WO2022131006A1 - 電源システム - Google Patents

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WO2022131006A1
WO2022131006A1 PCT/JP2021/044287 JP2021044287W WO2022131006A1 WO 2022131006 A1 WO2022131006 A1 WO 2022131006A1 JP 2021044287 W JP2021044287 W JP 2021044287W WO 2022131006 A1 WO2022131006 A1 WO 2022131006A1
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switch
voltage
storage battery
power supply
connection point
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PCT/JP2021/044287
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Inventor
哲生 森田
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549Current

Definitions

  • This disclosure relates to a power supply system.
  • a power supply system that is applied to a vehicle and supplies electric power to various devices of this vehicle is known.
  • this power supply system when the vehicle is driven, an abnormality occurs in the system that supplies electric power to the electric load that performs the functions necessary for driving the vehicle, such as the electric brake device and the electric steering device, and the function is lost due to this. If you do, you will not be able to continue driving the vehicle.
  • a device having a first power source and a second power source as a power source for supplying electric power to an electric load is known so as not to lose its function even when an abnormality occurs while the vehicle is in operation.
  • a first power supply having a first load and a second load as an electric load for performing one function and including a first power supply connected to the first load is included.
  • Those having a system and a second system including a second power source connected to the second load are known.
  • an inter-system switch is provided in the connection path connecting each system, and the inter-system switch is opened when the controller determines that an abnormality has occurred in one system.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a power supply system capable of properly operating an electric load when an overvoltage occurs.
  • the first means for solving the above-mentioned problems are a first system for supplying power from a first power source to an electric load via a first energization path, and an electric load from a second power source to the second energization path via a second energization path.
  • a power supply system including a second system for supplying electric power to a system and an inter-system switch provided in a connection path connecting the first energization path and the second energization path, wherein the first power supply is a power supply system.
  • a power supply voltage that enables driving of the electric load is output, and the second power supply includes a storage battery that can be charged by the power supply voltage of the first power supply, and switches between the closed state and the open state of the inter-system switch.
  • the charging / discharging unit is provided with a charging / discharging unit for discharging the storage battery, and an overvoltage is generated in either the first system or the second system in the state where the inter-system switch is closed. In this case, charging of the storage battery is started before the switching control unit switches the inter-system switch from the closed state to the open state.
  • the power failure abnormality has not occurred by switching the inter-system switch to the open state. It is possible to continue the operation of the electric load by supplying power from the power supply of the system of.
  • the switching control unit switches the inter-system switch to the open state.
  • an excessively high voltage is applied to the electric load of each system before the switch is opened, there is a concern that a problem may occur due to the voltage application.
  • the charging / discharging unit is a regulation unit that regulates the charging / discharging of the storage battery in a state where the inter-system switch is closed after the charging of the storage battery is completed, and the regulation unit during the regulation period by the regulation unit.
  • the connection point connecting the connection point and the second power supply Equipped with.
  • a first path and a second path are provided in parallel with each other between the connection point with the connection path in the second energization path and the second power supply, and the regulation unit:
  • the connection portion is provided in the first path, and the connection portion is provided in the second path.
  • the first path and the second path are provided in parallel with each other between the connection point of the connection path in the second system and the second power supply, and in the first path, the storage battery is discharged after being charged. Charging and discharging of storage batteries is regulated until requested. Therefore, if an overvoltage occurs during this charge / discharge regulation period, the overvoltage cannot be recovered by the storage battery via the first path.
  • the second path is provided in parallel with the first path, and when an overvoltage occurs during the regulation period of the first path, the connection point and the second power supply are connected by the second path. Made it connect.
  • the overvoltage can be recovered by the storage battery via the second path during the regulation period in which the overvoltage cannot be recovered by the storage battery via the first path.
  • connection portion regulates energization from the connection point to the storage battery when the connection point voltage, which is the voltage of the connection point, is lower than a predetermined upper limit value of the connection point voltage. It includes an energization control circuit that allows energization from the connection point to the storage battery when it is higher than the upper limit value.
  • an energization control circuit for controlling energization from the connection point to the storage battery is provided in the second path, and when the connection point voltage is lower than a predetermined upper limit value by this energization control circuit, the energization control circuit is provided from the connection point.
  • the energization of the storage battery is now restricted.
  • energization from the connection point to the storage battery is allowed. Therefore, if an overvoltage occurs in any of the systems and the connection point voltage becomes higher than the upper limit, the regulation by the energization control circuit is released and the overvoltage can be recovered by the storage battery via the second path. can.
  • the energization control circuit is hardware provided in the second path, the overvoltage can be recovered to the storage battery at an early stage when the connection point voltage becomes higher than the upper limit value.
  • the energization control circuit assumes that the connection point voltage is lower than the upper limit value when the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage of the storage battery is smaller than a predetermined threshold voltage.
  • the energization of the storage battery from the connection point is restricted, and when the voltage is larger than the threshold voltage, the energization of the storage battery from the connection point is permitted as being higher than the upper limit value.
  • connection point voltage has increased by using the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage. Therefore, it can be appropriately determined that the connection point voltage has increased by using the battery voltage as a reference.
  • the energization control circuit includes a diode arranged in a direction for restricting energization from the storage battery to the connection point in the second path.
  • a diode is provided as an energization control circuit, and the energization from the storage battery to the connection point is restricted by the rectifying action of the diode. Further, when the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage is smaller than the threshold voltage, the forward voltage of this diode regulates the energization from the connection point to the storage battery. As a result, when an overvoltage is generated, a current flows from the connection point to the storage battery as the voltage difference exceeds the forward voltage of the diode, and the overvoltage can be recovered by the storage battery via the second path.
  • the energization control circuit includes a Zener diode arranged in a direction for restricting energization from the connection point to the storage battery in the second path.
  • a Zener diode is provided as an energization control circuit, and when the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage is smaller than the threshold voltage, the energization from the connection point to the storage battery is restricted by the rectifying action of the Zener diode. I did it.
  • an overvoltage is generated, a current flows from the connection point to the storage battery as the voltage difference exceeds the breakdown voltage of the Zener diode, and the overvoltage can be recovered by the storage battery via the second path.
  • the charge / discharge unit includes an in-system switch that opens or closes the second energization path, and the changeover control unit switches the in-system switch between a closed state and an open state, and the storage battery.
  • the in-system switch is controlled to be open in a state where the inter-system switch is closed, and the charge / discharge unit further closes the in-system switch independently of the changeover control unit.
  • the in-system switching unit includes an in-system switching unit that switches between a state and an open state, and the in-system switching unit is used by the switching control unit when the overvoltage occurs during the opening control period of the in-system switch by the switching control unit. Before the switch is switched from the closed state to the open state, and during the open control period, the switch in the system is switched from the open state to the closed state.
  • an in-system switch is provided between the connection point of the connection path in the second system and the second power supply, and the switching control unit controls the in-system switch to be in the open state after the storage battery has been charged.
  • Charging and discharging of storage batteries is regulated. Therefore, when the power is supplied from the storage battery in the second system in response to the discharge request, the voltage of the storage battery can be maintained at a desired voltage based on the power supply voltage.
  • an overvoltage occurs during the open control period of the switch in the system, the overvoltage cannot be recovered by the storage battery.
  • the in-system switching unit changes the in-system switch from the closed state to the open state when the connection point voltage, which is the voltage of the connection point, is lower than a predetermined upper limit value of the connection point voltage. It includes a signal output circuit that outputs a signal to be switched to the switch in the system and outputs a signal to switch the switch in the system from an open state to a closed state to the switch in the system when the value is higher than the upper limit value.
  • a signal output circuit for outputting a signal for switching the opening / closing of the switch in the system, and the signal output circuit opens the switch in the system when the connection point voltage is lower than a predetermined upper limit value.
  • the signal to switch to is output to the switch in the system.
  • a signal for switching the in-system switch to the closed state is output to the in-system switch. Therefore, if an overvoltage occurs in any of the systems and the connection point voltage becomes higher than the upper limit, the signal output circuit switches the system switch to the closed state, and the overvoltage is stored via the system switch. Can be collected by.
  • the signal output circuit is hardware that switches the opening and closing of the switch in the system independently of the switching control unit, the overvoltage is stored in the storage battery at an early stage as the connection point voltage becomes higher than the upper limit. It can be collected.
  • the signal output circuit assumes that the connection point voltage is lower than the upper limit value when the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage of the storage battery is smaller than a predetermined threshold voltage.
  • a signal for switching the in-system switch from the closed state to the open state is output to the in-system switch, and when the voltage is larger than the threshold voltage, the signal for switching the in-system switch from the open state to the closed state is considered to be higher than the upper limit value. Is output to the switch in the system.
  • connection point voltage has increased by using the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage. Therefore, it can be appropriately determined that the connection point voltage has increased by using the battery voltage as a reference.
  • the signal output circuit includes a comparator, and one of the input terminals of the pair of input terminals of the comparator is among the pair of input terminals of the pair of main terminals of the switch in the system. It is connected to one main terminal, the other input terminal of the comparator is connected to the other main terminal of the pair of main terminals of the switch in the system, and the output terminal of the comparator is the said. It is connected to the open / close control terminal of the switch in the system.
  • a comparator is provided as a signal output circuit, one input terminal of the comparator is connected to one main terminal of the switch in the system, and the other input terminal of the comparator is connected to the other main terminal of the switch in the system. It was connected so that the output terminal of the comparator was connected to the open / close control terminal of the switch in the system. Therefore, when the switch between systems is opened by the switching control unit, if no overvoltage occurs and the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage is smaller than the threshold voltage, the switch in the system is opened. Be maintained. On the other hand, when the voltage difference becomes larger than the threshold voltage due to the occurrence of the overvoltage, the in-system switch is switched to the closed state, and the overvoltage can be recovered by the storage battery via the in-system switch.
  • the signal output circuit includes a bidirectional Zener diode which is two Zener diodes connected in series so that the forward directions are opposite to each other, and one end of the bidirectional Zener diode is the system. It is connected to one of the main terminals of the pair of main terminals of the inner switch, and the other end of the bidirectional Zener diode is connected to the open / close control terminal of the switch in the system.
  • a bidirectional Zener diode is provided as a signal output circuit, one end of the bidirectional Zener diode is connected to one of the main terminals of the pair of main terminals of the switch in the system, and the other end of the bidirectional Zener diode is connected. Is connected to the open / close control terminal of the switch in the system. Therefore, if the switch between the systems is opened by the switching control unit, no overvoltage is generated, and the voltage difference between the connection point voltage and the battery voltage is smaller than the threshold voltage, the rectifying action of the bidirectional Zener diode causes. The switch in the system is kept open.
  • the thirteenth means includes an inter-system switching unit that switches the inter-system switch between a closed state and an open state independently of the switching control unit, and the inter-system switching unit transfers to the storage battery after the overvoltage is generated.
  • the switching control unit opens the inter-system switch from the closed state.
  • the intersystem switch is switched from the closed state to the open state before being switched to.
  • the inter-system switch it is possible to switch between opening and closing of the inter-system switch independently of the switching control unit. Then, in a state where charging of the storage battery is started after an overvoltage is generated in any of the systems, if a current larger than a predetermined threshold current flows between the connection point and the second power supply, switching control is performed. Before the inter-system switch is switched to the open state by the unit, the inter-system switch is switched to the open state. As a result, after the overvoltage is generated, the inter-system switch can be switched to the open state at an early stage, and the influence of the overvoltage generated in one system can be suppressed from extending to the other system.
  • connection point voltage which is the voltage of the connection point
  • the connection point voltage is a predetermined specified voltage even though the intersystem switching unit switches the intersystem switch from the closed state to the open state. If it is higher than, the connection point is cut off from the second power source.
  • connection point voltage when the connection point voltage is higher than the predetermined reference voltage even though the inter-system switch is switched to the open state, the connection point and the second power supply are cut off. .. As a result, the storage battery can be properly protected when an overvoltage occurs in the second system.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an inter-system switching unit.
  • FIG. 3 is a time chart showing an example of overvoltage recovery processing.
  • FIG. 4 is a time chart showing an example of overvoltage recovery processing.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of the power supply system in the modified example of the first embodiment.
  • FIG. 6 is an overall configuration diagram of the power supply system according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of the power supply system according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is an overall configuration diagram of the power supply system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an inter-system switching unit.
  • FIG. 3 is a time chart showing an example of overvoltage recovery processing.
  • FIG. 4 is a time chart showing an example of overvoltage recovery processing.
  • FIG. 5 is an overall configuration
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of a power supply system according to another embodiment.
  • FIG. 10 is an overall configuration diagram of a power supply system according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a diode switching configuration.
  • FIG. 12 is an overall configuration diagram of a power supply system according to another embodiment.
  • the power supply system 100 is a system that supplies electric power to a general load 30 and a specific load 32.
  • the power supply system 100 includes a high-pressure storage battery 10, a converter 12 as a DCDC converter, a first storage battery 14, a second storage battery 16, a switch unit 20, a relay switch SMR (system main relay switch), and a control device 40. , Is equipped.
  • the high-voltage storage battery 10 has a higher rated voltage (for example, several hundred volts) than the first storage battery 14 and the second storage battery 16, and is, for example, a lithium ion storage battery.
  • the converter 12 is a voltage generation unit that converts the electric power supplied from the high-voltage storage battery 10 into the electric power of the power supply voltage VA and supplies it to the general load 30 and the specific load 32.
  • the power supply voltage VA is a voltage that enables driving of the general load 30 and the specific load 32.
  • the general load 30 is an electric load (hereinafter, simply a load) that is not used for operation control in a vehicle as a moving body, and is, for example, an air conditioner, an audio device, a power window, or the like.
  • the specific load 32 is a load that performs at least one function used for vehicle operation control, for example, an electric power steering device 50 that controls steering of the vehicle, an electric brake device 51 that applies braking force to wheels, and the like. It is a traveling control device 52 or the like that monitors the situation around the vehicle.
  • the specific load 32 corresponds to the "electrical load”.
  • the specific load 32 has a first load 34 and a second load 36 redundantly provided for each function so that all the functions are not lost even if an abnormality occurs.
  • the electric power steering device 50 has a first steering motor 50A and a second steering motor 50B.
  • the electric brake device 51 has a first brake device 51A and a second brake device 51B.
  • the travel control device 52 has a camera 52A and a laser radar 52B.
  • the first steering motor 50A, the first brake device 51A, and the camera 52A correspond to the first load 34
  • the second steering motor 50B, the second brake device 51B, and the laser radar 52B correspond to the second load 36. ..
  • the first load 34 and the second load 36 together realize one function, but each of them can realize a part of the function by itself.
  • the first steering motor 50A and the second steering motor 50B allow the vehicle to be freely steered, and each steering motor 50A is subject to certain restrictions such as steering speed and steering range. , 50B enables steering of the vehicle.
  • Each specific load 32 realizes a function of supporting control by the driver in manual operation. Further, each specific load 32 realizes a function required for automatic driving in automatic driving that automatically controls behavior such as running and stopping of a vehicle. Therefore, the specific load 32 can also be said to be a load that performs at least one function necessary for driving the vehicle.
  • the first load 34 is connected to the converter 12 via the first energization path LA1, and the first storage battery 14 and the general load 30 are connected to the first energization path LA1.
  • the first storage battery 14 is, for example, a lead storage battery, and is configured to be rechargeable by the power supply voltage VA of the converter 12.
  • the first system ES1 is configured by the converter 12, the first storage battery 14, the general load 30, and the first load 34 connected by the first energization path LA1.
  • the high-voltage storage battery 10 and the converter 12 correspond to the "first power source".
  • the second load 36 is connected to the second storage battery 16 via the second energization path LA2.
  • the second storage battery 16 is, for example, a lithium ion storage battery.
  • the second system ES2 is configured by the second storage battery 16 and the second load 36 connected by the second energization path LA2.
  • the second storage battery 16 corresponds to the "second power source, storage battery".
  • the switch unit 20 is provided in the connection path LB that connects each system to each other.
  • One end of the connection path LB is connected to the first energization path LA1 at the connection point PA, and the other end of the connection path LB is connected to the second energization path LA2 at the connection point PB.
  • the first switch SW1, the first resistance element RE1, and the second switch SW2 are connected in series in this order.
  • the first switch SW1 is provided on the first system ES1 side of the second switch SW2.
  • the first and second switches SW1 and SW2 correspond to "intersystem switches".
  • N-channel MOSFETs (hereinafter, simply MOSFETs) are used as the first and second switches SW1 and SW2. Therefore, the first parasitic diode DA1 is connected in parallel to the first switch SW1, and the second parasitic diode DA2 is connected in parallel to the second switch SW2.
  • the first and second switches SW1 and SW2 are connected in series so that the directions of the first and second parasitic diodes DA1 and DA2 are opposite to each other.
  • the first parasitic diode DA1 is arranged so that the anode is on the second system ES2 side and the cathode is on the first system ES1 side.
  • the second parasitic diode DA2 is arranged so that the anode is on the first system ES1 side and the cathode is on the second system ES2 side.
  • the relay switch SMR is provided in the second energization path LA2. Specifically, the relay switch SMR is provided at a portion between the connection point PB with the connection path LB and the second storage battery 16. In the relay switch SMR, the third switch SW3, the second resistance element RE2, and the fourth switch SW4 are connected in series in this order. In the relay switch SMR, the third switch SW3 is provided on the connection point PB side of the fourth switch SW4.
  • MOSFETs are used as the third and fourth switches SW3 and SW4. Therefore, the third parasitic diode DA3 is connected in parallel to the third switch SW3, and the fourth parasitic diode DA4 is connected in parallel to the fourth switch SW4.
  • the third and fourth switches SW3 and SW4 are connected in series so that the directions of the third and fourth parasitic diodes DA3 and DA4 are opposite to each other.
  • the third parasitic diode DA3 is arranged so that the anode is on the connection point PB side and the cathode is on the second storage battery 16 side.
  • the fourth parasitic diode DA4 is arranged so that the anode is on the second storage battery 16 side and the cathode is on the connection point PB side.
  • connection path LB is provided with a current detection unit 28.
  • the current detection unit 28 is connected in parallel to the first resistance element RE1 in the switch unit 20, and detects the magnitude and direction of the intersystem current IA flowing in the connection path LB.
  • the control device 40 generates the first and second switching signals SC1 and SC2 in order to switch the first and second switches SW1 and SW2 based on the detected value acquired from the current detection unit 28, and first. , The commands from the second switching signals SC1 and SC2 are output to the switches SW1 and SW2.
  • the first and second switching signals SC1 and SC2 can be used to open the first and second switches SW1 and SW2 (open state) and to close the first and second switches SW1 and SW2 (closed state). Can be switched.
  • the control device 40 corresponds to the "switching control unit".
  • the control device 40 generates a first control signal SD1 in order to control the operation of the converter 12, and outputs a command from the first control signal SD1 to the converter 12.
  • the operation state and the operation stop state of the converter 12 are switched by the first control signal SD1.
  • the control device 40 generates the third and fourth switching signals SC3 and SC4 in order to switch the third and fourth switches SW3 and SW4, and issues a command by the third and fourth switching signals SC3 and SC4 to each switch SW3. , Output to SW4.
  • the third and fourth switching signals SC3 and SC4 switch the third and fourth switches SW3 and SW4 between the open state and the closed state.
  • control device 40 is connected to the notification unit 44, the IG switch 45, and the input unit 46, and controls these.
  • the notification unit 44 is a device that visually or audibly notifies the driver, and is, for example, a display or a speaker installed in the vehicle interior.
  • the IG switch 45 is a vehicle start switch.
  • the control device 40 monitors the opening or closing of the IG switch 45.
  • the input unit 46 is a device that accepts the operation of the driver, for example, a handle, a lever, a button, a pedal, and a voice input device.
  • the control device 40 manually drives and automatically drives the vehicle using the above-mentioned specific load 32.
  • the control device 40 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the CPU realizes various functions for manual operation and automatic operation by referring to the arithmetic program and control data in the ROM.
  • manual operation represents a state in which the vehicle is controlled by the operation of the driver.
  • automatic driving represents a state in which the vehicle is controlled by the control content of the control device 40 regardless of the operation of the driver.
  • automatic driving refers to automatic driving of level 3 or higher among the automatic driving levels from level 0 to level 5 defined by the National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA).
  • Level 3 is a level at which the control device 40 controls both steering wheel operation and acceleration / deceleration while observing the traveling environment.
  • the control device 40 causes the first system. 1,
  • the second switches SW1 and SW2 are switched to the open state.
  • the overvoltage is a surge voltage generated by an abnormal rise in the power supply voltage VA output by the converter 12 or an inductance component of each system ES1 and ES2. If an excessive high voltage is applied to the loads 34 and 36 of each system ES1 and ES2 before the first and second switches SW1 and SW2 are opened, there is a concern that a problem may occur due to the voltage application. ..
  • the power supply system 100 includes a converter 21 as a DCDC converter, a switch unit 22, and a discharge unit 23.
  • the converter 12 is referred to as a first converter 12 and the converter 21 is referred to as a second converter 21 for the sake of distinction.
  • the switch unit 20 is referred to as a first switch unit 20, and the switch unit 22 is referred to as a second switch unit 22.
  • the second converter 21, the second switch unit 22, and the discharge unit 23 are provided in the second energization path LA2.
  • a charge path LC1, a discharge path LC2, and a short-circuit connection path LC3 are provided in parallel between the connection point PB in the second energization path LA2 and the relay switch SMR, and the second converter 21 has a second converter 21.
  • the second switch unit 22 is provided in the discharge path LC2, and the discharge unit 23 is provided in the short-circuit connection path LC3.
  • the second converter 21 charges the second storage battery 16 by converting the power into a voltage higher than the power supply voltage VA by supplying power from the first converter 12. That is, the second converter 21 performs a boosting operation for boosting the power supply voltage VA, and the second storage battery 16 is a storage battery that can be charged by the power supply voltage VA. In the present embodiment, the second converter 21 can perform a step-down operation of stepping down the storage battery voltage VB, which is the voltage of the second storage battery 16. That is, the second converter 21 is a bidirectional converter capable of raising and lowering pressure.
  • the second switch unit 22 includes a fifth switch SW5 and a sixth switch SW6 connected in series.
  • the fifth switch SW5 is provided on the relay switch SMR side of the sixth switch SW6.
  • MOSFETs are used as the fifth and sixth switches SW5 and SW6. Therefore, the fifth parasitic diode DA5 is connected in parallel to the fifth switch SW5, and the sixth parasitic diode DA6 is connected in parallel to the sixth switch SW6.
  • the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are connected in series so that the directions of the fifth and sixth parasitic diodes DA5 and DA6 are opposite to each other.
  • the fifth parasitic diode DA5 is arranged so that the anode is on the connection point PB side and the cathode is on the relay switch SMR side. Further, the fourth parasitic diode DA4 is arranged so that the anode is on the relay switch SMR side and the cathode is on the connection point PB side.
  • the discharge unit 23 includes first to sixth diodes DD1 to DD6 connected in series with the seventh switch SW7.
  • the seventh switch SW7 is provided on the relay switch SMR side of the first to sixth diodes DD1 to DD6.
  • a MOSFET is used as the seventh switch SW7. Therefore, the 7th parasitic diode DA7 is connected in parallel to the 7th switch SW7.
  • the seventh parasitic diode DA7 is arranged so that the anode is on the connection point PB side and the cathode is on the relay switch SMR side.
  • Each of the first to sixth diodes DD1 to DD6 is arranged so that the cathode is on the connection path LB side and the anode is on the relay switch SMR side.
  • the 7th parasitic diode DA7 and the 1st to 6th diodes DD1 to DD6 are connected so that their directions are opposite to each other. Then, the first to sixth diodes DD1 to DD6 regulate the energization from the connection point PB to the second storage battery 16 by the rectifying action thereof.
  • the control device 40 generates a second control signal SD2 in order to control the operation of the second converter 21, and outputs a command from the second control signal SD2 to the second converter 21.
  • the second control signal SD2 switches between the operating state and the stopped state of the second converter 21, and the voltage difference between the storage battery voltage VB and the power supply voltage VA due to the boosting operation of the second converter 21, that is, the second converter 21.
  • the boost amount BA is controlled.
  • the control device 40 generates the 5th to 7th switching signals SC5 to SC7 in order to switch the 5th to 7th switches SW5 to SW7, and issues commands from the 5th to 7th switching signals SC5 to SC7. Output to switches SW5 to SW7.
  • the fifth to seventh switches SW5 to SW7 are switched between the open state and the closed state by the fifth to seventh switching signals SC5 to SC7.
  • the control device 40 controls the charging / discharging of the second storage battery 16 by using the above signal. Specifically, the control device 40 controls the second converter 21, the second switch unit 22, and the discharge unit 23 using the above signals. As a result, the second converter 21 charges the second storage battery 16 with the power supply voltage VA in a state where the first and second switches SW1 and SW2 are closed, and the second switch unit 22 requests discharge after the charging is completed. The second storage battery 16 is discharged accordingly. Further, by keeping the seventh switch SW7 of the discharge unit 23 in the closed state, the load voltage VD, which is the voltage applied to the connection point PB, becomes lower than the storage battery voltage VB, and the second storage battery 16 is early. It becomes possible to discharge. In this embodiment, the load voltage VD corresponds to the "connection point voltage".
  • the second converter 21, the second switch unit 22 and the discharge unit 23 are in a state in which the first and second switches SW1 and SW2 are closed.
  • the charge / discharge of the second storage battery 16 is regulated.
  • the second converter 21 regulates the charging of the second storage battery 16 by stopping the boosting operation.
  • the second switch unit 22 regulates the discharge of the second storage battery 16 by opening the fifth and sixth switches SW5 and SW6.
  • the discharge unit 23 regulates the discharge of the second storage battery 16 by the forward voltage of the first to sixth diodes DD1 to DD6.
  • the second converter 21 and the second switch unit 22 correspond to the "regulatory unit"
  • the charging path LC1, the discharging path LC2 and the short-circuit connection path LC3 correspond to the "first path".
  • an overvoltage connection path LC4 arranged in parallel with the charge path LC1, the discharge path LC2, and the short-circuit connection path LC3 is provided, and the connection portion 24 is provided in the overvoltage connection path LC4.
  • the connection portion 24 includes an eighth switch SW8 and a seventh diode DD7.
  • the overvoltage connection path LC4 corresponds to the “second path”.
  • the eighth switch SW8 is provided on the relay switch SMR side of the seventh diode DD7.
  • a MOSFET is used as the eighth switch SW8. Therefore, the eighth parasitic diode DA8 is connected in parallel to the eighth switch SW8.
  • the eighth parasitic diode DA8 is arranged so that the anode is on the relay switch SMR side and the cathode is on the connection point PB side.
  • the control device 40 generates an eighth switching signal SC8 in order to switch the eighth switch SW8, and outputs a command by the eighth switching signal SC8 to the eighth switch SW8.
  • the eighth switch SW8 is switched between the open state and the closed state by the eighth switching signal SC8.
  • the seventh diode DD7 is arranged so that the cathode is on the relay switch SMR side and the anode is on the connection path LB side. That is, the eighth parasitic diode DA8 and the seventh diode DD7 are connected so that their directions are opposite to each other. Then, the seventh diode DD7 regulates the energization from the second storage battery 16 to the connection point PB by its rectifying action. Further, the seventh diode DD7 regulates the energization from the connection point PB to the second storage battery 16 by its forward voltage.
  • the 7th diode DD7 has a predetermined forward voltage drop amount (for example, 0.7V). Therefore, in a state where the third and fourth switches SW3, SW4 and the eighth switch SW8 in the relay switch SMR are closed, the seventh diode DD7 has a storage battery voltage VB applied to the relay switch SMR side of the connection portion 24.
  • a reference voltage difference ⁇ VK due to a forward voltage drop is generated between the load voltage VD applied to the connection point PB side of the connection portion 24 and the load voltage VD.
  • the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB specifically, the voltage difference ⁇ V which is the value obtained by subtracting the storage battery voltage VB from the load voltage VD is smaller than the reference voltage difference ⁇ VK.
  • energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is restricted. Further, when the voltage difference ⁇ V is larger than the reference voltage difference ⁇ VK, energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is permitted.
  • the reference voltage difference ⁇ VK corresponds to the “predetermined threshold voltage”
  • the sum of the storage battery voltage VB and the reference voltage difference ⁇ VK corresponds to the “upper limit value”
  • the 7th diode DD7 is “. It corresponds to the energization control circuit.
  • the voltage difference ⁇ V becomes larger than the reference voltage difference ⁇ VK.
  • the control device 40 can start charging the second storage battery 16 before the first and second switches SW1 and SW2 are switched from the closed state to the open state.
  • the second converter 21, the second switch unit 22, the discharge unit 23, and the connection unit 24 correspond to the “charge / discharge unit”.
  • charging of the second storage battery 16 is started before the first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state, so that the first and second switches SW1 and SW2 are started.
  • the first and second switches SW1 and SW2 are started.
  • the switching unit 29 is provided.
  • the inter-system switching unit 29 is connected in parallel to the second resistance element RE2 in the relay switch SMR, and switches the first and second switches SW1 and SW2 between the closed state and the open state by the charging current of the second storage battery 16.
  • the inter-system signal SE is generated and output to the first and second switches SW1 and SW2. That is, in the first and second switches SW1 and SW2, the open state and the closed state are switched by the first and second switching signals SC1 and SC2 and the inter-system signal SE.
  • FIG. 2 shows the configuration of the inter-system switching unit 29.
  • the inter-system switching unit 29 includes first to third comparators CM1 to CM3 and third to ninth resistance elements RE3 to RE9.
  • the inverting input terminal TA of the first comparator CM1 is connected to the intermediate point PC between the third switch SW3 and the second resistance element RE2 via the third resistance element RE3, and is connected to the intermediate point PC via the fifth resistance element RE5. Is connected to the output terminal TC of the first comparator CM1.
  • the non-inverting input terminal TB of the first comparator CM1 is connected to the intermediate point PD between the second resistance element RE2 and the fourth switch SW4 via the fourth resistance element RE4, and the sixth resistance element RE6 is connected.
  • a predetermined reference voltage Vrf is input via the device.
  • the inverting input terminal TA of the second comparator CM2 is connected to the output terminal TC of the first comparator CM1 via the seventh resistance element RE7, and the output terminal TC of the second comparator CM2 is connected via the ninth resistance element RE9. It is connected to the.
  • the non-inverting input terminal TB of the second comparator CM2 is connected to a voltage source that outputs a reference voltage Vrf via the eighth resistance element RE8.
  • a predetermined reference voltage Vth is input to the inverting input terminal TA of the third comparator CM3, and the non-inverting input terminal TB of the third comparator CM3 is connected to the output terminal TC of the second comparator CM2.
  • the reference voltage Vth is a voltage difference generated in the second resistance element RE2 when a charging current of a predetermined threshold current Is flows through the second resistance element RE2, and the threshold current Is is charging by the second converter 21. It is a current larger than the current.
  • the third comparator CM3 outputs an intersystem signal SE that switches the first and second switches SW1 and SW2 from the open state to the closed state when the amplification signal SZ output from the second comparator CM2 is smaller than the reference voltage Vth.
  • the third comparator CM3 outputs an intersystem signal SE for switching the first and second switches SW1 and SW2 from the closed state to the open state from the output terminal TC when the amplification signal SZ is larger than the reference voltage Vth.
  • the output terminal TC of the third comparator CM3 is connected to the first wiring LD1 that connects the control device 40 and the gate terminal of the first switch SW1, and also connects the control device 40 and the gate terminal of the second switch SW2. It is connected to the second wiring LD2. Therefore, the inter-system switching unit 29 can switch the first and second switches SW1 and SW2 between the closed state and the open state independently of the control device 40.
  • the inter-system switching unit 29 has the connection point PB and the second storage battery 16 in a state where charging of the second storage battery 16 is started after the overvoltage is generated in either the first system ES1 or the second system ES2.
  • the first and second switches SW1 and SW2 are switched from the closed state to the open state.
  • the first and second switches SW1 and SW2 can be switched from the closed state to the open state earlier than the processing of the control device 40 performed in each control cycle.
  • FIGS. 3 and 4 show an example of the overvoltage recovery process by the second storage battery 16.
  • FIG. 3 shows the transition between the storage battery voltage VB and the load voltage VD when an overvoltage occurs in the first system ES1 while the vehicle is running.
  • (A) shows the transition of the state of the IG switch 45
  • (B) shows the transition of the open / closed state of the first and second switches SW1 and SW2
  • (C) shows the transition of the open / closed state.
  • the transition of the open / closed state of the 3rd and 4th switches SW3 and SW4 is shown.
  • (D) shows the transition of the open / closed state of the fifth and sixth switches SW5 and SW6,
  • E) shows the transition of the open / closed state of the seventh switch SW7, and
  • (F) shows the transition of the open / closed state of the eighth switch SW8. Shows the transition of the open / closed state of.
  • (G) shows the transition of the storage battery voltage VB
  • (H) shows the transition of the load voltage VD
  • (I) shows the transition of the open / closed state of the connection portion 24
  • (J) is the first. 2
  • the transition of the in-system current IB indicating the energizing current of the storage battery 16 is shown.
  • the open state of the connection portion 24 indicates a state in which the charging current of the second storage battery 16 is flowing through the connection portion 24, and the closed state of the connection portion 24 is a state of the second storage battery 16 via the connection portion 24. Indicates a state in which charging current is not flowing.
  • the first to eighth switches SW1 to SW8 are open, and the first converter 12 and the second converter are open. 21 has been switched to the stopped operation state. Therefore, during the open period of the IG switch 45, the connection portion 24 is in the open state, and the load voltage VD and the in-system current IB become zero.
  • the control device 40 switches the first and second switches SW1 and SW2 to the closed state, and outputs a command to switch the first converter 12 to the operating state.
  • the first converter 12 is switched to the operating state, the load voltage VD rises to the power supply voltage VA, and the vehicle can run.
  • the third and fourth switches SW3 and SW4 are switched to the closed state by the control device 40, and a command to switch the second converter 21 to the operating state is output.
  • a command to switch the second converter 21 to the operating state is output.
  • charging of the second storage battery 16 via the second converter 21 is started, and the storage battery voltage VB rises to a predetermined step-up voltage VM (see FIG. 3G) higher than the power supply voltage VA.
  • the operation of the second converter 21 may be temporarily switched from the step-up operation to the step-down operation to discharge from the second storage battery 16.
  • the operation of the second converter 21 and the relay switch SMR can be confirmed during the charging period of the second storage battery 16.
  • the control device 40 outputs a command to switch the second converter 21 to the operation stop state. Therefore, charging of the second storage battery 16 by the second converter 21 is restricted. Further, at time t2, the control device 40 switches the seventh switch SW7 and the eighth switch SW8 to the closed state, and the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are maintained in the open state. In the discharge unit 23, even if the seventh switch SW7 is switched to the closed state, the discharge is regulated by the forward voltage of the first to sixth diodes DD1 to DD6.
  • the state in which the charging / discharging of the second storage battery 16 is regulated by the second converter 21, the second switch unit 22, and the discharging unit 23 is maintained.
  • the vehicle runs in a state where charging / discharging of the second storage battery 16 is restricted.
  • the first and second switches SW1 and SW2 are maintained in the closed state.
  • electric power can be supplied from the first converter 12 and the first storage battery 14 to the first and second loads 34 and 36, respectively.
  • the power supply from the first converter 12 enables continuous power supply even during long-term automatic operation, and the power supply from the first storage battery 14 enables power supply with less voltage fluctuation.
  • manual operation or automatic operation using the first load 34 and the second load 36 is performed.
  • the control device 40 switches the first and second switches SW1 and SW2 to the open state.
  • an overvoltage is generated in the first system ES1 at time t3.
  • the load voltage VD increases and the inter-system current IA increases.
  • the control device 40 detects an increase in the inter-system current IA by the current detection unit 28, the control device 40 switches the first and second switches SW1 and SW2 to the open state at the subsequent time t6 (see the broken line in FIG. 3B).
  • the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are switched to the closed state.
  • the power supply from the second storage battery 16 to the second load 36 is started via the discharge path LC2, and the running of the vehicle is continued.
  • the load voltage VD becomes the upper limit voltage of the first and second loads 34 and 36. It may rise above VH. In this case, an excessively high voltage is applied to the first and second loads 34 and 36, and there is a concern that a problem may occur due to the voltage application.
  • the load voltage VD when an overvoltage occurs in the first system ES1 at time t3, the load voltage VD reaches the recovery voltage VP which is larger than the boost voltage VM by the reference voltage difference ⁇ VK at time t4 before time t6.
  • the connection portion 24 When it rises, the connection portion 24 is switched to the closed state, and charging of the second storage battery 16 is started at this time t4.
  • the current flowing into the first and second loads 34 and 36 decreases and the ascending speed of the load voltage VD decreases, which is shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3 (H). As described above, it is suppressed that the load voltage VD rises beyond the upper limit voltage VH by the time t6.
  • the charging current of the second storage battery 16 increases due to the start of charging the second storage battery 16. Then, when the in-system current IB rises to the threshold current Is at the time t5 before the time t6, the inter-system switching unit 29 switches the first and second switches SW1 and SW2 to the open state. As a result, the influence of the overvoltage generated in the first system ES1 is suppressed from reaching the second system ES2 in which the overvoltage is not generated.
  • the load voltage VD becomes equal to the storage battery voltage VB, and the second storage battery 16 via the second switch unit 22 Discharge is started.
  • the load voltage VD drops beyond the recovery voltage VP, and the connection portion 24 is switched to the open state at this time t6.
  • FIG. 4 shows the transition between the storage battery voltage VB and the load voltage VD when an overvoltage occurs in the second system ES2 at the time t3 while the vehicle is running.
  • the processing up to the time t5 is the same as that in FIG. 3, so the description thereof will be omitted.
  • the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are switched to the closed state by the control device 40.
  • the second storage battery 16 continues to be charged even if the first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state, so that the load voltage VD is the recovery voltage VP. Stays higher than.
  • the control device 40 acquires the load voltage VD after time t6, and determines whether or not the acquired load voltage VD is higher than the recovery voltage VP.
  • the load voltage VD is higher than the recovery voltage VP, it is determined that an overvoltage has occurred in the second system ES2, and the third and fourth switches SW3 and SW4 are switched to the open state at the subsequent time t7.
  • the recovery voltage VP corresponds to the “specified voltage”.
  • the second converter 21, the second switch unit 22, and the discharge unit 23 are provided between the connection point PB in the second energization path LA2 and the relay switch SMR.
  • the second converter 21, the second switch unit 22, and the discharge unit 23 are provided between the connection point PB in the second energization path LA2 and the relay switch SMR.
  • a connection portion 24 is further provided between the connection point PB and the relay switch SMR in the second energization path LA2. If an overvoltage occurs in any of the systems ES1 and ES2 during the charge / discharge regulation period of the second storage battery 16, it is before the first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state, and the said.
  • the connection point PB and the relay switch SMR that is, the connection point PB and the second storage battery 16 are connected by the connection unit 24.
  • the overvoltage can be recovered by the second storage battery 16 during the charge / discharge regulation period, and the first and second loads 34 and 36 can be properly operated when the discharge is requested and when the overvoltage is generated.
  • an overvoltage connection path LC4 is provided in parallel with each of the paths LC1 to LC3 provided with the second converter 21, the second switch section 22, and the discharge section 23, and the connection section is provided in the overvoltage connection path LC4. 24 is provided. Therefore, when an overvoltage occurs during the regulation period of each path LC1 to LC3 by the second converter 21, the second switch section 22, and the discharge section 23, the connection point PB and the second storage battery 16 are connected by the overvoltage connection path LC4. It becomes possible to recover the overvoltage by the second storage battery 16 during the regulation period.
  • the 7th diode DD7 is provided in the overvoltage connection path LC4 as the connection portion 24, and the load voltage VD and the storage battery voltage VB are caused by the predetermined forward voltage drop amount of the 7th diode DD7.
  • the voltage difference ⁇ V is smaller than the predetermined reference voltage difference ⁇ VK, the energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is restricted. Further, when the voltage difference ⁇ V is larger than the reference voltage difference ⁇ VK, energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is permitted.
  • the regulation by the 7th diode DD7 is released and the overvoltage connection path LC4 is used.
  • the overvoltage can be recovered by the second storage battery 16.
  • the 7th diode DD7 is an element that is hardware, the overvoltage is quickly applied to the second storage battery as the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB becomes larger than the reference voltage difference ⁇ VK. It can be collected by 16.
  • an inter-system switching unit 29 that can switch between opening and closing of the first and second switches SW1 and SW2 is provided independently of the control device 40. Then, when an in-system current IB larger than a predetermined threshold current Is flows between the connection point PB and the second storage battery 16 in response to an overvoltage generated in any of the systems ES1 and ES2, control is performed. The first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state before the first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state by the device 40.
  • the first and second switches SW1 and SW2 can be switched to the open state at an early stage, and the influence of the overvoltage generated in one system can be suppressed from extending to the other system. can.
  • the switching of the first and second switches SW1 and SW2 to the open state is delayed from the start of recovery of the overvoltage to the second storage battery 16, but in the present embodiment, the overvoltage to the second storage battery 16 is delayed. Since it is suppressed that an excessive high voltage is applied to the loads 34 and 36 of each system ES1 and ES2 by the start of recovery, the influence of this delay can be suppressed.
  • the third and fourth switches SW3 and SW4 are used. It was switched to the open state to cut off between the connection point PB and the second storage battery 16. As a result, the second storage battery 16 can be appropriately protected when an overvoltage occurs in the second system ES2.
  • the eighth switch SW8 may not be provided in the connection portion 24. That is, the connection portion 24 may be composed of only the 7th diode DD7.
  • connection portion 24 is composed of a first Zener diode (hereinafter, first Zener) DT1.
  • the first Zener DT1 is arranged so that the cathode is on the connection path LB side and the anode is on the relay switch SMR side, and its rectifying action regulates the energization from the connection point PB to the second storage battery 16.
  • the first Zener DT1 has a predetermined yield voltage VZ.
  • the yield voltage VZ of the first Zener DT1 is set to be larger than the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB when no overvoltage is generated in any of the systems ES1 and ES2. ing. Therefore, when the voltage difference ⁇ V is smaller than the breakdown voltage VZ, the first Zener DT1 regulates the energization from the connection point PB to the second storage battery 16 by the rectifying action of the first Zener DT1.
  • the breakdown voltage VZ corresponds to a "predetermined threshold voltage”
  • the first Zener DT1 corresponds to a "energization control circuit”.
  • the first system ES1 is in a state where the first and second switches SW1 and SW2 are closed and the charging / discharging of the second storage battery 16 is regulated by the second converter 21, the second switch unit 22 and the discharging unit 23.
  • the charging of the second storage battery 16 is started as the voltage difference ⁇ V becomes larger than the reference voltage difference ⁇ VK.
  • the charging of the second storage battery 16 can be started earlier than the processing of the control device 40 performed at each predetermined control cycle.
  • the first Zener DT1 is provided in the overvoltage connection path LC4 as the connection portion 24, and the voltage between the load voltage VD and the storage battery voltage VB is provided by the rectification operation of the first Zener DT1.
  • the difference ⁇ V is smaller than the predetermined breakdown voltage VZ, the energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is restricted. Further, when the voltage difference ⁇ V is larger than the breakdown voltage VZ, energization from the connection point PB to the second storage battery 16 is allowed.
  • the regulation by the first Zener DT1 is released and the overvoltage is passed through the overvoltage connection path LC4. Can be collected by the second storage battery 16. Further, since the first Zener DT1 is an element that is hardware, the overvoltage is quickly applied to the second storage battery as the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB becomes larger than the reference voltage difference ⁇ VK. It can be collected by 16.
  • connection portion 24 and the overvoltage connection path LC4 are not provided. Further, it is different from the first embodiment in that an in-system switching unit 27 for switching the fifth and sixth switches SW5 and SW6 between the closed state and the open state is provided independently of the control device 40.
  • the second converter 21, the second switch unit 22, the discharge unit 23, and the in-system switching unit 27 correspond to the “charge / discharge unit”.
  • the in-system switching unit 27 is provided in parallel with the second switch unit 22, and the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are opened and closed by the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB. Generates the in-system signal SG to be switched with, and outputs it to the 5th and 6th switches SW5 and SW6. That is, in the fifth and sixth switches SW5 and SW6, the open state and the closed state are switched by the fifth and sixth switching signals SC5 and SC6 and the in-system signal SG.
  • the in-system switching unit 27 includes a fourth comparator CM4.
  • the inverting input terminal TA of the 4th comparator CM4 is connected to the connection point PB side of the 2nd switch unit 22, that is, to the main terminal on the 6th switch SW6 side of the 5th and 6th switches SW5 and SW6 connected in series. And the load voltage VD is applied.
  • the non-inverting input terminal TB of the 4th comparator CM4 is connected to the relay switch SMR side of the 2nd switch unit 22, that is, the main terminal on the 5th switch SW5 side of the 5th and 6th switches SW5 and SW6 connected in series. It is connected and the storage battery voltage VB is applied.
  • the fourth comparator CM4 is an in-system signal that switches the fifth and sixth switches SW5 and SW6 from the closed state to the open state when the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB is smaller than the predetermined threshold voltage VX. SG is output from the output terminal TC. Further, the fourth comparator CM4 outputs an in-system signal SG that switches the first and second switches SW1 and SW2 from the open state to the closed state from the output terminal TC when the voltage difference ⁇ V is larger than the threshold voltage VX.
  • the output terminal TC of the fourth comparator CM4 is connected to the wiring connecting the control device 40 and the gate terminal of the fifth switch SW5, and is also connected to the wiring connecting the control device 40 and the gate terminal of the sixth switch SW6. It is connected. Therefore, the in-system switching unit 27 can switch the fifth and sixth switches SW5 and SW6 between the closed state and the open state independently of the control device 40.
  • the 4th comparator CM4 corresponds to the "signal output circuit”
  • the 5th and 6th switches SW5 and SW6 correspond to the "in-system switch”
  • the gate terminal corresponds to the "open / close control terminal”.
  • the threshold voltage VX corresponds to the "predetermined threshold voltage”
  • the sum of the storage battery voltage VB and the threshold voltage VX corresponds to the "upper limit value”.
  • an in-system switching unit 27 capable of switching the opening and closing of the fifth and sixth switches SW5 and SW6 is provided independently of the control device 40.
  • an overvoltage occurs during the open control period in which the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are open-controlled by the control device 40, it is before the first and second switches SW1 and SW2 are switched to the open state.
  • the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are switched to the closed state by the in-system switching unit 27 during the open control period.
  • the overvoltage can be recovered by the second storage battery 16 during the open control period, and the first and second loads 34 and 36 can be properly operated when the overvoltage occurs.
  • the fourth comparator CM4 is provided as the in-system switching unit 27, and the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB is smaller than the predetermined threshold voltage VX by the fourth comparator CM4. In this case, a signal for switching the fifth and sixth switches SW5 and SW6 to the open state is output to the fifth and sixth switches SW5 and SW6. Further, when the voltage difference ⁇ V is larger than the threshold voltage VX, a signal for switching the fifth and sixth switches SW5 and SW6 to the closed state is output to the fifth and sixth switches SW5 and SW6.
  • the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are closed by the fourth comparator CM4. It can be switched and the overvoltage can be recovered by the second storage battery 16 via the fifth and sixth switches SW5 and SW6. Further, since the fourth comparator CM4 is an element that is hardware, the overvoltage is quickly applied to the second storage battery 16 as the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB becomes larger than the threshold voltage VX. Can be collected by.
  • the in-system switching unit 27 is composed of a first bidirectional Zener diode (hereinafter, first bidirectional Zener) DW1 and a second bidirectional Zener diode (hereinafter, second bidirectional Zener) DW2. Therefore, it is different from the third embodiment.
  • the relay switch SMR side of the second switch unit 22 that is, the main terminal on the fifth switch SW5 side of the fifth and sixth switches SW5 and SW6 connected in series, and the gate of the fifth switch SW5.
  • a third wiring LD3 is provided between the terminal and the third wiring LD3, and a first bidirectional Zener DW1 is provided in the third wiring LD3. That is, one end of the first bidirectional Zener DW1 is connected to one of the main terminals of the pair of main terminals of the fifth switch SW5, and the other end of the first bidirectional Zener DW1 is the fifth switch SW5. It is connected to the gate terminal. Therefore, in the fifth switch SW5, the open state and the closed state are switched by the fifth switching signal SC5 and the in-system signal SG input via the first bidirectional Zener DW1.
  • the first bidirectional Zener DW1 includes a second Zener diode (hereinafter referred to as a second Zener) DT2 and a third Zener diode (hereinafter referred to as a third Zener) DT3, and the orientation of the second and third Zener DT2 and DT3.
  • the second and third Zener DT2 and DT3 are connected in series so that they face each other in opposite directions.
  • the second Zener DT2 is provided on the relay switch SMR side with respect to the third Zener DT3, and is arranged so that the anode is on the gate terminal side and the cathode is on the relay switch SMR side.
  • the fourth Zener DT4 is arranged so that the anode is on the relay switch SMR side and the cathode is on the gate terminal side.
  • connection point PB side of the second switch unit 22 that is, the main terminal on the sixth switch SW6 side of the fifth and sixth switches SW5 and SW6 connected in series, and the sixth switch SW6.
  • a fourth wiring LD4 is provided between the gate terminal and the fourth wiring LD4, and a second bidirectional Zener DW2 is provided in the fourth wiring LD4. That is, one end of the second bidirectional Zener DW2 is connected to one of the main terminals of the pair of main terminals of the sixth switch SW6, and the other end of the second bidirectional Zener DW2 is the sixth switch SW6. It is connected to the gate terminal. Therefore, in the sixth switch SW6, the open state and the closed state are switched by the sixth switching signal SC6 and the in-system signal SG input via the second bidirectional Zener DW2.
  • the second bidirectional Zener DW2 includes a fourth Zener diode (hereinafter referred to as a fourth Zener) DT4 and a fifth Zener diode (hereinafter referred to as a fifth Zener) DT5, and the orientation of the fourth and fifth Zener DT4 and DT5.
  • the fourth and fifth Zener DT4 and DT5 are connected in series so that they face each other in opposite directions.
  • the 4th Zener DT4 is provided on the gate terminal side with respect to the 5th Zener DT5, and is arranged so that the anode is on the connection point PB side and the cathode is on the gate terminal side.
  • the fourth Zener DT4 is arranged so that the anode is on the gate terminal side and the cathode is on the connection point PB side.
  • the second to fifth Zener DT2 to DT5 have the same yield voltage VZ.
  • the yield voltage VZ of the first Zener DT1 is set to be larger than the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB when no overvoltage is generated in any of the systems ES1 and ES2. ing. Therefore, the second bidirectional Zener DW2 regulates that the load voltage VD is applied to the gate terminal of the sixth switch SW6 by the rectifying action of the fifth Zener DT5 when the voltage difference ⁇ V is smaller than the breakdown voltage VZ.
  • the voltage level in-system signal SG that switches the 6th switch SW6 from the closed state to the open state is output to the gate terminal of the 6th switch SW6.
  • the first bidirectional Zener DW1 regulates the application of the storage battery voltage VB to the gate terminal of the fifth switch SW5 by the rectifying action of the second Zener DT2, and switches the fifth switch SW5 from the closed state to the open state.
  • the voltage level in-system signal SG is output to the gate terminal of the fifth switch SW5.
  • the load voltage VD is applied to the gate terminal of the sixth switch SW6 due to the loss of the rectifying action of the fifth Zener DT5. That is, the in-system signal SG having a voltage level for switching the sixth switch SW6 from the open state to the closed state is output to the gate terminal of the sixth switch SW6.
  • the sixth switch SW6 is switched from the closed state to the open state, charging of the second storage battery 16 is started via the sixth switch SW6 and the fifth parasitic diode DA5.
  • the first and second bidirectional Zener DW1 and DW2 correspond to the "signal output circuit”
  • the breakdown voltage VZ corresponds to the "predetermined threshold voltage”.
  • the first and second bidirectional Zener DW1 and DW2 are provided as the in-system switching unit 27. Then, when the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB is smaller than the predetermined breakdown voltage VZ by the first and second bidirectional Zener DW1 and DW2, the fifth and sixth switches SW5 and SW6 are pressed. The signal for switching to the open state is output to the 5th and 6th switches SW5 and SW6. Further, when the voltage difference ⁇ V is larger than the breakdown voltage VZ, the second bidirectional Zener DW2 outputs a signal for switching the sixth switch SW6 to the closed state to the sixth switch SW6.
  • the sixth switch SW6 is switched to the closed state, and the sixth switch SW6 and the fifth switch SW6 and the fifth switch SW6 are switched to the closed state.
  • the overvoltage can be recovered by the second storage battery 16 via the parasitic diode DA5.
  • the first and second bidirectional Zener DW1 and DW2 are hardware elements, the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB becomes larger than the threshold voltage VX. The overvoltage can be recovered by the second storage battery 16.
  • Each load 34, 36 may be, for example, the following device.
  • each of the first and second loads 34 and 36 is, for example, a three-phase permanent magnet synchronous motor and a three-phase inverter device.
  • each of the first and second loads 34 and 36 is, for example, an ABS actuator that can independently adjust the brake hydraulic pressure during braking.
  • each of the first and second loads 34 and 36 is, for example, a millimeter wave radar.
  • the loads 34 and 36 do not necessarily have to be a combination having the same configuration, and may be a combination that realizes the same function with devices of different types. Further, the first and second loads 34 and 36 may not be different loads but may be the same load. That is, the first and second loads 34 and 36 may be the same load that receives power from both the LA1 first energization path LA1 and the second energization path LA2.
  • the first power supply is not limited to the converter, but may be an alternator.
  • the power supply voltage VA is boosted by the second converter 21 to charge the second storage battery 16.
  • the charge is not limited to the above, and may be charged as follows, for example.
  • the second storage battery 16 may be charged without raising or lowering the power supply voltage VA.
  • the second converter 21 is unnecessary, and when it is determined that no overvoltage has occurred in any of the systems ES1 and ES2, the storage battery voltage VB becomes equal to the power supply voltage VA.
  • the power supply voltage VA may be stepped down to charge the second storage battery 16. In this case, when it is determined that no overvoltage has occurred in any of the systems ES1 and ES2, the storage battery voltage VB is lower than the power supply voltage VA.
  • FIG. 10 shows a power supply system 100 in which the power supply voltage VA is stepped down to charge the second storage battery 16.
  • the storage battery voltage VB decreases in this order, and the diodes included in the discharge unit 23 according to the decrease in the storage battery voltage VB, and the diodes DD1 to the diodes other than the seventh parasitic diode DA7.
  • the number of DD6 is decreasing.
  • the number of diodes DD7 to DD12 other than the eighth parasitic diode DA8, which is a diode included in the connection portion 24, is increasing according to the decrease in the storage battery voltage VB.
  • the power supply system 100 does not necessarily have to be provided with the discharge unit 23.
  • the second switch unit 22 may be composed of a plurality of diodes connected in series.
  • FIG. 12 shows an example in which the second switch unit 22 is configured by the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 connected in series in the first embodiment.
  • Each of the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 is arranged so that the cathode is on the connection path LB side and the anode is on the relay switch SMR side, and energization from the second storage battery 16 to the connection point PB in the discharge path LC2. To regulate.
  • each diode DD13 to DD18 has a predetermined forward voltage drop amount. Therefore, in a state where the third and fourth switches SW3 and SW4 in the relay switch SMR are closed, the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 are the storage battery voltage VB applied to the relay switch SMR side of the second switch unit 22.
  • a reference voltage difference ⁇ VK based on the total value of the forward voltage drops of the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 is generated between the load voltage VD applied to the connection point PB side of the second switch unit 22 and the load voltage VD. ing.
  • the reference voltage difference ⁇ VK of the 7th diode DD7 is referred to as the first reference voltage difference ⁇ VK1
  • the reference voltage difference ⁇ VK of the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 is referred to as the second reference voltage difference ⁇ VK2. ..
  • the 13th to 18th diodes DD13 to DD18 allow the second storage battery 16 to energize the connection point PB when the load voltage VD is lower than the storage battery voltage VB by the second reference voltage difference ⁇ VK2 or more. Further, when the load voltage VD is not lower than the storage battery voltage VB by the second reference voltage difference ⁇ VK2 or more, the energization from the second storage battery 16 to the connection point PB is restricted. The same applies to the second embodiment.
  • the first bidirectional Zener DW1 does not necessarily have to be provided in the power supply system 100.
  • an element that regulates energization from the connection point PB to the second storage battery 16 may be provided in the connection portion 24 based on the voltage difference between the load voltage VD and the ground voltage GND, that is, the load voltage VD itself.
  • the signal for switching the fifth and sixth switches SW5 and SW6 to the open state is set to the fifth and sixth switches SW5 based on the voltage difference ⁇ V between the load voltage VD and the storage battery voltage VB.
  • An example of providing an element to output to SW6 in the switching unit 27 in the system has been shown, but the present invention is not limited to this.
  • a signal for switching the fifth and sixth switches SW5 and SW6 to the open state is output to the fifth and sixth switches SW5 and SW6 based on the voltage difference between the load voltage VD and the ground voltage GND, that is, the load voltage VD itself.
  • the element to be used may be provided in the switching unit 27 in the system.
  • the power supply system 100 is applied to a vehicle capable of traveling by manual driving and automatic driving, but the present invention is not limited to this. It may be applied to a vehicle that can only be driven by automatic driving, such as a fully automated driving vehicle, or may be applied to a vehicle that can only be driven by manual driving.
  • the loads 34 and 36 of the other system ES1 and ES2 in which the abnormality has not occurred are applied. It may be used to stop the running of the vehicle by automatic driving, or to stop the vehicle after moving it to a safe place.

Landscapes

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Abstract

第1電源(10,12)及び第1通電経路(LA1)を有する第1系統(ES1)と、第2電源(16)及び第2通電経路(LA2)を有する第2系統(ES2)と、系統間スイッチ(SW1,SW2)と、を有する電源システム(100)であって、第1電源は電源電圧を出力し、第2電源は電源電圧により充電可能な蓄電池(16)を含み、系統間スイッチの閉開状態を切り替える切替制御部(40)と、第2通電経路における接続経路との接続点と第2電源との間に設けられ、電源電圧による蓄電池の充電を行わせ、かつその充電終了後に放電要求に応じて蓄電池の放電を行わせる充放電部(21,22,23,24,27)と、を備え、充放電部は、系統間スイッチが閉鎖された状態で、いずれかの系統で過電圧が発生した場合に、切替制御部により系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前に蓄電池への充電が開始される構成となっている。

Description

電源システム 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年12月14日に出願された日本出願番号2020-206746号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、電源システムに関する。
 近年、例えば車両に適用され、この車両の各種装置に電力を供給する電源システムが知られている。この電源システムでは、車両の運転時に、例えば電動ブレーキ装置や電動ステアリング装置など、車両の運転に必要な機能を実施する電気負荷に電力を供給する系統で異常が発生し、これによりその機能が失われてしまうと、車両の運転を継続することができない。車両の運転中における異常発生時でも、その機能が失われないようにするために、電気負荷に電力を供給する電源として第1電源及び第2電源を有する装置が知られている。
 この装置に適用される電源システムとして、例えば特許文献1では、1つの機能を実施する電気負荷として第1負荷及び第2負荷を有し、第1負荷に接続された第1電源を含む第1系統と、第2負荷に接続された第2電源を含む第2系統と、を有するものが知られている。この電源システムでは、各系統を接続する接続経路に系統間スイッチが設けられており、系統間スイッチは、コントローラにより一方の系統で異常が発生したと判定された場合に開放される。これにより、異常が発生していない他方の系統の電気負荷により車両の運転に必要な機能を確保し、車両の運転を継続することが可能となる。
特開2019-62727号公報
 上記電源システムにおいて、系統間スイッチが閉鎖された状態において第1系統及び第2系統のいずれかで過電圧が発生した場合には、コントローラにより系統間スイッチの開状態への切り替えが行われる。しかし、そのスイッチ開放までの間に各系統の電気負荷に過剰な高電圧が印加されると、その電圧印加に起因する不具合が生じることが懸念される。
 本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、過電圧発生時において電気負荷を適正に動作させることができる電源システムを提供することにある。
 上記課題を解決するための第1の手段は、第1電源から第1通電経路を介して電気負荷に電力を供給する第1系統と、第2電源から第2通電経路を介して前記電気負荷に電力を供給する第2系統と、前記第1通電経路と前記第2通電経路とを接続する接続経路に設けられた系統間スイッチと、を有する電源システムであって、前記第1電源は、前記電気負荷の駆動を可能にする電源電圧を出力し、前記第2電源は、前記第1電源の電源電圧により充電可能な蓄電池を含み、前記系統間スイッチを閉状態と開状態とで切り替える切替制御部と、前記第2通電経路における前記接続経路との接続点と前記第2電源との間に設けられ、前記電源電圧による前記蓄電池の充電を行わせ、かつその充電終了後に放電要求に応じて前記蓄電池の放電を行わせる充放電部と、を備え、前記充放電部は、前記系統間スイッチが閉鎖された状態で、前記第1系統及び前記第2系統のいずれかで過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前に前記蓄電池への充電が開始される構成となっている。
 上記構成によれば、第1電源から第1通電経路を介して電気負荷に電力を供給する第1系統と、第2電源から第2通電経路を介して電気負荷に電力を供給する第2系統と、が設けられている。そのため、電気負荷に対して、第1電源及び第2電源による冗長的な電力供給が可能となる。また、第1,第2通電経路を互いに接続する接続経路に系統間スイッチが設けられている。そのため、系統間スイッチを閉状態に切り替えることで、第1電源からの電力供給により第2電源の蓄電池を第1電源の電源電圧より充電し、放電要求に応じて蓄電池の放電を行わせることが可能となっている。また、いずれか一方の系統で地絡や断線等の電源失陥異常が発生したと判定された場合には、系統間スイッチを開状態に切り替えることで、電源失陥異常が発生していない他方の系統の電源からの電力供給により電気負荷の動作を継続することが可能となっている。
 ここで、系統間スイッチが閉鎖された状態において第1系統及び第2系統のいずれかで過電圧が発生した場合には、切替制御部により系統間スイッチの開状態への切り替えが行われる。しかし、そのスイッチ開放までの間に各系統の電気負荷に過剰な高電圧が印加されると、その電圧印加に起因する不具合が生じることが懸念される。
 この点、上記構成では、いずれかの系統で過電圧が発生した場合において、系統間スイッチが開状態に切り替えられる前に蓄電池への充電が開始されるようにした。これにより、蓄電池による過電圧の回収が可能となり、各系統の電気負荷に過剰な高電圧が印加されることが抑制され、過電圧発生時において電気負荷を適正に動作させることができる。
 第2の手段では、前記充放電部は、前記蓄電池の充電終了後に、前記系統間スイッチが閉鎖された状態での前記蓄電池の充放電を規制する規制部と、前記規制部による規制期間において前記過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前であり、かつ前記規制期間に、前記接続点と前記第2電源とを接続する接続部と、を備える。
 上記構成では、蓄電池の充電終了後に、蓄電池の充放電が規制されている。そのため、放電要求に伴い第2系統で蓄電池からの電力供給が行われる際において、蓄電池の電圧を電源電圧に基づく所望の電圧に維持することが可能となる。一方、この充放電の規制期間において過電圧が発生した場合には、過電圧を蓄電池に回収させることができない。
 この点、上記構成では、蓄電池の充放電の規制期間においていずれかの系統で過電圧が発生した場合には、系統間スイッチが開状態に切り替えられる前であり、かつ当該規制期間に、接続点と第2電源とが接続されることで、充放電の規制期間に蓄電池による過電圧の回収が可能となる。これにより、放電要求時及び過電圧発生時において電気負荷を適正に動作させることができる。
 第3の手段では、前記第2通電経路における前記接続経路との接続点と前記第2電源との間に、互いに並列に第1経路及び第2経路が設けられており、前記規制部は、前記第1経路に設けられており、前記接続部は、前記第2経路に設けられている。
 上記構成では、第2系統における接続経路の接続点と第2電源との間に、第1経路及び第2経路が互いに並列に設けられており、第1経路では、蓄電池の充電終了後、放電要求があるまでの期間において、蓄電池の充放電が規制される。そのため、この充放電の規制期間において過電圧が発生した場合には、第1経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができない。
 この点、上記構成では、第1経路に並列して第2経路が設けられており、第1経路の規制期間において過電圧が発生した場合には、第2経路により接続点と第2電源とが接続されるようにした。これにより、第1経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができない規制期間に、第2経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第4の手段では、前記接続部は、前記接続点の電圧である接続点電圧が前記接続点電圧の所定の上限値よりも低い場合に、前記接続点から前記蓄電池への通電を規制し、前記上限値よりも高い場合に、前記接続点から前記蓄電池への通電を許容する通電制御回路を含む。
 上記構成では、第2経路に接続点から蓄電池への通電を制御する通電制御回路が設けられており、この通電制御回路により、接続点電圧が所定の上限値よりも低い場合に、接続点から蓄電池への通電が規制されるようにした。また、当該接続点電圧が上限値よりも高い場合に、接続点から蓄電池への通電が許容されるようにした。そのため、いずれかの系統で過電圧が発生し、接続点電圧が上限値よりも高くなった場合には、通電制御回路による規制が解除され、第2経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。また、通電制御回路は、第2経路に設けられるハードウェアであるため、接続点電圧が上限値よりも高くなったことに伴って、早期に過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第5の手段では、前記通電制御回路は、前記接続点電圧と前記蓄電池の電池電圧との電圧差が所定の閾値電圧よりも小さい場合に、前記接続点電圧が前記上限値よりも低いとして前記接続点から前記蓄電池への通電を規制し、前記閾値電圧よりも大きい場合に、前記上限値よりも高いとして前記接続点から前記蓄電池への通電を許容する。
 上記構成では、接続点電圧が高くなったことを、接続点電圧と電池電圧との電圧差を用いて判定する。そのため、電池電圧を基準として用いて、接続点電圧が高くなったことを適正に判定することができる。
 第6の手段では、前記通電制御回路は、前記第2経路において前記蓄電池から前記接続点への通電を規制する向きに配置されたダイオードを含む。
 上記構成では、通電制御回路としてダイオードが設けられ、ダイオードの整流作用により蓄電池から接続点への通電が規制されるようにした。また、接続点電圧と電池電圧との電圧差が閾値電圧よりも小さい場合に、このダイオードの順方向電圧により接続点から蓄電池への通電が規制されるようにした。これにより、過電圧発生時には、上記電圧差がダイオードの順方向電圧を超えたことに伴って、接続点から蓄電池へ電流が流れ、第2経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第7の手段では、前記通電制御回路は、前記第2経路において前記接続点から前記蓄電池への通電を規制する向きに配置されたツェナーダイオードを含む。
 上記構成では、通電制御回路としてツェナーダイオードが設けられ、接続点電圧と電池電圧との電圧差が閾値電圧よりも小さい場合に、ツェナーダイオードの整流作用により接続点から蓄電池への通電が規制されるようにした。これにより、過電圧発生時には、上記電圧差がツェナーダイオードの降伏電圧を超えたことに伴って、接続点から蓄電池へ電流が流れ、第2経路を介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第8の手段では、前記充放電部は、前記第2通電経路を開放又は閉鎖する系統内スイッチを含み、前記切替制御部は、前記系統内スイッチを閉状態と開状態とで切り替え、前記蓄電池の充電終了後に、前記系統間スイッチが閉鎖された状態での前記系統内スイッチを開状態に制御し、前記充放電部は、さらに、前記切替制御部とは独立して前記系統内スイッチを閉状態と開状態とで切り替える系統内切替部を含み、前記系統内切替部は、前記切替制御部による前記系統内スイッチの開放制御期間において前記過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前であり、かつ前記開放制御期間に、前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える。
 上記構成では、第2系統における接続経路の接続点と第2電源との間に系統内スイッチが設けられており、切替制御部により、蓄電池の充電終了後に、系統内スイッチが開状態に制御され、蓄電池の充放電が規制される。そのため、放電要求に伴い第2系統で蓄電池からの電力供給が行われる際において、蓄電池の電圧を電源電圧に基づく所望の電圧に維持することが可能となる。一方、この系統内スイッチの開放制御期間において過電圧が発生した場合には、過電圧を蓄電池に回収させることができない。
 この点、上記構成では、切替制御部とは独立して系統内スイッチの開閉を切り替え可能に構成されている。そして、切替制御部による系統内スイッチの開放制御期間において過電圧が発生した場合には、系統間スイッチが開状態に切り替えられる前であり、かつ当該開放制御期間に、系統内スイッチが閉状態に切り替えられるようにした。これにより、上記開放制御期間において接続点と第2電源とが接続され、過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第9の手段では、前記系統内切替部は、前記接続点の電圧である接続点電圧が前記接続点電圧の所定の上限値よりも低い場合に、前記系統内スイッチを閉状態から開状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力し、前記上限値よりも高い場合に、前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力する信号出力回路を含む。
 上記構成では、系統内スイッチの開閉を切り替える信号を出力する信号出力回路が設けられており、この信号出力回路により、接続点電圧が所定の上限値よりも低い場合に、系統内スイッチを開状態に切り替える信号が系統内スイッチに出力されるようにした。また、当該接続点電圧が上限値よりも高い場合に、系統内スイッチを閉状態に切り替える信号が系統内スイッチに出力されるようにした。そのため、いずれかの系統で過電圧が発生し、接続点電圧が上限値よりも高くなった場合には、信号出力回路により系統内スイッチが閉状態に切り替えられ、系統内スイッチを介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。また、信号出力回路は、切替制御部とは独立して系統内スイッチの開閉を切り替えるハードウェアであるため、接続点電圧が上限値よりも高くなったことに伴って、早期に過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第10の手段では、前記信号出力回路は、前記接続点電圧と前記蓄電池の電池電圧との電圧差が所定の閾値電圧よりも小さい場合に、前記接続点電圧が前記上限値よりも低いとして前記系統内スイッチを閉状態から開状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力し、前記閾値電圧よりも大きい場合に、前記上限値よりも高いとして前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力する。
 上記構成では、接続点電圧が高くなったことを、接続点電圧と電池電圧との電圧差を用いて判定する。そのため、電池電圧を基準として用いて、接続点電圧が高くなったことを適正に判定することができる。
 第11の手段では、前記信号出力回路は、コンパレータを含み、前記コンパレータの一対の入力端子のうちの一方の入力端子は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの一対の入力端子のうちの一方の主端子に接続されており、前記コンパレータの他方の入力端子は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの他方の主端子に接続されており、前記コンパレータの出力端子は、前記系統内スイッチの開閉制御端子に接続されている。
 上記構成では、信号出力回路としてコンパレータを設け、このコンパレータの一方の入力端子が、系統内スイッチの一方の主端子に接続され、コンパレータの他方の入力端子が、系統内スイッチの他方の主端子に接続され、コンパレータの出力端子が、系統内スイッチの開閉制御端子に接続されるようにした。そのため、切替制御部により系統間スイッチが開放された状態で、過電圧が発生しておらず接続点電圧と電池電圧との電圧差が閾値電圧よりも小さいと、系統内スイッチが開放された状態に維持される。一方、過電圧の発生により上記電圧差が閾値電圧よりも大きくなると、系統内スイッチが閉状態に切り替わり、系統内スイッチを介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第12の手段では、前記信号出力回路は、順方向が互いに逆向きとなるように直列接続された2つのツェナーダイオードである双方向ツェナーダイオードを含み、前記双方向ツェナーダイオードの一端は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの一方の主端子に接続されており、前記双方向ツェナーダイオードの他端は、前記系統内スイッチの開閉制御端子に接続されている。
 上記構成では、信号出力回路として双方向ツェナーダイオードを設け、この双方向ツェナーダイオードの一端が、系統内スイッチの一対の主端子のうちの一方の主端子に接続され、双方向ツェナーダイオードの他端が、系統内スイッチの開閉制御端子に接続されるようにした。そのため、切替制御部により系統間スイッチが開放された状態で、過電圧が発生しておらず接続点電圧と電池電圧との電圧差が閾値電圧よりも小さいと、双方向ツェナーダイオードの整流作用により、系統内スイッチが開放された状態に維持される。一方、過電圧の発生により上記電圧差が閾値電圧よりも大きくなると、一方のツェナーダイオードの整流作用が失われることにより系統内スイッチが閉状態に切り替わり、系統内スイッチを介して過電圧を蓄電池に回収させることができる。
 第13の手段では、前記切替制御部とは独立して前記系統間スイッチを閉状態と開状態とで切り替える系統間切替部を備え、前記系統間切替部は、前記過電圧の発生後に前記蓄電池への充電が開始された状態で、前記接続点と前記第2電源との間に所定の閾値電流よりも大きい電流が流れた場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前に、前記系統間スイッチを閉状態から開状態に切り替える。
 上記構成では、切替制御部とは独立して系統間スイッチの開閉を切り替え可能に構成されている。そして、いずれかの系統で過電圧が発生した後に蓄電池への充電が開始された状態において、接続点と第2電源との間に所定の閾値電流よりも大きい電流が流れた場合には、切替制御部により系統間スイッチが開状態に切り替えられる前に、系統間スイッチを開状態に切り替えるようにした。これにより、過電圧発生後において、早期に系統間スイッチを開状態に切り替えることができ、一方の系統で発生した過電圧の影響が、他方の系統に及ぶことを抑制することができる。この場合、系統間スイッチの開状態への切り替えは、蓄電池への過電圧の回収開始よりも遅れることとなるが、上記構成では、蓄電池への過電圧の回収開始により各系統の電気負荷に過剰な高電圧が印加されることが抑制されているため、この遅延による影響を抑制することができる。
 第14の手段では、前記切替制御部は、前記系統間切替部が前記系統間スイッチを閉状態から開状態に切り替えたにも関わらず前記接続点の電圧である接続点電圧が所定の規定電圧よりも高い場合に、前記接続点と前記第2電源との間を遮断する。
 第1系統で過電圧が発生した場合には、系統間スイッチを開状態に切り替えることで蓄電池への充電が終了するため、この充電により蓄電池が過充電となることはない。一方、第2系統で過電圧が発生した場合には、系統間スイッチを開状態に切り替えても蓄電池への充電が継続されるため、蓄電池が過充電となることが懸念される。つまり、第1系統で過電圧が発生した場合と第2系統で過電圧が発生した場合とでは、蓄電池の適正な保護の点から、蓄電池に対する処理を切り替える必要がある。
 この点、上記構成では、系統間スイッチを開状態に切り替えたにも関わらず接続点電圧が所定の基準電圧よりも高い場合に、接続点と前記第2電源との間を遮断するようにした。これにより、第2系統で過電圧が発生した場合において、蓄電池を適正に保護することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図2は、系統間切替部の構成図であり、 図3は、過電圧の回収処理の一例を示すタイムチャートであり、 図4は、過電圧の回収処理の一例を示すタイムチャートであり、 図5は、第1実施形態の変形例における電源システムの全体構成図であり、 図6は、第2実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図7は、第3実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図8は、第4実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図9は、その他の実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図10は、その他の実施形態における電源システムの全体構成図であり、 図11は、ダイオードの切り替え構成を示す図であり、 図12は、その他の実施形態における電源システムの全体構成図である。
 (第1実施形態)
 以下、本開示に係る電源システムを車載の電源システム100として具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
 図1に示すように、電源システム100は、一般負荷30及び特定負荷32に電力を供給するシステムである。電源システム100は、高圧蓄電池10と、DCDCコンバータとしてのコンバータ12と、第1蓄電池14と、第2蓄電池16と、スイッチ部20と、リレースイッチSMR(システムメインリレースイッチ)と、制御装置40と、を備えている。
 高圧蓄電池10は、第1蓄電池14及び第2蓄電池16よりも高い定格電圧(例えば数百V)を有しており、例えばリチウムイオン蓄電池である。コンバータ12は、高圧蓄電池10から供給される電力を電源電圧VAの電力に変換して、一般負荷30及び特定負荷32に供給する電圧生成部である。本実施形態では、電源電圧VAは、一般負荷30及び特定負荷32の駆動を可能にする電圧である。
 一般負荷30は、移動体としての車両において運転制御に用いられない電気負荷(以下、単に負荷)であり、例えばエアコン、オーディオ装置、パワーウィンドウ等である。
 一方、特定負荷32は、車両の運転制御に用いられる少なくとも1つの機能を実施する負荷であり、例えば車両の操舵を制御する電動パワーステアリング装置50、車輪に制動力を付与する電動ブレーキ装置51、車両周囲の状況を監視する走行制御装置52等である。なお、本実施形態において、特定負荷32が「電気負荷」に相当する。
 そのため、これらの特定負荷32に異常が発生し、その機能の全てが失われると、運転制御を行うことができない。そのため、特定負荷32では、異常が発生した場合でもその機能の全てが失われないようにするため、機能毎に冗長に設けられた第1負荷34と第2負荷36とを有している。具体的には、電動パワーステアリング装置50は、第1ステアリングモータ50Aと第2ステアリングモータ50Bとを有している。電動ブレーキ装置51は、第1ブレーキ装置51Aと第2ブレーキ装置51Bとを有している。走行制御装置52は、カメラ52Aとレーザレーダ52Bとを有している。第1ステアリングモータ50Aと第1ブレーキ装置51Aとカメラ52Aとが、第1負荷34に相当し、第2ステアリングモータ50Bと第2ブレーキ装置51Bとレーザレーダ52Bとが、第2負荷36に相当する。
 第1負荷34と第2負荷36とは、併せて1つの機能を実現するものであるが、それぞれ単独でもその機能の一部を実現可能なものである。例えば電動パワーステアリング装置50では、第1ステアリングモータ50Aと第2ステアリングモータ50Bとにより車両の自由な操舵が可能であり、操舵速度や操舵範囲等に一定の制限がある中で、各ステアリングモータ50A,50Bにより車両の操舵が可能である。
 各特定負荷32は、手動運転において、ドライバによる制御を支援する機能を実現する。また、各特定負荷32は、車両の走行や停止などの挙動を自動で制御する自動運転において、自動運転に必要な機能を実現する。そのため、特定負荷32は、車両の運転に必要な少なくとも1つの機能を実施する負荷ともいうことができる。
 第1負荷34は、第1通電経路LA1を介してコンバータ12に接続されており、この第1通電経路LA1に第1蓄電池14及び一般負荷30が接続されている。第1蓄電池14は、例えば鉛蓄電池であり、コンバータ12の電源電圧VAにより充電可能に構成されている。本実施形態では、第1通電経路LA1により接続されたコンバータ12、第1蓄電池14、一般負荷30及び第1負荷34により、第1系統ES1が構成されている。なお、本実施形態において、高圧蓄電池10及びコンバータ12が「第1電源」に相当する。
 また、第2負荷36は、第2通電経路LA2を介して第2蓄電池16に接続されている。第2蓄電池16は、例えばリチウムイオン蓄電池である。本実施形態では、第2通電経路LA2により接続された第2蓄電池16及び第2負荷36により、第2系統ES2が構成されている。なお、本実施形態において、第2蓄電池16が「第2電源、蓄電池」に相当する。
 スイッチ部20は、各系統を互いに接続する接続経路LBに設けられている。接続経路LBの一端は、接続点PAにおいて第1通電経路LA1に接続されており、接続経路LBの他端は、接続点PBにおいて第2通電経路LA2に接続されている。スイッチ部20では、第1スイッチSW1と、第1抵抗素子RE1と、第2スイッチSW2とが、この順に直列接続されている。スイッチ部20において、第1スイッチSW1は、第2スイッチSW2よりも第1系統ES1側に設けられている。なお、本実施形態において、第1,第2スイッチSW1,SW2が「系統間スイッチ」に相当する。
 本実施形態では、第1,第2スイッチSW1,SW2として、NチャネルMOSFET(以下、単にMOSFET)が用いられている。そのため、第1スイッチSW1には第1寄生ダイオードDA1が並列接続されており、第2スイッチSW2には第2寄生ダイオードDA2が並列接続されている。本実施形態では、第1,第2寄生ダイオードDA1,DA2の向きが互いに逆向きとなるように、第1,第2スイッチSW1,SW2が直列接続されている。詳細には、第1寄生ダイオードDA1は、アノードを第2系統ES2側、カソードを第1系統ES1側となるように配置されている。また、第2寄生ダイオードDA2は、アノードを第1系統ES1側、カソードを第2系統ES2側となるように配置されている。
 リレースイッチSMRは、第2通電経路LA2に設けられている。具体的には、リレースイッチSMRは、接続経路LBとの接続点PBと第2蓄電池16との間の部分に設けられている。リレースイッチSMRでは、第3スイッチSW3と、第2抵抗素子RE2と、第4スイッチSW4とが、この順に直列接続されている。リレースイッチSMRにおいて、第3スイッチSW3は、第4スイッチSW4よりも接続点PB側に設けられている。
 本実施形態では、第3,第4スイッチSW3,SW4として、MOSFETが用いられている。そのため、第3スイッチSW3には第3寄生ダイオードDA3が並列接続されており、第4スイッチSW4には第4寄生ダイオードDA4が並列接続されている。本実施形態では、第3,第4寄生ダイオードDA3,DA4の向きが互いに逆向きとなるように、第3,第4スイッチSW3,SW4が直列接続されている。詳細には、第3寄生ダイオードDA3は、アノードを接続点PB側、カソードを第2蓄電池16側となるように配置されている。また、第4寄生ダイオードDA4は、アノードを第2蓄電池16側、カソードを接続点PB側となるように配置されている。
 接続経路LBには、電流検出部28が設けられている。電流検出部28は、スイッチ部20における第1抵抗素子RE1に並列接続されており、接続経路LBに流れる系統間電流IAの大きさ及び向きを検出する。
 制御装置40は、電流検出部28から取得される検出値に基づいて、第1,第2スイッチSW1,SW2を切替操作すべく、第1,第2切替信号SC1,SC2を生成し、第1,第2切替信号SC1,SC2による指令を各スイッチSW1,SW2に出力する。第1,第2切替信号SC1,SC2により、第1,第2スイッチSW1,SW2を開放した状態(開状態)と、第1,第2スイッチSW1,SW2を閉鎖した状態(閉状態)とが切り替えられる。なお、本実施形態において、制御装置40が「切替制御部」に相当する。
 制御装置40は、コンバータ12を動作制御すべく、第1制御信号SD1を生成し、第1制御信号SD1による指令をコンバータ12に出力する。第1制御信号SD1により、コンバータ12の動作状態と動作停止状態とが切り替えられる。制御装置40は、第3,第4スイッチSW3,SW4を切替操作すべく、第3,第4切替信号SC3,SC4を生成し、第3,第4切替信号SC3,SC4による指令を各スイッチSW3,SW4に出力する。第3,第4切替信号SC3,SC4により、第3,第4スイッチSW3,SW4が開状態と閉状態とで切り替えられる。
 また、制御装置40は、報知部44と、IGスイッチ45と、入力部46とに接続されており、これらを制御する。報知部44は、視覚的又は聴覚的にドライバに報知する装置であり、例えば車室内に設置されたディスプレイやスピーカである。IGスイッチ45は、車両の起動スイッチである。制御装置40は、IGスイッチ45の開放又は閉鎖を監視する。入力部46は、ドライバの操作を受け付ける装置であり、例えばハンドル、レバー、ボタン、ペダル、音声入力装置である。
 制御装置40は、上述した特定負荷32を用いて車両を手動運転及び自動運転する。制御装置40は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えている。CPUは、ROM内の演算プログラムや制御データを参照して、手動運転及び自動運転するための種々の機能を実現する。
 なお、手動運転とは、ドライバの操作によって車両を運転制御する状態を表す。また、自動運転とは、ドライバの操作によらず制御装置40による制御内容で車両を運転制御する状態を表す。具体的には、自動運転とは、米国運輸省道路交通安全局(NHTSA)によって定められたレベル0からレベル5までの自動運転レベルのうち、レベル3以上の自動運転のことをいう。レベル3は、制御装置40が、走行環境を観測しつつ、ハンドル操作と加減速との両方を制御するレベルである。
 ところで、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖された状態において第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかで過電圧異常(以下、単に過電圧)が発生した場合には、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2の開状態への切り替えが行われる。ここで過電圧は、コンバータ12が出力する電源電圧VAの異常上昇や各系統ES1,ES2のインダクタンス成分により発生するサージ電圧である。第1,第2スイッチSW1,SW2の開放までの間に各系統ES1,ES2の負荷34,36に過剰な高電圧が印加されると、その電圧印加に起因する不具合が生じることが懸念される。
 そこで、本実施形態では、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生した場合において、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電が開始されるようにした。以下、その具体的な構成について説明する。
 本実施形態では、電源システム100は、DCDCコンバータとしてのコンバータ21と、スイッチ部22と、放電部23と、を備えている。以下では、区別のためにコンバータ12を第1コンバータ12と呼び、コンバータ21を第2コンバータ21と呼ぶ。また、スイッチ部20を第1スイッチ部20と呼び、スイッチ部22を第2スイッチ部22と呼ぶ。
 第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23は、第2通電経路LA2に設けられている。具体的には、第2通電経路LA2における接続点PBとリレースイッチSMRとの間には、充電経路LC1、放電経路LC2及び短絡接続経路LC3が互いに並列に設けられており、第2コンバータ21は、充電経路LC1に設けられている。また、第2スイッチ部22は放電経路LC2に設けられており、放電部23は短絡接続経路LC3に設けられている。
 第2コンバータ21は、第1コンバータ12からの電力供給により、電源電圧VAよりも高い電圧に電力変換して第2蓄電池16を充電する。つまり、第2コンバータ21は、電源電圧VAを昇圧する昇圧動作を実施するものであり、第2蓄電池16は、電源電圧VAにより充電可能な蓄電池である。本実施形態では、第2コンバータ21は、第2蓄電池16の電圧である蓄電池電圧VBを降圧する降圧動作を実施することができる。つまり、第2コンバータ21は、昇降圧動作が可能な双方向コンバータである。
 第2スイッチ部22は、直列接続された第5スイッチSW5と第6スイッチSW6とを備えている。第2スイッチ部22において、第5スイッチSW5は、第6スイッチSW6よりもリレースイッチSMR側に設けられている。本実施形態では、第5,第6スイッチSW5,SW6として、MOSFETが用いられている。そのため、第5スイッチSW5には第5寄生ダイオードDA5が並列接続されており、第6スイッチSW6には第6寄生ダイオードDA6が並列接続されている。本実施形態では、第5,第6寄生ダイオードDA5,DA6の向きが互いに逆向きとなるように、第5,第6スイッチSW5,SW6が直列接続されている。詳細には、第5寄生ダイオードDA5は、アノードを接続点PB側、カソードをリレースイッチSMR側となるように配置されている。また、第4寄生ダイオードDA4は、アノードをリレースイッチSMR側、カソードを接続点PB側となるように配置されている。
 放電部23は、第7スイッチSW7と直列接続された第1~第6ダイオードDD1~DD6とを備えている。第7スイッチSW7は、第1~第6ダイオードDD1~DD6よりもリレースイッチSMR側に設けられている。本実施形態では、第7スイッチSW7として、MOSFETが用いられている。そのため、第7スイッチSW7には第7寄生ダイオードDA7が並列接続されている。第7寄生ダイオードDA7は、アノードを接続点PB側、カソードをリレースイッチSMR側となるように配置されている。第1~第6ダイオードDD1~DD6のそれぞれは、カソードを接続経路LB側、アノードをリレースイッチSMR側となるように配置されている。つまり、第7寄生ダイオードDA7と第1~第6ダイオードDD1~DD6とは、その向きが互いに逆向きとなるように接続されている。そして、第1~第6ダイオードDD1~DD6は、その整流作用により接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する。
 制御装置40は、第2コンバータ21を動作制御すべく、第2制御信号SD2を生成し、第2制御信号SD2による指令を第2コンバータ21に出力する。第2制御信号SD2により、第2コンバータ21の動作状態と動作停止状態とが切り替えられるとともに、第2コンバータ21の昇圧動作による蓄電池電圧VBと電源電圧VAとの電圧差、つまり第2コンバータ21の昇圧量BAが制御される。また、制御装置40は、第5~第7スイッチSW5~SW7を切替操作すべく、第5~第7切替信号SC5~SC7を生成し、第5~第7切替信号SC5~SC7による指令を各スイッチSW5~SW7に出力する。第5~第7切替信号SC5~SC7により、第5~第7スイッチSW5~SW7が開状態と閉状態とで切り替えられる。
 制御装置40は、上記信号を用いて第2蓄電池16の充放電を制御する。具体的には、制御装置40は、上記信号を用いて第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23を制御する。これにより、第2コンバータ21は、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖された状態で電源電圧VAにより第2蓄電池16の充電を行い、第2スイッチ部22は、その充電終了後に放電要求に応じて第2蓄電池16の放電を行う。また、放電部23の第7スイッチSW7を閉状態としておくことで、接続点PBに印加される電圧である負荷電圧VDが蓄電池電圧VBよりも低下したことに伴って、早期に第2蓄電池16の放電を行うことが可能となる。なお、本実施形態において、負荷電圧VDが「接続点電圧」に相当する。
 また、第2コンバータ21による充電終了後、放電要求があるまでの期間において、第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23は、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖された状態で第2蓄電池16の充放電を規制する。具体的には、第2コンバータ21は、昇圧動作を停止することで第2蓄電池16の充電を規制する。第2スイッチ部22は、第5,第6スイッチSW5,SW6が開状態とされることで第2蓄電池16の放電を規制する。放電部23は、第1~第6ダイオードDD1~DD6の順方向電圧により第2蓄電池16の放電を規制する。なお、本実施形態において、第2コンバータ21及び第2スイッチ部22が「規制部」に相当し、充電経路LC1、放電経路LC2及び短絡接続経路LC3が「第1経路」に相当する。
 第2蓄電池16の充放電が規制されている規制期間において、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生した場合、制御装置40により第2コンバータ21の昇圧動作が再び開始されるまでは、又は制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が閉鎖されるまでは、第2蓄電池16による過電圧の回収ができない。そして、制御装置40による第2コンバータ21の昇圧動作開始又は第5,第6スイッチSW5,SW6の閉鎖が、制御装置40による第1,第2スイッチSW1,SW2の開放と同時に、又はそれよりも後に実施されるため、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電を開始することができない。
 本実施形態では、充電経路LC1、放電経路LC2及び短絡接続経路LC3に並列に配置された過電圧接続経路LC4が設けられており、この過電圧接続経路LC4に接続部24が設けられている。接続部24は、第8スイッチSW8と第7ダイオードDD7とを備えている。なお、本実施形態において、過電圧接続経路LC4が「第2経路」に相当する。
 第8スイッチSW8は、第7ダイオードDD7よりもリレースイッチSMR側に設けられている。本実施形態では、第8スイッチSW8として、MOSFETが用いられている。そのため、第8スイッチSW8には第8寄生ダイオードDA8が並列接続されている。第8寄生ダイオードDA8は、アノードをリレースイッチSMR側、カソードを接続点PB側となるように配置されている。制御装置40は、第8スイッチSW8を切替操作すべく、第8切替信号SC8を生成し、第8切替信号SC8による指令を第8スイッチSW8に出力する。第8切替信号SC8により、第8スイッチSW8が開状態と閉状態とで切り替えられる。
 第7ダイオードDD7は、カソードをリレースイッチSMR側、アノードを接続経路LB側となるように配置されている。つまり、第8寄生ダイオードDA8と第7ダイオードDD7とは、その向きが互いに逆向きとなるように接続されている。そして、第7ダイオードDD7は、その整流作用により第2蓄電池16から接続点PBへの通電を規制する。また、第7ダイオードDD7は、その順方向電圧により接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する。
 具体的には、第7ダイオードDD7は、所定の順方向電圧降下量(例えば0.7V)を有している。そのため、リレースイッチSMRにおける第3,第4スイッチSW3,SW4及び第8スイッチSW8が閉鎖された状態において、第7ダイオードDD7は、接続部24のリレースイッチSMR側に印加される蓄電池電圧VBと、接続部24の接続点PB側に印加される負荷電圧VDとの間に、順方向電圧降下量による基準電圧差ΔVKを生じさせている。
 したがって、第7ダイオードDD7は、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔV、具体的には負荷電圧VDから蓄電池電圧VBを差し引いた値である電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも小さい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する。また、電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電を許容する。なお、本実施形態において、基準電圧差ΔVKは「所定の閾値電圧」に相当し、蓄電池電圧VBに基準電圧差ΔVKを加えたものが「上限値」に相当し、第7ダイオードDD7は、「通電制御回路」に相当する。
 これにより、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖された状態で、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかで過電圧が発生した場合に、電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きくなることに伴って、第2蓄電池16への充電が開始される。その結果、所定の制御周期毎に行われる制御装置40の処理よりも早く第2蓄電池16への充電を開始することができる。具体的には、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が閉状態から開状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電を開始することができる。また、制御装置40による第2コンバータ21及び第2スイッチ部22の規制期間、つまり制御装置40による第2コンバータ21の昇圧動作開始又は第5,第6スイッチSW5,SW6の閉鎖前に第2蓄電池16への充電を開始することができる。なお、本実施形態において、第2コンバータ21、第2スイッチ部22、放電部23及び接続部24が「充放電部」に相当する。
 さらに、本実施形態では、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電が開始されることを利用して、第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態から開状態に切り替えるようにした。具体的には、リレースイッチSMRにおける第2抵抗素子RE2に充電電流が流れることで、制御装置40とは独立して第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態と開状態とで切り替える系統間切替部29を設けるようにした。
 系統間切替部29は、リレースイッチSMRにおける第2抵抗素子RE2に並列接続されており、第2蓄電池16の充電電流により、第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態と開状態とで切り替える系統間信号SEを生成し、第1,第2スイッチSW1,SW2に出力する。つまり、第1,第2スイッチSW1,SW2では、第1,第2切替信号SC1,SC2と系統間信号SEとにより開状態と閉状態とが切り替えられる。
 図2に、系統間切替部29の構成を示す。系統間切替部29は、第1~第3コンパレータCM1~CM3及び第3~第9抵抗素子RE3~RE9を備えている。第1コンパレータCM1の反転入力端子TAは、第3抵抗素子RE3を介して第3スイッチSW3と第2抵抗素子RE2との間の中間点PCに接続されているとともに、第5抵抗素子RE5を介して第1コンパレータCM1の出力端子TCに接続されている。第1コンパレータCM1の非反転入力端子TBは、第4抵抗素子RE4を介して第2抵抗素子RE2と第4スイッチSW4との間の中間点PDに接続されているとともに、第6抵抗素子RE6を介して所定の参照電圧Vrfが入力されている。
 第2コンパレータCM2の反転入力端子TAは、第7抵抗素子RE7を介して第1コンパレータCM1の出力端子TCに接続されているとともに、第9抵抗素子RE9を介して第2コンパレータCM2の出力端子TCに接続されている。第2コンパレータCM2の非反転入力端子TBは、第8抵抗素子RE8を介して参照電圧Vrfを出力する電圧源に接続されている。これにより、第2抵抗素子RE2に充電電流が流れることにより第2抵抗素子RE2に発生する電圧差が、第1,第2コンパレータCM1,CM2により増幅されて増幅信号SZが生成され、第2コンパレータCM2の出力端子TCから出力される。増幅信号SZは、第2抵抗素子RE2に流れる充電電流が大きいほど大きくなる。
 第3コンパレータCM3の反転入力端子TAには、所定の基準電圧Vthが入力されており、第3コンパレータCM3の非反転入力端子TBは、第2コンパレータCM2の出力端子TCに接続されている。ここで基準電圧Vthは、第2抵抗素子RE2に所定の閾値電流Ithの充電電流が流れた場合に、第2抵抗素子RE2に発生する電圧差であり、閾値電流Ithは第2コンバータ21による充電電流よりも大きい電流である。第3コンパレータCM3は、第2コンパレータCM2から出力される増幅信号SZが基準電圧Vthよりも小さい場合に、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態から閉状態に切り替える系統間信号SEを出力端子TCから出力する。また、第3コンパレータCM3は、増幅信号SZが基準電圧Vthよりも大きい場合に、第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態から開状態に切り替える系統間信号SEを出力端子TCから出力する。
 第3コンパレータCM3の出力端子TCは、制御装置40と第1スイッチSW1のゲート端子とを接続する第1配線LD1に接続されているとともに、制御装置40と第2スイッチSW2のゲート端子とを接続する第2配線LD2に接続されている。そのため、系統間切替部29は、制御装置40とは独立して第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態と開状態とで切り替えることができる。
 これにより、系統間切替部29は、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかでの過電圧発生後、第2蓄電池16への充電が開始された状態で、接続点PBと第2蓄電池16との間に閾値電流Ithよりも大きい電流が流れたことに伴って、第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態から開状態に切り替える。その結果、制御周期毎に行われる制御装置40の処理よりも早く第1,第2スイッチSW1,SW2を閉状態から開状態に切り替えることができる。
 続いて、図3,図4に、第2蓄電池16による過電圧の回収処理の一例を示す。図3は、車両の走行中に第1系統ES1で過電圧が発生した場合における蓄電池電圧VBと負荷電圧VDとの推移を示す。
 図3,図4において、(A)は、IGスイッチ45の状態の推移を示し、(B)は、第1,第2スイッチSW1,SW2の開閉状態の推移を示し、(C)は、第3,第4スイッチSW3,SW4の開閉状態の推移を示す。また、(D)は、第5,第6スイッチSW5,SW6の開閉状態の推移を示し、(E)は、第7スイッチSW7の開閉状態の推移を示し、(F)は、第8スイッチSW8の開閉状態の推移を示す。さらに、(G)は、蓄電池電圧VBの推移を示し、(H)は、負荷電圧VDの推移を示し、(I)は、接続部24の開閉状態の推移を示し、(J)は、第2蓄電池16の通電電流を示す系統内電流IBの推移を示す。ここで接続部24の開状態は、接続部24を介して第2蓄電池16の充電電流が流れている状態を示し、接続部24の閉状態は、接続部24を介して第2蓄電池16の充電電流が流れていない状態を示す。
 図3に示すように、時刻t1までのIGスイッチ45の開期間、つまり電源システム100の休止状態において、第1~第8スイッチSW1~SW8が開放されており、第1コンバータ12及び第2コンバータ21が動作停止状態に切り替えられている。そのため、IGスイッチ45の開期間では、接続部24は開状態となり、負荷電圧VD及び系統内電流IBがゼロとなる。
 時刻t1にIGスイッチ45が閉状態に切り替えられると、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が閉状態に切り替えられるとともに、第1コンバータ12を動作状態に切り替える指令が出力される。これにより、第1コンバータ12が動作状態に切り替えられ、負荷電圧VDが電源電圧VAまで上昇し、車両の走行が可能となる。
 また、時刻t1に制御装置40により第3,第4スイッチSW3,SW4が閉状態に切り替えられるとともに、第2コンバータ21を動作状態に切り替える指令が出力される。これにより、第2コンバータ21を介した第2蓄電池16の充電が開始され、蓄電池電圧VBは、電源電圧VAよりも高い所定の昇圧電圧VM(図3(G)参照)まで上昇する。
 なお、第2蓄電池16の充電期間において、一時的に第2コンバータ21の動作を昇圧動作から降圧動作に切り替え、第2蓄電池16からの放電を実施するようにしてもよい。これにより、第2蓄電池16の充電期間において第2コンバータ21及びリレースイッチSMRの動作確認を行うことができる。
 そして、時刻t2に蓄電池電圧VBが昇圧電圧VMまで上昇すると、制御装置40により第2コンバータ21を動作停止状態に切り替える指令が出力される。そのため、第2コンバータ21による第2蓄電池16の充電が規制される。また、時刻t2に制御装置40により第7スイッチSW7及び第8スイッチSW8が閉状態に切り替えられるとともに、第5,第6スイッチSW5,SW6が開状態に維持される。なお、放電部23では、第7スイッチSW7が閉状態に切り替えられても、第1~第6ダイオードDD1~DD6の順方向電圧により放電が規制される。そのため、第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23により第2蓄電池16の充放電が規制された状態が維持される。これにより、時刻t2以降において、第2蓄電池16の充放電が規制された状態で、車両の走行が行われる。
 車両の走行中に、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれか一方で過電圧が発生したことが判定される。いずれの系統ES1,ES2でも過電圧が発生していないと判定された場合、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖された状態に維持される。これにより、第1コンバータ12及び第1蓄電池14のそれぞれから第1,第2負荷34,36に電力供給が可能となる。第1コンバータ12からの電力供給により、長時間の自動運転時にも継続的な電力供給が可能となり、第1蓄電池14からの電力供給により、電圧変動の少ない電力供給が可能となる。その結果、時刻t2から時刻t3までの期間では、第1負荷34と第2負荷36とを用いた手動運転又は自動運転が行われる。
 いずれか一方の系統ES1,ES2で過電圧が発生したと判定された場合、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる。図3では、時刻t3に第1系統ES1で過電圧が発生している。これにより、負荷電圧VDが上昇し、系統間電流IAが増加する。制御装置40は、電流検出部28により系統間電流IAの増加を検出すると、その後の時刻t6に、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替える(図3(B)破線参照)とともに第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態に切り替える。これにより、放電経路LC2を介して第2蓄電池16から第2負荷36への電力供給が開始され、車両の走行が継続される。
 しかし、図3(H)に破線で示すように、時刻t6まで第1,第2スイッチSW1,SW2を閉鎖した状態に維持すると、負荷電圧VDが第1,第2負荷34,36の上限電圧VHを超えて上昇してしまうことがある。この場合、第1,第2負荷34,36に過剰な高電圧が印加され、その電圧印加に起因する不具合が生じることが懸念される。
 本実施形態では、時刻t3に第1系統ES1で過電圧が発生した場合に、時刻t6よりも前の時刻t4に、負荷電圧VDが、昇圧電圧VMよりも基準電圧差ΔVKだけ大きい回収電圧VPまで上昇すると、接続部24が閉状態に切り替わり、この時刻t4に第2蓄電池16への充電が開始される。これにより、第1,第2負荷34,36に過剰な高電圧が印加されることが抑制される。具体的には、第2蓄電池16の充電開始により、第1,第2負荷34,36に流れ込む電流が減少して負荷電圧VDの上昇速度が低下し、図3(H)に一点鎖線で示すように、時刻t6までに負荷電圧VDが上限電圧VHを超えて上昇することが抑制される。
 第2蓄電池16への充電開始により第2蓄電池16の充電電流が増加する。そして、時刻t6よりも前の時刻t5に系統内電流IBが閾値電流Ithまで上昇すると、系統間切替部29により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる。これにより、第1系統ES1で発生した過電圧の影響が、過電圧が発生していない第2系統ES2に及ぶことが抑制される。
 その後の時刻t6に、制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が閉状態に切り替えられると、負荷電圧VDが蓄電池電圧VBと等しくなり、第2スイッチ部22を介した第2蓄電池16の放電が開始される。本実施形態では、時刻t6における蓄電池電圧VBが回収電圧VPよりも低いため、負荷電圧VDが回収電圧VPを超えて低下し、この時刻t6に接続部24が開状態に切り替わる。
 続いて、図4に、車両の走行中の時刻t3に第2系統ES2で過電圧が発生した場合における蓄電池電圧VBと負荷電圧VDとの推移を示す。なお、図4において、時刻t5までの処理は、図3と同一であるため、説明を省略する。
 図4に示すように、時刻t5に系統内電流IBが閾値電流Ithまで上昇すると、系統間切替部29により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる。これにより、第2系統ES2で発生した過電圧の影響が、過電圧が発生していない第1系統ES1に及ぶことが抑制される。
 その後の時刻t6に、制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が閉状態に切り替えられる。しかし、第2系統ES2で過電圧が発生した場合、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えられても第2蓄電池16への充電が継続されるため、負荷電圧VDが回収電圧VPよりも高い状態に維持される。
 本実施形態では、制御装置40は、時刻t6後に負荷電圧VDを取得し、取得された負荷電圧VDが回収電圧VPよりも高いか否かを判定する。負荷電圧VDが回収電圧VPよりも高い場合には、第2系統ES2で過電圧が発生したと判定し、その後の時刻t7に、第3,第4スイッチSW3,SW4を開状態に切り替える。これにより、第2蓄電池16への充電が遮断され、第2蓄電池16の過充電が抑制される。なお、本実施形態において、回収電圧VPが「規定電圧」に相当する。
 以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
 ・本実施形態では、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生した場合において、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電が開始されるようにした。これにより、第2蓄電池16による過電圧の回収が可能となり、各系統ES1,ES2の負荷34,36に上限電圧VHを超える過剰な高電圧が印加されることが抑制され、過電圧発生時において第1,第2負荷34,36を適正に動作させることができる。
 ・本実施形態では、第2通電経路LA2における接続点PBとリレースイッチSMRとの間に、第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23が設けられるようにした。これにより、第2蓄電池16の充電終了後に、放電要求があるまでの期間において、第2蓄電池16の充放電を規制することが可能となり、放電要求に伴い第2系統ES2で第2蓄電池16からの電力供給が行われる際において、第2蓄電池16の蓄電池電圧VBを電源電圧VAに基づく所望の電圧に維持することが可能となる。一方、この充放電の規制期間においていずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生した場合には、第2蓄電池16への充電の開始が遅れることが懸念される。
 そこで、本実施形態では、第2通電経路LA2における接続点PBとリレースイッチSMRとの間に、さらに接続部24が設けられている。そして、第2蓄電池16の充放電の規制期間においていずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生した場合には、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前であり、かつ当該規制期間に、接続部24により接続点PBとリレースイッチSMR、つまり接続点PBと第2蓄電池16とが接続されるようにした。これにより、充放電の規制期間に第2蓄電池16による過電圧の回収が可能となり、放電要求時及び過電圧発生時において第1,第2負荷34,36を適正に動作させることができる。
 具体的には、第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23が設けられた各経路LC1~LC3に並列して過電圧接続経路LC4が設けられており、この過電圧接続経路LC4に接続部24が設けられるようにした。そのため、第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23による各経路LC1~LC3の規制期間において過電圧が発生した場合には、過電圧接続経路LC4により接続点PBと第2蓄電池16とを接続することが可能となり、当該規制期間に第2蓄電池16による過電圧の回収が可能となる。
 ・本実施形態では、接続部24として過電圧接続経路LC4に第7ダイオードDD7が設けられており、この第7ダイオードDD7が有する所定の順方向電圧降下量により、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが所定の基準電圧差ΔVKよりも小さい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電が規制される。また、当該電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電が許容されるようにした。そのため、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生し、上記電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きくなった場合には、第7ダイオードDD7による規制が解除され、過電圧接続経路LC4を介して過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。また、第7ダイオードDD7はハードウェアである素子であるため、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きくなったことに伴って、早期に過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。
 ・本実施形態では、蓄電池電圧VBが高くなったことを、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVを用いて判定する。そのため、蓄電池電圧VBを基準として用いて、蓄電池電圧VBが高くなったことを適正に判定することができる。
 ・本実施形態では、制御装置40とは独立して第1,第2スイッチSW1,SW2の開閉を切り替え可能な系統間切替部29が設けられている。そして、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生したことに応じて接続点PBと第2蓄電池16との間に所定の閾値電流Ithよりも大きい系統内電流IBが流れた場合には、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前に、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えるようにした。これにより、過電圧発生後において、早期に第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えることができ、一方の系統で発生した過電圧の影響が、他方の系統に及ぶことを抑制することができる。この場合、第1,第2スイッチSW1,SW2の開状態への切り替えは、第2蓄電池16への過電圧の回収開始よりも遅れることとなるが、本実施形態では、第2蓄電池16への過電圧の回収開始により各系統ES1,ES2の負荷34,36に過剰な高電圧が印加されることが抑制されているため、この遅延による影響を抑制することができる。
 ・第1系統ES1で過電圧が発生した場合には、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えることで第2蓄電池16への充電が終了するため、この充電により第2蓄電池16が過充電となることはない。一方、第2系統ES2で過電圧が発生した場合には、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えても第2蓄電池16への充電が継続されるため、第2蓄電池16が過充電となることが懸念される。つまり、第1系統ES1で過電圧が発生した場合と第2系統ES2で過電圧が発生した場合とでは、第2蓄電池16の適正な保護の点から、第2蓄電池16に対する処理を切り替える必要がある。
 この点、本実施形態では、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態に切り替えたにも関わらず負荷電圧VDが回収電圧VPよりも高い場合に、第3,第4スイッチSW3,SW4を開状態に切り替えて接続点PBと第2蓄電池16との間を遮断するようにした。これにより、第2系統ES2で過電圧が発生した場合において、第2蓄電池16を適正に保護することができる。
 (第1実施形態の変形例)
 図5に示すように、接続部24に第8スイッチSW8が設けられなくてもよい。つまり、接続部24が第7ダイオードDD7のみにより構成されていてもよい。
 (第2実施形態)
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図6を参照しつつ説明する。
 本実施形態では、接続部24が第1ツェナーダイオード(以下、第1ツェナー)DT1により構成されている点で、第1実施形態と異なる。第1ツェナーDT1は、カソードを接続経路LB側、アノードをリレースイッチSMR側となるように配置されており、その整流作用により接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する。
 第1ツェナーDT1は、所定の降伏電圧VZを有している。本実施形態では、第1ツェナーDT1の降伏電圧VZが、いずれの系統ES1,ES2でも過電圧が発生していない場合における負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVよりも大きくなるように設定されている。そのため、第1ツェナーDT1は、電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも小さい場合に、第1ツェナーDT1の整流作用により接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する。また、電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きい場合に、第1ツェナーDT1の整流作用が失われることにより接続点PBから第2蓄電池16への通電を許容する。なお、本実施形態において、降伏電圧VZは「所定の閾値電圧」に相当し、第1ツェナーDT1は、「通電制御回路」に相当する。
 これにより、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖され、かつ第2コンバータ21、第2スイッチ部22及び放電部23により第2蓄電池16の充放電が規制された状態で、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかで過電圧が発生した場合に、電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きくなることに伴って、第2蓄電池16への充電が開始される。その結果、所定の制御周期毎に行われる制御装置40の処理よりも早く第2蓄電池16への充電を開始することができる。
 以上詳述した本実施形態によれば、接続部24として過電圧接続経路LC4に第1ツェナーDT1が設けられており、この第1ツェナーDT1の整流動作により、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが所定の降伏電圧VZよりも小さい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電が規制される。また、当該電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きい場合に、接続点PBから第2蓄電池16への通電が許容されるようにした。そのため、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生し、上記電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きくなった場合には、第1ツェナーDT1による規制が解除され、過電圧接続経路LC4を介して過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。また、第1ツェナーDT1はハードウェアである素子であるため、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが基準電圧差ΔVKよりも大きくなったことに伴って、早期に過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。
 (第3実施形態)
 以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図7を参照しつつ説明する。
 本実施形態では、接続部24及び過電圧接続経路LC4が設けられていない点で、第1実施形態と異なる。また、制御装置40とは独立して第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態と開状態とで切り替える系統内切替部27が設けられている点で、第1実施形態と異なる。なお、本実施形態において、第2コンバータ21、第2スイッチ部22、放電部23及び系統内切替部27が「充放電部」に相当する。
 系統内切替部27は、第2スイッチ部22に並列に設けられており、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVにより、第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態と開状態とで切り替える系統内信号SGを生成し、第5,第6スイッチSW5,SW6に出力する。つまり、第5,第6スイッチSW5,SW6では、第5,第6切替信号SC5,SC6と系統内信号SGとにより開状態と閉状態とが切り替えられる。
 具体的には、系統内切替部27は、第4コンパレータCM4を備えている。第4コンパレータCM4の反転入力端子TAは、第2スイッチ部22の接続点PB側、つまり、直列接続された第5,第6スイッチSW5,SW6のうちの第6スイッチSW6側の主端子に接続されており、負荷電圧VDが印加されている。第4コンパレータCM4の非反転入力端子TBは、第2スイッチ部22のリレースイッチSMR側、つまり、直列接続された第5,第6スイッチSW5,SW6のうちの第5スイッチSW5側の主端子に接続されており、蓄電池電圧VBが印加されている。
 第4コンパレータCM4は、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが所定の閾値電圧VXよりも小さい場合に、第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態から開状態に切り替える系統内信号SGを出力端子TCから出力する。また、第4コンパレータCM4は、電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きい場合に、第1,第2スイッチSW1,SW2を開状態から閉状態に切り替える系統内信号SGを出力端子TCから出力する。
 第4コンパレータCM4の出力端子TCは、制御装置40と第5スイッチSW5のゲート端子とを接続する配線に接続されているとともに、制御装置40と第6スイッチSW6のゲート端子とを接続する配線に接続されている。そのため、系統内切替部27は、制御装置40とは独立して第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態と開状態とで切り替えることができる。なお、本実施形態において、第4コンパレータCM4が「信号出力回路」に相当し、第5,第6スイッチSW5,SW6が「系統内スイッチ」に相当し、ゲート端子が「開閉制御端子」に相当する。また、閾値電圧VXが「所定の閾値電圧」に相当し、蓄電池電圧VBに閾値電圧VXを加えたものが「上限値」に相当する。
 これにより、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖され、かつ第5,第6スイッチSW5,SW6が開放された状態で、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかで過電圧が発生した場合に、電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きくなることに伴って、第5,第6スイッチSW5,SW6が閉状態に切り替えられ、第2蓄電池16への充電が開始される。その結果、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態から閉状態に切り替えられる前であり、かつ制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が開状態から閉状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電を開始することができる。
 以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
 ・本実施形態では、制御装置40とは独立して第5,第6スイッチSW5,SW6の開閉を切り替え可能な系統内切替部27が設けられている。そして、制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が開放制御された開放制御期間において過電圧が発生した場合には、第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態に切り替えられる前であり、かつ当該開放制御期間に系統内切替部27により第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態に切り替えるようにした。これにより、上記開放制御期間に第2蓄電池16による過電圧の回収が可能となり、過電圧発生時において第1,第2負荷34,36を適正に動作させることができる。
 ・本実施形態では、系統内切替部27として第4コンパレータCM4が設けられており、この第4コンパレータCM4により、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが所定の閾値電圧VXよりも小さい場合に、第5,第6スイッチSW5,SW6を開状態に切り替える信号が第5,第6スイッチSW5,SW6に出力される。また、当該電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きい場合に、第5,第6スイッチSW5,SW6を閉状態に切り替える信号が第5,第6スイッチSW5,SW6に出力されるようにした。
 そのため、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生し、上記電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きくなった場合には、第4コンパレータCM4により第5,第6スイッチSW5,SW6が閉状態に切り替えられ、第5,第6スイッチSW5,SW6を介して過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。また、第4コンパレータCM4はハードウェアである素子であるため、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きくなったことに伴って、早期に過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。
 ・本実施形態では、蓄電池電圧VBが高くなったことを、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVを用いて判定する。そのため、蓄電池電圧VBを基準として用いて、蓄電池電圧VBが高くなったことを適正に判定することができる。
 (第4実施形態)
 以下、第4実施形態について、第3実施形態との相違点を中心に図8を参照しつつ説明する。
 本実施形態では、系統内切替部27が第1双方向ツェナーダイオード(以下、第1双方向ツェナー)DW1及び第2双方向ツェナーダイオード(以下、第2双方向ツェナー)DW2により構成されている点で、第3実施形態と異なる。
 本実施形態では、第2スイッチ部22のリレースイッチSMR側、つまり、直列接続された第5,第6スイッチSW5,SW6のうちの第5スイッチSW5側の主端子と、第5スイッチSW5のゲート端子との間に第3配線LD3が設けられており、この第3配線LD3に第1双方向ツェナーDW1が設けられている。つまり、第1双方向ツェナーDW1の一端は、第5スイッチSW5の一対の主端子のうちの一方の主端子に接続されており、第1双方向ツェナーDW1の他端は、第5スイッチSW5のゲート端子に接続されている。そのため、第5スイッチSW5では、第5切替信号SC5と、第1双方向ツェナーDW1を介して入力される系統内信号SGとにより開状態と閉状態とが切り替えられる。
 第1双方向ツェナーDW1は、第2ツェナーダイオード(以下、第2ツェナー)DT2と第3ツェナーダイオード(以下、第3ツェナー)DT3とを備えており、第2,第3ツェナーDT2,DT3の向きが互いに逆向きとなるように、第2,第3ツェナーDT2,DT3が直列接続されている。詳細には、第2ツェナーDT2は、第3ツェナーDT3よりもリレースイッチSMR側に設けられており、アノードをゲート端子側、カソードをリレースイッチSMR側となるように配置されている。また、第4ツェナーDT4は、アノードをリレースイッチSMR側、カソードをゲート端子側となるように配置されている。
 また、本実施形態では、第2スイッチ部22の接続点PB側、つまり、直列接続された第5,第6スイッチSW5,SW6のうちの第6スイッチSW6側の主端子と、第6スイッチSW6のゲート端子との間に第4配線LD4が設けられており、この第4配線LD4に第2双方向ツェナーDW2が設けられている。つまり、第2双方向ツェナーDW2の一端は、第6スイッチSW6の一対の主端子のうちの一方の主端子に接続されており、第2双方向ツェナーDW2の他端は、第6スイッチSW6のゲート端子に接続されている。そのため、第6スイッチSW6では、第6切替信号SC6と、第2双方向ツェナーDW2を介して入力される系統内信号SGとにより開状態と閉状態とが切り替えられる。
 第2双方向ツェナーDW2は、第4ツェナーダイオード(以下、第4ツェナー)DT4と第5ツェナーダイオード(以下、第5ツェナー)DT5とを備えており、第4,第5ツェナーDT4,DT5の向きが互いに逆向きとなるように、第4,第5ツェナーDT4,DT5が直列接続されている。詳細には、第4ツェナーDT4は、第5ツェナーDT5よりもゲート端子側に設けられており、アノードを接続点PB側、カソードをゲート端子側となるように配置されている。また、第4ツェナーDT4は、アノードをゲート端子側、カソードを接続点PB側となるように配置されている。
 第2~第5ツェナーDT2~DT5は、同一の降伏電圧VZを有している。本実施形態では、第1ツェナーDT1の降伏電圧VZが、いずれの系統ES1,ES2でも過電圧が発生していない場合における負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVよりも大きくなるように設定されている。そのため、第2双方向ツェナーDW2は、電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも小さい場合に、第5ツェナーDT5の整流作用により第6スイッチSW6のゲート端子に負荷電圧VDが印加されることを規制し、第6スイッチSW6を閉状態から開状態に切り替える電圧レベルの系統内信号SGを第6スイッチSW6のゲート端子に出力する。また、第1双方向ツェナーDW1は、第2ツェナーDT2の整流作用により第5スイッチSW5のゲート端子に蓄電池電圧VBが印加されることを規制し、第5スイッチSW5を閉状態から開状態に切り替える電圧レベルの系統内信号SGを第5スイッチSW5のゲート端子に出力する。
 一方、電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きくなると、第5ツェナーDT5の整流作用が失われることにより第6スイッチSW6のゲート端子に負荷電圧VDが印加される。つまり、第6スイッチSW6を開状態から閉状態に切り替える電圧レベルの系統内信号SGが第6スイッチSW6のゲート端子に出力される。これにより、第6スイッチSW6が、閉状態から開状態に切り替えられると、第6スイッチSW6及び第5寄生ダイオードDA5を介して第2蓄電池16への充電が開始される。なお、本実施形態において、第1,第2双方向ツェナーDW1,DW2が「信号出力回路」に相当し、降伏電圧VZが「所定の閾値電圧」に相当する。
 つまり、第1,第2スイッチSW1,SW2が閉鎖され、かつ第5,第6スイッチSW5,SW6が開放された状態で、第1系統ES1及び第2系統ES2のいずれかで過電圧が発生した場合に、電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きくなることに伴って、第2蓄電池16への充電が開始される。その結果、制御装置40により第1,第2スイッチSW1,SW2が開状態から閉状態に切り替えられる前であり、かつ制御装置40により第5,第6スイッチSW5,SW6が開状態から閉状態に切り替えられる前に第2蓄電池16への充電を開始することができる。
 以上詳述した本実施形態によれば、系統内切替部27として第1,第2双方向ツェナーDW1,DW2が設けられている。そして、この第1,第2双方向ツェナーDW1,DW2により、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが所定の降伏電圧VZよりも小さい場合に、第5,第6スイッチSW5,SW6を開状態に切り替える信号が第5,第6スイッチSW5,SW6に出力されるようにした。また、当該電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きい場合には、第2双方向ツェナーDW2により、第6スイッチSW6を閉状態に切り替える信号が第6スイッチSW6に出力されるようにした。
 そのため、いずれかの系統ES1,ES2で過電圧が発生し、上記電圧差ΔVが降伏電圧VZよりも大きくなった場合には、第6スイッチSW6が閉状態に切り替えられ、第6スイッチSW6及び第5寄生ダイオードDA5を介して過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。また、第1,第2双方向ツェナーDW1,DW2はハードウェアである素子であるため、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVが閾値電圧VXよりも大きくなったことに伴って、早期に過電圧を第2蓄電池16に回収させることができる。
 (その他の実施形態)
 本開示は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。
 ・各負荷34,36は、例えば以下の装置であってもよい。
 車両に走行用動力を付与する走行用モータとその駆動回路であってもよい。この場合、第1,第2負荷34,36のそれぞれは、例えば3相の永久磁石同期モータと3相インバータ装置である。
 制動時の車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ装置であってもよい。この場合、第1,第2負荷34,36のそれぞれは、例えば制動時のブレーキ油圧を独立に調整できるABSアクチュエータである。
 自車両の前を走行する前走車を検出し、前走車が検知された場合には前走車との車間距離を一定に維持し、前走車が検知されなくなった場合には自車両を予め設定された車速で走行させるクルーズコントロール装置であってもよい。この場合、第1,第2負荷34,36のそれぞれは、例えばミリ波レーダである。
 ・各負荷34,36は、必ずしも同じ構成の組合せである必要がなく、同等の機能を異なる形式の機器で実現する組合せであってもよい。また、第1,第2負荷34,36は、それぞれが異なる負荷ではなく、同一の負荷であってもよい。つまり、第1,第2負荷34,36が、LA1第1通電経路LA1及び第2通電経路LA2の両方から電力供給を受ける同一の負荷であってもよい。
 ・第1電源は、コンバータに限られず、オルタネータであってもよい。
 ・上記実施形態では、第1コンバータ12の電源電圧VAにより第2蓄電池16を充電する場合に、第2コンバータ21により電源電圧VAを昇圧して第2蓄電池16を充電する例を示したがこれに限られず、例えば以下のように充電してもよい。
 電源電圧VAを昇降圧させずに第2蓄電池16を充電するようにしてもよい。この場合、図9に示すように、第2コンバータ21は不要となり、いずれの系統ES1,ES2でも過電圧が発生していないと判定された場合において、蓄電池電圧VBは電源電圧VAと等しくなる。
 電源電圧VAを降圧して第2蓄電池16を充電するようにしてもよい。この場合、いずれの系統ES1,ES2でも過電圧が発生していないと判定された場合において、蓄電池電圧VBは電源電圧VAよりも低くなる。
 図10に、電源電圧VAを降圧して第2蓄電池16を充電する場合の電源システム100を示す。図1,図9,図10では、この順に蓄電池電圧VBが低下しており、蓄電池電圧VBの低下に応じて放電部23に含まれるダイオードであって、第7寄生ダイオードDA7以外のダイオードDD1~DD6の数が減少している。また、蓄電池電圧VBの低下に応じて接続部24含まれるダイオードであって、第8寄生ダイオードDA8以外のダイオードDD7~DD12の数が増加している。
 なお、図11に示すように、直列接続されるダイオードの数を切り替えられる構成を用いることで、蓄電池電圧VBが変化した場合でも共通の電源システム100を使用することが可能となる。
 ・上記実施形態において、電源システム100に放電部23は必ずしも設けられる必要はない。そして、第1実施形態及び第2実施形態では、放電部23が設けられない場合には、第2スイッチ部22が、直列接続された複数のダイオードにより構成されていてもよい。
 図12に、第1実施形態において、第2スイッチ部22が直列接続された第13~第18ダイオードDD13~DD18により構成されている例を示す。第13~第18ダイオードDD13~DD18のそれぞれは、カソードを接続経路LB側、アノードをリレースイッチSMR側となるように配置されており、放電経路LC2において第2蓄電池16から接続点PBへの通電を規制する。
 具体的には、各ダイオードDD13~DD18は、所定の順方向電圧降下量を有している。そのため、リレースイッチSMRにおける第3,第4スイッチSW3,SW4が閉鎖された状態において、第13~第18ダイオードDD13~DD18は、第2スイッチ部22のリレースイッチSMR側に印加される蓄電池電圧VBと、第2スイッチ部22の接続点PB側に印加される負荷電圧VDとの間に、第13~第18ダイオードDD13~DD18の順方向電圧降下量の合計値による基準電圧差ΔVKを生じさせている。以下では、区別のために、第7ダイオードDD7の基準電圧差ΔVKを第1基準電圧差ΔVK1と呼び、第13~第18ダイオードDD13~DD18の基準電圧差ΔVKを第2基準電圧差ΔVK2と呼ぶ。
 そのため、第13~第18ダイオードDD13~DD18は、負荷電圧VDが蓄電池電圧VBよりも第2基準電圧差ΔVK2以上低くなった場合に、第2蓄電池16から接続点PBへの通電を許容する。また、負荷電圧VDが蓄電池電圧VBよりも第2基準電圧差ΔVK2以上低くなっていない場合に、第2蓄電池16から接続点PBへの通電を規制する。なお、第2実施形態についても同様である。
 ・上記第4実施形態において、電源システム100に第1双方向ツェナーDW1は必ずしも設けられる必要はない。
 ・上記第1,第2実施形態では、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVに基づいて、接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する素子を接続部24に設ける例を示したが、これに限られない。例えば、負荷電圧VDと接地電圧GNDとの電圧差、つまり負荷電圧VDそのものに基づいて、接続点PBから第2蓄電池16への通電を規制する素子を接続部24に設けてもよい。
 ・上記第3,第4実施形態では、負荷電圧VDと蓄電池電圧VBとの電圧差ΔVに基づいて、第5,第6スイッチSW5,SW6を開状態に切り替える信号を第5,第6スイッチSW5,SW6に出力する素子を系統内切替部27に設ける例を示したが、これに限られない。例えば、負荷電圧VDと接地電圧GNDとの電圧差、つまり負荷電圧VDそのものに基づいて、第5,第6スイッチSW5,SW6を開状態に切り替える信号を第5,第6スイッチSW5,SW6に出力する素子を系統内切替部27に設けてもよい。
 ・上記実施形態では、電源システム100が、手動運転及び自動運転による走行が可能な車両に適用される例を示したが、これに限られない。完全自動運転車など自動運転による走行のみが可能な車両に適用されてもよければ、手動運転による走行のみが可能な車両に適用されてもよい。
 例えば自動運転による走行のみが可能な車両に適用された場合、いずれか一方の系統ES1,ES2での異常が発生したときには、異常が発生していない他方の系統ES1,ES2の負荷34,36を用いて、自動運転により車両の走行を停止させる、又は安全な場所に移動させた後に車両を停止させる処理が実施されてもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (14)

  1.  第1電源(10,12)から第1通電経路(LA1)を介して電気負荷(32)に電力を供給する第1系統(ES1)と、
     第2電源(16)から第2通電経路(LA2)を介して前記電気負荷に電力を供給する第2系統(ES2)と、
     前記第1通電経路と前記第2通電経路とを接続する接続経路(LB)に設けられた系統間スイッチ(SW1,SW2)と、を有する電源システム(100)であって、
     前記第1電源は、前記電気負荷の駆動を可能にする電源電圧を出力し、
     前記第2電源は、前記第1電源の電源電圧により充電可能な蓄電池(16)を含み、
     前記系統間スイッチを閉状態と開状態とで切り替える切替制御部(40)と、
     前記第2通電経路における前記接続経路との接続点と前記第2電源との間に設けられ、前記電源電圧による前記蓄電池の充電を行わせ、かつその充電終了後に放電要求に応じて前記蓄電池の放電を行わせる充放電部(21,22,23,24,27)と、を備え、
     前記充放電部は、前記系統間スイッチが閉鎖された状態で、前記第1系統及び前記第2系統のいずれかで過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前に前記蓄電池への充電が開始される構成となっている電源システム。
  2.  前記充放電部は、
     前記蓄電池の充電終了後に、前記系統間スイッチが閉鎖された状態での前記蓄電池の充放電を規制する規制部(21,22,23)と、
     前記規制部による規制期間において前記過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前であり、かつ前記規制期間に、前記接続点と前記第2電源とを接続する接続部(24)と、を備える請求項1に記載の電源システム。
  3.  前記第2通電経路における前記接続経路との接続点と前記第2電源との間に、互いに並列に第1経路(LC1,LC2,LC3)及び第2経路(LC4)が設けられており、
     前記規制部は、前記第1経路に設けられており、
     前記接続部は、前記第2経路に設けられている請求項2に記載の電源システム。
  4.  前記接続部は、前記接続点の電圧である接続点電圧が前記接続点電圧の所定の上限値よりも低い場合に、前記接続点から前記蓄電池への通電を規制し、前記上限値よりも高い場合に、前記接続点から前記蓄電池への通電を許容する通電制御回路を含む請求項3に記載の電源システム。
  5.  前記通電制御回路は、前記接続点電圧と前記蓄電池の電池電圧との電圧差が所定の閾値電圧よりも小さい場合に、前記接続点電圧が前記上限値よりも低いとして前記接続点から前記蓄電池への通電を規制し、前記閾値電圧よりも大きい場合に、前記上限値よりも高いとして前記接続点から前記蓄電池への通電を許容する請求項4に記載の電源システム。
  6.  前記通電制御回路は、前記第2経路において前記蓄電池から前記接続点への通電を規制する向きに配置されたダイオード(DD7~DD10)を含む請求項5に記載の電源システム。
  7.  前記通電制御回路は、前記第2経路において前記接続点から前記蓄電池への通電を規制する向きに配置されたツェナーダイオード(DT1)を含む請求項5に記載の電源システム。
  8.  前記充放電部は、前記第2通電経路を開放又は閉鎖する系統内スイッチ(SW5,SW6)を含み、
     前記切替制御部は、前記系統内スイッチを閉状態と開状態とで切り替え、前記蓄電池の充電終了後に、前記系統間スイッチが閉鎖された状態での前記系統内スイッチを開状態に制御し、
     前記充放電部は、さらに、前記切替制御部とは独立して前記系統内スイッチを閉状態と開状態とで切り替える系統内切替部(27)を含み、
     前記系統内切替部は、前記切替制御部による前記系統内スイッチの開放制御期間において前記過電圧が発生した場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前であり、かつ前記開放制御期間に、前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える請求項1に記載の電源システム。
  9.  前記系統内切替部は、前記接続点の電圧である接続点電圧が前記接続点電圧の所定の上限値よりも低い場合に、前記系統内スイッチを閉状態から開状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力し、前記上限値よりも高い場合に、前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力する信号出力回路(CM4,DW1,DW2)を含む請求項8に記載の電源システム。
  10.  前記信号出力回路は、前記接続点電圧と前記蓄電池の電池電圧との電圧差が所定の閾値電圧よりも小さい場合に、前記接続点電圧が前記上限値よりも低いとして前記系統内スイッチを閉状態から開状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力し、前記閾値電圧よりも大きい場合に、前記上限値よりも高いとして前記系統内スイッチを開状態から閉状態に切り替える信号を前記系統内スイッチに出力する請求項9に記載の電源システム。
  11.  前記信号出力回路は、コンパレータ(CM4)を含み、
     前記コンパレータの一対の入力端子のうちの一方の入力端子は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの一対の入力端子のうちの一方の主端子に接続されており、
     前記コンパレータの他方の入力端子は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの他方の主端子に接続されており、
     前記コンパレータの出力端子は、前記系統内スイッチの開閉制御端子に接続されている請求項10に記載の電源システム。
  12.  前記信号出力回路は、順方向が互いに逆向きとなるように直列接続された2つのツェナーダイオードである双方向ツェナーダイオード(DW1,DW2)を含み、
     前記双方向ツェナーダイオードの一端は、前記系統内スイッチの一対の主端子のうちの一方の主端子に接続されており、
     前記双方向ツェナーダイオードの他端は、前記系統内スイッチの開閉制御端子に接続されている請求項10に記載の電源システム。
  13.  前記切替制御部とは独立して前記系統間スイッチを閉状態と開状態とで切り替える系統間切替部(29)を備え、
     前記系統間切替部は、前記過電圧の発生後に前記蓄電池への充電が開始された状態で、前記接続点と前記第2電源との間に所定の閾値電流よりも大きい電流が流れた場合に、前記切替制御部により前記系統間スイッチが閉状態から開状態に切り替えられる前に、前記系統間スイッチを閉状態から開状態に切り替える請求項1から12までのいずれか一項に記載の電源システム。
  14.  前記切替制御部は、前記系統間切替部が前記系統間スイッチを閉状態から開状態に切り替えたにも関わらず前記接続点の電圧である接続点電圧が所定の基準電圧よりも高い場合に、前記接続点と前記第2電源との間を遮断する請求項13に記載の電源システム。
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