JPH0937482A - 自動車内電源供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車内の電源線の削減及び電源バスの電線
サイズをダウンさせて、装置の簡素化、軽量化、低コス
ト化を図る。 【解決手段】 自動車１０内に設置されたバッテリ１２
と、自動車内に分散配置された複数の多重分散電源ボッ
クス１５とを単一の電源バス１１を介して接続するとと
もに、各多重分散電源ボックスに接続された複数の電装
品１８にバッテリからの電力を供給する自動車内電源供
給制御装置において、電源バスに接続されたインテリジ
ェント電源ボックス１４で、電源バスの電流値に応じて
各電装品を動作制御するとともに、電源バスにおける電
源異常を検出して、バス開閉器１７を制御して電力供給
を遮断し、電源バスの電流値が所定値を越えないように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車内の負荷
（電装品等）に電力を供給する自動車内電源供給制御装
置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、この種の電源供給制御装置
では、エンジンルーム内に設置されたバッテリからの電
力に対し、メインヒューズ及びジョイントボックスによ
ってシステム系統別に保護されるとともに、上記バッテ
リからの電力を自動車内の各部に配設された電装品に、
電源線を介して供給していた。このシステムでは、電源
線が多くなり、配線が複雑になっていた。

【０００３】そこで、従来では、電源線の簡素化を図る
ために、単一の電源ラインである電源バスシステムを用
いたものが提案されている。すなわち、この電源バスシ
ステムは、電力の供給を行うバッテリ、オルタネータ、
電源ボックス、スタータ等は、全て電源バスに接続され
ており、上記電源ボックスは、上記電源バスを介してバ
ッテリからの電力供給を受けて各種の電装品を働かせる
ものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記電源バ
スシステムを実現させるためには、自動車内の全ての電
装品の電力を、単一の電源バスによってまかなうので、
非常に太い電線が必要となる。このため、電源バスの配
索スペースが広くなり、車輌への組み付けが困難になる
という問題点があった。また、電源バスを流れる電流
は、数１０アンペアと大電流になり、車室内にこのよう
な大電流回路が存在することによる安全上の問題があっ
た。すなわち、車輌の走行時等の振動による電源回路シ
ョートやランダムな時間間隔で電源バスが車体に断続的
に接触し、ショートする状態が繰り返し起こるようなシ
ョート（以下、「レアショート」という）により、局部
的に微小発光放電（シンチレーション）が起こり、つい
には発火し火災が発生することがある。この火災の発生
等に対する安全対策が完全でなくてはならないという問
題点もあり、実現が困難であった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、自動車内の電源線の削減及び電源バスの電線サイズ
をダウンさせて、装置の簡素化、軽量化、低コスト化を
図ることができる電源供給制御装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、電源バスからなる電源供給路の電流値
を検出する電流検出手段と、バッテリからなる電源から
の電力を消費する電装品等の各負荷の動作状況を認識す
る認識手段と、前記電源バスの電流値が所定値を越えな
いように、検出された電源バスの電流値に応じて、前記
動作状況が認識された各電装品を動作制御する負荷制御
手段と、前記電源バスにおける異常を検出して、前記電
力供給を遮断する遮断手段とを有するインテリジェント
電源ボックスを備えた電源供給制御装置が提供されてお
り、電源バスに接続されたインテリジェント電源ボック
スで、電源バスの電流値に応じて各電装品を動作制御す
るとともに、電源バスにおける電源異常を検出して、電
力供給を遮断して、電源バスの電流値が所定値を越えな
いようにする。

【０００７】請求項２では、上記構成の他に、インテリ
ジェント電源ボックスは、前記電源バスに接続されるバ
ッテリの残存容量を検出する容量検出手段と、前記検出
した残存容量に応じて、バッテリへの充電タイミング、
充電パターンを制御する充電制御手段とを備えており、
バッテリの残存容量に応じてバッテリへの充電タイミン
グ、充電パターンを制御することによって、バッテリの
適正な充電制御を行う。

【０００８】請求項３では、分散電源ボックスは、接続
された各電装品の動作状況の情報を認識手段に出力して
おり、分散電源ボックスは、接続された各電装品の動作
状況の情報を信号バスを介してインテリジェント電源ボ
ックスに送って、上記動作状況の情報の一括管理を可能
にする。請求項５では、バッテリは、電源バスの電圧を
１２ボルト以上の高電圧にしており、電源バスの電圧を
１２ボルト以上、例えば１００ボルトの高電圧にするこ
とによって、電源バスの電線サイズをダウンさせる。

【０００９】請求項６では、バッテリは、自動車の車室
内のリア部に配置されており、重量の重いバッテリを自
動車の車室内のリア部に配置して、車輌全体の重心をリ
ア側に移す。請求項７では、請求項２の構成の他に、電
源バスに接続されたオルタネータを有し、認識された各
電装品の動作状況及び検出された残存容量によって認識
したバッテリの充放電状況に応じて、オルタネータの界
磁電流又はロータの回転数を制御するオルタネータ制御
手段を備えており、各電装品の動作状況及びバッテリの
充放電状況に応じて、オルタネータの界磁電流又はロー
タの回転数を制御して、適正な発電量を得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る自動車内電源供給装
置の実施例を図１乃至図６の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る自動車内電源供給装置の構成を示
すブロック図である。図において、自動車１０の内部に
は、電源バス１１が例えばループ状に配設されている。
この電源バス１１には、電力の供給を行うバッテリ１２
と、オルタネータ１３と、インテリジェント電源ボック
ス１４と、この自動車１０内の各部に分散配置された各
多重分散電源ボックス１５と、スタータ１６等が接続さ
れている。また、電源バス１１の近傍には、信号バス２
１が例えばループ状に配設されている。この信号バス２
１には、オルタネータ１３、インテリジェント電源ボッ
クス１４及び各多重分散電源ボックス１５が接続されて
おり、上記各機器間でのデータ通信を可能にしている。

【００１１】バッテリ１２は、バス開閉器１７を介して
電源バス１１と接続されており、電源バス１１に電力を
供給している。なお、図１の実施例では、バッテリ１２
からスタータ１６への電力供給を電源バス１１を介して
行うので、バッテリ１２の設置場所の制限がなくなる。
従って、従来、フロント部１０ａ側のエンジンルームに
設置されていたバッテリ１２を、例えば車室のリア部１
０ｂに設置することが可能となり、エンジンルームから
バッテリの設置スペースがなくなることによって、車輌
のフロント部１０ａのスタイリングの自由度が増し、よ
り空力特性上有利な形状にすることが可能となる。さら
に、本実施例では、重量の重いバッテリをリア部１０ｂ
に設置することにより、車輌全体の重心がリア側に移
り、車輌全体の走行性が改善されるという効果も得られ
る。

【００１２】また、本実施例では、バッテリ１２から電
源バス１１に供給される電圧を、現在通常の車輌で使用
されている１２ボルトより高く、例えば１００ボルト程
度に設定する。これにより、本実施例では、電源バスの
電線サイズをダウンさせることが可能となる。インテリ
ジェント電源ボックス１４は、図２に示すように、電源
バス１１に接続された電源回路１４ａによってバッテリ
１２からの電力を取り込み、ここで電源電圧を減圧し、
ヒューズ等からなる電源保護素子１４ｂ及びスイッチン
グ素子１４ｃを介して、電源線２２に接続された各種の
電装品１８に供給し（図１参照）、これら電装品１８を
動作させている。また、電源回路１４ａからの電源電圧
は、信号バス２１に接続された通信ＩＣ１４ｄにも供給
されている。これにより、通信ＩＣ１４ｄは動作して、
オルタネータ１３及び各多重分散電源ボックス１５との
間でデータ通信が可能となる。

【００１３】また、インテリジェント電源ボックス１４
は、電源バス１１に接続される電流検出器１４ｅによっ
て、電源バス１１の電流値を連続的に検出し、この検出
された電源バス１１の電流値を常時監視する機能を持つ
ＣＰＵ１４ｆを有している。このＣＰＵ１４ｆは、通信
ＩＣ１４ｄとも接続されており、上記通信ＩＣ１４ｄを
介して各多重分散電源ボックス１５から送られてくる電
装品１８の動作状況の情報を一括管理するとともに、こ
れら電装品１８毎に予め決められた優先順位の情報を記
憶するテーブル（図示せず）を持っている。そして、Ｃ
ＰＵ１４ｆは、電流検出器１４ｅによって検出された電
源バス１１の電流値が、ある一定のリミット値を越えた
ことを検出した場合、上記テーブルに基づいて、現在電
力消費を行っている電装品１８の中で、最も優先度の低
い電装品１８から順に、動作をオフ又は間欠時間間隔を
長くする等の指令を、通信ＩＣ１４ｄから各多重分散電
源ボックス１５に送信している。

【００１４】また、ＣＰＵ１４ｆは、電源バス１１の異
常を検知して、電源バス１１を遮断する機能も有してい
る。このＣＰＵ１４ｆは、入力した電源バス１１の電流
値の周波数分析を行い、その分析結果である周波数毎の
電流スペクトラムのパターンを求める。すなわち、図３
の電源バス１１の電流波形に示すように、断続的なショ
ートが発生している状態では、ショートによる過電流
（この場合には３０アンペア）が発生するが、シンチレ
ーションが発生すると、３０アンペア以下の不規則な電
流が重複された形に電流波形が変化する。この電源バス
１１上の電流波形は、各種電装品の状態により複雑な電
流波形を示すため、ＣＰＵ１４ｆは、これをフーリェ変
換した周波数分析のデータから、上記火災発生に至る断
続的なショート状態からシンチレーション現象に移行し
た時の電流波形のスペクトラムパターンを認識して、電
源バス１１の異常を検知する。

【００１５】このように、ＣＰＵ１４ｆは、このパター
ンから電源バス１１が過電流やレアショート等による異
常が発生していないかを検知する。ここで、異常が発生
している場合には、ＣＰＵ１４ｆは、スイッチング素子
１５ｃを介して、図４に示すバス開閉器１７を制御し、
バス遮断用接点１７ａを開状態にして電源バス１１を遮
断する。

【００１６】さらに、ＣＰＵ１４ｆは、バッテリ１２の
残存容量を検知して充電制御を行う機能も有している。
すなわち、バッテリ１２には、バッテリの残存容量を検
出する図示しない残量計が設置されており、ＣＰＵ１４
ｆは、この残量計からの検出データに応じてバッテリ１
２の残存容量を検知する。そして、ＣＰＵ１４ｆは、こ
の残存容量に基づいてバッテリ１２への充電のタイミン
グ、充電パターンを求め、上記タイミング及びパターン
に基づいて、バス開閉器１７の充電用接点１７ｂをオン
／オフするタイミングを制御することによって、バッテ
リ１２の充放電の制御を行う。

【００１７】例えば、本実施例のバッテリ１２がＮiＣd
バッテリの場合、充電時に正極で発生する二酸化ガスを
負極で完全吸収し、電解液にイオンの形で戻して、正負
極の充電バランスと電解液濃度を維持させるが、規定の
温度範囲と電流値を外れた充電においては、バッテリ劣
化を招くこととなる。そこで、本実施例では、例えば充
電開始温度を０〜４０°Ｃに設定するとともに、バッテ
リ冷却用のファン（図示せず）を付設する。そして、本
実施例では、高負荷の電装品を動作させた走行後のバッ
テリ高温時でも、充電がいち早く開始できるように、冷
却用ファンを駆動制御する。そして、例えば３０°Ｃ環
境下で連続最高速度での走行後でも、２時間以内での充
電開始を可能とする。

【００１８】また、バッテリの放電性能を維持するため
には、十分な充電量を与える一方、バッテリ１２を構成
する複数のバッテリの充電状態を揃える必要がある。充
電パターンは、充電末期での昇温による劣化を防止する
ため、例えば二段定電流充電方式を用いるものとする。
そして、一段目の設定電流から二段目の設定電流への切
り替えは、バッテリの残存容量１００％相当に到達した
時点を捉えて行う。

【００１９】一方、バッテリエネルギの放出量を決定す
る放電深度は、航続距離の観点から深い方が好ましい
が、放電末期に特定のバッテリが過放電を受けて機能喪
失しないように、放電深度を定める必要がある。そこ
で、本実施例では、例えば放電深度を８０％に設定、電
力量換算値１３２０Ｗｈ放電にて放電制限モード（残存
容量到達時のモータ駆動出力制限モード）に移行した
後、バス開閉器１７の充電用接点１７ｂをＣＰＵ１４ｆ
でオフ制御して放電を停止するものとする。

【００２０】またさらに、ＣＰＵ１４ｆは、オルタネー
タ１３の動作制御を行う機能も有している。ＣＰＵ１４
ｆは、上記一括管理する電装品の動作状況及びバッテリ
の充放電状況を把握し、これら状況に応じてオルタネー
タ１３の適正な発電量を求める。すなわち、エンジンが
停止している状態では、オルタネータ１３の発電はなさ
れないため、バッテリ１２から各電装品に対して電力が
供給され、バッテリ残存容量は残量計によって常時検出
されている。次に、エンジンが回転すると、オルタネー
タ１３が発電され、これによって各電装品に対して電力
が供給さると同時に、バッテリ１２が充電されることと
なる。

【００２１】上記適正発電量は、各電装品の状態と、オ
ルタネータ１３の発電によって決定される充電量とで決
まってくる。図５は、オルタネータの発電電流値と回転
速度との関係を示す発電電流特性の一例を示す特性図で
ある。なお、この図は、界磁巻線に流す電流値が一定の
場合であり、この界磁巻線を変化させることによっても
発電電流値は変化する。従って、本実施例のＣＰＵ１４
ｆは、検知した各電装品の状態とバッテリの充電量とに
応じて、オルタネータ１３の界磁巻線の電流値又はロー
タの回転数を制御する制御信号を生成し、上記制御信号
を通信ＩＣ１４ｄからオルタネータ１３に送信して、適
正発電量が得られるようにオルタネータ１３を制御す
る。

【００２２】各多重分散電源ボックス１５は、図６に示
すように、電源バス１１に接続された電源回路１５ａに
よってバッテリ１２からの電力を取り込み、ここで電源
電圧を減圧し、ヒューズ等からなる電源保護素子１５ｂ
及びスイッチング素子１５ｃを介して、電源線に接続さ
れた各種の電装品１８に供給して、これら電装品１８を
動作させている。また、電源回路１５ａからの電源電圧
は、信号バス２１に接続された通信ＩＣ１５ｄにも供給
されている。これにより、通信ＩＣ１５ｄは動作して、
インテリジェント電源ボックス１４との間でデータ通信
が可能となる。

【００２３】各多重分散電源ボックス１５の通信ＩＣ１
５ｄは、スイッチング素子１５ｃと接続されており、上
記スイッチング素子１５ｃから、近傍に配設された電装
品の動作状況の情報を取り込み、上記動作状況の情報を
信号バス２１を介してインテリジェント電源ボックス１
４に送信している。また、通信ＩＣ１５ｄは、インテリ
ジェント電源ボックス１４からの指令を受信し、上記指
令に基づいてスイッチング素子１５ｃを制御して、接続
されている電装品の動作をオフ又は間欠時間間隔を長く
する等の制御を行う。

【００２４】このように、本実施例では、電源バスの電
流値を連続的に監視し、通常状態ではめったに起こらな
いような最大電流のピーク時に対しても、自動車内の全
ての電装品の動作状況、例えばモータのオン／オフ状態
やヒータやワイパーモータの間欠時間等の情報を把握
し、予め決められた各電装品の優先順位に従って、優先
度の低い負荷からオフにしたり、間欠動作時間を長くす
る等により、電源バスの一時的な電流のピークを抑え、
ある一定のリミット値を越えないように制御するので、
電源バスの電線サイズをダウンさせて、電源バスシステ
ムを実現できるものである。

【００２５】また、本実施例では、電源バスの電圧を１
２ボルト以上の高電圧にすることによって、電源バスの
電線サイズをさらにダウンさせることもできる。また、
本実施例では、電源バスの電流値の変化を検出し、例え
ばバス電流波形の周波数分析結果のデータから異常モー
ドを検知し、電源バスに接続されたバス開閉器により電
源遮断を行うので、あらゆる異常に対して対処が可能と
なる。

【００２６】また、本実施例では、バッテリの残存容量
を検出し、この残存容量に基づいてバス開閉器の充電用
接点をオン／オフ制御するので、バッテリの適正な充放
電制御を行うことができる。さらに、本実施例では、一
括管理する電装品の動作状況及びバッテリの充放電状況
を把握し、これら状況に応じてオルタネータの動作制御
を行うので、オルタネータからは適正な発電量を得るこ
とができる。

【００２７】またさらに、本実施例では、自動車内の電
源線の削除及び電線サイズのダウンによる装置の簡素
化、軽量化、低コスト化を実現できるので、その付加価
値として、車輌のスタイリング性の自由度を上げ、空力
特性を改善し、また電源エネルギの効率化を図り、燃費
の改善を果たす効果が期待できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、自動
車内に設置された電源と、該自動車内に分散配置された
複数の電源供給部とを単一の電源供給路を介して接続す
るとともに、前記各電源供給部に接続された複数の負荷
に前記電源からの電力を供給する自動車内電源供給制御
装置において、前記電源供給路の電流値を検出する電流
検出手段と、前記電源からの電力を消費する前記各負荷
の動作状況を認識する認識手段と、前記検出された前記
電源供給路の電流値に応じて、前記動作状況が認識され
た各負荷を動作制御する負荷制御手段と、前記電源供給
路における電源異常を検出して、前記電力供給を遮断す
る遮断手段とを備えたので、自動車内の電源線の削減及
び電源バスの電線サイズをダウンさせて、装置の簡素
化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

【００２９】請求項２では、請求項１の構成の他に、イ
ンテリジェント電源ボックスに、電源バスに接続される
バッテリの残存容量を検出する容量検出手段と、前記検
出した残存容量に応じて、バッテリへの充電タイミン
グ、充電パターンを制御する充電制御手段とを備えるの
で、バッテリの適正な充電制御を行うことができる。請
求項３では、各電源供給部は、接続された各負荷の動作
状況の情報を前記認識手段に出力するので、接続された
各負荷の動作状況の情報の一括管理を可能にする。

【００３０】請求項５では、電源供給路は、電源バスか
らなり、電源は、該電源バスの電圧を１２ボルト以上の
高電圧にするので、電源バスの電線サイズをさらにダウ
ンさせることができる。請求項６では、重量の重い電源
は、自動車の車室内のリア部に配置されるので、車輌全
体の重心をリア側に移すことができ、車輌のフロント部
のスタイリングの自由度が増し、より空力特性上有利な
形状にすることが可能となる。

【００３１】請求項７では、自動車内電源供給制御装置
は、電源供給路に接続されたオルタネータを有し、認識
手段で認識された各負荷の動作状況及び容量検出手段で
検出された残存容量によって認識した電源の充放電状況
に応じて、前記オルタネータの界磁電流又は回転数を制
御するオルタネータ制御手段を備えたので、オルタネー
タからは適正な発電量を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車内電源供給装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】図１に示したインテリジェント電源ボックスの
構成の一例を示すブロック図である。

【図３】同じく図１に示した電源バスの電流波形を示す
波形図である。

【図４】同じく図１に示したバス開閉器の構成の一例を
示すブロック図である。

【図５】同じく図１に示したオルタネータの発電電流特
性の一例を示す特性図である。

【図６】同じく図１に示した多重分散電源ボックスの構
成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】 １０ 自動車 １１ 電源バス １２ バッテリ １３ オルタネータ １４ インテリジェント電源ボックス １４ａ，１５ａ 電源回路 １４ｂ，１５ｂ 電源保護素子 １４ｃ，１５ｃ スイッチング素子 １４ｄ，１５ｄ 通信ＩＣ １４ｅ 電流検出器 １４ｆ ＣＰＵ １５ 多重分散電源ボックス １６ スタータ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車内に設置された電源と、該自動車
   内に分散配置された複数の電源供給部とを単一の電源供
   給路を介して接続するとともに、前記各電源供給部に接
   続された複数の負荷に前記電源からの電力を供給する自
   動車内電源供給制御装置において、 前記電源供給路の電流値を検出する電流検出手段と、 前記電源からの電力を消費する前記各負荷の動作状況を
   認識する認識手段と、 前記検出された前記電源供給路の電流値に応じて、前記
   動作状況が認識された各負荷を動作制御する負荷制御手
   段と、 前記電源供給路における電源異常を検出して、前記電力
   供給を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする自
   動車内電源供給制御装置。
2. 【請求項２】 自動車内に設置された電源と、該自動車
   内に分散配置された複数の電源供給部とを単一の電源供
   給路を介して接続するとともに、前記各電源供給部に接
   続された複数の負荷に前記電源からの電力を供給する自
   動車内電源供給制御装置において、 前記電源供給路の電流値を検出する電流検出手段と、 前記電源からの電力を消費する前記各負荷の動作状況を
   認識する認識手段と、 前記検出された前記電源供給路の電流値に応じて、前記
   動作状況が認識された各負荷を動作制御する負荷制御手
   段と、 前記電源供給路における電源異常を検出して、前記電力
   供給を遮断する遮断手段と前記電源供給路に接続される
   電源の残存容量を検出する容量検出手段と、 前記検出した残存容量に応じて、電源への充電タイミン
   グ、充電パターンを制御する充電制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする自動車内電源供給制御装置。
3. 【請求項３】 前記各電源供給部は、接続された各負荷
   の動作状況の情報を前記認識手段に出力することを特徴
   とする請求項１又は２に記載の自動車内電源供給制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記負荷制御手段は、前記電源供給路の
   電流値が所定値を越えないように、前記各負荷を動作制
   御することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車
   内電源供給制御装置。
5. 【請求項５】 前記電源供給路は、電源バスからなり、
   前記電源は、該電源バスの電圧を１２ボルト以上の高電
   圧にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動
   車内電源供給制御装置。
6. 【請求項６】 前記電源は、前記自動車の車室内のリア
   部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の自動車内電源供給制御装置。
7. 【請求項７】 前記自動車内電源供給制御装置は、前記
   電源供給路に接続されたオルタネータを有し、前記認識
   手段で認識された各負荷の動作状況及び前記容量検出手
   段で検出された残存容量によって認識した前記電源の充
   放電状況に応じて、前記オルタネータの界磁電流又は回
   転数を制御するオルタネータ制御手段を備えたことを特
   徴とする請求項２に記載の自動車内電源供給制御装置。