JP2004282800A - Power supply controller for vehicle - Google Patents

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JP2004282800A
JP2004282800A JP2003066959A JP2003066959A JP2004282800A JP 2004282800 A JP2004282800 A JP 2004282800A JP 2003066959 A JP2003066959 A JP 2003066959A JP 2003066959 A JP2003066959 A JP 2003066959A JP 2004282800 A JP2004282800 A JP 2004282800A
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Japan
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charging
engine
capacitor group
capacitor
motor
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JP2003066959A
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Japanese (ja)
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Hideaki Kanbara
英明 蒲原
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize supplying of a sufficient power from a capacitor group 70 to a motor 20 at an engine starting time. <P>SOLUTION: The power supply controller for a vehicle supplies power from the capacitor groups 70a and 70b connected in series to the motor 20 by connecting in series the capacitor groups 70a and 70b connected in parallel at normal time and switching switches 170, 180 at the engine starting time. Thus, the sufficient power can be supplied to the motor 20 without bringing out the power of the battery 80. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動時にキャパシタからモータに電力を供給する車両用電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
並列に接続されたバッテリとキャパシタとをインバータを介してモータと接続する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている車両用電源調整回路では、車両の始動時には、キャパシタからインバータを介してモータに電力を供給してモータを駆動している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２７１２０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用電源調整回路では、エンジン始動時に、キャパシタからモータに電力を供給していたので、キャパシタの電圧が所定電圧未満の場合には、モータを駆動させるのに必要な電力が供給されない可能性があった。
【０００５】
本発明は、エンジン始動時に複数のキャパシタを直列に接続して、直列に接続されたキャパシタからモータに電力を供給する車両用電源制御装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用電源制御装置は、複数のキャパシタから構成されるキャパシタ群と、複数のキャパシタを並列に接続または直列に接続する制御手段とを備える。制御手段は、モータの駆動力によるエンジン始動時には、複数のキャパシタを直列に接続して、直列に接続されたキャパシタ群から、インバータを介してモータに電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明による車両用電源制御装置によれば、エンジン始動時には、複数のキャパシタを直列に接続して、直列に接続されたキャパシタ群からモータに電力を供給するので、モータに供給する電力量を増大させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による車両用電源制御装置を適用したアイドルストップ車両の一実施の形態における構成を示す図である。このアイドルストップ車両は、エンジン１０の駆動力がトルクコンバータ２５、自動変速機３０および減速機４０を介して駆動輪５０ａ，５０ｂに伝達されることにより走行する。エンジン１０は、プーリー＆ベルト動力伝達機構１５を介してモータ２０と連結されている。
【０００９】
一般に、電動機（モータ）は、電力を駆動力に変換して力行運転するものであるが、そのままの構造で駆動力を電力に逆変換して回生運転することが可能である。また、発電機（ジェネレータ）は、駆動力を電力に変換して発電運転（回生運転と同等）するものであるが、そのままの構造で電力を駆動力に逆変換して力行運転することが可能である。つまり、電動機（モータ）と発電機（ジェネレータ）とは基本的に同一構造であり、どちらも駆動（力行）と発電（回生）とが可能である。したがって、本明細書では、電気エネルギー（電力）を回転エネルギー（駆動力）に変換する電動機（モータ）の機能と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機（ジェネレータ）の機能を合わせ持つ回転電機を、モータジェネレータまたは単にモータと呼ぶ。一方、内燃機関はガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃やしたときに発生する燃焼エネルギーを回転エネルギー（駆動力）に変換するものであり、この明細書ではこれらの内燃機関をエンジンと総称する。
【００１０】
モータ２０は、その回転力によりエンジン１０を始動するために用いられるとともに、発電電力により補機９０を駆動する。エンジン１０の始動時にモータ２０を駆動するための電力は、複数のキャパシタ（コンデンサ）から構成されるキャパシタ群７０から供給される。補機９０は、例えば、エアコンや車載オーディオであり、バッテリ８０によっても駆動される。エンジン１０およびモータ２０は、コントローラ１００により制御される。コントローラ１００は、ＣＰＵ１００ａ、ＲＯＭ１００ｂ、ＲＡＭ１００ｃを備え、エンジン１０、モータ２０、および、インバータ６０を制御する。
【００１１】
コントローラ１００には、イグニッションスイッチ２００、車両の速度を検出する車速センサ１１０、図示しないブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ１２０、図示しないアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ１３０が接続されている。コントローラ１００は、各センサ１１０〜１３０で検出された検出値に基づいてエンジントルク指令値を算出し、不図示のスロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置および点火時期制御装置を制御することによりエンジン１０の制御を行う。
【００１２】
コントローラ１００には、さらに、キャパシタ群７０の電圧を検出するキャパシタ電圧センサ７５と、バッテリ８０の電圧を検出するバッテリ電圧センサ８５と、キャパシタ群７０の充電時にキャパシタ群７０に流れる充電電流を検出する電流センサ１４０が接続されている（図２参照）。コントローラ１００は、各センサ８５，１１０〜１３０で検出された検出値に基づいて、アイドルストップの実施／解除を決定する。具体的には、車速センサ１１０で検出した車速が０ｋｍ／ｈであり、アクセルペダル操作量が所定操作量未満、ブレーキ操作量が所定操作量以上、かつ、バッテリ８０の電圧が所定電圧以上の全ての条件が満たされた時に、アイドルストップを実施する。また、アイドルストップしている状態から、上述したいずれかの条件が満たされなくなった時、すなわち、アクセルペダル操作量が所定操作量以上か、ブレーキ操作量が所定操作量未満であるか、バッテリ電圧が所定電圧未満となるかのいずれかの条件が成立した場合に、アイドルストップを解除する。
【００１３】
インバータ６０は、コントローラ１００にて算出される電圧指令値に基づいて、キャパシタ群７０の直流電力を３相交流電力に変換してモータ２０に供給し、モータ２０を駆動（力行）運転する。また、モータ２０は、コントローラ１００からの指令に基づいて、エンジン１０を動力源とする回生運転により発電を行う。発電された電力は、インバータ６０で直流電力に変換されて、キャパシタ群７０および／またはバッテリ８０に蓄電される。
【００１４】
一実施の形態における車両用電源制御装置では、キャパシタ群７０は、複数のキャパシタが直列に接続されたキャパシタ群７０ａおよび７０ｂから構成されており、キャパシタ群７０の充電時および放電時において、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂの接続状態を変える。キャパシタ群７０ａおよび７０ｂの接続状態について、図２および図３を用いて説明する。図２は、キャパシタ群７０の充電時の接続状態を示し、図３は、キャパシタ群７０の放電時の接続状態を示す。
【００１５】
キャパシタ群７０ａは、並列に接続されたスイッチ１５０およびダイオード１６０を介して、バッテリ８０と並列に接続されている。キャパシタ群７０ａとキャパシタ群７０ｂとを直列／並列に接続するための切り換え制御は、コントローラ１００からの指令に基づいて、スイッチ１７０およびスイッチ１８０の開閉動作により行われる。なお、ダイオード１６０は、バッテリ８０からキャパシタ群７０に電流が流れる向きに設けられている。
【００１６】
キャパシタ群７０の充電を行う時には、図２に示すように、キャパシタ群７０ａとキャパシタ群７０ｂとを並列に接続する。この時、スイッチ１５０およびスイッチ１８０は閉じられている。キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを並列に接続した状態で充電を行うことにより、直列に接続した状態で充電を行う場合に比べて、低電圧にて充電を行うことができる。
【００１７】
一方、キャパシタ群７０の放電時、すなわち、エンジン始動時には、図３に示すように、キャパシタ群７０ａとキャパシタ群７０ｂとを直列に接続する。この時、スイッチ１５０およびスイッチ１８０は開かれる。スイッチ１５０が開かれることにより、キャパシタ群７０とバッテリ８０とは、ダイオード１６０を介して接続されるので、直列に接続されたキャパシタ群７０からバッテリ８０に電流が流出することを防ぐことができる。また、エンジン始動時に、キャパシタ群７０の電圧が低下して、キャパシタ群７０の電圧と、ダイオード１６０において降下した電圧とを加算した値がバッテリ８０の電圧より低下した場合でも、バッテリ８０からもモータ２０に電力が供給されるので、良好なエンジン始動特性を得ることができる。
【００１８】
このように、エンジン始動時にキャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続することにより、モータ２０に十分な電力を供給することができる。キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを並列接続した場合と、直列接続した場合とにおいて、キャパシタ群７０から放出される電荷量の違いについて検討する。ただし、キャパシタ群７０ａ，７０ｂの静電容量をＣ（Ｆ）、充電完了時のキャパシタ群７０ａ，７０ｂの充電電圧をＶｃ１（Ｆ）、放電後のキャパシタ群７０の放電電圧をＶｃ２（Ｆ）とする。
【００１９】
キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを並列に接続したまま、放電を行った場合の放電電荷量Ｑ１（Ｃ）は、次式（１）にて表される。
Ｑ１＝Ｃ×（Ｖｃ１−Ｖｃ２） …（１）
一方、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続した場合には、キャパシタ群７０全体での静電容量は（１／２・Ｃ）となり、放電開始前のキャパシタ群７０全体の電圧は、２Ｖｃ１となる。従って、直列接続時の放電電荷量Ｑ２（Ｃ）は、次式（２）にて表される。

Figure 2004282800
【００２０】
上式（１），（２）により、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続した場合には、並列接続のままの状態に比べて、放電電荷量が１／２・Ｃ×Ｖｃ２（Ｃ）増加する。なお、スイッチ１５０，１７０，１８０は、図２に示す状態、すなわち、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂが並列に接続された状態を基本的な状態とする。従って、イグニッションスイッチ２００がオンされた後のエンジン始動時、および、車両がアイドルストップしている状態から、アイドルストップ解除条件が成立して、エンジン１０の再始動を行う時に、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続してエンジン始動が行われた後は、再び、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを並列に接続する。
【００２１】
図４は、コントローラ１００にて行われる制御プログラムを示す一実施の形態のフローチャートである。ステップＳ１０では、イグニッションスイッチ２００がオンされているか否かを判定する。イグニッションスイッチ２００がオンされていると判定するとステップＳ２０に進み、オンされていないと判定するとオンされるまでステップＳ１０で待機する。
【００２２】
ステップＳ２０では、バッテリ８０の電力を用いて、キャパシタ群７０の充電を開始する。なお、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂは並列に接続されている。
キャパシタ群７０の充電を開始すると、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０およびステップＳ４０では、キャパシタ群７０の充電が完了したか否かを判定する。図５は、充電開始後のキャパシタ群７０の充電電圧と、充電電流との時間変化を示す図である。図５に示すように、充電時間の経過とともに、充電電圧は上昇し、充電電流は減少して、それぞれ所定の値に収束していく。
【００２３】
ステップＳ３０では、キャパシタ電圧センサ７５により検出されるキャパシタ群７０の電圧が所定しきい値以上であるか否かを判定する。キャパシタ群７０の電圧が所定しきい値以上であると判定すると、ステップＳ４０に進み、所定しきい値未満であると判定すると、ステップＳ２０に戻って充電を継続する。ステップＳ４０では、電流センサ１４０により検出される充電電流が所定しきい値以下であるか否かを判定する。充電電流が所定しきい値以下であると判定するとステップＳ５０に進み、所定しきい値未満であると判定すると、ステップＳ２０に戻って充電を継続する。
【００２４】
ステップＳ５０では、スイッチ１５０，１７０，１８０を図２に示す状態から図３に示す状態に切り換える。すなわち、並列に接続されていたキャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続する。スイッチ１５０，１７０，１８０の切り換えを行うとステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、エンジン１０の始動を行う。すなわち、直列に接続したキャパシタ群７０ａおよび７０ｂからモータ２０に電力を供給してモータ２０を駆動し、モータ２０の駆動力によりエンジン１０を始動する。エンジン１０の始動を行うとステップＳ７０に進む。
【００２５】
ステップＳ７０では、スイッチ１５０，１７０，１８０を図３に示す状態から図２に示す状態に切り換える。すなわち、ステップＳ５０で直列に接続したキャパシタ群７０ａおよび７０ｂを再び並列に接続する。スイッチ１５０，１７０，１８０の切り換えを行うとステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、バッテリ電圧センサ８５、車速センサ１１０、ブレーキセンサ１２０、アクセルセンサ１３０により検出された各センサ値に基づいて、上述したアイドルストップ条件が成立したか否かを判定する。アイドルストップ条件が成立していないと判定するとステップＳ１６０に進み、アイドルストップ条件が成立したと判定するとステップＳ９０に進む。
【００２６】
ステップＳ９０では、ステップＳ３０で行った処理と同一の処理、すなわち、キャパシタ電圧センサ７５により検出されるキャパシタ群７０の電圧が所定しきい値以上であるか否かを判定する。キャパシタ群７０の電圧が所定しきい値以上であると判定すると、ステップＳ１００に進み、所定しきい値未満であると判定すると、ステップＳ８０に戻る。ステップＳ１００では、ステップＳ４０で行った処理と同一の処理、すなわち、電流センサ１４０により検出される充電電流が所定しきい値以下であるか否かを判定する。充電電流が所定しきい値以下であると判定するとステップＳ１１０に進み、所定しきい値未満であると判定すると、ステップＳ８０に戻る。ステップＳ１１０では、エンジン１０を停止させて、ステップＳ１２０に進む。
【００２７】
すなわち、一実施の形態における車両用電源制御装置では、アイドルストップ条件が成立し（ステップＳ８０）、キャパシタ群７０の充電が完了していると判定された場合（ステップＳ９０，Ｓ１００）にのみ、エンジン１０を停止させる。アイドルストップ条件が成立した場合には、エンジン１０の回転力によってモータ２０が回生運転を行っているので、モータ２０の回生運転により発電される電力を用いてキャパシタ群７０の充電が行われる。従って、ステップＳ９０およびＳ１００の判定において、キャパシタ群７０の充電が完了していないと判定されると、モータ２０の回生運転により発電される電力を用いてキャパシタ群７０の充電が行われ、充電が完了するまでは、エンジン１０の停止処理は行われない。
【００２８】
ステップＳ１２０では、エンジン１０の再始動条件、すなわち、上述したアイドルストップの解除条件が成立したか否かを判定する。アイドルストップの解除条件の成立判定は、バッテリ電圧センサ８５、車速センサ１１０、ブレーキセンサ１２０、アクセルセンサ１３０により検出される各センサ値に基づいて行う。
エンジン１０の再始動条件が成立していないと判定すると、再始動条件が成立するまでステップＳ１２０で待機し、エンジン再始動条件が成立したと判定するとステップＳ１３０に進む。
【００２９】
ステップＳ１３０では、ステップＳ５０で行った処理と同一の処理、すなわち、スイッチ１５０，１７０，１８０を図２に示す状態から図３に示す状態に切り換える。スイッチ１５０，１７０，１８０の切り換えを行うとステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、エンジン１０の再始動を行う。エンジン１０の始動方法は、ステップＳ６０でエンジン１０を始動させる方法と同一である。エンジン１０の再始動を行うとステップＳ１５０に進む。
【００３０】
ステップＳ１５０では、ステップ７０で行った処理と同一の処理、すなわち、スイッチ１５０，１７０，１８０を図３に示す状態から図２に示す状態に切り換える。スイッチ１５０，１７０，１８０の切り換えを行うとステップＳ１６０に進む。ステップＳ１６０では、イグニッションスイッチ２００がオフになったか否かを判定する。イグニッションスイッチ２００がオフになっていないと判定すると、ステップＳ８０に戻り、上述したステップＳ８０以降の処理を繰り返し行う。一方、イグニッションスイッチ２００がオフになったと判定すると、エンジン１０の停止処理を行って、図４に示すフローチャートによる処理を終了する。
【００３１】
一実施の形態における車両用電源制御装置によれば、エンジン１０の始動時には、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続して、直列に接続したキャパシタ群７０からモータ２０に電力を供給するので、エンジン始動に際し、モータ２０を駆動するのに十分な電力を供給することができる。すなわち、バッテリ８０に蓄積されている電力を持ち出すことなく、モータ２０を駆動するために必要な電力を供給することができる。
【００３２】
また、キャパシタ群７０の充電時には、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂを並列に接続するので、直列に接続された状態で充電する場合に比べて、低電圧にて充電することができる。従って、キャパシタ群７０ａ，７０ｂを並列に接続して充電を行い、エンジン始動（再始動も含む）時にキャパシタ群７０ａおよび７０ｂを直列に接続して、モータ２０に電力を供給するので、キャパシタ群７０ａ，７０ｂに貯蔵された電力を有効に利用することができる。
【００３３】
さらに、アイドルストップ条件が成立すると、キャパシタ群７０の充電が完了していると判定されるまでは、エンジン１０の停止処理を行わないようにしたので、エンジン１０の再始動を行う時には、充電が完了しているキャパシタ群７０の電力を用いて、モータ２０を駆動させることにより、確実にエンジン始動を行うことができる。すなわち、アイドルストップ条件が成立した時に、キャパシタ群７０の充電が完了していない場合には、すぐにエンジン１０を停止させずに、モータ２０の回生運転により発電された電力を用いてキャパシタ群７０の充電を行い、充電が完了した後にエンジン１０の停止処理を行う。
【００３４】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、キャパシタ群７０の充電が完了したか否かを判定するために、キャパシタ電圧センサ７５により検出されるキャパシタ群７０の電圧が所定しきい値以上であるか（ステップＳ３０，Ｓ１００）、電流センサ１４０により検出される充電電流が所定しきい値以下であるか（ステップＳ４０，Ｓ１１０）を判定し、双方の判定を肯定する場合に充電が完了したと判定した。しかし、双方の判定のうちのいずれか一方が肯定される場合に、キャパシタ群７０の充電が完了したと判定するようにしてもよい。
【００３５】
上述した一実施の形態では、キャパシタ群７０は、キャパシタ群７０ａおよび７０ｂから構成されるものとしたが、３つ以上のキャパシタ群から構成されていてもよい。この場合にも、エンジン始動時には、３つ以上のキャパシタ群を直列に接続するが、エンジン始動に用いるモータ２０を駆動するのに十分な電力を供給できるのであれば、全てのキャパシタ群を直列に接続せずに、一部のキャパシタ群を直列に接続して、モータに電力を供給する構成としてもよい。また、キャパシタ群７０ａおよびキャパシタ群７０ｂは、直列に接続された複数のキャパシタから構成されるものとして説明したが、それぞれ、１つのキャパシタで構成されていてもよい。但し、１つのキャパシタで構成する場合には、大容量のキャパシタを用いることが好ましい。
【００３６】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、キャパシタ群７０がキャパシタ群を、コントローラ１００およびスイッチ１７０，１８０が制御手段を、コントローラ１００がアイドルストップ判定手段、エンジン判定手段、充電完了判定手段を、キャパシタ電圧センサ７５が電圧検出手段を、電流センサ１４０が電流検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用電源制御装置を適用したアイドルストップ車両の一実施の形態における構成を示す図
【図２】キャパシタ群の充電時の各スイッチの状態を示す図
【図３】キャパシタ群の放電時の各スイッチの状態を示す図
【図４】コントローラ１００にて行われる制御プログラムを示す一実施の形態のフローチャート
【図５】キャパシタの充電電圧と充電電流の時間特性を示す図
【符号の説明】
１０…エンジン、２０…モータジェネレータ、２５…トルクコンバータ、３０…トランスミッション、４０…減速機、５０ａ，５０ｂ…駆動輪、６０…インバータ、７０…キャパシタ、７５…キャパシタ電圧センサ、８０…バッテリ、８５…バッテリ電圧センサ、９０…補機、１００…コントローラ、１００ａ…ＣＰＵ、１００ｂ…ＲＯＭ、１００ｃ…ＲＡＭ、１１０…車速センサ、１２０…ブレーキセンサ、１３０…アクセルセンサ、１４０…電流センサ、１５０，１７０，１８０…スイッチ、１６０…ダイオード、２００…イグニッションスイッチ、５００…ダイオード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle power supply control device that supplies electric power from a capacitor to a motor when an engine is started.
[0002]
[Prior art]
A technique of connecting a battery and a capacitor connected in parallel to a motor via an inverter is known (see Patent Document 1). In the vehicle power supply adjustment circuit disclosed in Patent Literature 1, when the vehicle is started, electric power is supplied from a capacitor to the motor via an inverter to drive the motor.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-271209
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle power supply adjustment circuit, when the engine is started, electric power is supplied from the capacitor to the motor. Therefore, when the voltage of the capacitor is less than the predetermined voltage, the electric power necessary to drive the motor is supplied. Could not have been.
[0005]
The present invention provides a vehicle power supply control device that connects a plurality of capacitors in series at the time of engine start and supplies power to a motor from the capacitors connected in series.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A vehicle power supply control device according to the present invention includes a capacitor group including a plurality of capacitors, and control means for connecting the plurality of capacitors in parallel or in series. When the engine is started by the driving force of the motor, the control means connects a plurality of capacitors in series and supplies power to the motor from the group of capacitors connected in series via the inverter.
[0007]
【The invention's effect】
According to the vehicle power supply control device of the present invention, at the time of engine start, a plurality of capacitors are connected in series, and power is supplied to the motor from the group of capacitors connected in series. Can be done.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of an idle stop vehicle to which a vehicle power supply control device according to the present invention is applied. The idle stop vehicle travels by transmitting the driving force of the engine 10 to the driving wheels 50a and 50b via the torque converter 25, the automatic transmission 30, and the speed reducer 40. The engine 10 is connected to a motor 20 via a pulley & belt power transmission mechanism 15.
[0009]
Generally, an electric motor (motor) performs power running operation by converting electric power into driving force. However, it is possible to perform regenerative operation by reversely converting driving force into electric power with the same structure. The generator converts the driving force into electric power to generate electricity (equivalent to regenerative operation). However, it is possible to perform power running operation by converting the electric power back to driving force with the same structure. It is. That is, the electric motor (motor) and the generator (generator) have basically the same structure, and both can drive (power running) and generate electricity (regeneration). Therefore, in this specification, a rotating electric machine having both a function of an electric motor (motor) for converting electric energy (electric power) to rotational energy (driving force) and a function of a generator (generator) for converting rotational energy to electric energy. Is referred to as a motor generator or simply a motor. On the other hand, an internal combustion engine converts combustion energy generated when fuel such as a gasoline engine or a diesel engine is burned into rotational energy (driving force). In this specification, these internal combustion engines are collectively referred to as engines.
[0010]
The motor 20 is used to start the engine 10 by its rotational force, and drives the accessory 90 with the generated power. Electric power for driving the motor 20 at the time of starting the engine 10 is supplied from a capacitor group 70 including a plurality of capacitors (condensers). The auxiliary device 90 is, for example, an air conditioner or an in-vehicle audio, and is also driven by the battery 80. The engine 10 and the motor 20 are controlled by the controller 100. The controller 100 includes a CPU 100a, a ROM 100b, and a RAM 100c, and controls the engine 10, the motor 20, and the inverter 60.
[0011]
An ignition switch 200, a vehicle speed sensor 110 for detecting the speed of the vehicle, a brake sensor 120 for detecting the operation amount of a brake pedal (not shown), and an accelerator sensor 130 for detecting the operation amount of an accelerator pedal (not shown) are connected to the controller 100. I have. The controller 100 calculates an engine torque command value based on the detection values detected by the sensors 110 to 130 and controls a throttle valve opening / closing device, a fuel injection device, and an ignition timing control device (not shown) to control the engine 10. Perform control.
[0012]
The controller 100 further includes a capacitor voltage sensor 75 for detecting the voltage of the capacitor group 70, a battery voltage sensor 85 for detecting the voltage of the battery 80, and a charging current flowing through the capacitor group 70 when the capacitor group 70 is charged. The current sensor 140 is connected (see FIG. 2). The controller 100 determines the execution / cancellation of the idle stop based on the detection values detected by the sensors 85, 110 to 130. Specifically, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 110 is 0 km / h, the accelerator pedal operation amount is less than the predetermined operation amount, the brake operation amount is the predetermined operation amount or more, and the voltage of the battery 80 is the predetermined voltage or more. When the condition is satisfied, idle stop is performed. Further, when any one of the above conditions is not satisfied from the idle stop state, that is, whether the accelerator pedal operation amount is equal to or more than the predetermined operation amount, the brake operation amount is less than the predetermined operation amount, or the battery voltage The idle stop is released when either of the following conditions is satisfied.
[0013]
The inverter 60 converts the DC power of the capacitor group 70 into three-phase AC power and supplies the three-phase AC power to the motor 20 based on the voltage command value calculated by the controller 100, and drives (powers) the motor 20. Further, the motor 20 generates electric power by regenerative operation using the engine 10 as a power source based on a command from the controller 100. The generated power is converted into DC power by inverter 60 and stored in capacitor group 70 and / or battery 80.
[0014]
In the power supply control device for a vehicle according to one embodiment, the capacitor group 70 includes capacitor groups 70a and 70b in which a plurality of capacitors are connected in series. The connection state of 70a and 70b is changed. The connection state of capacitor groups 70a and 70b will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a connection state of the capacitor group 70 when charging, and FIG. 3 shows a connection state of the capacitor group 70 when discharging.
[0015]
The capacitor group 70a is connected in parallel with the battery 80 via the switch 150 and the diode 160 connected in parallel. Switching control for connecting the capacitor group 70a and the capacitor group 70b in series / parallel is performed by opening and closing the switches 170 and 180 based on a command from the controller 100. The diode 160 is provided in a direction in which current flows from the battery 80 to the capacitor group 70.
[0016]
When charging the capacitor group 70, as shown in FIG. 2, the capacitor group 70a and the capacitor group 70b are connected in parallel. At this time, the switch 150 and the switch 180 are closed. By charging with the capacitor groups 70a and 70b connected in parallel, charging can be performed at a lower voltage than when charging is performed with the capacitor groups 70a and 70b connected in series.
[0017]
On the other hand, when the capacitor group 70 is discharged, that is, when the engine is started, as shown in FIG. 3, the capacitor group 70a and the capacitor group 70b are connected in series. At this time, the switches 150 and 180 are opened. When the switch 150 is opened, the capacitor group 70 and the battery 80 are connected via the diode 160, so that current can be prevented from flowing out of the battery group 80 from the capacitor group 70 connected in series. Further, even when the voltage of the capacitor group 70 decreases at the start of the engine, and the sum of the voltage of the capacitor group 70 and the voltage dropped at the diode 160 falls below the voltage of the battery 80, Since power is supplied to the motor 20, good engine starting characteristics can be obtained.
[0018]
In this way, by connecting the capacitor groups 70a and 70b in series at the time of starting the engine, sufficient electric power can be supplied to the motor 20. The difference in the amount of charge emitted from the capacitor group 70 between the case where the capacitor groups 70a and 70b are connected in parallel and the case where they are connected in series will be discussed. Here, the capacitance of the capacitor group 70a, 70b is C (F), the charging voltage of the capacitor group 70a, 70b at the time of completion of charging is Vc1 (F), and the discharging voltage of the capacitor group 70 after discharging is Vc2 (F). I do.
[0019]
A discharge charge amount Q1 (C) when discharging is performed with the capacitor groups 70a and 70b connected in parallel is represented by the following equation (1).
Q1 = C × (Vc1−Vc2) (1)
On the other hand, when the capacitor groups 70a and 70b are connected in series, the capacitance of the entire capacitor group 70 is (1/2 · C), and the voltage of the entire capacitor group 70 before the start of discharge is 2Vc1. . Accordingly, the discharge charge amount Q2 (C) at the time of serial connection is represented by the following equation (2).
Figure 2004282800
[0020]
According to the above formulas (1) and (2), when the capacitor groups 70a and 70b are connected in series, the discharge charge amount increases by １ ／ · C × Vc2 (C) as compared with the state where the capacitors are connected in parallel. I do. The switches 150, 170, and 180 assume the state shown in FIG. 2, that is, the state in which the capacitor groups 70a and 70b are connected in parallel as a basic state. Therefore, when the engine is started after the ignition switch 200 is turned on and when the engine 10 is restarted after the idle stop release condition is satisfied from the state where the vehicle is idle stopped, the capacitor groups 70a and 70b Are connected in series and the engine is started, the capacitor groups 70a and 70b are again connected in parallel.
[0021]
FIG. 4 is a flowchart of an embodiment showing a control program executed by the controller 100. In step S10, it is determined whether or not the ignition switch 200 is turned on. If it is determined that the ignition switch 200 is turned on, the process proceeds to step S20. If it is determined that the ignition switch 200 is not turned on, the process waits in step S10 until it is turned on.
[0022]
In step S20, charging of the capacitor group 70 is started using the power of the battery 80. Note that the capacitor groups 70a and 70b are connected in parallel.
When charging of the capacitor group 70 is started, the process proceeds to step S30. In steps S30 and S40, it is determined whether or not the charging of the capacitor group 70 has been completed. FIG. 5 is a diagram illustrating a time change of the charging voltage and the charging current of the capacitor group 70 after the start of charging. As shown in FIG. 5, as the charging time elapses, the charging voltage increases, the charging current decreases, and each converges to a predetermined value.
[0023]
In step S30, it is determined whether or not the voltage of the capacitor group 70 detected by the capacitor voltage sensor 75 is equal to or higher than a predetermined threshold. If it is determined that the voltage of the capacitor group 70 is equal to or higher than the predetermined threshold, the process proceeds to step S40. If it is determined that the voltage is lower than the predetermined threshold, the process returns to step S20 to continue charging. In step S40, it is determined whether or not the charging current detected by current sensor 140 is equal to or less than a predetermined threshold. If it is determined that the charging current is equal to or less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S50. If it is determined that the charging current is less than the predetermined threshold, the process returns to step S20 to continue charging.
[0024]
In step S50, the switches 150, 170, and 180 are switched from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. That is, the capacitor groups 70a and 70b connected in parallel are connected in series. When the switches 150, 170, and 180 are switched, the process proceeds to step S60. In step S60, the engine 10 is started. That is, power is supplied to the motor 20 from the capacitor groups 70 a and 70 b connected in series to drive the motor 20, and the engine 10 is started by the driving force of the motor 20. When the engine 10 is started, the process proceeds to step S70.
[0025]
In step S70, the switches 150, 170, and 180 are switched from the state shown in FIG. 3 to the state shown in FIG. That is, the capacitor groups 70a and 70b connected in series in step S50 are again connected in parallel. When the switches 150, 170, and 180 are switched, the process proceeds to step S80. In step S80, it is determined whether or not the above-described idle stop condition is satisfied based on the sensor values detected by the battery voltage sensor 85, the vehicle speed sensor 110, the brake sensor 120, and the accelerator sensor 130. If it is determined that the idle stop condition is not satisfied, the process proceeds to step S160, and if it is determined that the idle stop condition is satisfied, the process proceeds to step S90.
[0026]
In step S90, the same processing as the processing performed in step S30, that is, whether or not the voltage of the capacitor group 70 detected by the capacitor voltage sensor 75 is equal to or higher than a predetermined threshold value is determined. If it is determined that the voltage of the capacitor group 70 is equal to or higher than the predetermined threshold, the process proceeds to step S100. If it is determined that the voltage is lower than the predetermined threshold, the process returns to step S80. In step S100, it is determined whether or not the same processing as the processing performed in step S40, that is, whether or not the charging current detected by current sensor 140 is equal to or less than a predetermined threshold value. If it is determined that the charging current is equal to or less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S110. If it is determined that the charging current is less than the predetermined threshold, the process returns to step S80. In step S110, the engine 10 is stopped, and the process proceeds to step S120.
[0027]
That is, in the vehicle power supply control device according to the embodiment, the engine is stopped only when the idle stop condition is satisfied (step S80) and it is determined that the charging of the capacitor group 70 is completed (steps S90 and S100). Stop 10 When the idling stop condition is satisfied, since the motor 20 is performing regenerative operation by the rotational force of the engine 10, the capacitor group 70 is charged using the electric power generated by the regenerative operation of the motor 20. Therefore, when it is determined in steps S90 and S100 that the charging of the capacitor group 70 is not completed, the capacitor group 70 is charged using the power generated by the regenerative operation of the motor 20, and the charging is performed. Until completion, the stop processing of the engine 10 is not performed.
[0028]
In step S120, it is determined whether or not the restart condition of the engine 10, that is, the above-described condition for canceling the idle stop is satisfied. The determination as to whether the idle stop release condition is satisfied is made based on the sensor values detected by the battery voltage sensor 85, the vehicle speed sensor 110, the brake sensor 120, and the accelerator sensor 130.
If it is determined that the restart condition of the engine 10 is not satisfied, the process waits in step S120 until the restart condition is satisfied, and if it is determined that the engine restart condition is satisfied, the process proceeds to step S130.
[0029]
In step S130, the same processing as the processing performed in step S50, that is, the switches 150, 170, and 180 are switched from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. When the switches 150, 170, and 180 are switched, the process proceeds to step S140. In step S140, the engine 10 is restarted. The method of starting the engine 10 is the same as the method of starting the engine 10 in step S60. When the engine 10 is restarted, the process proceeds to step S150.
[0030]
In step S150, the same processing as the processing performed in step 70, that is, the switches 150, 170, and 180 are switched from the state shown in FIG. 3 to the state shown in FIG. When the switches 150, 170, and 180 are switched, the process proceeds to step S160. In step S160, it is determined whether the ignition switch 200 has been turned off. If it is determined that the ignition switch 200 has not been turned off, the process returns to step S80, and the processing from step S80 onward is repeated. On the other hand, when it is determined that the ignition switch 200 has been turned off, the stop processing of the engine 10 is performed, and the processing according to the flowchart shown in FIG. 4 ends.
[0031]
According to the vehicle power supply control device in one embodiment, at the time of starting engine 10, capacitor groups 70a and 70b are connected in series, and power is supplied to motor 20 from capacitor group 70 connected in series. At the time of starting, sufficient electric power for driving the motor 20 can be supplied. That is, the power required to drive the motor 20 can be supplied without taking out the power stored in the battery 80.
[0032]
Also, when charging the capacitor group 70, the capacitor groups 70a and 70b are connected in parallel, so that charging can be performed at a lower voltage than when charging is performed in a state of being connected in series. Accordingly, charging is performed by connecting the capacitor groups 70a and 70b in parallel, and the power is supplied to the motor 20 by connecting the capacitor groups 70a and 70b in series at the time of starting (including restarting) the engine. , 70b can be effectively used.
[0033]
Further, when the idle stop condition is satisfied, the stop processing of the engine 10 is not performed until it is determined that the charging of the capacitor group 70 is completed. Therefore, when the engine 10 is restarted, the charging is stopped. By driving the motor 20 using the completed power of the capacitor group 70, the engine can be reliably started. That is, if the charging of the capacitor group 70 is not completed when the idle stop condition is satisfied, the engine 10 is not stopped immediately, and the power generated by the regenerative operation of the motor 20 is used. After the charging is completed, the engine 10 is stopped.
[0034]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, to determine whether or not the charging of the capacitor group 70 is completed, whether the voltage of the capacitor group 70 detected by the capacitor voltage sensor 75 is equal to or higher than a predetermined threshold (steps S30 and S100), It is determined whether the charging current detected by 140 is equal to or less than a predetermined threshold value (steps S40, S110), and when both determinations are affirmed, it is determined that charging is completed. However, when either one of the two determinations is affirmed, it may be determined that the charging of the capacitor group 70 is completed.
[0035]
In the above-described embodiment, the capacitor group 70 is configured by the capacitor groups 70a and 70b, but may be configured by three or more capacitor groups. In this case also, at the time of engine start, three or more capacitor groups are connected in series. However, if sufficient power can be supplied to drive the motor 20 used for engine start, all the capacitor groups are connected in series. Instead of the connection, some capacitors may be connected in series to supply power to the motor. In addition, although the capacitor group 70a and the capacitor group 70b have been described as being composed of a plurality of capacitors connected in series, each may be composed of one capacitor. However, when using a single capacitor, it is preferable to use a large-capacity capacitor.
[0036]
The correspondence between the components of the claims and the components of the embodiment is as follows. That is, the capacitor group 70 controls the capacitor group, the controller 100 and the switches 170 and 180 control the control unit, the controller 100 controls the idle stop determination unit, the engine determination unit, and the charge completion determination unit. The capacitor voltage sensor 75 controls the voltage detection unit. The current sensors 140 constitute current detecting means. Note that each component is not limited to the above configuration as long as the characteristic functions of the present invention are not impaired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an idle stop vehicle to which a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram illustrating a state of each switch when a capacitor group is charged. FIG. 4 is a diagram showing a state of each switch when a group is discharged. FIG. 4 is a flowchart of an embodiment showing a control program executed by a controller 100. FIG. 5 is a diagram showing a time characteristic of a charging voltage and a charging current of a capacitor. Explanation of code]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 20 ... Motor generator, 25 ... Torque converter, 30 ... Transmission, 40 ... Reduction gear, 50a, 50b ... Drive wheel, 60 ... Inverter, 70 ... Capacitor, 75 ... Capacitor voltage sensor, 80 ... Battery, 85 ... Battery voltage sensor, 90: accessory, 100: controller, 100a: CPU, 100b: ROM, 100c: RAM, 110: vehicle speed sensor, 120: brake sensor, 130: accelerator sensor, 140: current sensor, 150, 170, 180 ... Switch, 160 ... Diode, 200 ... Ignition switch, 500 ... Diode

Claims (5)

複数のキャパシタから構成され、モータの駆動力によるエンジン始動時には少なくとも、インバータを介して前記モータに電力を供給するキャパシタ群と、
前記複数のキャパシタを並列に接続または直列に接続する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンの始動時には、前記複数のキャパシタを直列に接続することを特徴とする車両用電源制御装置。A capacitor group configured by a plurality of capacitors, at least at the time of starting the engine by the driving force of the motor, supplying power to the motor via an inverter;
Control means for connecting the plurality of capacitors in parallel or in series, wherein the control means connects the plurality of capacitors in series when the engine is started. 請求項１に記載の車両用電源制御装置において、
前記制御手段は、少なくとも前記キャパシタ群の充電時には、前記複数のキャパシタを並列に接続することを特徴とする車両用電源制御装置。The power supply control device for a vehicle according to claim 1,
The control unit connects the plurality of capacitors in parallel at least when charging the capacitor group. 請求項１または２に記載の車両用電源制御装置において、
前記エンジンを停止させるためのアイドルストップ条件が成立したか否かを判定するアイドルストップ判定手段と、
前記エンジンを停止させるエンジン停止手段と、
前記キャパシタ群の充電が完了しているか否かを判定する充電完了判定手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記エンジンの始動後は直列に接続されている複数のキャパシタを並列に接続し、
前記エンジン停止手段は、前記アイドルストップ判定手段により前記アイドルストップ条件が成立したと判定され、かつ、前記充電完了判定手段により前記キャパシタ群の充電が完了していると判定された後に、前記エンジンを停止させることを特徴とする車両用電源制御装置。The vehicle power supply control device according to claim 1 or 2,
Idle stop determination means for determining whether an idle stop condition for stopping the engine is satisfied,
Engine stopping means for stopping the engine;
Charge completion determination means for determining whether or not the charging of the capacitor group is completed,
The control means, after the start of the engine, connects a plurality of capacitors connected in series in parallel,
The engine stop unit is configured to stop the engine after the idle stop determination unit determines that the idle stop condition is satisfied, and the charging completion determination unit determines that the charging of the capacitor group is completed. A power supply control device for a vehicle, which is stopped. 請求項３に記載の車両用電源制御装置において、
前記アイドルストップ条件が成立したと判定された場合に、前記充電完了判定手段により前記キャパシタ群の充電が完了していないと判定されると、前記モータの回生運転により発電される電力を用いて前記並列接続された複数のキャパシタを充電することを特徴とする車両用電源制御装置。The power supply control device for a vehicle according to claim 3,
When it is determined that the idle stop condition is satisfied, and when it is determined that the charging of the capacitor group is not completed by the charging completion determination unit, the charging completion determination unit uses power generated by regenerative operation of the motor to perform the charging. A power supply control device for a vehicle, wherein a plurality of capacitors connected in parallel are charged. 請求項３または４に記載の車両用電源制御装置において、
前記キャパシタ群の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記キャパシタ群に流れる充電電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記充電完了判定手段は、電圧検出手段により検出された前記キャパシタ群の電圧が所定の電圧以上になるか、前記電流検出手段により検出された前記充電電流が所定の電流以下であるかの少なくともいずれか一方の条件が成立した時に、前記キャパシタ群の充電が完了したと判定することを特徴とする車両用電源制御装置。The vehicle power supply control device according to claim 3 or 4,
Voltage detection means for detecting the voltage of the capacitor group,
Further comprising current detection means for detecting a charging current flowing through the capacitor group,
The charging completion determination unit is configured to determine whether the voltage of the capacitor group detected by the voltage detection unit is equal to or higher than a predetermined voltage or the charging current detected by the current detection unit is equal to or lower than a predetermined current. When one of the conditions is satisfied, it is determined that the charging of the capacitor group is completed.
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