JP5338623B2

JP5338623B2 - 電源システム

Info

Publication number: JP5338623B2
Application number: JP2009253315A
Authority: JP
Inventors: 正弥天野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-11-04
Also published as: JP2011101469A

Description

本発明は、電源システムに関し、詳しくは、直流電源からの電力を機器に供給する電源システムに関する。

従来、この種の電源システムとしては、車両に搭載された電源システムにおいて、イグニッションスイッチをオフしたことによりシステムメインリレーの遮断要求がなされたときに、通信線に異常が生じているときには、予め設定された遅延時間が経過した後にシステムメインリレーをオフとするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、遅延時間が経過するまでに駆動システム等による必要な待避動作を実行するようにしている。

特開２００８−１９５２５５号公報

しかしながら、上述の電源システムでは、通信線に異常が生じていないときに遮断要求がなされると、システムメインリレーを直ちにオフするため、遮断要求がなされたタイミングによっては、システムメインリレーにより高い耐性を求める必要が生じる。電源システムでは、直流電力の機器への供給を開始するときには、電力ラインに取り付けられたコンデンサの充電を行なってから直流電力の機器への供給を開始するのが一般的である。こうしたコンデンサの充電を行なっている最中に遮断要求によりシステムメインリレーをオフすると、無電弧開放ができていないことから、これに対処可能なシステムメインリレーを用いる必要が生じてしまう。

本発明の電源システムは、耐性の低いシステムメインリレーを用いた電源システムにおいて、電力ラインに取り付けられたコンデンサを充電している最中に遮断要求がなされたときにより適正に対処することを主目的とする。

本発明の電源システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源システムは、
直流電源からの電力を機器に供給する電源システムであって、
前記直流電源から機器への電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電力ラインの前記コンデンサより前記直流電源側に取り付けられ、前記電力ラインの正極側のラインまたは負極側のラインに取り付けられた第１リレーと、前記電力ラインの負極側のラインまたは負極側のラインのうち前記第１リレーが取り付けられたラインとは異なるラインに取り付けられた第２リレーと、第３リレーと抵抗とを直列接続して構成され、前記第２リレーに並列接続された充電用回路と、を有し、前記直流電源と前記機器との電気的な接続および電気的な遮断を行なうシステムメインリレーと、
前記第３リレーをオンとすると共に前記第１リレーをオンとし且つ前記第２リレーをオフとした状態で前記コンデンサを充電している最中に前記直流電源と前記機器との電気的な遮断が要請されたときには、前記コンデンサの充電を完了して前記第２リレーをオンとした後に前記第１リレーと前記第２リレーと前記第３リレーとをオフとして前記直流電源と前記機器とを電気的に遮断するよう前記システムメインリレーを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電源システムでは、システムメインリレーの第３リレーをオンとすると共に第１リレーをオンとし且つ第２リレーをオフとした状態でコンデンサを充電している最中に直流電源と機器との電気的な遮断が要請されたときには、コンデンサの充電を完了して第２リレーをオンとした後に第１リレーと第２リレーと第３リレーとをオフとして直流電源と機器とを電気的に遮断するようシステムメインリレーを制御する。即ち、コンデンサの充電を完了してから遮断するのである。これにより、無電弧開放することができ、耐性の低いシステムメインリレーを用いてもより適正に遮断することができる。

本発明の一実施例としての電源システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電子制御ユニット４０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。コンデンサ２６の充電中に遮断要求がなされたときのリレーＳＭＲＢ，リレーＳＭＲＰ，リレーＳＭＲＧ，電流Ｉ，イグニッションの時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源システム２０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されて二次電池などの直流電源２２からの電力を走行用のモータなどの機器１０に供給するシステムとして構成され、直流電源２２からの電力ライン２４ａ，２４ｂに取り付けられたコンデンサ２６と、このコンデンサ２６より直流電源２２側に取り付けられたシステムメインリレー３０と、システムメインリレー３０を制御する電子制御ユニット４０と、を備える。

システムメインリレー３０は、電力ライン２４ａ，２４ｂのうちの正極側のラインに取り付けられたリレーＳＭＲＢと、電力ライン２４ａ，２４ｂのうちの負極側のラインに取り付けられたリレーＳＭＲＧと、直列接続されたリレーＳＭＲＰと抵抗３８とによって構成され電力ライン２４ｂに対してリレーＳＭＲＧに並列接続された充電用回路３６と、により構成されている。システムメインリレー３０のリレーＳＭＲＢ，リレーＳＭＲＧ，リレーＳＭＲＰの駆動用コイルはいずれも電子制御ユニット４０に接続されており、電子制御ユニット４０によりオンオフできるようになっている。

電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートを備える。電子制御ユニット４０には、イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号や電力ライン２４ａに取り付けられた電流センサ５２からの電流Ｉなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット４０からは、システムメインリレー３０のリレーＳＭＲＢ，リレーＳＭＲＧ，リレーＳＭＲＰの駆動電流が出力されている。なお、電子制御ユニット４０は、イグニッションスイッチ５０がオンされると、接続要求がなされたとして、システムメインリレー３０をオンして直流電源２２から機器１０に電力供給ができる状態とし、イグニッションスイッチ５０がオフされると、遮断要求がなされたとして、システムメインリレー３０をオフして直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断する。

次に、こうして構成された電源システム２０の動作、特に機器１０への電力供給を開始する前にコンデンサ２６を充電しているときに遮断要求がなされたときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット４０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、イグニッションスイッチ５０がオンされたときなどの接続要求がなされたときに実行される。

充電制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、システムメインリレー３０のリレーのうち正極側の電力ライン２４ａに取り付けられたリレーＳＭＲＢをオンとすると共に（ステップＳ１００）、充電用回路３６のリレーＳＭＲＰをオンとして（ステップＳ１１０）、コンデンサ２６の充電を開始する。そして、遮断要求がなされても、これを拒否するよう遮断要求の受付拒否を記憶し（ステップＳ１２０）、電流センサ５２からの電流Ｉが充電が完了すると見なすことができる閾値Ｉｒｅｆ未満に至るのを待つ（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。実施例では、遮断要求の受付拒否を記憶すると、イグニッションスイッチ５０をオフしたことなどによる遮断要求がなされても、システムメインリレー３０をオフとしない。これにより、遮断要求がなされても、コンデンサ２６の充電は継続される。

電流Ｉが閾値Ｉｒｅｆ未満に至ると、負極側の電力ライン２４ｂに取り付けられたリレーＳＭＲＧをオンとすると共に（ステップＳ１５０）、充電用回路３６のリレーＳＭＲＰをオフとし（ステップＳ１６０）、コンデンサ２６を充電している間に遮断要求がなされたか否かを判定し（ステップＳ１７０）、遮断要求がなされていないときには、そのまま本ルーチンを終了する。一方、コンデンサ２６を充電している間に遮断要求がなされたときには、負極側の電力ライン２４ｂに取り付けられたリレーＳＭＲＧをオフとすると共に（ステップＳ１８０）、正極側の電力ライン２４ａに取り付けられたリレーＳＭＲＢをオフとすることにより（ステップＳ１９０）、システムメインリレー３０をオフとして直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断して本ルーチンを終了する。

図３に、コンデンサ２６の充電中にイグニッションスイッチ５０がオフされたことにより遮断要求がなされたときのシステムメインリレー３０のリレーＳＭＲＢ，リレーＳＭＲＰ，リレーＳＭＲＧ，電流Ｉ，イグニッションの時間変化の一例を示す。時間Ｔ１にイグニッションスイッチ５０がオンされると、正極側の電力ライン２４ａに取り付けられたリレーＳＭＲＢがオンとされると共に充電用回路３６のリレーＳＭＲＰがオンとされることによってコンデンサ２６の充電が開始される。コンデンサ２６の充電が完了する前のタイミングである時間Ｔ２にイグニッションスイッチ５０がオフされて遮断要求がなされても、コンデンサ２６が充電中であることから、遮断要求の受付拒否が行なわれ、コンデンサ２６の充電は継続される。電流Ｉが閾値Ｉｒｅｆ未満に至った時間Ｔ３になると、コンデンサ２６の充電が完了したと判断され、負極側の電力ライン２４ｂに取り付けられたリレーＳＭＲＧがオンとされると共に充電用回路３６のリレーＳＭＲＰがオフとされてコンデンサ２６の充電が完了する。コンデンサ２６の充電中に遮断要求がなされたため、時間Ｔ４で負極側の電力ライン取り付けられたリレーＳＭＲＧがオフとされると共に正極側の電力ライン２４ａに取り付けられたリレーＳＭＲＢがオフされることにより、システムメインリレー３０をオフとして直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断する。このとき、電流は流れていないので、リレーＳＭＲＧのオフとリレーＳＭＲＢのオフによるシステムメインリレー３０のオフは無電弧開放となり、各リレーに負担をかけることなく直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断することができる。

以上説明した実施例の電源システム２０によれば、直流電源２２から機器１０に電力供給を開始するためにコンデンサ２６を充電している最中に直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断する遮断要求がなされたときには、コンデンサ２６の充電を完了した後に、リレーＳＭＲＧをオフとすると共にリレーＳＭＲＢをオフとすることによりシステムメインリレー３０をオフとして直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断するから、直流電源２２と機器１０との電気的な遮断を無電弧開放とすることができ、各リレーに負担をかけることなく直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断することができる。この結果、システムメインリレー３０に耐性の低いものを用いることができ、コストを低減することができる。即ち、耐性の低いシステムメインリレー３０を用いてもコンデンサ２６を充電している最中に遮断要求がなされたときにより適正に対処することができるのである。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、コンデンサ２６が「コンデンサ」に相当し、リレーＳＭＲＢが「第１リレー」に相当し、リレーＳＭＲＧが「第２リレー」に相当し、リレーＳＭＲＰが「第３リレー」に相当し、抵抗３８が「抵抗」に相当し、充電用回路３６が「充電用回路」に相当し、システムメインリレー３０が「システムメインリレー」に相当し、直流電源２２から機器１０に電力供給を開始するためにコンデンサ２６を充電している最中に直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断する遮断要求がなされたときには、コンデンサ２６の充電を完了した後に、リレーＳＭＲＧをオフとすると共にリレーＳＭＲＢをオフとすることによりシステムメインリレー３０をオフとして直流電源２２と機器１０とを電気的に遮断する図２の充電制御ルーチンを実行する電子制御ユニット４０が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源システムの製造産業などに利用可能である。

１０機器、２０電源システム、２２直流電源、２４ａ，２４ｂ電力ライン、２６コンデンサ、３０システムメインリレー、３６充電用回路、３８抵抗、４０電子制御ユニット、４２ＣＰＵ、４４ＲＯＭ、４６ＲＡＭ、５０イグニッションスイッチ、５２電流センサ、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰリレー。

Claims

直流電源からの電力を機器に供給する電源システムであって、
前記直流電源から機器への電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電力ラインの前記コンデンサより前記直流電源側に取り付けられ、前記電力ラインの正極側のラインまたは負極側のラインに取り付けられた第１リレーと、前記電力ラインの負極側のラインまたは負極側のラインのうち前記第１リレーが取り付けられたラインとは異なるラインに取り付けられた第２リレーと、第３リレーと抵抗とを直列接続して構成され、前記第２リレーに並列接続された充電用回路と、を有し、前記直流電源と前記機器との電気的な接続および電気的な遮断を行なうシステムメインリレーと、
前記第３リレーをオンとすると共に前記第１リレーをオンとし且つ前記第２リレーをオフとした状態で前記コンデンサを充電している最中に前記直流電源と前記機器との電気的な遮断が要請されたときには、前記コンデンサの充電を完了して前記第２リレーをオンとした後に前記第１リレーと前記第２リレーと前記第３リレーとをオフとして前記直流電源と前記機器とを電気的に遮断するよう前記システムメインリレーを制御する制御手段と、
を備える電源システム。