(57)【要約】      （修正有）【課題】主蓄電装置の内部抵抗で生じる損失を低減する配線群を提供する。【解決手段】第１配線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は発電機１または車両負荷２の一方である接続対象と、主蓄電装置３とを接続する。第２配線Ｌ４は、主蓄電装置３よりも小さい内部抵抗値を有する副蓄電装置４と、接続対象とを接続し、第１配線よりも小さい抵抗値を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載電源用の配線群であって、
発電機および車両負荷の一方である接続対象と、主蓄電装置とを接続する第１配線と、
前記主蓄電装置よりも小さい内部抵抗値を有する副蓄電装置と前記接続対象とを接続し、前記第１配線よりも小さい抵抗値を有する第２配線と
を有する、車載電源用の配線群。
【請求項２】
請求項１に記載の車載電源用の配線群であって、
前記第２配線は前記第１配線よりも長い、車載電源用の配線群。
【請求項３】
請求項１に記載の車載電源用の配線群であって、
前記第２配線は前記第１配線よりも細い、車載電源用の配線群。
【請求項４】
請求項１から請求項３の少なくともいずれか１項に記載の車載電源用の配線群であって、
前記車両負荷は複数の車両負荷を有し、
前記第１配線は、前記複数の車両負荷と前記主蓄電装置とを接続する複数の第１配線を有し、
前記第２配線は、前記複数の車両負荷と前記副蓄電装置とを接続する複数の第２配線を有し、
前記複数の車両負荷のいずれにおいても、前記第２配線の抵抗値は前記第１配線よりも小さい、車載電源用の配線群。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載電源用の配線群と、
前記発電機と、
前記車両負荷と、
前記主蓄電装置と、
前記副蓄電装置と
を備える、配線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載電源用の配線群および配線システムに関し、特に主蓄電装置と副蓄電装置とを有する車載電源に採用される配線群に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２では、主たる蓄電池と補機用の蓄電池とを有する車載用電源装置が記載されている。特許文献１，２においては、補機用の蓄電池は主たる蓄電池の電圧を用いて充電されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４０８８０号公報
【特許文献２】特開２００１−３９６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの２つの蓄電池として、例えば内部抵抗の大きな主蓄電池と、内部抵抗の小さい副蓄電池を用いることを考える。このような構造において、内部抵抗の大きな主蓄電池を主として用いると、主蓄電池の内部抵抗で生じる損失が高くなり、好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、主蓄電装置の内部抵抗で生じる損失を低減する配線群を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
車載電源用の配線群は、発電機および車両負荷の一方たる接続対象と主蓄電装置とを接続する第１配線と、前記主蓄電装置よりも小さい内部抵抗値を有する副蓄電装置と前記接続対象とを接続し、前記第１配線よりも小さい抵抗値を有する第２配線とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
車載電源用の配線群によれば、主蓄電装置の内部抵抗で生じる損失の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両の電気的な構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】リレーボックスの内部構成の一例を概略的に示す図である。
【図３】発電機、車両負荷、主蓄電装置および副蓄電装置の接続関係の一例を概略的に示す図である。
【図４】車両の電気的な構成の一例を概略的に示す図である。
【図５】車両の電気的な構成の一例を概略的に示す図である。
【図６】車両の電気的な構成の一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜全体構成＞
図１は、車両に搭載される配線システムの電気的な構成の一例を模式的に示す図である。この車両には、例えば、発電機１と、車両負荷２と、主蓄電装置３と、副蓄電装置４と、リレーボックス５，７と、リレー付き充放電回路６とが搭載されている。
【００１０】
発電機１は例えばオルタネータであって、図１では「ＡＬＴ」と表示されている。この発電機１は、例えば車両の駆動力を動力源として、直流電圧を生成する。発電機１は配線Ｌ１によってリレーボックス５に接続されている。図１ではリレーボックス５は「ＲＢ」と表示されている。リレーボックス５は、例えば図２に示すようにリレー５１〜５４を有しており、自身に繋がる各配線を適宜に接続することができる。なお図２の例示では、リレー付き充放電回路６およびリレーボックス７については図示を省略している。配線Ｌ１は、その一端側において、例えばリレー５１，５２に共通して接続され、他端側において発電機１に接続されている。リレーボックス５の機能については後の説明から明らかとなる。
【００１１】
車両負荷２は、例えば、シフトバイワイヤー用アクチュエータ、電子制御制動力配分システム、または、車載エアコンディショナーなどである。図１の例示では、２つの車両負荷２が示されているものの、より多くの車両負荷が設けられていてもよい。車両負荷２はそれぞれ配線Ｌ２によってリレーボックス５に接続されている。図２を参照して、例えば配線Ｌ２は、その一端側においてリレー５３，５４に共通して接続され、他端側において車両負荷２に接続されている。
【００１２】
なお図１の例示では、一つの車両負荷２とリレーボックス５とを接続する配線Ｌ２は、配線Ｌ２１，Ｌ２２を含んでおり、またリレーボックス７が配線Ｌ２１，Ｌ２２の間に接続されている。配線Ｌ２１の一端はリレーボックス５に接続され、他端はリレーボックス７に接続される。配線Ｌ２２の一端はリレーボックス７に接続され、他端は当該一つの車両負荷２に接続される。リレーボックス７は、配線Ｌ２１，Ｌ２２の間の導通／非導通を選択するリレー（不図示）を有している。
【００１３】
主蓄電装置３は例えば鉛蓄電池であって、配線Ｌ３によってリレーボックス５に接続されている。図２を参照して、例えば配線Ｌ３は、その一端側においてリレー５１，５４に共通して接続され、他端側において主蓄電装置３に接続される。リレー５１が導通することにより、配線Ｌ１，Ｌ３が互いに接続して主蓄電装置３が発電機１に接続される。これにより、主蓄電装置３は発電機１によって充電される。
【００１４】
またリレー５４が導通することにより、配線Ｌ２，Ｌ３が互いに接続して主蓄電装置３が車両負荷２に接続される。これにより主蓄電装置３は車両負荷２へ給電することができる。なおリレーボックス７と接続する車両負荷２への給電のためには、リレーボックス７が導通していることも必要である。
【００１５】
副蓄電装置４は例えばリチウムイオン電池またはキャパシタであって、主蓄電装置３の内部抵抗よりも小さい内部抵抗を備えている。例えば副蓄電装置４の内部抵抗は主蓄電装置３の内部抵抗の４分の１から２分の１程度である。副蓄電装置４は配線Ｌ４によってリレーボックス５に接続されている。図２を参照して、例えば配線Ｌ４は、その一端側においてリレー５２，５３に共通して接続され、他端側において副蓄電装置４に接続されている。
【００１６】
なお図１の例示では、この配線Ｌ４は配線Ｌ４１，Ｌ４２を含んでおり、リレー付き充放電回路６が配線Ｌ４１，Ｌ４２の間に接続されている。配線Ｌ４１の一端はリレーボックス５に接続され、他端はリレー付き充放電回路６に接続される。配線Ｌ４２の一端はリレー付き充放電回路６に接続され、他端は副蓄電装置４に接続される。リレー付き充放電回路６は図１では「ＲＬＹ  ＤＣＤＤ」と表示されている。このリレー付き充放電回路６は、いずれも不図示のリレーおよび充放電回路を有している。リレーは配線Ｌ４の上に設けられており、配線Ｌ４１，Ｌ４２の間の導通／非導通を選択する。充放電回路は副蓄電装置４の充放電を制御する回路であって、例えば双方向のＤＣＤＣコンバータである。
【００１７】
図２において、リレー５２が導通することにより、配線Ｌ１，Ｌ４が互いに接続される。さらにリレー付き充放電回路６のリレーが導通することにより、副蓄電装置４は充放電回路を介して発電機１に接続される。例えば充放電回路は発電機１からの直流電圧を適宜に昇圧または降圧し、これを副蓄電装置４へと出力して副蓄電装置４を充電する。
【００１８】
またリレー５３が導通することにより、配線Ｌ２，Ｌ４を互いに接続する。さらにリレー付き充放電回路６のリレーが導通することにより、副蓄電装置４は充放電回路を介して車両負荷２に接続される。充放電回路は、副蓄電装置４から放電される直流電圧を適宜に昇圧または降圧し、これを車両負荷２へと出力する。これにより、車両負荷２に給電することができる。
【００１９】
なおリレーボックス５、リレー付き充放電回路６およびリレーボックス７は必要に応じて適宜に省略できる。例えばリレー５１を省略して、発電機１と主蓄電装置３とを常に接続してもよい。
【００２０】
配線Ｌ１〜Ｌ４は、上述のように各構成を電気的に接続して、車載電源用の配線群を形成する。これらの配線Ｌ１〜Ｌ４は例えばワイヤーハーネスであり、その抵抗値はリレーボックス５、リレー付き充放電回路６およびリレーボックス７の抵抗値に比べて大きい。例えば配線Ｌ１〜Ｌ４の抵抗値はリレーボックス５、リレー付き充放電回路６およびリレーボックス７の１０〜１００倍程度である。したがって、各経路の抵抗値としては、主として配線Ｌ１〜Ｌ４の抵抗値を考慮すればよい。
【００２１】
図３は、発電機１、車両負荷２、主蓄電装置３および副蓄電装置４の接続関係の一例を示す概略図である。図３の例示では、配線システムは、発電機１、車両負荷２、主蓄電装置３、副蓄電装置４および配線Ｌ１〜Ｌ４を備えている。図２では、各配線Ｌ１〜Ｌ４を等価的に抵抗で示している。発電機１と主蓄電装置３との間の抵抗値は主として配線Ｌ１，Ｌ３の抵抗値の合計であり、発電機１と副蓄電装置４との間の抵抗値は主として配線Ｌ１，Ｌ４の抵抗値の合計であり、車両負荷２と主蓄電装置３との間の抵抗値は主として配線Ｌ２，Ｌ３の抵抗値の合計であり、車両負荷２と副蓄電装置４との間の抵抗値は主として配線Ｌ２，Ｌ４の抵抗値の合計である。
【００２２】
本実施の形態では、発電機１と主蓄電装置３との間の配線（配線Ｌ１，Ｌ３）の抵抗値Ｒ１０は、発電機１と副蓄電装置４との間の配線（配線Ｌ１，Ｌ４）の抵抗値Ｒ２０よりも大きい。なお図３の例示では、リレーボックス５と発電機１との間の配線Ｌ１は、上記配線に共通して含まれる、よって、配線Ｌ３の抵抗値を配線Ｌ４の抵抗値よりも大きく設定することで、抵抗値Ｒ１０を抵抗値Ｒ２０よりも大きく設定できる。
【００２３】
このような配線の抵抗値の大小関係により、発電機１からの電流は副蓄電装置４へと流れやすくなる一方で、主蓄電装置３に流れにくくなる。言い換えれば、発電機１から主蓄電装置３および副蓄電装置４へと電流が流れる充電時において、主蓄電装置３の電力が副蓄電装置４の電力に対して小さくなる。以下に、詳細に説明する。
【００２４】
簡単のために主蓄電装置３および副蓄電装置４については、それぞれ内部抵抗値Ｒ３，Ｒ４のみを考慮する。また発電機１が出力する直流電圧をＶとし、充電時に消費される主蓄電装置３および副蓄電装置４の電力をそれぞれＰｍ，Ｐｓとする。主蓄電装置３および副蓄電装置４を充電するときには、以下の式が成立する。
【００２５】
Ｐｍ＝Ｖ２・Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ１０）２    ・・・（１）
Ｐｓ＝Ｖ２・Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ２０）２      ・・・（２）
【００２６】
よって、電力Ｐｍに対する電力Ｐｓの比は以下の式で表される。
【００２７】
Ps/Pm=［R4・(R3+R10)2］/［R3・(R4+R20)2］      ・・・（３）
【００２８】
比較のために、抵抗値Ｒ１０と抵抗値Ｒ２０とを入れ替えた構造を考慮する。つまり、本実施の形態とは異なって、発電機１と主蓄電装置３との間の配線（Ｌ１，Ｌ３）の抵抗値が、発電機１と副蓄電装置４との間の配線（Ｌ１，Ｌ４）の抵抗値よりも小さい構造を考慮する。このときの主蓄電装置３の電力Ｐｍ’および副蓄電装置４の電力Ｐｓ’は以下の式で表される。
【００２９】
Ｐｍ’＝Ｖ２・Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ２０）２      ・・・（４）
Ｐｓ’＝Ｖ２・Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ１０）２      ・・・（５）
【００３０】
よって、電力Ｐｍ’に対する電力Ｐｓ’の比は以下の式で表される。
【００３１】
Ps’/Pm’=［R4・(R3+R20)2］／［R3・(R4+R10)2］      ・・・（６）
【００３２】
比（Ｐｓ／Ｐｍ）と比（Ｐｓ’／Ｐｍ’）の大小を比較すべく、式（３）から式（６）を減算すると、以下の式が導かれる。
【００３３】
【数１】
2017056873.tif 000003
【００３４】
各抵抗値は正なので、式（７）の右辺の分母は正である。また式（７）の分子の係数たる内部抵抗値Ｒ４も正であるので、その分子の中括弧で囲まれる式の正負が、式（７）の正負を決定する。この中括弧の式は以下のように変形できる。
【００３５】
【数２】
2017056873.tif 000004
【００３６】
【数３】
2017056873.tif 000005
【００３７】
Ｒ１０＞Ｒ２０が成立するので、比（Ｐｓ／Ｐｍ）は比（Ｐｓ’／Ｐｍ’）よりも大きい。つまり、本実施の形態によれば、発電機１と主蓄電装置３との間の配線（Ｌ１，Ｌ３）の抵抗値を、発電機１と副蓄電装置４との間の配線（Ｌ１，Ｌ４）の抵抗値よりも小さくする場合に比べて、主蓄電装置３の電力損失に対して副蓄電装置４の電力損失を大きくすることができる。換言すれば、副蓄電装置４への電力損失に対して主蓄電装置３の電力損失を低減することができる。つまり、主蓄電装置３の内部抵抗で生じる充電時の損失を低減することができる。
【００３８】
また、主蓄電装置３の電力損失を低減することにより、主蓄電装置３の寿命を延ばすことができる。これは、特に主蓄電装置３として鉛蓄電池を採用した場合に好適である。なぜなら鉛蓄電池の使用実績は多く、信頼性が高い（例えば腐食が生じにくい）からである。このような信頼性の高い主蓄電装置３の寿命が副蓄電装置４よりも先に尽きると、信頼性の低い副蓄電装置４を用いた給電に頼る必要がある。本実施の形態によれば、鉛蓄電池の寿命を向上できるので、このような事態が発生する可能性を低減できるのである。
【００３９】
また、上記配線の抵抗値の大小関係の設定とともに、あるいは、これに替えて、主蓄電装置３と車両負荷２との間の配線（配線Ｌ２，Ｌ３）の抵抗値を、副蓄電装置４と車両負荷２との間の配線（配線Ｌ２，Ｌ４）の抵抗値よりも大きくしてもよい。この場合、上述の説明において、直列電圧Ｖを車両負荷２に印加する電圧として考えれば、主蓄電装置３から車両負荷２の電力損失に対する、副蓄電装置４から車両負荷２の電力損失の比を大きくすることができる。換言すれば、副蓄電装置４から車両負荷２の電力損失に対する、主蓄電装置３から車両負荷２の電力損失の比を小さくすることができる。これにより、放電時における主蓄電装置３での損失を低減することができる。
【００４０】
ところで、発電機１と主蓄電装置３とを結ぶ配線（Ｌ１，Ｌ３）および発電機１と副蓄電装置４とを結ぶ配線（Ｌ１，Ｌ４）の仕様（長さなど）、または、車両負荷２と主蓄電装置３とを結ぶ配線（Ｌ２，Ｌ３）および車両負荷２と副蓄電装置４とを結ぶ配線（Ｌ２，Ｌ４）の仕様は、後述するように、車両の空間スペース等も鑑みて決定することができる。しかるに、本実施の形態では、特に電力分配（電力マネージメント）の観点を重視して、配線の抵抗値の大小関係に着目し、これにより、主蓄電装置３における電力損失を低減しているのである。このような技術思想は、単に空間スペースに基づく配線の仕様決定に拘泥した技術から導かれるものではない。
【００４１】
＜配線の長さ＞
上記抵抗値の大小関係の実現に寄与すべく、配線Ｌ３の長さを配線Ｌ４よりも長くしてもよい。これにより、例えば主蓄電装置３の配置位置の自由度を向上できる。例えば図４に例示するように、車両はエンジンルームＥＲ１と車室ＣＲ１とラゲッジルームＬＲ１とに区画されている。図４の例示では、車両の前方からエンジンルームＥＲ１、車室ＣＲ１およびラゲッジルームＬＲ１がこの順番で配置されている。図４の例示では、発電機１およびリレーボックス５はエンジンルームＥＲ１に配置されており、副蓄電装置４は車室ＣＲ１側に配置されており、主蓄電装置３は、エンジンルームＥＲ１よりも遠い端に位置するラゲッジルームの下層に配置されている。配線Ｌ３の長さを配線Ｌ４よりも長くすることで、かかる配置を実現しやすい。また、エンジンルームＥＲ１には、エンジンなどの重い装置が配置されるところ、エンジンルームＥＲ１とは反対側に位置するラゲッジルームＬＲ１に主蓄電装置３が配置されるので、車両全体の重量バランスを向上することができる。
【００４２】
なお図１および図４の例示では、発電機１、リレーボックス５および第１の車両負荷２がエンジンルームＥＲ１に設けられており、リレー付き充放電回路６、副蓄電装置４、リレーボックス７および第２の車両負荷２が車室ＣＲ１側（例えば車室ＣＲ１の下層など）に設けられている。
【００４３】
図５の例示では、副蓄電装置４が、リレーボックス５が配置されたエンジンルームＥＲ１内に配置され、主蓄電装置３が、エンジンルームＥＲ１と離れたラゲッジルームＬＲ１側に配置されている。これによれば、副蓄電装置４を短い配線Ｌ４でリレーボックス５に接続でき、主蓄電装置３を長い配線Ｌ３でリレーボックス５に接続できる。これによっても、本実施の形態にかかる抵抗値の大小関係を実現しやすい。
【００４４】
また配線Ｌ３の抵抗値が配線Ｌ４の抵抗値よりも大きい場合に限り、図６に例示するように、主蓄電装置３および副蓄電装置４がリレーボックス５と同じエンジンルームＥＲ１に設けられてもよい。
【００４５】
＜配線の太さ＞
上記抵抗値の大小関係を実現に寄与すべく、配線Ｌ４の太さ（導体の断面積）を配線Ｌ３よりも太くしてもよい。逆に言えば、配線Ｌ３の太さを配線Ｌ４よりも細くしてもよい。
【００４６】
例えば図１のように、主蓄電装置３およびリレーボックス５がエンジンルームＥＲ１内に配置されている場合に、配線Ｌ３の長さを長くすると、配線Ｌ３の引き回しが困難になり得る。このような場合には、配線Ｌ３を細くすることにより、引き回しの困難を招来することなく配線Ｌ３の抵抗値を増大させることができる。よって、既設の主蓄電装置３の配置位置を変えることなく、上記抵抗値の大小関係を実現しやすい。
【００４７】
また図１の例示では、副蓄電装置４はリレーボックス５が配置されるエンジンルームＥＲ１とは異なる車室ＣＲ１側に設けられる。よって、副蓄電装置４とリレーボックス５とを接続する配線Ｌ４を短くしにくい。このような場合でも、配線Ｌ４を太くすることで、配線Ｌ４の抵抗値を低減することができる。よって、既設の副蓄電装置４の配置位置を変えることなく、上記抵抗値の大小関係を実現しやすい。
【００４８】
＜車両負荷＞
図１の例示では、複数の車両負荷２が設けられている。そして、複数の車両負荷２のいずれについても、上記抵抗値の大小関係を満たしつつ、主蓄電装置３および副蓄電装置４に接続されている。例えば複数の車両負荷２のいずれもが、それぞれ配線Ｌ２によってリレーボックス５に接続されている。このリレーボックス５は、上述のように、大きい抵抗値を有する配線Ｌ３を介して主蓄電装置３に接続されるとともに、小さい抵抗値を有する配線Ｌ４を介して副蓄電装置４に接続されている。よって、複数の車両負荷２のいずれもが、上記抵抗値の大小関係を満たしつつ、主蓄電装置３および副蓄電装置４に接続されることとなる。
【００４９】
なお上述の例では、リレーボックス７が示されているものの、リレーボックス７に替えて、あるいは、リレーボックス７とともに、ヒューズボックスが接続されてもよい。ヒューズボックスは、配線Ｌ２１，Ｌ２２を接続するヒューズを有する。またリレー付き充放電回路６において、リレーの替わりにヒューズが設けられても構わない。
【００５０】
上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
【００５１】
以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５２】
１  発電機
２  車両負荷
３  主蓄電装置
４  副蓄電装置
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  配線
【図１】
2017056873.tif 000006
【図２】
2017056873.tif 000007
【図３】
2017056873.tif 000008
【図４】
2017056873.tif 000009
【図５】
2017056873.tif 000010
【図６】
2017056873.tif 000011