JP6936683B2 - Vehicle power supply system and vehicle power supply system control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源システム及び車両用電源システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system and a control device for a vehicle power supply system.
従来、車両に搭載される車両用電源システムとして、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、鉛蓄電池からなる第１蓄電池と、リチウムイオン蓄電池からなる第２蓄電池を備え、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給している。
Conventionally, as a vehicle power supply system mounted on a vehicle, the one described in
従来の車両用電源システムは、第１蓄電池の端子電圧が、第２蓄電池の端子電圧よりも高い電圧とされており、発電機による回生発電時に、接続スイッチを導通状態に制御して第１蓄電池及び第２蓄電池の両方に対する充電を行わせている。 In the conventional vehicle power supply system, the terminal voltage of the first storage battery is higher than the terminal voltage of the second storage battery, and the connection switch is controlled to be in a conductive state during regenerative power generation by the generator to control the first storage battery. And the second storage battery are both charged.
また、従来の車両用電源システムは、回生発電中における第１蓄電池の放電状態を監視し、回生発電中に、第１蓄電池の放電状態に基づいて接続スイッチを遮断状態とするようになっている。 Further, the conventional vehicle power supply system monitors the discharge state of the first storage battery during the regenerative power generation, and shuts off the connection switch based on the discharge state of the first storage battery during the regenerative power generation. ..
これにより、従来の車両用電源システムは、第１蓄電池の蓄電量が意図せず減ってしまうといった不都合を抑制でき、各蓄電池の充電を効率良く実施することができる。 As a result, the conventional vehicle power supply system can suppress the inconvenience that the stored amount of the first storage battery is unintentionally reduced, and can efficiently charge each storage battery.
ここで、電気負荷の中には、空調や換気のために送風を行うブロアファンのように、供給電圧の変化により回転数（作動状態）が変化する電気負荷がある。このような電気負荷は、供給電圧の変動により作動状態が変化するとドライバに不快感を与える場合がある。 Here, among the electric loads, there is an electric load whose rotation speed (operating state) changes according to a change in the supply voltage, such as a blower fan that blows air for air conditioning or ventilation. Such an electric load may cause discomfort to the driver when the operating state changes due to fluctuations in the supply voltage.
そのため、車両用電源システムにおいては、電気負荷への供給電圧と電気負荷の作動状態とを監視し、作動状態が一定となるようにフィードバック制御を行うことが好ましい。 Therefore, in the vehicle power supply system, it is preferable to monitor the supply voltage to the electric load and the operating state of the electric load, and perform feedback control so that the operating state becomes constant.
しかしながら、特許文献１に記載の車両用電源システムにおいて電気負荷へのフィードバック制御を実施する場合、２つの蓄電池間で切り替えを行う際にフィードバック制御の影響により電気負荷の作動状態が変動してしまうおそれがあった。
However, when the feedback control to the electric load is performed in the vehicle power supply system described in
本発明は、上記のような問題に着目してなされたものであり、２つのバッテリを効率よく充電でき、電気負荷の作動状態が変動することを防止できる車両用電源システム及び車両用電源システムの制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made by paying attention to the above problems, and is a vehicle power supply system and a vehicle power supply system capable of efficiently charging two batteries and preventing fluctuations in the operating state of an electric load. It is an object of the present invention to provide a control device.
本発明は、互いに並列に接続される発電機、第１バッテリ、第２バッテリ及び電気負荷と、前記発電機及び前記第１バッテリと、前記第２バッテリ及び電気負荷との間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第１スイッチと、前記発電機、前記第１バッテリ及び前記電気負荷と、前記第２バッテリとの間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第２スイッチと、前記第１バッテリの電圧と前記電気負荷の作動状態とに基づいて、前記電気負荷に対して一定状態で作動するようにフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、前記発電機による回生発電の制御と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御とを実施する制御部と、を備える車両用電源システムであって、前記制御部は、前記回生発電の開始時に前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを導通状態にする第１制御と、前記回生発電の実施中に前記第１バッテリの放電状態に基づいて前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方を遮断状態にする第２制御と、を実施し、前記電気負荷が作動中の場合、前記第２制御において前記第２スイッチを遮断状態にすることを特徴とする。 The present invention relates to a generator, a first battery, a second battery and an electric load connected in parallel with each other, and a conductive state or an electric load between the generator and the first battery and the second battery and the electric load. A first switch that can be switched to a cut-off state, a second switch that can be switched to a conductive state or a cut-off state between the generator, the first battery, the electric load, and the second battery, and the first battery. A feedback control unit that performs feedback control so as to operate in a constant state with respect to the electric load based on the voltage of the electric load and the operating state of the electric load, control of regenerative power generation by the generator, and the first switch. A vehicle power supply system including a control unit that executes switching control of the second switch, and the control unit puts the first switch and the second switch into a conductive state at the start of the regenerative power generation. The first control to be performed and the second control to shut off one of the first switch or the second switch based on the discharge state of the first battery during the execution of the regenerative power generation are performed, and the electricity is carried out. When the load is in operation, the second switch is shut off in the second control.
このように上記の本発明によれば、２つのバッテリを効率よく充電でき、電気負荷の作動状態が変動することを防止できる。 As described above, according to the present invention, the two batteries can be efficiently charged, and the operating state of the electric load can be prevented from fluctuating.
本発明の一実施の形態に係る車両用電源システムは、互いに並列に接続される発電機、第１バッテリ、第２バッテリ及び電気負荷と、発電機及び第１バッテリと、第２バッテリ及び電気負荷との間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第１スイッチと、発電機、第１バッテリ及び電気負荷と、第２バッテリとの間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第２スイッチと、第１バッテリの電圧と電気負荷の作動状態とに基づいて、電気負荷に対して一定状態で作動するようにフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、発電機による回生発電の制御と、第１スイッチ及び第２スイッチの切り替え制御とを実施する制御部と、を備える車両用電源システムであって、制御部は、回生発電の開始時に第１スイッチ及び第２スイッチを導通状態にする第１制御と、回生発電の実施中に第１バッテリの放電状態に基づいて第１スイッチ又は第２スイッチの一方を遮断状態にする第２制御と、を実施し、電気負荷が作動中の場合、第２制御において第２スイッチを遮断状態にすることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用電源システムは、２つのバッテリを効率よく充電でき、電気負荷の作動状態が変動することを防止できる。 The vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention includes a generator, a first battery, a second battery and an electric load, a generator and a first battery, and a second battery and an electric load connected in parallel with each other. A first switch that can be switched to a conductive state or a cutoff state, and a second switch that can be switched to a conductive state or a cutoff state between the generator, the first battery, and the electric load, and the second battery. A feedback control unit that performs feedback control so that it operates in a constant state with respect to the electric load based on the voltage of the first battery and the operating state of the electric load, control of regenerative power generation by a generator, the first switch, and A vehicle power supply system including a control unit that performs switching control of the second switch, wherein the control unit is a first control that makes the first switch and the second switch conductive at the start of regenerative power generation. During the regenerative power generation, the second control of shutting off one of the first switch and the second switch based on the discharge state of the first battery is performed, and when the electric load is operating, in the second control. The second switch is turned off. Thereby, the vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention can efficiently charge the two batteries and prevent the operating state of the electric load from fluctuating.
以下、本発明の一実施例に係る車両用電源システムについて図面を用いて説明する。図１から図３は、本発明の一実施例に係る車両用電源システムを説明する図である。 Hereinafter, a vehicle power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are views for explaining a vehicle power supply system according to an embodiment of the present invention.
図１において、本実施例に係る車両用電源システム１０は、図示しないエンジン（内燃機関）を備える車両に搭載されている。鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池からなる２つの蓄電池と、これらを充電する発電機と、電気負荷等と、を備えている。
In FIG. 1, the vehicle
図１において、車両用電源システム１０は、発電機としてのオルタネータ１と、第１バッテリとしての鉛蓄電池２と、電池ユニット４と、を備えている。電池ユニット４は、第２バッテリとしてのリチウムイオン蓄電池３を有する。鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３は、オルタネータ１に対して並列に接続されている。
In FIG. 1, the vehicle
また、車両用電源システム１０は、電気負荷５ｂ、スタータ５ａ、電気負荷９、エンジンコントローラ２０及びＢＣＭ（Body Control Module）２１を備えている。エンジンコントローラ２０及びＢＣＭ２１は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイクロコンピュータからなる電子制御装置である。
Further, the vehicle
電気負荷５ｂ、スタータ５ａ、電気負荷９及びＢＣＭ２１は、オルタネータ１に対して並列に接続されている。したがって、オルタネータ１、鉛蓄電池２、リチウムイオン蓄電池３及び電気負荷９は、互いに並列に接続されている。
The
車両用電源システム１０は、図示しないエンジン（内燃機関）を備える車両に搭載されている。オルタネータ１は、エンジンのクランク軸（出力軸）に連結されており、そのクランク軸の回転エネルギにより発電する。
The vehicle
つまり、オルタネータ１のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイルに流れる励磁電流に応じてステータコイルに交流電流が誘起され、整流器により直流電流に変換される。そして、ロータコイルに流れる励磁電流がレギュレータにより調整されることで、発電された直流電流の電圧が設定電圧Ｖｒｅｇとなるよう調整される。オルタネータ１のレギュレータに対する制御はエンジンコントローラ２０により実施される。
That is, when the rotor of the
鉛蓄電池２は周知の汎用蓄電池である。鉛蓄電池２には、電気負荷としてスタータ５ａが接続されている。鉛蓄電池２からの電力供給によりスタータ５ａが駆動されることで、エンジンが始動される。また、鉛蓄電池２には、ヘッドライトやパワーウィンドウモータ等の各種の電気負荷５ｂが接続されている。
The
また、電池ユニット４において、リチウムイオン蓄電池３は、鉛蓄電池２に比べて出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池３は、複数の単電池を直列に接続してなる組電池により構成されている。鉛蓄電池２の蓄電可能容量は、リチウムイオン蓄電池３の蓄電可能容量よりも大きくされている。
Further, in the
電池ユニット４には入力側端子６と出力側端子７とが設けられており、それら両端子を接続するようにして給電線８が設けられている。入力側端子６にはオルタネータ１と鉛蓄電池２とが接続されている。
The
また、出力側端子７には、リチウムイオン蓄電池３からの電力供給先である各種の電気負荷９が接続されている。電気負荷９には、ナビゲーション装置やオーディオ装置など一定電流で駆動される定電流負荷が含まれる。
Further, various
また、電気負荷９には、空調や換気のために送風を行うブロアファンモータ９Ａが含まれている。ブロアファンモータ９Ａは、図示しない送風用のブロアファンに連結されており、鉛蓄電池２又はリチウムイオン蓄電池３の少なくとも一方から供給された電力により作動する。
Further, the
ブロアファンモータ９Ａの回転数又は出力は段数によって設定される。例えば、ブロアファンモータ９Ａは、最小風量に対応する１段から最大風量に対応する４段までの何れかの段数に設定される。ブロアファンモータ９Ａは本発明における電気負荷を構成する。
The rotation speed or output of the
電池ユニット４は、上記のリチウムイオン蓄電池３以外に、第１スイッチとしてのＭＯＳスイッチ１１と、第２スイッチとしてのＳＭＲスイッチ１２と、これらの各スイッチのオン／オフ（導通／遮断）の切り替えを制御する電池コントローラ１３とを備えている。
In addition to the lithium-
電池コントローラ１３は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイクロコンピュータからなる電子制御装置である。本実施例では、電池コントローラ１３はエンジンコントローラ２０に対して下位のコントローラであり、エンジンコントローラ２０からの指令に基づいて、ＭＯＳスイッチ１１およびＳＭＲスイッチ１２の切り替え制御を実施する。
The
エンジンコントローラ２０は、本発明における制御部及び制御装置を構成している。エンジンコントローラ２０の動作には、オルタネータ１による回生発電の制御と、ＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２の切り替え制御とが含まれている。
The
ここで、ブロアファンモータ９Ａは、基本的に、設定された段数に応じた回転数で作動するが、温度依存性等により回転数が変動する場合がある。また、ブロアファンモータ９Ａが作動する際の回転数は供給電圧に依存しているため、ブロアファンモータ９Ａは、供給電圧が高いときは低いときよりも回転数が大きくなる。温度依存性や電圧依存性によりブロアファンモータ９Ａの回転数が変動すると、ユーザに不快感を与えることがある。
Here, the
そこで、ＢＣＭ２１は、鉛蓄電池２の電圧とブロアファンモータ９Ａの作動状態とに基づいて、ブロアファンモータ９Ａに対して一定状態で作動するようにフィードバック制御を行う。詳しくは、ＢＣＭ２１は、ブロアファンモータ９Ａの回転数を検出し、ブロアファンモータ９Ａが設定段数に対応する回転数で作動するように、ブロアファンモータ９Ａに対してフィードバック制御を行う。なお、ＢＣＭ２１は、デューティ比を変更することでブロアファンモータ９Ａの回転数を制御する。
Therefore, the
また、ＢＣＭ２１は、ＢＣＭ２１自身への供給電圧を監視し、供給電圧が変動した場合は、その電圧変動に起因してブロアファンモータ９Ａの回転数が変動しないように、ブロアファンモータ９Ａに対してフィードバック制御を行う。
Further, the
すなわち、ＢＣＭ２１は、ＢＣＭ２１自身への供給電圧がブロアファンモータ９Ａへの供給電圧と等しいとみなして、ブロアファンモータ９Ａへのフィードバック制御を行っている。ＢＣＭ２１は本発明におけるフィードバック制御部を構成している。
That is, the
ＭＯＳスイッチ１１は、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチであり、入力側端子６と出力側端子７との間に設けられている。ＭＯＳスイッチ１１は、オルタネータ１及び鉛蓄電池２と、リチウムイオン蓄電池３及びブロアファンモータ９Ａとの間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる。ＭＯＳスイッチ１１は、オルタネータ１及び鉛蓄電池２に対するリチウムイオン蓄電池３の導通（オン）と遮断（オフ）とを切り替えるスイッチとして機能する。
The
また、ＳＭＲスイッチ１２は、ＭＯＳスイッチ１１と同様に、ＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチにより構成されており、ＭＯＳスイッチ１１及び出力側端子７の接続点（図のＡ１）とリチウムイオン蓄電池３との間に設けられている。
Further, the
ＳＭＲスイッチ１２は、オルタネータ１、鉛蓄電池２及びブロアファンモータ９Ａと、リチウムイオン蓄電池３との間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる。ＳＭＲスイッチ１２は、入力側端子６と出力側端子７とを接続する電力経路に対するリチウムイオン蓄電池３の導通（オン）と遮断（オフ）とを切り替えるスイッチとして機能する。
The
ＳＭＲスイッチ１２は非常時用の開閉手段でもあり、非常時でない通常時には、電池コントローラ１３からのオン信号によりオン状態に保持される。そして、以下に例示する非常時に、オン信号の出力が停止されてＳＭＲスイッチ１２がオフ作動される。
The
このＳＭＲスイッチ１２のオフ作動により、リチウムイオン蓄電池３の過充電及び過放電の回避が図られている。例えば、オルタネータ１に設けられたレギュレータが故障して設定電圧Ｖｒｅｇが異常に高くなる場合には、リチウムイオン蓄電池３が過充電の状態になることが懸念される。
By turning off the
このような場合、ＳＭＲスイッチ１２がオフ作動される。また、オルタネータ１の故障やＭＯＳスイッチ１１の故障によりリチウムイオン蓄電池３への充電ができなくなる場合には、リチウムイオン蓄電池３が過放電になることが懸念される。このような場合にもＳＭＲスイッチ１２がオフ作動される。
In such a case, the
ＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２のオン状態・オフ状態は、電池コントローラ１３にて常時監視され、その監視結果は電池コントローラ１３からエンジンコントローラ２０等に対して所定時間周期で送信される。
The ON state / OFF state of the
オルタネータ１での発電により生じた電力は、電気負荷５ｂ、９に供給されるとともに、鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３に供給される。エンジンの駆動が停止してオルタネータ１で発電が実施されていない場合には、鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３から車載電気負荷に電力が供給される。
The electric power generated by the power generation in the
鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３から車載電気負荷への放電量、及びオルタネータ１から鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３への充電量は、鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３のＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう制御される。
The amount of discharge from the lead-
つまり、上記のとおり過剰な充放電とならないように、エンジンコントローラ２０により設定電圧Ｖｒｅｇが調整されるとともに、電池コントローラ１３によりＭＯＳスイッチ１１の作動が制御される。本実施例では、鉛蓄電池２から外部への放電量が発生していることを以下、放電状態ともいう。
That is, as described above, the set voltage Vreg is adjusted by the
車両減速に伴うオルタネータ１の回生発電中は、原則として、エンジンコントローラ２０によりＭＯＳスイッチ１１とＳＭＲスイッチ１２とがともにオンにされることで、鉛蓄電池２とリチウムイオン蓄電池３との両方に対して充電が行われる。
During the regenerative power generation of the
本実施例では、鉛蓄電池２の端子電圧がリチウムイオン蓄電池３の端子電圧よりも高くなるようにしてこれら両端子電圧が定められている。そのため、ＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２がともにオンにされて鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３が互いに接続された状態では、オルタネータ１からリチウムイオン蓄電池３への充電に加え、鉛蓄電池２からリチウムイオン蓄電池３への充電も実施される。
In this embodiment, both terminal voltages are determined so that the terminal voltage of the
エンジンコントローラ２０は、車両走行中において所定の自動停止条件を満たした場合にエンジンを自動停止させ、エンジンの自動停止が実施された状態で所定の再始動条件を満たした場合にエンジンを自動で再始動させる、アイドルストップ機能を有する。
The
自動停止条件としては、例えば車速が所定以下であること、アクセル操作量がゼロであること（又はブレーキオンであること）等が含まれる。また、エンジン再始動条件としては、例えばアクセル操作が行われたこと、ブレーキ操作が解除されたこと等が含まれる。 The automatic stop condition includes, for example, a vehicle speed of a predetermined value or less, an accelerator operation amount of zero (or a brake on), and the like. Further, the engine restart condition includes, for example, that the accelerator operation has been performed, that the brake operation has been released, and the like.
また、エンジンの再始動時には、鉛蓄電池２とリチウムイオン蓄電池３とを電気的に切り離した状態で、鉛蓄電池２の電力供給によりスタータ５ａを駆動させるべく、電池コントローラ１３によりＭＯＳスイッチ１１がオンからオフに操作される。
Further, when the engine is restarted, the
ところで、車両減速に伴う回生発電中は、ＭＯＳスイッチ１１がオン状態に制御され、鉛蓄電池２とリチウムイオン蓄電池３とが両方共に充電される。この場合、車速が次第に低下してオルタネータ１の回生発電量が減少した際に、鉛蓄電池２が充電状態から放電状態に移行することが考えられる。
By the way, during the regenerative power generation accompanying the vehicle deceleration, the
鉛蓄電池２が充電状態から放電状態に移行した場合、鉛蓄電池２の蓄電量（ＰｂＳＯＣ）が意図せず減ってしまい、回生発電時以外においてオルタネータ１による鉛蓄電池２への充電が強いられるおそれが生じる。これにより、燃費悪化が懸念される。
When the lead-
このような、オルタネータ１の回生発電中において鉛蓄電池２が放電状態に移行してしまう問題は、鉛蓄電池２の放電状態（放電量）を監視し、その放電状態に基づいてＭＯＳスイッチ１１をオフ（遮断）することで防止できる。
The problem that the lead-
一方、車両減速に伴う回生発電時にＭＯＳスイッチ１１をオフにした場合、すなわち、ＳＭＲスイッチ１２をオンに維持したままＭＯＳスイッチ１１をオンからオフに切り替える場合、鉛蓄電池２の電圧がリチウムイオン蓄電池３の電圧よりも高いため、ＢＣＭ２１が監視するＢＣＭ２１自身への供給電圧と、ブロアファンモータ９Ａへの実際の供給電圧とが一致しなくなる。
On the other hand, when the
この場合、ＢＣＭ２１によるフィードバック制御が実施されたことで、ブロアファンモータ９Ａの作動状態（回転数）が一時的に低下し、ユーザに不快感を与えてしまう可能性がある。
In this case, since the feedback control by the
そこで、エンジンコントローラ２０は、車両減速に伴う回生発電中にブロアファンモータ９Ａが作動していない場合は、鉛蓄電池２が放電状態に移行することを防止するため、鉛蓄電池２の放電状態（放電量）に基づいてＭＯＳスイッチ１１をオフ（遮断）にするようになっている。
Therefore, in order to prevent the lead-
一方、エンジンコントローラ２０は、車両減速に伴う回生発電中にブロアファンモータ９Ａが作動している場合は、ＢＣＭ２１及びブロアファンモータ９Ａへの供給電圧を一致させ、フィードバック制御の影響によりブロアファンモータ９Ａの作動状態が変動することを防止するため、鉛蓄電池２の放電状態に関わらず、ＭＯＳスイッチ１１はオンに維持し、ＳＭＲスイッチ１２の方をオフにするようにしている。
On the other hand, when the
詳しくは、エンジンコントローラ２０は、車両減速に伴ってオルタネータ１を回生発電させる際に、第１制御および第２制御を実施する。第１制御は、回生発電の開始時にＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２を導通状態にする制御である。第２制御は、回生発電の実施中に鉛蓄電池２の放電状態に基づいてＭＯＳスイッチ１１又はＳＭＲスイッチ１２の一方を遮断状態にする制御である。
Specifically, the
そして、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａが作動中の場合、第２制御においてＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にする。
Then, when the
エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａの負荷量が所定負荷量を上回ることを第２制御の実施条件としている。本実施例では、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａの段数が所定段数以上である場合に、ブロアファンモータ９Ａの負荷量が所定負荷量を上回ると判定し、第２制御を実施する。なお、ブロアファンモータ９Ａの負荷量とは、例えば、ブロアファンモータ９Ａが消費する電力の量、またはブロアファンモータ９Ａの設定段数である。
The
また、エンジンコントローラ２０は、車速が所定車速を下回ることを第２制御の実施条件としている。また、エンジンコントローラ２０は、鉛蓄電池２の放電量が所定放電量を上回ることを第２制御の実施条件としてもよい。鉛蓄電池２の放電量とは、鉛蓄電池２から車載電気負荷等へ放電される電力の量である。
Further, the
次に、図２を参照し、エンジンコントローラ２０により所定周期で繰り返し実行される回生発電時スイッチ切り替え動作について説明する。この回生発電時スイッチ切り替え動作は、回生発電中にブロアファンモータ９Ａが作動している場合の動作であり、前述の第１制御および第２制御を含んでいる。図２において、ＭＯＳスイッチ１１のオン及びオフをそれぞれＭＯＳ−ＯＮ、ＭＯＳ−ＯＦＦと記し、ＳＭＲスイッチ１２のオン及びオフをＳＭＲ−ＯＮ、ＳＭＲ−ＯＦＦと記す。
Next, with reference to FIG. 2, the regenerative power generation switch switching operation repeatedly executed by the
図２に示すように、まず、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオフ、かつ、ＳＭＲスイッチ１２をオンに制御し（ステップＳ１）、エンジンへの燃料カットを実施する（ステップＳ２）。
As shown in FIG. 2, first, the
次いで、エンジンコントローラ２０は、車速が所定のＬｉ回生許可車速以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。ここで、Ｌｉ回生許可車速とは、リチウムイオン蓄電池３に対してオルタネータ１の回生発電により発生した電力を供給（充電）することを許可する車速の閾値である。
Next, the
ステップＳ３で車速がＬｉ回生許可車速以上の場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオン、ＳＭＲスイッチ１２をオンにする（ステップＳ４）。このステップＳ４は前述の第１制御に相当する。
When the vehicle speed is equal to or higher than the Li regeneration permitted vehicle speed in step S3, the
次いで、エンジンコントローラ２０は、オルタネータ１の回生発電を実施する（ステップＳ５）。これにより、オルタネータ１で発電した電力が鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３に充電される。
Next, the
次いで、エンジンコントローラ２０は、車速が所定のＬｉ回生禁止車速未満であるか否かを判別する（ステップＳ６）。ここで、Ｌｉ回生禁止車速とは、リチウムイオン蓄電池３に対してオルタネータ１の回生発電により発生した電力を供給（充電）することを禁止する車速の閾値である。
Next, the
ステップＳ６で車速がＬｉ回生禁止車速以上の場合、エンジンコントローラ２０は、ステップＳ５に処理を戻す。
When the vehicle speed is equal to or higher than the Li regeneration prohibited vehicle speed in step S6, the
ステップＳ６で車速がＬｉ回生禁止車速以上の場合、エンジンコントローラ２０は、後のスイッチ切り替えのため、事前にオルタネータ１の発電を停止する（ステップＳ７）。
When the vehicle speed is equal to or higher than the Li regeneration prohibited vehicle speed in step S6, the
次いで、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａの段数（図中、ブロア段数と記す）が所定段数以上であるか否かを判別する（ステップＳ８）。ここでは、ブロア段数が最小風量に対応する１段から最大風量に対応する４段まであるものとし、所定段数は３段であるものとする。従って、このステップＳ８でブロア段数が３段又は４段である場合、エンジンコントローラ２０はブロア段数が所定段数以上であると判別する。
Next, the
ステップＳ８でブロア段数が所定段数以上である場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオン、ＳＭＲスイッチ１２をオフにし（ステップＳ９）、オルタネータ１の回生発電を実施する（ステップＳ１０）。これにより、オルタネータ１で発電した電力が鉛蓄電池２に充電される。ステップＳ９は前述の第２制御に相当する。
When the number of blower stages is equal to or greater than the predetermined number of stages in step S8, the
ステップＳ８でブロア段数が所定段数未満である場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオフ、ＳＭＲスイッチ１２をオンにし（ステップＳ１８）、オルタネータ１の回生発電を実施する（ステップＳ１０）。この場合、オルタネータ１で発電した電力がリチウムイオン蓄電池３に充電される。
When the number of blower stages is less than the predetermined number in step S8, the
ステップＳ１０に次いで、エンジンコントローラ２０は、車速が所定の回生終了車速未満であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ここで、回生終了車速とは、オルタネータ１の回生発電を終了する車速の閾値である。
Following step S10, the
ステップＳ１１で車速が回生終了車速未満の場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオフ、ＳＭＲスイッチ１２をオンにし（ステップＳ１３）、今回の動作を終了する。
If the vehicle speed is less than the regenerative end vehicle speed in step S11, the
一方、ステップＳ３で車速がＬｉ回生許可車速未満の場合、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａの段数が所定段数以上であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。
On the other hand, when the vehicle speed is less than the Li regeneration permitted vehicle speed in step S3, the
ステップＳ１４でブロア段数が所定段数以上である場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオン、ＳＭＲスイッチ１２をオフにし（ステップＳ１５）、オルタネータ１の回生発電を実施し（ステップＳ１７）、ステップＳ１０に進む。
When the number of blower stages is equal to or greater than the predetermined number of stages in step S14, the
ステップＳ１４でブロア段数が所定段数未満である場合、エンジンコントローラ２０は、ＭＯＳスイッチ１１をオフ、ＳＭＲスイッチ１２をオンにし（ステップＳ１６）、オルタネータ１の回生発電を実施し（ステップＳ１７）、ステップＳ１０に進む。
When the number of blower stages is less than the predetermined number in step S14, the
次に、図３のタイミングチャートを参照し、図２のステップＳ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１１の判定がＹＥＳとなった場合の車両状態の推移の一例について説明する。 Next, with reference to the timing chart of FIG. 3, an example of the transition of the vehicle state when the determination of steps S3, S6, S8, and S11 of FIG. 2 is YES will be described.
図３において、縦軸は、車速、鉛蓄電池２の電圧（図中、Ｐｂ電圧と記す）、リチウムイオン蓄電池３の電圧（図中、Ｌｉ電圧を記す）、ブロアファンモータ９Ａの段数（図中、ブロア段数と記す）、オルタネータ１の回生状態、ＭＯＳスイッチ１１のオン状態、ＳＭＲスイッチ１２のオン状態、及びブロアファンモータ９Ａの回転数（図中、出力と記す）を示し、横軸は時間を示す。
In FIG. 3, the vertical axis represents the vehicle speed, the voltage of the lead storage battery 2 (indicated as Pb voltage in the figure), the voltage of the lithium ion storage battery 3 (indicated as Li voltage in the figure), and the number of stages of the
図３において、初期状態の時刻ｔ０では、車速が一定であり、鉛蓄電池２の電圧が１４Ｖであり、リチウムイオン蓄電池３の電圧が１２Ｖであり、ブロアファンモータ９Ａが４段で作動している。また、この時刻ｔ０では、オルタネータ１は回生状態ではなく、ＭＯＳスイッチ１１はオフであり、ＳＭＲスイッチ１２はオンであり、ブロアファンモータ９Ａの回転数は一定となっている。
In FIG. 3, at time t0 in the initial state, the vehicle speed is constant, the voltage of the
その後、時刻ｔ１で車速が低下し始め、図２のステップＳ３の判定がＹＥＳとなったことで、ＭＯＳスイッチ１１がオン、ＳＭＲスイッチ１２がオンにされ、オルタネータ１が回生状態となる。これにより、オルタネータ１が発電した電力が鉛蓄電池２及びリチウムイオン蓄電池３に充電される。このとき、リチウムイオン蓄電池３の電圧は、オルタネータ１の発電電圧が印加されることで、１２Ｖよりも高い電圧となる。
After that, the vehicle speed starts to decrease at time t1, and the determination in step S3 of FIG. 2 becomes YES, so that the
その後、時刻ｔ２において、図２のステップＳ６、Ｓ８の判定がＹＥＳとなったことで、ＭＯＳスイッチ１１がオン、ＳＭＲスイッチ１２がオフにされる。
After that, at time t2, the determination in steps S6 and S8 in FIG. 2 is YES, so that the
その後、時刻ｔ３において、図２のステップＳ１１の判定がＹＥＳとなったことで、オルタネータ１の回生発電が終了し、ＭＯＳスイッチ１１がオフ、ＳＭＲスイッチ１２がオンにされる。
After that, at time t3, the determination in step S11 in FIG. 2 is YES, so that the regenerative power generation of the
このように、図３のタイミングチャートによれば、時刻ｔ２においてＳＭＲスイッチ１２のみがオフにされ、ＭＯＳスイッチ１１はオンに維持される。このため、ＢＣＭ２１が監視するＢＣＭ２１自身への供給電圧と、ブロアファンモータ９Ａへの実際の供給電圧とが一致するので、ＢＣＭ２１によるフィードバック制御の影響によってブロアファンモータ９Ａの回転数が一時的に低下してしまうことが防止される。
As described above, according to the timing chart of FIG. 3, only the
次に、図４の比較例のタイミングチャートを参照し、比較例における車両状態の推移の一例について説明する。なお、図４において、縦軸の項目は図３と同様である。また、図４において、時刻ｔ１０から時刻ｔ１３の各状態は、図３の時刻ｔ０から時刻ｔ３に対応する。 Next, an example of the transition of the vehicle state in the comparative example will be described with reference to the timing chart of the comparative example of FIG. In FIG. 4, the items on the vertical axis are the same as those in FIG. Further, in FIG. 4, each state from time t10 to time t13 corresponds to time t0 to time t3 in FIG.
図４において、初期状態の時刻ｔ１０、ｔ１１では、図３の時刻ｔ０、ｔ１と同様の車両状態となっている。 In FIG. 4, at the time t10 and t11 in the initial state, the vehicle is in the same vehicle state as the time t0 and t1 in FIG.
その後、時刻ｔ１２において、ＭＯＳスイッチ１１がオフに切り替えられ、ＳＭＲスイッチ１２がオンに維持される。その後、時刻ｔ１３において、オルタネータ１の回生発電が終了する。
Then, at time t12, the
この比較例では、回生発電中の時刻ｔ１２において、ブロアファンモータ９Ａが４段で作動している状況でＭＯＳスイッチ１１がオフにされている。このため、ＢＣＭ２１への供給電圧とブロアファンモータ９Ａへの供給電圧とが一致しなくなり、ＢＣＭ２１によるフィードバック制御の影響によりブロアファンモータ９Ａの回転数が一時的に低下してしまっている。
In this comparative example, at time t12 during regenerative power generation, the
以上のように、本実施例に係る車両用電源システム１０において、エンジンコントローラ２０は、回生発電の開始時にＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２を導通状態にする第１制御と、回生発電の実施中に鉛蓄電池２の放電状態に基づいてＭＯＳスイッチ１１又はＳＭＲスイッチ１２の一方を遮断状態にする第２制御と、を実施する。そして、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａが作動中の場合、第２制御においてＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にする。
As described above, in the vehicle
これにより、回生発電の開始時にＭＯＳスイッチ１１及びＳＭＲスイッチ１２を導通状態にしているため、鉛蓄電池２とリチウムイオン蓄電池３の両方に充電をすることができ、２つのバッテリを効率よく充電できる。また、回生発電の実施中の第２制御において、ブロアファンモータ９Ａが作動中の場合はＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にしているため、ブロアファンモータ９Ａの作動状態が変動することを防止できる。この結果、２つのバッテリを効率よく充電でき、電気負荷の作動状態が変動することを防止できる。
As a result, since the
また、本実施例に係る車両用電源システム１０において、エンジンコントローラ２０は、ブロアファンモータ９Ａの負荷量が所定負荷量を上回ることを条件として、第２制御を実施する。
Further, in the vehicle
これにより、ブロアファンモータ９Ａの負荷量が所定負荷量を上回ることを条件として第２制御が実施されるので、第２制御においてＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にでき、ブロアファンモータ９Ａの作動状態が変動することを防止できる。
As a result, the second control is performed on the condition that the load amount of the
また、本実施例に係る車両用電源システム１０において、エンジンコントローラ２０は、車速が所定車速を下回ることを条件として、第２制御を実施する。
Further, in the vehicle
これにより、車速が所定車速を下回ることを条件として第２制御が実施されるので、第２制御においてＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にでき、ブロアファンモータ９Ａの作動状態が変動することを防止できる。
As a result, since the second control is performed on the condition that the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed, the
また、本実施例に係る車両用電源システム１０において、エンジンコントローラ２０は、鉛蓄電池２の放電量が所定放電量を上回ることを条件として、第２制御を実施してもよい。
Further, in the vehicle
これにより、鉛蓄電池２の放電量が所定放電量を上回ることを条件として第２制御が実施されるので、第２制御においてＳＭＲスイッチ１２を遮断状態にでき、ブロアファンモータ９Ａの作動状態が変動することを防止できる。
As a result, the second control is performed on the condition that the discharge amount of the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although the embodiments of the present invention have been disclosed, it is clear that some skilled in the art can make changes without departing from the scope of the present invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
１ オルタネータ（発電機）
２ 鉛蓄電池（第１バッテリ）
３ リチウムイオン蓄電池（第２バッテリ）
９Ａ ブロアファンモータ９Ａ（電気負荷）
１０ 車両用電源システム
１１ ＭＯＳスイッチ（第１スイッチ）
１２ ＳＭＲスイッチ（第２スイッチ）
２０ エンジンコントローラ（制御部、制御装置）
２１ ＢＣＭ（フィードバック制御部）
1 Alternator (generator)
2 Lead-acid battery (first battery)
3 Lithium-ion storage battery (second battery)
9A
10 Vehicle
12 SMR switch (2nd switch)
20 Engine controller (control unit, control device)
21 BCM (Feedback Control Unit)
Claims (5)
前記発電機及び前記第１バッテリと、前記第２バッテリ及び電気負荷との間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第１スイッチと、
前記発電機、前記第１バッテリ及び前記電気負荷と、前記第２バッテリとの間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第２スイッチと、
前記第１バッテリの電圧と前記電気負荷の作動状態とに基づいて、前記電気負荷に対して一定状態で作動するようにフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
前記発電機による回生発電の制御と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御とを実施する制御部と、を備える車両用電源システムであって、
前記制御部は、
前記回生発電の開始時に前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを導通状態にする第１制御と、前記回生発電の実施中に前記第１バッテリの放電状態に基づいて前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方を遮断状態にする第２制御と、を実施し、
前記電気負荷が作動中の場合、前記第２制御において前記第２スイッチを遮断状態にすることを特徴とする車両用電源システム。 A generator, a first battery, a second battery and an electric load connected in parallel with each other,
A first switch that can be switched between a conductive state and a cutoff state between the generator and the first battery, and the second battery and an electric load.
A second switch that can be switched between a conductive state and a cutoff state between the generator, the first battery, the electric load, and the second battery.
A feedback control unit that performs feedback control so as to operate in a constant state with respect to the electric load based on the voltage of the first battery and the operating state of the electric load.
A vehicle power supply system including a control unit for controlling regenerative power generation by the generator and switching control of the first switch and the second switch.
The control unit
The first switch or the second switch is based on the first control for making the first switch and the second switch conductive at the start of the regenerative power generation and the discharge state of the first battery during the regenerative power generation. Perform the second control to shut off one of the switches,
A vehicle power supply system characterized in that, when the electric load is in operation, the second switch is turned off in the second control.
前記電気負荷の負荷量が所定負荷量を上回ることを条件として、前記第２制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。 The control unit
The vehicle power supply system according to claim 1, wherein the second control is performed on condition that the load amount of the electric load exceeds a predetermined load amount.
車速が所定車速を下回ることを条件として、前記第２制御を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用電源システム。 The control unit
The vehicle power supply system according to claim 1 or 2, wherein the second control is performed on condition that the vehicle speed is lower than a predetermined vehicle speed.
前記第１バッテリの放電量が所定放電量を上回ることを条件として、前記第２制御を実施することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用電源システム。 The control unit
The vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second control is performed on condition that the discharge amount of the first battery exceeds a predetermined discharge amount.
前記発電機及び前記第１バッテリと、前記第２バッテリ及び電気負荷との間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第１スイッチと、
前記発電機、前記第１バッテリ及び前記電気負荷と、前記第２バッテリとの間で、導通状態又は遮断状態に切り替えられる第２スイッチと、
前記第１バッテリの電圧と前記電気負荷の作動状態とに基づいて、前記電気負荷に対して一定状態で作動するようにフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、を備える車両用電源システムにおいて、
前記発電機による回生発電の制御と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替えを制御する車両用電源システムの制御装置であって、
前記回生発電の開始時に前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを導通状態にする第１制御と、前記回生発電の実施中に前記第１バッテリの放電状態に基づいて前記第１スイッチ又は前記第２スイッチの一方を遮断状態にする第２制御と、を実施し、
前記電気負荷が作動中の場合、前記第２制御において前記第２スイッチを遮断状態にすることを特徴とする車両用電源システムの制御装置。 A generator, a first battery, a second battery and an electric load connected in parallel with each other,
A first switch that can be switched between a conductive state and a cutoff state between the generator and the first battery, and the second battery and an electric load.
A second switch that can be switched between a conductive state and a cutoff state between the generator, the first battery, the electric load, and the second battery.
In a vehicle power supply system including a feedback control unit that performs feedback control so as to operate in a constant state with respect to the electric load based on the voltage of the first battery and the operating state of the electric load.
A control device for a vehicle power supply system that controls regenerative power generation by the generator and switching between the first switch and the second switch.
The first switch or the second switch is based on the first control for making the first switch and the second switch conductive at the start of the regenerative power generation and the discharge state of the first battery during the regenerative power generation. Perform the second control to shut off one of the switches,
A control device for a vehicle power supply system, which shuts off the second switch in the second control when the electric load is in operation.
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