JP2005297860A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力線の配索経路の確保が容易な車両用電源装置を提供する。
【解決手段】 車両後部に共に配置される高電圧バッテリ１２と補機用バッテリ１６を併用するハイブリッド自動車において、１２Ｖの補機用バッテリ１６の近傍にフュージブルリンクボックス１８を設ける。バッテリ１２とバッテリ１６との間の電圧変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力線である電力線３８をエンジンルームに戻さず、フュージブルリンクボックス１８に接続する。重要性の高いＥＦＩユニット２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４からバッテリ１６に充電時に過剰電流が流れてフュージブルリンク４４が切断されても動作を維持する必要がある。電力線３４およびフュージブルリンク４２を消費電力の比較的小さいＥＦＩユニット２４専用とすることで、電力線３４の配索経路の確保が容易となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用電源装置に関し、特に、高圧電源と低圧電源とを併用する車両の車両用電源装置に関する。

特開２００１−２２９７３８号公報（特許文献１）には、４２Ｖ系バッテリと１４Ｖ系バッテリの２つのバッテリを併用する車両用電源回路が開示されている。なお、１４Ｖ系バッテリは、充電電圧として通常１４Ｖが用いられるものであり、バッテリの出力電圧の点から１２Ｖバッテリとも称される。

この車両用電源回路では、４２Ｖ系駆動型のモータの定格消費電力は、従来型の１４Ｖ系駆動型のモータと同等である。電力が同じであれば駆動電圧１４Ｖ系から４２Ｖ系に高電圧化することにより定格最大電流値は低下する。したがって、接続用の電源配線を細線化することが可能となる。そしてこの細線化により、従来太さが太かったモータ用の電力線をモータより消費電力の小さい負荷用の電力線と同じ太さに統一することが開示されている。
特開２００１−２２９７３８号公報 特開平５−１６２５９２号公報 特許第３１８４１８５号公報

近年、電源電圧が数百ボルト程度の大容量バッテリを搭載し、このバッテリに蓄積した電力を用いて駆動用のモータを動かす電気自動車やこれにガソリンエンジンを併用するハイブリッド自動車が実用化されている。

このような車両の場合は、乗員座席の前方にあるエンジンルーム内にはインバータが搭載されるので、スペースの確保が困難となり補機用の１２Ｖバッテリは乗員座席の後方のトランクルーム内に移動する必要がある。

また、大容量の高電圧バッテリは、乗員用の座席の後部に配置されており、補機用のバッテリはこの高電圧バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続される。

このように、車両の前方のエンジンルーム内に負荷が配置され、後方のトランク内に電源が配置されるような車両では、電力線を配置するスペースをどのように確保して車両後方の電源から車両前方部に配置される負荷に電力を供給するかが問題となる。

この発明は、車体内を配索する電力線ケーブルの経路確保が容易である車両用電源装置を提供することである。

この発明は要約すると、車両用電源装置であって、車両において乗員座席の後部の領域に配置される第１の電源と、後部の領域に配置され、第１の電源が入力端子に接続され、電流経路を少なくとも第１、第２の分岐端子に分岐する分岐部と、第１の分岐端子に一方端が接続される第１の電力線と、乗員座席の前部の領域に配置され、第１の電力線の他方端に接続される第１の負荷回路と、第２の分岐端子に一方端が接続される第２の電力線と、前部の領域に配置され、第２の電力線の他方端に接続される第２の負荷回路とを備える。

好ましくは、車両用電源装置は、後部の領域に配置され、第１の電源の電源電圧よりも高い電源電圧を供給する第２の電源と、後部の領域に配置され、第２の電源と第２の分岐端子との間に接続され電圧変換を行なう電圧変換装置とをさらに備え、第１の電力線の径は、第２の電力線の径よりも細い。

より好ましくは、第１の負荷回路の消費電力は、第２の負荷回路の消費電力よりも小さく、分岐部は、入力端子と第１の分岐端子との間に接続され、第１の負荷回路の消費電力に応じた容量を有する第１のフュージブルリンクと、入力端子と第２の分岐端子との間に接続され、第２の負荷回路の消費電力に応じた容量を有する第２のフュージブルリンクとを含む。

好ましくは、後部の領域は、トランクルームであり、前部の領域は、エンジンルームである。

好ましくは、第１の負荷回路は、エンジン制御用電子制御ユニットを含み、第２の負荷回路は、複数の負荷回路を含み、車両用電源装置は、前部の領域に配置され、第２の電力線の電力を複数の負荷回路に分配する第２の分岐部をさらに備える。

より好ましくは、第２の分岐部は、複数の負荷回路にそれぞれ対応する複数のフュージブルリンクを有する。

本発明によれば、一部の電力線の径を小さくすることができ電力線ケーブルの配索する経路確保が容易となる。

また、フュージブルリンクの合計数を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰返さない。

［検討例］
図４は、ハイブリッド自動車の電力線の配置および接続についての検討例である。

図４を参照して、車両１０１は、乗員座席の前方にエンジンルーム１０２を備え、乗員座席の後方にトランクルーム１０４を備える。エンジンルーム１０２にはＥＦＩユニット１２４と一般負荷１２２と、ＥＦＩユニット１２４および一般負荷１２２に電力を分岐するためのフュージブルリンクボックス１２０とが配置される。一般負荷１２２としてはヘッドライトなどのランプ類やオーディオや電動ウィンドウ駆動用のモータなどが考えられる。

なお、図示しないがエンジンルーム１０２にはエンジンおよびモータジェネレータ、モータジェネレータを駆動するためのインバータなどがさらに配置されている。

車両１０１は、トランクルーム１０４内に、インバータにモータ駆動用の電力を供給するための高電圧のバッテリ１１２と、バッテリ１１２の電圧を１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１１４と、補機用の１２Ｖのバッテリ１１６とを含む。

バッテリ１１６のマイナス端子は接地され、プラス端子はフュージブルリンク１１８を介して電力線１３６に接続される。またＤＣ／ＤＣコンバータ１１４の出力は電力線１３４に接続される。電力線１３４および１３６は呼び３０（φ１１．５ｍｍ）の太い配線である。

電力線１３４、１３６は車両の後方のトランクルームから車両の前方のエンジンルーム内のフュージブルリンクボックス１２０に向けて配索される。フュージブルリンクボックス１２０は、電力線１３４の一方端と電力線１３６の一方端との間に接続されるフュージブルリンク１４４と、電力線１３６の一方端とＥＦＩユニット１２４との間に接続されるフュージブルリンク１４２と、電力線１３４の一方端と一般負荷１２２に含まれる複数の負荷のそれぞれとの間に接続されるフュージブルリンク１４６，１４８とを含む。

フュージブルリンク１４４は、万一電力線１３４が短絡した時にフュージブルリンク１１８が溶断しエンジンが停止するのを避けるために必要となる。全体として、各々の負荷回路および電力線間に合計５つのフュージブルリンクが必要である。

また、一般負荷１２２およびＥＦＩユニット１２４には１２Ｖの電圧が電源電圧として供給される。この電源電圧は、バッテリ１１６から供給される場合もあるしＤＣ／ＤＣコンバータ１１４から供給される場合もある。

したがって、電力線１３４，１３６はともに一般負荷１２２を駆動するのに十分な電流を流すだけの太さが必要となる。つまりバッテリ１１６からエンジンルーム内へ電力を供給する電力線１３６だけでなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４からの電力をエンジンルーム内に供給するため、電力線１３４も太い電力線としてこの２本の電力線を車体に配索しなければならない。

［本発明の実施の形態］
図１は、本発明の車両用電源装置の各要素の配置を説明するための図である。

図２は、本発明の車両用電源装置の接続を説明するための図である。

図１、図２を参照して、車両１には乗員座席の前方にエンジンルーム２が設けられており、乗員座席の後方にトランクルーム４が設けられている。

車両１は、内燃機関としてのエンジンとバッテリで駆動するモータとを併用するハイブリッド自動車である。エンジンルーム２にはエンジン２６とモータジェネレータ２８、２９と、モータジェネレータ２８、２９との間で３相交流電力を授受するインバータ２７とが配置される。

モータジェネレータ２８は、主としてエンジンの回転によって電力を発生するジェネレータとして動作する。またモータジェネレータ２９は、主としてエンジン２６とともに前輪９を駆動するモータとして動作する。ただし、回生制動時にはモータジェネレータ２９は電力を発生するジェネレータとして動作する。

エンジンルーム２内のインバータ２７の側方にはフュージブルリンクを収容し電力を分配する分岐部として、フュージブルリンクボックス２０が配置される。また、車両進行方向に向かって左側のドア６にはサイドミラー８が設けられており、サイドミラー８の前方部分のエンジンルーム２内にはＥＦＩユニット２４が配置されている。

図示しない後部座席の後方床面にはバッテリパックが配置され、バッテリパックはバッテリ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４とを含む。また、トランクルーム４の後輪１０上部付近には補機用の１２Ｖのバッテリ１６が配置される。

バッテリ１６のマイナス端子は接地される。バッテリ１６に近接して、フュージブルリンクを収容し電力を分配する分岐部として、フュージブルリンクボックス１８が配置される。フュージブルリンクボックス１８とバッテリ１６のプラス端子とが電力線３２で接続される。

フュージブルリンクボックス１８はフュージブルリンク４２、４４を含む。フュージブルリンク４２、４４の一方端はともに電力線３２に接続される。

フュージブルリンク４４の他方端はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力と電力線３８によって接続され、かつ、フュージブルリンクボックス２０と電力線３６によって接続される。電力線３６，３８は呼び３０（φ１１．５ｍｍ）の電力線であり、大電流を流すことが可能な太さになっている。

フュージブルリンク４４は、電力線３６もしくは電力線３８が万一短絡した時の過剰電流から電力線３６、電力線３８を保護する。

フュージブルリンク４２の他方端はＥＦＩユニット２４と電力線３４によって接続される。この電力線３４は呼び３（φ４．１ｍｍ）である。これはＥＦＩユニット２４の消費電力はランプ等の一般負荷２２と比べて消費電力が少ないからである。したがってＥＦＩ２４の消費電力に対応して電力線３４の太さが定められ、フュージブルリンク４２の許容電流量が定められる。また、電力線３６もしくは電力線３８の短絡による過剰電流発生時にフュージブルリンク４４が溶断しても、エンジン停止させないようにＥＦＩユニット２４には独立した経路で電力を分配する必要もある。

フュージブルリンクボックス２０は、フュージブルリンク４６，４８を含む。フュージブルリンク４６，４８によって電力線３６の一方端が一般負荷２２に含まれる複数の負荷のうちの対応する負荷に接続される。フュージブルリンク４６，４８の許容電流量は対応する負荷に応じて定められ、電力線３６の太さおよびフュージブルリンク４４の電流許容量は一般負荷２２の合計の電流に応じて定められる。

図３は、フュージブルリンクボックス１８の具体的な配置を説明するための図である。

図３を参照して、トランクルーム４内に補機用の１２Ｖのバッテリ１６が配置され、トランクルーム４の側壁でバッテリ１６のプラス端子近傍にフュージブルリンクボックス１８がねじ留めされる。

電力線３２の一方端はバッテリ１６のプラス端子に接続され、他方端はフュージブルリンクボックス１８に接続される。フュージブルリンク４４によって電力線３２の他方端に対して電力線３８および３６の各一方端が接続される。電力線３８の他方端はバッテリパック内のＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力にねじ留めされる。また電力線３６の他方端はエンジンルーム内のフュージブルリンクボックス２０に接続される。

フュージブルリンク４２によって電力線３２の他方端と電力線３４の一方端とが接続される。電力線３４の他方端はエンジンルームまで配索されＥＦＩ２４に接続される。

電力線３６もしくは電力線３８の短絡によりフュージブルリンク４４が溶断しても、フュージブルリンク４２と電力線３４によりＥＦＩユニット２４へ電源電圧が供給されるので、エンジンの運転を続行できる。

図４で検討した場合と比べると、電力線３４をＥＦＩユニット２４専用として配索することにしたので、呼び径を小さくすることができ、電力線の配索経路を確保することが図４の場合と比べて容易となる。

また、バッテリ１６近くに電力線３６の保護および電力線３８の保護に兼用するフュージブルリンクと電力線３４保護用のフュージブルリンクとを設けることで、フュージブルリンクの合計数を削減することができる。

また、本実施の形態では車両走行に重要性の高い電気負荷としてＥＦＩユニット２４を例にとって一般負荷２２と別経路で電力線を配索することを示したが、車両走行に重要性の高い電気負荷はＥＦＩユニット２４に限られるものではなく、他の重要性が高い電気負荷を一般負荷２２とは別経路で電力線を配策してもよい。

さらに、本実施の形態ではハイブリッド自動車に本発明を適用した例を説明したが、電気自動車に対しても本発明は適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の車両用電源装置の各要素の配置を説明するための図である。 本発明の車両用電源装置の接続を説明するための図である。 フュージブルリンクボックス１８の具体的な配置を説明するための図である。 ハイブリッド自動車の電力線の配置および接続についての検討例である。

符号の説明

１，１０１ 車両、２，１０２ エンジンルーム、４，１０４ トランクルーム、６ ドア、８ サイドミラー、９ 前輪、１０ 後輪、１２，１６，１１２，１１６ バッテリ、１４，１１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８，２０，１２０ フュージブルリンクボックス、２２，１２２ 一般負荷、２４，１２４ ＥＦＩユニット、２６ エンジン、２７ インバータ、２８，２９ モータジェネレータ、３２，３４，３６，３８，１３４，１３６ 電力線、４２，４４，４６，４８，１１８，１４２，１４４，１４６，１４８ フュージブルリンク。

Claims (6)

1. 車両において乗員座席の後部の領域に配置される第１の電源と、
   前記後部の領域に配置され、前記第１の電源が入力端子に接続され、電流経路を少なくとも第１、第２の分岐端子に分岐する分岐部と、
   前記第１の分岐端子に一方端が接続される第１の電力線と、
   前記乗員座席の前部の領域に配置され、前記第１の電力線の他方端に接続される第１の負荷回路と、
   前記第２の分岐端子に一方端が接続される第２の電力線と、
   前記前部の領域に配置され、前記第２の電力線の他方端に接続される第２の負荷回路とを備える、車両用電源装置。
2. 前記後部の領域に配置され、前記第１の電源の電源電圧よりも高い電源電圧を供給する第２の電源と、
   前記後部の領域に配置され、前記第２の電源と前記第２の分岐端子との間に接続され電圧変換を行なう電圧変換装置とをさらに備え、
   前記第１の電力線の径は、前記第２の電力線の径よりも細い、請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記第１の負荷回路の消費電力は、前記第２の負荷回路の消費電力よりも小さく、
   前記分岐部は、
   前記入力端子と前記第１の分岐端子との間に接続され、前記第１の負荷回路の消費電力に応じた容量を有する第１のフュージブルリンクと、
   前記入力端子と前記第２の分岐端子との間に接続され、前記第２の負荷回路の消費電力に応じた容量を有する第２のフュージブルリンクとを含む、請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記後部の領域は、トランクルームであり、
   前記前部の領域は、エンジンルームである、請求項１に記載の車両用電源装置。
5. 前記第１の負荷回路は、
   エンジン制御用電子制御ユニットを含み、
   前記第２の負荷回路は、
   複数の負荷回路を含み、
   前記車両用電源装置は、
   前記前部の領域に配置され、前記第２の電力線の電力を前記複数の負荷回路に分配する第２の分岐部をさらに備える、請求項１に記載の車両用電源装置。
6. 前記第２の分岐部は、前記複数の負荷回路にそれぞれ対応する複数のフュージブルリンクを有する、請求項５に記載の車両用電源装置。

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