JP7149128B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第1電源系と、エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、前記第1電源系と前記第2電源系との間に設けられ、前記第1蓄電体と前記第2蓄電体とを並列接続する通電径路と、前記エンジンによって前記発電電動機が駆動された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、を有し、前記発電電動機制御部は、前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替え、前記発電電動機制御部は、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回り、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを第1変化速度で増加させ、前記エンジンの回転速度が前記補助終了閾値を上回り、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを前記第1変化速度よりも遅い第2変化速度で減少させる。
図1は本発明の一実施の形態である車両用電源装置10が搭載された車両11の構成例を示す概略図である。図1に示すように、車両11には、エンジン12を動力源に用いたパワーユニット13が搭載されている。エンジン12のクランク軸14には、ベルト機構15を介してスタータジェネレータ(発電電動機)16が連結されている。また、エンジン12にはトルクコンバータ17を介して変速機構18が連結されており、変速機構18にはデファレンシャル機構19等を介して車輪20が連結されている。
車両用電源装置10が備える電源回路50について説明する。図2は電源回路50の一例を簡単に示した回路図である。図2に示すように、電源回路50は、スタータジェネレータ16に電気的に接続される鉛バッテリ(第1蓄電体)51と、これと並列にスタータジェネレータ16に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ(第2蓄電体)52と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ52を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ52の端子電圧は、鉛バッテリ51の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ52を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ52の内部抵抗は、鉛バッテリ51の内部抵抗よりも小さく設計されている。
図1に示すように、車両用電源装置10は、パワーユニット13や電源回路50等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ80を有している。このメインコントローラ80は、エンジン12を制御するエンジン制御部81、スタータジェネレータ16を制御するISG制御部(発電電動機制御部)82、スイッチSW1を制御する第1スイッチ制御部83、およびスイッチSW2を制御する第2スイッチ制御部(スイッチ制御部)84を有している。また、メインコントローラ80は、スタータモータ33を制御するスタータ制御部85、後述するアイドリングストップ制御を実行するアイドリング制御部86、後述するモータアシスト制御を実行するアシスト制御部87等を有している。
続いて、メインコントローラ80によるスタータジェネレータ16の発電制御について説明する。メインコントローラ80のISG制御部82は、ISGコントローラ32に制御信号を出力し、スタータジェネレータ16を発電状態や力行状態に制御する。例えば、ISG制御部82は、リチウムイオンバッテリ52の充電状態SOCが低下すると、スタータジェネレータ16の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ52の充電状態SOCが上昇すると、スタータジェネレータ16の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。なお、後述する図3以降の各図面において、「ISG」とはスタータジェネレータ16を意味している。
メインコントローラ80のアイドリング制御部86は、自動的にエンジン12を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。アイドリング制御部86は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン12を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ16を回転させてエンジン12を再始動させる。エンジン12の停止条件としては、例えば、車速が所定値を下回り、かつブレーキペダルが踏み込まれることが挙げられる。また、エンジン12の始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除されることや、アクセルペダルの踏み込みが開始されることが挙げられる。なお、アイドリング制御部86は、アイドリングストップ制御を実行する際に、エンジン制御部81やISG制御部82に制御信号を出力し、エンジン12やスタータジェネレータ16を制御する。
メインコントローラ80のアシスト制御部87は、発進時や加速時等にスタータジェネレータ16を力行状態に制御し、スタータジェネレータ16によってエンジン12を補助するモータアシスト制御を実行する。なお、アシスト制御部87は、モータアシスト制御を実行する際に、ISG制御部82に制御信号を出力し、スタータジェネレータ16を制御する。
続いて、スタータモータ33を用いてエンジン12を始動するエンジン初始動制御について説明した後に、エンジン初始動後のスタータジェネレータ16による鉛バッテリ補充電制御について説明する。ここで、図8はエンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。また、図9は鉛バッテリ補充電制御における電流供給状況の一例を示す図である。
以下、車両用電源装置10によって実行されるエンスト防止制御1について説明する。前述したように、スタータジェネレータ16の燃焼発電状態においては、エンジン12によってスタータジェネレータ16が駆動されるため、エンジン負荷が増加してエンジンストールを発生させてしまう虞がある。そこで、スタータジェネレータ16が燃焼発電状態に制御される場合、つまりエンジン動力を用いて発電するエンジン発電制御が実行される場合に、メインコントローラ80は、エンジンストールを防止するためのエンスト防止制御1を実行する。
前述したエンスト防止制御1においては、図3に示すように、双方のスイッチSW1,SW2がオン状態に制御され、スタータジェネレータ16が燃焼発電状態に制御される際に、エンスト防止制御を実行しているが、これに限られることはない。例えば、図9に示すように、スイッチSW1がオン状態に制御され、スイッチSW2がオフ状態に制御され、スタータジェネレータ16が燃焼発電状態に制御される際に、エンスト防止制御を実行しても良い。
11 車両
12 エンジン
16 スタータジェネレータ(発電電動機)
33 スタータモータ(電気負荷)
51 鉛バッテリ(第1蓄電体)
52 リチウムイオンバッテリ(第2蓄電体)
56 正極ライン(通電径路)
63 電気機器(電気負荷)
71 第1電源系
72 第2電源系
80 メインコントローラ
82 ISG制御部(発電電動機制御部)
84 第2スイッチ制御部(スイッチ制御部)
Ne エンジン回転数(エンジンの回転速度)
N1 補助開始閾値
N2 補助終了閾値
Nid アイドリング回転数(アイドリング回転速度)
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
Claims (5)
- 車両に搭載される車両用電源装置であって、
第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第1電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、
前記第1電源系と前記第2電源系との間に設けられ、前記第1蓄電体と前記第2蓄電体とを並列接続する通電径路と、
前記通電径路に設けられ、前記第1電源系と前記第2電源系とを接続するオン状態と、前記第1電源系と前記第2電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第1スイッチと、
前記第2電源系に設けられ、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第2スイッチと、
前記エンジンによって前記発電電動機が駆動され、前記第1スイッチがオン状態に制御され、前記第2スイッチがオフ状態に制御された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、
を有し、
前記発電電動機制御部は、前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、
前記第2スイッチを制御するスイッチ制御部は、前記エンジン発電制御が実行された状態のもとで、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回る場合に、前記第2スイッチをオフ状態からオン状態に切り替える、
車両用電源装置。 - 車両に搭載される車両用電源装置であって、
第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第1電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、
前記第1電源系と前記第2電源系との間に設けられ、前記第1蓄電体と前記第2蓄電体とを並列接続する通電径路と、
前記エンジンによって前記発電電動機が駆動された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、
を有し、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、
前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替え、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回り、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを第1変化速度で増加させ、
前記エンジンの回転速度が前記補助終了閾値を上回り、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを前記第1変化速度よりも遅い第2変化速度で減少させる、
車両用電源装置。 - 請求項1または2に記載の車両用電源装置において、
前記補助開始閾値は、前記エンジンのアイドリング回転速度よりも低い、
車両用電源装置。 - 請求項2に記載の車両用電源装置において、
前記通電径路に設けられ、前記第1電源系と前記第2電源系とを接続するオン状態と、前記第1電源系と前記第2電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第1スイッチと、
前記第2電源系に設けられ、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第2スイッチと、
を有し、
前記発電電動機制御部は、前記第1スイッチがオン状態に制御され、前記第2スイッチがオフ状態に制御された状態のもとで、前記エンジン発電制御を実行する、
車両用電源装置。 - 請求項1に記載の車両用電源装置において、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回ることにより、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、
前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える、
車両用電源装置。
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