JP2018182888A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system.
従来、上述した電源システムとして、車両にメインバッテリ及びサブバッテリを搭載し、メイン側負荷及びサブ側負荷それぞれに電源を供給するものが提案されている(特許文献1)。特許文献1の電源システムは、メインバッテリ及びサブバッテリ間にスイッチを設け、通常はスイッチをオフして、メインバッテリのみにオルタネータからの充電が行われる。これに対して、回生時にはスイッチをオンして、メインバッテリ及びサブバッテリの双方にオルタネータからの充電が行われる。 Conventionally, as a power supply system mentioned above, what mounts a main battery and a sub battery in vehicles, and supplies power to each of a main side load and a sub side load is proposed (patent documents 1). In the power supply system of Patent Document 1, a switch is provided between the main battery and the sub-battery, and the switch is normally turned off so that only the main battery is charged from the alternator. On the other hand, during regeneration, the switch is turned on to charge both the main battery and the sub-battery from the alternator.
しかしながら、上述した電源システムにおいては、メインバッテリの配線付近でグランドへのショートが発生すると、ヒューズが切れるまでの数百ms程度の時間、メインバッテリの電圧低下が起こる。このときスイッチがオンされていると、メインバッテリの電圧低下につられてサブバッテリも電圧低下が起こるため、サブ側負荷への供給電圧も低下する、という問題があった。 However, in the power supply system described above, when a short circuit to ground occurs near the main battery wiring, a voltage drop of the main battery occurs for about several hundred ms until the fuse is blown. At this time, when the switch is turned on, the voltage drop of the main battery is accompanied by the voltage drop of the sub-battery, and the voltage supplied to the sub-side load is also lowered.
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、ショートが生じても負荷への供給電圧の低下を抑制できる電源システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a power supply system capable of suppressing a drop in a supply voltage to a load even if a short circuit occurs.
本発明の第1の態様である電源システムは、負荷に電源を供給する並列接続された第1バッテリ及び第2バッテリ間を切断して、前記第2バッテリのみから前記負荷に電源供給を行わせるスイッチと、前記第1バッテリの電圧と基準電圧とを比較して、前記第1バッテリの電圧低下を検出したときに前記スイッチをオフして、前記第1バッテリ及び前記第2バッテリ間を切断する第1コンパレータと、を備えたことを特徴とする。 A power supply system according to a first aspect of the present invention disconnects between a first battery and a second battery connected in parallel for supplying power to a load, and allows the load to be supplied with power from only the second battery. A switch is compared with a voltage of the first battery and a reference voltage, and when a voltage drop of the first battery is detected, the switch is turned off to disconnect between the first battery and the second battery. And a first comparator.
第2の態様である電源システムは、前記第1バッテリ及び前記第2バッテリ間に、寄生ダイオードの順方向が逆向きになるように直列接続された一対の半導体スイッチを備え、
前記第1コンパレータによりオフされるスイッチは、前記一対の半導体スイッチのうち前記寄生ダイオードの順方向が前記第2バッテリから前記第1バッテリに向かう半導体スイッチのみから構成されていることを特徴とする。
A power supply system according to a second aspect includes a pair of semiconductor switches connected in series between the first battery and the second battery such that a forward direction of a parasitic diode is reverse.
The switch turned off by the first comparator is characterized in that only the semiconductor switch in which the forward direction of the parasitic diode in the pair of semiconductor switches is directed from the second battery to the first battery.
第3の態様である電源システムは、前記スイッチは、前記第1コンパレータがオフ制御してからオフされるまでの時間が、前記第1コンパレータが電圧低下を検出してから前記第2バッテリの電圧が前記負荷の動作下限電圧に低下するまでの時間よりも短いものが用いられていることを特徴とする。 In the power supply system according to the third aspect, in the time period from when the first comparator is turned off to when the switch is turned off, the voltage of the second battery is detected after the first comparator detects a voltage drop. Is shorter than the time it takes to drop to the lower limit voltage of the load.
第4の態様である電源システムは、前記第1バッテリの電圧と前記第2バッテリの電圧とを比較して、前記第1バッテリの電圧から前記第2バッテリの電圧を減じた値が所定値以下になったときに前記スイッチをオフする第2コンパレータを備えたことを特徴とする。 A power supply system according to a fourth aspect of the present invention compares a voltage of the first battery with a voltage of the second battery, and a value obtained by subtracting the voltage of the second battery from the voltage of the first battery is a predetermined value or less And a second comparator for turning off the switch when it becomes.
以上説明したように第1の態様によれば、第1コンパレータが、第1バッテリの電圧と基準電圧とを比較して、第1バッテリの電圧低下を検出したときにスイッチをオフする。これにより、第1バッテリがショートして電圧低下が生じたとしても、迅速にそれを検出して、スイッチをオフでき、ショートが生じても負荷への供給電圧の低下を抑制できる。 As described above, according to the first aspect, the first comparator compares the voltage of the first battery with the reference voltage, and turns off the switch when the voltage drop of the first battery is detected. As a result, even if the first battery shorts and a voltage drop occurs, it can be detected quickly and the switch can be turned off, and even if a short occurs, a drop in the supply voltage to the load can be suppressed.
第2の態様によれば、第1コンパレータによりオフされるスイッチは、一対の半導体スイッチのうち寄生ダイオードの順方向が第2バッテリから第1バッテリに向かう半導体スイッチのみから構成されている。これにより、一対の半導体スイッチのうち一方のみ第1コンパレータによりオフし、他方は第1コンパレータによりオフしなくてもよい。 According to the second aspect, the switch turned off by the first comparator is constituted only by the semiconductor switch in which the forward direction of the parasitic diode in the pair of semiconductor switches is directed from the second battery to the first battery. Accordingly, only one of the pair of semiconductor switches may be turned off by the first comparator, and the other may not be turned off by the first comparator.
第3の態様によれば、第1コンパレータがオフ制御した後、第2バッテリが負荷の動作下限電圧以下に低下するよりも先にスイッチがオフされるため、より一層、ショートが生じても負荷への供給電圧の低下を抑制できる。 According to the third aspect, the switch is turned off before the second battery drops below the operation lower limit voltage of the load after the first comparator is turned off. It is possible to suppress a drop in the supply voltage to the motor.
第4の態様によれば、負荷への供給電圧の低下を抑制できる。 According to the fourth aspect, a drop in the supply voltage to the load can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図1に基づいて説明する。本実施形態の電源システム1は、互いに並列接続された第1バッテリとしてのメインバッテリBmと第2バッテリとしてのサブバッテリBsとの2個のバッテリが搭載された車両に設けられている。車両は、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行する。車両は、エンジンの始動時にはスタータモータSTの駆動によりエンジンに初期回転が付与される。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on FIG. The power supply system 1 of the present embodiment is provided in a vehicle equipped with two batteries of a main battery Bm as a first battery and a sub-battery Bs as a second battery connected in parallel to each other. A vehicle travels with an engine (internal combustion engine) as a drive source. At the time of start of the engine, the vehicle is given initial rotation to the engine by driving of the starter motor ST.
メインバッテリBmは、例えば、鉛バッテリなどから構成されている。メインバッテリBmは、上記スタータモータSTや一般負荷Lmに接続され、スタータモータSTや一般負荷Lmに電源を供給する。一般負荷Lmとしては、例えば、ヘッドライト、や空調機など自動運転時に制御されることがない負荷である。また、メインバッテリBmは、オルタネータALTに接続され、オルタネータALTにより充電される。 The main battery Bm is configured of, for example, a lead battery. The main battery Bm is connected to the starter motor ST and the general load Lm, and supplies power to the starter motor ST and the general load Lm. The general load Lm is, for example, a load that is not controlled during automatic operation, such as a headlight or an air conditioner. Further, the main battery Bm is connected to the alternator ALT and charged by the alternator ALT.
また、メインバッテリBmのプラス端子には、ヒュージブルリンクなどの保護器FLが設けられ、メインバッテリBmに過電流が流れ続けると保護器FLが切れて、過電流を遮断できる。サブバッテリBsは、鉛バッテリやリチウムイオンバッテリなどから構成されている。サブバッテリBsは、負荷としての安定化負荷Lsに接続され、安定化負荷Lsに電源が供給されている。安定化負荷Lsは、例えば、パワーステアリングや電動ブレーキといった自動運転時に制御される負荷である。安定化負荷Lsは、安定的な電源供給が要求される負荷であり、安定化動作下限電圧が定められている。 In addition, a protector FL such as a fusible link is provided at the plus terminal of the main battery Bm, and when the overcurrent continues to flow through the main battery Bm, the protector FL is cut off and the overcurrent can be shut off. The sub-battery Bs is configured of a lead battery or a lithium ion battery. The sub-battery Bs is connected to a regulated load Ls as a load, and the regulated load Ls is supplied with power. The stabilization load Ls is, for example, a load controlled at the time of automatic operation such as a power steering or an electric brake. The stabilized load Ls is a load for which stable power supply is required, and a stabilized operation lower limit voltage is defined.
電源システム1は、一対の半導体スイッチとしてのメインFETQm及びサブFETQsと、ゲート駆動回路11と、第1コンパレータCP1と、NPNトランジスタTrと、を備えている。
The power supply system 1 includes a main FET Qm and a sub FET Qs as a pair of semiconductor switches, a
メインFETQm及びサブFETQsは、メインバッテリBm及びサブバッテリBs間に設けられ、メインバッテリBm及びサブバッテリBs間の接続をオンオフする。上述したスタータモータST、オルタネータALT及び一般負荷Lmは、これらメインFETQm及びサブFETQsよりもメインバッテリBm側に接続されている。また、安定化負荷Lsは、メインFETQm及びサブFETQsのサブバッテリBs側に接続されている。 The main FET Qm and the sub FET Qs are provided between the main battery Bm and the sub battery Bs, and turn on and off the connection between the main battery Bm and the sub battery Bs. The starter motor ST, the alternator ALT and the general load Lm described above are connected to the main battery Bm side further than the main FET Qm and the sub FET Qs. Further, the stabilized load Ls is connected to the sub-battery Bs side of the main FET Qm and the sub FET Qs.
これにより、メインFETQm及びサブFETQsがオフされると、スタータモータST、オルタネータALT及び一般負荷LmとサブバッテリBsとの接続がオフされると共に、安定化負荷LsとメインバッテリBmとの接続がオフされる。 Thereby, when the main FET Qm and the sub FET Qs are turned off, the connection between the starter motor ST, the alternator ALT and the general load Lm and the sub battery Bs is turned off, and the connection between the stabilized load Ls and the main battery Bm is turned off. Be done.
メインFETQm及びサブFETQsは、Nチャンネル型である。メインFETQmは、ドレインがメインバッテリBm側、ソースがサブバッテリBs側に接続され、その寄生ダイオードDmの順方向がサブバッテリBsからメインバッテリBmに向かう方向となっている。メインFETQmは、メインバッテリBmからサブバッテリBsに流れる電流を遮断する。 The main FET Qm and the sub FET Qs are N-channel type. The drain of the main FET Qm is connected to the main battery Bm side, the source is connected to the sub battery Bs side, and the forward direction of the parasitic diode Dm is directed from the sub battery Bs to the main battery Bm. The main FET Qm cuts off the current flowing from the main battery Bm to the sub battery Bs.
サブFETQsは、ドレインがサブバッテリBs側、ソースがメインバッテリBm側に接続され、その寄生ダイオードDsの順方向がメインバッテリBmからサブバッテリBsに向かう方向となっている。サブFETQsは、サブバッテリBsからメインバッテリBmに流れる電流を遮断する。 The sub FET Qs has a drain connected to the sub battery Bs side and a source connected to the main battery Bm side, and a forward direction of the parasitic diode Ds is a direction from the main battery Bm to the sub battery Bs. The sub FET Qs cuts off the current flowing from the sub battery Bs to the main battery Bm.
ゲート駆動回路11は、外部の例えば制御部(図示せず)からの指令により、抵抗Rm、Rsを介してメインFETQm及びサブFETQsの各々にゲート電圧を供給して、メインFETQm及びサブFETQsのオンオフを制御する回路である。具体的には、上記制御部は、例えば、通常はメインFETQm及びサブFETQsをオフにして、回生運転時にメインFETQm及びサブFETQsをオンにしてオルタネータALTからサブバッテリBsに充電できるように指令する。
The
ゲート駆動回路11は、メインFETQm及びサブFETQsをオンするときには、ソース電圧(メインバッテリBmの電圧)+10V程度のゲート電圧をメインFETQm及びサブFETQsのゲートに加える。また、ゲート駆動回路11は、メインFETQm及びサブFETQsをオフするときには、ソース電圧(メインバッテリBmの電圧)+しきい値電圧以下の電圧に下げる。
When turning on the main FET Qm and the sub FET Qs, the
第1コンパレータCP1は、反転入力がメインバッテリBmのプラス側(メインバッテリBmとメインFETQmとの間)に接続され、非反転入力が基準電圧源12に接続されている。これにより、第1コンパレータCP1の反転入力にメインバッテリBmの電圧V1が入力され、非反転入力に基準電圧源12からの基準電圧Vrefが入力される。基準電圧Vrefは、安定化負荷Lsの安定化動作下限電圧以上に設定されている。第1コンパレータCP1は、メインバッテリBmの電圧V1が基準電圧Vrefより高い間は出力がLレベルとなり、メインバッテリBmの電圧V1が基準電圧Vrefより低くなると出力がHレベルとなる。
The first comparator CP1 has an inverting input connected to the positive side of the main battery Bm (between the main battery Bm and the main FET Qm), and a non-inverting input connected to the
この第1コンパレータCP1の出力は、NPNトランジスタTrのベースに接続されている。NPNトランジスタTrは、エミッタが接地され、コレクタがサブFETQsのゲートと抵抗Rsとの間に接続されている。これにより、第1コンパレータCP1の出力がLレベルの間は、NPNトランジスタTrはオフとなり、サブFETQsはゲート駆動回路11によりオンオフされる。一方、第1コンパレータCP1の出力がHレベルになると、NPNトランジスタTrはオンとなり、サブFETQsのゲートを接地するため、サブFETQsは、ゲート駆動回路11の出力に関係なく、強制的にオフされる。
The output of the first comparator CP1 is connected to the base of the NPN transistor Tr. The emitter of the NPN transistor Tr is grounded, and the collector is connected between the gate of the sub FET Qs and the resistor Rs. Thus, while the output of the first comparator CP1 is at L level, the NPN transistor Tr is turned off, and the sub FET Qs is turned on / off by the
次に、上述した構成の電源システム1の動作について、図2のタイムチャートを参照して説明する。ゲート駆動回路11は、外部の制御部からの指令により、メインFETQm及びサブFETQsをオンまたはオフする。
Next, the operation of the power supply system 1 configured as described above will be described with reference to the time chart of FIG. The
正常時には、メインバッテリBmの電圧V1は基準電圧Vref以下になることはほぼなく、図2に示すように、第1コンパレータCP1の出力はLレベルとなる。これにより、NPNトランジスタTrがオフとなるため、メインFETQm及びサブFETQsはゲート駆動回路11の制御に従ってオンオフされる。
At normal times, the voltage V1 of the main battery Bm is almost never lower than the reference voltage Vref, and as shown in FIG. 2, the output of the first comparator CP1 becomes L level. As a result, the NPN transistor Tr is turned off, and the main FET Qm and the sub FET Qs are turned on and off according to the control of the
今、図1に示すように、メインバッテリBmの配線でショートが発生したとする。このとき、図2に示すように、ショートが発生したタイミングで、メインバッテリBmの電圧V1が急激に下がり、基準電圧Vref以下となる。メインバッテリBmの電圧V1が基準電圧Vref以下になるタイミングで、第1コンパレータCP1の出力がLからHに切り替わる。これにより、NPNトランジスタTrがオンされるため、サブFETQsのゲートが接地され、サブFETQsが強制的にオフされる。 Now, as shown in FIG. 1, it is assumed that a short circuit occurs in the wiring of the main battery Bm. At this time, as shown in FIG. 2, the voltage V1 of the main battery Bm drops sharply at the timing when the short circuit occurs, and becomes lower than the reference voltage Vref. The output of the first comparator CP1 switches from L to H at the timing when the voltage V1 of the main battery Bm becomes lower than or equal to the reference voltage Vref. As a result, the NPN transistor Tr is turned on, the gate of the sub FET Qs is grounded, and the sub FET Qs is forcibly turned off.
即ち、サブFETQsは、ゲート駆動回路11によりオン制御されていても、強制的にオフされる。なお、このとき、メインFETQmは、ゲート駆動回路11の制御に従ってオンオフされる。配線ショートが発生している間は、サブバッテリBsの電圧がメインバッテリBmの電圧V1よりも高いため、サブFETQsの寄生ダイオードDsを通ってサブバッテリBsからメインバッテリBmに電流が流れることがない。このため、メインFETQmがオンであっても、サブFETQsがオフであれば、メインバッテリBm及びサブバッテリBs間の切断できる。そして、安定化負荷Lsに供給される電圧はサブバッテリBsの電圧に切り替えられるため、安定化負荷Lsの動作が停止される恐れがない。
That is, even if the sub FET Qs is on-controlled by the
なお、図2に示すように、サブFETQsは、第1コンパレータCP1がLからHに切り替わってもすぐにはオフとならずに、遮断時間Tの経過後にオフする。これはゲート容量にたまった電荷を引き抜くのに時間がかかるからである。この遮断時間Tが経過してサブFETQsがオフした後に、安定化負荷Lsに供給される電圧が安定化する。 Note that, as shown in FIG. 2, the sub FET Qs does not turn off immediately after the first comparator CP1 switches from L to H, and turns off after the cutoff time T has elapsed. This is because it takes time to pull out the charge accumulated in the gate capacitance. After the cutoff time T has elapsed and the sub FET Qs is turned off, the voltage supplied to the stabilized load Ls is stabilized.
瞬時にサブFETQsをオフさせるためには、電荷を引き抜く速度を速めればよいが、そのためには回路が大型化、高コスト化してしまうので、必要最低限の遮断時間Tとすることが望ましい。ここで、安定化負荷Lsの配線にはインダクタンス成分Lがあり、このインダクタンス成分Lにより安定化負荷Lsに供給される電圧V2はメインバッテリBmの電圧V1よりも遅れて低下する。安定化負荷Lsに供給される電圧V2は、下記の式(1)で表される。
V2=V1−i×R+L×(di/dt) …(1)
In order to turn off the sub FET Qs instantaneously, the charge extraction speed may be increased, but for this purpose, the circuit becomes larger and the cost is increased, so it is desirable to set the minimum necessary cutoff time T. Here, there is an inductance component L in the wiring of the stabilized load Ls, and the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls falls due to the inductance component L later than the voltage V1 of the main battery Bm. The voltage V2 supplied to the stabilized load Ls is expressed by the following equation (1).
V2 = V1-i x R + L x (di / dt) (1)
ここで、iは安定化負荷Lsに流れる電流、Rは負荷配線の抵抗である。インダクタンス成分Lを考慮することにより、遮断時間Tの猶予が生み出される。L×(di/dt)は、時間tの経過に応じて過渡的に小さくなる。即ち、図2に示すように、メインバッテリBmの電圧V1が低下したとき、安定化負荷Lsに供給される電圧V2は、直ぐに(V1−i×R)まで低下せず、ゆっくり低下して(V1−i×R)に近づく。このため、メインバッテリBmの電圧V1が基準電圧Vref(=安定化動作下限電圧)以下に落ちるまでの間に、サブFETQsをオフできればよい。 Here, i is the current flowing to the stabilized load Ls, and R is the resistance of the load wiring. By considering the inductance component L, a delay of the cutoff time T is created. L × (di / dt) decreases transiently as time t elapses. That is, as shown in FIG. 2, when the voltage V1 of the main battery Bm drops, the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls does not immediately drop to (V1-i × R) but falls slowly ( Approaches V1-i × R). Therefore, it is only necessary to turn off the sub FET Qs until the voltage V1 of the main battery Bm falls below the reference voltage Vref (= the stabilization operation lower limit voltage).
次に、ある車の安定化負荷Lsに供給される電圧V2を基準電圧Vref(=安定化動作下限電圧)以上に保つために必要な遮断時間Tを検討した結果を図3で示す。同図に示すように、安定化動作下限電圧としては10V以上の電圧を保てばよいが、そのためには、遮断時間Tが10μsでよいことが分かる。 Next, FIG. 3 shows the result of examining the cutoff time T required to keep the voltage V2 supplied to the stabilization load Ls of a certain vehicle at or above the reference voltage Vref (= the stabilization operation lower limit voltage). As shown in the figure, it is sufficient to keep a voltage of 10 V or more as the stabilization operation lower limit voltage, but it can be understood that the cutoff time T may be 10 μs.
次に、遮断時間Tを6μsとしたときのメインバッテリBmの電圧V1、安定化負荷Lsに供給される電圧V2及びサブFETQsのゲート電圧のタイムチャートを図4に示す。同図に示すように、安定化負荷Lsに供給される電圧V2の最小値を11Vに抑えることができた。なお、サブFETQsをオフした後、ショートが継続すると、保護器FLが切れて、過電流が遮断される。 Next, FIG. 4 shows a time chart of the voltage V1 of the main battery Bm, the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls, and the gate voltage of the sub FET Qs when the cutoff time T is 6 μs. As shown in the figure, the minimum value of the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls could be suppressed to 11V. If the short circuit continues after the sub FET Qs is turned off, the protector FL is cut off and the overcurrent is cut off.
上述した第1実施形態によれば、第1コンパレータCP1が、メインバッテリBmの電圧V1と基準電圧Vrefとを比較して、メインバッテリBmの電圧低下を検出したときにサブFETQsをオフする。これにより、メインバッテリBmがショートして電圧低下が生じたとしても、迅速にそれを検出して、サブFETQsをオフでき、ショートが生じても安定化負荷Lsに供給される電圧V2の低下を抑制できる。 According to the first embodiment described above, the first comparator CP1 compares the voltage V1 of the main battery Bm with the reference voltage Vref, and turns off the sub FET Qs when a voltage drop of the main battery Bm is detected. As a result, even if the main battery Bm shorts and a voltage drop occurs, it can be detected quickly to turn off the sub FET Qs, and even if a short occurs, the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls decreases. It can be suppressed.
また、上述した第1実施形態によれば、第1コンパレータCP1によりオフされるスイッチは、一対のメインFETQm及びサブFETQsのうち寄生ダイオードDsの順方向がメインバッテリBmからサブバッテリBsに向かうサブFETQsのみから構成されている。これにより、第1コンパレータCP1で、サブFETQsのみオフすればよい。 Further, according to the first embodiment described above, the switch turned off by the first comparator CP1 is the sub FET Qs in which the forward direction of the parasitic diode Ds of the pair of main FET Qm and sub FET Qs is directed from the main battery Bm to the sub battery Bs. It consists only of Thus, only the sub FET Qs may be turned off by the first comparator CP1.
また、上述した第1実施形態によれば、サブFETQsは、第1コンパレータCP1がオフ制御してからオフされるまでの遮断時間Tが、第1コンパレータCP1が電圧低下を検出してからメインバッテリBmの電圧V1が安定化動作下限電圧に低下するまでの時間よりも短いものが用いられている。これにより、第1コンパレータCP1がオフ制御した後、サブバッテリBsが安定化動作下限電圧以下に低下するよりも先に、サブFETQsをオフできるため、より一層、ショートが生じても安定化負荷Lsに供給される電圧V2が安定化動作下限電圧以下になることを抑制でき、安定化負荷Lsが瞬断しにくくなる。 Further, according to the first embodiment described above, the sub FET Qs detects the voltage drop of the first comparator CP1 after the first comparator CP1 detects a voltage drop during the cutoff time T from when the first comparator CP1 is turned off to when the main battery is turned off. What is shorter than the time until the voltage V1 of Bm falls to the stabilization operation lower limit voltage is used. As a result, after the first comparator CP1 is turned off, the sub FET Qs can be turned off before the sub battery Bs falls below the stabilization operation lower limit voltage, so that the stabilized load Ls can be further shortened even if a short circuit occurs. Can be suppressed from becoming lower than or equal to the stabilization operation lower limit voltage, and the stabilization load Ls is unlikely to be momentarily disconnected.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を図5に基づいて説明する。上述した図1に示す第1実施形態の電源システム1では、メインバッテリBmとサブバッテリBsとの間に一対のメインFETQm及びサブFETQsを設けていた。これにより、オルタネータALTが発電状態のとき(電圧V1がサブバッテリBsの起電力よりも高いとき)にメインFETQmをオフにして安定化負荷Lsに供給される電圧V1をサブバッテリBsに切り替えることができる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. In the power supply system 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 described above, the pair of the main FET Qm and the sub FET Qs is provided between the main battery Bm and the sub battery Bs. Thereby, when the alternator ALT is in the power generation state (when the voltage V1 is higher than the electromotive force of the sub battery Bs), the main FET Qm is turned off to switch the voltage V1 supplied to the stabilized load Ls to the sub battery Bs. it can.
しかしながら、例えば、オルタネータALTからの電流のみを安定化負荷Lsに供給するような用途では、図5に示すように、メインFETQmを省略し、サブFETQsのみを設けてもよい。図5の例では、サブFETQsは常時オンし、メインバッテリBmの電圧V1がサブバッテリBsの電圧V3よりも低下したときのみサブFETQsをオフする。 However, for example, in an application where only the current from the alternator ALT is supplied to the stabilized load Ls, as shown in FIG. 5, the main FET Qm may be omitted and only the sub FET Qs may be provided. In the example of FIG. 5, the sub FET Qs is always on, and the sub FET Qs is turned off only when the voltage V1 of the main battery Bm is lower than the voltage V3 of the sub battery Bs.
電圧V1が電圧V3よりも下がってしまうのは、例えば一般負荷Lmの消費が一時的に増加してオルタネータALTの発電許容量を上回ったようなときである。この場合、サブFETQsをオフして安定化負荷Lsへの電源供給をサブバッテリBsに切り替える。これにより、安定化負荷Lsに供給される電圧V2の低下を抑制することができる。 The voltage V1 drops below the voltage V3 when, for example, the consumption of the general load Lm temporarily increases and exceeds the power generation capacity of the alternator ALT. In this case, the sub FET Qs is turned off to switch the power supply to the stabilized load Ls to the sub battery Bs. As a result, it is possible to suppress a decrease in the voltage V2 supplied to the stabilized load Ls.
図5に示す例では、上述したサブFETQsの制御を第2コンパレータCP2で行っている。第2コンパレータCP2は、反転入力がサブバッテリBsのプラス側(サブバッテリBsと安定化負荷Lsとの間)に接続され、非反転入力がメインバッテリBmのプラス側(メインバッテリBmとサブFETQsとの間)に接続されている。これにより、第2コンパレータCP2の反転入力にサブバッテリBsの電圧V3が入力され、非反転入力にメインバッテリBmの電圧V1が供給される。第2コンパレータCP2は、メインバッテリBmの電圧V1がサブバッテリBsの電圧V3より高い間は出力がHレベルとなり、メインバッテリBmの電圧V1がサブバッテリBsの電圧V2より低くなると出力がLレベルとなる。 In the example shown in FIG. 5, the control of the sub FET Qs described above is performed by the second comparator CP2. The second comparator CP2 has an inverting input connected to the positive side of the sub battery Bs (between the sub battery Bs and the stabilized load Ls), and a non-inverting input is the positive side of the main battery Bm (the main battery Bm and the sub FET Qs Connected). As a result, the voltage V3 of the sub battery Bs is input to the inverting input of the second comparator CP2, and the voltage V1 of the main battery Bm is supplied to the noninverting input. The output of the second comparator CP2 is H level while the voltage V1 of the main battery Bm is higher than the voltage V3 of the sub battery Bs, and the output is L level when the voltage V1 of the main battery Bm is lower than the voltage V2 of the sub battery Bs. Become.
第2コンパレータCP2の出力がHレベルの間(V1>V3)は、サブFETQsがオンする。これに対して、第2コンパレータCP2の出力がLレベルの間(V1<V3)は、サブFETQsをオフする。即ち、第2コンパレータCP2は、電圧V1から電圧V3を減じた値が0(=所定値)以下になったときにサブFETQsをオフする。 While the output of the second comparator CP2 is at the H level (V1> V3), the sub FET Qs is turned on. On the other hand, the sub FET Qs is turned off while the output of the second comparator CP2 is at L level (V1 <V3). That is, the second comparator CP2 turns off the sub FET Qs when the value obtained by subtracting the voltage V3 from the voltage V1 becomes 0 (= predetermined value) or less.
なお、メインバッテリBmの電圧V1及びサブバッテリBsの電圧V3と第2コンパレータCP2の入力との間には遅延回路13を設けてもよい。この遅延回路13により入力を遅延させることにより、入力にフィルタがかかるため、配線にのったノイズなどにより頻繁にサブFETQsがオンオフ制御されることを抑制することができる。
A
また、上述した第2実施形態では、V1<V3のときにサブFETQsをオフしていたが、これに限ったものではない。例えば、第2コンパレータCP2の非反転入力にマイナスオフセットした電圧V1を入力する。これにより、V1−オフセット電圧<V3のときにサブFETQsがオフされる。即ち、第2コンパレータCP2は、電圧V1から電圧V3を減じた値がオフセット電圧(正の所定値)以下のときにサブFETQsをオフできる。これにより、電圧V1の方が電圧V3よりも高いが流れる電流が0に近づいた状態で、サブFETQsをオフできる。 In the second embodiment described above, the sub FET Qs is turned off when V1 <V3. However, the present invention is not limited to this. For example, a negative offset voltage V1 is input to the non-inverting input of the second comparator CP2. Thus, the sub FET Qs is turned off when V1−offset voltage <V3. That is, the second comparator CP2 can turn off the sub FET Qs when the value obtained by subtracting the voltage V3 from the voltage V1 is equal to or less than the offset voltage (positive predetermined value). As a result, the sub FET Qs can be turned off in a state where the voltage V1 is higher than the voltage V3 but the flowing current approaches zero.
また、第2コンパレータCP2の非反転入力にプラスオフセットした電圧V1を入力する。これにより、V1+オフセット電圧<V3のときにサブFETQsがオフされる。即ち、第2コンパレータCP2は、電圧V1から電圧V3を減じた値が−オフセット電圧(負の所定値)以下のときにサブFETQsをオフできる。これにより、電圧V1が電圧V3よりも十分に下がってある程度の電流が逆に流れるようになった状態で、サブFETQsをオフできる。 Further, the voltage V1 plus offset is input to the non-inverting input of the second comparator CP2. Thus, the sub FET Qs is turned off when V1 + offset voltage <V3. That is, the second comparator CP2 can turn off the sub FET Qs when the value obtained by subtracting the voltage V3 from the voltage V1 is equal to or less than the negative offset voltage (negative predetermined value). As a result, the sub FET Qs can be turned off in a state where the voltage V1 is sufficiently lower than the voltage V3 and a certain amount of current flows reversely.
上述した第2実施形態によれば、メインバッテリBmの電圧V1とサブバッテリBsの電圧V3とを比較して、メインバッテリBmの電圧がサブバッテリBsの電圧より低下したときにサブFETQsをオフする第2コンパレータCP2を備えている。これにより、より一層、安定化負荷Lsへの供給電圧の低下を抑制できる。 According to the above-described second embodiment, the voltage V1 of the main battery Bm and the voltage V3 of the sub battery Bs are compared, and the sub FET Qs is turned off when the voltage of the main battery Bm falls below the voltage of the sub battery Bs. A second comparator CP2 is provided. As a result, it is possible to further suppress the decrease in the supply voltage to the stabilized load Ls.
また、上述した第1及び第2実施形態では、サブバッテリBsと安定化負荷Lsとの間にスイッチを設けていなかったが、従来技術と同様にスイッチを設けてもよい。 Further, in the first and second embodiments described above, no switch is provided between the sub-battery Bs and the stabilization load Ls, but a switch may be provided as in the prior art.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
Bm メインバッテリ(第1バッテリ)
Bs サブバッテリ(第2バッテリ)
CP1 第1コンパレータ
Ls 安定化負荷(負荷)
Qm メインFET(半導体スイッチ)
Qs サブFET(スイッチ、半導体スイッチ)
Vref 基準電圧
Bm Main battery (first battery)
Bs sub battery (second battery)
CP1 1st comparator Ls stabilized load (load)
Qm Main FET (semiconductor switch)
Qs sub FET (switch, semiconductor switch)
Vref reference voltage
Claims (4)
前記第1バッテリの電圧と基準電圧とを比較して、前記第1バッテリの電圧低下を検出したときに前記スイッチをオフして、前記第1バッテリ及び前記第2バッテリ間を切断する第1コンパレータと、を備えたことを特徴とする電源システム。 A switch for disconnecting between a first battery and a second battery connected in parallel for supplying power to a load and for supplying power to the load from only the second battery;
A first comparator that compares the voltage of the first battery with a reference voltage and turns off the switch when a voltage drop of the first battery is detected, thereby disconnecting the first battery and the second battery And a power supply system characterized by comprising.
前記第1コンパレータによりオフされるスイッチは、前記一対の半導体スイッチのうち前記寄生ダイオードの順方向が前記第2バッテリから前記第1バッテリに向かう半導体スイッチのみから構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 A pair of semiconductor switches connected in series such that a forward direction of a parasitic diode is reversed between the first battery and the second battery;
The switch which is turned off by the first comparator is constituted by only the semiconductor switch in which the forward direction of the parasitic diode among the pair of semiconductor switches is directed from the second battery to the first battery. The power supply system according to Item 1.
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