JP2017074900A - 車載用電源装置および車載用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】小さい経路損失で負荷に給電できる車載用電源装置を提供する。【解決手段】主蓄電装置３１はエンジンルームに設けられる。副蓄電装置３２は車室内に設けられる。リレーボックス４１は車両負荷２２を、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２に接続させる。リレーボックス４２はエンジンルームに設けられ、車両負荷２１と主蓄電装置３１とを接続する。【選択図】図１

Description

この発明は、車載用電源装置および車載用電源システムに関する。

特許文献１には、車両に搭載される電気システムが記載されている。車両には、エンジンの回転に応じて発電するモータジェネレータと、このモータジェネレータとによって充電されるバッテリと、バッテリによって給電される負荷とを備えている。

特許文献２には、車両用電源装置が記載されている。車両用電源装置は、主電源と補機用電源と、補機負荷とを備えている。主電源は補機用電源を充電し、補機用電源は補機負荷へと給電する。

特開２００３−６１２０８号公報 特開２００３−１９９２０１号公報

一般に、電源から負荷への電力の供給（給電）には、供給のための経路が必要となる。そしてこの経路において電力が消費されることは上記給電の観点では損失となる。よってかかる経路での電力消費（経路損失）は小さくすることが望まれている。

そこで本願は、小さい経路損失で負荷に給電でき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、車両の車室内に設けられる第１の車両負荷と、前記車両のエンジンルームに設けられる第２の車輌負荷とに給電する車載用電源装置であって、前記エンジンルームに設けられる主蓄電装置と、前記車室内に設けられる副蓄電装置と、前記第１の車両負荷を、前記主蓄電装置および前記副蓄電装置に接続させる第１のリレーボックスと、前記エンジンルームに設けられ、前記第２の車両負荷と前記主蓄電装置とを接続する第２のリレーボックスとを備える。

車載用電源装置によれば、小さい経路損失で給電できる。

車載用電源装置の構成の一例を概略的に示す図である。 リレーボックスの構成の一例を示す図である。 リレーボックスの構成の一例を示す図である。 比較例にかかる車載用電源装置の一例を概略的に示す図である。 リレーボックスの構成の一例を示す図である。

第１の実施の形態．
＜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システム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が設けられている。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。

発電機１は、例えばヒューズリンク３１１を介して、主蓄電装置３１に接続されている。ヒューズリンク３１１は図１の例示では「ＦＬ」と表記されている。ヒューズリンク３１１は例えば主蓄電装置３１に取り付けられて主蓄電装置３１と電気的に接続し、配線（例えばワイヤハーネス、以下、同様）を介して発電機１に接続される。またヒューズリンク３１１はヒューズを内蔵している。ヒューズリンク３１１に過大な電流が流れたときに、このヒューズが溶断して電流を遮断する。主蓄電装置３１は例えば鉛蓄電池であり、発電機１が発電した電力を用いて充電される。

主蓄電装置３１は、例えばヒューズリンク３１１およびリレーボックス４１を介して、副蓄電装置３２に接続される。リレーボックス４１は、ヒューズリンク３１１と副蓄電装置３２との間において、リレーを有している。ヒューズリンク３１１とリレーボックス４１とは配線Ｌ２ａによって相互に接続され、リレーボックス４１と副蓄電装置３２とは配線Ｌ２ｂによって相互に接続される。副蓄電装置３２は、例えば主蓄電装置３１の内部抵抗よりも小さな内部抵抗を有していてもよい。副蓄電装置３２としては、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。副蓄電装置３２は主蓄電装置３１および発電機１によって充電される。

図１の例示では、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。スタータ１１は、例えばスイッチ１２およびヒューズリンク３１１を介して、主蓄電装置３１に接続される。スイッチ１２は例えばリレーである。例えばヒューズリンク３１１は配線を介してスイッチ１２に接続される。かかる構成において、スタータ１１は主蓄電装置３１および副蓄電装置３２のいずれからも給電可能である。

図１の例示では、車両負荷２１も設けられている。車両負荷２１は例えばヘッドライト、ウィンカーおよびパワーステアリング用モータなどの負荷であって、リレーボックス４２およびヒューズリンク３１１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４２はそれぞれ配線を介して車両負荷２１およびヒューズリンク３１１に接続される。リレーボックス４２は車両負荷２１とヒューズリンク３１１との間においてリレーを有している。

この構成では、車両負荷２１は配線Ｌ１ｂを介してリレーボックス４２に接続され、リレーボックス４２は配線Ｌ１ａを介してヒューズリンク３１１に接続され、ヒューズリンク３１１は配線Ｌ２ａを介してリレーボックス４１に接続され、リレーボックス４１は配線Ｌ２ｂを介して副蓄電装置３２に接続される。したがって、車両負荷２１は主蓄電装置３１および副蓄電装置３２のそれぞれから給電可能である。

図１の例示では、一つの車両負荷２１が示されているものの、車両負荷２１は複数設けられてもよい。この場合、複数の車両負荷２１はそれぞれ配線を介してリレーボックス４２に接続される。

図１に示すように、車載用電源システム１００には車両負荷２２も設けられる。車両負荷２２は例えば車内灯およびカーナビゲーションなどの電気負荷であって、例えば配線Ｌ３を介してリレーボックス４１に接続される。よって車両負荷２２は配線Ｌ３を介して、主蓄電装置３１および副蓄電装置３２のいずれにも接続されている。

なお、配線Ｌ１ａは、ヒューズリンク３１１を介して主蓄電装置３１とリレーボックス４２とを接続するので、リレーボックス４２及び配線Ｌ１ｂを介して車両負荷２１へ給電する。また配線Ｌ２ａは、ヒューズリンク３１１を介して主蓄電装置３１とリレーボックス４１とを接続するので、リレーボックス４１及び配線Ｌ３を介して車両負荷２２へ給電する。よって配線Ｌ１ａ，Ｌ２ａを、それぞれ主蓄電装置３１からの電流を分岐させる第１の配線及び第２の配線であると、説明できる。

図２はリレーボックス４１の内部構成の一例を概略的に示す図である。図２の例示では、リレーボックス４１はリレー４１１，４１２およびヒューズ４１３を備えている。リレー４１１は配線Ｌ２ａ及び副蓄電装置３２を、配線Ｌ２ｂを介して相互に接続する。リレー４１１は主蓄電装置３１と副蓄電装置３２との間の接続／非接続を選択する。リレー４１２およびヒューズ４１３は、配線Ｌ２ａと配線Ｌ３との間で直列に接続され、配線Ｌ２ａ及び車両負荷２２を、配線Ｌ３を介して相互に接続する。リレー４１２は主蓄電装置３１と車両負荷２２との間の接続／非接続を選択する。ヒューズ４１３は、自身に流れる電流が基準値を超えると溶断する。このようなリレーボックス４１において、リレー４１１，４１２がオンすることで、車両負荷２２はそれぞれ主蓄電装置３１および副蓄電装置３２から給電される。

図３はリレーボックス４１の内部構成の一例を概略的に示す図である。ここではリレーボックス４１は例えば基板４１０の上に、リレー４１１，４１２およびヒューズ４１３が実装されている。そして、リレー４１１，４１２およびヒューズ４１３を相互に接続する配線として配線パターン４１９が基板４１０に上に形成されている。

図１を参照して、主蓄電装置３１、ヒューズリンク３１１、スタータ１１、スイッチ１２、リレーボックス４２および車両負荷２１は、エンジンルームＥＲ１側に設けられている。例えば、エンジンルームＥＲ１は車両の進行方向の前方に設けられる。一方で、副蓄電装置３２、リレーボックス４１および車両負荷２２は、車室ＣＲ１内に設けられている。例えば、車室ＣＲ１はエンジンルームＥＲ１の後方に設けられている。エンジンルームＥＲ１と車室ＣＲ１とは仕切り板Ｗによって区画されているものの、ヒューズリンク３１１とリレーボックス４１とを繋ぐ配線Ｌ２ａは、仕切り板Ｗを貫通して延在する。

なお、主蓄電装置３１、副蓄電装置３２およびリレーボックス４１，４２からなる部分は車載用電源システムに用いられる車両用電源装置として把握することができる。

図４は比較例にかかる車載用電源システムの構成の一例を概略的に示す図である。図４の例示では、副蓄電装置３２はリレー４４およびヒューズリンク３１１を介して、主蓄電装置３１に接続されている。具体的にはリレー４４とヒューズリンク３１１とは配線Ｌ２ｃを介して相互に接続され、副蓄電装置３２は配線Ｌ２ｄを介してリレー４４と接続されている。一方で、車両負荷２２は、リレーボックス４３およびヒューズリンク３１１を介して主蓄電装置３１に接続されている。具体的にはリレーボックス４３はそれぞれ配線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂを介してヒューズリンク３１１および車両負荷２２に接続される。配線Ｌ２ｃ，Ｌ４ａは仕切り板Ｗを貫通して延在する。リレーボックス４３はリレー（不図示）を有しており、このリレーは配線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂ間の、従って主蓄電装置３１と車両負荷２２との間の接続／非接続を選択する。

かかる構成によれば、車両負荷２２はヒューズリンク３１１を経由して副蓄電装置３２に接続され、配線Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ，Ｌ４ａ，Ｌ４ｂが副蓄電装置３２から車両負荷２２への給電経路となる。一方で、図１の構成によれば、副蓄電装置３２はヒューズリンク３１１を経由せずに車両負荷２２に接続され、配線Ｌ２ｂ，Ｌ３が副蓄電装置３２から車両負荷２２への給電経路となる。後者の構成によれば、車両負荷２２と主蓄電装置３１（ヒューズリンク３１１）との間に仕切り板Ｗを貫通して延在する配線Ｌ４ａを敷設する必要ない。なるほど配線Ｌ２ａは配線Ｌ２ｃと同様に設けられるものの、副蓄電装置３２から車両負荷２２への給電経路とはならない。これにより、副蓄電装置３２から車両負荷２２への経路抵抗による損失（経路損失）を小さくすることができる。

特に図１及び図４の例示では、車両負荷２２と副蓄電装置３２とは車室ＣＲ１内に設けられ、ヒューズリンク３１１および主蓄電装置３１はエンジンルームＥＲ１側に設けられている。よって、ヒューズリンク３１１を介して車両負荷２２を副蓄電装置３２へと接続すれば（図４）、車室ＣＲ１からエンジンルームＥＲ１を経由して車室ＣＲ１に戻る配線Ｌ４ａ，Ｌ２ｃを敷設することになり、配線長が長くなる。他方、図１に例示するようにヒューズリンク３１１を迂回して車両負荷２２と副蓄電装置３２とを接続すれば、車両負荷２２への副蓄電装置３２からの給電経路は、車室ＣＲ１内のみに配線Ｌ２ｂ，Ｌ３を敷設すれば足りる。よって、副蓄電装置３２から車両負荷２２への給電の際の経路損失を効果的に抑制することができるのである。

なお車両負荷２１は、車両負荷２２に接続されるリレーボックス４１を迂回して、リレーボックス４２を介して配線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂによって主蓄電装置３１に接続されている。よって、配線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、リレーボックス４１の位置に制限されずに敷設できる。これにより、より短い経路で車両負荷２１と主蓄電装置３１とを接続することができる。したがって、主蓄電装置３１から車両負荷２１への給電の際の経路損失を抑制することができる。

特に図１の例示では、車両負荷２１と主蓄電装置３１とはエンジンルームＥＲ１側に設けられ、リレーボックス４１は車室ＣＲ１内に設けられている。よって、リレーボックス４１を介して車両負荷２１を主蓄電装置３１へと接続すれば、エンジンルームＥＲ１から車室ＣＲ１を経由してエンジンルームＥＲ１に戻る配線を敷設することになり、配線長が長くなる。他方、リレーボックス４１を迂回して（上述の例示ではリレーボックス４２を介して）車両負荷２１と主蓄電装置３１とを接続すれば、エンジンルームＥＲ１内で配線を敷設すれば足りる。よって、主蓄電装置３１から車両負荷２１への給電の際の経路損失を効果的に抑制することができる。

第２の実施の形態．
第２の実施の形態では、リレーボックス４１の内部構成の他の例について述べる。図５は、リレーボックス４１の内部構成の一例を示す断面図である。図５の例示では、リレーボックス４１においては、第１接続端４１ａとリレー４１２の一端とが導通金属板４１４によって相互に接続され、リレー４１２の他端とヒューズ４１３の一端とが導通金属板４１５によって相互に接続され、ヒューズ４１３の他端と第２接続端４１ｂとが導通金属板４１６によって相互に接続されている。導通金属板４１４〜４１６は金属板であって、例えばいわゆるバスバーである。図５で示された断面図には図２で示されたリレー４１１は現れない。

第１接続端４１ａは配線Ｌ２ａを介してヒューズリンク３１１と接続されており、配線Ｌ１２ａにより、リレーボックス４１とヒューズリンク３１１とが相互に接続される（図２参照）。第２接続端４１ｂは配線Ｌ２ｂを介して車両負荷２２と接続されており、配線Ｌ２ｂにより、リレーボックス４１と車両負荷２２とが相互に接続される（図２参照）。

なお導通金属板４１４は、リレー４１１の一端にも接続されていてもよい。このリレー４１１の他端は不図示の導通金属板を介して不図示の第３接続端に接続される。第３接続端は配線Ｌ２ｂを介して副蓄電装置３２に接続される（図２参照）。

導通金属板４１４〜４１６は例えば板状の導体部材であり、略同一平面に延在している。導通金属板４１４〜４１６を採用しているので、例えばワイヤハーネスに比べて、より大きな電流を流すことができる。他方、このような大きな電流が流れると、ジュール熱によって温度が高まる。これはヒューズ４１３の誤作動を招き得る。例えば導通金属板４１４に生じるジュール熱によって、リレーボックス４１全体の温度が上昇し、その温度上昇がヒューズ４１３の誤作動を招き得る。

そこで、導通金属板４１４〜４１６の下部には、ヒートシンク４１８が設けられている。このヒートシンク４１８は伝熱シート４１７を介して導通金属板４１４〜４１６と対面する。伝熱シート４１７は伝熱性かつ絶縁性を有する材料によって形成されており、例えば接着剤などの樹脂によって形成できる。伝熱シート４１７は空気よりも高い伝熱性を有している。当該材料としては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または液晶ポリマーを採用することができる。伝熱シート４１７は導通金属板４１４〜４１６およびヒートシンク４１８に接触している。

ヒートシンク４１８は例えば金属によって形成されており、リレーボックス４１を流れる電流によって生じるジュール熱（より具体的には、導通金属板４１４〜４１６の熱）を受け取って（より具体的には伝熱シート４１７を介して受け取って）、これを外部へと放出すること（放熱）ができる。図５の例示では、ヒートシンク４１８はフィン４１８１を有しているものの、必ずしもフィン４１８１を有さなくてもよい。

なおグランド用の金属板（バスバー）が設けられる場合には、このグランド用の金属板に対しては、伝熱シート４１７を介在させずにヒートシンク４１８を直接に接触させてもよい。ヒートシンク４１８をグランドとして機能させてもよいからである。

これによれば、ヒートシンク４１８は伝熱シート４１７を介して導通金属板４１４〜４１６から熱を受け取ることができる。よって効率的に温度を低減することができる。したがって、放熱のためにリレーボックス４１のサイズを大きくしなくてもよい。言い換えれば、リレーボックス４１のサイズを低減することができる。

リレーボックス４１は例えば一体のモジュールで形成されており、上述した各構成要素が一つのパッケージに収容される。

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。

２１，２２ 車両負荷
３１ 主蓄電装置
３２ 副蓄電装置
４１，４２ リレーボックス
１００ 車載用電源システム
４１１，４１２ リレー
４１３ ヒューズ
４１４〜４１６ 導通金属板
４１７ 伝熱シート
４１８ ヒートシンク
４１９ 配線パターン
Ｌ１ａ，Ｌ２ａ 配線

Claims (4)

1. 車両の車室内に設けられる第１の車両負荷と、前記車両のエンジンルームに設けられる第２の車輌負荷とに給電する車載用電源装置であって、
   前記エンジンルームに設けられる主蓄電装置と、
   前記車室内に設けられる副蓄電装置と、
   前記第１の車両負荷を、前記主蓄電装置および前記副蓄電装置に接続させる第１のリレーボックスと、
   前記エンジンルームに設けられ、前記第２の車両負荷と前記主蓄電装置とを接続する第２のリレーボックスと
   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１のリレーボックスは、
   基板と、
   前記基板に設けられ、前記主蓄電装置および前記副蓄電装置を相互に接続する第１リレーと、
   前記基板に設けられ、前記主蓄電装置および前記第１の車両負荷を相互に接続する第２リレーと、
   前記基板に設けられ、前記第１リレーおよび前記第２リレーを相互に接続する配線パターンと
   を備える、車載用電源装置。
3. 請求項１に記載の車載用電源装置であって、
   前記第１のリレーボックスは、
   前記主蓄電装置および前記副蓄電装置を相互に接続する第１リレーと、
   前記主蓄電装置および前記第１の車両負荷を相互に接続する第２リレーと、
   前記第２リレーと直列に接続され、前記第１の車両負荷に流れる電流が基準値を超えたときに溶断するヒューズと、
   前記第１リレーと前記第２リレーとを接続して電流が流れる導通金属板と、
   前記導通金属板の熱を外部へ放出するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと前記導通金属板との間に設けられる絶縁性の伝熱シートと
   を備える、車載用電源装置。
4. 車載用電源システムであって、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置と、
   前記第１の車両負荷と、
   前記第２の車両負荷と
   を備える、車載用電源システム。

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