CN117678143A - 备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
备用电源系统(1)具备第一端子(T1)、第二端子(T2)、断开部(10)、电流检测部(20)、充放电部(30)、辅助电源(40)和控制部(50)。断开部(10)连接在连接主电源(2)的第一端子(T1)与连接负载(3)的第二端子(T2)之间。充放电部(30)连接在断开部(10)和第二端子(T2)之间的节点(P1)与辅助电源(40)之间。充放电部(30)在主电源(2)未失效的非失效状态下,从主电源(2)接受电力供给,使充电电流流向辅助电源(40),在失效状态下,从辅助电源(40)接受电力供给,使放电电流流向负载(3)。控制部(50)在电流检测部(20)未检测出放电电流的状态下,将断开部(10)控制为导通状态,若电流检测部(20)检测出放电电流,则将断开部(10)控制为断开状态。
Description
技术领域
本公开涉及一种备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法以及程序。更详细地,本公开涉及能够在主电源失效时向负载供给电力的备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法以及程序。
背景技术
专利文献1公开了车载用的备用电源装置。备用电源装置具备蓄电部和备用电源控制装置。备用电源控制装置在来自电源部的电力供给为正常状态时,使输入断开部及输出断开部分别为允许状态,从电源部经由第一导电路、第二导电路及第三导电路向负载供给电力。在正常状态下,充放电部对蓄电部进行充电。当来自电源部的电力供给成为失效状态时,备用电源控制装置将输入断开部设为断开状态,将输出断开部设为允许状态,充放电部使蓄电部放电,经由输出断开部向负载供给电力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2020/116260号说明书
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1的备用电源装置中,备用电源控制装置基于电源部与输入断开部之间的第一导电路的电压,判断电源部是正常状态还是失效状态。在此,在充放电部由不需要来自外部的控制的双向DC-DC转换器等实现的情况下,当电源部(主电源)失效时,充放电部对第二导电路的微小的电压下降作出反应,在没有来自外部的控制的情况下向放电动作转变。由此,从充放电部经由保持为允许状态的输入断开部及输出断开部进行电力供给,因此维持第一导电路的电压。因此,备用电源控制装置不能检测出失效状态的产生,输入断开部不被控制为断开状态,因此从蓄电部(辅助电源)供给的电力流向电源部侧,有可能减少能够供给至负载的电力。
本公开的目的在于提供一种能够抑制向负载供给的电力的下降的备用电源系统、移动体、备用电源系统的控制方法以及程序。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式的备用电源系统,具备第一端子、第二端子、断开部、辅助电源、充放电部、电流检测部和控制部。在所述第一端子上连接主电源。在所述第二端子上连接负载。所述断开部连接在所述第一端子与所述第二端子之间,能够切换为导通状态及断开状态。所述辅助电源是用于在所述主电源失效的失效状态下向所述负载供电的电源。所述充放电部连接在所述断开部和所述第二端子之间的节点与所述辅助电源之间。所述充放电部在所述主电源未失效的非失效状态下从所述主电源接受电力供给而使充电电流流向所述辅助电源,在所述失效状态下从所述辅助电源接受电力供给而使放电电流流向所述负载。所述电流检测部至少检测从所述充放电部流出的所述放电电流。所述控制部在所述电流检测部未检测出所述放电电流的状态下,将所述断开部控制为导通状态,若所述电流检测部检测出所述放电电流,则将所述断开部控制为断开状态。
本公开的一个方式的移动体具备所述备用电源系统和移动体主体。所述移动体主体搭载所述备用电源系统、所述主电源以及所述负载。
本公开的一个方式的备用电源系统的控制方法是所述备用电源系统的控制方法,包括检测步骤和控制步骤。在所述检测步骤中,检测从所述充放电部流出的所述放电电流。在所述控制步骤中,在所述检测步骤中未检测出放电电流的状态下,将所述断开部控制为导通状态,若在所述检测步骤中检测出所述放电电流,则将所述断开部控制为断开状态。
本公开的一个方式的程序是用于使计算机系统执行所述备用电源系统的控制方法的程序。
发明的效果
根据本公开,能够抑制向负载供给的电力的下降。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式的备用电源系统的概略性的框图。
图2是将搭载了上述备用电源系统的车辆的一部分剖开的侧视图。
图3是上述备用电源系统的概略性的电路图。
图4是说明上述备用电源系统的动作的流程图。
图5是变形例1的备用电源系统的概略性的电路图。
图6是变形例2的备用电源系统的概略性的电路图。
具体实施方式
(实施方式)
(1)概要
以下,对备用电源系统的实施方式进行说明。在以下的实施方式中说明的各图是示意图,各图中的各构成要素的大小比及厚度比未必反映实际的尺寸比。
如图1所示,本实施方式的备用电源系统1具备第一端子T1、第二端子T2、断开部10、电流检测部20、充放电部30、辅助电源40和控制部50。
在第一端子T1上连接主电源2。
在第二端子T2上连接负载3。
断开部10连接在第一端子T1与第二端子T2之间。
辅助电源40是用于在主电源2失效的失效状态下向负载3供电的电源。
充放电部30连接在断开部10和第二端子T2之间的节点P1与辅助电源40之间。充放电部30在主电源2未失效的非失效状态下从主电源2接受电力供给而使充电电流流向辅助电源40,在失效状态下从辅助电源40接受电力供给而使放电电流流向负载3。
电流检测部20至少检测从充放电部30流出的放电电流。
控制部50在电流检测部20未检测出放电电流的状态下,将断开部10控制为导通状态,若电流检测部20检测出放电电流,则将断开部10控制为断开状态。
在此,第一端子T1和第二端子T2可以是用于连接电线等的部件(端子),也可以是例如电子部件的引线或在电路基板上作为配线而形成的导电体的一部分。另外,节点P1是连接断开部10与第二端子T2之间的电路的一部分,是连接充放电部30的部位。节点P1可以是在电路基板上作为配线而形成的导电体的一部分,也可以是连接断开部10与第二端子T2之间的引线的一部分,还可以是用于连接电线等的部件(端子)。
主电源2的失效状态是指由于主电源2的故障、主电源2或连接主电源2和第一端子T1的电路中的接地等,从主电源2输入到第一端子T1的电压下降到小于规定的阈值的状态。主电源2的非失效状态是指从主电源2输入到第一端子T1的电压为阈值以上的状态。规定的阈值例如优选设定为比主电源2的额定电压低的电压,且比负载3正常动作所需的最低保障电压高的电压。
在主电源2的非失效状态下,控制部50将断开部10控制为导通状态,因此负载3从主电源2经由断开部10被供给电力而动作。另外,在主电源2的非失效状态下,充放电部30从主电源2接受电力供给,使充电电流流向辅助电源40,对辅助电源40进行充电。
另一方面,在主电源2的失效状态下,充放电部30从辅助电源40接受电力供给而使放电电流流向负载3,使负载3动作。当充放电部30从辅助电源40接受电力供给而流过放电电流时,由电流检测部20检测出放电电流,控制部50使断开部10成为断开状态,因此能够抑制来自辅助电源40的放电电流经由第一端子T1流到主电源2侧的电路。因此,具有能够抑制向负载3供给的电力的下降的优点。
本实施方式的备用电源系统1例如搭载在车辆100(参照图2)这样的移动体上。即,移动体(车辆100)具备备用电源系统1和移动体主体101(例如车辆100的车身)。移动体主体101搭载备用电源系统1、主电源2和负载3。备用电源系统1在车辆100的主电源2(例如车辆100的电池)失效的失效状态下,从辅助电源40向负载3(例如电动制动系统等)供给电力。由此,即使在主电源2的失效状态下,负载3也能够通过来自辅助电源40的电力供给而继续动作。另外,图2是概念地表示在车辆100上搭载了备用电源系统1的状态的图,不限定备用电源系统1的搭载位置。备用电源系统1一般搭载在位于车辆100的前侧的从发动机室到控制箱的位置,但备用电源系统1的搭载位置能够适当变更。
另外,在本实施方式中,例示了备用电源系统1搭载于车辆100的情况,但移动体并不限定于车辆100,也可以是飞机、船舶或电车等。另外,备用电源系统1不限定于搭载在移动体上,也可以设置在设施等中使用。
(2)详细内容
以下,参照图1及图3对本实施方式的备用电源系统1进行详细说明。
(2.1)结构
图3是备用电源系统1(参照图1)的具体电路图。如上所述,备用电源系统1具备第一端子T1、第二端子T2、断开部10、电流检测部20、充放电部30、辅助电源40和控制部50。
第一端子T1与车辆100的电池那样的主电源2连接。
第二端子T2与负载3连接。负载3例如是搭载在车辆100上的电动制动系统等。另外,负载3不限定于电动制动系统,也可以包括ADAS(Advanced Driver-AssistanceSystems,高级驾驶辅助系统)关联的控制系统或驱动系统的系统。另外,负载3不限定于一个系统,也可以包括多个系统。
断开部10根据从控制部50输入的控制信号,被切换为双向流过电流的导通状态、以及断开双向的电流的断开状态中的某一种。
断开部10例如包括串联连接在第一端子T1与第二端子T2之间的两个场效应晶体管Q1、Q2。两个场效应晶体管Q1、Q2例如是P沟道型MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管)。场效应晶体管Q1的源极与第一端子T1连接,场效应晶体管Q2的源极与第二端子T2连接。场效应晶体管Q1、Q2的漏极彼此电连接,并且,场效应晶体管Q1、Q2的栅极彼此电连接。场效应晶体管Q1、Q2根据从控制部50输入到各自的栅极的控制信号来切换导通/截止。当场效应晶体管Q1、Q2导通时,断开部10成为双向流过电流的导通状态,当场效应晶体管Q1、Q2截止时,断开部10成为断开双向的电流的断开状态。
辅助电源40例如包括能够快速充放电的双电层电容器(EDLC:Electrical DoubleLayer Capacitor)。即,辅助电源40包括双电层电容器。辅助电源40也可以由电并联、串联、或并联且串联连接的两个以上的蓄电装置(例如双电层电容器)构成。即,辅助电源40也可以通过两个以上的蓄电装置的并联电路或串联电路、或者其组合来实现。
充放电部30包括例如双向DC-DC转换器。双向DC-DC转换器包括电阻R1、R2、开关元件Q3~Q6、线圈L1和控制部31。在节点P1与基准电位之间,串联连接有电阻R1、开关元件Q3和开关元件Q4。另外,在辅助电源40的正极侧的端子与基准电位之间,串联连接有电阻R2、开关元件Q5和开关元件Q6。在连接开关元件Q3、Q4的节点与连接开关元件Q5、Q6的节点之间,连接有线圈L1。开关元件Q3~Q6例如是N沟道型MOSFET,由控制部31控制导通/截止。
控制部31例如由具有处理器和存储器的微型计算机构成。即,控制部31由具有处理器和存储器的计算机系统来实现。并且,通过处理器执行适当的程序,计算机系统作为控制部31发挥功能。程序可以预先记录在存储器中,也可以通过因特网等电气通信线路,或者记录在存储卡等非暂时性记录介质中来提供。另外,控制部31不限定于由计算机系统来实现,也可以由模拟电路、栅极驱动电路等来实现。
控制部31基于电阻R1中的与开关元件Q3相反侧的第一端的第一电压V1和规定的设定电压的高低,控制开关元件Q3~Q6的导通/截止。即,控制部31比较主电源2的电压即第一电压V1和设定电压的高低,控制开关元件Q3~Q6的导通/截止,使得如果第一电压V1为设定电压以上则进行充电动作,如果第一电压V1小于设定电压则进行放电动作。由此,如果第一电压V1为设定电压以上,则充放电部30进行动作以使充电电流流向辅助电源40,如果第一电压V1小于设定电压,则充放电部30进行动作以使放电电流从辅助电源40流出。另外,控制部31具有基于电阻R1、R2的两端电压来检测分别流过电阻R1、R2的电流的电流值的功能。控制部31根据分别流过电阻R1、R2的电流的电流值,检测充电电流和放电电流的电流值,并进行控制充电电流和放电电流,或者保护辅助电源40免受过充电和过放电的动作。
电流检测部20至少检测从充放电部30流出的放电电流。在本实施方式中,电流检测部20包括充放电部30所具备的电阻R1,通过检测流过电阻R1的电流的方向,来检测是否流过放电电流。
具体而言,电流检测部20包括以规定的放大率对电阻R1的两端电压进行放大的放大器A1、和对放大器A1的输出电压与基准电位进行比较的比较器CP1。比较器CP1对放大器A1的输出电压和基准电位的高低进行比较,比较器CP1的输出电压的正负根据流过电阻R1的电流的方向而变化。例如,在电阻R1中流过充电电流的情况下,比较器CP1的输出电压成为正电压,在电阻R1中流过放电电流的情况下,比较器CP1的输出电压成为负电压。另外,电流检测部20的电路结构是一例,电流检测部20的结构能够适当变更。另外,电流检测部20不一定要检测流过电阻R1的电流的方向,只要能够检测是否流过放电电流即可。
另外,由于电流检测部20根据充放电部30所具备的电阻R1的两端电压来检测流过电阻R1的电流(充电电流或放电电流),所以不需要另外设置用于检测电流的分流电阻,能够削减部件数量。即,在本实施方式中,充放电部30所具备的电阻R1成为连接到从辅助电源40流出放电电流的电路的分流电阻,电流检测部20包括成为分流电阻的电阻R1。这里,作为分流电阻的电阻R1连接在节点P1与辅助电源40之间。由此,在电阻R1中流过充电电流的情况和流过放电电流的情况下,电阻R1的两端电压的极性发生变化,因此电流检测部20能够基于电阻R1的两端电压的极性来检测是流过充电电流还是流过放电电流。另外,在本实施方式中,由于电流检测部20和充放电部30共用作为分流电阻的电阻R1,所以还具有能够削减构成备用电源系统1的部件的数量的优点。
控制部50根据电流检测部20的检测结果,将断开部10控制为导通状态或断开状态。控制部50例如由具有处理器和存储器的微型计算机构成。即,控制部50由具有处理器和存储器的计算机系统来实现。并且,通过处理器执行适当的程序,计算机系统作为控制部50发挥功能。程序可以预先记录在存储器中,也可以通过因特网等电气通信线路,或者记录在存储卡等非暂时记录介质中来提供。另外,控制部50不限定于由计算机系统来实现,也可以由模拟电路、栅极驱动电路等来实现。
控制部50在电流检测部20未检测出放电电流的状态下,将断开部10控制为导通状态。在断开部10被控制为导通状态的情况下,第一端子T1与第二端子T2之间经由断开部10而导通。此时,如果主电源2处于未失效的非失效状态,则充放电部30从主电源2接受电力供给而使充电电流流向辅助电源40,对辅助电源40进行充电。
另一方面,在断开部10被控制为导通状态的情况下,当发生主电源2的失效状态时,充放电部30从辅助电源40接受电力供给而流过放电电流,由电流检测部20检测放电电流。控制部50在由电流检测部20检测出放电电流时,将断开部10控制为断开状态。由此,能够抑制来自辅助电源40的放电电流经由断开部10流到主电源2侧的电路,能够抑制在失效状态下从辅助电源40供给至负载3的电力下降。
另外,控制部50若将断开部10控制为断开状态,则在从作为外部系统的车辆100的ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)4输入解除信号之前,将断开部10持续控制为断开状态。换言之,控制部50在电流检测部20检测出放电电流之后到从外部系统(ECU4)输入解除信号为止的期间,将断开部10控制为断开状态。解除信号是表示主电源2的失效状态已消除的信号。车辆100的ECU4例如具有监视主电源2的状态的功能,若在主电源2成为失效状态后失效状态消除,则对控制部50输出解除信号。控制部50在输入解除信号之前将断开部10控制为断开状态,因此即使由于负载3的动作状态而放电电流变为零,或者由于负载3产生的再生电力而从负载3向辅助电源40流过充电电流,从而放电电流不再流过,也能够降低断开部10成为导通状态的可能性。另外,对控制部50输出解除信号的外部系统并不限定于车辆100的ECU4,也可以是监视主电源2的状态的监视电路等。
(2.2)动作
基于图4的流程图说明本实施方式的备用电源系统1的动作。另外,图4所示的流程图只不过是本实施方式的备用电源系统1的控制方法的一例,可以适当变更处理的顺序,也可以适当追加或省略处理。
电流检测部20检测放电电流是否流过电阻R1(步骤S1)。具体而言,电流检测部20的放大器A1放大电阻R1的两端电压,比较器CP1比较放大器A1的输出电压和基准电位的高低,比较器CP1输出与流过电阻R1的电流的方向相应的极性的电压。
控制部50根据比较器CP1的输出电压的正负,判断是否产生放电电流(步骤S2)。
控制部50在没有产生放电电流时(步骤S2:否),将断开部10控制为导通状态(步骤S3)。在断开部10被控制为导通状态的状态下,在主电源2没有失效的情况下,从主电源2向负载3供给电力。另外,充放电部30从主电源2接受电力供给而使充电电流流向辅助电源40,对辅助电源40进行充电。
另一方面,在断开部10被控制为导通状态的状态下,若主电源2失效,则充放电部30从辅助电源40接受电力供给而流过放电电流,从辅助电源40向负载3供给电力。在这种情况下,控制部50在步骤S2的判断中判断为产生了放电电流(步骤S2:是),将断开部10控制为断开状态(步骤S4),节点P1与第一端子T1之间成为非导通。由此,能够抑制来自辅助电源40的放电电流流入主电源2侧的电路,能够抑制在失效状态下从辅助电源40供给至负载3的电力下降。
控制部50若将断开部10从导通状态切换为断开状态,则在从外部系统(例如车辆100的ECU4)输入解除信号之前,将断开部10控制为断开状态。
即,如果没有从外部系统向控制部50输入解除信号(步骤S5:否),则控制部50将断开部10维持在断开状态(步骤S4)。此时,由于第一端子T1和节点P1之间维持电断开的状态,所以来自辅助电源40的放电电流不流过主电源2一侧的电路,而是供给至负载3。
另一方面,若从外部系统向控制部50输入解除信号(步骤S5:是),则控制部50将断开部10控制为导通状态(步骤S6)。此时,由于第一端子T1和节点P1之间经由断开部10导通,所以充放电部30从主电源2接受电力供给而使充电电流流向辅助电源40,并对辅助电源40进行充电。
(3)变形例
上述实施方式仅仅是本公开的各种实施方式中的一个。上述实施方式只要能够实现本公开的目的,就能够根据设计等进行各种变更。另外,与备用电源系统1同样的功能也可以通过备用电源系统1的控制方法、计算机程序、或者记录了程序的非暂时性记录介质等来具体实现。一个方式的备用电源系统1的控制方法包括检测步骤和控制步骤。在检测步骤中,检测从充放电部30流出的放电电流。在控制步骤中,在检测步骤中未检测出放电电流的状态下,将断开部10控制为导通状态,若在检测步骤中检测出放电电流,则将断开部10控制为断开状态。一个方式的(计算机)程序是用于使计算机系统执行备用电源系统1的控制方法的程序。
以下,列举上述实施方式的变形例。以下说明的变形例可以适当组合应用。
本公开中的备用电源系统1包括用于实现例如控制部50和控制部31等的计算机系统。计算机系统主要由作为硬件的处理器和存储器构成。通过处理器执行记录在计算机系统的存储器中的程序,来实现控制部50以及控制部31等的功能。程序可以预先记录在计算机系统的存储器中,也可以通过电气通信线路来提供,还可以记录在计算机系统可读取的存储卡、光盘、硬盘驱动器等非暂时性记录介质中来提供。计算机系统的处理器由包括半导体集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)的一个或多个电子电路构成。这里所说的IC或LSI等集成电路,根据集成程度的不同,称呼方式也不同,包括系统LSI、VLSI(Very Largescale Integration,特大规模集成电路),或者包含被称为ULSI(Ultra Large ScaleIntegration,超大规模集成电路)的集成电路。而且,对于在LSI制造后被编程的、能够进行FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、或者LSI内部的接合关系的重新构成或者LSI内部的电路分区的重新构成的逻辑器件,能够作为处理器采用。多个电子电路可以集中在一个芯片上,也可以分散设置在多个芯片上。多个芯片可以集中在一个装置中,也可以分散设置在多个装置中。这里所说的计算机系统包括具有一个以上的处理器和一个以上的存储器的微控制器。因此,微控制器也由包括半导体集成电路或大规模集成电路的一个或多个电子电路构成。
另外,控制部50及控制部31各自并不限定于由计算机系统来实现,也可以由模拟电路来实现。
另外,将备用电源系统1中的多个功能集中在一个框体内并不是备用电源系统1必需的结构,备用电源系统1的构成要素也可以分散设置在多个框体中。而且,备用电源系统1的至少一部分功能,例如控制部50的一部分功能也可以通过云(云计算)等来实现。另外,在备用电源系统1搭载于车辆100的情况下,控制部50的一部分功能也可以由车辆100的ECU来实现。
在上述实施方式中,在电压值等的两个值的比较中,“以上”的部分也可以是“更大”。即,在两个值的比较中,是否包含两个值相等的情况,能够根据基准值等的设定而任意地变更,所以是“以上”还是“更大”没有技术上的差异。同样,“小于”的部分也可以是“以下”,是“小于”还是“以下”没有技术上的差异。
(3.1)变形例1
参照图5对变形例1的备用电源系统1进行说明。变形例1的备用电源系统1与上述实施方式的不同点在于,电流检测部20所具备的分流电阻R3设置在充放电部30的外部。另外,由于电流检测部20以外的备用电源系统1的结构与上述实施方式相同,因此对共同的构成要素标注相同的附图标记并省略其说明。
在变形例1的备用电源系统1中,电流检测部20包括分流电阻R3、放大器A1和比较器CP1。
分流电阻R3连接在节点P1与充放电部30的电阻R1之间。分流电阻R3是为了检测电流而设置的电阻器,是电阻值为数十mΩ~数百mΩ左右的电阻器。
放大器A1以规定的放大率对分流电阻R3的两端电压进行放大。
比较器CP1比较放大器A1的输出电压和基准电位的高低,输出与分流电阻R3中流过的电流的方向相应的极性的电压。即,比较器CP1输出极性根据放电电流是否流过分流电阻R3而变化的电压。
控制部50能够根据比较器CP1的输出电压的正负来判断是否流过放电电流,若流过放电电流,则将断开部10控制为断开状态。
另外,分流电阻R3连接在节点P1与充放电部30之间,但分流电阻R3的位置不限定于节点P1与充放电部30之间。分流电阻R3在放电电流流过的电路中,可以配置在充电电流流过的情况和放电电流流过的情况下分流电阻R3中流过的电流的方向被判定的位置,也可以配置在节点P1与第一端子T1之间。
(3.2)变形例2
参照图6说明变形例2的备用电源系统1。变形例2的备用电源系统1的充放电部30A的电路结构与变形例1不同。另外,由于充放电部30A以外的备用电源系统1的结构与上述变形例1相同,所以对共同的构成要素标注相同的附图标记并省略其说明。
在变形例2的备用电源系统1中,充放电部30A由电阻R4和二极管D1的并联电路构成。
电阻R4是用于限制流过辅助电源40的充电电流的电阻器,连接在节点P1与辅助电源40之间。
二极管D1的阳极朝向辅助电源40侧,阴极朝向节点P1侧,与电阻R4并联连接。
在主电源2的非失效状态下,在主电源2的电压比辅助电源40的充电电压高的情况下,充电电流从主电源2经由分流电阻R3和电阻R4流向辅助电源40,对辅助电源40进行充电。此时,控制部50判断为在分流电阻R3中没有流过放电电流,将断开部10控制为导通状态。当断开部10被控制为导通状态时,从主电源2经由断开部10向负载3供给电力,负载3进行动作。另外,充电电流从主电源2经由断开部10、分流电阻R3及电阻R4流向辅助电源40,辅助电源40被充电。
另外,在主电源2的失效状态下,当主电源2的电压比辅助电源40的充电电压低时,从辅助电源40经由二极管D1以及分流电阻R3流过放电电流。此时,控制部50判断为在分流电阻R3中流过放电电流,将断开部10控制为断开状态,因此来自辅助电源40的放电电流被供给至负载3,负载3进行动作。
另外,充放电部30A的电路结构并不限定于变形例1的结构,可以适当变更。
(3.3)其他变形例
在上述实施方式中,辅助电源40不限于双电层电容器,也可以是锂离子电容器(LIC:Lithium Ion Capacitor),或者也可以是锂离子电池(LIB:Lithium Ion Battery)等二次电池。在锂离子电容器中,由与EDLC相同的材质(例如活性炭)形成正极,由与LIB相同的材质(例如石墨等碳材料)形成负极。
另外,辅助电源40不限于双电层电容器,例如也可以是具有以下说明的结构的电化学器件。这里所说的电化学器件具备正极构件、负极构件和非水电解液。正极构件具有正极集电体和担载在正极集电体上并含有正极活性物质的正极材料层。正极材料层含有导电性高分子作为掺杂和去掺杂阴离子(掺杂剂)的正极活性物质。负极构件具有包含负极活性物质的负极材料层。作为一例,负极活性物质是进行伴随锂离子的嵌入和释放的氧化还原反应的物质,具体而言,是碳材料、金属化合物、合金或陶瓷材料等。作为一例,非水电解液具有锂离子传导性。这种非水电解液含有锂盐和使锂盐溶解的非水溶液。这种结构的电化学器件与双电层电容器等相比,具有较高的能量密度。
电流检测部20包含与放电电流流过的电路连接的分流电阻,基于分流电阻的两端电压的极性,检测是否流过放电电流,但电流检测部20并不限定于包括分流电阻。电流检测部20也可以是非接触式的电流传感器。电流检测部20例如也可以使用与放电电流流过的电路接近配置的线圈,根据电流流过电路而在线圈中产生的感应电流的方向,检测电路中是流过充电电流还是流过放电电流。
(总结)
如以上说明的那样,第一方式的备用电源系统(1)具备第一端子(T1)、第二端子(T2)、断开部(10)、辅助电源(40)、充放电部(30)、电流检测部(20)和控制部(50)。第一端子(T1)与主电源(2)连接。第二端子(T2)与负载(3)连接。断开部(10)连接在第一端子(T1)与第二端子(T2)之间,能够切换为导通状态和断开状态。辅助电源(40)是用于在主电源(2)失效的失效状态下向负载(3)供电的电源。充放电部(30)连接在断开部(10)和第二端子(T2)之间的节点(P1)与辅助电源(40)之间。充放电部(30)在主电源(2)未失效的非失效状态下,从主电源(2)接受电力供给而使充电电流流向辅助电源(40),在失效状态下,从辅助电源(40)接受电力供给而使放电电流流向负载(3)。电流检测部(20)至少检测从充放电部(30)流出的放电电流。控制部(50)在电流检测部(20)未检测出放电电流的状态下,将断开部(10)控制为导通状态,若电流检测部(20)检测出放电电流,则将断开部(10)控制为断开状态。
根据该方式,在主电源(2)的失效状态下,充放电部(30)从辅助电源(40)接受电力供给并使放电电流流过负载(3),使负载(3)动作。若充放电部(30)从辅助电源(40)接受电力供给并流过放电电流,则由电流检测部(20)检测放电电流,控制部(50)使断开部(10)成为断开状态,因此能够抑制来自辅助电源(40)的放电电流流向主电源(2)侧的电路。因此,具有能够抑制向负载(3)供给的电力的下降的优点。
在第二方式的备用电源系统(1)中,在第一方式中,充放电部(30)包括双向DC-DC转换器。
根据该方式,双向DC-DC转换器能够将从辅助电源(40)输入的电压转换为负载(3)所需的电压值的电压,并供给至负载(3)。
在第三方式的备用电源系统(1)中,在第一或第二方式中,电流检测部(20)包括与从辅助电源(40)流出放电电流的电路连接的分流电阻(R1、R3)。
根据该方式,电流检测部(20)通过检测分流电阻(R1、R3)的两端电压,能够检测电路中流过的放电电流。
在第四方式的备用电源系统(1)中,在第三方式中,分流电阻(R1、R3)连接在节点(P1)与辅助电源(40)之间。
根据该方式,在主电源(2)的失效状态下,能够可靠地检测从辅助电源(40)流出的放电电流。
在第五方式的备用电源系统(1)中,在第三或第四方式中,电流检测部(20)和充放电部(30)共用分流电阻(R1)。
根据该方式,能够削减构成备用电源系统(1)的部件的数量。
在第六方式的备用电源系统(1)中,在第一至第五的任一方式中,控制部(50)在从电流检测部(20)检测出放电电流开始到从外部系统(4)输入解除信号为止的期间,将断开部(10)控制为断开状态。
根据该方式,在主电源(2)的失效状态下从辅助电源(40)向负载(3)供电的情况下,即使由于负载(3)的动作状态等而放电电流不流动,也能够降低断开部(10)成为导通状态的可能性。
在第七方方式的备用电源系统(1),在第一至第六方式的任一方式中,辅助电源(40)包括双电层电容器。
根据该方式,能够对辅助电源40进行快速充放电。
第八方式的移动体(100)具备第一至第七方式中的任一方式的备用电源系统(1)和移动体主体(101)。移动体主体(101)搭载有备用电源系统(1)、主电源(2)以及负载(3)。
根据该方式,具有能够抑制向负载(3)供给的电力的下降的优点。
第九方式的备用电源系统(1)的控制方法是第一至第七方式中任一方式的备用电源系统(1)的控制方法,包括检测步骤和控制步骤。在检测步骤中,检测从充放电部(30)流出的放电电流。在控制步骤中,在检测步骤中未检测出放电电流的状态下,将断开部(10)控制为导通状态,若在检测步骤中检测出放电电流,则将断开部(10)控制为断开状态。
根据该方式,具有能够抑制向负载(3)供给的电力的下降的优点。
第十方式的程序是用于使计算机系统执行第九方式的备用电源系统(1)的控制方法的程序。
根据该方式,具有能够抑制向负载(3)供给的电力的下降的优点。
不限定于上述方式,上述实施方式的备用电源系统(1)的各种结构(包括变形例)能够通过备用电源系统(1)的控制方法、(计算机)程序、或者记录了程序的非暂时性记录介质等来具体实现。
关于第二~第七方式的结构,并不是备用电源系统(1)必需的结构,能够适当省略。
附图标记说明
1备用电源系统
2主电源
3负载
4外部系统
10断开部
20电流检测部
30充放电部
40辅助电源
50控制部
100车辆(移动体)
101移动体主体
P1节点
R1电阻(分流电阻)
R3分流电阻
T1第一端子
T2第二端子
Claims (10)
1.一种备用电源系统,其中,具备:
第一端子,与主电源连接;
第二端子,与负载连接;
断开部,连接在所述第一端子与所述第二端子之间,能够切换为导通状态及断开状态;
辅助电源,用于在所述主电源失效的失效状态下向所述负载供电;
充放电部,连接在所述断开部和所述第二端子之间的节点与所述辅助电源之间,在所述主电源未失效的非失效状态下,从所述主电源接受电力供给,使充电电流流向所述辅助电源,在所述失效状态下,从所述辅助电源接受电力供给而使放电电流流向所述负载;
电流检测部,至少检测从所述充放电部流出的所述放电电流;以及
控制部,在所述电流检测部未检测出所述放电电流的状态下,将所述断开部控制为导通状态,若所述电流检测部检测出所述放电电流,则将所述断开部控制为断开状态。
2.根据权利要求1所述的备用电源系统,其中,
所述充放电部包括双向DC-DC转换器。
3.根据权利要求1或2所述的备用电源系统,其中,
所述电流检测部包括与从所述辅助电源流出所述放电电流的电路连接的分流电阻。
4.根据权利要求3所述的备用电源系统,其中,
所述分流电阻连接在所述节点与所述辅助电源之间。
5.根据权利要求3或4所述的备用电源系统,其中,
所述电流检测部和所述充放电部共用所述分流电阻。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的备用电源系统,其中,
所述控制部在从所述电流检测部检测出所述放电电流开始到从外部系统输入解除信号为止的期间,将所述断开部控制为断开状态。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的备用电源系统,其中,
所述辅助电源包括双电层电容器。
8.一种移动体,其中,具有:
权利要求1~7中任一项所述的备用电源系统;以及
移动体主体,搭载所述备用电源系统、所述主电源以及所述负载。
9.一种备用电源系统的控制方法,是权利要求1~7中任一项所述的备用电源系统的控制方法,其中,包括:
检测步骤,检测从所述充放电部流出的所述放电电流;以及
控制步骤,在所述检测步骤中未检测出所述放电电流的状态下,将所述断开部控制为导通状态,若在所述检测步骤中检测出所述放电电流,则将所述断开部控制为断开状态。
10.一种程序,其中,
用于使计算机系统执行权利要求9所述的备用电源系统的控制方法。
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