CN110365090B - 冗余电源系统 - Google Patents

冗余电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110365090B
CN110365090B CN201910262575.3A CN201910262575A CN110365090B CN 110365090 B CN110365090 B CN 110365090B CN 201910262575 A CN201910262575 A CN 201910262575A CN 110365090 B CN110365090 B CN 110365090B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
state
switching element
converter
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910262575.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110365090A (zh
Inventor
松下直人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN110365090A publication Critical patent/CN110365090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110365090B publication Critical patent/CN110365090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供一种冗余电源系统，其将规定的电力经由第一DC‑DC转换器(DDC)供给至主系统的第一电池及第一负载，还将规定的电力经由第二DDC供给至独立于主系统之外的次级系统的第二电池及第二负载，其具备：第一开关元件，其插入第二DDC与第二电池之间；第一二极管，其与第一开关元件并联，对从第二电池至第二DDC的方向进行整流；以及控制部，其在第二电池成为蓄电量为规定的第一阈值以上的第一状态时断开第一开关元件，在第二电池为第一状态之外的状态时接通第一开关元件。

Description

冗余电源系统
技术领域
本发明涉及一种搭载于车辆上的冗余电源系统。
背景技术
专利文献1(日本特开2008-199763号公报)中公开了一种电源系统，该电源系统通过设置从高压电源经由DC-DC转换器向第一电池供给电力的第一系统和向第二电池供给电力的第二系统，从而实现冗余结构。
在构成为冗余结构的电源系统中，在使用其中一个系统的电池作为自动驾驶中的重要负载的后备电源的情况下，期待能够高精度地管理该电池的蓄电状态，抑制电池的劣化。
抑制电池劣化的方法之一是防止电池的过充电。为了防止已处于满充电状态的电池的过充电，可以考虑例如将电池从DC-DC转换器的供电线路中断开，但是在此情况下，在需要对重要负载进行后备供电时很难迅速地从电池向供电线路供电。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种冗余电源系统，该冗余电源系统具备的电池能够防止过充电、并在必要时能够作为重要负载的后备电源迅速起作用。
为了解决上述课题，本发明的一个方式为一种冗余电源系统，其将规定的电力经由第一DC-DC转换器供给至主系统的第一电池及第一负载，还将规定的电力经由第二DC-DC转换器供给至独立于主系统之外的次级系统的第二电池及第二负载，所述冗余电源系统的特征在于，具备：第一开关元件，其插入第二DC-DC转换器与第二电池之间；第一二极管，其与第一开关元件并联，对从第二电池至第二DC-DC转换器的方向进行整流；以及控制部，其在第二电池成为蓄电量为规定的第一阈值以上的第一状态时断开第一开关元件，在第二电池为第一状态之外的状态时接通第一开关元件。
在这一冗余电源系统中，在从第二DC-DC转换器至第二电池之间设置第一开关元件及逆向整流的第一二极管，当第二电池为第一状态时，断开第一开关元件而仅形成经过第一二极管的放电路径。通过这一控制，能够防止处在蓄电量为第一阈值以上的满充电状态的第二电池被过充电，并且，能够在必要时使第二电池作为后备电源迅速起作用。
另外，在该方式的冗余电源系统中，也可以还具备：第二开关元件，其插入第二DC-DC转换器与第二电池之间且与第一开关元件串联；以及第二二极管，其与第二开关元件并联，对从第二DC-DC转换器至第二电池的方向进行整流，控制部在第二电池处于蓄电量为与第一阈值相比较低的规定的第二阈值以下的第二状态时断开第二开关元件，在第二电池为第二状态之外的状态时接通第二开关元件。
根据这一冗余电源系统，在从第二DC-DC转换器至第二电池之间设置第二开关元件及正向整流的第二二极管，当第二电池为第二状态时，断开第二开关元件而仅形成经过第二二极管的充电路径。通过这一控制，能够防止蓄电量降低至第二阈值以下的第二电池被过放电。
在上述方式中，也可以还具备：蓄电部；以及第三DC-DC转换器，其将第二电池与蓄电部可充放电地进行连接，控制部通过在第一开关元件断开的第一状态下利用蓄电部经由第三DC-DC转换器将第二电池所储存的部分电力进行放电，从而判断第二电池的劣化状态。
根据该方式所涉及的冗余电源系统，由于能够不受到从第二DC-DC转换器对第二电池进行的充电行为的影响而利用蓄电部实施放电，因此，能够高精度地判断第二电池的劣化状态。
另外，在上述方式中，也可以还具备第三DC-DC转换器，其将第二电池与第一电池可充放电地进行连接，控制部通过在断开第一开关元件的第一状态下利用第一电池经由第三DC-DC转换器将第二电池所储存的部分电力进行放电，从而判断第二电池的劣化状态。
根据该方式的冗余电源系统，由于能够不受到从第二DC-DC转换器对第二电池进行的充电行为的影响而利用第一电池实施放电，因此，能够更高精度地判断第二电池的劣化状态。
此外，第一开关元件和第一二极管的并联结构、以及第二开关元件和第二二极管的并联结构可以为在源极-漏极间形成体二极管的场效应晶体管。
由此，能够通过一个半导体元件形成开关元件和二极管。
根据上述本发明，能够实现一种冗余电源系统，其具有的电池能够防止过充电、并在必要时能够作为重要负载的后备电源迅速起作用。
本发明的上述及其它目的、特征、方式、效果，通过结合附图并基于下述详细说明能够更加明确。
附图说明
图1是示出第一实施方式所涉及的冗余电源系统的概略结构的框图。
图2A及图2B是说明由图1的控制部控制的电池保护电路的状态的图。
图3是示出第二实施方式所涉及的冗余电源系统的概略结构的框图。
图4A及图4B是说明由图3的控制部控制的电池保护电路的状态的图。
图5是示出第三实施方式所涉及的冗余电源系统的概略结构的框图。
图6A、图6B、以及图6C是说明由图5的控制部控制的电池保护电路的状态的图。
图7是示出第四实施方式所涉及的冗余电源系统的概略结构的框图。
图8是说明由图7的控制部控制的电池保护电路的状态的图。
具体实施方式
＜概要＞
本发明的冗余电源系统在作为自动驾驶的后备电源的电池和DC-DC转换器之间设置保护继电器，基于电池的蓄电状态适当地切换保护继电器，从而控制充电路径及放电路径的形成和断路。由此，能够防止电池发生过充电和过放电的情况。
＜第一实施方式＞
[构成]
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的冗余电源系统1的概略结构的框图。图1中例示的冗余电源系统1配置为具备：包含第一DC-DC转换器(DDC)11、第一电池12、第一自动驾驶系统(ADS)13、以及车辆负载14的电源装置(主系统)；包含第二DC-DC转换器(DDC)21、第二电池22、第二自动驾驶系统(ADS)23、电池保护电路111、以及控制部121的电源装置(次级系统)；以及供电部50。
该冗余电源系统1例如搭载于能够通过车辆装置进行自动驾驶的车辆上。在搭载于车辆上的冗余电源系统1中，在手动驾驶时使用主系统的第一电池12用于车辆的驱动，在自动驾驶时，除了使用第一电池12之外，还可以使用次级系统的第二电池22作为第一电池12电量不足时等的后备电源(失效保护)。
供电部50能够向主系统的第一DC-DC转换器11及次级系统的第二DC-DC转换器21同时供电。该供电部50例如可以是锂离子电池等构成为可充放电的高压电池(车辆驱动用电池等)。
第一DC-DC转换器11配置为能够将从供电部50供给来的电力转换后向第一电池12、第一自动驾驶系统13、以及车辆负载14输出。具体地，第一DC-DC转换器11将从供电部50供给来的高压电力降压为低压电力后，向第一电池12、第一自动驾驶系统13、以及车辆负载14输出。
第一电池12为例如铅酸电池等构成为可充放电的电力储存元件。该第一电池12配置为，能够储存从第一DC-DC转换器11输出的电力(充电)，另外还能够将自身储存的电力输出至第一自动驾驶系统13及车辆负载14。
第一自动驾驶系统13是含有在使车辆自动驾驶所需的负载中被分配为以第一电池12为电源进行动作的那部分负载的系统。自动驾驶所需的负载作为一个例子包含自动驾驶ECU(Electronic Control Unit)、电动制动装置(EBS)、电动助力转向装置(EPS)等。
车辆负载14是能够利用从第一DC-DC转换器11输出的电力及/或储存在第一电池12中的电力进行动作的一个以上的车载装置。该车辆负载14是自动驾驶所需的负载之外的负载。
第二DC-DC转换器21配置为，能够将从供电部50供给来的电力转换后向第二电池22及第二自动驾驶系统23输出。具体地，第二DC-DC转换器21将从供电部50供给来的高压电力降压为低压电力后，向第二电池22及第二自动驾驶系统23输出。
第二电池22为例如铅酸电池或锂离子电池等构成为可充放电的电力储存元件。该第二电池22配置为，能够经由电池保护电路111储存从第二DC-DC转换器21输出的电力(充电)，另外还能够将自身储存的电力经由电池保护电路111输出至第二自动驾驶系统23。第二电池22具有在车辆以自动驾驶方式行驶中第一电池12电量不足时等作为后备电源的功能。
第二自动驾驶系统23是含有在使车辆自动驾驶所需的负载装置中被分配为以第二电池22为电源进行动作的那部分负载装置的系统。该第二自动驾驶系统23是在主系统进行的电源供给不足时等紧急情况下承担下述功能的自动驾驶所需的重要负载，该功能为通过次级系统进行电源供给而使车辆安全地进行退让动作的功能。
电池保护电路111插入第二DC-DC转换器21与第二电池22之间，是用于防止第二电池22被过充电的继电器电路。过充电是指在第二电池22处于蓄电量成为规定的第一阈值以上的满充电状态下被继续充电的状态。
该电池保护电路111由插入第二DC-DC转换器21与第二电池22之间的开关元件S1、以及与该开关元件S1并联且对从第二电池22至第二DC-DC转换器21的方向进行整流的二极管D1构成。开关元件S1通过控制部121的控制而切换接通动作(导通)或者断开动作(非导通)的状态。在图1中，作为一个例子，作为电池保护电路111使用在源极-漏极间形成体二极管的N沟道型MOSFET(场效应晶体管)。
控制部121例如由微型计算机构成，能够通过测知电压和温度等而监视第二电池22的蓄电状态，并且基于其蓄电状态以下述方式控制电池保护电路111的接通/断开动作。
[控制]
接下来，参照图2A及图2B，说明第一实施方式所涉及的冗余电源系统1的次级系统的电源装置进行的控制。在该图2A及图2B中，示出了由未图示的控制部121控制的电池保护电路111的状态。
图2A示出了第二电池22的蓄电量为通常状态的情况。通常状态是指并非后述的第一状态的状态。在处于该通常状态的情况下，通过控制部121控制开关元件S1执行接通动作。在该控制状态下，第二DC-DC转换器21的输出电力被供给至第二自动驾驶系统23，并且用于第二电池22的充电(可充电)。另外，在该控制状态下，也能够将储存在第二电池22中的电力供给至第二自动驾驶系统23(可进行后备)。
图2B示出了第二电池22处于蓄电量为规定的第一阈值以上的第一状态的情况。在处于该第一状态的情况下，通过控制部121控制开关元件S1执行断开动作。在该控制状态下，从第二DC-DC转换器21至第二电池22的充电路径被断路，无法利用第二DC-DC转换器21的输出电力对第二电池22充电(禁止充电)。从而，能够防止例如处于蓄电量为第一阈值以上的满充电状态的第二电池22被进一步充电。另一方面，在该控制状态下，由于通过二极管D1确保了从第二电池22至第二自动驾驶系统23的放电路径，因此，能够在必要时使第二电池22作为使第二自动驾驶系统23动作的后备电源迅速起作用(可进行后备)。
[作用·效果]
根据上述的本发明第一实施方式所涉及的冗余电源系统1，在第二DC-DC转换器21与第二电池22之间设置开关元件S1及逆向整流的二极管D1。因此，在第二电池22的蓄电量为第一状态时，断开开关元件S1而将充电路径断路，仅形成经由二极管D1的放电路径。
由此，能够防止处于蓄电量为第一阈值以上的满充电状态的第二电池22被过充电，并且能够在必要时使第二电池22作为使第二自动驾驶系统23动作的后备电源迅速起作用。
＜第二实施方式＞
[构成]
图3是示出本发明的第二实施方式所涉及的冗余电源系统2的概略结构的框图。与上述第一实施方式所涉及的冗余电源系统1相比，图3中例示的冗余电源系统2构成为，追加第三DC-DC转换器(DDC)132及蓄电部142，并且将控制部121替换成具有不同控制的控制部122。此外，本冗余电源系统2中的其他构成由于与上述冗余电源系统1相同，因此标注相同的标号并省略说明。
第三DC-DC转换器132连接在电池保护电路111与第二电池22之间的连接点、和蓄电部142之间。该第三DC-DC转换器132配置为，能够依照控制部122的控制而将第二电池22所储存的部分电力向蓄电部142放电，另外还能够将由于该放电而储存至蓄电部142中的电力返回第二电池22侧而进行充电。
蓄电部142为例如电容器等构成为能够将电力充放电的电力储存元件。此外，该蓄电部142只要是能够将电力充放电的结构即可，也可以是铅酸电池或锂离子电池等。
控制部122例如由微型计算机构成，与上述第一实施方式中的控制部121相同地，能够监视第二电池22的蓄电状态并且基于其蓄电状态而控制电池保护电路111的接通/断开动作。并且，控制部122能够以下述方式控制第三DC-DC转换器132以判断第二电池22的劣化状态。
[控制]
接下来，参照图4A及图4B，说明第二实施方式所涉及的冗余电源系统2的次级系统的电源装置所进行的控制。在该图4A及图4B中，示出了由未图示的控制部122控制的电池保护电路111及第三DC-DC转换器132的状态。
图4A示出了第二电池22的蓄电量为上述第一状态的情况。在处于该第一状态的情况下，由控制部122对第三DC-DC转换器132指示实施检查放电。检查放电是指将第二电池22所储存的部分电力向蓄电部142放电的处理。通过该检查放电，控制部122能够基于第二电池22的内部电阻值判断第二电池22的劣化状态，其中，该第二电池22的内部电阻值是基于放电前后的第二电池22的电压值之差和放电电流值推定出的。此外，只要处于第一状态，则检查放电能够以任意定时或间隔实施。
图4B也示出了第二电池22的蓄电量为第一状态的情况。如果实施了检查放电并判断出第二电池22的劣化状态，则由控制部122对第三DC-DC转换器132指示实施恢复性充电。恢复性充电是指将通过检查放电而从第二电池22移动至蓄电部142的电力恢复至第二电池22的处理。通过该恢复性充电，就不会浪费用于判断第二电池22的劣化状态的电力。
[作用·效果]
根据上述的本发明第二实施方式所涉及的冗余电源系统2，其设置蓄电部142、以及将储存在第二电池22中的部分电力向蓄电部142放电的第三DC-DC转换器132。因此，在断开从第二DC-DC转换器21起的充电路径时，通过实施从第二电池22向蓄电部142的放电而判断第二电池22的劣化状态。
由此，由于能够不受到从第二DC-DC转换器21对第二电池22进行的充电行为的影响而利用蓄电部142实施放电，因此，能够高精度地判断第二电池22的劣化状态。
＜第三实施方式＞
[构成]
图5是示出本发明的第三实施方式所涉及的冗余电源系统3的概略结构的框图。与上述第一实施方式所涉及的冗余电源系统1相比，图5中例示的冗余电源系统3构成为，将电池保护电路111替换成电池保护电路113，并且将控制部121替换成控制部123。此外，本冗余电源系统3中的其他构成由于与上述冗余电源系统1相同，因此标注相同的标号并省略说明。
电池保护电路113插入第二DC-DC转换器21与第二电池22之间，是用于防止第二电池22被过充电及过放电的继电器电路。过充电是指在第二电池22处于蓄电量成为规定的第一阈值以上的满充电状态下被继续充电的状态。过放电是指第二电池22处于蓄电量为与第一阈值相比更低的规定的第二阈值以下的完全放电的状态下被进一步放电的状态。
该电池保护电路113配置为具有：插入第二DC-DC转换器21与第二电池22之间的开关元件S1及开关元件S2、与开关元件S1并联且对从第二电池22至第二DC-DC转换器21的方向进行整流的二极管D1、以及与开关元件S2并联且对从第二DC-DC转换器21至第二电池22的方向进行整流的二极管D2。开关元件S1及开关元件S2通过控制部121的控制而各自切换接通动作(导通)或者断开动作(非导通)的状态。在图5中，作为一个例子，作为电池保护电路113使用在源极-漏极间形成体二极管的N沟道型MOSFET。
控制部123例如由微型计算机构成，能够通过测知电压和温度等而监视第二电池22的蓄电状态，并且基于其蓄电状态以下述方式控制电池保护电路113的接通/断开动作。
[控制]
接下来，参照图6A至图6C，说明第三实施方式所涉及的冗余电源系统3的次级系统的电源装置进行的控制。在该图6A至图6C中，示出了由未图示的控制部123控制的电池保护电路113的状态。
图6A示出了第二电池22的蓄电量为通常状态的情况。通常状态是指并非上述第一状态也非后述第二状态的状态。在处于该通常状态的情况下，由控制部123控制开关元件S1及开关元件S2均执行接通动作。在该控制状态下，第二DC-DC转换器21的输出电力被供给至第二自动驾驶系统23，并且被用于第二电池22的充电(可充电)。另外，在该控制状态下，也能够将储存在第二电池22中的电力供给至第二自动驾驶系统23(可进行后备)。
图6B示出了第二电池22处于蓄电量为比上述第一阈值更低的规定的第二阈值以下的第二状态的情况。在处于该第二状态的情况下，由控制部123控制开关元件S1执行接通动作且开关元件S2执行断开动作。在该控制状态下，从第二电池22至第二DC-DC转换器21的放电路径被断路，无法将第二电池22的电力向第二自动驾驶系统23放电(禁止放电)。由此，能够防止例如处在完全放电的状态下的第二电池22被进一步放电。另一方面，由于在该控制状态下，通过开关元件S1和二极管D2确保了从第二DC-DC转换器21至第二电池22的充电路径，因此，能够使第二电池22朝着满充电的目标进行充电(可充电)。
图6C示出了第二电池22处于蓄电量为上述第一阈值以上的第一状态的情况。在处于该第一状态的情况下，由控制部123控制开关元件S1执行断开动作且开关元件S2执行接通动作。在该控制状态下，从第二DC-DC转换器21至第二电池22的充电路径被断路，无法利用第二DC-DC转换器21的输出电力对第二电池22进行充电(禁止充电)。由此，能够防止例如处在蓄电量为第一阈值以上的满充电状态的第二电池22被进一步充电。另一方面，由于在该控制状态下，通过开关元件S2和二极管D1确保了从第二电池22至第二自动驾驶系统23的放电路径，因此，能够在必要时使第二电池22作为使第二自动驾驶系统23动作的后备电源迅速起作用(可进行后备)。
[作用·效果]
根据上述的本发明第三实施方式所涉及的冗余电源系统3，在第二DC-DC转换器21与第二电池22之间设置两个开关元件S1及S2、以及对彼此相反的方向进行整流的两个二极管D1及D2。并且，当第二电池22的蓄电量为第一状态时，断开开关元件S1而断开充电路径，仅形成经由开关元件S2及二极管D1的放电路径。另外，当第二电池22的蓄电量为第二状态时，断开开关元件S2而断开放电路径，仅形成经由开关元件S1及二极管D2的充电路径。
由此，能够防止处在蓄电量为第一阈值以上的满充电状态的第二电池22被过充电，并且能够在必要时使第二电池22作为使第二自动驾驶系统23动作的后备电源迅速起作用。此外，还能够防止处在完全放电的状态下的第二电池22被过放电。
＜第四实施方式＞
[构成]
图7是示出本发明的第四实施方式所涉及的冗余电源系统4的概略结构的框图。与上述第一实施方式所涉及的冗余电源系统1相比，图7中例示的冗余电源系统4构成为，追加第三DC-DC转换器(DDC)134，并且将控制部121替换成具有不同控制的控制部124。此外，本冗余电源系统4中的其他构成由于与上述冗余电源系统1相同，因此标注相同的标号并省略说明。
第三DC-DC转换器134连接在电池保护电路111与第二电池22之间的连接点、和主系统中的第一DC-DC转换器11与第一电池12之间的连接点之间。该第三DC-DC转换器134配置为能够依照控制部124的控制而将第二电池22所储存的部分电力向第一电池12放电。
控制部124例如由微型计算机构成，与上述第一实施方式中的控制部121相同地，能够监视第二电池22的蓄电状态并且基于其蓄电状态而控制电池保护电路111的接通/断开动作。并且，控制部124能够以下述方式控制第三DC-DC转换器134以判断第二电池22的劣化状态。
[控制]
接下来，参照图8，说明第四实施方式所涉及的冗余电源系统4的次级系统的电源装置所进行的控制。在该图8中，示出了由未图示的控制部124控制的电池保护电路111及第三DC-DC转换器134的状态。
图8示出了第二电池22的蓄电量为上述第一状态的情况。在处于该第一状态的情况下，由控制部124对第三DC-DC转换器134指示实施检查放电。检查放电是指将第二电池22所储存的部分电力向第一电池12放电的处理。通过该检查放电，控制部124能够基于第二电池22的内部电阻值判断第二电池22的劣化状态，其中，该第二电池22的内部电阻值是基于放电前后的第二电池22的电压值之差和放电电流值推定出的。此外，只要处于第一状态，则检查放电能够以任意定时或间隔实施。
[作用·效果]
根据上述的本发明第四实施方式所涉及的冗余电源系统4，设置了将储存在第二电池22中的部分电力向第一电池12放电的第三DC-DC转换器134。由此，当断开从第二DC-DC转换器21开始的充电路径时，实施从第二电池22向第一电池12的放电而判断第二电池22的劣化状态。
由此，由于能够不受到从第二DC-DC转换器21对第二电池22进行的充电行为的影响而利用第一电池12实施放电，因此，能够高精度地判断第二电池22的劣化状态。另外，由于放电目标为第一电池12，因此能够将检查所进行放电的电流值设定得比上述第二实施方式中说明的蓄电部142的情况下的放电电流值更大，能够更高精度地判断第二电池22的劣化状态。并且，通过将第一电池12作为放电目标，从而检查放电后的电力能够有效地用于主系统，因而节省如上述蓄电部142那样恢复电力的工序。
＜其他实施方式＞
也可以将上述第二实施方式所涉及的冗余电源系统2及第四实施方式所涉及的冗余电源系统4中的电池保护电路111替换成在上述第三实施方式所涉及的冗余电源系统3中说明的电池保护电路113。
以上对本发明进行了详细说明，但上述说明都不过是本发明的例示，并不限定本发明的保护范围。当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良或者变形。

Claims (4)

1.一种冗余电源系统(1、2、3、4)，其将规定的电力经由第一DC-DC转换器(11)供给至主系统的第一电池(12)及第一负载(13、14)，还将所述规定的电力经由第二DC-DC转换器(21)供给至独立于所述主系统之外的次级系统的第二电池(22)及第二负载(23)，
所述冗余电源系统的特征在于，具备：
第一开关元件(S1)，其插入所述第二DC-DC转换器(21)与所述第二电池(22)之间；
第一二极管(D1)，其与所述第一开关元件(S1)并联，对从所述第二电池(22)至所述第二DC-DC转换器(21)的方向进行整流；
蓄电部(142)；
第三DC-DC转换器(132)，其在所述第一开关元件(S1)与所述第二电池(22)之间的连接点、和所述蓄电部(142)之间可充放电地进行连接；以及
控制部(121、122、123、124)，其控制所述第一开关元件(S1)及所述第三DC-DC转换器(132)，
所述控制部在所述第二电池(22)成为蓄电量为规定的第一阈值以上的第一状态时断开所述第一开关元件(S1)，在所述第二电池(22)为所述第一状态之外的状态时接通所述第一开关元件(S1)，
所述控制部(122)通过在所述第一开关元件(S1)断开的所述第一状态下利用所述蓄电部(142)经由所述第三DC-DC转换器(132)将所述第二电池(22)所储存的部分电力进行放电，从而判断所述第二电池(22)的劣化状态。
2.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，
还具备：第二开关元件(S2)，其插入所述第二DC-DC转换器(21)与所述第二电池(22)之间且与所述第一开关元件(S1)串联；以及
第二二极管(D2)，其与所述第二开关元件(S2)并联，对从所述第二DC-DC转换器(21)至所述第二电池(22)的方向进行整流，
所述控制部(123)在所述第二电池(22)处于蓄电量为规定的第二阈值以下的第二状态时断开所述第二开关元件(S2)，在所述第二电池(22)为所述第二状态之外的状态时接通所述第二开关元件(S2)，其中，所述规定的第二阈值为低于所述第一阈值的阈值。
3.根据权利要求1或2所述的冗余电源系统，其特征在于，
还具备第三DC-DC转换器(134)，其将所述第二电池(22)与所述第一电池(12)可充放电地连接，
所述控制部(124)通过在断开所述第一开关元件(S1)的所述第一状态下利用所述第一电池(12)经由所述第三DC-DC转换器(134)将所述第二电池(22)所储存的部分电力进行放电，从而判断所述第二电池(22)的劣化状态。
4.根据权利要求2所述的冗余电源系统，其特征在于，
所述第一开关元件(S1)和所述第一二极管(D1)的并联结构、以及所述第二开关元件(S2)和所述第二二极管(D2)的并联结构为在源极-漏极间形成体二极管的场效应晶体管。
CN201910262575.3A 2018-04-09 2019-04-02 冗余电源系统 Active CN110365090B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018074814A JP7073865B2 (ja) 2018-04-09 2018-04-09 冗長電源システム
JP2018-074814 2018-04-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110365090A CN110365090A (zh) 2019-10-22
CN110365090B true CN110365090B (zh) 2023-04-07

Family

ID=67992014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910262575.3A Active CN110365090B (zh) 2018-04-09 2019-04-02 冗余电源系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10992165B2 (zh)
JP (1) JP7073865B2 (zh)
CN (1) CN110365090B (zh)
DE (1) DE102019108399A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623226A1 (en) * 2018-09-17 2020-03-18 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH A supplementary power supply and a method for providing supplemental power
CN110949176B (zh) * 2019-12-06 2020-12-08 中国第一汽车股份有限公司 冗余供电控制系统及方法
JP7363517B2 (ja) * 2020-01-23 2023-10-18 株式会社豊田自動織機 燃料電池システム
JP7370880B2 (ja) * 2020-01-23 2023-10-30 株式会社豊田自動織機 燃料電池システム
JP7409206B2 (ja) * 2020-04-09 2024-01-09 株式会社デンソー 電源システム
CN115552762A (zh) * 2020-05-20 2022-12-30 松下知识产权经营株式会社 备用电源系统以及移动体
JP7276291B2 (ja) * 2020-05-22 2023-05-18 株式会社デンソー 電源システム
US11577674B2 (en) 2020-07-09 2023-02-14 Ford Global Technologies, Llc Vehicle electrical power system
EP4020734B1 (en) * 2020-12-22 2023-02-01 Volvo Car Corporation Converter system for transferring power
DE102021128806A1 (de) 2021-11-05 2023-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Energiebereitstellung in einem Bordnetz
WO2023228287A1 (ja) * 2022-05-24 2023-11-30 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6412832A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Nippon Telegraph & Telephone Power supply system with a plurality of supply lines
US5939798A (en) * 1997-06-17 1999-08-17 General Electric Company Hybrid energy storage system
DE10102243A1 (de) * 2001-01-19 2002-10-17 Xcellsis Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung von elektrischer Energie an Verbraucher in einem Fahrzeug
US6677686B1 (en) * 2001-11-27 2004-01-13 Allied Telesyn International Corp. Redundant power supply system with improved reference voltage sampling at low loads
JP4079106B2 (ja) * 2004-03-25 2008-04-23 デンセイ・ラムダ株式会社 無停電電源装置
US7737580B2 (en) * 2004-08-31 2010-06-15 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for providing uninterruptible power
US7193872B2 (en) * 2005-01-28 2007-03-20 Kasemsan Siri Solar array inverter with maximum power tracking
JP2006238514A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Hitachi Ltd 無停電電源装置
KR100630933B1 (ko) * 2005-04-15 2006-10-02 삼성전자주식회사 외부전원의 공급 여부에 따라 디스플레이부로의 전원 공급경로가 변하는 전자장치
JP4495105B2 (ja) * 2006-03-28 2010-06-30 富士通株式会社 無停電電源装置
JP4835690B2 (ja) * 2006-07-10 2011-12-14 パナソニック株式会社 電源装置
JP2008072880A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp 電源システム
JP2008199763A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Seiko Electric Co Ltd 充放電装置及びバッテリー再生装置
JP2009232665A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Toshiba Corp 電源装置および電源制御方法
TWI405408B (zh) * 2009-04-14 2013-08-11 Novatek Microelectronics Corp 可連續提供電源之切換控制方法及其相關裝置與電源供應系統
JP5507582B2 (ja) * 2010-01-27 2014-05-28 三洋電機株式会社 電力供給方法、コンピュータ読み取り可能な記録媒体および発電システム
CN103125068B (zh) * 2010-07-30 2015-11-25 Abb技术有限公司 基于单元的电压源转换器中的电容器放电
US9331499B2 (en) * 2010-08-18 2016-05-03 Volterra Semiconductor LLC System, method, module, and energy exchanger for optimizing output of series-connected photovoltaic and electrochemical devices
JP5099194B2 (ja) * 2010-09-21 2012-12-12 株式会社デンソー 電力変換装置
GB2513033B (en) * 2012-02-03 2018-09-05 Murata Manufacturing Co Switching power supply apparatus
US9041249B2 (en) * 2012-06-01 2015-05-26 Blackberry Limited Asymmetric series power packs with efficient dc-dc conversion
US9266433B2 (en) * 2012-07-23 2016-02-23 Ford Global Technologies, Llc Low cost charger circuit with precharge
KR101462777B1 (ko) * 2013-04-18 2014-11-20 삼성전기주식회사 전원 공급 장치
JP6292801B2 (ja) * 2013-09-04 2018-03-14 株式会社豊田中央研究所 電源システム
US20160134160A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Schneider Electric It Corporation Systems and methods for battery management
JP6348456B2 (ja) 2015-06-05 2018-06-27 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
JP6299734B2 (ja) * 2015-11-30 2018-03-28 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP6593363B2 (ja) * 2017-01-31 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP6527906B2 (ja) * 2017-05-18 2019-06-05 矢崎総業株式会社 電力分配システム
US10500980B2 (en) * 2018-03-14 2019-12-10 GM Global Technology Operations LLC Modular battery pack system with series and parallel charging and propulsion modes
US11016544B2 (en) * 2019-07-02 2021-05-25 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for adaptive thermal management of battery packs

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019187062A (ja) 2019-10-24
US20190312449A1 (en) 2019-10-10
US10992165B2 (en) 2021-04-27
JP7073865B2 (ja) 2022-05-24
DE102019108399A1 (de) 2019-10-10
CN110365090A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110365090B (zh) 冗余电源系统
CN110011368B (zh) 蓄电元件保护装置、蓄电装置及蓄电元件保护方法
US10404095B2 (en) Uninterruptible power supply unit
EP2272722B1 (en) Power source apparatus for vehicle
JP6915430B2 (ja) 電源システム
US20150203060A1 (en) Power supply management system and power supply management method
US11843274B2 (en) Charge control apparatus for controlling charging of an energy storage device via purality of charging paths connected in parallel anssociated energy storage appartus, and an associated charging method
JP2019195249A (ja) 車両用電源システム
CN107399287B (zh) 用于助推启动的车辆电力系统
CN112046427A (zh) 车辆供电系统及供电控制方法
CN113954686A (zh) 一种电池包、电池管理系统及车辆
JP2006060883A (ja) ２バッテリ型車両用電源装置
CN110365098B (zh) 供电装置
CN115320377A (zh) 用于车辆的电力系统
WO2017191818A1 (ja) 電源装置
JP7281340B2 (ja) 車両用電源装置
JP6734468B2 (ja) バッテリー逆電圧防止システム及び方法
US10266062B2 (en) System and method for charging a vehicle battery by controlling a relay between the battery and a vehicle system
US20200139821A1 (en) Power supply device
JP2020029200A (ja) 車両用電源システム
US20220263323A1 (en) Power supply device and control method
KR20150050125A (ko) 전동카트의 배터리 방전 방지장치 및 방법
US10840731B2 (en) High power flash battery system and method thereof
US20240055886A1 (en) Power supply device
JP7004385B2 (ja) 管理装置、及び電源システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant