JP2003205799A

JP2003205799A - 車載電源システム

Info

Publication number: JP2003205799A
Application number: JP2002005494A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Hata; 良輔畑
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2003-07-22
Also published as: AU2003201881A1; WO2003059695A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電源線の多数化、複雑化を防ぎつつ、必要に
応じてV＞V₀の高圧大容量機器群に対しても電力供給が
可能な車載電源システムを提供する。【解決手段】車のシャーシと、全電圧Vの車載用直流
電源とを具える。この全電圧Vをm：nに分割してV₁＝V×
m/(m＋n)、V₂＝V×n/(m＋n)とし、分割点をシャーシに
共通接地する。分圧V₁の系統には、一端がシャーシに共
通接地される負荷l₁₁、l₁₂…l_1mを接続し、分圧V₂の系
統は、一端がシャーシに共通接地される負荷l₂₁、l₂₂…
l_2nを接続する。そして、全電圧Vの系統には、シャーシ
に接地されることのない負荷L₁、L₂…L_kを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載電源システム
に関するものである。特に、簡易な構成にて高圧大容量
機器群に対しても電力供給が可能な車載電源システムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車載電源システムには、接地系電
源システムと非接地系電源システムがある。接地系電源
システムは、図２に示すように、全電圧Vの直流電源
（この場合は電池による電源で示す）にサプライのみの
１線で負荷L₁〜L_kを接続し、各負荷をシャーシに共通接
地する電源システムである。但し、極性については問題
としない。一方、非接地系電源システムは、図３に示す
ように、全電圧Vの直流電源にサプライとリターンの２
線を用いて負荷L₁〜L_kに接続し、各負荷はシャーシに接
地されない電源システムである。

【０００３】シャーシに接地をとる際、その直流安全電
圧V₀を定める規定として、現在のところ、次のものが挙
げられる。ドイツ規格（VDE0100/410，VDE0800/1）：60ボルトアメリカ規格（SAE J2232）：65ボルト国際規格（V₀IEC 準備中）：55ボルト

【０００４】現用乗用車の直流電源（バッテリ）の電圧
Vは12〜14ボルトであり、上記安全電圧V₀に対して十分
な安全性を有している。また、一部で実用化されつつあ
る高電圧電源（電池）であっても上記安全電圧V₀を考慮
してV＝（12〜14）×3＝36〜42ボルト程度が対象と考え
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、自動車
の機能が高まり、必要とする電源容量が大きくなると、
従来の12〜14ボルトでは低電圧過ぎて負荷電流が増加
し、様々な問題が生じてきた。

【０００６】（A）電流を流すワイヤーハーネスが著し
く太く重くなり、コネクター類も大型になって車用途に
向かなくなってきた。

【０００７】（B）大容量の機器が動作すると電源シス
テムの電圧低下が大きくなり、他の機器に不具合を生じ
る。

【０００８】（C）特に大きな容量のクーラーなどは、
十分な機能を発揮できなくなる。

【０００９】（D）もしV＞V₀の高電圧電池を導入する
と、未だ大半の車載機器がV＜V₀で動作し、シャーシを
共通接地できるのに対して、その様な接地がとれない。
その結果、2本線で電源を非接地系にしてゆくか、又は
高電圧電池からDC/DCコンバーターでいちいち低圧を作
り出してゆく必要がある。

【００１０】（E）ケーブルの絶縁は対アース（接
地）、すなわち対シャーシ電圧で設計されるから、大容
量負荷に対しては高い電圧で電力を供給するが、そこへ
至るまでの電力供給用ワイヤーハーネス、コネクター機
器類の対アース電圧はできるだけ小さくしておくことが
好ましい。

【００１１】従って、本発明の主目的は、電源線の多数
化、複雑化を防ぎ、かつ可能な限り対アース電圧の低い
ワイヤーハーネス及びコネクター類を採用しながら必要
に応じてV＞V₀の高圧大容量機器群に対しても電力供給
が可能な車載電源システムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明車載電源システム
は、車の共通アースとなるシャーシと、全電圧Vの車載
用直流電源（この場合は電池）と、この全電圧Vをm：n
に分割してV₁＝V×m/(m＋n)、V₂＝V×n/(m＋n)にすると
共に、前記シャーシに共通接地される分割点と、一端が
シャーシに共通接地され、分圧V₁の系統に接続される負
荷l₁₁、l₁₂…l₁ _mと、一端がシャーシに共通接地され、
分圧V₂の系統に接続される負荷l₂₁、l₂₂…l_2nと、シャ
ーシに接地されることなく全電圧Vの系統に接続される
負荷L₁、L₂…L_kとを具えることを特徴とする。

【００１３】電圧Vの全電圧系統を分圧V₁、V₂の２つの
系統に分割し、V＜V₀（シャーシへ接地可能な直流安全
電圧）で動作する機器はシャーシの共通接地をとって各
分圧系統で電力を供給する。その際、V₁およびV₂の分圧
を従来の12〜14ボルト以上の電圧とすることで、大容量
の車載機器を余裕をもって動作させることができる。ま
た、V＞V₀の高圧大容量の必要な機器は、V₁＋V₂の全電
圧を適切に選択することにより、シャーシに接地されな
い独立の全電圧系統で電力供給することができる。この
ように、V＜V₀で動作する機器については１線で構成す
る接地系の電源システムにて電力を供給し、V＞V₀の高
圧大容量の必要な機器は、2線で構成する非接地系の電
源システムにて電力を供給することで、簡易な構成にて
大容量の車載機器に安定して電力供給することができ
る。

【００１４】ここで、V₁およびV₂はV₀に対して種々の値
を選択できる。例えば、V₁≦V₀、V₂≦V₀とし、かつV₁＋
V₂≦V₀する。具体例としては、V₁を12〜14ボルト、V₂を
36〜42ボルトとすることが挙げられる。その場合、12〜
14ボルトと36〜42ボルトの２種類の接地系分圧系統に加
え、48〜56ボルト（V₁＋V₂）の非接地系全圧系統を得る
ことができる。しかも、従来の安全電圧V₀以下で3電源
系統を構成できるメリットがある。

【００１５】一方、V₁≦V₀、V₂≦V₀とし、かつV₁＋V₂＞
V₀としても良い。具体例としては、V₁およびV₂を36〜42
ボルトとすることが挙げられる。このような電圧を選択
すれば、V＜V₀で動作してシャーシに共通接地される２
つの接地系分圧系統を36〜42ボルトとして、従来以上の
大容量機器に対応することができる。さらに、72〜84ボ
ルトの非接地系全圧系統として活用することもでき、よ
り一層大容量が求められる車載機器に対応することもで
きる。

【００１６】これら多電圧電源から多用途負荷に電力を
供給するワイヤーハーネスとそれを接続するコネクター
の絶縁は、結局のところ、導体とシャーシ間の電圧に対
する絶縁として設計すればよい。そのため、非接地系の
高電圧（V）の負荷への電力供給用ワイヤーハーネス及
びコネクターであっても、結局はV₁、V₂の電圧に対する
絶縁を施したもので十分である。その結果、コンパクト
でシンプルな電源系統が構成され、特に車載用電源シス
テムとしては好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明車載電源システムの概略構成図であ
る。

【００１８】このシステムは全電圧Vの車載用直流電源
を具える。この全電圧Vは、V₁＝V×m/(m＋n)、V₂＝V×n
/(m＋n)としてm：nに分割され、２つの分圧系統を構成
する。そして、この電圧の分割点は、車両のシャーシに
共通接地される。

【００１９】ここで、V₁の分圧系統には、一端がシャー
シに共通接地される負荷l₁₁、l₁₂…l_1mが接続される。
また、V₂の分圧系統には、一端がシャーシに共通接地さ
れる負荷l₂₁、l₂₂…l_2nが接続される。そして、Vの全電
圧系統には、シャーシに接地されることのない負荷L₁、
L₂…L_kが接続される。

【００２０】既に述べたように、一部で実用化されつつ
ある高電圧電池であってもシャーシへ接地可能な直流安
全電圧V₀を考慮して全電圧V＝（12〜14）×3＝36〜42ボ
ルト程度が当面対象と考えられている。

【００２１】ところが、エンジンのスターター電源、ク
ーラー電源、4輪電動駆動用モーター電源としては、42
ボルトはなお低すぎて、さらなる高電圧化が要望されて
いる。その一方で、シャーシに共通接地可能な大半の機
器類の利便性、安全性ならびに高圧バッテリーの必要性
等を考慮すると、42ボルトを超える車載高電圧電源が実
現される見込みは少ないか、あったとしても非常に複雑
な安全システムを考案、採用する必要がある。

【００２２】本発明では、V＜V₀でできるだけ高い電圧
のDCバッテリーを2群（V₁＜V₀、V₂＜V₀）設けて直列接
続し、その中間点をシャーシに共通接地する。例えば、
電池電圧の絶対値をV₁＝V₂＝42Vとすると、中間点をシ
ャーシに共通設置することによってV₁＝＋42V、V₂＝−4
2Vとなる。これらの各バッテリーから供給される電力
は、シャーシ共通接地可能な電圧として各負荷l₁₁〜l_1m
とl₂₁〜l_2nに従来通りサプライ線（ワイヤーハーネス）
のみの1線で供給され、電源線の多数化、複雑化を回避
できる。また、これらのサプライ線（ワイヤーハーネ
ス）とそのコネクター類の絶縁はV₁、V₂に対応するもの
でよい。

【００２３】安全上、図1のα面の電力サプライ線は、V
₀未満のV₁、V₂の電圧で電力供給するだけであるため、
負荷ショート、サプライ線のショート等の場合でも、従
来の技術をそのまま適用できる。但し、V₁の分圧系統で
は、その電力サプライ線はプラス電圧に、V₂の分圧系統
では、その電力サプライ線はマイナス電圧になるので、
負荷l₁₁〜l_1mまたはl₂₁〜l_2nへの接続は、これらの極性
を考慮して行われる。

【００２４】一方、これら2群のDCバッテリー（電池）
を直列に接続して得られるV＝V₁＋V₂の全電圧系統から
供給される電力は、シャーシに共通接地されることのな
い重負荷L₁〜L_kに直接供給される。つまり、バッテリサ
プライ/バッテリリターンの２線により回路が構成され
る。しかしながら、この場合でもサプライ線（ワイヤー
ハーネス）とそのコネクター類の絶縁は、結局のとこ
ろ、アース（シャーシ）に対するものであればよいの
で、V₁、V₂に対応するもののままでよい。

【００２５】図１のβ面で2線構成の場合、これらの線
間でショートしたり、重負荷L₁〜L_kがショートすると、
V＝V₁＋V₂の電圧による大きな事故（ショート）電流
が流れること、これらの2線を両方身体に接触させる
とVの電圧が身体にかかり危険を生ずること、が考えら
れるので、十分な保護が求められる。例えば、1線毎
に、その外周にシールド線を配置するか、2線を束ね
て、その外周にシールド線を配置し、シールド線はシャ
ーシに接地することが好ましい。

【００２６】V₁、V₂としては、低圧機器群へ電力供給用
として、12〜14ボルトのバッテリーをV₁に、36〜42ボル
トのバッテリーをV₂として、V＝48〜56ボルトで使用す
ることが挙げられる。また、V₁＝V₂＝36〜42ボルトとし
て、V＝72〜84ボルトとして活用してもよい。

【００２７】前者では従来の安全電圧V₀以下で二つの分
圧系統と一つの全電圧系統の合計3電源系を構成できる
メリットもあるが、重負荷電力供給用としては若干電圧
不足のきらいがある。一方、後者では最高72〜84ボルト
が活用できて、重負荷群にとっては一層パワフルな電力
供給システムが構成され得ることになる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明車載電源シ
ステムによれば、V≦V₀で動作する大部分の機器に対し
ては、シャーシ共通接地の低圧を供給し、安全と電源系
統の多数化、複雑化を防ぐことができる。さらに、V＞V
₀の高圧大容量の必要な機器群には2線の非接地系統によ
り高電圧大容量の電力を供給することができる。

【００２９】また、これら電源システムを構成するワイ
ヤーハーネスとコネクター類は、全電圧Vの負荷に電力
を供給するものであってもV₁、V₂に対応する絶縁のまま
でよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明車載電源システムを示す概略構成図であ
る。

【図２】従来の接地系車載電源システムを示す概略構成
図である。

【図３】従来の非接地系車載電源システムを示す概略構
成図である。

【符号の説明】

V 全電圧 V₁、V₂ 分圧 l₁₁〜l_1mとl₂₁〜l_2n 負荷 L₁〜L_k （重）負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車のシャーシと、全電圧Vの車載用直流電源と、この全電圧Vをm：nに分割して V₁＝V×m/(m＋n) V₂＝V×n/(m＋n) にすると共に、前記シャーシに共通接地される分割点
と、一端がシャーシに共通接地され、分圧V₁の系統に接続さ
れる負荷l₁₁、l₁₂…l₁ _mと、一端がシャーシに共通接地され、分圧V₂の系統に接続さ
れる負荷l₂₁、l₂₂…l₂ _nと、シャーシに接地されることなく全電圧Vの系統に接続さ
れる負荷L₁、L₂…L_kとを具えることを特徴とする車載電
源システム。
【請求項２】 V₁≦V₀、V₂≦V₀であることを特徴とする
請求項1に記載の車載電源システム。ただし、V₀はシャ
ーシへ接地可能な安全電圧である。
【請求項３】さらにV₁＋V₂≦V₀であることを特徴とす
る請求項２に記載の車載電源システム。
【請求項４】さらにV₁＋V₂＞V₀であることを特徴とす
る請求項２に記載の車載電源システム。
【請求項５】 V₁が12〜14ボルト、V₂が36〜42ボルトで
あることを特徴とする請求項１または２に記載の車載電
源システム。
【請求項６】 V₁およびV₂が36〜42ボルトであることを
特徴とする請求項1または４に記載の車載電源システ
ム。
【請求項７】全電圧Vの系統に接続される負荷L₁、L₂
…L_kへ電力を供給するワイヤーハーネスおよびコネクタ
ーの絶縁が、各々電圧V₁、V₂に対応するものであること
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の車載電源シ
ステム。