JP2023183644A - システム電源構造、バックアップ電源装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】筐体サイズやコストの増加の抑制とシステム拡張性の向上との両立を図ることができるシステムの電源構造などを提供する。【解決手段】電力供給源と、それぞれに所定の機能安全が要求された複数のシステムと、電力供給源と複数のシステムとの間に挿入される複数のリレーと、を備え、複数のシステムのうち同じ機能安全が要求されたシステムは、複数のリレーのうち同じリレーに並列接続されている、システム電源構造。【選択図】図１

Description

本開示は、複数のシステムによる電源構造、及びこのシステム電源構造の制御を行うバックアップ電源装置などに関する。

特許文献１に、シフトレンジの切り替えを制御するシステムに対するバックアップ電源を効率的に利用できるバックアップ電源装置が、開示されている。この特許文献１に記載のバックアップ電源装置では、バッテリ失陥が検出された場合、モニタ回路からの指示信号に基づいてユーザーによるシフトレンジをパーキンング（Ｐ）レンジへのシフト指示がなされたと判定すれば、バックアップ電源からシフト制御部への電力供給を開始すると共に、シフト制御部にＰレンジへの移行を指示することを行っている。

特開２０２０－２０４４１０号公報

冗長電源構成が必要なシステムが複数搭載される場合、システムごとに冗長電源供給用の専用リレーを設けて個別にバックアップ制御を行う構造にすると、バックアップ電源装置の筐体サイズやコストが増大するという課題がある。また、この構造でシステムを追加する場合には、バックアップ電源装置のインターフェイスや制御回路などをその都度変更又は追加する必要があり、システムの拡張性に問題が残る。よって、冗長電源構成が必要な複数のシステムの電源構造には、改善の余地がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、筐体サイズやコストの増加の抑制とシステム拡張性の向上との両立を図ることができるシステムの電源構造など、を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、システム電源構造であって、電力供給源と、それぞれに所定の機能安全が要求された複数のシステムと、電力供給源と複数のシステムとの間に挿入される複数のリレーと、を備え、複数のシステムのうち同じ機能安全が要求されたシステムは、複数のリレーのうち同じリレーに並列接続されている、システム電源構造である。

上記本開示によれば、筐体サイズやコストの増加の抑制とシステム拡張性の向上との両立を図ることができるシステムの電源構造などを提供することができる。

第１の実施形態に係るシステム電源構造の概略図 第１の実施形態に係るバックアップ電源装置によって実行されるバックアップ制御処理のフローチャート 第１の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（通常制御） 第１の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（バックアップレディ制御） 第１の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（バックアップ制御） 第２の実施形態に係るシステム電源構造の概略図 第２の実施形態に係るバックアップ電源装置によって実行されるバックアップ制御処理のフローチャート 第２の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（通常制御） 第２の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（バックアップレディ制御） 第２の実施形態に係るシステム電源構造の電力供給状態（バックアップ制御）

本開示の複数のシステムによる電源構造は、複数のシステムのうち同じ機能安全が要求された２つ以上のシステムについては、１つのリレーを介して電力供給源から電力供給を受ける。この構造により、筐体サイズやコストの増加の抑制とシステム拡張性の向上との両立を図ることができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
［システム電源構造］
図１は、本開示の第１の実施形態に係るシステム電源構造１０の概略図である。図１に例示したシステム電源構造１０は、バックアップ電源装置１００と、複数のシステム４１０～４６０と、を備えている。このシステム電源構造１０は、例えば、車両などに搭載することが可能である。

複数のシステム４１０～４６０は、冗長的な電源構成を必要とするシステム（例えば、車両であれば自動運転システムなど）である。これら複数のシステム４１０～４６０は、それぞれ所定の機能安全が予め要求されている。本実施形態では、Ａシステム４１０に要求される機能安全とＢシステム４２０に要求される機能安全とが同じであり、Ｅシステム４５０に要求される機能安全とＦシステム４６０に要求される機能安全とが同じである例を示している。

本システム電源構造１０では、従来の構造のようにシステムごとに個別のリレーを設けるのではなく、要求される機能安全が同じ２つ以上のシステムを１つのリレーでまとめて電力供給できるように接続する構成を採る（後述する）。この構造により、端子、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、及び制御を、要求される機能安全単位でまとめることができ、端子の増加、コストの上昇、及びサイズの増大を抑制することができる。また、機能安全要求が同じ複数のシステムを１つのリレーで制御することができるため、バックアップ電源装置１００などの大規模なハードウェア変更を必要とせず、定数変更などのソフトウェア変更の程度に抑えることができる。よって、システムの拡張性が向上する。

［バックアップ電源装置］
上述した第１の実施形態に係るシステム電源構造１０は、バックアップ電源装置１００を用いた特徴的なバックアップ制御を実施することで、その構造による機能を効果的に発揮させることができる。

バックアップ電源装置１００は、メイン電源（１次系電源）である第１の電力供給源３００の電源失陥などによって、第１の電力供給源３００から複数のシステム４１０～４６０への電力供給に異常が生じたときに、複数のシステム４１０～４６０に電力をバックアップ供給するための電源装置（２次系電源）である。第１の電力供給源３００は、例えば、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池である。

図１に例示した本開示の第１の実施形態に係るバックアップ電源装置１００は、ＤＣＤＣコンバータ１１０と、第２の電力供給源１２０と、取得部１３０と、制御部１４０と、入力リレー１５１と、ＤＤＣリレー１５２と、複数の出力リレー１５３～１５６と、を備えている。

第２の電力供給源１２０は、例えば、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池や、キャパシタなどの蓄電素子である。この第２の電力供給源１２０は、第１の電力供給源３００の電力を充電可能に、かつ、自らが蓄えた電力を複数のシステム４１０～４６０へ放電可能に、ＤＣＤＣコンバータ１１０と接続されている。

ＤＣＤＣコンバータ１１０は、第１の電力供給源３００から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して第２の電力供給源１２０に出力したり、第２の電力供給源１２０から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して複数のシステム４１０～４６０に出力したり、するための充放電回路（電力変換器）である。このＤＣＤＣコンバータ１１０は、制御部１４０の指示（電圧指令値など）に基づいて、入力リレー１５１及びＤＤＣリレー１５２を介して第１の電力供給源３００から供給される電力を第２の電力供給源１２０に充電したり、第２の電力供給源１２０に蓄えた電力（バックアップ電力）をＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６を介して複数のシステム４１０～４６０に供給したり、することができる。

入力リレー１５１、ＤＤＣリレー１５２、及び複数の出力リレー１５３～１５６は、制御部１４０の指示に基づいて、電気的な導通／遮断の状態を切り替えることができるスイッチ素子である。これらのリレー１５１～１５６には、励磁式のメカニカルリレーや電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いた半導体リレーなどを用いることができる。

入力リレー１５１は、一方端子が第１の電力供給源３００に接続されており、他方端子がＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６の一方端子にそれぞれ接続されている。この入力リレー１５１は、第１の電力供給源３００からの電力入力状態を切り替えるためのリレー（第１のリレー）である。出力リレー１５３の他方端子は、機能安全要求が同じであるＡシステム４１０とＢシステム４２０とに接続されている（端子共用）。出力リレー１５４の他方端子は、Ｃシステム４３０に接続されている。出力リレー１５５の他方端子は、Ｄシステム４４０に接続されている。出力リレー１５６の他方端子は、機能安全要求が同じであるＥシステム４５０とＦシステム４６０とに接続されている（端子共用）。これらの出力リレー１５３～１５６は、複数のシステム４１０～４６０への電力出力状態を切り替えるためのリレー（第２のリレー）である。ＤＤＣリレー１５２の他方端子は、ＤＣＤＣコンバータ１１０に接続されている。このＤＤＣリレー１５２は、入力リレー１５１（第１のリレー）と出力リレー１５３～１５６（第２のリレー）との接続点にＤＣＤＣコンバータ１１０（充放電回路）を接続するためのリレー（第３のリレー）である。

取得部１３０は、バックアップ電源装置１００に入力される第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）を取得する。第１の電力供給源３００の電圧は、取得部１３０が自ら備える又は他の構成が備える電圧センサーの検出値などから得ることが可能である。取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧は、制御部１４０に出力（通知）される。

制御部１４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧に基づいて、入力リレー１５１、ＤＤＣリレー１５２、及び複数の出力リレー１５３～１５６の導通（オン）／遮断（オフ）の状態をそれぞれ制御する。また、制御部１４０は、ＤＣＤＣコンバータ１１０に対して動作を指示することによって、第２の電力供給源１２０の充放電を制御することができる。

なお、このバックアップ電源装置１００の一部又は全部の構成は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだ電子制御装置（ＥＣＵ）として構成され得る。この電子制御装置は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述したＤＣＤＣコンバータ１１０、取得部１３０、及び制御部１４０の一部又は全部の機能を実現する。

［制御］
次に、図２及び図３Ａ～図３Ｃをさらに参照して、バックアップ電源装置１００が実行するシステム電源構造１０に好適な制御を説明する。

図２は、バックアップ電源装置１００の制御部１４０が実行するバックアップ制御処理の手順を説明するフローチャートである。図２に示すバックアップ制御処理は、複数のシステム４１０～４６０が起動することなどによって開始される。

（ステップＳ２０１）
制御部１４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が、第１閾値未満であるか否かを判断する。この第１閾値は、電圧低下の兆候を判断するための所定の値であり、例えば車両である場合には通常走行中におけるＤＣＤＣコンバータ１１０の発電電圧以下の電圧とすることができる。制御部１４０が、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第１閾値未満であると判断した場合は（ステップＳ２０１、はい）、ステップＳ２０３に処理が進み、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第１閾値以上であると判断した場合は（ステップＳ２０１、いいえ）、ステップＳ２０２に処理が進む。

（ステップＳ２０２）
制御部１４０は、通常制御を実施する。この通常制御では、入力リレー１５１が導通状態（ＯＮ）に、ＤＤＣリレー１５２が導通状態（ＯＮ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が遮断状態（ＯＦＦ）に、それぞれ制御される。また、通常制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）１１０は、充電動作状態に制御される。

この通常制御は、図３Ａの電力供給状態で示すように、入力リレー１５１及びＤＤＣリレー１５２を介して第１の電力供給源３００から供給される電力をＤＣＤＣコンバータ１１０によって第２の電力供給源１２０に充電する、いわゆる１次系電源が正常であるときの制御である。複数のシステム４１０～４６０へは、図示しないメインの電源経路において電力が供給される。制御部１４０によって通常制御が実施されると、ステップＳ２０１に処理が進む。

（ステップＳ２０３）
制御部１４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が、第１閾値よりも低い第２閾値未満であるか否かを判断する。この第２閾値は、１次系電源が失陥したことを判断するための所定の値であり、例えば車両である場合には通常走行が困難となる電圧とすることができる。なお、第２閾値は、バックアップ対象となるシステムの最低動作保証電圧よりも大きい電圧に設定することが望ましい。制御部１４０が、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第２閾値未満であると判断した場合は（ステップＳ２０３、はい）、ステップＳ２０５に処理が進み、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第２閾値以上であると判断した場合は（ステップＳ２０３、いいえ）、ステップＳ２０４に処理が進む。

（ステップＳ２０４）
制御部１４０は、バックアップレディ制御を実施する。このバックアップレディ制御では、入力リレー１５１が導通状態（ＯＮ）に、ＤＤＣリレー１５２が遮断状態（ＯＦＦ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が導通状態（ＯＮ）に、それぞれ制御される。また、バックアップレディ制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）１１０は、放電動作状態に制御される。

このバックアップレディ制御は、図３Ｂの電力供給状態で示すように、異常かどうかがまだ不確定であるため、来るべき異常事態に備えて第２の電力供給源１２０の電力を維持（温存）しつつ、複数の出力リレー１５３～１５６を介して第１の電力供給源３００からも複数のシステム４１０～４６０へ電力供給を行う制御（パススルー制御）となる。なお、図示しないメインの電源経路による複数のシステム４１０～４６０への電力供給は、継続されている。制御部１４０によってバックアップレディ制御が実施されると、ステップＳ２０３に処理が進む。

（ステップＳ２０５）
制御部１４０は、バックアップ制御を実施する。このバックアップ制御では、入力リレー１５１が遮断状態（ＯＦＦ）に、ＤＤＣリレー１５２が導通状態（ＯＮ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が導通状態（ＯＮ）に、それぞれ制御される。また、バックアップ制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）１１０は、放電動作状態に制御される。

このバックアップ制御は、図３Ｃの電力供給状態で示すように、ＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６を介して第２の電力供給源１２０の電力を複数のシステム４１０～４６０に供給する、いわゆる１次系電源が異常であるときの制御である。なお、図示しないメインの電源経路による複数のシステム４１０～４６０への電力供給は、停止される。制御部１４０によってバックアップ制御が実施されると、本バックアップ制御処理が終了する。

上述した処理のように、複数の出力リレー１５３～１５６を個別に制御するのではなく、バックアップ給電の閾値や開始タイミングを統一することによって、複数のシステム４１０～４６０側からのバックアップ要求に依存しない簡素化された制御を実現でき、コストの低減や信頼性の向上を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
［システム電源構造］
図４は、本開示の第２の実施形態に係るシステム電源構造２０の概略図である。図４に例示したシステム電源構造２０は、バックアップ電源装置２００と、複数のシステム４１０～４６０と、を備えている。このシステム電源構造２０は、例えば、車両などに搭載することが可能である。

複数のシステム４１０～４６０は、上記した第１の実施形態と同様に、冗長的な電源構成を必要とするシステムである。このシステム電源構造２０においても、従来の構造のようにシステムごとに個別のリレーを設けるのではなく、要求される機能安全が同じ２つ以上のシステムを１つのリレーでまとめて電力供給できるように接続する構成を採る。この構造により、端子、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、及び制御を、要求される機能安全単位でまとめることができ、端子の増加、コストの上昇、及びサイズの増大を抑制することができる。また、機能安全要求が同じ複数のシステムを１つのリレーで制御することができるため、バックアップ電源装置１００などの大規模なハードウェア変更を必要とせず、定数変更などのソフトウェア変更の程度に抑えることができる。

［バックアップ電源装置］
上述した第２の実施形態に係るシステム電源構造２０は、バックアップ電源装置２００を用いた特徴的なバックアップ制御を実施することで、その構造による機能を効果的に発揮させることができる。

バックアップ電源装置２００は、メイン電源（１次系電源）である第１の電力供給源３００の電源失陥などによって、第１の電力供給源３００から複数のシステム４１０～４６０への電力供給に異常が生じたときに、複数のシステム４１０～４６０に電力をバックアップ供給するための電源装置（２次系電源）である。第１の電力供給源３００は、例えば、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池である。

図４に例示した本開示の第２の実施形態に係るバックアップ電源装置２００は、ＤＣＤＣコンバータ２１０と、第２の電力供給源２２０と、取得部１３０と、制御部２４０と、補充電回路２６０と、入力リレー１５１と、ＤＤＣリレー１５２と、複数の出力リレー１５３～１５６と、を備えている。

第２の電力供給源２２０は、例えば、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池や、キャパシタなどの蓄電素子である。この第２の電力供給源２２０は、第１の電力供給源３００の電力を充電可能に、補充電回路２６０と接続されている。また、第２の電力供給源２２０は、第１の電力供給源３００の電力を充電可能に、かつ、自らが蓄えた電力を複数のシステム４１０～４６０へ放電可能に、ＤＣＤＣコンバータ２１０と接続されている。

ＤＣＤＣコンバータ２１０は、第１の電力供給源３００から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して第２の電力供給源２２０に出力したり、第１の電力供給源３００から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して複数のシステム４１０～４６０に出力したり、第２の電力供給源２２０から入力する電力を所定の電圧の電力に変換して複数のシステム４１０～４６０に出力したり、するための充放電回路（電力変換器）である。このＤＣＤＣコンバータ２１０は、制御部２４０の指示（電圧指令値など）に基づいて、入力リレー１５１及びＤＤＣリレー１５２を介して第１の電力供給源３００から供給される電力を第２の電力供給源２２０に充電したり、補充電回路２６０から出力される電力や第２の電力供給源１２０に蓄えた電力（バックアップ電力）をＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６を介して複数のシステム４１０～４６０に供給したり、することができる。

入力リレー１５１（第１のリレー）、ＤＤＣリレー（第３のリレー）１５２、及び複数の出力リレー（第２のリレー）１５３～１５６は、上記した第１の実施形態と同様に、制御部２４０の指示に基づいて、電気的な導通／遮断の状態を切り替えることができるスイッチ素子である。入力リレー１５１、ＤＤＣリレー１５２、及び各出力リレー１５３～１５６の接続状態は、上述したとおりである。

取得部１３０は、上記した第１の実施形態と同様に、バックアップ電源装置１００に入力される第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）を取得する。取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧は、制御部２４０に出力（通知）される。

補充電回路２６０は、第１の電力供給源３００の電力を直接入力し、第２の電力供給源２２０に出力するための補助的な役割を有する充電回路である。この補充電回路２６０には、例えばＤＣＤＣコンバータを用いることができる。補充電回路２６０は、制御部２４０の指示（電圧指令値など）に基づいて、第１の電力供給源３００から供給される電力を第２の電力供給源２２０に充電することができる。

制御部２４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧に基づいて、入力リレー１５１、ＤＤＣリレー１５２、及び複数の出力リレー１５３～１５６の導通／遮断の状態をそれぞれ制御する。また、制御部２４０は、ＤＣＤＣコンバータ２１０及び補充電回路２６０に対して動作を指示することによって、第２の電力供給源２２０の充放電を制御することができる。

なお、このバックアップ電源装置２００の一部又は全部の構成は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスなどを含んだ電子制御装置（ＥＣＵ）として構成され得る。この電子制御装置は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、上述したＤＣＤＣコンバータ２１０、取得部１３０、制御部２４０、及び補充電回路２６０の一部又は全部の機能を実現する。

［制御］
次に、図５及び図６Ａ～図６Ｃをさらに参照して、バックアップ電源装置２００が実行するシステム電源構造２０に好適な制御を説明する。

図５は、バックアップ電源装置２００の制御部２４０が実行するバックアップ制御処理の手順を説明するフローチャートである。図５に示すバックアップ制御処理は、複数のシステム４１０～４６０が起動することなどによって開始される。

（ステップＳ５０１）
制御部２４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が、第１閾値未満であるか否かを判断する。この第１閾値については、上述したとおりである。制御部２４０が、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第１閾値未満であると判断した場合は（ステップＳ５０１、はい）、ステップＳ５０３に処理が進み、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第１閾値以上であると判断した場合は（ステップＳ５０１、いいえ）、ステップＳ５０２に処理が進む。

（ステップＳ５０２）
制御部２４０は、通常制御を実施する。この通常制御では、入力リレー１５１が導通状態（ＯＮ）に、ＤＤＣリレー１５２が導通状態（ＯＮ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が遮断状態（ＯＦＦ）に、それぞれ制御される。また、通常制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）２１０は、充電動作状態に制御され、補充電回路２６０は、非動作状態に制御される。

この通常制御は、図６Ａの電力供給状態で示すように、入力リレー１５１及びＤＤＣリレー１５２を介して第１の電力供給源３００から供給される電力をＤＣＤＣコンバータ２１０によって第２の電力供給源２２０に充電する、いわゆる１次系電源が正常であるときの制御である。複数のシステム４１０～４６０へは、図示しないメインの電源経路において電力が供給される。制御部２４０によって通常制御が実施されると、ステップＳ５０１に処理が進む。

（ステップＳ５０３）
制御部２４０は、取得部１３０が取得した第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が、第１閾値よりも低い第２閾値未満であるか否かを判断する。この第２閾値については、上述したとおりである。制御部２４０が、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第２閾値未満であると判断した場合は（ステップＳ５０３、はい）、ステップＳ５０５に処理が進み、第１の電力供給源３００の電圧（１次系電圧）が第２閾値以上であると判断した場合は（ステップＳ５０３、いいえ）、ステップＳ５０４に処理が進む。

（ステップＳ５０４）
制御部２４０は、バックアップレディ制御を実施する。このバックアップレディ制御では、入力リレー１５１が遮断状態（ＯＦＦ）に、ＤＤＣリレー１５２が導通状態（ＯＮ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が導通状態（ＯＮ）に、それぞれ制御される。また、バックアップレディ制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）２１０は、放電動作状態に制御され、補充電回路２６０は、動作状態に制御される。

このバックアップレディ制御は、図６Ｂの電力供給状態で示すように、異常かどうかがまだ不確定であるため、来るべき異常事態に備えて第２の電力供給源２２０の電力低下を補充電回路２６０経由の充電によって抑制しつつ、ＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６を介して第２の電力供給源２２０の電力（第１の電力供給源３００の電力）を、複数のシステム４１０～４６０へ供給する制御となる。なお、図示しないメインの電源経路による複数のシステム４１０～４６０への電力供給は、継続されている。制御部２４０によってバックアップレディ制御が実施されると、ステップＳ５０３に処理が進む。

（ステップＳ５０５）
制御部１４０は、バックアップ制御を実施する。このバックアップ制御では、入力リレー１５１が遮断状態（ＯＦＦ）に、ＤＤＣリレー１５２が導通状態（ＯＮ）に、複数の出力リレー１５３～１５６が導通状態（ＯＮ）に、それぞれ制御される。また、バックアップ制御では、ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）２１０は、放電動作に制御され、補充電回路２６０は、非動作状態に制御される。

このバックアップ制御は、図６Ｃの電力供給状態で示すように、ＤＤＣリレー１５２及び複数の出力リレー１５３～１５６を介して第２の電力供給源２２０の電力を複数のシステム４１０～４６０に供給する、いわゆる１次系電源が異常であるときの制御である。１次系電源が異常であるため、補充電回路２６０は非動作となっている。なお、図示しないメインの電源経路による複数のシステム４１０～４６０への電力供給は、停止される。制御部２４０によってバックアップ制御が実施されると、本バックアップ制御処理が終了する。

上述した処理のように、複数の出力リレー１５３～１５６を個別に制御するのではなく、バックアップ給電の閾値や開始タイミングを統一することによって、複数のシステム４１０～４６０側からのバックアップ要求に依存しない簡素化された制御を実現でき、コストの低減や信頼性の向上を図ることができる。

＜作用・効果＞
以上のように、本開示の各実施形態に係るシステム電源構造などによれば、システムごとに存在していた冗長的な電源を統合し、システムによって個別の要件であった出力回路や制御を統一する。これによって、メイン電力供給源の電圧状態に基づいて、複数のシステムに対するバックアップ電力の供給を一括で制御することができる。

以上、本開示技術の一実施形態を説明したが、本開示は、システム電源構造、バックアップ電源装置、プロセッサとメモリとを備えたバックアップ電源装置が実行する制御方法、制御方法を実行するための制御プログラム、及び制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体などとして捉えることが可能である。

本開示のシステム電源構造は、冗長的な電源構成を必要とするシステムを複数装備する車両などに利用可能である。

１０ システム電源構造
１００、２００ バックアップ電源装置
１１０、２１０ ＤＣＤＣコンバータ（ＤＤＣ）
１２０、２２０ 第２の電力供給源
１３０ 取得部
１４０、２４０ 制御部
１５１～１５６ リレー
２６０ 補充電回路
３００ 第１の電力供給源
４１０～４６０ システム

Claims (10)

1. システム電源構造であって、
   電力供給源と、
   それぞれに所定の機能安全が要求された複数のシステムと、
   前記電力供給源と前記複数のシステムとの間に挿入される複数のリレーと、を備え、
   前記複数のシステムのうち同じ前記機能安全が要求されたシステムは、前記複数のリレーのうち同じリレーに並列接続されている、システム電源構造。
2. 複数のシステムに電力を供給するバックアップ電源装置であって、
   第１の電力供給源からの電力入力状態を切り替える第１のリレーと、
   前記複数のシステムへの電力出力状態を切り替える第２のリレーと、
   前記第１のリレーを介して前記第１の電力供給源の電力を充電可能な第２の電力供給源と、
   前記第２の電力供給源の充放電を制御する充放電回路と、
   前記第１のリレーと前記第２のリレーとの接続点に前記充放電回路を接続する第３のリレーと、
   前記第１のリレー、前記第２のリレー、及び前記第３のリレーをオンオフ制御する制御部と、を備える、バックアップ電源装置。
3. 前記第１のリレーを介さずに、前記第１の電力供給源の電力を前記第２の電力供給源に充電可能な補充電回路をさらに備える、請求項２に記載のバックアップ電源装置。
4. 前記第１の電力供給源の電圧を取得する取得部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電し、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記第２のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給し、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御して、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給する、請求項２に記載のバックアップ電源装置。
5. 前記第１の電力供給源の電圧を取得する取得部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電し、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させて、前記第１の電力供給源及び前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給し、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させずに、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給する、請求項３に記載のバックアップ電源装置。
6. 前記第２のリレーは、複数のリレーで構成され、
   前記複数のシステムは、同じ機能安全が要求されたシステムが前記複数のリレーのうち同じリレーに並列接続されている、請求項２乃至５のいずれか１項に記載のバックアップ電源装置。
7. 複数のシステムに電力を供給するバックアップ電源装置のコンピューターが実行する制御方法であって、
   前記バックアップ電源装置は、
   第１の電力供給源からの電力入力状態を切り替える第１のリレーと、
   前記複数のシステムへの電力出力状態を切り替える第２のリレーと、
   前記第１のリレーを介して前記第１の電力供給源の電力を充電可能な第２の電力供給源と、
   前記第２の電力供給源の充放電を制御する充放電回路と、
   前記第１のリレーと前記第２のリレーとの接続点に前記充放電回路を接続する第３のリレーと、を備え、
   前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記第２のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御して、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、を前記コンピューターが実行する、制御方法。
8. 複数のシステムに電力を供給するバックアップ電源装置のコンピューターが実行する制御方法であって、
   前記バックアップ電源装置は、
   第１の電力供給源からの電力入力状態を切り替える第１のリレーと、
   前記複数のシステムへの電力出力状態を切り替える第２のリレーと、
   前記第１のリレーを介して前記第１の電力供給源の電力を充電可能な第２の電力供給源と、
   前記第２の電力供給源の充放電を制御する充放電回路と、
   前記第１のリレーと前記第２のリレーとの接続点に前記充放電回路を接続する第３のリレーと、
   前記第１のリレーを介さずに、前記第１の電力供給源の電力を前記第２の電力供給源に充電可能な補充電回路と、を備え、
   前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させて、前記第１の電力供給源及び前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させずに、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、を前記コンピューターが実行する、制御方法。
9. 複数のシステムに電力を供給するバックアップ電源装置のコンピューターに実行させる制御プログラムであって、
   前記バックアップ電源装置は、
   第１の電力供給源からの電力入力状態を切り替える第１のリレーと、
   前記複数のシステムへの電力出力状態を切り替える第２のリレーと、
   前記第１のリレーを介して前記第１の電力供給源の電力を充電可能な第２の電力供給源と、
   前記第２の電力供給源の充放電を制御する充放電回路と、
   前記第１のリレーと前記第２のリレーとの接続点に前記充放電回路を接続する第３のリレーと、を備え、
   前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記第２のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、
   前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御して、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、を前記コンピューターに実行させる、制御プログラム。
10. 複数のシステムに電力を供給するバックアップ電源装置のコンピューターに実行させる制御プログラムであって、
    前記バックアップ電源装置は、
    第１の電力供給源からの電力入力状態を切り替える第１のリレーと、
    前記複数のシステムへの電力出力状態を切り替える第２のリレーと、
    前記第１のリレーを介して前記第１の電力供給源の電力を充電可能な第２の電力供給源と、
    前記第２の電力供給源の充放電を制御する充放電回路と、
    前記第１のリレーと前記第２のリレーとの接続点に前記充放電回路を接続する第３のリレーと、
    前記第１のリレーを介さずに、前記第１の電力供給源の電力を前記第２の電力供給源に充電可能な補充電回路と、を備え、
    前記第１の電力供給源の電圧が第１閾値以上である場合、前記第１のリレー及び前記第２のリレーをオンに制御し、前記第３のリレーをオフに制御して、前記第１の電力供給源の電力で前記第２の電力供給源を充電するステップと、
    前記第１の電力供給源の電圧が前記第１閾値未満かつ第２閾値以上である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させて、前記第１の電力供給源及び前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、
    前記第１の電力供給源の電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１のリレーをオフに制御し、前記第２のリレー及び前記第３のリレーをオンに制御し、前記補充電回路を作動させずに、前記第２の電力供給源から前記複数のシステムに電力を供給するステップと、を前記コンピューターに実行させる、制御プログラム。

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