JP2010041804A - 車両用電源系統制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話やパソコンなどのサービス用の電源が過負荷状態となったとしても、各系統保護用のサーキット・ブレーカーや大元の電源装置の停止を極力避けることである。
【解決手段】電源装置１１からの電力を車内負荷に供給するとともに、コンセント１６を有した複数の負荷系統にもサーキット・ブレーカー１４を介して供給する車両内電源系統を制御するものであり、各負荷系統１５に流れる電流を検出する電流検出器１７と、各負荷系統１５の電流をオン／オフするスイッチ１８と、電源装置１１が過負荷とならないように各負荷系統１５を負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統１５のサーキット・ブレーカー１４が過負荷にてトリップしないようにスイッチ１８の通流率を決めてスイッチ１８をオン／オフ制御する負荷制御論理部１９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置からの電力を車内負荷に供給するとともに、コンセントを有した複数の負荷系統にもサーキット・ブレーカーを介して供給する車両内電源系統を制御する車両用電源系統制御装置に関する。

一般に、電気車の車両用電源装置は、架線から供給される直流電力を集電器で受電し、電車の電動機を駆動するＶＶＶＦインバータと並列に接続されたインバータユニットで交流電力に変換し、電車の車内負荷に電力を供給するように構成されている。そして、インバータユニットはフィルタコンデンサを介して直流電力を入力し、交流電力に変換し車内負荷に電力を供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

近年、携帯電話やモバイル型パソコンの普及に伴い、電気車のサービス向上から座席毎もしくは座席ＢＯＸ毎に電源供給用のコンセントが設けられるようになってきている。この電源供給用のコンセントにはインバータユニットから電力が供給されることになる。
特開平６−２６１４０３号公報

しかし、電気車においては、携帯電話やパソコンへの供給電源である交流１００Ｖは、その他の制御機器へも供給されており、搭載される電源装置容量（搭載スペース、装置質量、コストなどの制約が関係）の関係から、全てのコンセントにパソコンを接続した場合、全てに十分な電源を供給できる容量はない。現状の電気車パソコン電源供給の保護は、１車両内の系統を例えば４系統に分割して、各々の系統の供給元に過負荷保護時に系統を開放するサーキット・ブレーカーを設け、また、大元の電源装置の出力容量の過負荷を保護する過負荷保護装置の２種類の保護装置で過負荷保護が行われている。

従って、携帯電話やパソコンなどのサービス用の電源が過負荷状態となると、サーキット・ブレーカーだけでなく、大元の電源装置の過負荷保護装置も動作することがある。大元の電源装置の過負荷保護装置が動作すると、他の制御機器への電源供給も止まるので、大元の電源装置の過負荷保護装置による停止は避けなければならない。また、携帯電話やパソコンがコンセント電源各系統に想定以上に接続された場合でも、可能な限り、携帯電話やパソコンの使用ができるようにすることが要請されている。

本発明の目的は、携帯電話やパソコンなどのサービス用の電源が過負荷状態となったとしても、各系統保護用のサーキット・ブレーカーや大元の電源装置の停止を極力避けることができる車両用電源系統制御装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる車両用電源系統制御装置は、電源装置からの電力を車内負荷に供給するとともに、コンセントを有した複数の負荷系統にもサーキット・ブレーカーを介して供給する車両内電源系統を制御する車両用電源系統制御装置において、各負荷系統に流れる電流を検出する電流検出器と、各負荷系統の電流をオン／オフするスイッチと、前記電源装置が過負荷とならないように各負荷系統を負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統のサーキット・ブレーカーが過負荷にてトリップしないように前記スイッチの通流率を決めて前記スイッチをオン／オフ制御する負荷制御論理部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、携帯電話やパソコンなどのサービス用の電源が過負荷状態となったとしても、各系統保護用のサーキット・ブレーカーや大元の電源装置の停止を極力避けることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例１の構成図である。電源装置１１からの電力は車内負荷１２に供給されるとともに、車両用電源系統制御装置１３及びサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄを介して各々の負荷系統１５ａ〜１５ｄに供給される。負荷系統１５ａ〜１５ｄは、携帯電話やパソコンなどに電力を供給する複数のコンセント１６を有している。

車両用電源系統制御装置１３は、各負荷系統１５ａ〜１５ｄに流れる電流を検出する電流検出器１７ａ〜１７ｄと、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの電流をオン／オフするスイッチ１８ａ〜１８ｄと、スイッチをオン／オフ制御する負荷制御論理部１９とから構成される。スイッチ１８ａ〜１８ｄは接触器やリレーなどの有接点であってもよいし、トライアックのような半導体スイッチの無接点型でもよい。負荷制御論理部１９は、電源装置１１が過負荷とならないように各負荷系統１５ａ〜１５ｄを負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統のサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄが過負荷にてトリップしないようにスイッチ１８ａ〜１８ｄの通流率を決めてスイッチ１８ａ〜１８ｄをオン／オフ制御する。

車両用電源系統制御装置１３の負荷制御論理部１９は、電源装置１１から負荷軽減指令ａを受け取ると、負荷系統１５ａ〜１５ｄ別に設けられたスイッチ１８ａ〜１８ｄを予め定められた論理パターンに従いオフ／オン動作をし、負荷を軽減する動作を開始する。また、負荷系統１５ａ〜１５ｄごとに負荷側電流量を電流検出器１７ａ〜１７ｄで検出して、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの定格電流を越えたか否かを判定し、越えた場合には、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄがトリップしないように、負荷系統１５ａ〜１５ｄ別に設けられたスイッチ１８ａ〜１８ｄを予め定められた論理パターンに従いオン／オフ動作をし、負荷を軽減する動作を開始する。

図２は、車両用電源系統制御装置１３の負荷制御論理部１９の処理内容の一例を示すフローチャートである。まず、電源装置１１から負荷軽減指令ａがあるかどうかを判定し（Ｓ１）、電源装置１１から負荷軽減指令ａがある場合には、負荷系統１５ａ〜１５ｄのすべての合計負荷を軽減するための負荷系統全負荷軽減動作を実施する（Ｓ２）。負荷系統全負荷軽減動作については後述する。ステップＳ１の判定で電源装置１１から負荷軽減指令ａがないと判定されたときは、負荷系統全負荷軽減動作の実施中であるかどうかを判定する（Ｓ３）。そして、負荷系統全負荷軽減動作の実施中でないときは、各負荷系統１５の電流がサーキット・ブレーカーの定格電流を越えたか否かを判定し（Ｓ４）、サーキット・ブレーカーの定格電流を越えているときは、その負荷系統１５について単一負荷系統負荷軽減動作を実施する（Ｓ３）。単一負荷系統負荷軽減動作については後述する。ステップＳ４の判定で各負荷系統１５の電流がサーキット・ブレーカーの定格電流を越えていないと判定されたときは、単一負荷系統負荷軽減動作の実施中であるかどうかを判定し（Ｓ６）、単一負荷系統負荷軽減動作の実施中でないときはステップＳ１に戻る。

図３は、図２のステップＳ２の処理内容の一例を示すフローチャートである。負荷系統全負荷軽減動作は、まず、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの電流Ｉａ〜Ｉｄを電流検出器１７ａ〜１７ｄで検出し（Ｓ１）、必要負荷軽減率ｂを算出する（Ｓ２）。いま、電源装置１１から供給する定格電流Ｉｒとすると、必要負荷軽減率ｂは（１）式で求められる。

ｂ＝｛Ｉｒ／（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ）｝×１００［％］ …（１）
必要負荷軽減率ｂが１００％以上であるかどうかを判定し（Ｓ３）、必要負荷軽減率ｂが１００％以上であるときはスタートに戻る。必要負荷軽減率ｂが１００％以上でないときは、必要負荷軽減率ｂが１００％未満で７５％以上かどうかを判定し（Ｓ４）、必要負荷軽減率ｂが１００％未満で７５％以上であるときは負荷軽減動作７５％を実施する（Ｓ５）。

図４は、負荷軽減動作７５％における各負荷系統１５ａ〜１５ｄのスイッチ１８ａ〜１８ｄのオンオフ波形図である。負荷制御論理部１９は、負荷軽減動作７５％のときは時点ｔ１で負荷系統１５ａのスイッチ１８ａをオフし、時点ｔ２でオンする。つまり、１サイクルＴの最初の２５％の期間をオフとし、後半の７５％の期間をオンとする。そして、これの動作を繰り返す。同様に、負荷系統１５ｂ〜１５ｄのスイッチ１８ｂ〜１８ｄについては、時点ｔ２〜ｔ４でオフし時点ｔ３〜ｔ１’でオンし、１サイクルＴの最初の２５％の期間をオフとし、後半の７５％の期間をオンとする。

ステップＳ４の判定で、必要負荷軽減率ｂが１００％未満で７５％以上でないときは、必要負荷軽減率ｂが７５％未満で５０％以上かどうかを判定し（Ｓ６）、必要負荷軽減率ｂが７５％未満で５０％以上であるときは負荷軽減動作５０％を実施する（Ｓ７）。

図５は、負荷軽減動作５０％における各負荷系統１５ａ〜１５ｄのスイッチ１８ａ〜１８ｄのオンオフ波形図である。負荷制御論理部１９は、負荷軽減動作５０％のときは時点ｔ１で負荷系統１５ａのスイッチ１８ａをオフし、時点ｔ３でスイッチ１８ａをオンする。つまり、１サイクルＴの最初の５０％の期間をオフとし、後半の５０％の期間をオンとする。そして、これの動作を繰り返す。同様に、負荷系統１５ｂのスイッチ１８ｂについては、時点ｔ２でオフし時点ｔ４でオンし、１サイクルＴの最初の５０％の期間をオフとし、後半の５０％の期間をオンとする。負荷系統１５ｃのスイッチ１８ｃについては、時点ｔ３でオフし時点ｔ１’でオンし、１サイクルＴの最初の５０％の期間をオフとし、後半の５０％の期間をオンとする。負荷系統１５ｄのスイッチ１８ｄについては、時点ｔ１でオフし時点ｔ２でオンし、その後の時点ｔ４でオフし時点ｔ２’でオンして、１サイクルＴの最初の５０％の期間をオフとし、後半の５０％の期間をオンとする。

ステップＳ６の判定で、必要負荷軽減率ｂが７５％未満で５０％以上でないときは、必要負荷軽減率ｂが５０％未満で２５％以上かどうかを判定し（Ｓ８）、必要負荷軽減率ｂが５０％未満で２５％以上であるときは負荷軽減動作２５％を実施する（Ｓ９）。

図６は、負荷軽減動作２５％における各負荷系統１５ａ〜１５ｄのスイッチ１８ａ〜１８ｄのオンオフ波形図である。負荷制御論理部１９は、負荷軽減動作２５％のときは時点ｔ１で負荷系統１５ａのスイッチ１８ａをオフし、時点ｔ４でスイッチ１８ａをオンする。つまり、１サイクルＴの最初の７５％の期間をオフとし、後半の２５％の期間をオンとする。そして、これの動作を繰り返す。同様に、負荷系統１５ｂのスイッチ１８ｂについては、時点ｔ２でオフし時点ｔ１’でオンし、１サイクルＴの最初の７５％の期間をオフとし、後半の２５％の期間をオンとする。負荷系統１５ｃのスイッチ１８ｃについては、時点ｔ３でオフし時点ｔ２’でオンし、１サイクルＴの最初の７５％の期間をオフとし、後半の２５％の期間をオンとする。負荷系統１５ｄのスイッチ１８ｄについては、時点ｔ１でオフし時点ｔ３でオンし、その後の時点ｔ４でオフし時点ｔ３’でオンして、１サイクルＴの最初の７５％の期間をオフとし、後半の２５％の期間をオンとする。そして、ステップＳ８、Ｓ９の処理が終了するとスタートに戻る。

図７は、図２のステップＳ５の処理内容の一例を示すフローチャートである。単一負荷系統負荷軽減動作は、まず、サーキット・ブレーカーの定格電流を越えた負荷系統１５の電流を入力し（Ｓ１）、必要負荷軽減率ｃを算出する（Ｓ２）。いま、サーキット・ブレーカー定格電流Ｉｓｒとし、対象の負荷系統（サーキット・ブレーカーの定格電流を越えた負荷系統）１５の電流をＩｉとすると、必要負荷軽減率ｃは（２）式で求められる。対象の負荷系統１５の電流Ｉｉは、負荷系統全負荷軽減動作時におけるスイッチ１８ｉのオン時の電流である。

ｃ＝（Ｉｓｒ／Ｉｉ）×１００［％］ …（２）
そして、必要負荷軽減率ｃがスイッチ１８ｉのオン時間流通率となる（Ｓ３）。なお、１回のオン時間に関しては、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの電流量と使用されるサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの特性表より、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄがトリップしない時間マトリックスから決定する。

このように、電源装置１１から負荷軽減指令ａが出力されると、車両用電源系統制御装置１３の負荷制御論理部１９は、各負荷系統１５ａ〜１５ｄへの電流を制限するので、電源装置１１の過負荷状態を解消でき、携帯電話やパソコンがコンセント１６に差し込まれて各負荷系統１５ａ〜１５ｄに想定以上に接続された場合であっても、電源装置１１の過負荷保護による停止を防止できる。

また、各負荷系統１５ａ〜１５ｄにおいて過負荷状態になってもスイッチ１８ａ〜１８ｄのオン／オフの通流率制御により、負荷を軽減するので、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄをトリップさせることなく、パソコン負荷や携帯負荷に対して、充電動作や電源供給を継続することができる。

以上の説明では、図２のステップＳ５（単一負荷系統負荷軽減動作）の処理内容については、各負荷系統１５ａ〜１５ｄのサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄが過負荷にてトリップしないようにスイッチ１８ａ〜１８ｄの通流率を決めてスイッチ１８ａ〜１８ｄをオン／オフ制御するようにしたが、図８に示すように、スイッチの通流率に代えて、各負荷系統に流れる電流がサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの定格電流を越えた場合に予め定めた一定時間だけスイッチをオフするようにしてもよい。

図８は、図２のステップＳ５の処理内容の他の一例を示すフローチャートである。まず、負荷系統１５の電流を入力し（Ｓ１）、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの定格電流を越えたか否かを判定し（Ｓ２）、サーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの定格電流を越えたときはスイッチ１８のオフ設定時間として予め設定された一定時間とする（Ｓ３）。

この場合、サーキット・ブレーカー１４の定格電流を越えているか否かの単純な判断であるため、スイッチの通流率による場合に比較し、複雑な演算でサーキット・ブレーカー特性のデータベース比較判断を行わなくてよいため、誤検知や誤判断の可能性を低下できる。

ここで、車両用電源系統制御装置１３の負荷制御論理部１９は、スイッチ１８ａ〜１８ｄがオフ期間からオン期間に移行するときに、オンする期間を徐々に広げていく、いわゆるソフトスタート機能を有している。

図９は、車両用電源系統制御装置１３の負荷制御論理部１９でのソフトスタート機能による入力電圧及び出力電圧の波形図である。図９に示すように、スイッチ１８ａ〜１８ｄがオフ期間からオン期間に移行するときに、正弦波の入力電圧波形に対し、オンする期間を徐々に広げていく、いわゆるソフトスタートとし、パソコン電源や携帯電話電源の入力回路への突入電流を抑制する。

車両用電源系統制御装置１３は、電源装置１１の過負荷保護や各負荷系統１５ａ〜１５ｄに設けられたサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの過負荷によるトリップを回避するために、頻繁にスイッチ１８ａ〜１８ｄのオン期間とオフ期間を繰り返す。この場合、負荷側に接続されたパソコン電源や携帯電話電源の入力電流の抑制回路が一般にサーミスタなどを使用した１回動作して温度が上昇してしまうと、入力電流を抑制できない方式を採用している。このため、頻繁にオン／オフを繰り返すと、パソコン電源や携帯電話電源への電源供給再開時に突入電流を流してしまう。従って、電源部の寿命を縮め、もしくは故障の原因となってしまう可能性がある。そこで、スイッチ１８ａ〜１８ｄがオフ期間からオン期間に移行するときに、オンする期間を徐々に広げていく、いわゆるソフトスタート機能により、電源供給再開時の突入電流を抑制できるため、電源部の寿命を延ばし故障を回避できる。

図１０は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例２の構成図である。この実施例２は、図１に示した実施例１に対し、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの電流をオン／オフするスイッチ１８ａ〜１８ｄに代えて、各負荷系統１５ａ〜１５ｄ内の各々のコンセント（１６ａ−１〜１６ａ−ｍ）〜（１６ｄ−１〜１６ｄ−ｍ）に流れる電流をオン／オフするｍ個のスイッチ（１８ａ−１〜１８ａ−ｍ）〜（１８ｄ−１〜１８ｄ−ｍ）を設け、各負荷系統１５ａ〜１５ｄのｍ個のスイッチ（１８ａ−１〜１８ａ−ｍ）〜（１８ｄ−１〜１８ｄ−ｍ）のスイッチ番号ｍが同じスイッチの後段側で接続したものである。

図１０では、４個の負荷系統１５ａ〜１５ｄが設けられた場合を示している。図１０に示すように、各負荷系統１５ａ〜１５ｄ内の各々のコンセント（１６ａ−１〜１６ａ−ｍ）〜（１６ｄ−１〜１６ｄ−ｍ）に対応して、ｍ個のスイッチ（１８ａ−１〜１８ａ−ｍ）〜（１８ｄ−１〜１８ｄ−ｍ）が設けられている。

そして、各負荷系統１５ａ〜１５ｄのｍ個のスイッチ（１８ａ−１〜１８ａ−ｍ）〜（１８ｄ−１〜１８ｄ−ｍ）のスイッチ番号ｍが同じスイッチの後段側で接続されている。例えば、スイッチ番号（ｍ＝１）のスイッチ１８ａ−１、スイッチ１８ｂ−１、スイッチ１８ｃ−１、スイッチ１８ｄ−１の後段はそれぞれ接続され、同様に、スイッチ番号（ｍ＝ｉ）のスイッチ１８ａ−ｉ、スイッチ１８ｂ−ｉ、スイッチ１８ｃ−ｉ、スイッチ１８ｄ−ｉの後段はそれぞれ接続されている。

負荷制御論理部１９は、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの各スイッチ番号ｍ毎のスイッチがオンしたときに、各負荷系統１５ａ〜１５ｄの負荷電流量が各負荷系統１５ａ〜１５ｄに設けられたサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｄの定格電流を越えないように、負荷系統１５ａから負荷系統１５ｄに向かってスイッチ１８をオンするように制御する。

図１１は本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例２における負荷制御論理部１９の処理内容を示すフローチャートである。まず、負荷系統１５ａ〜１５でのすべてのスイッチ１８を一旦オフする（Ｓ１）。この状態で、負荷系統１５ａのコンセント１６ａ−１のスイッチ１８ａ−１から順にオンしていき、負荷系統１５ａのサーキット・ブレーカー１４ａの容量を越えたときのスイッチ１８ａ−ｉをオフし、このスイッチ番号ｉを記憶する（Ｓ２）。

次に、負荷系統１５ｂのコンセント１６ｂ−ｉのスイッチ１８ｂ−ｉから順にオンしていき、負荷系統１５ｂのサーキット・ブレーカー１４ｂの容量を越えたときのスイッチ１８ｂ−ｊをオフし、このスイッチ番号ｊを記憶する（Ｓ３）。さらに、負荷系統１５ｃのコンセント１６ｃ−ｊのスイッチ１８ｃ−ｊから順にオンしていき、負荷系統１５ｃのサーキット・ブレーカー１４ｃの容量を越えたときのスイッチ１８ｃ−ｋをオフし、このスイッチ番号ｋを記憶する（Ｓ４）。

そして、負荷系統１４ｄのコンセント１６ｄ−ｋのスイッチ１８ｄ−ｋから順に、サーキット・ブレーカー１４ｄの容量を越えない最大範囲までオンしていく（Ｓ５）。負荷系統１５ａ〜１５ｃに流れる電流が定格電流を越えているかどうかを判定し、越えている場合にはスタートに戻る（Ｓ６）。

これにより、スイッチ１８の電源供給のためのオン／オフ動作を低減しつつ、負荷系統１５ａ〜１５ｃにおいては負荷をサーキット・ブレーカー１４ａ〜１４ｃの容量以下にできる。また、負荷系統１５ｄに関しては、負荷容量がサーキット・ブレーカー１４ｄの容量を越えないように、例えば、図７に示す論理によりオンしているスイッチ１８をオン／オフさせることになる。

図１２は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例３の構成図である。この実施例３は、図１に示した実施例１に対し、車両用電源系統制御装置１３を電源装置１１内に設置し、電源装置１１と車両用電源系統制御装置１３との間の艤装配線をなくしたものである。

図１２において、電源装置１１内に車両用電源系統制御装置１３が配置され、車両用電源系統制御装置１３には電源供給部２０から電源が供給され、電源制御部２１から負荷軽減指令ａが入力される。このように、装置の構成を一体化したので、電源装置１１と車両用電源系統制御装置１３との間の艤装配線は配線接続部をなくすことができ、信頼性を向上することができる。

図１３は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例４の構成図である。この実施例４は、図１０に示した実施例２に対し、車両用電源系統制御装置１３を電源装置１１内に設置し、電源装置１１と車両用電源系統制御装置１３との間の艤装配線をなくしたものである。

図１３において、電源装置１１内に車両用電源系統制御装置１３が配置され、車両用電源系統制御装置１３には電源供給部２０から電源が供給され、電源制御部２１から負荷軽減指令ａが入力される。このように、装置の構成を一体化したので、電源装置１１と車両用電源系統制御装置１３との間の艤装配線は配線接続部をなくすことができ、信頼性を向上することができる。

図１４は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例５の構成図である。この実施例５は、図１に示した実施例１に対し、コンセント１６に電源供給がされていることを示す表示灯２２を追加して設けたものである。

コンセント１６の近傍に取り付けられた表示灯２２は、電源が供給されている期間中点灯する。この表示灯２２の点灯・消灯により、コンセント１６の使用者はコンセント１６への電源供給の有無を確認ができるので、充電可能なコンセント１６を事前に把握できる。また、メンテナンス員は、電源の点灯・不点灯によりコンセント１６の異常を簡単に検査できる。

図１５は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６の構成図である。この実施例６は、図１２に示した実施例３に対し、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓを用意し、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓ内に車両用電源系統制御装置１３ｐ、１３ｓを配置し、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓに対応して各負荷系統１５ａ〜１５ｈの電流をオン／オフするスイッチ１８ａ１〜１８ｈ２を設けたものである。

負荷制御論理部１９ｐ、１９ｓは、電力供給している電源装置１１ｐ、１１ｓが過負荷とならないように各負荷系統１５ａ〜１５ｈを負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統１５ａ〜１５ｈのサーキット・ブレーカーが過負荷にてトリップしないようにスイッチ１８ａ１〜１８ｈ２の通流率を決めてスイッチ１８ａ１〜１８ｈ２をオン／オフ制御する。

図１５に示すように、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓからの出力線をそれぞれ負荷系統１５ａ〜１５ｈに並列に接続している。すなわち、この２系統の出力線に負荷系統１５ａ〜１５ｈをスイッチ１８ａ１〜１８ｈ２を介して接続する。電源装置１１ｐの系統はスイッチ１８ａ１〜１８ｈ１で負荷系統１５ａ〜１５ｈに接続し、電源装置１１ｓの系統はスイッチ１８ａ２〜１８ｈ２で負荷系統１５ａ〜１５ｈに接続している。これにより、電源装置１１ｐ、１１ｓの各々の系統のどちらからでも負荷系統１５ａ〜１５ｈに電力を供給できるようにしている。

２台の電源装置１１ｐ、１１ｓは、各々の４つの負荷系統１５ａ〜１５ｄ、１５ｅ〜１５ｈの各々の電流検出器１７ａ〜１７ｄ、１７ｅ〜１７ｈにより検出し、伝送信号ｄを使用して、各負荷系統１５ａ〜１５ｈの電流値、各スイッチ１８ａ１〜１８ｈ２の投入指令の情報を相互に交換する。

図１６は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６における負荷制御論理部１９ｐ、１９ｓの処理内容を示すフローチャートである。まず、負荷系統１５ａを電源装置１１ｐ側に接続する（Ｓ１）。この状態で負荷系統１５ｂを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定する（Ｓ２）。可能である場合には、負荷系統１５ｂを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ３）、可能でない場合には負荷系統１５ｂを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ４）。次に、負荷系統１５ｃを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ５）、可能である場合には、負荷系統１５ｃを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ６）、可能でない場合には負荷系統１５ｃを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ７）。

以下同様に、負荷系統１５ｄを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ８）、可能である場合には、負荷系統１５ｄを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ９）、可能でない場合には負荷系統１５ｄを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ１０）。負荷系統１５ｅを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ１１）、可能である場合には、負荷系統１５ｅを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ１２）、可能でない場合には負荷系統１５ｅを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ１３）。負荷系統１５ｆを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ１４）、可能である場合には、負荷系統１５ｆを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ１５）、可能でない場合には負荷系統１５ｆを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ１６）。負荷系統１５ｇを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ１７）、可能である場合には、負荷系統１５ｇを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ１８）、可能でない場合には負荷系統１５ｇを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ１９）。負荷系統１５ｈを電源１１ｐ側接続で容量は可能かどうかを判定し（Ｓ２０）、可能である場合には、負荷系統１５ｈを電源装置１１ｐ側に接続し（Ｓ２１）、可能でない場合には負荷系統１５ｈを電源装置１１ｓ側に接続し（Ｓ２２）、スタートに戻る。

このように、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓにおいて、負荷の配分が少なくとも片側は定格負荷を越えないようにコンセント負荷が接続されるので、各電源装置１１ｐ、１１ｓに接続される負荷が均等に近く配分される。このため、片側電源装置１１の負荷容量に余裕が十分あるのに、片側電源装置１１では過負荷で電源が保護停止することを防止することができる。 図１５では、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓとしているが、３台以上の電源装置１１でも適用できることはいうまでもない。

図１７は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６における負荷制御論理部１９ｐ、１９ｓの処理内容の追加機能のフローチャートである。すなわち、負荷制御論理部１９ｐ、１９ｓは、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓのうち電力供給停止の電源装置１１があるときは、電力供給停止の電源装置１１に接続されていた負荷系統１５を電力供給可能の電源装置１１に接続し、電力供給可能の電源装置１１がないときは負荷系統制御をしないようにしたものである。

図１７において、まず、負荷制御論理部１９ｐ、１９ｓは、電源装置１１ｐ側は停止しているかどうかを判定し（Ｓ１）、電源装置１１ｐ側が停止していないときは、電源装置１１ｓ側は停止しているかどうかを判定し（Ｓ２）、電源装置１１ｐ及び電源装置１１ｓの双方が停止していないときは、負荷系統１５ａ〜１５ｄを電源装置１１ｐに接続し、負荷系統１５ｅ〜１５ｈを電源装置１１ｓ側に接続する（Ｓ３）。ステップＳ２の判定で電源装置１１ｓ側が停止しているときは、停止していない電源装置１１ｐに負荷系統１５ａ〜１５ｈを接続する（Ｓ４）。

また、ステップＳ１の判定で電源装置１１ｐ側が停止しているときは電源装置１１ｓ側は停止しているかどうかを判定し（Ｓ５）、電源装置１１ｐ及び電源装置１１ｓの双方が停止しているときは負荷系統制御をしない（Ｓ６）。また、電源装置１１ｓ側が停止していないときは、停止していない電源装置１１ｓに負荷系統１５ａ〜１５ｈを接続する（Ｓ７）。

このように２台の電源装置１１ｐ、１１ｓのうち、停止している電源装置１１が存在する場合には、停止している電源装置１１の系統から負荷系統１５の接続を切り、動作している電源装置１１の系統で均等分配する制御を行う。図１７では、２台の電源装置１１ｐ、１１ｓとした場合について説明したが、３台以上の電源装置１１でも適用できることはいうまでもない。

これにより、停止している電源装置１１が存在する場合に、停止電源装置からコンセント負荷系統を開放し、電源の供給できる系統に切り替えるので、負荷側が停電する可能性を低減できる。また、起動している電源装置の負荷系統の配分は、実施例５と同様に均等に配分できる。

本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例１の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の負荷制御論理部の処理内容の一例を示すフローチャート。 図２のステップＳ２の処理内容の一例を示すフローチャート。 本発明の実施例１での負荷軽減動作７５％における各負荷系統のスイッチのオンオフ波形図。 本発明の実施例１での負荷軽減動作５０％における各負荷系統のスイッチのオンオフ波形図。 本発明の実施例１での負荷軽減動作２５％における各負荷系統のスイッチのオンオフ波形図。 図２のステップＳ５の処理内容の一例を示すフローチャート。 図２のステップＳ５の処理内容の他の一例を示すフローチャート。 本発明の実施例１における車両用電源系統制御装置の負荷制御論理部でのソフトスタート機能による入力電圧及び出力電圧の波形図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例２の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例２における負荷制御論理部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例３の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例４の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例５の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６の構成図。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６における負荷制御論理部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係わる車両用電源系統制御装置の実施例６における負荷制御論理部の処理内容の追加機能のフローチャート。

符号の説明

１１…電源装置、１２…車内負荷、１３…車両用電源系統制御装置、１４…サーキット・ブレーカー、１５…負荷系統、１６…コンセント、１７…電流検出器、１８…スイッチ、１９…負荷制御論理部、２０…電源供給部、２１…電源制御部、２２…表示灯

Claims (8)

1. 電源装置からの電力を車内負荷に供給するとともに、コンセントを有した複数の負荷系統にもサーキット・ブレーカーを介して供給する車両内電源系統を制御する車両用電源系統制御装置において、各負荷系統に流れる電流を検出する電流検出器と、各負荷系統の電流をオン／オフするスイッチと、前記電源装置が過負荷とならないように各負荷系統を負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統のサーキット・ブレーカーが過負荷にてトリップしないように前記スイッチの通流率を決めて前記スイッチをオン／オフ制御する負荷制御論理部とを備えたことを特徴とする車両用電源系統制御装置。
2. 前記負荷制御論理部は、前記スイッチのオフ期間からオン期間に移行するときに、前記スイッチの通流率を徐々に大きくするソフトスタート制御をすることを特徴とする請求項１記載の車両用電源系統制御装置。
3. 各負荷系統の電流をオン／オフするスイッチに代えて、各負荷系統ｎ内の各々のコンセントｍに流れる電流をオン／オフするｍ個のスイッチを設け、各負荷系統ｎのｍ個のスイッチにそれぞれスイッチ番号ｍを付与し、各負荷系統ｎのスイッチ番号ｍが同じスイッチの後段側で接続し、前記負荷制御論理部は、各負荷系統ｎの各スイッチ番号ｍ毎のスイッチがオンしたときに各負荷系統ｎの負荷電流量が各負荷系統ｎに設けられたサーキット・ブレーカーの定格電流を越えないように、負荷系統１から負荷系統ｎに向かってスイッチをオンするように制御することを特徴とする請求項１記載の車両用電源系統制御装置。
4. 前記電流検出器、前記スイッチ、及び前記負荷制御論理部を、前記電源装置内に設けたことを特徴とする請求項１または３記載の車両用電源系統制御装置。
5. 前記スイッチの通流率に代えて、各負荷系統に流れる電流がサーキット・ブレーカーの定格電流を越えた場合に予め定めた一定時間だけ前記スイッチをオフすることを特徴とする請求項１記載の車両用電源系統制御装置。
6. 前記コンセントに電源供給がされていることを示す表示灯を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用電源系統制御装置。
7. 各負荷系統の電流をオン／オフするスイッチは、複数台の電源装置に対応して設けられ、前記負荷制御論理部は、電力供給している前記電源装置が過負荷とならないように各負荷系統を負荷軽減動作させるとともに、各負荷系統のサーキット・ブレーカーが過負荷にてトリップしないように前記スイッチの通流率を決めて前記スイッチをオン／オフ制御することを特徴とする請求項１記載の車両用電源系統制御装置。
8. 前記負荷制御論理部は、電力供給停止の電源装置があるときは、電力供給停止の電源装置に接続されていた負荷系統を電力供給可能の電源装置に接続し、電力供給可能の電源装置がないときは負荷系統制御をしないことを特徴とする請求項７記載の車両用電源系統制御装置。

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