JP2021177681A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.
特許文献１には、第１バッテリと、第２バッテリと、第１電気負荷と、第２電気負荷と、電力変換装置と、オルタネータとを備える電源装置が記載されている。第１バッテリと第２バッテリとは、直列に接続される。第１バッテリは、第１電気負荷と接続され、第１電気負荷に電力を供給する。第２バッテリは、第２電気負荷と接続され、第１バッテリとともに第２電気負荷に電力を供給する。そのため、この電源装置において、第１バッテリが電力を消費する頻度は、第２バッテリが電力を消費する頻度と比べて高い。電力変換装置は、第１バッテリと第１電気負荷との間、及び、第２バッテリと第２電気負荷との間に接続される。電力変換装置は、供給される電力を変換する。 Patent Document 1 describes a power supply device including a first battery, a second battery, a first electric load, a second electric load, a power conversion device, and an alternator. The first battery and the second battery are connected in series. The first battery is connected to the first electric load and supplies power to the first electric load. The second battery is connected to the second electrical load and powers the second electrical load together with the first battery. Therefore, in this power supply device, the frequency with which the first battery consumes power is higher than the frequency with which the second battery consumes power. The power conversion device is connected between the first battery and the first electric load, and between the second battery and the second electric load. The power converter converts the supplied power.
電力変換装置は、制御部を有する。制御部は、第１バッテリの電圧と第２バッテリの電圧との均衡を保つように電力変換装置を制御する。具体的には、制御部は、第１バッテリの電圧が第２バッテリの電圧と比べて所定以上低くなった場合に、電力変換装置に供給される電力を電力変換装置に変換させ、その電力を第１電気負荷に供給させる。これにより、第１バッテリの電力消費が抑制される。その結果、第１バッテリの電圧と第２バッテリの電圧とが均衡する。 The power conversion device has a control unit. The control unit controls the power conversion device so as to keep the voltage of the first battery and the voltage of the second battery in equilibrium. Specifically, when the voltage of the first battery becomes lower than the voltage of the second battery by a predetermined value or more, the control unit converts the power supplied to the power conversion device into the power conversion device, and converts the power into the power conversion device. It is supplied to the first electric load. As a result, the power consumption of the first battery is suppressed. As a result, the voltage of the first battery and the voltage of the second battery are in equilibrium.
特許文献１に記載される電源装置においては、通常時では、第１バッテリの電力が積極的に消費される。第１バッテリの電力が消費されることによって第1バッテリの電圧が第２バッテリの電圧と比べて所定以上低くなると、電力変換装置から第1電気負荷に電力が供給されるように制御される。そのため、第１バッテリと第２バッテリとの間で寿命差が生じやすい。 In the power supply device described in Patent Document 1, the electric power of the first battery is positively consumed in a normal state. When the voltage of the first battery becomes lower than the voltage of the second battery by a predetermined value or more due to the power consumption of the first battery, the power converter controls the power to be supplied to the first electric load. Therefore, a life difference is likely to occur between the first battery and the second battery.
また、電力変換装置によって変換された電力が第１電気負荷に供給されるため、電力変換装置の定格は、第１電気負荷の突入電流に対応可能な定格である必要がある。すなわち、特許文献１に記載される電源装置においては、第１電気負荷の突入電流に対応するために定格の大きな電力変換装置を備える必要があるため、電力変換装置が大型化する。第１バッテリと第２バッテリとの間で寿命差が生じないようにするため、電力変換装置のみによって第１電気負荷に電力供給するようにしても、同じく第１電気負荷の突入電流に対応するために定格の大きな電力変換装置を備える必要があるため、電力変換装置が大型化する。 Further, since the power converted by the power conversion device is supplied to the first electric load, the rating of the power conversion device needs to be a rating that can correspond to the inrush current of the first electric load. That is, in the power supply device described in Patent Document 1, it is necessary to provide a power conversion device having a large rating in order to cope with the inrush current of the first electric load, so that the power conversion device becomes large in size. In order to prevent a difference in life between the first battery and the second battery, even if the power is supplied to the first electric load only by the power conversion device, it also corresponds to the inrush current of the first electric load. Therefore, it is necessary to provide a power conversion device having a large rating, which increases the size of the power conversion device.
本発明の目的は、バッテリの寿命差が生じることを抑制し、小型化できる電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing a difference in battery life and reducing the size.
上記課題を解決する電力変換装置は、内燃機関と、第１バッテリと、前記第１バッテリと直列に接続される第２バッテリと、前記第１バッテリと第２バッテリとの間に接続される電気負荷と、を備える車両に搭載される電力変換装置であって、前記電力変換装置は、電力が入力される入力端子と、電力が出力される出力端子と、前記入力端子から入力される電力を変換し、変換した電力を前記出力端子から出力するように制御する制御部と、を有し、前記入力端子を通じて、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの直列接続体に対して直列に接続され、前記出力端子を通じて、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に接続され、前記制御部は、前記電気負荷が要求する要求電力が所定値未満の場合に、前記電力変換装置が変換した電力のみが前記電気負荷に供給されるように制御し、前記電気負荷が要求する要求電力が前記所定値以上の場合に、前記電力変換装置が変換した電力と前記第１バッテリの電力とが前記電気負荷に供給されるように制御する。 The power conversion device that solves the above problems includes an internal combustion engine, a first battery, a second battery connected in series with the first battery, and electricity connected between the first battery and the second battery. A power conversion device mounted on a vehicle equipped with a load, wherein the power conversion device inputs an input terminal into which power is input, an output terminal from which power is output, and power input from the input terminal. It has a control unit that converts and controls the converted power to be output from the output terminal, and is connected in series to the series connection body of the first battery and the second battery through the input terminal. Then, it is connected between the first battery and the second battery through the output terminal, and the control unit is converted by the power conversion device when the required power required by the electric load is less than a predetermined value. It is controlled so that only the electric load is supplied to the electric load, and when the required electric power required by the electric load is equal to or more than the predetermined value, the electric power converted by the electric power conversion device and the electric power of the first battery are combined. It is controlled to be supplied to the electric load.
上記構成によれば、電気負荷が要求する要求電力が所定値以上の場合に電力変換装置が変換した電力のみが電気負荷に供給される構成と比べて、定格の小さい電力変換装置を採用できる。したがって、電力変換装置を小型化できる。 According to the above configuration, a power conversion device having a smaller rating can be adopted as compared with a configuration in which only the power converted by the power conversion device is supplied to the electric load when the required power required by the electric load is equal to or more than a predetermined value. Therefore, the power conversion device can be miniaturized.
また、電気負荷が要求する要求電力が所定値以上の場合にのみ、第１バッテリの電力が電気負荷に供給されるようにし、通常の所定値未満の場合は電力変換装置が変換した電力のみが電気負荷に供給されるため、バッテリの寿命差が生じることを抑制できる。 Further, the power of the first battery is supplied to the electric load only when the required power required by the electric load is equal to or more than a predetermined value, and when the required power is less than the normal predetermined value, only the power converted by the power conversion device is used. Since it is supplied to the electric load, it is possible to suppress a difference in battery life.
上記電力変換装置において、前記制御部は、前記電気負荷が要求する要求電力が前記所定値以上から前記所定値未満になった場合に、前記第１バッテリの状態と前記第２バッテリの状態とが均衡するように出力電圧を制御してもよい。 In the power conversion device, the control unit changes the state of the first battery and the state of the second battery when the required power required by the electric load changes from the predetermined value or more to less than the predetermined value. The output voltage may be controlled to be balanced.
第１バッテリの状態と第２バッテリの状態とに差が生じると、第１バッテリと第２バッテリとに寿命差が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、電力変換装置の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とが制御される。制御部は、第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とを制御することによって、第１バッテリの状態と第２バッテリの状態とを均衡させることができる。これにより、第１バッテリと第２バッテリとで寿命差が生じるおそれを低減できる。 If there is a difference between the state of the first battery and the state of the second battery, there is a possibility that the life difference between the first battery and the second battery will occur. In this regard, according to the above configuration, by controlling the output voltage of the power conversion device, the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery are controlled. The control unit can balance the state of the first battery and the state of the second battery by controlling the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery. As a result, it is possible to reduce the possibility that a life difference will occur between the first battery and the second battery.
上記電力変換装置において、前記制御部は、前記電気負荷が要求する要求電力が前記所定値以上から前記所定値未満になった場合に、前記第１バッテリのＳＯＣと前記第２バッテリのＳＯＣとが均衡するように出力電圧を制御してもよい。 In the power conversion device, the control unit changes the SOC of the first battery and the SOC of the second battery when the required power required by the electric load changes from the predetermined value or more to less than the predetermined value. The output voltage may be controlled to be balanced.
電力変換装置においては、第１バッテリのＳＯＣと第２バッテリのＳＯＣとに差が生じることがある。第１バッテリのＳＯＣと第２バッテリのＳＯＣとに差が生じると、第１バッテリと第２バッテリとに寿命差が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、電力変換装置の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とが制御される。第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とが制御されることによって、第１バッテリのＳＯＣと第２バッテリのＳＯＣとが制御される。第１バッテリのＳＯＣと第２バッテリのＳＯＣとを均衡させることによって、第１バッテリと第２バッテリとで寿命差が生じるおそれを低減できる。 In the power conversion device, there may be a difference between the SOC of the first battery and the SOC of the second battery. If there is a difference between the SOC of the first battery and the SOC of the second battery, there is a possibility that the life difference between the first battery and the second battery will occur. In this regard, according to the above configuration, by controlling the output voltage of the power conversion device, the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery are controlled. By controlling the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery, the SOC of the first battery and the SOC of the second battery are controlled. By balancing the SOC of the first battery and the SOC of the second battery, it is possible to reduce the possibility that a difference in life will occur between the first battery and the second battery.
上記電力変換装置において、前記制御部は、前記電気負荷が要求する要求電力が前記所定値以上から前記所定値未満になった場合に、前記第１バッテリの内部抵抗と前記第２バッテリの内部抵抗とが均衡するように出力電圧を制御してもよい。 In the power conversion device, the control unit determines the internal resistance of the first battery and the internal resistance of the second battery when the required power required by the electric load changes from the predetermined value or more to less than the predetermined value. The output voltage may be controlled so as to balance with.
第１バッテリと第２バッテリとは、充放電を繰り返すことによって劣化する。第１バッテリと第２バッテリとにおいては、劣化することによって、内部抵抗が大きくなる。第１バッテリの内部抵抗と第２バッテリの内部抵抗とに差が生じると、第１バッテリと第２バッテリとに寿命差が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、電力変換装置の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とが制御される。第１バッテリの端子間にかかる電圧と、第２バッテリの端子間にかかる電圧とが制御されることによって、第１バッテリの内部抵抗と第２バッテリの内部抵抗とが制御される。第１バッテリの内部抵抗と第２バッテリの内部抵抗とを均衡させることによって、第１バッテリの劣化具合と第２バッテリの劣化具合とが均衡する。これにより、第１バッテリと第２バッテリとで寿命差が生じるおそれを低減できる。 The first battery and the second battery deteriorate by repeating charging and discharging. The internal resistance of the first battery and the second battery increases due to deterioration. If there is a difference between the internal resistance of the first battery and the internal resistance of the second battery, there is a possibility that the life difference between the first battery and the second battery will occur. In this regard, according to the above configuration, by controlling the output voltage of the power conversion device, the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery are controlled. By controlling the voltage applied between the terminals of the first battery and the voltage applied between the terminals of the second battery, the internal resistance of the first battery and the internal resistance of the second battery are controlled. By balancing the internal resistance of the first battery and the internal resistance of the second battery, the degree of deterioration of the first battery and the degree of deterioration of the second battery are balanced. As a result, it is possible to reduce the possibility that a life difference will occur between the first battery and the second battery.
上記電力変換装置は、前記制御部は、前記第１バッテリの状態を検知する第１バッテリセンサと、前記第２バッテリの状態を検知する第２バッテリセンサと、に接続され、前記第１バッテリセンサの検知結果と前記第２バッテリセンサの検知結果とに基づいて、出力電圧を制御してもよい。 In the power conversion device, the control unit is connected to a first battery sensor that detects the state of the first battery and a second battery sensor that detects the state of the second battery, and the first battery sensor. The output voltage may be controlled based on the detection result of the above and the detection result of the second battery sensor.
上記構成によれば、第１バッテリセンサと第２バッテリセンサとによって、第１バッテリの状態と第２バッテリの状態とを精度よく検知できる。
上記電力変換装置は、前記制御部は、前記第１バッテリの状態を検知する第１バッテリセンサと、前記第２バッテリの電圧を検知する電圧計と、に接続され、前記第１バッテリセンサの検知結果と前記電圧計の検知結果とに基づいて前記第２バッテリの状態を推定し、前記第１バッテリセンサの検知結果と前記第２バッテリについての推定結果とに基づいて、出力電圧を制御してもよい。
According to the above configuration, the state of the first battery and the state of the second battery can be accurately detected by the first battery sensor and the second battery sensor.
In the power conversion device, the control unit is connected to a first battery sensor that detects the state of the first battery and a voltmeter that detects the voltage of the second battery, and detects the first battery sensor. The state of the second battery is estimated based on the result and the detection result of the voltmeter, and the output voltage is controlled based on the detection result of the first battery sensor and the estimation result of the second battery. May be good.
上記構成によれば、第２バッテリの状態を検知するバッテリセンサと接続される必要がないため、電力変換装置の構成を簡易にできる。
上記電力変換装置において、前記制御部は、前記車両に備えられるオルタネータを制御してもよい。
According to the above configuration, it is not necessary to connect to the battery sensor that detects the state of the second battery, so that the configuration of the power conversion device can be simplified.
In the power conversion device, the control unit may control an alternator provided in the vehicle.
上記構成によれば、オルタネータの出力電圧が制御される。これにより、第２バッテリの端子間かかる電圧を細かに制御できる。 According to the above configuration, the output voltage of the alternator is controlled. As a result, the voltage applied between the terminals of the second battery can be finely controlled.
本発明によれば、バッテリの寿命差が生じることを抑制し、電力変換装置を小型化できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of a difference in battery life and reduce the size of the power conversion device.
以下、電力変換装置の一実施形態について図を参照しながら説明する。本実施形態では、電力変換装置は、電源装置を構成する。
図１に示すように、電源装置１１は、内燃機関１２を備える車両１３に搭載される。内燃機関１２は、例えば、エンジンである。車両１３は、例えば、自動車である。本実施形態では、車両１３は、トラック、バスなどの大型自動車である。
Hereinafter, an embodiment of the power conversion device will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the power conversion device constitutes a power supply device.
As shown in FIG. 1, the power supply device 11 is mounted on a
電源装置１１は、第１バッテリ２１と、第２バッテリ２２と、第１電気負荷２３と、第２電気負荷２４と、オルタネータ２５と、電力変換装置としての電力変換部２６とを備える。本実施形態の電源装置１１は、さらに、第１バッテリセンサ２８と、第２バッテリセンサ２９とを備える。電源装置１１は、さらに、スタータ３０を備える。
The power supply device 11 includes a
電源装置１１は、上述した複数の構成が複数のラインで接続されることによって構成される。本実施形態の電源装置１１は、ラインとして、第１ライン３１、第２ライン３２、第３ライン３３、第４ライン３４、第５ライン３５、第６ライン３６及び第７ライン３７を備える。
The power supply device 11 is configured by connecting the plurality of configurations described above with a plurality of lines. The power supply device 11 of the present embodiment includes a
まず、ラインについて説明する。
第１ライン３１は、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とに接続されるラインである。本実施形態の第１ライン３１は、その途中に第１接続点Ｐ１を有する。
First, the line will be described.
The
第２ライン３２は、第２バッテリ２２と第２電気負荷２４とに接続されるラインである。本実施形態の第２ライン３２は、その途中に第２接続点Ｐ２を有する。
第３ライン３３は、第１ライン３１と第１電気負荷２３とに接続されるラインである。そのため、第３ライン３３は、第１ライン３１から分岐するともいえる。
The
The
第４ライン３４は、第２ライン３２とオルタネータ２５とに接続されるラインである。そのため、第４ライン３４は、第２ライン３２から分岐するともいえる。本実施形態では、第２ライン３２と第４ライン３４との接続点を第２接続点Ｐ２という。
The
第５ライン３５は、第２ライン３２と電力変換部２６とに接続されるラインである。そのため、第５ライン３５は、第２ライン３２から分岐するともいえる。本実施形態の第５ライン３５は、第２ライン３２に対し、第４ライン３４と第２電気負荷２４との間に接続される。
The
第６ライン３６は、電力変換部２６と第１ライン３１とに接続される。そのため、第６ライン３６は、第１ライン３１から分岐するともいえる。本実施形態の第６ライン３６は、第１ライン３１に対し、第３ライン３３と第２バッテリ２２との間に接続される。本実施形態では、第１ライン３１と第６ライン３６との接続点を第１接続点Ｐ１という。
The
第７ライン３７は、第４ライン３４とスタータ３０とに接続される。そのため、第７ライン３７は、第４ライン３４から分岐するともいえる。
次に、電源装置１１の各種構成について説明する。
The
Next, various configurations of the power supply device 11 will be described.
第１バッテリ２１は、蓄電池である。第１バッテリ２１は、例えば、鉛蓄電池であるが、ニッケル水素電池でもよいし、リチウムイオン電池でもよい。本実施形態では、第１バッテリ２１は、公称電圧１２Ｖの蓄電池である。
The
第１バッテリ２１の正極端子は、第１ライン３１によって、第２バッテリ２２と接続される。第１バッテリ２１の正極端子は、第１ライン３１と第３ライン３３とによって、第１電気負荷２３と接続される。第１バッテリ２１の正極端子は、第１ライン３１と第６ライン３６とによって、電力変換部２６と接続される。第１バッテリ２１の負極端子は、接地される。
The positive electrode terminal of the
第２バッテリ２２は、蓄電池である。本実施形態では、第２バッテリ２２は、第１バッテリ２１と同種のバッテリである。そのため、本実施形態では、第２バッテリ２２は、鉛蓄電池であるが、ニッケル水素電池でもよいし、リチウムイオン電池でもよい。第２バッテリ２２は、公称電圧１２Ｖの蓄電池である。第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とが互いに直列接続されている。そのため、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とは、互いが直列接続されることによって形成される直列接続体３８を構成する。
The
第２バッテリ２２の正極端子は、第２ライン３２によって、第２電気負荷２４と接続される。第２バッテリ２２の正極端子は、第２ライン３２と第４ライン３４とによって、オルタネータ２５と接続される。第２バッテリ２２の正極端子は、第２ライン３２と第５ライン３５とによって、電力変換部２６と接続される。第２バッテリ２２の正極端子は、第２ライン３２と第４ライン３４と第７ライン３７とによって、スタータ３０と接続される。
The positive electrode terminal of the
第２バッテリ２２の負極端子は、第１ライン３１によって、第１バッテリ２１の正極端子と接続される。すなわち、第２バッテリ２２の負極端子は、第１ライン３１と第３ライン３３とによって、第１電気負荷２３と接続される。第２バッテリ２２の負極端子は、第１ラインと第６ライン３６とによって、電力変換部２６と接続される。
The negative electrode terminal of the
第１電気負荷２３は、第２電気負荷２４よりも低い電圧で動作する電気負荷である。第１電気負荷２３は、例えば、ヘッドライト、ブレーキランプなどの灯火系の電装部品を含む。第１電気負荷２３は、例えば、１２Ｖの電圧が供給されることによって動作する。
The first
第１電気負荷２３は、第１ライン３１と第３ライン３３とによって、第１バッテリ２１の正極端子と第２バッテリ２２の負極端子とに接続される。すなわち、第１電気負荷２３は、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２との間に接続される。第１電気負荷２３は、第１ライン３１と第３ライン３３と第６ライン３６とによって、電力変換部２６と接続される。第１電気負荷２３は、第１バッテリ２１及び電力変換部２６の少なくとも一方から電力が供給されることによって、動作する。
The first
第２電気負荷２４は、第１電気負荷２３よりも高い電圧で動作する電気負荷である。第２電気負荷２４は、例えば、リフト、ポンプなどの架装系の電装部品を含む。第２電気負荷２４は、例えば、２４Ｖの電圧が供給されることによって動作する。
The second
第２電気負荷２４は、第２ライン３２によって、第２バッテリ２２の正極端子と接続される。すなわち、第２電気負荷２４は、第２バッテリ２２と接続され、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とに対して直列である。具体的には、第２電気負荷２４は、直列接続体３８に対して直列である。第２電気負荷２４は、第２ライン３２と第４ライン３４とによって、オルタネータ２５と接続される。第２電気負荷２４は、第２ライン３２と第５ライン３５とによって、電力変換部２６と接続される。第２電気負荷２４は、第２ライン３２と第４ライン３４と第７ライン３７とによって、スタータ３０と接続される。第２電気負荷２４は、直列接続体３８及びオルタネータ２５の少なくとも一方から電力が供給されることによって、動作する。
The second
オルタネータ２５は、内燃機関１２と接続される。オルタネータ２５は、内燃機関１２の駆動によって駆動する。オルタネータ２５は、駆動することによって発電する。オルタネータ２５は、レギュレータ３９を有する。レギュレータ３９は、オルタネータ２５の出力電圧を制御する。
The
オルタネータ２５は、第２ライン３２と第４ライン３４とによって、第２バッテリ２２と第２電気負荷２４とに接続される。すなわち、オルタネータ２５は、第２バッテリ２２と第２電気負荷２４との間に接続される。オルタネータ２５は、第２ライン３２と第４ライン３４と第５ライン３５とによって、電力変換部２６と接続される。オルタネータ２５は、第４ライン３４と第７ライン３７とによって、スタータ３０と接続される。
The
オルタネータ２５によって発電された電力は、第２接続点Ｐ２を通じて第１バッテリ２１、第２バッテリ２２、第１電気負荷２３、第２電気負荷２４及び電力変換部２６に供給される。オルタネータ２５から第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とに電力が供給されると、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とが充電される。
The electric power generated by the
第２接続点Ｐ２の電位は、オルタネータ２５の出力電圧と一致する。オルタネータ２５の出力電圧は、例えば、２４Ｖである。そのため、この場合には、第２接続点Ｐ２の電位は、２４Ｖとなる。すなわち、第２電気負荷２４と電力変換部２６とには、オルタネータから２４Ｖの出力電圧が供給される。
The potential of the second connection point P2 coincides with the output voltage of the
電力変換部２６は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。電力変換部２６は、供給される電力を変換する。本実施形態では、電力変換部２６は、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。
The
電力変換部２６は、制御部２７と、第１スイッチング素子４１と、第２スイッチング素子４２と、第３スイッチング素子４３と、第４スイッチング素子４４と、コイル４５とを有する。電力変換部２６は、さらに、電力が入力される入力端子４６と、電力が出力される出力端子４７とを有する。制御部２７については、後述する。
The
第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴとは、金属酸化膜電界効果トランジスタである。本実施形態では、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、それぞれボディダイオード４８を有する。
The
第１スイッチング素子４１のドレインは、入力端子４６と接続される。第１スイッチング素子４１のソースは、第２スイッチング素子４２とコイル４５の一端とに接続される。第１スイッチング素子４１のゲートは、制御部２７と接続される。
The drain of the
第２スイッチング素子４２のドレインは、第１スイッチング素子４１のソースとコイル４５の一端とに接続される。第２スイッチング素子４２のソースは、接地される。第２スイッチング素子４２のゲートは、制御部２７と接続される。
The drain of the
第３スイッチング素子４３のドレインは、コイル４５の他端と接続される。第３スイッチング素子４３のソースは、第４スイッチング素子４４と接続される。第３スイッチング素子４３のゲートは、制御部２７と接続される。
The drain of the
第４スイッチング素子４４のドレインは、出力端子４７と接続される。第４スイッチング素子４４のソースは、第３スイッチング素子４３のソースと接続される。第４スイッチング素子４４により、電力変換部２６の出力端子４７から電力変換部２６に逆電流が流れることが抑制される。第４スイッチング素子４４のゲートは、制御部２７と接続される。
The drain of the
コイル４５は、第１スイッチング素子４１及び第２スイッチング素子４２の間と、第３スイッチング素子４３とに接続される。具体的には、コイル４５は、第１スイッチング素子４１のソース及び第２スイッチング素子４２のドレインの間と、第３スイッチング素子４３のドレインと接続される。
The
第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、制御部２７からの信号によって、ＯＮとＯＦＦとで切り替わる。第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、ノーマリーオンでもよいし、ノーマリーオフでもよい。
The
電力変換部２６は、例えば、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４とがＯＮの状態で、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２とがＯＮとＯＦＦとで交互に切り替わることによって、入力された電圧を降圧する。すなわち、第１スイッチング素子４１がＯＮの間、第２スイッチング素子４２がＯＦＦとなる。第１スイッチング素子４１がＯＦＦの間、第２スイッチング素子４２がＯＮとなる。第１スイッチング素子４１におけるＯＮとＯＦＦとのデューティ比によって、電力変換部２６の出力電圧が変化する。
In the
入力端子４６は、第５ライン３５と第１スイッチング素子４１のドレインと接続される。そのため、電力変換部２６は、入力端子４６を通じて、第２ライン３２と第５ライン３５とによって、第２バッテリ２２の正極端子と第２電気負荷２４とに接続される。すなわち、電力変換部２６は、第２バッテリ２２と第２電気負荷２４との間に接続される。電力変換部２６は、入力端子４６を通じて、第２ライン３２と第４ライン３４と第５ライン３５とによって、オルタネータ２５と接続される。電力変換部２６は、入力端子４６を通じて、第２ライン３２と第４ライン３４と第５ライン３５と第７ライン３７とによって、スタータ３０と接続される。
The
出力端子４７は、第６ライン３６と第４スイッチング素子４４のドレインと接続される。そのため、電力変換部２６は、出力端子４７を通じて、第１ライン３１と第６ライン３６とによって、第１バッテリ２１の正極端子と第２バッテリ２２の負極端子とに接続される。すなわち、電力変換部２６は、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２との間に接続される。電力変換部２６は、出力端子４７を通じて、第１ライン３１と第３ライン３３と第６ライン３６とによって、第１電気負荷２３と接続される。
The
電力変換部２６は、例えば、第２バッテリ２２、オルタネータ２５から供給される電力を変換する。電力変換部２６は、変換した電力を、第１接続点Ｐ１を通じて第１バッテリ２１、第１電気負荷２３に出力する。この点において、電力変換部２６が出力する電力は、オルタネータ２５によって発電された電力であるともいえる。
The
電力変換部２６の入力電圧は、第２接続点Ｐ２の電位と一致する。そのため、電力変換部２６に入力される電力の電圧は、例えば、２４Ｖである。電力変換部２６は、２４Ｖの電圧を、例えば、１２Ｖに降圧する。第１接続点Ｐ１の電位は、電力変換部２６の出力電圧と一致する。そのため、この場合には、第１接続点Ｐ１の電位は、１２Ｖとなる。
The input voltage of the
本実施形態では、電力変換部２６は、常時駆動する。すなわち、本実施形態の電力変換部２６は、電力を常時出力する。本実施形態では、電力変換部２６が出力する電流の定格は、第１電気負荷２３の平均消費電流と同程度である。
In this embodiment, the
制御部２７は、α：コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサ、β：各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは、γ：それらの組み合わせ、を含む回路として構成される。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。
The
制御部２７は、例えば、電力変換部２６に搭載される。制御部２７は、電力変換部２６を制御する。具体的には、制御部２７は、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４のＯＮ及びＯＦＦを個別に制御する。制御部２７は、電力変換部２６を制御することによって、電力変換部２６の出力電圧を制御する。すなわち、制御部２７は、第１接続点Ｐ１の電位を制御する。
The
制御部２７は、第１接続点Ｐ１の電位を制御することによって、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧を制御する。例えば、電力変換部２６の出力電圧が第１バッテリ２１の電圧よりも高いと、第１バッテリ２１が充電される。例えば、電力変換部２６の出力電圧が第１バッテリ２１の電圧よりも低いと、第１バッテリ２１が放電する。このように、制御部２７は、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧を制御することによって、第１バッテリ２１の充放電を制御する。
The
制御部２７は、第１接続点Ｐ１の電位を制御することによって、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧を制御する。例えば、電力変換部２６の出力電圧が第１バッテリ２１の電圧よりも高いと、第２バッテリ２２の正極端子における電位が、オルタネータ２５の出力電圧よりも高くなる。この場合、第２バッテリ２２が放電する。例えば、電力変換部２６の出力電圧が第１バッテリ２１の電圧よりも低いと、第２バッテリ２２の正極端子における電位が、オルタネータ２５の出力電圧よりも低くなる。この場合、第２バッテリ２２が充電される。このように、制御部２７は、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧を制御することによって、第２バッテリ２２の充放電を制御する。
The
本実施形態では、制御部２７は、オルタネータ２５も制御する。本実施形態の制御部２７は、レギュレータ３９に信号を送信することによって、オルタネータ２５を制御する。制御部２７は、オルタネータ２５を制御することによって、オルタネータ２５の出力電圧を制御する。すなわち、制御部２７は、第２接続点Ｐ２の電位を制御する。
In this embodiment, the
制御部２７は、第１接続点Ｐ１の電位と第２接続点Ｐ２の電位とを制御することによって、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧を制御する。例えば、オルタネータ２５の出力電圧と電力変換部２６の出力電圧との差が第２バッテリ２２の電圧よりも大きいと、第２バッテリ２２が充電される。例えば、オルタネータ２５の出力電圧と電力変換部２６の出力電圧との差が第２バッテリ２２の電圧よりも小さいと、第２バッテリ２２が放電する。このように、制御部２７は、電力変換部２６とオルタネータ２５とを制御することによって、電力変換部２６のみを制御する場合と比べて、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧を細かに制御できる。すなわち、制御部２７は、第２バッテリ２２の充放電を細かに制御できる。
The
第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１の状態を検知する。第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１の正極端子と負極端子とに接続される。第１バッテリセンサ２８は、制御部２７と接続される。
The
第１バッテリセンサ２８は、例えば、電圧計、電流計、温度計、コントローラなどを有する。第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１の電圧、電流、温度を測定することによって、第１バッテリ２１の状態を検知する。具体的には、第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１のＳＯＣと、第１バッテリ２１の内部抵抗とを検知する。第１バッテリセンサは２８、検知結果を制御部２７に送信する。
The
第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１のＯＣＶに基づいて、第１バッテリ２１のＳＯＣを算出する。ＯＣＶとは、開回路電圧である。ＳＯＣとは、充電率である。ＳＯＣは、ＯＣＶと相関がある。これにより、第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１のＳＯＣを検知する。
The
第１バッテリセンサ２８は、スタータ３０を始動する場合に第１バッテリ２１に流れる電流、すなわちクランキング時の電流に基づいて、第１バッテリ２１の内部抵抗を算出する。具体的には、第１バッテリセンサ２８は、クランキング時に第１バッテリ２１に流れる電流と、第１バッテリ２１に生じる電圧降下とに基づいて、第１バッテリ２１の内部抵抗を算出する。このようにして、第１バッテリセンサ２８は、第１バッテリ２１の内部抵抗を検知する。
The
第１バッテリ２１の内部抵抗は、第１バッテリ２１の劣化が進行するほど大きくなる。そのため、第１バッテリ２１の内部抵抗は、第１バッテリ２１の劣化具合を示すパラメータである。第１バッテリ２１は、充電及び放電を繰り返すことによって、劣化する。
The internal resistance of the
第２バッテリセンサ２９は、第２バッテリ２２の状態を検知する。第２バッテリセンサ２９は、第２バッテリ２２の正極端子と負極端子とに接続される。第２バッテリセンサ２９は、制御部２７と接続される。
The
第２バッテリセンサ２９は、第１バッテリセンサ２８と同様の構成である。そのため、第２バッテリセンサ２９は、第１バッテリセンサ２８と同様の方法によって、第２バッテリ２２の状態を検知する。すなわち、第２バッテリセンサ２９は、第１バッテリセンサ２８と同様の方法によって、第２バッテリ２２のＳＯＣと、第２バッテリ２２の内部抵抗とを検知する。第２バッテリセンサ２９は、検知結果を制御部２７に送信する。
The
第２バッテリ２２の内部抵抗は、第２バッテリ２２の劣化が進行するほど大きくなる。そのため、第２バッテリ２２の内部抵抗は、第２バッテリ２２の劣化具合を示すパラメータである。第２バッテリ２２は、充電及び放電を繰り返すことによって、劣化する。
The internal resistance of the
スタータ３０は、内燃機関１２を始動させる機構である。スタータ３０は、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とから電力が供給されることによって、始動する。スタータ３０が始動すると、内燃機関１２が始動する。
The
スタータ３０は、第４ライン３４と第７ライン３７とによって、オルタネータ２５と接続される。スタータ３０は、第２ライン３２と第４ライン３４と第７ライン３７とによって、第２バッテリ２２と第２電気負荷２４と接続される。スタータ３０は、第２ライン３２と第４ライン３４と第５ライン３５と第７ライン３７とによって、電力変換部２６と接続される。
The
次に、電源装置１１の動作について説明する。
制御部２７にイグニッション信号が入力されると、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とからスタータ３０に電力が供給される。イグニッション信号は、例えば、ユーザーが車両１３に搭載されるスイッチを押すことによって、制御部２７に発信される。スタータ３０が駆動すると、内燃機関１２が駆動する。内燃機関１２が駆動すると、オルタネータ２５が駆動する。オルタネータ２５から出力される電力は、第１バッテリ２１、第２バッテリ２２、第１電気負荷２３、第２電気負荷２４、電力変換部２６などに供給される。
Next, the operation of the power supply device 11 will be described.
When an ignition signal is input to the
第１電気負荷２３に対しては、第１バッテリ２１の電圧が取り得る上限値よりも高い電圧を電力変換部２６が出力することによって、第１バッテリ２１の電力が供給されず、電力変換部２６の電力のみが供給される。
The
第１電気負荷２３が始動する場合、第１電気負荷２３に突入電流が流れることがある。電力変換部２６の定格が小さいと、第１電気負荷２３への突入電流が電力変換部２６の定格出力電流を上回ることがある。すなわち、第１電気負荷２３が要求する要求電力が一時的に増大することによって、第１電気負荷２３の要求電力が電力変換部２６の定格出力電力を上回ることがある。そのため、通常、電源装置１１においては、第１電気負荷２３への突入電流に対応可能な定格電流を出力できる電力変換部２６を採用する。しかし、電力変換部２６の定格を大きくすると、電力変換部２６が大型になる。
When the first
この点、本実施形態の電源装置１１では、第１電気負荷２３への電流が電力変換部２６の定格出力電流を上回ると、すなわち第１電気負荷２３の平均消費電流を上回る電流要求が発生すると、不足する電流が第１バッテリ２１から流れる。制御部２７は、第１電気負荷２３への電流が電力変換部２６の定格出力電流を上回っても、電力変換部２６の出力電流が電力変換部２６の定格出力電流を上回らないように、電力変換部２６を制御する。このとき、制御部２７は、電力変換部２６を保護するように電力変換部２６を制御する。
In this regard, in the power supply device 11 of the present embodiment, when the current to the first
本実施形態では、電力変換部２６が駆動している状況、且つ、第１電気負荷２３への電流が電力変換部２６の定格出力電流以下の状況では、第１バッテリ２１の電圧が取り得る範囲の上限値よりも高い電圧を電力変換部２６が出力することによって、電流が電力変換部２６のみから第１電気負荷２３に流れる。一方、第１電気負荷２３への電流が電力変換部２６の定格出力電流を上回る状況、すなわち第１電気負荷２３の平均消費電流を上回る電流要求が発生する状況では、不足した分の電流が第１バッテリ２１から第１電気負荷２３に流れる。
In the present embodiment, when the
例えば、第１電気負荷２３への突入電流が４０Ａであるのに対して電力変換部２６の定格電流が３０Ａである場合では、第１バッテリ２１から１０Ａの電流が第１電気負荷２３に流れる。このように、第１電気負荷２３への電流が電力変換部２６の定格電流を超える場合、すなわち第１電気負荷２３の平均消費電流を上回る電流要求が発生する場合、第１バッテリ２１によって第１電気負荷２３への電力供給が担保される。そのため、本実施形態の電力変換部２６は、第１電気負荷２３の突入電流に対応可能な大きい定格の機器とする必要がない。したがって、電力変換部２６を小型化できる。具体的には、電力変換部２６が出力する定格電流が第１電気負荷２３の平均消費電流と一致する程度に、電力変換部２６を小型化できる。
For example, when the inrush current to the first
まとめると、第１電気負荷２３への電流が、電力変換部２６が出力する定格電流以下の場合に、電力変換部２６が変換した電力のみが第１電気負荷２３に供給される。制御部２７は、電力変換部２６を制御することによって、電力変換部２６に電力を出力させる。そのため、制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値未満の場合に、電力変換部２６が変換した電力のみが第１電気負荷２３に供給されるように電力変換部２６を制御する、といえる。所定値とは、電力変換部２６の定格電流で第１電気負荷２３への電流が賄える電力である。
In summary, when the current to the first
第１電気負荷２３への電流が、電力変換部２６が出力する定格電流を上回る場合に、電力変換部２６が変換した電力と第１バッテリ２１の電力とが第１電気負荷２３に供給される。制御部２７が電力変換部２６の出力を所定値に制限することによって、第１電気負荷２３に対して不足する電流を補完するように、第１バッテリ２１から電流が流れる。このように、制御部２７は、電力変換部２６を制御することによって、電力変換部２６と第１バッテリ２１とから電力を出力させる。そのため、制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上の場合に、電力変換部２６が変換した電力と第１バッテリ２１の電力とが第１電気負荷２３に供給されるように電力変換部２６を制御する、といえる。
When the current to the first
次に、制御部２７が実行するバッテリの制御電圧の調整について説明する。本実施形態では、制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上から所定値未満になった場合に、バッテリの制御電圧の調整を実行する。バッテリの制御電圧とは、第１バッテリ２１の目標電圧、第２バッテリ２２の目標電圧のことである。第１バッテリ２１の目標電圧とは、第１バッテリ２１が目標とする電圧であり、第１接続点Ｐ１の電位によって決まる電圧である。第２バッテリ２２の目標電圧とは、第２バッテリ２２が目標とする電圧であり、第１接続点Ｐ１の電位と第２接続点Ｐ２の電位とによって決まる電圧である。
Next, the adjustment of the control voltage of the battery executed by the
バッテリの制御電圧の調整とは、単純に第１バッテリ２１の制御電圧と第２バッテリ２２の制御電圧とを均衡させる方法と、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とのそれぞれの内部抵抗に応じて制御電圧を制御する方法と、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とのそれぞれのＳＯＣに応じて制御電圧を制御する方法がある。制御電圧の調整は、前述のとおり、第１接続点Ｐ１、第２接続点Ｐ２の電位を調整することで可能であるので、第１バッテリ２１の制御電圧と第２バッテリ２２の制御電圧とを均衡させる方法の説明は省略する。
The adjustment of the control voltage of the battery is based on a method of simply balancing the control voltage of the
まず、バッテリの内部抵抗に応じてバッテリの制御電圧を制御する方法について説明する。
本実施形態では、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上の場合に、電力変換部２６が変換した電力と第１バッテリ２１の電力とが第１電気負荷２３に供給される。このように、第１バッテリ２１が使用されることによって、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とに差が生じることがある。第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とに差が生じると、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とで寿命差が生じるおそれがある。
First, a method of controlling the control voltage of the battery according to the internal resistance of the battery will be described.
In the present embodiment, when the required power required by the first
図２Ａに示すように、制御部２７は、まず、ステップＳ１１において、第１バッテリ２１の内部抵抗は、第２バッテリ２２の内部抵抗よりも所定の値以上大きいか否かを判定する。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１１において、第１バッテリ２１の劣化具合は、第２バッテリ２２の劣化具合よりも進行しているか否かを判定する。第１バッテリ２１の内部抵抗が第２バッテリ２２の内部抵抗よりも所定の値以上大きい場合、制御部２７は、ステップＳ１２に処理を移行する。第１バッテリ２１の内部抵抗が第２バッテリ２２の内部抵抗よりも所定の値以上大きくない場合、制御部２７は、ステップＳ１４に処理を移行する。
As shown in FIG. 2A, first, in step S11, the
制御部２７は、ステップＳ１２において、第１バッテリ２１の制御電圧を下げるように制御するか、第２バッテリ２２の制御電圧を上げるように制御するか、その両方の制御を実行する。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ１２において、電力変換部２６の出力電圧を制御することによって、第１バッテリ２１の制御電圧を下げるように制御する。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ１２において、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、第２バッテリ２２の制御電圧を上げるように制御する。制御電圧を下げる量や上げる量は、あらかじめ実験的に決めておいてもよいし、内部抵抗の差に応じて、例えば差に比例して決めるようにしてもよい。これにより、通常のバッテリ使用において第１バッテリ２１の充放電が第２バッテリ２２に対して相対的に抑制される。その結果、第１バッテリ２１の劣化の進行が抑制される。したがって、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が小さくなっていく。
In step S12, the
バッテリをしばらく使用した後、制御部２７は、ステップＳ１３において、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満か否かを判定する。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１３において、第１バッテリ２１の劣化具合は、第２バッテリ２２の劣化具合と略一致するか否かを判定する。第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満である場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満でない場合、制御部２７は、ステップＳ１２に処理を戻す。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１２とステップＳ１３とにおいて、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、バッテリの制御電圧を調整する。要するに、制御部２７は、ステップＳ１２とステップＳ１３とにおいて、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。
After using the battery for a while, the
制御部２７は、ステップＳ１４において、第２バッテリ２２の内部抵抗は、第１バッテリ２１の内部抵抗よりも所定の値以上大きいか否かを判定する。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１４において、第２バッテリ２２の劣化具合は、第１バッテリ２１の劣化具合よりも進行しているか否かを判定する。第２バッテリ２２の内部抵抗が第１バッテリ２１の内部抵抗よりも所定の値以上大きい場合、制御部２７は、ステップＳ１５に処理を移行する。第２バッテリ２２の内部抵抗が第１バッテリ２１の内部抵抗よりも所定の値以上大きくない場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。
In step S14, the
制御部２７は、ステップＳ１５において、第２バッテリ２２の制御電圧を下げるように制御するか、第１バッテリ２１の制御電圧を上げるように制御するか、その両方の制御を実行する。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ１５において、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、第２バッテリ２２の制御電圧を下げるように制御する。このとき、制御部２７は、第１バッテリセンサ２８の検知結果と、第２バッテリセンサ２９の検知結果とに基づいて、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。これにより、通常のバッテリ使用において第２バッテリ２２の充放電が第１バッテリ２１に対して相対的に抑制される。その結果、第２バッテリ２２の劣化の進行が抑制される。したがって、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が小さくなる。
In step S15, the
バッテリをしばらく使用した後、制御部２７は、ステップＳ１６において、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満か否かを判定する。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１６において、第２バッテリ２２の劣化具合は、第１バッテリ２１の劣化具合と略一致するか否かを判定する。第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗との差が所定の値未満でない場合、制御部２７は、ステップＳ１５に処理を戻す。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１５とステップＳ１６とにおいて、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。要するに、制御部２７は、ステップＳ１５とステップＳ１６とにおいて、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。
After using the battery for a while, the
次に、バッテリのＳＯＣに応じてバッテリの制御電圧を制御する方法について説明する。
図２Ｂに示すように、制御部２７は、ステップＳ１７において、第１バッテリ２１のＳＯＣは、第２バッテリ２２のＳＯＣよりも所定の値以上大きいか否かを判定する。第１バッテリ２１のＳＯＣが第２バッテリ２２のＳＯＣよりも所定の値以上大きい場合、制御部２７は、ステップＳ１８に処理を移行する。第１バッテリ２１のＳＯＣが第２バッテリ２２のＳＯＣよりも所定の値以上大きくない場合、制御部２７は、ステップＳ２０に処理を移行する。
Next, a method of controlling the control voltage of the battery according to the SOC of the battery will be described.
As shown in FIG. 2B, in step S17, the
制御部２７は、ステップＳ１８において、第１バッテリ２１のＳＯＣを下げるように制御をするか、第２バッテリ２２のＳＯＣを上げるように制御をするか、その両方の制御を実行する。ＳＯＣの制御は当該バッテリの制御電圧を制御することで可能である。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ１８において、電力変換部２６の出力電圧を制御することによって、第１バッテリ２１の制御電圧を制御し、第１バッテリ２１のＳＯＣを下げる。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ１８において、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、第２バッテリ２２の制御電圧を制御し、第２バッテリ２２のＳＯＣを上げる。ＳＯＣを上げる量や下げる量はあらかじめ実験的に決めておいてもよいし、ＳＯＣの差に応じて決めるようにしてもよい。その結果、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が小さくなる。
In step S18, the
制御部２７は、ステップＳ１９において、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満か否かを判定する。第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満である場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満でない場合、制御部２７は、ステップＳ１８に処理を戻す。すなわち、制御部２７は、ステップＳ１８とステップＳ１９とにおいて、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、バッテリの制御電圧を調整する。要するに、制御部２７は、ステップＳ１８とステップＳ１９とにおいて、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。
In step S19, the
制御部２７は、ステップＳ２０において、第２バッテリ２２のＳＯＣは、第１バッテリ２１のＳＯＣよりも所定の値以上大きいか否かを判定する。第２バッテリ２２のＳＯＣが第１バッテリ２１のＳＯＣよりも所定の値以上大きい場合、制御部２７は、ステップＳ２１に処理を移行する。第２バッテリ２２のＳＯＣが第１バッテリ２１のＳＯＣよりも所定の値以上大きくない場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。
In step S20, the
制御部２７は、ステップＳ２１において、第１バッテリ２１のＳＯＣを上げるように制御するか、第２バッテリ２２のＳＯＣを下げるように制御するか、その両方の制御を実行する。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ２１において、電力変換部２６の出力電圧を制御することによって、第１バッテリ２１の制御電圧を制御し、第１バッテリ２１のＳＯＣを上げる。本実施形態の制御部２７は、ステップＳ２１において、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、第２バッテリ２２の制御電圧を制御し、第２バッテリ２２のＳＯＣを下げる。その結果、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が小さくなる。
In step S21, the
制御部２７は、ステップＳ２２において、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満か否かを判定する。第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満の場合、制御部２７は、バッテリの制御電圧の調整処理を終了する。第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとの差が所定の値未満でない場合、制御部２７は、ステップＳ２１に処理を戻す。すなわち、制御部２７は、ステップＳ２１とステップＳ２２とにおいて、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御することによって、バッテリの制御電圧を調整する。要するに、制御部２７は、ステップＳ２１とステップＳ２２とにおいて、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とが均衡するように、電力変換部２６の出力電圧と、オルタネータ２５の出力電圧とを制御する。
In step S22, the
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値未満の場合に、電力変換部２６が変換した電力のみが第１電気負荷２３に供給されるように電力変換部２６を制御する。制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上の場合に、電力変換部２６が変換した電力と第１バッテリ２１の電力とが第１電気負荷２３に供給されるように電力変換部２６を制御する。
Next, the actions and effects of the above-described embodiment will be described.
(1) The
この場合、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上の場合に電力変換部２６が変換した電力のみが第１電気負荷２３に供給される構成と比べて、定格の小さい電力変換部２６を採用できる。したがって、電力変換部２６を小型化できる。
In this case, the power conversion unit having a smaller rating than the configuration in which only the power converted by the
また、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上の場合にのみ、第１バッテリ２１の電力が第１電気負荷２３に供給されるようにし、通常の所定値未満の場合は電力変換部２６が変換した電力のみが第１電気負荷２３に供給されるので、バッテリの寿命差が生じることを抑制できる。
Further, the power of the
（２）制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上から所定値未満になった場合に、バッテリの制御電圧の調整を実行する。
この場合、電力変換部２６の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とが制御される。制御部２７は、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とを制御することによって、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とを均衡させることができる。これにより、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とで寿命差が生じるおそれを低減できる。
(2) The
In this case, by controlling the output voltage of the
（３）制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上から所定値未満になった場合に、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとに応じてＳＯＣが均衡するように電力変換部２６の出力電圧を制御することによって、制御電圧を調整する。
(3) When the required power required by the first
この場合、電力変換部２６の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とが制御される。第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とが制御されることによって、第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとが制御される。第１バッテリ２１のＳＯＣと第２バッテリ２２のＳＯＣとを均衡させることによって、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とで寿命差が生じるおそれを低減できる。
In this case, by controlling the output voltage of the
（４）制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上から所定値未満になった場合に、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗とに応じて内部抵抗が均衡するように電力変換部２６の出力電圧を制御することによって、制御電圧を調整する。
(4) The
この場合、電力変換部２６の出力電圧が制御されることによって、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とが制御される。第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とが制御されることによって、第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗とが制御される。第１バッテリ２１の内部抵抗と第２バッテリ２２の内部抵抗とを均衡させることによって、第１バッテリ２１の劣化具合と第２バッテリ２２の劣化具合とが均衡する。これにより、第１バッテリ２１と第２バッテリ２２とで寿命差が生じるおそれを低減できる。
In this case, by controlling the output voltage of the
（５）制御部２７は、第１バッテリセンサ２８の検知結果と第２バッテリセンサ２９の検知結果とに基づいて、電力変換部２６の出力電圧を制御する。
この場合、第１バッテリセンサ２８と第２バッテリセンサ２９とによって、第１バッテリ２１の状態と第２バッテリ２２の状態とを精度よく検知できる。
(5) The
In this case, the state of the
（６）制御部２７は、オルタネータ２５を制御する。
この場合、オルタネータ２５の出力電圧が制御される。これにより、第２バッテリ２２の端子間かかる電圧を細かに制御できる。
(6) The
In this case, the output voltage of the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図３に示すように、電源装置１１は、第２バッテリセンサ２９の代わりに、電圧計５１を備える構成としてもよい。電圧計５１は、例えば、電力変換部２６に搭載される。電圧計５１は、第２バッテリ２２の正極端子と負極端子とに接続される。電圧計５１は、制御部２７と接続される。電圧計５１は、第２バッテリ２２の電圧を検知する。電圧計５１は、検知結果を制御部２７に送信する。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ As shown in FIG. 3, the power supply device 11 may be configured to include a
制御部２７は、第１バッテリセンサ２８の検知結果と電圧計５１の検知結果とに基づいて、第２バッテリ２２の内部抵抗を推定する。具体的には、制御部２７は、クランキング時に発生する第１バッテリ２１の電圧降下と第２バッテリ２２の電圧降下との比に基づいて、第１バッテリ２１の内部抵抗から第２バッテリ２２の内部抵抗を推定する。これにより、制御部２７は、第２バッテリ２２についての推定結果を得る。このように、この変更例において、制御部２７は、第１バッテリセンサ２８の検知結果と第２バッテリ２２についての推定結果とに基づいて、電力変換部２６の出力電圧を制御する。
The
上記変更例によれば、以下の効果が得られる。
（７）第２バッテリ２２の状態を検知するバッテリセンサと接続される必要がないため、電力変換部２６の構成を簡易にできる。
According to the above modification example, the following effects can be obtained.
(7) Since it is not necessary to connect to the battery sensor that detects the state of the
○制御部２７は、例えば、第１バッテリ２１の充放電を検知することによって、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値未満であるか、所定値以上であるかを判定してもよい。すなわち、第１バッテリ２１が充電されている場合、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値未満である。第１バッテリ２１が放電している場合、第１電気負荷２３が要求する要求電力が所定値以上である。
○ Even if the
また、第１電気負荷２３の動作や車両１３の状況に応じて、あらかじめ要求電力を求めておき、要求電力を推定してもよいし、実際に第３ライン３３に流れる電流を監視することによって要求電力を検知してもよい。
Further, the required power may be obtained in advance according to the operation of the first
○制御部２７は、オルタネータ２５を制御せず、電力変換部２６を制御する構成でもよい。この場合でも、制御部２７は、第１バッテリ２１の端子間にかかる電圧と、第２バッテリ２２の端子間にかかる電圧とを制御できる。すなわち、制御部２７は、この変更例でも、バッテリの制御電圧の調整を実行できる。
○ The
○第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３及び第４スイッチング素子４４は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＢＪＴ、ＩＧＢＴでもよい。ＢＪＴとは、バイポーラトランジスタである。ＩＧＢＴとは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
○ The
○制御部２７は、第１電気負荷２３が要求する要求電力が再び所定値以上となるまで、バッテリの制御電圧の調整を繰り返し実行してもよい。
○ The
１１…電源装置、１２…内燃機関、１３…車両、２１…第１バッテリ、２２…第２バッテリ、２３…第１電気負荷、２４…第２電気負荷、２５…オルタネータ、２６…電力変換装置としての電力変換部、２７…制御部、２８…第１バッテリセンサ、２９…第２バッテリセンサ、３０…スタータ、３１…第１ライン、３２…第２ライン、３３…第３ライン、３４…第４ライン、３５…第５ライン、３６…第６ライン、３７…第７ライン、３８…直列接続体、３９…レギュレータ、４１…第１スイッチング素子、４２…第２スイッチング素子、４３…第３スイッチング素子、４４…第４スイッチング素子、４５…コイル、４６…入力端子、４７…出力端子、４８…ボディダイオード、Ｐ１…第１接続点、Ｐ２…第２接続点。 11 ... power supply device, 12 ... internal combustion engine, 13 ... vehicle, 21 ... first battery, 22 ... second battery, 23 ... first electric load, 24 ... second electric load, 25 ... alternator, 26 ... as a power converter Power conversion unit, 27 ... Control unit, 28 ... 1st battery sensor, 29 ... 2nd battery sensor, 30 ... Starter, 31 ... 1st line, 32 ... 2nd line, 33 ... 3rd line, 34 ... 4th Line, 35 ... 5th line, 36 ... 6th line, 37 ... 7th line, 38 ... series connector, 39 ... regulator, 41 ... 1st switching element, 42 ... 2nd switching element, 43 ... 3rd switching element , 44 ... 4th switching element, 45 ... coil, 46 ... input terminal, 47 ... output terminal, 48 ... body diode, P1 ... first connection point, P2 ... second connection point.
Claims (7)
第１バッテリと、
前記第１バッテリと直列に接続される第２バッテリと、
前記第１バッテリと第２バッテリとの間に接続される電気負荷と、
を備える車両に搭載される電力変換装置であって、
前記電力変換装置は、
電力が入力される入力端子と、
電力が出力される出力端子と、
前記入力端子から入力される電力を変換し、変換した電力を前記出力端子から出力するように制御する制御部と、を有し、
前記入力端子を通じて、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの直列接続体に対して直列に接続され、
前記出力端子を通じて、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に接続され、
前記制御部は、
前記電気負荷が要求する要求電力が所定値未満の場合に、前記電力変換装置が変換した電力のみが前記電気負荷に供給されるように制御し、
前記電気負荷が要求する要求電力が前記所定値以上の場合に、前記電力変換装置が変換した電力と前記第１バッテリの電力とが前記電気負荷に供給されるように制御する電力変換装置。 With an internal combustion engine
With the first battery
A second battery connected in series with the first battery,
The electric load connected between the first battery and the second battery,
It is a power conversion device mounted on a vehicle equipped with
The power converter
Input terminal where power is input and
The output terminal from which power is output and
It has a control unit that converts the power input from the input terminal and controls the converted power to be output from the output terminal.
Through the input terminal, the first battery and the second battery are connected in series with respect to the series connector.
It is connected between the first battery and the second battery through the output terminal.
The control unit
When the required power required by the electric load is less than a predetermined value, control is performed so that only the power converted by the power conversion device is supplied to the electric load.
A power conversion device that controls so that when the required power required by the electric load is equal to or greater than the predetermined value, the power converted by the power conversion device and the power of the first battery are supplied to the electric load.
前記第１バッテリの状態を検知する第１バッテリセンサと、前記第２バッテリの状態を検知する第２バッテリセンサと、に接続され、
前記第１バッテリセンサの検知結果と前記第２バッテリセンサの検知結果とに基づいて、出力電圧を制御する請求項２から請求項４の何れか一項に記載の電力変換装置。 The control unit
It is connected to a first battery sensor that detects the state of the first battery and a second battery sensor that detects the state of the second battery.
The power conversion device according to any one of claims 2 to 4, wherein the output voltage is controlled based on the detection result of the first battery sensor and the detection result of the second battery sensor.
前記第１バッテリの状態を検知する第１バッテリセンサと、前記第２バッテリの電圧を検知する電圧計と、に接続され、
前記第１バッテリセンサの検知結果と前記電圧計の検知結果とに基づいて前記第２バッテリの状態を推定し、
前記第１バッテリセンサの検知結果と前記第２バッテリについての推定結果とに基づいて、出力電圧を制御する請求項２から請求項４の何れか一項に記載の電力変換装置。 The control unit
It is connected to a first battery sensor that detects the state of the first battery and a voltmeter that detects the voltage of the second battery.
The state of the second battery is estimated based on the detection result of the first battery sensor and the detection result of the voltmeter.
The power conversion device according to any one of claims 2 to 4, wherein the output voltage is controlled based on the detection result of the first battery sensor and the estimation result of the second battery.
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