JP2004203091A - 車両用給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧バッテリー及び低電圧バッテリーのアース接続部材を共通化して配線の簡素化を図りながら、その断線時に給電対象である車載負荷を過電圧から保護する。
【解決手段】高電圧バッテリー１２と低電圧バッテリー１４とを併有する車両用給電装置。高電圧バッテリー１２の正極側とボディアースとの間に高電圧用負荷が介在し、低電圧用バッテリー１４の正極側とボディアースとの間に低電圧用負荷が介在し、両バッテリー１２，１４の負極同士が直結部材４０に直結されかつアース用電線４８によりボディアースに接続される。電圧監視装置５０がアース用電線４８の断線等による前記負極間電位の異常を検出し、その異常が検出されたときにリレースイッチ５６を作動させて回路を遮断する等の緊急処置を実行する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両において各種電装品などの電気的負荷に給電を行うための装置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。
【０００３】
そこで、特許文献１には、従来の低電圧バッテリー（例えば12Ｖバッテリー）に加えてそれよりも出力電圧の高い高電圧バッテリー（例えば36Ｖバッテリー）を車両に搭載し、負荷の使用電圧に応じて適当なバッテリーから電力供給ができるようにした回路が開示されている。
【０００４】
この回路では、前記低電圧バッテリー及び高電圧バッテリーの負極端子がそれぞれボディアースに接続される一方、低電圧バッテリーの正極端子とボディアースとの間に低電圧用負荷が介在し、また高電圧バッテリーの正極端子とボディアースとの間に高電圧用負荷が介在するように、車両内の配線が行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４５３３３号公報（第２頁，図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記給電回路では、高電圧バッテリーの負極及び低電圧バッテリーの負極がともにボディアースに接続されるため、例えば図４に示すように、高電圧バッテリーＢＨ及び低電圧バッテリーＢＬを共通のケース内に収容して両バッテリーの負極同士を直結し、両負極を共通のアース用電線ＥＬを用いてボディアースに接続するようにすれば、設置スペースの削減及び配線の簡素化を進めることができる。
【０００７】
ところが、このような配線を行った場合、前記アース用電線ＥＬが断線すると、高電圧バッテリーＢＨに接続されている高電圧用負荷ＲＨと低電圧用バッテリーＢＬに接続されている低電圧用負荷ＲＬとの間で短絡回路が形成されてしまい（図の破線矢印）、これにより低電圧用負荷に過度の電圧（具体的には高電圧バッテリーＢＨの電圧と低電圧バッテリーＢＬの電圧との差に相当する電圧）が生じてしまう不都合がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するための手段を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとを併有し、前記高電圧バッテリーの正極側とボディアースとの間に高電圧用負荷が介在し、前記低電圧用バッテリーの正極側とボディアースとの間に低電圧用負荷が介在し、両バッテリーの負極側がそれぞれボディアースに直接接続される車両用給電装置において、前記両バッテリーの負極同士を接続するとともに両負極をボディアースに接続するアース接続部材と、前記両バッテリーの負極間の電位の異常を検出する異常検出手段と、当該電位の異常が検出されたときに緊急処置を実行する緊急処置手段とを備えたものである。
【００１０】
この構成によれば、高電圧バッテリー及び低電圧バッテリーの負極が共通のアース接続部材によってボディアースに接続されることにより、配線の簡素化が実現される。
【００１１】
一方、前記アース接続部材の断線等によって両バッテリーの負極がボディアースから切り離されると、当該アース接続部材が両負極のブリッジとなって、両バッテリーの電圧差に相当する電圧をもった電源が高電圧用負荷と低電圧用負荷との間に介在する回路が形成されることになるが、このとき異常検出手段が前記両バッテリーの負極間の電位の異常を検出し、これに応じて緊急処置手段が緊急処置を実行することにより、当該異常状態が放置されることが防止され、各負荷が過電圧等から保護される。
【００１２】
ここで、前記アース接続部材は、前記両バッテリーの負極同士を直結する直結部材と、この直結部材とボディアースとを接続するアース用電線とを含み、前記異常検出手段は前記直結部材に接続されているものが、好適である。この構成によれば、前記アース用電線がいずれの箇所で断線しても当該断線による異常が異常検出手段により検出されることになる。
【００１３】
このように両バッテリーの負極同士を直結する構造では、両バッテリーが近接して配置されるため、これらのバッテリーを共通のケース内に収納し、かつ、当該ケースに前記異常検出手段及び緊急処置手段を設けることによって、全体をよりコンパクトにまとめることができるとともに、前記アース接続及び緊急処置機能をもった単一のユニットを構築することができ、車両への搭載作業がより容易となる。
【００１４】
前記異常検出手段としては、前記両バッテリーの負極間の電位と前記ボディアースとの電位差を検出する電位差検出手段と、その電位差が一定以上の場合に異常と判定する異常判定手段とを含むものが、好適である。前記のようにアース接続部材の断線によって両バッテリーの負極がボディアースから切り離された場合、当該負極同士の間にはボディアースよりも高い電位が発生するので、その差を前記電位差検出手段が検出することにより、適正な異常判定が実行される。
【００１５】
また、前記緊急処置手段としては、例えば、前記高電圧用負荷と低電圧用負荷との間に形成される回路の途中に設けられた回路遮断器と、前記異常検出手段により異常が検出されたときに前記回路遮断器を作動させて前記回路を強制遮断する遮断指令手段とを含むものが好適である。この構成によれば、前記電位異常が発生した時点で回路遮断器が作動し、高電圧用回路と低電圧用回路との間に形成される回路をその途中で遮断するため、各負荷における異常な通電状態を速やかに解消することができる。
【００１６】
その他、前記緊急処置手段としては、例えば、前記異常検出手段により異常が検出されたときに車両内の警告器に警告指令信号を出力して警告を行わせる警告指令手段を含むものでもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示す車両の給電装置は、高電圧（例えば36Ｖ）バッテリー１２と低電圧（例えば12Ｖ）バッテリー１４とを併有し、両バッテリー１２，１４は共通のケース１０内に収納されている。
【００１９】
図２に示すように、高電圧バッテリー１２の上面には正極端子１２ｐ及び負極端子１２ｎが突設され、負極端子１２ｎが後述のアース接続部材を介してボディアースに接続されている。一方、正極端子１２ｐは、図１に示すインバータ１８を介してオルタネータ１６や図略のスタータモータに接続されるとともに、ヒュージブルリンク２０や高負荷用ヒューズボックス２４に設けられたヒューズ、負荷スイッチ２６等を適宜介してモータ２８等の高電圧用負荷の正極端子に接続されており、これら高電圧用負荷の負極端子はボディアースに接続されている。すなわち、前記正極端子１２ｐとボディアースとの間に各高電圧用負荷が介在している。
【００２０】
低電圧バッテリー１４の上面にも図２に示す正極端子１４ｐ及び負極端子１４ｎが突設され、その負極端子１４ｎが後述のアース接続部材を介してボディアースに接続される一方、正極端子１４ｐが図１に示すヒュージブルリンク３２や低負荷用ヒューズボックス３４に設けられたヒューズ、負荷スイッチ３５等を適宜介してランプ３６等の低電圧用負荷の正極端子や５Ｖ電源３８に接続されており、前記低電圧用負荷の負極端子がボディアースに接続されている。すなわち、前記正極端子１４ｐとボディアースとの間に各低電圧用負荷が介在している。
【００２１】
また、当該低電圧バッテリー１４の正極端子１４ｐと前記高電圧バッテリー１２ｐの正極端子及びオルタネータ１６との間には降圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が介在し、当該オルタネータ１６で生成された電力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で降圧されて低電圧バッテリー１４にも充電されるようになっている。
【００２２】
次に、前記両バッテリー１２，１４の負極端子をボディアースに接続するためのアース接続部材について説明する。
【００２３】
この実施の形態において、アース接続部材は、図２に示す端子直結用バスバー（直結部材）４０と、アース用電線４８とで構成されている。
【００２４】
具体的に、前記ケース１０内においては、前記両バッテリー１２，１４が互いに近接する位置に配設されており、その負極端子１２ｎ，１４ｎ同士が前記端子直結用バスバー４０によって直結されている。
【００２５】
この端子直結用バスバー４０は、全体が導体材料で形成され、前記負極端子１２ｎ，１４ｎにそれぞれ嵌合される筒状の端子結合部４２，４４と、両端子結合部４２，４４同士をつなぐ連結部４６とを一体に有している。そして、前記端子結合部４２，４４が各負極端子１２ｎ，１４ｎに嵌合され、ボルト等で固定されることにより、当該端子直結用バスバー４０を介して負極端子１２ｎ，１４ｎ同士が直接、電気的に接続されるようになっている。
【００２６】
なお、本発明では直結部材の具体的な形状や構造を問わず、例えば負極端子１２ｎ，１４ｎ同士をケーブルで直結するようにしてもよい。
【００２７】
前記端子直結用バスバー４０は、図１に示すアース用電線４８を介し、アースされた車両ボディの適所に接続されている。すなわち、前記アース用電線４８によって両負極端子１２ｎ，１４ｎとボディアースとが接続されている。
【００２８】
さらに、この給電装置は、前記両バッテリーの負極間の電位の異常を検出する異常検出手段と、当該電位の異常が検出されたときに緊急処置を実行する緊急処置手段とを含んでおり、その具体的態様として、図１及び図３に示す電圧監視装置５０及びリレースイッチ５６を備えている。
【００２９】
リレースイッチ５６は、リレーコイル５６ｃと、当該リレーコイル５６ｃの通電時にのみ開かれるリレー接点５６ｓとを有している。当該リレー接点５６ｓは前記高電圧バッテリー１２の正極端子１２ｐとヒュージブルリンク２０との間に介在し、リレーコイル５６ｃは前記電圧監視装置５０に接続されている。このリレースイッチ５６は、前記リレー接点５６ｓが開くことにより回路を強制遮断する回路遮断器として機能するものである。
【００３０】
なお、本発明にかかる回路遮断器は当該リレースイッチ５６に限らず、緊急時に回路を強制遮断できるものであれば具体的な構成を問わない。例えば火薬の爆発等を利用して回路構成導体を強制破断させるものも適用が可能である（特開２０００−２６９７３号公報等）。
【００３１】
電圧監視装置５０は、図３に示すような比較器５２及び制御部５４を備えている。
【００３２】
比較器５２は、その一方の入力端子が図略の電線によって前記端子直結用バスバー４０に接続され、他方の入力端子が図略のアース線を介してボディアースに接続されたもので、両入力端子同士の電位差に相当する信号を制御部５４に出力するように構成されている。すなわち、この比較器５２は、前記両負極端子１２ｎ，１４ｎの間の電位と前記ボディアースとの電位差を検出する電位差検出手段として機能するのである。
【００３３】
ここで、前記比較器５２の他方の入力端子はボディアースに接続されていなくてもよく、例えば図３においてカッコ内に示される定電圧回路に接続されていてもよい。要は、前記端子直結用バスバー４０とボディアースとの電位差またはそれに相当する値を検出できるものであればよい。
【００３４】
一方、制御部５４は、マイクロコンピュータ等で構成されており、次の機能を有している。
【００３５】
▲１▼前記比較器５２により検出される電位差が一定以上の場合に異常と判定する（異常判定手段）。
【００３６】
▲２▼通常時は前記リレーコイル５６ｃを非通電にしてリレー接点５６ｓを閉じる一方、前記電位差が異常と判定したときに前記リレーコイル５６ｃを通電させてリレー接点５６ｓを開かせることにより回路を遮断する（遮断指令手段）。
【００３７】
次に、この装置の作用を説明する。
【００３８】
通常運転時は、リレーコイル５６ｓが非通電でリレー接点５６ｓが閉じているため、オルタネータ１６の生成した電力が高電圧バッテリー１２に蓄えられ、また、これらオルタネータ１６や高電圧バッテリー１２から各高電圧用負荷に給電が行われる。さらに、当該オルタネータ１６や高電圧バッテリー１２からＤＣ／ＤＣコンバータ３０を通じて、あるいは低電圧バッテリー１４から直接、各低電圧用負荷にも給電が行われる。
【００３９】
このとき、何らかの原因でアース用電線４８が断線すると、端子直結用バスバー４０を介して両バッテリー１２，１４の負極端子１２ｎ，１４ｎ同士が直結された状態のまま当該端子直結用バスバー４０がボディアースから切り離されるため、両バッテリー１２，１４はいわば逆直列状態となり、高電圧用負荷と低電圧用負荷との間に両バッテリー１２，１４の電圧差に相当する電圧をもった短絡回路が形成されることになる。従って、特に低電圧用負荷に対して過電圧が生じ易く、このような異常状態が続くと、各負荷の故障や破損を招くおそれがある。
【００４０】
ところが、この装置では、前記アース用電線４８の断線時に、それまで接地されていた端子直結用バスバー４０の電位の変化が比較器５２により検出され、これを受けた制御部５６がリレーコイル５６ｃを通電してリレー接点５６ｓを開くことにより、前記低電圧用負荷と高電圧用負荷とを結ぶ回路が強制遮断され、各負荷の通電が止められる。すなわち、前記アース用電線４８の断線等に起因する回路異常が迅速に検知され、緊急処置が実行されるため、前記異常状態の継続による各負荷の故障等が防がれる。
【００４１】
なお、本発明にいう「緊急処置」はこのような回路の強制遮断に限られない。例えば異常検出時に制御部５４が車室内の警告灯やブザー等の警告器に警告指令信号を出力して警告を行わせる警告指令手段として機能するようにしてもよい。その場合、前記リレースイッチ５６に代えて手動で回路の切り離しが可能なサービスプラグを回路中に介在させるようにすれば、前記警告を受けた運転者等が素早く回路の遮断作業をすることができる。
【００４２】
また、本発明において回路を遮断する位置は図１に示す位置に限らず、高電圧用負荷から両バッテリー１２，１４を経由して低電圧用負荷に至る回路中で適宜設定すればよい。ただし、図示のようにバッテリー１２，１４を共通のケース１０内に収納した上で、当該ケース１０にリレースイッチ５６や電圧監視装置５０を組み込む（すなわち異常検出手段及び緊急処置手段を組み込む）ようにすれば、当該緊急処置機能をもった単一のバッテリーユニットを構築することができ、車両への搭載作業はより容易になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、アース接続部材により高電圧バッテリー及び低電圧バッテリーの負極同士を接続して両負極をボディアースに接続するとともに、前記両負極間の電位の異常を検出する異常検出手段と、当該電位の異常が検出されたときに緊急処置を実行する緊急処置手段とを備えたものであるので、高電圧バッテリー及び低電圧バッテリーのアース接続部材を共通化して配線の簡素化を図りながら、その断線による回路異常状態を速やかに解消して給電対象である車載負荷等を保護す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装置を示す回路図である。
【図２】前記給電装置における高電圧バッテリー及び低電圧バッテリーの配置例を示す斜視図である。
【図３】前記給電装置に設けられる電圧監視装置の回路図である。
【図４】高電圧バッテリーと低電圧バッテリーの負極をボディアースに接続するアース用電線が断線したときの電流の流れを示す回路図である。
【符号の説明】
１０ ケース
１２ 高電圧バッテリー
１２ｐ 高電圧バッテリーの正極端子
１２ｎ 高電圧バッテリーの負極端子
１４ 低電圧バッテリー
１４ｐ 低電圧バッテリーの正極端子
１４ｎ 低電圧バッテリーの負極端子
２８ モータ（高電圧用負荷）
３６ ランプ（低電圧用負荷）
４０ 端子直結用バスバー（直結部材）
４８ アース用電線
５０ 電圧監視装置
５２ 比較器（電位差検出手段）
５４ 制御部（異常判定手段及び遮断指令手段または警告指令手段）
５６ リレースイッチ（遮断器）

Claims (6)

1. 高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとを併有し、前記高電圧バッテリーの正極側とボディアースとの間に高電圧用負荷が介在し、前記低電圧用バッテリーの正極側とボディアースとの間に低電圧用負荷が介在し、両バッテリーの負極側がそれぞれボディアースに直接接続される車両用給電装置において、前記両バッテリーの負極同士を接続するとともに両負極をボディアースに接続するアース接続部材と、前記両バッテリーの負極間の電位の異常を検出する異常検出手段と、当該電位の異常が検出されたときに緊急処置を実行する緊急処置手段とを備えたことを特徴とする車両用給電装置。
2. 請求項１記載の車両用給電装置において、前記アース接続部材は、前記両バッテリーの負極同士を直結する直結部材と、この直結部材とボディアースとを接続するアース用電線とを含み、前記異常検出手段は前記直結部材に接続されていることを特徴とする車両用給電装置。
3. 請求項２記載の車両用給電装置において、前記両バッテリーが共通のケース内に収納され、当該ケースに前記異常検出手段及び緊急処置手段が設けられていることを特徴とする車両用給電装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用給電装置において、前記異常検出手段は、前記両バッテリーの負極間の電位と前記ボディアースとの電位差を検出する電位差検出手段と、その電位差が一定以上の場合に異常と判定する異常判定手段とを含むことを特徴とする車両用給電装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両用給電装置において、前記緊急処置手段は、前記高電圧用負荷と低電圧用負荷との間に形成される回路の途中に設けられた回路遮断器と、前記異常検出手段により異常が検出されたときに前記回路遮断器を作動させて前記回路を強制遮断する遮断指令手段とを含むことを特徴とする車両用給電装置。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両用給電装置において、前記緊急処置手段は、前記異常検出手段により異常が検出されたときに車両内の警告器に警告指令信号を出力して警告を行わせる警告指令手段を含むことを特徴とする車両用給電装置。

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