JP6891421B2 - エンジン始動用の蓄電装置、エンジン始動用の蓄電装置の制御方法、車両 - Google Patents
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Description
エンジン始動用の蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子への第1通電経路に設けられた第1スイッチと、前記蓄電素子への第2通電経路に設けられた降圧回路と、制御部と、を含み、前記制御部は、エンジン始動時、前記第1スイッチをオンして前記第1通電経路により放電し、前記車両発電機の出力電圧が設定電圧より高い場合、前記第1スイッチをオフして前記第2通電経路を選択し、前記車両発電機の出力電圧を前記降圧回路により降圧して充電する。この構成では、エンジン始動時は第1通電経路を選択するため、応答性が高く、瞬間的に大電流を放電することができる。また、充電時、車両発電機の出力電圧が設定電圧より高い場合、出力電圧を降圧するため、蓄電装置が過電圧になることを抑制することができる。
本発明の一実施形態を図1〜図9によって説明する。
1.バッテリの説明
図1は車両の側面図、図2はバッテリの斜視図、図3はバッテリの分解斜視図である。
車両1は、図1に示すように、エンジン始動装置10、オルタネータ15、バッテリ20を備えている。尚、バッテリ20が本発明の「蓄電装置」に相当し、オルタネータが本発明の「車両発電機」に相当する。
バッテリ20はエンジン始動用であり、図4に示すように、外部端子である正極端子22P、負極端子22Nを介して、エンジン始動装置10、オルタネータ15が電気的に接続されている。バッテリ20は、図4に示すように、組電池30と、半導体スイッチQ1と、降圧回路35と、管理装置50とを有する。また、バッテリ20は、正極端子22Pと組電池30の正極を接続する通電経路として、第1通電経路L1と第2通電経路L2を有している。
本実施形態では、組電池30の総電圧の充電目標電圧は14.4Vであり、組電池30はオルタネータ15により、充電目標電圧に充電される。しかし、例えば、オルタネータ15の異常等の要因により、バッテリ20を充電する際の充電電圧の適正値の上限である設定電圧Vt(一例として、15.5V)よりも高い電圧で充電が行われると、バッテリ20が過電圧になる恐れがある。そのため、制御部70は充電開始後、以下に説明する、充電電圧の切換制御(図7)を実行する。
Tonは、半導体スイッチQ2のオン時間、Toffは半導体スイッチQ2のオフ時間である。
制御部71は、放電時は通常モードを維持し、バッテリ20は第1通電経路L1で放電する。第1通電経路L1上には、半導体スイッチQ1しか設けられておらず、過渡的な電流に対して大きな負荷となるリアクトル等の素子が配置されていない。そのため、瞬間的に大電流を供給することが可能であり、第2通電経路L2に比べて、出力の応答性が格段に高い。従って、エンジン始動時に、短時間で必要な大きさのクランキング電流を供給することが可能であり、エンジン始動不良が発生することを抑制できる。
また、制御部70は充電開始後、第1電圧検出部61により計測される各二次電池31の電圧を、閾値(一例として3.5V)と比較する。そして、閾値を上回る二次電池31に対応する放電回路45はすべて動作させ、閾値を上回る二次電池31を抵抗放電させる。
充電末期は、電圧のばらつきが大きくなり易いが、その領域内で電圧均等化処理を行うことにより、二次電池31の電圧ばらつき抑えることができることから、特定の二次電池31が電圧上昇して、過電圧になることを抑制できる。
本実施形態では、エンジン始動時は第1通電経路L1で放電するため、瞬間的に大電流を放電することができる。また、オルタネータ15の出力電圧Vsが予め定めされた設定電圧Vtより高い場合、第2通電経路L2に切り換えて降圧回路35で出力電圧Vsを降圧して充電を行う。そのため、エンジン始動時の応答性を確保しつつ、バッテリ20が過電圧になることを抑制することができる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
10...エンジン始動装置
15...オルタネータ(本発明の「車両発電機」の一例)
20...バッテリ
22P、22N...正極端子、負極端子(本発明の「外部端子」の一例)
30...組電池(本発明の「蓄電装置」の一例)
31...二次電池(本発明の「蓄電素子」の一例)
35...降圧回路
41...電流検出抵抗
45...放電回路
50...管理装置
61...第1電圧検出部
65...第2電圧検出部(本発明の「検出部」の一例)
70...制御部
L1...第1通電経路
L2...第2通電経路
Q1...半導体スイッチ(本発明の「第1スイッチ」の一例)
Q2...半導体スイッチ(本発明の「第2スイッチ」の一例)
Re...リアクトル
D...還流ダイオード
Claims (9)
- エンジン始動用の蓄電装置であって、
蓄電素子と、
前記蓄電装置の外部端子と前記蓄電素子を接続しリアクトルを有さない第1通電経路と、
前記蓄電装置の前記外部端子と前記蓄電素子を接続する第2通電経路と、
前記第1通電経路に設けられた第1スイッチと、
前記第2通電経路に設けられ、第2スイッチとリアクトルを含む降圧回路と、
制御部と、を含み、
前記外部端子に対してエンジン始動装置と車両発電機とが並列に接続され、
前記制御部は、
エンジン始動時、前記第1スイッチをオン、第2スイッチをオフし、前記エンジン始動装置に対して前記第1通電経路により放電し、
前記車両発電機の出力電圧が前記蓄電装置の充電電圧の上限である設定電圧より高い場合、前記第1スイッチをオフして前記第2通電経路を選択し、前記第2スイッチをスイッチングすることで前記車両発電機の出力電圧を前記降圧回路により降圧して充電し、
前記車両発電機の出力電圧が前記設定電圧以下の場合、前記第1スイッチをオン、第2スイッチをオフして前記第1通電経路を選択して充電する、エンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項1に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記降圧回路は、
前記第2通電経路に配置された前記第2スイッチと、
前記第2通電経路に配置され、前記第2スイッチに一端を接続し、前記蓄電素子の正極側に他端を接続した前記リアクトルと、
前記第2スイッチと前記リアクトルの中間接続点にカソードを接続し、前記蓄電素子の負極側にアノードを接続した還流ダイオードと、を含む、降圧チョッパである、エンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項2に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記車両発電機の出力電圧として、前記外部端子の電圧を検出する検出部を有するエンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記降圧回路は、前記車両発電機の出力電圧を、前記設定電圧以下の適正値に降圧する、エンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記蓄電素子を直列に複数備え、
各蓄電素子に対して1つの放電回路がそれぞれ並列に接続され、前記各蓄電素子を放電する複数の放電回路を備え、
前記制御部は、
前記蓄電素子の充電中に、前記放電回路を動作させて前記蓄電素子の電圧を均等化する、エンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記第1スイッチは、放電方向を順方向とする寄生ダイオードを有する、FETである、エンジン始動用の蓄電装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のエンジン始動用の蓄電装置であって、
前記蓄電素子はリン酸鉄系のリチウムイオン二次電池である、エンジン始動用の蓄電装置。 - エンジン始動用の蓄電装置の制御方法であって、
前記蓄電装置は、
前記蓄電装置の外部端子と蓄電素子を接続しリアクトルを有さない第1通電経路と、
前記蓄電装置の前記外部端子と前記蓄電素子を接続しリアクトルを含む降圧回路を備えた第2通電経路と、を備え、
エンジン始動時は、前記第1通電経路に設けられた第1スイッチをオン、前記降圧回路に設けられた第2スイッチをオフして、前記外部端子に接続されたエンジン始動装置に対して前記第1通電経路で放電し、
前記外部端子に接続された車両発電機の出力電圧が前記蓄電装置の充電電圧の上限である設定電圧より高い場合、前記第1スイッチをオフして第2通電経路を選択し、前記第2スイッチをスイッチングすることで前記車両発電機の出力電圧を前記降圧回路により降圧して充電し、
前記車両発電機の出力電圧が前記設定電圧以下の場合、前記第1スイッチをオン、第2スイッチをオフして前記第1通電経路を選択して充電する、エンジン始動用の蓄電装置の制御方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の蓄電装置と、
前記蓄電装置の外部端子に接続されたエンジン始動装置と、
前記蓄電装置の前記外部端子に接続された車両発電機と、を備えた車両。
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