(57)【要約】【課題】外部に対して給電する主電池と副電池との間で、電流の回り込みが発生しにくい車載用電源装置を提供する。【解決手段】車載用電源装置１００Ａは、車載用の主電池１と、車載用の副電池２と、スイッチ３１と、主給電経路Ｌ１と、副給電経路Ｌ２１と、リレー３６１と、配線３４０とを備える。スイッチ３１は、主電池１に接続される端３１ａと、副電池２に接続される端３１ｂとを有する。主給電経路Ｌ１は端３１ａに接続される。リレー３６１は、副給電経路Ｌ２１に接続される第１接点３６１ｃと、端３１ｂに接続される第２接点３６１ｂとを有する。配線３４０は、端３１ａと第１接点３６１ｃとを接続し、主電池１から副給電経路Ｌ２１へ給電する接続経路である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用の主電池と、
車載用の副電池と、
前記主電池に接続される第１端と、前記副電池に接続される第２端とを有するスイッチと、
前記第１端に接続される主給電経路と、
副給電経路と、
前記副給電経路に接続される第１接点と、前記第１接点と対をなして前記第２端に接続される第２接点とを有するリレーと、
前記第１端と前記第１接点とを接続し、前記主電池から前記副給電経路へ給電する接続経路と
を備える車載用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用電源装置であって、
前記接続経路は前記第１端と前記第１接点を接続する配線である、車載用電源装置。
【請求項３】
請求項１記載の車載用電源装置であって、
前記接続経路は、前記第１接点から前記主給電経路への給電を阻止するダイオードを含む、車載用電源装置。
【請求項４】
請求項３記載の車載用電源装置であって、
前記副給電経路は複数設けられ、
前記第１接点と前記第２接点との前記対、前記ダイオードは前記副給電経路毎に設けられる、車載用電源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の車載用電源装置であって、
前記リレーはノーマリークローズ形である、車載用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両負荷の電動化が進んでいる。電動化される負荷には、走行、操舵、停止に関する機能を果たすものもある。よってバッテリ機能の消失（その機能不全を含む：以下同様）は回避されるべきである。そこで電源のバックアップとして副バッテリ（以下「副電池」と称す）を搭載する技術が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１ではバックアップの対象となる負荷（以下「バックアップ負荷」と称す）に対して主バッテリ（以下「主電池」と称す）と副電池から給電されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では主電池が劣化しておらず、副電池の充電率が適正範囲内であればバックアップ負荷に対して主電池と副電池がスイッチを介して並列に接続される。これは主電池と副電池との間での電流の回り込みが発生する懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明は、外部に対して給電する主電池と副電池との間で、電流の回り込みが発生しにくい車載用電源装置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】
【０００７】
車載用電源装置は、車載用の主電池と、車載用の副電池と、スイッチと、主給電経路と、副給電経路と、リレーと、接続経路とを備える。前記スイッチは、前記主電池に接続される第１端と、前記副電池に接続される第２端とを有する。前記主給電経路は前記第１端に接続される。前記リレーは前記副給電経路に接続される第１接点と、前記第１接点と対をなして前記第２端に接続される第２接点とを有する。前記接続経路は前記第１端と前記第１接点とを接続し、前記主電池から前記副給電経路へ給電する。
【発明の効果】
【０００８】
外部に対して給電する主電池と副電池との間で、電流の回り込みが発生しにくい車載用電源装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る車載用電源装置を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る車載用電源装置を示す図である。
【図３】第１の比較例を示す回路図である。
【図４】第２の比較例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
｛比較例｝
後述する実施の形態の利点を明確にするため、まず比較対象となる技術として比較例を説明する。
【００１１】
図３は第１の比較例を示す回路図である。車載用電源装置１００Ｃは主電池１、副電池２、電源ボックス３０Ｃを備える。
【００１２】
主電池１は車載用であって、車載用電源装置１００Ｃの外部から充電される。具体的には主電池１は車載されるオルタネータ９に接続され、オルタネータ９の発電機能によって充電される。
【００１３】
主電池１には車載用電源装置１００Ｃの外部から、一般負荷５とともにスターター８が接続される。一般負荷５は副電池２のバックアップの対象とならない負荷であり、例えば車載エアコンディショナーである。スターター８は不図示のエンジンを始動させるモータである。一般負荷５およびスターター８は公知の負荷であり、比較例及び実施の形態において特有の特徴を有する物ではないので、詳細な説明は省略する。
【００１４】
バックアップ負荷６０は主電池１からの給電が消失しても電力供給が維持されることが望まれる負荷であり、たとえばシフトバイワイヤー用アクチュエータや、電子制御制動力配分システムを例として挙げることができる。
【００１５】
副電池２は車載用であって、オルタネータ９及び主電池１の少なくとも何れか一方によって充電される。主電池１には例えば鉛蓄電池が採用され、副電池２には例えばリチウムイオン電池が採用される。主電池１、副電池２はいずれもキャパシタを含む概念であり、例えば副電池２に電気二重層キャパシタを採用することもできる。
【００１６】
副電池２への充電電流が過電流とならないよう、車載用電源装置１００Ｃには、副電池２と共に電源ボックス３０Ｃ（より詳細には後述のスイッチ３１）を挟んでこれらと共に直列に接続されるヒューズを更に備える。図３の例示では当該ヒューズはヒューズボックス４に収納されている。
【００１７】
車載用電源装置１００Ｃは、主給電経路Ｌ１と副給電経路Ｌ２とを介して、バックアップ負荷６０に給電する。主給電経路Ｌ１は固定電位点（ここでは接地）との間で、主電池１と、一般負荷５と、バックアップ負荷６０とを並列に接続する。つまり一般負荷５とバックアップ負荷６０とは、いずれも主給電経路Ｌ１を介して受電する。
【００１８】
副給電経路Ｌ２は電源ボックス３０Ｃに接続されており、副電池２からバックアップ負荷６０へ給電する経路となっている。従って、バックアップ負荷６０は主給電経路Ｌ１を介して主電池１からのみならず、副給電経路Ｌ２を介して副電池２からも受電可能である。
【００１９】
バックアップ負荷６０への給電における過電流を防ぐために、主給電経路Ｌ１及び副給電経路Ｌ２にはそれぞれヒューズが設けられている。図３では主給電経路Ｌ１上のヒューズはヒューズボックス７０に、副給電経路Ｌ２上のヒューズ３２は電源ボックス３０Ｃに、それぞれ設けられている場合が例示される。
【００２０】
電源ボックス３０Ｃはスイッチ３１と、上述のヒューズ３２とを収納する。スイッチ３１には例えばリレーを採用できる。副給電経路Ｌ２は、副電池２とスイッチ３１との接続点から引き出されている。
【００２１】
副電池２を充電する際にはスイッチ３１はクローズ状態にあり、充電しない際には動作に応じてクローズ状態／オープン状態が選択される。比較例及び実施の形態では、副電池２を充電しないときのスイッチ３１におけるこのようなクローズ状態／オープン状態の選択は本質的ではない。よってかかる選択についての詳細な説明は省略し、ここでは不図示の制御装置、例えば車載ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）で行われることを指摘するに留める。
【００２２】
ところで、特許文献１では明確ではないが、このように二つの給電経路でバックアップ負荷６０に給電する場合、主電池１と副電池２との間での電流の回り込み（以下「電池間環流」と仮称する）を避けることが望ましい。電池間環流は主電池１及び副電池２の一方もしくは双方の劣化を招くからである。
【００２３】
電池間環流の発生は、バックアップ負荷６０に付随して設けられるダイオード群６０ｄで回避できる。ここでは主電池１及び副電池２のいずれもが接地よりも高い電位でバックアップ負荷６０に給電する場合を想定する。ダイオード群６０ｄを構成する一対のダイオードのいずれのカソードもバックアップ負荷６０に向けて配置され、アノードはそれぞれ主給電経路Ｌ１と副給電経路Ｌ２とに向けて配置される。
【００２４】
図４は第２の比較例を示す回路図である。車載用電源装置１００Ｄは主電池１、副電池２、電源ボックス３０Ｄを備える。第２の比較例では、第１の比較例と異なり、複数のバックアップ負荷６１，６２，６３，…が設けられる。
【００２５】
第２の比較例においても、第１の比較例と同様に、主給電経路Ｌ１が接地との間で、主電池１と、一般負荷５と、バックアップ負荷６１，６２，６３，…とを並列に接続する。一般負荷５は、第１の比較例、第２の比較例と同様に、主給電経路Ｌ１を介して受電する。
【００２６】
主給電経路Ｌ１は給電枝Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，…に分岐し、それぞれバックアップ負荷６１，６２，６３，…への給電経路となっている。バックアップ負荷６１，６２，６３，…における過電流を防ぐために、給電枝Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，…にはそれぞれに対応したヒューズ７１，７２，７３，…が設けられる。図４ではヒューズ７１，７２，７３，…はヒューズボックス７０に収納される場合が例示されている。
【００２７】
第２の比較例における車載用電源装置１００Ｄは、第１の比較例における車載用電源装置１００Ｃの電源ボックス３０Ｃを、電源ボックス３０Ｄに置換した構成を有している。電源ボックス３０Ｄは第１の比較例で説明されたスイッチ３１を有する。スイッチ３１は、副電池２とヒューズボックス４内のヒューズとに挟まれて、これらと直列に接続される。
【００２８】
第２の比較例では、第１の比較例で示された副給電経路Ｌ２の代わりに複数の副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…が設けられ、これらは電源ボックス３０Ｄから、より詳細には副電池２とスイッチ３１との接続点から引き出される。副電池２は副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…を介して、それぞれバックアップ負荷６１，６２，６３，…へ給電する。バックアップ負荷６１，６２，６３，…における過電流を防ぐために、副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…にはそれぞれに対応したヒューズ３２１，３２２，３２３，…が設けられる。図４ではヒューズ３２１，３２２，３２３，…は電源ボックス３０Ｄに収納される場合が例示されている。
【００２９】
バックアップ負荷６１は給電枝Ｌ１１を介して主電池１からのみならず、副給電経路Ｌ２１を介して副電池２からも受電可能である。よってバックアップ負荷６１における電池間環流の発生を回避するため、ダイオード群６１ｄが設けられる。ダイオード群６１ｄも第１の比較例で示されたダイオード群６０ｄと同様に、一対のダイオードで構成される。これら一対のダイオードのいずれのカソードもバックアップ負荷６１に向けて配置され、アノードはそれぞれ給電枝Ｌ１１と副給電経路Ｌ２１とに向けて配置される。
【００３０】
他のバックアップ負荷６２，６３，…においても同様に、ダイオード群６２ｄ，６３ｄ，…が設けられる。しかしこのようにバックアップ負荷６１，６２，６３，…の各々に対して、ダイオード群６１ｄ，６２ｄ，６３ｄ，…を設けることは、部品点数によるコストアップのみならず設計工程の増大によるコストアップも招来してしまう。これは第１比較例よりも第２比較例のようにバックアップ負荷の個数が多い方が顕著な問題となる。
【００３１】
設計工程の増大によるコストアップについてより具体的に説明する。副電池２を採用しない設計思想で車載用電源装置及び負荷を設計した来歴があり、当該負荷の設計では当然にダイオード群を想定していなかった。よって副電池２を用いる設計思想で車載用電源装置１００Ｃ，１００Ｄを設計する場合、それら自体の他、バックアップ負荷６０，６１，６２，６３，…の設計もダイオード群を想定して新たに行わなければならない。
【００３２】
しかし上記の目的で示したように、外部に対して給電する主電池１と副電池２との間で、電流の回り込みが発生しにくい車載用電源装置を得れば、給電の対象となる負荷それ自体の設計を変更する必要も無く、またダイオード群が各々に設けられることによるコストアップも回避できる。
【００３３】
以下、複数の実施の形態に係る車載用電源装置について説明する。いずれの実施の形態においても特に説明が無い限り、上記比較例と同じ符号が付された構成要素は、上記比較例の当該構成要素と同じもしくは同等の機能を果たす。
【００３４】
｛第１の実施の形態｝
図１は、バックアップ負荷６１，６２，６３，…及びその他の一般負荷５と、これらに対して給電する車載用電源装置１００Ａとの接続関係を示す回路図である。
【００３５】
＜構成＞
車載用電源装置１００Ａは主電池１、副電池２、電源ボックス３０Ａを備える。車載用電源装置１００Ｃ，１００Ｄと同様に、車載用電源装置１００Ａは、副電池２と共に電源ボックス３を挟んでこれらと共に直列接続されるヒューズを更に備えることが望ましい。ここでは当該ヒューズは、第１比較例及び第２比較例と同様、ヒューズボックス４に収納される場合が例示される。
【００３６】
主電池１は車載用電源装置１００Ａの外部から、オルタネータ９の発電機能によって充電される。主電池１には車載用電源装置１００Ａの外部から、一般負荷５とともにスターター８が接続される。一般負荷５は、第１の比較例、第２の比較例と同様に、主給電経路Ｌ１を介して受電する。
【００３７】
本実施の形態における車載用電源装置１００Ａは、第２の比較例における車載用電源装置１００Ｄの電源ボックス３０Ｄを、電源ボックス３０Ａに置換した構成を有している。電源ボックス３０Ａは第１の比較例、第２の比較例で説明されたスイッチ３１を有する。スイッチ３１は一対の端３１ａ，３１ｂを有する。端３１ａはヒューズボックス４を介して主電池１及び主給電経路Ｌ１に接続される。端３１ｂは副電池２に接続される。別の観点で見れば、スイッチ３１は、副電池２とヒューズボックス４内のヒューズとに挟まれて、これらと直列に接続される。副電池２はスイッチ３１を介して主電池１及び主給電経路Ｌ１に接続される。
【００３８】
本実施の形態でも第２の比較例と同様に、副電池２は副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…を介して、それぞれバックアップ負荷６１，６２，６３，…へ給電する。また、第２の比較例と同様に、副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…にはそれぞれに対応したヒューズ３２１，３２２，３２３，…が設けられる。図１ではヒューズ３２１，３２２，３２３，…は電源ボックス３０Ａに収納される場合が例示されている。
【００３９】
電源ボックス３０Ａはスイッチ３１、ヒューズ３２１，３２２，３２３，…の他、副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…毎に設けられる接点対を備える。具体的には接点対としてリレー３６１，３６２，３６３，…が備えられている。リレー３６１は第１接点３６１ｃ及び第２接点３６１ｂを、リレー３６２は第１接点３６２ｃ及び第２接点３６２ｂを、リレー３６３は第１接点３６３ｃ及び第２接点３６３ｂを、それぞれ有している。第２接点３６１ｂ，３６２ｂ，３６３ｂは全て端３１ｂに接続される。例えばリレー３６２，３６３，…はノーマリークローズ形のリレーである。
【００４０】
第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃは、それぞれヒューズ３２１，３２２，３２３，…を介して副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…に接続される。第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…は、配線３４０で端３１ａにも接続されている。つまり配線３４０は、端３１ａと第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…とを接続し、主電池１から副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…へ給電する接続経路として把握できる。
【００４１】
＜動作＞
副電池２の充電率が低い場合、スイッチ３１が導通して主電池１及びオルタネータ９の少なくとも何れか一方によって副電池２が充電される。この際、主電池１と副電池２との間に電流が流れるとしても、それは主電池１から副電池２へと向かって流れる充電電流であり、両者に悪影響を与えることはない。副電池２の充電率が適正範囲となった場合、スイッチ３１が非導通となって副電池２への充電は停止される。
【００４２】
リレー３６１，３６２，３６３，…は不図示の制御装置、例えば車載ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）によって、通常は非導通状態（オープン）にセットされている。よってスイッチ３１が非導通となれば、通常は第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃからバックアップ負荷６１，６２，６３，…へと副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…を経由して主電池１から給電される。
【００４３】
他方、第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃは、副電池２と接続されず、副電池２はリレー３６１，３６２，３６３，…及びスイッチ３１によって主電池１と遮断される。これにより、外部（ここではバックアップ負荷６１，６２，６３，…）への給電を確保しつつ、電流間環流が回避される。
【００４４】
なお、本実施の形態ではスイッチ３１とリレー３６１，３６２，３６３，…とは並列接続された関係にあるので、スイッチ３１が導通している場合に、リレー３６１，３６２，３６３，…がオープン／クローズのいずれの状態にあるかは不問である。よって、スイッチ３１が導通している場合において、ここでは考慮されない事情により、上記制御装置がリレー３６１，３６２，３６３，…をクローズ状態にしておいてもよい。この場合、スイッチ３１が非導通となると同時に、あるいはそこから所定時間経過後に、リレー３６１，３６２，３６３，…をオープン状態にする。この所定時間は電池間環流が、主電池１と副電池２との電位差が小さいなど、電池間環流が実際上で問題とならない時間に設定できる。
【００４５】
オルタネータ９及び主電池１の両方がその給電機能を失った場合（失陥も含む）には、制御装置がリレー３６１，３６２，３６３，…を導通状態（クローズ）にセットする。あるいはオルタネータ９及び主電池１の両方がその給電機能を失ったことによって制御装置はリレー３６１，３６２，３６３，…をセットできない場合もある。しかしリレー３６１，３６２，３６３，…がノーマリークローズ形であれば、そのような場合においてもリレー３６１，３６２，３６３，…は導通状態を実現する。
【００４６】
このようにして第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…はそれぞれ第２接点３６１ｂ，３６２ｂ，３６３ｂ，…と接続することにより、副電池２からバックアップ負荷６１，６２，６３，…へと副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…を経由して給電される。
【００４７】
そしてバックアップ負荷６１，６２，６３，…において第１比較例や第２比較例のようなダイオード群６０ｄ，６１ｄ，６２ｄ，６３ｄ，…をバックアップ負荷６０，６１，６２，６３，…に設ける必要が無く、それぞれについての新たな設計工程は不要である。
【００４８】
本実施の形態では更に、第２比較例のような給電枝Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，…は設けられないので配線が簡易となり、またヒューズ７１，７２，７３，…も不要となる。具体的にはヒューズの個数が、第２比較例と比べ、バックアップ負荷の個数分で低減される。
【００４９】
リレー３６１，３６２，３６３は個別のリレーとして設けられてもよいし、接点対が複数のリレーで実現されてもよい。
【００５０】
｛第２の実施の形態｝
図２は、バックアップ負荷６１，６２，６３，…及びその他の一般負荷５と、これらに対して給電する車載用電源装置１００Ｂとの接続関係を示す回路図である。
【００５１】
＜構成＞
車載用電源装置１００Ｂは、第１の実施の形態で説明された車載用電源装置１００Ａのうち、電源ボックス３０Ａを、電源ボックス３０Ｂに置換した構成を有している。電源ボックス３０Ｂは、配線３４０に代替して、ダイオード３４１，３４２，３４３，…を設けた構成を有している。
【００５２】
ダイオード３４１，３４２，３４３，…のアノードは端３１ａに接続される。ダイオード３４１，３４２，３４３のカソードはそれぞれ第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…に接続される。但し端３１ａには主電池１の正極が接続され、端３１ｂには副電池２の正極が接続されている場合を例示している。
【００５３】
ダイオード３４１，３４２，３４３は、第１の実施の形態の配線３４０と同様に、主電池１からそれぞれ副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…へ給電する接続経路として把握できる。しかし、本実施の形態では当該接続経路は第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…から主給電経路Ｌ１への給電を阻止する点で、配線３４０と相違する。
【００５４】
＜動作＞
第１の実施の形態で説明されたようにリレー３６１，３６２，３６３，…が動作することにより、オルタネータ９及び主電池１の両方がその給電機能を失った場合（失陥も含む）でも、副電池２からバックアップ負荷６１，６２，６３，…へと副給電経路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，…を経由して給電される。第１の実施の形態の動作ではこの際に、配線３４０及び主給電経路Ｌ１を介して一般負荷５へも副電池２から給電される。かかる一般負荷５への給電は、バックアップ負荷６１，６２，６３，…への給電能力を低下させる可能性が懸念される。
【００５５】
しかしながら本実施の形態ではダイオード３４１，３４２，３４３，…によって第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…から主給電経路Ｌ１への給電が阻止される。よって副電池２から一般負荷５への給電は行われず、バックアップ負荷６１，６２，６３，…への給電能力の低下が回避される。つまり本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に奏功する上、バックアップ負荷６１，６２，６３，…への給電能力の低下が回避される。
【００５６】
もちろん、端３１ａには主電池１の負極が接続され、端３１ｂには副電池２の負極が接続されている場合には、ダイオード３４１，３４２，３４３，…の接続方向も逆になる。即ちダイオード３４１，３４２，３４３，…のカソードは端３１ａに接続され、これらのアノードはそれぞれ第１接点３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ，…に接続される。
【００５７】
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】
【００５８】
１  主電池
２  副電池
３１  スイッチ
３１ａ，３１ｂ  端
３４０  配線
３４１，３４２，３４３  ダイオード
３５，３６１，３６２，３６３  リレー
３５ｂ，３６１ｂ，３６２ｂ，３６３ｂ  第２接点
３５ｃ，３６１ｃ，３６２ｃ，３６３ｃ  第１接点
１００Ａ，１００Ｂ  車載用電源装置
Ｌ１  主給電経路
Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３  副給電経路
【図１】
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【図２】
2017061181.tif 000004
【図３】
2017061181.tif 000005
【図４】
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