JP2011010501A - Power supply device - Google Patents
Power supply device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011010501A JP2011010501A JP2009153387A JP2009153387A JP2011010501A JP 2011010501 A JP2011010501 A JP 2011010501A JP 2009153387 A JP2009153387 A JP 2009153387A JP 2009153387 A JP2009153387 A JP 2009153387A JP 2011010501 A JP2011010501 A JP 2011010501A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- output voltage
- converter
- power supply
- power
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
本発明は、蓄電素子に電力を蓄え、必要な時に放電する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that stores electric power in a power storage element and discharges it when necessary.
近年、制動時に発生する回生電力を蓄電素子からなる蓄電部に蓄えて有効利用することにより、省燃費を達成する車両が提案されている。このような車両に用いられる電力制御装置が、例えば特許文献1に提案されている。図4はこのような電力制御装置のブロック回路図である。 In recent years, vehicles have been proposed that achieve fuel efficiency by storing and effectively using regenerative power generated during braking in a power storage unit made up of power storage elements. For example, Patent Document 1 proposes a power control device used in such a vehicle. FIG. 4 is a block circuit diagram of such a power control apparatus.
主電源101は鉛バッテリであり、その正極にはイグニションスイッチ103を介して負荷105が接続されている。また、主電源101の正極には車両用の発電機107が接続されている。発電機107はエンジン109と機械的に接続されているので、エンジン109の動作により発電機107が駆動される。さらに、エンジン109はタイヤ111が機械的に接続されており、エンジン109の駆動力によりタイヤ111が回転し、車両を走行させる。また、制動による減速時には、車両の慣性によりタイヤ111が回転し、これによりエンジン109も回転する。この回転エネルギーにより発電機107が駆動され、回生電力が得られる。
The
このような車両に対し、前記回生電力を効率よく回収するために、発電機107にはDC/DCコンバータ113を介して前記蓄電部としての蓄電手段115が接続されている。蓄電手段115には前記蓄電素子として大容量の電気二重層キャパシタが用いられるので、急減速時等に発生する短期間の大電力を効率よく回収できる。また、DC/DCコンバータ113には、その動作を制御するために演算装置117が接続されている。さらに、演算装置117には前記車両側から様々な信号を受信するための信号受信用端子119が設けられている。従って、演算装置117は前記車両の走行状態やエンジン109の動作状態、主電源101の電圧状態等を信号受信用端子119から受信することにより、それらの状態に応じた蓄電手段115への充放電制御をDC/DCコンバータ113に対して行う。
In order to efficiently recover the regenerative power from such a vehicle, the
このような構成の電力制御装置とすることで、短期間に発生する大電力を含む減速時の前記回生電力を、一旦蓄電手段115に充電しておき、減速時以外に、充電した前記回生電力を主電源101や負荷105に供給することができる。その結果、効率のよい制動エネルギーの回生が可能となる。
By using the power control device with such a configuration, the regenerative power during deceleration including large power generated in a short period of time is once charged in the power storage means 115, and the regenerative power charged other than during deceleration is charged. Can be supplied to the
上記の電力制御装置によると、確かに効率的な回生により車両の省燃費化が可能となるのであるが、減速時に発生する回生電力の充電先は主電源101の電圧により変えられるように制御されている。すなわち、前記電圧が13V以上であれば、DC/DCコンバータ113により蓄電手段115に前記回生電力が充電され、前記電圧が13Vに満たない場合は主電源101に前記回生電力が充電される。この13Vの電圧は、12V仕様の鉛バッテリにおける満充電時の開放電圧にほぼ相当するので、前記電圧が13Vに満たないものの、13V近傍であれば、満充電に近い状態の主電源101に前記回生電力が充電されることになる。従って、主電源101が満充電に近く充電受入性(充電効率)が低い場合、すなわち充電状態SOC(主電源101に充電された電力量に相当し、100%で満充電となる)が100%近くで大きい場合は、主電源101に前記回生電力を効率よく充電できない可能性があった。
According to the power control device described above, it is possible to reduce the fuel consumption of the vehicle by efficient regeneration, but the charging destination of the regenerative power generated during deceleration is controlled so as to be changed by the voltage of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、主電源に回生電力を効率よく充電することができる電源装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a power supply device that can efficiently charge regenerative power to a main power supply.
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、主電源が接続される発電機の出力端子に電気的に接続されるDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータの他端に電気的に接続された蓄電部と、前記出力端子と前記発電機のグランド端子に電気的に接続され、前記出力端子の出力電圧(Vd)を検出する出力電圧検出回路と、前記主電源に電気的に接続され、前記主電源の充電状態(SOC)を検出する充電状態検出手段と、前記DC/DCコンバータ、出力電圧検出回路および充電状態検出手段と電気的に接続される制御回路とからなり、前記発電機は、回生電力を発生する際に前記出力端子の調整電圧(Va)を第1既定出力電圧(Vdc1)に上げられ、前記回生電力を発生しない際に前記調整電圧(Va)を第2既定出力電圧(Vdc2)に下げられるとともに、前記制御回路は、前記回生電力が発生する際に、前記出力電圧(Vd)が、前記第1既定出力電圧(Vdc1)よりも第1既定電圧幅(ΔV1)だけ低い下方制御電圧(Vdk)から、前記第2既定出力電圧(Vdc2)よりも第2既定電圧幅(ΔV2)だけ高い上方制御電圧(Vdu)までの範囲で、前記充電状態(SOC)が小さければ高くなるように、前記充電状態(SOC)が大きければ低くなるように前記DC/DCコンバータを制御し、前記回生電力が発生しない際に、前記出力電圧(Vd)が前記上方制御電圧(Vdu)になるように前記DC/DCコンバータを制御するようにしたものである。 In order to solve the conventional problems, a power supply device of the present invention includes a DC / DC converter electrically connected to an output terminal of a generator to which a main power supply is connected, and the other end of the DC / DC converter. An electrically connected power storage unit, an output voltage detection circuit that is electrically connected to the output terminal and a ground terminal of the generator, and detects an output voltage (Vd) of the output terminal; And a control circuit electrically connected to the DC / DC converter, an output voltage detection circuit, and a charge state detection means, which are connected to each other and detect the state of charge (SOC) of the main power source. The generator increases the adjustment voltage (Va) of the output terminal to the first predetermined output voltage (Vdc1) when generating regenerative power, and the adjustment voltage (Va) when not generating the regenerative power. Second already The control circuit reduces the output voltage (Vdc2) to a first predetermined voltage width (ΔV1) that is greater than the first predetermined output voltage (Vdc1) when the regenerative power is generated. ) In a range from a lower control voltage (Vdk) lower than the second predetermined output voltage (Vdc2) to an upper control voltage (Vdu) higher by a second predetermined voltage width (ΔV2) than the second predetermined output voltage (Vdc2). The DC / DC converter is controlled so as to increase when the state of charge (SOC) is large, so that the output voltage (Vd) is increased when the regenerative power is not generated. The DC / DC converter is controlled to be Vdu).
本発明によれば、発電機の調整電圧(Va)が回生時には第1既定出力電圧(Vdc1)に上げられ、それ以外では第2既定出力電圧(Vdc2)に下げられるので、回生時に多くの回生電力を得ることができ、効率が向上する。さらに、こうして得られる前記回生電力を充電する際に、主電源の充電状態(SOC)が小さければ発電機の出力端子における出力電圧(Vd)が高くなるように、前記充電状態(SOC)が大きければ前記出力電圧(Vd)が低くなるように、DC/DCコンバータが制御されるので、前記充電状態(SOC)が小さく充電効率が高い時は前記主電源へも前記回生電力が充電され、前記充電状態(SOC)が大きく充電効率が低い時は前記主電源への前記回生電力の充電が抑制される。この際、前記出力電圧(Vd)の制御範囲を下方制御電圧(Vdk)から上方制御電圧(Vdu)までとしているので、前記下方制御電圧(Vdk)よりも高く前記出力電圧(Vd)を制御した場合の蓄電部からの不要な電力の持ち出しや、前記上方制御電圧(Vdu)よりも低く前記出力電圧(Vd)を制御した場合の前記主電源からの不要な電力の持ち出しが抑制される。以上の結果、前記主電源に前記回生電力を効率よく充電することができ、さらに電源装置全体の効率を向上することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the adjustment voltage (Va) of the generator is raised to the first predetermined output voltage (Vdc1) at the time of regeneration, and is lowered to the second predetermined output voltage (Vdc2) at other times. Electric power can be obtained and efficiency is improved. Further, when charging the regenerative power obtained in this way, the state of charge (SOC) should be large so that the output voltage (Vd) at the output terminal of the generator will be high if the state of charge (SOC) of the main power supply is small. Since the DC / DC converter is controlled so that the output voltage (Vd) is low, the regenerative power is charged to the main power source when the charging state (SOC) is small and the charging efficiency is high, When the state of charge (SOC) is large and the charging efficiency is low, charging of the regenerative power to the main power supply is suppressed. At this time, since the control range of the output voltage (Vd) is from the lower control voltage (Vdk) to the upper control voltage (Vdu), the output voltage (Vd) is controlled to be higher than the lower control voltage (Vdk). In this case, unnecessary power from the power storage unit and unnecessary power from the main power source when the output voltage (Vd) is controlled lower than the upper control voltage (Vdu) are suppressed. As a result, it is possible to efficiently charge the regenerative power to the main power source and further improve the efficiency of the entire power supply device.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における電源装置のブロック回路図である。図2は本発明の実施の形態における電源装置の主電源における充電状態SOCと充電効率の相関図である。図3は本発明の実施の形態における電源装置の各種特性の経時変化図であり、(a)は車速の経時変化図を、(b)は発電機の調整電圧Vaの経時変化図を、(c)は主電源の充電状態SOCの経時変化図を、(d)は発電機の出力電圧Vdの経時変化図を、(e)はDC/DCコンバータの基準電圧Vstの経時変化図を、(f)は蓄電手段の蓄電部電圧Vcの経時変化図を、それぞれ示す。なお、図1において太線は電力系配線を、細線は信号系配線を、それぞれ示す。また、図3の各図において、横軸は時刻である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a correlation diagram between the state of charge SOC and the charging efficiency in the main power supply of the power supply device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a time-dependent change diagram of various characteristics of the power supply device according to the embodiment of the present invention, (a) is a time-dependent change diagram of the vehicle speed, (b) is a time-dependent change diagram of the adjustment voltage Va of the generator, (c) is a time-dependent change diagram of the state of charge SOC of the main power supply, (d) is a time-dependent change diagram of the generator output voltage Vd, (e) is a time-dependent change diagram of the reference voltage Vst of the DC / DC converter, f) shows the time-dependent change figure of the electrical storage part voltage Vc of an electrical storage means, respectively. In FIG. 1, thick lines indicate power system wirings, and thin lines indicate signal system wirings. Moreover, in each figure of FIG. 3, a horizontal axis is time.
図1において、発電機11はエンジン(図示せず)と機械的に接続されており、前記エンジンの回転に応じて電力を発生する。なお、発電機11の出力端子13における出力電圧Vdは、車両側制御回路(図示せず)からの信号、すなわち調整電圧Vaによって設定される構成とした。本実施の形態では、調整電圧Vaが第1既定出力電圧Vdc1(=15V)と第2既定出力電圧Vdc2(=13V)の2段階であるとする。
In FIG. 1, a generator 11 is mechanically connected to an engine (not shown), and generates electric power according to the rotation of the engine. Note that the output voltage Vd at the
発電機11の出力端子13には、電力系配線により主電源17が電気的に接続されている。主電源17は鉛バッテリで構成される。さらに、出力端子13には前記電力系配線により負荷19とスタータ21が電気的に接続される。なお、負荷19は各種車載電装品であり、スタータ21は前記エンジンを始動するためのモータである。スタータ21は図示しないイグニションスイッチにより駆動、停止が制御される。なお、発電機11のグランド端子22は車両側のグランドに電気的に接続される。
A
また、出力端子13には、前記電力系配線によりDC/DCコンバータ23の一端(入出力端子25)に接続される。一方、DC/DCコンバータ23の他端(蓄電部端子27)には蓄電部29が電気的に接続される。ここで、蓄電部29は定格電圧2.5Vの電気二重層キャパシタを4個直列に接続した構成とした。従って、蓄電部29の上限電圧Vcuは10Vとなる。なお、DC/DCコンバータ23の耐電流を考慮して、下限電圧Vckは5Vと決定した。ゆえに、蓄電部電圧Vcは5Vから10Vまでの間を変化する。
The
これらのことから、DC/DCコンバータ23の入出力端子25の電圧は出力端子13における出力電圧Vd(13V、または15Vのいずれかに設定)であり、蓄電部端子27の電圧は蓄電部電圧Vc(5〜10V)であるので、DC/DCコンバータ23は入出力端子25の電圧を降圧して蓄電部29を充電するとともに、蓄電部電圧Vcを昇圧して入出力端子25から放電する双方向コンバータ構成を有する。
Accordingly, the voltage at the input /
また、出力端子13とグランド端子22には出力電圧検出回路31が信号系配線で直接電気的に接続されている。これにより、各配線における内部抵抗値に影響されず高精度にグランド端子22を基準とした出力端子13の出力電圧Vdを検出できる。
Further, an output
同様に、蓄電部端子27と蓄電部29の間には蓄電部電圧Vcを検出する蓄電部電圧検出回路33が電気的に接続されている。
Similarly, a power storage unit
主電源17には、その充電状態SOCを検出する充電状態検出手段の一部である電流検出回路34が直列に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では充電状態SOCを主電源17に流れる電流Ibの時間積算により求めているので、計算に必要な電流Ibを電流検出回路34により検出する構成としている。電流検出回路34はシャント抵抗(図示せず)の両端電圧により直接電流Ibを検出する構成でもよいし、ホール素子等により非接触で電流Ibを検出する構成でもよい。ここで、求められた電流Ibの時間積算は、後述する制御回路35により行われる。従って、電流検出回路34と制御回路35の時間積算動作とを総称して充電状態検出手段という。なお、電流検出回路34に時間積算機能を内蔵させて充電状態検出手段とし、充電状態SOCを直接出力する構成としてもよい。
The
DC/DCコンバータ23、出力電圧検出回路31、蓄電部電圧検出回路33、電流検出回路34および前記車両側制御回路は、信号系配線により制御回路35と電気的に接続されている。制御回路35は出力電圧検出回路31で検出した出力電圧Vd、蓄電部電圧検出回路33で検出した蓄電部電圧Vc、電流検出回路34で検出した電流Ib、および前記車両側制御回路から出力される回生信号regに基いて、DC/DCコンバータ23の制御信号contを出力する。ここで、制御回路35は出力電圧Vdと蓄電部電圧Vcの、それぞれの基準信号との比較回路や論理回路、DC/DCコンバータ23をスイッチング動作させるパルス波形発生回路等(いずれも図示せず)により構成されている。なお、制御回路35はマイクロコンピュータと周辺回路によるデジタル回路構成としてもよい。
The DC /
次に、このような電源装置の動作について説明する。 Next, the operation of such a power supply device will be described.
まず、主電源17における充電状態SOCと充電効率の相関を図2に示す。図2より充電状態SOCが小さい場合は主電源17への充電効率は100%に近い。従って、高効率に充電できることがわかる。しかし、充電状態SOCが大きい場合、特に97%を超える場合は充電効率が急激に低下し、充電状態SOCが100%近くになると、充電効率が50%強まで下がる。従って、車両の減速や制動により回生電力が発生しても、充電状態SOCが大きければ十分に前記回生電力を回収することができず効率が低下することがわかる。
First, the correlation between the state of charge SOC and the charging efficiency in the
このような特性を前提に、本実施の形態における具体的な動作について図3を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、車両の走行とは、前記車両が加速走行、定速走行、または運転者のブレーキ操作を伴わずに減速走行(慣性走行)している状態であると定義し、前記運転者のブレーキ操作を伴う減速走行については制動と呼ぶ。 Based on such characteristics, a specific operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, traveling of a vehicle is defined as a state in which the vehicle is traveling at a reduced speed (inertial traveling) without acceleration, constant speed, or driver's braking operation, The decelerating traveling accompanied by the driver's braking operation is called braking.
図3(a)に示すように、時刻t0で前記車両が走行を開始し、経時的に車速が上昇する。この時、発電機11の出力電圧Vdは、前記車両の走行時で第2既定出力電圧Vdc2(=13V)、制動時で第1既定出力電圧Vdc1(=15V)となるように前記車両側制御回路から調整電圧Vaが出力される。ゆえに、発電機11は時刻t0から加速が終わる時刻t1までの間は走行時であるので、図3(b)に示すように13Vの調整電圧Vaが発電機11に入力される。しかし、本実施の形態では主電源17の充電状態SOCが90%を下回るまでは前記エンジンが燃料を消費することによる発電機11の発電を停止するようにしている。これにより、充電状態SOCが90%以上の間は発電機11を駆動するための燃料消費が削減されるので、省燃費化が可能となり前記車両の効率が向上する。
As shown in FIG. 3A, the vehicle starts traveling at time t0, and the vehicle speed increases with time. At this time, the vehicle-side control is performed so that the output voltage Vd of the generator 11 becomes the second predetermined output voltage Vdc2 (= 13V) when the vehicle is running and the first predetermined output voltage Vdc1 (= 15V) when braking. The adjustment voltage Va is output from the circuit. Therefore, since the generator 11 is running from the time t0 to the time t1 when the acceleration ends, the adjusted voltage Va of 13V is input to the generator 11 as shown in FIG. However, in the present embodiment, the power generation of the generator 11 caused by the engine consuming fuel is stopped until the state of charge SOC of the
従って、時刻t0から時刻t1においては、図3(c)に示すように充電状態SOCが90%以上であるので、調整電圧Vaが発電機11に入力されるものの発電は行わない。なお、図3(c)よりも明らかなように、本実施の形態では車両走行期間中に充電状態SOCが90%を下回らない場合について述べる。 Therefore, from the time t0 to the time t1, the state of charge SOC is 90% or more as shown in FIG. 3C, so that although the adjustment voltage Va is input to the generator 11, power generation is not performed. As is clear from FIG. 3C, the present embodiment describes a case where the state of charge SOC does not fall below 90% during the vehicle travel period.
これらのことから、時刻t0から時刻t1においては、発電機11が発電を行わないことと、図3(f)に示すように蓄電部29の蓄電部電圧Vcが下限電圧Vck(=5V)に至っていることから、主電源17の電力が負荷19に供給される。その結果、図3(c)に示すように、充電状態SOCは経時的に低下する。同時に出力電圧Vd(ここでは主電源17の電圧に相当)も経時的に徐々に低下するのであるが、ここでは図3(d)のスケールの関係からほぼ13Vであるとして示す。
From these facts, from time t0 to time t1, the generator 11 does not generate power, and as shown in FIG. 3 (f), the power storage unit voltage Vc of the
なお、時刻t0の時点では上記したように蓄電部電圧Vcは下限電圧Vckまで放電されているので、DC/DCコンバータ23はこれ以上の放電が行われないようにするために、制御対象が蓄電部電圧Vcとなり、その制御目標となる基準電圧Vstは下限電圧Vckとなる。このように、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcu(=10V)、または下限電圧Vck(=5V)に至れば、過充電や過放電を避けるため、それらの値を維持するように制御される。また、蓄電部電圧Vcがあまりに下がりすぎるとDC/DCコンバータ23の効率が低下するので、それを回避するためにも下限電圧Vckを設定している。なお、図3(e)の時刻t0から時刻t1などに示す太点線は、本来制御される入出力端子25の電圧に対する基準電圧Vstを示す。従って、図3(e)の時刻t0から時刻t1では、本来、後述する上方制御電圧Vdu(=13.1V)に制御されるところ、蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckであるので、DC/DCコンバータ23は蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckを維持するように制御しているということを示している。以後の図3(e)における太点線の意味も同様である。
At time t0, the power storage unit voltage Vc is discharged to the lower limit voltage Vck as described above. Therefore, in order to prevent the DC /
次に、時刻t1で図3(a)に示すように前記車両が制動を行う。これにより回生電力が発生するので、回生信号regがオンとなり前記車両側制御回路から制御回路35に入力される。その結果、図3(b)に示すように、発電機11の調整電圧Vaは第1既定出力電圧Vdc1(=15V)となり、発電機11はその出力電圧Vdを15Vに上げて発電しようとする。これにより、制動による運動エネルギーをできるだけ多く前記回生電力として回収することができ、前記車両全体の効率が向上する。しかし、この時にDC/DCコンバータ23の制御対象が出力電圧Vdに切り替わり、図3(e)に示すように基準電圧Vstは下方制御電圧Vdkになる。その結果、図3(d)に示すように、出力電圧Vdは第1既定出力電圧Vdc1ではなく下方制御電圧VdkになるようにDC/DCコンバータ23により制御される。
Next, at time t1, the vehicle performs braking as shown in FIG. As a result, regenerative power is generated, so that the regenerative signal reg is turned on and input from the vehicle side control circuit to the
ここで、これらの動作の詳細を以下に説明する。 Details of these operations will be described below.
まず、制動時の基本的な動作について説明する。本実施の形態では、制御回路35は、前記回生電力が発生する際に、充電状態SOCが既定充電状態SOCsより小さければ出力電圧Vdが下方制御電圧Vdkになるように、充電状態SOCが既定充電状態SOCs以上であれば出力電圧Vdが上方制御電圧Vduになるように、DC/DCコンバータ23を制御する。
First, the basic operation during braking will be described. In the present embodiment, when the regenerative power is generated, the
ここで、上記各定数の定義は次の通りである。 Here, the definition of each constant is as follows.
既定充電状態SOCsとは、図2において充電効率が急激に低下する際の充電状態SOCのことであり、本実施の形態では充電状態SOC=97%を既定充電状態SOCsと決定した。 The default state of charge SOCs is the state of charge SOC when the charging efficiency rapidly decreases in FIG. 2, and in this embodiment, the state of charge SOC = 97% is determined as the default state of charge SOCs.
下方制御電圧Vdkとは、第1既定出力電圧Vdc1よりも第1既定電圧幅ΔV1だけ低い電圧のことを意味し、具体的には以下のようにして決定している。 The lower control voltage Vdk means a voltage lower than the first predetermined output voltage Vdc1 by the first predetermined voltage width ΔV1, and is specifically determined as follows.
第1既定電圧幅ΔV1は、発電機11の出力電圧最大誤差幅とDC/DCコンバータ23の電圧制御最大誤差幅の和である総誤差幅ΔVerとして求める。なお、DC/DCコンバータ23の電圧制御最大誤差幅には出力電圧検出回路31の検出誤差も含む。具体的には、実測の結果、発電機11の出力電圧最大誤差幅が約0.05V、DC/DCコンバータ23の電圧制御最大誤差幅が約0.05Vであったので、総誤差幅ΔVerを0.1Vと求めた。この値より、下方制御電圧Vdkは第1既定出力電圧Vdc1(=15V)よりも第1既定電圧幅ΔV1(=0.1V)だけ低い電圧、すなわちVdk=14.9Vと決定される。
The first predetermined voltage width ΔV1 is obtained as a total error width ΔVer which is the sum of the output voltage maximum error width of the generator 11 and the voltage control maximum error width of the DC /
上方制御電圧Vduとは、第2既定出力電圧Vdc2よりも第2既定電圧幅ΔV2だけ高い電圧のことを意味し、具体的には以下のようにして決定している。 The upper control voltage Vdu means a voltage that is higher than the second predetermined output voltage Vdc2 by a second predetermined voltage width ΔV2, and is specifically determined as follows.
まず、第2既定電圧幅ΔV2は、第1既定電圧幅ΔV1と同様に総誤差幅ΔVer(=0.1V)として求める。この値より、上方制御電圧Vduは第2既定出力電圧Vdc2(=13V)よりも第2既定電圧幅ΔV2(=0.1V)だけ高い電圧、すなわちVdu=13.1Vと決定される。 First, the second predetermined voltage width ΔV2 is obtained as a total error width ΔVer (= 0.1 V) in the same manner as the first predetermined voltage width ΔV1. From this value, the upper control voltage Vdu is determined to be higher than the second predetermined output voltage Vdc2 (= 13V) by a second predetermined voltage width ΔV2 (= 0.1V), that is, Vdu = 13.1V.
以上のことから、時刻t1で回生信号regがオンになると、前記基本的な動作に従って、制御回路35はその時点における充電状態SOCが既定充電状態SOCs以上であるか否かを判断する。図3(c)より、時刻t1での充電状態SOCは約96.2%であるので、既定充電状態SOCs(=97%)より小さい。従って、図2より主電源17に前記回生電力を高効率で充電することができる。そこで、制御回路35は、出力電圧Vdが下方制御電圧Vdk(=14.9V)になるようにDC/DCコンバータ23を制御する。具体的には、DC/DCコンバータ23の制御対象が出力電圧Vdに切り替わり、図3(e)に示すように基準電圧Vstは下方制御電圧Vdkになる。その結果、発電機11が前記回生電力を発電する際の第1既定出力電圧Vdc1(=15V)よりも第1既定電圧幅ΔV1(=0.1V)だけ低くなるようにDC/DCコンバータ23が制御するので、DC/DCコンバータ23を介して蓄電部29が充電されるものの、その絶対量は少なく、前記回生電力は主に充電状態SOCが小さく充電効率のよい主電源17に充電される。
From the above, when the regenerative signal reg is turned on at time t1, the
これらの動作を図3により説明すると、時刻t1で図3(d)に示すように出力電圧Vdは下方制御電圧Vdkとなり、図3(f)に示すように蓄電部29が充電され蓄電部電圧Vcが経時的に上昇すると同時に、図3(c)に示すように主電源17が主に充電され、その充電状態SOCが経時的に上昇する。なお、この時に負荷19へは前記回生電力の一部が供給される。また、蓄電部29は急速充放電特性に優れる前記電気二重層キャパシタから構成されるので、蓄電部29への充電絶対量は主電源17に比べ少ないものの、前記回生電力の発生初期(時刻t1)における急峻な変化分を十分に充電できる。従って、全体としての回収効率が向上する。
When these operations are described with reference to FIG. 3, the output voltage Vd becomes the lower control voltage Vdk as shown in FIG. 3D at time t1, and the
ここで、このようなできるだけ多くの前記回生電力を主電源17に充電する制御を行って高効率化を得るには、下方制御電圧Vdkができるだけ第1既定出力電圧Vdc1に近い方が望ましい。しかし、あまり近づけすぎると出力電圧Vdの変動やDC/DCコンバータ23の制御誤差により、出力電圧Vdが第1既定出力電圧Vdc1を超えてしまう可能性がある。この場合は、前記回生電力が発生しているのに蓄電部29に充電できないばかりか、蓄電部29から電力が放電され逆流してしまう。ゆえに、下方制御電圧Vdkを第1既定出力電圧Vdc1よりも第1既定電圧幅ΔV1(=総誤差幅ΔVer)だけ低い電圧として決定した。これにより、蓄電部29からの逆流を低減しつつ、できるだけ多くの前記回生電力を主電源17に充電することができ、全体の効率向上が可能となる。なお、第1既定電圧幅ΔV1は総誤差幅ΔVerよりも大きい値と決定してもよいが、上記したように、できるだけ前記回生電力を主電源17に充電するためには、第1既定電圧幅ΔV1を総誤差幅ΔVerに近づける方が望ましい。
Here, in order to obtain a high efficiency by performing control to charge the
その後、制動中の時刻t2で図3(f)に示すように蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcuに至る。これにより、DC/DCコンバータ23は蓄電部29の過充電を避けるために、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcuを維持するように制御する。その結果、出力電圧VdはDC/DCコンバータ23による制御対象ではなくなるので、図3(d)に示すように時刻t2で出力電圧Vdは第1既定出力電圧Vdc1(=15V)となり、主電源17の充電と負荷19への前記回生電力の供給が行われる。また、蓄電部29への充電が停止することにより、その分の前記回生電力は、負荷19の消費電力が一定であるとすると、主電源17に充電される。従って、図3(c)に示すように、時刻t2から時刻t3では、時刻t1から時刻t2までと比べ、充電状態SOCの経時変化の傾きが大きくなる。
Thereafter, at time t2 during braking, the power storage unit voltage Vc reaches the upper limit voltage Vcu as shown in FIG. Thus, DC /
次に、時刻t3で図3(a)に示すように、前記車両が再び加速する。これにより、回生信号regはオフになるので、図3(b)に示すように調整電圧Vaは第2既定出力電圧Vdc2(=13V)に戻る。なお、この時の充電状態SOCは図3(c)より約98.3%であり、発電機11が燃料を消費して発電を開始する充電状態SOCの値(90%)より大きい。従って、上記したように調整電圧Vaが第2既定出力電圧Vdc2に戻っても発電機11の発電は行われない。 Next, at time t3, as shown in FIG. 3A, the vehicle is accelerated again. As a result, the regenerative signal reg is turned off, so that the adjustment voltage Va returns to the second predetermined output voltage Vdc2 (= 13 V) as shown in FIG. Note that the state of charge SOC at this time is about 98.3% from FIG. 3C, and is larger than the value (90%) of the state of charge SOC at which the generator 11 consumes fuel and starts power generation. Therefore, even when the adjustment voltage Va returns to the second predetermined output voltage Vdc2 as described above, the generator 11 does not generate power.
その分、時刻t3では、DC/DCコンバータ23が蓄電部29に蓄えた前記回生電力を放電する。具体的には、図3(e)に示すように基準電圧Vstが上方制御電圧Vdu(=13.1V)に切り替わり、出力電圧Vdが上方制御電圧Vduになるよう制御する。なお、上方制御電圧Vduの決定方法は上記した通りである。
Accordingly, at time t3, the DC /
以上のようにして基準電圧Vstを上方制御電圧Vduに設定すると、DC/DCコンバータ23は蓄電部29から前記回生電力を放電する。これにより、図3(d)に示すように、時刻t3から時刻t4の走行時には出力電圧Vdが上方制御電圧Vduを維持することになる。また、上記したように蓄電部29から前記回生電力が放電されるので、図3(f)に示すように、時刻t3から時刻t4まで蓄電部電圧Vcは経時的に下降する。一方、上方制御電圧Vduは主電源17の電圧より僅かに高いので、一旦蓄電部29に充電した前記回生電力が主電源17に充電されてしまう電力量が抑制され、主に負荷19に供給される。従って、全体的に高効率な電源装置が実現できる。また、これにより図3(c)に示すように、時刻t3から時刻t4まで充電状態SOCはほぼ一定となる。
When the reference voltage Vst is set to the upper control voltage Vdu as described above, the DC /
ここで、このような制御による高効率化を得るには、上方制御電圧Vduができるだけ第2既定出力電圧Vdc2に近い方が望ましい。しかし、あまり近づけすぎると出力電圧Vdの変動やDC/DCコンバータ23の制御誤差により、出力電圧Vdが第2既定出力電圧Vdc2を下回ってしまう可能性がある。この場合は、出力電圧Vdが主電源17の電圧(ここでは充電状態SOCが約98.3%で満充電に近いため、約13Vとなる)よりも低くなるので、蓄電部29が前記回生電力を放電している途中であるにもかかわらず、前記主電源17の電力を不要に充電してしまうことがある。ゆえに、上方制御電圧Vduを第2既定出力電圧Vdc2よりも第2既定電圧幅ΔV2(=総誤差幅ΔVer)だけ高い電圧として決定した。これにより、主電源17から蓄電部29への不要な充電の可能性を低減しつつ、蓄電部29が蓄えた前記回生電力をできるだけ主電源17に充電せずに負荷19へ供給することができ、全体の効率向上が可能となる。なお、第2既定電圧幅ΔV2も総誤差幅ΔVerよりも大きい値と決定してもよいが、上記したように、できるだけ蓄電部29から主電源17への充電をしないようにするためには第2既定電圧幅ΔV2を総誤差幅ΔVerに近づける方が望ましい。
Here, in order to obtain high efficiency by such control, it is desirable that the upper control voltage Vdu be as close to the second predetermined output voltage Vdc2 as possible. However, if it is too close, the output voltage Vd may fall below the second predetermined output voltage Vdc2 due to fluctuations in the output voltage Vd and control errors of the DC /
また、第1既定電圧幅ΔV1と第2既定電圧幅ΔV2はいずれも等しい値(=総誤差幅ΔVer)としたが、これは等しい値に限定されるものではなく、例えば出力電圧検出回路31の精度が電圧の絶対値に応じて変化する場合や、DC/DCコンバータ23による蓄電部29の充電時の制御精度と放電時の制御精度が異なる場合等は、それぞれの状態に応じた最適な第1既定電圧幅ΔV1と第2既定電圧幅ΔV2を個別に設定してもよい。
In addition, although the first predetermined voltage width ΔV1 and the second predetermined voltage width ΔV2 are both equal (= total error width ΔVer), this is not limited to the same value. When the accuracy changes according to the absolute value of the voltage, or when the control accuracy at the time of charging the
その後、図3(f)に示すように時刻t4で蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckに至ると、図3(e)に示すように基準電圧Vstは下限電圧Vckに切り替わる。その結果、時刻t4以降は蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckを維持する。同時に、DC/DCコンバータ23は出力電圧Vdの制御を行わなくなる。この時、図3(c)に示すように、充電状態SOCは約98.3%であり、90%を上回っているので、発電機11による燃料を消費した発電は行われず、蓄電部29に替わって主電源17が負荷19に電力を供給する。従って、時刻t4以降では充電状態SOCが経時的に低下していく。これに伴い、出力電圧Vdは主電源17の電圧となるが、この時の充電状態SOCは約98.3%で満充電に近いため、主電源17の電圧は開放電圧である13Vに近い値となる。従って、図3(d)に示すように、出力電圧Vdは13V(第2既定出力電圧Vdc2に相当)になる。その後、主電源17から負荷19への電力供給に伴い、出力電圧Vdも経時的に低下するのであるが、上記したように図3(d)のスケールの関係からほぼ13Vであるとして示す。
Thereafter, when the power storage unit voltage Vc reaches the lower limit voltage Vck at time t4 as shown in FIG. 3F, the reference voltage Vst is switched to the lower limit voltage Vck as shown in FIG. As a result, the power storage unit voltage Vc maintains the lower limit voltage Vck after time t4. At the same time, the DC /
なお、時刻t4から時刻t5の状態は、時刻t0から時刻t1と同じ状態である。 Note that the state from time t4 to time t5 is the same state as from time t0 to time t1.
その後、時刻t5で前記車両が再び制動する。これにより回生信号regがオンとなるので、制御回路35は時刻t1と同様にして充電状態SOCと既定充電状態SOCsとの比較を行う。ここで、図3(c)より時刻t5における充電状態SOCは約97.3%であり、既定充電状態SOCs(=97%)よりも大きい。この場合は、上記したように、制御回路35は出力電圧Vdが上方制御電圧Vduになるように、DC/DCコンバータ23を制御する。これが時刻t1の動作と大きく異なる点である。
Thereafter, the vehicle brakes again at time t5. As a result, the regeneration signal reg is turned on, and the
すなわち、充電状態SOCが既定充電状態SOCs以上であれば、図2より主電源17へ前記回生電力を充電すると、その効率が低下する。そこで、制御回路35は、出力電圧Vdが上方制御電圧Vdu(=13.1V)になるようにDC/DCコンバータ23を制御する。具体的には、DC/DCコンバータ23の制御対象が出力電圧Vdに切り替わり、図3(e)に示すように基準電圧Vstは上方制御電圧Vduになる。その結果、出力電圧Vdに対して、発電機11が前記回生電力を発電する際の第1既定出力電圧Vdc1(=15V)よりもはるかに低い上方制御電圧Vdu(=13.1V)になるようにDC/DCコンバータ23が制御するので、前記回生電力の大部分がDC/DCコンバータ23を介して蓄電部29に充電される。ゆえに、充電状態SOCが大きく充電効率が低い主電源17への充電は極力抑制されるので、前記回生電力の回収効率が向上する。
That is, if the state of charge SOC is equal to or higher than the predetermined state of charge SOCs, the efficiency is reduced when the regenerative power is charged to the
これらの動作を図3により説明すると、時刻t5で図3(d)に示すように出力電圧Vdは上方制御電圧Vduとなり、図3(f)に示すように蓄電部29が充電され蓄電部電圧Vcが経時的に上昇する。この時の傾きは時刻t1から時刻t2より大きくなり、短期間に、より多くの前記回生電力が蓄電部29に充電される。また、主電源17にはほとんど充電されないので、図3(c)に示すように、充電状態SOCはほぼ一定値を保つ。なお、この時も負荷19へは前記回生電力の一部が供給される。
These operations will be described with reference to FIG. 3. At time t5, the output voltage Vd becomes the upper control voltage Vdu as shown in FIG. 3D, and the
ここで、時刻t5の制御による高効率化を得るには、時刻t3から時刻t4で述べたように上方制御電圧Vduができるだけ第2既定出力電圧Vdc2に近い方が望ましい。しかし、あまり近づけすぎると出力電圧Vdの変動やDC/DCコンバータ23の制御誤差により、出力電圧Vdが第2既定出力電圧Vdc2を下回ってしまう可能性がある。この場合、特に主電源17の電圧(約13V)より小さくなると、前記回生電力に加え、主電源17の電力も蓄電部29に充電されてしまう。これにより、主電源17からの不要な電力の持ち出しが発生し効率が低下するとともに、主電源17から持ち出された分、前記回生電力を蓄電部29に十分回収できなくなる。ゆえに、全体としての効率が低下してしまうので、上方制御電圧Vduを第2既定出力電圧Vdc2よりも第2既定電圧幅ΔV2(=総誤差幅ΔVer)だけ高い電圧として決定している。これにより、充電効率の低い主電源17への充電可能性を低減しつつ、主電源17から蓄電部29への不要な電力の持ち出しを低減でき、全体の効率向上が可能となる。なお、第2既定電圧幅ΔV2を総誤差幅ΔVerよりも大きい値と決定してもよいが、上記したように、できるだけ前記回生電力を主電源17へ充電をしないようにするためには第2既定電圧幅ΔV2を総誤差幅ΔVerに近づける方が望ましい。
Here, in order to obtain high efficiency by the control at time t5, it is desirable that the upper control voltage Vdu be as close to the second predetermined output voltage Vdc2 as possible as described from time t3 to time t4. However, if it is too close, the output voltage Vd may fall below the second predetermined output voltage Vdc2 due to fluctuations in the output voltage Vd and control errors of the DC /
また、時刻t3から時刻t4における上方制御電圧Vduを時刻t5から時刻t6でも用いたが、これは同じ値に限定されるものではなく、例えば充電状態SOCに応じて主電源17への充電量を多段的に可変したい場合等は、異なる値として設定してもよい。
The upper control voltage Vdu from time t3 to time t4 is also used from time t5 to time t6. However, this is not limited to the same value. For example, the amount of charge to the
その後、時刻t6で図3(f)に示すように、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcu(=10V)に至る。従って、蓄電部29はこれ以上、前記回生電力を充電できないので、図3(e)に示すように、DC/DCコンバータ23の制御対象が出力電圧Vdから蓄電部電圧Vcに切り替わり、その基準電圧Vstは上方制御電圧Vduから上限電圧Vcuに切り替わる。その結果、図3(f)に示すように、時刻t6から時刻t7で蓄電部電圧Vcは上限電圧Vcuを維持する。これにより、DC/DCコンバータ23は出力電圧Vdの制御を行わなくなる。しかし、時刻t6では前記回生電力が発生し続けているので、図3(d)に示すように、出力電圧Vdは発電機11が発生している第1既定出力電圧Vdc1(=15V)になる。従って、第1既定出力電圧Vdc1は主電源17の電圧(約13V)よりもはるかに高くなり、前記回生電力が主電源17に充電される。その結果、図3(c)に示すように、充電状態SOCは経時的に上昇する。この場合、上記した通り、充電状態SOCが大きいので主電源17への充電効率は低い状態であるが、もはや蓄電部29には充電できないので、たとえ充電効率が低くても前記回生電力を主電源17に回収するようにしている。すなわち、充電状態SOCが既定充電状態SOCs以上であれば、まず、蓄電部29に優先的に前記回生電力を充電し、蓄電部29が満充電になってもなお前記回生電力が発生している場合は主電源17に充電するようにしている。これにより、できるだけ充電効率の低い主電源17への充電を抑制し、効率を向上することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 3F, at time t6, the power storage unit voltage Vc reaches the upper limit voltage Vcu (= 10 V). Accordingly, since the
その後、時刻t7で前記車両の制動が終了し、図3(a)に示すように再加速する。これにより、図3(b)に示すように発電機11の調整電圧Vaは第2既定出力電圧Vdc2となる。しかし、図3(c)に示すように、充電状態SOCは約98.7%で、90%より大きいので、発電機11による燃料を消費した発電は行われない。また、回生信号regがオフになることにより、制御回路35はDC/DCコンバータ23の制御対象を蓄電部電圧Vcから出力電圧Vdに切り替え、基準電圧Vstを上方制御電圧Vduに設定する。これにより、時刻t3から時刻t4と同様に、蓄電部29の電力が放電される。さらに、時刻t8で図3(f)に示すように、蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckに至ると、蓄電部29からの放電を停止し、主電源17からの放電が始まる。この時刻t7から時刻t8以降の動作は、時刻t3から時刻t5の動作と同じであるので、詳細な説明を省略する。
Thereafter, braking of the vehicle is completed at time t7, and the vehicle is accelerated again as shown in FIG. Thereby, as shown in FIG.3 (b), the adjustment voltage Va of the generator 11 becomes the 2nd predetermined output voltage Vdc2. However, as shown in FIG. 3 (c), the state of charge SOC is about 98.7%, which is larger than 90%. Therefore, the generator 11 does not generate power that consumes fuel. When the regeneration signal reg is turned off, the
以後、これらの動作を繰り返すことにより前記回生電力の充放電を行うことで、全体の効率を改善できる。 Thereafter, the overall efficiency can be improved by charging and discharging the regenerative power by repeating these operations.
以上の構成、動作により、主電源17の充電状態SOCに応じて前記回生電力の主電源17への充電量を可変することで、主電源17の前記回生電力を高効率に回収でき、前記車両全体の効率向上が可能な電源装置を実現できる。
With the above configuration and operation, the amount of regenerative power charged to the
なお、本実施の形態では制動中に蓄電部29が満充電される例について説明したが、制動期間が短く満充電されない場合は、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcuに至っていなくても直ちに時刻t3、または時刻t7の動作を行い、蓄電部29を放電する。これにより、少しでも前記回生電力を負荷19に供給でき効率が向上する。
In the present embodiment, the example in which the
また、本実施の形態では図3(f)の時刻t3から時刻t4まで、または時刻t7から時刻t8までにおける走行中に蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckに至る例について説明したが、走行期間が短くて下限電圧Vckまで蓄電部29が放電される前に制動された場合は、直ちに時刻t1、または時刻t5の動作を行い、主電源17と蓄電部29に前記回生電力を充電する。これによっても、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcuに至るまで少しでも前記回生電力を回収でき、効率が向上する。
In the present embodiment, an example in which the storage unit voltage Vc reaches the lower limit voltage Vck during traveling from time t3 to time t4 or from time t7 to time t8 in FIG. If the
また、本実施の形態で述べた電源装置をアイドリングストップ車に適用してもよい。この場合、前記車両が停車し、前記エンジンが停止すると、その間の負荷19への電力供給は蓄電部29から優先的に行えばよい。これは、図3(f)からも明らかなように、蓄電部29は充電状態SOCの大小にかかわらず前記回生電力が充電されるためである。従って、できるだけ蓄電部29の電力をアイドリングストップ中に消費することにより、次回の制動時に少しでも多くの前記回生電力を充電できる可能性が高くなる。その結果、全体の効率が向上する。
In addition, the power supply device described in this embodiment may be applied to an idling stop vehicle. In this case, when the vehicle stops and the engine stops, power supply to the
なお、前記電源装置を前記アイドリングストップ車に適用することにより、蓄電部29が蓄えた前記回生電力をスタータ21により下限電圧Vckまで放電できる可能性が高くなる。従って、このような制御によって前記回生電力の利用効率が上がるとともに、次回の制動時にできるだけ多くの前記回生電力を充電できるので、さらなる回収効率の向上が可能となる。また、前記アイドリングストップ車そのものも停車時の燃料消費がないため、本実施の形態の電源装置を搭載したアイドリングストップ車は、車両トータルの効率が向上し省燃費が可能となる。さらに、主電源17の充放電頻度が抑制されるので、その長寿命化も可能となる。
Note that by applying the power supply device to the idling stop vehicle, the possibility that the regenerative power stored in the
また、本実施の形態の電源装置を搭載した前記アイドリングストップ車において、蓄電部電圧Vcや充電状態SOCに応じてアイドリングストップ中の負荷19への電力供給源やスタータ21の駆動電力源を制御することにより、主電源17の充電状態SOCを調整する構成としてもよい。この場合、一般にはスタータ21を駆動する消費電力量よりも、アイドリングストップ中における負荷19の消費電力量が多いので、例えば充電状態SOCが大きい場合は、消費電力量が少ないスタータ21の駆動を蓄電部29で行い、アイドリングストップ中の負荷19への電力供給は主電源17の電力を優先する。これにより、充電状態SOCを下げる方向に調整できる。一方、充電状態SOCが小さい場合は、スタータ21の駆動を主電源17の電力により行い、アイドリングストップ中の負荷19への電力供給を蓄電部29から行う。これにより、充電状態SOCの低下を極力抑制できる。但し、このような構成とするために、蓄電部29はアイドリングストップ中に負荷19を十分駆動できる蓄電容量値とする必要がある。
Further, in the idling stop vehicle equipped with the power supply device of the present embodiment, the power supply source to the
また、本実施の形態において、蓄電部電圧Vcは常に下限電圧Vck(=5V)以上である場合について述べたが、例えば車両保管中に蓄電部29の内部抵抗等により放電されると、次回の車両使用開始時に蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckより低くなることがある。この場合、制御回路35は、例えば前記エンジンの始動後に蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckに至るまで蓄電部29を初期充電するようDC/DCコンバータ23を制御すればよい。
In the present embodiment, the case where the power storage unit voltage Vc is always equal to or higher than the lower limit voltage Vck (= 5V) has been described. When the vehicle starts to be used, the power storage unit voltage Vc may be lower than the lower limit voltage Vck. In this case, the
また、本実施の形態において、回生信号regは前記運転者が前記ブレーキを踏んでいるか否かに応じたオンオフ信号としているが、これは燃料カット信号と対応させるようにしてもよい。これにより、前記車両が前記慣性走行を行っている場合にも蓄電部29に前記回生電力を充電することができ、さらなる回収効率の向上が図れる。但し、前記回生電力の回収により、前記エンジンへの発電機11の機械的負担が増すので、慣性走行距離が短くなる。従って、前記回生電力の回収量を重視するか、前記慣性走行距離を重視するかで、前記慣性走行時の回生電力回収を行うか否か、あるいは前記回収量の程度を決定するようにすればよい。
In the present embodiment, the regeneration signal reg is an on / off signal corresponding to whether or not the driver is stepping on the brake, but this may be made to correspond to a fuel cut signal. As a result, even when the vehicle is traveling in the inertial manner, the regenerative power can be charged in the
また、本実施の形態では、制御回路35は、前記回生電力を発生する際に、主電源17の充電状態SOCが既定充電状態SOCs以上であるか否かによって、制御対象である出力電圧Vdに対するDC/DCコンバータ23の基準電圧Vstを下方制御電圧Vdkと上方制御電圧Vduの2段階に切り替える制御を行っているが、これは充電状態SOCの値に応じて多段階に基準電圧Vstを設定するようにしてもよいし、充電状態SOCと基準電圧Vstの相関(充電状態SOCが小さければ基準電圧Vstが高く、充電状態SOCが大きければ基準電圧Vstが低い相関)をあらかじめ求めておき、現在の充電状態SOCに適した基準電圧Vstを前記相関から決定するようにしてもよい。但し、基準電圧Vstの範囲は実施の形態で説明したように下方制御電圧Vdkから上方制御電圧Vduまでの範囲でなければならない。
In the present embodiment, when generating the regenerative power, the
このような動作を総括すると、制御回路35は、前記回生電力が発生する際に、出力電圧Vdが、第1既定出力電圧Vdc1よりも第1既定電圧幅ΔV1だけ低い下方制御電圧Vdkから、第2既定出力電圧Vdc2よりも第2既定電圧幅ΔV2だけ高い上方制御電圧Vduまでの範囲で、充電状態SOCが小さければ高くなるように、充電状態SOCが大きければ低くなるようにDC/DCコンバータ23を制御するということになる。これにより、上記した基準電圧Vstを2段階に切り替える場合に比べて制御が複雑になるものの、充電状態SOCに応じて、より効率よく前記回生電力を主電源17に充電することができる。
Summarizing such operations, when the regenerative power is generated, the
また、本実施の形態では、制御回路35は、蓄電部電圧Vcが上限電圧Vcuに至れば、上限電圧Vcuを維持するようにDC/DCコンバータ23を制御し、蓄電部電圧Vcが下限電圧Vckに至れば、下限電圧Vckを維持するようにDC/DCコンバータ23を制御しているが、これは前記車両の1回の制動により得られる回生電力量や負荷19の消費電力量に比べ十分に大きな容量値を有する蓄電部29を有し、さらに前記車両使用時に前記回生電力量と前記消費電力量がほぼ均衡するような車両システムの場合は、上限電圧Vcuや下限電圧Vckによる制御を特に行う必要はない。従って、このような車両システムにおいては蓄電部電圧検出回路33がない構成であってもよい。
In the present embodiment,
また、本実施の形態では、調整電圧Vaを2段階に可変する構成としているが、この調整電圧Vaの信号としては、アナログ信号とデジタル信号のいずれを用いてもよい。しかし、前記アナログ信号を用いると、ノイズ等の影響で調整電圧Vaが変動する可能性がある。従って、例えば車両用の通信規格に則ったデジタル信号により調整電圧Vaが発電機11に入力される構成とすることで、前記ノイズ等の影響が小さく、さらに高精度に調整電圧Vaを送信できる。ゆえに、前記回生電力を、より確実に回収でき効率が向上するため、前記デジタル信号を用いる構成が望ましい。 Further, in the present embodiment, the adjustment voltage Va is configured to be variable in two stages, but either an analog signal or a digital signal may be used as the signal of the adjustment voltage Va. However, when the analog signal is used, the adjustment voltage Va may fluctuate due to noise or the like. Therefore, for example, by adopting a configuration in which the adjustment voltage Va is input to the generator 11 by a digital signal conforming to a vehicle communication standard, the influence of the noise or the like is small, and the adjustment voltage Va can be transmitted with higher accuracy. Therefore, since the regenerative power can be collected more reliably and the efficiency is improved, a configuration using the digital signal is desirable.
また、本実施の形態では、調整電圧Vaが第1既定出力電圧Vdc1と第2既定出力電圧Vdc2との間を切り替えられる際に、図3(b)に示すように直ちに切り替えられるようにしているが、負荷19によっては、このような急峻な電圧変化により動作が不安定になる可能性がある。従って、この場合には、調整電圧Vaが既定変化速度v(例えば1〜2V/秒)で第1既定出力電圧Vdc1、または第2既定出力電圧Vdc2になるように切り替えられる制御としてもよい。これにより、出力電圧Vdが既定変化速度vにより、ゆっくりと変化するので、負荷19の動作が不安定になる可能性を低減することができる。
In the present embodiment, when the adjustment voltage Va is switched between the first predetermined output voltage Vdc1 and the second predetermined output voltage Vdc2, the adjustment voltage Va is immediately switched as shown in FIG. However, depending on the
なお、調整電圧Vaを既定変化速度vで切り替えるには、次の2通りの方法がある。 There are the following two methods for switching the adjustment voltage Va at the predetermined change speed v.
まず、前記車両側制御回路からの調整電圧Vaの信号を既定変化速度vで直接変化させる方法が挙げられる。ここで、第2既定出力電圧Vdc2(=13V)から第1既定出力電圧Vdc1(=15V)に上げる場合は、DC/DCコンバータ23の基準電圧Vstもいきなり下方制御電圧Vdkに切り替えるのではなく、調整電圧Vaに対し第1既定電圧幅ΔV1だけ低い値になるように追従制御する必要がある。これにより、蓄電部29から出力端子13側への逆流を防ぐことができる。同様に、第1既定出力電圧Vdc1(=15V)から第2既定出力電圧Vdc2(=13V)に下げる場合は、DC/DCコンバータ23を調整電圧Vaに対し第2既定電圧幅ΔV2だけ高い値になるように追従制御する必要がある。これにより、出力端子13側から蓄電部29への逆流充電を防ぐことができる。なお、上記の制御の場合、発電機13が多段階の電圧を出力できる構成のものを用いる必要がある。
First, there is a method of directly changing the signal of the adjustment voltage Va from the vehicle side control circuit at a predetermined change speed v. Here, when the second predetermined output voltage Vdc2 (= 13V) is increased to the first predetermined output voltage Vdc1 (= 15V), the reference voltage Vst of the DC /
もうひとつの方法として、まず前記車両側制御回路からの調整電圧Vaの信号が制御回路35にも入力される構成としておく。次に、例えば調整電圧Vaが第2既定出力電圧Vdc2(=13V)から第1既定出力電圧Vdc1(=15V)に上がった場合、制御回路35はこの変化を検知し、基準電圧Vstが既定変化速度vで下方制御電圧Vdkになるように制御する。その結果、DC/DCコンバータ23の出力電圧Vdも既定変化速度vで下方制御電圧Vdkに至る。同様に、調整電圧Vaが第1既定出力電圧Vdc1から第2既定出力電圧Vdc2に下がった場合は、制御回路35は基準電圧Vstが既定変化速度vで上方制御電圧Vduになるように制御する。ゆえに、この方法によっても実質的には調整電圧Vaを既定変化速度vで徐々に切り替えることになる。
As another method, first, a configuration is adopted in which the signal of the adjustment voltage Va from the vehicle-side control circuit is also input to the
また、本実施の形態では、蓄電部29に電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他のキャパシタや二次電池であってもよい。
In the present embodiment, an electric double layer capacitor is used for
また、本実施の形態では、電源装置を車両に適用した場合について説明したが、これに限らずクレーン等の建設機械やエレベータ等で回生電力を発生する装置に適用してもよい。 Moreover, although this embodiment demonstrated the case where a power supply device was applied to a vehicle, you may apply not only to this but to the apparatus which generate | occur | produces regenerative electric power with construction machines, such as a crane, and an elevator.
また、本実施の形態では、負荷19やスタータ21を電力消費電装品として出力端子13に電気的に接続しているが、これらは本実施の形態の電源装置において必須のものではない。すなわち、例えば前記アイドリングストップ車において発電機11がスタータ21の役割を有するモータジェネレータであり、蓄電部29に蓄えられた前記回生電力を前記モータジェネレータのみで消費する場合は、前記電源装置の最低限の構成に負荷19やスタータ21は不要である。同様に、前記電源装置を前記建設機械や前記エレベータに適用し、それらを駆動するモータが回生電力の発電を行う場合においても、蓄電部29に蓄えた前記回生電力を前記モータのみで消費する構成であれば負荷19は不要である。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態における図3(b)の時刻t3や時刻t7において、発電機11の調整電圧Vaが第1既定出力電圧Vdc1(=15V)から第2既定出力電圧Vdc2(=13V)に切り替わっている。この時、出力電圧Vdは、主電源17の電圧追従性が遅いため、最大で数秒程度かかって上方制御電圧Vdu(=13.1V)に至るのであるが、図3(d)の横軸(時刻)のスケールに対して数秒程度は僅かであるので、図3(d)では時刻t3で出力電圧Vdが第1既定出力電圧Vdc1から上方制御電圧Vduへ直ちに至るように記載している。
In addition, at time t3 and time t7 in FIG. 3B in the present embodiment, the adjustment voltage Va of the generator 11 is changed from the first predetermined output voltage Vdc1 (= 15V) to the second predetermined output voltage Vdc2 (= 13V). It has been switched. At this time, the output voltage Vd reaches the upper control voltage Vdu (= 13.1 V) in about several seconds at the maximum because the voltage followability of the
本発明にかかる電源装置は蓄電部の充放電を制御して全体効率を向上できるので、特に制動時に回生電力を蓄電部に蓄え、必要な時に放電する電源装置等として有用である。 Since the power supply device according to the present invention can improve the overall efficiency by controlling the charging and discharging of the power storage unit, it is particularly useful as a power supply device that stores regenerative power in the power storage unit during braking and discharges it when necessary.
11 発電機
13 出力端子
17 主電源
22 グランド端子
23 DC/DCコンバータ
29 蓄電部
31 出力電圧検出回路
33 蓄電部電圧検出回路
34 電流検出回路
35 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
前記DC/DCコンバータの他端に電気的に接続された蓄電部と、
前記出力端子と前記発電機のグランド端子に電気的に接続され、前記出力端子の出力電圧(Vd)を検出する出力電圧検出回路と、
前記主電源に電気的に接続され、前記主電源の充電状態(SOC)を検出する充電状態検出手段と、
前記DC/DCコンバータ、出力電圧検出回路および充電状態検出手段と電気的に接続される制御回路とからなり、
前記発電機は、回生電力を発生する際に前記出力端子の調整電圧(Va)を第1既定出力電圧(Vdc1)に上げられ、
前記回生電力を発生しない際に前記調整電圧(Va)を第2既定出力電圧(Vdc2)に下げられるとともに、
前記制御回路は、前記回生電力が発生する際に、前記出力電圧(Vd)が、前記第1既定出力電圧(Vdc1)よりも第1既定電圧幅(ΔV1)だけ低い下方制御電圧(Vdk)から、前記第2既定出力電圧(Vdc2)よりも第2既定電圧幅(ΔV2)だけ高い上方制御電圧(Vdu)までの範囲で、前記充電状態(SOC)が小さければ高くなるように、前記充電状態(SOC)が大きければ低くなるように前記DC/DCコンバータを制御し、
前記回生電力が発生しない際に、前記出力電圧(Vd)が前記上方制御電圧(Vdu)になるように前記DC/DCコンバータを制御するようにした電源装置。 A DC / DC converter electrically connected to the output terminal of the generator to which the main power supply is connected;
A power storage unit electrically connected to the other end of the DC / DC converter;
An output voltage detection circuit that is electrically connected to the output terminal and a ground terminal of the generator and detects an output voltage (Vd) of the output terminal;
A charge state detecting means electrically connected to the main power source and detecting a state of charge (SOC) of the main power source;
A control circuit electrically connected to the DC / DC converter, the output voltage detection circuit and the charge state detection means;
When the generator generates regenerative power, the output terminal adjustment voltage (Va) is raised to a first predetermined output voltage (Vdc1),
The adjustment voltage (Va) can be lowered to the second predetermined output voltage (Vdc2) when the regenerative power is not generated,
When the regenerative power is generated, the control circuit causes the output voltage (Vd) to decrease from a lower control voltage (Vdk) that is lower than the first predetermined output voltage (Vdc1) by a first predetermined voltage width (ΔV1). In the range up to the upper control voltage (Vdu) higher by the second predetermined voltage width (ΔV2) than the second predetermined output voltage (Vdc2), the state of charge is set to be higher if the state of charge (SOC) is small. The DC / DC converter is controlled to be low if (SOC) is large;
A power supply apparatus configured to control the DC / DC converter so that the output voltage (Vd) becomes the upper control voltage (Vdu) when the regenerative power is not generated.
前記制御回路は、前記蓄電部電圧(Vc)が上限電圧(Vcu)に至れば、前記上限電圧(Vcu)を維持するように前記DC/DCコンバータを制御し、
前記蓄電部電圧(Vc)が下限電圧(Vck)に至れば、前記下限電圧(Vck)を維持するように前記DC/DCコンバータを制御するようにした請求項1に記載の電源装置。 A power storage unit voltage detection circuit that is electrically connected to the power storage unit and the control circuit and detects a power storage unit voltage (Vc);
The control circuit controls the DC / DC converter to maintain the upper limit voltage (Vcu) when the power storage unit voltage (Vc) reaches the upper limit voltage (Vcu),
The power supply device according to claim 1, wherein the DC / DC converter is controlled to maintain the lower limit voltage (Vck) when the power storage unit voltage (Vc) reaches the lower limit voltage (Vck).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009153387A JP2011010501A (en) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009153387A JP2011010501A (en) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Power supply device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011010501A true JP2011010501A (en) | 2011-01-13 |
Family
ID=43566480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009153387A Pending JP2011010501A (en) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | Power supply device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011010501A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103891087A (en) * | 2011-05-23 | 2014-06-25 | 雷诺股份公司 | Method of recharging a pair of vehicle batteries of different nominal voltages, and associated system |
JP2014200123A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 三洋電機株式会社 | On-vehicle power supply unit and vehicle having the same |
JP2015211576A (en) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日立化成株式会社 | Power supply system and automobile |
JP2019091905A (en) * | 2014-02-14 | 2019-06-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Electronics device |
-
2009
- 2009-06-29 JP JP2009153387A patent/JP2011010501A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103891087A (en) * | 2011-05-23 | 2014-06-25 | 雷诺股份公司 | Method of recharging a pair of vehicle batteries of different nominal voltages, and associated system |
JP2014524224A (en) * | 2011-05-23 | 2014-09-18 | ルノー エス.ア.エス. | Method and associated system for recharging vehicle battery pairs of different nominal voltages |
US9643498B2 (en) | 2011-05-23 | 2017-05-09 | Renault S.A.S. | Method for recharging a pair of vehicle batteries of different nominal voltages, and associated system |
JP2014200123A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 三洋電機株式会社 | On-vehicle power supply unit and vehicle having the same |
JP2019091905A (en) * | 2014-02-14 | 2019-06-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Electronics device |
US10862177B2 (en) | 2014-02-14 | 2020-12-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
US11342599B2 (en) | 2014-02-14 | 2022-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
US11848429B2 (en) | 2014-02-14 | 2023-12-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
JP2015211576A (en) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日立化成株式会社 | Power supply system and automobile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5370485B2 (en) | Power supply | |
US9855854B2 (en) | Charge control device and charge control method | |
JP5029331B2 (en) | Vehicle power supply | |
JP6111536B2 (en) | Vehicle power supply control method and apparatus | |
WO2012008124A1 (en) | Power supply device for vehicle | |
CN103052527B (en) | Vehicle power source device | |
JP5998755B2 (en) | Vehicle power supply control apparatus and method | |
JP5471767B2 (en) | Power supply | |
JP2013099002A (en) | Vehicle power supply device, and vehicle having the same | |
JP5211954B2 (en) | Vehicle power supply | |
JP2012147538A (en) | Vehicle power supply device | |
JP2004023803A (en) | Voltage controller for battery pack | |
JP4844479B2 (en) | Power supply | |
JP2012070581A (en) | Power supply device for vehicle | |
JP4710547B2 (en) | Vehicle power supply | |
JP2011010501A (en) | Power supply device | |
JP5915390B2 (en) | Vehicle power supply control method and apparatus | |
JP6131533B2 (en) | Vehicle power supply control method and apparatus | |
JP5381360B2 (en) | Power supply | |
JP2011010500A (en) | Power device | |
JP2010041913A (en) | Vehicular power supply unit | |
JP5887493B2 (en) | Power supply | |
JP2012244864A (en) | Vehicular power unit | |
JP5381399B2 (en) | Power supply | |
JP2017221048A (en) | Power supply system for electric car |