JP2020182316A - Redundant power supply system - Google Patents

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勝幸 岩崎
Katsuyuki Iwasaki
勝幸 岩崎
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Abstract

To enable sufficient backup power supply for an important load when power from a main power supply is interrupted, and to make effective use of a backup power supply function even during normal operation.SOLUTION: A backup power supply unit 20 is provided with a first capacitor C1, a second capacitor C2, and a power supply control unit 22, and the mode transitions according to a situation. In a first mode, both the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are controlled in the charged state, and in a second mode, the second capacitor C2 is separated from a charging path and a discharging path, and in a third mode, the first capacitor C1 is separated from the main power source, and both the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are controlled such that power can be supplied to the backup load 30. The backup power supply unit 20 can be effectively used by properly using only the function of one of the capacitors C1 according to the presence or absence of an abnormality.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両などにおいて重要な負荷に電源電力を供給するために利用可能な冗長電源システムに関する。 The present invention relates to a redundant power supply system that can be used to supply power to an important load in a vehicle or the like.

自動車等の車両は、主電源として一般的に車載バッテリを備えている。また、車載バッテリを充電するためにオルタネータ（発電機）を備えている。そして、車両の各部に搭載されている多数の様々な電装品などの負荷に対して、主電源から直流の電源電力がそれぞれ供給される。車両における各負荷は、車両の走行、操舵、停止、ドア開閉、照明、通信などの様々な機能を、常時、あるいは必要に応じて果たすためにそれぞれ利用されるものであり、電源電力の供給を必要とする。 Vehicles such as automobiles generally have an in-vehicle battery as a main power source. It also has an alternator (generator) to charge the in-vehicle battery. Then, direct current power is supplied from the main power supply to loads such as a large number of various electrical components mounted on each part of the vehicle. Each load in the vehicle is used to perform various functions such as running, steering, stopping, door opening / closing, lighting, and communication of the vehicle at all times or as needed, and supplies power to the power source. I need.

一方、例えば交通事故の発生などに伴って、車載バッテリ、オルタネータ、ワイヤハーネスなどの部品が損傷すると、主電源からの電力が途切れた状態となり、主電源から各負荷に対して電源電力を供給できなくなる。しかし、状況が悪化することを避けるためには、主電源の電力供給が途切れたであっても、重要な負荷に対しては電源電力の供給を継続することが望まれる。そのため、主電源の代わりになるバックアップ電源が必要になる。 On the other hand, if parts such as the in-vehicle battery, alternator, and wire harness are damaged due to the occurrence of a traffic accident, for example, the power from the main power supply is interrupted, and the main power supply can supply power to each load. It disappears. However, in order to avoid aggravation of the situation, it is desirable to continue the power supply for the important load even if the power supply of the main power supply is interrupted. Therefore, a backup power supply is required instead of the main power supply.

例えば、特許文献１のバックアップ電源装置は、バックアップ用のコンデンサ、充電回路、昇圧回路等を備えている。また、コンデンサとして電気二重層コンデンサ（EDLC）を採用している。したがって、車載バッテリからの電力が途切れたた時に、コンデンサに蓄積されている電荷に基づいて、必要な電源電圧を生成し、負荷に供給することができる。 For example, the backup power supply device of Patent Document 1 includes a backup capacitor, a charging circuit, a booster circuit, and the like. Moreover, the electric double layer capacitor (EDLC) is adopted as a capacitor. Therefore, when the power from the vehicle-mounted battery is interrupted, the required power supply voltage can be generated and supplied to the load based on the electric charge stored in the capacitor.

また、特許文献２の電源制御装置は、第１蓄電器と第２蓄電器とを備えている。第１蓄電器は、複数の電子機器へ電力を供給するバッテリによって充電され、バッテリの電圧が低下した場合に、バッテリに代わって複数の電子機器への電力供給を行う。第２蓄電器は、バッテリによって充電され、第１蓄電器よりも容量が大きく、第１蓄電器による電力供給が行われた後に、第１蓄電器に代わって複数の電子機器への電力供給を行う。 Further, the power supply control device of Patent Document 2 includes a first capacitor and a second capacitor. The first capacitor is charged by a battery that supplies power to a plurality of electronic devices, and when the voltage of the battery drops, power is supplied to the plurality of electronic devices in place of the battery. The second capacitor is charged by a battery and has a larger capacity than the first capacitor. After the power is supplied by the first capacitor, power is supplied to a plurality of electronic devices in place of the first capacitor.

特許第５６１８０２４号公報Japanese Patent No. 5618024 特開２０１８−１１７４７５号公報JP-A-2018-117475

ところで、特許文献１におけるコンデンサと、特許文献２における第１蓄電器および第２蓄電器は、いずれも主電源からの電力が途切れた時に負荷に対してバックアップ用の電源電力を供給するために利用される専用の構成要素である。つまり、交通事故の発生などに起因して主電源からの電力が途切れない限り、特許文献１のコンデンサや、特許文献２の第１蓄電器および第２蓄電器が有効に利用されることはない。 By the way, the capacitor in Patent Document 1 and the first and second capacitors in Patent Document 2 are both used to supply power for backup to the load when the power from the main power supply is interrupted. It is a dedicated component. That is, unless the power from the main power source is interrupted due to the occurrence of a traffic accident or the like, the capacitor of Patent Document 1 and the first and second capacitors of Patent Document 2 are not effectively used.

しかし、バックアップ電源に搭載される蓄電器等は、比較的大きな蓄電容量を必要とするため、大型化し重量も増大するのは避けられない。そのため、特に特許文献２のように複数の蓄電器を搭載する場合には、主電源からの電力が途切れたときでなくてもバックアップ電源を有効に活用できることが望まれる。ただし、バックアップ電源をバックアップ以外の用途で使用すると、主電源からの電力が途切れたときに十分な電源供給能力が得られない可能性がある。 However, since a capacitor or the like mounted on a backup power supply requires a relatively large storage capacity, it is inevitable that the size and weight of the capacitor will increase. Therefore, in particular, when a plurality of capacitors are mounted as in Patent Document 2, it is desired that the backup power source can be effectively used even when the power from the main power source is not interrupted. However, if the backup power supply is used for purposes other than backup, it may not be possible to obtain sufficient power supply capacity when the power from the main power supply is interrupted.

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、異常発生時に重要な負荷に対して十分な電源電力の供給を可能にすると共に、異常発生時以外でも構成要素の機能を有効に活用することが可能な冗長電源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 circumstances, and an object of the present invention is to enable sufficient power supply to be supplied to an important load when an abnormality occurs, and to function as a component even when an abnormality does not occur. The purpose is to provide a redundant power supply system that can make effective use of.

前述した目的を達成するために、本発明に係る冗長電源システムは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 主電源と、バックアップ電源と、前記主電源および前記バックアップ電源のいずれの出力電力も利用可能な共通負荷とを有する冗長電源システムであって、
前記バックアップ電源が、第１蓄電器、第２蓄電器、および動作モード制御部を備え、
前記動作モード制御部は、
第１モードでは、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に充電状態に制御し、
第２モードでは、前記第２蓄電器を充電経路および放電経路から分離すると共に、前記第１蓄電器が前記主電源の電圧変動を抑制する接続状態に制御し、
第３モードでは、前記第１蓄電器を前記主電源から分離すると共に、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に前記共通負荷に電源電力を供給可能な状態に制御する、
ことを特徴とする冗長電源システム。 In order to achieve the above-mentioned object, the redundant power supply system according to the present invention is characterized by the following (1) to (5).
(1) A redundant power supply system having a main power supply, a backup power supply, and a common load that can use the output powers of both the main power supply and the backup power supply.
The backup power supply includes a first capacitor, a second capacitor, and an operation mode control unit.
The operation mode control unit
In the first mode, both the first capacitor and the second capacitor are controlled to be in a charged state.
In the second mode, the second capacitor is separated from the charging path and the discharging path, and the first capacitor is controlled to a connected state in which the voltage fluctuation of the main power source is suppressed.
In the third mode, the first capacitor is separated from the main power source, and both the first capacitor and the second capacitor are controlled so as to be able to supply power to the common load.
A redundant power supply system that features.

（２） 前記バックアップ電源は、
前記主電源の出力と前記第１蓄電器との間に配置された充電回路と、
前記充電回路の経路を迂回して前記主電源の出力と前記第１蓄電器との直接接続を可能にする第１スイッチと、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器との間の接続経路を開閉する第２スイッチと、
前記第２蓄電器と前記共通負荷との間の接続経路を開閉する第３スイッチと、
を含むことを特徴とする上記（１）に記載の冗長電源システム。 (2) The backup power supply is
A charging circuit arranged between the output of the main power supply and the first capacitor,
A first switch that bypasses the path of the charging circuit and enables a direct connection between the output of the main power supply and the first capacitor.
A second switch that opens and closes a connection path between the first capacitor and the second capacitor,
A third switch that opens and closes a connection path between the second capacitor and the common load,
The redundant power supply system according to (1) above, which comprises.

（３） 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオフからオンへの切り替わりに連動して前記第１モードへ遷移し、
前記第１蓄電器および前記第２蓄電器の充電が完了した後で、前記主電源の出力電圧が正常である場合には前記第２モードへ遷移し、
前記主電源の出力電圧が異常である場合には前記第３モードへ遷移する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の冗長電源システム。 (3) The operation mode control unit is
The transition to the first mode is performed in conjunction with the switching of the ignition from off to on in the vehicle.
After the charging of the first capacitor and the second capacitor is completed, if the output voltage of the main power source is normal, the mode shifts to the second mode.
If the output voltage of the main power supply is abnormal, the mode transitions to the third mode.
The redundant power supply system according to (1) or (2) above.

（４） 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオンからオフへの切り替わりに連動して第４モードへ遷移し、前記第１蓄電器および前記第２蓄電器を所定の状態になるまで放電処理する、
ことを特徴とする上記（３）に記載の冗長電源システム。 (4) The operation mode control unit is
The transition to the fourth mode is performed in conjunction with the switching of the ignition from on to off in the vehicle, and the first capacitor and the second capacitor are discharged until they reach a predetermined state.
The redundant power supply system according to (3) above.

（５） 前記充電回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む、
ことを特徴とする上記（２）に記載の冗長電源システム。 (5) The charging circuit includes a DC / DC converter.
The redundant power supply system according to (2) above.

上記（１）の構成の冗長電源システムによれば、第１モードを選択することにより、第１蓄電器、および第２蓄電器に必要な電荷を蓄積することができる。また、第２モードを選択することにより、第１蓄電器を用いて主電源の電圧変動を抑制できる。また、第３モードを選択することにより、第１蓄電器、および第２蓄電器に蓄積されている電荷を用いて、共通負荷にバックアップの電源電力を供給できる。すなわち、異常発生時でなくても、第１蓄電器の機能を有効に活用できる。また、異常発生時には第１蓄電器、および第２蓄電器の両方を利用して十分なバックアップ電力を負荷に供給できる。 According to the redundant power supply system having the configuration of (1) above, by selecting the first mode, the electric charges required for the first capacitor and the second capacitor can be stored. Further, by selecting the second mode, the voltage fluctuation of the main power supply can be suppressed by using the first capacitor. Further, by selecting the third mode, the backup power supply power can be supplied to the common load by using the electric charges stored in the first capacitor and the second capacitor. That is, the function of the first capacitor can be effectively utilized even when an abnormality does not occur. Further, when an abnormality occurs, sufficient backup power can be supplied to the load by using both the first capacitor and the second capacitor.

上記（２）の構成の冗長電源システムによれば、充電回路を用いて、第１蓄電器および第２蓄電器を充電することができる。また、第１スイッチを閉じることにより充電回路を迂回する経路を形成できるので、第２モードの実現が可能になる。また、第２スイッチのオンオフにより、第１蓄電器および第２蓄電器が連動する状態と、互いに分離された状態とを切り替えることが可能になる。また、第３スイッチのオンオフにより、第２蓄電器と共通負荷との接続および分離を切り替えることが可能になる。 According to the redundant power supply system having the configuration of (2) above, the first capacitor and the second capacitor can be charged by using the charging circuit. Further, since the path bypassing the charging circuit can be formed by closing the first switch, the second mode can be realized. Further, by turning the second switch on and off, it is possible to switch between a state in which the first capacitor and the second capacitor are interlocked and a state in which they are separated from each other. Further, by turning the third switch on and off, it is possible to switch the connection and separation between the second capacitor and the common load.

上記（３）の構成の冗長電源システムによれば、車両を使用する状態になったとき、つまりイグニッションがオンになったときに、第１モードですばやく第１蓄電器および第２蓄電器を充電することができる。また、正常時、つまり主電源の機能に対するバックアップが不要な状態では、第２モードで第１蓄電器の機能を活用し、主電源の電圧変動を抑制できる。また、異常時には第３モードで、第１蓄電器および第２蓄電器の機能を用いて十分な電源電力を共通負荷に供給できる。 According to the redundant power supply system having the configuration of (3) above, when the vehicle is in use, that is, when the ignition is turned on, the first capacitor and the second capacitor are quickly charged in the first mode. Can be done. Further, in a normal state, that is, in a state where backup for the function of the main power supply is unnecessary, the function of the first capacitor can be utilized in the second mode to suppress the voltage fluctuation of the main power supply. Further, in the case of an abnormality, in the third mode, sufficient power supply power can be supplied to the common load by using the functions of the first capacitor and the second capacitor.

上記（４）の構成の冗長電源システムによれば、イグニッションがオフの状態、つまり車両を使用しない状態では、第１蓄電器および第２蓄電器の蓄積電荷量を適正に維持できる。これにより、例えば第１蓄電器および第２蓄電器の性能を長期間維持することが可能になる。 According to the redundant power supply system having the configuration of (4) above, the accumulated charge amount of the first capacitor and the second capacitor can be appropriately maintained in the state where the ignition is off, that is, when the vehicle is not used. As a result, for example, the performance of the first capacitor and the second capacitor can be maintained for a long period of time.

上記（５）の構成の冗長電源システムによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いることにより、第１蓄電器および第２蓄電器を充電する際の電圧や電流を適切に調整できるので、第１蓄電器および第２蓄電器を保護しつつ充電所要時間を短縮できる。すなわち、車両を使用する状態になってから主電源のバックアップが可能な状態になるまでの待機時間を減らすことができる。 According to the redundant power supply system having the configuration of (5) above, by using the DC / DC converter, the voltage and current when charging the first capacitor and the second capacitor can be appropriately adjusted, so that the first capacitor and the first capacitor can be appropriately adjusted. 2 The time required for charging can be shortened while protecting the capacitor. That is, it is possible to reduce the waiting time from when the vehicle is in use until the main power source can be backed up.

本発明の冗長電源システムによれば、異常発生時に重要な負荷に対して十分な電源電力を供給でき、しかも異常発生時以外でも構成要素の機能を有効に活用できる。 According to the redundant power supply system of the present invention, sufficient power supply power can be supplied to an important load when an abnormality occurs, and the functions of the components can be effectively utilized even when an abnormality occurs.

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 the embodiments for carrying out the invention described below (hereinafter, referred to as "embodiments") with reference to the accompanying drawings. ..

図１は、本発明の実施形態における冗長電源システムの構成例を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration example of a redundant power supply system according to an embodiment of the present invention. 図２は、車両の状態と各制御要素の状態との対応関係の一覧を表す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a list of correspondences between the state of the vehicle and the state of each control element. 図３は、電源制御部の動作例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the power supply control unit.

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。 Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the respective figures.

図１は、本発明の実施形態における冗長電源システムの構成例を示す電気回路図である。図１に示した冗長電源システムは、自動車などの車両上で、重要な負荷に対して電源電力を供給するために利用することを想定している。負荷となる車両上の様々な電装品に対しては、通常は主電源である車載バッテリ１１から直流の電源電力が供給される。しかし、例えば交通事故が発生して車載バッテリ１１等が損傷すると、車載バッテリ１１の電力を負荷に供給できない状態になる。 FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration example of a redundant power supply system according to an embodiment of the present invention. The redundant power supply system shown in FIG. 1 is assumed to be used to supply power supply to an important load on a vehicle such as an automobile. Direct current power is normally supplied from the vehicle-mounted battery 11, which is the main power source, to various electrical components on the vehicle that serve as a load. However, if, for example, a traffic accident occurs and the vehicle-mounted battery 11 or the like is damaged, the power of the vehicle-mounted battery 11 cannot be supplied to the load.

一方、例えば事故に遭った車両の外から車両内の乗員を救出しようとする際には、車両のドアロックが救出の妨げになる。特に、ドアロックを解除するための電気モータなどの負荷に対して電源電力を供給できないと、ドアロックの解除ができなくなり、乗員の救出に手間取ることになる。したがって、ドアロックを解除するための電気モータのように重要な負荷に対しては、車載バッテリ１１からの電力が途切れたときに別の経路を使ってバックアップの電源電力を供給できることが望まれる。 On the other hand, for example, when trying to rescue an occupant inside a vehicle from outside the vehicle in an accident, the door lock of the vehicle hinders the rescue. In particular, if power cannot be supplied to a load such as an electric motor for unlocking the door lock, the door lock cannot be unlocked and it takes time to rescue the occupants. Therefore, for an important load such as an electric motor for releasing the door lock, it is desired that the backup power supply can be supplied by using another route when the power from the vehicle-mounted battery 11 is interrupted.

図１に示したバックアップ負荷３０がバックアップ電源電力の供給対象となる負荷であり、例えばドアロックを解除するための電気モータなどの電装品に相当する。もちろん、それ以外の様々な種類の電装品を状況に応じてバックアップ負荷３０として動的に割り当ててもよい。 The backup load 30 shown in FIG. 1 is a load to which the backup power supply power is supplied, and corresponds to, for example, an electric component such as an electric motor for releasing the door lock. Of course, various other types of electrical components may be dynamically assigned as the backup load 30 depending on the situation.

図１に示した冗長電源システムにおいては、電源ライン１３およびアース１４に車載バッテリ１１、オルタネータ１２、およびバックアップ電源部２０が接続されている。この車両が動作する際には、オルタネータ１２の発電により得られる直流電力により車載バッテリ１１を充電することができる。 In the redundant power supply system shown in FIG. 1, the vehicle-mounted battery 11, the alternator 12, and the backup power supply unit 20 are connected to the power supply line 13 and the ground 14. When this vehicle operates, the vehicle-mounted battery 11 can be charged by the DC power obtained from the power generation of the alternator 12.

車載バッテリ１１に異常がないときには、電源ライン１３の電源経路１３ａを介して、車載バッテリ１１の電源電力をバックアップ負荷３０に供給することができる。これにより電流ｉ０１が流れる。なお、図１の構成では電源経路１３ａとバックアップ負荷３０との間に逆流防止回路３１が接続されている。 When there is no abnormality in the vehicle-mounted battery 11, the power supply power of the vehicle-mounted battery 11 can be supplied to the backup load 30 via the power supply path 13a of the power supply line 13. As a result, the current i01 flows. In the configuration of FIG. 1, a backflow prevention circuit 31 is connected between the power supply path 13a and the backup load 30.

バックアップ電源部２０の基本的な機能は、車載バッテリ１１の代わりにバックアップの電源電力をバックアップ負荷３０に供給することである。さらに、本実施形態のバックアップ電源部２０は、バックアップ以外の特別な機能も有している。具体的には、バックアップ電源部２０は、バックアップが不要な状況において、電源ライン１３の電源電圧を安定化するための機能を備えている。したがって、交通事故などの異常が発生しない状況であっても、バックアップ電源部２０の機能が有効に活用される。 The basic function of the backup power supply unit 20 is to supply the backup power supply power to the backup load 30 instead of the vehicle-mounted battery 11. Further, the backup power supply unit 20 of the present embodiment also has a special function other than backup. Specifically, the backup power supply unit 20 has a function for stabilizing the power supply voltage of the power supply line 13 in a situation where backup is not required. Therefore, the function of the backup power supply unit 20 is effectively utilized even in a situation where an abnormality such as a traffic accident does not occur.

図１に示した例では、バックアップ電源部２０は、充放電回路２１、電源制御部２２、蓄電器Ｃ１、Ｃ２、スイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、電源ライン２３、２４、およびバイパス経路２５を有している。 In the example shown in FIG. 1, the backup power supply unit 20 has a charge / discharge circuit 21, a power supply control unit 22, a capacitor C1, C2, switch devices SW1, SW2, SW3, a power supply line 23, 24, and a bypass path 25. ing.

２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２のそれぞれは、電源のバックアップのために必要な一定時間分の電力を蓄積し必要に応じて負荷に供給する能力を有する。一例として、アルミ電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、およびリチウムイオン電池のいずれかのように、比較的高容量の蓄電デバイスが、蓄電器Ｃ１、Ｃ２のそれぞれに採用される。 Each of the two capacitors C1 and C2 has the ability to store power for a certain period of time necessary for backing up the power supply and supply it to the load as needed. As an example, a relatively high-capacity power storage device such as an aluminum electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, or a lithium ion battery is adopted for each of the power storages C1 and C2.

また、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２の容量の相対的な比率については、例えば、蓄電器Ｃ１の容量を蓄電器Ｃ２よりも小さくする。これにより、蓄電器Ｃ１を用いて電源ライン１３の電源電圧を安定化させる一方、バックアップ負荷３０に供給するための電源電力を蓄電器Ｃ２に十分確保しておくことができる。もちろん、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２の容量を同等にしてもよい。 Regarding the relative ratio of the capacities of the two capacitors C1 and C2, for example, the capacity of the capacitor C1 is made smaller than that of the capacitor C2. As a result, while the power supply voltage of the power supply line 13 is stabilized by using the capacitor C1, the power supply power to be supplied to the backup load 30 can be sufficiently secured in the capacitor C2. Of course, the capacities of the two capacitors C1 and C2 may be equal.

各スイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、電源制御部２２の制御により個別に回路のオンオフ（閉／開）が可能なデバイスである。現実的には、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような半導体スイッチングデバイスや、機械式のリレーをスイッチデバイスＳＷ１〜ＳＷ３として採用することが想定される。 The switch devices SW1, SW2, and SW3 are devices that can individually turn on / off (close / open) the circuit under the control of the power supply control unit 22. In reality, it is assumed that a semiconductor switching device such as a MOS type field effect transistor (FET) or a mechanical relay is adopted as the switch devices SW1 to SW3.

充放電回路２１は、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２の適切な充電および放電を可能にする機能を有している。図１の例では、充放電回路２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１ａを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１ａが電源ライン２３側の出力電圧および電流を適切に制御することにより、蓄電器Ｃ１、Ｃ２を保護しつつ短時間で蓄電器Ｃ１、Ｃ２の充放電を行うことが可能になる。なお、抵抗器およびスイッチを含む回路でＤＣ／ＤＣコンバータ２１ａを置き換えることも可能である。蓄電器Ｃ１、Ｃ２を充電する時には充電電流ｉｃが流れ、放電するときには逆方向の放電電流ｉｄが流れる。 The charge / discharge circuit 21 has a function of enabling appropriate charging and discharging of the two capacitors C1 and C2. In the example of FIG. 1, the charge / discharge circuit 21 includes a DC / DC converter 21a. When the DC / DC converter 21a appropriately controls the output voltage and current on the power supply line 23 side, it becomes possible to charge and discharge the capacitors C1 and C2 in a short time while protecting the capacitors C1 and C2. It is also possible to replace the DC / DC converter 21a with a circuit including a resistor and a switch. When charging the capacitors C1 and C2, the charging current ic flows, and when discharging, the discharge current id in the opposite direction flows.

電源制御部２２は、例えばマイクロコンピュータ等の制御デバイスを主体とする電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。この電源制御部２２は、状況に応じて適切な制御信号ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３を生成し、スイッチデバイスＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフを制御する。本実施形態では、電源制御部２２は、スイッチデバイスＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフの組合せにより、第１モードＭ１、第２モードＭ２、第３モードＭ３、および第４モードＭ４の４種類のモードを使い分けることができる。これらのモードについては後で説明する。 The power supply control unit 22 is composed of an electronic control unit (ECU) mainly composed of a control device such as a microcomputer. The power supply control unit 22 generates appropriate control signals SG1, SG2, and SG3 according to the situation, and controls the on / off of the switch devices SW1 to SW3. In the present embodiment, the power supply control unit 22 properly uses four types of modes, the first mode M1, the second mode M2, the third mode M3, and the fourth mode M4, depending on the combination of turning on and off the switch devices SW1 to SW3. Can be done. These modes will be described later.

本実施形態では、電源制御部２２は、車両側から出力されるイグニッション信号ＳＧ−ＩＧのオンオフを監視することができる。すなわち、電源制御部２２は、イグニッション信号ＳＧ−ＩＧのオンオフを監視することにより、自車両のエンジン等が始動してオルタネータ１２が発電する状態になったか否か、および自車両のエンジン等が停止してオルタネータ１２の発電が停止したか否かを識別することが可能になる。 In the present embodiment, the power supply control unit 22 can monitor the on / off of the ignition signal SG-IG output from the vehicle side. That is, the power supply control unit 22 monitors the on / off of the ignition signal SG-IG to determine whether or not the engine or the like of the own vehicle has started and the alternator 12 is in a state of generating power, and the engine or the like of the own vehicle has stopped. Then, it becomes possible to identify whether or not the power generation of the alternator 12 has stopped.

また、電源制御部２２は、電源ライン１３に現れる電源電圧ＶＢを監視することができる。これにより、電源制御部２２は、車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れた状態になったか否かを識別することが可能になる。 Further, the power supply control unit 22 can monitor the power supply voltage VB appearing in the power supply line 13. This makes it possible for the power supply control unit 22 to identify whether or not the power from the main power source such as the in-vehicle battery 11 has been interrupted.

図１に示すように、バイパス経路２５の途中にスイッチデバイスＳＷ１が接続されている。したがって、スイッチデバイスＳＷ１がオン（閉）の時に、バイパス経路２５が充放電回路２１の入出力を迂回する経路を形成する。 As shown in FIG. 1, the switch device SW1 is connected in the middle of the bypass path 25. Therefore, when the switch device SW1 is on (closed), the bypass path 25 forms a path that bypasses the input / output of the charge / discharge circuit 21.

また、電源ライン２３および２４に、それぞれ蓄電器Ｃ１およびＣ２が接続されており、電源ライン２３と電源ライン２４との間にスイッチデバイスＳＷ２が接続されている。したがって、スイッチデバイスＳＷ２がオン（閉）になると、蓄電器Ｃ１、Ｃ２が電源ライン２３、２４を介して並列に接続され、スイッチデバイスＳＷ２がオフ（開）になると、蓄電器Ｃ１、Ｃ２が互いに分離される。 Further, the capacitors C1 and C2 are connected to the power supply lines 23 and 24, respectively, and the switch device SW2 is connected between the power supply line 23 and the power supply line 24, respectively. Therefore, when the switch device SW2 is turned on (closed), the capacitors C1 and C2 are connected in parallel via the power supply lines 23 and 24, and when the switch device SW2 is turned off (open), the capacitors C1 and C2 are separated from each other. To.

また、電源ライン２４と電源ライン２６との間にスイッチデバイスＳＷ３が接続されている。したがって、スイッチデバイスＳＷ３がオン（閉）になると、蓄電器Ｃ２等が蓄積している電源電力を電源ライン２６および逆流防止回路３１を介してバックアップ負荷３０に供給することができる。また、スイッチデバイスＳＷ３がオフ（開）になると、蓄電器Ｃ２等が負荷側から分離される。 Further, the switch device SW3 is connected between the power supply line 24 and the power supply line 26. Therefore, when the switch device SW3 is turned on (closed), the power supply power stored in the capacitor C2 and the like can be supplied to the backup load 30 via the power supply line 26 and the backflow prevention circuit 31. Further, when the switch device SW3 is turned off (open), the capacitor C2 and the like are separated from the load side.

なお、各蓄電器Ｃ１、Ｃ２を配置する場所については必要に応じて変更することが可能であり、必ずしもバックアップ電源部２０の筐体内に配置する必要はない。例えば、一方の蓄電器Ｃ１をバックアップ電源部２０の筐体内に配置し、他方の蓄電器Ｃ２を筐体外に配置してもよい。もちろん、この場合においても、電源制御部２２は２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの接続状態を統合的に管理し制御する。 The location where the capacitors C1 and C2 are arranged can be changed as needed, and it is not always necessary to arrange them in the housing of the backup power supply unit 20. For example, one capacitor C1 may be arranged inside the housing of the backup power supply unit 20, and the other capacitor C2 may be arranged outside the housing. Of course, even in this case, the power supply control unit 22 integrally manages and controls the connection states of the two capacitors C1 and C2.

＜車両の状態と各制御要素の状態との関係＞
図１に示した冗長電源システムにおける車両の状態と各制御要素の状態との対応関係の一覧を図２に示す。つまり、電源制御部２２が図２の状態になるように制御する。 <Relationship between the state of the vehicle and the state of each control element>
FIG. 2 shows a list of correspondences between the state of the vehicle and the state of each control element in the redundant power supply system shown in FIG. That is, the power supply control unit 22 is controlled so as to be in the state shown in FIG.

図２に示すように、この例では車両の電源について４種類の状態、つまり「ＩＧＯＮ後充電時」、「充電後電源正常」、「電源異常時」、「ＩＧ ＯＦＦ後放電時」を区別して管理している。また、「ＩＧ ＯＮ後充電時」、「充電後電源正常」、「電源異常時」、および「ＩＧＯＦＦ後放電時」は、それぞれ第１モードＭ１、第２モードＭ２、第３モードＭ３、および第４モードＭ４に対応する。 As shown in FIG. 2, in this example, four types of vehicle power supplies are distinguished: "when charging after IGN", "normal power after charging", "abnormal power supply", and "discharging after IG OFF". I manage it. In addition, "when charging after IG ON", "normal power supply after charging", "when abnormal power supply", and "when discharging after IG OFF" are the first mode M1, the second mode M2, the third mode M3, and the third mode, respectively. It corresponds to 4 mode M4.

＜第１モードＭ１＞
「ＩＧ ＯＮ後充電時」の状態では、各蓄電器Ｃ１、Ｃ２が十分な電力（電荷）を蓄積していないが、いつでもバックアップ動作が必要になる可能性が考えられる。したがって、オルタネータ１２の発電が開始されて車載バッテリ１１の出力の電源電圧ＶＢが高くなった状態から、短時間で各蓄電器Ｃ１、Ｃ２を充電する必要がある。 <First mode M1>
In the state of "charging after IG ON", the capacitors C1 and C2 do not store sufficient electric power (charge), but it is conceivable that a backup operation may be required at any time. Therefore, it is necessary to charge the capacitors C1 and C2 in a short time from the state in which the power generation of the alternator 12 is started and the power supply voltage VB of the output of the vehicle-mounted battery 11 is high.

そのため、「ＩＧ ＯＮ後充電時」の状態になると、電源制御部２２は第１モードＭ１に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ：ＯＦＦ」、「オン：ＯＮ」、および「オフ：ＯＦＦ」に切り替える。 Therefore, in the state of "charging after IG ON", the power supply control unit 22 shifts to the first mode M1, and the switch devices SW1, SW2, and SW3 are turned "OFF: OFF" and "SW3", respectively, as shown in FIG. Switch to "ON: ON" and "OFF: OFF".

この場合、図１のバックアップ電源部２０において、車載バッテリ１１等から電源経路１３ｂに供給される電力を利用して、充放電回路２１が充電電流ｉｃを流し、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ充電する。また、スイッチデバイスＳＷ３がオフなので、この時に充電した電力はそのまま蓄電器Ｃ１、Ｃ２に蓄積される。 In this case, in the backup power supply unit 20 of FIG. 1, the charge / discharge circuit 21 passes the charging current ic by using the electric power supplied from the vehicle-mounted battery 11 or the like to the power supply path 13b to charge the two capacitors C1 and C2, respectively. To do. Further, since the switch device SW3 is off, the electric power charged at this time is directly stored in the capacitors C1 and C2.

＜第２モードＭ２＞
一方、上記「ＩＧ ＯＮ後充電時」の状態で充電が完了すると、各蓄電器Ｃ１、Ｃ２が十分な電力を蓄積しているので、いつでも電源のバックアップ機能を利用することが可能である。しかし、交通事故などに起因して電源に異常が発生しないと、電源のバックアップ機能が利用されることはない。 <Second mode M2>
On the other hand, when charging is completed in the state of "charging after IG ON", since sufficient power is stored in each of the capacitors C1 and C2, it is possible to use the backup function of the power supply at any time. However, the backup function of the power supply will not be used unless an abnormality occurs in the power supply due to a traffic accident or the like.

つまり、図２の「充電後電源正常」の状態では、バックアップ電源部２０における電源のバックアップ機能を利用していないので、そのままでは蓄電器Ｃ１、Ｃ２等の機能が無駄になる。そこで、「充電後電源正常」の状態になると、電源制御部２２は第２モードＭ２に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オン」、「オフ」、および「オフ」に切り替える。また、この時の充放電回路２１の機能はオフである。 That is, in the state of "normal power supply after charging" in FIG. 2, since the backup function of the power supply in the backup power supply unit 20 is not used, the functions of the capacitors C1 and C2 are wasted as they are. Therefore, when the state of "normal power supply after charging" is reached, the power supply control unit 22 shifts to the second mode M2, and the switch devices SW1, SW2, and SW3 are turned "on", "off", and SW3, respectively, as shown in FIG. And switch to "off". Further, the function of the charge / discharge circuit 21 at this time is off.

この場合、図１のバックアップ電源部２０において、一方の蓄電器Ｃ１は、スイッチデバイスＳＷ１、バイパス経路２５、および電源経路１３ｂを経由して車載バッテリ１１と並列に接続される。これにより、蓄電器Ｃ１は、電源ライン１３における電源電圧ＶＢの変動を抑制する機能を果たす。特に、車載バッテリ１１だけの場合と比べて、ノイズのように変化の早い電圧変動を抑制する効果が高くなる。 In this case, in the backup power supply unit 20 of FIG. 1, one capacitor C1 is connected in parallel with the vehicle-mounted battery 11 via the switch device SW1, the bypass path 25, and the power supply path 13b. As a result, the capacitor C1 functions to suppress fluctuations in the power supply voltage VB in the power supply line 13. In particular, as compared with the case of only the in-vehicle battery 11, the effect of suppressing a voltage fluctuation that changes quickly such as noise becomes higher.

なお、第２モードＭ２でスイッチデバイスＳＷ２をオフにして２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２を切り離すのは、異常発生時にバックアップとして供給可能な電力を十分に確保するためである。例えば、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２を車載バッテリ１１と並列に接続すると、蓄電器Ｃ１、Ｃ２に蓄電されたエネルギーを大量に消費してしまう可能性があるため、異常が発生した場合にバックアップとして供給可能な電力が不足することが想定される。しかし、一方の蓄電器Ｃ１だけを車載バッテリ１１と接続することにより、蓄電器Ｃ２に蓄電されたエネルギーの消費を避け、異常発生時にバックアップとして供給可能な電力を十分に確保できる。 The reason why the switch device SW2 is turned off and the two capacitors C1 and C2 are separated in the second mode M2 is to secure sufficient power that can be supplied as a backup when an abnormality occurs. For example, if two capacitors C1 and C2 are connected in parallel with the in-vehicle battery 11, a large amount of energy stored in the capacitors C1 and C2 may be consumed, so that it can be supplied as a backup when an abnormality occurs. It is assumed that there will be a shortage of electricity. However, by connecting only one of the capacitors C1 to the in-vehicle battery 11, it is possible to avoid the consumption of the energy stored in the capacitor C2 and sufficiently secure the electric power that can be supplied as a backup when an abnormality occurs.

＜第３モードＭ３＞
「電源異常時」は、車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れた状況であるため、電源経路１３ａからバックアップ負荷３０に対して電源電力を供給できない。したがって、バックアップ電源部２０がバックアップ電力をバックアップ負荷３０に供給する必要がある。そこで、「電源異常時」になると電源制御部２２は第３モードＭ３に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ」、「オン」、および「オン」に切り替える。また、この時の充放電回路２１の機能はオフである。 <Third mode M3>
In the "power supply abnormality" state, the power from the main power source such as the in-vehicle battery 11 is interrupted, so that the power supply power cannot be supplied to the backup load 30 from the power supply path 13a. Therefore, the backup power supply unit 20 needs to supply the backup power to the backup load 30. Therefore, when the "power supply abnormality occurs", the power supply control unit 22 shifts to the third mode M3, and the switch devices SW1, SW2, and SW3 are turned "off", "on", and "on", respectively, as shown in FIG. Switch to. Further, the function of the charge / discharge circuit 21 at this time is off.

この場合、スイッチデバイスＳＷ２を介して電源ライン２３と電源ライン２４とが接続され、更にスイッチデバイスＳＷ３を介して電源ライン２４と電源ライン２６とが接続される。したがって、蓄電器Ｃ１に蓄積された電力、および蓄電器Ｃ２に蓄積された電力が、電源ライン２６および逆流防止回路３１を介してバックアップ負荷３０に供給される。つまり、車載バッテリ１１からの電力が途切れた場合でも、蓄電器Ｃ１、Ｃ２に蓄積された電力が枯渇するまで、バックアップ負荷３０に対する電力供給を継続できる。 In this case, the power supply line 23 and the power supply line 24 are connected via the switch device SW2, and the power supply line 24 and the power supply line 26 are further connected via the switch device SW3. Therefore, the electric power stored in the capacitor C1 and the electric power stored in the capacitor C2 are supplied to the backup load 30 via the power supply line 26 and the backflow prevention circuit 31. That is, even if the power from the vehicle-mounted battery 11 is interrupted, the power supply to the backup load 30 can be continued until the power stored in the capacitors C1 and C2 is exhausted.

＜第４モードＭ４＞
「ＩＧ ＯＦＦ後放電時」は、車両のイグニッションがオフの状態であり、同じ状態が長く継続する可能性が高い。したがって、何もしなければ蓄電器Ｃ１、Ｃ２が大きな電力を蓄積した状態が長時間継続することが想定される。しかし、例えば蓄電器Ｃ１、Ｃ２がリチウムイオン電池により構成された場合には、蓄電器Ｃ１、Ｃ２は、大きな電力を蓄積した状態が長く継続すると劣化が早まる可能性がある。そこで、イグニッションがオフの場合には、蓄電器Ｃ１、Ｃ２の寿命を延ばすことなどを目的として、適切な状態になるまで、例えば満充電の５０％の状態になるまで蓄電器Ｃ１、Ｃ２を放電させる。ここで放電の下限を制限することにより、蓄電器Ｃ１、Ｃ２の劣化を最小限に抑えることができるとともに、次回に車両を使用する際に、イグニッションがオンになってから蓄電器Ｃ１、Ｃ２が満充電になるまでの所要時間を短縮できる。 <4th mode M4>
"At the time of discharge after IG OFF" is a state in which the ignition of the vehicle is off, and there is a high possibility that the same state will continue for a long time. Therefore, if nothing is done, it is assumed that the capacitors C1 and C2 will continue to store a large amount of electric power for a long time. However, for example, when the capacitors C1 and C2 are composed of lithium ion batteries, the capacitors C1 and C2 may deteriorate faster if the state in which a large amount of electric power is stored continues for a long time. Therefore, when the ignition is off, the capacitors C1 and C2 are discharged until they reach an appropriate state, for example, 50% of the full charge, for the purpose of extending the life of the capacitors C1 and C2. By limiting the lower limit of discharge here, deterioration of the capacitors C1 and C2 can be minimized, and the capacitors C1 and C2 are fully charged after the ignition is turned on the next time the vehicle is used. The time required to become can be shortened.

電源制御部２２は、「ＩＧ ＯＦＦ後放電時」になると第４モードＭ４に遷移し、図２のようにスイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３を、それぞれ「オフ」、「オン」、および「オフ」に切り替える。この状態では、充放電回路２１の機能により、図１に示した放電電流ｉｄが流れ、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２のそれぞれに蓄積された電力が放電により消費される。適切な下限に到達すると放電は終了し、その状態が維持される。なお、放電の下限を制限する機能については、充放電回路２１、電源制御部２２のいずれかに内蔵することが想定される。 The power supply control unit 22 transitions to the fourth mode M4 when “during discharge after IG is turned off”, and switches devices SW1, SW2, and SW3 are turned “off”, “on”, and “off”, respectively, as shown in FIG. Switch to. In this state, the discharge current id shown in FIG. 1 flows due to the function of the charge / discharge circuit 21, and the electric power stored in each of the two capacitors C1 and C2 is consumed by the discharge. When an appropriate lower limit is reached, the discharge ends and that state is maintained. The function of limiting the lower limit of discharge is assumed to be built in either the charge / discharge circuit 21 or the power supply control unit 22.

＜電源制御部の動作例＞
電源制御部２２の動作例を図３に示す。すなわち、電源制御部２２が図３の動作を実行することにより、図２に示した条件に合う機能を実現できる。図３の動作について以下に説明する。 <Operation example of power supply control unit>
An operation example of the power supply control unit 22 is shown in FIG. That is, by executing the operation shown in FIG. 3 by the power supply control unit 22, a function satisfying the conditions shown in FIG. 2 can be realized. The operation of FIG. 3 will be described below.

イグニッション信号ＳＧ−ＩＧがオフからオンに切り替わると、電源制御部２２はステップＳ１１からＳ１２に進み、第１モードＭ１に遷移する。すなわち、スイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ３をオフにすると共に、スイッチデバイスＳＷ２をオンに切り替える。したがって、この状況では充放電回路２１が電源ライン１３に現れる電源電力に基づき、２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２を充電する。 When the ignition signal SG-IG is switched from off to on, the power supply control unit 22 proceeds from steps S11 to S12, and transitions to the first mode M1. That is, the switch devices SW1 and SW3 are turned off, and the switch device SW2 is turned on. Therefore, in this situation, the charge / discharge circuit 21 charges the two capacitors C1 and C2 based on the power supply power that appears in the power supply line 13.

例えば電源ライン２３の電圧が所定電圧に到達すると、あるいは充電を開始してから一定時間が経過すると、電源制御部２２は「充電完了」とみなし、ステップＳ１３からＳ１４に進む。また、「充電完了」になると充放電回路２１は充電動作を終了する。 For example, when the voltage of the power supply line 23 reaches a predetermined voltage, or when a certain time elapses from the start of charging, the power supply control unit 22 considers that "charging is completed" and proceeds to steps S13 to S14. Further, when "charging is completed", the charging / discharging circuit 21 ends the charging operation.

電源制御部２２は、ステップＳ１４で電源ライン１３の電源電圧ＶＢを監視すると共に、ステップＳ１５で電源電圧ＶＢが正常か否かを識別する。電源電圧ＶＢが異常なしであれば、電源制御部２２はステップＳ１６に進み、第２モードＭ２に遷移する。つまり、スイッチデバイスＳＷ１をオンにして、スイッチデバイスＳＷ２、ＳＷ３をオフにする。したがって、一方の蓄電器Ｃ１のみがバイパス経路２５を介して車載バッテリ１１と並列に接続され、電源ライン１３における電源電圧ＶＢの変動を抑制するように蓄電器Ｃ１が機能する。 The power supply control unit 22 monitors the power supply voltage VB of the power supply line 13 in step S14, and identifies whether or not the power supply voltage VB is normal in step S15. If the power supply voltage VB is normal, the power supply control unit 22 proceeds to step S16 and transitions to the second mode M2. That is, the switch device SW1 is turned on, and the switch devices SW2 and SW3 are turned off. Therefore, only one capacitor C1 is connected in parallel with the vehicle-mounted battery 11 via the bypass path 25, and the capacitor C1 functions so as to suppress fluctuations in the power supply voltage VB in the power supply line 13.

一方、車載バッテリ１１等の主電源からの電力が途切れると、電源制御部２２はステップＳ１５からＳ１７に進み、第３モードＭ３に遷移する。つまり、スイッチデバイスＳＷ１をオフにして、スイッチデバイスＳＷ２、ＳＷ３をオンにする。したがって、電源ライン２３が電源ライン１３から分離され、電源ライン２３、２４、および２６が逆流防止回路３１を介してバックアップ負荷３０と接続される。すなわち、蓄電器Ｃ１、Ｃ２に蓄積されている電力が出力端子２０ｂ、電源ライン２６を経由し、バックアップ電源電力としてバックアップ負荷３０に供給される。 On the other hand, when the electric power from the main power source such as the vehicle-mounted battery 11 is interrupted, the power supply control unit 22 proceeds from steps S15 to S17, and transitions to the third mode M3. That is, the switch device SW1 is turned off, and the switch devices SW2 and SW3 are turned on. Therefore, the power supply line 23 is separated from the power supply line 13, and the power supply lines 23, 24, and 26 are connected to the backup load 30 via the backflow prevention circuit 31. That is, the power stored in the capacitors C1 and C2 is supplied to the backup load 30 as the backup power supply power via the output terminal 20b and the power supply line 26.

イグニッション信号ＳＧ−ＩＧがオンからオフに切り替わると、電源制御部２２はステップＳ１８からＳ１９に進み、第４モードＭ４に遷移する。すなわち、スイッチデバイスＳＷ１、ＳＷ３をオフにすると共に、スイッチデバイスＳＷ２をオンに切り替える。したがって、この状況では充放電回路２１が消費する放電電流ｉｄにより２つの蓄電器Ｃ１、Ｃ２が放電する。放電により電源ライン２３の電圧が所定の下限電圧に到達すると、Ｓ２０で「放電完了」とみなして、電源制御部２２および充放電回路２１が放電動作を終了する。 When the ignition signal SG-IG is switched from on to off, the power supply control unit 22 proceeds from steps S18 to S19, and transitions to the fourth mode M4. That is, the switch devices SW1 and SW3 are turned off, and the switch device SW2 is turned on. Therefore, in this situation, the two capacitors C1 and C2 are discharged by the discharge current id consumed by the charge / discharge circuit 21. When the voltage of the power supply line 23 reaches a predetermined lower limit voltage due to discharge, the power supply control unit 22 and the charge / discharge circuit 21 terminate the discharge operation, regarding it as “discharge completed” in S20.

以上、説明したように、本実施形態に係る冗長電源システムにおいては、交通事故のような状況が発生しないときであっても、バックアップ電源部２０における一部の機能、すなわち蓄電器Ｃ１を有効に活用できる。つまり、蓄電器Ｃ１を車載バッテリ１１と並列に接続することにより、電源電圧ＶＢの変動を抑制できる。しかも、蓄電器Ｃ２が十分に大きい電力を常時保持しているので、車載バッテリ１１からの電力が途切れることにより第２モードＭ２から第３モードＭ３に遷移した場合に、バックアップとして十分大きい電力をバックアップ電源部２０からバックアップ負荷３０に供給できる。 As described above, in the redundant power supply system according to the present embodiment, even when a situation such as a traffic accident does not occur, some functions in the backup power supply unit 20, that is, the capacitor C1 are effectively utilized. it can. That is, by connecting the capacitor C1 in parallel with the in-vehicle battery 11, fluctuations in the power supply voltage VB can be suppressed. Moreover, since the capacitor C2 always holds a sufficiently large electric power, when the electric power from the in-vehicle battery 11 is interrupted and the transition from the second mode M2 to the third mode M3 is performed, a sufficiently large electric power is used as a backup power source. It can be supplied from the unit 20 to the backup load 30.

ここで、上述した本発明の実施形態に係る冗長電源システムの特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 主電源（車載バッテリ１１）と、バックアップ電源（バックアップ電源部２０）と、前記主電源および前記バックアップ電源のいずれの出力電力も利用可能な共通負荷（バックアップ負荷３０）とを有する冗長電源システムであって、
前記バックアップ電源が、第１蓄電器（蓄電器Ｃ１）、第２蓄電器（蓄電器Ｃ２）、および動作モード制御部（電源制御部２２）を備え、
前記動作モード制御部は、
第１モード（Ｍ１）では、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に充電状態に制御し、
第２モード（Ｍ２）では、前記第２蓄電器を充電経路および放電経路から分離すると共に、前記第１蓄電器が前記主電源の電圧変動を抑制する接続状態（スイッチデバイスＳＷ１がオンの状態）に制御し、
第３モード（Ｍ３）では、前記第１蓄電器を前記主電源から分離する（スイッチデバイスＳＷ１がオフの状態）と共に、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に前記共通負荷に電源電力を供給可能な状態（スイッチデバイスＳＷ２、ＳＷ３が共にオンの状態）に制御する、
ことを特徴とする冗長電源システム。 Here, the features of the redundant power supply system according to the above-described embodiment of the present invention are briefly summarized and listed below in [1] to [5], respectively.
[1] A redundant power supply having a main power supply (vehicle-mounted battery 11), a backup power supply (backup power supply unit 20), and a common load (backup load 30) that can use the output powers of both the main power supply and the backup power supply. It ’s a system,
The backup power supply includes a first capacitor (capacitor C1), a second capacitor (capacitor C2), and an operation mode control unit (power supply control unit 22).
The operation mode control unit
In the first mode (M1), both the first capacitor and the second capacitor are controlled to be in a charged state.
In the second mode (M2), the second capacitor is separated from the charging path and the discharging path, and the first capacitor is controlled to a connection state (a state in which the switch device SW1 is on) that suppresses voltage fluctuation of the main power supply. And
In the third mode (M3), the first capacitor is separated from the main power source (the switch device SW1 is off), and both the first capacitor and the second capacitor supply power to the common load. Control to a possible state (switch devices SW2 and SW3 are both on),
A redundant power supply system that features.

［２］ 前記バックアップ電源は、
前記主電源の出力と前記第１蓄電器との間に配置された充電回路（充放電回路２１）と、
前記充電回路の経路を迂回して前記主電源の出力と前記第１蓄電器との直接接続を可能にする第１スイッチ（スイッチデバイスＳＷ１）と、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器との間の接続経路（電源ライン２３、２４の経路）を開閉する第２スイッチ（スイッチデバイスＳＷ２）と、
前記第２蓄電器と前記共通負荷との間の接続経路（電源ライン２４、２６の経路）を開閉する第３スイッチ（スイッチデバイスＳＷ３）と、
を含むことを特徴とする上記［１］に記載の冗長電源システム。 [2] The backup power supply is
A charging circuit (charging / discharging circuit 21) arranged between the output of the main power supply and the first capacitor,
A first switch (switch device SW1) that bypasses the path of the charging circuit and enables direct connection between the output of the main power supply and the first capacitor.
A second switch (switch device SW2) that opens and closes a connection path (path of power supply lines 23 and 24) between the first capacitor and the second capacitor.
A third switch (switch device SW3) that opens and closes a connection path (path of power supply lines 24 and 26) between the second capacitor and the common load.
The redundant power supply system according to the above [1], which comprises.

［３］ 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオフからオンへの切り替わりに連動して前記第１モードへ遷移し（Ｓ１１，Ｓ１２）、
前記第１蓄電器および前記第２蓄電器の充電が完了した後で、前記主電源の出力電圧が正常である場合には前記第２モードへ遷移し（Ｓ１５，Ｓ１６）、
前記主電源の出力電圧が異常である場合には前記第３モードへ遷移する（Ｓ１５，Ｓ１７）、
ことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の冗長電源システム。 [3] The operation mode control unit is
The transition to the first mode is performed in conjunction with the switching of the ignition from off to on in the vehicle (S11, S12).
After the charging of the first capacitor and the second capacitor is completed, if the output voltage of the main power source is normal, the mode transitions to the second mode (S15, S16).
If the output voltage of the main power supply is abnormal, the mode transitions to the third mode (S15, S17).
The redundant power supply system according to the above [1] or [2].

［４］ 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオンからオフへの切り替わりに連動して第４モード（Ｍ４）へ遷移し、前記第１蓄電器および前記第２蓄電器を所定の状態になるまで放電処理する（Ｓ１８，Ｓ１９）、
ことを特徴とする上記［３］に記載の冗長電源システム。 [4] The operation mode control unit is
The transition to the fourth mode (M4) is performed in conjunction with the switching of the ignition from on to off in the vehicle, and the first capacitor and the second capacitor are discharged until they reach a predetermined state (S18, S19).
The redundant power supply system according to the above [3].

［５］ 前記充電回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（２１ａ）を含む、
ことを特徴とする上記［２］に記載の冗長電源システム。 [5] The charging circuit includes a DC / DC converter (21a).
The redundant power supply system according to the above [2].

１１ 車載バッテリ
１２ オルタネータ
１３ 電源ライン
１３ａ，１３ｂ 電源経路
１４ アース
２０ バックアップ電源部
２０ａ 入力端子
２０ｂ 出力端子
２１ 充放電回路
２１ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ 電源制御部
２３，２４，２６ 電源ライン
２５ バイパス経路
３０ バックアップ負荷
３１ 逆流防止回路
Ｃ１，Ｃ２ 蓄電器
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチデバイス
ｉｃ 充電電流
ｉｄ 放電電流
ｉ０１，ｉ０２ 電流
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３ 制御信号
ＳＧ−ＩＧ イグニッション信号
ＶＢ 電源電圧
Ｍ１ 第１モード
Ｍ２ 第２モード
Ｍ３ 第３モード
Ｍ４ 第４モード 11 In-vehicle battery 12 Alternator 13 Power supply line 13a, 13b Power supply path 14 Earth 20 Backup power supply unit 20a Input terminal 20b Output terminal 21 Charging / discharging circuit 21a DC / DC converter 22 Power supply control unit 23, 24, 26 Power supply line 25 Bypass path 30 Backup Load 31 Backflow prevention circuit C1, C2 Capacitor SW1, SW2, SW3 Switch device ic Charge current id Discharge current i01, i02 Current SG1, SG2, SG3 Control signal SG-IG Ignition signal VB Power supply voltage M1 1st mode M2 2nd mode M3 3rd mode M4 4th mode

Claims (5)

主電源と、バックアップ電源と、前記主電源および前記バックアップ電源のいずれの出力電力も利用可能な共通負荷とを有する冗長電源システムであって、
前記バックアップ電源が、第１蓄電器、第２蓄電器、および動作モード制御部を備え、
前記動作モード制御部は、
第１モードでは、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に充電状態に制御し、
第２モードでは、前記第２蓄電器を充電経路および放電経路から分離すると共に、前記第１蓄電器が前記主電源の電圧変動を抑制する接続状態に制御し、
第３モードでは、前記第１蓄電器を前記主電源から分離すると共に、前記第１蓄電器、および前記第２蓄電器を共に前記共通負荷に電源電力を供給可能な状態に制御する、
ことを特徴とする冗長電源システム。 A redundant power supply system having a main power supply, a backup power supply, and a common load that can use the output powers of both the main power supply and the backup power supply.
The backup power supply includes a first capacitor, a second capacitor, and an operation mode control unit.
The operation mode control unit
In the first mode, both the first capacitor and the second capacitor are controlled to be in a charged state.
In the second mode, the second capacitor is separated from the charging path and the discharging path, and the first capacitor is controlled to a connected state in which the voltage fluctuation of the main power source is suppressed.
In the third mode, the first capacitor is separated from the main power source, and both the first capacitor and the second capacitor are controlled so as to be able to supply power to the common load.
A redundant power supply system that features. 前記バックアップ電源は、
前記主電源の出力と前記第１蓄電器との間に配置された充電回路と、
前記充電回路の経路を迂回して前記主電源の出力と前記第１蓄電器との直接接続を可能にする第１スイッチと、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器との間の接続経路を開閉する第２スイッチと、
前記第２蓄電器と前記共通負荷との間の接続経路を開閉する第３スイッチと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の冗長電源システム。 The backup power supply is
A charging circuit arranged between the output of the main power supply and the first capacitor,
A first switch that bypasses the path of the charging circuit and enables a direct connection between the output of the main power supply and the first capacitor.
A second switch that opens and closes a connection path between the first capacitor and the second capacitor,
A third switch that opens and closes a connection path between the second capacitor and the common load,
The redundant power supply system according to claim 1, wherein the redundant power supply system comprises. 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオフからオンへの切り替わりに連動して前記第１モードへ遷移し、
前記第１蓄電器および前記第２蓄電器の充電が完了した後で、前記主電源の出力電圧が正常である場合には前記第２モードへ遷移し、
前記主電源の出力電圧が異常である場合には前記第３モードへ遷移する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冗長電源システム。 The operation mode control unit
The transition to the first mode is performed in conjunction with the switching of the ignition from off to on in the vehicle.
After the charging of the first capacitor and the second capacitor is completed, if the output voltage of the main power source is normal, the mode shifts to the second mode.
If the output voltage of the main power supply is abnormal, the mode transitions to the third mode.
The redundant power supply system according to claim 1 or 2, wherein the redundant power supply system is characterized in that. 前記動作モード制御部は、
車両におけるイグニッションのオンからオフへの切り替わりに連動して第４モードへ遷移し、前記第１蓄電器および前記第２蓄電器を所定の状態になるまで放電処理する、
ことを特徴とする請求項３に記載の冗長電源システム。 The operation mode control unit
The transition to the fourth mode is performed in conjunction with the switching of the ignition from on to off in the vehicle, and the first capacitor and the second capacitor are discharged until they reach a predetermined state.
The redundant power supply system according to claim 3, wherein the redundant power supply system is characterized. 前記充電回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の冗長電源システム。 The charging circuit includes a DC / DC converter.
2. The redundant power supply system according to claim 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022074902A1 (en) * 2020-10-06 2022-04-14 株式会社オートネットワーク技術研究所 Processing device, processing system, and processing method
CN114620001A (en) * 2020-12-10 2022-06-14 北京汽车股份有限公司 Power supply control method, device and system and vehicle
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