JP2002171751A - 二バッテリ搭載型車両用電源装置 - Google Patents

二バッテリ搭載型車両用電源装置

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JP2002171751A JP2000368453A JP2000368453A JP2002171751A JP 2002171751 A JP2002171751 A JP 2002171751A JP 2000368453 A JP2000368453 A JP 2000368453A JP 2000368453 A JP2000368453 A JP 2000368453A JP 2002171751 A JP2002171751 A JP 2002171751A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】車両製造費用、低圧送電線配線スペース及び車
両重量を増大することなく、低圧負荷への低圧給電によ
る不具合を解消する二バッテリ搭載型車両用電源装置を
提供すること。 【解決手段】二バッテリ搭載型車両用電源装置の降圧型
DC−DCコンバータの出力電圧を、空調ファン駆動モ
ータ回路22とヘッドランプ駆動回路23との両方がオ
ンの場合にヘッドランプ駆動回路23の端子電圧に応じ
て前記出力電圧を優先制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二バッテリ搭載型
車両用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド車を含む電気自動車では走
行用モータへは高圧の主バッテリから給電し、エアコ
ン、照明装置などの低圧負荷へは低圧の補機バッテリか
ら給電する二電源方式が、低圧負荷として汎用機を流用
できるなどの点で有益である。また、通常の内燃機関車
においても、エンジン始動、エンジントルクアシストな
どの大電力送電は高圧の主バッテリから行い、低圧負荷
へは従来どおり低圧の補機バッテリから給電する二バッ
テリ電源系を搭載する機運が生じている。
【0003】この二電源方式の車両用電源系では、補機
バッテリを小容量とし、補機バッテリの容量が不足した
場合や大電力の低圧負荷を駆動する場合に、低圧バッテ
リの端子電圧又は降圧型DC−DCコンバータの出力端
電圧が低下するので、これらの電圧を一定レベルに保つ
ように降圧型DC−DCコンバータを制御することによ
り、高圧バッテリから低圧バッテリへの送電制御を実施
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た二バッテリ搭載型車両用電源装置では、大電力の低圧
負荷の駆動時に、降圧型DC−DCコンバータの出力端
から低圧負荷までの送電線の電圧降下、又は、補機バッ
テリから低圧負荷までの送電線の電圧降下が増大し、そ
の結果、低圧負荷特にヘッドライトの照度が低下すると
いう問題があった。
【0005】もちろん、これらの送電線の断面積を増大
すれば、上記問題は解決されるが、費用、低圧送電線配
線スペース及び車両重量の点で、低圧送電線の大面積化
は容易ではなかった。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、車両製造費用、低圧送電線配線スペース及び車両
重量を増大することなく、低圧負荷への低圧給電による
不具合を解消する二バッテリ搭載型車両用電源装置を提
供することを、その目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の二バッテ
リ搭載型車両用電源装置は、高圧車両負荷に給電する高
圧バッテリと、低圧車両負荷に給電する低圧バッテリ
と、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する
降圧型DC−DCコンバータと、前記降圧型DC−DC
コンバータの出力電圧を制御する電圧制御回路とを備え
る二バッテリ搭載型車両用電源装置において、前記出力
電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定の低圧負
荷の駆動状態において所定の低圧負荷の端子電圧を所定
の目標値に優先制御することを特徴としている。
【0008】本構成によれば、既設の降圧型DC−DC
コンバータの出力電圧制御系を利用して所定の低圧負荷
たとえばヘッドランプの電圧変動を抑止することができ
るので、回路規模の増大を抑止しつつ所定の低圧負荷へ
の印加電圧が好適範囲以下に維持することを防止するこ
とができる。
【0009】また、所定の低圧負荷のオフ時には、低圧
バッテリ又は降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を
一定制御するので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、
その頻繁な充電状態変動を抑止することができる。
【0010】請求項2記載の構成は請求項1記載の二バ
ッテリ搭載型車両用電源装置において更に、前記電圧制
御回路が、所定の大電力低圧負荷と所定の低圧負荷の同
時駆動時に前記優先制御を行うことを特徴としている。
【0011】これにより、真に必要な場合にのみ上記優
先制御を行うので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、
その頻繁な充電状態変動を一層抑止することができる。
【0012】請求項3記載の二バッテリ搭載型車両用電
源装置は、高圧車両負荷に給電する高圧バッテリと、低
圧車両負荷に給電する低圧バッテリと、前記高圧バッテ
リから前記低圧バッテリに給電する降圧型DC−DCコ
ンバータと、前記降圧型DC−DCコンバータの出力電
圧を制御する電圧制御回路とを備える二バッテリ搭載型
車両用電源装置において、前記電圧制御回路は、前記所
定の低圧負荷の高位端近傍の電圧を所定の目標値に制御
することを特徴としているので、回路規模や制御の複雑
化を回避しつつ所定負荷の電源電圧変動による不具合を
防止することができる。
【0013】なお、好適な態様において、電圧制御回路
は、この所定の低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Vre
fに制御するが、この目標値は、この所定の低圧負荷か
ら低圧バッテリまでの送電線の電圧降下の変動量をΔV
とする場合に、Vref+ΔVが、低圧バッテリの好適な
電圧範囲に維持される値に設定される。このようにすれ
ば、低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Vrefに制御す
る場合でも、低圧バッテリの状態を常に良好に維持する
ことができる。
【0014】請求項4記載の構成によれば請求項2又は
3記載の二バッテリ搭載型車両用電源装置において更
に、前記所定の低圧負荷は、ヘッドライトであることを
特徴とすることを特徴としている。
【0015】これにより、ヘッドランプ点灯時の空調用
低圧モータの断続により、回路規模の増大を抑止しつつ
ヘッドランプ光量が変動するのを防止することができ
る。
【0016】請求項5記載の二バッテリ搭載型車両用電
源装置は、高圧車両負荷に給電する高圧バッテリと、低
圧車両負荷に給電する低圧バッテリと、前記高圧バッテ
リから前記低圧バッテリに給電する降圧型DC−DCコ
ンバータと、前記降圧型DC−DCコンバータの出力電
圧を制御する電圧制御回路とを備える二バッテリ搭載型
車両用電源装置において、前記電圧制御回路は、前記低
圧バッテリの端子電圧又は前記降圧型DC−DCコンバ
ータの出力電圧に基づいて前記出力電圧を所定の目標値
に制御するとともに、所定の低圧負荷の駆動状態におい
て前記低圧負荷の端子電圧を抑制する方向に前記目標値
を所定値だけ変更することを特徴としている。なお、こ
の目標値の所定値のレベルシフトは、前記低圧バッテリ
の端子電圧又は前記降圧型DC−DCコンバータの出力
電圧を所定値だけ逆方向にレベルシフトして目標値と比
較することと等価である。
【0017】このようにすれば、上記所定の低圧負荷の
駆動状態による送電線の電圧降下に起因する所定の低圧
負荷の動作状態の変動を回路規模の増大を抑止しつつ防
止することができる。
【0018】
【発明を実施するための態様】本発明の降圧型DC−D
Cコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照し
て説明する。
【0019】
【実施例1】本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置
の一実施例を図1に示す回路図を参照して説明する。 (回路構成)この降圧型DC−DCコンバータ装置は、
ハイブリッド車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ1
から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリ2に電圧
変換して給電するためのものであって、3は平滑コンデ
ンサ、4は4個のMOSトランジスタをブリッジ接続し
てなるインバータ回路、5は電圧制御回路、6は降圧ト
ランス、7はゲート制御回路、8は全波整流用の2個の
整流ダイオード素子からなる整流回路、9はチョークコ
イル10及び平滑コンデンサ11からなる平滑回路であ
る。電圧制御回路5は、外部より入力される電圧Viを
一定値に保つためにインバータ回路のPWM電圧のデュ
ーティ比をネガティブフィードバック制御する。すなわ
ち、電圧制御回路5は、この入力電圧Viを内部に記憶
する目標値Vrefに一致させるべくデューティ比を調整
したPWM信号をゲート制御回路7に送信し、ゲート制
御回路7はそれを必要なレベルに増幅してインバータ回
路4に出力し、インバータ回路のデューティ比を調整す
る。
【0020】主バッテリ1は、インバータ回路4の正負
直流入力端及び平滑コンデンサ3に高電圧(たとえば3
00V)を印加し、インバータ回路4はたとえば20k
Hzのキャリヤ周波数でPWM単相交流電圧をトランス
6に印加する。トランス6は同方向に接続された一対の
二次コイルを有しており、これら二次コイルの中点は接
地され、両二次コイルの残る他端は整流回路の各ダイオ
ード素子に接続され、整流回路8で整流された直流電圧
は平滑回路9で平滑されされた後、補機バッテリ2に送
られる。補機バッテリ2の定格電圧は12Vである。
【0021】上記降圧型DC−DCコンバータ回路の動
作は良く知られているので説明を省略する。
【0022】低圧負荷回路20は、図2に示すように、
送電線21から給電される空調ファン駆動モータ回路2
2、ヘッドランプ駆動回路23及び多数の低圧負荷から
なり、補機バッテリ2から給電されている。各低圧負荷
の低位端は、車体に接地されている。空調ファン駆動モ
ータ回路22はモータとそれを開閉するリレー(又はト
ランジスタ)を直列に接続してなり、ヘッドランプ駆動
回路23はヘッドランプとそれを開閉するリレー(又は
トランジスタ)を直列に接続してなる。
【0023】24は、車両制御用の電子制御装置(ECU)
であり、25,26はたとえばPMOSトランジスタからな
るアナログスイッチである。アナログスイッチ25は低
圧バッテリ2の端子電圧を選択して電圧制御回路5の入
力端子に送り、アナログスイッチ26はヘッドランプ駆
動回路23の端子電圧を選択して電圧制御回路5の入力
端子に送る。
【0024】車両制御用の電子制御装置(ECU)24によ
り実行される電圧制御回路5の入力電圧切り替え制御動
作を以下に説明する。
【0025】車両制御用の電子制御装置(ECU)24は、
外部からの入力信号に基づいて空調ファン駆動モータ回
路22のリレー(又はトランジスタ)及びヘッドランプ
駆動回路23のリレー(又はトランジスタ)を開閉制御
し、それと同時に、ヘッドランプ及び空調ファン駆動モ
ータを同時オンする期間中、アナログスイッチ25をオ
フし、アナログスイッチ25をオンし、ヘッドランプ及
び空調ファン駆動モータを同時オンしていない期間中、
アナログスイッチ25をオンし、アナログスイッチ25
をオフする。
【0026】これにより、空調ファン駆動モータ回路2
2及びヘッドランプ駆動回路23を両方ともオンし、補
機バッテリ2とヘッドランプ駆動回路23との間の送電
線21の電圧降下が大きい場合に、ヘッドランプ駆動回
路23の端子電圧を一定に保持するので、ヘッドランプ
の光量が空調ファン駆動モータの断続により変動して運
転者に違和感を与えることを防止することができる。
【0027】
【実施例2】他の実施例を図3を参照して以下に説明す
る。
【0028】この実施例は、図2に示す実施例1の低圧
負荷回路20において、アナログスイッチ25,26の
切り替えを、空調ファン駆動モータ回路22の電圧によ
り行うものである。221は空調ファン駆動モータ回路
22のリレー(トランジスタ)、222は空調ファン駆
動モータである。231はヘッドランプ駆動回路22の
リレー(トランジスタ)、232はヘッドランプであ
る。
【0029】リレー221、231がオンされると、ア
ンド回路27の出力信号はハイレベルとなって、マルチ
プレクサ回路のアナログスイッチ26をオンし、アナロ
グスイッチ25をオフする。それ以外の場合は、アナロ
グスイッチ25をオンし、アナログスイッチ26をオフ
する。このようにすれば、電子制御装置(ECU)24
を介することなく、電圧制御回路5の入力電圧を切り替
えることができる。なお、電子制御装置(ECU)24
の内部により同様の論理演算を行ってもよい。
【0030】
【実施例3】他の実施例を図4を参照して以下に説明す
る。
【0031】この実施例は、図2に示す実施例1の低圧
負荷回路20において、電子制御装置(ECU)24
が、空調ファン駆動モータ回路22とヘッドランプ駆動
回路23を駆動する場合に、電圧制御回路5の内部の目
標値Vrefを所定値ΔVだけ変化させることにより、空
調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路
23の同時駆動時における補機バッテリ2からヘッドラ
ンプ駆動回路23までの送電線21の電圧降下を補償す
ることをその特徴としている。
【0032】いま、降圧型DC−DCコンバータからみ
て、補機バッテリ2が送電線21上の近くにあり、空調
ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路2
3が送電線21上の遠くにある場合を考える。この場合
には、両装置22,23の同時オンにより、送電線21
の電圧降下によりヘッドランプ駆動回路23の端子電圧
が所定値だけ低下するので、この所定値に略等しい値だ
け、電圧制御回路5の目標値Vrefをアップする。これ
により、両装置22,23の駆動期間中におけるヘッド
ランプの光量低下を防止することができる。
【0033】逆に、降圧型DC−DCコンバータからみ
て、補機バッテリ2が送電線21上の遠くにあり、空調
ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路2
3が送電線21上の近くにある場合を考える。この場合
には、両装置22,23の同時オンにより、送電線21
の電圧上昇によりヘッドランプ駆動回路23の端子電圧
が所定値だけ上昇するので、この所定値に略等しい値だ
け、電圧制御回路5の目標値Vrefをダウンする。これ
により、両装置22,23の駆動期間中におけるヘッド
ランプの光量低下を防止することができる。
【0034】(変形態様)なお、上記実施例では、降圧
型DC−DCコンバータの目標値Vrefの切り替えは、
空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回
路23の同時オン中、行っていたが、ヘッドランプの光
量変化が緩慢であれば、それを見分けることができない
という視覚特性を利用して、両装置の同時オンにより目
標値Vrefを切り替えた後、徐々に目標値Vrefを元の値
に復帰させてもよい。このようにすれば、長期にわたっ
て補機バッテリ2の端子電圧が最適電圧からずれること
を防止することができる。
【0035】
【実施例4】他の実施例を図2を参照して以下に説明す
る。
【0036】この実施例は、図2に示す実施例1の低圧
負荷回路20において、ヘッドランプ駆動回路23の端
子電圧を常に電圧制御回路5への入力電圧Viとしたも
のである。なお、補機バッテリ2からヘッドランプ駆動
回路23までの送電線21の電圧降下は所定値以内に設
定されている。
【0037】このようにすれば、回路規模を全く増大す
ることなく、ヘッドランプの光量変化を抑止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置の
一実施例を示す回路図である。
【図2】 図1に示す装置の低圧負荷回路を示す回路図
である。
【図3】 他実施例を示す回路図である。
【図4】 他実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 主バッテリ 2 補機バッテリ 4 インバータ回路 5 電圧制御回路 6 降圧トランス 8 整流回路 9 平滑回路 21 空調ファン駆動モータ回路 22 ヘッドランプ駆動回路 24 電子制御装置(ECU)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧車両負荷に給電する高圧バッテリと、 低圧車両負荷に給電する低圧バッテリと、 前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧
    型DC−DCコンバータと、 前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を制御する
    電圧制御回路と、 を備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、 前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は
    前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧に基づいて
    前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定
    の低圧負荷の駆動状態において所定の低圧負荷の端子電
    圧を所定の目標値に優先制御することを特徴とする二バ
    ッテリ搭載型車両用電源装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の二バッテリ搭載型車両用電
    源装置において、 前記電圧制御回路は、所定の大電力低圧負荷と所定の低
    圧負荷の同時駆動時に前記優先制御を行うことを特徴と
    する二バッテリ搭載型車両用電源装置。
  3. 【請求項3】高圧車両負荷に給電する高圧バッテリと、 低圧車両負荷に給電する低圧バッテリと、 前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧
    型DC−DCコンバータと、 前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を制御する
    電圧制御回路と、 を備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、 前記電圧制御回路は、前記所定の低圧負荷の高位端近傍
    の電圧を所定の目標値に制御することを特徴とする二バ
    ッテリ搭載型車両用電源装置。
  4. 【請求項4】請求項2又は3記載の二バッテリ搭載型車
    両用電源装置において、 前記所定の低圧負荷は、ヘッドライトであることを特徴
    とすることを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装
    置。
  5. 【請求項5】高圧車両負荷に給電する高圧バッテリと、 低圧車両負荷に給電する低圧バッテリと、 前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧
    型DC−DCコンバータと、 前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を制御する
    電圧制御回路と、 を備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、 前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は
    前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧に基づいて
    前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定
    の低圧負荷の駆動状態において前記低圧負荷の端子電圧
    を抑制する方向に前記目標値を所定値だけ変更すること
    を特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。
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