WO2014171453A1 - 車両用電源システム - Google Patents

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WO2014171453A1
WO2014171453A1 PCT/JP2014/060723 JP2014060723W WO2014171453A1 WO 2014171453 A1 WO2014171453 A1 WO 2014171453A1 JP 2014060723 W JP2014060723 W JP 2014060723W WO 2014171453 A1 WO2014171453 A1 WO 2014171453A1
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battery
lead
power
lead storage
storage battery
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PCT/JP2014/060723
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和良 高田
勝義 藤田
圭二 三宅
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株式会社 豊田自動織機
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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply system.
  • Patent Document 1 A technology that uses a plurality of batteries connected in parallel as a power source is known. For example, see Patent Document 1.
  • the two types of batteries each have different characteristics such as output characteristics.
  • the characteristics of the entire battery are determined by one of the batteries having inferior characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle power supply system capable of effectively exhibiting individual characteristics of a lead storage battery and an electricity storage device.
  • a first aspect of the present invention includes a power generation function-equipped device having at least a power generation function, a chargeable / dischargeable lead storage battery that receives power supply from the power generation function-equipped device, and the lead storage battery.
  • An electric storage device connected in parallel and chargeable / dischargeable at an upper limit voltage higher than the upper limit voltage of the lead storage battery, a starter motor connected in parallel to the lead storage battery, a load for lead storage battery connected in parallel to the lead storage battery, and
  • a vehicle power supply system including a lead-acid battery dedicated opening / closing unit provided in a current path of the lead-acid battery.
  • a power generation function-equipped device having at least a power generation function, a chargeable / dischargeable lead storage battery receiving power from the power generation function-equipped device, the lead storage battery connected in parallel, and the lead storage battery
  • a storage device that can be charged / discharged at an upper limit voltage higher than the upper limit voltage, a lead-acid battery dedicated open / close unit provided in the current path of the lead-acid battery, and a charge / discharge required power value smaller than a first threshold value
  • a vehicle power supply system comprising: an open / close control unit that closes the open / close unit and opens the open / close unit when the charge / discharge required power value is equal to or greater than a first threshold value.
  • a power generation function-equipped device having at least a power generation function, a chargeable / dischargeable lead storage battery that receives power from the power generation function-equipped device, the lead storage battery connected in parallel, and the lead storage battery.
  • the storage device that can be charged / discharged at an upper limit voltage higher than the upper limit voltage of the battery, the open / close portion dedicated to the lead storage battery provided in the current path of the lead storage battery, and the charge / discharge request voltage is smaller than the first threshold value
  • An open / close control unit that closes the open / close unit and opens the open / close unit when the charge / discharge request voltage is equal to or higher than a first threshold is provided.
  • the figure which shows the electrical constitution of the power supply system for vehicles of one Embodiment The figure which shows the relationship between SOC and OCV. The figure which shows the relationship between an electric current and a voltage. The time chart for demonstrating the effect
  • the present embodiment is embodied in a power supply system of a hybrid vehicle (HV vehicle) as a vehicle.
  • the hybrid vehicle is equipped with a motor and an engine as a power source, and drives the axle using these power sources.
  • the power supply system 10 includes a motor generator (MG) 20, an inverter 21, a lead storage battery 30, and a nickel metal hydride battery 40 as an electricity storage device.
  • the motor generator 20 corresponds to a device with a power generation function having at least a power generation function.
  • the power supply system 10 includes a starter motor 50, an auxiliary machine 60 as a lead storage battery load, a switch 70, a battery ECU (ECU; electronic control unit) 80, and a motor generator ECU 81.
  • the lead storage battery 30 has an internal resistance with respect to a portion that generates an electromotive force (open circuit voltage: OCV).
  • the nickel metal hydride battery 40 has an internal resistance with respect to a portion that generates an electromotive force (open circuit voltage: OCV).
  • the value of the internal resistance of the lead storage battery 30 is different from the value of the internal resistance of the nickel metal hydride battery 40.
  • the motor generator 20 is connected to the inverter 21.
  • the alternating current generated by the motor generator 20 is converted into direct current by the inverter 21 and supplied to the lead storage battery 30 or the nickel metal hydride battery 40 as charging power. It becomes possible. Further, when the motor generator 20 obtains torque during power running, the inverter 21 converts the direct current of the lead storage battery 30, the nickel metal hydride battery 40, or both into alternating current.
  • the motor generator 20 can obtain a rotational force for rotationally driving the axle.
  • the upper limit voltage of the lead storage battery 30 is, for example, 14.4 volts, and the lower limit voltage of the lead storage battery 30 is, for example, 7.2 volts.
  • the lead storage battery 30 is used with, for example, 90% or more SOC (state of charge).
  • the negative terminal of the lead storage battery 30 is connected to the inverter 21, and the positive terminal of the lead storage battery 30 is connected to the inverter 21 via the switch 70. That is, the switch 70 is provided in the current path of the lead storage battery 30.
  • the chargeable / dischargeable lead storage battery 30 is supplied with electric power from the motor generator 20 (inverter 21) via a switch 70 serving as a dedicated opening / closing section for the lead storage battery.
  • a semiconductor switching element such as a power transistor or a relay switch is used.
  • a starter motor 50 for starting the engine is connected to the lead storage battery 30 in parallel. Further, an auxiliary machine 60 is connected in parallel to the lead storage battery 30.
  • the auxiliary machine 60 includes in-vehicle devices such as a radio, a meter, an ECU, an oil pump, a head lamp, and a tail lamp.
  • a current sensor 31 is provided between the negative electrode terminal of the lead storage battery 30 and the inverter 21.
  • the current sensor 31 detects the charging current to the lead storage battery 30 and the discharge current from the lead storage battery 30.
  • a voltage sensor 32 is provided in parallel with the lead storage battery 30. The voltage sensor 32 detects the voltage across the lead storage battery 30. Further, the lead storage battery 30 is provided with a temperature sensor 33. The temperature of the lead storage battery 30 is detected by the temperature sensor 33.
  • the nickel metal hydride battery 40 is configured by connecting 10 cells in series.
  • the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 is, for example, 16 volts, and the lower limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 is, for example, 9 volts. Therefore, the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 that can be charged and discharged is higher than the upper limit voltage of the lead storage battery 30.
  • the nickel metal hydride battery 40 is used with an SOC of 20% to 80%, for example.
  • the nickel metal hydride battery 40 has better charge acceptability than the lead storage battery 30.
  • the nickel-metal hydride battery 40 has a property that the low-temperature characteristics are poor as compared to the lead storage battery 30.
  • the negative terminal of the nickel metal hydride battery 40 is connected to the inverter 21 and the positive terminal of the nickel metal hydride battery 40 is connected to the inverter 21.
  • the chargeable / dischargeable nickel metal hydride battery 40 is supplied with electric power from the motor generator 20.
  • a current sensor 41 is provided between the negative terminal of the nickel metal hydride battery 40 and the inverter 21.
  • the current sensor 41 detects a charging current to the nickel hydride battery 40 or a discharging current from the nickel hydride battery 40.
  • a voltage sensor 42 is provided in parallel with the nickel metal hydride battery 40. The voltage sensor 42 detects the voltage across the nickel metal hydride battery 40.
  • the nickel hydrogen battery 40 is provided with a temperature sensor 43. The temperature of the nickel metal hydride battery 40 is detected by the temperature sensor 43.
  • a current sensor 31, a voltage sensor 32, and a temperature sensor 33 are connected to the battery ECU 80.
  • the battery ECU 80 inputs detection signals from the sensors 31, 32, and 33.
  • a current sensor 41, a voltage sensor 42, and a temperature sensor 43 are connected to the battery ECU 80.
  • the battery ECU 80 inputs detection signals from the sensors 41, 42, and 43.
  • a switch 70 is connected to the battery ECU 80.
  • the battery ECU 80 is configured to be able to perform on / off control, that is, open / close control of the switch 70.
  • an inverter 21 is connected to the motor generator ECU 81.
  • the motor generator ECU 81 is configured to be able to control output such as output power of the inverter 21 (motor generator 20).
  • a vehicle ECU 82 is connected to the motor generator ECU 81. Further, a vehicle ECU 82 is connected to the battery ECU 80.
  • the battery ECU 80 is an ECU that controls two batteries (the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40). Specifically, the battery ECU 80 functions to manage the energy of two batteries (the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40).
  • the battery ECU 80 controls power input / output to / from the two batteries (the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40) from information such as voltage, current, temperature, and SOC.
  • the switch 70 is on / off controlled, that is, open / close controlled. That is, on / off control of the switch 70 is performed by a signal from the battery ECU 80.
  • the motor generator ECU 81 is an ECU that controls the motor generator 20 (inverter 21).
  • the motor generator ECU 81 receives a vehicle deceleration request or acceleration request from the vehicle ECU 82, and controls whether the motor generator 20 is driven by a motor (power running) or generator driven (regeneration). Further, motor generator ECU 81 limits the output to batteries 30 and 40 based on information from battery ECU 80. Specifically, the output power to the batteries 30 and 40 is limited by controlling the output power of the inverter 21 (motor generator 20).
  • the vehicle ECU 82 is configured to control the motor generator ECU 81 and the battery ECU 80 to perform the charging / discharging operation of the batteries 30 and 40. That is, the vehicle ECU 82 estimates the amount of regenerative energy during regeneration and instructs the motor generator ECU 81 and the battery ECU 80 to request battery power corresponding to the travel load. In response to this command, motor generator ECU 81 controls inverter 21, and battery ECU 80 controls switch 70.
  • the battery ECU 80 calculates a Win value and a Wout value for limiting the chargeable power Win and the dischargeable power Wout.
  • the battery ECU 80 charges / discharges the lead storage battery 30 detected by the current sensor 31, the voltage across the lead storage battery 30 detected by the voltage sensor 32, and the lead storage battery detected by the temperature sensor 33. From the temperature of 30, the SOC is obtained.
  • the SOC is obtained by current integration. Specifically, it is obtained by the sum of the initial SOC and the time integration value of the charge / discharge current.
  • the detection of the SOC by the current integration causes a deviation due to the accumulation of errors of the current sensor. Therefore, in order to correct the deviation, the relationship between the open circuit voltage (OCV) and the SOC at each temperature is obtained in advance as shown in FIG. 2, and the correction is performed by obtaining the SOC with respect to the open circuit voltage (OCV) at that time.
  • the integrated value of the upper limit voltage (14.4 volts) and the maximum charging current is set as the chargeable power (chargeable power) Win, and the integrated value of the lower limit voltage (7.2 volts) and the maximum discharging current is It is set as dischargeable power (dischargeable power) Wout.
  • the battery ECU 80 detects, for the nickel metal hydride battery 40, the charge / discharge current of the nickel metal hydride battery 40 detected by the current sensor 41, the voltage across the nickel metal hydride battery 40 detected by the voltage sensor 42, and the temperature sensor 43.
  • the SOC is obtained from the temperature of the nickel-metal hydride battery 40 thus obtained.
  • the SOC is obtained by current integration. Specifically, it is obtained by the sum of the initial SOC and the time integration value of the charge / discharge current.
  • the detection of the SOC by the current integration causes a deviation due to the accumulation of errors of the current sensor. Therefore, in order to correct the deviation, the relationship between the open circuit voltage (OCV) and the SOC at each temperature as shown in FIG.
  • the SOC is obtained by obtaining the SOC with respect to the open circuit voltage (OCV) at that time. Done. Further, in order to calculate the charge / discharge power of the battery, at a predetermined time (for example, when 10 seconds have elapsed from the start of charge / discharge) after starting to flow the current at the current temperature and the current SOC as shown in FIG. The relationship between the current value and the voltage value is obtained in advance. Then, the maximum charging current and the maximum discharging current corresponding to the upper limit voltage of the battery of 16 volts and the lower limit voltage of 9 volts are obtained.
  • a predetermined time for example, when 10 seconds have elapsed from the start of charge / discharge
  • the integrated value of the upper limit voltage (16 volts) and the maximum charging current is set as the rechargeable power (chargeable power) Win, and the integrated value of the lower limit voltage (9 volts) and the maximum discharge current is the dischargeable power. (Dischargeable power) Wout is set.
  • the calculation method of the Win value and the Wout value is not limited to such a method, and other methods may be used.
  • the battery ECU 80 sends the Win value of the lead storage battery 30, the Win value of the nickel metal hydride battery 40, the Wout value of the lead storage battery 30, and the Wout value of the nickel metal hydride battery 40 thus calculated to the motor generator ECU 81.
  • the battery ECU 80 calculates chargeable / dischargeable power (Win / Wout) that can be charged / discharged by each battery in a power source configured by connecting a plurality of batteries in parallel (Win / Wout). Is passed to the motor generator ECU 81 which is the host ECU.
  • the battery ECU 80 obtains the sum of the calculated Win value of the lead storage battery 30 and the Win value of the nickel metal hydride battery 40 and obtains the sum of the Wout value of the lead storage battery 30 and the Wout value of the nickel metal hydride battery 40 to obtain the motor generator. You may make it send to ECU81. That is, the battery ECU 80 calculates chargeable / dischargeable power (Win / Wout) that can be charged / discharged by each battery as chargeable / dischargeable power (Win / Wout) in a power source configured by connecting a plurality of batteries in parallel. May be. The battery ECU 80 may add the charge / dischargeable power (Win / Wout) obtained in this way to the motor generator ECU 81 which is the host ECU.
  • Motor generator ECU 81 and battery ECU 80 receive a battery required power command from vehicle ECU 82.
  • the battery ECU 80 controls on / off of the switch 70 in FIG. 1 (switch 70 dedicated to lead storage batteries) according to the magnitude of the required battery power based on the limit values (restricted Win, Wout) with respect to the required battery power (required charge / discharge power).
  • the motor generator ECU 81 controls the output of the inverter 21. As an example, it is assumed that battery required charging power L1 as shown in FIG. 4 is requested.
  • a first threshold value Wth1 and a second threshold value Wth2 are set for the regenerative power.
  • the first threshold value Wth1 is chargeable power (Win) of the lead storage battery 30 and corresponds to the upper limit voltage of the lead storage battery 30 of 14.4 volts.
  • the second threshold value Wth2 is the chargeable power (Win) of the nickel metal hydride battery 40 and corresponds to the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 of 16 volts.
  • a range of regenerative power smaller than the first threshold value Wth1 is set as the first range Z1.
  • a range of regenerative power from the first threshold value Wth1 to the second threshold value Wth2 is set as the second range Z2.
  • a range of regenerative power larger than the second threshold value Wth2 is set as the third range Z3.
  • the battery ECU 80 When the required power to the battery is within the first range Z1, the battery ECU 80 turns on the switch 70 so that the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 receive the charging power from the inverter 21 (motor generator 20).
  • the first range Z1 is a range of power that can be charged when the switch 70 is on when the upper limit voltage of the battery is 14.4 volts.
  • the battery ECU 80 closes the switch 70 when the value of the required power is smaller than the first threshold value Wth1.
  • the battery ECU 80 turns off the switch 70 and receives the charging power from the nickel metal hydride battery 40. That is, the second range Z2 is a range of power that can be charged by the nickel metal hydride battery 40 alone when the upper limit voltage of the battery is 16 volts. Battery ECU 80 opens switch 70 when the value of the required power is equal to or greater than first threshold value Wth1. Specifically, since the upper limit voltage of the lead storage battery 30 is 14.4 volts, the battery ECU 80 does not charge the lead storage battery 30 with a voltage higher than 14.4 volts. Thereby, promotion of deterioration by charge more than the upper limit voltage of lead acid battery 30 is prevented, and shortening of life of lead acid battery 30 is avoided.
  • the battery ECU 80 turns off the switch 70 to receive the charging power from the nickel metal hydride battery 40 when the required power to the battery is within the third range Z3. Further, since the third range Z3 exceeds the second range Z2, which is a power range that can be charged by the nickel metal hydride battery 40 alone, the motor generator ECU 81 reduces the charging power from the inverter 21 (motor generator 20). That is, the motor generator ECU 81 controls the output of the motor generator 20 so that the value of the required power does not exceed the second threshold value Wth2 that is larger than the first threshold value Wth1.
  • the battery required charging power L1 is limited as shown in FIG. Thereby, regenerative electric power is set to charge power L2 after restriction.
  • the starter motor 50 is driven by the lead storage battery 30.
  • the lead storage battery 30 is preferable in driving the starter motor 50 because it has better low temperature characteristics than the nickel metal hydride battery 40.
  • the auxiliary machine 60 is driven by the lead storage battery 30. That is, since the auxiliary machine 60 is a lead storage battery specification, the auxiliary machine 60 can be driven by the lead storage battery 30. According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
  • the power supply system 10 includes a motor generator 20, a lead storage battery 30, and a nickel hydride battery 40 as a power storage device that is connected in parallel to the lead storage battery 30 and can be charged and discharged at an upper limit voltage higher than the upper limit voltage of the lead storage battery.
  • a switch 70 provided in the current path of the lead storage battery 30 and a battery ECU 80 are provided.
  • the power supply system 10 includes a starter motor 50 connected in parallel to the lead storage battery 30, an auxiliary machine 60 connected in parallel to the lead storage battery 30, and a switch 70 provided in the current path of the lead storage battery 30.
  • the battery ECU 80 serving as the opening / closing control unit closes the switch 70 when the value of the charge / discharge required power is smaller than the first threshold value Wth1, and when the value of the charge / discharge required power is equal to or greater than the first threshold value Wth1. Switch 70 is opened. Therefore, each characteristic can be effectively exhibited about the lead storage battery 30 and the nickel hydride battery 40 using the switch 70.
  • the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery is 16 volts
  • the upper limit voltage of the lead storage battery is 14.4 volts. Therefore, the charge voltage of the nickel metal hydride battery and the lead acid battery is limited to 14.4 volts simply by connecting the nickel metal hydride battery and the lead acid battery in parallel. Therefore, charging power is reduced.
  • the voltage ranges of the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 can be used in a wide range, and the SOC range corresponding to the voltage range can be used in a wide range. Therefore, the electric power which charges / discharges the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 can be increased.
  • a dedicated switch 70 for a lead storage battery and controlling the opening and closing of the switch 70 according to the required power, it is possible to charge and discharge a large amount of power compared to the case where the batteries 30 and 40 are simply connected in parallel. it can.
  • the nickel metal hydride battery 40 can be charged with 16 volts, so that large electric power can be charged.
  • the voltage of the nickel metal hydride battery 40 can be increased to 16 volts. That is, there are many vehicles designed to have a voltage range of the auxiliary machine 60 of 16 volts or less, and a nickel metal hydride battery cannot be charged at 16 volts, but this is possible in this embodiment.
  • the power supply system 10 includes a motor generator ECU 81 as an output control unit that controls the output of the motor generator 20 so that the value of the charge / discharge required power does not exceed the second threshold value Wth2 that is larger than the first threshold value Wth1. In addition. Therefore, it is possible to suppress the voltage applied to the nickel metal hydride battery 40 to be equal to or lower than the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40.
  • the first threshold value Wth1 is a value determined based on the upper limit voltage of the lead storage battery 30, it is possible to prevent the voltage of the lead storage battery 30 from exceeding the upper limit voltage.
  • the second threshold value Wth2 is a value determined based on the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40, it is possible to prevent the voltage of the nickel metal hydride battery 40 from exceeding the upper limit voltage.
  • the starter motor 50 is connected in parallel with the lead storage battery 30. Thereby, the voltage applied to the starter motor 50 never exceeds the upper limit voltage of the lead storage battery 30 of 14.4 volts. Therefore, even when the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 are used, a widely used vehicle starter motor can be used without a special circuit.
  • the auxiliary machine 60 is connected to the lead storage battery 30 in parallel. Thereby, the voltage applied to the auxiliary machine 60 does not become the upper limit voltage 14.4 volts or more of the lead storage battery. Therefore, even when the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 are used, a widely used vehicle auxiliary machine can be used without any special circuit.
  • a switch 71 as an opening / closing unit dedicated to the electricity storage device may be provided in the current path of the nickel metal hydride battery 40.
  • the series circuit of the nickel hydride battery 40 and the switch 71 is connected in parallel to the series circuit of the lead storage battery 30 and the switch 70.
  • the nickel metal hydride battery 40 is supplied with electric power from the motor generator 20 (inverter 21) via the switch 71.
  • the switch 71 which is more preferable in effectively exhibiting individual characteristics of the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 (power storage device).
  • the switch 71 can be opened by the battery ECU 80 when the temperature of the nickel metal hydride battery 40 becomes higher than a threshold value.
  • the life of the nickel-metal hydride battery 40 may be shortened by operating the nickel-metal hydride battery 40 at a high temperature, but the life of the nickel-metal hydride battery 40 can be extended by adding the switch 71 of the nickel-metal hydride battery 40.
  • the battery ECU 80 can perform the refresh control of the lead storage battery 30 by opening the switch 71.
  • the refresh control is a control in which the battery is fully charged once every 20 hours in order to prevent sulfation after the constant voltage charging is performed. That is, when the lead-acid battery 30 is charged at a constant voltage without the switch 71 of the nickel-metal hydride battery 40, the nickel-metal hydride battery 40 may be overcharged. By employing the switch 71, the nickel metal hydride battery 40 can be prevented from being overcharged.
  • the lead storage battery 30 can be used up to the lower limit voltage (7.2 volts) of the lead storage battery 30, and the nickel hydrogen battery 40 can be used up to the lower limit voltage (9 volts) of the nickel hydrogen battery 40. Can be used.
  • the SOC control of the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 can be individually controlled by the battery ECU 80. Furthermore, since the nickel metal hydride battery 40 can be individually controlled, the SOC range of the nickel metal hydride battery 40 can be widely used.
  • the switch 70 a semiconductor switching element such as a power transistor or a relay switch is used.
  • the switch 70 may be controlled to open and close based on the charge / discharge request voltage instead of the charge / discharge request power. That is, the power supply system 10 closes the switch 70 when the value of the charge / discharge request voltage is smaller than the first threshold, and opens the switch 70 when the value of the charge / discharge request voltage is equal to or greater than the first threshold.
  • An open / close control unit (battery ECU 80) may be provided. That is, the first threshold value and the second threshold value may be set based on the upper limit voltages of the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40. The switch 70 may be switched based on the first threshold value and the second threshold value corresponding to the upper limit voltage. Also in this case, individual characteristics can be effectively exhibited for the lead storage battery 30 and the nickel metal hydride battery 40 (power storage device).
  • the power supply system 10 controls the output of the motor generator 20 (device with a power generation function) so that the charge / discharge request voltage value does not exceed a second threshold value that is greater than the first threshold value ( A motor generator ECU 81) may be further provided. In this case, it is possible to suppress the voltage applied to the nickel metal hydride battery 40 to be equal to or lower than the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 (storage device).
  • the first threshold value is preferably a value determined based on the upper limit voltage of the lead storage battery 30.
  • the second threshold value may be a value determined based on the upper limit voltage of the nickel metal hydride battery 40 (power storage device).
  • the battery ECU 80 performs on / off control, that is, opening / closing control of the switch 70.
  • the motor generator ECU may perform on / off control of the switch 70, that is, open / close control.
  • a hybrid ECU in which the battery ECU 80 and the motor generator ECU are integrated may control all of the motor generator and the batteries 30 and 40.
  • an auxiliary machine 90 serving as a load for the electricity storage device may be connected in parallel to the nickel metal hydride battery 40. Since the auxiliary device 90 further connected in parallel to the nickel metal hydride battery 40 is further provided, the auxiliary device 90 of 16-volt specification can be driven stably.
  • the storage device is not limited to a nickel metal hydride battery, and is not particularly limited as long as the upper limit voltage is higher than that of a lead storage battery.
  • a lithium ion secondary battery can be applied with an upper limit voltage of 16.8 volts
  • a capacitor can be applied with an upper limit voltage of 15 volts.
  • the upper limit voltage may be any voltage determined to protect the life and safety of the lead storage battery, nickel hydride battery, and other power storage devices, and is not particularly limited to the value of the upper limit voltage exemplified in the embodiment.
  • the power supply system 10 includes the motor generator 20 and the inverter 21, but may include an alternator (alternator) and an inverter. That is, the power supply system 10 may include a device having only a power generation function. In this case, the lead storage battery 30 can be charged by the nickel metal hydride battery 40 by closing the switch 70.

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Abstract

車両用電源システムは、発電機能付機器と、鉛蓄電池と、蓄電デバイスと、スタータモータと、鉛蓄電池用負荷と、鉛蓄電池専用の開閉部とを備える。鉛蓄電池は、発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能である。蓄電デバイスは、鉛蓄電池に並列接続され、鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能である。スタータモータは、鉛蓄電池に並列接続されている。鉛蓄電池用負荷は、鉛蓄電池に並列接続されている。開閉部は、鉛蓄電池の電流経路に設けられている。

Description

車両用電源システム
 本発明は、車両用電源システムに関するものである。
 電源として複数の電池を並列接続して使用する技術が知られている。例えば特許文献1参照。
特開平11-252711号公報
 ところで、並列接続された二種類の電池について、二種類の電池は、各々、出力特性等の異なる特性を有する。並列接続された二種類の電池(電池群)を一つの電池とみたときには、特性の劣るいずれかの電池によって電池全体の特性が決まってしまう。
 本発明の目的は、鉛蓄電池および蓄電デバイスについて個々の特性を有効に発揮させることができる車両用電源システムを提供することにある。
 上記目的を達成するために本発明の第1の態様は、少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、前記鉛蓄電池に並列接続されたスタータモータと、前記鉛蓄電池に並列接続された鉛蓄電池用負荷と、前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、を備える車両用電源システムを提供する。
 本発明の第2の態様は、少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、充放電要求電力の値が第1の閾値よりも小さい場合には前記開閉部を閉じ、充放電要求電力の値が第1の閾値以上である場合には前記開閉部を開く開閉制御部と、を備える車両用電源システムを提供する。
 本発明の第3の態様は、少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、充放電要求電圧が第1の閾値よりも小さい場合には前記開閉部を閉じ、充放電要求電圧が第1の閾値以上である場合には前記開閉部を開く開閉制御部と、を備える車両用電源システムを提供する。
一実施形態の車両用電源システムの電気的構成を示す図。 SOCとOCVとの関係を示す図。 電流と電圧との関係を示す図。 車両用電源システムの作用を説明するためのタイムチャート。 別例の車両用電源システムの電気的構成を示す図。 他の別例の車両用電源システムの電気的構成を示す図。
 以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
 本実施形態は、車両としてのハイブリッド車(HV車)の電源システムに具体化されている。ハイブリッド車は、動力源としてモータおよびエンジンを搭載しており、これら動力源を用いて車軸を駆動する。
 図1に示すように、電源システム10は、モータジェネレータ(MG)20と、インバータ21と、鉛蓄電池30と、蓄電デバイスとしてのニッケル水素電池40を備えている。モータジェネレータ20は、少なくとも発電機能を有する発電機能付機器に相当する。さらに、電源システム10は、スタータモータ50と、鉛蓄電池用の負荷としての補機60と、スイッチ70と、バッテリECU(ECU;電子制御ユニット)80と、モータジェネレータECU81とを備えている。
 図1において、鉛蓄電池30は、起電力(開回路電圧:OCV)を発生させる部位に対する内部抵抗を有する。ニッケル水素電池40は、起電力(開回路電圧:OCV)を発生させる部位に対する内部抵抗を有する。鉛蓄電池30の内部抵抗の値は、ニッケル水素電池40の内部抵抗の値と相違している。
 モータジェネレータ20は、インバータ21と接続されている。そして、回生時にモータジェネレータ20が発電機として機能する場合には、モータジェネレータ20で発生した交流をインバータ21において直流に変換して充電用電力として鉛蓄電池30やニッケル水素電池40に供給することが可能となる。また、力行時にモータジェネレータ20でトルクを得る場合、インバータ21は、鉛蓄電池30、ニッケル水素電池40又はその両方の直流を交流に変換する。交流電力モータジェネレータ20に供給することにより、モータジェネレータ20により車軸を回転駆動するための回転力を得ることができる。
 鉛蓄電池30の上限電圧は例えば14.4ボルトであり、鉛蓄電池30の下限電圧は例えば7.2ボルトである。また、鉛蓄電池30は、例えば90%以上のSOC(state of charge)で使用される。鉛蓄電池30の負極端子はインバータ21と接続されているとともに鉛蓄電池30の正極端子はスイッチ70を介してインバータ21と接続されている。即ち、鉛蓄電池30の電流経路にスイッチ70が設けられている。そして、充放電可能な鉛蓄電池30は、鉛蓄電池専用の開閉部としてのスイッチ70を介してモータジェネレータ20(インバータ21)から電力の供給を受ける。スイッチ70として、パワートランジスタ等の半導体スイッチング素子又はリレースイッチが用いられる。
 鉛蓄電池30にエンジンを始動するためのスタータモータ50が並列接続されている。また、鉛蓄電池30に補機60が並列接続されている。補機60は、ラジオ、メータ、ECU、オイルポンプ、ヘッドランプ、テールランプ等の車載用機器を含む。
 鉛蓄電池30の負極端子とインバータ21との間において電流センサ31が設けられている。電流センサ31により鉛蓄電池30への充電電流および鉛蓄電池30からの放電電流が検出される。また、鉛蓄電池30に並列に電圧センサ32が設けられている。電圧センサ32により鉛蓄電池30の両端電圧が検出される。さらに、鉛蓄電池30には温度センサ33が設けられている。温度センサ33により鉛蓄電池30の温度が検出される。
 ニッケル水素電池40は10個のセルを直列接続して構成されている。ニッケル水素電池40の上限電圧は例えば16ボルトであり、ニッケル水素電池40の下限電圧は例えば9ボルトである。よって、充放電可能なニッケル水素電池40の上限電圧は、鉛蓄電池30の上限電圧より高い。また、ニッケル水素電池40は、例えば20%~80%のSOCで使用される。ニッケル水素電池40は、鉛蓄電池30に比べ良好な充電受入性を有する。また、一般的に、ニッケル水素電池40は、鉛蓄電池30に比べて低温特性が悪いという性質を有する。ニッケル水素電池40の負極端子はインバータ21と接続されているとともにニッケル水素電池40の正極端子はインバータ21と接続されている。そして、充放電可能なニッケル水素電池40はモータジェネレータ20から電力の供給を受ける。
 ニッケル水素電池40の負極端子とインバータ21との間に電流センサ41が設けられている。電流センサ41によりニッケル水素電池40への充電電流又はニッケル水素電池40からの放電電流が検出される。また、ニッケル水素電池40に並列に電圧センサ42が設けられている。電圧センサ42によりニッケル水素電池40の両端電圧が検出される。さらに、ニッケル水素電池40には温度センサ43が設けられている。温度センサ43によりニッケル水素電池40の温度が検出される。
 バッテリECU80には、電流センサ31、電圧センサ32、および温度センサ33が接続されている。バッテリECU80は、各センサ31,32,33の検出信号を入力する。また、バッテリECU80には、電流センサ41、電圧センサ42、および温度センサ43が接続されている。バッテリECU80は、各センサ41,42,43の検出信号を入力する。
 バッテリECU80にはスイッチ70が接続されている。バッテリECU80は、スイッチ70をオンオフ制御、即ち開閉制御することができるように構成されている。また、モータジェネレータECU81にはインバータ21が接続されている。モータジェネレータECU81は、インバータ21(モータジェネレータ20)の出力電力等の出力を制御することができるように構成されている。
 モータジェネレータECU81には車両ECU82が接続されている。また、バッテリECU80には車両ECU82が接続されている。
 バッテリECU80は、2つの電池(鉛蓄電池30、ニッケル水素電池40)を制御するECUである。詳しくは、バッテリECU80は、2つの電池(鉛蓄電池30、ニッケル水素電池40)のエネルギーをマネージメントする働きをする。バッテリECU80は、電圧や電流、温度、SOCなどの情報から2つの電池(鉛蓄電池30、ニッケル水素電池40)への電力の出入りを制御する。具体的には、スイッチ70をオンオフ制御、即ち開閉制御する。つまり、スイッチ70のオンオフ制御がバッテリECU80からの信号で行われる。
 モータジェネレータECU81は、モータジェネレータ20(インバータ21)を制御するECUである。モータジェネレータECU81は、車両の減速要求又は加速要求を車両ECU82から受け、モータジェネレータ20をモータ駆動(力行)とするかジェネレータ駆動(回生)とするかを制御する。さらに、モータジェネレータECU81は、バッテリECU80からの情報に基づいて電池30,40への出力を制限する。具体的には、インバータ21(モータジェネレータ20)の出力電力を制御して電池30,40への出力を制限する。
 車両ECU82は、モータジェネレータECU81およびバッテリECU80を制御して電池30,40の充放電動作を行わせるように構成されている。即ち、車両ECU82は、回生時に回生エネルギーの量を推定して走行負荷に応じた電池要求電力をモータジェネレータECU81およびバッテリECU80に指令する。この指令を受けてモータジェネレータECU81はインバータ21を、また、バッテリECU80はスイッチ70を制御する。
 次に、このように構成した電源システム10の作用について説明する。
 バッテリECU80は、充電可能電力Winおよび放電可能電力Woutについて、制限を加えるためのWin値およびWout値を演算する。
 詳しくは、バッテリECU80は、鉛蓄電池30について、電流センサ31により検出された鉛蓄電池30の充放電電流、電圧センサ32により検出された鉛蓄電池30の両端電圧、温度センサ33により検出された鉛蓄電池30の温度から、SOCを求める。SOCは電流積算で求められ、具体的には、初期SOCと充放電電流の時間積分値との和によって求められる。この電流積分によるSOCの検出は電流センサの誤差の蓄積によってずれが発生する。そのため、ずれの補正のために図2に示すように各温度における開放電圧(OCV)とSOCとの関係を予め求めておき、そのときの開放電圧(OCV)に対するSOCを求めることにより補正が行われる。なお、OCVは、測定した電圧値Vと既知の内部抵抗Rと測定した電流値Iとに基づき、式Vocv=V+RIから求められる。また、電池の充放電電力を算出すべく、図3に示すように、そのときの温度とそのときのSOCにおける電流を流し始めてから所定の時間(例えば充放電の開始から10秒経過時点)における電流値と電圧値との関係が予め求められている。そして、電池の上限電圧である14.4ボルトと下限電圧である7.2ボルトとにそれぞれ対応する充電最大電流と放電最大電流とが求められる。そして、上限電圧(14.4ボルト)と充電最大電流との積算値が充電可能な電力(充電可能電力)Winとして設定され、下限電圧(7.2ボルト)と放電最大電流との積算値が放電可能な電力(放電可能電力)Woutとして設定されている。
 同様に、バッテリECU80は、ニッケル水素電池40について、電流センサ41により検出されたニッケル水素電池40の充放電電流、電圧センサ42により検出されたニッケル水素電池40の両端電圧、および温度センサ43により検出されたニッケル水素電池40の温度から、SOCを求める。SOCは電流積算で求められ、具体的には、初期SOCと充放電電流の時間積分値との和によって求められる。この電流積分によるSOCの検出は電流センサの誤差の蓄積によってずれが発生する。そのため、ずれの補正のために図2で示したような各温度における開放電圧(OCV)とSOCとの関係を予め求めておき、そのときの開放電圧(OCV)に対するSOCを求めることにより補正が行われる。また、電池の充放電電力を算出すべく、図3で示したようなそのときの温度とそのときのSOCにおける電流を流し始めてから所定の時間(例えば充放電の開始から10秒経過時点)における電流値と電圧値との関係が予め求められている。そして、電池の上限電圧である16ボルトと下限電圧である9ボルトとにそれぞれ対応する充電最大電流と放電最大電流とが求められる。そして、上限電圧(16ボルト)と充電最大電流との積算値が充電可能な電力(充電可能電力)Winとして設定され、下限電圧(9ボルト)と放電最大電流との積算値が放電可能な電力(放電可能電力)Woutとして設定されている。
 なお、Win値、Wout値の算出方法はこのようなやり方に限らず他のやり方でもよい。
 バッテリECU80は、このようにして算出した鉛蓄電池30のWin値、ニッケル水素電池40のWin値、鉛蓄電池30のWout値、およびニッケル水素電池40のWout値を、モータジェネレータECU81に送る。つまり、バッテリECU80は、複数の電池が並列接続されて構成された電源における各電池で充放電可能な充放電可能電力(Win/Wout)を算出して得た充放電可能電力(Win/Wout)を上位ECUであるモータジェネレータECU81に渡す。
 なお、バッテリECU80は、算出した鉛蓄電池30のWin値とニッケル水素電池40のWin値との和を求めるとともに鉛蓄電池30のWout値とニッケル水素電池40のWout値との和を求め、モータジェネレータECU81に送るようにしてもよい。つまり、バッテリECU80は、複数の電池が並列接続されて構成された電源での充放電可能電力(Win/Wout)として、各電池で充放電可能な充放電可能電力(Win/Wout)を算出してもよい。バッテリECU80は、それらの和とし、このようにして得た充放電可能電力(Win/Wout)を上位ECUであるモータジェネレータECU81に渡してもよい。
 モータジェネレータECU81およびバッテリECU80は、車両ECU82から電池要求電力指令を受ける。この電池要求電力(充放電要求電力)に対し制限値(制限Win,Wout)に基づいてバッテリECU80は電池要求電力の大きさによって図1のスイッチ70(鉛蓄電池専用のスイッチ70)のオンオフの制御を行い、モータジェネレータECU81はインバータ21の出力制御を行う。一例として、図4に示すような電池要求充電電力L1が要求されたとする。
 図4において、横軸に時間をとり、縦軸に回生電力をとっている。この図4において、回生電力について第1の閾値Wth1と第2の閾値Wth2とが設定されている。第1の閾値Wth1は、鉛蓄電池30の充電可能電力(Win)であり、鉛蓄電池30の上限電圧の14.4ボルトに相当する。第2の閾値Wth2は、ニッケル水素電池40の充電可能電力(Win)であり、ニッケル水素電池40の上限電圧の16ボルトに相当する。第1の閾値Wth1よりも小さな回生電力の範囲が第1範囲Z1として設定されている。第1の閾値Wth1から第2の閾値Wth2までの回生電力の範囲が第2範囲Z2として設定されている。第2の閾値Wth2よりも大きな回生電力の範囲が第3範囲Z3として設定されている。
 バッテリECU80は、電池への要求電力が第1範囲Z1の範囲内にある場合、スイッチ70をオンしてインバータ21(モータジェネレータ20)からの充電電力を鉛蓄電池30およびニッケル水素電池40で受けるようにする。つまり、この第1範囲Z1は、電池の上限電圧が14.4ボルトである場合にスイッチ70がオンの時に充電可能な電力の範囲である。バッテリECU80は、要求電力の値が第1の閾値Wth1よりも小さい場合にはスイッチ70を閉じる。
 また、バッテリECU80は、電池への要求電力が第2範囲Z2の範囲内にある場合、スイッチ70をオフしてニッケル水素電池40で充電電力を受けるようにする。つまり、第2範囲Z2は、電池の上限電圧が16ボルトである場合に、ニッケル水素電池40単独で充電可能な電力の範囲である。バッテリECU80は、要求電力の値が第1の閾値Wth1以上である場合にはスイッチ70を開く。詳しくは、鉛蓄電池30の上限電圧は14.4ボルトなので、バッテリECU80は鉛蓄電池30に対して14.4ボルト以上の充電を行わない。これにより、鉛蓄電池30の上限電圧以上の充電による劣化の促進を防止して鉛蓄電池30の短寿命化を回避する。
 バッテリECU80は、電池への要求電力が第3範囲Z3の範囲内にある場合、スイッチ70をオフしてニッケル水素電池40で充電電力を受けるようにする。また、第3範囲Z3は、ニッケル水素電池40単独で充電可能な電力範囲である第2範囲Z2を越えているため、モータジェネレータECU81はインバータ21(モータジェネレータ20)からの充電電力を下げる。つまり、モータジェネレータECU81は、要求電力の値が第1の閾値Wth1よりも大きな第2の閾値Wth2を越えないようにモータジェネレータ20の出力を制御する。
 上記のような第1範囲Z1~第3範囲Z3を設定することにより、図4に示すように電池要求充電電力L1に対し制限が加わる。これにより、回生電力は、制限後充電電力L2に設定される。
 なお、充電時の説明を行ったが、放電時についても同様にしてスイッチ70のオンオフ制御およびインバータ21(モータジェネレータ20)の出力制御が行われる。
 スタータモータ50は鉛蓄電池30で駆動される。ここで、鉛蓄電池30は、ニッケル水素電池40に比べ良好な低温特性を有するためスタータモータ50を駆動する上で好ましい。
 また、補機60が鉛蓄電池30で駆動される。つまり、補機60は鉛蓄電池仕様であるため、鉛蓄電池30で補機60を駆動することができる。
 上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
 (1)電源システム10は、モータジェネレータ20と、鉛蓄電池30と、鉛蓄電池30に並列接続され、鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスとしてのニッケル水素電池40と、鉛蓄電池30の電流経路に設けられたスイッチ70と、バッテリECU80とを備える。さらに、電源システム10は、鉛蓄電池30に並列接続されたスタータモータ50と、鉛蓄電池30に並列接続された補機60と、鉛蓄電池30の電流経路に設けられたスイッチ70とを備える。開閉制御部としてのバッテリECU80は、充放電要求電力の値が第1の閾値Wth1よりも小さい場合にはスイッチ70を閉じ、充放電要求電力の値が第1の閾値Wth1以上である場合にはスイッチ70を開く。よって、スイッチ70を用いて鉛蓄電池30とニッケル水素電池40とについて個々の特性を有効に発揮させることができる。
 (2)詳しくは、従来の電源システムでは、鉛蓄電池とニッケル水素電池とが単に並列接続されている。この場合には、ニッケル水素電池の上限電圧は鉛蓄電池の上限電圧よりも高いが、鉛蓄電池の14ボルトが電池全体の上限電圧となる。そのため、図4での第1の閾値(14.4ボルト相当)に充電出力制限がかけられることになる。しかしながら、本実施形態では、充電出力制限は第2の閾値(16ボルト相当)まで高くすることができる。よって、ニッケル水素電池40の電圧範囲を広く使えることにより回生電力を多く回収することができる。
 より具体的に説明する。例えば、鉛蓄電池とニッケル水素電池(10直列)とを用いる場合において、ニッケル水素電池の上限電圧が16ボルトなのに対して、鉛蓄電池の上限電圧は14.4ボルトである。そのため、ニッケル水素電池および鉛蓄電池を単に並列接続しただけではニッケル水素電池および鉛蓄電池の充電電圧が14.4ボルトに制限される。そのため、充電電力が小さくなる。
 これに対し、本実施形態では、鉛蓄電池30およびニッケル水素電池40のそれぞれの電圧範囲を広範囲で使え、電圧範囲に対応するSOC範囲も広範囲で使える。そのため、鉛蓄電池30およびニッケル水素電池40の充放電を行う電力を大きくすることができる。詳しくは、鉛蓄電池専用のスイッチ70を設け、要求電力の大きさに応じてスイッチ70を開閉制御することにより、電池30,40を単に並列接続した場合に比べ、大きな電力を充放電することができる。具体的には、鉛蓄電池30とニッケル水素電池(10直列)40の場合において、ニッケル水素電池40を16ボルトで充電できるため大きな電力を充電することができる。
 また、本実施形態ではニッケル水素電池40の電圧が16ボルトになっても、補機60にかかる電圧が16ボルトにならないため、ニッケル水素電池40の電圧を16ボルトまで上げられる。つまり、補機60の電圧範囲は16ボルト以下に設計されている車両が多く、ニッケル水素電池を16ボルトで充電できないが、本実施形態では可能となる。
 (3)電源システム10は、充放電要求電力の値が第1の閾値Wth1よりも大きな第2の閾値Wth2を越えないようにモータジェネレータ20の出力を制御する出力制御部としてのモータジェネレータECU81を更に備える。そのため、ニッケル水素電池40に印加される電圧をニッケル水素電池40の上限電圧以下に抑えることが可能となる。
 (4)第1の閾値Wth1は鉛蓄電池30の上限電圧に基づいて決定した値であるので、鉛蓄電池30の電圧が上限電圧以上になることを防止することができる。
 (5)第2の閾値Wth2はニッケル水素電池40の上限電圧に基づいて決定した値であるので、ニッケル水素電池40の電圧が上限電圧以上になることを防止することができる。
 (6)スタータモータ50は、鉛蓄電池30と並列に接続されている。これにより、スタータモータ50に印加される電圧は、鉛蓄電池30の上限電圧14.4ボルト以上となることは無い。そのため、鉛蓄電池30とニッケル水素電池40とを用いた場合であっても汎用されている車両用のスタータモータを特別な回路を介することなく使用することができる。
 (7)補機60は、鉛蓄電池30と並列に接続されている。これにより、補機60に印加される電圧は、鉛蓄電池の上限電圧14.4ボルト以上となることは無い。そのため、鉛蓄電池30とニッケル水素電池40とを用いた場合であっても汎用されている車両の補機を特別な回路を介することなくそのまま使用することができる。
 実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
 ・図1に代わり、図5に示すように、ニッケル水素電池40の電流経路に、蓄電デバイス専用の開閉部としてのスイッチ71を設けてもよい。詳しくは、鉛蓄電池30とスイッチ70との直列回路に対し、ニッケル水素電池40とスイッチ71との直列回路を並列接続する。そして、ニッケル水素電池40はスイッチ71を介してモータジェネレータ20(インバータ21)から電力の供給を受けるようにする。この場合、スイッチ71を用いてより高度な制御が可能となり、鉛蓄電池30とニッケル水素電池40(蓄電デバイス)について個々の特性を有効に発揮させる上でより好ましい。例えば、バッテリECU80により、ニッケル水素電池40の温度が閾値よりも高くなるとスイッチ71を開くようにすることもできる。即ち、高温時にニッケル水素電池40を動作させることで寿命が低下することがあるが、ニッケル水素電池40のスイッチ71を追加することで、ニッケル水素電池40の寿命を延ばすことが可能となる。
 また、バッテリECU80により、スイッチ71を開けることにより鉛蓄電池30のリフレッシュ制御を行うが可能となる。リフレッシュ制御とは、定電圧充電を行った後にサルフェーション防止のために例えば20時間に1回満充電する制御である。即ち、ニッケル水素電池40のスイッチ71が無い場合、鉛蓄電池30の定電圧充電を行うと、ニッケル水素電池40が過充電になる可能性がある。スイッチ71を採用することにより、ニッケル水素電池40が過充電を防止することができる。また、スイッチ70,71を採用することにより、鉛蓄電池30の下限電圧(7.2ボルト)まで鉛蓄電池30を使うことができ、ニッケル水素電池40の下限電圧(9ボルト)までニッケル水素電池40を使うことができる。
 また、バッテリECU80により、鉛蓄電池30およびニッケル水素電池40のSOC制御を個別に制御できる。さらに、ニッケル水素電池40を個別制御できるため、ニッケル水素電池40のSOC範囲を広く使える。
 なお、スイッチ71として、パワートランジスタ等の半導体スイッチング素子またはリレースイッチが用いられる。
 ・上記実施形態における充放電要求電力に代わり充放電要求電圧に基づきスイッチ70を開閉制御してもよい。即ち、電源システム10は、充放電要求電圧の値が第1の閾値よりも小さい場合にはスイッチ70を閉じ、充放電要求電圧の値が第1の閾値以上である場合にはスイッチ70を開く開閉制御部(バッテリECU80)を備えてもよい。つまり、第1の閾値および第2の閾値が鉛蓄電池30およびニッケル水素電池40の上限電圧に基づき設定されてもよい。上限電圧に対応する第1の閾値および第2の閾値を基準にスイッチ70のスイッチングを行うようにしてもよい。この場合も、鉛蓄電池30とニッケル水素電池40(蓄電デバイス)とについて個々の特性を有効に発揮させることができる。
 この構成において、電源システム10は、充放電要求電圧の値が第1の閾値よりも大きな第2の閾値を越えないようにモータジェネレータ20(発電機能付機器)の出力を制御する出力制御部(モータジェネレータECU81)を更に備えるでもよい。この場合、ニッケル水素電池40に印加される電圧をニッケル水素電池40(蓄電デバイス)の上限電圧以下に抑えることが可能となる。
 また、第1の閾値は鉛蓄電池30の上限電圧に基づいて決定した値であるとよい。
 さらに、第2の閾値はニッケル水素電池40(蓄電デバイス)の上限電圧に基づいて決定した値であるとよい。
 ・実施形態では、バッテリECU80がスイッチ70をオンオフ制御、即ち開閉制御する。モータジェネレータECUがスイッチ70をオンオフ制御、即ち開閉制御しても良い。また、バッテリECU80とモータジェネレータECUとを統合したハイブリッドECUが、モータジェネレータおよび電池30,40の全ての制御を行っても良い。
 ・図5に代わり、図6に示すように、ニッケル水素電池40に、蓄電デバイス用負荷としての補機90を並列接続してもよい。ニッケル水素電池40に並列接続された補機90を更に備えるため、16ボルト仕様の補機90を安定的に駆動することができる。
 ・蓄電デバイスはニッケル水素電池に限ることなく、鉛蓄電池よりも上限電圧が高ければ特に限定されない。例えばリチウムイオン二次電池は、上限電圧16.8ボルトとして適用可能であるし、キャパシタは上限電圧15ボルトとして適用可能である。上限電圧は、鉛蓄電池やニッケル水素電池、その他蓄電デバイスに対して寿命や安全を守るためにそれぞれ定められた電圧であれば良く、特に実施形態で例示した上限電圧の値に限定されない。
 ・電源システム10は、モータジェネレータ20とインバータ21とを備えていたが、オルタネータ(交流発電機)とインバータとを備えてもよい。即ち、電源システム10は、発電機能のみ有する機器を備えてもよい。この場合、スイッチ70を閉じることによりニッケル水素電池40で鉛蓄電池30を充電することができる。

Claims (11)

  1.  少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、
     前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、
     前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、
     前記鉛蓄電池に並列接続されたスタータモータと、
     前記鉛蓄電池に並列接続された鉛蓄電池用負荷と、
     前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、
    を備える車両用電源システム。
  2.  前記蓄電デバイスの電流経路に設けられた蓄電デバイス専用の開閉部を更に備える請求項1に記載の車両用電源システム。
  3.  前記蓄電デバイスに並列接続された蓄電デバイス用の負荷を更に備える請求項2に記載の車両用電源システム。
  4.  少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、
     前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、
     前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、
     前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、
     充放電要求電力の値が第1の閾値よりも小さい場合には前記開閉部を閉じ、充放電要求電力の値が第1の閾値以上である場合には前記開閉部を開く開閉制御部と、
    を備える車両用電源システム。
  5.  充放電要求電力の値が前記第1の閾値よりも大きな第2の閾値を越えないように前記発電機能付機器の出力を制御する出力制御部を更に備える請求項4に記載の車両用電源システム。
  6.  少なくとも発電機能を有する発電機能付機器と、
     前記発電機能付機器から電力の供給を受ける充放電可能な鉛蓄電池と、
     前記鉛蓄電池に並列接続され、前記鉛蓄電池の上限電圧より高い上限電圧で充放電可能な蓄電デバイスと、
     前記鉛蓄電池の電流経路に設けられた鉛蓄電池専用の開閉部と、
     充放電要求電圧の値が第1の閾値よりも小さい場合には前記開閉部を閉じ、充放電要求電圧の値が第1の閾値以上である場合には前記開閉部を開く開閉制御部と、
    を備える車両用電源システム。
  7.  充放電要求電圧の値が前記第1の閾値よりも大きな第2の閾値を越えないように前記発電機能付機器の出力を制御する出力制御部を更に備える請求項6に記載の車両用電源システム。
  8.  前記第1の閾値は前記鉛蓄電池の上限電圧に基づいて決定した値である請求項4~7の何れか1項に記載の車両用電源システム。
  9.  前記第2の閾値は前記蓄電デバイスの上限電圧に基づいて決定した値である請求項5又は7に記載の車両用電源システム。
  10.  前記発電機能付機器は、モータジェネレータを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の車両用電源システム。
  11.  前記蓄電デバイスは、ニッケル水素電池を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の車両用電源システム。
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