JP2016107877A - 車両用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減すること。【解決手段】車両用電源システム１０の蓄電池１３は、オルタネータ１１から供給される電力を蓄える。蓄電池１３は、第１の電気負荷としての電気負荷３１と第３の電気負荷としての電気負荷３２に接続されている。また、蓄電池１３は、第１の開閉器としての分離リレーＲ１を介して第２の電気負荷としての電気負荷３３と電池ユニット１４とに接続されている。分離リレーＲ１には暗電流リレーＲ２が並列に接続されている。電池ユニット１４は、車両に対して着脱可能であり、保護リレーＲ３、蓄電池１５、監視制御装置１６を含む。監視制御装置１６は、蓄電池１３と蓄電池１５に流れる電流を監視し、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３を制御する。分離リレーＲ１は、電池ユニット１４以外の箇所であって、例えば電源ボックスに配設される。【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、自動車など車両に搭載された車両用電源システムは、車載発電機（オルタネータ），バッテリ等を備えている。また、車両には電動パワーステアリング装置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）。

特開２０１１−１７８３８４号公報

ところで、車両用電源システムにおいて、車両への設置や交換等におけるコストの低減が求められている。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、コストを低減することにある。

上記課題を解決する車両用電源システムは、車両に備えられる第１の電気負荷と第２の電気負荷に電力を供給する車両用電源システムであって、電力を発生する発電機と、前記発電機による電力を蓄積する第１の蓄電装置と、前記発電機による電力を蓄積する第２の蓄電装置と、前記第２の蓄電装置に対する充放電電流を監視する監視制御装置と、前記監視制御装置により開閉制御され、前記第１の蓄電装置及び前記第１の電気負荷と、前記第２の蓄電装置との間を遮断または通電する第１の開閉器と、を有し、前記第２の蓄電装置と前記監視制御装置は蓄電ユニットに含まれ、前記第１の開閉器は、前記蓄電ユニット以外に設けられる。

この構成によれば、前記第１の蓄電装置及び前記第１の電気負荷と、前記第２の蓄電装置及び前記第２の電気負荷との間を遮断または通電する第１の開閉器は、蓄電ユニットに含まれる監視制御装置により開閉制御される。第２の蓄電装置の交換が必要になったときに、この第２の蓄電装置を含む蓄電ユニットが交換される。そして、この蓄電ユニットには、前記第１の蓄電装置及び前記第１の電気負荷と、前記第２の蓄電装置及び前記第２の電気負荷との間を遮断または通電する第１の開閉器が含まれていない。したがって、この第１の開閉器を含む蓄電ユニットと比べ、交換にかかるコストが少なくなる。

上記の車両用電源システムは、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置から前記第１の電気負荷と前記第２の電気負荷のそれぞれに含まれる機器に対して電力を供給する経路に設けられた複数の電気接続箱を有し、前記第１の開閉器は、前記複数の電気接続箱のうちの１つに設けられることが好ましい。

この構成によれば、第１の開閉器の配置を容易に設定することが可能となる。例えば、車両に設定された既存の電気接続箱に第１の開閉器を配設することで、電気接続箱を別途用意する必要がなく、コストの上昇を抑制することが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記第１の蓄電装置の端子に接続された第１の電気接続箱と、前記第１の電気接続箱と前記蓄電ユニットがそれぞれ主電線を介して接続され、前記第１の蓄電装置からの電力と前記蓄電ユニットからの電力を前記第１の電気負荷及び前記第２の電気負荷に対して供給するための第２の電気接続箱と、を有し、前記第１の開閉器は前記第１の電気接続箱または前記第２の電気接続箱に配設されることが好ましい。

この構成によれば、第１の蓄電装置，蓄電ユニット，第１または第２の電気接続箱電源を接続する主電線の数は、例えば開閉器を蓄電ユニットに配設したシステムに比して少なくなる。第１の蓄電装置，蓄電ユニット，第１，第２の電気接続箱の接続には、電流容量の大きな主電線が使用される。したがって、主電線の数を少なくすることで、車両用電源システムのコストが抑制される。

上記の車両用電源システムは、前記第１の開閉器に並列に接続された常閉型の第２の開閉器を有し、前記監視制御装置は、前記車両の電源オン時に前記第２の開閉器を開路することが好ましい。

この構成によれば、例えば車両の電源オフ時に、第２の開閉器が閉路することで、第２の電気負荷に含まれる機器に対して第１の蓄電装置から電力の供給が可能となる。このため、例えば常時動作が必要な機器を第２の電気負荷側に接続してもその機器を動作させることが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記第１の開閉器は半導体スイッチであり、前記第２の開閉器は機械式の電磁リレーであることが好ましい。
この構成によれば、第１の開閉器を半導体スイッチとすることにより電流を素早く導通・遮断することが可能となる。例えば機械式の電磁リレーである第２の開閉器を実装する端子に短絡部材を挿入することで、第１及び第２の開閉器の開閉制御を必要としない電源システムに容易に適用することが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記監視制御装置により開閉制御され、前記第１の開閉器と前記第２の蓄電装置の間を遮断または通電する第３の開閉器を有し、前記第３の開閉器は、前記第２の電気接続箱または前記蓄電ユニットに配設されることが好ましい。

この構成によれば、第２の電気接続箱または蓄電ユニットに配設された第３の開閉器を開路することで、第２の蓄電装置に対する充電が行われないため、第２の蓄電装置の過充電等を防ぐことが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記第１の開閉器の開路時に前記第１の蓄電装置または前記第２の蓄電装置から電力の供給が可能に接続された第３の電気負荷を有することが好ましい。

この構成によれば、第３の電気負荷に対して第１の蓄電装置と第２の蓄電装置のいずれかから電力供給が可能であるため、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置のいずれかから電力供給ができない状態でも、第３の電気負荷を動作させることが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記第１の開閉器及び前記第２の電気負荷と、前記第３の開閉器との間に設けられ、前記監視制御装置により開閉制御される第４の開閉器を有し、前記第３の電気負荷は、前記第１の蓄電装置に接続されるとともに、前記第３の開閉器と前記第４の開閉器の間に接続されることが好ましい。

この構成によれば、第１の開閉器を開路すると、第２の蓄電装置の電力は、第２の電気負荷と第３の電気負荷に供給される。そしれ、第４の開閉器を開路すると、第２の蓄電装置の電力は、第３の電気負荷のみに供給される。したがって、第１及び第４の開閉器を開路することで、第３の電気負荷を確実に動作させ、その第３の電気負荷の動作時間を長くすることが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記第３の開閉器または前記第４の開閉器が半導体スイッチであることが好ましい。
この構成によれば、半導体スイッチを用いることにより、電流を素早く導通・遮断することが可能となる。

上記の車両用電源システムは、前記監視制御装置は、前記第１の蓄電装置に接続され前記エンジンを始動するためのスタータを駆動するときに前記第１の開閉器を開路することが好ましい。

この構成によれば、スタータに電力を供給する経路においてそのスタータの駆動により電圧変動が生じても、第１の開閉器を開路することにより、第２の電気負荷において電圧変動による不具合の発生が抑制される。

上記の車両用電源システムは、前記監視制御装置は、前記第１の蓄電装置における電流を監視し、前記第１の蓄電装置において電流が流れないときに前記第１の開閉器を開路することが好ましい。

この構成によれば、例えば第１の蓄電装置において電流が流れなくなったときに、第１の開閉器を開路することで、第２の蓄電装置側の経路を第１の蓄電装置側の経路から分離する。これにより、動作が必要な電気負荷を第２の蓄電装置側の経路に接続することで、第２の蓄電装置から電力を供給して動作させることが可能となる。

本発明によれば、車両用電源システムに係るコストを低減することができる。

車両用電源システムの概略を示す電気回路図である。 車両用電源システムを搭載した車両の概略図である。 比較例の車両用電源システムを搭載した車両の概略図である。 別の車両用電源システムを搭載した車両の概略図である。 別の車両用電源システムを搭載した車両の概略図である。 別の車両用電源システムを搭載した車両の概略図である。 （ａ）（ｂ）は別の車両用電源システムの一部を示す概略図である。 （ａ）（ｂ）は比較例の車両用電源システムの一部を示す概略図である。 別の車両用電源システムの概略を示す電気回路図である。 別の車両用電源システムの概略を示す電気回路図である。

以下、一実施形態を説明する。
図１に示すように、車両用電源システム１０は、発電機としてのオルタネータ（「ＡＬＴ」と表記）１１は、エンジン２１に連結されている。オルタネータ１１は、エンジン２１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２１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２２がエンジン２１を回転させ、そのエンジン２１の回転に応じてオルタネータ１１が駆動される。

発電制御装置（単に「制御装置」と表記）１２は、車両状況に応じた検出信号に基づいてオルタネータ１１の出力電圧を制御する。検出信号は１つ又は複数の信号を含む。検出信号に含まれる信号は例えば、車速センサからの車速信号、ブレーキペダルの操作に応じたブレーキ信号、である。発電制御装置１２は、検出信号に基づいて判定した車両の走行状態に応じて、オルタネータ１１を制御する。

オルタネータ１１はレギュレータと整流器を含む。レギュレータは、発電制御装置１２からの制御電圧に応じてフィールドコイルに流れる励磁電流（界磁電流）を制御する。オルタネータ１１は、励磁状態のフィールドコイルが回転することにより、ステータコイルに誘起電力を発生する。そして、この誘起電力を整流器により直流電力に変換して出力する。したがって、発電制御装置１２は、制御電圧により、オルタネータ１１における発電電圧を制御する。

オルタネータ１１は蓄電池（「ＢＡＴ」と表記）１３に接続されている。蓄電池１３は、例えば鉛蓄電池などの二次電池である。蓄電池１３は、オルタネータ１１から供給される電力を蓄える。

蓄電池１３はエンジン２１を始動するためのスタータ（「ＳＴ」と表記）３４に接続されている。スタータ３４は、エンジン２１を制御する制御装置（図示略）により制御される。この制御装置は、例えば車両の一時停止時にエンジン２１を停止させ、設定条件に応じてスタータ３４を駆動してエンジン２１を始動する、所謂アイドリングストップ機能を有している。制御装置における設定条件は、例えばブレーキペダルの操作である。制御装置は、例えば車速センサによる車速信号に基づいて車両の一時停止を判定し、エンジン２１を停止する。制御装置は、ブレーキペダルから足が離れると、エンジン２１を始動する。これにより、車両の低燃費化を図る。

また、蓄電池１３は、第１の電気負荷としての電気負荷３１と第３の電気負荷としての電気負荷３２に接続されている。電気負荷３１と電気負荷３２は、その駆動に大電流が必要な機器を含む。電気負荷３１は、例えば、オルタネータ１１を制御するための機器、エンジン２１に係る機器、等を含む。電気負荷３２は、例えば電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）や電子制御ブレーキ装置等の機器を含む。

また、蓄電池１３は、第１の開閉器としての分離リレーＲ１を介して第２の電気負荷としての電気負荷３３と電池ユニット１４とに接続されている。
分離リレーＲ１は、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチである。半導体スイッチを用いることにより、半導体スイッチを介した経路における電流の供給・遮断を素早く行うことが可能となる。

電気負荷３３は、舵角センサ，バックソナー等の各種センサ、オーディオ装置，メータ等の表示部、ヘッドランプ、等を含む。なお、電気負荷３１に、例えばナビゲーションシステム、電子料金収受システム（ＥＴＣ:Electronic Toll Collection System）、等が含まれていてもよい。

また、電気負荷３３は、電気時計や電動ドアロック装置の通信機器等のように、車両の電源がオフ状態のときでも電源電圧の供給が必要な機器を含む。車両の電源がオフ状態のときにこのような機器の動作によって流れる電流を暗電流とよぶ。この暗電流のため、分離リレーＲ１には、第２の開閉器としての暗電流リレーＲ２が並列に接続されている。暗電流リレーＲ２は、例えば機械式リレーであり、例えば電磁力により可動する接点を有している。暗電流リレーＲ２は、常閉型（ノーマリオンタイプ）であり、後述する監視制御装置１６により開路するように制御される。

電池ユニット１４は、車両に対して着脱可能である。電池ユニット１４は、第３の開閉器としての保護リレーＲ３、第２の蓄電装置としての蓄電池（「ＢＡＴ」と表記）１５、監視制御装置（単に「制御装置」と表記）１６、センサＳ２を含む。

保護リレーＲ３は、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチである。
蓄電池１５は、蓄電池１３と比べ、充放電性が良く、急速な充放電が可能である。本実施形態の蓄電池１５は、例えばリチウム・イオン蓄電池などの二次電池である。蓄電池１５は、オルタネータ１１から供給される電力を蓄える。

センサＳ２は、例えば電流センサである。センサＳ２は、蓄電池１５における充放電電流に応じた信号を出力する。監視制御装置１６は、センサＳ２と、蓄電池１３における充放電電流に応じた信号を出力するセンサＳ１に接続されている。監視制御装置１６は、センサＳ１の出力信号に基づいて、蓄電池１３に流れる電流（充電電流、放電電流）を監視する。同様に、監視制御装置１６は、センサＳ２の出力信号に基づいて、蓄電池１５に流れる電流（充電電流、放電電流）を監視する。そして、監視制御装置１６は、蓄電池１３の電流と蓄電池１５の電流に基づいて、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３を制御する。

例えば、監視制御装置１６は、図示しないイグニションスイッチの操作に基づいて車両の電源がオン状態になると、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３をオンする。分離リレーＲ１と保護リレーＲ３がオンすることにより、蓄電池１５に対する充放電が可能となる。そして、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３がオンすることにより、電気負荷３３に対して蓄電池１３と蓄電池１５から電流が供給される。

そして、監視制御装置１６は、センサＳ１の出力信号に基づいて、蓄電池１３において電流が流れないとき、分離リレーＲ１をオフする。蓄電池１３に対する電流経路における断線、電力線の接続不良、等により、センサＳ１において電流が検出されなくなる。このとき、監視制御装置１６は、保護リレーＲ３をオンしている。したがって、電気負荷３２には、蓄電池１５から電力が供給される。これにより、電気負荷３２を動作させることが可能となる。また、監視制御装置１６は、センサＳ２の出力信号に基づいて、蓄電池１５に対する電流量を検出する。そして、監視制御装置１６は、検出した電流量に応じて、保護リレーＲ３をオフし、蓄電池１５の過充電，過放電を防ぐ。

また、監視制御装置１６は、上記のスタータ３４の駆動時に分離リレーをオフする。スタータ３４は、蓄電池１３からの電力に基づいて駆動する。スタータ３４の駆動時に、電力線における電圧変動が生じる。このとき、分離リレーＲ１がオフされているため、電気負荷３３に対する電力線は、スタータ３４から分離されている。そして、電気負荷３３に対して、蓄電池１５から電力が供給される。したがって、電気負荷３３に対する電力変動が、分離リレーＲ１を備えていない場合に比して少ない。このため、電気負荷３３において、電圧変動に基づく動作の不具合（例えば、表示パネルのちらつき、等）が低減される。

また、監視制御装置１６は、上記の暗電流リレーＲ２を制御する。監視制御装置１６は、車両の電源がオン状態のとき、分離リレーＲ１をオン（閉路）し、暗電流リレーＲ２をオフ（開路）する。したがって、電気負荷３３に含まれる多くの機器が動作するとき、それらの機器に対する電流は、分離リレーＲ１を通過する。そして、車両の電源がオフ状態のとき、電気負荷３３に含まれる一部の機器（電源のオフ状態のときにも動作の保証が必要な電気負荷）に対して、暗電流リレーＲ２を介して電力が供給される。したがって、暗電流リレーＲ２は、このような電気負荷に必要な電力を流す事が可能であればよく、電流容量の小さなリレーを用いることができる。

次に、上記の車両用電源システムの配置の一例を説明する。
図２に示すように、蓄電池１３と電池ユニット１４は、車両４０の後部であって、例えばラゲージルーム４３に配設されている。また、このラゲージルーム４３には、電源ボックス５１が配設されている。

蓄電池１３の端子（例えば正極端子）は、電気接続箱５２に接続されている。電気接続箱５２は、ヒュージブルリンクが配設され、ヒュージブルリンクボックス（ＦＬ／Ｂ）と呼ばれる。蓄電池１３の端子は、電気接続箱５２のヒュージブルリンクと主電線６１，６２を介して電源ボックス５１と接続されている。

主電線６１，６２は、例えばボルトによって、電気接続箱５２と電源ボックス５１のそれぞれに配設された配線材に接続されている。
電源ボックス５１は、主電線６３を介して電池ユニット１４に接続されている。主電線６３は、例えばボルトによって、電池ユニット１４と電源ボックス５１のそれぞれに配設された配線材に接続されている。

本実施形態において、電源ボックス５１は、図１に示す電気負荷３１〜３３に対して供給する電力を分岐する電気接続箱である。この電源ボックス５１には、主電線６１〜６３を接続するための端子部、蓄電池１３と蓄電池１５の電力を、各電気負荷３１〜３３に応じて分岐するための配線材、各電気負荷３１〜３３に応じたヒューズが配設されている。

なお、図２では省略しているが、蓄電池１３の端子（正極端子）は、電気接続箱５２に配設された配線材を介して図１に示すオルタネータ１１に接続されている。つまり、蓄電池１３とオルタネータ１１の間には、ヒュージブルリンクが介在されていない。なお、図１に示すスタータ３４についても同様に、ヒュージブルリンクが介在されていない。

本実施形態において、図１に示す分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２は、この電源ボックス５１に配設されている。
分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２は、主電線６２と電気接続箱５２を介して蓄電池１３に接続されるとともに、主電線６３と、電池ユニット１４に含まれる保護リレーＲ３を介して蓄電池１５に接続される。そして、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２は、電池ユニット１４と電源ボックス５１の間に接続された信号配線６４を介して電池ユニット１４の監視制御装置１６から供給される信号より基づいてオン・オフする。

なお、図１に示す電気負荷３１〜３３に含まれる機器は、その用途に応じて、エンジンルーム（エンジンコンパートメント）４１や車室４２に配置されている。このように配置された機器（電気負荷）に対して、エンジンルーム４１には電気接続箱（例えばリレーボックス：Ｒ／Ｂ）５３，５４が配設され、車室４２には電気接続箱（例えばジャンクションボックス：Ｊ／Ｂ）５５，５６が配設されている。車両に配設された機器（電気負荷）は、これらの電気接続箱５３〜５６に接続されている。そして、電気接続箱５３〜５６は、配設された機器に応じた電流容量の電線６５，６６，６７，６８によって電源ボックス５１に接続されている。これらの電線６５〜６８に流れる電流は、蓄電池１３及び蓄電池１５と電源ボックス５１の間の主電線６１〜６３に流れる電流より少ない。したがって、これらの電線６５〜６８は、主電線６１〜６３よりも細く、コストが低い。そして、これらの電線６５〜６８の本数の増加は、主電線６１〜６３の本数の増加と比べ、コストの上昇が少ない。

次に、比較例を説明する。
なお、比較例において、上記の実施形態と同じ部材については同じ名称，同じ符号を用いる。

図３に示すように、車両４０のラゲージルーム４３に、蓄電池１３、電池ユニット１０１、電源ボックス１０２が配設されている。電池ユニット１０１に、蓄電池１５、分離リレーＲ１、暗電流リレーＲ２、保護リレーＲ３と、各リレーＲ１〜Ｒ３を制御する監視制御装置１６が配設されている。

蓄電池１３の端子（正極端子）は、電気接続箱５２のヒュージブルリンクと主電線１１１を介して電池ユニット１０１の分離リレーＲ１及び暗電流リレーＲ２に接続されるとともに、電気接続箱５２のヒュージブルリンクと主電線１１２を介して電源ボックス１０２に接続されている。

電池ユニット１０１の分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２の第１端子（蓄電池１３側の端子）は、主電線１１３を介して電源ボックス１０２に接続され、分離リレーＲ１及び暗電流リレーＲ２の第２端子（蓄電池１５側の端子）は主電線１１４を介して電源ボックス１０２に接続されている。そして、保護リレーＲ３は、主電線１１５を介して電源ボックス１０２に接続されている。

したがって、この比較例では、蓄電池１３、電池ユニット１０１、電源ボックス１０２の間の接続に、５本の主電線１１１〜１１５が用いられている。
上記したように、図２に示す電池ユニット１４は、蓄電池１５と、この蓄電池１５に接続された保護リレーＲ３と、保護リレーＲ３を制御する監視制御装置１６を有している。これに対し、図３に示す電池ユニット１０１は、蓄電池１５、分離リレーＲ１、暗電流リレーＲ２、保護リレーＲ３、及びこれらのリレーＲ１〜Ｒ３を制御する監視制御装置１６を備えている。

例えば、蓄電池１５の交換が必要となった場合、電池ユニット１４，１０１が交換される。ユニット化は、蓄電池１５の状態（たとえば、蓄電池の製造上のばらつき）に応じた設定値を監視制御装置１６に設定することで、蓄電池１５の蓄電量をより正確に検出して保護リレーＲ３を制御する利点がある。したがって、本実施形態の車両用電源システム１０は、比較例に対して、電池ユニット１４の交換にかかるコストが低い。

また、本実施形態では、図２に示すように、蓄電池１３、電池ユニット１４、電源ボックス５１の間を、３本の主電線６１〜６３により接続されている。したがって、本実施形態の車両用電源システム１０は、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２を電池ユニット１０１に配設した比較例と比べ、主電線の数が少なく、配線材にかかるコストが低い。また、主電線６１〜６３は、ボルトにより電源ボックス５１等に接続されている。したがって、主電線６１〜６３の本数は、これらの主電線６１〜６３を接続するボルトの数と、それらのボルトにより主電線６１〜６３を締結するための工数に対応する。このため、本実施形態の車両用電源システム１０は、比較例の電源システムに比して主電線の本数が少なく、部品点数と配設のための工数が少ない。

次に、上記の車両用電源装置の動作（作用）を説明する。
図１に示すように、オルタネータ１１はエンジン２１に連結され、エンジン２１に連動して発電する。オルタネータ１１において、フィールドコイルの励磁電流は、フィールドコイル（ロータ）とステータコイル（ステータ）の間の回転抵抗、つまりオルタネータ１１のトルクに影響する。励磁電流を大きくすると回転抵抗が増し、トルクが増大する。オルタネータ１１のトルク（回転抵抗）は、エンジン２１における負荷である。したがって、例えば加速時にオルタネータ１１の励磁電流を小さくすることで、エンジン２１の負荷を軽減する。また、例えば減速時に車輪２２がエンジン２１を回転させるため、オルタネータ１１の励磁電流を大きくすることで、燃料消費を少なくして効率のよい発電が可能となる。

上記のように、例えば車両の減速時において、オルタネータ１１にて発電される電力（回生電力）は、蓄電池１３と蓄電池１５に蓄えられる。蓄電池１５は、蓄電池１３と比べ、急速な充放電に適している。したがって、オルタネータ１１により生じる回生電力を容易に蓄積することができる。また、蓄電池１５を搭載することで、鉛蓄電池のみを搭載した車両と比べ、回生エネルギーを効率よく回収される。

また、エンジン２１を制御する制御装置は、例えば車両の一時停止時にエンジン２１を停止させ、設定条件に応じてスタータ３４を駆動してエンジン２１を始動する、所謂アイドリングストップ機能を有している。したがって、この車両においてエンジン２１の燃料が少なくなる。そして、監視制御装置１６は、スタータ３４を駆動してエンジン２１を始動するとき、分離リレーＲ１を開路する。これにより、スタータ３４に電力を供給する経路においてそのスタータ３４の駆動により電圧変動が生じても、開路した分離リレーＲ１によって分離された電気負荷３３における不具合（例えば、照明のちらつき）の発生が抑制される。

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、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２が電源ボックス５１に配置されている。電池ユニット１４と電源ボックス５１は、主電線６３により互いに接続される。蓄電池１３と電源ボックス５１は、主電線６１，６２により互いに接続される。したがって、分離リレーＲ１及び暗電流リレーＲ２を電池ユニット１０１に含めた図３に示す比較例と比べ、太い主電線の数が少なくなる。

なお、電池ユニット１４と電源ボックス５１の間の信号配線６４の数は、比較例と比べて増加する。しかし、これらの信号配線６４は、太い主電線６１〜６３と比べ安い。また、これらの信号配線６４は、例えばコネクタにより接続されるため、主電線６１〜６３の接続と比べ、設置等における工数の増加は少ない。

図３に示す比較例では、分離リレーＲ１が電池ユニット１０１に含まれている。したがって、分離リレーＲ１からの熱を放熱する放熱器は、電池ユニット１０１に取り付けられる。このことは、電池ユニット１０１を大型化し、コスト上昇の要因となる。

一方、図２に示す本実施形態の車両用電源システム１０では、分離リレーＲ１は電源ボックス５１に配設されている。分離リレーＲ１は、上記したように、例えば半導体スイッチである。このような分離リレーＲ１は、その動作に応じて発熱する。このため、電源ボックス５１には、分離リレーＲ１からの熱を放熱する放熱器が取り付けられる。このため、電池ユニット１４の大型化が抑制される。また、比較例と比べ、電池ユニット１４のコストが低減される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）車両用電源システム１０の蓄電池１３は、オルタネータ１１から供給される電力を蓄える。蓄電池１３は、第１の電気負荷としての電気負荷３１と第３の電気負荷としての電気負荷３２に接続されている。また、蓄電池１３は、第１の開閉器としての分離リレーＲ１を介して第２の電気負荷としての電気負荷３３と電池ユニット１４とに接続されている。分離リレーＲ１には暗電流リレーＲ２が並列に接続されている。

電池ユニット１４は、車両に対して着脱可能であり、保護リレーＲ３、蓄電池１５、監視制御装置１６を含む。監視制御装置１６は、蓄電池１３に流れる電流（充電電流、放電電流）と、蓄電池１５に流れる電流（充電電流、放電電流）を監視する。そして、監視制御装置１６は、蓄電池１３の電流と蓄電池１５の電流に基づいて、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３を制御する。分離リレーＲ１は、電池ユニット１４以外の箇所であって、例えば電源ボックス５１に配設される。

例えば、蓄電池１５の交換が必要となった場合、電池ユニット１４が交換される。したがって、本実施形態の車両用電源システム１０は、分離リレーＲ１，暗電流リレーＲ２を電池ユニットに搭載する場合と比べ、電池ユニット１４の交換にかかるコストを低減することができる。

（２）蓄電池１３の端子は、電気接続箱５２のヒュージブルリンクと主電線６１，６２を介して電源ボックス５１と接続されている。主電線６１，６２は、例えばボルトによって、電気接続箱５２と電源ボックス５１のそれぞれに配設された配線材に接続されている。電源ボックス５１は、主電線６３を介して電池ユニット１４に接続されている。主電線６３は、例えばボルトによって、電池ユニット１４と電源ボックス５１のそれぞれに配設された配線材に接続されている。

分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２を搭載した電池ユニット１０１は、主電線１１１により蓄電池１３に接続される。この蓄電池１３は、主電線１１２により電源ボックス１０２に接続される。また、電池ユニット１０１は、主電線１１３〜１１５により電源ボックス１０２に接続される。

したがって、本実施形態は、電池ユニット１０１に分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２を搭載した場合と比べ、主電線の数が少なくなる。主電線６１〜６３は、各電気負荷３１〜３３に供給する電力に応じた電流容量の電線であり、このような電線は高価である。したがって、主電線の数を少なくすることで、電源システムのコストを低減することができる。

（３）主電線６１〜６３は、例えばボルトによって蓄電池１３，電池ユニット１４，電源ボックス５１に接続される。したがって、主電線６１〜６３の数が少なくなると、それらを接続するための部品数や接続のための工数が少なくなる。このため、電源システムにかかるコストを低減することができる。

（４）分離リレーＲ１は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチである。したがって、分離リレーＲ１の動作における熱を放熱するために放熱器が必要となる。分離リレーＲ１を電池ユニット１０１に配設した場合、その電池ユニット１０１に分離リレーＲ１に対する放熱器が取り付けられる。このため、電池ユニット１０１は、大型化し、コストが上昇する。

本実施形態では、この放熱器は、分離リレーＲ１が配設された電源ボックス５１に取着される。このため、電池ユニット１４の大型化を抑制し、コストの低減を図ることができる。

尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・電源ボックス５１等の配置位置は、上記実施形態に限定されない。
例えば、図４に示すように、蓄電池１３と電源ボックス５１は、車両４０前部のエンジンルーム４１に配設されている。電池ユニット１４は、エンジンルーム４１以外、例えばエンジンルーム４１後方の車室４２内（例えばシート下）に配設されている。蓄電池１３（電気接続箱５２）は主電線６１ａ，６２ａにより電源ボックス５１に接続されている。電池ユニット１４は、主電線６３ａにより電源ボックス５１に接続されている。なお、図４では、電流容量の大きな主電線６１ａ〜６３ａ以外を省略している。

このように、電源ボックス５１及び蓄電池１３と電池ユニット１４とを離れた場所に配置した。この場合、電源ボックス５１と電池ユニット１４を互いに接続する主電線６３ａの長さが上記実施形態と比べて長くなる。しかし、主電線の本数は、図３に示す比較例と比べて少ない。したがって、図４に示す電源システムにおいても、比較例と比べ、主電線等の部品点数が少なくなり、コストを低減することができる。なお、蓄電池１３と電源ボックス５１をエンジンルーム４１に配設し、電池ユニット１４をラゲージルーム４３に配置した電源システムにおいても、同様の作用・効果が得られる。

・上記実施形態では、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２を電源ボックス５１内に配置した。分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２の配置位置は一例であり、電源ボックス５１に限定されない。また、電池ユニット１４以外に配置されるリレーは、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２に限定されない。

例えば、図５に示すように、分離リレーＲ１と暗電流リレーＲ２を電気接続箱（ヒュージブルリンクボックス：ＦＬ／Ｂ）５２ａに配設してもよい。この電源システムにおいて、電気接続箱５２ａは、主電線７１を介して電池ユニット１４に接続される。また、電気接続箱５２ａは、主電線７２〜７４を介して電源ボックス５１ａに接続される。

また、図６に示すように、各リレーＲ１〜Ｒ３を電源ボックス５１ｂに配設してもよい。この電源システムは、上記実施形態と同様に、電気接続箱５２（蓄電池１３）は主電線６１，６２により電源ボックス５１ｂに接続され、電池ユニット１４ａは主電線６３により電源ボックス５１ｂに接続される。

このように各リレーＲ１〜Ｒ３を配設した電源システムにおいても、上記各形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、各リレーＲ１〜Ｒ３を電気接続箱（ヒュージブルリンクボックス：ＦＬ／Ｂ）５２に配設してもよい。また、他の電気接続箱に各リレーを配設してもよい。例えば、図２に示す車両４０において、電気接続箱５３〜５６に配設してもよい。また、ラゲージルーム４３に設けられた電気接続箱に、分離リレーＲ１及び暗電流リレーＲ２、又は各リレーＲ１〜Ｒ３を配設してもよい。

なお、図２等における電気接続箱５３〜５６の配設位置は一例であり、他の場所に配設されていてもよい。また、図２等における電気接続箱５３〜５６は一例であり、１つまたは３つ以上の電気接続箱を設け、それらにリレーを配設してもよい。

・上記実施形態の電源システムに含まれる部材は、他の電源システムに適用することができる。例えば、車種によっては、上記実施形態のように、２つの蓄電池を搭載した車両（以下、２バッテリ車）と、１つの蓄電池を搭載した車両（以下、１バッテリ車）とが設定されている。

例えば、図７（ａ）に示すように、２バッテリ車の電源システムは、上記実施形態の蓄電池１３と電源ボックス５１と電池ユニット１４を含む。蓄電池１３は主電線６１，６２を介して電源ボックス５１に接続され、電池ユニット１４は主電線６３を介して電源ボックス５１に接続される。蓄電池１３と電源ボックス５１は、１バッテリ車に適用される。

すなわち、図７（ｂ）に示すように、１バッテリ車の電源システムは、蓄電池１３と電源ボックス５１を含み、電池ユニット１４を含まない。蓄電池１３は、主電線６１，６２を介して電源ボックス５１に接続される。電源ボックス５１において、図７（ａ）に示す分離リレーＲ１及び暗電流リレーＲ２と、電池ユニット１４に対応する電気ヒューズが搭載されていない。そして、１バッテリ車の電源ボックス５１には、短絡部材（バスバー）８１が搭載され、図１に示す電気負荷３３に対した蓄電池１３から電力の供給を可能としている。短絡部材８１は、例えば暗電流リレーＲ２に替えて実装される。

上記実施形態において、暗電流リレーＲ２は、機械式の電磁リレーであり、電源ボックス５１には、暗電流リレーＲ２を実装するための部品穴が設けられている。この場合、短絡部材８１は、この暗電流リレーＲ２を実装するための部品穴に実装可能に形成される。したがって、短絡部材８１を実装することにより、電源ボックス５１を１バッテリ車に適用することができる。また、短絡部材８１を実装するための端子部等を暗電流リレーＲ２とは別に形成する必要がないため、電源ボックス５１のサイズを大きくする必要がない。そして、電源ボックス５１を２バッテリ車と１バッテリ車に用いることができるため、２バッテリ車と１バッテリ車とに異なる電源ボックスを用いる場合と比べ、電源システムにおけるコストを低減することができる。なお、短絡部材８１を、半導体スイッチである分離リレーＲ１を実装する部分（例えば、導電パッド）に実装可能としてもよい。

例えば、図２に示す比較例の電源システムを１バッテリ車に適用した場合を説明する。
図８（ａ）に示すように、２バッテリ車では、蓄電池１３が主電線１１１を介して電池ユニット１４に接続されるとともに、主電線１１２を介して電源ボックス５１に接続される。電池ユニット１４は、主電線１１３〜１１５を介して電源ボックス５１に接続される。

一方、図８（ｂ）に示すように、１バッテリ車では、蓄電池１３が主電線１１６，１１２を介して電源ボックス５１に接続される。そして、電源ボックス５１には、図８（ａ）に示す電池ユニット１４（蓄電池１５）により主に電力が供給される電気負荷に対して蓄電池１３から電力を供給するための短絡部材１２１が搭載される。

このように、１バッテリ車では、蓄電池１３に接続する主電線１１６が、２バッテリ車の主電線１１１と比べ、長さ等が異なる場合がある。このため、２バッテリ車の主電線１１１と１バッテリ車の主電線１１６は、車両に応じて用意する必要があり、異なる品番にて管理される。また、電源ボックス５１には、２バッテリ車に不要な短絡部材１２１を搭載するための端子等が必要となる。

これに対し、図７（ａ）に示す電源システムでは、図７（ｂ）に示すように、主電線６１，６２が２バッテリ車と１バッテリ車とに適用される。したがって、２バッテリ車と１バッテリ車とで異なる主電線を用いる必要がない、つまり主電線６１，６２を共通に用いることができるため、品番の変更等の処理が不要となる。また、共通の主電線６１，６２を用いることで、部品コストを低減することが可能となる。

・上記各形態では、電源システムに含まれる各リレーＲ１〜Ｒ３の配設位置について説明したが、これらのリレーＲ１〜Ｒ３以外のリレーについても、同様に設定した位置に配設することで、上記各形態と同様の作用・効果を得ることができる。

例えば、図９に示す車両用電源システムは、分離リレーＲ１と保護リレーＲ３との間に接続された第４の開閉器としての分離リレーＲ４を有している。電気負荷３２は、保護リレーＲ３と分離リレーＲ４の間に接続されている。分離リレーＲ４は、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチである。なお、分離リレーＲ４を電磁リレーとしてもよい。

監視制御装置１６は例えば、蓄電池１３に異常が発生したとき、分離リレーＲ１をオフ（開路）するとともに、分離リレーＲ４をオフ（開路）する。これにより、蓄電池１５から電気負荷３２のみに対して電流が供給される。したがって、電気負荷３２を動作させることができる。そして、電気負荷３３に対する電力供給を行わない分、電気負荷３２の動作時間を延ばすことができる。

この電源システムにおいても、分離リレーＲ４を電池ユニット１４以外、例えば図２に示す電源ボックス５１に配設することで、上記各形態と同様に設置や交換にかかるコストを低減することができる。

・分離リレーＲ１を電磁リレーとしてもよい。また、保護リレーＲ３を電磁リレーとしてもよい。
暗電流リレーＲ２を、ラッチ式の電磁リレーとしてもよい。また、暗電流リレーＲ２を、車両の電源オフ時に例えば保持回路によりオン制御される半導体スイッチとしてもよい。

・上記実施形態では、蓄電池としての蓄電池１３を鉛蓄電池としたが、他の蓄電池、例えばニッケル・カドミウム蓄電池などの二次電池を用いてもよい。
・上記実施形態では、蓄電池としての蓄電池１５をリチウム・イオン二次電池としたが、他の二次電池、例えばニッケル水素電池などを用いてもよい。また、蓄電池として、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを用いてもよい。また、蓄電池を、二次電池とキャパシタを複合した電源装置としてもよい。

・上記各形態に対し、リレーＲ１，Ｒ２を省略してもよい。
例えば、図１０に示す車両用電源システムは、電気負荷３３が蓄電池１３に直接的に接続されている。このような電源システムが搭載された車両は、所謂アイドリングストップ機能を搭載していない車両（非搭載車両）である。この電源システムにおいて、蓄電池１５は、保護リレーＲ３と分離リレーＲ４を介して蓄電池１３に接続される。分離リレーＲ４は、図９に示す車両用電源システムと同様に、分離リレーＲ４は、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチである。

電気負荷３２は、保護リレーＲ３と分離リレーＲ４の間に接続されている。監視制御装置１６は例えば、蓄電池１３に異常が発生したとき、分離リレーＲ４をオフ（開路）する。これにより、蓄電池１５から電気負荷３２のみに対して電流が供給される。この電源システムにおいて、分離リレーＲ４は第１の開閉器として機能する。この電源システムにおいても、分離リレーＲ４を電池ユニット１４以外、例えば図２に示す電源ボックス５１に配設することで、上記各形態と同様に設置や交換にかかるコストを低減することができる。

１０…車両用電源システム、１１…オルタネータ（発電機）、１２…発電制御装置、１３，１５…蓄電池、１４…電池ユニット、１６…監視制御装置、３１〜３３…電気負荷、３４…スタータ、Ｒ１…分離リレー、Ｒ２…暗電流リレー、Ｒ３…保護リレー、Ｒ４…分離リレー。

Claims (11)

1. 車両に備えられる第１の電気負荷と第２の電気負荷に電力を供給する車両用電源システムであって、
   電力を発生する発電機と、
   前記発電機による電力を蓄積する第１の蓄電装置と、
   前記発電機による電力を蓄積する第２の蓄電装置と、
   前記第２の蓄電装置に対する充放電電流を監視する監視制御装置と、
   前記監視制御装置により開閉制御され、前記第１の蓄電装置及び前記第１の電気負荷と、前記第２の蓄電装置との間を遮断または通電する第１の開閉器と、
   を有し、
   前記第２の蓄電装置と前記監視制御装置は蓄電ユニットに含まれ、
   前記第１の開閉器は、前記蓄電ユニット以外に設けられたこと、
   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１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置から前記第１の電気負荷と前記第２の電気負荷のそれぞれに含まれる機器に対して電力を供給する経路に設けられた複数の電気接続箱を有し、
   前記第１の開閉器は、前記複数の電気接続箱のうちの１つに設けられること、
   を特徴とする車両用電源システム。
3. 請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１の蓄電装置の端子に接続された第１の電気接続箱と、
   前記第１の電気接続箱と前記蓄電ユニットがそれぞれ主電線を介して接続され、前記第１の蓄電装置からの電力と前記蓄電ユニットからの電力を前記第１の電気負荷及び前記第２の電気負荷に対して供給するための第２の電気接続箱と、
   を有し、
   前記第１の開閉器は前記第１の電気接続箱または前記第２の電気接続箱に配設されること、
   を特徴とする車両用電源システム。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１の開閉器に並列に接続された常閉型の第２の開閉器を有し、
   前記監視制御装置は、前記車両の電源オン時に前記第２の開閉器を開路すること、
   を特徴とする車両用電源システム。
5. 請求項４に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１の開閉器は半導体スイッチであり、
   前記第２の開閉器は機械式の電磁リレーであること、
   を特徴とする車両用電源システム。
6. 請求項３に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記監視制御装置により開閉制御され、前記第１の開閉器と前記第２の蓄電装置の間を遮断または通電する第３の開閉器を有し、
   前記第３の開閉器は、前記第２の電気接続箱または前記蓄電ユニットに配設されること、
   を特徴とする車両用電源システム。
7. 請求項６に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１の開閉器の開路時に前記第１の蓄電装置または前記第２の蓄電装置から電力の供給が可能に接続された第３の電気負荷を有すること、
   を特徴とする車両用電源システム。
8. 請求項７に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第１の開閉器及び前記第２の電気負荷と、前記第３の開閉器との間に設けられ、前記監視制御装置により開閉制御される第４の開閉器を有し、
   前記第３の電気負荷は、前記第１の蓄電装置に接続されるとともに、前記第３の開閉器と前記第４の開閉器の間に接続されること、
   を特徴とする車両用電源システム。
9. 請求項８に記載の車両用電源システムにおいて、
   前記第３の開閉器または前記第４の開閉器は半導体スイッチであることを特徴とする車両用電源システム。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の車両用電源システムにおいて、
    前記監視制御装置は、前記第１の蓄電装置に接続されエンジンを始動するためのスタータを駆動するときに前記第１の開閉器を開路すること、
    を特徴とする車両用電源システム。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の車両用電源システムにおいて、
    前記監視制御装置は、前記第１の蓄電装置における電流を監視し、前記第１の蓄電装置において電流が流れないときに前記第１の開閉器を開路すること、
    を特徴とする車両用電源システム。