JP2008302825A - Power source device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等に搭載される車両用電源装置に関し、特に、電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤ装置の電動モータのように、大電流を必要とする電気負荷を備えた車両に搭載される車両用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle mounted on an automobile or the like, and in particular, a vehicle mounted on a vehicle having an electric load that requires a large current, such as an electric power steering device or an electric motor of a steer-by-wire device. The present invention relates to a power supply device.
自動車等の車両の電動パワーステアリング装置においては、ドライバがステアリングホイールに加える手動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するために、特に、ステアバイワイヤ装置においては、操舵に必要な全ての操舵力を発生するために、高出力(大電流)の電動モータが用いられている。 In an electric power steering device for a vehicle such as an automobile, in order to generate an auxiliary steering force for reducing a manual steering force applied to a steering wheel by a driver, particularly in a steer-by-wire device, all steering necessary for steering is performed. In order to generate a force, a high output (large current) electric motor is used.
このような車載電動モータの高出力要求に対応すべく、車載の鉛蓄電池等によるバッテリから供給される電力の電圧を昇圧するDC−DCコンバータによる昇圧回路を、電動モータの電源回路に組み込んだものがある。この昇圧回路の組み込みにより、入力側の電圧変化の影響を最小限に抑えることができて安定した電力供給が可能となる。 In order to respond to the high output demand of such an in-vehicle electric motor, a booster circuit by a DC-DC converter that boosts the voltage of power supplied from a battery such as an in-vehicle lead storage battery is incorporated in the power supply circuit of the electric motor There is. By incorporating this booster circuit, the influence of the voltage change on the input side can be minimized and stable power supply can be achieved.
このような昇圧回路を車両に設けるにあたっては、電動モータを駆動する電力制御インバータの近傍に昇圧回路を配置したもの(例えば、特許文献1参照)、バッテリ電源の近傍に昇圧回路を配置した構成(特許文献2参照)が知られている。
しかしながら、特許文献1、2等の従来技術では、鉛蓄電池等によるバッテリが故障したり、バッテリと電気負荷や昇圧回路を接続するワイヤハーネスが地絡すると、電圧低下により、電気負荷に電力を適切に供給できなくなる。
However, in the prior arts such as
本発明が解決しようとする課題は、鉛蓄電池等によるバッテリが故障したり、バッテリと電気負荷や昇圧回路を接続するワイヤハーネスが地絡しても、電源回路の適切な冗長化によって電気負荷に対する適切な電力供給を保証することである。 The problem to be solved by the present invention is that even if a battery such as a lead storage battery breaks down or a wire harness connecting the battery and the electric load or the booster circuit is grounded, the power supply circuit is appropriately redundant to prevent the electric load. To ensure proper power supply.
本発明による車両用電源装置は、車載の主バッテリおよび補助バッテリと、前記主バッテリと車載の電気負荷とを導通接続する主電源回路と、前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、前記補助バッテリを前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成し、それ以外の場合には前記第一のスイッチ手段を閉成する制御手段とを有する。 A vehicle power supply device according to the present invention includes an in-vehicle main battery and an auxiliary battery, a main power circuit that electrically connects the main battery and the in-vehicle electric load, and first switch means that opens and closes the main power circuit, An auxiliary power supply path for electrically connecting the auxiliary battery to the main power circuit on the electric load side from the first switch means, a failure of the main battery, and the main power source on the main battery side from the first switch means A main power circuit failure detecting means for detecting at least one of circuit ground faults; and a main battery failure or a ground fault of the main power circuit detected by the main power circuit fault detecting means. And a control means for opening one switch means, and closing the first switch means in other cases.
この場合、主バッテリの故障あるいは第一のスイッチ手段より主バッテリ側の主電源回路の地絡により、主バッテリによる電力供給が正常に行われない状態になると、第一のスイッチ手段が開成することにより、主バッテリ側の主電源回路および主バッテリが電気負荷より切り離され、補助バッテリによる電気負荷に対する電力供給が維持される。 In this case, if the power supply by the main battery is not normally performed due to a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means, the first switch means is opened. Thus, the main power supply circuit on the main battery side and the main battery are disconnected from the electric load, and power supply to the electric load by the auxiliary battery is maintained.
本発明による車両用電源装置は、車載の主バッテリおよび補助バッテリと、前記主バッテリと車載電気負荷および車載の発電機とを導通接続する主電源回路と、前記補助バッテリを前記主電源回路の途中に導通接続する補助電源回路と、前記補助電源回路との接続点より前記電気負荷の側の前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、前記補助電源回路の途中を前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記主電源回路側の前記補助電源回路を開閉する第二のスイッチ手段と、主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、前記第一のスイッチ手段の接触不良を検出するスイッチ手段故障検出手段と、前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を開成し、スイッチ手段故障検出手段によって前記第一のスイッチ手段の接触不良が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成して前記第二のスイッチ手段を閉成し、それ以外の場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を閉成する制御手段とを有する。 A vehicle power supply device according to the present invention includes an in-vehicle main battery and an auxiliary battery, a main power circuit that electrically connects the main battery, the in-vehicle electric load, and the in-vehicle generator, and the auxiliary battery in the middle of the main power circuit. An auxiliary power circuit that is electrically connected to the auxiliary power circuit, first switch means that opens and closes the main power circuit on the electric load side from a connection point of the auxiliary power circuit, and the first switch that is in the middle of the auxiliary power circuit An auxiliary power supply path that is conductively connected to the main power supply circuit on the electrical load side from the means, and a second that opens and closes the auxiliary power supply circuit on the main power supply circuit side from a connection point between the auxiliary power supply circuit and the auxiliary power supply path And a main power supply circuit failure detecting means for detecting at least one of a main battery failure and a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means. When a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit is detected by the switch means failure detection means for detecting a contact failure of the first switch means and the main power supply circuit failure detection means, When the contact failure of the first switch means is detected by the switch means failure detection means, the first switch means is opened and the second switch means is opened. The switch means is closed, and in other cases, the first switch means and the control means for closing the second switch means are provided.
この場合、主バッテリの故障あるいは第一のスイッチ手段より主バッテリ側の主電源回路の地絡により、主バッテリによる電力供給が正常に行われない状態になると、主バッテリ側の主電源回路および主バッテリが電気負荷および補助バッテリより切り離され、補助バッテリによる電気負荷に対する電力供給が維持される。また、第一のスイッチ手段に接触不良が生じると、第一のスイッチ手段が開成して前記第二のスイッチ手段が閉成し、補助電源回路および補助給電路によるバイパス路をもって主バッテリによる電気負荷に対する電力供給がバックアップされる。 In this case, if the power supply by the main battery is not normally performed due to a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means, the main power supply circuit on the main battery side and the main power supply circuit The battery is disconnected from the electric load and the auxiliary battery, and power supply to the electric load by the auxiliary battery is maintained. Further, when a contact failure occurs in the first switch means, the first switch means is opened and the second switch means is closed, and an electric load by the main battery is provided with a bypass path by an auxiliary power circuit and an auxiliary power supply path. The power supply to is backed up.
本発明による車両用電源装置は、車載の主バッテリおよび補助バッテリと、前記主バッテリと車載の電気負荷および車載の発電機とを導通接続する主電源回路と、前記補助バッテリを前記主電源回路の途中に導通接続する補助電源回路と、前記補助電源回路との接続点より前記電気負荷の側の前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、前記補助電源回路の途中を前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記主電源回路側の前記補助電源回路を開閉する第二のスイッチ手段と、前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記補助バッテリ側の前記補助電源回路を開閉する第三のスイッチ手段と、主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、前記第一のスイッチ手段の接触不良を検出するスイッチ手段故障検出手段と、前記補助バッテリの故障を検出する補助バッテリ故障検出手段と、前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を開成して前記第三のスイッチ手段を閉成し、スイッチ手段故障検出手段によって前記第一のスイッチ手段の接触不良が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成して前記第二のスイッチ手段と前記第三のスイッチ手段を閉成し、前記補助バッテリ故障検出手段によって前記補助バッテリの故障が検出された場合には、前記第三のスイッチ手段を開成して前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を閉成し、それ以外の場合には、前記第一のスイッチ手段〜第三のスイッチ手段の全てを閉成する制御手段とを有する。 The vehicle power supply device according to the present invention includes an in-vehicle main battery and an auxiliary battery, a main power circuit that electrically connects the main battery to the in-vehicle electric load and the in-vehicle generator, and the auxiliary battery that is connected to the main power circuit. An auxiliary power circuit that is conductively connected in the middle, first switch means that opens and closes the main power circuit on the electric load side from a connection point between the auxiliary power circuit, and the first power source circuit that is in the middle of the auxiliary power circuit An auxiliary power supply path that is conductively connected to the main power supply circuit on the electric load side from the switch means, and a second power supply circuit that opens and closes the auxiliary power supply circuit on the main power supply circuit side from a connection point between the auxiliary power supply circuit and the auxiliary power supply path. Second switch means, third switch means for opening and closing the auxiliary power circuit on the auxiliary battery side from a connection point of the auxiliary power circuit and the auxiliary power supply path, failure of the main battery, and the Main power circuit failure detecting means for detecting at least one of ground faults of the main power supply circuit on the main battery side from one switch means, and switch means failure detecting means for detecting poor contact of the first switch means And an auxiliary battery failure detecting means for detecting a failure of the auxiliary battery, and when the main power supply circuit failure detecting means detects a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit, the first switch If the contact failure of the first switch means is detected by the switch means failure detecting means, the first switch means and the second switch means are closed and the third switch means is closed. The switch means is opened to close the second switch means and the third switch means, and the auxiliary battery failure detection means causes the auxiliary battery to fail. Is detected, the third switch means is opened to close the first switch means and the second switch means; otherwise, the first switch means to And control means for closing all of the third switch means.
この場合には、更に、補助バッテリが故障すると、第三のスイッチ手段が開成し、補助バッテリの切り離しが行われ、補助バッテリの故障による悪影響が主電源回路側に及ぶことが回避される。 In this case, when the auxiliary battery fails, the third switch means is opened, the auxiliary battery is disconnected, and the adverse effect of the auxiliary battery failure on the main power supply circuit side is avoided.
本発明による車両用電源装置は、好ましくは、前記補助給電路の途中に設けられ、前記補助バッテリより前記電気負荷へ向かう電流の流れのみを許すダイオードを有する。 The vehicle power supply device according to the present invention preferably includes a diode that is provided in the middle of the auxiliary power supply path and allows only a current flow from the auxiliary battery toward the electric load.
この場合、ダイオードの順方向の閾値電圧により、主バッテリの電流が補助給電路を通って電気負荷へ流れることが抑制される。 In this case, the forward threshold voltage of the diode prevents the main battery current from flowing through the auxiliary power supply path to the electric load.
本発明による車両用電源装置は、前記主電源回路に複数個の前記電気負荷が互いに並列に導通接続されている場合には、好ましくは、電流の廻り込み防止のために、各電気負荷毎に設けられた前記補助給電路の各々に前記補助バッテリより前記電気負荷へ向かう電流の流れのみを許すダイオードを有する。 In the vehicular power supply apparatus according to the present invention, when a plurality of the electric loads are conductively connected in parallel to the main power supply circuit, preferably for each electric load in order to prevent a current from flowing around. Each of the provided auxiliary power supply paths has a diode that allows only a current flow from the auxiliary battery toward the electric load.
本発明による車両用電源装置は、前記ダイオードと並列に接続された第四のスイッチ手段を有し、前記制御手段は、前記ダイオードに順方向電流が流れていない時には前記第四のスイッチ手段を開成し、前記ダイオードに順方向電流が流れている時には前記第四のスイッチ手段を閉成する。 The vehicle power supply device according to the present invention has fourth switch means connected in parallel with the diode, and the control means opens the fourth switch means when no forward current flows through the diode. When the forward current flows through the diode, the fourth switch means is closed.
この場合、ダイオードを順方向電流が流れる状態においては、第四のスイッチ手段が閉成し、第四のスイッチ手段を通じて電力供給が行われることにより、ダイオードによる電圧降下の影響を排除することができる。 In this case, in a state where forward current flows through the diode, the fourth switch means is closed, and power is supplied through the fourth switch means, thereby eliminating the influence of the voltage drop due to the diode. .
本発明の車両用電源装置によれば、主バッテリの故障により、あるいは主バッテリと電気負荷とを接続するワイヤハーネス等、第一のスイッチ手段より主バッテリ側の主電源回路が地絡したことにより、主バッテリによる電力供給が正常に行われない状態になると、第一のスイッチ手段が開成することにより、主バッテリ側の主電源回路および主バッテリが電気負荷より切り離され、主バッテリ故障、地絡に阻害されることなく、冗長化による補助バッテリによって電気負荷に対する電力供給が維持される。 According to the vehicle power supply device of the present invention, the main power supply circuit on the main battery side is grounded due to the failure of the main battery or the first switch means such as the wire harness connecting the main battery and the electric load. When the power supply by the main battery is not normally performed, the first switch means is opened, so that the main power circuit on the main battery side and the main battery are disconnected from the electric load, and the main battery failure, ground fault The power supply to the electric load is maintained by the auxiliary battery with redundancy.
以下に、本発明による車両用電源装置の実施形態1を、図1を参照して説明する。
Below,
本実施形態の車両用電源装置は、車載電源として、主バッテリ1と、補助バッテリ41とを有する。主バッテリ1は長寸なワイヤハーネス2によって電動パワーステアリングシステム3に電力供給を行う。電動パワーステアリングシステム3の操舵制御ユニット31の近傍には補助バッテリ41を含む補助電源ユニット4が設けられている。
The vehicle power supply device of the present embodiment includes a
主バッテリ1は、例えば、鉛畜電池による再充電可能な車載バッテリであり、12Vの定格電圧のものである。主バッテリ1には、図示されていない車両用エンジンにより駆動される車載の発電機(オルタネータ)12が整流器(レクチファイア)13を介して接続されている。主バッテリ1は発電機12が発生する電力により充電される。
The
主バッテリ1には、車載の電気負荷の一つとして、セルモータ11が接続されている。セルモータ11は、主バッテリ1から電力供給され、エンジン(図示せず)を始動する。
主バッテリ1には、電磁リレー14を介して、燃料噴射点火系の電装部品15、ルームランプやヘッドライト等のその他の電装部品16が接続されている。主バッテリ1は、これらにも電力を供給する。
A
The
電動パワーステアリングシステム3は、操舵車輪Wを転舵する際に、ステアリングホイール32の手動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生する電動モータ(電気負荷)33と、手動操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ34と、ステアリングホイール31の回転角を検出する操舵角センサ35と、操舵制御ユニット31とを備えている。
When the steering wheel W is steered, the electric power steering system 3 detects an electric motor (electric load) 33 that generates an auxiliary steering force for reducing the manual steering force of the
操舵制御ユニット31は、操舵トルクセンサ34及び操舵角センサ35により取得した操舵トルク及び操舵角などに基づいてモータ電流の目標値を算出し、電力制御インバータからなる駆動回路36において目標値と電流検出器37により検出される実電流値A0との偏差が小さくなるよう、電動モータ33に通電する電流の電流値を制御する。この電流制御において、大きな補助操舵力が要求される際には、モータ電流の目標値が大きくなり、大電流が必要となる。
The
補助電源ユニット4は、大電流を必要とする電動パワーステアリングシステム3のサブ電源として機能するものであり、補助バッテリ41と、双方向コンバータ42と、電流検出器44と、電圧検出器45と、コントローラ(制御手段)43とを有する。
The
補助バッテリ41は、再充電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン電池からなる。リチウムイオン電池による補助バッテリ41は、主バッテリ1の電圧(通常12V)よりも高い電圧(例えば16V)を充放電可能となっている。
The
補助電源ユニット4は、主バッテリ1からのワイヤハーネス2が接続される入力端子4Aと、電動パワーステアリングシステム3に向かうワイヤハーネス5が接続される出力端子4Bと、入力端子4Aと出力端子4Bとを接続する内部配線46の流れる電流(接続点Nより入力端子4A側)の電流値A1を検出する電流検出器44と、内部配線46の流れる電流(接続点Nより入力端子4A側)の電圧値V1を検出する電圧検出器45とを備えている。なお、本実施形態では、ワイヤハーネス2、ワイヤハーネス5、内部配線46をまとめて主電源回路と云う。
The
双方向コンバータ42は、昇圧及び降圧の両方向の電圧変換が可能なDC/DCコンバータであり、充電入力端子Cinと充電出力端子Coutと放電入力端子Dinと放電出力端子Doutを有する。双方向コンバータ42は、充電入力端子Cinと充電出力端子Coutとの間で昇圧を行い、放電入力端子Dinと放電出力端子Doutとの間で降圧を行う。
The
充電入力端子Cinは補助電源回路(配線)47によって内部配線46の途中の接続点Nに導通接続されている。充電出力端子Coutと放電入力端子Dinは共に補助バッテリ41に導通接続されている。放電出力端子Doutは補助給電線48によって接続点Nより出力端子4B側の接続点Mにて内部配線46に導通接続されている。
The charging input terminal Cin is conductively connected to a connection point N in the middle of the
これにより、双方向コンバータ42は、接続点Nからの電流の電圧を昇圧して補助バッテリ41の充電を行い、補助バッテリ41の放電電流の電圧を適切な電圧に降圧して接続点Mに送り込む。
As a result, the
双方向コンバータ42による降圧は、電圧検出器45によって検出される接続点Nより入力端子4A側の内部配線46の電圧値V1に基づいて行われる。これにより発生したブースト電流が接続点Mに送り込まれる。
The step-down by the
これにより、電動モータ33の電流値A0が増大しても、主バッテリ1側からのワイヤハーネス2に流れる電流の電流値A1の上昇が抑制され、ワイヤハーネス2での電気抵抗による電圧低下(V0−V1)を小さく抑えることができる。このため、電動モータ33の動作電圧が高くなり、電動モータ33に十分な電力が供給され、電動モータ33の出力向上を図ることができる。
As a result, even if the current value A0 of the
主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段として、内部配線46の接続点NとMとの間に第一の電磁継電器51が接続されている。前述した補助給電路48は、換言すると、補助バッテリ41を第一の電磁継電器51より電気負荷である電動モータ33の側の主電源回路(内部配線46)に導通接続している。
A first
コントローラ43は、主電源回路故障検出手段として、電流検出器44によって接続点Nより主バッテリ1側における主バッテリ1側への電流の逆流を判別し、逆流判別によって主バッテリ1の故障と第一の電磁継電器51より主バッテリ1側の主電源回路(専ら、ワイヤハーネス2)の地絡の少なくとも何れか一方を検出する。コントローラ43は、上述の主電源回路故障検出手段によって主バッテリ1の故障あるいは主電源回路の地絡が検出された場合には、第一の電磁継電器51を開成し、それ以外の場合(主電源正常時)には第一の電磁継電器51を閉成する制御を行う。
The
本実施形態によれば、主バッテリ1の故障、第一の電磁継電器51より主バッテリ側の主電源回路の地絡がない正常時には、第一の電磁継電器51が閉成し、前述したように、電動モータ33の電流A0の応じて、主バッテリ1と補助バッテリ41より電動モータ33に対して電力供給が行われる。
According to the present embodiment, the first
これに対し、主バッテリ1の故障により、あるいはワイヤハーネス2など、第一の電磁継電器51より主バッテリ側の主電源回路が地絡したことにより、主バッテリ1による電動モータ33に対する電力供給が正常に行われない状態になると、第一の電磁継電器51が開成する。これにより、主バッテリ1側の主電源回路および主バッテリ1が電動モータ33より切り離され、冗長化による補助バッテリ41によって電動モータ33に対する正常な電力供給が、主バッテリ1の故障、ワイヤハーネス2の地絡に阻害されることなく、維持される。この結果、電動モータ33の出力が保証される。
On the other hand, the power supply to the
次に、本発明による車両用電源装置の実施形態2を、図2を参照して説明する。なお、図2において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Next, a vehicle power supply device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
本実施形態では、双方向コンバータ42が、主電源回路側端子42Aと補助バッテリ側端子42Bとの2端子型のものであり、主電源回路側端子42Aが充電入力端子Cinと放電出力端子Doutとを兼ね、補助バッテリ側端子42Bが充電出力端子Coutと放電入力端子Dinとを兼ねている。
In the present embodiment, the
補助バッテリ側端子42Bは補助バッテリ41に導通接続されている。主電源回路側端子42Aは補助電源回路47によって内部配線46の途中の接続点Nに導通接続されている。つまり、補助電源回路47は、補助バッテリ41を内部配線46の途中の接続点Nに導通接続している。補助給電線48は、接続点Lをもって補助電源回路47の途中に導通接続されている。換言すると、補助給電線48は、補助電源回路47の途中(接続点L)を第一の電磁継電器51より電気負荷である電動モータ33の側の内部配線46に導通接続している。
The auxiliary
補助電源回路(配線)47と補助給電路48との接続点Lより主電源回路側の補助電源回路(配線)47の途中(接続点NとLとの間の補助電源回路(配線)47)には、補助電源回路(配線)47を開閉する第二のスイッチ手段として第二の電磁継電器52が接続されている。
In the middle of the auxiliary power supply circuit (wiring) 47 on the main power supply circuit side from the connection point L between the auxiliary power supply circuit (wiring) 47 and the auxiliary power supply path 48 (auxiliary power supply circuit (wiring) 47 between the connection points N and L). Is connected to a second
補助給電線48の途中には、接続点Lより接続点Nに向かう電流の流れのみを許す、つまり、補助バッテリ41の側より電動モータ33の側へ向かう電流の流れのみを許すダイオード55が接続されている。
In the middle of the auxiliary
また、補助給電線48には、ダイオード55と並列に第四のスイッチ手段として、電界効果トランジスタ(EFT)54が接続されている。
In addition, a field effect transistor (EFT) 54 is connected to the auxiliary
コントローラ43は、主電源回路故障検出手段として、電流検出器44によって主バッテリ1側への電流の逆流を判別し、逆流判別によって主バッテリ1の故障と第一の電磁継電器51より主バッテリ1側の主電源回路(専ら、ワイヤハーネス2)の地絡の少なくとも何れか一方を検出する。
The
コントローラ43は、スイッチ手段故障検出手段として、電圧検出器45により検出される電圧値V1と操舵制御ユニット31に設けられた電流検出器38により検出される第一の電磁継電器51より電動モータ33側の電流値および電圧検出器38により検出される第一の電磁継電器51より電動モータ33側の電圧値に基づいて第一の電磁継電器51の接点の接触不良を検出する。具体的には、電圧検出器45により検出される電圧値V1が正常であるにも拘わらず、電流検出器38により検出される電流値あるいは電圧検出器38により検出される電圧値が小さい場合には、第一の電磁継電器51の接点の接触不良と判定する。
The
コントローラ43は、上述の主電源回路故障検出手段によって主バッテリ1の故障あるいは主電源回路の地絡が検出された場合には、第一の電磁継電器51と第二の電磁継電器52を共に開成して電界効果トランジスタ54をオン状態にし、上述のスイッチ手段故障検出手段によって第一の電磁継電器51の接点の接触不良が検出された場合には、第一の電磁継電器51を開成して第二の電磁継電器52を閉成し、それ以外の場合には、第一の電磁継電器51と第二の電磁継電器52を共に閉成する。
The
さらに、コントローラ43は、ダイオード55を順方向電流が流れていない時には電界効果トランジスタ54をオフ状態にし、ダイオード55を順方向電流が流れている時には電界効果トランジスタ54をオン状態にする。
Further, the
本実施形態によれば、主バッテリ1の故障、第一の電磁継電器51より主バッテリ側の主電源回路の地絡、第一の電磁継電器51の接点の接触不良がない正常時には、第一の電磁継電器51が閉成していることにより、前述したように、電動モータ33の電流値A0に応じて、主バッテリ1と補助バッテリ41より電動モータ33に対して電力供給が行われる。また、第二の電磁継電器52も閉成していて補助バッテリ41の充電等も通常通り行われる。
According to the present embodiment, when there is no failure of the
補助給電線48に設けられているダイオード55は、順方向の閾値電圧により、主バッテリ1の電流が補助給電線48を通って電動モータ33へ流れることを抑制する。補助バッテリ41よりの電力供給が必要になり、補助バッテリ41よりダイオード55を順方向電流が流れ、補助バッテリ41より電動モータ33に対して電力供給が行われる状態になると、電界効果トランジスタ54がオフ状態よりオン状態に遷移し、電界効果トランジスタ54を通じて補助バッテリ41を電源する電力供給が電動モータ33に対して行われる。これにより、ダイオード55による電圧降下の影響を排除して電動モータ33に対するバックアップ電力供給が行われる。
The
これに対し、主バッテリ1の故障により、あるいはワイヤハーネス2など、第一の電磁継電器51より主バッテリ側の主電源回路が地絡したことにより、主バッテリ1による電動モータ33に対する電力供給が正常に行われない状態になると、第一の電磁継電器51と第二の電磁継電器52が開成することにより、主バッテリ1側の主電源回路および主バッテリ1が電動モータ33および補助電源回路47より切り離される。
On the other hand, the power supply to the
この切り離しにより、補助バッテリ41よりダイオード55を順方向電流が流れ、無停電式に補助バッテリ41より電動モータ33に対して電力供給が行われる。ダイオード55を順方向電流が流れることにより、電界効果トランジスタ54がオフ状態よりオン状態に遷移し、電界効果トランジスタ54を通じて補助バッテリ41を電源する電力供給が電動モータ33に対して行われる。これにより、ダイオード55による電圧降下の影響を排除して電動モータ33に対するバックアップ電力供給が行われる。これらの動作により、主バッテリ1の故障、第一の電磁継電器51より主バッテリ側の主電源回路の地絡が生じても、電動モータ33の出力が保証される。
By this disconnection, a forward current flows through the
第一の電磁継電器51の接点の接触不良が検出されると、第二の電磁継電器52が閉成したまま、第一の電磁継電器51が開成する。これにより、内部配線46(第一の電磁継電器51より主バッテリ1側)、補助電源回路47、補助給電線48により、N点−L点−M点を経由して第一の電磁継電器51をバイパスした給電路が確保され、正常時と同様に、電動モータ33の電流値A0に応じて、主バッテリ1と補助バッテリ41より電動モータ33に対して電力供給が行われる。
When contact failure of the contact of the first
なお、電界効果トランジスタ54が、MOS型等によるもので、スイッチング部と並列に寄生ダイオードを含むものである場合には、寄生ダイオードを上述のダイオード55として機能させ、ダイオード55を省略することもできる。
When the
図3に示されているように、共通電源で、電気負荷が、第一の電動モータ61と第二の電動モータ62と云うように、複数個ある場合には、第一の電動モータ61、第二の電動モータ62は、ワイヤハーネス2A、ワイヤハーネス2B、内部配線46A、46B、ワイヤハーネス5A、5Bによって個別に主バッテリ1に接続されている。この場合には、内部配線46A、46Bの各々に第一の電磁継電器51A、51Bを設け、分岐点(接続点)Na、Nbより補助バッテリ41側の補助電源回路47A、47Bの各々に第二の電磁継電器52A、52Bを設ける。また、補助電源回路47A、47Bには補助バッテリ41側へ流れる電流の流れのみを許すダイオード57A、57Bを設け、補助電源回路47A、47B相互の干渉を避けるようにする。
As shown in FIG. 3, when there are a plurality of electric loads with a common power source, such as a first
また、補助給電線48に、各電気負荷毎に個別に、電界効果トランジスタ54A、54B、ダイオード55A、55Bを設ける。
The auxiliary
これにより、補助給電線48における電流の廻り込みを未然に防止することができる。
As a result, current wraparound in the auxiliary
次に、本発明による車両用電源装置の実施形態3を、図4を参照して説明する。なお、図4において、図1、図2に対応する部分は、図1、図2に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Next, Embodiment 3 of the vehicle power supply device according to the present invention will be described with reference to FIG. 4, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and description thereof is omitted.
本実施形態では、電界効果トランジスタ54に代えて第四の電磁継電器56が設けられている。第四の電磁継電器56は、電界効果トランジスタ54と同じように開閉し、電界効果トランジスタ54と同等の働きをする。
In the present embodiment, a fourth
本実施形態では、補助電源回路47の接続点Lより補助バッテリ41の側の補助電源回路47に、第三の電磁継電器53が追加されている。
In the present embodiment, a third
コントローラ43は、前述の実施形態で説明した主電源回路故障検出手段、スイッチ手段故障検出手段に加えて、補助バッテリ41の故障を検出する補助バッテリ故障検出手段を含んでいる。補助バッテリ故障検出手段は、故障診断モードで補助バッテリ41より電動モータ33へ通電を行い、その時に電流検出器37によって検出される電流に基づいて行う。
The
コントローラ43は、補助バッテリ41の故障が検出された時のみ第三の電磁継電器53を開成し、それ以外の時には第三の電磁継電器53を閉成する。
The
これにより、補助バッテリ41が故障すると、第三の電磁継電器53の開成によって補助バッテリ41の切り離しが行われ、補助バッテリ41の故障による悪影響が主電源回路側に及ぶことが回避される。
Thereby, when the
なお、第一の電磁継電器51、第二の電磁継電器52、電界効果トランジスタ54に代わる第四の電磁継電器56は、実施形態2のものと同様に動作する。これにより、実施形態でも、実施形態2と同様の効果も得られる。
The first
1 主バッテリ
2 ワイヤハーネス(給電路)
3 電動パワーステアリングシステム
4 補助電源ユニット
5 ワイヤハーネス
15、16 電装部品
31 操舵制御ユニット
33 電動モータ(電気負荷)
37 電流検出器
38 電圧検出器
41 補助バッテリ
42 双方向コンバータ
43 コントローラ
44 電流検出器
45 電圧検出器
46 内部配線
47 補助電源回路
48 補助給電線
51 第一の電磁継電器
52 第二の電磁継電器
53 第三の電磁継電器
54 電界効果トランジスタ
55 ダイオード
56 第四の電磁継電器
1 Main battery 2 Wire harness (power supply path)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Electric
37
Claims (6)
前記主バッテリと車載の電気負荷とを導通接続する主電源回路と、
前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、
前記補助バッテリを前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、
主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、
前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成し、それ以外の場合には前記第一のスイッチ手段を閉成する制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電源装置。 An in-vehicle main battery and an auxiliary battery;
A main power supply circuit for conductively connecting the main battery and the in-vehicle electric load;
First switch means for opening and closing the main power circuit;
An auxiliary power supply path for electrically connecting the auxiliary battery to the main power circuit on the electric load side from the first switch means;
Main power supply circuit failure detection means for detecting at least one of a main battery failure and a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means;
When the main power supply circuit failure detecting means detects a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit, the first switch means is opened, otherwise the first switch means Control means for closing
A vehicle power supply device comprising:
前記主バッテリと車載の電気負荷および車載の発電機とを導通接続する主電源回路と、
前記補助バッテリを前記主電源回路の途中に導通接続する補助電源回路と、
前記補助電源回路との接続点より前記電気負荷の側の前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、
前記補助電源回路の途中を前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、
前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記主電源回路側の前記補助電源回路を開閉する第二のスイッチ手段と、
主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、
前記第一のスイッチ手段の接触不良を検出するスイッチ手段故障検出手段と、
前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を開成し、スイッチ手段故障検出手段によって前記第一のスイッチ手段の接触不良が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成して前記第二のスイッチ手段を閉成し、それ以外の場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を閉成する制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電源装置。 An in-vehicle main battery and an auxiliary battery;
A main power supply circuit for conductively connecting the main battery to an in-vehicle electric load and an in-vehicle generator;
An auxiliary power circuit for electrically connecting the auxiliary battery in the middle of the main power circuit;
First switch means for opening and closing the main power supply circuit on the electric load side from a connection point with the auxiliary power supply circuit;
An auxiliary power supply path that is electrically connected to the main power circuit on the electric load side from the first switch means in the middle of the auxiliary power circuit;
Second switch means for opening and closing the auxiliary power circuit on the main power circuit side from a connection point between the auxiliary power circuit and the auxiliary power supply path;
Main power supply circuit failure detection means for detecting at least one of a main battery failure and a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means;
Switch means failure detecting means for detecting a contact failure of the first switch means;
When the main power supply circuit failure detection means detects a failure of the main battery or a ground fault of the main power supply circuit, the first switch means and the second switch means are opened, and the switch means failure detection means When the contact failure of the first switch means is detected by the above, the first switch means is opened and the second switch means is closed; otherwise, the first switch means is closed. Control means for closing the switch means and the second switch means;
A vehicle power supply device comprising:
前記主バッテリと車載の電気負荷および車載の発電機とを導通接続する主電源回路と、
前記補助バッテリを前記主電源回路の途中に導通接続する補助電源回路と、
前記補助電源回路との接続点より前記電気負荷の側の前記主電源回路を開閉する第一のスイッチ手段と、
前記補助電源回路の途中を前記第一のスイッチ手段より前記電気負荷の側の前記主電源回路に導通接続する補助給電路と、
前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記主電源回路側の前記補助電源回路を開閉する第二のスイッチ手段と、
前記補助電源回路と前記補助給電路との接続点より前記補助バッテリ側の前記補助電源回路を開閉する第三のスイッチ手段と、
主バッテリの故障と前記第一のスイッチ手段より前記主バッテリ側の前記主電源回路の地絡の少なくとも何れか一方を検出する主電源回路故障検出手段と、
前記第一のスイッチ手段の接触不良を検出するスイッチ手段故障検出手段と、
前記補助バッテリの故障を検出する補助バッテリ故障検出手段と、
前記主電源回路故障検出手段によって主バッテリの故障あるいは前記主電源回路の地絡が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を開成して前記第三のスイッチ手段を閉成し、スイッチ手段故障検出手段によって前記第一のスイッチ手段の接触不良が検出された場合には、前記第一のスイッチ手段を開成して前記第二のスイッチ手段と前記第三のスイッチ手段を閉成し、前記補助バッテリ故障検出手段によって前記補助バッテリの故障が検出された場合には、前記第三のスイッチ手段を開成して前記第一のスイッチ手段と前記第二のスイッチ手段を閉成し、それ以外の場合には、前記第一のスイッチ手段〜第三のスイッチ手段の全てを閉成する制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電源装置。 An in-vehicle main battery and an auxiliary battery;
A main power supply circuit for conductively connecting the main battery to an in-vehicle electric load and an in-vehicle generator;
An auxiliary power circuit for electrically connecting the auxiliary battery in the middle of the main power circuit;
First switch means for opening and closing the main power supply circuit on the electric load side from a connection point with the auxiliary power supply circuit;
An auxiliary power supply path that conducts the middle of the auxiliary power supply circuit from the first switch means to the main power supply circuit on the electric load side;
A second switch means for opening and closing the auxiliary power circuit on the main power circuit side from a connection point between the auxiliary power circuit and the auxiliary power supply path;
Third switch means for opening and closing the auxiliary power circuit on the auxiliary battery side from a connection point between the auxiliary power circuit and the auxiliary power supply path;
Main power supply circuit failure detection means for detecting at least one of a main battery failure and a ground fault of the main power supply circuit on the main battery side from the first switch means;
Switch means failure detecting means for detecting a contact failure of the first switch means;
Auxiliary battery failure detection means for detecting a failure of the auxiliary battery;
When the main power supply circuit failure detecting means detects a main battery failure or a ground fault of the main power supply circuit, the first switch means and the second switch means are opened and the third switch is opened. And when the contact failure of the first switch means is detected by the switch means failure detection means, the first switch means is opened and the second switch means and the third switch means are opened. When the auxiliary battery failure detection means detects a failure of the auxiliary battery, the third switch means is opened and the first switch means and the second switch means are closed. Otherwise, control means for closing all of the first switch means to the third switch means,
A vehicle power supply device comprising:
前記制御手段は、前記ダイオードに順方向電流が流れていない時には前記第四のスイッチ手段を開成し、前記ダイオードに順方向電流が流れている時には前記第四のスイッチ手段を閉成することを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の車両用電源装置。 A fourth switch means connected in parallel with the diode;
The control means opens the fourth switch means when no forward current flows through the diode, and closes the fourth switch means when a forward current flows through the diode. The vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 5.
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