DE102019201068A1

DE102019201068A1 - Stromversorgungssystem

Info

Publication number: DE102019201068A1
Application number: DE102019201068.7A
Authority: DE
Inventors: Hisao Niwa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: US20190243434A1; JP2019140718A; JP7003706B2; CN110116621B; DE102019201068B4; CN110116621A; US10838474B2

Abstract

Ein Stromversorgungssystem (1) weist auf: eine Last (31; 32); einen ersten Schalter (211), der konfiguriert ist, eine erste Stromversorgungseinheit (11) und die Last über einen ersten Weg (b) miteinander zu verbinden; einen zweiten Schalter (212), der konfiguriert ist, die erste Stromversorgungseinheit und die Last über einen zweiten Weg (c) miteinander zu verbinden; einen dritten Schalter (223), der konfiguriert ist, eine zweite Stromversorgungseinheit (12) und die Last über einen dritten Weg (e) miteinander zu verbinden; einen vierten Schalter (224), der konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungseinheit und die Last über einen vierten Weg (f) miteinander zu verbinden; eine erste Gleichrichtervorrichtung (231), die im zweiten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt; und eine zweite Gleichrichtervorrichtung (232), die im vierten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass die von der zweiten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem.
Beschreibung des Stands der Technik
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-037102 ( JP 2016-037102 A ) ist ein Fahrzeugstromversorgungssystem gezeigt, das zwei Batterien in einer redundanten Konfiguration hat. Das Stromversorgungssystem ist mit einem Generator, einer ersten Batterie, die durch eine Verkabelung einer ersten Leitung mit dem Generator verbunden ist, und einer zweiten Batterie ausgestattet, die durch eine Verkabelung einer zweiten Leitung, die parallel zur ersten Leitung vorgesehen ist, mit dem Generator verbunden ist, und kann dadurch Lasten sowohl über die zweite Leitung als auch über die erste Leitung mit Strom versorgen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem in der vorgenannten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-037102 ( JP 2016-037102 A ) beschriebenen Stromversorgungssystem werden die verschiedenen Lasten mit Strom versorgt, indem nur die elektrische Stromversorgung der ersten Leitung, die aus dem Generator und der ersten Batterie gebildet ist, zum Fahren eines Fahrzeugs verwendet wird, wobei die zweite Batterie der zweiten Leitung als eine Ersatzbatterie redundant installiert ist, um die Lasten (im Folgenden: „die wichtigen Lasten“), die wichtige Funktionen zur sicheren Evakuierung des Fahrzeugs im Notfall, z.B. wenn die Stromversorgung der ersten Leitung nicht funktioniert, durchführen, mit benötigtem Strom zu versorgen. Daher besteht hinsichtlich der Kosten der angebrachten Batterien ein Verbesserungsspielraum des Stromversorgungssystems.
Die Erfindung stellt ein Stromversorgungssystem bereit, das im Notfall die Stromversorgung wichtiger elektrischer Lasten beibehalten und die Kosten des Systems durch Weglassen einer Ersatzbatterie senken kann.
Ein Stromversorgungssystem gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine erste Stromversorgungseinheit, eine zweite Stromversorgungseinheit, eine Last, die so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit mit Strom versorgt wird, einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, die erste Stromversorgungseinheit und die Last über einen ersten Weg miteinander zu verbinden, und die erste Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn ein Überstrom durch den ersten Weg fließt, einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, die erste Stromversorgungseinheit und die Last über einen zweiten Weg miteinander zu verbinden, und die erste Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den zweiten Weg fließt, einen dritten Schalter, der konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungseinheit und die Last über einen dritten Weg miteinander zu verbinden, und die zweite Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den dritten Weg fließt, einen vierten Schalter, der konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungseinheit und die Last über einen vierten Weg miteinander zu verbinden, und die zweite Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den vierten Weg fließt, eine erste Gleichrichtervorrichtung, die im zweiten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt, und eine zweite Gleichrichtervorrichtung auf, die im vierten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass die von der zweiten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt.
Im vorgenannten Aspekt werden die mehreren Schalter, die eine Trennung durchführen, wenn ein Überstrom fließt, und die mehreren Gleichrichtervorrichtungen verwendet, wobei als Wege für die Stromversorgung wichtiger Lasten die vier Wege, und zwar der erste Weg, der über einen der Schalter mit der ersten Stromversorgungseinheit verbunden ist, der zweite Weg, der über einen anderen der Schalter und eine der Gleichrichtervorrichtungen mit der ersten Stromversorgungseinheit verbunden ist, der dritte Weg, der über einen anderen der Schalter mit der zweiten Stromversorgungseinheit verbunden ist, und den vierten Weg, der über den anderen Schalter und die andere der Gleichrichtervorrichtungen mit der zweiten Stromversorgungseinheit verbunden ist, konfiguriert sind.
Auch wenn ein Erdschluss, und zwar ein Überstromfluss oder dergleichen, in einem der Wege auftritt, kann gemäß dem vorgenannten Aspekt der Weg, in dem der Erdschluss aufgetreten ist, von den anderen Wegen getrennt werden. Auch wenn keine Ersatzbatterie vorgesehen ist, kann folglich durch die Verwendung der ersten Stromversorgungseinheit und/oder der zweiten Stromversorgungseinheit, die mit dem/den anderen Weg(en) verbunden ist/sind die Stromversorgung wichtiger Lasten im Notfall beibehalten werden.
Das Stromversorgungssystem gemäß dem vorgenannten Aspekt kann zusätzlich ein Steuergerät aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es mehrere Schalter, die den ersten bis vierten Schalter und einen oder mehrere andere als den ersten bis vierten Schalter enthalten, steuert. Jeder der mehreren Schalter kann so konfiguriert sein, dass er Informationen über den Fluss des Überstroms und die Flussrichtung des Überstroms zum Steuergerät übermittelt. Das Steuergerät kann so konfiguriert sein, dass es basierend auf den durch die mehreren Schalter übermittelten Informationen eine Auftrittsstelle, an der der Überstrom aufgetreten ist, bestimmt, und jedem der mehreren Schalter einen Befehl über einen Verbindungszustand erteilt, um die Auftrittsstelle von dem Weg zu trennen. Jeder der mehreren Schalter kann so konfiguriert sein, dass er basierend auf dem Befehl vom Steuergerät ein Umschalten des Verbindungszustands durchführt.
Gemäß dem vorgenannten Aspekt kann nur derjenige Schalter, der am nächsten zu der Stelle liegt, an der der Überstrom aufgetreten ist, getrennt werden, so dass die Stelle, an der der Überstrom aufgetreten ist, von der ersten Stromversorgungseinheit und/oder der zweiten Stromversorgungseinheit innerhalb eines Bereichs mit einem eher schwachen Einfluss getrennt werden kann. Dementsprechend ist es auch möglich Lasten, die Stromversorgung von anderen Lasten als den Lasten, die mit Strom von der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit versorgt werden können, fortzusetzen.
Das Stromversorgungssystem gemäß dem vorgenannten Aspekt kann zusätzlich eine Verbindungssteuereinheit aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie die erste Stromversorgungseinheit und die zweite Stromversorgungseinheit miteinander verbindet, nachdem jeder der mehreren Schalter basierend auf dem Befehl vom Steuergerät ein Umschalten des Verbindungszustands durchgeführt hat.
Gemäß dem vorgenannten Aspekt kann auch nachdem ein Erdschluss, und zwar der Fluss des Überstroms oder dergleichen, aufgetreten ist, Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit zur Verfügung gestellt werden. Folglich kann beispielsweise auch wenn die erste Stromversorgungseinheit ein Generator und die zweite Stromversorgungseinheit eine Batterie ist, auch wenn Spannungsschwankungen im Generator auftreten, die Batterie die Schwankungen aufnehmen. In diesem Fall kann die Batterie vom Generator aufgeladen werden, auch wenn das Entladen der Batterie fortschreitet.
Im vorgenannten Aspekt kann die erste Stromversorgungseinheit ein Generator und die zweite Stromversorgungseinheit eine Batterie sein.
Das Stromversorgungssystem gemäß dem vorgenannten Aspekt kann die Stromversorgung der wichtigen Lasten im Notfall beibehalten und die Kosten des Systems durch Weglassen der Ersatzbatterie senken.
Figurenliste
Anhand der begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, werden im Folgenden Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei:

1 eine Ansicht ist, die die Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
2B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Ansicht ist, die die Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8A eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
8B eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
8C eine Ansicht ist, die eine vom Stromversorgungssystem durchgeführte Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
9 eine Ansicht ist, die eine Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems gemäß eines ersten Modifikationsbeispiels eines Aspekts der Erfindung zeigt; und
10 eine Ansicht ist, die eine Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems gemäß eines zweiten Modifikationsbeispiels des Aspekts der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
〈Übersicht〉 Ein Stromversorgungssystem gemäß dem Aspekt der Erfindung verwendet mehrere Schalter, die eine Trennung durchführen, wenn ein Überstrom durch sie fließt, und mehrere Gleichrichtervorrichtungen, und konfiguriert als Wege zur Stromversorgung wichtiger Lasten einen ersten Weg, der über einen der Schalter mit einem Generator verbunden ist, einen zweiten Weg, der über einen anderen der Schalter und eine der Gleichrichtervorrichtungen mit dem Generator verbunden ist, einen dritten Weg, der über einen anderen der Schalter mit einer Batterie verbunden ist, und einen vierten Weg, der über den anderen Schalter und die andere Gleichrichtervorrichtung mit der Batterie verbunden ist. Auch wenn ein Überstrom durch einen der Wege fließt, kann aufgrund dieser Konfiguration der Weg, durch den der Überstrom geflossen ist, von den anderen Wegen getrennt werden.
〈Erste Ausführungsform〉 [Konfiguration] 1 ist eine Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das in 1 veranschaulichte Stromversorgungssystem 1 ist so konfiguriert, dass es mit einer ersten Stromversorgungseinheit 11, einer zweiten Stromversorgungseinheit 12, einer ersten Verbindungsumschalteinheit 21 und einer zweiten Verbindungsumschalteinheit 22, die zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 vorgesehen sind, mehreren Verteilern 24, die zwischen der ersten Verbindungsumschalteinheit 21 und der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 angeordnet sind, und einem mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23 ausgestattet ist, der parallel zu den mehreren Verteilern 24 vorgesehen ist.
Eine Stromversorgungsleitung, die aus der ersten Stromversorgungseinheit 11, der ersten Verbindungsumschalteinheit 21, den mehreren Verteilern 24, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 gebildet ist, ist als „eine erste Leitung“ bezeichnet, und eine Stromversorgungsleitung, die aus der ersten Stromversorgungseinheit 11, der ersten Verbindungsumschalteinheit 21, dem mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 gebildet ist, wird als „eine zweite Leitung“ bezeichnet.
Mehrere erste Lasten 31 und mehrere zweite Lasten 32 sind zwischen dem mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23 und den mehreren Verteilern 24 verbunden. Jede der ersten Lasten 31 ist eine wichtige Last, die mit Strom von einer Stromversorgung der zweiten Leitung versorgt werden muss, auch wenn eine Stromversorgung der ersten Leitung nicht funktioniert, und kann ein Last sein, die eine wichtige Funktion zur sicheren Evakuierung eines Fahrzeugs im Notfall, z.B. wenn die Stromversorgung beim automatischen Fahren nicht funktioniert, durchführt. Jede der zweiten Lasten 32 ist eine normale Last. Des Weiteren ist die Zahl der ersten Lasten 31 und die Zahl der zweiten Lasten 32 nicht wie in 1 gezeigt limitiert. Jede benötigte Zahl an ersten Lasten 31 und jede benötigte Zahl an zweiten Lasten 32 kann mit dem Stromversorgungssystem 1 verbunden werden.
Die erste Stromversorgungseinheit 11 ist so konfiguriert, dass sie die mehreren ersten Lasten 31 und die mehreren zweiten Lasten 32 mit Strom versorgen kann, und normalerweise ein Generator, z.B. ein Wechselstromgenerator oder dergleichen. Des Weiteren kann die erste Stromversorgungseinheit 11 ein Gleichspannungswandler, der eine Eingangsstromversorgungsspannung in eine vorgegebene Stromversorgungsspannung wandelt und die vorgegebene Stromversorgungsspannung ausgibt, oder eine wiederaufladbare Batterie (ein Kondensator), z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie oder dergleichen, sein.
Die zweite Stromversorgungseinheit 12 ist so konfiguriert, dass sie die mehreren ersten Lasten 31 und die mehreren zweiten Lasten 32 mit Strom versorgen kann, und normalerweise eine wiederaufladbare Batterie (ein Kondensator), z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie oder dergleichen. Des Weiteren kann die zweite Stromversorgungseinheit 12 z.B. ein Generator, z.B. ein Wechselstromgenerator oder dergleichen, oder ein Gleichspannungswandler sein, der eine Eingangsstromversorgungsspannung in eine vorgegebene Stromversorgungsspannung wandelt und die vorgegebene Stromversorgungsspannung ausgibt.
Die erste Verbindungsumschalteinheit 21 ist so konfiguriert, dass sie mit einem Schalter 211 (im Folgenden: „einem ersten Schalter“) und einem Schalter 212 (im Folgenden: „einem zweiten Schalter“) ausgestattet ist, die jeweils eine Überstromschutzfunktion haben und z.B. eine Halbleitervorrichtung aufweisen. In der ersten Verbindungsumschalteinheit 21 ist ein Anschluss a von jedem aus dem ersten Schalter 211 und dem zweiten Schalter 212 direkt mit der ersten Stromversorgungseinheit 11 verbunden, ein anderer Anschluss b des ersten Schalters 211 über den Verteiler 24 mit den ersten Lasten 31 und den zweiten Lasten 32, und ein anderer Anschluss c des zweiten Schalters 212 über den mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23 mit den ersten Lasten 31 verbunden. Ein Weg, durch den die erste Stromversorgungseinheit 11 über den ersten Schalter 211 mit den ersten Lasten 31 und den zweiten Lasten 32 verbunden ist, ist als „ein erster Weg“ bezeichnet, und ein Weg, durch den die erste Stromversorgungseinheit 11 über den zweiten Schalter 212 mit den ersten Lasten 31 verbunden ist, ist als „ein zweiter Weg“ bezeichnet.
In der ersten Verbindungsumschalteinheit 21 verbindet der erste Schalter 211 normalerweise den Anschluss a und den anderen Anschluss b miteinander und trennt den einen Anschluss a und den anderen Anschluss b voneinander, wenn ein Strom (ein Überstrom), der gleich groß wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist, zwischen den Anschlüssen fließt. Der zweite Schalter 212 verbindet normalerweise den einen Anschluss a und den anderen Anschluss c miteinander und trennt den einen Anschluss a und den anderen Anschluss c voneinander, wenn ein Strom (ein Überstrom), der gleich groß wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist, zwischen den Anschlüssen fließt.
Die zweite Verbindungsumschalteinheit 22 ist so konfiguriert, dass sie mit einem Schalter 223 (im Folgenden: „einem dritten Schalter“) und einem Schalter 224 (im Folgenden: „einem vierten Schalter“) ausgestattet ist, die jeweils eine Überstromschutzfunktion haben und z.B. eine Halbleitervorrichtung aufweisen. In der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 ist ein Anschluss d von jedem aus dem dritten Schalter 223 und dem vierten Schalter 224 direkt mit der zweiten Stromversorgungseinheit 12 verbunden, ein anderer Anschluss e des dritten Schalters 223 über den Verteiler 24 mit der ersten Last 31 und der zweiten Last 32, und ein anderer Anschluss f des vierten Schalters 224 über den mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23 mit den ersten Lasten 31 verbunden. Ein Weg, durch den die zweite Stromversorgungseinheit 12 über den dritten Schalter 223 mit der ersten Last 31 und der zweiten Last 32 verbunden ist, ist als „ein dritter Weg“ bezeichnet, und ein Weg, durch den die zweite Stromversorgungseinheit 12 über den vierten Schalter 224 mit den ersten Lasten 31 verbunden ist, ist als „ein vierter Weg“ bezeichnet.
In der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 verbindet der dritte Schalter 223 normalerweise den einen Anschluss d und den anderen Anschluss e miteinander und trennt den einen Anschluss d und den anderen Anschluss e voneinander, wenn ein Strom (ein Überstrom), der gleich groß wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist, zwischen den Anschlüssen fließt. Der vierte Schalter 224 verbindet normalerweise den einen Anschluss d und den anderen Anschluss f miteinander und trennt den einen Anschluss d und den anderen Anschluss f voneinander, wenn ein Strom (ein Überstrom), der gleich groß wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist, zwischen den Anschlüssen fließt.
Der mit Gleichrichter ausgestattete Verteiler 23 ist zwischen dem zweiten Schalter 212 und dem vierten Schalter 224 vorgesehen und so konfiguriert, dass er den Strom von der Stromversorgung der zweiten Leitung zu den ersten Lasten 31 verteilt und ihnen zuführt. Der mit Gleichrichter ausgestattete Verteiler 23 weist eine erste Gleichrichtervorrichtung 231, die eine Gleichrichtung von der ersten Stromversorgungseinheit 11 zu den mehreren ersten Lasten 31 im zweiten Weg durchführt, und eine zweite Gleichrichtervorrichtung 232 auf, die eine Gleichrichtung von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 zu den mehreren ersten Lasten 31 im vierten Weg durchführt.
Die mehreren Verteiler 24 sind jeweils zwischen dem ersten Schalter 211 und dem dritten Schalter 223 vorgesehen und so konfiguriert, dass sie Strom von der Stromversorgung der ersten Leitung auf die mehreren ersten Lasten 31 und die mehreren zweiten Lasten 32 verteilen und ihnen zuführen.
[Steuerung] Als nächstes wird anhand der 2A bis 6B die vom Stromversorgungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführte Steuerung beschrieben. Jede der Zeichnungen ist eine Ansicht, die einen Steuerungszustand während der Zeit veranschaulicht, in der aufgrund eines Erdschlusses an einer beliebigen Stelle ein Überstrom fließt. Des Weiteren wird in einem Normalzustand vor dem Auftreten des Erdschlusses in jeder der Zeichnungen unter Verwendung der ersten Leitung und der zweiten Leitung parallel Strom zu den mehreren ersten Lasten 31 und den mehreren zweiten Lasten 32 geführt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 2A gezeigten Stelle auftritt (auf dem ersten Weg), fließt von der ersten Stromversorgungseinheit 11 ein großer Strom über den ersten Schalter 211 in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 über den dritten Schalter 223 in Richtung der Erdschlussstelle. Wie in 2B gezeigt, führen der erste Schalter 211 und der dritte Schalter 223 bei Erfassen eines Überstromflusses eine Trennung durch. Aufgrund dieser Steuerung wird die Erdschlussstelle von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 getrennt, und die Stromversorgung der mehreren ersten Lasten 31 durch die erste Stromversorgungseinheit 11 und die zweite Stromversorgungseinheit 12 wird über den zweiten Weg und den vierten Weg fortgesetzt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 3A gezeigten Stelle auftritt (auf dem zweiten Weg), fließt von der ersten Stromversorgungseinheit 11 ein großer Strom über den zweiten Schalter 212 in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 über den dritten Schalter 223, den ersten Schalter 211 und den zweiten Schalter 212 in Richtung der Erdschlussstelle. Wie in 3B gezeigt, führen in diesem Fall der erste Schalter 211, der zweite Schalter 212 und der dritte Schalter 223 bei Erfassen eines Überstromflusses eine Trennung durch. Aufgrund dieser Steuerung wird die Erdschlussstelle von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 getrennt, und die Stromversorgung der mehreren ersten Lasten 31 durch die zweite Stromversorgungseinheit 12 wird über den vierten Weg fortgesetzt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 4A gezeigten Stelle auftritt (auf dem zweiten Weg), fließt von der ersten Stromversorgungseinheit 11 ein großer Strom über den ersten Schalter 211, den dritten Schalter 223 und den vierten Schalter 224 in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 über den vierter Schalter 224 in Richtung der Erdschlussstelle. Wie in 4B gezeigt, führen in diesem Fall der erste Schalter 211, der dritte Schalter 223 und der vierte Schalter 224 bei Erfassen eines Überstromflusses eine Trennung durch. Aufgrund dieser Steuerung wird die Erdschlussstelle von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 getrennt, und die Stromversorgung der mehreren ersten Lasten 31 durch die erste Stromversorgungseinheit 11 wird über den zweiten Weg fortgesetzt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 5A gezeigten Stelle (zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der ersten Verbindungsumschalteinheit 21) auftritt, fließt ein großer Strom von der ersten Stromversorgungseinheit 11 direkt in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 über den dritten Schalter 223 und den ersten Schalter 211 in Richtung der Erdschlussstelle. Wie in 5B gezeigt, führen der erste Schalter 211 und der dritte Schalter 223 bei Erfassen eines Überstromflusses eine Trennung durch. Aufgrund dieser Steuerung wird die Erdschlussstelle von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 getrennt, und die Stromversorgung der mehreren ersten Lasten 31 durch die zweite Stromversorgungseinheit 12 wird über den vierten Weg fortgesetzt. Des Weiteren bleibt der zweite Schalter 212 aufgrund des Fehlens einer Überstromerfassung verbunden, aber verhindert durch den Betrieb der ersten Gleichrichtervorrichtung 231, dass ein großer Strom von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 in Richtung der Erdschlussstelle fließt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 6A gezeigten Stelle (zwischen der zweiten Stromversorgungseinheit 12 und der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22) auftritt, fließt ein großer Strom von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 direkt in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der ersten Stromversorgungseinheit 11 über den ersten Schalter 211 und den dritter Schalter 223 in Richtung der Erdschlussstelle. Wie in 6B gezeigt, führen der erste Schalter 211 und der dritte Schalter 223 bei Erfassen eines Überstromflusses eine Trennung durch. Aufgrund dieser Steuerung wird die Erdschlussstelle von der ersten Stromversorgungseinheit 11 getrennt, und die Stromversorgung der mehreren ersten Lasten 31 durch die erste Stromversorgungseinheit 11 wird über den zweiten Weg fortgesetzt. Des Weiteren bleibt der vierte Schalter 224 aufgrund des Fehlens einer Überstromerfassung verbunden, aber verhindert durch den Betrieb der zweiten Gleichrichtervorrichtung 232, dass ein großer Strom von der ersten Stromversorgungseinheit 11 in Richtung der Erdschlussstelle fließt.
[Funktionsweise und Effekt] Wie oben beschrieben, verwendet das Stromversorgungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform den ersten bis vierten Schalter 211, 212, 223 und 224, die eine Trennung durchführen, wenn ein Überstrom durch sie fließt, und die erste und zweite Gleichrichtervorrichtung 231 und 232, und konfiguriert als Wege zur Stromversorgung der ersten Lasten 31 als wichtige Lasten den ersten Weg, der über den ersten Schalter 211 mit der ersten Stromversorgungseinheit 11 verbunden ist, den zweiten Weg, der über den zweiten Schalter 212 und die erste Gleichrichtervorrichtung 231 mit der ersten Stromversorgungseinheit 11 verbunden ist, den dritten Weg, der über den dritten Schalter 223 mit der zweiten Stromversorgungseinheit 12 verbunden ist, und den vierten Weg, der über den vierten Schalter 224 und die zweite Gleichrichtervorrichtung 232 mit der zweiten Stromversorgungseinheit 12 verbunden ist.
Auch wenn ein Erdschluss, und zwar ein Überstromfluss durch einen der Wege oder dergleichen, auftritt, kann aufgrund dieser Konfiguration der Weg, durch den der Überstrom geflossen ist, von den anderen Wegen getrennt werden. Auch wenn keine Ersatzbatterie vorgesehen ist, kann durch Verwendung der ersten Stromversorgungseinheit 11 oder/und der zweiten Stromversorgungseinheit 12, die mit dem/n anderen Weg/en verbunden ist/sind, die Stromversorgung der ersten Lasten 31 als wichtige Lasten im Notfall folglich beibehalten werden.
〈Zweite Ausführungsform〉 [Konfiguration] 7 ist eine Ansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Stromversorgungssystems 2 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration des in 7 veranschaulichten Stromversorgungssystems 2 wird erhalten, indem die erste Verbindungsumschalteinheit 21 durch eine erste Verbindungsumschalteinheit 51 ersetzt wird, die zweite Verbindungsumschalteinheit 22 durch eine zweite Verbindungsumschalteinheit 52 ersetzt wird, die mehreren Verteiler 24 durch mehrere Verteiler 54 ersetzt werden, und der Konfiguration des Stromversorgungssystems 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zusätzlich ein Steuergerät 60 hinzugefügt wird.
Im Folgenden wird das Stromversorgungssystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf der unterschiedlichen Konfiguration liegt. Die Beschreibung der Konfiguration, in der die gleichen Bezugszeichen wie im Stromversorgungssystem 1 verwendet werden, wird entsprechend weggelassen.
Die erste Verbindungsumschalteinheit 51 ist mit dem ersten Schalter 211 und dem zweiten Schalter 212 ausgestattet, die eine Überstromschutzfunktion zum Trennen von Anschlüssen bei einer Überstromerfassung haben. Des Weiteren hat die erste Verbindungsumschalteinheit 51 die Funktion, die Richtung, in der der Überstrom durch jeden der Schalter geflossen ist, an das Steuergerät 60 zu übermitteln, und die Funktion, einen Verbindungszustand von jedem der Schalter basierend auf einem Befehl vom Steuergerät 60 zu steuern.
Die zweite Verbindungsumschalteinheit 52 ist mit dem dritten Schalter 223 und dem vierten Schalter 224 ausgestattet, die eine Überstromschutzfunktion zum Trennen von Anschlüssen bei einer Überstromerfassung haben. Des Weiteren hat die zweite Verbindungsumschalteinheit 52 die Funktion, die Richtung, in der der Überstrom durch jeden der Schalter geflossen ist, an das Steuergerät 60 zu übermitteln, und die Funktion, einen Verbindungszustand von jedem der Schalter basierend auf einem Befehl vom Steuergerät 60 zu steuern.
Die mehreren Verteiler 54 sind jeweils zwischen dem ersten Schalter 211 und dem dritten Schalter 223 vorgesehen und so konfiguriert, dass sie Strom von der Stromversorgung der ersten Leitung auf die mehreren ersten Lasten 31 und die mehreren zweiten Lasten 32 verteilen und ihnen zuführen. Jeder der Verteiler 54 ist zwischen einer Abzweigstelle, an der eine Verteilungsleitung abzweigt, und einem Anschluss, und zwischen der Abzweigstelle und einem anderen Anschluss mit Schaltern 511 und 512 ausgestattet, die eine Überstromschutzfunktion zum Trennen der Anschlüsse bei einer Überstromerfassung haben. Des Weiteren hat jeder der Verteiler 54 die Funktion, die Richtung, in der der Überstrom durch jeden der Schalter geflossen ist, an das Steuergerät 60 zu übermitteln, und die Funktion, einen Verbindungszustand von jedem der Schalter basierend auf einem Befehl vom Steuergerät 60 zu steuern.
Das Steuergerät (eine elektronische Steuereinheit (eine ECU)) 60 erhält von der ersten Verbindungsumschalteinheit 51, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 52 und den mehreren Verteilern 54 Informationen über das Vorhandensein/Fehlen eines Überstroms durch jeden der Schalter und die Richtung, in der der Strom fließt. Dann bestimmt das Steuergerät 60 basierend auf den erhaltenen Informationen eine Auftrittsstelle einer Abnormität eines Überstromflusses, z.B. eines Erdschlusses oder dergleichen, und befiehlt der ersten Verbindungsumschalteinheit 51, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 52 und den mehreren Verteilern 54, die Verbindungszustände der Schalter so zu steuern, dass die bestimmte Stelle der Abnormität von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 getrennt wird.
[Steuerung] Als nächstes wird anhand der 8A bis 8C die vom Stromversorgungssystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführte Steuerung beschrieben. Jede der Zeichnungen ist eine Ansicht, die einen Steuerungszustand veranschaulicht, wenn eine Abnormität, und zwar ein Überstromfluss durch einen Erdschluss, zwischen einem Verteiler 54a und einem Verteiler 54b auftritt. Des Weiteren wird in einem Normalzustand vor dem Auftreten des Erdschlusses in jeder der Zeichnungen unter Verwendung der ersten Leitung und der zweiten Leitung parallel Strom zu den mehreren ersten Lasten 31 und den mehreren zweiten Lasten 32 geführt.
Wenn ein Erdschluss an einer in 8A gezeigten Stelle auftritt, fließt von der ersten Stromversorgungseinheit 11 ein großer Strom über den ersten Schalter 211, einen Verteiler 54c und den Verteiler 54b in Richtung der Erdschlussstelle, und ein großer Strom fließt von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 über den dritten Schalter 223 und den Verteiler 54a in Richtung der Erdschlussstelle.
Wie in 8B gezeigt, trennt die erste Verbindungsumschalteinheit 21 in diesem Fall den ersten Schalter 211 und übermittelt den Überstromfluss und eine Richtung R, in der der Überstrom geflossen ist, (eine Richtung von der ersten Stromversorgungseinheit 11 zur zweiten Stromversorgungseinheit 12) an das Steuergerät 60. Der Verteiler 54c und der Verteiler 54b trennen alle Schalter und übermitteln den Überstromfluss und die Richtung R, in der der Überstrom geflossen ist, an das Steuergerät 60. Die zweite Verbindungsumschalteinheit 22 trennt den dritten Schalter 223 und übermittelt den Überstromfluss und eine Richtung L, in der der Überstrom geflossen ist, (eine Richtung von der zweiten Stromversorgungseinheit 12 zur ersten Stromversorgungseinheit 11) an das Steuergerät 60. Der Verteiler 54a trennt alle Schalter und übermittelt den Überstromfluss und die Richtung L, in der der Überstrom geflossen ist, an das Steuergerät 60.
Das Steuergerät 60 bestimmt die Erdschlussstelle basierend auf den von der ersten Verbindungsumschalteinheit 21, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22, dem Verteiler 54a, dem Verteiler 54b und dem Verteiler 54c übermittelten Informationen. Wie in 8C gezeigt, befiehlt das Steuergerät 60 mit Blick auf eine Trennung dieser bestimmten Erdschlussstelle der ersten Verbindungsumschalteinheit 21, der zweiten Verbindungsumschalteinheit 22 und den Verteilern 54a bis 54c, nur den Schalter 511 des Verteilers 54a und den Schalter 512 des Verteilers 54b zu trennen (aus) und die anderen Schalter zu verbinden (ein).
Die erste Verbindungsumschalteinheit 21, die zweite Verbindungsumschalteinheit 22 und die Verteiler 54a bis 54c, die vom Steuergerät 60 einen Befehl erhalten haben, schalten die Verbindungszustände des ersten bis vierten Schalters 211, 212, 223 und 224 und des Schalters 511 und 512 der entsprechenden Verteiler 54 gemäß dem Befehl um.
[Funktionsweise und Effekt] Wie oben beschrieben, verwendet das Stromversorgungssystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform das Steuergerät 60, das die mehreren Schalter, z.B. den ersten bis vierten Schalter 211, 212, 223 und 224, den Schalter 511 und 512 der entsprechenden Verteiler 54, und dergleichen steuert, bestimmt basierend auf den Informationen über den von den mehreren Schaltern übertragenen Überstroms die Stelle, an der der Überstrom aufgetreten ist, und schaltet die Verbindungszustände der mehreren Schalter so um, dass die bestimmte Stelle von den Wegen getrennt wird.
Aufgrund dieser Steuerung kann nur derjenige Schalter, der am nächsten zur abnormen Stelle liegt, an der der Erdschluss aufgetreten ist, getrennt werden, so dass die abnorme Stelle von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und/oder der zweiten Stromversorgungseinheit 12 innerhalb eines Bereichs mit einem eher schwachen Einfluss getrennt werden kann. Dementsprechend ist es auch möglich, im Gegensatz zu den ersten Lasten 31, die mit Strom von der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 versorgt werden können, die Stromversorgung der zweiten Lasten 32 fortzusetzten.
〈Erstes Modifikationsbeispiel〉 Im Fall eines in 9 gezeigten Stromversorgungssystem 3 kann die Konfiguration des Stromversorgungssystems 2 gemäß der vorgenannten zweiten Ausführungsform zusätzlich mit einer Verbindungssteuereinheit 70 versehen sein, die die erste Stromversorgungseinheit 11 und die zweite Stromversorgungseinheit 12 basierend auf einem Befehl des Steuergeräts 60 verbindet, nachdem jeder der mehreren Schalter basierend auf dem Befehl des Steuergeräts 60 eine Umschaltung durchgeführt hat.
Auch nachdem eine Abnormität, z.B. ein Erdschluss oder dergleichen, aufgetreten ist, kann aufgrund der Konfiguration des Stromversorgungssystems 3 Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 11 und der zweiten Stromversorgungseinheit 12 zur Verfügung gestellt werden. Folglich kann beispielsweise auch wenn die erste Stromversorgungseinheit 11 ein Generator und die zweite Stromversorgungseinheit 12 eine Batterie ist, auch wenn Spannungsschwankungen im Generator auftreten, die Batterie die Schwankungen aufnehmen. In diesem Fall kann die Batterie vom Generator aufgeladen werden, auch wenn das Entladen der Batterie fortschreitet.
〈Zweites Modifikationsbeispiel〉 Im Fall eines in 10 gezeigten Stromversorgungssystems 4 kann eine eine kleine Kapazität aufweisende Batterie 80 als Gegenmaßnahme gegen Spannungsschwankungen auf dem Weg der zweiten Leitung auf der Seite, auf der der Generator 11 verbunden ist, zur Konfiguration des Stromversorgungssystems 1 gemäß der vorgenannten ersten Ausführungsform hinzugefügt werden. Auch auf diese Weise können die im Generator 11 auftretenden Spannungsschwankungen aufgenommen werden.
Des Weiteren kann jeder aus dem ersten Schalter 211, dem zweiten Schalter 212, dem dritten Schalter 223 und dem vierten Schalter 224 eine mechanische Sicherung verwenden, so lange wie eine Verzögerung beim Trennen der Anschlüsse voneinander bei einer Überstromerfassung keine Probleme verursacht.
〈Vergleichsbeispiel〉 Wenn eine Verzögerung vom Auftreten einer Abnormität, z.B. eines Erdschlusses oder dergleichen, bis zur Erteilung eines Befehls an die entsprechenden Schalter durch das Steuergerät 60 zum Umschalten der Verbindung zum Zweck der Bestimmung der abnormen Stelle und Trennen der abnormen Stelle zulässig ist, ist es in der Konfiguration des Stromversorgungssystems 2 gemäß der vorgenannten zweiten Ausführungsform auch möglich, die Verkabelung der zweiten Leitung, die aus dem zweiten Schalter 212, dem vierten Schalter 224 und dem mit Gleichrichter ausgestatteten Verteiler 23 gebildet ist, wegzulassen.
Das Stromversorgungssystem gemäß dem Aspekt der Erfindung kann in einem Fahrzeug verwendet werden, das mit zwei Stromversorgungsleitungen für die Stromversorgung von Lasten oder dergleichen ausgestattet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016037102 [0002, 0003]
JP 2016037102 A [0002, 0003]

Claims

Stromversorgungssystem (1), das aufweist: eine erste Stromversorgungseinheit (11); eine zweite Stromversorgungseinheit (12); eine Last (31; 32), die so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit mit Strom versorgt wird; einen ersten Schalter (211), der konfiguriert ist, die erste Stromversorgungseinheit und die Last über einen ersten Weg (b) miteinander zu verbinden, und die erste Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn ein Überstrom durch den ersten Weg fließt; einen zweiten Schalter (212), der konfiguriert ist, die erste Stromversorgungseinheit und die Last über einen zweiten Weg miteinander zu verbinden, und die erste Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den zweiten Weg fließt, einen dritten Schalter (223), der konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungseinheit und die Last über einen dritten Weg miteinander zu verbinden, und die zweite Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den dritten Weg fließt; einen vierten Schalter (224), der konfiguriert ist, die zweite Stromversorgungseinheit und die Last über einen vierten Weg miteinander zu verbinden, und die zweite Stromversorgungseinheit und die Last voneinander zu trennen, wenn der Überstrom durch den vierten Weg fließt; eine erste Gleichrichtervorrichtung (231), die im zweiten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt; und eine zweite Gleichrichtervorrichtung (232), die im vierten Weg vorgesehen und so konfiguriert ist, dass die von der zweiten Stromversorgungseinheit zur Last eine Gleichrichtung durchführt.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, das zusätzlich aufweist: ein Steuergerät (60), das so konfiguriert ist, dass es mehrere Schalter, die den ersten bis vierten Schalter und einen oder mehrere andere als den ersten bis vierten Schalter enthalten, steuert, wobei jeder der mehreren Schalter so konfiguriert ist, dass er Informationen über den Fluss des Überstroms und die Flussrichtung des Überstroms zum Steuergerät übermittelt, das Steuergerät konfiguriert ist, basierend auf den durch die mehreren Schalter übermittelten Informationen eine Auftrittsstelle, an der der Überstrom aufgetreten ist, zu bestimmen, und jedem der mehreren Schalter einen Befehl über einen Verbindungszustand zu erteilen, um die Auftrittsstelle von dem Weg zu trennen, und jeder der mehreren Schalter so konfiguriert ist, dass er basierend auf dem Befehl vom Steuergerät ein Umschalten des Verbindungszustands durchführt.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 2, das zusätzlich aufweist: eine Verbindungssteuereinheit (70), die so konfiguriert ist, dass sie die erste Stromversorgungseinheit und die zweite Stromversorgungseinheit miteinander verbindet, nachdem jeder der mehreren Schalter basierend auf dem Befehl vom Steuergerät ein Umschalten des Verbindungszustands durchgeführt hat.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Stromversorgungseinheit ein Generator ist, und die zweite Stromversorgungseinheit eine Batterie ist.