JP4676869B2 - Vehicle power system and boost power supply - Google Patents

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Description

本発明は、車両の複数の負荷に電力を供給する車両用電力システム及び昇圧電源に関する。   The present invention relates to a vehicle power system and a boost power source that supply power to a plurality of loads of a vehicle.

車両にはセルモータ、イグニッション等の始動系や、ヘッドランプ、室内の計器、電装品等が数多く使用されている。また、例えば、操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に使用されるモータは、通常の2000ccクラスの自動車で60A以上の大電流を流す必要があり、特に、最近ではより多くの出力を得るためにバッテリ電圧より高い電圧で駆動させることが求められている。このため、バッテリの負荷のみならず、DC-DCコンバータを用いて高電圧を発生させて高圧対応負荷にも電力を供給する車両用配電システムが開示されている(特許文献1参照)。   Many starting systems such as cell motors and ignition, headlamps, indoor instruments, electrical components, etc. are used in vehicles. In addition, for example, a motor used in an electric power steering device that assists steering force needs to pass a large current of 60 A or more in a normal 2000 cc class automobile. In particular, in order to obtain more output recently. It is required to drive at a voltage higher than the battery voltage. For this reason, a vehicle power distribution system is disclosed in which not only a battery load but also a DC-DC converter is used to generate a high voltage and supply power to a high voltage compatible load (see Patent Document 1).

また、昇圧回路の出力側に第2の電池を設けた電源装置の例が報告されている。例えば、第1の電池と、この第1の電池に接続された昇圧装置と、この昇圧装置に接続された第2の電池と、この第2の電池に接続され、操向ハンドルの回転力信号に対応したステアリングモータの駆動電力を供給する制御回路と、この制御回路に接続されたステアリングモータとで構成した電動パワーステアリング用の電源装置の例が報告されている(特許文献2参照)。
特開2000−318545号公報 (図2) 特公平8−539号公報 (請求項1)
An example of a power supply device in which a second battery is provided on the output side of the booster circuit has been reported. For example, a first battery, a booster connected to the first battery, a second battery connected to the booster, and a torque signal of the steering handle connected to the second battery An example of a power supply device for electric power steering composed of a control circuit for supplying driving power of a steering motor corresponding to the above and a steering motor connected to the control circuit has been reported (see Patent Document 2).
JP 2000-318545 A (FIG. 2) Japanese Patent Publication No. 8-539 (Claim 1)

ところが、特許文献1の技術は、負荷がDC−DCコンバータあるいはバッテリ(電源)に接続されているので、過渡的な負荷電流の増加により、DC−DCコンバータの負荷容量を超えたり、バッテリ電圧の低下に伴って負荷電圧も低下したりするという問題がある。
また、特許文献2に使用される第2の電池の電圧は固定されているので、大電流が流れない場合にも、昇圧電圧が印加されるという問題がある。また、第2の電池の電圧は、一般的に使用される単位バッテリの整数倍にする必要があり、電圧の自由度が少ないという問題点もある。
さらに、DC−DCコンバータに使用されているスイッチング素子が短絡故障することがある。この故障状態でもバッテリ電圧を負荷に供給し、負荷の動作停止を回避することが好ましい。
However, in the technique of Patent Document 1, since the load is connected to a DC-DC converter or a battery (power source), the load capacity of the DC-DC converter may be exceeded or the battery voltage may be There is a problem that the load voltage also decreases with the decrease.
Further, since the voltage of the second battery used in Patent Document 2 is fixed, there is a problem that the boosted voltage is applied even when a large current does not flow. Further, the voltage of the second battery needs to be an integral multiple of a unit battery that is generally used, and there is a problem that the degree of freedom of voltage is small.
Further, a switching element used in the DC-DC converter may cause a short circuit failure. Even in this failure state, it is preferable to supply the battery voltage to the load to avoid the operation stop of the load.

そこで、本発明の課題は、過渡的な負荷電流の変化に対しても各負荷に安定した電力を供給することができる車両用電力システムを提供することである。 The present onset Ming challenge, Ru der to provide a power system for a vehicle which can also supply a stable power to each load to changes in transient load current.

前記課題を解決するため、本発明は、電源と、この電源の出力電圧を昇圧した一つの昇圧電源とを備え、車両の複数の負荷群に電力を供給する車両用電力システムであって、前記車両用電力システムは、補助電源を更に備え、前記電源と前記昇圧電源と前記補助電源との何れか一つ又は複数の電源によって前記負荷群の何れかの単数あるいは複数の負荷に電力を供給し、前記複数の負荷群は、前記電源のみで動作する第1負荷と、前記電源と前記補助電源との双方を用いて動作する第2負荷と、前記昇圧電源のみで動作する第3負荷とに分けられ、前記補助電源は、前記昇圧電源の出力側に設けられ、前記補助電源への入力電力を制御する入力制御部と、前記補助電源からの出力電力を制御する出力制御部と、を備え、前記第2負荷には、前記電源若しくは前記補助電源からの電力を選択的に供給可能であり、かつ前記第1負荷、前記第2負荷、及び前記第3負荷に同時に電力を供給することが可能であることを特徴とする。
これによれば、電源と昇圧電源と補助電源との何れか一つ又は複数の電源によって負荷群の何れかの負荷に電力が供給される。
To solve the above problems, the present onset Ming, power supply and, and a step-up power supply of one obtained by boosting the output voltage of the power supply, a vehicle power system for supplying power to a plurality of load groups of the vehicle, The vehicular power system further includes an auxiliary power source, and supplies power to any one or a plurality of loads of the load group by any one or a plurality of power sources of the power source, the boost power source, and the auxiliary power source. The plurality of load groups include a first load that operates only with the power source, a second load that operates using both the power source and the auxiliary power source, and a third load that operates only with the boost power source. The auxiliary power source is provided on the output side of the boost power source, and an input control unit that controls input power to the auxiliary power source, and an output control unit that controls output power from the auxiliary power source, And the second load has a front Power or the a power from the auxiliary power supply can selectively supplied, and wherein said first load, the second load, and it is possible to simultaneously supply power to the third load.
According to this, power is supplied to any load in the load group by any one or a plurality of power sources among the power source, the boost power source, and the auxiliary power source.

特に、補助電源が前記電源あるいは昇圧電源によって電力供給される電源であれば、この電源の電圧が低下しても補助電源により負荷に電力が供給される。また、補助電源を用いて昇圧電源に電力を供給することもできる。すなわち、前記車両用電力システムは、前記電源あるいは前記昇圧電源の何れか一方によって電力が供給される補助電源を更に備え、前記電源と前記昇圧電源と前記補助電源との何れか一つ又は複数の電源によって前記負荷群の何れかの単数あるいは複数の負荷に電力を供給することが好ましい。   In particular, if the auxiliary power source is a power source that is powered by the power source or the boosted power source, power is supplied to the load by the auxiliary power source even if the voltage of the power source decreases. In addition, power can be supplied to the boost power supply using an auxiliary power supply. That is, the vehicle power system further includes an auxiliary power source that is supplied with power by either the power source or the boost power source, and one or more of the power source, the boost power source, and the auxiliary power source. It is preferable to supply power to one or a plurality of loads in the load group by a power source.

また、請求項2に係る発明は、前記車両用電力システムにおいて、前記電源は、内部抵抗を有した電池であり、前記補助電源は、コンデンサであることを特徴とする。これにより、昇圧電源の出力電圧がコンデンサの有する低いインピーダンスで負荷に出力されるので、出力電流が大きくても電圧降下が小さくなる。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the vehicle power system, the power source is a battery having an internal resistance, and the auxiliary power source is a capacitor. As a result, the output voltage of the boost power supply is output to the load with the low impedance of the capacitor, so that the voltage drop is reduced even if the output current is large.

また、請求項に係る発明は、請求項又は請求項に記載の車両用電力システムにおいて、車両のイグニッションがONになるより前にコンデンサへの充電を開始する充電制御手段を有することを特徴とする。これにより、エンジンが始動する前に、コンデンサの充電が開始されているので、イグニッションがONした直後から出力を負荷群に供給することができる。 The invention according to claim 3 is the vehicle power system according to claim 1 or 2 , further comprising charge control means for starting charging of the capacitor before the ignition of the vehicle is turned on. Features. As a result, since charging of the capacitor is started before the engine is started, the output can be supplied to the load group immediately after the ignition is turned on.

また、前記の車両用電力システムにおいて、電源と、前記補助電源と前記電源との双方を用いた電源と、前記昇圧電源と、を切り替えて電力を供給する切替手段を備えることができる。モータは、大電圧のときに高速回転になり、大電流のときに高トルクになる特性を有している。そのため、切替手段を用いて、駆動電源を電源に切り替えることにより、モータは低速回転で駆動し、駆動電源を昇圧電源に切り替えることにより高速回転、且つ低トルクの駆動が行われ、駆動電源を補助電源に切り替えることにより高速回転、且つ高トルクの駆動が行われる。   The vehicle power system may further include a switching unit that switches between a power source, a power source using both the auxiliary power source and the power source, and the boost power source to supply power. The motor has a characteristic that it rotates at a high speed when a large voltage is applied and a high torque when a large current is applied. Therefore, by switching the drive power source to the power source using the switching means, the motor is driven at a low speed rotation, and by switching the drive power source to the boost power source, the high speed rotation and the low torque drive are performed to assist the drive power source. By switching to the power source, high speed rotation and high torque driving are performed.

請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システムにおいて、前記昇圧電源は、入力電圧と、前記入力電圧が印加されたコイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力とをスイッチング動作により重畳して負荷に供給することができるものであり、前記スイッチング動作を行うスイッチング素子が入力電圧を継続的に短絡する短絡故障状態であるときに、前記入力電圧の前記コイルへの印加を遮断し、前記入力電圧を負荷に接続することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicular power system according to any one of the first to third aspects, the boost power supply is stored in an input voltage and a coil to which the input voltage is applied. When the switching element that performs the switching operation is in a short-circuit fault state in which the input voltage is continuously short-circuited, the magnetic energy back electromotive force can be superimposed and supplied to the load by the switching operation. The application of the input voltage to the coil is cut off, and the input voltage is connected to a load.

これによれば、スイッチング素子が入力電圧を継続的に短絡する短絡故障状態であっても、入力電圧とスイッチング素子との接続が遮断し、入力電圧が負荷に接続されるので、負荷の停止状態が回避される。ここで、負荷がモータであれば、短絡故障状態においても、このモータの動作が継続され続ける。   According to this, even if the switching element is in a short-circuit fault state in which the input voltage is continuously short-circuited, the connection between the input voltage and the switching element is cut off and the input voltage is connected to the load, so that the load is stopped. Is avoided. Here, if the load is a motor, the operation of the motor continues even in a short-circuit failure state.

さらに、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システムにおいて、前記昇圧電源は、導通状態に遷移した第1のスイッチング素子及びコイルの直列回路に入力電圧が印加されることによって前記コイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力と、前記入力電圧とが重畳された電圧が、前記第1のスイッチング素子の開放状態への遷移により、導通状態の第2のスイッチング素子を介して負荷に供給することができるものであり、前記第1のスイッチング素子に直列に挿入された第3のスイッチング素子を備え、前記第1のスイッチング素子が継続的に導通する短絡故障状態であるときに、前記第2のスイッチング素子を継続的に導通させ、前記第3のスイッチング素子を継続的に開放することにより、前記入力電圧を前記コイルを介して前記負荷に印加することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 5 is the vehicle power system according to any one of claims 1 to 3, wherein the boosting power source is a series of a first switching element and a coil that have transitioned to a conductive state. When the input voltage is applied to the circuit, a voltage obtained by superimposing the back electromotive force of the magnetic energy accumulated in the coil and the input voltage is turned on by the transition of the first switching element to the open state. it is those that can be supplied to the load via the second switching elements of the state, a third switching element inserted in series with the first switching element, continuing the first switching element The second switching element is continuously conducted and the third switching element is continuously opened when there is a short-circuit fault state conducting to And applying the input voltage to the load via the coil.

これによれば、第1のスイッチング素子及び第3のスイッチング素子を介して、入力電圧がコイルに印加され、磁気エネルギーが蓄えられる。第1のスイッチング素子を開放し、入力電圧とコイルの逆起電力とが導通状態に遷移した第2のスイッチング素子を介して負荷に供給される。第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の導通・開放が繰り返されることにより、定常的に入力電圧が昇圧する。そして、第1のスイッチング素子が短絡故障状態になると、第3のスイッチング素子を開放することにより、入力電圧の短絡状態を回避し、導通状態の第2のスイッチング素子を介して、入力電圧が負荷に印加される。   According to this, the input voltage is applied to the coil via the first switching element and the third switching element, and magnetic energy is stored. The first switching element is opened, and the input voltage and the counter electromotive force of the coil are supplied to the load via the second switching element that has transitioned to the conductive state. By repeatedly conducting and releasing the first switching element and the second switching element, the input voltage is steadily boosted. When the first switching element is in a short-circuit failure state, the third switching element is opened to avoid a short-circuit state of the input voltage, and the input voltage is loaded via the second switching element in the conductive state. To be applied.

さらに、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システムにおいて、入力電圧と、コイル及び導通状態の第1のスイッチング素子に前記入力電圧が印加されることによって、前記コイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力とが開放状態に遷移された前記第1のスイッチング素子及び導通状態に遷移された第2のスイッチング素子を用いて重畳させて負荷に供給することができるものであり、前記第1のスイッチング素子が継続的に導通する短絡故障状態であるときに、前記入力電圧の前記コイルへの印加を遮断する第3のスイッチング素子と、前記入力電圧を前記負荷に供給する第4のスイッチング素子とを備えることを特徴とする。 Furthermore , the invention according to claim 6 is the vehicle power system according to any one of claims 1 to 3, wherein the input voltage is applied to the input voltage, the coil, and the first switching element in a conductive state. By being applied, the back electromotive force of the magnetic energy accumulated in the coil is superimposed using the first switching element that has been changed to the open state and the second switching element that has been changed to the conductive state. A third switching element that can be supplied to a load , and that cuts off the application of the input voltage to the coil when the first switching element is in a short-circuit fault state in which the first switching element is continuously conducted; And a fourth switching element for supplying the input voltage to the load.

これによれば、第1のスイッチング素子及び第3のスイッチング素子を介して、入力電圧がコイルに印加され、磁気エネルギーが蓄えられる。第1のスイッチング素子を開放し、入力電圧とコイルの逆起電力とが導通状態に遷移した第2のスイッチング素子を介して負荷に供給される。第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の導通・開放が繰り返されることにより、定常的に入力電圧が昇圧する。そして、第1のスイッチング素子が短絡故障状態になると、第3のスイッチング素子が入力電圧のコイルへの印加を遮断し、第4のスイッチング素子が入力電圧を負荷に供給する。 According to this, the input voltage is applied to the coil via the first switching element and the third switching element, and magnetic energy is stored. The first switching element is opened, and the input voltage and the counter electromotive force of the coil are supplied to the load via the second switching element that has transitioned to the conductive state. By repeatedly conducting and releasing the first switching element and the second switching element, the input voltage is steadily boosted. When the first switching element is in a short circuit failure state, the third switching element cuts off the application of the input voltage to the coil, and the fourth switching element supplies the input voltage to the load.

本発明によれば、電源と昇圧電源と補助電源との何れか一つ又は複数の電源によって負荷群の何れかの負荷に電力が供給される。特に、補助電源が前記電源あるいは昇圧電源によって電力供給される電源であるとき、前記電源の電圧が低下しても補助電源により負荷に電力が供給される。これにより、過渡的な負荷電流の変化に対しても負荷群に安定した電力を供給することができる According to the onset bright, power is supplied to either the load of the load group by any one or more of the power supply and the boost power supply and an auxiliary power supply. In particular, when the auxiliary power source is a power source that is powered by the power source or the boost power source, power is supplied to the load by the auxiliary power source even if the voltage of the power source is reduced. As a result, stable power can be supplied to the load group even when the load current changes transiently .

(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の車両用電力システム100の構成図である。
車両用電力システム100は、電源(電池)であるバッテリ1と、このバッテリ1の電圧を昇圧する昇圧回路10と、昇圧電源である昇圧回路10の出力電圧を充電する補助電源としてのコンデンサ8と、バッテリ1の電圧が供給される定常負荷50と、昇圧回路10の出力が供給される昇圧対応負荷52と、コンデンサ8の電圧が能動素子であるFET6により制御された電圧とバッテリ1の電圧との何れか大きな電圧がダイオード2,3を介して供給される一時電流の多い負荷54とを主要部とし、定電流充電制御回路20、放電制御回路30及び電源システム起動制御回路40により各部が制御される。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle power system 100 according to the present embodiment.
A vehicle power system 100 includes a battery 1 that is a power source (battery), a booster circuit 10 that boosts the voltage of the battery 1, and a capacitor 8 that serves as an auxiliary power source that charges an output voltage of the booster circuit 10 that is a booster power source. The steady load 50 to which the voltage of the battery 1 is supplied, the boost corresponding load 52 to which the output of the booster circuit 10 is supplied, the voltage of the capacitor 8 controlled by the FET 6 as an active element, and the voltage of the battery 1 The main part is a load 54 with a large temporary current supplied through the diodes 2 and 3, and each part is controlled by the constant current charge control circuit 20, the discharge control circuit 30, and the power supply system activation control circuit 40 Is done.

バッテリ1は、電圧12Vの二次電池であり、ヘッドライト、電装品等の定常負荷50に接続される。また、バッテリ1は、内部抵抗を有するので大電流によって出力電圧が低下し、長年の使用により劣化する特性を有する。   The battery 1 is a secondary battery having a voltage of 12 V, and is connected to a steady load 50 such as a headlight or an electrical component. Further, since the battery 1 has an internal resistance, the output voltage decreases due to a large current, and the battery 1 has a characteristic of deteriorating with long-term use.

バッテリ1の電圧が、ダイオード2を介して入力される昇圧回路10は、入力電圧12V、出力電圧20VのDC−DCコンバータにより構成される。昇圧回路10の出力端は、例えば、電動パワーステアリング装置等の昇圧対応負荷52に接続され、更に、ダイオード4及びFET7を介して、出力電圧がコンデンサ8を充電するように接続される。ここで、コンデンサ8は、大容量の電気二重層コンデンサが用いられ、例えば、容量50F、定格電圧25Vのものが使用される。ダイオード4は、昇圧回路10の出力電圧がコンデンサ8の充電電圧よりも低下した場合の逆流を防ぐために設けられている。なお、DC−DCコンバータ回路の詳細は後述する。   The booster circuit 10 to which the voltage of the battery 1 is input via the diode 2 is configured by a DC-DC converter having an input voltage of 12V and an output voltage of 20V. The output terminal of the booster circuit 10 is connected to a booster-compatible load 52 such as an electric power steering device, and the output voltage is connected to the capacitor 8 via the diode 4 and the FET 7. Here, the capacitor 8 is a large-capacity electric double layer capacitor, and for example, a capacitor having a capacity of 50 F and a rated voltage of 25 V is used. The diode 4 is provided in order to prevent backflow when the output voltage of the booster circuit 10 is lower than the charging voltage of the capacitor 8. Details of the DC-DC converter circuit will be described later.

コンデンサ8は、FET6及びダイオード3を介して昇圧回路10の入力端に接続され、一時電流の多い負荷54に接続される。すなわち、ダイオード2,3のカソードが昇圧回路10の入力及び一時電流の多い負荷54に接続されている。ダイオード2,3の作用により、一時電流の多い負荷54は、バッテリ1の電圧あるいはFET6により制御された電圧の何れか大きい電圧が一時電流の多い負荷54に印加される。これにより、一時的な電流が大きくバッテリ1の電圧が低下しても、FET6により制御された電圧が一時電流の多い負荷54に加えられる。また、FET6により制御された電圧が昇圧回路10に入力されるので、昇圧回路10自体が出力電圧制御されていなくても、昇圧対応負荷52に加えられる電圧が低下しない。なお、FET6,7のサブストレートは、ドレインあるいはソースに接続され、又は接地されるのが好ましい。   The capacitor 8 is connected to the input terminal of the booster circuit 10 via the FET 6 and the diode 3, and is connected to the load 54 having a large temporary current. That is, the cathodes of the diodes 2 and 3 are connected to the input of the booster circuit 10 and the load 54 having a large temporary current. Due to the action of the diodes 2 and 3, the load 54 having a large temporary current is applied to the load 54 having a large temporary current, whichever is larger than the voltage of the battery 1 or the voltage controlled by the FET 6. As a result, even if the temporary current is large and the voltage of the battery 1 is lowered, the voltage controlled by the FET 6 is applied to the load 54 having a large temporary current. In addition, since the voltage controlled by the FET 6 is input to the booster circuit 10, the voltage applied to the booster load 52 does not decrease even if the booster circuit 10 itself is not output voltage controlled. The substrates of the FETs 6 and 7 are preferably connected to the drain or source or grounded.

定電流充電制御回路20は、昇圧回路10の出力電圧をコンデンサ8に充電する充電電流を定電流にするための制御回路であり、能動素子であるFET7のゲート電圧を制御する。また、FET7とダイオード4との接続点の電圧をモニターした電圧が、所定値以上になったときは、FET7をON状態にする。これにより、昇圧対応負荷52に回生電流が発生しても、コンデンサ8に電流が流れるので昇圧回路10を保護することができる。なお、コンデンサ8への突入電流を制限すればよいので、FET7の代わりに抵抗器を挿入すれば、定電流充電制御回路20による制御は不要となる。また、FET7とコンデンサ8との間にコイルL1を挿入し、FET7及びコイルL1の接続点と接地との間に転流ダイオードを設ければ、FET7のON−OFF時間の制御によって定電流制御することもできる。   The constant current charge control circuit 20 is a control circuit for making the charging current for charging the output voltage of the booster circuit 10 into the capacitor 8 constant, and controls the gate voltage of the FET 7 which is an active element. Further, when the voltage monitored at the connection point between the FET 7 and the diode 4 exceeds a predetermined value, the FET 7 is turned on. As a result, even if a regenerative current is generated in the boost-corresponding load 52, a current flows through the capacitor 8, so that the booster circuit 10 can be protected. Since the inrush current to the capacitor 8 may be limited, if the resistor is inserted instead of the FET 7, the control by the constant current charge control circuit 20 becomes unnecessary. If a coil L1 is inserted between the FET 7 and the capacitor 8 and a commutation diode is provided between the connection point of the FET 7 and the coil L1 and the ground, constant current control is performed by controlling the ON-OFF time of the FET 7. You can also.

放電制御回路30は、バッテリ1の電圧が低下して、基準電圧Vr以下になったときに、FET6のゲート電圧を可変することにより、コンデンサ8の充電電荷の放電を制御して、一時電流の多い負荷54及び昇圧回路10の入力電圧を0Vから最大電圧まで可変させる回路である。これにより、一時電流の多い負荷54及び昇圧回路10の入力電圧をバッテリ1の電圧に維持させることができる。なお、FET6とダイオード3との間にコイルL2を挿入し、FET6及びコイルL2の接続点と接地との間に転流ダイオードを設ければ、FET6のON−OFF時間の制御によって定電圧制御することもできる。   The discharge control circuit 30 controls the discharge of the charge of the capacitor 8 by changing the gate voltage of the FET 6 when the voltage of the battery 1 decreases and becomes equal to or lower than the reference voltage Vr. In this circuit, the input voltage of the load 54 and the booster circuit 10 is varied from 0 V to the maximum voltage. Thereby, the input voltage of the load 54 and the booster circuit 10 having a large temporary current can be maintained at the voltage of the battery 1. If a coil L2 is inserted between the FET 6 and the diode 3 and a commutation diode is provided between the connection point of the FET 6 and the coil L2 and the ground, the constant voltage control is performed by controlling the ON-OFF time of the FET 6. You can also.

電源システム起動制御回路40は、一時電流の多い負荷54が駆動する前にコンデンサ8の充電を開始するための回路であり、充電電力制御手段として機能する。この回路は、例えばドアロックを解除したか否かを検出するドアロック解除信号、乗員が乗車している否かを判定する乗員検知信号を用いて、昇圧回路10を駆動し、放電制御回路30に対してFET6のオフ制御を指示し、定電流充電制御回路20に対してFET7の定電流制御を指示する。これにより、イグニッションがONになるより前にコンデンサ8の充電が開始される。なお、50Fの電気二重層コンデンサの充電を50Aで行った場合、1秒で1Vしか電圧が上昇しない。このため、出来るだけ早い段階で充電を行うために、電源システム起動制御回路40が設けられている。   The power supply system activation control circuit 40 is a circuit for starting charging of the capacitor 8 before the load 54 having a large temporary current is driven, and functions as a charging power control means. This circuit drives the booster circuit 10 by using, for example, a door lock release signal for detecting whether or not the door lock is released and an occupant detection signal for judging whether or not the occupant is in the vehicle, and the discharge control circuit 30. Is instructed to turn off the FET 6, and the constant current charge control circuit 20 is instructed to perform constant current control of the FET 7. Thereby, the charging of the capacitor 8 is started before the ignition is turned on. When charging the 50 F electric double layer capacitor at 50 A, the voltage rises only by 1 V per second. For this reason, a power supply system activation control circuit 40 is provided in order to perform charging at the earliest possible stage.

次に、昇圧対応負荷52としてモータが使用される電動パワーステアリング装置について、図2を参照して説明する。
電動パワーステアリング装置70は、操向ハンドル11を回転させると操向ハンドル11に直結するステアリング軸12は連結されたトルクセンサ23を介してラックピニオン機構15を構成するピニオン13を回転し、これによってラック軸14を移動させて転蛇輪17の方向を変えて操舵する。このとき、トルクセンサ23が検出したトルク信号Tに応じて、制御回路22は昇圧回路10(図1参照)から供給される電力を用いてモータ19を制御する。この供給電力によってモータ19は動力伝達機構18を介してピニオン13を回転させ、操向ハンドル11の操舵トルクを軽減するように動作する。
Next, an electric power steering apparatus in which a motor is used as the boosting load 52 will be described with reference to FIG.
In the electric power steering apparatus 70, when the steering handle 11 is rotated, the steering shaft 12 directly connected to the steering handle 11 rotates the pinion 13 constituting the rack and pinion mechanism 15 via the connected torque sensor 23, thereby The rack shaft 14 is moved to change the direction of the snake wheel 17 and steer. At this time, according to the torque signal T detected by the torque sensor 23, the control circuit 22 controls the motor 19 using the electric power supplied from the booster circuit 10 (see FIG. 1). With this supplied power, the motor 19 rotates the pinion 13 via the power transmission mechanism 18 and operates to reduce the steering torque of the steering handle 11.

電動パワーステアリング装置70は、操向ハンドル11を操舵する際にステアリング軸12に発生する操舵トルクを検出し、この検出信号に基づいて大きな操舵力が必要なときには、モータ19を駆動して操舵補助力を発生させ、操向ハンドル11の操舵力を軽減するように動作させる。すなわち、操向ハンドル11が操舵されているときに、その操舵トルクが大きい場合には大きな操舵力が必要とされるので大きな操舵補助力を供給する一方、操舵トルクが小さい場合には大きな操舵力を必要としないので小さな操舵補助力を供給するように構成されている。   The electric power steering device 70 detects a steering torque generated in the steering shaft 12 when the steering handle 11 is steered. When a large steering force is required based on this detection signal, the motor 19 is driven to assist steering. A force is generated, and the steering handle 11 is operated to reduce the steering force. That is, when the steering handle 11 is being steered, if a large steering torque is required, a large steering force is required, so that a large steering assist force is supplied. On the other hand, if the steering torque is small, a large steering force is provided. Therefore, it is configured to supply a small steering assist force.

次に、昇圧回路10のDC−DCコンバータ回路(図示せず)について簡単に説明する。昇圧回路10は、コイルとFETとダイオードとを主要部とし、入力端INにコイルの一端が接続され、他端にFETのドレイン端及びダイオードのアノード端が接続されている。また、FETのソース端は接地され、ダイオードのカソード端は昇圧回路10の出力に接続されている。ここで、FETのゲート電圧をON−OFF制御して電圧制御を行うことになる。   Next, a DC-DC converter circuit (not shown) of the booster circuit 10 will be briefly described. The booster circuit 10 includes a coil, an FET, and a diode as main parts, and one end of the coil is connected to the input end IN, and the drain end of the FET and the anode end of the diode are connected to the other end. The source terminal of the FET is grounded, and the cathode terminal of the diode is connected to the output of the booster circuit 10. Here, voltage control is performed by ON-OFF control of the gate voltage of the FET.

まず、FETがONするとコイルに電流が流れ、磁気エネルギーが蓄えられる。次に、FETがOFFすると、コイルに発生する逆起電力が、昇圧回路10の入力電圧Vinに重畳するので、昇圧された電圧が出力される。なお、FETのゲート電圧のDUTY比によって出力電圧が変化する。   First, when the FET is turned on, a current flows through the coil, and magnetic energy is stored. Next, when the FET is turned off, the counter electromotive force generated in the coil is superimposed on the input voltage Vin of the booster circuit 10, so that a boosted voltage is output. Note that the output voltage varies depending on the DUTY ratio of the gate voltage of the FET.

次に、図3のフローチャートを参照して、本実施形態の動作を説明する。
バッテリ1に直接接続されている定常負荷50と、ダイオード2を介して接続されている一時電流の多い負荷54に電力が供給され、電源投入によって、図3のフローが起動する。ステップS1においては、コンデンサ8の放電をOFFにする指令が放電制御回路30に行われ、FET6がOFF状態に設定される。次に、処理はステップS2に進み、乗車確認したか否かが判定される。具体的には、ドアロック解除信号あるいは乗員検知信号を検知して乗車確認が行われる。乗車確認が行われなければ、「NO」と判定され、ステップS2の処理が繰り返される。一方、乗員の確認が行われれば、「YES」と判定され、処理はステップS3に進む。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
Electric power is supplied to the steady load 50 directly connected to the battery 1 and the load 54 having a large temporary current connected via the diode 2, and the flow of FIG. In step S1, a command to turn off the discharge of the capacitor 8 is issued to the discharge control circuit 30, and the FET 6 is set to the OFF state. Next, the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not boarding has been confirmed. Specifically, boarding confirmation is performed by detecting a door lock release signal or an occupant detection signal. If boarding confirmation is not performed, it will be judged as "NO" and processing of Step S2 will be repeated. On the other hand, if the occupant is confirmed, "YES" is determined, and the process proceeds to step S3.

ステップS3においては、コンデンサ8への定電流充電及び昇圧回路10の駆動が指令され、昇圧対応負荷52に電力が供給される。そして、処理はステップS4に進み、バッテリ電圧が所定値未満であるか否かが判定される。バッテリ電圧が所定値(例えば、11V)以上であれば、「NO」と判定され、ステップS4の処理が繰り返され、一時電流の多い負荷54には、バッテリ1の電力が供給される。一方、バッテリ電圧が所定値未満であれば、「YES」と判定され、ステップS5に進む。   In step S <b> 3, constant current charging to the capacitor 8 and driving of the booster circuit 10 are instructed, and power is supplied to the booster load 52. And a process progresses to step S4 and it is determined whether a battery voltage is less than predetermined value. If the battery voltage is equal to or higher than a predetermined value (for example, 11V), it is determined as “NO”, and the process of step S4 is repeated, and the power of the battery 1 is supplied to the load 54 having a large temporary current. On the other hand, if the battery voltage is less than the predetermined value, “YES” is determined, and the process proceeds to step S5.

ステップS5においては、コンデンサ8の放電制御が行われる。ここで、FET6がON状態にされれば、一時電流の多い負荷54には、コンデンサ8に充電された電力が供給される。これにより、バッテリ1の電流負担が軽減する。そして、本ルーチンが終了し、元のルーチンに戻る。なお、コンデンサ8から電流を取り出すことにより、バッテリ1の電圧が復帰するが、FET6をON状態にしておくものとする。また、コンデンサ8の充電が完了したことを検出してからコンデンサ8の放電を行うのが好ましい。   In step S5, discharge control of the capacitor 8 is performed. Here, if the FET 6 is turned on, the power charged in the capacitor 8 is supplied to the load 54 having a large temporary current. Thereby, the current burden of the battery 1 is reduced. Then, this routine ends and returns to the original routine. Note that the voltage of the battery 1 is restored by taking out the current from the capacitor 8, but the FET 6 is assumed to be in the ON state. Further, it is preferable to discharge the capacitor 8 after detecting that the charging of the capacitor 8 is completed.

以上説明したように、本実施形態によれば、簡素な構成で、昇圧対応負荷52、一時電流の多い負荷54及び定常負荷50までの電力供給を効率的に行うことができる。また、放電制御回路30を設けることによって、高電力負荷から定電力負荷までの電力供給を一時電流の多い負荷54に対して行うことができる。特に、一時的な大電流が流れるシステムであっても、補助電源であるコンデンサ8に充電された電力が一時電流の多い負荷54に供給されるので、定常負荷50の電圧低下が回避される。これにより、ヘッドランプの照度が変化するなどの不安定状態が軽減し、システムの信頼性が増す。また、一時的な大電流に合わせてバッテリ1の容量を定める必要がないので、廉価な車両電力システムとなる。また、バッテリ1あるいはバッテリ1を充電する発電機の容量を小さくできるので、これらの小型化、軽量化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to efficiently supply power to the boost-capable load 52, the load 54 with a large temporary current, and the steady load 50 with a simple configuration. Further, by providing the discharge control circuit 30, it is possible to supply power from the high power load to the constant power load to the load 54 having a large temporary current. In particular, even in a system in which a temporary large current flows, the power charged in the capacitor 8 serving as an auxiliary power supply is supplied to the load 54 having a large temporary current, so that the voltage drop of the steady load 50 is avoided. As a result, an unstable state such as a change in the illuminance of the headlamp is reduced, and the reliability of the system is increased. In addition, since it is not necessary to determine the capacity of the battery 1 in accordance with a temporary large current, an inexpensive vehicle power system is obtained. Moreover, since the capacity | capacitance of the generator which charges the battery 1 or the battery 1 can be made small, these size reduction and weight reduction can be achieved.

(第2実施形態)
前記第1実施形態は、定常負荷50、一時電流の多い負荷54及び昇圧対応負荷52の各負荷に電力を供給したが、切替手段を用いて、各出力電圧を一つの負荷に接続することもできる。以下、第2実施形態について図4を参照して説明する。バッテリ1、ダイオード2,3,4、FET6,7、コンデンサ8、昇圧回路10については図1に示した構成要素と同一であるので、説明を省略する。
バッテリ1、昇圧回路10及びコンデンサ8の3つの出力は、3接点a,b,cの切替手段60に入力され、その出力が単一の負荷55に供給される。この切替手段60は、リレーでもよいし、FET、トランジスタ等の半導体スイッチでもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, power is supplied to each of the steady load 50, the load 54 with a large temporary current, and the boosting load 52. However, it is also possible to connect each output voltage to one load using the switching means. it can. Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. The battery 1, diodes 2, 3, 4, FETs 6, 7, capacitor 8, and booster circuit 10 are the same as those shown in FIG.
The three outputs of the battery 1, the booster circuit 10 and the capacitor 8 are input to the switching means 60 having three contacts a, b and c, and the outputs are supplied to a single load 55. The switching means 60 may be a relay or a semiconductor switch such as an FET or a transistor.

モータ(電動機)は、大電圧のときに高速回転になり、大電流のときに高トルクになる特性を有している。そのため、負荷55がモータである場合には、切替手段60を用いて、駆動電源をバッテリ1に切り替えることにより、低速回転になり、昇圧回路10に切り替えることにより高速回転、低トルクの駆動が行われ、コンデンサ8に切り替えることにより高速回転、且つ高トルクの駆動が可能になる。   The motor (electric motor) has a characteristic that it rotates at a high speed when a large voltage is applied and a high torque when a large current is applied. Therefore, when the load 55 is a motor, the switching power supply is switched to the battery 1 by using the switching means 60, so that the low-speed rotation is achieved, and the high-speed rotation and low-torque driving is performed by switching to the booster circuit 10. However, switching to the capacitor 8 enables high-speed rotation and high-torque driving.

(第3実施形態)
前記各実施形態で使用した昇圧回路10は、内部にスイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子が短絡故障した場合でも負荷の停止を回避するように構成することができる。このような構成の電源装置を図5の回路図を参照して説明する。
図1及び図4に記載の昇圧回路10に使用することが可能な図5(a)に記載の電源装置80は、昇圧回路81と、第3のスイッチング素子であるFET77と、第4のスイッチング素子であるFET78とから構成される。
FET77のドレイン端はバッテリ1の正極及びFET78のドレイン端に接続され、FET77のソース端は昇圧回路81の入力端IN1に接続され、電源装置80の入力端IN2として機能している。FET78のソース端は昇圧回路81の出力端OUT1に接続され、電源装置80の出力端OUT2として機能している。なお、バッテリ1の負極と電源装置80のGND端とは接地され、出力端OUT2とGND端とは負荷55に接続されている。
(Third embodiment)
The booster circuit 10 used in each of the above embodiments is provided with a switching element therein, and can be configured to avoid stopping the load even when the switching element is short-circuited. The power supply apparatus having such a configuration will be described with reference to the circuit diagram of FIG.
The power supply device 80 shown in FIG. 5A that can be used in the booster circuit 10 shown in FIGS. 1 and 4 includes a booster circuit 81, a third switching element FET77, and a fourth switching device. It is comprised from FET78 which is an element.
The drain terminal of the FET 77 is connected to the positive terminal of the battery 1 and the drain terminal of the FET 78, and the source terminal of the FET 77 is connected to the input terminal IN 1 of the booster circuit 81 and functions as the input terminal IN 2 of the power supply device 80. The source terminal of the FET 78 is connected to the output terminal OUT 1 of the booster circuit 81 and functions as the output terminal OUT 2 of the power supply device 80. The negative electrode of the battery 1 and the GND terminal of the power supply device 80 are grounded, and the output terminal OUT2 and the GND terminal are connected to the load 55.

昇圧回路81は、コイル74、コンデンサC、ダイオードD、第1のスイッチング素子であるFET75及び第2のスイッチング素子であるFET76から構成されている。昇圧回路81の入力端IN1とコイル74の一端が接続され、コイル74の他端がFET75のドレイン端とFET76のドレイン端とダイオードDのアノード端に接続されている。FET76のソース端とダイオードDのカソード端とコンデンサCの一端とは出力端OUT1に接続されている。また、FET75のソース端はGNDに接地されている。   The booster circuit 81 includes a coil 74, a capacitor C, a diode D, an FET 75 that is a first switching element, and an FET 76 that is a second switching element. The input terminal IN1 of the booster circuit 81 and one end of the coil 74 are connected, and the other end of the coil 74 is connected to the drain terminal of the FET 75, the drain terminal of the FET 76, and the anode terminal of the diode D. The source end of the FET 76, the cathode end of the diode D, and one end of the capacitor C are connected to the output end OUT1. The source end of the FET 75 is grounded to GND.

次に、FET77をON状態にして入力端IN1にバッテリ1の電圧VINが印加されている状態における昇圧回路81の動作について説明する。まず、TON時間にFET75が導通し、FET76が遮断することにより、コイル74に電流が流れ、磁気エネルギーが蓄えられる。なお、この電流は、コイル74のインダクタンスLに反比例する傾斜で直線的に増加し、電流の増加量は(VIN/L)TONとなる。そして、TON時間経過後、反対に、FET75をTOFF時間遮断させ、FET76を導通させる。これにより、インダクタンスLに反比例する傾斜でTOFF時間直線的に電流が減少し、電流の減少量は、出力電圧をVとすると、((V−VIN)/L)TOFFとなる。そして、TOFF時間経過後、FET75の導通及びFET76の遮断が再び行われる。すなわち、2つのFET75,76を相補的にスイッチング動作させている。 Next, the operation of the booster circuit 81 in a state where the FET 77 is turned on and the voltage VIN of the battery 1 is applied to the input terminal IN1 will be described. First, conduction FET75 the T ON time, by FET76 to cut off, current flows through the coil 74, magnetic energy is stored. Note that this current increases linearly with a slope that is inversely proportional to the inductance L of the coil 74, and the amount of increase in current is (V IN / L) T ON . After a lapse T ON time, on the contrary, to cut off the FET 75 T OFF time, thereby turning the FET 76. As a result, the current decreases linearly at a T OFF time with a slope inversely proportional to the inductance L, and the decrease amount of the current is ((V O −V IN ) / L) T OFF when the output voltage is V O. . After the T OFF time has elapsed, the FET 75 is turned on and the FET 76 is turned off again. That is, the two FETs 75 and 76 are switched in a complementary manner.

FET75の導通及びFET76の遮断とFET75の遮断及びFET76の導通とが交互に繰り返されることにより、電流の増加量と減少量とは等しくなり、出力電圧Vは、(1+TON/TOFF)VINに収束する。すなわち、FET75,76のON,OFF時間の比で決まる電圧(TON/TOFF)VINがバッテリ1の電圧VINに重畳されて、その重畳された電圧が昇圧回路81から出力される。なお、TON=TOFFのときに入力電圧VINとコイル74の逆起電力とが重畳されて、入力電圧の2倍の電圧を出力することができる。 By alternately repeating the conduction of the FET 75 and the interruption of the FET 76 and the interruption of the FET 75 and the conduction of the FET 76, the increase amount and decrease amount of the current become equal, and the output voltage V O becomes (1 + T ON / T OFF ) V. Converges to IN . That, ON of FET75,76, the voltage determined by the ratio of the OFF time (T ON / T OFF) V IN is added to the voltage V IN of the battery 1, the superimposed voltage is output from the booster circuit 81. Note that when T ON = T OFF , the input voltage VIN and the counter electromotive force of the coil 74 are superimposed, and a voltage twice the input voltage can be output.

このときにFET75が継続的な導通状態である短絡故障状態になると、FET77を開放状態に遷移させると同時にFET78を導通状態に遷移させ、FET76を開放状態にする。これにより、FET75に短絡電流が流れることが無くなり、バッテリ1の電圧が出力端OUT2に発生し、この電圧が負荷55に供給される。   At this time, if the FET 75 is in a short-circuit failure state, which is a continuous conduction state, the FET 77 is transitioned to the open state, and at the same time, the FET 78 is transitioned to the conduction state, and the FET 76 is opened. As a result, no short-circuit current flows through the FET 75, and the voltage of the battery 1 is generated at the output terminal OUT 2, and this voltage is supplied to the load 55.

以上説明したように、本実施形態によれば、FET75が短絡故障状態でなければ、バッテリ1の充電電圧が昇圧された電圧が負荷55に供給される。一方、FET75が短絡故障状態になった場合でも、負荷55にバッテリ1の充電電圧が供給される。例えば、負荷にモータが接続された場合、FET75が短絡故障状態でなければ、モータに昇圧された電圧が供給されるため、モータは高速回転が行われ、FET75が短絡故障状態になったとしてもバッテリ1の充電電圧がモータに供給されるため、モータの動作が継続され、モータの停止状態が回避される。また、入力側に挿入された保護用ヒューズを焼損させることがない。   As described above, according to the present embodiment, if the FET 75 is not in a short-circuit failure state, a voltage obtained by boosting the charging voltage of the battery 1 is supplied to the load 55. On the other hand, even when the FET 75 is in a short circuit failure state, the charging voltage of the battery 1 is supplied to the load 55. For example, when a motor is connected to the load, since the boosted voltage is supplied to the motor unless the FET 75 is in a short-circuit fault state, even if the motor is rotated at a high speed and the FET 75 is in a short-circuit fault state. Since the charging voltage of the battery 1 is supplied to the motor, the operation of the motor is continued and the stopped state of the motor is avoided. In addition, the protective fuse inserted on the input side is not burned out.

(第4実施形態)
第3実施形態では、昇圧回路81の前に電流遮断用FET77を設け、バッテリ1の充電電圧を出力端子OUT2に接続するFET78を設けたが、短絡故障状態となるFETに直列に遮断用FETを挿入しても、負荷にバッテリ1の充電電圧を供給するように電源装置を構成することができる。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment, the current blocking FET 77 is provided in front of the booster circuit 81, and the FET 78 that connects the charging voltage of the battery 1 to the output terminal OUT2 is provided. However, the blocking FET is connected in series with the FET that is in a short-circuit fault state. Even if it is inserted, the power supply device can be configured to supply the charging voltage of the battery 1 to the load.

電源装置82は図1及び図4に記載の昇圧回路10として使用可能な本実施形態の電源装置を図5(b)を参照して説明する。
バッテリ1は、電源装置82の入力端INとGND端との間に接続され、負荷55は昇圧回路82の出力端OUTとGND端との間に接続されている。電源装置82は、入力端INがコイル79の一端に接続され、コイルLの他端が第1のスイッチング素子であるFET71のドレイン端と第2のスイッチング素子であるFET73のドレイン端とダイオードDのアノード端とに接続されている。また、電源装置82は、FET71のソース端が第3のスイッチング素子であるFET72のドレイン端に接続され、FET72のソース端がGND端に接続されている。また、電源装置82は、FET73のソース端とダイオードDのカソード端とコンデンサCの一端とが出力端OUTに接続されている。また、コンデンサCの他端が接地されている。
The power supply device 82 according to this embodiment that can be used as the booster circuit 10 shown in FIGS. 1 and 4 will be described with reference to FIG.
The battery 1 is connected between the input terminal IN and the GND terminal of the power supply device 82, and the load 55 is connected between the output terminal OUT and the GND terminal of the booster circuit 82. The power supply device 82 has an input terminal IN connected to one end of the coil 79, and the other end of the coil L connected to the drain terminal of the FET 71 that is the first switching element, the drain terminal of the FET 73 that is the second switching element, and the diode D. Connected to the anode end. In the power supply device 82, the source end of the FET 71 is connected to the drain end of the FET 72, which is the third switching element, and the source end of the FET 72 is connected to the GND end. In the power supply device 82, the source end of the FET 73, the cathode end of the diode D, and one end of the capacitor C are connected to the output end OUT. The other end of the capacitor C is grounded.

次に、電源装置82の動作を説明する。通常の動作状態のときは、FET72を導通状態にしておき、FET71とFET73とを交互にスイッチングすることにより、バッテリ1の電圧を昇圧する。
また、FET71が継続的に短絡する故障状態であるとき、FET72を開放状態にして、FET73を短絡状態にする。これにより、入力端INの電圧であるバッテリ1の電圧が直接出力端OUTに出力される。
Next, the operation of the power supply device 82 will be described. In the normal operation state, the FET 72 is kept in a conducting state, and the voltage of the battery 1 is boosted by switching the FET 71 and the FET 73 alternately.
In addition, when the failure state in which the FET 71 is continuously short-circuited, the FET 72 is opened and the FET 73 is short-circuited. Thereby, the voltage of the battery 1 which is the voltage of the input terminal IN is directly output to the output terminal OUT.

以上説明したように本実施形態によれば、通常の動作状態においては、第1のスイッチング素子であるFET75,71を断続的に短絡することにより、バッテリ1の電圧(入力電圧)が断続的にコイルに印加され、FET75,71の開放により入力電圧にコイルの逆起電力が重畳される。そして、FET75,71が継続的に短絡(導通)する故障状態であるときに、第3のスイッチング素子であるFET72を開放にすることにより、入力電圧のコイルへの印加が禁止され、短絡電流が回避される。また、第2のスイッチング素子であるFET73あるいは第4のスイッチング素子であるFET78を短絡することにより、入力電圧がそのまま出力端OUTに発生する。従って、負荷55の動作停止を回避することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the normal operation state, the voltage (input voltage) of the battery 1 is intermittently shorted by intermittently short-circuiting the FETs 75 and 71 as the first switching elements. Applied to the coil, the back electromotive force of the coil is superimposed on the input voltage when the FETs 75 and 71 are opened. Then, when the FETs 75 and 71 are in a failure state in which they are continuously short-circuited (conducted), by opening the FET 72 as the third switching element, application of the input voltage to the coil is prohibited, and the short-circuit current is reduced. Avoided. Further, by short-circuiting the FET 73 as the second switching element or the FET 78 as the fourth switching element, the input voltage is generated as it is at the output terminal OUT. Therefore, the operation stop of the load 55 can be avoided.

(変形例)
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記各実施形態は、電源としてバッテリ1を用いたが、一次電池、発電機等を用いることもできる。また、補助電池としてコンデンサ8を用いたが、鉛蓄電池等の二次電池を用いることも可能である。
(2)上記各実施形態は、コンデンサ8から一時電流の多い負荷54にダイオード3を介して電流を流していたが、ダイオード3の代わりにリレーを用いることもできる。この場合、FET7をOFF状態にすることにより、バッテリ1からコンデンサ8に充電を行うことができる。
(3)前記各実施形態は、放電制御回路で補助電源からの電圧を制御したが、電流を制御することもできる。これにより、モータトルクを直接的に制御することができる。
(4)前記第1実施形態は、昇圧対応負荷52に電動パワーステアリング装置70を接続したが、一時電流の多い負荷54に接続することもできる。この場合、一時電流の多い負荷54に制御手段22を介してモータ19に接続される。これにより、通常時はバッテリ1から電力が供給されるが、大きな操舵力が必要とされるときやバッテリ電圧の降下時にはコンデンサ8からの電圧がモータ19に供給される。これにより、定常負荷50の電圧低下が回避される。
(5)第2実施形態のモータは、電動パワーステアリング装置に使用されるモータのみならず、ハイブリッド車両に使用されるモータにも使用することができる。
(6)第3,4実施形態は、FET73,76のドレイン−ソース間とダイオードDとを並列に接続したが、FET73,76を接続せずダイオードDのみでも動作させることが可能である。この場合には、FET73,76に流れる電流がダイオードDを通過することになる。
(7)本発明は、ステアリング系におけるステアリングホイールと転蛇輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ(Steer_By_Wire)にも適用可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as the following are possible, for example.
(1) In each of the above embodiments, the battery 1 is used as a power source, but a primary battery, a generator, or the like can also be used. Moreover, although the capacitor | condenser 8 was used as an auxiliary battery, it is also possible to use secondary batteries, such as a lead acid battery.
(2) In each of the above embodiments, a current is passed from the capacitor 8 to the load 54 having a large temporary current via the diode 3, but a relay may be used instead of the diode 3. In this case, the capacitor 1 can be charged from the battery 1 by turning off the FET 7.
(3) In each of the above embodiments, the voltage from the auxiliary power source is controlled by the discharge control circuit, but the current can also be controlled. Thereby, the motor torque can be directly controlled.
(4) In the first embodiment, the electric power steering device 70 is connected to the boost-corresponding load 52. However, the electric power steering device 70 may be connected to a load 54 having a large temporary current. In this case, the load 54 having a large temporary current is connected to the motor 19 via the control means 22. As a result, electric power is supplied from the battery 1 at normal times, but the voltage from the capacitor 8 is supplied to the motor 19 when a large steering force is required or when the battery voltage drops. Thereby, the voltage drop of the steady load 50 is avoided.
(5) The motor of the second embodiment can be used not only for a motor used for an electric power steering apparatus but also for a motor used for a hybrid vehicle.
(6) In the third and fourth embodiments, the drains and sources of the FETs 73 and 76 and the diode D are connected in parallel. However, the FETs 73 and 76 are not connected, and the diode D alone can be operated. In this case, the current flowing through the FETs 73 and 76 passes through the diode D.
(7) The present invention is also applicable to a steer-by-wire (Steer_By_Wire) in which a steering wheel and a snake wheel in a steering system are mechanically separated.

第1実施形態の車両用電力システムの構成図である。It is a lineblock diagram of the electric power system for vehicles of a 1st embodiment. 電動パワーステアリング装置の構成図である。It is a block diagram of an electric power steering device. 第1実施形態の車両用電力システムを起動するためのフローチャートである。It is a flowchart for starting the electric power system for vehicles of a 1st embodiment. 第2実施形態の車両用電力システムの構成図である。It is a block diagram of the electric power system for vehicles of 2nd Embodiment. 第3実施形態の電源装置の構成図及び第4実施形態の電源装置の構成図である。It is a block diagram of the power supply device of 3rd Embodiment, and the block diagram of the power supply device of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリ(電源、電池)
2,3,4 ダイオード
6,7 FET(能動素子、出力制御部)
8 コンデンサ(補助電源)
10 昇圧回路(昇圧電源)
11 操向ハンドル
12 ステアリング軸
13 ピニオン
14 ラック軸
15 ラックピニオン機構
17 転蛇輪
18 動力伝達機構
19 モータ
20 定電流充電制御回路
22 制御回路
23 トルクセンサ
30 放電制御回路(出力制御部)
40 電源システム起動制御回路(充電制御手段)
50 定常負荷
52 昇圧対応負荷
54 一時電流の多い負荷
55 負荷
60 切替手段
70 電動パワーステアリング装置
71,75 FET(第1のスイッチング素子)
72,77 FET(第3のスイッチング素子)
73,76 FET(第2のスイッチング素子)
78 FET(第4のスイッチング素子)
74,79 コイル
100 車両用電力システム

T トルク信号
D ダイオード
C コンデンサ
1 battery (power supply, battery)
2, 3, 4 Diode 6, 7 FET (active element, output control unit)
8 Capacitor (auxiliary power supply)
10 Booster circuit (Boost power supply)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Steering handle 12 Steering shaft 13 Pinion 14 Rack shaft 15 Rack pinion mechanism 17 Snake wheel 18 Power transmission mechanism 19 Motor 20 Constant current charge control circuit 22 Control circuit 23 Torque sensor 30 Discharge control circuit (output control part)
40 Power supply system start control circuit (charge control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Steady load 52 Boost corresponding | compatible load 54 Load with much temporary current 55 Load 60 Switching means 70 Electric power steering apparatus 71,75 FET (1st switching element)
72,77 FET (third switching element)
73,76 FET (second switching element)
78 FET (fourth switching element)
74, 79 Coil 100 Power system for vehicle

T Torque signal D Diode C Capacitor

Claims (6)

電源と、この電源の出力電圧を昇圧した一つの昇圧電源とを備え、車両の複数の負荷群に電力を供給する車両用電力システムであって、
前記車両用電力システムは、補助電源を更に備え、前記電源と前記昇圧電源と前記補助電源との何れか一つ又は複数の電源によって前記負荷群の何れかの単数あるいは複数の負荷に電力を供給し、
前記複数の負荷群は、前記電源のみで動作する第1負荷と、前記電源と前記補助電源との双方を用いて動作する第2負荷と、前記昇圧電源のみで動作する第3負荷とに分けられ、
前記補助電源は、前記昇圧電源の出力側に設けられ、
前記補助電源への入力電力を制御する入力制御部と、
前記補助電源からの出力電力を制御する出力制御部と、を備え、
前記第2負荷には、前記電源若しくは前記補助電源からの電力を選択的に供給可能であり、かつ前記第1負荷、前記第2負荷、及び前記第3負荷に同時に電力を供給することが可能であることを特徴とする車両用電力システム。
A vehicle power system that includes a power source and a single boost power source that boosts the output voltage of the power source, and supplies power to a plurality of load groups of the vehicle,
The vehicular power system further includes an auxiliary power source, and supplies power to any one or a plurality of loads of the load group by any one or a plurality of power sources of the power source, the boost power source, and the auxiliary power source. And
The plurality of load groups are divided into a first load that operates only with the power source, a second load that operates using both the power source and the auxiliary power source, and a third load that operates only with the boost power source. And
The auxiliary power source is provided on the output side of the boost power source,
An input control unit for controlling input power to the auxiliary power source;
An output control unit that controls output power from the auxiliary power source,
The second load can be selectively supplied with power from the power source or the auxiliary power source, and can be simultaneously supplied to the first load, the second load, and the third load. power system for a vehicle, characterized in that it.
前記電源は、内部抵抗を有した電池であり、
前記補助電源は、コンデンサであることを特徴とする請求項1に記載の車両用電力システム。
The power source is a battery having an internal resistance,
The vehicular power system according to claim 1, wherein the auxiliary power source is a capacitor.
前記車両のイグニッションがONになるより前に前記コンデンサへの充電を開始する充電制御手段を有することを特徴とする請求項又は請求項に記載の車両用電力システム。 Vehicle power system according to claim 1 or claim 2, characterized in that it has a charging control means for ignition of the vehicle starts charging of the capacitor prior turned ON. 前記昇圧電源は、入力電圧と、前記入力電圧が印加されたコイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力とをスイッチング動作により重畳して負荷に供給することができるものであり
前記スイッチング動作を行うスイッチング素子が入力電圧を継続的に短絡する短絡故障状態であるときに、前記入力電圧の前記コイルへの印加を遮断し、前記入力電圧を負荷に接続することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システム
The boost power supply, which can be supplied to the input voltage, and a counter electromotive force of the input voltage is accumulated on the applied coil magnetic energy superimposed by a switching operation load,
When the switching element that performs the switching operation is in a short-circuit fault state in which the input voltage is continuously short-circuited, application of the input voltage to the coil is cut off, and the input voltage is connected to a load. The vehicular power system according to any one of claims 1 to 3 .
前記昇圧電源は、導通状態に遷移した第1のスイッチング素子及びコイルの直列回路に入力電圧が印加されることによって前記コイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力と、前記入力電圧とが重畳された電圧が、前記第1のスイッチング素子の開放状態への遷移により、導通状態の第2のスイッチング素子を介して負荷に供給することができるものであり
前記第1のスイッチング素子に直列に挿入された第3のスイッチング素子を備え、
前記第1のスイッチング素子が継続的に導通する短絡故障状態であるときに、前記第2のスイッチング素子を継続的に導通させ、前記第3のスイッチング素子を継続的に開放することにより、前記入力電圧を前記コイルを介して前記負荷に印加することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システム
The boost power source is configured to superimpose the input voltage on the back electromotive force of the magnetic energy accumulated in the coil by applying an input voltage to the series circuit of the first switching element and the coil that have transitioned to a conductive state. Can be supplied to the load via the second switching element in the conductive state by the transition of the first switching element to the open state,
A third switching element inserted in series with the first switching element;
When the first switching element is in a short-circuit fault state in which the first switching element is continuously conducted, the second switching element is continuously conducted, and the third switching element is continuously opened, thereby the input. The vehicle power system according to any one of claims 1 to 3 , wherein a voltage is applied to the load via the coil.
前記昇圧電源は、入力電圧と、コイル及び導通状態の第1のスイッチング素子に前記入力電圧が印加されることによって、前記コイルに蓄積された磁気エネルギーの逆起電力とが開放状態に遷移された前記第1のスイッチング素子及び導通状態に遷移された第2のスイッチング素子を用いて重畳させて負荷に供給することができるものであり
前記第1のスイッチング素子が継続的に導通する短絡故障状態であるときに、前記入力電圧の前記コイルへの印加を遮断する第3のスイッチング素子と、前記入力電圧を前記負荷に供給する第4のスイッチング素子とを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の車両用電力システム
In the step-up power supply, the input voltage and the back electromotive force of the magnetic energy accumulated in the coil are shifted to the open state by applying the input voltage to the coil and the first switching element in the conductive state. it is those that can be supplied to the load by superimposing with the second switching element transitions to the first switching element and a conductive state,
A third switching element that cuts off the application of the input voltage to the coil, and a fourth that supplies the input voltage to the load when the first switching element is in a short-circuit fault state in which the first switching element is continuously conducted; The vehicle power system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a switching element.
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