(57)【要約】【課題】車載電源から電圧変換器を介して低電圧用負荷へ給電が行われる回路において、正常時は電圧変換器の安定した運転を確保しながら、電圧変換器の故障時に迅速な対応措置を行って給電を持続すること。【解決手段】オルタネータ１０等の車載電源から複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８を介して車載負荷に給電が行われる回路において、各コンバータ１６〜１８の出力側回路同士の間に開閉スイッチ２２，２４を介設して正常時は各開閉スイッチ２２，２４を開いておく。コントロールユニット２６により各コンバータ１６〜１８の故障の有無を監視し、いずれかの故障を判定したときにその出力側回路に対して他のコンバータから電力が供給されるように適当な開閉スイッチ２２，２４を閉じる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の車載用電源に複数の電圧変換器の入力側がそれぞれ相互並列に接続され、各電圧変換器の出力側にそれぞれ当該電圧変換器に対応する車載負荷が接続され、前記車載用電源から前記各電圧変換器を通じて前記各車載負荷に電力が供給される車両の給電回路であって、特定の電圧変換器の出力側回路同士の間に介設され、これらの出力側回路同士を通電させる閉状態と当該出力側回路同士を遮断する開状態とに切換えられる回路切換手段と、各電圧変換器について当該電圧変換器からこれに対応する車載負荷への給電が不能となる故障の有無を監視し、当該故障が生じていないと判定したときは前記回路切換手段を開状態にし、いずれかの電圧変換器に当該故障が生じたと判定したときにはその出力側回路に対して他の電圧変換器から電力が供給されるように適当な回路切換手段を開状態から閉状態に切換える切換制御手段とを備えたことを特徴とする車両の給電回路。
【請求項２】
請求項１記載の車両の給電回路において、前記切換制御手段は、各電圧変換器に駆動指令信号を入力してその駆動状態を制御する駆動制御手段と、いずれかの電圧変換器に前記駆動指令信号が出力されたにもかかわらずその電圧変換器の出力電流が検出されないときに当該電圧変換器を故障と判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする車両の給電回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両に搭載される電源（オルタネータやバッテリー）から電装品等の車載負荷に対して適正な電圧で電力を供給するための給電回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両装備の電子化は目覚ましく、車両に搭載される電気負荷も多様化している。例えばステアリング装置やブレーキ装置をはじめとするアクチュエータ類の電動化も検討が進められている。しかし、かかる車載アクチュエータは使用電圧が高いため、現行の低電圧電源では対応が困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１には、従来の低電圧電源よりも出力電圧の高い高電圧電源（例えば３６Ｖ電源）及び電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータを用いて高電圧用負荷と低電圧用負荷の双方に給電を行うことを可能にした回路が開示されている。この回路では、高電圧用負荷に対しては前記高電圧電源から直接給電が行われる一方、低電圧用負荷に対しては前記高電圧電源の出力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータで一旦降圧されてから供給される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４５３３３号公報（第２頁，図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記給電回路において、車載電源から低電圧用負荷への給電は必ず電圧変換器を経由するので、当該電圧変換器に故障（特に出力側回路への出力が不能となる故障）が生ずると、各低電圧用負荷に対する給電に一斉に支障が生じることになる。従って、このような故障が発生したときの迅速な対応措置が大きな課題となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、複数の電圧変換器を並列に配置し、これらの電圧変換器から各車載負荷へ給電が行われるようにすることが考えられる。この構成によれば、電圧変換器１個あたりの負荷を削減でき、その小型が図れるとともに、いずれかの電圧変換器が故障しても他の電圧変換器によって給電を持続することができる。
【０００７】
しかしながら、各車載負荷に複数の電圧変換器を接続した構成では、電圧変換器相互の負荷率のバランスが制御しにくく、各電圧変換器を適正な負荷率（＝実際の負荷／電圧変換器の定格負荷）にて安定した状態で駆動を続けることは非常に困難となる。
【０００８】
本発明は、このような背景からなされたものであり、共通の車載用電源に複数の電圧変換器の入力側がそれぞれ相互並列に接続され、各電圧変換器の出力側にそれぞれ当該電圧変換器に対応する車載負荷が接続され、前記車載用電源から前記各電圧変換器を通じて前記各車載負荷に電力が供給される車両の給電回路であって、特定の電圧変換器の出力側回路同士の間に介設され、これらの出力側回路同士を通電させる閉状態と当該出力側回路同士を遮断する開状態とに切換えられる回路切換手段と、各電圧変換器について当該電圧変換器からこれに対応する車載負荷への給電が不能となる故障の有無を監視し、当該故障が生じていないと判定したときは前記回路切換手段を開状態にし、いずれかの電圧変換器に当該故障が生じたと判定したときにはその出力側回路に対して他の電圧変換器から電力が供給されるように適当な回路切換手段を開状態から閉状態に切換える切換制御手段とを備えたものである。
【０００９】
この回路によれば、各電圧変換器が正常な状態では、回路切換手段が開状態にあって各電圧変換器の出力側回路が相互遮断されているため、各電圧変換器を安定した状態で駆動しながら、当該電圧変換器を通じてこれに対応する車載負荷へ給電を行うことができる。
【００１０】
一方、いずれかの電圧変換器が故障してその出力側回路に接続された車載負荷への給電が不能となった場合には、緊急措置として適当な回路切換手段がそれまでの開位置から閉位置に切換えられることにより、故障した電圧変換器とは別の電圧変換器から前記車載負荷への給電が続行されることになる。従って、一部の電圧変換器の故障にかかわらず必要な車載負荷への給電を持続することができる。
【００１１】
より具体的に、前記切換制御手段としては、各電圧変換器に駆動指令信号を入力してその駆動状態を制御する駆動制御手段と、いずれかの電圧変換器に前記駆動指令信号が出力されたにもかかわらずその電圧変換器の出力電流が検出されないときに当該電圧変換器を故障と判定する故障判定手段とを備えたものが、好適である。この構成によれば、電圧変換器の駆動を制御するための駆動指令信号を利用することにより、各電圧変換器の出力電流を監視するだけの簡単な構成で各電圧変換器の故障の有無を判定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す回路は、車載用電源であるオルタネータ１０及び高電圧バッテリー１２と、複数（図では３つ）の電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８とを備えている。
【００１３】
オルタネータ１０は、エンジン動力を利用して交流電圧を生成する交流発電機と、その出力電圧を直流電圧に変換する整流回路とを具備し、この整流回路から高電圧（例えば４２Ｖ電圧）の直流電力を出力する。その電力は、そのまま高電圧用負荷（例えば使用電圧が４２Ｖの負荷）に供給されるとともに、余剰分が高電圧バッテリー（例えば３６Ｖバッテリー）１２に蓄えられる。また、この高電圧バッテリー１２からは車両のスタータモータ１４に対して給電が行われる。
【００１４】
一方、従来から車載されている低電圧用負荷（例えば使用電圧が１４Ｖの負荷）への給電は、前記オルタネータ１０や高電圧バッテリー１２の高電圧直流電源から前記各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８を経由して行われる。各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８には、それぞれ対応する低電圧用負荷が接続されており、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８は、前記高電圧直流電源の出力電圧をインバータで一旦交流電圧に変換し、これを降圧（例えば１４Ｖまで降圧）してから直流電圧に戻して各車載負荷に供給するように構成されている。
【００１５】
各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８の出力部には、その出力電流を検出するための電流検出手段（例えば電流センサ）が設けられている。
【００１６】
また、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８の出力側回路（車載負荷への給電経路）はＤＣ／ＤＣコンバータ同士で互いに独立しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力側回路とＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側回路との間には回路切換手段である開閉スイッチ２２が介在し、当該開閉スイッチ２２が閉じることによって両出力側回路同士が通電されるようになっている。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力側回路とＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側回路との間にも回路切換手段である開閉スイッチ２４が介在し、当該開閉スイッチ２４が閉じることによって両出力側回路同士が通電されるようになっている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側回路には、補助用の低電圧バッテリー（例えば１２Ｖバッテリー）２０が接続されている。
【００１７】
前記各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８及び開閉スイッチ２２，２４には、電子コントロールユニット（切換制御手段）２６が接続されている。この電子コントロールユニット２６は、本発明にかかる機能として、駆動制御手段２７及び故障判定手段２８を含んでいる。
【００１８】
駆動制御手段２７は、必要なＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７，１８に対して駆動指令信号を入力することにより、当該ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動状態（入力電圧を降下させてから出力する状態）にする。
【００１９】
故障判定手段２８は、前記各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８の故障の有無を判定するとともに、その判定結果に応じて前記各開閉スイッチ２２，２４の開閉切換等を行うものである。具体的には次のとおりである。
【００２０】
１）いずれのＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８にも故障が認められなかった場合、両開閉スイッチ２２，２４をともに開状態にする。すなわち、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８の出力側回路同士の独立を保つ。
【００２１】
２）いずれかのＤＣ／ＤＣコンバータについて故障（その出力側回路に設けられている車載負荷に対する給電が不能となるような故障）有りと判定した場合には、車室内に設けられた警告ランプ３０を点灯させて故障の警告を行わせるとともに、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側回路に設けられている車載負荷に対して他のＤＣ／ＤＣコンバータ（故障が検出されていないＤＣ／ＤＣコンバータ）から電力供給が行われるように、適当な開閉スイッチをそれまでの開状態から閉状態に切換える。
【００２２】
具体的に、この実施の形態では、前記故障を判定する手法として、いずれかのＤＣ／ＤＣコンバータに対して駆動制御手段２７から駆動指令信号が入力されているにもかかわらず、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられた電流検出手段による電流検出がない場合、すなわちその下流側の車載負荷へ電流が出力されていない場合に、当該ＤＣ／ＤＣコンバータが故障していると判定する手法がとられている。
【００２３】
例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１６が故障であると判定した場合、故障判定手段２８は緊急措置として開閉スイッチ２２をそれまでの開状態から閉状態に切換え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力側回路に設けられている車載負荷に対してＤＣ／ＤＣコンバータ１７から給電が行われるようにする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７だけでは給電が賄えない場合、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１７の負荷率（実際の負荷／定格負荷）が１００％を超え、あるいはそれに近い場合には、開閉スイッチ２４も閉状態にしてＤＣ／ＤＣコンバータ１８や低電圧バッテリー２０からも前記車載負荷に給電が行われるようにする。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が故障であると判定した場合には、開閉スイッチ２２，２４のいずれを閉状態にしても緊急の給電は可能であるが、図示のようにＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側回路に低電圧バッテリー２０が接続されている場合には、開閉スイッチ２４を優先して閉状態に切換えることにより、低電圧バッテリー２０を補助電源としてより有効に活用することが可能である。
【００２５】
以上示した給電回路によれば、通常運転時には各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８の出力側回路を相互独立させることによって各ＤＣ／ＤＣコンバータ１６〜１８の安定した運転を担保しながら、いずれかのＤＣ／ＤＣコンバータの故障時には開閉スイッチ２２，２４のうちの適当なものを閉じるだけの簡単な動作で給電を持続させることができる。
【００２６】
なお、図例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１７の出力側回路同士の間、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７，１８の出力側回路同士の間に、それぞれ開閉スイッチ２２，２４が設けられたものとなっているが、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１６，１８同士の間にも開閉スイッチを介在させてＤＣ／ＤＣコンバータ１６の故障時にその出力側回路の車載負荷に対してＤＣ／ＤＣコンバータ１８から直接給電が行われるようにしてもよい。
【００２７】
また、本発明では電圧変換器の具体的な構成を問わず、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの他、車載電源から供給される電力を適当な電圧まで降下させて所定の車載負荷へ供給するものであれば広く適用が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、共通の車載用電源に相互並列に接続された電圧変換器の出力側回路同士の間に開閉切換可能な回路切換手段が設けられ、いずれかの電圧変換器に当該故障が生じたと判定したときにその出力側回路に対して他の電圧変換器から電力が供給されるように適当な回路切換手段を開状態から閉状態に切換えるようにしたものであるので、前記電圧変換器の故障に対し、適当な回路切換手段を閉じるだけの簡単な操作で迅速に対応して車載負荷への給電を持続することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる車両の給電回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１０  オルタネータ（車載用電源）
１２  高電圧バッテリー（車載用電源）
１６，１７，１８  ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換器）
２２，２４  開閉スイッチ（回路切換手段）
２６  電子コントロールユニット（切換制御手段）
２７  駆動制御手段
２８  故障判定手段
【図１】
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