JP2005145097A - 車両用電源システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電源コントローラ9は、バッテリB1の電源状態とバッテリB2の電源状態を監視し、残存容量の少ないバッテリB1をメインバッテリとし、残存容量の多いバッテリB2をサブバッテリとするようにリレーRY1,リレーRY2を制御する。そして、メインバッテリよりサブバッテリの残存容量が少なくなると、電源コントローラ9は、メインバッテリとサブバッテリとを切り換えさせ、残存容量の少ないバッテリB2をメインバッテリとし、残存容量の多いバッテリB1をサブバッテリとする。
【選択図】 図1
Description
同様にして、ブレーキ系統についても、油圧配管による油圧制御に代わって、電動モータによって代替機能を行うブレーキバイワイヤシステムの技術が開発されているが、ここでもステアバイワイヤシステムの場合と同様に電源の信頼性が問題になっている。
第1バッテリよりも第2バッテリヘの充電量を増やすことによって、バックアップ電源としての第2バッテリの電力を優先的に確保できるとともに、第2バッテリの劣化を抑えることができる。
車両の起動中においても、発電機または第1バッテリから第2バッテリに所定電力が充電されるので、自然放電などにより残存容量の低下を防ぐことができ、バックアップ電源としての第2バッテリの残存容量を常に高く維持することができる。
第2バッテリから第1バッテリヘの電流の流れ込みを防止するようにしたので、第2バッテリには無駄な放電は生じない。バックアップ電源としての第2バッテリの残存容量を維持することができる。
これによって、例えば第1バッテリが劣化して負荷装置に対して電力供給ができなくなった場合、緊急スイッチを操作し第1バッテリと第2バッテリとを切り換えることによって、第2バッテリを用いて負荷装置へ電力供給を行うことができる。
バックアップ電源としての第2バッテリの残存容量を第1バッテリよりも良好な状態に維持しているから、第1バッテリが劣化し、バックアップ電源としての第2バッテリによってバイワイヤシステムに電力供給を行うとき、第2バッテリの電源性能の悪化によってバイワイヤシステムが機能しないという事態を防止することができる。
本発明の車両用電源システムは、メインバッテリとサブバッテリなど複数のバッテリ電源を備える車両において、常に、バックアップ用のバッテリとなるサブバッテリの電源状態をメインバッテリより良好な状態とするように構成している。
なお、以下の説明では、エンジンの始動、車両の各負荷、操舵装置に対して電源供給を行うためのバッテリをメインバッテリと称し、バックアップ電源として緊急時に使用するバッテリをサブバッテリと称することにする。このとき、メインバッテリとサブバッテリは固定的なものではなく、リレー回路の動作によってメインバッテリとサブバッテリを切り換えるようになっている。
特に、本発明の車両用電源システムをバイワイヤシステム用電源システムとした場合は、サブバッテリのバックアップ電源の供給先は、主にステアバイワイヤシステム(SBW)のバックアップモータ(バックアップ操舵装置)およびブレーキバイワイヤシステム(BBW)などの各種アクチュエータとなっている。
したがって、ステアバイワイヤシステムのバックアップモータ(バックアップ操舵装置)などには、常に信頼性の高いサブバッテリから電力供給が行われる。ステアバイワイヤシステムに異常が生じ、バックアップモータの作動が必要なとき、サブバッテリの劣化で、バックアップモータなどが機能しないという事態を回避することができる。ステアバイワイヤシステムの信頼性が向上する。
サブバッテリとメインバッテリは、車載の発電機によって充電されるが、サブバッテリは、昇圧回路を介してメインバッテリより高い充電電圧で充電される。昇圧回路には、メインバッテリの電圧が低下してもサブバッテリ側からメインバッテリ側へ電流が逆流しないような逆流防止機能が設けられている。
図1は、本発明の車両用電源システムに適用されるバイワイヤ用電源システムの回路図であり、バッテリB1をメインバッテリとし、バッテリB2をサブバッテリとした場合の回路構成を示している。図1において、バイワイヤ用電源システム1は、従来の車両に搭載されている電源システムと同様な現用電源システム(図の破線囲み内)2と、バックアップ用電源となる冗長電源システム(図の実線囲み内)3とを備えたシステム構成となっている。
バッテリB2は、リレーRY2と、昇圧回路8と、イグニッションスイッチSW1とを介して発電機ACG4に接続される。
サブバッテリであるバッテリB2には、負荷としてバックアップ操舵装置10がスイッチSW3を介して接続されている。
操舵装置7がステアバイワイヤシステムでその動作が監視されている。操舵装置7に異常があると、制御信号によってスイッチSW3が閉じ、バッテリB2からの電力供給でバックアップ操舵装置10が動作するようになっている。
なお、電源コントローラ9は、バッテリB1およびバッテリB2の残存容量や電圧をモニタしたりリレーRY1およびリレーRY2へ切換信号を送信したりする機能を有している。また、昇圧回路8は、発電機ACG4またはメインバッテリ(この場合はバッテリB1)の出力電圧を昇圧してサブバッテリ(この場合はバッテリB2)へ大きな充電電流を流す機能を有している。
ここでは、バッテリB1が、特許請求の範囲における第1バッテリとなり、バッテリB2が特許請求の範囲における第2バッテリとなる。
次に、図1および図2を用いてバイワイヤ用電源システムの動作を説明する。まず、図1のように、バッテリB1がメインバッテリとなり、バッテリB2がサブバッテリとなる場合について説明する。
メインバッテリとなるバッテリB1は、発電機ACG4からの電力によって充電されながら、車両の通常負荷6や操舵装置7へ所望の電力を供給する。このとき、バッテリB1は、通常負荷6や操舵装置7を操作できる範囲でバッテリ電圧が低下することもある。一方、発電機ACG4からの電圧は、昇圧回路8によって昇圧されてサブバッテリとなるバッテリB2に印加されるから、サブバッテリとなるバッテリB2へは、メインバッテリとなるバッテリB1よりも大きな充電電流が流れる。さらにイグニッションスイッチSW1がオン状態になっているときは、常時、発電機ACG4またはバッテリB1から所定の電力でバッテリB2への充電が行われる。これによって、サブバッテリとなるバッテリB2は常に安定して残存容量を高く維持することができる。
この逆流防止回路が、特許請求の範囲の請求項4における充電防止機能に相当する。
バッテリB2は、常にバッテリB1よりよい電力状態に維持されているので、切り換え後に、確実にエンジン系統や操舵装置7に安定した電力を供給することができる。これによって、車両を例えば路肩などへ緊急避難させることができる。
発電機ACG4は、リレーRY2のb、c接点を介してメインバッテリとなるバッテリB2を充電し、車両の通常負荷6や操舵装置7へ所望の電力を供給するとともに、昇圧回路8を介してサブバッテリとなるバッテリB1に対しても充電を行う。サブバッテリであるバッテリB1への充電は、昇圧回路8によってメインバッテリであるバッテリB2より高い電圧が印加されるため、バッテリB1への充電電流はバッテリB2のそれよりも大きくなる。さらにイグニッションスイッチSW1がオン状態になっているときは、発電機ACG4またはバッテリB2から所定の充電電流が常時、バッテリB1に流れ、充電が行われる。これによって、サブバッテリとなるバッテリB1は常に高い残存容量の状態を維持することができる。
したがって、バッテリB1の電力で、エンジンを始動させたり、操舵装置7を動作させたりして車両を、例えば路肩などへ緊急避難させることができる。
ここでは、バッテリB2が、特許請求の範囲に記載の請求項1における第1バッテリとなり、バッテリB1が第2バッテリとなる。
次に、図1または図2を参照しつつ、図3のフローチャートを用いてバイワイヤ用電源システムによる通常動作時のメインバッテリとサブバッテリの切換動作について説明する。
図3は、本発明のバイワイヤ用電源システムにおいて、通常時にメインバッテリ/サブバッテリの切換動作を行う流れを示すフローチャートである。
まず、イグニッションスイッチSW1がオンになると(ステップS1)、メインバッテリまたはサブバッテリの何れかが劣化したことを示すバッテリの劣化警報が、前回イグニッションスイッチSW1がオンされたときに発せられていたか否かが判定される(ステップS2)。ここで、バッテリの劣化警報が発せられていなければ(ステップS2でNoの場合)、サブバッテリ容量の定期チェックを行うために、前回のバッテリの切り換えからイグニッションスイッチSW1がオンされた回数は所定のN回目に達した否かが判定される(ステップS3)。
これは、すなわち、残存容量の低下の回数が連続して劣化判定閾値K以上であると電源コントローラ9によって検出された場合、バッテリの劣化と判断するが、そうでない場合には、一時的な残存容量の不足で、充電によって回復させることができるからである。
このようにして劣化している方のバッテリをメインバッテリとし、前記のステップS4で切り換えたメインバッテリと同様に、そのメインバッテリを用いてエンジン始動を行う(ステップS5)。以後は、前記と同様で、スタータ5を動作させてエンジンの始動を行い、メインバッテリの残存容量のチェックを経て、通常走行を行う。
次に、バイワイヤ用電源システムにおいて、図1または図2を参照しつつ図4を参照して車両に対して緊急アシストを行う場合の動作について説明する。図4は、本発明のバイワイヤ用電源システムにおいて、緊急アシストを行う場合の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、イグニッションスイッチSW1がオンされると(ステップS30)、ステップS31で、緊急スイッチSW2が押されてオンになったか否かがチェックされる。オンになっていないとき、通常モードに移行する(ステップS47)。
通常モードでは、前記図3のフローチャートで示したように、バッテリの状態をチェックして、残存容量の多いバッテリをサブバッテリに設定して通常走行を行う。
一方、緊急スイッチSW2がオンになったとチェックされると、メインバッテリが劣化して、車両が走行不能な状態に陥り、ドライバが緊急アシストを要求したとして、メインバッテリまたはサブバッテリの何れかが劣化したことを示す劣化警報が、前回のイグニッションスイッチSW1がオフ時に、発せられていたか否かが判定される(ステップS32)。ここで、前回のオフ時にバッテリの劣化警報が発せられていなければ(ステップS32でNoの場合)、メインバッテリには問題がないとして、通常モードに移行する(ステップS47)。
ここで、バッテリB1のカウント値FB1が所定の劣化判定閾値K以上であれば、つまり、FB1≧Kであれば(ステップS33でYesの場合)、バッテリB1が劣化しているので、バッテリB1をメインバッテリにする(ステップS35)。また、ステップS33で、バッテリB1のカウント値FB1が所定の劣化判定閾値K以上でなければ、つまり、FB1<Kであれば(ステップS33でNoの場合)、バッテリB2が劣化しているので、バッテリB2をメインバッテリにする(ステップS34)。これによって、劣化したバッテリがメインバッテリとなる。なおこれは、通常走行時と同様である。
バッテリB1がメインバッテリの場合は、リレーRY1、RY2に切換信号を出力して、メインバッテリとサブバッテリの切り換えを行う。すなわち、バッテリB1のフェールカウンタのカウント値FB1が所定の劣化判定閾値K以上であれば(ステップS37でYesの場合)、バッテリB1が劣化しているので、劣化したバッテリB1をサブバッテリに、劣化していないバッテリB2をメインバッテリにする(ステップS39)。これによって、劣化していないバッテリB2で、スタータ5と操舵装置7などに電力供給ができ、エンジンの始動と操舵ができるようになる。
エンジンが起動していると確認された場合(ステップS41でYesの場合)、発電機ACG4からの電力供給で車両運転ができるので、劣化していないバッテリをサブバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う。
すなわちバッテリB1がメインバッテリか否かのチェックが行われる(ステップS42)。
バッテリB1がメインバッテリの場合(ステップS42でYesの場合)は、バッテリB1をサブバッテリに、バッテリB2をメインバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う(ステップS43)。
バッテリB1がメインバッテリでない場合(ステップS42でNoの場合)には、バッテリB2がメインバッテリになるので、バッテリB1をメインバッテリに、バッテリB2をサブバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う(ステップS44)。ステップS43、ステップS44の後は、通常モードに移行する(ステップS47)。
このように、エンジンが起動した場合は、劣化していないバッテリをサブバッテリに、劣化したバッテリをメインバッテリにすることによって、サブバッテリの電力を確保することができる。
このように、エンジンが起動しない場合には、車両移動が終了すると、劣化していないバッテリをサブバッテリに、劣化したバッテリをメインバッテリにすることによって、不必要な電力供給が行われず、サブバッテリの電力を確保することができる。
なお、本実施の形態では、バッテリの劣化を検出し、劣化したバッテリを残存容量の少ないバッテリと見做してメインバッテリとし、劣化していないバッテリを残存容量の大きいバッテリと見做してサブバッテリとするようにしたが、バッテリの残存容量を直接に検出し、残存容量の検出値の大きいバッテリをサブバッテリとし、残存容量の検出値の少ないバッテリをメインバッテリとすることもできる。
例えば、このようなメインバッテリとサブバッテリの切換方式は、パワーステアリングシステムの電源供給に適用することもできる。すなわち、メインバッテリが劣化してパワーステアリングモータが動作しなくなったとき、バッテリ状態の良好なサブバッテリをバックアップ電源とすることにより、パワーステアリングモータを動作させれば、緊急時においてもドライバは容易にパワーステアリングを操作することができる。
本実施の形態では、昇圧回路8が発電機ACG4またはメインバッテリの電圧を昇圧し、サブバッテリにはメインバッテリよりも高い電圧を印加するようにしたが、昇圧回路8にサブバッテリの充電状態を確認する機能を設け、サブバッテリが満充電時には、昇圧回路8が通常の充電時より低い電圧を出力し、サブバッテリの残存容量を維持するだけの充電を行うようにしても良い。
図3におけるステップS19と、ステップS20と、ステップ21とが、特許請求の範囲における制御手段の動作を示している。
ステップS4と、ステップS5と、ステップS6と、ステップS7とが、特許請求の範囲における容量監視手段の動作を示している。
2 現用電源システム
3 冗長電源システム
4 ACG(発電機)
5 スタータ
6 通常負荷
7 操舵装置
8 昇圧回路(充電制御手段)
9 電源コントローラ
10 バックアップ操舵装置
B1,B2 バッテリ
RY1,RY2 リレー(切換手段)
SW1 イグニッションスイッチ
SW2 緊急スイッチ
SW3 スイッチ
Claims (6)
- 車両に搭載された負荷装置に接続する第1バッテリと、
バックアップ電源としての第2バッテリと、
前記第1バッテリと前記第2バッテリとを切り換え可能な切換手段と、
前記第1バッテリの残存容量と前記第2バッテリの残存容量とを監視する容量監視手段と、
前記容量監視手段の監視結果に基づいて、前記第1バッテリの残存容量より前記第2バッテリの残存容量が少ないと判断した場合、前記第1バッテリと前記第2バッテリとを切り換えるように前記切換手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム。 - 前記車両に搭載された発電機からの電力で、前記第1バッテリおよび第2バッテリへの充電を可能とし、
前記第2バッテリヘ充電される充電量が前記第1バッテリヘ充電される充電量より多くなるように充電制御を行う充電制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源システム。 - 前記充電制御手段は、前記車両の起動中において、前記発電機または前記第1バッテリから前記第2バッテリへ所定電力を継続的に供給することを特徴とする請求項2に記載の車両用電源システム。
- 前記充電制御手段は、前記第2バッテリから前記第1バッテリヘの充電を防止するための充電防止機能を備えていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の車両用電源システム。
- 前記第2バッテリの残存容量が前記第1バッテリの残存容量より多い状態において、前記第1バッテリと前記第2バッテリとを切換可能な緊急スイッチを備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の車両用電源システム。
- 前記負荷装置は、前記車両の機構部品を電気信号によって制御するためのバイワイヤシステムを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の車両用電源システム。
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