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公開番号2021029093
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210225
出願番号2019148317
出願日20190813
発明の名称電源装置
出願人矢崎総業株式会社
代理人特許業務法人虎ノ門知的財産事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210129BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電源を適正に冗長化することができる電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置1は、メイン電源10と、サブ電源20と、メイン電源供給路40と、サブ電源供給路50と、電源切替スイッチ60と、負荷切替スイッチ群70とを備える。メイン電源供給路40は、メイン電源10に接続されている。サブ電源供給路50は、メイン電源供給路40とは異なる電源供給路でありサブ電源20に接続されている。負荷切替スイッチ群70は、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2との間に設けられ、電源切替スイッチ60の切り替えに応じて、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50のいずれか一方と負荷部2とを接続し、且つ、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50のいずれか他方と負荷部2と切り離すように切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
負荷部に電力を供給するメイン電源と、
前記メイン電源とは異なる電源であり前記負荷部に電力を供給するサブ電源と、
前記メイン電源に接続されたメイン電源供給路と、
前記メイン電源供給路とは異なる電源供給路であり前記サブ電源に接続されたサブ電源供給路と、
前記メイン電源から前記メイン電源供給路を介して前記負荷部に電力を供給可能な第1状態と、前記サブ電源から前記サブ電源供給路を介して前記負荷部に電力を供給可能な第2状態とを切り替える電源切替部と、
前記メイン電源供給路及び前記サブ電源供給路と前記負荷部との間に設けられ、前記電源切替部の切り替えに応じて、前記メイン電源供給路又は前記サブ電源供給路のいずれか一方と前記負荷部とを接続し、且つ、前記メイン電源供給路又は前記サブ電源供給路のいずれか他方と前記負荷部と切り離すように切り替える負荷供給路切替部と、
を備えることを特徴とする電源装置。
続きを表示(約 560 文字)【請求項2】
前記メイン電源供給路が正常である場合には、前記電源切替部が、前記第1状態に切り替え、前記負荷供給路切替部が、前記メイン電源供給路と前記負荷部とを接続し且つ前記サブ電源供給路と前記負荷部とを切り離すように切り替え、
前記メイン電源供給路が異常である場合には、前記電源切替部が、前記第2状態に切り替え、前記負荷供給路切替部が、前記サブ電源供給路と前記負荷部とを接続し且つ前記メイン電源供給路と前記負荷部とを切り離すように切り替える請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
前記負荷供給路切替部は、前記メイン電源供給路に接続されるメイン端子と、前記サブ電源供給路に接続されるサブ端子と、前記負荷部に接続される1つの負荷端子とを有し、前記1つの負荷端子を前記メイン端子又は前記サブ端子のいずれか一方に接続し、且つ、前記1つの負荷端子を前記メイン端子又は前記サブ端子のいずれか他方に接続しない請求項1又は2に記載の電源装置。
【請求項4】
前記電源切替部は、直流電力の電圧を変圧するDC/DCコンバータを含んで構成され、
前記DC/DCコンバータは、前記メイン電源から供給される電力の電圧を変圧して前記サブ電源に供給する請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電源装置に関する。
続きを表示(約 6,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来、電源装置として、例えば、特許文献1には、給電線を介して複数のバッテリから負荷部に電力を供給可能な電源装置が記載されている。特許文献1の電源装置は、複数のヒューズを備え、地絡が発生した際に当該地絡箇所の近傍のヒューズを溶断することで一方の給電線を地絡箇所から分離し、他方の給電線を介して負荷部に電力を供給することで冗長性を持たせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−169407号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述の特許文献1に記載の電源装置は、例えば、電源を冗長化する場合、地絡が発生した際に当該地絡が負荷部に与える影響を抑制することが望まれている。
【0005】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源を適正に冗長化することができる電源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】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、負荷部に電力を供給するメイン電源と、前記メイン電源とは異なる電源であり前記負荷部に電力を供給するサブ電源と、前記メイン電源に接続されたメイン電源供給路と、前記メイン電源供給路とは異なる電源供給路であり前記サブ電源に接続されたサブ電源供給路と、前記メイン電源から前記メイン電源供給路を介して前記負荷部に電力を供給可能な第1状態と、前記サブ電源から前記サブ電源供給路を介して前記負荷部に電力を供給可能な第2状態とを切り替える電源切替部と、前記メイン電源供給路及び前記サブ電源供給路と前記負荷部との間に設けられ、前記電源切替部の切り替えに応じて、前記メイン電源供給路又は前記サブ電源供給路のいずれか一方と前記負荷部とを接続し、且つ、前記メイン電源供給路又は前記サブ電源供給路のいずれか他方と前記負荷部と切り離すように切り替える負荷供給路切替部と、を備えることを特徴とする。
【0007】
上記電源装置において、前記メイン電源供給路が正常である場合には、前記電源切替部が、前記第1状態に切り替え、前記負荷供給路切替部が、前記メイン電源供給路と前記負荷部とを接続し且つ前記サブ電源供給路と前記負荷部とを切り離すように切り替え、前記メイン電源供給路が異常である場合には、前記電源切替部が、前記第2状態に切り替え、前記負荷供給路切替部が、前記サブ電源供給路と前記負荷部とを接続し且つ前記メイン電源供給路と前記負荷部とを切り離すように切り替えることが好ましい。
【0008】
上記電源装置において、前記負荷供給路切替部は、前記メイン電源供給路に接続されるメイン端子と、前記サブ電源供給路に接続されるサブ端子と、前記負荷部に接続される1つの負荷端子とを有し、前記1つの負荷端子を前記メイン端子又は前記サブ端子のいずれか一方に接続し、且つ、前記1つの負荷端子を前記メイン端子又は前記サブ端子のいずれか他方に接続しないことが好ましい。
【0009】
上記電源装置において、前記電源切替部は、直流電力の電圧を変圧するDC/DCコンバータを含んで構成され、前記DC/DCコンバータは、前記メイン電源から供給される電力の電圧を変圧して前記サブ電源に供給することが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る電源装置は、メイン電源供給路又はサブ電源供給路のいずれか一方と負荷部とを接続し、且つ、メイン電源供給路又はサブ電源供給路のいずれか他方と負荷部と切り離すように切り替える負荷供給路切替部を備えるので、地絡が発生した際に当該地絡が負荷部に与える影響を抑制することができ、この結果、電源を適正に冗長化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1は、実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
図2は、実施形態に係る電源装置から供給される電力の電圧を示す図である。
図3は、実施形態の変形例に係る電源装置の構成を示すブロック図である。
図4は、実施形態の変形例に係る電源装置から供給される電力の電圧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0013】
〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電源装置1について説明する。図1は、実施形態に係る電源装置1の構成を示すブロック図である。図2は、実施形態に係る電源装置1から供給される電力の電圧を示す図である。電源装置1は、負荷部2に電力を供給するものである。電源装置1は、例えば、車両に搭載され、車両の負荷部2に電力を供給する。電源装置1は、図1に示すように、メイン電源10と、サブ電源20と、溶断部30と、メイン電源供給路40と、サブ電源供給路50と、電源切替スイッチ60と、負荷切替スイッチ群70と、負荷分岐部80とを備える。
【0014】
メイン電源10は、負荷部2に電力を供給するものである。メイン電源10は、例えば、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、メインの電源として機能する。メイン電源10は、発電機や充電器等の電力供給部(図示省略)に接続され、当該電力供給部から供給される電力を充電する。メイン電源10は、メイン電源供給路40を介して負荷部2に接続され、充電した電力をメイン電源供給路40を介して負荷部2に供給する。なお、メイン電源10は、正極がヒューズ31を介してメイン電源供給路40に接続され、負極がグランドに接続されている。
【0015】
サブ電源20は、メイン電源10とは異なる電源であり、負荷部2に電力を供給するものである。サブ電源20は、例えば、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、サブの電源として機能する。サブ電源20は、その正極がメイン電源供給路40を介してメイン電源10の正極に接続され、当該メイン電源供給路40から供給される電力を充電する。サブ電源20は、サブ電源供給路50を介して負荷部2に接続され、充電した電力をサブ電源供給路50を介して負荷部2に供給する。なお、サブ電源20は、正極がヒューズ32を介してサブ電源供給路50に接続され、負極がグランドに接続されている。
【0016】
溶断部30は、ショート(短絡)等の異常により過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断するものである。溶断部30は、ヒューズ31〜35を含んで構成される。ヒューズ31は、メイン電源10の正極とメイン電源供給路40との間に設けられ、メイン電源10からメイン電源供給路40に過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断する。ヒューズ32は、サブ電源20の正極とサブ電源供給路50との間に設けられ、サブ電源20からサブ電源供給路50に過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断する。ヒューズ33は、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2aとの間に設けられ、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50から負荷部2aに過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断する。ヒューズ34は、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2bとの間に設けられ、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50から負荷部2bに過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断する。ヒューズ35は、メイン電源供給路40と負荷部2cとの間に設けられ、メイン電源供給路40から負荷部2cに過電流が流れた場合に溶断して電流を遮断する。
【0017】
メイン電源供給路40は、電流が流れる導電線であり、車両の電源バックボーンとしての基幹の電源線である幹線を構成する。メイン電源供給路40は、例えば、所定の電流容量を有し、丸棒導体や撚り線導体を有する配索材や、断面形状が偏平な帯状の平型導体等により構成される。
【0018】
メイン電源供給路40は、一方側がヒューズ31を介してメイン電源10の正極に接続され、他方側が電源切替スイッチ60及びヒューズ32を介してサブ電源20の正極に接続されている。また、メイン電源供給路40は、当該メイン電源供給路40から分岐する分岐部において負荷切替スイッチ群70を介して負荷部2が接続されている。メイン電源供給路40は、メイン電源10から供給される電力をサブ電源20及び負荷部2に出力する。
【0019】
サブ電源供給路50は、電流が流れる導電線であり、車両の電源バックボーンとしての基幹の電源線である幹線を構成する。サブ電源供給路50は、例えば、所定の電流容量を有し、丸棒導体や撚り線導体を有する配索材や、断面形状が偏平な帯状の平型導体等により構成される。
【0020】
サブ電源供給路50は、メイン電源供給路40とは異なる電源供給路であり、一方側がヒューズ32を介してサブ電源20の正極に接続され、他方側が負荷切替スイッチ群70を介して負荷部2に接続されている。また、サブ電源供給路50は、当該サブ電源供給路50から分岐する分岐部において負荷切替スイッチ群70を介して負荷部2が接続されている。サブ電源供給路50は、サブ電源20から供給される電力を負荷部2に出力する。
【0021】
電源切替スイッチ60は、オンすることで通電しオフすることで電流を遮断するスイッチである。電源切替スイッチ60は、メイン電源供給路40に設けられ、サブ電源20側の負荷切替スイッチ72とサブ電源20との間に位置している。電源切替スイッチ60は、スイッチ制御部(図示省略)によりオンオフ制御され、負荷部2に供給する電源をメイン電源10又はサブ電源20のいずれか一方に切り替える。
【0022】
ここで、スイッチ制御部は、メイン電源供給路40の電圧を検出した結果に基づいてメイン電源供給路40の異常(ショート)を判定する。スイッチ制御部は、メイン電源供給路40の電圧が予め定められた基準電圧以上の場合、メイン電源供給路40が正常であると判定し、メイン電源供給路40の電圧が基準電圧未満の場合、メイン電源供給路40が異常(ショート)であると判定する。
【0023】
電源切替スイッチ60は、スイッチ制御部によりオンされた場合にはメイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2に電力が供給され、スイッチ制御部によりオフされた場合にはサブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2に電力が供給される。つまり、電源切替スイッチ60は、メイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2に電力を供給可能な第1状態と、サブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2に電力を供給可能な第2状態とを切り替える。
【0024】
負荷切替スイッチ群70は、オンすることで通電しオフすることで電流を遮断するスイッチ群である。負荷切替スイッチ群70は、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2との間に設けられている。負荷切替スイッチ群70は、電源切替スイッチ60の切り替えに応じて、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50のいずれか一方と負荷部2とを接続し、且つ、メイン電源供給路40又はサブ電源供給路50のいずれか他方と負荷部2と切り離すように切り替える。
【0025】
負荷切替スイッチ群70は、例えば、メイン電源10によりメイン電源供給路40に印加される電圧であるメイン電源電圧や、サブ電源20によりサブ電源供給路50に印加される電圧であるサブ電源電圧を検出する電圧検出器(図示省略)を有し、当該電圧検出器の検出結果に基づいて負荷部2の接続を切り替える。負荷切替スイッチ群70は、例えば、メイン電源電圧がサブ電源電圧よりも高い場合、メイン電源供給路40と負荷部2とを接続し且つサブ電源供給路50と負荷部2と切り離すように切り替える。一方、負荷切替スイッチ群70は、サブ電源電圧がメイン電源電圧よりも高い場合、サブ電源供給路50と負荷部2と接続し且つメイン電源供給路40と負荷部2と切り離すように切り替える。
【0026】
なお、負荷切替スイッチ群70は、電源供給路をメイン電源供給路40又はサブ電源供給路50に切り替えた後も同様に電源電圧が低下した場合、電源供給路の分岐部よりも下流側でショートが発生している可能性が高いので、溶断部30が溶断するまで電源電圧が低下した状態を継続する。
【0027】
負荷切替スイッチ群70は、複数の負荷切替スイッチ71、72を含んで構成される。負荷切替スイッチ71は、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2aとの間に設けられている。負荷切替スイッチ71は、メイン電源供給路40に接続されるメイン端子71aと、サブ電源供給路50に接続されるサブ端子71bと、負荷部2に接続される1つの負荷端子71cとを有する。負荷切替スイッチ71は、メイン電源電圧及びサブ電源電圧に基づいて、1つの負荷端子71cをメイン端子71a又はサブ端子71bのいずれか一方に接続し、且つ、1つの負荷端子71cをメイン端子71a又はサブ端子71bのいずれか他方に接続しない。
【0028】
負荷切替スイッチ71は、例えば、メイン電源電圧がサブ電源電圧よりも高い場合、負荷端子71cをメイン端子71aに接続し且つ負荷端子71cをサブ端子71bに接続しないことで、メイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2aに電力を供給可能とし、サブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2aに電力を供給不可とする。また、負荷切替スイッチ71は、サブ電源電圧がメイン電源電圧よりも高い場合、負荷端子71cをサブ端子71bに接続し且つ負荷端子71cをメイン端子71aに接続しないことで、サブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2aに電力を供給可能し、メイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2aに電力を供給不可とする。
【0029】
負荷切替スイッチ72は、上述の負荷切替スイッチ71と同様に構成され、メイン電源供給路40及びサブ電源供給路50と負荷部2bとの間に設けられている。負荷切替スイッチ72は、メイン電源供給路40に接続されるメイン端子72aと、サブ電源供給路50に接続されるサブ端子72bと、負荷部2に接続される1つの負荷端子72cとを有する。負荷切替スイッチ72は、メイン電源電圧及びサブ電源電圧に基づいて、1つの負荷端子72cをメイン端子72a又はサブ端子72bのいずれか一方に接続し、且つ、1つの負荷端子72cをメイン端子72a又はサブ端子72bのいずれか他方に接続しない。
【0030】
負荷切替スイッチ72は、例えば、メイン電源電圧がサブ電源電圧よりも高い場合、負荷端子72cをメイン端子72aに接続し且つ負荷端子72cをサブ端子72bに接続しないことで、メイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2bに電力を供給可能とし、サブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2bに電力を供給不可とする。また、負荷切替スイッチ72は、サブ電源電圧がメイン電源電圧よりも高い場合、負荷端子72cをサブ端子72bに接続し且つ負荷端子72cをメイン端子72aに接続しないことで、サブ電源20からサブ電源供給路50を介して負荷部2bに電力を供給可能とし、メイン電源10からメイン電源供給路40を介して負荷部2bに電力を供給不可とする。
(【0031】以降は省略されています)

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