JP6856516B2 - 電力供給システム - Google Patents
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Description
(1) 1つ以上の電力供給源から供給される電力に基づいて電力パケットを生成する電力パケット生成部と、
前記電力パケット生成部が生成した前記電力パケットを伝送路を介して受け取り、当該電力パケットの電力を下流側の負荷に供給する電力パケットルータと、を備え、
前記負荷は、点滅可能な発光部を含み、
前記電力パケット生成部には、利用者が前記発光部に対する点滅発光の指示を入力するための入力部が接続され、
前記電力パケット生成部は、前記入力部から前記指示が入力されると、前記電力パケットを用いて間欠的に電力を前記電力パケットルータに送信し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットの電力を前記発光部に配電し、
前記電力パケット生成部は、前記電力供給源としての電圧の異なる複数の車両用バッテリから供給される電力に基づいて前記電力パケットを順次生成し、前記電力パケット毎に、電力の供給元となった前記車両用バッテリの電圧に応じて、前記電力パケットのペイロードの時間長を、前記電力パケットの一個あたりの電力量が一定となるように調整し、
前記電力パケットルータは、複数の前記車両用バッテリにそれぞれ対応する複数の蓄電部を有し、前記電力パケット生成部から受け取った前記電力パケット毎に、前記電力パケットのペイロードの時間長に基づいて電力の供給元である前記車両用バッテリを識別し、識別された前記車両用バッテリに対応する前記蓄電部のみに、前記電力パケットの電力を蓄電する、
ことを特徴とする電力供給システム。
前記電力パケットルータは、前記電力パケット生成部から受け取った前記電力パケットを一時的に蓄電する前記蓄電部を有し、
前記電力パケット生成部は、前記電力パケットの宛先が前記発光部および前記連続給電負荷のいずれであるかを表す宛先情報を前記電力パケットのヘッダとして添付し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットのヘッダを参照し、前記宛先が前記連続給電負荷の場合には、前記蓄電部に蓄電し、前記宛先が前記発光部の場合には、前記蓄電部に蓄電せず前記発光部に配電する、
ことを特徴とする上記(1)に記載の電力供給システム。
<システムの構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−1の構成例を図1に示す。図1に示した電力供給システム10−1は、車両において、車載バッテリ等の電源電力をワイヤハーネス等の伝送路を経由して負荷となる各種電装品に供給するために利用される。また、この電力供給システム10−1は、例えば特許文献2などにより公知の電力パケット伝送技術を利用できる。
図2(a)および図2(b)に示した電力パケットミキサおよび電力パケットルータの動作例について以下に説明する。
<システムの構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−2の構成例を図3に示す。図3に示した電力供給システム10−2は、車両において、車載バッテリ等の電源電力をワイヤハーネス等の伝送路を経由して負荷となる各種電装品に供給するために利用される。また、この電力供給システム10−2は、例えば特許文献2などにより公知の電力パケット伝送技術を利用できる。
電力パケット30の構成例を図4に示す。
図4に示した電力パケット30は、ヘッダ31とペイロード32とで構成されている。また、ヘッダ31の中には、同期信号31a、宛先(配電経路)情報31b、送電電力情報(送電量を表すデータ)31cが含まれている。ペイロード32は、実際に送電する電力に相当する。例えば、電圧および電流が一定の場合を想定すると、ペイロード32の時間長に応じた電力を1つの電力パケット30で送電することができる。
電力パケットミキサ21の構成例を図5に示す。
図5に示した電力パケットミキサ21の内部には、入力選択部35、パケット生成部36、出力ポート選択部37、制御部38、および通信インタフェース部(I/F)39が備わっている。
電力パケットミキサ21の動作例を図6に示す。すなわち、制御部38が図6の制御を実施する。
電力パケットルータ22の構成例を図7に示す。
図7に示した電力パケットルータ22の内部には、ヘッダ分離解析部41、蓄電部42、パケット生成部43、出力ポート選択部44、制御部45、および通信インタフェース部46が備わっている。
電力パケットルータ22の動作例を図8に示す。すなわち、制御部45が図8の制御を実施する。
配電管理ECU26の構成例を図9に示す。
図9に示した配電管理ECU26は、制御部26aおよび通信インタフェース部26bを内蔵している。通信インタフェース部26bの通信ポート26c、および26dは、それぞれ電力パケットミキサ21、および電力パケットルータ22と接続される。
配電管理ECU26の動作例を図10に示す。すなわち、配電管理ECU26内の制御部26aが、図10の動作を制御する。
ワイヤハーネス等の短絡などを診断する際に、一般的な技術を採用する場合には、伝送線路の異常検出のために新たな機器を追加したり、複雑な信号処理が必要になる。また、断線や短絡(デッドショート)等の異常を検出できないケースも考えられる。しかし、上述の制御を実施する電力供給システム10−2においては、新たな機器を追加したり、複雑な信号処理を実施しなくても、断線や短絡(デッドショート)等を含む配電経路の異常を確実に検出できる。
図3に示した電力供給システム10−2は電力パケットルータ22が1台だけの場合を想定しているが、複数台の電力パケットルータ22を例えば直列に接続することにより、様々な経路を選択的に使用することが可能になる。その場合には、配電経路の異常を検知した時に、異常が発生していない別の経路を電力パケット30が通るように、配電管理ECU26が経路を自動的に切り替えることが考えられる。例えば、図10に示したステップS57の後で、配電管理ECU26が、配電経路の変更を指示するための送電指示情報を電力パケットミキサ21あるいは各電力パケットルータ22に通知するように制御すればよい。
<システムの構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−3の構成例を図11に示す。図11に示した電力供給システム10−3は、車両において、車載バッテリ等の電源電力をワイヤハーネス等の伝送路を経由して負荷となる各種電装品に供給するために利用される。また、この電力供給システム10−3は、例えば特許文献2などにより公知の電力パケット伝送技術を利用できる。
電力パケット30Bの構成例を図12に示す。
図12に示した電力パケット30Bは、ヘッダ31Bとペイロード32とで構成されている。また、ヘッダ31Bの中には、同期信号31a、宛先(配電経路)情報31b、送電電力情報(送電量を表すデータ)31c、および電力種別情報31dが含まれている。ペイロード32は、実際に送電する電力に相当する。例えば、電圧および電流が一定の場合を想定すると、ペイロード32の時間長に応じた電力を1つの電力パケット30Bで送電することができる。電力種別情報31dは、通常の電力と融通専用の電力とを区別するために利用される。
電力パケットミキサ21Bの構成は、図5に示した電力パケットミキサ21とほぼ同じである。また、電力パケットミキサ21Bの動作は図6に示した電力パケットミキサ21の動作と同様である。
電力パケットルータ22Bの構成例を図13に示す。
図13に示した電力パケットルータ22Bの内部には、ヘッダ分離解析部41、通常蓄電部42A、融通蓄電部42B、パケット生成部43、出力ポート選択部44、制御部45B、および通信インタフェース部46が備わっている。
各電力パケットルータ22Bの基本的な動作は、図8に示した電力パケットルータ22の動作と同様である。但し、次に説明する点が異なる。
配電管理ECU26Bの構成は、図9に示した配電管理ECU26の構成と同様である。
配電管理ECU26Bの通信インタフェース部26bの通信ポート26cは電力パケットミキサ21Bと接続され、通信ポート26dは、各電力パケットルータ22Bと接続されている。
配電管理ECU26Bの動作例を図14に示す。すなわち、配電管理ECU26B内の制御部26aが、図14の動作を制御する。図14の動作について以下に説明する。
つまり、図11に示した電力供給システム10−3においては、複数の電力パケットルータ22Bのそれぞれが、バッファとして内蔵している融通蓄電部42Bに常時蓄電すると共に、この蓄電している電力量をルータ自身で把握している。そして、複数の電力パケットルータ22B−1〜22B−3のいずれかにおいて電力量の不足が生じた場合や、電力量不足の発生が見込まれるような状況において、該当する電力パケットルータ22Bが配電要求27Aの情報を配電管理ECU26Bに通知する。この配電要求27Aの情報に基づき、融通蓄電部42Bに十分な電力を蓄電している電力パケットルータ22Bに対して、配電管理ECU26Bが「電力融通指示情報」を通知する。
<負荷及びルータを後付けする必要性の説明>
自動車においては、ADAS(Advanced Driver Assistance System:先進運転システム)、ナビゲーションシステム、エンジン制御系等の技術発展に伴い、車両に搭載される電子デバイス及びそれらを駆動するために要求される電力量が増加の一途であり、電源のパワーアップ及び効率改善が必要になる。そのため、自動車における多電源化、例えば電圧が異なる複数種類(12[V]、48[V]の組み合わせ等)のバッテリの搭載、大出カオルタネータ、回生ブレーキ、エナジーハーベストなどが予見されている。
本発明の実施形態における電力供給システム10−4の構成例を図15に示す。なお、図15に示した電力供給システム10−4は基本的な構成例を表しており、必要に応じて電源、機器の追加や変更を行うことができる。また、電力パケット30Cの構成例を図16に示す。
電力供給システム10−4内の各電力パケットルータ52は、電力パケット入力ポート52aで受信した電力パケット30Cのヘッダ31Cに含まれる宛先情報を照合する。照合の結果、自ルータに接続される負荷宛の電力パケット30Cである場合は、ペイロード32の電力を蓄電部に充電するとともに、この電力を所定の出力ポートへ出力する。照合の結果、自ルータを中継した他ルータに接続される負荷宛の電力パケット30Cの場合には、それ自身の蓄電部に蓄電した電力に基づき、所定ルータ宛の中継用の電力パケット30Cを新たに生成して、これを所定の出力ポートに出力して、所定ルータの入力ポートへ与える。
図15に示した電力供給システム10−4は、電力の主伝送路である電力伝送路55A、55C、55D等に対して、各電力パケットルータ52およびそれらに接続される各負荷を簡易に増設可能にするための機能を備えている。その機能のために、電力パケットミキサ51と各電力パケットルータ52との間でデータ通信を行い、接続した負荷の認証を実施する。電力パケットミキサ51と各電力パケットルータ52との間でデータ通信を行う場合には、例えば、通信用の伝送路として電力伝送路55A等を利用する双方向通信や、無線通信を利用する。
電力供給システム10−4の各部の動作手順の例を図17に示す。但し、ここでは次に示す「前提条件」の下で動作することを想定している。
電力パケットミキサ51の下流へのデバイス(電力パケットルータ52や負荷54)の取付け/取外しは電源オフの状態で行われ、電源オン時にデバイスの接続の確認を行う。
1.操作者の操作によりシステムの電源が投入される(S91)。
2.電力パケットミキサ51は、複数ある自身の出力ポートの接続を確認し、接続されている各電力パケットルータ52を検出する(S92,S93)。
3.電力パケットミキサ51の制御により電力パケットルータ52への電源供給(の許可)を行い、電力パケットルータ52の電源が投入される(S94,S95)。
4.電力パケットルータ52は複数ある自身の電力出力ポート52bの接続を確認し、新規デバイスを検出する(S96,S97)。
5.電力パケットルータ52は新規デバイスの情報入力とアドレスの付与を電力パケットミキサ51に要求する(S98)。
6.電力パケットミキサ51は、タッチパネル等で操作者へ新規デバイスの仕様等の情報入力(S100)を求める(S99)。同時に新規デバイスのアドレスを設定し(S101)、電力パケットルータ52と共有する(S102)。
7.電力パケットミキサ51は操作者が入力したデバイスの種類や仕様を基に電力パケット伝送システムの成立性を判断した上でパケット伝送スケジュールの構築を行い(S103)、ルータと共有する(S104)。
8.以上の手順により新規デバイスが利用可能となる。なお、ここでの新規デバイスは常時給電用であり、操作者のスイッチや他の機器との連動が必要な場合、追加の設定や駆動毎の再スケジュールが必要となる。
電力パケットミキサ51の下流へのデバイス(ルータ、負荷)の取付け/取外しは電源オン状態で行ってもよい。この場合、電力パケットミキサ51や電力パケットルータ52は定期的に自身の接続ポートのチェックを行い、接続を確認したときに配電管理ECU56にて成立性判断、再スケジュールを行い、任意のタイミングで切り換えを行う。
一方、図15に示した電力供給システム10−4において、電力パケットルータ52−2の電力出力ポート52bから負荷54−7を取り外す場合に各部で実行される動作の手順は以下の通りである。
2.電力パケットルータ52−2は、取り外された負荷54−7に対する駆動電力の供給を停止するように、停止要求を電力パケットミキサ51に送る。
3.電力パケットミキサ51は、電力パケットルータ52−2からの停止要求に従い、負荷54−7に対する駆動電力の送電を停止する。
前述のように、図15に示した電力供給システム10−4においては、負荷などを必要に応じて追加することができる。しかし、設計時の想定以上に負荷が増えると、電力の需要と供給能力とのバランスが適度な状態から逸脱し、電力の供給能力が不足してバッテリ上がりが生じる可能性がある。そこで、本実施形態の電力供給システム10−5においては、ミキサ及びほかのルータ間で電力の供給量と需要を調整する。また、電力供給量が電力需要より小さい場合に、各負荷に優先順位を付けて優先制御を実施する。
本発明の実施形態における電力供給システム10−5の構成例を図18に示す。
図18に示した電力供給システム10−5は、主要な構成要素として、電力パケットミキサ61、および複数の電力パケットルータ62−1〜62−3を備えている。電力パケットミキサ61の電力入力ポート61aには、車載バッテリ(電源)63が接続されている。また、電力パケットミキサ61の複数の電力パケット出力ポート61bには、それぞれ電力パケットルータ62−1〜62−3が接続されている。
本発明の実施形態における電力供給システムの2種類の構成例を図19(a)および図19(b)にそれぞれ示す。
<電力供給システム10−8の構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−8の構成例を図20に示す。
図20に示した電力供給システム10−8は、主要な構成要素として、電力パケットミキサ81と、複数の電力パケットルータ82−1〜82−4とを備えている。電力パケットミキサ81の基本的な構成および動作は、図5に示した電力パケットミキサ21と同様である。また、各電力パケットルータ82−1〜82−4の基本的な構成および動作は図7に示した電力パケットルータ22、あるいは図13に示した電力パケットルータ22Bと同様である。
図20に示した電力供給システム10−8のような状況において、各負荷84−1〜84−4がどのように使われるかは、車両の運転状況やユーザの利用状況次第で大きく変化する。したがって、各電力パケットルータ82−1〜82−4の蓄電部に各時点で蓄電されている瞬時的な蓄電電力も互いに異なる。
図20に示した複数の電力パケットルータ82−1〜82−4の各々は、お互いの間でデータ通信するための機能を有している。また、複数の電力パケットルータ82−1〜82−4の少なくとも1つ、電力パケットミキサ81、又はこれらを管理する装置(図示せず)が、電力伝送路85−1の断線を検出するための機能を有している。
図20に示した電力供給システム10−8は、電力伝送路85−1に断線が生じた場合に次のように動作する。
2.電力パケットミキサ81は、断線を検知すると、インジケータ89等を用いてこの異常を運転者に報知する。
3.複数の電力パケットルータ82−1〜82−4の中で、互いに電力伝送路の接続状態が維持されているもの同士の間で通信を行い、それぞれの蓄電状況等を表す情報を共有する。
4.複数の電力パケットルータ82−1〜82−4の中で、事前に高い優先順位が割り当てられた負荷84が接続されている特定のルータの蓄電量が十分か否かを識別し、電力が不足している場合は、他のルータが電力を融通する。
車両用の電力供給システムにおいては、例えばワイヤハーネスを構成する各電線の被覆のはがれや、端子嵌合部における半嵌合などが発生する可能性があり、その影響で発生するチャタリングショート等は検知しにくく、システム全体に影響を与える可能性がある。そこで、電力伝送経路における電線等の劣化を検知し、不具合を未然に防ぐシステムが必要になる。なお、一般的な診断技術では、伝送線路の異常を検出するために新たな機器が必要であったり、断線や短絡(デッドショート)等を検出できないケースが考えられる。
本発明の実施形態における電力供給システム10−9の構成例を図21に示す。
図21に示した電力供給システム10−9は、主要な構成要素として、電力パケットミキサ91と、複数の電力パケットルータ92−1〜92−4とを備えている。電力パケットミキサ91の基本的な構成および動作は、図5に示した電力パケットミキサ21と同様である。また、各電力パケットルータ92−1〜92−4の基本的な構成および動作は図7に示した電力パケットルータ22と同様である。
電力供給システム10−9において、電力パケットミキサ91等が送出する電力パケットは、ヘッダ31D、およびペイロード、フッターとで構成されている。更に、図21中に示したように、ヘッダ31Dの中には、時間幅が短い劣化診断用パルス31Daが割り当ててある。
2.電線が伸びる。
3.電線表面の絶縁被覆がはがれる。
4.端子が抜けかかる。
5.端子の嵌合部が半嵌合状態になる。
例えば図21に示した電力伝送路95−1を診断対象とする場合には、電力パケットルータ92−1が、電力伝送路95−1から受信した電力パケット30Dのヘッダ31Dから劣化診断用パルス31Daを抽出し、劣化診断用パルス31Daの電圧値(Vd2)を計測する。具体的には、劣化診断用パルス31Daの電圧のピーク値、あるいは平均値を検出する。この電圧値(Vd2)を、例えば事前に定めた正常値と比較することにより、電力伝送路95−1における故障の有無を診断できる。
<電力供給システム10−11の構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−11の構成例を図22に示す。
図22に示した電力供給システム10−11のような環境において、何らかの原因により車載バッテリ113の充電量が不足する場合がある。そして、車載バッテリ113の充電量が不足する場合には、各負荷114−1、114−2を駆動するために必要とされる全ての電力パケットを、電力パケットミキサ111が電力パケットルータ112に供給できない状態になる。したがって、各負荷114−1、114−2の動作が停止する。
図22に示した電力供給システム10−11においては、複数の負荷114−1、114−2の各々について優先度の高低を配電管理ECU116が管理している。この優先度は事前に定めた固定的なものではなく、その時の状況に応じて変化する。
<電力供給システム10−12の構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−12の構成例を図23(a)に示す。また、互いに異なる動作において各部の伝送路に出力される電力パケットの変化例を図23(b)および図23(c)に示す。
図23に示した電力供給システム10−12が一般的な動作を実施する場合における各電力伝送路127−1〜127−6の状態が図23(b)に示されている。なお、電力伝送路127−1は、電力パケットミキサ121の全ての出力ポートに接続される電力伝送路の状態に相当する。
図23(b)に示した従来方式のようにミキサにて接続されたすべての負荷に向けたパケットを生成するとペイロード分の時間が冗長となり、電力伝送路を効率よく利用できない。また、各電力パケットのヘッダの時間帯は送電に利用できない。
上記のような問題を解消するために、図23(a)に示した電力供給システム10−12においては、次に説明するような制御を実施する。
2.下流側の各電力パケットルータ122や電力パケットミキサ121は、受信した電力パケットのヘッダ情報に基づいて、1つの電力パケットを宛先毎の複数の電力パケットに分離し、分離した電力パケット毎に処理を実行する。
図23に示した電力供給システム10−12が上記の特徴的な制御を実施する場合における各電力伝送路127−1〜127−6の状態が図23(c)に示されている。また、図23(c)に示した例では、図23(b)に示した例と同様に、負荷124−1〜124−6宛ての6個の電力パケットP1、P2、P3、P4、P5、P6を時間的にほぼ連続した状態で電力パケットミキサ121から送出する必要がある場合を想定している。
<電力供給システム10−13の構成例>
本発明の実施形態における電力供給システム10−13の構成例を図24に示す。
図24に示した電力供給システム10−13はリングトポロジーを形成している。すなわち、主要な構成要素である電力パケットミキサ131−1、131−2、電力パケットルータ132−1、132−2、132−3、132−4がリング状に接続された電力伝送路を介して互いに接続されている。また、配電管理ECU136が通信線137−1、137−2を介して電力パケットミキサ131−1、131−2と接続されている。
例えば図24に示した電力供給システム10−13においては、リング状に接続されている共通の電力伝送路上に、複数の電力パケットミキサ131−1、131−2が同時に電力パケットを送出する可能性がある。そして、送出された複数の電力パケットが共通の電力伝送路上で衝突する場合がある。
図24に示した電力供給システム10−13は、送出された複数の電力パケットが共通の電力伝送路上で衝突するのを回避するために、次のような特別な制御を実施する。
2.このパケット伝送フレームの先頭スロットに、後続の各スロットに割り当てられた電力の割り当て情報を格納する。
3.ネットワーク上の各電力パケットミキサ131、電力パケットルータ132は、ネットワーク上に現れたパケット伝送フレームの先頭スロットの情報に基づき、電力パケットの送受信のタイミングを検知する。
<非接触給電の必要性の説明>
車両上においては、様々な箇所に存在する様々な種類の負荷に対して電源電力を供給する必要がある。そのため、例えば負荷に電源電力を供給するワイヤハーネスの配索経路が、ドアの接続部のような可動部を経由したり、難配索部位を経由することが避けられない場合がある。したがって、ワイヤハーネスの接触不良や断線が生じやすくなったり、配索作業が困難になるという課題がある。また、このようなワイヤハーネスの配索により、車両形態の自由度や意匠が制限されることになる。ワイヤハーネスを非接触給電で置き換えることができれば、様々な可動部や難配索部位を通過するワイヤハーネスが不要になるので、上記の課題を解決できる。
非接触給電技術を含む電力供給システムの構成例−14を図26に示す。
図26に示した電力供給システム10−14は、前述の電力供給システムと同じように、電力パケットミキサ11および電力パケットルータ12を備えている。電力パケットミキサ11の入力には、12[V]の電源電圧を出力する車載バッテリ13Aと、48[V]の電源電圧を出力する車載バッテリ13Bとが接続されている。なお、複数の車載バッテリ13A、13Bの電圧を同一にしてもよい。
図26に示した電力供給システム10−14においては、出力スイッチ17を適切に制御することで所望の周波数の交流電力を得ている。しかし、以下に示すように電力パケットミキサ11又は電力パケットルータ12が特別な制御を実施する場合には、出力スイッチ17による制御は不要になる。
<背景の説明>
一般的に、車両上には右左折の合図を出す方向指示器として、サイドターンシグナルランプが装備されている。また、ハザードランプも装備されている。これらのランプは動作時に一定の周期で点滅制御する必要がある。
電力パケットを利用したランプ制御回路の構成例を図28に示す。
図28に示したランプ制御回路は、電力パケットミキサ323、電力パケットルータ327、バッテリ321、322、コラムスイッチ302、ハザードスイッチ303、左右のサイドターンシグナルランプ328、329、および負荷330を備えている。なお、複数のバッテリ321、322の電圧は同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
図28のランプ制御回路における電力パケットミキサの動作例を図29に示す。図29の動作について以下に説明する。
図28のランプ制御回路における電力パケットルータの動作例を図30に示す。図30の動作について以下に説明する。
_<電源を別系統にする必要性の説明>
例えば図3に示した電力供給システム10−2において、各負荷24−1〜24−nに供給する電力は、電源23−1〜23−nから供給される電源電力に基づいて、電力パケットミキサ21が電力パケット30として生成する。
本発明の実施形態における電力供給システムの構成例−15を図31に示す。
図31に示した電力供給システム10−15の基本的な構成は、図11に示した電力供給システム10−3と同様である。但し、図31の構成では制御系へ電源電力を供給する専用電源161が追加されている。専用電源161は、他の電源23−1〜23−nから独立した専用のバッテリ(二次電池)である。
本発明の実施形態における電力供給システムの構成例−16を図32に示す。
図32に示した電力供給システム10−16は、図31に示した電力供給システムの変形例である。すなわち、図32に示した電力供給システム10−16においては、専用電源161を充電する機能を有する環境発電機構165が追加されている。それ以外は図31の構成と同様である。
図31および図32に示した電力供給システムにおいて、電力パケットミキサ21Bの構成は図7と同様である。また、図31および図32に示した各電力パケットルータ22B−1〜22B−3の構成は図13と同様である。また、図31および図32に示した配電管理ECU26Bの構成は図9と同様である。また、図31および図32に示した電力パケットミキサ21Bが生成する電力パケット30の構成は図12と同様である。
<電力パケットルータの動作例>
電力パケットルータ22B−1〜22B−3の動作例を図33に示す。図33に示した動作において、各ステップS32B、S34Bが変更されている以外は、既に説明した図8の動作と同様である。
図31に示した通常の負荷24−A、24−B、24−C等に対する給電を指示するための配電管理ECU26Bの動作は、図14に示した動作と同じである。
配電管理ECUの動作例を図34に示す。図34は、図31、図32に示した専用電源161に対する送電指示のための配電管理ECU26Bの動作を表している。図34の動作について以下に説明する。
配電管理ECUの動作例を図35に示す。図35は、図31に示した電力パケットミキサ21Bの入力へ専用電源161から給電するための配電管理ECU26Bの動作を表している。図35の動作について以下に説明する。
これにより、電力パケットミキサ21Bは電力パケット30を生成するときのみ駆動するので、専用電源161の蓄電量低下を抑制できる。
配電管理ECUの動作例を図36に示す。図36は、図31に示した電力パケットミキサ21Bの入力へ電源23−1〜23−nから給電するための配電管理ECU26Bの動作を表している。図36の動作について以下に説明する。
これにより、電力パケットミキサ21Bは専用電源161への充電が必要になったときに駆動するので専用電源161の蓄電量低下を抑制できるとともに、蓄電量不足を防止できる。
例えば、図11に示した電力供給システム10−3においては、電力パケットルータ22B−1が出力する電力パケット30を、配電線(電力伝送路)29D−1を経由して電力パケットルータ22B−2の入力へ供給することができる。また、電力パケットルータ22B−3が出力する電力パケット30を、配電線(電力伝送路)29D−2を経由して電力パケットルータ22B−2の入力へ供給することもできる。つまり、電力パケットミキサ21Bが十分な電力を供給できない場合であっても、複数の電力パケットルータ22B−1〜22B−3の間で蓄積した電力を融通することができる。なお、融通用電力は、図13に示したように通常給電用の蓄電部とは別の融通蓄電部に蓄電されてもよいし、1つの蓄電部に通常給電用の電力と融通電力とが蓄電されるようにしてもよい。他の実施例についても同様である。
電力融通動作の例−1を図37に示す。図37に示した動作は、例えば図11に示した配電管理ECU26Bの動作として実現できる。また、例えば複数の電力パケットルータ22B−1〜22B−3の間で通信ができる場合には、各電力パケットルータ22B−1〜22B−3の制御として、図37の動作を実現できる。あるいは、電力パケットミキサ21Bがこの制御を実施してもよい。
電力融通動作の例−2を図38に示す。図38に示した動作は、例えば図11に示した配電管理ECU26Bの動作として実現できる。また、例えば複数の電力パケットルータ22B−1〜22B−3の間で通信ができる場合には、各電力パケットルータ22B−1〜22B−3の制御として、図38の動作を実現できる。あるいは、電力パケットミキサ21Bがこの制御を実施してもよい。
<接続された負荷を自動認識する必要性の説明>
例えば図18に示した電力供給システム10−5においては、電力パケットルータ62−1〜62−3の複数の出力ポートのそれぞれに、様々な種類の負荷や他のルータが最初から接続されていたり、未接続のままであったり、種類の違う負荷が後で接続される可能性がある。このような状況を許容できるようにシステムを構成することにより、例えば車両の仕様変更などへの対応が容易になる。
起動時のルータの動作例を図39に示す。すなわち、例えば図18に示した電力供給システム10−5に含まれている電力パケットルータ62−1〜62−3の各々が、図39に示した動作を起動時(例えば主電源がオンになった時)に実行することにより、各々の出力ポート62bの接続状態を自動的に認識する。なお、電力パケットミキサ61が各電力パケットルータ62−1〜62−3に指示を与えて図39の動作を実行することもできる。
各電力パケットルータ62−1〜62−3は、システムの起動時に、各出力ポート62bの状態を順番に検査して負荷等の接続の有無を確認する(S531)。例えば、出力ポート毎に流れる電流や電圧を測定したり、インピーダンスを測定することにより、負荷接続の有無を自動的に識別できる。
_<効率化伝送の課題>
例えば特許文献3に示されているように、イーサネット(登録商標)においてLANケーブルを介して電力を供給する技術PoE(Power over Ethernet(登録商標))を利用すると共に、総合電力損失を減らすための技術が知られている。
上述のように、車両の補機類への給電を考えた際にPoEの技術を利用すると、電力不足により負荷の駆動が難しい。よって電力パケット伝送システムで対応する。すなわち、例えば図11に示したような基本構成の電力供給システムを用いて電力の効率化伝送を実現する。なお、伝送する電力パケットの構成については例えば図4と同様である。
図11に示したような電力供給システムにおいては、各給電線路のワイヤーハーネスにおける効率や、各電力パケットルータの効率が、負荷電力の大きさの変化に応じて例えば図40に示すように変化する。
電力供給システムの構成および動作の例を図41に示す。なお、図41に示した電力供給システムは、例えば図11に示した電力供給システムの一部分に相当する構成を表している。したがって、図11の配電管理ECU26Bも利用することができる。
電力供給システムの構成および動作の例を図42に示す。なお、図42に示した電力供給システムは、例えば図11に示した電力供給システムの一部分に相当する構成を表している。したがって、図11の配電管理ECU26Bも利用することができる。また、図42に示した構成においては、電力パケットルータ402の出力から負荷413へ給電するための配電線428が追加されている。それ以外の構成は図41と同様である。
電力供給システムの構成および動作の例を図43に示す。なお、図43に示した電力供給システムは、例えば図11に示した電力供給システムの一部分に相当する構成を表している。したがって、図11の配電管理ECU26Bも利用することができる。
配電管理ECU26Bの動作例を図44に示す。上述のように電力供給システム各部の効率を最優先に考慮して電力供給経路の制御を行う場合には、効率のよい一部の経路にのみ電流が集中的に流れ、一部の経路で許容電流を超える可能性がある。配電管理ECU26Bが図44に示した制御を実施することにより、電流が一部の経路にのみ集中するのを抑制できる。図44の制御について以下に説明する。
(1)銅線の抵抗損失は長さと断面積に比例する。したがって、配電経路の効率を考慮した制御の結果として、ワイヤーハーネスの断面積が2倍広い、もしく経路長が半分のワイヤーハーネスに切り換えることができれば損失を半分に減らす事ができる。
(2)車載機器を負荷として給電する場合には、出力電力が大きい為、ミキサー及びルータの取り扱える電力を大きくする必要がある。また、電力が大きくなる分、効率に図41のようなバラつきが発生し易くなる。しかし、PoEとは異なる上述の制御を採用することにより、負荷変動を考慮した高効率な給電が可能となる。
(3)仮に10%の効率改善があるとすると、取り扱う電力が数kWの大電力なので数百Wの損失改善となり絶対値が大きくなる。
(4)大電力に対応し機器の故障を防げるので、安全性が求められる車載用途に適用し易くなる。
[1] 1つ以上の電力供給源(バッテリ321、322)から供給される電力に基づいて電力パケットを生成する電力パケット生成部(電力パケットミキサ323)と、
前記電力パケット生成部が生成した前記電力パケットを伝送路(電力伝送路326)を介して受け取り、当該電力パケットの電力を下流側の負荷に供給する電力パケットルータ(327)と、を備え、
前記負荷は、点滅可能な発光部(サイドターンシグナルランプ328、329)を含み、
前記電力パケット生成部には、利用者が前記発光部に対する点滅発光の指示を入力するための入力部(コラムスイッチ302、ハザードスイッチ303)が接続され、
前記電力パケット生成部は、前記入力部から前記指示が入力されると、前記電力パケットを用いて間欠的に電力を前記電力パケットルータに送信し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットの電力を前記発光部に配電する、
ことを特徴とする電力供給システム。
前記電力パケットルータは、前記電力パケット生成部から受け取った前記電力パケットを一時的に蓄電する蓄電部(15A、15B)を有し、
前記電力パケット生成部は、前記電力パケットの宛先が前記発光部および前記連続給電負荷のいずれであるかを表す宛先情報を前記電力パケットのヘッダ(31)として添付し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットのヘッダを参照し、前記宛先が前記連続給電負荷の場合には、前記蓄電部に蓄電し、前記宛先が前記発光部の場合には、前記蓄電部に蓄電せず前記発光部に配電する、
ことを特徴とする上記[1]に記載の電力供給システム。
10−6,10−7,10−8,10−9 電力供給システム
11,21,21B,51,61 電力パケットミキサ
11a,11b,21a,51a 電力入力ポート
11c,21b,51b 電力パケット出力ポート
12,22,22B,52,62 電力パケットルータ
12a,22a,52a 電力パケット入力ポート
12b,12c,12d,22b,52b 電力出力ポート
13A,13B,53,63 車載バッテリ
14A,14B,14C,54,64 負荷
15A,15B 蓄電部
16A,16B,16C,16D,16E,16F 電力伝送路
17 出力スイッチ
18−1,18−n 送電回路
19−1,19−n 受電回路
21c,26c,26d 通信ポート
23−1,23−2,23−n 電源
24−1,24−2,24−n,24−A,24−B,24−C 負荷
26,26B,56,116,126 配電管理ECU
26a 制御部
26b 通信インタフェース部
27A 配電要求
27B 受電情報
28A 送電指示
28B 送電情報
29A,29B,29C 電力伝送路
30,30B,30C 電力パケット
31,31B,31C,31D ヘッダ
31a 同期信号
31b 宛先情報
31c 送電電力情報
31d 電力種別情報
31Da 劣化診断用パルス
32 ペイロード
35 入力選択部
36 パケット生成部
37 出力ポート選択部
38,45,45B 制御部
39,46 通信インタフェース部
41 ヘッダ分離解析部
42 蓄電部
42A 通常蓄電部
42B 融通蓄電部
43 パケット生成部
44 出力ポート選択部
55A,55B,55C 電力伝送路
57 入力機器
58 スイッチ類
71 複合電力パケットミキサ
72 複合電力パケットルータ
74 負荷
75−1,75−2 双方向電力伝送路
76,77 電力伝送路
81,91,111,121,131 電力パケットミキサ
82,92,112,122,132 電力パケットルータ
83,93,113,123,133 車載バッテリ
84,94,114,124,134 負荷
85,95,115,127,135 電力伝送路
89 インジケータ
117,P1,P2,P3,P4,P5,P6 電力パケット
137 通信線
161 専用電源
162,163,164 配電線
165 環境発電機構
301,321,322 バッテリ
302 コラムスイッチ
303 ハザードスイッチ
323 電力パケットミキサ
324,325,326 電力伝送路
327 電力パケットルータ
328,329 サイドターンシグナルランプ
PR1,PR2,PR3 電力パケット
PPH,PPL 電力パケット
Claims (2)
- 1つ以上の電力供給源から供給される電力に基づいて電力パケットを生成する電力パケット生成部と、
前記電力パケット生成部が生成した前記電力パケットを伝送路を介して受け取り、当該電力パケットの電力を下流側の負荷に供給する電力パケットルータと、を備え、
前記負荷は、点滅可能な発光部を含み、
前記電力パケット生成部には、利用者が前記発光部に対する点滅発光の指示を入力するための入力部が接続され、
前記電力パケット生成部は、前記入力部から前記指示が入力されると、前記電力パケットを用いて間欠的に電力を前記電力パケットルータに送信し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットの電力を前記発光部に配電し、
前記電力パケット生成部は、前記電力供給源としての電圧の異なる複数の車両用バッテリから供給される電力に基づいて前記電力パケットを順次生成し、前記電力パケット毎に、電力の供給元となった前記車両用バッテリの電圧に応じて、前記電力パケットのペイロードの時間長を、前記電力パケットの一個あたりの電力量が一定となるように調整し、
前記電力パケットルータは、複数の前記車両用バッテリにそれぞれ対応する複数の蓄電部を有し、前記電力パケット生成部から受け取った前記電力パケット毎に、前記電力パケットのペイロードの時間長に基づいて電力の供給元である前記車両用バッテリを識別し、識別された前記車両用バッテリに対応する前記蓄電部のみに、前記電力パケットの電力を蓄電する、
ことを特徴とする電力供給システム。 - 前記負荷には、電力を連続的に給電すべき連続給電負荷がさらに含まれ、
前記電力パケットルータは、前記電力パケット生成部から受け取った前記電力パケットを一時的に蓄電する前記蓄電部を有し、
前記電力パケット生成部は、前記電力パケットの宛先が前記発光部および前記連続給電負荷のいずれであるかを表す宛先情報を前記電力パケットのヘッダとして添付し、
前記電力パケットルータは、受け取った前記電力パケットのヘッダを参照し、前記宛先が前記連続給電負荷の場合には、前記蓄電部に蓄電し、前記宛先が前記発光部の場合には、前記蓄電部に蓄電せず前記発光部に配電する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
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