JP2006103629A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源電流の遮断を確実に行なうことができる車両用電源装置を提供する。
【解決手段】 エンジンルーム２とトランクルーム４の間を配線が並走する経路において、配線３４と配線３６との間の距離は、配線３２と配線３４との間の距離よりも小さくしておく。また、配線３４と配線３６との間の距離は、配線３２と配線３４との間の距離よりも小さくしておく。車両の衝突によって、導電性の部材が配線３２〜３８を傷つけてしまったとしても、リレーを制御する信号を伝達する配線３４および３８は、配線３２と短絡して電源電位＋Ｂになる可能性よりも、配線３６と短絡して接地電位になる可能性が高くなる。衝突時に一旦開放状態に制御されたシステムメインリレー１８，２０が、衝突後に再度導通状態になってしまう確率を低くすることができる。
【選択図】 図１

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。

特開平１１−１８５５３６号公報（特許文献１）には、自走式高所作業車を遠隔操作するための電源線と信号線から構成されるリモコンケーブルにおいて、電源線にアース接続されたシールド材を被覆する技術が開示されている。

この技術によれば、経時変化や踏みつぶされる等してケーブルが損傷しても、電源線が被覆しているシールドと接触して短絡しアースに電源電流が流れ込む。短絡により規定以上の電流が流れると、ヒューズが切れることにより電流が遮断されるので、信号線に誤って電源線から電流が流れてオン信号が流れることはない。
特開平１１−１８５５３６号公報 特開平２００１−３９２４０号公報 特開平１０−９４１０１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。

この大容量バッテリとモータ等の負荷回路との間には、システムメインリレーというリレーが配置されている。車両衝突時にはすみやかにこのシステムメインリレーを開放状態とし、電源線への高電圧の電源供給を遮断する必要がある。

したがって、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が衝突を検知すると、ＥＣＵはシステムメインリレーを制御する制御信号を非活性の接地電位に設定して電源供給を遮断する。

一方で、このような車両の場合は、大容量バッテリとは別にこのＥＣＵを駆動するための１２Ｖの補機用バッテリを搭載する場合が多い。

ハイブリッド自動車では、モータを駆動するための交流電流を大容量バッテリからの直流電流から発生するインバータが搭載されるので、乗員座席の前方にあるエンジンルーム内のスペースの確保が困難である。

このため、大容量バッテリおよび補機用バッテリは乗員座席の後方のトランクルーム内に設置される場合がある。そこで、エンジンルームとトランクルームとの間に制御信号線や電源線を複雑に配設しなければならない。

一方で、車両衝突時には、車体が変形し損傷することがしばしば発生する。このような場合、導電性の部材が制御信号線や電源線に噛み込み短絡させる可能性がある。接地された車体に電気的に接続された部材であれば、制御信号線に噛み込んでも制御信号線を接地電位に固定するので、システムメインリレーが導通してしまうことはない。

しかし、たとえばブラケット等の接地された車体から電気的に分離された導電性の部材が、衝突時の車体の変形によってシステムメインリレーを制御する信号線と補機バッテリからの電源線とに損傷を与える場合も考えられる。これらが短絡した結果、システムメインリレーを制御する制御信号線が電源電位になってしまう可能性がある。このような場合はＥＣＵの制御によって一旦開放状態とされたシステムメインリレーが、再び導通状態になってしまう恐れがあった。

この発明の目的は、電源電流の遮断を確実に行なうことができ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、第１の電源と、第１の電源によって駆動される負荷と、第１の電源と負荷との電流供給経路の接続および遮断を行なう接続手段と、接続手段の接続および遮断の制御を行なう制御部と、制御部から接続手段に対して制御信号を伝達する第１の配線と、制御信号の非活性化電位に対応する第１の定電位に結合され第１の配線と並走する第２の配線とを備える。

好ましくは、第１の電源および接続手段は、車両において乗員座席の後部領域に配置される。負荷および制御部は、車両において乗員座席の前部領域に配置される。第１、第２の配線は、後部領域と前部領域との間を並走する。

より好ましくは、車両用電源装置は、後部領域に配置され制御部に対して制御信号の活性化電位に対応する第２の定電位を供給する第２の電源と、第２の電源と制御部とを接続し第２の定電位を制御部に与える第３の配線とをさらに備える。後部領域と前部領域との間を並走する経路において第１の配線と第２の配線との距離は、第１の配線と第３の配線との距離よりも小さい。

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

好ましくは、第１および第２の配線は、ツイストペア線を形成する。

好ましくは、衝突を検知する検知手段をさらに備え、制御部は、検知手段が衝突を検知したことに応じて制御信号のレベルを非活性化電位にして接続手段に電流供給経路の遮断を行なわせる。

この発明の他の局面にしたがう車両用電源装置は、第１の電源と、第１の電源によって駆動される負荷と、第１の電源と負荷との電流供給経路の接続および遮断を行なう接続手段と、接続手段の接続および遮断の制御を行なう制御部と、制御部から接続手段に対して制御信号を伝達する第１の配線と、制御信号の非活性化電位に対応する第１の定電位に結合される第２の配線と、制御部に対して制御信号の活性化電位に対応する第２の定電位を供給する第２の電源と、第２の電源と制御部とを接続し第２の定電位を制御部に与える第３の配線とを備える。第１〜第３の配線が並走する部分において、第２の配線と第３の配線との距離は、第１の配線と第３の配線との距離よりも小さい。

好ましくは、第１、第２の電源および接続手段は、車両において乗員座席の後部領域に配置される。負荷および制御部は、車両において乗員座席の前部領域に配置される。第１〜第３の配線は、後部領域と前部領域との間を並走する。

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

好ましくは、第２および第３の配線は、ツイストペア線を形成する。

好ましくは、車両用電源装置は、衝突を検知する検知手段をさらに備える。制御部は、検知手段が衝突を検知したことに応じて制御信号のレベルを非活性化電位にして接続手段に電流供給経路の遮断を行なわせる。

この発明によれば、システムメインリレーを制御する信号線が衝突時に活性化電位に設定されにくくなり、電源電流の遮断をより一層確実に行なうことができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、本発明の車両用電源装置の構成を示す回路図である。

図１を参照して、車両用電源装置１は、高電圧＋ＨＶを出力する高電圧バッテリ２２と、高電圧バッテリ２２によって駆動される車両用負荷１２と、高電圧バッテリ２２と車両用負荷１２との電流供給経路の接続および遮断を行なうシステムメインリレー１８，２０とを含む。なお、車両用電源装置１はハイブリッド自動車、電気自動車等に対して適用可能である。

高電圧バッテリ２２は、複数のバッテリモジュールが直列に接続され高電圧＋ＨＶを出力している。たとえば、７．２Ｖのバッテリモジュールが２８個直列に接続される場合には高電圧＋ＨＶは２０１．６Ｖとなる。

車両用負荷１２は、たとえば、車輪を駆動する駆動システムであり、この駆動システムは、モータおよびモータを駆動するインバータを含む。

車両用電源装置１は、さらに、システムメインリレー１８，２０の接続および遮断の制御を行なうＥＣＵ１６と、ＥＣＵ１６からシステムメインリレー１８，２０に対して制御信号を伝達する配線３４，３８と、配線３４，３８と並走する接地電位に結合された配線３６とを含む。

高電圧バッテリ２２およびおよびシステムメインリレー１８，２０は、車両において乗員座席の後部領域であるトランクルーム４に配置される。また、車両用負荷１２およびＥＣＵ１６は、車両において乗員座席の前部領域であるエンジンルーム２に配置される。自動車がハイブリッド自動車である場合には、エンジンルーム２には、エンジンと発電機がさらに収納される。

そして、配線３４，３８と配線３６とは、エンジンルーム２とトランクルーム４の間を並走する。

車両用電源装置１は、さらに、衝突を検知する衝突センサ１４をさらに含む。ＥＣＵ１６は、運転者が操作する電源スイッチ（図示せず）の状態に応じて配線３６のレベルを活性化電位の＋Ｂに設定しシステムメインリレー１８，２０を導通させる。また、ＥＣＵは、衝突センサ１４が衝突を検知したことに応じて配線３６のレベルを非活性化電位である接地電位に設定し、システムメインリレー１８，２０に電流供給経路の遮断を行なわせる。

衝突センサ１４は、機械的にオン／オフを行なう接点式の衝突センサや、接点のない半導体式の衝突センサを用いることができる。なお、エアバック点火を制御するＥＣＵの出力を衝突センサ出力に加えて用いても良いし、または衝突センサ出力に代えて用いても良い。

車両用電源装置１は、さらに、トランクルーム４に配置されＥＣＵ１６に対して制御信号の活性化電位に対応する電源電位＋Ｂを供給する補機バッテリ２４と、補機バッテリ２４とＥＣＵ１６とを接続し電源電位＋ＢをＥＣＵ１６に与える配線３２とを含む。なお、電源電圧＋Ｂは、たとえば、１２Ｖが一般的である。

乗員座席の前方にあるエンジンルーム２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である。したがって、高電圧バッテリ２２および補機バッテリ２４は乗員座席の後方のトランクルーム４内に設置されている。

このような配置となっているので、配線３４，３６，３８と配線３２とは、エンジンルーム２とトランクルーム４の間を並走することになる。この並走経路において、配線３４と配線３６との間の距離は、配線３２と配線３４との間の距離よりも小さくしておく。また、配線３４と配線３６との間の距離は、配線３２と配線３４との間の距離よりも小さくしておく。

そうすれば、車両の衝突によって、車体の一部が変形し、接地された車体から電気的に分離された導電性の部材が配線３２〜３８を傷つけてしまったとしても、リレーを制御する信号を伝達する配線３４および３８は、配線３２と短絡して電源電位＋Ｂになる可能性よりも、配線３６と短絡して接地電位になる可能性が高くなる。

したがって、衝突時に一旦開放状態に制御されたシステムメインリレー１８，２０が、衝突後に再度導通状態になってしまう確率を低くすることができる。

図２は、図１における配線の具体例を説明するための図である。

図２を参照して、高電圧＋ＨＶを出力する高電圧バッテリ２２の正極側は、システムメインリレー１８に接続され、負極側は、システムメインリレー２０に接続される。システムメインリレー１８，２０の導通制御用コイルの各一方端は接地電位に結合されている。

システムメインリレー１８の導通制御用コイルの他方端は配線３４に接続されている。また、システムメインリレー２０の導通制御用コイルの他方端は配線３８に接続されている。

配線３４は、トランクルーム４側で接地電位に結合された配線３６Ａと対を成してツイストペア線５０を形成する。ツイストペア線５０は、トランクルーム４からエンジンルーム２内のＥＣＵ１６まで敷設される。リレー制御信号を伝達する配線３４は電源電位＋Ｂを与える配線３２よりも接地電位に結合された配線３６Ａに近い位置となる。

配線３８は、トランクルーム４側で接地電位に結合された配線３６Ｂと対を成してツイストペア線５２を形成する。ツイストペア線５２は、トランクルーム４からエンジンルーム２内のＥＣＵ１６まで敷設される。リレー制御信号を伝達する配線３８は電源電位＋Ｂを与える配線３２よりも接地電位に結合された配線３６Ｂに近い位置となる。

このように、ツイストペア線を使用することで安価に制御用配線と接地線とを近接させておくことができる。なお、ツイストペア線に代えてシールドが接地電位に結合されたシールド線で制御信号を伝達しても良い。

［実施の形態２］
図３は、実施の形態２における配線の具体例を説明するための図である。

図３を参照して、高電圧＋ＨＶを出力する高電圧バッテリ２２の正極側は、システムメインリレー１８に接続され、負極側は、システムメインリレー２０に接続される。システムメインリレー１８，２０の導通制御用コイルの各一方端は接地電位に結合されている。

システムメインリレー１８の導通制御用コイルの他方端は配線３４に接続されている。また、システムメインリレー２０の導通制御用コイルの他方端は配線３８に接続されている。

以上については、実施の形態１の図２で示した構成と同じであるが、図３では配線３４，３８に代えて電源電位＋Ｂを伝達する配線３２を接地電位に結合された配線と対にしている。つまりＥＣＵ１６への電源電位＋Ｂと接地電位の供給をツイストペア線５４によって行なう。

このような配線の配置を採用することにより、接地線と電源線の距離が近くなる。そして電源線と配線３４との距離や電源線と配線３８との距離は、接地線と電源線の距離よりも大きくなる。

これにより、車両の衝突によって、車体の一部が変形し、接地された車体から電気的に分離された導電性の部材が配線を傷つけることが生じても、ツイストペア線となっている電源線が接地線に短絡して電位が接地電位となるため、リレーを制御する信号を伝達する配線３４および３８は電源電位＋Ｂになる可能性が低くなる。

したがって、衝突時に一旦開放状態に制御されたシステムメインリレー１８，２０が、衝突後に再度導通状態になってしまう確率を低くすることができる。

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構成を示す回路図である。 図１における配線の具体例を説明するための図である。 実施の形態２における配線の具体例を説明するための図である。

符号の説明

１ 車両用電源装置、２ エンジンルーム、４ トランクルーム、１２ 車両用負荷、１４ 衝突センサ、１８，２０ システムメインリレー、２２ 高電圧バッテリ、２４ 補機バッテリ、３２，３４，３６，３６Ａ，３６Ｂ，３８ 配線、５０，５２，５４ ツイストペア線。

Claims (11)

1. 第１の電源と、
   前記第１の電源によって駆動される負荷と、
   前記第１の電源と前記負荷との電流供給経路の接続および遮断を行なう接続手段と、
   前記接続手段の接続および遮断の制御を行なう制御部と、
   前記制御部から前記接続手段に対して制御信号を伝達する第１の配線と、
   前記制御信号の非活性化電位に対応する第１の定電位に結合され前記第１の配線と並走する第２の配線とを備える、車両用電源装置。
2. 前記第１の電源および前記接続手段は、車両において乗員座席の後部領域に配置され、
   前記負荷および前記制御部は、前記車両において前記乗員座席の前部領域に配置され、
   前記第１、第２の配線は、前記後部領域と前記前部領域との間を並走する、請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記後部領域に配置され前記制御部に対して前記制御信号の活性化電位に対応する第２の定電位を供給する第２の電源と、
   前記第２の電源と前記制御部とを接続し前記第２の定電位を前記制御部に与える第３の配線とをさらに備え、
   前記後部領域と前記前部領域との間を並走する経路において前記第１の配線と前記第２の配線との距離は、前記第１の配線と前記第３の配線との距離よりも小さい、請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記後部領域は、トランクルームであり、
   前記前部領域は、エンジンルームである、請求項２または３に記載の車両用電源装置。
5. 前記第１および第２の配線は、ツイストペア線を形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
6. 衝突を検知する検知手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記検知手段が衝突を検知したことに応じて前記制御信号のレベルを前記非活性化電位にして前記接続手段に前記電流供給経路の遮断を行なわせる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
7. 第１の電源と、
   前記第１の電源によって駆動される負荷と、
   前記第１の電源と前記負荷との電流供給経路の接続および遮断を行なう接続手段と、
   前記接続手段の接続および遮断の制御を行なう制御部と、
   前記制御部から前記接続手段に対して制御信号を伝達する第１の配線と、
   前記制御信号の非活性化電位に対応する第１の定電位に結合される第２の配線と、
   前記制御部に対して前記制御信号の活性化電位に対応する第２の定電位を供給する第２の電源と、
   前記第２の電源と前記制御部とを接続し前記第２の定電位を前記制御部に与える第３の配線とを備え、
   前記第１〜第３の配線が並走する部分において、前記第２の配線と前記第３の配線との距離は、前記第１の配線と前記第３の配線との距離よりも小さい、車両用電源装置。
8. 前記第１、第２の電源および前記接続手段は、車両において乗員座席の後部領域に配置され、
   前記負荷および前記制御部は、前記車両において前記乗員座席の前部領域に配置され、
   前記第１〜第３の配線は、前記後部領域と前記前部領域との間を並走する、請求項７に記載の車両用電源装置。
9. 前記後部領域は、トランクルームであり、
   前記前部領域は、エンジンルームである、請求項８に記載の車両用電源装置。
10. 前記第２および第３の配線は、ツイストペア線を形成する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
11. 衝突を検知する検知手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記検知手段が衝突を検知したことに応じて前記制御信号のレベルを前記非活性化電位にして前記接続手段に前記電流供給経路の遮断を行なわせる、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の車両用電源装置。

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