專利名稱：車輛用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛用電源裝置，更特定地說，涉及一種在等信號等的車輛停車時使發(fā)動機(jī)自動地暫時停止的怠速停止(idling stop)車輛所搭載的車輛用電源裝置。
背景技術(shù)：
近年，以燃料消耗量的節(jié)減和排氣量的減少為目的，在等信號等的車輛停車時使發(fā)動機(jī)自動地暫時停止的怠速停止車輛正不斷走向?qū)嵱没?。在這種車輛中，當(dāng)基于車速 加速器開度等規(guī)定的怠速判斷信息，推測為車輛處于停止中時，使發(fā)動機(jī)自動停止，其后，當(dāng)表現(xiàn)駕駛者的行進(jìn)意愿的發(fā)動機(jī)發(fā)動條件成立時， 由起動機(jī)使發(fā)動機(jī)自動發(fā)動，開始行進(jìn)。一般而言，由于發(fā)動機(jī)起動用的起動機(jī)的功耗較大，故在發(fā)動機(jī)起動的瞬間，有產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能性蓄電池輸出系統(tǒng)的電壓會暫時降低。這種現(xiàn)象特別在頻繁重復(fù)停車以及行進(jìn)的街道行駛等，作為電源而使用的蓄電池的消耗變得劇烈的情況下明顯。若產(chǎn)生這種電壓降低，則車輛內(nèi)的電氣設(shè)備所用到的微型計算機(jī) (microcomputer)被重置，從而產(chǎn)生這樣的不便到該時刻為止的學(xué)習(xí)內(nèi)容等存儲內(nèi)容消失，或者儀表類的照明暫時變暗從而對車輛的品質(zhì)感造成大的損害。為此，提案了一種構(gòu)成，其在怠速停止車輛中，為了防止在發(fā)動機(jī)再起動時的蓄電池輸出系統(tǒng)的電壓降低，設(shè)置電壓補(bǔ)償用的升壓電路，在發(fā)動機(jī)起動時的起動機(jī)動作期間， 使該升壓電路動作(參照專利文獻(xiàn)1)。另外，考慮到由于蓄電池能夠由消費者自身進(jìn)行交換，故有弄錯極性進(jìn)行連接的情況，因此，還考慮設(shè)置一種在接反情況下使無電流流過的保護(hù)電路(參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 JP特開2005-237149號公報專利文獻(xiàn)2 JP特開平2-197441號公報在由升壓變換器對上述那樣的、在發(fā)動機(jī)再發(fā)動時因起動機(jī)的功耗大而引起的輸出電壓的降低進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娐分?，作為?gòu)成使在蓄電池誤接反極性的情況下不流過電流的保護(hù)電路的方法，用圖7以及圖8進(jìn)行說明。在圖7中，具備作為直流電源進(jìn)行設(shè)置的蓄電池1 ；第1負(fù)載6 ；第1電容器2 ；升壓變換器電路3 ；控制升壓變換器電路3的控制電路4 ；和被供給升壓變換器電路3的輸出電壓的連接器5，并將第2負(fù)載(未圖示)與連接器5連接而構(gòu)成。第1負(fù)載6由起動機(jī)61、發(fā)動機(jī)62、發(fā)電機(jī)63構(gòu)成，起動機(jī)61在發(fā)動機(jī)發(fā)動時， 從蓄電池1供給直流電壓來使發(fā)動機(jī)62發(fā)動。原理為若發(fā)動機(jī)發(fā)動后，則將其轉(zhuǎn)動作為動力源來由發(fā)電機(jī)63生成電力，并將該電力作為向蓄電池1的充電電力。另外，升壓變換器電路3由電感器31、由電場效應(yīng)型晶體管等構(gòu)成的第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32、第1 二極管34、第2電容器35、第2 二極管36、偏置電阻37、放電電阻38構(gòu)成， 電感器31和第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32相對于蓄電池1的兩端進(jìn)行串聯(lián)連接，第1 二極管34的陽極與電感器31和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33之間的連接點連接，連接器5的輸出端子與第1 二極管34的陰極連接，第2電容器35與連接器5的兩端連接。在機(jī)動車中，使用者自己交換蓄電池1的情況越來越多，因此要求在車輛用電源裝置中設(shè)置這樣一種保護(hù)電路，即使在使用者誤接反了蓄電池1的極性的情況下，也能使電流不發(fā)生反方向流動。為了實現(xiàn)該功能，考慮利用圖7所示的繼電器開關(guān)8或圖8所示的第3 二極管9等，使僅在電流順時針方向流過時通電，但由于車輛用電源裝置的輸出電流非常大，故第3 二極管9的順時針方向電力損耗或繼電器開關(guān)8的功耗大到不能無視，從而會出現(xiàn)縮短蓄電池1的壽命的問題。另外，在具備動力轉(zhuǎn)向裝置的大型車等中，由于車輛重量大，故動力轉(zhuǎn)向裝置所用的電動機(jī)也需要大功率，其結(jié)果是，為了防止電動機(jī)尺寸大型化，有要求比現(xiàn)有技術(shù)的鉛蓄電池的輸出電壓(12V)更高的電壓的情況。在這種情況下會有大電流流過，從而對于現(xiàn)有技術(shù)的利用二極管或繼電器開關(guān)的電源裝置，損耗變得不能無視。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題點，本申請發(fā)明的車輛用電源裝置，具備升壓變換器電路，其與直流電源連接；電壓檢測電路，其檢測所述直流電源的輸出電壓；和控制電路，其按照所述電壓檢測電路檢測的所述輸出電壓來驅(qū)動所述升壓變換器電路，使輸出電壓成為規(guī)定值，其中，所述升壓變換器電路中，由至少一個電感器、和兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述直流電源的兩端相連接，所述升壓變換器電路還具備至少一個整流元件，其與處于所述至少一個電感器與所述兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件之間的連接點相連接；和至少一個電容器，其相對于所述兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行并聯(lián)連接，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件按照彼此的體二極管極性相反的方向進(jìn)行串聯(lián)連接。另外，優(yōu)選方式是，所述控制電路控制所述升壓變換器電路，使得在與所述直流電源連接的負(fù)載為重負(fù)載狀態(tài)，所述直流電源的電壓過渡性降低的情況下，所述升壓變換器電路的輸出電壓成為所述直流電源的電壓。進(jìn)一步的優(yōu)選方式是，所述升壓變換器電路的負(fù)載是動力轉(zhuǎn)向(power steering) 裝置，所述控制電路按照所述動力轉(zhuǎn)向裝置中的轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)角信息來控制所述升壓變換器電路的輸出電壓。進(jìn)一步的優(yōu)選方式是，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件均是N溝道型M0SFET，其漏極端子之間或者源極端子之間彼此連接。進(jìn)一步的優(yōu)選方式是，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件，其漏極端子之間彼此連接，低壓側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件由所述控制電路控制，高壓側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成為具備二極管的自驅(qū)動型元件，該二極管用于對控制端子施加偏置電壓。根據(jù)該發(fā)明，在具有用于補(bǔ)償因過渡性的負(fù)載增大而引起的蓄電池電壓的下降、且用于供給比蓄電池的供給電壓更高的電壓的升壓變換器電路的車輛用電源裝置中，能夠以低損耗來實現(xiàn)防止在蓄電池誤接反極性的情況下電流反方向流動的電路。另外，通過使兩個FET的體二極管彼此極性相反地構(gòu)成，從而將不需要繼電器開關(guān)等機(jī)械式開關(guān)，進(jìn)而能夠抑制火花等的產(chǎn)生或噪聲等的產(chǎn)生。


圖1是說明本發(fā)明的第1實施方式的電路圖。圖2是在本發(fā)明的第1實施方式中蓄電池正常連接情況下的電路圖。圖3是在本發(fā)明的第1實施方式中蓄電池接反情況下的電路圖。圖4是說明本發(fā)明的第2實施方式的電路圖。圖5是說明本發(fā)明的第3實施方式的電路圖。圖6是說明本發(fā)明的第4實施方式的電路圖。圖7是以現(xiàn)有例的蓄電池接反防止為目的的車輛用電源裝置的電路圖。圖8是以現(xiàn)有例的蓄電池接反防止為目的的其他的車輛用電源裝置的電路圖。(附圖標(biāo)記說明)1 蓄電池2 第1電容器3 升壓變換器電路31:電感器32 第1半導(dǎo)體開關(guān)元件321 第1半導(dǎo)體開關(guān)元件的體二極管33 第2半導(dǎo)體開關(guān)元件331 第2半導(dǎo)體開關(guān)元件的體二極管34 第 1 二極管35 第2電容器36:第 2 二極管37:偏置電阻38:放電電阻4:控制電路5 連接器6 第1負(fù)載61 起動機(jī)62 發(fā)動機(jī)63:發(fā)電機(jī)7:輸出電壓檢測電路8:繼電器開關(guān)9 第 3 二極管
具體實施方式
針對本發(fā)明的各實施方式，參照附圖進(jìn)行說明。對相同或相等同部分賦予相同符號，并在原則上不重復(fù)該說明。第1實施方式圖1是說明本發(fā)明的第1實施方式的車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。在圖1中，本發(fā)明的車輛用電源裝置，具備作為直流電源進(jìn)行設(shè)置的蓄電池1 ；第 1負(fù)載6 ；第1電容器2 ；升壓變換電路3 ；控制升壓變換電路3的控制電路4 ；和被供給升壓變換器3的輸出電壓的連接器5，并將第2負(fù)載(未圖示)與連接器5連接而構(gòu)成。第1負(fù)載6由起動機(jī)61、發(fā)動機(jī)62、發(fā)電機(jī)63構(gòu)成，起動機(jī)61在發(fā)動機(jī)發(fā)動時， 從蓄電池1供給直流電壓來使發(fā)動機(jī)62發(fā)動。原理為若發(fā)動機(jī)發(fā)動，則將其轉(zhuǎn)動作為動力源來由發(fā)電機(jī)63生成電力，并將該電力作為向蓄電池1提供的充電電力。另外，升壓變換器電路3由電感器31、由金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET =Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等構(gòu)成的第 1 半導(dǎo)體開關(guān)元件32以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33、第1 二極管34、第2電容器35、第2 二極管36、 偏置電阻37、放電電阻38構(gòu)成，電感器31、第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33和第1半導(dǎo)體開關(guān)元件 32相對于蓄電池1的兩端進(jìn)行串聯(lián)連接，第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件 33是將各自的漏極進(jìn)行連接以使彼此的體二極管321、331極性相反。另外，第1 二極管34 的陽極與在電感器31和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33之間的連接點連接，連接器5的輸出端子與第1 二極管34的陰極連接，第2電容器35與連接器5的兩端連接。另外，將第2 二極管36設(shè)置成陽極與在第1電容器2和電感器31的連接點連接， 陰極經(jīng)由偏置電阻37與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的柵極端子連接，并將放電電阻38設(shè)置成連接于第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的柵極-源極間?？刂齐娐? 一邊監(jiān)測從蓄電池1供給的輸入電壓、和由輸出電壓檢測電路7檢測的輸出電壓，一邊控制第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32的導(dǎo)通/截止，以使供給到第2負(fù)載的輸出電壓成為規(guī)定的值。在與蓄電池(直流電源)1連接的負(fù)載為重負(fù)載狀態(tài)，直流電源的電壓過渡性(暫時性)降低的情況下，控制電路4控制升壓電路3以使升壓變換電路3的輸出電壓成為直流電源的電壓。圖2是在正常地連接蓄電池1的極性的情況下的電路框圖。圖1中由起動機(jī)61、 發(fā)動機(jī)62、發(fā)電機(jī)63構(gòu)成的第1負(fù)載6由于與動作沒有直接關(guān)系，故省略。若從蓄電池1供給直流電壓，控制電路4對第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32的柵極端子施加電壓來使第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32導(dǎo)通(turn on)，則在電感器31中流過電流，從而在電感器31的兩端有電壓生成。由此，第2 二極管36導(dǎo)通，經(jīng)由偏置電阻37施加電壓到第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的柵極端子，第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33也導(dǎo)通。這樣，電流在蓄電池1的+ 端子(正極端子)一第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33 —第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32 —蓄電池1的-端子(負(fù)極端子)的閉環(huán)內(nèi)流動。接著，若第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32由來自控制電路4的控制信號成為截止(turn off)，則在截止期間內(nèi)，為了經(jīng)由第1 二極管34對第2電容器35充電，放出電感器31所蓄積的能量。這樣，電流在蓄電池1的+端子一第1 二極管34 —第2電容器35 —蓄電池1 的-端子的閉環(huán)內(nèi)流動。接下來，在圖3中，假設(shè)蓄電池1的極性誤接反的情況。圖3是在蓄電池1的極性接反情況下的電路框圖。在蓄電池1接反的情況下，第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32的體二極管321由于在順時針方向施加偏置，故導(dǎo)通，而第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的體二極管331由于在逆時針方向施加偏置，故不導(dǎo)通。即，通過在升壓變換器電路3的開關(guān)中使用兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件(32、33)， 并將它們的體二極管(321、331)極性相反地串聯(lián)連接，從而即使在誤將蓄電池1的極性接反的情況下，也能夠防止電流流過升壓變換器電路3，其結(jié)果是，能夠防止與升壓變換電路 3的輸出連接的負(fù)載的破壞、誤動作等。在這種情況下，第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33構(gòu)成為以下的自驅(qū)動型元件因第2 二極管36的存在，不受控制電路4等控制，在蓄電池1正常連接時必然成為導(dǎo)通，在蓄電池1誤接反極性的情況下，必然成為截止。另外，若以對上述那樣的起動機(jī)61的起動時的蓄電池1的供給電壓的過渡性降低進(jìn)行補(bǔ)償為目的，則將升壓變換器電路3的輸出電壓設(shè)定為等于蓄電池1的供給電壓即可， 毋庸置疑地還能夠設(shè)定為在其以上的輸出電壓。進(jìn)一步地，在車輛重量大的車輛的動力轉(zhuǎn)向裝置中使用的情況下，由于需要按照駕駛者實施轉(zhuǎn)向的舵角來控制應(yīng)力，故控制電路4從第2負(fù)載接受轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)角信息，從而能夠適宜控制升壓變換器電路3的輸出電壓。第2實施方式圖4是說明本發(fā)明的第2實施方式的車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。第2實施方式與第1實施方式的不同點在于，是用控制電路4來實現(xiàn)第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的導(dǎo)通/截止控制。若構(gòu)成為能夠用控制電路4來檢測電感器31的兩端的電壓，則能夠進(jìn)行第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33各自的導(dǎo)通/截止控制。其他點與第1實施方式相同，故省略說明。第3實施方式圖5是說明本發(fā)明的第3實施方式的車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。第3實施方式與第2實施方式的不同點在于，第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33的連接順序相反。若為由控制電路4進(jìn)行第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32以及第2 半導(dǎo)體開關(guān)元件33各自的導(dǎo)通/截止控制那樣的構(gòu)成，則如圖5所示，將第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32配置于高壓側(cè)，將第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33配置于低壓側(cè)，也沒有關(guān)系。第4實施方式圖6是說明本發(fā)明的第4實施方式的車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。第4實施方式與第2實施方式的不同點在于，相對于在第2實施方式中第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33使用N溝道型FET，在第4實施方式中第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33使用P溝道型 FET0若是由控制電路4進(jìn)行第1半導(dǎo)體開關(guān)元件32以及第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33各自的導(dǎo)通/截止控制的構(gòu)成，且第2半導(dǎo)體開關(guān)元件33使用P溝道型FET，則只要按照對柵極端子施加負(fù)電位的方式進(jìn)行構(gòu)成，也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的動作。其他點與第1實施方式相同，故省略說明。
權(quán)利要求
1.一種車輛用電源裝置，具備升壓變換器電路，其與直流電源連接；電壓檢測電路，其檢測所述直流電源的輸出電壓；和控制電路，其按照所述電壓檢測電路檢測的所述輸出電壓來驅(qū)動所述升壓變換器電路，使輸出電壓成為規(guī)定值，其中，所述升壓變換器電路中，由至少一個電感器、和兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述直流電源的兩端相連接，所述升壓變換器電路還具備至少一個整流元件，其與處于所述至少一個電感器與所述兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件之間的連接點相連接；和至少一個電容器，其相對于所述兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行并聯(lián)連接，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件按照彼此的體二極管極性相反的方向進(jìn)行串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，所述控制電路對所述升壓變換器電路進(jìn)行控制，使得在與所述直流電源連接的負(fù)載為重負(fù)載狀態(tài)，所述直流電源的電壓過渡性降低的情況下，所述升壓變換器電路的輸出電壓成為所述直流電源的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用電源裝置，其中，所述升壓變換器電路的負(fù)載是動力轉(zhuǎn)向裝置，所述控制電路按照所述動力轉(zhuǎn)向裝置中的轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)角信息來控制所述升壓變換器電路的輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項所述的車輛用電源裝置，其中，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件均是N溝道型M0SFET，其漏極端子之間或者源極端子之間彼此連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛用電源裝置，其中，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件，其漏極端子之間彼此連接，低壓側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件由所述控制電路所控制，高壓側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成為具備二極管的自驅(qū)動型元件，該二極管用于對控制端子施加偏置電壓。
全文摘要
一種具有怠速停止功能的車輛用電源裝置，其具備升壓變換器電路，該升壓變換器電路補(bǔ)償發(fā)動機(jī)發(fā)動時的蓄電池的電壓降低，并帶有對蓄電池誤接反極性時的保護(hù)功能，且損耗少。由串聯(lián)連接的兩個MOSFET(32、33)和電感器(31)構(gòu)成的串聯(lián)電路與直流電源的兩端相連接，二極管(34)與處于串聯(lián)連接的兩個MOSFET(32、33)與電感器(31)之間的連接點相連接，電容器(35)相對于串聯(lián)連接的兩個MOSFET(32、33)進(jìn)行并聯(lián)連接。兩個MOSFET(32、33)按照彼此的體二極管極性相反的方向進(jìn)行串聯(lián)連接。
文檔編號H02M3/155GK102177644SQ200980140369
公開日2011年9月7日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者原隆志, 植木浩一, 池成昌司 申請人:株式會社村田制作所