JP6468104B2 - Power system - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される電源システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system mounted on a vehicle.
車両に搭載される電源システムとして、複数の蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に電力を供給する構成が知られている。 As a power supply system mounted on a vehicle, a configuration for supplying electric power to various on-vehicle electric loads while using a plurality of storage batteries is known.
特許文献1に記載の技術では、電源としてメインバッテリとサブバッテリの2つのバッテリが搭載された電源システムが開示されている。これら2つのバッテリは、リレーを介して並列接続されており、メインバッテリには、スタータおよびモータジェネレータが接続され、サブバッテリには、電圧降下が許容されない各種電気負荷が接続されている。
In the technique described in
以上の構成により、スタータやモータジェネレータを駆動する際には、リレーをオフにし、メインバッテリとサブバッテリとを電気的に切り離した状態で、スタータやモータジェネレータを駆動する。これにより、メインバッテリの電圧変動がサブバッテリに接続された各種電気負荷に及ぶことを抑制している。 With the above configuration, when driving the starter or motor generator, the relay is turned off, and the starter or motor generator is driven in a state where the main battery and the sub battery are electrically disconnected. Thereby, it is suppressed that the voltage fluctuation of the main battery reaches various electric loads connected to the sub battery.
また、特許文献1では、燃費向上やガス排気量の低減を目的として、所定の停止条件の成立によりエンジンを停止させ、その後の所定の始動条件が成立した際に、エンジンを再始動させるアイドリングストップ制御を行っている。そして、アイドリングストップ制御で、エンジンを再始動させる際には、メインバッテリの電力を用いてモータジェネレータを駆動している。
Further, in
サブバッテリによる電力供給でエンジンを初回始動した後、メインバッテリの劣化状態に関わらず、アイドリングストップ制御が実施されると、エンジンの再始動が適切に実施されない不都合が生じるおそれがあった。 After the engine is started for the first time by the power supply by the sub battery, when the idling stop control is performed regardless of the deterioration state of the main battery, there is a possibility that the engine is not restarted properly.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、複数の蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に電力を供給する電源システムにおいて、アイドリングストップ制御を適切に実施することができる電源システムを提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and provides a power supply system that can appropriately perform idling stop control in a power supply system that supplies electric power to various in-vehicle electric loads while properly using a plurality of storage batteries. Is the main purpose.
請求項1に記載の発明は、所定条件に応じて、エンジンの自動停止及び再始動を行う車両に適用され、発電機能を備えた回転電機(10)に対して並列接続され、エンジンの初回始動時の電力供給に使用される第1蓄電池(11)と、前記エンジンの自動停止後の再始動の際の電力供給に使用される第2蓄電池(12)とを備える電源システムであって、前記エンジンの初回始動後に、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れる通電状態であることを判定する通電判定部と、前記第2蓄電池が前記通電状態である場合に、前記第2蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、前記内部抵抗算出部により算出した前記内部抵抗に基づいて、前記第2蓄電池の電力の使用による前記再始動を許可するか否かを判定する再始動判定手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、第1蓄電池によるエンジンの初回始動後に、第2蓄電池に所定以上の電流を通電した状態で、第2蓄電池の内部抵抗を算出する。そして第2蓄電池の内部抵抗が所定の閾値未満であることを条件に、第2蓄電池による電力供給を許可するようにしたため、第2蓄電池の状態に応じてエンジンの再始動を適切に実施することができる。 According to the first aspect of the present invention, the internal resistance of the second storage battery is calculated in a state where a predetermined current or more is supplied to the second storage battery after the engine is initially started by the first storage battery. And since the electric power supply by the 2nd storage battery is permitted on condition that the internal resistance of the 2nd storage battery is less than a predetermined threshold, restarting the engine appropriately according to the state of the 2nd storage battery Can do.
請求項2に記載の発明は、前記通電判定部は、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れ、かつその時の単位時間当たりの電流変化量が所定以上である場合に、前記通電状態になったと判定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the energization determination unit enters the energized state when a predetermined current or more flows through the second storage battery and a current change amount per unit time at that time is a predetermined value or more. It is characterized by determining that it was.
請求項2に記載の発明によれば、第2蓄電池の通電電流の変化が急峻であることを条件に内部抵抗の算出を行うことで、内部抵抗を精度良く算出できる。 According to the second aspect of the present invention, the internal resistance can be calculated with high accuracy by calculating the internal resistance on the condition that the change in the energization current of the second storage battery is steep.
請求項3に記載の発明は、前記回転電機は、前記車両の減速時に回生発電を行う一方、前記車両の走行時に動力アシストを行うものであり、前記通電判定部は、前記回転電機による回生発電の開始時に又は動力アシストの開始時に、前記通電状態になったと判定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the rotating electrical machine performs regenerative power generation when the vehicle decelerates, while performing power assist when the vehicle travels, and the energization determining unit is configured to perform regenerative power generation by the rotating electrical machine. It is determined that the energized state is reached at the start of power or at the start of power assist.
請求項3に記載の発明によれば、回転電機による回生発電の開始時や動力アシストの開始時には、リチウムイオン蓄電池の充放電電流が一気に増加する。この際に内部抵抗の算出を行うことで、内部抵抗を精度良く算出できる。 According to the third aspect of the present invention, the charging / discharging current of the lithium ion storage battery increases at a stroke when regenerative power generation by the rotating electrical machine is started or when power assist is started. By calculating the internal resistance at this time, the internal resistance can be calculated with high accuracy.
請求項4に記載の発明は、前記内部抵抗算出部は、前記初回始動後において、前記第2蓄電池が前記通電状態になることに伴い、前記第2蓄電池の内部抵抗の更新処理を実施することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the internal resistance calculation unit performs a process of updating the internal resistance of the second storage battery as the second storage battery enters the energized state after the initial start. It is characterized by.
請求項4に記載の発明によれば、エンジンの初回始動後において、第2蓄電池が通電状態になることに伴って、第2蓄電池の内部抵抗の更新処理を実施するようにしたため、現在の第2蓄電池の内部抵抗に基づいて、第2蓄電池による電力供給を許可するかを判定できる。 According to the fourth aspect of the present invention, after the initial start of the engine, the internal resistance of the second storage battery is updated as the second storage battery is energized. Based on the internal resistance of the two storage battery, it can be determined whether to allow power supply by the second storage battery.
請求項5に記載の発明は、前記第2蓄電池の前記内部抵抗が所定の閾値以上であると判定された際に、前記エンジンの自動停止後の再始動の際に前記第1蓄電池の電力を使用するように設定する設定部を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, when it is determined that the internal resistance of the second storage battery is equal to or greater than a predetermined threshold, the power of the first storage battery is reduced when the engine is restarted after automatic stop. It is characterized by comprising a setting unit for setting to use.
請求項5に記載の発明によれば、第2蓄電池の内部抵抗が大きくなる場合には、エンジンの自動停止後の再始動の際に、第2蓄電池に代えて第1蓄電池の電力を使用することとしたため、第2蓄電池が電力供給に不適切な状態においても、第1蓄電池の電力を利用してエンジンの再始動を適切に実施できる。 According to invention of Claim 5, when the internal resistance of a 2nd storage battery becomes large, it replaces with a 2nd storage battery and uses the electric power of a 1st storage battery at the time of restart after an engine automatic stop. Therefore, even when the second storage battery is inappropriate for power supply, the engine can be restarted appropriately using the power of the first storage battery.
請求項6に記載の発明は、前記第2蓄電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度の検出結果に基づき、前記内部抵抗を補正する第1補正部と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項6に記載の発明によれば、第2蓄電池の内部抵抗は温度に応じて変化する。そこで第2蓄電池の温度の検出結果に基づいて、内部抵抗を補正することとしたため、内部抵抗をより精度よく算出することができ、ひいては第2蓄電池による電力供給を許可するか否かをより正しく判定することができる。
According to invention of
請求項7に記載の発明は、前記通電判定部は、前記第2蓄電池の通電電流が充電電流であるか放電電流であるかを判定するものであって、前記第2蓄電池の通電電流が前記充電電流の場合に、前記第2蓄電池の通電電流が前記放電電流の場合と比べて、前記内部抵抗を増加側に補正する第2補正部を備えることを特徴とする。 In the seventh aspect of the invention, the energization determining unit determines whether the energization current of the second storage battery is a charge current or a discharge current, and the energization current of the second storage battery is the In the case of a charging current, a second correction unit is provided that corrects the internal resistance to the increase side as compared with the case where the energization current of the second storage battery is the discharge current.
請求項7に記載の発明によれば、第2蓄電池に放電電流が通電される場合と、第2蓄電池に充電電流が通電される場合とでは、内部抵抗の値の差が生じ、放電電流の場合の内部抵抗が大きくなる傾向がある。また、放電電流の方が内部抵抗の検出精度が高くなる傾向がある。そこで、第2蓄電池に充電電流が通電される場合には、内部抵抗を増加側に補正するようにした。この場合、第2蓄電池に充電電流が通電される場合の内部抵抗の検出精度を高めることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, there is a difference in the internal resistance between the case where the discharge current is supplied to the second storage battery and the case where the charge current is supplied to the second storage battery. In some cases, the internal resistance tends to increase. Also, the detection accuracy of the internal resistance tends to be higher in the discharge current. Therefore, when the charging current is applied to the second storage battery, the internal resistance is corrected to the increase side. In this case, the detection accuracy of the internal resistance when the charging current is supplied to the second storage battery can be increased.
請求項8に記載の発明は、前記第2蓄電池の未使用時の内部抵抗は、前記第1蓄電池の未使用時の内部抵抗よりも小さいことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is characterized in that an internal resistance when the second storage battery is not used is smaller than an internal resistance when the first storage battery is not used.
請求項8に記載の発明によれば、内部抵抗が小さく受け入れ性の高い第2蓄電池をエンジンの再始動に用いることで、エンジンの再始動をより好適に実施できる。 According to the eighth aspect of the present invention, the engine can be restarted more suitably by using the second storage battery having low internal resistance and high acceptability for restarting the engine.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の電源システムが搭載される車両は、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行するものであり、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. A vehicle on which the power supply system of this embodiment is mounted travels using an engine (internal combustion engine) as a drive source, and has a so-called idling stop function.
(第1実施形態)
図1に示すように、本電源システムは、回転電機10、鉛蓄電池11、リチウムイオン蓄電池12、スタータ13、電気負荷14、電流検出部15、電圧検出部16、第1スイッチ21、第2スイッチ22、第3スイッチ23を備えている。このうち、リチウムイオン蓄電池12、第1スイッチ21及び第2スイッチ22は、図示しない筐体(収容ケース)に収容されることで一体化され、電池ユニットUとして構成されている。なお鉛蓄電池11が第1蓄電池、リチウムイオン蓄電池12が第2蓄電池にそれぞれ対応している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the power supply system includes a rotating
電池ユニットUには外部端子として第1端子T1、第2端子T2が設けられている。第1端子T1には鉛蓄電池11と電気負荷14とが接続され、第2端子T2には回転電機10とスタータ13が接続されている。なお、端子T1,T2はいずれも回転電機10の入出力の電流が流れる大電流入出力端子となっている。
The battery unit U is provided with a first terminal T1 and a second terminal T2 as external terminals. The lead storage battery 11 and the electrical load 14 are connected to the first terminal T1, and the rotating
回転電機10の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルト等により駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機10の回転軸が回転する一方、回転電機10の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。この場合、回転電機10は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する動力出力機能とを備えている。なお回転電機10には、例えばISG(Integrated Starter Generator)が使用される。
The rotating shaft of the rotating
鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とは回転電機10に対して並列に電気接続されており、回転電機10の発電電力により各蓄電池11,12の充電が可能となっている。また、回転電機10は、各蓄電池11,12からの給電により駆動されるものとなっている。
The lead storage battery 11 and the lithium
鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。例えば、鉛蓄電池11の正極活物質には二酸化鉛(PbO2)、負極活物質には鉛(Pb)が用いられる。また、電解液には硫酸(H2SO4)が用いられる。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続することで鉛蓄電池11が構成されている。なお、本実施形態では、鉛蓄電池11の蓄電容量がリチウムイオン蓄電池12の蓄電容量よりも大きくなるような設定がなれている。
The lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery. For example, lead dioxide (PbO2) is used for the positive electrode active material of the lead storage battery 11, and lead (Pb) is used for the negative electrode active material. In addition, sulfuric acid (H2SO4) is used as the electrolytic solution. And the lead storage battery 11 is comprised by connecting the some battery cell comprised from these electrodes in series. In the present embodiment, the storage capacity of the lead storage battery 11 is set to be larger than the storage capacity of the lithium
リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて、未使用状態(新品)における内部抵抗が小さく、また、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い(電力受け入れ性の高い)高密度蓄電池である。
Compared to the lead storage battery 11, the lithium
例えば、リチウムイオン蓄電池12の正極活物質には、リチウムを含む酸化物(リチウム金属複合酸化物)が用いられる。具体例としては、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4等が挙げられる。リチウムイオン蓄電池12の負極活物質には、カーボン(C)やグラファイト、チタン酸リチウム(例えばLixTiO2)、Si又はSuを含有する合金等が用いられる。リチウムイオン蓄電池12の電解液には有機電解液が用いられる。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続することでリチウムイオン蓄電池12が構成されている。
For example, an oxide containing lithium (lithium metal composite oxide) is used for the positive electrode active material of the lithium
なお、図1中の符号11a,12aは、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の電池セル集合体を表し、符号11b,12bは鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の内部抵抗を表している。また、以下の説明において、蓄電池の開放電圧V0とは、電池セル集合体11a,12aにより生じた電圧のことである。
In addition, the codes |
電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、各端子T1,T2及びリチウムイオン蓄電池12を相互に接続する第1接続経路L1,第2接続経路L2が設けられている。そして、このうち第1端子T1と第2端子T2とを接続する第1接続経路L1に第1スイッチ21が設けられ、第1接続経路L1上の接続点N1(電池接続点)とリチウムイオン蓄電池12とを接続する第2接続経路L2に第2スイッチ22が設けられている。
The battery unit U is provided with a first connection path L1 and a second connection path L2 that connect the terminals T1 and T2 and the lithium
例えば、第1スイッチ21,第2スイッチ22には、PチャネルMOSFET、NチャネルMOSFET等の半導体スイッチが用いられる。
For example, the
また、本電源システムでは、第1スイッチ21を介さずに鉛蓄電池11と回転電機10とを接続可能にするバイパス経路L3が設けられている。バイパス経路L3は、電池ユニットUを迂回して、第1端子T1に接続される電気経路(鉛蓄電池11等に接続される経路)と第2端子T2に接続される電気経路(回転電機10に接続される経路)とを電気接続するように設けられている。
Further, in the present power supply system, a bypass path L <b> 3 that allows the lead storage battery 11 and the rotating
バイパス経路L3上には、鉛蓄電池11側と回転電機10側との間の接続を遮断状態又は導通状態にする第3スイッチ23が設けられている。第3スイッチ23には、例えば常閉式のリレースイッチが用いられる。なお、バイパス経路L3及び第3スイッチ23を、電池ユニットU内において第1スイッチ21を迂回するように設けることも可能である。
On the bypass path L3, the
スタータ13は、エンジンを始動させる始動装置である。スタータ13がオンに切り替えられると、鉛蓄電池11から供給される電力でエンジンが始動される。
The
電気負荷14は、供給電力の電圧が概ね一定、又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷と、定電圧負荷以外の一般負荷とを有している。 The electric load 14 has a constant voltage required load that is required to be stable so that the voltage of the supplied power is substantially constant or at least varies within a predetermined range, and a general load other than the constant voltage load.
電気負荷14について詳しく説明すると、定電圧要求負荷には、車両走行に関連する走行用負荷と、走行用以外の負荷とが含まれる。走行用負荷としては、ブレーキ装置、自動変速機のオイルポンプ、燃料ポンプ、電動パワーステアリング等が挙げられる。走行用以外の負荷としては、ナビゲーション装置、メータ等を表示するディスプレイ装置、オーディオ装置等が挙げられる。一般負荷には、定電圧要求負荷に比べて動作可能な電圧範囲が比較的に広い負荷であり、ヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。 The electric load 14 will be described in detail. The constant voltage request load includes a travel load related to vehicle travel and a load other than travel. Examples of the driving load include a brake device, an oil pump of an automatic transmission, a fuel pump, and an electric power steering. Examples of loads other than traveling include a navigation device, a display device that displays a meter, an audio device, and the like. The general load is a load that has a relatively wide voltage range that can be operated compared to the constant voltage required load, such as wipers such as headlights and front windshields, blower fans for air conditioners, heaters for defrosters for rear windshields, etc. Is mentioned.
電流検出部15は、リチウムイオン蓄電池12に直列接続され、リチウムイオン蓄電池12を流れる充放電電流を検出する。電圧検出部16は、リチウムイオン蓄電池12に並列接続され、リチウムイオン蓄電池12にかかる端子間電圧を検出する。
The
回転電機10は、エンジン出力軸の回転エネルギにより発電する発電機を兼用するものである。具体的には、回転電機10においてロータがエンジン出力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、図示しない整流器により直流電流に変換される。そして、回転電機10におい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所定の電圧Vとなるよう調整される。
The rotating
例えば、車両が定常走行を行う際又はアイドリングストップ制御による自動停止状態の際には、回転電機10の駆動によるエンジンへの動力の付与が行われない状態になる。また、車両が加速状態での動力アシスト時、又はアイドリングストップ制御による自動停止からの再始動時には、回転電機10の駆動によりエンジンに動力が付与される状態になる。
For example, when the vehicle performs steady running or is in an automatic stop state by idling stop control, power is not applied to the engine by driving the rotating
回転電機10で発電した電力は、電気負荷14に供給されるとともに、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12に供給される。エンジンの駆動が停止して回転電機10で発電されていない時には、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12から電気負荷14に電力供給される。鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12から電気負荷14への放電量、及び回転電機10からの充電量は、SOC(State of charge:充電状態、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合でもある)が過充放電とならない範囲(SOC使用範囲)となるよう適宜調整される。
The electric power generated by the rotating
制御部40には、電源システムにおける各種処理を実施する。すなわち、制御部40は、図示を略すスタータスイッチからの信号に基づいて初回の始動要求があると判断した際に、スタータ13を駆動してエンジンを駆動させる。
The
この際、制御部40は、第1スイッチ21をオン、第2スイッチ22をオフに切り替えた状態で、鉛蓄電池11からの電力供給でスタータ13を駆動させる。この場合、エンジンの初回始動に伴って生じる鉛蓄電池11の電圧変動が、リチウムイオン蓄電池12の側に及ぶことを抑制できる。
At this time, the
また、制御部40は、アイドリングストップ制御を実施する。アイドリングストップ制御では、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させる。なお、制御部40は、自動停止中のエンジンの再始動をする際には、第1スイッチ21をオフ、第2スイッチ22をオンに切り替えた状態で、リチウムイオン蓄電池12からの電力供給で回転電機10を駆動させる。
The
以上のように、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12の2電源を備える電源システムにおいて、エンジンの初回始動の際には、初回始動の際の大電流放電に対して安定した電圧を出力できる鉛蓄電池を使用する。一方、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止状態からエンジンを再始動する際に、充放電特性のよいリチウムイオン蓄電池を使用することで、頻繁な充放電(累積充放電)に対する耐久性の低い鉛蓄電池について早期劣化の抑制を図りつつ、充放電特性のよいリチウムイオン蓄電池を用いてエンジンの自動再始動を好適に実施することができる。
As described above, in the power supply system including the two power sources of the lead storage battery 11 and the lithium
ところで、リチウムイオン蓄電池12が劣化状態であると、リチウムイオン蓄電池12の電力不足が生じるおそれがある。特に、エンジンの初回始動時の電力供給を鉛蓄電池11で行う場合には、リチウムイオン蓄電池12が劣化状態であるにも関わらずアイドリングストップ制御が実施されるおそれがある。
By the way, when the lithium
そこで、本実施形態ではエンジンの初回始動後に、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態を確認する。詳しくは、エンジンの初回始動後に回転電機10を発電機として駆動し、その際に流れる電流(充電電流)でリチウムイオン蓄電池12を通電する。そして通電により生じるリチウムイオン蓄電池12の電気変化(電流、電圧)の検出結果から、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態として、内部抵抗を算出する。
Therefore, in this embodiment, after the engine is started for the first time, the deterioration state of the lithium
リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗の算出について図2、図3を用いて詳しく説明する。図2はリチウムイオン蓄電池12の電流と電圧の変化を示す図である。図3は、充放電状態の説明図である。
Calculation of the internal resistance of the lithium
図2において、時刻t1では、エンジン初回始動の後に、車両の加速に伴って回転電機10の駆動による動力アシストが行われる。この場合、図3に示すように、リチウムイオン蓄電池12から回転電機10に対して、駆動のための大電流が流れる。したがって、図2の時刻t1では、リチウムイオン蓄電池12の通電電流が放電側に急峻に変化し、所定の閾値A(放電電流の閾値)を下回ることとなる。また、リチウムイオン蓄電池12において放電に伴い端子電圧が減少側に変化する。このとき、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗の大きさに依存する傾きでリチウムイオン蓄電池12の端子電圧が低下することから、端子電圧の変化を監視することでリチウムイオン蓄電池12の内部状態を把握できる。
In FIG. 2, at time t1, after the engine is started for the first time, power assist is performed by driving the rotating
本実施形態では、電流検出部15で検出された電流値、電圧検出部16で検出された電圧値を用いて、内部抵抗Rsを算出する。具体的には、通電電流の急変前後の電流変化量と、電流急変に伴う電圧変化量とから内部抵抗Rsを算出する。
In the present embodiment, the internal resistance Rs is calculated using the current value detected by the
また、図示は省略するが、エンジン初回始動の後に、車両の減速回生に伴う回転電機10の発電が行われる場合には、回転電機10からリチウムイオン蓄電池12に対して、充電のための大電流が流れる。この場合、リチウムイオン蓄電池12の通電電流が充電側に急峻に増加し、所定の閾値(放電電流の閾値)を上回ることとなる。また、リチウムイオン蓄電池12において充電に伴い端子電圧が増加側に変化する。このとき、放電時と同様に、電流検出部15で検出された電流値、電圧検出部16で検出された電圧値を用いて、内部抵抗Rsを算出する。
Although illustration is omitted, when power generation of the rotating
そして制御部40は、内部抵抗Rsが所定の閾値未満であれば、リチウムイオン蓄電池12は正常であるとして、その後のアイドリングストップ制御を許可する。一方、内部抵抗Rsが所定の閾値以上であれば、リチウムイオン蓄電池12が劣化状態であるとして、その後のアイドリングストップ制御を禁止する。
Then, if the internal resistance Rs is less than the predetermined threshold, the
以上のように、エンジンの初回始動後に、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態(充電状態)を事前に検出することで、アイドリングストップ制御の実施の有無を適切に判定することができる。
As described above, it is possible to appropriately determine whether or not the idling stop control is performed by detecting the deterioration state (charge state) of the lithium
また、エンジンの初回始動後に、一旦リチウムイオン蓄電池12の劣化状態を検出した後も、リチウムイオン蓄電池12に所定以上の充放電電流が通電されるごとに、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態(内部抵抗)を繰り返し求め、その都度、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態(内部抵抗)が更新されるとよい。
In addition, after detecting the deterioration state of the lithium
例えば、エンジンの再始動が行われる際にリチウムイオン蓄電池12に流れる放電電流を利用して、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsを算出する。または、リチウムイオン蓄電池12の電力で回転電機10が駆動される際に、リチウムイオン蓄電池12に流れる放電電流を利用して、内部抵抗Rsを算出する。このように、リチウムイオン蓄電池12に所定以上の充放電電流が通電されるごとに、内部抵抗Rsを更新する場合、リチウムイオン蓄電池12の現在の劣化状態を反映した状態で、アイドリングストップ制御の実施の有無を判定することができる。
For example, the internal resistance Rs of the lithium
次に上記処理の実行例について説明する。図4は、アイドリングストップ制御の実行の可否の判定処理のフローチャートであり、図5はアイドリングストップ制御の処理手順のフローチャートである。これらの処理は、スタータ13がオンとなり、エンジンの初回始動が実施済みの状況下で、ECU30が所定周期で繰り返し実施する。
Next, an execution example of the above process will be described. FIG. 4 is a flowchart of a process for determining whether or not the idling stop control can be executed, and FIG. 5 is a flowchart of a processing procedure of the idling stop control. These processes are repeatedly executed by the ECU 30 in a predetermined cycle under the condition that the
図4において、リチウムイオン蓄電池12の通電時であるか否かを判定する(S11)。本処理は、電流検出部15による電流の検出結果から判定できる。S11を肯定した場合には、リチウムイオン蓄電池12に流れる電流が大電流であり、かつ急変状態であるか否かを判定する(S12)。本処理は、リチウムイオン蓄電池12の通電電流が放電側又は充電側に急峻に増加し、所定の閾値(放電電流の閾値又は充電電流の閾値)を上回る場合に肯定する。なおS12は、回転電機10による回生発電の開始時、又は動力アシストの開始時であるか否かを判定するものであってもよい。
In FIG. 4, it is determined whether or not the lithium
S12を肯定した場合には、内部抵抗Rsの取得前であるか否かを判定する(S13)。S13を肯定した場合には、リチウムイオン蓄電池12の電流値と電圧値の検出結果から内部抵抗Rsを算出する(S14)。次に、内部抵抗Rsが所定の閾値Th未満であるか否かを判定する(S16)。S16を肯定した場合には、許可フラグをオンにする(S17)。一方、S17を否定した場合には、許可フラグをオフにする(S18)。 If S12 is affirmed, it is determined whether or not it is before acquisition of the internal resistance Rs (S13). When S13 is affirmed, the internal resistance Rs is calculated from the detection result of the current value and the voltage value of the lithium ion storage battery 12 (S14). Next, it is determined whether or not the internal resistance Rs is less than a predetermined threshold Th (S16). When S16 is affirmed, the permission flag is turned on (S17). On the other hand, when S17 is denied, the permission flag is turned off (S18).
一方、S13を否定した場合、すなわち内部抵抗Rsの取得済みの場合には、内部抵抗Rsを更新する(S15)。例えば、内部抵抗Rsの前回値を、内部抵抗Rsの今回値に更新する。または、内部抵抗Rsの前回値に対して、内部抵抗Rsの今回値を所定のなまし率で反映して、その値により内部抵抗Rsを更新するようにしてもよい。そしてその後、S16の処理に進む。 On the other hand, when S13 is denied, that is, when the internal resistance Rs has been acquired, the internal resistance Rs is updated (S15). For example, the previous value of the internal resistance Rs is updated to the current value of the internal resistance Rs. Alternatively, the current value of the internal resistance Rs may be reflected at a predetermined annealing rate with respect to the previous value of the internal resistance Rs, and the internal resistance Rs may be updated with the value. Then, the process proceeds to S16.
次に、図5において、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsを取得済みであるか否かを判定する(S31)。S31を肯定した場合には、アイドリングストップ制御の許可フラグがオンであるか否かを判定する(S32)。S32を肯定した場合には、アイドリングストップ制御による自動停止中であるか否かを判定する(S33)。S33を否定した場合には、エンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定する(S34)。S34を肯定した場合には、エンジンの自動停止を実施する(S35)。
Next, in FIG. 5, it is determined whether or not the internal resistance Rs of the lithium
一方、S33でエンジンの自動停止中であると判定した場合には、エンジンの再始動条件が成立したか否かを判定する(S36)。S36を肯定した場合には、リチウムイオン蓄電池12からの電力供給で回転電機10を駆動し、これにより供給される電力でエンジンを再始動する(S37)。なお、S31,S32、S34,S35で否定判定した場合には処理を終了する。これらの場合には、アイドリングストップ制御は実施されないこととなる。
On the other hand, if it is determined in S33 that the engine is being automatically stopped, it is determined whether or not an engine restart condition is satisfied (S36). When S36 is affirmed, the rotary
上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。 According to the above, the following excellent effects can be achieved.
・エンジンの初回始動時の電力供給に使用される鉛蓄電池11(第1蓄電池)と、エンジンの自動停止後の再始動時の電力供給に使用されるリチウムイオン蓄電池12(第2蓄電池)とを備える電源システムにおいては、鉛蓄電池11の電力供給によるエンジンの初回始動後に、リチウムイオン蓄電池12の内部状態に関わらずエンジンが自動停止されると、エンジンの再始動が適切に実施されない不都合が生じるおそれがある。そこで、鉛蓄電池11によるエンジンの初回始動後に、リチウムイオン蓄電池12に所定以上の電流を通電した状態で、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsを算出する。そしてリチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsが所定の閾値未満であることを条件に、リチウムイオン蓄電池12による電力供給を許可するようにした。以上により、リチウムイオン蓄電池12の状態に応じてエンジンの再始動を適切に実施することができる。
A lead storage battery 11 (first storage battery) used for power supply when the engine is started for the first time, and a lithium ion storage battery 12 (second storage battery) used for power supply when restarting after the engine is automatically stopped In the power supply system provided, if the engine is automatically stopped regardless of the internal state of the lithium
・リチウムイオン蓄電池12の通電電流の変化が急峻であることを条件に内部抵抗Rsの算出を行うことで、内部抵抗Rsを精度良く算出できる。
The internal resistance Rs can be calculated with high accuracy by calculating the internal resistance Rs on the condition that the change in the energization current of the lithium
・回転電機10による回生発電の開始時や動力アシストの開始時には、リチウムイオン蓄電池12の充放電電流が一気に増加する。この際に内部抵抗Rsの算出を行うことで、内部抵抗Rsを精度良く算出できる。
-When regenerative power generation by the rotating
・エンジンの初回始動後において、リチウムイオン蓄電池12が通電状態になることに伴って、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsの更新処理を実施するようにしたため、現在のリチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsに基づいて、リチウムイオン蓄電池12による電力供給を許可するかを判定できる。
Since the internal resistance Rs of the lithium
・バッテリの充電状態(SOC)が低い場合に、エンジン再始動後に回転電機による動力アシスト(トルクアシスト)を制限する構成においては、エンジンの再始動後に出力が不足することでエンストが生じるおそれがある。一方、本実施形態によれば、バッテリの内部抵抗が低くなる場合には、アイドリングストップ制御が禁止されるため、エンジンの再始動後に電力不足が生じる不都合を抑制できる。 -When the state of charge (SOC) of the battery is low, in a configuration that limits power assist (torque assist) by the rotating electrical machine after engine restart, engine stall may occur due to insufficient output after engine restart . On the other hand, according to the present embodiment, when the internal resistance of the battery is low, idling stop control is prohibited, so that it is possible to suppress inconvenience that power shortage occurs after the engine is restarted.
・車両の累積走行距離に基づきバッテリの劣化状態を判定する場合には、バッテリの使用状態の違いによる影響が懸念される。一方、本実施形態によれば、バッテリを通電した際の内部抵抗を用いるため、精度よくバッテリの状態を検出することができる。 -When determining the deterioration state of the battery based on the cumulative travel distance of the vehicle, there is a concern about the influence of the difference in the usage state of the battery. On the other hand, according to the present embodiment, since the internal resistance when the battery is energized is used, the state of the battery can be detected with high accuracy.
・バッテリの充放電電流の積算量を計算し、充放電電流の積算量が所定量以上であることを条件に、アイドリングストップ制御を許可する構成においては、充放電電流の積算量が所定以上になるまでは、アイドリングストップ制御を許可できない不都合が生じうる。一方、本実施形態によれば、エンジンの初回始動後に、少なくとも一度のバッテリ通電を行うことにより、アイドリングストップ制御の実施の可否を判定できる。 ・ Calculate the integrated amount of charge / discharge current of the battery, and on the condition that the idling stop control is permitted on condition that the integrated amount of charge / discharge current is equal to or greater than the predetermined amount, Until this happens, there may be a disadvantage that idling stop control cannot be permitted. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not the idling stop control can be performed by performing battery energization at least once after the engine is started for the first time.
・スタータの劣化状態に応じて変動するバッテリの電圧降下値及び放電電気量と、バッテリの劣化状態に応じて変動するバッテリの所定電圧分の上昇に要する放電電気量により規定される容量特性とに基づいて、エンジンの自動停止後の再始動不能を防ぐために、アイドリングストップ制御の許可電圧を変更する構成においては、エンジンの再始動をスタータで実施することが前提であり、スタータでエンジンの再始動をしなければ、アイドリングストップ制御の許否を判定できない。一方、本実施形態によれば、バッテリの内部抵抗の算出値を用いて、アイドリングストップ制御の許否判定を行うため、回転電機10を用いてエンジンが再始動される場合にも、アイドリングストップ制御の許否判定を行うことができる。
・ Battery voltage drop value and discharge electricity amount that fluctuates according to the deterioration state of the starter, and capacity characteristics that are defined by the discharge electricity amount that is required to rise by a predetermined voltage of the battery that fluctuates according to the deterioration state of the battery Based on this, in the configuration in which the idling stop control permission voltage is changed in order to prevent the engine from being unable to restart after automatic stop, it is assumed that the engine is restarted with the starter. Without this, it is impossible to determine whether or not the idling stop control is permitted. On the other hand, according to the present embodiment, since it is determined whether or not the idling stop control is permitted using the calculated value of the internal resistance of the battery, even when the engine is restarted using the rotating
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。なお以下の説明において上述の構成を同様の構成については同じ図番号を付し詳述は省略する。 You may change the said embodiment as follows, for example. In addition, in the following description, the same figure number is attached | subjected about the same structure as the above-mentioned structure, and detailed description is abbreviate | omitted.
・上記において、リチウムイオン蓄電池12に流れる電流には、上述したように、充電電流と放電電流とがある。そして、リチウムイオン蓄電池12に流れる電流が充電電流であるか放電電流であるかによって、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsの算出値に誤差が生じることが知られている。すなわち、放電電流の場合に比べて、充電電流の際に算出される内部抵抗Rsが小さくなる傾向がある。
In the above, the current flowing through the lithium
そこで、リチウムイオン蓄電池12に放電電流が流れる状態を基準として、リチウムイオン蓄電池12に充電電流が流れる際に算出した内部抵抗Rsを補正するようにしてもよい。例えば、リチウムイオン蓄電池12に放電電流を流した際に取得される電流値と内部抵抗のとの相関関係と、充電電流を流した際に取得される電流値と内部抵抗との相関関係とを用いて、充電電流を通電した際に取得したリチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsを補正する。以上により、リチウムイオン蓄電池12に流れる充放電電流の種類に関わらず、内部抵抗Rsをより精度よく求めることができる。
Therefore, the internal resistance Rs calculated when the charging current flows through the lithium
・上記の図5の処理において、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsが閾値以上である場合に、アイドリングストップ制御が許可されてもよい。この場合には、S32で許可フラグがオフである場合には、鉛蓄電池11からの電力供給で回転電機10を駆動する。以上により、リチウムイオン蓄電池12の劣化状態においても、アイドリングストップ制御を適切に実施することができる。
In the process of FIG. 5 described above, idling stop control may be permitted when the internal resistance Rs of the lithium
・リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsと温度Tとには図6に示す相関関係がある。そこで、図1において、リチウムイオン蓄電池12の温度を検出する温度検出部を設け、温度検出部による温度の検出結果に基づいて、内部抵抗Rsの算出値を補正してもよい。すなわち、リチウムイオン蓄電池12の温度Tが高くなる程、内部抵抗Rsを減少側に補正する。以上のように温度Tを考慮して内部抵抗Rsを算出する場合、内部抵抗Rsの算出精度を高めることができ、ひいてはアイドリングストップ制御の許否判定をより適切に実施できる。
The internal resistance Rs and the temperature T of the lithium
・上記では、エンジンの初回始動に鉛蓄電池11(第1蓄電池)を使用し、エンジンの再始動の際にリチウムイオン蓄電池12(第2蓄電池)を使用する例を示した。これ以外にも、エンジンの初回始動時には、初回始動の際の大電流放電に対して安定した電圧を出力できる蓄電池が使用されればよく、エンジンの再始動の際には累積充放電に対する耐久性の高い蓄電池が使用されればよい。例えば、第2蓄電池としては、ニッケル水素蓄電池を使用してもよい。また、第1蓄電池と第2蓄電池とは同じ種類の蓄電池であってもよい。 In the above, an example in which the lead storage battery 11 (first storage battery) is used for the initial start of the engine and the lithium ion storage battery 12 (second storage battery) is used when the engine is restarted. In addition to this, when the engine is started for the first time, a storage battery that can output a stable voltage against a large current discharge at the time of the initial start may be used. A high storage battery may be used. For example, a nickel hydride storage battery may be used as the second storage battery. Further, the first storage battery and the second storage battery may be the same type of storage battery.
・上記では、エンジンの初回始動後に、回転電機10による回生発電が開始された際、又は動力アシストが開始された際に、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsを算出している。これ以外にも、回転電機10による回生発電の開始前又は動力アシストの開始前に、回転電機10による発電を強制的に実施し、リチウムイオン蓄電池12に流れる電流を一度に増加させることにより、内部抵抗Rsを算出するようにしてもよい。
In the above description, the internal resistance Rs of the lithium
・上記において、回転電機10として、発電機能と動力出力機能とのうち、発電機能のみを有するオルタネータが使用される場合が想定される。この場合には、回転電機10としてのオルタネータによる回生発電の開始時を利用して、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsの算出が行われればよい。
-In the above, the case where the alternator which has only a power generation function is used as the rotary
・上記において、リチウムイオン蓄電池12の内部抵抗Rsの算出結果を、アイドリングストップ制御以外の制御に使用してもよい。
In the above, the calculation result of the internal resistance Rs of the lithium
10…回転電機、11…鉛蓄電池、12…リチウムイオン蓄電池、15…電流検出部、16…電圧検出部、40…制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記エンジンの初回始動後に、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れる通電状態であることを判定する通電判定部と、
前記第2蓄電池が前記通電状態である場合に、前記第2蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
前記内部抵抗算出部により算出した前記内部抵抗に基づいて、前記第2蓄電池の電力の使用による前記再始動を許可するか否かを判定する再始動判定手段と、
を備え、
前記通電判定部は、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れ、かつその時の単位時間当たりの電流変化量が所定以上である場合に、前記通電状態になったと判定することを特徴とする電源システム。 This is applied to a vehicle that automatically stops and restarts an engine according to a predetermined condition, is connected in parallel to a rotating electrical machine (10) having a power generation function, and is used for power supply when the engine is started for the first time. A power storage system comprising a first storage battery (11) and a second storage battery (12) used for power supply at the time of restart after the engine is automatically stopped,
An energization determination unit for determining that the second storage battery is in an energized state after a first start of the engine;
An internal resistance calculator that calculates an internal resistance of the second storage battery when the second storage battery is in the energized state;
Restart determination means for determining whether or not to allow the restart due to the use of electric power of the second storage battery based on the internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit;
Equipped with a,
The energization determining unit determines that the energized state has been established when a predetermined current or more flows through the second storage battery and a current change amount per unit time at that time is equal to or greater than a predetermined value. system.
前記通電判定部は、発電の開始時に又は動力アシストの開始時に、前記通電状態になったと判定することを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 The rotating electrical machine generates power while performing power assist when the vehicle is running,
The power supply system according to claim 1, wherein the energization determining unit determines that the energized state has been reached at the start of power generation or at the start of power assist.
前記エンジンの初回始動後に、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れる通電状態であることを判定する通電判定部と、An energization determination unit for determining that the second storage battery is in an energized state after a first start of the engine;
前記第2蓄電池が前記通電状態である場合に、前記第2蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、An internal resistance calculator that calculates an internal resistance of the second storage battery when the second storage battery is in the energized state;
前記内部抵抗算出部により算出した前記内部抵抗に基づいて、前記第2蓄電池の電力の使用による前記再始動を許可するか否かを判定する再始動判定手段と、Restart determination means for determining whether or not to allow the restart due to the use of electric power of the second storage battery based on the internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit;
を備え、With
前記回転電機は、発電を行う一方、前記車両の走行時に動力アシストを行うものであり、The rotating electrical machine generates power while performing power assist when the vehicle is running,
前記通電判定部は、発電の開始時に又は動力アシストの開始時に、前記通電状態になったと判定することを特徴とする電源システム。The power supply system according to claim 1, wherein the power supply determination unit determines that the power supply state has been reached at the start of power generation or power assist.
前記第2蓄電池の通電電流が前記充電電流の場合に、前記第2蓄電池の通電電流が前記放電電流の場合と比べて、前記内部抵抗を増加側に補正する第2補正部を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源システム。 The energization determination unit determines whether the energization current of the second storage battery is a charge current or a discharge current,
When the energization current of the second storage battery is the charging current, a second correction unit is provided that corrects the internal resistance to the increase side compared to the case where the energization current of the second storage battery is the discharge current. The power supply system according to any one of claims 1 to 3 .
前記エンジンの初回始動後に、前記第2蓄電池に所定以上の電流が流れる通電状態であることを判定する通電判定部と、An energization determination unit for determining that the second storage battery is in an energized state after a first start of the engine;
前記第2蓄電池が前記通電状態である場合に、前記第2蓄電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、An internal resistance calculator that calculates an internal resistance of the second storage battery when the second storage battery is in the energized state;
前記内部抵抗算出部により算出した前記内部抵抗に基づいて、前記第2蓄電池の電力の使用による前記再始動を許可するか否かを判定する再始動判定手段と、Restart determination means for determining whether or not to allow the restart due to the use of electric power of the second storage battery based on the internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit;
を備え、With
前記通電判定部は、前記第2蓄電池の通電電流が充電電流であるか放電電流であるかを判定するものであって、The energization determination unit determines whether the energization current of the second storage battery is a charge current or a discharge current,
前記第2蓄電池の通電電流が前記充電電流の場合に、前記第2蓄電池の通電電流が前記放電電流の場合と比べて、前記内部抵抗を増加側に補正する第2補正部を備えることを特徴とする電源システム。When the energization current of the second storage battery is the charging current, a second correction unit that corrects the internal resistance to the increase side as compared to the case where the energization current of the second storage battery is the discharge current is provided. And power system.
前記温度の検出結果に基づき、前記内部抵抗を補正する第1補正部と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電源システム。 A temperature detector for detecting the temperature of the second storage battery;
A first correction unit for correcting the internal resistance based on the detection result of the temperature;
The power supply system according to any one of claims 1 to 7 , further comprising:
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