JP2020137166A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる２つの電圧系の電力ラインにショートが生じたときに、より適正に対処する電源装置を提供する。【解決手段】電源装置２０は、高電圧系蓄電装置３０と、高電圧系蓄電装置からの電力を高電圧系負荷３８に供給する高電圧系電力ライン３２と、高電圧系電力ラインに取り付けられて高電圧系蓄電装置の接続および遮断を行なうシステムメインリレー３４と、高電圧系蓄電装置より電圧の低い低電圧系蓄電装置４０と、高電圧系電力ラインのアースを共用し低電圧系蓄電装置からの電力を低電圧系負荷４８に供給する低電圧系電力ライン４２と、を備える。低電圧系電力ラインの電圧が所定時間に亘って所定電圧以上のときにはシステムメインリレーをオフする。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、高電圧系電力ラインと低電圧系電力ラインのアースが共用している電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、第１電圧系の負荷に電力を供給する第１電源装置とと、第１電源装置とグランド線を共通し第１電圧系より高電圧の第２電圧系の負荷に電力を供給する第２電源装置と、を備えるシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、グランド線に設定値を超える電流が流れたときに第２電源装置と第２電圧系の負荷とを切り離すスイッチをオフすることにより、システムの安全性を確保している。

特許第６０８１２５１号公報

しかしながら、上述のシステムでは、第１電圧系と第２電圧系とがショートしたときに対処できない場合がある。第１電圧系と第２電圧系とがショートしてもグランド線に大電流が流れない場合もあり、この場合、第２電源装置と第２電圧系の負荷とを切り離すことができない。

本発明の電源装置は、異なる２つの電圧系の電力ラインにショートが生じたときにより適正に対処することを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
高電圧系蓄電装置と、
前記高電圧系蓄電装置からの電力を高電圧系負荷に供給する高電圧系電力ラインと、
前記高電圧系電力ラインに取り付けられて前記高電圧系蓄電装置の接続および遮断を行なうシステムメインリレーと、
前記高電圧系蓄電装置より電圧の低い低電圧系蓄電装置と、
前記高電圧系電力ラインのアースを共用し、前記低電圧系蓄電装置からの電力を低電圧系負荷に供給する低電圧系電力ラインと、
を備える電源装置であって、
前記低電圧系電力ラインの電圧が所定時間に亘って所定電圧以上のときには前記システムメインリレーをオフする、
ことを特徴とする。

この本発明の電源装置では、高電圧系蓄電装置からの電力を高電圧系負荷に供給する高電圧系電力ラインと低電圧系蓄電装置からの電力を低電圧系負荷に供給する低電圧系電力ラインのアースを共用している。そして、低電圧系電力ラインの電圧が所定時間に亘って所定電圧以上のときには、高電圧系蓄電装置の接続および遮断を行なうシステムメインリレーをオフする。低電圧系電力ラインの電圧が所定時間に亘って所定電圧以上となるときは、高電圧系電力ラインと低電圧系電力ラインにショートが生じている場合であると考えられるから、この場合、高電圧系蓄電装置の接続および遮断を行なうシステムメインリレーをオフするのである。これにより、異なる２つの電圧系の電力ラインにショートが生じたときにより適正に対処することができる。

本発明の電源装置において、前記高電圧系電力ラインに発電電力を供給する発電機を備え、前記低電圧系電力ラインの電圧が前記所定時間に亘って前記所定電圧以上のときには前記発電機の運転を停止するものとしてもよい。こうすれば、発電機からの高電圧系の電力が低電圧系に供給されるのを抑止することができる。

本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行される電圧異常監視処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される。実施例の電源装置２０は、高電圧バッテリ３０と、低電圧バッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と、を備える。

高電圧バッテリ３０は、例えば定格４８Ｖのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。高電圧バッテリ３０は高電圧系電力ライン３２を介して高電圧系負荷３８に電力を供給する。高電圧系電力ライン３２には、高電圧系負荷３８と高電圧バッテリ３０との接続や遮断を行なうシステムメインリレー（ＳＭＲ）３４が取り付けられている。また、高電圧系電力ライン３２のシステムメインリレー３４と高電圧バッテリ３０との間には、高電圧系電力ライン３２に発電電力を供給する発電機３６が取り付けられている。なお、実施例の電源装置２０が車載されている場合には、高電圧系負荷３８としては走行用のモータなどが該当する。

低電圧バッテリ４０は、例えば定格１２Ｖの鉛蓄電池として構成されている。低電圧バッテリ４０は、アースを高電圧系電力ライン３２と共用する低電圧系電力ライン４２を介して低電圧系負荷４８に電力を供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、高電圧系電力ライン３２と低電圧系電力ライン４２とに接続されており、高電圧系電力ライン３２の電力を降圧して低電圧系電力ライン４２に供給したり、低電圧系電力ライン４２の電力を昇圧して高電圧系電力ライン３２に供給したりする。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、周知の昇降圧コンバータとして構成されている。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵを中心として構成された周知のマイクロコンピュータとして構成されており、図示しないがＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポートなどを備える。電子制御ユニット５０には、低電圧系電力ライン４２に取り付けられた電圧センサ４４からの低電圧系電圧ＶＬなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、システムメインリレー３４への駆動制御信号や、発電機３６への駆動制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、実施例の電源装置２０が車載されている場合には、電子制御ユニット５０は、走行用のモータの駆動制御も行なう。このため、シフトポジションやアクセル開度、ブレーキポジション、車速などを入力ポートを介して入力し、走行用のモータへのトルク指令を作成し、これを走行用のモータに駆動指令として出力ポートを介して出力する。

次に、実施例の電源装置２０の動作、特に高電圧系電力ライン３２と低電圧系電力ライン４２とにショートが生じたときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される電圧異常監視処理の一例を示すフローチャートである。この電圧異常監視処理は、システム起動されてシステムメインリレー３４がオンされたときに実行される。

電圧異常監視処理が実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、電圧センサ４４からの低電圧系電圧ＶＬを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。続いて、入力した低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｖｒｅｆは、正常に機能しているときの低電圧系電力ライン４２の電圧（低電圧バッテリ４０の電圧）より高く、高電圧系電力ライン３２の電圧（高電圧バッテリ３０の電圧）より低い値として予め設定されており、例えば高電圧バッテリ３０の電圧が４８Ｖで低電圧バッテリ４０の電圧が１２Ｖのときには２０Ｖや２５Ｖなどに設定することができる。

ステップＳ１１０で低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ未満であると判定したときには、高電圧系電力ライン３２と低電圧系電力ライン４２とにはショートは生じていないと判断し、カウンタＣを値０にリセットし（ステップＳ１２０）、ステップＳ１００の低電圧系電圧ＶＬを入力する処理に戻る。カウンタＣについては後述する。

ステップＳ１１０で低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ以上であると判定したときには、カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ１３０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。カウンタＣは、低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ以上であるとの判定が所定時間継続しているか否かを判定するために用いられるカウンタである。閾値Ｃｒｅｆは、所定時間に相当する値が予めセットされており、ステップＳ１００〜Ｓ１４０を繰り返す間隔により定められる。所定時間としては、例えば高電圧系電力ライン４２に取り付けられた図示しないコンデンサのサージに要する時間より長い時間を用いるのが好ましい。ステップＳ１４０でカウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ未満であると判定したときには、ステップＳ１００の低電圧系電圧ＶＬを入力する処理に戻る。

ステップＳ１４０でカウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上であると判定したときには、高電圧系電力ライン３２と低電圧系電力ライン４２とにショートが生じていると判断し、システムメインリレー３４をオフとすると共に発電機３６をオフとし（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。これにより、高電圧系電力ライン３２の電圧が低電圧系電力ライン４２に作用するのを抑止することができる。

以上説明した実施例の電源装置２０では、所定時間に亘って低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときには、、システムメインリレー３４をオフとすると共に発電機３６をオフとする。これにより、高電圧系電力ライン３２の電圧が低電圧系電力ライン４２に作用するのを抑止することができ、高電圧系電力ライン３２の電圧が低電圧系電力ライン４２にショートが生じたときにより適正に対処することができる。

実施例の電源装置２０では、高電圧系電圧ライン３２に発電電力を供給する発電機３６を備えるものとしたが、発電機３６を備えないものとしてもよい。この場合、所定時間に亘って低電圧系電圧ＶＬが閾値Ｖｒｅｆ以上であるときには、、システムメインリレー３４をオフとするものとなる。

実施例の電源装置２０では、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるものとしたが、電気自動車やハイブリッド自動車以外の移動体に搭載したり、移動しない設備に組み込まれるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高電圧バッテリ３０が「高電圧系蓄電装置」に相当し、高電圧系電力ライン３２が「高電圧系電力ライン」に相当し、システムメインリレー３４が「システムメインリレー」に相当し、低電圧バッテリ４０が「低電圧系蓄電装置」に相当し、低電圧系電力ライン４２が「低電圧系電力ライン」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の西欧産業などに利用可能である。

２０ 電源装置、３０ 高電圧バッテリ、３２ 高電圧系電力ライン、３４ システムメインリレー、３６ 発電機、３８ 高電圧系負荷、４０ 低電圧バッテリ、４２ 低電圧系電力ライン、４４ 電圧センサ、４６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４８ 低電圧系負荷、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. 高電圧系蓄電装置と、
   前記高電圧系蓄電装置からの電力を高電圧系負荷に供給する高電圧系電力ラインと、
   前記高電圧系電力ラインに取り付けられて前記高電圧系蓄電装置の接続および遮断を行なうシステムメインリレーと、
   前記高電圧系蓄電装置より電圧の低い低電圧系蓄電装置と、
   前記高電圧系電力ラインのアースを共用し、前記低電圧系蓄電装置からの電力を低電圧系負荷に供給する低電圧系電力ラインと、
   を備える電源装置であって、
   前記低電圧系電力ラインの電圧が所定時間に亘って所定電圧以上のときには前記システムメインリレーをオフする、
   ことを特徴とする電源装置。

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