図面 (/)

技術 電源供給回路

出願人 株式会社ミツバ
発明者 塩畑彰雄
出願日 2019年3月19日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-050922
公開日 2020年9月24日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-156168
状態 未査定
技術分野 電動機,発電機と測定・保護装置等との結合 パワーステアリング機構
主要キーワード 連絡線 インターロック回路 供給数 電源供給系統 電動装置 複数電源 電源供給システム モータ動作
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(2020年9月24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 (3)

課題

電圧降下が小さく、損失も少ない、冗長系に好適な電源供給回路を提供する。

解決手段

電源供給回路1は、MRセンサ2aに対し2つの異なる電源1,2から、第1電源回路6a,6bによって電力を供給する。第1,第2電源回路6a,6bはそれぞれ、電源1,2と接続され電源が投入されるとオンされるFET4a,4bと、電源1,2とMRセンサ2aとの間に配されFET4a,4bがオンされるとオンとなるFET5a,5bと、第1,第2電源回路6a,6bとの間を接続する連絡線7a,7bを有する。電源1が先に投入されると、FET4a・FET5aがオンとなり、MRセンサ2aに電力が供給されるが、このとき、連絡線7aによってFET4bはオンできなくなり、電源1のみから電源が供給される。電源1に支障が生じるとFET4aがオフとなり、FET4bがオンされ、電力の供給系統が直ちに電源2に切り替わる。

概要

背景

従来より、航空機自動車などにおいては、システム障害に対するバックアップとして、電気系統油圧系統二重化等、種々の冗長化が図られている。このうち、自動車においては、近年、電動装置の増大に伴い、複数電源による電力供給など各種電装品の冗長化が進んでいる。例えば、電動パワーステアリング装置EPS)に使用されるモータにおいても、ロータの位置を検出するMRセンサ磁気抵抗センサ)に対し複数の電源から電力を供給するなどの冗長化が行われている。

図2は、EPS用モータにおける冗長化の一例を示す説明図であり、MRセンサに対する電源供給システムの構成を示している。図2に示すように、EPS用のブラシレスモータでは、ロータの位置を検出するために3つのMRセンサ51a〜51cが使用されており、これらのMRセンサ51a〜51cには、2つのバッテリ(電源)52a,52bから電力が供給される。ここでは、MRセンサ51aにはバッテリ52aから、また、MRセンサ51bにはバッテリ52bからそれぞれ電力が供給される。一方、MRセンサ51cには、両方のバッテリ52a,52bから電力が供給され、冗長化が図られている。これにより、例えば、バッテリ52a側に何らかの障害が発生しても、バッテリ52bから2つのMRセンサ51b,51cに電力が供給され、モータの回転動作を維持できるようになっている。

概要

電圧降下が小さく、損失も少ない、冗長系に好適な電源供給回路を提供する。電源供給回路1は、MRセンサ2aに対し2つの異なる電源1,2から、第1電源回路6a,6bによって電力を供給する。第1,第2電源回路6a,6bはそれぞれ、電源1,2と接続され電源が投入されるとオンされるFET4a,4bと、電源1,2とMRセンサ2aとの間に配されFET4a,4bがオンされるとオンとなるFET5a,5bと、第1,第2電源回路6a,6bとの間を接続する連絡線7a,7bを有する。電源1が先に投入されると、FET4a・FET5aがオンとなり、MRセンサ2aに電力が供給されるが、このとき、連絡線7aによってFET4bはオンできなくなり、電源1のみから電源が供給される。電源1に支障が生じるとFET4aがオフとなり、FET4bがオンされ、電力の供給系統が直ちに電源2に切り替わる。

目的

本発明の目的は、電圧降下が小さく、損失も少ない、冗長系に好適な電源供給回路を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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

負荷に対し2つの異なる電源から電力を供給する電源供給回路であって、該電源供給回路は、第1電源から前記負荷に対し電力を供給する第1電源回路と、第2電源から前記負荷に対し電力を供給する第2電源回路と、を備え、前記第1電源回路は、前記第1電源と接続され前記第1電源が投入されるとオンされる第1スイッチング素子と、前記第1電源と前記負荷との間に配され、前記第1スイッチング素子がオンされるとオンとなり、前記第1電源と前記負荷を電気的に接続する第2スイッチング素子と、を有し、前記第2電源回路は、前記第2電源と接続され前記第2電源が投入されるとオンされる第1スイッチング素子と、前記第2電源と前記負荷との間に配され、前記第2スイッチング素子がオンされるとオンとなり、前記第2電源と前記負荷を電気的に接続する第2スイッチング素子と、を有し、前記第1電源回路と前記第2電源回路との間に、前記第1電源回路の第1スイッチング素子と第2スイッチング素子との間と前記第2電源と前記第2電源回路の第1スイッチング素子との間を接続する第1連絡線と、前記第2電源回路の第1スイッチング素子と第2スイッチング素子との間と前記第1電源と前記第1電源回路の第1スイッチング素子との間を接続する第2連絡線と、を配したことを特徴とする電源供給回路。

請求項2

請求項1記載の電源供給回路において、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子は、オンオフ動作の形態を異にするタイプのスイッチング素子であることを特徴とする電源供給回路。

請求項3

請求項2記載の電源供給回路において、前記第1スイッチング素子はNch型のFETであり、前記第2スイッチング素子はPch型のFETであることを特徴とする電源供給回路。

請求項4

請求項1〜3の何れか1項に記載の電源供給回路において、前記負荷はMRセンサであり、該MRセンサに対し、並列配置された前記第1及び第2電源から、当該電源供給回路により電力を供給することを特徴とする電源供給回路。

請求項5

請求項4記載の電源供給回路において、前記MRセンサは複数配置され、該MRセンサの少なくとも1つに対し当該電源供給回路により電力を供給することを特徴とする電源供給回路。

請求項6

請求項4又は5記載の電源供給回路において、当該電源供給回路は、電動パワーステアリング装置用モータに使用されるMRセンサに対し電力を供給することを特徴とする電源供給回路。

技術分野

0001

本発明は、負荷装置に対し電力を供給するための電源供給回路に関し、特に、負荷装置に対し複数の電源から電力を供給する電源供給システムに適用して有効な電源供給回路に関する。

背景技術

0002

従来より、航空機自動車などにおいては、システム障害に対するバックアップとして、電気系統油圧系統二重化等、種々の冗長化が図られている。このうち、自動車においては、近年、電動装置の増大に伴い、複数電源による電力供給など各種電装品の冗長化が進んでいる。例えば、電動パワーステアリング装置EPS)に使用されるモータにおいても、ロータの位置を検出するMRセンサ磁気抵抗センサ)に対し複数の電源から電力を供給するなどの冗長化が行われている。

0003

図2は、EPS用モータにおける冗長化の一例を示す説明図であり、MRセンサに対する電源供給システムの構成を示している。図2に示すように、EPS用のブラシレスモータでは、ロータの位置を検出するために3つのMRセンサ51a〜51cが使用されており、これらのMRセンサ51a〜51cには、2つのバッテリ(電源)52a,52bから電力が供給される。ここでは、MRセンサ51aにはバッテリ52aから、また、MRセンサ51bにはバッテリ52bからそれぞれ電力が供給される。一方、MRセンサ51cには、両方のバッテリ52a,52bから電力が供給され、冗長化が図られている。これにより、例えば、バッテリ52a側に何らかの障害が発生しても、バッテリ52bから2つのMRセンサ51b,51cに電力が供給され、モータの回転動作を維持できるようになっている。

先行技術

0004

特開2008−77920号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、図2のような電源供給システムでは、MRセンサ51cに電力を供給数する回路に、電流の回り込みを防止するためのダイオード53a,53bが設けられる。このため、電力供給に際し、ダイオードの順方向電圧により、供給する電圧が低下してしまうという問題がある。また、ダイオードの順方向電圧の分だけ損失が生じるため、その分、電源効率が悪化するという問題もあった。

0006

本発明の目的は、電圧降下が小さく、損失も少ない、冗長系に好適な電源供給回路を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明の電源供給回路は、負荷に対し2つの異なる電源から電力を供給する電源供給回路であって、該電源供給回路は、第1電源から前記負荷に対し電力を供給する第1電源回路と、第2電源から前記負荷に対し電力を供給する第2電源回路と、を備え、前記第1電源回路は、前記第1電源と接続され前記第1電源が投入されるとオンされる第1スイッチング素子と、前記第1電源と前記負荷との間に配され、前記第1スイッチング素子がオンされるとオンとなり、前記第1電源と前記負荷を電気的に接続する第2スイッチング素子と、を有し、前記第2電源回路は、前記第2電源と接続され前記第2電源が投入されるとオンされる第1スイッチング素子と、前記第2電源と前記負荷との間に配され、前記第2スイッチング素子がオンされるとオンとなり、前記第2電源と前記負荷を電気的に接続する第2スイッチング素子と、を有し、前記第1電源回路と前記第2電源回路との間に、前記第1電源回路の第1スイッチング素子と第2スイッチング素子との間と前記第2電源と前記第2電源回路の第1スイッチング素子との間を接続する第1連絡線と、前記第2電源回路の第1スイッチング素子と第2スイッチング素子との間と前記第1電源と前記第1電源回路の第1スイッチング素子との間を接続する第2連絡線と、を配したことを特徴とする電源供給回路。

0008

本発明にあっては、第1及び第2連絡線によって電源同士の衝突を回避しつつ、2系統の電源から負荷に電源が供給される。また、一方の電源に支障が生じた場合には、他方の電源回路に電力の供給系統切り替わり他系統の電源から電力が供給され、システム信頼性向上が図られる。

0009

前記電源供給回路において、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子として、オンオフ動作の形態を異にするタイプのスイッチング素子を使用しても良い。その場合、前記第1スイッチング素子をNch型のFET、前記第2スイッチング素子をPch型のFETとしても良い。回路内のスイッチング素子として、FETを使用することにより、従来のダイオードを用いた並列回路に比して電圧降下を小さくできると共に、電力損失も少なくでき、発熱消費電力を低減することも可能となる。

0010

また、前記負荷がMRセンサであっても良く、このMRセンサに対し、並列配置された前記第1及び第2電源から、当該電源供給回路により電力を供給しても良い。この場合、前記MRセンサが複数配置されているシステムに当該電源供給回路を使用し、これらのMRセンサの少なくとも1つに対し当該電源供給回路により電力を供給するようにしても良い。さらに、MRセンサが電動パワーステアリング装置用モータに使用されるものであっても良く、当該電源供給回路により、電動パワーステアリング装置用モータのMRセンサに対し電力を供給しても良い。

発明の効果

0011

本発明の電源供給回路によれば、負荷に対し2つの異なる電源から電力を供給する電源供給回路において、第1電源から負荷に対し電力を供給する第1電源回路と、第2電源から負荷に対し電力を供給する第2電源回路と、を設け、第1及び第2電源回路にそれぞれ、第1・第2電源と接続され電源が投入されるとオンされる第1・第2スイッチング素子と、第1・第2電源と負荷との間に配され第1・第2スイッチング素子がオンされるとオンとなる第2スイッチング素子と、を配し、さらに、第1電源回路と第2電源回路との間に第1・第2連絡線を設けたので、第1及び第2連絡線によって電源同士の衝突を回避しつつ、2系統の電源から負荷に電源を供給することができ、一方の電源に支障が生じた場合には、他方の電源回路に電力の供給系統を切り替え、他系統の電源から負荷に電力を供給することが可能となる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態である電源供給システムの構成を示す説明図である。
EPS用モータにおける冗長化の一例を示す説明図である。

実施例

0013

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である電源供給回路の構成を示す説明図である。図1の電源供給回路1は、EPS用モータ10に使用される3つのMRセンサのうち、2つの異なる電源から電力が供給されるセンサに用いられる。図1に示すように、MRセンサ(負荷)2aには、電源1(第1電源)と電源2(第2電源)から電力が供給される。電源1にはバッテリ3a、電源2にはバッテリ3bがそれぞれ接続されており、電源供給回路1は、2系統から電源を供給する冗長回路となっている。EPS用モータ10には、MRセンサ2aの他に2つのMRセンサが2b,2cが使用されており、それぞれのセンサには、バッテリ3a(電源1)、バッテリ3b(電源2)から個別に電力が供給される。

0014

電源供給回路1の電源1側と電源2側は同様の構成となっており、MRセンサ2aを中心に対称回路構成となっている。電源供給回路1の電源1側には、Nch型のMOSFET4a(第1スイッチング素子)とPch型のMOSFET5a(第2スイッチング素子)を備えた第1電源回路6aが設けられている。一方、電源2側には、Nch型のMOSFET4bとPch型のMOSFET5bを備えた第2電源回路6bが設けられている。第1電源回路6aと第2電源回路6bは、別個の電源回路として形成されているが、内部の回路構成は同一となっている。

0015

第1,第2電源回路6a,6bのFET4a,4bは、各ゲート(G)が電源1,2と接続されており、電源1,2が投入されるとFET4a,4bはオン状態となる。また、FET4a,4bのソース(S)側は接地(GND)されている。さらに、FET4a,4bのドレイン(D)側は、FET5a,5bのゲートと接続されている。FET5a,5bは、電源1,2とMRセンサ2aとの間に配置されており、FET5a,5bのドレイン側はそれぞれ電源1,2と接続されている。また、FET5a,5bのソース側は電源供給回路1の出力となり、MRセンサ2aに接続されている。

0016

電源供給回路1ではさらに、第1電源回路6aと第2電源回路6bとの間に連絡線7a,7bが配されている。この場合、連絡線7a(第1連絡線)は、第1電源回路6aの点Paと第2電源回路6bの点Pbを接続し、連絡線7b(第2連絡線)は、第1電源回路6aの点Qaと第2電源回路6bの点Qbを接続している。この場合、点Paは、FET4aのドレインとFET5aのゲートとの間に配され、点Pbは、電源2とFET4bのゲートとの間に配される。一方、点Qaは、電源1とFET4aのゲートとの間に配され、点Qbは、FET4bのドレインとFET5bのゲートとの間に配される。したがって、連絡線7aは第1電源回路6aの点PaとFET4bのゲート、連絡線7bは第2電源回路6bの点QbとFET4aのゲートとの間を接続する形となる。

0017

このような電源供給回路1は、次のような動作によってMRセンサ2aに電力を供給する。ここではまず、電源1側が電源2側に先行して投入された場合における電源供給回路1の動作を説明する。電源1側が電源2側より先にオンされると、第1電源回路6a側には、電源1により、FET4aのゲートに電圧が印加される。FET4aは、ゲートの電圧がソースより上がるとオン(導通)するタイプのFET(Nch型)であり、電源1に電圧が印加されるとオンとなる。FET4aがオンされると、FET4aのS−D間が導通し、それに伴いFET5aのソースとゲートに電位差が生じた状態となる。

0018

点Paの電圧Vgが0V状態となると、電源1側の電圧が印加されているソース電圧Vsとの間に電位差が生じる(Vg<Vs)。FET5aは、ゲート電圧がソースより下がるとオンするタイプのFET(Pch型)であり、FET4aがオンし、FET5aのゲートが下がるとFET5aがオンとなる。FET5aがオンされると、FET5aのS−D間が導通し、電源1の電圧が第1電源回路6aの出力として点Xに現れる。これにより、電源1とMRセンサ2aが電気的に接続され、MRセンサ2aに電力が供給される。なお、FET5a(5b)のオン電圧は、抵抗8a(8b)の両端の電圧により定められる。また、抵抗8a(8b)により、FET5a(5b)のゲート電圧が吊り上げられる(プルアップされる)ため、FET5a(5b)が不用意にオンすることが防止される。

0019

また、FET4aがオンとなると、連絡線7aを介して、FET4bのゲート側が接地状態となる。このため、電源1側がオンされた後、電源2側がオンされても、第2電源回路6bのFET4bのゲートに電源2の電圧が印加されない。つまり、電源1側が先にオンされると、その後に電源2側がオンされてもFET4bはオンされなくなる。したがって、電源供給回路1においては、電源1が電源2側に先行して投入されると、FET5bはオンされず、FET5aのみがオンされるため、電源1側からのみMRセンサ2aに電力が供給される。

0020

一方、上述の場合とは逆に電源2が電源1に先行して投入された場合は、第1電源回路6aと第2電源回路6bの動作が入れ替わる形で同様の動作が行われる。すなわち、電源2側が電源1側より先にオンされると、FET4bがオンとなり、それに伴ってFET5bがオンとなる。これにより、電源2の電圧が第2電源回路6bの出力として点Xに現れ、電源2からMRセンサ2aに電力が供給される。また、FET4bオンにより、連絡線7bを介してFET4aのゲートが接地状態となる。このため、電源2側の後に電源1側がオンされても、第1電源回路6aのFET4aがオンされなくなり、電源2側からのみMRセンサ2aに電力が供給される。

0021

このような動作を行う電源供給回路1では、一方の電源にトラブルがあると、電源供給系統が切り替わり、他方の電源からMRセンサ2aに電力が供給される。例えば、電源1側から電力が供給されているとき、電源1側に障害が発生し電源を喪失すると、それまでオン状態にあったFET4aがオフとなる。すると、連絡線7aを介して接地状態となっていたFET4bのゲートには、電源2からFET4bのゲートに電圧が印加され、FET4bがオンとなる。これにより、FET5bがオンとなり、電源2の電圧が第2電源回路6bの出力として点Xに現れ、電源1に代わり、直ちに電源2からMRセンサ2aに電力が供給される。また、電源2側に障害が発生した場合も、同様に、直ちに電源1からMRセンサ2aに電力が供給される。すなわち、MRセンサ2aの電源は、電源1,2によって相互にバックアップされる。

0022

このように、電源供給回路1は、FET4a,5aを備えた第1電源回路6aと、FET4b,5bを備えた第2電源回路6bを連絡線7a,7bにて接続することにより、インターロック回路を構成する。そして、両回路のFETの相互作用によって電源同士の衝突を回避しつつ、2系統からMRセンサ2aに電源を供給し、さらに、一方の電源がダウンした場合には、スムーズかつ速やかに他方の電源回路に電力の供給系統が切り替わる。これにより、1系統の電源を喪失しても、3つあるMRセンサのうちの2つに他系統の電源から電力を供給し、モータ動作を維持させることが可能となり、システムの信頼性向上が図られる。

0023

また、回路内のスイッチング素子として、MOSFETを使用しているため、ダイオードを用いた図2のような従来の並列回路に比して、電圧降下を小さくすることができる。また、回路中の電力損失を少なくすることもでき、発熱や消費電力を低減することも可能となる。

0024

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、2つの電源が共に鉛蓄電池リチウムイオン電池などのバッテリであるシステムについて説明したが、一方がバッテリ、他方が燃料電池のような異なる種類の2系統電源からの電力供給システムにも本発明は適用可能である。また、前述の実施形態では、FET4a,4b、FET5a,5bにオンオフ動作の形態を異にするタイプのものを使用しているが(FET4a,4b:Nch型、FET5a,5b:Pch型)、両者を同じタイプのFETとしても良い。ただし、例えば、FET5a,5bをFET4a,4bと同じNch型とすると、FET5a,5bのゲートに電源1,2よりも高い電圧を印加する必要が生じ、そのための回路が別途必要になることから、両FETは前述のようなタイプの組み合わせが好ましい。

0025

前述の実施の形態では、本発明の電源供給回路を、EPS用モータに使用されるMRセンサの電力供給に適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、例えば、電気自動車における電力供給システムなどにも適用可能である。

0026

1電源供給回路
2a〜2cMRセンサ
3a,3bバッテリ
4a,4bFET
5a,5b FET
6a 第1電源回路
6b 第2電源回路
7a,7b連絡線
8a,8b抵抗
10EPS用モータ
51a〜51c MRセンサ
52a,52b バッテリ
53a,53b ダイオード

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

該当するデータがありません

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 -

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

  • 株式会社ヴァレオジャパンの「 電動圧縮機の基板保持構造」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題】制御基板をハウジング内に収容する電動圧縮機において、制御基板とハウジングとの絶縁距離を確保しつつ制御基板の面積を大きく確保して電気部品のレイアウトの自由度を高める。【解決手段】本発明に係る電動... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 整流装置及びそれを備えた車両用交流発電装置」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】コスト、整流損失、及び漏れ電流の増加を抑制できる整流装置及び車両用交流発電装置を提供する。正極側の半導体素子(2)及び負極側の半導体素子(3)の一方は、nセットの全てについて、MOS... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 モータ」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】モータは、ロータと、径方向内側に延びて、周方向に配列された複数のティース部を有するリング状のステータコア、および複数のティース部のそれぞれに巻き付けられた複数のコイルを有するステータ... 詳細

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

該当するデータがありません

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