(57)【要約】【課題】小型・低コストの電源遮断装置を提供する。【解決手段】給電コイル５１Ａには、バッテリ２からの電源が供給されている。受電コイル５２Ａは、給電コイル５１Ａから非接触で電源供給され、負荷３に供給する。インバータ５１Ｃは、バッテリ２と負荷３との間に設けられ、バッテリ２からの電源を変換して給電コイル５１Ａに供給する。給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが、車両の衝突によって位置ズレして、バッテリ２から負荷３への電源供給が遮断されるように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、電力供給源から負荷又は二次バッテリへの電源供給を遮断する電源遮断装置であって、
前記電力供給源からの電源が供給される給電コイルと、
前記給電コイルから非接触で電源供給され、前記負荷又は前記二次バッテリに供給する受電コイルと、
前記電力供給源と前記給電コイルとの間に設けられ、前記電力供給源からの電源を変換して前記給電コイルに供給する電源変換手段と、を備え、
前記給電コイル及び前記受電コイルが、前記車両の衝突によって位置ズレして、前記電力供給源から前記負荷又は前記二次バッテリへの電源供給が遮断されるように設けられている
ことを特徴とする電源遮断装置。
【請求項２】
前記給電コイル及び前記受電コイルが、前記車両の前後方向及び左右方向の双方に対して斜めに傾いた方向に対向して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電源遮断装置。
【請求項３】
前記給電コイル及び前記受電コイルの前記車両の衝突による位置ズレを検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により位置ズレが検出されたとき、前記電源変換手段による変換を停止させる停止手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に係り、特に、車両に搭載された電源遮断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両には様々な負荷が配置され、これら負荷はバッテリから電源供給を受けて動作している。また、ハイブリッド自動車には、二次バッテリが搭載され、この二次バッテリはエンジン駆動により発電する発電機から電源供給を受けると、蓄電する。そこで、事故などの緊急事態が発生したときに、乗員の安全を確保するために、バッテリから負荷、発電機から二次バッテリへの電源供給を遮断する電源遮断装置を車内に設ける必要がある。
【０００３】
このような電源遮断装置として、例えば、バッテリと負荷との間の電源供給ラインにリレーを設け、衝突センサにより車両の衝突が検出されたときにリレーをオフするものが考えられている（例えば特許文献１）。なお、リレーは、電源分配ボックス内に実装されている。電源分配ボックスは、バッテリからの電源を分配するための分配回路を収容するボックスである。
【０００４】
しかしながら、車両に搭載されたバッテリや二次バッテリは高電圧、大電流であるため、リレーサイズが大きくなってしまい、結果的に電源分配ボックスが大きくなってしまう、という問題がある。また、上記衝突センサは車両の外周部に設置されることが多く、故障によるセンサ動作不良などの懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５９４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、小型・低コストの電源遮断装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、車両に搭載され、電力供給源から負荷又は二次バッテリへの電源供給を遮断する電源遮断装置であって、前記電力供給源からの電源が供給される給電コイルと、前記給電コイルから非接触で電源供給され、前記負荷又は前記二次バッテリに供給する受電コイルと、前記電力供給源と前記給電コイルとの間に設けられ、前記電力供給源からの電源を変換して前記給電コイルに供給する電源変換手段と、を備え、前記給電コイル及び前記受電コイルが、前記車両の衝突によって位置ズレして、前記電力供給源から前記負荷又は前記二次バッテリへの電源供給が遮断されるように設けられていることを特徴とする電源遮断装置に存する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記給電コイル及び前記受電コイルが、前記車両の前後方向及び左右方向の双方に対して斜めに傾いた方向に対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電源遮断装置に存する。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記給電コイル及び前記受電コイルの前記車両の衝突による位置ズレを検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により位置ズレが検出されたとき、前記電源変換手段による変換を停止させる停止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源遮断装置に存する。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、給電コイル及び受電コイルが、車両の衝突によって位置ズレして、電力供給源から負荷又は二次バッテリへの電源供給が遮断されるように設けられている。このため、リレーや衝突センサを設けることなく、車両の衝突時に電源を遮断することができ、小型・低コストの電源遮断装置を提供することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、給電コイル及び受電コイルが、車両の前後方向及び左右方向に対して斜めに傾いた方向に対向して配置される。このため、車両の前後方向及び左右方向の双方の衝突に応じて給電コイル及び受電コイルが位置ズレして電源を遮断することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、車両が衝突したとき、給電コイルよりも電力供給源側にある電源変換手段を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における本発明の電源遮断装置を組み込んだ低圧系電源装置を示す回路図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示す給電側コネクタ及び受電側コネクタの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図である。
【図３】第２実施形態における本発明の電源遮断装置を組み込んだ高圧系電源装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における本発明の電源遮断装置を組み込んだ低圧系電源装置について図１及び図２を参照して説明する。図１に示す低圧系電源装置１は、車両に搭載された低圧のバッテリ２（＝電力供給源）から負荷３への電源供給を行う装置である。
【００１５】
同図に示すように、低圧系電源装置１は、車両に搭載された低圧のバッテリ２と、バッテリ２からの電源供給を受けて動作する複数の負荷３と、バッテリ２からの電源を複数の負荷３に分配するための電源分配ボックス４と、車両の衝突時にバッテリ２から負荷３への電源供給を遮断する電源遮断装置５と、を備えている。
【００１６】
上記バッテリ２は、例えばエンジンルームに配置された１２Ｖバッテリである。負荷３は、ランプやモータ、ＥＣＵなどであり、車内の各部に配置されている。電源分配ボックス４も、例えばエンジンルームに配置され、バッテリ２からの電源を複数に分岐する分岐回路４１や、分岐回路４１により分岐したラインにそれぞれ設けたヒューズ４２などを収容している。
【００１７】
電源遮断装置５は、バッテリ２と負荷３との電源ライン上の電源分配ボックス４よりもバッテリ２側に設けられている。電源遮断装置５は、バッテリ２側に設けられた給電コネクタ５１と、負荷３側に設けられた受電コネクタ５２と、を備えている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、給電コネクタ５１は、バッテリ２に接続されたワイヤハーネスＬ１の端部に設けられている。この給電コネクタ５１は、給電コイル５１Ａと、給電コンデンサ５１Ｂと、インバータ５１Ｃと、反射電力検出部５１Ｄ（＝位置検出手段、停止手段）と、これら給電コイル５１Ａ、給電コンデンサ５１Ｂ、インバータ５１Ｃ及び反射電力検出部５１Ｄを収容する樹脂製の給電ハウジング５１Ｅと、を備えている。
【００１９】
上記給電コイル５１Ａは、バッテリ２からの電源が供給され、例えば、導線をスパイラル状又は螺旋状に巻いて構成されている。給電コンデンサ５１Ｂは、共振周波数調整用のコンデンサであり、給電コイル５１Ａに並列に接続され、給電コイル５１Ａと共に共振回路を形成している。本実施形態では、給電コンデンサ５１Ｂは、給電コイル５１Ａと並列接続しているが、直列接続するようにしてもよい。
【００２０】
インバータ５１Ｃは、バッテリ２からの直流電源を交流電源に変換して給電コイル５１Ａに供給する。反射電力検出部５１Ｄは、サーキュレータなどから構成され、インバータ５１Ｃが供給した電力のうち給電コイル５１Ａで反射して戻ってきた反射電力量を検出し、反射電力量が多いとき給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出して、インバータ５１Ｃの動作を停止させる。
【００２１】
また、受電コネクタ５２は、電源分配ボックス４に接続されたワイヤハーネスＬ２の端部に設けられている。この受電コネクタ５２は、受電コイル５２Ａと、受電コンデンサ５２Ｂと、コンバータ５２Ｃと、これら受電コイル５２Ａ、受電コンデンサ５２Ｂ及びコンバータ５２Ｃを収容する樹脂製の受電ハウジング５２Ｄと、を備えている。上記受電コイル５２Ａは、給電コイル５１Ａから非接触で電源供給され、例えば、給電コイル５１Ａと同じ大きさ、同じ形状に設けられ、導線をスパイラス状又は螺旋状に巻いて構成されている。
【００２２】
受電コンデンサ５２Ｂは、共振周波数調整用のコンデンサであり、受電コイル５２Ａと並列に接続され、受電コイル５２Ａと共に共振回路を形成している。本実施形態では、受電コンデンサ５２Ｂは、受電コイル５２Ａと並列接続しているが、直列接続するようにしてもよい。上記給電コンデンサ５１Ｂ及び受電コンデンサ５２Ｂは、給電コイル５１Ａ及び給電コンデンサ５１Ｂから成る共振回路の共振周波数と、受電コイル５２Ａ及び受電コンデンサ５２Ｂから成る共振回路の共振周波数と、インバータ５１Ｃが生成する交流電源の周波数と、が一致するようにそのキャパシタンスが調整されている。コンバータ５２Ｃは、受電コイル５２Ａが受電した交流を直流に変換して、負荷３に供給する。
【００２３】
上述した給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、図２に示すように、例えば直方体状に設けられ、エンジンルームに水平に配置された支持台６上に配置されている。このとき、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、ワイヤハーネスＬ１及びＬ２と逆側の面が接触するように、互いに対向して配置されている。図２に示す位置に給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄが配置されると、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが同軸上に離間して配置される。
【００２４】
この状態で、給電コイル５１Ａ側と受電コイル５２Ａ側とのインピーダンスが整合し、インバータ５１Ｃからの交流を給電コイル５１Ａに供給すると、給電コイル５１Ａ及び給電コンデンサ５１Ｂからなる共振回路と受電コイル５２Ａ及び受電コンデンサ５２Ｂから成る共振回路と共振して、受電コイル５２Ａが高周波電力を非接触で受電し、負荷３に電源が供給される。
【００２５】
また、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、図２（Ｂ）に示すように、車両の前後方向Ｙ１及び左右方向Ｙ２の双方に対して斜めに傾いた方向に対向して配置されている。これにより、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａも、車両の前後方向Ｙ１及び左右方向Ｙ２の双方に対して斜めに傾いた方向に対向して配置される。
【００２６】
上記給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、支持台６に固定されていない。また、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、互いに係止もされていない。車両が停止・発進、カーブを走行して給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｅに慣性力が加わっても、通常走行で生じる程度の慣性力であれば、支持台６と給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄとの間の静摩擦により、図２に示す位置を保っている。一方、車両が衝突して給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｅに大きな衝撃（慣性力）が加えられると、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄが、位置ズレし、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが位置ズレする。これにより、給電コイル５１Ａ側と受電コイル５２Ａ側とのインピーダンスが不整合となり、両コイル５１Ａ及び５１Ｂ間での非接触給電ができなくなり、負荷３に供給される電源が遮断される。
【００２７】
次に、上述した構成の電源遮断装置５の動作について説明する。上述したように通常時は、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、図２に示すように、対向して配置され、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａも同軸上に対向して配置される。これにより、給電コイル５１Ａから受電コイル５２Ａに非接触で効率よく電力が給電され、負荷３に電源が供給される。また、この状態では、インバータ５１Ｃからの交流電源が給電コイル５１Ａで反射されることがなく、反射電力検出部５１Ｄで検出される反射量は少ない。このため、反射電力検出部５１Ｄは、車両の衝突がなく、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレがない、と判断する。
【００２８】
一方、車両が衝突して、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄの位置ズレが発生すると、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａも位置ズレ（軸ズレ）する。このため、給電コイル５１Ａ側と受電コイル５２Ａ側とのインピーダンスが整合せずに、インバータ５１Ｃからの交流電源は給電コイル５１Ａで反射され、受電コイル５２Ａに受電できなくなる。また、この状態では、上述したようにインバータ５１Ｃからの交流電源が給電コイル５１Ａで反射されてしまうため、反射電力検出部５１Ｄで検出される反射量は増加する。このため、反射電力検出部５１Ｄは、車両の衝突が生じ、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出し、インバータ５１Ｃを停止させる。
【００２９】
上述した実施形態によれば、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが、車両の衝突によって位置ズレして、バッテリ２から負荷３への電源供給が遮断されるように設けられている。このため、リレーや衝突センサを設けることなく、車両の衝突時に電源を遮断することができ、小型・低コストの電源遮断装置５を提供することができる。
【００３０】
また、上述した実施形態によれば、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが、車両の前後方向Ｙ１及び左右方向Ｙ２に対して斜めに傾いた方向に対向して配置される。このため、車両の前後方向Ｙ１及び左右方向Ｙ２の双方の衝突に応じて給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが位置ズレして電源を遮断することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態によれば、反射電力検出部５１Ｄが、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出したとき、インバータ５１Ｃを停止させるので、車両が衝突したとき、給電コイル５１Ａよりもバッテリ２側にあるインバータ５１Ｃを停止させることができる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、電源遮断装置５は、バッテリ２から負荷３への電源を供給する低圧系電源装置１に組み込まれていたが、第２実施形態では、図３に示すように、車両に搭載された発電機１１から二次バッテリ１２への電源を供給する高圧系電源装置１０に組み込まれている。図３において、第１実施形態で説明した図１に示す装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、高圧系電源装置１０は、エンジン駆動により交流電力を発電する発電機１１と、発電機１１が発電した電源を蓄電する二次バッテリ１２と、発電機１１からの交流電力を後述する電源遮断装置５に適した交流電力に変換するコンバータ１３（＝電源変換手段）と、発電機１１からの交流電力を直流に変換して、二次バッテリ１２に供給するコンバータ１４と、発電機１１から二次電池への電源供給を遮断する電源遮断装置５と、を備えている。
【００３４】
電源遮断装置５は、発電機１１と二次バッテリ１２との電源ライン上のコンバータ１３とコンバータ１４との間に設けられている。電源遮断装置５は、第１実施形態と同様に、発電機１１側に設けられた給電コネクタ５１と、二次バッテリ１２側に設けられた受電コネクタ５２と、を備えている。
【００３５】
図３に示すように、給電コネクタ５１は、コンバータ１３に接続されたワイヤハーネスＬ１の端部に設けられている。この給電コネクタ５１は、給電コイル５１Ａと、反射電力検出部５１Ｄと、これら給電コイル５１Ａ及び反射電力検出部５１Ｄを収容する樹脂製の給電ハウジング５１Ｅと、を備えている。
【００３６】
また、受電コネクタ５２は、二次バッテリ１２に接続されたワイヤハーネスＬ２の端部に設けられている。この受電コネクタ５２は、受電コイル５２Ａと、受電コンデンサ５２Ｂと、これら受電コイル５２Ａ及び受電コンデンサ５２Ｂを収容する樹脂製の受電ハウジング５２Ｄと、を備えている。
【００３７】
これら給電コネクタ５１及び受電コネクタ５２は、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄ内にコンバータ１３、１４が内蔵されていない点が第１実施形態と異なるだけで、その他の点については第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３８】
この場合も、上述したように通常時は、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄは、図２に示すように、対向して配置され、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａも同軸上に対向して配置される。これにより、給電コイル５１Ａから受電コイル５２Ａに非接触で効率よく電力が給電され、二次バッテリ１２に蓄電される。
【００３９】
一方、車両が衝突して、給電ハウジング５１Ｅ及び受電ハウジング５２Ｄの位置ズレが発生すると、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａも位置ズレ（軸ズレ）する。このため、受電コイル５２Ａでは給電コイル５１Ａからの電源を受電できなくなる。また、反射電力検出部５１Ｄは、車両の衝突が生じ、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出し、コンバータ１３を停止させる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが、車両の前後方向Ｙ１及び左右方向Ｙ２の双方に対して斜めに傾いた方向に対向して配置されていたが、これに限ったものではない。給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａとしては、前後方向Ｙ１に対向していてもよいし、左右方向Ｙ２に対向していてもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態では、反射電力検出部５１Ｄにより給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出していたが、これに限ったものではない。例えば、給電コネクタ５１及び受電コネクタ５２とは別に設けた赤外線センサなどにより給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出するようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した実施形態では、反射電力検出部５１Ｄにより給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの位置ズレを検出したときインバータ５１Ｃやコンバータ１３を停止させていたが、これに限ったものではない。反射電力検出部５１Ｄを設けずに、車両の衝突時にインバータ５１Ｃやコンバータ１３を停止させる構成としなくてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、通常時は、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａが同軸上に配置され、効率よく非接触給電できるようになっていたが、これに限ったものではない。給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの配置としては、非接触給電できるように配置されていればよく、給電コイル５１Ａ及び受電コイル５２Ａの中心軸が互いに平行になるように配置してもよい。
【００４４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４５】
２  バッテリ（電力供給源）
３  負荷
５  電源遮断装置
１１  発電機（電力供給源）
１２  二次バッテリ
５１Ａ  給電コイル
５１Ｃ  インバータ（電源変換手段）
５１Ｄ  反射電力検出部（位置検出手段、停止手段）
５２Ａ  受電コイル
Ｙ１  前後方向
Ｙ２  左右方向
【図１】
2015136200.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015136200.tif 000005