JP2022068499A - 車両用電源システム - Google Patents

車両用電源システム Download PDF

Info

Publication number
JP2022068499A
JP2022068499A JP2020177229A JP2020177229A JP2022068499A JP 2022068499 A JP2022068499 A JP 2022068499A JP 2020177229 A JP2020177229 A JP 2020177229A JP 2020177229 A JP2020177229 A JP 2020177229A JP 2022068499 A JP2022068499 A JP 2022068499A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
power supply
vehicle
power
supply system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020177229A
Other languages
English (en)
Inventor
誠 服部
Makoto Hattori
大輔 安永
Daisuke Yasunaga
大介 槇尾
Daisuke MAKIO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imasen Electric Industrial Co Ltd
Original Assignee
Imasen Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imasen Electric Industrial Co Ltd filed Critical Imasen Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2020177229A priority Critical patent/JP2022068499A/ja
Priority to EP21882497.7A priority patent/EP4234340A1/en
Priority to US18/249,600 priority patent/US20230382326A1/en
Priority to CN202180067938.3A priority patent/CN116348341A/zh
Priority to PCT/JP2021/034752 priority patent/WO2022085356A1/ja
Publication of JP2022068499A publication Critical patent/JP2022068499A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】アイドリングストップ機能に対応し、且つバックアップ電源としての機能を備えた車両用電源システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用電源システム1は、車両に搭載されて一又は複数の負荷に給電する直流電源2と、直流電源2と負荷21との間に直列接続されている第一のスイッチング素子Q1と、直流電源2と電気的に接続されている蓄電部3と、蓄電部3と第一のスイッチング素子Q1との間に接続されているDC-DCコンバータ4とを備えている。DC-DCコンバータは、第二のスイッチング素子Q2、第三のスイッチング素子Q3、第四のスイッチング素子Q4、第五のスイッチング素子Q5、及びコイル6を備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載される電源システムに関する。特に、アイドリングストップ機能付きの車両に搭載する、エンジン再始動時のバッテリ電圧低下に対応した電源システムであると同時に、電源消失時のバックアップ用電源としても対応することが可能な車両用電源システムに関する。
近年、車両の燃料消費を減らすことを目的として、アイドリングストップ機能を搭載した車両が普及している。アイドリングストップ機能は、停車時にエンジンを止めるので燃料を節約できる。しかし、走行の再開時にはスタータの駆動のために大電流が消費されるので、バッテリ電圧の瞬間的な低下が発生し、バッテリに接続された負荷の動作が一時的に停止する可能性がある。そこで、エンジンの再始動時の電圧低下を補償して、負荷への電源を担保する回路構成が必要となる。
アイドリングストップ機能を有する車両の電源システムの一例が、特許文献1に示されている。特許文献1に記載されたアイドルストップ車両の電源システムは、車両のオルタネータによって充電されるバッテリと、このバッテリから給電される各種の電気負荷を備えている。バッテリと電気負荷との間には、電圧補償手段が介装されている。バッテリには、車両のスタータも接続されており、車両の始動時のスタータへの給電を行う。特許文献1においては、電圧補償手段として、コンデンサやDC-DCコンバータが適用される。車両が、アイドリングストップ状態のあと再始動する場合に於いて、一時的にバッテリ電圧が低下した場合には、電圧補償手段が入力電圧を昇圧して電気負荷に供給する。
また近年、電源消失時のバックアップ用電源を備えた車両が普及している。バックアップ電源は、搭載されている主電源が事故等によって電力を供給できなくなった場合に、特定の負荷に電力を供給する電源である。特許文献2には、コンデンサと、コンデンサの充電経路に設けられ降圧動作を行う充電回路と、コンデンサの出力経路に設けられた昇圧回路と、昇圧回路に接続されたドアロック解除出力端子とを有するバックアップ電源装置が開示されている。
アイドリングストップ機能に対応し、且つバックアップ電源としての機能を備えた車両用電源システムが、従来から検討されている。図6に、従来の電源システムの一構成例である電源システム101を示す。電源システム101は、アイドリングストップからエンジンを再始動した時に負荷へ安定して電力を供給するための電源サブシステム102と、バックアップ用電源サブシステム103とを別々に備えている。
従来の電源システム101は、所定の電圧で負荷104に電力を供給する蓄電装置111を備えている。蓄電装置111は、車両のオルタネータに接続されており、車両の走行中に充電される。また、電源サブシステム102は、蓄電装置111と負荷104との間に、スイッチング素子とコイルからなるDC-DCコンバータ113を備えている。アイドリングストップからエンジンを再始動した時には、DC-DCコンバータ113が昇圧回路となって、蓄電装置111の一時的な電圧降下を補償し、規定の電圧で負荷104に電力を供給する。
バックアップ用電源サブシステム103は、蓄電装置111とは別体の蓄電装置112と、DC-DCコンバータ113とは別体のDC-DCコンバータ114を備えている。蓄電装置112は、オルタネータから車両の走行中に充電される。バックアップ用電源サ
ブシステム103は、蓄電装置111からの給電が停止した場合に、蓄電装置112からの電力をDC-DCコンバータ114によって昇圧し、特定の負荷105に供給する。
特開2002-38984号公報 国際公開第2013/125170号
これまでの車両用電源システムは、アイドリングストップ機能に対応し、且つバックアップ電源としての構成を備えるために、二つの蓄電池と、二つのDC-DCコンバータとを、それぞれ別々のサブシステム内に組み込む必要があった。このため、システムが複雑になり、回路全体の小型が困難であった。
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであって、従来よりも昇降圧回路に用いる素子の数を減らしたにもかかわらず、アイドリングストップ機能に対応し、且つバックアップ電源としての機能を備えた車両用電源システムの提供を、解決すべき課題としている。
請求項1にかかる発明は、車両用電源システムに関する。請求項1の電源システムは、車両に搭載されて一又は複数の負荷に給電する直流電源と、直流電源と負荷との間に直列接続されている第一のスイッチング素子と、直流電源と電気的に接続されている蓄電部と、蓄電部と第一のスイッチング素子との間に接続されているDC-DCコンバータを備えている。本発明の車両用電源システムは、DC-DCコンバータが、第二のスイッチング素子、第三のスイッチング素子、第四のスイッチング素子、第五のスイッチング素子、及びコイルを備えていることを特徴とする。
本発明の車両用電源システムのDC-DCコンバータは、第二のスイッチング素子と第三のスイッチング素子とが直列接続して第一のレグを構成しており、第四のスイッチング素子と第五のスイッチング素子とが直列接続して第二のレグを構成しており、コイルの一端部が第二のスイッチング素子と第三のスイッチング素子との間に接続されており、コイルの他端部が第四のスイッチング素子と第五のスイッチング素子との間に接続されていることが好ましい。
本発明の車両用電源システムのDC-DCコンバータは、第一のスイッチング素子がオフ状態のとき、第二のスイッチング素子をオン状態とし、第三のスイッチング素子をオフ状態とし、第四のスイッチング素子及び第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、直流電源からの電流を昇圧する昇圧コンバータとなる。また、第一のスイッチング素子がオン状態のとき、第二のスイッチング素子をオフ状態とし、第三のスイッチング素子をオン状態とし、第四のスイッチング素子及び第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、直流電源からの電流を降圧する降圧コンバータとなる。さらに、第一のスイッチング素子がオフ状態のとき、第二のスイッチング素子をオフ状態とし、第三のスイッチング素子をオン状態とし、第四のスイッチング素子及び第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、蓄電部からの電流を昇圧する昇圧コンバータとなる。すなわち、本発明のDC-DCコンバータは、昇降圧型コンバータとして機能する。
本発明の車両用電源システムの蓄電部は、直流電源の供給電圧よりも定格電圧の低い、二次電池または電気二重層キャパシタとすることが好ましい。
本発明の車両用電源システムは、第一のスイッチング素子、第二のスイッチング素子、第三のスイッチング素子、第四のスイッチング素子、及び第五のスイッチング素子からなる群から選択される一又は複数のスイッチング素子が、MOSFETであることが好ましい。
本発明の車両用電源システムは、直流電源と負荷との間に第一のスイッチング素子を直列接続し、DC-DCコンバータを介して第一の直流電源と蓄電部と、を電気的に接続し、DC-DCコンバータを昇降圧型コンバータとすることによって、従来のようにアイドリングストップ機能とバックアップ電源機能のそれぞれのサブ電源システムについて、個別にDC-DCコンバータを搭載する必要がない。このため、低コストで大容量の車両用電源システムを提供することができる。
図1は、本発明の好適な実施形態に従った車両用電源システムの構成を模式的に示す図である。 図2は、本発明の車両用電源システムが直流電源から負荷に給電する状態を示す図である。 図3は、本発明の車両用電源システムが、アイドリングからエンジンを再始動する場合の、直流電源から負荷に給電する状態を示す図である。 図4は、本発明の車両用電源システムが直流電源から蓄電部に給電する状態を示す図である。 図5は、本発明の車両用電源システムが蓄電部から負荷に給電する状態を示す図である。 図6は、従来例の車両用電源システムの構成を模式的に示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の車両用電源システムについて、最も好適な実施形態を説明する。
図1に、本発明の車両用電源システム1の一実施形態を示す。本実施形態における車両用電源システム1は、直流電源2と、蓄電部3と、DC-DCコンバータ4と、第一のスイッチング素子Q1とを備えている。
直流電源2は、一又は複数の負荷21に給電する。好適には、直流電源2は、車両の発電装置によって充電される蓄電装置で構成される。好適な例として、直流電源2には、車両用のバッテリとして最も一般的な鉛バッテリを用いることができる。また、直流電源2として、複数のリチウムイオンセル、ニッケル水素セルなどの単電池を直列接続したバッテリを用いることができる。代替的な構成として、直流電源2に、オルタネータと整流回路で適用することができる。
直流電源2は、オーディオ、エアコン、エンジン制御ECUといった車両に搭載されている一又は複数の負荷21に電力を供給する。直流電源2の定格電圧や蓄電容量は、接続されている負荷21に供給する電圧や電流の規格に応じて適宜変更が可能である。
直流電源2の正極側と負荷21との間に、第一のスイッチング素子Q1が直列に接続されている。好適な一実施形態として、直流電源2の正極と第一のスイッチング素子Q1のドレイン側との間が配線12で接続されており、負荷21と第一のスイッチング素子Q1のソース側との間が配線13で接続されている。
第一のスイッチング素子Q1には、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)などの半導体スイッチング素子を適用することができ、特に、Nチャンネルデプレッション型MOSFETを適用することが好ましい。
蓄電部3は、直流電源2よりも小容量で定格電圧の低い蓄電装置であり、直流電源2が回路から切断されたときのバックアップ電源として機能する。好適な一例として、蓄電部3に対しては、リチウムイオンセル、ニッケル水素セルなどの二次電池を適用することができる。あるいは、蓄電部3として、電気二重層コンデンサ(EDLC)を適用することができる。蓄電部3は、エアバッグ起動回路や、ドアロック解除装置といった特定の負荷21に電力を供給する。
車両に搭載する場合の一実施形態として、直流電源2には12Vの鉛バッテリを使用し、蓄電部3にリチウムイオンセルを使用することができる。
蓄電部3は、DC-DCコンバータ4を介して直流電源2及び負荷21と接続されている。直流電源2の負極側と蓄電部3の負極側とは、配線11で接続されている。配線11は接地されている。
DC-DCコンバータ4は、第二のスイッチング素子Q2と、第三のスイッチング素子Q3と、第四のスイッチング素子Q4と、第五のスイッチング素子Q5と、コイル6を備えている。好適には、第二のスイッチング素子Q2から第五のスイッチング素子Q5に対して、第一のスイッチング素子Q1と同様にMOSFETやIGBTなどの半導体スイッチング素子を適用することができる。
DC-DCコンバータ4は、第二のスイッチング素子Q2と第三のスイッチング素子Q3とが直列接続して第一のレグを構成しており、第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5とが直列接続して第二のレグを構成している。第一のレグは、第二のスイッチング素子Q2のドレイン側が配線12に接続しており、第三のスイッチング素子Q3のソース側が蓄電部3に接続している。第二のレグは、第四のスイッチング素子Q4のドレイン側が配線13に接続しており、第五のスイッチング素子Q5のソース側が配線11に接続している。
DC-DCコンバータ4のコイル6は、一端部が第二のスイッチング素子Q2と第三のスイッチング素子Q3との間に接続されており、他端部が第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5との間に接続されている。コイル6は、第二のスイッチング素子Q2から第五のスイッチング素子Q5のそれぞれのオンとオフの制御に従って、磁気エネルギーの蓄積と電気エネルギーの放出を行う。
第一のスイッチング素子Q1と、DC-DCコンバータ4は、図示しない制御手段からの命令によってスイッチのオンとオフの制御を受ける。
以下、図2~図5を参照して、本実施形態の車両用電源システム1の動作を説明する。
[通常走行時の給電経路]
図2に、車両用電源システム1が通常走行時に負荷21へと給電する経路を太線で示す。給電経路を示す。通常の走行時には、第一のスイッチング素子Q1が常時オンにされており、第二のスイッチング素子Q2が常時オフにされている。電力は、直流電源2から、配線12と第一のスイッチング素子Q1と配線13を介して、負荷21に供給される。
[アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する時の給電経路]
図3に、アイドリングストップ状態からエンジンを再始動した時に負荷21へと給電する給電経路を、太線で示す。エンジンを再始動したとき、直流電源2から配線12に供給される電圧が、一時的に降下する。このとき、第一のスイッチング素子Q1と第三のスイッチング素子Q3はオフに制御され、第二のスイッチング素子Q2がオンにされる。そして、第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5が、それぞれ所定のスイッチング周期でオンオフ制御される。電力は、直流電源2から、配線12と第二のスイッチング素子Q2を介してコイル6に供給され、スイッチング素子Q4,Q5のスイッチングに従ってコイル6で昇圧されて配線13に供給され、図示されていない平滑化回路で平滑化されたのち負荷21に供給される。このように、アイドリングストップ状態からエンジンの再始動時、コイル6と第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5とが昇圧コンバータとして機能して、負荷21に適切な電圧の電力を供給することができる。
[直流電源からバックアップ電源への給電経路]
図4に、直流電源2から、バックアップ電源である蓄電部3に充電するときの給電経路を、太線で示す。蓄電部3への給電は、負荷21への給電とは別に行ってもよく、負荷21への給電と同時に行っても良い。直流電源2から蓄電部3への充電は、第一のスイッチング素子Q1と第三のスイッチング素子Q3をオンにし、第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5を、それぞれ所定のスイッチング周期でオンオフ制御することで行われる。電力は、直流電源2から、配線12と第一のスイッチング素子Q1と第四のスイッチング素子Q4を介してコイル6に供給され、スイッチング素子Q4,Q5のスイッチングによりコイル6で降圧されて、蓄電部3に定格電圧で供給される。このように、コイル6と第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5とが降圧コンバータとして機能して、蓄電部3への充電が適切に行われる。
[バックアップ電源から負荷への給電経路]
図5に、バックアップ電源の蓄電部3から負荷21へと給電する給電経路を、太線で示す。蓄電部3は小容量で定格電圧の低い蓄電装置であるため、負荷21に給電するには、電力を昇圧する必要がある。そこで、第一のスイッチング素子Q1と第二のスイッチング素子Q2はオフに制御され、第三のスイッチング素子Q3がオンにされる。そして、第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5が、それぞれ所定のスイッチング周期でオンオフ制御される。電力は、蓄電部3から、第三のスイッチング素子Q3を介してコイル6に供給され、スイッチング素子Q4,Q5のスイッチングに従ってコイル6で昇圧されて配線13に供給され、図示されていない平滑化回路で平滑化されたのち負荷21に供給される。このように、直流電源2からの給電が停止した時には、コイル6と第四のスイッチング素子Q4と第五のスイッチング素子Q5とが昇圧コンバータとして機能して、蓄電部3から負荷21に適切な電圧の電力を供給することができる。
[アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する時に、バックアップ電源から負荷へ給電する経路]
アイドリングストップ状態からエンジンを再始動した時に負荷21へと給電する給電経路をとして、図5に、太線で示した経路を使用することも可能である。すなわち、バックアップ電源の蓄電部3からの電力を、第三のスイッチング素子Q3を介してコイル6に供給し、スイッチング素子Q4,Q5のスイッチングに従ってコイル6で昇圧して配線13に供給し、負荷21へと給電することも可能である。
本実施例形態で説明した車両用電源システムの構成は、適宜変更が可能である。例えば、直流電源から複数の負荷に電力を供給する場合は、負荷の要求電圧と電流に応じて、複
数の配線を行って、バッテリから電力を供給することが可能である。また、負荷に供給する電力が小さい場合には、MOSFETの代わりに、ダイオードなどのスイッチング素子を適用することができる。また、直流電源や蓄電部の種類も、適宜変更が可能である。
1,101 電源システム
2 直流電源
3 蓄電部
4,113,114 DC-DCコンバータ
6 コイル
11,12,13 配線
21,104,105 負荷
102 電源サブシステム
103 バックアップ用電源サブシステム
111,112 蓄電装置
Q1 第一のスイッチング素子
Q2 第二のスイッチング素子
Q3 第三のスイッチング素子
Q4 第四のスイッチング素子
Q5 第五のスイッチング素子

Claims (5)

  1. 車両に搭載されて一又は複数の負荷に給電する直流電源と、
    前記直流電源と前記負荷との間に直列接続されている第一のスイッチング素子と、
    前記直流電源と電気的に接続されている蓄電部と、
    前記蓄電部と前記第一のスイッチング素子との間に接続されているDC-DCコンバータと、
    を備えており、
    前記DC-DCコンバータが、第二のスイッチング素子、第三のスイッチング素子、第四のスイッチング素子、第五のスイッチング素子、及びコイルを備えていることを特徴とする車両用電源システム。
  2. 前記第二のスイッチング素子と前記第三のスイッチング素子とが直列接続して第一のレグを構成しており、
    前記第四のスイッチング素子と前記第五のスイッチング素子とが直列接続して第二のレグを構成しており、
    前記コイルの一端部が前記第二のスイッチング素子と前記第三のスイッチング素子との間に接続されており、
    前記コイルの他端部が前記第四のスイッチング素子と前記第五のスイッチング素子との間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源システム。
  3. 前記DC-DCコンバータが、
    前記第一のスイッチング素子がオフ状態のとき、前記第二のスイッチング素子をオン状態とし、前記第三のスイッチング素子をオフ状態とし、第四のスイッチング素子及び前記第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源からの電流を昇圧する昇圧コンバータとなり、
    前記第一のスイッチング素子がオン状態のとき、前記第二のスイッチング素子をオフ状態とし、前記第三のスイッチング素子をオン状態とし、第四のスイッチング素子及び前記第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、前記直流電源からの電流を降圧する降圧コンバータとなり、
    さらに、前記第一のスイッチング素子がオフ状態のとき、前記第二のスイッチング素子をオフ状態とし、前記第三のスイッチング素子をオン状態とし、第四のスイッチング素子及び前記第五のスイッチング素子をスイッチングすることによって、前記蓄電部からの電流を昇圧する昇圧コンバータとなることを特徴とする昇降圧型コンバータであることを特徴とする請求項2に記載の車両用電源システム。
  4. 前記蓄電部が、前記直流電源の供給電圧よりも定格電圧の低い、二次電池または電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源システム。
  5. 前記第一のスイッチング素子、前記第二のスイッチング素子、前記第三のスイッチング素子、前記第四のスイッチング素子、及び前記第五のスイッチング素子からなる群から選択される一又は複数のスイッチング素子が、MOSFETであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車両用電源システム。
JP2020177229A 2020-10-22 2020-10-22 車両用電源システム Pending JP2022068499A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020177229A JP2022068499A (ja) 2020-10-22 2020-10-22 車両用電源システム
EP21882497.7A EP4234340A1 (en) 2020-10-22 2021-09-22 Power supply system for vehicle
US18/249,600 US20230382326A1 (en) 2020-10-22 2021-09-22 Power Supply System For Vehicle
CN202180067938.3A CN116348341A (zh) 2020-10-22 2021-09-22 车用供电系统
PCT/JP2021/034752 WO2022085356A1 (ja) 2020-10-22 2021-09-22 車両用電源システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020177229A JP2022068499A (ja) 2020-10-22 2020-10-22 車両用電源システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022068499A true JP2022068499A (ja) 2022-05-10

Family

ID=81291234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020177229A Pending JP2022068499A (ja) 2020-10-22 2020-10-22 車両用電源システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230382326A1 (ja)
EP (1) EP4234340A1 (ja)
JP (1) JP2022068499A (ja)
CN (1) CN116348341A (ja)
WO (1) WO2022085356A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3826992B2 (ja) 2000-07-25 2006-09-27 三菱自動車工業株式会社 アイドルストップ車両
JP2011223837A (ja) * 2010-04-14 2011-11-04 Toyota Motor Corp 電源装置
JP2012050279A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Panasonic Corp 蓄電装置
JP5478743B2 (ja) * 2011-02-14 2014-04-23 三菱電機株式会社 電力回生電源システム
CN104136279B (zh) 2012-02-22 2015-12-30 松下知识产权经营株式会社 备用电源装置
JP6586905B2 (ja) * 2016-03-01 2019-10-09 株式会社豊田自動織機 車両電源装置
JP2019129686A (ja) * 2018-01-26 2019-08-01 住友電気工業株式会社 Dc/dcコンバータ及び電源システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022085356A1 (ja) 2022-04-28
US20230382326A1 (en) 2023-11-30
EP4234340A1 (en) 2023-08-30
CN116348341A (zh) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4835690B2 (ja) 電源装置
US9150170B2 (en) Circuit system for redistribution of electrical energy in a vehicle
KR100768354B1 (ko) 자동차 전기 시스템
KR101047406B1 (ko) 연료전지 하이브리드 차량의 파워넷 시스템 및 그 제어방법
JP4862823B2 (ja) 電源安定化装置およびそれを用いた車両
US9415732B2 (en) Vehicle power unit
JP2012115031A (ja) 車両電源システム
JP5182788B2 (ja) 電力供給装置およびそれを用いた電力供給システム
KR100936323B1 (ko) 차량 전원시스템 및 그 동작 방법
JP2017030408A (ja) 車両用電源システム
JP5556560B2 (ja) 車両用電源装置
KR20090104171A (ko) 전기자동차의 배터리 충전방법
US10868439B2 (en) Power supply device
JP5477189B2 (ja) 車両電源制御装置
JP2018182936A (ja) 電源システムおよび電源ユニット
JP2012035756A (ja) 車両用電源装置
WO2022085356A1 (ja) 車両用電源システム
JP4315223B2 (ja) 電力供給システム
KR20030091183A (ko) 연료전지 하이브리드 전기자동차의 동력 제어방법
JP5197295B2 (ja) 車載電源システム
JP2005287242A (ja) 車両用電源装置
JP2010068650A (ja) 電源システム
JP2012205345A (ja) 電源回路制御システム
TWI769477B (zh) 多電壓式儲能裝置之驅動發電系統
CN220358877U (zh) 供电电路及电动汽车

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230921