JP2014007830A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの個数を増加させることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のショート故障に対処することが可能な電源装置の提供。
【解決手段】保護スイッチ１０ｓ，１１ｓが、電源４，５及びＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４間に接続されており、保護スイッチ１０ｓ，１１ｓに通流する電流値を検出する電流検出手段１０ａ，１１ａと、その検出した電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する電流値判定手段２０ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４、バイパススイッチ８，９、ヒューズ２１，２９，２２，３０、電流検出手段１０ａ，１１ａ及び電流値判定手段２０ａを収納する筺体２７とを備え、電流値判定手段２０ａが所定電流値より大きいと判定したときは、バイパススイッチ８，９をオンに、保護スイッチ１０ｓ，１１ｓをオフにする構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源の電圧を変換して負荷に与えるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータに並列に接続されたバイパススイッチと、バイパススイッチ及びＤＣ／ＤＣコンバータ、並びに負荷間に接続されたヒューズと、ヒューズを保護する為の保護スイッチとを備えた電源装置に関するものである。

停車時にエンジンのアイドリングを停止して、燃費を向上させるアイドルストップ車が増加しつつある。このような車両では、アイドルストップ時にオルタネータ（車載発電機）が停止し、電源がバッテリのみとなって電圧が低下する。その為、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電源電圧を昇圧する車両用電源装置を搭載して、アイドルストップ時にＤＣ／ＤＣコンバータを作動させる車両がある。

図４は、そのような従来の車両用電源装置の要部構成例を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、オルタネータ４が、図示しないエンジンに連動して発電し、その整流した電力は、バッテリ５に充電される。
オルタネータ４及びバッテリ５が出力した電力は、ヒューズボックス１内で、電力系統別に分岐されて、例えば、ＡＣＣ（Accessory）系は、ヒューズ６を通じて、コンバータボックス２内のＤＣ／ＤＣコンバータ２３に与えられる。また、ＩＧ（Ignition）系は、ヒューズ７を通じて、コンバータボックス２内のＤＣ／ＤＣコンバータ２４に与えられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は、それぞれバイパスリレー（バイパススイッチ）８，９を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は、コイル１４，１５を通じて与えられる電力を、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１２，１３が、ＰＷＭ制御により断続的にショートさせ、コイル１４，１５で蓄積され昇圧された電力が逆流防止用のダイオード１６，１７、及び平滑コンデンサ１８，１９を通じて出力される。
バイパスリレー８，９及びＦＥＴ１２，１３は、プロセッサを備える制御部２０によりオン又はオフに制御される。制御部２０には、ＩＧキーの操作状態を示すＩＧ信号及びＡＣＣ信号、並びにアイドリング停止を示すアイドルストップ信号が与えられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が出力した電力は、ヒューズボックス３に収納されたＡＣＣリレー１０を通じて、それぞれのヒューズ２１，２９を備えたＡＣＣ系の負荷２５，３１・・・（ラジオ等）に与えられる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が出力した電力は、ヒューズボックス３に収納されたＩＧリレー１１を通じて、それぞれのヒューズ２２，３０を備えたＩＧ系の負荷２６，３２・・・（点火装置、空調装置等）に与えられる。

ＡＣＣリレー１０及びＩＧリレー１１は、プロセッサを備える制御部２８によりオン又はオフに制御される。制御部２８には、ＩＧ信号、ＡＣＣ信号、並びに図示しないＡＣＣ系及びＩＧ系の各電流検出器からの検出信号が与えられる。制御部２８は、与えられた検出信号に基づき、ＡＣＣリレー１０又はＩＧリレー１１をオフにし、ヒューズ２１，２９又は２２，３０を保護する。

このような車両用電源装置では、制御部２０は、アイドルストップ信号を与えられていないときは、バイパスリレー８，９をオンにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４を作動させない。これにより、負荷２５，３１，２６，３２等には、オルタネータ４からの電力が与えられる。
制御部２０は、アイドルストップ信号を与えられているときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４を作動させ、バイパスリレー８，９をオフにする。これにより、負荷２５，３１，２６，３２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４により昇圧されたバッテリ５からの電力が与えられる。

特許文献１には、バッテリからの電力を複数の電気負荷に供給する電源装置であり、バッテリと複数の電気負荷の少なくとも１つとの間にバッテリの電圧を昇圧する昇圧装置を、リレーケース内に着脱可能に設けた電源装置が開示されている。

特開２００８−１０１５９０号公報

上述した従来の車両用電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４内のＦＥＴ１２，１３等がショートして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４に大電流が流れても、それを検知する手段がないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びヒューズボックスを一体化することにより、リレーの個数を増加させることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のショート故障に対処することが可能な電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る電源装置は、電源の電圧を変換して負荷に与える１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータそれぞれに並列に接続されたバイパススイッチと、該バイパススイッチ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、並びに前記負荷間に接続されたヒューズと、該ヒューズを保護する為の保護スイッチとを備えた電源装置において、前記保護スイッチは、前記電源及びＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されており、前記保護スイッチに通流する電流値を検出する電流検出手段と、該電流検出手段が検出した電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する電流値判定手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、バイパススイッチ、ヒューズ、電流検出手段及び電流値判定手段を収納する筺体とを備え、前記電流値判定手段が所定電流値より大きいと判定したときは、前記バイパススイッチをオンに、前記保護スイッチをオフにするように構成してあることを特徴とする。

この電源装置では、１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータが電源の電圧を変換して負荷に与え、バイパススイッチが、ＤＣ／ＤＣコンバータそれぞれに並列に接続されている。ヒューズが、バイパススイッチ及びＤＣ／ＤＣコンバータ、並びに負荷間に接続され、保護スイッチがヒューズを保護する為に設けられている。保護スイッチは、電源及びＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されており、電流検出手段が、保護スイッチに通流する電流値を検出し、電流値判定手段が、電流検出手段が検出した電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する。筺体が、ＤＣ／ＤＣコンバータ、バイパススイッチ、ヒューズ、電流検出手段及び電流値判定手段を収納しており、電流値判定手段が所定電流値より大きいと判定したときは、バイパススイッチをオンに、保護スイッチをオフにする。

第２発明に係る電源装置は、前記保護スイッチの温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段が測定した温度が所定温度より高いか否かを判定する温度判定手段とを更に備え、前記筺体が、前記温度測定手段及び温度判定手段を収納し、該温度判定手段が所定温度より高いと判定したときは、前記バイパススイッチをオンに、前記保護スイッチをオフにするように構成してあることを特徴とする。

この電源装置では、温度測定手段が、保護スイッチの温度を測定し、温度判定手段が、その測定した温度が所定温度より高いか否かを判定する。筺体が、温度測定手段及び温度判定手段を収納しており、温度判定手段が所定温度より高いと判定したときは、バイパススイッチをオンに、保護スイッチをオフにする。

本発明に係る電源装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びヒューズボックスを一体化することにより、リレーの個数を増加させることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のショート故障に対処することが可能な電源装置を実現することができる。

本発明に係る電源装置の実施の形態である車両用電源装置の要部構成を示すブロック図である。 図１に示す車両用電源装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 図１に示す車両用電源装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 従来の車両用電源装置の要部構成例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。
図１は、本発明に係る電源装置の実施の形態である車両用電源装置の要部構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、オルタネータ４（電源）が、図示しないエンジンに連動して発電し、その整流した電力は、バッテリ５（電源）に充電される。
オルタネータ４及びバッテリ５が出力した電力は、ヒューズボックス１内で、電力系統別に分岐されて、例えば、ＡＣＣ（Accessory）系は、ヒューズ６を通じて、電気接続箱（筺体）２７内のＡＣＣリレー１０ｓ(保護スイッチ)及びバイパスリレー（バイパススイッチ）８の各一方の端子に接続されている。また、ＩＧ（Ignition）系は、ヒューズ７を通じて、電気接続箱２７内のＩＧリレー１１ｓ(保護スイッチ)及びバイパスリレー（バイパススイッチ）９の各一方の端子に接続されている。

ＡＣＣリレー１０ｓの他方の端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３のコイル１４の一方の端子に接続され、ＡＣＣリレー１０ｓを通流した電力は，コイル１４に与えられる。
ＩＧリレー１１ｓの他方の端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４のコイル１５の一方の端子に接続され、ＩＧリレー１１ｓを通流した電力は，コイル１５に与えられる。
ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓは、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）等の半導体リレーであり、通流電流を検出する電流検出器１０ａ，１１ａ（電流検出手段）、及び自身の温度を測定する温度測定器１０ｔ，１１ｔ（温度測定手段）をそれぞれ内蔵している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は、コイル１４，１５を通じて与えられる電力を、ＦＥＴ１２，１３が、ＰＷＭ制御により断続的にショートさせ、コイル１４，１５で蓄積され昇圧された電力が逆流防止用のダイオード１６，１７、及び平滑コンデンサ１８，１９を通じて出力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が出力した電力、及びバイパスリレー８を通流した電力は、ヒューズ２１，２９を通じて、ＡＣＣ系の負荷２５，３１・・・（ラジオ等）に与えられる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が出力した電力、及びバイパスリレー９を通流した電力は、ヒューズ２２，３０を通じて、ＩＧ系の負荷２６，３２・・・（点火装置、空調装置等）に与えられる。

バイパスリレー８，９、ＦＥＴ１２，１３、ＡＣＣリレー１０ｓ及びＩＧリレー１１ｓは、プロセッサを備える制御部２０ａによりオン又はオフに制御される。制御部２０ａには、ＩＧキーの操作状態を示すＩＧ信号及びＡＣＣ信号、アイドリング停止を示すアイドルストップ信号、並びに電流検出器１０ａ，１１ａ及び温度測定器１０ｔ，１１ｔの各検出信号が与えられる。
ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓ、バイパスリレー８，９、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４、ヒューズ２１，２２，２９，３０及び制御部２０ａは、電気接続箱２７に収納されている。

以下に、このような構成の車両用電源装置の動作を、それを示す図２，３のタイミングチャートを参照しながら説明する。
制御部２０ａは、ＩＧキーが操作され、ＡＣＣ信号がオンになると（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８をオンにする（図２Ｃ，Ｄ）。

制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＩＧ信号がオンになると（図２Ｅ）、ＩＧリレー１１ｓ及びバイパスリレー９をオンにする（図２Ｆ，Ｇ）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８も、引続きオンになっている（図２Ｃ，Ｄ）。
この状態で、車両はエンジンが始動されて、走行状態となっており、オルタネータ４が発電しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は昇圧していない（図２Ａ）。

制御部２０ａは、車両が停止し、アイドリングストップ信号を与えられると、バイパスリレー８，９をオフにし（図２Ｄ，Ｇ）、ＦＥＴ１２，１３をＰＷＭ制御により断続的にオン／オフさせて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４に昇圧させる（図２Ｄ，Ｇ）。
制御部２０ａは、車両がアイドリングストップを停止し、アイドリングストップ信号が与えられなくなると、バイパスリレー８，９をオンにし（正常時）、ＦＥＴ１２，１３をオフにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４の昇圧を停止させる（正常時）。

制御部２０ａは、ＩＧキーが操作され、ＩＧ信号がオフになると（図２Ｅ）、ＩＧリレー１１ｓ及びバイパスリレー９をオフにする（正常時）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８も、引続きオンになっている（正常時）。
この状態で、車両はエンジンが停止して、停車状態となっている。

制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＡＣＣ信号がオフになると（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８をオフにする（正常時）。
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４の昇圧時（図２Ａ）に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４内のショート等により、電流検出器１０ａ，１１ａの検出値が所定値より大きくなると、制御部２０ａは、ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓをオフに（図２Ｃ，Ｆ）、バイパスリレー８，９をオンにする（図２Ｄ，Ｇ）。

これにより、故障したＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４をバイパスして、負荷２５，２６，３１，３２に電力を供給することができる。
この状態は、ＡＣＣ信号、ＩＧ信号がオフになる迄維持される（図２Ｂ，Ｅ）。制御部２０ａは、ＩＧキーが操作され、ＩＧ信号がオフになると（図２Ｅ）、バイパスリレー９をオフにする（図２Ｇ）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図２Ｂ）、バイパスリレー８も引続きオンになっている（図２Ｄ）。
この状態で、車両はエンジンが停止して、停車状態となっている。
制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＡＣＣ信号がオフになると（図２Ｂ）、バイパスリレー８をオフにする（図２Ｄ）。

制御部２０ａは、次回に、ＩＧキーが操作され、ＡＣＣ信号がオンになると（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８をオンにする（図２Ｃ，Ｄ）。
制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＩＧ信号がオンになると（図２Ｅ）、ＩＧリレー１１ｓ及びバイパスリレー９をオンにする（図２Ｆ，Ｇ）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図２Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８も、引続きオンになっている（図２Ｃ，Ｄ）。
この状態で、車両はエンジンが始動されて、走行状態となっており、オルタネータ４が発電しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は昇圧していない（図２Ａ）。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４の非昇圧時（図３Ａ）に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４内のショート等により、電流検出器１０ａ，１１ａの検出値が所定値より大きくなると、制御部２０ａは、ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓをオフにし（図３Ｃ，Ｆ）、バイパスリレー８，９は引続きオンにする（図３Ｄ，Ｇ）。

これにより、故障したＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４に電流を通流させることなく、負荷２５，２６，３１，３２に引続き電力を供給することができる。
この状態は、ＡＣＣ信号、ＩＧ信号がオフになる迄維持される（図３Ｂ，Ｅ）。制御部２０ａは、ＩＧキーが操作され、ＩＧ信号がオフになると（図３Ｅ）、バイパスリレー９をオフにする（図３Ｇ）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図３Ｂ）、バイパスリレー８も引続きオンになっている（図３Ｄ）。
この状態で、車両はエンジンが停止して、停車状態となっている。
制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＡＣＣ信号がオフになると（図３Ｂ）、バイパスリレー８をオフにする（図３Ｄ）。

制御部２０ａは、次回に、ＩＧキーが操作され、ＡＣＣ信号がオンになると（図３Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８をオンにする（図３Ｃ，Ｄ）。
制御部２０ａは、ＩＧキーが更に操作され、ＩＧ信号がオンになると（図３Ｅ）、ＩＧリレー１１ｓ及びバイパスリレー９をオンにする（図３Ｆ，Ｇ）。ＡＣＣ信号は引続きオンであり（図３Ｂ）、ＡＣＣリレー１０ｓ及びバイパスリレー８も、引続きオンになっている（図３Ｃ，Ｄ）。
この状態で、車両はエンジンが始動されて、走行状態となっており、オルタネータ４が発電しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４は昇圧していない（図３Ａ）。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４の昇圧時（図２Ｄ，Ｇ）に、過電流による過熱により、温度測定器１０ｔ，１１ｔの測定値が所定温度より高くなると、制御部２０ａは、ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓをオフに（図２Ｃ，Ｆ）、バイパスリレー８，９をオンにする（図２Ｄ，Ｇ）。
これにより、故障したＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４をバイパスして、負荷２５，２６，３１，３２に電力を供給することができる。
この状態は、ＡＣＣ信号、ＩＧ信号がオフになる迄維持される（図２Ｂ，Ｅ）。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４の非昇圧時（図３Ａ）に、過電流による過熱により、温度測定器１０ｔ，１１ｔの測定値が所定温度より高くなると、制御部２０ａは、ＡＣＣリレー１０ｓ、ＩＧリレー１１ｓをオフにし（図３Ｃ，Ｆ）、バイパスリレー８，９は引続きオンにする（図３Ｄ，Ｇ）。
これにより、故障したＤＣ／ＤＣコンバータ２３，２４に電流を通流させることなく、負荷２５，２６，３１，３２に引続き電力を供給することができる。

１ ヒューズボックス
４ オルタネータ（電源）
５ バッテリ（電源）
６，７，２１，２２，２９，３０ ヒューズ
８，９ バイパスリレー（バイパススイッチ）
１０ａ，１１ａ 電流検出器（電流検出手段）
１０ｓ ＡＣＣリレー(保護スイッチ)
１０ｔ，１１ｔ 温度測定器（温度測定手段）
１１ｓ ＩＧリレー(保護スイッチ)
１２，１３ ＦＥＴ
２０ａ 制御部（電流値判定手段、温度判定手段）
２３，２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５，２６，３１，３２ 負荷
２７ 電気接続箱（筺体）

Claims (2)

1. 電源の電圧を変換して負荷に与える１又は複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータそれぞれに並列に接続されたバイパススイッチと、該バイパススイッチ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、並びに前記負荷間に接続されたヒューズと、該ヒューズを保護する為の保護スイッチとを備えた電源装置において、
   前記保護スイッチは、前記電源及びＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されており、前記保護スイッチに通流する電流値を検出する電流検出手段と、該電流検出手段が検出した電流値が所定電流値より大きいか否かを判定する電流値判定手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、バイパススイッチ、ヒューズ、電流検出手段及び電流値判定手段を収納する筺体とを備え、前記電流値判定手段が所定電流値より大きいと判定したときは、前記バイパススイッチをオンに、前記保護スイッチをオフにするように構成してあることを特徴とする電源装置。
2. 前記保護スイッチの温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段が測定した温度が所定温度より高いか否かを判定する温度判定手段とを更に備え、前記筺体が、前記温度測定手段及び温度判定手段を収納し、該温度判定手段が所定温度より高いと判定したときは、前記バイパススイッチをオンに、前記保護スイッチをオフにするように構成してある請求項１記載の電源装置。

Images