(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することを可能とする電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システム１において、第１電力線５１と接続される第１負荷４１と、第２電力線５２と接続される第２負荷４２と、第１電力線を用いて第１負荷へ供給される電力及び第２電力線を用いて第２負荷へ供給される電力をパルス幅変調方式により制御する制御装置１００と、を備える。第１電力線及び第２電力線は、少なくとも部分的に並走しており、第１電力線を流れる電流の向きと第２電力線を流れる電流の向きとは、互いに逆方向になっている。【選択図】図１
2020129892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力線と接続される第１負荷と、
第２電力線と接続される第２負荷と、
前記第１電力線を用いて前記第１負荷へ供給される電力及び前記第２電力線を用いて前記第２負荷へ供給される電力をパルス幅変調方式により制御する制御装置と、
を備え、
前記第１電力線及び前記第２電力線は、少なくとも部分的に並走しており、
前記第１電力線を流れる電流の向きと前記第２電力線を流れる電流の向きとは、互いに逆方向になっている、
電力供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１電力線に電流が流れるタイミングと前記第２電力線に電流が流れるタイミングとが一致するように、前記第１負荷及び前記第２負荷へのパルス幅変調方式による電力供給を制御する、
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記第１負荷は、車両の駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリの正極側と接続される正極側リレーを閉鎖する磁界を生じさせる正極側電磁コイルであり、
前記第２負荷は、前記バッテリの負極側と接続される負極側リレーを閉鎖する磁界を生じさせる負極側電磁コイルである、
請求項１又は２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルへの電力供給の開始後において、前記正極側リレー及び前記負極側リレーの双方が閉状態になったと判定された場合に、前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルへのパルス幅変調方式による電力供給を同時に開始する、
請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルには同電圧の電力が供給され、
前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルは同一の電磁コイルである、
請求項３又は４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１負荷及び前記第２負荷へのパルス幅変調方式による電力供給において、前記第１電力線の電流値と前記第２電力線の電流値との差が小さくなるように、前記第１電力線の電流値及び前記第２電力線の電流値の少なくとも一方を調整する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の負荷への電力供給を実現するための電力供給システムにおいて、消費電力を低減することが望まれている。例えば、車両において、駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリの正極側及び負極側は、それぞれリレーと接続されている。一般に、このようなリレーには走行時に電力を供給し続ける必要があるので、当該リレーよる消費電力を低減することが強く望まれている。ここで、消費電力を低減するための技術として、例えば、特許文献１に開示されているように、負荷へ供給される電力をパルス幅変調（以下、ＰＷＭとも呼ぶ）方式により制御する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４９７５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、ＰＷＭ方式により負荷への電力供給を行う場合、負荷及び当該負荷と接続される電力線に高周波成分を含むパルス状の電流が流れることに起因して、電力線の周囲等に電磁ノイズが発生する。このような電磁ノイズは、周囲の機器の動作に悪影響を及ぼすおそれがあるので、電磁ノイズを低減することが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することが可能な、新規かつ改良された電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１電力線と接続される第１負荷と、第２電力線と接続される第２負荷と、前記第１電力線を用いて前記第１負荷へ供給される電力及び前記第２電力線を用いて前記第２負荷へ供給される電力をパルス幅変調方式により制御する制御装置と、を備え、前記第１電力線及び前記第２電力線は、少なくとも部分的に並走しており、前記第１電力線を流れる電流の向きと前記第２電力線を流れる電流の向きとは、互いに逆方向になっている、電力供給システムが提供される。
【０００７】
前記制御装置は、前記第１電力線に電流が流れるタイミングと前記第２電力線に電流が流れるタイミングとが一致するように、前記第１負荷及び前記第２負荷へのパルス幅変調方式による電力供給を制御してもよい。
【０００８】
前記第１負荷は、車両の駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリの正極側と接続される正極側リレーを閉鎖する磁界を生じさせる正極側電磁コイルであり、前記第２負荷は、前記バッテリの負極側と接続される負極側リレーを閉鎖する磁界を生じさせる負極側電磁コイルであってもよい。
【０００９】
前記制御装置は、前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルへの電力供給の開始後において、前記正極側リレー及び前記負極側リレーの双方が閉状態になったと判定された場合に、前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルへのパルス幅変調方式による電力供給を同時に開始してもよい。
【００１０】
前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルには同電圧の電力が供給され、前記正極側電磁コイル及び前記負極側電磁コイルは同一の電磁コイルであってもよい。
【００１１】
前記制御装置は、前記第１負荷及び前記第２負荷へのパルス幅変調方式による電力供給において、前記第１電力線の電流値と前記第２電力線の電流値との差が小さくなるように、前記第１電力線の電流値及び前記第２電力線の電流値の少なくとも一方を調整してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の参考例に係る電力供給システムの概略構成を示す模式図である。
【図３】第２の参考例に係る電力供給システムの概略構成を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態に係る制御装置による制御が行われる場合における各状態量の推移の一例を示す模式図である。
【図６】各コイル間でＰＷＭ方式による電力供給を開始するタイミングが一致しない場合における各状態量の推移の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、以下では、本発明に係る第１負荷及び第２負荷としてそれぞれ正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２を備える電力供給システム１について説明するが、本発明に係る第１負荷及び第２負荷は、後述するように、このような例に特に限定されない。また、以下では、本発明に係る電力供給システムの一例として、車両に搭載される電力供給システム１について説明するが、本発明に係る電力供給システムは、このような例に特に限定されず、車両以外の種々の装置に搭載され得る。
【００１６】
＜１．電力供給システムの構成＞
図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係る電力供給システム１の構成について説明する。
【００１７】
図１は、電力供給システム１の概略構成を示す模式図である。図２は、第１の参考例に係る電力供給システム８の概略構成を示す模式図である。図３は、第２の参考例に係る電力供給システム９の概略構成を示す模式図である。
【００１８】
電力供給システム１は、複数の負荷への電力供給を実現するためのものであり、具体的には、車両に搭載され、車両内の各種負荷への電力供給を実現するためのものである。
【００１９】
具体的には、図１に示されるように、電力供給システム１は、正極側リレー３１に設けられ第１電力線５１と接続される本発明に係る第１負荷の一例に相当する正極側電磁コイル４１と、負極側リレー３２に設けられ第２電力線５２と接続される本発明に係る第２負荷の一例に相当する負極側電磁コイル４２と、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２への電力供給を制御する制御装置１００とを備える。さらに、電力供給システム１は、高電圧バッテリ１１と、低電圧バッテリ１２と、駆動用モータ２１と、インバータ２２とを備える。なお、高電圧バッテリ１１は、駆動用モータに供給される電力を蓄電する本発明に係るバッテリの一例に相当する。
【００２０】
電力供給システム１は、具体的には、駆動用モータ２１を駆動源として備える電動車両に搭載される。ここで、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２に電力が供給されることによって、正極側リレー３１及び負極側リレー３２が閉鎖され、高電圧バッテリ１１が駆動用モータ２１を含む車両内の各種負荷と電気的に接続された状態となる。それにより、駆動用モータ２１を含む車両内の各種負荷へ高電圧バッテリ１１の電力を供給可能な状態となり、車両が走行可能になる。
【００２１】
高電圧バッテリ１１は、駆動用モータ２１に供給される電力を蓄電するバッテリであり、具体的には、低電圧バッテリ１２よりも高電圧（例えば、１００Ｖ）のバッテリである。高電圧バッテリ１１としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。
【００２２】
低電圧バッテリ１２は、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２を含む車両内の補機に相当する負荷に供給される電力を蓄電するバッテリであり、具体的には、高電圧バッテリ１１よりも低電圧（例えば、１２Ｖ）のバッテリである。低電圧バッテリ１２としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。
【００２３】
駆動用モータ２１は、車両の駆動輪に伝達される動力を出力するモータであり、具体的には、多相交流式（例えば、三相交流式）のモータである。駆動用モータ２１は、インバータ２２を介して高電圧バッテリ１１と接続されており、高電圧バッテリ１１からインバータ２２を介して供給される電力を用いて動力を生成する。また、駆動用モータ２１は、車両の減速時に、駆動輪の回転エネルギを用いて回生発電する発電機としての機能を有してもよい。
【００２４】
インバータ２２は、直流と交流との間での電力の変換を実行可能な電力変換機であり、具体的には、多相ブリッジ回路を含む。インバータ２２は、高電圧バッテリ１１から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ２１へ供給可能である。また、インバータ２２は、駆動用モータ２１により回生発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ１１へ供給可能である。
【００２５】
正極側リレー３１及び負極側リレー３２は、駆動用モータ２１を含む車両内の各種負荷と高電圧バッテリ１１との電気的な接続を断接するために設けられるシステムメインリレーである。例えば、図１に示されるように、正極側リレー３１及び負極側リレー３２は、高電圧バッテリ１１とインバータ２２との間に設けられており、正極側リレー３１及び負極側リレー３２が開閉されることによって、高電圧バッテリ１１とインバータ２２との電気的な接続が断接される。具体的には、正極側リレー３１は、高電圧バッテリ１１の正極側と接続されており、負極側リレー３２は、高電圧バッテリ１１の負極側と接続されている。
【００２６】
上記のように、正極側リレー３１及び負極側リレー３２は、それぞれ車両の駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリ（具体的には、高電圧バッテリ１１）の正極側及び負極側と接続される本発明に係る正極側リレー及び負極側リレーの一例に相当する。
【００２７】
なお、本発明に係る正極側リレー及び負極側リレーは、高電圧バッテリ１１の正極側及び負極側と他の部品を介して接続されていてもよい。例えば、正極側のシステムメインリレーとしての正極側リレー３１とインバータ２２の正極側との間及び負極側のシステムメインリレーとしての負極側リレー３２とインバータ２２の負極側との間にリレーがそれぞれ介在する場合、このように介在する一対のリレーも本発明に係る正極側リレー及び負極側リレーに含まれる。また、高電圧バッテリ１１の充電に用いられ外部電源からの電力を受電する受電部（図示省略）の正極側と高電圧バッテリ１１の正極側との間及び当該受電部の負極側と高電圧バッテリ１１の負極側との間にリレーがそれぞれ介在する場合、このように介在する一対のリレーも本発明に係る正極側リレー及び負極側リレーに含まれる。
【００２８】
正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２は、それぞれ正極側リレー３１及び負極側リレー３２を閉鎖する磁界を生じさせる電磁コイルであり、それぞれ正極側リレー３１及び負極側リレー３２に設けられる。具体的には、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２の各電磁コイルは鉄心に巻回されており、各電磁コイルに電流が流れることにより生じる磁界によって鉄心が磁化され、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の各リレーにおける可動部材が引き寄せられる。それにより、各リレーが閉状態（つまり、各リレーが電気を通す状態）になる。一方、各電磁コイルに電流が流れていない場合には、各リレーにおける可動部材に対してバネ等による復元力が作用することにより、各リレーが開状態（つまり、各リレーが電気を遮断する状態）になる。
【００２９】
正極側電磁コイル４１には、第１電力線５１が接続されており、第１電力線５１を用いて正極側電磁コイル４１への電力供給が行われる。また、負極側電磁コイル４２には、第２電力線５２が接続されており、第２電力線５２を用いて負極側電磁コイル４２への電力供給が行われる。
【００３０】
ここで、電力供給システム１では、第１電力線５１及び第２電力線５２は、少なくとも部分的に並走している。
【００３１】
具体的には、第１電力線５１は後述するスイッチ６１から正極側電磁コイル４１までの間に亘って延びており、第２電力線５２は後述するスイッチ６２から負極側電磁コイル４２までの間に亘って延びている。そして、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２は互いに近傍に配置されており、スイッチ６１及びスイッチ６２はこれらのコイルから離れた位置で同一の筐体内に設けられている。それにより、図１に示されるように、第１電力線５１と第２電力線５２とが並走する領域Ｒ１が形成される。
【００３２】
また、電力供給システム１では、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとは、互いに逆方向になっている。
【００３３】
具体的には、正極側電磁コイル４１と接続される第１電力線５１は低電圧ラインＬ１と接続されており、第１電力線５１と接続される側と逆側で正極側電磁コイル４１と接続される電力線は接地されている。一方、負極側電磁コイル４２と接続される第２電力線５２は接地されており、第２電力線５２と接続される側と逆側で負極側電磁コイル４２と接続される電力線は低電圧ラインＬ１と接続されている。ここで、低電圧ラインＬ１は低電圧バッテリ１２と接続されており、低電圧ラインＬ１には低電圧の電力が供給される。それにより、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとが互いに逆方向になっている。
【００３４】
第１電力線５１は低電圧ラインＬ１とスイッチ６１を介して接続されており、第２電力線５２はスイッチ６２を介して接地されている。スイッチ６１は、正極側電磁コイル４１への電力供給が行われている状態と当該電力供給が停止している状態とを切り替えるために設けられており、スイッチ６２は、負極側電磁コイル４２への電力供給が行われている状態と当該電力供給が停止している状態とを切り替えるために設けられている。これらのスイッチとして、例えば、半導体スイッチが用いられる。
【００３５】
制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
【００３６】
また、制御装置１００は、電力供給システム１における各装置（例えば、スイッチ６１及びスイッチ６２）と通信する。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。
【００３７】
なお、制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。また、制御装置１００は、下記で説明する以外の他の機能を追加的に有していてもよい。
【００３８】
具体的には、制御装置１００は、電力供給システム１における電力の供給を制御する。詳細には、制御装置１００は、スイッチ６１及びスイッチ６２に対して電気信号を用いて動作指示を出力することによって、スイッチ６１及びスイッチ６２の動作を制御する。それにより、第１電力線５１を用いて正極側電磁コイル４１へ供給される電力及び第２電力線５２を用いて負極側電磁コイル４２へ供給される電力が制御され、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の開閉状態が制御される。ゆえに、駆動用モータ２１を含む車両内の各種負荷への高電圧バッテリ１１の電力の供給が制御される。
【００３９】
より具体的には、制御装置１００は、第１電力線５１を用いて正極側電磁コイル４１へ供給される電力及び第２電力線５２を用いて負極側電磁コイル４２へ供給される電力をＰＷＭ方式により制御する。詳細には、制御装置１００は、電圧指令とキャリア信号とを比較することによってＰＷＭ制御信号を生成し、スイッチ６１及びスイッチ６２に当該ＰＷＭ制御信号を出力することによって、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を行う。
【００４０】
上記のように、本実施形態に係る電力供給システム１では、第１電力線５１を用いて正極側電磁コイル４１へ供給される電力及び第２電力線５２を用いて負極側電磁コイル４２へ供給される電力がＰＷＭ方式により制御されることによって、正極側リレー３１及び負極側リレー３２を閉状態に維持している間において各コイルに単位時間あたりに流れる電流の電流値を低減することができるので、車両の走行中における消費電力を低減することができる。
【００４１】
しかしながら、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へ供給される電力がＰＷＭ方式により制御されることに起因して、第１電力線５１及び第２電力線５２の周囲に電磁ノイズが発生する。詳細には、電力線の周囲の電磁ノイズは、電力線に流れる電流により当該電力線の周囲に生じる磁界の変動によって発生し、当該電力線の周囲に生じる磁界は、当該電力線の電流の進行方向を向く視点において当該電力線を中心として時計回りに生じる。ゆえに、仮に第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとが互いに同一方向になっている場合、各電流によって生じる磁界は、第１電力線５１と第２電力線５２とが並走する領域Ｒ１において強め合ってしまう。
【００４２】
例えば、図２には、第１電力線８５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線８５２を流れる電流ｉ２の向きとが互いに同一方向になっている第１の参考例に係る電力供給システム８が示されている。具体的には、電力供給システム８では、電力供給システム１と異なり、正極側電磁コイル４１と接続される第１電力線８５１及び負極側電磁コイル４２と接続される第２電力線８５２の双方が低電圧ラインＬ１と接続されている。それにより、第１電力線８５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線８５２を流れる電流ｉ２の向きとが互いに同一方向になっている。この場合、第１電力線８５１と第２電力線８５２とが並走する領域Ｒ８１において、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とは、互いに強め合ってしまう。それにより、第１電力線８５１及び第２電力線８５２の周囲に発生する電磁ノイズが増大してしまう。
【００４３】
一方、上記で説明したように、本実施形態に係る電力供給システム１では、正極側電磁コイル４１と接続される第１電力線５１及び負極側電磁コイル４２と接続される第２電力線５２は、少なくとも部分的に並走しており、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとは、互いに逆方向になっている。それにより、第１電力線５１と第２電力線５２とが並走する領域Ｒ１において、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを、互いに打ち消し合わせることができる。ゆえに、第１電力線５１及び第２電力線５２の周囲に発生する電磁ノイズを抑制することができる。したがって、電力供給システム１によれば、電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することができる。
【００４４】
ここで、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせる観点では、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２には上記のように同電圧の電力が供給され、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２は同一の電磁コイルであることが好ましい。それにより、電流ｉ１と電流ｉ２との間で、電流値を近づけることができるので、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせることができる。
【００４５】
また、同様に、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせる観点では、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給において、第１電力線５１の電流値（つまり、電流ｉ１の電流値）と第２電力線５２の電流値（つまり、電流ｉ２の電流値）との差が小さくなるように、第１電力線５１の電流値及び第２電力線５２の電流値の少なくとも一方を調整することが好ましい。
【００４６】
例えば、電流ｉ１及び電流ｉ２の電流値を検出する検出回路を設け、当該検出回路から制御装置１００に検出結果を出力することによって、制御装置１００は、電流ｉ１及び電流ｉ２の電流値を取得することができる。また、制御装置１００は、例えば、スイッチ６１及びスイッチ６２に出力する電気信号の電圧をそれぞれ制御することによって、電流ｉ１及び電流ｉ２の電流値をそれぞれ調整することができる。なお、第１電力線５１及び第２電力線５２の各々に直列に可変抵抗を設け、当該可変抵抗の抵抗値を制御することによっても、電流ｉ１及び電流ｉ２の電流値をそれぞれ調整することができる。
【００４７】
ところで、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へ供給される電力がＰＷＭ方式により制御されることに起因して発生する電磁ノイズを抑制するために、１つの電磁コイルと接続される２本の電力線を少なくとも部分的に並走させ、当該２本の電力線の各々を流れる電流の向きを互いに逆方向にすることが考えられる。
【００４８】
例えば、図３には、１つの電磁コイルと接続される２本の電力線が上記のように配置された第２の参考例に係る電力供給システム９が示されている。具体的には、電力供給システム９では、正極側電磁コイル４１と接続される第１電力線９５１は低電圧ラインＬ１と接続されており、第１電力線９５１と接続される側と逆側で正極側電磁コイル４１と接続される第３電力線９５３は領域Ｒ９１内で第１電力線９５１と並走した上で接地されている。また、負極側電磁コイル４２と接続される第２電力線９５２は低電圧ラインＬ１と接続されており、第２電力線９５２と接続される側と逆側で負極側電磁コイル４２と接続される第４電力線９５４は領域Ｒ９２内で第２電力線９５２と並走した上で接地されている。
【００４９】
電力供給システム９によれば、領域Ｒ９１において、第１電力線９５１を流れる電流ｉ１の向きと第３電力線９５３を流れる電流ｉ３の向きとが互いに逆方向になっていることにより、第１電力線９５１を流れる電流ｉ１によって生じる磁界と第３電力線９５３を流れる電流ｉ３によって生じる磁界とを、互いに打ち消し合わせることができる。また、領域Ｒ９２において、第２電力線９５２を流れる電流ｉ２の向きと第４電力線９５４を流れる電流ｉ４の向きとが互いに逆方向になっていることにより、第２電力線９５２を流れる電流ｉ２によって生じる磁界と第４電力線９５４を流れる電流ｉ４によって生じる磁界とを、互いに打ち消し合わせることができる。
【００５０】
しかしながら、電力供給システム９のように、１つの電磁コイルと接続される２本の電力線を少なくとも部分的に並走させた場合、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなってしまう。例えば、図１と図３とを比較すると、電力供給システム９では、電力供給システム１と比較して、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２に電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が、第３電力線９５３及び第４電力線９５４を長くした分だけ長くなっていることがわかる。
【００５１】
ここで、高電圧バッテリ１１と接続されるリレーである正極側リレー３１及び負極側リレー３２の駆動に必要となる電流は比較的大きい（例えば、数百ｍＡ〜数Ａ程度）ので、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線として比較的太い線径を有する電力線を用いる必要がある。また、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなるほど、電圧降下を抑制するために線径を太くする必要が生じる。ゆえに、電力供給システム９のように、１つの電磁コイルと接続される２本の電力線を少なくとも部分的に並走させた場合、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなってしまうことに起因して、電力供給システム内の電力線の質量及びコストが増大してしまう。また、電力線の線径を太くすることにより電圧降下を抑制する効果には限界があるので、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなってしまうことにより電力線における電圧降下量が増加することに起因して、正極側リレー３１及び負極側リレー３２を駆動することが困難となるおそれもある。
【００５２】
一方、本実施形態に係る電力供給システム１では、正極側電磁コイル４１と接続される第１電力線５１及び負極側電磁コイル４２と接続される第２電力線５２を少なくとも部分的に並走させているので、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなってしまうことを抑制することができる。ゆえに、各コイルに電力を供給するために用いられる電力線の長さの総和が長くなってしまうことに起因して、電力供給システム内の電力線の質量及びコストが増大することや、正極側リレー３１及び負極側リレー３２を駆動することが困難となることを抑制することができる。
【００５３】
＜２．電力供給システムの動作＞
続いて、図４〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る電力供給システム１の動作について説明する。
【００５４】
図４は、制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。具体的には、図４に示される制御フローは、駆動用モータ２１を含む車両内の各種負荷へ高電圧バッテリ１１の電力を供給可能な状態にするための処理であり、例えば、ドライバによるイグニッションスイッチの操作に応じて電力供給システム１の起動要求が生じた時に開始される。なお、図４に示される制御フローが開始される時点において、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が開状態となっている。
【００５５】
図４に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始する。具体的には、制御装置１００は、スイッチ６１の動作を制御することによって、低電圧ラインＬ１から正極側電磁コイル４１への第１電力線５１を用いた電力供給を開始する。ここで、制御装置１００は、ＰＷＭ方式による電力供給を行わず、正極側電磁コイル４１に電流が連続的に流れる状態にする。
【００５６】
次に、ステップＳ５０３において、制御装置１００は、負極側電磁コイル４２への電力供給を開始する。具体的には、制御装置１００は、スイッチ６２の動作を制御することによって、低電圧ラインＬ１から負極側電磁コイル４２への第２電力線５２を用いた電力供給を開始する。ここで、制御装置１００は、ＰＷＭ方式による電力供給を行わず、負極側電磁コイル４２に電流が連続的に流れる状態にする。
【００５７】
なお、上記のように、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始するタイミングと負極側電磁コイル４２への電力供給を開始するタイミングとをずらす処理は、正極側リレー３１及び負極側リレー３２が同時に閉鎖されることに起因して過剰な突入電流が生じることを抑制するために行われる。例えば、互いに直列に接続されたプリチャージ抵抗及びプリチャージリレーが負極側リレー３２に対して並列に接続されている場合、上記のように、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始した後に負極側電磁コイル４２への電力供給を開始することによって、正極側リレー３１、プリチャージリレー及び負極側リレー３２をこの順に閉鎖することができる。それにより、過剰な突入電流が生じることを抑制することができる。
【００５８】
次に、ステップＳ５０５において、制御装置１００は、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったか否かを判定する。正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったと判定された場合（ステップＳ５０５／ＹＥＳ）、ステップＳ５０７に進む。一方、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったと判定されない場合（ステップＳ５０５／ＮＯ）、ステップＳ５０５の処理が繰り返される。
【００５９】
例えば、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始した時点から第１基準時間が経過したと判定した場合に、正極側リレー３１が閉状態になったと判定する。第１基準時間は、正極側リレー３１が開状態になっている状況下で正極側電磁コイル４１に電流を連続的に流し始めた時点から正極側リレー３１が閉鎖されるまでにかかる時間として想定される時間より長い時間に設定され、例えば、正極側電磁コイル４１に流れる電流の電流値及び正極側電磁コイル４１を含む正極側リレー３１の仕様等に応じて適宜設定される。
【００６０】
また、例えば、制御装置１００は、負極側電磁コイル４２への電力供給を開始した時点から第２基準時間が経過したと判定した場合に、負極側リレー３２が閉状態になったと判定する。第２基準時間は、負極側リレー３２が開状態になっている状況下で負極側電磁コイル４２に電流を連続的に流し始めた時点から負極側リレー３２が閉鎖されるまでにかかる時間として想定される時間より長い時間に設定され、例えば、負極側電磁コイル４２に流れる電流の電流値及び負極側電磁コイル４２を含む負極側リレー３２の仕様等に応じて適宜設定される。
【００６１】
ステップＳ５０５でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５０７において、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を同時に開始する。それにより、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２に電流が断続的に流れる状態になるものの、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方を閉状態に維持することができる。ゆえに、上述したように、車両の走行中における消費電力を低減することができる。
【００６２】
次に、図４に示される制御フローは終了する。
【００６３】
以下、図５及び図６を参照して、上記で説明した制御装置１００による制御が行われる場合における各状態量の推移の一例について説明する。
【００６４】
図５は、制御装置１００による制御が行われる場合における各状態量の推移の一例を示す模式図である。具体的には、図５では、各状態量の推移として、第１電力線５１に流れる電流ｉ１の電流値、正極側リレー３１の開閉状態、第２電力線５２に流れる電流ｉ２の電流値及び負極側リレー３２の開閉状態の推移が示されている。
【００６５】
例えば、図５に示されるように、時刻ｔ１において、電力供給システム１が停止しており正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が開状態となっている状況下で電力供給システム１の起動要求が生じた場合、正極側電磁コイル４１への電力供給が開始され、正極側リレー３１を閉鎖する磁界が生じる。その後、時刻ｔ２において、負極側電磁コイル４２への電力供給が開始され、負極側リレー３２を閉鎖する磁界が生じる。
【００６６】
そして、時刻ｔ３において正極側リレー３１が閉鎖され、その後の時刻ｔ４において、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始した時点である時刻ｔ１から第１基準時間が経過し、正極側リレー３１が閉状態になったと判定される。しかしながら、時刻ｔ４では、負極側リレー３２が閉状態になったと判定されていないので、正極側電磁コイル４１へのＰＷＭ方式による電力供給は開始されない。
【００６７】
その後、時刻ｔ５において負極側リレー３２が閉鎖され、その後の時刻ｔ６において、負極側電磁コイル４２への電力供給を開始した時点である時刻ｔ２から第２基準時間が経過し、負極側リレー３２が閉状態になったと判定される。それにより、時刻ｔ６において、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったと判定されたことをトリガとして、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給が同時に開始される。なお、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２の両電磁コイルへのＰＷＭ方式による電力供給を同時に開始することは、具体的には、スイッチ６１用のＰＷＭ制御信号とスイッチ６２用のＰＷＭ制御信号とを同時に出力する処理が制御装置１００により行われることによって実現される。
【００６８】
上記のように、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２への電力供給の開始後において、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったと判定された場合に、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を同時に開始する。それにより、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給中（例えば、図５における時刻ｔ６以降）に、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとを適切に一致させることができる。なお、詳細には、各コイルへのＰＷＭ方式による電力供給を、共通のキャリア周波数及び共通のパルス幅を有するＰＷＭ制御信号を用いて行うことによって、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとを適切に一致させることが具体的に実現される。
【００６９】
図６は、各コイル間でＰＷＭ方式による電力供給を開始するタイミングが一致しない場合における各状態量の推移の一例を示す模式図である。具体的には、図６に示される例では、上記で説明した制御装置１００による制御と異なり、少なくとも正極側リレー３１が閉状態になったと判定された場合に正極側電磁コイル４１へのＰＷＭ方式による電力供給が開始され、少なくとも負極側リレー３２が閉状態になったと判定された場合に負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給が開始される。
【００７０】
例えば、図６に示されるように、時刻ｔ１において、電力供給システム１が停止しており正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が開状態となっている状況下で電力供給システム１の起動要求が生じた場合、図５に示される例と同様に、正極側電磁コイル４１への電力供給が開始され、正極側リレー３１を閉鎖する磁界が生じる。その後、時刻ｔ２において、負極側電磁コイル４２への電力供給が開始され、負極側リレー３２を閉鎖する磁界が生じる。
【００７１】
そして、時刻ｔ３において正極側リレー３１が閉鎖され、その後の時刻ｔ４において、正極側電磁コイル４１への電力供給を開始した時点である時刻ｔ１から第１基準時間が経過し、正極側リレー３１が閉状態になったと判定される。ここで、図６に示される例では、時刻ｔ４において、正極側リレー３１が閉状態になったと判定されたことをトリガとして、正極側電磁コイル４１へのＰＷＭ方式による電力供給が開始される。
【００７２】
その後、時刻ｔ５において負極側リレー３２が閉鎖され、その後の時刻ｔ６において、負極側電磁コイル４２への電力供給を開始した時点である時刻ｔ２から第２基準時間が経過し、負極側リレー３２が閉状態になったと判定される。それにより、時刻ｔ６において、負極側リレー３２が閉状態になったと判定されたことをトリガとして、負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給が開始される。
【００７３】
上記のように、図６に示される例では、正極側電磁コイル４１へのＰＷＭ方式による電力供給が開始された時刻ｔ４より後の時刻ｔ６において、負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給が開始されるので、各コイル間でＰＷＭ方式による電力供給を開始するタイミングが一致しない。それにより、上記で説明した制御装置１００による制御が行われる場合と比較して、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給中に、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとが一致しにくくなってしまう。
【００７４】
一方、上述したように、上記で説明した制御装置１００による制御によれば、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給中に、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとを適切に一致させることができる。このように、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとが一致するように正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を制御することによって、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせることができる。
【００７５】
＜３．電力供給システムの効果＞
続いて、本発明の実施形態に係る電力供給システム１の効果について説明する。
【００７６】
本実施形態に係る電力供給システム１では、制御装置１００は、第１電力線５１を用いて第１負荷としての正極側電磁コイル４１へ供給される電力及び第２電力線５２を用いて第２負荷としての負極側電磁コイル４２へ供給される電力をＰＷＭ方式（つまり、パルス幅変調方式）により制御する。それにより、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２に単位時間あたりに流れる電流の電流値を低減することができるので、消費電力を低減することができる。
【００７７】
さらに、電力供給システム１では、第１電力線５１及び第２電力線５２は、少なくとも部分的に並走しており、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとは、互いに逆方向になっている。それにより、第１電力線５１と第２電力線５２とが並走する領域Ｒ１において、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを、互いに打ち消し合わせることができる。ゆえに、第１電力線５１及び第２電力線５２の周囲に発生する電磁ノイズを抑制することができる。
【００７８】
上記のように、電力供給システム１によれば、電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る電力供給システム１では、制御装置１００は、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとが一致するように、第１負荷としての正極側電磁コイル４１及び第２負荷としての負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を制御することが好ましい。それにより、第１電力線５１及び第２電力線５２の一方に電流が流れており他方に電流が流れていない状況が生じることを抑制することができるので、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせることができる。ゆえに、第１電力線５１及び第２電力線５２の周囲に発生する電磁ノイズを効果的に抑制することができる。
【００８０】
また、本実施形態に係る電力供給システム１では、第１負荷は、車両の駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータ２１に供給される電力を蓄電するバッテリとしての高電圧バッテリ１１の正極側と接続される正極側リレー３１を閉鎖する磁界を生じさせる正極側電磁コイル４１であり、第２負荷は、上記バッテリとしての高電圧バッテリ１１の負極側と接続される負極側リレー３２を閉鎖する磁界を生じさせる負極側電磁コイル４２であることが好ましい。一般に、車両には、コスト低減の観点から、正極側リレー３１及び負極側リレー３２のように、電磁コイルへの通電時に閉状態となるリレーが高電圧バッテリ１１の正極側及び負極側に接続されることが多い。この場合、リレーには走行時に電力を供給し続ける必要があるので、当該リレーよる消費電力を低減することが強く望まれている。ゆえに、第１負荷及び第２負荷がそれぞれ正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２である場合に、各コイルへ供給される電力をＰＷＭ方式により制御し、第１電力線５１及び第２電力線５２を少なくとも部分的に並走させ、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとを互いに逆方向にすることによって、電磁ノイズを抑制しつつ消費電力を低減する効果をより有効に活用することができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る電力供給システム１では、制御装置１００は、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２への電力供給の開始後において、正極側リレー３１及び負極側リレー３２の双方が閉状態になったと判定された場合に、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給を同時に開始することが好ましい。それにより、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給中に、第１電力線５１に電流ｉ１が流れるタイミングと第２電力線５２に電流ｉ２が流れるタイミングとを適切に一致させることができる。
【００８２】
なお、上述したように、本発明に係る正極側リレー及び負極側リレーは、図１を参照して説明したシステムメインリレーである正極側リレー３１及び負極側リレー３２には特に限定されない。
【００８３】
また、本実施形態に係る電力供給システム１では、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２には同電圧の電力が供給され、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２は同一の電磁コイルであることが好ましい。それにより、第１電力線５１に流れる電流ｉ１と第２電力線５２に流れる電流ｉ２との間で、電流値を近づけることができるので、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とをより効果的に互いに打ち消し合わせることができる。
【００８４】
また、本実施形態に係る電力供給システム１では、制御装置１００は、第１負荷としての正極側電磁コイル４１及び第２負荷としての負極側電磁コイル４２へのＰＷＭ方式による電力供給において、第１電力線５１の電流値と第２電力線５２の電流値との差が小さくなるように、第１電力線５１の電流値及び第２電力線５２の電流値の少なくとも一方を調整することが好ましい。それにより、例えば、第１電力線５１に流れる電流ｉ１の電流値と第２電力線５２に流れる電流ｉ２の電流値との差が増大するように変化した場合であっても、電流ｉ１の電流値と電流ｉ２の電流値との差を低減することができるので、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを効果的に互いに打ち消し合わせることができる。
【００８５】
＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る電力供給システム１では、制御装置１００は、第１電力線５１を用いて第１負荷としての正極側電磁コイル４１へ供給される電力及び第２電力線５２を用いて第２負荷としての負極側電磁コイル４２へ供給される電力をＰＷＭ方式（つまり、パルス幅変調方式）により制御する。さらに、電力供給システム１では、第１電力線５１及び第２電力線５２は、少なくとも部分的に並走しており、第１電力線５１を流れる電流ｉ１の向きと第２電力線５２を流れる電流ｉ２の向きとは、互いに逆方向になっている。それにより、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２に単位時間あたりに流れる電流の電流値を低減しつつ、第１電力線５１と第２電力線５２とが並走する領域Ｒ１において、電流ｉ１によって生じる磁界と電流ｉ２によって生じる磁界とを、互いに打ち消し合わせることができる。ゆえに、電力供給システム１によれば、電磁ノイズを抑制しつつ、消費電力を低減することができる。
【００８６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８７】
例えば、上記では、正極側電磁コイル４１及び負極側電磁コイル４２がそれぞれ本発明に係る第１負荷及び第２負荷に相当する例を説明したが、本発明に係る第１負荷及び第２負荷は他の負荷であってもよい。例えば、車両に搭載される電力供給システムにおいて、左右一対のワイパーの各々の駆動装置等がそれぞれ本発明に係る第１負荷及び第２負荷に相当するようになっていてもよい。その場合、電磁ノイズを抑制しつつ、ワイパーの駆動装置の消費電力を低減することができる。
【００８８】
また、例えば、本発明に係る電力供給システムは、図１に示される電力供給システム１に対して構成要素を追加したもの、又は、電力供給システム１から一部の構成要素を省略したもの等であってもよい。
【００８９】
また、例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  電力供給システム
１１  高電圧バッテリ
１２  低電圧バッテリ
２１  駆動用モータ
２２  インバータ
３１  正極側リレー
３２  負極側リレー
４１  正極側電磁コイル
４２  負極側電磁コイル
５１  第１電力線
５２  第２電力線
６１  スイッチ
６２  スイッチ
１００  制御装置
【図１】
2020129892.tif 000003
【図２】
2020129892.tif 000004
【図３】
2020129892.tif 000005
【図４】
2020129892.tif 000006
【図５】
2020129892.tif 000007
【図６】
2020129892.tif 000008