JP2004249935A - 車輌用電源システム - Google Patents
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Abstract
【課題】寿命を推定することができる車輌用電源システムを提供する。
【解決手段】並列に接続した複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内部に備えた温度センサ３４〜３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリ２０と、を備える。また、温度センサ３４〜３７により検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する寿命推定手段（ステップＳ１０６）と、を備える。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のＳＷ素子３０〜３３の温度変化に応じて寿命を推定する。
【選択図】 図１
【解決手段】並列に接続した複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内部に備えた温度センサ３４〜３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリ２０と、を備える。また、温度センサ３４〜３７により検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する寿命推定手段（ステップＳ１０６）と、を備える。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のＳＷ素子３０〜３３の温度変化に応じて寿命を推定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車輌用電源システムに関する。特に、車輌用電源システムの寿命の推定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輌用電源システムとして、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータにより充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリを備えたものが知られている。これは、また、複数のＤＣ／ＤＣコンバータと接続され、複数のＤＣ／ＤＣコンバータに時間差もって起動信号を送出して複数のＤＣ／ＤＣコンバータの起動順番を制御するコントロールユニットを備えている。各ＤＣ／ＤＣコンバータは、他のＤＣ／ＤＣコンバータの起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識し、認識した起動順番に応じた補助バッテリへの充電電圧を設定している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５２９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
車輌用電源システムにおいては、電源供給装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、製造上の誤差によりそれぞれ出力電圧が異なる。従って、補助バッテリへの充電電圧は、それぞれ異なる値が設定されている。そのため、複数の電源供給装置を同時に起動すると、設定された出力電圧の高い電源供給装置ほど負荷率が高くなり、電源供給装置間で負荷率が偏って寿命が偏ってしまうという問題点があった。
【０００５】
これに対して、上記従来技術では、電源供給装置間の負荷率を平均化するために、外部のコントロールユニットから各電源供給装置の出力電圧の変更を制御しているが、これにより、システムが肥大化するという問題がある。また、起動順序を定期的もしくはランダムに変更しても負荷率および寿命の均一化を行うことは出来ないという問題がある。
【０００６】
これに対して、それぞれの電源供給装置の寿命を推定し、これに応じて電源供給装置の駆動を制御することにより、寿命を均一化することができる。そこで本発明は、寿命を推定することができる車輌用電源システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、並列に接続した複数の電源供給装置と、前記電源供給装置内部に備えた温度検出手段と、前記電源供給装置により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリを備える。さらに、前記温度検出手段により検出した前記電源供給装置の内部温度から前記電源供給装置の寿命を推定する寿命推定手段と、を備える。
【０００８】
【作用及び効果】
電源供給装置内部に備えた温度検出手段により検出した電源供給装置の内部温度から電源供給装置の寿命を推定することができる。これにより、電源供給装置を駆動する際に、推定寿命を用いて制御することができるので、寿命を均一化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に用いる車輌用電源システムについて説明する。ここでは、車輌の補機電源システムの概略構成を、図１を用いて説明する。
【００１０】
車輌の主バッテリとして高電圧バッテリ１０を備える。高電圧バッテリ１０には、電源供給装置の入力側を接続する。ここでは、電源供給装置としてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を並列に接続する。高電圧バッテリ１０からの高電圧電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち少なくとも一つに入力し、低電圧電力に変換する。なお、ここではＤＣ／ＤＣコンバータ１０を高電圧バッテリ１０に接続したが、燃料電池等の発電装置に接続してもよい。
【００１１】
各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３には直列にヒュージブルリング（以下、Ｆ／Ｌ）１５〜１７を接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力側にはＦ／Ｌ１４を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側にはＦ／Ｌ１５を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力側にはＦ／Ｌ１６を接続する。
【００１２】
また、補機バッテリ２０を備える。補機バッテリ２０の正極側端子には、Ｆ／Ｌ１９を接続する。さらに、Ｆ／Ｌ１４〜１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の出力側を並列に接続する。また、補機バッテリ２０の負極側端子を接地する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の少なくとも一つを通って変換された低電圧電力を、補機バッテリ２０に蓄電可能な構成とする。
【００１３】
また、補機バッテリ２０からの給電を受けて駆動する補機類の補機負荷１８を備える。補機負荷１８には、Ｆ／Ｌ１７を介して、補機バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から１３からの電力が供給される。さらに、制御装置としてＥＣＵ２１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３は各々ＥＣＵ２１に接続され、ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３への動作命令、動作管理が行われる。
【００１４】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の内部構成を図２に示す。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の構成を示すが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、１３も同様の構成とする。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を、２直２並列に接続したＳＷ素子３０〜３３と、変圧を行うリアクトル４０と、整流を行う整流部４１と、それらを制御する制御・通信部４３とから構成する。
【００１６】
ＳＷ素子３０〜３３を入力に対して２直２並列に接続する。このＳＷ素子３０〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、入力直流電圧を交流電圧に変換する。ＳＷ素子３０〜３３からの出力、ここでは、２直２並列に接続したＳＷ素子３０〜３３の中点から取り出した交流電圧をリアクトル４０に入力し、変圧する。リアクトル４０内で、入力側と出力側は絶縁される。変圧された交流電圧をさらに整流部４１に入力し、直流電圧に変換する。
【００１７】
ＳＷ素子３０〜３３にはそれぞれの温度を検出するために、温度センサ３４〜３７を備える。また、ＳＷ素子３０〜３３からリアクトル４０に供給される電圧および電流を、電圧センサ３８、電流センサ３９により検出する。また、整流部４１から出力される直流電圧を検出する電圧センサ４２を備える。温度センサ３４〜３７、電圧センサ３８、４２、電流センサ３９の出力は制御・通信部４３に入力される。制御・通信部４３からはＳＷ素子３０〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える信号が出力される。また、制御・通信部４３とＥＣＵ２１とを接続して、通信可能とする。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の運転時には、ＳＷ素子３０〜３３が発熱して温度が上昇し、停止時には発熱が止って温度が低下する。そのため、運転と停止の繰り返しによりＳＷ素子３０〜３３で熱膨脹と熱収縮が繰り返される。これによりＳＷ素子３０〜３３に熱疲労がかかり、ＳＷ素子３０〜３３の不良または破壊が生じる可能性がある。そこで本実施形態では、ＳＷ素子３０〜３３の不良または破壊が生じるまでの寿命を推定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。
【００１９】
電源システムの寿命の推定方法を図３のフローチャートを用いて説明する。本フローは、例えば、イグニッションキーがイグニッションキーシリンダーに差し込まれたことを検知したら開始する。
【００２０】
ステップＳ１において、イグニッション（以下、ＩＧＮ）がＯＮであるか否かを判断する。ＯＦＦの状態であれば、ＯＮとなるまで待機する。ＩＧＮがＯＮとなったらステップＳ２に進み、寿命の推定を開始する。
【００２１】
ステップＳ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内の温度を検出する。ここでは、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３に備えたＳＷ素子３０〜３３の温度を温度センサ３４〜３７により検出する。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のそれぞれの温度Ｔｎを、温度センサ３４〜３７の平均値とする。または、温度センサ３４〜３７で検出した温度のうち最大値を温度Ｔｎとしてもよい。温度ＴｎはＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３、特にＳＷ素子３０〜３３の温度状態を示すものであればよい。この計測結果を、制御・通信部４３に入力する。ステップＳ３において、ステップＳ２で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度Ｔｎを制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信する。
【００２２】
なお、ｎは電源投入からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度を検出した回数である。つまり、ステップＳ２を通った回数に相当する。電源投入時にはｎ＝１とし、電源遮断後にはリセットする。
【００２３】
ステップＳ４において、温度ＴｎをＥＣＵ２１内部の図示しないメモリに記憶し、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ２１内部に記録されている前回（ｎ−１回目）のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の温度データＴｎ−１と、今回（ｎ回目）記録した各々の温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎ（＝Ｔｎ−Ｔｎ−１）を算出する。つまり、前回（ｎ−１回目）から今回（ｎ回目）測定するまでのＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度変化を温度変化データΔＴｎとして算出する。なお、本データは電源遮断毎に消去する。また、電源投入初期時には、比較は行わずに温度変化データΔＴ１を０と記憶する。
【００２４】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。ここでは、図４に示すような温度差に対する動作可能回数の関係を予め求めておき、これをＥＣＵ２１に記憶しておくことで寿命を推定する。なお、図４に示した動作可能回数は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を示している。動作可能回数は、ΔＴｎの温度変化を繰り返すことができる回数を示している。つまり、前回の測定から今回の測定するまでにｔ時間かかり、ｔ時間での動作回数がＮ１とすると、動作可能回数がＮ回であった場合には、その寿命はＮ−Ｎ１回（１回の所要時間を１Ｈとすれば、回数を時間に変換することも出来る）となる。
【００２５】
設定された出力電圧の高いＤＣ／ＤＣコンバータほど負荷率が高くなり、温度上昇率が大きくなる。そのため、ＳＷ素子３０〜３３の温度を直接検出することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の負荷の大きさに応じた温度変化データΔＴｎを検出し、寿命を推定することができる。
【００２６】
寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、図示しないＩＧＮがＯＦＦかどうかを判断し、ＯＦＦであればフローを終了する。ＩＧＮがＯＮの場合にはステップＳ２に戻り本フローを繰り返す。
【００２７】
上記のように動作させることにより、並列に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命が推定可能となる。なお、動作順序は機能が満たせれば、上記の順序通りでなくともよい。
【００２８】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００２９】
並列に接続した複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内部に備えた温度センサ３４〜３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリ２０と、を備える。また、温度センサ３４〜３７により検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する寿命推定手段（ステップＳ６）と、を備える。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度の変化量に応じて寿命を推定する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を正確に推定することができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作を、推定した寿命を用いて制御することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を均一化する制御を行うことができる。
【００３０】
また、温度センサ３４〜３７によりＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のスイッチ素子３１〜３４のジャンクション部分の温度を検出し、ジャンクション部分の温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。ここでは、ジャンクション部分の温度を検出するこことによりジャンクション部分の温度上昇率を求める。これにより、温度上昇により劣化または破棄を生じやすい部分の温度に応じて寿命を推定するので、正確に寿命を推定することができる。
【００３１】
ここでは、電源供給装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を用い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のスイッチ素子３０〜３３の温度変化量ΔＴｎに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。このように、熱により劣化または破壊を生じやすいＳＷ素子３０〜３３の温度変化から寿命を推定することができ、正確に寿命を推定することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３３】
本実施形態に用いる車輌用電源システムの構成を第１の実施形態と同様とする。図５に、本実施形態における車輌用電源システムの駆動方法を示す。イグニッションキーがイグニッションキーシリンダーに差し込まれたことを検知したら開始する。
【００３４】
ステップＳ１１では、図示しないＩＧＮがＯＮであるかどうかを判断する。ＯＦＦであれば、ステップＳ１１に戻り、ＩＧＮがＯＮとなるまでこれを繰り返す。ステップＳ１１においてＩＧＮがＯＮであると判断されたら、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ＥＣＵ２１に記録されているＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命情報を読出し、それぞれを比較して、寿命の長短の順序をつける。例えば、前回の駆動終了時（システム終了（ＩＧＮ ＯＦＦ））に推定されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１の寿命が１０００ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の寿命が１０５０ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の寿命が９５０ｈとする。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の寿命が最も長く、次にＤＣ／ＤＣコンバータ１１、その次にＤＣ／ＤＣコンバータ１３となる。このように寿命の長短の順序付けを行ったら、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、ステップＳ１２で算出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命で一番寿命が長いものから順番に起動させる。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から起動する。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、最後にＤＣ／ＤＣコンバータ１３を起動する。
【００３５】
ステップＳ１４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内のＳＷ素子３０〜３３の温度Ｔｎを、温度センサ３４〜３７により計測する。ここでは、温度センサ３４〜３７により、ＳＷ素子３０〜３３の温度を所定時間モニタする。この計測結果を、制御・通信部４３に格納し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、ステップＳ１４で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度を、制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６ではＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の温度を記録する。このとき、所定時間モニタしたＳＷ素子３０〜３３の温度の平均温度を求め、これを、平均温度データＴｎとしてＥＣＵ２１の図示しないメモリに記録する。または、温度センサ３４〜３７によりＳＷ素子３０〜３３の温度を複数回計測して、その平均温度を求めて平均温度データＴｎとしても良い。
【００３６】
ステップＳ１７では、ＥＣＵ２１に記録されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の平均温度データＴｎ−１と、今回記録した各々の平均温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎを算出する。なお、本データは、電源遮断ごとに消去し、電源投入初期時には温度変化データΔＴ１を０として記憶する。
【００３７】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。寿命は、図４に示すようなマップから算出する。寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、図示しないＩＧＮがＯＦＦであるかどうかを判断し、ＯＦＦであれば本フローを終了し、ＯＮであればステップＳ１４に戻って寿命の推定を繰り返し行う。
【００３８】
次に、本実施形態の効果を説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度についての所定時間の平均から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命推定を所定時間の平均温度で算出する構成としたため、寿命推定の更なる精度の向上が図れる。
【００４０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち、推定寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）から起動する。これにより、並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３間の寿命のバラツキを抑制することができるため、システムとしての寿命向上が図れる。
【００４１】
次に、第３の実施形態について説明する。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
車輌用電源システムの構成を第１の実施形態と同様とする。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３には、図２に示すように出力電圧を検出する電圧センサ４２を備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流を検出する電流センサ３９を備える。なお、この電流センサ３９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３それぞれの出力側に配置して、出力電流を検知してもよい。車輌用電源システムの駆動制御を図６のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
ステップＳ２１〜Ｓ２３を、第２実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様とする。つまり、ＩＧＮがＯＮとなったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の寿命を比較し、寿命の長いものから起動させる。
【００４４】
ステップＳ２４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内に備えたそれぞれのＳＷ素子３０〜３３の温度を温度センサ３４〜３７で検出する。また、ＳＷ素子３０〜３３各々に流れる電流を電流センサ３９で計測する。ここでは、ＳＷ素子３０〜３３の温度および電流を所定時間モニタする。この結果を制御・通信部４３に格納し、ステップＳ２５へ進む。
【００４５】
ステップＳ２５において、ステップＳ２４で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度および電流を制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信する。ステップＳ２６において、ＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の所定時間での平均温度Ｔｎ、平均電流値Ｉｎを算出する。算出した平均温度Ｔｎ、平均電流値ＩｎをＥＣＵ２１内部の図示しないメモリに記録し、ステップＳ２７に進む。
【００４６】
ステップＳ２７では、ＥＣＵ２１内部に記録されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の平均温度データＴｎ−１と、今回記録した各々の平均温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎを算出して記憶する。なお、本データは電源遮断ごとに消去し、電源投入初期時にはΔＴ１を０として記憶する。
【００４７】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。寿命は、図４に示すマップから算出することができる。
【００４８】
算出した寿命データに、ステップＳ２６で算出した平均電流データＩｎを加味し、電流補正寿命データを算出する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を流れる電流値がＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の許容電流に近いほど、寿命が短くなる。つまり、許容電流と平均電流値Ｉｎの比が１に近いほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命が短くなるように補正する。電流補正寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭに記録し、ステップＳ２９に進む。
【００４９】
ステップＳ２９では、負荷状態に応じて、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を制御する。補機負荷１８の負荷電流使用状態を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３に内蔵されている電圧センサ４２で検知する。電圧センサ４２の値が上限設定値（例えば１４．５Ｖ）以上であれば、動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を減らすことができると判断する。そこで、ＥＣＵ２１内に記録されている電流補正寿命が短いＤＣ／ＤＣコンバータから動作を停止させる。ここでは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が１０００ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１０５０ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が９５０ｈとすると、まずＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止した後も電圧センサ４２の値が上限設定値以上である場合には、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１を停止する。
【００５０】
反対に、電圧センサ４２の値が加減設定値（例えば１３．５Ｖ）以下であれば、動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を増やす必要があると判断する。そこで、停止しているＤＣ／ＤＣコンバータがある場合には、停止しているＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち、寿命の長いと推定されるものから動作を再開する。
【００５１】
次に、ステップＳ３０では、図示しないＩＧＮがＯＮＯＦＦかどうかを判断し、ＯＦＦであれば本フローを終了し、ＯＦＦでなければステップＳ２４に進み、本フローを繰り返す。
【００５２】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第２の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流を検出する電流センサ３９を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命をＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流により補正する。ここでは、所定時間の平均電流値Ｉｎにより補正する。平均電流値Ｉｎが大きいほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命が短くなるように補正する。これにより、許容電流に対する負荷電流の割合を考慮して寿命を補正することができるので、寿命推定の更なる精度の向上が図れる。
【００５４】
また、負荷状態を検出する負荷検出手段を備え、負荷状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作台数を変更する。ここでは、出力電圧を検出する電圧センサ４２を備え、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３からの出力電圧に応じて動作台数を変更する。例えば、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３からの出力電圧が規定電圧以上の場合には、動作台数を低減する。このように負荷状態に応じて、動作しないＤＣ／ＤＣコンバータが発生するため、システムとしての寿命向上を図ることができる。
【００５５】
このときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち推定寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータを優先的に動作させる。言い換えれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち推定寿命の短いものから、負荷状態に応じて動作を停止させる。これにより、並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３間の寿命のバラツキを抑制することができるため、システムとしての寿命向上が図れる。
【００５６】
次に、第４の実施形態について説明する。以下、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５７】
車輌用電源システムの構成を第３の実施形態と同様とする。車輌用電源システムの駆動制御を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５８】
ステップＳ４１〜Ｓ４５においては、第３実施形態におけるステップＳ２１〜２５と同様に制御する。つまり、ＩＧＮがＯＮとなったら、寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータから起動し、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の温度と出力電流をモニタし、ＥＣＵ２１に入力する。
【００５９】
ステップＳ４６で、ＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の所定時間での平均温度Ｔｎ、平均電流値Ｉｎを算出する。また、所定時間内の最高温度Ｔｍａｘｎ、最低温度Ｔｍｉｎｎ、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎを読み込む。各検出値Ｔｎ、Ｉｎ、Ｔｍａｘｎ、Ｔｍｉｎｎ、Ｉｍａｘｎ、ＩｍｉｎｎをＥＣＵ２１内の図示しないメモリに記録する。ステップＳ４７においては、ＥＣＵ２１内部に記憶されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の平均温度データＴｎー１と、今回の平均温度データＴｎを比較して、その温度差を温度変化データΔＴｎとして記憶する。電源投入初期にはΔＴ１を０として記憶し、電源遮蔽ごとに消去する。
【００６０】
ステップＳ４８において、ステップＳ４７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の寿命を算出する。寿命を、図４に示すマップを用いて算出する。算出した寿命データにステップＳ４６で算出した平均電流データＩｎを加味し、電流補正寿命データを算出する。
【００６１】
さらに、最高温度Ｔｍａｘｎと最低温度Ｔｍｉｎｎを比較して、最大温度変化データΔＴｍａｘｎ（＝Ｔｍａｘｎ−Ｔｍｉｎｎ）を算出する。この最大温度変化データΔＴｍａｘｎから、図４のグラフを用いて、最大温度変化時寿命を算出する。最大温度変化時寿命を、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎにより補正する。ここでは、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎを比較して、この差が大きい場合には最大温度変化時寿命が短くなるように補正する。
【００６２】
さらに、電流補正寿命データを最大温度変化時寿命データにより補正する。例えば、最大温度変化時寿命データが小さい場合には、電流補正寿命データが小さくなるように補正する。これは、最大温度変化データΔＴｍａｘｎが大きい場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の劣化が大きいと推定されるためである。これを寿命データとして、ＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録する。
【００６３】
次に、ステップＳ４９では、ステップＳ２９と同様に、負荷状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作台数を制御する。ステップＳ５０では図示しないＩＧＮがＯＦＦであるかどうかを判断する。ＩＧＮがＯＦＦであれば本フローを終了する。ＩＧＮがＯＦＦでなければステップＳ４４に戻り、寿命を繰り返し推定してＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作を制御する。
【００６４】
このように、本実施形態では、並列に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命の推定を行って、寿命が短いと推定されるＤＣ／ＤＣコンバータの動作を負荷状態に応じて停止させる。
【００６５】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第３の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００６６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を、温度センサ３３〜３７により検出した最高温度Ｔｍａｘｎと最低温度Ｔｍｉｎｎにより補正する。これにより、最高・最低温度Ｔｍａｘｎ、Ｔｍｉｎｎによる寿命への影響を考慮することができるので、さらに正確な寿命推定を行うことができる。このとき、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎと最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎについても補正を行うことで、さらに正確な寿命推定を行うことができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態においては、温度変化データΔＴｎから寿命を求めているが、動作開始時からｎ回目までの温度変化分ΔＴ（ｎ）から寿命を求めることもできる。ただし、ΔＴ（ｎ）＝ΔＴ（ｎ−１）＋ΔＴｎである。これにより、動作開始時からｎ回目の検出までの間の温度変化分ΔＴ（ｎ）を算出し、これから寿命を推定することができる。ただし、この場合には、寿命は動作開始時からｎ回目までを１サイクルとした熱サイクルを何回繰り返すことができるかを示す動作可能回数で表される。
【００６８】
このように、本発明は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が為し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いる電源システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に用いるＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】ＳＷ素子の温度差に対する寿命を示す図である。
【図５】第２の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】第４の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電源供給装置）
２０ 補機バッテリ
３０〜３３ ＳＷ素子（スイッチ素子）
３４〜３７ 温度センサ（温度検出手段）
３９ 電流センサ（電流検出手段）
４２ 電圧センサ（負荷検出手段）
Ｓ６、１８、２８、４８ ・・・ 寿命推定手段
【産業上の利用分野】
本発明は、車輌用電源システムに関する。特に、車輌用電源システムの寿命の推定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車輌用電源システムとして、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータにより充電されると共に負荷に対して給電を行う補助バッテリを備えたものが知られている。これは、また、複数のＤＣ／ＤＣコンバータと接続され、複数のＤＣ／ＤＣコンバータに時間差もって起動信号を送出して複数のＤＣ／ＤＣコンバータの起動順番を制御するコントロールユニットを備えている。各ＤＣ／ＤＣコンバータは、他のＤＣ／ＤＣコンバータの起動状態に応じた信号を検出して起動順番を認識し、認識した起動順番に応じた補助バッテリへの充電電圧を設定している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５２９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
車輌用電源システムにおいては、電源供給装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、製造上の誤差によりそれぞれ出力電圧が異なる。従って、補助バッテリへの充電電圧は、それぞれ異なる値が設定されている。そのため、複数の電源供給装置を同時に起動すると、設定された出力電圧の高い電源供給装置ほど負荷率が高くなり、電源供給装置間で負荷率が偏って寿命が偏ってしまうという問題点があった。
【０００５】
これに対して、上記従来技術では、電源供給装置間の負荷率を平均化するために、外部のコントロールユニットから各電源供給装置の出力電圧の変更を制御しているが、これにより、システムが肥大化するという問題がある。また、起動順序を定期的もしくはランダムに変更しても負荷率および寿命の均一化を行うことは出来ないという問題がある。
【０００６】
これに対して、それぞれの電源供給装置の寿命を推定し、これに応じて電源供給装置の駆動を制御することにより、寿命を均一化することができる。そこで本発明は、寿命を推定することができる車輌用電源システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、並列に接続した複数の電源供給装置と、前記電源供給装置内部に備えた温度検出手段と、前記電源供給装置により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリを備える。さらに、前記温度検出手段により検出した前記電源供給装置の内部温度から前記電源供給装置の寿命を推定する寿命推定手段と、を備える。
【０００８】
【作用及び効果】
電源供給装置内部に備えた温度検出手段により検出した電源供給装置の内部温度から電源供給装置の寿命を推定することができる。これにより、電源供給装置を駆動する際に、推定寿命を用いて制御することができるので、寿命を均一化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に用いる車輌用電源システムについて説明する。ここでは、車輌の補機電源システムの概略構成を、図１を用いて説明する。
【００１０】
車輌の主バッテリとして高電圧バッテリ１０を備える。高電圧バッテリ１０には、電源供給装置の入力側を接続する。ここでは、電源供給装置としてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を並列に接続する。高電圧バッテリ１０からの高電圧電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち少なくとも一つに入力し、低電圧電力に変換する。なお、ここではＤＣ／ＤＣコンバータ１０を高電圧バッテリ１０に接続したが、燃料電池等の発電装置に接続してもよい。
【００１１】
各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３には直列にヒュージブルリング（以下、Ｆ／Ｌ）１５〜１７を接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力側にはＦ／Ｌ１４を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側にはＦ／Ｌ１５を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力側にはＦ／Ｌ１６を接続する。
【００１２】
また、補機バッテリ２０を備える。補機バッテリ２０の正極側端子には、Ｆ／Ｌ１９を接続する。さらに、Ｆ／Ｌ１４〜１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の出力側を並列に接続する。また、補機バッテリ２０の負極側端子を接地する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の少なくとも一つを通って変換された低電圧電力を、補機バッテリ２０に蓄電可能な構成とする。
【００１３】
また、補機バッテリ２０からの給電を受けて駆動する補機類の補機負荷１８を備える。補機負荷１８には、Ｆ／Ｌ１７を介して、補機バッテリ２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ１１から１３からの電力が供給される。さらに、制御装置としてＥＣＵ２１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３は各々ＥＣＵ２１に接続され、ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３への動作命令、動作管理が行われる。
【００１４】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の内部構成を図２に示す。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の構成を示すが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、１３も同様の構成とする。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を、２直２並列に接続したＳＷ素子３０〜３３と、変圧を行うリアクトル４０と、整流を行う整流部４１と、それらを制御する制御・通信部４３とから構成する。
【００１６】
ＳＷ素子３０〜３３を入力に対して２直２並列に接続する。このＳＷ素子３０〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、入力直流電圧を交流電圧に変換する。ＳＷ素子３０〜３３からの出力、ここでは、２直２並列に接続したＳＷ素子３０〜３３の中点から取り出した交流電圧をリアクトル４０に入力し、変圧する。リアクトル４０内で、入力側と出力側は絶縁される。変圧された交流電圧をさらに整流部４１に入力し、直流電圧に変換する。
【００１７】
ＳＷ素子３０〜３３にはそれぞれの温度を検出するために、温度センサ３４〜３７を備える。また、ＳＷ素子３０〜３３からリアクトル４０に供給される電圧および電流を、電圧センサ３８、電流センサ３９により検出する。また、整流部４１から出力される直流電圧を検出する電圧センサ４２を備える。温度センサ３４〜３７、電圧センサ３８、４２、電流センサ３９の出力は制御・通信部４３に入力される。制御・通信部４３からはＳＷ素子３０〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える信号が出力される。また、制御・通信部４３とＥＣＵ２１とを接続して、通信可能とする。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の運転時には、ＳＷ素子３０〜３３が発熱して温度が上昇し、停止時には発熱が止って温度が低下する。そのため、運転と停止の繰り返しによりＳＷ素子３０〜３３で熱膨脹と熱収縮が繰り返される。これによりＳＷ素子３０〜３３に熱疲労がかかり、ＳＷ素子３０〜３３の不良または破壊が生じる可能性がある。そこで本実施形態では、ＳＷ素子３０〜３３の不良または破壊が生じるまでの寿命を推定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。
【００１９】
電源システムの寿命の推定方法を図３のフローチャートを用いて説明する。本フローは、例えば、イグニッションキーがイグニッションキーシリンダーに差し込まれたことを検知したら開始する。
【００２０】
ステップＳ１において、イグニッション（以下、ＩＧＮ）がＯＮであるか否かを判断する。ＯＦＦの状態であれば、ＯＮとなるまで待機する。ＩＧＮがＯＮとなったらステップＳ２に進み、寿命の推定を開始する。
【００２１】
ステップＳ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内の温度を検出する。ここでは、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３に備えたＳＷ素子３０〜３３の温度を温度センサ３４〜３７により検出する。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のそれぞれの温度Ｔｎを、温度センサ３４〜３７の平均値とする。または、温度センサ３４〜３７で検出した温度のうち最大値を温度Ｔｎとしてもよい。温度ＴｎはＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３、特にＳＷ素子３０〜３３の温度状態を示すものであればよい。この計測結果を、制御・通信部４３に入力する。ステップＳ３において、ステップＳ２で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度Ｔｎを制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信する。
【００２２】
なお、ｎは電源投入からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度を検出した回数である。つまり、ステップＳ２を通った回数に相当する。電源投入時にはｎ＝１とし、電源遮断後にはリセットする。
【００２３】
ステップＳ４において、温度ＴｎをＥＣＵ２１内部の図示しないメモリに記憶し、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ２１内部に記録されている前回（ｎ−１回目）のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の温度データＴｎ−１と、今回（ｎ回目）記録した各々の温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎ（＝Ｔｎ−Ｔｎ−１）を算出する。つまり、前回（ｎ−１回目）から今回（ｎ回目）測定するまでのＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度変化を温度変化データΔＴｎとして算出する。なお、本データは電源遮断毎に消去する。また、電源投入初期時には、比較は行わずに温度変化データΔＴ１を０と記憶する。
【００２４】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。ここでは、図４に示すような温度差に対する動作可能回数の関係を予め求めておき、これをＥＣＵ２１に記憶しておくことで寿命を推定する。なお、図４に示した動作可能回数は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を示している。動作可能回数は、ΔＴｎの温度変化を繰り返すことができる回数を示している。つまり、前回の測定から今回の測定するまでにｔ時間かかり、ｔ時間での動作回数がＮ１とすると、動作可能回数がＮ回であった場合には、その寿命はＮ−Ｎ１回（１回の所要時間を１Ｈとすれば、回数を時間に変換することも出来る）となる。
【００２５】
設定された出力電圧の高いＤＣ／ＤＣコンバータほど負荷率が高くなり、温度上昇率が大きくなる。そのため、ＳＷ素子３０〜３３の温度を直接検出することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の負荷の大きさに応じた温度変化データΔＴｎを検出し、寿命を推定することができる。
【００２６】
寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、図示しないＩＧＮがＯＦＦかどうかを判断し、ＯＦＦであればフローを終了する。ＩＧＮがＯＮの場合にはステップＳ２に戻り本フローを繰り返す。
【００２７】
上記のように動作させることにより、並列に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命が推定可能となる。なお、動作順序は機能が満たせれば、上記の順序通りでなくともよい。
【００２８】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００２９】
並列に接続した複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内部に備えた温度センサ３４〜３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリ２０と、を備える。また、温度センサ３４〜３７により検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する寿命推定手段（ステップＳ６）と、を備える。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度の変化量に応じて寿命を推定する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を正確に推定することができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作を、推定した寿命を用いて制御することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を均一化する制御を行うことができる。
【００３０】
また、温度センサ３４〜３７によりＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のスイッチ素子３１〜３４のジャンクション部分の温度を検出し、ジャンクション部分の温度からＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。ここでは、ジャンクション部分の温度を検出するこことによりジャンクション部分の温度上昇率を求める。これにより、温度上昇により劣化または破棄を生じやすい部分の温度に応じて寿命を推定するので、正確に寿命を推定することができる。
【００３１】
ここでは、電源供給装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を用い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のスイッチ素子３０〜３３の温度変化量ΔＴｎに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。このように、熱により劣化または破壊を生じやすいＳＷ素子３０〜３３の温度変化から寿命を推定することができ、正確に寿命を推定することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３３】
本実施形態に用いる車輌用電源システムの構成を第１の実施形態と同様とする。図５に、本実施形態における車輌用電源システムの駆動方法を示す。イグニッションキーがイグニッションキーシリンダーに差し込まれたことを検知したら開始する。
【００３４】
ステップＳ１１では、図示しないＩＧＮがＯＮであるかどうかを判断する。ＯＦＦであれば、ステップＳ１１に戻り、ＩＧＮがＯＮとなるまでこれを繰り返す。ステップＳ１１においてＩＧＮがＯＮであると判断されたら、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ＥＣＵ２１に記録されているＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命情報を読出し、それぞれを比較して、寿命の長短の順序をつける。例えば、前回の駆動終了時（システム終了（ＩＧＮ ＯＦＦ））に推定されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１の寿命が１０００ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の寿命が１０５０ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の寿命が９５０ｈとする。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の寿命が最も長く、次にＤＣ／ＤＣコンバータ１１、その次にＤＣ／ＤＣコンバータ１３となる。このように寿命の長短の順序付けを行ったら、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、ステップＳ１２で算出したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命で一番寿命が長いものから順番に起動させる。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から起動する。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、最後にＤＣ／ＤＣコンバータ１３を起動する。
【００３５】
ステップＳ１４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内のＳＷ素子３０〜３３の温度Ｔｎを、温度センサ３４〜３７により計測する。ここでは、温度センサ３４〜３７により、ＳＷ素子３０〜３３の温度を所定時間モニタする。この計測結果を、制御・通信部４３に格納し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、ステップＳ１４で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度を、制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６ではＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の温度を記録する。このとき、所定時間モニタしたＳＷ素子３０〜３３の温度の平均温度を求め、これを、平均温度データＴｎとしてＥＣＵ２１の図示しないメモリに記録する。または、温度センサ３４〜３７によりＳＷ素子３０〜３３の温度を複数回計測して、その平均温度を求めて平均温度データＴｎとしても良い。
【００３６】
ステップＳ１７では、ＥＣＵ２１に記録されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の平均温度データＴｎ−１と、今回記録した各々の平均温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎを算出する。なお、本データは、電源遮断ごとに消去し、電源投入初期時には温度変化データΔＴ１を０として記憶する。
【００３７】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。寿命は、図４に示すようなマップから算出する。寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、図示しないＩＧＮがＯＦＦであるかどうかを判断し、ＯＦＦであれば本フローを終了し、ＯＮであればステップＳ１４に戻って寿命の推定を繰り返し行う。
【００３８】
次に、本実施形態の効果を説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の内部温度についての所定時間の平均から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を推定する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命推定を所定時間の平均温度で算出する構成としたため、寿命推定の更なる精度の向上が図れる。
【００４０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち、推定寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）から起動する。これにより、並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３間の寿命のバラツキを抑制することができるため、システムとしての寿命向上が図れる。
【００４１】
次に、第３の実施形態について説明する。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
車輌用電源システムの構成を第１の実施形態と同様とする。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３には、図２に示すように出力電圧を検出する電圧センサ４２を備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流を検出する電流センサ３９を備える。なお、この電流センサ３９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３それぞれの出力側に配置して、出力電流を検知してもよい。車輌用電源システムの駆動制御を図６のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
ステップＳ２１〜Ｓ２３を、第２実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様とする。つまり、ＩＧＮがＯＮとなったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の寿命を比較し、寿命の長いものから起動させる。
【００４４】
ステップＳ２４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３内に備えたそれぞれのＳＷ素子３０〜３３の温度を温度センサ３４〜３７で検出する。また、ＳＷ素子３０〜３３各々に流れる電流を電流センサ３９で計測する。ここでは、ＳＷ素子３０〜３３の温度および電流を所定時間モニタする。この結果を制御・通信部４３に格納し、ステップＳ２５へ進む。
【００４５】
ステップＳ２５において、ステップＳ２４で計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の温度および電流を制御・通信部４３からＥＣＵ２１に送信する。ステップＳ２６において、ＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の所定時間での平均温度Ｔｎ、平均電流値Ｉｎを算出する。算出した平均温度Ｔｎ、平均電流値ＩｎをＥＣＵ２１内部の図示しないメモリに記録し、ステップＳ２７に進む。
【００４６】
ステップＳ２７では、ＥＣＵ２１内部に記録されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の平均温度データＴｎ−１と、今回記録した各々の平均温度データＴｎを比較し、温度変化データΔＴｎを算出して記憶する。なお、本データは電源遮断ごとに消去し、電源投入初期時にはΔＴ１を０として記憶する。
【００４７】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命を算出する。寿命は、図４に示すマップから算出することができる。
【００４８】
算出した寿命データに、ステップＳ２６で算出した平均電流データＩｎを加味し、電流補正寿命データを算出する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３を流れる電流値がＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の許容電流に近いほど、寿命が短くなる。つまり、許容電流と平均電流値Ｉｎの比が１に近いほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命が短くなるように補正する。電流補正寿命データは累積データとしてＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭに記録し、ステップＳ２９に進む。
【００４９】
ステップＳ２９では、負荷状態に応じて、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を制御する。補機負荷１８の負荷電流使用状態を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３に内蔵されている電圧センサ４２で検知する。電圧センサ４２の値が上限設定値（例えば１４．５Ｖ）以上であれば、動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を減らすことができると判断する。そこで、ＥＣＵ２１内に記録されている電流補正寿命が短いＤＣ／ＤＣコンバータから動作を停止させる。ここでは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が１０００ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１０５０ｈ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が９５０ｈとすると、まずＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止した後も電圧センサ４２の値が上限設定値以上である場合には、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１を停止する。
【００５０】
反対に、電圧センサ４２の値が加減設定値（例えば１３．５Ｖ）以下であれば、動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の台数を増やす必要があると判断する。そこで、停止しているＤＣ／ＤＣコンバータがある場合には、停止しているＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち、寿命の長いと推定されるものから動作を再開する。
【００５１】
次に、ステップＳ３０では、図示しないＩＧＮがＯＮＯＦＦかどうかを判断し、ＯＦＦであれば本フローを終了し、ＯＦＦでなければステップＳ２４に進み、本フローを繰り返す。
【００５２】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第２の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流を検出する電流センサ３９を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命をＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作電流により補正する。ここでは、所定時間の平均電流値Ｉｎにより補正する。平均電流値Ｉｎが大きいほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命が短くなるように補正する。これにより、許容電流に対する負荷電流の割合を考慮して寿命を補正することができるので、寿命推定の更なる精度の向上が図れる。
【００５４】
また、負荷状態を検出する負荷検出手段を備え、負荷状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作台数を変更する。ここでは、出力電圧を検出する電圧センサ４２を備え、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３からの出力電圧に応じて動作台数を変更する。例えば、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３からの出力電圧が規定電圧以上の場合には、動作台数を低減する。このように負荷状態に応じて、動作しないＤＣ／ＤＣコンバータが発生するため、システムとしての寿命向上を図ることができる。
【００５５】
このときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち推定寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータを優先的に動作させる。言い換えれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３のうち推定寿命の短いものから、負荷状態に応じて動作を停止させる。これにより、並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３間の寿命のバラツキを抑制することができるため、システムとしての寿命向上が図れる。
【００５６】
次に、第４の実施形態について説明する。以下、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５７】
車輌用電源システムの構成を第３の実施形態と同様とする。車輌用電源システムの駆動制御を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５８】
ステップＳ４１〜Ｓ４５においては、第３実施形態におけるステップＳ２１〜２５と同様に制御する。つまり、ＩＧＮがＯＮとなったら、寿命の長いＤＣ／ＤＣコンバータから起動し、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の温度と出力電流をモニタし、ＥＣＵ２１に入力する。
【００５９】
ステップＳ４６で、ＥＣＵ２１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の所定時間での平均温度Ｔｎ、平均電流値Ｉｎを算出する。また、所定時間内の最高温度Ｔｍａｘｎ、最低温度Ｔｍｉｎｎ、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎを読み込む。各検出値Ｔｎ、Ｉｎ、Ｔｍａｘｎ、Ｔｍｉｎｎ、Ｉｍａｘｎ、ＩｍｉｎｎをＥＣＵ２１内の図示しないメモリに記録する。ステップＳ４７においては、ＥＣＵ２１内部に記憶されている前回のＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の平均温度データＴｎー１と、今回の平均温度データＴｎを比較して、その温度差を温度変化データΔＴｎとして記憶する。電源投入初期にはΔＴ１を０として記憶し、電源遮蔽ごとに消去する。
【００６０】
ステップＳ４８において、ステップＳ４７で算出した温度変化データΔＴｎを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の各々の寿命を算出する。寿命を、図４に示すマップを用いて算出する。算出した寿命データにステップＳ４６で算出した平均電流データＩｎを加味し、電流補正寿命データを算出する。
【００６１】
さらに、最高温度Ｔｍａｘｎと最低温度Ｔｍｉｎｎを比較して、最大温度変化データΔＴｍａｘｎ（＝Ｔｍａｘｎ−Ｔｍｉｎｎ）を算出する。この最大温度変化データΔＴｍａｘｎから、図４のグラフを用いて、最大温度変化時寿命を算出する。最大温度変化時寿命を、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎにより補正する。ここでは、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎ、最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎを比較して、この差が大きい場合には最大温度変化時寿命が短くなるように補正する。
【００６２】
さらに、電流補正寿命データを最大温度変化時寿命データにより補正する。例えば、最大温度変化時寿命データが小さい場合には、電流補正寿命データが小さくなるように補正する。これは、最大温度変化データΔＴｍａｘｎが大きい場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の劣化が大きいと推定されるためである。これを寿命データとして、ＥＣＵ２１内の不揮発ＲＡＭ領域に記録する。
【００６３】
次に、ステップＳ４９では、ステップＳ２９と同様に、負荷状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作台数を制御する。ステップＳ５０では図示しないＩＧＮがＯＦＦであるかどうかを判断する。ＩＧＮがＯＦＦであれば本フローを終了する。ＩＧＮがＯＦＦでなければステップＳ４４に戻り、寿命を繰り返し推定してＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の動作を制御する。
【００６４】
このように、本実施形態では、並列に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３各々の寿命の推定を行って、寿命が短いと推定されるＤＣ／ＤＣコンバータの動作を負荷状態に応じて停止させる。
【００６５】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第３の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００６６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１〜１３の寿命を、温度センサ３３〜３７により検出した最高温度Ｔｍａｘｎと最低温度Ｔｍｉｎｎにより補正する。これにより、最高・最低温度Ｔｍａｘｎ、Ｔｍｉｎｎによる寿命への影響を考慮することができるので、さらに正確な寿命推定を行うことができる。このとき、最高温度時の電流値Ｉｍａｘｎと最低温度時の電流値Ｉｍｉｎｎについても補正を行うことで、さらに正確な寿命推定を行うことができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態においては、温度変化データΔＴｎから寿命を求めているが、動作開始時からｎ回目までの温度変化分ΔＴ（ｎ）から寿命を求めることもできる。ただし、ΔＴ（ｎ）＝ΔＴ（ｎ−１）＋ΔＴｎである。これにより、動作開始時からｎ回目の検出までの間の温度変化分ΔＴ（ｎ）を算出し、これから寿命を推定することができる。ただし、この場合には、寿命は動作開始時からｎ回目までを１サイクルとした熱サイクルを何回繰り返すことができるかを示す動作可能回数で表される。
【００６８】
このように、本発明は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が為し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いる電源システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に用いるＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】ＳＷ素子の温度差に対する寿命を示す図である。
【図５】第２の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】第４の実施形態に用いる電源供給装置の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１〜１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電源供給装置）
２０ 補機バッテリ
３０〜３３ ＳＷ素子（スイッチ素子）
３４〜３７ 温度センサ（温度検出手段）
３９ 電流センサ（電流検出手段）
４２ 電圧センサ（負荷検出手段）
Ｓ６、１８、２８、４８ ・・・ 寿命推定手段
Claims (9)
- 並列に接続した複数の電源供給装置と、
前記電源供給装置内部に備えた温度検出手段と、
前記電源供給装置により充電され、且つ、負荷に給電を行う補機バッテリと、
前記温度検出手段により検出した前記電源供給装置の内部温度から前記電源供給装置の寿命を推定する寿命推定手段と、を備えたことを特徴とする車輌用電源システム。 - 前記電源供給装置の内部温度についての所定時間の平均から、前記電源供給装置の寿命を推定する請求項１に記載の車輌用電源システム。
- 前記電源供給装置の動作電流を検出する電流検出手段を備え、
前記電源供給装置の寿命を前記電源供給装置の動作電流により補正する請求項１または２に記載の車輌用電源システム。 - 前記電源供給装置の寿命を、前記温度検出手段により検出した最高温度と最低温度により補正する請求項１から３のいずれか一つに記載の車輌用電源システム。
- 前記温度検出手段により前記電源供給装置のスイッチ素子ジャンクション部分の温度を検出し、前記スイッチ素子のジャンクション部分の温度から前記電源供給装置の寿命を推定する請求項１から４のいずれか一つに記載の車輌用電源システム。
- 前記電源供給装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータを用い、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチ素子の温度変化量に応じて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの寿命を推定する請求項５に記載の車輌用電源システム。 - 前記電源供給装置のうち、推定寿命の長い電源供給装置から起動する請求項１から６のいずれか一つに記載の車輌用電源システム。
- 負荷状態を検出する負荷検出手段を備え、
負荷状態に応じて前記電源供給装置の動作台数を制御する請求項１から７のいずれか一つに記載の車輌用電源システム。 - 前記電源供給装置のうち、推定寿命の長い電源供給装置を優先的に動作させる請求項８に記載の車輌用電源システム。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-02-21 JP JP2003044789A patent/JP2004249935A/ja active Pending
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