JP2010226776A - 電源回路制御装置、及び電源回路制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両電源を投入したときに、低電圧バッテリの充電状態の低下を抑制する。
【解決手段】車両電源を投入した直後で（ステップＳ１の判定が“Yes”）、且つ低電圧バッテリ１４の充電要求があるときには（ステップＳ３の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する（ステップＳ４）。このとき、車両電源を投入してからの経過時間ｔが短いほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を大きく増加補正する。また、高電圧バッテリ１２のＳＯＣが所定値ｔｈ２よりも多いときにも（ステップＳ１の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する。このとき、高電圧バッテリ１２のＳＯＣが高いほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を大きく増加補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源回路制御装置、及び電源回路制御方法に関するものである。

ハイブリッド車両に関して、特許文献１に記載された従来技術がある。
この従来技術は、車輪を駆動するモータと、エンジンを始動するモータと、各モータに電力を供給する高電圧バッテリと、他の電装品に電力を供給する低電圧バッテリと、高電圧バッテリの電力を降圧して低電圧バッテリに供給するＤＣ‐ＤＣコンバータと、を備えている。そして、高電圧バッテリで出力できる電力が、各モータ、及びＤＣ‐ＤＣコンバータの総消費電力を下回ったときには、消費電力の大きい順に、電力を優先して供給している。なお、ＤＣ‐ＤＣコンバータの消費電力は、電流値を検出することで算出したり、又は予め設定した所定値を用いたりしている。

特開２０００−２５３５０７号公報

しかしながら、車両電源を投入した直後は、多くの電装品が起動するので、低電圧バッテリの電力需要に対して、高電圧バッテリからの電力供給が不足し、低電圧バッテリの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してしまう可能性がある。
本発明の課題は、車両電源を投入したときに、低電圧バッテリにおける充電状態の低下を抑制することである。

本発明に係る電源回路制御装置は、車輪を駆動するモータとの間で電力を授受する高電圧バッテリと、低電圧電装系に電力を供給する低電圧バッテリと、高電圧バッテリの起電力を降圧して低電圧バッテリに供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、を備え、低電圧バッテリの充電要求に応じてＤＣ−ＤＣコンバータを作動させてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を低電圧バッテリに供給すると共に、車両電源が投入されたときには、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正する。

本発明によれば、車両電源を投入したときに、通常時よりもＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加させるので、多くの電装品が起動しても、低電圧バッテリにおける充電状態の低下を抑制することができる。

ハイブリッド車両の概略構成である。 電源回路制御処理を示すフローチャートである。 コンバータ出力の算出に用いる経過時間ｔ用のマップである。 コンバータ出力の算出に用いるエンジン状態用のマップである。 コンバータ出力の算出に用いるＳＯＣ用のマップである。 コンバータ出力の算出に用いる回生電力用のマップである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《実施形態》
《構成》
図１は、ハイブリッド車両の概略構成である。
エンジン１及びモータ２は、何れか一方又は双方で、動力分割機構を備えたトランスミッション３を介して前輪４ＦＬ・４ＦＲを駆動する。トランスミッション３は、有段変速機でも無段変速機でもよい。なお、エンジン１の駆動力は、トランスミッション３を介してモータ２にも伝達でき、この駆動力によってモータ２は、発電運転することもできる。

前輪４ＦＬ・４ＦＲ、後輪４ＲＬ・４ＲＲには、ホイールシリンダを有するブレーキ機構５を備え、ブレーキアクチュエータ６から供給される油圧に応じた制動力を発生する。
モータ２は、力行運転時は、インバータ１１を介して供給される高電圧バッテリ１２の電力によって前輪４ＦＬ・４ＦＲを駆動し、発電運転時は、前輪４ＦＬ・４ＦＲの回転、又はエンジン１の回転によって発電し、インバータ１１を介して高電圧バッテリ１２に充電する。

ＤＣ‐ＤＣコンバータ１３は、高電圧バッテリ１２の電力を１２Ｖ程度に降圧して低電圧バッテリ１４に供給する。低電圧バッテリ１４は、コントローラ１５、及び他の電装品に電力を供給する。
コントローラ１５は、高電圧バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）や温度、劣化状態を検出し、インバータ１１、エンジン１、ＤＣ‐ＤＣコンバータ１３を制御する。なお、発進時を含め、車速が低い場合は、モータ２のみで駆動し、車速が高い場合には、エンジン１による駆動をモータ２でアシストする。また、モータ２を発電運転する際には、その回生トルク分だけブレーキ機構５の制動力を低減するために、ブレーキアクチュエータ６を駆動制御する。

図２は、電源回路制御処理を示すフローチャートである。
図３は、コンバータ出力の算出に用いる経過時間ｔ用のマップである。
図４は、コンバータ出力の算出に用いるエンジン状態用のマップである。
図５は、コンバータ出力の算出に用いるＳＯＣ用のマップである。
図６は、コンバータ出力の算出に用いる回生電力用のマップである。

次に、コントローラ１５で実行する電源回路制御処理について、図２のフローチャートに従って説明する。
先ずステップＳ１では、下記１〜４の条件の何れかを満たすか否かを判定する。
１．車両電源（イグニッションスイッチ）を投入してからの経過時間ｔが所定時間ｔ１内である。この所定時間ｔ１は、各種電装品を起動してから、その消費電力が安定するまでの所要時間に相当する。
２．エンジン１が運転状態である。
３．高電圧バッテリ１２のＳＯＣが所定値ｔｈ１より高い。この所定値ｔｈ１は、モータ２の最大消費電力と、低電圧バッテリ１４の最大要求電力とを加算した値に相当する。
４．モータ２が発電運転状態である。

上記１〜４の何れも満たさなければ、高電圧バッテリ１２の出力増加は適切ではないと判断してステップＳ２に移行する。一方、上記１〜４の何れかを満たせば、高電圧バッテリ１２の出力増加は可能であると判断してステップＳ３に移行する。
ステップＳ２では、ＤＣ‐ＤＣコンバータ１３の電圧出力を通常状態として所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ３では、低電圧バッテリ１４の充電要求があるか否か、つまり低電圧バッテリ１４のＳＯＣが所定値ｔｈ２より小さいか否かを判定する。所定値ｔｈは、気温や低電圧バッテリ１４の劣化状態に応じて可変とする。ここで、ＳＯＣが所定値ｔｈ２よりも大きければ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力増加は不要であると判断して前記ステップＳ２に移行する。一向、ＳＯＣが所定値ｔｈ２よりも小さければ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力増加が必要であると判断してステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、下記１〜５の少なくとも一つの方法に従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正して所定のメインプログラムに復帰する。
１．図３のマップを参照し、車両電源をＯＮにしてからの経過時間ｔに応じて、通常よりも増加させたＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力を算出する。このマップは、経過時間ｔが短いほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が、通常値Ｔｙｐから最大値Ｍａｘの間で大きくなるように設定されている。

２．図４のマップを参照し、エンジン１の運転／停止に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力を算出する。このマップは、エンジン１が運転状態にあれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が最大値Ｍａｘとなり、エンジン１が停止状態にあれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が通常値Ｔｙｐとなるように設定されている。
３．図５のマップを参照し、高電圧バッテリ１２のＳＯＣに応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力を算出する。このマップは、ＳＯＣが所定値ｔｈ１より小さいときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が０を維持し、ＳＯＣが所定値ｔｈ１より大きい場合には、このＳＯＣが大きいほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が、通常値Ｔｙｐから最大値Ｍａｘの間で大きくなるように設定されている。

４．図６のマップを参照し、モータ２の回生電力に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力を算出する。このマップは、回生電力が大きいほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力が、通常値Ｔｙｐから最大値Ｍａｘの間で大きくなるように設定されている。
５．上記１〜４の複数の方法を組み合わせる。この場合、各方法で算出した値を平均したり、夫々に重み付けをして加算したりして算出する。

《作用》
車両電源を投入した直後は、多くの電装品が起動するので、低電圧バッテリ１４の電力需要に対して、高電圧バッテリ１２からの電力供給が不足し、低電圧バッテリ１４のＳＯＣが低下する可能性がある。特に、エアコンなどは電力消費量が高い。
そこで、本実施形態では、車両電源を投入した直後で（ステップＳ１の判定が“Yes”）、且つ低電圧バッテリ１４の充電要求があるときには（ステップＳ３の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する（ステップＳ４）。このとき、車両電源を投入してからの経過時間ｔが短いほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を大きく増加補正する。

これにより、多くの電装品が起動しても、低電圧バッテリにおける充電状態の低下を抑制することができる。
そして、車両電源を投入してから所定時間が経過したら（ステップＳ１の判定が“No”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧の増加補正を終了し、通常の出力電圧に戻す（ステップＳ２）。
これにより、各種電装品を起動してから、その消費電力が既に安定しているのに、不必要にＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加させるといった事態を回避することができる。

そして、低電圧バッテリ１４の充電要求が解除されたときには（ステップＳ３の判定が“No”）、低電圧バッテリ１４への電力供給を終了する。これにより、低電圧バッテリ１４の過充電、及び早期劣化を防止することができる。
また、エンジン１が運転状態にあるときにも（ステップＳ１の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する。すなわち、エンジン１が運転状態にあれば、モータ２による発電運転が可能となるからである。

また、高電圧バッテリ１２のＳＯＣが所定値ｔｈ２よりも多いときにも（ステップＳ１の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する。このとき、高電圧バッテリ１２のＳＯＣが高いほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を大きく増加補正する。
これにより、高電圧バッテリ１２の過放電、及び早期劣化を防止することができる。
また、回生制動により、モータ２が発電運転状態にあるときにも（ステップＳ１の判定が“Yes”）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する。このとき、回生電力が大きいほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力電圧を増加補正する。
これにより、回生電力を有効利用することができる。

《応用例》
なお、本実施形態では、モータ２だけで力行運転と発電運転を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、モータ２とは別に、エンジン１によって駆動される発電機を備え、この発電機で発電した電力を、インバータ１１とは異なる別のインバータを介して高電圧バッテリ１２に充電する構成としてもよい。
また、本実施形態では、ステップＳ１の処理で、１〜４の条件の何れかを満たしたときに、ステップＳ３に移行しているが（ＯＲ条件）、これに限定されるものではなく、優先度の高い例えば１、３の条件などは、ＡＮＤ条件で、ステップＳ３に移行するようにしてもよい。

《効果》
以上より、モータ２が「モータ」に対応し、高電圧バッテリ１２が「高電圧バッテリ」に対応し、コントローラ１５が「低電圧電装系」に含まれ、低電圧バッテリが「低電圧バッテリ１４」に対応する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３が「ＤＣ−ＤＣコンバータ」に対応し、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が「制御手段」に対応し、エンジン１が「エンジン」に対応する。

（１）車輪との間で動力を伝達するモータと、該モータとの間で電力を授受する高電圧バッテリと、低電圧電装系に電力を供給する低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリの起電力を降圧して前記低電圧バッテリに供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、前記低電圧バッテリの充電要求に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させて当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記低電圧バッテリに供給する制御手段と、を備え、前記制御手段は、車両電源が投入されたら、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正する。
このように、車両電源を投入したときに、通常時よりもＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加させるので、多くの電装品が起動しても、低電圧バッテリにおける充電状態の低下を抑制することができる。

（２）前記制御手段は、車両電源が投入されてからの経過時間が長いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を小さくする。
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を最適化することができる。
（３）前記制御手段は、車両電源が投入されてから所定時間が過ぎたら、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正を終了する。
これにより、各種電装品を起動してから、その消費電力が既に安定しているのに、不必要にＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加させるといった事態を回避することができる。

（４）車輪に動力を伝達するエンジンを備え、前記制御手段は、前記エンジンが車輪を駆動しているときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正する。
これにより、車輪の動力によってモータを発電運転することができ、高電圧バッテリへの電力供給が可能となる。したがって、高電圧バッテリから低電圧バッテリへの電力供給も可能になる。
（５）前記制御手段は、前記車輪の動力によって前記モータが発電しているときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正する。
これにより、高電圧バッテリに充電された電力を、低電圧バッテリへと供給することができる。

（６）前記制御手段は、前記モータの発電量が多いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を大きくする。
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を最適化することができる。
（７）前記制御手段は、前記高電圧バッテリの充電量が所定量より多いときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正する。
これにより、高電圧バッテリの過放電、及び早期劣化を防止することができる。
（８）前記制御手段は、前記高電圧バッテリの充電量が多いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を大きくする。
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を最適化することができる。

（９）車輪を駆動するモータとの間で電力を授受する高電圧バッテリと、低電圧電装系に電力を供給する低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリの起電力を降圧して前記低電圧バッテリに供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、があって、前記低電圧バッテリの充電要求に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させて当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記低電圧バッテリに供給すると共に、車両電源が投入されたときには、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正することを特徴とする電源回路制御方法。
このように、車両電源を投入したときに、通常時よりもＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加させるので、多くの電装品が起動しても、低電圧バッテリにおける充電状態の低下を抑制することができる。

１ エンジン
２ モータ
３ トランスミッション
４ＦＬ・３ＦＲ 前輪
５ ブレーキ機構
６ ブレーキアクチュエータ
１１ インバータ
１２ 高電圧バッテリ
１３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４ 低電圧バッテリ
１５ コントローラ

Claims (9)

1. 車輪との間で動力の伝達を行うモータと、該モータとの間で電力の授受を行う高電圧バッテリと、低電圧電装系に電力を供給する低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリの起電力を降圧して前記低電圧バッテリに供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、前記低電圧バッテリの充電要求に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させて当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記低電圧バッテリに供給する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、車両電源が投入されたら、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記充電要求に応じた出力電圧を増加補正することを特徴とする電源回路制御装置。
2. 前記制御手段は、車両電源が投入されてからの経過時間が長いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を小さくことを特徴とする請求項１に記載の電源回路制御装置。
3. 前記制御手段は、車両電源が投入されてから所定時間が過ぎたら、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源回路制御装置。
4. 車輪に動力を伝達するエンジンを備え、
   前記制御手段は、前記エンジンが車輪を駆動しているときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電源回路制御装置。
5. 前記制御手段は、前記車輪の動力によって前記モータが発電しているときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電源回路制御装置。
6. 前記制御手段は、前記モータの発電量が多いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を大きくすることを特徴とする請求項５に記載の電源回路制御装置。
7. 前記制御手段は、前記高電圧バッテリの充電量が所定量より多いときに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電源回路制御装置。
8. 前記制御手段は、前記高電圧バッテリの充電量が多いほど、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の増加補正量を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の電源回路制御装置。
9. 車輪を駆動するモータとの間で電力の授受を行う高電圧バッテリと、低電圧電装系に電力を供給する低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリの起電力を降圧して前記低電圧バッテリに供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、があって、
   前記低電圧バッテリの充電要求に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させて当該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記低電圧バッテリに供給すると共に、車両電源が投入されたら、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を増加補正することを特徴とする電源回路制御方法。

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