JP2017061261A - 車載用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２負荷への電流に起因した第１負荷への電源電圧の低下を抑制する車載用電源装置を提供する。
【解決手段】第１配線（例えば配線Ｌ１１〜Ｌ１４）は第１負荷２１と主蓄電装置３１とを接続する。第２配線（例えば配線Ｌ１３〜Ｌ１４）は第１負荷２１と副蓄電装置３２とを接続する。第２配線の抵抗値は第１配線の抵抗値よりも小さい。第３配線（例えば配線Ｌ１１，Ｌ１６）は第２負荷２２と主蓄電装置３１とを接続する。第４配線（例えば配線Ｌ１２，Ｌ１５，Ｌ１６）は第２負荷２２と副蓄電装置３２とを接続する。第４配線の抵抗値は第３配線の抵抗値よりも大きい。
【選択図】図１

Description

この発明は、車載用電源装置に関する。

特許文献１には、バッテリと蓄電部とを有する車両用電源装置が記載されている。バッテリおよび蓄電部は発電機によって充電され、負荷へと電源を供給する。バッテリと負荷との間にはスイッチが設けられている。また、このスイッチを制御する制御回路も設けられている。

特開２０１１−１５５７９１号公報

制御回路にも、バッテリおよび蓄電部から給電することが考えらえる。この構造において、負荷に電流が流れることによってバッテリおよび蓄電部の電圧が低下すると、制御回路へ与えられる電源電圧も低下する。この電源電圧が、制御回路の電圧下限値を下回ると、制御回路が動作不能となる。よって、このような電源電圧の低下は望ましくない。

より一般化して説明すると、２つの蓄電装置から第１負荷および第２負荷へ給電する構造において、第２負荷への電流に起因して第１負荷の電源電圧が大きく低下することは望ましくない。

そこで本願は、第２負荷への電流に起因した第１負荷への電源電圧の低下を抑制する車載用電源装置を提供することを目的とする。

車載用電源装置は、第１負荷と第１蓄電装置とを接続する第１配線と、前記第１負荷と第２蓄電装置とを接続し、前記第１配線よりも小さい抵抗値を有する第２配線と、第２負荷と、前記第１蓄電装置とを接続する第３配線と、前記第２負荷と前記第２蓄電装置とを接続し、前記第３配線よりも大きい抵抗値を有する第４配線とを備える。

車載用電源装置によれば、第２負荷への電流に起因した第１負荷の電源電圧の低下を抑制することができる。

車載用電源装置の構成の一例を概略的に示す図である。 車載用電源装置の等価回路の一例を概略的に示す図である。 比較例にかかる等価回路の一例を概略的に示す図である。

＜車載用電源装置の構成＞
図１は、車両に搭載される車載用電源装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。図１の例示では、発電機１およびスタータ１１が設けられている。スタータ１１は不図示のエンジンを始動するためのモータであり、図１では「ＳＴ」と表示されている。発電機１は例えばオルタネータであり、図１では「ＡＬＴ」と表示されている。発電機１は、車両を駆動させる駆動力に基づいて発電して、直流電圧を出力する。この駆動力は例えばエンジンによって得ることができる。

図１の例示では、発電機１およびスタータ１１は、例えばリレーボックス４１を介して主蓄電装置３１に接続されている。リレーボックス４１は、自身に接続される構成の相互間の接続／非接続を適宜に選択する。図１ではリレーボックス４１は「Ｒ／Ｂ」と表示されている。図１の例示では、リレーボックス４１は、リレーボックス４２および第２負荷２２にも接続されており、発電機１、スタータ１１、主蓄電装置３１、第２負荷２２およびリレーボックス４２の相互間の接続／非接続を適宜に選択する。主蓄電装置３１は、リレーボックス４１を介して発電機１によって充電される。主蓄電装置３１には例えば鉛蓄電池が採用される。

図１の例示では、発電機１には、例えばリレーボックス４１，４２を介して、副蓄電装置３２が接続される。リレーボックス４２は自身に接続される構成の相互間の接続／非接続を選択し、図１では「Ｒ／Ｂ」と表示されている。リレーボックス４２は副蓄電装置３２にも接続されており、リレーボックス４１、副蓄電装置３２およびジャンクションボックス４３の相互間の接続／非接続を選択する。副蓄電装置３２には例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池またはキャパシタを採用できる。この副蓄電装置３２は、リレーボックス４１，４２を介して、発電機１および主蓄電装置３１によって充電される。

主蓄電装置３１は、例えばリレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３を介して、第１負荷２１とも接続される。第１負荷２１は例えば車載ＥＣＵ(Electronic Control Unit）である。ジャンクションボックス４３は自身に接続される構成の相互間の接続／非接続を適宜に選択し、図１では「Ｊ／Ｂ」と表示されている。ジャンクションボックス４３はリレーボックス４２と第１負荷２１との間の接続／非接続を適宜に選択する。なおリレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３には、適宜にリレーが設けられており、さらに、ヒューズが設けられていてもよい。

主蓄電装置３１はリレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３を介して第１負荷２１に給電し、副蓄電装置３２はリレーボックス４２およびジャンクションボックス４３を介して第１負荷２１に給電する。

主蓄電装置３１には、例えばリレーボックス４１を介して、第２負荷２２が接続されている。第２負荷２２は例えばステアリング用モータである。なお図１の例示では、スタータ１１は第２負荷２２とは別の構成として示されているものの、第２負荷２２として、スタータ１１を採用しても構わない。主蓄電装置３１はリレーボックス４１を介して第２負荷２２に給電し、副蓄電装置３２はリレーボックス４１，４２を介して第２負荷２２に給電する。

図１の例示では、リレーボックス４１と主蓄電装置３１とは配線Ｌ１１によって互いに接続され、リレーボックス４１，４２は配線Ｌ１２によって互いに接続され、リレーボックス４２とジャンクションボックス４３とは配線Ｌ１３によって互いに接続され、ジャンクションボックス４３と第１負荷２１とは配線Ｌ１４によって互いに接続される。以下では、配線Ｌ１１〜Ｌ１４を纏めて配線Ｌ１とも呼ぶ。この配線Ｌ１は第１負荷２１と主蓄電装置３１とを互いに接続する。

リレーボックス４２と副蓄電装置３２は配線Ｌ１５によって接続される。以下では、配線Ｌ１３〜Ｌ１５を纏めて配線Ｌ２とも呼ぶ。この配線Ｌ２は副蓄電装置３２と第１負荷２１とを互いに接続する。

リレーボックス４１と第２負荷２２とは配線Ｌ１６によって互いに接続される。以下では、配線Ｌ１１，Ｌ１６を纏めて配線Ｌ３とも呼ぶ。この配線Ｌ３は主蓄電装置３１と第２負荷２２とを互いに接続する。また以下では、配線Ｌ１２，Ｌ１５，Ｌ１６を纏めて配線Ｌ４とも呼ぶ。この配線Ｌ４は副蓄電装置３２と第２負荷２２とを互いに接続する。

配線Ｌ１〜Ｌ４は車載電源用の配線群を形成する。これらの配線Ｌ１〜Ｌ４は例えばワイヤーハーネスであり、その抵抗値はリレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３の抵抗値に比べて大きい。例えば配線Ｌ１〜Ｌ４の抵抗値はリレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３の１０〜１００倍程度である。したがって、各経路の抵抗値としては、主として配線Ｌ１〜Ｌ４の抵抗値を考慮すればよい。

本実施の形態では、第１負荷２１と副蓄電装置３２とを互いに接続する配線Ｌ２（Ｌ１３〜Ｌ１５）の抵抗値は、第１負荷２１と主蓄電装置３１とを互いに接続する配線Ｌ１（Ｌ１１〜Ｌ１４）の抵抗値よりも小さい。図１の例示では、第１負荷２１からリレーボックス４２までの配線Ｌ１３，Ｌ１４は、配線Ｌ１（Ｌ１１〜Ｌ１４），Ｌ２（Ｌ１３〜Ｌ１５）の両方に含まれるので、配線Ｌ１，Ｌ２の抵抗値の大小関係は、配線Ｌ１１，Ｌ１２の合成抵抗値と、配線Ｌ１５の抵抗値とで決定される。したがって、配線Ｌ１５の抵抗値を配線Ｌ１１，Ｌ１２の合成抵抗値よりも小さく設定することで、配線Ｌ２の抵抗値を配線Ｌ１の抵抗値よりも小さくできる。

また、第２負荷２２と副蓄電装置３２とを互いに接続する配線Ｌ４（Ｌ１２，Ｌ１５，Ｌ１６）の抵抗値は、第２負荷２２と主蓄電装置３１とを互いに接続する配線Ｌ３（Ｌ１１，Ｌ１６）の抵抗値よりも大きい。図１の例示では、第２負荷２２からリレーボックス４１までの配線Ｌ１６は、配線Ｌ３（Ｌ１１，Ｌ１６），Ｌ４（Ｌ１２，Ｌ１５，Ｌ１６）の両方に含まれるので、配線Ｌ３，Ｌ４の抵抗値の大小関係は、配線Ｌ１１の抵抗値と、配線Ｌ１２，Ｌ１５の合成抵抗値とで決定される。したがって、配線Ｌ１２，Ｌ１５の合成抵抗値を配線Ｌ１１の抵抗値よりも大きく設定することで、配線Ｌ４の抵抗値を配線Ｌ３の抵抗値よりも大きくできる。

配線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１５の抵抗値を長さで把握すると、例えば、各抵抗値を一辺とする三角形を描ける場合、配線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１５は上述の条件を満足する。また例えば、配線Ｌ１２の抵抗値＞＞配線Ｌ１１の抵抗値、および、配線Ｌ１２の抵抗値＞＞配線Ｌ１５の抵抗値が成立するときにも、上述の条件は満足する。

図２は、車両用電源装置の等価回路の一例を概略的に示す図である。図２の例示では、主蓄電装置３１、副蓄電装置３２、第１負荷２１および第２負荷２２の接続関係の一例が示される。図２では、主蓄電装置３１、副蓄電装置３２、第１負荷２１および第２負荷２２を相互に接続する配線を抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３で示し、また発電機１、スタータ１１、リレーボックス４１，４２およびジャンクションボックス４３は図示を省略している。また図２の例示では、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２の内部抵抗も示し、第１負荷２１および第２負荷２２も抵抗で示している。

図２の例示では、第１負荷２１、第２負荷２２、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２の各々の一端は接地されている。抵抗Ｒ１１は主蓄電装置３１の他端と第２負荷２２の他端との間に接続され、抵抗Ｒ１２は主蓄電装置３１の他端と副蓄電装置３２の他端との間に接続され、抵抗Ｒ１３は副蓄電装置３２の他端と第１負荷２１の他端との間に接続されている。抵抗Ｒ１２，Ｒ１３は配線Ｌ１に相当し、抵抗Ｒ１３は配線Ｌ２に相当し、抵抗Ｒ１１は配線Ｌ３に相当し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は配線Ｌ４に相当する。

図２の例示では、配線Ｌ２の抵抗値（抵抗Ｒ１３の抵抗値）は配線Ｌ１の抵抗値（抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の合成抵抗値）よりも小さい。つまり、副蓄電装置３２は、主蓄電装置３１と第１負荷２１との間の配線よりも小さい抵抗値を有する配線で、第１負荷２１と接続されている。

また配線Ｌ４の抵抗値（抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の合成抵抗値）は配線Ｌ３の抵抗値（抵抗Ｒ１１の抵抗値）よりも大きい。つまり、副蓄電装置３２は、主蓄電装置３１と第２負荷２２との間の配線よりも大きい抵抗値を有する配線で、第２負荷２２と接続されている。

かかる構造の利点を説明するために、比較例として図３を示す。比較例では、抵抗Ｒ１１’は主蓄電装置３１の他端と副蓄電装置３２の他端との間に接続され、抵抗Ｒ１２’は副蓄電装置３２の他端と第１負荷２１の他端との間に接続され、抵抗Ｒ１３’は第１負荷２１の他端と第２負荷２２の他端との間に接続されている。

これによれば、実施の形態と同様に、第１負荷２１と副蓄電装置３２との間の抵抗値（＝抵抗Ｒ１２’の抵抗値）は、第１負荷２１と主蓄電装置３１との間の抵抗値（＝抵抗Ｒ１１’，Ｒ１２’の合成抵抗値）よりも小さい。しかしながら、本実施の形態とは異なって、第２負荷２２と副蓄電装置３２との間の抵抗値（=抵抗Ｒ１２’，Ｒ１３’の合成抵抗値）も、第２負荷２２と主蓄電装置３１との間の抵抗値（抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３’の合成抵抗値）よりも小さくなっている。

次に、本実施の形態および比較例において、第２負荷２２に流れる電流に起因して、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２の内部抵抗で生じる電圧降下について考慮する。比較例（図３参照）では、主蓄電装置３１は大きい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１１’〜Ｒ１３’）で第２負荷２２に接続され、副蓄電装置３２は小さい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１２’，Ｒ１３’）で第２負荷２２に接続される。よって配線の抵抗値の大小関係という観点では、副蓄電装置３２から第２負荷２２へと流れる電流は、主蓄電装置３１から第２負荷２２へと流れる電流に対して、大きくなる。したがって、副蓄電装置３２に生じる電圧降下は大きい。

しかも比較例では、第１負荷２１に対して、主蓄電装置３１は大きな抵抗値の配線（抵抗Ｒ１１’，Ｒ１２’）で接続され、副蓄電装置は小さい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１２’）で接続される。よって第１負荷２１は、主蓄電装置３１の電圧変動よりも副蓄電装置３２の電圧変動を受けやすい。

以上のように、比較例においては、第１負荷２１は、第２負荷２２への電流による電圧降下が大きい副蓄電装置３２の電圧変動を受けやすい。よって、比較例によれば、第１負荷２１へ印加する電源電圧の低下が大きい。

一方で、本実施の形態（図２参照）では、主蓄電装置３１は小さい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１１）で第２負荷２２に接続され、副蓄電装置３２は大きい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１１，Ｒ１２）で第２負荷２２に接続される。よって配線の抵抗値の大小関係という観点では、副蓄電装置３２から第２負荷２２へと流れる電流は、主蓄電装置３１から第２負荷２２へと流れる電流に対して、小さくなる。したがって、副蓄電装置３２に生じる電圧降下は小さい。

また本実施の形態でも、第１負荷２１に対して、主蓄電装置３１は大きな抵抗値の配線（抵抗Ｒ１２，Ｒ１３）で接続され、副蓄電装置は小さい抵抗値の配線（抵抗Ｒ１３）で接続される。よって第１負荷２１は、主蓄電装置３１の電圧変動よりも副蓄電装置３２の電圧変動を受けやすい。

以上のように、本実施の形態によれば比較例とは異なって、第１負荷２１は、第２負荷２２への電流による電圧降下が小さい副蓄電装置３２の電圧変動を受けやすい。よって、比較例に比べて、第１負荷２１へ印加する電源電圧の低下を抑制できる。これによれば、電源電圧の低下についての許容値が小さい負荷を第１負荷２１として採用することができる。例えば、車載ＥＣＵは電源電圧の低下についての許容値が小さいところ、このような車載ＥＣＵを第１負荷２１として採用することができるのである。

一例として、第２電流に大きな電流が流れる場合を説明する。例えば第２負荷２２としてスタータ１１を採用する。アイドリングストップを行うためにエンジンを停止した後にも、第１負荷２１（車載ＥＣＵ）には給電が行われている。そして、エンジンを始動すべく、第２負荷２２（スタータ１１）への給電を行うと、第２負荷２２に比較的大きな電流が流れる。この場合、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２には電圧降下が発生するものの、上述の通り、第１負荷２１へ印加される電源電圧の低下は抑制できる。よって、アイドリングストップ状態からエンジンを始動するときに、第１負荷２１の動作が中断されることを抑制できる。

＜蓄電装置の内部抵抗＞
例えば副蓄電装置３２の内部抵抗値は主蓄電装置３１の内部抵抗値よりも小さいことが望ましい。内部抵抗値の小さな副蓄電装置３２においては、内部抵抗値の大きな主蓄電装置３１に比べて、同じ電流に起因する電圧降下が小さい。よって、副蓄電装置３２における電圧降下は主蓄電装置３１の電圧降下に比べて小さい。

したがって、第２負荷２２への電流に起因した副蓄電装置３２における電圧降下を更に低減することができる。したがって、第２負荷２２への電流に起因した第１負荷２１への電源電圧の低下を更に抑制できる。

＜第１負荷２１および第２負荷２２の電流＞
第２負荷２２を流れる電流の最大値は、第１負荷２１に流れる電流の最大値よりも大きい。つまり、大きな電流が流れ得る第２負荷２２に対して、内部抵抗の小さい副蓄電装置３２がより大きい抵抗値で接続される。例えば第１負荷２１として車載ＥＣＵを採用し、第２負荷２２としてステアリング用モータまたはスタータ１１を採用する。

さて、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２に生じる電圧降下は、それぞれに流れる電流が大きいほど大きい。つまり、第２負荷２２に電流が流れた方が、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２に生じる電圧降下は大きい。そして第１負荷２１への電圧低下を抑制するには、このような第２負荷２２に対して、内部抵抗の小さな副蓄電装置３２を、主蓄電装置３１と第２負荷２２との間の配線よりも大きな抵抗値の配線で接続することが望ましい。これにより、副蓄電装置３２に流れる電流を小さくできるからである。よって、副蓄電装置３２に生じる電圧降下を低減でき、第１負荷２１への電圧低下を抑制できるのである。

以上のように、内部抵抗の小さい副蓄電装置３２に対して小さい抵抗値の配線で接続される第１負荷２１を小電流負荷とし、内部抵抗の大きい主蓄電装置３１に対して小さい抵抗値の配線で接続される第２負荷２２を大電流負荷とすることによって、その逆に比べて、第１負荷２１への電源電圧の低下を抑制するのである。

＜配置＞
図１の例示では、主蓄電装置３１、第２負荷２２およびリレーボックス４１は、車両の前方のエンジンルームＥＲ１側に配置され、副蓄電装置３２、第１負荷２１、リレーボックス４２およびジャンクションボックス４３は、エンジンルームＥＲ１の後方の車室ＣＲ１側に配置される。

そして、リレーボックス４１はエンジンルームＥＲ１側において主蓄電装置３１を第２負荷２２に接続し、リレーボックス４２は車室ＣＲ１側において副蓄電装置３２をジャンクションボックス４３、ひいては第２負荷２２に接続する。このように、主蓄電装置３１は第２負荷２２と同じエンジンルームＥＲ１側で第２負荷２２に接続されるので、これらを短い配線で接続しやすい。同様に、副蓄電装置３２は第１負荷２１と同じ車室ＣＲ１側で第１負荷２１に接続されるので、これらを短い配線で接続しやすい。

また、リレーボックス４１，４２はそれぞれエンジンルームＥＲ１側および車室ＣＲ１側に設けられつつ、配線Ｌ１２によって互いに接続されている。なおエンジンルームＥＲ１および車室ＣＲ１は仕切り板によって区画されているものの、配線Ｌ１２はこの仕切り板を貫通する。

リレーボックス４１，４２が互いに接続されることにより、主蓄電装置３１と第１負荷２１とは、それぞれエンジンルームＥＲ１側および車室ＣＲ１側に位置しつつ、互いに接続される。よって、これらは比較的に長い配線で接続される。同様に、副蓄電装置３２および第２負荷２２も比較的に長い配線で接続される。

したがって、図１の配置によれば、上述の抵抗値の関係を満足しやすいのである。

上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

２１ 第１負荷
２２ 第２負荷
３１ 主蓄電装置
３２ 副蓄電装置
Ｌ１１〜Ｌ１６ 配線
１００ 車載用電源装置

Claims (3)

1. 車載用電源装置であって、
   第１負荷と第１蓄電装置とを接続する第１配線と、
   前記第１負荷と第２蓄電装置とを接続し、前記第１配線よりも小さい抵抗値を有する第２配線と、
   第２負荷と前記第１蓄電装置とを接続する第３配線と、
   前記第２負荷と前記第２蓄電装置とを接続し、前記第３配線よりも大きい抵抗値を有する第４配線と
   を備える、車載用電源装置。
2. 請求項１に記載の車載用電源装置であって、
   前記第２蓄電装置の内部抵抗は前記第１蓄電装置の内部抵抗よりも小さい、車載用電源装置。
3. 請求項２に記載の車載用電源装置であって、
   前記第２負荷に流れる電流の最大値は、前記第１負荷に流れる電流の最大値よりも大きい、車載用電源装置。

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