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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024108124
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】電源制御装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20240802BHJP
   B60R 16/033 20060101ALI20240802BHJP
【FI】
H02J7/00 302C
B60R16/033 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023210996
(22)【出願日】2023-12-14
(31)【優先権主張番号】P 2023011573
(32)【優先日】2023-01-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000237592
【氏名又は名称】株式会社デンソーテン
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】白島 大樹
(72)【発明者】
【氏名】松本 健
【テーマコード(参考)】
5G503
【Fターム(参考)】
5G503AA04
5G503AA07
5G503BA04
5G503BB02
5G503CA01
5G503CA11
5G503CC02
5G503DA04
5G503DA07
5G503DA18
5G503FA06
5G503FA17
5G503GB03
5G503GD03
5G503GD06
(57)【要約】
【課題】フェイルセーフ制御に使用するための蓄電量の減少を抑制できる電源制御装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る電源制御装置は、コントローラを有する。コントローラは、第1系統と第2系統とを接続装置を制御する。コントローラは、比較回路と、パルス発生器と、ラッチ回路と、マイクロコンピュータとを備える。比較回路は、第1系統または第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する。パルス発生器は、検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、パルス信号を出力している期間、接続装置を遮断して第1系統と第2系統との接続を遮断する。ラッチ回路は、パルス信号をラッチする。マイクロコンピュータは、ラッチ回路のラッチ状態を定期的に取得し、パルス信号がラッチされていることを検出すると、電源失陥が発生している異常系統を判定する。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号をラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路のラッチ状態を定期的に取得し、前記パルス信号がラッチされていることを検出すると、前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
【請求項2】
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
請求項1に記載の電源制御装置。
【請求項3】
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
請求項1に記載の電源制御装置。
【請求項4】
前記マイクロコンピュータは、
前記第1系統または前記第2系統のパラメータに基づいて前記電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出し、前記ラッチ回路のラッチ状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する
請求項1に記載の電源制御装置。
【請求項5】
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号が入力されると、割込み処理によって前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
【請求項6】
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
請求項5に記載の電源制御装置。
【請求項7】
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
請求項5に記載の電源制御装置。
【請求項8】
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号を入力ポートに受け、前記入力ポートの状態を定期的に取得し、前記パルス信号が入力されたことを検出すると、前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
【請求項9】
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
請求項8に記載の電源制御装置。
【請求項10】
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
請求項8に記載の電源制御装置。
【請求項11】
前記マイクロコンピュータは、
前記第1系統または前記第2系統のパラメータに基づいて前記電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出し、前記入力ポートの状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する
請求項8に記載の電源制御装置。
【請求項12】
前記定期的に取得する周期は、前記所定パルス幅よりも短い
請求項8に記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の実施形態は、電源制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と、第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統と、第1系統および第2系統を接続する系統間スイッチと、系統間スイッチを制御する制御部とを備える電源装置がある(特許文献1参照)。
【0003】
制御部は、第1制御部と第2制御部とを備える。第2制御部は、コンパレータによって第1系統の電圧または第2系統の電圧と閾値とを比較し、比較結果に基づいて第1系統または第2系統に地絡などの電源失陥が発生したことを検出する。第2制御部は、電源失陥の発生を検出している期間、系統間スイッチを遮断する。
【0004】
第1制御部は、第2制御部によって電源失陥の発生が検知されると、第1系統および第2系統を検査し、電源失陥が発生していない正常な方の給電系統によってフェイルセーフ制御を行う。
【0005】
特許文献1の電源装置によれば、第2制御部が電圧低下といった地絡の傾向をハードウェアで直ちに検出して系統間スイッチを遮断することで、正常な系統に地絡の影響が及ぶことを防止できる。また、その後、電源失陥が発生していない正常な系統を第1制御部が検査して正常な系統を用いてフェイルセーフ制御を行うため、確実にフェイルセーフ制御を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2022-125004号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1に記載の電源装置は、第1系統の電圧または第2系統の電圧がノイズに起因して振動した場合、系統間スイッチの導通と遮断とを繰り返す恐れがある。
【0008】
この場合、電源装置は、実際に地絡が発生していた場合にも、電源失陥の検出から第1系統および第2系統の検査が完了するまでの期間に系統間スイッチの導通と遮断とを繰り返してしまう。そうすると、系統間スイッチを導通している間、フェイルセーフ制御に使用するための電力が失われることになる。
【0009】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、フェイルセーフ制御に使用するための蓄電量の減少を抑制できる電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
実施形態の一態様に係る電源制御装置は、コントローラを有する。前記コントローラは、接続装置を制御する。前記接続装置は、第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる。前記コントローラは、比較回路と、パルス発生器と、ラッチ回路と、マイクロコンピュータとを備える。前記比較回路は、前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する。前記パルス発生器は、前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断する。前記ラッチ回路は、前記パルス信号をラッチする。前記マイクロコンピュータは、前記ラッチ回路のラッチ状態を定期的に取得し、前記パルス信号がラッチされていることを検出すると、前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定する。
【発明の効果】
【0011】
実施形態の一態様に係る電源制御装置は、フェイルセーフ制御に使用するための蓄電量の減少を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は、第1実施形態に係る電源制御装置の構成および動作の説明図である。
図2図2は、第1実施形態に係る電源制御装置の構成および動作の説明図である。
図3図3は、第1実施形態に係る電源制御装置の構成および動作の説明図である。
図4図4は、第1実施形態に係る電源制御装置の構成および動作の説明図である。
図5図5は、第1実施形態に係るコントローラの構成および動作の説明図である。
図6図6は、第1実施形態に係るコントローラが実行する仮判定処理の一例を示すフローチャートである。
図7図7は、第1実施形態に係るコントローラが実行する定期処理の一例を示すフローチャートである。
図8図8は、第1実施形態に係るコントローラが実行する本判定処理の一例を示すフローチャートである。
図9図9は、第2実施形態に係るコントローラの構成および動作の説明図である。
図10図10は、第2実施形態に係るコントローラが実行する割込み処理の一例を示すフローチャートである。
図11図11は、第3実施形態に係るコントローラの構成および動作の説明図である。
図12図12は、第3実施形態に係るコントローラが実行する定期処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、電源制御装置および電源制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、自動運転機能を備える車両に搭載されて負荷へ電力を供給する電源制御装置を例に挙げて説明する。
【0014】
以下では、電源制御装置が搭載される車両が電気自動車またはハイブリッド自動車である場合について説明するが、電源制御装置が搭載される車両は、内燃機関によって走行するエンジン自動車であってもよい。
【0015】
[1.第1実施形態に係る電源制御装置の構成]
図1図4を参照して、第1実施形態に係る電源制御装置1の構成および動作について説明する。図1図4は、第1実施形態に係る電源制御装置1の構成および動作の説明図である。図1に示すように、第1実施形態に係る電源制御装置1は、第1電源10と、第1負荷101と、一般負荷102と、第2負荷103と、自動運転制御装置100とに接続される。
【0016】
電源制御装置1は、第1系統110と、第2系統120とを備える。第1系統110は、第1電源10の電力を第1負荷101および一般負荷102に供給する電源系統である。第2系統120は、後述する第2電源20の電力を第2負荷103に供給する電源系統である。
【0017】
第1負荷101は、自動運転用の負荷を含む。第1負荷101は、自動運転中に動作するステアリングモータ、電動ブレーキ装置、および車載カメラ等を含む。一般負荷102は、ディスプレイ、エアコン、オーディオ、ビデオ、および各種ライト等を含む。
【0018】
第2負荷103は、第1負荷101が備える自動運転用の機能の一部を備える。第2負荷103は、ステアリングモータ、電動ブレーキ装置、およびレーダ等のFOP(フェイルセーフ制御)に最低限必要な装置を含む。第1負荷101、一般負荷102、および第2負荷103は、電源制御装置1から供給される電力によって動作する。
【0019】
自動運転制御装置100は、第1負荷101および第2負荷103を動作させることによって車両を自動運転制御する装置である。自動運転制御装置100は、自動運転中に第1系統110で地絡などの電源失陥が発生した場合には、第2負荷103によってFOPを実施できる。また、自動運転制御装置100は、第2系統120で地絡などの電源失陥が発生した場合には、第1負荷101によってFOPを実施できる。
【0020】
第1電源10は、DC/DCコンバータ(以下、「DC/DC11」と記載する)と、鉛バッテリ(以下、「PbB12」と記載する)とを含む。なお、第1電源10の電池は、PbB12以外の任意の2次電池であってもよい。
【0021】
DC/DC11は、発電機と、PbB12よりも電圧が高い高圧バッテリとに接続される。DC/DC11は、発電機および高圧バッテリの電圧を降圧して第1系統110に出力する。発電機は、走行する車両の運動エネルギーを電気に変換して発電するオルタネータである。高圧バッテリは、電気自動車やハイブリット自動車に搭載される車両駆動用のバッテリである。
【0022】
第1電源10は、エンジン自動車に搭載される場合、DC/DC11の代わりにオルタネータ(発電機)が設けられる。DC/DC11は、PbB12の充電、第1負荷101および一般負荷102への電力供給、第2負荷103への電力供給、および後述する第2電源20の充電を行う。
【0023】
電源制御装置1は、第2電源20と、系統間スイッチ41と、電池用スイッチ42と、コントローラ3と、第1電圧センサ51と、第2電圧センサ52とを備える。第2電源20は、第1電源10による電力供給ができなくなった場合のバックアップ用電源である。第2電源20は、リチウムイオンバッテリ(以下、「LiB21」と記載する)を備える。第2電源20の電池は、LiB21以外の任意の2次電池であってもよい。
【0024】
系統間スイッチ41は、第1系統110と第2系統120とを接続する系統間ライン130に設けられる。系統間スイッチ41は、第1系統110と第2系統120とを接続および切断可能なスイッチである。なお、系統間スイッチ41は、DC/DCコンバータであってもよい。
【0025】
この場合、DC/DCコンバータは、コントローラ3によって制御される。DC/DCコンバータは、動作を開始することによって、第1系統110と第2系統120とを電気的に接続し、動作を停止することによって、第1系統110と第2系統120との電気的な接続を遮断する。
【0026】
系統間スイッチ41は、系統間ライン130に設けられる接続装置の一例である。電池用スイッチ42は、第2電源20を第2系統120に接続するスイッチである。以下の説明において、系統間スイッチ41を接続することは、第1系統110と第2系統120とを電気的に接続、つまり導通させることを意味する。系統間スイッチ41を切断することは、第1系統110と第2系統120との電気的な接続を切断、つまり遮断することを意味する。
【0027】
第1電圧センサ51は、第1系統110に設けられる。第1電圧センサ51は、第1系統110の電圧を検出し、検出結果をコントローラ3に出力する。第2電圧センサ52は、第2系統120に設けられる。第2電圧センサ52は、第2系統120の電圧を検出し、検出結果をコントローラ3に出力する。
【0028】
コントローラ3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、コントローラ3は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成されてもよい。
【0029】
コントローラ3は、CPUがROMに記憶されたプログラムを、RAMを作業領域として使用して実行することにより電源制御装置1の動作を制御する。コントローラ3は、系統間スイッチ41および電池用スイッチ42を制御する。
【0030】
コントローラ3は、第1電圧センサ51および第2電圧センサ52から入力される検出結果に基づいて、第1系統110または第2系統120の地絡を検出する。コントローラ3の構成および動作の具体的については、図5および図6を参照して後述する。
【0031】
コントローラ3は、第1系統110または第2系統120の地絡を検出した場合、その旨を自動運転制御装置100に通知する。コントローラ3は、第1系統110または第2系統120の地絡を検出した場合、自動運転が不可能な状態である旨を示す自動運転禁止信号を自動運転制御装置100に出力する。コントローラ3は、第1系統110または第2系統120の地絡を検出していない場合、自動運転が可能な状態である旨を示す自動運転許可信号を自動運転制御装置100に出力する。
【0032】
[2.電源制御装置の通常時動作]
コントローラ3は、第1系統110および第2系統120に地絡が発生していない通常時には、図1に示すように系統間スイッチ41および電池用スイッチ42を制御する。具体的には、コントローラ3は、電池用スイッチ42を遮断し、系統間スイッチ41を導通して、第1電源10から第1負荷101、一般負荷102、および第2負荷103に電力を供給する。
【0033】
コントローラ3は、地絡が発生していない通常時には、自動運転制御装置100に自動運転許可信号を出力する。以下では、系統間スイッチ41および電池用スイッチ42を導通することをオンにする、系統間スイッチ41および電池用スイッチ42を遮断することをオフにすると称する場合がある。
【0034】
[3.電源制御装置の地絡発生時動作]
次に、図2図4を参照して、電源制御装置1の地絡発生時動作について説明する。コントローラ3は、第1系統110または第2系統120の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を検出する。
【0035】
ここでは、第1系統110の失陥に関するパラメータが第1系統電圧V1であり、第2系統120の失陥に関するパラメータが第2系統電圧V2である場合について説明する。なお、第1系統110の失陥に関するパラメータは、第1系統110を流れる電流または第2系統120を流れる電流であってもよい。この場合、コントローラ3は、第1系統110を流れる電流、または、第2系統120を流れる電流が過電流閾値を超えると、地絡の発生を検出する。
【0036】
図2に示すように、電源制御装置1では、第1系統110で地絡200が発生した場合、または、第2系統120で地絡201が発生した場合、地絡点に向けて過電流が流れる。このため、第1電圧センサ51および第2電圧センサ52によって検出される電圧は、地絡閾値以下になる。
【0037】
以下では、第1電圧センサ51によって検出される第1系統110の電圧を第1系統電圧V1と称する。また、第2電圧センサ52によって検出される第2系統120の電圧を第2系統電圧V2と称する。
【0038】
コントローラ3は、例えば、第2系統電圧V2が地絡閾値以下になった場合に、第1系統110または第2系統120に地絡200または地絡201が発生したと仮判定する。その後、コントローラ3は、自動運転制御装置100に自動運転禁止信号を出力する。
【0039】
そして、コントローラ3は、地絡200または地絡201が発生したと仮判定すると、系統間スイッチ41をオフにし、電池用スイッチ42をオンにする。これにより、第1系統110と第2系統120との接続が切断されるので、第1電源10から第1系統110へ電力が供給され、第2電源20から第2系統120へ電力が供給される。以下、仮判定の結果に基づく系統間スイッチ41の遮断をプレ遮断とも称する。
【0040】
なお、コントローラ3は、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2の少なくともいずれか一方が地絡閾値以下になった場合に、第1系統110または第2系統120に地絡が発生したと仮判定することもできる。コントローラ3は、第1系統110または第2系統120に地絡が発生したと仮判定した後、地絡の本判定を行う。
【0041】
コントローラ3は、プレ遮断後、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して地絡閾値以下であり、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値より大きい正常閾値以上になるまで復帰した場合、第2系統120は正常であって第1系統110に地絡200が発生したと本判定する。ここでの所定期間は、例えば、100msである。なお、所定期間は、100msに限定されるものではない。
【0042】
コントローラ3は、第1系統110に地絡200が発生したと本判定した場合、図3に示すように、第2電源20から第2負荷103に電力を供給し、その旨を自動運転制御装置100に通知する。これにより、自動運転制御装置100は、第2電源20から供給される電力によって第2負荷103を動作させ、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。
【0043】
また、コントローラ3は、プレ遮断後、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰し、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値以下である場合に、第1系統110は正常であって第2系統120に地絡201が発生したと本判定する。
【0044】
コントローラ3は、第2系統120に地絡201が発生したと本判定した場合、図4に示すように、電池用スイッチ42をオフにして、第1電源10から第1負荷101および一般負荷102に電力を供給する。そして、コントローラ3は、その旨を自動運転制御装置100に通知する。これにより、自動運転制御装置100は、第1電源10から供給される電力によって第1負荷101を動作させ、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。
【0045】
また、コントローラ3は、プレ遮断後、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2がともに所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰した場合、一過性の電圧低下であり地絡200,201の発生はない、すなわち第1系統110および第2系統120のどちらも正常であると本判定する。この場合、コントローラ3は、図2に示すプレ遮断の状態から電池用スイッチ42をオフにし、系統間スイッチ41をオンにして、図1の通常時動作の状態に復帰させる。これにより、コントローラ3は、第2電源20の蓄電量が減少することを抑制できる。
【0046】
しかしながら、電源制御装置1では、ノイズなどに起因して第1系統電圧V1および第2系統電圧V2が振動する場合がある。この場合、仮にコントローラ3が、ノイズなどに起因して第2系統電圧V2が振動する度に地絡を検知してプレ遮断を繰り返すと、系統間スイッチ41が導通されている間、フェイルセーフ制御に使用するために必要な電力が失われることになる。
【0047】
そこで、コントローラ3は、フェイルセーフ制御に使用するための蓄電量の減少を抑制できる構成を備える。以下、第1実施形態に係るコントローラ3の構成および動作について説明する。
【0048】
[4.第1実施形態に係るコントローラの構成および動作]
図5は、第1実施形態に係るコントローラ3の構成および動作の説明図である。図5に示すように、コントローラ3は、第1検出部31と、第2検出部32とを備える。第1検出部31は、比較回路33と、パルス発生器34とを備える。第2検出部32は、マイクロコンピュータ35と、ラッチ回路36とを備える。
【0049】
比較回路33は、第2電圧センサ52から入力される第2系統電圧V2と地絡閾値とを比較する。そして、比較回路33は、第2系統電圧V2が地絡閾値以下になった場合に、電源失陥の発生を示す検出信号をパルス発生器34に出力する。
【0050】
パルス発生器34は、単安定マルチバイブレータで構成され、比較回路33から検出信号が入力されると、所定パルス幅のパルス信号を系統間スイッチ41および電池用スイッチ42に出力する。所定のパルス幅は、例えば、50msである。なお、所定パルス幅は、50msに限定されるものではない。
【0051】
具体的には、所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される第1系統電圧V1または第2系統電圧V2の振動周期よりも長ければ、50ms以外のパルス幅であってもよい。
【0052】
これにより、系統間スイッチ41は、入力パルス信号がHighになっている期間は、第2系統電圧V2が振動して地絡閾値を超えても、オフの状態を維持できる。また、電池用スイッチ42は、入力パルス信号がHighになっている期間は、オンの状態になる。
【0053】
したがって、コントローラ3は、実際に地絡が発生していた場合に、少なくとも50msの期間は系統間スイッチ41のオフとオンとを繰り返すことがないので、フェイルセーフ制御に使用するための第1電源10および第2電源20の蓄電量の減少を抑制できる。その結果、コントローラ3は、フェイルセーフ制御を可能にする時間を延ばすことができる。さらに、コントローラ3は、ノイズに起因する第2系統電圧V2の振動の影響を受けずに安定して系統間スイッチ41を遮断できる。
【0054】
また、コントローラ3は、比較回路33とパルス発生器34のハード回路によって、電圧低下を検出し、系統間スイッチ41を遮断する。そのため、実際に地絡が発生した場合、ソフトウェアで地絡を検出するのに比べ、瞬時に系統間スイッチ41を遮断することができ、第1電源10および第2電源20のうち、正常な系統の電源の蓄電量の減少を抑制できる。
【0055】
また、パルス発生器34は、所定パルス幅のパルス信号を第2検出部32のラッチ回路36にも出力する。ラッチ回路36は、パルス発生器34から入力されるパルス信号をラッチする。例えば、ラッチ回路36は、パルス信号のラッチ状態を示すフラグを備える。そして、ラッチ回路36は、パルス信号が入力されると、LowからHighの立ち上がりエッジでフラグを「0」から「1」にする。
【0056】
マイクロコンピュータ35は、ラッチ回路36のラッチ状態を定期的に取得する。例えば、マイクロコンピュータ35は、4msの周期でラッチ状態を取得する。なお、マイクロコンピュータ35がラッチ状態を取得する周期は、4msに限定されるものではない。
【0057】
そして、マイクロコンピュータ35は、ラッチ回路36によってパルス信号がラッチされていることを検出すると、ラッチ回路36のラッチ状態をクリアし、第1検出部31による系統間スイッチ41および電池用スイッチ42の制御を引き継ぐ。具体的には、マイクロコンピュータ35は、系統間スイッチ41のオフを継続させ、電池用スイッチ42のオンを継続させる。その後、ラッチ回路36のラッチ状態をクリアする。
【0058】
その後、マイクロコンピュータ35は、第1系統110および第2系統120のうち電源失陥が発生している異常系統を判定する本判定処理を行う。具体的には、マイクロコンピュータ35は、第1電圧センサ51から入力される第1系統電圧V1と、第2電圧センサ52から入力される第2系統電圧V2とをそれぞれ地絡閾値と比較して本判定処理を行う。
【0059】
そして、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して地絡閾値以下であり、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰した場合、第1系統110に地絡200が発生したと本判定する。この場合、マイクロコンピュータ35は、系統間スイッチ41のオフと、電池用スイッチ42のオンとを継続させる。
【0060】
また、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰し、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値以下である場合に、第2系統120に地絡201が発生したと本判定する。この場合、マイクロコンピュータ35は、系統間スイッチ41のオフを継続させつつ、電池用スイッチ42をオフにする。
【0061】
また、マイクロコンピュータ35は、プレ遮断後、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰した場合、一過性の電圧低下であり地絡200,201の発生はないと本判定する。この場合、マイクロコンピュータ35は、図2に示すプレ遮断の状態から電池用スイッチ42をオフにし、系統間スイッチ41をオンにして、図1の通常時動作の状態に復帰させる。
【0062】
このように、マイクロコンピュータ35は、ラッチ回路36にパルス信号が入力されたことを検出すると、少なくとも異常系統を判定するまでの期間、系統間スイッチ41をオフする。ここで、仮に、第1検出部31がパルス信号によって系統間スイッチ41をオフにする制御と、系統間スイッチ41のオフを解除してオンにする制御とを実現しようとすると、回路構成が複雑になる。
【0063】
これに対して、コントローラ3では、ハードウェアである第1検出部31がハードウェアで規定される所定期間(例えば、50ms)だけ系統間スイッチ41をオフする。その後は、ソフトウェアによって動作する第2検出部32が系統間スイッチ41のオフを解除してオンにできる。このため、コントローラ3によれば、系統間スイッチ41のオフを解除する構成を簡略化できる。
【0064】
また、マイクロコンピュータ35は、第1系統110または第2系統120のパラメータに基づいて電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出する。マイクロコンピュータ35は、ラッチ回路36のラッチ状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する。
【0065】
具体的には、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2をAD(アナログ/デジタル)変換し、第1系統電圧V1と第2系統電圧V2とをそれぞれ地絡閾値と比較することによって電源失陥の発生を検出する。このため、マイクロコンピュータ35は、電源失陥の検出に第2周期よりも長い第1周期の時間を要する。
【0066】
これに対して、ラッチ回路36のラッチ状態を取得する場合、マイクロコンピュータ35は、例えば、所定の動作クロックの周期である第2周期、すなわち第1周期よりも短い周期でラッチ状態を取得できる。
【0067】
このため、マイクロコンピュータ35は、自装置によって電源失陥の発生を検出するよりも早く、ラッチ回路36のラッチ状態を確認することによって、より早期に失陥系統の本判定を開始できる。つまり、マイクロコンピュータ35は、第1系統110および第2系統120のうち、どちらの系統で電源失陥が発生しているのか、どちらの系統でも電源失陥が発生していないのかを早期に本判定できる。
【0068】
これにより、コントローラ3は、どちらの系統でも電源失陥が発生していなければ、いち早く系統間スイッチ41をオンにし、電池用スイッチ42をオフすることによって、自動運転が可能な状態に復帰させることができる。
【0069】
また、コントローラ3は、第2系統120で電源失陥が発生していた場合に、いち早く電池用スイッチ42をオフすることによって、第2電源20の蓄電量が減少することを抑制できる。
【0070】
[5.第1実施形態に係るコントローラが実行する処理]
次に、図6図8を参照して、コントローラ3が実行する処理について説明する。図6は、第1実施形態に係るコントローラ3が実行する仮判定処理の一例を示すフローチャートである。図7は、第1実施形態に係るコントローラ3が実行する定期処理の一例を示すフローチャートである。図8は、第1実施形態に係るコントローラ3が実行する本判定処理の一例を示すフローチャートである。
【0071】
まず、図6を参照して、第1検出部31が実行する仮判定処理の一例について説明する。なお、第1検出部31が実行する仮判定処理は、ハードウェアで行うため、フローチャートは存在しないが、処理内容を説明するため、便宜上フローチャートの形で説明する。
【0072】
図6に示すように、第1検出部31は、第2系統電圧V2と地絡閾値とを比較し、第2系統電圧V2が地絡閾値以下になったか否かを判定する(ステップS101)。第1検出部31は、第2系統電圧V2が地絡閾値以下になっていないと判定した場合(ステップS101,No)、処理を終了して再度、ステップS101から処理を開始する。
【0073】
また、第1検出部31は、第2系統電圧V2が地絡閾値以下になったと判定した場合(ステップS101,Yes)、50msのパルス信号を生成し(ステップS102)、パルス信号がHighの間、系統間スイッチ41をオフにし、電池用スイッチ42をオンにする(ステップS103)。続いて、第1検出部31は、パルス信号を第2検出部32に出力して電源失陥が発生したことを通知し(ステップS104)、処理を終了する。
【0074】
次に、図7を参照して、第2検出部32が実行する定期処理の一例について説明する。第2検出部32のマイクロコンピュータ35は、例えば、4msの周期で定期的に定期処理を実行する。
【0075】
図7に示すように、マイクロコンピュータ35は、定期処理を開始すると、まず、ラッチ回路36のラッチ状態を取得する(ステップS201)。そして、マイクロコンピュータ35は、ラッチ回路36によってパルス信号がラッチされているか否かを判定する(ステップS202)。
【0076】
例えば、マイクロコンピュータ35は、フラグが「1」になっていれば、パルス信号がラッチされていると判定する。また、マイクロコンピュータ35は、フラグが「0」になっていれば、パルス信号がラッチされていないと判定する。
【0077】
マイクロコンピュータ35は、パルス信号がラッチされていないと判定した場合(ステップS202,No)、定期処理を終了する。マイクロコンピュータ35は、パルス信号がラッチされていると判定した場合(ステップS202,Yes)、系統間スイッチ41をオフにし、電池用スイッチ42をオンにする(ステップS203)。その後、マイクロコンピュータ35は、本判定処理を実行し(ステップS204)、定期処理を終了する。
【0078】
次に、図8を参照して、本判定処理の一例について説明する。図8に示すように、マイクロコンピュータ35は、本判定処理を開始すると、まず、第1系統電圧V1と第2系統電圧V2とをそれぞれ地絡閾値および正常閾値と比較する。
【0079】
具体的には、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して地絡閾値以下であり、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰したか否かを判定する(ステップS301)。
【0080】
マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して地絡閾値以下でない、または、第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰していないと判定した場合(ステップS301,No)、処理をステップS303へ移す。
【0081】
マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して地絡閾値以下であり、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰したと判定した場合(ステップS301,Yes)、処理をステップS302へ移す。ステップS302において、マイクロコンピュータ35は、第1系統110の地絡200と本判定する。これにより、第2系統120によってフェイルセーフ制御が行われる。
【0082】
続いて、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰し、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値以下か否かを判定する(ステップS303)。
【0083】
マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰していない、または、第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値以下でないと判定した場合(ステップS303,No)、処理をステップS306へ移す。
【0084】
マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰し、かつ第2系統電圧V2が所定期間以上継続して地絡閾値以下であると判定した場合(ステップS303,Yes)、処理をステップS304へ移す。
【0085】
ステップS304において、マイクロコンピュータ35は、第2系統120の地絡201と本判定する。その後、マイクロコンピュータ35は、電池用スイッチ42をオフにする(ステップS305)。これにより、第1系統110によってフェイルセーフ制御が行われる。
【0086】
その後、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰したか否かを判定する(ステップS306)。マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰していないと判定した場合(ステップS306,No)、本判定処理を終了し、再度、本判定処理を開始する。
【0087】
また、マイクロコンピュータ35は、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2が所定期間以上継続して正常閾値以上になるまで復帰したと判定した場合(ステップS306,Yes)、地絡なしと本判定する(ステップS307)。そして、マイクロコンピュータ35は、系統間スイッチ41をオンにし、電池用スイッチ42をオフにして(ステップS308)、本判定処理を終了する。これにより、コントローラ3は、図1に示す通常制御に復帰する。
【0088】
[6.第2実施形態に係るコントローラの構成および動作]
図5に示すコントローラ3の構成は、一例であり変形が可能である。次に、図9を参照して、第2実施形態に係るコントローラ3aについて説明する。図9は、第2実施形態に係るコントローラ3aの構成および動作の説明図である。
【0089】
図9に示すように、コントローラ3aの第2検出部32aは、図5に示すラッチ回路36の代わりに割込みポート36aを備える。なお、第1検出部31の構成および動作は、図5に示す第1検出部31の構成および動作と同一である。
【0090】
割込みポート36aは、パルス発生器34からパルス信号が入力されると、直ちに割込み信号をマイクロコンピュータ35aに出力する。例えば、割込みポート36aは、入力されるパルス信号がLowからHighに切り替わるタイミングで、割込み信号をマイクロコンピュータ35aに出力する。
【0091】
マイクロコンピュータ35aは、割込みポート36aから割込み信号が入力されると、割込み処理によって第1系統110および第2系統120のうち電源失陥が発生している異常系統を判定する。
【0092】
これにより、マイクロコンピュータ35aは、パルス発生器34から割込みポート36aにパルス信号が入力されると、直ちに異常系統の判定を開始するので、先に説明した定期処理を行う場合よりも、さらに早期に異常系統の本判定を開始できる。
【0093】
[7.第2実施形態に係るコントローラが実行する処理]
次に、図10を参照して、第2実施形態に係るコントローラ3aが実行する処理について説明する。図10は、第2実施形態に係るコントローラ3aが実行する割込み処理の一例を示すフローチャートである。マイクロコンピュータ35aは、割込みポート36aからパルス信号による割込み信号が入力されると、図10に示す割込み処理を開始する。
【0094】
図10に示すように、マイクロコンピュータ35aは、割込み処理を開始すると、直ちに系統間スイッチ41をオフにし、電池用スイッチ42をオンにする(ステップS401)。その後、マイクロコンピュータ35aは、本判定処理を実行し(ステップS402)、割込み処理を終了する。なお、マイクロコンピュータ35aは、ステップS402の本判定処理において、図8に示す本判定処理と同一の処理を実行する。
【0095】
[8.第3実施形態に係るコントローラの構成および動作]
次に、図11を参照して、第3実施形態に係るコントローラ3bについて説明する。図11は、第3実施形態に係るコントローラ3bの構成および動作の説明図である。
【0096】
図11に示すように、コントローラ3bの第2検出部32bは、図5に示すラッチ回路36の代わりに入力ポート36bを備える。なお、第1検出部31の構成および動作は、図5に示す第1検出部31の構成および動作と同一である。
【0097】
入力ポート36bは、第1検出部31によって電源失陥の発生が検出されると、パルス発生器34から所定パルス幅のパルス信号が入力される。このとき、入力ポート36bには、例えば、50msの間、Highが維持されるパルス信号が入力される。
【0098】
マイクロコンピュータ35bは、入力ポート36bにパルス信号が入力されたことを検出すると第1系統110および第2系統120のうち電源失陥が発生している異常系統を判定する。
【0099】
このとき、マイクロコンピュータ35aは、パルス信号を入力ポート36bに受け、入力ポート36bの状態を定期的(例えば、4ms周期)に取得し、Highのパルス信号が入力されたことを検出すると、第1検出部31が電源失陥を検出したと判定し、第1系統110および第2系統120のうち電源失陥が発生している異常系統を本判定する。
【0100】
かかるマイクロコンピュータ35bは、第1系統110または第2系統120のパラメータに基づいて電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出する。マイクロコンピュータ35bは、入力ポート36bの状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する。
【0101】
具体的には、マイクロコンピュータ35bは、第1系統電圧V1および第2系統電圧V2をAD(アナログ/デジタル)変換し、第1系統電圧V1と第2系統電圧V2とをそれぞれ地絡閾値と比較することによって電源失陥の発生を検出する。このため、マイクロコンピュータ35bは、電源失陥の検出に第2周期よりも長い第1周期の時間を要する。
【0102】
これに対して、入力ポート36bの状態を取得する場合、マイクロコンピュータ35bは、例えば、所定の動作クロックの周期である第2周期(例えば、4ms周期)、すなわち第1周期よりも短い周期で入力ポート36bの状態を取得できる。
【0103】
このため、マイクロコンピュータ35bは、自装置によって電源失陥の発生を検出するよりも早く、入力ポート36bの状態を確認することによって、より早期に失陥系統の本判定を開始できる。つまり、マイクロコンピュータ35bは、第1系統110および第2系統120のうち、どちらの系統で電源失陥が発生しているのか、どちらの系統でも電源失陥が発生していないのかを早期に本判定できる。
【0104】
これにより、コントローラ3bは、どちらの系統でも電源失陥が発生していなければ、いち早く系統間スイッチ41をオンにし、電池用スイッチ42をオフすることによって、自動運転が可能な状態に復帰させることができる。
【0105】
また、コントローラ3bは、第2系統120で電源失陥が発生していた場合に、いち早く電池用スイッチ42をオフすることによって、第2電源20の蓄電量が減少することを抑制できる。
【0106】
また、マイクロコンピュータ35bは、パルス信号がHighになっているON時間(50ms)に対して、入力ポート36bの状態(パルス信号の入力状態)を取得する周期(4ms)が十分短いため、第1実施形態で説明したラッチ回路36が無くとも、パルス信号が出力されていることを確実に検出でき、もって、異常(プレ遮断)を確実に検出できる。
【0107】
[9.第3実施形態に係るコントローラが実行する処理]
次に、図12を参照して、第3実施形態に係るコントローラ3bが実行する処理について説明する。図12は、第3実施形態に係るコントローラ3bが実行する割込み処理の一例を示すフローチャートである。マイクロコンピュータ35bは、例えば、4msの周期で定期的に図12に示す定期処理を実行する。
【0108】
図12に示すように、マイクロコンピュータ35bは、定期処理を開始すると、まず、入力ポート36bの状態を取得する(ステップS501)。そして、マイクロコンピュータ35bは、入力ポート36bに入力されるパルス信号の状態がHighか否かを判定する(ステップS502)。
【0109】
マイクロコンピュータ35は、パルス信号の状態がHighでない、つまり、Lowであると判定した場合(ステップS502,No)、定期処理を終了する。また、マイクロコンピュータ35bは、パルス信号の状態がHighであると判定した場合(ステップS502,Yes)、系統間スイッチ41をオフにし、電池用スイッチ42をオンにする(ステップS503)。これにより、第1検出部31のパルス発生器34により制御された系統間スイッチ41および電池用スイッチ42の制御をマイクロコンピュータ35が引き継ぐ。
【0110】
なお、マイクロコンピュータ35は、ステップS502でパルス信号の状態がHighであることを複数回連続して判定したとき、ステップS502がYesであるとしてよい。これにより、マイクロコンピュータ35が、入力ポート36bにノイズが混入して誤判定することを防止できる。
【0111】
その後、マイクロコンピュータ35bは、本判定処理を実行し(ステップS504)、定期処理を終了する。なお、マイクロコンピュータ35bは、ステップS504の本判定処理において、図8に示す本判定処理と同一の処理を実行する。
【0112】
[10.付記]
付記として、本発明の特徴を以下の通り示す。
(1)
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号をラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路のラッチ状態を定期的に取得し、前記パルス信号がラッチされていることを検出すると、前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
(2)
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
前記(1)に記載の電源制御装置。
(3)
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
前記(1)または(2)に記載の電源制御装置。
(4)
前記マイクロコンピュータは、
前記第1系統または前記第2系統のパラメータに基づいて前記電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出し、前記ラッチ回路のラッチ状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する
前記(1)から(3)のいずれか一つに記載の電源制御装置。
(5)
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号が入力されると、割込み処理によって前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
(6)
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
前記(5)に記載の電源制御装置。
(7)
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
前記(5)または(6)に記載の電源制御装置。
(8)
第1電源の電力を第1負荷に供給する第1系統と第2電源の電力を第2負荷に供給する第2系統とを接続する系統間ラインに設けられる接続装置を制御するコントローラを有する電源制御装置であって、
前記コントローラは、
前記第1系統または前記第2系統の失陥に関するパラメータと閾値とを比較して電源失陥の発生を示す検出信号を出力する比較回路と、
前記検出信号が入力されると所定パルス幅のパルス信号を出力し、前記パルス信号を出力している期間、前記接続装置を遮断して前記第1系統と前記第2系統との接続を遮断するパルス発生器と、
前記パルス信号を入力ポートに受け、前記入力ポートの状態を定期的に取得し、前記パルス信号が入力されたことを検出すると、前記第1系統および前記第2系統のうち前記電源失陥が発生している異常系統を判定するマイクロコンピュータと
を備える電源制御装置。
(9)
前記所定パルス幅は、ノイズに起因して発生することが想定される前記パラメータの振動周期よりも長い
前記(8)に記載の電源制御装置。
(10)
前記マイクロコンピュータは、
前記パルス信号が入力されると、少なくとも前記異常系統を判定するまでの期間、前記接続装置を遮断する
前記(8)または(9)に記載の電源制御装置。
(11)
前記マイクロコンピュータは、
前記第1系統または前記第2系統のパラメータに基づいて前記電源失陥の発生を第1周期で定期的に検出し、前記入力ポートの状態を第1周期より短い第2周期で定期的に取得する
前記(8)から(10)のいずれか一つに記載の電源制御装置。
(12)
前記定期的に取得する周期は、前記所定パルス幅よりも短い
前記(8)から(11)のいずれか一つに記載の電源制御装置。
【符号の説明】
【0113】
1 電源制御装置
3,3a,3b コントローラ
10 第1電源
20 第2電源
31 第1検出部
32,32a,32b 第2検出部
33 比較回路
34 パルス発生器
35,35a,35b マイクロコンピュータ
36 ラッチ回路
36a 割込みポート
36b 入力ポート
41 系統間スイッチ
42 電池用スイッチ
51 第1電圧センサ
52 第2電圧センサ
100 自動運転制御装置
101 第1負荷
102 一般負荷
103 第2負荷
110 第1系統
120 第2系統
130 系統間ライン
200,201 地絡
V1 第1系統電圧
V2 第2系統電圧
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12