JP6075284B2 - Vehicle power supply control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源制御装置、特に、エンジンにより駆動される発電機と発電電力を蓄電するキャパシタを備えた車両の電源制御装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle power supply control device, particularly a vehicle power supply control device including a generator driven by an engine and a capacitor for storing generated power.
一般に、車両においては、エンジンにより駆動される発電機を備え、該発電機により発電された電力を車載の各種電気デバイス、バッテリ等に供給するように構成される。このとき、エンジンと発電機がそれぞれ備えるプーリに駆動力を伝達するためのベルトを架け渡すことで、エンジンから発電機への駆動力の伝達を実現している。 Generally, a vehicle includes a generator driven by an engine, and is configured to supply electric power generated by the generator to various on-vehicle electric devices, batteries, and the like. At this time, the transmission of the driving force from the engine to the generator is realized by bridging a belt for transmitting the driving force to pulleys respectively provided in the engine and the generator.
ところが、上述の構成では、ベルトの水濡れ、ベルトの過大な伸びや摩耗、発電機の過大な負荷、テンショナの故障などにより、プーリに対してベルトが滑る場合がある。この場合、ベルト滑り音の発生、ベルトの劣化や破断のおそれ、発電機の発電電力の不足等の問題があった。このような問題に対処するために、例えば、特許文献1には、発電機の発電電力によって電動機を回転させ、この電動機により駆動輪を駆動するように構成された車両において、前記発電機の発電電圧または発電電流のリップル周波数から発電機の回転数を算出し、この発電機の回転数とエンジンの回転数の関係からベルトの滑りを検出する技術が開示されている。
However, in the above-described configuration, the belt may slide with respect to the pulley due to water wetting of the belt, excessive elongation and wear of the belt, excessive load on the generator, failure of the tensioner, and the like. In this case, there have been problems such as generation of belt slipping noise, fear of belt deterioration and breakage, and insufficient power generated by the generator. In order to deal with such a problem, for example, in
一方、駆動輪を駆動するエンジンによりベルトを介して駆動される発電機を備えると共に、発電機の発電電力を蓄電し、蓄電された電力を各種電気デバイス等に給電可能なキャパシタを備えた車両がある。 On the other hand, there is provided a vehicle including a generator that is driven via a belt by an engine that drives driving wheels, and that stores a power generated by the generator and a capacitor that can supply the stored power to various electric devices. is there.
このような構成の車両の場合、特許文献1の上述の技術を適用することで、ベルトの滑りは検知することができるが、発電機の発電電力を適切に蓄電できなくなるキャパシタ自体の故障は検知できない。そのため、キャパシタから各種電気デバイス等への給電不足やキャパシタの過熱等のおそれがあった。
In the case of a vehicle having such a configuration, by applying the above-described technique of
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ベルト滑りと共にキャパシタの故障も適切に検出することができる車両用電源制御装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vehicle power supply control device that can appropriately detect a failure of a capacitor as well as a belt slip.
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
まず、本願の請求項1に記載の発明は、
エンジンの駆動力がベルトによって伝達される発電機と、該発電機により発電された電力を蓄電するキャパシタとを有し、前記発電機または前記キャパシタから車両電気負荷へ給電するように構成された車両用電源制御装置であって、
前記エンジンの回転数と前記発電機への発電指示値と前記発電機の発電電圧とから前記発電機の発電電流を推定する発電電流推定手段と、
前記発電電流推定手段で推定した発電電流から前記キャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を推定する充電電流推定手段と、
前記充電電流推定手段で推定したキャパシタ充電電流から所定時間の推定キャパシタ電圧変化を算出する電圧変化算出手段と、
前記キャパシタの所定時間の実キャパシタ電圧変化を実測する電圧変化実測手段と、
前記電圧変化算出手段で算出した推定キャパシタ電圧変化と前記電圧変化実測手段で実測した実キャパシタ電圧変化とに基づいて、ベルト滑りまたはキャパシタ故障を判定する故障判定手段と、を有する
ことを特徴とする車両用電源制御装置。
First, the invention according to
A vehicle having a generator in which driving force of an engine is transmitted by a belt and a capacitor for storing electric power generated by the generator, and configured to supply electric power from the generator or the capacitor to a vehicle electric load Power supply control device for
Power generation current estimation means for estimating the power generation current of the generator from the rotation speed of the engine, the power generation instruction value to the power generator, and the power generation voltage of the power generator;
Charging current estimating means for estimating a capacitor charging current charged in the capacitor from the generated current estimated by the generated current estimating means;
Voltage change calculating means for calculating an estimated capacitor voltage change for a predetermined time from the capacitor charging current estimated by the charging current estimating means;
Voltage change measuring means for measuring the actual capacitor voltage change for a predetermined time of the capacitor;
Failure determination means for determining belt slippage or capacitor failure based on the estimated capacitor voltage change calculated by the voltage change calculation means and the actual capacitor voltage change actually measured by the voltage change measurement means. Vehicle power supply control device.
ここで、「車両電気負荷」とは、車両に搭載された電気負荷を有する各種電気デバイスを意味し、この「車両電気負荷」には、例えば、ランプ、エンジンコントロールユニット、デフォガ、ブロワ、シートヒータ、パワーウィンドウ、イグニッション、DSC(ダイナミックスタビリティコントロール)、EPAS(電気パワーステアリング)等が含まれる。 Here, “vehicle electric load” means various electric devices having an electric load mounted on the vehicle. Examples of the “vehicle electric load” include a lamp, an engine control unit, a defogger, a blower, and a seat heater. , Power window, ignition, DSC (dynamic stability control), EPAS (electric power steering) and the like.
また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、
前記発電機への負荷を低減させてベルト滑りが無い状態にする負荷低減手段を有し、
前記故障判定手段は、前記負荷低減手段で負荷を低減した後、前記電圧変化算出手段で推定キャパシタ電圧変化を再度算出すると共に、前記電圧変化実測手段で実キャパシタ電圧変化を再度実測し、前記電圧変化算出手段で再度算出した推定キャパシタ電圧変化と前記電圧変化実測手段で再度実測した実キャパシタ電圧変化とに基づいて、ベルト滑りまたはキャパシタ故障のいずれかを判定する
ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the invention according to
Load reducing means for reducing the load on the generator so that there is no belt slip;
The failure determination means, after reducing the load by the load reduction means, recalculates the estimated capacitor voltage change by the voltage change calculation means, and again measures the actual capacitor voltage change by the voltage change measurement means, Based on the estimated capacitor voltage change re-calculated by the change calculating means and the actual capacitor voltage change re-measured by the voltage change measuring means, either belt slip or capacitor failure is determined.
また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1または前記請求項2のいずれか1項に記載の発明において、
前記故障判定手段がベルト滑りと判定した際、前記発電機が前記エンジンを始動させる車両の場合、アイドルストップを禁止し、別途設けられたスタータが前記エンジンを始動させる車両の場合、前記スタータによってエンジン始動を行う故障対応手段を有する
ことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to any one of
When the failure determination means determines that the belt is slipping, if the generator is a vehicle that starts the engine, idle stop is prohibited. If the separately provided starter is a vehicle that starts the engine, the starter It has a failure handling means for starting.
また、請求項4に記載の発明は、前記請求項1から前記請求項3のいずれか1項に記載の発明において、
前記発電機または前記キャパシタから前記車両電気負荷への入力電圧を制御するDC/DCコンバータを有し、
前記充電電流推定手段は、前記発電電流推定手段で推定した発電電流から前記DC/DCコンバータへの入力電流を減算することにより前記キャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を算出する
ことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
A DC / DC converter for controlling an input voltage from the generator or the capacitor to the vehicle electrical load;
The charging current estimating unit calculates a capacitor charging current charged in the capacitor by subtracting an input current to the DC / DC converter from the generated current estimated by the generated current estimating unit.
また、請求項5に記載の発明は、前記請求項4に記載の発明において、
前記故障対応手段は、前記故障判定手段がベルト滑りまたはキャパシタ故障と判定した際、前記DC/DCコンバータへの入力電流を抑制する
ことを特徴とする。
The invention according to
The failure response means suppresses an input current to the DC / DC converter when the failure determination means determines a belt slip or a capacitor failure.
また、請求項6記載の発明は、前記請求項5に記載の発明において、
前記故障対応手段は、前記DC/DCコンバータへの入力電流を抑制するために、前記車両電気負荷のうち熱系アクチュエータへの通電を遮断する
ことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to
The failure handling means cuts off energization to a thermal actuator of the vehicle electric load in order to suppress an input current to the DC / DC converter.
ここで、「熱系アクチュエータ」とは、電気を熱エネルギに変換して使用する装置を意味し、比較的電気負荷が大きいものである。この「熱系アクチュエータ」には、例えば、デフォガ、ブロワ等が含まれる。また、例えば、空調装置のヒータ、シートクッションのヒータ等の所定車両搭載機器の温度調整手段も含まれる。 Here, the “thermal actuator” means a device that converts electricity into heat energy and uses it, and has a relatively large electric load. The “thermal actuator” includes, for example, a defogger and a blower. Further, for example, temperature adjusting means for a predetermined vehicle-mounted device such as a heater of an air conditioner and a heater of a seat cushion is also included.
上述の各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。 According to the invention according to the above claims, the following effects can be obtained.
まず、請求項1に記載の発明によれば、エンジンの回転数と発電機への発電指示値と発電機の発電電圧とから発電機の発電電流を推定し、この発電電流からキャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を推定し、このキャパシタ充電電流から所定時間の推定キャパシタ電圧変化を算出する。この推定キャパシタ電圧変化は、正常な状態、すなわちベルト滑りまたはキャパシタ故障が発生せずに、発電機の発電電力がキャパシタに適切に蓄電された場合のキャパシタの電圧変化を意味している。一方で、本発明は、キャパシタの所定時間の実キャパシタ電圧変化を実測する。この実キャパシタ電圧変化は、発電機から実際にキャパシタに蓄電された電力の大きさに比例する。ここで、ベルト滑りが発生すると、エンジンの駆動力の全てが発電機に伝達されず、また、キャパシタ故障が発生すると、発電機からの入力電流がキャパシタ内部でジュール熱として消費されるので、いずれにしても、実キャパシタ電圧変化が小さくなる。したがって、これら推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化の大小関係を比較することで、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しい場合は、ベルト滑りまたはキャパシタ故障は発生しておらず、一方、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい場合は、ベルト滑りまたはキャパシタ故障が発生していると判定可能である。以上により、本発明によれば、エンジンの回転数と発電指示値と発電電圧に基づいて、ベルト滑りと共にキャパシタの故障も適切に検出することができる。 First, according to the first aspect of the present invention, the power generation current of the generator is estimated from the engine speed, the power generation instruction value to the power generator, and the power generation voltage of the power generator, and the capacitor is charged from this power generation current. A capacitor charging current is estimated, and an estimated capacitor voltage change for a predetermined time is calculated from the capacitor charging current. This estimated capacitor voltage change means a change in the voltage of the capacitor in a normal state, that is, when the generated power of the generator is properly stored in the capacitor without causing belt slip or capacitor failure. On the other hand, the present invention measures the actual capacitor voltage change of the capacitor for a predetermined time. This actual capacitor voltage change is proportional to the amount of power actually stored in the capacitor from the generator. Here, when belt slip occurs, not all of the driving force of the engine is transmitted to the generator, and when a capacitor failure occurs, the input current from the generator is consumed as Joule heat inside the capacitor. Even so, the actual capacitor voltage change is reduced. Therefore, by comparing the magnitude relationship between the estimated capacitor voltage change and the actual capacitor voltage change, when the estimated capacitor voltage change and the actual capacitor voltage change are equal, no belt slip or capacitor failure has occurred, When the capacitor voltage change is larger than the actual capacitor voltage change, it can be determined that a belt slip or a capacitor failure has occurred. As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately detect the failure of the capacitor as well as the belt slip based on the engine speed, the power generation instruction value, and the power generation voltage.
また、請求項2に記載の発明によれば、発電機への負荷を低減させてベルト滑りが無い状態にし、負荷低減手段で負荷を低減してベルト滑りが発生しない状態にした後、推定キャパシタ電圧変化を再度算出すると共に、実キャパシタ電圧変化を再度実測する。ここで、負荷の低減前において推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きいことがベルト滑りに起因していた場合、負荷の低減後は、ベルト滑りが発生しなくなり、当然に、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しくなるはずである。一方で、キャパシタ故障に起因していた場合、負荷の低減後も、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい大小関係は変わらないはずである。したがって、負荷低減後にこれら推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化を比較することで、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しくなった場合は、負荷低減前においてベルト滑りが発生していたと判定することができ、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい場合は、キャパシタ故障が発生していたと判定することができる。したがって、本発明によれば、ベルト滑りまたはキャパシタ故障のいずれに起因してキャパシタに発電電力が適切に蓄電されないという状態になったのかを判定でき、誤判定を回避することができる。 According to the second aspect of the present invention, the load on the generator is reduced so that there is no belt slip, and the load is reduced by the load reducing means so that no belt slip occurs. The voltage change is calculated again, and the actual capacitor voltage change is measured again. Here, if the estimated capacitor voltage change is larger than the actual capacitor voltage change due to the belt slip before the load reduction, the belt slip does not occur after the load reduction. The change and the actual capacitor voltage change should be equal. On the other hand, if it is caused by a capacitor failure, the magnitude relationship in which the estimated capacitor voltage change is larger than the actual capacitor voltage change should not change even after the load is reduced. Therefore, by comparing these estimated capacitor voltage changes and actual capacitor voltage changes after the load is reduced, if the estimated capacitor voltage change and the actual capacitor voltage change are equal, it is determined that belt slip has occurred before the load is reduced. If the estimated capacitor voltage change is larger than the actual capacitor voltage change, it can be determined that a capacitor failure has occurred. Therefore, according to the present invention, it is possible to determine whether the state in which the generated power is not properly stored in the capacitor due to the belt slip or the capacitor failure can be avoided, and an erroneous determination can be avoided.
また、発電機でエンジンを始動させる車両の場合、ベルト滑りが発生すると、発電機によりベルトを介してエンジンを再始動させることができなくなるが、請求項3に記載の発明によれば、車速ゼロでブレーキONのとき、所定条件でエンジンを自動停止させ、ブレーキOFFで再始動条件を満たすとき、エンジンを自動再始動する、いわゆるアイドルストップを禁止するので、自動停止したエンジンをベルト滑りにより再始動することが不能となるのを回避することができる。また、別途設けられたスタータがエンジンを始動させることができる車両の場合、ベルト滑りが発生すると、請求項3に記載の発明によれば、発電機ではなく、スタータによってエンジンの再始動を行うので、同様に、停止したエンジンをベルト滑りにより再始動することが不能となるのを回避することができる。 Further, in the case of a vehicle in which an engine is started by a generator, if belt slip occurs, the engine cannot be restarted by the generator via the belt. According to the invention of claim 3, the vehicle speed is zero. When the brake is ON, the engine is automatically stopped under the specified conditions. When the restart condition is satisfied with the brake OFF, the engine is automatically restarted, so-called idle stop is prohibited. It is possible to avoid being impossible to do. Further, in the case of a vehicle in which a starter provided separately can start the engine, when belt slip occurs, the engine is restarted by the starter instead of the generator according to the invention described in claim 3. Similarly, it is possible to prevent the stopped engine from becoming impossible to restart due to belt slip.
請求項4に記載の発明によれば、発電機またはキャパシタから車両電気負荷への入力電圧を制御するDC/DCコンバータを有しており、推定した発電電流からDC/DCコンバータへの入力電流を減算することによりキャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を算出する。ここで、発電機の発電電流は、キャパシタ側とDC/DCコンバータ側とに分岐して給電されるので、キャパシタに充電されるキャパシタ充電電流は、発電機の発電電流からDC/DCコンバータへの入力電流を減算することにより算出することができる。したがって、DC/DCコンバータへの入力電流分を考慮して、キャパシタの正確な電圧変化を求め、故障診断を実施することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the DC / DC converter that controls the input voltage from the generator or the capacitor to the vehicle electrical load is provided, and the input current to the DC / DC converter is calculated from the estimated generated current. By subtracting, the capacitor charging current charged in the capacitor is calculated. Here, since the generated current of the generator is branched and fed to the capacitor side and the DC / DC converter side, the capacitor charging current charged in the capacitor is changed from the generated current of the generator to the DC / DC converter. It can be calculated by subtracting the input current. Accordingly, it is possible to obtain an accurate voltage change of the capacitor in consideration of the input current to the DC / DC converter and to perform a failure diagnosis.
請求項5に記載の発明によれば、ベルト滑りまたはキャパシタ故障と判定した際、DC/DCコンバータへの入力電流を抑制する。ここで、DC/DCコンバータへの入力電流を抑制すると、DC/DCコンバータ側への入力電流が減少する一方で、キャパシタ側への入力電流は増加するので、キャパシタの蓄電量の変化が大きくなり、すなわち、キャパシタの電圧変化が大きくなる。そして、キャパシタの電圧変化に基づいてキャパシタの故障を判定するので、このキャパシタの電圧変化が大きくなることにより、このキャパシタの故障の診断精度が向上する。したがって、本発明によれば、キャパシタの故障診断精度を向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when it is determined that the belt slips or the capacitor is broken, the input current to the DC / DC converter is suppressed. Here, if the input current to the DC / DC converter is suppressed, the input current to the DC / DC converter side decreases, while the input current to the capacitor side increases, so the change in the amount of charge in the capacitor increases. That is, the voltage change of the capacitor becomes large. And since the failure of a capacitor is determined based on the voltage change of a capacitor, the diagnostic accuracy of this capacitor failure improves by the voltage change of this capacitor becoming large. Therefore, according to the present invention, the fault diagnosis accuracy of the capacitor can be improved.
請求項6記載の発明によれば、DC/DCコンバータへの入力電流を抑制するために、例えば、デフォガ、ブロワ、空調装置のヒータ、シートクッションのヒータ等、電気を熱エネルギに変換して使用する熱系アクチュエータへの通電を遮断する。ここで、この熱系アクチュエータへの通電を遮断すると、該熱系アクチュエータからのジュール熱による発熱が止まるが、この発熱量の減少は通常、当該車両の乗員にはほとんど違和感を与えることがない。同時に、熱系アクチュエータへの通電の遮断によってDC/DCコンバータ側への入力電流が減少する一方で、キャパシタ側への入力電流は増加するので、キャパシタの蓄電量の変化が大きくなり、すなわち、キャパシタの電圧変化が大きくなる。そして、キャパシタの電圧変化に基づいてキャパシタの故障を判定しているので、このキャパシタの電圧変化が大きくなることにより、キャパシタの故障の診断精度が向上する。したがって、本発明によれば、乗員に違和感を与えることなく、キャパシタの故障診断精度を向上させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, in order to suppress the input current to the DC / DC converter, for example, a defogger, a blower, a heater for an air conditioner, a heater for a seat cushion, etc. are used by converting electricity into heat energy. Shut off the power to the thermal actuator. Here, when the energization of the thermal actuator is cut off, heat generation due to Joule heat from the thermal actuator is stopped, but this decrease in the amount of generated heat usually gives almost no sense of incongruity to the vehicle occupant. At the same time, the input current to the DC / DC converter side decreases due to the interruption of the energization to the thermal actuator, while the input current to the capacitor side increases, so the change in the amount of charge in the capacitor increases, that is, the capacitor The voltage change becomes larger. Since the failure of the capacitor is determined based on the voltage change of the capacitor, the accuracy of diagnosis of the capacitor failure is improved by increasing the voltage change of the capacitor. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the fault diagnosis accuracy of the capacitor without causing the passenger to feel uncomfortable.
以下、本発明の一実施例に係る車両用電源制御装置について説明する。 Hereinafter, a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の車両用電源制御装置が適用された減速回生システム1を示している。減速回生システム1は、駆動輪(図示しない)を駆動するエンジン10と、車両の減速時に行う減速回生発電とエンジン10に駆動されて行う通常発電とが可能なオルタネータ20と、オルタネータ20の発電電力を蓄電可能なキャパシタ40と、オルタネータ20の発電電力またはキャパシタ40の蓄電電力を制御して電気デバイス60へ給電するDC/DCコンバータ30と、DC/DCコンバータ30で制御した電力を蓄電可能なバッテリ50、車両に搭載され、DC/DCコンバータ30で制御した電力を使用する種々の電気デバイス60と、を有している。
FIG. 1 shows a
オルタネータ20とDC/DCコンバータ30は、第1回路部25によって結ばれており、この第1回路部25にはキャパシタ40が接続されている。また、DC/DCコンバータ30と電気デバイス60は、第2回路部65によって結ばれており、この第2回路部65にはバッテリ50が接続されている。
The
エンジン10とオルタネータ20は、それぞれプーリを備え、これらプーリに駆動力を伝達するためのベルト15が架け渡されている。
The
オルタネータ20は、エンジン10によりベルト駆動されて、減速時等の運動エネルギを効率的に電力回生する可変電圧式(12〜25V)のオルタネータであり、効率よく送電と蓄電を行うために最大25Vまで高電圧化が可能である。
The
DC/DCコンバータ30は、最大DC25VをDC14Vまで降圧して出力するコンバータであり、所定の容量(例えば、許容出力電流値(許容限界値)が50A)まで流すことが可能である。
The DC /
キャパシタ40は、回生した大量の電気エネルギを瞬時に蓄え、効率的に取り出して使用できる、大容量の低抵抗電気二重層キャパシタ(EDLC)であり、最大25Vの電圧を発生させることができる。なお、このキャパシタ40は、電気自動車などに使われるリチウムイオン電池や一般的な鉛電池と比べた時、急速蓄電(50〜60km/h走行時に数秒)が可能であり、放電深度が無制限であり、半永久的な寿命を持つ等の優位性を備えるものである。
The
バッテリ50は、一般的な鉛バッテリである。
The
電気デバイス60は、車両に搭載された電気負荷を有する1つまたは複数の各種電気デバイスであり、例えば、ランプ、エンジンコントロールユニット、デフォガ、ブロワ、シートヒータ、パワーウィンドウ、イグニッション、DSC(ダイナミックスタビリティコントロール)、EPAS(電気パワーステアリング)等がある。
The
なお、減速回生システム1によれば、アイドルストップやアクセルONの時でも、バッテリ50やキャパシタ40に十分な電気が残っている間はオルタネータ20による発電を行わずに、これらに蓄電された電気を使用することで、燃料を使ったエンジン10による発電を抑制するので燃費が向上する。また、市街走行時には頻繁に加減速が行われるためキャパシタ40に蓄えた電力が完全に枯渇する前に再び減速により蓄電され、走行中の車両に必要な電力はほぼ減速回生エネルギで充当される。
Note that, according to the
次に、図2を参照しながら、上述の減速回生システム1を備えた車両を統合的に制御する車両用コントローラに含まれている電源制御部100について説明する。
Next, the power
図2に示すように、電源制御部100は、回転数センサ310からエンジン10の回転数を示す信号と、発電電圧センサ320からオルタネータ20の発電電圧を示す信号と、入力電流センサ330からDC/DCコンバータ30への入力電流を示す信号と、入力電圧センサ340からDC/DCコンバータ30の入力電圧を示す信号と、がそれぞれ入力される。
As shown in FIG. 2, the power
これらの入力信号に基づいて、電源制御部100は、オルタネータ20にフィールドコイル電流指令(Duty値)と、DC/DCコンバータ30に制御信号と、各種電気デバイス60に制御信号と、交換ランプ等の報知手段70に制御信号と、車両用コントローラに含まれているエンジン制御部200にエンジン10の制御信号と、をそれぞれ出力する。
Based on these input signals, the power
報知手段70は、ベルト15の交換時期を乗員に知らせる手段であり、例えば、メータパネル上の交換ランプを点灯させてもよい。
The notification means 70 is means for notifying the occupant when the
次に、図3および図4を参照しながら、電源制御部100の具体的な電源制御方法について説明する。まず、メインルーチンである図3のフローチャートについて説明する。
Next, a specific power control method of the
まず、回転数センサ310、発電電圧センサ320、入力電流センサ330、入力電圧センサ340を含む各種センサやスイッチから、エンジン10の回転数、オルタネータ20の発電電圧、DC/DCコンバータ30の入力電流、DC/DCコンバータ30の入力電圧を含む各種信号が入力される(ステップS1)。
First, from various sensors and switches including the
次に、ステップS1で入力された信号に基づいて、後述する電圧変化推定処理のサブルーチンを実行し、エンジン10とオルタネータ20間でベルト滑りが生じていないと仮定したときのキャパシタ40の所定時間の推定電圧変化(ΔV_cap)と、キャパシタ40の所定時間の実際の電圧変化(ΔV_cap_real、以下「実電圧変化」という。)とを求める(ステップS2)。
Next, based on the signal input in step S1, a subroutine for voltage change estimation processing, which will be described later, is executed, and a predetermined time of the
次に、ステップS2で求めた推定電圧変化(ΔV_cap)と実電圧変化(ΔV_cap_real)について、推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)よりも大きいか否かを判定する(ステップS3)。 Next, it is determined whether or not the estimated voltage change (ΔV_cap) and the actual voltage change (ΔV_cap_real) obtained in step S2 are larger than the actual voltage change (ΔV_cap_real) (step S3).
次に、ステップS3で推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)と等しい、または、実電圧変化(ΔV_cap_real)よりも小さいと判定された場合、このメインルーチンを終了する。一方で、ステップS3で推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)よりも大きいと判定された場合、オルタネータ20へのフィールドコイル電流指令(Duty値)を下げてオルタネータ20の負荷を低減し、ベルト滑りが生じない状態にする(ステップS4)。なお、このステップS3で推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)よりも大きいと判定された場合、ベルト滑りまたはキャパシタ故障が発生しているものと推定されるが、いずれが発生しているのかまでは不明である。
Next, when it is determined in step S3 that the estimated voltage change (ΔV_cap) is equal to or smaller than the actual voltage change (ΔV_cap_real), the main routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step S3 that the estimated voltage change (ΔV_cap) is larger than the actual voltage change (ΔV_cap_real), the field coil current command (Duty value) to the
次に、オルタネータ20の負荷を低減した状態、すなわち、ベルト滑りが生じない状態で、後述する電圧変化推定処理のサブルーチンを再び実行する(ステップS5)。
Next, in a state where the load on the
次に、ベルト滑りが生じない状態で、ステップS5で求めた推定電圧変化(ΔV_cap)と実電圧変化(ΔV_cap_real)について、推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)と等しいか否かを判定する(ステップS6)。 Next, whether or not the estimated voltage change (ΔV_cap) is equal to the actual voltage change (ΔV_cap_real) with respect to the estimated voltage change (ΔV_cap) and the actual voltage change (ΔV_cap_real) obtained in step S5 in a state where no belt slip occurs. Determination is made (step S6).
次に、ステップS6で推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)と等しいと判定した場合、ベルト滑りが生じていると推定する(ステップS7)。 Next, when it is determined in step S6 that the estimated voltage change (ΔV_cap) is equal to the actual voltage change (ΔV_cap_real), it is estimated that belt slip has occurred (step S7).
次に、ステップS2またはステップS5の電圧変化推定処理の際、DC/DCコンバータ30への入力電流が抑制された場合、このDC/DCコンバータ30への入力電流の抑制を解除する(ステップS8)。
Next, when the input current to the DC /
最後に、エンジン10のアイドルストップを禁止する(ステップS9)。なお、エンジン始動用のスタータを備える車両の場合、次回のエンジン10の再始動はスタータで実行するようにしてもよい。
Finally, idling stop of the
一方、ステップS6で推定電圧変化(ΔV_cap)が実電圧変化(ΔV_cap_real)と等しくないと判定した場合、キャパシタ40の故障と推定する(ステップS10)。
On the other hand, if it is determined in step S6 that the estimated voltage change (ΔV_cap) is not equal to the actual voltage change (ΔV_cap_real), it is estimated that the
次に、ステップS2またはステップS5でDC/DCコンバータ30への入力電流が抑制されたとき、このDC/DCコンバータ30への入力電流の抑制を解除する(ステップS11)。
Next, when the input current to the DC /
最後に、例えば、メータパネル上の交換ランプを点灯する等、報知手段70によって乗員にキャパシタ40の故障を知らせる(ステップS12)。なお、この報知と代替的にまたは追加的に、エンジン10のアイドルストップを禁止してもよい。
Finally, for example, a
ここで、図4に示すように、電圧変化推定処理のサブルーチンについて以下に説明する。 Here, as shown in FIG. 4, a subroutine for the voltage change estimation process will be described below.
まず、オルタネータ20について、その回転数と発電指示値と発電電圧から発電電流を求めるマップを予め準備しておき、該マップを用いて、入力されたエンジン10の回転数とオルタネータ20の発電指示値とDC/DCコンバータ30の入力電圧に基づいてオルタネータ20の発電電流(I_alt)を推定する(ステップS21)。なお、オルタネータ20の回転数は、エンジン10の回転数と、エンジン10とオルタネータ20のプーリ比とから計算することができる。また、オルタネータ20の発電電圧は、DC/DCコンバータ30の入力電圧とほぼ等しい。
First, for the
次に、ステップS21で推定されたオルタネータ20の発電電流(I_alt)からステップS1で入力されたDC/DCコンバータ30の入力電流を減算することにより、キャパシタ40への入力電流(I_cap)を算出する(ステップS22)。
Next, the input current (I_cap) to the
次に、キャパシタ40への入力電流(I_cap)が所定値よりも大きいか否かを判定する(ステップS23)。
Next, it is determined whether or not the input current (I_cap) to the
次に、ステップS23において、キャパシタ40への入力電流(I_cap)が所定値以下であると判定された場合、DC/DCコンバータ30への入力電流を抑制する(ステップS26)。
Next, when it is determined in step S23 that the input current (I_cap) to the
次に、ステップS22と同様にして、キャパシタ40の入力電流(I_cap)を算出する(ステップS27)。
Next, similarly to step S22, the input current (I_cap) of the
一方で、ステップS23において、キャパシタ40への入力電流(I_cap)が所定値よりも大きいと判定された場合、キャパシタ40への入力電流(I_cap)を所定時間積分し、該積分値をキャパシタ40の静電容量で割ることによって推定電圧変化(ΔV_cap)を算出する(ステップS24)。
On the other hand, when it is determined in step S23 that the input current (I_cap) to the
最後に、キャパシタ40の所定時間の電圧変化(ΔV_cap_real)を実測し(ステップS25)、メインルーチンに戻る。なお、ステップS24、ステップS25の電圧変化は、同じ長さの所定時間を設定する。
Finally, the voltage change (ΔV_cap_real) of the
以上により、本実施例によれば、エンジン10の回転数とオルタネータ20への発電指示値とオルタネータ20の発電電圧とからオルタネータ20の発電電流を推定し(ステップS21)、この発電電流からキャパシタ40に充電されるキャパシタ40への入力電流を推定し(ステップS22)、このキャパシタ40への入力電流から所定時間の推定キャパシタ電圧変化を算出する(ステップS24)。この推定キャパシタ電圧変化は、正常な状態、すなわちベルト滑りまたはキャパシタ40の故障が発生せずに、オルタネータ20の発電電力がキャパシタ40に適切に蓄電された場合のキャパシタ40の電圧変化を意味している。一方で、本発明は、キャパシタ40の所定時間の実キャパシタ電圧変化を実測する。この実キャパシタ電圧変化は、オルタネータ20から実際にキャパシタ40に蓄電された電力の大きさに比例する。ここで、ベルト滑りが発生すると、エンジン10の駆動力の全てがオルタネータ20に伝達されず、また、キャパシタ故障が発生すると、オルタネータ20からの入力電流がキャパシタ40内部でジュール熱として消費されるので、いずれにしても、実キャパシタ電圧変化が小さくなる。したがって、これら推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化の大小関係を比較することで、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しい場合は、ベルト滑りまたはキャパシタ40の故障は発生しておらず、一方、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい場合は、ベルト滑りまたはキャパシタ40の故障が発生していると判定可能である。以上により、本実施例によれば、エンジン10の回転数と発電指示値と発電電圧に基づいて、ベルト滑りと共にキャパシタ40の故障も適切に検出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the power generation current of the
また、本実施例によれば、オルタネータ20への負荷を低減させてベルト滑りが無い状態にし(ステップS4)、負荷低減手段で負荷を低減してベルト滑りが発生しない状態にした後、推定キャパシタ電圧変化を再度算出すると共に、実キャパシタ電圧変化を再度実測する(ステップS5)。ここで、負荷の低減前において推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きいことがベルト滑りに起因していた場合、負荷の低減後は、ベルト滑りが発生しなくなり、当然に、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しくなるはずである。一方で、キャパシタ40の故障に起因していた場合、負荷の低減後も、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい大小関係は変わらないはずである。したがって、負荷低減後にこれら推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化を比較することで、推定キャパシタ電圧変化と実キャパシタ電圧変化が等しくなった場合は、負荷低減前においてベルト滑りが発生していたと判定することができ、推定キャパシタ電圧変化が実キャパシタ電圧変化よりも大きい場合は、キャパシタ40の故障が発生していたと判定することができる。したがって、本実施例によれば、ベルト滑りまたはキャパシタ40の故障のいずれに起因してキャパシタ40に発電電力が適切に蓄電されないという状態になったのかを判定でき、誤判定を回避することができる。
Further, according to the present embodiment, the load on the
また、オルタネータ20でエンジン10を始動させる車両の場合、ベルト滑りが発生すると、オルタネータ20によりベルト15を介してエンジン10を再始動させることができなくなるが、本実施例によれば、車速ゼロでブレーキONのとき、所定条件でエンジン10を自動停止させ、ブレーキOFFで再始動条件を満たすとき、エンジン10を自動再始動する、いわゆる「アイドルストップ」を禁止する(ステップS9)ので、ベルト滑りによりエンジン10の再始動が不能となるのを回避することができる。なお、別途設けられたスタータがエンジン10を始動させることができる車両の場合、ベルト滑りと推定したとき、スタータによってエンジン10の再始動を行ってもよく、これにより、同様に、ベルト滑りによりエンジン10の再始動が不能となるのを回避することができる。
Further, in the case of a vehicle in which the
また、本実施例によれば、オルタネータ20またはキャパシタ40から車両電気負荷への入力電圧を制御するDC/DCコンバータ30を有しており、推定した発電電流からDC/DCコンバータ30への入力電流を減算することによりキャパシタ40に充電されるキャパシタ40への入力電流を算出する。ここで、オルタネータ20の発電電流は、キャパシタ40側またはDC/DCコンバータ30側に分岐して給電されるので、キャパシタ40に充電されるキャパシタ充電電流は、オルタネータ20の発電電流からDC/DCコンバータ30への入力電流を減算することにより算出することができる。したがって、DC/DCコンバータ30への入力電流分を考慮して、正確な電圧変化を求め、故障診断を実施することができる。
In addition, according to the present embodiment, the DC /
また、本実施例によれば、DC/DCコンバータ30への入力電流を抑制するために、例えば、デフォガ、ブロワ、空調装置のヒータ、シートクッションのヒータ等、電気を熱エネルギに変換して使用する熱系アクチュエータへの通電を遮断する。ここで、この熱系アクチュエータへの通電を遮断すると、該熱系アクチュエータからのジュール熱による発熱が止まるが、この発熱量の減少は通常、当該車両の乗員にはほとんど違和感を与えることがない。同時に、熱系アクチュエータへの通電の遮断によってDC/DCコンバータ30側への入力電流が減少する一方で、キャパシタ40側への入力電流は増加するので、キャパシタ40の蓄電量の変化が大きくなり、すなわち、キャパシタ40の電圧変化が大きくなる。そして、キャパシタ40の電圧変化に基づいてキャパシタ40の故障を判定するので、このキャパシタ40の電圧変化が大きくなることにより、キャパシタ40の故障の診断精度が向上する。
Further, according to the present embodiment, in order to suppress the input current to the DC /
なお、本発明は例示された実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes are possible without departing from the scope of the present invention.
例えば、本実施例としてエンジン駆動の車両について説明してきたが、モータ駆動が可能なハイブリッドカーまたは電気自動車においても、同様に本発明を適用することができ、同様の作用効果が得られる。 For example, although an engine-driven vehicle has been described as the present embodiment, the present invention can be similarly applied to a hybrid car or an electric car that can be driven by a motor, and similar effects can be obtained.
以上のように、本発明によれば、車両用電源制御装置において、ベルト滑りおよびキャパシタ故障を共に判定することができるので、この種の車両の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, according to the present invention, since it is possible to determine both belt slip and capacitor failure in the vehicle power supply control device, there is a possibility of being suitably used in the technical field of manufacturing this type of vehicle. .
10 エンジン
15 ベルト
20 オルタネータ(発電機)
30 DC/DCコンバータ
40 キャパシタ
60 電気デバイス(車両電気負荷)
10
30 DC /
Claims (6)
前記エンジンの回転数と前記発電機への発電指示値と前記発電機の発電電圧とから前記発電機の発電電流を推定する発電電流推定手段と、
前記発電電流推定手段で推定した発電電流から前記キャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を推定する充電電流推定手段と、
前記充電電流推定手段で推定したキャパシタ充電電流から所定時間の推定キャパシタ電圧変化を算出する電圧変化算出手段と、
前記キャパシタの所定時間の実キャパシタ電圧変化を実測する電圧変化実測手段と、
前記電圧変化算出手段で算出した推定キャパシタ電圧変化と前記電圧変化実測手段で実測した実キャパシタ電圧変化とに基づいて、ベルト滑りまたはキャパシタ故障を判定する故障判定手段と、を有する
ことを特徴とする車両用電源制御装置。 A vehicle having a generator in which driving force of an engine is transmitted by a belt and a capacitor for storing electric power generated by the generator, and configured to supply electric power from the generator or the capacitor to a vehicle electric load Power supply control device for
Power generation current estimation means for estimating the power generation current of the generator from the rotation speed of the engine, the power generation instruction value to the power generator, and the power generation voltage of the power generator;
Charging current estimating means for estimating a capacitor charging current charged in the capacitor from the generated current estimated by the generated current estimating means;
Voltage change calculating means for calculating an estimated capacitor voltage change for a predetermined time from the capacitor charging current estimated by the charging current estimating means;
Voltage change measuring means for measuring the actual capacitor voltage change for a predetermined time of the capacitor;
Failure determination means for determining belt slippage or capacitor failure based on the estimated capacitor voltage change calculated by the voltage change calculation means and the actual capacitor voltage change actually measured by the voltage change measurement means. Vehicle power supply control device.
前記故障判定手段は、前記負荷低減手段で負荷を低減した後、前記電圧変化算出手段で推定キャパシタ電圧変化を再度算出すると共に、前記電圧変化実測手段で実キャパシタ電圧変化を再度実測し、前記電圧変化算出手段で再度算出した推定キャパシタ電圧変化と前記電圧変化実測手段で再度実測した実キャパシタ電圧変化とに基づいて、ベルト滑りまたはキャパシタ故障のいずれかを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用電源制御装置。 Load reducing means for reducing the load on the generator so that there is no belt slip;
The failure determination means, after reducing the load by the load reduction means, recalculates the estimated capacitor voltage change by the voltage change calculation means, and again measures the actual capacitor voltage change by the voltage change measurement means, 2. The belt slip or the capacitor failure is determined based on the estimated capacitor voltage change calculated again by the change calculating means and the actual capacitor voltage change measured again by the voltage change measuring means. The vehicle power supply control device described.
ことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の車両用電源制御装置。 When the failure determination means determines that the belt is slipping, if the generator is a vehicle that starts the engine, idle stop is prohibited. If the separately provided starter is a vehicle that starts the engine, the starter The vehicle power supply control device according to any one of claims 1 and 2, further comprising failure handling means for starting.
前記充電電流推定手段は、前記発電電流推定手段で推定した発電電流から前記DC/DCコンバータへの入力電流を減算することにより前記キャパシタに充電されるキャパシタ充電電流を算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用電源制御装置。 A DC / DC converter that controls an input voltage from the generator or the capacitor to the vehicle electrical load;
The charging current estimating unit calculates a capacitor charging current charged in the capacitor by subtracting an input current to the DC / DC converter from the generated current estimated by the generated current estimating unit. The vehicle power supply control device according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4に記載の車両用電源制御装置。 5. The vehicle power supply control device according to claim 4, wherein the failure handling unit suppresses an input current to the DC / DC converter when the failure determination unit determines a belt slip or a capacitor failure.
ことを特徴とする請求項5に記載の車両用電源制御装置。 6. The vehicle power supply according to claim 5, wherein the failure handling means cuts off the energization to a thermal actuator of the vehicle electrical load in order to suppress an input current to the DC / DC converter. Control device.
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