JP2021112044A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障したバッテリを故障していないバッテリから切り離した後に、故障していないバッテリから同一の電気負荷への電力供給の遅延を抑制することができる電源装置を提供すること。【解決手段】複数のバッテリから電気負荷に電力を供給可能な電源装置であって、複数のバッテリを直列に接続すると共に、各バッテリ間の接続のオン／オフを制御するリレーまたはヒューズを備えており、複数のバッテリのうちの一部のバッテリが故障した場合には、故障したバッテリと故障していないバッテリとの接続が、リレーまたはヒューズによってオフされると共に、故障していないバッテリから同一の電気負荷に電力を供給する。【選択図】図３

Description

本発明は、電源装置に関する。

特許文献１には、車両に搭載される電源装置であって、複数のバッテリのうちの一部のバッテリがショートで故障した場合に、故障したバッテリを回路から自動で切り離す電源装置が開示されている。

特開２０１５−２１７８３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電源装置では、故障したバッテリを回路から切り離した後に、故障したバッテリから電力が供給されていた負荷群に対して、故障していないバッテリの電力を供給するリレーをＯＮするまで、前記負荷群への電力の供給が一時停止されるため、故障していないバッテリから前記負荷群への電力の供給に遅延が生じてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、故障したバッテリを故障していないバッテリから切り離した後に、故障していないバッテリから同一の電気負荷への電力供給の遅延を抑制することができる電源装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、複数のバッテリから同一の電気負荷に電力を供給可能な電源装置であって、前記複数のバッテリを直列に接続すると共に、各バッテリ間の接続のオン／オフを制御するリレーまたはヒューズを備えており、前記複数のバッテリのうちの一部の前記バッテリが故障した場合には、故障した前記バッテリと故障していない前記バッテリとの接続が、前記リレーまたは前記ヒューズによってオフされると共に、故障していない前記バッテリから前記同一の電気負荷に電力を供給することを特徴とするものである。

本発明に係る電源装置は、リレーまたはヒューズによって、故障したバッテリを故障していないバッテリから切り離しつつ、故障していないバッテリから同一の電気負荷に電力を供給することができるため、同一の電気負荷への電力供給の遅延を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る電源装置の概略構成を示した図である。 図２は、メインバッテリが正常なときにおける電源装置の概略構成を示した図である。 図３は、メインバッテリの第２バッテリが故障したときにおける電源装置の概略構成を示した図である。 図４は、メインバッテリの第１バッテリが故障したときにおける電源装置の概略構成を示した図である。 図５は、実施形態２に係る電源装置の概略構成を示した図である。 図６は、メインバッテリの第１バッテリが故障したときにおける電源装置の概略構成を示した図である。

（実施形態１）
以下に、本発明に係る電源装置の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態１に係る電源装置１００の概略構成を示した図である。実施形態１に係る電源装置１００は、車両に搭載され、メインバッテリ１と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２、補機バッテリ５と、リレー装置６とを備えている。メインバッテリ１は、車両の駆動源である不図示のモータジェネレータに供給する電力を制御するＰＣＵ２などに電力を供給する高圧バッテリである。補機バッテリ５は、メインバッテリ１よりも出力電圧が低い低圧バッテリである。

メインバッテリ１は、複数のバッテリとして第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とがリレー装置６の第１リレー６１を介して直列に接続されている。第１バッテリ１１と補機バッテリ５とは、第１電力変換装置である第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１を介して接続されている。また、第２バッテリ１２と補機バッテリ５とは、第２電力変換装置である第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して接続されている。

第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２から見てメインバッテリ１側は高圧電力系であり、ＰＣＵ２やモータジェネレータなどの高圧系の負荷、発電機、及び、充電装置などが接続されている。また、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２から見て補機バッテリ５側は低圧電力系であり、ヘッドライト、パワーステアリング、エアコン、及び、カーナビゲーションシステムなどの電気負荷である補機４が接続されている。メインバッテリ１の第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２の電圧は、それぞれ第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２によって降圧されて低圧電力系に供給可能であり、メインバッテリ１の第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２からの出力電力によって、補機バッテリ５の充電を行ったり、補機４を駆動したりすることが可能である。

リレー装置６は、第１リレー６１と第２リレー６２と第３リレー６３とを備えている。第１リレー６１は、第１バッテリ１１のマイナス側の端子と、第２バッテリ１２のプラス側の端子との接続をオン／オフする。すなわち、第１リレー６１は、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続すると共に、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との間の接続のオン／オフを制御する。第２リレー６２は、第１バッテリ１１のマイナス側の端子と、アースに接続された端子との接続をオン／オフする。第３リレー６３は、第２バッテリ１２のプラス側の端子と、ＰＣＵ２に接続された端子との接続をオン／オフする。なお、リレー装置６において、第１リレー６１、第２リレー６２、及び、第３リレー６３のオン／オフは、車両に搭載された不図示のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などによって制御される。

図２は、メインバッテリ１が正常なときにおける電源装置１００の概略構成を示した図である。図２に示すように、メインバッテリ１が正常なときにおける電源装置１００は、リレー装置６において、第１リレー６１をオンし、第２リレー６２及び第３リレー６３をオフして、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを第１リレー６１によって直列に接続している。なお、図２では、図面を見やすくするために、オフの状態である第２リレー６２及び第３リレー６３の図示を省略している。

メインバッテリ１が正常なときには、メインバッテリ１の第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とからＰＣＵ２に電力が供給される。また、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２のそれぞれから、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して、同一の電気負荷である補機４にも電力が供給可能となっている。

図３は、メインバッテリ１の第２バッテリ１２が故障したときにおける電源装置１００の概略構成を示した図である。実施形態１に係る電源装置１００において、メインバッテリ１の第２バッテリ１２が、例えば、オープンまたはショートして故障すると、リレー装置６は、故障した第２バッテリ１２を避けるように回路を接続する。すなわち、図３に示すように、第２バッテリ１２が故障したときにおける電源装置１００は、リレー装置６において、第２リレー６２をオンにし、第１リレー６１及び第３リレー６３をオフして、故障した第２バッテリ１２とＰＣＵ２とを通電できないように接続せず、故障していない第１バッテリ１１とＰＣＵ２とを通電できるように接続する。これにより、メインバッテリ１の第２バッテリ１２が故障したとしても、ＰＣＵ２には、正常なときの半分の電力をメインバッテリ１（第１バッテリ１１）から供給することができ、車両の速度は低下するが、ＰＣＵ２を介して駆動用のモータジェネレータに電力を供給して、車両の退避走行が可能である。

なお、実施形態１に係る電源装置１００では、例えば、不図示の電流センサなどによって第２バッテリ１２から出力される電力の電流値などを検知しておき、定格以上の電流が流れた場合などに、ＥＣＵによって第２バッテリ１２が故障したと判断する。

また、第２バッテリ１２が故障することによって第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は動作を停止するが、第１バッテリ１１から第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１を介して補機４に必要な電力を供給することが可能なため、メインバッテリ１から補機４への電力供給を一時停止することなく継続して行うことが可能である。

これにより、実施形態１に係る電源装置１００は、第１リレー６１によって、故障した第２バッテリ１２を故障していない第１バッテリ１１から切り離しつつ、故障していない第１バッテリ１１から補機４に電力を供給することができるため、補機４への電力供給の遅延を抑制し、補機４を停止させることなく退避走行が可能である。

図４は、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が故障したときにおける電源装置１００の概略構成を示した図である。実施形態１に係る電源装置１００において、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が、例えば、オープンまたはショートして故障すると、リレー装置６は、故障した第１バッテリ１１を避けるように回路を接続する。すなわち、図４に示すように、第１バッテリ１１が故障したときにおける電源装置１００は、リレー装置６において、第３リレー６３をオンにし、第１リレー６１及び第２リレー６２をオフして、故障した第１バッテリ１１とＰＣＵ２とを通電できないように接続せず、故障していない第２バッテリ１２とＰＣＵ２とを通電できるように接続する。これにより、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が故障したとしても、ＰＣＵ２には、正常なときの半分の電力をメインバッテリ１（第２バッテリ１２）から供給することができ、車両の速度は低下するが、ＰＣＵ２を介して駆動用のモータジェネレータに電力を供給して、車両の退避走行が可能である。

なお、実施形態１に係る電源装置１００では、例えば、不図示の電流センサなどによって第１バッテリ１１から出力される電力の電流値などを検知しておき、定格以上の電流が流れた場合などに、ＥＣＵによって第１バッテリ１１が故障したと判断する。

また、第１バッテリ１１が故障することによって第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は動作を停止するが、第２バッテリ１２から第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して補機４に必要な電力を供給することが可能なため、メインバッテリ１から補機４への電力供給を一時停止することなく継続して行うことが可能である。

これにより、実施形態１に係る電源装置１００は、第１リレー６１によって、故障した第１バッテリ１１を故障していない第２バッテリ１２から切り離しつつ、故障していない第２バッテリ１２から補機４に電力を供給することができるため、補機４への電力供給の遅延を抑制し、補機４を停止させることなく退避走行が可能である。

以上のように、実施形態１に係る電源装置１００では、メインバッテリ１の一部が故障し、故障したバッテリを故障していないバッテリから切り離したとしても、故障していないバッテリからＰＣＵ２に電力供給を行うと共に、故障していないバッテリからＤＣ−ＤＣコンバータを介して補機４に電力を遅延なく供給できるように、電源装置１００の冗長化を図っている。

これにより、ヘッドライト、パワーステアリング、エアコン、及び、カーナビゲーションシステムなどの補機４をオンさせた状態にて、車両は退避走行しながら安全に停止することが可能である。特に、車両が、自動運転車の場合には効果的である。

（実施形態２）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態１に係る電源装置１００と共通する部分については、適宜説明を省略する。

図５は、実施形態２に係る電源装置１００の概略構成を示した図である。実施形態２に係る電源装置１００では、実施形態１のリレー装置６を備えておらず、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とをヒューズ７によって直列に接続している。ヒューズ７は、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続すると共に、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との間の接続のオン／オフを制御する。

メインバッテリ１が正常なときには、メインバッテリ１の第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とからＰＣＵ２に電力が供給される。また、補機４にも、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２のそれぞれから、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して電力が供給可能となっている。

図６は、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が故障したときにおける電源装置１００の概略構成を示した図である。実施形態２に係る電源装置１００において、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が、例えば、ショートして故障し、ヒューズ７に定格以上の電流が流れると、図６に示すように、ヒューズ７が溶断してオープンとなり、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続がオフされる。このようにして、故障していない第２バッテリ１２から故障した第１バッテリ１１が切り離されると、メインバッテリ１からＰＣＵ２への電力供給が停止する。

一方、第１バッテリ１１が故障することによって第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は動作を停止するが、第２バッテリ１２から第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して補機４に必要な電力を供給することが可能なため、メインバッテリ１から補機４への電力供給を一時停止することなく継続して行うことが可能である。

このように、実施形態２に係る電源装置１００では、メインバッテリ１の第１バッテリ１１が故障し、メインバッテリ１からＰＣＵ２への電力供給が行えなくても、メインバッテリ１の故障していない第２バッテリ１２から第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介して補機４に電力を遅延なく供給可能なように、電源装置１００の冗長化を図っている。

これにより、メインバッテリ１からＰＣＵ２への電力供給が停止し、ＰＣＵ２を介して駆動用のモータジェネレータを駆動させることができなくても、ヘッドライト、パワーステアリング、エアコン、及び、カーナビゲーションシステムなどの補機４をオンさせた状態にて、車両は進行方向へ惰性走行しながら安全に停止することが可能である。特に、車両が、自動運転車の場合には効果的である。

なお、実施形態２に係る電源装置１００では、メインバッテリ１の第２バッテリ１２が故障したときにもヒューズ７が溶断してオープンとなり、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とが切り離されて、メインバッテリ１からＰＣＵ２への電力供給が停止する。一方、第２バッテリ１２が故障することによって第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は動作を停止するが、第１バッテリ１１から第１ＤＣ−ＤＣコンバータ３１を介して補機４に必要な電力を供給することが可能なため、メインバッテリ１から補機４への電力供給を一時停止することなく継続して行うことが可能である。これにより、第１バッテリ１１が故障したときと同様に、補機４をオンさせた状態にて、車両は進行方向へ惰性走行しながら安全に停止することが可能である。

１ メインバッテリ
２ ＰＣＵ
４ 補機
５ 補機バッテリ
６ リレー装置
７ ヒューズ
１１ 第１バッテリ
１２ 第２バッテリ
３１ 第１ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２ 第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
６１ 第１リレー
６２ 第２リレー
６３ 第３リレー
１００ 電源装置

Claims (1)

1. 複数のバッテリから同一の電気負荷に電力を供給可能な電源装置であって、
   前記複数のバッテリを直列に接続すると共に、各バッテリ間の接続のオン／オフを制御するリレーまたはヒューズを備えており、
   前記複数のバッテリのうちの一部の前記バッテリが故障した場合には、故障した前記バッテリと故障していない前記バッテリとの接続が、前記リレーまたは前記ヒューズによってオフされると共に、故障していない前記バッテリから前記同一の電気負荷に電力を供給することを特徴とする電源装置。

Images