(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電源から高電圧用負荷に電力を供給する高圧側給電回路と、低電圧電源から低電圧用負荷に電力を供給する低圧側給電回路とを併せもつ車両の給電装置において、前記低電圧電源と低電圧用負荷との間に、過電流発生時に溶断してその電流を抑止するヒューズからなる第１の電流抑止器を介設するとともに、この第１の電流抑止器よりも前記低電圧用負荷に近い位置に、その位置での過電流発生時に抵抗値が増大してその電流を抑止する正特性サーミスタからなる第２の電流抑止器を設け、前記第１の電流抑止器よりも前記低電圧電源に近い位置に、その位置での過電流発生時に抵抗値が増大して電流を抑止する正特性サーミスタからなる第３の電流抑止器を設けたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の給電装置において、前記第２の電流抑止器を、前記低電圧用負荷と低電圧電源とを接続するための電線の端末と当該低電圧用負荷の接続端子との間に設けたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両の給電装置において、前記第２の電流抑止器を前記低電圧用負荷とアースとの間に設けたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項４】
請求項３記載の車両の給電装置において、前記第２の電流抑止器をアースに直結したことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の車両の給電装置において、前記第２の電流抑止器と並列に配せられ、この第２の電流抑止器の抵抗増大に連動して警告動作を行う警告回路を備えたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両の給電装置において、前記第３の電流抑止器を前記低電圧電源と低電圧用負荷とを接続するための電線と当該低電圧電源の端子との間に設けたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項７】
請求項１記載の車両の給電装置において、前記第３の電流抑止器を前記低電圧電源とアースとの間に設けたことを特徴とする車両の給電装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の車両の給電装置において、前記第３の電流抑止器と並列に配せられ、この正特性サーミスタの抵抗増大に連動して警告動作を行う警告回路を備えたことを特徴とする車両の給電装置。
【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（バッテリー）から各電装品等の電気的負荷に対して電力を供給するための給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される電源（バッテリー）の電圧は統一されており（例えば12Ｖ）、かかる電源から電気接続箱や各種電線等を通じて各電気的負荷（電装品）に電力が供給されるように配線がなされているものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ステアリング装置やブレーキ装置をはじめとする車載アクチュエータの電動化が検討されており、かかる電動化が進むと、現行のバッテリーだけでは十分な電圧及び容量が確保できなくなることが予想される。そこで、このような電動化に対応すべく、従来の低電圧電源に加え、それよりもバッテリー電圧の高い高電圧電源（例えば36Ｖ電源）を車両に搭載し、低圧側給電回路と高圧側給電回路とを併設する構想が進められている。その回路案の一例を図４に示す。
【０００４】
図示の回路は、同一の車両に搭載される低電圧電源（低電圧電源；例えば12Ｖバッテリー）１０Ａ及び高電圧バッテリー（高電圧電源；例えば36Ｖバッテリー）１０Ｂを備えている。低電圧バッテリー１０ＡはＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＡＣコンバータとアナログ変圧器とＡＣ／ＤＣコンバータとが組み合わされたもの）１２及びＡＣ／ＤＣコンバータ１４を介してオルタネータ１６に接続されており、オルタネータ１６で生成された電力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で降圧されて低電圧バッテリー１０Ａに充電されるようになっている。また、高電圧バッテリー１０Ｂは前記ＡＣ／ＤＣコンバータ１４のみを介してオルタネータ１６に接続されており、オルタネータ１６の生成電力がそのまま高電圧バッテリー１０Ｂに充電されるようになっている。
【０００５】
低電圧バッテリー１０Ａの負端子はアースに接続され、正端子には低電圧用負荷１８Ａの一方の端子が接続されており、この低電圧用負荷１８Ａの他方の端子がアースに接続されている。これにより、低電圧バッテリー１０Ａから低電圧用負荷１８Ｂへ電力を供給する低圧側給電回路が形成されている。同様に、高電圧バッテリー１０Ｂの負端子はアースに接続され、正端子には高電圧用負荷１８Ｂの一方の端子が接続され、この低電圧用負荷１８Ｂの他方の端子がアースに接続されており、これにより、高電圧バッテリー１０Ｂから高電圧用負荷１８Ｂへ電力を供給する高圧側給電回路が形成されている。
【０００６】
ここで、低圧側給電回路や高圧側給電回路が事故などでアースに短絡した場合に過電流から回路保護を行う手段としては、図示のように、各回路の途中にヒューズ２０Ａ，２０Ｂを設けるのが一般的である。このような構成にすれば、例えば図に破線Ｌ１に示すようにヒューズ２０Ａの下流側で電線がアースに短絡し、過電流ｉ１が発生してしまった場合、その過電流ｉ１によってヒューズ２０Ａが切れることにより、前記過電流が流れ続けて回路が破損されることが防がれることになる。
【０００７】
しかし、図示のように低圧側給電回路と高圧側給電回路とが併存する場合には、以下のような特有の問題点が発生する。
【０００８】
すなわち、図４の破線Ｌ２に示すように、ヒューズ２０Ａの下流側で高圧側電線と低圧側電線とが短絡してしまった場合、低電圧用負荷１８Ａには高圧側電線から前記短絡箇所を通じてその規格電圧（低電圧）に相当する電流よりも大きな電流ｉ２が流れることになる。しかも、この箇所には前記ヒューズ等の遮断器が設けられていないため、前記大電流ｉ２は流れ続けることになり、これに起因して負荷１８Ａまたはその周辺部位（例えば電線）の故障を引き起こすおそれがある。
【０００９】
また、図４の破線Ｌ３に示すように、ヒューズ２０Ａの上流側で高圧側電線と低圧側電線とが短絡してしまった場合には、高圧側電線から前記短絡箇所を通じて低電圧バッテリー１０Ａ側へ大電流ｉ３が流れることになる。この箇所にも前記ヒューズ等の遮断器が設けられていないため、前記大電流ｉ３は流れ続けることになり、これに起因して低電圧バッテリー１０Ａまたはその周辺部位の故障を引き起こすおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、低圧側給電回路と高圧側給電回路とを併有する車両の給電回路において、両経路同士の短絡に起因する回路構成要素の破損等を未然に防止することを目的とする。
【００１１】
【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、本発明は、高電圧電源から高電圧用負荷に電力を供給する高圧側給電回路と、低電圧電源から低電圧用負荷に電力を供給する低圧側給電回路とを併せもつ車両の給電装置において、前記低電圧電源と低電圧用負荷との間に、過電流発生時に溶断してその電流を抑止するヒューズからなる第１の電流抑止器を介設するとともに、この第１の電流抑止器よりも前記低電圧用負荷に近い位置に、その位置での過電流発生時に抵抗値が増大してその電流を抑止する正特性サーミスタからなる第２の電流抑止器を設け、前記第１の電流抑止器よりも前記低電圧電源に近い位置に、その位置での過電流発生時に抵抗値が増大して電流を抑止する正特性サーミスタからなる第３の電流抑止器を設けたものである。
【００１２】
この装置において、第１の電流抑止器よりも下流側（低電圧用負荷側）の位置で高圧側給電回路と低圧側給電回路とが短絡した場合、その短絡によって低電圧用負荷側に大電流が流れるが、この低電圧用負荷に近い位置に設けられている第２の電流抑止器が前記大電流の発生に伴ってこれを抑止する働きをする。これにより、前記低電圧用負荷及びその周辺部位が前記大電流から保護される。
【００１３】
前記第２の電流抑止器は、低電圧用負荷よりも低電圧電源側の位置に設けるようにしてもよいが、この第２の電流抑止器を前記低電圧用負荷とアースとの間に設けるようにすれば、第１の電流抑止器から低電圧用負荷に至る回路中のどの部分が高圧側給電回路と短絡してもこれに対応して電流を緊急抑止することが可能になる。
【００１４】
さらに、前記第２の電流抑止器をアースに直結すれば、低電圧用負荷からアースに至るまでのアース回路中のどの部分が高圧側給電回路と短絡しても、これに対応して電流を緊急抑止することが可能になる。
【００１５】
前記第２の電流抑止器には、正特性サーミスタ、すなわち、温度上昇に伴って抵抗値が著しく増大するサーミスタを用いるようにしているので、短絡箇所の修理の後、温度降下とともに当該正特性サーミスタの抵抗値が下がり、回路が自動的に復帰することになる。
【００１６】
さらに、この正特性サーミスタを用いた場合、その過電流検知時、すなわち正特性サーミスタの抵抗増大時には、その上流側の電圧が著しく上昇するので、この上昇電圧を利用して警告を適時に自動的に行うことが可能になる。すなわち、前記正特性サーミスタと並列に、この正特性サーミスタの抵抗増大に連動して警告動作を行う警告回路を配するようにすればよい。
【００１７】
なお、前記第１の電流抑止器にはヒューズが適用される。
【００１８】
さらに、本発明では、前記第１の電流抑止器及び第２の電流抑止器に加え、その第１の電流抑止器よりも前記低電圧電源に近い位置に、その位置での過電流発生時に電流を抑止する第３の電流抑止器を設けているので、第１の電流抑止器よりも上流側（低電圧電源側）の位置で高圧側給電回路と低圧側給電回路とが短絡した場合、その短絡によって低電圧電源側に大電流が流れるものの、この低電圧電源に近い位置に設けられている第３の電流抑止器が前記大電流を検知し、その電流を抑止する。これにより、前記低電圧電源及びその周辺部位が前記大電流から保護される。
【００１９】
前記第３の電流抑止器は、前記低電圧電源と低電圧用負荷とを接続するための電線と当該低電圧電源の端子との間に設けるようにしてもよいし、前記第３の電流抑止器を前記低電圧電源とアースとの間に設けるようにしてもよい。
【００２０】
前記第３の電流抑止器としては、正特性サーミスタを用いているので、その過電流検知時、すなわち正特性サーミスタの抵抗増大時には、その上流側の電圧が著しく上昇するので、この上昇電圧を利用して警告を適時に自動的に行うことも可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態にかかる車両の給電回路を示したものである。なお、この回路において前記図４に示した回路と同一の部分には当該図４と同じ参照符を付し、その説明を省略する。
【００２２】
この回路の特徴として、低圧側給電回路におけるヒューズ２０Ａよりも低電圧用負荷１８Ａに近い位置（図では低電圧用負荷１８Ａとアースとの間の位置）に、第２の電流抑止器である正特性サーミスタ２２が設けられている。また、同じく低圧側給電回路におけるヒューズ２０Ａよりも低電圧バッテリー１０Ａに近い位置（図では低電圧バッテリーの正端子に直結する位置）にも、第３の電流抑止器である正特性サーミスタ２４が設けられている。
【００２３】
これらの正特性サーミスタ２２，２４は、通常の負特性サーミスタと異なり、所定の温度領域で温度上昇とともに抵抗値が増大する特性をもったものであり、特定のポリマーやセラミックスで構成されたものが広く知られている。
【００２４】
次に、この装置の作用を説明する。
【００２５】
１）正常時：過電流が発生していない正常時には、低圧側給電回路において、低電圧バッテリー１０Ａから正特性サーミスタ２４及びヒューズ２０Ａを通じて低電圧用負荷１８Ａに給電が行われる。同様に、高圧側給電回路においては、高電圧バッテリー１０Ｂからヒューズ２０Ｂを通じて高電圧用負荷１８Ｂに給電が行われる。
【００２６】
２）アース短絡時（図１の破線Ｌ１）：低圧側電線の被覆が破損するなどして当該電線がヒューズ２０Ａの下流側でアースに短絡した場合、ヒューズ２０Ａには過電流ｉ１が流れる。この過電流により当該ヒューズ２０Ａが溶断し、低圧側給電回路を遮断する。その結果、前記アース短絡部位よりも下流側の回路構成要素（電線等）が過電流から保護される。
【００２７】
３）電線同士の短絡時：ヒューズ２０Ａの下流側で低圧側電線と高圧側電線とが短絡してしまった場合（図１の破線Ｌ２）、当該短絡部位を通じて高圧側電線から低圧側電線さらには低電圧用負荷１８Ａにその規格値よりも大きな電流ｉ２が流れ込む。しかしながら、この低電圧用負荷１８Ａの近傍には正特性サーミスタ２２が設けられているため、この正特性サーミスタ２２が前記大電流ｉ２によって昇温し、その抵抗値が急激に増大する。その結果、低電圧用負荷１８Ａを流れる電流がほぼ０の値まで抑えられ（実質的な回路遮断）、低電圧用負荷１８Ａ及びその周辺部位が大電流ｉ２から保護される。
【００２８】
また、ヒューズ２０Ａの上流側で低圧側電線と高圧側電線とが短絡してしまった場合（図１の破線Ｌ３）、当該短絡部位を通じて高圧側電線から低圧側電線さらには低電圧バッテリー１０Ａにその規格値よりも大きな電流ｉ３が流れ込む。しかしながら、この低電圧バッテリー１０Ａの近傍にも正特性サーミスタ２４が設けられているため、この正特性サーミスタ２４が前記大電流ｉ３によって昇温し、その抵抗値が急激に増大する結果、低電圧バッテリー１０Ａを流れる電流がほぼ０の値まで抑えられ（実質的な回路遮断）、低電圧バッテリー１０Ａ及びその周辺部位が大電流ｉ３から保護される。
【００２９】
なお、本発明では第２の電流抑止器及び第３の電流抑止器の配設位置を特に問わず、低圧側給電回路と高圧側給電回路との短絡に起因する大電流を実質的に感知できる部位であればよい。好ましくは、低電圧バッテリー１０Ａの保護については、この低電圧バッテリー１０Ａになるべく近い部位、低電圧用負荷１８Ａの保護については、アースになるべく近い部位にそれぞれ第２の電流抑止器を設けるのが好ましい。
【００３０】
また、前記実施の形態では、第２の電流抑止器や第３の電流抑止器として正特性サーミスタを用いており、短絡部位の修理後、温度が降下して正特性サーミスタの抵抗値が下がることにより自動的に回路が復帰するため、ヒューズ交換作業が要らず、手間が省ける。
【００３１】
さらに、この正特性サーミスタを用いた場合、その抵抗増大時にはサーミスタ上流側の電圧が上昇するため、その電圧上昇を利用することにより、過電流発生と同期して自動的に警告を行うことが可能である。
【００３２】
例えば、図２に示すようなトランジスタ２５を正特性サーミスタ２２（正特性サーミスタ２４も同様）と並列に配し、当該トランジスタ２５のベースを正特性サーミスタ２２の上流側に、エミッタを正特性サーミスタ２２の下流側にそれぞれ接続し、コレクタと電源との間に警告用ランプ２６を介在させるようにすれば、正特性サーミスタ２２の抵抗増大時にはトランジスタ２５のベース電位が上がって当該トランジスタ２５がオフ状態からオン状態に切換わるため、前記抵抗増大に連動して警告用ランプ２６を点灯させることが可能になる。
【００３３】
また、図３に示すように正特性サーミスタ２２（正特性サーミスタ２４も同様）と並列にＬＥＤ２８を配すれば、正特性サーミスタ２２の抵抗値増大に伴ってＬＥＤ２８を流れる電流が増大し、当該ＬＥＤ２８が発光するため、前記と同様、過電流発生に同期して警告動作を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、本発明では、使用される電圧の具体的な数値を問わず、相対的に電圧差をもつ複数種の給電回路が単一車両に混在する場合に広く適用が可能であり、例えば３ランク以上の電圧系統が存在する場合にも、その低電圧側の回路保護に有効に適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、低圧側給電回路と高圧側給電回路とを併有する車両の給電回路において、前記低圧側給電回路に、アース短絡用のヒューズからなる第１の電流抑止器に加え、それよりも負荷に近い位置や電源に近い位置にそれぞれ正特性サーミスタからなる第２の電流抑止器及び第３の電流抑止器を設けたものであるので、前記低圧側給電回路と高圧側給電回路との短絡に起因する回路構成要素の破損等を未然に防止することができる効果がある。また、第２の電流抑止器及び第３の電流抑止器では、短絡部位の修理後、温度が降下して前記電流抑止器を構成する正特性サーミスタの抵抗値が下がることにより自動的に回路が復帰するため、ヒューズ交換作業が要らず、手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかる車両の給電装置の回路図である。
【図２】  前記給電装置に設けられる正特性サーミスタと並列にトランジスタ及び警告ランプを有する警告回路を配した例を示す回路図である。
【図３】  前記給電装置に設けられる正特性サーミスタと並列にＬＥＤを有する警告回路を配した例を示す回路図である。
【図４】  本発明と異なる車両の給電回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０Ａ  低電圧バッテリー（低電圧電源）
１０Ｂ  高電圧バッテリー（高電圧電源）
１８Ａ  低電圧用負荷
１８Ｂ  高電圧用負荷
２０Ａ  ヒューズ（第１の電流抑止器）
２２  正特性サーミスタ（第２の電流抑止器）
２４  正特性サーミスタ（第３の電流抑止器）
２５  トランジスタ（警告回路を構成）
２６  警告用ランプ（警告回路を構成）
２８  ＬＥＤ（警告回路を構成）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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