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技術 移動体用電源装置および当該移動体用電源装置を用いた移動体

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 中井良幸
出願日 2018年3月2日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-037090
公開日 2019年9月12日 (9ヶ月経過) 公開番号 2019-154129
状態 未査定
技術分野 非常保護回路装置(単入力保護リレー) 静止型機器の保護 DC‐DCコンバータ
主要キーワード 無人搬送機 ゴーカート P型電界効果トランジスタ 発電体 電気自転車 電源接続 タコグラフ ボタン電池
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

本発明は、入力部に印加された電圧が降下した場合においても安定的に動作する電源装置の提供を目的とする。

解決手段

本発明は、入力部と、保護回路と、昇圧回路と、降圧回路とを有する。保護回路は、入力部と電気的に接続する第1の端子と、昇圧回路と電気的に接続する第2の端子と、降圧回路と電気的に接続する第3の端子とを有する。第1の端子と第2の端子とは、第1の端子に印加される電圧と第3の端子に印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に導通され、入力部から供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に遮断される。昇圧回路は、第2の端子から印加される電圧を昇圧して出力する。そして、降圧回路は、昇圧回路の昇圧動作によって第3の端子に印加する電圧を降圧する。

概要

背景

電子機器の一例として、たとえば自動車無人搬送用ロボットなどの移動体がある。移動体は、電源部と、第1の負荷部と、第2の負荷部と、移動体回路とを有している。そして、移動体は、移動体回路を介して第1の負荷部と第2の負荷部とに電源部からの電力を供給できるように構成されている。このように、移動体は、第1の負荷部と第2の負荷部とを共通の電源部を用いて電力の供給を行っている。そのため、第2の負荷部が起動する場合に、第1の負荷部に供給される電力の電圧が降下してしまい、第1の負荷部が正常に動作できなくなるおそれがある。

そこで、移動体は、移動体回路に対して電気的に並列に接続されて、電源部から第1の負荷部へ電力を供給する電源装置を有している。電源装置は、入力部と、保護回路と、昇圧回路とを有している。入力部は、たとえば移動体に組み込まれる場合に、移動体の電源部と電気的に接続される。保護回路は、第1の端子と、第2の端子と、第3の端子とを有する。第1の端子は、電源部と電気的に接続する。第2の端子は、昇圧回路と電気的に接続する。第3の端子はグランドと電気的に接続する。そして、第1の端子と第2の端子とは、入力部から印加される電圧とグランドの電圧(第3の端子の電圧)との差が所定の電圧差以上となる場合に導通し、入力部から供給される電流値が所定の値以上となる場合に遮断される。そして、昇圧回路は、第2の端子から印加される電圧を昇圧して出力する。

概要

本発明は、入力部に印加された電圧が降下した場合においても安定的に動作する電源装置の提供を目的とする。 本発明は、入力部と、保護回路と、昇圧回路と、降圧回路とを有する。保護回路は、入力部と電気的に接続する第1の端子と、昇圧回路と電気的に接続する第2の端子と、降圧回路と電気的に接続する第3の端子とを有する。第1の端子と第2の端子とは、第1の端子に印加される電圧と第3の端子に印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に導通され、入力部から供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に遮断される。昇圧回路は、第2の端子から印加される電圧を昇圧して出力する。そして、降圧回路は、昇圧回路の昇圧動作によって第3の端子に印加する電圧を降圧する。

目的

本発明は、入力部に印加される電圧が降圧したとしても、安定して動作できる電源装置の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の端子と、第2の端子と、第3の端子とを有し、前記第1の端子に印加される電圧と前記第3の端子に印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に前記第1の端子と前記第2の端子とを導通し、前記第1の端子に供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に前記第1の端子と前記第2の端子とを遮断する保護回路と、前記第2の端子と電気的に接続し、前記第2の端子から印加される電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、前記第3の端子と電気的に接続し、前記昇圧回路の昇圧によって前記第3の端子に印加する電圧を降圧する降圧回路と、を備える電源装置

請求項2

前記昇圧回路は、前記第2の端子と電気的に接続する第1のコイルを有し、前記降圧回路は、前記第1のコイルと磁気的に結合して前記第1のコイルの昇圧によって交流電力を発生する第2のコイルを有し、前記交流電力を利用して前記第3の端子に印加する電圧を降圧する、請求項1記載の電源装置。

請求項3

少なくとも第1の方向に移動する移動体であって、電源部と、前記電源部と電気的に接続される移動体回路と、前記移動体回路と電気的に接続される第1の負荷部と、前記電源部と電気的に接続し、前記電源部からの電力を供給され、前記第1の方向への移動に用いられる駆動力を発生させる第2の負荷部と、前記電源部と電気的に接続される入力部と、前記第1の負荷部と電気的に接続される出力端子部とを有する電源装置と、前記電源装置と電気的に接続されており、前記第2の負荷部を駆動する駆動制御信号を出力する制御機構と、を備え、前記電源装置は、前記入力部と電気的に接続する第1の端子と、前記第1の端子と電気的に接続する第2の端子と、前記第1の端子と前記第2の端子とを遮断または導通する第3の端子とを有し、前記第1の端子に印加される電圧と前記第3の端子に印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に前記第1の端子と前記第2の端子とを導通し、前記入力部から供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に前記第1の端子と前記第2の端子とを遮断する保護回路と、前記第2の端子および前記出力端子部と電気的に接続し、前記第2の端子から印加される電圧を昇圧して前記出力端子部から出力する昇圧回路と、前記第3の端子と電気的に接続し、前記昇圧回路の昇圧によって前記第3の端子に印加する電圧を降圧する降圧回路と、を有し、前記昇圧回路は、前記制御機構が前記駆動制御信号を出力することにより昇圧を開始する、移動体。

請求項4

前記降圧回路は、前記制御機構が前記駆動制御信号してから前記第2の負荷部が駆動するまでの間に前記第3の端子に印加する電圧の降下を開始する、請求項3記載の移動体。

技術分野

0001

本発明は、各種電子機器電子回路に組み込まれ、電子回路の電圧降下を抑制する電源装置に関する。

背景技術

0002

電子機器の一例として、たとえば自動車無人搬送用ロボットなどの移動体がある。移動体は、電源部と、第1の負荷部と、第2の負荷部と、移動体回路とを有している。そして、移動体は、移動体回路を介して第1の負荷部と第2の負荷部とに電源部からの電力を供給できるように構成されている。このように、移動体は、第1の負荷部と第2の負荷部とを共通の電源部を用いて電力の供給を行っている。そのため、第2の負荷部が起動する場合に、第1の負荷部に供給される電力の電圧が降下してしまい、第1の負荷部が正常に動作できなくなるおそれがある。

0003

そこで、移動体は、移動体回路に対して電気的に並列に接続されて、電源部から第1の負荷部へ電力を供給する電源装置を有している。電源装置は、入力部と、保護回路と、昇圧回路とを有している。入力部は、たとえば移動体に組み込まれる場合に、移動体の電源部と電気的に接続される。保護回路は、第1の端子と、第2の端子と、第3の端子とを有する。第1の端子は、電源部と電気的に接続する。第2の端子は、昇圧回路と電気的に接続する。第3の端子はグランドと電気的に接続する。そして、第1の端子と第2の端子とは、入力部から印加される電圧とグランドの電圧(第3の端子の電圧)との差が所定の電圧差以上となる場合に導通し、入力部から供給される電流値が所定の値以上となる場合に遮断される。そして、昇圧回路は、第2の端子から印加される電圧を昇圧して出力する。

先行技術

0004

特開2009−177936号公報

発明が解決しようとする課題

0005

電源装置は、移動体回路に対して電気的に並列に電気的に接続されている。また、電源装置は、グランドの電圧を基準として入力部と昇圧回路との間を保護回路によって導通している。そのため、電源部の出力する電圧が降圧する場合、入力部から印加される電圧とグランドの電圧との差が小さくなってしまう。言い帰れば、第1の端子と第3の端子との間の電位差が小さくなってしまう。これにより、保護回路は、入力部と昇圧回路との間を遮断してしまうおそれがある。つまり、電源装置は、電圧の降圧を抑制する必要がある場合に、安定して動作することが困難となるおそれがある。

0006

そこで、本発明は、入力部に印加される電圧が降圧したとしても、安定して動作できる電源装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、保護回路と、昇圧回路と、降圧回路とを有する。保護回路は、第1の端子と、第2の端子と、第3の端子とを有する。保護回路は、第1の端子に印加される電圧と第3の端子に印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に、第1の端子と第2の端子とを導通する。また、保護回路は、第1の端子に供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に第1の端子と第2の端子とを遮断する。昇圧回路は、第2の端子と電気的に接続する。そして、昇圧回路は、第2の端子から印加される電圧
を昇圧して出力する。降圧回路は、第3の端子と電気的に接続する。そして、降圧回路は、昇圧回路の昇圧によって第3の端子に印加する電圧を降圧する。

発明の効果

0008

これにより、本発明は、第1の端子に印加される電圧が降下したとしても、第1の端子に印加される電圧と第3の端子に印加される電圧との差の減少を抑制できる。よって、本発明は、第1の端子に印加される電圧が降下した場合でも、安定して動作する電源装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0009

電源装置の回路図
移動体の電子回路の回路図
電源装置のタイミング図
他の動作における電源装置のタイミング図

実施例

0010

実施の形態の説明にあたって「電気的に接続」という表現を用いる。ここで、「電気的に接続」とは、電子部品と電子部品とが電気回路を構成していることを意味する。

0011

たとえば、「電子部品Aと電子部品Bとが電気的に接続されている」は、電子部品Aと電子部品Bとが電子回路を構成することを意味する。また、この場合、電子部品Aが、電子部品Cを介して電子部品Bと接続されていてもよい。

0012

また、たとえば、コイルAとコイルBとが磁気的な相互作用によって電気回路を構成する場合においても「コイルAとコイルBとは電気的に接続されている」と表現する。しかしながら、先の場合において磁気的な相互作用を特に強調する場合は「コイルAとコイルBとは磁気的に結合する」と表現する。

0013

(電源装置100の概要
図1および図2を参照して電源装置100について説明する。図1は、電源装置の回路図である。図2は、移動体の電子回路の回路図である。電源装置100は、入力部10と、保護回路20と、昇圧回路30と、降圧回路40とを有する。

0014

保護回路20は、第1の端子21aと、第2の端子21bと、第3の端子21cとを有する。第1の端子21aは、入力部10と電気的に接続する。第2の端子21bは、第1の端子21aと電気的に接続する。そして、第3の端子21cは、第1の端子21aと第2の端子21bとを遮断または導通する。

0015

ここで、第1の端子21aと第2の端子21bとは、第1の端子21aに印加される電圧と第3の端子21cに印加される電圧との差が所定の電位差と等しいまたは上回る場合に第3の端子21cによって導通される。また、第1の端子21aと第2の端子21bとは、入力部10から供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合に第3の端子21cによって遮断される。

0016

昇圧回路30は、保護回路20の第2の端子21bと電気的に接続する。そして、昇圧回路30は、第2の端子21bに印加される電圧を昇圧して出力する。降圧回路40は、保護回路20の第3の端子21cと電気的に接続する。また、降圧回路40は、昇圧回路30の昇圧動作によって第3の端子21cに印加する電圧を降下する。

0017

電源装置100は、昇圧回路30の昇圧動作によって第3の端子21cに印加する電圧
を降下する降圧回路40を有する。そのため、入力部10に印加される電圧が降下し、第1の端子21aに印加される電圧が降下したとしても、昇圧回路30が動作することによって、第1の端子21aと第3の端子21cとの電位差の減少は抑制される。そのため、電源装置100は、入力部10の電圧が降下した場合でも、保護回路20によって入力部10と昇圧回路30とが遮断される(第1の端子21aと第2の端子21bとが第3の端子21cによって遮断される)ことを抑制できる。すなわち、電源装置100は、入力部10の電圧が降下した場合でも安定して動作できる。

0018

(電源装置100の詳細な構成)
図1および図2を参照して、電源装置100の構成を詳細に説明する。電源装置100は、入力部10と、保護回路20と、昇圧回路30と、降圧回路40と、出力部50と、制御部60と、グランド部70とを有する。入力部10は、保護回路20と電気的に接続する。保護回路20は、昇圧回路30と電気的に接続する。昇圧回路30は、出力部50と電気的に接続する。降圧回路40は、昇圧回路30と磁気的に結合し、保護回路20と電気的に接続している。制御部60は、保護回路20、昇圧回路30や、出力部50の制御や監視を行う。グランド部70は、保護回路20と、昇圧回路30と、降圧回路40と、出力部50と電気的に接続する。

0019

入力部10は、入力端子11と、コンデンサ12とを有する。入力端子11は、たとえば、電源装置100の組み込まれた電子回路の電源(たとえば移動体の電子回路200における電源210)などと電気的に接続され、電力を入力される。コンデンサ12は、入力端子11と電気的に接続する。コンデンサ12は、入力端子11に入力される電力を遅延させ平滑にする。これにより、入力部10は、入力端子11に供給された電力を平滑化して保護回路20へと出力できる。

0020

保護回路20は、スイッチング素子21と、制御素子22と、コンデンサ23とを有する。スイッチング素子21は、第1の端子21aと、第2の端子21bと、第3の端子21cとを有する。第1の端子21aは、入力部10と電気的に接続する。第2の端子21bは、昇圧回路30と電気的に接続する。第3の端子21cは、制御素子22と電気的に接続し、制御素子22を介して降圧回路40と電気的に接続する。

0021

ここで、第3の端子21cは、第1の端子21aと第2の端子21bとを導通または遮断する。言い換えると、第1の端子21aと第2の端子21bとは、第3の端子21cに印加される電圧によって導通または遮断される。

0022

このようなスイッチング素子21として、たとえば、電界効果トランジスタトランジスタがある。電界効果トランジスタをスイッチング素子21に用いる場合、ソース端子が第1の端子21aに相当し、ドレイン端子が第2の端子21bに相当し、ゲート端子が第3の端子21cに相当する。特に、電界効果トランジスタをスイッチング素子21に用いる場合、P型電界効果トランジスタ用いるとよい。

0023

トランジスタをスイッチング素子21に用いる場合、コレクタ端子が第1の端子21aに相当し、エミッタ端子が第2の端子21bに相当し、ベース端子が第3の端子21cに相当する。特に、トランジスタをスイッチング素子21に用いる場合、PNP型トランジスタ用いるとよい。

0024

制御素子22は、制御部60からの制御信号Aを受けて、スイッチング素子21の第3の端子21cと降圧回路40とを導通または遮断することにより、第1の端子21aと第2の端子21bとを導通または遮断する。

0025

特に、制御素子22は、入力部10に供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る場合(所定の電流値以上である場合)に、第3の端子21cと降圧回路40とを遮断することで、第1の端子21aと第2の端子21bとを遮断する。また、制御素子22は、入力部10に供給される電流値が所定の電流値を下回る場合(所定の電流値未満である場合)に、第3の端子21cと降圧回路40とを導通することで、第1の端子21aと第2の端子21bとを導通する。

0026

なお、制御素子22は、入力部10に供給される電流値が所定の電流値を上回る場合に、第3の端子21cと降圧回路40とを遮断することで、第1の端子21aと第2の端子21bとを遮断してもよい。この場合、制御素子22は、入力部10に供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは下回る場合(所定の電流値以下である場合)に、第3の端子21cと降圧回路40とを導通することで、第1の端子21aと第2の端子21bとを導通するとよい。

0027

また、制御素子22は、第1の端子21aに供給される電流値に基づいて第3の端子21cと降圧回路40とを導通または遮断してもよい。すなわち、制御素子22は、第1の端子21aに供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは上回る(所定の電流値以上である)場合に第3の端子21cと降圧回路40とを遮断し、第1の端子21aに供給される電流値が所定の電流値を下回る場合(所定の電流値未満である場合)に第3の端子21cと降圧回路40とを導通してもよい。また、制御素子22は、第1の端子21aに供給される電流値が所定の電流値を上回る場合に第3の端子21cと降圧回路40とを遮断し、第1の端子21aに供給される電流値が所定の電流値と等しいまたは下回る場合(所定の電流値以下である場合)に第3の端子21cと降圧回路40とを導通してもよい。

0028

コンデンサ23は、第2の端子21bと電気的に接続し、第2の端子21bから出力される電力を遅延させて平滑にする。

0029

昇圧回路30は、コイル31と、スイッチング素子32と、制御素子33とを有する。コイル31は、第1の端子31aと第2の端子31bとを有している。第1の端子31aは、スイッチング素子21の第2の端子21bと電気的に接続している。また、第2の端子31bは、スイッチング素子32と電気的に接続している。

0030

スイッチング素子32は、第1の端子32aと、第2の端子32bと、第3の端子32cとを有する。第1の端子32aは、コイル31の第2の端子31bと電気的に接続する。第2の端子32bは、グランド部70と電気的に接続する。第3の端子32cは、制御素子33と電気的に接続する。そして、第1の端子32aと第2の端子32bとは、第3の端子32cに印加される電圧によって導通または遮断される。

0031

なお、スイッチング素子32は、たとえば、電界効果トランジスタやトランジスタなどである。スイッチング素子32が電界効果トランジスタである場合、ソース端子が第1の端子32aに相当し、ドレイン端子が第2の端子32bに相当し、ゲート端子が第3の端子32cに相当する。スイッチング素子32がトランジスタである場合、コレクタ端子が第1の端子32aに相当し、エミッタ端子が第2の端子32bに相当し、ベース端子が第3の端子32cに相当する。

0032

制御素子33は、制御部60からの制御信号Bを受けて、パルス状の電圧をスイッチング素子32の第3の端子32cに印加する。これにより、スイッチング素子32の第1の端子32aと第2の端子32bとは導通と遮断を高速で繰り返す。そして、コイル31によって電圧が昇圧される。なお、昇圧回路30は、制御素子33を介さずに、制御部60から第3の端子32cにパルス状の信号を入力して昇圧する構成であってもよい。

0033

降圧回路40は、コイル41と、整流素子42と、コンデンサ43とを有する。コイル41は、コイル31と磁気的に結合している。コイル41は、第1の端子41aと第2の端子41bとを有している。第1の端子41aは、整流素子42と電気的に接続している。第2の端子41bは、グランドと電気的に接続している。

0034

整流素子42は、カソードでコイル41の第1の端子41aと電気的に接続し、アノードで制御素子22と電気的に接続している。整流素子42は、たとえばダイオードや電界効果トランジスタやツェナーダイオードなどである。

0035

コンデンサ43は、第1の端子43aと第2の端子43bとを有する。コンデンサ42の第1の端子43aは、整流素子42のアノードと電気的に接続している。また、コンデンサ43の第2の端子43bは、グランド70と電気的に接続している。

0036

出力部50は、出力端子52と、整流素子53と、コンデンサ54とを有している。整流素子53は、アノードを昇圧回路30と電気的に接続し、カソードを出力端子52と電気的に接続する。整流素子53は、たとえば、ダイオードなどである。コンデンサ54は、第1の端子54aと第2の端子54bとを有する。コンデンサ54は、第1の端子54aを整流素子53のカソードと電気的に接続し、第2の端子54bをグランド部70と電気的に接続する。すなわち、整流素子53とコンデンサ54とは、昇圧回路30から入力された電力を整流および平滑して出力端子52から出力する整流平滑回路を構成している。

0037

制御部60は、制御端子61と、制御素子62とを有する。制御端子61は、電源装置100が組み込まれる電子回路200と電気的に接続し、電子回路200から制御信号Dを入力される。制御端子61は、制御素子62と電気的に接続する。制御素子62は、制御端子61から入力される制御信号Dに基づいて、制御素子22、制御素子33を制御する。また、制御素子62は、出力端子52の出力電圧を監視する(信号C)。なお、制御素子62は、入力端子11に入力される電圧を監視してもよい。

0038

グランド部70は、2つの負極端子71、72を有する。負極端子71と負極端子72とは、電気的に接続されている。そして、負極端子71と負極端子72との間の部位は、入力部10、保護回路20、昇圧回路30、降圧回路40、出力部50と電気的に接続されている。

0039

(電源装置100の詳細な動作)
電源装置100を組み込んだ移動体の電子回路200を用いて、電源装置100の詳細な動作を説明する。まず、図2を参照して移動体の電子回路200について説明する。図2は、移動体の電子回路の回路図である。電源部210と、負荷部220と、移動体回路230と、電源装置100と、制御機構240と、負荷部250とを有する。

0040

電源部210は、負荷部220および負荷部250や、移動体回路230や、電源装置100に電力を供給する。移動体回路230は、電源部210と電気的に接続される。負荷部220は、移動体回路と電気的に接続される。制御機構240は、電源装置100と電気的に接続する。また、制御機構240は、負荷部250の動作状態を制御する。ここで、負荷部250の動作状態とは、アイドル状態停止状態駆動状態などであり、制御機構は、たとえばアイドル状態や停止状態から駆動状態へと負荷部250の動作状態を切り替える。負荷部250は、電源部210と電気的に接続されている。そして、負荷部250は、電源部210から供給される電力によって駆動する。

0041

また、負荷部250は、少なくとも動作状態が切り替わる場合において、負荷部220の動作状態が切り替わる場合よりも高負荷(抵抗値が大きくなる)となる。負荷部250の動作状態が切り替わる場合は、たとえば、アイドル状態から駆動状態へと変化する場合であってもよく、停止状態から駆動状態へと変化する場合であってもよい。言い換えれば、負荷部250は、アイドル状態から駆動状態へと変化する場合に、負荷部220がアイドル状態または停止状態から駆動状態へと変化するよりも高負荷となる。また、言い換えれば、負荷部250は、停止状態から駆動状態へと変化する場合に、負荷部220がアイドル状態または停止状態から駆動状態へと変化するよりも高負荷となる。

0042

電源装置100は、入力部10の入力端子11で電源部210と電気的に接続する。また、電源装置100は、出力部50の出力端子52で負荷部220と電気的に接続する。また、電源装置100は、グランド部70の負極端子71で電源部210と電気的に接続し、グランド部70の負極端子72で負荷部220と電気的に接続する。このように、電源装置100は、電源部210と負荷部220との間の位置で移動体回路230に対して電気的に並列な接続となるように移動体の電子回路200内に組み込まれている。また、電源装置100は、制御部60の制御端子61で制御機構240と電気的に接続する。

0043

図3を参照して電源装置100の動作について説明する。図3は、電源装置のタイミング図である。負荷部250が、アイドル状態の場合(T0)、入力端子11に電圧V1が印加される。また、スイッチング素子21の第3の端子21cに印加されている電圧と入力端子11との間の電位差はαとなる。

0044

ここで、制御機構240によって負荷部250のアイドル状態が解除された場合(T1)、負荷部250の抵抗値は上昇する。そのため、入力端子11に印加される電圧は、電圧V1から電圧V1よりも電圧の小さい電圧V2に降下する。つまり、電源部210から負荷部220に供給される電力の電圧が降下する。

0045

制御素子62(制御部60)は、出力端子52の電圧を監視している。そして、入力端子11に印加される電圧がV1から降下したことを検出(アイドル状態が解除されたことを検出)した場合、制御素子33を介してスイッチング素子32の第3の端子32cにパルス的に電圧を印加する。これにより、スイッチング素子32の第1の端子32aと第2の端子32bとは、導通と遮断とを繰り返す。そして、入力端子11から供給される電圧は、コイル31で昇圧される。

0046

ここで、電源装置100は、入力端子11に印加された電圧を負荷部220の動作に必要な電圧まで昇圧回路30で昇圧して出力端子52から出力する。これにより、電源装置100は、負荷部240の負荷部220に与える影響を抑制する。

0047

コイル41は、コイル31と磁気的に結合している。そのため、コイル31が昇圧を行う場合、コイル32で誘導起電力交流電力)が生じる。整流回路42は、コイル32で生じた湯動機電力のうち負の電圧のみ取り出す。これにより、スイッチング素子21の第3の端子21aに印加される電圧は降下する。言い帰れば、降圧回路40は、コイル31と磁気的に結合したコイル41で生じる交流電力を利用して、第3の端子21aに印加する電圧を降圧している。

0048

その結果、入力端子11(またはスイッチング素子21の第1の端子21a)とスイッチング素子21の第3の端子21cとの間の電位差は、αからβへと変化する。これにより、電源装置100は、入力端子11に印加される電圧の降下が、入力端子11とスイッチング素子21の第3の端子21cと電位差に与える影響を緩和できる。つまり、スイッチング素子21の第1の端子21aとスイッチング素子21の第2の端子21bとの間の
電気的な導通を安定なものとすることができる。

0049

なお、図3において、アイドル状態の解除(T1)と同時に昇圧を行われているが、アイドル状態が解除された後に昇圧を行ってもよく、アイドル状態が解除される前に昇圧を行ってもよい。また、制御素子62は、入力端子11の電圧を監視してもよく、制御素子22を介してスイッチング素子21の第2の端子21aに印加される電圧を監視してもよい。

0050

アイドル状態の解除からある時間が経過した場合(T3)、負荷部250の動作は安定する。そのため、負荷部250の抵抗値は、アイドル状態が解除されたとき(T1)よりも小さくなる。そのため、降下していた電源部210の電圧は上昇し、入力端子11に印加される電圧もまた上昇する。入力端子11に印加される電圧が、負荷部220の動作に必要な電圧まで回復した場合(T4)、制御素子62は、スイッチング素子32での昇圧動作を停止する。これにより、コイル41による電圧降下も停止する。

0051

このように電源装置100は、昇圧回路30の昇圧動作を利用して、保護回路20に印加する電圧を降下できる構成を有する。そのため、スイッチング素子21は、入力端子11に印加される電圧が降下した場合でも、より確実に動作できる。これにより、電源装置100は、より安定的に負荷部220へ電力を供給できる。また、電源装置100を組み込んだ電子回路200を有する移動体は、より確実に動作できる。

0052

また、電源装置100は、コイル31を含む昇圧回路30と、コイル31と磁気的に結合するコイル41を含む降圧回路40を有する。そのため、電源装置100は、昇圧回路30の昇圧動作に対する応答性を高め、より確実に降圧回路40で降圧動作を実現できる。

0053

また、電源装置100は、入力端子11と電気的に接続する第1の端子21aと、第1の端子と電気的に接続する第2の端子21bと、第1の端子と第2の端子との間に電圧を印加する第3の端子21cとを含むスイッチング素子21を有している。そして、コイル41は、スイッチング素子21の第3の端子21cと電気的に接続する。このように、電源装置100は、保護回路20をアナログ回路で構成することにより、入力端子11に印加される電圧への応答性を高め、より確実に降圧回路40で降圧動作を実現できる。

0054

また、昇圧回路30が昇圧動作をしていない場合でも、電源装置100の入力端子11と出力端子52との間は導通している。そして、出力端子52から出力される電圧は、移動体回路230を介して負荷部220に入力される電圧と等しいか、移動体回路230を介して負荷部220に入力される電圧よりも低い。これにより、出力端子52から負荷部220に供給される電力が、移動体回路230へと供給されることを抑制でき、より安定的に動作できる。この場合、移動体回路230は、整流素子を省略しても良い。

0055

なお、移動体は、たとえば、自動車、バイク電気自転車列車マルチプター、飛行機船舶ゴーカート無人搬送機などである。このような移動体は、前方、後方、左方、右方、上方、下方の少なくとも1つの方向に移動する。

0057

また、負荷部220は、たとえば、車内照明ディスプレイエアコンスピーカ、レ
ブカウンタ、スピードメータ温度計車外照明、ウィンカータコグラフなどである。負荷部250は、たとえば、モータエンジンなどの動力源や、コンプレッサなどである。負荷部250は、少なくとも前方、後方、左方、右方、上方、下方の少なくとも1つの方向への移動体の移動に用いられる駆動力を発生させる。

0058

ここで、負荷部220は、負荷部250よりも抵抗値の小さいことが好ましい。特に、負荷部250は、駆動する場合における抵抗値が、負荷部250が駆動する場合の抵抗値よりも抵抗値が小さいことが好ましい。

0059

また、移動体回路230は、たとえば、プリント基板や、フレキシブルプリント基板や、金属配線や、導電性材料で形成された車体などである。制御機構240は、たとえば、ブレーキペダルアクセルイグニッションスイッチドアロックハンドル、スイッチ、タッチパネルサイドブレーキトランスミッションなどである。

0060

ここまで、制御部60による出力端子52の電圧の監視することで昇圧動作を開始する電源装置100について説明した。しかしながら、電源装置100は、移動体の電子回路200の制御機構240を利用して昇圧動作を開始してもよい。すなわち、電源装置100は、負荷部250の動作と対応する関係をもつ制御機構240の動作によって、昇圧動作を開始してもよい。

0061

ここで、負荷部250の動作と対応する関係をもつ制御機構240の動作とは、負荷部250が、たとえばエンジンやモータである場合、たとえばブレーキペダルや、アクセルや、ロックや、イグニッションスイッチなどが制御機構240に相当し、たとえばブレーキペダルの解除、アクセルの踏み込み、ロックの解除、イグニッションスイッチによる起動などが負荷部250の動作と対応する関係をもつ制御機構240の動作に相当する。

0062

図4を参照して、制御機構240を利用して昇圧動作を行う電源装置100を組み込んだ移動体の電子回路200の動作について説明する。図4は、他の動作における電源装置のタイミング図である。

0063

負荷部250が、アイドル状態の場合(T0′)、入力端子11に電圧V1′が印加される。また、スイッチング素子21の第3の端子21aと入力端子11(スイッチング素子21の第2の端子21b)との間の電位差はα′となる。移動体の電子回路200の使用者は、負荷部250を動作させるために制御機構240を操作する(Ts)。

0064

そして、制御機構240は、制御端子61へ制御信号Dを出力する。制御素子62は、制御信号Dを入力されてスイッチング素子32を制御する。これにより、昇圧回路30は、昇圧を開始する。

0065

コイル41は、コイル31と磁気的に結合している。そのため、コイル41では、コイル31の昇圧によって誘導起電力が生じる。整流素子42は、コイル41に生じた誘導起電力のうち負の電圧を取りだす。そのため、スイッチング素子21の第3の端子21cに印加される電圧は降下する。これにより、スイッチング素子21の第3の端子21cと入力端子11との間の電位差はα′からγへと変化する。

0066

その後、負荷部250のアイドル状態は解除される(T1′)。そのため、入力端子11に印加される電圧は、電圧V1′から電圧V1′よりも電圧の小さい電圧V2′へと降下する。これにより、入力端子11とスイッチング素子21の第3の端子21cとの間の電位差はγからβ′へと変化する。

0067

しかしながら、電圧V2に降下する前にスイッチング素子21の第3の端子21cに印加される電圧は降下している。そのため、電源装置100は、入力端子11に印加される電圧の降下が、入力端子11とスイッチング素子21の第3の端子21cの電位差に与える影響を緩和できる。そのため、電源装置100は、入力端子11とスイッチング素子21の第3の端子21cとの間の電位差減少を抑制できる。

0068

アイドリングの解除からある時間が経過した場合(T3′)、負荷部250の動作が安定する。そして、負荷部250の抵抗値は、アイドル状態が解除されたときよりも小さくなる。そのため、動作によって降下していた電源部210の電圧は大きくなる。これにより、入力端子11に印加される電圧は、負荷部220の動作に必要な電圧まで回復する(T4′)。そして、制御素子62は、コイル31での昇圧動作を停止する(T5)。これにより、第1のコイル31による昇圧動作は停止する。つまり、第2のコイル24による基準部40の電圧降下も停止する。

0069

このように、移動体の電子回路200は、制御機構240と電源装置100の制御端子61とを電気的に接続することにより、負荷部250のアイドル状態の解除よりも先に電圧を降下できる。そのため、スイッチング素子21は、入力端子11とスイッチング素子21の第3の端子21cとの間の電位差の減少を、入力端子11に印加される電圧が降下する前に抑制できる。そのため、移動体の電子回路200は、より確実に負荷部220へ供給される電力の電圧の降下を抑制できる。

0070

本発明にかかる電源装置は、入力端子に印加される電圧が降下する場合に、スイッチング素子に印加される電圧を降下する。そのため、本発明の電源装置は、より安定的に入力端子に印加される電圧を昇圧して出力端子から出力できる。それゆえ、各種移動体に搭載すると有用である。

0071

10 入力部
11入力端子
12コンデンサ
20保護回路
21スイッチング素子
22制御素子
23 コンデンサ
30昇圧回路
31コイル
32 スイッチング素子
33 制御素子
40降圧回路
41 コイル
42整流素子
43 コンデンサ
44 整流素子
50 出力部
52出力端子
53 整流素子
54 コンデンサ
60 制御部
61制御端子部
62 制御素子
70グランド部
71負極端子(電源接続
72 負極端子
100電源装置
200 移動体
210電源部
220負荷部
230 移動体回路
240制御機構
250 負荷部

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