JP7073865B2 - 冗長電源システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される冗長電源システムに関する。
特許文献１には、高圧電源からＤＣＤＣコンバーターを介して第１のバッテリーに電力供給する第１系統と第２のバッテリーに電力供給する第２系統とを設けて、冗長構成を実現する電源システムが、開示されている。
特開２００８－１９９７６３号公報
冗長構成による電源システムにおいて、一方の系統のバッテリーを自動運転における重要な負荷のバックアップ電源として使用した場合、このバッテリーの蓄電状態を高精度に管理して、バッテリーの劣化を抑制することが望まれる。
バッテリーの劣化を抑制する手法の１つとして、バッテリーの過充電を防止することが挙げられる。満充電状態になったバッテリーの過充電を防止するためには、例えばＤＣＤＣコンバーターの電力供給ラインからバッテリーを切り離すことが考えられるが、この場合、重要負荷へのバックアップが必要になったときにバッテリーから電力供給ラインへ素早く電力供給することが難しくなる。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、過充電を防止することができ、かつ、必要なときに重要負荷のバックアップ電源として素早く機能させることができるバッテリーを備えた、冗長電源システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、所定の電力を第１のＤＣＤＣコンバーターを介して１次系統の第１のバッテリー及び第１の負荷に供給し、所定の電力を第２のＤＣＤＣコンバーターを介して１次系統とは独立した２次系統の第２のバッテリー及び第２の負荷に供給する、冗長電源システムであって、第２のＤＣＤＣコンバーターと第２のバッテリーとの間に挿入される第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子と並列に接続され、第２のバッテリーから第２のＤＣＤＣコンバーターの方向へ整流する第１のダイオードと、第２のバッテリーの蓄電量が所定の第１閾値以上となる第１状態であるときには、第１のスイッチング素子をオフし、第１状態以外の状態のときには、第１のスイッチング素子をオンする制御部と、を備えることを特徴とする。
この冗長電源システムでは、第２のＤＣＤＣコンバーターから第２のバッテリーまでの間に第１のスイッチング素子及び逆向きに整流する第１のダイオードを設け、第２のバッテリーが第１状態のときには、第１のスイッチング素子をオフして第１のダイオードを介した放電経路だけを形成する。この制御により、蓄電量が第１閾値以上となった満充電状態にある第２のバッテリーが過充電されることを防止でき、かつ、必要なときに第２のバッテリーをバックアップ電源として素早く機能させることができる。
また、この一態様の冗長電源システムにおいて、第２のＤＣＤＣコンバーターと第２のバッテリーとの間に、かつ、第１のスイッチング素子と直列に挿入される第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と並列に接続され、第２のＤＣＤＣコンバーターから第２のバッテリーの方向へ整流する第２のダイオードと、をさらに備え、制御部は、第２のバッテリーの蓄電量が第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下となる第２状態であるときには、第２のスイッチング素子をオフし、第２状態以外の状態のときには、第２のスイッチング素子をオンしてもよい。
この冗長電源システムによって、第２のＤＣＤＣコンバーターから第２のバッテリーまでの間に第２のスイッチング素子及び正向きに整流する第２のダイオードを設け、第２のバッテリーが第２状態のときには、第２のスイッチング素子をオフして第２のダイオードを介した充電経路だけを形成することができる。この制御により、第２閾値以下まで蓄電量が低下した第２のバッテリーが過放電してしまうことを防止することができる。
上記一態様において、蓄電部と、第２のバッテリーと蓄電部とを充放電可能に接続する第３のＤＣＤＣコンバーターと、をさらに備え、制御部は、第１のスイッチング素子をオフしている第１状態において、第３のＤＣＤＣコンバーターを介して、第２のバッテリーが蓄える電力の一部を蓄電部を用いて放電することによって、第２のバッテリーの劣化状態を判断してもよい。
この態様による冗長電源システムによって、第２のＤＣＤＣコンバーターから第２のバッテリーに対して行われる充電行為の影響を受けることなく蓄電部を用いて放電を実施できるので、第２のバッテリーの劣化状態を精度よく判断することができる。
また、上記一態様において、第２のバッテリーと第１のバッテリーとを充放電可能に接続する第３のＤＣＤＣコンバーターと、をさらに備え、制御部は、第１のスイッチング素子をオフしている第１状態において、第３のＤＣＤＣコンバーターを介して、第２のバッテリーが蓄える電力の一部を第１のバッテリーを用いて放電することによって、第２のバッテリーの劣化状態を判断してもよい。
この態様による冗長電源システムによって、第２のＤＣＤＣコンバーターから第２のバッテリーに対して行われる充電行為の影響を受けることなく第１のバッテリーを用いて放電を実施できるので、第２のバッテリーの劣化状態をさらに精度よく判断することができる。
なお、第１のスイッチング素子と第１のダイオードとの並列接続構成、及び第２のスイッチング素子と第２のダイオードとの並列接続構成は、ソース－ドレイン間にボディーダイオードが形成される電界効果トランジスタとすることができる。
これにより、スイッチング素子とダイオードとを１つの半導体素子で形成することができる。
上記本発明によれば、過充電を防止することができ、かつ、必要なときに重要負荷のバックアップ用電源として素早く機能させることができるバッテリーを備えた、冗長電源システムを実現することができる。
第１の実施形態に係る冗長電源システムの概略構成を示すブロック図 図１の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 図１の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 第２の実施形態に係る冗長電源システムの概略構成を示すブロック図 図３の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 図３の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 第３の実施形態に係る冗長電源システムの概略構成を示すブロック図 図５の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 図５の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 図５の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図 第４の実施形態に係る冗長電源システムの概略構成を示すブロック図 図７の制御部によって制御されたバッテリー保護回路の状態を説明する図
＜概要＞
本発明の冗長電源システムは、自動運転のバックアップ用電源となるバッテリーとＤＣＤＣコンバーターとの間に保護リレーを設け、バッテリーの蓄電状態に基づいて保護リレーを適切に切り替えて充電経路及び放電経路の形成や遮断を制御する。これにより、バッテリーに過充電や過放電が生じることを防止できる。
＜第１の実施形態＞
［構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冗長電源システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に例示した冗長電源システム１は、第１のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）１１、第１のバッテリー１２、第１の自動運転システム（ＡＤＳ）１３、及び車両負荷１４を含む電源装置（１次系統）と、第２のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）２１、第２のバッテリー２２、第２の自動運転システム（ＡＤＳ）２３、バッテリー保護回路１１１、及び制御部１２１を含む電源装置（２次系統）と、電力供給部５０と、を備えて構成されている。
この冗長電源システム１は、例えば、車両装置による自動運転が可能な車両に搭載される。車両に搭載された冗長電源システム１では、手動運転時には１次系統の第１のバッテリー１２を車両の駆動に使用し、自動運転時には第１のバッテリー１２の使用に加え、第２系統の第２のバッテリー２２を第１のバッテリー１２が失陥したときなどのバックアップ用電源として使用できるようにする（フェールセーフ）。
電力供給部５０は、１次系統の第１のＤＣＤＣコンバーター１１及び２次系統の第２のＤＣＤＣコンバーター２１へ、並列に電力を供給することができる。この電力供給部５０は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された高電圧のバッテリー（車両の駆動用バッテリーなど）とすることができる。
第１のＤＣＤＣコンバーター１１は、電力供給部５０から供給される電力を変換して、第１のバッテリー１２、第１の自動運転システム１３、及び車両負荷１４に出力することができる構成である。具体的には、第１のＤＣＤＣコンバーター１１は、電力供給部５０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第１のバッテリー１２、第１の自動運転システム１３、及び車両負荷１４に出力する。
第１のバッテリー１２は、例えば鉛電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第１のバッテリー１２は、第１のＤＣＤＣコンバーター１１から出力される電力を蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力を第１の自動運転システム１３及び車両負荷１４に出力できるように構成されている。
第１の自動運転システム１３は、車両を自動運転させるために必要な負荷のうち、第１のバッテリー１２を電源として動作するように割り振られた一部の負荷を含んだシステムである。自動運転に必要な負荷には、一例として自動運転ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、電動ブレーキ装置（ＥＢＳ）、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）などが含まれる。
車両負荷１４は、第１のＤＣＤＣコンバーター１１から出力される電力及び／又は第１のバッテリー１２に蓄えられている電力で動作することができる１つ以上の車載装置である。この車両負荷１４は、自動運転に必要な負荷以外の負荷である。
第２のＤＣＤＣコンバーター２１は、電力供給部５０から供給される電力を変換して、第２のバッテリー２２及び第２の自動運転システム２３に出力することができる構成である。具体的には、第２のＤＣＤＣコンバーター２１は、電力供給部５０から供給される高電圧電力を低電圧電力へ降圧して、第２のバッテリー２２及び第２の自動運転システム２３に出力する。
第２のバッテリー２２は、例えば鉛電池やリチウムイオン電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この第２のバッテリー２２は、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から出力される電力をバッテリー保護回路１１１を介して蓄えること（充電）ができ、また自らが蓄えている電力をバッテリー保護回路１１１を介して第２の自動運転システム２３に出力できるように構成されている。第２のバッテリー２２は、車両を自動運転で走行中に第１のバッテリー１２が失陥したときなどにバックアップ用電源となる役割を有している。
第２の自動運転システム２３は、車両を自動運転させるために必要な負荷装置のうち、第２のバッテリー２２を電源として動作するように割り振られた一部の負荷装置を含んだシステムである。この第２の自動運転システム２３には、１次系統による電源供給が失陥したときなどの緊急時に、２次系統による電源供給によって車両を安全に退避行動させるための機能を担う自動運転に必要な重要負荷である。
バッテリー保護回路１１１は、第２のＤＣＤＣコンバーター２１と第２のバッテリー２２との間に挿入され、第２のバッテリー２２が過充電されることを防止するためのリレー回路である。過充電とは、第２のバッテリー２２の蓄電量が所定の第１閾値以上となる満充電状態から第２のバッテリー２２がさらに充電される状態をいう。
このバッテリー保護回路１１１は、第２のＤＣＤＣコンバーター２１と第２のバッテリー２２との間に挿入されるスイッチング素子Ｓ１と、このスイッチング素子Ｓ１と並列に接続されて第２のバッテリー２２から第２のＤＣＤＣコンバーター２１の方向へ整流するダイオードＤ１と、で構成される。スイッチング素子Ｓ１は、制御部１２１の制御によって、オン動作（導通）又はオフ動作（非導通）の状態を切り替える。図１では、一例として、バッテリー保護回路１１１に、ソース－ドレイン間にボディーダイオードが形成されるＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を使用している。
制御部１２１は、例えばマイコンで構成され、電圧や温度などをセンシングすることによって第２のバッテリー２２の蓄電状態を監視し、その蓄電状態に基づいてバッテリー保護回路１１１のオンオフ動作を次のように制御することができる。
［制御］
次に、図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して、第１の実施形態に係る冗長電源システム１の２次系統の電源装置による制御を説明する。この図２Ａ及び図２Ｂでは、図示しない制御部１２１によって制御されたバッテリー保護回路１１１の状態を示している。
図２Ａは、第２のバッテリー２２の蓄電量が、通常の状態である場合を示している。通常の状態とは、後述する第１状態ではない状態をいう。この通常の状態である場合、制御部１２１によってスイッチング素子Ｓ１がオン動作に制御される。この制御状態では、第２のＤＣＤＣコンバーター２１の出力電力は、第２の自動運転システム２３へ供給され、かつ、第２のバッテリー２２の充電に用いられる（充電可）。また、この制御状態では、第２のバッテリー２２に蓄えられた電力を第２の自動運転システム２３へ供給することも可能である（バックアップ可）。
図２Ｂは、第２のバッテリー２２の蓄電量が、所定の第１閾値以上となる第１状態である場合を示している。この第１状態である場合、制御部１２１によってスイッチング素子Ｓ１がオフ動作に制御される。この制御状態では、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２への充電経路が遮断され、第２のＤＣＤＣコンバーター２１の出力電力によって第２のバッテリー２２が充電できなくなる（充電禁止）。従って、例えば蓄電量が第１閾値以上である満充電状態にある第２のバッテリー２２がさらに充電されることを防止できる。一方、この制御状態では、ダイオードＤ１によって第２のバッテリー２２から第２の自動運転システム２３への放電経路は確保されるため、必要なときに第２のバッテリー２２を第２の自動運転システム２３を動作させるバックアップ電源として素早く機能させることができる（バックアップ可）。
［作用・効果］
上述した本発明の第１の実施形態に係る冗長電源システム１によれば、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２までの間にスイッチング素子Ｓ１及び逆方向に整流するダイオードＤ１を設ける。そして、第２のバッテリー２２の蓄電量が第１状態のときには、スイッチング素子Ｓ１をオフして充電経路を遮断し、ダイオードＤ１を介した放電経路だけを形成する。
これにより、蓄電量が第１閾値以上となった満充電状態にある第２のバッテリー２２が過充電されることを防止でき、かつ、必要なときに第２のバッテリー２２を第２の自動運転システム２３を動作させるバックアップ電源として素早く機能させることができる。
＜第２の実施形態＞
［構成］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る冗長電源システム２の概略構成を示すブロック図である。図３に例示した冗長電源システム２は、上述した第１の実施形態に係る冗長電源システム１と比べて、第３のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）１３２及び蓄電部１４２を追加し、かつ制御部１２１を制御が異なる制御部１２２に代えた構成である。なお、本冗長電源システム２におけるその他の構成は、上記冗長電源システム１と同じであるため、同一の参照符号を付して説明を省略する。
第３のＤＣＤＣコンバーター１３２は、バッテリー保護回路１１１と第２のバッテリー２２との接続点と蓄電部１４２との間に接続される。この第３のＤＣＤＣコンバーター１３２は、制御部１２２の制御に従って、第２のバッテリー２２が蓄えている一部の電力を蓄電部１４２に放電することができ、またこの放電によって蓄電部１４２に貯まった電力を第２のバッテリー２２側に戻して充電できるように構成されている。
蓄電部１４２は、例えばキャパシタなどの、電力を充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。なお、この蓄電部１４２は、電力を充放電できる構成であれば、鉛電池やリチウムイオン電池などであってもよい。
制御部１２２は、例えばマイコンで構成され、上記第１の実施形態における制御部１２１と同様に、第２のバッテリー２２の蓄電状態を監視し、その蓄電状態に基づいてバッテリー保護回路１１１のオンオフ動作を制御することができる。さらに、制御部１２２は、第２のバッテリー２２の劣化状態を判断するために、第３のＤＣＤＣコンバーター１３２を次のように制御することができる。
［制御］
次に、図４Ａ及び図４Ｂをさらに参照して、第２の実施形態に係る冗長電源システム２の２次系統の電源装置による制御を説明する。この図４Ａ及び図４Ｂでは、図示しない制御部１２２によって制御されたバッテリー保護回路１１１及び第３のＤＣＤＣコンバーター１３２の状態を示している。
図４Ａは、第２のバッテリー２２の蓄電量が上述した第１状態である場合を示している。この第１状態である場合には、制御部１２２によって、第３のＤＣＤＣコンバーター１３２に対して検査放電を実施するように指示がなされる。検査放電とは、第２のバッテリー２２が蓄える電力の一部を蓄電部１４２に放電する処理である。この検査放電によって、制御部１２２は、放電前後における第２のバッテリー２２の電圧値差と放電電流値とから推定される第２のバッテリー２２の内部抵抗値に基づいて、第２のバッテリー２２の劣化状態を判断することができる。なお、検査放電は、第１状態であれば任意のタイミングや間隔で実施することができる。
図４Ｂも、第２のバッテリー２２の蓄電量が第１状態である場合を示している。検査放電が実施されて第２のバッテリー２２の劣化状態が判断されると、制御部１２２によって、第３のＤＣＤＣコンバーター１３２に対して回収充電を実施するように指示がなされる。回収充電とは、検査放電によって第２のバッテリー２２から蓄電部１４２に移動させた電力を第２のバッテリー２２に回収する処理である。この回収充電によって、第２のバッテリー２２の劣化状態を判断するための電力を無駄にしなくてよくなる。
［作用・効果］
上述した本発明の第２の実施形態に係る冗長電源システム２によれば、蓄電部１４２と、第２のバッテリー２２に蓄えられた電力の一部を蓄電部１４２に放電する第３のＤＣＤＣコンバーター１３２とを設ける。そして、第２のＤＣＤＣコンバーター２１からの充電経路を遮断したときに、第２のバッテリー２２から蓄電部１４２への放電を実施して第２のバッテリー２２の劣化状態を判断する。
これにより、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２に対して行われる充電行為の影響を受けることなく蓄電部１４２を用いて放電を実施できるので、第２のバッテリー２２の劣化状態を精度よく判断することができる。
＜第３の実施形態＞
［構成］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る冗長電源システム３の概略構成を示すブロック図である。図５に例示した冗長電源システム３は、上述した第１の実施形態に係る冗長電源システム１と比べて、バッテリー保護回路１１１をバッテリー保護回路１１３に代え、かつ制御部１２１を制御部１２３に代えた構成である。なお、本冗長電源システム３におけるその他の構成は、上記冗長電源システム１と同じであるため、同一の参照符号を付して説明を省略する。
バッテリー保護回路１１３は、第２のＤＣＤＣコンバーター２１と第２のバッテリー２２との間に挿入され、第２のバッテリー２２が過充電及び過放電されることを防止するためのリレー回路である。過充電とは、第２のバッテリー２２の蓄電量が所定の第１閾値以上となる満充電状態から第２のバッテリー２２がさらに充電される状態をいう。過放電とは、第２のバッテリー２２の蓄電量が第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下の放電気味の状態から第２のバッテリー２２がさらに放電される状態をいう。
このバッテリー保護回路１１３は、第２のＤＣＤＣコンバーター２１と第２のバッテリー２２との間に挿入されるスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２と、スイッチング素子Ｓ１と並列に接続されて第２のバッテリー２２から第２のＤＣＤＣコンバーター２１の方向へ整流するダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｓ２と並列に接続されて第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２の方向へ整流するダイオードＤ２と、で構成される。スイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２は、制御部１２１の制御によって、オン動作（導通）又はオフ動作（非導通）の状態をそれぞれ切り替える。図５では、一例として、バッテリー保護回路１１３に、ソース－ドレイン間にボディーダイオードが形成されるＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを使用している。
制御部１２３は、例えばマイコンで構成され、電圧や温度などをセンシングすることによって第２のバッテリー２２の蓄電状態を監視し、その蓄電状態に基づいてバッテリー保護回路１１３のオンオフ動作を次のように制御することができる。
［制御］
次に、図６Ａ乃至図６Ｃをさらに参照して、第３の実施形態に係る冗長電源システム３の２次系統の電源装置による制御を説明する。この図６Ａ乃至図６Ｃでは、図示しない制御部１２３によって制御されたバッテリー保護回路１１３の状態を示している。
図６Ａは、第２のバッテリー２２の蓄電量が、通常の状態である場合を示している。通常の状態とは、上述した第１状態かつ後述する第２状態ではない状態をいう。この通常の状態である場合、制御部１２３によってスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２が共にオン動作に制御される。この制御状態では、第２のＤＣＤＣコンバーター２１の出力電力は、第２の自動運転システム２３へ供給され、かつ、第２のバッテリー２２の充電に用いられる（充電可）。また、この制御状態では、第２のバッテリー２２に蓄えられた電力を第２の自動運転システム２３へ供給することも可能である（バックアップ可）。
図６Ｂは、第２のバッテリー２２の蓄電量が、上記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下となる第２状態である場合を示している。この第２状態である場合、制御部１２３によってスイッチング素子Ｓ１がオン動作かつスイッチング素子Ｓ２がオフ動作に制御される。この制御状態では、第２のバッテリー２２から第２のＤＣＤＣコンバーター２１への放電経路が遮断され、第２のバッテリー２２の電力を第２の自動運転システム２３へ放電できなくなる（放電禁止）。従って、例えば放電気味の状態にある第２のバッテリー２２がさらに放電されることを防止できる。一方、この制御状態では、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ２によって第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２への充電経路は確保されるため、第２のバッテリー２２を満充電に向けて充電することができる（充電可）。
図６Ｃは、第２のバッテリー２２の蓄電量が、上記第１閾値以上となる第１状態である場合を示している。この第１状態である場合、制御部１２３によってスイッチング素子Ｓ１がオフ動作かつスイッチング素子Ｓ２がオン動作に制御される。この制御状態では、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２への充電経路が遮断され、第２のＤＣＤＣコンバーター２１の出力電力によって第２のバッテリー２２が充電できなくなる（充電禁止）。従って、例えば蓄電量が第１閾値以上である満充電状態にある第２のバッテリー２２がさらに充電されることを防止できる。一方、この制御状態では、スイッチング素子Ｓ２とダイオードＤ１によって第２のバッテリー２２から第２の自動運転システム２３への放電経路は確保されるため、必要なときに第２のバッテリー２２を第２の自動運転システム２３を動作させるバックアップ電源として素早く機能させることができる（バックアップ可）。
［作用・効果］
上述した本発明の第３の実施形態に係る冗長電源システム３によれば、第２のＤＣＤＣコンバーター２１と第２のバッテリー２２との間に、２つのスイッチング素子Ｓ１及びＳ２と相反する方向に整流する２つのダイオードＤ１及びＤ２を設ける。そして、第２のバッテリー２２の蓄電量が第１状態のときには、スイッチング素子Ｓ１をオフして充電経路を遮断し、スイッチング素子Ｓ２及びダイオードＤ１を介した放電経路だけを形成する。また、第２のバッテリー２２の蓄電量が第２状態のときには、スイッチング素子Ｓ２をオフして放電経路を遮断し、スイッチング素子Ｓ１及びダイオードＤ２を介した充電経路だけを形成する。
これにより、蓄電量が第１閾値以上となった満充電状態にある第２のバッテリー２２が過充電されることを防止でき、かつ、必要なときに第２のバッテリー２２を第２の自動運転システム２３を動作させるバックアップ電源として素早く機能させることができる。さらに、放電気味の状態にある第２のバッテリー２２が過放電されることを防止できる。
＜第４の実施形態＞
［構成］
図７は、本発明の第４の実施形態に係る冗長電源システム４の概略構成を示すブロック図である。図７に例示した冗長電源システム４は、上述した第１の実施形態に係る冗長電源システム１と比べて、第３のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）１３４を追加し、かつ制御部１２１を制御が異なる制御部１２４に代えた構成である。なお、本冗長電源システム４におけるその他の構成は、上記冗長電源システム１と同じであるため、同一の参照符号を付して説明を省略する。
第３のＤＣＤＣコンバーター１３４は、バッテリー保護回路１１１と第２のバッテリー２２との接続点と、１次系統における第１のＤＣＤＣコンバーター１１と第１のバッテリー１２との接続点との間に、接続される。この第３のＤＣＤＣコンバーター１３４は、制御部１２４の制御に従って、第２のバッテリー２２が蓄えている一部の電力を第１のバッテリー１２に放電することができるように構成されている。
制御部１２４は、例えばマイコンで構成され、上記第１の実施形態における制御部１２１と同様に、第２のバッテリー２２の蓄電状態を監視し、その蓄電状態に基づいてバッテリー保護回路１１１のオンオフ動作を制御することができる。さらに、制御部１２４は、第２のバッテリー２２の劣化状態を判断するために、第３のＤＣＤＣコンバーター１３４を次のように制御することができる。
［制御］
次に、図８をさらに参照して、第４の実施形態に係る冗長電源システム４の２次系統の電源装置による制御を説明する。この図８では、図示しない制御部１２４によって制御されたバッテリー保護回路１１１及び第３のＤＣＤＣコンバーター１３４の状態を示している。
図８は、第２のバッテリー２２の蓄電量が上述した第１状態である場合を示している。この第１状態である場合には、制御部１２４によって、第３のＤＣＤＣコンバーター１３４に対して検査放電を実施するように指示がなされる。検査放電とは、第２のバッテリー２２が蓄える電力の一部を第１のバッテリー１２に放電する処理である。この検査放電によって、制御部１２４は、放電前後における第２のバッテリー２２の電圧値差と放電電流値とから推定される第２のバッテリー２２の内部抵抗値に基づいて、第２のバッテリー２２の劣化状態を判断することができる。なお、検査放電は、第１状態であれば任意のタイミングや間隔で実施することができる。
［作用・効果］
上述した本発明の第４の実施形態に係る冗長電源システム４によれば、第２のバッテリー２２に蓄えられた電力の一部を第１のバッテリー１２に放電する第３のＤＣＤＣコンバーター１３４を設ける。そして、第２のＤＣＤＣコンバーター２１からの充電経路を遮断したときに、第２のバッテリー２２から第１のバッテリー１２への放電を実施して第２のバッテリーの劣化状態を判断する。
これにより、第２のＤＣＤＣコンバーター２１から第２のバッテリー２２に対して行われる充電行為の影響を受けることなく第１のバッテリー１２を用いて放電を実施できるので、第２のバッテリー２２の劣化状態を精度よく判断することができる。また、放電先が第１のバッテリー１２であるため、上記第２の実施形態で説明した蓄電部１４２よりも検査のために放電する電流値を大きく設定することができ、より高精度に第２のバッテリー２２の劣化状態を判断することができる。さらに、放電先を第１のバッテリー１２としたことによって、検査放電した電力は１次系統において有効活用できるため、上記蓄電部１４２のように電力を回収する手間も省ける。
＜他の実施形態＞
上記第２の実施形態に係る冗長電源システム２及び第４の実施形態に係る冗長電源システム４におけるバッテリー保護回路１１１を、上記第３の実施形態に係る冗長電源システム３で説明したバッテリー保護回路１１３に代えることも可能である。
本発明の冗長電源システムは、高圧電源から複数のＤＣＤＣコンバーターを介して異なる２系統のバッテリーにそれぞれ電力供給して冗長構成を実現する電源システムを搭載した、車両などに利用可能である。
１、２、３、４ 冗長電源システム
１１ 第１のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
１２ 第１のバッテリー
１３ 第１の自動運転システム（ＡＤＳ）
１４ 車両負荷
２１ 第２のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
２２ 第２のバッテリー
２３ 第２の自動運転システム（ＡＤＳ）
５０ 電力供給部
１１１、１１３ バッテリー保護回路
１２１、１２２、１２３、１２４ 制御部
１３２、１３４ 第３のＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
１４２ 蓄電部

Claims (5)

  1. 所定の電力を第１のＤＣＤＣコンバーターを介して１次系統の第１のバッテリー及び第１の負荷に供給し、前記所定の電力を第２のＤＣＤＣコンバーターを介して前記１次系統とは独立した２次系統の第２のバッテリー及び第２の負荷に供給する、冗長電源システムであって、
    前記第２のＤＣＤＣコンバーターと前記第２のバッテリーとの間に挿入される第１のスイッチング素子と、
    前記第１のスイッチング素子と並列に接続され、前記第２のバッテリーから前記第２のＤＣＤＣコンバーターの方向へ整流する第１のダイオードと、
    蓄電部と、
    前記第１のスイッチング素子と前記第２のバッテリーの接続点と前記蓄電部とを充放電可能に接続する第３のＤＣＤＣコンバーターと、
    前記第１のスイッチング素子及び前記第３のＤＣＤＣコンバーターを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第２のバッテリーの蓄電量が所定の第１閾値以上となる第１状態であるときには、前記第１のスイッチング素子をオフし、前記第１状態以外の状態のときには、前記第１のスイッチング素子をオンし、
    前記第１のスイッチング素子をオフしている前記第１状態において、前記第３のＤＣＤＣコンバーターを介して、前記第２のバッテリーが蓄える電力の一部を前記蓄電部を用いて放電することによって、前記第２のバッテリーの劣化状態を判断する、
    冗長電源システム。
  2. 所定の電力を第１のＤＣＤＣコンバーターを介して１次系統の第１のバッテリー及び第１の負荷に供給し、前記所定の電力を第２のＤＣＤＣコンバーターを介して前記１次系統とは独立した２次系統の第２のバッテリー及び第２の負荷に供給する、冗長電源システムであって、
    前記第２のＤＣＤＣコンバーターと前記第２のバッテリーとの間に挿入される第１のスイッチング素子と、
    前記第１のスイッチング素子と並列に接続され、前記第２のバッテリーから前記第２のＤＣＤＣコンバーターの方向へ整流する第１のダイオードと、
    前記第２のバッテリーと前記第１のバッテリーとを充放電可能に接続する第３のＤＣＤＣコンバーターと、
    前記第１のスイッチング素子及び前記第３のＤＣＤＣコンバーターを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第２のバッテリーの蓄電量が所定の第１閾値以上となる第１状態であるときには、前記第１のスイッチング素子をオフし、前記第１状態以外の状態のときには、前記第１のスイッチング素子をオンにし、
    前記第１のスイッチング素子をオフしている前記第１状態において、前記第３のＤＣＤＣコンバーターを介して、前記第２のバッテリーが蓄える電力の一部を前記第１のバッテリーを用いて放電することによって、前記第２のバッテリーの劣化状態を判断する、
    冗長電源システム。
  3. 前記第２のＤＣＤＣコンバーターと前記第２のバッテリーとの間に、かつ、前記第１のスイッチング素子と直列に挿入される第２のスイッチング素子と、
    前記第２のスイッチング素子と並列に接続され、前記第２のＤＣＤＣコンバーターから前記第２のバッテリーの方向へ整流する第２のダイオードと、をさらに備え、
    前記制御部は、前記第２のバッテリーの蓄電量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下となる第２状態であるときには、前記第２のスイッチング素子をオフし、前記第２状態以外の状態のときには、前記第２のスイッチング素子をオンする、
    請求項１又は２に記載の冗長電源システム。
  4. 前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードとの並列接続構成は、ソース－ドレイン間にボディーダイオードが形成される電界効果トランジスタである、
    請求項１又は２に記載の冗長電源システム。
  5. 前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードとの並列接続構成、及び前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードとの並列接続構成は、ソース－ドレイン間にボディーダイオードが形成される電界効果トランジスタである、
    請求項３に記載の冗長電源システム。
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