JP2012034550A - 車両用電源分配システム - Google Patents

Abstract

【課題】電源分配モジュールの発熱を低減し、設置位置の融通性を高めることが可能な車両用電源分配システムを提供する。
【解決手段】複数の電源分配モジュール１１、及び通信線１５を介して各電源分配モジュール１１に接続される統合ＥＣＵ１６を備える。そして、統合ＥＣＵ１６より電装負荷１８の駆動指令信号が与えられた場合には、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）をＤＣ駆動させてリレーコイル３４ａに電圧を印加し、リレー接点３５をオンとする。その後、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を所定の電流値以上となるＰＷＭ制御に切り替えて、リレーコイル３４ａに印加する電圧を低減させ、リレーコイル３４ａに流れる電流値を減少させる。これにより、発熱量が低下するので、電源分配モジュール１１を小型化でき、且つ、周囲温度が高い場所にも設置することができ、融通性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリより出力される電力を、車両に搭載される各負荷に分配する車両用電源分配システムに関する。

近年、車両に搭載される負荷が増加する中で、車両の適所に電源分配モジュールを複数設置し、各電源分配モジュールに設けた電磁リレーを用いて、各電源分配モジュールの近傍に設けられるモータやランプ等の電装負荷を駆動する電源分配システムが採用されている。このような電源分配システムの従来例として、例えば、特開平５−１４６０８０号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。

特許文献１では、車両の前部、中央部、後部にそれぞれ分配装置を設け、各分配装置に負荷を接続して電装負荷の駆動、停止を切り替える技術が開示されている。

特開平５−１４６０８０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、電装負荷の駆動、停止を切り替えるための電磁リレーが発熱することにより、分配装置の温度が上昇するので放熱機能を持たせる必要があり、分配装置が大規模化するという問題が生じる。また、エンジンルームの近傍等、周囲温度が高い場所に分配装置を配置することができず、設置位置に制約が生じるという欠点がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電源分配モジュールの発熱を低減し、設置位置の融通性を高めることが可能な車両用電源分配システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、車両内に設けられるバッテリの出力電力を、電源線を介して車両内の複数箇所に設けられた電源分配モジュールに供給し、且つ、各電源分配モジュールに接続される各負荷への電力の供給、停止を切り替えて前記各負荷の駆動を制御する車両用電源分配システムにおいて、通信線を介して前記各電源分配モジュールと接続され、各負荷の駆動指令信号を出力する主制御手段（例えば、統合ＥＣＵ）を備え、前記各電源分配モジュールは、前記負荷への電力の供給、停止を切り替える１個以上の電磁リレーと、前記駆動指令信号に基づいて、前記電磁リレーのリレーコイルに印加する電圧をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記ＰＷＭ制御手段は、前記駆動指令信号が入力された際に、前記リレーコイルに直流電圧を印加し、その後、所定の電流値以上でＰＷＭ制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記各電源分配モジュールは、同一個数の前記電磁リレーを備え、且つ、同一個数のＰＷＭ制御手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両用電源分配システムでは、主制御手段から電源分配モジュールに負荷の駆動指令信号が出力された場合には、この負荷の駆動、停止を制御するための電磁リレーのリレーコイルに印加する電圧をＰＷＭ制御して、該電磁リレーコイルに流れる電流を低減する。従って、リレーコイルでの消費電力を低減することができ、車両の燃費向上に繋がる。また、リレーコイルでの発熱量を低減できるので、電源分配モジュール全体の発熱量を減少させることができる。その結果、電源分配モジュールを周囲温度の高い場所に置くことが可能となり、設置場所の融通性を高めることができる。

更に、電源分配モジュールを小型化することができるので、従来は設置できなかったような狭い場所でも設置できる場合が有り、この点においても設置場所の融通性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用電源分配システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電源分配システムに設けられる電源分配モジュールの詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電源分配システムに設けられる電源分配モジュールの、駆動指令信号、コイル印加電圧、コイル電流、及びリレー接点の状態を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用電源分配システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この電源分配システム１００は、複数の電源分配モジュール１１（図では、４個の電源分配モジュール１１ａ〜１１ｄ）を有し、各電源分配モジュール１１（１１ａ〜１１ｄ）は、電源線１２を介してＪ／Ｂ（ジャンクションボックス）１３に接続され、更に、該Ｊ／Ｂ１３は、電源線１２を介してバッテリ１４に接続されている。

電源分配モジュール１１ａは、車両前側のエンジンルーム１７の右側に設けられ、電源分配モジュール１１ｂは、エンジンルームの左側に設けられ、電源分配モジュール１１ｃは、車両後側のトランクルームの右側に設けられ、電源分配モジュール１１ｄは、車両後側のトランクルームの左側に設けられている。

そして、電源分配モジュール１１ａ，１１ｂは、負荷線１９を介して車両のヘッドランプ、ウィンカ用ランプ、ワイパ駆動用モータ等の各電装負荷１８に接続され、これらの電装負荷１８の駆動、停止を制御する。電源分配モジュール１１ｃ，１１ｄは、負荷線１９を介して車両のテールランプ、リヤワイパ駆動用モータ等の各電装負荷１８に接続され、これらの電装負荷１８の駆動、停止を制御する。

また、各電源分配モジュール１１ａ〜１１ｄは、通信線１５を介して統合ＥＣＵ（主制御手段）１６に接続され、該統合ＥＣＵ１６より送信される駆動指令信号に基づいて、各電装負荷１８の駆動、停止を制御する。

統合ＥＣＵ１６は、車両内に搭載される各電装負荷１８を総括的に制御するものであり、信号線２０を介して、車載される複数のスイッチ２１（図では５個）、及び複数のセンサ２２（図では２個）と接続され、各スイッチ２１の操作信号、及び各センサ２２の検出信号に基づいて、各電装負荷１８の駆動指令信号を生成し、通信線１５を介して各電源分配モジュール１１ａ〜１１ｄに送信する。

図２は、電源分配モジュール１１の詳細な構成を示すブロック図であり、以下、図２を参照して、電源分配モジュール１１について説明する。なお、図１に示した４個の電源分配モジュール１１ａ〜１１ｄは、全て同一の構成を備えているので、これを電源分配モジュール１１と示している。図２に示すように、電源分配モジュール１１は、複数の電磁リレー３３（図では、３個の電磁リレー３３ａ，３３ｂ，３３ｃを示している）を備えており、各電磁リレー３３はリレー接点３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）、及びリレーコイル３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を備えている。各リレー接点３５の一端は、フューズＦｕを介して端子Ｔ１に接続され、他端はそれぞれ端子Ｔ３〜Ｔ５を介して電装負荷１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されている。また、端子Ｔ１は電源線１２を介してＪ／Ｂ１３に接続されている。従って、電磁リレー３３のオン、オフを切り替えることにより、各電装負荷１８の駆動、停止を切り替えることができる。

また、電源分配モジュール１１は、クロック信号を出力するクロック回路３１を備えている。更に、各電磁リレー３３毎にＰＷＭドライバ３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を備えており、各ＰＷＭドライバ３２は通信Ｉ／Ｆ３６に接続され、該通信Ｉ／Ｆ３６は、端子Ｔ２を介して通信線１５に接続され、更に、この通信線１５を介して統合ＥＣＵ１６に接続されている。なお、図２ではＰＷＭドライバ３２ａのみを詳細に記載している。他のＰＷＭドライバ３２ｂ，３２ｃもＰＷＭドライバ３２ａと同様の構成を備えている。

通信Ｉ／Ｆ３６は、統合ＥＣＵ１６より送信される各電磁リレー３３毎のコイル電流設定信号ｓ１、及び各電磁リレー３３の駆動指令信号ｓ２を受信し、各信号ｓ１，ｓ２を各ＰＷＭドライバ３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）に転送する。

ＰＷＭドライバ３２ａは、電流検出回路４２と、ＰＷＭ信号生成部４１、及びＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を備えている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）は、リレーコイル３４ａに対して直列に接続されている。即ち、電源ＶＢ→リレーコイル３４ａ→ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）→グランドの順に接続される回路が形成されている。

電流検出回路４２は、コイル電流設定信号ｓ１を受信すると共に、リレーコイル３４ａに流れる電流を検出し、この検出信号ｓ３をＰＷＭ信号生成部４１に出力する。ＰＷＭ信号生成部４１は、駆動指令信号ｓ２が供給されると、クロック信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のゲートに出力する。

次に、上述のように構成された本実施形態に係る電源分配システム１００の作用を、図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。

まず、図３の時刻ｔ１にて統合ＥＣＵ１６より、図２に示す電装負荷１８ａの駆動指令信号ｓ２が送信されると（図３（ａ）参照）、この駆動指令信号ｓ２は通信線１５を介して電源分配モジュール１１の通信Ｉ／Ｆ３６にて受信される。そして、この駆動指令信号ｓ２は、電装負荷１８ａを駆動するためのＰＷＭドライバ３２ａに供給される。また、これと同時に、ＰＷＭドライバ３２ａには、電磁リレー３３ａのコイル電流設定信号ｓ１が供給される。

そして、ＰＷＭ信号生成部４１は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）にＤＣ駆動信号（常時オンとする直流駆動信号）を出力する。その結果、該ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）がオンとなるので、図３（ｂ）に示すようにリレーコイル３４ａには電圧ＶＢが印加されることになる。

リレーコイル３４ａに電圧ＶＢが印加されたことにより、リレーコイル３４ａに流れる電流が徐々に増加し、時刻ｔ２で接点動作電流に達すると、リレー接点３５ａがオンとなり、電装負荷１８ａに電圧が供給されて該電装負荷１８ａが駆動する。その後、リレーコイル３４ａに流れる電流は増加し、一定の電流値となる。

その後、ＰＷＭ信号生成部４１は、時刻ｔ３にてＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）をオフとする。その結果、図３（ｃ）に示すように、リレーコイル３４ａに流れるが徐々に減少する。その後、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ４においてＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を所定の電流値以上でＰＷＭ制御する。その結果、図３（ｃ）に示すように、リレーコイル３４ａに流れる電流は、電流設定値を下限として周期的に増減を繰り返す。この電流により、オン状態とされたリレー接点３５ａを、この状態に維持することができる。つまり、リレー接点３５ａをオンとするために必要な電流値と、オン状態とされたリレー接点３５ａのオン状態を維持するための電流値は相違するので、時刻ｔ３でリレー接点がオンとされた後は、コイル印加電圧をＰＷＭ信号に切り替えることにより、リレー接点３５ａのオン状態を維持できる程度の電流値まで低減している。

そして、時刻ｔ５にて、統合ＥＣＵ１６より、停止を示す駆動指令信号が出力された場合には、ＰＷＭ信号生成部４１はＰＷＭ信号の出力を停止する。その結果、リレーコイル３４の通電が停止して、リレー接点３５ａはオフとなる。

このようにして、本実施形態に係る電源分配システム１００では、統合ＥＣＵ１６より電装負荷１８ａの駆動指令信号が出力された場合には、初期的にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）をＤＣ駆動させてリレーコイル３４ａを通電してリレー接点３５ａをオンとし、その後、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）をＰＷＭ駆動させることにより、リレー接点３５ａのオン状態を維持する。従って、電磁リレー３３での電力消費量を低減することができ、車両の燃費を低減することができる。更に、リレーコイル３４ａにおける発熱を抑制でき、電源分配モジュール１１全体の発熱量を低減できるので、該電源分配モジュール１１を小型化することができ、また、車両のエンジンルーム近傍等、周囲温度が高い場所であっても設置することができる。従って、設置場所の制約を緩和でき、ワイヤハーネスの配索レイアウトの柔軟性を向上することができ、ひいては車両内スペースを有効に活用することができる。

また、図１に示す複数の電源分配モジュール１１（１１ａ〜１１ｄ）を、全て同一規格のモジュールに統一すれば、電源分配モジュール１１を標準化することができ、モジュールコストを削減することができる。更に、標準化した電源分配モジュール１１の使用数を変更することにより、車両のグレートの違いによる負荷の増減に柔軟に対応することができる。

更に、各電源分配モジュール１１（１１ａ〜１１ｄ）は、通信線１５を介して統合ＥＣＵ１６と接続されているので、車両内の各位置に分散して配置された各電源分配モジュール１１に対して、容易に信号伝送を行うことができる。

以上、本発明の車両用電源分配システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

本発明は、車両に搭載される電装負荷を駆動する電源分配モジュールの発熱を低減する上で極めて有用である。

１１（１１ａ〜１１ｄ） 電源分配モジュール
１２ 電源線
１３ Ｊ／Ｂ
１４ バッテリ
１５ 通信線
１６ 統合ＥＣＵ（主制御手段）
１７ エンジンルーム
１８ 電装負荷
１９ 負荷線
２０ 信号線
２１ スイッチ
２２ センサ
３１ クロック回路
３２ａ〜３２ｃ ＰＷＭドライバ
３３ａ〜３３ｃ 電磁リレー
３４ａ〜３４ｃ リレーコイル
３５ａ〜３５ｃ リレー接点
３６ 通信Ｉ／Ｆ
１００ 電源分配システム
ｓ１ コイル電流設定信号
ｓ２ 駆動指令信号

Claims (3)

1. 車両内に設けられるバッテリの出力電力を、電源線を介して車両内の複数箇所に設けられた電源分配モジュールに供給し、且つ、各電源分配モジュールに接続される各負荷への電力の供給、停止を切り替えて前記各負荷の駆動を制御する車両用電源分配システムにおいて、
   通信線を介して前記各電源分配モジュールと接続され、各負荷の駆動指令信号を出力する主制御手段を備え、
   前記各電源分配モジュールは、前記負荷への電力の供給、停止を切り替える１個以上の電磁リレーと、前記駆動指令信号に基づいて、前記電磁リレーのリレーコイルに印加する電圧をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段とを備えたことを特徴とする車両用電源分配システム。
2. 前記ＰＷＭ制御手段は、前記駆動指令信号が入力された際に、前記リレーコイルに直流電圧を印加し、その後、所定の電流値以上でＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源分配システム。
3. 前記各電源分配モジュールは、同一個数の前記電磁リレーを備え、且つ、同一個数のＰＷＭ制御手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用電源分配システム。

Images