JP2014192966A

JP2014192966A - 電源装置

Info

Publication number: JP2014192966A
Application number: JP2013064569A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shimo; 裕一志茂; Takeshi Nishikawa; 武志西川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】高電圧の高電圧バッテリからの電力をＤＣ／ＤＣコンバータを用いて降圧して低電圧の低電圧バッテリを充電する電源装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線をより適正に判定する。
【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータが作動している最中に低電圧バッテリの充放電電流ＩＬが低電圧バッテリの蓄電割合ＳＯＣＬに基づいて設定された電流閾値Ｉｒｅｆ未満のときにＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定する（Ｓ１３０）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動している最中に低電圧バッテリの充放電電流ＩＬが一定の閾値未満に至ったときにＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定するものに比して、より適正にＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、第１バッテリと、第１バッテリより低電圧の第２バッテリと、第１バッテリ側の電力を電圧を降圧して第２バッテリ側に供給する降圧コンバータと、を備える電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、外部電源からのメイン電線の出力端子に車載バッテリを接続して車載バッテリを充電する際に、メイン電線で電圧が検出され、且つ、メイン電線の電流値が閾値より小さいときには、出力端子から車載バッテリに通電していないとして断線を検知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置では、こうして断線を検知することにより、電気自動車に車載されたバッテリを充電する際の感電や漏電を防止している。

また、車両用発電機とバッテリとが充電線を介して接続されており、バッテリの電圧が所定電圧閾値より小さく、かつ、車両用発電機の稼働率が所定稼働率閾値より小さいときに、充電線が断線していると判定するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−２４４６６１号公報特開２００６−１８０６８２号公報

高電圧の高電圧バッテリからの電力をＤＣ／ＤＣコンバータを用いて降圧して低電圧の低電圧バッテリを充電する場合、低電圧バッテリの充電状態によって充電電流が変化するため、充電電流が一定の閾値より小さいときに断線を検知するものとすると、断線していないにも拘わらず、断線を検出する場合が生じる。

本発明の電源装置は、高電圧の高電圧バッテリからの電力をＤＣ／ＤＣコンバータを用いて降圧して低電圧の低電圧バッテリを充電する電源装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線をより適正に判定することを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
第１バッテリと、前記第１バッテリより低電圧の第２バッテリと、前記第１バッテリに接続された第１電力ラインと前記第２バッテリに接続された第２電力ラインとに接続され前記第１電力ラインの電力を電圧を降圧して前記第２電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える電源装置であって、
前記第２バッテリを充電する充電電流が前記第２バッテリの全容量に対する蓄電容量の割合である蓄電割合に対して予め設定された閾値未満のときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定する異常判定手段、
を備えることを特徴とする。

この本発明の電源装置では、第２バッテリを充電する充電電流が第２バッテリの全容量に対する蓄電容量の割合である蓄電割合に対して予め設定された閾値未満のときにＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定するから、蓄電割合に拘わらずに充電電流が一定の閾値未満に至ったときにＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定するものに比して、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線をより適正に判定することができる。

本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。電子制御ユニット４０により実行される断線判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。電流閾値設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、図示するように、例えばリチウムイオン二次電池として構成された比較的高電圧（例えば、２００Ｖ）の高電圧バッテリ２２と、例えば鉛蓄電池として構成された比較的低電圧（例えば、１２Ｖ）の低電圧バッテリ３２と、高電圧バッテリ２２に接続された高電圧系電力ライン２４と低電圧バッテリ３２に接続された低電圧系電力ライン３４とに接続されて高電圧系電力ライン２４の電力を電圧を降圧して低電圧系電力ライン３４に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、装置全体を制御する電子制御ユニット４０と、を備える。

電子制御ユニット４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートを備える。電子制御ユニット４０には、高電圧バッテリ２２の出力端子に接続された電圧センサ２６からの高電圧系電圧ＶＨや、同じく高電圧バッテリ２２の出力端子に接続された電流センサ２８からの充放電電流ＩＨ，低電圧バッテリ３２の出力端子に接続された電圧センサ３６からの低電圧系電圧ＶＬ，同じく低電圧バッテリ２２の出力端子に接続された電流センサ３８からの充放電電流ＩＬなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット４０からはＤＣ／ＤＣコンバータ３０への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット４０は、高電圧バッテリ２２や低電圧バッテリ３２を管理するために、電流センサ２８，３８により検出された充放電電流ＩＨ、ＩＬの積算値に基づいてそのときの高電圧バッテリ２２や低電圧バッテリ３２から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣＨ，ＳＯＣＬを演算している。

次に、こうして構成された電源装置２０の動作、特にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線を判定する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット４０により実行される断線判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が作動しているときに所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

断線判定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０は、まず、電流センサ３８からの低電圧バッテリ３２の充放電電流ＩＬと蓄電割合ＳＯＣＬとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。低電圧バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣＬは、電流センサ３８により検出された充放電電流ＩＬの積算値に基づいて演算されて図示しないＲＡＭに記憶されたものを読み出すことにより入力するものとした。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が作動しているときであるから、低電圧バッテリ３２の充放電電流ＩＬは充電電流となる。

続いて、入力した低電圧バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣＬに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線を判定するための電流閾値Ｉｒｅｆを設定する（ステップＳ１１０）。電流閾値Ｉｒｅｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動に伴って低電圧バッテリ３２が充電される際の通常の充電電流値より小さな電流値として設定されるものである。実施例では、蓄電割合ＳＯＣＬと電流閾値Ｉｒｅｆとの関係を実験などにより予め定めて電流閾値設定用マップとして電子制御ユニット４０の図示しないＲＯＭに記憶しておき、蓄電割合ＳＯＣＬが与えられるとマップから対応する電流閾値Ｉｒｅｆを導出して設定するものとした。電流閾値設定用マップの一例を図３に示す。実施例では、電流閾値Ｉｒｅｆは、図示するように、低電圧バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣＬが大きいほど小さくなる傾向に定められている。これは、低電圧バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣＬが大きいほど低電圧バッテリ３２の充電電流が小さくなることに基づいている。

こうして電流閾値Ｉｒｅｆを設定すると、低電圧バッテリ３２の充電電流としての充放電電流ＩＬと電流閾値Ｉｒｅｆとを比較し（ステップＳ１２０）、充放電電流ＩＬが電流閾値Ｉｒｅｆ以上のときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動に伴って低電圧バッテリ３２は充電されているためＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線は生じていないと判断して、本ルーチンを終了する。一方、充放電電流ＩＬが電流閾値Ｉｒｅｆ未満のときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の作動にも拘わらず低電圧バッテリ３２は充電されていないためＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線が生じていると判定し（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例の電源装置２０によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が作動している最中に低電圧バッテリ３２の充電電流としての充放電電流ＩＬが低電圧バッテリ３２の蓄電割合ＳＯＣＬに基づいて設定された電流閾値Ｉｒｅｆ未満のときにＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線を判定するから、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が作動している最中に低電圧バッテリ３２の充放電電流ＩＬが一定の閾値未満に至ったときにＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線を判定するものに比して、より適正にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力断線を判定することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高電圧バッテリ２２が「第１バッテリ」に相当し、低電圧バッテリ３２が「第２バッテリ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が「ＤＣ／ＤＣコンバータ」に相当し、図２の断線判定ルーチンを実行する電子制御ユニット４０が「異常判定手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

２０電源装置、２２高電圧バッテリ、２４高電圧系電力ライン、２６電圧センサ、２８電流センサ、３０ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２低電圧バッテリ、３４低電圧系電力ライン、３６電圧センサ、３８電流センサ、４０電子制御ユニット。

Claims

第１バッテリと、前記第１バッテリより低電圧の第２バッテリと、前記第１バッテリに接続された第１電力ラインと前記第２バッテリに接続された第２電力ラインとに接続され前記第１電力ラインの電力を電圧を降圧して前記第２電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える電源装置であって、
前記第２バッテリを充電する充電電流が前記第２バッテリの全容量に対する蓄電容量の割合である蓄電割合に対して予め設定された閾値未満のときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力断線を判定する異常判定手段、
を備えることを特徴とする。