JP2015150910A - 車両用ランプ駆動装置及び車両用ランプ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減らし、装置構成を簡略化することができる車両用ランプ駆動装置及び車両用ランプ駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明による車両用ランプ駆動装置は、直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された複数のランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、前記複数のランプの何れかの電流路と並列接続され、前記電流路を有するランプの点灯状態を切り替えるためのスイッチと、前記第１端子と前記第２端子との間に前記複数のランプと直列接続された電流路を有し、前記複数のランプと前記スイッチとからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用ランプ駆動装置及び車両用ランプ駆動方法に関する。

一般に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）ランプは、低電圧で駆動することができ、フィラメント灯（バルブランプ）などと比較して長寿命、低消費電力、素早い反応速度、及び耐衝撃性を有しており、小型、軽量化を図ることができる。このため、ＬＥＤランプは、例えば、車両のヘッドランプなどに好適に用いることができる。また、通常、車両のヘッドランプは、ハイビーム用のランプとロービーム用のランプとを備えている。このため、車両のヘッドランプを駆動する駆動装置は、ハイビーム用のランプを駆動するための駆動回路と、ロービーム用のランプを駆動するための駆動回路とを備えている。

特許第５２５０１６３号公報 特開２０１２−１５７０９９号公報 特開２０１２−４４８０６号公報 特開２０１１−２２３８００号公報

上述の従来技術によれば、ハイビーム用のランプを駆動するための駆動回路と、ロービーム用のランプを駆動するための駆動回路とを個別に備えるため、部品点数が増え、装置構成が複雑になる。このため、コストが上昇する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、部品点数を減らし、装置構成を簡略化することができる車両用ランプ駆動装置及び車両用ランプ駆動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様による車両用ランプ駆動装置は、直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された複数のランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、前記複数のランプの何れかの電流路と並列接続され、前記電流路を有するランプの点灯状態を切り替えるためのスイッチと、前記第１端子と前記第２端子との間に前記複数のランプと直列接続された電流路を有し、前記複数のランプと前記スイッチとからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路と、を備えた車両用ランプ駆動装置の構成を有する。
また、本発明の一態様による車両用ランプ駆動装置は、直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された第１ランプ及び第２ランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、前記第１ランプ又は前記第２ランプの何れかの電流路と並列接続され、前記第１ランプ又は前記第２ランプの何れかの点灯状態を切り替えるためのスイッチと、前記第１端子と前記第２端子との間に前記第１ランプ及び前記第２ランプと直列接続され、前記スイッチの開閉状態に応じて、前記第１ランプ又は前記スイッチの何れかと前記第２ランプを流れる電流を制限するための電流制限回路と、を備えた車両用ランプ駆動装置の構成を有する。

また、本発明の一態様による車両用ランプ駆動方法は、直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された複数のランプを駆動する車両用ランプ駆動方法であって、前記複数のランプの何れかの電流路と並列接続されたスイッチが、前記電流路を有するランプの点灯状態を切り替える段階と、前記第１端子と前記第２端子との間に前記複数のランプと直列接続された電流路を有する電流制限回路が、前記複数のランプと前記スイッチとからなる回路網を流れる電流を制限する段階と、を含む車両用ランプ駆動方法の構成を有する。
また、本発明の一態様による車両用ランプ駆動装置は、直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された１または２以上のランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、前記第１端子と前記第２端子との間に前記１または２以上のランプと直列接続された誘導性素子と、前記第１端子と前記第２端子との間に前記１または２以上のランプと直列接続された電流路を有し、前記１または２以上のランプと前記誘導性素子とからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路と、を備えた車両用ランプ駆動装置の構成を有する。

本発明によれば、部品点数を減らし、装置構成を簡略化することができる。

本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の昇圧動作を説明するための波形図である。 本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の詳細動作を説明するための波形図であり、突入電流の発生を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の詳細動作を説明するための波形図であり、突入電流の回生を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の変形例を示す回路図であり、（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（構成の説明）
図１に、本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置１の構成例を示す。
本実施形態による車両用ランプ駆動装置１は、直流電圧Ｖｏｕｔが印加される端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に直列接続された第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２（複数のランプ）を駆動するためのものであり、バッテリＢＡ、コイルＬ１，Ｌ２（誘導性素子）、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２（スイッチング素子）、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびシャント抵抗Ｒ４（電流検出素子）、ダイオードＤ１，Ｄ２（整流素子）、コンデンサＣ１，Ｃ２、スイッチＳＷ、制御部１００を備えている。また、制御部１００は、昇圧制御部１１０、電流制御部１２０、補助回路１３０、端子ＴＭ１〜ＴＭ８を備える。昇圧制御部１１０は、スイッチング制御部１１１、ドライバ１１２、電圧検出部１１３、過電流検出部１１４を備え、電流制御部１２０は、スイッチング制御部１２１、ドライバ１２２、ピーク電流検出部１２３を備える。本実施形態では、電流制御部１２０、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２およびシャント抵抗Ｒ４は、定電流回路として機能する電流制限回路ＬＭＴを構成する。なお、本実施形態では、「端子」なる用語は、字句通りの端子を意味するほか、単なる接続点を含む概念を指す。

ここで、概略的には、コイルＬ２、スイッチＳＷ、電流制限回路ＬＭＴは、本実施形態に特徴的な構成要素の一部をなす。このうち、コイルＬ２は、スイッチＳＷが閉状態になったときにランプに流れ込む突入電流のピーク値を抑制するためのものであり、本実施形態では、スイッチＳＷの電流路と直列に接続されている。突入電流を抑制することができることを限度として、コイルＬ２として任意の誘導性素子を用いることができる。突入電流を抑制する必用のない用途では、コイルＬ２を省略することもできる。スイッチＳＷは、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２（複数のランプ）の何れかの電流路と並列接続され、上記電流路を有するランプの点灯状態を切り替えるためのものである。本実施形態では、スイッチＳＷは、第１ランプＥＤ１の電流路と並列接続され、第１ランプＥＤ１の点灯状態を切り替える。ただし、スイッチＳＷは、第２ランプＥＤ２と並列接続されてもよい。本実施形態では、車両の運転者等による操作に応答してランプの点灯状態を切り替えることができることを限度として、スイッチＳＷとして、例えばｎ型ＭＯＳトランジスタやメカニカルスイッチ等、任意のスイッチを用いることができる。また、電流制限回路ＬＭＴは、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２と直列接続された電流路を有し、第１ランプＥＤ１、第２ランプＥＤ２、およびスイッチＳＷからなる回路網を流れる電流を制限するためのものであり、定電流回路として機能する。

詳細に説明する。図１において、バッテリＢＡの負極は、本車両用ランプ駆動装置１が搭載された車両の車体ＳＨに接続され、バッテリＢＡの正極には、昇圧用のコイルＬ１の一端が接続されている。コイルＬ１の他端には、コイルＬ１を駆動するためのｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインが接続されている。ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートには、制御部１００の端子ＴＭ２に接続され、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を駆動するための制御信号ＳＭ１が制御部１００から供給される。

ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のソースと端子Ｔ２（第２端子）との間には、ｎＭＯＳトランジスタＭ１を流れる電流を検出するための抵抗Ｒ１が接続されている。端子Ｔ２は車体ＳＨに接続されている。本実施形態では、端子Ｔ２には、制御部１００のグランド端子である端子ＴＭ７が接続されている。これにより、本車両用ランプ駆動装置１は、車両の車体ＳＨの電位を基準として動作するものとなっている。

また、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインには、整流用のダイオードＤ１のアノードが接続され、ダイオードＤ１のカソードは、端子Ｔ１（第１端子）に接続されている。端子Ｔ１には、ダイオードＤ１により整流された直流電圧Ｖｏｕｔが供給される。端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、直流電圧Ｖｏｕｔを分圧して検出するための抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とが直列接続されている。また、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、コンデンサＣ１が接続されている。

上述のコイルＬ１、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１は、昇圧チョッパ回路ＣＨＰを構成する。本実施形態では、制御部１００の制御の下、上記昇圧チョッパ回路ＣＨＰが、バッテリＢＡから供給される直流電圧Ｖｉｎを所望の直流電圧Ｖｏｕｔに昇圧し、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に供給する。コンデンサＣ１は、昇圧チョッパ回路ＣＨＰから出力される直流電圧Ｖｏｕｔを平滑化する。

端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、コイルＬ２、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１、ロービーム用の第２ランプＥＤ２、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２、シャント抵抗Ｒ４が直列接続されている。具体的には、端子Ｔ１には、コイルＬ２の一端が接続され、コイルＬ２の他端には、第１ランプＬ１の電流路の一端（陽極）が接続されている。第１ランプＥＤ１の電流路の他端（陰極）には、第２ランプＥＤ２の電流路の一端（陽極）が接続されている。即ち、コイルＬ２の他端と電流制限回路ＬＭＴの電流路の一端との間に第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２が直列接続され、電流制限回路ＬＭＴの電流路の他端に端子Ｔ２が接続されている。

第２ランプＥＤ２の電流路の他端（陰極）には、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２を流れる電流を一定に制御するためのｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２のドレインが接続されている。これにより、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、電流路が第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２と直列接続されたｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２が接続されている。本実施形態では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２を用いて電流制限回路ＬＭＴの電流路を形成するが、この例に限定されず、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２に流れる電流を調整することができることを限度として任意のスイッチング素子を用いることができる。また、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の電流路と直列接続されたシャント抵抗Ｒ４が接続されている。本実施形態では、シャント抵抗Ｒ４は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２のソースと端子Ｔ２との間に接続され、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２を流れる電流Ｉｆを検出する。電流Ｉｆは、第１ランプＥＤ１、第２ランプＥＤ２、スイッチＳＷからなる回路網を流れる電流に相当する。電流Ｉｆを検出することができることを限度として、シャント抵抗Ｒ４として、ホール素子等、任意の電流検出素子を用いることができる。本実施形態では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２とシャント抵抗Ｒ４は、電流制限回路ＬＭＴの電流路を形成する。

また、本実施形態では、上述したように、第１ランプＥＤ１の電流路と並列にスイッチＳＷが接続されているが、スイッチＳＷは、コイルＬ２に対しては直列接続されている。スイッチＳＷが開状態にある場合、第１ランプＥＤ１の陽極と陰極との間に電位差が生じ、端子Ｔ１からコイルＬ２を通じて第１ランプＥＤ１に電流が流れ込み、第１ランプＥＤ１が点灯状態になる。これに対し、スイッチＳＷが閉状態にある場合、第１ランプＥＤ１の陽極と陰極とが短絡される。この場合、第１ランプＥＤ１の陽極と陰極との間の電位差が消失し、第１ランプＥＤ１に電流が流れ込まなくなるため、第１ランプＥＤ１は消灯状態になる。

第１ランプＥＤ１は、直列接続された３個の発光ダイオードＥＤ１１，ＥＤ１２，ＥＤ１３から構成され、第２ランプＥＤ２も同様に、直列接続された３個の発光ダイオードＥＤ２１，ＥＤ２２，ＥＤ２３から構成される。本実施形態では、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１の点灯状態をスイッチＳＷにより制御する必要上、第１ランプＥＤ１に対してスイッチＳＷを並列接続しているが、用途に応じて、スイッチＳＷを第２ランプＥＤ２と並列接続してもよい。また、ランプの個数は任意であり、スイッチの個数も任意である。

第２ランプＥＤ２の電流路の出力端（陰極）と端子Ｔ１との間には、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフした際にコイルＬ２に蓄積されていたエネルギーが放出されることにより発生する電流を回生させるためのフライホイールダイオードＤ２（回生用の整流素子）が接続されている。具体的には、第２ランプＥＤ２の電流路の出力端、即ち、上記電流制限回路の電流路の一端にはフライホイールダイオードＤ２のアノードが接続され、フライホイールダイオードＤ２のカソードには端子Ｔ１が接続されている。

制御部１００は、昇圧制御部１１０、電流制御部１２０、補助回路部１３０、端子ＴＭ１〜ＴＭ８を備えている。このうち、昇圧制御部１１０は、上記昇圧チョッパ回路を制御するためのものであり、スイッチング制御部１１１、ドライバ１１２、電圧検出部１１３、過電流検出部１１４から構成される。電圧検出部１１３の入力部は、端子ＴＭ３を介して、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間の接続部に接続されている。電圧検出部１１３は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とにより直流電圧Ｖｏｕｔを分圧して得られる電圧から昇圧チョッパ回路ＣＨＰの出力電圧である直流電圧Ｖｏｕｔを検出する。

過電流検出部１１４の入力部は、端子ＴＭ４を介して、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１と抵抗Ｒ１との間の接続部に接続されている。過電流検出部１１４は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を過電流から保護するために、抵抗Ｒ１での電圧降下量からｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を流れる電流を検出する。過電流検出部１１４が検出した電流値に基づいて、後述のスイッチング制御部１１１がｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングのタイミングを調整することにより、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を過電流から保護する。スイッチング制御部１１１には、電圧検出部１１３および過電流検出部１１４の各検出結果が入力される。

スイッチング制御部１１１は、電圧検出部１１３により検出された直流電圧Ｖｏｕｔが所望電圧になるように、ドライバ１１２を通じてｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１をスイッチング駆動する。具体的には、スイッチング制御部１１１は、直流電圧Ｖｏｕｔが規定電圧以上であれば、直流電圧Ｖｏｕｔを低下させるようにｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングを制御し、逆に直流電圧Ｖｏｕｔが規定電圧未満であれば、直流電圧Ｖｏｕｔを上昇させるようにｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングを制御する。また、スイッチング制御部１１１は、過電流検出部１１４により過電流が検出された場合、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１をオフさせて、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を過電流から保護する。ここで、通常、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を流れる電流は、ランプ側に流れる電流（負荷電流）の約２倍のピーク値を有している。このため、ランプ（負荷）の短絡等により負荷電流が大きくなると、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１に過電流が発生する場合が起こり得る。このため、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を流れる電流を監視し、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を過電流から保護する必要がある。そこで、スイッチング制御部１１１は、過電流検出部１１４により検出された電流値が、過電流を判定するための規定電流以上であれば、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１をオフさせ、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を過電流から保護する。逆に、過電流検出部１１４により検出された電流値が上記規定電流未満であれば、電圧検出部１１３の検出結果に基づいて、直流電圧Ｖｏｕｔが所望の規定電圧になるようにｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングを制御する。ドライバ１１２は、スイッチング制御部１１１の出力信号に基づいて制御信号ＳＭ１をｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに出力することにより、端子ＴＭ２を通じてｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を駆動する。

電流制御部１２０は、第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２を流れる電流（以下、ランプ電流と称す。）を一定に制御するためのものであり、スイッチング制御部１２１、ドライバ１２２、ピーク電流検出部１２３から構成される。ピーク電流検出部１２３の入力部には、端子ＴＭ６を介して、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２とシャント抵抗Ｒ４との間の接続点が接続されている。ピーク電流検出部１２３は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の電流Ｉｆとして観測される上記ランプ電流を検出するためのものであり、ランプ電流のピークが規定値を超えた場合、その旨の検出結果を出力する。スイッチング制御部１２１には、ピーク電流検出部１２３の検出結果が入力される。

スイッチング制御部１２１は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２を流れる電流Ｉｆが規定値となるように、電流検出素子としてのシャント抵抗Ｒ４の検出結果であるシャント抵抗Ｒ４の電圧降下量に基づき、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の導通を制御するものである。即ち、スイッチング制御部１２１は、上記ピーク電流検出部１２３の検出結果に基づいて、上記ランプ電流が規定値を超えないように、ドライバ１２２を通じてｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の導通を制御する。ドライバ１２２は、スイッチング制御部１２１の出力信号に基づいて制御信号ＳＭ２をｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに出力することにより、端子ＴＭ５を通じてｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１を駆動する。

補助回路１３０は、内部電源電圧Ｖｃｃを発生させる内部電源機能と、上記昇圧制御部１１０および電流制御部１２０で必要とされる基準電圧を発生させる基準電圧発生機能と、バッテリＢＡの電圧が規定値以下の場合に昇圧チョッパ回路ＣＨＰの昇圧動作を停止させる低電圧ロックアウト機能（ＵＬＶＯ）と、装置の過熱を防止するための過熱保護機能とを有している。端子ＴＭ８には、内部電源電圧Ｖｃｃを安定化させるためのコンデンサＣ２が接続されている。

なお、端子ＴＭ１は、制御部１００を構成する回路の電源端子である。端子ＴＭ１には、バッテリＢＡの正電極が接続され、端子ＴＭ１を介して補助回路１３０にはバッテリＭＡの直流電圧Ｖｉｎが供給されている。補助回路１３０は、その内部電源機能により、バッテリＢＡの直流電圧Ｖｉｎを内部電源電圧Ｖｃｃに変換して、制御部１００を構成する回路に供給する。また、端子ＴＭ７は、制御部１００を構成する回路のグランド端子である。端子ＴＭ７は端子Ｔ２を介して車体ＳＨに接続されている。従って、本車両用ランプ駆動装置１は、車体ＳＨの電位を基準とした電圧で動作するものとなっている。

（動作の説明）
次に、本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置１の動作を説明する。
図２は、本車両用ランプ駆動装置１の昇圧動作を説明するための波形図である。
制御部１００の昇圧制御部１１０は、制御信号ＳＭ１によりｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１をスイッチング駆動する。ここで、制御信号ＳＭ１がハイレベルの期間では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１がオン状態となり、コイルＬ１に流れる電流Ｉａが上昇する。逆に、制御信号ＳＭ１がローレベルの期間では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１がオフ状態となり、コイルＬ１に流れる電流Ｉａが下降する。

また、制御信号ＳＭ１がハイレベルの期間（例えば、図２の時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間）では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１がオン状態となるため、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１には、コイルＬ１に流れる電流Ｉａに対応した電流Ｉｂが流れる。また、制御信号ＳＭ１がローレベルの期間（例えば、図２の時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間）では、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１がオフ状態となるため、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１の電流Ｉｂは概ねゼロになる。これに対し、制御信号ＳＭ１がハイレベルの期間では、ダイオードＤ１が逆バイアス状態になるため、ダイオードＤ１の電流Ｉｃは概ねゼロになる。また、制御信号ＳＭ１がローレベルの期間では、ダイオードＤ１が順バイアス状態となるため、ダイオードＤ１には、コイルＬ１に流れる電流Ｉａに対応した電流Ｉｃが流れる。

上述のダイオードＤ１を流れる電流ＩｃによりコンデンサＣ１が充電される。これにより、コンデンサＣ１が接続された端子Ｔ１と端子Ｔ２との間の直流電圧Ｖｏｕｔが徐々に上昇して、所望電圧付近で安定する。端子Ｔ１と端子Ｔ２との間の第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２が点灯／消灯することにより負荷が変動すると、制御部１００は、直流電圧Ｖｏｕｔを一定に保つように、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ１のスイッチングをフィードバック制御し、直流電圧Ｖｏｕｔを安定化させる。

ここで、スイッチＳＷが開状態に操作されている場合、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に第１ランプＥＤ１と第２ランプＴ２が電気的に直列接続された状態となる。この場合、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間の直流電圧Ｖｏｕｔが、第１ランプＥＤ１と第２ランプＴ２との直列回路に印加され、これらランプにコイルＬ２を通じて電流Ｉｄが流れる。このため、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１と、ロービーム用の第２ランプＥＤ２が共に点灯状態になる。本実施形態では、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１と、ロービーム用の第２ランプＥＤ２の両方が点灯した状態をハイビームとする。

第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２を流れる電流Ｉｄは、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の電流Ｉｆを形成し、電流Ｉｆはシャント抵抗Ｒ４を流れる。制御部１００は、このときのシャント抵抗Ｒ４の電圧降下量から電流Ｉｆ（＝Ｉｄ）を検出し、第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２を流れる電流Ｉｆが規定値を超えないように、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２の導通を制御する。この結果、第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２とを流れる電流Ｉｄが概ね一定に制御され、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２は、それぞれ、規定の輝度で点灯する。

続いて、例えば車両の運転者がスイッチＳＷを開状態から閉状態に操作すると、第１ランプＥＤ１の電流路の一端（陽極）と他端（陰極）とがスイッチＳＷを介して短絡される。このため、第１ランプＥＤ１の電流路の両端間の電位差が消失し、第１ランプＥＤ１に電流Ｉｄが流れ込まなくなる。この結果、第１ランプＥＤ１が消灯状態になる。これに対し、第２ランプＥＤ２には、コイルＬ２を通じて供給される電流ＩｄがスイッチＳＷを流れる電流Ｉｓとなって供給される。このため、スイッチＳＷが閉じられた後もロービーム用の第２ランプＥＤ２の点灯状態は維持される。本実施形態では、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１が消灯し、ロービーム用の第２ランプＥＤ２のみが点灯した状態をロービームとする。

ここで、スイッチＳＷが開状態から閉状態になり、第１ランプＥＤ１が消灯すると、第２ランプＥＤ２に突入電流が流れ込む。
図３は、本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置１の詳細動作を説明するための波形図であり、突入電流の発生を説明するための図である。
図３において、最上段の波形は、制御部１００からｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに供給される制御信号ＳＭ２の波形を示している。

例えば車両の運転者がスイッチＳＷを開状態から閉状態に操作すると、それまで第１ランプＥＤ１で消費されていた電力が消費されなくなり、余剰電力としてスイッチＳＷを介して第２ランプＥＤ２に供給される。このため、スイッチＳＷが閉状態になったときに、一時的に第２ランプＥＤに電流Ｉｓとして供給される電流Ｉｄが上昇する。この結果、図３の波形Ｗ１に示すように、突入電流Ｉｒｕｓｈ１が発生する。この例に示す波形Ｗ１は、突入電流Ｉｒｕｓｈ１に対する対策をとらない場合の仮想的な電流Ｉｄを示しており、この場合の突入電流Ｉｒｕｓｈ１は許容値ＩＴＨを超えている。

本実施形態では、次に説明するように、突入電流を抑制する。
（１）コイルＬ２，ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２，抵抗Ｒ４による突入電流の抑制
本実施形態では、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に、スイッチＳＷに対して直列にコイルＬ２が接続されている。このため、スイッチＳＷが開状態から閉状態に切り替えられて、スイッチＳＷに電流ｉｃが流れると、それまで第１ランプＥＤ１で消費されていた電力による余剰電流が電流ｉｃとなってスイッチＳＷを通じて第２ランプＥＤ２に流れ込む。

この場合、図３の波形Ｗ２に示すように、見かけ上、コイルＬ２の電流Ｉｄに突入電流Ｉｒｕｓｈ２の成分が重畳し、電流ｉｄが瞬時的に上昇するが、このときの電流Ｉｄの変化がコイルＬ２により抑制され、電流Ｉｄのピーク値が許容値ＩＴＨ以下に抑制される。また、突入電流Ｉｒｕｓｈ２は、電流Ｉｆとなってｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２およびシャント抵抗Ｒ４のそれぞれを流れる過程でも抑制される。この結果、第２ランプＥＤ２には、許容値ＩＴＨを超える突入電流は流れ込まない。従って、突入電流から第２ランプＥＤ２を保護することができる。また、スイッチＳＷが閉状態の場合、第１ランプＥＤ１には電流は流れ込まないので、第１ランプＥＤ１は突入電流の影響を受けない。
ここで、電流制御部１２０は、ランプ電流を一定に維持するように機能するので、この機能により、或る程度、突入電流を抑制する効果を期待することはできるが、突入電流が発生してから電流制御部１２０がランプ電流を一定に維持するための制御動作を開始するまでにタイムラグが存在する。このため、電流制御部１２０による突入電流の抑制効果を期待できない場合もある。この点について、本実施形態によれば、突入電流が発生した時点でコイルＬ２により突入電流のピーク値が抑制されるので、即座に突入電流を抑制することができる。従って、ランプ電流が大きくなる前に、電流制御部１２０によりランプ電流を一定に制御することが可能になる。

（２）ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２による突入電流の抑制
上述のコイルＬ２によっても突入電流を有効に抑制することができず、図３の波形Ｗ３に示すように、許容値ＩＴＨを超える突入電流Ｉｒｕｓｈ３が発生するような状況では、次に説明するように、制御部１００の制御の下、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフ状態に制御され、突入電流はフライホイールダイオードＤ２を通じて回生電流として端子Ｔ１に戻される。

図４は、本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置１の詳細動作を説明するための波形図であり、突入電流の回生を説明するための図である。
図４において、時刻ｔ１１でｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態になるとコイルＬ２を流れる電流Ｉｄが上昇し、時刻ｔ１２でｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフすると、コイルＬ２を流れる電流Ｉｄが下降する。ここで、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフ状態になる時刻ｔ１２で、例えば車両の運転者によりスイッチＳＷが開状態から閉状態に切り替えられると、許容値ＩＴＨを超える突入電流Ｉｒｕｓｈが発生する。これにより、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２を流れる電流Ｉｆが上昇する。

本実施形態では、図４において、時刻ｔ１２ａで突入電流Ｉｒｕｓｈが許容値ＩＴＨを超え、時刻ｔ１２ａで電流Ｉｆが所定値ＩＴＦに到達すると、制御部１００は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２をオフ状態に制御する。この結果、スイッチＳＷを通じて第２ランプＥＤ２に流れ込んだ電流Ｉｓは電流ＩｅとなってフライホイールダイオードＤ２を通じて端子Ｔ１に戻される。この場合、電流の流れに着目すれば、“端子Ｔ１〜コイルＬ２〜スイッチＳＷ〜第２ランプＥＤ２〜フライホイールダイオードＤ２〜端子Ｔ１”なる閉ループが形成される。

突入電流Ｉｒｕｓｈによるエネルギーは、上記閉ループ内を循環する過程で消費され、これにより突入電流が抑制される。従って、突入電流Ｉｒｕｓｈが発生した初期にコイルＬ２で突入電流Ｉｒｕｓｈを十分に抑制することができない状況が起こり得ても、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２をオフ状態に制御することにより、第１ランプＥＤ１及び第２ランプＥＤ２に加えて、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２も突入電流から保護することが可能になる。

上述した本実施形態によれば、第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２とを直列接続し、これらに対して電流制限回路ＬＭＴ（ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２、シャント抵抗Ｒ４）を直列接続したので、各ランプに対して駆動回路を個別に備える必要がない。このため、ハイビームとロービームの切り替えを可能としつつ、部品点数を削減し、装置構成を簡略化することができる。
また、上述した本実施形態によれば、ハイビーム用の第１ランプＥＤ１と並列接続されたスイッチＳＷと直列にコイルＬ２を接続したので、スイッチＳＷを通じた際に流れる突入電流をコイルＬ２により抑制することができる。
また、上述した本実施形態によれば、コイルＬ２により突入電流を十分に抑制できない状況となっても、ｎ型ＭＯＳトランジスタＭ２をオフ状態に制御し、フライホイールダイオードＤ２を含む閉ループ内で突入電流を循環させることにより、突入電流を抑制することができる。
また、上述の本実施形態によれば、グランド電位（ＧＮＤ）を基準として第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２を駆動して点灯させるため、各ランプの電圧を平滑化するためのコンデンサが不要になる。従って、装置構成を更に簡略化することができる。

＜変形例＞
図５は、本発明の実施形態による車両用ランプ駆動装置の変形例を示す回路図である。図５（Ａ）は第１の変形例を示し、図５（Ｂ）は第２の変形例を示す。
上述の図１の構成では、端子Ｔ１と第１ランプＥＤ１の電流路の一端（陽極）との間にコイルＬ２を接続したが、第１の変形例では、図５（Ａ）に示すように、ダイオードＤ２とコイルＬ２に代えて、端子Ｔ１とスイッチＳＷとの間にコイルＬ２Ａを備えると共に、コイルＬ２Ａに対して並列接続された整流素子としてフライホイールダイオードＤ２Ａを備える。なお、突入電流の程度によっては、フライホイールダイオードＤ２Ａを省略することも可能である。

具体的には、第１ランプＥＤ１の陽極は端子Ｔ１に接続される。また、端子Ｔ１には、コイルＬ２Ａの一端が接続され、コイルＬ２Ａの他端にはスイッチＳＷの電流路の一端が接続される。コイルＬ２Ａの電流路の他端は、図１と同様に、第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２との間の接続点に接続される。即ち、第１ランプＥＤ１の電流路に対して、コイルＬ２ＡとスイッチＳＷの直列回路が並列接続される。コイルＬ２ＡとスイッチＳＷとが入れ替えられてもよい。また、端子Ｔ１に接続されたコイルＬ２Ａの一端には、フライホイールダイオードＤ２Ａのカソードが接続され、フライホイールダイオードＤ２Ａのアノードは、コイルＬ２ＡとスイッチＳＷとの間の接続点に接続される。その他の構成は図１に示す構成と同様である。本変形例によっても、スイッチＳＷが閉状態に操作されたときに第２ランプＥＤ２に流れ込む突入電流をコイルＬ２Ａによって抑制することができる。スイッチＳＷが開状態に操作された場合には、コイルＬ２Ａを流れる電流はフライホイールダイオードＤ２Ａを通じて端子Ｔ１に戻される。

また、図５（Ｂ）に示すように、第２の変形例では、図１の構成において、スイッチＳＷを省略している。その他の構成は図１に示す構成と同様である。この第２の変形例では、端子Ｔ１に流れ込む任意の突入電流をコイルＬ２によって抑制することができる。図５（Ｂ）の例では、フライホイールダイオードＤ２を備えているが、必要に応じて、フライホイールダイオードＤ２を省略することも可能である。また、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２を一つのランプとしてもよく、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に接続されるランプの構成は任意である。
また、他の変形例として、図１または図５（Ｂ）の構成において、フライホイールダイオードＤ２，Ｄ２Ａのアノードを、第１ランプＥＤ１と第２ランプＥＤ２との間の接続点に接続してもよい。この変形例によっても、突入電流を回生させることができる。

図５（Ｂ）に示す第２の変形例による車両用ランプ駆動装置は、次のように表現することができる。即ち、第２の変形例による車両用ランプ駆動装置は、直流電圧が印加される第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に直列接続された１または２以上のランプ（ＥＤ１，ＥＤ２）を駆動する車両用ランプ駆動装置であって、前記第１端子Ｔ１と前記第２端子Ｔ２との間に前記１または２以上のランプと直列接続されたコイル（誘導性素子）Ｌ２と、前記第１端子Ｔ１と前記第２端子Ｔ２との間に前記１または２以上のランプと直列接続された電流路を有し、前記１または２以上のランプと前記誘導性素子とからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路ＬＭＴと、を備えた車両用ランプ駆動装置として表現することができる。

上述した本発明の実施形態および変形例では、本発明を車両用ランプ駆動装置１として表現したが、本発明は、車両用ランプ駆動方法として表現することもできる。この場合、本発明による車両用ランプ駆動方法は、直流電圧が印加される第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に直列接続された複数のランプＥＤ１，ＥＤ２を駆動する車両用ランプ駆動方法であって、前記複数のランプＥＤ１，ＥＤ２の何れかの電流路と並列接続されたスイッチＳＷが、前記電流路を有するランプＥＤ１，ＥＤ２の点灯状態を切り替える段階と、前記第１端子Ｔ１と前記第２端子Ｔ２との間に前記複数のランプＥＤ１，ＥＤ２と直列接続された電流路を有する電流制限回路ＬＭＴが、前記複数のランプＥＤ１，ＥＤ２と前記スイッチＳＷとからなる回路網を流れる電流を制限する段階と、を含む車両用ランプ駆動方法として表現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、本発明を車両のハイビームとロービームを切り替える場合を例として説明したが、本発明は、ランプの照度を切り替える場合にも適用することができる。また、本発明は、任意の照明器具に適用することも可能である。
また、上述の実施形態では、バッテリＢＡの直流電圧Ｖｉｎを昇圧チョッパ回路により昇圧して直流電圧Ｖｏｕｔとして端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に供給するものとしたが、バッテリＢＡが、第１ランプＥＤ１および第２ランプＥＤ２の点灯に必要な電圧を供給することができるものである場合には、コイルＬ１等からなる昇圧チョッパ回路を備えることなく、バッテリＢＡの正電極に端子Ｔ１を接続してもよい。

１…車両用ランプ駆動装置
１００…制御部
１１０…昇圧制御
１１１…スイッチング制御部
１１２…ドライバ
１１３…電圧検出部
１１４…過電流検出部
１２０…電流制御部
１２１…スイッチング制御部
１２２…ドライバ
１２３…ピーク電流検出部
ＢＡ…バッテリ
Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
ＣＨＰ…昇圧チョッパ回路
Ｄ１…ダイオード
Ｄ２，Ｄ２Ａ…フライホイールダイオード
ＥＤ１…第１ランプ
ＥＤ２…第２ランプ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２Ａ…コイル
ＬＭＴ…電流制限回路
Ｍ１，Ｍ２…ｎ型ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４…抵抗
Ｔ１，Ｔ２，ＴＭ１〜ＴＭ８…端子

Claims (7)

1. 直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された複数のランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、
   前記複数のランプの何れかの電流路と並列接続され、前記電流路を有するランプの点灯状態を切り替えるためのスイッチと、
   前記第１端子と前記第２端子との間に前記複数のランプと直列接続された電流路を有し、前記複数のランプと前記スイッチとからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路と、
   を備えた車両用ランプ駆動装置。
2. 前記スイッチの電流路と直列接続された誘導性素子を更に備えた、請求項１に記載の車両用ランプ駆動装置。
3. 前記スイッチが閉状態になった場合に前記誘導性素子から放出される電流を回生させるための整流素子を更に備えた、請求項２に記載の車両用ランプ駆動装置。
4. 前記電流制限回路は、
   前記第１端子と前記第２端子との間に接続され、電流路が前記複数のランプと直列接続されたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を流れる電流を検出するための電流検出素子と、
   前記スイッチング素子を流れる電流が規定値となるように、前記電流検出素子の検出結果に基づき前記スイッチング素子の導通を制御する制御部と、
   を備えた請求項３に記載の車両用ランプ駆動装置。
5. 前記第１端子に前記誘導性素子の一端が接続され、前記誘導性素子の他端と前記電流制限回路の電流路の一端との間に前記複数のランプが直列接続され、前記電流制限回路の電流路の他端に前記第２端子が接続され、前記電流制限回路の電流路の一端に前記整流素子の陽極が接続され、前記整流素子の陰極に前記第１端子が接続された、請求項３又は４に記載の車両用ランプ駆動装置。
6. 直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された複数のランプを駆動する車両用ランプ駆動方法であって、
   前記複数のランプの何れかの電流路と並列接続されたスイッチが、前記電流路を有するランプの点灯状態を切り替える段階と、
   前記第１端子と前記第２端子との間に前記複数のランプと直列接続された電流路を有する電流制限回路が、前記複数のランプと前記スイッチとからなる回路網を流れる電流を制限する段階と、
   を含む車両用ランプ駆動方法。
7. 直流電圧が印加される第１端子と第２端子との間に直列接続された１または２以上のランプを駆動する車両用ランプ駆動装置であって、
   前記第１端子と前記第２端子との間に前記１または２以上のランプと直列接続された誘導性素子と、
   前記第１端子と前記第２端子との間に前記１または２以上のランプと直列接続された電流路を有し、前記１または２以上のランプと前記誘導性素子とからなる回路網を流れる電流を制限するための電流制限回路と、
   を備えた車両用ランプ駆動装置。

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