JP2012245937A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単発的に短期間のみ作動する車載負荷への電源供給電線を細径化することができる車両用電源装置の提供。
【解決手段】車載負荷１及び電源装置５間を接続する電線６と、電線６に介装された操作スイッチ４とを備え、電線６は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有する車両用電源装置。通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有し、操作スイッチ４に直列に接続され、操作スイッチ４に連動するスイッチ３を備え、スイッチ３の過熱遮断機能は、同一通流電流値では電線６の発煙特性の通電時間より短い時間で遮断する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載負荷及び電源装置間を接続する電線と、電線に介装された操作スイッチとを備える車両用電源装置に関するものである。

車両には、ホーン及びドアロックモータ等、単発的に短期間のみ作動する負荷が搭載されている。これらの負荷への電源供給回路では、他の連続的に作動する負荷への電源供給回路と同様に、ヒューズを使用して電線を保護しており、これらの電線サイズは、ヒューズの容量に応じて決定されている。

特許文献１には、負荷への通電電流が所定時間毎に検出され、電線の上昇温度が、検出された通電電流を用いて、電線の放熱及び発熱に係る関係式によってマイクロコンピュータ等により算出される電線保護方法及び電線保護装置が開示されている。算出された上昇温度が基準温度に加算されて電線の温度が推定され、推定電線温度が所定の上限温度未満の場合は、上昇温度の算出が繰り返され、推定電線温度が所定の上限電線温度以上となった場合、電源から負荷への電力供給を停止し、電線が保護される。

特開２００９−１３０９４４号公報

上述した単発的に短期間のみ作動する負荷への電源供給回路では、ヒューズ容量は、単発的に短期間のみ作動する際に流れる電流が、連続的に継続して流れても遮断しないように定められている。その為、実際の負荷の使用条件では、連続的に使用する必要が無いような場合、電線としては必要以上に太くされて過剰仕様となっているという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、単発的に短期間のみ作動する車載負荷への電源供給電線を細径化することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源装置は、車載負荷及び電源装置間を接続する電線と、該電線に介装された操作スイッチとを備え、前記電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有する車両用電源装置において、通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有し、前記操作スイッチに直列に接続され、該操作スイッチに連動するスイッチを備え、前記過熱遮断機能は、同一通流電流値では前記発煙特性の通電時間より短い時間で遮断することを特徴とする。

この車両用電源装置では、電線が車載負荷及び電源装置間を接続し、操作スイッチが電線に介装されており、電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有している。通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有するスイッチが、操作スイッチに直列に接続され、操作スイッチに連動する。過熱遮断機能は、同一通流電流値では発煙特性の通電時間より短い時間で遮断する。

第２発明に係る車両用電源装置は、車載負荷及び電源装置間を接続する電線と、該電線に介装された操作スイッチとを備え、前記電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有する車両用電源装置において、通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有し、前記操作スイッチに直列に接続され、該操作スイッチに連動するスイッチと、該スイッチが連続してオンである時間を計時する手段と、該手段が所定時間を計時したか否かを判定する手段と、該手段が所定時間を計時したと判定したときに、前記スイッチをオフにする手段とを備え、前記過熱遮断機能は、前記所定時間より短い通電時間の範囲で、同一通流電流値では前記発煙特性の通電時間より短い時間で遮断することを特徴とする。

この車両用電源装置では、電線が車載負荷及び電源装置間を接続し、操作スイッチが電線に介装され、電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有している。通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有するスイッチが、操作スイッチに直列に接続され、操作スイッチに連動する。計時する手段が、スイッチが連続してオンである時間を計時し、判定する手段が、計時する手段が所定時間を計時したか否かを判定する。判定する手段が所定時間を計時したと判定したときに、スイッチをオフにする。過熱遮断機能では、所定時間より短い通電時間の範囲で、同一通流電流値では発煙特性の通電時間より短い時間で遮断する。

本発明に係る車両用電源装置によれば、単発的に短期間のみ作動する車載負荷への電源供給電線を細径化することができ、その車載負荷の使用条件上必要とされない動作が行われた場合は、電源供給を遮断することができ、省電力化することができる。また、先行技術のように、マイクロコンピュータ等を用いた複雑な計算を必要とせず、低コストで実現することができる。

本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 電線、半導体スイッチ及び単発動作負荷がそれぞれ有する通流（通電）電流値と通電時間との関係の例を示す特性図である。 本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 電線、半導体スイッチ及び単発動作負荷がそれぞれ有する通流（通電）電流値と通電時間との関係の例を示す特性図である。 本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、車載バッテリ、車載発電機等の電源装置５と、例えばホーン、ドアロック等の単発的に短期間のみ作動する単発動作負荷１とが、電線６により接続されている。電線６の中途には半導体スイッチ３及び負荷操作スイッチ４が直列に介装されている。
負荷操作スイッチ４への操作を示す信号が、半導体スイッチ３の駆動回路２に与えられ、駆動回路２は、負荷操作スイッチ４に連動して、半導体スイッチ３をオン又はオフに切替える。

図２は、電線６、半導体スイッチ３及び単発動作負荷１がそれぞれ有する通流（通電）電流値と通電時間との関係の例を示す特性図である。
電線６は、通流（通電）電流値が大きくなるに応じて、発煙する迄の通電時間が短くなる発煙特性を有している。
半導体スイッチ３は、市販されているＩＰＤ（Intelligent Power Device）であり、通流（通電）電流値が大きくなるに応じて、過熱により遮断する迄の通電時間が短くなる過熱遮断機能（特性）を有している。この過熱遮断機能では、同一の通流電流では、電線６の発煙特性の通電時間より短い時間で遮断する。

半導体スイッチ３が有する過熱遮断機能（特性）は、半導体スイッチ３が内蔵する温度センサにより定められる。
単発動作負荷１は、必要とされる負荷動作（使用条件上必要とされる車載負荷の動作）では、動作が必要とされる最長限度の通電時間以下で、電線６の発煙する通流電流値、及び半導体スイッチ３の遮断時の通流電流値より小さい電流値で作動する。

このような構成の車両用電源装置では、単発動作負荷１は、図２に示す通流（通電）電流値及び通電時間の必要負荷動作の範囲では、半導体スイッチ３は、負荷操作スイッチ４に連動して、オン又はオフに切替えられる。
負荷操作スイッチ４が、単発動作負荷１の必要とされる負荷動作以上に継続してオンに操作され、又は単発動作負荷１が短絡して、通電時間が、同一の通流電流値での半導体スイッチ３の過熱遮断特性の通電時間に達したとき、半導体スイッチ３は、負荷操作スイッチ４への操作に関係なくオフにされる。

これにより、半導体スイッチ３は、ヒューズと同様に作動し、単発動作負荷１への電流が遮断される。
単発動作負荷１への電流が遮断された状態で、半導体スイッチ３の温度が所定温度迄低下したとき、又は定められた時間が経過したとき、半導体スイッチ３は、オンに復帰し、負荷操作スイッチ４との連動機能も復帰する。
尚、通電時間が過熱遮断特性の通電時間に達して、半導体スイッチ３がオフになるときに、負荷操作スイッチ４も連動してオフになるようにすることも可能である。これにより、半導体スイッチ３が、自動的にオンに復帰した際に、単発動作負荷１が、ユーザの意志に反して作動するような事態を避けることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、電線９の中途には半導体スイッチ７及び負荷操作スイッチ４が直列に介装されている。
負荷操作スイッチ４への操作を示す信号が、制御部８に与えられ、制御部８は、与えられた信号に基づく信号を、半導体スイッチ７の駆動回路２に与えて、負荷操作スイッチ４に連動して、半導体スイッチ７をオン又はオフに切替える。

図４は、電線９、半導体スイッチ７及び単発動作負荷１がそれぞれ有する通流（通電）電流値と通電時間との関係の例を示す特性図である。
電線９は、通流（通電）電流値が大きくなるに応じて、発煙する迄の通電時間が短くなる発煙特性を有している。
半導体スイッチ７は、市販されているＩＰＤであり、通流（通電）電流値が大きくなるに応じて、過熱により遮断する迄の通電時間が短くなる過熱遮断機能（特性）を有している。この過熱遮断機能では、同一の通流電流では、電線９の発煙特性の通電時間より短い時間で遮断するが、通電時間ＴＡ（所定時間）より長い通電時間の範囲では、電線９の発煙特性とは逆転して、この発煙特性の通電時間より長い通電時間で遮断するようになっている。

半導体スイッチ７が有する過熱遮断機能（特性）は、半導体スイッチ７が内蔵する温度センサにより定められる。
単発動作負荷１は、必要とされる負荷動作（使用条件上必要とされる車載負荷の動作）では、動作が必要とされる最長限度の通電時間以下で、電線９の発煙する通流電流値、及び半導体スイッチ７の遮断時の通流電流値より小さい電流値で作動する。単発動作負荷１の動作が必要とされる最長限度の通電時間は、通電時間ＴＡより短く設定してある。この車両用電源装置のその他の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるので、説明を省略する。

このような構成の車両用電源装置では、単発動作負荷１の図４に示す通流（通電）電流値及び通電時間の必要負荷動作の範囲で、半導体スイッチ７は、負荷操作スイッチ４に連動して、オン又はオフに切替えられる。
単発動作負荷１が短絡して通電電流が急増し、通電時間が、同一の通流電流値での半導体スイッチ７の過熱遮断特性の通電時間に達したとき、半導体スイッチ７は、負荷操作スイッチ４への操作に関係なくオフにされる。

これにより、半導体スイッチ７は、ヒューズと同様に作動し、単発動作負荷１への電流が遮断される。
単発動作負荷１への電流が遮断された状態で、半導体スイッチ７の温度が所定温度迄低下したとき、又は定められた時間が経過したとき、半導体スイッチ７は、オンに復帰し、負荷操作スイッチ４との連動機能も復帰するが、短絡している場合は、半導体スイッチ７は繰返しオフにされる。

図５は、上述した動作と並行して実行される制御部８の動作を示すフローチャートである。
以下に、制御部８の動作を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部８は、負荷操作スイッチ４がオンに操作され、単発動作負荷１をオンにするように操作されると（Ｓ１）、半導体スイッチ７をオンにして（Ｓ３）、通電時間ＴＡの計時を開始する（Ｓ５）。

次に、制御部８は、計時した通電時間Ｔが通電時間ＴＡに達したか否かを判定し（Ｓ７）、通電時間Ｔが通電時間ＴＡに達していなければ、負荷操作スイッチ４がオフに操作され、単発動作負荷１をオフにするように操作されていないかを判定する（Ｓ１１）。
制御部８は、単発動作負荷１をオフにするように操作されていなければ（Ｓ１１）、通電時間ＴＡの計時を継続し、計時した通電時間Ｔが通電時間ＴＡに達したか否かを判定する（Ｓ７）。制御部８は、単発動作負荷１をオフにするように操作されていれば（Ｓ１１）、駆動回路２を通じて半導体スイッチ７をオフにし（Ｓ９）、単発動作負荷１をオンにするように負荷操作スイッチ４が操作される迄待機する（Ｓ１）。

制御部８は、計時した通電時間Ｔが通電時間ＴＡに達していれば（Ｓ７）、駆動回路２を通じて半導体スイッチ７をオフにし（Ｓ９）、単発動作負荷１をオンにするように負荷操作スイッチ４が操作される迄待機する（Ｓ１）。
以上より、負荷操作スイッチ４が、単発動作負荷１の必要とされる負荷動作以上に継続してオンに操作され、通電時間が所定時間ＴＡに達したときは、半導体スイッチ７が、負荷操作スイッチ４への操作に関係なくオフにされる。
これにより、半導体スイッチ７は、ヒューズと同様に作動し、単発動作負荷１への電流が遮断される。

尚、通電時間が所定時間ＴＡに達して、半導体スイッチ７がオフになるときに、負荷操作スイッチ４も連動してオフになるようにすることも可能である。これにより、半導体スイッチ７が、自動的にオンに復帰した際に、単発動作負荷１が、ユーザの意志に反して作動するような事態を避けることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、車載バッテリ、車載発電機等の電源装置５と、単発的に短期間のみ作動する単発動作負荷である４台のドアロックモータ１５〜１８とが、電線１９及び分岐線２０〜２３により接続されている。電線１９の中途には半導体スイッチ１０が介装され、半導体スイッチ１０の負荷側の端子は、ドアロック用リレー１１及びドアアンロック用リレー１２の各一方の端子に接続されている。

ドアロック用リレー１１及びドアアンロック用リレー１２の各他方の端子は、分岐線２０〜２３により互いに接続され、分岐線２０〜２３の各中途には、ドアロックモータ１５〜１８がそれぞれ介装されている。ドアロックモータ１５は前方右側（ＦＲ）ドア用、ドアロックモータ１６は前方左側（ＦＬ）ドア用、ドアロックモータ１７は後方右側（ＲＲ）ドア用、ドアロックモータ１８は後方左側（ＲＬ）ドア用である。

ドアロック用リレー１１及びドアアンロック用リレー１２は、それぞれ接地端子を有しており、運転席側ドアに設けられたドアロックスイッチ１４の操作信号を受けて、制御部１３が、リレー１１及びリレー１２の各他方の端子を、それぞれの一方の端子又は接地端子に切替え接続する。
制御部１３が、リレー１１及びリレー１２の各他方の端子を、それぞれの接地端子に接続した場合、ドアロックモータ１５〜１８は電源装置５から遮断される。

制御部１３が、リレー１１の他方の端子を一方の端子に接続し、リレー１２の他方の端子を接地端子に接続した場合、半導体スイッチ１０、リレー１１、ドアロックモータ１５〜１８群及びリレー１２が、この順序で直列に接続され、ドアロックモータ１５〜１８は、それぞれドアをロックするように作動する。
制御部１３が、リレー１１の他方の端子を接地端子に接続し、リレー１２の他方の端子を一方の端子に接続した場合、半導体スイッチ１０、リレー１２、ドアロックモータ１５〜１８群及びリレー１１が、この順序で直列に接続され、ドアロックモータ１５〜１８は、それぞれドアをアンロックするように作動する。

電線１９は、電線６の図２に示すと同様の発煙特性を有している。
半導体スイッチ１０は、市販されているＩＰＤであり、半導体スイッチ３の図２に示すと同様の過熱遮断機能（特性）を有している。半導体スイッチ１０の過熱遮断機能は、同一の通流電流では、電線１９の発煙特性の通電時間より短い時間で遮断する。
半導体スイッチ１０が有する過熱遮断機能（特性）は、半導体スイッチ１０が内蔵する温度センサにより定められる。

ドアロックモータ１５〜１８は、それぞれの分岐線２０〜２３により電力を供給されるが、同時的に作動するので、１つの負荷と見做すことができる。従って、電線１９と各分岐線２０〜２３とを同一の定格及び発煙特性としておくことにより、ドアロックモータ１５〜１８群を単発動作負荷１と見做して、実施の形態１と同様の動作を得ることが可能である。また、同様の理由により、実施の形態２と同様の動作を得ることも可能である。
ここで、電線１９と各分岐線２０〜２３とを同一の定格及び発煙特性としておくのは、例えば、ドアロックモータ１５〜１８の何れかが短絡した場合、分岐線２０〜２３の何れかよりも先に、電線１９が発煙状態に近付き、半導体スイッチ１０をオフにする必要があるからである。

１ 単発動作負荷（車載負荷）
２ 駆動回路
３，７，１０ 半導体スイッチ（スイッチ）
４ 負荷操作スイッチ（操作スイッチ）
５ 電源装置
６，９，１９ 電線
８ 制御部
１１ （ドアロック用）リレー（操作スイッチ）
１２ （ドアアンロック用）リレー（操作スイッチ）
１３ 制御部
１４ ドアロックスイッチ
１５〜１８ ドアロックモータ（車載負荷）
２０〜２３ 分岐線

Claims (2)

1. 車載負荷及び電源装置間を接続する電線と、該電線に介装された操作スイッチとを備え、前記電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有する車両用電源装置において、
   通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有し、前記操作スイッチに直列に接続され、該操作スイッチに連動するスイッチを備え、前記過熱遮断機能は、同一通流電流値では前記発煙特性の通電時間より短い時間で遮断することを特徴とする車両用電源装置。
2. 車載負荷及び電源装置間を接続する電線と、該電線に介装された操作スイッチとを備え、前記電線は、通流電流値に応じた通電時間で発煙する発煙特性を有する車両用電源装置において、
   通流電流値に応じた通電時間で遮断する過熱遮断機能を有し、前記操作スイッチに直列に接続され、該操作スイッチに連動するスイッチと、該スイッチが連続してオンである時間を計時する手段と、該手段が所定時間を計時したか否かを判定する手段と、該手段が所定時間を計時したと判定したときに、前記スイッチをオフにする手段とを備え、前記過熱遮断機能は、前記所定時間より短い通電時間の範囲で、同一通流電流値では前記発煙特性の通電時間より短い時間で遮断することを特徴とする車両用電源装置。

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