JP7346978B2 - 車載電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車載電源システムに関する。

従来、例えば四輪自動車のような車両の配電システムは、ヒューズやリレーを備えたリレーボックスなどの電気接続箱をバッテリの近くに配置し、この電気接続箱から多数の電子機器にそれぞれの専用電線を介して配電する構成を採用している。

このような配電システムによれば、各電子機器を安定した電圧で駆動できる。しかし、近年、車両の電動化、自動化のために電子機器や各種センサの数が著しく増加しており、それに伴って電線数が増え、車載電源システムの設計が非常に複雑になっている。

特開２００８－２９６７９０号公報

そこで、主電源の下流側に複数の電力制御機器を設け、主電源から供給される電力を電力制御機器を介して末端の電子機器等に分配する技術が検討されている（以下、この配電方式を「ゾーン配電」という。）。しかし、この技術を用いると、特定の電線（例えば、主電源とその下流側にある電力制御機器とを繋ぐ電線）に大きな電流が流れるようになるため、当該電線に著しい電圧降下を発生することがある。電圧降下が発生すると、車両に搭載されている電子機器に印加される電圧が低下して、電子機器が所期の性能を発揮できない可能性がある。また、著しい電圧低下によって、電子機器が正常に機能し得ない状況が発生する可能性もある。そのため、ゾーン配電を行うにあたっては、電圧降下が発生しても機能上の問題が生じないようにシステムを設計する必要がある。

ところで、電圧降下の問題に関連して、例えば特許文献１には、車両の電源系統に大きな電圧降下が予測される場合、ワイパ駆動に必要な電流を制限する発明が開示されている。しかし、特許文献１に開示されている発明は、ワイパのような単一電子機器に関する技術であり、車両全体のシステム設計まで考慮されていない。

そこで、本発明の目的は、上記のような電圧降下が発生しても車両に搭載された電子機器が少なくとも最低限の機能は発揮するように構成された車載電源システムを設計することである。

前記課題を解決するために、本開示にかかる車載電源システムは、電力を供給する主電源部と、一つ又は複数の電源ハブと、複数の電子機器と、前記一つ又は複数の電源ハブを前記主電源部に接続する主給電線と、前記複数の電子機器のそれぞれを前記一つ又は複数の電源ハブのいずれか一つに接続する副給電線と、前記複数の電子機器のそれぞれに、該電子機器に接続された電源ハブを通じた電力の供給をオン・オフする制御ユニットを備え、前記複数の電子機器に流れる電流は、連続電流、間欠電流、突入電流に分類され、前記複数の電子機器は、連続電流が流れる連続負荷と間欠電流が流れる間欠負荷のいずれかに分類され、前記連続負荷に前記連続電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている定格電圧よりも高くなるように設計されている、ことを特徴とする構成となっている。

この構成によると、ゾーン配電で構成された車載電源システムを備える車両の主給電線において、連続負荷に連続電流が流れることで電圧降下が発生しても、任意の電子機器に印加される電圧が、定格電圧を下回らない車載電源システムを構築することができる。その結果、当該電子機器は想定されている性能を発揮することができる。

加えて、車載電源システムはさらに、前記連続負荷と前記間欠負荷にそれぞれ前記連続電流と前記間欠電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている最低性能保証電圧よりも高くなるように設計されている、ことを特徴とする構成であってもよい。

この構成によると、ゾーン配電で構成された車載電源システムを備える車両の主給電線において、連続負荷と間欠負荷にそれぞれ連続電流と間欠電流が流れることで電圧降下が発生しても、任意の電子機器に印加される電圧が最低性能保証電圧を下回らない車載電源システムを構築することができる。その結果、当該電子機器は所定の性能で動作することができる。

その上、車載電源システムはさらに、前記連続負荷と前記間欠負荷にそれぞれ前記連続電流と前記突入電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている最低機能保持電圧よりも高くなるように設計されている、ことを特徴とする構成であってもよい。

この構成によると、ゾーン配電で構成された車載電源システムを備える車両の主給電線において、連続負荷と間欠負荷にそれぞれ連続電流と突入電流が流れることで電圧降下が発生しても、任意の電子機器に印加される電圧が最低機能保持電圧を下回らない車載電源システムを構築することができる。その結果、当該電子機器は少なくとも最低限の機能を保持して動作することができる。

車載電源システムはさらに、前記電子機器の前記少なくとも一つは、電動パワーステアリング装置または制動装置の少なくともいずれかである、ことを特徴とする構成であってもよい。

この構成によると、電動パワーステアリング装置または制動装置の少なくともいずれか一方は、主給電線において電圧降下が発生しても、問題なく動作するように設計することができる。

そして、車両は、上記のような車載電源システムを備える構成であってもよい。

この構成によると、ゾーン配電で構成された車載電源システムを備える車両において、電圧降下が発生しても電子機器が想定通りに動作する車両を実現することができる。

本発明の車載電源システムによれば、電線において電圧降下が発生しても車両に搭載された車載機器が少なくとも最低限の機能は作動するような車載電源システムを設計することができる。

図１は、実施形態にかかる車載電源システムの電源構成を示している。 図２は、第２の電源ハブに接続された電子機器の一例を示している。 図３は、図２に示す第２の電源ハブに接続された主給電線に流れる電流の一例を概略的に示している。 図４（Ａ），（Ｂ）,（Ｃ）はそれぞれ、主電源部に接続される主給電線が２本、４本、６本の場合の電線構成の概略図の一例を示している。 図５は、図４（Ａ）～図４（Ｃ）における主給電線の電線径、電圧降下値、および流れると想定される電流値を示している。 図６は、本実施形態における車載電源システムの設計方法のフローチャートを示している。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる車載電源システムの実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる、車両１に搭載された車載電源システム１００の電源構成を表している。

図１に示されているように、車載電源システム１００は、主電源部ＢＡＴ１、主給電線ＭＰＣ１～３［図中、太い実線で示す。］を介して主電源部ＢＡＴ１に直接的又は間接的に接続されている複数の電源ハブＰＤＢ１～３、および複数の電源ハブＰＤＢのそれぞれに副給電線ＳＰＣ１１，２１～２３［図中、細い実線で示す。］を介して接続された複数の電子機器Ｄ１１，２１～２３を備える。実施形態の車載電源システム１００は複数の電源ハブＰＤＢ１～３を備えているが、以下の説明では、特に区別しないときは単に「電源ハブＰＤＢ」を記載する。主給電線ＭＰＣ１～３、副給電線ＳＰＣ１１，２１～２３、電子機器Ｄ１１，２１～２３、および以下に説明する制御ユニットＣＵ１～３についても、特に区別しないときは、「主給電線ＭＰＣ」、「副給電線ＳＰＣ」、「電子機器Ｄ」、および「制御ユニットＣＵ」とそれぞれ記載する。

主電源部ＢＡＴ１は、例えば、バッテリ、またはオルタネータ（発電機）などの電力を供給する機能を備える任意の装置である。図示を省略しているが、主電源部ＢＡＴ１と、主電源部ＢＡＴ１に接続している主給電線ＭＰＣとの間に何らかのヒューズを含むヒュージブルリンク等の部品を接続して、電源を分配してもよい。

電源ハブＰＤＢは、該電源ハブＰＤＢの下流に接続された複数の電子機器Ｄへ電力を供給する機能を有し、詳しくは後述する制御ユニットＣＵによって通電のオン・オフを制御することができる。電源ハブＰＤＢは、過電流が流れた際に溶断することで電流を遮断するヒューズまたは導通の有無を制御することができるリレーを備えてもよい。本明細書において、「電子機器」とは、電子機器、電気機器など車両に搭載された電気的に動作する任意の装置を含む。

主給電線ＭＰＣおよび副給電線ＳＰＣは、電力が供給できる電線であればよく、例えばワイヤーハーネスで構成されている。各電線は、１本の電線である必要はなく、コネクタ等の連結手段によって複数の電線が連結された形態のものでもよい。

車両の電源には、複数の種類があり、例えば、＋Ｂ電源、ＡＣＣ電源、ＩＧ電源のように分類することができる。車両の電源状態は、上記分類に対応しており、車両の電源が落ちている場合、＋Ｂ電源に接続されている電子機器のみに通電し、車両の電源がＡＣＣであれば、＋Ｂ電源とＡＣＣ電源のいずれかに接続されている電子機器に通電する。また、車両の電源がＩＧであれば、＋Ｂ電源と、ＡＣＣ電源と、ＩＧ電源のいずれかに接続されている電子機器に通電する。

＋Ｂ電源は、常に電圧が印加されている電源である。例えば、各種のコントローラや、車両外から無線によってドアを施錠／解錠するドアロック装置を動作させるためのキーレス装置など、車両を使用しないときでも通電する必要がある電子機器が＋Ｂ電源に接続される。

ＡＣＣ電源は、例えば音楽再生装置のように、使用者がエンジンを動作させていない状態（エンジン停止中）でも使用することを想定される電子機器が接続される電源である。

ＩＧ電源は、例えば、エンジンの動作のために使用する電子機器、またはＡＤＡＳ（先進運転支援システム）で使用するカメラのように、基本的にはエンジン始動中に使用することを想定した電子機器が接続される電源である。ただし、電子機器によっては、車両の電源状態がＩＧになっていれば、エンジン停止中であっても使用することができる。

実施形態では、図１に示されているように、複数の電源ハブＰＤＢは、主給電線ＭＰＣを介して数珠つなぎに接続することができる。このような構成は、デイジーチェーンとも呼ばれる。

図示しないが、従来の車載電源システムでは、バッテリ付近の電気接続箱において、＋Ｂ電源の下流側又はその一部を、例えば複数のリレーによってＡＣＣ電源、ＩＧ電源に分け、さらにその下流側を各電子機器にそれ専用の電線で接続することで、各電子機器に必要な電力を給電していた。しかし、図１の構成を採用することで、車両のバッテリ付近に配置していた電気接続箱の機能を、電源ハブを配置した位置（例えば車両の後席乗員の近く）に持たせることができる。以下、デイジーチェーンを用いた接続を「デイジーチェーン接続」といい、従来の電源構成を「集中配電接続」という。

実施形態において、車載電源システム１００は、制御ユニットＣＵ（例えば、ＥＣＵ）を備えており、制御ユニットＣＵを通じて対応する電源ハブＰＤＢに対して指示を与えることで、電源ハブＰＤＢの下流の電子機器Ｄに対して、何らかの電源状態（例えば＋Ｂ電源、ＡＣＣ電源、またはＩＧ電源）の通電のオン・オフを切り替え、それによって、電源ハブＰＤＢの下流側に接続された電子機器の起動／停止を制御することができるように構成されている。制御ユニットＣＵは、例えば車両全体の制御を統括する中央演算装置からの制御信号によって制御されてもよい。また、本実施形態では、制御ユニットＣＵは、電源ハブＰＤＢとは別に設けられているが、電源ハブＰＤＢ内に設けられてもよい。以下、制御ユニットＣＵによる制御を通じて、ある電源ハブＰＤＢによって給電することができる電子機器の範囲を「ゾーン」という。また、主給電線によって接続された、車両の各位置に配置されている電源ハブから各電子機器へと配電する電源構成を「ゾーン配電」という。

実施形態のゾーン配電において、電源ハブＰＤＢの下流側は、各電子機器用の副給電線ＳＰＣで接続されるが、上流側は１本の共通の主給電線ＭＰＣにまとめられる。そのため、下流側の電子機器に通電する電流が同じ主給電線を通じて同時に流れる可能性がある。例えば、図１の実施形態で示されているように複数の電源ハブＰＤＢ（例えば、第１の電源ハブＰＤＢ１、第２の電源ハブＰＤＢ２および第３の電源ハブＰＤＢ３）をデイジーチェーン接続した場合、第１の電源ハブＰＤＢ１の下流側の電子機器の電流に加えて、第２の電源ハブＰＤＢ２および第３の電源ハブＰＤＢ３に流れる電流が、第１の電源ハブＰＤＢ１の上流の主給電線ＭＰＣ１に流れる。したがって、上流側の第１の電源ハブＰＤＢ１に流れる電流は大きくなることがある。そのため、電子機器Ｄの同時稼働に起因する一時的な電圧降下が頻発し、その結果、主給電線ＭＰＣに流れる電流が大きくなってそこでの電圧降下量も大きくなることが考えられる。

したがって、電圧降下によって電子機器Ｄが動作不良に生じることがないように、電源システムを設計する必要がある。

ところで、車両に搭載される電子機器Ｄに流れる電流は、例えば「連続電流」、「間欠電流」、「突入電流」に分類できる。連続電流は、比較的長時間にわたって常に電流が流れ続けるような電子機器に流される電流である。例えば、始動後のエンジンを制御するエンジンコントロールモジュール（ＰＣＭ）に流れる電流が連続電流に分類される。また、運転手の操作によって動作されるヘッドランプ（前照灯）またはオーディオ等に流れる電流も連続電流に分類される。以下、連続電流が供給される電子機器を「連続負荷」という。

間欠電流は、機能的に通電時間が限られている電流である。例えば、車両のサイドドアの窓ガラスを上下させるパワーウインドモータ（以下、ＰＷモータ）、またはドアロック装置の信号を介してドアの鍵を施錠／解錠させるドアロックモータ等の電子機器に流れる電流が間欠電流に分類される。以下、間欠電流が供給される電子機器を「間欠負荷」という。

突入電流は、電子機器に電源を投入したときに一時的に流れる大電流で、例えば、ヘッドランプ、ＰＷモータ、ドアロックモータ等の電子機器の始動時に流れる大きな電流である。上記した電子機器以外の電子機器（例えばオーディオなど）であっても、通常流れる電流より大きな電流が始動時に流れる可能性もあるが、その影響が軽微な場合、電源システムの設計において考慮しなくてもよい。

当然、これら連続電流、間欠電流、突入電流が一つの電子機器に同時に流れることはないが、複数の電子機器に対して電力を供給する電源ハブでは、これらの電流が同時に流れることがあり得る。このような事象の発生について説明する。

図２は、図１に記載された車載電源システム１００のうち、第２の電源ハブＰＤＢ２に関連するゾーンに含まれる電子機器の一例を示した図である。図３は、複数の電子機器の同時通電を概略的に示した図であり、第２の電源ハブＰＤＢ２に流れる電流を例示している。図２に記載されているように、第２の電源ハブＰＤＢ２は、主給電線ＭＰＣ２、第１の電源ハブＰＤＢ１、および主給電線ＭＰＣ１を介して、主電源部ＢＡＴ１に接続されている。第２の電源ハブＰＤＢ２は、メータＤ２１、オーディオＤ２２、ＰＷモータＤ２３を接続されている。メータＤ２１は連続電流が流れる電子機器で、エンジン始動中は基本的に常に通電される。オーディオＤ２２も連続電流が流れる電子機器で、使用者の操作により、または設定によっては自動的に通電される。ＰＷモータＤ２３は、間欠電流と突入電流が流れる電子機器に該当し、モータ始動時に突入電流が流れ、その後は間欠的に電流が流れる。

図３を参照して、第２の電源ハブＰＤＢ２を介して主給電線ＭＰＣ２に流れる電流に関して説明する。まず、時刻ｔ１において、エンジンが始動され、メータＤ２１に連続電流Ｉ１が流れる。次に、時刻ｔ２に使用者がオーディオＤ２２のスイッチを入れると、オーディオＤ２２に連続電流Ｉ２が流れる。このとき、第２の電源ハブＰＤＢ２の上流の主給電線ＭＰＣ２にはＩ１＋Ｉ２の連続電流が流れる。その後、時刻ｔ３に使用者が窓ガラスの上昇スイッチを操作すると、ＰＷモータＤ２３に電流が流れる。このとき、操作直後の時刻ｔ３～ｔ４間は、最大Ｉ３の突入電流が流れる。モータの動作が安定すると、電流値は安定し、間欠電流Ｉ４で流れる。次に、時刻ｔ５に上昇スイッチの操作を終了すると、ＰＷモータＤ２３への通電が終了する。ＰＷモータＤ２３が動作している間、第２の電源ハブＰＤＢ２の上流の主給電線ＭＰＣ２には、時刻ｔ３～ｔ４の間最大Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３の電流が流れ、時刻ｔ４～ｔ５の間Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ４の電流が流れる。

このように、電源ハブＰＤＢの上流の主給電線ＭＰＣには、連続電流と間欠電流が流れている間、それよりも遥かに大きな突入電流が一時的に流れ、そのとき大きな電圧降下が発生する。また、図３は、メータＤ２１とオーディオＤ２２の２つの電子機器しか示されていないが、連続電流を必要とする多数の電子機器が同時に使用されることがある。さらに、主電源部（蓄電池、オルタメータの両方を含む。）は、出力する電流の大きさに応じて、一時的に電圧が低下することがある。そのため、仮に共通の主給電線ＭＰＣに接続された複数の電子機器から同時に電流が要求された場合でも、過度の電圧降下を生じることなく、必要な電子機器について最低限の機能を保証するシステムの設計が必要である。

ところで、電子機器には、定格電圧（一般的に１２Ｖ程度）の他に、性能保証電圧、機能保持電圧が設定されている。性能保証電圧は、その電圧範囲内であれば、所定の性能で動作することを保証することができる電圧であり、例えば８Ｖ～１３Ｖである。機能保持電圧は、所定の性能を満足することはできないが、少なくとも基本的な機能は動作させることができる電圧であり、例えば５Ｖ～１５Ｖである。これらの電圧値の範囲は、価格、仕様、性能などによって異なる。

実施形態の車載電源システムは、電圧降下等によって電圧が下がった状態でも必要な電子機器に最低限の機能を保証するものである。そのため、想定されるあらゆる突入電流が同時に発生した状況を想定するのではなく、主電源部から電源ハブを介して電子機器に至るまでの経路に、該電源ハブに接続されたすべての電子機器から連続電流と間欠電流が要求された場合でもそれら電子機器に最低性能保証電圧値を下回らない電力が供給されるとともに、これら連続電流に加えて突入電流が要求された場合でも最低機能保持電圧値を下回らない電力が供給されるように、車載電源システムを設計することが好ましい。

このような目的で設計された車載電源システムについて説明する前に、電圧降下について、例えば、図１における電源ハブＰＤＢ２に接続されたメータＤ２１を例に説明する。メータＤ２１について、例えば定格電圧１２Ｖ、最低性能保証電圧８Ｖ、最低機能保持電圧６Ｖが設定されているとする。この条件下で、バッテリ端子電圧が例えば１３．５Ｖの場合、電源ハブＰＤＢ２からその下流側に接続されたすべての連続負荷に連続電流が供給されている状況にあっても、メータＤ２１には定格電圧１２Ｖよりも大きな電圧を供給できることが好ましい。また、電源ハブＰＤＢ２からその下流側に接続されたすべての連続負荷に連続電流が供給され且つすべての間欠負荷に間欠電流が供給されている状況にあっても、メータＤ２１には最低性能保証電圧８Ｖより大きな電圧を供給できることが好ましい。さらに、電源ハブＰＤＢ２からその下流側に接続されたすべての連続負荷に連続電流が供給されている状況で残りのすべての電子機器（負荷）に電源が投入されて突入電流が発生した状況にあっても、メータＤ２１には最低機能保持電圧６Ｖよりも大きな電圧を供給できることが好ましい。

したがって、車載電源システムは、主給電線上に置かれた電源ハブに接続されているすべての電子機器について、通電形態（連続電流、間欠電流、突入電流）、電流値、定格電圧、最低性能保証電圧、最低機能保持電圧、該電子機器を起動したときの生じ得る電圧降下値、およびバッテリ端子電圧が車両を通常使用する上で最も低くなったときの電圧値を考慮して設計されることが望ましい。ここで、電圧降下は、複数の電源ハブＰＤＢがデイジーチェーン接続によって直列接続されている場合、上流の主電源部ＢＡＴ１から下流の電子機器Ｄに至るまでの全ての電線について電圧降下を考慮することが好ましい。具体的に、図２に示す構成の場合、主給電線ＭＰＣ１、主給電線ＭＰＣ２、および副給電線ＳＰＣ２１において発生する電圧降下を考慮することが好ましい。

それぞれの電子機器Ｄについて、定格電圧、最低性能保証電圧、および最低機能保持電圧を満足するためには、電子機器Ｄに関連する電線の径を太くする、または当該電子機器Ｄが接続する電源ハブＰＤＢを変更することが望まれる。

一般的に、電線（例えばワイヤーハーネスなど）は、同種の電線であれば、電線径を大きくすると電線抵抗が減少する。しかし、電線径が大きくなると、配索にあたって大きな空間が必要になる、組付けが困難になるなど、車両設計上の問題が発生する。接続する電源ハブＰＤＢを変更する場合、電源ハブＰＤＢが遠くなることで副給電線ＳＰＣが長くなり、当該副給電線ＳＰＣによる電圧降下を小さくするために副給電線ＳＰＣの電線径を大きくしなければならない、といった新たな問題が発生し得る。当然、そのような電子機器が増えると配線が相当複雑になる。そこで、主電源部ＢＡＴ１に直接接続される主給電線ＭＰＣの数を変えることによって電圧降下に対処する方法も考えられる。

図４は、主電源部に接続される主給電線の本数を変えた複数の電線構成を示す。そこでは、６個の電源ハブｅ１～ｅ６に対して、図４（Ａ）の構成は２本の主給電線Ａ１、Ａ２、図４（Ｂ）の構成は４本の主給電線Ｂ１～Ｂ４、図４（Ｃ）の構成は６本の主給電線Ｃ１～Ｃ６が、主電源部ＢＡＴ２に接続されている。図４（Ａ）に記載されている電源ハブｅ１～ｅ３および電源ハブｅ４～ｅ６並びに図４（Ｂ）に記載されている電源ハブｅ２、ｅ３および電源ハブｅ５、ｅ６は、主給電線に対してデイジーチェーン接続されている。図４（Ｃ）に記載されている電源ハブｅ１～ｅ６はそれぞれ、主給電線を介して主電源部ＢＡＴ２に直接接続されている。以下、図４（Ｃ）に示す接続形態を、「スター型接続」という。図４（Ａ）に記載されている電源ハブｅ１、ｅ２、および図４（Ｂ）に記載されている電源ハブｅ１、ｅ２、ｅ４、ｅ５はそれぞれスター型接続であるため、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、スター型接続とデイジーチェーン接続を組み合わせた形態である。

簡略化のため詳細は図示していないが、図４（Ａ）から図４（Ｃ）に記載されている電源ハブはそれぞれ、下流に副給電線を介して複数の電子機器が接続されており、例えば電源ハブｅ３の下流に接続されている複数の電子機器は、電子機器ｄ３として示されている。各電子機器の近くに記載されている数値は、当該電子機器の連続電流の総量である。

図４（Ａ）～（Ｃ）に示されたそれぞれの電線構成について、主給電線Ａ１～Ａ６、Ｂ１～Ｂ６、Ｃ１～Ｃ６に流れる連続電流の総量（Ａ：アンペア）、連続電流による電圧降下（Ｖ：ボルト）、当該主給電線の電線径（電線サイズ）（ｓｑ：スケア）が、図５に示されている。図５において、Ｎｏ．欄のＡからＣはそれぞれ、図４（Ａ）から図４（Ｃ）の構成を意味する。

図５から明らかなように、図４（Ａ）の電線構成の場合、例えば主給電線Ａ１には電子機器ｄ１、ｄ２、ｄ３に供給される連続電流が流れ、その総量は最大８５Ａである。最大８５Ａの電流に対応する電線径は４０ｓｑである。電圧降下値は、単位長さあたりの電線抵抗と電線長によって決まり、例えば０．３Ｖである。また、主給電線Ａ２に流れる連続電流は最大６７Ａとなり、それに対応する電線径は３０ｓｑ、電圧降下値は０．３Ｖである。これらの電圧降下値が許容できない場合、電線径を大きくすることで、電圧降下値を調整する。これに代えて、主給電線の配索経路を変更、または接続する電源ハブを変更することにより、電圧降下値を調整してもよい。このように、連続電流、間欠電流、および突入電流の総量、およびそれに伴う電圧降下を考慮して、電源ハブの位置、および電線径などを決定する。

図４（Ａ）の構成において必要な主給電線径が大きくなり過ぎた場合、図４（Ｂ）または図４（Ｃ）のように主電源部ＢＡＴ２の下流に接続される主給電線の本数を変更してもよい。図４（Ｂ）の構成において、電源ハブｅ１と電源ハブｅ４は、デイジーチェーン接続ではないため、電源ハブｅ１と電源ハブｅ４の上流に接続されている主給電線Ａ１と主給電線Ａ４に流れる連続電流の総量が低くなり、電線径を小さくできる。また、このような変更を行うことにより、電源ハブｅ１と電源ハブｅ４の位置の自由度が向上し、より好ましい配索が行える。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）よりもさらに連続電流の総量が低くなる構成の例である。

ところで、電源ハブに接続される電子機器には、使用する電流量が大きなものがある。このような電子機器に対する電流が主給電線を介して供給／遮断された場合、主給電線に生じる電圧降下値が著しく大きく変化し、その結果、下流側に接続されている他の電子機器に印加される電圧が変化する。このような電子機器として、例えば発電機または電動機などのモータのような車両の動力に関係する部品、またはＰＴＣヒータなどが考えられる。

また、電子機器には、印加電圧の変化によってその挙動が大きく変わってしまうものもあり、そのような電子機器に対しては、上述の電圧降下の変化の影響をできるだけ与えないようにする必要がある。このような電子機器として、例えば、「走る・曲がる・止まる」に関する、車両の走行または安全性に関係する電子機器（例えば、電動パワーステアリング装置、または制動装置など）が考えられる。

したがって、図４（Ａ）の構成において、例えば、電源ハブｅ１の下流にＰＴＣヒータを配置した場合、電動パワーステアリング装置は、例えば電源ハブｅ４の下流に接続する、または、任意の電源ハブの下流に接続せず、主電源部ＢＡＴ２等に一般的に取り付けられるヒュージブルリンクなどの電源分配装置に直接電線を介して接続することが好ましい。

次に、実施形態における車載電源システムの設計プロセスについて、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、車載電源システムに設けられたそれぞれの電子機器に流れる電流を、連続電流、間欠電流、突入電流に分類する（Ｓ０１）。

また、電子機器が有し得る定格電圧、最低性能保証電圧、または最低機能保持電圧を把握し記憶する（Ｓ０２）。

次に、主給電線に流れる連続電流の総量を計算し、当該連続電流の総量を通電させることができる電線径を選択し、主給電線および副給電線に流れる連続電流によって低下する第１の電圧降下値を算出する（Ｓ０３）。また、第１の電圧降下値に対して、主給電線を介して流れる少なくとも一つの間欠電流によってさらに下がる第２の電圧降下値を算出する（Ｓ０４）。さらに、第１の電圧降下値に対して、主給電線を介して流れる少なくとも一つの突入電流によってさらに下がる第３の電圧降下値を算出する（Ｓ０５）。

各電子機器に印加される電圧が、第１の電圧降下値分の電圧が下がっても定格電圧を下回らないか、また、第２の電圧降下値分の電圧が下がっても最低性能保証電圧を下回らないか、さらに第３の電圧降下値分の電圧が下がっても最低機能保持電圧を下回らないか確認する（Ｓ０６）。電圧が下回る場合、電線径を変更、電子機器が接続する電源ハブを変更、または電源ハブの主給電線の接続先を変更する（Ｓ０７）。

そして、各電子機器に印加される電圧が所定の電圧を下回らないようになるまで、上記（Ｓ０３）から（Ｓ０７）を繰り返す。

本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

以上のように、本発明による車載電源システムによれば、ゾーン配電で構成された車載電源システムを備える車両において、電源を分配するための電源ハブを車両の各所へ配置したとしても、電子機器に印加される電圧が所定の値を下回らないように設計することができるため、車両の電源構成の設計において好適に利用できる。

１ 車両
１００ 車載電源システム
ＢＡＴ１ 主電源部
ＰＤＢ 電源ハブ
ＭＰＣ 主給電線
ＳＰＣ 副給電線
ＣＵ 制御ユニット
Ｄ 電子機器

Claims (5)

1. 電力を供給する主電源部と、
   一つ又は複数の電源ハブと、
   複数の電子機器と、
   前記一つ又は複数の電源ハブを前記主電源部に接続する主給電線と、
   前記複数の電子機器のそれぞれを前記一つ又は複数の電源ハブのいずれか一つに接続する副給電線と、
   前記複数の電子機器のそれぞれに、該電子機器に接続された電源ハブを通じた電力の供給をオン・オフする制御ユニットを備え、
   前記複数の電子機器に流れる電流は、連続電流、間欠電流、突入電流に分類され、
   前記複数の電子機器は、連続電流が流れる連続負荷と間欠電流が流れる間欠負荷のいずれかに分類され、
   前記連続負荷に前記連続電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている定格電圧よりも高くなるように設計されていることを特徴とする、車載電源システム。
2. 前記連続負荷と前記間欠負荷にそれぞれ前記連続電流と前記間欠電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている最低性能保証電圧よりも高くなるように設計されていることを特徴とする、請求項１の車載電源システム。
3. 前記連続負荷と前記間欠負荷にそれぞれ前記連続電流と前記突入電流が流れることに起因する電圧降下後の電圧が、前記複数の電子機器の少なくとも一つについて定められている最低機能保持電圧よりも高くなるように設計されていることを特徴とする、請求項１又は２の車載電源システム。
4. 前記電子機器の前記少なくとも一つは、電動パワーステアリング装置または制動装置の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項１～３のいずれかの車載電源システム。
5. 請求項１～４のいずれかの車載電源システムを備えた車両。

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