JP3813876B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電源装置に係り、特に、メンテナンス時における安全性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載されるバッテリ電圧の高電圧化が進められ、従来より使用している１２ボルト電源に代えて、３６ボルト程度の電源にしようとする試みが成されている。３６ボルトのバッテリを用いる場合には、車両に搭載される各種負荷の規格を全て３６ボルトに変更することが困難であることから、３６ボルト負荷と、１２ボルト負荷とを混在させ、１２ボルト負荷については、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて直流３６ボルトを１２ボルトに変換して得られる電圧を使用する方式が用いられる。
【０００３】
図１１は、このような電源装置の従来例を示す回路図である。同図に示すように、この電源装置１０１は、発電機（Ｍ／Ｇ）１０２より出力される交流電圧を整流器（ＡＣ／ＤＣ）１０３により直流化する。また、整流器１０３の出力端は、ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１０７，１０８を介して、３６ボルト負荷１０４、３６ボルトバッテリ１０５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０６に接続される。
【０００４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、直流３６ボルト電圧を直流１２ボルト電圧に変換するものであり、この出力端は、ジャンクションボックス１０９を介して１２ボルトバッテリ１１０、及び１２ボルト負荷１１１に接続されている。
【０００５】
そして、このような構成により、発電機１０２より出力される交流電圧は、整流器１０３にて３６ボルトの直流電圧に変換された後、３６ボルト負荷１０４及び３６ボルトバッテリ１０５に供給されるので、３６ボルト負荷１０４を駆動させることができ、且つ、３６ボルトバッテリ１０５を充電させることができる。
【０００６】
更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６により１２ボルトに降圧され、この１２ボルト電圧は１２ボルト負荷１１１、及び１２ボルトバッテリ１１０に供給されるので、１２ボルト負荷１１１を駆動させることができ、且つ、１２ボルトバッテリ１１０を充電することができる。
【０００７】
ところが、このような従来の電源装置１０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６と各バッテリ１０５，１１０とを連結する電源線の取り付け時や取り外し時において、接続部位にてアーク（火花）が発生する場合がある。アークが発生する状況として、例えば、以下に挙げる場合が考えられる。
【０００８】
（イ）電圧印加状態（負荷作動状態）で結線部の接続、或いは離脱を行った場合には、この部分でアークが発生する。このアークは、電圧が高くなる程増大する。
【０００９】
（ロ）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６を長期間放置した場合、或いは初作動させる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の内部コンデンサの充電電圧が略０ボルトであるので、電源線の接続時には３６ボルトバッテリ１０５の電圧が内部コンデンサに流れ込むため、電源線の端子接触時にアークが発生する。これは、３６ボルトバッテリが満充電に近い程増大する。
【００１０】
（ハ）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６が一度でも作動させた状態のものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の内部コンデンサに電圧が充電されている場合があり、この場合には電源線の取り外し作業時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６のプラス端子に接続されている電源線のターミナルが車体や他の金属と接触した場合にショートし、アークが発生する。更に、３６ボルトバッテリ１０５に電源線が先に取り付けられている場合には、この電源線をＤＣ／ＤＣコンバータ１０６へ取り付ける際にアークが発生する。反対に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６に電源線が先に取り付けられている場合には、この電源線を３６ボルトバッテリ１０５へ取り付ける際にアークが発生する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来における電源装置１０１では、高電圧側（３６ボルト側）と低電圧側（１２ボルト側）との間に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０６のメンテナンス時における、電源線の取り外し作業、或いは取り付け作業を行う際に、アークが発生するという問題が発生していた。
【００１２】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ＤＣ／ＤＣコンバータとバッテリとの間の電源線の取り付け時、取り外し時における、アークの発生を防止することのできる車両用電源装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、電圧変換用のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側に設置される高圧側電源回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータの低圧側に設置される低圧側電源回路と、を有する車両用電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記高圧側電源回路との間、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記低圧側電源回路との間の双方にアーク防止手段を設置し、前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段は、それぞれ、第１のスイッチと第１の抵抗体との直列接続からなる第１の回路と、該第１の回路に対して並列接続される第２のスイッチと、第３のスイッチと第２の抵抗体との直列接続回路からなり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの両端に接続される第２の回路と、を有し、且つ、前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段に共通となる制御手段を有し、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを接続する際には、前記第１のスイッチをオンとし、その後、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンとし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを切り離す際には、前記第２のスイッチをオフ、前記第３のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端と前記各電源回路の出力端とを接続した後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端に印加される電圧ＶBが第１のしきい値Ｖth1以上となったときに、前記第１のスイッチをオンとし、前記電圧ＶBと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧ＶCとの差分が、第２のしきい値Ｖth2以下となったときに、前記第１のスイッチをオフとし、且つ、第２のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、車両のイグニッションがオフとされた際に、前記第２のスイッチをオフとし、その後、前記第３のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記第３のスイッチをオンとした後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧Ｖｃが第３のしきい値Ｖth3以下となったときに、当該第３のスイッチをオフとするべく制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記第３のスイッチがオンとされているときには、これを報知する報知手段を具備したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該車両用電源装置１は、交流電圧を発生する発電機２と、該発電機２より出力される交流電圧を直流電圧（３６ボルト）に変換する整流器３と、整流後の３６ボルト電圧を充電する３６ボルトバッテリ５と、３６ボルトの直流電圧を１２ボルトの直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、１２ボルト電圧を充電する１２ボルトバッテリ１０と、ジャンクションボックス７，８，９と、を有している。
【００２０】
また、整流器３より出力される３６ボルトの直流電圧は、車両に搭載される３６ボルト負荷４に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ６より出力される１２ボルトの直流電圧は、１２ボルト負荷１１に供給されるようになっている。
【００２１】
図２は、ジャンクションボックス８内部の詳細な構成を示す回路図である。同図に示すように、ジャンクションボックス８内には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６が配置され、且つ、該ＤＣ／ＤＣコンバータ６の３６ボルト側、及び１２ボルト側には、それぞれアーク防止回路（アーク防止手段）１２が備えられている。
【００２２】
同図に示すＤＣ／ＤＣコンバータ６は、充電用のコンデンサＣ１，Ｃ２と、ダイオードＤ１と、チョークコイルＬ１、及びスイッチング用のトランジスタＱ１を有しており、コンデンサＣ１側から入力される３６ボルトの直流電圧を１２ボルトの直流電圧に変換する。
【００２３】
コンデンサＣ１の一端側（点ｐ２）は、抵抗Ｒ１（第１の抵抗体）、スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）を介して３６ボルトバッテリ５のプラス入力端に接続され、更に、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列接続回路（高抵抗回路、第１の回路）に対して並列的にスイッチＳＷ２（低抵抗回路、第２のスイッチ）が設置されている。また、点ｐ２は、抵抗Ｒ２（第２の抵抗体）、スイッチＳＷ３（第３のスイッチ）を介してグランドに接続されている。該コンデンサＣ１の他端側は、グランドに接続されている。
【００２４】
同様に、コンデンサＣ２の一端側（点ｐ４）は、抵抗Ｒ３（第１の抵抗体）、スイッチＳＷ１′を介して１２ボルトバッテリ１０のプラス入力端に接続され、更に、抵抗Ｒ３とスイッチＳＷ１′との直列接続回路に対して並列的にスイッチＳＷ２′が設置されている。また、点ｐ４は、抵抗Ｒ４（第２の抵抗体）、スイッチＳＷ３′を介してグランドに接続されている。該コンデンサＣ２の他端側は、グランドに接続されている。
【００２５】
抵抗Ｒ１は、アーク防止用の抵抗であり、該抵抗Ｒ１を３６ボルトバッテリ５からＤＣ／ＤＣコンバータ６のコンデンサＣ１に電流が流れ込む経路に設置することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と３６ボルトバッテリ５とを電源線にて接続する際に発生するアークを防止する。
【００２６】
この抵抗Ｒ１は、抵抗値を小さくするするほどコンデンサＣ１への充電を速くすることができ、大きくするほどアークの発生を効果的に防止することができる。
【００２７】
更に、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びＳＷ１′〜ＳＷ３′は、制御回路１３により、オン、オフが制御されるようになっている。また、該制御回路１３には、点ｐ１に発生する電圧（３６ボルトバッテリ５の電圧）、点ｐ２に発生する電圧（コンデンサＣ１の充電電圧）、点ｐ３に発生する電圧（１２ボルトバッテリ１０の電圧）、及び点ｐ４に発生する電圧（コンデンサＣ２の充電電圧）を検出している。更に、この制御回路１３は、車両のイグニッション（ＩＧＮ）のオン、オフ信号が与えられ、且つ、常時供給される１２ボルト電圧にて駆動するようになっている。
【００２８】
なお、図２では、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いる例について記載しているが、絶縁型のものを用いても良い。また、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１′〜ＳＷ３′は、リレー、半導体スイッチ、或いは機械式スイッチなどの各種のものを用いることができる。更に、図２では、３６ボルト側のジャンクションボックス８内にアーク防止回路１２を設置する例について示しているが、１２ボルト側のジャンクションボックス９内に設置する構成とすることもできる。
【００２９】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る車両用電源装置１の動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３０】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の３６ボルト側接続用の端子Ｔ２と、３６ボルトバッテリ５の端子Ｔ１とが切り離され、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の１２ボルト側接続用の端子Ｔ３と、１２ボルトバッテリ１０の端子Ｔ４とが切り離された状態となっている。
【００３１】
このとき、アーク防止回路１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びＳＷ１′〜ＳＷ３′は、全てオフ状態となっている（ステップＳＴ１）。なお、アーク防止回路１２は、３６ボルト側と１２ボルト側とで、動作が同一であるので（即ち、図中ＤＣ／ＤＣコンバータ６の左側回路と右側回路とで動作が同一であるので）、以下、主として３６ボルト側の回路の動作について説明する。また、ＳＷ１〜ＳＷ３とＳＷ１′〜ＳＷ３′は連動して動作するものではない。
【００３２】
ステップＳＴ１の状態から、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に３６ボルトバッテリ５を接続する際には、端子Ｔ１とＴ２とを連結する。この状態では、未だ各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオンとされていない。また、制御回路１３には、３６ボルトバッテリ５の出力電圧（点ｐ１の電圧）ＶBが与えられ、この電圧ＶBと予め設定されているしきい値（第１のしきい値）Ｖth1との大きさが比較される（ステップＳＴ２）。なお、このしきい値Ｖth1の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３３】
そして、Ｖth1≧ＶBとなった場合には（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオンとする（ステップＳＴ３）。これにより、図３に示すように、３６ボルトバッテリ５より出力される電圧が、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に印加されることになり、コンデンサＣ１の充電が開始される。同様に、１２ボルトバッテリ１０より出力される電圧が、抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ２に印加され、コンデンサＣ２の充電が開始される。
【００３４】
つまり、コンデンサＣ１，Ｃ２への初期充電時においては、充電電流は抵抗Ｒ１，或いは抵抗Ｒ３を介して流れるので、アークの発生を防止することができる。
【００３５】
そして、この充電電圧（点ｐ２の電圧）ＶCは、制御回路１３にて検出され、該制御回路１３では、電圧ＶB（点ｐ１の電圧）と電圧ＶCとの差分（ＶB−ＶC）と、予め設定されているしきい値（第２のしきい値）Ｖth２とを比較する（ステップＳＴ４）。なお、しきい値Ｖth1と同様に、しきい値Ｖth2の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３６】
そして、Ｖth2≧（ＶB−ＶC）となった場合には（ステップＳＴ４でＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオフとし、スイッチＳＷ２をオンとする（ステップＳＴ５）。つまり、図４に示すように、抵抗Ｒ１を介して接続されていた回路を、抵抗Ｒ１を取り除いた回路に変更する（高抵抗回路から低抵抗回路へ変更する）。これにより、コンデンサＣ１、Ｃ２を満充電とすることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、３６ボルトの電圧を１２ボルトの電圧に変換することができる。
【００３７】
その後、車両のイグニッション（ＩＧＮ）がオフとされると、制御回路１３にてこれが検出され（ステップＳＴ６で「有り」）、スイッチＳＷ２をオフとすると共に、スイッチＳＷ３をオンとする。これにより、３６ボルトバッテリ５からの電圧の供給が遮断され、且つ、図５に示すように、コンデンサＣ１に充電された電圧が、抵抗Ｒ２を介して放電される。同様に、コンデンサＣ２に充電された電圧が、抵抗Ｒ４を介して放電される。更に、図示省略のＬＥＤ（報知手段）を点灯させて、コンデンサＣ１が放電中であることを操作者に知らせる（ステップＳＴ７）。
【００３８】
次いで、コンデンサＣ１の充電電圧ＶC（点ｐ２の電圧）と、予め設定されたしきい値Ｖth3（第３のしきい値）とが比較され（ステップＳＴ８）、Ｖth3≧ＶCとなった場合には（ステップＳＴ８でＹＥＳ）、図６に示すように、スイッチＳＷ３をオフとし、ＬＥＤを消灯する（ステップＳＴ９）。なお、しきい値Ｖth1，Ｖth2と同様に、しきい値Ｖth3の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３９】
こうして、イグニッションがオフとされた際には、３６ボルトバッテリ５とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続が遮断され、且つ、コンデンサＣ１に充電されている電圧を放電させることができるのである。その後、イグニッションのオン信号が与えられると、ステップＳＴ１からの処理を繰り返す。
【００４０】
このようにして、本実施形態に係る車両用電源装置１では、バッテリ接続時、或いはイグニッションがオンとされた際には、バッテリ電圧ＶBがしきい値Ｖth1以下となったときにスイッチＳＷ１をオンとし、更に、バッテリ電圧ＶBとコンデンサＣ１の充電電圧ＶCとの差分（ＶB−ＶC）がしきい値Ｖth2以下となったときに、スイッチＳＷ１をオフとしてスイッチＳＷ２をオンとするように制御している。
【００４１】
従って、電源線の回路接続時、或いはイグニッションのオン時に、過大な電流が流れることを阻止することができ、アークの発生を防止することができる。
【００４２】
また、イグニッションがオフとされた際には、コンデンサＣ１に充電されている電圧が放電されるので、電源部品のメンテナンス時にて、バッテリ（特に、３６ボルト側）の電源線からの通電が完全に遮断され、作業手順を気にすることなく、安全に作業することができる。また、電源線の取り外し時にて、アークが発生する等のトラブルを回避することができる。
【００４３】
更に、イグニッションがオフのときには、バッテリの電源線とＤＣ／ＤＣコンバータ６とが遮断された状態となるので、車両を長期間使用しない場合にバッテリ上がりを引き起こすことを防止することができる。
【００４４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の内部にアーク防止回路１２を搭載する構成とすれば、構成部品の点数を削減することができ、且つコストダウンを図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態に係る車両用電源装置１では、制御回路１３によるソフト的な処理により、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１′〜ＳＷ３′を切り換えるようにしたが、本実施形態では、ハードウェア構成を用いることにより、同様の処理を行う。
【００４６】
図８は、第２の実施形態に係る車両用電源装置２０の構成を示すブロック図である。該車両用電源装置２０は、図１に示した構成のものと略同一であるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、ジャンクションボックス８とがそれぞれ別個に配置されている点で相違している。本実施形態では、アーク防止回路２５，３５がＤＣ／ＤＣコンバータ６の内部に設けられている。
【００４７】
図９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１、及び該ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１に付帯するアーク防止回路２５、３５の構成を示す回路図である。この実施形態では、これらを総称してＤＣ／ＤＣコンバータ６ということにする。
【００４８】
同図に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１は、図２に示したＤＣ／ＤＣコンバータ６と同一構成であり、コンデンサＣ１，Ｃ２と、トランジスタＱ１と、チョークコイルＬ１と、ダイオードＤ１とを具備して構成されている。
【００４９】
また、ジャンクションボックス８とＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１との間には、アーク防止回路２５が設けられており、該アーク防止回路２５は、抵抗Ｒ１１（第１の抵抗体）と、トランジスタで構成されるスイッチＳＷ１（第１のスイッチ）との直列接続回路と、この直列接続回路に対して並列的に設置されるリレー型のスイッチＳＷ２（第２のスイッチ）と、制御回路２６と、を有している。
【００５０】
制御回路２６は、バッテリ電圧を分圧するための抵抗Ｒ２１、Ｒ２３と、コンデンサＣ１の充電電圧を分圧するための抵抗Ｒ２２、Ｒ２４と、３つのアンド回路２１，２２，２３と、スイッチＳＷ３（第３のスイッチ）と、トランジスタＴＲ１と、発光ダイオードＬＥＤ１と、を備えている。なお、アンド回路２１，２３の入力側、出力側に記載した○印は、「ＮＯＴ；反転」を示す。また、スイッチＳＷ２と発光ダイオードＬＥＤ１との間には、抵抗Ｒ１２（第２の抵抗体）が配設されている。
【００５１】
また、ジャンクションボックス９とＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１との間には、アーク防止回路３５が設けられている。該アーク防止回路３５は、前述したアーク防止回路２５と略同一構成を有しており、スイッチＳＷ１′、ＳＷ２′と、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と、制御回路２７と、を有している。また、制御回路２７は、分圧用の抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４と、スイッチＳＷ３′と、発光ダイオードＬＥＤ２と、トランジスタＴＲ２と、３つのアンド回路３１，３２，３３と、を具備している。
【００５２】
ここで、アンド回路３３の一入力端が、コンデンサＣ１の一端と接続されている点で、前述のアーク防止回路２６と相違している。
【００５３】
図１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の状態と、各スイッチのオン、オフ動作を示す説明図であり、以下同図を参照しながら、本実施形態の動作について説明する。
【００５４】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ６とジャンクションボックス８の電源線とが未接続の場合には、バッテリ電圧ＶB（点ｐ１１の電圧）、及びコンデンサＣ１の充電電圧ＶC（点ｐ１２の電圧）は共にゼロボルトであるので、アンド回路２１の２つの入力信号は、「Ｈ」、及び「Ｌ」となり、出力信号は「Ｈ」となる（Ｌが反転してＨとなる）。従って、スイッチＳＷ１はオフ状態となる。
【００５５】
ここで、ジャンクションボックス８の電源線をＤＣ／ＤＣコンバータ６に接続すると、点ｐ１１の電圧ＶBが３６ボルトに上昇する。従って、アンド回路２１の出力信号が「Ｌ」となり、スイッチＳＷ１がオンとなる。これにより、コンデンサＣ１への充電が開始されることになる。
【００５６】
その後、コンデンサＣ１の端子電圧が上昇し、点ｐ１２の電圧ＶCが所定のレベルに達すると、抵抗Ｒ２２とＲ２４との接続点の電圧が上昇し、アンド回路２１の出力信号が「Ｈ」となり、且つ、アンド回路２２の出力信号が「Ｈ」となる。
【００５７】
これにより、スイッチＳＷ１はオフとなり、且つ、トランジスタＴＲ１がオンとなるので、スイッチＳＷ２のコイルが励磁され、該スイッチＳＷ２がオンとなる。つまり、ジャンクションボックス８の電源線を接続した直後は、抵抗Ｒ１１を介した接続となり、その後、抵抗Ｒ１１を介さない接続に切り換えられる。従って、電源線接続時のアークの発生を防止することができる。
【００５８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６から電源線を切り離す場合において、切り離し直後には、点ｐ１１における電圧ＶBがゼロボルトとなり、且つ、コンデンサＣ１には充電電圧が蓄積されているので（つまり、点ｐ１２の電圧ＶCが高いレベルの電圧となっているので）、アンド回路２３の出力信号が「Ｈ」レベルとなり、スイッチＳＷ３がオンとなる。これにより、コンデンサＣ１に蓄積されている電圧が抵抗Ｒ１２を介して放電され、且つ発光ダイオードＬＥＤ１が点灯する。
【００５９】
その後、暫くすると、点ｐ１２の電圧はゼロボルトとなるので、アンド回路２３の出力は「Ｌ」となり、スイッチＳＷ３はオフとなる。これと共に、発光ダイオードＬＥＤ１は消灯する。こうして、電源線の切り離し時には、コンデンサＣ１に蓄積されている電圧を安全に放電することができるのである。
【００６０】
このようにして、第２の実施形態に係る車両用電源装置２０では、前述した第１の実施形態と同様に、電源線の接続時、及び切り離し時にアークの発生を防止することができるので、メンテナンス作業等を安全に行うことができる。
【００６１】
以上、本発明の車両用電源装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００６２】
例えば、上述した各実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて直流３６ボルトの電圧を直流１２ボルトの電圧に変換する例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の電圧値に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータと、電源回路（高電圧側、または低電圧側）の電源線とを接続する際には、高抵抗回路（抵抗値の高い回路）を介して接続し、その後、低抵抗回路（抵抗値の低い回路）に切り換えられるので、電源線接続時におけるアークの発生を防止することができる。また、電源線を取り外す際には、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサに充電されている電圧が放電されるので、電源線取り外し時におけるアークの発生を防止することができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータの取り付け時、取り外し時における安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ、及びこれに接続される機器の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】ＤＣ／ＤＣコンバータに３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を接続した直後の電流の流れを示す説明図である。
【図４】ＤＣ／ＤＣコンバータに３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を接続してから、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動したときの電流の流れを示す説明図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータから３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を切り離す際に、コンデンサに蓄積された電圧を放電するときの電流の流れを示す説明図である。
【図６】コンデンサに蓄積された電圧が放電された後の様子を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る車両用電源装置の、ＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図１０】図９に示す各スイッチの動作と、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態との関係を示す対応図である。
【図１１】従来における車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 車両用電源装置
２ 発電機
３ 整流器
４ ３６ボルト負荷
５ ３６ボルトバッテリ
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７，８，９ ジャンクションボックス
１０ １２ボルトバッテリ
１１ １２ボルト負荷
１２ アーク防止回路（アーク防止手段）
１３ 制御回路
２０ 車両用電源装置
２１〜２３ アンド回路
２５ アーク防止回路
２６ 制御回路
３１〜３３ アンド回路
３５ アーク防止回路
３６ 制御回路
６１ ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電源装置に係り、特に、メンテナンス時における安全性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載されるバッテリ電圧の高電圧化が進められ、従来より使用している１２ボルト電源に代えて、３６ボルト程度の電源にしようとする試みが成されている。３６ボルトのバッテリを用いる場合には、車両に搭載される各種負荷の規格を全て３６ボルトに変更することが困難であることから、３６ボルト負荷と、１２ボルト負荷とを混在させ、１２ボルト負荷については、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて直流３６ボルトを１２ボルトに変換して得られる電圧を使用する方式が用いられる。
【０００３】
図１１は、このような電源装置の従来例を示す回路図である。同図に示すように、この電源装置１０１は、発電機（Ｍ／Ｇ）１０２より出力される交流電圧を整流器（ＡＣ／ＤＣ）１０３により直流化する。また、整流器１０３の出力端は、ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１０７，１０８を介して、３６ボルト負荷１０４、３６ボルトバッテリ１０５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０６に接続される。
【０００４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、直流３６ボルト電圧を直流１２ボルト電圧に変換するものであり、この出力端は、ジャンクションボックス１０９を介して１２ボルトバッテリ１１０、及び１２ボルト負荷１１１に接続されている。
【０００５】
そして、このような構成により、発電機１０２より出力される交流電圧は、整流器１０３にて３６ボルトの直流電圧に変換された後、３６ボルト負荷１０４及び３６ボルトバッテリ１０５に供給されるので、３６ボルト負荷１０４を駆動させることができ、且つ、３６ボルトバッテリ１０５を充電させることができる。
【０００６】
更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６により１２ボルトに降圧され、この１２ボルト電圧は１２ボルト負荷１１１、及び１２ボルトバッテリ１１０に供給されるので、１２ボルト負荷１１１を駆動させることができ、且つ、１２ボルトバッテリ１１０を充電することができる。
【０００７】
ところが、このような従来の電源装置１０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６と各バッテリ１０５，１１０とを連結する電源線の取り付け時や取り外し時において、接続部位にてアーク（火花）が発生する場合がある。アークが発生する状況として、例えば、以下に挙げる場合が考えられる。
【０００８】
（イ）電圧印加状態（負荷作動状態）で結線部の接続、或いは離脱を行った場合には、この部分でアークが発生する。このアークは、電圧が高くなる程増大する。
【０００９】
（ロ）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６を長期間放置した場合、或いは初作動させる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の内部コンデンサの充電電圧が略０ボルトであるので、電源線の接続時には３６ボルトバッテリ１０５の電圧が内部コンデンサに流れ込むため、電源線の端子接触時にアークが発生する。これは、３６ボルトバッテリが満充電に近い程増大する。
【００１０】
（ハ）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６が一度でも作動させた状態のものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の内部コンデンサに電圧が充電されている場合があり、この場合には電源線の取り外し作業時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６のプラス端子に接続されている電源線のターミナルが車体や他の金属と接触した場合にショートし、アークが発生する。更に、３６ボルトバッテリ１０５に電源線が先に取り付けられている場合には、この電源線をＤＣ／ＤＣコンバータ１０６へ取り付ける際にアークが発生する。反対に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６に電源線が先に取り付けられている場合には、この電源線を３６ボルトバッテリ１０５へ取り付ける際にアークが発生する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来における電源装置１０１では、高電圧側（３６ボルト側）と低電圧側（１２ボルト側）との間に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０６のメンテナンス時における、電源線の取り外し作業、或いは取り付け作業を行う際に、アークが発生するという問題が発生していた。
【００１２】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ＤＣ／ＤＣコンバータとバッテリとの間の電源線の取り付け時、取り外し時における、アークの発生を防止することのできる車両用電源装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、電圧変換用のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側に設置される高圧側電源回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータの低圧側に設置される低圧側電源回路と、を有する車両用電源装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記高圧側電源回路との間、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記低圧側電源回路との間の双方にアーク防止手段を設置し、前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段は、それぞれ、第１のスイッチと第１の抵抗体との直列接続からなる第１の回路と、該第１の回路に対して並列接続される第２のスイッチと、第３のスイッチと第２の抵抗体との直列接続回路からなり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの両端に接続される第２の回路と、を有し、且つ、前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段に共通となる制御手段を有し、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを接続する際には、前記第１のスイッチをオンとし、その後、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンとし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを切り離す際には、前記第２のスイッチをオフ、前記第３のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端と前記各電源回路の出力端とを接続した後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端に印加される電圧ＶBが第１のしきい値Ｖth1以上となったときに、前記第１のスイッチをオンとし、前記電圧ＶBと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧ＶCとの差分が、第２のしきい値Ｖth2以下となったときに、前記第１のスイッチをオフとし、且つ、第２のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、車両のイグニッションがオフとされた際に、前記第２のスイッチをオフとし、その後、前記第３のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記第３のスイッチをオンとした後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧Ｖｃが第３のしきい値Ｖth3以下となったときに、当該第３のスイッチをオフとするべく制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記第３のスイッチがオンとされているときには、これを報知する報知手段を具備したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該車両用電源装置１は、交流電圧を発生する発電機２と、該発電機２より出力される交流電圧を直流電圧（３６ボルト）に変換する整流器３と、整流後の３６ボルト電圧を充電する３６ボルトバッテリ５と、３６ボルトの直流電圧を１２ボルトの直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、１２ボルト電圧を充電する１２ボルトバッテリ１０と、ジャンクションボックス７，８，９と、を有している。
【００２０】
また、整流器３より出力される３６ボルトの直流電圧は、車両に搭載される３６ボルト負荷４に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ６より出力される１２ボルトの直流電圧は、１２ボルト負荷１１に供給されるようになっている。
【００２１】
図２は、ジャンクションボックス８内部の詳細な構成を示す回路図である。同図に示すように、ジャンクションボックス８内には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６が配置され、且つ、該ＤＣ／ＤＣコンバータ６の３６ボルト側、及び１２ボルト側には、それぞれアーク防止回路（アーク防止手段）１２が備えられている。
【００２２】
同図に示すＤＣ／ＤＣコンバータ６は、充電用のコンデンサＣ１，Ｃ２と、ダイオードＤ１と、チョークコイルＬ１、及びスイッチング用のトランジスタＱ１を有しており、コンデンサＣ１側から入力される３６ボルトの直流電圧を１２ボルトの直流電圧に変換する。
【００２３】
コンデンサＣ１の一端側（点ｐ２）は、抵抗Ｒ１（第１の抵抗体）、スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）を介して３６ボルトバッテリ５のプラス入力端に接続され、更に、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列接続回路（高抵抗回路、第１の回路）に対して並列的にスイッチＳＷ２（低抵抗回路、第２のスイッチ）が設置されている。また、点ｐ２は、抵抗Ｒ２（第２の抵抗体）、スイッチＳＷ３（第３のスイッチ）を介してグランドに接続されている。該コンデンサＣ１の他端側は、グランドに接続されている。
【００２４】
同様に、コンデンサＣ２の一端側（点ｐ４）は、抵抗Ｒ３（第１の抵抗体）、スイッチＳＷ１′を介して１２ボルトバッテリ１０のプラス入力端に接続され、更に、抵抗Ｒ３とスイッチＳＷ１′との直列接続回路に対して並列的にスイッチＳＷ２′が設置されている。また、点ｐ４は、抵抗Ｒ４（第２の抵抗体）、スイッチＳＷ３′を介してグランドに接続されている。該コンデンサＣ２の他端側は、グランドに接続されている。
【００２５】
抵抗Ｒ１は、アーク防止用の抵抗であり、該抵抗Ｒ１を３６ボルトバッテリ５からＤＣ／ＤＣコンバータ６のコンデンサＣ１に電流が流れ込む経路に設置することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と３６ボルトバッテリ５とを電源線にて接続する際に発生するアークを防止する。
【００２６】
この抵抗Ｒ１は、抵抗値を小さくするするほどコンデンサＣ１への充電を速くすることができ、大きくするほどアークの発生を効果的に防止することができる。
【００２７】
更に、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びＳＷ１′〜ＳＷ３′は、制御回路１３により、オン、オフが制御されるようになっている。また、該制御回路１３には、点ｐ１に発生する電圧（３６ボルトバッテリ５の電圧）、点ｐ２に発生する電圧（コンデンサＣ１の充電電圧）、点ｐ３に発生する電圧（１２ボルトバッテリ１０の電圧）、及び点ｐ４に発生する電圧（コンデンサＣ２の充電電圧）を検出している。更に、この制御回路１３は、車両のイグニッション（ＩＧＮ）のオン、オフ信号が与えられ、且つ、常時供給される１２ボルト電圧にて駆動するようになっている。
【００２８】
なお、図２では、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いる例について記載しているが、絶縁型のものを用いても良い。また、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１′〜ＳＷ３′は、リレー、半導体スイッチ、或いは機械式スイッチなどの各種のものを用いることができる。更に、図２では、３６ボルト側のジャンクションボックス８内にアーク防止回路１２を設置する例について示しているが、１２ボルト側のジャンクションボックス９内に設置する構成とすることもできる。
【００２９】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る車両用電源装置１の動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３０】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の３６ボルト側接続用の端子Ｔ２と、３６ボルトバッテリ５の端子Ｔ１とが切り離され、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の１２ボルト側接続用の端子Ｔ３と、１２ボルトバッテリ１０の端子Ｔ４とが切り離された状態となっている。
【００３１】
このとき、アーク防止回路１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びＳＷ１′〜ＳＷ３′は、全てオフ状態となっている（ステップＳＴ１）。なお、アーク防止回路１２は、３６ボルト側と１２ボルト側とで、動作が同一であるので（即ち、図中ＤＣ／ＤＣコンバータ６の左側回路と右側回路とで動作が同一であるので）、以下、主として３６ボルト側の回路の動作について説明する。また、ＳＷ１〜ＳＷ３とＳＷ１′〜ＳＷ３′は連動して動作するものではない。
【００３２】
ステップＳＴ１の状態から、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に３６ボルトバッテリ５を接続する際には、端子Ｔ１とＴ２とを連結する。この状態では、未だ各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオンとされていない。また、制御回路１３には、３６ボルトバッテリ５の出力電圧（点ｐ１の電圧）ＶBが与えられ、この電圧ＶBと予め設定されているしきい値（第１のしきい値）Ｖth1との大きさが比較される（ステップＳＴ２）。なお、このしきい値Ｖth1の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３３】
そして、Ｖth1≧ＶBとなった場合には（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオンとする（ステップＳＴ３）。これにより、図３に示すように、３６ボルトバッテリ５より出力される電圧が、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に印加されることになり、コンデンサＣ１の充電が開始される。同様に、１２ボルトバッテリ１０より出力される電圧が、抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ２に印加され、コンデンサＣ２の充電が開始される。
【００３４】
つまり、コンデンサＣ１，Ｃ２への初期充電時においては、充電電流は抵抗Ｒ１，或いは抵抗Ｒ３を介して流れるので、アークの発生を防止することができる。
【００３５】
そして、この充電電圧（点ｐ２の電圧）ＶCは、制御回路１３にて検出され、該制御回路１３では、電圧ＶB（点ｐ１の電圧）と電圧ＶCとの差分（ＶB−ＶC）と、予め設定されているしきい値（第２のしきい値）Ｖth２とを比較する（ステップＳＴ４）。なお、しきい値Ｖth1と同様に、しきい値Ｖth2の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３６】
そして、Ｖth2≧（ＶB−ＶC）となった場合には（ステップＳＴ４でＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオフとし、スイッチＳＷ２をオンとする（ステップＳＴ５）。つまり、図４に示すように、抵抗Ｒ１を介して接続されていた回路を、抵抗Ｒ１を取り除いた回路に変更する（高抵抗回路から低抵抗回路へ変更する）。これにより、コンデンサＣ１、Ｃ２を満充電とすることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、３６ボルトの電圧を１２ボルトの電圧に変換することができる。
【００３７】
その後、車両のイグニッション（ＩＧＮ）がオフとされると、制御回路１３にてこれが検出され（ステップＳＴ６で「有り」）、スイッチＳＷ２をオフとすると共に、スイッチＳＷ３をオンとする。これにより、３６ボルトバッテリ５からの電圧の供給が遮断され、且つ、図５に示すように、コンデンサＣ１に充電された電圧が、抵抗Ｒ２を介して放電される。同様に、コンデンサＣ２に充電された電圧が、抵抗Ｒ４を介して放電される。更に、図示省略のＬＥＤ（報知手段）を点灯させて、コンデンサＣ１が放電中であることを操作者に知らせる（ステップＳＴ７）。
【００３８】
次いで、コンデンサＣ１の充電電圧ＶC（点ｐ２の電圧）と、予め設定されたしきい値Ｖth3（第３のしきい値）とが比較され（ステップＳＴ８）、Ｖth3≧ＶCとなった場合には（ステップＳＴ８でＹＥＳ）、図６に示すように、スイッチＳＷ３をオフとし、ＬＥＤを消灯する（ステップＳＴ９）。なお、しきい値Ｖth1，Ｖth2と同様に、しきい値Ｖth3の値は、バッテリの種類、ＤＣ／ＤＣコンバータの種類、搭載車種のシステムの違いに応じて適宜変更することができる。
【００３９】
こうして、イグニッションがオフとされた際には、３６ボルトバッテリ５とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続が遮断され、且つ、コンデンサＣ１に充電されている電圧を放電させることができるのである。その後、イグニッションのオン信号が与えられると、ステップＳＴ１からの処理を繰り返す。
【００４０】
このようにして、本実施形態に係る車両用電源装置１では、バッテリ接続時、或いはイグニッションがオンとされた際には、バッテリ電圧ＶBがしきい値Ｖth1以下となったときにスイッチＳＷ１をオンとし、更に、バッテリ電圧ＶBとコンデンサＣ１の充電電圧ＶCとの差分（ＶB−ＶC）がしきい値Ｖth2以下となったときに、スイッチＳＷ１をオフとしてスイッチＳＷ２をオンとするように制御している。
【００４１】
従って、電源線の回路接続時、或いはイグニッションのオン時に、過大な電流が流れることを阻止することができ、アークの発生を防止することができる。
【００４２】
また、イグニッションがオフとされた際には、コンデンサＣ１に充電されている電圧が放電されるので、電源部品のメンテナンス時にて、バッテリ（特に、３６ボルト側）の電源線からの通電が完全に遮断され、作業手順を気にすることなく、安全に作業することができる。また、電源線の取り外し時にて、アークが発生する等のトラブルを回避することができる。
【００４３】
更に、イグニッションがオフのときには、バッテリの電源線とＤＣ／ＤＣコンバータ６とが遮断された状態となるので、車両を長期間使用しない場合にバッテリ上がりを引き起こすことを防止することができる。
【００４４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の内部にアーク防止回路１２を搭載する構成とすれば、構成部品の点数を削減することができ、且つコストダウンを図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態に係る車両用電源装置１では、制御回路１３によるソフト的な処理により、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１′〜ＳＷ３′を切り換えるようにしたが、本実施形態では、ハードウェア構成を用いることにより、同様の処理を行う。
【００４６】
図８は、第２の実施形態に係る車両用電源装置２０の構成を示すブロック図である。該車両用電源装置２０は、図１に示した構成のものと略同一であるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、ジャンクションボックス８とがそれぞれ別個に配置されている点で相違している。本実施形態では、アーク防止回路２５，３５がＤＣ／ＤＣコンバータ６の内部に設けられている。
【００４７】
図９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１、及び該ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１に付帯するアーク防止回路２５、３５の構成を示す回路図である。この実施形態では、これらを総称してＤＣ／ＤＣコンバータ６ということにする。
【００４８】
同図に示すＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１は、図２に示したＤＣ／ＤＣコンバータ６と同一構成であり、コンデンサＣ１，Ｃ２と、トランジスタＱ１と、チョークコイルＬ１と、ダイオードＤ１とを具備して構成されている。
【００４９】
また、ジャンクションボックス８とＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１との間には、アーク防止回路２５が設けられており、該アーク防止回路２５は、抵抗Ｒ１１（第１の抵抗体）と、トランジスタで構成されるスイッチＳＷ１（第１のスイッチ）との直列接続回路と、この直列接続回路に対して並列的に設置されるリレー型のスイッチＳＷ２（第２のスイッチ）と、制御回路２６と、を有している。
【００５０】
制御回路２６は、バッテリ電圧を分圧するための抵抗Ｒ２１、Ｒ２３と、コンデンサＣ１の充電電圧を分圧するための抵抗Ｒ２２、Ｒ２４と、３つのアンド回路２１，２２，２３と、スイッチＳＷ３（第３のスイッチ）と、トランジスタＴＲ１と、発光ダイオードＬＥＤ１と、を備えている。なお、アンド回路２１，２３の入力側、出力側に記載した○印は、「ＮＯＴ；反転」を示す。また、スイッチＳＷ２と発光ダイオードＬＥＤ１との間には、抵抗Ｒ１２（第２の抵抗体）が配設されている。
【００５１】
また、ジャンクションボックス９とＤＣ／ＤＣコンバータ回路６１との間には、アーク防止回路３５が設けられている。該アーク防止回路３５は、前述したアーク防止回路２５と略同一構成を有しており、スイッチＳＷ１′、ＳＷ２′と、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と、制御回路２７と、を有している。また、制御回路２７は、分圧用の抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４と、スイッチＳＷ３′と、発光ダイオードＬＥＤ２と、トランジスタＴＲ２と、３つのアンド回路３１，３２，３３と、を具備している。
【００５２】
ここで、アンド回路３３の一入力端が、コンデンサＣ１の一端と接続されている点で、前述のアーク防止回路２６と相違している。
【００５３】
図１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の状態と、各スイッチのオン、オフ動作を示す説明図であり、以下同図を参照しながら、本実施形態の動作について説明する。
【００５４】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ６とジャンクションボックス８の電源線とが未接続の場合には、バッテリ電圧ＶB（点ｐ１１の電圧）、及びコンデンサＣ１の充電電圧ＶC（点ｐ１２の電圧）は共にゼロボルトであるので、アンド回路２１の２つの入力信号は、「Ｈ」、及び「Ｌ」となり、出力信号は「Ｈ」となる（Ｌが反転してＨとなる）。従って、スイッチＳＷ１はオフ状態となる。
【００５５】
ここで、ジャンクションボックス８の電源線をＤＣ／ＤＣコンバータ６に接続すると、点ｐ１１の電圧ＶBが３６ボルトに上昇する。従って、アンド回路２１の出力信号が「Ｌ」となり、スイッチＳＷ１がオンとなる。これにより、コンデンサＣ１への充電が開始されることになる。
【００５６】
その後、コンデンサＣ１の端子電圧が上昇し、点ｐ１２の電圧ＶCが所定のレベルに達すると、抵抗Ｒ２２とＲ２４との接続点の電圧が上昇し、アンド回路２１の出力信号が「Ｈ」となり、且つ、アンド回路２２の出力信号が「Ｈ」となる。
【００５７】
これにより、スイッチＳＷ１はオフとなり、且つ、トランジスタＴＲ１がオンとなるので、スイッチＳＷ２のコイルが励磁され、該スイッチＳＷ２がオンとなる。つまり、ジャンクションボックス８の電源線を接続した直後は、抵抗Ｒ１１を介した接続となり、その後、抵抗Ｒ１１を介さない接続に切り換えられる。従って、電源線接続時のアークの発生を防止することができる。
【００５８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６から電源線を切り離す場合において、切り離し直後には、点ｐ１１における電圧ＶBがゼロボルトとなり、且つ、コンデンサＣ１には充電電圧が蓄積されているので（つまり、点ｐ１２の電圧ＶCが高いレベルの電圧となっているので）、アンド回路２３の出力信号が「Ｈ」レベルとなり、スイッチＳＷ３がオンとなる。これにより、コンデンサＣ１に蓄積されている電圧が抵抗Ｒ１２を介して放電され、且つ発光ダイオードＬＥＤ１が点灯する。
【００５９】
その後、暫くすると、点ｐ１２の電圧はゼロボルトとなるので、アンド回路２３の出力は「Ｌ」となり、スイッチＳＷ３はオフとなる。これと共に、発光ダイオードＬＥＤ１は消灯する。こうして、電源線の切り離し時には、コンデンサＣ１に蓄積されている電圧を安全に放電することができるのである。
【００６０】
このようにして、第２の実施形態に係る車両用電源装置２０では、前述した第１の実施形態と同様に、電源線の接続時、及び切り離し時にアークの発生を防止することができるので、メンテナンス作業等を安全に行うことができる。
【００６１】
以上、本発明の車両用電源装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００６２】
例えば、上述した各実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて直流３６ボルトの電圧を直流１２ボルトの電圧に変換する例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の電圧値に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータと、電源回路（高電圧側、または低電圧側）の電源線とを接続する際には、高抵抗回路（抵抗値の高い回路）を介して接続し、その後、低抵抗回路（抵抗値の低い回路）に切り換えられるので、電源線接続時におけるアークの発生を防止することができる。また、電源線を取り外す際には、ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサに充電されている電圧が放電されるので、電源線取り外し時におけるアークの発生を防止することができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータの取り付け時、取り外し時における安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ、及びこれに接続される機器の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】ＤＣ／ＤＣコンバータに３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を接続した直後の電流の流れを示す説明図である。
【図４】ＤＣ／ＤＣコンバータに３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を接続してから、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動したときの電流の流れを示す説明図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータから３６ボルト側の回路、及び１２ボルト側の回路を切り離す際に、コンデンサに蓄積された電圧を放電するときの電流の流れを示す説明図である。
【図６】コンデンサに蓄積された電圧が放電された後の様子を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る車両用電源装置の、ＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図１０】図９に示す各スイッチの動作と、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態との関係を示す対応図である。
【図１１】従来における車両用電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 車両用電源装置
２ 発電機
３ 整流器
４ ３６ボルト負荷
５ ３６ボルトバッテリ
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７，８，９ ジャンクションボックス
１０ １２ボルトバッテリ
１１ １２ボルト負荷
１２ アーク防止回路（アーク防止手段）
１３ 制御回路
２０ 車両用電源装置
２１〜２３ アンド回路
２５ アーク防止回路
２６ 制御回路
３１〜３３ アンド回路
３５ アーク防止回路
３６ 制御回路
６１ ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
Claims (5)
- 電圧変換用のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側に設置される高圧側電源回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータの低圧側に設置される低圧側電源回路と、を有する車両用電源装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記高圧側電源回路との間、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記低圧側電源回路との間の双方にアーク防止手段を設置し、
前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段は、それぞれ、
第１のスイッチと第１の抵抗体との直列接続からなる第１の回路と、
該第１の回路に対して並列接続される第２のスイッチと、
第３のスイッチと第２の抵抗体との直列接続回路からなり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの両端に接続される第２の回路と、を有し、
且つ、前記高圧側電源回路及び前記低圧側電源回路に設けられた各アーク防止手段に共通となる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを接続する際には、前記第１のスイッチをオンとし、その後、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンとし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記各電源回路とを切り離す際には、前記第２のスイッチをオフ、前記第３のスイッチをオンとするべく制御すること
を特徴とする車両用電源装置。 - 前記制御手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端と前記各電源回路の出力端とを接続した後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続端に印加される電圧Ｖ B が第１のしきい値Ｖ th1 以上となったときに、前記第１のスイッチをオンとし、前記電圧Ｖ B と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧Ｖ C との差分が、第２のしきい値Ｖ th2 以下となったときに、前記第１のスイッチをオフとし、且つ、第２のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
- 前記制御手段は、車両のイグニッションがオフとされた際に、前記第２のスイッチをオフとし、その後、前記第３のスイッチをオンとするべく制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用電源装置。
- 前記制御手段は、前記第３のスイッチをオンとした後、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有するコンデンサの端子電圧Ｖｃが第３のしきい値Ｖ th3 以下となったときに、当該第３のスイッチをオフとするべく制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置。
- 前記第３のスイッチがオンとされているときには、これを報知する報知手段を具備したことを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
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