(57)【要約】【課題】必要とする電源特性が異なる多数の装備に電力を供給する電源部の搭載スペースを縮小可能とした自動車用電源装置を提供する。【解決手段】オルタネータ３の動作時に、該オルタネータから出力される電力を、電池ユニット８と、定電圧負荷６と、大電流負荷７と、非常時負荷９に供給する第一のスイッチ回路５ａ，５ｂ，５ｃ，Ｄ１と、オルタネータの動作停止時に、メインバッテリー１から出力される電力を非常時負荷９に供給するとともに、電池ユニット８から出力される電力を定電圧負荷６と、大電流負荷７と、非常時負荷９に供給する第二のスイッチ回路５ａ，５ｂ，５ｃ，Ｄ１，Ｄ２と、大電流負荷７の動作時に、該大電流負荷に電池ユニット８のみから電力を供給し、定電圧負荷６及び非常時負荷９にはメインバッテリー１から電力を供給する第三のスイッチ回路５ａ，５ｂ，５ｃ，Ｄ２を備えた。【選択図】図１
2016107879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動作時若しくは回生制御時に電力を発生するオルタネータと、
前記オルタネータから電力が供給される通常負荷及びメインバッテリーと、
安定した電源電圧の供給を必要とする定電圧負荷と、
大電流の供給を必要とする大電流負荷と、
非常時にも電力の供給を必要とする非常時負荷と、
各負荷に電力を供給する前記メインバッテリー及び電池ユニットと
を備えた自動車用電源装置において、
前記オルタネータの動作時に、該オルタネータから出力される電力を、前記電池ユニットと、前記定電圧負荷と、前記大電流負荷と、前記非常時負荷に供給する第一のスイッチ回路と、
前記オルタネータの動作停止時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給するとともに、前記電池ユニットから出力される電力を前記定電圧負荷と、前記大電流負荷と、前記非常時負荷に供給する第二のスイッチ回路と、
前記大電流負荷の動作時に、該大電流負荷に前記電池ユニットのみから電力を供給し、前記定電圧負荷及び非常時負荷には前記メインバッテリーから電力を供給する第三のスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用電源装置において、
前記メインバッテリーの失陥時に、前記電池ユニットから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第四のスイッチ回路を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車用電源装置において、
前記電池ユニットの失陥時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第五のスイッチ回路を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の自動車用電源装置において、
前記メインバッテリーの失陥時に、前記電池ユニットから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第四のスイッチ回路と、前記電池ユニットの失陥時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第五のスイッチ回路を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の自動車用電源装置において、
前記第一のスイッチ回路は、
前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、
前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレーと第二のリレーと、
前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと、第三のリレーと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレー、第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、
前記第一〜第三のリレーを導通状態に制御する制御部と
を備え、
前記第二のスイッチ回路は、
前記第一〜第三のリレーと、
前記第一のダイオードと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、
前記第一のリレーを不導通状態とし、第二及び第三のリレーを導通状態に制御する制御部と
を備え、
前記第三のスイッチ回路は、
前記第一〜第三のリレーと、
前記第一及び第二のダイオードと、
前記第一及び第三のリレーを導通状態とし、前記第二のリレーを不導通状態とする制御部と
を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項６】
請求項２又は４に記載の自動車用電源装置において、
前記第四のスイッチ回路は、
前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、
前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレーと第二のリレーと、
前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと第三のリレーと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレーと第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、
前記第一及び第二のリレーを不導通状態とし、前記第三のリレーを導通状態に制御する制御部と
を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【請求項７】
請求項３又は４に記載の自動車用電源装置において、
前記第五のスイッチ回路は、
前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、
前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレーと第二のリレーと、
前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと第三のリレーと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレーと第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、
前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、
前記第一〜第三のリレーを不導通状態とする制御部と
を備えたことを特徴とする自動車用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要とする電源特性が異なる複数の装備に電力を供給する自動車用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子化された自動車では、バッテリーから多数の装備に電力が供給される。各装備は、バッテリーから大電流の供給を必要とする負荷として動作するもの、バッテリーから安定した定電圧の供給を必要とする負荷として動作するもの、非常時にもバッテリーからの電力供給を必要とする負荷として動作するもの等がある。
【０００３】
このような多様な電源特性を備えた装備に対し、必要とする電力及び電圧を安定して供給するために、従来の電源装置では必要とする電源特性が類似する装備毎にそれぞれ独立したバッテリーあるいは蓄電装置を備え、各装備に安定した電力及び電圧を供給する構成が採用されている。
【０００４】
特許文献１には、複数の装備に対し、必要とする電力供給能力を備えた蓄電装置をそれぞれ備えた車載電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された車載電源装置では、複数の装備に対し最適な電力供給能力を備えた蓄電装置をそれぞれ搭載する必要があるため、多数の蓄電装置の搭載スペースを確保することが容易ではない。また、多数の蓄電装置を搭載するため、部品コストも上昇する。
【０００７】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は必要とする電源特性が異なる多数の装備に電力を供給する電源部の搭載スペースを縮小可能とした自動車用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する自動車用電源装置は、エンジンの動作時若しくは回生制御時に電力を発生するオルタネータと、前記オルタネータから電力が供給される通常負荷及びメインバッテリーと、安定した電源電圧の供給を必要とする定電圧負荷と、大電流の供給を必要とする大電流負荷と、非常時にも電力の供給を必要とする非常時負荷と、前記各負荷に電力を供給する前記メインバッテリー及び電池ユニットとを備えた自動車用電源装置において、前記オルタネータの動作時に、該オルタネータから出力される電力を、前記電池ユニットと、前記定電圧負荷と、前記大電流負荷と、非常時負荷に供給する第一のスイッチ回路と、前記オルタネータの動作停止時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給するとともに、前記電池ユニットから出力される電力を前記定電圧負荷と、前記大電流負荷と、前記非常時負荷に供給する第二のスイッチ回路と、前記大電流負荷の動作時に、該大電流負荷に前記電池ユニットのみから電力を供給し、前記定電圧負荷及び非常時負荷には前記メインバッテリーから電力を供給する第三のスイッチ回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成により、オルタネータの作動時と、非作動時と、大電流負荷の動作時に、共通のメインバッテリーと電池ユニットから各負荷に所要の電力あるいは電圧が供給される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記メインバッテリーの失陥時に、前記電池ユニットから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第四のスイッチ回路を備えることが好ましい。
【００１０】
この構成により、メインバッテリーの失陥時には、電池ユニットから非常時負荷に電力が供給される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記電池ユニットの失陥時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第五のスイッチ回路を備えることが好ましい。
【００１１】
この構成により、電池ユニットの失陥時には、メインバッテリーから非常時負荷に電力が供給される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記メインバッテリーの失陥時に、前記電池ユニットから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第四のスイッチ回路と、前記電池ユニットの失陥時に、前記メインバッテリーから出力される電力を前記非常時負荷に供給する第五のスイッチ回路を備えることが好ましい。
【００１２】
この構成により、メインバッテリーの失陥時には、電池ユニットから非常時負荷に電力が供給され、電池ユニットの失陥時には、メインバッテリーから非常時負荷に電力が供給される。
【００１３】
また、上記の自動車用電源装置において、前記第一のスイッチ回路は、前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと、前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレー、第二のリレー及び第三のリレーと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレー、第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、前記第一〜第三のリレーを導通状態に制御する制御部とを備え、前記第二のスイッチ回路は、前記第一〜第三のリレーと、前記第一のダイオードと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、前記第一のリレーを不導通状態とし、第二及び第三のリレーを導通状態に制御する制御部とを備え、前記第三のスイッチ回路は、前記第一〜第三のリレーと、前記第一及び第二のダイオードと、前記第一及び第三のリレーを導通状態とし、前記第二のリレーを不導通状態とする制御部とを備えることが好ましい。
【００１４】
この構成により、第一〜第三のスイッチ回路の動作により、オルタネータの作動時と、非作動時と、大電流負荷の動作時に、共通のメインバッテリーと電池ユニットから各負荷に所要の電力あるいは電圧が供給される。
【００１５】
また、上記の自動車用電源装置において、前記第四のスイッチ回路は、前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと、前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレー、第二のリレー及び第三のリレーと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレーと第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、前記第一及び第二のリレーを不導通状態とし、前記第三のリレーを導通状態に制御する制御部とを備えることが好ましい。
【００１６】
この構成により、第四のスイッチ回路の動作により、メインバッテリーの失陥時には、電池ユニットから非常時負荷に電力が供給される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記第五のスイッチ回路は、前記メインバッテリーと前記定電圧負荷との間に介在される第一のリレーと、前記メインバッテリーと前記大電流負荷との間に直列に介在される前記第一のリレー及び第二のリレーと、前記メインバッテリーと前記電池ユニットとの間に直列に介在される前記第一のリレーと第二のリレー及び第三のリレーと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に直列に接続される前記第一のリレーと第二のリレー及び前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第一のダイオードと、前記メインバッテリーと前記非常時負荷との間に、前記メインバッテリーから前記非常時負荷に向かって順方向接続される第二のダイオードと、前記第一〜第三のリレーを不導通状態とする制御部とを備えることが好ましい。
【００１７】
この構成により、第五のスイッチ回路の動作により、電池ユニットの失陥時には、メインバッテリーから非常時負荷に電力が供給される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の自動車用電源装置によれば、必要とする電源特性が異なる多数の装備に電力を供給する電源部の搭載スペースを縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態の自動車用電源装置を示すブロック図である。
【図２】一実施形態の自動車用電源装置の動作を示す説明図である。
【図３】一実施形態の自動車用電源装置の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、自動車用電源装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す自動車用電源装置は、鉛蓄電池で構成されるメインバッテリー１に、スタータモータ２と、オルタネータ３と、通常負荷４が接続されている。また、メインバッテリー１はダイオードＤ２を介して非常時負荷９に接続されている。
【００２１】
メインバッテリー１は、オルタネータ３の動作時にその発電電力が供給されて充電される。スタータモータ２は、エンジン始動時にメインバッテリー１から供給される電力に基づいて動作する。
【００２２】
前記メインバッテリー１とオルタネータ３及び通常負荷４の接続点Ｔ１は、第一のリレー５ａを介して接続点Ｔ２に接続されている。
前記接続点Ｔ２には、定電圧負荷６が接続されるとともに、第二のリレー５ｂを介して大電流負荷７が接続されている。また、接続点Ｔ２には第二のリレー５ｂ及び第三のリレー５ｃを介して電池ユニット８が接続されるとともに、第二のリレー５ｂ及びダイオードＤ１を介して非常時負荷９が接続されている。
【００２３】
前記第一〜第三のリレー５ａ〜５ｃは、各負荷の動作状態やメインバッテリー１、電池ユニット８で構成される電源部の状態に応じて電源制御ＥＣＵ（図示しない）により開閉制御される。
【００２４】
前記定電圧負荷６は、各種ＥＣＵ等のように、電源電圧として安定した定電圧を必要とする装備である。前記大電流負荷７は、ラジエータファン、エアコン、シートヒーター、デフォッガー等、その動作時に大電流の供給を必要とする装備である。また、非常時負荷９は自動車に何らかの異常が発生したときにも、安全に走行するために電力を供給し続ける必要がある装備である。
【００２５】
前記ダイオードＤ１，Ｄ２は、いずれも非常時負荷９側がカソードとなるように接続されている。
次に、上記のような構成された自動車用電源装置の作用を説明する。
【００２６】
図２に示すように、エンジンの駆動力あるいは回生制御によりオルタネータ３が作動するとき、第一〜第三のリレー５ａ〜５ｃはすべてオン状態（導通状態）となる。すると、オルタネータ３から出力される発電電力により、メインバッテリー１及び電池ユニット８が充電される。
【００２７】
また、オルタネータ３から出力される発電電力が通常負荷４、定電圧負荷６、大電流負荷７及び非常時負荷９に供給されるとともに、各負荷にはメインバッテリー１及び電池ユニット８からも電力供給される。
【００２８】
走行中に、メインバッテリー１及び電池ユニット８の充電量が確保されてオルタネータの作動が停止されたとき、あるいはアイドルストップ状態となってオルタネータの作動が停止されたとき、第一のリレー５ａはオフ状態（不導通状態）となり、第二及び第三のリレー５ｂ，５ｃはオン状態となる。
【００２９】
すると、通常負荷４にはメインバッテリー１からのみ電力が供給され、非常時負荷９にはダイオードＤ１，Ｄ２を介してメインバッテリー１及び電池ユニット８から電力が供給される。
【００３０】
また、大電流負荷７には電池ユニット８から第三のリレー５ｃを介して電力が供給され、定電圧負荷６には電池ユニット８から第三のリレー５ｃ及び第二のリレー５ｂを介して電力が供給される。
【００３１】
大電流負荷７が動作する状態となると、第二のリレー５ｂがオフされるとともに、第一及び第三のリレー５ａ，５ｃがオン状態となる。
すると、通常負荷４にはメインバッテリー１から電力が供給され、非常時負荷９には電池ユニット８からダイオードＤ１を介して電力が供給されるとともに、メインバッテリー１からダイオードＤ２を介して電力が供給される。
【００３２】
また、定電圧負荷６にはメインバッテリー１から第一のリレー５ａを介して電力が供給され、定電圧負荷６と電池ユニット８との接続は、第二のリレー５ｂのオフ動作により遮断される。従って、定電圧負荷６にはメインバッテリー１のみから安定した定電圧が供給される。
【００３３】
メインバッテリー１が失陥した場合のフェールセーフ動作時には、第一及び第二のリレー５ａ，５ｂがオフ状態となり、第三のリレー５ｃがオン状態となる。
すると、電池ユニット８から第三のリレー５ｃ及びダイオードＤ１を介して非常時負荷９に電力が供給される。また、電池ユニット８から第三のリレー５ｃ及びダイオードＤ１を介して大電流負荷７にも電力を供給可能である。通常負荷４及び定電圧負荷６には、電力は供給されない。
【００３４】
従って、メインバッテリー１が失陥した場合にも、電池ユニット８から非常時負荷９に電力が供給される。
電池ユニット８が失陥した場合のフェールセーフ動作時には、第一〜第三のリレー５ａ〜５ｃがすべてオフ状態となる。すると、非常時負荷９にはメインバッテリー１からダイオードＤ２を介して電力が供給される。また、通常負荷４にもメインバッテリー１から電力を供給可能である。大電流負荷７及び定電圧負荷６には、電力は供給されない。
【００３５】
従って、電池ユニット８が失陥した場合にも、メインバッテリー１から非常時負荷９に電力が供給される。
上記のような自動車用電源装置では、次に示す効果を得ることができる。
（１）通常負荷４と、定電圧負荷６と、大電流負荷７と、非常時負荷９に共通のメインバッテリー１及び電池ユニット８から電力を供給することができる。従って、各負荷毎に個別のバッテリーを搭載する必要はないので、バッテリーの搭載スペースを容易に確保し、かつ部品コストを低減することができる。
（２）エンジンの駆動力あるいは回生制御によりオルタネータ３が作動するとき、オルタネータ３から出力される発電電力により、メインバッテリー１及び電池ユニット８を充電することができる。また、通常負荷４、定電圧負荷６、大電流負荷７及び非常時負荷９にオルタネータ３とメインバッテリー１及び電池ユニット８から電力を供給することができる。
（３）オルタネータの作動が停止されたとき、通常負荷４にはメインバッテリー１からのみ電力を供給し、非常時負荷９にはメインバッテリー１及び電池ユニット８から電力を供給することができる。また、大電流負荷７及び定電圧負荷６には電池ユニット８から電力を供給することができる。
（４）大電流負荷７が動作するとき、通常負荷４にはメインバッテリー１から電力を供給し、非常時負荷９には電池ユニット８とメインバッテリー１から電力を供給することができるとともに、定電圧負荷６にはメインバッテリー１のみから安定した定電圧を供給することができる。
（５）メインバッテリー１が失陥した場合には、電池ユニット８から非常時負荷９に電力を供給することができる。
（６）電池ユニット８が失陥した場合には、メインバッテリー１から非常時負荷９に電力を供給することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ダイオードＤ１，Ｄ２に代えて、電源制御ＥＣＵで開閉制御されるスイッチ回路を使用してもよい。
・図３に示すように、第一のリレー５ａを省略してもよい。この場合には、オルタネータ３の動作停止時に、電池ユニット８から通常負荷４に電力が供給される。
【符号の説明】
【００３７】
１…メインバッテリー、３…オルタネータ、４…通常負荷、５ａ…第一〜第五のスイッチ回路（第一のリレー）、５ｂ…第一〜第五のスイッチ回路（第二のリレー）、５ｃ…第一〜第五のスイッチ回路（第三のリレー）、６…定電圧負荷、７…大電流負荷、８…電池ユニット、９…非常時負荷、Ｄ１…第一のダイオード、Ｄ２…第二のダイオード。
【図１】
2016107879.tif 000003
【図２】
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【図３】
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