JP6788774B2 - In-vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、各種車両に使用される車載電源装置に関するものである。 The present invention relates to an in-vehicle power supply device used in various vehicles.
以下、従来の車載電源装置について図面を用いて説明する。図3は従来の車載電源装置の構成を示した回路ブロック図であり、高電圧側電源1から負荷2への電力供給および鉛バッテリー3への充電のために、高電圧側電源1と負荷2および鉛バッテリー3との間に電源装置4が配置されていた。電源装置4には第1コンバータ5と第2コンバータ6とが並列に配置され、通常は第1コンバータ5と第2コンバータ6の何れか一方が通常動作用コンバータとして、負荷2および鉛バッテリー3へ電力を供給し、第1コンバータ5と第2コンバータ6の他方がバックアップ用コンバータとして配置されていた。
Hereinafter, the conventional in-vehicle power supply device will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit block diagram showing the configuration of a conventional in-vehicle power supply device, in which the high voltage
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献1が知られている。
As the prior art document information related to the invention of this application, for example,
しかしながら、従来の車載電源装置では、電源装置4は通常時に動作するコンバータと通常では動作しないバックアップ用のコンバータとの、同等の特性を有した2つのコンバータが配置される。これにより、電源装置4が動作するために最低限必要なコンバータに伴う重量や容積に対し、電源装置4はコンバータについて概ね2倍の重量や容積を有するものであった。
However, in the conventional in-vehicle power supply device, the
この結果として、電源装置4を搭載する車両の構造や燃費に制約が生じるという課題を有するものであった。
As a result, there is a problem that the structure and fuel consumption of the vehicle on which the
そこで本発明は、車載電源装置を小型化および軽量化させることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the size and weight of the in-vehicle power supply device.
そして、この目的を達成するために本発明は、直流電圧入力部と、直流電圧出力部と、前記直流電圧入力部と前記直流電圧出力部との間に接続配置された、複数のDCDCコンバータを有する第1コンバータ群と、前記第1コンバータ群に並列に接続配置されて前記第1コンバータ群よりも少ないDCDCコンバータを有する第2コンバータ群と、前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群とに接続され、前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群とを制御する電源制御部と、を備え、前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群を構成する個々のDCDCコンバータは、同一の出力電力容量を有し、前記電源制御部は、前記第1コンバータ群における出力可能電力と基準電力とを比較し、前記出力可能電力が前記基準電力よりも小さいときには前記第1コンバータ群が正常に動作していないと判定して、前記第1コンバータ群における不足電力に相当する前記第2コンバータ群のDCDCコンバータを起動させて、前記出力可能電力を前記基準電力以上にする、ことを特徴としたものである。
Then, in order to achieve this object, the present invention provides a plurality of DCDC converters which are connected and arranged between the DC voltage input unit, the DC voltage output unit, and the DC voltage input unit and the DC voltage output unit. The first converter group having the first converter group, the second converter group having the DCDC converter connected in parallel to the first converter group and having fewer DCDC converters than the first converter group, and the first converter group and the second converter group. The individual DCDC converters that are connected and include a power supply control unit that controls the first converter group and the second converter group and that constitute the first converter group and the second converter group have the same output power. The power supply control unit has a capacity , compares the output available power in the first converter group with the reference power, and when the output available power is smaller than the reference power, the first converter group operates normally. It is characterized in that it is determined that the power is not present, and the DCDC converter of the second converter group corresponding to the insufficient power in the first converter group is started to make the output possible power equal to or higher than the reference power. is there.
本発明によれば、第1コンバータ群からの出力電力が不足する事態が生じた際には、第
2コンバータ群のDCDCコンバータが起動することによって、出力電力の不足分を補うことで電源に接続された負荷の動作を安定させる。
According to the present invention, when the output power from the first converter group is insufficient, the DCDC converter of the second converter group is activated to make up for the shortage of the output power and connect to the power supply. Stabilize the operation of the applied load.
このとき、第2コンバータ群は不足分の電力を補うだけでよいので、第1コンバータ群と同等の電力容量を有する必要がない。したがって第2コンバータ群は、第1コンバータ群よりも小さな容積と軽量化されたコンバータ群として第1コンバータ群に付加されればよい。 At this time, since the second converter group only needs to supplement the insufficient power, it is not necessary to have the same power capacity as the first converter group. Therefore, the second converter group may be added to the first converter group as a converter group having a smaller volume and lighter weight than the first converter group.
この結果、第1コンバータ群および第2コンバータ群を有する車載電源装置は、小型化および軽量化が可能となり、車両の構造や燃費に対する制約を生じ難くすることができる。 As a result, the in-vehicle power supply device having the first converter group and the second converter group can be made smaller and lighter, and it is possible to make it difficult to cause restrictions on the structure and fuel consumption of the vehicle.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における車載電源装置の構成を示した回路ブロック図であり、車載電源装置7は、直流電圧入力部8と、直流電圧出力部9と、第1コンバータ群10と、第2コンバータ群11と、電源制御部12とを含む。
(Embodiment)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of an in-vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention. The in-vehicle
第1コンバータ群10は複数のDCDCコンバータ13を有し、直流電圧入力部8と直流電圧出力部9との間に接続配置されている。第2コンバータ群11は、第1コンバータ群10が有するDCDCコンバータ13よりも少ないDCDCコンバータ13を有し、第1コンバータ群10に対して並列に接続配置されている。また、電源制御部12は、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11に接続されていて、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11の動作を制御する。
The
電源制御部12は、第1コンバータ群10における出力可能電力を検出し、さらに出力可能電力と基準電力とを比較する。そして電源制御部12は、出力可能電力が基準電力よりも小さいと判定したきには、第2コンバータ群11の少なくとも1つのDCDCコンバータ13を起動させる。これにより車載電源装置7からの出力可能電力を基準電力以上にする。
The power
以上の構成および動作により、第1コンバータ群10からの出力電力が不足する事態が生じた際には、第2コンバータ群11のDCDCコンバータ13が起動する。これによって、第1コンバータ群10からの出力電力の不足分を第2コンバータ群11のDCDCコンバータ13が補うことで車載電源装置7に接続された車両負荷14の動作を安定させることができる。
When the output power from the
このとき、第2コンバータ群11は不足分の電力を補うだけでよいので、第1コンバータ群10と同等の電力容量を有する必要がない。したがって第2コンバータ群11は、第1コンバータ群10よりも小さな容積と軽量化されたコンバータ群として第1コンバータ群10に付加されればよい。
At this time, since the second converter group 11 only needs to supplement the insufficient power, it is not necessary to have the same power capacity as the
この結果、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を有する車載電源装置7
は、小型化および軽量化が可能となり、車載電源装置7を搭載する車両の構造や燃費に対する制約を生じ難くすることができる。当然ながら、個々のDCDCコンバータ13の員数が抑制され、また、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を総合した電力容量が抑制されるので、車載電源装置7のコストもまた抑制される。
As a result, the in-vehicle
Can be made smaller and lighter, and can be less likely to cause restrictions on the structure and fuel efficiency of the vehicle on which the in-vehicle
さらに、車載電源装置7は複数のDCDCコンバータ13を有する第1コンバータ群10および第2コンバータ群11によって構成されているため、特に複数のDCDCコンバータ13によって構成される第1コンバータ群10において、個々のDCDCコンバータ13が重複して異常事態に陥ることで車両負荷14へ基準電力を供給できなくなる状況の発生は極めて低い発生率に抑制される。したがって、一般的に直流電圧出力部9と車両負荷14との間へ、車載電源装置7に対して並列に配置される鉛バッテリー(図示せず)を配置する必要性を除去することができる。
Further, since the in-vehicle
以下、車載電源装置7の構成および動作について詳しく説明する。図2は本発明の実施の形態における車載電源装置を搭載した車両のブロック図であり、車両15の車体16に搭載された車載電源装置7は、直流電圧入力部8で高電圧直流電源17に接続されている。高電圧直流電源17は例えば、24Vや48Vなどの出力電圧を有するリチウムバッテリーなどであり、高電圧直流電源17は車体16に搭載された発電機18などにより適宜充電される。
Hereinafter, the configuration and operation of the in-vehicle
高電圧直流電源17から出力される電力は、並列に接続配置された第1コンバータ群10および第2コンバータ群11へ供給されることが可能な状態となっている。通常、第1コンバータ群10は電源制御部12によって第2コンバータ群11よりも優先的に駆動されて、直流電圧出力部9を介して車両負荷14へ基準電力以上の電力を供給することが可能な状態に設定されている。ここで、基準電力とは、車両負荷14が正常に動作することが可能な電圧と電流とによる電力である。また、車両負荷14は車両15に応じて概ね予め決定されているため、基準電力の値も車両15に対応した値として予め決定されていればよい。
The electric power output from the high-voltage
電源制御部12は、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11の動作を制御するとともに、第1コンバータ群10の出力可能電力を検知している。電源制御部12が第1コンバータ群10の出力可能電力を検知するタイミングは車両15に配置されたエンジンスイッチ19がオンとなったあとは常時であってもよい。あるいは、エンジンスイッチ19がオンとなった直後で多くの車両負荷14がまだ動作していない状況から電源制御部12が第1コンバータ群10の出力可能電力を検知し始め、この検知動作が定期的に間隔を設けて実施されてもよい。特にエンジンスイッチ19がオンとなった直後に検知が実施される場合、車両負荷14の多くがまだ動作していない状況であるので、第1コンバータ群10の出力可能電力は容易にかつ正確に検知することが可能となる。またあるいは、急激に車両負荷14が大きくなったタイミングに電源制御部12が第1コンバータ群10に対する検知を実行してもよい。
The power
また、電源制御部12は、第1コンバータ群10を包括して出力可能電力を検知しても、あるいは、第1コンバータ群10を構成し並列に接続された状態の個々のDCDCコンバータ13の個別出力可能電力を検知したうえで出力可能電力を検知してもよい。さらに、第2コンバータ群11に関しては、第2コンバータ群11を構成する個々のDCDCコンバータ13の個別出力可能電力を、第1コンバータ群10の出力可能電力を検知する際に同時に検知すればよい。第2コンバータ群11においてもまた、個々のDCDCコンバータ13は並列に接続された状態となっている。
Further, even if the power
電源制御部12が第1コンバータ群10に対して上記のように出力可能電力を検知して
出力可能電力が基準電力以上であれば、第1コンバータ群10が正常に動作していると電源制御部12は判定する。したがってこの場合は、車両負荷14で大きな電力が必要となっても、電力の供給は第1コンバータ群10が全てを負担することになる。
If the power
この一方で、出力可能電力が基準電力よりも小さいときは、第1コンバータ群10が正常に動作していないと電源制御部12は判定する。このとき、電源制御部12は基準電力に対する出力可能電力の不足分を算出し、不足分の電力を補うために電源制御部12は第2コンバータ群11を構成する個々のDCDCコンバータ13のうち任意のDCDCコンバータ13を動作させる。つまり、電源制御部12は第1コンバータ群10と第2コンバータ群11との双方から得られる電力が基準電力以上となるようにDCDCコンバータ13を制御する。
On the other hand, when the outputable power is smaller than the reference power, the power
電源制御部12が第2コンバータ群11を構成する個々のDCDCコンバータ13のうち任意のDCDCコンバータ13を動作させるときには、当然ながら、第2コンバータ群11を構成する個々のDCDCコンバータ13のうち、個別出力可能電力が正常なDCDCコンバータ13を電源制御部12が選択する。ここで、第1コンバータ群10を構成する個々のDCDCコンバータ13、および第2コンバータ群11を構成する個々のDCDCコンバータ13は全てが概ね同一の出力電力容量を有していればよい。これにより、第1コンバータ群10における電力の不足分の算出や、不足分の電力を補うための電源制御部12による第2コンバータ群11に対する制御はさらに容易で、かつ正確となる。
When the power
また、第1コンバータ群10における出力可能電力が基準電力よりも小さいときは、第1コンバータ群10を構成する個々のDCDCコンバータ13のうちの異常状態のDCDCコンバータ13を特定したうえで、電源制御部12は車両15に設けられた警告装置(図示せず)などに警告を発し、車両15の搭乗者へ異常状態のDCDCコンバータ13に対する補修等を促すとよい。
When the outputable power in the
図1や図2では便宜上、連続して配列された特定のDCDCコンバータ13の集団を第1コンバータ群10および第2コンバータ群11として示している。しかしながら、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11はともに、配置場所などによって区分されるのではなく、電源制御部12が選択的に、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11のそれぞれを構成するDCDCコンバータ13を決定すればよい。このため、全てのDCDCコンバータ13を一箇所に集約して配置する必要は無く、車両15への衝撃などから受ける損傷に対するリスクを分散させることができる。
For convenience, FIGS. 1 and 2 show a group of
したがって、当初設定した第1コンバータ群10を構成するDCDCコンバータ13のうちの1つ、あるいは複数に故障などの異常が生じた場合は、車両15の起動が停止した後に次回の車両15の起動を行う際には、異常が生じたDCDCコンバータ13を第2コンバータ群11へと分類設定し、前回の車両15の起動時には第2コンバータ群11を構成していたうちの正常なDCDCコンバータ13を選択したうえで第1コンバータ群10を構成するように入れ替えるように電源制御部12が指示、設定すればよい。これにより、通常はメインのコンバータ群として動作して車両負荷14へ電力を供給する第1コンバータ群10は、常時において健全な状態を維持することができる。
Therefore, if one or a plurality of
以上の車載電源装置7における構成と動作により、第2コンバータ群11は不足分の電力を補うことができればよい。つまり、第2コンバータ群11は第1コンバータ群10と同等の電力容量を有する必要がない。したがって第2コンバータ群11は、第1コンバータ群10よりも少ない員数のDCDCコンバータ13を有することで、第1コンバータ群10よりも小さな容積を有し、かつ、軽量化されたコンバータ群として第1コンバータ群10に付加されればよい。
It suffices that the second converter group 11 can supplement the shortage of electric power by the configuration and operation of the in-vehicle
この結果、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を有する車載電源装置7は、小型化および軽量化が可能となり、車載電源装置7を搭載する車両の構造や燃費に対する制約を生じ難くすることができる。当然ながら、個々のDCDCコンバータ13の員数が抑制され、また、第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を総合した電力容量が小さく抑えられるので、車載電源装置7のコストもまた抑制される。
As a result, the vehicle-mounted
また、第2コンバータ群11が複数のDCDCコンバータ13によって構成されている場合、一部のDCDCコンバータ13に障害が生じても、第2コンバータ群11が第1コンバータ群10における電力不足を補う動作は殆どの状況で可能となる。言い換えると、第2コンバータ群11を構成するDCDCコンバータ13の員数は、第1コンバータ群10を構成するDCDCコンバータ13の員数に比較して大幅に小さくてもよい。
Further, when the second converter group 11 is composed of a plurality of
さらに、車載電源装置7は複数のDCDCコンバータ13を有する第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を有した構成とされているため、複数のコンバータ群を構成する個々のDCDCコンバータ13が重複して異常事態に陥って車両負荷14へ基準電力を供給できなくなり、車両15の起動不良や突然の動作停止などが生じる発生率を、単独のコンバータで電源装置が構成される場合に比較して極めて低い発生率に抑制することができる。したがって、一般的に直流電圧出力部9と車両負荷14との間へ、車載電源装置7に対して並列に配置される鉛バッテリー(図示せず)を配置しなくても車載電源装置7による車両負荷14への電力供給のみで対応が可能となる。この結果、車載電源装置7は、車載電源装置7における小型化および軽量化のみならず、鉛バッテリー(図示せず)相当の軽量化を実現することも可能となり、車載電源装置7は車載電源装置7を搭載する車両15の燃費をさらに向上させることを可能とする。
Further, since the in-vehicle
以上の説明では、車載電源装置7は第1コンバータ群10および第2コンバータ群11を有した形態としている。しかしながら、車載電源装置7は第1コンバータ群10および第2コンバータ群11に加えて、第3コンバータ群(図示せず)や第4コンバータ群(図示せず)など、複数のコンバータ群をさらに有してもよい。この場合においても、それぞれのコンバータ群に並列配置される個々のDCDCコンバータ13は全てが概ね同一の出力電力容量を有していればよい。そして、第2コンバータ群11と第3コンバータ群(図示せず)と第4コンバータ群(図示せず)とが有するDCDCコンバータ13の員数の総数は、第1コンバータ群10が有するDCDCコンバータ13の員数よりも少なく、それぞれのコンバータ群において個々のDCDCコンバータ13は並列に接続されている。
In the above description, the vehicle-mounted
第1コンバータ群10に加えて複数のコンバータ群を有する場合においても、電源制御部12は第1コンバータ群10を他のコンバータ群よりも優先的に駆動されて、直流電圧出力部9を介して車両負荷14へ基準電力以上の電力を供給することが可能な状態に設定されている。第1コンバータ群10以外の複数のコンバータ群は、第1コンバータ群10における不足分の電力を補うだけでよいので、第1コンバータ群10と同等の電力容量を有する必要がない。したがって複数のコンバータ群は、第1コンバータ群10よりも小さな容積と軽量化されたコンバータ群として第1コンバータ群10に付加されればよい。
Even when a plurality of converter groups are provided in addition to the
また、先に述べたように、図1や図2では便宜上、連続して配列された特定のDCDCコンバータ13の集団を第1コンバータ群10および第2コンバータ群11として示している。しかしながら、第1コンバータ群10および複数のコンバータ群はともに、配置場所などによって区分されるのではなく、電源制御部12が選択的に、第1コンバータ群10および複数のコンバータ群のそれぞれを構成するDCDCコンバータ13を決定すればよい。
Further, as described above, in FIGS. 1 and 2, for convenience, a group of
したがって、当初設定した第1コンバータ群10を構成するDCDCコンバータ13のうちの1つや複数に故障などの異常が生じた場合は、車両15の起動が停止した後に次回の車両15の起動を行う際には、異常が生じたDCDCコンバータ13を複数のコンバータ群のうち最も下位序列のコンバータ群へと分類設定し、前回の車両15の起動時には複数のコンバータ群を構成していたうちの正常なDCDCコンバータ13を選択したうえで第1コンバータ群10を構成するように入れ替えるように設定すればよい。これにより、通常はメインのコンバータ群として動作して車両負荷14へ電力を供給する第1コンバータ群10は、常時において健全な状態を維持することができる。
Therefore, if one or more of the
本発明の車載電源装置は、小型化および軽量化が可能であるという効果を有し、各種車両において有用である。 The in-vehicle power supply device of the present invention has the effect of being able to be miniaturized and lightened, and is useful in various vehicles.
7 車載電源装置
8 直流電圧入力部
9 直流電圧出力部
10 第1コンバータ群
11 第2コンバータ群
12 電源制御部
13 DCDCコンバータ
14 車両負荷
15 車両
16 車体
17 高電圧直流電源
18 発電機
19 エンジンスイッチ
7 In-vehicle
Claims (5)
直流電圧出力部と、
前記直流電圧入力部と前記直流電圧出力部との間に接続配置された、複数のDCDCコンバータを有する第1コンバータ群と、
前記第1コンバータ群に並列に接続配置されて前記第1コンバータ群よりも少ないDCDCコンバータを有する第2コンバータ群と、
前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群とに接続され、前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群とを制御する電源制御部と、
を備え、
前記第1コンバータ群および前記第2コンバータ群を構成する個々のDCDCコンバータは、同一の出力電力容量を有し、
前記電源制御部は、
前記第1コンバータ群における出力可能電力と基準電力とを比較し、
前記出力可能電力が前記基準電力よりも小さいときには前記第1コンバータ群が正常に動作していないと判定して、
前記第1コンバータ群における不足電力に相当する前記第2コンバータ群のDCDCコンバータを起動させて、
前記出力可能電力を前記基準電力以上にする、
車載電源装置。 DC voltage input section and
DC voltage output unit and
A first converter group having a plurality of DCDC converters connected and arranged between the DC voltage input unit and the DC voltage output unit, and
A second converter group connected in parallel to the first converter group and having fewer DCDC converters than the first converter group,
A power supply control unit that is connected to the first converter group and the second converter group and controls the first converter group and the second converter group.
With
The first converter group and the individual DCDC converters constituting the second converter group have the same output power capacity.
The power supply control unit
Comparing the outputable power and the reference power in the first converter group,
When the outputable power is smaller than the reference power, it is determined that the first converter group is not operating normally.
The DCDC converter of the second converter group corresponding to the insufficient power in the first converter group is started, and the DCDC converter is started.
Make the outputable power equal to or higher than the reference power.
In-vehicle power supply.
エンジンスイッチがオフからオンへと切り替えられた後に、前記第1コンバータ群における出力可能電力と基準電力とを比較する、
請求項1に記載の車載電源装置。 The power supply control unit
After the engine switch is switched from off to on, the outputable power and the reference power in the first converter group are compared.
The vehicle-mounted power supply device according to claim 1.
前記第1コンバータ群において異常が検出された次回の車両起動時に、At the next vehicle startup when an abnormality is detected in the first converter group,
前記第1コンバータ群を構成する複数のDCDCコンバータは全て正常な状態となるように、The plurality of DCDC converters constituting the first converter group are all in a normal state.
前記第1コンバータ群における異常と判定されたDCDCコンバータと前記第2コンバータ群のDCDCコンバータとを入れ替える、The DCDC converter determined to be abnormal in the first converter group is replaced with the DCDC converter in the second converter group.
請求項1に記載の車載電源装置。The vehicle-mounted power supply device according to claim 1.
前記第2コンバータ群と前記第3コンバータ群とが有するDCDCコンバータは、
前記第1コンバータ群が有するDCDCコンバータよりも少なく、
前記電源制御部は、
前記第1コンバータ群における出力可能電力と基準電力とを比較し、
前記出力可能電力が前記基準電力よりも小さいときには、前記第2コンバータ群および前記第3コンバータ群の少なくとも1つのDCDCコンバータを起動させて、
前記出力可能電力を前記基準電力以上にする、
請求項1に記載の車載電源装置。 With a third converter group
The DCDC converter included in the second converter group and the third converter group is
Less than the DCDC converters of the first converter group
The power supply control unit
Comparing the outputable power and the reference power in the first converter group,
When the outputable power is smaller than the reference power, at least one DCDC converter of the second converter group and the third converter group is started.
Make the outputable power equal to or higher than the reference power.
The vehicle-mounted power supply device according to claim 1.
前記第2コンバータ群と前記複数のコンバータ群とが有するDCDCコンバータは、
前記第1コンバータ群が有するDCDCコンバータよりも少なく、
前記電源制御部は、
前記第1コンバータ群における出力可能電力と基準電力とを比較し、
前記出力可能電力が前記基準電力よりも小さいときには、前記第2コンバータ群および前記複数のコンバータ群の少なくとも1つのDCDCコンバータを起動させて、
前記出力可能電力を前記基準電力以上にする、
請求項1に記載の車載電源装置。 With multiple converters
The DCDC converter included in the second converter group and the plurality of converter groups is
Less than the DCDC converters of the first converter group
The power supply control unit
Comparing the outputable power and the reference power in the first converter group,
When the outputable power is smaller than the reference power, at least one DCDC converter of the second converter group and the plurality of converter groups is activated.
Make the outputable power equal to or higher than the reference power.
The vehicle-mounted power supply device according to claim 1.
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2016
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