JP6107561B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle power supply device.
近年、車両には、特に減速時に発電機を駆動させて回生電力を得ることで、加速時等におけるエンジンへの負荷を軽減し、燃費の向上を図る車両用電源装置が搭載されているものもある（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, vehicles have been equipped with a vehicle power supply device that reduces the load on the engine during acceleration, etc., and improves fuel consumption by driving regenerative power by driving a generator, especially during deceleration. Yes (see, for example, Patent Document 1).
このような車両用電源装置としては、走行状況等の車両状況に応じて電力を発生する発電機と、発電機に接続された第１蓄電装置と、それらが入力側に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータを有する電圧変換装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続された第２蓄電装置及び負荷とを備えている。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータは降圧回路を有し、発電機や第１蓄電装置の出力電圧を負荷が許容する電圧（例えば略１２Ｖ）まで降圧させるものである。 As such a power supply device for a vehicle, a generator that generates electric power according to a vehicle situation such as a running situation, a first power storage device connected to the generator, and a DC / DC in which they are connected to the input side A voltage conversion device having a converter, a second power storage device and a load connected to the output side of the DC / DC converter are provided. Here, the DC / DC converter has a step-down circuit, and steps down the output voltage of the generator and the first power storage device to a voltage allowed by the load (for example, approximately 12 V).
ところで、上記のような車両用電源装置では、電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータの降圧回路が故障した際に、発電機から第２蓄電装置や負荷に電力供給が停止される虞がある。すると、負荷に対して第２蓄電装置からの電力供給のみとなり、第２蓄電装置に蓄えられた電力を全て使い切ると車両が停止する虞がある。 By the way, in the vehicle power supply device as described above, when the step-down circuit of the DC / DC converter that performs voltage conversion breaks down, there is a concern that power supply from the generator to the second power storage device or the load may be stopped. Then, only electric power is supplied from the second power storage device to the load, and the vehicle may stop if all the power stored in the second power storage device is used up.
そのため、例えば、降圧回路故障時には発電機及び第１蓄電装置側から負荷側に対して降圧回路を介さずに電力供給行うことが考えられるが、第１蓄電装置の電圧値が略１２Ｖよりも大きいため、主に耐電圧が略１２Ｖで設計された負荷に対して電力供給を適切に行えないという問題があった。 Therefore, for example, it is conceivable to supply power from the generator and the first power storage device side to the load side without going through the step-down circuit when the step-down circuit fails, but the voltage value of the first power storage device is larger than about 12V. For this reason, there has been a problem that power cannot be appropriately supplied to a load designed mainly with a withstand voltage of approximately 12V.
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧回路故障時における負荷への電力供給をより適切に行うことができる車両用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle power supply device that can more appropriately supply power to a load when a step-down circuit of a DC / DC converter fails. It is to provide.
上記課題を解決する車両用電源装置は、車両状況に応じて電力を発生する発電機に接続されて該発電機からの電力を蓄える第１蓄電装置と、降圧回路を有し前記発電機及び前記第１蓄電装置が入力側に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されて、該ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧に応じて電力を蓄える第２蓄電装置と、前記降圧回路の電流を検出する電流検出部と、を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側及び前記第２蓄電装置に負荷が接続されて、該負荷に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２蓄電装置の少なくとも一方から電力供給される車両用電源装置であって、少なくとも前記降圧回路故障時に前記降圧回路を介さずに前記発電機から前記負荷及び前記第２蓄電装置の少なくとも一方に電力供給を可能とする供給用スイッチと、前記第１蓄電装置と前記供給用スイッチとの間に、前記降圧回路故障時に前記第１蓄電装置から前記負荷側への電力供給を遮断可能な遮断用スイッチを備え、前記供給用スイッチと前記遮断用スイッチは、制御部によってオン・オフ制御され、前記制御部は、前記電流検出部によって前記降圧回路の電流が検出されない場合には、前記供給用スイッチをオン状態とするとともに、前記遮断用スイッチをオフ状態とする。 A power supply device for a vehicle that solves the above problem includes a first power storage device that is connected to a generator that generates electric power according to a vehicle condition and stores electric power from the generator, and includes a step-down circuit, the generator, A DC / DC converter having a first power storage device connected to an input side; a second power storage device connected to an output side of the DC / DC converter and storing power in accordance with an output voltage from the DC / DC converter; A current detection unit that detects a current of the step-down circuit, and a load is connected to an output side of the DC / DC converter and the second power storage device, and the DC / DC converter and the second are connected to the load. A power supply device for a vehicle that is supplied with power from at least one of the power storage devices, and at least when the step-down circuit fails, the load and the second power storage device are reduced from the generator without going through the step-down circuit. The power supply from the first power storage device to the load side can be cut off between the first power storage device and the supply switch between the first power storage device and the power supply switch when the step-down circuit fails. e Bei the do-blocking switch, the supply switch and the cut-off switch is on-off controlled by the control unit, wherein, when the current of the step-down circuit is not detected by the current detection unit, The supply switch is turned on and the cutoff switch is turned off.
同構成によれば、第１蓄電装置と供給用スイッチとの間に設けられるとともに降圧回路故障時に第１蓄電装置から負荷側への電力供給を遮断可能な遮断用スイッチにより、負荷の耐電圧よりも供給可能な電圧値が高い第１蓄電装置による電力供給（電圧印加）が行われないこととなる。その上で、少なくとも降圧回路故障時に降圧回路を介さずに発電機から負荷及び第２蓄電装置の少なくとも一方に電力供給を可能とする供給用スイッチにより、負荷と同系統の出力電圧を供給可能な発電機から電力供給を可能とすることができる。 According to this configuration, the withstand voltage of the load is provided by the cutoff switch that is provided between the first power storage device and the supply switch and that can cut off the power supply from the first power storage device to the load side when the step-down circuit fails. In other words, power supply (voltage application) is not performed by the first power storage device having a high voltage value that can be supplied. In addition, an output voltage of the same system as the load can be supplied by a supply switch that enables power supply from the generator to at least one of the load and the second power storage device without going through the step-down circuit at least when the step-down circuit fails. Electric power can be supplied from the generator.
上記車両用電源装置において、前記遮断用スイッチは、半導体スイッチであることが好ましい。
この構成によれば、半導体スイッチであるため、機械式のリレーを用いる場合と比較して長寿命化や小型化を図ることができる。
In the above vehicle power supply device, it is preferable that the cutoff switch is a semiconductor switch.
According to this configuration, since the switch is a semiconductor switch, it is possible to achieve a longer life and a smaller size as compared with the case where a mechanical relay is used.
本発明の車両用電源装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧回路故障時における負荷への電力供給をより適切に行うことができる。 According to the vehicle power supply device of the present invention, it is possible to more appropriately supply power to the load when the step-down circuit of the DC / DC converter fails.
以下、車両用電源装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用電源装置１０は、発電機１１と、第１蓄電装置１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第２蓄電装置１４とを備える。
Hereinafter, an embodiment of a vehicle power supply device will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vehicle power supply device 10 includes a generator 11, a first power storage device 12, a DC / DC converter 13, and a second power storage device 14.
発電機１１は、車両状況に応じて電力を発生するものであって、オンされた負荷１９の種類や数等に応じてエンジンに駆動されて電力を発生する場合や、減速時や停止時の回生ブレーキによって電力を発生する場合がある。 The generator 11 generates electric power according to vehicle conditions, and generates electric power by being driven by the engine according to the type and number of the loads 19 that are turned on, or when decelerating or stopping. Electric power may be generated by regenerative braking.
第１蓄電装置１２は、本実施形態ではキャパシタであって、発電機１１に接続されて該発電機１１からの電力を蓄える。ここで、前記第２蓄電装置１４は、本実施形態では鉛蓄電池であって、第１蓄電装置１２は第２蓄電装置１４よりも急速な充放電が可能なものが採用されている。また、第１蓄電装置１２は、少なくとも完全に蓄電された状態における供給電圧が第２蓄電装置１４よりも高いものが採用されている。 The first power storage device 12 is a capacitor in the present embodiment, and is connected to the generator 11 to store electric power from the generator 11. Here, the second power storage device 14 is a lead storage battery in the present embodiment, and the first power storage device 12 is capable of being charged and discharged more rapidly than the second power storage device 14. The first power storage device 12 employs a power supply voltage higher than that of the second power storage device 14 in a state where the first power storage device 12 is at least completely charged.
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、発電機１１及び第１蓄電装置１２が入力側に接続された降圧回路１５と、降圧回路１５に対して並列接続される供給用スイッチ１６と、第１蓄電装置１２と供給用スイッチ１６との間に接続される遮断用スイッチ１７と、降圧回路１５の電流を検出する電流検出部１８とを備える。なお、遮断用スイッチ１７は、発電機１１と供給用スイッチ１６との間には介在されない。 The DC / DC converter 13 includes a step-down circuit 15 in which the generator 11 and the first power storage device 12 are connected to the input side, a supply switch 16 that is connected in parallel to the step-down circuit 15, and the first power storage device 12. A cutoff switch 17 connected between the supply switch 16 and a current detector 18 for detecting the current of the step-down circuit 15 is provided. The cutoff switch 17 is not interposed between the generator 11 and the supply switch 16.
降圧回路１５は、入力側の第１蓄電装置１２からの電圧を第２蓄電装置１４の電圧に合わせるべく電圧変換を行い、この変換した電圧を第２蓄電装置１４及び負荷１９へ供給するものである。 The step-down circuit 15 performs voltage conversion so that the voltage from the first power storage device 12 on the input side matches the voltage of the second power storage device 14 and supplies the converted voltage to the second power storage device 14 and the load 19. is there.
供給用スイッチ１６は、例えば半導体スイッチで構成され、図示しない制御部によってオン・オフ制御がされるようになっている。
遮断用スイッチ１７は、例えば半導体スイッチで構成され、図示しない制御部によってオン・オフ制御がされるようになっている。
The supply switch 16 is constituted by a semiconductor switch, for example, and is controlled to be turned on / off by a control unit (not shown).
The shut-off switch 17 is constituted by a semiconductor switch, for example, and is turned on / off by a control unit (not shown).
電流検出部１８は、降圧回路１５通常時（非故障時）においては電流が検出され、降圧回路１５故障時には降圧回路１５で回路が開放されて降圧回路１５内の電流が検出されないようになっている。このため、電流検出部１８によって降圧回路１５内で電流が検出されない場合には故障（オープン故障）と判定することができるようになっている。 The current detector 18 detects a current when the step-down circuit 15 is normal (non-failure), and when the step-down circuit 15 fails, the circuit is opened by the step-down circuit 15 so that the current in the step-down circuit 15 is not detected. Yes. For this reason, when no current is detected in the step-down circuit 15 by the current detection unit 18, it can be determined that there is a failure (open failure).
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３における降圧回路１５の出力側には、負荷１９が接続されるとともに、第２蓄電装置１４が接続されている。
第２蓄電装置１４は、本実施形態では鉛バッテリであって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの出力電圧に応じて電力を蓄えたり、負荷１９に電力を供給する。また、第２蓄電装置１４はエンジンスタータ２０に接続されている。
A load 19 and a second power storage device 14 are connected to the output side of the step-down circuit 15 in the DC / DC converter 13.
The second power storage device 14 is a lead battery in this embodiment, and stores power according to the output voltage from the DC / DC converter 13 or supplies power to the load 19. The second power storage device 14 is connected to the engine starter 20.
次に、本実施形態の車両用電源装置の動作例（作用）を説明する。
本実施形態の車両用電源装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の降圧回路１５が非故障状態であるか故障状態であるかによって前記スイッチ１６，１７の状態が図示しない制御部によって切り替えられるようになっている。
Next, an operation example (action) of the vehicle power supply device of the present embodiment will be described.
In the vehicle power supply device 10 of the present embodiment, the states of the switches 16 and 17 are switched by a control unit (not shown) depending on whether the step-down circuit 15 of the DC / DC converter 13 is in a non-failure state or a failure state. It has become.
（非故障状態）
例えば、電流検出部１８によって降圧回路１５内で電流が検出される場合、非故障状態と判断されて図示しない制御部によって供給用スイッチ１６がオフ状態とされ、遮断用スイッチ１７がオン状態とされる。このとき、降圧回路１５は正常に動作するため、入力側の供給電圧（入力電圧）は例えば第１蓄電装置１２の仕様範囲内の電圧であれば、降圧回路１５によって第２蓄電装置１４並びに負荷１９に合わせて所定電圧まで降圧させるようになっている。
(Non-failure state)
For example, when a current is detected in the step-down circuit 15 by the current detection unit 18, it is determined that there is no failure, the supply switch 16 is turned off by the control unit (not shown), and the cutoff switch 17 is turned on. The At this time, since the step-down circuit 15 operates normally, if the supply voltage (input voltage) on the input side is a voltage within the specification range of the first power storage device 12, for example, the step-down circuit 15 and the load In accordance with 19, the voltage is stepped down to a predetermined voltage.
（故障状態）
電流検出部１８によって降圧回路１５内の電流が検出されない場合、降圧回路１５がオープン故障状態と判断されて図示しない制御部によって供給用スイッチ１６がオン状態とされ、遮断用スイッチ１７がオフ状態とされる。供給用スイッチ１６がオン状態（導通状態）とされることで、降圧回路１５を介さずに発電機１１から第２蓄電装置１４及び負荷１９に電力供給が可能となる。更に、遮断用スイッチ１７がオフ状態（非導通状態）とされることで、第１蓄電装置１２から降圧回路１５を介さずに第２蓄電装置１４及び負荷１９に電力供給されることが防止される。
(Failure state)
When the current in the step-down circuit 15 is not detected by the current detection unit 18, the step-down circuit 15 is determined to be in an open failure state, the supply switch 16 is turned on by the control unit (not shown), and the cutoff switch 17 is turned off. Is done. When the supply switch 16 is turned on (conductive state), power can be supplied from the generator 11 to the second power storage device 14 and the load 19 without going through the step-down circuit 15. In addition, since the cutoff switch 17 is turned off (non-conducting state), power is not supplied from the first power storage device 12 to the second power storage device 14 and the load 19 without going through the step-down circuit 15. The
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）第１蓄電装置１２と供給用スイッチ１６との間に設けられるとともに降圧回路１５故障時に第１蓄電装置１２から負荷１９側への電力供給を遮断可能な遮断用スイッチ１７により、負荷１９の耐電圧よりも供給可能な電圧値が高い第１蓄電装置１２による電力供給（電圧印加）が行われないこととなる。その上で、降圧回路１５故障時に降圧回路１５を介さずに発電機１１から負荷１９及び第２蓄電装置１４側に電力供給を可能とする供給用スイッチ１６により、負荷１９の耐電圧以下の出力電圧を供給可能な発電機１１から電力供給を可能とすることができる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の降圧回路１５故障時における負荷１９側への電力供給を適切に行うことができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) A load 19 is provided by a shutoff switch 17 provided between the first power storage device 12 and the supply switch 16 and capable of shutting off the power supply from the first power storage device 12 to the load 19 when the step-down circuit 15 fails. Thus, power supply (voltage application) by the first power storage device 12 having a higher voltage value that can be supplied than the withstand voltage is not performed. In addition, an output that is equal to or lower than the withstand voltage of the load 19 is provided by the supply switch 16 that enables power supply from the generator 11 to the load 19 and the second power storage device 14 without passing through the step-down circuit 15 when the step-down circuit 15 fails. It is possible to supply power from the generator 11 that can supply voltage. For this reason, it is possible to appropriately supply power to the load 19 when the step-down circuit 15 of the DC / DC converter 13 fails.
（２）遮断用スイッチ１７は、半導体スイッチであるため、機械式のリレーを用いる場合と比較して長寿命化及び小型化を図ることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
(2) Since the cutoff switch 17 is a semiconductor switch, it can have a longer life and a smaller size as compared with the case where a mechanical relay is used.
In addition, you may change the said embodiment as follows.
・上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に遮断用スイッチ１７及び供給用スイッチ１６を備える構成としたが、各スイッチ１６，１７の少なくとも一方をＤＣ／ＤＣコンバータ１３外部に設けてもよい。 In the above embodiment, the DC / DC converter 13 includes the cutoff switch 17 and the supply switch 16, but at least one of the switches 16 and 17 may be provided outside the DC / DC converter 13.
・上記実施形態では、遮断用スイッチ１７及び供給用スイッチ１６を半導体スイッチで構成したが、機械式のリレースイッチを用いてもよい。
・上記実施形態では、第１蓄電装置１２はキャパシタであって、第２蓄電装置１４は鉛蓄電池であるとしたが、これに限定されず、それぞれ他の種類の蓄電装置に変更してもよい。例えば、第１蓄電装置１２をリチウムイオン電池に変更してもよい。
In the above embodiment, the cutoff switch 17 and the supply switch 16 are semiconductor switches, but a mechanical relay switch may be used.
In the above embodiment, the first power storage device 12 is a capacitor and the second power storage device 14 is a lead storage battery. However, the present invention is not limited to this, and may be changed to another type of power storage device. . For example, the first power storage device 12 may be changed to a lithium ion battery.
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。 -You may combine the said embodiment and each modification suitably.
１０…車両用電源装置、１１…発電機、１２…第１蓄電装置、１３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４…第２蓄電装置、１５…降圧回路、１６…供給用スイッチ、１７…遮断用スイッチ、１９…負荷。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply device for vehicles, 11 ... Generator, 12 ... 1st electrical storage apparatus, 13 ... DC / DC converter, 14 ... 2nd electrical storage apparatus, 15 ... Step-down circuit, 16 ... Switch for supply, 17 ... Switch for interruption | blocking, 19 ... Load.
Claims (2)
降圧回路を有し前記発電機及び前記第１蓄電装置が入力側に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されて、該ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧に応じて電力を蓄える第２蓄電装置と、
前記降圧回路の電流を検出する電流検出部と、
を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側及び前記第２蓄電装置に負荷が接続されて、該負荷に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２蓄電装置の少なくとも一方から電力供給される車両用電源装置であって、
少なくとも前記降圧回路故障時に前記降圧回路を介さずに前記発電機から前記負荷及び前記第２蓄電装置の少なくとも一方に電力供給を可能とする供給用スイッチと、
前記第１蓄電装置と前記供給用スイッチとの間に、前記降圧回路故障時に前記第１蓄電装置から前記負荷側への電力供給を遮断可能な遮断用スイッチを備え、
前記供給用スイッチと前記遮断用スイッチは、制御部によってオン・オフ制御され、
前記制御部は、前記電流検出部によって前記降圧回路の電流が検出されない場合には、前記供給用スイッチをオン状態とするとともに、前記遮断用スイッチをオフ状態とすることを特徴とする車両用電源装置。 A first power storage device that is connected to a generator that generates electric power according to a vehicle situation and stores electric power from the generator;
A DC / DC converter having a step-down circuit and having the generator and the first power storage device connected to the input side;
A second power storage device connected to the output side of the DC / DC converter and storing electric power in accordance with an output voltage from the DC / DC converter;
A current detector for detecting the current of the step-down circuit;
A vehicle power supply device, wherein a load is connected to the output side of the DC / DC converter and the second power storage device, and power is supplied to the load from at least one of the DC / DC converter and the second power storage device Because
A supply switch that enables power supply from the generator to at least one of the load and the second power storage device without going through the step-down circuit at least when the step-down circuit fails.
Between the supply switch and the first power storage device, Bei give a cut-off switch which can cut off the power supply from the first power storage device when the step-down circuit fault to the load side,
The supply switch and the cutoff switch are on / off controlled by a control unit,
When the current of the step-down circuit is not detected by the current detector, the controller turns on the supply switch and turns off the shut-off switch. apparatus.
前記遮断用スイッチは、半導体スイッチであることを特徴とする車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 1,
The vehicle power supply device, wherein the shut-off switch is a semiconductor switch.
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