JP2014184816A

JP2014184816A - 車両に搭載される電源装置

Info

Publication number: JP2014184816A
Application number: JP2013060456A
Authority: JP
Inventors: Mikio Hatakeyama; 幹生畠山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02

Abstract

【課題】車両衝突時等において補機への低圧線が地絡したときであっても電子制御ユニットに対して動作電圧以上の電圧を維持する。
【解決手段】補機バッテリ２０と、補機バッテリ２０と電子制御ユニット２０２とを接続するメインスイッチ２４と、補機バッテリ２０とメインスイッチ２４との間に設けられた第１の抵抗素子２２と、メインスイッチ２４と第１の抵抗素子２２との接続点Ａと補機バッテリ２０から電力が供給される補機２０４との間に設けられた第２の抵抗素子２６とを備える構成とし、
Ｒ₂≧Ｖ_E・Ｒ₁／（Ｖ_B−Ｖ_E）
（ただし、補機バッテリ２０の出力電圧Ｖ_B、電子制御ユニット２０２の動作電圧Ｖ_E、第１の抵抗素子２２の抵抗値Ｒ₁、第２の抵抗素子２６の抵抗値Ｒ₂）
の関係を満たすようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された電子制御ユニットへ電力を供給する電源装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両には、コンプレッサ、ヘッドライト等の補機に電力を供給するための補機バッテリが設けられる。また、エンジンやモータ等の車両の駆動装置を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）へ補機バッテリから電力を供給するように構成されることもある。

図３は、従来の車両に搭載される電源装置１００を示す図である。電源装置１００は、補機バッテリ１０を備える。補機バッテリ１０は、抵抗素子Ｒ０及びメインリレー１２を介してＥＣＵ１０２へ電力を供給する。また、補機バッテリ１０は、抵抗素子Ｒ０とメインリレー１２との間からサブリレー１４を介して補機１０４に対して電力を供給する。補機バッテリ１０の出力電圧は、例えば１２Ｖとされる。

ところで、車両の衝突等によって補機１０４へ接続される低圧線が地絡することがある。このとき、サブリレー１４に備わるヒューズが溶断するまで地絡状態が続き、その間はＥＣＵ１０２への印加電圧Ｖ_INが低下してＥＣＵ１０２の動作電圧Ｖ_Eより小さくなる。

一方、米国衝突法規であるＦＭＶＳＳ３０５では、車両の衝突後５秒以内にメインバッテリ等の直流電圧を６０Ｖ以下に降圧することが要求されている。降圧処理はＥＣＵ１０２による充放電制御により行われるが、ＥＣＵ１０２への印加電圧Ｖ_INが動作電圧Ｖ_Eより小さくなると充放電制御ができなくなるおそれがある。

本発明の１つの態様は、車両に搭載された電子制御ユニットに電力を供給する補機バッテリと、前記補機バッテリと前記電子制御ユニットとを接続するメインスイッチと、前記補機バッテリと前記メインスイッチとの間に設けられた第１の抵抗素子と、前記メインスイッチと前記第１の抵抗素子との接続点と、前記補機バッテリから電力が供給される補機と、の間に設けられた第２の抵抗素子と、を備え、
Ｒ₂≧Ｖ_E・Ｒ₁／（Ｖ_B−Ｖ_E）
（ただし、前記補機バッテリの出力電圧Ｖ_B、前記電子制御ユニットの動作電圧Ｖ_E、前記第１の抵抗素子の抵抗値Ｒ₁、前記第２の抵抗素子の抵抗値Ｒ₂）
の関係を満たすことを特徴とする電源装置である。
ここで、一般的な車両構成では、前記第２の抵抗素子の抵抗値Ｒ₂は、前記第１の抵抗素子の抵抗値Ｒ₁の２倍以上であることが好適である。

本発明によれば、車両衝突時等において補機への低圧線が地絡したときであっても電子制御ユニットに対して動作電圧以上の電圧を維持できる。

本発明の実施の形態における電源装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態における電源装置が地絡した状態を示す図である。従来の電源装置の構成を示す図である。

本発明の実施の形態における電源装置２００は、図１に示すように、車両の駆動システムを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０２及びコンプレッサやヘッドライト等の補機２０４に接続され、これらに対して電力を供給する。ＥＣＵ２０２は、車両の駆動に用いられるエンジンやモータの駆動制御、モータに電力を供給するメインバッテリや補機に電力を供給する補機バッテリの充放電の制御を行う。

補機バッテリ２０は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。補機バッテリ２０は、少なくともＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_E以上の電圧を出力可能となるように構成される。補機バッテリ２０は、ハイブリッド車両ではエンジンに接続されたモータ／ジェネレータとの間で充放電が可能となるようにされる。

補機バッテリ２０は、第１の抵抗素子２２及びメインリレー（メインスイッチ）２４を介してＥＣＵ２０２に接続される。これにより、補機バッテリ２０から第１の抵抗素子２２及びメインリレー（メインスイッチ）２４を通じて電力が供給される。このとき、メインリレー２４での電圧降下は小さいので影響は無視することができ、第１の抵抗素子２２とメインリレー２４との接続点Ａの印加電圧Ｖ_INがＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_E以上となるように第１の抵抗素子２２の抵抗値Ｒ₁が設定される。

また、補機バッテリ２０は、第１の抵抗素子２２とメインリレー２４との接続点Ａから第２の抵抗素子２６及びサブリレー（サブスイッチ）２８を介して補機２０４に接続される。これにより、補機バッテリ２０から第１の抵抗素子２２、第２の抵抗素子２６及びサブリレー２８を通じて補機２０４に電力が供給される。

図２に示すように、車両の衝突等によってサブリレー２８と補機２０４との間の低圧線が地絡すると、第１の抵抗素子２２及び第２の抵抗素子２６を介してサブリレー２８へ定格以上の電流が流れ、サブリレー２８に含まれるヒューズ２８ａが溶断される。ヒューズ２８ａが溶断することによって、地絡した低圧線が電源装置２００から分離される。これによって、ＥＣＵ２０２や補機２０４に含まれる他の装置に対する電力供給が維持される。

ここで、電源装置２００では、第２の抵抗素子２６の抵抗値Ｒ₂が、数式（１）の条件を満たすように第１の抵抗素子２２の抵抗値Ｒ₁及び第２の抵抗素子２６の抵抗値Ｒ₂を設定する。
Ｒ₂≧Ｖ_E・Ｒ₁／（Ｖ_B−Ｖ_E）・・・（１）
ただし、補機バッテリ２０の出力電圧Ｖ_B、ＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_Eとする。なお、ＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_Eは、ＥＣＵ２０２の定格電圧とすることが一般的であるが、ＥＣＵ２０２が動作できる最低限の電圧等に設定してもよい。

これによって、地絡発生からサブリレー２８に含まれるヒューズ２８ａが溶断されるまでの間においてもＥＣＵ２０２に対する印加電圧Ｖ_INがＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_Eより小さくなることを防ぐことができる。

例えば、補機バッテリ２０の出力電圧Ｖ_Bが１２Ｖ、ＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_Eが８Ｖである場合、上記条件はＲ₂≧２Ｒ₁と表され、第２の抵抗素子２６の抵抗値Ｒ₂を第１の抵抗素子２２の抵抗値Ｒ₁の２倍以上とすればよい。ただし、補機バッテリ２０の出力電圧Ｖ_B及びＥＣＵ２０２の動作電圧Ｖ_Eは一般的な値であり、これに限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態における電源装置２００によれば、車両衝突時等において補機が地絡したときであってもＥＣＵ２０２に対して動作電圧以上の電圧を維持できる。これにより、車両の衝突時においてＥＣＵ１０２による充放電制御を担保することができる。

１０補機バッテリ、１２メインリレー、１４サブリレー、２０補機バッテリ、２２第１の抵抗素子、２４メインリレー、２６第２の抵抗素子、２８サブリレー、２８ａヒューズ、１００，２００電源装置、１０２，２０２ＥＣＵ、１０４，２０４補機。

Claims

車両に搭載された電子制御ユニットに電力を供給する補機バッテリと、
前記補機バッテリと前記電子制御ユニットとを接続するメインスイッチと、
前記補機バッテリと前記メインスイッチとの間に設けられた第１の抵抗素子と、
前記メインスイッチと前記第１の抵抗素子との接続点と、前記補機バッテリから電力が供給される補機と、の間に設けられた第２の抵抗素子と、
を備え、
Ｒ₂≧Ｖ_E・Ｒ₁／（Ｖ_B−Ｖ_E）
（ただし、前記補機バッテリの出力電圧Ｖ_B、前記電子制御ユニットの動作電圧Ｖ_E、前記第１の抵抗素子の抵抗値Ｒ₁、前記第２の抵抗素子の抵抗値Ｒ₂）
の関係を満たすことを特徴とする電源装置。
請求項１に記載の電源装置であって、
前記第２の抵抗素子の抵抗値Ｒ₂は、前記第１の抵抗素子の抵抗値Ｒ₁の２倍以上であることを特徴とする電源装置。