JP2019205252A

JP2019205252A - Electric power distribution system

Info

Publication number: JP2019205252A
Application number: JP2018098032A
Authority: JP
Inventors: 大輔前▲崎▼; Daisuke Maesaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-11-28

Abstract

To protect a device in a case where an abnormality occurs and secure an important power distribution path, while reducing the number of parts or weight constituting a wire harness or the like, using power packet transmission technology.SOLUTION: Power measurement circuits 41 to 43 for measuring a voltage of a power storage portion and an integrated received power amount of each power router 20 are provided, and a power distribution management ECU 30 or the like identifies whether there is an abnormality in each portion based on the measured result. When an abnormality is detected, the corresponding route is blocked, and a mixer 10 or the router 20 automatically selects another power distribution route. Since fuses and relays can be reduced, it becomes possible to reduce the size and weight. A main path and a precharge path are provided and selectively used on an input side of the power storage portion of each power router 20. When the voltage of the power storage portion is low, the precharge path is selected to prevent an occurrence of inrush current due to a pulsed power supply.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、所定の電源電力に基づいて電力パケットを生成する電力ミキサと、生成された電力パケットの配電経路を切り替え可能な１つ以上の電力ルータとを有する電力配電システムに関する。 The present invention relates to a power distribution system including a power mixer that generates a power packet based on predetermined power supply and one or more power routers that can switch a distribution path of the generated power packet.

一般的に、車両上においては、主電源である車載バッテリやオルタネータ（発電機）と、車両上の様々な箇所に配置されている様々な種類の電装品との間が、電線の集合体であるワイヤハーネスを経由してそれぞれ接続されている。したがって、車載バッテリが蓄積している電力を様々な電装品に電源電力として供給することができる。 In general, on a vehicle, an assembly of electric wires is provided between an in-vehicle battery or an alternator (generator) as a main power source and various types of electrical components arranged at various locations on the vehicle. Each is connected via a wire harness. Therefore, the electric power stored in the in-vehicle battery can be supplied as power supply power to various electrical components.

一方、電力をパケット化して送配電するための技術が、例えば特許文献１に示されている。特許文献１は、受信した電力パケットの電力を蓄える複数の蓄電部と、受信した電力パケットを複数の蓄電部に振り分けるスイッチ部と、複数の蓄電部が蓄電した電力に基づいて電力パケットを生成する出力部とを有する電力ルータを示している。 On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a technique for packetizing power and transmitting and distributing power. Patent Document 1 generates a power packet based on a plurality of power storage units that store power of a received power packet, a switch unit that distributes the received power packets to a plurality of power storage units, and power stored in the plurality of power storage units 1 shows a power router having an output unit.

また、特許文献２の電力パケットシステムは、電力エネルギーをヘッダ情報を付した電力パケットにより配送することを示している。また、充電可能な二次電池と、供給先の識別情報を記憶する記憶手段と、供給する電力量分の時間幅を持った電力パルスを発生する電力パルス発生手段と、電力パケットを生成するパケット合成手段と、この電力パケットを送信する送信手段と、を備えている。 Further, the power packet system of Patent Document 2 shows that power energy is delivered by a power packet with header information. Also, a rechargeable secondary battery, storage means for storing supply destination identification information, power pulse generation means for generating a power pulse having a time width corresponding to the amount of power to be supplied, and a packet for generating a power packet Combining means and transmitting means for transmitting the power packet are provided.

国際公開第２０１４／０７７１９１号International Publication No. 2014/077191 特開２０１１−１４２７７１号公報JP 2011-142771 A

特許文献１および特許文献２に示されるような電力パケット伝送技術は、車載システムに対しても適用可能である。しかしながら、車載用の電力配電システムを構成する場合には、例えば異常な電流が電源ラインに流れるのを阻止するためにヒューズやリレーを接続する必要がある。また、例えば事故や故障の発生時であっても重要度の高い電装品に対して電源電力の供給を継続できるように、バックアップ用の配電経路を用意しておく事が望まれる。 The power packet transmission technology as shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 can be applied to an in-vehicle system. However, when configuring an in-vehicle power distribution system, for example, it is necessary to connect a fuse or a relay in order to prevent an abnormal current from flowing through the power supply line. In addition, for example, it is desirable to prepare a backup power distribution path so that the supply of power to a highly important electrical component can be continued even when an accident or failure occurs.

したがって、特許文献１および特許文献２に示されるような電力パケット伝送技術を利用する場合であっても、ジョイント・コネクタ（Ｊ／Ｃ）やジャンクション・ボックス（Ｊ／Ｂ）の箇所に、ヒューズやリレーの機能を搭載する必要がある。また、電力パケット伝送技術を利用するために回路部品の数が増える可能性がある。そのため、車両上で電力の配電に利用するワイヤハーネスの構造が複雑になり、重量も増大すると予想される。 Therefore, even when the power packet transmission technology as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used, a fuse or the like is connected to the joint connector (J / C) or the junction box (J / B). It is necessary to install a relay function. In addition, the number of circuit components may increase in order to use power packet transmission technology. Therefore, it is expected that the structure of the wire harness used for power distribution on the vehicle becomes complicated and the weight increases.

また、上記のような電力パケット伝送技術では蓄電部を搭載する必要がある。このような蓄電部は、蓄電量が少ない状態で充電を行おうとすると非常に大きい突入電流が流れることが予想される。このような突入電流は、異常発熱、大きな高周波ノイズの発生、機器の破損などの原因になりうる。特に、電力パケットを扱う場合には、パルス状に電流が繰り返し流れるので突入電流が頻繁に発生する可能性がある。但し、電流を定常的に抑制すると、蓄電部の充電に時間がかかることになり、迅速な配電の妨げになる。 Further, in the power packet transmission technology as described above, it is necessary to mount a power storage unit. In such a power storage unit, it is expected that a very large inrush current flows when charging is performed in a state where the amount of stored power is small. Such an inrush current may cause abnormal heat generation, generation of large high-frequency noise, damage to equipment, and the like. In particular, when handling power packets, inrush current may occur frequently because current flows repeatedly in a pulse shape. However, if the current is constantly suppressed, it takes time to charge the power storage unit, which hinders rapid power distribution.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力パケット伝送技術を利用してワイヤハーネスなどの電力伝送路を構成する部品点数や重量の削減を可能にすると共に、異常発生時に機器を保護し、重要な配電経路の確保を可能とする電力配電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to enable reduction in the number of parts and weight constituting a power transmission path such as a wire harness using a power packet transmission technique, An object of the present invention is to provide an electric power distribution system that protects devices when an abnormality occurs and can secure an important distribution path.

前述した目的を達成するために、本発明に係る電力配電システムは、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１）所定の電源電力に基づいて電力パケットを生成する電力ミキサと、生成された前記電力パケットの配電経路を切り替え可能な１つ以上の電力ルータとを有する電力配電システムであって、
前記電力ルータに搭載された蓄電部における電圧および積算電力量を計測可能な電力計測部を備え、
前記電力計測部の計測結果に基づき、前記電力パケットの配電経路の異常の有無を識別し、異常発生を検知した場合は、異常発生箇所に応じて前記電力ミキサ又は前記電力ルータが配電経路を切り替える、
電力配電システム。 In order to achieve the above-described object, the power distribution system according to the present invention is characterized by the following (1) to (4).
(1) A power distribution system including a power mixer that generates a power packet based on predetermined power supply, and one or more power routers that can switch a distribution path of the generated power packet,
A power measurement unit capable of measuring the voltage and integrated power amount in the power storage unit mounted on the power router,
Based on the measurement result of the power measurement unit, the presence or absence of abnormality in the distribution path of the power packet is identified, and when the occurrence of abnormality is detected, the power mixer or the power router switches the distribution path according to the abnormality occurrence location. ,
Power distribution system.

（２）前記電力ミキサおよび前記電力ルータとの間で通信可能な配電管理制御部を備え、
前記配電管理制御部は、前記電力ルータからの配電要求に応じた配電指示を前記電力ミキサに与え、前記配電指示に対する前記電力ミキサ又は前記電力ルータからの所定の応答を受信できない場合に、配電経路の異常発生を検知し配電経路を切り替える、
上記（１）に記載の電力配電システム。 (2) comprising a power distribution management control unit capable of communicating between the power mixer and the power router;
The power distribution management control unit provides a power distribution instruction according to a power distribution request from the power router to the power mixer, and when a predetermined response from the power mixer or the power router cannot be received with respect to the power distribution instruction, a power distribution path Detecting an abnormal occurrence and switching the power distribution route,
The power distribution system according to (1) above.

（３）前記電力ルータは、前記蓄電部の入力側に、電流を抑制する抵抗器を有するプリチャージ経路と、前記抵抗器を有しないメイン経路とを含み、
前記電力計測部が計測した前記蓄電部の電圧の高低に応じて、前記電力ルータが、前記プリチャージ経路および前記メイン経路のいずれか一方を選択的に接続する、
上記（１）に記載の電力配電システム。 (3) The power router includes, on the input side of the power storage unit, a precharge path having a resistor for suppressing current, and a main path not having the resistor,
In accordance with the voltage level of the power storage unit measured by the power measurement unit, the power router selectively connects either the precharge path or the main path.
The power distribution system according to (1) above.

（４）前記電力パケットは、ペイロード領域と、当該ペイロード領域で伝送される電力を制御するための制御情報を格納するヘッダを有し、
前記制御情報は、少なくとも該当する電力パケットの宛先又は配電経路と、送電電力の情報とを含む、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の電力配電システム。 (4) The power packet has a payload area and a header that stores control information for controlling power transmitted in the payload area,
The control information includes at least a destination or distribution path of the corresponding power packet, and information on transmitted power.
The power distribution system according to any one of (1) to (3) above.

上記（１）の構成の電力配電システムによれば、電力計測部を利用して蓄電部の蓄電状態を監視できるので、配電経路各部における異常の有無を把握できる。また、異常発生を検知した場合は、異常発生箇所に応じて電力ミキサ又は前記電力ルータが配電経路を自動的に切り替えるので、一般的な配電システムにおけるヒューズやリレーと同等の機能が実現する。そのため、ヒューズやリレーを内蔵するジョイント・コネクタやジャンクション・ボックスを削減したり小型化することが可能であり、ワイヤハーネス全体の構成も簡略化できる。 According to the power distribution system configured as described in (1) above, since the power storage state of the power storage unit can be monitored using the power measurement unit, it is possible to determine whether there is an abnormality in each part of the power distribution path. Further, when the occurrence of an abnormality is detected, the power mixer or the power router automatically switches the distribution path according to the abnormality occurrence location, so that a function equivalent to a fuse or a relay in a general distribution system is realized. Therefore, it is possible to reduce or reduce the size of joint connectors and junction boxes containing fuses and relays, and to simplify the configuration of the entire wire harness.

上記（２）の構成の電力配電システムによれば、例えば電力ミキサと電力ルータとの間を接続する伝送路において、短絡や断線が発生し、電力ミキサの送出した電力バケットを電力ルータが受電できない場合に、この異常を検知して配電経路を切り替えることができる。 According to the power distribution system having the above configuration (2), for example, a short circuit or disconnection occurs in the transmission path connecting the power mixer and the power router, and the power router cannot receive the power bucket sent out by the power mixer. In this case, it is possible to switch the power distribution path by detecting this abnormality.

上記（３）の構成の電力配電システムによれば、蓄電部の蓄電量が少なく、その電圧が低い場合に、プリチャージ経路を選択して蓄電部を充電することにより、抵抗器により突入電流の発生を抑制できる。また、蓄電部の蓄電量が十分にあり、その電圧が高い場合に、メイン経路を選択して蓄電部を充電することにより、短時間で充電を完了できる。 According to the power distribution system having the above configuration (3), when the amount of power stored in the power storage unit is small and the voltage is low, the precharge path is selected and the power storage unit is charged, so that the inrush current is charged by the resistor. Generation can be suppressed. Further, when the amount of electricity stored in the power storage unit is sufficient and the voltage is high, charging can be completed in a short time by selecting the main path and charging the power storage unit.

上記（４）の構成の電力配電システムによれば、受電側の前記電力ルータは、受け取った電力パケットのヘッダに含まれる制御情報を利用することにより、配電経路を適切に制御できる。したがってシステムの配電制御に必要な通信線を削減できる。 According to the power distribution system having the configuration (4), the power router on the power receiving side can appropriately control the power distribution path by using the control information included in the header of the received power packet. Therefore, it is possible to reduce communication lines necessary for system power distribution control.

本発明の電力配電システムによれば、電力パケット伝送技術を利用してワイヤハーネスなどの電力伝送路を構成する部品の点数、重量、配置に必要な空間の容積などを削減できる。また、異常発生時に機器を保護すると共に、重要な配電経路を自動的に確保することも可能である。 According to the power distribution system of the present invention, it is possible to reduce the number, weight, volume of space necessary for arrangement, and the like of components constituting a power transmission path such as a wire harness using a power packet transmission technique. It is also possible to protect the device when an abnormality occurs and to automatically secure an important power distribution path.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .

図１は、電力配電システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power distribution system. 図２は、電力パケットの構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a power packet. 図３は、ルータの構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a router. 図４は、ルータ内部の一部分の構成を詳細に示す電気回路図である。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing in detail the configuration of a part inside the router. 図５は、配電管理ＥＣＵの動作例の一部分を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a part of an operation example of the power distribution management ECU. 図６は、図５の続きの部分を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a continuation of FIG.

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜システムの構成例＞
電力配電システムの構成例を図１に示す。 Specific embodiments relating to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<System configuration example>
A configuration example of the power distribution system is shown in FIG.

図１に示した電力配電システムは、車両に搭載され、車載バッテリー等から供給される電源電力を車両上の様々な負荷、すなわち車載電装品に向けて配電するために利用することを想定している。勿論、車載システム以外の用途で利用することも可能であるし、細部の構成については必要に応じて変更することができる。 The power distribution system shown in FIG. 1 is assumed to be used for distributing power to various loads on the vehicle, that is, in-vehicle electrical components, mounted on the vehicle and supplied from a vehicle battery or the like. Yes. Of course, it can be used for purposes other than the in-vehicle system, and the detailed configuration can be changed as necessary.

図１に示した電力配電システムは、電力パケットを生成するミキサ１０と、電力パケットを配電する複数のルータ２０−１、２０−２、および２０−３とを含んでいる。また、この車両上での配電を管理するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）として、配電管理ＥＣＵ３０が備わっている。なお、このシステムに複数のミキサ１０を接続してもよく、また、接続するルータ数を増減してもよい。 The power distribution system shown in FIG. 1 includes a mixer 10 that generates a power packet, and a plurality of routers 20-1, 20-2, and 20-3 that distribute the power packet. In addition, a power distribution management ECU 30 is provided as an electronic control unit (ECU) for managing power distribution on the vehicle. A plurality of mixers 10 may be connected to this system, and the number of connected routers may be increased or decreased.

ミキサ１０は、複数の入力ポート１１を備えており、これらの入力ポート１１は、例えばワイヤハーネスに含まれる伝送路幹線５４を経由して複数の直流電源５０とそれぞれ接続されている。複数の直流電源５０は、例えばメインバッテリ、サブバッテリ、回生電源装置、環境発電装置などに相当する。複数の直流電源５０がそれぞれ出力する電源の電圧については、同じであってもよいし、互いに異なる電圧（例えば１２［Ｖ］、２４［Ｖ］など）であってもよい。ミキサ１０に接続する直流電源５０の数は必要に応じて増減できる。 The mixer 10 includes a plurality of input ports 11, and these input ports 11 are respectively connected to a plurality of DC power sources 50 via transmission line trunks 54 included in a wire harness, for example. The plurality of DC power supplies 50 correspond to, for example, a main battery, a sub battery, a regenerative power supply device, an environmental power generation device, and the like. The voltages of the power supplies output from the plurality of DC power supplies 50 may be the same or different from each other (for example, 12 [V], 24 [V], etc.). The number of DC power supplies 50 connected to the mixer 10 can be increased or decreased as necessary.

ミキサ１０の複数の出力ポート１２のそれぞれと各ルータ２０−１、２０−２、２０−３の入力ポート２１との間は、例えばワイヤハーネスに含まれる伝送路幹線５５を介して互いに接続されている。 Each of the plurality of output ports 12 of the mixer 10 and the input ports 21 of the routers 20-1, 20-2, 20-3 are connected to each other via, for example, a transmission line trunk line 55 included in the wire harness. Yes.

図１に示した例では、ルータ２０−１の複数の出力ポート２２に、複数の独立した負荷６１がそれぞれ接続されている。また、ルータ２０−２の出力ポート２２には複数の負荷６２がそれぞれ接続され、ルータ２０−３の出力ポート２２には複数の負荷６３がそれぞれ接続されている。これらの負荷６１〜６３は、車両に搭載された様々な電装品、例えばＥＣＵ、電気モータ、ヒータ、ランプなどに相当する。 In the example shown in FIG. 1, a plurality of independent loads 61 are connected to the plurality of output ports 22 of the router 20-1. A plurality of loads 62 are connected to the output port 22 of the router 20-2, and a plurality of loads 63 are connected to the output port 22 of the router 20-3. These loads 61 to 63 correspond to various electrical components mounted on the vehicle, such as an ECU, an electric motor, a heater, and a lamp.

また、図１に示した例では、ルータ２０−１の出力ポート２２の１つがルータ２０−２の入力ポート２１の１つと接続され、ルータ２０−３の出力ポート２２の１つがルータ２０−２の入力ポート２１の１つと接続されている。また、図１に示した例では、電力計測回路４１、４２、および４３が、ルータ２０−１、２０−２、および２０−３にそれぞれ接続されている。 In the example shown in FIG. 1, one of the output ports 22 of the router 20-1 is connected to one of the input ports 21 of the router 20-2, and one of the output ports 22 of the router 20-3 is connected to the router 20-2. Are connected to one of the input ports 21. In the example shown in FIG. 1, power measurement circuits 41, 42, and 43 are connected to routers 20-1, 20-2, and 20-3, respectively.

また、ミキサ１０と配電管理ＥＣＵ３０との間、および各ルータ２０−１〜２０−３と配電管理ＥＣＵ３０との間は、それぞれ通信できるように接続されている。 Further, the mixer 10 and the power distribution management ECU 30 and the routers 20-1 to 20-3 and the power distribution management ECU 30 are connected so as to be able to communicate with each other.

ミキサ１０は、各直流電源５０から供給される直流電力に基づいて電力パケットを生成し、生成したそれぞれの電力パケットを出力ポート１２から伝送路幹線５５のいずれか１つに選択的に送出する機能を有している。したがって、ミキサ１０が下流側に配電する電力量や電力の種類（電圧など）をパケット単位で制御することができ、また、配電先や配電経路もパケット単位で制御できる。 The mixer 10 generates a power packet based on the DC power supplied from each DC power supply 50, and selectively sends each generated power packet from the output port 12 to any one of the transmission line main lines 55. have. Therefore, the amount of electric power and the type of electric power (voltage etc.) distributed by the mixer 10 on the downstream side can be controlled in units of packets, and the distribution destination and distribution path can also be controlled in units of packets.

各ルータ２０−１〜２０−３は、ミキサ１０が送出した電力パケットの電力を伝送路幹線５５を介して受電し、内部の蓄電部に蓄積した後、必要に応じて出力ポート２２に送出することができる。各ルータ２０−１〜２０−３における電力の送出先や配電経路は、電力パケット毎に指定された宛先などに応じて選択することができる。 Each router 20-1 to 20-3 receives the power of the power packet sent from the mixer 10 via the transmission line trunk line 55, stores it in the internal power storage unit, and sends it to the output port 22 as necessary. be able to. The power transmission destination and distribution route in each of the routers 20-1 to 20-3 can be selected according to the destination specified for each power packet.

また、図１に示した例では、ルータ２０−１が伝送路幹線５５から受け取った電力パケットを、ルータ２０−１の出力ポート２２からルータ２０−２の入力ポート２１に転送することもできるし、ルータ２０−３が伝送路幹線５５から受け取った電力パケットを、ルータ２０−３の出力ポート２２からルータ２０−２の入力ポート２１に転送することもできる。 In the example shown in FIG. 1, the power packet received by the router 20-1 from the transmission line trunk line 55 can be transferred from the output port 22 of the router 20-1 to the input port 21 of the router 20-2. The power packet received by the router 20-3 from the transmission line main line 55 can be transferred from the output port 22 of the router 20-3 to the input port 21 of the router 20-2.

各ルータ２０−１〜２０−３は、必要に応じて、配電要求Ｃ１の情報を配電管理ＥＣＵ３０へ送出する。配電管理ＥＣＵ３０は、各ルータ２０−１〜２０−３から受け取った配電要求Ｃ１に応じて、送電指示Ｃ３の情報をミキサ１０に与える。ミキサ１０は、送電指示Ｃ３に応じた電力パケットを生成して出力ポート１２から伝送路幹線５５へ送出する。また、ミキサ１０は送出した電力パケットの電力量を含む送電情報Ｃ４を配電管理ＥＣＵ３０に通知する。伝送路幹線５５などから電力パケットを受け取ったルータ２０−１〜２０−３は、実際に受け取った電力量を含む受電情報Ｃ２を配電管理ＥＣＵ３０に通知する。 Each router 20-1 to 20-3 sends information on the power distribution request C1 to the power distribution management ECU 30 as necessary. The power distribution management ECU 30 gives information of the power transmission instruction C3 to the mixer 10 in response to the power distribution request C1 received from each of the routers 20-1 to 20-3. The mixer 10 generates a power packet corresponding to the power transmission instruction C3 and sends the power packet from the output port 12 to the transmission line main line 55. Further, the mixer 10 notifies the power distribution management ECU 30 of power transmission information C4 including the amount of power of the transmitted power packet. The routers 20-1 to 20-3 that have received the power packet from the transmission line main line 55 or the like notify the power distribution management ECU 30 of the power reception information C 2 including the actually received power amount.

各電力計測回路４１〜４３は、各ルータ２０−１〜２０−３の蓄電部毎に、電圧や電流を計測し、更に積算電力量を計測する機能を有している。 Each of the power measurement circuits 41 to 43 has a function of measuring a voltage and a current for each power storage unit of each router 20-1 to 20-3 and further measuring an integrated power amount.

配電管理ＥＣＵ３０は、受電情報Ｃ２として取得したルータ２０−１〜２０−３の蓄電部毎の電圧や積算電力量と、ミキサ１０から取得した送電情報Ｃ４とに基づいて、異常の有無を識別することができる。また、異常発生を検知した場合には、配電管理ＥＣＵ３０は現在選択している配電経路を自動的に遮断したり、その経路を他の配電経路に切り替えることもできる。詳細については後で説明する。 The power distribution management ECU 30 identifies the presence / absence of an abnormality based on the voltage and integrated power amount of each power storage unit of the routers 20-1 to 20-3 acquired as the power reception information C2 and the power transmission information C4 acquired from the mixer 10. be able to. Further, when the occurrence of an abnormality is detected, the power distribution management ECU 30 can automatically shut off the currently selected power distribution route or switch the route to another power distribution route. Details will be described later.

＜電力パケットの構成例＞
電力パケットの構成例を図２に示す。
図２に示した例では、ミキサ１０が伝送路幹線５５に送出する電力パケット７０は、ヘッダ７１およびペイロード７２により構成されている。 <Configuration example of power packet>
A configuration example of the power packet is shown in FIG.
In the example shown in FIG. 2, the power packet 70 sent from the mixer 10 to the transmission line main line 55 includes a header 71 and a payload 72.

ペイロード７２は、下流側に供給する電源電力を格納する領域を表す。ヘッダ７１は、この電力パケット７０の先頭に配置されており、このパケットを管理する上で必要なデジタル情報を格納する領域を表す。ペイロード７２はヘッダ７１の後方に配置されている。なお、例えばペイロード７２の後方にフッタの領域を付加してもよい。 The payload 72 represents an area for storing power supply power supplied to the downstream side. The header 71 is arranged at the head of the power packet 70 and represents an area for storing digital information necessary for managing the packet. The payload 72 is arranged behind the header 71. For example, a footer area may be added behind the payload 72.

図３の例では、ヘッダ７１の中に同期信号７１ａ、宛先情報７１ｂ、および送電電力情報７１ｃが含まれている。同期信号７１ａは、例えば下流側の各ルータ２０−１〜２０−３が電力パケット７０の先頭のタイミングを正確に把握するために利用される。宛先情報７１ｂは、例えば該当する電力パケット７０で伝送した電力を消費すべき特定の負荷や配電経路などを特定可能な識別子である。送電電力情報７１ｃは、例えば該当する電力パケット７０で伝送する電源電力の種類（１２、４８［Ｖ］など）や送電した電力量を表す情報を伝送するために利用することができる。 In the example of FIG. 3, the header 71 includes a synchronization signal 71a, destination information 71b, and transmission power information 71c. The synchronization signal 71a is used, for example, for each of the routers 20-1 to 20-3 on the downstream side to accurately grasp the leading timing of the power packet 70. The destination information 71b is an identifier that can specify, for example, a specific load or power distribution path that should consume the power transmitted by the corresponding power packet 70. The transmitted power information 71c can be used to transmit information indicating the type of power source (12, 48 [V], etc.) transmitted in the corresponding power packet 70 and the amount of transmitted power, for example.

＜ルータの構成例＞
ルータの構成例を図３に示す。図３に示したルータ２０は、図１に示した各ルータ２０−１〜２０−３の各々として利用できる。 <Example of router configuration>
A configuration example of the router is shown in FIG. The router 20 shown in FIG. 3 can be used as each of the routers 20-1 to 20-3 shown in FIG.

図３に示したルータ２０は、ヘッダ検出部２３Ａ、ヘッダ生成部２３Ｂ、ルータ制御部２４、入力側スイッチ回路２５、複数の蓄電部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、出力側スイッチ回路２７、電力計測回路２８、および通信部２９を備えている。 The router 20 illustrated in FIG. 3 includes a header detection unit 23A, a header generation unit 23B, a router control unit 24, an input side switch circuit 25, a plurality of power storage units 26A, 26B, and 26C, an output side switch circuit 27, and a power measurement circuit 28. , And a communication unit 29.

また、ルータ２０は独立した複数の入力経路からそれぞれ電力パケット７０を受電できるように、複数の入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、および２０Ｃを有している。また、ルータ２０は複数の出力経路にそれぞれ電力を配電できるように、複数の出力ポート２２Ａ、２２Ｂ、および２２Ｃを備えている。また、ルータ２０は出力ポート２２Ａ〜２２Ｃの数と同数の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃを備えている。したがって、ルータ２０は出力側の経路毎に独立した状態で受電電力および蓄電電力をそれぞれ管理できる。 The router 20 has a plurality of input ports 21A, 21B, and 20C so that the power packet 70 can be received from a plurality of independent input paths. The router 20 includes a plurality of output ports 22A, 22B, and 22C so that power can be distributed to the plurality of output paths. The router 20 includes the same number of power storage units 26A to 26C as the number of output ports 22A to 22C. Therefore, the router 20 can manage the received power and the stored power in an independent state for each path on the output side.

各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃは、例えば大容量のキャパシタや二次電池により構成されている。したがって、各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃは、電力パケット７０のペイロード７２として受電した直流電力を蓄電することができ、蓄電した直流電力を出力側に供給することもできる。 Each power storage unit 26A to 26C is configured by, for example, a large capacity capacitor or a secondary battery. Therefore, each of the power storage units 26A to 26C can store the DC power received as the payload 72 of the power packet 70, and can supply the stored DC power to the output side.

入力側スイッチ回路２５は、複数の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの入力側経路と、複数の入力ポート２１Ａ〜２１Ｃとを選択的に接続するための機能を有している。すなわち、ルータ制御部２４の制御により、入力ポート２１Ａ〜２１Ｃのそれぞれを、蓄電部２６Ａ〜２６Ｃのいずれか１つの入力側経路と接続することができる。 The input side switch circuit 25 has a function for selectively connecting the input side paths of the plurality of power storage units 26A to 26C and the plurality of input ports 21A to 21C. That is, under the control of the router control unit 24, each of the input ports 21A to 21C can be connected to any one input side path of the power storage units 26A to 26C.

また、経路切替の他に、経路の遮断や通電タイミングの制御を高速でできるように、入力側スイッチ回路２５は系統毎に独立した半導体スイッチを内蔵している。例えば、半導体スイッチとしてＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを採用できる。また、入力側スイッチ回路２５は電流の逆流を防止するために系統毎に整流器（ダイオード）を内蔵している。 In addition to path switching, the input side switch circuit 25 incorporates an independent semiconductor switch for each system so that the path can be shut off and the energization timing can be controlled at high speed. For example, a MOS type field effect transistor (FET) or the like can be employed as the semiconductor switch. Further, the input side switch circuit 25 has a built-in rectifier (diode) for each system in order to prevent reverse current flow.

出力側スイッチ回路２７は、複数の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの出力側経路と、複数の出力ポート２２Ａ〜２２Ｃとを選択的に接続するための機能を有している。すなわち、ルータ制御部２４の制御により、複数の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの各々が蓄電している電力を、出力ポート２２Ａ〜２２Ｃの中で選択されたいずれかの系統に出力することができる。 The output side switch circuit 27 has a function for selectively connecting the output side paths of the plurality of power storage units 26A to 26C and the plurality of output ports 22A to 22C. That is, the power stored in each of the plurality of power storage units 26A to 26C can be output to any system selected from the output ports 22A to 22C under the control of the router control unit 24.

また、経路切替の他に、経路の遮断や通電タイミングの制御を高速でできるように、出力側スイッチ回路２７は系統毎に独立した半導体スイッチを内蔵している。例えば、半導体スイッチとしてＭＯＳ型の電界効果トランジスタなどを採用できる。また、出力側スイッチ回路２７は電流の逆流を防止するために系統毎に整流器を内蔵している。 In addition to path switching, the output side switch circuit 27 incorporates an independent semiconductor switch for each system so that the path can be shut off and the energization timing can be controlled at high speed. For example, a MOS type field effect transistor can be employed as the semiconductor switch. Further, the output side switch circuit 27 has a built-in rectifier for each system in order to prevent reverse current flow.

ヘッダ検出部２３Ａは、入力ポート２１Ａ〜２１Ｃの各々に入力された電力パケット７０のヘッダ７１を監視してそれに含まれる情報を抽出したり、電力パケット７０のタイミングを検出することができる。 The header detection unit 23 A can monitor the header 71 of the power packet 70 input to each of the input ports 21 A to 21 C, extract information included therein, and detect the timing of the power packet 70.

ルータ制御部２４は、ヘッダ検出部２３Ａが電力パケット７０のヘッダ７１から抽出した宛先情報７１ｂに従って入力側スイッチ回路２５の接続経路を選択する。また、ルータ制御部２４は同期信号７１ａのタイミングに基づいてペイロード７２のタイミングを把握して、ペイロード７２の電力を該当する系統の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの入力に供給し充電する。 The router control unit 24 selects the connection path of the input side switch circuit 25 according to the destination information 71b extracted from the header 71 of the power packet 70 by the header detection unit 23A. Further, the router control unit 24 grasps the timing of the payload 72 based on the timing of the synchronization signal 71a, and supplies the power of the payload 72 to the inputs of the power storage units 26A to 26C of the corresponding system for charging.

また、ルータ制御部２４は、ヘッダ７１から抽出した宛先情報７１ｂに従って出力側スイッチ回路２７の接続経路を選択し、該当する電力を蓄積している系統の蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの出力を出力ポート２２Ａ〜２２Ｃのいずれかと接続する。これにより、その下流側に接続された負荷などに対して電力を供給することができる。 Further, the router control unit 24 selects a connection path of the output side switch circuit 27 according to the destination information 71b extracted from the header 71, and outputs the outputs of the power storage units 26A to 26C of the system storing the corresponding power to the output port 22A. Connect to any of ~ 22C. Thereby, electric power can be supplied with respect to the load etc. which were connected to the downstream.

ヘッダ生成部２３Ｂは、ルータ２０がミキサ１０等から受け取った電力パケット７０を他のルータの入力側に転送する場合に、新たな電力パケット７０のヘッダ７１の信号を生成する。ヘッダ生成部２３Ｂが生成したヘッダ７１の情報は、出力側スイッチ回路２７から出力ポート２２Ａ〜２２Ｃに出力されるペイロード７２の電力の前に付加される。 The header generation unit 23B generates a header 71 signal of a new power packet 70 when the router 20 transfers the power packet 70 received from the mixer 10 or the like to the input side of another router. Information of the header 71 generated by the header generation unit 23B is added before the power of the payload 72 output from the output side switch circuit 27 to the output ports 22A to 22C.

電力計測回路２８は、各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの電圧および入力される電流を検出し、積算電力量を計測する。すなわち、各時点の電圧の瞬時値、電流の瞬時値、および通電時間を監視することにより、電力値を積算し、電力パケット７０のペイロード７２毎に受電電力量の計測値を算出することができる。電力計測回路２８は、計測結果として、各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの各時点の電圧、およびペイロード７２毎の受電電力量（積算電力量）を出力する。 The power measuring circuit 28 detects the voltage of each power storage unit 26A to 26C and the input current, and measures the integrated power amount. That is, by monitoring the instantaneous value of voltage, the instantaneous value of current, and the energization time at each time point, the power value can be integrated and the measured value of the received power amount can be calculated for each payload 72 of the power packet 70. . The power measurement circuit 28 outputs the voltage at each time point of each power storage unit 26 A to 26 C and the received power amount (integrated power amount) for each payload 72 as the measurement result.

ルータ制御部２４は、各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの蓄電している電力量を把握し、各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃから各出力ポート２２Ａ〜２２Ｃに接続された負荷等へ供給する電力が不足するような場合に、通信部２９を介して配電管理ＥＣＵ３０に配電要求Ｃ１の情報を送信する。また、ルータ制御部２４は受電量を含む受電情報Ｃ２として電力計測回路２８の計測結果を配電管理ＥＣＵ３０へ通知する。また、ルータ制御部２４が配電管理ＥＣＵ３０へ送信する配電要求Ｃ１の中には、電力計測回路２８が計測した各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの電圧を表す情報も含まれる。 The router control unit 24 grasps the amount of power stored in each of the power storage units 26A to 26C so that the power supplied from each of the power storage units 26A to 26C to the loads connected to the output ports 22A to 22C is insufficient. In such a case, information on the power distribution request C1 is transmitted to the power distribution management ECU 30 via the communication unit 29. In addition, the router control unit 24 notifies the distribution management ECU 30 of the measurement result of the power measurement circuit 28 as the power reception information C2 including the power reception amount. In addition, the power distribution request C1 transmitted from the router control unit 24 to the power distribution management ECU 30 includes information indicating the voltages of the power storage units 26A to 26C measured by the power measurement circuit 28.

＜突入電流防止のために必要な構成＞
ルータ２０内部の一部分の詳細な回路構成を図４に示す。なお、図４はルータ２０内の１系統の回路だけを表している。また、実際には図示しない整流器等の回路要素も備わっている。 <Configuration required to prevent inrush current>
A detailed circuit configuration of a part of the inside of the router 20 is shown in FIG. FIG. 4 shows only one circuit in the router 20. In addition, circuit elements such as a rectifier (not shown) are actually provided.

図３に示した入力側スイッチ回路２５の中には、図４に示したように、互いに並列に接続されたメイン経路２５ａおよびプリチャージ経路２５ｂが含まれている。メイン経路２５ａは、この経路の通電のオンオフを制御する半導体スイッチＳＷ１を備えている。また、プリチャージ経路２５ｂは半導体スイッチＳＷ２と抵抗器Ｒ２の直列回路を備えている。各半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれルータ制御部２４により個別にオンオフ制御される。 The input side switch circuit 25 shown in FIG. 3 includes a main path 25a and a precharge path 25b connected in parallel to each other as shown in FIG. The main path 25a includes a semiconductor switch SW1 that controls on / off of energization of this path. The precharge path 25b includes a series circuit of a semiconductor switch SW2 and a resistor R2. Each of the semiconductor switches SW1 and SW2 is individually turned on / off by the router control unit 24.

例えば、図４に示した蓄電部２６の蓄電量が少ない状態で、半導体スイッチＳＷ１をオンにしてメイン経路２５ａを接続すると、電力パケット７０のペイロード７２として入力されるパルス状の電力により、蓄電部２６に向かって非常に大きい突入電流が流れる。このような突入電流は、大きな高周波ノイズを発生したり、この回路に接続された機器を破壊する原因になりうる。 For example, when the power storage unit 26 shown in FIG. 4 has a small amount of power storage and the semiconductor switch SW1 is turned on to connect the main path 25a, the power storage unit is driven by the pulsed power input as the payload 72 of the power packet 70. A very large inrush current flows toward 26. Such an inrush current can generate a large high-frequency noise or cause damage to equipment connected to this circuit.

この突入電流の抑制を可能にするためにプリチャージ経路２５ｂが設けてある。すなわち、プリチャージ経路２５ｂは抵抗器Ｒ２を含んでいるので、蓄電部２６に流れ込む電流値が増大するのを抑制し、突入電流を防止できる。 A precharge path 25b is provided to suppress the inrush current. That is, since the precharge path 25b includes the resistor R2, an increase in the value of the current flowing into the power storage unit 26 can be suppressed, and an inrush current can be prevented.

図３に示したルータ制御部２４は、ルータ２０が新たに受け取った電力パケット７０のペイロード７２の電力で蓄電部２６を充電する際に、通常は半導体スイッチＳＷ１をオンにしてメイン経路２５ａを接続状態にする。これにより短時間で充電を完了できる。また、蓄電部２６の蓄電量が少ない場合（電圧が低い状態）は、ルータ制御部２４は半導体スイッチＳＷ１をオフにして半導体スイッチＳＷ２をオンにする。これにより、メイン経路２５ａは遮断され、プリチャージ経路２５ｂが接続されるので、蓄電部２６の突入電流が防止される。 The router control unit 24 shown in FIG. 3 normally turns on the semiconductor switch SW1 and connects the main path 25a when charging the power storage unit 26 with the power of the payload 72 of the power packet 70 newly received by the router 20. Put it in a state. Thereby, charging can be completed in a short time. When the amount of power stored in the power storage unit 26 is small (the voltage is low), the router control unit 24 turns off the semiconductor switch SW1 and turns on the semiconductor switch SW2. Thereby, the main path 25a is cut off and the precharge path 25b is connected, so that an inrush current of the power storage unit 26 is prevented.

＜電力配電システムの動作＞
図１に示した配電管理ＥＣＵ３０の動作例を図５および図６に示す。
なお、本実施形態では、図１に示した電力配電システムの主要な制御を配電管理ＥＣＵ３０が管理する場合を想定しているが、図５および図６に示した動作の一部分をミキサ１０又はルータ２０の自律的な制御動作に置き換えることも可能である。 <Operation of power distribution system>
An operation example of the power distribution management ECU 30 shown in FIG. 1 is shown in FIGS.
In the present embodiment, it is assumed that the power distribution management ECU 30 manages the main control of the power distribution system shown in FIG. 1, but a part of the operation shown in FIGS. It can be replaced with 20 autonomous control operations.

図１に示した電力配電システムの動作について、図５および図６を参照しながら以下に説明する。各ルータ２０−１〜２０−３は、伝送路幹線５５等から新たな電力パケット７０を受け取ると、各電力計測回路４１〜４３を用いて該当するペイロード７２から受電した電力量を計測する。そして、計測したパケット単位の受電量、すなわち積算受電電力量Ｐｒを含む受電情報Ｃ２を、ルータ２０−１〜２０−３が送出する。また、受電情報Ｃ２は、積算受電電力量Ｐｒの他に、これを受電したルータおよびその内部の蓄電部又は出力ポートの系統を特定する情報も含む。 The operation of the power distribution system shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6. When each router 20-1 to 20-3 receives a new power packet 70 from the transmission line main line 55 or the like, it measures the amount of power received from the corresponding payload 72 using each power measurement circuit 41 to 43. Then, the routers 20-1 to 20-3 transmit power reception information C 2 including the measured power reception amount in units of packets, that is, the integrated power reception amount Pr. The power reception information C2 includes, in addition to the integrated power reception amount Pr, information specifying the router that has received the power and the system of the power storage unit or output port in the router.

配電管理ＥＣＵ３０は、各ルータ２０−１〜２０−３が逐次送信する受電情報Ｃ２を図５のＳ１１で受信する。 The power distribution management ECU 30 receives the power reception information C2 sequentially transmitted by the routers 20-1 to 20-3 in S11 of FIG.

また、各ルータ２０−１〜２０−３は、例えば内部の各蓄電部２６Ａ〜２６Ｃの蓄電量が不足する状態になると、配電要求Ｃ１の情報を配電管理ＥＣＵ３０に対して送信する。また、この配電要求Ｃ１は、該当する蓄電部の電圧の状態を表す電圧フラグＦｖを含む。電圧フラグＦｖの状態は、該当する蓄電部の現在の電圧を事前に定めた閾値と比較した結果を表す。具体的には、突入電流が発生する可能性が高い（電圧が閾値未満）場合はＦｖ＝「１」になり、突入電流が発生する可能性が低い（電圧が閾値以上）場合はＦｖ＝「０」になる。 Further, each router 20-1 to 20-3 transmits information on the distribution request C1 to the distribution management ECU 30, for example, when the storage amount of each of the internal storage units 26A to 26C becomes insufficient. Further, the power distribution request C1 includes a voltage flag Fv indicating the voltage state of the corresponding power storage unit. The state of the voltage flag Fv represents a result of comparing the current voltage of the corresponding power storage unit with a predetermined threshold value. Specifically, Fv = “1” when there is a high possibility that an inrush current will occur (voltage is less than the threshold value), and Fv = “ 0 ”.

配電管理ＥＣＵ３０は、各ルータ２０−１〜２０−３が逐次送信する配電要求Ｃ１の情報を図５のＳ１２で受信する。また、配電管理ＥＣＵ３０は、配電要求Ｃ１の情報を受信すると、図５のＳ１３を通ってＳ１４の処理に進む。 The power distribution management ECU 30 receives the information of the power distribution request C1 that is sequentially transmitted by each router 20-1 to 20-3 in S12 of FIG. Further, when receiving the information of the power distribution request C1, the power distribution management ECU 30 proceeds to the process of S14 through S13 of FIG.

配電管理ＥＣＵ３０は、各ルータ２０−１〜２０−３から受け取った配電要求Ｃ１の情報に基づき、該当する電力パケットを要求元に送電するように、ミキサ１０に対して送電指示Ｃ３として送電指示情報を図５のＳ１４で通知する。また、この送電指示情報は配電管理ＥＣＵ３０が受け取った電圧フラグＦｖの情報を含む。 Based on the information of the distribution request C1 received from each of the routers 20-1 to 20-3, the power distribution management ECU 30 transmits the power instruction to the mixer 10 as the power transmission instruction C3 so that the corresponding power packet is transmitted to the request source. Is notified in S14 of FIG. The power transmission instruction information includes information on the voltage flag Fv received by the power distribution management ECU 30.

ミキサ１０は、配電管理ＥＣＵ３０から受け取った送電指示情報に対応する電力パケット７０を生成し、指示された宛先、すなわち配電要求Ｃ１の要求元に対して送信する。この電力パケット７０は、宛先情報７１ｂの中に電圧フラグＦｖの情報を含んでいる。また、ミキサ１０は実際に送電した電力パケット７０のペイロード７２の電力量の情報を、送電情報Ｃ４として配電管理ＥＣＵ３０へ通知する。 The mixer 10 generates a power packet 70 corresponding to the power transmission instruction information received from the power distribution management ECU 30, and transmits it to the instructed destination, that is, the request source of the power distribution request C1. The power packet 70 includes information on the voltage flag Fv in the destination information 71b. Further, the mixer 10 notifies the power distribution management ECU 30 of information on the amount of power in the payload 72 of the actually transmitted power packet 70 as power transmission information C4.

各ルータ２０−１〜２０−３は、いずれかの入力ポート２１に電力パケット７０が入力されると、ヘッダ７１の内容を参照して宛先を確認し、自ルータ宛てであれば、宛先の出力ポートに応じて蓄電部２６Ａ〜２６Ｃのいずれかへ振り分けるように入力側スイッチ回路２５を切り替える。また、自ルータ宛てでない電力パケット７０は充電せずにそのまま通過させる。 When the power packet 70 is input to any of the input ports 21, each router 20-1 to 20-3 checks the destination by referring to the contents of the header 71, and outputs the destination if it is addressed to its own router. The input side switch circuit 25 is switched so as to be distributed to any one of the power storage units 26A to 26C according to the port. Further, the power packet 70 not addressed to the own router is passed as it is without being charged.

また、ミキサ１０が送出する電力パケット７０の宛先情報７１ｂの中には電圧フラグＦｖが含まれているので、各ルータ２０−１〜２０−３内のルータ制御部２４は、電圧フラグＦｖに従って入力側スイッチ回路２５を制御する。すなわち、突入電流が発生する可能性が高い（電圧が閾値未満）場合はプリチャージ経路２５ｂを接続し、突入電流が発生する可能性が低い（電圧が閾値以上）場合はメイン経路２５ａを接続するように半導体スイッチＳＷ１およびＳＷ２を切り替える。 In addition, since the voltage flag Fv is included in the destination information 71b of the power packet 70 sent out by the mixer 10, the router control unit 24 in each router 20-1 to 20-3 inputs according to the voltage flag Fv. The side switch circuit 25 is controlled. That is, the precharge path 25b is connected when the possibility of an inrush current is high (voltage is less than the threshold value), and the main path 25a is connected when the possibility of an inrush current is low (voltage is equal to or greater than the threshold value). Thus, the semiconductor switches SW1 and SW2 are switched.

配電管理ＥＣＵ３０は、例えばミキサ１０が通知する送電情報Ｃ４により、ミキサ１０の送電開始か否かを把握できる（Ｓ１５）。また、配電管理ＥＣＵ３０はルータ２０−１〜２０−３からの受電情報Ｃ２に基づいて送電終了か否かを把握できる（Ｓ１６）。 For example, the power distribution management ECU 30 can grasp whether or not the mixer 10 starts power transmission based on the power transmission information C4 notified by the mixer 10 (S15). Further, the power distribution management ECU 30 can grasp whether or not the power transmission is completed based on the power reception information C2 from the routers 20-1 to 20-3 (S16).

配電管理ＥＣＵ３０は、ミキサ１０が送電を開始すると、内部タイマを起動し、これを蓄電部充電待ちタイマとして使用する。そして、蓄電部充電待ちタイマにより、一定の時間間隔で配電管理ＥＣＵ３０が図５のＳ１７を繰り返し実行する。すなわち、要求元のルータ２０−１〜２０−３から該当する蓄電部の電圧（電力計測回路２８が計測した最新の電圧の瞬時値）Ｖｃの情報を配電管理ＥＣＵ３０が取得する。 When the mixer 10 starts power transmission, the power distribution management ECU 30 activates an internal timer and uses this as a power storage unit charging wait timer. Then, the power distribution management ECU 30 repeatedly executes S17 of FIG. 5 at regular time intervals by the power storage unit charging wait timer. That is, the distribution management ECU 30 acquires information on the voltage of the power storage unit (the instantaneous value of the latest voltage measured by the power measurement circuit 28) Vc from the requesting routers 20-1 to 20-3.

配電管理ＥＣＵ３０は、Ｓ１７で取得した最新の蓄電部の電圧Ｖｃを事前に定めた電圧閾値Ｖｔｈと比較する（Ｓ１８）。この電圧閾値Ｖｔｈは、前述の電圧フラグＦｖの状態を決定する際に用いる閾値と同等の値である。 The power distribution management ECU 30 compares the latest voltage Vc of the power storage unit acquired in S17 with a predetermined voltage threshold Vth (S18). The voltage threshold Vth is a value equivalent to the threshold used when determining the state of the voltage flag Fv described above.

したがって、突入電流が発生する可能性が低い（Ｖｃ≧Ｖｔｈ）場合は、配電管理ＥＣＵ３０の処理はＳ１８からＳ１９に進み、突入電流が発生する可能性が高い（Ｖｃ＜Ｖｔｈ）場合は、Ｓ１８から図６のＳ２５に進む。 Therefore, when the possibility of the inrush current is low (Vc ≧ Vth), the process of the power distribution management ECU 30 proceeds from S18 to S19. When the possibility of the inrush current is high (Vc <Vth), the process starts from S18. The process proceeds to S25 in FIG.

また、異常の発生により（Ｖｃ＜Ｖｔｈ）の条件を満たす場合もある。例えば、ミキサ１０とルータ２０−１とを接続する伝送路幹線５５で回路ショートや断線が発生した場合や、ルータ２０−１の下流側で回路ショートが発生した場合は、ルータ２０−１内の蓄電部２６に電荷が蓄積されないので、蓄電部の電圧Ｖｃはほぼ０になる。 Further, the condition of (Vc <Vth) may be satisfied due to the occurrence of an abnormality. For example, when a circuit short circuit or disconnection occurs in the transmission line main line 55 connecting the mixer 10 and the router 20-1, or when a circuit short circuit occurs downstream of the router 20-1, Since no charge is accumulated in the power storage unit 26, the voltage Vc of the power storage unit is substantially zero.

＜（Ｖｃ≧Ｖｔｈ）の条件を満たす場合の動作＞
この場合は該当する蓄電部の充電が行われているので、少なくともミキサ１０と該当するルータ２０との間の経路には異常は無いと判断した上で、以下の動作を行う。 <Operation when the condition of (Vc ≧ Vth) is satisfied>
In this case, since the corresponding power storage unit is charged, the following operation is performed after determining that there is no abnormality in at least the path between the mixer 10 and the corresponding router 20.

配電管理ＥＣＵ３０は、該当するルータ２０から送られた受電情報Ｃ２に含まれる積算受電電力量ＰｒをＳ１９で確認する。また、一定時間内に積算受電電力量Ｐｒの通知を検知できない場合には、配電管理ＥＣＵ３０はＳ２０からＳ２１の処理に進む。 The power distribution management ECU 30 checks the accumulated received power amount Pr included in the power reception information C2 sent from the corresponding router 20 in S19. When the notification of the integrated received power amount Pr cannot be detected within a certain time, the power distribution management ECU 30 proceeds from S20 to S21.

配電管理ＥＣＵ３０は、送電指示Ｃ３によりミキサ１０に指示した送電電力量、又はミキサ１０から送電情報Ｃ４として通知された実際の送電電力量Ｐｒ０と、該当する宛先のルータ２０から受電情報Ｃ２として通知された積算受電電力量ＰｒとをＳ２２で比較する。 The distribution management ECU 30 is notified of the transmitted power amount instructed to the mixer 10 by the power transmission instruction C3, or the actual transmitted power amount Pr0 notified from the mixer 10 as the transmitted power information C4, and the received power information C2 from the corresponding destination router 20. The integrated received power amount Pr is compared in S22.

そして、積算受電電力量Ｐｒと送電電力量Ｐｒ０とがほぼ同じ、つまりそれらの差分が許容可能な誤差の範囲内であれば、配電管理ＥＣＵ３０は異常はないとＳ２２で判断し、次のＳ２３に進む。そして、該当するルータ２０内の入力側スイッチ回路２５がメイン経路２５ａを接続するように、配電管理ＥＣＵ３０がルータ２０に指示を与える（Ｓ２３）。また、ミキサ１０等からの指示によりルータ２０がそれまでにプリチャージ経路２５ｂを選択していた場合には、配電管理ＥＣＵ３０からの指示に従い、ルータ２０はメイン経路２５ａを接続するように選択状態を切り替える。これにより、メイン経路２５ａを利用して蓄電部２６の充電と負荷への給電を行うことができる。 Then, if the integrated received power amount Pr and the transmitted power amount Pr0 are substantially the same, that is, if the difference is within an allowable error range, the power distribution management ECU 30 determines that there is no abnormality in S22, and the next S23 move on. Then, the power distribution management ECU 30 gives an instruction to the router 20 so that the input side switch circuit 25 in the corresponding router 20 connects the main path 25a (S23). Further, when the router 20 has previously selected the precharge path 25b according to an instruction from the mixer 10 or the like, the router 20 changes the selection state so as to connect the main path 25a according to the instruction from the power distribution management ECU 30. Switch. As a result, the power storage unit 26 can be charged and power can be supplied to the load using the main path 25a.

一方、積算受電電力量Ｐｒが送電電力量Ｐｒ０を所定以上下回った場合（Ｐｒ＜＜Ｐｒ０）は、負荷側に所定の電流が流れていないと考えられるので、配電管理ＥＣＵ３０はルータ２０の下流側の経路に断線があると判断し、配電経路の変更をルータ２０に対して指示する（Ｓ２４）。具体的には、現在選択している経路のルータ２０の入力ポート２１に接続される経路を入力側スイッチ回路２５内の半導体スイッチで遮断して選択中の経路による配電を停止し、その後で別系統の経路をルータ２０が選択するように配電経路を切り替える。 On the other hand, when the integrated received power amount Pr is lower than the transmitted power amount Pr0 by a predetermined amount or more (Pr << Pr0), it is considered that a predetermined current does not flow to the load side. Is determined to be disconnected, and the router 20 is instructed to change the distribution route (S24). Specifically, the route connected to the input port 21 of the router 20 of the currently selected route is blocked by the semiconductor switch in the input side switch circuit 25 to stop power distribution by the currently selected route, and then The distribution route is switched so that the router 20 selects the route of the system.

一方、ルータ２０から配電管理ＥＣＵ３０に対して受電情報Ｃ２の情報が送られていない場合は、使用しているミキサ１０の出力ポート１２とルータ２０の入力ポート２１の間の伝送路幹線５５に短絡または断線等の異常があると考えられる。したがって、その場合は、配電管理ＥＣＵ３０がＳ２１で配電経路を切り替える。具体的には、該当するミキサ１０の出力ポート１２を制御する半導体スイッチ（図示せず）を遮断し、この出力ポート１２に接続されていたルータ２０の全ての入力ポート２１を入力側スイッチ回路２５で遮断して、現在の経路での配電を停止する。更に、ミキサ１０が別の経路を選択するように切り替えて給電動作を継続する。 On the other hand, when the power reception information C2 is not sent from the router 20 to the power distribution management ECU 30, a short circuit occurs in the transmission line main line 55 between the output port 12 of the mixer 10 being used and the input port 21 of the router 20. Or it is considered that there is an abnormality such as disconnection. Therefore, in that case, the power distribution management ECU 30 switches the power distribution path in S21. Specifically, a semiconductor switch (not shown) that controls the output port 12 of the corresponding mixer 10 is shut off, and all the input ports 21 of the router 20 connected to the output port 12 are connected to the input side switch circuit 25. To stop power distribution on the current route. Further, the mixer 10 is switched so as to select another route, and the power feeding operation is continued.

＜（Ｖｃ＜Ｖｔｈ）の条件を満たす場合の動作＞
配電管理ＥＣＵ３０は、電力パケット７０を受け取ったルータ２０から受電情報Ｃ２として送られる積算受電電力量Ｐｒの情報を図６のＳ２５で確認する。また、積算受電電力量Ｐｒの通知を一定時間以内に検知できなかった場合には、配電管理ＥＣＵ３０の処理はＳ２６からＳ３１に進む。 <Operation when the condition of (Vc <Vth) is satisfied>
The power distribution management ECU 30 confirms the information of the integrated received power amount Pr transmitted as the power reception information C2 from the router 20 that has received the power packet 70 in S25 of FIG. If the notification of the integrated received power amount Pr cannot be detected within a certain time, the processing of the power distribution management ECU 30 proceeds from S26 to S31.

配電管理ＥＣＵ３０は、送電指示Ｃ３によりミキサ１０に指示した送電電力量、又はミキサ１０から送電情報Ｃ４として通知された実際の送電電力量Ｐｒ０と、該当する宛先のルータ２０から受電情報Ｃ２として通知された積算受電電力量ＰｒとをＳ２７で比較する。 The distribution management ECU 30 is notified of the transmitted power amount instructed to the mixer 10 by the power transmission instruction C3, or the actual transmitted power amount Pr0 notified from the mixer 10 as the transmitted power information C4, and the received power information C2 from the corresponding destination router 20. The integrated received power amount Pr is compared in S27.

そして、積算受電電力量Ｐｒと送電電力量Ｐｒ０とがほぼ同じ、つまりそれらの差分が許容可能な誤差の範囲内であれば、配電管理ＥＣＵ３０は異常はないとＳ２７で判断し、次のＳ２８に進む。そして、該当するルータ２０内の入力側スイッチ回路２５がプリチャージ経路２５ｂを接続するように、配電管理ＥＣＵ３０がルータ２０に指示を与える（Ｓ２８）。 If the integrated received power amount Pr and the transmitted power amount Pr0 are substantially the same, that is, if the difference between them is within an allowable error range, the power distribution management ECU 30 determines that there is no abnormality in S27, and the next S28 move on. Then, the power distribution management ECU 30 gives an instruction to the router 20 so that the input side switch circuit 25 in the corresponding router 20 connects the precharge path 25b (S28).

また、配電管理ＥＣＵ３０は積算受電電力量Ｐｒと送電電力量Ｐｒ０の大小関係をＳ２９で識別する。そして、積算受電電力量Ｐｒが送電電力量Ｐｒ０を大きく上回った場合（Ｐｒ＞＞Ｐｒ０）は、ルータ２０の下流側の経路に短絡があると配電管理ＥＣＵ３０が認識する。そして、配電管理ＥＣＵ３０がＳ３０でルータ２０に対して経路変更を指示する。具体的には、該当するルータ２０が現在選択している経路について、入力側スイッチ回路２５内の半導体スイッチを遮断することで、該当経路による配電を停止する。更に、ルータ２０が別の経路を選択するように切り替える。 Further, the power distribution management ECU 30 identifies the magnitude relationship between the integrated received power amount Pr and the transmitted power amount Pr0 in S29. When the integrated received power amount Pr greatly exceeds the transmitted power amount Pr0 (Pr >> Pr0), the power distribution management ECU 30 recognizes that there is a short circuit on the downstream side of the router 20. Then, the power distribution management ECU 30 instructs the router 20 to change the route in S30. Specifically, power distribution by the corresponding route is stopped by cutting off the semiconductor switch in the input side switch circuit 25 for the route currently selected by the corresponding router 20. Further, the router 20 switches so as to select another route.

また、積算受電電力量Ｐｒが送電電力量Ｐｒ０を大きく下回った場合（Ｐｒ＜＜Ｐｒ０）、又は、一定時間内に積算受電電力量Ｐｒがルータ２０から通知されなかった場合には、現在使用しているミキサ１０の出力ポート１２とルータ２０の入力ポート２１と間の伝送路幹線５５に短絡または断線等の異常があると配電管理ＥＣＵ３０が判断する。その場合、配電管理ＥＣＵ３０はＳ３１で経路変更を指示する。 In addition, when the cumulative received power amount Pr is significantly lower than the transmitted power amount Pr0 (Pr << Pr0), or when the cumulative received power amount Pr is not notified from the router 20 within a predetermined time, the current received power amount Pr is used. The distribution management ECU 30 determines that there is an abnormality such as a short circuit or disconnection in the transmission line main line 55 between the output port 12 of the mixer 10 and the input port 21 of the router 20. In that case, the power distribution management ECU 30 instructs a route change in S31.

具体的には、該当するミキサ１０の出力ポート１２を制御する半導体スイッチ（図示せず）を遮断し、該当する経路に接続されたルータ２０の全ての入力ポート２１の接続を入力側スイッチ回路２５により遮断して配電を停止する。更に、ミキサ１０が現在とは別の経路を選択するように切り替えて給電を継続する。 Specifically, a semiconductor switch (not shown) that controls the output port 12 of the corresponding mixer 10 is shut off, and all the input ports 21 of the router 20 connected to the corresponding path are connected to the input side switch circuit 25. Shut off and stop power distribution. Further, the mixer 10 is switched so as to select a route different from the current one, and power feeding is continued.

＜電力配電システムの利点＞
図１に示した電力配電システムは、電力伝送経路上で何らかの異常が発生した場合に、それを自動的に検知して問題のある箇所の通電を遮断したり、利用可能な別の経路に自動的に切り替えることができる。したがって、一般的な車載用の電力配電システムのように、多数のヒューズやリレーをワイヤハーネスのジョイント・コネクタやジャンクション・ボックスの箇所に接続しなくても、それらと同等の機能を実現し、安全性や信頼性を確保できる。しかも、ワイヤハーネスを構成する部品数の削減、ワイヤハーネスの設置に必要な空間の削減、重量の低減などが可能になる。 <Advantages of power distribution system>
The power distribution system shown in FIG. 1 automatically detects when an abnormality occurs on the power transmission path, cuts off the power supply to the problematic part, or automatically switches to another available path. Can be switched automatically. Therefore, it is possible to achieve the same functions and safety without connecting many fuses and relays to the joint connector or junction box of the wire harness as in a general vehicle power distribution system. Secures reliability and reliability. In addition, it is possible to reduce the number of parts constituting the wire harness, to reduce the space necessary for installing the wire harness, and to reduce the weight.

また、蓄電部２６の蓄電量が少ない場合には、プリチャージ経路２５ｂを選択することで、電力パケット７０のパルス状の電力供給によって突入電流が発生するのを避けることができる。蓄電部２６の蓄電量が充電である場合には、メイン経路２５ａを選択することにより、蓄電部２６の充電および負荷への給電を迅速に行うことができる。 Further, when the amount of power stored in the power storage unit 26 is small, it is possible to avoid the occurrence of an inrush current due to the pulsed power supply of the power packet 70 by selecting the precharge path 25b. When the amount of power stored in power storage unit 26 is charging, charging of power storage unit 26 and power feeding to the load can be performed quickly by selecting main path 25a.

ここで、上述した本発明の実施形態に係る電力配電システムの特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］所定の電源電力に基づいて電力パケット（７０）を生成する電力ミキサ（ミキサ１０）と、生成された前記電力パケットの配電経路を切り替え可能な１つ以上の電力ルータ（ルータ２０）とを有する電力配電システムであって、
前記電力ルータに搭載された蓄電部（２６）における電圧および積算電力量を計測可能な電力計測部（電力計測回路２８）を備え、
前記電力計測部の計測結果に基づき、前記電力パケットの配電経路の異常の有無を識別し（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２９）、異常発生を検知した場合は、異常発生箇所に応じて前記電力ミキサ又は前記電力ルータが配電経路を切り替える（Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３１）、
電力配電システム。 Here, the characteristics of the power distribution system according to the embodiment of the present invention described above are briefly summarized and listed in the following [1] to [4], respectively.
[1] A power mixer (mixer 10) that generates a power packet (70) based on a predetermined power supply, and one or more power routers (router 20) that can switch a distribution path of the generated power packet. A power distribution system comprising:
A power measurement unit (power measurement circuit 28) capable of measuring a voltage and an integrated power amount in the power storage unit (26) mounted on the power router;
Based on the measurement result of the power measuring unit, the presence / absence of an abnormality in the distribution path of the power packet is identified (S20, S22, S26, S27, S29). The power mixer or the power router switches the distribution route (S21, S23, S24, S28, S30, S31),
Power distribution system.

［２］前記電力ミキサおよび前記電力ルータとの間で通信可能な配電管理制御部（配電管理ＥＣＵ３０）を備え、
前記配電管理制御部は、前記電力ルータからの配電要求（Ｃ１）に応じた配電指示（Ｃ３）を前記電力ミキサに与え、前記配電指示に対する前記電力ミキサ又は前記電力ルータからの所定の応答（受電量Ｃ２）を受信できない場合に、配電経路の異常発生を検知し配電経路を切り替える（Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２６，Ｓ３１）、
上記［１］に記載の電力配電システム。 [2] A power distribution management control unit (power distribution management ECU 30) capable of communicating between the power mixer and the power router,
The power distribution management control unit gives a power distribution instruction (C3) corresponding to a power distribution request (C1) from the power router to the power mixer, and a predetermined response (power reception) from the power mixer or the power router to the power distribution instruction When the amount C2) cannot be received, the occurrence of an abnormality in the distribution route is detected and the distribution route is switched (S20, S21, S26, S31).
The power distribution system according to [1] above.

［３］前記電力ルータは、前記蓄電部の入力側に、電流を抑制する抵抗器を有するプリチャージ経路（２５ｂ）と、前記抵抗器を有しないメイン経路（２５ａ）とを含み、
前記電力計測部が計測した前記蓄電部の電圧（Ｖｃ，電圧フラグＦｖ）の高低に応じて、前記電力ルータが、前記プリチャージ経路および前記メイン経路のいずれか一方を選択的に接続する（Ｓ２３，Ｓ２８）、
上記［１］に記載の電力配電システム。 [3] The power router includes, on the input side of the power storage unit, a precharge path (25b) having a resistor for suppressing current, and a main path (25a) not having the resistor,
The power router selectively connects either the precharge path or the main path according to the voltage (Vc, voltage flag Fv) of the power storage unit measured by the power measurement unit (S23). , S28),
The power distribution system according to [1] above.

［４］前記電力パケットは、ペイロード領域と、当該ペイロード領域で伝送される電力を制御するための制御情報を格納するヘッダ（７１）を有し、
前記制御情報は、少なくとも該当する電力パケットの宛先又は配電経路と、送電電力の情報とを含む（図２参照）、
上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の電力配電システム。 [4] The power packet includes a payload area and a header (71) that stores control information for controlling power transmitted in the payload area.
The control information includes at least the destination or distribution path of the corresponding power packet and the information on the transmission power (see FIG. 2).
The power distribution system according to any one of [1] to [3].

１０ミキサ
１１，２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ入力ポート
１２，２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ出力ポート
２０，２０−１，２０−２，２０−３ルータ
２３Ａヘッダ検出部
２３Ｂヘッダ生成部
２４ルータ制御部
２５入力側スイッチ回路
２５ａメイン経路
２５ｂプリチャージ経路
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ蓄電部
２７出力側スイッチ回路
２８，４１，４２，４３電力計測回路
２９通信部
３０配電管理ＥＣＵ
５０直流電源
５４，５５伝送路幹線
６１，６２，６３負荷
７０電力パケット
７１ヘッダ
７１ａ同期信号
７１ｂ宛先情報
７１ｃ送電電力情報
７２ペイロード
Ｃ１配電要求
Ｃ２受電情報
Ｃ３送電指示
Ｃ４送電情報
ＳＷ１，ＳＷ２半導体スイッチ
Ｐｒ積算受電電力量
Ｐｒ０送電電力量
Ｆｖ電圧フラグ
Ｖｃ蓄電部の電圧
Ｖｔｈ電圧閾値 10 mixer 11, 21, 21A, 21B, 21C input port 12, 22, 22A, 22B, 22C output port 20, 20-1, 20-2, 20-3 router 23A header detection unit 23B header generation unit 24 router control unit 25 Input side switch circuit 25a Main path 25b Precharge path 26, 26A, 26B, 26C Power storage unit 27 Output side switch circuit 28, 41, 42, 43 Power measurement circuit 29 Communication unit 30 Distribution management ECU
50 DC power supply 54, 55 Transmission line trunk 61, 62, 63 Load 70 Power packet 71 Header 71a Synchronization signal 71b Destination information 71c Transmission power information 72 Payload C1 Distribution request C2 Power reception information C3 Power transmission instruction C4 Power transmission information SW1, SW2 Semiconductor switch Pr Accumulated power reception amount Pr0 Transmission power amount Fv Voltage flag Vc Voltage of power storage unit Vth Voltage threshold

Claims

A power distribution system comprising: a power mixer that generates power packets based on predetermined power supply power; and one or more power routers that can switch a distribution path of the generated power packets,
A power measurement unit capable of measuring the voltage and integrated power amount in the power storage unit mounted on the power router,
Based on the measurement result of the power measurement unit, the presence or absence of abnormality in the distribution path of the power packet is identified, and when the occurrence of abnormality is detected, the power mixer or the power router switches the distribution path according to the abnormality occurrence location. ,
Power distribution system.

A power distribution management control unit capable of communicating between the power mixer and the power router;
The power distribution management control unit provides a power distribution instruction according to a power distribution request from the power router to the power mixer, and when a predetermined response from the power mixer or the power router cannot be received with respect to the power distribution instruction, a power distribution path Detecting an abnormal occurrence and switching the power distribution route,
The power distribution system according to claim 1.

The power router includes, on the input side of the power storage unit, a precharge path having a resistor for suppressing current, and a main path not having the resistor,
In accordance with the voltage level of the power storage unit measured by the power measurement unit, the power router selectively connects either the precharge path or the main path.
The power distribution system according to claim 1.

The power packet has a payload area and a header for storing control information for controlling power transmitted in the payload area,
The control information includes at least a destination or distribution path of the corresponding power packet, and information on transmitted power.
The power distribution system according to any one of claims 1 to 3.