JP2014018017A - Battery system controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機と電気負荷と高性能蓄電池とを備えたバッテリシステムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a battery system including a generator, an electric load, and a high-performance storage battery.
エンジンを走行駆動源とする車両には、一般的に、スタータモータ等の各種負荷へ電力供給する鉛蓄電池が搭載されている。鉛蓄電池は、安価であるが頻繁な充放電に対する耐久性が低い。それゆえ、アイドルストップ機能を有する車両や回生発電を行う車両に搭載される鉛蓄電池は、早期劣化が懸念される。 In general, a vehicle using an engine as a driving source is equipped with a lead storage battery that supplies electric power to various loads such as a starter motor. Lead acid batteries are inexpensive but have low durability against frequent charging and discharging. Therefore, the lead storage battery mounted on a vehicle having an idle stop function or a vehicle that performs regenerative power generation is concerned about early deterioration.
そこで、特許文献1のように、高出力かつ高エネルギ密度で充放電に対する耐久性が高い高性能蓄電池と、高性能蓄電池と並列接続された鉛蓄電池とを備え、高性能蓄電池と鉛蓄電池とを適切に使い分けるバッテリシステムが提案されている。
Therefore, as disclosed in
上述したような高性能蓄電池を備えるバッテリシステムに異常が発生した場合、高性能蓄電池が過放電状態になることが懸念される。高性能蓄電池は、鉛蓄電池と比べて高価なうえ、一度過放電状態になると復活しないおそれがある。したがって、高性能蓄電池を備えるバッテリシステムに異常が発生した場合には、状況に応じて高性能蓄電池だけでも保護することが望ましい。 When an abnormality occurs in the battery system including the high-performance storage battery as described above, there is a concern that the high-performance storage battery may be in an overdischarged state. High-performance storage batteries are more expensive than lead storage batteries and may not be restored once they are overdischarged. Therefore, when an abnormality occurs in a battery system including a high-performance storage battery, it is desirable to protect only the high-performance storage battery depending on the situation.
本発明は、上記実情に鑑み、高出力かつ高密度の高性能蓄電池を備えるバッテリシステムに異常が発生した場合に、高性能蓄電池を保護することが可能なバッテリシステム制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a battery system control device capable of protecting a high-performance storage battery when an abnormality occurs in a battery system including a high-output and high-density high-performance storage battery. And
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、バッテリシステム制御装置であって、エンジンの出力軸により駆動されて発電する発電機と、前記発電機と電気的に並列接続された電気負荷と、前記発電機と電気的に並列接続され前記発電機の発電電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記発電機及び前記鉛蓄電池と電気的に並列接続され前記発電機による発電電力及び前記鉛蓄電池の放電電力を充電可能な高出力かつ高エネルギ密度の高性能蓄電池と、前記発電機、前記電気負荷及び前記鉛蓄電池と前記高性能蓄電池との間に電気的に接続され、前記発電機、前記電気負荷及び前記鉛蓄電池と前記高性能蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉スイッチと、を備え、前記高性能蓄電池の端子電圧が前記鉛蓄電池の端子電圧よりも低く制御されたバッテリシステムに適用され、前記開閉スイッチを前記通電に切り替えており、且つ前記高性能蓄電池が充電されていない場合に、前記開閉スイッチを前記遮断に切り替える。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項1に記載の発明は、発電機、電気負荷及び鉛蓄電池と高性能蓄電池とが、開閉スイッチを介して電気的に並列接続されたバッテリシステムに適用される。このようなバッテリシステムにおいて、高性能蓄電池の端子電圧が鉛蓄電池の端子電圧よりも低く制御されていると、発電機、電気負荷及び鉛蓄電池と高性能蓄電池との通電時には、通常、少なくとも発電機の発電電力か鉛蓄電池の放電電力の一方が高性能蓄電池に充電される。これに対して、発電機、電気負荷及び鉛蓄電池と高性能蓄電池との通電時にもかかわらず高性能蓄電池が充電されない状態は異常である。このような異常が発生している場合には、高性能蓄電池は、充電されないまま電気負荷へ電力を供給し続け、過放電状態になるおそれがある。
The invention described in
しかしながら、請求項1に記載の発明によれば、高性能蓄電池が充電されていない場合には、発電機、電気負荷及び鉛蓄電池と高性能蓄電池とを遮断するように開閉スイッチが切り替えられる。よって、バッテリシステムに異常が発生した場合に、高性能蓄電池を保護することができる。 However, according to the first aspect of the present invention, when the high-performance storage battery is not charged, the open / close switch is switched to shut off the generator, the electrical load, the lead storage battery, and the high-performance storage battery. Therefore, when an abnormality occurs in the battery system, the high-performance storage battery can be protected.
また、請求項5に記載の発明は、バッテリシステム制御装置であって、メカニカルキーによるスタート操作に応じてエンジンを始動させるスタータモータと、前記スタータモータと電気的に並列接続された鉛蓄電池と、前記スタータモータ及び前記鉛蓄電池と電気的に並列接続され高出力かつ高エネルギ密度の高性能蓄電池と、前記スタータモータ及び前記鉛蓄電池と前記高性能蓄電池との間に電気的に接続され、前記スタータモータ及び前記鉛蓄電池と前記高性能蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉スイッチと、を備えたバッテリシステムに適用され、前記開閉スイッチを前記通電に切り替えており、且つ前記メカニカルキーによるスタート操作が行われた場合に、前記開閉スイッチを前記遮断に切り替える。 Further, the invention according to claim 5 is a battery system control device, a starter motor that starts the engine in response to a start operation by a mechanical key, a lead storage battery that is electrically connected in parallel with the starter motor, The starter motor and the lead storage battery are electrically connected in parallel and have a high output and high energy density, and the starter motor, the lead storage battery and the high performance storage battery are electrically connected, and the starter Applied to a battery system comprising a motor, an open / close switch for switching between energization and shutoff of the lead storage battery and the high performance storage battery, the open / close switch is switched to the energization, and a start operation by the mechanical key is performed. In the case of failure, the open / close switch is switched to the cutoff.
請求項5に記載の発明は、スタータモータ及び鉛蓄電池と高性能蓄電池とが開閉スイッチを介して電気的に接続されたバッテリシステムに適用される。このようなバッテリシステムでは、通常、スタータモータ及び鉛蓄電池と高性能蓄電池との非通電時にメカニカルキーによるスタート操作が行われ、鉛蓄電池からスタータモータに大電力が供給されてスタータモータが駆動される。 The invention according to claim 5 is applied to a battery system in which a starter motor, a lead storage battery, and a high-performance storage battery are electrically connected via an open / close switch. In such a battery system, a start operation by a mechanical key is normally performed when the starter motor, the lead storage battery, and the high performance storage battery are not energized, and a large amount of power is supplied from the lead storage battery to the starter motor to drive the starter motor. .
スタータモータ及び鉛蓄電池と高性能蓄電池との通電時に、運転者により誤ってメカニカルキーによるスタート操作が行われると、高性能蓄電池は、スタータモータへ大電力を供給し過放電状態になるおそれがある。したがって、スタータモータ及び鉛蓄電池と、高性能蓄電池との通電時に、メカニカルキーによるスタート操作が行われた場合には、スタータモータ及び鉛蓄電池と高性能蓄電池とを遮断すると、高性能蓄電池を保護することができる。 When the starter motor, lead acid battery, and high-performance storage battery are energized, if the driver accidentally starts the mechanical key, the high-performance storage battery may supply a large amount of power to the starter motor and become overdischarged. . Therefore, when a start operation with a mechanical key is performed during energization of the starter motor and the lead storage battery and the high performance storage battery, the starter motor, the lead storage battery and the high performance storage battery are shut off to protect the high performance storage battery. be able to.
以下、バッテリシステム制御装置を具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各実施形態にかかるバッテリシステムが搭載される車両は、エンジンを走行駆動源とし、所定の自動停止及び自動再始動条件を満たした場合に、エンジンを自動停止及び自動再始動させるアイドルストップ機能を有する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, each embodiment which implement | achieved the battery system control apparatus is described, referring drawings. A vehicle on which the battery system according to each embodiment is mounted has an idle stop function that automatically stops and restarts the engine when the engine is used as a travel drive source and predetermined automatic stop and automatic restart conditions are satisfied. . In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
(第1実施形態)
図1に第1実施形態に係るバッテリシステムを示す。本実施形態に係るバッテリシステムは、オルタネータ10(発電機)と、鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30(高性能蓄電池)と、スタータモータ41と、電気負荷42,43と、回路を開閉して電流を通電又は遮断させる各種スイッチを備えている。各種スイッチは、MOSスイッチ50,SMRスイッチ60(開閉スイッチ),リレースイッチ70である。オルタネータ10と、鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、スタータモータ41と、電気負荷42,43は、配線11により、互いに電気的に並列接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a battery system according to the first embodiment. The battery system according to this embodiment includes an alternator 10 (generator), a
オルタネータ10は、クランク軸の回転エネルギにより駆動されて発電する。また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ10を発電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、エンジンへの燃料噴射をカットしていること等の条件が成立した時に実施される。オルタネータ10が発電した電力は、電気負荷42,43へ供給されるとともに、鉛蓄電池20及びリチウム蓄電池30へ供給される。
The
鉛蓄電池20は、周知の汎用蓄電池である。一方、リチウム蓄電池30は、鉛蓄電池20と比べて、高出力かつ高エネルギ密度であるとともに頻繁な充放電に対する耐性が高い高性能蓄電池である。鉛蓄電池20及びリチウム蓄電池30はどちらも複数の電池セルを直列接続して構成されているが、鉛蓄電池20はリチウム蓄電池30よりも大きな蓄電容量に構成されている。
The
鉛蓄電池20は、鉛蓄電池20から流出又は流入する電流を測定する電流センサ21を備えている。また、リチウム蓄電池30は、リチウム蓄電池30から流出又は流入する電流を測定する電流センサ32を備えている。電流センサ21及び電流センサ32により検出された検出値はECU80に送信される。
The
ECU80は、本実施形態におけるバッテリシステム制御装置であり、CPUとメモリ(ROM、RAM)等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成されている。ECU80は、取得した検出値に基づいて鉛蓄電池20及びリチウム蓄電池30のSOC(State of charge:満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合)を算出し、鉛蓄電池20及びリチウム蓄電池30のSOCが適正範囲になるようにバッテリシステムを制御する。SOCの適正範囲とは蓄電池が過放電及び過充電にならない範囲のことであり、例えば、鉛蓄電池20の適正範囲は88%〜92%、リチウム蓄電池30の適正範囲は35%〜80%になる。
The ECU 80 is a battery system control device in the present embodiment, and is configured as a well-known microcomputer including a CPU and a memory (ROM, RAM). The
鉛蓄電池20及びリチウム蓄電池30のそれぞれの適正範囲内で、リチウム蓄電池30の端子電圧を鉛蓄電池20の端子電圧よりも低くする制御ができるように、リチウム蓄電池30の電圧特性(開放電圧とSOCとの関係)は設定されている。このようなリチウム蓄電池30の電圧特性は、リチウム蓄電池30の正極活物質、負極活物質及び電解液の組み合わせを選定することで実現することができる。例えば、正極活物質はLiCoO2,LiMn204,LiO2,LiFePO4等のリチウム金属複合酸化物から、負極活物質はカーボンやグラファイト、チタン酸リチウム、Si又はSuを含有する合金等から、電解液は有機電解液から選定する。
The voltage characteristics (open circuit voltage and SOC) of the
スタータモータ41は、リレースイッチ45を介して鉛蓄電池20と接続されている。リレースイッチ45は、ノーマリオープン式の電磁リレーであり、鉛蓄電池20とスタータモータ41との間に設けられている。運転手によりメカニカルキー75によるスタート操作が行われる、あるいはアイドルストップ制御装置から自動再始動指令が出されると、リレースイッチ45は励磁電流の入力を受けてオン(導通)状態となる。それにより、スタータモータ41と鉛蓄電池20とが接続される。そして、スタータモータ41は、鉛蓄電池20から電力供給を受けて駆動して、エンジンのクランク軸に初期回転を付与する。
The starter motor 41 is connected to the
電気負荷43は、供給電力の電圧が概ね一定、又は少なくとも所定範囲内で変動するように安定であることが要求される定電圧要求電気負荷である。電気負荷43の具体例としてはナビゲーション装置やオーディオ装置が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、あるいは所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下するとナビゲーション装置等の作動がリセットする不具合が生じる。そこで、電気負荷43へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。
The
電気負荷42は、電気負荷43及びスタータモータ41以外の一般的な電気負荷である。電気負荷42の具体例としては、ヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。
The
MOSスイッチ50は、2つのMOSFETからなる半導体スイッチであり、オルタネータ10,スタータモータ41,電気負荷42及び鉛蓄電池20と、電気負荷43及びSMRスイッチ60と、の間に設けられている。よって、MOSスイッチ50は、オルタネータ10,スタータモータ41,電気負荷42及び鉛蓄電池20と、電気負荷43及びリチウム蓄電池30と、の通電(オン)及び遮断(オフ)を切り替えるスイッチとして機能する。MOSスイッチ50のオン作動(導通作動)とオフ作動(遮断作動)との切り替えは、ECU80により行われる。
The
2つのMOSFETは、寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。そのため、2つのMOSFETをオフ作動させた場合において、それぞれの寄生ダイオードを通じて電流が流れることを完全に遮断できる。よって、2つのMOSFETをオフ作動させれば、リチウム蓄電池30から鉛蓄電池20の側に放電されることも、鉛蓄電池20の側からリチウム蓄電池30へ充電されることも回避できる。
The two MOSFETs are connected in series so that the parasitic diodes are opposite to each other. Therefore, when the two MOSFETs are turned off, the current can be completely blocked from flowing through the respective parasitic diodes. Therefore, if the two MOSFETs are turned off, it is possible to avoid discharging from the
SMRスイッチ60は、MOSスイッチ50と同様に、2つのMOSFETからなる半導体スイッチであり、MOSスイッチ50及び電気負荷43と、リチウム蓄電池30との間に設けられている。SMRスイッチ60はリチウム蓄電池30と電気的に直列接続されており、SMRスイッチ60とリチウム蓄電池30との直列体が、オルタネータ10と電気的に並列接続されている。すなわち、オルタネータ10、電気負荷42,43、鉛蓄電池20、リレースイッチ45とスタータモータ41との直列体、及びSMRスイッチ60とリチウム蓄電池30との直列体が、互いに電気的に並列接続されている。
Similar to the
SMRスイッチ60は、MOSスイッチ50がオンにされた状態において、オルタネータ10及び電気負荷42,43とリチウム蓄電池30との通電(オン)及び遮断(オフ)を切り替えるスイッチとして機能する。すなわち、SMRスイッチ60は、バッテリシステムに異常が発生した場合に、バッテリシステムからリチウム蓄電池30を切り離す非常用の開閉スイッチとして機能する。
The SMR switch 60 functions as a switch for switching energization (on) and interruption (off) between the
SMRスイッチ60のオン(導通)とオフ(遮断)との切り替えは、ECU80により実施される。SMRスイッチ60は、通常時には、ECU80からオン信号を常時受信することでオン状態に保持される。そして、異常時には、ECU80からオン信号の出力が停止されて、SMRスイッチ60はオフに切り替えられる。このSMRスイッチ60のオフへの切り替えにより、リチウム蓄電池30は保護される。
The
リレースイッチ70は、MOSスイッチ50を挟んで両側を接続するバイパス経路71に設けられている。リレースイッチ70は、ノーマリクローズ式の電磁リレーである。リレースイッチ70は、MOSスイッチ50やECU80に異常(故障)が発生した場合に使用される非常時通電手段であり、通常時(非故障時)は、ECU80から励磁電流の入力を受けることでオフ状態になっている。そして、例えばECU80に異常が発生して、MOSスイッチ50にオン信号を出力できなくなるとともに、リレースイッチ70に励磁電流を出力できなくなると、リレースイッチ70がオンに切り替えられる。これにより、バイパス経路71が導通されるので、電気負荷43はバイパス経路71を介して、オルタネータ10及び鉛蓄電池20の少なくとも一方から電力の供給を受けることができる。
The
なお、リチウム蓄電池30と、MOSスイッチ50と、SMRスイッチ60と、リレースイッチ70と、ECU80とは、収納ケースに収容されることで一体化され、電池ユニットUとして構成されている。
The
次に、エンジンの運転状況に応じて、MOSスイッチ50のオンオフを切り替える態様について説明する。なお、上述したように、SMRスイッチ60は通常時にはオン状態に保持されている。
Next, a mode in which the
アイドルストップ機能による自動停止時には、MOSスイッチ50をオフ(遮断)に切り替える。また、初回始動以外の運転手操作による始動時及びアイドルストップ機能による自動再始動時には、MOSスイッチ50をオフ(遮断)に切り替える。これにより、スタータモータ41は、鉛蓄電池20から電力供給を受けて駆動される。
At the automatic stop by the idle stop function, the
減速回生時には、MOSスイッチ50をオン(通電)に切り替える。リチウム蓄電池30の端子電圧が鉛蓄電池20の端子電圧よりも低くなるように制御されていると、減速回生による発電電力は、主にリチウム蓄電池30に充電される。また、発電電力の一部は、電気負荷42,43により消費されるとともに鉛蓄電池20へ充電される。
During deceleration regeneration, the
定常走行時や加速走行時、アイドル運転時等の非回生の発電時には、リチウム蓄電池30のSOCに応じてMOSスイッチ50のオンオフを切り替える。
During non-regenerative power generation, such as during steady running, accelerated running, and idle running, the
具体的には、リチウム蓄電池30のSOCの適正範囲内で目標SOCを設定する。そして、リチウム蓄電池30のSOCが目標SOCよりも大きい場合には、MOSスイッチ50をオフにしてリチウム蓄電池30の充電を禁止させるとともに、リチウム蓄電池30から電気負荷43へ放電させる。この場合、オルタネータ10又は鉛蓄電池20から電気負荷42へ電力が供給される。一方、リチウム蓄電池30のSOCが目標SOC以下の場合には、MOSスイッチ50をオンにする。そうすると、オルタネータ10の非駆動時には、鉛蓄電池20からリチウム蓄電池30へ充電され、オルタネータ10の駆動時にはオルタネータ10又は、オルタネータ10及び鉛蓄電池20からリチウム蓄電池30へ充電される。
Specifically, the target SOC is set within the appropriate SOC range of the
したがって、オルタネータ10,電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の通電時には、リチウム蓄電池30は常にオルタネータ10又は鉛蓄電池20から電力を供給される。これに対して、オルタネータ10,電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の通電時に、リチウム蓄電池30が充電されない状態は異常である。このような異常が発生している場合には、リチウム蓄電池30は充電されないまま電気負荷42,43へ電力を供給し続け過放電状態になるおそれがある。よって、オルタネータ10,電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の導通時に、リチウム蓄電池30が充電されていない場合には、SMRスイッチ60をオフに切り替え、オルタネータ10,電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、を遮断する。なお、リチウム蓄電池30に備えられた電流センサ32の検出値に基づき、リチウム蓄電池30へ充電電流が流入していない場合にリチウム蓄電池30が充電されていないと判定する。以下にSMRスイッチ60をオフに切り替える事例を示す。
Therefore, when the
(1)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60がオンの状態で、オルタネータ10が駆動され、且つリチウム蓄電池30が充電されていない場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替える。
(1) When the
オルタネータ10,電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の導通時で、オルタネータ10が駆動されている場合に、オルタネータ10又は、オルタネータ10及び鉛蓄電池20からリチウム蓄電池30へ充電されない状態は異常である。このような異常が発生している場合には、リチウム蓄電池30は充電されないまま電気負荷42,43へ電力を供給し続け過放電状態になるおそれがある。したがって、オルタネータ10が駆動され、且つリチウム蓄電池30が充電されていない場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替えることにより、リチウム蓄電池30を保護することができる。
When the
(2)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60がオンの状態で、電気負荷42,43の消費電力の大きさがオルタネータの発電電力より大きい場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替える。
(2) When the
電気負荷42,43の消費電力の大きさは、オルタネータ10の発電能力より小さくなるように設計されている。しかしながら、ユーザがオーディオ機器などを改造して、電気負荷42,43による消費電力の大きさをオルタネータ10の発電能力より大きくすることがある。
The power consumption of the
電気負荷42,43による消費電力の大きさがオルタネータ10の発電能力より大きくなると、オルタネータ10が駆動されても、発電電力は電気負荷42,43ですべて消費され、リチウム蓄電池30は充電されない。さらに、オルタネータ10による発電電力だけでは足りないので、リチウム蓄電池30から電気負荷42,43へ電力が供給される。よって、リチウム蓄電池30は、充電されないまま放電状態が続き、過放電状態になるおそれがある。したがって、電気負荷42,43の消費電力の大きさがオルタネータの発電電力より大きい場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替えることにより、リチウム蓄電池30を保護することができる。なお、オルタネータ10から出力される電流から鉛蓄電池20およびリチウム蓄電池30へ充電される電流を引いたものが電気負荷42,43に流入する電流となり、この値が負の値の場合に、電気負荷42,43による消費電力の大きさがオルタネータの発電電力より大きいと判定する。
When the amount of power consumed by the
(3)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60がオンの状態で、オルタネータ10とリチウム蓄電池30とを電気的に接続する配線11が断線しているかを判定し、断線していると判定した場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替える。
(3) When the
オルタネータ10とリチウム蓄電池30とを電気的に接続する配線11が断線していると、オルタネータ10が駆動されても発電電力はリチウム蓄電池30に供給されない。そして、リチウム蓄電池30が充電されない状態で、リチウム蓄電池30から電気負荷42,43へ電力が供給されると、リチウム蓄電池30が過放電状態になるおそれがある。したがって、オルタネータ10とリチウム蓄電池30とを電気的に接続する配線11が断線している場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替えることにより、リチウム蓄電池30を保護することができる。
If the
(4)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60がオンの状態で、オルタネータ10が故障していないかを判定し、故障していると判定した場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替える。
(4) While the
オルタネータ10が故障していると、オルタネータ10による発電電力がリチウム蓄電池30に供給されない。そのため、(3)と同様にリチウム蓄電池30が過放電状態になるおそれがある。したがって、オルタネータ10が故障している場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替えることにより、リチウム蓄電池30を保護することができる。
If the
(5)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60がオンの状態で、且つ運転者により誤ってメカニカルキーによるスタート操作が行われた場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替える。
(5) The
メカニカルキーによるスタート操作が行われると、通常、鉛蓄電池20からスタータモータ41に電力が供給されてスタータモータ41が駆動される。ここで、エンジンの運転中にリチウム蓄電池30を充電している際に、運転者により誤ってカニカルキーによるスタート操作が行われることがある。また、アイドルストップ機能による自動停止時において、MOSスイッチ50がオフされる前に運転者により誤ってメカニカルキーによるスタート操作が行われることがある。スタータモータ41とリチウム蓄電池30との通電時に、運転者により誤ってメカニカルキーによるスタート操作が行われると、リチウム蓄電池30は、スタータモータ41へ大電力を供給し過放電状態になるおそれがある。したがって、スタータモータ41とリチウム蓄電池30との通電時にメカニカルキーによるスタート操作が行われた場合に、SMRスイッチ60をオフに切り替えることにより、リチウム蓄電池30を保護することができる。
When a start operation using a mechanical key is performed, power is normally supplied from the
以上説明した第1実施形態は以下の効果を奏する。 The first embodiment described above has the following effects.
・オルタネータ10、電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の通電時にリチウム蓄電池30が充電されていない場合には、オルタネータ10、電気負荷42,43及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、を遮断するようにSMRスイッチ60が切り替えられる。よって、バッテリシステムに異常が発生した場合に、リチウム蓄電池30を保護することができる。
If the
(第2実施形態)
第2実施形態にかかるバッテリシステムを図2に示す。図2を参照して、第1実施形態にかかるバッテリシステムと異なる構成について説明する。第2実施形態に係るバッテリシステムは、オルタネータ10とMOSスイッチ50とに接続される電気負荷42を備えていない。そして、第2実施形態に係るバッテリシステムは、MOSスイッチ50とSMRスイッチ60とに接続される電気負荷43の代わりに電気負荷44を備えている。電気負荷44は、一般の電気負荷と電圧安定要求電気負荷の両方を含む電気負荷である。
(Second Embodiment)
A battery system according to the second embodiment is shown in FIG. With reference to FIG. 2, a configuration different from the battery system according to the first embodiment will be described. The battery system according to the second embodiment does not include the
次に、エンジンの運転状況に応じて、MOSスイッチ50のオンオフを切り替える態様について説明する。なお、SMRスイッチ60は通常時にはオン状態に保持されている。
Next, a mode in which the
アイドルストップ機能による自動停止時及び自動再始動時や、運転手の操作による始動時には、MOSスイッチ50をオフに切り替える。また、自動再始動時及び運転手の操作による始動時には、鉛蓄電池20からスタータモータ41へ電力が供給される。
At the time of automatic stop and automatic restart by the idle stop function, or at the time of start by the driver's operation, the
減速回生時には、MOSスイッチ50をオンに切り替える。リチウム蓄電池30の端子電圧が鉛蓄電池20の端子電圧よりも低くなるように制御されていると、減速回生による発電電力は、主にリチウム蓄電池30に充電される。また、発電電力の一部は電気負荷44により消費されるとともに鉛蓄電池20へ充電される。
During deceleration regeneration, the
オルタネータ10が非回生の発電をしており、且つリチウム蓄電池30のSOCが目標SOCよりも大きい場合には、MOSスイッチ50をオフにしてリチウム蓄電池30の充電を禁止させるとともに、リチウム蓄電池30から電気負荷44へ放電させる。一方、オルタネータ10が非回生の発電をしており、且つリチウム蓄電池30のSOCが目標SOC以下の場合には、MOSスイッチ50をオンにしてオルタネータ10又は鉛蓄電池20からリチウム蓄電池30へ充電させる。
When the
したがって、MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60をオンにした状態では、リチウム蓄電池30は常にオルタネータ10又は鉛蓄電池20から電力を供給される。これに対して、オルタネータ10,電気負荷44及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の通電時にリチウム蓄電池30が充電されない状態は異常である。このような異常が発生している場合には、リチウム蓄電池30は充電されないまま電気負荷44へ電力を供給し続け過放電状態になるおそれがある。よって、オルタネータ10,電気負荷44及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、の導通時にリチウム蓄電池30が充電されていない場合には、SMRスイッチ60をオフに切り替え、オルタネータ10,電気負荷44及び鉛蓄電池20と、リチウム蓄電池30と、を遮断する。SMRスイッチ60をオフに切り替える事例は、第1実施形態の(1)〜(5)の事例が挙げられる。
Therefore, when the
以上説明した第2施形態は第1実施形態と同様の効果を奏する。 The second embodiment described above has the same effect as the first embodiment.
(他の実施形態)
・上記各実施形態では、高出力かつ高エネルギ密度の高性能蓄電池としてニッケル蓄電池やキャパシタ、AGM(Absorbent Glass Mat)畜電池を採用してもよい。これらの高性能蓄電池も高価であるから、バッテリシステムに異常が発生した場合には保護することが望ましい。
(Other embodiments)
-In each said embodiment, you may employ | adopt a nickel storage battery, a capacitor, and an AGM (Absorbent Glass Mat) livestock battery as a high performance storage battery of high output and high energy density. Since these high-performance storage batteries are also expensive, it is desirable to protect them when an abnormality occurs in the battery system.
・上記各実施形態のスタータモータ41は、運転手による始動時に、メカニカルキーを使用しないスタート操作により駆動されるものであってもよい。例えば、スタートスイッチのオン操作による送信信号に応じて駆動されるスタータモータでもよい。メカニカルキーを使用しないスタート操作の場合、運転手が誤ってスタート操作をしても送信信号がブロックされるので、スタータモータにより大電力が消費されることはない。したがって、メカニカルキーを使用しないスタート操作により駆動されるスタータモータを採用した場合、運転手が誤ったスタート操作をしても、リチウム蓄電池30を保護する制御を行う必要がない。
-The starter motor 41 of each said embodiment may be driven by the start operation which does not use a mechanical key at the time of the start by a driver | operator. For example, a starter motor that is driven in accordance with a transmission signal generated when a start switch is turned on may be used. In the case of a start operation that does not use a mechanical key, the transmission signal is blocked even if the driver makes a start operation by mistake, so that a large amount of power is not consumed by the starter motor. Therefore, when a starter motor driven by a start operation that does not use a mechanical key is employed, it is not necessary to perform control to protect the
・上記各実施形態では、MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60として、PINダイオードやサイリスタから構成される半導体スイッチや、ソリッドステートリレー等を採用してもよい。
In each of the above embodiments, as the
・上記各実施形態に係るバッテリシステムは、アイドルストップ機能を有していない車両に搭載されていてもよい。 -The battery system which concerns on each said embodiment may be mounted in the vehicle which does not have an idle stop function.
・上記各実施形態において、電流センサ21,32の代わりに、鉛蓄電池20の端子電圧を検出する電圧センサ及びリチウム蓄電池30の端子電圧を検値する電圧センサを備えるようにしてもよい。この場合は、電圧センサの検出値に基づいてSOCを算出する。さらに、リチウム蓄電池30の端子電圧が上昇しない場合に、リチウム蓄電池30が充電されていないと判定する。また、電流センサ21,32の代わりに、鉛蓄電池20のSOCを検出する容量センサ及びリチウム蓄電池30のSOCを検出する容量センサを備えるようにしてもよい。この場合は、検出したリチウム畜電池30のSOCが増加しない場合に、リチウム蓄電池30が充電されていないと判定する。
In each of the above embodiments, instead of the
10…オルタネータ、20…鉛蓄電池、30…リチウム蓄電池、41…スタータモータ、42…電気負荷、43…電気負荷、50…MOSスイッチ、60…SMRスイッチ、80…ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記開閉スイッチを前記通電に切り替えており、且つ前記高性能蓄電池が充電されていない場合に、前記開閉スイッチを前記遮断に切り替えることを特徴とするバッテリシステム制御装置(80)。 A generator (10) driven by the output shaft of the engine to generate electricity, an electric load (41, 42, 43) electrically connected in parallel with the generator, and an electric load connected in parallel with the generator A lead storage battery (20) capable of charging the power generated by the generator, a high output capable of charging the power generated by the generator and the discharge power of the lead storage battery electrically connected in parallel with the power generator and the lead storage battery; A high energy storage battery (30) of high energy density, and electrically connected between the generator, the electrical load and the lead storage battery and the high performance storage battery, the generator, the electrical load and the lead storage battery; And an open / close switch (60) for switching between energization and interruption with the high-performance storage battery, and applied to a battery system in which the terminal voltage of the high-performance storage battery is controlled to be lower than the terminal voltage of the lead storage battery.
The battery system control device (80), wherein the open / close switch is switched to the cutoff when the open / close switch is switched to the energization and the high-performance storage battery is not charged.
前記開閉スイッチを前記通電に切り替えており、且つ前記メカニカルキーによるスタート操作が行われた場合に、前記開閉スイッチを前記遮断に切り替えることを特徴とするバッテリシステム制御装置(80)。 A starter motor (41) for starting the engine in response to a start operation by the mechanical key (75), a lead storage battery (20) electrically connected in parallel with the starter motor, the starter motor and the lead storage battery and the electrical A high-performance storage battery (30) connected in parallel to each other and electrically connected between the starter motor, the lead storage battery, and the high-performance storage battery, and the starter motor, the lead storage battery, and the An open / close switch (60) for switching between energization and shutoff with a high-performance storage battery, and a battery system comprising:
The battery system control device (80), wherein the open / close switch is switched to the cutoff when the open / close switch is switched to the energization and a start operation is performed by the mechanical key.
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