停止するとともに、選択スィッチ 23をオンにすることになる。これにより、時間 t7以降の状態は時間 toの状態に戻ったことになる。

[0241] 以上のように動作することで、図 21に示した電圧低下期間（時間 tl〜t7)の内、時間 tl力も t6では DCZDCコンバータ 24が負荷 21にしきい値電圧 Vcに相当する電圧を供給するよう動作し、また、時間 t6力 t7の期間はホールド電圧 Vhとしきい値電圧 Vcの間の電圧に相当する電圧値が供給されるので、電力供給源 22の電圧が大きく変動しても安定して負荷 21を駆動することができる。

[0242] 本実施の形態 7の動作により、ノルス状にサンプルタイミング信号 27が入力され、エンジン再始動の完了信号が得られない場合でも、実施の形態 6と同様に必要な間だけ DCZDCコンバータ 24を動作させることができる。

[0243] なお、図 20の構成においても、実施の形態 6で述べた図 16の構成のように、電圧 V2検出用抵抗 78、 80を電圧 VI検出用抵抗 90、 92に対して k倍するように設定するとともに、オペアンプ 94の非反転入力にホールド電圧 Vhを入力する構成としてもよ V、。この場合の動作も図 21の Vbの経時変化特性が図 17の Vbの経時変化特性に変わるだけで、最終的な電圧 V2の出力は図 21の V2の経時変化特性と同じになるため、どちらの構成を採用してもよい。

[0244] 以上の構成、動作により、通常時の電力供給源 22の電圧と、電力供給源 22の電圧低下による一時的な変動時の DCZDCコンバータ 24の出力電圧との差が常に小さい電源装置 20を得る。

[0245] なお、実施の形態 5〜7において、既定定数 kを 0. 9倍に設定した場合について説明したが、これは任意に設定可能である。特に、既定定数 kを低く設定すると、例えば図 21の Vaの経時変化の図中の ta、 tbに示したように、 DCZDCコンバータ 24は起動しているが、電圧 VIに相当する電圧 Vaが、負荷 21を駆動できないほど著しく低下している時間 ta力も tbの間だけ DCZDCコンバータ 24を昇圧動作させることができる。すなわち、時間 tl力も taと時間 tbから t6は DCZDCコンバータ 24の入力電圧が出力電圧よりも大きくなるので、前記したように入力端子 INの電圧をほぼそのまま出力端子 OUTから出力し、 DCZDCコンバータ 24は昇圧動作をしない。これにより、 DCZDCコンバータ 24の昇圧動作時間をさらに短くすることができる。

産業上の利用可能性

[0246] 本発明にかかる電源装置は電力供給源の通常時電圧に応じた電圧を、電力供給源の一時的な電圧変動時にも負荷に供給でき、負荷を安定動作させ続けられるので、環境により長期的に電圧変動が起こるバッテリ等の電力供給源の電圧低下を補償する電源装置等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 電力供給源と、

前記電力供給源に接続された DCZDCコンバータとを有し、

前記電力供給源の電圧変動に応じて、前記 DCZDCコンバータの出力電圧を変動させる電源装置。

[2] 前記電力供給源の出力と前記 DCZDCコンバータの出力を切り替えて負荷に電力を供給する選択スィッチを設けた請求項 1に記載の電源装置。

[3] サンプルタイミング信号に応じて前記電力供給源から負荷に供給される電圧に相当する電圧をサンプルしホールドするサンプルホールド回路を有し、ホールドされた電圧により前記 DCZDCコンバータの出力設定値を制御する請求項 1に記載の電源装置。

[4] 前記 DCZDCコンバータは、前記電力供給源または補助電源から出力電圧を得る構成を有し、

前記サンプルホールド回路でホールドした電圧により前記補助電源の電圧の出力設定値を制御し、

前記電力供給源の電圧が低下した時に、前記補助電源から負荷に電力を供給する請求項 3に記載の電源装置。

[5] 前記補助電源から前記負荷に供給される電圧が、前記電力供給源から前記負荷に供給される電圧より低くなるように前記 DCZDCコンバータの出力を設定した請求項 4に記載の電源装置。

[6] 前記 DCZDCコンバータの出力と前記負荷の間に整流素子を接続し、前記整流素子の電圧降下に相当する電圧分だけ前記 DCZDCコンバータの出力設定値を上げておく請求項 4に記載の電源装置。

[7] 前記 DCZDCコンバータは 2つのスィッチを交互にオンオフする動作によって電圧を変換する構成を有し、前記電力供給源の電圧が低下していない通常時に、前記 DC ZDCコンバータの入出力間に接続された方の前記スィッチをオンにすることにより、前記電力供給源力前記負荷への電力供給が前記 DCZDCコンバータを介して行われる請求項 4に記載の電源装置。

[8] 前記 DCZDCコンバータは、前記電力供給源、または補助電源から出力電圧を得る構成を有し、前記電力供給源の電流の一時的な変動分が、前記 DCZDCコンパ一タを介して前記補助電源で吸収、または放出される請求項 3に記載の電源装置。

[9] 前記電力供給源の電圧が低下する時点以前で前記サンプルタイミング信号がオンになると、前記電力供給源の電圧に相当する電圧を前記サンプルホールド回路でホ一ノレドするとともに前記 DCZDCコンバータを起動し、

前記電力供給源の電圧に相当する電圧が、ホールドされた電圧まで回復した時点以降で前記サンプルタイミング信号がオフになると、前記 DCZDCコンバータを停止する請求項 3に記載の電源装置。

[10] 前記 DCZDCコンバータの出力電圧を、ホールドされた時の前記電力供給源の電圧より定数倍低くなるように設定した請求項 9に記載の電源装置。

[11] 前記電力供給源の電圧が低下する時点以前で前記サンプルタイミング信号がオンになると、前記電力供給源の電圧に相当する電圧を前記サンプルホールド回路でホ一ルドするとともに、前記電力供給源の電圧に相当する電圧が、ホールドされた電圧より既定定数倍低い正のしきい値電圧まで低下すれば前記 DCZDCコンバータを起動し、

前記 DCZDCコンバータの出力電圧は、ホールドされた時の前記電力供給源の電圧より前記既定定数倍低くなるようにし、

前記電力供給源の電圧に相当する電圧が前記しきい値電圧以上に回復するか、または前記サンプルタイミング信号がオフになると、前記 DCZDCコンバータを停止する請求項 3に記載の電源装置。

[12] 電力供給源の電圧が低下する以前の時点で前記サンプルタイミング信号がオンになると、前記電力供給源の電圧に相当する電圧を前記サンプルホールド回路でホールドするとともに前記 DCZDCコンバータを起動し、

前記 DCZDCコンバータの出力電圧は、ホールドされた時の前記電力供給源の電圧より既定定数倍低くなるようにし、

前記電力供給源の電圧に相当する電圧が、ホールドされた電圧より前記既定定数倍低い正のしきい値電圧以上に回復すると、前記 DCZDCコンバータを停止する請求項 3に記載の電源装置。

[13] 前記補助電源が充電、または放電している間のみ前記 DCZDCコンバータを動作させる請求項 4に記載の電源装置。