JP2008289287A - 車両用電源制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係わる車両用電源制御装置1は、負荷2に電力を供給する電源3と、エンジンにより駆動されて負荷2及び電源3に電力を供給する発電機4と、発電機4の発電電流又は電力を制御する制御手段5aと、制御手段5aが発電機4の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における電源3の電圧の第一の電圧差Aと、増加時から所定時間経過後の電源3の電圧の第二の電圧差Bを測定する測定手段5bと、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bに基づいて電源3の充電率を算出する算出手段5cを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係わる車両用電源制御装置1は、負荷2に電力を供給する電源3と、エンジンにより駆動されて負荷2及び電源3に電力を供給する発電機4と、発電機4の発電電流又は電力を制御する制御手段5aと、制御手段5aが発電機4の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における電源3の電圧の第一の電圧差Aと、増加時から所定時間経過後の電源3の電圧の第二の電圧差Bを測定する測定手段5bと、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bに基づいて電源3の充電率を算出する算出手段5cを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な車両用電源制御装置に関する。
従来から、車両に使用される車両用電源制御装置としては、例えば特許文献1に記載されたようなものがある。このような車両用電源制御装置においては、バッテリ等の電源の電圧及びオルタネータ等の発電機の電圧との差を算出して、その差の所定時間経過後の変動値によりバッテリの劣化を判断することが行われている。
特開平4−58735号公報
ところがこのような車両用電源制御装置によっては、バッテリの電圧とオルタネータの電圧との両方を測定する必要があるため、電圧検出センサを複数設ける必要が生じて車両用電源制御装置の構成の複雑化を招くという問題が生じた。
本発明は、上記問題に鑑み、より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする。
負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする。
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記発電機の発電電流又は電力を増加させても前記発電機の発電量の上限を超過しない場合に、前記発電機の発電電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記発電機の発電電流又は電力を増加させても前記発電機の発電量の上限を超過しない場合に、前記発電機の発電電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させることができる。これにより、車両制御上問題を生じることなく、前記算出手段が、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差に基づいて、前記電源の充電率を算出することができる。
なお前記電源とは典型的にはバッテリであり、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、前記第一の電圧差は大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリは新品のバッテリに比べて前記電圧の第一の電圧差は大きくなる。ただし、新品のバッテリは劣化したバッテリに比べて第一の電圧差が等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による前記第二の電圧差が大きくなる。
また前記第一の電圧差とは前記発電電流又は電力の増加時における前記電源の電圧の上昇幅であり、前記第二の電圧差とは前記発電電流又は電力の増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の上昇幅である。
本発明に係わる車両用電源制御装置においては、この性質を用いて、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差の双方に基づいて前記電源の充電率を算出する。これにより、第一の電圧差のみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確に前記電源の充電率を算出することができる。
さらに、電圧を測定する電圧センサは一箇所のみ設ければよいことになるので、前記車両用電源制御装置の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにて前記電源の充電率を求めることができる。
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記発電機の発電電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させることができる。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記発電機の発電電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させることができる。
さらに、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
また、上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の供給電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とすることもできる。
負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の供給電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とすることもできる。
なお、この構成はいわゆるハイブリッド車の電源構成であり、前記電力変換装置とは、例えばDC/DCコンバータであり、フライバック式、フルブリッジ式、チョッパ方式等方式は問わない。また前記第一の電圧差とは前記供給電流又は電力の増加時における前記第一電源の電圧の上昇幅であり、前記第二の電圧差とは前記供給電流又は電力の増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の上昇幅である。
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても前記電力変換装置の供給量の上限を超過しない場合に、前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても前記電力変換装置の供給量の上限を超過しない場合に、前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることを特徴とすることが好ましい。
これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることができる。これにより、車両制御上問題を生じることなく、前記算出手段が、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出することができる。
なおここでも前記第一電源とは典型的にはバッテリであり、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、前記第一の電圧差は大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリは新品のバッテリに比べて前記電圧の第一の電圧差は大きくなる。ただし、新品のバッテリは劣化したバッテリに比べて第一の電圧差が等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による前記第二の電圧差が大きくなる。
本発明に係わる車両用電源制御装置においては、この性質を用いて、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差の双方に基づいて前記第一電源の充電率を算出する。これにより、第一の電圧差のみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確に前記第一電源の充電率を算出することができる。
さらに、電圧を測定する電圧センサは一箇所のみ設ければよいことになるので、前記車両用電源制御装置の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにて前記第一電源の充電率を求めることができる。
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記電力変換装置の供給電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることができる。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記電力変換装置の供給電流又は電力の増加を中止することを特徴とすることが好ましい。これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることができる。
さらに、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記第一電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記第一電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記第一電源の電圧に基づいて判定することを特徴とすることが好ましい。これによれば、より検出が容易なパラメータにより前記負荷の消費電力の安定又は変動を前記制御手段が判定することができる。もちろん、前記消費電力が安定していれば前記第一電源の電圧は安定し、前記消費電力が変動すれば前記電源の電圧は変動する。
本発明によれば、より簡易に電源の充電率を算出することができる車両用電源制御装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図2は、本発明に係わる車両用電源制御装置の測定した第一及び第二の電圧差を示す模式図であり、図3は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。
本実施例1の車両用電源制御装置1は、負荷2(1〜n)と、負荷2(1〜n)に電力を供給するバッテリ3と、エンジンにより駆動されてこれらの負荷2(1〜n)及びバッテリ3に電力を供給するオルタネータ4と、オルタネータ4の発電電流又は電力を制御するオルタECU(Electronic Control Unit)5と、バッテリ3の電圧を検出する電圧センサ6と、バッテリ3の温度を検出する温度センサ7を備える。なお上記nは任意の自然数である。
バッテリ3は周知の鉛蓄電池により構成される電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、図示しないエンジンにより駆動されるオルタネータ4により充電率(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。
オルタネータ4はエンジンにより駆動されて負荷2(1〜n)及びバッテリ3に電力を供給する発電機であり、オルタECU5により、その電圧を制御される。より詳細には、オルタネータ4は、ここでは図示しない三相電機子コイルと、三相全波整流器と、界磁コイルと、オルタECU5の指令に基づきPWM制御されて、オルタECU5の決定した発電電流又は電力の指令値に対応する励磁電流を界磁コイルに流すトランジスタと、トランジスタのオフ時の転流電流を流すために界磁コイルに並列に接続されるフライホイールダイオードとを備えて構成される。
オルタECU5は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段5aと、測定手段5b、算出手段5cとを備える。
オルタECU5の測定手段5bは、オルタECU5の制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力をステップ状に増加させた場合の増加時におけるバッテリ3の電圧の図2に示すような第一の電圧差Aと、増加時から所定時間t経過後のバッテリ3の電圧の図2に示すような第二の電圧差Bを電圧センサ6により測定し、バッテリ3の温度Tを温度センサ7により測定して、オルタECU5の算出手段5cはこれらの第一の電圧差Aと第二の電圧差Bと温度Tに基づいてバッテリ3の充電率を、図3に示すマップを用いて算出する。
バッテリ3は、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、第一の電圧差Aは大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリ3は新品のバッテリ3に比べて第一の電圧差Aは大きくなる。ただし、新品のバッテリ3は劣化したバッテリ3に比べて第一の電圧差Aが等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による第二の電圧差Bが大きくなる。
なお、分極とはバッテリ3内部の電解液のイオン拡散の遅れによる一時的な濃度の不均一現象を指し、充電電流が流れたときに一時的に電極近傍の電解液濃度が高くなり、バッテリ3の電圧が充電率に対する理論値よりも一時的に高くなる。新品のバッテリ3においては劣化していると第一の電圧差Aが等しい場合、充電率が高いので劣化しているバッテリ3よりも電解液の濃度が高くイオン拡散がしにくいので、新品のバッテリ3の方が第二の電圧差Bは大きくなる。
図3に示すマップは、この性質を用いて、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bの双方に基づいてバッテリ3の充電率を算出するマップである。この図3に示すマップにおいては第一の電圧差A及び第二の電圧差Bともに大きいほど充電率が大きくなる。
例えば充電率の高い新品のバッテリ3と、充電率の低い劣化したバッテリ3とでは第一の電圧差Aが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ3においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Bが劣化したバッテリ3より大きくなるので、第二の電圧差Bを合わせて評価することで、この両者を区別することができる。
なお、所定時間tはバッテリ3の特性に基づき適宜定められる時間であり、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させた後、十分に分極が発生して第二の電圧差Bが顕著に発生するまでの時間である。
また、バッテリ3の温度が高いほど同じ第一の電圧差A又は第二の電圧差Bに対して充電率が高くなるため、温度Tによって図3に示すマップを変更させる。例えば温度T1<T2<T3において、それぞれ対応するマップ図3(a)(b)(c)を選択して、オルタECU5の算出手段5cは、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bに基づいて充電率を算出する。
加えて、オルタECU5の制御手段5aは、負荷2(1〜n)の消費電力が安定している場合かつオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ4の発電量の上限を超過しない場合にオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させる。また、オルタECU5の制御手段5aは、負荷2(1〜n)の消費電力に変動が生じた場合にオルタネータ4の発電電流又は電力の増加を中止する。ここで、オルタECU5の制御手段5aは、負荷2(1〜n)の消費電力の安定又は変動を、バッテリ3の電圧に基づいて判定する。
以下本実施例1の車両用電源制御装置1の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図4は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
図4のS1に示すように、オルタECU5の測定手段5bは電圧センサ6によりバッテリ3の電圧を測定し、制御手段5aはこの電圧から負荷2(1〜n)の消費電力が安定しておりオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ4の発電量の上限を超過しない場合であると判定できる場合には、S2にすすみ、判定できない場合にはS1に戻る。
つづいて、S2において、オルタECU5の制御手段5aはオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させる指令をオルタネータ4に出力し、オルタECU5の算出手段5cは電圧センサ6により第一の電圧差Aを測定する。
さらに、S4においてオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させた後所定時間tが経過したかどうかを判定し、経過したと判定される場合にはS5にすすみ、経過していないと判定される場合にはS8にすすむ。
S5において、オルタECU5の測定手段5bは電圧センサ6により第二の電圧差Bを測定し、つづいてS6においてオルタECU5の測定手段5bは温度センサ7によりバッテリ3の温度Tを測定する。
さらに、S7においてオルタECU5の算出手段5cは図3に示したマップのうち、測定したバッテリ3の温度Tに対応するマップを選択し、第一の電圧差A及び第二の電圧差Bに基づいてバッテリ3の充電率を算出する。
S4において所定時間tが経過したと判定されない場合には、S8にすすみ、制御手段5aは、測定手段5bが電圧センサ6により測定したバッテリ3の電圧から、負荷2(1〜n)の消費電力の安定が継続していると判定する場合にはS4に戻り、負荷2(1〜n)の消費電力が変動し安定していない場合には、S9にすすんでオルタネータ4の発電電流又は電力の増加を中止して発電電流又は電力を元に戻し、S1に戻る。
以上述べた本実施例1の車両用電源制御装置1によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、制御手段5aが負荷2(1〜n)の消費電力が安定している場合かつオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させてもオルタネータ4の発電量の上限を超過しない場合にオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させることにより、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させることができる。
これにより、車両制御上問題を生じることなく、算出手段5cが、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時におけるバッテリ3の電圧の第一の電圧差Aと、増加時から所定時間t経過後のバッテリ3の電圧の第二の電圧差Bに基づいてバッテリ3の充電率を算出することができる。
また、制御手段5aが負荷2(1〜n)の消費電力に変動が生じた場合にオルタネータ4の発電電流又は電力の増加を中止することにより、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段5aがオルタネータ4の発電電流又は電力を増加させることができる。
さらに、制御手段5aが負荷2(1〜n)の消費電力の安定又は変動を、バッテリ3の電圧に基づいて判定することにより、検出が容易なパラメータにより負荷2(1〜n)の消費電力の安定又は変動を制御手段5aが判定することができる。
加えて、本実施例の車両用電源制御装置1においては、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bの双方に基づいてバッテリ3の充電率を算出することにより、第一の電圧差Aのみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確にバッテリ3の充電率を算出することができる。
例えば充電率の高い新品のバッテリ3と、充電率の低い劣化したバッテリ3とでは第一の電圧差Aが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ3においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Bが劣化したバッテリ3より大きくなるので、第二の電圧差Bを考慮してバッテリ3の充電率を算出することで、この両者を区別することができる。
さらに、電圧を測定する電圧センサ6は一箇所のみ設ければよいことになり、電流センサを用いる必要もないので、車両用電源制御装置1の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにてバッテリ3の充電率を求めることができる。
なお上述したような技術はハイブリッド車に用いられる電源構成においても適用することができる。以下にそれについての実施例2を述べる。
図5は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。
本実施例2の車両用電源制御装置21は、負荷22(1〜n)に電力を供給するバッテリ23と、エンジンにより駆動される発電機としてのジェネレータ24と、ジェネレータ24の発生する電力を貯留するバッテリ25と、バッテリ25からバッテリ23及び負荷22(1〜n)へ電力を供給するDC/DCコンバータ26と、DC/DCコンバータ26を制御するDC/DCコンバータECU27と、バッテリ23の電圧を検出する電圧センサ28と、バッテリ23の温度を検出する温度センサ29を備える。
バッテリ23は周知の鉛蓄電池により構成される低圧の第一電源であり、負荷22(1〜n)に並列に接続されて電力を供給するとともに、後述するDC/DCコンバータ26により充電率(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。
バッテリ25は周知のニッケル水素電池により構成される高圧の第二電源であり、図示しないエンジンにより駆動されるジェネレータ24により充電率(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。ここではジェネレータ24の制御系統については説明を省略している。
DC/DCコンバータ26は例えばフライバック式のDC/DCコンバータであり、図示しないフライバックトランス、MOSFET、ダイオード、コンデンサを主たる構成要素として構成される電力変換装置であり、MOSFETのPWM制御により、フライバックトランスの一次巻線に流れる電流を制御し、フライバックトランスの二次巻線に巻線比に比例した交流の電圧を発生させ、ダイオードおよびコンデンサにて直流に整流して、バッテリ25からバッテリ23への供給電流又は電力を昇降する。
DC/DCコンバータECU27は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段27aと、測定手段27bと、算出手段27cとを備える。
DC/DCコンバータECU27の測定手段27bは、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力をステップ状に増加させた場合の増加時におけるバッテリ23の電圧の図2に示すような第一の電圧差Aと、増加時から所定時間t経過後のバッテリ23の電圧の図6に示すような第二の電圧差Bを電圧センサ28により測定し、バッテリ23の温度Tを温度センサ29により測定して、算出手段27cは、これらの第一の電圧差Aと第二の電圧差Bと温度Tに基づいてバッテリ23の充電率を、実施例1と同様の図3に示すマップを用いて算出する。
バッテリ23は、充電率が高いほど内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、第一の電圧差Aは大きくなる。また、劣化によっても内部抵抗が大きくなって受入性能が悪くなり、劣化したバッテリ23は新品のバッテリ23に比べて第一の電圧差Aは大きくなる。ただし、新品のバッテリ23は劣化したバッテリ23に比べて第一の電圧差Aが等しい場合、充電率が高いので充電時の分極による第二の電圧差Bが大きくなる。
なお、分極とはバッテリ23内部の電解液のイオン拡散の遅れによる一時的な濃度の不均一現象を指し、充電電流が流れたときに一時的に電極近傍の電解液濃度が高くなり、バッテリ23の電圧が充電率に対する理論値よりも一時的に高くなる。新品のバッテリ23においては劣化していると第一の電圧差Aが等しい場合、充電率が高いので劣化しているバッテリ23よりも電解液の濃度が高くイオン拡散がしにくいので、新品のバッテリ23の方が第二の電圧差Bは大きくなる。
図3に示すマップは、この性質を用いて、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bの双方に基づいてバッテリ23の充電率を算出するマップである。
例えば充電率の高い新品のバッテリ23と、充電率の低い劣化したバッテリ23とでは第一の電圧差Aが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ23においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Bが劣化したバッテリ23より大きくなるので、第二の電圧差Bを合わせて評価することで、この両者を区別することができる。
なお、所定時間tはバッテリ23の特性に基づき適宜定められる時間であり、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させた後、十分に分極が発生して第二の電圧差Bが顕著に発生するまでの時間である。
また、バッテリ23の温度が高いほど同じ電圧差A又はBに対して充電率が高くなるため、温度Tによって図3に示すマップを変更させる。例えば温度T1<T2<T3において、それぞれ対応するマップ図3(a)(b)(c)を選択して、DC/DCコンバータECU27の算出手段27cは、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bに基づいて充電率を算出する。
加えて、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aは、負荷22(1〜n)の消費電力が安定している場合かつDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させてもDC/DCコンバータ26の供給量の上限を超過しない場合にDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させる。
また、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aは、負荷22(1〜n)の消費電力に変動が生じた場合にDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力の増加を中止する。ここで、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aは、負荷22(1〜n)の消費電力の安定又は変動を、バッテリ23の電圧に基づいて判定する。
以下本実施例2の車両用電源制御装置21の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図7は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
図7のS11に示すように、DC/DCコンバータECU27の測定手段27bは電圧センサ28によりバッテリ23の電圧を測定し、制御手段27aはこの電圧から負荷22(1〜n)の消費電力が安定しておりDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させてもDC/DCコンバータ26の供給量の上限を超過しない場合であると判定できる場合には、S12にすすみ、判定できない場合にはS11に戻る。
つづいて、S12において、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aはDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させる指令をDC/DCコンバータ26に出力し、DC/DCコンバータECU27の測定手段27bは電圧センサ28により第一の電圧差Aを測定する。
さらに、S14においてDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させた後所定時間tが経過したかどうかを判定し、経過したと判定される場合にはS15にすすみ、経過していないと判定される場合にはS18にすすむ。
S15において、DC/DCコンバータECU27の測定手段27bは電圧センサ28により第二の電圧差Bを測定し、つづいてS16においてDC/DCコンバータECU27の測定手段27bは温度センサ29によりバッテリ23の温度Tを測定する。
さらに、S17においてDC/DCコンバータECU27の算出手段27cは図3に示したマップのうち、測定したバッテリ23の温度Tに対応するマップを選択し、第一の電圧差A及び第二の電圧差Bに基づいてバッテリ23の充電率を算出する。
S14において所定時間tが経過したと判定されない場合には、S18にすすみ、制御手段27aは、電圧センサ28により測定したバッテリ23の電圧から、負荷22(1〜n)の消費電力の安定が継続していると判定する場合にはS14に戻り、負荷22(1〜n)の消費電力が変動し安定していない場合には、S19にすすんでDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力の増加を中止して供給電流又は電力を元に戻し、S11に戻る。
以上述べた本実施例2の車両用電源制御装置21によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、制御手段27aが負荷22(1〜n)の消費電力が安定している場合かつDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させてもDC/DCコンバータ26の供給量の上限を超過しない場合にDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させることにより、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させることができる。
これにより、車両制御上問題を生じることなく、算出手段27cが、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時におけるバッテリ23の電圧の第一の電圧差Aと、増加時から所定時間t経過後のバッテリ23の電圧の第二の電圧差Bに基づいてバッテリ23の充電率を算出することができる。
また、制御手段27aが負荷22(1〜n)の消費電力に変動が生じた場合にDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力の増加を中止することにより、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させても制御上問題が生じない場合のみに、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電流又は電力を増加させることができる。
さらに、制御手段27aが負荷22(1〜n)の消費電力の安定又は変動を、バッテリ23の電圧に基づいて判定することにより、検出が容易なパラメータにより負荷22(1〜n)の消費電力の安定又は変動を制御手段27aが判定することができる。
加えて、本実施例の車両用電源制御装置21においては、第一の電圧差Aと第二の電圧差Bの双方に基づいてバッテリ23の充電率を算出することにより、第一の電圧差Aのみで充電率を算出することに比べて劣化を考慮して充電率を算出することができるので、より正確にバッテリ23の充電率を算出することができる。
例えば充電率の高い新品のバッテリ23と、充電率の低い劣化したバッテリ23とでは第一の電圧差Aが同じとなるケースがあるが、新品のバッテリ23においては分極が発生しやすいので、第二の電圧差Bが劣化したバッテリ23より大きくなるので、第二の電圧差Bを考慮してバッテリ23の充電率を算出することで、この両者を区別することができる。
さらに、電圧を測定する電圧センサ28は一箇所のみ設ければよく、電流センサを用いる必要もないので、車両用電源制御装置21の構成を簡略化できるとともに、より簡易かつ低コストにてバッテリ23の充電率を求めることができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
例えば、図3に示した第一の電圧差Aと第二の電圧差Bに基づいて充電率を算出するためのマップはあくまで例示的なものであり、これ以外の形態のものを使用することも可能である。
本発明は、自動車に適用される車両用電源制御装置に関するものであり、比較的軽微な装置の追加および制御内容の変更により、より簡易に電源の充電率を算出することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。
1 車両用電源制御装置
2(1〜n) 負荷
3 バッテリ
4 オルタネータ
5 オルタECU
5a 制御手段
5b 測定手段
5c 算出手段
6 電圧センサ
7 温度センサ
21 車両用電源制御装置
22(1〜n) 負荷
23 バッテリ
24 ジェネレータ
25 バッテリ
26 DC/DCコンバータ
27 DC/DCコンバータECU
27a 制御手段
27b 測定手段
27c 算出手段
28 電圧センサ
29 温度センサ
2(1〜n) 負荷
3 バッテリ
4 オルタネータ
5 オルタECU
5a 制御手段
5b 測定手段
5c 算出手段
6 電圧センサ
7 温度センサ
21 車両用電源制御装置
22(1〜n) 負荷
23 バッテリ
24 ジェネレータ
25 バッテリ
26 DC/DCコンバータ
27 DC/DCコンバータECU
27a 制御手段
27b 測定手段
27c 算出手段
28 電圧センサ
29 温度センサ
Claims (8)
- 負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記発電機の発電電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記発電機の発電電流又は電力を増加させても前記発電機の発電量の上限を超過しない場合に、前記発電機の発電電流又は電力を増加させることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記発電機の発電電流又は電力の増加を中止することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が、前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記電源の電圧に基づいて判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の車両用電源制御装置。
- 負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の供給電流又は電力を制御する制御手段と、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させた場合の増加時における前記第一電源の電圧の第一の電圧差と、増加時から所定時間経過後の前記第一電源の電圧の第二の電圧差を測定する測定手段と、前記第一の電圧差と前記第二の電圧差に基づいて前記第一電源の充電率を算出する算出手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が、前記負荷の消費電力が安定している場合かつ前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させても前記電力変換装置の供給量の上限を超過しない場合に、前記電力変換装置の供給電流又は電力を増加させることを特徴とする請求項5に記載の車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が、前記負荷の消費電力に変動が生じた場合に前記電力変換装置の供給電流又は電力の増加を中止することを特徴とする請求項5又は6に記載の車両用電源制御装置。
- 前記制御手段が前記負荷の消費電力の安定又は変動を、前記第一電源の電圧に基づいて判定することを特徴とする請求項6又は7に記載の車両用電源制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007132081A JP2008289287A (ja) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 車両用電源制御装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105599711A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的电源装置 |
-
2007
- 2007-05-17 JP JP2007132081A patent/JP2008289287A/ja active Pending
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