JP2023079780A - Power supply system and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システム及び電源システムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power supply system and a control method for the power supply system.
従来より、主バッテリを電源とする第1負荷回路と追加バッテリを電源とする第2負荷回路との間に回路断続機構を有する自動運転車両電源の制御装置が知られている(特許文献1)。第1負荷回路には、運転者による通常運転モードの継続に必要な負荷が接続され、第2負荷回路には、自動運転モードの継続に必要であり、かつ、電圧の維持が必要である自動運転機能負荷が接続されている。この自動運転車両電源の制御方法において、回路断続機構の接続中、第2負荷回路側で検出される負荷状態に基づき、追加バッテリから第1負荷回路側への電力が持ち出しになることが判断されると、回路断続機構を遮断する。 BACKGROUND ART Conventionally, there has been known a control device for an automatic driving vehicle power supply having a circuit disconnection mechanism between a first load circuit powered by a main battery and a second load circuit powered by an additional battery (Patent Document 1). . The first load circuit is connected to the load necessary for the driver to continue the normal operation mode, and the second load circuit is connected to the automatic load circuit necessary to continue the automatic operation mode and to maintain the voltage. A driving function load is connected. In this method for controlling the power source of an automatic driving vehicle, it is determined that power is taken out from the additional battery to the first load circuit side based on the load state detected on the second load circuit side while the circuit disconnection mechanism is connected. Then, the circuit disconnecting mechanism is interrupted.
特許文献1に記載の自動運転車両電源装置では、第2負荷回路において、負荷で消費する電流の大きさとは関係なく、一様に負荷を接続する構成になっているため、追加バッテリに十分な電圧が印可されず、追加バッテリの充電量が不足するという問題がある。
In the automatic driving vehicle power supply device described in
本発明が解決しようとする課題は、追加バッテリの充電電圧の低下を抑制する電源システムを提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a power supply system that suppresses a decrease in charging voltage of an additional battery.
本発明は、第1負荷が接続された第1負荷回路と、自動運転モードの継続に必要な第2負荷が接続された第2負荷回路と、第1負荷回路と第2負荷回路の間を導通又は遮断する第1回路断続機構と、備え、第1回路断続機構の下流側の電流経路は、第1負荷回路から第1回路断続機構に流れる電流を、第1回路断続機構の下流側に位置する分岐点から第2負荷に流す第1経路と、分岐点から追加バッテリに流す第2経路を含み、第1経路を導通可能な電流値は第2経路を導通可能な電流値より高いことで上記課題を解決する。 According to the present invention, a first load circuit to which a first load is connected, a second load circuit to which a second load necessary for continuing an automatic operation mode is connected, and between the first load circuit and the second load circuit. a first circuit disconnecting mechanism that conducts or disconnects, and a current path on the downstream side of the first circuit disconnecting mechanism directs current flowing from the first load circuit to the first circuit disconnecting mechanism to the downstream side of the first circuit disconnecting mechanism. It includes a first path that flows from the located branch point to the second load and a second path that flows from the branch point to the additional battery, and the current value that can be conducted through the first path is higher than the current value that can be conducted through the second path. to solve the above problem.
本発明によれば、追加バッテリの充電電圧の低下を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the charging voltage of the additional battery.
以下、本発明に係る電源システム及び電源システムの制御方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a power supply system and a control method for the power supply system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る電源システム100の構成概略図である。本実施形態では、電源システム100が搭載された車両として、駆動源がエンジンであり、自律走行制御機能を備えた車両を例に挙げて説明する。自律走行制御機能を備えた車両は、運転モードとして、通常運転モードと自動運転モードを有する。通常運転モードに設定された場合、車両は、運転者による運転操作(ステアリング操作、アクセル操作、ブレーキ操作等)によって走行する。一方、自動運転モードに設定された場合、車両は、運転者に加えて、図示しない運転支援装置による運転操作によって走行する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
自動運転モードでは、運転支援レベルに応じて、自律走行制御機能で実現される運転支援の内容が異なっていてもよい。運転支援レベルとは、運転支援装置が自律走行制御機能によって車両の運転を支援する際の介入の程度を示すレベルである。運転支援レベルが高くなるほど、車両の運転に対する運転者の寄与度は低くなる。具体的には、運転支援レベルは、米国自動車技術会(SAE:Society of Automotive Engineers)のSAE J3016に基づく定義等を用いて設定することができる。本実施形態では、運転支援装置が実現する運転支援レベルを運転支援レベル2として説明する。さらに、本実施形態では、運転者がステアリングに触れることなく車両が自律的に走行するモード(ハンズオフモードともいう)を有する車両を例に挙げて説明する。ハンズオフモードでは、運転者に代わって、運転支援装置が一部の運転タスクを実行するが、運転者は、運転支援装置から要求があった場合に、運転の制御を取り戻し、手動により運転する準備をする必要がある。また、ハンズオフモードでは、運転支援装置からの要求に対して、運転者が運転操作を行うまでの間、自律走行を継続するための冗長機能が求められる。冗長機能の一例をあげると、例えば、自動運転モードを有する車両には、自律走行制御機能に必要な負荷に対して、バックアップ用の電力供給源として機能する追加バッテリが設けられている。
In the automatic driving mode, the content of the driving assistance realized by the autonomous driving control function may differ according to the driving assistance level. The driving assistance level is a level indicating the degree of intervention when the driving assistance device assists the driving of the vehicle by the autonomous driving control function. The higher the driving assistance level, the lower the driver's contribution to driving the vehicle. Specifically, the driving assistance level can be set using a definition based on SAE J3016 of the Society of Automotive Engineers (SAE). In this embodiment, the driving assistance level realized by the driving assistance device is described as
しかしながら、追加バッテリを搭載することで、車両のイグニッションスイッチがオフ状態の間に、追加バッテリに接続された負荷の暗電流によって、追加バッテリが放電される、という問題もある。負荷の暗電流によって追加バッテリの放電が進むと、追加バッテリのバッテリ残量が減り、自動運転モードにおいて、自律走行の継続に必要な電力を負荷に供給できず、バックアップ用の電力供給源として機能しない場合もある。本発明に係る電源システム及び電源システムの制御方法では、以降に説明する構成及び方法により、負荷の暗電流による追加バッテリの放電を防ぎ、自動運転モードにおいて、自律走行の継続に必要な電力を負荷に供給できる。なお、以降では、上記の運転支援装置は、先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)に含まれる構成として説明する。 However, when the additional battery is installed, there is also the problem that the additional battery is discharged by the dark current of the load connected to the additional battery while the ignition switch of the vehicle is in the OFF state. As the dark current of the load causes the additional battery to discharge, the remaining battery capacity of the additional battery decreases, and in automatic operation mode, the power required to continue autonomous driving cannot be supplied to the load, and it functions as a backup power supply source. sometimes not. In the power supply system and power supply system control method according to the present invention, the configuration and method described below prevent the additional battery from being discharged due to the dark current of the load, and in the automatic operation mode, the power required to continue autonomous driving is supplied to the load. can be supplied to In addition, henceforth, said driving assistance device is demonstrated as a structure included in an advanced driving assistance system (ADAS:Advanced Driver Assistance System).
図1に示すように、電源システム100は、第1負荷回路1と、第2負荷回路2と、給電線3と、メインリレー4と、追加リレー5と、コントローラ6と、を備えている。
As shown in FIG. 1 , the
第1負荷回路1は、鉛バッテリ11(主バッテリ)又はオルタネータ14からの電力により動作し、上記の通常運転モードの継続に必要な第1負荷が接続された負荷回路である。本実施形態では、第1負荷回路1は、図1に示すように、給電線3に接続された鉛バッテリ11、負荷アクチュエータ12、スタータモータ13、及びオルタネータ14を含む。通常運転モードの継続に必要な第1負荷としては、負荷アクチュエータ12、スタータモータ13が一例として挙げられる。
The
鉛バッテリ11は、従来からエンジン車に搭載されている主バッテリとしての二次電池である。鉛バッテリ11は、バッテリ残量が低下しないように、発電機としてのオルタネータ14により充電される。オルタネータ14は、エンジンによる回転駆動機構(図示しない)により発電し、バッテリ残量が所定のバッテリ残量以上で保たれるように鉛バッテリ11を充電する。
The
負荷アクチュエータ12は、鉛バッテリ11からの電力又はオルタネータ14で発電された電力によって動作する補機類である。負荷アクチュエータ12としては、例えば、空調装置のコンプレッサを駆動する電動モータ、ヘッドライト等が挙げられる。車両のイグニッションスイッチ68がオンした状態(以降、車両の走行可能状態ともいう)では、鉛バッテリ11で蓄えられた電力又はオルタネータ14で発電された電力が負荷アクチュエータ12に供給される。一方、車両のイグニッションスイッチ68がオフした状態(以降、車両の駐車状態ともいう)では、鉛バッテリ11で蓄えられた電力が負荷アクチュエータ12に供給される。なお、車両の走行可能状態は、車両の車速とは無関係な状態を示しており、車両が走行している状態と車両が停車している状態を含む。
The
スタータモータ13は、車両の発進時にエンジンを始動し、アイドルストップ時にエンジンを再始動する、エンジン始動用のモータである。
The
第2負荷回路2は、鉛バッテリ11又はリチウムイオンバッテリ21(追加バッテリ)からの電力により動作し、上記の自動運転モードの継続に必要な第2負荷が接続された負荷回路である。本実施形態では、第2負荷回路2は、図1に示すように、給電線3に接続されたEPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、ADASアクチュエータ24、負荷26、及び電流センサ61を含む。自動運転モードの継続に必要な第2負荷としては、EPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、ADASアクチュエータ24が一例として挙げられる。これらのアクチュエータへの入力電圧の範囲は、各アクチュエータの仕様に応じて定められており、アクチュエータを仕様通りに動作させ続けるためには、各アクチュエータへの入力電圧を仕様で定められた入力電圧の範囲内で維持させる必要がある。
The
リチウムイオンバッテリ21は、鉛バッテリ11による電源に対して、車両の自律走行制御機能を継続するための新たな電源として追加された二次電池である。換言すれば、リチウムイオンバッテリ21は、自動運転モードによる自律走行を継続させるために、第2負荷回路2に含まれる各負荷に電力を供給するバックアップ用の電力供給源である。リチウムイオンバッテリ21の充電及び放電は、バッテリマネジメントシステム(BMS:Battery Management System)により制御される。図1の例において、メインリレー4及び追加リレー5のオン状態では、リチウムイオンバッテリ21と第1負荷回路1の間が導通するため、バッテリマネジメントシステムは、オルタネータ14(発電機)で発電された電力でリチウムイオンバッテリ21を充電する。コントローラ6によって車両の運転モードが自動運転モードと判定された場合、第2負荷回路2の回路電圧が所定の電圧範囲外になると、メインリレー4はオンからオフに切り替わる。しかし、追加リレー5はオン状態を維持するため、メインリレー4のオンからオフへの切り替わり前後で、追加バッテリと第2負荷回路の間は導通状態を維持する。バッテリマネジメントシステムは、リチウムイオンバッテリ21で充電された電力を第2負荷に出力させ、リチウムイオンバッテリ21を放電させる。一旦、自動運転モードにおいてメインリレー4がオンからオフに切り替わると、自動運転モードから通常運転モードに移行するまでの間、メインリレー4はオフ状態を維持するため、リチウムイオンバッテリ21をオルタネータ14で発電された電力で充電することはできない。このため、リチウムイオンバッテリ21の容量は、例えば、自動運転モードによる走行を継続する時間が、少なくとも要求時間以上になるように適切な容量に設定される。
The
また、リチウムイオンバッテリ21は、鉛バッテリ11よりも内部抵抗が小さい特性を有する。このため、例えば、EPSアクチュエータ22が動作して大きな電流を消費した場合であっても、電圧を高く維持できる。
In addition, the
EPSアクチュエータ22は、電動アシスト力を発生するEPSモータであって、自動運転モードで動作する必要がある負荷である。EPSアクチュエータ22は、ステアリング操作に必要な力を電動でアシストして操舵力を軽くする電動パワーステアリングシステム(図示しない)に用いられる。ここで、「EPS」とは、「Electric Power Steering(電動パワーステアリング)」の略称である。
The
ABSアクチュエータ23は、油圧ポンプを駆動するポンプモータや電磁バルブであって、自動運転モードで動作する必要がある負荷である。ABSアクチュエータ23は、電動の油圧ポンプを有し、マスタシリンダや油圧ポンプからの作動油に基づいて、各ホイールシリンダ液圧を独立に制御するブレーキ液圧制御システム(図示しない)に用いられる。ここで、「ABS」とは、「Antilock Brake System(アンチロック・ブレーキ・システム)」の略称である。
The
ADASアクチュエータ24は、運転者の運転操作を支援するための様々な運転操作支援を行うアクチュエータであって、自動運転モードで動作する必要がある負荷である。ADASアクチュエータ24は、先進運転支援システム70に用いられる。
The
EPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、及びADASアクチュエータ24は、自動運転モードによる走行に必要な負荷である。一方、負荷26は、自動運転モードによる走行のために必要ではない負荷である。また負荷26で消費される電流は、EPSアクチュエータ22等の自動運転モードによる走行に必要な負荷で消費される電流より小さい。負荷26の一例は外部との通信機器である。
The
給電線3は、第1負荷回路1と第2負荷回路2を電気的に接続し、電力供給のためのワイヤーハーネスである。第1負荷回路1に含まれる負荷アクチュエータ12と、第2負荷回路2に含まれるEPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、及びADASアクチュエータ24には、給電線3を介して電力が供給される。
The
メインリレー4(第1回路断続機構)は、第1負荷回路1と第2負荷回路2の間の給電線3に設けられ、第1負荷回路1と第2負荷回路2の間を導通又は遮断するための回路断続機構である。メインリレー4の一方の端子は、第1負荷回路1側の給電線3に接続され、メインリレー4の他方の端子は、第2負荷回路2側の給電線3に接続されている。本実施形態では、メインリレー4として、ノーマルオープンタイプのリレーを用いる。メインリレー4としては、例えば、メカニカルリレー(機械式リレーともいう)、半導体リレー等が挙げられる。メカニカルリレーは、接点を持ち、電磁作用により機械的に接点を開閉させて、オン及びオフを切り替える。半導体リレーは、接点を持たずに、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の半導体や電子部品で構成され、電気信号によりオン及びオフを切り替える。本実施形態では、メインリレー4として、過電圧保護や過電流保護のために自律的にオン及びオフを切り替える自己遮断/接続機能を有する半導体リレーを例に挙げて説明する。
The main relay 4 (first circuit disconnecting mechanism) is provided on the
メインリレー4には、コントローラ6から開閉制御信号が入力され、メインリレー4は、入力された開閉制御信号に応じてオン又はオフする。またメインリレー4には、開閉制御信号とは別に、コントローラ6から導通維持指令又は解除指令が入力される。メインリレー4は、一旦、導通維持指令が入力されると、解除指令が入力されるまでの間、開閉制御信号の入力の有無とは無関係に、オン状態を維持し続ける。メインリレー4は、導通維持指令の入力後に解除指令が入力されると、オン状態の維持を解除して、再び、開閉制御信号に応じてオン又はオフする。本実施形態のようにメインリレー4が半導体リレーの場合、開閉制御信号は、例えば、スイッチング素子等の半導体をオンからオフ又はオフからオンに切り替えるためのスイッチング信号である。また導通維持指令は、例えば、自己遮断/接続機能によってオンからオフに切り替わるのを防ぐために、自己遮断/接続機能を無効化してオン状態を維持するための信号である。また解除指令は、例えば、自己遮断/接続機能を有効化するための信号である。自己遮断/接続機能としては、例えば、メインリレー4の端子間(第1負荷回路1に接続される端子と第2負荷回路2に接続される端子の間)に印加される電圧が異常電圧の場合に、メインリレー4をオンからオフに切り替える保護機能が挙げられる。異常電圧は、例えば、メインリレー4の仕様で定められた所定の過電圧である。また自己遮断/接続機能としては、例えば、メインリレー4に流れる電流(第1負荷回路1側から第2負荷回路2側へ流れる電流)が異常電流の場合に、メインリレー4をオンからオフに切り替える保護機能が挙げられる。異常電流は、例えば、メインリレー4の仕様で定められた所定の過電流である。なお、以降の説明において、「メインリレー4のオン(オン状態)」とは、メインリレー4の端子間が導通した状態を表し、「メインリレー4のオフ(オフ状態)」とは、メインリレー4の端子間が絶縁された状態(遮断された状態)を表す。
An opening/closing control signal is input to the
追加リレー5は、第2負荷回路2側の給電線3に電気的に接続され、リチウムイオンバッテリ21と、EPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、及びADASアクチュエータ24との間を導通又は遮断するためのバッテリ断続機構である。追加リレー5の一方の端子は、リチウムイオンバッテリ21に接続され、追加リレー5の他方の端子は、電流センサ61を介して第2負荷回路2側の給電線3に接続されている。本実施形態では、追加リレー5として、ノーマルクローズタイプのリレーを用いる。追加リレー5としては、メインリレー4と同様に、例えば、メカニカルリレーや半導体リレー等が挙げられる。本実施形態では、追加リレー5として、メカニカルリレーを例に挙げて説明する。
The
追加リレー5には、コントローラ6から開閉制御信号が入力され、追加リレー5は、入力された開閉制御信号に応じてオン又はオフする。また追加リレー5には、開閉制御信号とは別に、コントローラ6から導通維持指令又は解除指令が入力される。追加リレー5は、一旦、導通維持指令が入力されると、解除指令が入力されるまでの間、開閉制御信号の入力の有無とは無関係に、オン状態を維持し続ける。追加リレー5は、導通維持指令の入力後に解除指令が入力されると、オン状態の維持を解除して、再び、開閉制御信号に応じてオン又はオフする。本実施形態のように追加リレー5がメカニカルリレーの場合、開閉制御信号は、例えば、磁界を発生させてオフからオンに切り替えるための電圧印加信号、磁界を消失させてオンからオフに切り替えるための電圧停止信号である。また導通維持指令は、例えば、磁界を発生させ続けてオン状態を維持するための強制電圧印加信号である。なお、以降の説明において、「追加リレー5のオン(オン状態)」とは、追加リレー5の端子間が導通した状態を表し、「追加リレー5のオフ(オフ状態)」とは、追加リレー5の端子間が絶縁された状態(遮断された状態)を表す。
An opening/closing control signal is input to the
また本実施形態では、開閉制御信号による追加リレー5の導通又は遮断を例に挙げて説明するが、リチウムイオンバッテリ21と第2負荷回路2に含まれる各負荷との間の導通又は遮断はその他の方法で行われてもよい。例えば、電源システムとしては、DCDCコンバータがリチウムイオンバッテリ21と追加リレー5の間に設けられ、リチウムイオンバッテリ21の電圧をDCDCコンバータで昇圧して出力する構成も考えられる。この構成の場合、DCDCコンバータ単体でもリレーとして機能できるため、DCDCコンバータの制御によって、リチウムイオンバッテリ21と追加リレー5の間を導通又は遮断してもよい。
Further, in the present embodiment, the conduction or interruption of the
次に、コントローラ6について説明する。コントローラ6は、ハードウェア及びソフトウェアを備えたコンピュータにより構成され、プログラムを格納したメモリと、このメモリに格納されたプログラムを実行するCPU等を有した電子制御ユニット(ECU:Electronic Control unit)である。なお、動作回路としては、CPUに代えて又はこれとともに、MPU、DSP、ASIC、FPGAなどを用いることができる。コントローラ6は、CPUがROMに格納されたプログラムを実行することで、様々な機能を実現する。コントローラ6が実現する機能については後述する。
Next, the
図1に示すように、コントローラ6には、電流センサ61、自動運転モードスイッチ62、第1電圧センサ63、第2電圧センサ64、バッテリ電圧センサ65、ブレーキスイッチ66、トルクセンサ67、イグニッションスイッチ68、車速センサ69、及び先進運転支援システム70から各種情報が入力される。また、コントローラ6は、入力された情報に基づく処理を実行し、実行結果に基づいて、開閉制御信号、導通維持指令、又は解除指令をメインリレー4及び/又は追加リレー5に出力する。さらに、コントローラ6は、入力された情報に基づく処理を実行し、実行結果に基づいて、制御指令を表示機器71及びブザー72に出力する。
As shown in FIG. 1, the
電流センサ61は、メインリレー4と追加リレー5の間に設けられ、リチウムイオンバッテリ21に対する電流の向きを検出する。電流センサ61による検出結果は、コントローラ6に出力される。
A
自動運転モードスイッチ62は、運転者により操作可能なスイッチであって、自動運転モードを開始するためのスイッチである。車両の運転モードが通常運転モードの場合、運転者が自動運転モードスイッチ62をオンにすることで、自動運転モードが開始される。また車両の運転モードが自動運転モードの場合、運転者が自動運転モードスイッチ62をオフすることで、通常運転モードが開始される。自動運転モードスイッチ62の形態及び設置位置等は特に限定されないが、自動運転モードスイッチ62の一例としては、ステアリングに設けられ、運転者が操作可能なボタンが挙げられる。運転者による自動運転モードスイッチ62の操作の情報は、コントローラ6及び先進運転支援システム70に出力される。
The automatic
第1電圧センサ63は、第1負荷回路1の回路電圧を検出する。第1負荷回路1の回路電圧とは、第1負荷回路1側の給電線3の電圧である。第1電圧センサ63は、例えば、第1負荷回路1に含まれる各構成に対して並列に接続される。第1電圧センサ63による検出結果は、コントローラ6に出力される。また本実施形態のように、メインリレー4として、自己遮断/接続機能を有する半導体リレーを用いた場合、第1電圧センサ63による検出結果は、メインリレー4にも出力される。
The
第2電圧センサ64は、第2負荷回路2の回路電圧を検出する。第2負荷回路2の回路電圧とは、第2負荷回路2側の給電線3の電圧である。第2電圧センサ64は、例えば、第2負荷回路2に含まれる各負荷に対して並列に接続される。第2電圧センサ64による検出結果は、コントローラ6に出力される。また本実施形態のように、メインリレー4として、自己遮断/接続機能を有する半導体リレーを用いた場合、第2電圧センサ64による検出結果は、メインリレー4にも出力される。
A
バッテリ電圧センサ65は、リチウムイオンバッテリ21のバッテリ電圧を検出する。バッテリ電圧センサ65による検出結果は、コントローラ6に出力される。ブレーキスイッチ66は、運転者によるブレーキ操作を検出する。ブレーキスイッチ66により検出された運転者によるブレーキ操作の情報は、コントローラ6に出力される。トルクセンサ67は、運転者によるステアリング操作によりステアリングシャフトに加わる操舵トルクを検出する。トルクセンサ67により検出された運転者によるステアリング操作の情報は、コントローラ6に出力される。
A
イグニッションスイッチ68は、車両の駆動源をオン又はオフするためのスイッチである。本実施形態のように駆動源がエンジンの車両の場合、イグニッションスイッチ68がオンすると、エンジンが始動して車両は走行可能状態になる。一方、イグニッションスイッチ68がオフすると、エンジンが停止して車両は駐車状態になる。イグニッションスイッチ68の方式としては、例えば、鍵穴に挿入された車両の鍵を乗員が回すことで車両が起動するエンジンキー方式、乗員がボタン形状を押すことで車両が起動するプッシュスタート方式が挙げられる。またイグニッションスイッチ68には、車両の駆動源を起動させるための表示(ON表示)又は車両の駆動源を停止させるための表示(OFF表示)の他に、車両の走行とは関連がないカーナビケーションやオーディオ等の電気系統に通電させる表示(ACC表示)、スタータモータ13を駆動させて、空調システムの起動が可能な表示(START表示)等が設けられていてもよい。運転者によるイグニッションスイッチ68の操作の情報は、コントローラ6に出力される。車速センサ69は、車両の車速を検出する。車速センサ69による検出結果は、コントローラ6に出力される。
The
先進運転支援システム70は、自動ブレーキ制御やオートクルーズ制御やレーンキープ制御などを行い、運転者の運転を支援するためのシステムである。先進運転支援システム70での処理結果は、コントローラ6に出力される。表示機器71は、自動運転モードに何等かの異常が発生したことを運転者に知らせ、運転者に運転操作を行うよう促すための警告表示を表示する。ブザー72は、自動運転モードに何等かの異常が発生したことを運転者に知らせ、運転者に運転操作を行うよう促すための警告音を出力する。
The advanced
コントローラ8は、車両の状態、運転モード、又は、第2負荷回路2の回路電圧に応じて、メインリレー4及び追加リレーのオン、オフを切り替える。例えば、車両が駐車状態である場合には、コントローラ8は、メインリレー4をオンにした状態及び追加リレー5をオフにした状態を維持させる。そして、車両が駐車状態から走行可能状態に移行した場合には、コントローラ8は、メインリレー4をオン状態で維持しつつ、追加リレー5をオフからオンに切り替える。
The controller 8 switches ON/OFF of the
コントローラ8は、車両の運転モードが通常運転モードである場合に、第2負荷回路2の回路電圧が所定の電圧範囲内である場合には、メインリレー4及び追加リレー5をそれぞれオン状態で維持させる。一方、第2負荷回路2の回路電圧が所定の電圧範囲外である場合には、メインリレー4をオン状態で維持し、追加リレー5をオフにする。
When the driving mode of the vehicle is the normal driving mode, the controller 8 maintains the
また、コントローラ8は、車両の運転モードが自動運転モードである場合に、第2負荷回路2の回路電圧が所定の電圧範囲内である場合には、メインリレー4及び追加リレー5をオンにする。一方、コントローラ8は、車両の運転モードが自動運転モードモードである場合に、第2負荷回路2の回路電圧が所定の電圧範囲外である場合には、メインリレー4をオフに追加リレー5をオンにする。
Further, when the driving mode of the vehicle is the automatic driving mode, the controller 8 turns on the
ここで、自動運転モードにおいて、追加リレー5が何等かの原因で突発的にオフして、バックアップ用の電力供給源であるリチウムイオンバッテリ21と第2負荷回路2に含まれる各負荷の間が遮断されることが懸念される。しかし、自動運転モードにおいて、追加リレー5がオン状態を維持するため、リチウムイオンバッテリ21と第2負荷回路2に含まれる各負荷の間が遮断されるのを防止できる。つまり、本実施形態の電源システム100及び電源システム100の制御方法によれば、暗電流放電によるリチウムイオンバッテリ21のバッテリ残量低下を防ぐとともに、リチウムイオンバッテリ21によるバックアップ動作を確保できる。
Here, in the automatic operation mode, the
次に、図2及び3を用いて、電源システム100の接続形態について説明する。図2は、本実施形態に係る電源システム100の接続形態を説明するための概念図である。図3は、比較例に係る電源システム100の接続形態を説明するための概念図である。なお、図2では、図1に示す電源システム100の構成の一部を省略している。第1負荷回路1はメインリレー4に対して上流側に接続されており、第2負荷回路2はメインリレー4に対して下流側に接続されている。
Next, the connection form of the
第1負荷回路1は、鉛バッテリ11及び負荷12等の他に、DCDCコンバーター15と、配線BOX16を備えている。DCDCコンバーター15はオルタネータ14の発電で生じる電圧を昇圧して、鉛バッテリ11及びメインリレー4に出力する。配線BOX16は、DCDCコンバーター15の出力側の配線を、鉛バッテリ11、負荷12、及びメインリレー4に分岐する。
The
第2負荷回路2は、リチウムイオンバッテリ21、負荷26等の他に、配線BOX27、28を備えている。負荷25(第2負荷)は、EPSアクチュエータ22、ABSアクチュエータ23、及びADASアクチュエータ24を含み、自動運転モードによる車両の走行に必要な負荷である。負荷25は、EPSアクチュエータ22等の他に、ステアリング、車両周囲の状態を検出するセンサ等を含む。配線BOX27は、メインリレー4の下流側の電流経路を、負荷25に電流を流すための経路と、追加リレー5を介してリチウムイオンバッテリ21に電流を流す経路に分岐する。配線BOX27は分岐点27аを有している。給電線3は、分岐点27аから分岐配線になっており、分岐点27аと負荷25との間を接続する配線31と、分岐点27аとリチウムイオンバッテリ21とを接続する配線32を有している。配線BOX27はメインリレー4に近い位置に設けられている。つまり、分岐点27аはメインリレー4とリチウムイオンバッテリ21との間を接続する配線上で、リチウムイオンバッテリ21よりもメインリレー4に近い側に位置する。
The
配線BOX28は、配線BOX27とリチウムイオンバッテリ21との間、及び、配線BOX27と負荷26との間に設けられている。配線BOX28は、配線32に接続されており、分岐点28аを有しており、分岐点28аから負荷26に電流を流すための経路と、分岐点28аからリチウムイオンバッテリ21に電流を流すための経路に分岐する。
The
第1負荷回路1、メインリレー4、負荷25、及び配線BOX27は車両の前方に設けられている。一方、追加リレー5、リチウムイオンバッテリ21、負荷26、配線BOX28аは車両の後方に設けられている。特に、車両が外部から衝撃を受けた時に、リチウムイオンバッテリ21からの液漏れするリスクを軽減するために、リチウムイオンバッテリ21は車両後方に設けられている。一方、リチウムイオンバッテリ21の充電電力を発電するオルタネータ14、メインリレー4及び負荷25等は車両の前方に設けられている。そのため、車両の前方に位置するオルタネータ14の発電電力を、車両後方に位置するリチウムイオンバッテリ21に供給するために、配線32を構成するハーネスは長いものが使用される。
The
ここで、電源システム100の接続形態と、リチウムイオンバッテリ21の充電電圧の関係について説明する。リチウムイオンバッテリ21は、電池の性能上、鉛バッテリ11よりも高い電圧で充電することがきる。またリチウムイオンバッテリ21のコストは、鉛バッテリ11のコストも高いため、リチウムイオンバッテリ21をできるだけ高い電圧で充電し、リチウムイオンバッテリ21の充電容量を大きくして、車両に搭載されるセル数をできるだけ少なくするとよい。そのために、充電時には、できるだけ高い電圧がリチウムイオンバッテリ21に印可されるように、電源システム100の接続形態を構成するとよい。その一方で、鉛バッテリ11の充電電圧は鉛バッテリの上限電圧を超えることがないように、鉛バッテリを充電する必要がある。
Here, the relationship between the connection form of the
図2に示すように、電源システム100において、オルタネータ14で発電された電圧を上昇させるDCDCコンバーター15及び鉛バッテリ11は、車両の前方であって、メインリレー4の上流側に位置する。一方、リチウムイオンバッテリ21は、車両の後方であって、メインリレー4の下流側に位置する。そのため、バッテリの充電時に、鉛バッテリ11の充電電圧を上限電圧以下に抑えつつ、リチウムイオンバッテリ21にできるだけ高い電圧を印可するには、メインリレー4とリチウムイオンバッテリ21との間の配線における電圧降下を抑える必要がある。
As shown in FIG. 2 , in the
また、第2負荷回路2に含まれる負荷25は、自動運転による車両の走行に必要な負荷であって電流の消費量が大きい。例えば、第1負荷回路1からメインリレー4を介して第2負荷回路に供給される電力によって負荷25を動作させるには、図3に示すように、負荷25を、配線BOX27の分岐点27аの代わりに配線BOX28の分岐点28аに接続するような接続形態(比較例の接続形態)もある。すなわち、図3の接続形態では、第2負荷回路2に含まれる負荷を、消費電流の大きさとは関係なく一様に給電線3に接続している。
Moreover, the
比較例の接続形態において、負荷25は大電流で動作するため、リレー4の下流側から配線BOX28までの配線に大きな電流を流す必要がある。そのため、リレー4の下流側から配線BOX28までの配線における電圧降下が大きい。また上述のとおり、リレー4の下流側から配線BOX28までは距離の長いハーネスを接続するため、電圧降下はさらに大きくなる。リレー4とリチウムイオンバッテリ21との間で、電圧降下が大きくなると、リチウムイオンバッテリ21の充電電圧は小さくなり、リチウムイオンバッテリ21を十分な充電量に充電できない。
In the connection form of the comparative example, since the
一方、本実施形態では、負荷25は、メインリレー4に近い位置の分岐点27аに接続されている。第1負荷回路1からメインリレー4に流れる電流は分岐点27аで分岐して、大電流を消費する負荷25には大きな電流が流れ、リチウムイオンバッテリ21には小さな電流が流れる。つまり、配線31の電流経路を導通可能な電流値は、配線32の電流経路を導通可能な電流値よりも高い。言い換えると、分岐点27аから負荷25に流れる電流が、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21に流れる電流よりも高くなるように、メインリレー4の下流側の電流経路は構成されている。これにより、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの配線における電圧降下を小さくすることができる。その結果として、鉛バッテリ11の充電電圧を上限電圧以下に抑えつつ、リチウムイオンバッテリ21の充電電圧の低下を抑制できる。
On the other hand, in this embodiment, the
上記のように本実施形態では、鉛バッテリ11からの電力により動作する負荷12が接続された第1負荷回路1と、鉛バッテリ11又はリチウムイオンバッテリ21からの電力により動作し、自動運転モードの継続に必要な負荷25が接続された第2負荷回路2と、給電線3に設けられ、第1負荷回路1と第2負荷回路2の間を導通又は遮断するメインリレー4と備え、メインリレー4の下流側の電流経路は、第1負荷回路1からメインリレー4に流れる電流を、メインリレー4の下流側に位置する分岐点27аから負荷25に流す経路(本発明の「第1経路」に相当)と、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21に流す経路(本発明の「第2経路」に相当)を含み、分岐点27аから負荷25までの経路を導通可能な電流値は、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの経路を導通可能な電流値より高い。これにより、リチウムイオンバッテリ21の充電電圧の低下を抑制できる。その結果として、リチウムイオンバッテリ21の充電容量を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また本実施形態において、分岐点27аはメインリレー4とリチウムイオンバッテリ21との間を接続する配線上で、リチウムイオンバッテリ21よりもメインリレー4に近い側に位置する。これにより、メインリレー4とリチウムイオンバッテリ21との間で、大電流を流す経路をできるだけ短くし、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの電圧降下を抑制できる。
Further, in the present embodiment, the
また本実施形態において、分岐点27аに接続される負荷25を、自動運転モードによる走行に必要な負荷とする。大電流を消費する負荷25を分岐点27аに接続することで、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの配線を流れる電流を小さくし、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの電圧降下を抑制できる。
Further, in this embodiment, the
また本実施形態において、第2負荷回路2は、大電流を消費する負荷25と、小電流を消費する負荷26(本発明の「小電流消費負荷」に相当)を有し、負荷26は、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21までの経路に接続されている。これにより、大電流を消費する負荷25の接続先と、小電流を消費する負荷26の接続先が分けられるため、負荷25、26の動作に必要な電圧を確保しつつ、リチウムイオンバッテリ21の充電電圧の低下を抑制できる。
Further, in the present embodiment, the
なお、本実施形態の変形例として、配線BOX27の分岐配線と、メインリレー4による回路断続機構をモジュール化してもよい。図4は、リレーモジュール40の構成概略図である。図4に示すように、リレーモジュール40は、配線BOX27の分岐配線と、メインリレー4による回路断続機構をモジュール化したデバイスであり、リレー4、分岐点27а、ダイオード41、スイッチ42を有している。リレーモジュール40は、第1負荷回路1とリチウムイオンバッテリ21との間に接続されている。
As a modification of the present embodiment, the branch wiring of the
リレー4は、リレーモジュール40内の上流側に接続されている。分岐点27аは、リレーモジュール40内でリレー4の下流側に設けられている。分岐点27аからの分岐配線うち、一方の配線31は負荷25に接続され、他方の配線32はリチウムイオンバッテリ21に接続されている。ダイオード41は、分岐点27аからリチウムイオンバッテリ21に電流を流す方向を順方向として、配線32に接続されている。またリレーモジュール40は、配線31と配線32との間をバイパスするバイパス配線33を有しており、スイッチ42は、バイパス配線33に接続されている。スイッチ42はリレー4のオンオフと連動しており、リレー4がオンの時にスイッチ42がオフになり、リレー4がオフの時にスイッチ42がオンになる。第1負荷回路1からリレー4を介して第2負荷回路2に電力を供給する場合には、リレー4はオンになり、スイッチ42はオフになる。また、例えば、運転モードが自動運転モードの時に、第1負荷回路1で異常が生じた場合には、リレー4はオフに、スイッチ42はオンになり、リチウムイオンバッテリ21の電力が負荷25に供給される。これにより、リチウムイオンバッテリ21がバックアップ電源として機能する。
The
ここで、リレーモジュール40がバイパス配線33、ダイオード41及びスイッチ42を有していない場合の接続形態(参考例1)について説明する。参考例1の接続形態では、リレー4をオフにして、リチウムイオンバッテリ21がバックアップ電源として機能させた場合に、リチウムイオンバッテリ21の電流は配線32、分岐点27а、及び配線31の順で負荷25に流れる。このような接続形態では、リチウムイオンバッテリ21の電流が分岐点27аを経由して流れるため、変形例と比較して電圧降下が大きくなる。
Here, a connection form (reference example 1) when the
また、リレーモジュール40がダイオード41及びスイッチ42有していない場合の接続形態(参考例2)について説明する。参考例2の接続形態では、リレー4をオンにして、第1負荷回路1から第2負荷回路2に電力を供給する場合に、リレー4と負荷25の間で、本来経路である配線31の経路に加えて、バイパス配線33を迂回して電流流れる経路が形成されてしまう。そのため、リレー4からリチウムイオンバッテリ21に流れる電流が小さくなってしまう。
Also, a connection form (reference example 2) when the
変形例の接続形態では、リチウムイオンバッテリ21がバックアップ電源として機能した場合には、スイッチ42がオンになり、リチウムイオンバッテリ21からの電流はバイパス配線33を流れ、分岐点27аには流れない。これにより、リチウムイオンバッテリ21がバックアップ電源として機能させる場合に、負荷25に印可される電圧の降下を抑制できる。また、変形例の接続形態では、第1負荷回路1から第2負荷回路2に電力を供給する場合には、スイッチ42はオフになり、リレー4からの電流は配線31、32に流れ、バイパス配線33に流れない。これにより、リレー4からリチウムイオンバッテリ21に流れる電流が小さくなることを防止できる。
In the connection form of the modification, when the
上記のように変形例に係る電源システム100は、分岐点27аを含む分岐配線とメインリレー4をモジュール化したリレーモジュールを備える。これにより、分岐配線と、メインリレー4による回路断続機構とをモジュール化して、製品としての汎用性を高めることができる。
As described above, the
また変形例に係る電源システム100は、配線31と配線32との間に接続されるスイッチ42を有する。これにより、第1負荷回路1から第2負荷回路2に電力を供給する場合と、リチウムイオンバッテリ21がバックアップ電源として機能させる場合で、電流経路を切り替えることができる。
The
また本実施形態の変形例として、追加リレー5の代わりにDCDCコンバータを、回路断続機構(本発明の「第2回路断続機構」に相当)としてもよい。これにより、バッテリ断続機構と、リチウムイオンバッテリ21の充電時の昇圧を両立できる。
Further, as a modification of the present embodiment, a DCDC converter may be used as a circuit switching mechanism (corresponding to the "second circuit switching mechanism" of the present invention) instead of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are described to facilitate understanding of the present invention, and are not described to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiments is meant to include all design changes and equivalents that fall within the technical scope of the present invention.
1…第1負荷回路
11…鉛バッテリ
12…負荷アクチュエータ
13…スタータモータ
14…オルタネータ
2…第2負荷回路
21…リチウムイオンバッテリ
22…EPSアクチュエータ
23…ABSアクチュエータ
24…ADASアクチュエータ
3…給電線
4…メインリレー
5…追加リレー
6…コントローラ
100…電源システム
Claims (7)
主バッテリからの電力により動作する第1負荷が接続された第1負荷回路と、
前記主バッテリ又は追加バッテリからの電力により動作し、前記自動運転モードの継続に必要な第2負荷が接続された第2負荷回路と、
前記第1負荷と前記第2負荷を電気的に接続する給電線に設けられ、前記第1負荷回路と前記第2負荷回路の間を導通又は遮断する第1回路断続機構と、備え、
前記第1負荷回路は前記第1回路断続機構の上流側に位置し、
前記第1回路断続機構の下流側の電流経路は、前記第1負荷回路から前記第1回路断続機構に流れる電流を、前記第1回路断続機構の下流側に位置する分岐点から前記第2負荷に流す第1経路と、前記分岐点から前記追加バッテリに流す第2経路を含み、
前記第1経路を導通可能な電流値は、前記第2経路を導通可能な電流値より高い電源システム。 A power supply system mounted on a vehicle having an automatic driving mode,
a first load circuit connected to a first load operated by power from the main battery;
a second load circuit operated by power from the main battery or the additional battery and connected to a second load necessary for continuing the automatic operation mode;
a first circuit disconnecting mechanism provided on a feeder line that electrically connects the first load and the second load, the first circuit connecting/disconnecting mechanism connecting or disconnecting the first load circuit and the second load circuit;
The first load circuit is located upstream of the first circuit disconnecting mechanism,
A current path on the downstream side of the first circuit-disconnecting mechanism directs current flowing from the first load circuit to the first circuit-disconnecting mechanism from a branch point located downstream of the first circuit-disconnecting mechanism to the second load. and a second route from the branch point to the additional battery,
A power supply system in which a current value that can be conducted through the first path is higher than a current value that can be conducted through the second path.
前記分岐点は、前記第1回路断続機構と前記追加バッテリとの間を接続する配線上で、前記追加バッテリよりも前記第1回路断続機構に近い側に位置する電源システム。 The power system of claim 1, wherein
The power supply system, wherein the branch point is positioned closer to the first circuit disconnecting mechanism than the additional battery on the wiring connecting between the first circuit disconnecting mechanism and the additional battery.
前記分岐点を含む分岐配線と前記第1回路断続機構をモジュール化したリレーモジュールを備える電源システム。 The power system of claim 1, wherein
A power supply system comprising a branch wiring including the branch point and a relay module in which the first circuit disconnection mechanism is modularized.
前記リレーモジュールは、前記第1経路と前記第2経路との間に接続されるスイッチを有する電源システム。 The power supply system according to claim 3,
The power system, wherein the relay module has a switch connected between the first path and the second path.
前記第2負荷は、前記自動運転モードによる車両の走行に必要な負荷である電源システム。 In the power supply system according to any one of claims 1 to 4,
The power supply system, wherein the second load is a load necessary for the vehicle to run in the automatic operation mode.
前記追加バッテリと前記第2負荷の間を導通又は遮断する第2回路断続機構を備え、
前記第2回路断続機構はDCDCコンバーターを有する電源システム。 In the power supply system according to any one of claims 1 to 5,
comprising a second circuit disconnecting mechanism that conducts or disconnects between the additional battery and the second load;
The power system in which the second circuit interrupter has a DCDC converter.
前記第2負荷回路は、大電流を消費する前記第2負荷と、小電流を消費する小電流消費負荷を有し、
前記小電流消費負荷は前記第2経路に接続される電源システム。 In the power supply system according to any one of claims 1 to 6,
the second load circuit has a second load that consumes a large current and a small current consumption load that consumes a small current;
A power system in which the low current consumption load is connected to the second path.
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