JPH10262332A - 車両用給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害地点を特定し、障害地点を排除して残る
系統で動作可能にする車両用給電装置を提供する。 【解決手段】 車両用給電装置は、給電線（ＷＨ）１０
〜１６を介してバッテリィ電源１から、複数の電源分配
装置（ＰＳＢ）２〜４が直列に接続されている。それぞ
れの電源分配装置内には、制御ユニットと給電線監視回
路と、信号伝送ユニットを有し、監視回路と制御ユニッ
トとで過大電流の検出を行い、過大電流を検出した末端
の電源分配装置に接続されている給電線において障害が
発生していると決定する。障害が発生した給電線は電源
分配装置から切り離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両に搭載されてい
る種々の電装品、装置、機器へ給電を行う車両用給電装
置に関するものであり、特に、複数の電源分配装置に分
割してそれらの電源分配装置から電装品などの負荷に給
電可能にした車両用給電装置において、給電線の短絡、
断線などの障害位置の特定を可能にし、障害が発生した
箇所のみ切り離して残りの部分を継続して給電可能にす
る車両用給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、車両の電子化が急速に進行してい
る。車両、たとえば、各種の乗用車は、内燃機関、自動
変速装置などの運行に必須の主要機器（以下、主機とい
う）の燃費の向上、排気ガスの低減、円滑な走行、安全
走行などの観点からマイクロコンピュータを始めとする
電子回路、電子デバイスを用いた電子制御が進められて
いる。また、フロントパネルの計器類を電子的な表示装
置、たとえば、カラー液晶表示装置に代えて、車両の運
行状態の認識を一層容易にするとともに、車両の種々の
情報を種々の形態を提供することも試みられている。さ
ら、移動手段としての車両の乗り心地の一層の向上、利
便性の向上を図るとともに単なる移動手段としてだけで
なく車両を居住空間として利用する要望も高く、主機だ
けでなく、空調装置、ＧＰＳＳを用いた位置評定・運行
案内装置、シートの自動調節装置、パワーウインドー、
ワイパ、ドアロック、種々のランプ、ラジオ、ＣＤ、Ｔ
Ｖ装置、娯楽施設などの補助的な装置・機器（以下、補
機）の搭載の増大と、それらの電子制御が進んでいる。

【０００３】以上のように、車両に搭載する電装品、主
機および補機が電子制御されるに伴って、電装品、主機
および補機自体が電気的に駆動される部分が増大する
他、主機および補機の電子制御のために各種の電子装置
が車両に搭載されている。したがって、主機に搭載され
た上記装置および機器のために、車両における給電およ
び電子制御装置を動作させる信号伝送が重要になってき
ている。

【０００４】しかしながら、車両における給電および信
号送信においては、給電線および信号線（ワイヤハーネ
ス）を装置取付用ビスで挟み込んで車体などに固定する
ときワイヤハーネスの被覆が破れて導体が車体と接触し
て短絡するとか、ワイヤハーネスがドアなどの回転部位
を通過したり、移動部位などを通過したりして疲労して
断線あるいは短絡することも起こりうる。給電線または
信号線の破断または短絡によって主機または補機が正常
に動作しなくなると問題でなるから、その対策が種々提
案されている。

【０００５】特開昭６０−１９３７４６号公報は、車両
の電源と負荷との間のワイヤハーネスに電流センサとし
ゃ断器を設け、車両の停車中において、電源から電装品
などの負荷に流れる単位電流を検出して異常状態を検出
し、異常と判断したときはしゃ断器を駆動して、負荷を
電源から切り離す技術が開示されている。特開昭６０−
１９３７４６号公報はフューズが溶断しない程度の短絡
をも検出できるとしている。しかしながら、この方法
は、停車中における異常状態のみを対象としており、車
両の走行中には適用できないという不具合がある。ま
た、この方法は短絡が発生した部位を特定できないか
ら、短絡部位を排除して、給電を自動的に復旧すること
はできない。

【０００６】従来の車両用給電装置の１例として、サブ
システムに応じたフューズまたはヒュージブルリンクの
電源（給電）ライン保護素子で保護された電源ラインを
電装品に対して接続し、電源ラインに短絡などが発生し
た場合、サブシステムのみにその影響を限定し、その他
のサブシステムには影響を及ぼさないようにする技術が
提案されている。しかしながら、この方法では、電源ラ
インを数多く布線しなければならないという不具合があ
る。特に、車両内という限定された空間内に数多くの電
源ラインを布線することは車両における実装の面で容易
ではない。

【０００７】特開昭５７−８０２３９号公報は、電源ラ
インをループ状にし、電源ラインの少なくとも１箇所に
電流センサを配設し、電流センサが異常状態を検出した
とき、中央制御部にその検出状態を通報し、中央制御部
が複数の電源制御器を順次、動作、不動作状態にしてい
き、異常発生位置を評定（特定）し、異常発生位置が特
定されたとき、その部位を電源ループから切り離す技術
を開示している。

【０００８】特開平５−６４３６１号公報は、２系統の
電源ラインを布線し、ダイオードを介して給電すること
により、いずれかの電源ラインが断線または短絡しても
障害のない電源ラインから給電する技術を開示してい
る。

【０００９】特開平８−２７５４０８号公報は、電源と
負荷との間に、２系統の給電線を並行して布設し、か
つ、これら２本の給電線を切り換える２つのリレーを設
けておき、一方の給電線に短絡などの不具合が発生した
場合、他方のリレーが他方の給電線と負荷を接続する給
電バックアップ方式を開示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５７−８０２３
９号公報に開示されている方法は、電源ラインの構成は
複雑さを回避しているが、障害検出に時間がかかり、障
害発生部位を切り離すのに時間がかかりすぎるという問
題がある。

【００１１】特開平５−６４３６１号公報に開示されて
いる方法は、２系統の電源ラインを布線するのでワイヤ
ハーネスが太くなる。限られた空間に太いワイヤハーネ
スを布線することは難しい。また特開平５−６４３６１
号公報に開示されている方法では大電流用ダイオードが
必要になる。

【００１２】特開平８−２７５４０８号公報に開示され
ている方法は、１つのリレーで切り換える負荷グループ
ごとに給電線を２系統布線するので、ワイヤハーネスが
太くなり、空間が限られている車両内に太いワイヤハー
ネスの布線は困難である。特に、信頼性の向上を図って
給電線を２系統設けるのであるから、２本の給電線の布
線は位置的に離しておくことが望ましいが、空間的に制
約の多い車両内にそのような設計思想を適用すると、実
装上の種々の問題に遭遇する。またこの方法は短絡検出
のみを対象としており、断線などの障害に対しては殆ど
無効である。

【００１３】以上、主として、電源ライン（給電ライ
ン）について言及してきたが、制御信号などの信号伝送
ラインについても上記同様の問題に遭遇している。以上
のように、空間的に制約が多く実装上の現実的な問題も
多い車両において、電装品、主機、補機、電子制御装置
などの負荷および電子装置に高い信頼性で効果的に給電
し、または、信号経路を確立維持することが要望されて
いる。

【００１４】本発明の目的は、障害が発生した場合、そ
の障害部位を迅速に検出でき、その障害部位を排除して
給電が継続できる車両用給電装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、バッテ
リィ電源と、複数の電源分配装置とを有し、それぞれの
電源分配装置（ＰＳＢ）が給電線で直列に接続された車
両用給電装置であって、前記電源分配装置のそれぞれ
が、制御ユニットと、信号伝送ユニットと、給電線を監
視ユニットとを有し、前記電源分配装置のそれぞれの信
号伝送ユニットが信号線を介して接続されており、前記
それぞれの制御ユニットは、前記監視ユニットがその電
源分配装置に接続された給電線に流れる電流の異常を検
出したとき、前記信号線を介して前記信号伝送ユニット
相互の伝送により前記異常情報を他の電源分配装置に伝
送し、前記監視ユニットにおける異常検出後所定時間経
過後に全ての監視ユニットの障害情報をもとにしていず
れかの制御ユニットにおいて障害発生位置を決定する、
車両用給電装置が提供される。

【００１６】好適には、前記制御ユニットは所定の周期
で前記給電線の監視を行い、前記信号伝送ユニットを用
いた伝送が所定の周期、所定の伝送時間で行われると
き、前記判定周期および前記所定の伝送周期、所定の伝
送時間経過後、いずれかの制御ユニットにおいて障害発
生位置を決定する。また好適には、前記制御ユニットは
所定の周期で前記給電線の監視を行い、異常状態を検出
したとき、その後段の給電線を切離し、切り離したこと
により、障害が喪失したとき、切り離した給電線を接続
して次段の電源分配装置においてその後段の給電線を切
離し、以上の動作を継続して最終の障害位置を検出す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の車両用給電装置の
構成図である。この車両用給電装置は、バッテリィ電源
１、電源分配装置（ＰＳＢ）２〜４を有し、これらが給
電線（ＷＨ）１０〜１６によって直列に接続されてい
る。また、電源分配装置（ＰＳＢ）２〜４は信号線２０
によって相互に信号伝送可能にされている。

【００１８】車両のエンジンルームに配置されたバッテ
リィ電源１の近傍に位置する電源分配装置（ＰＳＢ）２
は、本実施例においては、主電源分配装置（ＰＳＢ）と
して機能し、インパネなどの近傍に位置する電源分配装
置（ＰＳＢ）３〜４は、従電源分配装置として機能す
る。主電源分配装置（ＰＳＢ）２および従電源分配装置
（ＰＳＢ）３〜４のいずれも、マイクロコンピュータを
有する制御ユニット、主電源分配装置（ＰＳＢ）２およ
び従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４相互の情報交換を行
う信号伝送ユニット、車両の各種操作スイッチの状態を
入力する入力ユニット、負荷を駆動するためのスイッチ
手段を駆動する出力ユニットを有する。主電源分配装置
（ＰＳＢ）２、従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４には、
それぞれバッテリィ電源１側と反対側に接続される給電
線を断続する２つのしゃ断回路が設けられており、制御
ユニットによって、隣接する従電源分配装置（ＰＳＢ）
に接続される給電線を電気的に断続できるように構成さ
れている。また、主電源分配装置（ＰＳＢ）２および従
電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４には過大電流を検出する
監視回路が設けられている。そのような監視回路として
は、シャント抵抗を給電線に接続して給電線に流れる電
流を計測可能にし、その検出電流の大きさを、シャント
抵抗の両端に印加される電圧として検出し、その検出電
圧を差動増幅器で増幅した電圧を比較回路で基準電流と
比較判断して基準電流より大きい場合に過大電流である
ことを示す信号を出力する。

【００１９】主電源分配装置（ＰＳＢ）２および従電源
分配装置（ＰＳＢ）３〜４における制御ユニットは、入
力ユニットに入力される操作スイッチ状態に応じて、出
力ユニットからスイッチ手段を駆動してそこに接続され
た負荷を駆動する。その負荷にはバッテリィ電源１から
電力が供給される。たとえば、従電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）３の制御ユニットはヘッドライト点灯スイッチのオ
ンに応じて負荷としてのヘッドライトをバッテリィ１か
らの給電によって点灯させる。

【００２０】上述したように、主電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）２および従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４内の制御
ユニットは、給電線（ＷＨ）１０〜１６に流れる電流を
監視する回路を有する。ある電源分配装置（ＰＳＢ）２
〜４の制御ユニットで給電線（ＷＨ）に流れる電流が所
定の電流を越えた過大電流と判定したとき、他の従電源
分配装置（ＰＳＢ）の制御ユニットに信号伝送ユニット
を介して伝送する。

【００２１】たとえば、給電線（ＷＨ）１６において短
絡事故が発生し、過大電流が給電線（ＷＨ）１０〜１６
に流れた場合、主電源分配装置（ＰＳＢ）２、従電源分
配装置（ＰＳＢ）３〜４の全ての制御ユニットにおいて
過大電流を検出することになる。このとき、主電源分配
装置（ＰＳＢ）２、従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４内
のそれぞれの制御ユニットが過大電流を検出する時間を
ｔ１、たとえば、１０ｍｓとし、主電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）２および従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４内の信号
伝送ユニットが他の主電源分配装置（ＰＳＢ）２、従電
源分配装置（ＰＳＢ）３〜４の信号伝送ユニットに伝送
する時間をｔ２、たとえば、１０ｍｓとすると、本実施
例においては、最初に過大電流が検出されてから、全て
の制御ユニットにはｔ１＋ｔ２＝２０ｍｓ以内には伝送
が完了する。短絡事故は末端の従電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）４に接続されている給電線１６で発生しているか
ら、信号伝送ユニットを用いた信号伝送により、末端の
従電源分配装置（ＰＳＢ）４に接続された給電線１６に
おいて障害が発生したことが特定される。したがって、
信号伝送ユニットを介した制御信号の伝送により、従電
源分配装置（ＰＳＢ）４において、制御ユニットは、給
電線１６に接続されているしゃ断回路をオフ（閉成）状
態にして、障害地点Ｘを切り離す。なお、主電源分配装
置（ＰＳＢ）２、従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４に
は、それぞれ２つのしゃ断回路が設けられており、隣接
する従電源分配装置（ＰＳＢ）に接続される給電線を断
続できるように構成されているから、従電源分配装置
（ＰＳＢ）４において、制御ユニットは給電線１６に接
続されているしゃ断回路をオフにする。

【００２２】第２実施例 本発明の第２実施例の車両用給電装置の構成は、図１に
示した第１実施例と同様である。主電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）２および従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４には上記
同様、制御ユニット、信号伝送ユニット、入力ユニッ
ト、出力ユニットを有しており、それぞれの電源分配装
置（ＰＳＢ）２〜４の相互が信号伝送ユニットと多重信
号線２０を介して情報が通信される。第２実施例におい
ても、上述した第１実施例と同様、給電線１６において
短絡が発生したとき、電源分配装置３の制御ユニットが
短絡に起因する過大電流を検出したとき、電源分配装置
３の制御ユニットは、電源分配装置４に接続されている
給電線１４に接続されているしゃ断回路をオフ状態にし
てバッテリィ電源１から電源分配装置４への給電をしゃ
断する。電源分配装置３の制御ユニットはまた他の電源
分配装置２、４に信号伝送ユニットを介して過大電流検
出信号を伝送する。電源分配装置３の制御ユニットから
過大電流検出信号を受信した電源分配装置４の制御ユニ
ットは、給電線１６に接続されているしゃ断回路をオフ
状態にして電源分配装置４と給電線１６との電気的接続
を切り離す。電源分配装置４の制御ユニットはまた、信
号伝送ユニットを用いて給電線１６をしゃ断した信号を
他の電源分配装置２、３に伝送する。給電線１４をしゃ
断した電源分配装置３の制御ユニットは、電源分配装置
４における給電線１６のしゃ断信号を受信すると、電源
分配装置４に接続される給電線１４への給電を再開する
ため、給電線１４に接続されているしゃ断回路をオン状
態にする。この時点において、電源分配装置３内の制御
ユニットが再び過大電流を検出した場合は、給電線１４
に短絡が起きていることを特定できる。給電線１４に短
絡が起きていない場合、電源分配装置３は給電線１４に
おける短絡がないことを示すため、給電線１４の障害フ
ラグをクリアする。

【００２３】上述した判断動作を他の電源分配装置でも
行えば、給電線１６の障害が特定できる。障害位置×を
特定したときの障害位置×の排除は第１実施例と同様で
ある。このように第２実施例によっても、障害位置×を
特定できる。

【００２４】第３実施例 第３実施例における車両用給電装置の構成は、図１に示
した第１実施例と同様である。主電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）２および従電源分配装置（ＰＳＢ）３〜４には上記
同様、制御ユニット、信号伝送ユニット、入力ユニッ
ト、出力ユニットを有しており、それぞれの電源分配装
置（ＰＳＢ）２〜４の相互が信号伝送ユニットと多重信
号線２０を介して情報が通信される。本実施例におい
て、制御ユニットで過大電流を検出しても１度の異常検
出では異常とは判定せず、たとえば、図２に図解したよ
うに、周期ｔ３、たとえば、１０ｍｓごと５回以上連続
して過大電流が検出されたとき以上電流を検出したとし
て、他の電源分配装置（ＰＳＢ）の制御ユニットに信号
伝送ユニットおよび多重信号線２０を介して伝送する。
従電源分配装置（ＰＳＢ）３と従電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）４の監視タイミングが異なりそれらの検出タイミン
グに差があると、従電源分配装置（ＰＳＢ）３で５回以
上過大電流を検出した時点で従電源分配装置（ＰＳＢ）
４ではまだ５回過大電流を検出していないことになる。
従電源分配装置（ＰＳＢ）３は、周期ｔ３で監視し、５
回連続して過大電流を検出したとき、給電線（ＷＨ）１
４側のしゃ断回路をオフにして従電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）４に接続されている給電線１４を電気的に切り離す
と、電源分配装置４への給電が停止するから、もう１周
期だけ待つ。しかし、電源分配装置３の制御ユニットは
他の電源分配装置の制御ユニットに５開連続して過大電
流の検出を信号伝送ユニットを介して伝送する。この期
間の間、従電源分配装置（ＰＳＢ）４でも５回連続して
過大電流を検出することになる。電源分配装置４の制御
ユニットは過大電流が５回連続して検出されたことを他
の電源分配装置の制御ユニットに信号伝送ユニットを介
して通報する。この例では、電源分配装置２、３、４に
おいて過大電流が連続５周期に渡って検出されたことを
電源分配装置２、３、４の制御ユニットが知ることにな
る。この場合、末端の電源分配装置４に接続されている
給電線１６に短絡が発生していることが判る。換言すれ
ば、従電源分配装置（ＰＳＢ）３と従電源分配装置（Ｐ
ＳＢ）４との間の給電線１４には障害はなく、最下流に
位置する従電源分配装置（ＰＳＢ）４に接続されている
給電線１６に短絡事故の障害があることが判る。そこ
で、従電源分配装置（ＰＳＢ）４が給電線１６を切離
す。

【００２５】以上のように、本実施例においては、過大
電流を検出した最下流の従電源分配装置（ＰＳＢ）に接
続されている給電線に障害が発生していることが判る。
上述したように、検出タイミングの相違により、ある従
電源分配装置（ＰＳＢ）が他の従電源分配装置（ＰＳ
Ｂ）より迅速に異常と判断した場合、１周期だけ待つ
と、電源分配装置の制御ユニット相互に検出タイミング
の相違があっても、正確に障害位置×を特定でき、その
障害を切り離することができる。

【００２６】本発明の実施に際しては上述した実施例に
限定されることなく、種々の変形態様をとることができ
る。たとえば、上述した時間は例示に過ぎない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な構成が正確に障害地点を検出できる。また本発明に
よれば、障害地点を除外して残る系統を動作させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例としての車両用給電
装置の構成図である。

【図２】図２は図１に示した車両用給電装置の動作を示
すタイミング図である。

【符号の説明】

１・・バッテリィ電源 ２〜４・・電源分配装置（ＰＳＢ） ２・・主電源分配装置（ＰＳＢ） ３、４・・従電源分配装置（ＰＳＢ） １０〜１６・・給電線 ２０・・多重信号線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリィ電源と、複数の電源分配装置と
   を有し、それぞれの電源分配装置（ＰＳＢ）が給電線で
   直列に接続された車両用給電装置であって、 前記電源分配装置のそれぞれが、制御ユニットと、信号
   伝送ユニットと、給電線を監視ユニットとを有し、 前記電源分配装置のそれぞれの信号伝送ユニットが信号
   線を介して接続されており、 前記それぞれの制御ユニットは、前記監視ユニットがそ
   の電源分配装置に接続された給電線に流れる電流の異常
   を検出したとき、前記信号線を介して前記信号伝送ユニ
   ット相互の伝送により前記異常情報を他の電源分配装置
   に伝送し、前記監視ユニットにおける異常検出後所定時
   間経過後に全ての監視ユニットの障害情報をもとにして
   いずれかの電源分配装置内の制御ユニットにおいて障害
   発生位置を決定する車両用給電装置。
2. 【請求項２】前記各々の電源分配装置内の制御ユニット
   は所定の周期で前記給電線の監視を行い、 前記信号伝送ユニットを用いた伝送が所定の周期、所定
   の伝送時間で行われるとき、前記判定周期および前記所
   定の伝送周期、所定の伝送時間経過後、いずれかの制御
   ユニットにおいて障害発生位置を決定する請求項１記載
   の車両用給電装置。
3. 【請求項３】前記制御ユニットは所定の周期で前記給電
   線の監視を行い、異常状態を検出したとき、その後段の
   給電線を切離し、 切り離したことにより、障害が喪失したとき、切り離し
   た給電線を接続して次段の電源分配装置においてその後
   段の給電線を切離し、 以上の動作を継続して最終の障害位置を検出する請求項
   １記載の車両用給電装置。