JP2009179311A

JP2009179311A - 電力供給装置

Info

Publication number: JP2009179311A
Application number: JP2008022907A
Authority: JP
Inventors: Yukio Toyoyoshi; 幸男豊良; Hiroshi Sato; 宏佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】車両に搭載される電池の使用を制限したい場合に、継電器を使用することなく、電池に電流が流れるのを防止することが可能な電力供給装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ハイブリットＥＣＵ７は、バッテリ監視ユニット１０から使用不許可信号が入力されると、高圧オルタネータ３の発電量と低圧バッテリ１７の入出力電力量との総和が、モータ４の消費電力量と等しくなるように、高圧バッテリ５の入出力電流の検出結果に応じて、高圧オルタネータ３、低圧バッテリ１７、およびモータ４の少なくとも１つを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給装置に関し、詳細には、車両に搭載される負荷に対してバッテリを含む電源系から電力を供給する電力供給装置に関する。

車両においては、各種電気機器の駆動用、エンジンの始動時におけるクランクシャフト駆動用等の電源としてバッテリが用いられている。また、燃料の供給が容易な従来のエンジンと、クリーンな電気エネルギを使用するモータとを利用するハイブリッド車両が提案されており、また、かかるハイブリッド車両には、エンジンを発電用に使用してバッテリを充電するシリーズ型と、エンジンを車両の駆動系に連結するパラレル型、および、パラレル型とシリーズ型を組み合わせたもの（シリパラ型）がある。

バッテリの特性として、温度が低すぎると作動しなくなり、温度が高すぎるときに作動させると破損する可能性が高くなるため、バッテリ温度が所定範囲外の場合にはバッテリの使用を制限したい場合がある。また、温度条件以外に、バッテリのいずれかのブロックの電圧が他のブロックの電圧よりも所定値以上小さくなった場合、及び、所定値以上大きくなった場合には、バッテリの故障の可能性が高いため、バッテリの使用を制限する必要がある。

例えば、特許文献１では、モータに電力を供給するバッテリが使用できない状態であっても、走行可能なハイブリッド車両を提供するために、バッテリが故障等により使用できない場合には、電源フェールモードに移行して、継電器により、バッテリと発電機及びモータ間の電気的接続を遮断した後、エンジン及び発電機を電源側とし、この電源側とモータの一方を走行必要負荷に応じた出力となるように制御し、他方を電源側電圧が定電圧となるように制御する技術が開示されている。

特開平１１−４５０７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、バッテリの故障等によりバッテリを使用できない場合には、継電器により、バッテリと発電機及びモータ間の電気的接続を遮断してバッテリを保護する構成であるので、継電器を設ける必要があり、高コストになるという問題がある。また、継電器の開閉による騒音（いわゆるカチカチ音）が生じるという問題がある。他方、バッテリの使用を制限する場合でも、バッテリとの接続を遮断しないでバッテリを接続しておくことで、電源システム内に大きな容量を有することになるので、電源システムの電圧変動を低減することが可能となる。

また、特許文献１では、エンジンおよび発電機を電源側とし、この電源側とモータの一方を走行必要負荷に応じた出力となるように制御し、他方を電源側電圧が定電圧となるように制御するものであるが、発電機はモータに比して応答性が悪いため、モータ要求を入力とする発電機発電量制御では、要求に対し遅れて発電電力が発生することになる。これは、発電機で最終的な電力一致制御を行う場合に必ず生じる問題である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両に搭載される電池の使用を制限したい場合に、継電器を使用することなく、電池に電流が流れるのを防止することが可能な電力供給装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両に搭載される負荷に対して電力を供給する電力供給装置において、内燃機関により駆動される発電機と、充放電可能な第１および第２の電池と、前記発電機、並びに前記第１および第２の電池を電力供給源として、前記負荷への電力の供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の電池の使用を制限する場合には、前記発電機の発電量と前記第２の電池の入出力電力量との総和が、前記負荷の消費電力量と等しくなるように、前記発電機、前記第２の電池、および前記負荷の少なくとも１つを制御することを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１の電池の入出力電流を検出する第１の電池電流検出手段と、前記第１の電池が使用可能か否かを判断する第１の電池使用可否判断手段とを備え、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記発電機の発電量と前記第２の電池の入出力電力量との総和が、前記負荷の消費電力量と等しくなるように、前記第１の電池電流検出手段の前記第１の電池の電流の検出結果に応じて、前記発電機、前記第２の電池、および前記負荷の少なくとも１つを制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、ゼロより大きくかつ第１の閾値より小さいときは、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記第２の電池の入出力電力を制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、さらに、前記第２の電池の電力を高電力に変換して出力し、また、入力電力を低電力に変換して前記第２の電池を充電する電力変換手段を備え、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、ゼロより大きくかつ第１の閾値より小さいときは、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記電力変換手段の電力変換量を制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第１の閾値以上で、かつ、前記第１の閾値に比して大きい第２の閾値よりも小さいときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記負荷の出力量を制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第２の閾値以上のときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記負荷の出力量をおよび前記発電機の発電量を制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第２の閾値以上のときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記第１の電池の電流のうち、前記第１の閾値に相当する量を前記負荷の出力量を補正制御すると共に、前記第１の電池の電流のうち、前記第１の電池の電流値と前記第１の閾値との差分に相当する量を前記発電機の発電量を補正制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記負荷は、ハイブリット車両に搭載されるモータであることが望ましい。

本発明によれば、車両に搭載される負荷に対して電力を供給する電力供給装置において、内燃機関により駆動される発電機と、充放電可能な第１および第２の電池と、前記発電機、並びに前記第１および第２の電池を電力供給源として、前記負荷への電力の供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の電池の使用を制限する場合には、前記発電機の発電量と前記第２の電池の入出力電力量との総和が、前記負荷の消費電力量と等しくなるように、前記発電機、前記第２の電池、および前記負荷の少なくとも１つを制御することとしたので、車両に搭載される電池の使用を制限したい場合に、継電器を使用することなく、電池に電流が流れるのを防止することが可能な電力供給装置を提供することを目的とする。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。下記の実施の形態では、負荷としてハイブリット車両のモータを使用した場合の電力供給装置について説明する。また、下記の実施の形態では、駆動源としてエンジンを用い、エンジンにより前輪を駆動し、モータにより後輪を駆動するハイブリッド車両について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータにより前輪を駆動し、エンジンにより後輪を駆動しても良い。

〔実施の形態〕
図１は、本発明の実施の形態にかかる電力供給装置を適用したハイブリッド車両の概略構成例を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、高圧オルタネータ（発電機）３と、モータ（負荷）４と、高圧バッテリ（第１の電池）５と、ハイブリッドＥＣＵ７と、エンジンＥＣＵ８と、モータＥＣＵ９と、バッテリ監視ユニット（第１の電池電流検出手段、第１の電池使用可能判断手段）１０と、インバータ１１と、低圧バッテリ（第２の電池）１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換手段）１８とを主要部として構成されている。以下、インバータ１１およびモータ４を「負荷」と称する場合もある。

高電圧配線２０には、高圧オルタネータ３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、高圧バッテリ５と、インバータ１１と、モータ４とが接続されており、この高電圧配線２０を介して、各部間で電力の授受が行われる。

エンジン２は、駆動源であり、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンなどである。エンジン２は、ハイブリッド車両１の前側の２つの車輪１３Ｒ，１３Ｌから構成される前輪１３を駆動するためのものである。エンジン２は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料が供給され、供給された燃料と図示しない吸気経路から吸気された空気との混合気が爆発し、図示しないピストンを往復運動させることで、図示しないクランクシャフトを回転させる。つまり、エンジン２は、駆動源が発生する駆動力、すなわちエンジン出力を発生するものである。クランクシャフトには、エンジン出力が車両の前進方向に回転させようと作用する。ここで、クランクシャフトは、トランスミッション１２と接続されており、クランクシャフトに伝達されたエンジン出力は、トランスミッション１２により所望の出力に変更されて、前輪１３に伝達される。なお、エンジン２は、エンジンＥＣＵ８により、運転者の意志、ハイブリッド車両１の走行状態に応じて運転制御される。

高圧オルタネータ３は、発電機であり、駆動源であるエンジン２が発生する駆動力の一部により発電する。高圧オルタネータ３は、実施の形態では、例えばベルトやチェーンなどの伝達部材１５を介して、図示しないクランクシャフトと連結されており、エンジン２のエンジン出力が伝達され発電する。高圧オルタネータ３は、例えば、図示しない整流器が設けられた三相交流発電機であり、交流電流で発電された交流電力を直流電力に変換して、高電圧配線２０を介して、負荷（インバータ１１、モータ４）、高圧バッテリ５、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１８に供給する。

また、高圧オルタネータ３の発電電圧は、エンジン２の回転数に応じたものとなる。なお、高圧オルタネータ３では、内部の制御回路（不図示）が、界磁コイルに流すフィールド電流を制御することで、発電量を調整する。高圧オルタネータ３は、ハイブリッドＥＣＵ７に接続されており、ハイブリッドＥＣＵ７から入力される発電指示に応じた発電量で発電する。また、高圧オルタネータ３は、発電指示に対する実発電量をハイブリットＥＣＵ７に出力（通知）する。

高圧バッテリ５は、蓄電装置であり、高圧バッテリ５は、定格電圧（例えば、４２Ｖ）の二次電池により構成されており、高圧オルタネータ３が発電した電力、および低圧バッテリ１７の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１８で高電力変換した電力を蓄電するものである。高圧バッテリ５は、バッテリ監視ユニット１０と接続されている。

バッテリ監視ユニット１０は、高圧バッテリ５の状態を監視するものである。バッテリ監視ユニット１０は、高圧バッテリ５の状態情報（バッテリ温度、バッテリ電流、バッテリ電圧、ＳＯＣ（State of Charge）等）を検出して、適宜ハイブリッドＥＣＵ７に出力する。また、バッテリ監視ユニット１０は、高圧バッテリ５を使用不可とする場合（例えば、高圧バッテリ５が高温となった場合、高圧バッテリ５のＳＯＣを保持したい場合、および高圧バッテリ５に異常が発生した場合等）には、使用不許可信号をハイブリットＥＣＵ７に出力する。

低圧バッテリ１７は、蓄電装置であり、低電圧配線３０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１８に接続されている。低圧バッテリ１７は、定格電圧（例えば、１４Ｖ）の二次電池により構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、高電圧配線２０を介して、高圧オルタネータ３が発電した電力、および高圧バッテリ５の電力を利用して、高電圧−低電圧変換（降圧）して、低圧バッテリ１７を充電する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、低圧バッテリ１７の電力を低電圧−高電圧変換（昇圧）して、高電圧配線２０を介して、高圧バッテリ５およびインバータ１１に出力する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、ハイブリットＥＣＵ７により制御され、ハイブリットＥＣＵ７から入力される電力変換指示に従った電力変換量で電力変換を行い、その実電力をハイブリットＥＣＵ７に出力（通知）する。

モータ４は、同期発電電動機であり、ハイブリッド車両１の後側の２つの車輪１４Ｒ，１４Ｌから構成される後輪１４を駆動するためのものである。モータ４は、図示しない回転軸と、回転子と、固定子とにより構成されている。回転軸には、永久磁石である回転子が複数個それぞれ固定されている。固定子は、回転子と対向する位置に配置され、図示しないハウジングに固定されている。また、固定子は、回転磁界を形成する図示しない三相コイルが巻回されている。モータ４の三相コイルは、インバータ１１に接続されている。

インバータ１１は、直流と交流の変換を行うものであり、直流電流を発電する高圧オルタネータ３と、直流電流で充放電される高圧バッテリ５と、直流電流で電力変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ１８と、交流電流で駆動されるモータ４との間における電力のやり取りを行う。インバータ１１は、モータＥＣＵ９の制御により、高圧オルタネータ３が発電した直流電力、高圧バッテリ５に充電された直流電力、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１８で低圧バッテリ１７の直流電力を高電力変換した直流電力を交流電力に変換して、モータ４を交流駆動する。

エンジンＥＣＵ８は、ハイブリッドＥＣＵ７により算出され、出力された要求エンジン出力に基づいてエンジン２の運転制御を行うものである。具体的には、エンジンＥＣＵ８は、要求エンジン出力（トルク）に基づいて、噴射信号、点火信号、開度信号などをエンジン２に出力し、これらの出力信号によりこのエンジン２に供給される燃料の燃料供給量や噴射タイミングなどの燃料噴射制御、図示しない点火プラグの点火制御、エンジン２の図示しない吸気経路に設けられた図示しないスロットルバルブのバルブ開度制御などが行われる。なお、エンジンＥＣＵ８に入力されたエンジン２の運転状態に基づく情報などは、適宜ハイブリッドＥＣＵ７に出力される。

モータＥＣＵ９は、ハイブリッドＥＣＵ７により算出され、出力された要求モータ出力（トルク）に基づいて、インバータ１１を介してモータ４に対して、モータ電流に基づくフィードバック制御を行う。モータＥＣＵ９は、要求モータ出力に応じた電力要求をハイブリットＥＣＵ７に出力する。なお、モータＥＣＵ９に入力されたモータ４の駆動状態に基づく情報（モータ回転数やモータ４に印加される相電流、実モータ出力）などは、適宜ハイブリッドＥＣＵ７に出力される。

ハイブリッドＥＣＵ７は、ハイブリッド車両１の運転制御を行うものである。ハイブリッドＥＣＵ７は、高圧オルタネータ３と、エンジンＥＣＵ８と、モータＥＣＵ９と、バッテリ監視ユニット１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８に接続され、互いにデータのやりとりを行うことができる。ハイブリッドＥＣＵ７は、図示しないイグニッションＯＮ／ＯＦＦ状態、シフトポジション、アクセル開度、ブレーキ踏み込み量、車速などの運転状態データと、図示しない記憶部に記憶されているマップとに基づいて、エンジン２により前輪１３を駆動する要求エンジン出力（トルク）や要求モータ出力（トルク）を算出し、エンジンＥＣＵ８およびモータＥＣＵ９に出力する。これにより、ハイブリッド車両１は、主として、エンジン２により前輪１３を駆動することで走行し、運転状況（例えば、急加速時やスリップ時など）に応じてモータ４により後輪１４を駆動する。

また、ハイブリッドＥＣＵ７は、高圧オルタネータ３の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の制御などを行うための制御信号を出力する。ハイブリットＥＣＵ７は、モータＥＣＵ９から要求される電力を確保すべく、高圧オルタネータ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ１８を制御する。ここで、イグニッションＯＮ／ＯＦＦ状態は、図示しないイグニッションに取り付けられたイグニッションセンサにより検出されるものである。また、シフトポジションは、図示しないシフトに取り付けられたシフトポジションセンサにより検出されるものである。また、アクセル開度は、図示しないアクセルペダルに取り付けられたアクセル開度センサにより検出されるものである。また、車速は、例えば、図示しない車輪速センサにより検出された車輪速に基づいたもの、エンジンＥＣＵ８を介して入力されたエンジン２の図示しないクランクシャフトにおけるエンジン回転数に基づいたもの、モータＥＣＵ９を介して入力されたモータ４の図示しない回転軸におけるモータ回転数に基づいたものであっても良い。

また、ハイブリットＥＣＵ７は、高圧バッテリ５の使用を制限する場合に、高圧バッテリ５の電流ＩＢ＝０とするために、高圧バッテリ使用制限処理を実行する。高圧バッテリ５が高温となった場合、高圧バッテリ５のＳＯＣを保持したい場合、および高圧バッテリ５に異常が発生した場合等には、安全性の確保および故障の防止のため、高圧バッテリ５の使用を制限する必要がある。かかる高圧バッテリ使用制限処理では、高圧バッテリ５を電気的に接続した状態で高圧バッテリ５を保護して、高圧バッテリ５の電流ＩＢ＝０とするために、高圧オルタネータ３での発電量と低圧バッテリ１７の入出力電力量との総和が、モータ４の消費電力量と等しくなるように、高圧バッテリ５の電流値に応じて、高圧オルタネータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８（低圧バッテリ１７）、およびモータ４の少なくとも１つを補正制御する。このように、本実施の形態では、高圧バッテリ５の使用を制限する場合に、継電器を使用することなく、高圧バッテリ５を電気的に接続した状態で、高圧バッテリ５に電流が流れるのを防止する。上記各ＥＣＵは、入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）と、演算処理部（ＣＰＵ）と、各種マップなどが格納されている記憶部となどによりそれぞれ構成されている。

図２は、ハイブリットＥＣＵ７が実行する高圧バッテリ使用制限処理を説明するためのフローチャートである。図３は、図２の高圧バッテリ電流制御処理の詳細な処理内容を示すフローチャートである。図２に示す高圧バッテリ使用制限処理は、ハイブリットＥＣＵ７により所定周期で繰り返し実行される。

図２において、バッテリ監視ユニット１０は、高圧バッテリ５が高温となった場合、高圧バッテリ５のＳＯＣを保持したい場合、および高圧バッテリ５に異常が発生した場合等に、高圧バッテリ５の使用不許可信号をハイブリットＥＣＵ７に出力する。まず、ハイブリットＥＣＵ７は、バッテリ監視ユニット１０から使用不許可信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１）。ハイブリットＥＣＵ７は、バッテリ監視ユニット１０から使用不許可信号を受信していない場合には（ステップＳ１の「Ｎｏ」）、当該フローを終了する。

ハイブリットＥＣＵ７は、バッテリ監視ユニット１０から使用不許可信号を受信した場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、モータＥＣＵ９から電力要求が入力されたか否かを判断する（ステップＳ２）。モータＥＣＵ９から電力要求が入力されていない場合には（ステップＳ２の「Ｎｏ」）、当該フローを終了する。他方、ハイブリットＥＣＵ７は、モータＥＣＵ９から電力要求が入力された場合（ステップＳ２の「Ｙｅｓ」）、高圧オルタネータ３に当該電力要求分の発電指示を出力する（ステップＳ３）。高圧オルタネータ３は、ハイブリットＥＣＵ７から電力要求分の発電指示を受け取ると、電力要求分の発電を行う。

つづいて、ハイブリットＥＣＵ７は、バッテリ監視ユニット１０から入力される高圧バッテリ５の電流情報に基づいて、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ハイブリットＥＣＵ７は、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０である場合には（ステップＳ４の「Ｙｅｓ」）、当該フローを終了する。他方、ハイブリットＥＣＵ７は、高圧バッテリ５の電流ＩＢ≒０でない場合には（ステップＳ４の「Ｎｏ」）、高圧バッテリ電流制御処理を実行する（ステップＳ５）。

この高圧バッテリ電流制御処理（ステップＳ５）では、高圧バッテリ電流ＩＢ＝０とするために、高圧バッテリ電流ＩＢの大きさに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８、モータ４、または、モータ４および高圧オルタネータ３の補正制御を行っている。図３を参照して、高圧バッテリ電流制御処理を詳細に説明する。図３において、０＜第１の閾値ＩＢ_１＜第２の閾値ＩＢ_２である。

図３において、ハイブリットＥＣＵ７は、０＜｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第１の閾値ＩＢ_１であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、高圧バッテリ電流ＩＢの絶対値の大きさを判定しているのは、高圧バッテリ５は放電している場合と、充電している場合があるからである。０＜｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第１の閾値ＩＢ_１である場合には（ステップＳ１１の「Ｙｅｓ」）、ハイブリットＥＣＵ７は、高圧バッテリ電流ＩＢ＝０となるようなＤＣ／ＤＣコンバータ１８による電力変換量を、現在の電力変換量に加算した電力変換指示をＤＣ／ＤＣコンバータ１８に出力する（ステップＳ１２）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、ハイブリットＥＣＵ７から出力される電力変換指示に応じた電力変換量で電力変換を行う。これにより、高圧オルタネータ３での発電量と低圧バッテリ１７の入出力電力量との総和がモータ４の消費電力と等しくなるため、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることができる。このように、高圧バッテリ電流ＩＢが小さい場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８によって、低圧バッテリ１７の入出力電力量を補正するため、短時間でかつ負荷変動が生じることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることができる。

他方、ハイブリットＥＣＵ７は、０＜｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第１の閾値ＩＢ_１でない場合には（ステップＳ１１の「Ｎｏ」）、第１の閾値ＩＢ_１≦｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第２の閾値ＩＢ_２であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、第１の閾値ＩＢ_１〜第２の閾値ＩＢ_２は、モータ４のトルク変動が小さい（許容できる）電流範囲である。第１の閾値ＩＢ_１≦｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第２の閾値ＩＢ_２である場合には（ステップＳ１３の「Ｙｅｓ」）、ハイブリットＥＣＵ７は、高圧バッテリ電流ＩＢ＝０となるような要求モータ出力分を、現在の要求モータ出力に加算した要求モータ出力をモータＥＣＵ９に出力する（ステップＳ１４）。モータＥＣＵ９は、ハイブリットＥＣＵ７から入力される要求モータ出力になるように、インバータ１１を介してモータ４のモータ電流を補正する。このように、モータ４のトルク変動が小さい電流補正範囲でモータ４の電流補正を行っているので、短時間でかつ車両挙動を悪化させることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることができる。

また、ハイブリットＥＣＵ７は、第１の閾値ＩＢ_１≦｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜＜第２の閾値ＩＢ_２でない場合（ステップＳ１３の「Ｎｏ」）、すなわち、｜高圧バッテリ電流ＩＢ｜≧第２の閾値ＩＢ_２である場合には、第１の閾値ＩＢ_１分に相当する高圧バッテリ電流ＩＢ分を「０」とするような要求モータ出力分を現在の要求モータ出力に加算した要求モータ出力をモータＥＣＵ９に出力し、かつ、（高圧バッテリ電流ＩＢ−第１の閾値ＩＢ_１）分に相当する高圧バッテリ電流ＩＢ分を「０」とするような高圧オルタネータ３の発電量を現在の発電量に加算した発電指示を高圧オルタネータ３に出力する（ステップＳ１５）。これに応じて、モータＥＣＵ９は、ハイブリットＥＣＵ７から入力される要求モータ出力になるように、インバータ１１を介してモータ４のモータ電流を補正する。また、高圧オルタネータ３は、ハイブリットＥＣＵ７から入力される発電指示に応じた発電量になるようにフィールド電流を補正する。このように、大きな電流調整が必要な場合は、モータ４のトルク変動が小さい範囲で電流補正を行うと共に、高圧オルタネータ３の発電指示を変更することとしたので、大きな電流調整が必要な場合でも、比較的短時間でかつ車両挙動を悪化させることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることができる。

以上説明したように、実施例１によれば、エンジン２により駆動される高圧オルタネータ３と、充放電可能な高電圧バッテリ５および低電圧バッテリ１７と、高圧オルタネータ３と、高電圧バッテリ５と、高圧バッテリ５の入出力電流を検出してハイブリットＥＣＵ７に出力すると共に、高圧バッテリ５が使用可能か否かを判断し、使用不可の場合に使用不許可信号をハイブリットＥＣＵ７に出力するバッテリ監視ユニット１０を備え、ハイブリットＥＣＵ７は、使用不許可信号が入力されると、高圧オルタネータ３の発電量と低圧バッテリ１７の入出力電力量との総和が、モータ４の消費電力量（要求モータ出力に対応する電力量）と等しくなるように、高圧バッテリ５の電流値の検出結果に応じて、高圧オルタネータ３、低電圧バッテリ１７、およびモータ４の少なくとも１つを制御することとしたので、高圧バッテリ５の使用を制限する場合に、継電器を使用することなく、高圧バッテリ５に電流が流れるのを防止することができ、低コストかつ低騒音の電力供給装置を提供することが可能となる。また、高圧バッテリ５の使用を制限する場合でも、高圧バッテリ５との接続を遮断しないで高圧バッテリ５を接続しておく構成であるため、電源システム内に大きな容量を有することになるので、電源システムの電圧変動を低減することが可能となる。

また、本実施例によれば、ハイブリットＥＣＵ７は、使用不許可信号が入力された場合には、高圧バッテリ５の電流値ＩＢの絶対値が、「０」より大きくかつ第１の閾値ＩＢ_１より小さいときは、高圧バッテリ電流ＩＢが「０」となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の電力変換量を制御して、低圧バッテリ１７の入出力電力を補正することとしたので、高圧オルタネータ３およびモータ４に比して応答性の高い低圧バッテリ１７の入出力電力を補正制御しているので、短時間でかつ負荷変動が生じることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることが可能となる。

また、本実施例によれば、ハイブリットＥＣＵ７は、使用不許可信号が入力された場合には、高圧バッテリ電流ＩＢの絶対値が、第１の閾値ＩＢ_１以上で、かつ、第１の閾値ＩＢ_１に比して大きい第２の閾値ＩＢ_２よりも小さいときには、高圧バッテリ電流ＩＢ＝０となるように、モータ４のモータ電流を補正することとしたので、高圧オルタネータ３に比して応答性の高いモータ４のトルク変動が小さい電流補正範囲でモータ４の電流補正を行うことができ、短時間でかつ車両挙動を悪化させることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることが可能となる。

また、本実施例によれば、ハイブリットＥＣＵ７は、使用不許可信号が入力された場合には、高圧バッテリ電流ＩＢの絶対値が、第２の閾値ＩＢ_２以上のときには、高圧バッテリ電流ＩＢ＝０となるように、高圧バッテリ５の電流のうち、第１の閾値ＩＢ_１に相当する量を、モータ４のモータ電流で補正すると共に、高圧バッテリ電流ＩＢと第１の閾値ＩＢ_１との差分（高圧バッテリ電流ＩＢ−第１の閾値ＩＢ_１）に相当する量を、高圧オルタネータ５のフィールド電流で補正することとしたので、大きな電流調整が必要な場合でも、比較的に短時間でかつ車両挙動を悪化させることなく、高圧バッテリ電流ＩＢ≒０とすることが可能となる。

なお、上記実施例では、負荷としてモータ４を例示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、エアコン、オーディオ、ライト等の他の高電力消費負荷を制御する場合にも適用可能である。

以上のように、本発明にかかる電力供給装置は、車両に搭載される電池の使用を制限したい場合に、継電器を使用することなく、電池に電流が流れるのを防止する場合に広く利用可能であり、特にハイブリッド車両に適している。

実施の形態にかかるハイブリッド車両の概略構成例を示す図である。ハイブリットＥＣＵが実行する高圧バッテリ使用制限処理を説明するためのフローチャートである。図２の高圧バッテリ電流制御処理の詳細を処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ハイブリッド車両
２エンジン（駆動源）
３高圧オルタネータ（発電機）
４モータ（負荷）
５高圧バッテリ（第１の電池）
６リレー
７ハイブリッドＥＣＵ（制御手段）
８エンジンＥＣＵ
９モータＥＣＵ
１０バッテリ監視ユニット（第１の電池電流検出手段、第１の電池使用可能判断手段）
１１インバータ
１２トランスミッション
１３前輪
１４後輪
１５伝達部材
１７低圧バッテリ（第２の電池）
１８ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換手段）

Claims

車両に搭載される負荷に対して電力を供給する電力供給装置において、
内燃機関により駆動される発電機と、
充放電可能な第１および第２の電池と、
前記発電機、並びに前記第１および第２の電池を電力供給源として、前記負荷への電力の供給を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の電池の使用を制限する場合には、前記発電機の発電量と前記第２の電池の入出力電力量との総和が、前記負荷の消費電力量と等しくなるように、前記発電機、前記第２の電池、および前記負荷の少なくとも１つを制御することを特徴とする電力供給装置。
前記第１の電池の入出力電流を検出する第１の電池電流検出手段と、
前記第１の電池が使用可能か否かを判断する第１の電池使用可否判断手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記発電機の発電量と前記第２の電池の入出力電力量との総和が、前記負荷の消費電力量と等しくなるように、前記第１の電池電流検出手段の前記第１の電池の電流の検出結果に応じて、前記発電機、前記第２の電池、および前記負荷の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、ゼロより大きくかつ第１の閾値より小さいときは、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記第２の電池の入出力電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
さらに、
前記第２の電池の電力を高電力に変換して出力し、また、入力電力を低電力に変換して前記第２の電池を充電する電力変換手段を備え、
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、ゼロより大きくかつ第１の閾値より小さいときは、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記電力変換手段の電力変換量を制御することを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第１の閾値以上で、かつ、当該第１の閾値に比して大きい第２の閾値よりも小さいときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記負荷の出力量を制御することを特徴とする請求項４に記載の電力供給装置。
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第２の閾値以上のときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記負荷の出力量および前記発電機の発電量を制御することを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
前記制御手段は、前記第１の電池使用可否判断手段により前記第１の電池の使用が不可と判断された場合には、前記第１の電池電流検出手段で検出された第１の電池の電流値の絶対値が、前記第２の閾値以上のときには、前記第１の電池の電流値がゼロとなるように、前記第１の電池の電流のうち、前記第１の閾値に相当する量の前記負荷の出力量を補正すると共に、前記第１の電池の電流値と前記第１の閾値との差分に相当する量の前記発電機の発電量を補正することを特徴とする請求項６に記載の電力供給装置。
前記負荷は、ハイブリット車両に搭載されるモータであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の電力供給装置。