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【発明の名称】 電源分配制御装置および制御方法
【発明者】 【氏名】渡邉 信也
【住所又は居所】埼玉県狭山市新狭山１−１０−１ ホンダエンジニアリング株式会社内

【氏名】城戸 洋恒
【住所又は居所】埼玉県狭山市新狭山１−１０−１ ホンダエンジニアリング株式会社内

【氏名】合葉 司
【住所又は居所】埼玉県狭山市新狭山１−１０−１ ホンダエンジニアリング株式会社内

【氏名】能島 章央
【住所又は居所】埼玉県狭山市新狭山１−１０−１ ホンダエンジニアリング株式会社内

【氏名】深澤 英樹
【住所又は居所】埼玉県狭山市新狭山１−１０−１ ホンダエンジニアリング株式会社内
【要約】 【課題】１つの電力供給源から複数の異なる電圧を生成し、電力供給源の電圧が低下したときでも複数の異なる電圧を確保する。

【解決手段】電源Ｖｂが９［Ｖ］以上のとき、電源Ｖｃ１２にはＦＥＴ５０、５２を介して電力が供給される。電源Ｖｃ５には降圧変換器５４とＦＥＴ５６を介して５［Ｖ］が供給される。電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］のとき、電源Ｖｃ１２にはＦＥＴ５８、昇圧変換器６０およびＦＥＴ６２を介して１２［Ｖ］が供給される。電源Ｖｃ５には降圧変換器５４とＦＥＴ５６を介して５［Ｖ］が供給される。電源Ｖｂが３．３〜５［Ｖ］のとき、電源Ｖｃ１２には降圧変換器６４、ＦＥＴ６６、昇圧変換器６８およびＦＥＴ７０を介して１２［Ｖ］が供給される。電源Ｖｃ５には降圧変換器６４、ＦＥＴ７２、昇圧変換器７４およびＦＥＴ７６を介して５［Ｖ］が供給される。また、電源Ｖｃ３には、常に降圧変換器６４から３．３［Ｖ］が供給される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】最大電圧を使用する１つの第１電力使用部、最小電圧を使用する１つの第２電力使用部および１以上の制御電圧の中間電圧を使用する１以上の第３電力使用部に電力供給源から電力を分配して供給する電源分配制御装置において、前記電力供給源を基準にして直列に接続され、制御電圧を順次降下させ、前記第３電力使用部および前記第２電力使用部の制御電圧を生成して供給する降圧変換器と、前記降圧変換器の各出力部に接続され、前記降圧変換器の出力電圧よりも高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部のそれぞれの制御電圧を生成する１以上の昇圧変換器と、前記電力供給源と前記第１電力使用部との間、並びに前記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記降圧変換器と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号により開閉可能な１以上の第１スイッチと、前記第１電力使用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第１電力使用部との間、並びに前記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号により開閉可能な１以上の第２スイッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、該電圧に応じて前記第１および第２スイッチをそれぞれ遮断または導通させる電源切換制御部とを有することを特徴とする電源分配制御装置。
【請求項２】請求項１記載の電源分配制御装置において、前記電源切換制御部は、前記電力供給源の電圧が規定電圧より低下したときに、前記第１スイッチのうち前記規定電圧より高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部に接続されている第１スイッチを遮断させるとともに他の第１スイッチを導通させ、前記第２スイッチのうち前記規定電圧より高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部に接続されている第２スイッチを導通させるとともに他の第２スイッチを遮断させることを特徴とする電源分配制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載の電源分配制御装置において、前記第１および第２スイッチは、ＦＥＴ素子であることを特徴とする電源分配制御装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源分配制御装置において、前記昇圧変換器の入力部に制御信号により開閉可能な第３スイッチを設け、前記第３スイッチは、対応する前記昇圧変換器の出力部に接続された前記第２スイッチと同時に導通および遮断されることを特徴とする電源分配制御装置。
【請求項５】電力供給源と第１電力使用部との間に備えられ、制御信号により開閉可能な第１スイッチと、入力部が前記電力供給源に接続され、出力部が第２電力使用部に接続され、入力部の電圧を規定電圧に降圧させて出力部から出力する降圧変換器と、入力部が前記降圧変換器の出力部に接続され、入力部の電圧を昇圧し出力部から出力する昇圧変換器と、前記昇圧変換器の出力部と前記第１電力使用部との間に備えられ、制御信号により開閉可能な第２スイッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、該電圧が前記規定電圧より大であるとき前記第１スイッチを導通させるとともに前記第２スイッチを遮断し、前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき前記第１スイッチを遮断させるとともに前記第２スイッチを導通させる電源切換制御部とを有することを特徴とする電源分配制御装置。
【請求項６】電力供給源の電圧を監視するステップと、前記電力供給源の電圧が規定電圧より大であるとき前記電力供給源と第１電力使用部との間を導通させるとともに、前記電力供給源の電圧を降圧させる降圧変換器の出力電圧に基づいて電圧を昇圧させる昇圧変換器と前記第１電力使用部との間を遮断するステップと、前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき前記電力供給源と前記第１電力使用部との間を遮断させるとともに、前記昇圧変換器と前記第１電力使用部との間を導通させるステップと、前記降圧変換器により第２電力使用部へ電力を供給するステップとを有することを特徴とする電源分配制御方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源分配制御装置および制御方法に関し、特に、複数の異なる電圧で用いられる機器に対して１つの電力供給源から電力を供給する電源分配制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、バッテリの電力によりモータを駆動させて走行する電気自動車やコミュータなどの電動車両が開発されている。これらの電動車両で使用するモータは、走行のための高出力が必要とされることから、大容量、大電圧の主バッテリの電圧と同じ電圧仕様のモータが採用されている。
【０００３】一方、モータ等を制御するための制御機器は、ＩＣが主体であるので低電圧（一般的には５［Ｖ］または３．３［Ｖ］）で動作する。また制御機器は電圧の揺動を受けないことが望ましいので、前記モータ用のバッテリとは別の補助バッテリが設けられていることが多い。
【０００４】補助バッテリの電圧が所定の基準電圧よりも低下するときに制御機器の動作を補償することを目的として、主バッテリの電気エネルギーを変換して補助バッテリに充電を行う技術が提案されている（例えば、特開２００１−３２０８０７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来技術においては、主バッテリと補助バッテリの２つのバッテリを搭載することから、広い搭載スペースを確保する必要があるとともに高コストとなる。
【０００６】また、主バッテリはモータの駆動によって放電し、電解液の比重が低下するとともに出力電圧が低下する。このとき、たとえ補助バッテリが十分に充電されていても制御機器のみが動作可能であり、補助バッテリからモータへ電力供給をすることができない。
【０００７】さらに、主バッテリと補助バッテリとを１つのバッテリに置き換えた場合、置き換えたバッテリの電圧が低下すると、制御機器のみが動作可能であってもモータを駆動することができない状態になりうる。
【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、１つの電力供給源から複数の異なる電圧を生成するとともに電力供給源の電圧が低下したときでも、複数の異なる電圧を確保することを可能にする電源分配制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電源分配制御装置は、最大電圧を使用する１つの第１電力使用部、最小電圧を使用する１つの第２電力使用部および１以上の制御電圧の中間電圧を使用する１以上の第３電力使用部に電力供給源から電力を分配して供給する電源分配制御装置において、前記電力供給源を基準にして直列に接続され、制御電圧を順次降下させ、前記第３電力使用部および前記第２電力使用部の制御電圧を生成して供給する降圧変換器と、前記降圧変換器の各出力部に接続され、前記降圧変換器の出力電圧よりも高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部のそれぞれの制御電圧を生成する１以上の昇圧変換器と、前記電力供給源と前記第１電力使用部との間、並びに前記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記降圧変換器と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号により開閉可能な１以上の第１スイッチと、前記第１電力使用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第１電力使用部との間、並びに前記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号により開閉可能な１以上の第２スイッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、該電圧に応じて前記第１および第２スイッチをそれぞれ遮断または導通させる電源切換制御部とを有することを特徴とする。
【００１０】このようにすることにより、降圧変換器の作用によって１つの電力供給源から複数の異なる電圧を生成するとともに、電力供給源の電圧が低下したときであっても、昇圧変換器の作用によって複数の異なる電圧を確保することができる。
【００１１】前記電源切換制御部は、前記電力供給源の電圧が規定電圧より低下したときに、前記第１スイッチのうち前記規定電圧より高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部に接続されている第１スイッチを遮断させるとともに他の第１スイッチを導通させ、前記第２スイッチのうち前記規定電圧より高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部に接続されている第２スイッチを導通させるとともに他の第２スイッチを遮断してもよい。
【００１２】前記第１および第２スイッチは、ＦＥＴ素子であってもよい。
【００１３】前記昇圧変換器の入力部に制御信号により開閉可能な第３スイッチを設け、前記第３スイッチは、対応する前記昇圧変換器の出力部に接続された前記第２スイッチと同時に導通および遮断するようにしてもよい。
【００１４】また、本発明に係る電源分配制御装置は、電力供給源と第１電力使用部との間に備えられ、制御信号により開閉可能な第１スイッチと、入力部が前記電力供給源に接続され、出力部が第２電力使用部に接続され、入力部の電圧を規定電圧に降圧させて出力部から出力する降圧変換器と、入力部が前記降圧変換器の出力部に接続され、入力部の電圧を昇圧し出力部から出力する昇圧変換器と、前記昇圧変換器の出力部と前記第１電力使用部との間に備えられ、制御信号により開閉可能な第２スイッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、該電圧が前記規定電圧より大であるとき前記第１スイッチを導通させるとともに前記第２スイッチを遮断し、前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき前記第１スイッチを遮断させるとともに前記第２スイッチを導通させる電源切換制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】さらに、本発明に係る電源分配制御方法は、電力供給源の電圧を監視するステップと、前記電力供給源の電圧が規定電圧より大であるとき前記電力供給源と第１電力使用部との間を導通させるとともに、前記電力供給源の電圧を降圧させる降圧変換器の出力電圧に基づいて電圧を昇圧させる昇圧変換器と前記第１電力使用部との間を遮断するステップと、前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき前記電力供給源と前記第１電力使用部との間を遮断させるとともに、前記昇圧変換器と前記第１電力使用部との間を導通させるステップと、前記降圧変換器により第２電力使用部へ電力を供給するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電源分配制御装置および制御方法の実施形態例を、図１〜図６Ｂを参照しながら説明する。
【００１７】まず、第１の実施形態例を図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１８】第１の実施形態に係る電源分配制御装置および制御方法は、基本的には、１つのバッテリを用いて電動車両のモータ駆動回路および制御機器を動作させるものであり、通常時、モータ駆動回路にはバッテリから電力を直接供給し、制御機器には降圧変換器を介して電力を供給する。バッテリの出力電圧が低下したときには、昇圧変換器を介してモータ駆動回路に電力を供給する。
【００１９】図１に示すように、第１の実施形態に係る電源分配制御装置１０は、電動車両１００に対して適用されている。電動車両１００は、例えば、標準電圧仕様が１２［Ｖ］（制御電圧）のモータ１０２を動力源として走行するものであり、モータ１０２の回転軸が、変速機能をもつディファレンシャルギア１０４に接続されている。モータ１０２の回転は、ディファレンシャルギア１０４および車軸１０６を介して前輪１０８に伝えられる。
【００２０】モータ１０２は、例えば、標準の電圧使用が１２［Ｖ］であり、これよりある程度低い電圧（例えば、９［Ｖ］）でも動作可能である。
【００２１】電源分配制御装置１０は、鉛蓄電池であるバッテリ１２から電力の供給を受け、電源分配制御装置１０内の平滑回路１４により電圧を安定させる。平滑回路１４によって安定した電源（電力供給源）Ｖｂは電源制御回路１６を介して電源電圧に変成され、９〜１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２、５［Ｖ］（制御電圧）の電源Ｖｃ５および３．３［Ｖ］（制御電圧）の電源Ｖｃ３を生成する。
【００２２】すなわち、モータ１０２を駆動するためには電源Ｖｃ１２が必要であり、また、アナログ回路およびロジック回路には電源Ｖｃ５が必要であるので、それぞれの電圧を個別に生成する。さらに、電源分配制御装置１０内のマイコン（電源切換制御部）２０を制御するＣＰＵ（第２電力使用部）２０ｂは３．３［Ｖ］で駆動されるので、このＣＰＵ２０ｂ用に電源Ｖｃ３を生成する必要がある。電源Ｖｃ１２、Ｖｃ５およびＶｃ３を生成する手順については後述する。
【００２３】マイコン２０には、電源Ｖｂの電圧値をデジタル値に変換するＡＤＣ（Analog-Digital Converter）２０ａが備えられている。マイコン２０の制御を行うＣＰＵ２０ｂは、プログラム２０ｃによって動作し、ＡＤＣ２０ａの出力する信号によって電源制御回路１６を制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４を出力する。
【００２４】具体的には、制御信号Ｃ１は、電源Ｖｂの電圧が９［Ｖ］以上であるときに論理値「０」となり、９［Ｖ］未満のときに論理値「１」となる。制御信号Ｃ２は、ＡＤＣ２０ａの電圧が５［Ｖ］以上であるときに論理値「０」となり、５［Ｖ］未満のときに論理値「１」となる。制御信号Ｃ３は、電源Ｖｂの電圧が５［Ｖ］以上、９［Ｖ］未満であるときに論理値「０」となり、９［Ｖ］以上または５［Ｖ］未満のときに論理値「１」となる。制御信号Ｃ４は、電源Ｖｂの電圧が３．３［Ｖ］以上、５［Ｖ］未満であるときに論理値「０」となり５［Ｖ］以上のときに論理値「１」となる。
【００２５】また、ＣＰＵ２０ｂは、モータ１０２の磁極位置を検出する磁極位置検出部２２の信号を、ロジック回路で構成される第１入力インターフェース（Ｉ／Ｆ、第３電力使用部）２４を介して読み込む。ＣＰＵ２０ｂは、読み込んだ磁極位置に基づいてモータ１０２に与える電流値およびタイミングを算出し、指令信号として、ロジック回路から構成される第１出力インターフェース（第３電力使用部）２６に供給する。第１出力インターフェース２６は、指令信号をモータドライバ（第１電力使用部）２８へ供給する。モータドライバ２８は、電源Ｖｃ１２を電圧源として、指令信号に基づきモータ１０２を駆動する。
【００２６】さらに、ＣＰＵ２０ｂは、図示しないアクセルやハンドルの状態をスイッチ、ボリューム等によりロジック回路から構成される第２入力インターフェース（第３電力使用部）３０を介して読み込む。ＣＰＵ２０ｂは、第２入力インターフェース３０から読み込んだ信号を、所定の信号変換を行った後に、アナログ回路から構成される第２出力インターフェース（第３電力使用部）３２に出力する。第２出力インターフェース３２は、供給された信号に基づいてメータ類に信号表示を行う。
【００２７】図２に示すように、電源制御回路１６において、平滑回路１４（図１参照）の出力である電源Ｖｂの第１分岐はＦＥＴ５０（第１スイッチ）のソース端子に接続されており、ＦＥＴ５０のドレイン端子はＦＥＴ５２（第１スイッチ）のドレイン端子に接続されている。ＦＥＴ５２のソース端子は、１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２としてモータドライバ２８へ電力供給を行う。
【００２８】ＦＥＴ５２は、何らかの要因によって電源Ｖｃ１２が高電圧になったときに、この高電圧が電源Ｖｂに伝達されることを防ぐ作用をもつ。すなわち、ＦＥＴ５０は内部に寄生ダイオードが存在することから、電源Ｖｃ１２から電源Ｖｂ方向への電流を阻止することができないので、ＦＥＴ５０と逆向きのＦＥＴ５２が設けられている。
【００２９】ＦＥＴ５０および５２の各ゲート端子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ１と接続されており、ＦＥＴ５０および５２は制御信号Ｃ１が論理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとなる。
【００３０】電源Ｖｂの第２分岐は、電源Ｖｂの電圧を降圧して５［Ｖ］の電圧を生成する降圧変換器５４の入力端子に接続されている。降圧変換器５４の出力の第１分岐は、ＦＥＴ５６（第１スイッチ）のドレイン端子に接続されており、ＦＥＴ５６のソース端子は５［Ｖ］の電源Ｖｃ５として第１、第２入力インターフェース２４、３０及び第１、第２出力インターフェース２６、３２へ電力供給を行う。
【００３１】ＦＥＴ５６のゲート端子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ２と接続されており、ＦＥＴ５６は制御信号Ｃ２が論理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとなる。
【００３２】降圧変換器５４は、入力電圧が５［Ｖ］以上であるときに電圧を降下させて出力電圧が５［Ｖ］となるように作用し、入力電圧が５［Ｖ］未満であるときには入力電圧をバイパスさせて、その電圧のまま出力する。
【００３３】降圧変換器５４の出力の第２分岐は、ＦＥＴ５８（第３スイッチ）のソース端子と接続されており、ＦＥＴ５８のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して１２［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器６０の入力部に接続されている。
【００３４】昇圧変換器６０は、入力電圧が５〜１２［Ｖ］の範囲であるときに効率よく１２［Ｖ］の電圧を生成することができる構成となっている。
【００３５】昇圧変換器６０の出力部は、ＦＥＴ６２（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ６２のソース端子は１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２と合流している。
【００３６】ＦＥＴ５８およびＦＥＴ６２の各ゲート端子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ３と接続されており、ＦＥＴ５８および６２は制御信号Ｃ３が論理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとなる。
【００３７】降圧変換器５４の出力の第３分岐は、入力電圧を降圧し３．３［Ｖ］の電圧を生成する降圧変換器６４の入力部に接続されており、降圧変換器６４の出力の第１分岐は、３．３［Ｖ］の電源Ｖｃ３としてＣＰＵ２０ｂへ電力供給を行う。
【００３８】降圧変換器６４は、入力電圧が３．３［Ｖ］以上であるときに電圧を降下させて出力電圧が３．３［Ｖ］となるように制御し、入力電圧が３．３［Ｖ］未満であるときには入力電圧をバイパスさせて、その電圧のまま出力する。また、降圧変換器６４は、入力電圧が３．３〜５［Ｖ］の範囲であるときに効率よく３．３［Ｖ］電源を生成することができる構成となっている。
【００３９】降圧変換器６４の出力の第２分岐は、ＦＥＴ６６（第３スイッチ）のソース端子と接続されており、ＦＥＴ６６のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して１２［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器６８の入力部に接続されている。
【００４０】昇圧変換器６８は、入力電圧が３．３［Ｖ］未満であるときに効率よく１２［Ｖ］の電圧を生成することができる構成となっている。
【００４１】昇圧変換器６８の出力部は、ＦＥＴ７０（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ７０のソース端子は１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２と合流している。
【００４２】ＦＥＴ６６およびＦＥＴ７０の各ゲート端子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ４と接続されており、ＦＥＴ６６および７０は制御信号Ｃ４が論理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとなる。
【００４３】降圧変換器６４の出力の第３分岐は、ＦＥＴ７２（第３スイッチ）のソース端子と接続されており、ＦＥＴ７２のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して５［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器７４の入力部に接続されている。
【００４４】昇圧変換器７４は、入力電圧が３．３［Ｖ］未満であるときに効率よく５［Ｖ］の電圧を生成することができる構成となっている。
【００４５】昇圧変換器７４の出力部は、ＦＥＴ７６（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ７６のソース端子は５［Ｖ］の電源Ｖｃ５と合流している。
【００４６】ＦＥＴ７２およびＦＥＴ７６の各ゲート端子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ４と接続されており、ＦＥＴ７２および７６は制御信号Ｃ４が論理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとなる。
【００４７】次に、このように構成される電源分配制御装置１０の動作について、図３を参照しながら説明する。
【００４８】なお、図３に示される処理は、実際上は主にＣＰＵ２０ｂがプログラム２０ｃに従って行う処理であり、微小時間毎に繰り返し実行される。
【００４９】ステップＳ１において、ＡＤＣ２０ａを介して電源Ｖｂの電圧値を読み込む。
【００５０】次に、ステップＳ２において、読み込んだ電源Ｖｂの電圧値を規定電圧、すなわち９［Ｖ］および５［Ｖ］とそれぞれ比較する。電源Ｖｂが９［Ｖ］以上であるときにはステップＳ３に移り、電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］の範囲であるときにはステップＳ４に移る。電源Ｖｂが３．３〜５［Ｖ］の範囲であるときにはステップＳ５に移る。なお、ＣＰＵ２０ｂは、電圧が３．３［Ｖ］未満では動作しないので、３．３［Ｖ］の電圧比較判断は不要である。
【００５１】ステップＳ３、つまり電源Ｖｂが９［Ｖ］以上のときは、制御信号Ｃ１を論理値「０」、制御信号Ｃ２を論理値「０」、制御信号Ｃ３を論理値「１」、制御信号Ｃ４を論理値「１」として出力する。これにより、ＦＥＴ５０および５２は導通となり、電源Ｖｂの電力が電源Ｖｃ１２に供給される。このとき、降圧変換器５４は、９［Ｖ］以上の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧している。
【００５２】また、ＦＥＴ５６は導通となり、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧が電源Ｖｃ５に供給される。
【００５３】ＦＥＴ５８、６２、６６、７０、７２および７６は遮断となるので、昇圧変換器６０、６８および７４は、それぞれ入力側と出力側が遮断されることとなり、電圧生成動作および電力供給を行わない。
【００５４】なお、降圧変換器６４は、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧を３．３［Ｖ］に降圧して電源Ｖｃ３へ供給する。電源Ｖｃ３は、降圧変換器６４と直接接続されているので、電源供給経路が変わることなく常に降圧変換器６４から電源供給を受ける。
【００５５】このようにステップＳ３においては、電源Ｖｃ１２は電源ＶｂとＦＥＴ５０、５２を介して導通しているので、電源Ｖｂの電力が低損失で供給される。電源Ｖｃ５はＦＥＴ５６を介して降圧変換器５４の出力部と接続されており、降圧変換器５４が生成する電圧の供給を受けることができる。
【００５６】また、昇圧変換器６０、６８、７４はＦＥＴ６２、７０、７６によって出力部が遮断されているので無負荷となっている。一般に、昇圧変換器６０、６８、７４は無負荷でも多少の電力損失があるが、入力部をＦＥＴ５８、６６、７２により遮断することによってこの電力損失を防止している。
【００５７】ステップＳ４、つまり、電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値「１」、制御信号Ｃ２を論理値「０」、制御信号Ｃ３を論理値「０」、制御信号Ｃ４を論理値「１」として出力する。これにより、ＦＥＴ５０および５２は遮断となり、電源Ｖｂと電源Ｖｃ１２は遮断される。このとき、降圧変換器５４は、５〜９［Ｖ］の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧している。
【００５８】また、前記ステップＳ３と同様に、ＦＥＴ５６は導通となり、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧が電源Ｖｃ５に供給される。
【００５９】さらに、ＦＥＴ５８および６２は導通となり、昇圧変換器６０が動作する。昇圧変換器６０は、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧を１２［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。
【００６０】ここで、電源Ｖｃ１２は降圧変換器５４および昇圧変換器６０の直列接続によって電源が供給されている。降圧変換器５４は、無負荷状態より負荷電流がある状態の方が変換効率がよいので、降圧変換器５４は高効率で動作することができる。
【００６１】降圧変換器６４は、前記ステップＳ３と同様に、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧を３．３［Ｖ］に降圧して電源Ｖｃ３へ供給する。
【００６２】このようにステップＳ４においては、電源Ｖｂの電圧が５〜９［Ｖ］の範囲であっても、電源Ｖｃ１２には、昇圧変換器６０を介して１２［Ｖ］の電圧が供給される。また、昇圧変換器６０の入力は降圧変換器５４によって５［Ｖ］となっているので、電圧変換を効率よく行うことができる。
【００６３】ステップＳ５、つまり、電源Ｖｂが３．３〜５［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値「１」、制御信号Ｃ２を論理値「１」、制御信号Ｃ３を論理値「１」、制御信号Ｃ４を論理値「０」として出力する。これにより、ＦＥＴ５０、５２、５６、５８および６２は遮断となり、電源Ｖｂと電源Ｖｃ１２との間および昇圧変換器６０の出力と電源Ｖｃ１２との間が遮断される。
【００６４】ＦＥＴ５６は遮断となるので、降圧変換器５４の出力部と電源Ｖｃ５は遮断される。
【００６５】降圧変換器６４は、降圧変換器５４から出力された３．３〜５［Ｖ］の電圧を３．３［Ｖ］に降圧して電源Ｖｃ３へ供給する。
【００６６】また、ＦＥＴ６６および７０は導通となり、昇圧変換器６８が動作する。昇圧変換器６８は、降圧変換器６４により生成された３．３［Ｖ］の電圧を１２［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。
【００６７】ＦＥＴ７２および７６は導通となり、昇圧変換器７４が動作する。昇圧変換器７４は、降圧変換器６４が生成する３．３［Ｖ］の電圧を５［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ５に供給する。
【００６８】ここで、電源Ｖｃ１２は降圧変換器５４、降圧変換器６４および昇圧変換器６８の直列接続によって電源が供給され、電源Ｖｃ５は降圧変換器５４、降圧変換器６４および昇圧変換器７４の直列接続によって電源が供給されている。このうち、降圧変換器５４は、電圧をダイオードなどのバイパス素子によって、電源Ｖｂの電圧３．３〜５［Ｖ］をそのまま出力している。従って、降圧変換器５４による電力損失は低レベルに抑えられる。降圧変換器６４は、無負荷状態より負荷電流がある状態の方が変換効率がよいので、降圧変換器６４は高効率で動作することができる。
【００６９】このようにステップＳ５においては、電源Ｖｂの電圧が３．３〜５［Ｖ］の範囲であっても、電源Ｖｃ１２および電源Ｖｃ５には、それぞれ昇圧変換器６８および７４を介して１２［Ｖ］および５［Ｖ］の電圧が供給される。このとき昇圧変換器６８および７４の入力は降圧変換器６４によって３．３［Ｖ］となっているので、効率よく電圧変換ができる。
【００７０】また、昇圧変換器６０は、ＦＥＴ５８および６２により入力部および出力部が遮断されているので、昇圧変換器６０による電力損失が全くない。
【００７１】なお、ＣＰＵ２０ｂは、ステップＳ１〜Ｓ５の処理の他に、上述のとおり第１入力インターフェース２４に基づく第１出力インターフェース２６の制御および第２入力インターフェース３０に基づく第２出力インターフェース３２の制御を行う。
【００７２】このように第１の実施形態に係る電源分配制御装置１０および制御方法によれば、１つの電圧源であるバッテリ１２から複数の電圧を生成することができ、また、バッテリ１２が放電することによって出力電圧が低下し、モータドライバ２８を駆動するために必要な９［Ｖ］を下回っても、昇圧変換器６０または昇圧変換器６８によって１２［Ｖ］電源を生成して、モータドライバ２８に電力供給することができる。
【００７３】バッテリ１２がさらに放電して出力電圧が第１および第２入力インターフェース２４、３０および第１および第２出力インターフェース２６、３２を駆動するために必要な５［Ｖ］を下回っても昇圧変換器７４によって５［Ｖ］電源を生成して、第１および第２入力インターフェース２４、３０および第１および第２出力インターフェース２６、３２に電力供給することができる。
【００７４】各電圧を供給する電源、すなわち１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２、５［Ｖ］の電源Ｖｃ５、３．３［Ｖ］の電源Ｖｃ３は、電力を供給する変換器が１つになるように制御されており、複数の電力供給源が互いに競合することがない。例えば、電源Ｖｃ５には電力供給源として降圧変換器５４または昇圧変換器７４のいずれか一方のみが接続されることとなり、降圧変換器５４と昇圧変換器７４のそれぞれの出力が短絡することはない。
【００７５】バッテリ１２を１つにすることができるので、バッテリ１２の搭載スペースを狭くすることができるとともに低コストになる。さらに、メンテナンスの手間を軽減できる。
【００７６】スイッチ素子としてＦＥＴを用いているので、ＦＥＴの特性上、ＦＥＴの開閉動作に要する駆動電力は極めて小さい。
【００７７】昇圧変換器６０および６８が生成する電圧は、１２［Ｖ］に限らず、９〜１２［Ｖ］の範囲の任意の電圧でもよい。
【００７８】さらに、第１の実施形態に係る電源分配制御装置１０では、電源Ｖｃ１２、Ｖｃ５、Ｖｃ３の３種類の電源を生成および供給する例について示したが、電源の種類は４種類以上であってもよい。例えば、電源Ｖｃ１２、Ｖｃ５、Ｖｃ３に加えて２［Ｖ］の電源Ｖｃ２が必要であるときには、降圧変換器６４と電源Ｖｃ３との間にスイッチ素子としてＦＥＴを設けるとともに降圧変換器６４の出力の第４分岐を設け、この第４分岐に２［Ｖ］を生成する降圧変換器を配設する。この２［Ｖ］を生成する降圧変換器の出力に２［Ｖ］からそれぞれ１２［Ｖ］、５［Ｖ］、３．３［Ｖ］を生成する３つの昇圧変換器を設ける。この３つの昇圧変換器の入力部および出力部にスイッチ素子としてのＦＥＴを設けて、これらのＦＥＴをＣＰＵ２０ｂの制御信号により開閉制御すればよい。
【００７９】制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４と各ＦＥＴのゲート端子との間に、適当な増幅器を配設してもよい。
【００８０】制御信号Ｃ１〜Ｃ４は、それぞれ独立した信号線として設けられている必要はなく、例えば、電源Ｖｂの電圧レベルをコード信号として１本のシリアル信号線により供給し、電源制御回路１６において適当なデコード回路によって各ＦＥＴに信号分配してもよい。
【００８１】次に、本発明に係る電源分配制御装置および制御方法の第２の実施形態例を図４および図５を参照しながら説明する。
【００８２】第２の実施形態に係る電源分配制御装置および制御方法では、ＣＰＵ２０ｂは５［Ｖ］で駆動し、３．３［Ｖ］を使用する箇所がないものとする。従って、図４に示すように、電源制御回路１６ａは、電源Ｖｃ１２およびＶｃ５の２つの電源だけを生成する。具体的には、第１の実施形態における電源制御回路１６の降圧変換器６４、昇圧変換器６８および７４、ＦＥＴ５６、６６、７０、７２、７６が不要となる。降圧変換器５４と電源Ｖｃ５はＦＥＴを介することなく直接接続されている。
【００８３】さらに、マイコン２０は制御信号Ｃ１およびＣ３を出力する。なお、第１の実施形態における制御信号Ｃ２およびＣ４は不要である。
【００８４】電源制御回路１６ａにおいて、上記した電源制御回路１６と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００８５】第２の実施形態においては、使用する電源の種類が電源Ｖｃ１２と電源Ｖｃ５の２つだけなので、電源Ｖｃ１２を用いるモータドライバ２８が最大電圧使用部（第１電力使用部）であり、電源Ｖｃ５を用いる第１、第２入力インターフェース２４、３０及び第１、第２出力インターフェース２６、３２が最小電圧使用部（第２電力使用部）となる。
【００８６】次に、マイコン２０によって行う電源分配制御方法について、図５を参照しながら説明する。
【００８７】図５のステップＳ１０１において、ＡＤＣ２０ａを介して電源Ｖｂの電圧値を読み込む。
【００８８】次に、ステップＳ１０２において、読み込んだ電源Ｖｂの電圧値を規定電圧、すなわち９［Ｖ］と比較する。電源Ｖｂが９［Ｖ］以上であるときにはステップＳ１０３に移り、電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］の範囲であるときにはステップＳ１０４に移る。
【００８９】ステップＳ１０３、つまり電源Ｖｂが９［Ｖ］以上のときは、制御信号Ｃ１を論理値「０」、制御信号Ｃ３を論理値「１」として出力する。これにより、ＦＥＴ５０および５２は導通となり、電源Ｖｂの電力が電源Ｖｃ１２に供給される。このとき、降圧変換器５４は、９［Ｖ］以上の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧している。
【００９０】ＦＥＴ５８、６２は遮断となるので、昇圧変換器６０は、それぞれ入力側と出力側が遮断されることとなり、電圧生成動作および電力供給を行わない。
【００９１】なお、降圧変換器５４は、５［Ｖ］の電圧を電源Ｖｃ５へ供給する。電源Ｖｃ５は、降圧変換器５４と直接接続されているので、電源供給経路が変わることなく常に降圧変換器５４から電源供給を受ける。
【００９２】このようにステップＳ１０３においては、電源Ｖｃ１２は電源ＶｂとＦＥＴ５０、５２を介して導通しているので、電源Ｖｂの電力が低損失で供給される。
【００９３】また、昇圧変換器６０はＦＥＴ６２、７０によって入力部、出力部とも遮断されているので電力損失がない。
【００９４】ステップＳ１０４、つまり、電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値「１」、制御信号Ｃ３を論理値「０」として出力する。これにより、ＦＥＴ５０および５２は遮断となり、電源Ｖｂと電源Ｖｃ１２は遮断される。このとき、降圧変換器５４は、５〜９［Ｖ］の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧している。
【００９５】また、ＦＥＴ５８および６２は導通となり、昇圧変換器６０が動作する。昇圧変換器６０は、降圧変換器５４が生成する５［Ｖ］の電圧を１２［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。
【００９６】降圧変換器５４は、ステップＳ１０３と同様に、５［Ｖ］電源を電源Ｖｃ５へ供給する。
【００９７】このようにステップＳ１０４においては、電源Ｖｂの電圧が５〜９［Ｖ］の範囲であっても、電源Ｖｃ１２には、昇圧変換器６０を介して１２［Ｖ］の電圧が供給される。また、昇圧変換器６０の入力は降圧変換器５４によって５［Ｖ］となっているので、電圧変換を効率よく行うことができる。
【００９８】第２の実施形態においては、制御信号Ｃ１およびＣ３は常に逆論理なので、いずれか一方の制御信号だけを用いて、他方は反転回路により生成するようにしてもよい。
【００９９】上述の第１および第２の実施形態においては、各ＦＥＴは、トランジスタまたはサイリスタ等の半導体素子や機械的な接点を有するリレーで置き換えてもよい。
【０１００】電源切換時の限界的な状態（例えば、電源Ｖｂがちょうど５［Ｖ］のとき）で、多少のノイズによってＦＥＴが頻繁に開閉動作する、所謂、チャタリング現象を防止するためには、電源切換処理にヒステリシス性をもたせるようにしてもよい。
【０１０１】降圧変換器５４、６４および昇圧変換器６０、６８、７４は、図６Ａに示すように、１つのユニット２００で構成されていてもよいし、図６Ｂに示すように、複数の素子から構成される素子群２０２であってもよい。この素子群２０２の素子としては変換ＩＣ２０４、コンデンサ２０６、コイル２０８、ダイオード２１０等を挙げることができる。
【０１０２】電源Ｖｂの電圧を検出する手段は、ＡＤＣ２０ａやマイコン２０を用いたデジタル的な検出手段に限らず、コンパレータを用いたアナログ回路で構成してもよい。
【０１０３】上述の第１および第２の実施形態例は、少ない電力で、より長い距離を走行することを競う競技用車両に適用してもよい。
【０１０４】なお、この発明に係る電源分配制御装置および制御方法は、上述の実施形態例に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成およびステップを採り得ることはもちろんである。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電源分配制御装置および制御方法によれば１つの電力供給源から複数の異なる電圧を生成できるとともに電力供給源の電圧が低下したときでも複数の異なる電圧を確保することができるという効果が達成される。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】 平成１４年２月２８日（２００２．２．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−２５９５０７（Ｐ２００３−２５９５０７Ａ）
【公開日】 平成１５年９月１２日（２００３．９．１２）
【出願番号】 特願２００２−５２５５１（Ｐ２００２−５２５５１）