JP6107679B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の制御装置、特に、車両の電気負荷に電力を供給する電源装置を備えた車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device including a power supply device that supplies electric power to an electric load of the vehicle.
近年、車両の燃費性能を改善する観点から、車両の減速時に集中的に発電を行うことによってエンジンの負担を軽減する、いわゆる減速回生システムを採用した車両が増えつつある。 In recent years, from the viewpoint of improving the fuel efficiency of a vehicle, an increasing number of vehicles adopt a so-called deceleration regeneration system that reduces the burden on the engine by generating power intensively when the vehicle is decelerated.
減速回生システムを採用した車両では、減速時に発電される大容量の電力を短時間で充電するために、従来から広く使われてきた鉛バッテリとは別に、鉛バッテリよりも急速な充放電が可能なキャパシタが搭載されることが多い(例えば下記特許文献1参照)。このように、特性の異なる2種類の蓄電装置を搭載することにより、減速時に発生する電力を無駄なく回収しつつ、十分に大きな充電容量を確保することが可能となる。
Vehicles that employ a deceleration regeneration system can charge and discharge more rapidly than lead batteries, in addition to the widely used lead batteries, in order to charge large amounts of power generated during deceleration in a short time. In many cases, a simple capacitor is mounted (see, for example,
一方、下記特許文献2には、鉛バッテリとキャパシタという組合せではないが、やはり2種類の蓄電装置を備えた車両用電源装置が開示されている。具体的に、特許文献2の車両用電源装置は、蓄電装置としての鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリと、鉛バッテリと電気負荷との接続、およびリチウムイオンバッテリとスタータ(エンジン始動装置)との接続を断続するスイッチとを備えている。スイッチは、スタータが駆動されるエンジン始動時にオフ操作(開)される。
On the other hand,
エンジン始動時に上記スイッチがオフ操作されると、スタータには鉛バッテリのみから電力が供給されることになる。このとき、スタータで大量の電力が消費されることにより、鉛バッテリの電圧は一時的に大きく低下するが、鉛バッテリと電気負荷との接続が上記スイッチのオフ操作により遮断されているので、上記鉛バッテリの電圧低下の影響は電気負荷には及ばない。電気負荷の消費電力は、リチウムイオンバッテリからの電力供給によって安定的に賄われることになる。 If the switch is turned off when the engine is started, power is supplied to the starter only from the lead battery. At this time, since a large amount of power is consumed by the starter, the voltage of the lead battery is temporarily greatly reduced, but since the connection between the lead battery and the electric load is cut off by the switch off operation, The impact of lead-acid battery voltage drop does not reach electrical loads. The power consumption of the electric load is stably covered by the power supply from the lithium ion battery.
ここで、上記特許文献2の構成において、例えば車両が長期間に亘って放置されたようなケースを想定すると、このときのリチウムイオンバッテリの電圧は、自然放電によって低下していると考えられる。このような状態でエンジンが始動されると、リチウムイオンバッテリから電気負荷への電力の供給量が不足し、電気負荷が作動不良に陥るおそれがある。もちろん、エンジンにより発電機を駆動してその発電機から電気負荷に電力を供給することも考えられるが、上記特許文献2では、発電機とリチウムイオンバッテリとが常時つながっているので、リチウムイオンバッテリの電圧が回復するまでは発電電力が主にリチウムイオンバッテリの充電に回され、結局のところ電気負荷への供給電力が不足するおそれがある。このことは、リチウムイオンバッテリの代わりにキャパシタを用いた場合に、より顕著となる。すなわち、充放電効率のよいキャパシタでは、その電圧が車両の長期間放置に伴って大幅に低下するので、エンジン始動時に電気負荷への供給電力が不足するという上記のような事態がより起きやすくなる。
Here, in the configuration of
また、車両の減速時に集中的に発電を行ってその発電電力を充放電効率のよいキャパシタに回収する減速回生制御を実行するためには、キャパシタの電圧をなるべく早く鉛バッテリの電圧以上に回復させることが必要である。 In addition, in order to execute deceleration regeneration control in which power generation is concentrated when the vehicle decelerates and the generated power is collected in a capacitor with good charge / discharge efficiency, the capacitor voltage is restored to the lead battery voltage as quickly as possible. It is necessary.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、車両の長期放置等が原因で蓄電装置の電圧が低下した場合でも、電気負荷に安定的に電力を供給することができ、かつ蓄電装置の電圧を早期に回復させることが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and can stably supply power to an electric load even when the voltage of the power storage device decreases due to long-term leaving of the vehicle, etc. And it aims at providing the control apparatus of the vehicle which can recover the voltage of an electrical storage apparatus at an early stage.
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、車両の電気負荷に電力を供給する電源装置を備えた車両の制御装置であって、エンジンにより駆動されて発電する発電機と、上記発電機と接続された充放電可能な第1蓄電装置と、上記発電機と接続され、上記第1蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第2蓄電装置と、上記発電機と第2蓄電装置との接続を断続可能な第1断続手段と、上記発電機と第1蓄電装置との接続、および上記発電機と電気負荷との接続を断続可能な第2断続手段と、上記第1蓄電装置と第2蓄電装置との接続を断続可能な第3断続手段と、上記第2蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、エンジンを始動するイグニッションスイッチの操作状態を検出するイグニッションスイッチ検出手段と、上記第1断続手段、第2断続手段、および第3断続手段を制御する制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオン操作されたことが検出され、かつ上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が所定の閾値未満であることが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態、上記第2断続手段を接続状態、上記第3断続手段を接続状態とする走行時充電制御と、上記走行時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記閾値より大きい所定の基準値以上であることが検出される前に上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に、上記第1断続手段を接続状態、上記第2断続手段を接続状態、上記第3断続手段を遮断状態とする停止時充電制御と、上記停止時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記基準値以上であることが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態とする停止時放電抑制制御と、を選択的に実行することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vehicle control device including a power supply device that supplies electric power to an electric load of the vehicle, the generator driven by an engine to generate electric power, and the generator A first chargeable / dischargeable power storage device connected to the power generator, a second power storage device connected to the generator and capable of being charged / discharged more rapidly than the first power storage device, the generator, and the second power storage device A first interrupting means capable of interrupting the connection, a connection between the generator and the first power storage device, a second interrupting means capable of interrupting a connection between the generator and the electric load, and the first power storage device. A third on / off means capable of connecting / disconnecting with the second power storage device, a voltage detecting means for detecting the voltage of the second power storage device, an ignition switch detecting means for detecting the operation state of the ignition switch for starting the engine, The first intermittent hand A control means for controlling the second intermittent means and the third intermittent means, wherein the control means detects that the ignition switch is turned on by the ignition switch detecting means, and the voltage detecting means When it is detected that the voltage of the second power storage device is lower than a predetermined threshold, the first intermittent means is in a disconnected state, the second intermittent means is in a connected state, and the third intermittent means is in a connected state And the ignition switch detection means before the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is greater than or equal to a predetermined reference value greater than the threshold during execution of the on- time charge control and the on-travel charge control. When it is detected that the ignition switch is turned off, the first intermittent means is connected, the second intermittent means is connected, and the first intermittent means is connected. When the charge control at the time of stopping that sets the intermittent means and the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is equal to or higher than the reference value during the execution of the charge control at the time of stop. It is characterized by selectively executing stop-time discharge suppression control for turning off one intermittent means .
本発明によれば、第2蓄電装置の電圧が閾値未満にまで低下した状態でのエンジン始動時に、第1断続手段を遮断状態、第2断続手段を接続状態とするので、発電機で発電された電力が電圧の低い(言い換えれば電力の吸収代が大きい)第2蓄電装置に供給されることが禁止され、発電電力の多くを電気負荷および第1蓄電装置に供給することが可能になる。これにより、電気負荷での消費電力を不足なく賄うことができ、電気負荷の作動不良等が起きるのを確実に防止することができる。 According to the present invention, when the engine is started in a state where the voltage of the second power storage device has fallen below the threshold value, the first intermittent means is in the disconnected state and the second intermittent means is in the connected state. Therefore, it is prohibited to supply the generated power to the second power storage device having a low voltage (in other words, the power absorption amount is large), and much of the generated power can be supplied to the electric load and the first power storage device. As a result, the power consumption of the electric load can be covered without a shortage, and the malfunction of the electric load can be reliably prevented.
併せて、第3断続手段を接続状態とするので、第1蓄電装置に充電されていた電力が第2蓄電装置に供給されて、第2蓄電装置が充電される。これにより、第2蓄電装置の電圧が低下した状態でのエンジン始動時から直ちに第2蓄電装置の電圧を回復させることができる。しかも、その際、第1蓄電装置には発電電力が供給されるので、第1蓄電装置の電圧が急激に低下することがなく、第1蓄電装置の劣化も抑制される。
また、本発明によれば、上記走行時充電制御の実行中に第2蓄電装置の電圧が基準値以上にまで回復する前にエンジンが停止されると、第1断続手段を接続状態、第2断続手段を接続状態、第3断続手段を遮断状態とするので、第1蓄電装置に充電されていた電力が接続状態の第1断続手段および第2断続手段を通じて第2蓄電装置に供給され、第2蓄電装置の充電がエンジン停止後も引き続き行われる。そして、この充電により第2蓄電装置の電圧が回復すると、次回エンジンが始動されたときには上記走行時充電制御を実行することが不要となるので、発電機での発電電力を、接続状態の第1断続手段を通じて急速充電可能な第2蓄電装置に供給することが可能になる。これにより、車両の減速時に集中的に発電を行ってその発電電力を回収する減速回生制御が可能になるので、減速時以外の走行シーンにおいてエンジンにかかる負担を低減でき、燃費性能を効果的に向上させることが次回のドライビングサイクルから可能になる。
さらに、本発明によれば、上記停止時充電制御の実行中に第2蓄電装置の電圧が基準値以上にまで回復すると、上記第1断続手段を遮断状態とするので、第2蓄電装置に充電された電力がエンジン停止中に暗電流として発電機や変換器に流れることが防がれる。そのため、エンジン停止中の第2蓄電装置の電圧低下が抑制される。
In addition, since the third intermittent means is connected, the power charged in the first power storage device is supplied to the second power storage device and the second power storage device is charged. Thus, the voltage of the second power storage device can be recovered immediately after the engine is started with the voltage of the second power storage device lowered. In addition, at that time, since the generated power is supplied to the first power storage device, the voltage of the first power storage device does not drop rapidly, and the deterioration of the first power storage device is also suppressed.
Further, according to the present invention, when the engine is stopped before the voltage of the second power storage device recovers to a reference value or more during execution of the traveling charge control, the first intermittent means is connected, Since the intermittent means is in the connected state and the third intermittent means is in the disconnected state, the power charged in the first power storage device is supplied to the second power storage device through the first intermittent means and the second intermittent means in the connected state, 2 Charging of the power storage device is continued after the engine is stopped. Then, when the voltage of the second power storage device is restored by this charging, it is not necessary to execute the above charging control when the engine is started next time. Therefore, the power generated by the generator is connected to the first connected state. It becomes possible to supply to the 2nd electrical storage apparatus which can be rapidly charged through an interruption means. This makes it possible to perform decelerating regenerative control that collects power and collects the generated power when the vehicle decelerates, reducing the burden on the engine in driving scenes other than during deceleration and effectively improving fuel efficiency. It will be possible to improve from the next driving cycle.
Furthermore, according to the present invention, when the voltage of the second power storage device recovers to a reference value or more during execution of the stop-time charge control, the first intermittent means is turned off, so that the second power storage device is charged. The generated electric power is prevented from flowing to the generator or the converter as a dark current while the engine is stopped. Therefore, the voltage drop of the second power storage device while the engine is stopped is suppressed.
本発明の車両の制御装置においては、好ましくは、上記第2蓄電装置に充電された電力を降圧した上で上記電気負荷に供給するための変換器と、上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介して接続する降圧ラインと、上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介さずに接続するバイパスラインとをさらに備え、上記バイパスラインに上記第2断続手段が設けられているとともに、上記制御手段は、上記走行時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記閾値より大きい所定の基準値以上であることが検出された場合に、上記第1断続手段を接続状態、上記第2断続手段を遮断状態、上記第3断続手段を遮断状態とする通常制御に移行する。 In the vehicle control apparatus of the present invention, preferably, a converter for stepping down the electric power charged in the second power storage device and supplying it to the electric load, and the second power storage device and the electric load are provided. A step-down line connected via the converter; and a bypass line connecting the second power storage device and the electrical load without going through the converter. The second intermittent means is provided in the bypass line. And when the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is greater than or equal to a predetermined reference value greater than the threshold value during execution of the traveling charge control, The process shifts to normal control in which the first intermittent means is in the connected state, the second intermittent means is in the disconnected state, and the third intermittent means is in the disconnected state.
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中に第2蓄電装置の電圧が基準値以上にまで回復すると、第1断続手段を接続状態、第2断続手段を遮断状態、第3断続手段を遮断状態とするので、第2蓄電装置に充電された電力が降圧ラインを通じて変換器で降圧された上で電気負荷に供給される。また、発電機で発電された電力が接続状態の第1断続手段を通じて急速充電可能な第2蓄電装置に供給される。一方、第1蓄電装置から第2蓄電装置への電力の供給が停止される。これにより、車両の減速時に集中的に発電を行ってその発電電力を回収する減速回生制御が可能になるので、減速時以外の走行シーンにおいてエンジンにかかる負担を低減でき、燃費性能を効果的に向上させることが現在のドライビングサイクル(エンジンの運転開始から運転終了までの期間)から可能になる。 According to this configuration, when the voltage of the second power storage device recovers to a reference value or more during execution of the traveling charge control, the first intermittent means is connected, the second intermittent means is disconnected, and the third intermittent means Therefore, the electric power charged in the second power storage device is stepped down by the converter through the step-down line and then supplied to the electric load. Moreover, the electric power generated by the generator is supplied to the second power storage device that can be rapidly charged through the first intermittent means in the connected state. On the other hand, the supply of power from the first power storage device to the second power storage device is stopped. This makes it possible to perform decelerating regenerative control that collects power and collects the generated power when the vehicle decelerates, reducing the burden on the engine in driving scenes other than during deceleration and effectively improving fuel efficiency. It is possible to improve from the current driving cycle (the period from the start of operation of the engine to the end of operation).
本発明の車両の制御装置においては、好ましくは、上記制御手段は、上記通常制御の実行中に上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態とする停止時放電抑制制御に移行する。 In the vehicle control apparatus of the present invention, it is preferable that the control means is configured to perform the first intermittent operation when the ignition switch detecting means detects that the ignition switch is turned off during the execution of the normal control. The process proceeds to stop discharge suppression control in which the means is shut off.
この構成によれば、上記通常制御の実行中にエンジンが停止されると、上記第1断続手段を遮断状態とするので、第2蓄電装置に充電された電力がエンジン停止中に暗電流として発電機や変換器に流れることが防がれる。そのため、エンジン停止中の第2蓄電装置の電圧低下が抑制される。 According to this configuration, when the engine is stopped during the execution of the normal control, the first intermittent means is turned off, so that the power charged in the second power storage device is generated as a dark current while the engine is stopped. It is prevented from flowing into the machine and the converter. Therefore, the voltage drop of the second power storage device while the engine is stopped is suppressed.
本発明の車両の制御装置においては、好ましくは、上記第1蓄電装置と第2蓄電装置とを接続する充電ラインをさらに備え、上記充電ラインに上記第3断続手段が抵抗と直列に設けられている。 In the vehicle control device of the present invention, preferably, the vehicle control device further includes a charging line that connects the first power storage device and the second power storage device, and the third interrupting means is provided in series with the resistor in the charging line. Yes.
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の第3断続手段を通じて第1蓄電装置から第2蓄電装置に電力が供給されて第2蓄電装置が充電される際に、その電流量が抵抗の存在により低目に抑えられる。そのため、第1蓄電装置の電圧が急激に低下することがより一層確実に抑制される。 According to this configuration, during the execution of the traveling charge control, when power is supplied from the first power storage device to the second power storage device through the third intermittent means in the connected state and the second power storage device is charged, The amount of current is suppressed to a low level by the presence of resistance. For this reason, the voltage of the first power storage device is more reliably suppressed from rapidly decreasing.
本発明の車両の制御装置においては、好ましくは、上記発電機と第2蓄電装置とを接続する給電ラインと、上記第2蓄電装置に充電された電力を降圧した上で上記電気負荷に供給するための変換器と、上記発電機と第1蓄電装置および電気負荷とを接続するとともに、上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介さずに接続するバイパスラインと、上記第2蓄電装置と第1蓄電装置および電気負荷とを上記変換器を介して接続する降圧ラインと、上記降圧ラインの上記変換器よりも第2蓄電装置側の点と上記給電ラインの第2蓄電装置寄りの点とを接続する充電ラインとをさらに備え、上記給電ラインにおける上記充電ラインとの接続点よりも発電機側に上記第1断続手段が設けられ、上記バイパスラインに上記第2断続手段が設けられ、上記充電ラインに上記第3断続手段が設けられている。 In the vehicle control device of the present invention, preferably, the power supply line connecting the generator and the second power storage device, and the electric power charged in the second power storage device are stepped down and supplied to the electric load. Converter, a bypass line for connecting the generator, the first power storage device and the electrical load, and connecting the second power storage device and the electrical load without going through the converter, and the second power storage A step-down line connecting the device, the first power storage device and the electric load via the converter, a point of the step-down line closer to the second power storage device than the converter, and the power supply line closer to the second power storage device A charging line for connecting a point to the charging line, wherein the first interrupting means is provided on the generator side of the power supply line with respect to the charging line and the second interrupting means is provided on the bypass line. The third disconnecting means is provided in the charging line.
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の第3断続手段を通じて第1蓄電装置から第2蓄電装置に電力が供給されて第2蓄電装置が充電される際に、変換器を経由して第1蓄電装置から第2蓄電装置に電力が供給される。 According to this configuration, during the execution of the traveling charge control, when power is supplied from the first power storage device to the second power storage device through the third intermittent means in the connected state and the second power storage device is charged, Electric power is supplied from the first power storage device to the second power storage device via the converter.
本発明の車両の制御装置においては、好ましくは、上記変換器は、電力を降圧する際の当該電力の流れと反対方向に流れる電力に対しては、電圧を昇圧する。 In the vehicle control apparatus according to the present invention, preferably, the converter boosts a voltage with respect to power flowing in a direction opposite to the flow of power when the power is stepped down.
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の第3断続手段を通じて第1蓄電装置から第2蓄電装置に電力が供給されて第2蓄電装置が充電される際に、昇圧された電力が第2蓄電装置に供給されるので、昇圧されない電力が供給される場合と比べて、短時間で第2蓄電装置の電圧を回復させることができる。 According to this configuration, during the execution of the traveling charge control, when power is supplied from the first power storage device to the second power storage device through the third intermittent means in the connected state and the second power storage device is charged, Since the boosted power is supplied to the second power storage device, the voltage of the second power storage device can be recovered in a shorter time compared to a case where power that is not boosted is supplied.
本発明によれば、車両の長期放置等が原因で蓄電装置の電圧が低下した場合でも、電気負荷に安定的に電力を供給することができ、かつ蓄電装置の電圧を早期に回復させることが可能な電源装置を備えた車両の制御装置が提供される。 According to the present invention, even when the voltage of the power storage device decreases due to, for example, the vehicle being left for a long time, the power can be stably supplied to the electric load, and the voltage of the power storage device can be recovered early. There is provided a control device for a vehicle including a possible power supply device.
(1)車両の全体構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる電源装置を備えた車両の電気的構成を示す回路図である(図3におけるステップS13の制御(停止時放電抑制制御)が実行された場合の説明図でもある)。本図に示される車両は、エンジンルームに設けられた図外のディーゼルエンジン(以下、単にエンジンともいう)から動力を得て発電するオルタネータ1と、オルタネータ1と電気的に接続され、オルタネータ1で発電された電力を蓄えるバッテリ2およびキャパシタ3と、オルタネータ1で発電された電力を降圧するDC/DCコンバータ4と、電力を消費する各種電装品からなる電気負荷5と、エンジンの始動時に駆動されてエンジンをクランキングするスタータ6とを備えている。なお、オルタネータ1は請求項にいう「発電機」に相当し、バッテリ2は請求項にいう「第1蓄電装置」に相当し、キャパシタ3は請求項にいう「第2蓄電装置」に相当し、DC/DCコンバータ4は請求項にいう「変換器」に相当する。
(1) Overall Configuration of Vehicle FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a vehicle equipped with a power supply device according to an embodiment of the present invention (control in step S13 in FIG. 3 (stop discharge suppression control). (It is also an explanatory diagram in case that is executed). The vehicle shown in this figure is connected to an
オルタネータ1は、エンジンの出力軸と連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行うもので、磁界を発生されるフィールドコイルへの印加電流の増減に応じて最大25Vまでの範囲で発電電力を調節することが可能である。また、オルタネータ1には、発電された交流電力を直流電力に変換する整流器(図示省略)が内蔵されている。つまり、オルタネータ1で発電された電力は、この整流器で直流に変換された後に各部に送電される。
The
バッテリ2は、車両用の蓄電装置として一般的な公称電圧12Vの鉛蓄電池である。このようなバッテリ2は、化学反応によって電気エネルギーを蓄えるものであるため、急速な充放電には不向きであるが、充電容量を確保し易いため、比較的多量の電力を蓄えることができるという特性がある。
The
キャパシタ3は、電気二重層キャパシタ(EDLC)を複数個連結して大容量化したもので、最大25Vまで充電することが可能である。このようなキャパシタ3は、上記バッテリ2とは異なり、電解質イオンの物理的な吸着によって電気を蓄えるものであるため、比較的急速な充放電が可能で、内部抵抗も少ないという特性がある。
The
DC/DCコンバータ4は、内蔵するスイッチング素子のON/OFF(スイッチング動作)によって電圧を変化させるスイッチング方式のものである。なお、本実施形態において、DC/DCコンバータ4は、オルタネータ1またはキャパシタ3の側から電気負荷5またはバッテリ2の側に(つまり図中左側から右側に)供給される電力の電圧をスイッチング動作により降圧する機能を有しているが、これ以外の機能、例えば上記とは反対方向への(つまり図中右側から左側への)電力の供給を許容したり、電圧を昇圧したりする機能は有していない。
The DC /
オルタネータ1とキャパシタ3とは給電用の第1ライン(請求項にいう「給電ライン」に相当)7を介して互いに接続されている。第1ライン7からは第2ライン(請求項にいう「降圧ライン」に相当)8が分岐しており、この第2ライン8の途中にDC/DCコンバータ4が介設されている。第2ライン8からは第3ライン9が分岐しており、この第3ライン9を介してバッテリ2と第2ライン8とが互いに接続されている。第3ライン9からは第4ライン10が分岐しており、この第4ライン10を介してスタータ6とバッテリ2とが互いに接続されている。
The
第1ライン7における第2ライン8との分岐点からキャパシタ3までの間の部位には、オルタネータ1とキャパシタ3との接続を断続するためのキャパシタ遮断リレー12が設けられている。キャパシタ遮断リレー12は、請求項にいう「第1断続手段」に相当するもので、オルタネータ1からキャパシタ3への給電を許可するオン状態(閉:接続状態)と、同給電を遮断するオフ状態(開:遮断状態)とに切り替え可能とされている。
A
さらに、第1ライン7からは第2ライン8と並列にバイパスライン11が分岐しており、このバイパスライン11はDC/DCコンバータ4よりも出力側に位置する第2ライン8の途中部に接続されている。つまり、バイパスライン11は、オルタネータ1と電気負荷5とをDC/DCコンバータ4を介さずに接続するとともに、バッテリ2とキャパシタ3とをDC/DCコンバータ4を介さずに接続するものである。これらの接続を断続するために、バイパスライン11にはバイパスリレー13が設けられている。バイパスリレー13は、請求項にいう「第2断続手段」に相当するもので、バイパスライン11を通じた(DC/DCコンバータ4をバイパスした)給電を許可するオン状態(閉:接続状態)と、同給電を遮断するオフ状態(開:遮断状態)とに切り替え可能とされている。
Further, a
電気負荷5には、ドライバーによるステアリング操作を電気モータ等の駆動力を用いてアシストする電動式のパワーステアリング機構21(以下、EPASと略称する)の他、エアコン22、オーディオ23等が含まれている。これらEPAS21、エアコン22、オーディオ23等の電気負荷は、DC/DCコンバータ4が設けられた第2ライン8か、またはDC/DCコンバータ4が設けられていないバイパスライン11を介して、第1ライン7と接続されている。
The
さらに、本実施形態の電気負荷5には、上記EPAS21等の電気負荷以外に、PTCヒータ25およびグロープラグ26も含まれている。PTCヒータ25は、通電加熱により室内を暖房するためのヒータであり、グロープラグ26は、エンジン(本実施形態ではディーゼルエンジン)の冷間始動時に通電加熱によりエンジンの燃焼室を温めるためのヒータである。グロープラグ26は、スタータ6と並列にバッテリ2に接続されているが、PTCヒータ25は、最大25Vでも安定して作動するので、DC/DCコンバータ4に対してオルタネータ1およびキャパシタ3側に配置されている。
Furthermore, the
以上に加えて、本実施形態では、バッテリ2とキャパシタ3とを接続する充電ライン14が設けられている。充電ライン14は、第3ライン9上の点と、第1ライン7におけるキャパシタ遮断リレー12よりもキャパシタ3寄りの点との間に介設されている。そして、この充電ライン14にバッテリ2とキャパシタ3との接続を断続するための充電リレー15が抵抗16と直列に設けられている。充電リレー15は、請求項にいう「第3断続手段」に相当するもので、充電ライン14を通じたバッテリ2からキャパシタ3への給電を許可するオン状態(閉:接続状態)と、同給電を遮断するオフ状態(開:遮断状態)とに切り替え可能とされている。
In addition to the above, in the present embodiment, a charging
(2)制御系統
図2は、本実施形態の車両用電源装置の制御系統を示すブロック図である。本図に示すように、上述したオルタネータ1、DC/DCコンバータ4、スタータ6、キャパシタ遮断リレー12、バイパスリレー13、充電リレー15、電気負荷5(EPAS21、エアコン22、オーディオ23、…)等の部品は、各種信号線を介してコントローラ30と接続されており、コントローラ30からの指令に基づき制御される。コントローラ30は、従来周知のCPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータであり、請求項にいう「制御手段」に相当するものである。
(2) Control System FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the vehicle power supply device of this embodiment. As shown in this figure, the
また、コントローラ30は、車両に設けられた各種センサ類と信号線を介して接続されている。具体的に、本実施形態の車両には、電圧センサSN1、運転状態検出手段SN2、イグニッションスイッチセンサSN3、およびその他スイッチ検出手段SN4が設けられており、これらのセンサ類により検出された情報がコントローラ30に逐次入力されるようになっている。
The
電圧センサSN1は、図1にも示すように、キャパシタ3の電圧(キャパシタ電圧)を検出するセンサであり、請求項にいう「電圧検出手段」に相当するものである。 As shown in FIG. 1, the voltage sensor SN1 is a sensor that detects the voltage of the capacitor 3 (capacitor voltage), and corresponds to “voltage detection means” in the claims.
運転状態検出手段SN2は、車両もしくはエンジンの状態に関する物理量を検出するセンサ類の総称であり、例えば、車両の走行速度を検出する車速センサ、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサ、アクセルペダルやブレーキペダルの操作量または操作力を検出するアクセル/ブレーキセンサ等が含まれる。この運転状態検出手段SN2からの入力情報に基づいて、コントローラ30は、例えば、車両が減速しているか加速しているか、減速/加速の度合いはどの程度かといった情報を得ることができる。
The driving state detection means SN2 is a generic term for sensors that detect physical quantities related to the state of the vehicle or engine. For example, a vehicle speed sensor that detects the traveling speed of the vehicle, an engine rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine, and an accelerator pedal. And an accelerator / brake sensor that detects an operation amount or an operation force of the brake pedal. Based on the input information from the driving state detection means SN2, the
イグニッションスイッチセンサSN3は、エンジンを始動または停止する際にドライバーにより操作される図外のイグニッションスイッチの操作状態を検出するセンサであり、請求項にいう「イグニッションスイッチ検出手段」に相当するものである。 The ignition switch sensor SN3 is a sensor for detecting an operation state of an unillustrated ignition switch operated by a driver when starting or stopping the engine, and corresponds to “ignition switch detection means” in the claims. .
その他スイッチ検出手段SN4は、イグニッションスイッチ以外のスイッチ類の操作状態を検出するセンサの総称であり、例えばエアコンやオーディオ等の操作スイッチの操作状態を検出するセンサ等が含まれる。 The other switch detection means SN4 is a generic term for sensors that detect operation states of switches other than the ignition switch, and includes, for example, sensors that detect operation states of operation switches such as an air conditioner and an audio.
コントローラ30は、上記各センサ類SN1〜SN4からの入力情報に基づいて、オルタネータ1による電力発電量、DC/DCコンバータ4による降圧動作、電気負荷5およびスタータ6の駆動/停止、リレー12,13,15のオン/オフ操作等を制御する。以下、このコントローラ30による制御動作の具体例について詳しく説明する。
Based on the input information from each of the sensors SN1 to SN4, the
(3)制御動作
本実施形態の車両用電源装置は、車両の減速時に集中的に発電を行ういわゆる減速回生制御を実行可能である。このため、車両の走行中、電源装置の各部は、コントローラ30によって次のように制御される。
(3) Control operation The vehicle power supply device of the present embodiment can execute so-called deceleration regeneration control in which power generation is concentrated when the vehicle is decelerated. For this reason, during traveling of the vehicle, each part of the power supply device is controlled by the
車両の減速時は、オルタネータ1による発電が積極的に行われて、最大で25Vの発電電力が生成される。このオルタネータ1での発電電力は、DC/DCコンバータ4によって12Vまで降圧された後に電気負荷5に供給される。また、電気負荷5での消費電力を超える余剰の電力は、キャパシタ3に供給されて充電される。キャパシタ3は、既に説明したように急速な充電が可能であるため、余剰電力はキャパシタ3によって効率よく回収されることになる。ただし、キャパシタ3が既に満充電状態(25V)にある場合には、キャパシタ3にそれ以上充電することができないため、余剰電力はバッテリ2の充電に回される。
At the time of deceleration of the vehicle, power generation by the
一方、車両の減速時以外の走行シーンでは、オルタネータ1からエンジンに加わる抵抗を少なくするために、オルタネータ1による発電が極力抑制される。例えば、オルタネータ1による発電が行われないとき、電気負荷5での消費電力は、主にキャパシタ3の充電電力によって賄われる。つまり、キャパシタ3に充電されていた最大で25Vの電力が、DC/DCコンバータ4により12Vまで降圧された後に電気負荷5に供給される。ただし、キャパシタ電圧が十分に高くない場合、もしくは電気負荷5での消費電力が比較的多い場合には、キャパシタ3の充電電力だけでは電気負荷5での消費電力を賄うことができない。そこで、このような場合には、オルタネータ1での発電が必要最小限行われて、このオルタネータ1で発電された電力が利用されるとともに、必要に応じてバッテリ2から放電される電力も利用される。このような制御により、車両の走行中のキャパシタ3の充電電力は、常にある一定のレベル以上に保たれる。本実施形態では、キャパシタ電圧が12〜25Vの範囲に収まるように、キャパシタ3への充放電が制御される。
On the other hand, in a driving scene other than when the vehicle is decelerating, power generation by the
上記のように、本実施形態では、車両の減速時には主にオルタネータ1からDC/DCコンバータ4を通じて電気負荷5に電力が供給され、車両の減速時以外はキャパシタ3からDC/DCコンバータ4を通じて電気負荷5に電力が供給される。このため、車両の走行中は、原則として、バイパスライン11を通じた給電が行われることはなく、キャパシタ3が第1ライン7から切り離されることもない。このため、図5に示すように、バイパスリレー13は常に遮断状態に維持され、キャパシタ遮断リレー12は常に接続状態に維持される。
As described above, in this embodiment, power is supplied mainly from the
しかしながら、車両が長期間放置された後にエンジンが始動されたような場合には、キャパシタ3の自然放電によってキャパシタ電圧が大幅に低下していることが想定される。このような状況下において、上述した通常どおりのリレー操作を実行すると(つまりバイパスリレー13を遮断状態にしてキャパシタ遮断リレー12を接続状態にすると)、次のような不具合が生じる。
However, when the engine is started after the vehicle has been left for a long time, it is assumed that the capacitor voltage is greatly reduced due to the spontaneous discharge of the
キャパシタ電圧が大幅に低下している状態で、キャパシタ遮断リレー12を接続状態にしたままエンジンが始動されると、その後直ぐにオルタネータ1による発電を開始しても、その発電電力は、自ずと電圧の低いキャパシタ3へと供給されるので、オルタネータ1から電気負荷5に対しほとんど電力が供給されなくなる。このため、キャパシタ3が十分に充電されてその電圧が回復するまで(例えば12V以上となるまで)の間(15〜60秒程度)は、電気負荷5での消費電力は、そのほとんどがバッテリ2からの放電電力によって賄われることになる。このとき、バッテリ2の電圧(バッテリ電圧)はスタータ6駆動時の大電流消費に伴い低下しているから、バッテリ2から電気負荷5に供給される電力は少なくならざるを得ない。このような状況下で、例えばEPAS(電動パワーステアリング機構)21のような比較的消費電力の多い電気負荷が作動すると、各電気負荷に供給されるバッテリ電圧がさらに低下するので、電気負荷の作動不良や機能失陥が起きたり、最悪のケースでは、コントローラ30に供給される電力の電圧が必要最小電圧(マイコンを正常に作動させるのに必要な下限の電圧)を下回ってエンストが起きる可能性がある。
If the engine is started while the capacitor voltage is greatly reduced and the
そこで、このような不具合を防止すべく、本実施形態では、エンジンの始動時および停止時に、次のような制御が行われる。 Therefore, in order to prevent such a problem, in the present embodiment, the following control is performed when the engine is started and stopped.
図3は、エンジンの始動時および停止時にコントローラ30により行われる制御の具体的手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure of control performed by the
すなわち、コントローラ30は、ステップS1で、イグニッションスイッチセンサSN3からの入力情報に基づいて、イグニッションスイッチがオン操作されたか否か(つまりドライバーがエンジンを始動させる操作を行ったか否か)を判定する。その結果、YESの場合、コントローラ30は、ステップS2で、スタータ6を駆動するなどしてエンジンを始動する。
That is, in step S1, the
次いで、コントローラ30は、ステップS3で、電圧センサSN1からの入力情報に基づいて、キャパシタ電圧が8V(請求項にいう「所定の閾値」に相当する)未満であるか否かを判定する。ここで、キャパシタ電圧が8V未満の状態とは、車両が長期間放置されるなどしてキャパシタ電圧が大幅に低下している状態(バッテリ電圧よりも低下している状態)である。
Next, in step S3, the
その結果、YESの場合、コントローラ30は、ステップS4〜S6で、キャパシタ遮断リレー12を遮断状態、バイパスリレー13を接続状態、充電リレー15を接続状態とする走行時充電制御を実行する。また、コントローラ30は、ステップS7で、オルタネータ1のフィールドコイルに電流を印加してオルタネータ1に発電を行わせる。ただし、オルタネータ1は、この走行時充電制御の実行中は、電気負荷5およびバッテリ2を保護するため、12Vで発電する。
As a result, in the case of YES, in Steps S4 to S6, the
この走行時充電制御が実行されると、図4に示すように、オルタネータ1で発電された電力が、接続状態にあるバイパスリレー13を通じて(つまりDC/DCコンバータ4をバイパスして)電気負荷5およびバッテリ2へと供給される。一方、キャパシタ遮断リレー12は遮断状態にあるので、オルタネータ1での発電電力がキャパシタ3に供給されることはない。また、充電リレー15は接続状態にあるので、充電ライン14を介してバッテリ2からキャパシタ3に電流が流れ、キャパシタ3がバッテリ2によって充電される。このとき、バッテリ2に対してはオルタネータ1によって発電電力が供給されているので、バッテリ電圧の急低下も抑制される。
When the running charging control is executed, as shown in FIG. 4, the electric power generated by the
次いで、コントローラ30は、ステップS8で、上記走行時充電制御の実行に伴い、キャパシタ電圧が12V(請求項にいう「所定の基準値」に相当する)以上となったか否かを判定し、YESの場合、ステップS9に進み、NOの場合、ステップS14に進む。ここで、キャパシタ電圧が12V以上の状態とは、キャパシタ電圧がバッテリ電圧まで回復した状態である。
Next, in step S8, the
コントローラ30は、ステップS9〜S11で、キャパシタ遮断リレー12を接続状態、バイパスリレー13を遮断状態、充電リレー15を遮断状態とする通常制御を実行する。
In Steps S9 to S11, the
この通常制御が実行されると、図5に示すように、車両の減速時以外はキャパシタ3からDC/DCコンバータ4を通じて電気負荷5に電力が供給され、車両の減速時には主にオルタネータ1からDC/DCコンバータ4を通じて電気負荷5に電力が供給される。オルタネータ1は、この通常制御の実行中は、最大25Vの通常の回生発電に戻る。また、この通常制御では、充電ライン14を介してバッテリ2からキャパシタ3に電流が流れること、すなわちバッテリ2によるキャパシタ3の充電が停止される。
When this normal control is executed, as shown in FIG. 5, electric power is supplied from the
次いで、コントローラ30は、ステップS12で、イグニッションスイッチセンサSN3からの入力情報に基づいて、イグニッションスイッチがオフ操作されたか否か(つまりドライバーがエンジンを停止させる操作を行ったか否か)を判定する。その結果、YESの場合、コントローラ30は、ステップS13で、キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とする停止時放電抑制制御を実行する。
Next, in step S12, the
この停止時放電抑制制御が実行されると、図1に示すように、キャパシタ3が、オルタネータ1、バッテリ2、DC/DCコンバータ4、電気負荷5、スタータ6、およびPTCヒータ25から遮断されるので、エンジン停止中にキャパシタ3からこれらの機器に暗電流が流れることが回避される。そのため、エンジン停止中にキャパシタ電圧が低下することが抑制される。
When the stop-time discharge suppression control is executed, the
なお、コントローラ30は、上記ステップS3でNOのときは、ステップS9に進んで、直ちに通常制御を実行する。また、上記ステップS12でNOのときは、ステップS9に戻って、通常制御を続行する。
If the answer is NO in step S3, the
一方、上記ステップS8でNOと判定されてステップS14に進んだ場合、コントローラ30は、ステップS14で、イグニッションスイッチセンサSN3からの入力情報に基づいて、イグニッションスイッチがオフ操作されたか否か(つまりドライバーがエンジンを停止させる操作を行ったか否か)を判定し、YESの場合、ステップS15に進み、NOの場合、ステップS4に戻って、走行時充電制御を続行する。
On the other hand, if it is determined as NO in step S8 and the process proceeds to step S14, the
コントローラ30は、ステップS15〜S17で、キャパシタ遮断リレー12を接続状態、バイパスリレー13を接続状態、充電リレー15を遮断状態とする停止時充電制御を実行する。
In Steps S15 to S17, the
この停止時充電制御が実行されると、図6に示すように、バッテリ2に充電されていた電力が、接続状態にあるバイパスリレー13およびキャパシタ遮断リレー12を通じてキャパシタ3に供給され、キャパシタ3がバッテリ2によって充電される。
When the stop-time charging control is executed, as shown in FIG. 6, the power charged in the
次いで、コントローラ30は、ステップS18で、上記停止時充電制御の実行に伴い、キャパシタ電圧が12V(請求項にいう「所定の基準値」に相当する)以上となったか否かを判定し、YESの場合、ステップS13に進んで、キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とする停止時放電抑制制御を実行し、NOの場合、ステップS15に戻って、停止時充電制御を続行する。
Next, in step S18, the
(4)作用
以上説明したとおり、本実施形態では、車両の電気負荷5に電力を供給する電源装置を備えた車両の制御装置は、エンジンにより駆動されて発電するオルタネータ1と、上記オルタネータ1と接続された充放電可能なバッテリ2と、上記オルタネータ1と接続され、上記バッテリ2よりも急速な充放電が可能なキャパシタ3と、上記オルタネータ1とキャパシタ3との接続を断続可能なキャパシタ遮断リレー12と、上記オルタネータ1とバッテリ2との接続、および上記オルタネータ1と電気負荷5との接続を断続可能なバイパスリレー13と、上記バッテリ2とキャパシタ3との接続を断続可能な充電リレー15と、キャパシタ電圧を検出する電圧センサSN1と、エンジンを始動するイグニッションスイッチの操作状態を検出するイグニッションスイッチセンサSN3と、上記キャパシタ遮断リレー12、バイパスリレー13、および充電リレー15を制御するコントローラ30と、を備え、上記コントローラ30は、上記イグニッションスイッチセンサSN3によりイグニッションスイッチがオン操作されたことが検出され、かつ上記電圧センサSN1によりキャパシタ電圧が8V未満であることが検出された場合に(ステップS3でYES)、上記キャパシタ遮断リレー12を遮断状態、上記バイパスリレー13を接続状態、上記充電リレー15を接続状態とする走行時充電制御を実行する(ステップS4〜S6、図4)。
(4) Operation As described above, in the present embodiment, a vehicle control device including a power supply device that supplies electric power to the
この構成によれば、キャパシタ電圧が8V未満にまで低下した状態でのエンジン始動時に、キャパシタ遮断リレー12を遮断状態、バイパスリレー13を接続状態とするので、オルタネータ1で発電された電力が電圧の低い(言い換えれば電力の吸収代が大きい)キャパシタ3に供給されることが禁止され、発電電力の多くを電気負荷5およびバッテリ2に供給することが可能になる。これにより、電気負荷5での消費電力を不足なく賄うことができ、電気負荷5の作動不良等が起きるのを確実に防止することができる。
According to this configuration, when the engine is started with the capacitor voltage lowered to less than 8 V, the
併せて、充電リレー15を接続状態とするので、バッテリ2に充電されていた電力がキャパシタ3に供給されて、キャパシタ3が充電される。これにより、キャパシタ電圧が低下した状態でのエンジン始動時から直ちにキャパシタ電圧を回復させることができる。しかも、その際、バッテリ2には発電電力が供給されるので、バッテリ電圧が急激に低下することがなく、バッテリ2の劣化も抑制される。
At the same time, since the charging
そして、このように、オルタネータ1で発電された電力がキャパシタ3に流れることが禁止され、電気負荷5およびバッテリ2に流れることが許容されて、オルタネータ1の発電電力で電気負荷5の消費電力をカバーすることができるため、バッテリ2を小型化することができ、当該車両用電源装置を小型車にも搭載することが可能となる。
In this way, the power generated by the
本実施形態においては、上記キャパシタ3に充電された電力を降圧した上で上記電気負荷5に供給するためのDC/DCコンバータ4と、上記キャパシタ3と電気負荷5とを上記DC/DCコンバータ4を介して接続する第2ライン8と、上記キャパシタ3と電気負荷5とを上記DC/DCコンバータ4を介さずに接続するバイパスライン11とをさらに備え、上記バイパスライン11に上記バイパスリレー13が設けられているとともに、上記コントローラ30は、上記走行時充電制御の実行中に上記電圧センサSN1によりキャパシタ電圧が12V以上であることが検出された場合に(ステップS8でYES)、上記キャパシタ遮断リレー12を接続状態、上記バイパスリレー13を遮断状態、上記充電リレー15を遮断状態とする通常制御に移行する(ステップS9〜S11、図5)。
In the present embodiment, the DC /
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中にキャパシタ電圧が12V以上にまで回復すると、キャパシタ遮断リレー12を接続状態、バイパスリレー13を遮断状態、充電リレー15を遮断状態とするので、キャパシタ3に充電された電力が第2ライン8を通じてDC/DCコンバータ4で降圧された上で電気負荷5に供給される。また、オルタネータ1で発電された電力が接続状態のキャパシタ遮断リレー12を通じて急速充電可能なキャパシタ3に供給される。一方、バッテリ2からキャパシタ3への電力の供給が停止される。これにより、車両の減速時に集中的に発電を行ってその発電電力を回収する減速回生制御が可能になるので、減速時以外の走行シーンにおいてエンジンにかかる負担を低減でき、燃費性能を効果的に向上させることが現在のドライビングサイクルから可能になる。
According to this configuration, when the capacitor voltage recovers to 12 V or more during the running charge control, the
本実施形態においては、上記コントローラ30は、上記走行時充電制御の実行中に上記電圧センサSN1によりキャパシタ電圧が12V以上であることが検出される前に上記イグニッションスイッチセンサSN3によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に(ステップS14でYES)、上記キャパシタ遮断リレー12を接続状態、上記バイパスリレー13を接続状態、上記充電リレー15を遮断状態とする停止時充電制御に移行する(ステップS15〜S17、図6)。
In the present embodiment, the
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中にキャパシタ電圧が12V以上にまで回復する前にエンジンが停止されると、キャパシタ遮断リレー12を接続状態、バイパスリレー13を接続状態、充電リレー15を遮断状態とするので、バッテリ2に充電されていた電力が接続状態のキャパシタ遮断リレー12およびバイパスリレー13を通じてキャパシタ3に供給され、キャパシタ3の充電がエンジン停止後も引き続き行われる。そして、この充電によりキャパシタ電圧が回復すると、次回エンジンが始動されたときには上記走行時充電制御を実行することが不要となるので、オルタネータ1での発電電力を、接続状態のキャパシタ遮断リレー12を通じて急速充電可能なキャパシタ3に供給することが可能になる。これにより、車両の減速時に集中的に発電を行ってその発電電力を回収する減速回生制御が可能になるので、減速時以外の走行シーンにおいてエンジンにかかる負担を低減でき、燃費性能を効果的に向上させることが次回のドライビングサイクルから可能になる。
According to this configuration, when the engine is stopped before the capacitor voltage is recovered to 12 V or more during the running charge control, the
本実施形態においては、上記コントローラ30は、上記通常制御の実行中に上記イグニッションスイッチセンサSN3によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に(ステップS12でYES)、上記キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とする停止時放電抑制制御に移行する(ステップS13、図1)。
In the present embodiment, the
この構成によれば、上記通常制御の実行中にエンジンが停止されると、上記キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とするので、キャパシタ3に充電された電力がエンジン停止中に暗電流としてオルタネータ1やDC/DCコンバータ4に流れることが防がれる。そのため、エンジン停止中のキャパシタ電圧の低下が抑制される。
According to this configuration, when the engine is stopped during the execution of the normal control, the
本実施形態においては、上記コントローラ30は、上記停止時充電制御の実行中に上記電圧センサSN1によりキャパシタ電圧が12V以上であることが検出された場合に(ステップS18でYES)、上記キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とする停止時放電抑制制御に移行する(ステップS13)。
In the present embodiment, the
この構成によれば、上記停止時充電制御の実行中にキャパシタ電圧が12V以上にまで回復すると、上記キャパシタ遮断リレー12を遮断状態とするので、キャパシタ3に充電された電力がエンジン停止中に暗電流としてオルタネータ1やDC/DCコンバータ4に流れることが防がれる。そのため、エンジン停止中のキャパシタ電圧の低下が抑制される。
According to this configuration, when the capacitor voltage recovers to 12 V or more during execution of the stop-time charge control, the
本実施形態においては、上記バッテリ2とキャパシタ3とを接続する充電ライン14をさらに備え、上記充電ライン14に上記充電リレー15が抵抗16と直列に設けられている。
In the present embodiment, a charging
この構成によれば、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の充電リレー15を通じてバッテリ2からキャパシタ3に電力が供給されてキャパシタ3が充電される際に、その電流量が抵抗16の存在により低目に抑えられる。そのため、バッテリ電圧が急激に低下することがより一層確実に抑制される。
According to this configuration, when power is supplied from the
(5)変形例
図7は、上記実施形態の変形例を示している。この変形例では、図1と比べて、充電ライン14の配置が異なっている。すなわち、上記実施形態では、充電ライン14は、第3ライン9上の点と、第1ライン7におけるキャパシタ遮断リレー12よりもキャパシタ3寄りの点との間に介設されていた。これに対し、この変形例では、充電ライン14は、第2ライン8におけるDC/DCコンバータ4よりもキャパシタ3寄りの点と、第1ライン7におけるキャパシタ遮断リレー12よりもキャパシタ3寄りの点との間に介設されている。
(5) Modification FIG. 7 shows a modification of the above embodiment. In this modification, the arrangement of the charging
この構成によれば、図7に示すように、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の充電リレー15を通じてバッテリ2からキャパシタ3に電力が供給されてキャパシタ3が充電される際に、DC/DCコンバータ4を経由してバッテリ2からキャパシタ3に電力が供給される(図4参照)。
According to this configuration, as shown in FIG. 7, during the execution of the running charge control, when power is supplied from the
この場合、DC/DCコンバータ4は、オルタネータ1またはキャパシタ3の側から電気負荷5またはバッテリ2の側に(つまり図中左側から右側に)供給される電力の電圧をスイッチング動作により降圧する機能とともに、上記とは反対方向への(つまり図中右側から左側への)電力の供給を許容する機能を有している。
In this case, the DC /
さらに、DC/DCコンバータ4は、電力を降圧する際の当該電力の流れ(つまり図中左側から右側)と反対方向(つまり図中右側から左側)に流れる電力に対しては、電圧を昇圧する機能を有していてもよい。
Further, the DC /
そうすれば、図7に示すように、上記走行時充電制御の実行中に、接続状態の充電リレー15を通じてバッテリ2からキャパシタ3に電力が供給されてキャパシタ3が充電される際に、昇圧された電力がキャパシタ3に供給されるので、昇圧されない電力が供給される場合と比べて、短時間でキャパシタ電圧を回復させることができる。
Then, as shown in FIG. 7, during the running charge control, the voltage is boosted when power is supplied from the
上記実施形態では、バッテリ2よりも急速な充放電が可能な蓄電装置(請求項にいう第2蓄電装置)として、複数の電気二重層キャパシタ(EDLC)からなるキャパシタ3を用いたが、このようなキャパシタ3以外の蓄電装置を第2蓄電装置として使用することも可能である。その一例として、リチウムイオンキャパシタを挙げることができる。なお、リチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタとは異なり、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵可能な炭素系材料を負極として用いることによってエネルギー密度をさらに向上させたものであり、正極と負極とで充放電の原理が異なる(化学反応を併用する)ことから、ハイブリッドキャパシタとも呼ばれるものである。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、ディーゼルエンジンを搭載した車両に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、ディーセルエンジン以外のエンジン(例えばガソリンエンジン)を搭載した車両にも当然に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a vehicle equipped with a diesel engine has been described as an example. However, the present invention is naturally applied to a vehicle equipped with an engine other than a diesel engine (for example, a gasoline engine). Can be applied to.
さらに、上記実施形態では、エンジンから動力を得て発電する発電機としてオルタネータ1を用いたが、発電だけでなくエンジンのトルクアシスト(エンジンの出力軸にトルクを付加する動作)をも行うことが可能な電気モータ(モータジェネレータ)を、上記発電機として用いてもよい。すなわち、本発明は、エンジンのみが動力源である従来型の車両だけでなく、エンジンと電気モータとを併用したハイブリッド車両にも適用することが可能である。
Further, in the above embodiment, the
なお、抵抗16はなくてもよい。抵抗16の存在により、走行時充電制御および停止時充電制御中におけるキャパシタ3の充電に要する時間を調節できる。例えば、充電時間を長くすると、充電ライン14等を構成するワイヤハーネスを細くすることができる。
The
また、図6の停車時充電制御において、キャパシタ遮断リレー12を遮断状態、バイパスリレー13を遮断状態、充電リレー15を接続状態としてもよい。これにより、バッテリ2に充電されていた電力が、接続状態にある充電リレー15を通じ、充電ライン14を介してキャパシタ3に供給され、キャパシタ3がバッテリ2によって充電される。この場合、抵抗16はないほうが好ましい。
In the stop-time charging control of FIG. 6, the
1 オルタネータ(発電機)
2 バッテリ(第1蓄電装置)
3 キャパシタ(第2蓄電装置)
4 DC/DCコンバータ(変換器)
5 電気負荷
6 スタータ
7 第1ライン(給電ライン)
8 第2ライン(降圧ライン)
9 第3ライン
10 第4ライン
11 バイパスライン
12 キャパシタ遮断リレー(第1断続手段)
13 バイパスリレー(第2断続手段)
14 充電ライン
15 充電リレー(第3断続手段)
16 抵抗
30 コントローラ(制御手段)
SN1 電圧センサ(電圧検出手段)
SN3 イグニッションスイッチセンサ(イグニッションスイッチ検出手段)
1 Alternator (generator)
2 Battery (first power storage device)
3 Capacitor (second power storage device)
4 DC / DC converter (converter)
5
8 Second line (step-down line)
9
13 Bypass relay (second intermittent means)
14 Charging
16
SN1 voltage sensor (voltage detection means)
SN3 ignition switch sensor (ignition switch detection means)
Claims (6)
エンジンにより駆動されて発電する発電機と、
上記発電機と接続された充放電可能な第1蓄電装置と、
上記発電機と接続され、上記第1蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第2蓄電装置と、
上記発電機と第2蓄電装置との接続を断続可能な第1断続手段と、
上記発電機と第1蓄電装置との接続、および上記発電機と電気負荷との接続を断続可能な第2断続手段と、
上記第1蓄電装置と第2蓄電装置との接続を断続可能な第3断続手段と、
上記第2蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
エンジンを始動するイグニッションスイッチの操作状態を検出するイグニッションスイッチ検出手段と、
上記第1断続手段、第2断続手段、および第3断続手段を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、
上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオン操作されたことが検出され、かつ上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が所定の閾値未満であることが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態、上記第2断続手段を接続状態、上記第3断続手段を接続状態とする走行時充電制御と、
上記走行時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記閾値より大きい所定の基準値以上であることが検出される前に上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に、上記第1断続手段を接続状態、上記第2断続手段を接続状態、上記第3断続手段を遮断状態とする停止時充電制御と、
上記停止時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記基準値以上であることが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態とする停止時放電抑制制御と、
を選択的に実行することを特徴とする車両の制御装置。 A vehicle control device including a power supply device that supplies electric power to an electric load of the vehicle,
A generator driven by an engine to generate electricity;
A chargeable / dischargeable first power storage device connected to the generator;
A second power storage device connected to the generator and capable of charging and discharging more rapidly than the first power storage device;
A first intermittent means capable of intermittently connecting the generator and the second power storage device;
A second intermittent means capable of intermittently connecting the generator and the first power storage device and connecting the generator and the electrical load;
A third intermittent means capable of intermittently connecting the first power storage device and the second power storage device;
Voltage detecting means for detecting the voltage of the second power storage device;
An ignition switch detecting means for detecting an operation state of the ignition switch for starting the engine;
Control means for controlling the first intermittent means, the second intermittent means, and the third intermittent means,
The control means includes
When the ignition switch detecting means detects that the ignition switch is turned on, and the voltage detecting means detects that the voltage of the second power storage device is less than a predetermined threshold, the first intermittent means A charge control during traveling, wherein the second intermittent means is connected, the third intermittent means is connected ,
The ignition switch is turned off by the ignition switch detection means before the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is greater than or equal to a predetermined reference value greater than the threshold value during execution of the running charge control. When it is detected that the first intermittent means is in a connected state, the second intermittent means is in a connected state, and the third intermittent means is in a disconnected state;
Stop discharge suppression control that shuts off the first intermittent means when the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is equal to or higher than the reference value during execution of the stop charge control. When,
Is selectively executed. The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.
上記第2蓄電装置に充電された電力を降圧した上で上記電気負荷に供給するための変換器と、
上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介して接続する降圧ラインと、
上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介さずに接続するバイパスラインとをさらに備え、
上記バイパスラインに上記第2断続手段が設けられているとともに、
上記制御手段は、上記走行時充電制御の実行中に上記電圧検出手段により第2蓄電装置の電圧が上記閾値より大きい所定の基準値以上であることが検出された場合に、上記第1断続手段を接続状態、上記第2断続手段を遮断状態、上記第3断続手段を遮断状態とする通常制御に移行することを特徴とする車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 1,
A converter for stepping down the electric power charged in the second power storage device and supplying the electric load to the electric load;
A step-down line that connects the second power storage device and an electrical load via the converter;
A bypass line that connects the second power storage device and the electrical load without going through the converter;
The second intermittent means is provided in the bypass line,
The control means is configured to detect the first intermittent means when the voltage detection means detects that the voltage of the second power storage device is equal to or higher than a predetermined reference value greater than the threshold during execution of the traveling charge control. A control apparatus for a vehicle, wherein the control is shifted to a normal control in which the second intermittent means is disconnected and the third intermittent means is disconnected.
上記制御手段は、上記通常制御の実行中に上記イグニッションスイッチ検出手段によりイグニッションスイッチがオフ操作されたことが検出された場合に、上記第1断続手段を遮断状態とする停止時放電抑制制御に移行することを特徴とする車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 2,
When the ignition switch detecting means detects that the ignition switch is turned off during the execution of the normal control, the control means shifts to a stop-time discharge suppression control in which the first intermittent means is cut off. A control apparatus for a vehicle.
上記第1蓄電装置と第2蓄電装置とを接続する充電ラインをさらに備え、
上記充電ラインに上記第3断続手段が抵抗と直列に設けられていることを特徴とする車両の制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3 ,
A charge line connecting the first power storage device and the second power storage device;
The vehicle control device, wherein the charging line is provided with the third intermittent means in series with a resistor.
上記発電機と第2蓄電装置とを接続する給電ラインと、
上記第2蓄電装置に充電された電力を降圧した上で上記電気負荷に供給するための変換器と、
上記発電機と第1蓄電装置および電気負荷とを接続するとともに、上記第2蓄電装置と電気負荷とを上記変換器を介さずに接続するバイパスラインと、
上記第2蓄電装置と第1蓄電装置および電気負荷とを上記変換器を介して接続する降圧ラインと、
上記降圧ラインの上記変換器よりも第2蓄電装置側の点と上記給電ラインの第2蓄電装置寄りの点とを接続する充電ラインとをさらに備え、
上記給電ラインにおける上記充電ラインとの接続点よりも発電機側に上記第1断続手段が設けられ、上記バイパスラインに上記第2断続手段が設けられ、上記充電ラインに上記第3断続手段が設けられていることを特徴とする車両の制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4 ,
A power supply line connecting the generator and the second power storage device;
A converter for stepping down the electric power charged in the second power storage device and supplying the electric load to the electric load;
A bypass line for connecting the generator to the first power storage device and the electrical load, and connecting the second power storage device and the electrical load without going through the converter;
A step-down line that connects the second power storage device, the first power storage device, and an electrical load via the converter;
A charge line that connects a point closer to the second power storage device than the converter of the step-down line and a point closer to the second power storage device of the power feeding line;
The first intermittent means is provided on the generator side of the power supply line with respect to the charging line, the second intermittent means is provided on the bypass line, and the third intermittent means is provided on the charging line. A control apparatus for a vehicle.
上記変換器は、電力を降圧する際の当該電力の流れと反対方向に流れる電力に対しては、電圧を昇圧することを特徴とする車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 5 ,
The above-mentioned converter boosts a voltage with respect to electric power that flows in a direction opposite to the flow of the electric power when the electric power is stepped down.
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