図面 (/)

技術 複数の負荷に電圧を供給する装置、および少なくとも2つのエネルギー蓄積器を備える車両電力供給システム用制御装置

出願人 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト
発明者 クリストフ・グロスヨッヘン・ケーニグアンドレアス・レーヴェルフランツ‐ヨゼフ・ペートリー
出願日 2003年5月21日 (17年7ヶ月経過) 出願番号 2004-512278
公開日 2005年11月10日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2005-533702
状態 特許登録済
技術分野 電池の充放電回路 車両用電気・流体回路 電池等の充放電回路
主要キーワード 関連負荷 車両電気系統 限界状況 電力供給配線 DC電圧コンバータ 再充電バッテリ 電気的駆動装置 電動負荷
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年11月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題・解決手段

本発明は、車両(36)内において、複数の負荷(2、2’)に電圧を供給するための装置であって、少なくとも2つのエネルギー蓄積器(4a、4b)を備える車両電力供給システム(6)を有する装置(1)に関する。第1エネルギー蓄積器(4a)は、エンジン始動させるためのスタータ(8)を有するスタータ回路要素(6a)に接続され、第2エネルギー蓄積器(4b)は、負荷回路要素(6b)内において、負荷(2、2’)に接続される。スタータ回路要素(6a)は、結合要素(12)によって、負荷回路要素(6b)に接続される。安全に関連するとして分類される複数の負荷(2’)は、付加的結合要素(14)によって、スタータ回路要素(6a)に接続されるとよい。

概要

背景

電磁気弁制御装置(略して、EMVSと呼ぶ)のような自動車構造内の新しい構成要素または電気フロントシールド加熱のような他の負荷の開発、さらに以前はベルトによって駆動されていた部品に対して電気的駆動装置を設ける傾向によって、負荷に供給される電力の総量が格段に大きくなってきている。このことに起因して増大される電力の需要は、この場合、従来の14V発電機電圧の12V車両電力供給システムによって補うことができない。このことから、車両電力供給システムが複数の電圧レベル、例えば、12Vおよび42Vを有する、または複数のバッテリを有するようにして設けられることが知られている。その上に、車両電力供給システムに対する給電可用性の要求が継続的に増加することによって、開発は、具体的な方向に進められている。

一例として、特許文献1は、通常の操作中は互いに接続され、必要なときに切断される2つのバッテリを有する車両電力供給システム用の装置を開示している。2つのバッテリが接続されると、それらは発電機によって同時に充電される。この場合、バッテリの容量を考慮して負荷を接続することは不可能である。

特許文献2は、負荷に緊急給電するために、緊急バッテリへの切替をもたらす自己ラッチング継電器を有する装置を開示している。この場合、それぞれの負荷によって引き出される必要がある電荷量を考慮することは不可能である。したがって、種々の負荷は、互いから電荷を引き出すことができる。さらに、継電器が故障したとき、装置の全体が誤作動する。

さらに、特許文献3は、発電機によって充電可能な少なくとも2つのバッテリを有する車両電力供給システム用の制御装置を開示している。この場合、制御装置は、2つのバッテリ間配線を、その配線が予め定められ得るデータ、例えば、特定バッテリの再充電関数として開閉するように、制御する。この場合、各バッテリは、そこに接続される負荷によって、自然に放電させることができる。これは、関連するバッテリが、全ての負荷に対して、いかなるときでも十分な容量を備えるわけではないことを意味している。

特に臨界状況において個々の負荷に給電することを可能とするために、これらの負荷は、それぞれ、関連するバッテリの容量とは無関係に、関連する個別のバッファまたは緊急バッテリを有している。このような専用の負荷バッファバッテリは、限られた寿命を有するいわゆる一次バッテリ(再充電不可)である。あるいは、バッファバッテリは、再充電可能なバッテリの形態にある。専用の負荷緊急供給源は、特に複雑で、かつコストが高い。さらに、このような予備供給源を必要とする電子負荷の数が増える結果として、必要とされる空間が増大する。さらに、このような付加的緊急供給源は、特に重量が重くなり、車両燃費の増大を招く。

最後に、特許文献4は、自動車内の電動負荷を給電するための車両電力供給システムを開示している。この場合、異なる電圧にある複数の電力供給源と共に電力供給源の故障を検出するセンサ手段が設けられ、このセンサ手段は、健全な電力供給源の接続のための切換手段を作動させる。車両電力供給システムは、多電圧電力供給システムとして、異なる電圧で作動され、かつ各々が適切に構成された負荷を有する複数の車両電力供給システム回路を有している。各車両電力供給システム回路は、その関連する電力供給源に継続的に接続されている。さらに、クロスオーバ電圧手段が設けられ、この手段は、1つの車両電力供給システム回路が故障または誤作動した場合に、この故障した車両電力供給回路に接続される負荷が他の車両電力供給システム回路の1つから給電されることを確実にする。このために、付加的電力供給配線が、健全な車両電力供給システム回路から故障した車両電力供給システム回路に接続されている。

独国特許出願公開第40 28 242 A1号明細書
独国特許出願公開第100 33 317 A1号明細書
独国特許出願公開第196 45 944 A1号明細書
独国特許発明第199 21 451 C1号明細書

概要

本発明は、車両(36)内において、複数の負荷(2、2’)に電圧を供給するための装置であって、少なくとも2つのエネルギー蓄積器(4a、4b)を備える車両電力供給システム(6)を有する装置(1)に関する。第1エネルギー蓄積器(4a)は、エンジン始動させるためのスタータ(8)を有するスタータ回路要素(6a)に接続され、第2エネルギー蓄積器(4b)は、負荷回路要素(6b)内において、負荷(2、2’)に接続される。スタータ回路要素(6a)は、結合要素(12)によって、負荷回路要素(6b)に接続される。安全に関連するとして分類される複数の負荷(2’)は、付加的結合要素(14)によって、スタータ回路要素(6a)に接続されるとよい。

目的

従って、本発明は、特に車両内において、複数の負荷に電圧を供給するための装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする装置を具体化する目的に基づくものである。他の目的は、少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有する車両電力供給システム用の制御装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする制御装置を具体化することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

車両(36)において複数の負荷(2、2’)に電圧を供給する装置(1)であって、少なくとも2つのエネルギー蓄積器(4a、4b)を有する車両電力供給システム(6)を有し、該エネルギー蓄積器(4a、4b)の第1エネルギー蓄積器(4a)は、スタータ回路要素(6a)内においてエンジン始動するためのスタータ(8)に接続され、該エネルギー蓄積器(4a、4b)の第2エネルギー蓄積器(4b)は、負荷回路要素(6b)内において負荷(2、2’)に接続される装置において、制御装置(16)が設けられ、該制御装置(16)は、結合要素(12)であって、該結合要素(12)を介して、前記スタータ回路要素(6a)が前記負荷回路要素(6b)に結合可能である結合要素(12)と、付加的結合要素(14)であって、該付加的結合要素(14)の各々を介して、安全に関連するとして分類される1つの負荷(2’)が前記スタータ回路要素(6a)に結合可能である付加的結合要素(14)と、前記制御装置(16)内のデータ処理ユニット(18)が各回路要素(6a、6b)用のエネルギー蓄積器(4a、4b)の状態を決定することができるデータと共に、安全関連負荷(2’)への電流(Is)と安全関連負荷(2’)の両端に印加される電圧(Uc)に関する情報を与えるデータ(32、34)を検出するための測定手段(22)であって、前記データ処理ユニット(18)が、前記回路要素(6a、6b)用のエネルギー蓄積器(4a、4b)と共に前記安全関連負荷(2’)の状態および前記安全関連負荷(2’)への経路の状態を連続的に監視することが可能であり、この状態に応じて、前記結合要素(12)及び/又は前記付加的結合要素(14)の切換を制御することが可能であるような測定手段(22)とを有することを特徴とする装置。

請求項2

前記制御装置(16)内の前記データ処理ユニット(18)は、前記負荷回路要素(6b)の状態とは無関係に、それぞれの安全関連負荷(2’)への給電可用性を電流を流さずに監視かつ測定するために、関連する切断された結合要素(14)によって前記それぞれの安全関連負荷(2’)に印加される前記第1エネルギー蓄積器(4a)の電圧を用い、前記制御装置は、前記測定された給電の可用性に対応して、結合要素(12”)または結合要素(12”)に加えて安全装置を駆動することを特徴とする請求項1に記載の装置。

請求項3

前記制御装置(16)は、−前記負荷回路要素(6b)が十分に利用可能であると判断される通常モードにおいて、前記安全関連負荷(2’)が前記負荷回路要素(6b)によってのみ給電されるように、前記結合要素(12、12”)の切換を制御し、前記負荷回路要素(6b)が十分には利用可能ではないと判断される第2操作モードにおいて、完全な給電を確実にするために、前記負荷回路要素(6b)が前記結合要素(12”)を介して前記第1エネルギー蓄積器(4a)および前記スタータ回路要素(6a)によって支援されるように、前記結合要素(12、12”)の切換を制御し、前記負荷回路要素(6b)が完全に故障していると判断される第3操作モードにおいて、前記結合要素(12”)が切断されるかまたは前記結合要素(12”)に加えて安全装置が前記スタータ回路要素(6a)および前記負荷回路要素(6b)からの切断を達成し、前記安全関連負荷(2’)が前記スタータ回路要素(6a)を介して前記第1エネルギー蓄積器(4a)からのみ給電されるように、前記結合要素(12”)の切換を制御することを特徴とする請求項1あるいは2に記載の装置。

請求項4

前記データ処理ユニットは、前記データ(32、34)から各安全関連負荷(2’)によって引き出される電荷量を決定でき、前記結合要素(12)及び/又は前記付加的結合要素(14)を前記エネルギー蓄積器(4a、4b)の状態及び/又は関連する安全関連負荷(2’)の順位付け関数として制御することが可能であり、及び/又は前記安全関連負荷(2’)を接続及び/又は切断することが可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。

請求項5

前記データ処理ユニット(18)は、前記第2エネルギー蓄積器(4b)が容量限界よりも低下したかまたは故障したことを判断し、前記安全関連負荷(2’)が、前記結合要素(12)を介して前記第1エネルギー蓄積器(4a)に接続されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。

請求項6

前記データ処理ユニット(18)は、前記第1エネルギー蓄積器(4a)も容量限界を下回ったことを判断し、前記安全関連負荷(2’)用の前記それぞれの付加的結合要素(14)が、個々の安全関連負荷(2’)がそれらの順位付けに基づいて切断されるように、制御されることを特徴とする請求項5に記載の装置。

請求項7

前記データ処理ユニット(18)は、そこに供給されるデータから、前記それぞれの安全関連負荷(2’)に必要とされるエネルギー量を決定し、このエネルギー量のみが前記安全関連負荷(2’)に供給されることを確実にすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。

請求項8

前記安全関連負荷(2’)は、前記付加的結合要素(14)によって、完全にまたは殆ど静止電流なしで、前記スタータ回路要素(6a)に結合されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。

請求項9

前記制御装置(16)は、前記負荷(2)及び/又は前記安全関連負荷(2’)を前記検出されたデータの関数として切替えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。

請求項10

前記付加的結合要素(14)は、少なくとも1つの電界効果トランジスター(24)と、ダイオード(26)とを備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。

請求項11

前記結合要素(12)は、スイッチ(12”)またはDC/DC電圧コンバータ(12’)の形態にあることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。

請求項12

前記エネルギー蓄積器(4a、4b)は、それらが相互接続されるときのみ、内燃機関寒冷時始動に必要とされる電荷量を有するような大きさであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、特に車両用の、複数の負荷電圧を供給するための装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有する車両電力供給システム車両電気系統)用の制御装置に関する。

背景技術

0002

電磁気弁制御装置(略して、EMVSと呼ぶ)のような自動車構造内の新しい構成要素または電気フロントシールド加熱のような他の負荷の開発、さらに以前はベルトによって駆動されていた部品に対して電気的駆動装置を設ける傾向によって、負荷に供給される電力の総量が格段に大きくなってきている。このことに起因して増大される電力の需要は、この場合、従来の14V発電機電圧の12V車両電力供給システムによって補うことができない。このことから、車両電力供給システムが複数の電圧レベル、例えば、12Vおよび42Vを有する、または複数のバッテリを有するようにして設けられることが知られている。その上に、車両電力供給システムに対する給電可用性の要求が継続的に増加することによって、開発は、具体的な方向に進められている。

0003

一例として、特許文献1は、通常の操作中は互いに接続され、必要なときに切断される2つのバッテリを有する車両電力供給システム用の装置を開示している。2つのバッテリが接続されると、それらは発電機によって同時に充電される。この場合、バッテリの容量を考慮して負荷を接続することは不可能である。

0004

特許文献2は、負荷に緊急給電するために、緊急バッテリへの切替をもたらす自己ラッチング継電器を有する装置を開示している。この場合、それぞれの負荷によって引き出される必要がある電荷量を考慮することは不可能である。したがって、種々の負荷は、互いから電荷を引き出すことができる。さらに、継電器が故障したとき、装置の全体が誤作動する。

0005

さらに、特許文献3は、発電機によって充電可能な少なくとも2つのバッテリを有する車両電力供給システム用の制御装置を開示している。この場合、制御装置は、2つのバッテリ間配線を、その配線が予め定められ得るデータ、例えば、特定バッテリの再充電関数として開閉するように、制御する。この場合、各バッテリは、そこに接続される負荷によって、自然に放電させることができる。これは、関連するバッテリが、全ての負荷に対して、いかなるときでも十分な容量を備えるわけではないことを意味している。

0006

特に臨界状況において個々の負荷に給電することを可能とするために、これらの負荷は、それぞれ、関連するバッテリの容量とは無関係に、関連する個別のバッファまたは緊急バッテリを有している。このような専用の負荷バッファバッテリは、限られた寿命を有するいわゆる一次バッテリ(再充電不可)である。あるいは、バッファバッテリは、再充電可能なバッテリの形態にある。専用の負荷緊急供給源は、特に複雑で、かつコストが高い。さらに、このような予備供給源を必要とする電子負荷の数が増える結果として、必要とされる空間が増大する。さらに、このような付加的緊急供給源は、特に重量が重くなり、車両燃費の増大を招く。

0007

最後に、特許文献4は、自動車内の電動負荷を給電するための車両電力供給システムを開示している。この場合、異なる電圧にある複数の電力供給源と共に電力供給源の故障を検出するセンサ手段が設けられ、このセンサ手段は、健全な電力供給源の接続のための切換手段を作動させる。車両電力供給システムは、多電圧電力供給システムとして、異なる電圧で作動され、かつ各々が適切に構成された負荷を有する複数の車両電力供給システム回路を有している。各車両電力供給システム回路は、その関連する電力供給源に継続的に接続されている。さらに、クロスオーバ電圧手段が設けられ、この手段は、1つの車両電力供給システム回路が故障または誤作動した場合に、この故障した車両電力供給回路に接続される負荷が他の車両電力供給システム回路の1つから給電されることを確実にする。このために、付加的電力供給配線が、健全な車両電力供給システム回路から故障した車両電力供給システム回路に接続されている。

0008

独国特許出願公開第40 28 242 A1号明細書
独国特許出願公開第100 33 317 A1号明細書
独国特許出願公開第196 45 944 A1号明細書
独国特許発明第199 21 451 C1号明細書

発明が解決しようとする課題

0009

従って、本発明は、特に車両内において、複数の負荷に電圧を供給するための装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする装置を具体化する目的に基づくものである。他の目的は、少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有する車両電力供給システム用の制御装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする制御装置を具体化することにある。

0010

本発明によれば、この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項主題である。

0011

本発明は、専用の負荷緊急バッテリまたは再充電可能なバッテリの形態にある個別の緊急供給源を不要とすることによって、簡単な方法で負荷に給電することができるという着想に基づいている。しかし、給電されるべき電気負荷の数は、臨界状況においても、機能または安全の理由から、給電されなければならない負荷の数と、通常の操作中のみに、給電されなければならない負荷の数とを含む。このために、装置は、少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有し、その第1エネルギー蓄積器は、スタータ回路要素内においてエンジンスタートさせるためのスタータに接続され、その第2エネルギー蓄積器は、負荷回路要素内において負荷に接続される。この場合、スタータ回路要素は、結合要素を介して負荷回路要素に接続され、この場合、安全に関連するとして分類される複数の負荷は、付加的結合要素を介してスタータ回路要素に接続させることができる。

0012

安全関連負荷は、便宜上、付加的結合要素によって、スタータ回路要素に、完全にまたは殆ど静止電流なしで、結合される。これは、スタータ回路要素および特にそれに接続されるエネルギー蓄積器、例えば、いわゆるスタータバッテリに殆ど静止電流がないことを意味している。特に、車両が静止し、発電機がスイッチオフされ、またはエンジンが静止しているとき、スタータ回路要素用のエネルギー蓄積器は、接続される負荷の静止電流の結果として、緩慢にしか放電されないか、または全く放電されない。これは、エネルギー蓄積器が、車両を始動させ得るのに十分なエネルギー量を保持することを可能にする。

0013

1つの付加的結合要素が、好ましくは、各安全関連負荷に付設される。これは、もしエネルギー蓄積器が始動能力をもたらすのに不十分な容量しか有していない場合、安全関連負荷に対する静止電流の結果として、エネルギー蓄積器のわずか放電を生じさせるかまたはどのような放電も生じないことを可能にするのに加えて、個々の電気負荷をスイッチオフさせるのを可能にする。一例として、このために、安全関連負荷は、それらの関数に基づいて優先順位付けがなされ、個々の負荷は、必要に応じて所定の順序でスイッチオフされる。換言すれば、安全関連負荷は、それらの順位付けに基づいて選別され、それらの順位付けに従って切替えられる。これは、プロセスに依存させた、さらに優先順位付けさせた負荷の切換、すなわち、切断または接続を可能とし、その結果、特に車両の機能性及び/又は環境の保護を確実にすることができる。さらに、これは、エネルギー蓄積器または電力供給源の電圧降下を確実に回避する。従って、これは、特にスタータ回路要素用エネルギー蓄積器に、有利に用いられる。

0014

結合要素および付加的結合要素は、有利には、制御装置に内蔵される。これは、制御装置内において、結合要素が特に簡素かつ小形の形態で配置されることを可能とする。さらに、配線の複雑さが少なく、これは両方の回路要素および全ての負荷に対する結合要素の簡素かつ迅速な保守を可能とする。

0015

制御装置は、好ましくは、それぞれの回路要素を表す操作変数の検出のための少なくとも1つの手段を有している。電圧計及び/又は電流計が、例えば、特に両方の回路要素を監視し、かつ関連するエネルギー蓄積器における車両を始動させるための機能性または能力を確実にするのに十分な容量を維持するための操作変数を検出する手段として、設けられる。さらに、クロックが、それぞれのエネルギー蓄積器から引き出される電荷量の測定のための手段として設けられてもよい。

0016

代替的または追加的に、制御装置は、それぞれの安全関連負荷を表す操作変数の検出のための少なくとも1つの手段を有している。電圧計、電流計、及び/又はクロックは、その型式および構成に依存して、それぞれの負荷の各電力出力に対して設けられる。引き出されるそれぞれの電荷量、および、適切な場合には、その必要量が、検出された操作変数から負荷ごとに決定される。

0017

制御装置は、便宜上、回路要素及び/又は安全関連負荷用のそれぞれの結合要素を制御するように設計されている。例えば、もしスタータ回路要素内のバッテリ容量必要条件に対して不十分であれば、これは、個々の負荷が直接切替え、特に切断及び/又は接続されることを可能とする。さらに、これは、制御可能なDC/DCコンバータによって、エネルギー蓄積器の相互再充電を可能とする。この場合、制御装置は、好ましくは、負荷及び/又は安全関連負荷が検出された操作変数の関数として切替えられるように、設計される。

0018

好ましい一実施形態において、付加的結合要素は、少なくとも1つの電界効果トランジスターおよびダイオードを備えている。回路要素を接続する結合要素は、好ましくは、スイッチまたは電界効果トランジスターの形態にある。結合要素に半導体要素を用いることは、特に簡素で、かつ費用効率が高い。

0019

少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有し、スタータ回路要素が第1エネルギー蓄積器およびエンジンを始動するスタータを備え、負荷回路要素が第2エネルギー蓄積器および複数の負荷を備える車両電力供給システム用の制御装置に関して、本発明によれば、1つの結合要素がスタータ回路要素を負荷回路要素に結合するために設けられ、少なくとも1つの付加的結合要素が安全に関連するとして分類されている複数の負荷をスタータ回路要素に結合するために設けられる。このように設計された制御装置は、車両電力供給システムの著しく調節可能な構成を可能とすると共に、十分な緊急給電を同時に安全関連負荷に与えることを可能とする。

0020

回路要素及び/又は負荷を表す操作変数の検出のための少なくとも1つの手段が、便宜上、設けられる。この場合、制御装置は、好ましくは、回路要素及び/又は負荷を表す操作変数を処理するための少なくとも1つのデータ処理ユニットを有している。制御装置は、バス互換性データ処理ユニット、例えば、マイクロプロフェッサを用いることによって、車両内において、他のバス互換性制御装置と連結させることができる。さらに、車両電力供給システムを制御するために、種々の形式の操作データを関連する制御装置によって交換させることができ、かつ考慮することができる。特に、制御装置内または制御装置において、結合要素を一体化及び/又は連結することによって、回転速度のような他の操作変数、または発電機データのような車両電力供給システムを代表する変数を結合要素の切換に考慮することができる。

0021

回路要素内のエネルギー蓄積器は、好ましくは、それらが相互接続されたときのみ、内燃機関、すなわち、エンジンの寒冷時始動に必要とされる電荷量を有するような大きさである。これは、個々のエネルギー蓄積器、すなわち、バッテリの重量および大きさを最適化させることを可能とする。

0022

本発明によって達成される利点は、安全関連負荷への給電を車両電力供給システムの相互に減結合されている結合要素に基づいて操作給電と緊急給電に細分割することが、専用の負荷、従って、付加的な緊急バッテリ、バッファ再充電バッテリ、およびそれらの充電装置を必要としない、ことを意味する点にある。さらに、このような安全関連負荷への冗長給電は、それらが実質的にあらゆる状況下において機能することを可能とする。さらに、物理的に分離して配置されている相互に減結合されている回路要素によって、給電をこのように緊急給電と標準給電に分割させることは、エネルギー蓄積器の1つが事故によって生じた損傷または引き出された過剰な電荷によって故障した場合でも、安全関連負荷への十分な給電を常に可能とする。一例として、エネルギー蓄積器の1つは、関連する好ましい充電装置と共に、この場合、緊急給電をもたらすためにのみ設計されている。このように、関連するエネルギー蓄積器から利用可能な電荷量は、種々の安全関連負荷用の関連する電力経路間に分配される。従って、緊急の場合、バッファバッテリの形態にある個々の緊急供給源よりも大きな可用性が許容される。

0023

本発明のこれらおよび他の目的、利点、および特徴は、図面を参照して、以下の本発明の好適な例示的実施形態の詳細な説明において、さらに細部にわたって明らかになるであろう。

発明を実施するための最良の形態

0024

全ての図面において、互いに対応する部品には、同一の参照番号が付されている。

0025

図1は、複数の負荷2に電圧を供給するための装置1を概略的に示している。装置1は、車両電力供給システム6の一部である2つのエネルギー蓄積器4aおよび4bを有している。第1エネルギー蓄積器4aは、この場合、車両電力供給システム6内のスタータ回路要素6a内において、さらに詳細には説明しないエンジンを始動するためのスタータ8に接続されている。第2エネルギー蓄積器4bは、車両電力供給システム6内の負荷回路要素6b内において、負荷2および発電機10に接続されている。車両電力供給システム6の性質および構成に依存して、車両電力供給システム6がさらなる回路要素6a〜6zにさらに細分割されると共に、エネルギー蓄積器4a〜4zが設けられてもよい。負荷2は、この場合、さらに詳細には説明しないそれぞれのスイッチを介して、接続されるとよい。

0026

結合要素12は、2つの回路要素6aおよび6bを互いから減結合させるために、または、1つのエネルギー蓄積器4bを他のエネルギー蓄積器4aから必要に応じて再充電用に結合するために、設けられている。結合要素12は、例えば、DC/DC電圧コンバータ12’、及び/又はスイッチ12”、特に、電界効果トランジスターのような半導体スイッチング要素を備えている。

0027

2つの回路要素6aおよび6bの減結合は、各回路要素6aまたは6bが、それぞれ、その機能、すなわち、スタータ回路要素または負荷回路要素に基づいて、制御されることを可能とする。この場合、負荷回路要素6bは負荷2に給電するために用いられ、これらの負荷2は、それらの機能に基づいて、安全関連負荷2’および通常の操作に関連する負荷2に細分されている。スタータ回路要素6aは、特に、関連する技術システム、例えば、内燃機関を始動する能力を確実にするために、関連するエネルギー蓄積器4aと共に用いられる。

0028

負荷回路要素6bにおける負荷バッテリと呼ばれるエネルギー蓄積器4bは、特に、装置1の操作中に、接続される負荷2および2’によって連続的に放電される。負荷バッテリの形態であるエネルギー蓄積器4bを再充電するために、装置1の操作中に、エネルギー蓄積器4bは、それにエネルギーを供給するために、発電機10に接続される。

0029

エネルギー蓄積器4bが故障の場合でも、安全関連負荷2’への給電を維持するために、装置1は付加的結合要素14を有し、この付加的結合要素14は、安全に関連するとして分類されている負荷2’をスタータ回路要素6aに接続する。付加的結合要素14は、例えば、半導体要素、特に、電界効果トランジスターの形態にある。

0030

制御装置16は、車両電力供給システム6およびその回路要素6aおよび6bと共にそこに接続される負荷2、2’の開ループおよび閉ループ制御のために設けられている。回路要素6a、6bと共に負荷2、2’を監視および制御するために、制御装置16は、データ処理ユニット18、例えば、マイクロプロフェッサを有している。結合要素12、付加的結合要素14、およびデータ処理ユニット18は、装置1の性質および構成に依存して、制御装置16内に内蔵されている。

0031

図2は、制御装置16を詳細に示している。制御装置16は、配線20aを介してスタータ回路要素6a用のエネルギー蓄積器4aに接続され、配線20bおよび20cを介して負荷回路要素6b用のエネルギー蓄積器4bおよび発電機10に接続されている。装置1の通常の操作中、負荷2および安全に関連するとして分類されている負荷2’は、車両電力供給システム6内の負荷回路要素6bによって給電される。この場合、負荷2および2’は、スイッチ型配線20dまたは非スイッチ型配線20eを介して、給電目的のための負荷回路要素6bに接続されている。これらは、出力または配線20a〜20eの性質および構成に依存して、保護されてもよいし、または保護されなくてもよい。特に、安全関連配線20a〜20e、例えば、配線20cは、この場合、保護装置21、例えば、いわゆるヒューズによって保護されるとよい。

0032

スタータ回路要素6aおよび負荷回路要素6bを監視するために、各場合において、制御装置16は、それぞれの回路要素6aまたは6bを特徴付ける操作変数Bを検出するための少なくとも1つの測定手段22を有している。一例として、電流I、電圧U、及び/又は時間tが、測定手段22によって、操作変数Bとして検出される。このために、それぞれの回路要素6aまたは6b用の測定手段22は、例えば、電圧計、電流計、及び/又はクロックを有している。関連するエネルギー蓄積器4aまたは4bのそれぞれの状態は、それぞれの回路要素6aまたは6bを特徴付ける検出された操作変数B(U、I、t)に基づいて、決定かつ確立され、データ処理ユニット18に供給される。

0033

安全に関連するとして分類されている負荷2’に対して、負荷回路要素6bへの連結に加えて、冗長配線を設けるために、これらは、付加的結合要素14によって、スタータ回路要素6aに接続される。この場合、制御装置16は、各安全関連負荷2’に対して1つの関連する結合要素14を有している。スタータ回路要素6aの負荷をさらに低減させるために、従って、関連するエネルギー蓄積器4aが緊急給電に対して必要とされる容量を有することを確実にするために、安全関連負荷2’は、それぞれの結合要素14によって、完全にまたは殆ど静止電流なしで、スタータ回路要素6aに結合される。

0034

装置は、車両操作中に、負荷回路要素6bが突然に故障するかまたはまだ健全であるかに関わらず、切断されている付加的結合要素14によって安全関連負荷2’に印加されるエネルギー蓄積器4a(スタータバッテリ)の電圧によって、電流を流すことなく、安全関連負荷2’への給電をスタータ回路要素6aによって監視することが可能である。どのような故障も、適切な時間に識別かつ表示される。記載される装置は、互いにほぼ独立した給電オプションを有する3段階給電構想提示し、これは、装置に特別の有用性をもたらす。第1段は通常の操作であって、安全関連負荷2’は負荷回路要素6bによって給電され、安全関連負荷2’への給電の可用性は、関連する結合要素14を介してスタータ回路要素6aによって監視される。もし、負荷回路要素6bの可用性が制約されると、給電の全体を確実にするために、負荷回路要素6bは、スタータバッテリおよびスタータ回路要素6aによって、結合要素12”を介して支援され得る。これが段階2である。もし、付加回路要素6bの全体的な故障を伴う大きな不都合が生じた場合、スタータ回路要素6aおよび負荷回路要素6bは、結合要素12”の切断または結合要素12”に加えて保護装置の切断によって、切断され、安全関連負荷2’は、スタータ回路要素6aを介して、スタータバッテリからのみ給電される。これが段階3である。給電および緊急給電用の完全な経路の監視と協同して、これは高可用性給電をもたらす。

0035

このために、それぞれの結合要素14は、好ましくは、電界トランジスター24およびダイオード26と共に、それらと並列に接続されるレジスタ28を有している。さらなる電界トランジスター30が、付加的に設けられてもよい。その結果、それぞれの安全関連負荷2’のための操作変数Bとして、データ処理ユニット18に対して、電圧Ucをさらなる配線34を介して供給すると共に、電流Isを配線32を介して供給することができる。

0036

従って、制御装置16内のデータ処理ユニット18は、回路要素6a、6bおよび安全関連負荷2’の両方を連続的に監視することができる。この場合、データ処理ユニット18は、回路要素6a、6bおよび安全関連負荷2’のための操作変数B(U、I、t)のために記録されたデータを用いて、各負荷2’として引き出される電荷の量を決定し、これに基づいて、安全に関連すると分類される適切な負荷2’を、エネルギー蓄積器4aまたは4b及び/又はその安全に関連すると分類された特定の負荷2’の順位付けの関数として、制御信号によって接続及び/又は切断する。この場合、例えば、基本的な給電を確保するのに用いられる、負荷バッテリとも呼ばれる、エネルギー蓄積器4bの状態に依存して、例えば、それが故障した場合、緊急給電のために、関連する安全関連負荷2’がスタータ回路要素6a、従って、スタータバッテリの形態にあるエネルギー蓄積器4aに接続される。

0037

通常の操作中に、スタータバッテリ4aがこのような緊急給電によって負荷を掛けられるのをおおむね避けるために、安全関連負荷2’は、殆ど静止電流を生じることなく、結合される。スタータバッテリ4aの容量限界を超えてしまった場合も、個々の安全関連負荷2’は、それらの順位付けに基づいて、それぞれの負荷2’用の適切な結合要素14を制御することによって、切断させることができる。代替的または追加的に、要求されるエネルギー量、特に電流を、制御信号によって、それぞれの安全関連負荷2’に割り当ることができる。これは、異なる負荷2’が互いに干渉するのを防ぐ。

0038

さらに、安全関連負荷2’への好ましい給電を、結合要素14の切断によって、課すことができる。これは、スタータバッテリに静止電流が存在しない、という結果をもたらす。にもかかわらず、安全関連負荷2’への経路における不具合は、装置20e、29、28、および30、すなわち、配線20e、レジスタ29、レジスタ28、および電界効果トランジスター30を介して、完全に監視することができ、これらの不具合は、配線または出力34において識別され、これは、結合要素14によって、電圧制御切換を行なうことも可能とする。

0039

図3は、車両36内の車両電力供給システム用の装置1を示している。回路要素6aおよび6bは、安全関連負荷2’に対して限界状況においても十分な多重給電をもたらすために、互いに物理的に分離して配置されている。一例として、始動能力に必要とされ、かつ関連するエネルギー蓄積器4aおよびスタータ8を有するスタータ回路要素6aは、車両36において、事故の場合に特に保護され、関連するエネルギー蓄積器4bを有する負荷回路要素6bから大きくずれた、または逆の場合も同じ、位置に配置される。これは、2つのエネルギー蓄積器4aまたは4bの1つが故障した場合でも、電力供給システムの結合要素12によって2つの回路要素6aおよび6bを結合することによって、安全性に関連すると分類されている負荷2’を給電可能とすることを、確実にする。制御装置16は、好ましくは、同じように、車両36内において、事故の場合に特に保護される点に配置される。

0040

装置1の性質および構成に依存して、エネルギー蓄積器4aおよび4bは、それらが相互接続されたときのみ、寒冷時始動に必要とされる容量を有するような大きさを有しているとよい。2つのエネルギー蓄積器4aおよび4bを互いに結合するスイッチング要素38は、この目的のために設けられている。小さい個々の容量を有するエネルギー蓄積器4aおよび4bに関して、それらのこのような大きさにすることによって、コストを下げ、および特に重量を軽くすることができる。

図面の簡単な説明

0041

複数の負荷に電圧を供給する装置であって、制御装置を有し、かつスタータ回路要素および負荷回路要素を有する車両電力供給システムを有する装置を、概略的に示す。
図1に示されるような制御装置の詳細を概略的に示す。
車両電力供給システムのための、図1に示されるような電圧を供給するための装置を、概略的に示す。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 三菱電機株式会社の「 電子制御装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本願は、ケースの外周位置とカバーの外周位置に形成された環状シール部の密閉性を向上することができる電子制御装置を提供するものである。【解決手段】ケース(200A)の外周位置とカバー(300A)の... 詳細

  • 三菱ロジスネクスト株式会社の「 無人飛行体用給電システムおよび制御装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび制御装置を提供する。【解決手段】無人飛行体用給電システムは、荷役を行う複数の荷役車両と、荷役の支援を行う無人飛行体としてのドローン... 詳細

  • アーガス サイバー セキュリティ リミテッドの「 自動車用サイバーセキュリティ」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】車内通信ネットワークにセキュリティを提供するためのモジュールであって、車内通信ネットワークはバスと、バスに接続されている少なくとも1つのノードとを有しており、モジュールはメモリとプロ... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ