JP2015056934A - Power supply device and battery unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載されて用いられ、所定の直流電圧を降圧する電力供給装置および電池ユニットに関する。 The present invention relates to a power supply device and a battery unit that are mounted and used in a vehicle or the like and step down a predetermined DC voltage.
従来から、車両走行モータを駆動するための高圧バッテリの電圧を降圧して複数の負荷に対して、3種の電源電圧を効率よく安定して生成するようにした電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この電力変換装置では、第1のDC/DCコンバータによって入力電圧VAを出力電圧V1に降圧するとともに、この電圧V1を第2のDC/DCコンバータによって出力電圧V2、V3に降圧することで、3種の電圧V1、V2、V3を生成している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power conversion device that steps down the voltage of a high-voltage battery for driving a vehicle travel motor and efficiently and stably generates three types of power supply voltages for a plurality of loads. (For example, refer to Patent Document 1). In this power converter, the input voltage VA is stepped down to the output voltage V1 by the first DC / DC converter, and the voltage V1 is stepped down to the output voltages V2 and V3 by the second DC / DC converter. The seed voltages V1, V2, and V3 are generated.
ところで、特許文献1に開示された電力変換装置では、3種の電圧V1、V2、V3を生成しているが、第1の電圧V1を生成する回路が故障すると、第1の電圧V1を生成することができなくなるだけでなく、他の電圧V2、V3も生成することができなくなり、冗長性に欠けるという問題があった。
By the way, in the power converter disclosed in
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、冗長性を有し、故障等が生じたときに電力供給を継続することができる電力供給装置および電池ユニットを提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply device and a battery unit that have redundancy and can continue power supply when a failure or the like occurs. It is to provide.
上述した課題を解決するために、本発明の電力供給装置は、それぞれが入力直流電圧を出力直流電圧に変換する複数の直流−直流変換モジュールと、一あるいは複数の直流−直流変換モジュールを選択的に電気負荷に接続する接続切替手段とを備える。 In order to solve the above-described problems, a power supply apparatus according to the present invention selectively selects a plurality of DC-DC conversion modules, each of which converts an input DC voltage into an output DC voltage, and one or more DC-DC conversion modules. And a connection switching means for connecting to an electrical load.
接続切替手段を用いて電気負荷に接続される一あるいは複数の直流−直流変換モジュールを切り替えることができるため、いずれかの直流−直流変換モジュールに故障等の異常が生じたときに、電気負荷に接続される直流−直流変換モジュールを切り替えることが可能となる。これにより、直流−直流変換モジュールを備える電力供給装置の構成に冗長性を持たせることができ、異常発生時に電力供給を継続することが可能となる。 Since one or a plurality of DC-DC conversion modules connected to the electric load can be switched using the connection switching means, when an abnormality such as a failure occurs in any DC-DC conversion module, the electric load It is possible to switch the connected DC-DC conversion module. Thereby, redundancy can be given to the configuration of the power supply device including the DC-DC conversion module, and power supply can be continued when an abnormality occurs.
以下、本発明の電力供給装置を適用した一実施形態の車両電源システムについて、図面を参照しながら説明する。図1に示す一実施形態の車両電源システムは、Li(リチウム)電池パック100、車両用発電機(ISG)200、高電圧負荷210、低電圧バッテリ300、スタータ(ST)310、低電圧負荷320、322、324を含んで構成されている。
Hereinafter, a vehicle power supply system according to an embodiment to which a power supply apparatus of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. A vehicle power supply system according to an embodiment shown in FIG. 1 includes a
Li電池パック100は、高電圧バッテリである組電池モジュールとしてのLi電池セル110を内蔵し、Li電池セル110の端子電圧から低電圧バッテリ300の端子電圧への降圧動作を行う電池ユニットである。本実施形態では、Li電池セル110は、定格電圧が48Vに設定されている。また、低電圧バッテリ300は、例えば鉛蓄電池が用いられており、定格電圧が12Vに設定されている。Li電池パック100は、Li電池セル110の端子電圧である48Vを12Vに降圧する動作を行う。Li電池パック100の詳細構成については後述する。
The
車両用発電機200は、ISG(インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター)と称される車両用回転電機であって、出力電圧が48Vに制御されて高電圧負荷210やLi電池セル110に対して動作電力や充電電力を供給する。また、車両用発電機200は、発電機の機能の他に電動機の機能を有している。例えば、主に駐車中のエンジンを始動させる場合にスタータ310を使用し、アイドリングストップ時にエンジンを再起動するために車両用発電機200を使用する場合が考えられる。
The
高電圧負荷210は、48Vの電圧で動作する電気負荷である。スタータ310は、アイドリングストップ時以外の駐車時や停車時にエンジンを起動するために用いられる。低電圧負荷320、322、324は、12Vの電圧で動作する電気負荷である。これらの低電圧負荷320、322、324のそれぞれには、個々を接続した際に(車両に搭載された時点で)相対的な優先度が設定されている。
The high voltage load 210 is an electric load that operates at a voltage of 48V. The
次に、Li電池パック100の詳細構成について説明する。図1に示すように、Li電池パック100は、Li電池セル110、リレー112、電流センサ114、温度センサ116、直流−直流変換モジュール(DC/DC)120、121、122、123、124、125、接続切替部130、制御部140、電源部150を含んで構成されている。Li電池パック100は、これらの構成が一体化されたパッケージの形態で車両の組み立て工程に提供される。
Next, a detailed configuration of the
Li電池セル110は、複数個のセルを含む組電池モジュールであって、リチウムイオン二次電池を構成する。リレー112は、Li電池セル110のプラス端子側に直列に接続されており、異常発生時にLi電池セル110を他の構成から分離するためのものである。電流センサ114は、Li電池セル110のマイナス端子側の配線に流れる電流値を検出する。例えば、電流センサ114として電流検出用抵抗が用いられ、その両端電圧に基づいて電流値を検出する場合が考えられる。温度センサ116は、Li電池セル110の温度を検出する。
The
直流−直流変換モジュール120、121、122、123、124、125のそれぞれは、Li電池セル110の端子電圧である48Vを、低電圧バッテリ300の端子電圧である12Vに降圧する。これら6つの直流−直流変換モジュール120〜125は、同じ負荷容量(例えば、300W)を有するものが並列に接続されており、合計で1800Wまでの電気負荷に電力を供給することができる。
Each of the DC-
接続切替部130は、6つの直流−直流変換モジュール120〜125の中の一あるいは複数を、電気負荷としての低電圧負荷320〜324や低電圧バッテリ300、スタータ310のそれぞれに選択的に接続する。本実施形態では、例えば3系統の電力供給経路を有しており、接続切替部130は、それぞれの電力供給経路に対して、選択的に直流−直流変換モジュール120等を接続する。
The
制御部140は、Li電池セル110の状態を監視するとともに、接続切替部130の接続状態を切り替える。このために、制御部140は、状態検知部141、リレー制御部142、負荷電力検出部143、切替制御部144、通信インタフェース部(通信I/F)145を備えている。制御部140は、例えばマイコン(マイクロコンピュータ)によって構成されており、クロック信号に同期して所定の制御プログラムを実行することにより、各構成の動作を行っている。
The
状態検知部141は、電流センサ114と温度センサ116のそれぞれの出力に基づいてLi電池セル110の状態(異常の有無)を監視し、異常発生時にはその旨をECU400に通知するために異常信号を生成する。リレー制御部142は、状態検知部141による監視動作によってLi電池セル110の異常が検出されたときにリレー112をオフする。
The
負荷電力検出部143は、低電圧負荷320等の各種の電気負荷に供給されている電力量を検出する。具体的には、負荷電力検出部143は、各直流−直流変換モジュール120等から送られてくる電流値および電圧値に基づいて、3系統の電力供給経路のそれぞれを介して供給されている電力量を検出する。
The load
切替制御部144は、3系統の電力供給経路のそれぞれについて直流−直流変換モジュール120〜125の接続状態を切り替える指示を接続切替部130に向けて出力する。この指示に応じて、接続切替部130における直流−直流変換モジュール120〜125の接続状態の切り替えが行われる。
The
通信インタフェース部145は、状態検知部141によって生成された異常信号を所定の通信方式によってECU400に向けて送信するとともに、直流−直流変換モジュール120〜125との間で各種の情報を送受信する。通信方式としては、LIN(Local Interconnect Network)プロトコルを用いた通信やCAN(Controller Area Network)プロトコルを用いた通信などが考えられるが、その他の通信方式を用いるようにしてもよい。
The
電源部150は、Li電池パック100の動作に必要な動作電圧を生成する。例えば、Li電池セル110の端子電圧が印加されており、この端子電圧に基づいて制御部140および直流−直流変換モジュール120〜125のそれぞれの動作に必要な動作電圧が生成され、それぞれに動作電力が供給される。
The
次に、6つの直流−直流変換モジュール120〜125について説明する。図2に概略的な構成を示すように、直流−直流変換モジュール120は、パワー部221、フィルタ222、223、電圧センサ224、電流センサ225、制御部226、電源部227、通信インタフェース部(通信I/F)228を備えている。他の直流−直流変換モジュール121〜125も同じ構成を有しており、詳細な説明は省略する。なお、コストダウンを図る上では、直流−直流変換モジュール120〜125のそれぞれによって供給可能な電力量(定格出力)も同じにすることが望ましいが、構成や定格出力を少なくとも一部の直流−直流変換モジュールについて異ならせるようにしてもよい。
Next, the six DC-
パワー部221は、リアクトル(あるいはトランス)、ダイオード、スイッチング素子によって構成されており、スイッチング素子が所定の周期でオンオフ制御される。フィルタ222、223は、入出力電圧を平滑するためのものである。電圧センサ224は、直流−直流変換モジュール120の出力電圧を検出する。電流センサ225は、直流−直流変換モジュール120の出力電流を検出する。制御部226は、電圧センサ224および電流センサ225の各出力が入力されており、パワー部231内のスイッチング素子をオンオフすることにより、入力電圧である48Vを出力電圧である12Vに変換する制御を行う。また、制御部226は、電圧センサ224および電流センサ225の各出力(温度センサ等の他のセンサを追加してその出力を追加するようにしてもよい)に基づいて、電流変換モジュール120の故障の有無を判定する。電源部227は、制御部226の動作電圧を生成する。通信インタフェース部228は、ECU400や他の直流−直流変換モジュール121等との間で各種の情報を送受信する。例えば、制御部226によって故障発生の判定が行われると、その旨やその時点で取得した各センサ出力(電流値、電圧値)が通信インタフェース部228を介して制御部140内の切替制御部144や他の電流変換モジュール121等に向けて送信される。
The
図2に示す構成によって降圧動作を行う場合のさらに具体的な例を図3に示す。図3に示す例では、フィルタ222、223は、コンデンサによって構成されている。また、パワー部221は、スイッチング素子としてのMOSトランジスタ221Aと、リアクトル221Bと、ダイオード221Cとで構成されている。MOSトランジスタ221Aとリアクトル221Bによって構成された直列回路が入出力端子間に挿入されており、MOSトランジスタ221Aとリアクトル221Bの接続点がダイオード221Cを介して接地されている。制御部226は、MOSトランジスタ221Aをオンオフする周期およびオンデューティの少なくとも一方を可変することにより、入力電圧(48V)を出力電圧(12V)に変換するとともに、この変換に際して伝達する電力量を制御している。
FIG. 3 shows a more specific example in the case of performing the step-down operation with the configuration shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the
上述したように、本実施形態の車両電源システムには3系統の電力供給経路が備わっており、それぞれの電力供給経路に沿って各種の電気負荷が分散配置されている。例えば図1に示すように、本実施形態の車両電源システムには、互いに別々の電気負荷に電力を供給するために、3系統の電力供給経路A、B、Cが備わっている。これら3系統の電力供給経路A、B、Cに接続される各電気負荷の駆動電圧は基本的に同じ(12V)であるが、一部の系統について異なる駆動電圧であってもよい。 As described above, the vehicle power supply system of the present embodiment has three power supply paths, and various electric loads are distributed and arranged along each power supply path. For example, as shown in FIG. 1, the vehicle power supply system according to the present embodiment includes three systems of power supply paths A, B, and C in order to supply power to different electric loads. The drive voltages of the electric loads connected to these three systems of power supply paths A, B, and C are basically the same (12 V), but may be different drive voltages for some systems.
この中で、電力供給経路Aは、低電圧バッテリ300、スタータ310、低電圧負荷320に対して電力を供給するために用いられる。この電力供給路Aには、2つの直流−直流変換モジュール120、121が接続されており、これらを用いた電力の供給が行われる。
Among these, the power supply path A is used to supply power to the
電力供給経路Bは、低電圧負荷322に対して電力を供給するために用いられる。この電力供給路Bには、2つの直流−直流変換モジュール122、123が接続されており、これらを用いた電力の供給が行われる。
The power supply path B is used to supply power to the
電力供給経路Cは、低電圧負荷324に対して電力を供給するために用いられる。この電力供給路Cには、2つの直流−直流変換モジュール124、125が接続されており、これらを用いた電力の供給が行われる。
The power supply path C is used to supply power to the
上述した接続切替部130が接続切替手段に、切替制御部144が切替制御手段に、制御部226が故障検出手段に、負荷電力検出部143が負荷電力検出手段にそれぞれ対応する。
The
本実施形態の車両電源システムはこのような構成を有しており、次に、直流−直流変換モジュール120等のいずれかが故障した場合の電力供給について説明する。図4に示すように、接続切替部130は、9個のスイッチ131〜139を含んで構成されている。スイッチ131は、直流−直流変換モジュール120の出力線120a(この出力線120aが電力供給経路Aとして用いられる)と直流−直流変換モジュール121の出力線121aとの間に設けられている。スイッチ132は、直流−直流変換モジュール120の出力線120aと直流−直流変換モジュール123の出力線123aとの間に設けられている。スイッチ133は、直流−直流変換モジュール120の出力線120aと直流−直流変換モジュール125の出力線125aとの間に設けられている。
The vehicle power supply system of this embodiment has such a configuration, and next, power supply when any of the DC-
また、スイッチ134は、直流−直流変換モジュール122の出力線122a(この出力線122aが電力供給経路Bとして用いられる)と直流−直流変換モジュール121の出力線121aとの間に設けられている。スイッチ135は、直流−直流変換モジュール122の出力線122aと直流−直流変換モジュール123の出力線123aとの間に設けられている。スイッチ136は、直流−直流変換モジュール122の出力線122aと直流−直流変換モジュール125の出力線125aとの間に設けられている。
The
また、スイッチ137は、直流−直流変換モジュール124の出力線124a(この出力線124aが電力供給経路Cして用いられる)と直流−直流変換モジュール121の出力線121aとの間に設けられている。スイッチ138は、直流−直流変換モジュール124の出力線124aと直流−直流変換モジュール123の出力線123aとの間に設けられている。スイッチ139は、直流−直流変換モジュール124の出力線124aと直流−直流変換モジュール125の出力線125aとの間に設けられている。
The
直流−直流変換モジュール120〜125のそれぞれが正常動作している場合には、スイッチ131、135、139がオンされ、他のスイッチ132〜134、136〜138がオフされる。これら各スイッチのオン/オフ設定は、切替制御部144によって行われる。これにより、直流−直流変換モジュール120等との各電気負荷との間は、図5に示す接続状態となる。
When each of the DC-
このような状態において直流−直流変換モジュール121が故障すると、例えば、図6に示すように、故障した直流−直流変換モジュール121に代えて他の直流−直流変換モジュール125が電力供給経路Aに接続されるように各スイッチのオン/オフ状態が切り替えられる。具体的には、スイッチ131がオンからオフに、スイッチ133がオフからオンに、スイッチ139がオンからオフに接続状態が変更される。なお、他のスイッチ132等はそれ以前の接続状態が維持される。
If the DC-
また、上述したような接続状態の切り替えを実施するか、および、どの直流−直流変換モジュールに切り替えるかは、そのときの各電気負荷の使用状態や優先度などを考慮して決められる。例えば、以下に示す(1)〜(3)のいずれかの条件を考慮して接続切替の実施の有無が判定される。 Further, whether to switch the connection state as described above and which DC-DC conversion module to switch to is determined in consideration of the usage state and priority of each electric load at that time. For example, the presence or absence of connection switching is determined in consideration of any of the following conditions (1) to (3).
(1)故障した直流−直流変換モジュールが接続された電気負荷に供給されている電力量が少なく、この電気負荷に接続されている他の直流−直流変換モジュールのみで電力供給が可能な場合には接続切替は行わない。換言すれば、他の直流−直流変換モジュールのみで電力供給が困難な場合に接続切替を行う。なお、各電力供給経路に対応する電気負荷に供給されている電力量は、負荷電力検出部143によって検出された値が用いられる。
(1) When the amount of power supplied to the electrical load to which the failed DC-DC conversion module is connected is small and power can be supplied only by another DC-DC conversion module connected to this electrical load. Does not switch connections. In other words, connection switching is performed when it is difficult to supply power only with other DC-DC conversion modules. Note that the value detected by the load
(2)故障した直流−直流変換モジュールが接続された電気負荷以外の他の電気負荷に接続された直流−直流変換モジュールに代える接続切替を行った場合に、他の電気負荷に対する電力供給に支障を来さない場合には接続切替を行う。例えば、図6に示す例では、電力供給経路Cを介して低電圧負荷324に供給される電力量が少なく、直流−直流変換モジュール125の接続を切り替えても、この低電圧負荷324に対する電力供給が維持できる場合である。
(2) When connection switching is performed in place of a DC-DC conversion module connected to another electrical load other than the electrical load to which the failed DC-DC conversion module is connected, power supply to the other electrical load is hindered. If not, switch connection. For example, in the example shown in FIG. 6, the amount of power supplied to the
(3)故障した直流−直流変換モジュールが接続された電気負荷よりも優先度が低い他の電気負荷がある場合に、この他の電気負荷に対応する直流−直流変換モジュールに代える接続切替を行う。例えば、図6に示す例では、電力供給経路Aに接続された電気負荷(低電圧負荷320等)の優先度よりも、電極供給経路Cに接続された電気負荷(低電圧負荷324)の優先度の方が低く設定されている場合である。なお、電気負荷毎の優先度は、各電気負荷を接続した際に予め設定されているものとしたが(この場合は、電気負荷の優先度に応じた直流−直流変換モジュールの切り替えが容易となる利点がある)、電気負荷接続時(車両搭載時)にこの電気負荷との間で通信を行って、制御部140内の切替制御部144が取得するようにしてもよい。これにより、優先度が高い電気負荷を追加した場合であっても、電気負荷の優先度に応じた直流−直流変換モジュールの切り替えを確実に行うことが可能となる。
(3) When there is another electric load having a lower priority than the electric load to which the failed DC-DC conversion module is connected, connection switching is performed in place of the DC-DC conversion module corresponding to the other electric load. . For example, in the example shown in FIG. 6, the priority of the electric load (low voltage load 324) connected to the electrode supply path C is higher than the priority of the electric load (
このように、本実施形態の車両電源システムでは、接続切替部130を用いて電気負荷に接続される一あるいは複数の直流−直流変換モジュール120等を切り替えることができるため、いずれかの直流−直流変換モジュールに故障等の異常が生じたときに、電気負荷に接続される直流−直流変換モジュールを切り替えることが可能となる。これにより、直流−直流変換モジュールを備える車両電源システムの構成に冗長性を持たせることができ、異常発生時に電力供給を継続することが可能となる。
As described above, in the vehicle power supply system according to the present embodiment, one or a plurality of DC-
直流−直流変換モジュール120〜125の故障をそれぞれの制御部226で検出(判定)しているため、いずれかの直流−直流変換モジュールが故障したときに、確実に代わりの直流−直流変換モジュールに接続を切り替えて、電気負荷に対する電力供給を継続することができる。なお、直流−直流変換モジュール120〜125のそれぞれの制御部226で故障検出を行う代わりに、直流−直流変換モジュール120〜125のそれぞれの故障検出を行う故障検出部を制御部140内に設けるようにしてもよい。
Since each
また、一具体例として、電力供給経路A、B、Cのそれぞれに接続された電気負荷に優先度が設定されている場合に、優先度が高い電気負荷に対応する直流−直流変換モジュールが故障したときに優先度が低い電気負荷に対応する直流−直流変換モジュールを代わりに使用して優先度が高い電気負荷に対する電力供給を継続している。これにより、重要度が高い電気負荷に対する電力供給の継続を、重要度が低い電気負荷に対する電力供給の継続よりも優先させて行うことができる。 As a specific example, when priority is set for the electric loads connected to the power supply paths A, B, and C, the DC-DC conversion module corresponding to the electric load having a high priority is broken. In this case, a DC-DC conversion module corresponding to an electric load having a low priority is used instead, and power supply to the electric load having a high priority is continued. Thereby, the continuation of the power supply to the electric load having a high importance can be performed with priority over the continuation of the power supply to the electric load having a low importance.
また、このような優先度が低い電気負荷については、電力供給を行っていた直流−直流変換モジュールの数が減少した後、残りの直流−直流変換モジュールの出力電圧を動作可能な範囲で低い値に変更するようにしてもよい。優先度が低い電気負荷の出力電圧を低くして、この電気負荷に対する電力供給を維持(継続)することが可能となる。なお、この場合には、優先度が低い電気負荷として、駆動電圧を所定の範囲で低くすることにより、動作電力を下げて動作可能な電気負荷を割り当てておく必要がある。 Further, for such low priority electric loads, after the number of DC-DC conversion modules that have been supplying power decreases, the output voltage of the remaining DC-DC conversion modules is low within the operable range. You may make it change to. It is possible to maintain (continue) the power supply to the electric load by lowering the output voltage of the electric load having a low priority. In this case, as an electric load having a low priority, it is necessary to allocate an electric load that can operate with a lower operating power by lowering the driving voltage within a predetermined range.
また、直流−直流変換モジュールの故障が検出された時点で正常動作可能な残りの直流−直流変換モジュールによって電気負荷に対する電力供給の継続が困難な場合に、接続状態の切り替えを行うことにより、一部の直流−直流変換モジュールが故障して供給電力が足りなくなった場合に接続状態を切り替えて電力供給を維持することが可能となる。 In addition, when it is difficult to continue power supply to the electrical load by the remaining DC-DC conversion modules that can operate normally when a failure of the DC-DC conversion module is detected, the connection state is switched to When a part of the DC-DC conversion module fails and supply power is insufficient, it is possible to switch the connection state and maintain power supply.
また、負荷電力検出部143による電力量の検出は、電気負荷に接続された直流−直流変換モジュールのそれぞれから送られてくる各出力電流値に基づいて行っている。それぞれの直流−直流変換モジュールの出力電流を監視することにより、直流−直流変換モジュールに接続された電気負荷に供給される電力量を容易に検出することが可能となる。
Moreover, the detection of the electric energy by the load electric
また、本実施形態のLi電池パック100は、Li電池セル110が一体化されて組み込まれている。これにより、Li電池セル110と直流−直流変換モジュール120〜125とを含んで一体化されたLi電池パック100において、一部の直流−直流変換モジュールが故障した場合であっても残りの直流−直流変換モジュールを用いて電気負荷に対する電力供給を継続することが可能となる。
Moreover, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、3系統の電力供給経路A、B、Cのそれぞれに2つの直流−直流変換モジュール120等を接続する場合について説明したが、電力供給経路の数は3以外であってもよい。また、各電力供給経路に対応する直流−直流変換モジュールの数は2以外であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the case where two DC-
また、上述した実施形態では、Li電池パック100としてLi電池セル110と直流−直流変換モジュール120〜125等とを一体化した場合について説明したが、一部の構成を一体化の対象から除くようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、図4に示すように、直流−直流変換モジュール120、122、124については、それぞれに対応する電力供給経路に常時接続されるようにしたが、図7に示す接続切替部130Aを用いることにより、各電力供給経路について直流−直流変換モジュール120〜125の組合せを接続可能にしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the DC-
また、上述した実施形態では、一部の直流−直流変換モジュールに故障が生じたときに、この故障した直流−直流変換モジュールの代わりに他の直流−直流変換モジュールを接続する場合について説明したが、各電力供給経路を介して電気負荷に実際に供給される電力量に対して、この電気負荷に接続される2つ(あるいは3つ以上であってもよい)の直流−直流変換モジュールによって供給可能な電力量に余裕がある場合に、直流−直流変換モジュールの数を減らして、接続を維持している直流−直流変換モジュールの変換効率を増加させるようにしてもよい。例えば、図8に示す変換効率を有する場合に、2つの直流−直流変換モジュールのそれぞれの出力電流がIa以下の場合には、いずれかの一方の直流−直流変換モジュールの動作を停止させ、他方の直流−直流変換モジュールのみの動作を有効にしてもよい。 In the above-described embodiment, when a failure has occurred in some DC-DC conversion modules, a case has been described in which another DC-DC conversion module is connected instead of the failed DC-DC conversion module. Suppose that the amount of power actually supplied to the electric load via each power supply path is supplied by two (or three or more) DC-DC conversion modules connected to the electric load. When there is a surplus in the amount of possible power, the number of DC-DC conversion modules may be reduced to increase the conversion efficiency of the DC-DC conversion modules that maintain the connection. For example, in the case of the conversion efficiency shown in FIG. 8, if the output currents of the two DC-DC conversion modules are Ia or less, the operation of one of the DC-DC conversion modules is stopped, and the other The operation of only the DC-DC conversion module may be validated.
この場合に、1つの電力供給経路に接続されている2つの直流−直流変換モジュールの中のどちらの動作を停止させ、どちらの動作を継続させるかを決定する方法は、2つの直流−直流変換モジュール同士で調停する場合と、切替制御部144が判定する場合のいずれであってもよい。2つの直流−直流変換モジュール同士で調停する場合は、例えば、先に動作停止を決定した直流−直流変換モジュールから他の直流−直流変換モジュールにその旨を通知し、この通知を受け取った直流−直流変換モジュールが動作を継続する場合が考えられる。あるいは、反対に、先に動作継続を決定した直流−直流変換モジュールから他の直流−直流変換モジュールにその旨を通知し、この通知を受け取った直流−直流変換モジュールが動作を停止させればよい。
In this case, a method of determining which operation in the two DC-DC conversion modules connected to one power supply path is to be stopped and which operation is to be continued is two DC-DC conversions. Either arbitration between modules or a case where the switching
また、切替制御部144が判定する場合は、動作を停止させる予定の直流−直流変換モジュールに対して切替制御部144から動作停止の指示を送るようにすればよい。また、動作を停止させた直流−直流変換モジュールに対応するスイッチ131等はオフすることが望ましい。このように、直流−直流変換モジュールのそれぞれの出力電力が少ない場合に一部の動作を停止し、残りの出力電力を増加させて動作効率(変換効率)を向上させることが可能となる。
Further, when the switching
上述したように、本発明によれば、接続切替手段を用いて電気負荷に接続される一あるいは複数の直流−直流変換モジュールを切り替えることができるため、いずれかの直流−直流変換モジュールに故障等の異常が生じたときに、電気負荷に接続される直流−直流変換モジュールを切り替えることが可能となる。これにより、直流−直流変換モジュールを備える電力供給装置の構成に冗長性を持たせることができ、異常発生時に電力供給を継続することが可能となる。 As described above, according to the present invention, since one or a plurality of DC-DC conversion modules connected to the electric load can be switched using the connection switching means, one of the DC-DC conversion modules has a failure or the like. When this abnormality occurs, the DC-DC conversion module connected to the electric load can be switched. Thereby, redundancy can be given to the configuration of the power supply device including the DC-DC conversion module, and power supply can be continued when an abnormality occurs.
110 Li電池セル
120〜125 直流−直流変換モジュール
130 接続切替部
143 負荷電力検出部
144 切替制御部
226 制御部
300 低電圧バッテリ
310 スタータ(ST)
320、322、324 低電圧負荷
110
320, 322, 324 Low voltage load
Claims (14)
一あるいは複数の前記直流−直流変換モジュールを選択的に電気負荷(300、310、320、322、324)に接続する接続切替手段(130)と、
を備えることを特徴とする電力供給装置。 A plurality of DC-DC conversion modules (120, 121, 122, 123, 124, 125) each for converting an input DC voltage to an output DC voltage;
Connection switching means (130) for selectively connecting one or a plurality of the DC-DC conversion modules to an electrical load (300, 310, 320, 322, 324);
A power supply device comprising:
前記電気負荷および前記直流−直流変換モジュールの少なくとも一方の状態に基づいて前記接続切替手段を介した前記直流−直流変換モジュールの接続状態を切り替える切替制御手段(144)をさらに備えることを特徴とする電力供給装置。 In claim 1,
The apparatus further comprises switching control means (144) for switching the connection state of the DC-DC conversion module via the connection switching means based on the state of at least one of the electrical load and the DC-DC conversion module. Power supply device.
前記電気負荷に接続されている前記直流−直流変換モジュールの故障を検出する故障検出手段(226)をさらに備え、
前記切替制御手段は、前記故障検出手段によって前記直流−直流変換モジュールの故障が検出されたときに、この故障が検出された前記直流−直流変換モジュールに代えて他の前記直流−直流変換モジュールに接続するように前記接続切替手段の接続状態を切り替えることを特徴とする電力供給装置。 In claim 2,
A failure detecting means (226) for detecting a failure of the DC-DC conversion module connected to the electrical load;
When the failure detection unit detects a failure of the DC-DC conversion module, the switching control unit replaces the DC-DC conversion module in which the failure is detected with another DC-DC conversion module. A power supply device that switches a connection state of the connection switching means to connect.
複数の前記電気負荷のそれぞれには優先度が設定されており、
前記切替制御手段は、故障した前記直流−直流変換モジュールに代えて、前記接続切替手段に接続された前記電気負荷よりも優先度が低い他の前記電気負荷に対応する他の前記直流−直流変換モジュールを接続するように前記接続切替手段の接続状態を切り替えることを特徴とする電力供給装置。 In claim 3,
A priority is set for each of the plurality of electric loads,
The switching control means replaces the failed DC-DC conversion module with another DC-DC conversion corresponding to another electrical load having a lower priority than the electrical load connected to the connection switching means. A power supply device that switches a connection state of the connection switching means so as to connect modules.
優先度が低い他の前記電気負荷には、前記接続切替手段によって接続状態が切り替えられた後に、少なくとも一つの前記直流−直流変換モジュールが接続されており、
これら少なくとも一つの前記直流−直流変換モジュールの出力電圧が、動作可能な範囲で低い値に変更されることを特徴とする電力供給装置。 In claim 4,
The other electrical load having a low priority is connected to at least one of the DC-DC conversion modules after the connection state is switched by the connection switching unit,
The power supply apparatus, wherein an output voltage of the at least one DC-DC conversion module is changed to a low value within an operable range.
複数の前記電気負荷のそれぞれに対して設定された優先度は、個々の前記電気負荷を接続した際に設定されていることを特徴とする電力供給装置。 In claim 4 or 5,
The priority set for each of the plurality of electric loads is set when each of the electric loads is connected.
複数の前記電気負荷のそれぞれに対して設定された優先度は、前記電気負荷との間の通信によって取得されることを特徴とする電力供給装置。 In claim 4 or 5,
The priority set for each of the plurality of electric loads is acquired by communication with the electric loads.
前記電気負荷に実際に供給される電力量に対して、前記電気負荷に接続される複数の前記直流−直流変換モジュールの供給可能な電力量に余裕がある場合に、前記電気負荷に電力を供給する複数の前記直流−直流変換モジュールの数を減らして前記直流−直流変換モジュールの変換効率を増加させることを特徴とする電力供給装置。 In claim 2,
Supply electric power to the electric load when there is a margin in the electric power that can be supplied to the plurality of DC-DC conversion modules connected to the electric load with respect to the electric power actually supplied to the electric load. A power supply device characterized by reducing the number of the plurality of DC-DC conversion modules to increase the conversion efficiency of the DC-DC conversion modules.
複数の前記直流−直流変換モジュール同士で調停することにより、前記電気負荷に電力を供給する複数の前記直流−直流変換モジュールの数を減らすことを特徴とする電力供給装置。 In claim 8,
A power supply apparatus characterized in that the number of the plurality of DC-DC conversion modules that supply power to the electric load is reduced by arbitrating between the plurality of DC-DC conversion modules.
前記切替制御手段は、一部の前記直流−直流変換モジュールを接続対象から除外することにより、前記電気負荷に接続される前記直流−直流変換モジュールの数を減らすことを特徴とする電力供給装置。 In claim 8,
The switching control means reduces the number of the DC-DC conversion modules connected to the electric load by excluding some of the DC-DC conversion modules from the connection target.
前記故障検出手段は、個々の前記直流−直流変換モジュールに内蔵されていることを特徴とする電力供給装置。 In claim 3,
The power supply apparatus, wherein the failure detection means is built in each of the DC-DC conversion modules.
前記電気負荷に供給されている電力量を検出する負荷電力検出手段(143)をさらに備え、
前記切替制御手段は、前記故障検出手段によって故障が検出された時点で前記電気負荷に接続されている正常動作可能な残りの前記直流−直流変換モジュールによって前記電気負荷に対する電力供給の継続が困難な場合に、接続状態の切り替えを行うことを特徴とする電力供給装置。 In claim 3,
Load power detection means (143) for detecting the amount of power supplied to the electrical load;
In the switching control means, it is difficult to continue the power supply to the electric load by the remaining DC-DC conversion module that is connected to the electric load and is normally operable when a failure is detected by the failure detecting means. In some cases, the power supply apparatus switches the connection state.
前記負荷電力検出手段は、前記電気負荷に接続された複数の前記直流−直流変換モジュールのそれぞれの出力電流に基づいて、前記電気負荷に供給されている電力量を検出することを特徴とする電力供給装置。 In claim 12,
The load power detection means detects the amount of power supplied to the electric load based on the output current of each of the plurality of DC-DC conversion modules connected to the electric load. Feeding device.
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