JP2016007994A - 車両用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーハーネスの接続時における作業性を容易とすることができる車両用電源システムを提供する。
【解決手段】車両用電源システムは、過電流が流れることで電気的に切断されるヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇがサブバッテリモジュール１３のハウジング１３ａ内に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源システムに関する。

従来、自動車などの車両に搭載された車両用電源システムは、車両用発電機（オルタネータ）やバッテリ等を有する。
また、車両には電動パワーステアリングなどの各種電気負荷が搭載されている。エンジンに連動するオルタネータで発電された電力は、バッテリの充電や、車両に搭載された電気負荷の駆動に利用される（例えば特許文献１参照）。

このような車両用電源システムでは、アイドリングストップ機能を有する車両の蓄電池の早期劣化や、回生エネルギーによりオルタネータを発電させて充電する車両の蓄電池の早期劣化を抑えるため、頻繁な充放電に対する耐久性の高い高性能蓄電池と安価な鉛蓄電池との両方を利用するものが知られている。

特開２０１１−１７８３８４号公報

ところで、上記のような車両用電源システムでは、鉛蓄電池及び高性能蓄電池と、これに対応する電源ボックスに搭載されている。また、電源ボックスには、蓄電池と負荷との間に接続されて、過電流が流れた際に電気的に切断されて回路（負荷）を保護するヒュージブルリンクやヒューズ等の切断部材が設けられる。このため、オルタネータと電源ボックスとの間、蓄電池と電源ボックスとの間において電流が高めとなるため、電源ボックスまでのワイヤーハーネスが比較的太いものを使用することとなる。ワイヤーハーネスが太くなることでワイヤーハーネスの取り付けの際にボルト締めによって締結する必要があり、取り付けに手間がかかり作業性の点で改善の余地が残されている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ワイヤーハーネスの接続時における作業性を容易とすることができる車両用電源システムを提供することにある。

上記課題を解決する車両用電源システムは、発電機と、前記発電機からの電力を蓄える第１バッテリと、前記発電機からの電力を蓄える第２バッテリを有する第２バッテリモジュールと、を備えた車両用電源システムであって、前記第２バッテリモジュールは、前記第１バッテリと負荷との間、且つ、前記第２バッテリと負荷との間に接続される過電流が流れることで電気的に切断される切断部材を有する。

この構成によれば、過電流が流れることで電気的に切断される切断部材を第２バッテリモジュールに備えるため、第２バッテリモジュールと負荷との間を接続するワイヤーハーネスの径を小さくすることができる。このため、第２バッテリモジュールと負荷との間を接続するワイヤーハーネスの接続をボルト締めによる接続ではなく、取付作業が容易なコネクタ接続で実施することが可能となる。

上記車両用電源システムにおいて、前記第２バッテリモジュールの前記切断部材は、ヒュージブルリンクであることが好ましい。
この構成によれば、比較的大電流に対応するヒュージブルリンクを第２バッテリモジュールに設けることで、確実に第２バッテリモジュールと負荷との間を接続するワイヤーハーネスの径を小さくすることができる。これによってこのワイヤーハーネスの接続をコネクタ接続で実施することが可能となる。

上記車両用電源システムにおいて、前記第１バッテリと負荷との間、且つ、前記第２バッテリと負荷との間に接続される電源ボックスを備え、前記電源ボックスは、前記ヒュージブルリンクよりも小さい電流に対応するヒューズを有することが好ましい。

この構成によれば、電源ボックスにはヒュージブルリンクよりも小さい電流に対応するヒューズが設けられるため、第２バッテリモジュールと電源ボックスとの間のワイヤーハーネスの径を小さくすることができる。また、電源ボックス内で更に分岐されるため電源ボックスと負荷との間を接続するワイヤーハーネスについても径を小さくすることができる。

上記車両用電源システムにおいて、前記第２バッテリモジュールの前記切断部材は、ヒューズであることが好ましい。
この構成によれば、ヒューズを第２バッテリモジュールに設けるため、電源ボックス自体を削減することが可能となる。

本発明の車両用電源システムによれば、ワイヤーハーネスの接続時における作業性を容易とすることができる。

第１実施形態における車両用電源システムの概略構成図である。 第２実施形態における車両用電源システムの概略構成図である。

以下、車両用電源システムの第１実施形態について説明する。
図１に示すように、車両用電源システム１０は、オルタネータ１１と、第１バッテリとしてのメインバッテリ１２と、第２バッテリモジュールとしてのサブバッテリモジュール１３と、電源ボックス１４とを備える。

オルタネータ１１は、図示しないエンジンに連動し、車両状況に応じて電力を発生する。例えば、加速時では、エンジンの回転に応じてオルタネータ１１が駆動される。また、減速時では、車輪がエンジンを回転させ、そのエンジンの回転に応じてオルタネータ１１が駆動される。

オルタネータ１１の出力端子は、メインバッテリ１２と、サブバッテリモジュール１３と接続されている。なお、オルタネータ１１とメインバッテリ１２との間、及び、オルタネータ１１とサブバッテリモジュール１３との間は、大電流に対応した太物の第１ワイヤーハーネスＷＨ１によって接続される。第１ワイヤーハーネスＷＨ１はサブバッテリモジュール１３と例えばボルトＢによって接続される。

メインバッテリ１２は、例えば鉛バッテリで構成される。
サブバッテリモジュール１３は、ハウジング１３ａ内に第２バッテリとしてのサブバッテリ１３ｂと、２つのリレー１３ｃ，１３ｄと、３つのヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇとを有する。

サブバッテリ１３ｂは、例えばキャパシタであって前記第１ワイヤーハーネスＷＨ１及び２つのリレー１３ｃ，１３ｄを介してオルタネータ１１及びメインバッテリ１２と接続される。

３つのヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇは、メインバッテリ系、サブバッテリ系、バックアップ系の３種類に対応している。具体的には、前記２つのリレー１３ｃ，１３ｄよりもオルタネータ１１及びメインバッテリ１２側に接続されるヒュージブルリンク１３ｅと、リレー１３ｃとリレー１３ｄとの間に接続されるヒュージブルリンク１３ｆと、リレー１３ｄとサブバッテリ１３ｂとの間に接続されるヒュージブルリンク１３ｇとで構成される。

サブバッテリモジュール１３は、３つの第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃによって電源ボックス１４と接続される。具体的には、第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａはヒュージブルリンク１３ｅと、第２ワイヤーハーネスＷＨ２ｂはヒュージブルリンク１３ｆと、第２ワイヤーハーネスＷＨ２ｃはヒュージブルリンク１３ｇと電気的に接続される。第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃは、第１ワイヤーハーネスＷＨ１よりも細い電線であり、第１ワイヤーハーネスＷＨ１よりも小電流に対応している。第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃは例えばコネクタＣによって、サブバッテリモジュール１３と電源ボックス１４との間で接続されている。

電源ボックス１４は、その内部に複数のヒューズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有している。複数のヒューズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、メインバッテリ系ヒューズ１４ａと、サブバッテリ系ヒューズ１４ｂと、バックアップ系ヒューズ１４ｃとで構成される。

メインバッテリ系ヒューズ１４ａは、主にメインバッテリから電力供給されるメインバッテリ系の負荷Ｌ１と接続される。メインバッテリ系の負荷Ｌ１の一例として、車両ドアロック、ブレーキランプ等が挙げられる。

サブバッテリ系ヒューズ１４ｂは、主にサブバッテリから電力供給されるサブバッテリ系の負荷Ｌ２と接続される。
バックアップ系ヒューズ１４ｃは、緊急時にも電力を供給する必要があるバックアップ系の負荷Ｌ３と接続される。なお、バックアップ系の負荷Ｌ３は、メインバッテリ及びサブバッテリの少なくともいずれかから電力が供給される。バックアップ系の負荷Ｌ３の一例として、ＡＢＳ装置、パワーステアリング装置等が挙げられる。

次に、車両用電源システム１０の作用を説明する。
車両用電源システム１０のオルタネータ１１は車両状況に応じて発電動作し、この時の発電電力は負荷Ｌ１〜Ｌ３に供給されて消費されるか、メインバッテリ１２又はサブバッテリモジュール１３のサブバッテリ１３ｂに蓄電される。

図１に示すように、本実施形態の車両用電源システム１０は、サブバッテリモジュール１３に、メインバッテリ系の負荷Ｌ１と、サブバッテリ系の負荷Ｌ２と、バックアップ系の負荷Ｌ３とに対応するヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇが設けられる。そして、サブバッテリモジュール１３の下流側（負荷側）に電源ボックス１４が接続される。この電源ボックス１４には、メインバッテリ系の負荷Ｌ１に対応する複数のヒューズ１４ａと、サブバッテリ系の負荷Ｌ２に対応する複数のヒューズ１４ｂと、バックアップ系の負荷Ｌ３に対応する複数のヒューズ１４ｃが設けられる。このため、例えば、電源ボックス１４にヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇを設けた場合と比較して、電源ボックス１４とサブバッテリモジュール１３との間の電流量が小さいため、第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃを細いものを使用することが可能となっている。これらのことから、第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃをボルトによる接続ではなくコネクタによる接続が可能となり、作業性の向上が図られている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）過電流が流れることで電気的に切断される切断部材をサブバッテリモジュール１３に備えるため、サブバッテリモジュール１３と負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との間を接続する第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃの径を小さくすることができる。このため、サブバッテリモジュール１３と負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との間を接続する第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃの接続をボルト締めによる接続ではなく、取付作業が容易なコネクタ接続で実施することが可能となる。

（２）切断部材として比較的大電流に対応するヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇをサブバッテリモジュール１３に設けることで、確実にサブバッテリモジュール１３と負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（電源ボックス１４）との間を接続する第２ワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃの径を小さくすることができる。これによってこのワイヤーハーネスＷＨ２ａ，ＷＨ２ｂ，ＷＨ２ｃの接続をコネクタ接続で実施することが可能となる。

（３）また、電源ボックス１４内で更に分岐されるため電源ボックス１４と負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３との間を接続するワイヤーハーネスについても径を小さくすることができる。
（第２実施形態）
以下、車両用電源システム１０の第２実施形態について説明する。本実施形態では第１実施形態と比較して電源ボックス１４を省略した点が異なるものであり、電源ボックス１４を省略したことによって変更した点を中心に説明する。このため、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。

図２に示すように、本実施形態の車両用電源システム１０は、オルタネータ１１と、メインバッテリ１２と、サブバッテリモジュール２１とを有する。
オルタネータ１１とメインバッテリ１２は、上記第１実施形態と同様の構成である。

サブバッテリモジュール２１は、ハウジング２１ａ内にサブバッテリ２１ｂと、２つのリレー２１ｃ，２１ｄと、各負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対応するヒューズ２１ｅ，２１ｆ，２１ｇを有する。サブバッテリ２１ｂは第１実施形態のサブバッテリ１３ｂに、リレー２１ｃは第１実施形態のリレー１３ｃ、リレー２１ｄは第１実施形態のリレー１３ｄに対応している。

ヒューズ２１ｅ，２１ｆ，２１ｇは、第１実施形態の電源ボックス１４に収容されたヒューズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに対応する。より具体的には、複数のヒューズ２１ｅ，２１ｆ，２１ｇは、メインバッテリ系ヒューズ２１ｅと、サブバッテリ系ヒューズ２１ｆと、バックアップ系ヒューズ２１ｇとで構成される。

メインバッテリ系ヒューズ２１ｅは、一方の端子が前記２つのリレー１３ｃ，１３ｄよりもオルタネータ１１及びメインバッテリ１２側に接続され、他方の端子が主にメインバッテリから電力供給されるメインバッテリ系の負荷Ｌ１と接続される。メインバッテリ系の負荷Ｌ１の一例として、車両ドアロック、ブレーキランプ等が挙げられる。

サブバッテリ系ヒューズ２１ｆは、一方の端子がリレー２１ｃとリレー２１ｄとの間に接続され、他方の端子が主にサブバッテリから電力供給されるサブバッテリ系の負荷Ｌ２と接続される。

バックアップ系ヒューズ２１ｇは、一方の端子がリレー２１ｄとサブバッテリ２１ｂとの間に接続され、他方の端子が緊急時にも電力を供給する必要があるバックアップ系の負荷Ｌ３と接続される。なお、バックアップ系の負荷Ｌ３は、メインバッテリ及びサブバッテリの少なくともいずれかから電力が供給される。バックアップ系の負荷Ｌ３の一例として、ＡＢＳ装置、パワーステアリング装置等が挙げられる。

次に、車両用電源システム１０の作用を説明する。
車両用電源システム１０のオルタネータ１１は車両状況に応じて発電動作し、この時の発電電力は負荷Ｌ１〜Ｌ３に供給されて消費されるか、メインバッテリ１２又はサブバッテリモジュール２１のサブバッテリ２１ｂに蓄電される。

図２に示すように、本実施形態の車両用電源システム１０は、サブバッテリモジュール２１に、メインバッテリ系の負荷Ｌ１と、サブバッテリ系の負荷Ｌ２と、バックアップ系の負荷Ｌ３とに対応するヒューズ２１ｅ，２１ｆ，２１ｇが設けられる。即ち、第１実施形態のヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ及び電源ボックス１４を省略した構成であるため、部品点数の削減が図られている。

上述したように、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）と同様の効果に加えて、以下の効果を有する。
（４）各系統の負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対応するヒューズ２１ｅ，２１ｆ，２１ｇをサブバッテリモジュール２１に設けるため、電源ボックス自体を削減することが可能となる。これによって部品点数の削減を図ることができ、ワイヤーハーネスの接続工数を削減することも可能となる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、３つの負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の系統毎にヒュージブルリンク１３ｅ，１３ｆ，１３ｇやヒューズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、２１ｅ，２１ｆ，２１ｇを設ける構成としたが、その系統に応じてヒュージブルリンクやヒューズの数を調整してもよい。

・上記各実施形態ではメインバッテリとして鉛バッテリ、サブバッテリとしてキャパシタを用いたが、各蓄電装置の構成、組み合わせはこれに限らず、適宜変更してもよい。例えば、サブバッテリ１３ｂをリチウムイオン電池に変更してもよい。

１０…車両用電源システム、１２…メインバッテリ（第１バッテリ）、１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ…ヒュージブルリンク、１３…サブバッテリモジュール（第２バッテリモジュール）、１３ｂ…サブバッテリ（第２バッテリ）、１４…電源ボックス、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…ヒューズ、２１…サブバッテリモジュール（第２バッテリモジュール）、２１ｂ…サブバッテリ（第２バッテリ）、２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ…ヒューズ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…負荷。

Claims (4)

1. 発電機と、
   前記発電機からの電力を蓄える第１バッテリと、
   前記発電機からの電力を蓄える第２バッテリを有する第２バッテリモジュールと、
   を備えた車両用電源システムであって、
   前記第２バッテリモジュールは、前記第１バッテリと負荷との間、且つ、前記第２バッテリと負荷との間に接続される過電流が流れることで電気的に切断される切断部材を有することを特徴とする車両用電源システム。
2. 請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第２バッテリモジュールの前記切断部材は、ヒュージブルリンクであることを特徴とする車両用電源システム。
3. 請求項２に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１バッテリと負荷との間、且つ、前記第２バッテリと負荷との間に接続される電源ボックスを備え、
   前記電源ボックスは、前記ヒュージブルリンクよりも小さい電流に対応するヒューズを有することを特徴とする車両用電源システム。
4. 請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第２バッテリモジュールの前記切断部材は、ヒューズであることを特徴とする車両用電源システム。