JP6743690B2 - Power system - Google Patents
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Description
本発明は、電源システムに関し、詳しくは、バッテリからの電力を昇圧して電気負荷に供給する昇圧回路を備える電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system, and more particularly, to a power supply system including a booster circuit that boosts electric power from a battery and supplies the boosted electric power to an electric load.
従来、この種の電源システムとしては、バッテリからの電力を昇圧して電気負荷に供給する昇圧回路を備えるシステムにおいて、昇圧回路の下アームをバイパスするバイパス経路を2つの切替スイッチを用いて取り付けた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、昇圧回路の下アームに短絡故障が生じたときにバイパス経路を用いて下アームとバッテリとの接続を解除することにより、下アームの短絡故障時でもバッテリからの電力により電気負荷を駆動することができるようにしている。 Conventionally, as a power supply system of this type, in a system including a booster circuit that boosts electric power from a battery and supplies it to an electric load, a bypass path that bypasses a lower arm of the booster circuit is attached using two changeover switches. The thing is proposed (for example, refer patent document 1). In this system, when a short-circuit fault occurs in the lower arm of the booster circuit, the bypass path is used to disconnect the lower arm from the battery, so that even if the short-circuit fault of the lower arm occurs, the electric load from the battery can be used to load the electrical load. I am able to drive.
しかしながら、上述の電源システムでは、昇圧回路の下アームの短絡故障時に電気負荷を駆動するためにバイパス経路と2つの切替スイッチを必要とするため、部品点数が増加する。また、このバイパス経路と2つの切替スイッチは昇圧回路の下アームの短絡故障時にしか使用されないものであるが、下アームの故障時には作動する必要があるため頻繁に故障診断を行なう必要があり、故障の発生率が増加する。 However, in the above-described power supply system, the bypass path and the two changeover switches are required to drive the electric load when the lower arm of the booster circuit has a short-circuit fault, so that the number of components increases. Further, the bypass path and the two changeover switches are used only when the lower arm of the booster circuit has a short-circuit fault, but since it needs to be activated when the lower arm has a fault, frequent fault diagnosis is required. Increase the incidence of.
本発明の電源システムは、部品点数の増加を抑制しつつ昇圧回路の下アームに短絡故障が生じたときでも電気負荷を駆動することを主目的とする。 The main purpose of the power supply system of the present invention is to drive an electric load even when a short circuit failure occurs in the lower arm of the booster circuit while suppressing an increase in the number of parts.
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。 The power supply system of the present invention employs the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の電源システムは、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の正極側ラインに接続されるリアクトルと、前記リアクトルと電気負荷の正極側とに接続される上アーム用スイッチング素子と、前記リアクトルと前記上アーム用スイッチング素子との接続点と前記蓄電装置の負極側ラインとに接続される下アーム用スイッチング素子と、前記上アーム用スイッチング素子および前記下アーム用スイッチング素子に並列に且つ逆方向に接続された2つのダイオードと、を備える昇圧回路と、
前記正極側ラインおよび前記負極側ラインに接続される充電装置と、
を備える電源システムであって、
前記下アーム用スイッチング素子と前記負極側ラインとの第1接続と前記充電装置と前記負極側ラインとの第2接続とを切り替える切替リレー、
を備えることを要旨とする。
The power supply system of the present invention is
A power storage device,
The reactor connected to the positive electrode side line of the power storage device, the upper arm switching element connected to the reactor and the positive electrode side of the electric load, the connection point between the reactor and the upper arm switching element, and the storage A booster circuit including a lower arm switching element connected to a negative side line of the device, and two diodes connected in parallel and in opposite directions to the upper arm switching element and the lower arm switching element, ,
A charging device connected to the positive electrode side line and the negative electrode side line,
A power supply system comprising:
A switching relay that switches between a first connection between the lower arm switching element and the negative electrode side line and a second connection between the charging device and the negative electrode side line,
The main point is to provide.
この本発明の電源システムでは、切替リレーにより、昇圧回路の下アーム用スイッチング素子とバッテリの負極側ラインとの第1接続と充電装置とバッテリの負極側ラインとの第2接続とを切り替える。通常時には、切替リレーにより昇圧回路の下アーム用スイッチング素子とバッテリの負極側ラインとの第1接続とし、バッテリからの電力を昇圧回路により昇圧して電気負荷に供給する。バッテリを充電するときには、切替リレーにより充電装置とバッテリの負極側ラインとの第2接続とし、充電装置によりバッテリを充電する。昇圧回路の下アーム用スイッチング素子に短絡故障が生じたときには、切替リレーにより充電装置とバッテリの負極側ラインとの第2接続とし、下アーム用スイッチング素子を切り離してバッテリの電力を昇圧せずに電気負荷に供給する。切替リレーを追加するだけでよいから、バイパス経路と2つの切替スイッチを追加するものに比して、部品点数が増加するのを抑制することができ、故障の発生率を抑制することができる。これらの結果、部品点数の増加を抑制しつつ昇圧回路の下アーム用スイッチング素子に短絡故障が生じたときでも電気負荷を駆動することができる。 In the power supply system of the present invention, the switching relay switches between the first connection between the lower arm switching element of the booster circuit and the negative electrode side line of the battery and the second connection between the charging device and the negative electrode side line of the battery. Normally, the switching relay makes the first connection between the switching element for the lower arm of the booster circuit and the line on the negative electrode side of the battery, and the power from the battery is boosted by the booster circuit and supplied to the electric load. When the battery is charged, the switching relay makes a second connection between the charging device and the negative electrode side line of the battery, and the battery is charged by the charging device. When a short-circuit failure occurs in the lower arm switching element of the booster circuit, a switching relay is used to make a second connection between the charging device and the negative electrode side line of the battery, and the lower arm switching element is not disconnected to boost the battery power. Supply to electric load. Since it suffices to add a changeover relay, it is possible to suppress an increase in the number of parts and a failure rate, as compared with a case where a bypass path and two changeover switches are added. As a result, it is possible to drive the electric load while suppressing an increase in the number of parts and even when a short-circuit failure occurs in the lower arm switching element of the booster circuit.
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。 Next, modes for carrying out the present invention will be described using examples.
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、バッテリ22の電力を昇圧して電気負荷10に供給すると共に充電器40により外部電源からの電力によりバッテリ22を充電することが可能な電源システムとして構成されており、図示するように、バッテリ22と、システムメインリレー24と、昇圧回路26と、充電器40と、切替リレー50と、制御装置60とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
バッテリ22は、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの二次電池として構成されており、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bに接続されている。
The
システムメインリレー24は、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bに取り付けられており、正極側リレーSBと負極側リレーSGとプリチャージ用リレーSPとプリチャージ用抵抗RPとを備える。また、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bには、平滑用のフィルタコンデンサ32が接続されている。
The system
昇圧回路26は、2つのトランジスタT1,T2とトランジスタT1,T2に逆方向に並列接続された2つのダイオードD1,D2とリアクトルLとからなる昇圧コンバータとして構成されている。リアクトルLは、電池側正極ライン30aに接続されており、トランジスタT1は、リアクトルLと電気負荷に接続された負荷側正極ライン34aに接続されている。トランジスタT2は、トランジスタT1とリアクトルLとの接続点と切替リレー50を介して電気負荷に接続された負荷側負極ライン34bおよび電池側負極ライン30bに接続されている。なお、電池側負極ライン30bと負荷側負極ライン34bは直接接続されている。したがって、トランジスタT1,T2をオンオフすることにより、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bの電力を昇圧して負荷側正極ライン34aおよび負荷側負極ライン34bに供給したり、負荷側正極ライン34aおよび負荷側負極ライン34bの電力を降圧して電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bに供給したりすることができる。なお、負荷側正極ライン34aおよび負荷側負極ライン34bには、平滑用の平滑コンデンサ36が接続されている。
The
充電器40は、交流電力の外部電源にインレット42を接続し、外部電源からの電力を用いてバッテリ22を充電するものであり、図示しないが交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータと、直流電力の電圧を変更するDC/DCコンバータと、を有する一般的な充電器として構成されている。充電器40の出力側の正極端子は、リレー44を介して充電器側正極ライン46aにより電池側正極ライン30aに接続されており、負極端子は、充電器側負極ライン46bにより切替リレー50を介して負荷側負極ライン34bおよび電池側負極ライン30bに接続されている。
The
切替リレー50は、電池側負極ライン30bおよび負荷側負極ライン34bに接続された切替端子と、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2に接続された第1節点と、充電器40が接続された充電器側負極ライン46bに接続された第2節点と、を有する。切替リレー50は、切替端子を第1節点との接続と第2節点との接続のうち第1節点との接続に切り替えることにより、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2を電池側負極ライン30bおよび負荷側負極ライン34bに接続し、切替端子を第1節点との接続と第2節点との接続のうち第2節点との接続に切り替えることにより、充電器40が接続された充電器側負極ライン46bを電池側負極ライン30bおよび負荷側負極ライン34bに接続する。
The
制御装置60は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ROMやRAM、フラッシュメモリ、入力ポート、出力ポートなどを備える。制御装置60には、図示しない各種センサからの検出信号などが入力ポートを介して入力されている。制御装置60からは、システムメインリレー24への駆動制御信号や、昇圧回路26へのスイッチング制御信号、充電器40への駆動制御信号、リレー44への駆動制御信号、切替リレー50への駆動制御信号などが出力されている。
Although not shown, the
次に、こうして構成された実施例の電源システム20の動作について説明する。バッテリ22の電力を昇圧回路26により昇圧して電気負荷10に供給する際(通常時)の電源システム20における切替リレー50の状態と電流の流れを図2に示す。図中、太破線の矢印は電流の流れを示す。この場合、リレー44はオフとされており、切替リレー50は切替端子が第1節点に接続されている。切替リレー50の切替端子が第1節点に接続されているから、トランジスタT1,T2をオンオフすることにより、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bの電力を昇圧して負荷側正極ライン34aおよび負荷側負極ライン34bに供給することができる。電流は、バッテリ22の正極からシステムメインリレー24を介して電池側正極ライン30aを通り、リアクトルL,トランジスタT1を介して負荷側正極ライン34aを通って電気負荷10に流れ、電気負荷10から負荷側負極ライン34bおよび電池側負極ライン30bを通ってバッテリ22の負極に流れる。
Next, the operation of the
充電器40を用いてバッテリ22を充電する際(充電時)の電源システム20における切替リレー50の状態と電流の流れを図3に示す。図中、太破線の矢印は電流の流れを示す。この場合、リレー44はオンとされており、切替リレー50は切替端子が第2節点に接続されている。リレー44がオンであり、且つ、切替リレー50の切替端子が第2節点に接続されているから、充電器40からの電力の電圧をバッテリ22の電圧より大きくすることによりバッテリ22を充電することができる。電流は、充電器40の出力側の正極からリレー44を介して充電器側正極ライン46aおよび電池側正極ライン30aを通ってシステムメインリレー24を介してバッテリ22の正極に流れ、バッテリ22の負極からシステムメインリレー24を介して電池側負極ライン30bを通り、切替リレー50を介して充電器側負極ライン46bを通って充電器40の出力側の負極に流れる。
FIG. 3 shows the state of the
昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2に短絡故障が生じた際(故障時)の電源システム20における切替リレー50の状態と電流の流れを図4に示す。この場合、リレー44はオフとされており、切替リレー50の切替端子が第2節点に接続されているから、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2は電池側負極ライン30bおよび負荷側負極ライン34から切り離される。このため、電流は、バッテリ22の正極からシステムメインリレー24を介して電池側正極ライン30aを通り、リアクトルL,ダイオードD1を介して負荷側正極ライン34aを通って電気負荷10に流れ、電気負荷10から負荷側負極ライン34bおよび電池側負極ライン30bを通ってバッテリ22の負極に流れる。
FIG. 4 shows the state and current flow of the switching
以上説明した実施例の電源システム20では、電池側負極ライン30bおよび負荷側負極ライン34bに接続された切替端子を、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2に接続された第1節点と接続したり、充電器40が接続された充電器側負極ライン46bに接続された第2節点と接続したりするのを切り替える切替リレー50を備える。通常時には、切替リレー50の切替端子を第1節点に接続することにより、トランジスタT1,T2をオンオフすることにより、電池側正極ライン30aおよび電池側負極ライン30bの電力を昇圧して負荷側正極ライン34aおよび負荷側負極ライン34bに供給する。外部電源によりバッテリ22を充電するときには、切替リレー50の切替端子を第2節点に接続することにより、充電器40を用いてバッテリ22を充電する。そして、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2に短絡故障が生じたときには、切替リレー50の切替端子を第2節点に接続することにより、バッテリ22の電力を電気負荷10に供給する。切替リレー50を追加するだけだから、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2をバイパスするバイパス経路とこれを接続する2つのスイッチを有するものに比して、部品点数を少なくすることができ、故障の発生頻度を少なくすることができる。これらの結果、部品点数の増加を抑制しつつ、昇圧回路26の下アームを構成するトランジスタT2に短絡故障が生じたときでも電気負荷10を駆動することができる。
In the
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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the power supply system manufacturing industry and the like.
10 電気負荷、20 電源システム、22 バッテリ、24 システムメインリレー、26 昇圧回路、30a 電池側正極ライン、30b 電池側負極ライン、32 フィルタコンデンサ、34a 負荷側正極ライン、34b 負荷側負極ライン、36 平滑コンデンサ、40 充電器、42 インレット、44 リレー、46a 充電器側正極ライン、46b 充電器側負極ライン、50 切替リレー、60 制御装置、D1,D2 ダイオード、SB 正極側リレー、SG 負極側リレー、SP プリチャージ用リレー、RP プリチャージ用抵抗、T1,T2 トランジスタ、L リアクトル。 10 electric load, 20 power supply system, 22 battery, 24 system main relay, 26 booster circuit, 30a battery side positive line, 30b battery side negative line, 32 filter capacitor, 34a load side positive line, 34b load side negative line, 36 smoothing Capacitor, 40 charger, 42 inlet, 44 relay, 46a charger side positive line, 46b charger side negative line, 50 switching relay, 60 control device, D1, D2 diode, SB positive side relay, SG negative side relay, SP Precharge relay, RP Precharge resistor, T1 and T2 transistors, L reactor.
Claims (1)
前記蓄電装置の正極側ラインに接続されるリアクトルと、前記リアクトルと電気負荷の正極側とに接続される上アーム用スイッチング素子と、前記リアクトルと前記上アーム用スイッチング素子との接続点と前記蓄電装置の負極側ラインとに接続される下アーム用スイッチング素子と、前記上アーム用スイッチング素子および前記下アーム用スイッチング素子に並列に且つ逆方向に接続された2つのダイオードと、を備える昇圧回路と、
前記正極側ラインおよび前記負極側ラインに接続される充電装置と、
を備える電源システムであって、
前記下アーム用スイッチング素子と前記負極側ラインとの第1接続と前記充電装置と前記負極側ラインとの第2接続とを切り替える切替リレー、
を備える電源システム。 A power storage device,
The reactor connected to the positive electrode side line of the power storage device, the upper arm switching element connected to the reactor and the positive electrode side of the electric load, the connection point between the reactor and the upper arm switching element, and the storage A booster circuit including a lower arm switching element connected to a negative side line of the device, and two diodes connected in parallel and in opposite directions to the upper arm switching element and the lower arm switching element, ,
A charging device connected to the positive electrode side line and the negative electrode side line,
A power supply system comprising:
A switching relay that switches between a first connection between the lower arm switching element and the negative electrode side line and a second connection between the charging device and the negative electrode side line,
Power supply system with.
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