特許ウォッチ

公開番号2025174504
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080918
出願日2024-05-17
発明の名称車載電力分配装置
出願人Astemo株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H03K 17/04 20060101AFI20251120BHJP(基本電子回路)
要約【課題】車載電力分配装置が相互接続された車載パワーネットシステムにおいて、電源幹線故障時の電源供給を継続および復旧速度を向上することができる車載電力分配装置を提供する。
【解決手段】第1の電源幹線3aからの電力を負荷に分配する第1電力分配装置1aと、第2の電源幹線3bからの電力を負荷に分配する第2電力分配装置1bと、第1電力分配装置1aと第2電力分配装置1bを接続する接続幹線5とを備えた車載電力分配装置1において、第1電力分配装置1aにMOSFET(M1)とMOSFET(M2)を互いに逆向きに直列接続した半導体スイッチを備え、半導体スイッチは第1の電源幹線3aと接続幹線5の間に設けられ、MOSFET(M1)をON状態、MOSFET(M2)をOFF状態とし、MOSFET(M2)のボディダイオードを介して接続幹線5に電圧を印加した状態で待機し、接続幹線5の電流上昇に応じてMOSFET(M2)をONする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電源幹線からの電力を負荷に分配する第１電力分配装置と、第２の電源幹線からの電力を負荷に分配する第２電力分配装置と、前記第１電力分配装置と前記第２電力分配装置を接続する接続幹線とを備えた車載電力分配装置において、
前記第１電力分配装置に第１の半導体トランジスタと第２の半導体トランジスタを互いに逆向きに直列接続した半導体スイッチを備え、前記半導体スイッチは前記第１の電源幹線と前記接続幹線の間に設けられ、
前記第１の半導体トランジスタをＯＮ状態、前記第２の半導体トランジスタをＯＦＦ状態とし、前記第２の半導体トランジスタのボディダイオードを介して前記接続幹線に電圧を印加した状態で待機し、前記接続幹線の電流上昇に応じて前記第２の半導体トランジスタをＯＮすることを特徴とする車載電力分配装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の車載電力分配装置において、
前記第１の半導体トランジスタはＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）であり、そのボディダイオードのカソード側端子を前記第１の電源幹線に向けて接続され、前記第２の半導体トランジスタはＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）であり、そのボディダイオードのカソード側端子を前記接続幹線に向けて接続され、または
前記第１の半導体トランジスタはＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）であり、そのボディダイオードのアノード側端子を前記接続幹線に向けて接続され、前記第２の半導体トランジスタはＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）であり、そのボディダイオードのアノード側端子を前記第１の電源幹線に向けて接続され、
前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）をＯＮ状態、前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）をＯＦＦ状態とし、前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）のボディダイオードを介して前記接続幹線に電圧を印加した状態で待機し、前記接続幹線の電流上昇に応じて前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）をＯＮすることを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載電力分配装置において、
前記接続幹線に流れる電流を検出する電流検出器を設け、前記電流検出器により検出した電流量が所定の閾値を超えると前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）をＯＮすることを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車載電力分配装置において、
前記第１電力分配装置と前記第２電力分配装置を通信線により接続し、前記第２電力分配装置は、前記通信線を介して切替指令を前記第１電力分配装置に送信し、前記第１電力分配装置は、前記切替指令に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）をＯＮすることを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車載電力分配装置において、
前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）または前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２）のソース－ドレイン端子にボディダイオードの順方向と同じ向きにダイオードを並列に接続したことを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車載電力分配装置において、
前記第１の半導体トランジスタと前記第１の電源幹線の間から分岐接続した第１の半導体スイッチを介して負荷電源線を接続し、前記接続幹線と前記第２の半導体トランジスタの間から分岐接続した第２の半導体スイッチを介して前記負荷電源線を接続し、前記第１電力分配装置に接続される負荷は、前記負荷電源線に接続されて電源供給されることを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車載電力分配装置において、
前記第１の半導体スイッチまたは前記第２の半導体スイッチは、二つのＭＯＳＦＥＴのソース－ドレイン方向が逆向きになるように直列接続した半導体スイッチであることを特徴とする車載電力分配装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車載電力分配装置において、
前記第１電力分配装置に接続される負荷は、前記第１の半導体トランジスタと前記第１の電源幹線の間から分岐接続した負荷電源線に接続されて電源供給されることを特徴とする車載電力分配装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両電源システムにおける車載電力分配装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の電動化や自動運転化の進展により、センサやアクチュエータ等の車載機器の搭載数が増大しており、これに伴って、各車載機器への電力供給のためのワイヤーハーネスの削減や、車載パワーネットシステムの高信頼化、低損失化が求められるようになってきた。しかしながら、従来の１２Ｖ系の車載パワーネットシステムでは、バッテリーの近くにリレーボックスやヒューズボックスを備えて、そこから車両の様々な位置に設置された車載機器に対して電源ケーブルを個々に接続する手法が多く用いられている。このような従来の車載機器への電力供給方法では、電力供給すべき車載機器数の増加や高信頼化のための電源供給経路の冗長化に伴って、膨大な数のワイヤーハーネスが必要になる課題がある。
【０００３】
そこで、車両を複数のゾーンに分け、車載機器に電力を分配する電力分配装置を車両の各ゾーンに配置するシステムが提案されている。電力分配装置を各ゾーンに設置すると、各車載機器の近くで電源が分配されるため、個々のワイヤーハーネスの延長距離を短縮できる。また、各ゾーンに設置した電力分配装置を電源幹線により相互に接続し、電源幹線故障時に他の電源幹線を代替経路として電力供給を継続できる。
【０００４】
本技術分野の背景技術として以下の先行技術がある。特許文献１では、車載バッテリーの出力をヒューズユニット等の箇所で複数経路の電源ラインに分岐する。ヒューズユニットから分岐した第１電源線は、下流側に設置した前段の電力分配装置を介して車載機器に接続される。ヒューズユニットから分岐した第２電源線は、前段の電力分配装置と後段の電力分配装置を介して車載機器に接続される。前段の電力分配装置は、第１電源線と第２電源線を接続可能とする経路間接続スイッチと、これの開閉を制御する制御部としての中央演算装置を備える。第１電源線又は第２電源線が断線した場合に、経路間スイッチの回路を閉じて複数経路で電力を伝送する。複数経路の同時利用で各電源ラインを細径化しても必要な電力を供給できる。これにより、電源供給経路を構成する配索材の軽量化を可能にすると共に、電源電力の供給源を複数用意することなく断線などに対応可能な冗長経路を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－０１９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した特許文献１では、電力経路の接続や遮断のためのスイッチとしてパワーＭＯＳＦＥＴを用いている。また、これらのスイッチはＣＡＮ（Control Area Network）による通信ネットワークにより制御される。しかしながら、スイッチの開閉指示に通信を用いた場合、電源ラインの故障を検知してからスイッチを切り替えるまでに通信遅延による遅れが生じ、その間、電源供給が遮断してしまう課題が生じる。
【０００７】
また、特許文献１では、電源ラインの通電方向を制御するために逆流防止ダイオードを備えている。ダイオードは、順方向電圧による電圧降下が生じるために電源電圧が低下してしまう。特に大電流が流れる電源幹線では、この電圧降下と電流の積による電力損失が増大する。そのため、ダイオードの電力損失による発熱を放熱する必要があり、ヒートシンクなどの放熱部材が大型化する課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電源幹線の故障による経路切替において、電源幹線に繋がる車載機器からの電力需要が生じた場合に即座に電流を供給できるとともに、ダイオードによる電圧降下及び電力損失を低減でき、さらに、大電流が流れる電源幹線のスイッチによる電力損失を低減できて、放熱部材を小型化できる車載電力分配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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様における車載電力分配装置は次のように構成される。第１の電源幹線からの電力を負荷に分配する第１電力分配装置と、第２の電源幹線からの電力を負荷に分配する第２電力分配装置と、前記第１電力分配装置と前記第２電力分配装置を接続する接続幹線とを備えた車載電力分配装置において、前記第１電力分配装置に第１の半導体トランジスタと第２の半導体トランジスタを互いに逆向きに直列接続した半導体スイッチを備え、前記半導体スイッチは前記第１の電源幹線と前記接続幹線の間に設けられ、前記第１の半導体トランジスタをＯＮ状態、前記第２の半導体トランジスタをＯＦＦ状態とし、前記第２の半導体トランジスタのボディダイオードを介して前記接続幹線に電圧を印加した状態で待機し、前記接続幹線の電流上昇に応じて前記第２の半導体トランジスタをＯＮする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、電源幹線の故障による経路切替において、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体トランジスタより構成される半導体スイッチをダイオード状態にして待機させておくことにより、接続幹線に繋がる負荷からの電力需要が生じた場合に即座に電流を供給できる。また、接続幹線に繋がる負荷の電流需要が生じたことを検知して前述したＭＯＳＦＥＴなどの半導体トランジスタをＯＮにすることで、半導体トランジスタによる電圧降下及び電力損失を低減できる。さらに、これらの効果により、大電流が流れる電源幹線のスイッチによる電力損失を低減できて、放熱部材を小型化できる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許