JP5469385B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置に関するものである。

従来から、メタルハライドランプなどの放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

放電灯は自動車の前照灯としても用いられ、このような放電灯を点灯させる車載用の放電灯点灯装置は、自動車のバッテリーを電源とすることになる。

特開平８−２５５６９０号公報

従来の放電灯点灯装置では、電源電圧が低下した場合に、放電灯への出力電圧の低下による立ち消えが発生しやすかった。

特に、上記のような車載用の放電灯点灯装置では、エンジンの始動時に、セルモーターによって電力が消費されることによる電源電圧の低下が発生しやすく、従って、上記のような放電灯の立ち消えが発生しやすい。また、近年では、燃料の節約や二酸化炭素排出量の削減の観点から、信号待ち等の一時停止中にもエンジンを停止させること（いわゆるアイドリングストップ）が推奨されており、自動車に搭載され停車を検出して自動的にエンジンを停止させるアイドリングストップ装置も提供されている。そして、このようなアイドリングストップを実践する場合には上記のような立ち消えが発生する頻度が高くなる。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、立ち消えの発生が抑えられる放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、前記ＡＣ駆動回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、直流電力が前記放電灯に出力される状態で前記交流電源部を停止させることを特徴とする。

この発明によれば、交流電源部の動作が継続される場合に比べて放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

請求項２の発明は、外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、前記ＤＣ制御回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、前記直流電源部の出力電力を通常のフィードバック制御での出力電力よりも増加させるように、前記直流電源部を制御することを特徴とする。

この発明によれば、直流電源部の出力電力の増加に伴って放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

請求項３の発明は、外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、前記ＤＣ制御回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、前記直流電源部の出力電力を増加させるように、前記直流電源部のフィードバック制御における操作量の演算に用いられるパラメータを変更することを特徴とする。

この発明によれば、直流電源部の出力電力の増加に伴って放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記保持時間は０．１秒以下であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ＡＣ駆動回路は、入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、直流電力が放電灯に出力される状態で交流電源部を停止させるので、交流電源部の動作が継続される場合に比べて放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

請求項２の発明によれば、ＤＣ制御回路が、入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、直流電源部の出力電力を通常のフィードバック制御での出力電力よりも増加させるように、直流電源部を制御するので、直流電源部の出力電力の増加に伴って放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

請求項３の発明によれば、ＤＣ制御回路は、入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、直流電源部の出力電力を増加させるように、直流電源部のフィードバック制御における操作量の演算に用いられるパラメータを変更するので、直流電源部の出力電力の増加に伴って放電灯への出力電力が増加することで、立ち消えの発生が抑えられる。

本実施形態の動作を示す説明図である。 同上を示す回路ブロック図である。 同上の比較例を示す回路ブロック図である。 同上の変更例を示す回路ブロック図である。

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。

本実施形態は、図２に示すように、前照灯として用いられる放電灯Ｌａを点灯させる車載用の放電灯点灯装置１であって、外部の電源であるバッテリーＥから入力された直流電力を変換した直流電力を出力する直流電源部２と、直流電源部２が出力した直流電力を交流電力に変換して放電灯ＦＬに出力する交流電源部３と、直流電源部２と交流電源部３とをそれぞれ制御する制御部４と、交流電源部３と放電灯ＦＬとの間に介在して放電灯ＦＬの始動時に必要な高電圧を発生させる始動部５とを備える。

さらに、本実施形態には、ノイズ対策として、いわゆるアクロスザラインコンデンサ（Ｘキャパシタ）Ｃｘが複数個所に適宜設けられているほか、バッテリーＥと直流電源部２との間にはインダクタＬ１とコンデンサＣ１とで構成されたＬＣフィルタからなる入力フィルタ部６１が設けられ、交流電源部３と始動部５との間には、コモンモードチョークＣＣとラインバイパスコンデンサ（Ｙキャパシタ）ＣｙとラインフィルタＬＦとを含む出力フィルタ部６２が設けられている。入力フィルタ部６１においてコンデンサＣ１の一端であってインダクタＬ１に接続されていない一端は、バッテリーＥの低電圧側の出力端とともにグランドに接続されている。

直流電源部２は、それぞれ一端が入力フィルタ部６１のインダクタＬ１を介してバッテリーＥの高電圧側の出力端に接続されるとともに他端がスイッチング素子Ｑ０を介してグランドに接続された２本の一次巻線を有するトランスＴ１と、カソードがグランドに接続されるとともにアノードがトランスＴ１の二次巻線の一端に接続された第１ダイオードＤ１と、トランスＴ１の二次巻線の他端に一端が接続された出力コンデンサＣ２と、出力コンデンサＣ２の他端にアノードが接続されるとともに抵抗Ｒ１が並列に接続された第２ダイオードＤ２と、一端が第２ダイオードＤ２のカソードに接続されるとともに他端が検出用抵抗Ｒｄを介してグランドに接続された抵抗Ｒ２とを備え、出力コンデンサＣ２と第２ダイオードＤ２と２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２との回路の両端間を出力端とする、周知のいわゆるフライバックコンバータである。制御部４は、直流電源部２のスイッチング素子Ｑ０を周期的にオンオフ制御するＤＣ駆動回路４２を備える。さらに、制御部４は、直流電源部２の出力電圧を検出する電圧検出回路４４ａと、検出用抵抗Ｒｄの両端電圧に基いて直流電源部２の出力電流を検出する電流検出回路４４ｂと、電圧検出回路４４ａによって検出された出力電圧と電流検出回路４４ｂによって検出された出力電流との積を所定の目標電力とするためにＤＣ駆動回路４２が実行すべきオンオフ制御のオンデューティを演算する演算回路４５とを備えており、演算回路４５が算出したオンデューティでＤＣ駆動回路４２が直流電源部２のスイッチング素子Ｑ０を周期的にオンオフ制御することで、直流電源部２の出力電力を所定の目標電力とするようなフィードバック制御が達成される。つまり、電圧検出回路４４ａと電流検出回路４４ｂとが請求項における出力検出回路を構成しており、ＤＣ駆動回路４２と演算回路４５とが請求項におけるＤＣ制御回路を構成している。ただし、電圧検出回路４４ａと電流検出回路４４ｂとの一方のみによっても同様の制御は可能である。

交流電源部３は、２個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の直列回路が直流電源部２の出力端間に互いに並列に接続されてなり各直列回路のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の接続点を出力端とする、周知のいわゆるフルブリッジ形のインバータ回路である。制御部４は、交流電源部３において互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が同時にオンされ且つ互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が交互にオンオフされるように交流電源部３の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれ周期的にオンオフ駆動するＡＣ駆動回路４３を備え、これによって放電灯ＦＬへの出力電流ＩＬＡは図１の下段に示すように矩形波状の交流電流となる。

ここで、直流電源部２のトランスＴ１には一端がグランドに接続された３次巻線が設けられており、始動部５は、直流電源部２のトランスＴ１の３次巻線の他端に接続されていて、この３次巻線に誘導された電力を電源とする。詳しく説明すると、始動部５は、一端が第３ダイオードＤ３と抵抗Ｒ３，Ｒ４とを介して直流電源部２のトランスＴ１の３次巻線の上記他端に接続されるとともに他端が放電灯ＦＬの一端に接続された始動用コンデンサＣ３と、一次巻線とスパークギャップＳＧとの直列回路が始動用コンデンサＣ３に並列に接続され、二次巻線と放電灯ＦＬとの直列回路が出力フィルタ部６２を介して交流電源部３の出力端間に接続されたパルストランスＰＴとを備える。始動時の始動部５の動作を説明する。トランスＴ１の各一次巻線にそれぞれ電流が流れ始めると、トランスＴ１の３次巻線に誘導された電圧により始動用コンデンサＣ３が充電され、始動用コンデンサＣ３の両端電圧が上昇してスパークギャップＳＧに放電が発生する。すると、パルストランスＰＴの１次巻線に電流が流れ、パルストランスＰＴの２次巻線に誘導された電圧が交流電源部３の出力電圧に重畳された高電圧が放電灯ＦＬに出力され、この高電圧によって放電灯ＦＬが始動する。

以下、本実施形態の特徴部分について説明する。

制御部４は、バッテリＥから直流電源部２への入力電圧Ｖｉｎの低下速度を検出する入力低下検出回路４１を備える。

そして、ＡＣ駆動回路４３は、図１に示すように、入力低下検出回路４１によって検出された入力電圧Ｖｉｎの低下速度（単位時間当たりの低下幅）が所定の判定速度を上回ったタイミングｔ１から所定の保持時間（例えば０．１秒）が経過するタイミングｔ２に至るまでの期間（以下、「保持期間」と呼ぶ。）Ｔ１には、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の組の一方（例えば図２の左上と右下とのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４）がオンされ、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の組の他方（例えば図２の左下と右上とのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３）がオフされた状態に維持（停止）することで、交流電源部３から放電灯Ｌａに直流電力が出力されるようにする。これにより、交流電源部３の動作が継続される場合に比べて放電灯Ｌａへの出力電力が増加し、立ち消えの発生が抑えられる。なお、上記の保持時間（保持期間Ｔ１の長さ）は０．１秒未満であってもよい。

さらに、保持期間Ｔ１には、直流電源部２のスイッチング素子Ｑ０のオンデューティを、通常のフィードバック制御でのオンデューティよりも大きくするように、直流電源部２の制御が変更されている。つまり、図３（入力低下検出回路４１からＤＣ駆動回路４２への矢印がない点が図２と異なる）に示すように保護期間Ｔ１中に上記のような制御の変更を行わない場合、保護期間Ｔ１中にも保護期間Ｔ１の前後と同じく通常のフィードバック制御が継続されることにより保護期間Ｔ１中のスイッチング素子Ｑ０のオンデューティは図１の中段に破線Ｄｓで示すようなものとなる。このような直流電源部２の制御の変更によっても、直流電源部２の出力電力が一時的に高くされ、立ち消えの発生が抑えられている。直流電源部２の制御の変更の具体的な内容としては、例えば、ＤＣ駆動回路４２が、直流電源部２のスイッチング素子Ｑ０を駆動するオンデューティ（請求項における操作量）を、演算回路４５に指示されたオンデューティよりも高くする。又は、図４に示すように、演算回路４５が、入力低下検出回路４１の出力を監視するとともに、保護期間Ｔ１には、オンデューティの演算に用いられるパラメータとしての目標電力を一時的に高くする。又は、演算回路４５が、保持期間Ｔ１には、オンデューティの演算に用いられるパラメータとしての制御偏差（つまり検出された出力電力と目標電力との差）を実際より大きいものとしてオンデューティを演算するようにしてもよい。図１の例では上記のオンデューティには上限値Ｄｕが設定されており、演算の結果として得られたオンデューティが上限値Ｄｕ以上となるような期間には上記のオンデューティは上限値Ｄｕに維持されている。

また、図１の例では、入力電圧Ｖｉｎが、正常値Ｖ１から低下した後、所定の上側値Ｖ２と所定の下側値Ｖ３との間で細かな変動を繰り返しているが、このように発生しうる細かな変動によっては保持期間Ｔ１が開始されてしまうことがないように、且つ、数十マイクロ秒程度で入力電圧Ｖｉｎが正常値Ｖ１（例えば１６Ｖ）から上記の下側値Ｖ３（例えば６Ｖ）に低下した場合には保持期間Ｔ１が開始されるように、入力低下検出回路４１における入力電圧Ｖｉｎの低下速度の演算に用いられる単位期間の長さや判定速度の値はそれぞれ設定されている。

なお、上記のような交流電源部３の停止と直流電源部２の制御の変更との一方のみを行うようにしても効果は得られる。

１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源部
３ 交流電源部
４ 制御部
４１ 入力低下検出回路
４２ ＤＣ駆動回路（請求項におけるＤＣ制御回路）
４３ ＡＣ駆動回路
４４ａ 電圧検出回路（請求項における出力検出回路）
４４ｂ 電流検出回路（請求項における出力検出回路）
４５ 演算回路（請求項におけるＤＣ制御回路）

Claims (4)

1. 外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、
   前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、
   前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、
   前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、
   前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、
   前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、
   前記ＡＣ駆動回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、直流電力が前記放電灯に出力される状態で前記交流電源部を停止させることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、
   前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、
   前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、
   前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、
   前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、
   前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、
   前記ＤＣ制御回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、前記直流電源部の出力電力を通常のフィードバック制御での出力電力よりも増加させるように、前記直流電源部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 外部から入力された直流電力の電圧を変換して出力する直流電源部と、
   前記直流電源部の出力電圧を交流電力に変換して放電灯に出力する交流電源部と、
   前記直流電源部と前記交流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記直流電源部から前記交流電源部への出力電力を検出する出力検出回路と、
   前記直流電源部への入力電圧の低下速度を検出する入力低下検出回路と、
   前記出力検出回路によって検出された出力電力を所定の目標電力とするように前記直流電源部をフィードバック制御するＤＣ制御回路と、
   前記交流電源部を制御するＡＣ駆動回路とを有し、
   前記ＤＣ制御回路は、前記入力低下検出回路によって検出された入力電圧の低下速度が所定の判定速度よりも大きくなったときから所定の保持時間にわたり、一時的に、前記直流電源部の出力電力を増加させるように、前記直流電源部のフィードバック制御における操作量の演算に用いられるパラメータを変更することを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 前記保持時間は０．１秒以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。

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