JP2023109583A - 電源制御装置および電源制御方法 - Google Patents

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大樹 白島
Daiki Shiratori
健 松本
Takeshi Matsumoto
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Abstract

Figure 2023109583000001
【課題】IGをオフからオンにしたときにサージおよび瞬断の発生を防止できる電源制御装置および電源制御方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る電源制御装置は、第1系統と、第2系統と、制御部とを備える。第1系統は、メインバッテリの電力を第1スイッチを介して第1負荷に供給する。第2系統は、サブバッテリの電力を第2スイッチを介して第2負荷に供給する。制御部は、車両のイグニッションスイッチがオフの期間は、第1スイッチをオフし、第2スイッチをオンしてサブバッテリから第2負荷に電力を供給する。制御部は、イグニッションスイッチのオンを検出すると、一時的に第1スイッチのオフを維持し、第2スイッチをオフした後、第1スイッチをオンしてメインバッテリから第1負荷に電力を供給する。
【選択図】図1

Description

開示の実施形態は、電源制御装置および電源制御方法に関する。
車両のイグニッションスイッチ(以下、「IG」と記載する)がオフの期間に電力を供給して動作させる負荷と、IGがオンの期間に電力を供給して動作させる負荷とを備えるシステムがある(例えば、特許文献1参照)。
IGがオフの期間中に作動する負荷に対して電力を供給する場合、メインバッテリから負荷に電力を供給すると、IGがオンされるときに各負荷への電力供給が開始されるため、メインバッテリの電力が不足するおそれがある。そのため、メインバッテリとは別にサブバッテリを設け、IGがオフの期間中にはサブバッテリから負荷に電力を供給することが望ましい。
特開2009-83527号公報
しかしながら、IGがオフの期間中にサブバッテリから負荷に電力を供給中に、IGのオンに伴って各部のスイッチをオンまたはオフすると、サージや瞬断等が発生し、スイッチが故障したり、機器の動作が不安定になったりするおそれがある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、IGをオフからオンにしたときにサージおよび瞬断の発生を防止できる電源制御装置および電源制御方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る電源制御装置は、第1系統と、第2系統と、制御部とを備える。第1系統は、メインバッテリの電力を第1スイッチを介して第1負荷に供給する。第2系統は、サブバッテリの電力を第2スイッチを介して第2負荷に供給する。制御部は、車両のイグニッションスイッチがオフの期間は、前記第1スイッチをオフし、前記第2スイッチをオンして前記サブバッテリから前記第2負荷に電力を供給する。制御部は、前記イグニッションスイッチのオンを検出すると、一時的に前記第1スイッチのオフを維持し、前記第2スイッチをオフした後、前記第1スイッチをオンして前記メインバッテリから前記第1負荷に電力を供給する。
実施形態の一態様に係る電源制御装置および電源制御方法は、IGをオフからオンにしたときにサージおよび瞬断の発生を防止できるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係る電源制御装置の構成例を示す説明図である。 図2は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図3は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図4は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図5は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図6は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図7は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図8は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、電源制御装置および電源制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。実施形態に係る電源制御装置は、車両に搭載される電子機器(以下、「負荷」と記載する)に電力を供給する制御を行う装置である。
[1.電源制御装置の構成例]
図1は、実施形態に係る電源制御装置1の構成例を示す説明図である。図1に示すように、電源制御装置1は、メインバッテリ10、第1負荷101、第2負荷102、車両103、および通知装置104に接続される。
メインバッテリ10は、例えば、車両103に搭載される鉛バッテリである。メインバッテリ10は、鉛バッテリ以外の2次電池であってもよい。第1負荷101は、車両103のイグニッションスイッチ(以下、「IG」と記載する)がオンの期間に動作する装置であり、車両103の走行などに関係する各種電子機器である。第1負荷101は、例えば、エンジン制御装置、ステアリング制御装置、およびブレーキ制御装置、オーディオ装置、および映像表示装置などを含む。
第2負荷102は、IGがオフの期間およびIGがオンの期間、つまり常時(アクセサリスイッチがオンのときを含む)動作可能な電子機器である。第2負荷102は、例えば、ドライブコーダ、セキュリティ装置、外部機器に電力を供給するための車内コンセントなどを含む。通知装置104は、ユーザに対して各種の通知メッセージを表示する表示装置および通知メッセージを出音する出音装置などを含む。
電源制御装置1は、サブバッテリ20、第1系統110、第2系統120、第1~第7スイッチ11~17、および制御部3を含む。サブバッテリ20は、例えば、リチウムイオンバッテリである。サブバッテリ20は、リチウムイオンバッテリ以外の2次バッテリであってもよい。
サブバッテリ20は、IGがオフの期間に、第2負荷102へ電力を供給する。また、サブバッテリ20は、メインバッテリ10の電源失陥時に、メインバッテリ10に代わって第1負荷101および第2負荷102へ電力供給を行うバックアップ電源としても機能する。
第1系統110は、メインバッテリ10の電力を第1負荷101および第2負荷102に供給する給電ラインである。第2系統120は、サブバッテリ20の電力を第1負荷101および第2負荷102に供給する給電ラインである。
第1スイッチ11は、メインバッテリ10と第1系統110とを接続および遮断可能なスイッチである。第2スイッチ12は、サブバッテリ20と第2系統120とを接続および遮断可能なスイッチである。
第3スイッチ13は、第1系統110と第2系統120とを接続および遮断可能なスイッチである。第3スイッチ13は、第1系統110および第2系統120間の電圧差を調整するDC/DC(DCDCコンバータ)であってもよい。第3スイッチ13がDC/DCである場合、DC/DCは、動作することによって第1系統110および第2系統120間を接続し、動作を停止することによって第1系統110および第2系統120間を遮断する。
第4スイッチ14は、第1系統110と第1負荷101とを接続および遮断可能なスイッチである。第5スイッチ15は、第2系統120と第1負荷101とを接続および遮断可能なスイッチである。
第6スイッチ16は、第1系統110と第2負荷102とを接続および遮断可能なスイッチである。第7スイッチ17は、第2系統120と第2負荷102とを接続および遮断可能なスイッチである。
制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部3は、CPUがROMに記憶されたプログラムを、RAMを作業領域として使用して実行することにより第1~第7スイッチ11~17を制御する。
制御部3は、車両103から入力されるIGがオンされたことを示す信号、または、IGがオフされたことを示す信号が入力される場合に、入力される信号に応じて第1~第7スイッチ11~17を制御する。
また、制御部3は、第1系統110の電圧を検出する図示しない電圧センサと、第2系統120の電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、第1系統110および第2系統120の失陥を監視する。そして、制御部3は、いずれか一方の系統に失陥が発生した場合、他方の系統によって第1負荷101および第2負荷102に電力を供給するように、第1~第7スイッチ11~17を制御する。
なお、制御部3は、一部または全部がASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成されてもよい。
[2.電源制御装置の動作例]
次に、図2~図4を参照して、電源制御装置1の動作例について説明する。図2~図4は、実施形態に係る電源制御装置1の動作例を示す説明図である。
車両103が駐車中、つまり、IGがオフの場合、図2に示すように、電源制御装置1は、第1スイッチ11、第3~第6スイッチ13~16をオフし、第2スイッチ12および第7スイッチ17をオンして、サブバッテリ20から第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、駐車中に、例えばセキュリティ装置を動作させることができる。
その後、IGがオンされると、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフし、第1スイッチ11、第3~第7スイッチ13~17をオンして、メインバッテリ10から第1負荷101よび第2負荷102に電力を供給する。
しかしながら、電源制御装置1は、IGがオンされた直後に第2スイッチ12がオンした状態で第1スイッチ11をオンし、その後、電流が流れている状態の第2スイッチ12をオフすると、サージが発生して第2スイッチ12が故障するおそれがある。
そこで、制御部3は、IGのオンを検出すると、一時的に第1スイッチ11のオフを維持した後、第1スイッチ11をオンしてメインバッテリ10から第1負荷101に電力を供給する。
このとき、制御部3は、例えば、図3に示すように、車両103からIGがオンされたことを示す信号IG-ONが入力された場合、第1スイッチ11のオフを一時的に維持した状態で、第7スイッチ17をオフし、その後、第2スイッチ12をオフできる。
これにより、制御部3は、第2スイッチ12をオフするときには、第2スイッチ12に電流が流れていないため、第2スイッチ12をオフしても、サージによる第2スイッチ12の故障を防止することができる。
その後、制御部3は、図4に示すように、第2スイッチ12をオフした状態で、第1スイッチ11、第3~第7スイッチ13~17をオンし、メインバッテリ10から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給し、車両103を走行可能な状態にする。
なお、ここでは、制御部3が第2スイッチ12をオフする前に第7スイッチ17をオフしたが、これは一例である。電源制御装置1では、第2負荷102の消費電力が所定電力未満であれば、第7スイッチ17をオンのままで第2スイッチ12をオフしても、サージによって第2スイッチ12が故障する可能性は低い。
そこで、制御部3は、IGのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があれば、その第2負荷102の動作停止をユーザに要求することもできる。例えば、制御部3は、IGのオンを検出したときに、ユーザが車内コンセントにつないで外部機器を使用している場合、「外部機器を停止させてください。」などの通知メッセージを通知装置104によって出力させる。なお、外部機器の消費電力が所定電力以上か否かは、第2負荷102に含まれるコンセントを流れる電流を図示せぬ電流センサ等で検出すればよい。
これにより、電源制御装置1は、ユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止すれば、後に、IGのオンに伴って第2スイッチ12をオフするときに、第2スイッチ12に電流が流れていないので、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、動作停止を要求した後に第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下すると、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。これにより、電源制御装置1では、第2スイッチ12をオフする時点で、第2スイッチ12に流れる電流が減少しているので、第2スイッチ12をオフしてもサージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、動作停止を要求した後に所定時間が経過すると、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。これにより、電源制御装置1は、所定時間の間にユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止していれば、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止しつつ、起動後処理の開始が遅れることを抑制できる。
また、制御部3は、IGのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があれば、その第2負荷102を停止する旨をユーザに通知してから、その第2負荷102の動作を停止させた後、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。
これにより、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフする時点で、既に第2負荷102が動作してらず、第2スイッチ12に電流が流れていないので、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、IGのオンを検出したとき、電力供給の瞬断による変化がユーザに認識される機器があれば、変化が発生する旨をユーザに通知した後、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンする。
例えば、制御部3は、IGのオンを検出したときに、ユーザが外部機器を使用している場合、「出力が一時的に途切れます。」などの通知メッセージを通知装置104によって出力させる。
これにより、電源制御装置1は、IGのオンに伴う第2負荷102の動作状態の変化が故障でないことをユーザに認識させることができる。
[3.制御部が実行する処理]
次に、図5~図8を参照して、電源制御装置1の制御部3が実行する処理について説明する。図5~図8は、実施形態に係る電源制御装置1の制御部3が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
制御部3は、IGのオフを検出すると、図5に示す処理を実行する。具体的には、図5に示すように、制御部3は、まず、第1スイッチ11をオフし、第2スイッチ12をオンする(ステップS101)。
このとき、制御部3は、第7スイッチ17のオンを継続させた状態で、第3~第6スイッチ13~16をオフする。これにより、制御部3は、IGのオフ中に、サブバッテリ20から第2負荷102に電力を供給して、第2負荷102を動作させることができる。
その後、制御部3は、IGのオンを検出したか否かを判定する(ステップS102)。制御部3は、IGのオンを検出しない場合(ステップS102,No)、IGのオンを検出するまで、ステップS102の判定処理を繰り返す。
そして、制御部3は、IGのオンを検出すると(ステップS102,Yes)、第1スイッチ11のオフを維持し(ステップS103)、その後、起動時処理を実行する(ステップS104)。起動時処理の一例については、図6~図8を参照して後述する。続いて、制御部3は、起動後処理を実行する(ステップS105)。
起動後処理において、制御部3は、例えば、図4に示す状態で第1系統110の電源失陥を検知した場合、第3スイッチ13、第4スイッチ14、および第6スイッチ16をオフし、サブバッテリ20から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、第1系統110で電源失陥が発生しても、第1負荷101および第2負荷102の動作を継続させることができる。
また、制御部3は、例えば、図4に示す状態で第2系統120の電源失陥を検知した場合、第3スイッチ13、第5スイッチ15、および第7スイッチ17をオフし、メインバッテリ10から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、第2系統120で電源失陥が発生しても、第1負荷101および第2負荷102の動作を継続させることができる。
その後、制御部3は、IGのオフを検出したか否かを判定する(ステップS106)。制御部3は、IGのオフを検出しないと判定した場合(ステップS106,No)、処理をステップS105へ移す。また、制御部3は、IGのオフを検出したと判定した場合(ステップS106,Yes)、処理を終了して、ステップS101から再度処理を開始する。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図6に示す第1起動時処理を実行する。具体的には、図6に示すように、制御部3は、第1起動時処理を開始すると、まず、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があるか否かを判定する(ステップS201)。
制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102がないと判定した場合(ステップS201,No)、処理をステップS205へ移す。また、制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があると判定した場合(ステップS201,Yes)、第2負荷102の動作停止をユーザに要求する(ステップS202)。
これにより、電源制御装置1は、ユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止すれば、後に、IGのオンに伴って第2スイッチ12をオフするときに、第2スイッチ12に電流が流れていないので、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
続いて、制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下したか否かを判定する(ステップS203)。制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下したと判定した場合(ステップS203,Yes)、図4に示す状態から第2スイッチ12をオフし(ステップS205)、その後、第1スイッチ11をオンする(ステップS206)。
これにより、電源制御装置1では、第2スイッチ12をオフする時点で、第2スイッチ12に流れる電流が減少しているので、第2スイッチ12をオフしてもサージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、ステップS206の制御と並行して第3~第6スイッチ13~16をオンし、図4に示す状態にする。そして、制御部3は、処理を図5に示すステップS105へ移す。
また、制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下していないと判定した場合(ステップS203,No)、第2負荷102の動作停止を要求した後に所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS204)。制御部3は、所定時間が経過していないと判定した場合(ステップS204,No)、処理をステップS203へ移す。
また、制御部3は、所定時間が経過したと判定した場合(ステップS204,Yes)、処理をステップS205へ移す。これにより、電源制御装置1は、所定時間の間にユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止していれば、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止しつつ、起動後処理の開始が遅れることを抑制できる。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図7に示す第2起動時処理を実行することもできる。具体的には、図7に示すように、制御部3は、第2起動時処理を開始すると、まず、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があるか否かを判定する(ステップS301)。制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102がないと判定した場合(ステップS301,No)、処理をステップS304へ移す。
また、制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があると判定した場合(ステップS301,Yes)、第2負荷102を停止する旨をユーザに通知し(ステップS302)、続いて、第2負荷102を停止させる(ステップS303)。その後、制御部3は、第2スイッチ12をオフしてから(ステップS304)、第1スイッチ11をオンする(ステップS305)。そして、制御部3は、処理を図5に示すステップS105へ移す。
これにより、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフする時点で、既に第2負荷102が動作してらず、第2スイッチ12に電流が流れていないので、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図8に示す第3起動時処理を実行することもできる。具体的には、図8に示すように、制御部3は、第3起動時処理を開始すると、まず、電力供給の瞬断による変化がユーザに認識される機器があるか否かを判定する(ステップS401)。
瞬断による変化がユーザに認識される機器は、例えば、ディスプレイ内蔵のドライブレコーダ、車内コンセントからの電力供給により動作する電子機器、および電化製品などである。
制御部3は、瞬断による変化がユーザに認識される機器がないと判定した場合(ステップS401,No)、処理をステップS403へ移す。制御部3は、瞬断による変化がユーザに認識される機器があると判定した場合(ステップS401,Yes)、使用中の機器の動作状態に変化がある旨をユーザに通知する(ステップS402)。そして、制御部3は、第2スイッチ12をオフし(ステップS403)、その後、第1スイッチ11をオンして(ステップS404)、処理を図5に示すステップS105へ移す。
このとき、第2負荷102は、第2スイッチ12のオフによって電力供給が瞬断され、供給電力の減少のために動作状態に変化が生じる場合がある。また、第2負荷102は、第1スイッチ11がオンされて第1負荷101の動作が開始されるときに、一時的にメインバッテリ10の電圧が低下し、供給電力の減少のために動作状態に変化が生じる場合がある。
そこで、電源制御装置1は、上記のように、使用中の機器の動作状態に変化がある旨をユーザに対して事前に通知する。これにより、電源制御装置1は、IGのオンに伴う機器の動作状態の変化が機器の故障によるものでないことをユーザに認識させることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 電源制御装置
10 メインバッテリ
20 サブバッテリ
3 制御部
11 第1スイッチ
12 第2スイッチ
13 第3スイッチ
14 第4スイッチ
15 第5スイッチ
16 第6スイッチ
17 第7スイッチ
101 第1負荷
102 第2負荷
103 車両
104 通知装置
110 第1系統
120 第2系統
開示の実施形態は、電源制御装置および電源制御方法に関する。
車両のイグニッションスイッチ(以下、「IG」と記載する)がオフの期間に電力を供給して動作させる負荷と、IGがオンの期間に電力を供給して動作させる負荷とを備えるシステムがある(例えば、特許文献1参照)。
IGがオフの期間中に作動する負荷に対して電力を供給する場合、メインバッテリから負荷に電力を供給すると、IGがオンされるときに各負荷への電力供給が開始されるため、メインバッテリの電力が不足するおそれがある。そのため、メインバッテリとは別にサブバッテリを設け、IGがオフの期間中にはサブバッテリから負荷に電力を供給することが望ましい。
特開2009-83527号公報
しかしながら、IGがオフの期間中にサブバッテリから負荷に電力を供給中に、IGのオンに伴って各部のスイッチをオンまたはオフすると、サージや瞬断等が発生し、スイッチが故障したり、機器の動作が不安定になったりするおそれがある
実施形態の一態様に係る電源制御装置は、第1系統と、第2系統と、制御部とを備える。第1系統は、メインバッテリの電力を第1スイッチを介して第1負荷に供給する。第2系統は、サブバッテリの電力を第2スイッチを介して第2負荷に供給する。制御部は、車両のイグニッションスイッチがオフの期間は、前記第1スイッチをオフし、前記第2スイッチをオンして前記サブバッテリから前記第2負荷に電力を供給する。制御部は、前記イグニッションスイッチのオンを検出すると、一時的に前記第1スイッチのオフを維持し、前記第2スイッチをオフした後、前記第1スイッチをオンして前記メインバッテリから前記第1負荷に電力を供給する
図1は、実施形態に係る電源制御装置の構成例を示す説明図である。 図2は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図3は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図4は、実施形態に係る電源制御装置の動作例を示す説明図である。 図5は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図6は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図7は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図8は、実施形態に係る電源制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、電源制御装置および電源制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。実施形態に係る電源制御装置は、車両に搭載される電子機器(以下、「負荷」と記載する)に電力を供給する制御を行う装置である。
[1.電源制御装置の構成例]
図1は、実施形態に係る電源制御装置1の構成例を示す説明図である。図1に示すように、電源制御装置1は、メインバッテリ10、第1負荷101、第2負荷102、車両103、および通知装置104に接続される。
メインバッテリ10は、例えば、車両103に搭載される鉛バッテリである。メインバッテリ10は、鉛バッテリ以外の2次電池であってもよい。第1負荷101は、車両103のイグニッションスイッチ(以下、「IG」と記載する)がオンの期間に動作する装置であり、車両103の走行などに関係する各種電子機器である。第1負荷101は、例えば、エンジン制御装置、ステアリング制御装置、およびブレーキ制御装置、オーディオ装置、および映像表示装置などを含む。
第2負荷102は、IGがオフの期間およびIGがオンの期間、つまり常時(アクセサリスイッチがオンのときを含む)動作可能な電子機器である。第2負荷102は、例えば、ドライブコーダ、セキュリティ装置、外部機器に電力を供給するための車内コンセントなどを含む。通知装置104は、ユーザに対して各種の通知メッセージを表示する表示装置および通知メッセージを出音する出音装置などを含む。
電源制御装置1は、サブバッテリ20、第1系統110、第2系統120、第1~第7スイッチ11~17、および制御部3を含む。サブバッテリ20は、例えば、リチウムイオンバッテリである。サブバッテリ20は、リチウムイオンバッテリ以外の2次バッテリであってもよい。
サブバッテリ20は、IGがオフの期間に、第2負荷102へ電力を供給する。また、サブバッテリ20は、メインバッテリ10の電源失陥時に、メインバッテリ10に代わって第1負荷101および第2負荷102へ電力供給を行うバックアップ電源としても機能する。
第1系統110は、メインバッテリ10の電力を第1負荷101および第2負荷102に供給する給電ラインである。第2系統120は、サブバッテリ20の電力を第1負荷101および第2負荷102に供給する給電ラインである。
第1スイッチ11は、メインバッテリ10と第1系統110とを接続および遮断可能なスイッチである。第2スイッチ12は、サブバッテリ20と第2系統120とを接続および遮断可能なスイッチである。
第3スイッチ13は、第1系統110と第2系統120とを接続および遮断可能なスイッチである。第3スイッチ13は、第1系統110および第2系統120間の電圧差を調整するDC/DC(DCDCコンバータ)であってもよい。第3スイッチ13がDC/DCである場合、DC/DCは、動作することによって第1系統110および第2系統120間を接続し、動作を停止することによって第1系統110および第2系統120間を遮断する。
第4スイッチ14は、第1系統110と第1負荷101とを接続および遮断可能なスイッチである。第5スイッチ15は、第2系統120と第1負荷101とを接続および遮断可能なスイッチである。
第6スイッチ16は、第1系統110と第2負荷102とを接続および遮断可能なスイッチである。第7スイッチ17は、第2系統120と第2負荷102とを接続および遮断可能なスイッチである。
制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部3は、CPUがROMに記憶されたプログラムを、RAMを作業領域として使用して実行することにより第1~第7スイッチ11~17を制御する。
制御部3は、車両103から入力されるIGがオンされたことを示す信号、または、IGがオフされたことを示す信号が入力される場合に、入力される信号に応じて第1~第7スイッチ11~17を制御する。
また、制御部3は、第1系統110の電圧を検出する図示しない電圧センサと、第2系統120の電圧を検出する電圧センサの検出結果に基づいて、第1系統110および第2系統120の失陥を監視する。そして、制御部3は、いずれか一方の系統に失陥が発生した場合、他方の系統によって第1負荷101および第2負荷102に電力を供給するように、第1~第7スイッチ11~17を制御する。
なお、制御部3は、一部または全部がASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成されてもよい。
[2.電源制御装置の動作例]
次に、図2~図4を参照して、電源制御装置1の動作例について説明する。図2~図4は、実施形態に係る電源制御装置1の動作例を示す説明図である。
車両103が駐車中、つまり、IGがオフの場合、図2に示すように、電源制御装置1は、第1スイッチ11、第3~第6スイッチ13~16をオフし、第2スイッチ12および第7スイッチ17をオンして、サブバッテリ20から第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、駐車中に、例えばセキュリティ装置を動作させることができる。
その後、IGがオンされると、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフし、第1スイッチ11、第3~第7スイッチ13~17をオンして、メインバッテリ10から第1負荷101よび第2負荷102に電力を供給する。
しかしながら、電源制御装置1は、IGがオンされた直後に第2スイッチ12がオンした状態で第1スイッチ11をオンし、その後、電流が流れている状態の第2スイッチ12をオフすると、サージが発生して第2スイッチ12が故障するおそれがある。
そこで、制御部3は、IGのオンを検出すると、一時的に第1スイッチ11のオフを維持した後、第1スイッチ11をオンしてメインバッテリ10から第1負荷101に電力を供給する。
このとき、制御部3は、例えば、図3に示すように、車両103からIGがオンされたことを示す信号IG-ONが入力された場合、第1スイッチ11のオフを一時的に維持した状態で、第7スイッチ17をオフし、その後、第2スイッチ12をオフできる。
これにより、制御部3は、第2スイッチ12をオフするときには、第2スイッチ12に電流が流れていないため、第2スイッチ12をオフしても、サージによる第2スイッチ12の故障を防止することができる。
その後、制御部3は、図4に示すように、第2スイッチ12をオフした状態で、第1スイッチ11、第3~第7スイッチ13~17をオンし、メインバッテリ10から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給し、車両103を走行可能な状態にする。
なお、ここでは、制御部3が第2スイッチ12をオフする前に第7スイッチ17をオフしたが、これは一例である。電源制御装置1では、第2負荷102の消費電力が所定電力未満であれば、第7スイッチ17をオンのままで第2スイッチ12をオフしても、サージによって第2スイッチ12が故障する可能性は低い。
そこで、制御部3は、IGのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があれば、その第2負荷102の動作停止をユーザに要求することもできる。例えば、制御部3は、IGのオンを検出したときに、ユーザが車内コンセントにつないで外部機器を使用している場合、「外部機器を停止させてください。」などの通知メッセージを通知装置104によって出力させる。なお、外部機器の消費電力が所定電力以上か否かは、第2負荷102に含まれるコンセントを流れる電流を図示せぬ電流センサ等で検出すればよい。
これにより、電源制御装置1は、ユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止すれば、後に、IGのオンに伴って第2スイッチ12をオフするときに、第2スイッチ12に電流が流れていないので、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、動作停止を要求した後に第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下すると、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。これにより、電源制御装置1では、第2スイッチ12をオフする時点で、第2スイッチ12に流れる電流が減少しているので、第2スイッチ12をオフしてもサージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、動作停止を要求した後に所定時間が経過すると、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。これにより、電源制御装置1は、所定時間の間にユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止していれば、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止しつつ、起動後処理の開始が遅れることを抑制できる。
また、制御部3は、IGのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があれば、その第2負荷102を停止する旨をユーザに通知してから、その第2負荷102の動作を停止させた後、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンすることができる。
これにより、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフする時点で、既に第2負荷102が動作してらず、第2スイッチ12に電流が流れていないので、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、IGのオンを検出したとき、電力供給の瞬断による変化がユーザに認識される機器があれば、変化が発生する旨をユーザに通知した後、第2スイッチ12をオフしてから第1スイッチ11をオンする。
例えば、制御部3は、IGのオンを検出したときに、ユーザが外部機器を使用している場合、「出力が一時的に途切れます。」などの通知メッセージを通知装置104によって出力させる。
これにより、電源制御装置1は、IGのオンに伴う第2負荷102の動作状態の変化が故障でないことをユーザに認識させることができる。
[3.制御部が実行する処理]
次に、図5~図8を参照して、電源制御装置1の制御部3が実行する処理について説明する。図5~図8は、実施形態に係る電源制御装置1の制御部3が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
制御部3は、IGのオフを検出すると、図5に示す処理を実行する。具体的には、図5に示すように、制御部3は、まず、第1スイッチ11をオフし、第2スイッチ12をオンする(ステップS101)。
このとき、制御部3は、第7スイッチ17のオンを継続させた状態で、第3~第6スイッチ13~16をオフする。これにより、制御部3は、IGのオフ中に、サブバッテリ20から第2負荷102に電力を供給して、第2負荷102を動作させることができる。
その後、制御部3は、IGのオンを検出したか否かを判定する(ステップS102)。制御部3は、IGのオンを検出しない場合(ステップS102,No)、IGのオンを検出するまで、ステップS102の判定処理を繰り返す。
そして、制御部3は、IGのオンを検出すると(ステップS102,Yes)、第1スイッチ11のオフを維持し(ステップS103)、その後、起動時処理を実行する(ステップS104)。起動時処理の一例については、図6~図8を参照して後述する。続いて、制御部3は、起動後処理を実行する(ステップS105)。
起動後処理において、制御部3は、例えば、図4に示す状態で第1系統110の電源失陥を検知した場合、第3スイッチ13、第4スイッチ14、および第6スイッチ16をオフし、サブバッテリ20から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、第1系統110で電源失陥が発生しても、第1負荷101および第2負荷102の動作を継続させることができる。
また、制御部3は、例えば、図4に示す状態で第2系統120の電源失陥を検知した場合、第3スイッチ13、第5スイッチ15、および第7スイッチ17をオフし、メインバッテリ10から第1負荷101および第2負荷102に電力を供給する。これにより、電源制御装置1は、第2系統120で電源失陥が発生しても、第1負荷101および第2負荷102の動作を継続させることができる。
その後、制御部3は、IGのオフを検出したか否かを判定する(ステップS106)。制御部3は、IGのオフを検出しないと判定した場合(ステップS106,No)、処理をステップS105へ移す。また、制御部3は、IGのオフを検出したと判定した場合(ステップS106,Yes)、処理を終了して、ステップS101から再度処理を開始する。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図6に示す第1起動時処理を実行する。具体的には、図6に示すように、制御部3は、第1起動時処理を開始すると、まず、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があるか否かを判定する(ステップS201)。
制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102がないと判定した場合(ステップS201,No)、処理をステップS205へ移す。また、制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があると判定した場合(ステップS201,Yes)、第2負荷102の動作停止をユーザに要求する(ステップS202)。
これにより、電源制御装置1は、ユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止すれば、後に、IGのオンに伴って第2スイッチ12をオフするときに、第2スイッチ12に電流が流れていないので、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
続いて、制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下したか否かを判定する(ステップS203)。制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下したと判定した場合(ステップS203,Yes)、図4に示す状態から第2スイッチ12をオフし(ステップS205)、その後、第1スイッチ11をオンする(ステップS206)。
これにより、電源制御装置1では、第2スイッチ12をオフする時点で、第2スイッチ12に流れる電流が減少しているので、第2スイッチ12をオフしてもサージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、ステップS206の制御と並行して第3~第6スイッチ13~16をオンし、図4に示す状態にする。そして、制御部3は、処理を図5に示すステップS105へ移す。
また、制御部3は、第2負荷102の消費電力が所定電力未満まで低下していないと判定した場合(ステップS203,No)、第2負荷102の動作停止を要求した後に所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS204)。制御部3は、所定時間が経過していないと判定した場合(ステップS204,No)、処理をステップS203へ移す。
また、制御部3は、所定時間が経過したと判定した場合(ステップS204,Yes)、処理をステップS205へ移す。これにより、電源制御装置1は、所定時間の間にユーザが停止要求に応じて第2負荷102の動作を停止していれば、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止しつつ、起動後処理の開始が遅れることを抑制できる。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図7に示す第2起動時処理を実行することもできる。具体的には、図7に示すように、制御部3は、第2起動時処理を開始すると、まず、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があるか否かを判定する(ステップS301)。制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102がないと判定した場合(ステップS301,No)、処理をステップS304へ移す。
また、制御部3は、消費電力が所定電力以上の第2負荷102があると判定した場合(ステップS301,Yes)、第2負荷102を停止する旨をユーザに通知し(ステップS302)、続いて、第2負荷102を停止させる(ステップS303)。その後、制御部3は、第2スイッチ12をオフしてから(ステップS304)、第1スイッチ11をオンする(ステップS305)。そして、制御部3は、処理を図5に示すステップS105へ移す。
これにより、電源制御装置1は、第2スイッチ12をオフする時点で、既に第2負荷102が動作してらず、第2スイッチ12に電流が流れていないので、第2スイッチ12をオフするときに、サージによる第2スイッチ12の故障を防止できる。
また、制御部3は、ステップS104において、例えば、図8に示す第3起動時処理を実行することもできる。具体的には、図8に示すように、制御部3は、第3起動時処理を開始すると、まず、電力供給の瞬断による変化がユーザに認識される機器があるか否かを判定する(ステップS401)。
瞬断による変化がユーザに認識される機器は、例えば、ディスプレイ内蔵のドライブレコーダ、車内コンセントからの電力供給により動作する電子機器、および電化製品などである。
制御部3は、瞬断による変化がユーザに認識される機器がないと判定した場合(ステップS401,No)、処理をステップS403へ移す。制御部3は、瞬断による変化がユーザに認識される機器があると判定した場合(ステップS401,Yes)、使用中の機器の動作状態に変化がある旨をユーザに通知する(ステップS402)。そして、制御部3は、第2スイッチ12をオフし(ステップS403)、その後、第1スイッチ11をオンして(ステップS404)、処理を図5に示すステップS105へ移す。
このとき、第2負荷102は、第2スイッチ12のオフによって電力供給が瞬断され、供給電力の減少のために動作状態に変化が生じる場合がある。また、第2負荷102は、第1スイッチ11がオンされて第1負荷101の動作が開始されるときに、一時的にメインバッテリ10の電圧が低下し、供給電力の減少のために動作状態に変化が生じる場合がある。
そこで、電源制御装置1は、上記のように、使用中の機器の動作状態に変化がある旨をユーザに対して事前に通知する。これにより、電源制御装置1は、IGのオンに伴う機器の動作状態の変化が機器の故障によるものでないことをユーザに認識させることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 電源制御装置
10 メインバッテリ
20 サブバッテリ
3 制御部
11 第1スイッチ
12 第2スイッチ
13 第3スイッチ
14 第4スイッチ
15 第5スイッチ
16 第6スイッチ
17 第7スイッチ
101 第1負荷
102 第2負荷
103 車両
104 通知装置
110 第1系統
120 第2系統

Claims (7)

  1. メインバッテリの電力を第1スイッチを介して第1負荷に供給する第1系統と、
    サブバッテリの電力を第2スイッチを介して第2負荷に供給する第2系統と、
    車両のイグニッションスイッチがオフの期間は、前記第1スイッチをオフし、前記第2スイッチをオンして前記サブバッテリから前記第2負荷に電力を供給し、
    前記イグニッションスイッチのオンを検出すると、一時的に前記第1スイッチのオフを維持し、前記第2スイッチをオフした後、前記第1スイッチをオンして前記メインバッテリから前記第1負荷に電力を供給する制御部と
    を備える電源制御装置。
  2. 前記制御部は、
    前記イグニッションスイッチのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の前記第2負荷があれば、当該第2負荷の動作停止をユーザに要求する
    請求項1に記載の電源制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記動作停止を要求した後に前記第2負荷の消費電力が所定電力未満まで低下すると、前記第2スイッチをオフしてから前記第1スイッチをオンする
    請求項2に記載の電源制御装置。
  4. 前記制御部は、
    前記動作停止を要求した後に所定時間が経過すると、前記第2スイッチをオフしてから前記第1スイッチをオンする
    請求項2に記載の電源制御装置。
  5. 前記制御部は、
    前記イグニッションスイッチのオンを検出したとき、消費電力が所定電力以上の前記第2負荷があれば、当該第2負荷を停止する旨をユーザに通知してから当該第2負荷の動作を停止させた後、前記第2スイッチをオフしてから前記第1スイッチをオンする
    請求項1に記載の電源制御装置。
  6. 前記制御部は、
    前記イグニッションスイッチのオンを検出したとき、電力供給の瞬断による変化がユーザに認識される機器があれば、前記変化が発生する旨をユーザに通知した後、前記第2スイッチをオフしてから前記第1スイッチをオンする
    請求項1に記載の電源制御装置。
  7. メインバッテリの電力を第1スイッチを介して第1負荷に供給する第1系統と、
    サブバッテリの電力を第2スイッチを介して第2負荷に供給する第2系統と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御する制御部と
    を備える電源制御装置の前記制御部が、
    車両のイグニッションスイッチがオフの期間は、前記第1スイッチをオフし、前記第2スイッチをオンして前記サブバッテリから前記第2負荷に電力を供給し、
    前記イグニッションスイッチのオンを検出すると、一時的に前記第1スイッチのオフを維持し、前記第2スイッチをオフした後、前記第1スイッチをオンして前記メインバッテリから前記第1負荷に電力を供給する電源制御方法。
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