JP2001145333A - 車両の給電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＣ−ＤＣコンバータの常時駆動を避けて高
効率の電力供給を行いながら、低電圧バッテリーの負担
を減らしてその小型化を図る。 【解決手段】 高電圧バッテリー１２を含む高電圧直流
電源と低電圧用負荷との間に電圧降下用のＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２０が介在する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の
下流側に設けられた低電圧バッテリー１４がコンバータ
停止時に低電圧要負荷に対して電力供給を行う。ＥＣＵ
３０は、原則としてエンジン停止時にはＤＣ−ＤＣコン
バータ２０を停止させるが、エンジン停止時でも搭乗者
の存在を検出する信号が入力された場合にはＤＣ−ＤＣ
コンバータ２０を強制作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの車両
に搭載される電源（オルタネータやバッテリー）から各
電装品等の電気的負荷に対して電力を供給するための給
電回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両装備の電子化は目覚ましく、
車両に搭載される電気負荷も多様化している。例えばス
テアリング装置やブレーキ装置をはじめとするアクチュ
エータ類の電動化も検討が進められている。しかし、か
かる車載アクチュエータは使用電圧が高いため、現行の
低電圧電源では対応が困難である。そこで、従来の低電
圧電源よりも出力電圧の高い高電圧電源（例えば36Ｖ電
源）を車両に搭載する構想が進められている。その回路
案の一例を図３に示す。

【０００３】図示のオルタネータ１０は、エンジン動力
を利用して交流電圧を生成する交流発電機と、その出力
電圧を直流電圧に変換する整流回路とを具備し、この整
流回路から高電圧（例えば42Ｖ電圧）の直流電力を出力
する。その電力は、そのまま高電圧用負荷（例えば使用
電圧が42Ｖの負荷）に供給されるとともに、余剰分が高
電圧バッテリー（例えば36Ｖバッテリー）に蓄えられ
る。

【０００４】一方、従来から車載されている低電圧用負
荷（例えば使用電圧が14Ｖの負荷）への電力供給は、前
記オルタネータ１０や高電圧バッテリー１２の高電圧直
流電源からＤＣ−ＤＣコンバータ２０を経由して行われ
る。このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、前記高電圧直流
電源の出力電圧をインバータで一旦交流電圧に変換し、
これを変圧してから直流電圧に戻すものであり、このＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２０によって電圧を例えば42Ｖから
14Ｖまで降下させることが可能である。

【０００５】しかし、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０に
設けられるインバータは、パワースイッチ素子を高周波
数でオンオフさせるものであるため、その駆動に要する
電力は少なくない。従って、エンジン停止時に必要な暗
電流（具体的には各種ＥＣＵや時計、オーディオのメモ
リバックアップなど）を供給するために当該エンジン停
止時にもＤＣ−ＤＣコンバータ２０を駆動するとなる
と、効率が著しく低下し、最悪の場合には高電圧バッテ
リー１２が上がってしまう。

【０００６】そこで、図示の回路案では、前記ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２０の下流側に従来から用いられているバ
ッテリーと同様の低電圧バッテリー（例えば12Ｖバッテ
リー）１４が設けられ、ここで余剰の低電圧電力が蓄え
られる構成となっている。この低電圧バッテリー１４の
設置により、エンジン停止時にはＤＣ−ＤＣコンバータ
２０を停止させたまま、前記低電圧バッテリー１４から
低電圧用負荷に必要な暗電流を供給することが可能にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記図３に示した回路
案では、高電圧バッテリー１２と低電圧バッテリー１４
とを併用するため、その設置に多大なスペースを要す
る。従って、これらのバッテリー、特に低電圧バッテリ
ー１４については小型化が求められる。かかる小型化を
実現するためには、当該低電圧バッテリー１４の使用を
極力減らし（理想的にはエンジン停止時での暗電流の供
給のみに限定し）、それ以外の低電圧供給は高電圧電源
からＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介して行うようにする
ことが望まれる。

【０００８】しかし、前記暗電流以外にも、エンジン停
止時に低電圧負荷への電力供給が必要とされる場合があ
る。例えば、搭乗時にドアロックを解除するためモータ
を作動させたり、車室内で一時的にルームランプを点灯
させたりする場合である。かかる電力供給時にはエンジ
ン及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０が停止しているため
に、当該電力を低電圧バッテリー１４から供給せざるを
得ず、これが低電圧バッテリー１４の妨げとなる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、低電圧
バッテリーの設置によりＤＣ−ＤＣコンバータの常時駆
動を避けて高い効率を維持しながら、前記低電圧バッテ
リーの負担を抑えてその小型化を図ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、高電圧バッテリーを含む高電
圧直流電源とその出力電圧よりも使用電圧の低い低電圧
用負荷との間に電圧降下用のＤＣ−ＤＣコンバータを介
設し、このＤＣ−ＤＣコンバータの下流側に、当該ＤＣ
−ＤＣコンバータの停止時に低電圧用負荷に必要電力を
供給する低電圧バッテリーを設けるとともに、原則とし
てエンジン停止時には前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止
させ、かつ、当該エンジン停止時であっても搭乗者の存
在を検出する信号が入力された場合には前記ＤＣ−ＤＣ
コンバータを強制作動させる制御手段を備えたものであ
る。

【００１１】この回路によれば、原則的にエンジン停止
時にはＤＣ−ＤＣコンバータの作動が停止し、暗電流な
どの供給は低電圧バッテリーから行われるため、ＤＣ−
ＤＣコンバータを常時駆動する場合よりも必要電力は大
幅に削減される。しかも、前記エンジン停止時に搭乗者
の存在を検出する信号が制御手段に入力された場合に
は、ＤＣ−ＤＣコンバータが強制作動し、このＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータから低電圧用負荷へ電力供給が行われるた
め、その分低電圧バッテリーの負担が軽減され、当該バ
ッテリーの小型化が図れる。かかる電力供給は一時的な
ものであるため、ＤＣ−ＤＣコンバータを常時駆動する
場合よりも必要電力を大幅に削減できることに変わりは
ない。

【００１２】具体的に、前記制御手段としては、エンジ
ン停止時にドアオープン指令信号が入力された場合に前
記ＤＣ−ＤＣコンバータを強制作動させるものが好適で
ある。かかる制御によれば、ドアロックを解除するため
のモータへの電力供給も、高電圧直流電源からＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを経由するルートで行うことができ、その
分低電圧バッテリーの負担を削減できる。

【００１３】この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを強制作
動させてから所定時間が経過した後に当該ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの強制作動制御を停止させるようにすること
が、より好ましい。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ
が必要以上に駆動され続けることを防止できる。また、
かかる強制作動制御を停止させても、その停止までにあ
るいは停止後にエンジンが始動すれば、その時点から原
則通りにＤＣ−ＤＣコンバータの駆動が行われるため、
低電圧バッテリーの負担削減効果は十分に維持される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態にか
かる車両の給電回路を示したものである。なお、この回
路において前記図３に示した回路と同一の部分には当該
図３と同じ参照符を付し、その説明を省略する。

【００１５】図示の回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
０にコンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット；
制御手段）３０から制御信号が入力される。このＥＣＵ
３０には、キーレススイッチから送信されるドア開閉信
号が入力されるようになっている。このドア開閉信号に
基づき、ＥＣＵ３０は、次のような制御を行う。

【００１６】 原則として、エンジン作動時にはＤＣ
−ＤＣコンバータ２０を作動させ、エンジン停止時には
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を停止させる。

【００１７】 エンジン停止時であっても、前記キー
レススイッチからドアオープンの指令信号が入力された
場合には、その入力時点から所定時間が経過するまで、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を作動させる強制作動制御を
行う。

【００１８】図２に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の回
路構成を示す。

【００１９】このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、高周波
トランス２１、パワースイッチ素子２２、ドライブ回路
２４、制御回路２６、及び平滑回路２８を備えている。

【００２０】パワースイッチ素子２２は、コンバータ入
力端子（高電圧側端子）と高周波トランス２１の一次側
コイルとの間に設けられ、両者間を通電するオン状態と
遮断するオフ状態とに切換えられるものである。

【００２１】ドライブ回路２４は、制御回路２６から入
力される制御信号に応じて前記パワースイッチ素子２２
をオンオフするものであり、このパワースイッチ素子２
２とともにＤＣ−ＡＣ変換部（インバータ）を構成す
る。このインバータにより生成されたパルス電圧が高周
波トランス２１の一次側コイルに供給されることによ
り、同トランス２１の二次側コイルには変圧された交流
電圧が発生する。

【００２２】この交流電圧は平滑回路２８により平滑化
されて直流電圧に変換され、コンバータ出力端子から出
力される。

【００２３】制御回路２６は、前記平滑回路２８からの
出力電圧と、前記ＥＣＵ３０から入力される制御信号
（オンオフ指令信号）とに基づき、前記ドライブ回路２
４によるパワースイッチ素子２２の駆動を制御するもの
である。具体的に、ＥＣＵ３０からオン指令信号が入力
された場合には、１４Ｖの出力電圧が安定して得られる
ように前記パルス信号の周波数及びパルス幅を制御し、
オフ指令信号が入力された場合にはドライブ回路２４に
よるパワースイッチ素子２２の駆動を停止させる。

【００２４】なお、本発明では、ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０の具体的な構成は問わず、少なくとも外部からの入
力信号でオンオフ操作できるのであれば広く適用が可能
である。

【００２５】前記コンバータ入力端子には、高電圧直流
電源（前記オルタネータ１０や高電圧バッテリー１７）
が接続され、コンバータ出力端子には各低電圧用負荷
（例えば直流１４Ｖ負荷）が接続されている。従って、
前記直流電源から出力される約４２Ｖの直流電圧は、こ
のＤＣ−ＤＣコンバータ２０によって１４Ｖまで降圧さ
れてから、各直流１４Ｖ負荷に供給される。

【００２６】次に、この装置の作用を説明する。

【００２７】１）エンジン作動時：ＥＣＵ３０からＤＣ
−ＤＣコンバータ２０にオン指令信号が入力され、当該
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が作動する。従って、各低電
圧用負荷に対しては、オルタネータ１０あるいは高電圧
バッテリー１２からＤＣ−ＤＣコンバータ２０を経由し
て電力供給が行われる。その余剰電力は低電圧バッテリ
ー１４に蓄えられる。

【００２８】２）エンジン停止時：原則として、ＥＣＵ
３０からオフ指令信号がＤＣ−ＤＣコンバータ２０に入
力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は停止する。従っ
て、各種ＥＣＵや時計などのメモリバックアップ用暗電
流は、低電圧バッテリー１４から供給される。

【００２９】しかし、キーレススイッチからＥＣＵ３０
にドアオープンの指令信号が入力された場合には、エン
ジン停止時であるのにかかわらず、ＥＣＵ３０はＤＣ−
ＤＣコンバータ２０にオン指令信号を入力し、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２０を作動させる。従って、前記ドアオー
プンのためにドアロックを解除するモータや、搭乗後に
操作される低電圧用負荷（例えばルームランプ）に対し
ては、高電圧バッテリー１２からＤＣ−ＤＣコンバータ
２０を経由して電力供給が行われる。これにより、低電
圧バッテリー１４の負担は軽減されることになる。

【００３０】さらに、この強制作動制御が実行されてか
ら所定時間経過後に当該制御が停止されるので、ＤＣ−
ＤＣコンバータ２０が無駄に駆動され続けることが防が
れ、高い効率が維持される。

【００３１】また、このように強制作動制御が所定時間
後に停止されても、低電圧バッテリー１４の負担が有効
に削減されることに変わりはない。なぜならば、前記ド
アロック解除やルームランプの点灯は一時的なものであ
って、搭乗してから所定時間経過後もエンジンを停止さ
せたまま使用が続けられることはきわめてまれであり、
また、当該強制作動制御が停止しても、エンジンがかけ
られればＤＣ−ＤＣコンバータ２０は原則どおり作動す
るので、低電圧バッテリー１４が消費されることがない
からである。

【００３２】なお、前記ドアオープン指令信号は、キー
レススイッチからのものに限られない。例えば、近年
は、キーホルダに電波発信器が組み込まれていて運転者
等がある程度まで車両に近づくと前記電波発信器からの
ドアオープン指令信号が車両に到達するシステムが開発
されているが、当該システムを有効に利用することも可
能である。

【００３３】また、搭乗者の存在を検出する信号は、前
記ドアオープン指令信号に限られず、例えば実際にドア
が開いたことを検出するドアスイッチや、シートに組み
込まれた着座センサの検出信号を利用するようにしても
よい。この場合、最初にドアロック解除を行うためのモ
ータに対しては低電圧バッテリー１４から電力供給を行
う必要があるが、ドアが開いてから搭乗後に使用される
負荷、例えばルームランプに対しては、前記と同様に高
電圧バッテリー１２からＤＣ−ＤＣコンバータ２０を経
由するルートで電力供給ができるので、これにより低電
圧バッテリー１４の負担を有効に軽減できる。

【００３４】また、本発明では、前記バッテリー電圧や
各負荷の使用電圧の具体的な数値を問わない。本発明
は、互いに使用電圧の異なる高電圧用負荷及び低電圧用
負荷に対してＤＣ−ＤＣコンバータを用いて電力供給を
行う場合に、広く適用が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、エンジン動作中
に作動するＤＣ−ＤＣコンバータを介して高電圧電源か
ら低電圧用負荷に電力供給し、ＤＣ−ＤＣコンバータ停
止時には低電圧バッテリーから前記低電圧用負荷に電力
供給を行うようにした車両の給電回路であって、エンジ
ン停止時でも搭乗者の存在を検出する信号が入力された
場合には前記ＤＣ−ＤＣコンバータを強制作動させるよ
うにしたものであるので、前記低電圧バッテリーの設置
によりＤＣ−ＤＣコンバータの常時駆動を避けて高効率
の電力供給を確保しながら、低電圧バッテリーの負担を
有効に軽減してその小型化を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる車両の給電回路を
示す回路図である。

【図２】前記給電回路に設けられるＤＣ−ＤＣコンバー
タの回路図である。

【図３】本発明と異なる車両の給電回路の一例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１０ オルタネータ（高電圧直流電源） １２ 高電圧バッテリー １４ 低電圧バッテリー ２０ ＤＣ−ＤＣコンバータ ３０ ＥＣＵ（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊澤 義弘 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H730 AA15 CC12 DD04 EE07 EE59 FD01 XC02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧バッテリーを含む高電圧直流電源
   とその出力電圧よりも使用電圧の低い低電圧用負荷との
   間に電圧降下用のＤＣ−ＤＣコンバータを介設し、この
   ＤＣ−ＤＣコンバータの下流側に、当該ＤＣ−ＤＣコン
   バータの停止時に低電圧用負荷に必要電力を供給する低
   電圧バッテリーを設けるとともに、原則としてエンジン
   停止時には前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、か
   つ、当該エンジン停止時であっても搭乗者の存在を検出
   する信号が入力された場合には前記ＤＣ−ＤＣコンバー
   タを強制作動させる制御手段を備えたことを特徴とする
   車両の給電回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両の給電回路におい
   て、前記制御手段は、エンジン停止時にドアオープン指
   令信号が入力された場合に前記ＤＣ−ＤＣコンバータを
   強制作動させるものであることを特徴とする車両の給電
   回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載の車両の給電回路におい
   て、前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータを強制作動
   させてから所定時間が経過した後に当該ＤＣ−ＤＣコン
   バータの強制作動制御を停止するものであることを特徴
   とする車両の給電回路。