JP4645518B2 - 車両用マルチ電圧対応電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用マルチ電圧対応電源システムに関する。

オルターネーターで発電した電力を３６Ｖバッテリーと４２Ｖ系車載電気回路および機器（以下、車載ユニットという）へ供給しながら、ＤＣ−ＤＣコンバーターを介して１２Ｖバッテリーと１４Ｖ系車載ユニットへ供給するようにした車両の給電回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００１−１４５３３３号公報

しかしながら、従来の車両用給電回路では、３６Ｖバッテリーから１４Ｖ系車載ユニットへ電力を供給する必要があるため、次のような問題がある。４２Ｖ系車載ユニットが最大電力を必要とするときに、１２Ｖバッテリーへの充電、もしくは１４Ｖ系車載ユニットへの給電を行っていると、４２Ｖ系車載ユニットへ最大電力を供給できなくなるおそれがある。そのために、４２Ｖ系車載ユニットへの最大電力供給時も１２Ｖバッテリーへの充電と１４Ｖ系車載ユニットへの給電を可能にする大容量の３６Ｖバッテリーを用いる必要がある。

単一の電圧の電力を発電する発電手段から入力電圧が異なる複数の車載電気回路および機器（車載ユニット）へ電力を供給する車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、発電手段の発電電圧から各入力電圧に変換する複数の電圧変換手段と、車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、各電圧変換手段により変換された電圧の電力を蓄電する複数の蓄電手段とを備え、車載ユニットから所要電圧と所要電力の情報を入手し、所要電圧と所要電力の情報に基づいて、車載ユニットの要求に応じて、車載ユニットに必要な電力を供給するために、複数の電圧変換手段および複数の蓄電手段の中から、車載ユニットが必要とする所要電力を所要電圧で供給可能な電圧変換手段および／または蓄電手段を選択する。

本発明によれば、各車載ユニットが必要とする電圧の電力を必要なときに確実に供給することができる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態の車両用マルチ電圧対応電源システムは、電圧生成／蓄電回路１０、電圧選択回路２０およびオルターネーター３０を備えている。

電圧生成／蓄電回路１０は、オルターネーター３０により発電された単一電圧の電力から複数の電圧を生成し、各電圧ごとに電力を蓄電する。この一実施の形態では、３２Ｖ、１２Ｖ、５Ｖの３種類の電圧を生成し、各電圧ごとに電力を蓄電する例を示す。電圧生成／蓄電回路１０は、第１〜第３の電圧生成部１１，１３，１５と、第１〜第３の電力蓄電部１２，１４，１６を備えている。

第１の電圧生成部１１はオルターネーター３０の発電電圧３６Ｖから３６Ｖを生成し、第１の電力蓄電部１２へ蓄電する。また、第２の電圧生成部１３はオルターネーター３０の発電電圧３６Ｖから１２Ｖを生成し、第２の電力蓄電部１４へ蓄電する。さらに、第３の電圧生成部１５はオルターネーター３０の発電電圧３６Ｖから５Ｖを生成し、第３の電力蓄電部１６に蓄電する。

なお、オルターネーター３０の発電電圧は３６Ｖであるから、そのまま電圧変換を行わずに４２Ｖ高圧系の車載ユニット４０へ給電するとともに、第１の電力蓄電部１２へ蓄電しても構わないが、走行状態によってオルターネーター３０の発電電圧が変動するため、この一実施の形態では３６Ｖの電力を生成するのにＤＣ／ＤＣコンバーターのような第１の電圧生成部１１を用いる。

電圧選択回路２０は、電圧生成／蓄電回路１０により生成された各電圧の電力の中から、電力を必要とする車載電気回路および機器（以下、車載ユニットという）の定格入力電圧、もしくは詳細を後述するが許容入力電圧範囲内の電圧を選択して供給する回路である。電圧選択回路２０は、第１〜第３のスイッチ群２１，２２，２３と電圧選択制御部２４を備えている。

第１のスイッチ群２１は、電動４ＷＤ駆動用モーターなどの高電圧、例えば４２Ｖ系の車載ユニット４０へ電力を供給するためのスイッチである。また、第２のスイッチ群２２は、電動ミラー駆動用モーター、ドアロック・アクチュエーター、オーディオ機器などの中電圧、例えば９〜１５Ｖ系の車載ユニット５０へ電力を供給するためのスイッチである。さらに、第３のスイッチ群２３は、エンジンコントロールユニットＥＣＵ、Ａ／Ｔコントローラーなどの低電圧、例えば３〜５Ｖ系の車載ユニット６０へ電力を供給するためのスイッチである。

電圧選択回路２０の電圧選択制御部２４はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品を備え、車載ユニット４０，５０，６０からの電力供給要求を受信し、必要な電圧の電力を車載ユニット４０，５０，６０へ供給するように第１〜第３のスイッチ群２１〜２３と電圧生成／蓄電回路１０の第１〜第３の電力蓄電部１２，１４，１６を制御する。

オルターネーター３０は交流発電機と整流器（ともに不図示）を備え、単一の電圧の電力を発電する。従来は１２Ｖの発電電圧のものを使用する場合が多いが、車両電装系が４２Ｖの高電圧系に移行するのにともない、この一実施の形態では発電電圧を３６Ｖとした例を示す。なお、電気自動車や電動４ＷＤ車両では、電動用モーターと発電用ジェネレーターの両機能を併せ持つモータージェネレーターをオルターネーターの代わりに用いてもよい。

なお、車両には、上述した第１〜第３の車載ユニット４０，５０，６０の他にも多くの車載ユニットが搭載されており、車載ユニットごとに定格電圧、定格電流（負荷電流）および許容入力電圧範囲が異なる。従来の車両では、オルターネーターにより発電された１２Ｖの電力を入力し、各車載ユニット内で電圧を変換して定格電圧に昇圧または降圧して利用している。しかし、各車載ユニットで電圧変換を行うためには、ＤＣ／ＤＣコンバーターやレギュレーターなどの電圧変換回路を車載ユニットごとに設置する必要がある上に、電圧変換回路の変換効率が悪いために（昇圧の場合で約８５％、降圧の場合で約９０％）電力損失が車載ユニットごとに発生している。また、車載ユニットを使用しないときでも車載ユニットへ数ｍＡ程度の暗電流が流れ、電力を消費している。この一実施の形態では、車載ユニットで電圧変換を行わず、車載ユニットへ必要なときに必要な電圧の電力を供給する。

図２は第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施の形態の動作を説明する。ステップ１０１において、オルターネーター３０が単一の電圧、この一実施の形態では３６Ｖの電力を発電する。ステップ１０２で、オルターネーター３０により発電した電力を第１から第３の電圧生成部１１，１３，１５により３６Ｖ、１２Ｖ、５Ｖの３種類の電圧の電力へ変換する。

ステップ１０３で、第１〜第３の電圧生成部１１，１３，１５により生成された３６Ｖ、１２Ｖ、５Ｖの電力は、それぞれ第１〜第３の電力蓄電部１２，１４，１６に蓄電される。ここで、各電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量が少ないときは、電力蓄電部１２，１４，１６の端子電圧が低下しているため、電圧生成部１１，１３，１５の出力電圧と電力蓄電部１２，１４，１６の端子電圧とを等しくする作用が働いて各電力蓄電部１２，１４，１６への電力の蓄電が行われる。電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量が多い場合には、それらの蓄電電力に電圧生成部１１，１３，１５で生成された電力を加えて大きな電力需要を賄うことができる。

各車載ユニット４０，５０，６０は、電圧選択回路２０の電圧選択制御部１４に対して必要な電圧の電力を要求する。ステップ１０４において、電圧選択制御部１４は、各車載ユニット４０，５０，６０から必要とする電圧と電力の要求を受信する。続くステップ１０５で、電圧選択制御部１４は、各電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量を検出する。なお、電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量は、内蔵バッテリー（不図示）のＳＯＣ(State Of Charge）検出装置（不図示）により検出する。

ステップ１０６において、各車載ユニット４０，５０，６０の要求電力と各電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量とを比較し、各車載ユニット４０，５０，６０が必要とする電圧の電力を各電力蓄電部１２，１４，１６から供給可能な否かを判別する。基本的には、必要な電圧の電力を電力蓄電部１２，１４，１６から取り出せるか否かは、電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量から判断すればよい。車載ユニット４０，５０，６０が必要な電圧の電力を供給可能な場合はステップ１０７からステップ１０８へ進み、スイッチ群２１，２２，２３の各スイッチａ、ｂ、ｃを制御可能な信号に変換し、続くステップ１０９で必要な電圧の電力を供給するためにスイッチ群２１，２２，２３の各スイッチａ、ｂ、ｃを制御する。そして、ステップ１１０で車載ユニット４０，５０，６０が必要な電圧の電力を供給する。

例えば今、第１の車載ユニット４０に属する電動４ＷＤ駆動用モーターから所要電圧１２〜４２Ｖ、所要電力１０００Ｗの供給要求があった場合、第１のスイッチ群２１のスイッチａをオン、スイッチｂとｃをオフにする制御信号を生成し、第１のスイッチ群２１のスイッチａ、ｂ、ｃを制御する。また、第２の車載ユニット５０に属するオーディオ装置から所要電圧９〜１５Ｖ、所要電力２００Ｗの供給要求があった場合、第２のスイッチ群２２のスイッチｂをオン、スイッチａとｃをオフにする制御信号を生成し、第２のスイッチ群２２のスイッチａ、ｂ、ｃを制御する。さらに、第３の車載ユニット６０に属するＥＣＵから所要電圧５Ｖ、所要電力５Ｗの供給要求があった場合、第３のスイッチ群２３のスイッチｃをオン、スイッチａとｂをオフにする制御信号を生成し、第３のスイッチ群のスイッチａ、ｂ、ｃを制御する。

このような制御を行った場合、図３に示すように、第１の電圧生成部１１と第１の電力蓄電部１２が第１のスイッチ群２１を介して第１の車載ユニット４０の電動４ＷＤ駆動用モーターへ接続され、３６Ｖの高圧電力が供給される。また、第２の電圧生成部１３と第２の電力蓄電部１４が第２のスイッチ群２２を介して第２の車載ユニット５０のオーディオ装置へ接続され、１２Ｖの中電圧電力が供給される。さらに、第３の電圧生成部１５と第３の電力蓄電部１６が第３のスイッチ群２３を介して第３の車載ユニット６０のＥＣＵへ接続され、５Ｖの低電圧電力が供給される。

一方、ステップ１０７で車載ユニット４０，５０，６０が必要な電圧の電力を供給できないと判定された場合はステップ１１１へ進み、車載ユニット４０，５０，６０が必要な電圧の電力と各電力蓄電部１２，１４，１６の電力残量から、車載ユニット４０，５０，６０が必要な電圧の許容範囲内で電力の供給が可能な否かを判断する。

例えば、車載ユニット４０に属する電動４ＷＤ駆動用モーターは１２〜４２Ｖの間の電圧で動作可能であり、このモーターへの供給電圧の許容範囲は１２〜４２Ｖとなる。したがって、第１の電圧生成部１１と第１の電力蓄電部１２から３６Ｖの所要電力を供給できない場合には、第１のスイッチ群２１のスイッチｂをオン、スイッチａとｃをオフにし、第２の電圧生成部１３と第２の電力蓄電部１４から第１のスイッチ群２１を介して第１の車載ユニット４０の４ＷＤ駆動用モーターへ１２Ｖの電力を供給し、１２Ｖでモーターを駆動することができる。

なお、車載ユニットが必要な電圧の電力を供給可能な電圧系統が複数ある場合には、その車載ユニットの許容入力電圧範囲内で高い方の電圧を供給可能な系統を選択する。

また、第１の実施の形態の構成は、図４に示すように、複数の電圧を出力可能な１台のバッテリーモジュールとして扱い、このようなバッテリーモジュールを車両の各部位に対して個別に用意し、分散電源として利用することができる。バッテリーモジュールを設置する車両部位としては、ドアパネル、エンジンコンパートメント、インストルメントパネル、フロントエンドモジュール、メーターユニットなどがある。

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、各車載ユニットからの要求に応じて必要な電圧の電力を供給することによって、車載ユニットごとに電圧変換回路を用意せずに、各車載ユニットへ必要な電圧の電力を効率よく供給することができる。

《発明の第２の実施の形態》
図５は第２の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器および回路と同様なものに対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。第２の実施の形態の電圧生成／蓄電回路１０Ａは、第１〜第３の電圧生成部１１Ａ，１３Ａ，１５Ａ、第１〜第３の電力蓄電部１２Ａ，１４Ａ，１６Ａおよび電力配分制御部１７Ａを備えており、オルターネーター３０により発電された３６Ｖの電力から、所要電力が最大の車載ユニットを判断してその車載ユニットが必要な電圧の電力のみを生成し、生成した電力を蓄電せずに車載ユニットへ供給したり、予め蓄電した電圧の電力を所要電力が最大の車載ユニット以外の車載ユニットへ供給したりする機能を備えている。なお、この一実施の形態では第１の車載ユニット４１として定格電圧３６Ｖ、許容電圧範囲１２〜４２Ｖで動作する電動パワーステアリングＥＰＳ駆動用モーターとラジエーターファン駆動用モーターを例に上げて説明する。

第１の電圧生成部１１Ａはスイッチ１１ａとＤＣ／ＤＣコンバーター１１ｂが直列に接続され、また第２の電圧生成部１３Ａはスイッチ１３ａとＤＣ／ＤＣコンバーター１３ｂが直列に接続され、さらに第３の電圧生成部１５Ａはスイッチ１５ａとＤＣ／ＤＣコンバーター１５ｂが直列に接続されている。一方、第１の電力蓄電部１２Ａはスイッチ１２ａと３６Ｖバッテリー１２ｂが直列に接続され、また第２の電力蓄電部１４Ａはスイッチ１４ａと３６Ｖバッテリー１４ｂが直列に接続され、さらに第３の電力蓄電部１６Ａはスイッチ１６ａと３６Ｖバッテリー１６ｂが直列に接続されている。

電力配分制御部１７Ａは、スイッチ１１ａ、１３ａ、１５ａを制御して第１〜第３の電圧生成部１１Ａ、１３Ａ、１５Ａの作動と停止を選択し、オルターネーター３０で発電した３６Ｖの電力から３６Ｖ、１２Ｖ、５Ｖの内の所要電力が最大の車載ユニットへ供給する電圧を生成する。電力配分制御部１７Ａはまた、スイッチ１２ａ、１４ａ、１６ａを制御して第１〜第３の電力蓄電部１２Ａ、１４Ａ、１６Ａに電力の蓄電を行うか否かを選択する。

ここで、電圧生成部１１Ａ、１３Ａ、１５Ａで消費する電力はオルターネーター３０の発電電力の１５〜２０％になることがあり、車載ユニット４１，５０，６０へ供給できない損失分となる。そこで、この第２の実施の形態では、所要電力が最大の車載ユニットへ供給する電圧の電圧生成部のスイッチのみをオンし、それ以外の電圧生成部のスイッチをオフにする。これにより、所要電力が最大の車載ユニットへ電力を供給する電圧生成部のみが動作し、それ以外の電圧生成部は停止するので、停止した電圧生成部の電力損失がなくなる。なお、停止した電圧生成部では、車載ユニットの要求に応じて予め蓄電された電力蓄電部の電力を供給する。

図６は第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第２の実施の形態の動作を説明する。なお、図２に示す処理と同様な処理を行うステップに対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。曲がりくねった道を走行するときは、頻繁でかつ大きな操舵角のステアリング操作が必要である。ステアリング操作に関しては、特に、ステアリングの切り始めや停車時における据え切りで電力消費が最大になり、１０００Ｗを超える大電力が必要となることがある。そこで、曲がりくねった道路をオーディオ装置を作動させながら走行する場合を例に上げて、第２の実施の形態の動作を説明する。

ステップ１０４で各車載ユニット４１，５０，６０から必要とする電圧と電力の要求を受信した後、ステップ２０１、２０２において最大電力を必要とする車載ユニットを検出する。ここでは、第１の車載ユニット４１の電動パワーステアリング駆動用モーターが最大電力を必要とする場合を例に上げて説明する。この実施の形態では、最大電力を必要とする電動パワーステアリング駆動用モーターにオルターネーター３０で発電したすべての電力を供給する。

ステップ２０３において、第１の電圧生成部１１Ａを作動させ、第２および第３の電圧生成部１３Ａ、１５Ａの動作を停止するために、スイッチ１１ａをオン、スイッチ１３ａと１５ａをオフに制御可能な信号に変換する。また、第２の車載ユニット５０のオーディオ装置と第３の車載ユニット６０のエンジンコントロールユニットＥＣＵを作動させる必要があるので、第２および第３の電力蓄電部１４Ａ、１６Ａを利用可能にするとともに、第１の電力蓄電部１２Ａを回路から切り離すために、スイッチ１４ａと１６ａをオン、スイッチ１２ａをオフに制御可能な信号に変換する。続くステップ２０４で、スイッチ制御信号によりスイッチ１１ａ〜１６ａを制御する。

これにより、３種類の電圧生成部１１Ａ、１３Ａ、１５Ａの内の３６Ｖ電圧を生成する第１の電圧生成部１１Ａのみが動作し、１２Ｖと５Ｖの電圧生成部１３Ａ、１５Ａは停止する。したがって、電圧生成部１３Ａと１５Ａを動作させたときの電力消費が節約できる。また、第２と第３の電力蓄電部１４Ａ、１６Ａがそれぞれ第２と第３のスイッチ群２２、２３へ接続され、第２の電力蓄電部１４Ａの１２Ｖ電力が第２のスイッチ群２２を介して第２の車載ユニット５０のオーディオ装置へ供給され、第３の電力蓄電部１６Ａの５Ｖ電力が第３のスイッチ２３を介して第３の車載ユニット６０のエンジンコントロールユニットＥＣＵへ供給される。

一方、第１の電力蓄電部１２Ａは第１のスイッチ群２１から切り離され、オルターネーター３０で発電された３６Ｖの電力は、第１の電力蓄電部１２Ａへ蓄電されず、すべて第１のスイッチ群２１を介して第１の車載ユニット４１の電動パワーステアリング駆動用モーターへ供給される。以上の制御を行った場合の等価回路を図７に示す。

曲がりくねった道路を走行する場合にはエンジン回転数が高くなりがちなため、それに応じて水温が高くなり、電動ラジエーターファンが動作することが考えられる。ただし、電動パワーステアリングＥＰＳと電動ラジエーターファンはともに、始動時のフリクションが高いために始動時は最大電力を必要とするが、動作中は常に最大電力を必要とするものではない。そこで、各車載ユニットの始動時にのみ、オルターネーターによって発電された最大電力を供給できればよいため、そのタイミングを考慮してスイッチング制御を行う。すなわち、最大電力が必要となるタイミングのみ、オルターネーターによって発電されたすべての電力を供給し、それ以外の場合には、各所要電圧のバッテリーから電力供給を行うものとし、これにより、上述したスイッチング制御の間隔を短くすることができる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、最大電力を必要とする車載ユニットに対してオルタネーターで発電されたすべての電力を供給するとともに、前もって蓄電しておいた電力をそれ以外の車載ユニットへ供給することによって、ある車載ユニットで大電力が必要な場合でも、すべての車載ユニットへ確実に必要な電圧の電力を供給することができる。

《発明の第３の実施の形態》
第３の実施の形態の構成は図５に示す第２の実施の形態と同様であり、図示と説明を省略する。この第３の実施の形態では、電圧生成／蓄電回路１０Ａの電力配分制御部１７Ａに対して車両情報やナビゲーション情報が入力される。この第３の実施の形態では、入手した車両情報やナビゲーション情報に基づいて電源システムの利用シーンを推測し、推測結果の利用シーンに応じて動作させるべき車載ユニットへ必要な電圧の電力を確実に供給するとともに、推測結果の利用シーンに応じてオルタネーターによる発電電力と予め蓄電した電力の二系統の電力を選択して利用する。

ここでは、エンジン（不図示）の水温情報を利用した電動ラジエーターファンへの電力供給動作を例にあげて説明する。曲がりくねった道路を走行する場合は、車速が低いのにエンジン回転数が高くなる傾向があり、エンジン冷却水温が１００度近くまで上昇する可能性がある。このような場合は走行風圧のみによるラジエーターの冷却が不十分となり、電動ラジエーターファンを作動させる必要がある。

エンジン冷却水温の情報は、エンジンコントローラー（不図示）から車両のＣＡＮ(Car Area Network)を介して入手可能である。電圧生成／蓄電回路１０Ａの電力配分制御部１７Ａはエンジン冷却水温情報を入手し、水温が予め設定したしきい値を超えたら電動ラジエーターファンを作動させるために第１の電圧生成部１１Ａのみを作動させる。そして、第１の電圧生成部１１ＡのＤＣ／ＤＣコンバーター１１ｂによりオルターネーター３０で発電した３６Ｖのすべての電力から同電圧の電力を生成する。

ただし、走行速度が低い場合やエンジン回転数が低い場合には、オルターネーター３０の発電量が減少するため、電動ラジエーターファンが必要とする電力を発電できないおそれがある。このような場合には、車両情報から車速とエンジン回転数の情報を入手し、これらの情報を利用することによって一時的に第１の電力蓄電部１２Ａから電力を供給し、上記の問題を回避することができる。

また、ナビゲーション情報に基づいてこれから走行する環境や現在走行している環境を認識することが可能であり、予め大電力が必要となる車載ユニットを推定し、そのときに同時に動作する可能性のある車載ユニットの電力を予め蓄電しておくことができる。これにより、ある車載ユニットへ大電力を供給しているときでも、他の車載ユニットへ、電力蓄電部のバッテリーから必要な電圧の電力を十分に供給することができる。

以上説明したように、第３の実施の形態によれば、車両情報やナビゲーション情報を利用し、電圧生成部１１Ａ、１３Ａ、１５Ａと電力蓄電部１２Ａ、１４Ａ、１６Ａを選択制御することによって、オルターネーター３０の発電量の変動に影響されることなく、走行環境および条件に合わせて各車載ユニットへ必要な電圧の電力を供給できる。

なお、上述した第１から第３の実施の形態を適宜組み合わせて実施することももちろん可能である。

また、上述した第１から第３の一実施の形態では、３６Ｖの電力を発電するオルターネーターから３６Ｖ、１２Ｖ、５Ｖの３種類の電圧の電力を生成する例を示したが、オルターネーターの発電電圧と生成する電圧の種類および電圧値は上述した一実施の形態に限定されない。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、オルターネーター３０が発電手段を、第１〜第３の電圧生成部１１，１３，１５が電圧変換手段を、第１から第３の電力蓄電部１２，１４，１６が蓄電手段を、電圧選択制御部２４および電力配分制御部１７Ａが制御手段を、スイッチ１１ａ、１３ａ、１５ａが電源開閉手段を、スイッチ１２ａ、１４ａ、１６ａが負荷開閉手段を、第１から第３のスイッチ群２１，２２，２３が給電開閉手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

以上説明したように、一実施の形態によれば、単一の電圧の電力を発電するオルターネーターから入力電圧が異なる複数の車載ユニットへ電力を供給する車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、オルターネーターの発電電圧から各入力電圧に変換する複数の電圧生成部と、車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、各電圧生成部により変換された電圧の電力を蓄電する複数の電力蓄電部とを備え、電力供給が必要な車載ユニットに対し、複数の電圧生成部および複数の電力蓄電部の中から、車載ユニットの入力電圧に対応する電圧生成部および／または電力蓄電部を選択するようにしたので、各車載ユニットが必要とする電圧の電力を必要なときに確実に供給することができる。

また、一実施の形態によれば、各電圧生成部の入力側にスイッチを設け、各スイッチを制御して電力供給を行う電圧の電圧生成部または充電が必要な電力蓄電部に対応する電圧生成部のみを作動させるようにしたので、電力供給と充電が不要な電圧生成部を確実に停止させることができ、無駄な電力損失をなくすことができる。

一実施の形態によれば、各電力蓄電部にそれぞれ直列にスイッチを設け、各スイッチを制御して電力供給を行う電圧の電力蓄電部のみを車載ユニットへ接続するようにしたので、電力供給が不要な電圧の電力蓄電部が車載ユニットへ接続されて車載ユニットへ暗電流が流れるのを避けることができ、無駄な電力消費をなくすことができる。

一実施の形態によれば、電圧生成部および電力蓄電部と車載ユニットとの間にスイッチを設け、電力供給が必要な車載ユニットのみを電圧生成部および／または電力蓄電部へ接続するようにしたので、電力供給が必要な車載ユニットだけに、必要なときだけ給電が行われ、電力供給が不要な車載ユニットへ暗電流が流れるのを避けることができ、無駄な電力消費をなくすことができる。

一実施の形態によれば、各電圧生成部の入力側にスイッチを設けるとともに、各電力蓄電部にそれぞれ直列にスイッチを設け、車載ユニットから所要電圧と所要電力の情報を入手し、各電圧生成部の入力側に設けたスイッチを制御して最大電力を必要とする電圧の電圧生成部のみを作動させ、各電力蓄電部と直列に設置したスイッチを制御して最大電力以外の電圧の電力蓄電部を車載ユニットへ接続するようにしたので、最大電力が必要な車載ユニットへオルターネーターの発電電力を優先的に供給しながら、それ以外の車載ユニットへも確実に所要電圧の電力を供給することができる。

一実施の形態によれば、オルターネーターの発電電力のみで車載ユニットの所要最大電力をまかなえない場合は、各電力蓄電部と直列に設置したスイッチを制御して最大電力を必要とする電圧の電力蓄電部を車載ユニットへ接続し、電圧生成部と電力蓄電部の両方から最大電力を供給するようにしたので、車載ユニットで必要な最大電力を確実に供給することができる。

一実施の形態によれば、ナビゲーション装置から走行環境および条件に関する情報を入手し、それらの情報に基づいて電圧ごとの電力需要を予測し、予測電力重要に応じて予め電力蓄電部への蓄電を行うようにしたので、あらゆる走行環境および条件下においても各車載ユニットへ所要電圧の所要電力を確実に供給することができる。

一実施の形態によれば、上述した車両用マルチ電圧対応電源システムを複数個、車両の異なる部位に設置して分散電源としたので、電力源として汎用性をもたせるとともに、各部位に対して設置しやすくすることができる。

第１の実施の形態の構成を示す図 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート 第１の実施の形態による電力供給例を示す図 第１の実施の形態の変形例を示す図 第２の実施の形態の構成を示す図 第２の実施の形態の動作を示すフローチャート 第２の実施の形態による電力供給例を示す図

符号の説明

１０、１０Ａ 電圧生成／蓄電回路
１１、１１Ａ 第１の電圧生成部
１２、１２Ａ 第１の電力蓄電部
１３、１３Ａ 第２の電圧生成部
１４、１４Ａ 第２の電力蓄電部
１５、１５Ａ 第３の電圧生成部
１６、１６Ａ 第３の電力蓄電部
１７Ａ 電力配分制御部
２０ 電圧選択回路
２１ 第１のスイッチ群
２２ 第２のスイッチ群
２３ 第３のスイッチ群
２４ 電圧選択制御部
３０ オルターネーター

Claims (8)

1. 単一の電圧の電力を発電する発電手段から入力電圧が異なる複数の車載電気回路および機器（以下、車載ユニットという）へ電力を供給する車両用マルチ電圧対応電源システムであって、
   車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、前記発電手段の発電電圧から各入力電圧に変換する複数の電圧変換手段と、
   車載ユニットの入力電圧ごとに設けられ、前記各電圧変換手段により変換された電圧の電力を蓄電する複数の蓄電手段と、
   車載ユニットから所要電圧と所要電力の情報を入手し、前記所要電圧と所要電力の情報に基づいて、車載ユニットの要求に応じて、車載ユニットに必要な電力を供給するために、前記複数の電圧変換手段および前記複数の蓄電手段の中から、車載ユニットが必要とする所要電力を所要電圧で供給可能な電圧変換手段および／または蓄電手段を選択する制御手段とを備えることを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
2. 請求項１に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記各電圧変換手段の入力側に電源開閉手段を設け、
   前記制御手段は、前記各電源開閉手段を制御して電力供給を行う電圧の前記電圧変換手段または充電が必要な前記蓄電手段に対応する前記電圧変換手段のみを作動させることを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記各蓄電手段はそれぞれ直列に負荷開閉手段を備え、
   前記制御手段は、前記各負荷開閉手段を制御して電力供給を行う電圧の前記蓄電手段のみを車載ユニットへ接続することを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記電圧変換手段および前記蓄電手段と車載ユニットとの間に給電開閉手段を備え、
   前記制御手段は、電力供給が必要な車載ユニットのみを前記電圧変換手段および／または前記蓄電手段へ接続することを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
5. 請求項１に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記各電圧変換手段の入力側に電源開閉手段を備えるとともに、前記各蓄電手段はそれぞれ直列に負荷開閉手段を備え、
   前記制御手段は、車載ユニットから所要電圧と所要電力の情報を入手し、前記電源開閉手段を制御して最大電力を必要とする電圧の前記電圧変換手段のみを作動させ、前記負荷開閉手段を制御して最大電力以外の電圧の前記蓄電手段を車載ユニットへ接続することを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
6. 請求項５に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記制御手段は、前記発電手段の発電電力のみで車載ユニットの所要最大電力をまかなえない場合は、前記負荷開閉手段を制御して最大電力を必要とする電圧の前記蓄電手段を車載ユニットへ接続し、前記電圧変換手段と前記蓄電手段の両方から最大電力を供給することを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムにおいて、
   前記制御手段は、ナビゲーション装置から走行環境および条件に関する情報を入手し、それらの情報に基づいて電圧ごとの電力需要を予測し、予測電力需要に応じて予め前記蓄電手段への蓄電を行うことを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用マルチ電圧対応電源システムを複数個、車両の異なる部位に設置して分散電源とすることを特徴とする車両用マルチ電圧対応電源システム。
   

Images