JP2009280096A - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009280096A
JP2009280096A JP2008134686A JP2008134686A JP2009280096A JP 2009280096 A JP2009280096 A JP 2009280096A JP 2008134686 A JP2008134686 A JP 2008134686A JP 2008134686 A JP2008134686 A JP 2008134686A JP 2009280096 A JP2009280096 A JP 2009280096A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
battery
voltage
relay
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008134686A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5154306B2 (ja
Inventor
Yoshiaki Hotta
良亮 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2008134686A priority Critical patent/JP5154306B2/ja
Publication of JP2009280096A publication Critical patent/JP2009280096A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5154306B2 publication Critical patent/JP5154306B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

【課題】車両の電気系統の始動時に鉛バッテリとキャパシタとの間に設けたリレーを保護しつつ早期に鉛バッテリとキャパシタとを接続し、回生頻度の向上やキャパシタの有効利用による燃費向上効果を高める。
【解決手段】始動スイッチからの信号がONである場合、キャパシタ電圧Vc,バッテリ電圧Vbを検出し(S3,S4)、バッテリとキャパシタとの電位差ΔVが閾値Vs以上か否かを調べ(S5)、ΔV≧Vsの場合、オルタネータにキャパシタ電圧Vcを目標電圧とする発電指示値を与える(S6)。そして、ΔV<Vsになったとき、リレーRYをONして(S7)オルタネータを通常の発電制御に切換える(S8)。これにより、リレー接点の保護を図りつつ早期にバッテリとキャパシタとを接続することができ、回生頻度の向上やキャパシタの有効利用による燃費向上効果を高めることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、鉛バッテリとキャパシタとをリレーを介して並列に接続した車両用電源装置に関する。
従来、自動車等の車両に搭載される鉛バッテリにキャパシタ(コンデンサ)を並列に接続し、電源特性を向上させたり、減速時の回生エネルギをキャパシタに蓄えることで急速充電の苦手な鉛バッテリを補い、その後のオルタネータの発電負荷を低減して燃費向上を図る技術が知られている。
例えば、特許文献1には、鉛バッテリとコンデンサとを並列に接続し、スタータを駆動するために大電流が必要なエンジン始動時に、コンデンサからの電流により鉛バッテリを補う技術が開示されている。
この場合、鉛バッテリとコンデンサとを常時接続しておくと、コンデンサの絶縁性が低下した場合に鉛バッテリからコンデンサを通して放電してしまい、バッテリ上がりを生じる虞がある。
このため、特許文献2には、コンデンサと鉛バッテリとの間にリレー接点を設け、キースイッチのイグニッション端子をオンしたときのみコンデンサを鉛バッテリに接続し、非使用時にはコンデンサと鉛バッテリとを切断する技術が提案されている。
しかしながら、キャパシタと鉛バッテリとをリレー等により接続・開放する場合、鉛バッテリとキャパシタとの間に電位差が生じている状態でリレーをONすると大電流が流れ、リレーの耐久性悪化や突入電流による接点溶着が懸念される。従って、このようなリレー保護を目的として、図4に示すようなプリチャージ回路が採用されることが多い。
図4に示すプリチャージ回路の例では、鉛バッテリ50は、リレーRY2のリレー接点を介してキャパシタ51が並列に接続されている。更に、鉛バッテリ50とキャパシタ51との間には、リレーRY2のリレー接点と並列に、リレーRY1のリレー接点及び電流制限抵抗Rが接続されている。各リレーRY1,RY2は、電子制御ユニット60によって制御され、図5に示すように、始動スイッチ52からの信号を検知したとき、リレーRY1をONして電流制限抵抗Rを介したプリチャージを実施して鉛バッテリ50とキャパシタ51との間の電位差を解消し、その後、リレーRY2をONすることにより、リレーRY2のリレー接点を保護するようにしている。
特開平2−175350号公報 特開平5−99103号公報
しかしながら、図4に示すようなプリチャージ回路を有する従来の電源系では、リレーRY2の接点保護のためにプリチャージが終了し、鉛バッテリ50とキャパシタ51との間の電位差が解消するまでは、リレーRY2をONすることができない。
このため、鉛バッテリ50とキャパシタ51との電位差が解消するまでは、キャパシタ51は電流制限抵抗Rを介してオルタネータ53に接続されることになり、この間はオルタネータ53の発電電圧を制御してキャパシタ51へ電力を回生することが困難となる。従って、このプリチャージ期間は、回生による燃費低減効果を得ることができず、キャパシタの有効利用の点で必ずしも満足のゆくものではなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の電気系統の始動時、鉛バッテリとキャパシタとの間に設けたリレーを保護しつつ早期に鉛バッテリとキャパシタとを接続し、回生頻度の向上やキャパシタの有効利用による燃費向上効果を高めることのできる車両用電源装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明による車両用電源装置は、鉛バッテリに接続される車載発電機を備え、前記鉛バッテリとキャパシタとをリレーを介して並列に接続し、車両への電力の供給を行なう車両用電源装置であって、上記鉛バッテリと上記キャパシタとの電位差を検出する電位差検出部と、上記リレーが開の状態で上記電位差が閾値以上のとき、上記車載発電機の発電電圧指示値を上記キャパシタと同電位とし、上記鉛バッテリと上記キャパシタとが同電位になった後に上記リレーを閉とする制御部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、車両の電気系統の始動時に鉛バッテリとキャパシタとの間に設けたリレーを保護しつつ早期に鉛バッテリとキャパシタとを接続することができ、回生頻度の向上やキャパシタの有効利用による燃費向上効果を高めることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図3は本発明の実施の一形態に係り、図1は車両の電源系を示す構成図、図2は電源制御ルーチンのフローチャート、図3は各部の電圧変化を示すタイムチャートである。
図1に示す車両の電源系は、各種車体負荷へ電力を供給する主電源としての鉛バッテリ(以下、単に「バッテリ」と記載)1と、このバッテリ1に並列に接続されるキャパシタ2とを主として構成されている。キャパシタ2は、複数の大容量のキャパシタセル2a,…を直列に接続することで要求される耐電圧と容量とを確保するものであり、このキャパシタ2の正極端子とバッテリ1の正極端子との間に、リレーRYのリレー接点が介装されている。バッテリ1及びキャパシタ2の負極端子は、共に接地されている。
リレーRYは、リレーコイルの一方の端子がバッテリ1の正極端子に接続され、他方の端子がマイクロコンピュータ等からなる電子制御ユニット(ECU)20に接続されている。ECU20には、リレーコイルの他、鉛バッテリ1の正極端子、キャパシタ2の正極端子、車両の電気系統の始動時にスタート信号を出力し、車両の電気系統の稼動中はスタート信号を出力し続ける始動スイッチ3、車載発電機としてのオルタネータ4の制御端子等が接続されている。オルタネータ4は、整流出力端子がバッテリ1を介して車体負荷に接続されると共に、負極端子が接地されている。
ECU20は、バッテリ電圧をモニタしながら必要な電力を供給すべく、オルタネータ4の発電電圧を緻密に制御する。また、ECU20は、車両の電気系統の始動時、バッテリ1とキャパシタ2との電位差を解消するための電流制限抵抗を介したプリチャージを要することなく、早期にバッテリ1とキャパシタ2とを接続可能としている。
この車両の電気系統の始動時のバッテリ1とキャパシタ2との早期接続は、鉛バッテリであるバッテリ1の「分極」現象を利用して実現される。すなわち、鉛バッテリであるバッテリ1には、充電中・放電中及びその直後に、残存容量による発生電圧に対して電極電位がずれる分極現象が発生する。従って、車両の電気系統が始動すると、これに合わせて行われるエンジンの始動によりシステム電圧となるオルタネータ4の発電電圧をキャパシタ2と同電位として、バッテリ1の充電或いは放電による分極を発生させてキャパシタ電圧との差を小さくすることで、バッテリ1の電圧を迅速にキャパシタ2と同電位にすることができ、電流制限抵抗を介することなくリレー接点を保護し、バッテリ1とキャパシタ2とを早期に接続することが可能となる。
このため、ECU20は、車両電源系に対する管理機能として、バッテリ1とキャパシタ2との電位差を検出する電位差検出部21と、リレーRYの開閉制御及びオルタネータ4の発電管理を行う制御部22とを有している。すなわち、ECU20は、エンジン始動時、バッテリ1及びキャパシタ2の電圧をモニタしてバッテリ1とキャパシタ2との電位差を検出し、リレーRYのリレー接点が開の状態でバッテリ1とキャパシタ2との電位差が閾値以上のとき、オルタネータ4への発電電圧指示値をキャパシタ2と同電位として与える。そして、バッテリ1とキャパシタ2とが同電位になった後、リレーRYのリレー接点を開から閉に切り換える。
以上のECU20の電源管理に係る機能は、具体的には、図2のフローチャートに示す電源制御ルーチンによって実現される。次に、電源制御ルーチンについて説明する。
この電源制御ルーチンでは、先ず、最初のステップS1において、始動スイッチ3からのスタート信号がONか否か判定する。始動スイッチ3からのスタート信号がOFFである場合には、ステップS2でリレーRYをOFFとしてリレー接点を開放状態に維持し、ルーチンを抜ける。
一方、始動スイッチ3からのスタート信号がONである場合には、ステップS1からステップS3へ進んでキャパシタ2の電圧Vcを検出し、更に、ステップS4でバッテリ1の電圧Vbを検出する。この場合、始動スイッチ3がONになった直後ではリレーRYが開放状態であるため、バッテリ電圧Vbとキャパシタ電圧Vcとは、それぞれの個別の電圧を示すことになる。
続くステップS5では、バッテリ電圧Vbとキャパシタ電圧Vcとの電位差ΔV(絶対値)が予め設定した閾値Vs以上か否かを調べる。電位差ΔVが閾値Vs以上の場合、ステップS6でオルタネータ4にキャパシタ電圧Vcを目標電圧とする発電指示値を与え、ステップS3へ戻って、再度、キャパシタ電圧Vcを検出し、また、ステップS4でバッテリ電圧Vbを検出する。
そして、ステップS5においてバッテリ電圧Vbとキャパシタ電圧Vcのとの電位差ΔVが閾値Vs未満になったとき、ステップS7へ進んでリレーRYをONしてリレー接点を閉成し、ステップS8でオルタネータ4を回生制御を含めた通常の発電制御に切換え、ルーチンを抜ける。尚、リレーRYをONしてリレー接点を閉じるまでの間は、オルタネータ4の回生制御を禁止し、バッテリ電圧Vbが迅速にキャパシタ電圧Vcと同電位になるようにする。
ここで、バッテリ電圧Vbとキャパシタ電圧Vcとの電位差ΔVが閾値Vs以上で、Vc<Vbの場合とVc>Vbの場合とのそれぞれの動作について説明する。
先ず、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vbより低い場合には、図3に示すように、オルタネータ4の発電電圧をキャパシタ2と同電位まで低下させる。これにより、オルタネータ4の発電電圧はバッテリ電圧Vbより低くなり、オルタネータ4から充電されること無くバッテリ1より放電が行なわれる。このバッテリ1の放電により、バッテリ1に放電分極が発生し、バッテリ電圧が迅速に低下してキャパシタ2と同電位となる。従って、このバッテリ1の電圧低下によりバッテリ1とキャパシタ2との間の電位差が閾値未満になることを待ってリレーRYをONし、その後、回生制御を含めたオルタネータ4の発電電圧制御を実施する。
一方、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vbより高い場合には、オルタネータ4にキャパシタ2の電圧と同じ電圧を発電電圧指示値として与える。これにより、バッテリ1が充電されることによる充電分極の効果、更にはバッテリ1と並列に接続された車体負荷の電位がキャパシタ電圧と等しくなるため、同様にバッテリ電圧が迅速にキャパシタ電圧と等しくなり、早期にリレーRYがONされる。
このように、本実施の形態においては、車両の電気系統の始動時にバッテリ電圧とキャパシタ電圧とに所定の電位差がある場合には、キャパシタ電圧がバッテリ電圧より低い場合、キャパシタ電圧がバッテリ電圧より高い場合の何れの場合においても、キャパシタと鉛バッテリとを接続するリレーの接点間電位差が閾値未満となってからリレー接点が閉とされるため、リレー接点が劣化することは無い。従って、電流制限抵抗を用いたプリチャージ回路を要することなく、リレー接点の劣化を防止することが可能となる。
また、鉛バッテリの分極という電極電位がずれる現象を利用しているため、電流制限抵抗を用いたプリチャージよりも短時間で鉛バッテリとキャパシタとを接続することができ、キャパシタの有効活用と回生制御の頻度向上により、燃費向上効果を高めることができる。
車両の電源系を示す構成図 電源制御ルーチンのフローチャート 各部の電圧変化を示すタイムチャート 従来の電源系を示す構成図、 従来に電源系における各部の電圧変化を示すタイムチャート
符号の説明
1 鉛バッテリ
2 キャパシタ
4 オルタネータ
20 電子制御ユニット
21 電位差検出部
22 制御部
Vb バッテリ電圧
Vc キャパシタ電圧
ΔV 電位差

Claims (2)

  1. 鉛バッテリに接続される車載発電機を備え、前記鉛バッテリとキャパシタとをリレーを介して並列に接続し、車両への電力の供給を行なう車両用電源装置であって、
    上記鉛バッテリと上記キャパシタとの電位差を検出する電位差検出部と、
    上記リレーが開の状態で上記電位差が閾値以上のとき、上記車載発電機の発電電圧指示値を上記キャパシタと同電位とし、上記鉛バッテリと上記キャパシタとが同電位になった後に上記リレーを閉とする制御部と
    を有することを特徴とする車両用電源装置。
  2. 上記制御部は、上記リレーを閉とするまでの間、上記車載発電機による回生を禁止することを特徴とする請求項1記載の車両用電源装置。
JP2008134686A 2008-05-22 2008-05-22 車両用電源装置 Expired - Fee Related JP5154306B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008134686A JP5154306B2 (ja) 2008-05-22 2008-05-22 車両用電源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008134686A JP5154306B2 (ja) 2008-05-22 2008-05-22 車両用電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009280096A true JP2009280096A (ja) 2009-12-03
JP5154306B2 JP5154306B2 (ja) 2013-02-27

Family

ID=41451031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008134686A Expired - Fee Related JP5154306B2 (ja) 2008-05-22 2008-05-22 車両用電源装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5154306B2 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149627A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Mitsubishi Motors Corp 車両用始動装置
US20120299545A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Rechargeable battery power supply starter and cell balancing apparatus
JP2014231324A (ja) * 2013-05-30 2014-12-11 富士重工業株式会社 電力供給ユニット
JP2015123825A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 ダイハツ工業株式会社 車両用電源装置
JP2015123823A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 ダイハツ工業株式会社 車両用電源装置
WO2017056137A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 日産自動車株式会社 車両用電源制御方法、車両用電源制御装置
JP2017131002A (ja) * 2016-01-19 2017-07-27 スズキ株式会社 車両の充放電装置
JP2018113843A (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 株式会社デンソー 電源装置及び電源システム
WO2018131367A1 (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 株式会社デンソー 電源装置及び電源システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247711A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
JP2004120866A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 電気自動車の電力制御装置
JP2007028803A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd 電動車両の制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247711A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
JP2004120866A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 電気自動車の電力制御装置
JP2007028803A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd 電動車両の制御装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149627A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Mitsubishi Motors Corp 車両用始動装置
US20120299545A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Rechargeable battery power supply starter and cell balancing apparatus
JP2014231324A (ja) * 2013-05-30 2014-12-11 富士重工業株式会社 電力供給ユニット
JP2015123825A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 ダイハツ工業株式会社 車両用電源装置
JP2015123823A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 ダイハツ工業株式会社 車両用電源装置
RU2689309C1 (ru) * 2015-10-02 2019-05-27 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Способ управления электропитанием транспортного средства и устройство управления электропитанием транспортного средства
WO2017056137A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 日産自動車株式会社 車両用電源制御方法、車両用電源制御装置
KR20180061282A (ko) * 2015-10-02 2018-06-07 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 차량용 전원 제어 방법, 차량용 전원 제어 장치
JPWO2017056137A1 (ja) * 2015-10-02 2018-06-28 日産自動車株式会社 車両用電源制御方法、車両用電源制御装置
US11565603B2 (en) 2015-10-02 2023-01-31 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle power supply control method and vehicle power supply control device
KR102279566B1 (ko) 2015-10-02 2021-07-21 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 차량용 전원 제어 방법, 차량용 전원 제어 장치
JP2017131002A (ja) * 2016-01-19 2017-07-27 スズキ株式会社 車両の充放電装置
WO2018131367A1 (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 株式会社デンソー 電源装置及び電源システム
JP2018113843A (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 株式会社デンソー 電源装置及び電源システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP5154306B2 (ja) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5154306B2 (ja) 車両用電源装置
US10442373B2 (en) Battery management system of vehicle with reconnection switch for connection state determination
US9956882B2 (en) Electric power storage system
JP5050325B2 (ja) 組電池用制御装置
JP4866187B2 (ja) 電池制御装置、電動車両、及び二次電池の充電状態を推定するための処理をコンピュータに実行させるためのプログラム
JP5708625B2 (ja) 蓄電システム
JP6128491B2 (ja) 車両用の電源装置及びこの電源装置を備える車両
CN108656968B (zh) 车辆用电源装置
US20150336523A1 (en) Vehicle power supply apparatus and vehicle power regeneration system
WO2015015743A1 (ja) 車両用電源システム
JP5924418B2 (ja) 蓄電システム
US11114707B2 (en) Monitoring apparatus for energy storage device, energy storage apparatus, and a method of monitoring energy storage device
JP2013252015A (ja) 車両用電源制御方法及び装置
WO2014087213A1 (en) Electrical storage system
JP5104648B2 (ja) 車両の電源装置およびその制御方法
JP2020096402A (ja) 車両用電源装置
JP6860421B2 (ja) 車両用電源装置
US11673485B2 (en) Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries
JP2015009654A (ja) 蓄電システム
JP6485823B2 (ja) 車載用蓄電装置
JP2008131772A (ja) 電源装置
JP2010176864A (ja) 燃料電池車両
CN109643907B (zh) 蓄电部控制装置
JP2015012685A (ja) 蓄電システム
JP2019129665A (ja) 車両用電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5154306

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees