JP7509723B2 - 車載電源供給システム - Google Patents
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Description
本発明は、車載電源供給システムに関する。
従来より、一般的な車両の補機系統においては、電圧が１２［Ｖ］の電源電力を供給可能なオルタネータ（発電機）や車載バッテリを含む電源から、車両各部に配索されているワイヤハーネスを経由して、様々な電装品に対してそれらが必要とする電源電力を供給している。
また、例えば特許文献１の電源冗長システムにおいては、１２［Ｖ］及び４８［Ｖ］の２種類の電圧を扱う複数の電源を備えている。また、電源に備わっているＤＣ／ＤＣコンバータを利用して電源電圧を変換できるので、一方の電源システムで地絡あるいは短絡が発生した場合にも負荷に電力を供給可能である。
ところで、車両上の補機系統には様々な種類の多数の電装品が備わっている。これらの電装品の中には、消費する電流が非常に大きい大電力負荷と、消費する電流が小さい小電力負荷とが混在している。車両上の大電力負荷としては、例えば電動スタビライザー装置や、電動パワーステアリング装置などがある。
また、小電力負荷が必要とする電源電圧は１２［Ｖ］が一般的であるが、大電力負荷が必要とする電源電圧は１２［Ｖ］よりも大きい場合が多い。したがって、１２［Ｖ］の電源だけを有する一般的な車両においては、大電力負荷の機器毎に搭載したＤＣ／ＤＣコンバータで１２［Ｖ］の電源電圧を昇圧して必要な４８［Ｖ］等の電源電圧を得ている。また、各大電力負荷に流れる大電流の影響で生じる電力損失の増大を避けるために、ワイヤハーネスの電源線には断面積が大きい太い電線を使用する必要がある。したがって、大電力負荷が必要とする電源が車両全体のコストアップの要因になっている。
一方、特許文献１のように２種類の電源系統を有する車両の場合には、定常時はそれぞれの電装品が必要とする電源電圧に合わせた電圧を所定の電源系統から供給することができる。すなわち、１２［Ｖ］の電源電圧を必要とする電装品に対しては１２［Ｖ］の車載バッテリから電力を供給し、４８［Ｖ］の電源電圧を必要とする電装品に対しては４８［Ｖ］の車載バッテリから電力を供給することができる。
しかしながら、特許文献１のようなシステムの場合は補機系統のために車載バッテリなどの電源部を１２［Ｖ］、４８［Ｖ］の電圧毎にそれぞれ搭載する必要があるので車両全体のコストが大幅に上昇するのは避けられない。
しかし、電圧が異なる２種類の電源系統が存在する場合に、搭載する車載バッテリを１つだけにすると、車載バッテリが直接接続されていない電源系統において電源の電力供給能力が不足することが予想される。そして、大電力負荷を使用する場合に電源電圧に大きな変動が生じ、車載機器の動作が不安定になることが懸念される。
また、大電力負荷に電源電力を供給する際に大きな電力損失が生じるのを避けるためには、ワイヤハーネスの電源線を太い電線で構成する必要がある。また、大電力負荷に流れる大電流の影響で電源電圧に比較的大きい電圧変動が生じる可能性があるので、１２［Ｖ］系の負荷側回路に電源電圧変動に対する余裕を持たせる必要があり、これが電力損失の増大に繋がる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両全体のコストアップを抑制すると共に、ワイヤハーネスにおける電源線の細径化および電力損失の低減が可能な車載電源供給システムを提供することにある。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第２電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記メインバッテリ、前記上位電源部、及び前記電圧変換部が接続され、前記第２電源ラインに前記キャパシタ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフへの切り替わりに連動して、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施し、イグニッションオンの状態で少なくとも大電力負荷への電源電力供給が必要な時に、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタが蓄積している電荷を放電させる、
車載電源供給システム。
車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第２電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記メインバッテリ、前記上位電源部、及び前記電圧変換部が接続され、前記第２電源ラインに前記キャパシタ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフへの切り替わりに連動して、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施し、イグニッションオンの状態で少なくとも大電力負荷への電源電力供給が必要な時に、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタが蓄積している電荷を放電させる、
車載電源供給システム。
車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第１電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記キャパシタが接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフ中に所定の条件を満たすと前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの充電を実施し、イグニッションオン中に前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施する、
車載電源供給システム。
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第１電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記キャパシタが接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフ中に所定の条件を満たすと前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの充電を実施し、イグニッションオン中に前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施する、
車載電源供給システム。
本発明の車載電源供給システムによれば、車両全体のコストアップを抑制可能であり、ワイヤハーネスにおける電源線の細径化および電力損失の低減も可能である。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態－１における車載電源供給システム１０Ａの主要部を示すブロック図である。
図１は、本発明の実施形態－１における車載電源供給システム１０Ａの主要部を示すブロック図である。
図１に示した車載電源供給システム１０Ａは、例えばハイブリッドカー、電気自動車、あるいはエンジンのみを駆動源とする一般的な車両に搭載され、車両上の補機系統の様々な電装品に対して電源電力を供給するために利用できる。
図１の車載電源供給システム１０Ａは、車両駆動系に属さない補機系の各種負荷に対して電源電力を供給可能な補機系バッテリ１３を備えている。この補機系バッテリ１３は、この車両の補機系のメインバッテリであり、充放電が可能な二次電池である。補機系バッテリ１３の正極側はスイッチ回路ＳＷを介して第１電源ライン５１と接続されている。補機系バッテリ１３の負極側は車両のグランド（アース）１９と接続されている。
第１電源ライン５１の上流側は、電源制御ユニットＰＣＵの出力と接続されている。電源制御ユニットＰＣＵの入力側は、駆動系高圧電源線１２ａと接続されている。この駆動系高圧電源線１２ａは、車両を駆動する電気モータに大電力を供給できるように、数百［Ｖ］程度の直流高電圧の電源電力を出力できる。電源制御ユニットＰＣＵは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を内蔵している。このＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、駆動系高圧電源線１２ａの高電圧を降圧して電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力を生成することができる。
なお、駆動系高圧電源線１２ａが存在しない一般的な車両の場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の代わりにオルタネータ（ＡＬＴ）が第１電源ライン５１の上流側に接続される。
電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力は、補機系バッテリ１３を充電するため、及び車両上の各負荷が必要とする電源電力を供給するために利用できる。但し、車両のイグニッションがオフの時には電源制御ユニットＰＣＵは第１電源ライン５１側に電源電力を供給しない。
図１に示すように、電源制御ユニットＰＣＵの出力と、補機系バッテリ１３、小電力負荷１８、及びゾーンＥＣＵ１５の入力１５ａが第１電源ライン５１に接続されている。
小電力負荷１８は、補機系統に属している各種電装品の中で、電力消費が比較的少ない電装品に相当する。例えば、各種ＥＣＵ、各種照明機器、オーディオ装置、ナビゲーション装置などの電装品は小電力負荷１８として扱うことができる。
ゾーンＥＣＵ１５は、車両上の特定のゾーンにおいて負荷に対する電源供給を管理するための装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６及び内部電源回路１５ｃを内蔵している。なお、ゾーンＥＣＵ１５が管理するゾーンについては、車両上の空間における特定の領域を表す場合もあるし、機能上のグループ分けにおける特定グループを表す場合もある。したがって、通常は複数の互いに独立したゾーンＥＣＵ１５が車両上に設置される。
ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、第１電源ライン５１側から供給される電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力に基づいて、電圧が４８［Ｖ］に昇圧された直流電源電力を生成できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が生成した４８［Ｖ］の直流電源電力がゾーンＥＣＵ１５の出力１５ｂから第２電源ライン５２に供給される。
図１に示すように、ゾーンＥＣＵ１５の出力側の第２電源ライン５２に、キャパシタ２０及び大電力負荷１４が接続されている。また、第２電源ライン５２とキャパシタ２０との間にスイッチ回路ＳＷ１が配置されている。
大電力負荷１４は、補機系統に属している各種電装品の中で、非常に大きな電力を消費する電装品である。例えば、車両に搭載される電動スタビライザ装置や、電動パワーステアリング装置は、それらが動作する際に非常に大きい電源電力を消費するので、大電力負荷１４として扱う必要がある。
一般的な車両の場合には、大電力負荷であっても標準的な電源線を経由して電圧が１２［Ｖ］の電源電力が供給される場合が多く、大電力負荷に大きな電流が流れる。そのため、大電力負荷に電力を供給する電源線を非常に太くする必要がある。
一方、図１に示した車載電源供給システム１０Ａにおいては、第２電源ライン５２から電圧が４８［Ｖ］の電源電力を大電力負荷１４に供給するので大電力負荷１４に流れる電流を大幅に減らすことができる。したがって、第２電源ライン５２の電源線を細径化できる。また、大電力負荷１４の内部に昇圧回路を設置する必要もない。
しかし、大電力負荷１４を使用する場合にはそれが一時的に非常に大きい電源電力を消費するので、車両のイグニッションがオンの場合であっても、ゾーンＥＣＵ１５の出力から大電力負荷１４に供給される電源電力が不足する場合がある。この電源電力の不足を補うために、キャパシタ２０が車載電源供給システム１０Ａに備わっている。
すなわち、事前にキャパシタ２０に電荷を蓄積しておき、大電力負荷１４が動作する時にキャパシタ２０が蓄積している電荷を放出することで、大電力負荷１４が必要とする電源電力が不足するのを回避可能になる。また、大電力負荷１４の通電に伴う第１電源ライン５１側の電源電圧変動も抑制できる。
このキャパシタ２０は、補機系バッテリ１３などの蓄電池と比べると、大電流を比較的短い時間だけ供給する用途で使用する場合に適した特性を有している。一方、キャパシタ２０の内部に電荷を常時溜めた状態にしておくと、特性の劣化が生じやすい。
そこで、キャパシタ２０が劣化するのを防止するために、図１の車載電源供給システム１０Ａにおいては上位ＥＣＵ３０Ａが状況に応じてスイッチ回路ＳＷ１の開閉制御を行い、キャパシタ２０における電荷の充放電を適切なタイミングで実施する。
図２は、図１の車載電源供給システム１０Ａにおける主要な制御を示すフローチャートである。すなわち、図１中の上位ＥＣＵ３０Ａが図２の制御を実施することで、車両の状況に応じてスイッチ回路ＳＷ１を制御し、キャパシタ２０の充放電を適切なタイミングで行うことができる。図２の制御について以下に説明する。
車両のイグニッション（ＩＧ）がオンの場合には、上位ＥＣＵ３０ＡはＳ１１からＳ１２の処理に進む。そして、キャパシタ２０が未充電であれば、スイッチ回路ＳＷ１を閉じてキャパシタ２０の充電を実施する。
キャパシタ２０を充電する場合には、補機系バッテリ１３から供給される電源電力に基づき、ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６が４８［Ｖ］の電源電力を生成する。この電源電力がスイッチ回路ＳＷ１を介してキャパシタ２０に供給される。
キャパシタ２０の充電が完了すると、上位ＥＣＵ３０Ａはスイッチ回路ＳＷ１を開きキャパシタ２０の回路接続を遮断する。なお、キャパシタ２０の充電が完了したか否かは、例えば第２電源ライン５２の電圧、又は電流を監視するか、あるいは充電時間を管理することで把握できる。
また、上位ＥＣＵ３０Ａは大電力負荷１４の通電開始を指示する所定の信号の状態をＳ１５で監視し、大電力負荷１４が通電開始する時にＳ１６の処理に進む。そして、上位ＥＣＵ３０Ａがスイッチ回路ＳＷ１を閉じてキャパシタ２０の回路を第２電源ライン５２に接続する。これにより、キャパシタ２０に蓄積されている電荷が放電され、第２電源ライン５２を介して大電力負荷１４に電源電力が供給される。また、ゾーンＥＣＵ１５から第２電源ライン５２に出力される電源電力も同時に大電力負荷１４に供給される。
Ｓ１６の実行によりキャパシタ２０の蓄積電荷が空になるので、大電力負荷１４の通電が終了した後で、上位ＥＣＵ３０Ａは次のＳ１７の処理に進み、キャパシタ２０を充電する。実際には、スイッチ回路ＳＷ１を閉じたままに維持することで、ゾーンＥＣＵ１５が出力する電源電力によりキャパシタ２０が充電される。
キャパシタ２０の充電が終了すると、上位ＥＣＵ３０Ａはスイッチ回路ＳＷ１を開きキャパシタ２０の回路接続を遮断する（Ｓ１８）。
一方、車両を駐車する場合のように、車両のイグニッションがオンからオフに変化した場合には、上位ＥＣＵ３０ＡはＳ１１からＳ１９を通り、Ｓ２０の処理に進む。そして、上位ＥＣＵ３０Ａはスイッチ回路ＳＷ１を閉じてキャパシタ２０を第２電源ライン５２に接続する。
イグニッションがオフの場合は、車両上の様々な機器はほとんど停止状態になるが、一部の機器の回路は暗電流として僅かな電源電力を消費する。Ｓ２０でスイッチ回路ＳＷ１を閉じている状態では、キャパシタ２０が蓄積している電荷が、暗電流として第２電源ライン５２に放出される。
したがって、キャパシタ２０が蓄積している電荷は徐々に減少し、Ｓ２０の処理を開始してからしばらくの時間を経過すると０になる。キャパシタ２０の蓄積電荷が０、すなわち放電終了状態になると、上位ＥＣＵ３０ＡはＳ２１からＳ２２の処理に進み、スイッチ回路ＳＷを開く。つまり、キャパシタ２０の回路を第２電源ライン５２から遮断する。
つまり、図２に示した制御を実施することで、大電力負荷１４に通電する時には、キャパシタ２０が蓄積している電荷を効率よく利用でき、大電力負荷１４が消費する電源電力の不足や第２電源ライン５２における電圧変動を防止できる。
更に、車両が駐車する場合のようにイグニッションがオフの時にはキャパシタ２０が蓄積した電荷を自動的に放電させるので、キャパシタ２０の特性が劣化するのを避けることができる。
図３は、車両各部に設置した各構成要素の接続例を示すブロック図である。すなわち、本発明の実施形態における車載電源供給システム１０Ａの具体的な構成例を図３に示す。なお、図３は車両を上方から視た状態における主要な構成要素の配置例の概要を表している。
図３に示した車両の車体５０は、エンジンルーム５０ａ、車室インパネ領域５０ｂ、及びトランクルーム５０ｃを有している。エンジンルーム５０ａの内部には、ウォータポンプ３１、オイルポンプ３２、クーリングファン３３、エアコン（Ａ／Ｃ）用コンプレッサ３４、ブレーキのアクチュエータ（ＡＣＴ）３５、触媒ヒータ３７、デアイサ３８、電動スタビライザ３９、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）アクチュエータ４０、エアコン用ブロア４１などの補機系の各種電装品が装備されている。
また、車室内にはＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ４２、シートヒータ４３、パワーシート４４などの補機系の各種電装品が装備されている。また、トランクルーム５０ｃの内部にはＥＰＢ（電動パワーアシストブレーキ）アクチュエータ４５、電動スタビライザ４６、デフォッガ４７などの補機系の各種電装品が装備されている。
図３に示した車載電源供給システム１０Ａの例では、エンジンルーム５０ａに割り当てられたゾーンを管理するためにゾーンＥＣＵ１５Ａがエンジンルーム５０ａに設置されている。また、車室インパネ領域５０ｂの左側ゾーン及び右側ゾーンを管理するために、ゾーンＥＣＵ１５Ｂ及び１５Ｄがそれぞれ車室インパネ領域５０ｂの左右の部位に設置されている。また、トランクルーム５０ｃ内に割り当てられたゾーンを管理するために、ゾーンＥＣＵ１５Ｃがトランクルーム５０ｃに設置されている。
また、ゾーンＥＣＵ１５Ａ、１５Ｂの間は電源幹線１１Ｃで互いに接続され、ゾーンＥＣＵ１５Ｂ、１５Ｃの間は電源幹線１１Ｄで互いに接続され、ゾーンＥＣＵ１５Ｂ、１５Ｄの間は電源幹線１１Ｅで互いに接続されている。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２及び補機系バッテリ１３が、それぞれ電源幹線１１Ａ及び１１Ｂを介してゾーンＥＣＵ１５Ａと接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力側は高圧バッテリ２１の出力と接続されている。高圧バッテリ２１は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池により構成され、例えば数百［Ｖ］程度の高電圧を蓄電し、蓄電した電力を車両走行用の電気モータなどに供給することができる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、高圧バッテリ２１が出力する数百［Ｖ］程度の直流高電圧の電源電力を、１２［Ｖ］の直流電源電力に変換し、図１中の第１電源ライン５１に相当する電源幹線１１Ａに供給する。補機系バッテリ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から供給される１２［Ｖ］の直流電源電力により充電し、この充電により蓄積した１２［Ｖ］の直流電源電力を電源幹線１１Ｂに出力できる。
電源幹線１１Ａ、１１Ｂ、及び１１ＣはゾーンＥＣＵ１５Ａの内部で互いに電気的に接続されている。また、電源幹線１１Ｃ及び１１ＤはゾーンＥＣＵ１５Ｂの内部で互いに電気的に接続されている。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２又は補機系バッテリ１３が出力する１２［Ｖ］の直流電源電力が電源幹線１１Ｃ及び１１Ｄに供給される。各電源幹線１１Ｃ及び１１Ｄは、少なくとも１２［Ｖ］の直流電源電力を配電するための電源線を含んでいる。
また、各ゾーンＥＣＵ１５Ａ、１５Ｂ、及び１５Ｃは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１６を内蔵している。また、ゾーンＥＣＵ１５Ｄが管理するゾーンには大電力を消費する負荷が存在しないので、ゾーンＥＣＵ１５ＤはＤＣ／ＤＣコンバータ１６を搭載していない。また、ゾーンＥＣＵ１５Ｂ、１５Ｄの間を接続する電源幹線１１Ｅは、１２［Ｖ］の直流電源電力を配電するための電源線を含んでいる。
図３に示すように、ゾーンＥＣＵ１５Ａの下流側に接続された電源枝線１７Ａは、４８Ｖ電源線２２及び１２Ｖ電源線２３を備えている。４８Ｖ電源線２２は、ゾーンＥＣＵ１５Ａ内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６から出力される電源電力（４８［Ｖ］）を出力するための電源線である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は１２［Ｖ］の電源電力の昇圧変換により４８［Ｖ］の電源電力を生成する。１２Ｖ電源線２３は、電源幹線１１Ａ又は１１Ｂから供給される１２［Ｖ］の直流電源電力を分配又は分岐した電源電力（１２［Ｖ］）を出力するための電源線である。
図３に示した例では、４８Ｖ電源線２２にウォータポンプ３１、オイルポンプ３２、クーリングファン３３、エアコン用コンプレッサ３４、ブレーキアクチュエータ３５、触媒ヒータ３７、デアイサ３８、電動スタビライザ３９、ＥＰＳアクチュエータ４０、及びエアコン用ブロア４１が接続されている。
特に、電動スタビライザ３９及びＥＰＳアクチュエータ４０は消費電力が非常に大きいので、４８［Ｖ］の電圧が供給される４８Ｖ電源線２２に接続することは、４８Ｖ電源線２２や幹線等の電線を細径化する目的のために効果的である。１２Ｖ電源線２３には、１２［Ｖ］の電源電圧を必要とする様々な小電力負荷を接続することができる。
一方、車室内に設置されているＰＴＣヒータ４２、シートヒータ４３、及びパワーシート４４は、電源枝線１７Ｂを介してゾーンＥＣＵ１５Ｂの下流側に接続されている。電源枝線１７Ｂは、電源幹線１１Ｃに供給される１２［Ｖ］の電源電力をゾーンＥＣＵ１５Ｂ内で分配又は分岐した１２［Ｖ］の電力を配電する電源線を含んでいる。
また、電源幹線１１Ｅに含まれる１２［Ｖ］の電源線に対しては、ゾーンＥＣＵ１５Ｂ内で分岐した１２［Ｖ］の電源電力が供給される。ゾーンＥＣＵ１５Ｄの下流側に接続されている電源枝線１７Ｄには、電源幹線１１Ｅの１２［Ｖ］の電源線の電力から分配又は分岐した１２［Ｖ］の電源電力が供給される。
一方、トランクルーム５０ｃに設置されているゾーンＥＣＵ１５Ｃの電源枝線１７Ｃは、４８Ｖ電源線２４、及び１２Ｖ電源線２５を備えている。４８Ｖ電源線２４は、電源幹線１１Ｄから供給される１２［Ｖ］の電源電力をゾーンＥＣＵ１５Ｃ内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６で昇圧して得られる４８［Ｖ］の電源電力を出力できる。また、１２Ｖ電源線２５は電源幹線１１Ｄから供給される１２［Ｖ］の電源電力をゾーンＥＣＵ１５Ｃ内部で分配又は分岐して得られる１２［Ｖ］の電源電力を出力できる。
トランクルーム５０ｃに設置されているＥＰＢアクチュエータ４５、電動スタビライザ４６、及びデフォッガ４７は、４８Ｖ電源線２４にそれぞれ接続されている。特に、電動スタビライザ４６は消費電力が非常に大きいので、４８［Ｖ］の電圧が供給される４８Ｖ電源線２４に接続することは、４８Ｖ電源線２４や幹線等の電線を細径化する目的のために効果的である。１２Ｖ電源線２５には、１２［Ｖ］の電源電圧を必要とする様々な小電力負荷を接続することができる。
図３の車載電源供給システム１０Ａにおいて、ゾーンＥＣＵ１５Ｄが管理している車室インパネ右側のゾーンについては大電力負荷が少ないので、電源幹線１１Ｅに１２［Ｖ］の電源線を含め、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を含まないゾーンＥＣＵ１５Ｄを設置してある。なお、大電力負荷もゾーンＥＣＵ１５Ｄの下流側に接続できるように、電源幹線１１Ｅの中には４８［Ｖ］の電源線も含めることが望ましい。
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の実施形態－２における車載電源供給システム１０Ｂの主要部を示すブロック図である。図４に示した車載電源供給システム１０Ｂは図１の車載電源供給システム１０Ａの変形例である。図４において、車載電源供給システム１０Ａと同一の構成要素は同一の符号を付けて示してある。
図４は、本発明の実施形態－２における車載電源供給システム１０Ｂの主要部を示すブロック図である。図４に示した車載電源供給システム１０Ｂは図１の車載電源供給システム１０Ａの変形例である。図４において、車載電源供給システム１０Ａと同一の構成要素は同一の符号を付けて示してある。
図４の車載電源供給システム１０Ｂは、車両駆動系に属さない補機系の各種負荷に対して電源電力を供給可能な補機系バッテリ１３Ｂを備えている。この補機系バッテリ１３Ｂは、４８［Ｖ］の電圧に対応した補機系のメインバッテリであり、充放電が可能な二次電池である。補機系バッテリ１３Ｂは、例えばリチウムイオン電池として構成される。補機系バッテリ１３Ｂの正極側はスイッチ回路ＳＷ０を介して第２電源ライン５２と接続されている。補機系バッテリ１３Ｂの負極側は車両のグランド１９と接続されている。
一方、１２［Ｖ］の電圧を扱う第１電源ライン５１の上流側は、電源制御ユニットＰＣＵの出力と接続されている。電源制御ユニットＰＣＵの入力側は、駆動系高圧電源線１２ａと接続されている。この駆動系高圧電源線１２ａは、車両を駆動する電気モータに大電力を供給できるように、数百［Ｖ］程度の直流高電圧の電源電力を出力できる。電源制御ユニットＰＣＵは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を内蔵している。このＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、駆動系高圧電源線１２ａの高電圧を降圧して電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力を生成することができる。
なお、駆動系高圧電源線１２ａが存在しない一般的な車両の場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の代わりにオルタネータが第１電源ライン５１の上流側に接続される。
電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力は、車載電源供給システム１０Ｂ及びその下流側に接続された各負荷が必要とする電源電力を供給するために利用できる。但し、車両のイグニッションがオフの時には電源制御ユニットＰＣＵは第１電源ライン５１側に電源電力を供給しない。
図４に示すように、電源制御ユニットＰＣＵの出力と、キャパシタ２０Ａの回路と、小電力負荷１８と、ゾーンＥＣＵ１５の入力１５ａとが第１電源ライン５１に接続されている。
キャパシタ２０Ａは、一端（高電位側）がスイッチ回路ＳＷ２を介して第１電源ライン５１と接続され、他端（低電位側）がグランド１９と接続されている。また、キャパシタ２０Ａと並列にスイッチ回路ＳＷ３が接続されている。スイッチ回路ＳＷ３は、１つのスイッチと直列に接続された抵抗器とで構成されている。
スイッチ回路ＳＷ２及びＳＷ３は、それぞれ上位ＥＣＵ３０Ｂが出力する制御信号により個別に開閉することができる。スイッチ回路ＳＷ２は、キャパシタ２０Ａに電荷を蓄積するための充電動作を行う場合、並びにキャパシタ２０Ａが蓄積した電荷を負荷側に供給する場合に閉じ、それ以外の場合に開くように制御される。また、キャパシタ２０Ａに蓄積されている電荷が不要になった場合に、その電荷を放電させるためにスイッチ回路ＳＷ３を閉じるように制御される。
小電力負荷１８は、補機系統に属している各種電装品の中で、電力消費が比較的少ない電装品に相当する。例えば、各種ＥＣＵ、各種照明機器、オーディオ装置、ナビゲーション装置などの電装品は小電力負荷１８として扱うことができる。
ゾーンＥＣＵ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６及び内部電源回路１５ｃを内蔵している。ゾーンＥＣＵ１５は、入力１５ａが第１電源ライン５１と接続され、出力１５ｂが第２電源ライン５２と接続されている。
ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、第１電源ライン５１側から供給される電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力に基づいて、電圧が４８［Ｖ］に昇圧された直流電源電力を生成できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が生成した４８［Ｖ］の直流電源電力がゾーンＥＣＵ１５の出力１５ｂから第２電源ライン５２に供給される。
また、図４の車載電源供給システム１０Ｂにおいては、ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、上記と逆方向の電圧変換動作もできる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は第２電源ライン５２側から供給される電圧が４８［Ｖ］の直流電源電力に基づいて、電圧が１２［Ｖ］に降圧された直流電源電力を生成できる。その場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が生成した１２［Ｖ］の直流電源電力はゾーンＥＣＵ１５の入力１５ａから第１電源ライン５１に供給される。
図４に示すように、ゾーンＥＣＵ１５の出力１５ｂと、大電力負荷１４と、補機系バッテリ１３Ｂとが第２電源ライン５２に接続されている。また、補機系バッテリ１３Ｂと第２電源ライン５２との間にスイッチ回路ＳＷ０が接続されている。
大電力負荷１４は、補機系統に属している各種電装品の中で、非常に大きな電力を消費する電装品である。
大電力負荷１４は、補機系統に属している各種電装品の中で、非常に大きな電力を消費する電装品である。
図４に示した車載電源供給システム１０Ｂにおいては、第２電源ライン５２から電圧が４８［Ｖ］の電源電力を大電力負荷１４に供給するので大電力負荷１４に流れる電流を大幅に減らすことができる。したがって、第２電源ライン５２の電源線を細径化できる。また、大電力負荷１４の内部に昇圧回路を設置する必要もない。
補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している４８［Ｖ］の電源電力は、第２電源ライン５２を介して大電力負荷１４に供給できる。また、補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している電源電力をゾーンＥＣＵ１５内で１２［Ｖ］に降圧して、第１電源ライン５１から小電力負荷１８に供給することもできる。更に、補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している電源電力をゾーンＥＣＵ１５内で１２［Ｖ］に降圧して、第１電源ライン５１からキャパシタ２０Ａに供給して充電することもできる。
一方、車両のイグニッションがオンの時には、電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力を第１電源ライン５１を介してゾーンＥＣＵ１５に供給できる。また、ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６が昇圧して生成した４８［Ｖ］の電源電力で補機系バッテリ１３Ｂを充電することもできるし、大電力負荷１４に不足する電力を供給することもできる。
一方、車両のイグニッションがオフの時には、電源制御ユニットＰＣＵが電源電力を出力しないので、補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している電源電力を利用する。また、キャパシタ２０Ａが電荷を蓄積している場合には、その電力も利用できる。
但し、イグニッションがオフの時には、様々な負荷のうち一部の回路が必要に応じて僅かな電源電力を暗電流として消費するだけなので、必要な消費電力は非常に小さい。しかし、補機系バッテリ１３Ｂの電源電力を第１電源ライン５１側に供給するためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を使用する必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が常時動作する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ１６の内部で比較的大きな電力損失が常時発生することが予想される。
しかし、本実施形態ではイグニッションがオフの時にキャパシタ２０Ａが蓄積した電荷を利用することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を常時動作させる必要がなくなり、電力損失の増大を抑制できる。また、キャパシタ２０Ａが蓄積する電荷については、イグニッションがオフの時に補機系バッテリ１３Ｂの電力を利用して間欠的に充電する。これにより、必要な時にキャパシタ２０Ａから小電力負荷１８等に対して電源電力（暗電流）を供給できる。つまり、イグニッションオフ時のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を一時的な動作だけに制限し、電力損失の増大を抑制できる。
ところで、キャパシタ２０Ａは、補機系バッテリ１３Ｂなどの蓄電池と比べると、大電流を比較的短い時間だけ供給する用途で使用する場合に適した特性を有している。一方、キャパシタ２０Ａの内部に電荷を常時溜めた状態にしておくと、特性の劣化が短期間で進行しやすい。
そこで、キャパシタ２０Ａが劣化するのを防止するために、図４の車載電源供給システム１０Ｂにおいては上位ＥＣＵ３０Ｂが状況に応じてスイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ３の開閉制御を行い、キャパシタ２０Ａにおける電荷の充放電を適切なタイミングで実施する。例えば、イグニッションがオンの時にはスイッチ回路ＳＷ３を閉じてキャパシタ２０Ａが蓄積した電荷を放出する。
図５は、図４の車載電源供給システム１０Ｂにおける主要な制御を示すフローチャートである。すなわち、図４中の上位ＥＣＵ３０Ｂが図５の制御を実施することで、キャパシタ２０Ａを適切な状態に維持する。図５の制御について以下に説明する。
上位ＥＣＵ３０Ｂは、車両のイグニッション（ＩＧ）のオンオフをＳ３１で識別し、イグニッションがオフの時はＳ３１からＳ３２に進み、イグニッションがオンの時はＳ３１からＳ３４に進む。
本実施形態では、イグニッションがオフの時には事前に定めた一定の時間間隔で、「間欠充電」としてキャパシタ２０Ａの充電処理を実行する。すなわち、間欠充電のタイミングになる毎に上位ＥＣＵ３０ＢはＳ３２からＳ３３の処理に進む。そして、スイッチ回路ＳＷ２を閉じて第１電源ライン５１からキャパシタ２０Ａに電流を流し、キャパシタ２０Ａを充電する（Ｓ３３）。この時、スイッチ回路ＳＷ３は開いた状態にしておく。
また、キャパシタ２０Ａを充電する際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を一時的に動作させて、補機系バッテリ１３Ｂから供給される４８［Ｖ］の電源電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１６内で１２［Ｖ］に降圧して第１電源ライン５１に供給する。
なお、暗電流の供給を必要とする負荷が第１電源ライン５１に接続されている場合には、イグニッションがオフの時に必要に応じてスイッチ回路ＳＷ２を閉じ、キャパシタ２０Ａが蓄積した電荷を第１電源ライン５１に向けて放出し、暗電流を負荷に供給する。
一方、イグニッションがオンの時には、上位ＥＣＵ３０Ｂは、スイッチ回路ＳＷ２を開き、スイッチ回路ＳＷ３を閉じる（Ｓ３４）。これにより、キャパシタ２０Ａに蓄積されていた電荷はスイッチ回路ＳＷ３内の抵抗器を通って少しずつ放電する。そして、時間の経過に伴ってキャパシタ２０Ａの蓄積電荷量は０になる。これにより、キャパシタ２０Ａにおける特性の劣化を防止できる。
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の実施形態－３における車載電源供給システム１０Ｃの主要部を示すブロック図である。図６に示した車載電源供給システム１０Ｃは図４の車載電源供給システム１０Ｂの変形例である。図６において、車載電源供給システム１０Ｂと同一の構成要素は同一の符号を付けて示してある。
図６は、本発明の実施形態－３における車載電源供給システム１０Ｃの主要部を示すブロック図である。図６に示した車載電源供給システム１０Ｃは図４の車載電源供給システム１０Ｂの変形例である。図６において、車載電源供給システム１０Ｂと同一の構成要素は同一の符号を付けて示してある。
図６の車載電源供給システム１０Ｃは、車両駆動系に属さない補機系の各種負荷に対して電源電力を供給可能な補機系バッテリ１３Ｂを備えている。この補機系バッテリ１３Ｂは、４８［Ｖ］の電圧に対応した補機系のメインバッテリであり、充放電が可能な二次電池である。補機系バッテリ１３Ｂは、例えばリチウムイオン電池として構成される。補機系バッテリ１３Ｂの正極側はスイッチ回路ＳＷ０を介して第２電源ライン５２と接続されている。補機系バッテリ１３Ｂの負極側は車両のグランド１９と接続されている。
一方、１２［Ｖ］の電圧を扱う第１電源ライン５１の上流側は、電源制御ユニットＰＣＵの出力と接続されている。電源制御ユニットＰＣＵの入力側は、駆動系高圧電源線１２ａと接続されている。この駆動系高圧電源線１２ａは、車両を駆動する電気モータに大電力を供給できるように、数百［Ｖ］程度の直流高電圧の電源電力を出力できる。電源制御ユニットＰＣＵは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を内蔵している。このＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、駆動系高圧電源線１２ａの高電圧を降圧して電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力を生成することができる。
なお、駆動系高圧電源線１２ａが存在しない一般的な車両の場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の代わりにオルタネータが第１電源ライン５１の上流側に接続される。
電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力は、車載電源供給システム１０Ｃ及びその下流側に接続された各負荷が必要とする電源電力を供給するために利用できる。但し、車両のイグニッションがオフの時には電源制御ユニットＰＣＵは第１電源ライン５１側に電源電力を供給しない。
電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力は、車載電源供給システム１０Ｃ及びその下流側に接続された各負荷が必要とする電源電力を供給するために利用できる。但し、車両のイグニッションがオフの時には電源制御ユニットＰＣＵは第１電源ライン５１側に電源電力を供給しない。
図６に示すように、電源制御ユニットＰＣＵの出力と、小電力負荷１８と、ゾーンＥＣＵ１５の入力１５ａとが第１電源ライン５１に接続されている。
小電力負荷１８は、補機系統に属している各種電装品の中で、電力消費が比較的少ない電装品に相当する。例えば、各種ＥＣＵ、各種照明機器、オーディオ装置、ナビゲーション装置などの電装品は小電力負荷１８として扱うことができる。
ゾーンＥＣＵ１５は、入力１５ａが第１電源ライン５１と接続され、出力１５ｂが第２電源ライン５２と接続されている。また、ゾーンＥＣＵ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６及び内部電源回路１５ｃを内蔵している。また、車載電源供給システム１０Ｃの内部電源回路１５ｃは暗電流用レギュレータ１５ｄを備えている。
暗電流用レギュレータ１５ｄの入力側はスイッチ回路ＳＷ４を介して第２電源ライン５２と接続され、暗電流用レギュレータ１５ｄの出力側はダイオードＤ１を介して第１電源ライン５１と接続されている。ダイオードＤ１は電流の逆流を防止する。また、スイッチ回路ＳＷ４を制御するために上位ＥＣＵ３０Ｃが備わっている。
ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、第１電源ライン５１側から供給される電圧が１２［Ｖ］の直流電源電力に基づいて、電圧が４８［Ｖ］に昇圧された直流電源電力を生成できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が生成した４８［Ｖ］の直流電源電力がゾーンＥＣＵ１５の出力１５ｂから第２電源ライン５２に供給される。
また、図６の車載電源供給システム１０Ｃにおいては、ゾーンＥＣＵ１５内の暗電流用レギュレータ１５ｄが、第２電源ライン５２側から供給される電圧が４８［Ｖ］の直流電源電力に基づいて、電圧が１２［Ｖ］に降圧された直流電源電力を生成できる。また、暗電流用レギュレータ１５ｄが生成した１２［Ｖ］の直流電源電力はダイオードＤ１を通り、ゾーンＥＣＵ１５の入力１５ａから第１電源ライン５１に供給される。
なお、暗電流用レギュレータ１５ｄは生成可能な電源電力の容量が他の電源回路と比べて非常に小さい。したがって、暗電流のように非常に小さい電源電力を必要とする負荷に対してのみ１２［Ｖ］の電源電力を供給できる。その代わり、暗電流用レギュレータ１５ｄを使用する場合に発生する電力損失も他の回路と比べて非常に小さい。
具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を用いて第２電源ライン５２側の４８［Ｖ］の電圧を１２［Ｖ］に降圧して第１電源ライン５１側に供給すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の内部で比較的大きい電力損失の発生が見込まれる。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を止めて、暗電流用レギュレータ１５ｄを使用すると、第２電源ライン５２側の４８［Ｖ］の電源電力を低損失で降圧して生成した１２［Ｖ］の電源電力を第１電源ライン５１に供給できる。
また、イグニッションがオフの時には第１電源ライン５１側に接続されている小電力負荷１８が待機状態になり僅かな暗電流のみを消費する状態になるので、暗電流用レギュレータ１５ｄが供給する電源電力だけで十分である。
上位ＥＣＵ３０Ｃは、イグニッションがオンの時にはスイッチ回路ＳＷ４を開き、イグニッションがオフの時にスイッチ回路ＳＷ４を閉じる。また、イグニッションがオフの時にはＤＣ／ＤＣコンバータ１６の動作を止める。
スイッチ回路ＳＷ４を閉じると、補機系バッテリ１３Ｂに蓄積されている電源電力が、スイッチ回路ＳＷ０、第２電源ライン５２、スイッチ回路ＳＷ４を通って暗電流用レギュレータ１５ｄの入力に供給されるので、暗電流用レギュレータ１５ｄが１２［Ｖ］の電源電力を生成する。そして、暗電流用レギュレータ１５ｄの生成した１２［Ｖ］の電源電力がダイオードＤ１及び第１電源ライン５１を通って小電力負荷１８に供給される。
図６に示すように、ゾーンＥＣＵ１５の出力１５ｂと、大電力負荷１４と、補機系バッテリ１３Ｂとが第２電源ライン５２に接続されている。また、補機系バッテリ１３Ｂと第２電源ライン５２との間にスイッチ回路ＳＷ０が接続されている。
図６に示した車載電源供給システム１０Ｃにおいては、第２電源ライン５２から電圧が４８［Ｖ］の電源電力を大電力負荷１４に供給するので大電力負荷１４に流れる電流を大幅に減らすことができる。したがって、第２電源ライン５２の電源線を細径化できる。また、大電力負荷１４の内部に昇圧回路を設置する必要もない。
車両のイグニッションがオンの時には、電源制御ユニットＰＣＵが出力する電源電力を第１電源ライン５１を介してゾーンＥＣＵ１５に供給できる。また、ゾーンＥＣＵ１５内のＤＣ／ＤＣコンバータ１６が昇圧して生成した４８［Ｖ］の電源電力で補機系バッテリ１３Ｂを充電することもできるし、大電力負荷１４に不足する電力を供給することもできる。また、補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している４８［Ｖ］の電源電力は、第２電源ライン５２を介して大電力負荷１４に供給できる。
一方、車両のイグニッションがオフの時には、電源制御ユニットＰＣＵが電源電力を出力しないので、第１電源ライン５１側の負荷が必要とする暗電流程度の電源電力を補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している電源電力に基づいて生成する。すなわち、補機系バッテリ１３Ｂが蓄積している電源電力をゾーンＥＣＵ１５内の暗電流用レギュレータ１５ｄで１２［Ｖ］に降圧し、第１電源ライン５１から小電力負荷１８に供給する。
上記のように、本実施形態ではイグニッションがオフの時に暗電流用レギュレータ１５ｄを利用するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は停止することができる。これにより、電力損失の増大を抑制できる。
以上のように、図１に示した車載電源供給システム１０Ａにおいては、第１電源ライン５１の１２［Ｖ］の電源電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１６で昇圧して生成した４８［Ｖ］の電源電力を大電力負荷１４側に供給するので、第２電源ライン５２等の箇所の電線を細径化したり端子を小型化することが容易である。また、補機系バッテリ１３を第１電源ライン５１側だけに接続することで、コスト上昇を抑制できる。また、キャパシタ２０を第２電源ライン５２に接続することで、大電力負荷１４に通電する場合の一時的な電力不足や電源電圧の変動を抑制することが容易になる。
また、上位ＥＣＵ３０Ａが図２に示した制御を実施することで、イグニッションのオフ時にキャパシタ２０が蓄積している電荷を自動的に放出することができる。これにより、キャパシタ２０の特性が劣化するのを防止できる。
また、図４に示した車載電源供給システム１０Ｂにおいては、補機系バッテリ１３Ｂを第２電源ライン５２側のみに接続することで、コスト上昇を抑制できる。また、キャパシタ２０Ａを第１電源ライン５１に接続することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を常時動作させることなく、イグニッションオフ時に小電力負荷１８が必要とする電源の暗電流を、キャパシタ２０Ａから供給可能になる。これにより、イグニッションオフ時にＤＣ／ＤＣコンバータ１６内で生じる電力損失を低減できる。
また、上位ＥＣＵ３０Ｂが図５の制御を実施することで、イグニッションオフ時にキャパシタ２０Ａを間欠的に充電し、充電した電荷を利用することが可能になる。更に、イグニッションオン時にキャパシタ２０Ａの蓄積している電荷を自動的に放電するので、キャパシタ２０Ａの特性劣化を抑制できる。
図６に示した車載電源供給システム１０Ｃにおいても、補機系バッテリ１３Ｂを第２電源ライン５２側のみに接続することで、コスト上昇を抑制できる。また、ゾーンＥＣＵ１５内の暗電流用レギュレータ１５ｄを利用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を止めたまま、イグニッションオフ時に小電力負荷１８が必要とする電源の暗電流を供給可能になる。また、専用の暗電流用レギュレータ１５ｄを利用することで、イグニッションオフ時に発生する電力損失を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を利用する場合と比べて大幅に低減できる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
上述の車載電源供給システムに関する特徴的な事項について、以下の［１］～［５］に簡潔に纏めて列挙する。
［１］ 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システム（１０Ａ）であって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
キャパシタ（２０）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記メインバッテリ、前記上位電源部、及び前記電圧変換部が接続され、前記第２電源ラインに前記キャパシタ及び前記電圧変換部が接続されている、
車載電源供給システム。
［１］ 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システム（１０Ａ）であって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
キャパシタ（２０）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記メインバッテリ、前記上位電源部、及び前記電圧変換部が接続され、前記第２電源ラインに前記キャパシタ及び前記電圧変換部が接続されている、
車載電源供給システム。
上記［１］の構成の車載電源供給システムによれば、第１電源ラインの電源電力を電圧変換部で昇圧して生成した電源電力を大電力負荷に供給するので、第２電源ラインの箇所の電線を細径化したり端子を小型化することが容易である。また、メインバッテリを第１電源ライン側だけに接続することで、コスト上昇を抑制できる。
［２］ 前記キャパシタと、前記第２電源ラインの回路接続を制御するスイッチ部（スイッチ回路ＳＷ１）と、
前記スイッチ部を制御する制御部（上位ＥＣＵ３０Ａ）と、
を備え、
前記制御部は、車両のイグニッションオフへの切り替わりに連動して、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施し（Ｓ２０）、イグニッションオンの状態で少なくとも大電力負荷への電源電力供給が必要な時に、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタが蓄積している電荷を放電させる（Ｓ１６）、
上記［１］に記載の車載電源供給システム。
前記スイッチ部を制御する制御部（上位ＥＣＵ３０Ａ）と、
を備え、
前記制御部は、車両のイグニッションオフへの切り替わりに連動して、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施し（Ｓ２０）、イグニッションオンの状態で少なくとも大電力負荷への電源電力供給が必要な時に、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタが蓄積している電荷を放電させる（Ｓ１６）、
上記［１］に記載の車載電源供給システム。
上記［２］の構成の車載電源供給システムによれば、キャパシタに長時間に亘って電荷が蓄積されるのを防止できるので、キャパシタの劣化を抑制できる。
［３］ 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３Ｂ）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
キャパシタ（２０Ａ）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記キャパシタが接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ及び前記電圧変換部が接続されている、
車載電源供給システム（１０Ｂ）。
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３Ｂ）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
キャパシタ（２０Ａ）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記キャパシタが接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ及び前記電圧変換部が接続されている、
車載電源供給システム（１０Ｂ）。
上記［３］の構成の車載電源供給システムによれば、イグニッションオフ時に小電力負荷が必要とする電源の暗電流を、キャパシタから供給可能になる。これにより、イグニッションオフ時に電圧変換部内で生じる電力損失を低減できる。
［４］ 前記キャパシタと、前記第１電源ラインの回路接続を制御するスイッチ部（スイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ３）と、
前記スイッチ部を制御する制御部（上位ＥＣＵ３０Ｂ）と、
を備え、
前記制御部は、車両のイグニッションオフ中に所定の条件を満たすと前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの充電を実施し（Ｓ３２、Ｓ３３）、イグニッションオン中に前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施する（Ｓ３４）、
上記［３］に記載の車載電源供給システム。
前記スイッチ部を制御する制御部（上位ＥＣＵ３０Ｂ）と、
を備え、
前記制御部は、車両のイグニッションオフ中に所定の条件を満たすと前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの充電を実施し（Ｓ３２、Ｓ３３）、イグニッションオン中に前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施する（Ｓ３４）、
上記［３］に記載の車載電源供給システム。
上記［４］の構成の車載電源供給システムによれば、イグニッションオフ時にキャパシタを間欠的に充電し、充電した電荷を利用することが可能になる。更に、イグニッションオン時にキャパシタの蓄積している電荷を自動的に放電するので、キャパシタの特性劣化を抑制できる。
［５］ 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３Ｂ）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
前記電圧変換部と並列に接続された暗電流供給回路（暗電流用レギュレータ１５ｄ）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記暗電流供給回路が接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ、前記電圧変換部、及び前記暗電流供給回路が接続され、
前記暗電流供給回路は、車両のイグニッションがオフの時に、前記第１電源ラインの電圧を降圧して生成した電源電力を暗電流として前記第１電源ラインに供給する、
車載電源供給システム（１０Ｃ）。
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリ（補機系バッテリ１３Ｂ）と、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部（電源制御ユニットＰＣＵ）と、
比較的低圧の第１電圧（例えば１２［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ライン（５１）と、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧（例えば４８［Ｖ］）の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ライン（５２）と、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、
前記電圧変換部と並列に接続された暗電流供給回路（暗電流用レギュレータ１５ｄ）と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記暗電流供給回路が接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ、前記電圧変換部、及び前記暗電流供給回路が接続され、
前記暗電流供給回路は、車両のイグニッションがオフの時に、前記第１電源ラインの電圧を降圧して生成した電源電力を暗電流として前記第１電源ラインに供給する、
車載電源供給システム（１０Ｃ）。
上記［５］の構成の車載電源供給システムによれば、専用の暗電流供給回路を利用することで、イグニッションオフ時に発生する電力損失を、電圧変換部を利用する場合と比べて大幅に低減できる。
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 車載電源供給システム
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ 電源幹線
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ａ 駆動系高圧電源線
１３，１３Ｂ 補機系バッテリ
１４ 大電力負荷
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ ゾーンＥＣＵ
１５ａ 入力
１５ｂ 出力
１５ｃ 内部電源回路
１５ｄ 暗電流用レギュレータ
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ 電源枝線
１８ 小電力負荷
１９ グランド
２０，２０Ａ キャパシタ
２１ 高圧バッテリ
２２，２４ ４８Ｖ電源線
２３，２５ １２Ｖ電源線
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 上位ＥＣＵ
３１ ウォータポンプ
３２ オイルポンプ
３３ クーリングファン
３４ エアコン用コンプレッサ
３５ ブレーキアクチュエータ
３７ 触媒ヒータ
３８ デアイサ
３９，４６ 電動スタビライザ
４０ ＥＰＳアクチュエータ
４１ エアコン用ブロア
４２ ＰＴＣヒータ
４３ シートヒータ
４４ パワーシート
４５ ＥＰＢアクチュエータ
４７ デフォッガ
５０ 車体
５０ａ エンジンルーム
５０ｂ 車室インパネ領域
５０ｃ トランクルーム
５１ 第１電源ライン
５２ 第２電源ライン
Ｄ１ ダイオード
ＰＣＵ 電源制御ユニット
ＳＷ，ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチ回路
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ 電源幹線
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ａ 駆動系高圧電源線
１３，１３Ｂ 補機系バッテリ
１４ 大電力負荷
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ ゾーンＥＣＵ
１５ａ 入力
１５ｂ 出力
１５ｃ 内部電源回路
１５ｄ 暗電流用レギュレータ
１６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ 電源枝線
１８ 小電力負荷
１９ グランド
２０，２０Ａ キャパシタ
２１ 高圧バッテリ
２２，２４ ４８Ｖ電源線
２３，２５ １２Ｖ電源線
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 上位ＥＣＵ
３１ ウォータポンプ
３２ オイルポンプ
３３ クーリングファン
３４ エアコン用コンプレッサ
３５ ブレーキアクチュエータ
３７ 触媒ヒータ
３８ デアイサ
３９，４６ 電動スタビライザ
４０ ＥＰＳアクチュエータ
４１ エアコン用ブロア
４２ ＰＴＣヒータ
４３ シートヒータ
４４ パワーシート
４５ ＥＰＢアクチュエータ
４７ デフォッガ
５０ 車体
５０ａ エンジンルーム
５０ｂ 車室インパネ領域
５０ｃ トランクルーム
５１ 第１電源ライン
５２ 第２電源ライン
Ｄ１ ダイオード
ＰＣＵ 電源制御ユニット
ＳＷ，ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチ回路
Claims (2)
- 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第２電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記メインバッテリ、前記上位電源部、及び前記電圧変換部が接続され、前記第２電源ラインに前記キャパシタ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフへの切り替わりに連動して、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施し、イグニッションオンの状態で少なくとも大電力負荷への電源電力供給が必要な時に、前記スイッチ部を制御して前記キャパシタが蓄積している電荷を放電させる、
車載電源供給システム。 - 車両上で、負荷となる車載機器に対して車両側の電源電力を供給する車載電源供給システムであって、
電源電力の充電及び放電が可能なメインバッテリと、
前記メインバッテリに対して電源電力を供給可能な上位電源部と、
比較的低圧の第１電圧の電源電力の通電に割り当てられた第１電源ラインと、
前記第１電圧よりも電圧が高い第２電圧の電源電力の通電に割り当てられた第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間で電源電力の電圧を変換する電圧変換部と、
キャパシタと、
前記キャパシタと前記第１電源ラインとの間を開閉するスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、前記第１電源ラインに前記上位電源部、前記電圧変換部、及び前記キャパシタが接続され、前記第２電源ラインに前記メインバッテリ及び前記電圧変換部が接続され、
前記制御部は、車両のイグニッションオフ中に所定の条件を満たすと前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの充電を実施し、イグニッションオン中に前記スイッチ部を制御して前記キャパシタの放電を実施する、
車載電源供給システム。
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|---|---|---|---|
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- 2021-07-28 JP JP2021123529A patent/JP7509723B2/ja active Active
-
2022
- 2022-07-07 US US17/859,514 patent/US11745601B2/en active Active
- 2022-07-26 CN CN202210885691.2A patent/CN115675332B/zh active Active
- 2022-07-27 EP EP22187201.3A patent/EP4124514B1/en active Active
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| WO2015076303A1 (ja) | 2013-11-25 | 2015-05-28 | 矢崎総業株式会社 | 電源分配装置及び電源分配システム |
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