JP2004229478A

JP2004229478A - Power controller for vehicle

Info

Publication number: JP2004229478A
Application number: JP2003017937A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tabuchi; 博明田淵; Minoru Kato; 稔加藤; Hiroshi Nate; 洋名手; Hidenori Yokoyama; 英則横山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP4161721B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To charge a specified battery without dropping the performance of the other battery, concerning a power controller for a vehicle. <P>SOLUTION: A lead battery 12 is connected directly to an alternator 20 which generates power by the rotation of a vehicle engine, and also a lithium ion battery 14 is connected via a DC/DC converter 30 to it. Then, a DC/DC converter 30 is controlled so that the charge of the lithium ion battery 14 is inhibited on one hand in the case that the current application duty F-Duty of a field coil that an alternator 20 has is at or over a specified value and the amount of power generation of the alternator 20 is almost comparable as the maximum power generation that is possible at present, and that the charge is permitted on the other hand in the case that the current application duty F-Duty of the field coil is under the specified value and the amount of power generation of the alternator 20 has not reached the maximum power generation that is possible at present. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電源制御装置に係り、特に、発電機に直接に接続された第１バッテリと、該発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のバッテリを備える車両用電源制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源制御装置において、複数のバッテリは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されている。各バッテリは、車両エンジンの動力が伝達される発電機の出力する発電エネルギを回収することにより充電される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３１８００２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載される複数のバッテリとしては、例えば鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとの充電受け入れ性の異なるバッテリが用いられることがある。かかる構成において、リチウムイオンバッテリの充電を常時許可するものとすると、発電機の発電エネルギが充電受け入れ性の高いリチウムイオンバッテリに偏る事態が生じ、充電受け入れ性の低い鉛バッテリへの充電が不十分となる不都合が生じ得る。
【０００５】
また、発電機がほぼ１００％の発電能力で発電している状態でリチウムイオンバッテリの充電不足によりその充電が実行されるものとすると、鉛バッテリが満充電に近い状態にある場合には、リチウムイオンバッテリの充電不足分がその鉛バッテリの蓄電エネルギから補填される事態が生じ、鉛バッテリの放電が頻繁に行われることとなる。鉛バッテリの放電が頻繁に行われると、鉛バッテリのバッテリ上がりが生じ易くなり、劣化が促進され、その寿命が悪化する。
【０００６】
従って、上記特許文献１に記載する如く、例えば鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリ等の複数のバッテリを備える車両用電源制御装置において、特定のバッテリへの充電を他のバッテリを考慮することなく行うのは適切ではない。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、特定のバッテリへの充電を他のバッテリの性能を低下させることなく実現することが可能な車両用電源制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合未満である場合、前記第２バッテリへの充電が許可されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備える車両用電源制御装置により達成される。
【０００９】
本発明において、第２バッテリへの充電は、発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実値の割合が所定の割合未満である場合に許可される。上記した割合が所定の割合未満である場合には、その発電機が更に発電できる発電量に余裕があり、その発電機に接続される第１バッテリからの放電が生じていないと判断できる。この際、発電機の余裕分の発電エネルギが第２バッテリの充電エネルギとして回収されれば、第２バッテリへの充電は、第１バッテリからの放電を生じさせることなくかつ第１バッテリへの充電に影響を与えることなく行われることとなる。
【００１０】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合以上である場合、前記第２バッテリへの充電が禁止されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備える車両用電源制御装置により達成される。
【００１１】
本発明において、第２バッテリへの充電は、発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実値の割合が所定の割合以上である場合に禁止される。上記した割合が所定の割合以上である場合には、その発電機が更に発電できる発電量に余裕がなく、その発電機に接続される第１バッテリからの放電が生じているおそれがある。この際、発電機の発電エネルギの、第２バッテリの充電エネルギとしての回収が許容されるものとすると、第２バッテリへの充電を行う必要があるために第１バッテリからの放電が生ずる可能性があり、また、発電機の発電エネルギが第１バッテリの充電エネルギとして回収され難い状況が形成される可能性がある。これに対して、本発明においては、かかる場合に第２バッテリへの充電が禁止されるため、第２バッテリへの充電は、第１バッテリからの放電を生じさせることなくかつ第１バッテリの充電に影響を与えることなく行われることとなる。
【００１２】
この場合、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の車両用電源制御装置において、前記発電機が、発電制御指示電圧に対するフィールドコイルの通電デューティを出力するレギュレータ付き発電機であると共に、前記発電割合検出手段は、前記発電機から出力される通電デューティに基づいて前記割合を検出することとしてもよい。
【００１３】
また、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の車両用電源制御装置において、前記第１バッテリは鉛バッテリであり、かつ、前記第２バッテリは鉛バッテリに比して充電受け入れ性のよいリチウムイオンバッテリであることとしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源制御装置１０を備えるシステムの構成図を示す。図１に示す如く、本実施例において、車両用電源制御装置１０は、２つの二次バッテリ１２，１４を備えている。二次バッテリ１２は約１２〜１４Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリであり、一方、二次バッテリ１４は約１４〜１６Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリである。以下、二次バッテリ１２を鉛バッテリ１２と、二次バッテリ１４をリチウムイオンバッテリ１４と、それぞれ称す。
【００１５】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してエンジンスタータ１８が接続されている。エンジンスタータ１８は、車両の動力源であるエンジン（図示せず）に連結されている。エンジンスタータ１８は、切換スイッチ１６を介して選択的に接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置としての機能を有する。
【００１６】
エンジンには、また、エンジンの回転により発電するオルタネータ（交流発電機）２０が取り付けられている。オルタネータ２０には、エンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）２２が接続されている。エンジンＥＣＵ２２には、エンジン回転数ＮＥおよび車両の速度や加減速度を含む車両の各種状態に応じた信号を出力するセンサ２４が接続されている。エンジンＥＣＵ２２は、センサ２４の出力信号に基づいてエンジン回転数ＮＥおよび車両の速度や加減速度等の車両の状態を検出する。そして、車両の各種状態に基づいてオルタネータ２０の発生すべき目標電圧を算出し、オルタネータ２０に対してかかる目標電圧が生ずるように指令信号を供給する。
【００１７】
オルタネータ２０は、三相コイルとしてステータに巻かれたステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、を有し、ステータコイルから出力される三相交流を整流して出力すると共に、スイッチング回路により構成されたＩＣレギュレータを内蔵したレギュレータ付き発電機である。このＩＣレギュレータは、オルタネータ２０の発生電圧を一定に維持するための機能を有している。
具体的には、ＩＣレギュレータは、オルタネータ２０の発生電圧がエンジンＥＣＵ２２からの指令信号に係る目標電圧よりも小さい場合には、スイッチング回路をオン動作させることによりフィールドコイルに励磁電流を流し、オルタネータ２０のステータコイルに三相交流電流を発生させ、一方、オルタネータ２０の発生電圧が目標電圧よりも大きい場合には、スイッチング回路をオフ動作させることによりフィールドコイルへの励磁電流の供給を停止し、ステータコイルに電流の発生を停止させる。これにより、オルタネータ２０の発生電圧が目標電圧に維持される。
【００１８】
オルタネータ２０のフィールドコイルとＩＣレギュレータとの接点には、上記したエンジンＥＣＵ２２が接続されている。ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオン動作されると、エンジンＥＣＵ２２へ、フィールドコイルの通電状態を示す、すなわち、オルタネータ２０の発電状態を示すオン信号が供給される。また、ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオフ動作されると、エンジンＥＣＵ２２へ、フィールドコイルの非通電状態を示す、すなわち、オルタネータ２０の非発電状態を示すオフ信号が供給される。
【００１９】
エンジンＥＣＵ２２は、オルタネータ２０のフィールドコイルから供給されるオン・オフ信号に基づいて、オルタネータ２０の一サイクル時間当たりのオン・オフ比率、具体的には、一サイクル時間内でのオン時間の比率（通電デューティ；％）Ｆ−Ｄｕｔｙを検出する。このＦ−Ｄｕｔｙは、オルタネータ２０が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量に対して実際に発電を行っている発電量の割合を示すこととなる。
【００２０】
オルタネータ２０は、上記した鉛バッテリ１２、及び、車両に搭載された補機２６に直接に接続されている。補機２６は、例えばエアコンやオーディオ，ＡＢＳシステム，電動オイルポンプ，メータ類，デフォガ，ワイパ，パワーウィンド等であり、電力の供給を受けて作動する。オルタネータ２０は、エンジンの回転による運動エネルギを変換した発電エネルギを鉛バッテリ１２又は補機２６に供給することにより、鉛バッテリ１２を充電することができると共に、補機２６を作動させることができる。
【００２１】
鉛バッテリ１２には、電圧制御器として機能する直流−直流変換器（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータと称す）３０を介して上記のリチウムイオンバッテリ１４が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。かかる構成において、上記したオルタネータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介してリチウムイオンバッテリ１４に接続するので、発電時にその発電エネルギをリチウムイオンバッテリ１４に供給することによりリチウムイオンバッテリ１４を充電することができる。
【００２２】
上記した補機２６は、オルタネータ２０、鉛バッテリ１２、及びリチウムイオンバッテリ１４に接続されている。補機２６は、車両がエンジンにより走行する際はオルタネータ２０およびバッテリ１２，１４から電力の供給を受け、一方、エンジン停止中は鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受ける。尚、補機２６には、オーディオ，カーナビゲーション等の、車両のイグニションスイッチがアクセサリ状態又はＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる補機と、電動オイルポンプ，ＡＢＳ，エアコン等の、イグニションスイッチがＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる補機と、が存在する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０には、電源系電子制御ユニット（以下、電源系ＥＣＵと称す）３２が接続されている。電源系ＥＣＵ３２には、上記したエンジンＥＣＵ２２が接続されており、エンジンＥＣＵ２２において検出されたエンジン回転数ＮＥおよびＦ−Ｄｕｔｙが供給される。電源系ＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ２２から供給されるエンジン回転数ＮＥおよびＦ−Ｄｕｔｙ、並びに、各バッテリ１２，１４の端子間電圧、充放電電流、及び温度等に基づいて、オルタネータ２０を含む鉛バッテリ１２側とリチウムイオンバッテリ１４側との間の電力授受が適切に行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動する。
【００２４】
電源系ＥＣＵ３２には、また、上記した切換スイッチ１６が接続されている。
切換スイッチ１６は、電源系ＥＣＵ３２からの指令に従って、エンジンスタータ１８と接続するバッテリを鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とで選択的に切り換える機能を有している。電源系ＥＣＵ３２は、後述の規則に基づいて、エンジンスタータ１８と接続するバッテリを選択し、そのバッテリが選択されるように切換スイッチ１６を制御する。
【００２５】
電源系ＥＣＵ３２には、更に、運転状態検出装置（図示せず）が接続されている。運転状態検出装置は、エンジンが暖機状態にあるか否か、エンジン始動後の走行距離または車速が一定値に達しているか否か、運転者によるブレーキ操作の有無、変速機のシフト位置、並びに、車両がＡ／Ｔ車である場合はブレーキ踏力が一定値に達しているか否か、及び、車両がＭ／Ｔ車である場合はクラッチペダルの操作有無を検出する。電源系ＥＣＵ３２は、運転状態検出装置の検出結果に基づいて車両が停車状態（速度が略“０”にある状態）にあるか否かを判別し、エンジンを運転状態から停止状態に移行させかつその後停止状態から運転状態に移行させる制御（以下、アイドリングストップ制御と称す）の実行条件が成立するか否かを判別する。
【００２６】
次に、本実施例の車両用電源制御装置１０の動作について説明する。
【００２７】
本実施例において、エンジン停止中に車両運転者によりイグニションスイッチがオフ状態からアクセサリ状態に操作されると、アクセサリ状態で作動すべき補機２６が、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けることにより作動可能な状態となる。また、イグニションスイッチがアクセサリ状態からＩＧオン状態に操作されると、ＩＧオン状態で作動すべき補機２６が、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けることにより作動可能な状態となる。
【００２８】
更に、イグニションスイッチがＩＧオン状態からスタータオン状態に操作されると、鉛バッテリ１２から各補機２６への電力供給が停止されると共に、エンジンスタータ１８が、切換スイッチ１６を介して鉛バッテリ１２と接続し、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けて作動可能な状態となる。この場合、エンジンスタータ１８はエンジンを回転させ、エンジンは停止状態から始動状態となる。エンジンは、始動され運転状態になると、イグニションスイッチがスタータオン状態からＩＧオン状態に移行してもその運転状態を継続する。
【００２９】
エンジンが始動され運転状態になると、以後、車両がアイドル状態、定常走行状態、及び減速状態にある場合に限り、エンジンＥＣＵ２２がオルタネータ２０の目標電圧（例えばアイドル状態時および定常走行状態時には予め定めたＶｔ１〜Ｖｔ２、減速状態時にはこの範囲よりも電圧の高いＶｔ３）を設定することにより、オルタネータ２０がエンジンの運動エネルギを電気エネルギに変換して発電する。この場合、オルタネータ２０の発電電圧で各補機２６が作動可能な状態になると共に、鉛バッテリ１２が充電され、或いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動によりオルタネータ２０の充電電圧を昇圧した電圧でリチウムイオンバッテリ１４が充電される。尚、この際、リチウムイオンバッテリ１４が満充電に至っている場合には、リチウムイオンバッテリ１４の過充電を防止すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動が禁止され、鉛バッテリ１２側からリチウムイオンバッテリ１４側への電力供給が中止される。
【００３０】
また、車両のエンジンが始動され運転状態になった後には、電源系ＥＣＵ３２が、運転状態検出装置によるブレーキ操作の有無及びそのブレーキ踏力，クラッチ操作の有無並びに変速機のシフト位置等に基づいて車両が停車状態にあるか否かを判別し、また、車両の停車状態、エンジンの暖機状態、およびエンジン始動後の走行距離または車速の履歴等に基づいてアイドリングストップ制御の実行条件が成立するか否かを判別する。その結果、アイドリングストップ制御の実行条件が成立する場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００３１】
アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態にある場合、イグニションスイッチはＩＧオン状態に維持される。エンジンが停止状態にある場合には、オルタネータ２０が発電することができない。従って、アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態になると、以後、電源系ＥＣＵ３２は、補機２６への電力供給を確保すべくＤＣ／ＤＣコンバータ３０をリチウムイオンバッテリ１４からの放電を許可するように駆動する。この場合には、エアコンやパワーステアリング装置，メータ類等の補機２６がリチウムイオンバッテリ１４からＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して電力供給を受けて作動可能な状態となる。
【００３２】
また、アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態になると、以後、電源系ＥＣＵ３２は、リチウムイオンバッテリ１４からエンジンスタータ１８への電力供給を確保すべく切換スイッチ１６をリチウムイオンバッテリ１４側に切り換える。この場合には、エンジンスタータ１８と接続するバッテリが鉛バッテリ１２からリチウムイオンバッテリ１４へ切り換わり、エンジンスタータ１８がリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受けて始動し得ることとなる。
【００３３】
アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態にある状況下には、電源系ＥＣＵ３２が、運転状態検出装置を用いて、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、一方、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいてアイドリングストップ制御の解除条件が成立するか否かを判別する。その結果、アイドリングストップ制御の解除条件が成立する場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくエンジンスタータ１８が作動状態となり、エンジンが始動され、その運転状態が再開される。以下、このエンジン始動を再始動と、一方、通常どおりイグニションスイッチのスタータオンによるエンジン始動を通常始動と、それぞれ称す。
【００３４】
このように、本実施例の車両においては、エンジンが運転状態になった後、車両停車中において不必要なエンジンの運転を停止するアイドリングストップ制御が実行される。この場合、エンジンが無駄に運転状態に維持されることは回避される。このため、本実施例によれば、エンジンを効率よく運転することができ、車両の燃費を向上させることが可能となっている。
【００３５】
また、本実施例においては、運転者のイグニション操作による意思に基づくエンジン始動（通常始動）時には、エンジンスタータ１８が上述の如く鉛バッテリ１２から電力の供給を受けて作動状態になり、エンジンが始動される一方、アイドリングストップ制御によるエンジン始動（再始動）時には、切換スイッチ１６がエンジンスタータ１８に接続するバッテリをリチウムイオンバッテリ１４に切り換えることにより、エンジンスタータ１８がリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受けて作動状態になり、エンジンが始動される。
【００３６】
かかる構成によれば、エンジンの通常始動時には単位時間に単位質量当たりに取り出せる出力（出力密度）の高い鉛バッテリ１２が用いられるので、冷間時であってもエンジンの始動性が確実に確保されると共に、エンジンの再始動時には単位質量当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度）の高いリチウムイオンバッテリ１４が用いられるので、エンジンの始動・停止が頻繁に行われるアイドリングストップ制御が行われても鉛バッテリ１２の劣化が促進されることはなく、エンジンの始動性が確実に確保されることとなる。従って、本実施例によれば、運転者のイグニション操作に伴うエンジン始動であっても、また、アイドリングストップ制御に伴うエンジン始動であっても常に確実に、鉛バッテリ１２の劣化を促進させることなくかつ鉛バッテリ１２の容量を相対的に大きくすることなくエンジン始動を行うことが可能となる。
【００３７】
ところで、一般的に、本実施例の鉛バッテリ１２およびリチウムイオンバッテリ１４は、互いに充電受け入れ性の異なるバッテリである。具体的には、リチウムイオンバッテリ１４の充電受け入れ性の方が鉛バッテリ１２のものに比べて高い。従って、リチウムイオンバッテリ１４の充電を常時許可するものとすると、オルタネータ２０の発電エネルギが、充電受け入れ性の高いリチウムイオンバッテリ１４に偏る事態が生じ、充電受け入れ性の低い鉛バッテリ１２への充電が不十分となる不都合が生じ得る。
【００３８】
また、リチウムイオンバッテリ１４の充電を除いた鉛バッテリ１２の充電又は補機２６への電力供給等を行う必要があるために、オルタネータ２０がほぼ１００％の発電能力で発電すること、具体的には、フィールドコイルの通電状態が長時間継続することによりＦ−Ｄｕｔｙがほぼ１００％であることがある。かかる状態でリチウムイオンバッテリ１４の充電不足によりその充電が実行されるものとすると、オルタネータ２０の発電エネルギでリチウムイオンバッテリの充電不足分を賄うことができないので、鉛バッテリ１２が満充電に近い状態にある場合には、リチウムイオンバッテリの充電不足分がその鉛バッテリ１２の蓄電エネルギから補填される事態が生じ、鉛バッテリ１２の放電が頻繁に行われることとなる。この場合には、鉛バッテリ１２のバッテリ上がりが生じ易くなり、劣化が促進され、その寿命が悪化することとなる。
【００３９】
従って、本実施例の構成においてリチウムイオンバッテリ１４への充電を鉛バッテリ１２を考慮することなく行うのは、鉛バッテリ１２の性能を確保するうえで適切でない。そこで、本実施例のシステムは、リチウムイオンバッテリ１４の充電を鉛バッテリ１２の性能を低下させることなく実現する点に特徴を有している。以下、本実施例の特徴部について説明する。
【００４０】
図２は、オルタネータ２０の回転速度ｒｐｍとオルタネータ２０の発電電流との関係を、オルタネータ２０内のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙをパラメータにして表した図を示す。図２に示す如く、オルタネータ２０の回転速度が同一であっても、そのフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが大きいほど、オルタネータ２０の発生する発電電流が大きい。フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙは、鉛バッテリ１２の充電や補機２６への電力供給等を行うために発電電流を大きくする必要があるほど大きくなる。
【００４１】
フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％でない場合には、オルタネータ２０がその回転速度に対して１００％の発電能力を発揮する必要はなく、また、実際に発揮しておらず、未だ発電する余裕を残していると判断できると共に、鉛バッテリ１２からの放電を行う必要はなく、実際に鉛バッテリ１２は放電していないと判断できる。
【００４２】
従って、リチウムイオンバッテリ１４の充電が行われていない状態でフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％でない場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電を開始することとすれば、その後、オルタネータ２０の発電余裕分がリチウムイオンバッテリ１４に供給されることとなるので、リチウムイオンバッテリ１４を充電することが可能となる。また、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％である場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電を禁止することとすれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行うために鉛バッテリ１２が放電されるのを回避することが可能となる。
【００４３】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例の車両用電源制御装置１０において電源系ＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４４】
ステップ１００では、エンジンＥＣＵ２２から供給されるオルタネータ２０のＦ−Ｄｕｔｙが所定値Ｆ０未満であるか否かが判別される。尚、所定値Ｆ０は、オルタネータ２０が現時点で発電し得る最大発電量とほぼ同程度の発電量を発電していると判断できる高い通電デューティ値であり、例えば９５％に設定されている。
【００４５】
Ｆ−Ｄｕｔｙ＜Ｆ０が成立する場合には、オルタネータ２０が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していると判断できる。この場合には、その余裕分の発電エネルギをリチウムイオンバッテリ１４の充電に充当することが適切である。従って、かかる肯定判定がなされた場合には、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、Ｆ−Ｄｕｔｙ＜Ｆ０が成立しない場合には、オルタネータ２０が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していないと判断できる。かかる場合にリチウムイオンバッテリ１４の充電を許可するものとすると、鉛バッテリ１２が放電され、その蓄電エネルギがリチウムイオンバッテリ１４の充電に充当される事態が生ずる。従って、かかる否定判定がなされた場合には、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動することにより、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行う処理が実行される。本ステップ１０２の処理が実行されると、以後、オルタネータ２０の発電エネルギは、リチウムイオンバッテリ１４に充電エネルギとして回収され、リチウムイオンバッテリ１４が充電される。本ステップ１０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４７】
ステップ１０４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動を行わず、リチウムイオンバッテリ１４への充電を禁止する処理が実行される。本ステップ１０４の処理が実行されると、以後、オルタネータ２０側からリチウムイオンバッテリ１４への電力供給は行われない。本ステップ１０４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４８】
上記図３に示すルーチンによれば、オルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値以上であり、オルタネータ２０の発電量が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量とほぼ同程度である場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われないように、一方、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値未満であり、オルタネータ２０の発電量が最大発電量に達していない場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御することができる。
【００４９】
オルタネータ２０の発電量が現時点で発電し得る最大発電量に達していない場合は、オルタネータ２０に、鉛バッテリ１２や補機２６等の負荷への電力供給に対して発電余裕があるので、鉛バッテリ１２からの放電は生じていない。このため、上記の構成においては、リチウムイオンバッテリ１４の充電が鉛バッテリ１２からの放電を生じさせることなく行われる。
【００５０】
また、オルタネータ２０の発電余裕分がリチウムイオンバッテリ１４の充電エネルギとして用いられれば、鉛バッテリ１２の充電が十分に確保された状態でリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われるので、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行うことに起因して鉛バッテリ１２の充電が十分に確保されない不都合が生ずることはない。すなわち、上記の構成においては、リチウムイオンバッテリ１４の充電が鉛バッテリ１２の充電に悪影響を与えることなく行われる。
【００５１】
従って、本実施例の車両用電源制御装置１０によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を、鉛バッテリ１２の性能を低下させることなく実現することが可能となっている。このため、本実施例によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電に起因する鉛バッテリ１２のバッテリ上がりを抑制し、その劣化促進や寿命悪化を防止することが可能となっている。
【００５２】
また、本実施例において、オルタネータ２０の発電量が現時点で発電し得る最大発電量に達しているか否かの判定、すなわち、オルタネータ２０に発電余裕があるか否かの判定は、オルタネータ２０の有するフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙに基づいて行われる。オルタネータ２０に発電余裕があるか否かは、フィールドコイルの通電デューティ以外に、そのオルタネータ２０に直接に接続された鉛バッテリ１２が放電しているか否かに基づいても判定できる。具体的には、鉛バッテリ１２からの放電が生じている場合にはオルタネータ２０に発電余裕がないと判断でき、一方、鉛バッテリ１２からの放電が生じていない場合にはオルタネータ２０に発電余裕があると判断できる。しかしながら、鉛バッテリ１２の放電有無に基づいてオルタネータ２０に発電余裕があるか否かを判定する手法では、一時的ではあるが、鉛バッテリ１２からの放電を許容することとなり、鉛バッテリ１２の性能低下を招くこととなる。
【００５３】
これに対して、本実施例の車両用電源制御装置１０においては、上述の如く、オルタネータ２０に発電余裕があるか否かの判定は、オルタネータ２０の有するフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙに基づいて行われる。この場合には、オルタネータ２０の発電余裕の有無を判定するうえで、鉛バッテリ１２の放電を一時的であっても許容することは回避される。従って、本実施例の車両用電源制御装置１０によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行ううえで必要なオルタネータ２０の発電余裕の有無判定を、鉛バッテリ１２の放電を許容することなく実現することが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の実施例においては、鉛バッテリ１２が特許請求の範囲に記載した「第１バッテリ」に、リチウムイオンバッテリ１４が特許請求の範囲に記載した「第２バッテリ」に、ＤＣ／ＤＣコンバータが特許請求の範囲に記載した「電圧制御器」に、オルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティが特許請求の範囲に記載した「現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合」に、それぞれ相当していると共に、電源系ＥＣＵ３２が、エンジンＥＣＵ２２から供給されるフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを検出することにより特許請求の範囲に記載した「発電割合検出手段」が、上記図３に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載した「第２バッテリ充電制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
ところで、上記の実施例においては、車両に搭載されるバッテリとして鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４を用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル水素バッテリ等を用いた構成に適用することも可能である。
【００５６】
また、上記の実施例においては、オルタネータ２０の目標電圧を制御するエンジンＥＣＵ２２、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する電源系ＥＣＵ３２をそれぞれ別個に設け、エンジンＥＣＵ２２の検出するオルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを通信線を介して電源系ＥＣＵ３２に供給することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、オルタネータ２０の目標電圧を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を唯一つ設け、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを通信することなくオルタネータ２０の発電余裕の有無を判定する構成に適用することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至４記載の発明によれば、第２バッテリへの充電を第１バッテリの性能を低下させることなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源制御装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】発電機の回転速度ｒｐｍと発電機の発電電流との関係を、発電機内のフィールドコイルの通電デューティをパラメータにして表した図である。
【図３】本実施例において、第２バッテリの充電を制御すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０車両用電源制御装置
１２鉛バッテリ
１４リチウムイオンバッテリ
２０オルタネータ
２２エンジンＥＣＵ
３０直流−直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
３２電源系ＥＣＵ
Ｆ−Ｄｕｔｙ通電デューティ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply control device for a vehicle, and more particularly to a power supply for a vehicle including a first battery directly connected to a generator, and a second battery connected to the generator via a voltage controller. It relates to a control device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply control device for a vehicle including a plurality of batteries is known (for example, see Patent Document 1). In this power supply control device, the plurality of batteries are connected to each other via a DC / DC converter. Each battery is charged by collecting power generation energy output from a generator to which power of a vehicle engine is transmitted.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-318002
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a plurality of batteries mounted on a vehicle, for example, batteries having different charge acceptability between a lead battery and a lithium ion battery may be used. In such a configuration, if charging of the lithium ion battery is always permitted, a situation occurs in which the generated energy of the generator is biased toward the lithium ion battery having high charge acceptability, and the lead battery having low charge acceptability is insufficiently charged. May occur.
[0005]
Also, if the lithium ion battery is to be charged due to insufficient charging while the generator is generating power with almost 100% power generation capacity, if the lead battery is almost fully charged, lithium A situation occurs in which the insufficient charge of the ion battery is compensated for from the stored energy of the lead battery, and the lead battery is frequently discharged. If the lead battery is discharged frequently, the lead battery is likely to run out of battery, which accelerates the deterioration and shortens the life of the lead battery.
[0006]
Therefore, as described in Patent Literature 1, in a vehicle power supply control device including a plurality of batteries such as a lead battery and a lithium ion battery, it is difficult to charge a specific battery without considering another battery. Not appropriate.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a vehicle power supply control device capable of charging a specific battery without deteriorating the performance of another battery. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by a first battery connected to a generator, a second battery connected to the generator via a voltage controller in parallel with the first battery, as described in claim 1, A vehicle power supply control device comprising:
A power generation ratio detection unit that detects a ratio of an actual power generation control instruction value to a maximum value of the current power generation control instruction value of the generator,
A second battery charge control unit that controls the voltage controller so that charging to the second battery is permitted when the ratio detected by the power generation ratio detection unit is less than a predetermined ratio. This is achieved by a vehicle power supply control device.
[0009]
In the present invention, charging of the second battery is permitted when the ratio of the actual value to the maximum value of the current power generation control instruction value of the generator is less than a predetermined ratio. If the above ratio is less than the predetermined ratio, it can be determined that there is a margin in the amount of power that can be further generated by the generator, and that no discharge from the first battery connected to the generator has occurred. At this time, if the generated energy corresponding to the margin of the generator is recovered as the charging energy of the second battery, the charging of the second battery does not cause the discharging of the first battery and the charging of the first battery. Will be performed without affecting.
[0010]
The above object is achieved by a first battery connected to a generator and a second battery connected to the generator via a voltage controller in parallel with the first battery. A power supply control device for a vehicle comprising:
A power generation ratio detection unit that detects a ratio of an actual power generation control instruction value to a maximum value of the current power generation control instruction value of the generator,
A second battery charge control unit that controls the voltage controller so that the charging of the second battery is prohibited when the ratio detected by the power generation ratio detection unit is equal to or greater than a predetermined ratio. This is achieved by a vehicle power supply control device.
[0011]
In the present invention, charging of the second battery is prohibited when the ratio of the actual value to the maximum value of the current power generation control instruction value of the generator is equal to or more than a predetermined ratio. If the above ratio is equal to or higher than the predetermined ratio, there is no margin in the amount of power that can be further generated by the generator, and there is a possibility that discharge from the first battery connected to the generator has occurred. At this time, assuming that the recovery of the energy generated by the generator as the charging energy of the second battery is permitted, there is a possibility that the first battery may be discharged because the second battery needs to be charged. In addition, there is a possibility that a situation may be formed in which it is difficult for the power generation energy of the generator to be recovered as the charging energy of the first battery. On the other hand, in the present invention, the charging of the second battery is prohibited in such a case, so that the charging of the second battery does not cause the discharging of the first battery and the charging of the first battery. Will be performed without affecting.
[0012]
In this case, as described in claim 3, in the vehicle power supply control device according to claim 1 or 2, the generator is a generator with a regulator that outputs an energization duty of a field coil with respect to a generation control instruction voltage. The power generation rate detecting means may detect the power generation rate based on an energization duty output from the generator.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply control device for a vehicle according to any one of the first to third aspects, the first battery is a lead battery, and the second battery is a lead battery. The battery may be a lithium ion battery having good charge acceptability.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of a system including a vehicle power supply control device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the vehicle power supply control device 10 includes two secondary batteries 12 and 14. The secondary battery 12 is a lead battery having a voltage of about 12 to 14 V, while the secondary battery 14 is a lithium ion battery having a voltage of about 14 to 16 V. Hereinafter, the secondary battery 12 is referred to as a lead battery 12, and the secondary battery 14 is referred to as a lithium ion battery 14, respectively.
[0015]
An engine starter 18 is connected to the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 via a changeover switch 16. The engine starter 18 is connected to an engine (not shown) that is a power source of the vehicle. The engine starter 18 has a function as a starting device that starts the engine from a stopped state by using power supplied from the lead battery 12 or the lithium ion battery 14 selectively connected via the changeover switch 16.
[0016]
The engine is provided with an alternator (alternating current generator) 20 that generates electric power by rotation of the engine. The alternator 20 is connected to an engine electronic control unit (hereinafter, referred to as an engine ECU) 22. The engine ECU 22 is connected to a sensor 24 that outputs signals according to various states of the vehicle including the engine speed NE and the speed and acceleration / deceleration of the vehicle. The engine ECU 22 detects the state of the vehicle such as the engine speed NE and the speed and acceleration / deceleration of the vehicle based on the output signal of the sensor 24. Then, a target voltage to be generated by the alternator 20 is calculated based on various states of the vehicle, and a command signal is supplied to the alternator 20 so that the target voltage is generated.
[0017]
The alternator 20 has a stator coil wound around a stator as a three-phase coil, and a field coil wound around a rotor. The alternator 20 rectifies and outputs a three-phase alternating current output from the stator coil, and a switching circuit. This is a generator with a regulator incorporating the IC regulator constituted by the above. This IC regulator has a function for keeping the voltage generated by the alternator 20 constant.
Specifically, when the voltage generated by the alternator 20 is smaller than the target voltage according to the command signal from the engine ECU 22, the IC regulator turns on the switching circuit to cause the exciting current to flow through the field coil, and the alternator 20 When the generated voltage of the alternator 20 is higher than the target voltage, the supply of the exciting current to the field coil is stopped by turning off the switching circuit, and the stator coil is turned off. Stop the coil from generating current. As a result, the voltage generated by the alternator 20 is maintained at the target voltage.
[0018]
The above-described engine ECU 22 is connected to a contact point between the field coil of the alternator 20 and the IC regulator. When the switching circuit of the IC regulator is turned on, an ON signal indicating the energized state of the field coil, that is, the generated state of the alternator 20 is supplied to the engine ECU 22. When the switching circuit of the IC regulator is turned off, an off signal indicating the non-energized state of the field coil, that is, indicating the non-power generation state of the alternator 20, is supplied to the engine ECU 22.
[0019]
Based on the on / off signal supplied from the field coil of the alternator 20, the engine ECU 22 determines the on / off ratio per cycle time of the alternator 20, specifically, the on-time ratio within one cycle time ( Energizing duty;%) F-Duty is detected. The F-Duty indicates the ratio of the power generation amount that is actually generating power to the maximum power generation amount that the alternator 20 can generate from the current engine speed and the like.
[0020]
The alternator 20 is directly connected to the above-described lead battery 12 and an auxiliary device 26 mounted on a vehicle. The auxiliary device 26 is, for example, an air conditioner, an audio system, an ABS system, an electric oil pump, meters, a defogger, a wiper, a power window, or the like, and operates by receiving power supply. The alternator 20 can charge the lead battery 12 and operate the accessory 26 by supplying the generated energy obtained by converting the kinetic energy due to the rotation of the engine to the lead battery 12 or the accessory 26.
[0021]
The lithium ion battery 14 is connected to the lead battery 12 via a DC / DC converter (hereinafter, referred to as a DC / DC converter) 30 functioning as a voltage controller. The DC / DC converter 30 boosts the voltage on the lead battery 12 side and supplies it to the lithium ion battery 14 side, or reduces the voltage on the lithium ion battery 14 side according to the switching operation of the built-in power transistor, or drops the voltage on the lithium ion battery 14 side. Supply to 12 side. In this configuration, the alternator 20 is connected to the lithium-ion battery 14 via the DC / DC converter 30, so that the power is supplied to the lithium-ion battery 14 during power generation to charge the lithium-ion battery 14. Can be.
[0022]
The accessory 26 described above is connected to the alternator 20, the lead battery 12, and the lithium ion battery 14. Auxiliary device 26 receives power from alternator 20 and batteries 12 and 14 when the vehicle runs on the engine, and receives power from lead battery 12 or lithium ion battery 14 while the engine is stopped. The auxiliary equipment 26 includes an auxiliary equipment such as an audio and a car navigation which can receive power when an ignition switch of the vehicle is in an accessory state or an IG on state, an electric oil pump, an ABS, an air conditioner, and the like. And auxiliary equipment that can receive power supply when the ignition switch is in the IG ON state.
[0023]
A power supply system electronic control unit (hereinafter, referred to as a power supply ECU) 32 is connected to the DC / DC converter 30. The engine ECU 22 described above is connected to the power supply system ECU 32, and the engine speed NE and the F-Duty detected by the engine ECU 22 are supplied. The power supply system ECU 32 determines the lead speed of the lead battery 12 including the alternator 20 based on the engine speed NE and F-Duty supplied from the engine ECU 22, the voltage between terminals of each of the batteries 12 and 14, the charge / discharge current, the temperature, and the like. The DC / DC converter 30 is driven so that power transfer between the battery and the lithium ion battery 14 is properly performed.
[0024]
The changeover switch 16 described above is also connected to the power supply system ECU 32.
The changeover switch 16 has a function of selectively switching the battery connected to the engine starter 18 between the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 according to a command from the power supply system ECU 32. The power supply system ECU 32 selects a battery to be connected to the engine starter 18 based on a rule described later, and controls the changeover switch 16 so that the battery is selected.
[0025]
An operating state detection device (not shown) is further connected to the power supply system ECU 32. The driving state detection device determines whether or not the engine is warmed up, whether or not the traveling distance or vehicle speed after starting the engine has reached a certain value, whether or not the driver has performed a brake operation, the shift position of the transmission, and If the vehicle is an A / T vehicle, it detects whether or not the brake depression force has reached a predetermined value, and if the vehicle is an M / T vehicle, detects whether or not the clutch pedal is operated. The power supply system ECU 32 determines whether or not the vehicle is in a stopped state (a state in which the speed is substantially “0”) based on the detection result of the driving state detection device, shifts the engine from the driving state to the stopped state, and Thereafter, it is determined whether or not the execution condition of the control for shifting from the stop state to the operation state (hereinafter, referred to as idling stop control) is satisfied.
[0026]
Next, the operation of the vehicle power supply control device 10 of the present embodiment will be described.
[0027]
In this embodiment, when the ignition switch is operated from the off state to the accessory state by the vehicle driver while the engine is stopped, the accessory 26 to be operated in the accessory state is activated by receiving power supply from the lead battery 12. It is possible. Further, when the ignition switch is operated from the accessory state to the IG on state, the auxiliary device 26 to be operated in the IG on state becomes operable by receiving power supply from the lead battery 12.
[0028]
Further, when the ignition switch is operated from the IG ON state to the starter ON state, the power supply from the lead battery 12 to each auxiliary device 26 is stopped, and the engine starter 18 switches the lead battery 12 through the changeover switch 16. , And becomes operable by receiving power supply from the lead battery 12. In this case, the engine starter 18 rotates the engine, and the engine changes from a stopped state to a started state. When the engine is started and enters the operating state, the operating state is maintained even if the ignition switch shifts from the starter ON state to the IG ON state.
[0029]
When the engine is started and enters the driving state, the engine ECU 22 sets the target voltage of the alternator 20 (for example, a predetermined voltage in the idling state and in the steady driving state) only when the vehicle is in the idling state, the steady driving state, and the deceleration state. By setting Vt1 to Vt2 and Vt3) having a voltage higher than this range in the deceleration state, the alternator 20 converts the kinetic energy of the engine into electric energy and generates electric power. In this case, each auxiliary device 26 becomes operable with the voltage generated by the alternator 20 and the lead battery 12 is charged, or the DC / DC converter 30 is driven to increase the charge voltage of the alternator 20 by lithium. The ion battery 14 is charged. At this time, when the lithium ion battery 14 is fully charged, the drive of the DC / DC converter 30 is prohibited to prevent the lithium ion battery 14 from being overcharged, and the lithium ion battery 14 Power supply to the 14 side is stopped.
[0030]
Further, after the engine of the vehicle is started to be in the driving state, the power supply system ECU 32 determines whether the vehicle has been operated by the driving state detecting device, the brake pedal force, the presence or absence of the clutch operation, the shift position of the transmission, and the like. It is determined whether or not the vehicle is in the stopped state, and whether the execution condition of the idling stop control is satisfied based on the stopped state of the vehicle, the warm-up state of the engine, the running distance or the history of the vehicle speed after starting the engine, and the like. Determine whether or not. As a result, when the execution condition of the idling stop control is satisfied, the execution of the fuel injection and the ignition is stopped without the driver shifting the ignition switch from the IG ON state to the OFF state, and the engine is stopped from the operation state. Is moved to
[0031]
When the engine is stopped by the idling stop control, the ignition switch is maintained in the IG ON state. When the engine is stopped, the alternator 20 cannot generate power. Therefore, when the engine is stopped by the idling stop control, the power supply system ECU 32 drives the DC / DC converter 30 to permit the discharge from the lithium ion battery 14 in order to secure the power supply to the auxiliary device 26. I do. In this case, the auxiliary equipment 26 such as an air conditioner, a power steering device, and meters is operable by receiving power supply from the lithium ion battery 14 via the DC / DC converter 30.
[0032]
When the engine is stopped by the idling stop control, the power supply system ECU 32 switches the switch 16 to the lithium ion battery 14 side in order to secure power supply from the lithium ion battery 14 to the engine starter 18. In this case, the battery connected to the engine starter 18 is switched from the lead battery 12 to the lithium ion battery 14, and the engine starter 18 can be started by receiving power supply from the lithium ion battery 14.
[0033]
In a situation where the engine is stopped by the idling stop control, the power supply system ECU 32 uses the driving state detection device to change the shift position of the transmission from the “N” range to “D” when the vehicle is an AT vehicle. The condition for releasing the idling stop control is determined based on whether the vehicle has shifted to the R range or the “R” range, or whether the brake operation has been released, or if the vehicle is an MT vehicle, whether the clutch pedal has been depressed. It is determined whether or not the condition is satisfied. As a result, when the condition for canceling the idling stop control is satisfied, the engine starter 18 is activated without the driver shifting the ignition switch from the IG on state to the starter on state, the engine is started, and the operation state is changed to the operation state. Will be resumed. Hereinafter, this engine start is referred to as restart, and the engine start by the ignition switch starter-on as usual is referred to as normal start.
[0034]
As described above, in the vehicle according to the present embodiment, the idling stop control for stopping the unnecessary operation of the engine while the vehicle is stopped is performed after the engine is driven. In this case, unnecessary maintenance of the engine in the operating state is avoided. Therefore, according to the present embodiment, the engine can be operated efficiently, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
[0035]
Further, in the present embodiment, when the engine is started based on the intention of the driver by the ignition operation (normal start), the engine starter 18 is supplied with the electric power from the lead battery 12 as described above to be in the operating state, and the engine is started. On the other hand, when the engine is started (restarted) by the idling stop control, the changeover switch 16 switches the battery connected to the engine starter 18 to the lithium ion battery 14 so that the engine starter 18 supplies power from the lithium ion battery 14. Then, it is activated and the engine is started.
[0036]
According to such a configuration, at the time of normal starting of the engine, the lead battery 12 having a high output (output density) that can be taken out per unit mass per unit time is used, so that the startability of the engine is reliably ensured even in a cold state. In addition, when the engine is restarted, the lithium-ion battery 14 having a high energy (energy density) that can be taken out per unit mass is used. Therefore, even if the idling stop control that frequently starts and stops the engine is performed, the lead battery 12 is used. Deterioration is not promoted, and the startability of the engine is reliably ensured. Therefore, according to the present embodiment, even when the engine is started due to the driver's ignition operation, or even when the engine is started due to the idling stop control, the deterioration of the lead battery 12 is not always promoted without promoting the deterioration. In addition, the engine can be started without relatively increasing the capacity of the lead battery 12.
[0037]
By the way, generally, the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 of the present embodiment are batteries having different charge acceptability. Specifically, the charge acceptability of the lithium ion battery 14 is higher than that of the lead battery 12. Therefore, if the charging of the lithium ion battery 14 is always permitted, the power generation energy of the alternator 20 may be biased toward the lithium ion battery 14 having high charge acceptability, and the lead battery 12 having low charge acceptability may be charged. Insufficient inconveniences may occur.
[0038]
In addition, since it is necessary to charge the lead battery 12 except for charging the lithium ion battery 14 or supply power to the auxiliary device 26, the alternator 20 generates power with almost 100% power generation capacity. In some cases, the F-Duty may be almost 100% because the energized state of the field coil continues for a long time. In this state, if the lithium-ion battery 14 is charged due to insufficient charging, the energy generated by the alternator 20 cannot cover the insufficient charging of the lithium-ion battery. In this case, the shortage of charge of the lithium ion battery is compensated for from the stored energy of the lead battery 12, and the lead battery 12 is discharged frequently. In this case, the battery of the lead battery 12 is likely to run out, the deterioration is promoted, and the life of the lead battery 12 is shortened.
[0039]
Therefore, in the configuration of the present embodiment, charging the lithium ion battery 14 without considering the lead battery 12 is not appropriate for securing the performance of the lead battery 12. Therefore, the system of this embodiment is characterized in that the lithium ion battery 14 is charged without lowering the performance of the lead battery 12. Hereinafter, the characteristic portion of the present embodiment will be described.
[0040]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rotation speed rpm of the alternator 20 and the generated current of the alternator 20, using the energization duty F-Duty of the field coil in the alternator 20 as a parameter. As shown in FIG. 2, even if the rotation speed of the alternator 20 is the same, the generated current generated by the alternator 20 increases as the energization duty F-Duty of the field coil increases. The energization duty F-Duty of the field coil increases as the generated current needs to be increased in order to charge the lead battery 12, supply power to the auxiliary device 26, and the like.
[0041]
If the energization duty F-Duty of the field coil is not 100%, the alternator 20 does not need to exhibit 100% power generation capability with respect to its rotation speed, and does not actually exhibit it, and still generates power. It can be determined that there is a margin, and it is not necessary to discharge the lead battery 12, and it can be determined that the lead battery 12 is not actually discharged.
[0042]
Therefore, if the charging of the lithium ion battery 14 is started when the energization duty F-Duty of the field coil is not 100% in a state where the charging of the lithium ion battery 14 is not performed, the power generation of the alternator 20 is thereafter performed. Since the margin is supplied to the lithium ion battery 14, the lithium ion battery 14 can be charged. If charging of the lithium ion battery 14 is prohibited when the energization duty F-Duty of the field coil is 100%, the lead battery 12 is discharged to charge the lithium ion battery 14. Can be avoided.
[0043]
FIG. 3 shows a flowchart of an example of a control routine executed by the power supply system ECU 32 in the vehicle power supply control device 10 of the present embodiment to realize the above functions. The routine shown in FIG. 3 is a routine that is repeatedly started at predetermined time intervals. When the routine shown in FIG. 3 is started, first, the process of step 100 is executed.
[0044]
In step 100, it is determined whether the F-Duty of the alternator 20 supplied from the engine ECU 22 is less than a predetermined value F0. The predetermined value F0 is a high energization duty value at which it can be determined that the alternator 20 is generating a power generation amount substantially equal to the maximum power generation amount that can be generated at the present time, and is set to, for example, 95%.
[0045]
When F-Duty <F0 is satisfied, it can be determined that the alternator 20 has a power generation amount that can generate more power in accordance with the current target voltage. In this case, it is appropriate to allocate the surplus power generation energy for charging the lithium ion battery 14. Therefore, when such a positive determination is made, the process of step 102 is executed next. On the other hand, if F-Duty <F0 does not hold, it can be determined that the alternator 20 does not have a power generation amount that can generate more power in accordance with the current target voltage. In this case, if the charging of the lithium ion battery 14 is permitted, the lead battery 12 is discharged, and the stored energy may be used for charging the lithium ion battery 14. Therefore, when such a negative determination is made, the process of step 104 is executed next.
[0046]
In step 102, a process of charging the lithium ion battery 14 by driving the DC / DC converter 30 is executed. After the process of step 102 is executed, the power generation energy of the alternator 20 is recovered as charging energy by the lithium ion battery 14 and the lithium ion battery 14 is charged. When the process of step 102 is completed, the current routine is completed.
[0047]
In step 104, a process is executed in which the DC / DC converter 30 is not driven and the charging of the lithium ion battery 14 is prohibited. After the process of step 104 is performed, the alternator 20 does not supply power to the lithium ion battery 14 thereafter. When the process of step 104 is completed, the current routine is completed.
[0048]
According to the routine shown in FIG. 3, the energization duty F-Duty of the field coil of the alternator 20 is equal to or more than the predetermined value, and the power generation amount of the alternator 20 is substantially equal to the maximum power generation amount that can be generated from the current engine speed or the like. In the case of the same level, the charging of the lithium ion battery 14 is not performed. On the other hand, the energization duty F-Duty of the field coil is less than a predetermined value, and the power generation amount of the alternator 20 has not reached the maximum power generation amount. In this case, the DC / DC converter 30 can be controlled so that the lithium ion battery 14 is charged.
[0049]
If the amount of power generated by the alternator 20 has not reached the maximum amount of power that can be generated at the present time, the alternator 20 has a margin for power generation for supplying power to loads such as the lead battery 12 and the auxiliary machine 26. No discharge from 12 occurred. Therefore, in the above configuration, charging of the lithium ion battery 14 is performed without causing discharge from the lead battery 12.
[0050]
Further, if the power generation margin of the alternator 20 is used as the charging energy of the lithium ion battery 14, the lithium ion battery 14 is charged while the charge of the lead battery 12 is sufficiently ensured. There is no inconvenience that charging of the lead battery 12 is not sufficiently ensured due to charging. That is, in the above configuration, the charging of the lithium ion battery 14 is performed without adversely affecting the charging of the lead battery 12.
[0051]
Therefore, according to the vehicle power supply control device 10 of the present embodiment, it is possible to charge the lithium ion battery 14 without lowering the performance of the lead battery 12. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to prevent the lead-acid battery 12 from running down due to charging of the lithium-ion battery 14, and to prevent the deterioration of the lead battery 12 and the deterioration of the service life.
[0052]
In the present embodiment, the alternator 20 determines whether or not the amount of power generated by the alternator 20 has reached the maximum amount of power that can be generated at the present time, that is, whether or not the alternator 20 has room for power generation. This is performed based on the energization duty F-Duty of the field coil. Whether or not the alternator 20 has a margin for power generation can also be determined based on whether or not the lead battery 12 directly connected to the alternator 20 is discharging, in addition to the energization duty of the field coil. Specifically, when discharge from the lead battery 12 occurs, it can be determined that the alternator 20 has no power generation margin. On the other hand, when discharge from the lead battery 12 does not occur, the alternator 20 has power generation margin. It can be determined that there is. However, in the method of determining whether or not the alternator 20 has a margin for power generation based on whether or not the lead battery 12 is discharged, the discharge from the lead battery 12 is temporarily permitted, and the performance of the lead battery 12 is reduced. This will lead to a decrease.
[0053]
On the other hand, in the vehicle power supply control device 10 according to the present embodiment, as described above, whether the alternator 20 has a margin for power generation is determined based on the energization duty F-Duty of the field coil of the alternator 20. Done. In this case, in determining whether or not the alternator 20 has a margin for power generation, it is avoided that the discharge of the lead battery 12 is allowed even temporarily. Therefore, according to the vehicle power supply control device 10 of the present embodiment, the determination as to whether or not the alternator 20 has a power generation allowance necessary for charging the lithium ion battery 14 is realized without allowing the lead battery 12 to be discharged. It is possible.
[0054]
In the above embodiment, the lead-acid battery 12 corresponds to the “first battery” described in the claims, and the lithium-ion battery 14 corresponds to the “second battery” described in the claims. In the "voltage controller" described in the claims, the energization duty of the field coil of the alternator 20 is described as "the actual power generation control instruction value with respect to the current maximum value of the power generation control instruction value." The "power generation ratio detecting means" described in the claims by the power supply system ECU 32 detecting the energization duty F-Duty of the field coil supplied from the engine ECU 22, By executing the routine shown in FIG. 3, the "second battery charge control means" described in the claims is provided. Each has been realized.
[0055]
By the way, in the above embodiment, the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 are used as the batteries mounted on the vehicle. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to apply to the configuration.
[0056]
Further, in the above embodiment, the engine ECU 22 for controlling the target voltage of the alternator 20 and the power supply system ECU 32 for controlling the DC / DC converter 30 are separately provided, and a field coil of the alternator 20 detected by the engine ECU 22 is provided. The energization duty F-Duty is supplied to the power supply system ECU 32 via the communication line. However, the present invention is not limited to this. The target voltage of the alternator 20 is controlled, and the DC / DC converter 30 is controlled. It is also possible to provide a single electronic control unit (ECU) for control, and to apply to a configuration in which the alternator 20 determines whether or not there is a margin for power generation without communicating the energization duty F-Duty of the field coil.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fourth aspects of the present invention, charging of the second battery can be realized without lowering the performance of the first battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a system including a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a rotation speed rpm of a generator and a generated current of the generator, using a conduction duty of a field coil in the generator as a parameter.
FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed to control charging of a second battery in the embodiment.
[Explanation of symbols]
10. Power supply control device for vehicle
12 Lead battery
14 Lithium-ion battery
20 Alternator
22 Engine ECU
30 DC-DC converter (DC / DC converter)
32 Power supply ECU
F-Duty energization duty

Claims

A power control device for a vehicle, comprising: a first battery connected to a generator, and a second battery connected to the generator via a voltage controller in parallel with the first battery,
A power generation ratio detection unit that detects a ratio of an actual power generation control instruction value to a maximum value of the current power generation control instruction value of the generator,
A second battery charge control unit that controls the voltage controller so that charging to the second battery is permitted when the ratio detected by the power generation ratio detection unit is less than a predetermined ratio. A power supply control device for a vehicle, comprising:

A power control device for a vehicle, comprising: a first battery connected to a generator, and a second battery connected to the generator via a voltage controller in parallel with the first battery,
A power generation ratio detection unit that detects a ratio of an actual power generation control instruction value to a maximum value of the current power generation control instruction value of the generator,
A second battery charge control unit that controls the voltage controller so that the charging of the second battery is prohibited when the ratio detected by the power generation ratio detection unit is equal to or greater than a predetermined ratio. A power supply control device for a vehicle, comprising:

The generator is a generator with a regulator that outputs the energization duty of the field coil with respect to the power generation control instruction voltage,
The power supply control device for a vehicle according to claim 1, wherein the power generation ratio detection unit detects the ratio based on an energization duty output from the generator.

4. The battery according to claim 1, wherein the first battery is a lead battery, and the second battery is a lithium ion battery having better charge acceptability than a lead battery. 5. Power supply control device for vehicles.