WO2016171203A1 - 電力供給装置及び電力供給システム - Google Patents

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WO2016171203A1
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power supply
power
supply system
load
positive
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English (en)
French (fr)
Inventor
浦城　健司
内野　剛雄
淳平 堀井
佑樹 杉沢
一憲 山口
龍弥 大道寺
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device and a power supply system that supply power from a power source to a plurality of loads, and particularly to a power supply device and a power supply system that supply power having different voltage values.
  • a junction box (power supply device) is provided between the battery and the in-vehicle device in order to supply (distribute) the electric power stored in the battery to a plurality of in-vehicle devices.
  • the junction box and each in-vehicle device are connected to each other by a power supply harness, and the plurality of harnesses are appropriately arranged in the vehicle.
  • the junction box has a function of determining leakage by detecting an overcurrent, and performs control such as cutting off the power supply path according to the leakage.
  • Patent Literature 1 a power source side circuit breaker provided on the battery side and a load side circuit breaker provided on each of a plurality of loads to which power is supplied are provided. Accordingly, there has been proposed a robot that cuts off a power supply path by either a power-side leakage breaker or a load-side leakage breaker and a power supply control method thereof.
  • a load-side leakage breaker disposed in the vicinity of each load detects an outflow current to the load and a return current from the load, and the difference between the two currents exceeds a threshold value. Whether or not there is a leakage is determined by determining whether or not. The determination result is notified from each load-side earth leakage breaker to the battery control unit, and the battery control unit controls the interruption of the power supply path based on the notified determination result.
  • a plurality of power supply systems having different voltage values may be provided.
  • a plurality of power supply harnesses having different power supply voltage values are provided side by side or bundled in the vehicle. If a short circuit occurs between harnesses with different power supply voltage values among adjacent harnesses, leakage from the high-voltage side harness to the low-voltage side harness occurs, but the amount of current leakage is small, It may be difficult to detect leakage.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to short-circuit harnesses that supply power having different voltage values, and leakage due to this short-circuit does not lead to overcurrent.
  • An object of the present invention is to provide a power supply device and a power supply system that can detect leakage even if the amount of the power supply is small.
  • the power supply apparatus includes a first positive terminal portion to which a positive electric wire and a negative electric wire of a first electric power supply system that supplies electric power of a first voltage value to one or a plurality of first loads are respectively connected. And a first positive terminal of the second power supply system that supplies power of a second voltage value lower than the first voltage value to one or a plurality of second loads, respectively.
  • a detection unit that detects a difference between a side terminal unit, a current amount flowing out from the first positive terminal unit to the first load, and a current amount flowing into the first negative terminal unit from the first load; And a determination unit that determines the presence or absence of leakage based on the detection result of the detection unit.
  • the power supply device includes a booster that boosts the power from the power supply, and supplies the power boosted by the booster to the first load in the first power supply system. It is characterized by that.
  • the power supply device includes a switching element that switches between supply and non-supply of power to each first load, and a control unit that controls the switching element according to a determination result of the determination unit. It is characterized by that.
  • the power supply system includes a power supply device that supplies power from a power source to a plurality of loads, and the first voltage is supplied from the power supply device to one or a plurality of first loads of the plurality of loads.
  • a first power supply system that supplies power of a value, and power of a second voltage value lower than the first voltage value is supplied from the power supply device to a second load other than the first load among the plurality of loads.
  • the first power supply system includes two wires, a positive wire and a negative wire, from the power supply device to the first load.
  • Each of the second power supply systems is configured by connecting each of the power supply device to the second load with a single positive-side electric wire, and the power supply device includes the first power supply.
  • the amount of current flowing into the positive wire of the supply system and And having a detecting section for detecting a difference between the amount of current flowing from the negative wire, and a determination unit for determining presence or absence of leakage based on the detection result of the detection unit.
  • the negative electric wire is connected to a common ground potential in the power supply device, and in the second power supply system, each load is It is connected to a common ground potential.
  • the power supply device includes a booster that boosts the power from the power source, and the first booster supplies the power boosted by the booster to the first power supply system. It is characterized by being supplied to a load.
  • the power supply device controls the switching element according to a determination result of the switching element that switches supply or non-supply of power to each first load and the determination unit. And a control unit for performing the operation.
  • a first power supply system that supplies power of a first voltage value from the power supply device to one or more first loads, and a second voltage value (from the power supply device to one or more second loads).
  • a second power supply system that supplies power of ⁇ first voltage value) is provided.
  • a 1st electric power supply system sets it as the structure which connects an electric power supply apparatus and each 1st load with two electric wires (a positive side electric wire and a negative side electric wire), respectively.
  • the second power supply system has a configuration in which the power supply device and each second load are connected by one positive-side electric wire.
  • the power supply device detects a difference between the amount of current flowing out to the positive electric wire and the amount of current flowing from the negative electric wire corresponding to the positive electric wire with respect to the first electric power supply system, and based on the detected difference Determine if there is a leak. For example, when the positive power line of the first power supply system and the positive power cable of the second power supply system are short-circuited, current flows from the positive power cable of the first power supply system to the positive power cable of the second power supply system. . For this reason, the amount of current returning from the first load to the power supply device through the negative side wire of the first power supply system is smaller than the amount of current output from the power supply device to the positive side wire of the first power supply system. Become.
  • the amount of current in the positive and negative wires of the first power supply system is substantially the same, no leakage has occurred, but if there is a difference in the amount of current, it is determined that a leakage has occurred. Therefore, even if the leakage current is a low current that does not reach an overcurrent, it can be accurately detected.
  • the configuration of this system it is necessary to connect the power supply device and each first load with two wires, but the power supply device and each second load must be connected with one wire. Therefore, the number of electric wires can be reduced as compared with the configuration in which the power supply device and all loads are connected by two electric wires.
  • the power supply device connects the negative electric wire to a common ground potential (for example, body ground in a vehicle).
  • a common ground potential for example, body ground in a vehicle.
  • each second load is connected to a common ground potential.
  • the power supply device includes a booster, boosts the power from the power supply, and supplies the boosted power to the first load. Thereby, it is possible to supply power of two voltage values with one power source.
  • the power supply device may include a step-down unit in addition to the above-described step-up unit. That is, the power supply device may be configured to perform bidirectional voltage step-up and step-down transformation.
  • a switching element is provided on the positive-side electric wire of the first power supply system so that the supply or non-supply of power to each first load can be switched.
  • the power supply device can cut off the power supply to the location where the leakage occurs, for example, by performing control to switch the conduction or interruption of the switching element according to the determination result of the presence or absence of leakage.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of the power supply system according to the present embodiment.
  • the junction box supplies power from the power supply device to one or more first loads 3 and one or more second loads 7 mounted on the vehicle 1 ( Distribution system).
  • first loads 3 and one or more second loads 7 mounted on the vehicle 1 ( Distribution system).
  • Distribution system Distribution system
  • three each of the first load 3 and the second load 7 are illustrated, but the number of loads mounted on the vehicle 1 is not limited thereto.
  • the power supply device 2 is a device such as a battery or an alternator mounted on the vehicle 1 and supplies, for example, power having a voltage value of 12V.
  • the first load 3 and the second load 7 mounted on the vehicle 1 are devices such as an ECU, a communication device, a car navigation device, an audio device, various sensors, a lamp, a motor, or an actuator, and are supplied from the power supply device 2. It operates with the power that is generated. However, in the present embodiment, the first load 3 operates by supplying power with a voltage value of 48V, and the second load 7 operates by supplying power with a voltage value of 12V. For this reason, the junction box 10 has a function of boosting 12V power from the power supply device 2 to 48V, and supplies power having a voltage value of 48V to the first load 3.
  • the junction box 10 and each first load 3 are connected to each other by two electric wires, a positive-side electric wire 5 and a negative-side electric wire 6. A voltage of 45V is applied to the positive electric wire 5.
  • the negative electric wire 6 is connected to the ground potential in the junction box 10.
  • the power supply path by the positive electric wire 5 and the negative electric wire 6 connecting the junction box 10 and the first load 3 is referred to as a first electric power supply system 4.
  • each second load 7 are connected to each other by one positive-side electric wire 9.
  • Each second load 7 is connected to a ground potential.
  • the ground potential is the body ground of the vehicle 1 and is common to all devices.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the junction box 10 according to the present embodiment.
  • the junction box 10 has a power supply terminal 21 for connecting a power supply line to the power supply device 2.
  • the junction box 10 is used to connect the plurality of first positive terminals 22 for connecting the positive electric wires 5 of the first power supply system 4 and the negative electric wires 6 of the first power supply system 4, respectively.
  • a plurality of first negative terminals 23 and a plurality of second positive terminals 24 for connecting the positive electric wires 9 of the second power supply system 8 are provided.
  • the input terminal of the DCDC converter 12 and one end of the three fuses 16 are electrically connected to the power supply terminal 21.
  • the other ends of the three fuses 16 are connected to the three second positive terminals 24, respectively. Therefore, the junction box 10 supplies 12 V power from the power supply device 2 to the second load 7 connected to the second positive terminal 24 via the positive electric wire 9.
  • the current at this time reaches the ground potential from the power supply device 2 through the power supply terminal 21, the fuse 16, the second positive terminal 24, the positive electric wire 9, and the second load 7. Further, when an overcurrent flows to any of the second loads 7, the junction box 10 stops supplying power to the second loads 7 by cutting the fuse 16.
  • the DCDC converter 12 is a booster circuit that outputs a voltage of 48V with respect to an input voltage of 12V.
  • One end of three relays 13 is connected to the output terminal of the DCDC converter 12.
  • the relay 13 is, for example, an electromagnetic relay, and switching of connection / cutoff is controlled by the control unit 11.
  • the other end of each relay 13 is connected to one end of a fuse 14.
  • the other end of each fuse 14 is connected to a first positive terminal 22.
  • the first negative terminal 23 is connected to the ground potential in the junction box 10. Therefore, when the control unit 11 is connected to the relay 13, the junction box 10 supplies the 48 V power boosted by the DCDC converter 12 to the first positive terminal 22 and the first negative terminal 23, and the negative electric wire 5 and negative voltage.
  • the junction box 10 stops the power supply to the first loads 3 by cutting the fuse 14. Further, the junction box 10 can individually control power supply / non-supply to the first load 3 by switching the connection / disconnection of the relay 13 by the control unit 11.
  • the control unit 11 is realized by using, for example, a microcomputer or an LSI (Large Scale Integration).
  • the control unit 11 performs control to switch connection / disconnection of the relay 13 by controlling energization to the coil of the electromagnetic relay 13.
  • the control unit 11 performs processing such as determining whether there is a leakage in the power supply system.
  • the junction box 10 has a plurality of current sensors 15.
  • the current sensor 15 has, for example, an annular shape, and detects the amount of current flowing through the electric wire by detecting the magnetic field generated by the electric current flowing through the electric wire passing through the annular ring with a Hall element or the like. It is a sensor that outputs a signal of a corresponding voltage.
  • the internal wiring connected to the first positive terminal 22 and the corresponding internal wiring connected to the first negative terminal 23 pass through the ring of the current sensor 15. Is done. Since both the internal wirings have opposite directions of current flow, the direction of the generated magnetic field is opposite. Therefore, the current sensor 15 outputs a voltage signal corresponding to the difference in the amount of current flowing through both internal wirings. The detection result by each current sensor 15 is given to the control unit 11.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of determining the presence or absence of leakage by the junction box 10 according to the present embodiment, and a graph with the horizontal axis as time and the vertical axis as current amount is illustrated.
  • the solid line indicates the amount of current flowing from the first positive terminal 22 to the positive wire 5
  • the broken line indicates the amount of current flowing from the negative wire 6 to the first negative terminal 23.
  • the alternate long and short dash line is the amount of current that is overcurrent in the junction box 10 and the amount of current that blows the fuses 14 and 16.
  • the positive electric wire 5 of the first power supply system 4 and the positive electric wire 9 of the second power supply system 8 are short-circuited, the positive electric wire 5 from the first positive terminal 22 of the junction box 10.
  • a part of the current flowing out of the electric current flows from the positive electric wire 9 of the second power supply system 8 to the second load 7 and reaches the ground potential at the second load 7.
  • the amount of current flowing from the first load 3 through the negative-side electric wire 6 to the first negative-side terminal 23 of the junction box 10 is smaller than the amount of current flowing out of the first positive-side terminal 22.
  • the power supply is stopped by cutting the fuses 14 and 16.
  • the junction box 10 detects the difference between the amount of current flowing out from the first positive terminal 22 and the amount of current flowing in from the first negative terminal 23 by the current sensor 15. Since the outflow current amount and the inflow current amount are substantially equal in the normal state, the difference detected by the current sensor 15 is 0 or a value close to 0. In contrast, when a short circuit or the like occurs, the current sensor 15 detects the amount of current that has flowed to another electric wire or the like due to the short circuit.
  • the control part 11 which acquired the detection result of the current sensor 15 can determine the presence or absence of an electrical leakage by determining whether a detection result exceeds a threshold value.
  • the control unit 11 stops power supply by setting the relay 13 corresponding to the power supply path (combination of the positive-side electric wire 5 and the negative-side electric wire 6) determined to have leaked to a cut-off state. .
  • the power supply path is cut off when it is determined that leakage has occurred.
  • the junction box 10 may perform other controls. When a leakage occurs, the junction box 10 may perform a process of stopping the operation of the load, for example, may perform a warning or notification to the outside, or may stop the DCDC converter 12, for example. Alternatively, control other than these may be performed.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of processing performed by the junction box 10 according to the present embodiment.
  • the control part 11 of the junction box 10 acquires the detection result of the difference of the electric current amount by the current sensor 15 (step S1).
  • the control unit 11 determines whether or not the acquired difference in current amount exceeds a predetermined threshold (step S2). When the difference in the amount of current does not exceed the threshold value (S2: NO), the control unit 11 determines that no leakage has occurred and returns the process to step S1. When the difference in the amount of current exceeds the threshold (S2: YES), the control unit 11 determines that a leakage has occurred and cuts off the corresponding relay 13 to cut off the power supply path (step S3). The process is terminated.
  • the junction box 10 distributes and supplies the power from the power supply device 2 to the first load 3 and the second load 7.
  • a first power supply system 4 that supplies power of a first voltage value (48V) from the junction box 10 to one or a plurality of first loads 3 and one or more from the junction box 10.
  • a second power supply system 8 that supplies power of a second voltage value (12 V) to the plurality of second loads 7 is provided.
  • the junction box 10 and the first load 3 are connected by two electric wires, a positive electric wire 5 and a negative electric wire 6, respectively.
  • the junction box 10 and the second load 7 are each connected by one positive-side electric wire.
  • the junction box 10 uses a current sensor 15 to calculate the difference between the amount of current flowing out to the positive electric wire 5 and the amount of current flowing from the negative electric wire 6 corresponding to the positive electric wire 5 with respect to the first power supply system 4. It detects and determines the presence or absence of electric leakage based on the detected difference.
  • the positive electric wire 5 of the first electric power supply system 4 and the positive electric wire 9 of the second electric power supply system 8 are short-circuited, the positive electric wire 5 of the first electric power supply system 4 is connected to the second electric power supply system 8. A current flows to the positive electric wire 9. Therefore, the amount of current returning from the first load 3 through the negative electric wire 6 of the first power supply system 4 to the junction box 10 is output from the junction box 10 to the positive electric wire 5 of the first power supply system 4. Less than the amount of power.
  • the junction box 10 has no leakage when the outflow amount of the current to the positive side wire 5 of the first power supply system 4 and the inflow amount of the current from the negative side wire 6 are substantially the same, If there is a difference in the amount of current, it can be determined that a leakage has occurred. Therefore, the junction box 10 can accurately detect the leakage even if the leakage does not result in an overcurrent enough to cut the fuse 14. In the configuration of this system, it is necessary to connect the junction box 10 and each first load 3 with two electric wires, but between the junction box 10 and each second load 7 with one electric wire. Since it only has to be connected, the number of wires can be reduced as compared with a configuration in which the junction box 10 and the full load of the vehicle 1 are connected by two wires.
  • the negative electric wire 6 is connected to a common ground potential (for example, the body ground of the vehicle 1) at the junction box 10.
  • each second load 7 is connected to a common ground potential.
  • junction box 10 includes a DCDC converter 12 that boosts the power from the power supply device 2 and supplies the power boosted from 12V to 48V to the first load 3. Thereby, it is possible to supply power of two voltage values with one power supply device.
  • junction box 10 is configured such that a relay 13 is provided in the path from the output of the DCDC converter 12 to the first positive terminal 22 so that the control unit 11 can switch between supply and non-supply of power to each first load 3. It is.
  • the control part 11 can interrupt
  • the power supply system mounted on the vehicle 1 has been described as an example, but the power supply system may be other than that mounted on the vehicle 1.
  • the power supply system may be mounted on a moving body such as a two-wheeled vehicle, a ship, or an airplane, or may be installed in a factory or an office, for example. .
  • the 1st power supply system 4 and the 2nd power supply system 8 it is not restricted to this, The structure which supplies the power of 3 systems or more It is good.
  • the first power supply system and the second power supply having a high voltage value
  • the junction box and the load are connected by two wires, the positive side wire and the negative side wire, and for the third power supply system with the lowest voltage value, there is one wire between the junction box and the load.
  • the junction box performs detection by a current sensor for the first power supply system and the second power supply system.
  • the three systems with high voltage values may be connected with two wires, and the one system with the lowest voltage value may be connected with one wire.
  • junction box 10 is configured to stop the power supply by interrupting the relay 13 when it is determined that a leakage has occurred
  • the present invention is not limited to this.
  • the operation performed by the junction box 10 when it is determined that an electric leakage has occurred may be other than the stop of the power supply due to the interruption of the relay 13.
  • the DCDC converter 12 included in the junction box 10 is configured to boost the voltage from 12V to 48V, but is not limited thereto.
  • the DCDC converter 12 may perform both step-up from 12V to 48V and step-down from 48V to 12V, or may be configured to perform only step-down from 48V to 12V, for example.
  • the power supply device 2 supplies 48V power
  • the 48V power from the power supply device 2 is directly supplied to the first load 3 by the first power supply system 4
  • the DCDC converter 12 It is good also as a structure which supplies 12V electric power which pressure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

電圧値が異なる電力を供給するハーネス同士が短絡して発生する漏電を検知する電力供給装置及び電力供給システムを提供する。　ジャンクションボックス１０から第１負荷３へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系４と、ジャンクションボックス１０から第２負荷７へ第２電圧値の電力を供給する第２電力供給系８とを設ける。第１電力供給系４では、ジャンクションボックス１０及び第１負荷３を、正側電線５及び負側電線６の２本の電線でそれぞれ接続する。第２電力供給系８では、ジャンクションボックス１０及び第２負荷７をそれぞれ１本の正側電線で接続する。ジャンクションボックス１０は、第１電力供給系４について、正側電線５へ流出する電流量と、この正側電線５に対応する負側電線６から流入する電流量との差分を電流センサ１５にて検出して漏電の有無を判定する。

Description

電力供給装置及び電力供給システム
　本発明は、電源からの電力を複数の負荷へ供給する電力供給装置及び電力供給システムに関し、特に電圧値が異なる電力を供給する電力供給装置及び電力供給システムに関する。
　例えば車両においては、バッテリに蓄積された電力を複数の車載装置へ供給（分配）するため、バッテリ及び車載装置間にジャンクションボックス（電力供給装置）が設けられる。ジャンクションボックスと各車載装置とはそれぞれ電力供給用のハーネスにて接続され、これら複数のハーネスが車両内にて適宜に配策される。またジャンクションボックスには、過電流を検知することにより漏電を判定する機能が備えられ、漏電に応じて電力供給経路を遮断するなどの制御が行われる。
　特許文献１においては、バッテリ側に設けられた電源側漏電遮断器と、電力供給される複数の負荷側にそれぞれ設けられた負荷側漏電遮断器とを備え、漏電を検出した時間の長さに応じて電源側漏電遮断器又は負荷側漏電遮断器のいずれかにて電力供給経路の遮断を行うロボット及びその電源制御方法が提案されている。特許文献１に記載の技術では、各負荷の近傍にそれぞれ配置される負荷側漏電遮断器にて、負荷への流出電流と負荷からの戻り電流とを検出し、両電流の差分が閾値を超えるか否かを判定することで漏電の有無を判定する。判定結果は各負荷側漏電遮断器からバッテリ制御部へ通知され、通知された判定結果に基づいてバッテリ制御部が電力供給経路の遮断の制御を行う。
特開２００８－１９４８０７号公報
　近年の車両では、電圧値が異なる複数の電力供給系が設けられる場合がある。このような構成では、供給電力の電圧値が異なる複数の電力供給用ハーネスが、車両内に並べて又は束ねて設けられる。隣接する複数のハーネスのうち、供給電力の電圧値が異なるハーネス同士に短絡が発生した場合、高電圧側のハーネスから低電圧側のハーネスへの漏電が発生するが、漏電の電流量が少なく、漏電の検出が困難な場合がある。
　特許文献１に記載のロボット及びその電源制御方法では、電圧値が異なる複数の電力供給系を設けること、及び、電圧値が異なるハーネス同士の短絡による漏電を検出することについて全く考慮されていない。また漏電の検出を各負荷の近傍に配される負荷側漏電遮断器にて行う構成であるため、漏電の検知結果を通知するため各負荷型漏電遮断器からバッテリ制御部へ信号線を接続する必要があるが、車両においてはこのような追加の信号線の配策が困難な場合がある。
　本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電圧値が異なる電力を供給するハーネス同士が短絡し、この短絡による漏電が過電流に至らない低電流量のものであっても、漏電の検知を行うことができる電力供給装置及び電力供給システムを提供することにある。
　本発明に係る電力供給装置は、一又は複数の第１負荷へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系統の正側電線及び負側電線がそれぞれ接続される第１正側端子部及び第１負側端子部と、一又は複数の第２負荷へ前記第１電圧値より低い第２電圧値の電力を供給する第２電力供給系統の正側電線がそれぞれ接続される第２正側端子部と、前記第１正側端子部から前記第１負荷へ流出する電流量及び前記第１負荷から前記第１負側端子部へ流入する電流量の差分を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて漏電の有無を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給装置は、電源からの電力を昇圧する昇圧部を備え、該昇圧部が昇圧した電力を前記第１電力供給系にて前記第１負荷へ供給するようにしてあることを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給装置は、各第１負荷への電力の供給又は非供給を切り替えるスイッチング素子と、前記判定部の判定結果に応じて前記スイッチング素子の制御を行う制御部とを備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給システムは、電源から複数の負荷へ電力を供給する電力供給装置を備え、前記電力供給装置から前記複数の負荷のうちの一又は複数の第１負荷へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系と、前記電力供給装置から前記複数の負荷のうちの前記第１負荷以外の第２負荷へ前記第１電圧値より低い第２電圧値の電力を供給する第２電力供給系とが設けられた電力供給システムであって、前記第１電力供給系は、前記電力供給装置から前記第１負荷までを正側電線及び負側電線の２本の電線でそれぞれ接続して構成され、前記第２電力供給系は、前記電力供給装置から前記第２負荷までを１本の正側電線でそれぞれ接続して構成され、前記電力供給装置は、前記第１電力供給系の前記正側電線へ流出する電流量及び前記負側電線から流入する電流量の差分を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて漏電の有無を判定する判定部とを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給システムは、前記第１電力供給系では、前記電力供給装置にて前記負側電線が共通の接地電位に接続され、前記第２電力供給系では、各負荷が前記共通の接地電位に接続されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給システムは、前記電力供給装置が、前記電源からの電力を昇圧する昇圧部を有し、該昇圧部が昇圧した電力を前記第１電力供給系にて前記第１負荷へ供給するようにしてあることを特徴とする。
　また、本発明に係る電力供給システムは、前記電力供給装置が、各第１負荷への電力の供給又は非供給を切り替えるスイッチング素子と、前記判定部の判定結果に応じて前記スイッチング素子の制御を行う制御部とを有することを特徴とする。
　本発明においては、電力供給装置から一又は複数の第１負荷へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系と、電力供給装置から一又は複数の第２負荷へ第２電圧値（＜第１電圧値）の電力を供給する第２電力供給系とを設ける。第１電力供給系は、電力供給装置及び各第１負荷をそれぞれ２本の電線（正側電線及び負側電線）で接続する構成とする。これに対して第２電力供給系は、電力供給装置及び各第２負荷をそれぞれ１本の正側電線で接続する構成とする。電力供給装置は、第１電力供給系について、正側電線へ流出する電流量と、この正側電線に対応する負側電線から流入する電流量との差分を検出し、検出した差分に基づいて漏電の有無を判定する。
　例えば第１電力供給系の正側電線と第２電力供給系の正側電線とが短絡した場合に、第１電力供給系の正側電線から第２電力供給系の正側電線へ電流が流れる。このため、第１負荷から第１電力供給系の負側電線を通って電力供給装置へ戻る電流の量は、電力供給装置から第１電力供給系の正側電線へ出力された電流量より少なくなる。よって第１電力供給系の正側電線及び負側電線の電流量が略同じである場合には漏電は発生していないが、電流量に差がある場合には漏電が発生していると判定することができるため、漏電が過電流に至らない低電流のものであっても精度よく検知することができる。
　なお本システムの構成では、電力供給装置と各第１負荷との間は２本の電線で接続する必要があるが、電力供給装置と各第２負荷との間は１本の電線で接続すればよいため、電力供給装置と全ての負荷とを２本の電線で接続する構成と比較して、電線の数を削減できる。
　また本発明においては、第１電力供給系では、電力供給装置にて負側電線を共通の接地電位（例えば車両においてボディアースなど）に接続する。これに対して第２電力供給系では、各第２負荷にて共通の接地電位への接続を行う。これにより、上述のシステム構成において、第１負荷及び第２負荷を共通の接地電位に接続することができる。
　また本発明においては、電力供給装置が昇圧部を備え、電源からの電力を昇圧して第１負荷へ供給する。これにより１つの電源にて２つの電圧値の電力供給を行うことができる。なお電力供給装置は、上記の昇圧部に加えて、降圧部を備える構成であってよい。即ち電力供給装置は、昇圧及び降圧の双方向の変圧を行う構成であってもよい。
　また本発明においては、例えば第１電力供給系の正側電線にスイッチング素子を設けることにより、各第１負荷への電力の供給又は非供給を切替可能な構成とする。電力供給装置は、例えば漏電の有無の判定結果に応じてスイッチング素子の導通又は遮断を切り替える制御を行うことで、漏電の発生個所への電力供給を遮断することができる。
　本発明による場合は、システム中の電線数の増大を抑制しつつ、供給電力の電圧値が異なる電線間の漏電を精度よく検知することができる。
本実施の形態に係る電力供給システムの概要を説明するための示すブロック図である。 本実施の形態に係るジャンクションボックスの構成を示す回路図である。 本実施の形態に係るジャンクションボックスによる漏電の有無の判定方法を説明するための模式図である。 本実施の形態に係るジャンクションボックスが行う処理の手順を示すフローチャートである。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る電力供給システムの概要を説明するための示すブロック図である。本実施の形態に係る電力供給システムは、電源装置からの電力を、車両１に搭載された一又は複数の第１負荷３と、一又は複数の第２負荷７とへ、ジャンクションボックスが供給（分配）するシステムである。図１においては、第１負荷３及び第２負荷７をそれぞれ３個ずつ図示してあるが、車両１に搭載される負荷の個数はこれに限らない。
　電源装置２は、車両１に搭載されたバッテリ又はオルタネータ等の装置であり、例えば電圧値が１２Ｖの電力を供給する。車両１に搭載される第１負荷３及び第２負荷７は、例えばＥＣＵ、通信装置、カーナビゲーション装置、オーディオ装置、各種のセンサ、ランプ、モータ又はアクチュエータ等の装置であり、電源装置２から供給される電力により動作する。ただし本実施の形態において、第１負荷３は電圧値が４８Ｖの電力供給により動作し、第２負荷７は電圧値が１２Ｖの電力供給により動作する。このためジャンクションボックス１０は、電源装置２からの１２Ｖの電力を４８Ｖに昇圧する機能を有し、電圧値が４８Ｖの電力を第１負荷３へ供給する。
　本実施の形態に係る電力供給システムでは、ジャンクションボックス１０と各第１負荷３とは、正側電線５及び負側電線６の２本の電線でそれぞれ接続されている。正側電線５には４５Ｖの電圧が加えられる。負側電線６はジャンクションボックス１０内において接地電位に接続される。本実施の形態において、ジャンクションボックス１０及び第１負荷３を接続する正側電線５及び負側電線６による電力供給経路を、第１電力供給系４という。
　また本実施の形態に係る電力供給システムでは、ジャンクションボックス１０と各第２負荷７とは、１本の正側電線９でそれぞれ接続されている。各第２負荷７は、それぞれ接地電位に接続されている。なお本実施の形態において接地電位は、車両１のボディアースであり、全ての装置に共通である。
　図２は、本実施の形態に係るジャンクションボックス１０の構成を示す回路図である。ジャンクションボックス１０は、電源装置２との間の電源線を接続するための電源端子２１を有している。またジャンクションボックス１０は、第１電力供給系４の正側電線５をそれぞれ接続するための複数の第１正側端子２２と、第１電力供給系４の負側電線６をそれぞれ接続するための複数の第１負側端子２３と、第２電力供給系８の正側電線９をそれぞれ接続するための複数の第２正側端子２４とを有している。
　ジャンクションボックス１０の内部回路において電源端子２１には、ＤＣＤＣコンバータ１２の入力端子と、３つのヒューズ１６の一端とがそれぞれ電気的に接続されている。３つのヒューズ１６の他端は、３つの第２正側端子２４にそれぞれ接続されている。よってジャンクションボックス１０は、第２正側端子２４に正側電線９を介して接続された第２負荷７に対し、電源装置２からの１２Ｖの電力を供給する。このときの電流は、電源装置２から電源端子２１、ヒューズ１６、第２正側端子２４、正側電線９、第２負荷７を経て接地電位へ至る。またジャンクションボックス１０は、いずれかの第２負荷７へ過電流が流れた場合、ヒューズ１６が切断されることによって、この第２負荷７への電力供給を停止する。
　ＤＣＤＣコンバータ１２は、１２Ｖの入力電圧に対して４８Ｖの電圧を出力する昇圧回路である。ＤＣＤＣコンバータ１２の出力端子には、３つのリレー１３の一端が接続されている。リレー１３は、例えば電磁式のリレーであり、制御部１１によって接続／遮断の切り替えが制御されている。各リレー１３の他端は、それぞれヒューズ１４の一端に接続されている。各ヒューズ１４の他端は第１正側端子２２にそれぞれ接続されている。また第１負側端子２３は、ジャンクションボックス１０内において接地電位に接続されている。よってジャンクションボックス１０は、制御部１１がリレー１３を接続状態としている場合、ＤＣＤＣコンバータ１２が昇圧した４８Ｖの電力を、第１正側端子２２及び第１負側端子２３に正側電線５及び負側電線６をそれぞれ介して接続された第１負荷３へ供給する。このときの電流は、ＤＣＤＣコンバータ１２、リレー１３、ヒューズ１４、第１正側端子２２、正側電線５、第１負荷３、負側電線６、第１負側端子２３を経て接地電位へ至る。またジャンクションボックス１０は、いずれかの第１負荷３へ過電流が流れた場合、ヒューズ１４が切断されることによって、この第１負荷３への電力供給を停止する。更にジャンクションボックス１０は、制御部１１がリレー１３の接続／遮断を切り替えることにより、第１負荷３への電力供給／非供給を個別に制御することができる。
　制御部１１は、例えばマイクロコンピュータ又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等を用いて実現されるものである。制御部１１は、電磁式のリレー１３が有するコイルへの通電を制御することにより、リレー１３の接続／遮断を切り替える制御を行う。また制御部１１は、電力供給システムにおける漏電の有無の判定などの処理を行う。
　また本実施の形態に係るジャンクションボックス１０は、複数の電流センサ１５を有している。電流センサ１５は、例えば円環状をなしており、円環を通る電線を流れる電流による生じる磁界をホール素子などにて検知することにより、この電線を流れる電流量を検知し、検知した電流量に応じた電圧の信号を出力するセンサである。本実施の形態においては、電流センサ１５の円環内には、第１正側端子２２に接続される内部配線と、これに対応する第１負側端子２３に接続される内部配線とが通される。両内部配線は、電流の流れる方向が逆であるため、発生する磁界の向きが逆である。よって電流センサ１５は、両内部配線を流れる電流量の差分に応じた電圧の信号を出力する。各電流センサ１５による検知結果は制御部１１へ与えられる。
　図３は、本実施の形態に係るジャンクションボックス１０による漏電の有無の判定方法を説明するための模式図であり、横軸を時間とし、縦軸を電流量としたグラフを図示してある。本グラフにおいて、実線は第１正側端子２２から正側電線５へ流出する電流量を示し、破線は負側電線６から第１負側端子２３へ流入する電流量を示してある。また一点鎖線は、ジャンクションボックス１０において過電流とされる電流量であり、ヒューズ１４、１６が切断される電流量である。
　電線同士の短絡などが発生していない正常状態において、ジャンクションボックス１０の第１正側端子２２から正側電線５を経て第１負荷３へ流れた電流は、第１負荷３から負側電線６を経て第１負側端子２３へ流れ、ジャンクションボックス１０内において接地電位へ流れる。このため、第１正側端子２２から流出する電流量と、第１負側端子２３へ流入する電流量とは略等しくなる。
　これに対して、例えば第１電力供給系４の正側電線５と第２電力供給系８の正側電線９とが短絡した場合、ジャンクションボックス１０の第１正側端子２２から正側電線５へ流出した電流の一部は、第２電力供給系８の正側電線９から第２負荷７へ流れ、第２負荷７にて接地電位へ至る。このため、第１負荷３から負側電線６を経てジャンクションボックス１０の第１負側端子２３へ流れ込む電流量は、第１正側端子２２から流出した電流量よりも少なくなる。なおこのときに、図３において過電流と示した電流が短絡により流れた場合には、ヒューズ１４、１６が切断されることにより電力供給が停止される。
　本実施の形態に係るジャンクションボックス１０は、電流センサ１５にて第１正側端子２２から流出する電流量と第１負側端子２３から流入する電流量との差分を検出している。正常状態において流出電流量及び流入電流量は略等しいため、電流センサ１５が検知する差分は０又は０に近い値となる。これに対して短絡などが発生した場合、電流センサ１５は、短絡により他の電線などへ流れた電流量を検知する。電流センサ１５の検知結果を取得した制御部１１は、検知結果が閾値を超えるか否かを判定することにより、漏電の有無を判定することができる。
　本実施の形態において制御部１１は、漏電が生じたと判定した電力供給経路（正側電線５及び負側電線６の組み合わせ）に対応するリレー１３を遮断状態とすることにより、電力供給を停止する。なお本実施の形態においては漏電が生じたと判定した場合に電力供給経路を遮断する構成とするが、ジャンクションボックス１０はこれ以外の制御を行ってもよい。漏電が生じた場合に、ジャンクションボックス１０は、例えば負荷の動作を停止させる処理を行ってもよく、また例えば外部への警告又は通知等を行ってもよく、また例えばＤＣＤＣコンバータ１２を停止してもよく、これら以外の制御を行ってもよい。
　図４は、本実施の形態に係るジャンクションボックス１０が行う処理の手順を示すフローチャートである。ジャンクションボックス１０の制御部１１は、電流センサ１５による電流量の差分の検知結果を取得する（ステップＳ１）。制御部１１は、取得した電流量の差分が所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２）。電流量の差分が閾値を超えない場合（Ｓ２：ＮＯ）、制御部１１は、漏電が発生していないと判定し、ステップＳ１へ処理を戻す。電流量の差分が閾値を超える場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御部１１は、漏電が発生していると判定し、対応するリレー１３を遮断することにより、電力供給経路を遮断し（ステップＳ３）、処理を終了する。
　以上の構成の本実施の形態に係る電力供給システムは、電源装置２からの電力をジャンクションボックス１０が第１負荷３及び第２負荷７へ分配して供給する。本実施の形態に係る電力供給システムでは、ジャンクションボックス１０から一又は複数の第１負荷３へ第１電圧値（４８Ｖ）の電力を供給する第１電力供給系４と、ジャンクションボックス１０から一又は複数の第２負荷７へ第２電圧値（１２Ｖ）の電力を供給する第２電力供給系８とを設けている。第１電力供給系４では、ジャンクションボックス１０及び第１負荷３を、正側電線５及び負側電線６の２本の電線でそれぞれ接続する。第２電力供給系８では、ジャンクションボックス１０及び第２負荷７をそれぞれ１本の正側電線で接続する。ジャンクションボックス１０は、第１電力供給系４について、正側電線５へ流出する電流量と、この正側電線５に対応する負側電線６から流入する電流量との差分を電流センサ１５にて検出し、検出した差分に基づいて漏電の有無を判定する。
　例えば第１電力供給系４の正側電線５と第２電力供給系８の正側電線９とが短絡した場合に、第１電力供給系４の正側電線５から第２電力供給系８の正側電線９へ電流が流れる。このため、第１負荷３から第１電力供給系４の負側電線６を通ってジャンクションボックス１０へ戻る電流の量は、ジャンクションボックス１０から第１電力供給系４の正側電線５へ出力された電力量より少なくなる。ジャンクションボックス１０は、第１電力供給系４の正側電線５への電流の流出量と負側電線６からの電流の流入量とが略同じである場合には漏電が発生しておらず、電流量に差がある場合には漏電が発生していると判定することができる。よってジャンクションボックス１０は、漏電がヒューズ１４を切断するほどの過電流に至らない場合であっても、漏電を精度よく検知することができる。なお本システムの構成では、ジャンクションボックス１０と各第１負荷３との間は２本の電線で接続する必要があるが、ジャンクションボックス１０と各第２負荷７との間は１本の電線で接続すればよいため、ジャンクションボックス１０と車両１の全負荷とをそれぞれ２本の電線で接続する構成と比較して電線の数を削減できる。
　また本実施の形態に係る電力供給システムにおいて、第１電力供給系４では、ジャンクションボックス１０にて負側電線６を共通の接地電位（例えば車両１のボディアース）に接続する。これに対して第２電力供給系８では、各第２負荷７にて共通の接地電位への接続を行う。これにより、上述のシステム構成において、第１負荷３及び第２負荷７を共通の接地電位に接続することができる。
　またジャンクションボックス１０は、電源装置２からの電力を昇圧するＤＣＤＣコンバータ１２を備えており、１２Ｖから４８Ｖへ昇圧した電力を第１負荷３へ供給する。これにより１つの電源装置にて２つの電圧値の電力供給を行うことができる。
　またジャンクションボックス１０は、ＤＣＤＣコンバータ１２の出力から第１正側端子２２までの経路中にリレー１３を設け、各第１負荷３への電力の供給又は非供給を制御部１１が切替可能な構成である。制御部１１は、例えば漏電の有無の判定結果に応じてリレー１３の導通又は遮断を制御することにより、漏電の発生個所への電力供給を遮断することができる。
　なお本実施の形態においては、車両１に搭載される電力供給システムを例に説明を行ったが、電力供給システムは車両１に搭載されるもの以外であってよい。電力供給システムは、例えば二輪車、船舶又は飛行機等の移動体に搭載されるものであってもよく、また例えば工場又はオフィス等に設置されるものであってもよく、これら以外であってもよい。
　また本実施の形態においては、第１電力供給系４及び第２電力供給系８の２系統の電力供給を行う構成としたが、これに限るものではなく、３系統以上の電力供給を行う構成としてもよい。例えば４８Ｖの第１電力供給系、２４Ｖの第２電力供給系及び１２Ｖの第３電力供給系による３系統の電力供給を行う構成の場合、電圧値が高い第１電力供給系及び第２電力供給系についてはジャンクションボックスと負荷との間を正側電線及び負側電線の２本の電線で接続し、最も電圧値の低い第３電力供給系についてはジャンクションボックスと負荷との間を１本の正側電線で接続する構成とすればよい。ジャンクションボックスは、第１電力供給系及び第２電力供給系について電流センサによる検知を行う。４系統以上の場合も同様に、電圧値が高い３系統については２本の電線で接続を行い、最も電圧値が低い１系統については１本の電線で接続を行えばよい。
　また本実施の形態に係るジャンクションボックス１０は、漏電が発生していると判断した場合に、リレー１３を遮断することによって、電力供給を停止する構成としたが、これに限るものではない。漏電が発生していると判断した場合にジャンクションボックス１０が行う動作は、リレー１３の遮断による電力供給の停止以外であってよい。
　また本実施の形態に係るジャンクションボックス１０が備えるＤＣＤＣコンバータ１２は、１２Ｖから４８Ｖへの昇圧を行う構成としたが、これに限るものではない。ＤＣＤＣコンバータ１２は、例えば１２Ｖから４８Ｖへの昇圧及び４８Ｖから１２Ｖへの降圧の両方を行うものであってもよく、また例えば４８Ｖから１２Ｖへの降圧のみを行う構成であってもよい。このような構成の場合、電源装置２が４８Ｖの電力を供給し、電源装置２からの４８Ｖの電力を直接的に第１電力供給系４にて第１負荷３へ供給し、ＤＣＤＣコンバータ１２が降圧した１２Ｖの電力を第２電力供給系８にて第２負荷７へ供給する構成としてもよい。
　１　車両
　２　電源装置（電源）
　３　第１負荷
　４　第１電力供給系
　５　正側電線
　６　負側電線
　７　第２負荷
　８　第２電力供給系
　９　正側電線
　１０　ジャンクションボックス（電力供給装置）
　１１　制御部（判定部）
　１２　ＤＣＤＣコンバータ（昇圧部）
　１３　リレー（スイッチング素子）
　１４　ヒューズ
　１５　電流センサ（検出部）
　１６　ヒューズ
　２１　電源端子
　２２　第１正側端子
　２３　第１負側端子
　２４　第２端子

Claims (7)

  1. 　一又は複数の第１負荷へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系統の正側電線及び負側電線がそれぞれ接続される第１正側端子部及び第１負側端子部と、
    　一又は複数の第２負荷へ前記第１電圧値より低い第２電圧値の電力を供給する第２電力供給系統の正側電線がそれぞれ接続される第２正側端子部と、
    　前記第１正側端子部から前記第１負荷へ流出する電流量及び前記第１負荷から前記第１負側端子部へ流入する電流量の差分を検出する検出部と、
    　該検出部の検出結果に基づいて漏電の有無を判定する判定部と
    　を備えること
    　を特徴とする電力供給装置。
  2. 　電源からの電力を昇圧する昇圧部を備え、
    　該昇圧部が昇圧した電力を前記第１電力供給系にて前記第１負荷へ供給するようにしてあること
    　を特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
  3. 　各第１負荷への電力の供給又は非供給を切り替えるスイッチング素子と、
    　前記判定部の判定結果に応じて前記スイッチング素子の制御を行う制御部と
    　を備えること
    　を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給装置。
  4. 　電源から複数の負荷へ電力を供給する電力供給装置を備え、前記電力供給装置から前記複数の負荷のうちの一又は複数の第１負荷へ第１電圧値の電力を供給する第１電力供給系と、前記電力供給装置から前記複数の負荷のうちの前記第１負荷以外の第２負荷へ前記第１電圧値より低い第２電圧値の電力を供給する第２電力供給系とが設けられた電力供給システムであって、
    　前記第１電力供給系は、前記電力供給装置から前記第１負荷までを正側電線及び負側電線の２本の電線でそれぞれ接続して構成され、
    　前記第２電力供給系は、前記電力供給装置から前記第２負荷までを１本の正側電線でそれぞれ接続して構成され、
    　前記電力供給装置は、
    　前記第１電力供給系の前記正側電線へ流出する電流量及び前記負側電線から流入する電流量の差分を検出する検出部と、
    　該検出部の検出結果に基づいて漏電の有無を判定する判定部と
    　を有すること
    　を特徴とする電力供給システム。
  5. 　前記第１電力供給系では、前記電力供給装置にて前記負側電線が共通の接地電位に接続され、
    　前記第２電力供給系では、各負荷が前記共通の接地電位に接続されていること
    　を特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
  6. 　前記電力供給装置は、前記電源からの電力を昇圧する昇圧部を有し、該昇圧部が昇圧した電力を前記第１電力供給系にて前記第１負荷へ供給するようにしてあること
    　を特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電力供給システム。
  7. 　前記電力供給装置は、
    　各第１負荷への電力の供給又は非供給を切り替えるスイッチング素子と、
    　前記判定部の判定結果に応じて前記スイッチング素子の制御を行う制御部と
    　を有すること
    　を特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の電力供給システム。
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