JP7329916B2 - Power supply system and control unit for power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、電源システム及び電源システムの制御ユニットに関する。 The present invention relates to power systems and control units for power systems.
従来、主電源と、副電源と、当該主電源又は当該副電源から供給される電力を用いて駆動される被保護負荷とを備える電源システムが知られている(例えば、特許文献1を参照)。ここで、被保護負荷とは、主電源の異常時(例えば、主電源の電圧が過度に低い時)に安定した電力供給が要求される負荷であり、一般に電源システムには複数の被保護負荷が備えられている。このような電源システムでは、主電源の異常時には被保護負荷と主電源とが切り離され、副電源から被保護負荷へ電力が供給されるため、主電源の異常時であっても被保護負荷へ安定的に電力を供給することができる。 Conventionally, a power supply system is known that includes a main power supply, a sub power supply, and a protected load that is driven using power supplied from the main power supply or the sub power supply (see, for example, Patent Document 1). . Here, the protected load is a load that requires a stable power supply in the event of an abnormality in the main power supply (for example, when the voltage of the main power supply is excessively low). is provided. In such a power supply system, the load to be protected is disconnected from the main power supply in the event of an abnormality in the main power supply, and power is supplied from the secondary power supply to the load to be protected. Power can be supplied stably.
上記のような電源システムにおいて、副電源として電気二重層コンデンサ(eDLC:electric Double Layer Capacitor)等の比較的容量が小さい電源が用いられることがある。このような場合、全ての被保護負荷への電力供給を1つの副電源で賄うことは困難であった。そこで、従来、このような副電源は、被保護負荷の各々に対して設けられていた。つまり、被保護負荷の個数だけ副電源を設ける必要があった。 In the power supply system as described above, a power supply with a relatively small capacity such as an electric double layer capacitor (eDLC) may be used as a secondary power supply. In such a case, it has been difficult to supply power to all the protected loads with a single auxiliary power supply. Therefore, conventionally, such a secondary power supply has been provided for each of the loads to be protected. In other words, it was necessary to provide as many secondary power supplies as the number of loads to be protected.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することが可能な、新規かつ改良された電源システム及び電源システムの制御ユニットを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the number of secondary power sources while enabling power to be appropriately supplied to a load to be protected in the event of an abnormality in the main power source. It is an object of the present invention to provide a new and improved power supply system and control unit for the power supply system.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、主電源と、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源と、前記主電源又は前記副電源から供給される電力を用いて駆動される複数の被保護負荷と、前記主電源と前記副電源及び前記複数の被保護負荷との間の電気的な接続を断接するメインスイッチと、前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部と、前記メインスイッチ及び前記切替部の動作を制御する制御装置と、を備える電源システムであって、前記副電源及び前記複数の被保護負荷は、前記主電源とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、前記副電源、前記メインスイッチ、前記切替部及び前記制御装置は、同一の制御ユニットに備えられ、前記複数の被保護負荷は、前記主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、前記複数の被保護負荷は、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んでおり、前記制御装置は、前記主電源の異常時に、前記メインスイッチを開き、前記切替部の動作を制御することによって前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を制御する、電源シテムが提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a main power supply, an electric double layer capacitor or a sub power supply comprising an electric double layer capacitor, and power supplied from the main power supply or the sub power supply are used. a main switch for connecting and disconnecting electrical connections between the main power supply, the sub-power supply and the plurality of protected loads; the sub-power supply and the plurality of protected loads; and a control device for controlling the operation of the main switch and the switching unit, wherein the auxiliary power supply and the plurality of protected loads are , and are connected in parallel with the main power supply, and the capacity of the auxiliary power supply is a value capable of supplying sufficient power to the plurality of protected loads to the extent that the vehicle in motion can be safely stopped. The secondary power supply, the main switch, the switching unit, and the control device are provided in the same control unit , and the plurality of protected loads are provided with a stable power supply in the event of an abnormality in the main power supply. The required loads, the plurality of protected loads, being a load used to brake the vehicle in motion, a load used to steer the vehicle, and a load used to monitor the vehicle's surroundings. When the main power supply fails, the control device opens the main switch and controls the operation of the switching unit to connect the auxiliary power supply and each of the plurality of protected loads. A power system is provided that controls the connection state.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、主電源と、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源と、前記主電源又は前記副電源から供給される電力を用いて駆動され、前記主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んだ複数の被保護負荷と、を備える電源システムの制御ユニットであって、前記副電源及び前記複数の被保護負荷は、前記主電源とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、前記制御ユニットは、前記主電源と前記副電源及び前記複数の被保護負荷との間の電気的な接続を断接するメインスイッチと、前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部と、前記メインスイッチ及び前記切替部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記主電源の異常時に、前記メインスイッチを開き、前記切替部の動作を制御することによって前記副電源と前記複数の被保護負荷(40)の各々との接続状態を制御する、電源システムの制御ユニットが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a main power supply, an electric double layer capacitor or a sub power supply comprising an electric double layer capacitor, and a main power supply or sub power supply. A load that is driven using electric power and requires a stable power supply in the event of an abnormality in the main power supply, the load being used to brake a running vehicle, the load being used to steer the vehicle, and and a plurality of protected loads including loads used to monitor surrounding conditions of a vehicle, wherein the secondary power supply and the plurality of protected loads are connected to the main power supply. They are connected in parallel, and the capacity of the auxiliary power supply is set to a value that can sufficiently supply power to the plurality of protected loads to the extent that a running vehicle can be stopped safely. , the control unit includes a main switch for connecting and disconnecting electrical connections between the main power supply, the sub power supply, and the plurality of protected loads; and a connection between the sub power supply and each of the plurality of protected loads. and a control device for controlling the operation of the main switch and the switching unit. A control unit of a power supply system is provided for controlling the connection status between the secondary power supply and each of the plurality of protected loads (40) by controlling the operation of the.
以上説明したように本発明によれば、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the number of secondary power sources while appropriately supplying power to the load to be protected in the event of an abnormality in the main power source.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。 In addition, in this specification and drawings, a plurality of components having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numerals. However, when there is no particular need to distinguish between a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are given to each of the plurality of constituent elements.
<1.電源システムの構成>
図1を参照しながら、本発明の実施形態に係る電源システム1の構成について説明する。なお、以下の説明では、電源システム1が自動車等の車両に搭載される例について説明するが、本発明の電源システムの適用先はかかる例に限定されない。
<1. Configuration of power supply system>
A configuration of a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, an example in which the power supply system 1 is mounted on a vehicle such as an automobile will be described, but the application of the power supply system of the present invention is not limited to such an example.
図1は、本実施形態に係る電源システム1の構成を示す模式図である。電源システム1は、主電源10と、副電源20と、複数の被保護負荷40と、メインスイッチ510と、切替部520と、制御装置530とを備える。被保護負荷40は、被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cを含む。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a power supply system 1 according to this embodiment. The power supply system 1 includes a main power supply 10 , a sub power supply 20 , a plurality of protected loads 40 , a main switch 510 , a switching section 520 and a control device 530 . The protected load 40 includes a protected load 40a, a protected load 40b, and a protected load 40c.
メインスイッチ510、切替部520及び制御装置530は、同一の制御ユニット50に搭載されている。切替部520は、サブスイッチ522、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528を含む。 The main switch 510 , the switching section 520 and the control device 530 are mounted on the same control unit 50 . Switching section 520 includes sub-switch 522 , sub-switch 524 , sub-switch 526 and sub-switch 528 .
さらに、電源システム1は、ジェネレータGと、スタータSと、ヒューズFと、一般負荷30と、主電源センサ12と、残存容量センサ22と、第1電源ライン80と、第2電源ライン82とを備える。 Furthermore, the power supply system 1 includes a generator G, a starter S, a fuse F, a general load 30, a main power supply sensor 12, a remaining capacity sensor 22, a first power supply line 80, and a second power supply line 82. Prepare.
副電源20及び複数の被保護負荷40は、主電源10とそれぞれ並列に接続されている。詳細には、主電源10は、第1電源ライン80と接続されている。第1電源ライン80にはジェネレータGが接続されている。また、第1電源ライン80にはスタータSが接続されている。また、第1電源ライン80にはヒューズFを介して一般負荷30が接続されている。副電源20は、サブスイッチ522を介して第2電源ライン82と接続されている。第2電源ライン82にはサブスイッチ524を介して被保護負荷40aが接続されている。また、第2電源ライン82にはサブスイッチ526を介して被保護負荷40bが接続されている。また、第2電源ライン82にはサブスイッチ528を介して被保護負荷40cが接続されている。第1電源ライン80と第2電源ライン82とは、メインスイッチ510を介して接続されている。 The sub power supply 20 and the plurality of protected loads 40 are connected in parallel with the main power supply 10 respectively. Specifically, the main power supply 10 is connected to the first power supply line 80 . A generator G is connected to the first power supply line 80 . A starter S is connected to the first power supply line 80 . A general load 30 is connected to the first power supply line 80 via a fuse F. Sub power supply 20 is connected to second power supply line 82 via sub switch 522 . A protected load 40 a is connected to the second power supply line 82 via a sub-switch 524 . A protected load 40 b is connected to the second power supply line 82 via a sub-switch 526 . A protected load 40 c is connected to the second power supply line 82 via a sub-switch 528 . The first power line 80 and the second power line 82 are connected via the main switch 510 .
主電源10は、電源システム1の主たる電力供給源として機能する蓄電装置である。主電源10の正常時には、主電源10から電源システム1内の各機器へ電力が供給される。主電源10としては、例えば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。 The main power supply 10 is a power storage device that functions as a main power supply source for the power supply system 1 . When the main power supply 10 is normal, power is supplied from the main power supply 10 to each device in the power supply system 1 . As the main power supply 10, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a lead storage battery is used.
主電源センサ12は、主電源10の電圧及び電流を検出し、検出結果を制御装置530へ出力する。主電源センサ12は、例えば、主電源10の近傍に設けられる。 The main power supply sensor 12 detects the voltage and current of the main power supply 10 and outputs the detection results to the control device 530 . The main power supply sensor 12 is provided near the main power supply 10, for example.
ジェネレータGは、車両のエンジン等の駆動源の動力を用いて発電を行う。ジェネレータGにより発電された電力は、図示しないインバータ及び第1電源ライン80を介して主電源10に充電される。なお、ジェネレータGは、車両の駆動輪の回転力を用いて回生発電を行うものであってもよい。なお、ジェネレータGに代えて、又はジェネレータGとともに、主電源10に充電される電力の供給源として、主電源10より高圧の電力を出力する図示しない高圧バッテリが設けられてもよい。高圧バッテリから出力される電力は、DC/DCコンバータを介して主電源10に充電される。 The generator G generates power using power from a drive source such as a vehicle engine. Electric power generated by the generator G is charged to the main power supply 10 via an inverter (not shown) and the first power supply line 80 . In addition, the generator G may perform regenerative electric power generation using the rotational force of the drive wheel of a vehicle. Instead of the generator G or together with the generator G, a high-voltage battery (not shown) that outputs power higher than that of the main power supply 10 may be provided as a power supply source for charging the main power supply 10 . Electric power output from the high-voltage battery is charged to the main power supply 10 via the DC/DC converter.
スタータSは、主電源10から供給される電力を用いてエンジンの始動時にクランキングを行う。 The starter S uses electric power supplied from the main power supply 10 to perform cranking when starting the engine.
一般負荷30は、主電源10の異常時に安定した電力供給が要求されない負荷である。換言すれば、一般負荷30は、主電源10の異常時に電力供給が不安定になることを許容する負荷である。一般負荷30は、例えば、車両の空調装置、音響装置又はカーナビゲーション装置である。 The general load 30 is a load that does not require stable power supply when the main power supply 10 is abnormal. In other words, the general load 30 is a load that allows the power supply to become unstable when the main power supply 10 malfunctions. The general load 30 is, for example, a vehicle air conditioner, a sound system, or a car navigation system.
副電源20は、主電源10の異常時に電力供給源として機能する蓄電装置である。副電源20としては、例えば、電気二重層コンデンサ(eDLC:electric Double Layer Capacitor)等の比較的容量が小さい電源が用いられる。ここで、副電源20の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に被保護負荷40に十分に電力を供給させ得る値に設定される。ここで、電源システム1に含まれる被保護負荷40が必要とする電力量や被保護負荷40の個数に応じて副電源20を容易に取り換えることを可能にする観点では、副電源20は、制御ユニット50に取り外し可能に接続されるのが好ましい。一方、例えば、電源システム1の一層の小型化を図る観点では、副電源20は、制御ユニット50に内蔵されてもよい。副電源20が制御ユニット50に内蔵されることにより、副電源20と制御装置530とを接続する配線の本数を低減することができる。また、副電源20が制御ユニット50に内蔵されることにより、副電源20と制御装置530とを接続する配線の長さが短くなり、配線抵抗を低減することができる。本実施形態では、副電源20は、制御ユニット50に取り外し可能に接続される。 The secondary power supply 20 is a power storage device that functions as a power supply source when the main power supply 10 malfunctions. As the auxiliary power supply 20, for example, a power supply with a relatively small capacity such as an electric double layer capacitor (eDLC) is used. Here, the capacity of the secondary power supply 20 is set to a value that can sufficiently supply power to the protected load 40 to the extent that the running vehicle can be stopped safely. Here, from the viewpoint of making it possible to easily replace the secondary power supply 20 according to the amount of electric power required by the protected loads 40 included in the power supply system 1 and the number of the protected loads 40, the secondary power supply 20 is controlled It is preferably removably connected to unit 50 . On the other hand, for example, from the viewpoint of further miniaturization of the power supply system 1 , the sub power supply 20 may be built in the control unit 50 . Since the sub power supply 20 is built in the control unit 50, the number of wires connecting the sub power supply 20 and the control device 530 can be reduced. In addition, since the sub power supply 20 is built in the control unit 50, the length of the wiring connecting the sub power supply 20 and the control device 530 can be shortened, and the wiring resistance can be reduced. In this embodiment, the secondary power supply 20 is detachably connected to the control unit 50 .
残存容量センサ22は、副電源20の残存容量(充電量)を検出し、検出結果を制御装置530へ出力する。残存容量センサ22は、例えば、副電源20の近傍に設けられる。 Remaining capacity sensor 22 detects the remaining capacity (charge amount) of secondary power supply 20 and outputs the detection result to control device 530 . The remaining capacity sensor 22 is provided near the sub-power supply 20, for example.
被保護負荷40は、主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷である。被保護負荷40は、主電源10又は副電源20から供給される電力を用いて駆動される。被保護負荷40は、被保護負荷40aと、被保護負荷40bと、被保護負荷40cとを含む。被保護負荷40b及び被保護負荷40cは、被保護負荷40aより車両の安全性との関係が強い負荷である。ここで、車両の安全性との関係が強い負荷とは、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷(例えば、電動ブレーキブースター)、車両を操舵するために用いられる負荷(例えば、電動パワーステアリング)、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷(例えば、レーダやカメラ)等をいう。車両の安全性との関係は、例えば、車両の安全性要求レベル(ASIL:Automotive Safety Integrity Level)等に基づいて決定される。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40b及び被保護負荷40cが駆動されない場合、車両の制動、操舵、又は周囲の状況の監視等に悪影響が及ぼされるおそれがある。一方、主電源10の異常時に被保護負荷40aが駆動されない場合であっても、車両の制動、操舵、又は周囲の状況の監視等に悪影響が及ぼされる程度は比較的低い。被保護負荷40aは、例えば、車両のヘッドライトである。被保護負荷40bは、例えば、車両の電動ブレーキブースターである。被保護負荷40cは、例えば、電動パワーステアリングである。なお、被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cが本発明に係る複数の被保護負荷の一例に相当し、被保護負荷40aが本発明に係る所定の被保護負荷の一例に相当する。 The protected load 40 is a load that requires a stable power supply in the event of an abnormality in the main power supply. The protected load 40 is driven using power supplied from the main power supply 10 or the sub power supply 20 . The protected load 40 includes a protected load 40a, a protected load 40b, and a protected load 40c. The protected load 40b and the protected load 40c are loads that have a stronger relationship with the safety of the vehicle than the protected load 40a. Here, the load that has a strong relationship with the safety of the vehicle includes the load used to brake the running vehicle (e.g., electric brake booster), the load used to steer the vehicle (e.g., electric power steering), and loads (eg, radar and cameras) used to monitor the vehicle's surroundings. The relationship with vehicle safety is determined based on, for example, a vehicle safety requirement level (ASIL: Automotive Safety Integrity Level). Therefore, if the protected load 40b and the protected load 40c are not driven when the main power supply 10 is abnormal, braking, steering, monitoring of surrounding conditions, etc. of the vehicle may be adversely affected. On the other hand, even if the protected load 40a is not driven when the main power supply 10 is abnormal, the degree of adverse effect on vehicle braking, steering, monitoring of surrounding conditions, etc. is relatively low. The protected load 40a is, for example, a vehicle headlight. The protected load 40b is, for example, an electric brake booster of a vehicle. The protected load 40c is, for example, an electric power steering. The protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c correspond to an example of the plurality of protected loads according to the present invention, and the protected load 40a corresponds to an example of the predetermined protected load according to the present invention. do.
メインスイッチ510は、主電源10と副電源20及び複数の被保護負荷40との間の電気的な接続を断接する。メインスイッチ510としては、例えば、半導体スイッチが用いられる。メインスイッチ510が閉じた状態では、第1電源ライン80と第2電源ライン82とが電気的に接続される。一方、メインスイッチ510が開いた状態では、第1電源ライン80と第2電源ライン82との電気的な接続が解除される。具体的には、サブスイッチ522、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528が閉じている場合、メインスイッチ510が閉じられることにより主電源10と副電源20及び複数の被保護負荷40とが電気的に接続され、メインスイッチ510が開かれることにより主電源10と副電源20及び複数の被保護負荷40との電気的な接続が解除される。 The main switch 510 disconnects and disconnects electrical connections between the main power supply 10 , the sub power supply 20 and the plurality of protected loads 40 . A semiconductor switch, for example, is used as the main switch 510 . When the main switch 510 is closed, the first power line 80 and the second power line 82 are electrically connected. On the other hand, when the main switch 510 is open, the electrical connection between the first power line 80 and the second power line 82 is released. Specifically, when the sub-switch 522, the sub-switch 524, the sub-switch 526 and the sub-switch 528 are closed, the main power supply 10, the sub-power supply 20 and the plurality of protected loads 40 are connected by closing the main switch 510. When they are electrically connected and the main switch 510 is opened, the electrical connection between the main power supply 10, the sub power supply 20, and the plurality of protected loads 40 is released.
切替部520は、副電源20と複数の被保護負荷40の各々との接続状態を切り替える。切替部520に含まれるサブスイッチ522、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528としては、例えば、半導体スイッチが用いられる。サブスイッチ522が閉じた状態では、副電源20と第2電源ライン82とが電気的に接続される。一方、サブスイッチ522が開いた状態では、副電源20と第2電源ライン82との電気的な接続が解除される。同様に、サブスイッチ524の開閉状態に応じて被保護負荷40aと第2電源ライン82との電気的な接続が断接される。また、同様に、サブスイッチ526の開閉状態に応じて被保護負荷40bと第2電源ライン82との電気的な接続が断接される。また、同様に、サブスイッチ528の開閉状態に応じて被保護負荷40cと第2電源ライン82との電気的な接続が断接される。つまり、サブスイッチ522、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528の開閉状態に応じて副電源20と被保護負荷40aとの電気的な接続状態、副電源20と被保護負荷40bとの電気的な接続状態、及び副電源20と被保護負荷40cとの電気的な接続状態が切り替えられる。 Switching unit 520 switches the connection state between sub power supply 20 and each of the plurality of protected loads 40 . As the sub-switch 522, the sub-switch 524, the sub-switch 526, and the sub-switch 528 included in the switching section 520, for example, semiconductor switches are used. When the sub-switch 522 is closed, the sub-power supply 20 and the second power supply line 82 are electrically connected. On the other hand, when the sub-switch 522 is open, the electrical connection between the sub-power supply 20 and the second power supply line 82 is released. Similarly, electrical connection between the protected load 40a and the second power supply line 82 is disconnected or disconnected depending on whether the sub-switch 524 is opened or closed. Similarly, electrical connection between the protected load 40b and the second power supply line 82 is disconnected or disconnected according to the open/closed state of the sub-switch 526 . Similarly, electrical connection between the protected load 40c and the second power supply line 82 is disconnected or disconnected according to the open/closed state of the sub-switch 528 . In other words, the electrical connection state between the sub-power supply 20 and the protected load 40a, the electrical connection between the sub-power supply 20 and the protected load 40b, and the electrical connection between the sub-power supply 20 and the protected load 40b depend on the open/closed states of the sub-switches 522, 524, 526, and 528. and the electrical connection state between the sub-power supply 20 and the protected load 40c.
制御装置530は、メインスイッチ510及び切替部520の動作を制御する。制御装置530は、例えば、メインスイッチ510に対してメインスイッチ510を開閉するための制御信号を出力する。また、制御装置530は、例えば、切替部520に対して切替部520の各サブスイッチを開閉するための制御信号を出力する。制御装置530は、メインスイッチ510及び切替部520の動作を適切に制御することによって、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することを可能とする。このような制御装置530による制御については詳細に後述する。 The control device 530 controls operations of the main switch 510 and the switching section 520 . The control device 530 outputs, for example, a control signal for opening and closing the main switch 510 to the main switch 510 . Further, the control device 530 outputs a control signal for opening/closing each sub-switch of the switching section 520 to the switching section 520, for example. By appropriately controlling the operations of the main switch 510 and the switching unit 520, the control device 530 can appropriately supply power to the load to be protected in the event of an abnormality in the main power supply, while reducing the number of auxiliary power supplies. and Such control by the control device 530 will be described later in detail.
制御装置530の一部又は全ては、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されている。また、制御装置530の一部又は全ては、例えば、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、CPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。制御装置530は、例えば、1つであってもよく、また、複数に分かれていてもよい。 A part or all of the control device 530 is configured by, for example, a microcomputer, a microprocessor unit, or the like. Also, part or all of the control device 530 may be composed of, for example, an updatable device such as firmware, or may be a program module or the like executed by a command from a CPU or the like. For example, the control device 530 may be one, or may be divided into a plurality of devices.
<2.電源システムの動作>
続いて、本実施形態に係る電源システム1の動作について説明する。
<2. Operation of Power Supply System>
Next, the operation of the power supply system 1 according to this embodiment will be described.
まず、図2を参照しながら、主電源10の正常時における電源システム1の動作について説明する。図2は、主電源の正常時における電力の流れを示す模式図である。図2に示される白抜きの矢印は、主電源10から出力される電力の流れを表す。 First, the operation of the power supply system 1 when the main power supply 10 is normal will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the flow of power when the main power supply is normal. The white arrows shown in FIG. 2 represent the flow of power output from the main power supply 10 .
図2に示すように、制御装置530は、主電源10の正常時にはメインスイッチ510、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528を閉じる。したがって、白抜きの矢印で示されるように、主電源10から出力される電力は、第1電源ライン80を介して一般負荷30へ供給され、第1電源ライン80及び第2電源ライン82を介して被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cへ供給される。それにより、一般負荷30、被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cが駆動される。 As shown in FIG. 2, controller 530 closes main switch 510, sub-switch 524, sub-switch 526 and sub-switch 528 when main power supply 10 is normal. Therefore, as indicated by the white arrows, the power output from the main power supply 10 is supplied to the general load 30 via the first power supply line 80, and is supplied via the first power supply line 80 and the second power supply line 82. are supplied to the protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c. Thereby, the general load 30, the protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c are driven.
ここで、制御装置530は、副電源20の残存容量(充電量)に応じてサブスイッチ522を開閉してよい。制御装置530は、例えば、副電源20の残存容量が判定値を上回った場合にサブスイッチ522を開けることにより副電源20の充電を停止することができる。また、制御装置530は、例えば、副電源20の残存容量が判定値を下回った場合にサブスイッチ522を閉じることにより副電源20の充電を実行することができる。判定値は、例えば、100%等に適宜設定される。 Here, control device 530 may open or close sub-switch 522 according to the remaining capacity (charged amount) of sub-power supply 20 . For example, when the remaining capacity of the secondary power supply 20 exceeds the determination value, the control device 530 can stop charging the secondary power supply 20 by opening the sub-switch 522 . Further, the control device 530 can charge the secondary power source 20 by closing the sub-switch 522 when the remaining capacity of the secondary power source 20 is below the determination value, for example. The determination value is appropriately set to, for example, 100%.
このように、電源システム1では、副電源20の充電は、制御装置530により制御される。また、後述するように、電源システム1では、副電源20の放電も制御装置530により制御される。つまり、電源システム1では、副電源20の充放電が制御装置530により制御されるため、副電源20内に別の制御装置を設ける必要がない。したがって、副電源20内の部品の個数を減らすことができる。 Thus, in the power supply system 1 , the charging of the secondary power supply 20 is controlled by the control device 530 . Further, as will be described later, in the power supply system 1, the discharge of the sub power supply 20 is also controlled by the control device 530. FIG. That is, in the power supply system 1 , charging and discharging of the sub power supply 20 is controlled by the control device 530 , so there is no need to provide another control device within the sub power supply 20 . Therefore, the number of parts in the sub power supply 20 can be reduced.
続いて、主電源10の異常時における電源システム1の動作について説明する。以下では、主電源10の異常時における電源システム1の動作について2つの例を示して説明する。 Next, the operation of the power supply system 1 when the main power supply 10 is abnormal will be described. Two examples of the operation of the power supply system 1 when the main power supply 10 is abnormal will be described below.
(2-1.第1の動作例)
図3及び図4を参照しながら、主電源10の異常時における電源システム1の第1の動作例について説明する。図3は、制御装置が行う第1の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。図3に示す制御フローは、例えば、電源システム1の起動後に開始される。図4は、主電源10の異常時における電力の流れを示す模式図である。図4に示される白抜きの矢印は、副電源20から出力される電力の流れを表す。
(2-1. First operation example)
A first operation example of the power supply system 1 when the main power supply 10 is abnormal will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a flow chart showing the flow of processing in the first operation example performed by the control device. The control flow shown in FIG. 3 is started, for example, after the power supply system 1 is started. FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow of electric power when the main power supply 10 is abnormal. The white arrows shown in FIG. 4 represent the flow of electric power output from the secondary power supply 20 .
図3に示す制御フローが開始されると、制御装置530は、主電源センサ12から出力される主電源10の電圧及び電流を取得する(ステップS101)。 When the control flow shown in FIG. 3 is started, the control device 530 acquires the voltage and current of the main power supply 10 output from the main power supply sensor 12 (step S101).
次に、制御装置530は、主電源10が異常であるか否かを判定する(ステップS103)。具体的には、制御装置530は、主電源10の電圧又は電流の少なくともいずれかに基づいて主電源10が異常であるか否かを判定する。 Next, the control device 530 determines whether or not the main power supply 10 is abnormal (step S103). Specifically, control device 530 determines whether main power supply 10 is abnormal based on at least one of the voltage and current of main power supply 10 .
例えば、制御装置530は、主電源10の電圧が第1電圧基準値より低い場合に主電源10が異常であると判定する。また、例えば、制御装置530は、主電源10の電圧が第2電圧基準値より高い場合に主電源10が異常であると判定する。第1電圧基準値は、例えば、被保護負荷40の正常な駆動が保障される電圧の下限値である。また、第2電圧基準値は、例えば、被保護負荷40の正常な駆動が保障される電圧の上限値である。なお、第1電圧基準値及び第2電圧基準値は、上記の例に限定されない。第1電圧基準値及び第2電圧基準値は、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。 For example, the control device 530 determines that the main power supply 10 is abnormal when the voltage of the main power supply 10 is lower than the first voltage reference value. Also, for example, the control device 530 determines that the main power supply 10 is abnormal when the voltage of the main power supply 10 is higher than the second voltage reference value. The first voltage reference value is, for example, the lower limit of the voltage at which normal driving of the protected load 40 is guaranteed. Also, the second voltage reference value is, for example, the upper limit value of the voltage at which normal driving of the protected load 40 is guaranteed. Note that the first voltage reference value and the second voltage reference value are not limited to the above examples. The first voltage reference value and the second voltage reference value may be set, for example, to values that further consider the margins with respect to the values in the above example.
また、例えば、制御装置530は、主電源10の電流が第1電流基準値より低い場合に主電源10が異常であると判定する。また、例えば、制御装置530は、主電源10の電流が第2電流基準値より高い場合に主電源10が異常であると判定する。第1電流基準値は、例えば、被保護負荷40の正常な駆動が保障される電流の下限値である。また、第2電流基準値は、例えば、被保護負荷40の正常な駆動が保障される電流の上限値である。なお、第1電流基準値及び第2電流基準値は、上記の例に限定されない。第1電流基準値及び第2電流基準値は、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。 Also, for example, the control device 530 determines that the main power supply 10 is abnormal when the current of the main power supply 10 is lower than the first current reference value. Further, for example, the control device 530 determines that the main power supply 10 is abnormal when the current of the main power supply 10 is higher than the second current reference value. The first current reference value is, for example, the lower limit of current that ensures normal driving of the protected load 40 . Also, the second current reference value is, for example, the upper limit value of the current that ensures normal driving of the protected load 40 . Note that the first current reference value and the second current reference value are not limited to the above examples. The first current reference value and the second current reference value may be set, for example, to values that further consider the margins with respect to the values in the above example.
具体的には、主電源10に物理的な障害が発生することにより主電源10の電圧が第1電圧基準値を下回ることがある。また、主電源10の充電が長時間行われないにも関わらず主電源10の放電が長時間行われることにより主電源10の電圧が第1電圧基準値を下回ることがある。また、ジェネレータG又は図示しないインバータに物理的な障害が発生することにより主電源10の電圧が第2電圧基準値を上回ることがある。また、一般負荷30が短絡したことに起因して、ヒューズFが溶断する程の大きな電流が電源システム1内を流れた場合、主電源10の電圧が第1電圧基準値を下回ることがある。 Specifically, a physical failure in the main power supply 10 may cause the voltage of the main power supply 10 to drop below the first voltage reference value. In addition, the voltage of the main power supply 10 may drop below the first voltage reference value due to the fact that the main power supply 10 has been discharged for a long time even though the main power supply 10 has not been charged for a long time. Also, the voltage of the main power supply 10 may exceed the second voltage reference value due to a physical failure in the generator G or an inverter (not shown). Further, when a current large enough to melt the fuse F flows through the power supply system 1 due to a short circuit in the general load 30, the voltage of the main power supply 10 may fall below the first voltage reference value.
ここで、一般負荷30が短絡することに起因して、ヒューズFが溶断する程の大きな電流が電源システム1内を流れた場合、主電源10の電圧が第1電圧基準値を下回るよりも早く主電源10の電流が第2電流基準値を上回る。したがって、このような場合には、主電源10の電流に基づいて主電源10が異常であるか否かを判定することによって、主電源10の電圧に基づいて主電源10が異常であるか否かを判定する場合より早く主電源10が異常であるか否かを判定することができる。 Here, when a current large enough to melt the fuse F flows through the power supply system 1 due to a short circuit in the general load 30, the voltage of the main power supply 10 falls below the first voltage reference value faster than the first voltage reference value. The current of the main power supply 10 exceeds the second current reference value. Therefore, in such a case, by determining whether the main power supply 10 is abnormal based on the current of the main power supply 10, it is possible to determine whether the main power supply 10 is abnormal based on the voltage of the main power supply 10. It is possible to determine whether or not the main power supply 10 is abnormal earlier than when determining whether or not.
主電源10が異常でないと判定された場合(ステップS103/NO)、ステップS101に戻る。一方、主電源10が異常であると判定された場合(ステップS103/YES)、制御装置530は、メインスイッチ510を開き(ステップS105)、切替部520の動作を制御することによって複数の被保護負荷40(被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40c)のうちの所定の被保護負荷と副電源20との接続を解除する(ステップS111)。ここで、所定の被保護負荷とは、複数の被保護負荷40のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である。本実施形態において、車両の安全性との関係が基準より強い被保護負荷は、被保護負荷40b及び被保護負荷40cであり、車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷は、被保護負荷40aである。したがって、制御装置530は、サブスイッチ524を開くことにより被保護負荷40aと副電源20との接続を解除する。 If it is determined that the main power supply 10 is normal (step S103/NO), the process returns to step S101. On the other hand, if it is determined that the main power supply 10 is abnormal (step S103/YES), the control device 530 opens the main switch 510 (step S105) and controls the operation of the switching unit 520 to A predetermined protected load among the loads 40 (the protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c) is disconnected from the sub power supply 20 (step S111). Here, the predetermined protected load is a protected load that has a weaker relationship with vehicle safety than the standard among the plurality of protected loads 40 . In this embodiment, the protected loads having a stronger relationship with vehicle safety than the standard are the protected loads 40b and 40c, and the protected loads having a weaker relationship with vehicle safety than the standard are the protected loads. Protected load 40a. Therefore, the control device 530 disconnects the protected load 40 a and the sub-power supply 20 by opening the sub-switch 524 .
なお、制御装置530は、主電源10が異常であると判定された際にサブスイッチ522が開いている場合、サブスイッチ522を閉じる制御を行う。 If the sub-switch 522 is open when it is determined that the main power supply 10 is abnormal, the control device 530 performs control to close the sub-switch 522 .
上記の一連の処理が行われた後、図3に示す制御フローは終了する。 After the above series of processes are performed, the control flow shown in FIG. 3 ends.
このように、本実施形態に係る電源システム1の第1の動作例では、主電源10の異常時にメインスイッチ510が開かれることにより、主電源10と副電源20及び複数の被保護負荷40との電気的な接続が解除される。つまり、電源システム1の電力供給源が主電源10から副電源20へ切り替えられる。また、サブスイッチ524が開いた状態となり、サブスイッチ522、サブスイッチ526及びサブスイッチ528が閉じた状態となることにより、副電源20と被保護負荷40aとの電気的な接続が解除され、副電源20と被保護負荷40b及び被保護負荷40cとが電気的に接続される。 As described above, in the first operation example of the power supply system 1 according to the present embodiment, when the main power supply 10 is abnormal, the main switch 510 is opened, so that the main power supply 10, the sub power supply 20, and the plurality of protected loads 40 are connected. is disconnected. That is, the power supply source of the power supply system 1 is switched from the main power supply 10 to the sub power supply 20 . Further, the sub-switch 524 is opened and the sub-switches 522, 526 and 528 are closed, thereby disconnecting the electrical connection between the sub-power supply 20 and the protected load 40a. The power supply 20 is electrically connected to the protected load 40b and the protected load 40c.
したがって、図4において白抜きの矢印で示されるように、副電源20から出力される電力は、被保護負荷40b及び被保護負荷40cのみへ供給される。つまり、副電源20から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷のみへ供給される。 Therefore, as indicated by the white arrows in FIG. 4, the power output from the secondary power supply 20 is supplied only to the protected load 40b and the protected load 40c. In other words, the power output from the auxiliary power supply 20 is supplied only to loads that are strongly related to the safety of the vehicle.
上述したように、副電源20の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に被保護負荷40に十分に電力を供給させ得る値に設定される。具体的には、副電源20の容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させることができる容量が選定されている。一方、副電源20の容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷40の全てを駆動させることができる容量より小さい。 As described above, the capacity of the secondary power supply 20 is set to a value that can supply sufficient power to the protected load 40 to safely stop the running vehicle. Specifically, the capacity of the auxiliary power supply 20 is selected so that the load to be protected 40b and the load to be protected 40c can be driven until the running vehicle is stopped at a safe place. On the other hand, the capacity of the auxiliary power supply 20 is smaller than the capacity capable of driving all the protected loads 40 until the running vehicle is stopped at a safe place.
かかる場合、もし主電源10の異常時に副電源20から被保護負荷40の全てへ電力供給が行われると、車両が停止する前に副電源20の残存容量が不足し、被保護負荷40への電力供給が行われなくなる。つまり、車両が停止する前に、車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させることができなくなる。 In such a case, if power is supplied from the secondary power supply 20 to all the protected loads 40 when the main power supply 10 is abnormal, the remaining capacity of the secondary power supply 20 will be insufficient before the vehicle stops, and the load 40 to be protected will be supplied with power. No power supply. That is, before the vehicle stops, the protected load 40b and the protected load 40c, which are loads that have a strong relationship with the safety of the vehicle, cannot be driven.
一方、本実施形態に係る電源システム1において、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力は、被保護負荷40b及び被保護負荷40cのみへ供給される。したがって、車両が停止する前に副電源20の残存容量が不足することが抑制される。つまり、車両が停止するまで車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させることができる。 On the other hand, in the power supply system 1 according to this embodiment, the power output from the secondary power supply 20 when the main power supply 10 malfunctions is supplied only to the protected loads 40b and 40c. Therefore, it is possible to prevent the secondary power supply 20 from running out of remaining capacity before the vehicle stops. In other words, the protected load 40b and the protected load 40c, which are loads having a strong relationship with the safety of the vehicle, can be driven until the vehicle stops.
(2-2.第2の動作例)
図5及び図6を参照しながら、主電源10の異常時における電源システム1の第2の動作例について説明する。第2の動作例において、制御装置530は、主電源10の異常時に副電源20の残存容量に応じて所定の被保護負荷(被保護負荷40a)と副電源20との接続を解除する。具体的には、制御装置530は、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が閾値を下回った場合に、所定の被保護負荷(被保護負荷40a)と副電源20との接続を解除する。以下では、基本的に、第1の動作例と重複する内容は省略し、第1の動作例との相違点について説明する。
(2-2. Second operation example)
A second operation example of the power supply system 1 when the main power supply 10 is abnormal will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. In the second operation example, the control device 530 disconnects the predetermined protected load (protected load 40a) from the sub power supply 20 according to the remaining capacity of the sub power supply 20 when the main power supply 10 is abnormal. Specifically, the control device 530 disconnects the predetermined protected load (protected load 40a) and the secondary power supply 20 when the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the threshold when the main power supply 10 is abnormal. do. In the following, basically, the contents overlapping with the first operation example are omitted, and the differences from the first operation example will be explained.
図5は、制御装置が行う第2の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。図5に示す制御フローは、例えば、電源システム1の起動後に開始される。図6は、主電源の異常時における第2の動作例での副電源の残存容量が閾値を下回っていない場合の電力の流れを示す模式図である。図6に示される白抜きの矢印は、副電源20から出力される電力の流れを表す。 FIG. 5 is a flow chart showing the flow of processing in the second operation example performed by the control device. The control flow shown in FIG. 5 is started, for example, after the power supply system 1 is started. FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of power when the remaining capacity of the secondary power supply does not fall below the threshold in the second operation example when the main power supply is abnormal. The white arrows shown in FIG. 6 represent the flow of power output from the secondary power supply 20 .
図5に示す制御フローが開始されてからステップS105までの処理は、第1の動作例で説明した通りであるので、ここでの詳細な説明を省略する。第2の動作例においてステップS105の処理が行われた後、制御装置530は、残存容量センサ22から出力される副電源20の残存容量を取得する(ステップS107)。 Since the processing from the start of the control flow shown in FIG. 5 to step S105 is as described in the first operation example, detailed description thereof will be omitted here. After the process of step S105 is performed in the second operation example, the control device 530 acquires the remaining capacity of the secondary power supply 20 output from the remaining capacity sensor 22 (step S107).
次に、制御装置530は、副電源20の残存容量が閾値を下回っているか否かを判定する(ステップS109)。残存容量の閾値は、例えば、走行中の車両を安全な場所に停止させるために最低限必要とされる副電源20の残存容量(以下、最低残存容量とも称する)に設定される。最低残存容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させるために必要とされる副電源20の残存容量である。例えば、最低残存容量は、車両が高速道路の追い越し車線を150km/hで走行している場合に、運転者が車線を2つ跨いで側道に車両を停止させるまで被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させるために必要とされる副電源20の残存容量であってよい。なお、残存容量の閾値は、上記の例に限定されず、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。 Next, control device 530 determines whether or not the remaining capacity of secondary power supply 20 is below a threshold (step S109). The remaining capacity threshold is set to, for example, the minimum required remaining capacity of the secondary power supply 20 (hereinafter also referred to as the minimum remaining capacity) for stopping the running vehicle in a safe place. The minimum remaining capacity is the remaining capacity of the secondary power supply 20 required to drive the protected load 40b and the protected load 40c until the running vehicle is stopped at a safe place. For example, the minimum remaining capacity is the protected load 40b and the protected load 40b until the driver stops the vehicle on a side road across two lanes when the vehicle is traveling in the overtaking lane of a highway at 150 km/h. It may be the remaining capacity of the sub-power supply 20 required to drive the load 40c. Note that the threshold value of the remaining capacity is not limited to the above example, and may be set to a value that further considers a margin with respect to the above example value, for example.
副電源20の残存容量が閾値を下回っていないと判定された場合(ステップS109/NO)、ステップS107に戻る。副電源20の残存容量が閾値を下回っていると判定された場合(ステップS109/YES)、ステップS111の処理へ移行する。ステップS111において、制御装置530は、切替部520の動作を制御することによって被保護負荷40aと副電源20との接続を解除する。 If it is determined that the remaining capacity of the secondary power supply 20 is not below the threshold (step S109/NO), the process returns to step S107. If it is determined that the remaining capacity of the secondary power supply 20 is below the threshold (step S109/YES), the process proceeds to step S111. In step S<b>111 , control device 530 disconnects protected load 40 a from secondary power supply 20 by controlling the operation of switching unit 520 .
このように、本実施形態に係る電源システム1の第2の動作例では、第1の動作例と同様に、主電源10の異常時にメインスイッチ510が開かれることにより、主電源10と副電源20及び複数の被保護負荷40との電気的な接続が解除される。つまり、電源システム1の電力供給源が主電源10から副電源20へ切り替えられる。一方、本実施形態に係る電源システム1の第2の動作例では、第1の動作例と異なり、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が閾値を下回るまではサブスイッチ522、サブスイッチ524、サブスイッチ526及びサブスイッチ528が閉じた状態となる。それにより、副電源20と被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cとが電気的に接続された状態が維持される。 As described above, in the second operation example of the power supply system 1 according to the present embodiment, as in the first operation example, the main power supply 10 and the sub power supply are switched by opening the main switch 510 when the main power supply 10 malfunctions. 20 and the plurality of protected loads 40 are disconnected. That is, the power supply source of the power supply system 1 is switched from the main power supply 10 to the sub power supply 20 . On the other hand, in the second operation example of the power supply system 1 according to the present embodiment, unlike the first operation example, when the main power supply 10 malfunctions, the sub-switch 522 and the sub-switch 522 remain open until the remaining capacity of the sub-power supply 20 falls below the threshold. 524, sub-switch 526 and sub-switch 528 are closed. As a result, the state in which the sub power supply 20 is electrically connected to the protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c is maintained.
したがって、図6において白抜きの矢印で示されるように、副電源20から出力される電力は、被保護負荷40a、被保護負荷40b及び被保護負荷40cへ供給される。つまり、副電源20から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷(例えば、被保護負荷40b及び被保護負荷40c)に加えて、車両の安全性との関係が比較的弱い負荷(例えば、被保護負荷40a)へ供給される。 Therefore, as indicated by white arrows in FIG. 6, the power output from the secondary power supply 20 is supplied to the protected load 40a, the protected load 40b, and the protected load 40c. In other words, the power output from the secondary power supply 20 has a relatively weak relationship with the safety of the vehicle, in addition to the loads that have a strong relationship with the safety of the vehicle (for example, the protected load 40b and the protected load 40c). It is supplied to the load (for example, the protected load 40a).
したがって、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が最低残存容量を下回るまでは車両の安全性との関係が強い負荷に加えて、車両の安全性との関係が比較的弱い負荷を駆動させることができる。 Therefore, in the event of an abnormality in the main power supply 10, until the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the minimum remaining capacity, in addition to the load that has a strong relationship with the safety of the vehicle, the load that has a relatively weak relationship with the safety of the vehicle is driven. can be made
また、本実施形態に係る電源システム1の第2の動作例では、第1の動作例と同様に、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が閾値を下回るとサブスイッチ524が開いた状態となり、サブスイッチ522、サブスイッチ526及びサブスイッチ528が閉じた状態となる。したがって、副電源20と被保護負荷40aとの電気的な接続が解除され、副電源20と被保護負荷40b及び被保護負荷40cとが電気的に接続される。 Further, in the second operation example of the power supply system 1 according to the present embodiment, as in the first operation example, when the main power supply 10 is abnormal and the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the threshold, the sub-switch 524 is opened. state, and sub-switch 522, sub-switch 526 and sub-switch 528 are closed. Therefore, the electrical connection between the sub power supply 20 and the protected load 40a is released, and the sub power supply 20 and the protected loads 40b and 40c are electrically connected.
したがって、図4において白抜きの矢印で示されるように、副電源20から出力される電力は、被保護負荷40b及び被保護負荷40cのみへ供給される。つまり、副電源20から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷のみへ供給される。 Therefore, as indicated by the white arrows in FIG. 4, the power output from the secondary power supply 20 is supplied only to the protected load 40b and the protected load 40c. In other words, the power output from the auxiliary power supply 20 is supplied only to loads that are strongly related to the safety of the vehicle.
それにより、第2の動作例においても第1の動作例と同様に、車両が停止する前に副電源20の残存容量が不足することが抑制される。つまり、車両が停止するまで車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷40b及び被保護負荷40cを駆動させることができる。 As a result, in the second operation example, as in the first operation example, the shortage of the remaining capacity of the secondary power supply 20 before the vehicle stops is suppressed. In other words, the protected load 40b and the protected load 40c, which are loads having a strong relationship with the safety of the vehicle, can be driven until the vehicle stops.
このように、本実施形態に係る電源システム1では、制御装置530は、主電源10の異常時に、メインスイッチ510を開き、切替部520の動作を制御することによって副電源20と複数の被保護負荷40の各々との接続状態を制御する。それにより、被保護負荷40の各々に副電源20を設けることなく被保護負荷40に適切に電力を供給することができる。つまり、主電源10の異常時に被保護負荷40に適切に電力を供給可能としつつ、副電源20の個数を低減することができる。 As described above, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the control device 530 opens the main switch 510 and controls the operation of the switching unit 520 when the main power supply 10 is abnormal. It controls the connection state with each of the loads 40 . As a result, power can be appropriately supplied to the protected loads 40 without providing the secondary power supply 20 to each of the protected loads 40 . In other words, the number of auxiliary power supplies 20 can be reduced while appropriately supplying power to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
<3.効果>
本実施形態に係る電源システム1により得られる効果について説明する。本実施形態に係る電源システム1は、副電源20と複数の被保護負荷40の各々との接続状態を切り替える切替部520を備える。また電源システム1では、制御装置530は、主電源10の異常時に、メインスイッチ510を開き、切替部520の動作を制御することによって副電源20と複数の被保護負荷40の各々との接続状態を制御する。それにより、主電源10の異常時に電源システム1の電力供給源が主電源10から副電源20へ切り替えられる。また、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力の供給先となる被保護負荷40を適切に切り替えることができる。したがって、電源システム1では、被保護負荷40の各々に対して副電源20を設けることなく被保護負荷40に適切に電力を供給することができる。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40に適切に電力を供給可能としつつ、副電源20の個数を低減することができる。
<3. Effect>
Effects obtained by the power supply system 1 according to the present embodiment will be described. The power supply system 1 according to this embodiment includes a switching unit 520 that switches the connection state between the sub power supply 20 and each of the plurality of protected loads 40 . In the power supply system 1 , the controller 530 opens the main switch 510 and controls the operation of the switching unit 520 when the main power supply 10 malfunctions, thereby controlling the connection state between the sub power supply 20 and each of the plurality of protected loads 40 . to control. As a result, the power supply source of the power supply system 1 is switched from the main power supply 10 to the sub power supply 20 when the main power supply 10 malfunctions. In addition, it is possible to appropriately switch the protected load 40 to which power output from the secondary power supply 20 is supplied when the main power supply 10 malfunctions. Therefore, in the power supply system 1 , electric power can be appropriately supplied to the loads 40 to be protected without providing the secondary power supply 20 to each of the loads 40 to be protected. Therefore, it is possible to reduce the number of auxiliary power supplies 20 while appropriately supplying power to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、制御装置530は、主電源10の電圧又は電流の少なくともいずれかに基づいて主電源10が異常であるか否かを判定する。それにより、主電源10が異常であるか否かを適切に判定することができる。したがって、主電源10の電圧又は電流の少なくともいずれかが異常である場合に、被保護負荷40に一層適切に電力を供給することができる。 Preferably, in the power supply system 1 , the controller 530 determines whether or not the main power supply 10 is abnormal based on at least one of the voltage and current of the main power supply 10 . Accordingly, it is possible to appropriately determine whether or not the main power supply 10 is abnormal. Therefore, power can be more appropriately supplied to the protected load 40 when at least one of the voltage and current of the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、制御装置530は、主電源10の異常時に切替部520の動作を制御することによって複数の被保護負荷40のうちの所定の被保護負荷40aと副電源20との接続を解除する。それにより、例えば各被保護負荷40へ電力を供給する必要性に基づいて、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力の供給先となる被保護負荷40を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40に一層適切に電力を供給することができる。 Preferably, in the power supply system 1 , the control device 530 controls the operation of the switching unit 520 when the main power supply 10 malfunctions, thereby switching between the predetermined protected load 40 a among the plurality of protected loads 40 and the sub power supply 20 . Disconnect. As a result, for example, based on the need to supply power to each protected load 40, it is possible to more appropriately switch the protected load 40 to which the power output from the secondary power supply 20 is supplied when the main power supply 10 malfunctions. can. Therefore, power can be more appropriately supplied to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、所定の被保護負荷40aは、複数の被保護負荷40のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である。つまり、複数の被保護負荷40のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷40aが主電源10の異常時に副電源20との接続を解除される。それにより、各被保護負荷40の車両の安全性との関係に基づいて、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力の供給先となる被保護負荷40を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40に一層適切に電力を供給することができる。 Preferably, in the power supply system 1, the predetermined protected load 40a is a protected load that has a weaker relationship with vehicle safety than the standard among the plurality of protected loads 40. FIG. That is, among the plurality of protected loads 40, the protected load 40a having a weaker relationship with vehicle safety than the standard is disconnected from the secondary power supply 20 when the main power supply 10 malfunctions. As a result, it is possible to more appropriately switch the protected load 40 to which the power output from the secondary power supply 20 is supplied when the main power supply 10 malfunctions, based on the relationship between each protected load 40 and vehicle safety. can. Therefore, power can be more appropriately supplied to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、制御装置530は、主電源10の異常時に副電源20の残存容量に応じて所定の被保護負荷40aと副電源20との接続を解除する。それにより、例えば、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が比較的多い場合には、副電源20から出力される電力は、電力を供給する必要性が高い被保護負荷40(例えば、被保護負荷40b及び被保護負荷40c)に加えて、電力を供給する必要性が比較的低い被保護負荷40(例えば、被保護負荷40a)へ供給される。一方、例えば、主電源10の異常時に副電源20の残存容量が比較的少ない場合には、副電源20から出力される電力は、電力を供給する必要性が高い被保護負荷40(例えば、被保護負荷40b及び被保護負荷40c)のみへ供給される。したがって、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力の供給先となる被保護負荷40を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40に一層適切に電力を供給することができる。 Preferably, in the power supply system 1 , the control device 530 disconnects the predetermined protected load 40 a from the sub power supply 20 according to the remaining capacity of the sub power supply 20 when the main power supply 10 is abnormal. As a result, for example, when the remaining capacity of the secondary power supply 20 is relatively large when the main power supply 10 is abnormal, the power output from the secondary power supply 20 is reduced to the protected load 40 (for example, In addition to protected load 40b and protected load 40c), power is supplied to protected load 40 (eg, protected load 40a) that has a relatively low need to supply power. On the other hand, for example, when the remaining capacity of the secondary power supply 20 is relatively small when the main power supply 10 is abnormal, the power output from the secondary power supply 20 is reduced to the protected load 40 (for example, the It is supplied only to the protected load 40b and the protected load 40c). Therefore, it is possible to more appropriately switch the protected load 40 to which power output from the sub power supply 20 is supplied when the main power supply 10 malfunctions. Therefore, power can be more appropriately supplied to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、制御装置530は、主電源10の異常時に、副電源20の残存容量が閾値を下回った場合に、所定の被保護負荷40aと副電源20との接続を解除する。それにより、主電源10の異常時に所定の被保護負荷40aと副電源20との接続を解除するタイミングを副電源20の残存容量に応じて適正化することができる。したがって、主電源10の異常時に副電源20から出力される電力の供給先となる被保護負荷40を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源10の異常時に被保護負荷40に一層適切に電力を供給することができる。 Preferably, in the power supply system 1, the controller 530 disconnects the predetermined protected load 40a from the secondary power supply 20 when the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the threshold when the main power supply 10 is abnormal. . As a result, the timing of disconnecting the predetermined protected load 40 a from the sub power supply 20 when the main power supply 10 is abnormal can be optimized according to the remaining capacity of the sub power supply 20 . Therefore, it is possible to more appropriately switch the protected load 40 to which power output from the sub power supply 20 is supplied when the main power supply 10 malfunctions. Therefore, power can be more appropriately supplied to the protected load 40 when the main power supply 10 is abnormal.
好ましくは、電源システム1では、メインスイッチ510、切替部520及び制御装置530は、同一の制御ユニット50に搭載され、副電源20は、制御ユニット50に取り外し可能に接続される。それにより、例えば、電源システム1に含まれる被保護負荷40が必要とする電力量や被保護負荷40の個数に応じて副電源20を容易に取り換えることができる。 Preferably, in the power supply system 1 , the main switch 510 , the switching section 520 and the control device 530 are mounted on the same control unit 50 , and the sub power supply 20 is detachably connected to the control unit 50 . Thereby, for example, the secondary power supply 20 can be easily replaced according to the amount of electric power required by the protected loads 40 included in the power supply system 1 and the number of the protected loads 40 .
好ましくは、電源システム1では、メインスイッチ510、切替部520及び制御装置530は、同一の制御ユニット50に搭載され、副電源20は、制御ユニット50に内蔵される。それにより、例えば、電源システム1の一層の小型化を図ること、副電源20と制御装置530とを接続する配線の本数を低減すること、及び配線抵抗を低減することができる。 Preferably, in the power supply system 1 , the main switch 510 , the switching section 520 and the control device 530 are mounted in the same control unit 50 , and the sub power supply 20 is built in the control unit 50 . As a result, for example, it is possible to further reduce the size of the power supply system 1, reduce the number of wires connecting the sub power supply 20 and the control device 530, and reduce the wiring resistance.
<4.むすび>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
<4. Conclusion>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、上記実施形態の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。 For example, each step in the above embodiment does not necessarily have to be processed in chronological order according to the order described as the flowchart. For example, each step in the processing of the above embodiment may be processed in an order different from the order described as the flowchart, or may be processed in parallel.
また、例えば、上記実施形態の第2の動作例では、制御装置530は、副電源20の残存容量が閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷と副電源20との接続を解除する例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。具体的には、副電源20の残存容量との比較に用いられる閾値が複数設けられてもよい。例えば、車両の安全性との関係が強い被保護負荷と、車両の安全性との関係が中程度の被保護負荷と、車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷との3種類の負荷が存在する場合、副電源20の残存容量の閾値を2つ設けることにより、制御装置530は、副電源20の残存容量が1つ目の閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷と副電源20との接続を解除し、副電源20の残存容量が2つ目の閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が中程度の被保護負荷と副電源20との接続を解除することができる。 Further, for example, in the second operation example of the above embodiment, when the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the threshold, the control device 530 controls the load to be protected and the secondary power supply, which have a relatively weak relationship with the safety of the vehicle. 20 has been described, but the present invention is not limited to such an example. Specifically, a plurality of threshold values may be provided for comparison with the remaining capacity of the secondary power supply 20 . For example, there are three types of protected loads that have a strong relationship with vehicle safety, protected loads that have a medium relationship with vehicle safety, and protected loads that have a relatively weak relationship with vehicle safety. is present, two thresholds for the remaining capacity of the secondary power supply 20 are provided so that the control device 530 can control the safety of the vehicle when the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the first threshold. If the protected load with a relatively weak relationship with the secondary power supply 20 is disconnected and the remaining capacity of the secondary power supply 20 falls below the second threshold, the protected load with an intermediate relationship with the safety of the vehicle and the sub power supply 20 can be disconnected.
また、例えば、上記実施形態では、一般負荷30が1個であり、被保護負荷40が3個である例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一般負荷30及び被保護負荷40の個数は、適宜変更されてよい。 Further, for example, in the above embodiment, an example in which there is one general load 30 and three protected loads 40 are described, but the present invention is not limited to such an example. The number of general loads 30 and protected loads 40 may be changed as appropriate.
また、例えば、上記実施形態では、車両の安全性との関係が強い被保護負荷40bが電動ブレーキブースターであり、被保護負荷40cが電動パワーステアリングである例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電源システム1が搭載される車両が自動運転車両である場合、先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance Systems)が車両の安全性との関係が強い負荷に含まれてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, an example in which the protected load 40b, which has a strong relationship with vehicle safety, is an electric brake booster, and the protected load 40c is an electric power steering, has been described. is not limited to For example, if the vehicle in which the power supply system 1 is mounted is an autonomous vehicle, the load that has a strong relationship with the safety of the vehicle may include an advanced driver assistance system (ADAS).
また、例えば、上記実施形態では、車両の安全性との関係が被保護負荷40b及び被保護負荷40cより弱い被保護負荷40aがヘッドライトである例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、被保護負荷40aは、車両のウィンカーやワイパー等であってもよい。 Further, for example, in the above embodiment, an example was described in which the protected load 40a, which has a weaker relationship with vehicle safety than the protected loads 40b and 40c, is a headlight, but the present invention is limited to such an example. not. For example, the protected load 40a may be a vehicle turn signal, a wiper, or the like.
1・・・電源システム、10・・・主電源、12・・・主電源センサ、20・・・副電源、22・・・残存容量センサ、30・・・一般負荷、40,40a,40b,40c・・・被保護負荷、50・・・制御ユニット、510・・・メインスイッチ、520・・・切替部、522,524,526,528・・・サブスイッチ、530・・・制御装置、F・・・ヒューズ、G・・・ジェネレータ、S・・・スタータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Power supply system 10... Main power supply 12... Main power supply sensor 20... Sub power supply 22... Remaining capacity sensor 30... General load 40, 40a, 40b, 40c... Load to be protected, 50... Control unit, 510... Main switch, 520... Switching unit, 522, 524, 526, 528... Sub switch, 530... Control device, F ... fuse, G ... generator, S ... starter
Claims (9)
電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源(20)と、
前記主電源(10)又は前記副電源(20)から供給される電力を用いて駆動される複数の被保護負荷(40)と、
前記主電源(10)と前記副電源(20)及び前記複数の被保護負荷(40)との間の電気的な接続を断接するメインスイッチ(510)と、
前記副電源(20)と前記複数の被保護負荷(40)の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部(520)と、
前記メインスイッチ(510)及び前記切替部(520)の動作を制御する制御装置(530)と、
を備える電源システム(1)であって、
前記副電源(20)及び前記複数の被保護負荷(40)は、前記主電源(10)とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源(20)の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷(40)に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、
前記副電源(20)、前記メインスイッチ(510)、前記切替部(520)及び前記制御装置(530)は、同一の制御ユニット(50)に備えられ、
前記複数の被保護負荷(40)は、前記主電源(10)の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、前記複数の被保護負荷(40)は、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んでおり、
前記制御装置(530)は、前記主電源(10)の異常時に、前記メインスイッチ(510)を開き、前記切替部(520)の動作を制御することによって前記副電源(20)と前記複数の被保護負荷(40)の各々との接続状態を制御する、電源システム(1)。 a main power supply (10);
a secondary power source (20) comprising an electric double layer capacitor or an electric double layer capacitor;
a plurality of protected loads (40) driven using power supplied from the main power supply (10) or the sub power supply (20);
a main switch (510) for connecting and disconnecting electrical connections between the main power supply (10), the sub power supply (20) and the plurality of protected loads (40);
a switching unit (520) for switching a state of connection between the secondary power supply (20) and each of the plurality of protected loads (40) by a semiconductor switch ;
a control device (530) that controls operations of the main switch (510) and the switching unit (520);
A power supply system (1) comprising
The auxiliary power supply (20) and the plurality of protected loads (40) are connected in parallel with the main power supply (10), and the capacity of the auxiliary power supply (20) is sufficient to ensure the safety of the running vehicle. is set to a value that allows sufficient power to be supplied to the plurality of protected loads (40) to the extent that it can be stopped at
The auxiliary power supply (20), the main switch (510), the switching section (520) and the control device (530) are provided in the same control unit (50),
The plurality of protected loads (40) are loads that require a stable power supply when the main power supply (10) is abnormal, and the plurality of protected loads (40) brake the running vehicle. a load used to steer the vehicle, and a load used to monitor conditions surrounding the vehicle;
The control device (530) opens the main switch (510) and controls the operation of the switching unit (520) when the main power supply (10) malfunctions, thereby controlling the operation of the sub power supply (20) and the plurality of switches. A power supply system (1) that controls the connection status with each of the protected loads (40).
前記所定の被保護負荷(40a)は、前記複数の被保護負荷(40)のうち前記車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である、請求項5に記載の電源システム(1)。 The power supply system (1) is mounted on a vehicle,
6. The power supply system (1) according to claim 5 , wherein the predetermined protected load (40a) is a protected load having a weaker relationship with the safety of the vehicle than a standard among the plurality of protected loads (40). ).
電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源(20)と、
前記主電源(10)又は前記副電源(20)から供給される電力を用いて駆動され、前記主電源(10)の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んだ複数の被保護負荷(40)と、
を備える電源システム(1)の制御ユニット(50)であって、
前記副電源(20)及び前記複数の被保護負荷(40)は、前記主電源(10)とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源(20)の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷(40)に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、
前記制御ユニット(50)は、
前記主電源(10)と前記副電源(20)及び前記複数の被保護負荷(40)との間の電気的な接続を断接するメインスイッチ(510)と、
前記副電源(20)と前記複数の被保護負荷(40)の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部(520)と、
前記メインスイッチ(510)及び前記切替部(520)の動作を制御する制御装置(530)と、
を備え、
前記制御装置(530)は、前記主電源(10)の異常時に、前記メインスイッチ(510)を開き、前記切替部(520)の動作を制御することによって前記副電源(20)と前記複数の被保護負荷(40)の各々との接続状態を制御する、電源システム(1)の制御ユニット(50)。
a main power supply (10);
a secondary power source (20) comprising an electric double layer capacitor or an electric double layer capacitor;
A running vehicle which is driven by electric power supplied from the main power supply (10) or the auxiliary power supply (20) and requires stable power supply when the main power supply (10) malfunctions. a plurality of protected loads (40) including loads used to brake the vehicle, loads used to steer the vehicle, and loads used to monitor conditions surrounding the vehicle;
A control unit (50) of a power supply system (1) comprising
The auxiliary power supply (20) and the plurality of protected loads (40) are connected in parallel with the main power supply (10), and the capacity of the auxiliary power supply (20) is sufficient to ensure the safety of the running vehicle. is set to a value that allows sufficient power to be supplied to the plurality of protected loads (40) to the extent that it can be stopped at
Said control unit (50) comprises:
a main switch (510) for connecting and disconnecting electrical connections between the main power supply (10), the sub power supply (20) and the plurality of protected loads (40);
a switching unit (520) for switching a state of connection between the secondary power supply (20) and each of the plurality of protected loads (40) by a semiconductor switch ;
a control device (530) that controls operations of the main switch (510) and the switching unit (520);
with
The control device (530) opens the main switch (510) and controls the operation of the switching unit (520) when the main power supply (10) malfunctions, thereby controlling the operation of the sub power supply (20) and the plurality of switches. A control unit (50) of the power supply system (1) for controlling the connection status with each of the protected loads (40).
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