DE112017007193T5 - Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung umfasst einen ersten DC/DC-Wandler, eine DC/DC-Steuervorrichtung, einen zweiten DC/DC-Wandler und eine Fahrzeugsteuervorrichtung.
Der erste DC/DC-Wandler wandelt eine von einer Energiequelle ausgegebene Spannung um und führt die umgewandelte Spannung einer ersten Last zu. Die DC/DC-Steuervorrichtung steuert einen Betrieb des ersten DC/DC-Wandlers. Der zweite DC/DC-Wandler arbeitet mittels elektrischer Energie, die von der Energiequelle zugeführt wird, und wandelt eine von der Energiequelle ausgegebene Spannung um und führt die umgewandelte Spannung der DC/DC-Steuervorrichtung zu. Die Fahrzeugsteuervorrichtung steuert die DC/DC-Steuervorrichtung und die erste Last durch Zufuhr einer Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers und einer Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, ein Fahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als eine herkömmliche Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung, die in ein Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektroauto, zu installieren ist, ist eine Stromversorgungsvorrichtung bekannt, die nicht nur mit einer Hauptbatterie (Energiequelle) verbunden ist, die für die Stromversorgung des Fahrzeugs konfiguriert ist, sondern auch mit einer Hilfsbatterie, die für die Steuerung der elektrischen Energie der Hauptbatterie konfiguriert ist. Die Hilfsbatterie führt elektrische Energie einer Steuervorrichtung zu, die dafür konfiguriert ist, einen DC/DC-Wandler (Gleichspannungswandler) zum Umsetzen einer Spannung der Hauptbatterie zu steuern.
  • Wenn jedoch die in der Hilfsbatterie gespeicherte Strommenge abnimmt, kann die Hilfsbatterie die Steuerung nicht mit elektrischer Energie versorgen, wobei folglich der DC/DC-Wandler nicht funktioniert. Wenn der DC/DC-Wandler nicht funktioniert, kann die Last beispielsweise eines Fahrzeugsystems, das von dem DC/DC-Wandler mit elektrischer Energie versorgt wird, nicht angetrieben werden.
  • Daher offenbart die Patentliteratur 1 eine Konfiguration zum Versorgen der Steuervorrichtung mit elektrischer Energie mittels einer von der Hauptbatterie angelegten Spannung. Dies ermöglicht, einen DC/DC-Wandler ohne Verwendung einer Hilfsbatterie zu steuern, und ermöglicht somit, eine Last durch die Versorgung mit elektrischer Energie von dem DC/DC-Wandler anzutreiben.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-25456565
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Konfiguration kann jedoch bei Ausfall des DC/DC-Wandlers eine Last nicht angetrieben werden, weshalb es gewisse Grenzen für eine Verbesserung der Zuverlässigkeit einer Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung gibt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung zu schaffen, die die Zuverlässigkeit der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung ohne Verwendung einer Hilfsbatterie erhöhen kann.
  • Die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen ersten DC/DC-Wandler, eine DC/DC-Steuervorrichtung, einen zweiten DC/DC-Wandler und eine Fahrzeugsteuervorrichtung. Der erste DC/DC-Wandler wandelt eine von der Energiequelle ausgegebene Spannung um und führt die umgewandelte Spannung einer ersten Last zu. Die DC/DC-Steuervorrichtung steuert einen Betrieb des ersten DC/DC-Wandlers. Der zweite DC/DC-Wandler arbeitet mittels elektrischer Energie, die von der Energiequelle zugeführt wird, und wandelt eine von der Energiequelle ausgegebene Spannung um und führt die umgewandelte Spannung der DC/DC-Steuervorrichtung zu. Die Fahrzeugsteuervorrichtung steuert die DC/DC-Steuervorrichtung und die erste Last durch Zuführen einer Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers und einer Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Zuverlässigkeit der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung ohne Verwendung einer Hilfsbatterie erhöht werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 2 ist ein Schaubild, das einen Zusammenhang zwischen der Entladekapazität einer Energiequelle und der Batteriespannung der Energiequelle zeigt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Funktionsbeispiel für die Energiequellensteuerung der in 1 dargestellten Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung zeigt.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Funktionsbeispiel für die Ladungsüberwachungssteuerung einer Energiequelle in der in 1 gezeigten Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 ist eine Stromversorgungsvorrichtung, die in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektroauto, zu installieren ist. Die Fahrzeug-Stromversorgungsvorrichtung 1 umfasst eine Energiequelle 10, einen ersten DC/DC-Wandler 20, einen zweiten DC/DC-Wandler 30, eine erste Diode 40, eine zweite Diode 50, einen dritten DC/DC-Wandler 60, einen vierten DC/DC-Wandler 70, eine DC/DC-Steuervorrichtung 80, eine Fahrzeugsteuervorrichtung 90 und ein Relais 100.
  • Die Energiequelle 10 umfasst eine Speicherbatterie, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die dafür konfiguriert ist, eine erste Spannung (z.B. 48 V) auszugeben. Die Energiequelle 10 versorgt die Hochspannungslast 2, den ersten DC/DC-Wandler 20 und den zweiten DC/DC-Wandler 30 mit elektrischer Energie. Die Hochspannungslast 2 umfasst einen Umrichter und einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs und entspricht einer „zweiten Last“.
  • Der erste DC/DC-Wandler 20 ist eine Vorrichtung, die dafür konfiguriert ist, die von der Energiequelle 10 angelegte erste Spannung in eine von der ersten Spannung verschiedene zweite Spannung (z.B. 12 V) zu wandeln und elektrische Energie der Niederspannungslast 3 zuzuführen. Die Niederspannungslast 3 entspricht einer „ersten Last“.
  • Der erste DC/DC-Wandler 20 weist einen Schaltregler auf. Der erste DC/DC-Wandler 20 gelangt durch die Zufuhr elektrischer Energie von der Energiequelle 10 in einen betriebsbereiten Zustand und arbeitet unter der Schaltsteuerung der DC/DC-Steuervorrichtung 80.
  • Der erste DC/DC-Wandler 20 ist nicht mit der Niederspannungslast 3 verbunden, sondern auch über die erste Diode 40 und den dritten DC/DC-Wandler 60 mit der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und über die erste Diode 40 und den vierten DC/DC-Wandler 70 mit der Fahrzeugsteuervorrichtung 90. Die erste Diode 40 entspricht einer „Diode“.
  • Die erste Diode 40 ist bezüglich des ersten DC/DC-Wandlers 20 parallel zu der Niederspannungslast 3 angeschlossen. Eine Anode der ersten Diode 40 ist mit der Ausgangsseite des ersten DC/DC-Wandlers 20 verbunden. Eine Kathode der ersten Diode 40 ist mit einem Abzweigpunkt in den dritten DC/DC-Wandler 60 und den vierten DC/DC-Wandler 70 verbunden. Diese Verbindung verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Kathodenseite der ersten Diode 40 zu der Anodenseite der ersten Diode 40 zurückfließt. Mit anderen Worten, diese Verbindung ermöglicht, die Ausgangsleistung des ersten DC/DC-Wandlers 20 dem dritten DC/DC-Wandler 60 und dem vierten DC/DC-Wandler 70 zuzuführen und gleichzeitig zu verhindern, dass die Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 der Ausgangsseite (Niederspannungslast 3) des ersten DC/DC-Wandlers 20 zugeführt wird.
  • Der zweite DC/DC-Wandler 30 ist eine Vorrichtung, die dafür konfiguriert ist, die von der Energiequelle 10 angelegte erste Spannung in die von der ersten Spannung verschiedene zweite Spannung (z.B. 12 V) zu wandeln und durch die Zufuhr von elektrischer Energie von der Energiequelle 10 zu arbeiten.
  • Der zweite DC/DC-Wandler 30 weist einen Linearregler auf. Der zweite DC/DC-Wandler 30 ist über eine zweite Diode 50 und einen dritten DC/DC-Wandler 60 mit der DC/DC-Steuervorrichtung 80 verbunden und über eine zweite Diode 50 und einen vierten DC/DC-Wandler 70 mit der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 verbunden.
  • Eine Anode der zweiten Diode 50 ist mit der Ausgangsseite des zweiten DC/DC-Wandlers 30 verbunden. Eine Kathode der zweiten Diode 50 ist mit einem Abzweigpunkt in den dritten DC/DC-Wandler 60 und den vierten DC/DC-Wandler 70 verbunden. Diese Verbindung verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Kathodenseite der zweiten Diode 50 zu der Anodenseite der zweiten Diode 50 zurückfließt. Mit anderen Worten, diese Verbindung ermöglicht, die Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 dem dritten DC/DC-Wandler 60 und dem vierten DC/DC-Wandler 70 zuzuführen und gleichzeitig zu verhindern, dass die Ausgangsleistung des ersten DC/DC-Wandlers 20 dem zweiten DC/DC-Wandler 30 zugeführt wird.
  • Der dritte DC/DC-Wandler 60 und der vierte DC/DC-Wandler 70 sind Vorrichtungen, die dafür konfiguriert sind, die von dem ersten DC/DC-Wandler 20 und dem zweiten DC/DC-Wandler 30 ausgegebenen Spannungen in eine dritte Spannung (z.B. 5 V) zu wandeln.
  • Sowohl der dritte DC/DC-Wandler 60 als auch der vierte DC/DC-Wandler 70 umfassen einen Linearregler. Der dritte DC/DC-Wandler 60 ist mit der DC/DC-Steuervorrichtung 80 verbunden und versorgt die DC/DC-Steuervorrichtung 80 mit elektrischer Energie, indem er die dritte Spannung an die DC/DC-Steuervorrichtung 80 anlegt.
  • Der vierte DC/DC-Wandler 70 ist mit der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 verbunden und versorgt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 mit elektrischer Energie, indem er die dritte Spannung an die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 anlegt.
  • Diese Verbindung ermöglicht, über den dritten DC/DC-Wandler 60 bzw. vierten DC/DC-Wandler 70 die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 mit elektrischer Energie sowohl von dem ersten DC/DC-Wandler 20 als auch von dem zweiten DC/DC-Wandler 30 zu versorgen.
  • Die DC/DC-Steuervorrichtung 80 wird mit elektrischer Energie von dem dritten DC/DC-Wandler 60 versorgt und steuert den ersten DC/DC-Wandler 20 unter der Steuerung der Fahrzeugsteuervorrichtung 90. Genauer gibt die DC/DC-Steuervorrichtung 80 an den ersten DC/DC-Wandler 20 ein Aktivierungssignal aus, um den ersten DC/DC-Wandler 20 zu aktivieren.
  • Die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 arbeitet durch Zufuhr elektrischer Energie von dem vierten DC/DC-Wandler 70 und steuert die DC/DC-Steuervorrichtung 80, das Relais 100, die Hochspannungslast 2 und die Niederspannungslast 3.
  • Ferner überwacht die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 normal ist oder nicht. Die normale Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 bezeichnet die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 in einem Zustand, in dem der erste DC/DC-Wandler 20 elektrische Energie liefern kann, die geeignet ist, die Niederspannungslast 3 anzutreiben. Es ist zu beachten, dass die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 erfasst werden kann, indem z.B. eine Ausgangseinheit des ersten DC/DC-Wandlers 20 überwacht wird.
  • Wenn die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 nicht normal ist, gibt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 die Anomalie an eine nicht gezeigte Informationseinheit aus. Somit kann ein Benutzer leicht erkennen, dass der erste DC/DC-Wandler 20 nicht normal funktioniert.
  • Ferner überwacht die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 den Zustand der Ladespannung der Energiequelle 10. Wenn die Ladespannung der Energiequelle 10 nicht hoch genug ist, gibt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 die Niedrigkeit an die nicht gezeigte Informationseinheit aus. Somit kann der Benutzer leicht erkennen, dass die Ladespannung der Energiequelle 10 nicht hoch genug ist.
  • Das Relais 100 ist bezüglich der Energiequelle 10 in Reihe mit dem ersten DC/DC-Wandler 20 angeschlossen, während das Relais 100 bezüglich der Energiequelle 10 parallel zum zweiten DC/DC-Wandler 30 angeschlossen ist. Unter der Steuerung der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 schaltet das Relais 100 die Energiequelle 10 und den ersten DC/DC-Wandler 20 entweder in einen leitenden Zustand oder in einen nichtleitenden Zustand.
  • Wenn das Relais 100 in einen leitenden Zustand versetzt wird, wird dem ersten DC/DC-Wandler 20 elektrische Energie von der Energiequelle 10 zugeführt, wobei der erste DC/DC-Wandler 20 elektrische Energie der Niederspannungslast 3, der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 und der DC/DC-Steuervorrichtung 80 zuführen kann. Es ist zu beachten, dass der erste DC/DC-Wandler 20 unter der Steuerung der DC/DC-Steuervorrichtung 80 arbeitet und der erste DC/DC-Wandler 20 nicht funktioniert, solange der DC/DC-Steuervorrichtung 80 keine elektrische Energie zugeführt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der zweite DC/DC-Wandler 30 bezüglich der Energiequelle 10 parallel zu dem Relais 100 und dem ersten DC/DC-Wandler 20 (stromaufwärts vom Relais 100) angeschlossen, so dass der zweite DC/DC-Wandler 30 durch die Zufuhr elektrischer Energie von der Energiequelle 10 arbeitet, unabhängig vom leitenden oder nichtleitenden Zustand des Relais 100.
  • Somit wird in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 zum Zeitpunkt eines Betriebsbeginns durch den zweiten DC/DC-Wandler 30 elektrische Energie der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 zugeführt. Mit anderen Worten, zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns können die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 durch einen zweiten DC/DC-Wandler 30, der an keine Last angeschlossen ist, mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Somit kann die Effizienz der Zufuhr elektrischer Energie zu der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 gesteigert werden, und es ist ferner nicht erforderlich, beispielsweise eine Hilfsbatterie vorzusehen, die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Wenn die elektrische Energie durch den zweiten DC/DC-Wandler 30 der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 zugeführt wird, versetzen die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 und die DC/DC-Steuervorrichtung 80 den ersten DC/DC-Wandler 20 in einen betriebsbereiten Zustand.
  • Mit anderen Worten, der Ausgang sowohl des ersten DC/DC-Wandlers 20 als auch des zweiten DC/DC-Wandlers 30 ermöglicht den Betrieb der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90. Daher können selbst bei Ausfall entweder des ersten DC/DC-Wandlers 20 oder des zweiten DC/DC-Wandlers 30 die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 und die DC/DC-Steuervorrichtung 80 arbeiten, wobei dementsprechend die Zuverlässigkeit der Fahrzeugstromversorgung 1 gesteigert werden kann.
  • Wenn der erste DC/DC-Wandler 20 durch den Betrieb der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 in einen betriebsbereiten Zustand versetzt wird, gelangen sowohl der erste DC/DC-Wandler 20 als auch der zweite DC/DC-Wandler 30 in einen Zustand, der eine Ausgangsspannung anlegen kann.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausgangsspannung (z.B. 12,5 V) des ersten DC/DC-Wandlers 20 vorzugsweise so eingestellt, dass sie höher ist als die Ausgangsspannung (z.B. 11,5 V) des zweiten DC/DC-Wandlers 30. Mit dieser Einstellung hat der Ausgang des ersten DC/DC-Wandlers 20, der den Schaltregler mit höherem Wandlungseffizienz aufweist, Vorrang vor dem Ausgang des zweiten DC/DC-Wandlers 30, der den Linearregler aufweist.
  • Mit dieser Priorität wird, nachdem die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 ihren Betrieb aufgenommen haben, der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 durch den ersten DC/DC-Wandler 20 mit der höheren Wandlungseffizienz elektrische Energie zugeführt. Somit kann die Effizienz der Versorgung mit elektrischer Energie weiter gesteigert werden.
  • Die Hochspannungslast 2 ist bezüglich des Relais 100 parallel zu dem ersten DC/DC-Wandler 20 (stromabwärts vom Relais 100) angeschlossen. Wenn daher zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 durch den zweiten DC/DC-Wandler 30 elektrische Energie zugeführt wird, wird das Relais 100 vorzugsweise in einen nichtleitenden Zustand versetzt.
  • Dies verhindert im Wesentlichen, dass zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns der Hochspannungslast 2 elektrische Energie zugeführt wird.
  • Es ist zu beachten, dass, wie oben beschrieben worden ist, in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1, basierend auf der elektrischen Energie der Energiequelle 10, die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 ohne Verwendung einer Hilfsbatterie arbeitet. Hier umfasst die Energiequelle 10 eine Speicherbatterie, und dementsprechend nimmt deren Ladespannung im Laufe der Zeit nach dem Betriebsbeginn der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 ab. 2 ist ein Graph, das einen Zusammenhang zwischen der Entladekapazität der Energiequelle 10 und der Batteriespannung der Energiequelle 10 darstellt. Die horizontale Achse in 2 stellt die Zeitdauer dar, während der die Energiequelle 10 die Entladung fortsetzen kann, und zeigt an, dass die Zeitdauer, während der die Energiequelle 10 die Entladung fortsetzen kann, zur rechten Seite der horizontalen Achse hin abnimmt.
  • Wie in 2 gezeigt ist, nimmt mit abnehmender entnehmbarer Kapazität der Energiequelle 10 die Spannung der Energiequelle 10 allmählich ab, wobei ferner die Spannung der Energiequelle 10 schnell sinkt, wenn die Entladung fortgesetzt wird, auch nachdem die entnommene Kapazität einen vorgegebenen Zustand T überschritten hat. Wenn die Spannung der Energiequelle 10 schnell sinkt, stoppt die Stromversorgung der Fahrzeugsteuervorrichtung 90, und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 kann nicht ordnungsgemäß funktionieren. Dementsprechend kann die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 keine Ladesteuerung durchführen.
  • Wenn somit in der vorliegenden Ausführungsform die Spannung der Energiequelle 10 gleich oder niedriger als die vorgegebene Spannung V wird, versetzt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 das Relais 100 in den nichtleitenden Zustand. Die vorgegebene Spannung V ist ein Spannungswert der Energiequelle 10 in einem Zustand, bevor die entnommene Kapazität der Energiequelle 10 in den vorgegebenen Zustand T gelangt. Die vorgegebene Spannung V wird beispielsweise auf einen Spannungswert eingestellt, mit dem die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 eine Ladesteuerung durchführen kann.
  • Mit dieser Einstellung wird der Hochspannungslast 2 und der Niederspannungslast 3 keine elektrische Energie zugeführt, wenn die entnehmbare Kapazität der Energiequelle 10 abnimmt. Im Vergleich zu der Hochspannungslast 2 und der Niederspannungslast 3 ist die Leistungsaufnahme der Fahrzeugsteuervorrichtung 90, die mit der dritten Spannung arbeitet, extrem niedrig, und daher kann die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 eine Ladesteuerung durchführen, bevor die Energiequelle 10 vollständig abschaltet. Es ist zu beachten, dass bei laufendem Fahrzeug eine Evakuierungsoperation durchgeführt wird, bevor die Spannung der Energiequelle 10 gleich oder niedriger als die vorgegebene Spannung V wird, und nach Durchführung der Evakuierungsoperation das Relais 100 in den nichtleitenden Zustand versetzt wird.
  • Ein Funktionsbeispiel für die Energiequellensteuerung in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird in Folgenden beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Funktionsbeispiel für die Energiequellensteuerung in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 zeigt. Die Verarbeitung in 3 ist anhand eines Flussdiagramms unter der Annahme dargestellt, dass der erste DC/DC-Wandler 20 ausfällt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, arbeitet der zweite DC/DC-Wandler 30 mit der elektrischen Energie, die von der Energiequelle 10 der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 zugeführt wird, wobei die elektrische Energie über den dritten DC/DC-Wandler 60 und den vierten DC/DC-Wandler 70 der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 zugeführt wird, um die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen (Schritt S101).
  • Anschließend versetzt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 das Relais 100 in den leitenden Zustand (Schritt S102). Die Verarbeitung in Schritt S102 kann beispielsweise auf der Grundlage einer Betriebsanweisung eines Benutzers durchgeführt werden, oder kann automatisch zu dem Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 angetrieben wird.
  • Anschließend steuert die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 die DC/DC-Steuervorrichtung 80 (Schritt S103). Danach steuert die DC/DC-Steuervorrichtung 80 den ersten DC/DC-Wandler 20 so, dass der erste DC/DC-Wandler 20 in Betrieb genommen wird (Schritt S104). Zu diesem Zeitpunkt wird, wie oben beschrieben worden ist, die Ausgangsleistung des ersten DC/DC-Wandlers 20 vorzugsweise bevorzugt der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 zugeführt.
  • Anschließend ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob der Ausgang des ersten DC/DC-Wandlers 20 normal ist oder nicht (Schritt S105).
  • In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass der Ausgang des ersten DC/DC-Wandlers 20 normal ist (JA in Schritt S105), fährt die Verarbeitung mit Schritt S108 fort. In einem Fall, in dem das Ergebnis der Bestimmung ist, dass der Ausgang des ersten DC/DC-Wandlers 20 nicht normal ist (NEIN in Schritt S105), versetzt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 das Relais 100 hingegen in den nichtleitenden Zustand (Schritt S106). Hier wird die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 sowohl von dem ersten DC/DC-Wandler 20 als auch von dem zweiten DC/DC-Wandler 30 mit elektrischer Energie versorgt, so dass selbst dann, wenn der erste DC/DC-Wandler 20 in einen anormalen Zustand übergeht, die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 mit der Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 arbeiten kann.
  • Anschließend führt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 eine Steuerung durch, um einen Benutzer darüber zu informieren, dass das Relais 100 in den nichtleitenden Zustand versetzt wurde, genauer, dass der Ausgang des ersten DC/DC-Wandlers 20 nicht normal ist (Schritt S107).
  • Anschließend ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob sie eine Anweisung für das Abschalten der Energiequelle 10 (Schritt S108) erhalten hat oder nicht. In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass keine Anweisung zum Abschalten der Energiequelle 10 empfangen worden ist (NEIN in Schritt S108), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S105 zurück. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem das Ergebnis der Bestimmung ist, dass eine Anweisung für das Abschalten der Energiequelle 10 empfangen worden ist (JA in Schritt S108), die derzeitige Steuerung beendet.
  • Als nächstes wird ein Funktionsbeispiel für die Ladungsüberwachung der Energiequelle 10 in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das das Funktionsbeispiel der Ladungsüberwachungssteuerung der Energiequelle 10 in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 darstellt. Die Verarbeitung in 4 wird zu dem Zeitpunkt entsprechend ausgeführt, zu dem die Energiequelle 10 der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 in Betrieb geht.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob die Ladespannung in der Energiequelle 10 gleich oder niedriger als eine vorgegebene Spannung ist oder nicht (Schritt S201). Wenn das Ergebnis der Ermittlung ist, dass die Ladespannung in der Energiequelle 10 höher ist als die vorgegebene Spannung (NEIN in Schritt S201), fährt die Verarbeitung mit Schritt S206 fort.
  • In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass die Ladespannung in der Energiequelle 10 gleich oder niedriger als die vorbestimmte Spannung ist (JA in Schritt S201), versetzt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 hingegen das Relais 100 in den nichtleitenden Zustand (Schritt S202). Somit ist die elektrische Energie für den Betrieb der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 gesichert. Anschließend meldet die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, dass die Ladespannung in der Energiequelle 10 nicht hoch genug ist (Schritt S203). Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 auch der (nicht gezeigten) Informationseinheit zugeführt wird.
  • Anschließend ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob an ein Fahrzeug ein Ladestecker angeschlossen ist oder nicht, und ob ein Start des Ladevorgangs der Energiequelle 10 angefordert worden ist (Schritt S204). In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass kein Start ein Start des Ladevorgangs der Energiequelle 10 angefordert worden ist (NEIN in Schritt S204), wird die Verarbeitung in Schritt S204 wiederholt. Im Gegensatz dazu lädt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 in einem Fall, in dem ein Start des Ladevorgangs der Energiequelle 10 angefordert worden ist (JA in Schritt S204), die Energiequelle 10 unter einer Ladesteuerung beispielsweise basierend auf dem Zustand der Energiequelle 10. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 auch den für die Ladesteuerung notwendigen Komponenten (z.B. einer Ladegerät-Steuervorrichtung) zugeführt wird. Anschließend ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, ob das Laden der Energiequelle 10 abgeschlossen ist (Schritt S205).
  • In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass das Laden der Energiequelle 10 nicht abgeschlossen ist (NEIN in Schritt S205), wird die Verarbeitung in Schritt S205 wiederholt. Im Gegensatz dazu ermittelt die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 in einem Fall, in dem das Laden der Energiequelle 10 abgeschlossen ist (JA in Schritt S205), ob sie eine Anweisung zum Abschalten der Energiequelle 10 empfangen hat oder nicht (Schritt S206).
  • In einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass keine Anweisung zum Abschalten der Energiequelle 10 empfangen worden ist (NEIN in Schritt S205), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S201 zurück. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem das Ergebnis der Ermittlung ist, dass eine Anweisung zum Abschalten der Energiequelle 10 empfangen worden ist (JA in Schritt S206), die derzeitige Steuerung beendet.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 durch wenigstens einen aus dem ersten DC/DC-Wandler 20 und dem zweiten DC/DC-Wandler 30 elektrische Energie zugeführt werden. Somit können selbst bei Ausfall entweder des ersten DC/DC-Wandlers 20 oder des zweiten DC/DC-Wandlers 30 die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 arbeiten. Ferner können die DC/DC-Steuervorrichtung 80 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns mittels des zweiten DC/DC-Wandlers 30 mit elektrischer Energie versorgt werden, so dass eine Hilfsbatterie nicht erforderlich ist. Somit kann in der vorliegenden Ausführungsform die Zuverlässigkeit der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 1 ohne Verwendung einer Hilfsbatterie gesteigert werden.
  • Das Vorsehen der ersten Diode 40 verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Kathodenseite der ersten Diode 40 zur Anodenseite derselben, d.h. zu dem ersten DC/DC-Wandler 20, zurückfließt. Dadurch kann verhindert werden, dass die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 die Zufuhr elektrischer Energie von dem ersten DC/DC-Wandler 20 zu der Niederspannungslast 3 beeinträchtigt.
  • In einem Fall, in dem die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 höher als die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 ist, hat während des Betriebs des ersten DC/DC-Wandlers 20 die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers 20 Vorrang bei der Zufuhr elektrischer Energie zu der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90. Somit kann während des Betriebs des ersten DC/DC-Wandlers 20 die Effizienz der Zufuhr elektrischer Energie gesteigert werden.
  • Unter Verwendung des zweiten DC/DC-Wandlers 30 kann der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 elektrische Energie zugeführt werden. Daher ist es nicht erforderlich, eine Hilfsbatterie vorzusehen, um der DC/DC-Steuervorrichtung 80 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 90 elektrische Energie zuzuführen.
  • Wenn die Ladespannung der Energiequelle 10 gleich oder niedriger als eine vorgegebene Spannung wird, wird das Relais 100 in den nichtleitenden Zustand versetzt. Wenn somit die entnehmbare Kapazität der Energiequelle 10 abnimmt, wird verhindert, dass der Hochspannungslast 2 und der Niederspannungslast 3 elektrische Energie zugeführt wird, wodurch die elektrische Energie für die Ladesteuerung der Energiequelle 10 sichergestellt wird. Im Vergleich zu der Hochspannungslast 2 und der Niederspannungslast 3 hat die Fahrzeugsteuervorrichtung 90, die für den Betrieb mit der dritten Spannung konfiguriert ist, einen viel geringeren Stromverbrauch, so dass die Fahrzeugsteuervorrichtung 90 vor der vollständigen Abschaltung der Energiequelle 10 eine Ladesteuerung durchführen kann.
  • Es ist zu beachten, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform die erste Diode 40 und die zweite Diode 50 vorgesehen sind, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf beschränkt, und die erste Diode 40 und die zweite Diode 50 müssen nicht vorgesehen sein.
  • Außerdem ist jede der oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich ein spezifisches Beispiel für die Verwirklichung der vorliegenden Offenbarung, wobei diese Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung auszulegen sind. Das heißt, die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, ohne vom Erfindungsgedanken und den Hauptmerkmalen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung weist eine hohe Zuverlässigkeit auf, so dass es nicht notwendig ist, eine Hilfsbatterie zu verwenden. Daher ist die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung als Stromversorgungsvorrichtung für Fahrzeuge geeignet, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung
    2
    Hochspannungslast
    3
    Niederspannungslast
    10
    Energiequelle
    20
    erster DC/DC-Wandler
    30
    zweiter DC/DC-Wandler
    40
    erste Diode
    50
    zweite Diode
    60
    dritter DC/DC-Wandler
    70
    vierter DC/DC-Wandler
    80
    DC/DC-Steuervorrichtung
    90
    Fahrzeugsteuervorrichtung
    100
    Relais

Claims (6)

  1. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung, umfassend: einen ersten DC/DC-Wandler, der dafür konfiguriert ist, eine von einer Energiequelle ausgegebene Spannung umzuwandeln und die umgewandelte Spannung einer ersten Last zuzuführen; eine DC/DC-Steuervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, einen Betrieb des ersten DC/DC-Wandlers zu steuern; einen zweiten DC/DC-Wandler, der dafür konfiguriert ist, mittels elektrischer Energie zu arbeiten, die von der Energiequelle zugeführt wird, und die von der Energiequelle ausgegebene Spannung umzuwandeln und die umgewandelte Spannung der DC/DC-Steuervorrichtung zuzuführen; und eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, die DC/DC-Steuervorrichtung und die erste Last durch Zufuhr einer Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers und einer Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers zu steuern.
  2. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner eine Diode umfassend, wobei die Diode aufweist: eine Anode, die mit dem ersten DC/DC-Wandler verbunden ist; und eine Kathode, die mit der Fahrzeugsteuervorrichtung verbunden ist.
  3. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgangsspannung des ersten DC/DC-Wandlers höher ist als die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Wandlers.
  4. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: ein Relais, das dafür konfiguriert ist, die Energiequelle und den ersten DC/DC-Wandler entweder in einen leitenden Zustand oder in einen nichtleitenden Zustand zu schalten, wobei der zweite DC/DC-Wandler bezüglich der Energiequelle parallel zu dem Relais und zu dem erste DC/DC-Wandler angeschlossen ist.
  5. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung das Relais in den nichtleitenden Zustand versetzt, wenn eine Ladespannung der Energiequelle gleich oder niedriger als eine vorgegebene Spannung wird.
  6. Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine zweite Last vorgesehen ist, die bezüglich des Relais parallel zu dem ersten DC/DC-Wandler angeschlossen wird.
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