JP2012205345A

JP2012205345A - 電源回路制御システム

Info

Publication number: JP2012205345A
Application number: JP2011065737A
Authority: JP
Inventors: Koji Hara; 浩二原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】電源回路制御システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換した電力を定電圧電源回路により一定電圧に調整してランプ機器に供給する構成において、定電圧電源回路の故障時でもランプ機器へ安定して電力を供給することである。
【解決手段】電源回路制御システム１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０で変換された直流電圧を、レギュレータ３６を介してランプ機器３２に供給する。電源回路制御システム１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０とランプ機器３２との間に接続され、スイッチ４２を有するバイパス経路４０と、ＥＣＵ３８とを備える。ＥＣＵ３８は、レギュレータ３６の故障時に、スイッチ４２のオンによりバイパス経路４０を接続するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０がランプ機器３２供給用の電圧を出力するようにスイッチ４２及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧電源の直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換して補機用低圧電源に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電圧を、定電圧電源回路を介してランプ機器に供給する電源回路制御システムに関する。

従来から、モータを駆動源として走行する電気自動車または燃料電池車や、エンジンとモータとを駆動源として走行するハイブリッド車両等の電動車両が知られている。このような電動車両では、高圧電源である主バッテリを車両に搭載するとともに、主バッテリの電力をインバータで変換してモータに供給することが行われる。また、ヘッドランプ等のランプ機器への電力供給のために補機用低圧電源である補機バッテリが設けられている。補機バッテリの電圧は、主バッテリの電圧よりも低く、例えば１２Ｖ等である。また、補機バッテリに、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して主バッテリを接続することも考えられる。例えば、主バッテリの出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して、降圧した電圧を補機バッテリに供給することで、補機バッテリを充電する。このように主バッテリ、補機用バッテリ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、及びランプ機器を含む回路により、電源回路が構成され、電源回路と電源回路を制御する制御部とにより電源回路制御システムが構成される。

また、補機バッテリの出力電圧を、定電圧電源回路であるレギュレータにより所望の定圧電圧に調節してヘッドランプ等のランプ機器に供給し、ランプ機器を点灯させることも考えられる。

また、特許文献１には、主バッテリから出力された電力がＤＣ／ＤＣコンバータを介して補機バッテリに供給されるコンバータ制御装置であって、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が補機バッテリの温度が高いほど低くなるように制御されるとともに、電流センサによって検知される、補機バッテリに供給される電流である受け入れ電流値が大きいほど、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が高くなるように補正されるコンバータ制御装置が記載されている。補機バッテリは、エアコンやオーディオ等の補機類に主に供給される電力を蓄える機能を有する。また、特許文献１には、電流センサの故障時には、故障であると判断されない場合に比べて高くなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を補正することが記載されている。

特開２００７−２９５７８５号公報

上記のように、補機バッテリに、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して主バッテリを接続する場合で、補機バッテリからヘッドランプ等のランプ機器へ電力を供給する等の場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換した電力をレギュレータにより一定電圧に調整してランプ機器に供給することが考えられる。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータのランプ機器側への出力電圧と、レギュレータのランプ機器側への出力電圧とが異なっているため、レギュレータ故障時に安定してランプ機器へ電力を供給できない可能性がある。ランプ機器へ安定した電圧を供給できない場合、ランプ機器の不調を招くことなく、ランプ機器の性能を有効に発揮し続けるようにする面から改良の余地がある。これに対して、特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換した電力を定電圧電源回路により一定電圧に調整してランプ機器に供給する構成において、定電圧電源回路の故障時でもランプ機器へ安定して電力を供給することは開示されていない。

本発明の目的は、電源回路制御システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換した電力を定電圧電源回路により一定電圧に調整してランプ機器に供給する構成において、定電圧電源回路の故障時でもランプ機器へ安定して電力を供給することである。

本発明に係る電源回路制御システムは、高圧電源の直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換して補機用低圧電源に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電圧を、定電圧電源回路を介してランプ機器に供給する電源回路制御システムであって、ＤＣ／ＤＣコンバータとランプ機器との間に接続され、スイッチを有するバイパス経路と、スイッチのオンオフ及びＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する制御部とを備え、制御部は、定電圧電源回路の故障時に、スイッチのオンによりバイパス経路を接続するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータがランプ機器供給用の電圧を出力するように制御することを特徴とする電源回路制御システムである。

また、本発明に係る電源回路制御システムにおいて、好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力するランプ機器供給用の電圧は、定電圧電源回路の正常時にランプ機器側へ出力される電圧と同じである。

本発明に係る電源回路制御システムによれば、、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換した電力を定電圧電源回路により一定電圧に調整してランプ機器に供給する構成において、定電圧電源回路の故障時でもＤＣ／ＤＣコンバータからランプ供給用の電圧をランプ機器へ安定して供給し、ランプ機器へ安定して電力を供給できる。このため、ランプ機器の不調を招くことなく、ランプ機器の性能を有効に発揮し続けることができる。

本発明に係る実施の形態の１例の電源回路制御システムを示す回路図である。

以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。図１に示すように、本実施の形態の電源回路制御システム１０は、例えば、エンジンとモータとを駆動源として走行するハイブリッド車両や、モータを駆動源として走行する電気自動車や燃料電池車等に設けられるモータ１２を駆動するために使用される。例えば、モータ１２は三相交流モータとする。また、モータ１２として、発電機の機能も有するモータジェネレータを使用することもできる。

電源回路制御システム１０は、高圧電源である主バッテリ１４と、システムリレー（ＳＭＲ）１６と、インバータ１８及びモータ１２とを備える。主バッテリ１４は、システムリレー１６を介してインバータ１８に接続されており、インバータ１８にモータ１２が接続されている。したがって、システムリレー１６が接続される、すなわちオンされると、インバータ１８に直流電力が供給される。インバータ１８では、直流電力が例えば三相の交流電力に変換され、三相の交流電力によりモータ１２が駆動する。

なお、モータ１２が車両の走行用モータとして使用される場合の、車両の制動時には、モータ１２が発電機として機能して、発電した交流電力がインバータ１８で直流電力に変換され、主バッテリ１４に供給されることで、主バッテリ１４を充電することもできる。

主バッテリ１４は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等であり、複数のバッテリセルを直列接続したバッテリモジュールにより、または複数のバッテリセルにより構成されることができる。また、主バッテリ１４の代わりとして、高圧電源である燃料電池を用いることもできる。この場合、燃料電池に充電することは行わない。また、高圧電源としてキャパシタを用いることもできる。なお、システムリレー１６とインバータ１８との間に昇圧コンバータや昇降圧コンバータを設けて、主バッテリ１４の出力電圧を昇圧してインバータ１８に供給することもできる。また、システムリレー１６とインバータ１８との間に、インバータ１８と並列に別の第２インバータを接続し、第２インバータに第２モータ（例えば第２モータジェネレータ）を接続することもできる。

主バッテリ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して補機用低圧電源である補機バッテリ２２に接続されている。補機バッテリは、例えば鉛蓄電池である。補機バッテリ２２は、主バッテリ１４の電圧よりも低く、例えば１２Ｖ等である。なお、補機バッテリ２２は充電状態等により、電圧が例えば１４．５Ｖ等に変動する場合がある。このように構成されるので、主バッテリ１４の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２０で降圧して補機バッテリ２２に供給し、補機バッテリ２２を充電することができる。補機バッテリ２２は、電子制御ブレーキ（以下、「ＥＣＢ」という。）２４や、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）２６や、ヘッドランプ２８、ブレーキランプ３０等を含むランプ機器３２、またはその他の１以上の補機である別補機３４に電力を供給するために使用される。

このため、ＥＣＢ２４、ＥＰＳ２６、及び別補機３４は、補機バッテリ２２に接続されている。また、ＥＣＢ２４、ＥＰＳ２６、及び別補機３４と補機バッテリ２２とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低圧側に接続されている。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低圧側と、補機バッテリ２２とは、定電圧電源回路であるレギュレータ３６を介して、ヘッドランプ２８及びブレーキランプ３０を含むランプ機器３２に接続されている。このため、正常な使用状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及び補機バッテリ２２の一方または両方からの電圧がレギュレータ３６で一定電圧（例えば１３．９Ｖ）に調整され、調整後の電圧がランプ機器３２に供給されて、ランプ機器３２を点灯させることができる。なお、図示は省略するが、ランプ機器３２には、それぞれの点灯・消灯を切り換えるためのそれぞれに対応するスイッチやリレーを設けることができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、制御部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３８により動作が制御される。ＥＣＵ３８は、ＣＰＵ、メモリ等の記憶部を有するマイクロコンピュータを含む。

このように構成されるので、主バッテリ１４の直流電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０で変換されて補機バッテリ２２に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０で変換された直流電圧である変換後電圧や、補機バッテリ２２の出力電圧が、レギュレータ３６を介してランプ機器３２に供給される。

また、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の補機バッテリ２２接続側とランプ機器３２との間に、バイパス経路４０が接続されている。バイパス経路４０の途中には、トランジスタ等の半導体スイッチング素子等により構成されるスイッチ４２が設けられている。スイッチ４２の開閉、すなわちオンオフは、ＥＣＵ３８により制御される。また、ランプ機器３２とレギュレータ３６及びスイッチ４２との間には、電圧センサ４４が設けられており、電圧センサ４４で検知されたランプ機器３２の入力電圧は、ＥＣＵ３８に入力されている。また、レギュレータ３６からは正常に動作しているか否かを知らせる信号がＥＣＵ３８に入力されている。

また、ＥＣＵ３８は、レギュレータ３６が故障していると判定した場合、すなわちレギュレータ３６の故障時に、スイッチ４２がオンし、バイパス経路４０がスイッチ４２を含めて接続されるように、スイッチ４２を制御する。これとともに、ＥＣＵ３８は、レギュレータ３６の故障時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０がランプ機器３２用の電圧であり、レギュレータ３６の正常時にランプ機器３２側へ出力される電圧（例えば１３．９Ｖ）と同じ大きさの変換後電圧Ｖｏが出力されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。ＥＣＵ３８では、予めＤＣ／ＤＣコンバータ２０に主バッテリ１４側から入力される電圧が設定されているので、電圧センサ４４の検出電圧を用いて、変換後電圧Ｖｏを所望値に制御することができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は自身で変換後電圧Ｖｏを取得できるので、その変換後電圧Ｖｏが所望値になるように制御されることもでき、その場合には、ランプ機器３２とレギュレータ３６及びスイッチ４２との間から電圧センサ４４を省略することもできる。

このような電源回路制御システム１０によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０で変換した電力をレギュレータ３６により一定電圧に調整してランプ機器３２に供給する構成において、レギュレータ３６の故障時には、バイパス経路４０が接続されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧である変換後電圧Ｖｏがランプ機器３２への供給用の電圧に調整される。このため、補機バッテリ２２やＤＣ／ＤＣコンバータ２０からレギュレータ３６をバイパスしてランプ機器３２に適切な電圧が供給される。したがって、レギュレータ３６の故障時でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０からランプ供給用の変換後電圧Ｖｏをランプ機器３２へ安定して供給することができ、ランプ機器３２へ安定して電力を供給できる。この場合、仮に、補機バッテリ２２の電圧が変換後電圧Ｖｏ（例えば１３．９Ｖ）よりも高い電圧（例えば１４．５Ｖ）となる場合でも、補機バッテリ２２の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２０の変換後電圧Ｖｏと一致するように瞬時に低下し、電圧が異なる状態は瞬時に解消されるので、問題は発生しない。この結果、本実施の形態によれば、ランプ機器３２の不調を招くことなく、ランプ機器３２の性能を有効に発揮し続けることができる。

１０電源回路制御システム、１２モータ、１４主バッテリ、１６システムリレー（ＳＭＲ）、１８インバータ、２０ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２補機バッテリ、２４電子制御ブレーキ（ＥＣＢ）、２６電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２８ヘッドランプ、３０ブレーキランプ、３２ランプ機器、３４別補機、３６レギュレータ、３８ＥＣＵ、４０バイパス経路、４２スイッチ、４４電圧センサ。

Claims

高圧電源の直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換して補機用低圧電源に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電圧を、定電圧電源回路を介してランプ機器に供給する電源回路制御システムであって、
ＤＣ／ＤＣコンバータとランプ機器との間に接続され、スイッチを有するバイパス経路と、
スイッチのオンオフ及びＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する制御部とを備え、
制御部は、定電圧電源回路の故障時に、スイッチのオンによりバイパス経路を接続するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータがランプ機器供給用の電圧を出力するように制御することを特徴とする電源回路制御システム。
請求項１に記載の電源回路制御システムのおいて、
ＤＣ／ＤＣコンバータが出力するランプ機器供給用の電圧は、定電圧電源回路の正常時にランプ機器側へ出力される電圧と同じであることを特徴とする電源回路制御システム。