JP2008230405A - Power supply device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載の電気負荷に給電する車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device that supplies power to a vehicle-mounted electric load.
従来、ブレーキへの電力供給を行うためのバッテリと、このバッテリの異常時にブレーキへの電力供給を行うためのキャパシタユニットとを有する、車両用電源装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この車両用電源装置は、バッテリから出力される電圧が基準値未満になると、キャパシタユニットからの放電が可能となるとともに、バッテリからの電力供給が停止するものである。
ところで、大電力を消費する電気負荷(大電力消費負荷)には、それ以外の電気負荷において電圧低下等の給電不良を起こさないようにするため、補助電源として蓄電装置が備えられることがある。したがって、この蓄電装置の蓄電量が不足している状態で大電力消費負荷が電力を消費すると、それ以外の電気負荷において給電不良が起こるおそれがあるため、大電力消費負荷が電力を消費する状況では、その蓄電装置には必要な蓄電量をできるだけ蓄えておく必要がある。 By the way, an electrical load that consumes a large amount of power (a large power consumption load) may be provided with a power storage device as an auxiliary power source so as not to cause a power supply failure such as a voltage drop in other electrical loads. Therefore, if the large power consuming load consumes power in a state where the amount of power stored in this power storage device is insufficient, power supply failure may occur in other electric loads, so the large power consuming load consumes power. Then, it is necessary to store the necessary amount of power storage in the power storage device as much as possible.
この点、上述の従来技術では、給電対象として上述のような大電力消費負荷が存在すると、補助電源であるキャパシタユニットへの充電は主電源に相当するバッテリのみしかないため、大電力消費負荷の電力の消費具合によっては、キャパシタユニットの放電に対してバッテリからの充電が追いつかず、キャパシタユニットの蓄電量が不足するおそれがある。 In this regard, in the above-described conventional technology, when the large power consumption load as described above exists as a power supply target, the capacitor unit as an auxiliary power source is charged only by a battery corresponding to the main power source. Depending on the power consumption, charging from the battery may not catch up with the discharge of the capacitor unit, and the amount of power stored in the capacitor unit may be insufficient.
そこで、本発明は、車載負荷に電源として備えられた蓄電装置の蓄電量の不足を防止することができる、車両用電源装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply device that can prevent a shortage of the amount of power stored in a power storage device provided as a power source in a vehicle-mounted load.
上記目的を達成するため、第1の発明に係る車両用電源装置は、
複数の車載負荷と、
前記車載負荷のそれぞれに備えられた蓄電装置と、
前記車載負荷及び前記蓄電装置の給電をし得る給電装置と、
前記蓄電装置間に設けられた直流/直流電圧変換器と、
前記蓄電装置間で充放電がなされるように、前記蓄電装置のうち少なくとも一つの蓄電装置の蓄電状態に基づいて前記直流/直流電圧変換器の電圧変換を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vehicle power supply device according to a first invention comprises:
Multiple in-vehicle loads and
A power storage device provided for each of the onboard loads;
A power supply device capable of supplying power to the in-vehicle load and the power storage device;
A DC / DC voltage converter provided between the power storage devices;
A control device that controls voltage conversion of the DC / DC voltage converter based on a power storage state of at least one power storage device among the power storage devices so as to be charged and discharged between the power storage devices. Features.
第2の発明は、第1の発明に係る車両用電源装置であって、
前記制御装置は、前記蓄電装置のうち所定の蓄電低下状態の検出がされた又は該検出が予測された蓄電装置が該蓄電装置と異なる他の蓄電装置によって充電されるように前記直流/直流電圧変換器の電圧変換を制御することを特徴とする。
A second invention is a power supply device for a vehicle according to the first invention,
The control device includes the DC / DC voltage so that a power storage device in which a predetermined low power storage state is detected or predicted to be charged is charged by another power storage device different from the power storage device. The voltage conversion of the converter is controlled.
第3の発明は、第1の発明に係る車両用電源装置であって、
前記所定の蓄電低下状態の検出の予測は、前記車載負荷の作動に伴う電力需要を推定することによって行われることを特徴とする。
A third invention is a power supply device for a vehicle according to the first invention,
The detection of the predetermined low power storage state is predicted by estimating the power demand accompanying the operation of the in-vehicle load.
第4の発明は、第1の発明に係る車両用電源装置であって、
前記給電装置から前記車載負荷及び前記蓄電装置への給電方向と逆方向の電流の流通を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする。
A fourth invention is a power supply device for a vehicle according to the first invention,
The present invention is characterized by further comprising a blocking means for blocking the flow of current in the direction opposite to the feeding direction from the power feeding device to the in-vehicle load and the power storage device.
第5の発明は、第1の発明に係る車両用電源装置であって、
前記蓄電装置は、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。
A fifth invention is a vehicle power supply device according to the first invention,
The power storage device is an electric double layer capacitor.
本発明によれば、車載負荷に電源として備えられた蓄電装置の蓄電量の不足を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shortage of the electrical storage amount of the electrical storage apparatus provided with the vehicle-mounted load as a power supply can be prevented.
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態である車両用電源装置100の構成図を示す。車両用電源装置100を備える車両は、複数の電気負荷を搭載しており、図1の場合、それらの電気負荷は電気負荷12,22,62として例示されている。電気負荷12,22は、電気負荷62に比べ所定期間に(例えば、50msの短期間に)大きな電力量を消費する電気負荷である。ここでは、電気負荷12,22を短期大電力負荷と呼び、電気負荷62を通常負荷と呼ぶものとする。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle
図2は、短期大電力負荷の起動とともに流れる電流の変化を示した一例である。短期大電力負荷(特に、インダクタを有するモータ等の電気負荷)にはその過渡特性に従って定常時の電流値より大きい突入電流が起動とともに流れる。図2に示されるように、短期大電力負荷に流れる電流値は、起動後に一時的に大きなピーク電流値Iに到達後に定常電流まで低下する。TAは、起動時からピーク電流値Iに到達後にピーク電流値Iの半分の電流値に低減するまでの時間である。 FIG. 2 is an example illustrating a change in current that flows with the start of a short-term high-power load. In a short-term high-power load (especially, an electric load such as a motor having an inductor), an inrush current larger than the current value in a steady state flows in accordance with the transient characteristics. As shown in FIG. 2, the value of the current flowing through the short-term high-power load decreases to a steady current after reaching a large peak current value I temporarily after startup. TA is the time from when the peak current value I is reached to when the current value is reduced to half the peak current value I after starting.
短期大電力負荷を備えるシステムの具体例として、例えば、電動パワーステアリング装置や電動ブレーキ装置が挙げられる。例えば、図1において、1を電動パワーステアリング装置とし、2を電動ブレーキ装置とする。 Specific examples of a system having a short-term high power load include, for example, an electric power steering device and an electric brake device. For example, in FIG. 1, 1 is an electric power steering device and 2 is an electric brake device.
電動パワーステアリング装置1(以下、「電動パワステ1」という)は、操舵状態に応じてモータにより操舵力を発生させてドライバーのステアリング操作を支援する。電動パワステ1は、短期大電力負荷12に相当する操舵力調整用モータと不図示の操舵力調整用コンピュータ(電動パワステECU)とを備える。操舵力調整用モータは、例えば、ステアリング機構のラックのストロークを調整するモータである。電動パワステECUは、例えば、トルクセンサや操舵角センサなどからのセンサ信号に基づいて操舵力調整用モータの起動が必要と判断した場合、操舵力調整用モータの起動要求発生フラグを立てて、操舵力調整用モータを駆動する駆動信号を出力する。その駆動信号に従って操舵力調整用モータは動作する。操舵力調整用モータの動作によって、ドライバーのステアリング操作がアシストされ得る。
The electric power steering device 1 (hereinafter referred to as “electric power steering 1”) supports a driver's steering operation by generating a steering force by a motor according to a steering state. The electric power steering 1 includes a steering force adjusting motor corresponding to the short-term
電動ブレーキ装置2(以下、「電動ブレーキ2」という)は、車両の挙動の安定性などの向上のため、横方向の加速度、ヨーレート、舵角などの車両の状態に応じて、車両の左右の制動力を自動的に調整する。電動ブレーキ2は、短期大電力負荷22に相当する制動力調整用モータ(VSCモータ)と不図示の制動力調整用コンピュータ(VSC−ECU)とを備える。VSCモータは、制動力を調整するための油圧を調整するポンプを駆動するモータである。VSC−ECUは、例えば、車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、舵角センサなどからのセンサ信号に基づいてVSCモータの起動が必要と判断した場合、VSCモータの起動要求発生フラグを立てて、VSCモータを駆動する駆動信号を出力する。その駆動信号に従ってVSCモータは動作する。VSCモータの動作によって、制動力が調整され得る結果、車両の挙動の安定化を可能にする。また、電動ブレーキ2として、エンジンの吸気による負圧ではなく電動油圧ポンプによってドライバーの制動操作力をアシストする倍力装置(ハイドロブースタ)が挙げられる。この場合、その電動油圧ポンプを駆動するモータが短期大電力負荷22に相当する。
The electric brake device 2 (hereinafter referred to as “electric brake 2”) is designed to improve the stability of the behavior of the vehicle according to the state of the vehicle such as lateral acceleration, yaw rate, rudder angle, etc. Adjust braking force automatically. The electric brake 2 includes a braking force adjusting motor (VSC motor) corresponding to the short-term
電動パワステ1等の短期大電力負荷を備えるシステム毎に、短期大電力負荷に給電可能な蓄電装置が備えられている。蓄電装置11は短期大電力負荷12に給電可能なように接続され、蓄電装置21は短期大電力負荷22に給電可能なように接続される。例えば、蓄電装置11は短期大電力負荷12に並列接続され、蓄電装置21は短期大電力負荷22に並列接続される。短期大電力負荷が短期的に必要となる大電流大電力をまかなうため、後述の主電源である給電装置(オルタネータ60やバッテリ61)とは別に、補助電源として蓄電装置(補助蓄電装置)が各システムに備えられている。したがって、これらの各補助蓄電装置は、その補助蓄電装置に対応する短期大電力負荷の作動に備えて、一定値以上の蓄電状態を保っておく必要がある。ここでは、蓄電装置11,21が補助蓄電装置に相当する。蓄電装置11,21の具体例として、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池、又はこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。補助電源として用いられる蓄電装置11等は、システム毎に備えられるため、リチウムイオン電池等に比べて小型で搭載上有利な電気二重層キャパシタが特に好適である。電極の表面積を拡げて薄い絶縁物を挟み込むことにより容量を拡大可能な電気二重層キャパシタの利点を利用し、例えば車両の各ドアの内装部に搭載されるとよい。
A power storage device capable of supplying power to the short-term high power load is provided for each system including the short-term high power load such as the electric power steering 1. The power storage device 11 is connected so as to be able to supply power to the short-term
また、短期大電力負荷以外の通常負荷62に相当する通常負荷の具体例として、例えば、エアコン、ヘッドライト、リヤデフォッガ、リヤワイパー、ミラーヒータ、シートヒータ、オーディオ、ランプ、シガーソケット、各種ECU、などが挙げられる。
Specific examples of the normal load corresponding to the
通常負荷62や短期大電力負荷12,22に給電可能であり、蓄電装置11,21に給電可能な(充電可能な)、給電装置として、オルタネータ60やバッテリ61が挙げられる。オルタネータ60やバッテリ61は、電源ライン(ハーネス)70を介して通常負荷62に電力を供給可能であるとともに、電源ライン70,71及びダイオード63を介して短期大電力負荷12,22及び蓄電装置11,12に電力を供給可能である。バッテリ61の具体例として、鉛電池、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、又はこれらのいずれかの組み合わせなどが挙げられる。
Examples of a power supply device that can supply power to the
また、バッテリ61には、ダイオード63のアノード側の電源ライン70を介して、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行うオルタネータ60が接続されていてもよい。オルタネータ60は、車両を走行させるためのエンジンの出力によって発電を行う。オルタネータ60が発電した電力は、通常負荷62、短期大電力負荷12,22に供給されたり、バッテリ61や蓄電装置11,21に充電されたりする。なお、オルタネータ60が停止している状態では、バッテリ61から各電気負荷に電力を供給し得る。例えば、エンジンが停止してオルタネータ60の不作動状態である駐車状態で必要とされる電力は、バッテリ61から供給することができる。
Further, an
また、オルタネータ60やバッテリ61等の給電装置から短期大電力負荷12,22及び蓄電装置11,21への給電方向と逆方向の電流の流通を遮断する手段として、ダイオード63が備えられている。ダイオード63によって、通常負荷62と短期大電力負荷12,22及び蓄電装置11,21とが分離されている。すなわち、オルタネータ60やバッテリ61等の給電装置及び通常負荷62はダイオード63のアノード側に接続され、短期大電力負荷12,22及び蓄電装置11,21はダイオード63のカソード側に接続される。このようにダイオード63を接続することによって、蓄電装置11,21の放電電流が、電気負荷62やバッテリ61に流れることを防止することができる。
Further, a
また、ダイオード63のアノード側において、蓄電装置11及び短期大電力負荷12と蓄電装置21及び短期大電力負荷22との間には、その入出力電流の方向を双方向に変換可能な直流/直流電圧変換器(DC−DCコンバータ)10,20が備えられる。DC−DCコンバータ10,20は、バッテリ61及び通常負荷62の電圧仕様、蓄電装置11及び短期大電力負荷12の電圧仕様、蓄電装置21及び短期大電力負荷22の電圧仕様などに合わせて、昇圧変換、降圧変換、同圧変換のいずれかの変換動作をするものであればよい。例えば、バッテリ61及び通常負荷62が42V系の電圧仕様で、蓄電装置11及び短期大電力負荷12並びに蓄電装置21及び短期大電力負荷22も42V系の電圧仕様であれば、DC−DCコンバータ10,20は42V同士を同圧変換するものであればよい。また、例えば、バッテリ61及び通常負荷62が42V系の電圧仕様で、蓄電装置11及び短期大電力負荷12が42V系の電圧仕様で、蓄電装置21及び短期大電力負荷22が14V系の電圧仕様であれば、DC−DCコンバータ10は42V同士を同圧変換するものでよく、DC−DCコンバータ20は42Vと14Vとを昇降圧変換するものであればよい。
Further, on the anode side of the
DC/DCコンバータ10,20は、その内部にあるトランスやスイッチングレギュレータやシリーズレギュレータ等の電圧変換手段によって、その要求される電圧変換に応じて、ダイオード63のカソード側に接続される電源ライン71の電圧を昇降圧変換して短期大電力負荷及び補助蓄電装置側に出力し、短期大電力負荷及び補助蓄電装置側の電圧を昇降圧変換して電源ライン71側に出力する。
The DC /
また、車両用電源装置100は、蓄電装置11,12の蓄電状態を管理する電源マネージャ50を備える。電源マネージャ50は、蓄電装置11と蓄電装置12との間の充放電の制御を可能にするため、蓄電装置11及び/又は蓄電装置21の蓄電状態に基づいてDC−DCコンバータ10,20の電圧変換を制御する電子制御装置(ECU)である。電源マネージャ50は、制御プログラムや制御データを記憶するROM、制御プログラムの処理データを一時的に記憶するRAM、制御プログラムを処理するCPU、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどの複数の回路要素によって構成されたものである。電源マネージャ50は、蓄電装置11等の補助蓄電装置の蓄電状態を監視する。
In addition, the vehicle
電源マネージャ50は、補助蓄電装置の電圧を検出する電圧センサを用いて補助蓄電装置の電圧値を検出する。また、電源マネージャ50は、例えば、補助蓄電装置の充放電電流を検出する電流センサや補助蓄電装置の電圧を検出する電圧センサを用いて補助蓄電装置の電流値や電圧値を検出することによって、補助蓄電装置の充電状態を検出してもよい。より具体的には、電源マネージャ50は、補助蓄電装置の電流値や電圧値を検出することによって、補助蓄電装置の容量がどれだけ残っているのかを示す「充電率(SOC:State of Charge)」を算出する。充電率は、満充電容量に対する残容量を示すものである。電源マネージャ50は、例えば、補助蓄電装置の充放電電流の積算(積分)などにより充電率(残容量)を算出する。電気量(補助蓄電装置の容量)の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。残容量は補助蓄電装置の満充電時の容量から補助蓄電装置から放電された放電量を引いた値に相当することから、電源マネージャ50は、補助蓄電装置の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、充電率(残容量)を算出することが可能になる。なお、満充電時の初期容量は、所定のメモリに記憶されてよい。
The
また、電源マネージャ50は、放電初期時の補助蓄電装置の電圧の極小値を測定することによって充電率を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生ずる極小値と充電率は相関があることが知られているため、電源マネージャ50は、その相関関係(例えば、マップデータ)に基づいて充電率を推定することができる。
In addition,
また、電源マネージャ50は、放電初期時の補助蓄電装置の内部抵抗を測定することによって充電率及び満充電容量を算出してもよい。内部抵抗は、初期放電電流と初期放電電圧によって算出される。内部抵抗と充電率、ならびに、内部抵抗と満充電容量は、相関があることが知られている。電源マネージャ50は、補助蓄電装置の内部抵抗に対する充電率の算出マップを参照して、補助蓄電装置の内部抵抗に対応する充電率を算出する。電源マネージャ50は、補助蓄電装置の内部抵抗に対する満充電容量の算出マップを参照して、補助蓄電装置の内部抵抗に対応する満充電容量を算出する。
Further, the
電源マネージャ50は、蓄電装置11が所定の充電状態を満たしていない場合には(例えば、蓄電装置11の電圧が所定電圧未満の場合には、又は蓄電装置11の充電率が所定値未満の場合には)、電源ライン71側を(すなわち、蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を)入力とし蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を出力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ10を制御するとともに、電源ライン71側を(すなわち、蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を)出力とし蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を入力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ20を制御する。したがって、蓄電装置11について所定の蓄電低下状態が検出された場合にDC−DCコンバータ10と20の電圧変換方向を上述のように制御することによって、DC−DCコンバータ10と20における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、オルタネータ60等の給電装置による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になるだけでなく、蓄電装置21による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になる。
When the power storage device 11 does not satisfy a predetermined charging state (for example, when the voltage of the power storage device 11 is less than a predetermined voltage, or when the charging rate of the power storage device 11 is less than a predetermined value) DC-DC so as to be in a voltage conversion direction in which the power supply line 71 side is input (that is, the
同様に、電源マネージャ50は、蓄電装置21が所定の充電状態を満たしていない場合には(例えば、蓄電装置21の電圧が所定電圧未満の場合には、又は蓄電装置21の充電率が所定値未満の場合には)、電源ライン71側を(すなわち、蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を)出力とし蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を入力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ10を制御するとともに、電源ライン71側を(すなわち、蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を)入力とし蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を出力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ20を制御してもよい。つまり、蓄電装置21について所定の蓄電低下状態が検出された場合にDC−DCコンバータ10と20の電圧変換方向を上述のように制御することによって、DC−DCコンバータ10と20における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、オルタネータ60等の給電装置による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になるだけでなく、蓄電装置11による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になる。
Similarly, the
また、電源マネージャ50は、蓄電装置11が所定の充電状態を満たしていなく蓄電装置21も所定の充電状態を満たしていない場合には、短期大電力負荷に付与された優先度に応じて、DC−DCコンバータ10と20の電圧変換方向を制御してよい。例えば、電源マネージャ50は、優先度が低く設定された短期大電力負荷に備えられた補助蓄電装置から優先度が高く設定された短期大電力負荷及び補助蓄電装置に給電されるようにDC−DCコンバータ10及び20の電圧変換方向を制御する。これによって、DC−DCコンバータ10と20における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、優先度に応じた補助蓄電装置間の充放電が可能となる。
Further, when the power storage device 11 does not satisfy the predetermined charging state and the
このようにDC−DCコンバータ10と20の電圧変換方向を制御することによって、オルタネータ60等の給電装置による給電だけではなく、他の補助蓄電装置による給電も可能となるので、蓄電装置11と21の蓄電状態が不足することを防止することができる。また、バッテリ61と補助蓄電装置との間にDC−DCコンバータが設けられているので、たとえ蓄電装置11,21の蓄電量が零であっても、DC−DCコンバータによって電流の変化速度を調整することによって、バッテリ61からの突入電流を防ぐことができる。
By controlling the voltage conversion direction of the DC-
図3は、本発明の第2実施形態である車両用電源装置200の構成図を示す。第2の実施形態において、第1の実施形態と同様の機能や構成については、第1の実施形態と同一の符号を付して、説明を省略又は簡略する。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a vehicle
車両用電源装置200は、オルタネータ60とバッテリ61等の給電装置側を入力とし短期大電力負荷及び補助蓄電装置側を出力とする方向に少なくとも電流の流通が可能な直流/直流電圧変換器(DC−DCコンバータ)30を備える。DC−DCコンバータ30の電圧変換は、後述の電源マネージャ51によって制御されてもよいし、不図示の他の電子制御装置によって制御されてもよい。
The vehicular
また、車両用電源装置200は、短期大電力負荷12及び蓄電装置11と短期大電力負荷22及び蓄電装置12との間に双方向の電流の流通が可能な直流/直流電圧変換器(DC−DCコンバータ)40を備える。
Further, the vehicle
また、電源マネージャ51は、蓄電装置11と蓄電装置12との間の充放電の制御を可能にするため、蓄電装置11及び/又は蓄電装置21の蓄電状態に基づいてDC−DCコンバータ40の電圧変換を制御する電子制御装置(ECU)である。電源マネージャ51は、蓄電装置11等の補助蓄電装置の蓄電状態を監視する。
In addition, the
電源マネージャ51は、蓄電装置11が所定の充電状態を満たしていない場合には(例えば、蓄電装置11の電圧が所定電圧未満の場合には、又は蓄電装置11の充電率が所定値未満の場合には)、電源ライン72側を(すなわち、蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を)出力とし電源ライン73側を(すなわち、蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を)入力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ40を制御する。したがって、蓄電装置11について所定の蓄電低下状態が検出された場合にDC−DCコンバータ40の電圧変換方向を上述のように制御することによって、DC−DCコンバータ40における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、DC−DCコンバータ30と40とを介してオルタネータ60等の給電装置による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になるだけでなく、DC−DCコンバータ40を介して蓄電装置21による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になる。
When the power storage device 11 does not satisfy a predetermined charging state (for example, when the voltage of the power storage device 11 is less than a predetermined voltage, or when the charging rate of the power storage device 11 is less than a predetermined value) The voltage having the
同様に、電源マネージャ51は、蓄電装置21が所定の充電状態を満たしていない場合には(例えば、蓄電装置21の電圧が所定電圧未満の場合には、又は蓄電装置21の充電率が所定値未満の場合には)、電源ライン72側を(すなわち、蓄電装置11及び短期大電力負荷12側を)入力とし電源ライン73側を(すなわち、蓄電装置21及び短期大電力負荷22側を)出力とする電圧変換方向となるようにDC−DCコンバータ40を制御する。したがって、蓄電装置21について所定の蓄電低下状態が検出された場合にDC−DCコンバータ40の電圧変換方向を上述のように制御することによって、DC−DCコンバータ40における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、DC−DCコンバータ30と40とを介してオルタネータ60等の給電装置による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になるだけでなく、DC−DCコンバータ40を介して蓄電装置11による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になる。
Similarly, the
また、上述と同様に、電源マネージャ50は、蓄電装置11が所定の充電状態を満たしていなく蓄電装置21も所定の充電状態を満たしていない場合には、短期大電力負荷に付与された優先度に応じて、DC−DCコンバータ40の電圧変換方向を制御してよい。これによって、DC−DCコンバータ10と20における入出力電流の方向が適切に切り替えられ、優先度に応じた補助蓄電装置間の充放電が可能となる。
Similarly to the above, when the power storage device 11 does not satisfy the predetermined charging state and the
このようにDC−DCコンバータ40の電圧変換方向を制御することによって、オルタネータ60等の給電装置による給電だけではなく、他の補助蓄電装置による給電も可能となるので、蓄電装置11と21の蓄電状態が不足することを防止することができる。また、バッテリ61と補助蓄電装置との間にDC−DCコンバータが設けられているので、たとえ蓄電装置11,21の蓄電量が零であっても、DC−DCコンバータによって電流の変化速度を調整することによって、バッテリ61からの突入電流を防ぐことができる。
By controlling the voltage conversion direction of the DC-DC converter 40 in this way, not only power feeding by a power feeding device such as the
図4は、電源マネージャ50(51)が短期大電力負荷の作動に伴う電力需要を推定する推定手段を備える場合についての構成図である。電源マネージャ50(51)は、短期大電力負荷の作動を予知させる予兆情報に基づいて短期大電力負荷の作動に伴う電力需要を推定し、その推定結果に基づいてDC−DCコンバータ10,20(40)の電圧変換方向を制御する。このように制御することによって、補助蓄電装置の所定の蓄電低下状態の検出後にDC−DCコンバータの電圧変換方向を制御する場合に比べ、補助蓄電装置間の充放電を早い段階で制御することができ、補助蓄電装置の蓄電量の不足を未然に防ぐことができる。 FIG. 4 is a configuration diagram in the case where the power supply manager 50 (51) includes an estimation unit that estimates the power demand accompanying the operation of the short-term large power load. The power supply manager 50 (51) estimates the power demand accompanying the operation of the short-term high power load based on the predictive information for predicting the operation of the short-term high power load, and the DC-DC converters 10, 20 ( 40) The voltage conversion direction is controlled. By controlling in this way, charging / discharging between the auxiliary power storage devices can be controlled at an earlier stage than when the voltage conversion direction of the DC-DC converter is controlled after detection of a predetermined power storage low state of the auxiliary power storage device. It is possible to prevent a shortage of the amount of power stored in the auxiliary power storage device.
短期大電力負荷が車両の操舵状態に応じて電力を消費する電気負荷(例えば、上述の操舵力調整用モータ)であれば、電源マネージャ50(51)による電力需要の推定は、当該短期大電力負荷の作動の予兆となるドライバーの視線又は顔向き、あるいは道路形状に基づいて行えばよい。 If the short-term high power load is an electric load that consumes power according to the steering state of the vehicle (for example, the steering force adjusting motor described above), the power demand estimation by the power manager 50 (51) What is necessary is just to perform based on a driver | operator's eyes | visual_axis or face direction, or a road shape which becomes a precursor of the action | operation of load.
また、短期大電力負荷が車両の制動状態に応じて電力を消費する電気負荷(例えば、上述のVSCモータ)であれば、電源マネージャ50(51)による電力需要の推定は、当該短期大電力負荷の作動の予兆となるドライバーの制動操作部への付与負荷、あるいは道路形状に基づいて行えばよい。 If the short-term high power load is an electric load (for example, the above-described VSC motor) that consumes power according to the braking state of the vehicle, the power demand estimation by the power manager 50 (51) This may be performed based on the load applied to the braking operation portion of the driver, which is a sign of the operation of the vehicle, or the road shape.
短期大電力負荷の作動を予知させる予兆情報を検出する予兆情報検出手段として、例えば、図4に示されるように、視線検出装置80、ナビゲーション装置81、ブレーキ操作検出装置82が挙げられる。
As the sign information detection means for detecting sign information for predicting the operation of the short-term high power load, for example, as shown in FIG. 4, a line-of-
視線検出装置80は、車内にあるカメラによって撮影された乗員の撮影画像に基づいて乗員の視線や顔の向きを検出する装置である。ドライバーが車両を操舵する時には視線や顔の向きが操舵する方向に変化しているものである。そこで、ドライバーの視線や顔の向きが正面方向から非正面方向(斜め方向)に変化することを車両が操舵される兆候とみなせば、視線検出装置80によって当該変化が検出されることで車両が操舵されること(すなわち、電動パワステ1の操舵力調整用モータの電力需要が発生し電動パワステ1の蓄電装置11が所定の充電状態を満たさなくなること)を事前に推定することができる。
The line-of-
したがって、視線検出装置80によって当該変化が検出された場合に、蓄電装置21による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になるようにDC−DCコンバータの電圧変換方向を上述と同様に制御することによって、蓄電装置11の蓄電状態が不足することを防止することができる。
Therefore, when the change is detected by the line-of-
ナビゲーション装置81は、GPS装置と地図DB(データベース)を有している。GPS装置は、GPS受信機によるGPS衛星からの受信情報に基づいて、自車の位置を2次元若しくは3次元の座標データによって特定する装置である。一方、地図DBは、高精度の地図情報を記憶している。高精度の地図情報には、直線路、カーブ、分岐路、路面傾斜及びカント等の道路形状や地形に関する情報や、交差点、踏切、駐車場、有料道路の料金所(ETCレーン)などの施設の存在地点の情報がその地点の座標データとともに含まれている。地図DB内の地図情報は、車車間通信や路車間通信や所定の管理センターなどの外部との通信を介して、あるいは、CDやDVDなどの媒体を介して、更新可能にしてもよい。したがって、ナビゲーション装置81は、GPS装置により検出された車両位置と地図DB内の地図情報に基づいて、自車が地図上のどのような地点に位置しているのかを把握することができる。
The
そこで、車両がカーブを走行している時には、電動パワステ1の操舵力調整用モータや電動ブレーキ2のVSCモータの作動が想定されるため、車両がカーブの手前を走行していることをそれらのモータの電力需要が発生する兆候とみなせば、ナビゲーション装置81によってカーブの手前での走行が検出されることでそれらのモータの電力需要が発生し電動パワステ1の蓄電装置11と電動ブレーキ2の蓄電装置21が所定の充電状態を満たさなくなることを事前に推定することができる。
Therefore, when the vehicle is traveling on a curve, it is assumed that the steering force adjusting motor of the electric power steering 1 and the VSC motor of the electric brake 2 are operated, so that the vehicle is traveling in front of the curve. If it is considered that the electric power demand of a motor will generate | occur | produce, the driving | running | working before the curve will be detected by the
したがって、ナビゲーション装置81によってカーブの手前での走行が検出された場合に、蓄電装置21による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電又は蓄電装置11による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になるようにDC−DCコンバータの電圧変換方向を上述と同様に制御することによって、蓄電装置11、21の蓄電状態が不足することを防止することができる。
Therefore, when the
ブレーキ操作検出装置82は、ドライバーのブレーキ操作を検出するための装置であって、例えば、ドライバーの足とブレーキペダルとの接触を検知可能なタッチセンサやブレーキスイッチ、ドライバーによるブレーキペダルの踏み込み操作の初速を検知可能な速度センサである。そこで、ブレーキペダルをドライバーが踏み込んでいる時には、電動ブレーキ装置2のVSCモータやハイドロブースタの作動が想定されるため、ブレーキペダルの踏み始めをVSCモータやハイドロブースタの電力需要が発生する兆候とみなせば、ブレーキ操作検出装置82によってブレーキペダルの踏み始めが検出されることでVSCモータやハイドロブースタの電力需要が発生し電動ブレーキ2の蓄電装置21が所定の充電状態を満たさなくなることを事前に推定することができる。
The brake
したがって、ブレーキ操作検出装置82によってブレーキペダルの踏み始めが検出された場合に、蓄電装置11による蓄電装置21及び短期大電力負荷22に対する給電が可能になるようにDC−DCコンバータの電圧変換方向を上述と同様に制御することによって、蓄電装置21の蓄電状態が不足することを防止することができる。
Therefore, when the brake pedal
また、電源マネージャ50(51)は、ナビゲーション装置81の持つカーブ情報、車速センサ83による自車速情報、操舵角センサ84による操舵角速度情報などに基づいて、カーブを走行する際の電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流を推定し、その動作電流の推定結果に基づいて、DC−DCコンバータ10,20(40)の電圧変換方向を制御してもよい。このように制御することによっても、補助蓄電装置の所定の蓄電低下状態の検出後にDC−DCコンバータの電圧変換方向を制御する場合に比べ、補助蓄電装置間の充放電を早い段階で制御することができ、補助蓄電装置の蓄電量の不足を未然に防ぐことができる。
The power supply manager 50 (51) also steers the electric power steering 1 when traveling on a curve based on the curve information of the
電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流は、操舵角速度ωに応じて変化する。車両が一定速度Vで走行している場合、カーブにおける曲率の最大値をK0とし、曲率がK0になるまでの走行距離をlとすると、曲率の変化は、
K=V×K0/l
と表すことができる。また、操舵角θは、ホイールベース長をLとすると、
θ=L×K=L×(V×K0/l)
と表すことができる。したがって、操舵角速度ωは、
ω=dLK/dt=L×V×K0/l [rad/s]
と表すことができる。電源マネージャ50(51)は、このように演算した操舵角速度ωに基づき、操舵角速度ωと電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流との関係を定めたマップを用いて、電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流を推定する。そして、電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流が所定値以上流れることが推定されれば、電動パワステ1の蓄電装置11が所定の充電状態を満たさなくなることを事前に推定することができる。
The operating current of the motor for adjusting the steering force of the electric power steering 1 changes according to the steering angular velocity ω. When the vehicle is traveling at a constant speed V, if the maximum value of curvature in the curve is K0 and the travel distance until the curvature reaches K0 is l, the change in curvature is
K = V × K0 / l
It can be expressed as. Further, the steering angle θ is given by L as the wheelbase length.
θ = L × K = L × (V × K0 / l)
It can be expressed as. Therefore, the steering angular velocity ω is
ω = dLK / dt = L × V × K0 / l [rad / s]
It can be expressed as. The power supply manager 50 (51) uses the map that defines the relationship between the steering angular velocity ω and the operating current of the steering force adjusting motor of the electric power steering 1 based on the steering angular velocity ω calculated in this way. The operating current of the steering force adjusting motor is estimated. If it is estimated that the operating current of the steering force adjusting motor of the electric power steering 1 flows over a predetermined value, it can be estimated in advance that the power storage device 11 of the electric power steering 1 does not satisfy the predetermined charging state. .
したがって、電動パワステ1の操舵力調整用モータの動作電流が所定値以上流れることが推定された場合に、蓄電装置21による蓄電装置11及び短期大電力負荷12に対する給電が可能になるようにDC−DCコンバータの電圧変換方向を上述と同様に制御することによって、蓄電装置11の蓄電状態が不足することを防止することができる。
Therefore, when it is estimated that the operating current of the steering force adjusting motor of the electric power steering 1 flows over a predetermined value, the
以上の通り、上述の実施例によれば、蓄電装置11,21の蓄電状態が不足することを防止することができる。また、蓄電装置11、21の蓄電状態の不足によるバッテリ61の電圧低下を抑え、短期大電力負荷を含めバッテリ61に接続される通常負荷62(特に、ナビゲーション装置などの最低作動電圧が他の電気負荷に比べ相対的に高い電気負荷)がその電圧低下によって機能不良(例えば、コンピュータのリセットや誤動作、モータ類の出力低下)を起こすことを防ぐことができる。また、バッテリ61に接続される電気負荷がランプであれば、その明滅を防止することができる。
As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to prevent the storage state of the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、置換及び組合せを加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, substitutions, and modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Combinations can be added.
例えば、短期大電力負荷を備えるシステムの具体例として、電動スタビ1と電動ブレーキ2を示したが、当該システムはこれらの装置に限られない。例えば、電動スタビリティコントロール装置(ロール角調整用モータとロール角調整用コンピュータとを備え、車両のロールを抑えるスタビライザを電動で制御し、車両の横方向の加速度に応じて適切なロール角となるように車両の姿勢を制御する装置)、車高制御装置(車高調整用モータと車高調整用コンピュータとを備え、ユーザからの指令や車両の状態に応じて車両の高さを制御する装置)、二次空気供給装置(エアクリーナからの空気を排気ポートに送り込むポンプモータとポンプモータを制御するコンピュータとを備え、エアクリーナからの空気を排気ポートに送り込む装置)、カムバイワイヤ(エンジンカムを動かすカム用モータとカム用モータを制御するコンピュータとを備え、エンジンカムをベルトレスで制御する装置)などが挙げられる。 For example, although the electric stabilizer 1 and the electric brake 2 were shown as a specific example of a system provided with a short-term large power load, the said system is not restricted to these apparatuses. For example, an electric stability control device (equipped with a roll angle adjusting motor and a roll angle adjusting computer and electrically controlling a stabilizer that suppresses the roll of the vehicle so that an appropriate roll angle is obtained in accordance with the lateral acceleration of the vehicle. Device for controlling the attitude of the vehicle, a vehicle height control device (a vehicle height adjustment motor and a vehicle height adjustment computer, and a device for controlling the height of the vehicle in accordance with a command from the user and the state of the vehicle ), Secondary air supply device (equipped with a pump motor that sends air from the air cleaner to the exhaust port and a computer that controls the pump motor, and a device that sends air from the air cleaner to the exhaust port), cam-by-wire (cam that moves the engine cam) A motor for controlling the engine cam without a belt). And the like.
例えば、図1において、ダイオード63はDC−DCコンバータに置き換えてもよい。また、図3において、DC−DCコンバータ30をダイオードに置き換えてもよいが、バッテリ61から蓄電装置12に突入電流が流れないように、電源マネージャ51は蓄電装置12の蓄電状態を一定レベル以上に保つようにDC−DCコンバータ40を制御する。
For example, in FIG. 1, the
また、DC−DCコンバータ10,20と電源マネージャ50については、両者を別体構成にしてもよいし一体構成にしてもよい。DC−DCコンバータ30,40と電源マネージャ51についても同様である。
In addition, the DC-
また、上記の電力需要の推定を電源マネージャが行ってもよいし、短期大電力負荷を制御するECUが行ってもよい。各ECUが自身の制御するモータ等の短期大電力負荷の作動に伴う電力需要を推定すると、電源マネージャが各ECUから情報を集めて短期大電力負荷の作動に伴う電力需要を推定する場合に比べ、通信遅延も抑制でき、推定精度を向上させることができる。また、電力需要を推定すべき短期大電力負荷が増えるにつれて演算負荷が増加するため、一つのECU(電源マネージャ)で全ての推定演算を行う場合よりも各ECUで分散して推定演算を行う場合のほうが、推定演算の対象負荷の増加に対する拡張性も高い。 The power demand may be estimated by a power supply manager, or an ECU that controls a short-term large power load. When each ECU estimates the power demand associated with the operation of a short-term high-power load such as a motor that it controls, the power manager collects information from each ECU and estimates the power demand associated with the operation of the short-term large-power load. Communication delay can also be suppressed and estimation accuracy can be improved. In addition, since the calculation load increases as the short-term large power load for which power demand should be estimated increases, the estimation calculation is distributed in each ECU rather than the case where all the estimation calculations are performed in one ECU (power supply manager). In this case, the extensibility with respect to an increase in the target load of the estimation calculation is high.
10,20,30,40 DC−DCコンバータ
11,21 補助蓄電装置
12,22 短期大電力負荷
50,51 電源マネージャ
60 オルタネータ
61 バッテリ
62 通常負荷
63 ダイオード
80 視線検出装置
81 ナビゲーション装置
82 ブレーキ操作検出装置
83 車速センサ
84 操舵角センサ
100,200 車両用電源装置
10, 20, 30, 40 DC-
Claims (5)
前記車載負荷のそれぞれに備えられた蓄電装置と、
前記車載負荷及び前記蓄電装置の給電をし得る給電装置と、
前記蓄電装置間に設けられた直流/直流電圧変換器と、
前記蓄電装置間で充放電がなされるように、前記蓄電装置のうち少なくとも一つの蓄電装置の蓄電状態に基づいて前記直流/直流電圧変換器の電圧変換を制御する制御装置と、を有する、車両用電源装置。 Multiple in-vehicle loads and
A power storage device provided for each of the onboard loads;
A power supply device capable of supplying power to the in-vehicle load and the power storage device;
A DC / DC voltage converter provided between the power storage devices;
A control device that controls voltage conversion of the DC / DC voltage converter based on a power storage state of at least one power storage device of the power storage devices so as to be charged and discharged between the power storage devices. Power supply.
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