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技術 車両用電力供給システム

出願人 矢崎総業株式会社
発明者 井上広道木下幸祐中川卓也
出願日 2014年9月19日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-191473
公開日 2016年4月25日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-060426
状態 特許登録済
技術分野 車両用電気・流体回路
主要キーワード 電子ヒューズ 分配ボックス メカリレー ラゲッジ メイン電力 コネクタボックス 半導体スイッチングデバイス 車両電源システム
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックス単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる車両用電力供給システムを提供すること。

解決手段

第1のサブ電力分配ボックス(30)には、第1の情報(SG_IG)に基づいて電力供給が制御される第1の電気系統(31、32、33)が配置され、第2のサブ電力分配ボックス(20)には、第2の情報(SG_ACC)に基づいて電力供給が制御される第2の電気系統(21、22、23)が配置され、メイン電力分配ボックス(10)には、第1の電気系統への電力供給をオンオフする第1のリレー(14、11)と、第2の電気系統への電力供給をオンオフする第2のリレー(12、11)とが配置される。

概要

背景

車両上においては、主電源であるオルタネータ発電機)やバッテリーから膨大な数の様々な電装品に対して電源電力を適切に供給する必要がある。また、このような電源電力の供給に用いるシステムにおいては、必要に応じて電力供給オンオフ切り替える機能や、電装品に過大な電流が流れた場合に系統毎に電流を遮断するための機能も搭載する必要がある。

このような車両用電力供給システムに関する従来技術として、例えば特許文献1〜特許文献4の各技術が知られている。

特許文献1においては、車両のオルタネータ及びバッテリーから出力される電源電力を、ジャンクションボックス1を経由して様々な負荷に供給する構成を示している。また、多数の負荷の各々に供給する電力のオンオフを切り替えるために、多数の半導体リレーをジャンクションボックス1の内部に配置している。

特許文献2においては、車両用電力供給システムを示している。すなわち、図1及び図2には、リレーボックス101、ヒューズボックス102、バッテリー104、複数のコネクタボックス、及び様々な電装品が示されており、これらは系統毎に設けられたワイヤハーネスを介して接続されている。

特許文献3においては、車両用のジャンクションボックスを示している。また、図7(B)に示された構成では、電源27の下流にサブ電源分配ボックス12を配置し、その下流にワイヤハーネス30を介して電源分配ボックス5を接続してある。また、サブ電源分配ボックス12の内部に複数のリレーを配置し、電源分配ボックス5の内部に複数のヒューズを配置している。

特許文献4においては、車両電源システムを示している。また、図1に示された構成においては、バッテリ101及びオルタネータ102の出力に第1の電源ボックス110を接続し、その下流に複数の第2の電源ボックス140を接続してある。また、第1の電源ボックス110及び第2の電源ボックス140の内部には、それぞれリレー及び多数のヒューズを配置してある。

概要

大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化をり、以てシステム全体の簡素化をることができる車両用電力供給システムを提供すること。第1のサブ電力分配ボックス(30)には、第1の情報(SG_IG)に基づいて電力供給が制御される第1の電気系統(31、32、33)が配置され、第2のサブ電力分配ボックス(20)には、第2の情報(SG_ACC)に基づいて電力供給が制御される第2の電気系統(21、22、23)が配置され、メイン電力分配ボックス(10)には、第1の電気系統への電力供給をオンオフする第1のリレー(14、11)と、第2の電気系統への電力供給をオンオフする第2のリレー(12、11)とが配置される。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる車両用電力供給システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

メイン電力分配ボックスと、前記メイン電力分配ボックスの下流に接続可能な複数の独立したサブ電力分配ボックスと、を備え、前記各サブ電力分配ボックスの下流に接続される複数の負荷に対してそれぞれ電源電力を供給する車両用電力供給システムであって、前記メイン電力分配ボックスには、第1の情報に基づいて電力供給が制御される第1の電気系統への電力供給をオンオフする第1のリレーと、第2の情報に基づいて電力供給が制御される第2の電気系統への電力供給をオンオフする第2のリレーとが配置された、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項2

請求項1に記載の車両用電力供給システムであって、前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統が配置され、前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第2の電気系統が配置された、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項3

請求項1に記載の車両用電力供給システムであって、前記複数のサブ電力分配ボックスの中のいずれか1つには、前記第1の電気系統と前記第2の電気系統が配置された、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項4

請求項3に記載の車両用電力供給システムであって、前記メイン電力分配ボックスには、第3の情報に基づいて電力供給が制御される第3の電気系統への電力供給をオンオフする第3のリレーが配置され、前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統と前記第2の電気系統が配置され、前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第3のリレーが配置された、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項5

請求項3に記載の車両用電力供給システムであって、前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、半導体で構成されるスイッチング素子を含んでいる、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項6

請求項5に記載の車両用電力供給システムであって、前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、異常発生時に下流への電力供給を遮断する電子ヒューズの機能を有する、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

請求項7

請求項6に記載の車両用電力供給システムであって、前記電子ヒューズは、ヒュージブルリンク遮断特性を有する、ことを特徴とする車両用電力供給システム。

技術分野

0001

本発明は、車両用電力供給システムに関する。

背景技術

0002

車両上においては、主電源であるオルタネータ発電機)やバッテリーから膨大な数の様々な電装品に対して電源電力を適切に供給する必要がある。また、このような電源電力の供給に用いるシステムにおいては、必要に応じて電力供給オンオフ切り替える機能や、電装品に過大な電流が流れた場合に系統毎に電流を遮断するための機能も搭載する必要がある。

0003

このような車両用電力供給システムに関する従来技術として、例えば特許文献1〜特許文献4の各技術が知られている。

0004

特許文献1においては、車両のオルタネータ及びバッテリーから出力される電源電力を、ジャンクションボックス1を経由して様々な負荷に供給する構成を示している。また、多数の負荷の各々に供給する電力のオンオフを切り替えるために、多数の半導体リレーをジャンクションボックス1の内部に配置している。

0005

特許文献2においては、車両用電力供給システムを示している。すなわち、図1及び図2には、リレーボックス101、ヒューズボックス102、バッテリー104、複数のコネクタボックス、及び様々な電装品が示されており、これらは系統毎に設けられたワイヤハーネスを介して接続されている。

0006

特許文献3においては、車両用のジャンクションボックスを示している。また、図7(B)に示された構成では、電源27の下流にサブ電源分配ボックス12を配置し、その下流にワイヤハーネス30を介して電源分配ボックス5を接続してある。また、サブ電源分配ボックス12の内部に複数のリレーを配置し、電源分配ボックス5の内部に複数のヒューズを配置している。

0007

特許文献4においては、車両電源システムを示している。また、図1に示された構成においては、バッテリ101及びオルタネータ102の出力に第1の電源ボックス110を接続し、その下流に複数の第2の電源ボックス140を接続してある。また、第1の電源ボックス110及び第2の電源ボックス140の内部には、それぞれリレー及び多数のヒューズを配置してある。

先行技術

0008

特開2002−51430号公報
特開2005−289375号公報
特開2009−165328号公報
特開2009−220601号公報

発明が解決しようとする課題

0009

車両においては、必要に応じて電力供給のオンオフを切り替える機能を複数系統のそれぞれについて備える必要がある。具体例について説明する。一般的な車両の場合には、エンジンキー、或いはスマートキーの操作に連動してオンオフが切り替わるイグニッションスイッチや、アクセサリースイッチが備わっている。また、イグニッション(IG)スイッチがオンの時にのみ電力が供給される電源系統(第1系統)と、アクセサリACC)スイッチがオンの時にのみ電力が供給される電源系統(第2系統)とが独立した状態で備わっている。

0010

したがって、例えばエンジン始動するためにセルモータを回す時のように、前記第1系統の負荷が大きな電力を必要とする時には、前記第2系統の電力供給を一時的に遮断して、前記第1系統にのみ優先的に電力を供給することも可能になる。これにより、車両のエンジン始動が容易になる。また、イグニッションスイッチがオフになりエンジンが停止している状態であっても、アクセサリースイッチをオンにすることで、前記第2系統の出力側に接続された様々な電装品(例えばカーオーディオ装置)を使用することが可能になる。

0011

ところで、複数の電源系統それぞれには、電源系統への電力供給のオンオフを切り替えるためのリレーを装備しなければならない。第2の電源ボックス140の内部にそれぞれ複数個のリレーを配置する場合、第2の電源ボックス140の数が増えるとシステムに含まれるリレーの総数が非常に多くなってしまう。これにより、電源ボックスの重量やコストが増大してしまう。

0012

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる車両用電力供給システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用電力供給システムは、下記(1)〜(7)を特徴としている。
(1)メイン電力分配ボックスと、
前記メイン電力分配ボックスの下流に接続可能な複数の独立したサブ電力分配ボックスと、
を備え、
前記各サブ電力分配ボックスの下流に接続される複数の負荷に対してそれぞれ電源電力を供給する車両用電力供給システムであって、
前記メイン電力分配ボックスには、第1の情報に基づいて電力供給が制御される第1の電気系統への電力供給をオンオフする第1のリレーと、第2の情報に基づいて電力供給が制御される第2の電気系統への電力供給をオンオフする第2のリレーとが配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(2) 上記(1)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統が配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第2の電気系統が配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(3) 上記(1)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中のいずれか1つには、前記第1の電気系統と前記第2の電気系統が配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(4) 上記(3)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記メイン電力分配ボックスには、第3の情報に基づいて電力供給が制御される第3の電気系統への電力供給をオンオフする第3のリレーが配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統と前記第2の電気系統が配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第3のリレーが配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(5) 上記(3)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、半導体で構成されるスイッチング素子を含んでいる、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(6) 上記(5)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、異常発生時に下流への電力供給を遮断する電子ヒューズの機能を有する、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(7) 上記(6)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記電子ヒューズは、ヒュージブルリンク遮断特性を有する、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。

0014

上記(1)の構成の車両用電力供給システムによれば、大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる。すなわち、リレーを前記メイン電力分配ボックスの内部にまとめて配置し、前記サブ電力分配ボックスの内部からリレーを排除してリレーの総数を減らすことで、電力分配ボックスの単純化を図ることができ、小型化も可能になる。電力分配ボックスが単純化された結果、車両用電力供給システム全体の構成が簡素化される。
上記(2)の構成の車両用電力供給システムによれば、大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる。すなわち、前記第1のサブ電力分配ボックスに複数の電気系統を内蔵する必要がなく、前記第2のサブ電力分配ボックスに複数の電気系統を内蔵する必要もない。したがって、これらのリレーを前記メイン電力分配ボックスの内部にまとめて配置し、前記第1のサブ電力分配ボックス及び前記第2のサブ電力分配ボックスの内部からリレーを排除してリレーの総数を減らすことで、電力分配ボックスの単純化を図ることができ、小型化も可能になる。電力分配ボックスが単純化された結果、車両用電力供給システム全体の構成が簡素化される。
上記(3)及び(4)の構成の車両用電力供給システムによれば、リレーを前記メイン電力分配ボックスの内部にまとめて配置し、前記サブ電力分配ボックスの内部からリレーを排除してリレーの総数を減らすことで、電力分配ボックスの単純化を図ることができ、小型化も可能になる。
上記(5)の構成の車両用電力供給システムによれば、前記第1のリレー及び前記第2のリレーの少なくとも一方を半導体を用いて構成するので、高速オンオフ動作が可能になる。また、ヒューズの代わりに利用することも可能になる。
上記(6)の構成の車両用電力供給システムによれば、前記第1のリレー及び前記第2のリレーの少なくとも一方が電子ヒューズの機能を有するので、搭載するヒューズの総数を減らして小型化することが可能になる。
上記(7)の構成の車両用電力供給システムによれば、前記第1のリレー及び前記第2のリレーの少なくとも一方がヒュージブルリンクと同等の機能を有するので、機械的なヒュージブルリンクを排除することが可能になる。また、電流の遮断特性を精密に制御できるので、ワイヤハーネスを構成する電線の径に余裕を持たせる必要がなくなり、更なる細径化が可能になる。

発明の効果

0015

本発明の車両用電力供給システムによれば、大幅なコスト上昇を伴うことなく、電源ボックスの単純化を図り、以てシステム全体の簡素化を図ることができる。

0016

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の実施形態の車両用電力供給システムの構成を示すブロック図である。
図2は、メイン電力分配ボックスの動作に関するメインフローを表すフローチャートである。
図3は、図2のS13の詳細を示すフローチャートである。
図4は、図2のS14の詳細を示すフローチャートである。
図5は、本発明の特徴を含まない一般的な構成の車両用電力供給システムの構成を示すブロック図である。
図6(A)は、本発明の実施形態のメイン電力分配ボックスの外観の具体例を表す斜視図、図6(B)は一般的な構成のマルチFLブロックの外観の具体例を表す斜視図である。
図7は、本発明の実施形態の車両用電力供給システムの変形例の構成を示すブロック図である。
図8は、本発明の実施形態の車両用電力供給システムの別の変形例の構成を示すブロック図である。

実施例

0018

本発明の車両用電力供給システムに関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

0019

<システムの構成例>
<システム全体の概要の説明>
本発明の実施形態の車両用電力供給システムの構成を図1に示す。図1に示した車両用電力供給システムは、車両上の様々な負荷(電装品)に対して電源電力を供給するための主要な構成要素として、メイン電力分配ボックス10と、3つのサブ電力分配ボックス20、30、及び40とを備えている。

0020

尚、メイン電力分配ボックス10は例えば車両のエンジンルーム内に配置され、サブ電力分配ボックス20は車両のダッシュボード左端近傍に配置され、サブ電力分配ボックス30は車両のダッシュボードの右端近傍に配置され、サブ電力分配ボックス40は車両のラゲッジ空間(荷物室)に配置されている。つまり、メイン電力分配ボックス10と、サブ電力分配ボックス20、30、及び40とが互いに距離の離れた箇所にそれぞれ配置され、これらの間はワイヤハーネスを介して電気的に接続されている。

0021

車両の主電源であるオルタネータ51及び車上バッテリー52の出力端子が、電源ライン53を経由してメイン電力分配ボックス10の入力側電源ライン18と接続されている。なお、電源ライン53等の配線については、大電流を流すことができるように、電線の代わりにバスバーを利用する場合もある。

0022

メイン電力分配ボックス10の複数の出力側電源ライン15、16、及び17が、それぞれ幹線ワイヤハーネス60の電線61、62、及び63を介して、サブ電力分配ボックス20、40、及び30と接続されている。

0023

また、サブ電力分配ボックス20の出力端子群23には、ワイヤハーネス71を経由して、アクセサリ(ACC)系の各種負荷が接続される。サブ電力分配ボックス30の出力端子群33には、ワイヤハーネス72を経由してイグニッション(IG1)系の各種負荷が接続される。サブ電力分配ボックス40の出力端子群43には、ワイヤハーネス73を経由してイグニッション(IG2)系の各種負荷が接続される。

0024

図1に示した車両用電力供給システムにおいては、様々な負荷に対して電力を供給する電気系統として、イグニッション(IG1)系、アクセサリ(ACC)系、及びイグニッション(IG2)系の3種類が備わっている。

0025

イグニッション(IG1)系は、車両のイグニッションスイッチのオンオフに連動して電力供給が制御される系統であり、イグニッションスイッチのオンオフを表すイグニッション系信号SG_IG1に従って制御される。アクセサリ(ACC)系は、車両のアクセサリスイッチのオンオフに連動して電力供給が制御される系統であり、アクセサリスイッチのオンオフを表すアクセサリ系信号SG_ACCに従って制御される。イグニッション(IG2)系は、車両のイグニッションスイッチのオンオフに連動して電力供給が制御される系統であり、イグニッションスイッチのオンオフを表すイグニッション系信号SG_IG2に従って制御される。

0026

例えば、運転者がエンジンキー或いはスマートキーを操作してエンジンを始動しようとする場合には、イグニッションスイッチがオンになり、セルモータ等の、イグニッション系の負荷に対してのみ電力供給を行うことで、円滑なエンジン始動を実現できる。また、例えば車載オーディオ装置等のアクセサリ系の負荷については、エンジン始動時のように特殊な状態でない限り、エンジンの動作状態やオルタネータの動作状態とは無関係に、アクセサリスイッチがオンの時に電力供給を行うことができる。また、比較的大きな電源電力を消費する負荷については、オルタネータ系に接続し、例えばオルタネータ51が発電している場合に限り負荷に電力を供給するように制御することで車上バッテリー52の負担を軽減することができる。

0027

図1に示した構成においては、車両に備わった電子制御ユニット(ECU)55の出力から、イグニッション(IG1)系信号SG_IG1、アクセサリ系信号SG_ACC、及びイグニッション(IG2)系信号SG_IG2がメイン電力分配ボックス10に入力される。したがって、メイン電力分配ボックス10は、イグニッション(IG1)系信号SG_IG1、アクセサリ系信号SG_ACC、及びイグニッション(IG2)系信号SG_IG2に従って、3種類の電気系統を個別に制御することができる。

0028

<メイン電力分配ボックス10の構成>
図1に示すように、メイン電力分配ボックス10の内部には、マイクロコンピュータ(CPU)11と、複数の半導体スイッチングデバイス12、13、及び14とが備わっている。本実施形態では、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14としてIPD(Intelligent Power Device)を採用している。図示しないが、これらのIPDは、パワーMOSFETのようなスイッチング素子の他に、ゲートドライバ出力電流監視機能、各種保護機能などを内蔵している。

0029

マイクロコンピュータ11は、予め組み込まれているプログラムを実行することにより、メイン電力分配ボックス10に必要とされる様々な機能を実現するための処理を行う。具体的には、マイクロコンピュータ11は、電子制御ユニット(ECU)55が出力する信号SG_IG1、SG_ACC、SG_IG2の状態に応じて、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14のオンオフをそれぞれ制御する。これにより、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14を半導体リレーとして機能させる。

0030

また、マイクロコンピュータ11は、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14の各々の出力に流れる負荷電流の大きさを常時監視し、特別な保護が必要な状態を検出した場合に各回路の出力電流を遮断する。これにより、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14を半導体ヒューズとして機能させる。また、メイン電力分配ボックス10が主電源であるオルタネータ51及び車上バッテリー52の直下に配置されているので、ヒュージブルリンク(FL)と同等の電流遮断特性が得られるように、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14を制御する。

0031

例えば、負荷における故障短絡などの発生により、過大な電流が流れた場合であっても、通常は故障が生じた負荷に近い位置に存在するヒューズが回路を直ちに遮断するため、過電流が長時間にわたって流れることはなく、メイン電力分配ボックス10内の回路を遮断する必要はない。しかし、何らかの原因により大電流が長時間流れると、幹線ワイヤハーネス60等の発熱により著しく温度が上昇し、焼損火災等の問題が生じる可能性がある。したがって、メイン電力分配ボックス10の内部では、著しい温度上昇が発生するような条件を満たした場合、つまり長時間にわたって過電流が流れた場合にのみ電流を遮断する。これがヒュージブルリンクの機能である。

0032

つまり、メイン電力分配ボックス10の内部には、イグニッション(IG1)系、アクセサリ系、及びイグニッション(IG2)系のそれぞれについて、半導体リレーの機能と、ヒュージブルリンクの機能とが一体化した状態で組み込まれている。また、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14がヒュージブルリンクと同等の機能を果たすので、従来のヒュージブルリンクをメイン電力分配ボックス10に配置する必要はない。

0033

<サブ電力分配ボックス20、30、40の構成>
図1に示すように、サブ電力分配ボックス20は、分岐回路21、ヒューズ群22、及び出力端子群23を備えている。すなわち、電線61からサブ電力分配ボックス20に供給される電源電力は、分岐回路21で負荷毎に分配され、負荷毎に設けられたヒューズ群(22)の一つ及び出力端子群(23)の一つを通り、ワイヤハーネス71を経由してアクセサリ(ACC)系の各負荷に供給される。

0034

同様に、サブ電力分配ボックス30は、分岐回路31、ヒューズ群32、及び出力端子群33を備えている。すなわち、電線63からサブ電力分配ボックス30に供給される電源電力は、分岐回路31で負荷毎に分配され、負荷毎に設けられたヒューズ群(32)の一つ及び出力端子群(33)の一つを通り、ワイヤハーネス72を経由してイグニッション(IG1)系の各負荷に供給される。

0035

また、サブ電力分配ボックス40は、分岐回路41、ヒューズ群42、及び出力端子群43を備えている。すなわち、電線62からサブ電力分配ボックス40に供給される電源電力は、分岐回路41で負荷毎に分配され、負荷毎に設けられたヒューズ群(42)の一つ及び出力端子群(43)の一つを通り、ワイヤハーネス73を経由してイグニッション(IG2)系の各負荷に供給される。

0036

<システムの特徴的な動作>
<メインフローの説明>
メイン電力分配ボックス10の動作に関するメインフローを図2に示す。すなわち、メイン電力分配ボックス10内のマイクロコンピュータ11が図2に示す処理をメインフローとして実行する。

0037

マイクロコンピュータ11に供給される電源がオンになると、マイクロコンピュータ11はステップS11で初期化を実行する。例えば、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14を全てオフに制御する。また、制御用の各種フラグやパラメータを初期化する。

0038

ステップS12では、マイクロコンピュータ11は、電子制御ユニット(ECU)55から入力されるアクセサリ系信号SG_ACC、イグニッション(IG2)系信号SG_IG2、イグニッション(IG1)系信号SG_IG1の各々の最新の状態を把握する。

0039

ステップS13では、マイクロコンピュータ11は、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14のそれぞれを半導体リレーとして機能させための制御を実行する。すなわち、S12で入力した信号SG_ACC、SG_IG2、SG_IG1の各々の状態に従い、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14のオンオフをそれぞれ制御する。詳細な処理の内容については後で説明する。

0040

ステップS14では、マイクロコンピュータ11は、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14のそれぞれをヒュージブルリンク(FL)として機能させるための制御を実施する。すなわち、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14のそれぞれを流れる電流の大きさを監視して、FLの遮断すべき条件を満たした時に電流を遮断する。詳細な処理の内容については後で説明する。

0041

<IPDのオンオフ制御の説明>
図2のステップS13、すなわち「IPDのオンオフ制御」の詳細を図3に示す。図3の処理について以下に説明する。

0042

ステップS21では、マイクロコンピュータ11は、電子制御ユニット(ECU)55から入力されたイグニッション(IG1)系信号SG_IG1のオンオフ(H/L)の変化を検出したか否かを識別する。変化を検出した場合はS22に進み、変化がない時にはS23に進む。

0043

ステップS22では、マイクロコンピュータ11は、最新のイグニッション(IG1)系信号SG_IG1のオンオフに従って、イグニッション(IG1)系のIPDである半導体スイッチングデバイス14のオンオフを切り替える。つまり、SG_IG1がオンになった時には半導体スイッチングデバイス14をオフからオンに切り替え、SG_IG1がオフになった時には半導体スイッチングデバイス14をオンからオフに切り替える。但し、後述するヒュージブルリンクがイグニッション(IG1)系の電流を遮断したことを表すフラグがセットされている時には、半導体スイッチングデバイス14のオフ状態を継続する。

0044

ステップS23では、マイクロコンピュータ11は、電子制御ユニット(ECU)55から入力されたアクセサリ系信号SG_ACCのオンオフ(H/L)の変化を検出したか否かを識別する。変化を検出した場合はS24に進み、変化がない時にはS25に進む。

0045

ステップS24では、マイクロコンピュータ11は、最新のアクセサリ系信号SG_ACCのオンオフに従って、ACC系のIPDである半導体スイッチングデバイス12のオンオフを切り替える。つまり、SG_ACCがオンになった時には半導体スイッチングデバイス12をオフからオンに切り替え、SG_ACCがオフになった時には半導体スイッチングデバイス12をオンからオフに切り替える。但し、後述するヒュージブルリンクがACC系の電流を遮断したことを表すフラグがセットされている時には、半導体スイッチングデバイス12のオフ状態を継続する。

0046

ステップS25では、マイクロコンピュータ11は、電子制御ユニット(ECU)55から入力されたイグニッション(IG2)系信号SG_IG2のオンオフ(H/L)の変化を検出したか否かを識別する。変化を検出した場合はS26に進み、変化がない時にはこの処理を終了する。

0047

ステップS26では、マイクロコンピュータ11は、最新のイグニッション(IG2)系信号SG_IG2のオンオフに従って、イグニッション(IG2)系のIPDである半導体スイッチングデバイス13のオンオフを切り替える。つまり、SG_IG2がオンになった時には半導体スイッチングデバイス13をオフからオンに切り替え、SG_IG2がオフになった時には半導体スイッチングデバイス13をオンからオフに切り替える。但し、後述するヒュージブルリンクがイグニッション(IG2)系の電流を遮断したことを表すフラグがセットされている時には、半導体スイッチングデバイス13のオフ状態を継続する。

0048

<IPDのFL制御の説明>
図2のステップS14、すなわち「IPDのFL制御」の詳細を図4に示す。図4に示す処理には、「IG1系FL処理」Pig1と、「ACC系FL処理」Paccと、「IG2系FL処理」Pig2とが含まれている。すなわち、イグニッション(IG1)系に対してヒュージブルリンクの機能を実現するのがPig1であり、アクセサリ系に対してヒュージブルリンクの機能を実現するのがPaccであり、イグニッション(IG2)系に対してヒュージブルリンクの機能を実現するのがPig2である。

0049

「IG1系FL処理」Pig1について以下に説明する。
ステップS31では、マイクロコンピュータ11は、イグニッション(IG1)系のIPDである半導体スイッチングデバイス14の出力電流(負荷電流)Cur_IG1の瞬時値を取得して内部メモリに記憶する。

0050

ステップS32では、マイクロコンピュータ11は、内部メモリ上に保持されている各時点でサンプリングされた出力電流Cur_IG1の瞬時値群を用いて、電流の平均値を算出する。

0051

ステップS33では、マイクロコンピュータ11は、S32で算出した電流の平均値と事前に定めた電流閾値Cig1_maxとを比較して、電流を遮断すべきか否かを識別する。「検出した電流の平均値≦Cig1_max」であれば次のPaccに進み、「検出した電流の平均値>Cig1_max」であれば次のS34に進む。

0052

なお、使用する電流閾値Cig1_maxについては、マイクロコンピュータ11内部のROM上に、あるいは外部の不揮発性メモリ(図示せず)上に定数として登録しておく。この電流閾値Cig1_maxについては、電線63の導体断面積等の特性と、イグニッション(IG1)系に接続する各種負荷の消費電流の総和の最大値等に基づいて事前に決定される。

0053

ステップS34では、マイクロコンピュータ11は、イグニッション(IG1)系のIPDである半導体スイッチングデバイス14をオフに切り替えて、イグニッション(IG1)系の電流を遮断する。また、次のステップS35では、マイクロコンピュータ11は、イグニッション(IG1)系のFLが電流を遮断した状態であることを表すフラグをセットする。

0054

一方、図4の「ACC系FL処理」Paccにおいては、マイクロコンピュータ11は、ACC系を処理対象として、上記の「IG1系FL処理」Pig1と同様の処理を実行する。「ACC系FL処理」Paccで使用する電流の閾値については、電線61の導体の断面積等の特性や、ACC系に接続する各種負荷の消費電流の総和の最大値等に基づいて事前に決定される。

0055

「IG2系FL処理」Pig2においても、マイクロコンピュータ11は、IG2系を処理対象として、上記の「IG1系FL処理」Pig1と同様の処理を実行する。「IG2系FL処理」Pig2で使用する電流の閾値については、電線62の導体の断面積等の特性や、IG2系に接続する各種負荷の消費電流の総和の最大値等に基づいて事前に決定される。

0056

<本発明の特徴的な構成と一般的な構成との比較>
<一般的な構成の説明>
本発明の特徴を含まない一般的な構成の車両用電力供給システムの構成を図5に示す。
図5に示した車両用電力供給システムにおいては、オルタネータ51の下流にマルチFLブロック81が接続されている。このマルチFLブロック81の内部には、3個のヒュージブルリンク81a、81b、及び81cが含まれている。

0057

3個のヒュージブルリンク81a、81b、及び81cの出力端は、それぞれワイヤハーネスの電線82、83、84を介して下流に配置したジャンクションボックス(J/B)85、86、及び87と接続されている。

0058

ジャンクションボックス85、86、及び87のそれぞれの内部には、イグニッション(IG1)系と、アクセサリ(ACC)系の電気系統が含まれている。ジャンクションボックス85の内部には、独立した電気系統毎に、負荷側への電力供給のオンオフを切り替えるための複数のリレー(IG1_RLY,ACC_RLY)と、負荷毎に割り当てられた多数のヒューズとが備わっている。他のジャンクションボックス86及び87についても同様である。
<2つの構成の対応関係及び違いの説明>
図1に示した本発明の車両用電力供給システムと図5に示した構成とを対比する場合には、図1中のメイン電力分配ボックス10と、図5中のマルチFLブロック81とを対応付けることができ、更に図1中のサブ電力分配ボックス20、30、及び40と、図5中のジャンクションボックス85、86、及び87とを対応付けることができる。但し、両者の間に次に説明するような違いがある。

0059

(違い1)図1の構成では、メイン電力分配ボックス10の内部に半導体リレーとヒュージブルリンクの機能とが含まれているが、図5の構成ではマルチFLブロック81にヒュージブルリンクのみが備わっている。

0060

(違い2)図1の構成では、サブ電力分配ボックス20、30、及び40の中にそれぞれ単一の電気系統(IG1、ACC、IG2のいずれか)だけが含まれているが、図5の構成では各ジャンクションボックス85、86、及び87に複数の電気系統が含まれている。

0061

(違い3)図5の構成では、各ジャンクションボックス85、86、及び87の中に各系統をオンオフするための複数のリレーと多数のヒューズとが備わっているが、図1の構成では、サブ電力分配ボックス20、30、及び40の中にリレーは含まれていない。

0062

(違い4)図1の構成ではメイン電力分配ボックス10中のリレーの総数が3個であるが、図5の構成ではジャンクションボックス85、86、及び87内のリレーの総数が2倍以上に増えている。

0063

(違い5)図5の構成では機械式のリレー及び機械式のヒュージブルリンクを用いているが、図1の構成では半導体スイッチング素子を用いてリレーとヒュージブルリンクの機能を一体化してある。

0064

<本発明の構成の利点>
(利点1) 上記(違い2)で説明したように、サブ電力分配ボックス20、30、及び40の中にそれぞれ単一の電気系統(IG1、ACC、IG2のいずれか)だけが含まれているので、幹線ワイヤハーネス60の各電線61、62、63に流れる電流の最大値が小さくなる。これにより、電線61、62、63の細径化が可能になる。更に、上記(違い4)に記載の通り、従来、下流側のサブ電力分配ボックスに配置されていたリレーを上流側のメイン電力分配ボックスに移動して、上流側のメイン電力分配ボックスにリレーを集約しつつ下流側のサブ電力分配ボックスからリレーを無くした結果、下流側のサブ電力分配ボックスそれぞれにリレーを設けることがなくなるため、電気系統毎に電流供給のオンオフを制御するリレーの総数を大幅に削減できる。

0065

(利点2)半導体リレーは機械式リレーと比べて高価であるため、リレーの総数が多くなる場合にはコストの観点から半導体リレーを採用しにくい。しかし、上記(利点1)のようにリレーの総数が少ない場合には、半導体リレーを採用してもコストの上昇を抑制できる。また、電力供給のオンオフを制御するリレーの総数が減るため、これらのリレーをメイン電力分配ボックス10の内部にまとめて配置し、サブ電力分配ボックス20,30,40の内部からリレーを排除してサブ電力分配ボックスの単純化を図ることができ、サブ電力分配ボックスの小型化も可能になる。サブ電力分配ボックスの構成が単純化された結果、車両用電力供給システム全体の構成が簡素化される。

0066

(利点3)半導体スイッチング素子を用いてヒュージブルリンクを構成しているので、機械式のヒュージブルリンクと比べて電流遮断特性のばらつきが小さくなり、高精度の遮断制御が可能になる。これにより、幹線ワイヤハーネス60の電線61〜63の太さに大きな余裕を持たせる必要がなくなり、電線の細径化が可能になる。

0067

(利点4) 上記(違い5)の通り、半導体スイッチング素子を用いてリレーとヒュージブルリンクの機能を一体化しているので、装置全体容積を削減できる。リレーの総数を削減したことも装置全体の容積の大幅な削減に繋がる。

0068

<外観の具体例の説明>
図1に示したメイン電力分配ボックス10の外観の具体例を図6(A)に示す。また、図5に示したマルチFLブロック81の外観の具体例を図6(B)に示す。

0069

図6(A)に示したメイン電力分配ボックス10は、電気系統毎に電流供給のオンオフを切り替えるリレーとヒュージブルリンクの機能との両方を装備しているにもかかわらず、図6(B)に示したマルチFLブロック81と同じ程度の大きさを有している。また、図示しないが、各サブ電力分配ボックス20、30、及び40の外観については、リレーを搭載しない分だけ図5の構成と比べて小型化される。

0070

<変形例の説明>
ここまで説明した本発明の実施形態では、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14にリレーの機能とヒュージブルリンクの機能とを持たせる構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。図7に示すように、半導体スイッチングデバイス12、13、及び14それぞれを、直列に接続されたメカリレー112a、113a、114aとヒュージブルリンク112b、113b、114bに置き換えて、リレーの機能とヒュージブルリンクの機能とを実現してもよい。

0071

また、本発明の実施形態では、各サブ電力分配ボックス20、30、40それぞれに一つの電気系統(イグニッション(IG1)系、アクセサリ(ACC)系、及びイグニッション(IG2)系)を配置する構成について説明した。本発明は、この構成に限定されない。図8に示すように、一つのサブ電力分配ボックス30に複数の電気系統(イグニッション(IG1)系、及びイグニッション(IG2)系)を配置する構成であってもよい。この構成であっても、幹線ワイヤハーネス60の各電線61、62、63に流れる電流の最大値が小さくなる。これにより、電線61、62、63の細径化が可能になる。さらには、図8に示すように、あるサブ電力分配ボックス30に複数の電気系統(イグニッション(IG1)系、及びイグニッション(IG2)系)を配置し、別のサブ電力分配ボックス20に一つの電気系統(アクセサリ(ACC)系)を配置するようにして、サブ電力分配ボックス毎に配置する電気系統の数を異なるようにしてもよい。

0072

ここで、上述した本発明に係る車両用電力供給システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下(1)〜(7)に簡潔に纏めて列記する。
(1)メイン電力分配ボックス(10)と、
前記メイン電力分配ボックスの下流に接続可能な複数の独立したサブ電力分配ボックス(20、30、40)と、
を備え、
前記各サブ電力分配ボックスの下流に接続される複数の負荷に対してそれぞれ電源電力を供給する車両用電力供給システムであって、
前記メイン電力分配ボックスには、第1の情報(SG_IG1)に基づいて電力供給が制御される第1の電気系統(31、32、33)への電力供給をオンオフする第1のリレー(半導体スイッチングデバイス14、マイクロコンピュータ11)と、第2の情報(SG_ACC)に基づいて電力供給が制御される第2の電気系統(21、22、23)への電力供給をオンオフする第2のリレー(半導体スイッチングデバイス12、マイクロコンピュータ11)とが配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(2) 上記(1)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統が配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第2の電気系統が配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(3) 上記(1)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中のいずれか1つには、前記第1の電気系統(31、32、33)と前記第2の電気系統(41、42、43)が配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(4) 上記(3)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記メイン電力分配ボックスには、第3の情報(SG_ACC)に基づいて電力供給が制御される第3の電気系統(21、22、23)への電力供給をオンオフする第3のリレー(半導体スイッチングデバイス12、マイクロコンピュータ11)が配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第1のサブ電力分配ボックスには、前記第1の電気系統と前記第2の電気系統が配置され、
前記複数のサブ電力分配ボックスの中の第2のサブ電力分配ボックスには、前記第3のリレーが配置された、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(5) 上記(3)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、半導体で構成されるスイッチング素子(半導体スイッチングデバイス12、13、14)を含んでいる、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(6) 上記(5)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記第1のリレー、前記第2のリレー、及び前記第3のリレーの少なくとも1つが、異常発生時に下流への電力供給を遮断する電子ヒューズの機能を有する、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。
(7) 上記(6)に記載の車両用電力供給システムであって、
前記電子ヒューズは、ヒュージブルリンクの遮断特性を有する、
ことを特徴とする車両用電力供給システム。

0073

10メイン電力分配ボックス
11マイクロコンピュータ
12,13,14半導体スイッチングデバイス
15,16,17出力側電源ライン
18入力側電源ライン
20,30,40 サブ電力分配ボックス
21,31,41分岐回路
22,32,42ヒューズ群
23,33,43出力端子群
51オルタネータ
52 車上バッテリー
53電源ライン
55電子制御ユニット(ECU)
60幹線ワイヤハーネス
61,62,63電線
71,72,73 ワイヤハーネス
SG_IG1イグニッション(IG1)系信号
SG_ACCアクセサリ系信号
SG_IG2 イグニッション(IG2)系信号

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