JP2011105086A - 車両用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、電源回路数、端子数の削減及び小型コネクタ化を図りつつ、バッテリ充電停止時に十分な自走距離を確保できる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】車両の運動に影響する第1の負荷50への電源供給及び車両の運動に影響しない第2の負荷60への電源供給を制御するコントローラ10と、
前記第2の負荷への電源供給を遮断又は導通する半導体スイッチング素子40と、
前記コントローラ10及び半導体スイッチング素子30、半導体スイッチング素子40に共通に電源を供給する電源供給配線80とを有し、
前記コントローラは、バッテリ130に対して充電を行っていないときに点灯するチャージランプ140が点灯したときに、チャージランプ点灯信号を受信するとともに、前記半導体スイッチング素子に前記第2の負荷への電源供給を遮断する駆動停止命令を送信することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】車両の運動に影響する第1の負荷50への電源供給及び車両の運動に影響しない第2の負荷60への電源供給を制御するコントローラ10と、
前記第2の負荷への電源供給を遮断又は導通する半導体スイッチング素子40と、
前記コントローラ10及び半導体スイッチング素子30、半導体スイッチング素子40に共通に電源を供給する電源供給配線80とを有し、
前記コントローラは、バッテリ130に対して充電を行っていないときに点灯するチャージランプ140が点灯したときに、チャージランプ点灯信号を受信するとともに、前記半導体スイッチング素子に前記第2の負荷への電源供給を遮断する駆動停止命令を送信することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両用電源装置に関し、特に、半導体スイッチング素子を有する車両用電源装置に関する。
従来から、複数の負荷系統に独立の電源配線を用いて電力を供給する車両用電源システムにおいて、外部からの信号入力や、異常電流の検出に応じて、負荷系統別に設けた半導体スイッチ素子を制御することで、ヒューズとして機能させる構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述の特許文献1に記載の構成では、各負荷系統に独立の電源配線が各々接続されるため、実際の配線においては、各半導体スイッチ素子が集結した半導体ヒューズ部に複数の電源配線が接続される構成となり、コネクタが大型化してしまうという問題があった。
また、複数の負荷系統は、車両の走行、旋回、停止等の車両の運動に影響する負荷(イグニッション系負荷)と、オーディオ等の車両の運動に影響しない負荷(アクセサリ系負荷)等に分かれており、車両の運動に影響する負荷を集約することにより、負荷バランスが悪くなるという問題があった。このため、オルタネータのヒューズリンクやメインヒューズの溶断時や、オルタネータ故障時には、バッテリのみで駆動する駆動する負荷の容量が増加して自走距離が短縮し、ディーラ等の故障対応が可能な場所への走行範囲が制限されるという問題があった。
そこで、本発明は、半導体スイッチング素子への電源回路数の削減、端子数の削減及び小型コネクタ化を図りつつ、バッテリへの充電が停止したときに十分な自走距離を確保できる車両用電源装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、第1の発明に係る車両用電源装置は、車両の運動に影響する第1の負荷への電源供給及び車両の運動に影響しない第2の負荷への電源供給を制御するコントローラと、
該コントローラと前記第2の負荷との間に接続され、前記第2の負荷への電源供給を遮断又は導通する半導体スイッチング素子と、
前記コントローラ及び前記半導体スイッチング素子に共通に電源を供給する電源供給配線とを有し、
前記コントローラは、バッテリに対して充電を行っていないときに点灯するチャージランプが点灯したときに、チャージランプ点灯信号を受信するとともに、前記半導体スイッチング素子に前記第2の負荷への電源供給を遮断する駆動停止命令を送信し、
前記半導体スイッチング素子は、前記駆動停止命令を受信し、前記第2の負荷への電源供給を遮断することを特徴とする。
該コントローラと前記第2の負荷との間に接続され、前記第2の負荷への電源供給を遮断又は導通する半導体スイッチング素子と、
前記コントローラ及び前記半導体スイッチング素子に共通に電源を供給する電源供給配線とを有し、
前記コントローラは、バッテリに対して充電を行っていないときに点灯するチャージランプが点灯したときに、チャージランプ点灯信号を受信するとともに、前記半導体スイッチング素子に前記第2の負荷への電源供給を遮断する駆動停止命令を送信し、
前記半導体スイッチング素子は、前記駆動停止命令を受信し、前記第2の負荷への電源供給を遮断することを特徴とする。
本発明によれば、車両用電源の部品数を削減しつつ、負荷バランスを向上させ、バッテリへの充電停止時にも十分な自走距離を確保できる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
図1は、本発明の実施例に係る車両用電源装置の半導体ヒューズ部70の構成の一例を示した図である。図1において、本実施例に係る車両用電源装置の半導体ヒューズ部70は、コントローラ部10と、第1の半導体スイッチング素子30と、第2の半導体スイッチング素子40とを備える。また、本実施例に係る車両用電源装置は、半導体ヒューズ部70の第1の半導体スイッチング素子30と第2の半導体スイッチング素子40に電力を供給する電源供給配線80を備える。更に、図1においては、本実施例に係る車両用電源装置の関連構成要素として、第1の負荷50と、第2の負荷60と、チャージランプ140とを備える。
第1の負荷50は、車両の運動に影響を与える系統の負荷である。車両の運動に影響を与えるとは、車両が走行する、曲がる、停止する等の、車両の挙動に影響を与える系統の負荷の意味であり、例えば、アクセル、ブレーキ、ステアリング等に関連する電気負荷や、車両安定制御等の車両の挙動を自動制御する電気負荷等が含まれる。このような、車両の運動に影響を与える負荷は、複数存在するので、第1の負荷50は、種々の機能に応じて、複数の負荷51、52、52を備えてよい。
第2の負荷60は、車両の運動に影響を与えない系統の負荷である。車両の運動に影響を与えない負荷とは、上述の車両の走行、旋回、停止等の車両の挙動に影響を与えない系統の負荷であり、例えば、エアコンディショナ、ナビゲーションシステム、オーディオ機器等の、車両の室内空間の快適さ等に関係する電気負荷が挙げられる。
コントローラ10は、上述の車両の運動に影響を与える第1の負荷50への電源供給を制御する手段である。具体的には、コントローラ10は、複数の第1の負荷51、52、53について、どの負荷に電力を供給し、どの負荷に電力の供給を停止するかを制御する。コントローラ10は、第1の負荷50への電力供給の導通及び遮断を、第1の半導体スイッチング素子30のオン、オフを制御することにより行う。
第1の半導体スイッチング素子30は、第1の負荷50への電源供給の導通と遮断を切り替える素子であり、例えば、FET(Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子が用途に応じて用いられてよい。第1の半導体スイッチング素子30は、各負荷51、52、53に対応して複数設けられ、複数の半導体スイッチング素子31、32、33を備えてよい。
よって、コントローラ10は、第1の半導体スイッチング素子30が例えばMOSトランジスタの場合には、第1の半導体スイッチング素子30のゲートにハイ又はローの電圧を印加して第1の半導体スイッチング素子30のオン、オフを制御する。これにより、第1の半導体スイッチング素子30は、オフのときは第1の負荷50への電力供給を遮断し、オンの場合には電力供給を行うので、ヒューズのように機能することができる。
同様に、コントローラ10は、第2の半導体スイッチング素子40のオン、オフを制御することにより、車両の運動に影響を与えない第2の負荷60への電源供給を制御する手段である。第2の半導体スイッチング素子40は、第1のスイッチング素子30と同様に、複数の第2の負荷61、62、63に対応して、複数の半導体スイッチング素子41、42、43を備えてよい。また、第2の半導体スイッチング素子40も、FETを含む種々のトランジスタ等の半導体スイッチング素子が用いられてよい。
コントローラ10による第2の半導体スイッチング素子40の制御は、車両の運動に影響を与えない第2の負荷60への電源供給を制御するという点を除いて、電源供給制御動作については、コントローラ10による第1の半導体スイッチング素子50の制御と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
コントラーラ10は、チャージランプ点灯信号を受信する機能を有する。チャージランプ140は、バッテリ(図示せず)が充電されていない状態を表示するための充電警告灯である。チャージランプ140が点灯しているときは、オルタネータ(図示せず)のヒュージブルリンク(図示せず)が溶断していたり、オルタネータ自体が故障していたりし、オルタネータからバッテリへの充電が行われていない状態を意味している。このような場合には、バッテリしか電源が無い非常状態であるので、バッテリの消費を抑えつつ、ディーラ等の車両の異常を解決できる場所に車両を移動する必要がある。よって、このような非常時には、車両の走行に影響を与えない負荷は電源供給を遮断し、バッテリの消費を抑えて速やかに車両をディーラ等に向かって走行できる状態とする。本実施例に係る車両電源装置においては、第2の負荷60を遮断すべき状態を、専用の検出回路を設けて検出するのではなく、チャージランプ点灯信号を受信することにより、検出する。これにより、余分な検出回路を設けることなく、省スペースで第2の負荷60への電源供給を遮断する機能を備えることができる。なお、チャージランプ点灯信号は、チャージランプの点灯中の状態を示す信号であってもよいし、チャージランプへの点灯指令信号であってもよい。
また、コントローラ10は、チャージランプ点灯信号を受信したときには、第2の半導体スイッチング素子60に負荷駆動停止指令信号を送信し、第2のスイッチング素子60をオフにする。これにより、上述のバッテリが充電されない非常時には、車両の運動に影響しない第2の負荷60への電源供給を速やかに停止することができ、バッテリ電源の消費を防ぐことができる。
なお、コントローラ10は、チャージランプ点灯信号を受信するために、チャージランプ点灯信号受信手段21を備えてもよい。
電源供給配線80は、コントローラ10及び第1の半導体スイッチング素子30と第2の半導体スイッチング素子40を介して、第1の負荷50及び第2の負荷60に電源を供給するための配線である。電源供給配線80は、コントローラ10及び第1の半導体スイッチング素子30と第2の半導体スイッチング素子40への電源を1本で供給する。よって、半導体ヒューズ部70への電源供給配線80の接続を、1本で済ますことができ、端子や半導体ヒューズ部70の構成を省スペース化することができる。
図2は、参考比較例として、従来の車両用電源装置の半導体ヒューズ部270の構成の一例を示した図である。従来の車両用電源装置は、2本の電源供給配線281、282を備えており、各々が第1の半導体スイッチング素子230及び第1のコントローラ210、第2のスイッチング素子240及び第2のコントローラ220に接続されている。つまり、従来の車両用電源供給装置においては、電源系統を、最初から車両の走行に影響を与える負荷250への電源供給系統(イグニッション系)と車両の走行に影響を与えない負荷260への電源供給系統(アクセサリ系)の2つに分けている。これらの2つの系統の電源供給配線281、282は、各々がバッテリ並列に接続されている。
しかしながら、このような構成では、半導体ヒューズ部270に接続される電源供給配線281、282が2本となるので、コネクタが大きくなるというスペース上の問題がある。また、イグニッション系の電源供給配線281には、車両の走行に影響する負荷250のみが接続されており、アクセサリ系には車両の走行に影響しない負荷260のみが接続されているが、バッテリには並列に接続されているため、バッテリが充電されていない非常時も、アクセサリ系に電源が供給されてしまうのと、アクセサリ系の負荷260をオフにしても、供給電力バランスが悪く、容量負荷が大きくなってしまう構成となっている。
この点、本実施例に係る車両用電源装置は、省スペース化を図りつつ、バッテリが充電されない非常時にも、車両の運動に影響を与えない第2の負荷60への電源供給を遮断することにより、バッテリのみによる自車走行距離を確保することができ、非常への対応を適切に行うことができる。
図3は、本実施例に係る車両用電源装置100の全体構成の一例を示した図である。図3において、本実施例に係る車両用電源装置100は、半導体ヒューズ部70と、電源供給配線80とを備える。また、車両用電源装置100は、必要に応じて、種々のヒューズ90と、リレー91とを備えてもよい。また、車両用電源装置100は、関連構成要素として、ヒュージブルリンク110、111と、オルタネータ120と、バッテリ130とを備える。
図3において、半導体ヒューズ部70の内部構成及び機能については、図1において説明したので、同様の構成要素には同一の参照符号を付してその説明を省略する。なお、図3においては、第1の負荷50及び第2の負荷60は省略されている。
図3において、電源供給配線80は、1本のみが半導体ヒューズ部70に接続されている。
電源供給配線80は、オルタネータ120及びバッテリ130の双方に接続されており、オルタネータ120及びバッテリ130のいずれからも電源供給を受けることが可能な接続となっている。
電源供給配線80の他、配線81もオルタネータ120及びバッテリ130の双方に接続されているが、半導体ヒューズ部70には接続されていない。よって、配線81に接続されているヒューズ90及びリレー19を介して、その先に接続されている電気負荷への電力供給は可能であるが、半導体ヒューズ部70へは接続されない構成となっている。
オルタネータ120とバッテリ130の間には、ヒュージブルリンク110が接続されている。これにより、オルタネータ120とバッテリ130間の過電流を防止することができるが、ヒュージブルリンク110が溶断した場合には、バッテリ130とオルタネータ120との接続が遮断されるので、バッテリ130が充電されない状態となり、チャージランプ140が点灯することになる。
また、オルタネータ120及びバッテリ130と半導体ヒューズ部70との間にも、ヒュージブルリンク111が接続されている。このヒュージブルリンク111が溶断しても、オルタネータ120からバッテリ130への充電が妨げられる訳ではないが、半導体ヒューズ部70に電源供給がされない状態であるので、必要に応じて、ヒュージブルリンク111が溶断した場合にも、チャージランプ140が点灯するような設定としてもよい。
また、オルタネータ120が故障した場合にも、オルタネータ120からのバッテリ130への充電がされない状態となるので、この場合にも、チャージランプ140は点灯する。
チャージランプ140の点灯により、コントローラ10がチャージランプ点灯信号を受信し、第2の半導体スイッチング素子40に駆動停止指令を送信し、第2の半導体スイッチング素子40を遮断する制御を行うのは、図1において説明したのと同様である。
図4は、比較参考例として、従来の車両用電源装置300の全体構成の一例を示した図である。図4において、半導体ヒューズ部270が、第1のコントローラ210と、第2のコントローラ220と、第1の半導体スイッチング素子230と、第2の半導体スイッチング素子240とを備える点は、本実施例に係る車両用電源装置100と同様であるが、第1の半導体スイッチング素子230及び第1のコントローラ210には第1の電源供給配線281、第2の半導体スイッチング素子240及び第2のコントローラ220には第2の電源供給配線282が各々個別に接続されている点で、本実施例に係る車両用電源装置100と異なっている。これにより、半導体ヒューズ部270への電源供給配線が2本となり、コネクタが大型化してしまうという問題を生ずる。また、第1のコントローラ210と第2のコントローラ220は、ともに並列にオルタネータ320及びバッテリ330に接続されているため、オルタネータ320の故障の場合には、バッテリ330から第1の半導体スイッチング素子230、第2の半導体スイッチング素子240、第1のコントローラ210及び第2のコントローラ220へ電源が供給されてしまい、負荷容量が増大してしまうという問題がある。
この点、図3に示したように、本実施例に係る車両用電源装置100においては、このような問題を解消することができる。
図5は、本実施例に係る車両用電源装置100の動作の一例を説明するための図である。図5(A)は、本実施例に係る車両用電源装置100の全体構成図に動作順を示した図であり、図5(B)は、本実施例に係る車両用電源装置100の処理フローの一例を示した図である。
図5(B)のステップ100においては、ヒュージブルリンク100又はオルタネータ120が故障し、メータ141内のチャージランプ140が点灯する。図5(A)においては、(1)ヒュージブルリンク100が溶断した場合と、(2)オルタネータ120が故障した場合が示されている。この場合には、メータ141内の(3)チャージランプ140が点灯することが破線矢印で示されている。
図5(B)のステップ110においては、半導体ヒューズ部70のコントローラ10が、チャージランプ140のチャージランプ点灯信号を受信する。図5(A)においては、(4)の破線矢印によりチャージランプ点灯信号の受信が示されている。なお、チャージランプ点灯信号は、コントローラ10のチャージランプ点灯信号受信部21により受信されてもよい。
図5(B)のステップ120においては、コントローラ10が、車両の運動に影響しない第2の負荷60の駆動停止指令を、第2の半導体スイッチング素子40に送信する。この動作は、図5(B)においては、(5)で示されている。なお、コントローラ10による駆動停止指令は、第2の半導体スイッチング素子40が総てオフとなるような電圧を出力することにより行われてもよい。
図5(B)のステップ130においては、第2のスイッチング素子40が、車両の運動に影響しない第2の負荷60への電源供給を遮断し、第2の負荷60の駆動を停止する。図5(A)においては、(6)により動作が示されている。ステップ130の動作により、バッテリ130の電源消費を適切に抑制することができ、車両は、バッテリ130のみで移動できる自車の走行距離を確保することができる。そして、車両をディーラ等に向かって走行させることにより、適切な処置を受けることができ、オルタネータ120のトラブルについて適切な対処をすることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
本発明は、車両に搭載する車両用電源装置に利用することができる。
10 コントローラ
21 チャージランプ点灯信号受信手段
30、31、32、33 第1の半導体スイッチング素子
40、41、42、43 第2の半導体スイッチング素子
50、51、52、53 第1の負荷
60、61、62、63 第2の負荷
70 半導体ヒューズ部
80 電源供給配線
90 ヒューズ
91 リレー
100 車両用電源装置
110、111 ヒュージブルリンク
120 オルタネータ
130 バッテリ
140 チャージランプ
141 メータ
21 チャージランプ点灯信号受信手段
30、31、32、33 第1の半導体スイッチング素子
40、41、42、43 第2の半導体スイッチング素子
50、51、52、53 第1の負荷
60、61、62、63 第2の負荷
70 半導体ヒューズ部
80 電源供給配線
90 ヒューズ
91 リレー
100 車両用電源装置
110、111 ヒュージブルリンク
120 オルタネータ
130 バッテリ
140 チャージランプ
141 メータ
Claims (1)
- 車両の運動に影響する第1の負荷への電源供給及び車両の運動に影響しない第2の負荷への電源供給を制御するコントローラと、
該コントローラと前記第2の負荷との間に接続され、前記第2の負荷への電源供給を遮断又は導通する半導体スイッチング素子を有し、
前記コントローラは、バッテリに対して充電を行っていないときに点灯するチャージランプが点灯したときに、チャージランプ点灯信号を受信するとともに、前記半導体スイッチング素子に前記第2の負荷への電源供給を遮断する駆動停止命令を送信し、
前記半導体スイッチング素子は、前記駆動停止命令を受信し、前記第2の負荷への電源供給を遮断することを特徴とする車両用電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009260781A JP2011105086A (ja) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | 車両用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009260781A JP2011105086A (ja) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | 車両用電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011105086A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017190729A (ja) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン制御装置 |
WO2018157534A1 (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能电池管理***的均衡方法、装置、储能电池管理*** |
-
2009
- 2009-11-16 JP JP2009260781A patent/JP2011105086A/ja active Pending
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WO2018157534A1 (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 储能电池管理***的均衡方法、装置、储能电池管理*** |
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