JP3923127B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載されている種々の電装品、装置、機器（以下、電気負荷）へ給電を行う車両用電源装置に関するものであり、特に、バッテリィとリレーボックスを一体化した車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、車両の電子化が急速に進行している。
車両、たとえば、各種の乗用車は、内燃機関、自動変速装置などの運行に必須の主要機器（以下、主機という）の燃費の向上、排気ガスの低減、円滑な走行、安全走行などの観点からマイクロコンピュータを始めとする電子回路、電子デバイスを用いた電子制御が進められている。
また、フロントパネルの計器類を、電子的な表示装置、たとえば、カラー液晶表示装置に代えて、車両の運行状態の認識を一層容易にするとともに、車両の種々の情報を種々の形態を提供することも試みられている。
さら、移動手段としての車両の乗り心地の一層の向上、利便性の向上を図るとともに単なる移動手段としてだけでなく車両を居住空間として利用する要望も高く、主機だけでなく、空調装置、ＧＰＳを用いた位置評定・運行案内装置、シートの自動調節装置、パワーウインドー、ワイパ、ドアロック、種々のランプ、ラジオ、ＣＤ、ＴＶ装置、娯楽施設などの補助的な装置・機器（以下、補機）の搭載の増大と、それらの電子制御が進んでいる。
【０００３】
上述した電子制御回路、電装品、補機など車両に搭載された電気負荷への給電は、通常、バッテリィ、リレーボックスおよびジョントボックスから給電線（ケーブル）を介して行われている。
補機は車両の所定の位置に配設されている。たとえば、計器などはインパネに配置されているし、ハザードランプは車両の後部に配設されている。
通常、車両のエンジンルームには、バッテリィと、バッテリィとは離れた位置にリレーボックスが置かれている。バッテリィとリレーボックスとはエンジンルーム内を両端に端子を固着した大電流用の太いケーブルを布線して接続している。通常、バッテリィとケーブルとの接続は、ＪＩＳ Ｄ５３０１で規定されたバッテリィのテーパー端子と、ボルトナット端子にケーブルを圧着したアダプタを嵌め、ボルトとナットとで締めつけて固定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンルーム内をバッテリィとリレーボックスとの間を大電流用の太いケーブルを配索（布線）し、さらに負荷側に布線することはスペース的にも、実装設計上も厄介である。また、バッテリィとリレーボックスとでそれぞれスペースをとるから、エンジンルーム全体に両者の占める空間がある程度の大きさになり、エンジンルームを狭くしている。
特に車両の高い機能化によりエンジンルームにも各種の部材、装置、電子制御装置が配置されているので、電源用のケーブルがそれらの装置、部材と入り組み、一層複雑になっている。
【０００５】
たとえば、給電線に短絡が生じた場合、車両が衝突した場合等、車両に何らかの問題、不具合が発生し、迅速に電装品、電子制御装置などへの給電を停止すべきとき、迅速に給電を停止すべきである。
たとえば、車両が衝突したとき、車両に搭載された電気負荷への電源のしゃ断動作を行うことは提案されているが、従来の方法はリレーボックス内でのしゃ断を行うものであり、バッテリィとリレーボックスとの間には大電流用ケーブルが依然として活線状態にある。したがって、エンジンルーム内で活線状態のケーブルが短絡などしてさらなる事故を引き起こす可能性もある。
したがって、そのような場合、バッテリィからリレーボックスへの給電をしゃ断すべきである。
【０００６】
バッテリィ端子は上述したように、ＪＩＳ Ｄ５３０１で規定されているが、ボルトナット式端子はプラス極とマイナス極とが同じ形状なので、誤って極性を逆に接続する可能性がある。もし接続を逆にすると車両に搭載して電子装置、電子デバイスを破壊する可能性がある。あるいは車両が動かなくなるおそれがある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、バッテリィとリレーボックス（電気負荷）との接続をケーブルを用いずに可能にした車両用電源装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、車両になんらかの障害が発生した場合、迅速にバッテリィからリレーボックスへの給電を停止可能な車両用電源装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、誤って逆極性に接続することのない車両用電源装置を提供することにある。
また本発明の目的は、全体として小型化可能な車両用電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、乗用車に搭載され、バッテリィと、制御手段と、該制御手段によって制御され、前記バッテリィから車両に搭載された電気負荷への給電を活殺するしゃ断手段とを有し、
前記バッテリィが第１筐体に収容され、前記制御手段と前記しゃ断手段とが第２筐体に収容され、
前記第２筐体に、前記しゃ段手段を介して電気負荷に前記バッテリィから給電を行う端子が設けられており、
前記第２筐体を前記第１筐体の上蓋として前記第１筐体と前記第２筐体とを組み合わせて当該車両用電源装置を組み立てるとき前記第１筐体と前記第２筐体とが対向する前記第１筐体の外部に前記バッテリィから前記第１筐体内の少なくとも制御手段に給電を行う配線部の一部が露出して設けられており、前記第２筐体に前記配線部と対向する部分に前記配線部と接続可能な端子が設けられており、
前記第２筐体と前記第１筐体とを組み合わせるとき、前記露出された配線部と前記第２筐体に設けられた端子とが接続されて、前記しゃ断手段を介して前記バッテリィから前記第２筐体に収容されている少なくとも前記制御手段に給電を行う第１給電系統、および、前記しゃ断手段を介して前記バッテリィから前記電気負荷への第２給電系統が確立され、 前記第１筐体と前記第２筐体を組み立てたとき当該車両用電源装置が構成され、当該車両用電源装置の外部に前記第１筐体に設けられた前記配線部が露出しない、
車両用電源装置が提供される。
好ましくは、前記第１筐体の外部に露出して配設された配線部は、振動を吸収可能な導電体を含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用電源装置の実施例を添付図面を参照して述べる。
第１実施例
図１は本発明の第１実施例としての車両用電源装置１００の斜視図である。
図２は図１に図解した車両用電源装置１００の内部回路構成の第１例を示す回路図である。
車両用電源装置１００は、蓄電池ユニット１１０と電気回路ユニット１２０からなる。
蓄電池ユニット１１０と電気回路ユニット１２０とが一体化されて車両用電源装置１００として構成されている。
蓄電池ユニット１１０は、図２に示したように、その内部にバッテリィ１１２が収容されており、筐体で包囲されている。換言すれば、蓄電池ユニット１１０はバッテリィ１１２を収容している本発明の第１筐体に該当する筐体を含む。
電気回路ユニット１２０は、リレーボックスに相当する部分であり、本発明の制御手段の１例である制御部１２２、本発明のしゃ断手段の１例である負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４、本発明の第２しゃ断手段の１例である充電用リレースイッチ１２６などを有している。制御部１２２は車両用電源装置１００の内部でバッテリィ１１２から給電されている。電気回路ユニット１２０も、筐体で包囲されている。換言すれば、電気回路ユニット１２０は制御部１２２、負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４、充電用リレースイッチ１２６を収容している本発明の第２筐体に該当する筐体を含む。
【００１３】
バッテリィ１１２は、車両の車輪の回転で回転するオルタネータ２００で発電された電力で充電されるから、オルタネータ２００と接続可能であるが、充電用リレースイッチ１２６もしくはフューズ（またはヒューズ）がその間に設けられており、何かの理由が発生した場合にはオルタネータ２００とバッテリィ１１２との間、および、オルタネータ２００と制御部１２２との間を、充電用リレースイッチ１２６もしくはフューズによって、しゃ断可能に構成されている。
また、バッテリィ１１２から電気負荷への給電も、負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４もしくはフューズ（またはヒューズ）１２８でしゃ断可能に構成されている。
【００１４】
車両用電源装置１００の内部のバッテリィ１１２と負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４、バッテリィ１１２と充電用リレースイッチ１２６との間の配線部１５０は、振動を吸収可能なコーペルなどの電気接続部品を用いている。したがって、車両用電源装置１００において、振動などによる外れは生じない。
図１に図解したように、バッテリィ１１２を収容している筐体（第１筐体）の上部には、バッテリィ１１２に接続されている配線部１５０の一部が露出している。
バッテリィ１１２を収容している筐体と電気回路ユニット１２０を収容している筐体とを組み合わせて車両用電源装置１００として構成すると、図２に図解したバッテリィ１１２から配線部１５０および負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４を介して制御部１２２の給電系統が確立する。また、充電用リレースイッチ１２６を介してオルタネータ２００と、バッテリィ１２２および制御部１２２との電源系統も確立する。
バッテリィ１１２を収容している筐体と電気回路ユニット１２０を収容している筐体とを組み合わせて車両用電源装置１００を構成したとき、バッテリィ１１２と負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４、充電用リレースイッチ１２６との接続部材（配線部１５０）が車両用電源装置１００の外部に露出していないので、従来のように、大電流用ケーブルの車体への短絡、車両に搭載している部品との噛みこみ、挟み込みなども起こらない。
さらに、従来のような大電流を流す太いケーブルが存在せず、エンジンルーム内をそのような太いケーブルを配索（布線）する必要はない。
図１および図２に図解した車両用電源装置１００において、電気負荷などの外部との接続は、信号用コネクタ（信号端子）１３０と電源用コネクタ（電源端子）１４０とを介して行われる。
【００１５】
図２に示した例は、制御部１２２に、信号用コネクタ（信号端子）１３０を経由して入力信号が印加され、その入力信号に応じて制御部１２２が負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４をオンまたはオフに駆動制御してバッテリィ１１２から電気負荷などへの給電を行うまたは給電を停止する。また、入力信号に応じて制御部１２２が充電用リレースイッチ１２６をオンまたはオフに駆動制御して電オルタネータ２００から、バッテリィ１１２および／または制御部１２２などへの給電を行うまたは給電を停止する。
信号用コネクタ（信号端子）１３０を経由して制御部１２２に印加される入力信号としては、たとえば、ヘッドランプ駆動スイッチ、ワイパー動作スイッチ、オルタネータ２００からの出力信号、多重通信している他のユニットからの多重入力信号などがある。
たとえば、入力信号として、車輪の回転に応じて動作して発電するオルタネータ２００からの出力信号が印加されたとき、制御部１２２は充電用リレースイッチ１２６を付勢して（オンにして）、オルタネータ２００から制御部１２２およびバッテリィ１１２への給電を行わせる。
また、入力信号として、電気負荷に給電を行うことを示す負荷駆動要求信号が制御部１２２に印加されたとき、制御部１２２は負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４を付勢して、電気負荷への給電を可能にする。反対に、バッテリィ１１２から電気負荷への給電を停止する負荷駆動禁止信号が制御部１２２に印加されたとき、制御部１２２は負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４をオフにして電気負荷への給電を停止する。たとえば、負荷駆動要求信号は論理「１」の信号であり、負荷駆動禁止信号は論理「０」の信号である。
【００１６】
図３は、図２に示した入力信号、すなわち、負荷駆動要求信号または負荷駆動禁止信号に代えて、車両の衝突検出信号で制御部１２２を駆動して緊急処置を行わせるようにした回路である。
たとえば、車両が衝突した場合、エアバック展開信号、衝突検知センサの信号が衝突検出信号として制御部１２２に印加される。そのとき、制御部１２２は、負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４を消勢して（オフにして）、電気負荷への給電を緊急に停止する。その結果、衝突後にバッテリィ１１２から電気負荷への通電に伴う事故の発生が防止できる。特に、本実施例の車両用電源装置１００の外部には大電流が流れるケーブルが露出していないので、電気負荷への通電に伴う事故の発生を防止できる。
【００１７】
図４は、図２に示した入力信号、および、図３に示した衝突検出信号に代えて、車両の燃料漏洩検出信号が制御部１２２に入力され、制御部１２２が負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４をオフ状態に駆動して緊急処置を行わせるようにした回路である。
たとえば、車両が衝突して燃料漏れが発生したとき、燃料漏洩検出センサでその燃料漏れを検出する。燃料漏洩検出センサによる燃料漏洩検出信号が制御部１２２に入力されると、制御部２２が負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４をオフに駆動する。すなわち、そのとき、制御部１２２は、負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４を消勢して（オフにして）、電気負荷への給電を緊急に停止する。その結果、燃料漏洩状態において、バッテリィ１１２から電気負荷への通電に伴う事故の発生が防止できる。
特に、本実施例の車両用電源装置１００の外部には大電流が流れるケーブルが露出していないので、バッテリィ１１２から電気負荷への通電に伴う事故の発生を防止できる。
【００１８】
図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の車両用電源装置の第２実施例としての車両用電源装置１００Ａの斜視図である。
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の矢印Ａで示した部分を、矢印Ａ側からみた拡大斜視図である。
蓄電池ユニット１１０Ａの内部にはバッテリィ１１２が収容されている。
図１に図解した車両用電源装置１００と比較すると、筐体が直方体の構造をしており、固定部材１８０で固定されている。
図２〜図４において配線部１５０として示した部分は、図５（Ｂ）に拡大して示したバスバー端子１５２を有している。このバスバー端子１５２がコーペルなどの電気的接続部材で接続され、蓄電池ユニット１１０Ａの上部蓋１６０においてバスバー固定用ボルト１５６で固定され、電気回路側絶縁部材１７０においてバスバー固定用ボルト１５４で固定されている。
車両用電源装置１００Ａの上部におけるコーペルなどで構成されたバスバー端子１５２が非常に短いことに留意されたい。
この車両用電源装置１００Ａにおいても、制御部により、図２〜図４に図解した負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４および充電用リレースイッチ１２６の駆動制御が可能である。
【００１９】
第３実施例
図６は本発明の車両用電源装置の第３実施例としての車両用電源装置１００Ｂの斜視図である。
蓄電池ユニット１１０Ｂの内部にはバッテリィ１１２が収容されている。
電気回路ユニット１２０Ｂが蓄電池ユニット１１０Ｂの真上に蓄電池ユニット１１０Ｂの上蓋として乗っている（配置されている）。すなわち、上蓋としての電気回路ユニット１２０Ｂが蓄電池ユニット１１０Ｂの上部を覆って、車両用電源装置１００Ｂとして一体的に組み立てられる。蓄電池ユニット１１０Ｂと電気回路ユニット１２０Ｂとは締めつけ部材を用いていない。したがって、バッテリィ１１２を含む筐体（蓄電池ユニット１１０Ｂ）の外側には露出した通電ライン（ケーブル配線）はなくなる。その結果、車両走行時の振動、搭載部品のとの噛みこみ、挟み込みが発生しない。
また、蓄電池ユニット１１０Ｂの上に、配線部１５０を介して、蓋としての電気回路ユニット１２０Ｂを嵌め込む方式なので、配線部１５０に接続される電気回路ユニット１２０Ｂに設けられた接続端子の位置関係からして、バッテリィに逆極性に接続することはない。
この車両用電源装置１００Ａにおいても、制御部により、図２〜図４に図解した負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４および充電用リレースイッチ１２６の駆動制御が可能である。
【００２０】
第４実施例
図７は本発明の車両用電源装置の第４実施例としての車両用電源装置１００Ｂの斜視図である。
この車両用電源装置１００Ｃは、図６に図解した車両用電源装置１００Ｂと同様であるが、蓄電池ユニット１１０Ｃの上にテーパー端子１５０Ｃが設けてある。このテーパー端子１５０Ｃは蓄電池ユニット１１０Ｃの上蓋としての電気回路ユニット１２０Ｃの下部の端子に入り込み易くしているとともに、接続面積を広くして接触抵抗を低下させ、さらに、バッテリィに逆極性に接続することを防止している。
この車両用電源装置１００Ａにおいても、制御部により、図２〜図４に図解した負荷駆動用ラインリレースイッチ１２４および充電用リレースイッチ１２６の駆動制御が可能である。
【００２１】
図１、図５〜図７に本発明の例示としての車両用電源装置を図解したが、これらの車両用電源装置は、いずれも、蓄電池ユニット１１０と電気回路ユニット１２０とがエンジンルーム内に別個に置かれたときより、両者を一体化することによって全体の大きさ（寸法）が小さくなる。これはエンジンルームの設計、部材の配置に非常に有利である。
次いで、エンジンルーム内を引き回すケーブルの配索がないから、エンジンルームの内部が簡潔になり、エンジンルーム内に配置された各種の部材とのケーブルの噛みこみ、挟み混みなどが起きない。
電気負荷などとの接続は、電源用コネクタ（電源端子）１４０を用いて行うことができ、他方、信号線との接続は信号用コネクタ１３０を用いて行うことができる。
【００２２】
本発明の実施に際しては、上述した実施例に限らず、種々の変形形態をとることができる。
たとえば、上述した電気負荷からの駆動禁止信号、車両の衝突検出信号、車両の燃料漏洩検出信号などは、電気負荷への給電を停止する原因を示す信号の１例であり、本発明の実施に際しては、これらの信号に限定されることなく、車両の障害などに起因して電気負 荷への給電を停止させることを示す他の信号も該当することは自明である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の車両用電源装置によれば、バッテリィとリレーボックスとを一体化しているので、全体の大きさ（寸法）が小さくなる。
【００２４】
本発明の車両用電源装置は、バッテリィと一体構成された電気回路ユニットにおいてバッテリィからの電源をリレーによってしゃ断可能に構成されているから、事故などが発生したとき車両用電源装置から電流が流れない。
しかも、バッテリィからの電力を一括してしゃ断しているので、しゃ断効果は顕著である。
【００２５】
また本発明の車両用電源装置の外部に大電流が流れるケーブルの露出がないから、万一、故障、事故などが発生しても、そのような活線状態にあるケーブルに接触して大きな事故を引き起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の第１実施例としての車両用電源装置の斜視図である。
【図２】 図２は図１に示した車両用電源装置の第１例としての内部回路図である。
【図３】 図３は図１に示した車両用電源装置の第２例としての内部回路図である。
【図４】 図４は図１に示した車両用電源装置の第３例としての内部回路図である。
【図５】 図５（Ａ）は本発明の第２実施例としての車両用電源装置の斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ部の拡大斜視図である。
【図６】 図６は本発明の第３実施例としての車両用電源装置の斜視図である。
【図７】 図７は本発明の第４実施例としての車両用電源装置の斜視図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ・・車両用電源装置
１１０、１１０Ａ・・蓄電池ユニット、１１２・・バッテリィ
１２０、１２０Ａ・・電気回路ユニット
１２２・・制御部
１２４・・負荷駆動用ラインリレースイッチ
１２６・・充電用リレースイッチ
１３０・・信号用コネクタ、１４０・・電源用コネクタ
１５０・・外部接続部（配線部）
１５２・・接続部、１５４・・バスバー固定用ボルト、
１５６・・バスバー固定用ボルト
１６０・・蓄電池ユニット筐体の上部蓋
１７０・・電気回路側絶縁部材、１８０・・固定部材
２００・・オルタネータ、２１０・・スタータ

Claims (5)

1. 乗用車に搭載され、
   バッテリィと、
   制御手段と、
   該制御手段によって制御され、前記バッテリィから車両に搭載された電気負荷への給電を活殺するしゃ断手段と
   を有し、
   前記バッテリィが第１筐体に収容され、
   前記制御手段と前記しゃ断手段とが第２筐体に収容され、
   前記第２筐体に、前記しゃ段手段を介して電気負荷に前記バッテリィから給電を行う端子が設けられており、
   前記第２筐体を前記第１筐体の上蓋として前記第１筐体と前記第２筐体とを組み合わせて当該車両用電源装置を組み立てるとき前記第１筐体と前記第２筐体とが対向する前記第１筐体の外部に前記バッテリィから前記第１筐体内の少なくとも制御手段に給電を行う配線部の一部が露出して設けられており、前記第２筐体に前記配線部と対向する部分に前記配線部と接続可能な端子が設けられており、
   前記第２筐体と前記第１筐体とを組み合わせるとき、前記露出された配線部と前記第２筐体に設けられた端子とが接続されて、前記しゃ断手段を介して前記バッテリィから前記第２筐体に収容されている少なくとも前記制御手段に給電を行う第１給電系統、および、前記しゃ断手段を介して前記バッテリィから前記電気負荷への第２給電系統が確立され、 前記第１筐体と前記第２筐体を組み立てたとき当該車両用電源装置が構成され、当該車両用電源装置の外部に前記第１筐体に設けられた前記配線部が露出しない、
   車両用電源装置。
2. 前記第１筐体の外部に露出して配設された配線部は、振動を吸収可能な導電体を含む、 請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御手段に衝突検出信号、燃料漏洩検出信号、前記電気負荷への給電を停止することを示す負荷駆動禁止信号のいずれかが入力されたとき、前記制御手段は前記しゃ断手段を消勢して前記バッテリィから前記電気負荷への給電を行わない、
   請求項１または２に記載の車両用電源装置。
4. 前記第２筐体内に、車両に搭載されたオルタネータと少なくとも前記バッテリィとを接続にする第２しゃ断手段を設けた、
   請求項１〜３のいずれかに記載の車両用電源装置。
5. 前記制御手段にオルタネータ駆動信号が印加されたとき、前記制御手段は前記第２しゃ断手段を付勢して、前記第２しゃ断手段を介して前記オルタネータと前記バッテリィとを接続する、
   請求項４に記載の車両用電源装置。

Images