JP2011041426A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動用モータの制御装置への電源電圧を著しく低下させることがなく、大きな搭載スペースも不要で、車両総重量が増加することもない車両用電源制御装置の提供。
【解決手段】車両の駆動用モータ１を駆動する第１バッテリ４、及び車両に搭載された補機類の間に接続され、第１バッテリ４側の電圧を降圧して出力する第１降圧回路５を備える車両用電源制御装置。補機類へ電力を供給する電気二重層キャパシタ８と、第１降圧回路５に並列に接続され、第１降圧回路５より電力容量が小さく、第１バッテリ４側の電圧を降圧して出力する第２降圧回路７と、第１バッテリ４側の電圧を降圧して出力するときに、第１降圧回路５及び第２降圧回路７の何れかを選択して作動させる制御部１１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動用モータを駆動するバッテリ、及び車両に搭載された補機類の間に接続され、バッテリ側の電圧を降圧して出力する降圧回路を備える車両用電源制御装置に関するものである。

ハイブリッド車及び電気自動車は、駆動用モータと、駆動用モータへ電力を供給する為の高圧バッテリとを備えている。高圧バッテリの出力電圧は、昇圧コンバータにより昇圧されて駆動用モータに与えられ、また、降圧コンバータにより降圧されて補機類へ与えられる。

図３は、このようなハイブリッド車及び電気自動車に使用される従来の車両用電源制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置では、駆動用モータ１はインバータ２により駆動され、インバータ２は、昇圧（ＤＣＤＣ）コンバータ３が昇圧した直流電圧を三相交流に変換して駆動用モータ１に与える。昇圧コンバータ３は、プラス側端子がシステムリレーＳＲＢを通じて高圧メインバッテリ４の陽極端子に、マイナス側端子がシステムリレーＳＲＧを通じて高圧メインバッテリ４の陰極端子にそれぞれ接続されている。尚、ハイブリッド車の場合、駆動用モータ１は、図示しないエンジンに連動する発電機としても機能する。

高圧メインバッテリ４の出力電圧は、大容量降圧（ＤＣＤＣ）コンバータ５により降圧され、ヒューズＦ１を通じて低圧補機バッテリ６に充電される。低圧補機バッテリ６に充電された電圧は、ヒューズＦ２，Ｆ３又はＦ４を通じて低電圧負荷群（補機類）へそれぞれ与えられる。

特許文献１には、負荷及び制御装置が、メインバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力の供給を受け、メインバッテリに直接的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ及びシステムリレーが、メインバッテリと一体化された電源装置が開示されている。

特許文献２には、高電圧バッテリを含む高電圧直流電源と低電圧用負荷との間に、電圧降下用のＤＣ−ＤＣコンバータとして小容量ＤＣ−ＤＣコンバータと大容量ＤＣ−ＤＣコンバータとを並列に介在させた車両の給電回路が開示されている。切換制御装置の制御により、直流負荷の必要供給電力が大きい場合には、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータを使用する状態にし、直流負荷の必要供給電力が小さい場合には、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータを休止させて、小容量ＤＣ−ＤＣコンバータを使用する状態にする。

特開２００６−２５４５６５号公報 特開２００１−２０４１３７号公報

上述した従来の車両用電源制御装置では、低圧補機バッテリ６は駆動用モータ１の制御装置へも電源電圧を供給しているが、低圧補機バッテリ６の残容量が著しく低下した（バッテリ上がり）状態が生じた場合、駆動用モータ１を始動できないことがあるという問題がある。また、高圧メインバッテリ４に加えて低圧補機バッテリ６も搭載しているので、大きな搭載スペースが必要であり、車両総重量も増加するという問題がある。

特許文献１に開示された電源装置では、駐車中における低電圧負荷のメモリ保持等に使用される僅かな暗電流の為に、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータを作動させているが、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力が定格電力とは大きく異なる為、著しく効率が悪く、メインバッテリが上がってしまう虞がある。
特許文献２に開示された車両の給電回路では、低電圧の電源がＤＣ−ＤＣコンバータだけである為、低電圧負荷が同時に多数作動した場合、大容量ＤＣ−ＤＣコンバータの定格容量を超えると、供給電圧が低下する可能性がある（特許文献１も同様）。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、駆動用モータの制御装置への電源電圧を著しく低下させることがなく、大きな搭載スペースも不要で、車両総重量が増加することもない車両用電源制御装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源制御装置は、車両の駆動用モータを駆動する第１バッテリ、及び前記車両に搭載された補機類の間に接続され、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する第１降圧回路を備える車両用電源制御装置において、前記補機類へ電力を供給する電気二重層キャパシタと、前記第１降圧回路に並列に接続され、該第１降圧回路より電力容量が小さく、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する第２降圧回路と、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力するときに、前記第１降圧回路及び第２降圧回路の何れかを選択して作動させる制御部とを備えることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、第１降圧回路が、車両の駆動用モータを駆動する第１バッテリ、及び車両に搭載された補機類の間に接続され、第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する。電気二重層キャパシタが、補機類へ電力を供給し、第１降圧回路より電力容量が小さい第２降圧回路が、第１降圧回路に並列に接続され、第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する。第１バッテリ側の電圧を降圧して出力するときに、制御部が、第１降圧回路及び第２降圧回路の何れかを選択して作動させる。

第２発明に係る車両用電源制御装置は、前記補機類に流れる電流値を検出し、検出した電流値を前記制御部に与える電流検出器を更に備え、該制御部は、与えられた電流値が所定値以下であるときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、電流検出器が、補機類に流れる電流値を検出し、検出した電流値を制御部に与える。制御部は、与えられた電流値が所定値以下であるときに、第２降圧回路を選択して作動させる。

第３発明に係る車両用電源制御装置は、前記制御部は、前記駆動用モータ及び補機類の制御装置を接続して多重通信を行なう多重通信システムのインタフェースを備え、該インタフェースが前記多重通信システムのスリープ信号を与えられたときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、制御部が、駆動用モータ及び補機類の制御装置を接続して多重通信を行なう多重通信システムのインタフェースを備えている。制御部は、インタフェースが多重通信システムのスリープ信号を与えられたときに、第２降圧回路を選択して作動させる。

第４発明に係る車両用電源制御装置は、前記制御部は、イグニッションキーがオフであるときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、制御部は、イグニッションキーがオフであるときに、第２降圧回路を選択して作動させる。

第５発明に係る車両用電源制御装置は、前記電気二重層キャパシタの出力電圧値を検出し、検出した電圧値を前記制御部に与える電圧検出器を更に備え、該制御部は、前記第２降圧回路を選択しているときは、与えられた前記電圧値が所定範囲に維持されるように、前記第２降圧回路をオン／オフするように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、電圧検出器が、電気二重層キャパシタの出力電圧値を検出し、検出した電圧値を制御部に与える。制御部は、第２降圧回路を選択しているときは、与えられた電圧値が所定範囲に維持されるように、第２降圧回路をオン／オフする。

本発明に係る車両用電源制御装置によれば、駆動用モータの制御装置への電源電圧を著しく低下させることがなく、大きな搭載スペースも不要で、車両総重量が増加することもない車両用電源制御装置を実現することができる。

本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 ハイブリッド車及び電気自動車に使用される従来の車両用電源制御装置の要部構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、駆動用モータ１がインバータ２により駆動され、インバータ２は、昇圧（ＤＣＤＣ）コンバータ３が昇圧した直流電圧を三相交流に変換して駆動用モータ１に与える。昇圧コンバータ３は、プラス側端子がシステムリレーＳＲＢを通じて高圧メインバッテリ４の陽極端子に、マイナス側端子がシステムリレーＳＲＧを通じて高圧メインバッテリ４の陰極端子にそれぞれ接続されている。尚、ハイブリッド車の場合、駆動用モータ１は、図示しないエンジンに連動する発電機としても機能する。

高圧メインバッテリ４の出力電圧は、大容量降圧（ＤＣＤＣ）コンバータ（第１降圧回路）５により降圧され、電気二重層キャパシタ８に充電される。電気二重層キャパシタ８に充電された電圧は、ヒューズＦ１を経た後、ヒューズＦ２，Ｆ３又はＦ４を通じて低電圧負荷群（補機類）へそれぞれ与えられる。
大容量降圧コンバータ５には、大容量降圧コンバータ５に比べて小容量である小容量降圧（ＤＣＤＣ）コンバータ（第２降圧回路）７が並列に接続されている。

電圧検出器９が、電気二重層キャパシタ８の出力電圧値（充電電圧値）を検出し、制御装置１１に与える。
電流検出器１０が、低電圧負荷に流れる合計の電流値（補機類に流れる電流値）を検出し、制御装置１１に与える。
制御装置１１には、イグニッションキー１２の切替位置情報が与えられる。
制御装置１１には、駆動用モータ１及び低電圧負荷群の図示しない各制御装置と多重通信線１４を通じて多重通信を行なう為の多重通信インタフェース１３が接続されている。

制御装置１１は、電気二重層キャパシタ８の出力電圧値、低電圧負荷に流れる合計の電流値、イグニッションキー１２の切替位置情報、及び多重通信システムの状態情報に基づき、大容量降圧コンバータ５及び小容量降圧コンバータ７をオン／オフ制御する。

以下に、このような構成の車両用電源制御装置の動作例を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
制御装置１１は、電流検出器１０が検出した電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下でないとき、イグニッションキー１２がオフでないとき、及び多重通信システムがスリープ状態でない（ウェークアップ状態である）とき、つまり、通常の運転をしているとき、大容量降圧コンバータ５をオンにする。これにより、大容量降圧コンバータ５は、高圧メインバッテリ４側の電圧を降圧して低電圧負荷側に供給する。

制御装置１１は、電流検出器１０が検出した電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下であるとき、イグニッションキー１２がオフであるとき、又は多重通信システムがスリープ状態であるとき、つまり、低電圧負荷に流れる電流が僅かであるとき、小容量降圧コンバータ７をオンにする。これにより、小容量降圧コンバータ７は、高圧メインバッテリ４側の電圧を降圧して低電圧負荷側に供給する。
また、この際、制御装置１１は、電気二重層キャパシタ８の出力電圧値Ｖｃの所定範囲、Ｖ１≦Ｖｃ≦Ｖ２が維持されるように、小容量降圧コンバータ７をオン／オフ制御する。

制御装置１１は、先ず、フラグＦを０にした（Ｓ１）後、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込み（Ｓ３）、読込んだ電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下であるか否かを判定する（Ｓ５）。
制御装置１１は、読込んだ電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下でなければ（Ｓ５）、イグニッションキー１２の切替位置情報を読込み（Ｓ７）、イグニッションキー１２がオフ（ＡＣＣ（ACCessary），ＩＧ（Ignition），ＲＥＡＤＹがオフ）であるか否かを判定する（Ｓ９）。

制御装置１１は、イグニッションキー１２がオフでなければ（Ｓ９）、多重通信インタフェース１３から多重通信の状態信号を読込み（Ｓ１１）、多重通信システムがスリープ状態であるか否かを判定する（Ｓ１３）。
制御装置１１は、多重通信システムがスリープ状態でなければ（Ｓ１３）、大容量降圧コンバータ５をオンに、小容量降圧コンバータ７をオフにした（Ｓ１５）後、フラグＦを０にして（フラグＦが既に０であれば、引続き０にして）（Ｓ１６）、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込む（Ｓ３）。
尚、制御装置１１は、既に大容量降圧コンバータ５がオン、小容量降圧コンバータ７がオフであれば、引続き、大容量降圧コンバータ５をオンに、小容量降圧コンバータ７をオフにする（Ｓ１５）。

制御装置１１は、読込んだ電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下であるとき（Ｓ５）、イグニッションキー１２がオフであるとき（Ｓ９）、又は多重通信システムがスリープ状態であるとき（Ｓ１３）、フラグＦが０であるか否かを判定する（Ｓ１７）。
制御装置１１は、フラグＦが０であれば（Ｓ１７）、小容量降圧コンバータ７をオンに、大容量降圧コンバータ５をオフにした（Ｓ１９）後、電圧検出器９が検出した電圧値Ｖｃを読込む（Ｓ２１）。
尚、制御装置１１は、既に小容量降圧コンバータ７がオン、大容量降圧コンバータ５がオフであれば、引続き、小容量降圧コンバータ７をオンに、大容量降圧コンバータ５をオフにする（Ｓ１９）。

制御装置１１は、フラグＦが０でなければ（Ｓ１７）、次に、電圧検出器９が検出した電圧値Ｖｃを読込む（Ｓ２１）。
制御装置１１は、電圧検出器９が検出した電圧値Ｖｃを読込んだ（Ｓ２１）後、電圧値Ｖｃが、維持すべき電気二重層キャパシタ８の出力電圧値の範囲、Ｖ１≦Ｖｃ≦Ｖ２の下限電圧値Ｖ１以下であるか否かを判定する（Ｓ２３）。
制御装置１１は、電圧値Ｖｃが下限電圧値Ｖ１以下でなければ（Ｓ２３）、電圧値Ｖｃが、出力電圧値の範囲、Ｖ１≦Ｖｃ≦Ｖ２の上限電圧値Ｖ２以下であるか否かを判定する（Ｓ２５）。

制御装置１１は、電圧値Ｖｃが上限電圧値Ｖ２以下でなければ（Ｓ２５）、フラグＦが０であるか否かを判定し（Ｓ２７）、フラグＦが０であれば、フラグＦを１にする（Ｓ２９）。次いで、小容量降圧コンバータ７をオフにした（Ｓ３１）後、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込む（Ｓ３）。
制御装置１１は、フラグＦが０でなければ（Ｓ２７）、既に小容量降圧コンバータ７はオフであるので、そのまま、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込む（Ｓ３）。

制御装置１１は、電圧値Ｖｃが上限電圧値Ｖ２以下であれば（Ｓ２５）、電圧値Ｖｃが、維持すべき電気二重層キャパシタ８の出力電圧値の範囲内であるので、そのまま、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込む（Ｓ３）。
制御装置１１は、電圧値Ｖｃが下限電圧値Ｖ１以下であれば（Ｓ２３）、フラグＦを０にする（Ｓ３３）。次いで、小容量降圧コンバータ７をオンにした（Ｓ３５）後、電流検出器１０が検出した電流値Ｉを読込む（Ｓ３）。
尚、制御装置１１は、既に、フラグＦが０であり、小容量降圧コンバータ７がオンであれば、引続き、フラグＦを０にし（Ｓ３３）小容量降圧コンバータ７をオンにする（Ｓ３５）。

尚、本実施の形態では、制御装置１１は、電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下であるとき、イグニッションキー１２がオフであるとき、又は多重通信システムがスリープ状態であるとき、小容量降圧コンバータ７をオンにしているが、これらの３条件の組合わせに基づき、降圧コンバータ５，７をオン／オフしても良い。
例えば、電流値Ｉが所定の電流値Ｉ１以下であり、イグニッションキー１２がオフであるときに、小容量降圧コンバータ７をオンにし、大容量降圧コンバータ５をオフにする。
また、イグニッションキー１２がオフであり、多重通信システムがスリープ状態であるとき、小容量降圧コンバータ７をオンにし、大容量降圧コンバータ５をオフにすれば、電流検出器１０を省略することができる。

１ 駆動用モータ
２ インバータ
３ 昇圧（ＤＣＤＣ）コンバータ
４ 高圧メインバッテリ（第１バッテリ）
５ 大容量降圧（ＤＣＤＣ）コンバータ（第１降圧回路）
７ 小容量降圧（ＤＣＤＣ）コンバータ（第２降圧回路）
８ 電気二重層キャパシタ
９ 電圧検出器
１０ 電流検出器
１１ 制御装置
１２ イグニッションキー
１３ 多重通信インタフェース
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４ ヒューズ
ＳＲＢ，ＳＲＧ システムリレー

Claims (5)

1. 車両の駆動用モータを駆動する第１バッテリ、及び前記車両に搭載された補機類の間に接続され、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する第１降圧回路を備える車両用電源制御装置において、
   前記補機類へ電力を供給する電気二重層キャパシタと、前記第１降圧回路に並列に接続され、該第１降圧回路より電力容量が小さく、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力する第２降圧回路と、前記第１バッテリ側の電圧を降圧して出力するときに、前記第１降圧回路及び第２降圧回路の何れかを選択して作動させる制御部とを備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 前記補機類に流れる電流値を検出し、検出した電流値を前記制御部に与える電流検出器を更に備え、該制御部は、与えられた電流値が所定値以下であるときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してある請求項１記載の車両用電源制御装置。
3. 前記制御部は、前記駆動用モータ及び補機類の制御装置を接続して多重通信を行なう多重通信システムのインタフェースを備え、該インタフェースが前記多重通信システムのスリープ信号を与えられたときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
4. 前記制御部は、イグニッションキーがオフであるときに、前記第２降圧回路を選択するように構成してある請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用電源制御装置。
5. 前記電気二重層キャパシタの出力電圧値を検出し、検出した電圧値を前記制御部に与える電圧検出器を更に備え、該制御部は、前記第２降圧回路を選択しているときは、与えられた前記電圧値が所定範囲に維持されるように、前記第２降圧回路をオン／オフするように構成してある請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用電源制御装置。

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