JP2004216949A - 車両用給電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に遂行できるようにする。
【解決手段】高電圧バッテリー12に高電圧用負荷が接続され、かつ、同バッテリー12と低電圧バッテリー14との間に半導体スイッチング素子30を含む電圧変換器20が介在する車両用給電装置。高電圧用負荷のメンテナンス作業等を目的として、高電圧バッテリー14と高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器16を設けるのに加え、電圧変換器20から高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉するリレースイッチ40を設け、このリレースイッチ40を開いておくことにより、前記回路遮断器16が遮断操作されたときに低電圧バッテリー19から半導体スイッチング素子30の寄生素子を通じて高電圧用負荷側に電流が逆流するのを防ぐようにする。
【選択図】 図1
【解決手段】高電圧バッテリー12に高電圧用負荷が接続され、かつ、同バッテリー12と低電圧バッテリー14との間に半導体スイッチング素子30を含む電圧変換器20が介在する車両用給電装置。高電圧用負荷のメンテナンス作業等を目的として、高電圧バッテリー14と高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器16を設けるのに加え、電圧変換器20から高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉するリレースイッチ40を設け、このリレースイッチ40を開いておくことにより、前記回路遮断器16が遮断操作されたときに低電圧バッテリー19から半導体スイッチング素子30の寄生素子を通じて高電圧用負荷側に電流が逆流するのを防ぐようにする。
【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と高電圧バッテリーとの間にDC−DCコンバータからなる電圧変換器が介在し、前記高電圧バッテリーの出力やオルタネータの出力が前記電圧変換器で降圧されてから前記低電圧バッテリーや低電圧用負荷に供給されるようになっている。
【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】
前記給電回路において、高電圧用負荷などのメンテナンスを安全に行うためには、事前に当該高電圧用負荷と高電圧バッテリーとの間の通電を遮断しておくことが望まれる。その手段として、前記高電圧用負荷と高電圧バッテリーとの間に手動で開閉可能な回路遮断器を介在させ、メンテナンス時に作業者が当該回路遮断器を開くようにすることが考えられるが、ここで次に説明するような新たな課題が生じることになる。
【0007】
図4は、前記給電回路の一例を示したものである。図において、エンジン駆動時にオルタネータ(発電機)10で生成された交流電力はインバータ12により直流電力に変換され、高電圧用(例えば42V用)ヒューズボックス14を介して高電圧用負荷(例えば42V系負荷)に供給されるとともに、サービスプラグ(回路遮断器)16を介して高電圧用バッテリー(例えば36Vバッテリー)18に供給される。このサービスプラグ16は、その装着状態においてインバータ12と高電圧バッテリー18との間の経路を閉じる一方、当該サービスプラグ16が抜脱されると前記経路が開かれる(遮断される)ようになっている。
【0008】
さらに、前記インバータ12の直流出力は、電圧変換器であるDC−DCコンバータ20により降圧されてから低電圧バッテリー(例えば12Vバッテリー)19に供給されるようになっている。このDC/DCコンバータ20は、図例では入力端子22と出力端子24との間に高速スイッチング用のMOSFET(半導体スイッチング素子)30が介在する直流チョッパ回路で構成され、前記MOSFET30のほか、電源回路25、制御部26、平滑回路28等を含み、前記MOSFET30のドレイン、ソース、ゲートがそれぞれ前記入力端子22、出力端子24、制御部26に接続されている。
【0009】
また、インバータ12の近傍には、当該インバータ12をエンジン停止時に回路から切り離すためのリレースイッチ40が設けられている。このリレースイッチ40は、常開接点であるリレー接点42と、イグニッションスイッチがオンに切換えられたときに通電するリレーコイル44とを有し、前記リレー接点42がインバータ内蔵の平滑用コンデンサ13の負極とアースとの間に介設されている。
【0010】
この回路によれば、サービスプラグ16を装着した状態で、インバータ12の出力が高電圧バッテリー18に供給され、また、当該高電圧バッテリー18の出力が高電圧用ヒューズボックス14やDC/DCコンバータ20に供給される。その一方、車両が停止した状態で前記サービスプラグ16を抜脱することにより、前記高電圧バッテリー18から前記高電圧用ヒューズボックス14を電気的に切り離してその下流側の高電圧用負荷のメンテナンス等を行うことができる。
【0011】
ところが、このような回路では、前記DC/DCコンバータ20に含まれるMOSFET30の薄膜構造によって当該MOSFET30にその設計では意図されていない寄生素子が形成される場合があり、当該寄生素子として例えば図示のような向きの寄生ダイオード32がMOSFET30に構築されている場合には、前記サービスプラグ16を抜脱して高電圧バッテリー18を切り離しても、低電圧バッテリー19から前記寄生ダイオード32を経由して前記高負荷用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷に電流が流れてしまい、メンテナンス作業等に支障を来たすおそれがある。
【0012】
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。
【0013】
【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に高電圧用負荷が接続され、前記高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとの間に半導体スイッチング素子を含む電圧変換器が介在する車両用給電装置において、前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器が設けられるとともに、前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉する負荷用開閉手段が設けられているものである。
【0014】
この装置によれば、前記回路遮断器を操作して前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間の通電を遮断することにより、当該高電圧バッテリーから高電圧用負荷への給電を強制停止させることができる。
【0015】
さらに、前記負荷用開閉手段を用いて電圧変換器から高電圧用負荷に至る経路を途中で遮断することにより、前記電圧変換器に含まれる半導体スイッチング素子に当該電圧変換器の出力部から入力部への電流の逆流を許容する寄生素子が形成されている場合でも、当該逆流を伴って低電圧バッテリーから高電圧用負荷へ給電されてしまう不都合を回避できる。
【0016】
従って、前記回路遮断器と負荷用開閉手段の併用により、高電圧用負荷を確実に無給電状態にすることができ、その結果、当該高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に遂行することができる。
【0017】
ここで、前記負荷用開閉手段は手動で操作されるものでもよいが、少なくとも車両運転時には前記負荷用開閉手段を閉じさせ、エンジン停止時には前記負荷用開閉手段を開かせる開閉切換手段を付加することにより、前記回路遮断器を遮断操作する際に確実に電圧変換器から高電圧用負荷への経路を遮断してより高い安全性を確保することが可能になる。
【0018】
より具体的に、前記開閉切換手段は、イグニッションスイッチがオンのときには前記負荷用開閉手段を閉じさせ、イグニッションスイッチがオフのときには前記負荷用開閉手段を開かせるものが好適である。
【0019】
この場合、前記負荷用開閉手段はリレースイッチに設けられたリレー接点であり、前記開閉切換手段は前記リレースイッチに設けられて前記イグニッションスイッチのオンオフにより通電がオンオフされるリレーコイルである構成とすることにより、簡単なリレースイッチを用いてエンジン停止時に確実に電圧変換器から高電圧用負荷への経路を開くことができる。
【0020】
前記負荷用開閉手段は、それ専用のものであってもよいが、車両に搭載された発電機と、この発電機により生成された交流電力を直流電力に変換して前記高電圧バッテリー、高電圧用負荷、及び電圧変換器に供給するインバータと、このインバータと前記高電圧バッテリー及び高電圧用負荷との間の経路を開閉するインバータ用開閉手段とを備えたものにおいては、このインバータ用開閉手段を前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中に設けることにより、当該インバータ用開閉手段を前記負荷用開閉手段すなわち電圧変換器から高電圧用負荷への経路を開閉する手段に兼用することができる。従って、特別なスイッチ要素を付加することなく、エンジン停止時における回路からのインバータの切り離しと電圧変換器からの高電圧用負荷の切り離しとを同時に実現することが可能になる。
【0021】
その場合、前記インバータ用開閉手段が前記インバータの本体に組み込まれている構成であれば、配線がより簡略化され、装置全体がよりコンパクトになる。
【0022】
また、このようにインバータ用開閉手段を負荷用開閉手段に兼用すれば、必然的に当該インバータとDC/DCコンバータとが近接して配置されることになるので、当該インバータの出力部と前記電圧変換器の入力部とを接続用導体によって直結することにより、配線がさらに簡略化され、また装置全体がよりコンパクトになる。
【0023】
【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装置の全体構成を示した回路図である。同図において前記図4に示した構成要素と同等のものについては共通の参照符を付してその説明を省略する。
【0024】
この装置の特徴は、前記図4に示されている(インバータ用開閉手段としての)リレースイッチ40が、本発明に係る負荷用開閉手段として兼用されていることである。
【0025】
具体的に、前記リレースイッチ40のリレー接点42は、インバータ12の出力部と、高電圧バッテリー18から高電圧用ヒューズボックス14に至る経路との間に介在しており、しかも、このリレー接点42が当該経路とDC/DCコンバータ20の入力端子22との間に介在するように、配線がなされている。当該リレースイッチ40のリレーコイル44は、図略のイグニッションスイッチに接続されており、当該スイッチがオンのときに通電するようになっている。また、インバータ12に内蔵されているコンデンサ13の負極はアースに直結されている。
【0026】
次に、この装置の作用を説明する。
【0027】
まず、サービスプラグ16が装着されていてエンジンが駆動されている状態では、当該サービスプラグ16を介して高電圧バッテリー18と高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷が接続されるとともに、イグニッションスイッチがオンであるためにリレースイッチ40のリレーコイル44が通電していて当該リレースイッチ40のリレー接点42が閉じられる。従って、インバータ12の出力がDC/DCコンバータ20の入力端子22に供給され、当該DC/DCコンバータ20を通じて低電圧バッテリー19や低電圧用負荷に供給されるとともに、当該インバータ12の出力が前記リレー接点42を介して高電圧バッテリー18や高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷にも供給される。
【0028】
その後、エンジンが停止してイグニッションスイッチがオフに切換えられると、リレーコイル44の通電が切られ、リレー接点42が開く。これによりインバータ12が高電圧用バッテリー18及び高電圧用負荷から切り離され、当該インバータ内蔵の平滑用コンデンサ13の放電が促進されるのと同時に、DC/DCコンバータ20の入力端子22から高電圧用ヒューズブロック14及び高電圧用負荷へ至る経路が前記リレー接点42で遮断される。
【0029】
この状態で、さらにサービスプラグ16を抜脱すると、高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷が高電圧バッテリーから切り離される。このとき、前記図4に示した装置では、DC/DCコンバータ20のMOSFET32に形成されている寄生ダイオード32を通じて低電圧バッテリー19から高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷へ電流が逆流するおそれがあるが、この実施の形態にかかる装置では、前記DC/DCコンバータ入力端子22から高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷に至る経路が前記リレー接点42で事前に切り離されているため、前記電流の逆流は生じない。従って、高電圧用負荷を確実に無通電状態にすることができ、この状態で高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に行うことができる。
【0030】
このようにDC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との間を遮断してメンテナンス等の作業性を向上させる効果は、例えば前記図4に示したA点やB点にリレー接点を介在させるようにしても得ることが可能である。ただし、図1に示すような位置、すなわち、DC/DCコンバータ入力端子22から高電圧用負荷へ至る経路の途中であって、なおかつ、インバータ12と前記高電圧バッテリー18及び高電圧用負荷との間に介在する位置にリレー接点42を配すれば、DC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との切り離しに加え、高電圧バッテリー18及び高電圧用負荷からのインバータ12の切り離しも同時に行うことができる利点が得られる。
【0031】
この場合、前記リレースイッチ40にはインバータ12を回路から遮断する機能が与えられていることになり、また、必然的にインバータ12の出力部とDC/DCコンバータ20の入力端子22とは互いに近接した位置に配置されることになるので、例えば前記リレースイッチ40をインバータ12の本体に組み込んだり、インバータ12の出力部とDC/DCコンバータ20の入力端子22とをバスバーで直結したりすることにより、配線の簡略化及び構造のコンパクト化を促進することが可能になる。
【0032】
その具体例を図2に示す。DC/DCコンバータ20の本体21からは、一対の入力端子22A,22B、アース端子23、及び出力端子24が突出する一方、インバータ12の本体50からは、一対のDC/DCコンバータ用出力端子52A,52B、三相入力端子54、及び負荷用出力端子56が突出しており、当該インバータ本体50にはリレースイッチ装着用凹部(図2)58が設けられている。そして、このリレースイッチ装着用凹部58にリレースイッチ40が装着され、かつ、前記入力端子22A,22BとDC/DCコンバータ用出力端子52A,52Bとが各々バスバー60A,60Bによって直結された状態で、これを覆うようにカバー62が取付けられるようになっている。
【0033】
本発明にかかる「負荷用開閉手段」は手動式のものでもよく、また自動的に開閉させる場合(すなわち開閉切換手段を備える場合)でも、これを開くタイミングはイグニッションスイッチのオフ時に限られない。また開閉手段もリレースイッチ40に限られない。
【0034】
例えば、図3に示すように、前記リレースイッチ40に代えてMOSFET64等の半導体スイッチング素子を介在させ、そのゲートにイグニッションスイッチの信号またはDC/DCコンバータ20を動作させるための信号を入力することにより、エンジン作動時にのみDC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との間を通電させるようにしてもよい。あるいは、前記DC/DCコンバータ20を動作させるための信号のみを採用するようにしてもよい。
【0035】
また、回路遮断器も前記のようなサービスプラグ16に限らず、例えばレバー式の開閉スイッチを用いるようにしてもよい。
【0036】
DC/DCコンバータ20に設けられる半導体スイッチング素子についても前記MOSFETに限らず、電圧変換を行うための高速スイッチングに適した素子であって、かつ、前記寄生ダイオード32のような寄生素子が形成され得る構造のものを使用する場合に本発明は広く適用可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上のように本発明は、高電圧用負荷が接続される高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとの間に電圧変換器が介在する車両用給電装置において、前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器を設け、かつ、前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉する負荷用開閉手段を設けたものであるので、前記回路遮断器によって高電圧用負荷を高電圧バッテリーから切り離すのに加え、前記負荷用開閉手段によって前記高電圧用負荷を電圧変換器から切り離すことにより、前記電圧変換器に含まれる半導体スイッチング素子に電流の逆流を許容する寄生素子が形成されている場合でも前記高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に遂行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DC/DCコンバータとインバータの接続構造の例を示す斜視図である。
【図3】前記給電装置における負荷用開閉手段の変形例を示す回路図である。
【図4】高電圧バッテリーと低電圧バッテリーを併有する回路において高電圧バッテリー用のサービスプラグが抜かれたときにDC/DCコンバータ内蔵のMOSFETに形成された寄生ダイオードを通じて電流の逆流が生じる状態を説明するための回路図である。
【符号の説明】
10 オルタネータ(発電機)
12 インバータ
14 高電圧用ヒューズボックス
16 サービスプラグ(回路遮断器)
18 高電圧バッテリー
19 低電圧バッテリー
20 DC/DCコンバータ(電圧変換器)
22 コンバータ入力端子
24 コンバータ出力端子
30 MOSFET(半導体スイッチング素子)
32 寄生ダイオード
40 リレースイッチ
42 リレー接点
44 リレーコイル
50 インバータ本体
52A,52B インバータのコンバータ用出力端子
60A,60B バスバー
【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と高電圧バッテリーとの間にDC−DCコンバータからなる電圧変換器が介在し、前記高電圧バッテリーの出力やオルタネータの出力が前記電圧変換器で降圧されてから前記低電圧バッテリーや低電圧用負荷に供給されるようになっている。
【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】
前記給電回路において、高電圧用負荷などのメンテナンスを安全に行うためには、事前に当該高電圧用負荷と高電圧バッテリーとの間の通電を遮断しておくことが望まれる。その手段として、前記高電圧用負荷と高電圧バッテリーとの間に手動で開閉可能な回路遮断器を介在させ、メンテナンス時に作業者が当該回路遮断器を開くようにすることが考えられるが、ここで次に説明するような新たな課題が生じることになる。
【0007】
図4は、前記給電回路の一例を示したものである。図において、エンジン駆動時にオルタネータ(発電機)10で生成された交流電力はインバータ12により直流電力に変換され、高電圧用(例えば42V用)ヒューズボックス14を介して高電圧用負荷(例えば42V系負荷)に供給されるとともに、サービスプラグ(回路遮断器)16を介して高電圧用バッテリー(例えば36Vバッテリー)18に供給される。このサービスプラグ16は、その装着状態においてインバータ12と高電圧バッテリー18との間の経路を閉じる一方、当該サービスプラグ16が抜脱されると前記経路が開かれる(遮断される)ようになっている。
【0008】
さらに、前記インバータ12の直流出力は、電圧変換器であるDC−DCコンバータ20により降圧されてから低電圧バッテリー(例えば12Vバッテリー)19に供給されるようになっている。このDC/DCコンバータ20は、図例では入力端子22と出力端子24との間に高速スイッチング用のMOSFET(半導体スイッチング素子)30が介在する直流チョッパ回路で構成され、前記MOSFET30のほか、電源回路25、制御部26、平滑回路28等を含み、前記MOSFET30のドレイン、ソース、ゲートがそれぞれ前記入力端子22、出力端子24、制御部26に接続されている。
【0009】
また、インバータ12の近傍には、当該インバータ12をエンジン停止時に回路から切り離すためのリレースイッチ40が設けられている。このリレースイッチ40は、常開接点であるリレー接点42と、イグニッションスイッチがオンに切換えられたときに通電するリレーコイル44とを有し、前記リレー接点42がインバータ内蔵の平滑用コンデンサ13の負極とアースとの間に介設されている。
【0010】
この回路によれば、サービスプラグ16を装着した状態で、インバータ12の出力が高電圧バッテリー18に供給され、また、当該高電圧バッテリー18の出力が高電圧用ヒューズボックス14やDC/DCコンバータ20に供給される。その一方、車両が停止した状態で前記サービスプラグ16を抜脱することにより、前記高電圧バッテリー18から前記高電圧用ヒューズボックス14を電気的に切り離してその下流側の高電圧用負荷のメンテナンス等を行うことができる。
【0011】
ところが、このような回路では、前記DC/DCコンバータ20に含まれるMOSFET30の薄膜構造によって当該MOSFET30にその設計では意図されていない寄生素子が形成される場合があり、当該寄生素子として例えば図示のような向きの寄生ダイオード32がMOSFET30に構築されている場合には、前記サービスプラグ16を抜脱して高電圧バッテリー18を切り離しても、低電圧バッテリー19から前記寄生ダイオード32を経由して前記高負荷用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷に電流が流れてしまい、メンテナンス作業等に支障を来たすおそれがある。
【0012】
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。
【0013】
【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に高電圧用負荷が接続され、前記高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとの間に半導体スイッチング素子を含む電圧変換器が介在する車両用給電装置において、前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器が設けられるとともに、前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉する負荷用開閉手段が設けられているものである。
【0014】
この装置によれば、前記回路遮断器を操作して前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間の通電を遮断することにより、当該高電圧バッテリーから高電圧用負荷への給電を強制停止させることができる。
【0015】
さらに、前記負荷用開閉手段を用いて電圧変換器から高電圧用負荷に至る経路を途中で遮断することにより、前記電圧変換器に含まれる半導体スイッチング素子に当該電圧変換器の出力部から入力部への電流の逆流を許容する寄生素子が形成されている場合でも、当該逆流を伴って低電圧バッテリーから高電圧用負荷へ給電されてしまう不都合を回避できる。
【0016】
従って、前記回路遮断器と負荷用開閉手段の併用により、高電圧用負荷を確実に無給電状態にすることができ、その結果、当該高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に遂行することができる。
【0017】
ここで、前記負荷用開閉手段は手動で操作されるものでもよいが、少なくとも車両運転時には前記負荷用開閉手段を閉じさせ、エンジン停止時には前記負荷用開閉手段を開かせる開閉切換手段を付加することにより、前記回路遮断器を遮断操作する際に確実に電圧変換器から高電圧用負荷への経路を遮断してより高い安全性を確保することが可能になる。
【0018】
より具体的に、前記開閉切換手段は、イグニッションスイッチがオンのときには前記負荷用開閉手段を閉じさせ、イグニッションスイッチがオフのときには前記負荷用開閉手段を開かせるものが好適である。
【0019】
この場合、前記負荷用開閉手段はリレースイッチに設けられたリレー接点であり、前記開閉切換手段は前記リレースイッチに設けられて前記イグニッションスイッチのオンオフにより通電がオンオフされるリレーコイルである構成とすることにより、簡単なリレースイッチを用いてエンジン停止時に確実に電圧変換器から高電圧用負荷への経路を開くことができる。
【0020】
前記負荷用開閉手段は、それ専用のものであってもよいが、車両に搭載された発電機と、この発電機により生成された交流電力を直流電力に変換して前記高電圧バッテリー、高電圧用負荷、及び電圧変換器に供給するインバータと、このインバータと前記高電圧バッテリー及び高電圧用負荷との間の経路を開閉するインバータ用開閉手段とを備えたものにおいては、このインバータ用開閉手段を前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中に設けることにより、当該インバータ用開閉手段を前記負荷用開閉手段すなわち電圧変換器から高電圧用負荷への経路を開閉する手段に兼用することができる。従って、特別なスイッチ要素を付加することなく、エンジン停止時における回路からのインバータの切り離しと電圧変換器からの高電圧用負荷の切り離しとを同時に実現することが可能になる。
【0021】
その場合、前記インバータ用開閉手段が前記インバータの本体に組み込まれている構成であれば、配線がより簡略化され、装置全体がよりコンパクトになる。
【0022】
また、このようにインバータ用開閉手段を負荷用開閉手段に兼用すれば、必然的に当該インバータとDC/DCコンバータとが近接して配置されることになるので、当該インバータの出力部と前記電圧変換器の入力部とを接続用導体によって直結することにより、配線がさらに簡略化され、また装置全体がよりコンパクトになる。
【0023】
【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装置の全体構成を示した回路図である。同図において前記図4に示した構成要素と同等のものについては共通の参照符を付してその説明を省略する。
【0024】
この装置の特徴は、前記図4に示されている(インバータ用開閉手段としての)リレースイッチ40が、本発明に係る負荷用開閉手段として兼用されていることである。
【0025】
具体的に、前記リレースイッチ40のリレー接点42は、インバータ12の出力部と、高電圧バッテリー18から高電圧用ヒューズボックス14に至る経路との間に介在しており、しかも、このリレー接点42が当該経路とDC/DCコンバータ20の入力端子22との間に介在するように、配線がなされている。当該リレースイッチ40のリレーコイル44は、図略のイグニッションスイッチに接続されており、当該スイッチがオンのときに通電するようになっている。また、インバータ12に内蔵されているコンデンサ13の負極はアースに直結されている。
【0026】
次に、この装置の作用を説明する。
【0027】
まず、サービスプラグ16が装着されていてエンジンが駆動されている状態では、当該サービスプラグ16を介して高電圧バッテリー18と高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷が接続されるとともに、イグニッションスイッチがオンであるためにリレースイッチ40のリレーコイル44が通電していて当該リレースイッチ40のリレー接点42が閉じられる。従って、インバータ12の出力がDC/DCコンバータ20の入力端子22に供給され、当該DC/DCコンバータ20を通じて低電圧バッテリー19や低電圧用負荷に供給されるとともに、当該インバータ12の出力が前記リレー接点42を介して高電圧バッテリー18や高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷にも供給される。
【0028】
その後、エンジンが停止してイグニッションスイッチがオフに切換えられると、リレーコイル44の通電が切られ、リレー接点42が開く。これによりインバータ12が高電圧用バッテリー18及び高電圧用負荷から切り離され、当該インバータ内蔵の平滑用コンデンサ13の放電が促進されるのと同時に、DC/DCコンバータ20の入力端子22から高電圧用ヒューズブロック14及び高電圧用負荷へ至る経路が前記リレー接点42で遮断される。
【0029】
この状態で、さらにサービスプラグ16を抜脱すると、高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷が高電圧バッテリーから切り離される。このとき、前記図4に示した装置では、DC/DCコンバータ20のMOSFET32に形成されている寄生ダイオード32を通じて低電圧バッテリー19から高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷へ電流が逆流するおそれがあるが、この実施の形態にかかる装置では、前記DC/DCコンバータ入力端子22から高電圧用ヒューズボックス14及び高電圧用負荷に至る経路が前記リレー接点42で事前に切り離されているため、前記電流の逆流は生じない。従って、高電圧用負荷を確実に無通電状態にすることができ、この状態で高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に行うことができる。
【0030】
このようにDC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との間を遮断してメンテナンス等の作業性を向上させる効果は、例えば前記図4に示したA点やB点にリレー接点を介在させるようにしても得ることが可能である。ただし、図1に示すような位置、すなわち、DC/DCコンバータ入力端子22から高電圧用負荷へ至る経路の途中であって、なおかつ、インバータ12と前記高電圧バッテリー18及び高電圧用負荷との間に介在する位置にリレー接点42を配すれば、DC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との切り離しに加え、高電圧バッテリー18及び高電圧用負荷からのインバータ12の切り離しも同時に行うことができる利点が得られる。
【0031】
この場合、前記リレースイッチ40にはインバータ12を回路から遮断する機能が与えられていることになり、また、必然的にインバータ12の出力部とDC/DCコンバータ20の入力端子22とは互いに近接した位置に配置されることになるので、例えば前記リレースイッチ40をインバータ12の本体に組み込んだり、インバータ12の出力部とDC/DCコンバータ20の入力端子22とをバスバーで直結したりすることにより、配線の簡略化及び構造のコンパクト化を促進することが可能になる。
【0032】
その具体例を図2に示す。DC/DCコンバータ20の本体21からは、一対の入力端子22A,22B、アース端子23、及び出力端子24が突出する一方、インバータ12の本体50からは、一対のDC/DCコンバータ用出力端子52A,52B、三相入力端子54、及び負荷用出力端子56が突出しており、当該インバータ本体50にはリレースイッチ装着用凹部(図2)58が設けられている。そして、このリレースイッチ装着用凹部58にリレースイッチ40が装着され、かつ、前記入力端子22A,22BとDC/DCコンバータ用出力端子52A,52Bとが各々バスバー60A,60Bによって直結された状態で、これを覆うようにカバー62が取付けられるようになっている。
【0033】
本発明にかかる「負荷用開閉手段」は手動式のものでもよく、また自動的に開閉させる場合(すなわち開閉切換手段を備える場合)でも、これを開くタイミングはイグニッションスイッチのオフ時に限られない。また開閉手段もリレースイッチ40に限られない。
【0034】
例えば、図3に示すように、前記リレースイッチ40に代えてMOSFET64等の半導体スイッチング素子を介在させ、そのゲートにイグニッションスイッチの信号またはDC/DCコンバータ20を動作させるための信号を入力することにより、エンジン作動時にのみDC/DCコンバータ20と高電圧用負荷との間を通電させるようにしてもよい。あるいは、前記DC/DCコンバータ20を動作させるための信号のみを採用するようにしてもよい。
【0035】
また、回路遮断器も前記のようなサービスプラグ16に限らず、例えばレバー式の開閉スイッチを用いるようにしてもよい。
【0036】
DC/DCコンバータ20に設けられる半導体スイッチング素子についても前記MOSFETに限らず、電圧変換を行うための高速スイッチングに適した素子であって、かつ、前記寄生ダイオード32のような寄生素子が形成され得る構造のものを使用する場合に本発明は広く適用可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上のように本発明は、高電圧用負荷が接続される高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとの間に電圧変換器が介在する車両用給電装置において、前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器を設け、かつ、前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉する負荷用開閉手段を設けたものであるので、前記回路遮断器によって高電圧用負荷を高電圧バッテリーから切り離すのに加え、前記負荷用開閉手段によって前記高電圧用負荷を電圧変換器から切り離すことにより、前記電圧変換器に含まれる半導体スイッチング素子に電流の逆流を許容する寄生素子が形成されている場合でも前記高電圧用負荷のメンテナンス作業等を支障なく安全に遂行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DC/DCコンバータとインバータの接続構造の例を示す斜視図である。
【図3】前記給電装置における負荷用開閉手段の変形例を示す回路図である。
【図4】高電圧バッテリーと低電圧バッテリーを併有する回路において高電圧バッテリー用のサービスプラグが抜かれたときにDC/DCコンバータ内蔵のMOSFETに形成された寄生ダイオードを通じて電流の逆流が生じる状態を説明するための回路図である。
【符号の説明】
10 オルタネータ(発電機)
12 インバータ
14 高電圧用ヒューズボックス
16 サービスプラグ(回路遮断器)
18 高電圧バッテリー
19 低電圧バッテリー
20 DC/DCコンバータ(電圧変換器)
22 コンバータ入力端子
24 コンバータ出力端子
30 MOSFET(半導体スイッチング素子)
32 寄生ダイオード
40 リレースイッチ
42 リレー接点
44 リレーコイル
50 インバータ本体
52A,52B インバータのコンバータ用出力端子
60A,60B バスバー
Claims (7)
- 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に高電圧用負荷が接続され、前記高電圧バッテリーと低電圧バッテリーとの間に半導体スイッチング素子を含む電圧変換器が介在する車両用給電装置において、前記高電圧バッテリーと高電圧用負荷との間に両者の通電を遮断するための回路遮断器が設けられるとともに、前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中にその経路を開閉する負荷用開閉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。
- 請求項1記載の車両用給電装置において、少なくとも車両運転時には前記負荷用開閉手段を閉じさせ、エンジン停止時には前記負荷用開閉手段を開かせる開閉切換手段を備えることを特徴とする車両用給電装置。
- 請求項2記載の車両用給電装置において、前記開閉切換手段は、イグニッションスイッチがオンのときには前記負荷用開閉手段を閉じさせ、イグニッションスイッチがオフのときには前記負荷用開閉手段を開かせることを特徴とする車両用給電装置。
- 請求項3記載の車両用給電装置において、前記負荷用開閉手段はリレースイッチに設けられたリレー接点であり、前記開閉切換手段は前記リレースイッチに設けられて前記イグニッションスイッチのオンオフにより通電がオンオフされるリレーコイルであることを特徴とする車両用給電装置。
- 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、車両に搭載された発電機と、この発電機により生成された交流電力を直流電力に変換して前記高電圧バッテリー、高電圧用負荷、及び電圧変換器に供給するインバータと、このインバータと前記高電圧バッテリー及び高電圧用負荷との間の経路を開閉するインバータ用開閉手段とを備え、かつ、このインバータ用開閉手段が前記電圧変換器から前記高電圧用負荷に至る経路の途中に設けられていることを特徴とする車両用給電装置。
- 請求項5記載の車両用給電装置において、前記インバータ用開閉手段が前記インバータの本体に組み込まれていることを特徴とする車両用給電装置。
- 請求項5または6記載の車両用給電装置において、前記インバータの出力部と前記電圧変換器の入力部とが接続用導体によって直結されていることを特徴とする車両用給電装置。
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KR20140128013A (ko) * | 2013-04-26 | 2014-11-05 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | 차량의 고전압 전원 선로 개폐장치 제어방법 |
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