JP2011087407A - 車両用制御装置および車両用制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が制限された状態において、補機バッテリを適切に充電する。
【解決手段】ＥＣＵは、出力電圧、出力電流および温度を読み込むステップ（Ｓ１００）と、パワーセーブ制御中であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であって（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、待機時間が経過した場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、出力電圧変動モードに変更するステップ（Ｓ１０８）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータが搭載された車両の車両用制御装置に関し、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワーセーブ制御の実行中の出力電圧の制御に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両には、モータに電力を供給する高圧バッテリを用いて、モータ以外の電気機器に電力を供給したり、補機バッテリを充電したりするＤＣ／ＤＣコンバータが搭載される。

このようなＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、その温度が上昇した場合には、出力電流および出力電圧を下げることによって、内部に設けられる半導体等の部品の温度上昇を防ぎ、誤動作等を生じないようにする技術が公知である。

このようなＤＣ／ＤＣコンバータとしては、たとえば、特開２００６−２７１１３６号公報（特許文献１）は、回路構成の複雑化を抑止しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の過熱抑止性を向上可能なＤＣ／ＤＣコンバータ装置を開示する。このＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、内蔵する半導体パワースイッチング素子により入力直流電源からの給電電力を昇圧又は降圧して負荷系に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの温度、或いはＤＣ−ＤＣコンバータを冷却する冷却系の温度の少なくともいずれか一つを検出する温度検出回路と、検出された温度に基づいて判定した非過熱状態時に半導体パワースイッチング素子をスイッチング制御してＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、温度が所定の停止温度を超える場合に半導体パワースイッチング素子の動作を停止する制御部と、を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、制御部は、検出された温度に基づいて判定した過熱状態時に、非過熱状態時の最大許容電流値である非過熱時制限電流値よりも小さい所定の過熱時制限電流値をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が超えないように半導体パワースイッチング素子を規制するとともに、非過熱状態時の最大許容電圧値である非過熱時制限電圧値よりも小さくしかも負荷系が要求する最低要求電圧値以上のよりも大きい範囲で設定された所定の過熱時制限電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が超えないように半導体パワースイッチング素子を規制することを特徴とする。

上述した公報に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置によると、停止温度近傍の過熱温度領域において、従来の出力電流制限に加えて出力電圧の制限も合わせて行なう。その結果、単純に出力電流のみを制限する場合に比べて半導体パワースイッチング素子の損失の他、出力電流に依存しないトランスやチョークコイルの鉄損を過熱領域において良好に低減することができる。

特開２００６−２７１１３６号公報

しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を制限した状態が継続される場合には、制限の程度によっては、補機バッテリの充電を行なうことができず、補機バッテリの電力を用いたエンジンの始動性が悪化するという問題がある。

上述した公報に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置においては、このような問題について何ら考慮されておらず解決することはできない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が制限された状態において、補機バッテリを適切に充電できる車両用制御装置を提供することである。

この発明のある局面に係る車両用制御装置は、駆動源に電力を供給する第１の蓄電装置と、第１の蓄電装置よりも電圧が低い第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置の電圧を降圧して第２の蓄電装置に出力することによって第２の蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを搭載した車両を制御する車両用制御装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流がしきい値よりも大きくなる場合もしくは加熱保護の場合に、パワーセーブ制御によって出力電圧を低下させる。この車両用制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するための電流検出部と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出するための電圧検出部と、パワーセーブ制御の実行中に、出力電圧が、第２の蓄電装置が充電できない状態となる境界値以下であるか否かを判定するための判定部と、パワーセーブ制御の実行中に、出力電圧が境界値以下であると判定された場合に、出力電圧が、パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータに対して第１の制御を実行し、第１の制御が開始してから第１の時間が経過した場合に、出力電圧が境界値よりも高くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータに対して第２の制御を実行するための制御部とを含む。

好ましくは、制御部は、第２の制御を開始してから第２の時間が経過した場合に第１の制御を再び実行する。

さらに好ましくは、車両には、灯火装置が設けられる。制御部は、第１の制御において、出力電圧がパワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低い電圧になるまで、灯火装置の明滅が生じない程度の出力電圧の変動速度で出力電圧が低下するように出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。

さらに好ましくは、制御部は、第１の制御において、出力電圧がパワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低い電圧になるまで、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧の出力が停止しない程度の入力電圧もしくは出力電圧の変動速度で出力電圧が低下するように出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。

さらに好ましくは、制御部は、第２の制御において、出力電圧が境界値よりも高い電圧になるまで、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧の出力が停止しない程度の入力電圧もしくは出力電圧の変動速度で出力電圧が上昇するように出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。

さらに好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電圧もしくは出力電圧の時間変化量の絶対値が予め定められた値よりも大きい場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの内部に設けられる素子もしくはＤＣ／ＤＣコンバータと接続されている灯火装置等の素子を保護するために電圧の出力を停止する、あるいは、出力を停止後一定時間内に停止前の状態に自動復帰する。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、駆動源に電力を供給する第１の蓄電装置と、第１の蓄電装置よりも電圧が低い第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置の電圧を降圧して第２の蓄電装置に出力することによって第２の蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを搭載した車両の車両用制御方法である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流がしきい値よりも大きくなる場合もしくは加熱保護の場合に、パワーセーブ制御によって出力電圧を低下させる。この車両用制御方法は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するステップと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出するステップと、パワーセーブ制御の実行中に、出力電圧が、第２の蓄電装置が充電できない状態となる境界値以下であるか否かを判定するステップと、パワーセーブ制御の実行中に、出力電圧が境界値以下であると判定された場合に、出力電圧が、パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータに対して第１の制御を実行し、第１の制御を開始してから第１の時間が経過した場合に、出力電圧が境界値よりも高くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータに対して第２の制御を実行するステップとを含む。

車両に搭載された電源システムの構成を示す図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と出力電流との関係を示す図である。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。 出力電圧変動モード時の出力電圧の変化を説明するためのタイミングチャートである。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、車両に搭載された電源システム２は、主バッテリ１０と、補機バッテリ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路４０と、電流センサ６０と、温度センサ７０と、電圧センサ８０と、駆動源９２と、灯火装置９０とを含む。

本実施における電源システム２は、少なくとも主バッテリ１０と補機バッテリ２０とを含む車両に搭載される。車両は、たとえば、少なくとも回転電機を駆動源とするハイブリッド車両、電気自動車あるいは燃料電池自動車等である。

主バッテリ１０は、車両の走行用エネルギーを蓄電し、駆動源９２である回転電機に対して、昇圧コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を経由して電力を供給する蓄電装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、主バッテリ１０の電力を用いて補機バッテリ２０を充電したり、車両に対応された補機に対して電力を供給したりする。

補機バッテリ２０は、主バッテリよりも電圧の低い蓄電装置であって、回転電機以外の電気機器に電力を供給する。補機バッテリ２０は、たとえば、１２Ｖバッテリを一例として説明するが、２４Ｖバッテリであってもよいし、その他の電圧のバッテリであってもよく、特に１２Ｖバッテリに限定されるものではない。

電流センサ６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流を検出する。電流センサ６０は、検出した出力電流の検出値を示す信号をＥＣＵ（Electronic Control Unit）４４に送信する。

温度センサ７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度を検出する。温度センサ７０は、検出したＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度の検出値を示す信号をＥＣＵ４４に送信する。本実施の形態において、温度センサ７０は、同期整流回路３４近傍に設けたが、特に同期整流回路３４近傍の位置に限定して設けられるものではなく、たとえば、温度センサ７０をＤＣ／ＤＣコンバータ３０の内部温度が検出可能な箇所あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ３０を冷却する冷却システムの温度が検出可能な箇所に設けられるようにしてもよい。あるいは、電流センサ６０の検出結果の履歴と外気温とによってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度を推定するようにしてもよい。

電圧センサ８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧を検出する。電圧センサ８０は、検出したＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧の検出値を示す信号をＥＣＵ４４に送信する。

灯火装置９０は、ヘッドライト、室内灯などであって、補機バッテリ２０あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ３０から電力の供給を受けて点灯する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、入力平滑コンデンサ３１と、フルブリッジ型のインバータ回路３２と、降圧トランス３３と、同期整流回路３４と、チョークコイル３５と、出力平滑コンデンサ３６とを含む。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、周知の回路構成を適用すればよく、特に、図１に示す回路構成に限定されるものではない。

ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング動作を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路４０は、ＥＣＵ４４と、駆動回路４２と、補助電源５０とを含む。

駆動回路４２は、ＥＣＵ４４から入力された制御信号によりＰＷＭ制御用のゲート電圧を形成し、これらゲート電圧をインバータ回路３２の各ＭＯＳトランジスタや同期整流回路３４の各ＭＯＳトランジスタに出力する。補助電源５０は、ＥＣＵ４４および駆動回路４２に電源電圧を供給する。

ＥＣＵ４４は、電流センサ６０から受信した出力電流の検出値と、温度センサ７０から受信したＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度の検出値と、電圧センサ８０から受信した出力電圧の検出値とに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング素子を動作させたり、スイッチング素子の動作を停止させたりする機能を有する。ＥＣＵ４４は、プログラムやマップ等を記憶するメモリ４６を含む。

ＥＣＵ４４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング素子を動作させたり、停止させたりすることにより、出力電圧と目標電圧との偏差がゼロとなるように制御信号を生成して、生成した制御信号を駆動回路４２に送信する。

駆動回路４２は、ＥＣＵ４４から受信した制御信号に基づいて、インバータ回路３２の各ＭＯＳトランジスタにゲート電圧を入力して各ＭＯＳトランジスタをスイッチング駆動させる。これにより、インバータ回路３２の平均出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧と目標電圧との偏差がゼロとなるようにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。

同期整流回路３４を構成する一つのトランジスタは、インバータ回路３２の各ＭＯＳトランジスタと同期してスイッチング制御されて、降圧トランス３３の二次電圧を同期整流する。同期整流回路３４の出力電圧は、チョークコイル３５と出力平滑コンデンサ３６とを含む出力平滑回路によって平滑された後に、補機バッテリ２０を充電する。

以上のような構成を有する電源システム２において、ＥＣＵ４４は、出力電流がしきい値よりも大きくなる場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧を低下させるパワーセーブ制御を実行する。出力電流がしきい値よりも大きくなる場合に、出力電圧を制限することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に含まれる部品を熱の影響から保護することができる。出力電流が定格電流よりも増加する要因としては、たとえば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒーターを作動させた場合、純正部品以外の電気部品（たとえば、電飾やイモビライザーなど）がユーザによって追加された場合、あるいは、上述の場合に加えて、登坂路を長時間走行しているなど通常走行よりも大きい駆動トルクが必要な場合である。

ＥＣＵ４４は、たとえば、図２に示すようなＤＣ／ＤＣコンバータ３０における出力電圧と出力電流との関係を示すマップをメモリ４６に記憶させる。図２の縦軸は出力電圧を示し、図２の横軸は出力電流を示す。また、出力電圧の目標値として、たとえば、補機バッテリ２０の充電時に設定される上限電圧Ｖ（０）が設定されている場合を想定する。

ＥＣＵ４４は、図２に示すように、出力電流がしきい値Ａ（０）に増加するまでは、目標電圧と同一の上限電圧Ｖ（０）が出力されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって補機バッテリ２０の充電が可能となる。しきい値Ａ（０）が定格電流である。

ＥＣＵ４４は、出力電流がしきい値Ａ（０）よりも大きい場合もしくは加熱保護の場合には、目標電圧として上限電圧Ｖ（０）よりも小さい値を設定して、出力電圧がＶ（０）よりも小さくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。

本実施の形態において、Ｖ（０）からの出力電圧の低下量は、出力電流としきい値Ａ（０）との差に対して線形であるとして説明するが、特に線形であることに限定されるものではなく、たとえば、非線形であってもよい。

ＥＣＵ４４は、出力電流がＡ（１）まで増加した場合に、目標電圧として上限電圧Ｖ（０）よりも小さいＶ（１）を設定して、出力電圧がＶ（１）になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。具体的には、ＥＣＵ４４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の半導体パワースイッチング素子のデューティ比を低下させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧をＶ（１）まで低下させる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧がＶ（１）である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と補機バッテリ２０との充電と放電とは釣り合っている。以下の説明においては、このＶ（１）を境界値Ｖ（１）とも記載する。すなわち、この境界値Ｖ（１）未満では補機バッテリ２０へ充電ができないことを意味する。

ＥＣＵ４４は、出力電流がＡ（２）になるまで増加した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０による電圧の出力を停止する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、出力電流がしきい値Ａ（０）よりも大きくなる場合に、以上のようなパワーセーブ制御を実行することによって出力電流がしきい値Ａ（０）以下である場合よりも出力電圧を低下させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に含まれる半導体の素子等の部品の劣化を防止したり、所望の機能を発揮できない状態になることを防止したりすることができる。

しかしながら、このようなパワーセーブ制御が継続される場合には、出力電圧の制限の程度によっては、補機バッテリ２０の充電を行なうことができず、補機バッテリ２０の電力を用いたエンジン等の始動性が悪化する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ４４が、パワーセーブ制御が実行中に、出力電圧が境界値以下であると判定された場合に、出力電圧が、パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して第１の制御を実行し、第１の制御を開始してから第１の時間が経過した場合に、出力電圧が境界値よりも高くなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して第２の制御を実行する点に特徴を有する。

図３に、本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ４４の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ４４は、パワーセーブ判定部１００と、電圧判定部１０２と、経過時間判定部１０４と、モード変更部１０６とを含む。

パワーセーブ判定部１００は、パワーセーブ制御の実行中であるか否かを判定する。パワーセーブ判定部１００は、たとえば、電流センサ６０によって検出される出力電流の検出値がしきい値Ａ（０）よりも大きい場合に、パワーセーブ制御の実行中であると判定する。なお、パワーセーブ判定部１００は、たとえば、パワーセーブ制御の実行中であると判定された場合には、パワーセーブ判定フラグをオンするようにしてもよい。また、パワーセーブ判定部１００は、出力電流の検出値に代えてまたは加えて温度センサ７０による温度の検出値がしきい値よりも大きい場合に、パワーセーブ制御の実行中であると判定するようにしてもよい。

電圧判定部１０２は、パワーセーブ判定部１００によってパワーセーブ制御の実行中であると判定された場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であるか否かを判定する。

電圧判定部１０２は、電圧センサ８０による出力電圧の検出値が境界値Ｖ（１）以下であるか否かを判定してもよいし、あるいは、電流センサ６０による出力電流の検出値と図２に示すマップとから特定される出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であるか否かを判定するようにしてもよい。

なお、電圧判定部１０２は、たとえば、パワーセーブ判定フラグがオンである場合に、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であるか否かを判定し、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下である場合に、電圧判定フラグをオンするようにしてもよい。

経過時間判定部１０４は、パワーセーブ判定部１００によってパワーセーブ制御の実行中であると判定され、かつ、電圧判定部１０２によって出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であると判定された場合に、パワーセーブ制御が開始されてから待機時間が経過したか否かを判定する。待機時間は、予め定められた時間であってもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の状態に応じて変化する時間であってもよい。

経過時間判定部１０４は、たとえば、パワーセーブ判定フラグがオンであって、かつ、電圧判定フラグがオンである場合に、パワーセーブ制御が開始されてから待機時間が経過したか否かを判定し、待機時間が経過した場合に、経過判定フラグをオンするようにしてもよい。

モード変更部１０６は、パワーセーブ制御の実行中であって、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であって、かつ、パワーセーブ制御が開始されてから待機時間が経過した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードを通常モードから出力電圧変動モードに変更する。

なお、通常モードとは、図２に示すマップに従って出力電流の増加に応じて出力電圧が線形に低下するように目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する制御モードである。

一方、出力電圧変動モードとは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の過熱を防止しつつ、補機バッテリ２０の充電が可能となるように出力電圧の目標値を設定し、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する制御モードである。

たとえば、図４に出力電圧変動モード時のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧の変化を示す。図４の縦軸は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧であって、図４の横軸は、経過時間を示す。

図４に示すように、たとえば、通常モードにおいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が電圧Ｖａを継続して出力している場合を想定する。この電圧Ｖａは、出力電流と図２に示したマップとに基づいて算出された出力電圧の目標値と一致する電圧であって、境界値Ｖ（１）以下であって、下限電圧Ｖ（２）よりも大きい電圧である。

なお、図４に示す下限電圧Ｖ（２）は、少なくとも灯火装置９０や空調装置等の車両に搭載される電気機器を作動させることが可能な電圧の下限値を示す。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が下限電圧Ｖ（２）以上である場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって電気機器を作動させる電力を供給することができる。

時間Ｔ（０）にて、パワーセーブ制御が開始されてから待機時間が経過して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードが通常モードから出力電圧変動モードに変更された場合に、出力電圧が電圧Ｖａから電圧Ｖｂになるまで変化量ΔＶａで低下するように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。

時間Ｔ（１）にて、出力電圧が電圧Ｖｂになった場合には、電圧Ｖｂが維持されるように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。これにより、通常モードよりも出力電圧が低下させられるためＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度は、通常モードよりも低くなる。なお、このようなＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧の制御は、スイッチング素子に対するＤｕｔｙ比を変動させることにより実現される。

時間Ｔ（２）にて、時間Ｔ（０）から第１の時間が経過した場合に、出力電圧がＶｂから電圧Ｖｃになるまで変化量ΔＶｂで上昇するように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。電圧Ｖｃは、境界値Ｖ（１）よりも大きい電圧であり、かつ素子破壊に至る電圧よりも低く、補機バッテリ２０を最適に充電することができる電圧とする。また、この充電に最適な電圧は補機バッテリ２０の充電量や補機バッテリ２０の温度によって異なるがそれを考慮するパラメータを追加してもよい。

時間Ｔ（３）にて、出力電圧が電圧Ｖｃになった場合には、電圧Ｖｃが維持されるように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が補機バッテリ２０の充電が可能な電圧となるため、補機バッテリ２０の充電が開始される。

時間Ｔ（４）にて、時間Ｔ（２）から第２の時間が経過するまで補機バッテリ２０が充電された後、出力電圧がＶｃから再度電圧Ｖｂになるまで変化量ΔＶｃで低下するように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。

時間Ｔ（５）にて、出力電圧がＶｂになった場合には、電圧Ｖｂが維持されるように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。そして、時間Ｔ（６）にて、時間Ｔ（４）から第１の時間が経過した場合に、出力電圧がＶｂから電圧Ｖｃになるまで変化量ΔＶｂで上昇するように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御され、時間Ｔ（７）にて、出力電圧がＶｃになった場合には、電圧Ｖｃが維持されるように目標値が設定され、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０が制御される。

なお、第１の時間および第２の時間は、予め定められた時間であってもよいし、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の状態に応じて変化する時間であってもよい。第１の時間は、たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０において通常モードの場合よりも熱的余裕を生じさせる時間である。第２の時間は、当該時間が経過するまで出力電圧を継続した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０において生じる熱がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動に対して影響をおよぼさない程度の時間であれば特に限定されるものではない。たとえば、第２の時間は、出力電圧が電圧ＶｃになってからＤＣ／ＤＣコンバータ３０の温度がしきい値を超えるまでの時間としてもよい。さらに、本実施の形態において、第１の時間の始点は、第１の制御の開始時点としたが、たとえば、出力電圧がＶｂになった時点としてもよい。同様に、本実施の形態において、第２の時間の始点は、第２の制御の開始時点としたが、たとえば、出力電圧がＶｃになった時点としてもよい。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、急激に入力電圧もしくは出力電圧が変動した場合（すなわち、その変化量が予め定められた値よりも大きくなる場合）に、内部に設けられる素子もしくはＤＣ／ＤＣコンバータ３０に接続されている灯火装置等の素子を保護するために電圧の出力を停止するように制御される。そのため、変化量ΔＶａ、ΔＶｂおよびΔＶｃは、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ３０が電圧の出力を停止しない程度の変化量であることが望ましい。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、素子保護のために出力を停止した後一定時間内に停止前の状態に自動復帰するようにしてもよい。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が急激に変動した場合には、灯火装置９０が明滅する場合がある。そのため、変化量ΔＶａおよびΔＶｂは、灯火装置９０の明滅をユーザが感じない程度の変化量であることが望ましい。

また、電圧Ｖｃは、出力電圧変動モードへの変更時の初期電圧Ｖａに関係なく予め定められた値に設定するようにしてもよい。あるいは、初期電圧Ｖａが第１の値の場合に設定される電圧Ｖｃの値が初期電圧Ｖａが第１の値よりも小さい第２の値の場合に設定される電圧Ｖｃの値よりも大きくなるように設定するようにしてもよい。

なお、モード変更部１０６は、たとえば、パワーセーブ判定フラグ、電圧判定フラグおよび経過判定フラグがいずれもオンである場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードを出力電圧変動モードに変更するようにしてもよい。

本実施の形態において、パワーセーブ判定部１００と、電圧判定部１０２と、経過時間判定部１０４と、モード変更部１０６とは、いずれもＥＣＵ４４のＣＰＵがメモリ４６に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

また、本実施の形態において、出力電圧が電圧ＶｂになるようにするＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御が「第１の制御」に対応し、出力電圧が電圧ＶｃになるようにするＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御が「第２の制御」に対応する。

図５を参照して、本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ４４で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図５に示す計算ルーチンは予め定められたサンプル時間毎に実行されるものとする。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ４４は、出力電圧、出力電流および温度を読み込む。ＥＣＵ４４は、たとえば、出力電流、出力電圧および温度を読み込んだ後に、予め定められた時間の平均値を各々算出する平均化処理を実行するようにしてもよい。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ４４は、パワーセーブ制御の実行中であるか否かを判定する。パワーセーブ制御の実行中であるか否かの判定方法は、上述したとおりであるためその詳細な説明は繰返さない。パワーセーブ制御の実行中である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ４４は、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であるか否かを判定する。出力電圧が境界値Ｖ（１）以下である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ４４は、パワーセーブ制御の実行時間が待機時間以上であるか否かを判定する。パワーセーブ制御の実行時間が待機時間以上である場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ４４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードを通常モードから出力電圧変動モードに変更する。なお、通常モードから出力電圧変動モードに変更された場合のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵ４４の動作について説明する。

たとえば、パワーセーブ制御の実行によりＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が境界値Ｖ（１）よりも小さいＶａである場合を想定する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードは、通常モードである。

電流センサ６０、温度センサ７０および電圧センサ８０によって検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流、出力電圧および温度が読み込まれ（Ｓ１００）、読み込まれた出力電流、出力電圧および温度に基づいて、パワーセーブ制御が実行中であると判定された場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であるか否かが判定される（Ｓ１０４）。

出力電圧が境界値Ｖ（１）以下になるまで低下した場合であって（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、かつ、パワーセーブ制御の実行時間が待機時間を経過した場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御モードが通常モードから出力電圧変動モードに変更される（Ｓ１０８）。

そのため、図４に示したように、時間Ｔ（０）において通常モードから出力電圧変動モードに変更された場合、変化量ΔＶａで出力電圧がＶａからＶｂまで低下させられる。時間Ｔ（０）から時間Ｔ（２）までの第１の時間が経過するまでＶｂが維持された後に、変化量ΔＶｂで出力電圧がＶｂからＶｃまで上昇させられる。時間Ｔ（２）から時間Ｔ（４）までの第２の時間が経過するまでＶｃが維持されることにより、補機バッテリ２０の充電が行なわれる。時間Ｔ（４）にて、第２の時間が経過した後に、変化量ΔＶｃで出力電圧がＶｃからＶｂまで再度低下させられる。このようなＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御が実行されることにより、パワーセーブ制御の実行中に、補機バッテリ２０の充電が行なわれる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用制御装置によると、ＥＣＵはパワーセーブ制御の実行中に、出力電圧が境界値Ｖ（１）以下であると判定された場合に、出力電圧が、境界値Ｖ（１）およびパワーセーブ制御によって低下した状態の電圧Ｖａよりも低い電圧ＶｂになるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、電圧ＶｂになるようにＤＣ／ＤＣコンバータの制御を開始してから第１の時間が経過した場合に、出力電圧が境界値Ｖ（１）よりも高い電圧ＶｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。これにより、出力電流の増加に対して内部の部品等を保護するためにＤＣ／ＤＣコンバータの出力が制限された状態において、補機バッテリを充電することができる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が制限された状態において、補機バッテリを適切に充電できる車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

また、ＥＣＵは、第２の制御を開始してから第２の時間が経過した場合に、第１の制御を実行することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの作動によって生じた熱がＤＣ／ＤＣコンバータの動作に影響をおよぼすことを防止することができる。

さらに、ＥＣＵは、灯火装置が出力電圧の変動に起因して明滅しない程度の速度（変化量ΔＶａあるいはΔＶｃ）で出力電圧が電圧Ｖｂまで低下するように目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにしてもよい。これにより、ユーザが灯火装置が異常であると認識することを防止しつつ、補機バッテリを充電することができる。

さらに、ＥＣＵは、Ｃ／ＤＣコンバータからの電圧の出力が停止しない程度の速度（変化量ΔＶａ、ΔＶｂあるいはΔＶｃ）で出力電圧が電圧Ｖｂまで低下（または上昇）するように目標値を設定して、設定された目標値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにしてもよい。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止することなく、速やかにＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を電圧Ｖｂ（またはＶｃ）まで低下（または上昇）させることができる。

さらに、従来、出力電流が定格電流を超えてパワーセーブ制御が実行された場合、補機バッテリを充電することができなかったため、定格電流は、通常の車両の使用においての最大の電流値よりも大きくする必要があるが、本実施の形態においては、出力電流が定格電流を超えた場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータによって補機バッテリを充電することができるため、定格電流を通常の車両の使用においての最大の電流値よりも小さい値に設定することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの体格を縮小して、生産コストを低下させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 電源システム、１０ 主バッテリ、２０ 補機バッテリ、３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３１ 入力平滑コンデンサ、３２ インバータ回路、３３ 降圧トランス、３４ 同期整流回路、３５ チョークコイル、３６ 出力平滑コンデンサ、４０ コンバータ制御回路、４２ 駆動回路、４４ ＥＣＵ、４６ メモリ、５０ 補助電源、６０ 電流センサ、７０ 温度センサ、８０ 電圧センサ、９０ 灯火装置、９２ 駆動源、１００ パワーセーブ判定部、１０２ 電圧判定部、１０４ 経過時間判定部、１０６ モード変更部。

Claims (7)

1. 駆動源に電力を供給する第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置よりも電圧が低い第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置の電圧を降圧して前記第２の蓄電装置に出力することによって前記第２の蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを搭載した車両を制御する車両用制御装置であって、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流がしきい値よりも大きくなる場合もしくは加熱保護の場合に、パワーセーブ制御によって出力電圧を低下させ、
   前記車両用制御装置は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力電流を検出するための電流検出部と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力電圧を検出するための電圧検出部と、
   前記パワーセーブ制御の実行中に、前記出力電圧が、前記第２の蓄電装置が充電できない状態となる境界値以下であるか否かを判定するための判定部と、
   前記パワーセーブ制御の実行中に、前記出力電圧が前記境界値以下であると判定された場合に、前記出力電圧が、前記パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低くなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して第１の制御を実行し、前記第１の制御が開始してから第１の時間が経過した場合に、前記出力電圧が前記境界値よりも高くなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して第２の制御を実行するための制御部とを含む、車両用制御装置。
2. 前記制御部は、前記第２の制御を開始してから第２の時間が経過した場合に前記第１の制御を再び実行する、請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記車両には、灯火装置が設けられ、
   前記制御部は、前記第１の制御において、前記出力電圧が前記パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低い電圧になるまで、前記灯火装置の明滅が生じない程度の出力電圧の変動速度で前記出力電圧が低下するように前記出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、請求項１または２に記載の車両用制御装置。
4. 前記制御部は、前記第１の制御において、前記出力電圧が前記パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低い電圧になるまで、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧の出力が停止しない程度の入力電圧もしくは出力電圧の変動速度で前記出力電圧が低下するように前記出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
5. 前記制御部は、前記第２の制御において、前記出力電圧が前記境界値よりも高い電圧になるまで、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧の出力が停止しない程度の入力電圧もしくは出力電圧の変動速度で前記出力電圧が上昇するように前記出力電圧の目標値を設定して、設定された目標値に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電圧もしくは出力電圧の時間変化量の絶対値が予め定められた値よりも大きい場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの内部に設けられる素子もしくはＤＣ／ＤＣコンバータに接続されている灯火装置等の素子を保護するために電圧の出力を停止する、あるいは、出力を停止後一定時間内に停止前の状態に自動復帰する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
7. 駆動源に電力を供給する第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置よりも電圧が低い第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置の電圧を降圧して前記第２の蓄電装置に出力することによって前記第２の蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを搭載した車両の車両用制御方法であって、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流がしきい値よりも大きくなる場合もしくは加熱保護の場合に、パワーセーブ制御によって出力電圧を低下させ、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するステップと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出するステップと、
   前記パワーセーブ制御の実行中に、前記出力電圧が、前記第２の蓄電装置が充電できない状態となる境界値以下であるか否かを判定するステップと、
   前記パワーセーブ制御の実行中に、前記出力電圧が前記境界値以下であると判定された場合に、前記出力電圧が、前記パワーセーブ制御によって低下した状態の出力電圧よりも低くなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して第１の制御を実行し、前記第１の制御を開始してから第１の時間が経過した場合に、前記出力電圧が前記境界値よりも高くなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して第２の制御を実行するステップとを含む、車両用制御方法。

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