电源供给系统的制作方法

本发明涉及一种向负载供给电源的技术，尤其是涉及一种作为相对于直流电源的备用电源而发挥功能的电源供给系统。

背景技术：

在专利文献1中公开了一种如下的备用电源装置：在从电源输入部向电容器部的充电路径设有充电电路部，在从电容器部向输出部的输出路径设有升压电路部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-70057号公报

在实现专利文献1所公开的备用电源装置的情况下，在充电电路部及升压电路部分别采用转换器。但是，在该备用电源装置中，需要配置多个转换器，耗费成本。

技术实现要素：

对此，本发明的目的在于，提供没有转换器、或者转换器为一个的备用电源或辅助电源。

电源供给系统向负载供给电力。电源供给系统具备高电势端、低电势端、蓄电元件、二极管、电源线及开关。从直流电源向所述高电势端施加正电压。所述低电势端与所述高电势端一起输出所述电力。所述蓄电元件具有正极和与所述低电势端连接的负极。所述二极管具有阳极和与所述高电势端连接的阴极。所述电源线连接于所述阳极和所述正极之间。所述开关与所述二极管并联连接。在从所述直流电源经由所述高电势端对所述蓄电元件进行充电时、或者在所述电源线中从所述正极向所述阳极流动的放电电流的电流值为正的阈值以上时接通所述开关。另一方面，在不对所述蓄电元件进行充电、并且所述电流值小于所述阈值时断开所述开关。

发明效果

没有转换器、或者转换器为一个的电源供给系统作为备用电源或辅助电源而发挥功能。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的电源供给系统的结构的框图。

图2是表示电流、开关的动作及负载的电源的关系的时序图。

图3是表示开关的开闭动作的流程图。

图4是表示第二实施方式所涉及的电源供给系统的结构的框图。

图5是表示开关的开闭动作的流程图。

附图标记说明

1直流电源

2二极管

3开关(第一开关)

5控制部

6蓄电元件

7电源线

8a、8b电源供给系统

9负载

10开关(第二开关)

41电流传感器

42电压传感器(第一电压传感器)

43转换器

44电压传感器(第二电压传感器)

61正极

62负极

81高电势端

82低电势端

i电流

th、th1、th2阈值

具体实施方式

{第一实施的方式}

图1是表示第一实施方式所涉及的电源供给系统8a的结构的框图。在图1中也表示电源供给系统8a与其周边的连接关系。

电源供给系统8a具备高电势端81及与高电势端81一起向负载9供给电力的低电势端82。具体来说，高电势端81与负载9的一端连接，低电势端82与负载9的另一端连接。在图1中例示出负载9的另一端及低电势端82均接地的情况。

从直流电源1经由开关10向高电势端81施加正电压。在图1中例示出直流电源1的正极11经由开关10而与高电势端81连接、直流电源1的负极12接地的情况。开关10能够由继电器实现。

当以电源供给系统8a被车辆载置的情况为例进行说明时，作为直流电源1而能够例示交流发电机、转换器、铅蓄电池。负载9是被期望即便在直流电源1产生异常也可确保动作的负载，能够例示用于转向、制动的致动器、传感器。

电源供给系统8a还具备二极管2、开关3、蓄电元件6及电源线7。蓄电元件6具有正极61和负极62。负极62与低电势端82连接。

蓄电元件6能够充电放电，例如是锂离子电池或电气双层电容器。

电源线7连接于二极管2的阳极和正极61之间。二极管2的阴极与高电势端81连接。开关3与二极管2并联连接。开关3能够由继电器实现。

开关3取决于在电源线7中从正极61向阳极流动的电流i(在该电流i为正时成为蓄电元件6的放电电流)的电流值和是否对蓄电元件6进行充电而开闭。以下，针对开闭开关3的控制，使用时序图和流程图进行说明。

图2是表示电流i、开关3、10的动作及负载9的电源的关系的时序图。在图2中，开关3、10的接通、断开分别由电平“通(on)”、“断(off)”表示。作为负载9的电源而记载为“直流电源1”的期间表示从直流电源1向负载9供给电力。作为负载9的电源而记载为“蓄电元件6”的期间表示从蓄电元件6向负载9供给电力。

在时刻t0以前，开关3、10接通，直流电源1直至到达时刻t0为止经由开关3、10对蓄电元件6进行充电。在蓄电元件6的充电期间，电流i的电流值为负。在蓄电元件6的充电期间，直流电源1也经由开关10向负载9供给电力。

时刻t0是蓄电元件6的充电结束的时刻。以蓄电元件6的充电的结束为契机而断开开关3。由此，电流i不再流动(在图2中表示为0)。

当直流电源1产生异常、例如电压降低时，通过公知的技术使开关10断开。时刻t1(＞t0)是开关10断开的时刻。在时刻t0以后，虽然开关3断开，但二极管2容许电流i从蓄电元件6向高电势端81流动。因此，由于在直流电源1产生异常而使从直流电源1向负载9流动的电流减小，由此电流i开始流动。通过开关10的断开，将负载9的电源从直流电源1向蓄电元件6切换。

时刻t2(＞t1)是产生了电流i从小于阈值th2的值增大至阈值th2以上的值的事件(以下暂称为“增大事件”)的时刻。换言之，通过增大事件，检测到直流电源1中产生异常。以增大事件为契机而接通开关3。在图2中为了简便，忽略了产生增大事件之后直至开关3接通为止的延迟时间(以下暂称为“接通延迟时间”)地表示开关3在时刻t2从断开迁移至接通的动作。经由开关3流动的电流i的电流值例如为50～100a。

之后，当直流电源1从异常恢复时，通过公知的技术来接通开关10。时刻t3(＞t2)是开关10接通的时刻。通过开关10的接通，将负载9的电源从蓄电元件6切换为直流电源1。

在时刻t3中，开始从直流电源1向负载9的电流供给，因此电流i的电流值开始减小。时刻t4(＞t3)是产生了电流i从阈值th1以上的值减小至小于阈值th1的值的事件(以下暂称为“减小事件”)的时刻。换言之，通过减小事件，检测到直流电源1从异常恢复。以减小事件为契机而断开开关3。在图2中为了简便，忽略了产生减小事件之后直至开关3断开为止的延迟时间(以下暂称为“断开延迟时间”)地表示开关3在时刻t4从接通迁移至断开的动作。

之后，电流i持续减小，在时刻t5中不再流动(在图2中表示为0)。在从时刻t1至时刻t5的期间，蓄电元件6进行放电。

这样，不使用转换器的电源供给系统8a作为备用电源或辅助电源而发挥功能。

在图2中，例示出在电流值增大时采用的阈值th2大于在电流值减小时采用的阈值th1的情况。换言之，作为开关3的接通/断开所依据的阈值，例示出设定在电流i的电流值减小时采用的第一阈值(阈值th1)和在电流值增大时采用的第二阈值(阈值th2)这两种阈值、且第二阈值比第一阈值大的情况。通过将阈值th2设定得比阈值th1大，能够减少开关3的跳动(chattering)的产生。当通过减小事件将开关3断开时，在二极管2中，阴极的电势变得低于阳极的电势，存在电流i略微增大的情况。如果设定为th1＝th2，那么电流i的略微增大相当于上述的增大事件，使开关3接通。这成为开关3产生跳动的原因。

电流i的电流值的检测能够使用设于电源线7的电流传感器41来进行。电流传感器41能够由公知的结构实现，例如可以使用产生换算为电流值的电压下降的分流电阻。电流传感器41将该电流值向控制部5传递。

开关3的接通/断开能够由控制部5控制。控制部5比较电流i的电流值与阈值th1、th2，并且取决于蓄电元件6是否处于充电期间而控制开关3的接通/断开。

蓄电元件6是否处于充电期间能够通过获得其电压的电压值而由控制部5判断。例如在图1中例示出使用了电压传感器42的情况。电压传感器42将该电压值向控制部5传递。

控制部5根据比较电流i的电流值与阈值th1、th2而得到的结果及比较蓄电元件6的电压值与表示充电结束的电压值而得到的结果，控制开关3的接通/断开。

能够知晓的是，电源供给系统8a构成为还具备电流传感器41、电压传感器42及控制部5。

图3是表示开关3的开闭动作的流程图。该流程图被例示为相对于未图示的主程序的辅助程序、即开关开闭程序。该辅助程序例如被执行为相对于主程序的嵌入处理，在其结束时使处理恢复至主程序。

为了简化图示，省略了取得电流i的电流值的时机，但在开关开闭程序的处理所需的时机下适时地取得该电流值。以比控制开关3的接通/断开的间隔所要求的期间短的期间重复执行开关开闭程序。

开关开闭程序例如在控制部5中被执行。当开关开闭程序开始时，首先执行步骤s10，在步骤s10中判断蓄电元件6是否充电完成。依照图2来说，在时刻t0以前，该判断的结果为否定(图中为“否”：以下同样)，处理进入步骤s15。

在步骤s15中接通开关3。在执行步骤s15之后，开关开闭程序结束(处理恢复至主程序)。

若在时刻t0以后执行开关开闭程序，则步骤s10的判断的结果为肯定(图中为“是”：以下同样)，处理进入步骤s11。

在步骤s11中，判断有无产生增大事件。具体来说，判断电流i的电流值是否从小于阈值th2的值增大至阈值th2以上的值。依照图2来说，在时刻t2以前，该判断的结果为否定，处理进入步骤s13。

在步骤s13中判断有无产生减小事件。具体来说，判断电流i的电流值是否从阈值th1以上的值减小至小于阈值th1的值。依照图2来说，在时刻t4以前，该判断的结果为否定，开关开闭程序结束。

之后，若在时刻t2以后执行开关开闭程序，则步骤s11的判断的结果为肯定，处理进入步骤s12。在步骤s12中将开关3设为接通。在产生增大事件之后直至步骤s12被执行的时间包含于接通延迟时间。

在执行步骤s12后，步骤s13的判断的结果为否定，开关开闭程序结束。一旦执行步骤s12之后再次开始开关开闭程序时，步骤s11的判断的结果为否定，但在时刻t4以前，步骤s13的判断为否定，在维持开关3的接通的状态下结束开关开闭程序。

若在时刻t4以后执行开关开闭程序，则处理从步骤s11进入步骤s13，步骤s13的判断的结果为肯定，处理进入步骤s14。在步骤s14中，断开开关3。在产生减小事件之后直至步骤s14被执行的时间包含于断开延迟时间。在执行步骤s14之后，开关开闭程序结束。

一旦执行步骤s14之后再次开始开关开闭程序时，步骤s13的判断的结果为否定，但在维持开关3的断开的状态下结束开关开闭程序。

{第二实施方式}

图4是表示第二实施方式所涉及的电源供给系统8b的结构的框图。电源供给系统8b能够用于置换第一实施方式的电源供给系统8a。

电源供给系统8b相对于电源供给系统8a具有在电源线7上追加充电放电电路4的结构。

充电放电电路4具有转换器43。转换器43利用从直流电源1(参照图1)经由开关10、高电势端81、开关3供给的电流对蓄电元件6进行充电。另外，转换器43对蓄电元件6的电压进行升压或降压而输出，将该输出电压向二极管2的阳极输出。转换器43也可以是升压型、降压型、升降压型中的任一者。

充电放电电路4也具有检测转换器43的输出电压的电压传感器44。电压传感器44将该输出电压的电压值向控制部5传递。

控制部5控制转换器43，使得转换器43的输出电压比第一电压高且比第二电压低。第一电压是负载9的动作所需的电压的最低电压值。第二电压比第一电压高，且是对蓄电元件6进行充电时的高电势端81的电势。第二电压是指在直流电源1正常动作时向高电势端81施加的正电压。

转换器43的输出电压比第一电压高，由此从电源供给系统8b向负载9供给负载9的动作所需的电力。转换器43的输出电压比第二电压低，由此抑制电流从电源供给系统8b向直流电源1逆流。

充电放电电路4也可以具有电流传感器45。电流传感器45检测向蓄电元件6的充电电流，并将其电流值向控制部5传递。控制部5控制转换器43，避免使充电电流成为过电流。

这样，使用了一个转换器43的电源供给系统8b作为备用电源或辅助电源而发挥功能。

{变形例1}

当断开开关3时，电流i全部在二极管2中流动。因此，期望将阈值th1、th2均设为二极管2的容许电流以下。例如将阈值th1、th2设定为10～20a。

{变形例2}

也可以使控制部5进行开关10的接通/断开。在该情况下，另行设置向控制部5传递正极11的电压的电压传感器(未图示)。

{变形例3}

若不需要抑制开关3的跳动的产生，则不需要将阈值th1、th2设定为不同值。图5是将阈值th1、th2均相等地设定为值th的情况下的开关3的开闭动作表示为开关开闭程序的流程图。

步骤s20与步骤s10同样地判断蓄电元件6是否充电完成。若该判断的结果为否定，则使处理进入步骤s22。在步骤s22中，与步骤s12同样地将开关3设为接通。

若步骤s20中的判断的结果为肯定，则使处理进入步骤s21。

在步骤s21中，判断电流i的电流值是否为阈值th以上。若步骤s21的判断为肯定，则利用步骤s22来接通开关3。若步骤s21的判断为否定，则利用步骤s23来断开开关3。

因此，若蓄电元件6没有完成充电，则接通开关3。若蓄电元件6完成充电，则在电流i的电流值为正的阈值th2以上时接通开关3，在小于阈值th1时断开开关3。换个角度来说，开关3在对蓄电元件6进行充电时、或者电流i的电流值为正的阈值th2以上时接通、在未对蓄电元件6进行充电、并且电流i的电流值小于正的阈值th1时断开。

若th1＝th2，则相当于变形例3，若th2＞th1，则相当于上述各实施方式。其中，如上述那样，阈值th1在电流值减小时被采用，阈值th2在电流值增大时被采用。

此外，上述各实施方式及各变形例所说明的各结构只要相互不矛盾就能够适宜组合。

如以上那样，详细说明了本发明，但上述的说明在全部方面均为例示，本发明不限于此。应该理解为，未例示的无数变形例只要不脱离本发明的范围就能够被想到。