JP2020192865A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧バッテリの充電状態を正確に判定することができる車両用電源制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、電源の制御装置であって、電力を生成する発電機(13)と、この発電機によって生成された電力を蓄積する高電圧バッテリ(14)と、低電圧バッテリ(19)と、高電圧バッテリの電圧を降圧するための電圧変換器(17)と、この電圧変換器の出力電流を検出する電流センサ(18)と、制御ユニット(10)と、を有し、電圧変換器は、高電圧バッテリの出力電圧を降圧して低電圧バッテリに充電すると共に、低電圧バッテリ及び電圧変換器に接続された低電圧電気負荷に電力を供給するように構成され、制御ユニットは、車両に搭載されたエンジンが停止しているとき、電流センサによって検出された出力電流が所定の第１電流以下に低下すると、低電圧バッテリが満充電にされたことを判定することを特徴としている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用電源制御装置に関し、特に、車両に搭載される電源の制御装置に関する。

特開２０１６−１１８１２６号公報（特許文献１）には、エンジンの停止制御装置が記載されている。このエンジンの停止制御装置には、第１蓄電部と第２蓄電部が備えられており、エンジンの始動に必要な始動電力量以上の電力が第２蓄電部に貯蔵されていない場合には、発電機に第２蓄電部を蓄電させ、所要の電力が貯蔵された後にエンジンが停止される。また、このエンジンの停止制御装置においては、第１蓄電部と第２蓄電部の充電状態に応じてＤＣ−ＤＣコンバータを作動させ、高圧の第２蓄電部に蓄積された電力を降圧して低圧の第１蓄電部に充電するように構成されている。

特許文献１記載の発明のように、作動する電圧が異なる２つの蓄電部を備え、それらの充電状態に応じてＤＣ−ＤＣコンバータを作動させて、各蓄電部に蓄積されている電力を移し替え、効率的に電力を使用しようとする車両用の電源制御装置が知られている。例えば、第１、第２の蓄電部として、高電圧バッテリと低電圧バッテリを備えた車両用の電源装置や、キャパシタと低電圧バッテリである鉛バッテリを備えた車両用の電源装置が知られている。これらの電源装置において、高電圧の蓄電部に蓄積された電力やモータジェネレータで生成された電力の一部をＤＣ−ＤＣコンバータで降圧して、鉛バッテリや、各種電気負荷に供給することが行われている。

特開２０１６−１１８１２６号公報

しかしながら、複数の蓄電部の充電状態を正確に把握することは困難であり、発電機等によって生成された電力の一部が無駄にされているという問題がある。例えば、各蓄電部に専用の電流センサを設けることにより、各蓄電部の充電状態を検出することも可能であるが、各々の蓄電部に専用の電流センサを設けたのではコスト高になるという問題がある。このため、低電圧の蓄電部として鉛バッテリを使用した場合、充電状態に関わらず、高圧側からＤＣ−ＤＣコンバータを介して常に充電が継続され、電力の一部が無駄にされているのが現状である。

従って、本発明は、低電圧の蓄電部に流入する電流を検出するための専用のセンサを設けることなく、低電圧の蓄電部の充電状態を正確に判定することができる車両用電源制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、車両に搭載される電源の制御装置であって、電力を生成する発電機と、この発電機によって生成された電力を蓄積する高電圧バッテリと、この高電圧バッテリよりも公称電圧が低い低電圧バッテリと、高電圧バッテリからの出力電圧を降圧するための電圧変換器と、この電圧変換器からの出力電流を検出するための電流センサと、電圧変換器を制御する制御ユニットと、を有し、電圧変換器は、高電圧バッテリからの出力電圧を降圧して低電圧バッテリに充電すると共に、低電圧バッテリ及び電圧変換器に接続された低電圧電気負荷に電力を供給するように構成され、制御ユニットは、車両に搭載されたエンジンが停止しているとき、電流センサによって検出された出力電流が所定の第１電流以下に低下すると、低電圧バッテリが満充電にされたことを判定することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、発電機によって生成された電力が高電圧バッテリに蓄積される。また、電圧変換器は、高電圧バッテリからの出力電圧を降圧して、高電圧バッテリよりも公称電圧が低い低電圧バッテリに充電すると共に、低電圧バッテリ及び電圧変換器に接続された低電圧電気負荷に電力を供給する。制御ユニットは、電圧変換器の出力電流を検出する電流センサによって検出された電流に基づいて、低電圧バッテリが満充電にされたことを、エンジンが停止しているとき判定する。

低電圧バッテリの充電状態は、低電圧バッテリに流入する電流を検出する専用の電流センサを使用せず、低電圧バッテリ及び低電圧電気負荷に接続された電圧変換器の出力電流を検出する電流センサの検出電流に基づいて推定することも考えられる。しかしながら、車両に搭載されたエンジンが運転されている場合においては、エンジンのインジェクタや点火プラグに常にパルス状の電流が供給されており、これにより電気系統には大きなノイズが混入してしまい、低電圧バッテリの充電状態を正確に推定できないことが本件発明者により見出された。上記のように構成された本発明によれば、制御ユニットは、エンジンが停止しているとき、電流センサによって検出された出力電流が所定の第１電流以下に低下すると、低電圧バッテリが満充電にされたことを判定する。このため、エンジンが発生する電気的なノイズを回避することができ、電圧変換器の出力電流を検出する電流センサによって、低電圧バッテリが満充電にされたことを正確に判定することができる。

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、低電圧バッテリが満充電にされたことを判定すると、電圧変換器の目標出力電圧を低下させる。
このように構成された本発明においては、低電圧バッテリが満充電にされたことが判定されると、電圧変換器の目標出力電圧が低下されるので、電圧変換器から低電圧バッテリに流入する電流が実質的にゼロとなる。これにより、満充電とされた低電圧バッテリに供給される電流を抑制することができ、高電圧バッテリに蓄積された電力を効率良く活用することができる。

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、エンジンの運転中において電流センサによって検出された出力電流に基づいて、低電圧バッテリが満充電状態ではなくなったことを判定する。

低電圧バッテリに蓄積された電力が著しく低下すると、エンジンや車載電気機器に十分な電力を供給することができなくなり、それらの作動に支障を来す場合がある。上記のように構成された本発明によれば、電流センサによって検出された出力電流に基づいて、低電圧バッテリが満充電状態ではなくなったことが、エンジンの運転中において判定されるので、低電圧バッテリの蓄電量の低下を、蓄電量が著しく低下する前に判定することができる。これにより、低電圧バッテリの蓄電量の過剰な低下を確実に回避することができる。

本発明において、好ましくは、制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したとき、アイドリングストップを実行するように構成され、制御ユニットは、アイドリングストップによりエンジンが停止しているとき、低電圧バッテリが満充電状態であるか否かを判定する。

一般に、走行途中のアイドリングストップ状態では低電圧バッテリが満充電状態になっている場合が多く、また、低電圧バッテリの満充電を判定する十分な時間も確保することができる。上記のように構成された本発明によれば、アイドリングストップによりエンジンが停止しているとき、低電圧バッテリが満充電状態であるか否かが判定されるので、確実且つ効果的に低電圧バッテリの満充電を判定することができる。

本発明の車両用電源制御装置によれば、低電圧バッテリに流入する電流を検出するための専用のセンサを設けることなく、低電圧バッテリの充電状態を正確に判定することができる。

本発明の実施形態による車両用電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両用電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両用電源制御装置の作用を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用電源制御装置において、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電流と、低電圧バッテリ、低電圧電気負荷に流れる電流の関係を示す図である。 本発明の実施形態による車両用電源制御装置において、低電圧バッテリの充電状態と、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電流の関係を模式的に示す図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用電源制御装置を説明する。

［装置構成］
まず、本発明の実施形態による車両用電源制御装置に関する装置構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両用電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、主に、エンジン１１と、ギヤ駆動式スタータ１２と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１３と、リチウムイオン電池１４と、電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ１７と、鉛蓄電池１９と、高電圧電気負荷２０と、低電圧電気負荷２１と、を有する。以下では、リチウムイオン電池１４の電圧（公称電圧）が鉛蓄電池１９の電圧（公称電圧）よりも高いことから、リチウムイオン電池１４を適宜「高電圧バッテリ１４」と呼び、鉛蓄電池１９を適宜「低電圧バッテリ１９」と呼ぶ。

エンジン１１は、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジン）である。エンジン１１の駆動力は、出力軸９、トランスミッション２、減速機３及び駆動軸４を介して、車輪５に伝達される。エンジン１１の出力軸９には、ギヤを介してギヤ駆動式スタータ１２が連結されている。ギヤ駆動式スタータ１２は、ユーザによりイグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、低電圧バッテリ１９から供給される電力を用いて、エンジン１１を始動する。また、ハイブリッド車両１は、ドライバによるブレーキペダルの操作に応じた制動力を車両１に付与するためのブレーキシステム７を有する。このブレーキシステム７は、例えば電動ブレーキにより構成される。

ＩＳＧ１３は、エンジン１１により駆動されて発電する発電機能と、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータである。ＩＳＧ１３は、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９に連結されている。また、ＩＳＧ１３は、抵抗器６ａ及びスイッチ素子６ｂ、６ｃを介して、高電圧バッテリ１４に電気的に接続されるようになっている。これらのスイッチ素子６ｂ、６ｃは、高電圧バッテリ１４とＤＣ−ＤＣコンバータ１７の接続、非接続を切り替えるリレー装置として機能する。ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４とを最初に接続する際には、抵抗器６ａが設けられた側のスイッチ素子６ｂをオンにして、突入電流による電子部品などの破損を防止している。そして、この後にスイッチ素子６ｃをオンにして、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４との接続を維持するようになっている。

また、ＩＳＧ１３は、発電機能により動作する際は、エンジン１１の出力軸９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発電機として機能する。ＩＳＧ１３は、整流器（図示省略）を内蔵しており、この整流器を用いて、発電した交流電力を直流電力に変換する。ＩＳＧ１３の発電により生成された電力は、高電圧バッテリ１４に供給されて充電されたり、高電圧電気負荷２０に供給されたりする。他方で、ＩＳＧ１３は、電動機能により動作する際は、高電圧バッテリ１４に充電された電力を用いて、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９を駆動する。なお、ＩＳＧ１３における発電機能による動作と電動機能による動作との切り替え時などにおいてベルト８のテンションを調整するために、振り子式可変張力テンショナー（デカップリング・オルタネータ・テンショナー）をベルト８に適用するのがよい。

高電圧バッテリ１４は、直列接続された複数のリチウムイオン電池を含み、低電圧バッテリ１９は、直列接続された複数の鉛蓄電池を含む。例えば、高電圧バッテリ１４の公称電圧はＤＣ２４Ｖであり、低電圧バッテリ１９の公称電圧はＤＣ１２Ｖである。これら高電圧バッテリ１４及び低電圧バッテリ１９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を有する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４と低電圧バッテリ１９との間に設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、例えば、内蔵するスイッチング素子のオンオフスイッチングによって入力電圧を変化させて出力する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４の出力電圧を降圧して低電圧バッテリ１９側へ供給し、低電圧バッテリ１９に充電する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４側から供給されるＤＣ２４Ｖ程度の電圧をＤＣ１２Ｖ程度に降圧して低電圧バッテリ１９側へと出力する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流を検出するための電流センサであるコンバータ出力電流センサ１８が接続されている。このコンバータ出力電流センサ１８には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から低電圧バッテリ１９、低電圧電気負荷２１等に供給される電流が流れ、これらの電流の合計値を測定することができる。

高電圧電気負荷２０は、例えばＤＣ２４Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷であり、低電圧電気負荷２１は、高電圧電気負荷２０よりも低い、例えばＤＣ１２Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷である。高電圧電気負荷２０には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。また、低電圧電気負荷２１には、ＩＳＧ１３の発電により生成されて高電圧バッテリ１４に充電され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７により降圧された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。１つの例では、高電圧電気負荷２０は、ヒータ（シートヒータなど）などを含み、低電圧電気負荷２１は、電動式パワーステアリング機構（ＥＡＰＳ）やエアコンやオーディオ機器などを含む。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態による車両用電源制御装置の電気的構成を説明する。図２は、本発明の実施形態による車両用電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。

本実施形態においては、ハイブリッド車両１は、図２に示すような制御ユニットである制御器１０によって制御される。この制御器１０は、１つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

具体的には、図２に示すように、制御器１０は、主に、コンバータ入力電圧センサ３０、バッテリ電圧センサ３４、バッテリ温度センサ３５、ＩＳＧ温度センサ３６、コンバータ出力電流センサ１８、及びボンネットセンサ３８のそれぞれによって検出されたパラメータに対応する検出信号が入力される。コンバータ入力電圧センサ３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力電圧を検出する。バッテリ電圧センサ３４は、低電圧バッテリ１９の端子電圧を検出する。バッテリ温度センサ３５は、低電圧バッテリ１９の温度を検出する。ＩＳＧ温度センサ３６は、ＩＳＧ１３の温度を検出する。

コンバータ出力電流センサ１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から出力される電流を検出する。このコンバータ出力電流センサ１８には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から低電圧バッテリ１９、低電圧電気負荷２１等に供給される電流が流れ、これらの電流の合計値を測定することができる。ボンネットセンサ３８は、車両１のボンネットが、開状態にあるか、閉状態にあるかを示す検出信号を出力するように構成されている。

また、制御器１０は、上述した各センサ１８、３０、３３、３４、３５、３６からの検出信号に基づき、ＩＳＧ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、ギヤ駆動式スタータ１２、スイッチ素子６ｂ、６ｃ、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれに対して制御信号を出力する。こうして、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電動作及び電動動作と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７による降圧動作と、高電圧電気負荷２０、低電圧電気負荷２１及びギヤ駆動式スタータ１２の駆動及び停止と、スイッチ素子６ｂ、６ｃのオンオフと、を制御する。

典型的には、制御器１０は、燃費の改善などを目的としてハイブリッド車両１の運転状態に応じて規定された複数の制御を、少なくともＩＳＧ１３を用いて実行するよう構成されている。この複数の制御は、ハイブリッド車両１が加速するときに、ＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１による加速をアシストするための加速アシスト制御と、ハイブリッド車両１が減速するときに、ＩＳＧ１３を回生発電させる減速回生制御と、所定条件が成立したときに（例えばＩＳＧ１３の発電によるエンジン１１の負荷の増加を抑制すべき状況など）、高電圧電気負荷２０や低電圧電気負荷２１に電力を供給するためのＩＳＧ１３の発電を禁止する無発電制御と、ハイブリッド車両１が停止したときにエンジン１１を自動停止させ、この後にハイブリッド車両１が発進するときにＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１を再始動させるアイドリングストップ制御と、を含む。

更に、制御器１０は、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれを動作させるための制御を行う。具体的には、制御器１０は、高電圧電気負荷２０を動作させる場合には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかを高電圧電気負荷２０に供給するための制御を行う。また、制御器１０は、低電圧電気負荷２１を動作させる場合には、高電圧バッテリ１４に充電され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によって降圧された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかを低電圧電気負荷２１に供給するための制御を行う。

なお、本発明の実施形態による「車両用電源制御装置」は、主に、「発電機」としてのＩＳＧ１３と、高電圧バッテリ１４と、低電圧バッテリ１９と、「電圧変換器」としてのＤＣ−ＤＣコンバータ１７と、「電流センサ」としてのコンバータ出力電流センサ１８と、「制御ユニット」としての制御器１０と、によって構成される。

次に、図３乃至図５を参照して、本発明の実施形態による車両用電源制御装置の作用を説明する。
図３は、本発明の実施形態による車両用電源制御装置の作用を示すフローチャートである。図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電流と、低電圧バッテリ、低電圧電気負荷に流れる電流の関係を示す図である。図５は、低電圧バッテリの充電状態と、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電流の関係を模式的に示す図である。

図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧を設定するために、制御器１０において実行される処理を示すフローチャートである。
まず、図３のステップＳ１においては、各センサの検出信号が制御器１０に読み込まれる。具体的には、ステップＳ１においては、コンバータ入力電圧センサ３０によって検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１７の入力電圧、バッテリ電圧センサ３４によって検出された低電圧バッテリ１９の端子電圧、バッテリ温度センサ３５によって検出された低電圧バッテリ１９の温度、及び、ＩＳＧ温度センサ３６によって検出されたＩＳＧ１３の温度が、制御器１０に読み込まれる。さらに、ステップＳ１においては、コンバータ出力電流センサ１８によって検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１７から出力される電流も制御器１０に読み込まれる。

次に、ステップＳ２においては、エンジン１１がアイドリングストップ中であるか否かが判断される。本実施形態において、制御器１０は、所定のアイドリングストップ条件が成立すると、エンジン１１に制御信号を送信し、アイドリングストップを実行するように構成されている。従って、図３のフローチャートにおける処理は、制御器１０がアイドリングストップを実行している場合にはステップＳ３に進み、アイドリングストップを実行していない場合にはステップＳ１に戻る。

即ち、エンジン１１が運転されている状態では、インジェクタや、点火プラグ等（図示せず）に電流が供給されるため、ハイブリッド車両１の電源システムには大きなパルス性の電流が流れる。これにより、コンバータ出力電流センサ１８によって検出される電流値には、大きなノイズが含まれることになる。このように、エンジン１１が運転されている場合には、コンバータ出力電流センサ１８による検出値が安定しないため、ステップＳ３以下の満充電の判定は実行されない。ステップＳ２においてアイドリングストップ中でない場合には、フローチャートにおける処理はステップＳ１に戻り、以降、アイドリングストップが実行されるまでステップＳ１、Ｓ２の処理が繰り返される。

次に、アイドリングストップ中である場合にはステップＳ３に進み、ステップＳ３においては、消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されているか否かが判断される。消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されていない場合にはステップＳ４に進み、消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されている場合には、処理はステップＳ１に戻る。

即ち、図４に示すように、高電圧バッテリ１４から供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によって降圧された電流は、低電圧電気負荷２１に供給されると共に、低電圧バッテリ１９の充電にも使用される。ここで、コンバータ出力電流センサ１８によって検出される電流Ｉ_dcout［Ａ］は、低電圧電気負荷２１に供給される電流Ｉ_car［Ａ］と、低電圧バッテリ１９への充電電流Ｉ_bat［Ａ］の合計の電流である。従って、コンバータ出力電流センサ１８によっては、低電圧バッテリ１９への充電電流Ｉ_batを直接測定することはできないが、低電圧電気負荷２１に供給される電流Ｉ_carが小さい場合には、低電圧バッテリ１９への充電電流Ｉ_batを推定することができる。このため、消費電流の大きい電装品（低電圧電気負荷２１）が使用されていない場合にはステップＳ４に進み、使用されている場合には、低電圧バッテリ１９が満充電であるか否かの判定は実行せず、ステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ４においては、コンバータ出力電流センサ１８によって検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutが所定の第１電流以下であるか否かが判断される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutが所定の第１電流以下である場合には、低電圧バッテリ１９が「満充電にされている」と判定して、ステップＳ５に進み、所定の第１電流未満である場合には、「満充電ではない」と判定して、ステップＳ１に戻る。

即ち、低電圧バッテリ１９が満充電にされている状態では、低電圧バッテリ１９へ流れる充電電流Ｉ_batは僅かであり、主としてガッシングに消費され、この電流が低電圧バッテリ１９に電気エネルギーとして蓄積されることはない。また、消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されていない状態では、低電圧電気負荷２１に供給される電流Ｉ_carも比較的小さく、ほぼ一定の値となる。このため、消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されていない状態で、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutが所定の第１電流以下である場合には、低電圧バッテリ１９が「満充電にされている」と判定することができる。なお、本実施形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流が１２．５［Ａ］以下である場合に、低電圧バッテリ１９が「満充電にされている」と判定される。

図５は、この関係を模式的に図示したものである。図５は、消費電流の大きい低電圧電気負荷２１が使用されていない場合におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutを縦軸に、低電圧バッテリ１９の充電状態を横軸に示した図である。また、図５においては、エンジン１１が運転されていない場合の出力電流Ｉ_dcoutを実線で、エンジン１１が運転されていない場合の出力電流Ｉ_dcoutを一点鎖線で示している。

図５の実線に示すように、低電圧バッテリ１９が満充電でない（充電不足）場合には比較的大きな充電電流Ｉ_batが流れるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutは比較的大きく、満充電状態に近づくにつれて出力電流Ｉ_dcoutは小さくなる。低電圧バッテリ１９が満充電の状態では、低電圧バッテリ１９の充電電流Ｉ_batは非常に小さくなるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutは、低電圧電気負荷２１に供給される電流Ｉ_carとほぼ等しくなる。本実施形態においては、この電流が約１２．５［Ａ］であり、出力電流Ｉ_dcoutが１２．５［Ａ］以下になると、満充電状態であると判定される。換言すれば、低電圧バッテリ１９が満充電ではなく、実質的に充電電流Ｉ_batが流れている状態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７からの出力電流Ｉ_dcoutが約１２．５［Ａ］以下に低下することはない。

このように、図３のステップＳ４において、出力電流Ｉ_dcoutが所定の第１電流（１２．５［Ａ］）以下と判定され、低電圧バッテリ１９が「満充電である」と判定された場合には、ステップＳ５において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧が低下される。即ち、制御器１０がＤＣ−ＤＣコンバータ１７に制御信号を送り、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７が高電圧バッテリ１４の電圧を降圧して出力する電圧の目標値を低下させる。本実施形態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧が１３．８５［Ｖ］から１３．５［Ｖ］に低下される。

このようにＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧を低下させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から低電圧バッテリ１９に流れ、ガッシングに消費されていた充電電流Ｉ_batがほぼゼロとなり、電流の浪費を抑制することができる。なお、上記の目標出力電圧は、バッテリ温度センサ３５によって検出された低電圧バッテリ１９のバッテリ液の温度が３０℃の場合の値であり、目標出力電圧は、予め設定されたマップ（図示せず）等を使用して、温度に基づいて変更することが好ましい。

次に、ステップＳ６においては、再び、各センサの検出信号が制御器１０に読み込まれる。ステップＳ６における処理は、上述したステップＳ１と同様であるため、説明を省略する。

さらに、ステップＳ７においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutがゼロよりも大きいか否かが判断される。通常の状態においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutはゼロよりも大きく（ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から電流が流出する）なるが、何らかの原因でＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧が低下した場合には、出力電流Ｉ_dcoutがゼロよりも小さくなる（ＤＣ−ＤＣコンバータ１７に電流が流入する）。出力電流Ｉ_dcoutがゼロよりも大きい場合には、ステップＳ８に進み、出力電流Ｉ_dcoutがゼロ、又はゼロよりも小さい場合には、ステップＳ１０に進んで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧を上昇させる。

次に、ステップＳ８においては、バッテリ電圧センサ３４によって検出された低電圧バッテリ１９の端子間電圧が、所定電圧よりも高いか否かが判断される。即ち、低電圧バッテリ１９が過放電状態となると、端子間電圧が著しく低下するので、この場合には、ステップＳ１０に進んで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧を上昇させる。本実施形態においては、低電圧バッテリ１９の端子間電圧が約１１［Ｖ］よりも低くなった場合には、過放電と判断し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧が上昇される。なお、ステップＳ８が実行される時点では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧は１３．５［Ｖ］に設定されている（ステップＳ５）が、過放電となった場合等は、低電圧バッテリ１９の端子間電圧は、目標出力電圧よりも著しく低下する。一方、低電圧バッテリ１９の端子間電圧が所定電圧よりも高い場合には、ステップＳ９に進む。

次いで、ステップＳ９においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutが所定の第２電流以上であるか否かが判断される。なお、本実施形態においては、ステップＳ９における出力電流Ｉ_dcoutの判定は、エンジン１１が運転されている状態で実行され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutが２２．０［Ａ］以上である場合には、低電圧バッテリ１９が「満充電状態ではなくなった」と判定する。

図５の一点鎖線には、この状態が示されている。即ち、エンジン１１が運転されている状態では、エンジン１１の付属機器によって電力が消費されているため、低電圧バッテリ１９が満充電であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutは、約１９．５［Ａ］程度となる。これに対し、低電圧バッテリ１９が満充電状態でなくなる（充電不足になる）と、低電圧バッテリ１９へ充電電流Ｉ_batが流れ始めるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutが大きくなる。本実施形態においては、エンジン１１の運転中における平均的な出力電流Ｉ_dcoutである約１９．５［Ａ］に対して、約２．５［Ａ］出力電流Ｉ_dcoutが増加し、２２．０［Ａ］以上になると、低電圧バッテリ１９は満充電状態ではないと判定される。

このように、本実施形態においては、低電圧バッテリ１９が「満充電状態ではなくなった」ことが、エンジン１１の運転中において判定されるため、低電圧バッテリ１９が満充電状態ではなくなったか否かの判定を頻繁に実行することができる。このため、判定が実行されない状態でハイブリッド車両１が長時間運転され、低電圧バッテリ１９が過放電に陥るのを防止することができる。また、上述したように、エンジン１１の運転中においては大きなノイズが発生するため、電流を正確に検出することは困難である。しかしながら、仮に、ノイズにより「満充電状態ではなくなった」ことが誤判定された場合でも、低電圧バッテリ１９が過放電に陥るのを確実に回避することができ、安全側である。

また、本実施形態においては、低電圧バッテリ１９が満充電状態ではなくなったか否かの判定が、エンジン１１の運転中において実行されるが、変形例として、この判定をエンジン１１の停止中にも実行することができる。この場合には、低電圧バッテリ１９が「満充電状態ではなくなった」ことを判定する所定の第２電流を、「満充電である」ことを判定する第１電流よりも高く設定するのが良い。例えば、第２電流を、第１電流（１２．５［Ａ］）よりも約２．５［Ａ］多く設定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutが１５［Ａ］以上となったとき、「満充電状態ではなくなった」と判定することができる。

次いで、ステップＳ１０においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧を１３．５［Ｖ］から１３．８５［Ｖ］に上昇させる。即ち、ステップＳ９において「満充電状態ではなくなった」と判定された場合や、ステップＳ８において「過放電である」と判定された場合には、目標出力電圧を上昇させることにより、低電圧バッテリ１９に十分な充電電流Ｉ_batを流すことができ、早期に充電不足を解消することができる。また、ステップＳ７において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流Ｉ_dcoutがマイナスであると判定された場合にも、目標出力電圧を上昇させることによりＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧を上昇させ、電流の逆流を回避することができる。なお、ステップＳ１０における目標出力電圧の設定も、ステップＳ５における処理と同様に、低電圧バッテリ１９の液温に応じて変更するのが良い。

ステップＳ１０においてＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧を上昇させた後、図３のフローチャートにおける処理はステップＳ１に戻り、以降、ステップＳ４において、満充電になったことが判定されるまで、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返し実行される。

本発明の実施形態の車両用電源制御装置によれば、制御器１０は、エンジン１１が停止しているとき（図３のステップＳ２→Ｓ３）、コンバータ出力電流センサ１８によって検出された出力電流Ｉ_dcoutが所定の第１電流（１２．５［Ａ］）以下に低下すると、低電圧バッテリ１９が満充電にされたことを判定する（図３のステップＳ４→Ｓ５）。このため、エンジン１１が発生する電気的なノイズを回避することができ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流を検出するコンバータ出力電流センサ１８によって、低電圧バッテリ１９が満充電にされたことを正確に判定することができる。

また、本実施形態の車両用電源制御装置によれば、低電圧バッテリ１９が満充電にされたことが判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の目標出力電圧が低下される（図３のステップＳ５）ので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から低電圧バッテリ１９に流入する電流が実質的にゼロとなる。これにより、満充電とされた低電圧バッテリ１９に供給される電流を抑制することができ、高電圧バッテリ１４に蓄積された電力を効率良く活用することができる。

さらに、本実施形態の車両用電源制御装置によれば、コンバータ出力電流センサ１８によって検出された出力電流Ｉ_dcoutに基づいて、低電圧バッテリ１９が満充電状態ではなくなったことが、エンジン１１の運転中において判定される（図３のステップＳ９→Ｓ１０）。このため、低電圧バッテリ１９の蓄電量の低下が頻繁に判定されるため、蓄電量が著しく低下する前に満充電状態ではなくなったことを判定することができる。これにより、低電圧バッテリ１９の蓄電量の過剰な低下（過放電）を確実に回避することができる。

また、本実施形態の車両用電源制御装置によれば、アイドリングストップによりエンジンが停止しているとき、低電圧バッテリ１９が満充電状態であるか否かが判定される（図３のステップＳ２→Ｓ３）。このため、コンバータ出力電流センサ１８により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電流をノイズの少ない状態で検出することができ、確実且つ効果的に低電圧バッテリ１９の満充電を判定することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、ハイブリッド車両に本発明の車両用電源制御装置が適用されていたが、ハイブリッド車両以外の車両に本発明を適用することもできる。また、上述した実施形態においては、エンジンがアイドリングストップ中である場合に、「低電圧バッテリが満充電状態である」ことを判定していたが、それ以外の場合にも判定を行うことができる。例えば、変形例として、車両のイグニッションスイッチがオンにされた後、クランキングが実行される前（エンジンの運転が開始される前）にも、低電圧バッテリが満充電状態であることが判定されるように本発明を構成することもできる。

１ ハイブリッド車両
２ トランスミッション
３ 減速機
４ 駆動軸
５ 車輪
６ａ 抵抗器
６ｂ、６ｃ スイッチ素子（リレー装置）
７ ブレーキシステム
８ ベルト
９ 出力軸
１０ 制御器（制御ユニット）
１１ エンジン
１２ ギヤ駆動式スタータ
１３ ＩＳＧ（発電機）
１４ 高電圧バッテリ
１７ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換器）
１８ コンバータ出力電流センサ（電流センサ）
１９ 低電圧バッテリ
２０ 高電圧電気負荷
２１ 低電圧電気負荷
３０ コンバータ入力電圧センサ
３４ バッテリ電圧センサ
３５ バッテリ温度センサ
３６ ＩＳＧ温度センサ
３８ ボンネットセンサ

Claims (4)

1. 車両に搭載される電源の制御装置であって、
   電力を生成する発電機と、
   この発電機によって生成された電力を蓄積する高電圧バッテリと、
   この高電圧バッテリよりも公称電圧が低い低電圧バッテリと、
   上記高電圧バッテリからの出力電圧を降圧するための電圧変換器と、
   この電圧変換器からの出力電流を検出するための電流センサと、
   上記電圧変換器を制御する制御ユニットと、
   を有し、
   上記電圧変換器は、上記高電圧バッテリからの出力電圧を降圧して上記低電圧バッテリに充電すると共に、上記低電圧バッテリ及び上記電圧変換器に接続された低電圧電気負荷に電力を供給するように構成され、
   上記制御ユニットは、上記車両に搭載されたエンジンが停止しているとき、上記電流センサによって検出された出力電流が所定の第１電流以下に低下すると、上記低電圧バッテリが満充電にされたことを判定することを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 上記制御ユニットは、上記低電圧バッテリが満充電にされたことを判定すると、上記電圧変換器の目標出力電圧を低下させる請求項１記載の車両用電源制御装置。
3. 上記制御ユニットは、上記エンジンの運転中において上記電流センサによって検出された出力電流に基づいて、上記低電圧バッテリが満充電状態ではなくなったことを判定する請求項１又は２に記載の車両用電源制御装置。
4. 上記制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したとき、アイドリングストップを実行するように構成され、上記制御ユニットは、アイドリングストップにより上記エンジンが停止しているとき、上記低電圧バッテリが満充電状態であるか否かを判定する請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用電源制御装置。

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