JP2007237856A - Vehicle power supply system - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる車両用電源システムの提供を目的とする。
【解決手段】低圧系負荷50の電源である低圧系バッテリ10と、高圧系負荷60の電源である高圧系バッテリ60と、低圧系バッテリ10に発電した電力を充電可能な発電機21と、高圧系バッテリ60から低圧系バッテリ50への電力移送を実行するDC/DCコンバータ30とを有する車両用電源システムであって、低圧系バッテリ10の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系負荷60が作動状態の場合には発電機21による発電量が増加し、高圧系負荷60が非作動状態の場合にはDC/DCコンバータ30による電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a vehicular power supply system capable of appropriately executing power transfer between power storage devices.
A low-voltage battery 10 that is a power source of a low-voltage load 50, a high-voltage battery 60 that is a power source of a high-voltage load 60, a generator 21 that can charge power generated by the low-voltage battery 10, and a high voltage A power supply system for a vehicle having a DC / DC converter 30 that performs power transfer from the low-voltage battery 50 to the low-voltage battery 50, wherein the state of the low-voltage battery 10 satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capability In this case, the amount of power generated by the generator 21 increases when the high-voltage system load 60 is in an operating state, and power transfer by the DC / DC converter 30 is executed when the high-voltage system load 60 is in an inoperative state. A power supply system for a vehicle.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複数の蓄電装置を併用する車両用電源システムに関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system that uses a plurality of power storage devices in combination.
従来から、2つの異なる電圧系のバッテリを併用する車両の電源制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載された電源制御装置をはじめ、このような複数の蓄電装置を併用する電源制御装置は、一方の蓄電装置の電源電圧をDC/DCコンバータなどの電圧変換手段を介して他方の蓄電装置の電源電圧に電圧変換して、その他方の蓄電装置を充電したりその他方の蓄電装置を電源とする電気負荷に電力を供給したりする電力移送の機能を有することがある。
ところで、上述のような電力移送を開始したり電力移送の方向を切り替えたりする過渡的な状況においては、電気負荷の作動状態や蓄電装置の状態等に影響されて、蓄電装置の電圧が定常的な状況より大きく変動することが多い。したがって、電力移送を適切に行わなければ、そのような過渡的な電圧変動によって、蓄電装置につながる電気負荷の動作が不安定になるという懸念があった。 By the way, in the transitional situation in which the power transfer as described above is started or the direction of the power transfer is switched, the voltage of the power storage device is constantly affected by the operating state of the electric load, the state of the power storage device, and the like. Often fluctuates more than normal situations. Therefore, there is a concern that if the power transfer is not performed properly, the operation of the electric load connected to the power storage device becomes unstable due to such a transient voltage fluctuation.
この点、上述の特許文献1に記載された電源制御装置は、電力移送の実行可否をバッテリ電圧の低下によって判断している旨が開示されているに留まっている。そのため、バッテリ電圧の低下を検出しただけで電力移送が実行されることになるので、電気負荷の作動状態やバッテリの状態によっては、上述のような懸念を解消することは難しいと考えられる。 In this regard, the power supply control device described in Patent Document 1 described above only discloses that whether or not power transfer can be performed is determined based on a decrease in battery voltage. Therefore, since power transfer is executed only by detecting a decrease in battery voltage, it is considered difficult to eliminate the above-mentioned concerns depending on the operating state of the electric load and the state of the battery.
そこで、本発明は、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる車両用電源システムの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply system that can appropriately execute power transfer between power storage devices.
上記課題を解決するため、第1の発明として、
第1の電気負荷の電源である第1の蓄電手段と、
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第1の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第2の電気負荷の作動状態を検出する作動状態検出手段を備え、
前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記作動状態検出手段によって前記第2の電気負荷が作動状態と検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記作動状態検出手段によって前記第2の電気負荷が非作動状態と検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
In order to solve the above problems, as a first invention,
First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
Power generation means capable of charging power generated by the first power storage means;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
An operating state detecting means for detecting an operating state of the second electric load;
When the state of the first power storage unit satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capacity, and the second electrical load is detected as an operating state by the operating state detecting unit, the power generating unit The power transfer by the power transfer means is executed when the power generation amount by the power transfer means increases and the second electrical load is detected to be inactive by the operation state detection means. Provide a power system.
また、上記課題を解決するため、第2の発明として、
第1の電気負荷の電源である第1の蓄電手段と、
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第1の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第2の蓄電手段の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、
前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記内部抵抗検出手段によって前記第2の蓄電手段の内部抵抗が所定値以上検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記内部抵抗検出手段によって前記第2の蓄電手段の内部抵抗が所定値より小さいと検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
In order to solve the above problem, as a second invention,
First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
Power generation means capable of charging power generated by the first power storage means;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
An internal resistance detecting means for detecting an internal resistance of the second power storage means;
When the internal resistance of the second power storage unit is detected by the internal resistance detection unit when the state of the first power storage unit satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capability, When the amount of power generated by the power generation means increases and the internal resistance detection means detects that the internal resistance of the second power storage means is smaller than a predetermined value, the power transfer by the power transfer means is executed. A vehicle power supply system is provided.
また、上記課題を解決するため、第3の発明として、
第1の電気負荷の電源である第1の蓄電手段と、
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記電力移送手段は、前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合、移送電力を所定値以下の出力変化率で増加させることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
In order to solve the above problem, as a third invention,
First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
The vehicle is characterized in that the power transfer means increases the transfer power at an output change rate equal to or less than a predetermined value when the state of the first power storage means satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capability. A power supply system is provided.
ここで、第4の発明は、第3の発明に係る車両用電源システムであって、前記電力移送手段は、移送電力の電流を調整することを特徴とする。 Here, the fourth invention is a vehicular power supply system according to the third invention, wherein the power transfer means adjusts a current of the transfer power.
また、第5の発明は、第1から第3のいずれかの発明に係る車両用電源システムであって、前記所定の条件として、前記第1の蓄電手段が所定の電圧以下とすることを特徴とし、第6の発明は、第1から第3のいずれかの発明に係る車両用電源システムであって、前記所定の条件として、前記第1の蓄電手段が所定の残容量以下とすることを特徴とする。 The fifth invention is a vehicle power supply system according to any one of the first to third inventions, wherein, as the predetermined condition, the first power storage means is set to a predetermined voltage or less. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicle power supply system according to any one of the first to third aspects, wherein, as the predetermined condition, the first power storage means has a predetermined remaining capacity or less. Features.
また、第7の発明は、第1または第2の発明に係る車両用電源システムであって、前記発電手段は、エンジンの回転に基づき発電することを特徴とする。 The seventh invention is a vehicle power supply system according to the first or second invention, wherein the power generation means generates power based on rotation of an engine.
また、第8の発明は、第7の発明に係る車両用電源システムであって、前記発電手段による発電量は、前記エンジンのアイドル回転数が上昇することによって増加することを特徴とする。 The eighth invention is a vehicle power supply system according to the seventh invention, characterized in that the amount of power generated by the power generation means increases as the idle speed of the engine increases.
また、第9の発明は、第8の発明に係る車両用電源システムであって、前記電力移送手段による前記電力移送が実行される場合、前記エンジンのアイドル回転数を低下させることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the vehicle power supply system according to the eighth aspect of the present invention, wherein when the power transfer by the power transfer means is executed, the idle speed of the engine is reduced. .
なお、前記電力移送手段による前記電力移送は、前記第2の蓄電手段の残容量が所定値以上の場合に実行されることが好適である。また、前記第2の蓄電手段は前記第1の蓄電手段より高い電圧系電源であって、前記第2の蓄電手段としてリチウムイオンバッテリが挙げられ、前記第2の電気負荷として電動パワーステアリング装置が挙げられる。 The power transfer by the power transfer means is preferably executed when the remaining capacity of the second power storage means is a predetermined value or more. The second power storage means is a higher voltage power supply than the first power storage means, and the second power storage means includes a lithium ion battery, and the second electric load includes an electric power steering device. Can be mentioned.
本発明によれば、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power transfer between electrical storage apparatuses can be performed appropriately.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明の車両用電源システムの一実施形態を示す構成図である。本車両用電源システムが搭載される車両は、高圧系(例えば、42V系)の蓄電手段である高圧系バッテリ20と、低圧系(例えば、14V系)の蓄電手段である低圧系バッテリ10と、高圧系の電圧を低圧系の電圧に降圧変換して高圧系から低圧系への電力供給を行う降圧モードと低圧系の電圧を高圧系の電圧に昇圧変換して低圧系から高圧系への電力供給を行う昇圧モードと電圧変換を停止して電力供給を行わない停止モードとを有するDC/DCコンバータ30と、DC/DCコンバータ30を制御する電子制御ユニット40(以下、「ECU40」という)とを備えている。なお、DC/DCコンバータ30とECU40が一体になっていてもよい。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a vehicle power supply system of the present invention. The vehicle on which the vehicle power supply system is mounted includes a high-
車両上には複数の電気負荷が存在し電圧系の異なる電気負荷が混在する場合があり、高圧系バッテリ20は高圧系の電圧で作動する高圧系負荷60への電力供給に主に対応し、低圧系バッテリ10は低圧系の電圧で作動する低圧系負荷50への電力供給に主に対応する。高圧系バッテリ20の具体例としてリチウムイオンバッテリがあり、低圧系バッテリ10の具体例として鉛バッテリがある。リチウムイオンバッテリは、鉛バッテリに比して、パワー密度(単位は、W/kgまたはW/l)が高く、内部抵抗が小さく、充放電によるエネルギー損失が少ない。なお、低圧系バッテリ10や高圧系バッテリ20は、ニッケル水素電池や電気二重層キャパシタでもよいし、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとニッケル水素電池と電気二重層キャパシタの中でいずれかを組み合わせたものでもよい。
There are cases where a plurality of electric loads exist on the vehicle and electric loads of different voltage systems are mixed, and the
低圧系バッテリ10側の低圧系負荷50として、例えば、エンジン制御装置、ブレーキ制御装置、エアコン、ヘッドライト、リヤデフォッガ、リヤワイパー、ミラーヒータ、シートヒータ、オーディオ、ランプ、シガーソケット、各種ECU(Electronic Control Unit)、ソレノイドバルブが挙げられる。
As the low-
高圧系バッテリ20側の高圧系負荷60として、例えば、操舵状態に応じて電動モータによりアシスト力を発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置(EPS)や車両の横方向の加速度に応じて電動モータにより車両のロール角等を調整する電動スタビリティコントロール装置(電動STB)が挙げられる。EPSは、電動モータであるEPSモータとEPSモータを駆動するインバータとを有している。電動STBは、電動モータである電動STBモータと電動STBモータを駆動するインバータとを有している。
As the high-voltage system load 60 on the high-
DC/DCコンバータ30は、トランスやスイッチングレギュレータやシリーズレギュレータ等のDC/DCコンバータ30内部にある電圧変換機構によって、高圧系バッテリ20側の電圧を降圧変換して低圧系バッテリ10側に出力し、あるいは、低圧系バッテリ10側の電圧を昇圧変換して高圧系バッテリ20側に出力する。変換された出力電圧は、ECU40やDC/DCコンバータ30内部にあるコンバータ制御回路などによって監視され、出力電圧が一定となるように制御される。DC/DCコンバータ30は、高圧系バッテリ20側の電圧を降圧変換して低圧系バッテリ10側に出力する降圧モード、低圧系バッテリ10側の電圧を昇圧変換して高圧系バッテリ20側に出力する昇圧モード、電圧変換を停止して電圧出力を行わない停止モードのうち、動作中いずれかのモードに設定される。このDC/DCコンバータ30の電圧変換機能を使用することによって、高圧系バッテリ20側の電圧を降圧して低圧系負荷50に電力供給を行ったり低圧系バッテリ10に充電を行ったりすることが可能となり、低圧系バッテリ10側の電圧を昇圧して高圧系負荷60に電力供給を行ったり高圧系バッテリ20に充電を行ったりすることが可能となり、そして、電圧変換を停止して電力供給を行わないことが可能となる。
The DC /
低圧系バッテリ10には、低圧系電源ライン19を介して、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行う発電機21が接続されている。発電機21は、車両を走行させるためのエンジン22の出力によって発電を行う。発電機21が発電した電力は、低圧系負荷50に供給されたり低圧系バッテリ10に充電されたりする。昇圧モードであれば、DC/DCコンバータ30を介して、高圧系負荷60への供給もありうる。発電機21の具体例として、オルタネータがある。エンジン22の回転数が上昇するにつれてオルタネータの発電量も増加する。なお、低圧系バッテリ10への充電等はモータ(電動機)を回生動作させても可能なので、発電機21は回生制御が可能なモータでもよい。例えば、車両の制動力を確保するために、車輪駆動軸に連結されるモータを回生制御することによって、インバータを介して、低圧系バッテリ10に充電をすることができたり、低圧系負荷50に電力の供給をすることができたりする。
The
また、発電機21が停止している状態では、低圧系バッテリ10から低圧系負荷50に電力を供給し得る。例えば、エンジン22が停止してオルタネータの不作動状態である駐車状態で必要とされる電力は、低圧系バッテリ10から供給することができる。
In addition, when the
ECU40は、低圧系バッテリ10の充放電電流(バッテリ電流)を検出する電流センサ4aの出力値に基づいて低圧系バッテリ10の充放電電流値を算出し、高圧系バッテリ20の充放電電流(バッテリ電流)を検出する電流センサ4bの出力値に基づいて高圧系バッテリ20の充放電電流値を算出する。また、ECU40は、低圧系バッテリ10の電圧を検出する電圧センサ5aの出力値に基づいて低圧系バッテリ10の電圧値を算出し、高圧系バッテリ20の電圧を検出する電圧センサ5bの出力値に基づいて高圧系バッテリ20の電圧値を算出する。低圧系バッテリ10の電圧あるいは高圧系バッテリ20の電圧とは、図1からも明らかなように、低圧系電源ライン19あるいは高圧系電源ライン29の電圧であって、低圧系負荷50あるいは高圧系負荷60に印加される電圧に相当する。
The
ECU40は、低圧系負荷50や高圧系負荷60の作動状態を検出することによって、低圧系負荷50や高圧系負荷60が作動しているか否かを判断する。例えば、ECU40は、通信ラインを介して低圧系負荷50や高圧系負荷60の作動情報を検出したり、低圧系負荷50や高圧系負荷60の消費電流を検出したりすることによって、低圧系負荷50や高圧系負荷60の作動状態を判断することができる。
The
ECU40は、高圧系バッテリ20や低圧系バッテリ10の電流値や電圧値を検出することによって、高圧系バッテリ20や低圧系バッテリ10の容量がどれだけ残っているのかを示す「バッテリ残容量」を算出するようにしてもよい。ECU40は、例えば、高圧系バッテリ20の充放電電流の積算(積分)により高圧系バッテリ20のバッテリ残容量を算出し、低圧系バッテリ10の充放電電流の積算(積分)により低圧系バッテリ10のバッテリ残容量を算出する。電気量(バッテリの容量)の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。バッテリ残容量はバッテリの満充電時の容量からバッテリから放電された放電量を引いた値に相当することから、ECU40は、電流センサ4b等によって高圧系バッテリ20の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、高圧系バッテリ20のバッテリ残容量を算出することが可能になり、電流センサ4a等によって低圧系バッテリ10の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、低圧系バッテリ10のバッテリ残容量を算出することが可能になる。なお、満充電時の容量は、初期値としてメモリに記憶されている。
The
また、ECU40は、低圧系バッテリ10や高圧系バッテリ20の放電初期時の電圧の極小値を測定することによって、それぞれのバッテリ残容量を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生じる極小値とバッテリ残容量は相関があることが知られているため、ECU40は、その相関関係(例えば、マップデータ)に基づいてバッテリ残容量を推定することができる。
Moreover, ECU40 may estimate each battery remaining capacity by measuring the minimum value of the voltage at the time of the discharge initial stage of the low
なお、高圧系バッテリ20や低圧系バッテリ10が電気二重層キャパシタに置換可能であり、その静電容量が既知であるならば、ECU40は、高圧系電気二重層キャパシタの電圧値と静電容量に基づいて高圧系電気二重層キャパシタの残容量を算出することができるし、低圧系電気二重層キャパシタの電圧値と静電容量に基づいて低圧系電気二重層キャパシタの残容量を算出することができる。
If the high-
また、ECU40は、電流センサ4の出力値と電圧センサ5の出力値とに基づいて低圧系バッテリ10及び高圧系バッテリ20の内部抵抗を算出するようにしてもよい。例えば、ECU40は、電流センサ4の出力値と電圧センサ5の出力値を所定のタイミングで複数サンプリングすることによって、最小2乗法等に基づき低圧系バッテリ10及び高圧系バッテリ20の内部抵抗を算出することができる。また、内部抵抗は、初期放電電流と初期放電電圧を検出することによって算出することもできる。
Further, the
また、ECU40は、詳細は後述するが、所定の条件に基づいてDC/DCコンバータ30のモード切替や出力電圧や出力電流を制御する制御信号を出力する。
Although details will be described later, the
なお、ECU40は、制御プログラムや制御データを記憶するROM、制御プログラムの処理データを一時的に記憶するRAM、制御プログラムを処理するCPU、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどの複数の回路要素によって構成されたものである。また、ECU40は一つの制御ユニットとは限らず、制御が分担されるように複数の制御ユニットであってよい。
The
それでは、本実施形態の車両用電源システムの動作について説明する。エンジン22のアイドリング時に、特定の低圧系負荷50(例えば、消費電力の大きい電気負荷、より具体的には、エアコンやヘッドライトなど)が作動したり、低圧系バッテリ10の電力供給能力が不足したりした場合、低圧系バッテリ10からの放電を抑制するために、発電機21の発電量を増加させる目的でエンジン22のアイドル回転数を上昇させる(すなわち、アイドルアップする)。ここで、アイドル回転数は、特定の低圧系負荷50が作動していない場合のアイドル回転数を基準とし、その基準となるアイドル回転数よりエンジン回転数を上げることをアイドルアップといい、その基準となるアイドル回転数よりエンジン回転数を下げることをアイドルダウンという。
Now, the operation of the vehicle power supply system of this embodiment will be described. When the
そして、図1に示されるように、バッテリが複数ある構成であれば、高圧系バッテリ20の残容量に余裕があるのであれば、積極的に高圧系バッテリ20側から低圧系バッテリ10側に電力を移送することで、上述のアイドルアップをしなくても、低圧系バッテリ10からの放電を抑制することができる。高圧系バッテリ20に接続される高圧系負荷60が暗電流(イグニッションOFF時に消費される電流)のほとんど流れない電気負荷であれば、イグニッションOFF時の高圧系バッテリ20の容量減少要因は自己放電のみであるため、より積極的に高圧系バッテリ20側から低圧系バッテリ10側に電力を移送することができる。
As shown in FIG. 1, if there are a plurality of batteries, if there is a margin in the remaining capacity of the high-
しかしながら、DC/DCコンバータ30による電力移送の作動開始時や電力移送方向の切替時等の過渡的な状況において、高圧系負荷60の作動状態や高圧系バッテリ20の内部状態によって、高圧系バッテリ20側の電圧が変動する場合がある。
However, in a transient situation such as when the operation of power transfer by the DC /
図2は、DC/DCコンバータ30の動作モードを昇圧モードと停止モード間で切り替えたときの高圧系バッテリ20の電圧変動と電流変動を示した図であり、高圧系負荷60がEPSで、高圧系バッテリ20がリチウムイオンバッテリの場合のシミュレーション結果である。(a)はEPSの消費電流(負荷電流)、(b)はリチウムイオンバッテリの充放電電流(Li電池電流)、(c)はDC/DCコンバータ30の出力電流(DDC電流)、(d)はDC/DCコンバータ30が電力移送切替をした場合のリチウムイオンバッテリの電圧、(e)はDC/DCコンバータ30が電力移送切替をしない場合のリチウムイオンバッテリの電圧を表す。(a)はEPSに流れ込む方向を、(b)は放電する方向を、(c)は低圧系側から高圧系側に電力移送する方向を、正の値とする。
FIG. 2 is a diagram showing voltage fluctuation and current fluctuation of the
図2に示されるように、DC/DCコンバータ30の動作モードが昇圧モードから停止モードに切り替わるとDDC電流はほぼ零になる(「DDC切替」の期間)。したがって、リチウムイオンバッテリに接続されるEPSが作動中にDC/DCコンバータ30の動作モードが昇圧モードから停止モードに切り替わるとリチウムイオンバッテリからの放電電流が急激に増加するため、図2の(d)に示されるように、リチウムイオンバッテリの電圧は降下しやすくなる。リチウムイオンバッテリの電圧は、EPSの消費電流が大きくなるにつれて降下しやすく、また、リチウムイオンバッテリの内部抵抗が大きくなるにつれても降下しやすい。高圧系負荷60が作動中にこのような急激な電圧変動が生じると、高圧系負荷60の動作が不安定に陥りやすくなる。また、電圧変動により高圧系負荷60の最低作動電圧を下回ることも考えられる。例えばEPSの場合では、急激な電圧変動(例えば3V以上)によってアシスト量が変化し、ステアリング操舵のフィーリング変化が起きるおそれがある。なお、図2は、昇圧モードから停止モードに切り替えた場合を示しているが、昇圧モードから降圧モードに切り替えた場合も図2と同様の現象が起こり得る。
As shown in FIG. 2, when the operation mode of the DC /
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ10の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系負荷60が作動状態の場合にはDC/DCコンバータ30による電力移送を実行せずに発電機21による発電量の増加によって低圧系側で要求される電力の不足分を補い、高圧系負荷60が非作動状態の場合にはDC/DCコンバータ30による高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することによって低圧系側で要求される電力の不足分を補う。または、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ10の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系バッテリ20の内部抵抗が所定値以上大きい場合にはDC/DCコンバータ30による電力移送を実行せずに発電機21による発電量の増加によって低圧系側で要求される電力の不足分を補い、高圧系バッテリ20の内部抵抗が所定値より小さい場合にはDC/DCコンバータ30による高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することによって低圧系側で要求される電力の不足分を補う。
Therefore, the vehicle power supply system according to the present embodiment is a DC / DC converter when the state of the low-
図3は、本実施形態の車両用電源システムの動作フローである。ECU40は、低圧系バッテリ10の電圧を監視し、所定値以下の電圧が検出されるか否かを監視している(ステップ10)。低圧系バッテリ10の電圧が所定値以下の値が検出された場合に低圧系バッテリ10の電力供給能力が低下しているとみなす。なお、低圧系バッテリ10のバッテリ残容量が所定値以下の値が検出された場合に低圧系バッテリ10の電力供給能力が低下しているとみなしてもよい。ECU40は、低圧系バッテリ10の電圧が所定値以下の場合(ステップ10;Yes)、高圧系負荷60が作動中か否かを判断する(ステップ12)。高圧系負荷60が作動中の場合には(ステップ12;Yes)、低圧系バッテリ10側の電力供給能力を高めるために発電機21による発電量を増加させる(ステップ14)。発電機21の発電量を増加させるためには、エンジン22のアイドル回転数を必要な発電量を発生させる回転数まで上昇させればよい。一方、高圧系負荷60が非作動の場合には(ステップ12;No)、発電機21による発電量の増加をせずに、DCDCコンバータ30の動作モードを降圧モードに設定し、低圧系バッテリ10側の電力供給能力を高めるために電力移送の実行を開始する(ステップ16)。
FIG. 3 is an operation flow of the vehicle power supply system of the present embodiment. The
もちろん、ステップ12において高圧系バッテリ20の内部抵抗が所定値以上か否かを判断し、所定値以上であればステップ14に移行し、所定値より小さければステップ16に移行するようにしてもよい。
Of course, in
なお、低圧系側への電力移送は、高圧系バッテリ20の残容量が所定値以上ある場合に限り実行するようにすることが望ましい。高圧系バッテリ20の残容量が少ないときに低圧系側への電力移送を実行することによって高圧系側の電力供給能力が低下するのを防ぐためである。また、低圧系側への電力移送は、電流センサ4をはじめ本システム内の装置が異常でない場合に限り実行するようにすることが望ましい。
It is desirable that the power transfer to the low-voltage system side be executed only when the remaining capacity of the high-
したがって、本実施形態の車両用電源システムによれば、高圧系負荷60が作動状態の場合や高圧系バッテリ20の内部抵抗が大きい場合には、低圧系バッテリ20側への電力移送を実行しないことによって高圧系負荷60(特に、消費電力の大きいEPS等の電気負荷)の作動が不安定になることを防止することができるとともに、発電機21による発電量を増加させることによって低圧系バッテリ20側の電力能力低下を抑えることができる。なお、発電機21による発電量を増加させる場合、発電機21であるオルタネータのプーリー比が可変である場合には、エンジントルクが許容する範囲内でプーリー比を変更することによってアイドルアップせずに発電量を増加させることができる。オルタネータの回転数は、エンジン回転数とプーリー比との積に等しい。
Therefore, according to the vehicle power supply system of the present embodiment, when the high
また、本実施形態の車両用電源システムによれば、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することでアイドルアップの頻度を抑制することができる。その結果、アイドルアップによる燃費の悪化を抑えることができるとともに、エンジン回転数が上昇することによるNV(ノイズ&バイブレーション)を低減することができる。また、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することでその電力分アイドルダウンすることもできるので、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行する場合にアイドルダウンすることによって燃費悪化の抑制とNVを低減することができる。 Moreover, according to the vehicle power supply system of the present embodiment, the frequency of idle-up can be suppressed by executing the power transfer from the high voltage system side to the low voltage system side. As a result, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption due to idle-up and to reduce NV (noise and vibration) due to an increase in engine speed. In addition, by performing power transfer from the high voltage system side to the low voltage system side, it is possible to idle down by that amount of power, so when performing power transfer from the high voltage system side to the low voltage system side, by idling down Suppression of fuel consumption deterioration and NV can be reduced.
ところで、低圧系側の電圧変動が大きくなるにつれて、低圧系負荷50が動作不安定に陥る場合も考えられる。特に、ランプ類の動作不安定は、光の明滅といった輝度(照度)変化というユーザに認知されやすい現象として現れる。ランプ類の明滅は、瞬間的に電圧が落ちることによって、ランプ類の輝度が瞬間的に変動し、ユーザはランプが点滅したような印象を受ける。しかし、ランプ類の輝度が徐々に変化する場合には、つまり、電圧が徐々に変動する場合には、ユーザはその輝度変化を認知しにくくなる。
By the way, as the voltage fluctuation on the low voltage system side increases, the low
図4は、DC/DCコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ10の電圧が急激に上昇した場合を示した図である。低圧系バッテリ10が放電状態で特定の低圧系負荷50(例えば、エアコンやヘッドライト)がON(作動)したことにより低圧系バッテリ10の電圧が降下した場合、DC/DCコンバータによる高圧系側から低圧系側への電力移送が実行される。その電力移送によって、低圧系バッテリ10の状態が放電状態から充電状態に切り替わると、図4に示されるように、低圧系バッテリ10の電圧はその変動幅が大きくなる(△V1)。その結果、低圧系負荷50の動作が不安定になりやすい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the voltage of the low-
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ10の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合(例えば、低圧系バッテリ10が所定の電圧以下の場合や、低圧系バッテリ10が所定の残容量以下の場合や、低圧系バッテリ10が放電状態で且つ特定の電気負荷がONした場合)において、DC/DCコンバータ30の移送電力の出力値の増加率を小さくする。図5は、DC/DCコンバータ30の出力電流の増加率を所定値以下に変更した場合を示した図である。図5に示されるように、DCDCコンバータ30の出力電流の増加率を小さくすることで、電流が徐々に増加することになるので、瞬間的な電圧変動を抑制しランプ類の急激な輝度変化を防止することができる。
Therefore, the vehicle power supply system according to the present embodiment has a case where the state of the low-
反対に、図6は、DC/DCコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ10の電圧が急激に降下した場合を示した図である。低圧系バッテリ10が充電状態で特定の低圧系負荷50(例えば、エアコンやヘッドライト)がOFF(非作動)したことにより低圧系バッテリ10の電圧が上昇した場合、DC/DCコンバータによる高圧系側から低圧系側への電力移送の実行が停止される。その電力移送の停止によって、低圧系バッテリ10の状態が充電状態から放電状態に切り替わると、図6に示されるように、低圧系バッテリ10の電圧はその変動幅が大きくなる(△V3)。その結果、低圧系負荷50の動作が不安定になりやすい。
On the other hand, FIG. 6 is a diagram showing a case where the voltage of the low-
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、DC/DCコンバータ30の高圧系側から低圧系側への電力移送の実行を停止する過程においてDC/DCコンバータ30の移送電力の出力値の減少率を小さくする。図7は、DC/DCコンバータ30の出力電流の減少率を所定値以下に変更した場合を示した図である。図7に示されるように、DC/DCコンバータ30の出力電流の減少率を小さくすることで、電流が徐々に減少することになるので、瞬間的な電圧変動を抑制しランプ類の急激な輝度変化を防止することができる。
Therefore, in the vehicle power supply system of the present embodiment, the reduction rate of the output value of the transfer power of the DC /
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、高圧系バッテリ20(リチウムイオンバッテリ)の温度が高い場合には、その内部抵抗も小さく、瞬間的な電圧変動も低い。したがって、高圧系バッテリ20の温度が所定値以上の場合には、電圧変動による影響は小さいとして、高圧系側から低圧系側への電力移送の実行を許可するようにしてもよい。
For example, when the temperature of the high-voltage battery 20 (lithium ion battery) is high, the internal resistance is small and the instantaneous voltage fluctuation is low. Therefore, when the temperature of the high-
また、上述の車両用電源システムの実施形態ではDC/DCコンバータ30を介して高圧系側と低圧系側に分けられていたが、同一の電圧系の実施形態でも、高電圧系と低電圧系を互いに入れ替えた実施形態でも、本発明を実施することができる。
In the embodiment of the above-described vehicle power supply system, the high-voltage system side and the low-voltage system side are divided through the DC /
4 電流センサ
5 電圧センサ
10 低圧系バッテリ
20 高圧系バッテリ
21 発電機
22 エンジン
30 DC/DCコンバータ
40 ECU
50 低圧系負荷
60 高圧系負荷
4 Current Sensor 5
50 Low
Claims (13)
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第1の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第2の電気負荷の作動状態を検出する作動状態検出手段を備え、
前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記作動状態検出手段によって前記第2の電気負荷が作動状態と検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記作動状態検出手段によって前記第2の電気負荷が非作動状態と検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。 First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
Power generation means capable of charging power generated by the first power storage means;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
An operating state detecting means for detecting an operating state of the second electric load;
When the state of the first power storage unit satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capacity, and the second electrical load is detected as an operating state by the operating state detecting unit, the power generating unit The power transfer by the power transfer means is executed when the power generation amount by the power transfer means increases and the second electrical load is detected to be inactive by the operation state detection means. Power system.
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第1の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第2の蓄電手段の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、
前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記内部抵抗検出手段によって前記第2の蓄電手段の内部抵抗が所定値以上検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記内部抵抗検出手段によって前記第2の蓄電手段の内部抵抗が所定値より小さいと検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。 First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
Power generation means capable of charging power generated by the first power storage means;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
An internal resistance detecting means for detecting an internal resistance of the second power storage means;
When the internal resistance of the second power storage unit is detected by the internal resistance detection unit when the state of the first power storage unit satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capability, When the amount of power generated by the power generation means increases and the internal resistance detection means detects that the internal resistance of the second power storage means is smaller than a predetermined value, the power transfer by the power transfer means is executed. A power supply system for a vehicle.
第2の電気負荷の電源である第2の蓄電手段と、
前記第2の蓄電手段から前記第1の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記電力移送手段は、前記第1の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合、移送電力を所定値以下の出力変化率で増加させることを特徴とする、車両用電源システム。 First power storage means that is a power source of the first electrical load;
A second power storage means that is a power source of the second electrical load;
A power supply system for a vehicle having power transfer means for executing power transfer from the second power storage means to the first power storage means,
The vehicle is characterized in that the power transfer means increases the transfer power at an output change rate equal to or less than a predetermined value when the state of the first power storage means satisfies a predetermined condition indicating a decrease in power supply capability. Power system.
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