JP6064863B2 - 車両用電力回生システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用電力回生システムに関するものである。

近年、車両には、車両用電力回生システムが備えられたものがある。車両用電力回生システムとしては、第１電線に発電機と第１側負荷と第１蓄電装置とが接続され、前記第１電線に第１スイッチング素子を介して第２電線が接続され、該第２電線に第２側負荷が接続されるとともに第２スイッチング素子を介して第２蓄電装置が接続されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような車両用電力回生システムでは、走行状況に応じて第１及び第２スイッチング素子がオンオフ制御される。例えば、減速時には、第１及び第２スイッチング素子がオン状態とされて、回生ブレーキによって発電機で発生される電力を第２蓄電装置にて早急に蓄えることが可能とされている。又、例えば、アイドリングストップ時には、第１スイッチング素子がオフ状態とされて、その後、第１電線に接続されたエンジンスタータを駆動する際には、その第１電線の電圧の変動が第２電線に接続されたオーディオ等の負荷に悪影響を及ぼさないようにすることが可能とされている。

特開２０１２−１３０１０８号公報

ところで、上記のような車両用電力回生システムでは、例えば、アイドリングストップ時（第１スイッチング素子がオフ状態の時）、第２蓄電装置が意図せず切断されたオープン故障状態となると、第２側負荷に電力を供給することができなくなるという問題がある。このとき、例えば、第２側負荷の１つがエンジンＥＣＵである場合では、エンジンを駆動することができなくなるといったことが考えられる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、第１及び第２蓄電装置の一方が意図せず切断されたオープン故障状態となっても第１側負荷及び第２側負荷に電力を供給することが可能となる車両用電力回生システムを提供することにある。

上記課題を解決する車両用電力回生システムは、第１電線に発電機と第１側負荷と第１蓄電装置とが接続され、前記第１電線に第１スイッチング素子を介して第２電線が接続され、該第２電線に第２側負荷が接続されるとともに第２スイッチング素子を介して第２蓄電装置が接続された車両用電力回生システムであって、前記第１電線の電圧値と前記第２電線の電圧値の少なくとも一方を検出して、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると前記第１及び第２スイッチング素子をオン状態とする制御部を備える。

同構成によれば、第１電線の電圧値と第２電線の電圧値の少なくとも一方が検出されて、検出された電圧値が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２スイッチング素子がオン状態とされる。よって、例えば、第１及び第２蓄電装置の一方（電圧値を検出している側）が意図せず切断されたオープン故障状態となっても第１及び第２蓄電装置の内の他方から第１側負荷及び第２側負荷に電力を供給することが可能となる。これにより、例えば、第１側負荷又は第２側負荷の１つであるエンジンＥＣＵ等に電力を引き続き供給し続けることが可能となる。

上記車両用電力回生システムにおいて、前記制御部は、前記第１電線の電圧値と前記第２電線の電圧値の両方を検出して、検出した電圧値の一方が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２スイッチング素子をオン状態とすることが好ましい。

同構成によれば、第１電線の電圧値と第２電線の電圧値の両方が検出されて、検出された電圧値の一方が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２スイッチング素子がオン状態とされるため、第１及び第２蓄電装置のどちらが前記オープン故障状態となっても第１側負荷及び第２側負荷に電力を供給することが可能となる。

上記車両用電力回生システムにおいて、前記制御部は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、その旨を含む情報を報知手段により報知することが好ましい。
同構成によれば、検出された電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、その旨を含む情報が報知手段により報知されるため、運転手は前記情報（異常）を容易に知ることができる。

上記車両用電力回生システムにおいて、前記制御部は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、前記発電機が電力を供給できない状態では、前記第１側負荷及び第２側負荷の内の予め設定された非発電時遮断負荷を前記第１電線又は前記第２電線から遮断することが好ましい。

同構成によれば、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、発電機が電力を供給できない状態では、第１側負荷及び第２側負荷の内の予め設定された非発電時遮断負荷が第１電線又は第２電線から遮断される。よって、発電機が電力を供給できない状態では、予め設定された非発電時遮断負荷への電力供給を行わないようにして、それ以外の負荷への電力供給時間を長くすることが可能となる。例えば、発電機が電力を供給できない状態となっても、走行に関する負荷のみに電力を供給して、その供給時間、ひいては走行可能時間を長くすることが可能となる。

本発明の車両用電力回生システムでは、第１及び第２蓄電装置の一方が意図せず切断されたオープン故障状態となっても第１側負荷及び第２側負荷に電力を供給することが可能となる。

一実施形態における車両用電力回生システムの電気回路図。 （ａ）及び（ｂ）は、一実施形態における車両用電力回生システムの動作例の説明図。 別例における車両用電力回生システムの電気回路図。

以下、車両に設けられた車両用電力回生システムの一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、車両用電力回生システムでは、第１電線Ｌ１に発電機１１と第１蓄電装置１２とが接続されるとともに、第１電線Ｌ１に第１スイッチング素子としての第１リレー１３を介して第２電線Ｌ２が接続され、該第２電線Ｌ２に第２スイッチング素子としての第２リレー１４を介して第２蓄電装置１５が接続されている。

又、前記第１電線Ｌ１には、第１側負荷２１が接続され、前記第２電線Ｌ２には、第２側負荷２２が接続されている。本実施形態の第１側負荷２１は、ヘッドランプ２３やワイパ２４やブロアモータ等の種々の負荷であって、本実施形態の第２側負荷２２は、エンジンＥＣＵ２５やオーディオ２６やカーナビゲーション等の種々の負荷である。又、第１電線Ｌ１（第１蓄電装置１２）には、エンジンスタータ２７が接続されている。

発電機１１は、車両状況に応じて電力を発生するものであって、オンされた負荷の種類や数等に応じてエンジンに駆動されて電力を発生する場合や、減速時や停止時の回生ブレーキによって電力を発生する場合がある。

第１蓄電装置１２は、本実施形態では鉛蓄電池である。又、第２蓄電装置１５は、本実施形態ではリチウムイオン電池であって、第１蓄電装置１２よりも容量は小さいが急速な充放電が可能な特性のものが採用されている。

そして、前記第１及び第２リレー１３，１４は、図示しない基本制御部によって、走行状況に応じて基本的なオンオフ制御が行われる。例えば、基本制御部は、減速時には、第１及び第２リレー１３，１４をオン状態として、回生ブレーキによって発電機１１で発生される電力が第２蓄電装置１５にて早急に蓄えられるようにする。又、例えば、基本制御部は、アイドリングストップ時、その後のエンジンスタータ２７の駆動時、及び加速時等の非回生走行時には、第１リレー１３をオフ状態として第１電線Ｌ１と第２電線Ｌ２とを遮断し、例えば、第２蓄電装置１５から第２側負荷２２に安定して電力が供給させるようにする。又、例えば、基本制御部は、第２蓄電装置１５の充電量（電圧値）などに基づいて予め設定された充放電禁止状態の時（例えば過放電を防止する時）は第２リレー１４をオフ状態とするとともに第１リレー１３をオン状態として、第１蓄電装置１２から第１側負荷２１及び第２側負荷２２に電力が供給させるようにする。

ここで、本実施形態の車両用電力回生システムは、第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の両方を検出して、検出した電圧値の一方が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２リレー１３，１４をオン状態とする制御部３１を備えている。

詳述すると、制御部３１は、第１及び第２電圧検出部３２，３３と、電源フェールセーフ制御部３４と、リレー駆動部３５とを備えている。第１電圧検出部３２は、第１電線Ｌ１の電圧値を検出し、第２電圧検出部３３は、第２電線Ｌ２の電圧値を検出する。電源フェールセーフ制御部３４は、第１及び第２電圧検出部３２，３３にて検出された電圧値のいずれか一方が予め設定された設定値（例えば６ボルト）まで低下すると、リレー駆動部３５にオン指示信号を出力する。リレー駆動部３５は、前記オン指示信号が入力されると、第１及び第２リレー１３，１４を駆動してオン状態とする。

又、本実施形態の制御部３１（電源フェールセーフ制御部３４）は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、その旨を含む情報を報知手段３６により報知する。尚、本実施形態の報知手段は運転席から視認可能な警告ランプとされている。

次に、上記のように構成された車両用電力回生システムの作用について説明する。
例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１リレー１３がオフ状態とされたアイドリングストップ中に、タイミングｔ１で第２蓄電装置１５が意図せず切断されたオープン故障状態となると、第２電線Ｌ２における電圧値が急激に下降する。

そして、第２電圧検出部３３にて検出された第２電線Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値（例えば６ボルト）まで低下すると（タイミングｔ２）、電源フェールセーフ制御部３４からリレー駆動部３５にオン指示信号が出力され、リレー駆動部３５によって第１及び第２リレー１３，１４が駆動されオン状態とされる（タイミングｔ３）。すると、第１蓄電装置１２から第２電線Ｌ２、ひいては第２側負荷２２に電力が供給される。尚、図２（ａ）では、本実施形態の制御部３１を有していない場合の特性を２点差線で図示しており、この場合では第２側負荷２２への電力供給は不能となる。

又、前述したように第２電圧検出部３３にて検出された第２電線Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、電源フェールセーフ制御部３４によって、その旨を含む情報が報知手段３６により報知、即ち本実施形態では警告ランプが点灯される。

尚、前記設定値（例えば６ボルト）は、例えば第２側負荷２２の１つであるエンジンＥＣＵ２５の最低動作電圧（例えば４ボルト）に基づいて設定された値であって、第２電線Ｌ２の電圧値が設定値まで低下してから第１リレー１３がオン状態とされる（タイミングｔ３）までに第２電線Ｌ２の電圧値が最低動作電圧を下回らないように設定されている。これにより、例えば第２側負荷２２の１つであるエンジンＥＣＵ２５には最低動作電圧を上回る電力が供給され、停止してしまうことが防止される。

又、例えば、第１リレー１３がオフ状態とされたアイドリングストップ中に、第１蓄電装置１２が意図せず切断されたオープン故障状態となると、第１電線Ｌ１における電圧値が急激に下降する。そして、第１電線Ｌ１の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第１及び第２リレー１３，１４がオン状態とされる。すると、第２蓄電装置１５から第１電線Ｌ１、ひいては第１側負荷２１等に電力が供給される。又、本実施形態では警告ランプが点灯される。

又、例えば、第１リレー１３がオン状態とされつつ第２リレー１４がオフ状態とされた前記充放電禁止状態中に、第１リレー１３が故障するなど第１蓄電装置１２が意図せず切断されたオープン故障状態となると、第２電線Ｌ２における電圧値が急激に下降する。そして、第２電線Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第１及び第２リレー１３，１４がオン状態とされる。すると、第２蓄電装置１５から第２電線Ｌ２、ひいては第２側負荷２２等に電力が供給される。又、本実施形態では警告ランプが点灯される。

次に、上記実施の形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の電圧値の両方が検出されて、検出された電圧値の一方が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２リレー１３，１４がオン状態とされるため、第１及び第２蓄電装置１２，１５のどちらが前記オープン故障状態となっても第１側負荷２１及び第２側負荷２２に電力を供給することが可能となる。これにより、例えば、第２側負荷２２の１つであるエンジンＥＣＵ２５等に電力を引き続き供給し続けることが可能となる。

（２）第１又は第２電線Ｌ１，Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、その旨を含む情報が報知手段３６により報知（本実施形態では警告ランプが点灯）されるため、運転手は前記情報（異常）を容易に知ることができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・図３に示すように、制御部３１は、発電機供給不能信号受信部４１と、負荷リレー駆動部４２とを備えたものとしてもよい。

詳しくは、発電機供給不能信号受信部４１は、前記発電機１１の制御回路１１ａからの信号を受信可能とされ、発電機１１が電力を供給できない状態にあるか否かを検出可能とされている。

又、この例の電源フェールセーフ制御部３４は、検出された電圧値のいずれか一方が予め設定された設定値まで低下すると、発電機１１が電力を供給できない状態では、第１側負荷２１及び第２側負荷２２の内の予め設定された非発電時遮断負荷を第１電線Ｌ１又は第２電線Ｌ２から遮断する遮断指示信号を負荷リレー駆動部４２に出力する。尚、本実施形態の非発電時遮断負荷は、走行系負荷（走行を補助する負荷を含む）であるヘッドランプ２３やワイパ２４やエンジンＥＣＵ２５等を除く非走行系負荷であって、オーディオ２６やカーナビゲーションやブロアモータやエアコンコンプレッサーやヒートシーターやデフォッガー等が設定されている。

そして、負荷リレー駆動部４２は、前記遮断指示信号が入力されると、前記非発電時遮断負荷である例えばオーディオ２６と第２電線Ｌ２とを接続するリレー４３をオフ状態とする。

このように構成された車両用電力回生システムでは、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、上記実施形態と同様に作用するが、発電機１１が電力を供給できない状態では、前記非発電時遮断負荷（非走行系負荷）が第１電線Ｌ１又は第２電線Ｌ２から遮断される。よって、発電機１１が電力を供給できない状態では、予め設定された非発電時遮断負荷（非走行系負荷）への電力供給を行わないようにして、それ以外の負荷（走行系負荷）への電力供給時間を長くすることが可能となる。例えば、発電機１１が電力を供給できない状態となっても、走行に関する負荷のみに電力を供給して、その供給時間、ひいては走行可能時間を長くすることが可能となる。

・上記実施形態では、第１又は第２電線Ｌ１，Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると（どちらの電線の電圧値が低下したかに関わらず）警告ランプを点灯させる構成としたが、低下した側の情報を含む情報を報知手段により報知する構成としてもよい。即ち、第１電線Ｌ１の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第１の報知手段により報知し、第２電線Ｌ２の電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第２の報知手段により報知する制御部に変更してもよい。尚、前記報知手段（第１及び第２報知手段）は、警告ランプに限定されず、警告音や音声により報知するスピーカー等の他の報知手段に変更してもよい。

このようにすると、検出された電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の電圧値の低下した側の情報を含む情報が報知手段により報知されるため、運転手は電圧値の低下した側の情報を含む情報を容易に知ることができる。よって、例えば、本実施形態のように容量が大きい鉛蓄電池である第１蓄電装置１２側の第１電線Ｌ１の電圧値が低下したような場合には、運転手はすぐに修理工場に向かう等、それ相応の対応を考えることが可能となる。

・上記実施形態では、第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の電圧値の両方が検出されて、検出された電圧値の一方が設定値まで低下すると第１及び第２リレー１３，１４がオン状態とされる構成としたが、第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の電圧値のいずれか一方しか検出しない構成としてもよい。即ち、制御部は、第１電線Ｌ１の電圧値と第２電線Ｌ２の電圧値のいずれか一方のみを検出し、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると第１及び第２リレー１３，１４をオン状態とするものとしてもよい。

・上記実施形態では、第１及び第２スイッチング素子を第１及び第２リレー１３，１４としたが、これに限定されず、第１及び第２リレー１３，１４の少なくとも一方をＭＯＳＦＥＴ（トランジスタ）等の他のスイッチング素子に変更してもよい。

・上記実施形態では、第１蓄電装置１２は鉛蓄電池であって、第２蓄電装置１５はリチウムイオン電池であるとしたが、これに限定されず、それぞれ他の種類の蓄電装置に変更してもよい。

上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）車両用電力回生システムにおいて、前記制御部は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、前記第１電線の電圧値と前記第２電線の電圧値の低下した側の情報を含む情報を報知手段により報知することを特徴とする車両用電力回生システム。

同構成によれば、検出された電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、第１電線の電圧値と第２電線の電圧値の低下した側の情報を含む情報が報知手段により報知されるため、運転手は電圧値の低下した側の情報を含む情報を容易に知ることができる。

１１…発電機、１２…第１蓄電装置、１３…第１リレー（第１スイッチング素子）、１４…第２リレー（第２スイッチング素子）、１５…第２蓄電装置、２１…第１側負荷、２２…第２側負荷、２６…オーディオ（非発電時遮断負荷）、３１…制御部、３６…報知手段、Ｌ１…第１電線、Ｌ２…第２電線。

Claims (3)

1. 第１電線に発電機と第１側負荷と第１蓄電装置とが接続され、前記第１電線に第１スイッチング素子を介して第２電線が接続され、該第２電線に第２側負荷が接続されるとともに第２スイッチング素子を介して第２蓄電装置が接続された車両用電力回生システムであって、
   前記第１電線の電圧値と前記第２電線の電圧値の両方を検出して、検出した電圧値の一方が予め設定された設定値まで低下すると前記第１及び第２スイッチング素子をオン状態とする制御部を備えたことを特徴とする車両用電力回生システム。
2. 請求項１に記載の車両用電力回生システムにおいて、
   前記制御部は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、その旨を含む情報を報知手段により報知することを特徴とする車両用電力回生システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両用電力回生システムにおいて、
   前記制御部は、検出した電圧値が予め設定された設定値まで低下すると、前記発電機が電力を供給できない状態では、前記第１側負荷及び第２側負荷の内の予め設定された非発電時遮断負荷を前記第１電線又は前記第２電線から遮断することを特徴とする車両用電力回生システム。