JP2015177625A

JP2015177625A - Power supply device

Info

Publication number: JP2015177625A
Application number: JP2014051752A
Authority: JP
Inventors: 幸一中林; Koichi Nakabayashi
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: JP6173241B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To change a power supply amount according to a supply destination, while supplying power in a power storage section to a plurality of supply destinations in distribution.SOLUTION: A power supply device 100 includes: a first power route L1 whose one end is connected to a power storage section 12; a second power route L2 whose one end is connected to a protected load 16; a third power route L3 whose one end is connected to a starter motor 14, a power generator 15 and a battery 11, respectively; a junction P in which other ends of the first to third power routes L1-L3 are mutually connected; a switching element 5, disposed on the third power route L3, for making the third power route L3 closed in an ON state, and open in an OFF state; and a switch control unit 4b for chopper-controlling the switching operation of the switching element 5.

Description

本発明は、蓄電部やバッテリの電力を負荷に供給する電力供給装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that supplies power from a power storage unit or a battery to a load.

燃料消費率（燃費）を向上させるため、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有する車両が開発されている。この種の車両には、車両の減速時に発生した回生電力を蓄電部に蓄電し、蓄電部の電力とバッテリの電力を負荷に供給する電力供給装置が設けられている。 In order to improve the fuel consumption rate (fuel consumption), a vehicle having an idling stop function and a deceleration regeneration function has been developed. This type of vehicle is provided with a power supply device that stores regenerative power generated when the vehicle decelerates in a power storage unit, and supplies power from the power storage unit and battery power to a load.

たとえば、特許文献１の電力供給装置では、バッテリから電装品などの負荷までの電力経路に、スイッチが設けられている。スイッチと負荷の間の電力経路には、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して蓄電部の一端が接続されている。バッテリには、発電機とスタータモータが並列に接続されている。スタータモータも電力で駆動される電気的な負荷である。スイッチとＤＣ−ＤＣコンバータの動作は、制御回路で制御される。 For example, in the power supply device of Patent Document 1, a switch is provided in a power path from a battery to a load such as an electrical component. One end of the power storage unit is connected to the power path between the switch and the load via a DC-DC converter. A generator and a starter motor are connected in parallel to the battery. The starter motor is also an electric load driven by electric power. The operation of the switch and the DC-DC converter is controlled by a control circuit.

車両の減速により、発電機で回生電力が発生するときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが回生電力により蓄電部を充電する。発電機で回生電力が発生しないときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが蓄電部を放電する。この放電時に、特許文献１では、ＤＣ−ＤＣコンバータが動作でき、かつバッテリの電圧が瞬時低下する既定期間に亘り蓄電部が負荷を駆動し続けることができる電圧まで、蓄電部を放電する。 When regenerative power is generated in the generator due to deceleration of the vehicle, the switch is turned on and the DC-DC converter charges the power storage unit with the regenerative power. When regenerative power is not generated in the generator, the switch is turned on and the DC-DC converter discharges the power storage unit. At the time of this discharge, in Patent Document 1, the power storage unit is discharged to a voltage at which the DC-DC converter can operate and the power storage unit can continue to drive the load over a predetermined period in which the battery voltage instantaneously decreases.

車両に搭載された負荷のうち、ナビゲーションやエアコンや安全装置などに対しては、アイドリングストップ中も電力を供給する必要があり、かつアイドリングストップ後のエンジンの再始動時に、供給電圧が下がらないように保護する必要がある。このため、特許文献１では、アイドリングストップ後のエンジン再始動時に、スタータモータを駆動することでバッテリの電圧が瞬時低下する際は、スイッチがオフされて、負荷と蓄電部とがバッテリとスタータモータとから電気的に切り離される。そして、蓄電部の電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータを経由して、負荷に供給される。 Of the loads mounted on the vehicle, it is necessary to supply power to the navigation system, air conditioner, safety device, etc. while idling is stopped, and the supply voltage does not drop when the engine is restarted after idling is stopped. Need to be protected. For this reason, in Patent Document 1, when the starter motor is driven to restart the engine after idling stop, when the voltage of the battery drops instantaneously, the switch is turned off, and the load and the storage unit are connected to the battery and the starter motor. And is electrically disconnected from. And the electric power of an electrical storage part is supplied to a load via a DC-DC converter.

特開２０１１−１５５７９１号公報JP 2011-155791 A

車両のエンジンを始動するため、スタータモータがバッテリの電力で駆動される際、バッテリの電力が大量に放電される。このため、エンジンの始動（スタータモータの駆動）の繰り返しは、バッテリの大量放電の繰り返しとなり、バッテリの寿命を低下させてしまう。 When the starter motor is driven by battery power in order to start the vehicle engine, a large amount of battery power is discharged. For this reason, repeated engine start-up (starter motor drive) results in repeated large-scale discharge of the battery, reducing the life of the battery.

スイッチをオンして、蓄電部の電力の供給範囲をより広げれば、バッテリの放電を抑えられる。しかし、スタータモータの駆動時に、スイッチがオンされていると、負荷への供給電圧が低下して、負荷の駆動が停止してしまうことがある。 If the switch is turned on to expand the power supply range of the power storage unit, battery discharge can be suppressed. However, if the switch is turned on when the starter motor is driven, the supply voltage to the load may drop, and the drive of the load may stop.

本発明は、上記問題を解決するものであり、その課題は、蓄電部の電力を複数の供給先に分配供給しつつ、供給先に応じて電力供給量を変えることができる電力供給装置を提供することである。 The present invention solves the above-described problem, and the problem is to provide a power supply device that can distribute and supply the power of the power storage unit to a plurality of supply destinations, and change the power supply amount according to the supply destinations. It is to be.

本発明による電力供給装置は、蓄電部が一端に接続された第１電力経路と、第１負荷が一端に接続された第２電力経路と、発電機と直流電源と第２負荷とがそれぞれ一端に接続された第３電力経路と、第１ないし第３電力経路の各他端同士が接続された接続点と、第３電力経路に設けられ、第３電力経路をオン状態で閉路させてオフ状態で開路させるスイッチング素子と、スイッチング素子のスイッチング動作をチョッパ制御するスイッチ制御部とを備えている。 The power supply device according to the present invention includes a first power path having a power storage unit connected to one end, a second power path having a first load connected to one end, a generator, a DC power source, and a second load. A third power path connected to, a connection point where the other ends of the first to third power paths are connected to each other, and a third power path, and the third power path is closed in the ON state and turned off A switching element that is opened in a state; and a switch control unit that performs chopper control of a switching operation of the switching element.

上記によると、スイッチング素子のスイッチング動作をチョッパ制御することで、蓄電部の電力を第１負荷に供給しつつ、当該電力を第２負荷に制限しながら供給することができる。つまり、第２負荷に供給する電力を制限した分、第１負荷に供給する電力を多く確保することができる。よって、蓄電部の電力を複数の供給先に分配供給しつつ、供給先に応じて電力供給量を変えることが可能となる。この結果、直流電源の放電を抑制することができるとともに、第１負荷に安定に電力を供給して、第１負荷の駆動を継続させることができる。 According to the above, by performing chopper control of the switching operation of the switching element, the power of the power storage unit can be supplied to the first load while being supplied to the second load. That is, it is possible to secure a large amount of power supplied to the first load as much as the power supplied to the second load is limited. Therefore, it is possible to change the power supply amount according to the supply destination while distributing and supplying the power of the power storage unit to the plurality of supply destinations. As a result, it is possible to suppress the discharge of the DC power supply and to supply power to the first load stably and continue driving the first load.

また、本発明では、上記電力供給装置において、第１電力経路に設けられ、蓄電部を充放電するためのＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御するＤＣ−ＤＣ制御部とをさらに備えてもよい。この場合、発電機で回生電力が発生する際に、スイッチ制御部は、スイッチング素子をオンし、ＤＣ−ＤＣ制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御して、回生電力で蓄電部を充電させる。また、発電機で回生電力が発生しないときに、スイッチ制御部は、スイッチング素子をオンし、または繰り返しオン・オフし、ＤＣ−ＤＣ制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御して、蓄電部を放電させる。 Moreover, in this invention, in the said electric power supply apparatus, the DC-DC converter provided in a 1st electric power path for charging / discharging an electrical storage part, and the DC-DC control part which controls operation | movement of a DC-DC converter are included. Further, it may be provided. In this case, when regenerative power is generated in the generator, the switch control unit turns on the switching element, and the DC-DC control unit controls the operation of the DC-DC converter and charges the power storage unit with the regenerative power. Let Further, when regenerative power is not generated in the generator, the switch control unit turns on or repeatedly turns on and off the switching element, and the DC-DC control unit controls the operation of the DC-DC converter to store power. The part is discharged.

また、本発明では、上記電力供給装置において、第２電力経路に設けられ、第１負荷への供給電圧を計測する第１電圧測定器をさらに備え、スイッチ制御部は、第１電圧測定器の計測結果に基づいて、スイッチング素子のオン期間とオフ期間の割合を変更してもよい。 According to the present invention, the power supply apparatus further includes a first voltage measuring device that is provided in the second power path and measures a supply voltage to the first load, and the switch control unit includes the first voltage measuring device. Based on the measurement result, the ratio between the ON period and the OFF period of the switching element may be changed.

より具体的には、スイッチ制御部は、第１電圧測定器の計測電圧が下がるに連れて、スイッチング素子のオン期間を短くし、第１電圧測定器の計測電圧が上がるに連れて、スイッチング素子のオン期間を長くしてもよい。 More specifically, the switch control unit shortens the ON period of the switching element as the measurement voltage of the first voltage measuring device decreases, and switches the switching element as the measurement voltage of the first voltage measuring device increases. The ON period may be lengthened.

また、本発明では、上記電力供給装置において、第１電圧測定器の計測電圧が第１基準値以上である場合に、スイッチ制御部は、スイッチング素子をオンし、第１電圧測定器の計測電圧が第１基準値より低い場合に、スイッチ制御部は、スイッチング素子を繰り返しオン・オフしてもよい。 In the present invention, in the power supply device, when the measurement voltage of the first voltage measuring device is equal to or higher than the first reference value, the switch control unit turns on the switching element, and the measurement voltage of the first voltage measuring device. When is lower than the first reference value, the switch control unit may repeatedly turn on and off the switching element.

また、本発明では、上記電力供給装置において、第１負荷には、供給電力が低下しないように保護する必要がある被保護負荷が含まれ、第２負荷には、電動機が含まれていてもよい。そして、スイッチ制御部は、電動機の駆動時に、スイッチング素子を繰り返しオン・オフしてもよい。 According to the present invention, in the power supply device, the first load includes a protected load that needs to be protected so that the supplied power does not decrease, and the second load includes an electric motor. Good. The switch control unit may repeatedly turn on and off the switching element when driving the electric motor.

さらに、本発明では、上記電力供給装置において、第１電力経路に設けられ、蓄電部の電圧を計測する第２電圧測定器をさらに備えていてもよい。そして、第２電圧測定器の計測電圧が第２基準値より低い場合に、スイッチ制御部は、スイッチング素子をオフしてもよい。 Furthermore, in the present invention, the power supply apparatus may further include a second voltage measuring device that is provided in the first power path and measures the voltage of the power storage unit. Then, when the measurement voltage of the second voltage measuring device is lower than the second reference value, the switch control unit may turn off the switching element.

本発明によれば、蓄電部の電力を複数の供給先に分配供給しつつ、供給先に応じて電力供給量を変えることができる、電力供給装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the electric power supply apparatus which can change electric power supply amount according to a supply destination, distributing and supplying the electric power of an electrical storage part to several supply destinations.

本発明の実施形態による電力供給装置の回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure of the electric power supply apparatus by embodiment of this invention. 回生電力発生時の図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of regeneration electric power generation | occurrence | production. 非発電時に被保護負荷の供給電圧と蓄電部の電圧が低下していない場合の、図１の回路の動作の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of operation | movement of the circuit of FIG. 1 when the supply voltage of a to-be-protected load and the voltage of an electrical storage part are not falling at the time of non-power generation. 非発電時に被保護負荷の供給電圧が低下した場合の、図１の回路の動作の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of operation | movement of the circuit of FIG. 1 when the supply voltage of a to-be-protected load falls at the time of non-power generation. アイドリングストップ後のスタータモータ駆動時の、図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed operation | movement of the circuit of FIG. 1 at the time of starter motor drive after idling stop. 非発電時に蓄電部の電圧が低下した場合の、図１の回路の動作を示した図である。It is the figure which showed operation | movement of the circuit of FIG. 1 when the voltage of an electrical storage part falls at the time of a non-power generation. 通常走行による発電時の図１の回路の他の動作例を示した図である。It is the figure which showed the other operation example of the circuit of FIG. 1 at the time of the electric power generation by normal driving | running | working. 図１の電力供給装置の動作を示したメインフローチャートである。It is the main flowchart which showed operation | movement of the electric power supply apparatus of FIG. 図８のステップＳ２の充電制御の詳細を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the detail of charge control of step S2 of FIG. 図８のステップＳ４の放電制御の詳細を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the detail of discharge control of step S4 of FIG.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

まず、本発明の実施形態による電力供給装置１００とこの周辺部の回路構成を、図１を参照しながら説明する。なお、図１において、実線は電力系配線を示し、破線は制御系配線または通信系配線を示している（図２〜図７においても同様）。 First, a power supply device 100 according to an embodiment of the present invention and a circuit configuration of the peripheral portion will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the solid line indicates power system wiring, and the broken line indicates control system wiring or communication system wiring (the same applies to FIGS. 2 to 7).

図１に示す、電力供給装置１００、バッテリ１１、蓄電部１２、スタータモータ１４、発電機１５、被保護負荷１６、負荷１７、および上位ＥＣＵ（電子制御装置）１８は、車両に搭載されている。その車両は、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有している。 A power supply device 100, a battery 11, a power storage unit 12, a starter motor 14, a generator 15, a protected load 16, a load 17, and a host ECU (electronic control device) 18 shown in FIG. 1 are mounted on a vehicle. . The vehicle has an idling stop function and a deceleration regeneration function.

バッテリ１１は、たとえば満充電電圧が１２Ｖの鉛バッテリから成り、本発明の「直流電源」の一例である。蓄電部１２は、たとえば満充電電圧が２４Ｖの電気二重層キャパシタから成る。他の例として、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、またはニッケル水素充電池などから、蓄電部１２を構成してもよい。 The battery 11 is composed of a lead battery having a full charge voltage of 12 V, for example, and is an example of the “DC power supply” of the present invention. Power storage unit 12 is formed of, for example, an electric double layer capacitor having a full charge voltage of 24V. As another example, the power storage unit 12 may be configured from a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, a nickel metal hydride battery, or the like.

スタータモータ１４は、図示しない車両のエンジンを始動するために駆動される。スタータモータ１４には、駆動時に大電流が流れる。スタータモータ１４は、本発明の「電動機」の一例である。発電機１５は、たとえばＡＣジェネレータなどから成り、エンジンによって駆動され、電力を発生する。たとえば、車両の通常走行時に、バッテリ１１の電圧が低下した場合は、エンジンの駆動力により、発電機１５を駆動して発電を行う。また、アクセルペダルが解放されたときなどの車両の減速時にも、エンジンの駆動力により、発電機１５を駆動して発電を行う。この減速時の発電機１５が発生した電力を回生電力と呼ぶ。なお、通常走行時に、バッテリ１１の電圧が十分である場合には、発電機１５による発電は行わない。 The starter motor 14 is driven to start a vehicle engine (not shown). A large current flows through the starter motor 14 during driving. The starter motor 14 is an example of the “electric motor” in the present invention. The generator 15 is composed of an AC generator, for example, and is driven by an engine to generate electric power. For example, when the voltage of the battery 11 decreases during normal traveling of the vehicle, the generator 15 is driven by the driving force of the engine to generate power. Further, even when the vehicle is decelerated such as when the accelerator pedal is released, the generator 15 is driven by the driving force of the engine to generate electricity. The power generated by the generator 15 at the time of deceleration is referred to as regenerative power. Note that when the voltage of the battery 11 is sufficient during normal traveling, the generator 15 does not generate power.

被保護負荷１６は、車両のアイドリングストップ中も電力を供給する必要があり、かつアイドリングストップ後のエンジンの再始動時に、供給電圧が下がらないように保護する必要がある電装品から成る。被保護負荷１６には、たとえば、ナビゲーション、オーディオ、エアコン、メータ、トランスミッション、および安全装置などが含まれている。負荷１７は、車両のアイドリングストップ中に使用しない電装品から成る。負荷１７には、たとえば、ヘッドライトなどが含まれている。 The protected load 16 is made up of electrical components that are required to supply electric power even during idling stop of the vehicle and that need to be protected so that the supply voltage does not drop when the engine is restarted after idling stop. The protected load 16 includes, for example, navigation, audio, air conditioner, meter, transmission, and safety device. The load 17 is composed of electrical components that are not used during idling stop of the vehicle. The load 17 includes, for example, a headlight.

上位ＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Controller Area Network）により、電力供給装置１００と接続されている。上位ＥＣＵ１８は、車両の状態を示す情報などを電力供給装置１００に対して送信する。 The host ECU 18 is connected to the power supply apparatus 100 by a CAN (Controller Area Network). The host ECU 18 transmits information indicating the state of the vehicle and the like to the power supply apparatus 100.

電力供給装置１００は、電力経路Ｌ１〜Ｌ３、接続点Ｐ、接続端子Ｃ１〜Ｃ３、制御部４、スイッチング素子５、ＤＣ−ＤＣコンバータ６、および電圧測定器７、８を備えている。 The power supply apparatus 100 includes power paths L1 to L3, connection points P, connection terminals C1 to C3, a control unit 4, a switching element 5, a DC-DC converter 6, and voltage measuring devices 7 and 8.

第１電力経路Ｌ１の一端は、第１接続端子Ｃ１に接続されている。第１接続端子Ｃ１には、蓄電部１２の一端が接続されている。蓄電部１２の他端は、グランドに接地されている。第２電力経路Ｌ２の一端は、第２接続端子Ｃ２に接続されている。第２接続端子Ｃ２には、被保護負荷１６の一端が接続されている。被保護負荷１６の他端は、グランドに接地されている。被保護負荷１６は、本発明の「第１負荷」の一例である。 One end of the first power path L1 is connected to the first connection terminal C1. One end of the power storage unit 12 is connected to the first connection terminal C1. The other end of the power storage unit 12 is grounded. One end of the second power path L2 is connected to the second connection terminal C2. One end of the protected load 16 is connected to the second connection terminal C2. The other end of the protected load 16 is grounded. The protected load 16 is an example of the “first load” in the present invention.

第３電力経路Ｌ３の一端は、第３接続端子Ｃ３に接続されている。第３接続端子Ｃ３には、バッテリ１１、発電機１５、および負荷１７のそれぞれの一端が接続されているとともに、スタータモータ１４の一端がリレースイッチ１３を介して接続されている。バッテリ１１、発電機１５、スタータモータ１４、および負荷１７のそれぞれの他端は、グランドに接地されている。したがって、発電機１５、スタータモータ１４、および負荷１７は、バッテリ１１と並列に接続されている。スタータモータ１４と負荷１７は、本発明の「第２負荷」の一例である。 One end of the third power path L3 is connected to the third connection terminal C3. One end of each of the battery 11, the generator 15, and the load 17 is connected to the third connection terminal C3, and one end of the starter motor 14 is connected via the relay switch 13. The other ends of the battery 11, the generator 15, the starter motor 14, and the load 17 are grounded. Therefore, the generator 15, the starter motor 14, and the load 17 are connected in parallel with the battery 11. The starter motor 14 and the load 17 are examples of the “second load” in the present invention.

第１ないし第３電力経路Ｌ１〜Ｌ３の各他端同士は、接続点Ｐで接続されている。第１電力経路Ｌ１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ６が設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、双方向の昇降圧機能を有している。 The other ends of the first to third power paths L1 to L3 are connected to each other at a connection point P. A DC-DC converter 6 is provided in the first power path L1. The DC-DC converter 6 has a bidirectional step-up / step-down function.

第３電力経路Ｌ３には、スイッチング素子５が設けられている。スイッチング素子５は、寄生ダイオードが並列に接続されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）から成る。スイッチング素子５において、ソースは、寄生ダイオードのカソードと接続点Ｐとに接続され、ドレインは、寄生ダイオードのアノードと第３接続端子Ｃ３とに接続されている。スイッチング素子５のゲートには、スイッチ制御部４ｂから駆動信号が印加される。 A switching element 5 is provided in the third power path L3. The switching element 5 is composed of an FET (field effect transistor) in which parasitic diodes are connected in parallel. In the switching element 5, the source is connected to the cathode of the parasitic diode and the connection point P, and the drain is connected to the anode of the parasitic diode and the third connection terminal C3. A drive signal is applied to the gate of the switching element 5 from the switch control unit 4b.

制御部４は、ＣＰＵとメモリから成る。制御部４には、ＣＡＮ通信部４ａ、スイッチ制御部４ｂ、およびＤＣ−ＤＣ制御部４ｃが設けられている。 The control unit 4 includes a CPU and a memory. The control unit 4 includes a CAN communication unit 4a, a switch control unit 4b, and a DC-DC control unit 4c.

ＣＡＮ通信部４ａは、上位ＥＣＵ１８との間でＣＡＮ通信を行う。たとえば、ＣＡＮ通信部４ａは、上位ＥＣＵ１８から送信された車両の状態を示す情報、信号、および動作指示などを受信し、上位ＥＣＵ１８に対して種々の情報と信号を送信する。 The CAN communication unit 4a performs CAN communication with the host ECU 18. For example, the CAN communication unit 4 a receives information indicating a vehicle state, a signal, an operation instruction, and the like transmitted from the host ECU 18, and transmits various information and signals to the host ECU 18.

スイッチ制御部４ｂは、スイッチング素子５のゲートにＰＷＭ信号を印加して、スイッチング素子５をスイッチング動作（オン・オフ）させる。具体的には、スイッチング素子５が図１のようなＰチャンネル型のＦＥＴの場合、ゲートに印加されるＰＷＭ信号のローレベル期間でスイッチング素子５がオンして、第３電力経路Ｌ３が閉路される。また、ゲートに印加されるＰＷＭ信号のハイレベル期間でスイッチング素子５がオフして、第３電力経路Ｌ３が開路される。 The switch control unit 4 b applies a PWM signal to the gate of the switching element 5 to cause the switching element 5 to perform a switching operation (ON / OFF). Specifically, when the switching element 5 is a P-channel FET as shown in FIG. 1, the switching element 5 is turned on during the low level period of the PWM signal applied to the gate, and the third power path L3 is closed. The Further, the switching element 5 is turned off during the high level period of the PWM signal applied to the gate, and the third power path L3 is opened.

このように、スイッチング素子５をＰＷＭ信号で駆動することで、スイッチング素子５のオフ・オフが繰り返されて、第３電力経路Ｌ３に電流が流れる。その際、単位時間におけるスイッチング素子５のオン期間とオフ期間の割合（ＰＷＭ信号のデューティ比）を変化させることで、第３電力経路Ｌ３の電力供給量が可変となる。つまり、スイッチ制御部４ｂは、スイッチング素子５のスイッチング動作をチョッパ制御する。 Thus, by driving the switching element 5 with the PWM signal, the switching element 5 is repeatedly turned off and off, and a current flows through the third power path L3. At that time, the power supply amount of the third power path L3 is variable by changing the ratio of the ON period and the OFF period (duty ratio of the PWM signal) of the switching element 5 per unit time. That is, the switch control unit 4b performs chopper control of the switching operation of the switching element 5.

ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、蓄電部１２を充放電する。また、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力電圧を制御する。 The DC-DC control unit 4 c controls the operation of the DC-DC converter 6 to charge / discharge the power storage unit 12. The DC-DC control unit 4 c controls the output voltage of the DC-DC converter 6.

第１電力経路Ｌ１と第２電力経路Ｌ２には、電圧測定器８、７がそれぞれ接続されている。そのうち、供給先用の電圧測定器７は、第２電力経路Ｌ２を通して被保護負荷１６に供給される電圧Ｖａを計測する。供給元用の電圧測定器８は、蓄電部１２の電圧Ｖｂを計測する。制御部４は、電圧測定器７、８の計測結果に基づいて、スイッチング素子５とＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御する。電圧測定器７は、本発明の「第１電圧測定器」に相当し、電圧測定器８は、本発明の「第２電圧測定器」に相当する。 Voltage measuring instruments 8 and 7 are connected to the first power path L1 and the second power path L2, respectively. Among them, the voltage measuring device 7 for supply destination measures the voltage Va supplied to the protected load 16 through the second power path L2. The voltage measuring device 8 for supply source measures the voltage Vb of the power storage unit 12. The control unit 4 controls the operations of the switching element 5 and the DC-DC converter 6 based on the measurement results of the voltage measuring devices 7 and 8. The voltage measuring device 7 corresponds to the “first voltage measuring device” of the present invention, and the voltage measuring device 8 corresponds to the “second voltage measuring device” of the present invention.

次に、電力供給装置１００とその周辺部の電力の流れを、図２〜図６を参照しながら説明する。 Next, the flow of power in the power supply apparatus 100 and its peripheral part will be described with reference to FIGS.

運転手がアクセルペダルを解放したり、ブレーキペダルを踏み込んだりして、走行中の車両が減速すると、図２に示すように、発電機１５で回生電力を発生させる。このように回生電力を発生させる際に、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオンし続け、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、回生電力により蓄電部１２を充電させる（図２の＃１）。詳しくは、発電機１５で発生させた回生電力が第３電力経路Ｌ３と第１電力経路Ｌ１によりＤＣ−ＤＣコンバータ６に導かれ、ＤＣ−ＤＣコンバータ６で回生電力の電圧を蓄電部１２に対応する電圧に変換（昇圧または降圧）して、該変換後の電力を蓄電部１２に蓄える。 When the driver releases the accelerator pedal or depresses the brake pedal and the traveling vehicle decelerates, the generator 15 generates regenerative power as shown in FIG. When the regenerative power is generated in this way, the switch control unit 4b continues to turn on the switching element 5, the DC-DC control unit 4c controls the operation of the DC-DC converter 6, and the power storage unit 12 is regenerated by the regenerative power. Charge (# 1 in FIG. 2). Specifically, the regenerative power generated by the generator 15 is guided to the DC-DC converter 6 through the third power path L3 and the first power path L1, and the DC-DC converter 6 corresponds the voltage of the regenerative power to the power storage unit 12. The voltage is converted (stepped up or stepped down) to be stored, and the converted electric power is stored in the power storage unit 12.

また、発電機１５で発生させた回生電力は、第３電力経路Ｌ３と第２電力経路Ｌ２により被保護負荷１６に供給されたり（図２の＃２）、電力供給装置１００を経由せずに負荷１７に供給されたりする（図２の＃３）。さらに、バッテリ１１の電圧が低下している場合は、回生電力によりバッテリ１１が充電される（図２の＃４）。対して、バッテリ１１の電圧が低下していない場合は、バッテリ１１の電力が第３電力経路Ｌ３と第２電力経路Ｌ２により被保護負荷１６に供給されたり（図２の＃５）、負荷１７に供給されたりする（図２の＃６）。つまり、回生電力の発生時は、回生電力やバッテリ１１の電力により、被保護負荷１６と負荷１７が駆動される。 In addition, the regenerative power generated by the generator 15 is supplied to the protected load 16 through the third power path L3 and the second power path L2 (# 2 in FIG. 2) or without passing through the power supply apparatus 100. Or supplied to the load 17 (# 3 in FIG. 2). Further, when the voltage of the battery 11 is lowered, the battery 11 is charged with regenerative power (# 4 in FIG. 2). On the other hand, when the voltage of the battery 11 is not lowered, the power of the battery 11 is supplied to the protected load 16 through the third power path L3 and the second power path L2 (# 5 in FIG. 2), or the load 17 (# 6 in FIG. 2). That is, when the regenerative power is generated, the protected load 16 and the load 17 are driven by the regenerative power or the power of the battery 11.

一方、車両の停車時（アイドリングストップ中など）は、発電機１５で発電がされなくなる。また、車両が減速せずに通常走行している際（加速時や一定走行時）に、バッテリ１１の電圧が十分であるような場合は、車両の燃料消費率を向上させるため、発電機１５で発電させない。このような発電機１５の非発電時（少なくとも回生電力が発生していないとき）は、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６により蓄電部１２の放電を開始する（図３〜図６の＃１）。そして、図３〜図６に示すように、電圧測定器８で計測された蓄電部１２の電圧Ｖｂと、電圧測定器７で計測された被保護負荷１６の供給電圧Ｖａとに基づいて、スイッチング素子５のスイッチング動作が制御され、蓄電部１２の電力の供給状態が変化する。以下、これについて詳述する。 On the other hand, when the vehicle is stopped (such as when idling is stopped), the generator 15 does not generate power. Further, when the voltage of the battery 11 is sufficient when the vehicle is traveling normally without being decelerated (during acceleration or constant traveling), the generator 15 is used to improve the fuel consumption rate of the vehicle. Do not generate electricity. When the generator 15 is not generating power (at least when regenerative power is not generated), the DC-DC control unit 4c starts discharging the power storage unit 12 by the DC-DC converter 6 (FIGS. 3 to 6). # 1). As shown in FIGS. 3 to 6, switching is performed based on the voltage Vb of the power storage unit 12 measured by the voltage measuring device 8 and the supply voltage Va of the protected load 16 measured by the voltage measuring device 7. The switching operation of element 5 is controlled, and the power supply state of power storage unit 12 changes. This will be described in detail below.

図３に示すように、蓄電部１２の電圧Ｖｂが所定の基準値Ｖβ以上であり（Ｖｂ≧Ｖβ）、かつ被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが所定の基準値Ｖα以上である（Ｖａ≧Ｖα）場合は、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオンし続ける。詳しくは、スイッチング素子５のゲートに印加するＰＷＭ信号のレベルを、ローレベルに維持する。また、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、蓄電部１２の電力を負荷１６、１７に供給する。詳しくは、蓄電部１２からの直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ６で負荷１６、１７に対応する直流電圧に変換（昇圧または降圧）して、該変換後の電力を各電力経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３により負荷１６、１７に供給する（図３の＃１、＃２、＃３）。このとき、蓄電部１２から負荷１６、１７への電力供給量は、それぞれ制限されない。 As shown in FIG. 3, the voltage Vb of the power storage unit 12 is equal to or higher than a predetermined reference value Vβ (Vb ≧ Vβ), and the supply voltage Va of the protected load 16 is equal to or higher than a predetermined reference value Vα (Va ≧ Vα). ), The switch control unit 4b keeps the switching element 5 on. Specifically, the level of the PWM signal applied to the gate of the switching element 5 is maintained at a low level. Further, the DC-DC control unit 4 c controls the operation of the DC-DC converter 6 and supplies the power of the power storage unit 12 to the loads 16 and 17. Specifically, the DC voltage from the power storage unit 12 is converted (boosted or stepped down) into a DC voltage corresponding to the loads 16 and 17 by the DC-DC converter 6, and the converted power is converted into the power paths L1, L2, and L3. To supply the loads 16 and 17 (# 1, # 2, # 3 in FIG. 3). At this time, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the loads 16 and 17 is not limited.

またこのとき、バッテリ１１の電圧が低い場合は、蓄電部１２の電力によりバッテリ１１が充電される（図３の＃４）。対して、バッテリ１１の電圧が低くない場合は、バッテリ１１の電力も負荷１６、１７に供給される（図３の＃５と＃６）。上記のように、発電機１５の非発電時において、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり、かつ被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖα以上である場合は、蓄電部１２やバッテリ１１の電力により負荷１６、１７が駆動される。 At this time, when the voltage of the battery 11 is low, the battery 11 is charged by the power of the power storage unit 12 (# 4 in FIG. 3). On the other hand, when the voltage of the battery 11 is not low, the power of the battery 11 is also supplied to the loads 16 and 17 (# 5 and # 6 in FIG. 3). As described above, when the voltage Vb of the power storage unit 12 is equal to or higher than the reference value Vβ and the supply voltage Va of the protected load 16 is equal to or higher than the reference value Vα when the generator 15 is not generating power, the power storage unit 12 The loads 16 and 17 are driven by the power of the battery 11.

なお、上記において、蓄電部１２の電圧Ｖｂと比較する基準値Ｖβは、たとえば、負荷１７やスタータモータ１４を駆動するために蓄電部１２の電力を使用した場合に、残りの蓄電部１２の電力で被保護負荷１６を駆動できなくなるときの、蓄電部１２の電圧値に設定されている。また、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａと比較する基準値Ｖαは、たとえば、負荷１７やスタータモータ１４を駆動するために蓄電部１２の電力を無制限に使用した場合に、残りの蓄電部１２の電力で被保護負荷１６を駆動できなくなるときの、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力（接続点Ｐ側の出力）の電圧値に設定されている。図４以降においても同様である。基準値Ｖαは、本発明の「第１基準値」に相当し、基準値Ｖβは、本発明の「第２基準値」に相当する。 In the above, the reference value Vβ to be compared with the voltage Vb of the power storage unit 12 is, for example, the power of the remaining power storage unit 12 when the power of the power storage unit 12 is used to drive the load 17 or the starter motor 14. Thus, the voltage value of the power storage unit 12 when the protected load 16 cannot be driven is set. Further, the reference value Vα to be compared with the supply voltage Va of the protected load 16 is, for example, when the power of the power storage unit 12 is used without limitation to drive the load 17 or the starter motor 14. It is set to the voltage value of the output of the DC-DC converter 6 (output on the connection point P side) when the protected load 16 cannot be driven with electric power. The same applies to FIG. 4 and subsequent figures. The reference value Vα corresponds to the “first reference value” of the present invention, and the reference value Vβ corresponds to the “second reference value” of the present invention.

図４に示すように、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり（Ｖｂ≧Ｖβ）、かつ被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖαより低い（Ｖａ＜Ｖα）場合は、スイッチ制御部４ｂが、供給電圧Ｖａに応じてスイッチング素子５のスイッチング動作をチョッパ制御する。具体的には、供給電圧Ｖａが下がるに連れて、スイッチング素子５のオン期間を短くし、供給電圧Ｖａが上がるに連れて、スイッチング素子５のオン期間を長くして、スイッチング素子５のオン・オフを繰り返す。このとき、ＰＷＭ信号のデューティ比は、０％より大きくて、１００％より小さい値に設定される。また、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、蓄電部１２の電力を負荷１６、１７に供給する（図４の＃１、＃２、＃３）。これにより、蓄電部１２から負荷１７への電力供給量が、スイッチング素子５のオフ期間に応じて制限され、被保護負荷１６の駆動に必要な電力が被保護負荷１６に供給可能となる（図４の＃２）。 As shown in FIG. 4, when the voltage Vb of the power storage unit 12 is equal to or higher than the reference value Vβ (Vb ≧ Vβ) and the supply voltage Va of the protected load 16 is lower than the reference value Vα (Va <Vα), the switch The control unit 4b performs chopper control of the switching operation of the switching element 5 according to the supply voltage Va. Specifically, as the supply voltage Va decreases, the on-period of the switching element 5 is shortened, and as the supply voltage Va increases, the on-period of the switching element 5 is lengthened. Repeat off. At this time, the duty ratio of the PWM signal is set to a value larger than 0% and smaller than 100%. Moreover, the DC-DC control part 4c controls the operation | movement of the DC-DC converter 6, and supplies the electric power of the electrical storage part 12 to the load 16 and 17 (# 1, # 2, # 3 of FIG. 4). As a result, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the load 17 is limited according to the OFF period of the switching element 5, and the power required to drive the protected load 16 can be supplied to the protected load 16 (FIG. 4 # 2).

またこのときも、バッテリ１１の電圧が低い場合は、蓄電部１２の電力がバッテリ１１の充電に使用される（図４の＃４）。対して、バッテリ１１の電圧が低くない場合は、バッテリ１１の電力も負荷１６、１７に供給される（図４の＃５、＃６）。このバッテリ１１から被保護負荷１６への電力供給量も、スイッチング素子５のオフ期間に応じて制限される。上記のように、発電機１５の非発電時において、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり、かつ被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖαより低い場合も、蓄電部１２やバッテリ１１の電力により負荷１６、１７は駆動される。然るに、蓄電部１２から負荷１７への電力供給量や、バッテリ１１から被保護負荷１６への電力供給量は、スイッチング素子５のオフ期間に応じて制限される。 Also at this time, when the voltage of the battery 11 is low, the power of the power storage unit 12 is used to charge the battery 11 (# 4 in FIG. 4). On the other hand, when the voltage of the battery 11 is not low, the power of the battery 11 is also supplied to the loads 16 and 17 (# 5 and # 6 in FIG. 4). The amount of power supplied from the battery 11 to the protected load 16 is also limited according to the OFF period of the switching element 5. As described above, when the generator 15 is not generating power, the voltage Vb of the power storage unit 12 is equal to or higher than the reference value Vβ and the supply voltage Va of the protected load 16 is lower than the reference value Vα. The loads 16 and 17 are driven by the power of the battery 11. However, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the load 17 and the amount of power supplied from the battery 11 to the protected load 16 are limited according to the OFF period of the switching element 5.

車両のアイドリングストップ後に、エンジンを再始動する際は、図５に示すように、リレースイッチ１３がオンして、スタータモータ１４が駆動される。この際も、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり（Ｖｂ≧基準値Ｖβ）、かつ被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖαより低い（Ｖａ＜Ｖα）場合は、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をチョッパ制御して、繰り返しオン・オフさせる。また、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、蓄電部１２の電力を負荷１６、１７と、さらにスタータモータ１４にも供給する（図５の＃１、＃２、＃３、＃４）。 When the engine is restarted after idling stop of the vehicle, as shown in FIG. 5, the relay switch 13 is turned on and the starter motor 14 is driven. Also in this case, when the voltage Vb of the power storage unit 12 is equal to or higher than the reference value Vβ (Vb ≧ reference value Vβ) and the supply voltage Va of the protected load 16 is lower than the reference value Vα (Va <Vα), switch control is performed. The unit 4b chopper-controls the switching element 5 and repeatedly turns it on / off. Further, the DC-DC control unit 4c controls the operation of the DC-DC converter 6 and supplies the power of the power storage unit 12 to the loads 16 and 17 and also to the starter motor 14 (# 1, # 2 in FIG. 5). , # 3, # 4).

スタータモータ１４の駆動時には、スタータモータ１４に大電流が流れて、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが低下する。これが電圧測定器７により検出されると、スイッチ制御部４ｂは、スイッチング素子５のオン期間を、図４の場合よりさらに短くする。これにより、蓄電部１２からスタータモータ１４と負荷１７に供給される電力量がさらに制限されるので（図５の＃３’）、供給電圧Ｖａが低下しても、被保護負荷１６の駆動に必要な電力が被保護負荷１６に供給可能となる（図５の＃２）。この結果、被保護負荷１６が安定して駆動を継続することが可能となる。 When the starter motor 14 is driven, a large current flows through the starter motor 14 and the supply voltage Va of the protected load 16 decreases. When this is detected by the voltage measuring instrument 7, the switch control unit 4b further shortens the ON period of the switching element 5 as compared with the case of FIG. As a result, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the starter motor 14 and the load 17 is further limited (# 3 ′ in FIG. 5), so that the protected load 16 can be driven even if the supply voltage Va decreases. Necessary electric power can be supplied to the protected load 16 (# 2 in FIG. 5). As a result, the protected load 16 can be stably driven.

そして、図６に示すように、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβより低くなった場合（Ｖｂ＜Ｖβ）は、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオフし続ける。詳しくは、スイッチング素子５のゲートに印加するＰＷＭ信号のレベルを、ハイレベルに維持する。また、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を制御して、蓄電部１２の電力を被保護負荷１６にだけ供給する（図６の＃１、＃２）。スイッチング素子５がオフのため、蓄電部１２の電力は負荷１７に供給されない。このため、被保護負荷１６の駆動に必要な電力が、被保護負荷１６に供給可能となり、被保護負荷１６が安定に駆動を継続する。負荷１７には、バッテリ１１の電力が供給される（図６の＃３）。 As shown in FIG. 6, when the voltage Vb of the power storage unit 12 becomes lower than the reference value Vβ (Vb <Vβ), the switch control unit 4 b continues to turn off the switching element 5. Specifically, the level of the PWM signal applied to the gate of the switching element 5 is maintained at a high level. Moreover, the DC-DC control part 4c controls the operation | movement of the DC-DC converter 6, and supplies the electric power of the electrical storage part 12 only to the protected load 16 (# 1, # 2 of FIG. 6). Since the switching element 5 is off, the power of the power storage unit 12 is not supplied to the load 17. For this reason, the electric power necessary for driving the protected load 16 can be supplied to the protected load 16, and the protected load 16 continues to be driven stably. The power of the battery 11 is supplied to the load 17 (# 3 in FIG. 6).

一方、車両が通常走行している際に、エンジンの駆動力により、図７に示すように、発電機１５で発電されることもある。この場合、スイッチ制御部４ｂは、スイッチング素子５をオンし続ける。このため、発電機１５の発電電力が、第３電力経路Ｌ３と第２電力経路Ｌ２により、被保護負荷１６に供給される（図７の＃１）。また、発電機１５の発電電力は、負荷１７にも供給される（図７の＃２）。さらに、バッテリ１１の電圧が低下している場合は、発電機１５の発電電力によりバッテリ１１が充電される（図７の＃３）。対して、バッテリ１１の電圧が低下していない場合は、バッテリ１１の電力が負荷１６、１７に供給される（図７の＃４、＃５）。つまり、回生電力が発生しない発電機１５の通常発電時は、発電機１５の発電電力やバッテリ１１の電力により、負荷１６、１７が駆動される。 On the other hand, when the vehicle is traveling normally, electric power may be generated by the generator 15 as shown in FIG. In this case, the switch control unit 4b keeps the switching element 5 on. For this reason, the power generated by the generator 15 is supplied to the protected load 16 through the third power path L3 and the second power path L2 (# 1 in FIG. 7). Further, the power generated by the generator 15 is also supplied to the load 17 (# 2 in FIG. 7). Further, when the voltage of the battery 11 is lowered, the battery 11 is charged by the generated power of the generator 15 (# 3 in FIG. 7). On the other hand, when the voltage of the battery 11 is not lowered, the power of the battery 11 is supplied to the loads 16 and 17 (# 4 and # 5 in FIG. 7). That is, during normal power generation of the generator 15 that does not generate regenerative power, the loads 16 and 17 are driven by the generated power of the generator 15 and the power of the battery 11.

次に、電力供給装置１００とその周辺部の動作の一例を、図２〜図１０を参照しながら説明する。 Next, an example of the operation of the power supply apparatus 100 and its peripheral part will be described with reference to FIGS.

運転手により、図示しない車両のアクセサリスイッチやイグニッションスイッチがオン操作されて、車両が起動すると、制御部４は、上位ＥＣＵ１８からの充放電指示を待つ（図８のステップＳ１、Ｓ３）。 When the driver turns on an accessory switch or an ignition switch (not shown) of the vehicle and the vehicle starts up, the controller 4 waits for a charge / discharge instruction from the host ECU 18 (steps S1 and S3 in FIG. 8).

発電機１５で回生電力を発生させようとする際は、上位ＥＣＵ１８が、蓄電部１２を充電するための充電指示を電力供給装置１００に対して送信する。この充電指示をＣＡＮ通信部４ａにより受信すると（図８のステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４は充電制御を実行する（図８のステップＳ２、図９）。 When trying to generate regenerative power with the power generator 15, the host ECU 18 transmits a charging instruction for charging the power storage unit 12 to the power supply device 100. When this charging instruction is received by the CAN communication unit 4a (step S1: YES in FIG. 8), the control unit 4 executes charging control (step S2, FIG. 9 in FIG. 8).

詳しくは、充電制御が開始されると、まず、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオンし（図９のステップＳ１１）、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を開始させて、発電機１５の回生電力で蓄電部１２を充電する（図９のステップＳ１２、図２）。 Specifically, when charging control is started, first, the switch control unit 4b turns on the switching element 5 (step S11 in FIG. 9), and the DC-DC control unit 4c starts the operation of the DC-DC converter 6. Then, the power storage unit 12 is charged with the regenerative power of the generator 15 (step S12 in FIG. 9, FIG. 2).

その後、発電機１５で回生電力の発生を停止しようとする際は、上位ＥＣＵ１８が、蓄電部１２の充電を停止させるための充電停止指示を電力供給装置１００に対して送信する。この充電停止指示をＣＡＮ通信部４ａにより受信すると（図９のステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を停止させ（図９のステップＳ１４）、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオフする（図９のステップＳ１５）。これにより蓄電部１２の充電制御が終了する。 Thereafter, when the generator 15 tries to stop the generation of regenerative power, the host ECU 18 transmits a charge stop instruction for stopping the charging of the power storage unit 12 to the power supply device 100. When this charging stop instruction is received by the CAN communication unit 4a (step S13 in FIG. 9: YES), the DC-DC control unit 4c stops the operation of the DC-DC converter 6 (step S14 in FIG. 9), and the switch control unit 4b turns off the switching element 5 (step S15 in FIG. 9). Thereby, the charging control of the power storage unit 12 ends.

充電制御が終了した後、車両の駆動が停止されなければ（図８のステップＳ５：ＮＯ）、制御部４は、再び上位ＥＣＵ１８からの充放電指示を待つ（図８のステップＳ１、Ｓ３）。 If the driving of the vehicle is not stopped after the charging control is finished (step S5 in FIG. 8: NO), the control unit 4 again waits for a charge / discharge instruction from the host ECU 18 (steps S1 and S3 in FIG. 8).

一方、発電機１５で発電させないときは、上位ＥＣＵ１８が、蓄電部１２を放電させるための放電指示を電力供給装置１００に対して送信する。この放電指示をＣＡＮ通信部４ａにより受信すると（図８のステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４は放電制御を実行する（図８のステップＳ４、図１０）。 On the other hand, when the power generator 15 does not generate power, the host ECU 18 transmits a discharge instruction for discharging the power storage unit 12 to the power supply device 100. When this discharge instruction is received by the CAN communication unit 4a (step S3 in FIG. 8: YES), the control unit 4 performs discharge control (step S4 in FIG. 8, FIG. 10).

詳しくは、放電制御が開始されると、まず、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を開始させて、蓄電部１２を放電する（図１０のステップＳ２１）。次に、制御部４が、電圧測定器７により被保護負荷１６の供給電圧Ｖａを計測し、かつ電圧測定器８により蓄電部１２の電圧Ｖｂを計測する（図１０のステップＳ２２）。 Specifically, when the discharge control is started, first, the DC-DC control unit 4c starts the operation of the DC-DC converter 6 to discharge the power storage unit 12 (step S21 in FIG. 10). Next, the control unit 4 measures the supply voltage Va of the protected load 16 with the voltage measuring device 7, and measures the voltage Vb of the power storage unit 12 with the voltage measuring device 8 (step S22 in FIG. 10).

そして、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり（図１０のステップＳ２３：ＹＥＳ）、かつ、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖα以上であれば（図１０のステップＳ２４：ＹＥＳ）、通常モードに入り、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオンする（図１０のステップＳ２５）。これにより、図３に示したように、蓄電部１２の電力が、スイッチング素子５で制限されることなく負荷１６、１７に供給される。 If voltage Vb of power storage unit 12 is equal to or higher than reference value Vβ (step S23 in FIG. 10: YES) and supply voltage Va of protected load 16 is equal to or higher than reference value Vα (step S24 in FIG. 10). YES), the normal mode is entered, and the switch controller 4b turns on the switching element 5 (step S25 in FIG. 10). Thereby, as shown in FIG. 3, the electric power of the power storage unit 12 is supplied to the loads 16 and 17 without being restricted by the switching element 5.

この後、上位ＥＣＵ１８から放電停止指示がなければ（図１０のステップＳ２８：ＮＯ）、再び制御部４は、電圧測定器７、８により被保護負荷１６の供給電圧Ｖａと蓄電部１２の電圧Ｖｂを計測する（図１０のステップＳ２２）。 After this, if there is no discharge stop instruction from the host ECU 18 (step S28 in FIG. 10: NO), the control unit 4 again uses the voltage measuring devices 7 and 8 to supply the supply voltage Va of the protected load 16 and the voltage Vb of the power storage unit 12. Is measured (step S22 in FIG. 10).

一方、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβ以上であり（図１０のステップＳ２３：ＹＥＳ）、かつ、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖαより低ければ（図１０のステップＳ２４：ＮＯ）、電力制限モードに入る（図１０のステップＳ２６）。この電力制限モードでは、スイッチ制御部４ｂが、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａに応じて、スイッチング素子５のスイッチング動作をチョッパ制御する。 On the other hand, if voltage Vb of power storage unit 12 is equal to or higher than reference value Vβ (step S23 in FIG. 10) and supply voltage Va of protected load 16 is lower than reference value Vα (step S24 in FIG. 10: NO). ) And enters the power limiting mode (step S26 in FIG. 10). In this power limit mode, the switch control unit 4 b performs chopper control of the switching operation of the switching element 5 according to the supply voltage Va of the protected load 16.

詳しくは、スイッチ制御部４ｂは、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａの大きさに応じて、スイッチング素子５のゲートに印加するＰＷＭ信号のデューティ比を設定し、このＰＷＭ信号によりスイッチング素子５を繰り返しオン・オフする。これにより、図４および図５に示したように、蓄電部１２の電力が、負荷１７やスタータモータ１４には制限されながら供給され、被保護負荷１６には制限されることなく供給される。 Specifically, the switch control unit 4b sets the duty ratio of the PWM signal applied to the gate of the switching element 5 in accordance with the magnitude of the supply voltage Va of the protected load 16, and repeats the switching element 5 by this PWM signal. Turn on and off. As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, the electric power of the power storage unit 12 is supplied to the load 17 and the starter motor 14 while being restricted, and is supplied to the protected load 16 without being restricted.

他方、蓄電部１２の電圧Ｖｂが基準値Ｖβより低ければ（図１０のステップＳ２３：ＮＯ）、供給先限定モードに入り、スイッチ制御部４ｂが、スイッチング素子５をオフする（図１０のステップＳ２７）。これにより、図６に示したように、蓄電部１２の電力が被保護負荷１６のみに供給され、負荷１７やスタータモータ１４には供給されなくなる。 On the other hand, if voltage Vb of power storage unit 12 is lower than reference value Vβ (step S23 in FIG. 10: NO), the supply destination limiting mode is entered, and switch control unit 4b turns off switching element 5 (step S27 in FIG. 10). ). Thereby, as shown in FIG. 6, the electric power of the power storage unit 12 is supplied only to the protected load 16 and is not supplied to the load 17 or the starter motor 14.

その後、たとえば発電機１５で発電させようとする場合、上位ＥＣＵ１８が、放電停止指示を電力供給装置１００に対して送信する。この放電停止指示をＣＡＮ通信部４ａにより受信すると（図１０のステップＳ２８：ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣ制御部４ｃがＤＣ−ＤＣコンバータ６の動作を停止させ（図１０のステップＳ２９）、スイッチ制御部４ｂがスイッチング素子５をオフする（図１０のステップＳ３０）。これにより蓄電部１２の放電制御が終了する。 Thereafter, for example, when the generator 15 is to generate power, the host ECU 18 transmits a discharge stop instruction to the power supply apparatus 100. When this discharge stop instruction is received by the CAN communication unit 4a (step S28 in FIG. 10: YES), the DC-DC control unit 4c stops the operation of the DC-DC converter 6 (step S29 in FIG. 10), and the switch control unit 4b turns off the switching element 5 (step S30 in FIG. 10). Thereby, the discharge control of the power storage unit 12 ends.

放電制御が終了した後、車両の駆動が停止されなければ（図８のステップＳ５：ＮＯ）、制御部４は、再び上位ＥＣＵ１８からの充放電指示を待つ（図８のステップＳ１、Ｓ３）。 If the driving of the vehicle is not stopped after the discharge control is finished (step S5 in FIG. 8: NO), the control unit 4 again waits for a charge / discharge instruction from the host ECU 18 (steps S1 and S3 in FIG. 8).

そして、運転手によりアクセサリスイッチやイグニッションスイッチがオフ操作されて、車両の駆動が停止すると（図８のステップＳ５：ＹＥＳ）、制御部４および電力供給装置１００の駆動も停止する。 Then, when the accessory switch and the ignition switch are turned off by the driver and the driving of the vehicle is stopped (step S5 in FIG. 8: YES), the driving of the control unit 4 and the power supply device 100 is also stopped.

上記実施形態によると、蓄電部１２の放電時に、スイッチング素子５のスイッチング動作をチョッパ制御することで、蓄電部１２の電力を、被保護負荷１６に供給しつつ、負荷１７やスタータモータ１４に制限しながら供給することができる。つまり、負荷１７やスタータモータ１４に供給する電力を制限した分、被保護負荷１６に供給する電力を多く確保することができる。よって、蓄電部１２の電力を複数の供給先１６、１７、１４に分配供給しつつ、供給先に応じて電力供給量を変えることが可能となる。この結果、バッテリ１１の放電を抑制することができるとともに、被保護負荷１６に安定に電力を供給して、被保護負荷１６の駆動を継続させることができる。 According to the above embodiment, when the power storage unit 12 is discharged, the switching operation of the switching element 5 is chopper-controlled so that the power of the power storage unit 12 is supplied to the protected load 16 and limited to the load 17 and the starter motor 14. Can be supplied while. That is, it is possible to secure a large amount of electric power supplied to the protected load 16 by the amount of electric power supplied to the load 17 and the starter motor 14 being limited. Therefore, it is possible to change the power supply amount according to the supply destination while distributing and supplying the power of the power storage unit 12 to the plurality of supply destinations 16, 17, and 14. As a result, discharge of the battery 11 can be suppressed, and power can be stably supplied to the protected load 16 so that driving of the protected load 16 can be continued.

また、上記実施形態では、スタータモータ１４の駆動時に、バッテリ１１の電力だけでなく、蓄電部１２の電力もスタータモータ１４に供給するので、バッテリ１１の大量放電を抑制することができる。またその際、スイッチング素子５のスイッチング動作をチョッパ制御して、蓄電部１２からスタータモータ１４に供給する電力を制限するので、被保護負荷１６に供給する電力を多く確保することができ、被保護負荷１６を安定に駆動し続けることが可能となる。 Further, in the above embodiment, not only the power of the battery 11 but also the power of the power storage unit 12 is supplied to the starter motor 14 when the starter motor 14 is driven, so that a large amount of discharge of the battery 11 can be suppressed. At that time, the switching operation of the switching element 5 is chopper-controlled to limit the power supplied from the power storage unit 12 to the starter motor 14, so that a large amount of power supplied to the protected load 16 can be secured, It becomes possible to continue driving the load 16 stably.

また、上記実施形態では、発電機１５で回生電力を発生させようとするときに、スイッチング素子５をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ６により回生電力を蓄電部１２に蓄えている。また、発電機１５で回生電力が発生しないときに、スイッチング素子５をオンまたはオン・オフして、ＤＣ−ＤＣコンバータ６により蓄電部１２を放電させて、蓄電部１２の電力を負荷１６、１７やスタータモータ１４に供給している。このため、回生電力を有用に活用して、負荷１６、１７やスタータモータ１４を駆動することができる。 In the above embodiment, when the generator 15 is to generate regenerative power, the switching element 5 is turned on and the regenerative power is stored in the power storage unit 12 by the DC-DC converter 6. Further, when regenerative power is not generated in the generator 15, the switching element 5 is turned on or off, the power storage unit 12 is discharged by the DC-DC converter 6, and the power of the power storage unit 12 is supplied to the loads 16, 17. Or the starter motor 14. For this reason, it is possible to drive the loads 16 and 17 and the starter motor 14 by effectively utilizing the regenerative power.

また、上記実施形態では、電圧測定器７により被保護負荷１６の供給電圧Ｖａを計測し、該供給電圧Ｖａに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を設定することで、スイッチング素子５のオン期間とオフ期間の割合を変更している。このため、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａを所望の大きさに確保し、かつ、蓄電部１２から負荷１７やスタータモータ１４に供給する電力を制限することができる。 In the above embodiment, the voltage measuring device 7 measures the supply voltage Va of the protected load 16 and sets the duty ratio of the PWM signal based on the supply voltage Va, so that the ON period and the OFF of the switching element 5 are set. The percentage of the period has been changed. For this reason, the supply voltage Va of the protected load 16 can be ensured to a desired level, and the power supplied from the power storage unit 12 to the load 17 and the starter motor 14 can be limited.

特に、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが下がるに連れて、スイッチング素子５のオン期間を短くし、供給電圧Ｖａが上がるに連れて、スイッチング素子５のオン期間を長くしている。このため、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが低いほど、蓄電部１２から負荷１７やスタータモータ１４への電力供給量を減らして、被保護負荷１６への電力供給量を多く確保し、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａを上げることができる。また、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが高いほど、蓄電部１２から負荷１７やスタータモータ１４への電力供給量を増やして、バッテリ１１の放電を抑制し、バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。 In particular, the ON period of the switching element 5 is shortened as the supply voltage Va of the protected load 16 decreases, and the ON period of the switching element 5 is increased as the supply voltage Va increases. For this reason, as the supply voltage Va of the protected load 16 is lower, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the load 17 and the starter motor 14 is reduced, and a larger amount of power is supplied to the protected load 16. The supply voltage Va of the load 16 can be increased. Further, as the supply voltage Va of the protected load 16 is higher, the amount of power supplied from the power storage unit 12 to the load 17 and the starter motor 14 can be increased, so that the discharge of the battery 11 can be suppressed and the life of the battery 11 can be extended. .

また、被保護負荷１６の供給電圧Ｖａが基準値Ｖα以上である場合に、スイッチング素子５をオンし続け、供給電圧Ｖａが基準値Ｖαより低い場合に、スイッチング素子５を繰り返しオン・オフしている。このため、被保護負荷１６を安定に駆動できる程度に、蓄電部１２の電力を負荷１６、１７とスタータモータ１４に供給しつつ、バッテリ１１の放電を抑制することができる。 In addition, when the supply voltage Va of the protected load 16 is equal to or higher than the reference value Vα, the switching element 5 is continuously turned on. When the supply voltage Va is lower than the reference value Vα, the switching element 5 is repeatedly turned on / off. Yes. For this reason, discharge of the battery 11 can be suppressed while supplying the power of the power storage unit 12 to the loads 16 and 17 and the starter motor 14 to such an extent that the protected load 16 can be driven stably.

さらに、上記実施形態では、電圧測定器８により蓄電部１２の電圧Ｖｂを計測し、該電圧Ｖｂが基準値Ｖβより下がった場合に、スイッチング素子５をオフしている。このため、蓄電部１２の電圧が低下したときに、蓄電部１２の電力を負荷１７やスタータモータ１４に供給せずに、被保護負荷１６にだけ供給して、被保護負荷１６の駆動を継続させることができる。また、蓄電部１２の電圧が高いときは、スイッチング素子５がオフしないので、被保護負荷１６だけでなく、負荷１７やスタータモータ１４にも蓄電部１２の電力を供給して、バッテリ１１の放電を抑制し、バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。 Furthermore, in the above embodiment, the voltage measuring device 8 measures the voltage Vb of the power storage unit 12, and when the voltage Vb falls below the reference value Vβ, the switching element 5 is turned off. For this reason, when the voltage of the power storage unit 12 decreases, the power of the power storage unit 12 is not supplied to the load 17 or the starter motor 14 but is supplied only to the protected load 16 and the drive of the protected load 16 is continued. Can be made. When the voltage of the power storage unit 12 is high, the switching element 5 is not turned off, so that the power of the power storage unit 12 is supplied not only to the protected load 16 but also to the load 17 and the starter motor 14 to discharge the battery 11. And the life of the battery 11 can be extended.

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、電圧測定器７により計測した被保護負荷１６の供給電圧Ｖａに応じて、スイッチング素子５のオン期間とオフ期間の割合を変化させた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、スタータモータ１４の駆動（アイドリングストップやエンジンの状態）に関する信号や情報を、上位ＥＣＵ１８から受信したときに、被保護負荷１６の供給電圧の変化が想定されるので、それに応じてスイッチング素子５のオン期間とオフ期間の割合を変化させてもよい。 The present invention can employ various embodiments other than those described above. For example, in the above embodiment, the example in which the ratio of the on period and the off period of the switching element 5 is changed according to the supply voltage Va of the protected load 16 measured by the voltage measuring device 7 has been described. Is not limited to this. In addition to this, for example, when a signal or information related to driving of the starter motor 14 (idling stop or engine state) is received from the host ECU 18, a change in the supply voltage of the protected load 16 is assumed. Thus, the ratio between the ON period and the OFF period of the switching element 5 may be changed.

また、以上の実施形態では、昇圧と降圧の機能を有するＤＣ−ＤＣコンバータ６を第１電力経路Ｌ１に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。バッテリや蓄電部や発電機の容量と電圧によっては、昇圧または降圧のうち一方の機能を有するＤＣ−ＤＣコンバータを第１電力経路に設けたり、ＤＣ−ＤＣコンバータを省略したりしてもよい。 Moreover, although the example which provided the DC-DC converter 6 which has a function of pressure | voltage rise and pressure | voltage fall in the 1st electric power path | route L1 was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this. Depending on the capacity and voltage of the battery, power storage unit, and generator, a DC-DC converter having one of the functions of step-up or step-down may be provided in the first power path, or the DC-DC converter may be omitted.

また、以上の実施形態では、第２電力経路Ｌ２の一端（第２接続端子Ｃ２）に被保護負荷１６が接続され、第３電力経路Ｌ３の一端（第３接続端子Ｃ３）に他の負荷１７が接続された例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、負荷１７を省略して、車両の電装品を全て被保護負荷１６に含めてもよい。 In the above embodiment, the protected load 16 is connected to one end (second connection terminal C2) of the second power path L2, and another load 17 is connected to one end (third connection terminal C3) of the third power path L3. However, the present invention is not limited to this example. For example, the load 17 may be omitted and all the electrical components of the vehicle may be included in the protected load 16.

さらに、以上の実施形態では、車載用の電力供給装置１００に本発明を適用した例を示したが、本発明はその他の用途の電力供給装置に対しても適用することができる。 Furthermore, although the example which applied this invention to the vehicle-mounted power supply apparatus 100 was shown in the above embodiment, this invention is applicable also to the power supply apparatus of another use.

４ｂスイッチ制御部
４ｃＤＣ−ＤＣ制御部
５スイッチング素子
６ＤＣ−ＤＣコンバータ
７電圧測定器（第１電圧測定器）
８電圧測定器（第２電圧測定器）
１１バッテリ
１２蓄電部
１４スタータモータ（第２負荷）
１５発電機
１６被保護負荷（第１負荷）
１７負荷（第２負荷）
１００電力供給装置
Ｌ１第１電力経路
Ｌ２第２電力経路
Ｌ３第３電力経路
Ｐ接続点
Ｖａ被保護負荷への供給電圧
Ｖｂ蓄電部の電圧 4b Switch control unit 4c DC-DC control unit 5 Switching element 6 DC-DC converter 7 Voltage measuring device (first voltage measuring device)
8 Voltage measuring instrument (second voltage measuring instrument)
11 battery 12 power storage unit 14 starter motor (second load)
15 Generator 16 Protected load (first load)
17 Load (second load)
100 Power supply device L1 First power path L2 Second power path L3 Third power path P Connection point Va Supply voltage to protected load Vb Voltage of power storage unit

Claims

A first power path having a power storage unit connected to one end;
A second power path with a first load connected to one end;
A third power path in which a generator, a DC power source, and a second load are respectively connected to one end;
A connection point where the other ends of the first to third power paths are connected to each other;
A power supply device comprising: a switching element that is provided in the third power path and closes the third power path in an on state and opens the circuit in an off state;
The power supply apparatus further comprising a switch control unit that chopper-controls a switching operation of the switching element.

The power supply device according to claim 1,
A DC-DC converter provided in the first power path for charging and discharging the power storage unit;
A DC-DC control unit for controlling the operation of the DC-DC converter,
When regenerative power is generated in the generator,
The switch control unit turns on the switching element,
The DC-DC control unit controls the operation of the DC-DC converter, charges the power storage unit with the regenerative power,
When the regenerative power is not generated in the generator,
The switch control unit turns on the switching element, or repeatedly turns on and off,
The DC-DC control unit controls the operation of the DC-DC converter to discharge the power storage unit.

In the electric power supply apparatus of Claim 1 or Claim 2,
A first voltage measuring device provided in the second power path and measuring a supply voltage to the first load;
The switch control unit changes a ratio of an on period and an off period of the switching element based on a measurement result of the first voltage measuring device.

The power supply device according to claim 3,
The switch control unit
As the measurement voltage of the first voltage measuring device decreases, the ON period of the switching element is shortened,
As the measurement voltage of the first voltage measuring device increases, the ON period of the switching element is lengthened.

In the electric power supply apparatus of Claim 3 or Claim 4,
When the measurement voltage of the first voltage measuring device is equal to or higher than a first reference value, the switch control unit turns on the switching element,
When the measured voltage of the first voltage measuring device is lower than a first reference value, the switch control unit repeatedly turns on and off the switching element.

In the electric power supply apparatus in any one of Claim 1 thru | or 5,
The first load includes a protected load that needs to be protected so that supply power does not decrease,
The second load includes an electric motor,
The switch control unit repeatedly turns on and off the switching element when the electric motor is driven.

The power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A second voltage measuring device provided in the first power path and measuring a voltage of the power storage unit;
When the measured voltage of the second voltage measuring device is lower than a second reference value, the switch control unit turns off the switching element.