JP2020026215A - Redundant power source system - Google Patents

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健 阿久沢
Takeshi Akusawa
健 阿久沢
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Abstract

To provide a redundant power source system which can maintain a backup function of a normal load in an engine re-starting and a main power source failure after an idle stop.SOLUTION: A redundant power source system can supply a redundant power source from a main power source and a sub power source to a first load, and can supply a power source from the main power source to a second load necessary for suppression of voltage fluctuation. The redundant power source system includes a first relay connecting DDC and the sub power source in an energization cutting manner, a second relay connecting the DDC and the second load in the energization cutting manner, a regulator connecting the sub power source and the first load, and a control part controlling an energization cut-off state of the first relay and the second relay, in which the control part cuts off the first relay and energizes the second relay and connects the second load to the main power source via the DDC and connects the first load to the sub power source via the regulator in the engine restarting processing, and energizes the first relay and cuts off the second relay, separates the second load from the main power source, and connects the first load to the sub power source via the DDC in the same processing in the case of a main power source failure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、冗長電源システムに関する。   The present invention relates to a redundant power supply system.

停車時にエンジンを止めて燃費向上を図る、いわゆるアイドルストップ&スタート機能を搭載した車両がある。この機能を搭載した車両の電源システムでは、アイドルストップ後のエンジン再始動時における大電流消費に伴って生じる電圧変動の影響を、安定した電圧を必要とする負荷(以下「保護負荷」という)に及ばないようにするため、保護負荷の前段に電圧変動を抑制するDCDCコンバーターを挿入する対策がある。図5に、電変抑制用DCDCコンバーター(DDC)を設けた、保護負荷以外の負荷(以下「通常負荷」という)に対して冗長構成を採用した冗長電源システム200の構成例を示す。   There are vehicles equipped with a so-called idle stop & start function that stops the engine when stopped to improve fuel efficiency. In a vehicle power supply system equipped with this function, the effect of voltage fluctuations caused by large current consumption when the engine is restarted after an idle stop is reduced to a load requiring a stable voltage (hereinafter referred to as a "protection load"). There is a measure to insert a DCDC converter that suppresses voltage fluctuations in front of the protective load in order to prevent the fluctuation. FIG. 5 shows a configuration example of a redundant power supply system 200 provided with a DCDC converter (DDC) for suppressing electric transformation and employing a redundant configuration for loads other than the protection load (hereinafter, referred to as “normal loads”).

図5に例示した冗長電源システム200の構成では、電変抑制用とバックアップ電源用とで2つのDCDCコンバーターを使用している。そこで、DCDCコンバーターを1つにした電源システムの構成が特許文献1及び2で提案されている。これらの特許文献に記載された従来の電源システムでは、バックアップ電源と保護負荷とを同じDCDCコンバーターを介してスターターなどと接続している。これにより、従来の電源システムでは、エンジンをアイドルストップさせた後のエンジン再始動処理時にはDCDCコンバーターを制御して保護負荷をスターターから切り離すことで、スターターでの大電流消費に伴う電圧変動の影響を保護負荷に及ばないようにしている。   In the configuration of the redundant power supply system 200 illustrated in FIG. 5, two DCDC converters are used for the suppression of the electric power change and for the backup power supply. Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose a configuration of a power supply system having a single DCDC converter. In the conventional power supply systems described in these patent documents, a backup power supply and a protection load are connected to a starter or the like via the same DCDC converter. As a result, in the conventional power supply system, when the engine is restarted after the engine is idle-stopped, the DC-DC converter is controlled to separate the protective load from the starter, thereby reducing the influence of voltage fluctuations caused by large current consumption in the starter. It does not reach the protection load.

特開2017−154579号公報JP 2017-154579 A 特開2012−090404号公報JP 2012-090404 A

上述した従来の特許文献に記載された電源システムでは、バックアップ電源がDCDCコンバーターを介して通常負荷に接続されている。よって、アイドルストップ後のエンジン再始動処理においてDCDCコンバーターを制御して保護負荷をスターターから切り離してしまうと、バックアップ電源も通常負荷から切り離されることになるため、アイドルストップ後のエンジン再始動処理中にメイン電源が失陥してしまうと、通常負荷をバックアップすることができない。   In the power supply system described in the above-mentioned conventional patent document, a backup power supply is connected to a normal load via a DCDC converter. Therefore, if the protection load is disconnected from the starter by controlling the DCDC converter in the engine restart processing after the idle stop, the backup power supply is also disconnected from the normal load. If the main power supply fails, the load cannot usually be backed up.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、アイドルストップ後のエンジン再始動処理及びその処理でのメイン電源の失陥時において、通常負荷に対するバックアップ機能を維持することができる冗長電源システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has a redundant power supply system capable of maintaining a backup function for a normal load when an engine is restarted after an idle stop and a main power supply fails in the processing. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、メイン電源及びバックアップ電源から第1の負荷へ冗長的に電源を供給可能であり、メイン電源から電圧変動抑制が必要な第2の負荷へ電源を供給可能である、冗長電源システムであって、バックアップ電源と第1の負荷との間に設けられるDCDCコンバーターと、DCDCコンバーターとバックアップ電源とを通電及び遮断可能に接続する第1のリレーと、DCDCコンバーターと第2の負荷とを通電及び遮断可能に接続する第2のリレーと、メイン電源とDCDCコンバーターとを通電及び遮断可能に接続する第3のリレーと、メイン電源と第2の負荷とを通電及び遮断可能に接続する第4のリレーと、バックアップ電源と第1の負荷とを接続するレギュレーターと、第1及び第2のリレーの通電及び遮断の状態を制御する制御部と、を備え、制御部は、アイドルストップ後のエンジン再始動処理においては、第1のリレー及び第4のリレーを遮断しかつ第2のリレー及び第3のリレーを通電して、第2の負荷をDCDCコンバーターを介してメイン電源に接続し、第1の負荷をレギュレーターを介してバックアップ電源に接続し、アイドルストップ後のエンジン再始動処理においてメイン電源が失陥した場合には、第1のリレーを通電しかつ第2のリレー、第3のリレー、及び第4のリレーを遮断して、第2の負荷をメイン電源から切り離し、第1の負荷をDCDCコンバーターを介してバックアップ電源に接続する。   In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention can supply power redundantly from a main power supply and a backup power supply to a first load, and can supply power from the main power supply to a second load that needs to suppress voltage fluctuation. A redundant power supply system capable of supplying power, comprising: a DCDC converter provided between a backup power supply and a first load; and a first relay for connecting the DCDC converter and the backup power supply so as to be able to conduct and cut off. A second relay that connects the DCDC converter and the second load so as to be able to conduct and cut off, a third relay that connects the main power supply and the DCDC converter so that the current can be turned on and off, a main power supply and the second load. And a fourth relay for connecting the backup power supply and the first load, and a first and a second relay. And a control unit that controls the state of energization and cutoff of the first relay and the fourth relay in the engine restart processing after the idle stop. The third relay is energized, the second load is connected to the main power supply via the DCDC converter, the first load is connected to the backup power supply via the regulator, and the main load is used in the engine restart processing after the idle stop. In the event of a power failure, the first relay is energized and the second, third, and fourth relays are shut off to disconnect the second load from the main power source, Connect the load to a backup power supply via a DCDC converter.

上記本発明の冗長電源システムによれば、アイドルストップ後のエンジン再始動処理及びその処理でのメイン電源の失陥時において、通常負荷(第1の負荷)に対するバックアップ機能を維持することができる。   According to the above-described redundant power supply system of the present invention, a backup function for a normal load (first load) can be maintained during engine restart processing after an idle stop and when the main power supply fails in the processing.

本発明の一実施形態に係る冗長電源システムの概略構成を示す図FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a redundant power supply system according to an embodiment of the present invention. リレー制御によって形成される電源経路を説明する図Diagram for explaining power supply path formed by relay control リレー制御によって形成される電源経路を説明する図Diagram for explaining power supply path formed by relay control リレー制御によって形成される電源経路を説明する図Diagram for explaining power supply path formed by relay control 従来の冗長電源システムの概略構成を示す図Diagram showing a schematic configuration of a conventional redundant power supply system

[実施形態]
以下、図面を用いて本発明を実施するための一実施形態を説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係る冗長電源システムは、バックアップ電源から通常負荷に給電する経路と、メイン電源からDCDCコンバーターを介して保護負荷に給電する経路とを設け、複数のリレーを用いて車両の状態に応じて接続状態を適切に切り替える。   The redundant power supply system according to the present embodiment is provided with a path for supplying power to the normal load from the backup power supply and a path for supplying power to the protection load from the main power supply via the DCDC converter, and uses a plurality of relays to respond to the state of the vehicle. Switch the connection status appropriately.

<構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る冗長電源システム100の概略構成を示す図である。図1に例示した冗長電源システム100は、オルタネーター(ALT)11と、スターター(ST)12と、第1の電源13と、第1の負荷14と、双方向DCDCコンバーター(DDC)15と、第2の電源16と、第2の負荷17と、レギュレーター(Reg)18と、制御部20と、第1のリレーRL1と、第2のリレーRL2と、第3のリレーRL3と、第4のリレーRL4と、を備えている。本冗長電源システム100は、例えばアイドルストップ&スタート機能を搭載した車両に用いることができる。
<Structure>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a redundant power supply system 100 according to one embodiment of the present invention. The redundant power supply system 100 illustrated in FIG. 1 includes an alternator (ALT) 11, a starter (ST) 12, a first power supply 13, a first load 14, a bidirectional DCDC converter (DDC) 15, , A second load 17, a regulator (Reg) 18, a controller 20, a first relay RL1, a second relay RL2, a third relay RL3, and a fourth relay. RL4. The redundant power supply system 100 can be used, for example, in a vehicle equipped with an idle stop & start function.

オルタネーター11は、エンジンによって駆動されることで生じる回転力を電気エネルギーに変換して発電する発電装置である。オルタネーター11は、発生させた電力を第1の電源13及び第1の負荷14などに送出する。   The alternator 11 is a power generation device that converts torque generated by being driven by the engine into electric energy to generate power. The alternator 11 sends out the generated electric power to the first power supply 13, the first load 14, and the like.

スターター12は、エンジンをクランキングして始動させる始動装置である。このスターター12は、第1の電源13から供給される電力で作動する。   The starter 12 is a starting device that starts the engine by cranking. The starter 12 operates with electric power supplied from a first power supply 13.

第1の電源13は、充放電可能に構成された蓄電装置である。この第1の電源13は、例えば鉛蓄電池とすることができる。第1の電源13は、オルタネーター11、スターター12、及び第1の負荷14に接続されており、オルタネーター11が発生した電力を蓄えたり、自らが蓄えている電力をスターター12や第1の負荷14に供給したりする、いわゆるメイン電源として機能する。   The first power supply 13 is a power storage device configured to be chargeable and dischargeable. The first power supply 13 can be, for example, a lead storage battery. The first power source 13 is connected to the alternator 11, the starter 12, and the first load 14, and stores the power generated by the alternator 11, or stores the power stored by the alternator 11 in the starter 12 or the first load 14. Or a so-called main power supply.

第1の負荷14は、第1の電源13から供給される電力で動作し、所定の機能を実現する車載機器である。より具体的には、第1の負荷14は、メイン電源である第1の電源13が失陥したときでも動作を継続する必要がある車載機器である。この第1の負荷14は、第1の電源13とは独立して、第2の電源16からも電源を供給することができるように、電源が二重に構成されている。図1に例示する構成では、第1の負荷14は、第1の電源13とは整流素子D1を介して電力供給可能に接続されており、第2の電源16とは双方向DCDCコンバーター15及び整流素子D2を介して電力供給可能に接続されると共にレギュレーター18を介して接続されている。整流素子D1及びD2は、例えばダイオードとすることができる。整流素子D1のアノードと整流素子D2のアノードとの間には、第3のリレーRL3が挿入されている。   The first load 14 is an in-vehicle device that operates with electric power supplied from the first power supply 13 and realizes a predetermined function. More specifically, the first load 14 is an in-vehicle device that needs to continue operation even when the first power supply 13 that is the main power supply fails. The first load 14 has a double power supply so that the second load 16 can supply power independently of the first power supply 13. In the configuration illustrated in FIG. 1, the first load 14 is connected to the first power supply 13 via a rectifier D1 so as to be able to supply power, and the second load 16 is connected to the bidirectional DCDC converter 15 and the second power supply 16. It is connected so as to be able to supply power via the rectifier element D2 and is connected via the regulator 18. The rectifiers D1 and D2 can be, for example, diodes. A third relay RL3 is inserted between the anode of the rectifier D1 and the anode of the rectifier D2.

第1の負荷14が実現する機能の一例としては、ドアアンロック機能、シフトバイワイヤー機能、及び電動パーキングブレーキ機能など、車両に異常が発生した場合であっても車両を安全な場所まで走行させて停車させるために必要な機能(走る・曲がる・止まる)を動作させることができるものが挙げられる。   Examples of functions realized by the first load 14 include a door unlock function, a shift-by-wire function, and an electric parking brake function, which allow the vehicle to travel to a safe place even when an abnormality occurs in the vehicle. That can operate the functions (run, turn, stop) necessary to stop the vehicle.

双方向DCDCコンバーター15は、1次側に入力された電圧を所定の電圧に変換して2次側に出力することができ、また2次側に入力された電圧を所定の電圧に変換して1次側に出力することができる、双方向型の電圧変換器である。この双方向DCDCコンバーター15は、1次側が第3のリレーRL3を介して第1の電源13に接続されており、2次側が第1のリレーRL1を介して第2の電源16に接続されている。   The bidirectional DC-DC converter 15 can convert a voltage input to the primary side into a predetermined voltage and output it to the secondary side, and convert a voltage input to the secondary side into a predetermined voltage. This is a bidirectional voltage converter that can output to the primary side. The bidirectional DCDC converter 15 has a primary side connected to a first power supply 13 via a third relay RL3, and a secondary side connected to a second power supply 16 via a first relay RL1. I have.

第2の電源16は、充放電可能に構成された蓄電装置である。この第2の電源16は、例えば電気二重層キャパシタ(EDLC:Electrical Double Layer Capacitor)とすることができる。電気二重層キャパシタを蓄電材として用いる場合は、劣化を防ぐために、駐車中は電荷をゼロ又は極力少なくした状態とし、車両を起動した時(イグニッションON後など)に充電を行って使用することが望ましい。よって、電気二重層キャパシタの容量を無駄なく使い切るために、双方向DCDCコンバーター15が用いられる。第2の電源16は、第1のリレーRL1、双方向DCDCコンバーター15、及び第3のリレーRL3を介してオルタネーター11に接続されており、オルタネーター11が発生した電力を双方向DCDCコンバーター15で変換して蓄えたり、自らが蓄えている電力を双方向DCDCコンバーター15で変換して第1の負荷14に供給したりする。また、第2の電源16は、自らが蓄えている電力をレギュレーター18を介して第1の負荷14に供給する。よって、第2の電源16は、第1の電源13に対してバックアップ電源として機能する。   The second power supply 16 is a power storage device configured to be chargeable and dischargeable. The second power supply 16 can be, for example, an electric double layer capacitor (EDLC). When an electric double layer capacitor is used as a power storage material, it is recommended that the electric charge be reduced to zero or minimized during parking to prevent deterioration, and that the vehicle be charged and used when the vehicle is started (after ignition is turned on, etc.). desirable. Therefore, in order to use up the capacity of the electric double layer capacitor without waste, the bidirectional DCDC converter 15 is used. The second power supply 16 is connected to the alternator 11 via the first relay RL1, the bidirectional DCDC converter 15, and the third relay RL3, and converts the power generated by the alternator 11 with the bidirectional DCDC converter 15. The power stored therein is converted by the bidirectional DCDC converter 15 and supplied to the first load 14. The second power supply 16 supplies the power stored therein to the first load 14 via the regulator 18. Therefore, the second power supply 16 functions as a backup power supply for the first power supply 13.

第2の負荷17は、第1の電源13から供給される電力で動作し、所定の機能を実現する車載機器である。より具体的には、第2の負荷17は、第1の電源13に生じる電圧変動を抑制して安定した電圧を必要とする車載機器である。この第2の負荷17は、第4のリレーRL4を介して第1の電源13と接続されており、また第3のリレーRL3、双方向DCDCコンバーター15、及び第2のリレーRL2を介して第1の電源13と接続されている。   The second load 17 is an in-vehicle device that operates with electric power supplied from the first power supply 13 and realizes a predetermined function. More specifically, the second load 17 is an in-vehicle device that requires a stable voltage by suppressing a voltage change occurring in the first power supply 13. The second load 17 is connected to the first power supply 13 via the fourth relay RL4, and is connected to the first power supply 13 via the third relay RL3, the bidirectional DCDC converter 15, and the second relay RL2. 1 power supply 13.

レギュレーター18は、第2の電源16と第1の負荷14との間に挿入され、第2の電源16を入力して一定の電圧を第1の負荷14に出力することができる。このレギュレーター18には、例えば入出力間の電圧差が小さくても動作する低ドロップアウト型(LDO:Low Dropout)のリニアレギュレーターを用いることができる。あるいは、レギュレーター18に、スイッチング動作を行うDCDCコンバーターを用いてもよい。   The regulator 18 is inserted between the second power supply 16 and the first load 14, and can input the second power supply 16 and output a constant voltage to the first load 14. As the regulator 18, for example, a low dropout (LDO) linear regulator that operates even when the voltage difference between input and output is small can be used. Alternatively, a DCDC converter that performs a switching operation may be used as the regulator 18.

第1のリレーRL1は、双方向DCDCコンバーター15と第2の電源16との間に挿入され、双方向DCDCコンバーター15と第2の電源16とを通電及び遮断可能に接続する。第2のリレーRL2は、双方向DCDCコンバーター15と第2の負荷17との間に挿入され、双方向DCDCコンバーター15と第2の負荷17とを通電及び遮断可能に接続する。第3のリレーRL3は、第1の電源13と双方向DCDCコンバーター15との間に挿入され、第1の電源13と双方向DCDCコンバーター15とを通電及び遮断可能に接続する。第4のリレーRL4は、第1の電源13と第2の負荷17との間に挿入され、第1の電源13と第2の負荷17とを通電及び遮断可能に接続する。この第1〜第4のリレーRL1〜RL4には、例えば半導体リレーを用いることができる。   The first relay RL1 is inserted between the bidirectional DCDC converter 15 and the second power supply 16, and connects the bidirectional DCDC converter 15 and the second power supply 16 so as to be able to conduct and cut off. The second relay RL2 is inserted between the bidirectional DCDC converter 15 and the second load 17, and connects the bidirectional DCDC converter 15 and the second load 17 so as to be able to conduct and cut off. The third relay RL3 is inserted between the first power supply 13 and the bidirectional DCDC converter 15, and connects the first power supply 13 and the bidirectional DCDC converter 15 so as to be able to conduct and cut off. The fourth relay RL4 is inserted between the first power supply 13 and the second load 17, and connects the first power supply 13 and the second load 17 so as to be able to conduct and cut off. As the first to fourth relays RL1 to RL4, for example, semiconductor relays can be used.

制御部20は、図示しない車載装置から所定の車両情報を取得する。車両情報には、車両の走行状態、アイドルストップ後のエンジン再始動(ブレーキペダルの開放)の有無、第1の電源13の状態、及び第2の電源16の状態が、少なくとも含まれる。そして、制御部20は、取得した車両情報に基づいて、第1のリレーRL1、第2のリレーRL2、第3のリレーRL3、及び第4のリレーRL4の通電(ON)及び遮断(OFF)の状態を制御する。この制御部20によるリレー制御方法については、以降に説明を行う。   The control unit 20 acquires predetermined vehicle information from an in-vehicle device (not shown). The vehicle information includes at least the running state of the vehicle, whether or not the engine has been restarted after the idle stop (release of the brake pedal), the state of the first power supply 13, and the state of the second power supply 16. Then, based on the obtained vehicle information, the control unit 20 turns on (ON) and cuts off (OFF) the first relay RL1, the second relay RL2, the third relay RL3, and the fourth relay RL4. Control the state. The relay control method by the control unit 20 will be described later.

<制御>
図2乃至図4をさらに参照して、本実施形態に係る冗長電源システム100が実行するリレー制御を説明する。図2乃至図4は、車両の特定の状態におけるリレー制御によって形成される電源経路を説明する図である。
<Control>
The relay control executed by the redundant power supply system 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are diagrams illustrating a power supply path formed by relay control in a specific state of the vehicle.

図2は、車両が通常に運転(走行)している場合に、制御部20のリレー制御によって形成される電源経路を示している。この状態では、第1のリレーRL1及び第4のリレーRL4を通電(ON)に、第2のリレーRL2を遮断(OFF)に制御される。第3のリレーRL3は、原則は遮断(OFF)に制御されるが、第2の電源16の蓄電状態(充電や放電の必要がある場合)に応じて、通電(ON)に適宜制御される。   FIG. 2 shows a power supply path formed by the relay control of the control unit 20 when the vehicle is normally driving (running). In this state, the first relay RL1 and the fourth relay RL4 are controlled to be turned on (ON) and the second relay RL2 is turned off (OFF). The third relay RL3 is controlled to be turned off (OFF) in principle, but is appropriately controlled to be turned on (ON) according to the state of charge of the second power supply 16 (when charging or discharging is necessary). .

このリレー制御によって、第1の電源13→整流素子D1→第1の負荷14という電源経路が形成されて、第1の負荷14には整流素子D1を介して第1の電源13から電力が供給される(通常給電)。また、第2の電源16→双方向DCDCコンバーター15→整流素子D2→第1の負荷14という電源経路が形成されて、第1の負荷14には双方向DCDCコンバーター15及び整流素子D2を介して第2の電源16から電力の供給が可能となる(バックアップ給電)。なお、第2の電源16と第1の負荷14との間の電圧差がレギュレーター18が動作可能な電圧差であれば、レギュレーター18を介しても、第2の電源16から第1の負荷14にバックアップ給電が可能となる。一方、上記リレー制御によって、第1の電源13→第2の負荷17という電源経路が形成されて、第2の負荷17には第1の電源13から直接電力が供給される。   By this relay control, a power supply path is formed from the first power supply 13 → the rectifier D1 → the first load 14, and power is supplied to the first load 14 from the first power supply 13 via the rectifier D1. (Normal power supply). In addition, a power supply path is formed from the second power supply 16 → the bidirectional DCDC converter 15 → the rectifier D2 → the first load 14. The first load 14 is connected to the first load 14 via the bidirectional DCDC converter 15 and the rectifier D2. Power can be supplied from the second power supply 16 (backup power supply). Note that if the voltage difference between the second power supply 16 and the first load 14 is a voltage difference at which the regulator 18 can operate, the second power supply 16 can also supply the first load 14 via the regulator 18. Backup power supply becomes possible. On the other hand, a power path from the first power supply 13 to the second load 17 is formed by the relay control, and the second load 17 is directly supplied with power from the first power supply 13.

このように、第1の電源13に生じる電圧変動が第2の負荷17に影響を及ぼさない場面である場合には、第1の負荷14に対して第1の電源13による通常給電と第2の電源16によるバックアップ給電との冗長電源構成を維持しつつ、第2の負荷17に対しては第1の電源13から直接給電することができる。   As described above, in the case where the voltage fluctuation occurring in the first power supply 13 does not affect the second load 17, the normal power supply by the first power supply 13 to the first load 14 and the second power supply The second load 17 can be directly supplied with power from the first power supply 13 while maintaining the redundant power supply configuration with the backup power supply by the power supply 16.

図3は、車両が停止してアイドリングをストップさせた後にエンジンの再始動処理を実施している場合に、制御部20のリレー制御によって形成される電源経路を示している。この状態では、第1のリレーRL1及び第4のリレーRL4を遮断(OFF)に、第2のリレーRL2及び第3のリレーRL3を通電(ON)に制御される。   FIG. 3 shows a power supply path formed by the relay control of the control unit 20 when the engine is restarted after the vehicle stops and idling is stopped. In this state, the first relay RL1 and the fourth relay RL4 are controlled to be turned off (OFF), and the second relay RL2 and the third relay RL3 are controlled to be turned on (ON).

このリレー制御によって、第1の電源13→整流素子D1→第1の負荷14という電源経路が形成されて、第1の負荷14には整流素子D1を介して第1の電源13から電力が供給される(通常給電)。また、第2の電源16→レギュレーター18→第1の負荷14という電源経路が形成されて、第1の負荷14にはレギュレーター18を介して第2の電源16から電力の供給が可能となる(バックアップ給電)。一方、上記リレー制御によって、第1の電源13→双方向DCDCコンバーター15→第2の負荷17という電源経路が形成されて、第2の負荷17には双方向DCDCコンバーター15を介して第1の電源13から電力が供給される。   By this relay control, a power supply path is formed from the first power supply 13 → the rectifier D1 → the first load 14, and power is supplied to the first load 14 from the first power supply 13 via the rectifier D1. (Normal power supply). In addition, a power supply path is formed from the second power supply 16 → the regulator 18 → the first load 14, and the first load 14 can be supplied with power from the second power supply 16 via the regulator 18 ( Backup power supply). On the other hand, by the relay control, a power supply path of the first power supply 13 → the bidirectional DCDC converter 15 → the second load 17 is formed, and the second load 17 is connected to the first load via the bidirectional DCDC converter 15. Power is supplied from the power supply 13.

このように、スターター12の作動によって第1の電源13に生じる電圧変動が第2の負荷17に影響を及ぼす場面である場合には、第1の負荷14に対して第1の電源13による通常給電と第2の電源16によるバックアップ給電との冗長電源構成を維持しつつ、第2の負荷17に対しては双方向DCDCコンバーター15を介して電圧変動を抑制した電力を第1の電源13から供給することができる。   As described above, in the case where the voltage fluctuation generated in the first power supply 13 due to the operation of the starter 12 affects the second load 17, the first load 14 normally operates on the first load 14. While maintaining the redundant power supply configuration of the power supply and the backup power supply by the second power supply 16, the power whose voltage fluctuation is suppressed through the bidirectional DCDC converter 15 is supplied from the first power supply 13 to the second load 17. Can be supplied.

図4は、車両が停止してアイドリングをストップさせた後にエンジンの再始動処理を実施している最中に第1の電源13の失陥が生じた場合に、制御部20のリレー制御によって形成される電源経路を示している。この状態では、第1のリレーRL1を通電(ON)に、第2のリレーRL2、第3のリレーRL3及び第4のリレーRL4を遮断(OFF)に制御される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the first power supply 13 fails while the engine is being restarted after the vehicle is stopped and idling is stopped. FIG. In this state, the first relay RL1 is controlled to be energized (ON), and the second relay RL2, the third relay RL3, and the fourth relay RL4 are controlled to be cut off (OFF).

このリレー制御によって、第2の負荷17への給電は絶たれるものの、通常給電が不可能になった第1の負荷14に対しては、第2の電源16→双方向DCDCコンバーター15→整流素子D2→第1の負荷14という電源経路が形成されて、バックアップ給電が行われる。   By this relay control, the power supply to the second load 17 is cut off, but for the first load 14 that cannot normally supply power, the second power supply 16 → the bidirectional DCDC converter 15 → the rectifier A power supply path of D2 → first load 14 is formed, and backup power supply is performed.

なお、第1の電源13の失陥発生から第1のリレーRL1が遮断(OFF)から通電(ON)へ切り替わるまでに遅延があると、第1の負荷14への給電が瞬間的に断たれて(瞬断)第1の負荷14がリセットしてしまうおそれがある。そこで、この対策として本実施形態では、レギュレーター18を第2の電源16と第1の負荷14との間に挿入して給電経路を確保し、遅延によって生じる第1の負荷14への電力供給の瞬断の影響を抑制している。   If there is a delay from the occurrence of the failure of the first power supply 13 to the switching of the first relay RL1 from the cutoff (OFF) to the energization (ON), the power supply to the first load 14 is momentarily cut off. (Instantaneous interruption), the first load 14 may be reset. Therefore, in this embodiment, as a countermeasure against this, in the present embodiment, the regulator 18 is inserted between the second power supply 16 and the first load 14 to secure a power supply path, and the power supply to the first load 14 caused by the delay is provided. The effects of momentary interruption are suppressed.

[作用・効果]
以上のように、本発明の一実施形態に係る冗長電源システム100によれば、第1の電源13から及びDCDCコンバーターを介して第2の電源16から第1の負荷14へ冗長的に電源を供給し、第1の電源13から第2の負荷17へ電源を供給するシステム構成において、第2の電源16と第1の負荷14との間にレギュレーター18を挿入し、双方向DCDCコンバーター15から第2の負荷17へ給電する経路を設ける。そして、制御部20は、アイドルストップ後のエンジン再始動処理では、双方向DCDCコンバーター15を介して第2の負荷17へ給電され、かつ、レギュレーター18を介して第1の負荷14へバックアップ給電されるように、各リレーを制御する。また、制御部20は、アイドルストップ後のエンジン再始動処理でのメイン電源の失陥時には、第2の負荷17へ給電を停止し、双方向DCDCコンバーター15を介して第1の負荷14へバックアップ給電されるように、各リレーを制御する。
[Action / Effect]
As described above, according to the redundant power supply system 100 according to the embodiment of the present invention, the power is redundantly supplied from the first power supply 13 and from the second power supply 16 to the first load 14 via the DCDC converter. In a system configuration for supplying and supplying power from the first power supply 13 to the second load 17, a regulator 18 is inserted between the second power supply 16 and the first load 14, and the bidirectional DCDC converter 15 A path for supplying power to the second load 17 is provided. In the engine restart process after the idle stop, the control unit 20 supplies power to the second load 17 via the bidirectional DCDC converter 15 and backup power to the first load 14 via the regulator 18. So that each relay is controlled. Further, when the main power supply fails in the engine restart processing after the idle stop, the control unit 20 stops supplying power to the second load 17 and backs up the power to the first load 14 via the bidirectional DCDC converter 15. Each relay is controlled so that power is supplied.

この制御により、アイドルストップ後のエンジン再始動処理には、第1の負荷14に対して通常給電及びバックアップ給電による冗長電源構成を維持しつつ、第2の負荷17には電圧変動を抑制した電力を供給することができる。また、アイドルストップ後のエンジン再始動処理でのメイン電源の失陥時には、第1の負荷14に対してバックアップバックアップ給電を継続することができる。   According to this control, in the engine restart process after the idle stop, the second load 17 suppresses the voltage fluctuation while maintaining the redundant power supply configuration by the normal power supply and the backup power supply to the first load 14. Can be supplied. Further, when the main power supply fails in the engine restart processing after the idle stop, the backup power supply to the first load 14 can be continued.

本発明の冗長電源システムは、アイドルストップ&スタート機能を搭載した車両などに利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The redundant power supply system of the present invention can be used for vehicles equipped with an idle stop & start function.

11 オルタネーター(ALT)
12 スターター(ST)
13 第1の電源
14 第1の負荷
15 双方向DCDCコンバーター(DDC)
16 第2の電源
17 第2の負荷
18 レギュレーター(Reg)
20 制御部
100、200 冗長電源システム
RL1、RL2、RL3、RL4 リレー
11 Alternator (ALT)
12 Starter (ST)
13 First power supply 14 First load 15 Bidirectional DCDC converter (DDC)
16 Second power supply 17 Second load 18 Regulator (Reg)
20 Control unit 100, 200 Redundant power supply system RL1, RL2, RL3, RL4 Relay

Claims (1)

メイン電源及びバックアップ電源から第1の負荷へ冗長的に電源を供給可能であり、前記メイン電源から電圧変動抑制が必要な第2の負荷へ電源を供給可能である、冗長電源システムであって、
前記バックアップ電源と前記第1の負荷との間に設けられるDCDCコンバーターと、
前記DCDCコンバーターと前記バックアップ電源とを、通電及び遮断可能に接続する第1のリレーと、
前記DCDCコンバーターと前記第2の負荷とを、通電及び遮断可能に接続する第2のリレーと、
前記メイン電源と前記DCDCコンバーターとを、通電及び遮断可能に接続する第3のリレーと、
前記メイン電源と前記第2の負荷とを、通電及び遮断可能に接続する第4のリレーと、
前記バックアップ電源と前記第1の負荷とを接続するレギュレーターと、
各前記リレーの通電及び遮断の状態を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
アイドルストップ後のエンジン再始動処理においては、前記第1のリレー及び前記第4のリレーを遮断しかつ前記第2のリレー及び前記第3のリレーを通電して、前記第2の負荷を前記DCDCコンバーターを介して前記メイン電源に接続し、前記第1の負荷を前記レギュレーターを介して前記バックアップ電源に接続し、
前記アイドルストップ後のエンジン再始動処理において前記メイン電源が失陥した場合には、前記第1のリレーを通電しかつ前記第2のリレー、前記第3のリレー、及び前記第4のリレーを遮断して、前記第2の負荷を前記メイン電源から切り離し、前記第1の負荷を前記DCDCコンバーターを介して前記バックアップ電源に接続する、
冗長電源システム。
A redundant power supply system capable of redundantly supplying power from a main power supply and a backup power supply to a first load, and supplying power from the main power supply to a second load requiring voltage fluctuation suppression,
A DCDC converter provided between the backup power supply and the first load;
A first relay for connecting the DCDC converter and the backup power supply so that the DCDC converter can be energized and cut off;
A second relay that connects the DCDC converter and the second load so as to be able to conduct and cut off;
A third relay that connects the main power supply and the DCDC converter so as to be able to conduct and cut off;
A fourth relay that connects the main power supply and the second load so as to be able to conduct and cut off;
A regulator for connecting the backup power supply and the first load;
A control unit that controls the energization and cutoff states of each of the relays,
The control unit includes:
In the engine restart processing after the idle stop, the first relay and the fourth relay are shut off, and the second relay and the third relay are energized to apply the second load to the DCDC. Connecting to the main power supply via a converter, connecting the first load to the backup power supply via the regulator,
If the main power supply fails during the engine restart processing after the idle stop, the first relay is energized and the second, third, and fourth relays are shut off. Disconnecting the second load from the main power supply and connecting the first load to the backup power supply via the DCDC converter;
Redundant power system.
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