JP2008072880A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両などに搭載された電源システムに係り、特に、一方の電圧系の電力を電圧変換して他方の電圧系に供給する電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system mounted on a vehicle or the like, and more particularly to a power supply system that converts the voltage of one voltage system into a voltage and supplies it to the other voltage system.
従来から、高電圧系と低電圧系との間に直流−直流電圧変換器(DC−DCコンバータ)を設けた電源システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。DC−DCコンバータは、高電圧系と低電圧系との間に介在するインダクタンスと、インダクタンスと接地端子との間に設けられるコンデンサと、を有している。DC−DCコンバータは、一方の系の電力をインダクタンスとコンデンサとを用いて電圧変換して他方の系に供給する。従って、上記の電源システムによれば、低電圧系から高電圧系へ若しくは高電圧系から低電圧系へ又は双方に電力を供給することが可能である。 Conventionally, a power supply system in which a DC-DC voltage converter (DC-DC converter) is provided between a high voltage system and a low voltage system is known (see, for example, Patent Document 1). The DC-DC converter has an inductance interposed between the high voltage system and the low voltage system, and a capacitor provided between the inductance and the ground terminal. The DC-DC converter converts the power of one system into a voltage using an inductance and a capacitor and supplies it to the other system. Therefore, according to the above power supply system, it is possible to supply power from the low voltage system to the high voltage system or from the high voltage system to the low voltage system or both.
また、上記の電源システムにおいては、低電圧系に設けられた低圧バッテリの端子間電圧や温度に基づいてその低圧バッテリが良好な状態にあるか否かが検知される。そして、低圧バッテリが良好な状態にない場合には、高電圧系側から低電圧系側に、低電圧系に設けられた負荷の消費電力に応じた電力が供給され、その負荷の作動が許可される。このため、低圧バッテリが過放電され或いは過充電されるのを抑止することが可能となっていると共に、低電圧系の負荷が作動可能な機会をできるだけ確保することが可能となっている。
ところで、各電圧系における電源電圧は、一般的に、変動しやすいものである。しかしながら、各電圧系間の電源電圧の変換を行うDC−DCコンバータは一方の電圧系の電力を電圧変換して他方の電圧系に供給するため、上述の従来技術では、電源電圧の変動の態様によっては、その変動がDC−DCコンバータの給電制御に影響を与えるおそれがある。 Incidentally, the power supply voltage in each voltage system generally tends to fluctuate. However, since the DC-DC converter that converts the power supply voltage between the voltage systems converts the voltage of one voltage system and supplies it to the other voltage system, the above-described conventional technique has a mode of fluctuation of the power supply voltage. Depending on the case, the fluctuation may affect the power supply control of the DC-DC converter.
そこで、本発明は、電圧系の電源電圧に変動が生じても安定した給電を実施することができる、電源システムの提供を目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a power supply system capable of performing stable power supply even when fluctuations occur in the power supply voltage of the voltage system.
上記目的を達成するため、本発明の電源システムは、
第1の電圧系の電圧と第2の電圧系の電圧を変換する電圧変換手段を有し、
前記電圧変換手段を介して一方の電圧系の電力を電圧変換して他方の電圧系に供給する電源システムであって、
いずれか一方の電圧系が、
該電圧系の電気負荷に給電する第1の給電系統と、
前記第1の給電系統と前記電圧変換手段との導通を遮断可能な遮断手段と、
前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする第2の給電系統とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the power supply system of the present invention provides:
Voltage conversion means for converting the voltage of the first voltage system and the voltage of the second voltage system;
A power supply system that converts the voltage of one voltage system through the voltage conversion means and supplies the power to the other voltage system,
Either voltage system is
A first power supply system for supplying power to the electric load of the voltage system;
A blocking means capable of blocking conduction between the first power feeding system and the voltage converting means;
And a second power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system when the interruption means interrupts the conduction.
これにより、一方の電圧系の電源電圧がどのように変動しても、その電源電圧の電力を供給する前記第1の給電手段と前記電圧変換手段との導通が前記遮断手段によって遮断されれば、前記電圧変換手段は、その変動する電源電圧に影響されずに、その変動する電圧系の電気負荷に対して他方の電圧系から安定した給電を実施することができる。 As a result, no matter how the power supply voltage of one voltage system fluctuates, the conduction between the first power supply means for supplying the power of the power supply voltage and the voltage conversion means is interrupted by the interruption means. The voltage conversion means can perform stable power supply from the other voltage system to the electric load of the voltage system that is not affected by the power supply voltage that fluctuates.
ここで、本発明の電源システムは、
前記該電圧系の給電状態を検出する給電状態検出手段と、前記給電状態検出手段の検出結果に基づいて前記該電圧系の異常を判定する異常判定手段とを備え、前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記該電圧系が異常と判定された場合に、前記導通を遮断すると好ましい。これにより、異常と判定された給電系統を前記電圧変換手段から切り離すことができるので、前記電圧変換手段がその異常の影響を受けずに、前記電圧変換手段から前記第2の給電系統を介して異常給電系統の電気負荷に安定した給電を実施することができる。
Here, the power supply system of the present invention is
A power supply state detecting unit for detecting the power supply state of the voltage system; and an abnormality determining unit for determining an abnormality in the voltage system based on a detection result of the power supply state detecting unit. It is preferable that the conduction is cut off when the voltage system is determined to be abnormal by the determination means. Thereby, since the power feeding system determined to be abnormal can be disconnected from the voltage converting means, the voltage converting means is not affected by the abnormality, and the voltage converting means passes through the second power feeding system. Stable power supply can be performed to the electric load of the abnormal power supply system.
このとき、前記第2の給電系統は、前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に限らず前記導通がある場合にも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする給電系統であって、前記給電状態検出手段は、前記第2の給電系統を介する電流を検出し、前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流値が所定閾値以上検出された場合に、前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系を異常と判定するようにしてもよい。前記導通がある状態では前記第1の給電系統でも前記第2の給電系統でも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電がされ得るため、前記第2の給電系統を介する電流値が大きくなれば、前記第1の給電系統に断線等の異常が発生したとみなせるからである。前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系が異常と判定されれば、前記遮断手段によって前記導通が遮断されることとなるので、前記電圧変換手段から前記第2の給電系統を介して異常給電系統の電気負荷に安定した給電を実施することができる。 At this time, the second power supply system enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. In the power supply system, the power supply state detection means detects a current passing through the second power supply system, and the abnormality determination means has a current value passed through the second power supply system determined by the power supply state detection means. When the threshold value is detected, the voltage system may be determined to be abnormal as an abnormality of the first power feeding system. In the state where there is continuity, the power supply from the power conversion means can be fed to the electric load of the voltage system in both the first power feeding system and the second power feeding system, so that the current value through the second power feeding system This is because it can be considered that an abnormality such as disconnection has occurred in the first power feeding system. If it is determined that the voltage system is abnormal as an abnormality of the first power supply system, the conduction is interrupted by the interruption means, so that the voltage conversion means passes through the second power supply system. Stable power supply can be performed to the electric load of the abnormal power supply system.
また、このとき、前記第2の給電系統は、前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に限らず前記導通がある場合にも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする給電系統であって、前記給電状態検出手段は、前記第2の給電系統を介する電流を検出し、前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電経路を介する電流が検出されない場合に、前記第2の給電系統の異常と判定し、前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合には、前記導通の遮断を中止するのが好ましい。前記導通がある状態では前記第1の給電系統でも前記第2の給電系統でも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電がされ得るため、前記第2の給電系統を介する電流が検出されなければ、前記第2の給電系統に断線等の異常が発生したとみなせる。この場合、前記第2の給電系統の異常として前記該電圧系が異常と判定されることにより前記遮断手段によって前記導通が遮断されてしまうと、前記該電圧系の電気負荷に対する給電が不能となるおそれがある。したがって、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合には前記導通の遮断を中止するのが好適である。 At this time, the second power supply system can supply power from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. The power supply state detecting means detects a current passing through the second power supply system, and the abnormality determining means is configured to detect a current passing through the second power supply path by the power supply state detecting means. If it is not detected, it is determined that the second power supply system is abnormal, and the interruption means stops the conduction interruption when the abnormality determination means determines that the second power supply system is abnormal. Is preferred. In the state where there is continuity, the power supply from the power conversion means can be fed to the electric load of the voltage system in both the first power feeding system and the second power feeding system, so that the current through the second power feeding system is If not detected, it can be considered that an abnormality such as disconnection has occurred in the second power feeding system. In this case, when the voltage system is determined to be abnormal as an abnormality of the second power supply system and the continuity is interrupted by the interrupting means, power supply to the electric load of the voltage system becomes impossible. There is a fear. Therefore, it is preferable that the interruption of the conduction is stopped when the abnormality determination means determines that the second power feeding system is abnormal.
ところで、本発明の電源システムにおいて、
前記第2の給電系統は、前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に限らず前記導通がある場合にも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする給電系統であって、前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流を検出する給電状態検出手段と、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流値が所定閾値以上検出された場合に前記第1の給電系統の異常と判定する異常判定手段とを備え、前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第1の給電系統の異常と判定された場合に、前記導通の遮断を継続するようにしてもよい。前記導通がある状態では前記第1の給電系統でも前記第2の給電系統でも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電がされ得るため、前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流値が大きくなれば、前記第1の給電系統に断線等の異常が発生したとみなせるからである。前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系が異常と判定されれば、前記遮断手段によって前記導通が遮断されることとなる。つまり、正常時に前記遮断期間による遮断を行うことで、できるだけ速やかに異常の発生を検出することができる。
By the way, in the power supply system of the present invention,
The second power supply system is a power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. The power supply state detecting means for detecting the current through the second power supply system during the interruption period by the power supply means, and the current value through the second power supply system is detected by the power supply state detecting means above a predetermined threshold value. An abnormality determining unit that determines that the first power feeding system is abnormal when the abnormality determining unit determines that the abnormality of the first power feeding system is determined by the abnormality determining unit. May be continued. In the state where there is continuity, the power supply means can supply power to the electric load of the voltage system in both the first power supply system and the second power supply system. This is because it can be considered that an abnormality such as disconnection has occurred in the first power supply system if the current value through the power supply system increases. If the voltage system is determined to be abnormal as an abnormality of the first power supply system, the conduction is interrupted by the interruption means. That is, the occurrence of an abnormality can be detected as quickly as possible by performing the interruption according to the interruption period at the normal time.
このとき、また、前記第2の給電系統は、前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に限らず前記導通がある場合にも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする給電系統であって、前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流を検出する給電状態検出手段と、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流が検出されない場合に前記第2の給電系統の異常と判定する異常判定手段とを備え、前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合に、前記導通の遮断を中止するのが好ましい。前記導通がある状態では前記第1の給電系統でも前記第2の給電系統でも該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電がされ得るため、前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流が検出されなければ、前記第2の給電系統に断線等の異常が発生したとみなせる。この場合、前記第2の給電系統の異常として前記該電圧系が異常と判定されることにより前記遮断手段によって前記導通が遮断されてしまうと、前記該電圧系の電気負荷に対する給電が不能となるおそれがある。したがって、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合には前記導通の遮断を中止するのが好適である。つまり、上記同様に、正常時に前記遮断期間による遮断を行うことで、できるだけ速やかに異常の発生を検出することができる。 At this time, the second power supply system can supply power from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. A power supply state detecting means for detecting a current through the second power supply system during a cutoff period by the power supply means, and a current through the second power supply system is detected by the power supply state detecting means. An abnormality determining unit that determines that the second power feeding system is abnormal when the abnormality is not detected, and the blocking unit interrupts the conduction when the abnormality determining unit determines that the second power feeding system is abnormal. Is preferably discontinued. In the state where there is continuity, the power supply means can supply power to the electric load of the voltage system in both the first power supply system and the second power supply system. If no current is detected through the power feeding system, it can be considered that an abnormality such as disconnection has occurred in the second power feeding system. In this case, when the voltage system is determined to be abnormal as an abnormality of the second power supply system and the continuity is interrupted by the interrupting means, power supply to the electric load of the voltage system becomes impossible. There is a fear. Therefore, it is preferable that the interruption of the conduction is stopped when the abnormality determination means determines that the second power feeding system is abnormal. That is, as described above, the occurrence of an abnormality can be detected as quickly as possible by performing the interruption according to the interruption period at the normal time.
ところで、本発明の電源システムにおいて、
前記給電状態検出手段は、前記第1の給電系統の給電電圧を検出し、前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第1の給電系統の給電電圧値が所定閾値以下検出された場合に、前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系を異常と判定するようにしてもよい。前記第1の給電系統の給電電圧が小さくなれば前記第1の給電系統から前記大電圧系の電気負荷に対しての給電能力が下がり、前記第1の給電系統の異常とみなすことができる。前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系が異常と判定されれば、前記遮断手段によって前記導通が遮断されることとなるので、前記電圧変換手段から前記第2の給電系統を介して異常給電系統の電気負荷に安定した給電を実施することができる。
By the way, in the power supply system of the present invention,
The power supply state detection unit detects a power supply voltage of the first power supply system, and the abnormality determination unit detects the power supply voltage value of the first power supply system below a predetermined threshold by the power supply state detection unit. In addition, the voltage system may be determined to be abnormal as an abnormality of the first power feeding system. If the power supply voltage of the first power supply system is reduced, the power supply capability from the first power supply system to the electric load of the large voltage system is reduced, and it can be regarded as an abnormality of the first power supply system. If it is determined that the voltage system is abnormal as an abnormality of the first power supply system, the conduction is interrupted by the interruption means, so that the voltage conversion means passes through the second power supply system. Stable power supply can be performed to the electric load of the abnormal power supply system.
このとき、本発明の電源システムにおいて、前記第1の給電系統には発電機が含まれ、前記給電状態検出手段は、前記発電機の発電状態を検出し、前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記発電機の発電状態が発電不良状態と検出された場合に、前記発電機の異常として前記該電圧系を異常と判定するようにしてもよい。前記発電機の異常として前記該電圧系が異常と判定されれば、前記遮断手段によって前記導通が遮断されることとなるので、前記電圧変換手段から前記第2の給電系統を介して異常給電系統の電気負荷に安定した給電を実施することができる。 At this time, in the power supply system of the present invention, the first power supply system includes a generator, the power supply state detection unit detects a power generation state of the generator, and the abnormality determination unit includes the power supply state. When the power generation state of the generator is detected as a power generation failure state by the detection means, the voltage system may be determined to be abnormal as an abnormality of the generator. If the voltage system is determined to be abnormal as an abnormality of the generator, the continuity is interrupted by the interrupting means, so that an abnormal power supply system is connected from the voltage converting means via the second power supply system. It is possible to stably supply power to the electrical load.
このとき、前記第1の給電系統には蓄電装置が含まれ、前記異常判定手段によって前記発電機の異常として前記該電圧系の異常が判定されたことにより前記遮断手段が前記導通を遮断している場合に、前記該電圧系の電気負荷に対し前記蓄電装置からの給電がなされるようにすると好適である。前記発電機の異常により前記遮断手段によって前記導通が遮断されても、前記蓄電装置及び前記電圧変換手段の2つの給電手段から異常給電系統の電気負荷に安定した給電を実施することができる。 At this time, the first power supply system includes a power storage device, and when the abnormality determination unit determines that the abnormality of the voltage system is an abnormality of the generator, the interruption unit interrupts the conduction. It is preferable that power is supplied from the power storage device to the electric load of the voltage system. Even if the continuity is interrupted by the shut-off means due to an abnormality in the generator, stable power feeding can be performed to the electric load of the abnormal power feeding system from the two power feeding means of the power storage device and the voltage converting means.
また、本発明の電源システムにおいて、前記第1の給電系統にエンジンを始動させるためのスタータモータが接続され、前記遮断手段は、前記スタータモータによって前記エンジンが始動する場合に、前記導通を遮断するようにしてもよい。前記スタータモータの駆動による電源電圧の変動が前記電気負荷や前記電圧変換手段に伝わるのを防止することができる。 In the power supply system of the present invention, a starter motor for starting the engine is connected to the first power feeding system, and the shut-off means shuts off the conduction when the engine is started by the starter motor. You may do it. It is possible to prevent the fluctuation of the power supply voltage due to the drive of the starter motor from being transmitted to the electric load and the voltage conversion means.
このとき、前記遮断手段は、前記スタータモータが駆動する前に前記導通を遮断し、前記エンジンの始動により発電機が駆動した後に前記導通の遮断を解除すると好適である。スタータモータの駆動開始時の電圧変動や発電機の駆動開始時の電圧変動が前記電気負荷や前記電圧変換手段に伝わるのを防止することができる。 At this time, it is preferable that the interruption means interrupts the conduction before the starter motor is driven and releases the interruption after the generator is driven by starting the engine. It is possible to prevent voltage fluctuation at the start of driving of the starter motor and voltage fluctuation at the start of driving of the generator from being transmitted to the electric load and the voltage converting means.
さらに、前記導通の遮断の解除は、前記発電機の出力電圧と前記電圧変換手段の前記該電圧系側の出力電圧とが同じになるように設定された後に行われると好適である。前記導通の遮断が解除された時点(非導通から導通になった時点)における両出力設定電圧の違いによって、前記該電圧系の電源電圧に変動が生じ前記電気負荷に給電されるべき電圧が不安定となることを防止することができる。 Further, it is preferable that the disconnection of the conduction is performed after the output voltage of the generator and the output voltage on the voltage system side of the voltage conversion means are set to be the same. Due to the difference between the two output setting voltages at the time when the interruption of the conduction is released (when the conduction is turned off from the non-conduction), the power supply voltage of the voltage system fluctuates and the voltage to be supplied to the electric load is It can prevent becoming stable.
なお、本発明の電源システムにおいて、前記該電圧系の電気負荷を車両の挙動を安定させる車両挙動制御装置とすれば、走行時に重要な車両挙動制御装置に対して、一つの給電系統に異常が発生しても、もう一方の給電系統を介して他方の電圧系から安定した給電を実施することができ、そのような車両挙動制御装置の給電不足等による機能低下を防止することができる。 In the power supply system of the present invention, if the electric load of the voltage system is a vehicle behavior control device that stabilizes the behavior of the vehicle, there is an abnormality in one power supply system with respect to the vehicle behavior control device that is important during traveling. Even if it occurs, stable power supply can be performed from the other voltage system via the other power supply system, and a functional deterioration due to insufficient power supply of such a vehicle behavior control device can be prevented.
また、前記該電圧系の電気負荷を電圧変動によって視覚的変化が生ずる電気負荷(例えば、電圧変動によって明滅しやすいランプやメータなど)とすれば、一方の電圧系の電源電圧がどのように変動しても、その電源電圧の電力を供給する前記第1の給電手段と前記電圧変換手段との導通が前記遮断手段によって遮断されれば、電源電圧の変動によって生ずるそのような電気負荷の明滅等の視覚的変化を防ぐことができる。 Further, if the electric load of the voltage system is an electric load in which a visual change is caused by a voltage change (for example, a lamp or a meter that easily blinks due to the voltage change), how the power supply voltage of one voltage system fluctuates. Even if the continuity between the first power supply means for supplying the power of the power supply voltage and the voltage conversion means is interrupted by the interrupting means, such blinking of the electric load caused by the fluctuation of the power supply voltage, etc. Can prevent visual changes.
本発明によれば、電圧系の電源電圧に変動が生じても安定した給電を実施することができる。 According to the present invention, stable power feeding can be performed even if fluctuations occur in the power supply voltage of the voltage system.
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施例]
図1は、本発明の第1実施例である電源システムの構成図を示す。本実施例のシステムは、例えば車両などに搭載され、電源電圧を昇圧しかつ降圧するための昇降圧型のDC−DCコンバータを制御するシステムである。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a power supply system according to a first embodiment of the present invention. The system of the present embodiment is a system that controls a step-up / step-down DC-DC converter that is mounted on, for example, a vehicle or the like and boosts and lowers a power supply voltage.
図1に示す如く、本実施例のシステムは、低電圧系10と高電圧系12との2つの系統を備えている。低電圧系10は、二次バッテリ14及び発電機16を有している。二次バッテリ14は、約12V程度の出力電圧を有する鉛バッテリ等の蓄電装置である。また、発電機16は、車両の回生ブレーキや車両動力の一つである車両エンジンの回転により発電する発電機である。また、高電圧系12は、二次バッテリ18を有している。二次バッテリ18は、約36V程度の出力電圧を有するニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等の蓄電装置である。なお、二次バッテリ14や二次バッテリ18は、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素電池、あるいは電気二重層キャパシタなどでもよく、また、それらのいずれかを組み合わせたものでもよい。以下、二次バッテリ14を低圧系バッテリ14と、二次バッテリ18を高圧系バッテリ18と、それぞれ称す。
As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes two systems, a
低電圧系10は、また、ブロワモータやコンプレッサ,電熱ヒータなどの空調装置や緊急通報装置(メーデー)などの電気負荷20,22を有している。低圧系バッテリ14及び発電機16は、蓄えている電力又は発電した電力を主に電気負荷20,22に放電・供給する。電気負荷20,22は、低圧系バッテリ14の蓄えている電力や発電機16の発電した電力が供給されることにより作動可能となる。
The
高電圧系12は、また、電動パワーステアリング(EPS)や電動スタビライザ、車両動力の一つである駆動モータなどの電気負荷24を有している。高圧系バッテリ18は、蓄えている電力を主に電気負荷24に放電・供給する。電気負荷24は、高圧系バッテリ18の蓄えている電力が供給されることにより作動可能となる。
The high voltage system 12 also has an
また、本実施例のシステムは、直流−直流電圧変換器(以下、DC−DCコンバータと称す)30を備えている。DC−DCコンバータ30は、低電圧系10と高電圧系12との間に介在されている。DC−DCコンバータ30は、低電圧系10と高電圧系12との間の双方向に入力電圧を変換して電力を供給出力する。
In addition, the system of this embodiment includes a direct current-direct current voltage converter (hereinafter referred to as a DC-DC converter) 30. The DC-
DC−DCコンバータ30は、インダクタンス32と、低圧系コンデンサ34と、高圧系コンデンサ36とを備える昇降圧回路を有している。インダクタンス32は、低圧系10と高圧系12とを結ぶ線路上に直列に接続されている。低圧系コンデンサ34は、インダクタンス32の低圧系10側の端子と接地端子との間に接続されている。また、高圧系コンデンサ36は、インダクタンス32の高圧系12側の端子と接地端子との間に接続されている。低圧系コンデンサ34及び高圧系コンデンサ36は、低圧系バッテリ14や発電機16から供給される電力又は高圧系バッテリ18から供給される電力を蓄えかつ放出することが可能である。そして、低圧系コンデンサ34及び高圧系コンデンサ36は、DC−DCコンバータ30の作動時に放出電力の平滑化を図るうえで必要な部品であり、DC−DCコンバータ30が通常どおり作動する際には予め定められた所定の範囲でリプル電流が流れるものである。
The DC-
また、DC−DCコンバータ30は、電子制御ユニットである制御部38と、一対のスイッチング素子40,42と、を有している。スイッチング素子40,42はそれぞれ、例えば半導体により構成されたMOSFETである。スイッチング素子40は、一端がインダクタンス32の高圧系12側の端子に接続されかつ他端が接地されたものとなっている。スイッチング素子42は、一端がインダクタンス32の高圧系12側の端子に接続されかつ他端が高圧系12に接続されたものとなっている。
The DC-
上記した制御部38は、スイッチング素子40,42の各ゲートに接続しており、それらのスイッチング素子40,42をそれぞれスイッチング駆動する。制御部38は、低圧系10から高圧系12への昇圧変換又は高圧系12から低圧系10への降圧変換を実現すべく、スイッチング素子40とスイッチング素子42とを互いに反転動作させる。スイッチング素子40,42はそれぞれ、制御部38からの駆動指令に従ってスイッチング動作する。
The above-described
低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、切替スイッチ44が介在されている。すなわち、低電圧系10の低圧系バッテリ14及び発電機16等の給電系統は、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。この切替スイッチ44は、例えば図2に示す如く半導体により構成されたMOSFETである。切替スイッチ44は、DC−DCコンバータ30内に配置されており、そのゲートが上記した制御部38に接続されている。制御部38は、後に詳述の如く適宜、切替スイッチ44をスイッチング駆動する。切替スイッチ44は、制御部38からの駆動指令に従ってスイッチング動作し、低電圧系10の低圧系バッテリ14及び発電機16等の給電系統とインダクタンス32との間を導通・遮断する。
A
低電圧系10の有する電気負荷20,22のうち電気負荷20は、低電圧系10の故障等の異常時には作動する必要のない負荷(例えば各種ライトやブロアモータなど)である。電気負荷20は、低圧系バッテリ14及び発電機16に並列に接続されていると共に、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。
Of the
一方、電気負荷22は、低電圧系10の故障等の異常時にも作動する必要のある負荷(例えば緊急通報装置やブレーキ装置など)である。電気負荷22は、低圧系バッテリ14及び発電機16に並列に接続されていると共に、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されており、更に、切替スイッチ44を介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。すなわち、電気負荷22には、低電圧系10の故障等の異常時にも電源供給可能に、低電圧系10からの電源供給ライン46と共に、切替スイッチ44を介さないDC−DCコンバータ30からの電源供給ライン48が接続されている。なお、電源供給ライン46を通じて供給された電流が電源供給ライン48側に流れ込まないようにダイオード8が構成され、また、電源供給ライン48を通じて供給された電流が電源供給ライン46側に流れ込まないようにダイオード7が構成されている。
On the other hand, the
また、制御部38には、電流検出器50が接続されている。電流検出器50は、電源供給ライン48上に配設されている。電流検出器50は、電流プローブやシャント抵抗を用いて、電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れる電流に応じた信号を出力する。電流検出器50の出力は、制御部38に供給される。制御部38は、電流検出器50の出力に基づいて、電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れる電流I6を検出する。なお、電流I6の向きについて、電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れ込む方向を正(+)とする。また、電源供給ライン48、ダイオード8及び電流検出器50からなるc−d間の系を冗長電力供給系統6という。また、冗長電力供給系統6にヒューズの設定が必要となる場合、電流検出器50として電流検出機能付FETを使用すれば、電流検出の機能とヒューズの機能の兼用が可能であり、部品点数も削減可能である。
In addition, a
次に、本実施例の電源システムの動作について説明する。 Next, the operation of the power supply system of this embodiment will be described.
本実施例のシステムにおいて、低電圧系10の電気負荷20,22の作動が要求されると、低圧系バッテリ14又は発電機16からその電気負荷20,22へ電力供給が行われる。この場合には、電気負荷20,22の作動が可能になる。また、高電圧系12の電気負荷24の作動が要求されると、高圧系バッテリ18からその電気負荷24へ電力供給が行われる。この場合には、電気負荷24の作動が可能になる。
In the system of this embodiment, when the operation of the
DC−DCコンバータ30の制御部38は、低電圧系10の給電状態(例えば、低電圧系10(低圧系バッテリ14)の電圧値や低圧系バッテリ14の残存容量など)と高電圧系12の給電状態(例えば、高電圧系12(高圧系バッテリ18)の電圧値や高圧系バッテリ18の残存容量など)との関係に基づいて、低電圧系10から高電圧系12への昇圧変換が必要であるか否かを判別し、また、逆に高電圧系12から低電圧系10への降圧変換が必要であるか否かを判別することで、DC−DCコンバータ30を起動すべきか否かを判別する。そして、DC−DCコンバータ30を起動すべきときは、切替スイッチ44をオンして低電圧系10とDC−DCコンバータ30とを導通すると共に、また、両電圧系10,12の状態に応じて一対のスイッチング素子40,42のデューティ比を設定する。
The
制御部38は、DC−DCコンバータ30により昇圧変換を行うべきときは、まず、設定デューティ比に応じてスイッチング素子40をオンしかつスイッチング素子42をオフする。スイッチング素子40がオン動作しかつスイッチング素子42がオフ動作すると、インダクタンス32に低電圧系10から高電圧系12へ向いて電流が流れることで、そのインダクタンス32に電力が蓄積される。制御部38は、インダクタンス32に電力が蓄積された状態で、次に、設定デューティ比に応じてスイッチング素子40をオフしかつスイッチング素子42をオンする。スイッチング素子40がオフ動作しかつスイッチング素子42がオン動作すると、インダクタンス32に蓄積されていた電力が平滑された状態で高電圧系12側に放出されて、低電圧系10側の電圧よりも高い電圧が高電圧系12に出力される。
When the DC-
また、制御部38は、DC−DCコンバータ30により降圧変換を行うべきときは、まず、設定デューティ比に応じてスイッチング素子40をオフしかつスイッチング素子42をオンする。スイッチング素子40がオフ動作しかつスイッチング素子42がオン動作すると、インダクタンス32に高電圧系12から低電圧系10へ向いて電流が流れることで、そのインダクタンス32に電力が蓄積されると共に、低圧系コンデンサ34に電荷が蓄積され、更に、低電圧系10に電力が供給される。制御部38は、インダクタンス32に電力が蓄積された状態で、次に、設定デューティ比に応じてスイッチング素子40をオンしかつスイッチング素子42をオフする。スイッチング素子40がオン動作しかつスイッチング素子42がオフ動作すると、インダクタンス32及び低圧系コンデンサ34に蓄積されていた電力が平滑化された状態で低電圧系12側に放出されて、高電圧系10側の電圧よりも低い電圧が低電圧系10に出力される。
When the DC-
従って、本実施例のシステムによれば、一対のスイッチング素子40,42を互いに反転動作させつつ所定のデューティ比でオン・オフ駆動を繰り返すことにより、DC−DCコンバータ30を動作させて、低電圧系10と高電圧系12との間を同期整流で電圧変換させることができ、DC−DCコンバータ30のスイッチング制御によって低電圧系10の電圧を所望のとおり昇圧し又は高電圧系12の電圧を所望のとおり降圧しつつ、低電圧系10又は高電圧系12の有する電力を高電圧系12又は低電圧系10に供給することが可能となっている。
Therefore, according to the system of the present embodiment, the DC-
ところで、低電圧系10において、発電機16の発電不良や低圧系バッテリ14のオープンや短絡などの故障や電源供給ライン46や48のオープンや短絡などの故障が生ずることがある。これらの故障を検知する手法としては、発電機16及び低圧系バッテリ14にそれぞれ電圧センサや電流センサを設け、個別に故障判定を行うことが考えられる。しかしながら、かかる手法では、低電圧系10の異常を検知するのに多くのセンサ類を設けることが必要になり、電源システムが複雑化するおそれがある。
By the way, in the
また、低電圧系10に設けられた電気負荷22は、上記の如く、メーデー装置や電動ブレーキ装置などの低電圧系10の異常時にも作動する必要のある負荷であるので、低電圧系10に異常が生じた場合にも、その電源供給を可能とすることが必要である。
Further, as described above, the
これに対して、本実施例のシステムは、以下に詳細に示す如く、DC−DCコンバータ30に接続された低電圧系10の異常を簡素な構成で検知すると共に、更に、低電圧系10の異常が生じた場合にその低電圧系10の異常箇所をDC−DCコンバータ30から切り離しつつ冗長系の電気負荷22に電源供給を行うこととしている。
On the other hand, the system of the present embodiment detects an abnormality of the
図3は、本実施例のDC−DCコンバータ30において電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れる電流I6と切替スイッチ44のオン・オフとの関係を表す第1の図である。
FIG. 3 is a first diagram showing the relationship between the current I6 flowing through the
本第1実施例において、電気負荷22には、上述の如く、低電圧系10の故障等の異常時にも電力供給可能に、低電圧系10からの電源供給ライン46と共に、切替スイッチ44を介さないDC−DCコンバータ30からの電源供給ライン48(冗長電力供給系統6)が接続されている。制御部38は、電流検出器50の出力に基づいて、冗長電力供給系統6に流れる電流I6を監視する。
In the first embodiment, as described above, the
一方、低電圧系10において、低圧系バッテリ14や発電機16や電源供給ライン46等の低電圧系10の給電系統の異常が生じた場合には(例えば、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46(この場合、電源供給ライン48を除く低圧系10内の電源ライン(すなわち、図1において、a−b間、b−c間の電源ライン))の断線などの異常が生じた場合には)、低圧系バッテリ14や発電機16から低電圧系10の電気負荷22に電力を供給することが困難となる。この際、低電圧系10の電源電圧が低下するため低電圧系10の電源電圧の低下を抑えようと制御するDC−DCコンバータ30から多くの電力が持ち出され、通常供給され得る電流の範囲を超える過大な供給電流がDC−DCコンバータ30から電気負荷22に冗長電力供給系統6を介して流れ出る。従って、冗長電力供給系統6(電源供給ライン48)を流れる電流I6を監視することとすれば、低電圧系10の各種の異常を検知することは可能である。
On the other hand, in the
また、本実施例において、低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、上記の如く、切替スイッチ44が介在されている。低電圧系10の電気負荷20,22のうち電気負荷20は、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されているが、電気負荷22は、その接続の他に更に、切替スイッチ44を介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。従って、低電圧系10の異常が生じた場合に、その低電圧系10をDC−DCコンバータ30から切り離すこととしても、高電圧系12からそのDC−DCコンバータ30を経由して直接に冗長系の電気負荷22に電力を供給することは可能である。
In the present embodiment, the
したがって、図3に示される低圧系10の異常を判定するための閾値Ithは、DC−DCコンバータ30の通常作動時に冗長電力供給系統6を流れる電流よりも大きく、低電圧系10に異常が生じたと判断できる電流値に設定すればよい。また、電気負荷22が動作しているにもかかわらず、電流検出器50によって電流I6が検出されない場合には、冗長電力供給系統6の断線等の異常とみなすことができる。なお、低電圧系10の異常が検出された場合には、例えば運転者に異常を知らせるためのウォーニングを出力するようにしてもよい。
Therefore, the threshold value Ith for determining the abnormality of the low-
図4〜6のそれぞれは、第1実施例のDC−DCコンバータ30において制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートを示す。本実施例の電源システムにおいては、上記の如く、冗長電力供給系統6上に電流検出器50が設けられており、DC−DCコンバータ30の制御部38がその電流検出器50の出力に基づいてそのラインに流れる電流I6の監視を行う(図4ステップ10、図5ステップ20、図6ステップ30)。制御部38は、冗長電力供給系統6を流れる電流I6が零か否かを判断し(図4ステップ11、図5ステップ21、図6ステップ31)、電流I6が零であれば、冗長電力供給系統6の異常であるとみなして、運転者に異常のある旨を警告する(図4ステップ12、図5ステップ22、図6ステップ32)。この場合の冗長電力供給系統6の異常として、電源供給ライン48やダイオード8のオープン故障、電流検出器50自体の故障などが挙げられる。
Each of FIGS. 4 to 6 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the
一方、制御部38は、冗長電力供給系統6を流れる電流I6が閾値Ith以上の場合には(図4ステップ13、図5ステップ23、図6ステップ33)、低電圧系10の給電系統の異常(例えば、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46の断線)であるとみなして、切替スイッチ44のオフ及びDC−DCコンバータ30の制御切替を実施する。この場合、切替スイッチ44をオフした後にDC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替えてもよいし(図4ステップ14,15)、切替スイッチ44のオフとDC−DCコンバータ30の昇圧制御から降圧制御への切替を同時に実施してもよいし(図5ステップ24)、DC−DCコンバータ30の昇圧制御から降圧制御への切り替え後に切替スイッチ44をオフしてもよい(図6ステップ34,35)。図4のステップ14,15のように、切替スイッチ44をオフした後にDC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替えるようにすれば、速やかに低電圧系10の給電系統に係る異常個所からDC−DCコンバータ30を切り離すことができる。つまり、低電圧系10の給電系統の異常の影響がDC−DCコンバータ30や電気負荷22に及ぶのを速やかに防ぎ、DC−DCコンバータ30からの安定した給電を電気負荷22に対し行うことができる。また、図6のステップ34,35のように、DC−DCコンバータ30の昇圧制御から降圧制御への切り替え後に切替スイッチ44をオフするようにすれば、低圧系10の電源の異常による低電圧系10における電力供給能力の低下をDC−DCコンバータ30からの給電によって速やかに回復させることができる。また、DC−DCコンバータ30から速やかに電力を賄うことができるため、低圧系コンデンサ34の容量の大きさを小さくすることができるとともに、その体積も小さくすることができる。
On the other hand, when the current I6 flowing through the redundant power supply system 6 is greater than or equal to the threshold value Ith (step 13, FIG. 5, step 23, FIG. 6, step 33), the
かかる構成によれば、冗長電力供給系統6を流れるI6を監視して、通常の供給電流よりも大きな閾値Ithを超える供給電流が流れたときに、低電圧系10に異常が生じたと判定することができる。この場合には、低電圧系10の異常を検知するのに、低圧系バッテリ14及び発電機16ごとに電流検出器などを設けることは不要であり、DC−DCコンバータ30内にのみ検出素子を設けることとすれば十分である。また、低圧系バッテリ14及び発電機16に流れる電流値を個別に検出することは不要であって、冗長電力供給系統6を流れる電流I6を監視することとすれば十分である。
According to such a configuration, I6 flowing through the redundant power supply system 6 is monitored, and it is determined that an abnormality has occurred in the
従って、本実施例の電源システムによれば、低電圧系10の異常検知をDC−DCコンバータ30内に設けた素子のみで行うことが可能であるので、簡素な構成で低電圧系10の異常を検知することが可能となっている。このため、安価でかつ少ない組み付け工数で低電圧系10の異常検知システムを構築することが可能である。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the abnormality detection of the
また、上記の構成によれば、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を、低電圧系10に異常が生じたことが検知された場合にオフとすることができる。切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16、及び電気負荷20)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16から電気負荷20に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
According to the above configuration, the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能である。この点、本実施例の電源システムにおいては、異常が生じた低電圧系10に高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して無駄に電力が供給されるのを防止することが可能となっている。また、低電圧系10に例えば電源供給ライン46の断線などに起因して低圧系バッテリ14や発電機16からの給電が不可能となる異常が生じても、冗長系の電気負荷22に対しては電源供給を行うことが可能となっており、その電気負荷22の作動を確保することが可能となっている。また、低電圧系10の電源をDC−DCコンバータ30から切り離すことができるので、低電圧系10の電源の異常の影響がDC−DCコンバータ30や電気負荷22に及ぶのを防ぎ、DC−DCコンバータ30からの安定した給電を電気負荷22に対し行うことができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第2実施例]
本発明の第2実施例の電源システムの構成は、図1に示される第1の実施例と同様である。上記の第1実施例においては、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を低電圧系10に異常が生じたことが検知された場合にオフとするように制御していたが、第2実施例においては、切替スイッチ44を低電圧系10に異常が生じたことが検知されていない場合でもオフするように制御する。すなわち、正常作動時における機能チェックの実施をする。
[Second Embodiment]
The configuration of the power supply system of the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In the first embodiment, the
図7は、本実施例のDC−DCコンバータ30において電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れる電流I6と切替スイッチ44のオン・オフとの関係を表す第2の図である。
FIG. 7 is a second diagram showing the relationship between the current I6 flowing through the
本第2実施例において、電気負荷22には、上述の如く、低電圧系10の故障等の異常時にも電源供給可能に、低電圧系10からの電源供給ライン46と共に、切替スイッチ44を介さないDC−DCコンバータ30からの電源供給ライン48(冗長電力供給系統6)が接続されている。制御部38は、電流検出器50の出力に基づいて、冗長電力供給系統6に流れる電流I6を監視する。
In the second embodiment, as described above, the
一方、制御部38は、所定の周期(例えば、DC−DCコンバータ30に内蔵の低圧系コンデンサ34の容量で電気負荷22が動作可能な時間以内)で、切替スイッチ44を短時間(例えば、低圧系10の異常判定が可能な時間)だけオフする。DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧(インダクタンス32と低圧系コンデンサ34との接続点dの電圧)を発電機16の出力電圧(点bの電圧)より少し高めの電圧(例えば、1Vの差)に設定した場合、切替スイッチ44がオフの期間内に電流検出器50によって電流I6が検出されない場合には、冗長電力供給系統6の断線等の異常とみなすことができる。ダイオード7とダイオード8によるダイオードOR回路によって、正常な回路であれば、両ダイオードのうちアノード側の電圧の大きいダイオードから電流が流れるからである。なお、冗長電力供給系統6の断線等の異常が検出された場合には、例えば運転者に異常を知らせるためのウォーニングを出力するようにしてもよい。
On the other hand, the
また、低電圧系10において、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46(この場合、電源供給ライン48を除く低圧系10内の電源ライン(すなわち、図1において、a−b間、b−c間の電源ライン))の断線などの低電圧系10の給電系統の異常が生じた場合には、低圧系バッテリ14や発電機16から低電圧系10の電気負荷22に電力を供給することが困難となる。この際、低電圧系10の電源電圧が低下するため低電圧系10の電源電圧の低下を抑えようと制御するDC−DCコンバータ30から多くの電力が持ち出され、通常供給され得る電流の範囲を超える過大な供給電流がDC−DCコンバータ30から電気負荷22に冗長電力供給系統6を介して流れ出る。そこで、切替スイッチ44がオフの期間内に通常供給され得る電流の範囲を超える過大な供給電流がDC−DCコンバータ30から電気負荷22に冗長電力供給系統6を介して流れ出ている場合には、低電圧系10の給電系統の異常によって低圧系バッテリ14や発電機16から電気負荷20,22への電力供給が十分に行われていないとみなすことができる。つまり、制御部38は、切替スイッチ44がオフの期間内に電流検出器50によって電流I6が所定の閾値Ith以上検出された場合には、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46(この場合、電源供給ライン48を除く低圧系10内の電源ライン(すなわち、図1において、a−b間、b−c間の電源ライン))の断線などの低電圧系10の給電系統の異常と判定する。
Further, in the
そして、切替スイッチ44のオフ状態を保持し、その低電圧系10をDC−DCコンバータ30から切り離すこととしても、高電圧系12からそのDC−DCコンバータ30を経由して直接に冗長系の電気負荷22に電源を供給することは可能である。
Even when the
図8は、第2実施例のDC−DCコンバータ30において制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートを示す。制御部38は、切替スイッチ44をオンさせる(ステップ40)。本実施例の電源システムにおいては、上記の如く、冗長電力供給系統6上に電流検出器50が設けられており、DC−DCコンバータ30の制御部38がその電流検出器50の出力に基づいてそのラインに流れる電流I6の監視を行う(ステップ41)。制御部38は、切替スイッチ44のオン後の所定時間後に切替スイッチ44をオフさせ(ステップ42)、切替スイッチ44のオフの間に冗長電力供給系統6を流れる電流I6が零か否かを判断し(ステップ43)、電流I6が零であれば、冗長電力供給系統6の異常であるとみなして、運転者に異常のある旨を警告する(ステップ44)。この場合の冗長電力供給系統6の異常として、電源供給ライン48やダイオード8のオープン故障、電流検出器50自体の故障などが挙げられる。
FIG. 8 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the
一方、制御部38は、冗長電力供給系統6を流れる電流I6が閾値Ith以上の場合には(ステップ45)、低電圧系10の電源の異常(例えば、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46の断線)であるとみなして、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替える(ステップ46)。
On the other hand, when the current I6 flowing through the redundant power supply system 6 is greater than or equal to the threshold value Ith (step 45), the
かかる構成においても、冗長電力供給系統6を流れるI6を監視して、通常の供給電流よりも大きな閾値Ithを超える供給電流が流れたときに、低電圧系10に異常が生じたと判定することができる。この場合においても、低電圧系10の異常を検知するのに、低圧系バッテリ14及び発電機16ごとに電流検出器などを設けることは不要であり、DC−DCコンバータ30内にのみ検出素子を設けることとすれば十分である。また、低圧系バッテリ14及び発電機16に流れる電流値を個別に検出することは不要であって、冗長電力供給系統6を流れる電流I6を監視することとすれば十分である。
Even in such a configuration, it is possible to monitor I6 flowing through the redundant power supply system 6 and determine that an abnormality has occurred in the
従って、本実施例の電源システムによれば、低電圧系10の異常検知をDC−DCコンバータ30内に設けた素子のみで行うことが可能であるので、簡素な構成で低電圧系10の異常を検知することが可能となっている。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the abnormality detection of the
また、上記の構成においても、切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16、及び電気負荷20)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16,電気負荷20に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
Also in the above configuration, when the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能である。また、低電圧系10に例えば電源供給ライン46の断線などに起因して低圧系バッテリ14や発電機16からの給電が不可能となる異常が生じても、冗長系の電気負荷22に対しては電源供給を行うことが可能となっており、その電気負荷22の作動を確保することが可能となっている。また、低電圧系10の電源をDC−DCコンバータ30から切り離すことができるので、低電圧系10の電源の異常の影響がDC−DCコンバータ30や電気負荷22に及ぶのを防ぎ、DC−DCコンバータ30からの安定した給電を電気負荷22に対し行うことができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第3実施例]
図9は、本発明の第3実施例である電源システムの構成図を示す。第3実施例では、電気負荷22が起動と停止を繰り返す間欠動作をする電気負荷である場合についての例である。なお、図9に示される第3実施例の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
[Third embodiment]
FIG. 9 shows a configuration diagram of a power supply system according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the
図9において、制御部38は、電気負荷22の動作状態を検出するために、信号線9を備える。制御部38は、信号線9を介して電気負荷22の動作状態を示す動作信号BL3を取得する。例えば、動作信号BL3=0の場合には電気負荷22は停止していることを示し、動作信号BL3=1の場合には電気負荷22が動作中であることを示す。
In FIG. 9, the
あるいは、制御部38は、電気負荷22を強制的に動作させるために、信号線9を備えてもよい。制御部38は、信号線9を介して電気負荷22の動作を指令する動作指令信号BL3を出力する。制御部38は、電気負荷22の動作を開始させたい場合には電気負荷22の動作開始の指令であることを示すBL3=1の動作指令信号を出力し、電気負荷22の動作を停止させたい場合には電気負荷22の動作停止の指令であることを示すBL3=0の動作指令信号を出力する。電気負荷22は、これらの動作指令信号に従って、動作する。
Alternatively, the
上記の第1実施例においては、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を低電圧系10に異常が生じたことが検知された場合にオフとするように制御していたが、第3実施例においては、切替スイッチ44を低電圧系10に異常が生じたことが検知されていない場合でもオフするように制御する。すなわち、正常作動時における機能チェックの実施をする。
In the first embodiment, the
本実施例のDC−DCコンバータ30において電源供給ライン48を介して電気負荷22に流れる電流I6と切替スイッチ44のオン・オフとの関係は、第2の実施例の場合の図7と同様である。
In the DC-
第3の実施例では、第2の実施例と同様に、制御部38は、所定の周期(例えば、DC−DCコンバータ30に内蔵の低圧系コンデンサ34の容量で電気負荷22が動作可能な時間以内)で、切替スイッチ44を短時間(例えば、低圧系10の異常判定が可能な時間)だけオフする。そして、制御部38は、DC−DCコンバータ30の出力電圧(インダクタンス32と低圧系コンデンサ34との接続点dの電圧)を発電機16の出力電圧(点bの電圧)より少し高めの電圧(例えば、1Vの差)に設定し、切替スイッチ44がオフの期間内に電流検出器50によって電流I6が検出されない場合には、冗長電力供給系統6の断線等の異常と判定する。
In the third embodiment, as in the second embodiment, the
また、第2の実施例と同様に、制御部38は、切替スイッチ44がオフの期間内に電流検出器50によって電流I6が所定の閾値Ith以上検出された場合には、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46(この場合、電源供給ライン48を除く低圧系10内の電源ライン(すなわち、図1において、a−b間、b−c間の電源ライン))の断線などの低電圧系10の電源の異常と判定する。
Similarly to the second embodiment, the
しかしながら、電気負荷22が動作をしていないことにより、または、間欠動作により動作が停止していないことにより、その消費電流が発生していないときに、電流検出器50によって電流I6を検出することによって、冗長電力供給系統6の断線等の異常や低電圧系10の電源の異常を判定しても、誤判定のおそれがある。そこで、第3の実施例では、その誤判定を回避するために、図10のように動作する。
However, the
図10は、第3実施例のDC−DCコンバータ30において制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートを示す。制御部38は、切替スイッチ44をオンさせる(ステップ50)。本実施例の電源システムにおいては、上記の如く、冗長電力供給系統6上に電流検出器50が設けられており、DC−DCコンバータ30の制御部38がその電流検出器50の出力に基づいてそのラインに流れる電流I6の監視を行う(ステップ51)。制御部38は、BL3=1(電気負荷22が動作中)であり(ステップ52)且つ切替スイッチ44がオフのときに(ステップ53)、冗長電力供給系統6を流れる電流I6が零か否かを判断し(ステップ54)、電流I6が零であれば、冗長電力供給系統6の異常であるとみなして、運転者に異常のある旨を警告する(ステップ55)。この場合の冗長電力供給系統6の異常として、電源供給ライン48やダイオード8のオープン故障、電流検出器50自体の故障などが挙げられる。
FIG. 10 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the
一方、制御部38は、BL3=1(電気負荷22が動作中)であり(ステップ52)且つ切替スイッチ44がオフのときに(ステップ53)、冗長電力供給系統6を流れる電流I6が閾値Ith以上の場合には(ステップ56)、低電圧系10の給電系統の異常(例えば、低圧系バッテリ14の端子やセルのオープン故障、発電機16の供給電力の低下を伴う故障、電源供給ライン46の断線)であるとみなして、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替える(ステップ57)。
On the other hand, when BL3 = 1 (the
なお、制御部36は、切替スイッチ44をオフさせずに、BL3=1の場合に、電流検出器50の出力に基づいてそのラインに流れる電流I6の監視を行い、異常を検出してもよい。すなわち、制御部38は、BL3=1のときに冗長電力供給系統6を流れる電流I6が零か否かを判断し、電流I6が零であれば、冗長電力供給系統6の異常であるとみなして、運転者に警告する。一方、制御部38は、BL3=1のときに冗長電力供給系統6を流れる電流I6が閾値Ith以上の場合には、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替える。
Note that the
かかる構成においても、冗長電力供給系統6を流れるI6を監視して、通常の供給電流よりも大きな閾値Ithを超える供給電流が流れたときに、低電圧系10に異常が生じたと判定することができる。この場合においても、低電圧系10の異常を検知するのに、低圧系バッテリ14及び発電機16ごとに電流検出器などを設けることは不要であり、DC−DCコンバータ30内にのみ検出素子を設けることとすれば十分である。また、低圧系バッテリ14及び発電機16に流れる電流値を個別に検出することは不要であって、冗長電力供給系統6を流れる電流I6を監視することとすれば十分である。
Even in such a configuration, it is possible to monitor I6 flowing through the redundant power supply system 6 and determine that an abnormality has occurred in the
従って、本第3実施例の電源システムによれば、低電圧系10の異常検知をDC−DCコンバータ30内に設けた素子のみで行うことが可能であるので、簡素な構成で低電圧系10の異常を検知することが可能となっている。
Therefore, according to the power supply system of the third embodiment, it is possible to detect the abnormality of the
また、上記の構成においても、切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16、及び電気負荷20)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16,電気負荷20に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
Also in the above configuration, when the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能である。また、低電圧系10に例えば電源供給ライン46の断線などに起因して低圧系バッテリ14や発電機16からの給電が不可能となる異常が生じても、冗長系の電気負荷22に対しては電源供給を行うことが可能となっており、その電気負荷22の作動を確保することが可能となっている。また、低電圧系10の電源をDC−DCコンバータ30から切り離すことができるので、低電圧系10の電源の異常の影響がDC−DCコンバータ30や電気負荷22に及ぶのを防ぎ、DC−DCコンバータ30からの安定した給電を電気負荷22に対し行うことができる。また、電気負荷22の動作中に低電圧系10の異常判定を実施するので、電気負荷22の非動作中に異常判定することによる誤判定を防止することができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第4実施例]
図11は、本発明の第4実施例である電源システムの構成図を示す。第4実施例では、発電機(オルタネータ)16に異常が起こった場合についての例である。発電機16に異常が起こると、発電能力が低下したり発電自体が停止したりする。したがって、発電機16の異常により低圧系バッテリ14の電圧が低下するために緊急通報装置や電動ブレーキ装置などの電気負荷22の機能が損なわれないようにする必要がある。なお、図11に示される第4実施例の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
[Fourth embodiment]
FIG. 11 shows a configuration diagram of a power supply system according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is an example of a case where an abnormality has occurred in the generator (alternator) 16. When an abnormality occurs in the
図11において、制御部38には、発電機16の異常を検出するための異常検出器5が接続されている。異常検出器5は、発電機16の発電情報を制御部38に出力する。異常検出器5は、たとえば、発電機16が発電中か否かを示す発電状態を出力する(例えば、発電中である場合にはHi信号を出力し発電中でない場合にはLo信号を出力する、いわゆるL端子が流用可能である)。制御部38は、イグニッションがON状態である場合など発電機16が本来発電している条件であるにもかかわらず異常検出器5の発電状態に基づいて発電機16が発電状態ではないと認識した場合には、発電機16の異常と判定する。異常検出器5は、たとえば、発電機16の出力電流や出力電圧を直接監視することによって発電機16の発電状態を検出可能である。また、制御部38は、検出される発電機16の発電量が所定値以下である場合に、発電不良であるとして発電機16の異常を判定してもよい。
In FIG. 11, the abnormality detector 5 for detecting an abnormality of the
図12は、本実施例における、発電機16の異常検出と切替スイッチ44のオン・オフとDC−DCコンバータ30の切替制御との関係を表す図である。DC−DCコンバータ30は、通常動作時には低電圧系10から高電圧系12の方向に昇圧制御を実施するが、異常検出器5によって発電機16の異常が検出されると、電気負荷22への電力供給能力が低下したとみなされ、切替スイッチ44をオフさせるとともに昇圧制御から降圧制御に切り替える。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship among abnormality detection of the
本実施例において、低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、上記の如く、切替スイッチ44が介在されている。低電圧系10の電気負荷20,22のうち電気負荷20は、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されているが、電気負荷22は、その接続の他に更に、切替スイッチ44を介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。従って、発電機16の異常が生じた場合に、その発電機16をDC−DCコンバータ30から切り離すこととしても、低圧系バッテリ14から、及び、DC−DCコンバータ30を経由して高電圧系12から、冗長系の電気負荷22に電源を供給することは可能である。
In the present embodiment, the
図13は、第4実施例の制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートである。制御部38は、異常検出器5の出力に基づいて発電機16の異常を監視する(ステップ60)。制御部38は、発電機16の異常が検出された場合に(ステップ62)、DC−DCコンバータ30に対して昇圧制御から降圧制御への動作切替信号を送信し、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替えるとともに、切替スイッチ44をオフさせる(ステップ64)。
FIG. 13 is a flowchart of an example of a control routine executed by the
かかる構成によれば、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を、発電機16に異常が生じたことが検知された場合にオフとすることができる。切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16、及び電気負荷20)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として低圧系バッテリ14との接続及び電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16,電気負荷20に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には低圧系バッテリ14からの電力及び高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
According to this configuration, the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能であるとともに低圧系バッテリ14から給電することが可能である。この点、本実施例の電源システムにおいては、切替スイッチ44のオフによって、異常が生じた低電圧系10に高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して無駄に電力が供給されるのを防止することが可能となっている。また、冗長系の電気負荷22への給電を、低圧系バッテリ14とDC−DCコンバータ30を介した高電圧バッテリ18との両方で行うことによって、冗長負荷22を最優先に給電することができ、冗長負荷22への給電可能時間も延長することが可能である。事故発生時に緊急信号を送信するメーデー装置やドライバーのブレーキ操作をアシストし車両の挙動を安定化させることができる電動ブレーキ装置の場合には、動作時間の延長が商品性の向上につながる。この場合、電気負荷20や電気負荷24の動作を停止または制限することによって、冗長負荷22への給電可能時間をより一層延長することができる。また、発電機16の故障を検出することによって、冗長負荷22への供給電力の低下が生じる前に所定の保護制御に速やかに移行することができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第5実施例]
図14は、本発明の第5実施例である電源システムの構成図を示す。第5実施例においては、低圧系バッテリ14から冗長負荷22への電力供給経路である電源供給ライン46の電圧の検出結果に基づいて、切替スイッチ44のオン・オフ等が制御される。冗長負荷22に供給している電圧が低下した場合、障害のあった箇所から冗長負荷22とDC−DCコンバータ30を分離し、冗長負荷22とDC−DCコンバータ30を接続することによって、冗長負荷22の機能を保護する。なお、図14に示される第5の実施例の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
[Fifth embodiment]
FIG. 14 shows a configuration diagram of a power supply system according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, on / off of the
図14において、制御部38には、電源供給ライン46の電圧を検出するための電圧検出器4が接続されている。電圧検出器4は、電源供給ライン46の電圧情報を制御部38に出力する。電圧検出器4は、低圧系バッテリ14から冗長負荷22への供給電圧(すなわち、電源供給ライン46の電圧)の低下を判定するための閾値を有しており、その供給電圧が閾値以下となった場合に、制御部38に電圧低下信号を出力する。電圧低下信号を受信した制御部38は、低圧系バッテリ14の充電残容量の低下等の何らかの異常により電源供給ライン46の電圧が低下したとみなして、切替スイッチ44をオフするとともに、DC−DCコンバータ30に対して電圧変換方向を昇圧方向から降圧方向に切り替える動作切替信号を出力する。DC−DCコンバータ30は、通常動作時には低電圧系10から高電圧系12の方向に昇圧制御を実施するが、電源供給ライン46の電圧低下により動作切替信号を受信すると、切替スイッチ44をオフさせるとともに昇圧制御から降圧制御に切り替える。切替スイッチ44のオフによって、異常時にDC−DCコンバータ30から冗長負荷22に供給されるべき電力が、低圧系バッテリ14に供給されないようにすることができる。なお、電源供給ライン46の電圧が上記閾値より高くなった場合には、制御部38は、切替スイッチ44をオンするとともに降圧制御から昇圧制御に切り替えて、通常動作に復帰する。
In FIG. 14, the
また、制御部38は、電圧検出器4によって電源供給ライン46の電圧が所定の閾値電圧以下で、且つ、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧が所定の閾値電圧以上の場合には、電源供給ライン46の電圧低下の原因が電源供給ライン46の断線と特定することが可能である。
Further, the
図15は、本実施例における、電圧検出器4の電圧検出と切替スイッチ44のオン・オフとDC−DCコンバータ30の切替制御との関係を示す図である。Vmは低圧系バッテリ14から冗長負荷22への供給電圧(すなわち、電源供給ライン46の電圧)を表し、VdはDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧を表し、Vtは電源供給ライン46の電圧低下を判定するための閾値を表す。DC−DCコンバータ30は、通常動作時には低電圧系10から高電圧系12の方向に昇圧制御を実施するが、Vm及びVdが閾値Vt以下になると、低電圧系10の異常とみなされ、制御部38による切替スイッチ44のオフとともに昇圧制御から降圧制御に切り替える。なお、Vmのみが閾値Vt以下になった場合には、切替スイッチ44はオンで昇圧制御のまま、運転者に対し異常がある旨を警告するようにしてもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship among voltage detection of the
本実施例において、低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、上記の如く、切替スイッチ44が介在されている。低電圧系10の電気負荷20,22のうち電気負荷20は、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されているが、電気負荷22は、その接続の他に更に、切替スイッチ44を介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。従って、電源供給ライン46の電圧低下が生じた場合に、その発電機16をDC−DCコンバータ30から切り離すこととしても、高電圧系12からそのDC−DCコンバータ30を経由して直接に冗長系の電気負荷22に電力を供給することは可能である。また、電源供給ライン46が断線していなければ、低圧系バッテリ14からも電気負荷22に電力供給することが可能である。
In the present embodiment, the
図16は、第5実施例の制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートである。制御部38は、電圧検出器4の出力に基づいて電源供給ライン46の電圧を監視する(ステップ70)。制御部38は、電源供給ライン46の電圧Vmが閾値Vt以下となり、且つ、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧Vdが閾値Vt以下となった場合には(ステップ72,74)、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替えるとともに、切替スイッチ44をオフさせ、運転者に対し警告する(ステップ76)。一方、制御部38は、電源供給ライン46の電圧Vmが閾値Vt以下となり、且つ、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧Vdが閾値Vt以下ではない場合には(ステップ72,74)、電源供給ライン46の断線とみなし、切替スイッチ44や電圧変換方向の切替をせずに運転者に警告のみ実施する(ステップ78)。電源供給ライン46の断線と特定できれば、電源供給ライン47及びオン状態の切替スイッチ44を介して、低圧系バッテリ14から冗長負荷22への電力供給を継続できるからである。
FIG. 16 is a flowchart of an example of a control routine executed by the
かかる構成によれば、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧Vd及び電源供給ライン46の電圧Vmの低下が生じたことが検知された場合にオフとすることができる。切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
According to such a configuration, it has been detected that the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能である。この点、本実施例の電源システムにおいては、異常が生じた低電圧系10に高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して無駄に電力が供給されるのを防止することが可能となっている。なお、電源供給ライン46の断線がなければ、低圧系バッテリ14からも電気負荷22に電力供給することが可能である。このとき、冗長系の電気負荷22への給電を、低圧系バッテリ14とDC−DCコンバータ30を介した高電圧バッテリ18との両方で行うことによって、冗長負荷22を最優先に給電することができ、冗長負荷22への給電可能時間も延長することが可能である。事故発生時に緊急信号を送信するメーデー装置の場合には、動作時間の延長が商品性の向上につながる。この場合、電気負荷20や電気負荷24の動作を停止または制限することによって、冗長負荷22への給電可能時間をより一層延長することができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第6実施例]
図17は、本発明の第6実施例である電源システムの構成図を示す。第6実施例においては、低圧系バッテリ14から冗長負荷22への電力供給経路である電源供給ライン46の電圧の検出結果に基づいて、切替スイッチ44のオン・オフ等が制御される。冗長負荷22に供給している電圧が低下した場合、障害のあった箇所から冗長負荷22とDC−DCコンバータ30を分離し、冗長負荷22とDC−DCコンバータ30を接続することによって、冗長負荷22の機能を保護する。本第6実施例の電源システムは、第5実施例におけるダイオード7,8からなるダイオードOR回路を切替スイッチ3に変更したものである。なお、図17に示される第6の実施例の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
[Sixth embodiment]
FIG. 17 shows a configuration diagram of a power supply system according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, on / off of the
制御部38は、電源供給ライン46の電圧及びDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧が所定の閾値電圧以下になると、切替スイッチ44をオフすることにより低圧系バッテリ14とDC−DCコンバータ30を分離する。また、制御部38は、切替スイッチ3を制御することにより、電気負荷22と電源供給ライン46を分離して、電気負荷22と電源供給ライン48を接続する。また、制御部38は、DC−DCコンバータ30に対して、昇圧方向から降圧方向に電圧変換方向の切り替えを指令する動作切替信号を送信する。
When the voltage of the
そして、DC−DCコンバータ30は、制御部38から動作切替信号を受信すると昇圧制御から降圧制御に切り替える。電源供給ライン46が断線した場合、電圧検出器4によって電圧低下が検出されるが、電源供給ライン47,48を介して低圧系バッテリ14から電力を供給できるので、警告のみを出して通常動作する。ここで、電圧検出器4によって電圧低下が検出されても低圧系バッテリ14からDC−DCコンバータ30に供給されている電圧が所定の閾値より高い場合に、電源供給ライン46の断線とみなす。
When the DC-
なお、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧(点dの電圧)を発電機16(低圧系バッテリ14)の出力電圧(点bの電圧)より少し高めの電圧(例えば、1Vの差)に設定した場合、切替スイッチ44がオフの期間内に電源供給ライン48に電流が流れない場合には、電源供給ライン48の断線とみなすことができる。この場合、運転者に対し警告してもよい。なお、DC−DCコンバータ30の降圧制御時に高圧系バッテリ18に接続される電気負荷24の動作を制限した場合、電気負荷22への電力供給可能時間をその制限に伴い延長することができる。そして、低圧系バッテリ14から電気負荷22へ供給している電圧が、所定の閾値より高くなった場合に通常動作に復帰する。このように、低圧系バッテリ14の端子はずれや電源供給ライン46の断線などの故障が生じても、電気負荷22が即時に機能停止することを防止できる。
Note that the output voltage (voltage at point d) on the
ここで、切替スイッチ3は、例えば、図18に示す如く半導体により構成されたMOSFETである。切替スイッチ3のゲートは、制御部38に接続されている。切替スイッチ3は、制御部38からの駆動指令に従ってスイッチング動作し、電気負荷22の電力供給経路を電源供給ライン46または48に切り替える。
Here, the changeover switch 3 is, for example, a MOSFET made of a semiconductor as shown in FIG. The gate of the changeover switch 3 is connected to the
図19は、本実施例における、電圧検出器4の電圧検出と切替スイッチ44のオン・オフと切替スイッチ3のオン・オフとDC−DCコンバータ30の切替制御との関係を示す図である。Vm,Vd,Vtは、図15の場合と同様である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship among voltage detection of the
DC−DCコンバータ30は、通常動作時には低電圧系10から高電圧系12の方向に昇圧制御を実施するが、Vm及びVdが閾値Vt以下になると、低電圧系10の異常とみなされ、制御部38による切替スイッチ44のオフと電源供給ライン46側から電源供給ライン48側への切替スイッチ3の切り替えとともに昇圧制御から降圧制御に切り替える。なお、Vmのみが閾値Vt以下になった場合には、切替スイッチ44はオンで昇圧制御のまま、運転者に対し異常がある旨を警告するようにしてもよい。
The DC-
本実施例において、低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、上記の如く、切替スイッチ44が介在されている。低電圧系10の電気負荷20,22のうち電気負荷20は、切替スイッチ44を介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されているが、電気負荷22は、その接続の他に更に、切替スイッチ44を介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。したがって、電源供給ライン46の電圧低下が生じた場合に、その発電機16をDC−DCコンバータ30から切り離すこととしても、高電圧系12からそのDC−DCコンバータ30を経由して直接に冗長系の電気負荷22に電源を供給することは可能である。
In the present embodiment, the
図20は、第6実施例の制御部38が実行する制御ルーチン例のフローチャートである。制御部38は、電圧検出器4の出力に基づいて電源供給ライン46の電圧を監視する(ステップ80)。制御部38は、電源供給ライン46の電圧Vmが閾値Vt以下となり、且つ、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧Vdが閾値Vt以下となった場合には(ステップ82,84)、切替スイッチ3によって電気負荷22の接続先を電源供給ライン36から電源供給ライン38に切り替え、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替えるとともに、切替スイッチ44をオフさせ、運転者に対し警告する(ステップ86)。一方、制御部38は、電源供給ライン46の電圧Vmが閾値Vt以下となり、且つ、電源供給ライン47の電圧Vdが閾値Vt以下ではない場合には(ステップ82,84)、電源供給ライン46の断線とみなして、切替スイッチ44や電圧変換方向の切替をせずに運転者に警告のみ実施する(ステップ88)。電源供給ライン46の断線と特定できれば、電源供給ライン47及びオン状態の切替スイッチ44を介して、低圧系バッテリ14から冗長負荷22への電力供給を継続できるからである。
FIG. 20 is a flowchart of an example of a control routine executed by the
かかる構成によれば、通常作動時にはオンとされる切替スイッチ44を、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の電圧Vd及び電源供給ライン46の電圧Vmの低下が生じたことが検知された場合にオフとすることができる。切替スイッチ44がオフにされると、低電圧系10(具体的には、低圧系バッテリ14、発電機16)はDC−DCコンバータ30から切り離されるが、一方、低電圧系10の電気負荷22は依然として電源供給ライン48を通じてDC−DCコンバータ30との接続を継続する。この場合には、高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して低電圧系10の低圧系バッテリ14や発電機16に電力が供給されることは生じ得ないが、電気負荷22には高電圧系12からのDC−DCコンバータ30を介した電力は供給され得る。
According to such a configuration, it has been detected that the
従って、本実施例の電源システムによれば、異常が生じた低電圧系10を切替スイッチ44の開放によりDC−DCコンバータ30から切り離しつつ、その低電圧系10の電気負荷22には高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して給電することが可能である。この点、本実施例の電源システムにおいては、異常が生じた低電圧系10に高電圧系12からDC−DCコンバータ30を介して無駄に電力が供給されるのを防止することが可能となっている。なお、電源供給ライン46の断線がなければ、低圧系バッテリ14からも電気負荷22に電力供給することが可能である。このとき、冗長系の電気負荷22への給電を、低圧系バッテリ14とDC−DCコンバータ30を介した高電圧バッテリ18との両方で行うことによって、冗長負荷22を最優先に給電することができ、冗長負荷22への給電可能時間も延長することが可能である。事故発生時に緊急信号を送信するメーデー装置などの場合には、動作時間の延長が商品性の向上につながる。この場合、電気負荷20や電気負荷24の動作を停止または制限することによって、冗長負荷22への給電可能時間をより一層延長することができる。
Therefore, according to the power supply system of the present embodiment, the
[第7実施例]
図21は、本発明の第7実施例である電源システムの構成図を示す。図21に示される第7の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。第7実施例のシステムは、例えば車両などに搭載され、電源電圧を昇圧しかつ降圧するための昇降圧型のDC−DCコンバータを制御するシステムであって、排出ガスの低減や燃費向上のために停車中にエンジンを自動停止させるアイドリングストップシステムである。第7実施例では、アイドリングストップシステムによりエンジンを停止させる前にDC−DCコンバータ30を昇圧制御から降圧制御に切り替えることによって、電気負荷20,22に電力を供給する、または、供給可能状態にする。そして、エンジンの再始動時に、エンジンを始動させるスタータ2が駆動する前にスタータ2を構成する低電圧系10をDC−DCコンバータ30から切り離す。低電圧系10から切り離されたDC−DCコンバータ30から電気負荷22に給電することによって、スタータ2の駆動による電圧変動の影響が電気負荷22に及ばずに、電気負荷22に安定した電力供給が可能となる。
[Seventh embodiment]
FIG. 21 shows a configuration diagram of a power supply system according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh power supply system shown in FIG. 21, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The system of the seventh embodiment is a system that is mounted on, for example, a vehicle and controls a step-up / step-down DC-DC converter that boosts and lowers a power supply voltage, for reducing exhaust gas and improving fuel efficiency. This is an idling stop system that automatically stops the engine while the vehicle is stopped. In the seventh embodiment, the DC-
図22は、第7実施例の電源システムの動作を示すタイムチャートである。図21及び図22を参照しながら、本実施例の電源システムの動作について説明する。 FIG. 22 is a time chart showing the operation of the power supply system of the seventh embodiment. The operation of the power supply system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例のシステムにおいて、低電圧系10の電気負荷20,22の作動が要求されると、低圧系バッテリ14又は発電機16からその電気負荷20,22へ電力供給が行われる。この場合には、電気負荷20,22の作動が可能になる。また、高電圧系12の電気負荷24の作動が要求されると、高圧系バッテリ18からその電気負荷24へ電力供給が行われる。この場合には、電気負荷24の作動が可能になる。
In the system of this embodiment, when the operation of the
DC−DCコンバータ30の制御部38は、上述の実施例と同様に、低電圧系10の給電状態(例えば、低電圧系10(低圧系バッテリ14)の電圧値や低圧系バッテリ14の残存容量など)と高電圧系12の給電状態(例えば、高電圧系12(高圧系バッテリ18)の電圧値や高圧系バッテリ18の残存容量など)との関係に基づいて、低電圧系10から高電圧系12への昇圧変換が必要であるか否かを判別し、また、逆に高電圧系12から低電圧系10への降圧変換が必要であるか否かを判別することで、DC−DCコンバータ30を起動すべきか否かを判別する。そして、DC−DCコンバータ30を起動すべきときは、切替スイッチ44をオンして低電圧系10とDC−DCコンバータ30とを導通すると共に、また、両電圧系10,12の状態に応じて一対のスイッチング素子40,42のデューティ比を設定する。
As in the above-described embodiment, the
エンジンが作動中の通常状態では、発電機16によって発電された電力は、低圧系バッテリ14、電気負荷20,22に供給される。また、DC−DCコンバータ30の昇圧制御によって、低電圧系10の電力は高電圧系12の高圧系バッテリ18や電気負荷24に供給される。この通常状態では、制御部38は切替スイッチ44をオンにして導通状態にしている。
In a normal state in which the engine is operating, the electric power generated by the
アイドリングストップシステムからエンジンの停止要求信号を受信した制御部38は、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替え、切り替え後にエンジン停止許可信号をアイドリングストップシステムに送信する。エンジン停止許可信号を受信したアイドリングストップシステムは、エンジンを停止させる。エンジンの停止によって発電機16による発電は停止する。
The
そして、エンジンの再始動は電動モータ内蔵のスタータ2の駆動によって行われる。制御部38は、スタータ2の駆動を事前に知らせる駆動前信号を受信した場合に、切替スイッチ44をオフして非導通状態にする。切替スイッチ44のオフによって、スタータ2や低圧系バッテリ14や電気負荷20からDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力が分離される。制御部38は、分離後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を検出した制御部38は、切替スイッチ44をオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。
The engine is restarted by driving a
このように、切替スイッチ44のオン・オフとDC−DCコンバータ30の電圧変換方向を制御することによって、電気負荷20や22に安定した電力を供給可能となる。すなわち、発電機16の発電が停止するエンジンの停止中であっても、DC−DCコンバータ30を降圧制御に切り替えることによって高圧系バッテリ18からの給電が可能となり、低圧系バッテリ14、電気負荷20,22に安定的な給電が可能となる。また、スタータ2の駆動により低電圧系10の電源電圧が変動するエンジンの再始動時であっても、切替スイッチ44のオフによってその電圧変動の影響が電気負荷22やDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力に及ばないため、電気負荷22に安定的な給電が可能となる。スタータ2の駆動によってダイオード7のアノード側の低電圧系10の電源電圧は低下するが、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側(ダイオード8のアノード側)の出力電圧のほうがダイオード7のアノード側の低電圧系10の電源電圧より高いため、電気負荷22にはDC−DCコンバータ30から安定的な給電がなされることになる。
In this way, by controlling the on / off of the
なお、電気負荷22がランプやメータなどの電圧変動により明滅する電気負荷の場合には、下記の制御を行うとよい。アイドリングストップシステムからエンジンの停止要求信号を受信した制御部38は、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧を発電機16と同じ発電電圧に設定した後に、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替え、切り替え後にエンジン停止許可信号をアイドリングストップシステムに送信する。エンジン停止許可信号を受信したアイドリングストップシステムはエンジンを停止させる。エンジンの停止によって発電機16による発電は停止する。
In the case where the
エンジンの再始動時には、上述と同様に、制御部38は、スタータ2の駆動を事前に知らせる駆動前信号を受信した場合に、切替スイッチ44をオフして非導通状態にする。そして、制御部38は、発電機16の出力電圧をDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧に設定した後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を発電電圧等によって検出した制御部38は、切替スイッチ44をオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。
When the engine is restarted, as described above, the
このように、切替スイッチ44のオン・オフとDC−DCコンバータ30の電圧変換方向及びその出力電圧と発電機16の出力電圧を制御することによって、電気負荷22がランプやメータなどの電圧変動により明滅する電気負荷であっても明滅を防ぐことができる。すなわち、エンジンの停止や再始動をする場合に、発電機16の出力電圧とDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧とを同じに設定することでランプやメータへの電圧変動を抑えて電力供給系統を切り替えることができるので、電圧変動による明滅を防ぐことができ、また、車両としての商品性が向上する。
In this way, by controlling the on / off of the
ところで、アイドリングストップシステムによりエンジンが停止している場合に下記の制御を実行してもよい。制御部38は、アイドリングストップシステムによってエンジンが停止している場合に、低圧系バッテリ14と高圧系バッテリ18の残容量を各バッテリの電圧やSOC(State of Charge)によって監視し、それらの残容量が所定の閾値以下になった場合に閾値以下になったバッテリを充電する制御を実施する。
Incidentally, the following control may be executed when the engine is stopped by the idling stop system. When the engine is stopped by the idling stop system, the
ここで、所定の閾値とは、エンジンの再始動時にすべての負荷が正常に動作できる最低限の残容量である。低圧系バッテリ14に対する所定の閾値とはスタータ2を駆動可能な残容量であり、高圧系バッテリ18に対する所定の閾値とはスタータ2の駆動中に電気負荷22が必要とする残容量であってエンジン始動後にDC−DCコンバータ30が昇圧制御を開始するまで高圧系負荷18が少なくとも駆動できる残容量である。
Here, the predetermined threshold is a minimum remaining capacity at which all loads can operate normally when the engine is restarted. The predetermined threshold for the
制御部38は、例えば、エンジンの停止中に低圧系バッテリ14の残容量が所定の閾値以下になった場合に、切替スイッチ44をオフして非導通状態にする。切替スイッチ44のオフによって、スタータ2や低圧系バッテリ14や電気負荷20からDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力が分離される。制御部38は、分離後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を検出した制御部38は、切替スイッチ44をオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。このように、エンジンの停止中に低圧系バッテリ14の残容量が所定の閾値以下になった場合に発電機16を強制的に発電させることによって低圧系バッテリ14の充電が可能となる。なお、制御部38は、エンジンの停止中に低圧系バッテリ14の残容量が所定の閾値以下になった場合であっても高圧系バッテリ18の残容量が十分ある場合には、スタータ2を駆動させずに切替スイッチ44をオンの状態のまま、DC−DCコンバータ30の降圧制御によって高圧系バッテリ18の残容量が所定の閾値に低下するまで低電圧系10側に給電して低圧系バッテリ14を充電するようにしてもよい。
For example, when the remaining capacity of the low-
また、制御部38は、例えば、エンジンの停止中に高圧系バッテリ18の残容量が所定の閾値以下になった場合に、切替スイッチ44をオフして非導通状態にする。切替スイッチ44のオフによって、スタータ2や低圧系バッテリ14や電気負荷20からDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力が分離される。制御部38は、分離後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を検出した制御部38は、切替スイッチ44をオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。このように、エンジンの停止中に高圧系バッテリ18の残容量が所定の閾値以下になった場合に強制的に昇圧制御することによって高圧系バッテリ18の充電が可能となる。なお、制御部38は、エンジンの停止中に高圧系バッテリ18の残容量が所定の閾値以下になった場合であっても低圧系バッテリ14の残容量が十分ある場合には、スタータ2を駆動させずに切替スイッチ44をオンの状態のまま、DC−DCコンバータ30の昇圧制御によって低圧系バッテリ18の残容量が所定の閾値に低下するまで高電圧系12側に給電して高圧系バッテリ18を充電するようにしてもよい。
Further, for example, when the remaining capacity of the high-
このように、各バッテリの残容量が所定の閾値以下になった場合に閾値以下になったバッテリを充電する制御を実施することによって、エンジンの再始動時に、低電圧系10の電気負荷20,22や高電圧系12の電気負荷24への供給電力が不足するということを防止し、アイドリングストップシステムによるエンジン停止を適正時間にすることができる。
In this way, when the remaining capacity of each battery becomes equal to or less than a predetermined threshold value, the
ところで、エンジン停止中におけるDC−DCコンバータ30の電力損失を抑えるために、アイドリングストップシステムによりエンジンが停止する場合に下記の制御を実行してもよい。図23は、第7実施例の電源システムの動作を示す第2のタイムチャートである。アイドリングストップシステムからエンジンの停止要求信号を受信した制御部38は、DC−DCコンバータ30の昇圧制御を停止させ、停止させた後にエンジン停止許可信号をアイドリングストップシステムに送信する。エンジン停止許可信号を受信したアイドリングストップシステムはエンジンを停止させる。エンジンの停止によって発電機16による発電は停止する。したがって、エンジンの停止中は、電気負荷20や22には低圧系バッテリ14から電力が供給され、高圧系負荷24には高圧系バッテリ18から電力が供給されることになる。
By the way, in order to suppress the power loss of the DC-
エンジンの再始動時には、上述と同様に、制御部38は、スタータ2の駆動を事前に知らせる駆動前信号を受信した場合に、切替スイッチ44をオフして非導通状態にする。そして、制御部38は、DC−DCコンバータ30の制御を停止状態から降圧制御に切り替えた後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を発電電圧等によって検出した制御部38は、切替スイッチ44をオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。
When the engine is restarted, as described above, the
なお、エンジン停止前に発電機16の出力電圧を徐変させて低圧系バッテリ14の開放電圧にしてからエンジンを停止させることによって、低圧系負荷20,22の電圧変動を防ぐことができる。また、エンジン停止中は、低圧系バッテリ14及び高圧系バッテリ18の残容量を監視し、それらの残容量が所定の閾値以下になった場合に閾値以下になったバッテリを充電する上述と同様の制御を実施してもよい。
In addition, the voltage fluctuation of the low-
このように、エンジンの停止中にDC−DCコンバータ30を停止させることによって、DC−DCコンバータ30による電力損失を抑えることができる。
In this way, by stopping the DC-
[第8実施例]
図24は、本発明の第8実施例である電源システムの構成図を示す。図24に示される第8の電源システムにおいて、図1に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。第8実施例のシステムは、第7実施例のシステムと同様のアイドリングストップシステムである。第7実施例と異なり、第8実施例では、電気負荷22を電気負荷22aと22bに分けている。電気負荷22aは、低電圧系10の故障等の異常時にも作動する必要のある負荷(例えば緊急通報装置やブレーキ装置など)である。電気負荷22bは、ランプやメータなどの電圧変動により明滅する電気負荷である。
[Eighth embodiment]
FIG. 24 shows a configuration diagram of a power supply system according to the eighth embodiment of the present invention. In the eighth power supply system shown in FIG. 24, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The system of the eighth embodiment is an idling stop system similar to the system of the seventh embodiment. Unlike the seventh embodiment, in the eighth embodiment, the
低電圧系10とDC−DCコンバータ30のインダクタンス32との間には、切替スイッチ44a,44bが介在されている。すなわち、低電圧系10の低圧系バッテリ14及び発電機16は、切替スイッチ44aを介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。この切替スイッチ44a,44bは、例えば図2に示す如く半導体により構成されたMOSFETである。切替スイッチ44a,44bは、DC−DCコンバータ30内に配置されており、そのゲートが上記した制御部38に接続されている。制御部38は、後に詳述の如く適宜、切替スイッチ44a,44bをスイッチング駆動する。切替スイッチ44a,44bは、制御部38からの駆動指令に従ってスイッチング動作し、低電圧系10とインダクタンス32との間を導通・遮断する。
Changeover switches 44 a and 44 b are interposed between the
低電圧系10の電気負荷22aは、低圧系バッテリ14及び発電機16に並列に接続されていると共に、切替スイッチ44aを介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されており、更に、切替スイッチ44aを介さずにもDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。すなわち、電気負荷22aには、低電圧系10からの電源供給ライン46aと共に、切替スイッチ44aを介さないDC−DCコンバータ30からの電源供給ライン48aが接続されている。
The
また、低電圧系10の電気負荷22bは、低圧系バッテリ14及び発電機16に並列に接続されていると共に、切替スイッチ44aを介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されており、更に、切替スイッチ44aを介さずにも切替スイッチ44bを介してDC−DCコンバータ30のインダクタンス32側に接続されている。すなわち、電気負荷22bには、低電圧系10からの電源供給ライン46bと共に、切替スイッチ44bを介したDC−DCコンバータ30からの電源供給ライン48bが接続されている。
The
次に、第8実施例の電源システムの動作について説明する。エンジンが作動中の通常状態では、発電機16によって発電された電力は、低圧系バッテリ14、電気負荷20,22a,22bに供給される。また、DC−DCコンバータ30の昇圧制御によって、低電圧系10の電力は高電圧系12の高圧系バッテリ18や電気負荷24に供給される。この通常状態では、制御部38は切替スイッチ44a,44bをオンにして導通状態にしている。
Next, the operation of the power supply system according to the eighth embodiment will be described. In a normal state in which the engine is operating, the electric power generated by the
アイドリングストップシステムからエンジンの停止要求信号を受信した制御部38は、DC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧を発電機16と同じ発電電圧に設定した後に、DC−DCコンバータ30の制御を昇圧制御から降圧制御に切り替え、切り替え後にエンジン停止許可信号をアイドリングストップシステムに送信する。エンジン停止許可信号を受信したアイドリングストップシステムはエンジンを停止させる。エンジンの停止によって発電機16による発電は停止する。
The
そして、エンジンの再始動はスタータ2の駆動によって行われる。制御部38は、スタータ2の駆動を事前に知らせる駆動前信号を受信した場合に、切替スイッチ44aをオフして非導通状態にする。切替スイッチ44aのオフによって、スタータ2や低圧系バッテリ14や電気負荷20からDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力が分離される。制御部38は、分離後に、発電機16の出力電圧をDC−DCコンバータ30の低電圧系10側の出力電圧に設定した後に、スタータ2の駆動を許可する許可信号をスタータ2の駆動を制御する制御システムに送信し、スタータ2の駆動がなされる。スタータ2の駆動によりエンジンが再始動するとともに発電機16の発電も開始する。発電機16の発電状態を検出した制御部38は、切替スイッチ44aをオンにするとともに、DC−DCコンバータ30の制御を降圧制御から昇圧制御に切り替える。
The engine is restarted by driving the
そして、上述の実施例と同様に、低電圧系10の電源の異常が検出された場合に、制御部38は、切替スイッチ44a,44bのオフ及びDC−DCコンバータ30の昇圧制御から降圧制御への切替を実施する。
Similarly to the above-described embodiment, when an abnormality in the power supply of the
このように、切替スイッチ44aのオン・オフとDC−DCコンバータ30の電圧変換方向を制御することによって、電気負荷20や22a,22bに安定した電力を供給可能となる。また、切替スイッチ44aのオン・オフとDC−DCコンバータ30の電圧変換方向及びその出力電圧と発電機16の出力電圧を制御することによって、電気負荷22bがランプやメータなどの電圧変動により明滅する電気負荷であっても明滅を防ぐことができる。また、低電圧系10の電源の異常が発生した場合に、切替スイッチ44a,44bのオフによって、低電圧系10の異常時にも作動する必要のある負荷である電気負荷22aのみに優先的にDC−DCコンバータ30から給電することができるので、電気負荷22への給電可能時間の延長が可能となる。
Thus, by controlling the on / off of the
ところで、上記の第1乃至第8実施例の電源システムにおいては、DC−DCコンバータを低電圧系10と高電圧系12との間の双方向に入力電圧を変換して電力を供給出力する昇降圧型のものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、低電圧系10から入力される電力を昇圧して高電圧系12へ出力する昇圧型のDC−DCコンバータに適用したものであってもよく、また、高電圧系12から入力される電力を降圧して低電圧系10へ出力する降圧型DC−DCコンバータに適用したものであってもよい。
By the way, in the power supply systems of the first to eighth embodiments, the DC-DC converter converts the input voltage bi-directionally between the
また、上記の第1乃至第8実施例の電源システムのいずれかを組み合わせた制御を実施することも可能である。 Also, it is possible to implement control combining any one of the power supply systems of the first to eighth embodiments.
2 スタータ
4 電圧検出器
5 異常検出器
6 冗長電力供給系統
7,8 ダイオード
9 信号線
10 低電圧系
12 高電圧系
14 低圧系バッテリ
16 発電機
18 高圧系バッテリ
20 低圧系電気負荷
22 低圧系電気負荷(冗長系負荷)
30 DC−DCコンバータ
32 インダクタ
34 低圧系コンデンサ
38 制御部
3,44 切替スイッチ
2
30 DC-
Claims (14)
前記電圧変換手段を介して一方の電圧系の電力を電圧変換して他方の電圧系に供給する電源システムであって、
いずれか一方の電圧系が、
該電圧系の電気負荷に給電する第1の給電系統と、
前記第1の給電系統と前記電圧変換手段との導通を遮断可能な遮断手段と、
前記遮断手段が前記導通を遮断した場合に該電圧系の電気負荷に対し前記電源変換手段からの給電を可能にする第2の給電系統とを備えることを特徴とする、電源システム。 Voltage conversion means for converting the voltage of the first voltage system and the voltage of the second voltage system;
A power supply system that converts the voltage of one voltage system to the other voltage system through the voltage conversion means,
Either voltage system is
A first power supply system for supplying power to the electric load of the voltage system;
A blocking means capable of blocking conduction between the first power feeding system and the voltage converting means;
A power supply system comprising: a second power supply system that enables power supply from the power supply conversion means to the electric load of the voltage system when the interruption means interrupts the conduction.
前記給電状態検出手段の検出結果に基づいて前記該電圧系の異常を判定する異常判定手段とを備え、
前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記該電圧系が異常と判定された場合に、前記導通を遮断する、請求項1記載の電源システム。 Power supply state detecting means for detecting the power supply state of the voltage system;
An abnormality determining means for determining an abnormality of the voltage system based on a detection result of the power supply state detecting means,
2. The power supply system according to claim 1, wherein when the abnormality determination unit determines that the voltage system is abnormal, the interruption unit interrupts the conduction.
前記給電状態検出手段は、前記第2の給電系統を介する電流を検出し、
前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流値が所定閾値以上検出された場合に、前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系を異常と判定する、請求項2記載の電源システム。 The second power supply system is a power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. There,
The power supply state detection means detects a current through the second power supply system,
The abnormality determining unit determines that the voltage system is abnormal as an abnormality of the first power feeding system when the current value through the second power feeding system is detected by the power feeding state detecting unit to be equal to or greater than a predetermined threshold value. The power supply system according to claim 2.
前記給電状態検出手段は、前記第2の給電系統を介する電流を検出し、
前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第2の給電経路を介する電流が検出されない場合に、前記第2の給電系統の異常と判定し、
前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合には、前記導通の遮断を中止する、請求項2に記載の電源システム。 The second power supply system is a power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. There,
The power supply state detection means detects a current through the second power supply system,
The abnormality determining means determines that the second power feeding system is abnormal when the current flowing through the second power feeding path is not detected by the power feeding state detecting means;
3. The power supply system according to claim 2, wherein when the abnormality determination unit determines that the second power feeding system is abnormal, the interruption unit stops interruption of the conduction.
前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流を検出する給電状態検出手段と、
前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流値が所定閾値以上検出された場合に前記第1の給電系統の異常と判定する異常判定手段とを備え、
前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第1の給電系統の異常と判定された場合に、前記導通の遮断を継続する、請求項1に記載の電源システム。 The second power supply system is a power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. There,
A power supply state detection means for detecting a current through the second power supply system during a cutoff period by the cutoff means;
An abnormality determining unit that determines that the first power feeding system is abnormal when a current value through the second power feeding system is detected by the power feeding state detecting unit to be equal to or greater than a predetermined threshold;
2. The power supply system according to claim 1, wherein when the abnormality determining unit determines that the first power feeding system is abnormal, the blocking unit continues to block the conduction.
前記遮断手段による遮断期間に前記第2の給電系統を介する電流を検出する給電状態検出手段と、
前記給電状態検出手段によって前記第2の給電系統を介する電流が検出されない場合に前記第2の給電系統の異常と判定する異常判定手段とを備え、
前記遮断手段は、前記異常判定手段によって前記第2の給電系統の異常と判定された場合に、前記導通の遮断を中止する、請求項1に記載の電源システム。 The second power supply system is a power supply system that enables power supply from the power conversion means to the electric load of the voltage system not only when the interruption means interrupts the conduction but also when there is the conduction. There,
A power supply state detection means for detecting a current through the second power supply system during a cutoff period by the cutoff means;
An abnormality determining means for determining an abnormality of the second power feeding system when the current through the second power feeding system is not detected by the power feeding state detecting means;
2. The power supply system according to claim 1, wherein when the abnormality determination unit determines that the second power feeding system is abnormal, the interruption unit stops interruption of the conduction.
前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記第1の給電系統の給電電圧値が所定閾値以下検出された場合に、前記第1の給電系統の異常として前記該電圧系を異常と判定する、請求項2記載の電源システム。 The power supply state detecting means detects a power supply voltage of the first power supply system,
The abnormality determination unit determines that the voltage system is abnormal as an abnormality of the first power supply system when the power supply voltage detection value of the first power supply system is detected below a predetermined threshold by the power supply state detection unit. The power supply system according to claim 2.
前記給電状態検出手段は、前記発電機の発電状態を検出し、
前記異常判定手段は、前記給電状態検出手段によって前記発電機の発電状態が発電不良状態と検出された場合に、前記発電機の異常として前記該電圧系を異常と判定する、請求項2または7記載の電源システム。 The first power supply system includes a generator,
The power supply state detection means detects the power generation state of the generator,
The abnormality determination unit determines that the voltage system is abnormal as an abnormality of the generator when the power generation state of the generator is detected as a power generation failure state by the power supply state detection unit. The described power supply system.
前記異常判定手段によって前記発電機の異常として前記該電圧系の異常が判定されたことにより前記遮断手段が前記導通を遮断している場合に、前記該電圧系の電気負荷に対し前記蓄電装置からの給電がなされる、請求項8記載の電源システム。 The first power supply system includes a power storage device,
When the interruption means is interrupting the continuity due to the abnormality determination means determining the abnormality of the voltage system as an abnormality of the generator, the electric storage device with respect to the electric load of the voltage system The power supply system according to claim 8, wherein power is supplied.
前記遮断手段は、前記スタータモータによって前記エンジンが始動する場合に、前記導通を遮断する、請求項1から9のいずれかに記載の電源システム。 A starter motor for starting the engine is connected to the first power feeding system,
10. The power supply system according to claim 1, wherein when the engine is started by the starter motor, the blocking unit blocks the conduction.
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