JP2019517233A - 複数の電源と共に使用するためのリレー - Google Patents

Abstract

本明細書では、複数の電源間で選択するためのリレーアーキテクチャが提供される。１つのアプローチでは、第１のリレー及び第１の電源が第１の端子に電気的に連結される。第２のリレー及び第２の電源は、第２の端子及び第１のリレーに電気的に連結可能である。負荷は、負荷電圧が所定の閾値よりも低い場合には、第１の端子、第２の端子、及び第３の電源のうちの少なくとも１つと電気的に連結され、第１の電源が第１の端子に接続されている場合には第１の電源により負荷への電力供給が与えられる。第２の電源が第２の端子に接続され、且つ第１の電源が第１の端子から切断されたときに、第２の電源によって負荷への電力供給が与えられる。【選択図】図１

Description

本開示は、大まかに言えばリレーに関し、とりわけ、負荷に供給する複数の電源と共に使用されるリレーに関する。

自動車は、車両が走行しているときに電気エネルギーを利用し、エンジンが非活動状態又は電源オフ状態にあるときに車両のバッテリによって供給される電気エネルギーも利用する、複数の電気サブシステム（又は「補助負荷」）を含む。全ての電気サブシステムに十分な電力を保存するためには、バッテリが所定の閾値電圧よりも低くなるまで放電することを回避するための対策が一般に採用されなければならない。車両用バッテリの構造は周知であり、一般に複数の接続された充電式鉛酸二次セルを含む。

車両の電気システムによって駆動される様々な補助負荷に加えて、他の統合システムは、一般に独立した電源を有することができる。複数の電源間の車両動力の分散を管理することは依然として課題である。

上記を考慮して、複数の電源間を選択するための１つ以上のリレーが本明細書に記載されている。１つのアプローチでは、第１のリレーは第１の端子に電気的に連結され、第１の電源は第１の端子と連結可能である。第２のリレーは第２の端子及び第１のリレーに電気的に連結され、第２の電源は第２の端子と連結可能である。負荷は、第１の端子、第２の端子、及び第３の電源のうちの少なくとも１つと電気的に連結され、第１の電源が第１の端子へ電気的に連結されている場合には、第１の電源によって負荷への電力供給が与えられる。この電力供給は、第２の電源が第２の端子に電気的に連結され、且つ第１の電源が第１の端子から切断されるとき、第２の電源によって負荷へ与えられる。それ以外の場合、負荷は第３の電源によって供給される。

本開示による１つの例示的なアプローチは、充電式バッテリを含む負荷と、充電式バッテリに電気的に連結された第１のリレーと、第１の端子とを有するシステムを含み、第１の電源が第１の端子と連結可能である。このシステムは、第２の端子に電気的に連結された第２のリレーを更に含み、第２の電源が第２の端子と連結可能であり、負荷は、充電式バッテリに連結されたバッテリ充電器が、充電式補助バッテリの電圧が所定の閾値より低いことを検出した場合に、第１の端子、第２の端子、及び第３の電源のうちの少なくとも１つに連結され、第１の電源が第１の端子に電気的に連結された場合には、第１の電源によって負荷に電力供給が与えられる。

本開示による別の例示的なアプローチは、充電式バッテリを含む負荷と、第１の端子に電気的に連結された第１のリレーを有する回路とを含み、第１の直流（ＤＣ）電源が第１の端子と連結可能である。この回路は、電力線によって充電式バッテリ及び第１のリレーに接続された第２のリレーを更に含み、第２のリレーは第２の端子に電気的に連結され、第２のＤＣ電源は第２の端子と連結可能である。負荷は、充電式バッテリに電気的に連結されたバッテリ充電器が、充電式補助バッテリの電圧が所定の閾値より低いことを検出した場合に、第１の端子、第２の端子、及び第３のＤＣ電源のうちの少なくとも１つに電気的に連結し、第１の電源が第１の端子に電気的に連結されている場合には、第１の電源によって負荷に電力供給が与えられる。

本開示による別の例示的なアプローチは、複数の電源間を選択する方法を含み、これは第１のリレーを第１の端子に電気的に連結し、第１の電源は第１の端子と連結可能であることを含む。この方法は、第２のリレーを第２の端子に電気的に連結することを更に含み、第２の電源は、第２の端子と連結可能であり、充電式補助バッテリの負荷電圧を監視する。この方法は、充電式補助バッテリに接続されたバッテリ充電器が、充電式補助バッテリの電圧が所定の閾値より低いことを検出した場合に、第１の電源、第２の電源、及び第３の電源のうちの１つから充電式補助バッテリへ電力供給を与えることを更に含む。第１の電源が第１の端子に電気的に連結されている場合には、第１の電源により充電式補助バッテリへの電力供給が与えられ、また、第２のＤＣ電源が第２の端子に電気的に連結され、且つ第１の電源が第１の端子から切断されている場合には、第２のＤＣ電源により充電式補助バッテリへ電力供給が与えられる。

図１は、例示的な実施形態による複数の電源間で負荷を分散するためのリレーを含むシステムの概略図である。

図２は、例示的な実施形態による図１のシステムを用いて負荷を分散させる方法である。

図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを描写することを意図するものではない。図面は、本開示の典型的な実施形態を示すことが意図されており、従って、範囲を限定するものとみなすべきではない。図面において、同様の番号は同様の要素を表す。

更に、幾つかの図面の特定の要素は、説明を明確にするために、省略してもよく、縮尺通りでなくてもよい。更に、明瞭化のために、特定の図面において、幾つかの参照番号を省略することができる。
詳細な説明

本開示による実施形態は、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。システム／回路は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全且つ完結的であり、システム及び方法の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。

便宜上及び明瞭化のために、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「垂直」、「水平」、「側方」及び「縦」などの用語は、本明細書では、様々な構成要素及びそれらの構成部分の相対的な配置及び向きを説明するために使用される。前記用語には、具体的に言及された単語、その派生語、及び同様の意味の単語が含まれる。

本明細書で使用されるように、単数で列挙され、単語「ａ」又は「ａｎ」に続く要素又は操作は、そのような除外が明示的に記載されていない限り、複数の要素又は操作を除外しないものとして理解されるべきである。 更に、本開示の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。

本明細書の実施形態は、リフトゲートに電力を供給するために、近く（例えば、トレーラーの後部）にバッテリを有するリフトゲートを含むトレーラーのような場合に限定されて記述されるものではない。トレーラーには、一般的に、リフトゲートバッテリを充電するための車載の手段はない。利用可能な充電のための幾つかの異なる電源がありうるが、トレーラーは通常、単一の電源に配線されていない。２つの電源がトラクターに由来し、３つ目がトレーラー自体に由来し、トレーラーがトラクターに恒久的に接続されていない場合、所有者は、どの電源がそのバッテリを充電する複数の電源の中で最良であるかを指定できるならば、また、システムはユーザーの介入を伴わずに使用する１つを選択できるならば有益なことである。

例えば、１つの一般的な電源は、トレーラーのテールライト用の７極コネクタからのものである。この７極電源への配線の欠点は、リフトゲートバッテリを充電するのに必要な電流量を供給することを意図していないことであり、その結果、トラクターとトレーラーの後部との間に伸びる長いワイヤにおける大幅な電圧降下、並びに遅い充電速度及び不十分な充電がもたらされる。或るトラクターには、７極接続に加えて、別の大型バッテリ電源接続があり、これはより高い電流を供給するために意図されている。この大型バッテリ電源への配線の欠点は、全てのトラクターがこの接続に電力を供給するわけではないことである。第３の電源は、冷凍ユニットを備えたトレーラーのオルタネーター及びバッテリに由来することができる。この電源への配線の欠点は、全てのトレーラーが冷凍ユニットを備えているとは限らないことである。少なくともこのことを考慮して、本開示では、設置時に優先順位を付けられた３つ以上の異なる充電電源に接続することを有利に可能とし、設置時に優先順位づけをして、使用可能な最高の優先順位の電源がリフトゲートバッテリを充電するように自動的に選択される。

より具体的には、幾つかの実装形態では、第１のリレーが第１の端子に電気的に連結され、第１の電源が第１の端子と連結可能である。第２のリレーは第２の端子及び第１のリレーに電気的に連結され、第２の電源は第２の端子と連結可能である。負荷は、第１の端子、第２の端子、及び第３の電源のうちの少なくとも１つと電気的に連結され、第１の電源が第１の端子へ電気的に連結されている場合には、第１の電源によって負荷への電力供給が与えられる。第２の電源が第２の端子に電気的に連結され、且つ第１の電源が第１の端子から切断されるとき、第２の電源によって負荷への電力供給が与えられる。それ以外の場合、負荷は第３の電源によって供給される。

ここで図１を参照すると、本開示による回路／システム（以下、システム１００）の結線図がより詳細に説明される。例示的な実施形態では、システム１００は、複数の電源間の負荷を選択するために、電磁リレー又はソリッドステートリレーなどの１つ又は複数の電気スイッチを含む。リレーは、複数のＤＣ電源が負荷（例えば、システム、バッテリ、バッテリ充電器、又は車両内の電力管理装置）に供給される場所で動作可能であり、存在するならば、どの電源が使用されるべきものであるかの優先順位付けがある。

幾つかの実施形態では、リレーは負荷を知的に選択しない。リレーは、利用可能な予め定められた最も望ましい電源に切り替えるだけであり、これは様々な電源の相対配置によって決定される。ある電源がグループの中で最も望ましいと判定された場合、この電源は自動的に接続される。但し、主電源が存在しない場合、又は何らかの理由で使用できない場合は、２番目に望ましい電源が既定値として選択される。これは、最も望ましくない電源が、負荷に電流を供給するために利用可能な唯一の電源になるまで続く。

図１に示すように、システム１００は、回路１４０内で動作する第１のリレー１０２及び第２のリレー１０４を含み、第１及び第２のリレー１０２、１０４の各々は接地されている。第１のリレー１０２は、リレーコイル又はリレー接触器１０６を含み、第１のＤＣ電源１０８に連結されている。一方、第２のリレー１０４は、リレー接触器１１０を含み、第２のＤＣ電源１１４に連結されている。リレー接触器１０６は、第１のＤＣ電源１０８に電気的に連結された第１の接触ピン１１６と、リレー接触器１１０及び電力線１４２を介して第３のＤＣ電源１２０に電気的に連結された第２の接触ピン１１８との間で動作する。

システム１００は更に、充電式バッテリ１３１（例えば、リフトゲートモータに電力を供給するリフトゲートバッテリ）と選択的にバッテリ充電器１３３とを含むことができる負荷１３０を含む。動作中、バッテリ充電器１３３は、充電式バッテリ１３１の電圧を監視し、その電圧が所定の許容レベルに維持されることを保証する。一実施形態では、バッテリ充電器１３３は、適切な充電が維持されることを確実にするために充電式バッテリの電圧を監視するマイクロプロセッサベースの制御モジュールを含むことができる。

接続部１３９が閉じられている場合、第１の端子１２４における第１のＤＣ電源１０８の存在は、第１のリレー１０２及び関連するリレー接触器１０６を付勢し、リレー接触器１０６を、（図示のように）第２の接触ピン１１８に接触する常閉の第１の位置から、第１の接触ピン１１６と接触する第２の位置に向けて作動させる。これは、負荷１３０と第３のＤＣ電源１２０との間の接続を変更する。換言すれば、負荷１３０へ供給される電流は、第１のＤＣ電源１０８が接続されたと判定されたときに第３のＤＣ電源１２０から第１のＤＣ電源１０８へ切り換えられる。

同様に、第２の端子１３２における第２のＤＣ電源１１４の存在は、第２のリレー１０４及び関連するリレー接触器１１０を付勢し、リレー接触器１１０を、（図示のように）第１の接触ピン１３６に接触する常閉の第１の位置から、第２の接触ピン１３８と接触する第２の位置に向けて作動させる。これにより、負荷１３０と第３のＤＣ電源１２０との間の接続が変更される。換言すれば、負荷１３０へ流れる電流は、第２のＤＣ電源１１４が接続され、且つ第１のＤＣ電源１０８が第１の端子１２４から切断されたと判定されたときに、第３のＤＣ電源１２０から第２のＤＣ電源１１４に切り換えられる。

配置されると、システム１００は、第１、第２、及び第３のＤＣ電源１０８、１１４、及び１２０の各々に回路１４０内の配置／構成及び／又は負荷１３０に対する相対的な近さに基づいて優先順位を付ける。幾つかの実施形態では、この優先順位付けは、プロセッサ又はコントローラの使用を伴わずに行われる。その代わりに、図１に示すように、第１のＤＣ電源１０８が負荷１３０に最も近く配置されてリレー接触器１０６によって閉回路が形成されている場合には、第１のＤＣ電源は負荷１３０に電気的に連結されるので、第１のＤＣ電源１０８が最も高い優先順位が与えられる。第１のＤＣ電源１０８が第１の端子１２４に接続されている場合、第１のＤＣ電源１０８から電流が供給される。さもなければ、負荷１３０は、電力線１４２を介して第２のリレー１０４に電気的に連結される。

このプロセスは、最も低い優先順位の電源が負荷１３０に電流を供給するために利用可能な唯一の電源になるまで続く。例えば、第２のＤＣ電源１１４が第２の端子１３２に接続されている場合には、電流は第２のＤＣ電源１１４から第２のリレー１０４を介して供給される。さもなければ、負荷１３０は、接触器１１０を介して第３のＤＣ電源１２０に電気的に連結される。この意味で、第２のＤＣ電源１１４は「中位優先順位」とされ、第３のＤＣ電源１２０は「最低優先順位」とされる。第３のＤＣ電源１２０は、第１及び第２のＤＣ電源１０８、１１４が利用できない場合にのみ選択される。

ここで図２を参照すると、例示的な実施形態による複数の電源の間で選択する方法２００がより詳細に説明される。方法２００は、ブロック２０１に示すように、第１のリレーを第１の端子に電気的に連結することを含み、第１の電源は第１の端子と連結可能である。幾つかの実施形態では、第１のリレーは接地に接続され、第１の端子に電気的に接続された第１の接触ピンと第２のリレーに電気的に接続された第２の接触ピンとの間を切り替えるように動作可能である第１のリレー接触器を含む。幾つかの実施形態では、第１の電源はＤＣ電源である。

方法２００は、ブロック２０３に示すように、第２のリレーを第２の端子に電気的に連結することを更に含み、第２の電源は第２の端子と連結可能である。 幾つかの実施形態では、第２のリレーは接地に接続され、第２の端子に電気的に接続された第１の接触ピンと第３の電源に電気的に接続された第２の接触ピンとの間を切り替えるように動作可能な第２のリレー接触器を含む。幾つかの実施形態では、第２及び第３の電源はＤＣ電源である。

方法２００は、ブロック２０５に示すように、充電式補助バッテリの負荷電圧を監視することを更に含む。方法２００は、負荷電圧が所定の閾値よりも低く降下した場合に、ブロック２０７に示すように、第１の電源、第２の電源、又は第３の電源のうちの１つから、負荷への電力供給を与えることを更に含む。幾つかの実施形態では電力供給は、第１の電源が第１の端子に電気的に連結されている場合には第１の電源によって負荷へ与えられ、また、電力供給は、第２のＤＣ電源が第２の端子に電気的に接続されて、且つ第１の電源が第１の端子から切断されている場合には、第２の電源によって負荷へ与えられる。

本開示の特定の実施形態が本明細書に記載されているが、本開示はそれを限定することを意図するものではなく、当該技術が許容する範囲で広範なものであり、明細書も同様に読まれることが意図されている。従って、上述の説明は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者であれば、添付の特許請求の範囲の目的及び趣旨の範囲内で他の改変を想到するであろう。

Claims (15)

1. システムであって、
   充電式バッテリを含む負荷と、
   前記充電式バッテリ及び第１の端子に電気的に連結された第１のリレーであり、第１の電源が前記第１の端子に連結可能な第１のリレーと、
   第２の端子に電気的に接続された第２のリレーであり、第２の電源が前記第２の端子に連結可能な第２のリレーとを備え、
   前記充電式バッテリに接続されたバッテリ充電器が、前記充電式バッテリの電圧が所定の閾値よりも低いことを検出した場合に、前記負荷が、前記第１の端子、前記第２の端子、及び第３の電源のうちの少なくとも１つに連結され、前記第１の電源が前記第１の端子に電気的に連結されている場合に、前記第１の電源によって前記負荷への電力供給が与えられるシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記第２の電源が前記第２の端子に電気的に連結され、且つ前記第１の電源が前記第１の端子から切断されている場合に、前記第２の電源によって前記負荷への前記電力供給が与えられるシステム。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１の電源が前記第１の端子から切断され、且つ前記第２の電源が前記第２の端子から切断されている場合に、前記第３の電源によって前記負荷への前記電力供給が与えられるシステム。
4. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１のリレー及び前記第２のリレーの各々に接続された接地を更に備えるシステム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１のリレーは、前記第１の端子に電気的に接続された第１の接触ピンと前記第２のリレーに電気的に接続された第２の接触ピンとの間を切り替えるように動作可能な第１のリレー接触子を含むシステム。
6. 請求項５に記載のシステムにおいて、前記第２のリレーは、前記第２の端子に電気的に接続された第１の接触ピンと前記第３の電源に電気的に接続された第２の接触ピンとの間を切り替えるように動作可能な第２のリレー接触子を含むシステム。
7. 請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１のリレー接触子及び前記第２のリレー接触子のうちの少なくとも１つはコイルであるシステム。
8. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１の電源、前記第２の電源及び前記第３の電源は、直流（ＤＣ）電源であるシステム。
9. 回路であって
   充電式バッテリを含む負荷と、
   第１の端子に電気的に連結された第１のリレーであり、第１のＤＣ（直流）電源が前記第１の端子と連結可能である第１のリレーと、
   電力線により前記充電式バッテリ及び前記第１のリレーに接続された第２のリレーであり、この第２のリレーは、第２の端子に電気的に連結され、第２のＤＣ電源は、前記第２の端子と連結可能である第２のリレーとを備え、
   前記充電式バッテリに電気的に接続されたバッテリ充電器が、前記充電式バッテリの電圧が所定の閾値よりも低いことを検出した場合に、前記負荷は、前記第１の端子、前記第２の端子、及び第３のＤＣ電源のうちの少なくとも１つに電気的に連結され、前記第１のＤＣ電源が前記第１の端子に電気的に連結されている場合に、前記第１のＤＣ電源によって前記負荷への電力供給が与えられる回路。
10. 請求項９に記載の回路において、前記第２のＤＣ電源が前記第２の端子に電気的に接続され、且つ前記第１のＤＣ電源が前記第１の端子から切断されている場合に、前記第２のＤＣ電源によって前記負荷への前記電力供給が与えられる回路。
11. 請求項９に記載の回路において、前記第１のＤＣ電源が前記第１の端子から切断され、且つ前記第２のＤＣ電源が前記第２の端子から切断されている場合に、前記第３のＤＣ電源によって前記負荷への前記電力供給が与えられる回路。
12. 複数の電源の間で選択するための方法であって、
    第１のリレーを第１の端子に電気的に連結し、第１の電源が前記第１の端子と連結可能であり、
    第２のリレーを第２の端子に電気的に連結し、第２の電源が前記第２の端子と連結可能であり、
    充電式補助バッテリの負荷電圧を監視し、
    前記充電式補助バッテリに接続されたバッテリ充電器が、前記充電式補助バッテリの電圧が所定の閾値よりも低いことを検出した場合には、前記第１の電源、前記第２の電源、及び第３の電源のうちの１つから前記充電式補助バッテリへの電力供給が与えられ、
    前記第１の電源が前記第１の端子に電気的に連結されている場合には、前記第１の電源によって前記充電式補助バッテリへの前記電力供給が与えられ、前記第２の電源が前記第２の端子に電気的に連結され、且つ前記第１の電源が前記第１の端子から切断されている場合には、前記第２の電源により前記充電式補助バッテリへの前記電力供給が与えられる方法。
13. 請求項１２の方法において、前記第１の電源が前記第１の端子に電気的に連結されている場合には、前記第１のリレーのリレー接触子を電力線に接触する第１の位置から前記第１の端子に接触する第２の位置へ作動させることを更に含む方法。
14. 請求項１２の方法において、前記第２の電源が前記第２の端子に電気的に連結され、且つ前記第１の電源が前記第１の端子に電気的に連結されていない場合には、前記第２のリレーのリレー接触子を前記第３の電源と接触する第１の位置から前記第２の端子と接触する第２の位置へ作動させることを更に含む方法。
15. 請求項１２の方法において、前記第１の電源が前記第１の端子に連結されているときに前記第１のリレーを起動し、前記第２の電源が前記第２の端子に接続されているときに前記第２のリレーを起動することを更に含む方法。

Images