JP2006188229A - 電力分配システム - Google Patents

Abstract

【課題】不要な暗電流を低減することができる電力分配システムを提供する。
【解決手段】イグニッションスイッチのオフ時に、マスターＣＰＵ（２０ａ）は所定の指令信号を受信しても直ぐにはスレーブＣＰＵ（２０ｂ）に起動信号を送信しない。このとき、電子制御ユニット（８ｃ）に必要な電力は待機電流供給用コンバータ（１０）により供給されている。マスターＣＰＵ（２０ａ）はコントローラ（１２）へ常時供給用コンバータ（９）を起動させるように起動要求信号を送信する。コントローラ（１２）は常時供給用コンバータ（９）を起動させた後に起動済み信号をマスターＣＰＵ（２０ａ）に送信する。この起動済み信号を受けて初めて、マスターＣＰＵ（２０ａ）はスレーブＣＰＵ（２０ｂ）に起動信号を送信する。それにより全ての電子制御ユニット（８ｃ〜８ｆ）が常時供給用コンバータ（９）から電力を供給される。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車等を含む種々の車両に搭載可能な電力分配システムに関し、特に、車両における各種電気負荷に電力を分配供給する電力分配システムに関する。

従来の車両の一例として、オルタネータおよび充放電可能な１２Ｖ（ボルト）バッテリを有する１４Ｖ出力の電源部を搭載した自動車（即ち、所謂１４Ｖ車）がある。この１４Ｖ車に適用される電力分配システムは、電源部から高電圧（例えば、１４Ｖ）の電力供給を受ける電気接続箱と、この電気接続箱に複数の電力線を介して電気的に接続された複数の電子制御ユニットを備えている。各電子制御ユニットには、電気接続箱から電力線を介して分配された高電圧の電力の供給を受けるシリーズレギュレータが内蔵されている。この電力分配システムでは、電圧変換手段として働く各シリーズレギュレータによって電気接続箱の高電圧の電力が低電圧（例えば、５Ｖ）の電力に変換され、この変換された低電圧の電力が、各電子制御ユニットに電気的に接続された複数の電気負荷に供給される(下記特許文献１参照)。

ところで、近年、モータ／ジェネレータおよび充放電可能な３６Ｖバッテリを有する４２Ｖ出力の電源部を搭載した、燃費に有利な、高電圧自動車（即ち、所謂４２Ｖ車）の開発が進んでいる。この４２Ｖ車に上述した電力分配システムを適用すると、非常に変換効率が悪く、且つ、大きな発熱を伴う。これは、主にシリーズレギュレータの入力電圧値と出力電圧値との差が大きいためである。具体的に、シリーズレギュレータの出力電圧（即ち、電気負荷用の電圧）を例えば５Ｖと仮定すると、１４Ｖ車におけるシリーズレギュレータの変換効率が演算式（１００％−（（１４Ｖ−５Ｖ）÷１４Ｖ×１００％））により約３５．７％となるのに対して、４２Ｖ車におけるシリーズレギュレータの変換効率が演算式（１００％−（（４２Ｖ−５Ｖ）÷４２Ｖ×１００％））により約１１．９％となる。即ち、シリーズレギュレータの出力電圧を一定と仮定すると、シリーズレギュレータへの入力電圧が高いほど変換効率は下がり、これがシリーズレギュレータにおける各素子に熱を発生させる。そのため、シリーズレギュレータよりも変換効率の良い電圧変換手段としてスイッチングレギュレータをシリーズレギュレータの代わりに各電子制御ユニットに内蔵することが考えられる。
特開平１０−８４６２６号公報

しかしながら、例えばキーレスエントリシステム用電子制御ユニット等のように起動状態と待機状態とで消費電力が大きく変化する電気負荷へ電力を供給するスイッチングレギュレータは、電気負荷が重い時（即ち、負荷電流の大きい起動状態の時）に変換効率が良くなるように設計されていると、電気負荷が軽い時（即ち、負荷電流が微少である待機状態の時）の変換効率が悪い。このようなスイッチングレギュレータでは、待機状態における電気負荷に微少な負荷電流（即ち、待機電流）を供給する場合であっても、その変換効率の悪さから不要な暗電流が多く、これによりバッテリの電力消費量が大きいため、好ましくない。この問題を解決するため、待機電流が必要な全ての電子制御ユニットに待機電流供給手段を設け、イグニッションスイッチのオン時（即ち、起動状態）ではスイッチングレギュレータによって電力供給を行い、イグニッションスイッチのオフ時（即ち、待機状態）では待機電流供給手段によって電力供給を行うようにした電力分配システムを設けることが考えられる。

しかしながら、このような電力分配システムでは、各電子制御ユニットに高価なスイッチングレギュレータを設ける必要があると共に、待機電流が必要な全ての電子制御ユニットに待機電流供給手段を更に設ける必要があるため、非常に高価な電力分配システムになるという問題がある。

図９は、特開平１０−８４６２６号公報で開示されている電力分配システムを示している。図９に示されるように、電源部５０から高電圧の電力供給を受ける電気接続箱５１内に電圧変換手段５２が設けられ、この電圧変換手段５２が高電圧の電力を低電圧（例えば、５Ｖ）の電力に変換し、当該低電圧の電力が一括して各電子制御ユニット５３に分配供給されている。これによれば、電圧変換手段５２を少なくとも１個設ければ良いため、低コストの電力分配システムを構築できる。

しかしながら、図９に示される従来の電力分配システムにおいては、電圧変換手段５２から遠方に配置された電気負荷へ電力供給すると電圧降下が生じ易く、また、電気負荷に対して遠方供給とならないように電圧変換手段５２の配置に配慮すると、結果として、電圧変換手段５２の数が増大し、コストアップとなる。更に、電圧変換手段５２の出力電圧の精度、温度特性、等を複数の電気負荷のうち最も要求の厳しい電気負荷に合わせるように電圧変換手段５２を設計せねばならない。電圧変換手段を厳しい要求に満足させるように設計することは、電力分配システムのコストアップにつながる。

また、電圧変換手段５２の出力は負荷電流の増減により変動が生じ易いため、複数の電気負荷に精度の良い電力を供給することは困難である。電圧変換手段５２から、例えばキーレスエントリシステム用電子制御ユニット等のように起動状態と待機状態とで消費電力が大きく変化する電気負荷へ電力を供給させる場合、負荷電流が大きい起動状態の時に電圧変換手段５２の変換効率が良くなるように設計されていると、負荷電流が微少である待機状態の時の変換効率が悪い。このような電圧変換手段５２では、待機状態における電気負荷に微少な待機電流を供給する場合であっても、その変換効率の悪さから不要な暗電流が多く、これによりバッテリの電力消費量が大きいため、好ましくない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、特に、その目的は、不要な暗電流を低減することができる電力分配システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明の電力分配システムは、請求項１に記載したように、
高電圧の電源部を搭載した自動車の電力分配システムであって、
前記電源部に高電圧電力線を介して接続されて前記電源部から高電圧の電力供給を受ける上流側電力分配部と、
前記上流側電力分配部に複数の中間電圧電力線を介してそれぞれ接続されて前記上流側電力分配部から前記高電圧よりも低い中間電圧の電力供給を受け、そして、電圧変換手段によって当該中間電圧よりも低い負荷用電圧に変換してそれぞれ電気負荷に電力を供給する複数の下流側電力分配部と、
前記上流側電力分配部に設けられ、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記中間電圧電力線に供給する常時供給用コンバータと、
前記上流側電力分配部において前記常時供給用コンバータに並列接続され、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記複数の中間電圧電力線のうち一つに供給する待機電流供給用コンバータと、
前記上流側電力分配部に設けられ、前記常時供給用コンバータと前記待機電流供給用コンバータそれぞれの駆動を切換え制御するコントローラと、
前記待機電流供給用コンバータから中間電圧電力線を介して電力供給可能な下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するマスターＣＰＵと、
前記マスターＣＰＵを有する前記下流側電力分配部以外の下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するスレーブＣＰＵと、
前記コントローラ、マスターＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの間の信号を伝送する車内ＬＡＮと、
を備え、
前記常時供給用コンバータは、電気負荷が重い時の入出力電力の変換を前記待機電流供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、一方、前記待機電流供給用コンバータは、電気負荷が軽い時の入出力電力の変換を前記常時供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、
前記マスターＣＰＵは、当該マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部が前記待機電流供給用コンバータから電力を供給されている際に入力された所定の指令信号に従って、前記コントローラへ前記常時供給用コンバータを起動させるように起動要求信号を送信し、前記コントローラは、前記起動要求信号を受信すると、前記待機電流供給用コンバータに替えて前記常時供給用コンバータを起動させた後に起動済み信号を前記マスターＣＰＵに送信し、前記起動済み信号を受信した前記マスターＣＰＵは、前記スレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての前記下流側電力分配部が前記常時供給用コンバータから電力を供給されて前記電気負荷がそれぞれ駆動されることを特徴としている。

また、本発明の電力分配システムは、請求項２に記載したように、
高電圧の電源部を搭載した自動車の電力分配システムであって、
前記電源部に高電圧電力線を介して接続されて前記電源部から高電圧の電力供給を受ける上流側電力分配部と、
前記上流側電力分配部に複数の中間電圧電力線を介してそれぞれ接続されて前記上流側電力分配部から前記高電圧よりも低い中間電圧の電力供給を受け、そして、電圧変換手段によって当該中間電圧よりも低い負荷用電圧に変換してそれぞれ電気負荷に電力を供給する複数の下流側電力分配部と、
前記上流側電力分配部に設けられ、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記中間電圧電力線に供給する常時供給用コンバータと、
前記上流側電力分配部において前記常時供給用コンバータに並列接続され、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記複数の中間電圧電力線のうち一つに供給する待機電流供給用コンバータと、
前記上流側電力分配部に設けられ、前記常時供給用コンバータと前記待機電流供給用コンバータそれぞれの駆動を切換え制御するコントローラと、
前記待機電流供給用コンバータから中間電圧電力線を介して電力供給可能な下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するマスターＣＰＵと、
前記マスターＣＰＵに接続され、前記常時供給用コンバータが停止状態から起動状態に至るまでに掛かる所定時間が記憶されたタイマー回路と、
前記マスターＣＰＵを有する前記下流側電力分配部以外の下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するスレーブＣＰＵと、
前記コントローラ、マスターＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの間の信号を伝送する車内ＬＡＮと、
を備え、
前記常時供給用コンバータは、電気負荷が重い時の入出力電力の変換を前記待機電流供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、一方、前記待機電流供給用コンバータは、電気負荷が軽い時の入出力電力の変換を前記常時供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、
前記コントローラは、前記待機電流供給用コンバータが駆動している際に前記コントローラおよび前記タイマー回路に入力された所定の指令信号に従って、前記待機電流供給用コンバータに替えて前記常時供給用コンバータを起動し、前記タイマー回路は、前記指令信号が入力すると、短くとも前記所定時間に至るまでカウントし、前記所定時間に至ると起動済み信号を前記マスターＣＰＵに送信し、前記起動済み信号を受信した前記マスターＣＰＵは、前記スレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての前記下流側電力分配部が前記常時供給用コンバータから電力を供給されて前記電気負荷がそれぞれ駆動されることを特徴としている。

請求項１および請求項２に記載の電力分配システムにおける下流側電力分配部としては、例えば、種々のランプ点灯用電子制御ユニット、集中ドアロックシステム用電子制御ユニット、キーレスエントリシステム用電子制御ユニット、パワーシート用電子制御ユニット、盗難防止システム用電子制御ユニット、等が挙げられる。これらの電子制御ユニットは、例えばイグニッションスイッチのオフ時でも待機状態の電気負荷に電力供給を行わなければならなく、従来の電力分配システムにおいては待機状態の電気負荷のために不要な暗電流が生じる。この不要な暗電流の削減に本発明は極めて効果的である。

即ち、請求項１に記載の電力分配システムによれば、電気負荷が待機状態にある複数の下流側電力分配部のうちマスターＣＰＵを有する下流側電力分配部のみに待機電流供給用コンバータから電力を供給すればよく、その他の下流側電力分配部に電力を供給する必要がないため、不要な暗電流を削減できる。このように電気負荷が待機状態にある際に、例えばキーレスエントリシステムにおけるアンロック操作が為され、それにより生成された所定の指令信号が入力されることによってマスターＣＰＵがコントローラへ常時供給用コンバータを起動させるように起動要求信号を送信し、コントローラが常時供給用コンバータを起動させた後に起動済み信号をマスターＣＰＵに送信し、マスターＣＰＵがスレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての下流側電力分配部が常時供給用コンバータから電力を供給されて電気負荷がそれぞれ駆動されるため、電力供給を支障無くスムースに待機電流供給用コンバータから常時供給用コンバータへ切換えられる。従って、待機電流供給用コンバータは、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部の電気負荷の駆動のためだけに常時供給用コンバータが起動するまで電力供給すればよいため、待機電流供給用コンバータの電力容量を小さくでき、且つ不要な暗電流を削減できる。また、常時供給用コンバータには電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータには電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、システム全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

また、請求項２に記載の電力分配システムによれば、請求項１に記載の電力分配システムと同様に、電気負荷が待機状態にある複数の下流側電力分配部のうちマスターＣＰＵを有する下流側電力分配部のみに待機電流供給用コンバータから電力を供給すればよく、その他の下流側電力分配部に電力を供給する必要がないため、不要な暗電流を削減できる。このように電気負荷が待機状態にある際に、例えばキーレスエントリシステムにおけるアンロック操作が為され、それにより生成された所定の指令信号が直接コントローラおよびタイマー回路に同時に入力される。この指令信号の入力により、コントローラは常時供給用コンバータを起動させるが、タイマー回路はマスターＣＰＵを直ぐには起動させずにカウントを開始して所定時間に至るとタイマー回路は起動済み信号をマスターＣＰＵに送信する。これにより、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部へは常時供給用コンバータから電力が供給され、その電気負荷が駆動される。そしてマスターＣＰＵがスレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての下流側電力分配部が常時供給用コンバータから電力を供給されて電気負荷がそれぞれ駆動される。このように、電力供給が支障無くスムースに待機電流供給用コンバータから常時供給用コンバータに切換わる。従って、待機電流供給用コンバータは、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部の電気負荷全てには電力供給する必要が無いため、待機電流供給用コンバータの電力容量を更に小さくでき、且つ不要な暗電流を更に削減できる。また、常時供給用コンバータには電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータには電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、システム全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

請求項３に記載の電力分配システムは、前記各下流側電力分配部の前記電圧変換手段が、シリーズレギュレータであることを特徴としている。

請求項３に記載の電力分配システムによれば、各電気負荷にはシリーズレギュレータが精度の良い電気負荷用電圧を生成して供給することから常時供給用コンバータには厳しい供給出力精度が要求されない。各シリーズレギュレータは担当する電気負荷に必要な温度特性や精度を備えたものを用意すれば良い。

請求項１に記載の電力分配システムによれば、電気負荷が待機状態にある複数の下流側電力分配部のうちマスターＣＰＵを有する下流側電力分配部のみに待機電流供給用コンバータから電力を供給すればよく、その他の下流側電力分配部に電力を供給する必要がないため、不要な暗電流を削減できる。このように電気負荷が待機状態にある際に、例えばキーレスエントリシステムにおけるアンロック操作が為され、それにより生成された所定の指令信号が入力されることによってマスターＣＰＵがコントローラへ常時供給用コンバータを起動させるように起動要求信号を送信し、コントローラが常時供給用コンバータを起動させた後に起動済み信号をマスターＣＰＵに送信し、マスターＣＰＵがスレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての下流側電力分配部が常時供給用コンバータから電力を供給されて電気負荷がそれぞれ駆動されるため、電力供給を支障無くスムースに待機電流供給用コンバータから常時供給用コンバータへ切換えられる。従って、待機電流供給用コンバータは、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部の電気負荷の駆動のためだけに常時供給用コンバータが起動するまで電力供給すればよいため、待機電流供給用コンバータの電力容量を小さくでき、且つ不要な暗電流を削減できる。また、常時供給用コンバータには電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータには電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、システム全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

また、請求項２に記載の電力分配システムによれば、請求項１に記載の電力分配システムと同様に、電気負荷が待機状態にある複数の下流側電力分配部のうちマスターＣＰＵを有する下流側電力分配部のみに待機電流供給用コンバータから電力を供給すればよく、その他の下流側電力分配部に電力を供給する必要がないため、不要な暗電流を削減できる。このように電気負荷が待機状態にある際に、例えばキーレスエントリシステムにおけるアンロック操作が為され、それにより生成された所定の指令信号が直接コントローラおよびタイマー回路に同時に入力される。この指令信号が入力されると、コントローラは常時供給用コンバータを起動させるが、タイマー回路はマスターＣＰＵを直ぐには起動させずに時間のカウントを開始して所定時間に至るとタイマー回路は起動済み信号をマスターＣＰＵに送信する。これにより、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部へは常時供給用コンバータから電力が供給され、その電気負荷が駆動される。そしてマスターＣＰＵがスレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての下流側電力分配部が常時供給用コンバータから電力を供給されて電気負荷がそれぞれ駆動される。このように、電力供給が支障無くスムースに待機電流供給用コンバータから常時供給用コンバータに切換わる。従って、待機電流供給用コンバータは、マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部の電気負荷全てには電力供給する必要が無いため、待機電流供給用コンバータの電力容量を更に小さくでき、且つ不要な暗電流を更に削減できる。また、常時供給用コンバータには電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータには電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、システム全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

請求項３に記載の電力分配システムによれば、各電気負荷にはシリーズレギュレータが精度の良い電気負荷用電圧を生成して供給することから常時供給用コンバータには厳しい供給出力精度が要求されない。各シリーズレギュレータは担当する電気負荷に必要な温度特性や精度を備えたものを用意すれば良い。また、常時供給用コンバータには電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータには電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、システム全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１から図６は本発明の第１実施形態を示し、特に、４２Ｖ出力の電源部を搭載した高電圧自動車（即ち、所謂４２Ｖ車）に本発明を適用した場合を例として示している。図１は本発明の電力分配システム１の概略構成を示すブロック回路図、図２は図１の電気接続箱（即ち、ＪｕｎｃｔｉｏｎＢｌｏｃｋ）７内の要部を示すブロック回路図、図３は図２の常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０の出力の切換えを説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図、図４は負荷電流に対する変換効率を示す特性線図、図５は図１の電力分配システム１を更に詳細に説明するためのブロック回路図、そして図６は図５の電力分配システム１の動作を説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図である。

図１に示すように、電力分配システム１は電源部４を有しており、該電源部４は充放電可能なバッテリ２とエンジンの回転により発電するモータ／ジェネレータ３とを備えている。この電源部４により４２Ｖの高電圧の電源が各高電圧電力線５を介して３つのブロック６ａ、６ｂ、６ｃに供給されている。ブロック６ａは例えばエンジンルーム、ブロック６ｂは例えば乗車室、そしてブロック６ｃは例えばトランクルームに対応する。各ブロック６ａ、６ｂ、６ｃ内には、例えば、上流側電力分配部として働く電気接続箱と、下流側電力分配部として働く複数の電子制御ユニット（即ち、ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とがそれぞれ設けられている。尚、図１では電気接続箱７と電子制御ユニット８ａ、８ｂ、・・・、８ｎとがブロック６ｂ内に例として示されている。しかしながら、全てのブロック６ａ、６ｂ、６ｃに対して１つの電気接続箱７が設けられ、該電気接続箱７が各ブロック６ａ、６ｂ、６ｃ内の複数の電子制御ユニットに接続される形態を取ってもよい。電気接続箱７には常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０とが内蔵されており、これら常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０へは共に４２Ｖの高電圧の電源が導かれている。

常時供給用コンバータ９には、電気負荷が重い時に変換効率の良いＤＣ／ＤＣコンバータ（即ち、直流−直流コンバータ）が用いられている。例えばスイッチングレギュレータを常時供給用コンバータ９として用いてもよい。常時供給用コンバータ９は、４２Ｖの高電圧の電源を、電気負荷用電圧（例えば、５Ｖ）よりも高い中間電圧（例えば、１４Ｖ）に変換する。常時供給用コンバータ９の出力は、全ての電子制御ユニット８ａ〜８ｎに中間電圧電力線１１を介して供給される。待機電流供給用コンバータ１０には、電気負荷が軽い時に変換効率の良いＤＣ／ＤＣコンバータが用いられている。例えばシリーズレギュレータを待機電流供給用コンバータ１０として用いてもよい。待機電流供給用コンバータ１０は、４２Ｖの高電圧の電源を、電気負荷用電圧（例えば、５Ｖ）よりも高い中間電圧（例えば、１４Ｖ）に変換する。待機電流供給用コンバータ１０の出力は、例えばイグニッションスイッチ（不図示）のオフ時にも待機状態の電気負荷に電力供給を行わなければならない電子制御ユニット８ｂに中間電圧電力線１１を介して供給される。そのような電子制御ユニット８ｂとしては、例えば、種々のランプ点灯用電子制御ユニット、集中ドアロックシステム用電子制御ユニット、キーレスエントリシステム用電子制御ユニット、パワーシート用電子制御ユニット、盗難防止システム用電子制御ユニット、等が挙げられる。

図２に示されるように、電気接続箱７内にはコントローラ１２が内蔵され、このコントローラ１２によって常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０の駆動が制御される。このコントローラ１２は、例えばイグニッションスイッチ（不図示）のオン・オフや電流検知センサ１３の検知出力に基づいて常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０を制御する。電流検知センサ１３は、常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０の共通出力を行う中間電圧電力線１１を検知対象としている。

再び図１に戻り、各電子制御ユニット８ａ〜８ｎには複数の電気負荷（不図示）が接続されており、この接続された複数の電気負荷を各電子制御ユニット８ａ〜８ｎが制御する。又、各電子制御ユニット８ａ〜８ｎにはシリーズレギュレータ１４がそれぞれ内蔵されており、各シリーズレギュレータ１４には１４Ｖの中間電圧が電気接続箱７から導かれている。各シリーズレギュレータ１４は、例えばオペアンプを用いて負荷電圧の変動をフィードバックして出力電圧の安定化を図る公知の構成であり、１４Ｖの中間電圧を５Ｖの電気負荷用電圧に変換する。この各シリーズレギュレータ１４の出力は当該シリーズレギュレータ１４が担当する複数の電気負荷（不図示）に供給されている。

ここで、以上説明した電力分配システム１の動作を図３に基づいて説明する。イグニッションスイッチ（不図示）のオン時にはコントローラ１２の制御により常時供給用コンバータ９が駆動状態とされ、常時供給用コンバータ９が電源部４の４２Ｖの高電圧を１４Ｖの中間電圧に変換する。この１４Ｖの中間電圧が各電子制御ユニット８ａ〜８ｎに供給され、各電子制御ユニット８ａ〜８ｎのシリーズレギュレータ１４が１４Ｖの中間電圧を５Ｖの電気負荷用電圧に変換して各電気負荷（不図示）に供給する。

イグニッションスイッチ（不図示）がオンからオフに切換えられると、負荷電流が徐々に軽減され、負荷電流が設定されたスレッショルド値（所定値）未満にまで下がったことを電流検知センサ１３が検出すると、コントローラ１２により常時供給用コンバータ９の駆動が停止され、待機電流供給用コンバータ１０の駆動が開始される。これにより、電子制御ユニット８ｂへの電圧供給源が、常時供給用コンバータ９から待機電流供給用コンバータ１０に変更される。

ところで、イグニッションスイッチ（不図示）のオフ時でも、大きな負荷電流を要する場合がある。例えば、集中ドアロックシステムの起動、キーレスエントリシステムの起動、パワーシートの駆動、種々のランプの点灯、盗難防止システムの起動、等のために電子制御ユニット８ｂには大きな負荷電流が必要となる。イグニッションスイッチのオフ時にあって、例えばパワーシート駆動がなされて大きな負荷電流が流れ、設定されたスレッショルド値以上にまで上がったことを電流検知センサ１３が検出すると、コントローラ１２により待機電流供給用コンバータ１０の駆動が停止され、常時供給用コンバータ９が駆動される。これにより、電子制御ユニット８ｂへの電圧供給源が、常時供給用コンバータ９から待機電流供給用コンバータ１０に変更される。そして、上昇した負荷電流がスレッショルド値未満に下がったことを電流検知センサ１３が検出すると、コントローラ１２により常時供給用コンバータ９の駆動が停止され、待機電流供給用コンバータ１０が再び駆動される。

イグニッションスイッチ（不図示）がオフからオンに切換えられると、電流検知センサ１３の検知電流値に拘わらずコントローラ１２により、待機電流供給用コンバータ１０の駆動が停止され、常時供給用コンバータ９の駆動が開始される。つまり、常時供給用コンバータ９から電子制御ユニット８ａ〜８ｎへ電圧が供給されるようになる。

この電力分配システム１では、常時供給用コンバータ９が電子制御ユニット８ａ〜８ｎに対して負荷用電圧値（５Ｖ）より高い電圧値（１４Ｖ）を供給することから遠方の電気負荷に対して電圧降下による不都合を考慮する必要がないため、常時供給用コンバータ９を最小限の数だけ設置すれば良い。又、各電気負荷（不図示）にはシリーズレギュレータ１４が精度の良い負荷用電圧を生成して供給することから常時供給用コンバータ９には厳しい供給出力精度が要求されないため、リプル吸収用のコンデンサ等は小さなもので良い。又、各電子制御ユニット８ａ〜８ｎにはシリーズレギュレータ１４がそれぞれ設けられているため、各シリーズレギュレータ１４は担当する電気負荷（不図示）に必要な温度特性や精度を備えたものを用意すれば良い。

従って、常時供給用コンバータ９の数を少なくでき、且つ、常時供給用コンバータ９及び待機電流供給用コンバータ１０共に厳しい供給出力精度を要求されなくて済み、更には、各電子制御ユニットに高価なスイッチングレギュレータでなく安価なシリーズレギュレータ１４を用いることにより電力分配システム１を低コストで構成できる。また、電気接続箱７の常時供給用コンバータ９および待機電流供給用コンバータ１０が、それぞれ担当する負荷電流に応じて変換効率の良い構成であり、これらのコンバータ９，１０によって中間電圧値まで変換したものを各シリーズレギュレータ１４で負荷用電圧値に変換するため、図４に示すように、システム全体としての電圧変換効率の向上及び発熱の低下を図ることができ、燃費を向上させることができる。

また、シリーズレギュレータ１４が精度の良い負荷用電圧を生成して各電気負荷（不図示）に供給することから、常時供給用コンバータ９からシリーズレギュレータ１４までの中間電圧電力線１１はシールドする必要がない。

また、電気接続箱７には電気負荷が軽い時に変換効率が良く、電源部４の高電圧の電源を中間電圧に変換する待機電流供給用コンバータ１０を設け、この待機電流供給用コンバータ１０と常時供給用コンバータ９とにより電子制御ユニット８ｂに電力供給するようにしたので、電気負荷が軽い時に変換効率の良い待機電流供給用コンバータ１０にて待機電流を一括して供給することができるため、暗電流が極力抑えられ、バッテリ上がりを防止できる。

また、電気接続箱７から各電子制御ユニットへの供給電流値を検出する電流検知センサ１３を設けている。これにより、イグニッションスイッチのオフ時且つ電流検知センサ１３による検出電流値が所定値以上では、常時供給用コンバータ９を動作状態にして電力供給が行われる。イグニッションスイッチのオフ時且つ電流検知センサ１３による検出電流値が所定値未満では、常時供給用コンバータ９を停止状態とし、待機電流供給用コンバータ１０のみにより電力供給が行われるように制御される。それ故、イグニッションスイッチのオフ時でも電流検知センサ１３の検知電流値に基づいてコンバータ９，１０の切換え等が行われることから、実際の電流値レベルに基づいたコンバータ切換え制御が可能である。

また、中間電圧は、電源電圧（４２Ｖ）より低く電気負荷用電圧（５Ｖ）よりも高い１４Ｖの電圧値であるので、電気負荷が重い時に変換効率が良い常時供給用コンバータ９によって電気負荷用電圧に近い電圧まで変換するため、システム全体としての電圧変換効率の向上及び発熱の低下を図ることができ、燃費を向上させることができる。尚、中間電圧値は６Ｖと１４Ｖの間の何れかに設定されることが好ましいが、遠方のシリーズレギュレータ１４への電圧降下による不都合が生じない程度の電圧値にする必要がある。シリーズレギュレータ１４の入力電圧値と出力電圧値との差が小さくなるように中間電圧値を設定した場合、シリーズレギュレータ１４の発熱を小さく抑えられ、シリーズレギュレータ１４のサイズを小さくできる。一方、本実施形態のように中間電圧値を１４Ｖに設定した場合、汎用の電子制御ユニットを下流側電力分配部として流用することや、汎用の１４Ｖ対応電気部品の電源として兼用することができるため、電力分配システム１を安価に構成できる。

さて、前述のように図１における電子制御ユニット８ｂは、例えばイグニッションスイッチ（不図示）のオフ時でも待機状態の電気負荷に電力供給を行わなければならない電子制御ユニットである。そのため、電子制御ユニット８ｂには待機電流供給用コンバータ１０の出力が中間電圧電力線１１を介して供給される。また、電子制御ユニット８ｂは起動状態と待機状態とで電気負荷の消費電力が大きく変化する電子制御ユニットである。前述のように、設定されたスレッショルド値に対する中間電圧電力線１１を流れる負荷電流の値の増減を電流検知センサ１３に検出させ、その検出結果に応じてコントローラ１２により常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０の駆動を適宜切換え制御させることができる。しかしながら、電子制御ユニット８ｂのような電子制御ユニットが複数存在する場合、それらの電気負荷の待機状態から起動状態への移行によって大きく変化する消費電力に一瞬でも対応することにより大きな負担が掛かる可能性のある待機電流供給用コンバータ１０を考慮して、本発明では、電流検知センサ１３による検出に頼らなくても済むように待機電流供給用コンバータ１０から常時供給用コンバータ９への切換え時に待機電流供給用コンバータ１０に極力負担を掛けない電力分配システム１を構築している。このような電力分配システム１の詳細を図５および図６に基づき説明する。更に、図５および図６に基づき電力分配システム１による暗電流の削減も説明する。

図５に示されるように、電源部４と上流側電力分配部として働く電気接続箱７とに下流側電力分配部として働く複数の電子制御ユニット（即ち、ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８ｃ〜８ｆが電気的に接続されている。これら電子制御ユニット８ｃ〜８ｆは、図１の電子制御ユニット８ｂと同様に起動状態と待機状態とで電気負荷の消費電力が大きく変化する電子制御ユニットであり、集中ドアロックシステム１６とキーレスエントリシステム１７との複合システム用電子制御ユニットである。図５において、運手席ＥＣＵは電子制御ユニット８ｃに相当し、助手席ＥＣＵは電子制御ユニット８ｄに相当し、後部座席左ＥＣＵは電子制御ユニット８ｅに相当し、そして後部座席右ＥＣＵは電子制御ユニット８ｆに相当する。常時供給用コンバータ９と待機電流供給用コンバータ１０の共通出力を行う中間電圧電力線１１は、少なくとも電子制御ユニット８ｃに接続されている。

尚、電気接続箱７におけるコントローラ１２は、ＬＡＮ（即ち、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１８を制御する電気接続箱ＥＣＵとしても働き、このＬＡＮに全ての電子制御ユニット８ａ〜８ｎが接続され互いに通信を行えるようになっている。高電圧電力線５と中間電圧電力線１１には回路保護のために複数のヒューズが挿入されている。また、各電子制御ユニット８ｃ〜８ｆには電気負荷としてマスターＣＰＵ２０ａ，スレーブＣＰＵ２０ｂ，ドライバー回路２２、等が設けられている。マスターＣＰＵ２０ａは、集中ドアロックシステム１６におけるアンロック操作またはキーレスエントリシステム１７におけるアンロック操作により生成された所定の指令信号を受信できるよう集中ドアロックシステム１６およびキーレスエントリシステム１７に信号線を介して接続されている。ドライバー回路２２は、マスターＣＰＵ２０ａまたはスレーブＣＰＵ２０ｂからの指令信号に従い、車両ドアのロック／アンロック動作を行うためのモータを駆動する。

次に、図５の電力分配システム１のイグニッションスイッチ（不図示）のオフ時における動作を図６に基づいて説明する。イグニッションスイッチのオフ時では、マスターＣＰＵ２０ａを有する電子制御ユニット８ｃだけが待機電流供給用コンバータ１０から待機状態に必要な電力を供給されている。他の電子制御ユニット８ｄ〜８ｆには電力は供給されていない。従って、不要な暗電流を削減できる。マスターＣＰＵ２０ａは、集中ドアロックシステム１６におけるアンロック操作またはキーレスエントリシステム１７におけるアンロック操作により生成された所定の指令信号を受信しても、直ぐにはスレーブＣＰＵ２０ｂに起動信号を送信しない。このとき、電子制御ユニット８ｃに必要な電力は待機電流供給用コンバータ１０により供給されており、マスターＣＰＵ２０ａはドライバー回路２２に指令信号を送信してドアのアンロック動作を行うためにモータを駆動する。そしてマスターＣＰＵ２０ａは、ＬＡＮ１８を介してコントローラ１２へ常時供給用コンバータ９を起動させるように起動要求信号を送信する。コントローラ１２は常時供給用コンバータ９を起動させた後に起動済み信号をＬＡＮ１８を介してマスターＣＰＵ２０ａに送信する。この起動済み信号を受けて初めて、マスターＣＰＵ２０ａはＬＡＮ１８を介してスレーブＣＰＵ２０ｂに起動信号を送信する。それにより全ての電子制御ユニット８ｃ〜８ｆが常時供給用コンバータ９から電力を供給されてスレーブＣＰＵ２０ｂもドライバー回路２２に指令信号を送信してドアのアンロック動作を行うためにモータを駆動する。このように、電力供給を支障無くスムースに待機電流供給用コンバータ１０から常時供給用コンバータ９へ切換えられる。従って、待機電流供給用コンバータ１０は、マスターＣＰＵ２０ａを有する電子制御ユニット８ｃの電気負荷の駆動のためだけに常時供給用コンバータ９が起動するまで電力供給すればよいため、待機電流供給用コンバータ１０の電力容量を小さくでき、且つ不要な暗電流を削減できる。

また、各電気負荷にはシリーズレギュレータ１４が精度の良い電気負荷用電圧（例えば、５Ｖ）を生成して供給することから常時供給用コンバータ９には厳しい供給出力精度が要求されない。各シリーズレギュレータ１４は担当する電気負荷に必要な温度特性や精度を備えたものを用意すれば良い。また、常時供給用コンバータ９には電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータ１０には電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、電力分配システム１全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

図７と図８は本発明の第２実施形態を示している。図７は本発明の電力分配システム１’を詳細に説明するためのブロック回路図、そして図８は図７の電力分配システム１’の動作を説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図である。この第２実施形態の電力分配システム１’には、タイマー回路２４が、第１実施形態の電力分配システム１と比較して新たに追加されている。タイマー回路２４は、電子制御ユニット８ｃ’内に設けられており、電子制御ユニット８ｃ’のシリーズレギュレータ１４の出力から電力供給を受け、且つ起動済み信号を送信できるようにマスターＣＰＵ２０ａに信号線を介して接続されている。コントローラ１２およびタイマー回路２４は、集中ドアロックシステム１６およびキーレスエントリシステム１７から所定の指令信号を受信できるように集中ドアロックシステム１６およびキーレスエントリシステム１７にそれぞれ信号線を介して接続されている。タイマー回路２４には常時供給用コンバータ９が停止状態から十分に起動状態に至るまでに掛かる所定時間が記憶されている。他の構成は第１実施形態の構成と略同一であり、重複説明の回避のため、その説明を省略する。尚、図中の同一構成箇所には第１実施形態と同一符号を付して明確化を図る。

次に、図７の電力分配システム１’のイグニッションスイッチ（不図示）のオフ時における動作を図８に基づいて説明する。イグニッションスイッチのオフ時では、マスターＣＰＵ２０ａを有する電子制御ユニット８ｃ’だけが待機電流供給用コンバータ１０から待機状態に必要な電力を供給されている。他の電子制御ユニット８ｄ〜８ｆには電力は供給されていない。従って、不要な暗電流を削減できる。集中ドアロックシステム１６におけるアンロック操作またはキーレスエントリシステム１７におけるアンロック操作により生成された所定の指令信号を直接コントローラ１２およびタイマー回路２４が同時に受信する。この指令信号が受信（即ち、入力）されると、コントローラ１２は常時供給用コンバータ９を起動させるが、タイマー回路２４はマスターＣＰＵ２０ａを直ぐには起動させずに時間のカウントを開始し、短くとも所定時間までカウントする。そして、常時供給用コンバータ９が十分に起動できる時間（即ち、所定時間）に至ると、タイマー回路２４は起動済み信号をマスターＣＰＵ２０ａに送信する。これにより、マスターＣＰＵ２０ａを有する電子制御ユニット８ｃ’へは常時供給用コンバータ９から必要な電力が供給される。マスターＣＰＵ２０ａはドライバー回路２２に指令信号を送信してドアのアンロック動作を行うためにモータを駆動する。そしてマスターＣＰＵ２０ａがＬＡＮ１８を介してスレーブＣＰＵ２０ｂに起動信号を送信する。それにより全ての電子制御ユニット８ｃ’〜８ｆが常時供給用コンバータ９から電力を供給されてスレーブＣＰＵ２０ｂもドライバー回路２２に指令信号を送信してドアのアンロック動作を行うためにモータを駆動する。このように、電力供給を支障無くスムースに待機電流供給用コンバータ１０から常時供給用コンバータ９へ切換えられる。従って、待機電流供給用コンバータ１０は、マスターＣＰＵ２０ａを有する電子制御ユニット８ｃ’の電気負荷全てには電力供給する必要が無いため、待機電流供給用コンバータ１０の電力容量を更に小さくでき、且つ不要な暗電流を更に削減できる。

また、各電気負荷にはシリーズレギュレータ１４が精度の良い電気負荷用電圧（例えば、５Ｖ）を生成して供給することから常時供給用コンバータ９には厳しい供給出力精度が要求されない。各シリーズレギュレータ１４は担当する電気負荷に必要な温度特性や精度を備えたものを用意すれば良い。また、常時供給用コンバータ９には電気負荷が重い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用し、待機電流供給用コンバータ１０には電気負荷が軽い時に入出力電力の変換効率が良いものを採用しているので、電力分配システム１’全体の低消費電力化が図られ、不要な暗電流を更に削減できる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の形状，形態，数，配置個所，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の第１実施形態を示し、電力分配システムの概略構成を示すブロック回路図である。 図１の電気接続箱内の要部を示すブロック回路図である。 図２の常時供給用コンバータと待機電流供給用コンバータの出力の切換えを説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図である。 負荷電流に対する変換効率を示す特性線図である。 図１の電力分配システムの第１実施形態を更に詳細に説明するためのブロック回路図である。 図５の電力分配システムの動作を説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図である。 本発明の電力分配システムの第２実施形態を詳細に説明するためのブロック回路図である。 図７の電力分配システムの動作を説明するための出力波形およびタイミングチャートを示す図である。 特開平１０−８４６２６号公報で開示されている電力分配システムを示す図である。

符号の説明

１，１’ 電力分配システム
４ 電源部
５ 高電圧電力線
７ 電気接続箱（上流側電力分配部）
８ａ〜８ｎ 電子制御ユニット（下流側電力分配部）
９ 常時供給用コンバータ
１０ 待機電流供給用コンバータ
１１ 中間電圧電力線
１２ コントローラ
１３ 電流検知センサ
１４ シリーズレギュレータ
２０ａ マスターＣＰＵ
２０ｂ スレーブＣＰＵ
２４ タイマー回路

Claims (3)

1. 高電圧の電源部を搭載した自動車の電力分配システムであって、
   前記電源部に高電圧電力線を介して接続されて前記電源部から高電圧の電力供給を受ける上流側電力分配部と、
   前記上流側電力分配部に複数の中間電圧電力線を介してそれぞれ接続されて前記上流側電力分配部から前記高電圧よりも低い中間電圧の電力供給を受け、そして、電圧変換手段によって当該中間電圧よりも低い負荷用電圧に変換してそれぞれ電気負荷に電力を供給する複数の下流側電力分配部と、
   前記上流側電力分配部に設けられ、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記中間電圧電力線に供給する常時供給用コンバータと、
   前記上流側電力分配部において前記常時供給用コンバータに並列接続され、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記複数の中間電圧電力線のうち一つに供給する待機電流供給用コンバータと、
   前記上流側電力分配部に設けられ、前記常時供給用コンバータと前記待機電流供給用コンバータそれぞれの駆動を切換え制御するコントローラと、
   前記待機電流供給用コンバータから中間電圧電力線を介して電力供給可能な下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するマスターＣＰＵと、
   前記マスターＣＰＵを有する前記下流側電力分配部以外の下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するスレーブＣＰＵと、
   前記コントローラ、マスターＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの間の信号を伝送する車内ＬＡＮと、
   を備え、
   前記常時供給用コンバータは、電気負荷が重い時の入出力電力の変換を前記待機電流供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、一方、前記待機電流供給用コンバータは、電気負荷が軽い時の入出力電力の変換を前記常時供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、
   前記マスターＣＰＵは、当該マスターＣＰＵを有する下流側電力分配部が前記待機電流供給用コンバータから電力を供給されている際に入力された所定の指令信号に従って、前記コントローラへ前記常時供給用コンバータを起動させるように起動要求信号を送信し、前記コントローラは、前記起動要求信号を受信すると、前記待機電流供給用コンバータに替えて前記常時供給用コンバータを起動させた後に起動済み信号を前記マスターＣＰＵに送信し、前記起動済み信号を受信した前記マスターＣＰＵは、前記スレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての前記下流側電力分配部が前記常時供給用コンバータから電力を供給されて前記電気負荷がそれぞれ駆動されることを特徴とする電力分配システム。
2. 高電圧の電源部を搭載した自動車の電力分配システムであって、
   前記電源部に高電圧電力線を介して接続されて前記電源部から高電圧の電力供給を受ける上流側電力分配部と、
   前記上流側電力分配部に複数の中間電圧電力線を介してそれぞれ接続されて前記上流側電力分配部から前記高電圧よりも低い中間電圧の電力供給を受け、そして、電圧変換手段によって当該中間電圧よりも低い負荷用電圧に変換してそれぞれ電気負荷に電力を供給する複数の下流側電力分配部と、
   前記上流側電力分配部に設けられ、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記中間電圧電力線に供給する常時供給用コンバータと、
   前記上流側電力分配部において前記常時供給用コンバータに並列接続され、前記高電圧を前記中間電圧に変換して当該中間電圧の電力を前記複数の中間電圧電力線のうち一つに供給する待機電流供給用コンバータと、
   前記上流側電力分配部に設けられ、前記常時供給用コンバータと前記待機電流供給用コンバータそれぞれの駆動を切換え制御するコントローラと、
   前記待機電流供給用コンバータから中間電圧電力線を介して電力供給可能な下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するマスターＣＰＵと、
   前記マスターＣＰＵに接続され、前記常時供給用コンバータが停止状態から起動状態に至るまでに掛かる所定時間が記憶されたタイマー回路と、
   前記マスターＣＰＵを有する前記下流側電力分配部以外の下流側電力分配部に設けられ、前記電気負荷の少なくとも一部を構成するスレーブＣＰＵと、
   前記コントローラ、マスターＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの間の信号を伝送する車内ＬＡＮと、
   を備え、
   前記常時供給用コンバータは、電気負荷が重い時の入出力電力の変換を前記待機電流供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、一方、前記待機電流供給用コンバータは、電気負荷が軽い時の入出力電力の変換を前記常時供給用コンバータよりも高い変換効率で行うことが可能であり、
   前記コントローラは、前記待機電流供給用コンバータが駆動している際に前記コントローラおよび前記タイマー回路に入力された所定の指令信号に従って、前記待機電流供給用コンバータに替えて前記常時供給用コンバータを起動し、前記タイマー回路は、前記指令信号が入力すると、短くとも前記所定時間に至るまでカウントし、前記所定時間に至ると起動済み信号を前記マスターＣＰＵに送信し、前記起動済み信号を受信した前記マスターＣＰＵは、前記スレーブＣＰＵに起動信号を送信し、それにより全ての前記下流側電力分配部が前記常時供給用コンバータから電力を供給されて前記電気負荷がそれぞれ駆動されることを特徴とする電力分配システム。
3. 前記各下流側電力分配部の前記電圧変換手段が、シリーズレギュレータであることを特徴とする請求項１または２に記載した電力分配システム。

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