JP2014007830A - 電源装置 - Google Patents

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勝也 生田
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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。
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