车辆用电源装置的制作方法

本发明是搭载于车辆的电源装置，尤其是构成为具有用于行驶驱动等的高压蓄电单元和向行驶驱动用以外的电负载提供的低电压电源，并且从该高压蓄电单元经由降压单元而得到上述低电压电源的电源装置。

背景技术：

1、作为上述电源装置，本申请人提出的车辆用电源装置是公知的(专利文献1)。由此，在从将蓄电元件串联连接而形成的高压电源中将规定的蓄电元件组选择性地与低电压电负载连接，从而从高电压向低电压进行电力转换的结构中，通过高速地切换该蓄电元件组，使开关单元的开关损耗大致为零。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2018-26973号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、作为车辆用高压蓄电单元的蓄电元件，通常采用锂离子二次电池。在该情况下，电池的soc(state of charge：荷电状态)的使用范围为30％至80％左右。与之相应地，锂离子二次电池的单电池电压从2.6v左右变化至3.6v左右，因此将上述蓄电元件组的单电池个数设为4时的组电压从2.6v×4＝10.4v变化至3.6v×4＝14.4v。此外，公知伴随着通过低电压电负载的消耗电流与蓄电元件的内部电阻的乘法运算而产生的电压下降。

3、作为车辆的低电压电负载，存在使用白炽灯的灯光装置或者基于dc电动机的清洁机构等，这些低电压电负载根据动作电压而动作状态发生变化，例如灯光的亮度变化、清洁器的动作速度变化。专利文献1的车辆用电源装置存在如下的问题：当高电压蓄电单元的电压和低电压电负载的消耗电流发生变化时，低电压电源的电压响应于此而发生变化，因此低电压电负载的动作状态不稳定。

4、本发明是鉴于上述课题而完成的，提供一种车辆用电源装置，该车辆用电源装置搭载于车辆并从高压电源经由降压单元而得到低电压电源，通过简单的结构，即使构成高压电源的蓄电元件的电压以及低电压电负载的消耗电流发生变化，也能够得到稳定的低电压。

5、用于解决课题的手段

6、第1方面的发明的车辆用电源装置具有：电负载单元，其以低电压进行动作；高电压电源，其将多个蓄电元件串联连接而得到高电压的直流电源；以及降压单元，其对高电压电源的电压进行降压而得到低电压的直流电源，其中，低电压的直流电源的电压值为所述电负载单元的额定动作电压。

7、所述降压单元具有开关单元，构成为在所述串联连接的多个蓄电元件的各节点中，在该蓄电元件的电压值为使用范围的最低值时，以成为与所述电负载单元的额定动作电压大致相等的电压的方式通过所述开关单元选择单一的/或者多个节点。

8、所述降压单元具有：整流单元，其与所述开关单元连接；以及由电感器和电容器形成的公知的平滑电路，其与该整流单元并联连接，所述降压单元构成为将该电容器的两端作为低电压的直流电源而向所述电负载单元提供。

9、将所述多个蓄电元件串联连接而得到高电压的直流电源的高电压电源构成为将该高电压电源的电压设为所述低电压的直流电源的电压的n倍(n为自然数)，并且将蓄电元件的个数设为n×n(n为自然数)。

10、所述降压单元具有控制单元，该控制单元按照使所述开关单元从所述多个蓄电元件中选择的单一的/或者多个节点的部位周期性地变化的方式发挥作用。

11、所述控制单元如下所述发挥作用：在变更所述开关单元所选择的节点的部位时，设置将所有的节点与所述整流单元之间的连接切断的所谓空载时间。

12、所述控制单元按照如下的方式发挥作用：使将所述单一的/或者多个节点选择性地连接的时间与所述空载时间的比率发生变化。

13、在第2方面的发明的车辆用电源装置中，所述控制单元按照如下的方式发挥作用：根据所述单一的/或者多个节点的电压值，使将该节点选择性地连接的时间与所述空载时间的比率发生变化。

14、在第3方面的发明的车辆用电源装置中，所述控制单元按照如下的方式发挥作用：根据高电压电源的电压值，使将该节点选择性地连接的时间与所述空载时间的比率发生变化。

15、在第4方面的发明的车辆用电源装置中，所述控制单元构成为对将所述节点选择性地连接的时间与所述空载时间的比率进行反馈控制，以使得所述低电压的直流电源的电压值与所述电负载单元的额定动作电压之差最小。

16、发明效果

17、根据第1方面的发明，在上述蓄电元件的电压值为使用范围的最低的情况下，通过上述开关单元选择性地连接的单一的/或者多个节点的电压值与上述电负载单元的额定电压值大致相等，因此在该蓄电元件的电压为最低值的情况下，也能够得到电负载单元的额定动作电压以上的低电压电源电压。

18、此外，根据第1方面的发明，上述控制单元构成为使将上述单一的/或者多个节点选择性地连接的时间与上述空载时间的比率发生变化，经由整流单元以及由电感器和电容器构成的平滑电路而得到低电压的直流电源，因此能够与上述蓄电元件的电压无关地得到任意的电压值的低电压的直流电源。

19、此外，根据第1方面的发明，在上述蓄电元件的电压值为使用范围的最低的情况下，使通过上述开关单元选择性地连接的单一的/或者多个节点的电压值与上述电负载单元的额定电压值大致相等，因此能够使该开关单元的输入输出间电位差最小，因此具有能够使公知的开关损失最小的效果。

20、根据第2方面的发明，上述控制单元按照根据上述单一的/或者多个节点的电压值而使将该节点选择性地连接的时间与上述空载时间的比率发生变化的方式发挥作用，因此在上述蓄电元件的电压值变高的情况下，开关单元使将上述节点选择性地连接的时间与未连接的时间(空载时间)的比率变小而进行降压动作，由此无论蓄电元件的电压如何，都能够将低电压的直流电源的电压值保持为恒定。

21、根据第3方面的发明，上述控制单元按照根据高电压电源的电压值而使将该节点选择性地连接的时间与上述空载时间的比率发生变化的方式发挥作用，因此在该电压值变高的情况下，开关单元使将上述节点选择性地连接的时间与未连接的时间(空载时间)的比率变小而进行降压动作，由此无论高电压电源的电压值如何，都能够将低电压的直流电源的电压值保持为恒定。

22、根据第4方面的发明，上述控制单元构成为对将上述节点选择性地连接的时间与上述空载时间的比率进行反馈控制，以使上述低电压的直流电源的电压值与上述电负载单元的额定动作电压之差最小，因此能够较高地维持低电压的直流电源的电压精度。

23、根据以上内容，本发明的车辆用电源装置具有如下的优异的效果：能够在不引起灯具类的照度变化、电动机致动器等的动作力或速度变化的情况下使各种低电压电负载单元稳定地动作。

技术特征：

1.一种车辆用电源装置，其具有：

2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，

技术总结
在对高电压电源进行降压而得到对低电压的车载设备进行驱动的低电压电源的车辆用电源装置中，即使高电压蓄电单元的电压发生变化，也得到稳定的低电压电源。在通过从串联连接蓄电元件而形成的高压电源选择性地将规定的蓄电元件组与低电压电负载连接而进行从高电压向低电压的电力转换的结构中，对于各蓄电元件组的电压，在蓄电元件的电压最低时，设定比低电压电负载单元的额定动作电压稍高那样的蓄电元件数，并且在开关单元的输出侧设置整流单元以及由电感器和电容器构成的平滑电路，通过控制开关单元的接通时间和断开时间(空载时间)的比率，不受上述蓄电元件的电压(SOC)的变化的影响而构成稳定的电压的低电压电源。

技术研发人员：服部诚,山野上耕一
受保护的技术使用者：株式会社今仙电机制作所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15