JP2013188101A - 電源管理装置、電源管理方法、および、電源管理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の蓄電器1を含む高電圧回路と第2の蓄電器2と車両の補機類を含む低電圧回路との間に接続され、通常時は高電圧回路と低電圧回路との間を非導通状態とし、切替指令を受けたときに、導通状態へ切り替える第1のスイッチ6と、電力変換器4の故障を検出した場合に、発電機3に対し、第1の蓄電器1を充電する通常の発電動作から、発電機3内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、電圧低下動作実施後に、第1の蓄電器1と第2の蓄電器2との電位差が第1の所定電圧範囲内になったときに、第1のスイッチ6に対して切替指令を出力する電源管理部7とを備えている。
【選択図】図1
Description
この発明の実施の形態1に係る電源管理装置および電源管理方法について、図1〜図4を用いて説明する。
・第1の蓄電器1に蓄えられた電力を発電機3で大きな電流を流しながら消費するため、第1の蓄電器1の端子間電圧を短時間で大きく低下させることができる。
・電機子巻線3bでの単純な電力消費となるため、低下することのできる電圧に限度はない。
・電機子巻線3bへの通電状態を切替えるのみであるため、電圧の低下度合いや流れる電流量を調節することはできない。
・発電機3はエンジンと動力的に接続されているが、電機子巻線3bによる電力消費と捉えることができ、回転数によって動作を制限されない。
・動作中は大きな電流が流れ、発電機3内部の温度が上昇するため、所定温度以上の領域では使用することができない。
・一般に界磁巻線3cは大きな磁束を作り出すために巻数が多くなるように設計されており、電機子巻線3bに比べて大きな抵抗を持つため流れる電流が小さくなり、第1の蓄電器1の端子間電圧を短時間に大きく低下させることはできない。
・界磁巻線3cでの電力消費となるため、低下することのできる電圧に限度はない。
・発電機3の本来の機能として、界磁巻線3cに流れる電流量を制御することができるため、低効率発電動作中であっても、電圧の低下度合いや流れる電流量を調整することができる。
・エンジンと動力的に接続されており、高回転領域では発電動作となってしまうため、エンジン回転数によっては低効率発電動作とすることができない。
・動作中は発電機内部の温度が上昇するため、所定温度以上の領域では使用することができない。
・流れる界磁電流を多くするだけで通常発電動作とすることができるため、通常発電動作への移行が容易である。
以下、この発明の実施の形態2に係る電源管理装置について図面を用いて説明する。なお、各図において、実施の形態1と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
= 第1の蓄電器1の容量C1 × 第1の蓄電器1の端子間電圧V1
= 第3の蓄電器9の容量C3 × 第3の蓄電器9の端子間電圧V3
= ((C1×V1)+(C3×V3))/(C1+C3)
= MIN(界磁電流指令値(前回値)+界磁電流増加量,界磁電流制限値)
・第1の蓄電器1と第3の蓄電器9間の電気抵抗は小さく、第2のスイッチ8を導通状態とすると、第1の蓄電器1から第3の蓄電器9に向かって電力の授受が急速に行われるため、第1の蓄電器1の端子間電圧を短時間で大きく低下させることができる。
・第1の蓄電器1と第3の蓄電器9の端子間電圧が平衡状態となったタイミングで電圧の低下が止まるため、低下することのできる電圧には限度があり、その電圧は、第1の蓄電器1および第3の蓄電器9の容量とそれぞれの初期電圧によって決まる。
・制御することのできる要素は第2のスイッチ8のみであるため、電圧の低下度合いや流れる電流量を調節することはできない。
・エンジンと動力的に接続されておらず、エンジンとは独立して動作するため、回転数によって動作を制限されない。
・モード中は大きな電流が流れるが、回路内の電気抵抗は小さく、動作中の温度上昇は小さい。
Claims (11)
- 第1の蓄電器を含む第1の回路と、第2の蓄電器を含む第2の回路と、前記第1の蓄電器の電力を変換して前記第2の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第1の蓄電器に接続され外部のトルクによって発電して前記第1の蓄電器を充電する発電機とを含む車両に設けられた、電源管理装置であって、
前記第1の回路と前記第2の回路との間に接続され、通常時は前記第1の回路と前記第2の回路との間を非導通状態とし、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第1のスイッチと、
前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第1の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲内になったときに、前記第1のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部と
を備えたことを特徴とする電源管理装置。 - 前記電圧低下動作は、
前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲外で、且つ、前記第1の蓄電器の電圧が前記第2の蓄電器の電圧より高い場合に、前記発電機の界磁巻線に流れる電流を制御することにより、発電効率を予め設定された所定の値よりも低い低効率にした状態で前記発電機に発電させて、前記第1の蓄電器の電圧を低下させる低効率発電動作
であることを特徴とする請求項1に記載の電源管理装置。 - 前記電圧低下動作は、
前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲外で、且つ、前記第1の蓄電器の電圧が前記第2の蓄電器の電圧より高い場合に、前記発電機の界磁巻線を非通電状態とし、前記発電機の電機子巻線にのみ通電させて、前記第1の蓄電器の電圧を低下させる電機子巻線通電動作
であることを特徴とする請求項1に記載の電源管理装置。 - 前記電圧低下動作は、
前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲外で、且つ、前記第1の蓄電器の電圧が前記第2の蓄電器の電圧より高い場合に、前記発電機の界磁巻線に流れる電流を制御することにより、発電効率を予め設定された所定の値よりも低い低効率にした状態で前記発電機に発電させて、前記第1の蓄電器の電圧を低下させる低効率発電動作と、
前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲外で、且つ、前記第1の蓄電器の電圧が前記第2の蓄電器の電圧より高い場合に、前記発電機の界磁巻線を非通電状態とし、前記発電機の電機子巻線にのみ通電させて、前記第1の蓄電器の電圧を低下させる電機子巻線通電動作と
を含み、
前記電源管理部は、前記発電機に対し、エンジン回転数が予め設定された所定の値以上の場合に、前記電機子巻線通電動作を行い、前記エンジン回転数が前記所定の値未満の場合に、前記低効率発電動作を行うように指令する
ことを特徴とする請求項1に記載の電源管理装置。 - 前記電源管理部は、前記発電機の温度が予め設定された第1の所定温度以上の場合、前記低効率発電動作を停止することを特徴とする請求項2または4に記載の電源管理装置。
- 前記電源管理部は、前記発電機の温度が予め設定された第2の所定温度以上の場合、前記電機子巻線通電動作を停止することを特徴とする請求項3または4に記載の電源管理装置。
- 前記電源管理部は、前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第1の蓄電器を充電する通常の発電動作を禁止する指令を出力し、当該指令の出力後、所定時間経過後に、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令することにより、前記電力変換器の故障を検出した後、前記第1のスイッチを非導通状態から導通状態へ切替えるまでの間に、前記発電機が発生または吸収するトルクの変化が所定以下となるように制御する
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電源管理装置。 - 前記第1の蓄電器と並列に接続された第3の蓄電器と、
前記第1の蓄電器と前記第3の蓄電器との間に接続され、前記第1の蓄電器と前記第3の蓄電器との間を非導通状態とし、前記電源管理部から第2の切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第2のスイッチと
をさらに備え、
前記電源管理部は、前記電力変換器の故障を検出したときに、前記発電機に対し、前記第1の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記通常の発電動作を禁止する、発電禁止動作に切り替えるように指令し、前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が、前記第1の所定電圧範囲よりも広い第2の所定電圧範囲外で、且つ、前記第1の蓄電器の電圧が前記第2の蓄電器の電圧より高い場合に、前記第2のスイッチに対して、前記第2の切替指令を出力することにより、前記第1の蓄電器と前記第3の蓄電器とを導通状態として前記第3の蓄電器への充電を行った後に、前記発電機に対し、前記発電禁止動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記第1の蓄電器の電圧を前記第2の蓄電器の電圧に近づける制御を行う
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電源管理装置。 - 前記発電機は発電電動機から構成されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の電源管理装置。
- 第1の蓄電器を含む第1の回路と、第2の蓄電器を含む第2の回路と、前記第1の蓄電器の電力を変換して前記第2の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第1の蓄電器に接続され外部のトルクによって発電して前記第1の蓄電器を充電する発電機とを含む車両において実施される電源管理方法であって、
前記第1の回路と前記第2の回路との間に接続された第1のスイッチを非導通状態とするステップと、
前記電力変換器が故障したときに、前記故障を検出するステップと、
前記故障が検出された場合に、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように前記発電機を制御するステップと、
前記電圧低下動作実施後に、前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲内になったときに、前記第1のスイッチを非導通状態から導通状態に切り替えるステップと
を備えたことを特徴とする電源管理方法。 - 第1の蓄電器を含む第1の回路と、
第2の蓄電器を含む第2の回路と、
前記第1の蓄電器の電力を変換して前記第2の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、
前記第1の蓄電器に接続され外部のトルクによって発電して前記第1の蓄電器を充電する発電機と、
前記第1の回路と前記第2の回路との間に接続され、通常時は前記第1の回路と前記第2の回路との間を非導通状態とし、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第1のスイッチと、
前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第1の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、前記第1の蓄電器の電圧と前記第2の蓄電器の電圧との差が第1の所定電圧範囲内になったときに、前記第1のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部と
を備えたことを特徴とする電源管理システム。
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