JP2010006335A - Vehicular power supply control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular power supply control device having improved startability when applying a high voltage load for a starter or the like at a low temperature. <P>SOLUTION: The vehicular power supply control device comprises: a battery for high voltage connected to a high voltage load; a voltage step-down means, in which input is connected to a contact point between the battery for high voltage and high voltage load, and which lowers input voltage to output a low voltage load; a temperature detecting means that detects the temperature of the battery for high voltage; an operation detecting means that detects a starting operation of the high voltage load; an electric storage means that accumulates voltage; and a control means that connects the electric storage means to the contact point and supplies a drive power obtained from the voltage stored in the electric storage means to the high voltage load therefrom, when the operation detecting means has detected a starting operation, and the detected temperature indicated by the temperature detecting means is found lower than the temperature at the time the drive power from the battery for high voltage for the high voltage load is outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用電源制御装置に関し、より特定的には、高電圧で駆動する高電圧負荷、低電圧で駆動する低電圧負荷それぞれに電力を供給する車両用電源を制御する車両用電源制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply control device, and more specifically, a vehicle power supply control that controls a vehicle power supply that supplies power to a high voltage load driven at a high voltage and a low voltage load driven at a low voltage. Relates to the device.

近年、エンジンを始動させるスタータなどの高電圧負荷、オーディーオ装置などの低電圧負荷それぞれに電力を供給する車両用電源として、リチウム電池などが使用されている。リチウム電池の出力性能は、一般にリチウム電池自体の温度に大きく左右され、例えば低温時には、リチウム電池の内部抵抗が増大し、十分な出力電力が得らない。このため、低温時にはスタータに十分な電力が供給されず、スタータを十分に駆動させることができなかった。   In recent years, a lithium battery or the like has been used as a vehicle power source that supplies power to a high voltage load such as a starter for starting an engine and a low voltage load such as an audio device. In general, the output performance of a lithium battery greatly depends on the temperature of the lithium battery itself. For example, when the temperature is low, the internal resistance of the lithium battery increases, and sufficient output power cannot be obtained. For this reason, when the temperature is low, sufficient power is not supplied to the starter, and the starter cannot be driven sufficiently.

上記問題に対し、リチウム電池を暖めることにより、低温時におけるリチウム電池の出力性能を改善し、低温時においてスタータを十分に駆動させることを可能にする技術が提案されている(例えば特許文献1など)。具体的には、リチウム電池の出力電圧が所定値以上の場合、スタータに電力を供給してスタータを駆動させ、リチウム電池の出力電圧が所定値より低い場合、スタータへの電力供給を禁止してスタータを停止させるという制御を繰り返すことによって、リチウム電池を暖めている。
特開2002−195138号公報
To solve the above problem, a technique has been proposed in which the lithium battery is heated to improve the output performance of the lithium battery at a low temperature, and the starter can be sufficiently driven at a low temperature (for example, Patent Document 1). ). Specifically, when the output voltage of the lithium battery is equal to or higher than a predetermined value, power is supplied to the starter to drive the starter. When the output voltage of the lithium battery is lower than the predetermined value, power supply to the starter is prohibited. The lithium battery is warmed by repeating the control of stopping the starter.
JP 2002-195138 A

ここで、上記従来技術では、スタータが駆動していない状況での低温時におけるリチウム電池の出力電圧が所定値以上であることを前提とし、上記制御を繰り返している。しかしながら、スタータ始動時、低温時におけるリチウム電池の出力電圧が所定値よりも低くなる場合があり、この場合、上記従来技術ではスタータを駆動すらできない。このように上記従来技術では、低温時におけるスタータの始動性が悪いという問題があった。   Here, in the above prior art, the above control is repeated on the assumption that the output voltage of the lithium battery at a low temperature in a state where the starter is not driven is equal to or higher than a predetermined value. However, when the starter is started, the output voltage of the lithium battery at a low temperature may be lower than a predetermined value. In this case, the conventional technology cannot even drive the starter. As described above, the prior art has a problem that startability of the starter is low at low temperatures.

それ故、本発明は、低温時におけるスタータなどの高電圧負荷の始動性を向上させた車両用電源制御装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply control device that improves the startability of a high voltage load such as a starter at low temperatures.

本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、本発明に係る車両用電源制御装置は、高電圧負荷に接続された高電圧用電池と、入力が高電圧用電池と高電圧負荷の接続点に接続され、入力電圧を降圧して低電圧負荷へ出力する降圧手段と、高電圧用電池の温度を検出する温度検出手段と、高電圧負荷の始動操作を検出する操作検出手段と、電圧を蓄電する蓄電手段と、操作検出手段で始動操作が検出されたときに、温度検出手段の検出温度が、高電圧用電池から高電圧負荷の駆動電力が出力されるときの温度よりも低い場合、蓄電手段を接続点に接続し、蓄電手段に蓄電された電圧から得られる駆動電力を蓄電手段から高電圧負荷へ供給する制御手段とを備える。   The present invention has been made to solve the above problems, and a vehicle power supply control device according to the present invention includes a high voltage battery connected to a high voltage load, a high voltage battery and a high voltage input. Step-down means connected to the connection point of the load to step down the input voltage and output it to the low-voltage load, temperature detection means for detecting the temperature of the high-voltage battery, and operation detection means for detecting the starting operation of the high-voltage load And when the start operation is detected by the operation detecting means, the temperature detected by the temperature detecting means is higher than the temperature at which the driving power for the high voltage load is output from the high voltage battery. If the power is lower, the power storage means is connected to the connection point, and control means for supplying drive power obtained from the voltage stored in the power storage means from the power storage means to the high voltage load is provided.

なお、上記操作検出手段は、例えば、後述の実施形態における、エンジンECU18や駆動制御部の一部の機能に相当する。また、上記制御手段は、後述の実施形態における、電池ECU113に相当する。   The operation detection unit corresponds to, for example, a part of the functions of the engine ECU 18 and the drive control unit in the embodiment described later. The control means corresponds to the battery ECU 113 in an embodiment described later.

以上の構成によれば、高電圧用電池の温度が高電圧負荷の駆動電力が出力されるときの温度よりも低く、高電圧用電池からは高電圧負荷の駆動電力を供給することができない低温時には、蓄電手段から高電圧負荷へ駆動電力を供給する。このため、低温時において確実に高電圧負荷を駆動させることができるので、低温時における高電圧負荷の始動性を向上させることができる。   According to the above configuration, the temperature of the high voltage battery is lower than the temperature when the driving power for the high voltage load is output, and the high voltage battery cannot supply the driving power for the high voltage load at a low temperature. Sometimes, drive power is supplied from the power storage means to the high voltage load. For this reason, since the high voltage load can be reliably driven at a low temperature, the startability of the high voltage load at a low temperature can be improved.

好ましくは、制御手段は、蓄電手段から高電圧負荷への駆動電力の供給が終了した場合、蓄電手段の接続を接続点から降圧手段の出力へ切り替えるとよい。この場合においてさらに、制御手段は、蓄電手段から高電圧負荷への駆動電力の供給が終了した場合、高電圧用電池を接続点から切り離して蓄積手段の電圧を降圧手段の出力電圧と同じ電圧にした後、蓄電手段の接続を接続点から降圧手段の出力へ切り替えるとともに、高電圧用電池を接続点に再接続するとよい。   Preferably, the control means may switch the connection of the power storage means from the connection point to the output of the step-down means when the supply of drive power from the power storage means to the high voltage load is completed. Further, in this case, when the supply of drive power from the power storage means to the high voltage load is finished, the control means disconnects the high voltage battery from the connection point and sets the voltage of the storage means to the same voltage as the output voltage of the step-down means. After that, the connection of the power storage means is switched from the connection point to the output of the step-down means, and the high voltage battery is preferably reconnected to the connection point.

なお、高電圧用電池は、リチウム電池であり、蓄積手段は、キャパシタであってもよいし、高電圧負荷は、車両のエンジンを始動させるスタータであってもよい。   The high-voltage battery may be a lithium battery, the storage means may be a capacitor, and the high-voltage load may be a starter that starts a vehicle engine.

本発明によれば、低温時におけるスタータなどの高電圧負荷の始動性を向上させた車両用電源制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power supply control apparatus for vehicles which improved the startability of high voltage loads, such as a starter at the time of low temperature, can be provided.

(実施形態)
図1を参照して、本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置の構成例を示す図である。
(Embodiment)
With reference to FIG. 1, the structure of the vehicle power supply control device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention.

図1において、車両用電源制御装置1は、可変出力オルタネータ2、低電圧負荷3、スタータ4に接続される。可変出力オルタネータ2は、エンジン(図示せず)の回転力から電力を発電する装置である。低電圧負荷3は、低電圧(例えば12V)で駆動するオーディーオ装置などである。スタータ4は、高電圧(例えば42V)で駆動する高電圧負荷であり、内蔵するスタータモータを駆動してエンジンを始動させる。   In FIG. 1, a vehicle power supply control device 1 is connected to a variable output alternator 2, a low voltage load 3, and a starter 4. The variable output alternator 2 is a device that generates electric power from the rotational force of an engine (not shown). The low voltage load 3 is an audio device or the like that is driven at a low voltage (for example, 12 V). The starter 4 is a high voltage load that is driven at a high voltage (for example, 42 V), and starts an engine by driving a built-in starter motor.

車両用電源制御装置1は、電池パック11、リレー12〜15、DC−DCコンバータ16、キャパシタ17、エンジンECU18を備える。電池パック11は、高電圧用電池111、電池温度センサ112、電池ECU113を備える。高電圧用電池111は、例えばリチウム電池である。高電圧用電池111の一方端は、可変出力オルタネータ2と接続され、他方端は、接地される。高電圧用電池111には、可変出力オルタネータ2で発電された電力が充電される。リレー12は、電池ECU113の端子aからのリレー制御信号によってON/OFF制御される。リレー12の一方端は、高電圧用電池111の一方端と可変出力オルタネータ2の接続点に接続され、他方端は、DC−DCコンバータ16の入力と接続される。DC−DCコンバータ16の出力は、低電圧負荷3の一方端と接続され、低電圧負荷3の他方端は、接地される。DC−DCコンバータ16は、入力される高電圧用電池111の出力高電圧(例えば42V)を低電圧(例えば12V)に降圧し、低電圧負荷3へ出力する降圧手段である。   The vehicle power supply control device 1 includes a battery pack 11, relays 12 to 15, a DC-DC converter 16, a capacitor 17, and an engine ECU 18. The battery pack 11 includes a high voltage battery 111, a battery temperature sensor 112, and a battery ECU 113. The high voltage battery 111 is, for example, a lithium battery. One end of the high voltage battery 111 is connected to the variable output alternator 2 and the other end is grounded. The high voltage battery 111 is charged with electric power generated by the variable output alternator 2. The relay 12 is ON / OFF controlled by a relay control signal from the terminal a of the battery ECU 113. One end of the relay 12 is connected to one connection end of the high voltage battery 111 and the variable output alternator 2, and the other end is connected to the input of the DC-DC converter 16. The output of the DC-DC converter 16 is connected to one end of the low voltage load 3, and the other end of the low voltage load 3 is grounded. The DC-DC converter 16 is a step-down means for stepping down the input high voltage (for example, 42 V) of the input high voltage battery 111 to a low voltage (for example, 12 V) and outputting it to the low voltage load 3.

リレー13は、リレー12と同様、電池ECU113の端子aからのリレー制御信号によってON/OFF制御される。リレー13の一方端は、DC−DCコンバータ16の入力とリレー12の他方端の接続点に接続され、他方端は、リレー15の一方端と接続される。リレー14は、リレー12と同様、電池ECU113の端子aからのリレー制御信号によってON/OFF制御される。リレー14の一方端は、DC−DCコンバータ16の出力と接続され、他方端は、リレー13の他方端とリレー15の一方端の接続点に接続される。リレー13の他方端とリレー15の一方端の接続点は、スタータ4と電池ECU113の端子bにも接続される。リレー15は、リレー12と同様、電池ECU113の端子aからのリレー制御信号によってON/OFF制御される。キャパシタ17は、電圧を蓄電する蓄電手段であり、例えばウルトラキャパシタである。キャパシタ17の一方端は、リレー15の他方端と接続され、他方端は、接地される。   Similar to the relay 12, the relay 13 is ON / OFF controlled by a relay control signal from the terminal a of the battery ECU 113. One end of the relay 13 is connected to the connection point between the input of the DC-DC converter 16 and the other end of the relay 12, and the other end is connected to one end of the relay 15. As with the relay 12, the relay 14 is ON / OFF controlled by a relay control signal from the terminal a of the battery ECU 113. One end of the relay 14 is connected to the output of the DC-DC converter 16, and the other end is connected to a connection point between the other end of the relay 13 and one end of the relay 15. A connection point between the other end of relay 13 and one end of relay 15 is also connected to starter 4 and terminal b of battery ECU 113. Similar to the relay 12, the relay 15 is ON / OFF controlled by a relay control signal from the terminal a of the battery ECU 113. The capacitor 17 is a power storage unit that stores voltage, and is, for example, an ultracapacitor. One end of the capacitor 17 is connected to the other end of the relay 15, and the other end is grounded.

エンジンECU18は、運転者によるスタータ始動操作の検出や、エンジンへの燃料供給など、エンジン全般の制御を行う。エンジンECU18は、運転者によるスタータ始動操作を検出すると、スタータ始動要求信号を電池ECU113の端子cへ出力する。エンジンECU18は、電池ECU113の端子dからスタータ始動許可信号が入力されると、スタータ駆動開始信号をスタータ4へ出力する。エンジンECU18は、運転者によるスタータ駆動終了操作を検出すると、スタータ駆動終了信号を電池ECU113の端子cとスタータ4へ出力する。電池温度センサ112の一方端は、電池ECU113の端子eと接続され、他方端は、接地される。電池温度センサ112は、高電圧用電池111の温度を検出し、検出した温度を表す温度信号を電池ECU113の端子eへ出力する。   The engine ECU 18 performs overall control of the engine, such as detection of a starter start operation by the driver and fuel supply to the engine. When the engine ECU 18 detects a starter start operation by the driver, the engine ECU 18 outputs a starter start request signal to the terminal c of the battery ECU 113. The engine ECU 18 outputs a starter drive start signal to the starter 4 when a starter start permission signal is input from the terminal d of the battery ECU 113. When the engine ECU 18 detects a starter drive end operation by the driver, the engine ECU 18 outputs a starter drive end signal to the terminal c of the battery ECU 113 and the starter 4. One end of the battery temperature sensor 112 is connected to the terminal e of the battery ECU 113, and the other end is grounded. The battery temperature sensor 112 detects the temperature of the high-voltage battery 111 and outputs a temperature signal representing the detected temperature to the terminal e of the battery ECU 113.

電池ECU113は、エンジンECU18で検出されたスタータ始動操作やスタータ駆動終了操作、電池温度センサ112で検出された高電圧用電池111の温度に基づいて、リレー12〜15のON/OFFや、スタータ4の始動を制御する。以下、図2を参照して、電池ECU113の制御処理を具体的に説明する。図2は、電池ECU113の制御処理の流れを示したフローチャートである。なお、各リレー12〜15の初期の接続状態は、図3に示すような状態であるとする。図3は、各リレー12〜15の初期の接続状態を示す図である。図3に示すように、リレー12、14、15の初期の接続状態をON状態とし、リレー13の初期の接続状態をOFF状態とし、初期状態では、キャパシタ17が低電圧側に接続されているとする。   Based on the starter start operation and starter drive end operation detected by the engine ECU 18 and the temperature of the high voltage battery 111 detected by the battery temperature sensor 112, the battery ECU 113 turns the relays 12 to 15 on and off, and the starter 4. Control the start of Hereinafter, the control process of the battery ECU 113 will be specifically described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of control processing of the battery ECU 113. It is assumed that the initial connection state of each relay 12 to 15 is as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an initial connection state of each of the relays 12 to 15. As shown in FIG. 3, the initial connection state of the relays 12, 14, and 15 is set to the ON state, and the initial connection state of the relay 13 is set to the OFF state. In the initial state, the capacitor 17 is connected to the low voltage side. And

図2において、電池ECU113は、スタータ始動を要求されたか否かを判断する(ステップS10)。具体的には、運転者がイグニッションキーをエンジン始動位置に回す操作を行うと、エンジンECU18がこれをスタータ始動操作として検出し、スタータ始動要求信号を電池ECU113の端子cへ出力する。電池ECU113は、このスタータ始動要求信号が端子cに入力された場合、スタータ始動を要求されたと判断する。   In FIG. 2, the battery ECU 113 determines whether a starter start is requested (step S10). Specifically, when the driver performs an operation of turning the ignition key to the engine start position, the engine ECU 18 detects this as a starter start operation, and outputs a starter start request signal to the terminal c of the battery ECU 113. When the starter start request signal is input to the terminal c, the battery ECU 113 determines that the starter start is requested.

スタータ始動を要求された場合(ステップS10でYes)、電池ECU113は、端子eに入力された温度信号に基づき、高電圧用電池111の温度が所定温度より低いか否かを判断する(ステップS11)。所定温度とは、高電圧用電池111がスタータ4の駆動電力を出力することが可能なときの、高電圧用電池111の温度である。この所定温度は、電池ECU113に予め設定されており、スタータ4の種類と高電圧用電池111の種類とに応じて異なる値に設定される。高電圧用電池111の温度が所定温度より低い場合(ステップS11でYes)、制御処理はステップS12へ進み、所定温度以上の場合(ステップS11でNo)、制御処理はステップS14へ進む。   When the starter start is requested (Yes in step S10), the battery ECU 113 determines whether or not the temperature of the high voltage battery 111 is lower than a predetermined temperature based on the temperature signal input to the terminal e (step S11). ). The predetermined temperature is the temperature of the high voltage battery 111 when the high voltage battery 111 can output the drive power of the starter 4. This predetermined temperature is set in advance in battery ECU 113, and is set to a different value depending on the type of starter 4 and the type of high-voltage battery 111. If the temperature of the high-voltage battery 111 is lower than the predetermined temperature (Yes in step S11), the control process proceeds to step S12. If the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (No in step S11), the control process proceeds to step S14.

まず、高電圧用電池111の温度が所定温度より低い場合に実行される一連の制御処理を説明する。ステップS12において、電池ECU113は、リレー12〜15を制御してキャパシタ17を高電圧側に接続し、高電圧用電池111の出力高電圧をキャパシタ17に充電する。具体的には、電池ECU113は、リレー制御信号を用いて、リレー12、15の接続状態を維持させ、リレー13の接続状態をOFF状態からON状態に切り替え、リレー14の接続状態をON状態からOFF状態に切り替える。切り替え順は、リレー14→リレー13の順である。図4は、ステップS12の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図である。図4に示すように、ステップS12の制御処理によってキャパシタ17が高電圧用電池111とスタータ4に接続されることになり、高電圧用電池111の出力高電圧がキャパシタ17に充電され始める。   First, a series of control processes executed when the temperature of the high voltage battery 111 is lower than a predetermined temperature will be described. In step S <b> 12, the battery ECU 113 controls the relays 12 to 15 to connect the capacitor 17 to the high voltage side, and charges the capacitor 17 with the output high voltage of the high voltage battery 111. Specifically, the battery ECU 113 maintains the connection state of the relays 12 and 15 using the relay control signal, switches the connection state of the relay 13 from the OFF state to the ON state, and changes the connection state of the relay 14 from the ON state. Switch to OFF state. The switching order is the order of relay 14 → relay 13. FIG. 4 is a diagram illustrating a connection state of the relays 12 to 15 after the control process in step S12. As shown in FIG. 4, the capacitor 17 is connected to the high voltage battery 111 and the starter 4 by the control process in step S <b> 12, and the output high voltage of the high voltage battery 111 starts to be charged in the capacitor 17.

ステップS12の次に、電池ECU113は、キャパシタ17の電圧が高電圧用電池111の出力高電圧と等しくなったか否かを判断する(ステップS13)。具体的には、電池ECU113は、リレー15を介してキャパシタ17と接続された端子bの電圧をキャパシタ17の電圧として検出する。そして、電池ECU113は、検出した電圧と、自身に予め設定された高電圧用電池111の出力高電圧とを比較し、ステップS13の判断を行う。なお、低温時にはキャパシタ17の充電時間が長くなる傾向にあるので、ステップS13のような、キャパシタ17の電圧を監視する制御処理を行っている。   Following step S12, the battery ECU 113 determines whether or not the voltage of the capacitor 17 is equal to the output high voltage of the high voltage battery 111 (step S13). Specifically, the battery ECU 113 detects the voltage at the terminal b connected to the capacitor 17 via the relay 15 as the voltage of the capacitor 17. Then, the battery ECU 113 compares the detected voltage with the output high voltage of the high voltage battery 111 set in advance in the battery ECU 113, and performs the determination in step S13. Since the charging time of the capacitor 17 tends to be long at low temperatures, a control process for monitoring the voltage of the capacitor 17 is performed as in step S13.

キャパシタ17の電圧が高電圧用電池111の出力高電圧と等しくなった場合(ステップS13でYes)、電池ECU113は、端子dからエンジンECU18へスタータ始動許可信号を出力する(ステップS15)。エンジンECU18は、スタータ始動許可信号が入力されると、スタータ駆動開始信号をスタータ4へ出力する。スタータ4は、スタータ駆動開始信号が入力されると、内蔵するスタータモータを駆動する。ここで、スタータ4には、図4に示すように、高電圧用電池111の電力だけでなく、キャパシタ17の電力も供給される。高電圧用電池111は、低温時に内部抵抗が増大するので、低温時には十分な電力をスタータ4に供給することができない。一方、キャパシタ17は、低温時においても内部抵抗がほぼ「0」に近いので、スタータ4を駆動するのに必要な突入電流(つまり電力)を供給することができる。このため、低温時であっても、確実にスタータ4を駆動させることができる。   When the voltage of the capacitor 17 becomes equal to the output high voltage of the high voltage battery 111 (Yes in step S13), the battery ECU 113 outputs a starter start permission signal from the terminal d to the engine ECU 18 (step S15). When the starter start permission signal is input, the engine ECU 18 outputs a starter drive start signal to the starter 4. When a starter drive start signal is input, the starter 4 drives a built-in starter motor. Here, as shown in FIG. 4, not only the power of the high voltage battery 111 but also the power of the capacitor 17 is supplied to the starter 4. Since the internal resistance of the high voltage battery 111 increases at low temperatures, sufficient power cannot be supplied to the starter 4 at low temperatures. On the other hand, since the internal resistance of the capacitor 17 is substantially close to “0” even at low temperatures, an inrush current (that is, electric power) necessary for driving the starter 4 can be supplied. For this reason, the starter 4 can be reliably driven even at a low temperature.

ステップS15の次に、電池ECU113は、スタータ4の駆動が終了したか否かを判断する(ステップS16)。具体的には、運転者がイグニッションキーを元の位置に戻す操作を行うと、エンジンECU18がこれをスタータ駆動終了操作として検出し、スタータ駆動終了信号を電池ECU113の端子cとスタータ4へ出力する。エンジンECU18からスタータ駆動終了信号が出力された場合、スタータ4は駆動を終了し、電池ECU113はスタータ4の駆動が終了したと判断する。スタータ4の駆動が終了した場合(ステップS16でYes)、電池ECU113は、高電圧用電池111の出力高電圧がキャパシタ17に充電されているか否かを判断する(ステップS17)。具体的には、電池ECU113は、リレー15を介してキャパシタ17と接続された端子bの電圧をキャパシタ17の電圧として検出する。そして、電池ECU113は、検出した電圧と、自身に予め設定された高電圧用電池111の出力高電圧とを比較し、ステップS17の判断を行う。ここでは、ステップS12の制御処理を行っているので、ステップS17でYesと判断され、制御処理はステップS18へ進む。   Following step S15, the battery ECU 113 determines whether or not the drive of the starter 4 has been completed (step S16). Specifically, when the driver performs an operation of returning the ignition key to the original position, the engine ECU 18 detects this as a starter drive end operation and outputs a starter drive end signal to the terminal c of the battery ECU 113 and the starter 4. . When the starter drive end signal is output from the engine ECU 18, the starter 4 finishes driving, and the battery ECU 113 determines that the starter 4 has finished driving. When the starter 4 has been driven (Yes in step S16), the battery ECU 113 determines whether or not the output high voltage of the high voltage battery 111 is charged in the capacitor 17 (step S17). Specifically, the battery ECU 113 detects the voltage at the terminal b connected to the capacitor 17 via the relay 15 as the voltage of the capacitor 17. Then, the battery ECU 113 compares the detected voltage with the high output voltage of the high voltage battery 111 set in advance, and performs the determination in step S17. Here, since the control process of step S12 is performed, it is determined Yes in step S17, and the control process proceeds to step S18.

ステップS18において、電池ECU113は、リレー12〜15を制御して、キャパシタ17を低電圧側に再接続する準備を行う(ステップS18)。具体的には、電池ECU113は、リレー制御信号を用いて、リレー13〜15の接続状態を維持させ、リレー12の接続状態をON状態からOFF状態に切り替える。図5は、ステップS18の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図である。図5に示すように、ステップS18の制御処理によって、高電圧用電池111の出力高電圧が充電されたキャパシタ17のみがDC−DCコンバータ16の入力と接続されることになり、キャパシタ17からDC−DCコンバータ16への電力供給が開始される。   In step S18, the battery ECU 113 controls the relays 12 to 15 and prepares to reconnect the capacitor 17 to the low voltage side (step S18). Specifically, the battery ECU 113 maintains the connection state of the relays 13 to 15 using the relay control signal, and switches the connection state of the relay 12 from the ON state to the OFF state. FIG. 5 is a diagram illustrating a connection state of the relays 12 to 15 after the control process in step S18. As shown in FIG. 5, only the capacitor 17 charged with the output high voltage of the high-voltage battery 111 is connected to the input of the DC-DC converter 16 by the control process in step S18. -Power supply to the DC converter 16 is started.

ステップS18の次に、電池ECU113は、キャパシタ17の電圧がDC−DCコンバータ16の出力低電圧と等しくなったか否かを判断する(ステップS19)。具体的には、電池ECU113は、リレー15を介してキャパシタ17と接続された端子bの電圧をキャパシタ17の電圧として検出する。そして、電池ECU113は、検出した電圧と、自身に予め設定されたDC−DCコンバータ16の出力低電圧とを比較し、ステップS19の判断を行う。キャパシタ17の電圧がDC−DCコンバータ16の出力低電圧と等しくなった場合(ステップS19でYes)、制御処理はステップS20へ進む。   Following step S18, the battery ECU 113 determines whether or not the voltage of the capacitor 17 has become equal to the output low voltage of the DC-DC converter 16 (step S19). Specifically, the battery ECU 113 detects the voltage at the terminal b connected to the capacitor 17 via the relay 15 as the voltage of the capacitor 17. Then, the battery ECU 113 compares the detected voltage with the low output voltage of the DC-DC converter 16 set in advance, and performs the determination in step S19. When the voltage of the capacitor 17 becomes equal to the output low voltage of the DC-DC converter 16 (Yes in step S19), the control process proceeds to step S20.

このようなステップS18およびS19の制御処理により、キャパシタ17の電圧が高電圧用電池111の出力高電圧からDC−DCコンバータ16の出力低電圧となるまで、キャパシタ17の電力がDC−DCコンバータ16へ供給されることになり、キャパシタ17の電力を有効活用することができる。   Through the control processing in steps S18 and S19, the power of the capacitor 17 is changed from the high output voltage of the high voltage battery 111 to the low output voltage of the DC-DC converter 16 until the voltage of the capacitor 17 becomes the low output voltage of the DC-DC converter 16. Thus, the power of the capacitor 17 can be effectively used.

ステップS20において、電池ECU113は、リレー12〜15を制御して、キャパシタ17を低電圧側に再接続する。具体的には、電池ECU113は、リレー制御信号を用いて、リレー12、14の接続状態をOFF状態からON状態に切り替え、リレー13の接続状態をON状態からOFF状態に切り替え、リレー15の接続状態を維持させる。切り替え順は、リレー13→リレー12→リレー14の順である。ステップS20の制御処理によって、各リレー12〜15の接続状態は、図3に示した初期の接続状態に戻る。ステップS20の後、制御処理はステップS10に戻る。   In step S20, the battery ECU 113 controls the relays 12 to 15 to reconnect the capacitor 17 to the low voltage side. Specifically, the battery ECU 113 uses the relay control signal to switch the connection state of the relays 12 and 14 from the OFF state to the ON state, switches the connection state of the relay 13 from the ON state to the OFF state, and connects the relay 15. Maintain state. The switching order is the order of relay 13 → relay 12 → relay 14. By the control process of step S20, the connection state of each relay 12-15 returns to the initial connection state shown in FIG. After step S20, the control process returns to step S10.

次に、高電圧用電池111の温度が所定温度以上の場合に実行される一連の制御処理を説明する。ステップS14において、電池ECU113は、リレー12〜15を制御し、高電圧用電池111をスタータ4に接続するとともに、キャパシタ17の接続を低電圧側から切り離す。具体的には、電池ECU113は、リレー制御信号を出力して、リレー12の接続状態を維持させ、リレー13の接続状態をOFF状態からON状態に切り替え、リレー14、15の接続状態をON状態からOFF状態に切り替える。切り替え順は、リレー14→リレー15→リレー13の順である。図6は、ステップS14の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図である。図6に示すように、ステップS14の制御処理によって、高電圧用電池111のみがスタータ4に接続される。   Next, a series of control processes executed when the temperature of the high voltage battery 111 is equal to or higher than a predetermined temperature will be described. In step S14, the battery ECU 113 controls the relays 12 to 15, connects the high voltage battery 111 to the starter 4, and disconnects the capacitor 17 from the low voltage side. Specifically, the battery ECU 113 outputs a relay control signal, maintains the connection state of the relay 12, switches the connection state of the relay 13 from the OFF state to the ON state, and changes the connection state of the relays 14 and 15 to the ON state. Switch from OFF to OFF state. The switching order is the order of relay 14 → relay 15 → relay 13. FIG. 6 is a diagram illustrating a connection state of the relays 12 to 15 after the control process in step S14. As shown in FIG. 6, only the high-voltage battery 111 is connected to the starter 4 by the control process in step S <b> 14.

ステップS14の次に、電池ECU113は、上述したステップS15、S16の制御処理を行う。ここでの高電圧用電池111は、スタータ4を駆動するのに必要な出力性能を有しているので、スタータ4を始動することができる。スタータ4の駆動が終了した場合(ステップS16でYes)、電池ECU113は、高電圧用電池111の出力高電圧がキャパシタ17に充電されているか否かを判断する(ステップS17)。ここでは、ステップS12の制御処理を行っていないので、ステップS17でNoと判断され、制御処理はステップS21へ進む。   After step S14, the battery ECU 113 performs the control processes of steps S15 and S16 described above. The high-voltage battery 111 here has the output performance necessary to drive the starter 4, so that the starter 4 can be started. When the starter 4 has been driven (Yes in step S16), the battery ECU 113 determines whether or not the output high voltage of the high voltage battery 111 is charged in the capacitor 17 (step S17). Here, since the control process of step S12 is not performed, it is determined No in step S17, and the control process proceeds to step S21.

ステップS21において、電池ECU113は、リレー12〜15を制御して、キャパシタ17を低電圧側に再接続する。具体的には、電池ECU113は、リレー制御信号を用いて、リレー12の接続状態を維持させ、リレー13の接続状態をON状態からOFF状態に切り替え、リレー14、15の接続状態をOFF状態からON状態に切り替える。切り替え順は、リレー13→リレー15→リレー14の順である。ステップS21の制御処理によって、各リレー12〜15の接続状態は、図3に示した初期の接続状態に戻る。ステップS21の後、制御処理はステップS10に戻る。   In step S21, the battery ECU 113 controls the relays 12 to 15 to reconnect the capacitor 17 to the low voltage side. Specifically, the battery ECU 113 maintains the connection state of the relay 12 using the relay control signal, switches the connection state of the relay 13 from the ON state to the OFF state, and changes the connection state of the relays 14 and 15 from the OFF state. Switch to the ON state. The switching order is the order of relay 13 → relay 15 → relay 14. By the control process of step S21, the connection state of each relay 12-15 returns to the initial connection state shown in FIG. After step S21, the control process returns to step S10.

以上のように、本実施形態によれば、低温時、高電圧充電されたキャパシタ17を用いてスタータ4を駆動させている。このため、低温時、確実にスタータ4を駆動させることができるので、低温時におけるスタータ4の始動性を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the starter 4 is driven using the capacitor 17 charged with a high voltage at a low temperature. For this reason, since the starter 4 can be reliably driven at low temperatures, the startability of the starter 4 at low temperatures can be improved.

また、本実施形態によれば、スタータ4が駆動していない間は、キャパシタ17を低電圧側に接続し、キャパシタ17を低圧電側のバッファとして利用している。このため、低電圧負荷3の負荷値が変動しても、DC−DCコンバータ16の出力低電圧を一定に保つことができる。また、DC−DCコンバータ16には、一般に過電流保護回路が内蔵されている。このため、低電圧負荷3の負荷値が変動してDC−DCコンバータ16の出力に過電流が流れると、過電流保護回路が動作してDC−DCコンバータ16の出力が停止する。しかしながら、本実施形態では、過電流をキャパシタ17から取り出せるので、過電流が流れても、過電流保護回路の動作を回避することができ、DC−DCコンバータ16の出力が停止するのを防ぐことができる。   Further, according to the present embodiment, while the starter 4 is not driven, the capacitor 17 is connected to the low voltage side, and the capacitor 17 is used as a buffer on the low piezoelectric side. For this reason, even if the load value of the low voltage load 3 fluctuates, the output low voltage of the DC-DC converter 16 can be kept constant. The DC-DC converter 16 generally includes an overcurrent protection circuit. For this reason, when the load value of the low voltage load 3 fluctuates and an overcurrent flows through the output of the DC-DC converter 16, the overcurrent protection circuit operates and the output of the DC-DC converter 16 stops. However, in this embodiment, since the overcurrent can be taken out from the capacitor 17, even if an overcurrent flows, the operation of the overcurrent protection circuit can be avoided and the output of the DC-DC converter 16 is prevented from stopping. Can do.

なお、上述では、キャパシタ17をウルトラキャパシタとしたが、これに限定されない。低温に強く、十分な容量を有し、定格電圧が高電圧用電池111の出力高電圧よりも大きいものであれば、キャパシタ17はどのようなキャパシタであってもよい。さらに、電圧を蓄電する蓄電手段としてキャパシタ17を用いていたが、キャパシタ17の代わりに、内部抵抗がほぼ「0」である他の蓄電手段を用いてもよい。   In the above description, the capacitor 17 is an ultracapacitor, but is not limited thereto. The capacitor 17 may be any capacitor as long as it is resistant to low temperatures, has a sufficient capacity, and has a rated voltage larger than the output high voltage of the high voltage battery 111. Furthermore, although the capacitor 17 is used as the power storage means for storing the voltage, another power storage means having an internal resistance of approximately “0” may be used instead of the capacitor 17.

また、上述した図2のステップ13では、高電圧用電池111の出力高電圧を判断基準の電圧としていたが、これに限定されない。判断基準の電圧は、スタータ4を駆動するのに必要な突入電流をキャパシタ17が供給可能な電圧以上であればよく、この電圧以上であればどのような値の電圧でもよい。   Further, in step 13 of FIG. 2 described above, the output high voltage of the high-voltage battery 111 is used as the reference voltage, but the present invention is not limited to this. The determination reference voltage may be equal to or higher than the voltage at which the capacitor 17 can supply the inrush current necessary for driving the starter 4, and may be any voltage as long as it is equal to or higher than this voltage.

また、上述では、高電圧負荷としてスタータ4を例に挙げて説明したが、本実施形態の制御処理をスタータ4以外の高電圧負荷に適用してもよい。この場合、車両用電源制御装置1は、エンジンECU18に代えて、電池ECU113および高電圧負荷それぞれと接続された駆動制御部(図示なし)を備えていればよい。駆動制御部は、運転者による高電圧負荷の始動操作を検出すると、始動要求信号を電池ECU113の端子cへ出力し、電池ECU113の端子dから始動許可信号が入力されると、駆動開始信号を高電圧負荷へ出力し、運転者による高電圧負荷の駆動終了操作を検出すると、駆動終了信号を電池ECU113の端子cへ出力する。電池ECU113の制御処理は、図2で説明した制御処理に対し、スタータ始動要求信号が始動要求信号に代わり、スタータ始動許可信号が始動許可信号に代わり、スタータ駆動終了信号が駆動終了信号に代わる点で異なり、それ以外の点は、図2で説明した制御処理と同様であるため、説明を省略する。   In the above description, the starter 4 is described as an example of the high voltage load. However, the control process of the present embodiment may be applied to a high voltage load other than the starter 4. In this case, the vehicle power supply control device 1 may include a drive control unit (not shown) connected to the battery ECU 113 and the high voltage load instead of the engine ECU 18. The drive control unit outputs a start request signal to the terminal c of the battery ECU 113 when detecting a start operation of the high voltage load by the driver, and outputs a drive start signal when the start permission signal is input from the terminal d of the battery ECU 113. When outputting to the high voltage load and detecting a driving end operation of the high voltage load by the driver, a driving end signal is output to the terminal c of the battery ECU 113. The control process of the battery ECU 113 is different from the control process described in FIG. 2 in that the starter start request signal is replaced with a start request signal, the starter start permission signal is replaced with a start permission signal, and the starter drive end signal is replaced with a drive end signal. The other points are the same as the control process described with reference to FIG.

本発明に係る車両用電源制御装置は、低温時におけるスタータなどの高電圧負荷の始動性を向上させることができ、自動車などの車両に適用される。   The vehicle power supply control device according to the present invention can improve the startability of a high voltage load such as a starter at a low temperature, and is applied to a vehicle such as an automobile.

本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the power supply control device for vehicles which concerns on embodiment of this invention. 電池ECU113の制御処理の流れを示したフローチャートThe flowchart which showed the flow of control processing of battery ECU113 各リレー12〜15の初期の接続状態を示す図The figure which shows the initial connection state of each relay 12-15 ステップS12の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図The figure which shows the connection state of each relay 12-15 after the control processing of step S12. ステップS18の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図The figure which shows the connection state of each relay 12-15 after the control processing of step S18. ステップS14の制御処理後における各リレー12〜15の接続状態を示す図The figure which shows the connection state of each relay 12-15 after the control processing of step S14.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両用電源制御装置
2 可変出力オルタネータ
3 低電圧負荷
4 スタータ
11 電池パック
12〜15 リレー
16 DC−DCコンバータ
17 キャパシタ
18 エンジンECU
111 高電圧用電池
112 電池温度センサ
113 電池ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle power supply control apparatus 2 Variable output alternator 3 Low voltage load 4 Starter 11 Battery pack 12-15 Relay 16 DC-DC converter 17 Capacitor 18 Engine ECU
111 Battery for High Voltage 112 Battery Temperature Sensor 113 Battery ECU

Claims (5)

高電圧負荷に接続された高電圧用電池と、
入力が前記高電圧用電池と前記高電圧負荷の接続点に接続され、入力電圧を降圧して低電圧負荷へ出力する降圧手段と、
前記高電圧用電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記高電圧負荷の始動操作を検出する操作検出手段と、
電圧を蓄電する蓄電手段と、
前記操作検出手段で始動操作が検出されたときに、前記温度検出手段の検出温度が、前記高電圧用電池から前記高電圧負荷の駆動電力が出力されるときの温度よりも低い場合、前記蓄電手段を前記接続点に接続し、前記蓄電手段に蓄電された電圧から得られる前記駆動電力を前記蓄電手段から前記高電圧負荷へ供給する制御手段とを備える、車両用電源制御装置。
A high voltage battery connected to a high voltage load;
Step-down means for connecting an input to a connection point between the high-voltage battery and the high-voltage load, stepping down the input voltage and outputting the voltage to a low-voltage load;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the high voltage battery;
Operation detecting means for detecting a starting operation of the high voltage load;
Power storage means for storing voltage;
When a start operation is detected by the operation detection means, the temperature detection means detects that the power storage if the temperature detected by the temperature detection means is lower than the temperature at which the driving power for the high voltage load is output from the high voltage battery A vehicle power supply control device comprising: a control means for connecting the means to the connection point and supplying the driving power obtained from the voltage stored in the power storage means from the power storage means to the high voltage load.
前記制御手段は、前記蓄電手段から前記高電圧負荷への駆動電力の供給が終了した場合、前記蓄電手段の接続を前記接続点から前記降圧手段の出力へ切り替える、請求項1に記載の車両用電源制御装置。   2. The vehicle according to claim 1, wherein the control unit switches the connection of the power storage unit from the connection point to the output of the step-down unit when supply of driving power from the power storage unit to the high voltage load is completed. Power control device. 前記制御手段は、前記蓄電手段から前記高電圧負荷への駆動電力の供給が終了した場合、前記高電圧用電池を前記接続点から切り離して前記蓄積手段の電圧を前記降圧手段の出力電圧と同じ電圧にした後、前記蓄電手段の接続を前記接続点から前記降圧手段の出力へ切り替えるとともに、前記高電圧用電池を前記接続点に再接続する、請求項1に記載の車両用電源制御装置。   When the supply of drive power from the power storage means to the high voltage load is completed, the control means disconnects the high voltage battery from the connection point, and the voltage of the storage means is the same as the output voltage of the step-down means. 2. The vehicle power supply control device according to claim 1, wherein after the voltage is changed, the connection of the power storage unit is switched from the connection point to the output of the step-down unit, and the high-voltage battery is reconnected to the connection point. 前記高電圧用電池は、リチウム電池であり、前記蓄積手段は、キャパシタである、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用電源制御装置。   The vehicle power supply control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the high-voltage battery is a lithium battery, and the storage means is a capacitor. 前記高電圧負荷は、車両のエンジンを始動させるスタータである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用電源制御装置。   The vehicular power supply control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the high voltage load is a starter for starting an engine of the vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014225942A (en) * 2013-05-15 2014-12-04 三洋電機株式会社 Power storage system
JP2014239602A (en) * 2013-06-07 2014-12-18 日産自動車株式会社 Vehicle controller
JP2016222085A (en) * 2015-05-29 2016-12-28 矢崎総業株式会社 Wiring harness

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