JP2015077036A - Electrical power system of vehicle and power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧の主機バッテリと低圧の補機バッテリとを備えた車両の電源システム、及び電源ユニットに関する。 The present invention relates to a power supply system for a vehicle including a high-voltage main battery and a low-voltage auxiliary battery, and a power supply unit.
ハイブリッド車両は、走行用モータへ電力を供給する高圧の主機バッテリと、主機バッテリよりも低圧の補機バッテリとを備え、補機バッテリから走行用モータ以外の補機、例えば、車両を制御する車両ECUや電装品へ、電力が供給されるようになっている。そのため、主機バッテリの蓄電量が十分であっても、補機バッテリの蓄電量が低下して補機へ電力が供給できなくなると、車両ECU等を起動できず、車両を始動させることができなくなる。 A hybrid vehicle includes a high-voltage main unit battery that supplies electric power to a traveling motor and an auxiliary battery that is lower in voltage than the main unit battery, and controls an auxiliary unit other than the traveling motor from the auxiliary battery, for example, a vehicle. Electric power is supplied to the ECU and electrical components. Therefore, even if the amount of power stored in the main battery is sufficient, if the amount of power stored in the auxiliary battery decreases and power cannot be supplied to the auxiliary device, the vehicle ECU or the like cannot be started and the vehicle cannot be started. .
そこで、特許文献1では、車両のイグニッションスイッチがオフ状態になってから一定時が経過すると、タイマにより高圧リレーをオンさせて、主機バッテリを電源配線に接続させるとともに、DCDCコンバータを作動させている。そして、主機バッテリからDCDCコンバータを介して、補機バッテリへ電力を供給して、補機バッテリ上がりを防止している。
Therefore, in
特許文献1では、車両のイグニッションスイッチがオフ状態のときに、タイマにより高圧リレーがオンされて、電源配線に接続されているインバータやモータに高電圧がかかることになる。そのため、車両停止中に車両の整備を行う場合に、インバータやモータへの接触に注意して作業する必要がある。
In
本発明は、上記実情に鑑み、高電圧をDCDCコンバータ以外の機器にかけることなく、補機バッテリを充電可能な車両の電源システム、及び電源ユニットを提供することを主たる目的とする。 In view of the above circumstances, it is a main object of the present invention to provide a vehicle power supply system and a power supply unit that can charge an auxiliary battery without applying a high voltage to a device other than a DCDC converter.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、車両の電源システムであって、車両の走行用モータへ電力を供給する高圧の主機バッテリと、前記主機バッテリよりも低圧であるとともに、前記車両の補機へ電力を供給する補機バッテリと、前記主機バッテリと前記補機バッテリとの間に接続され、入力された直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するDCDCコンバータと、前記主機バッテリに接続され、前記主機バッテリと前記DCDCコンバータ以外の機器との接続を開閉する開閉装置と、前記DCDCコンバータ及び前記開閉装置を制御する電池制御装置と、を備えている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、主機バッテリと補機バッテリとの間に、DCDCコンバータが接続されている。また、電池制御装置により、主機バッテリに接続される開閉装置を開状態にすると、主機バッテリには、DCDCコンバータのみが接続され、DCDCコンバータ以外の機器が接続されない。このため、開閉装置を開状態にしたままでも、主機バッテリとDCDCコンバータと補機バッテリとを接続する電力供給経路を形成することができる。したがって、電池制御装置によって、開閉装置を開状態にしてDCDCコンバータを制御することにより、高電圧をDCDCコンバータ以外の機器にかけることなく、補機バッテリの充電を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the DCDC converter is connected between the main battery and the auxiliary battery. Further, when the battery control device opens the switchgear connected to the main battery, only the DCDC converter is connected to the main battery, and devices other than the DCDC converter are not connected. For this reason, it is possible to form a power supply path that connects the main battery, the DCDC converter, and the auxiliary battery even when the switchgear is kept open. Therefore, the auxiliary battery can be charged without applying a high voltage to equipment other than the DCDC converter by controlling the DCDC converter with the switchgear opened by the battery control device.
また、請求項6に記載の発明は、電源ユニットであって、高圧の電力を供給する主バッテリと、前記主バッテリよりも低圧の電力を供給する補助バッテリと、前記主バッテリと前記補助バッテリとの間に接続され、入力された直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するDCDCコンバータと、前記主バッテリに接続され、前記主バッテリを前記DCDCコンバータ以外の機器から切断する開閉装置と、前記DCDCコンバータ及び前記開閉装置を制御する電池制御装置と、を備えている。 The invention according to claim 6 is a power supply unit, which is a main battery that supplies high-voltage power, an auxiliary battery that supplies lower-voltage power than the main battery, the main battery, and the auxiliary battery. And a DCDC converter that converts a voltage value of an input DC voltage into a different voltage value and outputs the same, and a switching device that is connected to the main battery and disconnects the main battery from devices other than the DCDC converter And a battery control device for controlling the DCDC converter and the switchgear.
請求項6に記載の発明によれば、請求項1と同様に、開閉装置を開状態にしたままでも、主バッテリとDCDCコンバータと補助バッテリとを接続する電力供給経路を形成することができる。したがって、電池制御装置により、開閉装置を開状態にしてDCDCコンバータを制御することにより、高電圧をDCDCコンバータ以外の機器にかけることなく、補機バッテリの充電を行うことができる。また、他の制御装置から独立した電池制御装置のみで、電源管理を行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, similarly to the first aspect, it is possible to form a power supply path for connecting the main battery, the DCDC converter, and the auxiliary battery even when the switchgear is kept open. Therefore, the battery controller can charge the auxiliary battery without applying a high voltage to equipment other than the DCDC converter by controlling the DCDC converter with the switchgear opened. Further, power management can be performed only by a battery control device independent of other control devices.
以下、車両の電源システムをハイブリッド車両に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a vehicle power supply system is applied to a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態に係る車両の電源システムを適用するハイブリッド車両は、エンジン50、MG60(走行用モータ)、インバータ70、車両補機80、HCU40、電源ユニット10を備える。電源ユニット10が本実施形態に係る車両の電源システムに相当する。
As shown in FIG. 1, a hybrid vehicle to which the vehicle power supply system according to this embodiment is applied includes an engine 50, an MG 60 (travel motor), an inverter 70, a vehicle
エンジン50は、車両の走行動力を発生する内燃機関である。MG60は、車両の走行動力を発生するモータとして作動するとともに、電源ユニット10に含まれる主機バッテリ11へ電力を供給する発電機として作動する。MG60がモータとして作動する場合、MG60は、インバータ70を介して主機バッテリ11から高圧(例えば約300V)の電力の供給を受ける。
The engine 50 is an internal combustion engine that generates driving power for the vehicle. The MG 60 operates as a motor that generates traveling power of the vehicle and also operates as a generator that supplies power to the
インバータ70は、HCU40からの指令に基づき、主機バッテリ11の直流電力を交流電力に変換してMG60へ供給し、MG60をモータとして作動させる。また、インバータ70は、HCU40からの指令に基づき、MG60を発電機として作動させるとともに、MG60が発電した交流電力を直流電力に変換して主機バッテリ11に供給し、主機バッテリ11を充電させる。
The inverter 70 converts the DC power of the
車両補機80は、MG60以外の車載電装品であり、例えば、後述するHCU40及びBMU30を含む電子制御装置や、各種アクチュエータ等である。車両補機80は、電源ユニット10に含まれる補機バッテリ12から電力の供給を受けて作動する。
The vehicle
HCU40(Hybrid Control Unit)は、マイコン41、通信回路42、入出力回路43を備え、エンジン50及びインバータ70を制御する。通信回路42は、電源ユニット10に含まれる通信回路32と通信可能になっており、通信回路32から主機バッテリ11の充電状態等の情報を受信する。
The HCU 40 (Hybrid Control Unit) includes a microcomputer 41, a
入出力回路43には、電源ユニット10に含まれるSTSW18(始動スイッチ)からST信号が入力される。また、図示されていないが、入出力回路43には、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ、車両のブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ、車速を検出する車速センサ等の車両の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。
The ST signal is input to the input /
マイコン41は、ユーザによりSTSW18がオンされ、入出力回路43に入力されるST信号がローレベルからハイレベルへ変化するのに伴い、後述する電源回路35から主電源電圧Vmの供給を受けて起動する。そして、マイコン41は、主機バッテリ11の充電状態や、アクセル開度センサ及び車速センサから検出される車両の走行負荷等に基づいて、インバータ70及びエンジン50を制御する。
The microcomputer 41 is activated by receiving the supply of the main power supply voltage Vm from the
例えば、主機バッテリ11の蓄電量が所定量よりも大きく、且つ走行負荷が小さい場合は、MG60をモータとして作動させ、MG60の出力により車両を走行させる。また、主機バッテリ11の蓄電量が所定量よりも大きく、且つ走行負荷が大きい場合は、MG60の出力で不足する走行動力を、エンジン50の出力で補填させる。また、主機バッテリ11の蓄電量が所定量よりも小さい場合は、エンジン50の出力により車両を走行させるとともに、エンジン50の出力によりMG60を発電機として作動させて、主機バッテリ11を充電させる。
For example, when the stored amount of the
次に、電源ユニット10の構成について説明する。電源ユニット10は、主機バッテリ11(主バッテリ)、補機バッテリ12(補助バッテリ)、DCDCコンバータ13、SMR14a,b(開閉装置)、リレー19、STSW18、電圧センサ15、電圧センサ15a(電圧検出手段)、電流センサ16、電圧センサ17、BMU30(電池制御装置)、ハウジング20を備える。主機バッテリ11、補機バッテリ12、DCDCコンバータ13、SMR14a,b、リレー19、STSW18、電圧センサ15、電圧センサ15a、電流センサ16、電圧センサ17、及びBMU30は、絶縁体のハウジング20内に収容されている。
Next, the configuration of the power supply unit 10 will be described. The power supply unit 10 includes a main battery 11 (main battery), an auxiliary battery 12 (auxiliary battery), a
主機バッテリ11は、互いに直列接続された複数の電池セル11a〜11nから構成され、MG60及び補機バッテリ12へ電力を供給する高圧(例えば、約300V)の蓄電池である。主機バッテリ11としては、例えば、リチウムイオン蓄電池が採用される。なお、各電池セル11a〜11nは、それぞれ図示しない均等化回路を備えている。
The
補機バッテリ12は、主機バッテリ11よりも低圧(例えば、12V)の蓄電池である。補機バッテリ12は、車両補機80、及びBMU30に含まれる電源回路35に直に接続されており、車両補機80及び電源回路35に常時電力を供給している。補機バッテリ12としては、例えば、鉛蓄電池が採用される。
The
DCDCコンバータ13は、主機バッテリ11と補機バッテリ12との間に接続されている。詳しくは、DCDCコンバータ13と主機バッテリ11とは直に接続されており、DCDCコンバータ13と補機バッテリ12とは、リレー19を介して接続されている。DCDCコンバータ13は、入力された主機バッテリ11の高圧の直流電圧を降圧して低圧の直流電圧に変換し、補機バッテリ12へ出力する。
The
SMR14a,b(System Main Relay)は、高圧の主機バッテリ11と、インバータ70及びMG60を含む高圧システムとの接続を開閉するスイッチである。すなわち、SMR14a,bは、主機バッテリ11に接続され、主機バッテリ11とDCDCコンバータ13以外の機器との接続を開閉するスイッチである。リレー19は、DCDCコンバータ13と補機バッテリ12との接続を開閉するスイッチである。
The
SMR14a,b及びリレー19は、BMU30からの信号に基づいて開閉される。詳しくは、BMU30からSMR14a,bへ入力されるSMR信号がローレベルからハイレベルになると、SMR14a,bが閉状態になり、主機バッテリ11とインバータ70とが接続される。これにより、MG60をモータとして作動させることができるようになるとともに、主機バッテリ11を充電できるようになる。一方、BMU30からSMR14a,bへ入力される信号がハイレベルからローレベルになると、SMR14a,bが開状態になり、主機バッテリ11と高圧システムとの接続が遮断される。
The
また、BMU30からリレー19へ入力されるDCDC作動信号が、ローレベルからハイレベルになると、リレー19が閉状態になり、DCDCコンバータ13と補機バッテリ12とが接続される。すなわち、主機バッテリ11とDCDCコンバータ13と補機バッテリ12とを接続する電力供給経路が形成される。これにより、DCDCコンバータ13が駆動され、主機バッテリ11からDCDCコンバータ13を介して補機バッテリ12へ給電されて、補機バッテリ12が充電される。一方、BMU30からリレー19へ入力されるDCDC作動信号が、ハイレベルからローレベルになると、リレー19が開状態になり、DCDCコンバータ13と補機バッテリ12とが遮断され、DCDCコンバータ13の駆動が停止する。
Further, when the DCDC operation signal input from the BMU 30 to the
電源ユニット10では、DCDCコンバータ13が、SMR14a,bに対して高圧システム側ではなく、主機バッテリ11側に設置されている。そのため、SMR14a,bを開状態に維持したままでリレー19を閉状態にすると、主機バッテリ11からDCDCコンバータ13以外の機器を切り離した状態で、補機バッテリ12を充電できる。
In the power supply unit 10, the
電圧センサ15は、主機バッテリ11の電圧Vmainを検出し、検出した電圧VmainをBMU30へ出力する。図では簡略化されているが、n個の電圧センサ15aが、主機バッテリ11に含まれる電池セル11a〜nのそれぞれに並列に接続されており、各電池セル11a〜nの電圧Vcを検出し、検出した各電池セル11a〜nの電圧VcをBMU30へ出力する。
The
電流センサ16は、主機バッテリ11とインバータ70との間を流れる充放電電流Imainを検出し、検出した充放電電流ImainをBMU30へ出力する。主機バッテリ11に含まれる電池セル11a〜nは互いに直列に接続されているので、各電池セル11a〜nを流れる充放電電流Imainは等しい。電圧センサ17は、補機バッテリ12の電圧Vsubを検出し、検出した電圧VsubをBMU30へ出力する。
Current sensor 16 detects charge / discharge current Imain flowing between
STSW18は、ユーザが車両の始動スイッチをオンすることにより閉状態となり、BMU30及びHCU40へハイレベルのST信号を出力する。また、STSW18は、ユーザが車両の始動スイッチをオフすることにより開状態となり、BMU30及びHCU40へローレベルのST信号を出力する。
The
BMU30(Battery Management Unit)は、マイコン31、通信回路32、入出力回路33、タイマIC34、電源回路35を備える。通信回路32は、HCU40に含まれる通信回路42と通信可能になっており、通信回路42からMG60の動作状態等の車両情報を受信する。
The BMU 30 (Battery Management Unit) includes a
入出力回路33には、STSW18からST信号が入力されるとともに、電圧センサ15、電圧センサ15a、電流センサ16、及び電圧センサ17から、検出された電圧Vmain、電圧Vc、電流Imain、及び電圧Vsubがそれぞれ入力される。また、入出力回路33からSMR14a,b及びリレー19へ、SMR信号及びDCDC動作信号がそれぞれ出力される。
The input /
電源回路35は、常時供給される補機バッテリ12の電圧から主電源電圧Vm及び副電源電圧Vsを生成する。そして、電源回路35は、主電源電圧VmをBMU30のマイコン31及びHCU40のマイコン41に供給するとともに、副電源電圧VsをBMU30のタイマIC34に供給する。
The
タイマIC34は、電源回路35から副電源電圧Vsの供給を受けて動作する。タイマIC34は、マイコン31からST信号を受信するとともに、マイコン31によってタイマ時間W1がセットされる。タイマIC34は、マイコン31からローレベルのST信号を受信してからハイレベルのST信号を受信するまでの期間、すなわちSTSW18がオフ状態の期間に、スイッチオフタイマのカウントを行う。そして、タイマIC34は、カウントしたスイッチオフタイマがセットされたタイマ時間W1を超えると、マイコン31へハイレベルの電源起動信号を出力する。また、タイマIC34は、マイコン31からクリア指令を受けると、電源起動信号の出力レベルをローレベルにリセットするとともに、スイッチオフタイマのカウントを0にリセットする。
The
マイコン31は、STSW18からハイレベルのST信号を受信したとき、及びタイマIC34からハイレベルの電源起動信号を受信したときに、電源回路35から主電源電圧Vmの供給を受けて起動する。
When the
マイコン31は、STSW18のオンに伴い起動された場合には、タイマIC34へハイレベルのST信号を出力するとともに、SMR14a,bへハイレベルのSMR信号を出力して、SMR14a,bを閉状態にする。
When the
また、マイコン31は、STSW18からローレベルのST信号を受信した後、必要な処理を全て終了したときに、動作停止条件が成立したと判定する。マイコン31は、動作停止条件が成立したと判定した場合には、タイマIC34のタイマ時間W1をセットするとともに、タイマIC34へクリア指令及びローレベルのST信号を出力する。さらに、マイコン31は、SMR14a,bへローレベルのSMR信号を出力して、SMR14a,bを開状態にする。そして、マイコン31は、電源回路35からの主電源電圧Vmの供給を停止させて、自己の動作を停止する。
Further, the
また、マイコン31は、STSW18がオフ状態となっている車両停止中に、タイマIC34からハイレベルの電源起動信号を受信して起動した場合には、車両停止中に実施すべき処理が終了したときに、動作停止条件が成立したと判定する。マイコン31は、動作停止条件が成立したと判定した場合には、タイマIC34のタイマ時間W1をセットするとともに、タイマIC34へクリア指令を出力する。そして、マイコン31は、電源回路35からの主電源電圧Vmの供給を停止させて、自己の動作を停止する。よって、STSW18のオフ状態の期間、マイコン31は、ほぼタイマ時間W1間隔で定期的に起動される。なお、STSW18のオフ状態の期間、SMR14a,bは開状態に維持される。
Further, when the
また、マイコン31は、車両の始動スイッチがオフ状態の期間に、タイマ時間W1間隔で定期的に、主機バッテリ11に含まれる複数の電池セル11a〜nが備える均等化回路を操作して、複数の電池セル11a〜nの蓄電量の均等化処理を行う。さらに、マイコン31は、複数の電池セル11a〜nの均等化処理を行うタイミングで、補機バッテリ12の充電を行う。マイコン31は、補機バッテリ12の充電を行う際に、電圧センサ15aにより検出された各電池セル11a〜nの電圧の降下量に基づいて、各電池セル11a〜nの内部抵抗を推定する。そして、マイコン31は、推定した各電池セル11a〜nの内部抵抗に基づいて、各電池セル11a〜nの劣化度合いを判定する。詳しくは、マイコン31は、推定した電池セル11a〜nの内部抵抗が大きいほど、電池セル11a〜nの劣化度合いが大きいと判定する。
Further, the
次に、図2のフローチャートを参照して、補機バッテリ12を充電する処理手順について説明する。本処理手順は、BMU30のタイマIC34及びマイコン31が、繰り返し実行する。
Next, a processing procedure for charging the
まず、S11で、STSW18がオン状態か否か判定する。具体的には、タイマIC34が、マイコン31からハイレベルのST信号を受信した後、ローレベルのST信号を受信していない場合、タイマIC34は、STSW18がオン状態と判定する(YES)。一方、タイマIC34が、マイコン31からローレベルのST信号を受信した後、ハイレベルのST信号を受信していない場合、タイマIC34は、STSW18がオフ状態と判定する(NO)。なお、マイコン31が起動している場合は、マイコン31がハイレベルのST信号を受信しているとき、マイコン31は、STSW18がオン状態と判定し、マイコン31がローレベルのST信号を受信しているとき、マイコン31は、STSW18がオフ状態と判定してもよい。
First, in S11, it is determined whether or not the
S11において、STSW18がオン状態と判定した場合は(YES)、S12で、マイコン31は、通常のSTSW18オン時の処理を実行する。具体的には、マイコン31は、SMR14a,bを閉状態に維持し、主機バッテリ11とMG60との間で、インバータ70を介して電力の授受を行うことができるようにする。その後、本処理を終了する。
If it is determined in S11 that the
一方、S11において、STSW18がオフ状態と判定した場合は(NO)、S13で、タイマIC34は、スイッチオフタイマのカウントを1増やす。このとき、SMR14a,bは開状態に維持されている。続いて、S14で、タイマIC34は、スイッチオフタイマが、マイコン31によりセットされているタイマ時間W1(例えば、1時間)以上か否か判定する。すなわち、タイマIC34は、前回マイコン31がシャットダウンしてからの経過時間がW1以上となったか否か判定する。経過時間がW1未満の場合は(NO)、本処理を終了する。一方、経過時間がW1以上の場合は(YES)、S15の処理に進む。
On the other hand, if it is determined in S11 that the
S15では、タイマIC34は、マイコン31へハイレベルの電源起動信号を送信して、マイコン31を起動させる。
In S <b> 15, the
続いて、S16では、マイコン31は、電圧センサ15aにより検出された各電池セル11a〜nの電圧Vcに基づいて、各電池セル11a〜nの電圧の差が電圧W2以上か否か判定する。すなわち、マイコン31は、各電池セル11a〜nの電圧のうち、最大の電圧と最小の電圧との差が電圧W2以上か否か判定する。ここで、電圧W2は、各電池セル11a〜nのばらつきが十分に小さいと判断できる値になっている。
Subsequently, in S16, the
S16において、各電池セル11a〜nの電圧の差が電圧W2以上の場合は(YES)、各電池セル11a〜nの電圧のばらつき、すなわち蓄電量のばらつきが大きいので、マイコン31は、電池セル11a〜nの均等化処理を行う。マイコン31は、各電池セル11a〜nの電圧の差が電圧W2未満になるまで、S16及びS17の処理を繰り返し実行する。
In S16, when the voltage difference between the
一方、S16において、各電池セル11a〜nの電圧の差が電圧W2未満の場合は(NO)、各電池セル11a〜nの電圧のばらつきが十分に小さいので、マイコン31は、電池セル11a〜nの均等化処理を行わないで、S18の処理に進む。
On the other hand, in S16, when the voltage difference between the
S18では、マイコン31は、補機バッテリ12の蓄電量が、蓄電量W3(所定量)よりも少ないか否か判定する。ここで、蓄電量W3は、補機バッテリ12への充電が必要であると判断できる値になっている。
In S18, the
補機バッテリ12の蓄電量と、補機バッテリ12の電圧Vsubとには相関がある。そこで、補機バッテリ12の蓄電量が蓄電量W3であるときの補機バッテリ12の電圧をV3とすると、マイコン31は、電圧センサ17により検出された電圧Vsubが電圧V3よりも小さいか否か判定する。電圧Vsubが電圧V3以上の場合、すなわち補機バッテリ12の蓄電量が蓄電量W3以上の場合は(NO)、補機バッテリ12を充電する必要がないので、S22の処理に進む。S22において、マイコン31は、動作停止条件が成立したと判定して、タイマIC34のタイマ時間W1をセットするとともに、タイマIC34へクリア指令を出力し、シャットダウンする。そして、マイコン31は、次にハイレベルのST信号又はハイレベルの電源起動信号を受信するまで待機する。
There is a correlation between the charged amount of the
一方、電圧Vsubが電圧V3未満の場合、すなわち補機バッテリ12の蓄電量が蓄電量W3よりも少ない場合は(YES)、S19の処理に進む。
On the other hand, when the voltage Vsub is less than the voltage V3, that is, when the charged amount of the
S19では、マイコン31は、主機バッテリ11の蓄電量が蓄電量W4以上か否か判定する。ここで、蓄電量W4は、主機バッテリ11から補機バッテリ12へ電力を供給しても、主機バッテリ11にエンジンのクランキングが可能な蓄電量が残ると判断できる値となっている。
In S <b> 19, the
具体的には、主機バッテリ11に含まれる電池セル11a〜nの過放電を防止するため、電池セル11a〜nの電圧Vcの最小値が、電圧V4以上か否か判定する。電池セル11a〜nの電圧Vcがそれぞれ電圧V4であるとき、主機バッテリ11の蓄電量がW4となる。電池セル11a〜nの電圧Vcの最小値が電圧V4よりも小さい場合は(NO)、補機バッテリ12の充電を行わずに、S22の処理に進む。S22において、マイコン31は、動作停止条件が成立したと判定して、タイマIC34のタイマ時間W1をセットするとともに、タイマIC34へクリア指令を出力し、シャットダウンする。そして、マイコン31は、次にハイレベルのST信号又はハイレベルの電源起動信号を受信するまで待機する。
Specifically, in order to prevent overdischarge of the
一方、電池セル11a〜nの電圧Vcの最小値が電圧V4以上の場合、すなわち電池セル11a〜nの電圧Vcがそれぞれ電圧V4以上の場合は(YES)、S20の処理に進む。
On the other hand, when the minimum value of the voltage Vc of the
S20では、マイコン31は、ハイレベルのDCDC作動信号をリレー19へ送信して、リレー19を閉状態にし、DCDCコンバータ13を起動させる。これにより、主機バッテリ11、DCDCコンバータ13及び補機バッテリ12を繋ぐ、電力供給経路が形成される。
In S <b> 20, the
続いて、S21では、マイコン31は、DCDCコンバータ13を駆動させて、主機バッテリ11から補機バッテリ12へ電力を供給させ、補機バッテリ12を充電させる。
Subsequently, in S <b> 21, the
主機バッテリ11から補機バッテリ12へ電力を供給する際、主機バッテリ11から一定の低レート電流で放電が行われる。そのため、主機バッテリ11に含まれる各電池セル11a〜nの電圧降下量から、各電池セル11a〜nの内部抵抗を精度よく推定できる。そこで、マイコン31は、補機バッテリ12を充電させる際に、電圧センサ15aにより検出された各電池セル11a〜nの電圧の降下量に基づいて、各電池セル11a〜nの内部抵抗を推定し、各電池セル11a〜nの劣化度合いを判定する。
When power is supplied from the
マイコン31は、補機バッテリ12の蓄電量が蓄電量W3以上、又は主機バッテリ11の蓄電量が蓄電量W4未満になるまで、S18〜S19の処理を繰り返し実行する。そして、補機バッテリ12の蓄電量が蓄電量W3以上、又は主機バッテリ11の蓄電量が蓄電量W4未満になると、S22の処理に進む。S22において、マイコン31は、動作停止条件が成立したと判定して、タイマIC34のタイマ時間W1をセットするとともに、タイマIC34へクリア指令を出力し、シャットダウンする。そして、マイコン31は、次にハイレベルのST信号又はハイレベルの電源起動信号を受信するまで待機する。以上で本処理を終了する。
The
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to this embodiment described above, the following effects are obtained.
・BMU30により、主機バッテリ11に接続されるSMR14a,bを開状態にすると、主機バッテリ11には、DCDCコンバータ13のみが接続され、DCDCコンバータ13以外の機器は接続されない。このため、SMR14a,bを開状態にしたままでも、主機バッテリ11とDCDCコンバータ13と補機バッテリ12とを接続する電力供給経路を、形成することができる。したがって、BMU30により、SMR14a,bを開状態にしつつ、リレー19を閉状態にしてDCDCコンバータ13を駆動することにより、高電圧をDCDCコンバータ13以外の機器にかけることなく、補機バッテリ12の充電を行うことができる。
When the
・車両停止中に、SMR14a,bが開状態に維持されたまま、すなわち、主機バッテリ11にDCDCコンバータ13のみが接続された状態で、主機バッテリ11の電圧がDCDCコンバータ13により降圧されて補機バッテリ12に給電され、補機バッテリ12が充電される。よって、車両停止中に、MG60やインバータ70等のDCDCコンバータ13以外の機器に高圧がかかることを防止できる。
While the vehicle is stopped, the
・車両停止中に、BMU30のみで補機バッテリ12の充電制御をすることができるため、車両の他の機器を制御するHCU40を起動させる必要がない。したがって、HCU40及びBMU30の両方を起動させる必要がある場合と比較して、車両停止中の暗電流を抑制できる。
Since the
・車両停止中に、BMU30のマイコン31により主機バッテリ11に含まれる複数の電池セル11a〜nの均等化処理が行われるタイミングで、BMU30のマイコン31により補機バッテリ12の充電が行われる。そのため、車両停止中に、BMU30のマイコン31を起動させる回数を抑制できる。
When the vehicle is stopped, the
・車両停止中に、主機バッテリ11から補機バッテリ12へ電力を供給する際に、主機バッテリ11を構成する各電池セル11a〜nの電圧降下量から、各電池セル11a〜nの内部抵抗を精度よく推定できる。さらに、精度よく推定した各電池セル11a〜nの内部抵抗に基づいて、各電池セル11a〜nの劣化度合いを判定できる。
When supplying power from the
・補機バッテリ12の充電が必要な場合に限って、補機バッテリ12の充電が行われる。そのため、主機バッテリ11の蓄電量を不要に減少させることを防止できる。
Only when the
・他の制御装置から独立したBMU30のみで、電源管理を行うことができる。 -Power management can be performed only by the BMU 30 independent of other control devices.
・電源ユニット10を構成する装置類がハウジング20内に収容されているため、電源ユニット10の取り扱いが容易であるとともに、高電圧に対する安全性を向上させることができる。 Since the devices constituting the power supply unit 10 are accommodated in the housing 20, the power supply unit 10 can be easily handled and the safety against high voltage can be improved.
(他の実施形態)
・マイコン31は、車両停止中に、主機バッテリ11に含まれる電池セル11a〜nの均等化処理を行うタイミングとは異なるタイミングで、補機バッテリ12の充電を行ってもよい。この場合は、車両停止中に、タイマIC34により、均等化処理を行うタイミングとは異なるタイミングで、マイコン31を起動させる。
(Other embodiments)
The
・マイコン31は、車両停止中に、主機バッテリ11に含まれる電池セル11a〜nの均等化処理を行わなくてもよい。この場合は、車両停止中に、タイマIC34により、定期的にマイコン31を起動させ、マイコン31により補機バッテリ12の充電を行う。
The
・DCDCコンバータ13は、双方向型でもよい。DCDCコンバータ13を双方向型にすると、補機バッテリ12の低圧の直流電圧を昇圧して高圧の直流電圧に変換し、主機バッテリ11へ供給できる。
The
・SMR14a,bは、主機バッテリ11と高圧システムとを接続及び遮断できるスイッチであれば何を採用してもよい。また、スイッチの数も2つに限らない。例えば、SMR14aに並列に、プリチャージ用のスイッチが設置されていてもよい。
The
・リレー19は、DCDCコンバータ13と補機バッテリ12とを接続及び遮断できるスイッチであれば何を採用してもよい。
The
・電源ユニット10を構成する装置類は、必ずしも1つのハウジング20内に収容されていなくてもよい。 -The apparatus which comprises the power supply unit 10 does not necessarily need to be accommodated in the one housing 20. FIG.
・車両停止中に他の制御装置を起動しなければならなくなるが、電池制御装置をBMU30とHCU40等の他の制御装置とから構成してもよい。すなわち、BMU30及び他の制御装置により、DCDCコンバータ13及びSMR14a,bの制御をするようにしてもよい。このようにしても、高電圧をDCDCコンバータ以外の機器にかけることなく補機バッテリ12の充電を行うことができる。
The other control device must be activated while the vehicle is stopped, but the battery control device may be composed of the BMU 30 and another control device such as the HCU 40. That is, you may make it control the
・電源ユニット10は、車両以外の電車や船、電力を動力とする装置等に搭載されてもよい。 The power supply unit 10 may be mounted on a train other than a vehicle, a ship, a device powered by electric power, or the like.
10…電源ユニット、11…主機バッテリ、12…補機バッテリ、13…DCDCコンバータ、30…BMU、60…MG、14a,b…SMR。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power unit, 11 ... Main machine battery, 12 ... Auxiliary battery, 13 ... DCDC converter, 30 ... BMU, 60 ... MG, 14a, b ... SMR.
Claims (8)
前記主機バッテリよりも低圧であるとともに、前記車両の補機へ電力を供給する補機バッテリ(12)と、
前記主機バッテリと前記補機バッテリとの間に接続され、入力された直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するDCDCコンバータ(13)と、
前記主機バッテリに接続され、前記主機バッテリと前記DCDCコンバータ以外の機器との接続を開閉する開閉装置(14a,b)と、
前記DCDCコンバータ及び前記開閉装置を制御する電池制御装置(30)と、を備えていることを特徴とする車両の電源システム。 A high-voltage main battery (11) for supplying electric power to the vehicle motor (60);
An auxiliary battery (12) that is lower in pressure than the main battery and supplies electric power to the auxiliary equipment of the vehicle;
A DCDC converter (13) connected between the main unit battery and the auxiliary unit battery, which converts a voltage value of an input DC voltage into a different voltage value and outputs the voltage value;
An open / close device (14a, b) connected to the main unit battery for opening and closing a connection between the main unit battery and a device other than the DCDC converter;
A vehicle power supply system comprising: a battery control device (30) for controlling the DCDC converter and the switchgear.
前記主機バッテリの各電池セルの電圧を検出する電圧検出手段(15a)を備え、
前記電池制御装置は、前記補機バッテリを充電させる際に、前記電圧検出手段により検出された各電池セルの電圧の降下量に基づいて、各電池セルの内部抵抗を推定するとともに、推定した各電池セルの内部抵抗に基づいて、各電池セルの劣化度合いを判定する請求項2又は3に記載の車両の電源システム。 The main battery is composed of a plurality of battery cells connected in series with each other,
Voltage detecting means (15a) for detecting the voltage of each battery cell of the main battery,
The battery control device estimates the internal resistance of each battery cell based on the amount of voltage drop of each battery cell detected by the voltage detection means when charging the auxiliary battery, and each estimated The power supply system for a vehicle according to claim 2 or 3, wherein the degree of deterioration of each battery cell is determined based on the internal resistance of the battery cell.
前記主バッテリよりも低圧の電力を供給する補助バッテリ(12)と、
前記主バッテリと前記補助バッテリとの間に接続され、入力された直流電圧の電圧値を異なる電圧値に変換して出力するDCDCコンバータ(13)と、
前記主バッテリに接続され、前記主バッテリと前記DCDCコンバータ以外の機器との接続を開閉する開閉装置(14a,b)と、
前記DCDCコンバータ及び前記開閉装置を制御する電池制御装置(30)と、を備えていることを特徴とする電源ユニット。 A main battery (11) for supplying high-voltage power;
An auxiliary battery (12) for supplying power lower than that of the main battery;
A DCDC converter (13) connected between the main battery and the auxiliary battery, which converts the voltage value of the input DC voltage into a different voltage value and outputs it;
An opening / closing device (14a, b) connected to the main battery and opening / closing a connection between the main battery and a device other than the DCDC converter;
And a battery control device (30) for controlling the DCDC converter and the switchgear.
前記主バッテリ、前記補助バッテリ、前記DCDCコンバータ、前記開閉装置、及び前記電池制御装置は、前記ハウジング内に収容されている請求項6に記載の電源ユニット。 The power supply unit includes a housing (20),
The power supply unit according to claim 6, wherein the main battery, the auxiliary battery, the DCDC converter, the switching device, and the battery control device are accommodated in the housing.
前記電池制御装置は、前記車両の始動スイッチがオフ状態の期間に、前記開閉装置を開状態に維持しつつ前記DCDCコンバータを駆動させて、前記主バッテリから前記DCDCコンバータを介して前記補助バッテリに給電させることにより、前記補助バッテリを充電させる請求項6又は7に記載の電源ユニット。 The power supply unit is mounted on a vehicle,
The battery control device drives the DCDC converter while maintaining the opening / closing device in an open state during a period in which the start switch of the vehicle is in an off state, and transfers the main battery from the main battery to the auxiliary battery via the DCDC converter. The power supply unit according to claim 6 or 7, wherein the auxiliary battery is charged by supplying power.
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