JP7340775B2 - Vehicle power system - 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システムに関する。 The present invention relates to an on-vehicle power supply system used in various vehicles.

以下、従来の車載電源1について図面を用いて説明する。図9は従来の車載電源1の構成を示した回路ブロック図であり、車載電源1は充電回路2と蓄電池3と放電回路4とを有していた。ここで、車両バッテリー5が正常な状態であるときには、車両バッテリー5から供給される電力が充電回路2によって蓄電池3へ蓄えられ、そして、蓄電池3に蓄えられた電力は必要に応じて放電回路4によって負荷6へと供給されていた。その一方で、車両バッテリー5が異常な状態となったときには、充電回路2は停止状態となり蓄電池3に蓄えられた電力は、制御回路(図示せず)からの指示によって動作を行う放電回路4を通じて蓄電池3から負荷6へと供給されていた。 Hereinafter, a conventional vehicle-mounted power supply 1 will be explained using the drawings. FIG. 9 is a circuit block diagram showing the configuration of a conventional in-vehicle power source 1. The in-vehicle power source 1 had a charging circuit 2, a storage battery 3, and a discharging circuit 4. Here, when the vehicle battery 5 is in a normal state, the electric power supplied from the vehicle battery 5 is stored in the storage battery 3 by the charging circuit 2, and the electric power stored in the storage battery 3 is transferred to the discharge circuit 4 as needed. was supplied to load 6 by. On the other hand, when the vehicle battery 5 is in an abnormal state, the charging circuit 2 is stopped and the electric power stored in the storage battery 3 is transferred through the discharging circuit 4, which operates according to instructions from a control circuit (not shown). It was supplied from the storage battery 3 to the load 6.

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。 Note that, as prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

国際公開第2013/125170号International Publication No. 2013/125170

しかしながら、特に放電回路4が昇圧動作を行うことによって蓄電池3の電力を負荷6へ供給する場合、車両バッテリー5が異常な状態となり蓄電池3への電力供給が絶たれたときには、蓄電池3が放電によって蓄電池3の電圧が低下して所定電圧よりも低くなると放電回路4が昇圧動作できなくなり、車載電源1は負荷6へ電力を供給できなくなっていた。 However, especially when the discharge circuit 4 performs a step-up operation to supply power from the storage battery 3 to the load 6, when the vehicle battery 5 is in an abnormal state and the power supply to the storage battery 3 is cut off, the storage battery 3 is discharged. When the voltage of the storage battery 3 decreases and becomes lower than a predetermined voltage, the discharge circuit 4 is no longer able to boost the voltage, and the on-vehicle power supply 1 is no longer able to supply power to the load 6.

これは言い換えると、車載電源1は蓄電池3の電力を出力しきれず蓄電池3に所定の電力を残した状態で動作を停止するという課題を有するものであった。 In other words, the on-vehicle power supply 1 has a problem in that it is unable to fully output the power of the storage battery 3 and stops operating with a predetermined amount of power remaining in the storage battery 3.

そこで本発明は、蓄電部に蓄えられた電力を効率よく利用することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to efficiently utilize the electric power stored in the power storage unit.

そして、この目的を達成するために本発明は、入力部と、出力部と、前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記電圧可変部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電部の放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御する、ことを特徴としたものである。 In order to achieve this object, the present invention includes an input part, an output part, a conductive line part connecting the input part and the output part, a high potential electrode and a low potential electrode, a power storage unit to which the conductive line portion is connected to a high potential electrode; a variable voltage unit connected between the low potential electrode and ground; and a voltage variable unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit. a control unit configured to control a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode to a predetermined constant value during a discharge period of the power storage unit. The present invention is characterized in that the voltage of the variable voltage section is controlled so as to set the value.

本発明によれば、蓄電部に残存する電力が少なく、蓄電部の電圧が低下している状況下で蓄電部から電力を放電するときに、蓄電部の電圧に可変電圧部の電圧が重畳されることで蓄電部が有する電圧よりも高い電圧を出力部から外部へと出力することができるので、
蓄電部の電圧が昇圧可能電圧以上である必要がなくなる。このため、蓄電部に残存する電力が少なく、蓄電部の電圧が低下している状況下で蓄電部から電力の放電が継続可能となり、蓄電部に蓄えられた電力を効率よく利用することができる。
According to the present invention, when discharging power from the power storage unit in a situation where there is little remaining power in the power storage unit and the voltage of the power storage unit is decreasing, the voltage of the variable voltage unit is superimposed on the voltage of the power storage unit. By doing so, it is possible to output a voltage higher than the voltage of the power storage unit from the output unit to the outside.
There is no need for the voltage of the power storage unit to be higher than the voltage that can be boosted. Therefore, even when there is little remaining power in the power storage unit and the voltage of the power storage unit is low, power can continue to be discharged from the power storage unit, and the power stored in the power storage unit can be used efficiently. .

本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第1回路ブロック図A first circuit block diagram showing the configuration of an on-vehicle power supply system according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第2回路ブロック図A second circuit block diagram showing the configuration of the in-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの第1の動作タイミングチャートFirst operation timing chart of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第3回路ブロック図Third circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの第2の動作タイミングチャートSecond operation timing chart of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第4回路ブロック図Fourth circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第5回路ブロック図Fifth circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第6回路ブロック図Sixth circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention 従来の車載電源の構成を示した回路ブロック図Circuit block diagram showing the configuration of a conventional in-vehicle power supply

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。 Embodiments of the present invention will be described below 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システム7の構成を示す回路ブロック図である。車載電源システム7は、入力部8と出力部9と導電路線部10と蓄電部11と可変電圧部12と制御部13とを含む。導電路線部10は、入力部8と出力部9とを接続する。蓄電部11は高電位電極11Aと低電位電極11Bとを有する。蓄電部11の高電位電極11Aは導電路線部10に接続されている。可変電圧部12は蓄電部11の低電位電極11Bと接地Gとに接続されている。制御部13は、蓄電部11と可変電圧部12に接続されている。また、制御部13は可変電圧部12の動作を制御する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing the configuration of an on-vehicle power supply system 7 in an embodiment of the present invention. The on-vehicle power supply system 7 includes an input section 8 , an output section 9 , a conductive line section 10 , a power storage section 11 , a variable voltage section 12 , and a control section 13 . The conductive line section 10 connects the input section 8 and the output section 9. Power storage unit 11 has a high potential electrode 11A and a low potential electrode 11B. High potential electrode 11A of power storage section 11 is connected to conductive line section 10. Variable voltage section 12 is connected to low potential electrode 11B of power storage section 11 and ground G. Control section 13 is connected to power storage section 11 and variable voltage section 12 . Further, the control section 13 controls the operation of the variable voltage section 12.

制御部13は、蓄電部11の放電期間に、蓄電部11の高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差へ可変電圧部12の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、可変電圧部12の電圧を制御する。 The control unit 13 sets a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit 12 to the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B of the power storage unit 11 to a predetermined constant value during the discharge period of the power storage unit 11. The voltage of the variable voltage section 12 is controlled.

以上の構成および動作によって、車載電源システム7は特に放電期間において蓄電部11に蓄えられた電力の大部分を放電、出力させることができるので、蓄電部11に蓄えられていた電力は効率よく利用される。車載電源システム7は、蓄電部11に残存する電力が少なく蓄電部11の電圧が低下している状況下でも、あるいは、蓄電部11に残存する電力が多く蓄電部11の電圧が満充電に近い状況下でも、蓄電部11から電力を放電するときに、蓄電部11と出力部9との間に昇圧コンバータを設けることなく所定の電圧を出力することができる。車載電源システム7は、蓄電部11から電力を放電するときに、蓄電部11の電圧に可変電圧部12の電圧を重畳させることで蓄電部11が有する電圧よりも高い電圧である所定の一定値を、出力部9から外部へと出力することができる。このため、蓄電部11の電圧が昇圧されることが可能な電圧以上である必要がなくなる。したがって、蓄電部11に残存する電力が少なく、蓄電部11が有する電位差が小さくなってい
る状況下であっても蓄電部11が有する電力の放電が継続可能となり、車載電源システム7は蓄電部11に蓄えられた電力を効率よく利用することができる。いいかえると、車載電源システム7は多くの電力を、長い期間にわたって出力することができる。
With the above configuration and operation, the on-vehicle power supply system 7 can discharge and output most of the power stored in the power storage unit 11, especially during the discharge period, so the power stored in the power storage unit 11 can be used efficiently. be done. The in-vehicle power supply system 7 operates even in situations where there is little power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is decreasing, or when there is a large amount of power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is close to full charge. Even under such circumstances, when discharging power from power storage unit 11 , a predetermined voltage can be output without providing a boost converter between power storage unit 11 and output unit 9 . When discharging power from the power storage unit 11, the in-vehicle power supply system 7 superimposes the voltage of the variable voltage unit 12 on the voltage of the power storage unit 11 to generate a predetermined constant value that is a voltage higher than the voltage of the power storage unit 11. can be output from the output section 9 to the outside. Therefore, the voltage of power storage unit 11 does not need to be higher than a voltage that can be boosted. Therefore, even under a situation where there is little power remaining in the power storage unit 11 and the potential difference of the power storage unit 11 is small, the power stored in the power storage unit 11 can continue to be discharged, and the in-vehicle power supply system 7 The power stored in the system can be used efficiently. In other words, the on-vehicle power supply system 7 can output a large amount of power over a long period of time.

以下で、図1の回路ブロック図、図2の本発明の実施の形態における車載電源システム7の構成を示す第2回路ブロック図、および図3の本発明の実施の形態における車載電源システム7の第1の動作タイミングチャートを用いて、車載電源システム7の構成および動作について詳細に説明する。先にも述べたように車載電源システム7は、入力部8と出力部9と導電路線部10と蓄電部11と可変電圧部12と制御部13とを含む。 Below, the circuit block diagram of FIG. 1, the second circuit block diagram showing the configuration of the in-vehicle power supply system 7 in the embodiment of the present invention in FIG. The configuration and operation of the vehicle-mounted power supply system 7 will be described in detail using a first operation timing chart. As described above, the on-vehicle power supply system 7 includes the input section 8 , the output section 9 , the conductive line section 10 , the power storage section 11 , the variable voltage section 12 , and the control section 13 .

入力部8は車両用バッテリー14に接続されていて、車載電源システム7は車両用バッテリー14から電力の供給を受けて、車両用バッテリー14からの電力によって蓄電部11は充電される。ここでは図示していないが、車両用バッテリー14とともに発電機から車載電源システム7は電力の供給を受けてもよい。 The input unit 8 is connected to the vehicle battery 14 , the vehicle power supply system 7 receives power from the vehicle battery 14 , and the power storage unit 11 is charged by the power from the vehicle battery 14 . Although not shown here, the on-vehicle power supply system 7 may receive power from a generator together with the vehicle battery 14.

出力部9は車両負荷15に接続されていて、車載電源システム7は、蓄電部11に蓄えられていた電力を放電させることによって、車両負荷15を駆動させる。また、車両負荷15は、車載電源システム7から電力の供給を受けた時点で駆動を始めても、あるいは、車載電源システム7から電力の供給を受け、そのうえで車両負荷15の内部などに設けられた開閉器(図示せず)が閉じられることによって双方の条件が揃った時点で駆動を始めても、いずれであってもよい。 The output unit 9 is connected to a vehicle load 15 , and the vehicle-mounted power supply system 7 drives the vehicle load 15 by discharging the electric power stored in the power storage unit 11 . Further, the vehicle load 15 may start driving when it receives power from the on-vehicle power supply system 7, or may receive power from the on-vehicle power supply system 7 and then operate a switch provided inside the vehicle load 15. Driving may be started when both conditions are met by closing a container (not shown), or at any time.

図示はしていないが、入力部8および出力部9は特定の機能を有した構成である必要はなく、固定具や溶接などを用いて電気的に接続が可能な端子や、あるいは、溶接などで接続が可能な導体であってよい。 Although not shown, the input section 8 and the output section 9 do not need to have a configuration with a specific function, and may be terminals that can be electrically connected using a fixture, welding, etc., or welding, etc. It may be a conductor that can be connected with

導電路線部10は、入力部8と出力部9とを接続する。導電路線部10は車載電源システム7の配線基板(図示せず)に配線パターンとして設けられても、あるいは、ケーブルや銅板状のバスバとして設けられてもよい。いずれの場合であっても、導電路線部10には充電時や放電時に大きな電流が流れる。このため、導電路線部10は通電方向に大きな断面積を有した電流容量が大きな導体であることが望ましい。 The conductive line section 10 connects the input section 8 and the output section 9. The conductive line portion 10 may be provided as a wiring pattern on a wiring board (not shown) of the on-vehicle power supply system 7, or may be provided as a cable or a bus bar in the form of a copper plate. In either case, a large current flows through the conductive line portion 10 during charging and discharging. For this reason, it is desirable that the conductive line portion 10 is a conductor having a large cross-sectional area in the direction of current flow and a large current capacity.

蓄電部11は、高電位電極11Aと低電位電極11Bとを有し、高電位電極11Aは導電路線部10に接続点16で接続されている。蓄電素子そのものが蓄電部11であってもよい。ここでは図示していないが、蓄電部11は蓄電素子と蓄電部11専用の保護回路や制御回路や蓄電素子の余剰電力を放電する放電回路などを併せて有していてもよい。また、蓄電部11の蓄電素子は、鉛バッテリーやリチウムイオンバッテリーなどの化学二次電池であっても、電気二重層キャパシタなどのキャパシタ二次電池であってもかまわない。 The power storage unit 11 has a high potential electrode 11A and a low potential electrode 11B, and the high potential electrode 11A is connected to the conductive line portion 10 at a connection point 16. The power storage element itself may be the power storage unit 11. Although not shown here, the power storage unit 11 may also include a power storage element, a protection circuit or a control circuit dedicated to the power storage unit 11, a discharge circuit for discharging surplus power of the power storage element, and the like. Further, the power storage element of the power storage unit 11 may be a chemical secondary battery such as a lead battery or a lithium ion battery, or a capacitor secondary battery such as an electric double layer capacitor.

先にも述べたように、車載電源システム7は、蓄電部11に残存する電力が少なくなり蓄電部11の両端の電位差が小さくなることで蓄電部11の電圧が低下して、蓄電部11の電圧を昇圧させるには不適切な状況下であっても蓄電部11から電力の放電を継続可能とする。したがって、車載電源システム7の蓄電部11に適用する蓄電素子には、キャパシタ二次電池を用いることで、車載電源システム7は有効に動作することが可能となる。これは、長時間の放電後に急激に蓄電残量が低下する化学二次電池に対して、キャパシタ二次電池は放電時間に応じて概ね近似した蓄電残量の低下率を有し、電力を残したうえで昇圧させるには電圧不足となる状態に早い時点到達するためである。 As mentioned earlier, in the vehicle power supply system 7, the voltage of the power storage unit 11 decreases as the electric power remaining in the power storage unit 11 decreases and the potential difference between both ends of the power storage unit 11 decreases. It is possible to continue discharging power from power storage unit 11 even under conditions inappropriate for boosting the voltage. Therefore, by using a capacitor secondary battery as the power storage element applied to the power storage unit 11 of the vehicle-mounted power supply system 7, the vehicle-mounted power supply system 7 can operate effectively. This is because, in contrast to chemical secondary batteries, where the remaining amount of charge decreases rapidly after a long period of discharge, capacitor secondary batteries have a rate of decrease in the amount of remaining charge that is roughly similar to that depending on the discharge time. This is because the voltage will reach a state of insufficient voltage at an early point in time to increase the voltage.

可変電圧部12は蓄電部11の低電位電極11Bと接地Gとに接続されている。また、可変電圧部12の高電位電極12Aが蓄電部11の低電位電極11Bに、可変電圧部12
の低電位電極12Bが接地Gに接続されている。蓄電部11と可変電圧部12とは直列に接続されているので、可変電圧部12は、可変である直流電圧を蓄電部11の直流電圧に重畳させる。
Variable voltage section 12 is connected to low potential electrode 11B of power storage section 11 and ground G. Further, the high potential electrode 12A of the variable voltage section 12 is connected to the low potential electrode 11B of the power storage section 11, and the variable voltage section 12
A low potential electrode 12B is connected to ground G. Since power storage unit 11 and variable voltage unit 12 are connected in series, variable voltage unit 12 superimposes a variable DC voltage on the DC voltage of power storage unit 11 .

制御部13は、蓄電部11と可変電圧部12に接続されている。厳密には、制御部13は蓄電部11の高電位電極11Aの電圧を検出し、さらに制御部13は蓄電部11の低電位電極11Bの電圧を検出する。またさらに制御部13は可変電圧部12の高電位側の電圧を検出してもよい。可変電圧部12の高電位側の電圧は蓄電部11の低電位電極11Bの電圧と概ね同じ値となる。またさらに、制御部13は入力部8および出力部9の電圧を検出する。そして、制御部13は可変電圧部12の動作を制御する。 Control section 13 is connected to power storage section 11 and variable voltage section 12 . Strictly speaking, control section 13 detects the voltage of high potential electrode 11A of power storage section 11, and furthermore, control section 13 detects the voltage of low potential electrode 11B of power storage section 11. Furthermore, the control section 13 may detect the voltage on the high potential side of the variable voltage section 12. The voltage on the high potential side of variable voltage section 12 has approximately the same value as the voltage on low potential electrode 11B of power storage section 11. Furthermore, the control section 13 detects the voltages of the input section 8 and the output section 9. The control section 13 then controls the operation of the variable voltage section 12.

まず制御部13における、充電に関する制御および放電に関する制御について説明する。制御部13の可変電圧部12に対する制御は、停止期間と充電期間と維持期間と放電期間とに分割される。停止期間は、制御部13に接続された外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信する前の状態である。車両起動信号SIG1は車載電源システム7が搭載されている車両18の制御装置(図示せず)から、車両18が起動すると発せられる信号である。また、車両18が起動すると、起動前に遮断状態であった連動スイッチ19が接続状態へと切り替えられる。タイミングチャートでは、外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信する前の状態で車両起動信号SIG1はOFFとし、外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信する状態で車両起動信号SIG1はONとして、それぞれ示されている。 First, the control related to charging and the control related to discharging in the control unit 13 will be explained. Control of the variable voltage section 12 by the control section 13 is divided into a stop period, a charging period, a sustaining period, and a discharging period. The stop period is a state before the external signal receiving section 17 connected to the control section 13 receives the vehicle activation signal SIG1. The vehicle activation signal SIG1 is a signal issued from a control device (not shown) of the vehicle 18 on which the on-vehicle power supply system 7 is mounted when the vehicle 18 is activated. Further, when the vehicle 18 is started, the interlocking switch 19, which was in the disconnected state before starting, is switched to the connected state. In the timing chart, the vehicle starting signal SIG1 is OFF before the external signal receiving section 17 receives the vehicle starting signal SIG1, and the vehicle starting signal SIG1 is ON before the external signal receiving section 17 receives the vehicle starting signal SIG1. are shown respectively.

停止期間では、車両用バッテリー14に端子電圧VBは存在するものの、連動スイッチ19は遮断状態であるため入力部8において車両用バッテリー14の端子電圧VBは検知されない。このとき、車両用バッテリー14から通常路線部20を経て車両負荷15へと電圧が印加されているので、出力部9では車両用バッテリー14の端子電圧VBが検出される。実際には通常路線部20に整流素子21が接続されているため、整流素子21による電圧降下が生じ、出力部9で検出される電圧はVBよりも低い値となる。 During the stop period, although the terminal voltage VB exists in the vehicle battery 14, the input unit 8 does not detect the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 because the interlocking switch 19 is in the cut-off state. At this time, since voltage is being applied from the vehicle battery 14 to the vehicle load 15 via the normal route section 20, the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 is detected at the output section 9. Actually, since the rectifying element 21 is connected to the normal line section 20, a voltage drop occurs due to the rectifying element 21, and the voltage detected at the output section 9 has a value lower than VB.

また停止期間では、蓄電部11の高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差である第1電位差VDは、概ね基礎電圧VD1に制御されている。基礎電圧VD1は、特に蓄電部11に適用されている蓄電素子が電気二重層キャパシタである場合には、長時間の充電状態において電気二重層キャパシタの劣化が進行しにくい水準の値に低く抑えることが望ましい。また、後述する充電期間において充電時間が短縮されるように基礎電圧VD1は、電気二重層キャパシタの劣化が進行しにくい水準であって所定の値以上であることが望ましい。 Further, during the stop period, the first potential difference VD, which is the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B of the power storage unit 11, is controlled to approximately the basic voltage VD1. In particular, when the power storage element applied to the power storage unit 11 is an electric double layer capacitor, the basic voltage VD1 should be kept low to a level that prevents deterioration of the electric double layer capacitor in a long-term charging state. is desirable. Further, in order to shorten the charging time during the charging period described later, it is desirable that the basic voltage VD1 is at a level at which deterioration of the electric double layer capacitor is difficult to progress and is equal to or higher than a predetermined value.

またさらに停止期間では、可変電圧部12の高電位電極12Aと低電位電極12Bとの電位差である第2電位差はゼロである。制御部13は、可変電圧部12の高電位電極12Aと低電位電極12Bとの電圧を検出してもよいが、可変電圧部12の高電位電極12Aは、蓄電部11の低電位電極11Bと同電位であるので蓄電部11の低電位電極11Bの電圧が代用されてよい。また、可変電圧部12の低電位電極12Bは接地されているので、第2電位差は蓄電部11の低電位電極11Bの電圧としてよい。 Furthermore, during the stop period, the second potential difference, which is the potential difference between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 12B of the variable voltage section 12, is zero. The control unit 13 may detect the voltage between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 12B of the variable voltage unit 12, but the high potential electrode 12A of the variable voltage unit 12 may detect the voltage between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 11B of the power storage unit 11. Since they are at the same potential, the voltage of low potential electrode 11B of power storage unit 11 may be substituted. Further, since the low potential electrode 12B of the variable voltage section 12 is grounded, the second potential difference may be the voltage of the low potential electrode 11B of the power storage section 11.

次に、充電期間について説明する。充電期間では、充電期間が始まるT1の時点で連動スイッチ19は遮断状態から接続状態へと切り替えられているので、入力部8において車両用バッテリー14の端子電圧VBがそのまま検出される。そして、車両用バッテリー14の端子電圧VBを用いて蓄電部11への充電が行われる。 Next, the charging period will be explained. During the charging period, since the interlocking switch 19 is switched from the disconnected state to the connected state at time T1 when the charging period starts, the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 is detected as is at the input section 8. Then, the power storage unit 11 is charged using the terminal voltage VB of the vehicle battery 14.

充電期間が始まる以前、いいかえると停止期間では蓄電部11の第1電位差VDは基礎
電圧VD1であったが、充電期間で蓄電部11の第1電位差VDは基礎電圧VD1から設定電圧VD2まで上昇させられる。設定電圧VD2は概ね蓄電部11の満充電電圧に相当、あるいは、蓄電部11の満充電電圧よりも低く過充電とならない値に相当する。そして、予め設定される設定電圧VD2は車両用バッテリー14の端子電圧VBの値が設定可能な範囲の上限値となる。したがって、蓄電部11の蓄電素子の定格電圧は車両用バッテリー14の定格電圧よりも高くする必要がある。また、設定電圧VD2は車両負荷15を駆動することが可能な電圧値以上である。
Before the charging period starts, in other words, during the stop period, the first potential difference VD of the power storage unit 11 is the base voltage VD1, but during the charging period, the first potential difference VD of the power storage unit 11 is increased from the base voltage VD1 to the set voltage VD2. It will be done. Set voltage VD2 roughly corresponds to the full charge voltage of power storage unit 11, or corresponds to a value that is lower than the full charge voltage of power storage unit 11 and does not cause overcharging. The preset voltage VD2 is the upper limit of the range in which the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 can be set. Therefore, the rated voltage of the power storage element of the power storage unit 11 needs to be higher than the rated voltage of the vehicle battery 14. Furthermore, the set voltage VD2 is a voltage value that is greater than or equal to the voltage value that can drive the vehicle load 15.

このときも、車両用バッテリー14から通常路線部20を経て車両負荷15へと電圧が印加されているので、出力部9では車両用バッテリー14の端子電圧VBが検出される。実際には通常路線部20に整流素子21が接続されているため、整流素子21による電圧降下が生じ、出力部9で検出される電圧はVBよりも低い値となる。 Also at this time, voltage is being applied from the vehicle battery 14 to the vehicle load 15 via the normal line section 20, so the output section 9 detects the terminal voltage VB of the vehicle battery 14. Actually, since the rectifying element 21 is connected to the normal line section 20, a voltage drop occurs due to the rectifying element 21, and the voltage detected at the output section 9 has a value lower than VB.

充電期間では、制御部13が蓄電部11へ流す充電電流に応じて可変電圧部12の第2電位差VIを変化させて蓄電部11が充電されても、あるいは、可変電圧部12の第2電位差VIはゼロのままで固定されて車両用バッテリー14の端子電圧VBそのものによって蓄電部11が充電されてもよい。いいかえると、制御部13は、可変電圧部12の第2電位差VIによって蓄電部11へ流す充電電流や充電期間であるT1の時点からT2の時点までに要する時間を制御する。 During the charging period, even if the power storage unit 11 is charged by changing the second potential difference VI of the variable voltage unit 12 according to the charging current flowing to the power storage unit 11 by the control unit 13, or the second potential difference VI of the variable voltage unit 12 is changed. VI may be fixed at zero and power storage unit 11 may be charged by terminal voltage VB of vehicle battery 14 itself. In other words, the control unit 13 controls the charging current flowing to the power storage unit 11 and the time required from time T1 to time T2, which is the charging period, based on the second potential difference VI of the variable voltage unit 12.

タイミングチャートでは、一例として可変電圧部12のそれまではゼロであった第2電位差VIは、T1の時点で初期電位差VI1に切り替えられ上昇する。そして、充電期間が終了するT2の時点まで漸減させられる。第2電位差VIは、タイミングチャートのように直線状に漸減してもあるいは曲線状に低下させても、あるいは間欠的に切り替え制御する形態で階段状に低下させてもよい。例えば、蓄電部11に適用されている蓄電素子が電気二重層キャパシタである場合には、第2電位差VIをT1の時点で初期電位差VI1とすることで、電荷の蓄積量が少なく大電流が流れ易くなっている状態の電気二重層キャパシタに流れる電流を抑制すればよい。 In the timing chart, as an example, the second potential difference VI of the variable voltage section 12, which was zero until then, is switched to the initial potential difference VI1 at time T1 and increases. Then, it is gradually decreased until the time point T2 when the charging period ends. The second potential difference VI may be reduced linearly or curved as shown in the timing chart, or may be reduced stepwise by intermittent switching control. For example, when the power storage element applied to the power storage unit 11 is an electric double layer capacitor, by setting the second potential difference VI to the initial potential difference VI1 at the time of T1, the amount of accumulated charge is small and a large current flows. What is necessary is to suppress the current flowing through the electric double layer capacitor in a state where it is easy.

ここで初期電位差VI1の値は、先述の設定電圧VD2と基礎電圧VD1の差として設定すればよい。いいかえると、基礎電圧VD1に初期電位差VI1を加えた値が設定電圧VD2となるように制御部13は可変電圧部12を制御する。そして、充電期間においては、第1電位差VDは充電が進行するにしたがって上昇し、第2電位差VIは第1電位差VDの上昇に対応する形で低下し、第1電位差VDに第2電位差VIを加えた値が設定電圧VD2となるように制御部13は可変電圧部12を制御する。つまり、充電期間において、第1電位差VDに第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値として制御部13は可変電圧部12を制御する。これにより、制御部13は可変電圧部12の第2電位差VIを制御することで、蓄電部11の充電状態を制御できる。 Here, the value of the initial potential difference VI1 may be set as the difference between the aforementioned set voltage VD2 and the basic voltage VD1. In other words, the control section 13 controls the variable voltage section 12 so that the value obtained by adding the initial potential difference VI1 to the basic voltage VD1 becomes the set voltage VD2. During the charging period, the first potential difference VD increases as charging progresses, the second potential difference VI decreases in response to the increase in the first potential difference VD, and the second potential difference VI is added to the first potential difference VD. The control section 13 controls the variable voltage section 12 so that the added value becomes the set voltage VD2. That is, during the charging period, the control unit 13 controls the variable voltage unit 12 by setting the value obtained by adding the second potential difference VI to the first potential difference VD as a constant value of the set voltage VD2. Thereby, control section 13 can control the charging state of power storage section 11 by controlling second potential difference VI of variable voltage section 12 .

ここで、設定電圧VD2は車両用バッテリー14の端子電圧VBが上限値となることから、第2電位差VIは必ず車両用バッテリー14の端子電圧VBよりも低い値となる。このため、第2電位差VIを発生させる可変電圧部12は出力部9に給電路12Pによって接続されて、充電期間については出力部9の電圧を用いて第2電位差VIを生成する降圧コンバータとしてもよい。降圧コンバータは電力の変換効率が高い。そして、上記の動作では電圧の変化を生じさせるために可変電圧部12は設けられているため、可変電圧部12における電力の消費は非常に小さい。このため、可変電圧部12が出力部9の電圧を用いて動作する降圧コンバータであっても出力部9や車両負荷15に対しての影響は非常に小さく抑えられる。また、設定電圧VD2は車両用バッテリー14の正常時の端子電圧VBよりも低い値とすればよい。これにより、車両用バッテリー14が端子電圧VBを出力している限りは、蓄電部11に蓄えられた電力が排出されることはなく、車載電源システ
ム7は多くの電力を蓄電部11に長時間にわたって維持することができる。
Here, since the upper limit of the set voltage VD2 is the terminal voltage VB of the vehicle battery 14, the second potential difference VI is always a value lower than the terminal voltage VB of the vehicle battery 14. For this reason, the variable voltage section 12 that generates the second potential difference VI is connected to the output section 9 by the power supply path 12P, and during the charging period, it also functions as a step-down converter that generates the second potential difference VI using the voltage of the output section 9. good. Buck converters have high power conversion efficiency. In the above operation, since the variable voltage section 12 is provided to cause voltage changes, power consumption in the variable voltage section 12 is very small. Therefore, even if the variable voltage section 12 is a step-down converter that operates using the voltage of the output section 9, the influence on the output section 9 and the vehicle load 15 can be kept very small. Further, the set voltage VD2 may be set to a value lower than the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 during normal operation. As a result, as long as the vehicle battery 14 is outputting the terminal voltage VB, the power stored in the power storage unit 11 will not be discharged, and the in-vehicle power supply system 7 will store a large amount of power in the power storage unit 11 for a long time. can be maintained over a period of time.

ここで可変電圧部12として降圧コンバータが用いられる場合は、一例として図4の本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第3回路ブロック図に示すように、可変電圧部12は、出力部9と蓄電部11の低電位電極11Bとの間に出力部9側から順に直列に接続されたスイッチング素子24とチョークコイル25とを有し、さらに、平滑コンデンサ27と整流素子28とを有していればよい。平滑コンデンサ27は、チョークコイル25と低電位電極11Bとの接続点26と、接地Gとの間に接続され、整流素子28は、スイッチング素子24とチョークコイル25との接続点29にカソードが、接地Gにアノードが接続され配置されている。また、スイッチング素子24を接続して出力部9からチョークコイル25へと電力を供給する、あるいは、スイッチング素子24を遮断して出力部9からチョークコイル25へと電力を非供給とするために、スイッチング素子24の開閉を駆動するドライバ30は、制御部13によって制御されるように可変電圧部12に設けられた形態で図示されているが、ドライバ30は制御部13に含まれていても構わない。また、スイッチング素子24はFET(電界効果型トランジスタ)をはじめとする半導体スイッチであってよい。 Here, when a step-down converter is used as the variable voltage section 12, as shown in the third circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system in the embodiment of the present invention in FIG. It has a switching element 24 and a choke coil 25 connected in series from the output part 9 side between the output part 9 and the low potential electrode 11B of the power storage part 11, and further includes a smoothing capacitor 27 and a rectifying element 28. It is enough if you have it. The smoothing capacitor 27 is connected between the connection point 26 between the choke coil 25 and the low potential electrode 11B and the ground G, and the rectifying element 28 has a cathode connected to the connection point 29 between the switching element 24 and the choke coil 25. An anode is connected and arranged to ground G. In addition, in order to connect the switching element 24 and supply power from the output section 9 to the choke coil 25, or to cut off the switching element 24 and stop supplying power from the output section 9 to the choke coil 25, Although the driver 30 that drives the switching element 24 to open and close is provided in the variable voltage section 12 so as to be controlled by the control section 13, the driver 30 may be included in the control section 13. do not have. Further, the switching element 24 may be a semiconductor switch such as a FET (field effect transistor).

次に、維持期間について説明する。維持期間では、車両用バッテリー14からの電力供給の状態や、入力部8および出力部9で検出される電圧などは充電期間と変化はない。維持期間が始まるT2の時点で、蓄電部11に対する充電に関する動作は基本的に終了している。したがって、可変電圧部12に対して制御部13が行う制御は少ない。タイミングチャートでは、維持期間に相当するT2の時点からT3の時点までは、蓄電部11の第1電位差VDは概ね平坦な状態となっているが、実際には車両用バッテリー14の電圧変動や蓄電部11の自然放電などにより、蓄電部11の第1電位差VDは次第に低下する場合がある。このため、制御部13は定期的に、あるいは、蓄電部11の第1電位差VDが閾値を下回ったことを検出した時点で、可変電圧部12の第2電位差VIを制御し、第1電位差VDに第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値となるように維持する。 Next, the maintenance period will be explained. During the maintenance period, the state of power supply from the vehicle battery 14, the voltage detected at the input section 8 and the output section 9, etc. do not change from the charging period. At time T2 when the maintenance period begins, the operation related to charging the power storage unit 11 has basically ended. Therefore, the control unit 13 performs less control over the variable voltage unit 12. In the timing chart, the first potential difference VD of the power storage unit 11 is approximately flat from time T2 to time T3, which corresponds to the maintenance period, but in reality, voltage fluctuations of the vehicle battery 14 and power storage The first potential difference VD of power storage unit 11 may gradually decrease due to natural discharge of unit 11 or the like. For this reason, the control unit 13 controls the second potential difference VI of the variable voltage unit 12 periodically or at the time when it is detected that the first potential difference VD of the power storage unit 11 is lower than the threshold value, and controls the second potential difference VI of the variable voltage unit 12 so that the first potential difference VD The value obtained by adding the second potential difference VI to the set voltage VD2 is maintained at a constant value.

以上の充電期間および維持期間は、車両用バッテリー14の端子電圧VBが正常な値として車載電源システム7へ供給されているときであり、いいかえると入力部8の電圧が入力閾値Vthよりも高く車両用バッテリー14が健全なときに設けられる動作期間である。そして、充電期間における蓄電部11への充電に関する動作は、車両18が起動した後で入力部8の電圧が入力閾値Vthよりも高い期間全般にわたって、あるいは入力部8の電圧が入力閾値Vthよりも高い期間の一部において必要に応じて行われるとよい。 The above charging period and maintenance period are when the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 is being supplied to the vehicle power system 7 as a normal value. In other words, the voltage of the input section 8 is higher than the input threshold value Vth and This is an operating period provided when the battery 14 is healthy. The operation related to charging the power storage unit 11 during the charging period is performed during the entire period after the vehicle 18 is started, during which the voltage of the input unit 8 is higher than the input threshold value Vth, or when the voltage of the input unit 8 is higher than the input threshold value Vth. This may be done as necessary during a portion of the high-performance period.

以上の説明では充電期間と維持期間とは異なる制御の期間としているものの、充電期間と維持期間とは併せて充電期間としてもよい。また、車両用バッテリー14から車載電源システム7への電力供給は、充電期間あるいは維持期間に行われる形態で説明しているが、車両18が起動停止している間に車両用バッテリー14からの微弱電流により、基礎電圧VD1までの蓄電部11への充電や制御部13の起動が行われてもよい。このとき、上記の微弱電流の供給は、連動スイッチ19とは別に設けられて車両用バッテリー14と入力部8とに接続された補助スイッチ(図示せず)や、入力部8とは別に設けられた電力供給路(図示せず)によって行われてもよい。 In the above description, although the charging period and the maintenance period are controlled as different periods, the charging period and the maintenance period may be combined as a charging period. In addition, although the explanation is given in the form that power is supplied from the vehicle battery 14 to the vehicle power supply system 7 during the charging period or the maintenance period, a weak power supply from the vehicle battery 14 occurs while the vehicle 18 is starting or stopping. The current may charge the power storage unit 11 to the basic voltage VD1 or start the control unit 13. At this time, the above-mentioned weak current is supplied by an auxiliary switch (not shown) provided separately from the interlocking switch 19 and connected to the vehicle battery 14 and the input section 8, or by an auxiliary switch (not shown) provided separately from the input section 8. This may also be done by a separate power supply path (not shown).

次に、放電期間について説明する。放電期間が始まるT3の時点では、充電期間と維持期間とにより蓄電部11の第1電位差VDは概ね設定電圧VD2に充電されている。そして、放電期間が始まるT3の時点までは、車両用バッテリー14は端子電圧VBを有していて、出力部9へは車載電源システム7からの設定電圧VD2と車両用バッテリー14からの端子電圧VBとの双方が供給されている。このとき、端子電圧VBは設定電圧VD2
よりも高い電圧値で設定されているため、T3の時点以前では車両負荷15への電力の供給は基本的に車両用バッテリー14が行う。
Next, the discharge period will be explained. At time T3 when the discharging period begins, the first potential difference VD of power storage unit 11 is approximately charged to the set voltage VD2 due to the charging period and the sustaining period. Then, until time T3 when the discharge period begins, the vehicle battery 14 has the terminal voltage VB, and the output unit 9 receives the set voltage VD2 from the vehicle power supply system 7 and the terminal voltage VB from the vehicle battery 14. Both are supplied. At this time, the terminal voltage VB is the set voltage VD2
Since the voltage is set at a higher voltage value than T3, the vehicle battery 14 basically supplies power to the vehicle load 15 before time T3.

ここで、外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信中のT3の時点で車両用バッテリー14の端子電圧が急激に低下したとき、いいかえると車両18が起動中で連動スイッチ19が接続状態を継続しているにもかかわらずT3の時点で車両用バッテリー14の端子電圧が急激に低下して入力閾値Vthよりも低くなったこと、を制御部13が検出すると、放電期間が始まる。これは、車両18の搭乗者が車両18の起動を停止させる操作を行っていないにもかかわらずに車両用バッテリー14の端子電圧が急激に低下している状態であり、車両18が事故などに遭遇し、バッテリー失陥状態となった場合に相当する。タイミングチャートではT3の時点以降でも車両起動信号SIG1が継続する状態の曲線が描かれているが、T3の時点で連動スイッチ19は接続状態から遮断状態へと切り替わる指示を、車両18の制御装置(図示せず)から受けていない状態に相当する。 Here, when the terminal voltage of the vehicle battery 14 suddenly decreases at time T3 when the external signal receiving section 17 is receiving the vehicle starting signal SIG1, in other words, the interlocking switch 19 changes the connection state while the vehicle 18 is starting. When the control unit 13 detects that the terminal voltage of the vehicle battery 14 suddenly decreases and becomes lower than the input threshold value Vth at the time T3 despite the continuation, the discharging period begins. This is a state in which the terminal voltage of the vehicle battery 14 is rapidly decreasing even though the passenger of the vehicle 18 has not performed any operation to stop the vehicle 18 from starting, and the vehicle 18 is in an accident. This corresponds to the case where the battery has failed. The timing chart shows a curve in which the vehicle activation signal SIG1 continues even after time T3; (not shown).

T3の時点までは先述のように、出力部9へは車載電源システム7からの設定電圧VD2と車両用バッテリー14からの端子電圧VBとの双方が供給されていて、車両負荷15への電力の供給は基本的に車両用バッテリー14が行っていた。しかしながら、車両用バッテリー14が電力を喪失した状態、車両用バッテリー14からの電力を喪失した状態、あるいはそれに類似した状態のバッテリー失陥状態となっているため、車両負荷15への電力の供給は車載電源システム7が行う。 As described above, until time T3, both the set voltage VD2 from the on-vehicle power supply system 7 and the terminal voltage VB from the vehicle battery 14 are supplied to the output unit 9, and the power to the vehicle load 15 is The supply was basically performed by the vehicle battery 14. However, since the vehicle battery 14 has lost power, the vehicle battery 14 has lost power, or is in a similar battery failure state, power cannot be supplied to the vehicle load 15. The in-vehicle power supply system 7 performs this.

ここでバッテリー失陥状態となったとき、制御部13が駆動するための電力は、蓄電部11から供給される。また、バッテリー失陥状態となる前のT3の時点以前では、制御部13が駆動するための電力は、車両用バッテリー14、蓄電部11のいずれか一方、あるいは双方から供給される。また、制御部13が駆動するための電力は、車両負荷15へ出力する電力に比較して非常に小さな値である。このため、制御部13は蓄電部11からの電力によって十分に長い期間の動作が可能である。 When the battery fails, power for driving the control unit 13 is supplied from the power storage unit 11. Further, before the time T3 before the battery failure state occurs, electric power for driving the control unit 13 is supplied from either the vehicle battery 14, the power storage unit 11, or both. Moreover, the electric power for driving the control unit 13 is a very small value compared to the electric power output to the vehicle load 15. Therefore, the control unit 13 can operate for a sufficiently long period using the power from the power storage unit 11.

タイミングチャートに示すように、T3の時点以降の放電期間では、車載電源システム7の蓄電部11は出力部9から車両負荷15への電力の供給を始めると、同時に蓄電部11の第1電位差VDは低下し始める。制御部13は第1電位差VDを検出し、さらに可変電圧部12を動作させる。可変電圧部12は、蓄電部11の第1電位差VDへ加えるバイアス電圧に相当する。可変電圧部12は、T3の時点まではゼロであった第2電位差VIを出力し始め、同時に第2電位差VIは上昇し始める。そして第2電位差VIは第1電位差VDの低下分を補完し、出力部9の出力電圧は一定値に維持される。いいかえると、制御部13は、第1電位差VDに相当する高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差へ可変電圧部12の電圧である第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値として出力させるように、可変電圧部12を制御する。これにより、制御部13は可変電圧部12の第2電位差VIを制御することで、蓄電部11の放電状態を制御できる。 As shown in the timing chart, in the discharging period after time T3, when the power storage unit 11 of the vehicle-mounted power supply system 7 starts supplying power from the output unit 9 to the vehicle load 15, the first potential difference VD of the power storage unit 11 simultaneously increases. begins to decline. The control section 13 detects the first potential difference VD, and further operates the variable voltage section 12. Variable voltage section 12 corresponds to a bias voltage applied to first potential difference VD of power storage section 11 . The variable voltage section 12 begins to output the second potential difference VI, which was zero until time T3, and at the same time, the second potential difference VI begins to rise. The second potential difference VI compensates for the decrease in the first potential difference VD, and the output voltage of the output section 9 is maintained at a constant value. In other words, the control unit 13 determines the constant set voltage VD2 by adding the second potential difference VI, which is the voltage of the variable voltage unit 12, to the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B, which corresponds to the first potential difference VD. The variable voltage section 12 is controlled so as to output it as a value. Thereby, the control unit 13 can control the discharge state of the power storage unit 11 by controlling the second potential difference VI of the variable voltage unit 12.

先に説明したように、充電期間において制御部13は可変電圧部12の第2電位差VIを制御することで蓄電部11の充電状態を制御できる。そして、放電期間において制御部13は可変電圧部12の第2電位差VIを制御することで、蓄電部11の放電状態を制御できる。つまり、可変電圧部12は充電動作と放電動作との役割を単一の回路で果たすこととなり、車載電源システム7の小型化が可能となる。 As described above, control unit 13 can control the charging state of power storage unit 11 by controlling second potential difference VI of variable voltage unit 12 during the charging period. Then, during the discharge period, control unit 13 can control the discharge state of power storage unit 11 by controlling second potential difference VI of variable voltage unit 12. In other words, the variable voltage section 12 performs the charging operation and the discharging operation with a single circuit, and the on-vehicle power supply system 7 can be downsized.

ここでも先述と同様に、設定電圧VD2は車両用バッテリー14の端子電圧VBが上限値となることから、第2電位差VIは必ず車両用バッテリー14の端子電圧VBよりも低い値となる。このため、第2電位差VIを発生させる可変電圧部12は、出力部9の電圧を用いた降圧コンバータとして動作させ、特に放電期間において第2電位差VIは蓄電部
11の電圧である第1電位差VDよりも小さな値として制御されるとよい。降圧コンバータは電力の変換効率が高い。そして、上記の動作では電圧の変化を生じさせるために可変電圧部12は設けられているため、可変電圧部12における電力の消費は非常に小さく、出力部9からの電力の出力は蓄電部11の電力が担うこととなる。このため、可変電圧部12が出力部9の電圧を用いて動作する降圧コンバータであっても、可変電圧部12が動作することによる出力部9や車両負荷15に対しての影響は非常に小さく抑えられる。これにより、可変電圧部12は蓄電部11への充電動作と蓄電部11からの放電動作との役割を単一の回路で果たすことで車載電源システム7の小型化が可能となるとともに、動作の省電力化を図ることができる。
Here, as described above, since the upper limit of the set voltage VD2 is the terminal voltage VB of the vehicle battery 14, the second potential difference VI is always a value lower than the terminal voltage VB of the vehicle battery 14. Therefore, the variable voltage section 12 that generates the second potential difference VI is operated as a step-down converter using the voltage of the output section 9, and especially during the discharging period, the second potential difference VI is the voltage of the power storage section 11, which is the first potential difference VD. It is preferable to control the value to be smaller than . Buck converters have high power conversion efficiency. In the above operation, since the variable voltage section 12 is provided to cause a change in voltage, the power consumption in the variable voltage section 12 is very small, and the power output from the output section 9 is limited to the power storage section 11. The electricity will be responsible for this. Therefore, even if the variable voltage section 12 is a step-down converter that operates using the voltage of the output section 9, the effect of the operation of the variable voltage section 12 on the output section 9 and the vehicle load 15 is very small. It can be suppressed. As a result, the variable voltage unit 12 can perform the functions of charging the power storage unit 11 and discharging the power storage unit 11 in a single circuit, thereby making it possible to downsize the on-vehicle power supply system 7 and improve the operation. Power saving can be achieved.

そして、特に放電期間において、蓄電部11の電圧に可変電圧部12の電圧を重畳させたうえで、蓄電部11の電圧が漸減する相当量を可変電圧部12の電圧が漸増することで補完するよう制御部13が制御することで、蓄電部11の高電位電極11Aの電圧は蓄電部11が有する第1電位差VDよりも高い値で、かつ、可能な限りまで一定の値に維持される。これにより、蓄電部11に蓄えられた電力の大部分を放電、出力させることができるので、蓄電部11に蓄えられていた電力は効率よく利用される。 Particularly during the discharge period, the voltage of the variable voltage unit 12 is superimposed on the voltage of the power storage unit 11, and the voltage of the variable voltage unit 12 is supplemented by a gradual increase in the voltage of the variable voltage unit 12 to compensate for the gradual decrease in the voltage of the power storage unit 11. As a result of the control by the control unit 13, the voltage of the high potential electrode 11A of the power storage unit 11 is maintained at a value higher than the first potential difference VD of the power storage unit 11 and at a constant value to the extent possible. As a result, most of the power stored in the power storage unit 11 can be discharged and output, so that the power stored in the power storage unit 11 can be used efficiently.

車載電源システム7は、蓄電部11に残存する電力が少なく蓄電部11の電圧が低下している状況下でも、あるいは、蓄電部11に残存する電力が多く蓄電部11の電圧が満充電に近い状況下でも、蓄電部11から電力を放電するときに、必ずしも蓄電部11の電圧が蓄電部11と出力部9との間に設けられた昇圧コンバータによって昇圧させられる動作は用いられなくてもよい。このため、蓄電部11の電圧である第1電位差VDが昇圧されることが可能な電圧値以上である必要がなくなる。 The in-vehicle power supply system 7 operates even in situations where there is little power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is decreasing, or when there is a large amount of power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is close to full charge. Even under such circumstances, when discharging power from power storage unit 11, the operation in which the voltage of power storage unit 11 is boosted by a boost converter provided between power storage unit 11 and output unit 9 does not necessarily have to be used. . Therefore, the first potential difference VD, which is the voltage of the power storage unit 11, does not need to be higher than a voltage value that can be boosted.

一般的に昇圧動作を用いて電圧を昇圧する場合、昇圧される前の電圧は、昇圧動作のための回路の固有値である昇圧前電圧下限値よりも高いことを満たす必要がある。したがって、昇圧動作を用いて電圧を昇圧する場合には、昇圧前電圧下限値よりも低い電圧に相当する蓄電素子の電力は出力電力として利用できない無駄な電力となってしまう。 Generally, when boosting a voltage using a boost operation, the voltage before being boosted needs to be higher than the lower limit of the voltage before boosting, which is an inherent value of the circuit for the boost operation. Therefore, when boosting the voltage using a boost operation, the power of the storage element corresponding to a voltage lower than the lower limit of the voltage before boosting becomes wasted power that cannot be used as output power.

本開示の車載電源システム7では、蓄電部11の電圧である第1電位差VDが昇圧されることが可能な電圧値以上である必要がなくなる。このため、蓄電部11に残存する電力が少なく、蓄電部11の電圧が低下している状況下であっても蓄電部11から電力の放電が継続可能となり、昇圧動作を用いる電源に比較して車載電源システム7は蓄電部11に蓄えられた電力を効率よく利用することができる。いいかえると、車載電源システム7は多くの電力を、長い期間にわたって出力することができる。 In the vehicle-mounted power supply system 7 of the present disclosure, the first potential difference VD, which is the voltage of the power storage unit 11, does not need to be higher than a voltage value that can be boosted. Therefore, even in a situation where there is little power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is decreasing, it is possible to continue discharging power from the power storage unit 11, compared to a power supply using boost operation. The on-vehicle power supply system 7 can efficiently utilize the power stored in the power storage unit 11. In other words, the on-vehicle power supply system 7 can output a large amount of power over a long period of time.

また、車載電源システム7は放電期間での説明のように、車両用バッテリー14は電力を喪失した状態、あるいはそれに類似した状態となった際に、車両負荷15への電力の供給は車載電源システム7が行う。このため、放電期間において蓄電部11が有する電力は完全に使い尽くされてもよい。したがって、蓄電部11の残存電力がほぼ無い状態で、出力部9へ所定の電圧を供給できなくなり、降圧コンバータを用いた可変電圧部12もまた動作しなくなるTXの時点で、車載電源システム7は機能を停止する。 Furthermore, as explained in the discharging period, when the vehicle battery 14 loses power or is in a similar state, the vehicle power supply system 7 supplies power to the vehicle load 15. 7 does. Therefore, the electric power possessed by power storage unit 11 may be completely used up during the discharge period. Therefore, at the time TX when the power storage unit 11 has almost no remaining power, it is no longer possible to supply a predetermined voltage to the output unit 9, and the variable voltage unit 12 using a step-down converter also stops operating, the on-vehicle power supply system 7 is activated. Stop functioning.

また放電期間においてのタイミングチャートでは、車両負荷15が時間の経過とともに連続して蓄電部11の電力を消費し、蓄電部11の第1電位差VDが漸減する場合を一例として示されている。しかしながら、車両負荷15は不連続に電力を消費し、蓄電部11の第1電位差VDが階段状に低下してもよい。その場合、可変電圧部12の第2電位差VIは階段状に上昇したうえで、制御部13は、第1電位差VDに相当する高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差へ可変電圧部12の電圧である第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値として出力させるように、可変電圧部12を制御する。 Further, the timing chart during the discharge period shows, as an example, a case where vehicle load 15 continuously consumes power from power storage unit 11 over time, and first potential difference VD of power storage unit 11 gradually decreases. However, vehicle load 15 may consume power discontinuously, and first potential difference VD of power storage unit 11 may decrease stepwise. In that case, the second potential difference VI of the variable voltage section 12 rises in a stepwise manner, and then the control section 13 controls the variable voltage section 12 to change the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B corresponding to the first potential difference VD. The variable voltage unit 12 is controlled so that the value obtained by adding the second potential difference VI, which is the voltage of the set voltage VD2, is outputted as a constant value of the set voltage VD2.

車両負荷15は車両18が非常事態に陥った場合に動作が必要となるアクチュエータである場合、車両負荷15は不連続な動作によって不連続に電力を消費する。しかしながら、制御部13は、第1電位差VDに相当する高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差へ可変電圧部12の電圧である第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値として出力させるように可変電圧部12を制御することで、車両負荷15が連続して動作する場合と同様に車載電源システム7は多くの電力を、長い期間にわたって出力することができる。 If the vehicle load 15 is an actuator that needs to operate when the vehicle 18 is in an emergency situation, the vehicle load 15 discontinuously consumes power due to discontinuous operation. However, the control unit 13 sets the value obtained by adding the second potential difference VI, which is the voltage of the variable voltage unit 12, to the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B, which corresponds to the first potential difference VD, to the constant value of the set voltage VD2. By controlling the variable voltage section 12 so as to output power as follows, the vehicle-mounted power supply system 7 can output a large amount of power over a long period of time, similarly to when the vehicle load 15 operates continuously.

放電期間の説明では、外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信している状態で入力閾値Vthよりも低くなる場合について説明した。ここで仮に、外部信号受信部17が車両起動信号SIG1を受信している状態から受信しなくなったと同時に、入力部8の電圧が入力閾値Vthよりも低くなると、制御部13は車両18が起動状態から停止状態へと切り替わったと判断すればよい。これは搭乗者によって車両18が正常な順序で起動を停止された状態であり、連動スイッチ19が接続状態から遮断状態へと切り替わったと同時に、入力部8の電圧が入力閾値Vthよりも低くなったときに制御部13が正常な起動停止と判断してもよい。 In the description of the discharge period, the case where the discharge period becomes lower than the input threshold value Vth while the external signal receiving unit 17 is receiving the vehicle activation signal SIG1 has been described. Here, if the external signal receiving section 17 goes from receiving the vehicle starting signal SIG1 to no longer receiving it, and at the same time the voltage of the input section 8 becomes lower than the input threshold Vth, the control section 13 will control the vehicle 18 to be in the starting state. It may be determined that the state has changed from the state to the stopped state. This is a state in which the vehicle 18 is stopped in the normal order by the passenger, and at the same time as the interlocking switch 19 switches from the connected state to the cutoff state, the voltage of the input section 8 becomes lower than the input threshold Vth. In some cases, the control unit 13 may determine that the activation/stopping is normal.

このとき、先述のように出力部9へは車載電源システム7からの設定電圧VD2と車両用バッテリー14からの端子電圧VBとの双方が供給されているが、端子電圧VBは設定電圧VD2よりも高い電圧値で設定されている。このため、T3の時点以前では車両負荷15への電力の供給は基本的に車両用バッテリー14が行う。そして、制御部13は蓄電部11の第1電位差VDを基礎電圧VD1まで低下させるように、蓄電部11を制御する。 At this time, as described above, both the set voltage VD2 from the on-vehicle power supply system 7 and the terminal voltage VB from the vehicle battery 14 are supplied to the output unit 9, but the terminal voltage VB is higher than the set voltage VD2. It is set at a high voltage value. Therefore, before time T3, the vehicle battery 14 basically supplies power to the vehicle load 15. Then, the control unit 13 controls the power storage unit 11 so as to lower the first potential difference VD of the power storage unit 11 to the base voltage VD1.

以上で説明した放電期間は、車両起動信号SIG1と入力部8における電圧とを基準に動作するものであったが、図5の本発明の実施の形態における車載電源システム7の第2の動作タイミングチャートに示すように、放電期間は外部信号受信部17が緊急起動信号SIG2を受信したときに始められてもよい。この場合の緊急起動信号SIG2は、車体22に搭載された制御ユニット(図示せず)などから、車両18が事故に遭遇した場合に発信される信号である。 The discharge period described above operates based on the vehicle activation signal SIG1 and the voltage at the input section 8, but the second operation timing of the on-vehicle power supply system 7 in the embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in the chart, the discharge period may be started when the external signal receiver 17 receives the emergency activation signal SIG2. The emergency activation signal SIG2 in this case is a signal transmitted from a control unit (not shown) mounted on the vehicle body 22 or the like when the vehicle 18 encounters an accident.

また、放電期間が外部信号受信部17で緊急起動信号SIG2を受信したときに始められる場合、制御部13は車両起動信号SIG1や入力部8における電圧を緊急起動信号SIG2と同時に検知していても構わないが、制御部13は放電期間に関する動作の実行に対する判断に、車両起動信号SIG1や入力部8における電圧は用いられなくてよい。 Furthermore, if the discharge period is started when the external signal receiving section 17 receives the emergency activation signal SIG2, the control section 13 may detect the vehicle activation signal SIG1 and the voltage at the input section 8 at the same time as the emergency activation signal SIG2. However, the control unit 13 does not need to use the vehicle activation signal SIG1 or the voltage at the input unit 8 to determine whether to perform an operation related to the discharge period.

放電期間に関する動作は、車両起動信号SIG1や入力部8における電圧を基準とする場合と同様に制御部13は、第1電位差VDに相当する高電位電極11Aと低電位電極11Bとの電位差へ可変電圧部12の電圧である第2電位差VIを加算した値を設定電圧VD2の一定値として出力させるように可変電圧部12を制御する。これにより、蓄電部11に残存する電力が少なく、蓄電部11の電圧が低下している状況下であっても蓄電部11から電力の放電が継続可能となり、車載電源システム7は蓄電部11に蓄えられた電力を効率よく利用することができる。いいかえると、車載電源システム7は多くの電力を、長い期間にわたって出力することができる。 As with the case where the operation regarding the discharge period is based on the vehicle activation signal SIG1 or the voltage at the input section 8, the control section 13 varies the potential difference between the high potential electrode 11A and the low potential electrode 11B corresponding to the first potential difference VD. The variable voltage section 12 is controlled so that the value obtained by adding the second potential difference VI, which is the voltage of the voltage section 12, is outputted as a constant value of the set voltage VD2. This makes it possible to continue discharging power from the power storage unit 11 even under a situation where there is little remaining power in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 has decreased, and the on-vehicle power supply system 7 The stored power can be used efficiently. In other words, the on-vehicle power supply system 7 can output a large amount of power over a long period of time.

ここで、より厳密には、図6の本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第4回路ブロック図に示すように、低電位電極11Bと高電位電極12Aとの間に、接地Gに接続された加算回路32が設けられるとよい。加算回路32は例えば電圧維持を可能とする抵抗やインピーダンスなどを有した回路で構成されている。いいかえると、低
電位電極11Bと高電位電極12Aとの接続点と接地Gとの間に、電圧維持回路(図示せず)が接続されている。
Here, more precisely, as shown in the fourth circuit block diagram showing the configuration of the on-vehicle power supply system in the embodiment of the present invention in FIG. An adder circuit 32 connected to G may be provided. The adder circuit 32 is composed of a circuit having, for example, a resistor or impedance that enables voltage maintenance. In other words, a voltage maintenance circuit (not shown) is connected between the connection point between the low potential electrode 11B and the high potential electrode 12A and the ground G.

そして、加算回路32は、充電時には可変電圧部12で生成された電圧を維持しつつ蓄電部11から電圧維持回路(図示せず)を介しての接地への経路を接続するように制御され、放電時には蓄電部11から電圧維持回路(図示せず)を介しての接地への経路を遮断するように制御される。これにより、蓄電部11と可変電圧部12との電圧を加算し出力部9の電圧を的確に得ることができる。また、図6では可変電圧部12と加算回路32とは個別の要素として記載のうえ説明しているものの、加算回路32の機能や動作は可変電圧部12に包含されていても構わない。 Addition circuit 32 is controlled to connect a path from power storage unit 11 to ground via a voltage maintenance circuit (not shown) while maintaining the voltage generated by variable voltage unit 12 during charging. During discharging, control is performed to cut off the path from power storage unit 11 to ground via a voltage maintenance circuit (not shown). Thereby, the voltages of power storage unit 11 and variable voltage unit 12 can be added to accurately obtain the voltage of output unit 9. Furthermore, although the variable voltage section 12 and the addition circuit 32 are described and explained as separate elements in FIG. 6, the functions and operations of the addition circuit 32 may be included in the variable voltage section 12.

ここまでは、可変電圧部12に降圧コンバータを用いた場合を一例として説明した。可変電圧部12に降圧コンバータを用いた場合、制御部13は先にも述べたように、蓄電部11の電位差VDと可変電圧部12の電位差VIとの加算によって得られる設定電圧VD2が一定となるように可変電圧部12を制御している。また、可変電圧部12で生成可能な電位差VIの最大値は蓄電部11の電位差VDに相当するように制限される。 Up to this point, the case where a step-down converter is used in the variable voltage section 12 has been described as an example. When a step-down converter is used for the variable voltage section 12, the control section 13 maintains a constant setting voltage VD2 obtained by adding the potential difference VD of the power storage section 11 and the potential difference VI of the variable voltage section 12, as described above. The variable voltage unit 12 is controlled so that Further, the maximum value of potential difference VI that can be generated by variable voltage section 12 is limited to correspond to potential difference VD of power storage section 11.

このため、蓄電部11の電位差VDが設定電圧VD2の半分以下となったTX0の時点において可変電圧部12で生成される電位差VIもまた設定電圧VD2の半分以下となる。この結果、設定電圧VD2は予め設定されていた所定の一定値を維持することができなくなり、TX0の時点以降では値が漸減する。そして蓄電部11の残存電圧と可変電圧部12によって生成された電圧とが双方共に低下して車両負荷15の駆動が不可能となったTXの時点で、車載電源システムの実質的な機能は停止する。 Therefore, at the time TX0 when the potential difference VD of power storage unit 11 becomes less than half of set voltage VD2, potential difference VI generated by variable voltage unit 12 also becomes less than half of set voltage VD2. As a result, the set voltage VD2 is no longer able to maintain a predetermined constant value set in advance, and the value gradually decreases after the time TX0. Then, at the time TX when the residual voltage of the power storage unit 11 and the voltage generated by the variable voltage unit 12 both decrease and it becomes impossible to drive the vehicle load 15, the actual function of the on-board power supply system stops. do.

そこで、一例として図7の本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第5回路ブロック図に示すように、可変電圧部12蓄電部11が有する電圧を上昇させる動作および下降させる動作の何れもが可能な回路やコンバータによって構成されてもよい。この場合、可変電圧部12は、スイッチング素子24とスイッチング素子24を駆動するドライバ30と平滑コンデンサ27と整流素子28とトランス31とを有する。蓄電部11の低電位電極11Bには整流素子28のカソードと平滑コンデンサ27の一端が接続されている。また、整流素子28のアノードとトランス31の第1巻線31Aの一端と、第1巻線31Aの他端と平滑コンデンサ27の他端と、がそれぞれ接続されている。第1巻線31Aの他端と平滑コンデンサ27の他端とは接地Gに接続されていても、接地Gとは異なる基準電圧(例えば0V)に接続されていても、あるいは接地Gや基準電圧に接続されずにフローティング状態であってもよい。また、出力部9と接地Gとの間にトランス31の第2巻線31Bとスイッチング素子24とが直列に接続されている。 Therefore, as an example, as shown in the fifth circuit block diagram illustrating the configuration of the on-vehicle power supply system in the embodiment of the present invention in FIG. Any of these may be configured by a circuit or a converter capable of doing so. In this case, the variable voltage section 12 includes a switching element 24 , a driver 30 that drives the switching element 24 , a smoothing capacitor 27 , a rectifying element 28 , and a transformer 31 . A cathode of a rectifying element 28 and one end of a smoothing capacitor 27 are connected to the low potential electrode 11B of the power storage unit 11. Further, the anode of the rectifier 28 is connected to one end of the first winding 31A of the transformer 31, and the other end of the first winding 31A and the other end of the smoothing capacitor 27 are connected, respectively. The other end of the first winding 31A and the other end of the smoothing capacitor 27 may be connected to ground G, a reference voltage different from ground G (for example, 0V), or may be connected to ground G or the reference voltage. It may be in a floating state without being connected to. Further, the second winding 31B of the transformer 31 and the switching element 24 are connected in series between the output section 9 and the ground G.

ここでスイッチング素子24はドライバ30から発せられる信号(PWM信号など)によってスイッチング制御され、制御部13が第2巻線31Bの両端に任意の電圧を発生させる。そして、第2巻線31Bの両端に発生した電圧に対応して第1巻線31Aの両端に電圧が発生する。第1巻線31Aの両端に発生した電圧は整流素子28で整流され、さらに整流された電圧は平滑コンデンサ27で平滑されることで高電位電極12Aと低電位電極12Bとの間に直流電圧が生成される。 Here, switching of the switching element 24 is controlled by a signal (such as a PWM signal) issued from the driver 30, and the control section 13 generates an arbitrary voltage across the second winding 31B. Then, a voltage is generated across the first winding 31A corresponding to the voltage generated across the second winding 31B. The voltage generated across the first winding 31A is rectified by the rectifying element 28, and the rectified voltage is further smoothed by the smoothing capacitor 27, so that a DC voltage is created between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 12B. generated.

これにより放電期間においては、可変電圧部12で生成される電位差VIは、蓄電部11の電位差VDよりも大きな値となるように制御部13によって制御されることが可能となる。この結果、蓄電部11の電位差VDが設定電圧VD2の半分以下となった場合であっても、可変電圧部12の電位差VIは設定電圧VD2の半分以上の電圧を得ることができる。いいかえると、可変電圧部12の電位差VIは、蓄電部11の電位差VDよりも大きな電位差を得ることができる。したがって、可変電圧部12の電位差VIを蓄電部11
の電位差VDに加算させることによって設定電圧VD2は一定値を維持することができる。
Thereby, during the discharge period, the potential difference VI generated by the variable voltage section 12 can be controlled by the control section 13 so as to have a larger value than the potential difference VD of the power storage section 11. As a result, even if the potential difference VD of the power storage unit 11 is less than half of the set voltage VD2, the potential difference VI of the variable voltage unit 12 can be more than half the set voltage VD2. In other words, the potential difference VI of variable voltage section 12 can be larger than the potential difference VD of power storage section 11. Therefore, the potential difference VI of variable voltage section 12 is
The set voltage VD2 can be maintained at a constant value by adding it to the potential difference VD.

よって、蓄電部11に残存する電力が少なく、蓄電部11の電圧が低下している状況下であっても蓄電部11から電力の放電が継続可能となり、車載電源システム7は蓄電部11に蓄えられた電力を効率よく利用することができる。いいかえると、車載電源システム7は多くの電力を、長い期間にわたって出力することができる。 Therefore, even in a situation where there is little power remaining in the power storage unit 11 and the voltage of the power storage unit 11 is decreasing, it is possible to continue discharging power from the power storage unit 11, and the on-vehicle power supply system 7 can continue to discharge power from the power storage unit 11. The generated power can be used efficiently. In other words, the on-vehicle power supply system 7 can output a large amount of power over a long period of time.

また、充電期間においては、先にも述べたように、制御部13が蓄電部11へ流す充電電流に応じて可変電圧部12の第2電位差VIを変化させて蓄電部11が充電されても、あるいは、可変電圧部12の第2電位差VIはゼロのままで固定されて車両用バッテリー14の端子電圧VBそのものによって蓄電部11が充電されてもよい。可変電圧部12の第2電位差VIを制御部13が蓄電部11に流れる電流を調整することによって、可変電圧部12は蓄電部11における充電に要する時間や過電流に対する対応が可能となる。 In addition, during the charging period, as described above, the power storage unit 11 is charged by changing the second potential difference VI of the variable voltage unit 12 according to the charging current that the control unit 13 sends to the power storage unit 11. Alternatively, the second potential difference VI of the variable voltage section 12 may be fixed at zero, and the power storage section 11 may be charged by the terminal voltage VB of the vehicle battery 14 itself. By controlling the second potential difference VI of variable voltage unit 12 by control unit 13 to adjust the current flowing to power storage unit 11, variable voltage unit 12 can respond to the time required for charging power storage unit 11 and overcurrent.

また、別の一例として図8の本発明の実施の形態における車載電源システムの構成を示す第6回路ブロック図に示すように、上記の図7についての説明と同様に可変電圧部12は、蓄電部11が有する電圧を上昇させる動作および下降させる動作の何れもが可能な回路やコンバータによって構成されてもよい。ここでも、可変電圧部12は、スイッチング素子24とスイッチング素子24を駆動するドライバ30と平滑コンデンサ27と整流素子28とトランス31とを有する。蓄電部11の低電位電極11Bには整流素子28のカソードと平滑コンデンサ27の一端が接続されている。また、整流素子28のアノードとトランス31の第1巻線31Aの一端と、第1巻線31Aの他端と平滑コンデンサ27の他端と、がそれぞれ接続されている。第1巻線31Aの他端と平滑コンデンサ27の他端とは接地Gに接続されていても、接地Gとは異なる基準電圧(例えば0V)に接続されていても、あるいは接地Gや基準電圧に接続されずにフローティング状態であってもよい。また、出力部9と蓄電部11の低電位電極11Bとの間に、トランス31の第2巻線31Bとスイッチング素子24とが直列に接続されている。 As another example, as shown in the sixth circuit block diagram of FIG. 8 showing the configuration of the on-vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention, the variable voltage section 12 has a power storage The unit 11 may be configured by a circuit or a converter capable of both raising and lowering the voltage. Here, the variable voltage section 12 also includes a switching element 24 , a driver 30 that drives the switching element 24 , a smoothing capacitor 27 , a rectifying element 28 , and a transformer 31 . A cathode of a rectifying element 28 and one end of a smoothing capacitor 27 are connected to the low potential electrode 11B of the power storage unit 11. Further, the anode of the rectifier 28 is connected to one end of the first winding 31A of the transformer 31, and the other end of the first winding 31A and the other end of the smoothing capacitor 27 are connected, respectively. The other end of the first winding 31A and the other end of the smoothing capacitor 27 may be connected to ground G, a reference voltage different from ground G (for example, 0V), or may be connected to ground G or the reference voltage. It may be in a floating state without being connected to. Further, the second winding 31B of the transformer 31 and the switching element 24 are connected in series between the output section 9 and the low potential electrode 11B of the power storage section 11.

ここでスイッチング素子24はドライバ30から発せられる信号(PWM信号など)によってスイッチング制御され、制御部13が第2巻線31Bの両端に任意の電圧を発生させる。そして、第2巻線31Bの両端に発生した電圧に対応して第1巻線31Aの両端に電圧が発生する。第1巻線31Aの両端に発生した電圧は整流素子28で整流され、さらに整流された電圧は平滑コンデンサ27で平滑されることで高電位電極12Aと低電位電極12Bとの間に直流電圧が生成される。 Here, switching of the switching element 24 is controlled by a signal (such as a PWM signal) issued from the driver 30, and the control section 13 generates an arbitrary voltage across the second winding 31B. Then, a voltage is generated across the first winding 31A corresponding to the voltage generated across the second winding 31B. The voltage generated across the first winding 31A is rectified by the rectifying element 28, and the rectified voltage is further smoothed by the smoothing capacitor 27, so that a DC voltage is created between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 12B. generated.

これにより放電期間においては、蓄電部11に残留する電圧が直接に用いられたうえで、可変電圧部12で生成される電位差VIは、蓄電部11の電位差VDよりも大きな値となるように制御部13によって制御されることが可能となる。この結果、蓄電部11の電位差VDが設定電圧VD2の半分以下となった場合であっても、可変電圧部12の電位差VIは設定電圧VD2の半分以上の電圧を得ることができる。したがって、可変電圧部12の電位差VIを蓄電部11の電位差VDに加算させることによって設定電圧VD2は一定値を維持することができる。 As a result, during the discharge period, the voltage remaining in power storage unit 11 is directly used, and the potential difference VI generated in variable voltage unit 12 is controlled to be a larger value than the potential difference VD of power storage unit 11. It becomes possible to be controlled by the unit 13. As a result, even if the potential difference VD of the power storage unit 11 is less than half of the set voltage VD2, the potential difference VI of the variable voltage unit 12 can be more than half the set voltage VD2. Therefore, by adding the potential difference VI of variable voltage section 12 to the potential difference VD of power storage section 11, set voltage VD2 can be maintained at a constant value.

ここでは蓄電部11に残留する低い電圧を用いた昇圧動作が必要となるものの、蓄電部11の電圧に対する昇圧動作を行う可変電圧部12は車両負荷15へ電力を供給するのではなく、可変電圧部12の高電位電極12Aと低電位電極12Bとの間に直流電圧を供給する。この際の電力の供給は非常に小さな値である。このため、可変電圧部12における昇圧の動作は、蓄電部11に残留する電圧が低い場合であっても可能である。 Although a step-up operation using the low voltage remaining in the power storage unit 11 is required here, the variable voltage unit 12 that performs the step-up operation on the voltage of the power storage unit 11 does not supply power to the vehicle load 15; A DC voltage is supplied between the high potential electrode 12A and the low potential electrode 12B of the section 12. The power supply at this time is a very small value. Therefore, the step-up operation in variable voltage section 12 is possible even when the voltage remaining in power storage section 11 is low.

図7および図8には図示していないが図6と同様に、低電位電極11Bと高電位電極12Aとの間には加算回路32が設けられるとよい。先に説明した際と同様に加算回路32は、充電時には可変電圧部12で生成された電圧を維持しつつ蓄電部11から電圧維持部(図示せず)を介しての接地への経路を接続するように制御され、放電時には蓄電部11から電圧維持回路(図示せず)を介しての接地への経路を遮断するように制御される。これにより、蓄電部11と可変電圧部12との電圧を加算し出力部9の電圧を的確に得ることができる。 Although not shown in FIGS. 7 and 8, an adder circuit 32 may be provided between the low potential electrode 11B and the high potential electrode 12A, similarly to FIG. 6. As described above, the addition circuit 32 maintains the voltage generated by the variable voltage section 12 during charging and connects the path from the power storage section 11 to the ground via the voltage maintenance section (not shown). During discharging, control is performed to cut off the path from power storage unit 11 to ground via a voltage maintenance circuit (not shown). Thereby, the voltages of power storage unit 11 and variable voltage unit 12 can be added to accurately obtain the voltage of output unit 9.

ここで、外部信号受信部17は特定の機能を有した構成である必要はなく、固定具や溶接などを用いて電気的に接続が可能な端子や、あるいは、溶接などで接続が可能な導体であってよい。また、放電期間において蓄電部11から入力部8側への電力の逆流を防止するために、入力部8にアノードが接続され、接続点16にカソードが接続される整流素子23が配置されることが望ましい。 Here, the external signal receiving section 17 does not need to have a configuration with a specific function, and may be a terminal that can be electrically connected using a fixture or welding, or a conductor that can be connected by welding or the like. It may be. In addition, in order to prevent backflow of power from the power storage unit 11 to the input unit 8 side during the discharge period, a rectifying element 23 whose anode is connected to the input unit 8 and whose cathode is connected to the connection point 16 is arranged. is desirable.

以上で説明した、車載電源システム7を構成する要素は、必ずしも単一の筐体内に収納、配置されている必要はない。いいかえると、車載電源システム7の構成要素(又は機能)は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。例えば、蓄電部11は、制御部13等が設けられた筐体と同じ筐体に設けられていてもよいし、別の筐体に設けられていてもよい。当然ながら、車載電源システム7を構成するすべての要素が単一の筐体内に収納、配置されていてもよい。 The elements constituting the on-vehicle power supply system 7 described above do not necessarily need to be housed and arranged within a single housing. In other words, the components (or functions) of the on-vehicle power supply system 7 may be distributed and provided in a plurality of housings. For example, power storage unit 11 may be provided in the same casing as that in which control unit 13 and the like are provided, or may be provided in a separate casing. Naturally, all the elements constituting the on-vehicle power supply system 7 may be housed and arranged in a single housing.

本発明の車載電源システムは、蓄電部に蓄えられた電力を効率よく利用することができ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 system of the present invention has the effect of being able to efficiently utilize the electric power stored in the power storage unit, and is useful in various vehicles.

7 車載電源システム
8 入力部
9 出力部
10 導電路線部
11 蓄電部
11A 高電位電極
11B 低電位電極
12 可変電圧部
12A 高電位電極
12B 低電位電極
12P 給電路
13 制御部
14 車両用バッテリー
15 車両負荷
16、26、29 接続点
17 外部信号受信部
18 車両
19 連動スイッチ
20 通常路線部
21、23、28 整流素子
22 車体
24 スイッチング素子
25 チョークコイル
27 平滑コンデンサ
30 ドライバ
31 トランス
31A 第1巻線
31B 第2巻線
32 加算回路
G 接地(グランド)
7 Vehicle-mounted power supply system 8 Input section 9 Output section 10 Conductive line section 11 Power storage section 11A High potential electrode 11B Low potential electrode 12 Variable voltage section 12A High potential electrode 12B Low potential electrode 12P Power supply path 13 Control section 14 Vehicle battery 15 Vehicle load 16, 26, 29 connection point 17 external signal receiving section 18 vehicle 19 interlocking switch 20 normal route section 21, 23, 28 rectifying element 22 vehicle body 24 switching element 25 choke coil 27 smoothing capacitor 30 driver 31 transformer 31A 1st winding 31B 2nd winding 32 Adder circuit G Ground

Claims (11)

入力部と、
出力部と、
前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、
高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、
前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、
前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記可変電圧部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記蓄電部の充電期間および放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御する、
車載電源システム。
an input section;
an output section;
a conductive line connecting the input section and the output section;
a power storage unit having a high potential electrode and a low potential electrode, and the conductive line portion is connected to the high potential electrode;
a variable voltage section connected between the low potential electrode and ground;
a control unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit to control the variable voltage unit,
The control unit is configured to set a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode to a predetermined constant value during a charging period and a discharging period of the power storage unit. Controls the voltage of the variable voltage section,
In-vehicle power system.
前記蓄電部はキャパシタを蓄電素子として用いた、
請求項1に記載の車載電源システム。
The power storage unit uses a capacitor as a power storage element,
The on-vehicle power supply system according to claim 1.
前記可変電圧部は、前記出力部の電圧を用いて電位差を生成するコンバータであり、
前記放電期間における前記可変電圧部の電位差は前記蓄電部が有する電位差よりも小さな値である、
請求項1に記載の車載電源システム。
The variable voltage section is a converter that generates a potential difference using the voltage of the output section,
The potential difference of the variable voltage section during the discharge period is a smaller value than the potential difference of the power storage section.
The on-vehicle power supply system according to claim 1.
前記可変電圧部は、前記出力部の電圧を用いて電位差を生成するコンバータであり、
前記放電期間における前記可変電圧部の電位差は前記蓄電部が有する電位差よりも大きな値である、
請求項1に記載の車載電源システム。
The variable voltage section is a converter that generates a potential difference using the voltage of the output section,
The potential difference of the variable voltage section during the discharge period is larger than the potential difference of the power storage section,
The on-vehicle power supply system according to claim 1.
前記充電期間は、前記入力部の電圧が入力閾電圧よりも高いときに設けられる、
請求項に記載の車載電源システム。
The charging period is provided when the voltage of the input section is higher than an input threshold voltage,
The on-vehicle power supply system according to claim 1 .
前記制御部に接続された外部信号受信部をさらに備え、
前記放電期間は、前記外部信号受信部が車両起動信号を受信しているときに前記入力部の電圧が入力閾電圧よりも低くなったときに始められる、
請求項1に記載の車載電源システム。
further comprising an external signal receiving section connected to the control section,
The discharge period is started when the voltage of the input section becomes lower than an input threshold voltage while the external signal receiving section is receiving a vehicle activation signal.
The on-vehicle power supply system according to claim 1.
前記制御部に接続された外部信号受信部をさらに備え、
前記放電期間は、前記外部信号受信部が緊急起動信号を受信したときに始められる、
請求項1に記載の車載電源システム。
further comprising an external signal receiving section connected to the control section,
The discharge period starts when the external signal receiving unit receives an emergency activation signal.
The on-vehicle power supply system according to claim 1.
入力部と、an input section;
出力部と、an output section;
前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、a conductive line connecting the input section and the output section;
高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、a power storage unit having a high potential electrode and a low potential electrode, and the conductive line portion is connected to the high potential electrode;
前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、a variable voltage section connected between the low potential electrode and ground;
前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記可変電圧部を制御する制御部と、を備え、a control unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit to control the variable voltage unit,
前記制御部は、前記蓄電部の放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御し、The control unit controls the variable voltage unit to set a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode to a predetermined constant value during a discharge period of the power storage unit. control the voltage of
前記可変電圧部は、前記出力部の電圧を用いて電位差を生成するコンバータであり、The variable voltage section is a converter that generates a potential difference using the voltage of the output section,
前記放電期間における前記可変電圧部の電位差は前記蓄電部が有する電位差よりも小さな値である、The potential difference of the variable voltage section during the discharge period is a smaller value than the potential difference of the power storage section.
車載電源システム。In-vehicle power system.
入力部と、an input section;
出力部と、an output section;
前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、a conductive line connecting the input section and the output section;
高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、a power storage unit having a high potential electrode and a low potential electrode, and the conductive line portion is connected to the high potential electrode;
前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、a variable voltage section connected between the low potential electrode and ground;
前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記可変電圧部を制御する制御部と、を備え、a control unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit to control the variable voltage unit,
前記制御部は、前記蓄電部の放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御し、The control unit controls the variable voltage unit so that a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode becomes a predetermined constant value during a discharge period of the power storage unit. control the voltage of
前記可変電圧部は、前記出力部の電圧を用いて電位差を生成するコンバータであり、The variable voltage section is a converter that generates a potential difference using the voltage of the output section,
前記放電期間における前記可変電圧部の電位差は前記蓄電部が有する電位差よりも大きな値である、The potential difference of the variable voltage section during the discharge period is larger than the potential difference of the power storage section,
車載電源システム。In-vehicle power system.
入力部と、an input section;
出力部と、an output section;
前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、a conductive line connecting the input section and the output section;
高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、a power storage unit having a high potential electrode and a low potential electrode, and the conductive line portion is connected to the high potential electrode;
前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、a variable voltage section connected between the low potential electrode and ground;
前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記可変電圧部を制御する制御部と、を備え、a control unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit to control the variable voltage unit,
前記制御部は、前記蓄電部の放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御し、The control unit controls the variable voltage unit so that a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode becomes a predetermined constant value during a discharge period of the power storage unit. control the voltage of
前記制御部に接続された外部信号受信部をさらに備え、further comprising an external signal receiving section connected to the control section,
前記放電期間は、前記外部信号受信部が車両起動信号を受信しているときに前記入力部の電圧が入力閾電圧よりも低くなったときに始められる、The discharge period is started when the voltage of the input section becomes lower than an input threshold voltage while the external signal receiving section is receiving a vehicle activation signal.
車載電源システム。In-vehicle power system.
入力部と、an input section;
出力部と、an output section;
前記入力部と前記出力部とを接続する導電路線部と、a conductive line connecting the input section and the output section;
高電位電極と低電位電極とを有し、前記高電位電極に前記導電路線部が接続される蓄電部と、a power storage unit having a high potential electrode and a low potential electrode, and the conductive line portion is connected to the high potential electrode;
前記低電位電極と接地間に接続された可変電圧部と、a variable voltage section connected between the low potential electrode and ground;
前記蓄電部と前記可変電圧部とに接続されて、前記可変電圧部を制御する制御部と、を備え、a control unit connected to the power storage unit and the variable voltage unit to control the variable voltage unit,
前記制御部は、前記蓄電部の放電期間に、前記高電位電極と前記低電位電極との電位差へ前記可変電圧部の電圧を加算した値を所定の一定値とするように、前記可変電圧部の電圧を制御し、The control unit controls the variable voltage unit so that a value obtained by adding the voltage of the variable voltage unit to the potential difference between the high potential electrode and the low potential electrode becomes a predetermined constant value during a discharge period of the power storage unit. control the voltage of
前記制御部に接続された外部信号受信部をさらに備え、further comprising an external signal receiving section connected to the control section,
前記放電期間は、前記外部信号受信部が緊急起動信号を受信したときに始められる、The discharge period starts when the external signal receiving unit receives an emergency activation signal.
車載電源システム。In-vehicle power system.
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