(57)【要約】【課題】機能系負荷の動作に拘わらず制御系負荷に安定的に電源供給を行うこと。【解決手段】  ブロワモータ２１等の機能系負荷２０と、この機能系負荷２０を制御する制御系負荷３０とを有する空調装置１０と、機能系負荷２０に対して電源供給を行うものであって、車載エンジンの動力を用いて発電するオルタネータ４０と、オルタネータ４０とは独立しており、制御系負荷３０に対して電源供給を行う車載バッテリ５０とを備えた。【選択図】図１
2008081039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器からなる機能系負荷と、前記機能系負荷を制御する制御系負荷とを有する車載装置と、
前記機能系負荷に対して電源供給を行うものであって、車載エンジンの動力を用いて発電するオルタネータと、
前記オルタネータとは独立しており、前記制御系負荷に対して電源供給を行う車載バッテリとを備えたことを特徴とする車載システム。
【請求項２】
前記車載装置は、車室内を空調する空調装置であり、
前記機能系負荷として、前記車室内に空調空気を吹き出す送風機を有し、
前記制御系負荷として、開閉動作により前記送風機への電源供給状態を切替える第１のスイッチング手段と、前記第１のスイッチング手段を開閉制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の車載システム。
【請求項３】
前記車載バッテリに接続されており、操作者の切替え操作によりスイッチング状態が切り換えられる第２のスイッチング手段を有し、
前記制御手段は、前記第２のスイッチング手段とともに前記車載バッテリに共通接続されており、前記第２のスイッチング手段のスイッチング状態に従って前記第１のスイッチング手段を開閉制御することを特徴とする請求項２に記載の車載システム。
【請求項４】
前記車載バッテリに接続されており、操作者の切替え操作によりスイッチング状態が切り換えられる第２のスイッチング手段を有し、
前記制御手段は、前記第２のスイッチング手段を介して前記車載バッテリに接続されており、前記第２のスイッチング手段のスイッチング状態に従って前記第１のスイッチング手段を開閉制御することを特徴とする請求項２に記載の車載システム。
【請求項５】
前記オルタネータには、平滑コンデンサが並列接続されていることを特徴とする請求項１から請求４のいずれかに記載の車載システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能系負荷と制御系負荷とを有する車載装置と、車載装置の各負荷に電源供給を行うための電源とを備えた車載システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車載システムとして、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。これは、空調装置を構成する送風ファン等の高電圧負荷（機能系負荷）と、同じく空調装置を構成し、高電圧負荷を制御するエアコンＥＣＵ等の低電圧負荷（制御系負荷）とが共通の電源であるオルタネータから電源供給を受ける構成である。
【０００３】
このような構成では、各負荷に対して共通の電源で電源供給を行うことができるため、電源の構成を簡略化しやすくなり、車載スペースに制限がある場合には好適な構成である。
【特許文献１】特開２００１−２１１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、オルタネータは、車載エンジンの動力（回転）を利用して発電するため、エンジン回転数が低いときには、負荷に対する発電量が不足しがちとなる。オルタネータの発電量が少ないときに、機能系負荷を始動させると電圧降下が大きくなるため制御系負荷に対する動作保障電圧が得られなくなることがある。
【０００５】
制御系負荷に対する動作保障電圧が得られなくなると、制御系負荷の動作が不安定となって機能系負荷を正常に制御できなくなる結果、機能系負荷が誤作動を起こすことが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機能系負荷の動作に拘わらず制御系負荷に安定的に電源供給を行うことができる車載システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、電気機器からなる機能系負荷と、機能系負荷を制御する制御系負荷とを有する車載装置と、機能系負荷に対して電源供給を行うものであって、車載エンジンの動力を用いて発電するオルタネータと、オルタネータとは独立しており、制御系負荷に対して電源供給を行う車載バッテリとを備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１の発明では、制御系負荷及び機能系負荷のそれぞれは、互いに独立した電源から電源供給を受けるように構成している。従って、制御系負荷は、オルタネータの発電量が少ないときに機能系負荷が始動することに起因する電源電圧の電圧降下の影響を受けることがない。このため、機能系負荷の動作に拘わらず制御系負荷は正常に動作し続けるため、機能系負荷を正常に制御でき、機能系負荷の誤作動を防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明では車載装置は、車室内を空調する空調装置であり、機能系負荷として、車室内に空調空気を吹き出す送風機を有し、制御系負荷として、開閉動作により送風機への電源供給状態を切替える第１のスイッチング手段と、第１のスイッチング手段を開閉制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明構成は、請求項２に記載のように、空調装置に適用することができる。空調装置の機能系負荷としては、車室内に空調空気を吹き出すための送風機があり、この送風機の始動時には電源電圧が低下し易い。このため、機能系負荷と制御系負荷との電源を共通化した場合には、機能系負荷の始動による電源電圧の低下により、制御系負荷である制御手段及び第１のスイッチング手段に対して満足な電源電圧を提供することができなくなり、例えば、第１のスイッチング手段のチャタリングによって送風機の動作が不安定となる。
【００１１】
本発明構成では、上述したように機能系負荷及び制御系負荷のそれぞれが、互いに独立した電源から電源供給を受ける構成としたことで、制御手段及び第１のスイッチング手段は送風機の始動に拘わらず安定的に電源供給を受けることができる。このため、第１のスイッチング手段のチャタリング等が防止され、送風機を正常に作動させることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、車載バッテリに接続されており、操作者の切替え操作によりスイッチング状態が切り換えられる第２のスイッチング手段を有し、制御手段は、第２のスイッチング手段とともに車載バッテリに共通接続されており、第２のスイッチング手段のスイッチング状態に従って第１のスイッチング手段を開閉制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明では、車載バッテリに接続されており、操作者の切替え操作によりスイッチング状態が切り換えられる第２のスイッチング手段を有し、制御手段は、第２のスイッチング手段を介して車載バッテリに接続されており、第２のスイッチング手段のスイッチング状態に従って第１のスイッチング手段を開閉制御することを特徴としている。
【００１４】
請求項３及び請求項４の発明では、操作者による第２のスイッチング手段の切り替えに基づいて制御手段が第１のスイッチング手段を開閉制御し、機能系負荷の駆動制御を行う構成である。この場合、請求項３に記載のように、第２のスイッチング手段の切り替えとは独立して制御手段へ電源供給を行う構成と、請求項４に記載のように第２のスイッチング手段の切替えと制御手段への電源供給とを連動して行う構成とがある。
【００１５】
本発明では、各負荷のそれぞれが、互いに独立した電源から電源供給を受けているため、機能系負荷の停止時に発生するサージ電圧（ロードダンプ電圧）が制御系負荷に侵入することがない。従って、請求項３に記載したように、車載バッテリから直接電源供給を受けることができるため、制御手段の機能を種々発展させたい場合には好適な構成である。
【００１６】
また、請求項４の発明では、第２のスイッチング手段を介して電源供給を受ける構成であるため、制御手段は電源供給を受けたことをもって第２のスイッチング手段が切替えられたことが判る。従って、第２のスイッチング手段のスイッチング状態を検出するためだけの機能を省略でき、構成を簡素化できる。
【００１７】
請求項５の発明では、オルタネータには、平滑コンデンサが並列接続されていることを特徴としている。請求項５の発明によれば、オルタネータから発せられるノイズを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る車載システムの実施形態について図１または図２を参照して説明する。本実施形態の車載システム１は、バス用の空調装置１０（車載装置）を構成する機能系負荷２０及び制御系負荷３０のそれぞれに対して、互いに独立した電源により電源供給を行なうようにしている。
【００１９】
図１に車載システム１の回路構成を示す。電源として、車載エンジンの動力を利用して発電するオルタネータ４０と、車載バッテリ５０との２つを備える。これらオルタネータ４０と車載バッテリ５０とは、互いに独立した電源であり、その出力電圧は共に２４Ｖとされている。
【００２０】
空調装置１０は、電気機器からなる機能系負荷２０と、この機能系負荷２０を制御する制御系負荷３０とを有している。本実施形態では、機能系負荷２０としてブロワモータ２１（送風機）を有しており、制御系負荷３０としてブロワモータ２１への電源供給状態を切替えるためのリレー３１（第１のスイッチング手段）及びリレー３１を開閉するエアコンＥＣＵ３２（制御手段）とを有している。
【００２１】
そして、オルタネータ４０には機能系負荷２０が接続されているとともに、車載バッテリ５０には制御系負荷３０が接続されている。具体的には、オルタネータ４０に、ブロワモータ２１がリレー３１を構成するリレースイッチ３１Ｓを介して接続されている。また、オルタネータ４０には、オルタネータ４０の出力電圧に重畳したリップルを除去するための平滑コンデンサ４１（電解コンデンサ）が並列接続されている。
【００２２】
車載バッテリ５０には、ブロワスイッチ３３（第２のスイッチング手段）を介してリレー３１を構成するリレーコイル３１Ｃ及びエアコンＥＣＵ３２が接続されている。ブロワスイッチ３３は、車室内のコントロールパネルに備えられ、乗員の操作によりスイッチング状態が切り換えられるようになっている。
【００２３】
エアコンＥＣＵ３２には、ブロワスイッチ３３のスイッチング状態を検出する検出ポート３２Ａと、リレーコイル３１Ｃの通電状態を切替える制御ポート３２Ｂとを備えている。検出ポート３２Ａは、ブロワスイッチ３３を介して車載バッテリ５０に接続されている。従って、ブロワスイッチ３３がオンされたときに、車載バッテリ５０からの電源供給が行われ、エアコンＥＣＵ３２が作動する。このため、検出ポートは、ブロワスイッチ３３のスイッチング状態検出のほかに、電源供給を受けるための電源ポートしての機能も有している。
【００２４】
また、制御ポート３２Ｂには、リレーコイル３１Ｃが接続されており、その通電状態を切替える。具体的には、ブロワスイッチ３３がオンされたときに、リレーコイル３１Ｃへ通電し、ブロワスイッチ３３がオフされたときにリレーコイル３１Ｃへの通電を遮断する。
【００２５】
リレー３１は、リレーコイル３１Ｃ及び常開接点のリレースイッチ３１Ｓから構成されており、上述したように、リレーコイル３１Ｃは車載バッテリ５０に接続され、リレースイッチ３１Ｓはオルタネータ４０に接続されている。従って、リレーコイル３１Ｃへ通電されたときに、リレースイッチ３１Ｓが閉じるようになっている。
【００２６】
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。イグニッションスイッチがオンされると、車載エンジンが始動し、車載エンジンの始動に伴ってオルタネータ４０が起動して発電する。尚、エンジン始動の際には、このエンジンを始動するためのスタータモータに対して車載バッテリ５０からの電源が供給されるようになっている。
【００２７】
オルタネータ４０の発電量は、車載エンジンの回転数に連動しており、アイドル時等のエンジン回転数が低いときにはその出力電圧が低く、エンジン回転数が所定の回転数以上となると、その出力電圧が所定電圧（２４Ｖ）に到達する。
【００２８】
一方、ブロワスイッチ３３が乗員によってオンされているときには、車載バッテリ５０からエアコンＥＣＵ３２に対して電源供給がなされる。エアコンＥＣＵ３２は、ブロワスイッチ３３がオンされて車載バッテリ５０からの電源供給を受けたことを条件として、リレーコイル３１Ｃへ通電する。リレーコイル３１Ｃに通電されることで、リレースイッチ３１Ｓが閉じられ、ブロワモータ２１に対してオルタネータ４０から電源供給がなされる。ブロワモータ２１の始動時には、負荷変動によりオルタネータ４０の出力電圧が低下し、ブロワモータ２１始動後は所定電圧（２４Ｖ）に回復する。
【００２９】
エアコンＥＣＵ３２は、オルタネータ４０とは独立した車載バッテリ５０からの電源供給を受けているため、オルタネータ４０の出力電圧が低いときにブロワモータ２１が始動されることによる出力電圧の過剰降下の影響を受けることがなく、エアコンＥＣＵ３２に供給される電圧は常に動作保障電圧を維持したものとなる。従って、ブロワモータ２１の始動に拘わらず、エアコンＥＣＵ３２は安定的に動作すると共に、リレーコイル３１Ｃにもリレースイッチ３１Ｓを閉じるために必要な接点維持電圧が保持される。
【００３０】
従来構成では、機能系負荷及び制御系負荷は、共通の電源であるオルタネータから電源供給を受ける構成とされていたため、以下のような問題が発生していた。即ち、オルタネータ起動時やエンジンアイドル状態等のオルタネータ出力電圧が低いときにブロワモータを始動させると、ブロワモータの始動に起因してオルタネータの出力電圧がエアコンＥＣＵの動作保障電圧あるいはリレーコイルの接点維持電圧を下回る電圧まで低下することがある。この結果、リレースイッチのチャタリングが発生することでブロワモータが誤作動を起こすことがある。
【００３１】
また、ブロワスイッチをオフしたときに、オルタネータの負荷が急激に低下することに起因するサージ電圧（ロードダンプ電圧）が発生し、このロードダンプ電圧が制御系負荷に印加され、制御系負荷に悪影響を及ぼすことがある。
【００３２】
図２にはオルタネータの出力電圧波形を示している。これは、出力１５０Ｗのブロワモータ１２機をオルタネータ回転数７０００（ｒｐｍ）で運転したときの出力電圧波形である。この出力電圧波形よると、ブロワスイッチオフ前では、出力電圧は略２４Ｖである。一方、ブロワスイッチをオフした直後には、負荷低減によってその出力電圧が８３．９Ｖにまで上昇しており、ロードダンプ電圧の発生が確認できる。従来構成では、制御系負荷もオルタネータから電源供給を受ける構成であるため、このロードダンプ電圧が制御系負荷に印加されてしまう。
【００３３】
これに対して、本実施形態構成では、機能系負荷２０及び制御系負荷３０は、互いに独立した電源４０，５０から電源供給を受ける構成としているため、リレーコイル３１Ｃ及びエアコンＥＣＵ３２はブロワモータ２１の始動に拘わらず安定的に電源供給を受けることができる。このため、ブロワモータ２１の始動時にリレースイッチ３１Ｓがチャタリングを起こすことが防止され、ブロワモータ２１を正常に制御することができる。
【００３４】
また、各負荷２０，３０のそれぞれは、互いに独立した電源４０，５０から電源供給を受けているため、ブロワモータ２１の停止時に発生するロードダンプ電圧が制御系負荷３０に侵入することがないため、制御系負荷３０に対する過電圧の影響を回避できる。
【００３５】
このように、本実施形態では、機能系負荷２０及び制御系負荷３０のそれぞれは、互いに独立した電源４０，５０から電源供給を受けるように構成している。従って、制御系負荷３０は、オルタネータ４０の発電量が少ないときに機能系負荷２０が始動することに起因する電圧低下の影響を受けることがない。このため、機能系負荷２０の動作に拘わらず制御系負荷３０は正常に動作し続けるため、機能系負荷３０を正常に制御でき、機能系負荷２０の誤作動を防止することができる。
【００３６】
また、エアコンＥＣＵ３２は、ブロワスイッチ３３を介して車載バッテリ５０からの電源供給を受ける構成であるため、エアコンＥＣＵ３２は車載バッテリ５０からの電源供給を受けたことをもってブロワスイッチ３３がオンされたことが判る。従って、ブロワスイッチ３３のスイッチング状態を検出するためだけの機能を省略し、構成を簡易化できる。
【００３７】
また、オルタネータ４０には、平滑コンデンサ４１が並列接続されているため、オルタネータ４０から発せられるノイズを除去することができる。このため、ブロワモータ２１の電圧変動に伴う回転数変動が防止され、ブロワモータ３３の機械的疲労を抑えることができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図３を参照して説明する。本実施形態は、リレーコイル３１Ｃ及びエアコンＥＣＵ３２が、ブロワスイッチ３３とともに車載バッテリ５０に共通接続された構成である。
【００３９】
このような構成とした場合、エアコンＥＣＵ３２には、ブロワスイッチ３３のスイッチング状態を検出する検出ポート３２Ａ，リレーコイル３１Ｃへの通電を切替える制御ポート３２Ｂ、車載バッテリ５０からの電源供給を受ける電源ポート３２Ｃの３つのポートを備える。
【００４０】
上述したように、本実施形態では、各負荷２０，３０のそれぞれは、互いに独立した電源から電源供給を受けているため、ブロワモータ３３の停止時に発生するロードダンプ電圧が制御系負荷３０に侵入することがない。従って、直接電源供給を受けることができるため、エアコンＥＣＵ３２の機能を種々発展させたい場合には好適な構成である。
【００４１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４２】
上記実施形態では、車載装置としてバス用の空調装置の構成を示したが、車両に搭載されている他の装置に本発明を適用することもできる。
【００４３】
また、上記実施形態では、第１のスイッチング手段として、リレー３０を用いた構成を示したが、例えば、バイポーラトランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチを用いた構成であってもよい。この場合、半導体スイッチの出力端子をオルタネータ４０及びブロワモータ２１にそれぞれ接続し、入力端子にエアコンＥＣＵ３２からの制御信号を入力するように構成することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、オルタネータ４０に平滑コンデンサ４１を並列接続した構成を示したが、この平滑コンデンサ４１を省略した構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施形態に係る車載システムの全体構成を示した回路図である。
【図２】オルタネータの出力電圧波形を示したグラフである。
【図３】第２の実施形態に係る車載システムの全体構成を示した回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…車載システム
１０…空調装置
２０…機能系負荷
２１…ブロワモータ
３０…制御系負荷
３１…リレー（第１のスイッチング手段）
３１Ｃ…リレーコイル
３１Ｓ…リレースイッチ
３２…エアコンＥＣＵ
３３…ブロワスイッチ（第２のスイッチング手段）
４０…オルタネータ
５０…車載バッテリ
【図１】
2008081039.tif 000003
【図２】
2008081039.tif 000004
【図３】
2008081039.tif 000005