JP2016132324A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車等の車両の電源装置に関し、特にアイドリングストップ機構を有する車両の電源装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle such as an automobile, and more particularly to the technical field of a power supply device for a vehicle having an idling stop mechanism.
この種の装置として、例えば、鉛蓄電池と、リチウムイオン電池と、該両電池を通電及び遮断する接続スイッチとを備える装置であって、エンジンのアイドリングストップ時には接続スイッチをオフにして、該エンジンの再始動後回生発電が行われる際に該接続スイッチをオンにする装置が提案されている(特許文献1参照)。 As this type of device, for example, a device comprising a lead storage battery, a lithium ion battery, and a connection switch for energizing and shutting off both the batteries, and when the engine is idling stopped, the connection switch is turned off. An apparatus has been proposed that turns on the connection switch when regenerative power generation is performed after restart (see Patent Document 1).
特許文献1に記載の技術では、エンジンの再始動後に、比較的長時間回生発電が行われないと、例えば負荷の消費電力が急上昇した場合、該負荷に適切に電力が供給されない可能性があるという技術的問題点がある。 In the technique described in Patent Document 1, if regenerative power generation is not performed for a relatively long time after the engine is restarted, for example, when the power consumption of the load increases rapidly, there is a possibility that power is not appropriately supplied to the load. There is a technical problem.
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、負荷の消費電力が急変した場合であっても該負荷に適切に電力を供給可能な電源装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, for example, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of appropriately supplying power to the load even when the power consumption of the load suddenly changes.
本発明の電源装置は、上記課題を解決するために、アイドリングストップ機能を有するエンジンを備える車両に搭載され、発電手段と、前記発電手段に夫々電気的に接続された第1バッテリ及び第2バッテリと、前記発電手段及び前記第1バッテリと前記第2バッテリとの通電及び遮断を切り替え可能なスイッチと、を備える電源装置であって、前記第1バッテリ及び前記第2バッテリ各々の充放電電流の積算値又はSOC(State of Charege)を算出するバッテリ状態算出手段と、前記アイドリングストップ機能により前記エンジンが自動停止された際に、前記発電手段及び前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間を遮断するように前記スイッチを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記バッテリ状態算出手段により算出された前記第1バッテリの充放電電流の積算値又はSOCに基づいて、前記第1バッテリのSOCが所定量まで回復した、又は、前記エンジンが自動停止後再始動してから所定時間経過した、ことを条件に、前記発電手段及び前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間を通電するように前記スイッチを制御する。 In order to solve the above-described problem, a power supply device of the present invention is mounted on a vehicle including an engine having an idling stop function, and a first battery and a second battery that are electrically connected to the power generation means and the power generation means, respectively. And a switch capable of switching between energization and shutoff of the power generation means and the first battery and the second battery, wherein the charge / discharge current of each of the first battery and the second battery is A battery state calculation means for calculating an integrated value or SOC (State of Charge), and when the engine is automatically stopped by the idling stop function, the power generation means and the first battery and the second battery Control means for controlling the switch to shut off, the control means calculating the battery state Based on the integrated value or SOC of the charge / discharge current of the first battery calculated by the means, the SOC of the first battery has recovered to a predetermined amount, or a predetermined time after the engine is restarted after automatic stop The switch is controlled so that the power generation means and the first battery and the second battery are energized on the condition that the time has elapsed.
本発明の電源装置によれば、当該電源装置は、アイドリングストップ機能を有するエンジンを備える車両に搭載されている。当該電源装置は、発電手段、第1バッテリ、第2バッテリ、スイッチ、バッテリ状態算出手段及び制御手段を備えて構成されている。 According to the power supply device of the present invention, the power supply device is mounted on a vehicle including an engine having an idling stop function. The power supply apparatus includes a power generation unit, a first battery, a second battery, a switch, a battery state calculation unit, and a control unit.
スイッチは、例えば、発電手段及び第1バッテリと、第2バッテリとの間に配設されることにより、発電手段及び第1バッテリと第2バッテリとの通電及び遮断を切り替える。 For example, the switch is disposed between the power generation means, the first battery, and the second battery, thereby switching between energization and interruption of the power generation means, the first battery, and the second battery.
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなるバッテリ状態算出手段は、第1バッテリ及び第2バッテリ各々の充放電電流の積算値又はSOCを算出する。ここで、「充放電電流の積算値又はSOCを算出する」とは、「充放電電流の積算値及びSOCの少なくとも一方を算出する」という意味であり、バッテリ状態算出手段は、例えば充放電電流の積算値に加えてSOCや他の物理量若しくはパラメータも算出してよい。尚、充放電電流の積算値及びSOCの算出には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。 For example, a battery state calculation unit including a memory, a processor, and the like calculates an integrated value or SOC of charge / discharge currents of the first battery and the second battery. Here, “calculating the integrated value of charge / discharge current or SOC” means “calculating at least one of the integrated value of charge / discharge current and SOC”. In addition to the integrated value, the SOC and other physical quantities or parameters may be calculated. In addition, since various well-known aspects are applicable to calculation of the integrated value of charging / discharging current and SOC, the description about the detail is omitted.
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止された際に、発電手段及び第1バッテリと第2バッテリとの間を遮断するようにスイッチを制御する(即ち、スイッチをオフ状態とする)。 For example, the control means including a memory, a processor, and the like controls the switch so that the power generation means and the first battery and the second battery are disconnected when the engine is automatically stopped by the idling stop function (that is, , Switch off).
本発明では特に、制御手段は、バッテリ状態算出手段により算出された第1バッテリの充放電電流の積算値又はSOCに基づいて、該第1バッテリのSOCが所定量まで回復した、又は、エンジンが自動停止後再始動してから所定時間経過した、ことを条件に、発電手段及び第1バッテリと第2バッテリとの間を通電するようにスイッチを制御する(即ち、スイッチをオン状態とする)。 Particularly in the present invention, the control means recovers the SOC of the first battery to a predetermined amount based on the integrated value or SOC of the charge / discharge current of the first battery calculated by the battery state calculation means, or the engine The switch is controlled to energize between the power generation means and the first battery and the second battery on the condition that a predetermined time has passed since restarting after the automatic stop (that is, the switch is turned on). .
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止した際に、スイッチをオフ状態として第2バッテリを発電手段から切り離し、エンジンの再始動後すぐにスイッチをオン状態として第2バッテリと発電手段とを電気的に接続し、第1バッテリ及び第2バッテリの両方から電力を供給し、或いは、第1バッテリ及び第2バッテリの両方で回生電力を回収することにより、燃費の向上を図ることができる。 Here, according to the inventor's research, the following matters have been found. That is, when the engine is automatically stopped by the idling stop function, the switch is turned off to disconnect the second battery from the power generation means, and immediately after the engine is restarted, the switch is turned on to electrically connect the second battery and the power generation means. It is possible to improve fuel efficiency by connecting to the power source and supplying power from both the first battery and the second battery, or by collecting regenerative power at both the first battery and the second battery.
他方で、走行状態によっては、第1バッテリのSOCが低下し、アイドリングストップを実施できない状況が発生する可能性がある。すると、アイドリングストップの頻度が低下し、結果的に燃費が悪化する可能性がある。しかしながら、例えば、特許文献1に記載の技術のように、エンジンの再始動後回生発電が行われるまでスイッチがオフ状態とされていると、スイッチのオフ時に負荷の消費電力が急上昇した場合、該負荷に適切に電力が供給されず、該負荷の動作が不安定になる可能性がある。 On the other hand, depending on the running state, the SOC of the first battery may decrease, and a situation where idling stop cannot be performed may occur. Then, the frequency of idling stops decreases, and as a result, fuel consumption may deteriorate. However, for example, as in the technique described in Patent Document 1, if the switch is in an off state until regenerative power generation is performed after the engine is restarted, if the power consumption of the load suddenly increases when the switch is off, There is a possibility that power is not properly supplied to the load, and the operation of the load becomes unstable.
そこで本発明では、上述の如く、制御手段により、第1バッテリのSOCが所定量まで回復した、又は、エンジンが自動停止後再始動してから所定時間経過した、ことを条件に、発電手段及び第1バッテリと第2バッテリとの間を通電するようにスイッチが制御される。 Therefore, in the present invention, as described above, on the condition that the SOC of the first battery has been recovered to a predetermined amount by the control means, or that a predetermined time has elapsed since the engine was restarted after automatic stop, The switch is controlled so as to energize between the first battery and the second battery.
このように構成すれば、エンジンの再始動後に第1バッテリが優先して充電されるので、アイドリングストップの頻度の低下を抑制することができる。加えて、第1バッテリのSOCが所定量まで回復するか、エンジンの再始動後に所定時間経過した場合に、発電手段及び第1バッテリと第2バッテリとの間が通電されるので、燃費の向上を図ることができると共に、負荷の消費電力の急変にも適切に対応することができる。 If comprised in this way, since a 1st battery is charged preferentially after engine restart, the fall of the frequency of idling stop can be suppressed. In addition, when the SOC of the first battery recovers to a predetermined amount or when a predetermined time elapses after the engine is restarted, the power generation means and the first battery and the second battery are energized, thereby improving fuel efficiency. In addition, it is possible to appropriately cope with a sudden change in the power consumption of the load.
「所定量」は、例えばアイドリングストップを実施するために必要なSOCの下限値等に設定すればよい。「所定時間」は、実験的若しくは経験的に又はシミュレーションによって、エンジンの再始動後に負荷の消費電力が急変する可能性が比較的低い又は殆どない期間を求め、該求められた期間又は該期間よりも所定値だけ短い期間として設定すればよい。 The “predetermined amount” may be set to, for example, the lower limit value of the SOC necessary for performing the idling stop. The “predetermined time” is a period of time when the possibility that the power consumption of the load changes suddenly after engine restart is relatively low or hardly after experimentally or empirically or by simulation. May be set as a period shorter by a predetermined value.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing demonstrated below.
本発明の電源装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment according to a power supply device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
実施形態に係る電源装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る電源装置の構成を示す概略構成図である。
(Constitution)
The configuration of the power supply device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a power supply device according to the embodiment.
図1において、電源装置100は、エンジン31を備える車両(図示せず)に搭載されている。当該電源装置100は、オルタネータ12、鉛バッテリ15、ニッケル水素電池17及びECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)21を備えて構成されている。
In FIG. 1, the
オルタネータ12は、エンジン31の駆動力を用いて発電可能に構成されている。ECU21は、ニッケル水素電池17を含む電池ユニットに内蔵されている。ECU21は、ニッケル水素電池17からの電力に限らず、オルタネータ12の発電電力や鉛バッテリ15からの電力も供給されるように電気的に接続されている(図示せず)。
The
ECU21は、鉛バッテリ15及びニッケル水素電池17各々の充電電流の積算値及び放電電流の積算値を算出可能に構成されている。ECU21は、更に、鉛バッテリ15及びニッケル水素電池17各々のSOCを算出可能に構成されている。尚、充電電流の積算値及び放電電流の積算量の求め方、並びにSOCの求め方には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
The
図1に示すように、鉛バッテリ15とニッケル水素電池17との間には、並列リレー22及び保護リレー23が配設されている。並列リレー22及び保護リレー23各々は、ECU21により制御される。以降の説明では、保護リレー23のオン・オフについては言及しないが、本実施形態では、保護リレー23は常にオンであるものとする。
As shown in FIG. 1, a parallel relay 22 and a protection relay 23 are disposed between the
電源装置100には、車両が備えるスタータモータ11、負荷13、電動アクティブスタビライザ14、冗長電源負荷16及びECU32が電気的に接続されている。ECU32は、ECU21と相互に通信可能に構成されている。尚、負荷13には、例えばウォータポンプ、ワイパ、ライト等が含まれる。冗長電源負荷16には、例えばシフト・バイ・ワイヤ等の電源バックアップが必要な機器が含まれる。
The
ECU32は、車両の停止時にエンジン31を自動停止させ、例えば車両の運転者がブレーキペダルの踏下を止めた際、又はアクセルペダルを踏下した際にエンジン31を再始動させるストップ・アンド・スタート制御処理(所謂アイドリングストップ)を実施可能に構成されている。尚、アイドリングストップ技術については、公知の各種態様を適用可能である。
The ECU 32 automatically stops the
本実施形態に係る「オルタネータ12」、「鉛バッテリ15」、「ニッケル水素電池17」及び「並列リレー22」は、夫々、本発明に係る「発電手段」、「第1バッテリ」、「第2バッテリ」及び「スイッチ」の一例である。
The “
(並列リレー制御処理)
上述の如く構成された電源装置100において、ECU21が実施する並列リレー制御処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。
(Parallel relay control processing)
A parallel relay control process performed by the
図2において、ECU21は、ECU32と通信して、エンジン31が自動停止中であるか否かを判定する(ステップS101)。エンジン31が自動停止中であると判定された場合(ステップS101:Yes)、ECU21は、並列リレー22をオフする(ステップS102)。
In FIG. 2, the
続いて、ECU21は、鉛バッテリ15の放電電流を検出し、該鉛バッテリ15の放電電流の積算量Aを更新する(ステップS103)。
Subsequently, the
エンジン31が自動停止中である場合、ECU21は、上述したステップS101〜S103の処理を周期的に実施する。
When the
ステップS101の処理において、エンジン31が自動停止中でないと判定された場合(ステップS101:No)、ECU21は、鉛バッテリ15の充電電流を検出し、該鉛バッテリ15の充電電流の積算量Bを更新する(ステップS104)。
If it is determined in step S101 that the
次に、ECU21は、エンジン31の再始動後、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復したか否か、及び、エンジン31の再始動後一定時間(例えば30秒等)経過したか否か、を判定する(ステップS105)。
Next, the
具体的には例えば、ECU21は、鉛バッテリ15の充電電流の積算量Bが、該鉛バッテリ15の放電電流の積算量Aと係数αとの積以上であるか否かを判定することにより、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復したか否かを判定する。尚、係数αは、車両の充放電傾向に応じて変化する可変値である。
Specifically, for example, the
或いは、ECU21は、鉛バッテリ15の充電電流の積算量Bが、例えば150[As]等の固定値以上であるか否かを判定することにより、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復したか否かを判定する。尚、充電電流の積算量Bと固定値とを比較する構成では、上述したステップS103の処理はなくてもよい。
Alternatively, the
或いは、ECU21は、例えば、鉛バッテリ15の放電電流の積算量A及び充電電流の積算量Bから、該鉛バッテリ15のSOCを求めて、該求められたSOCが所定値以上であるか否かを判定することにより、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復したか否かを判定する。
Alternatively, the
エンジン31の再始動後、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復した、又は一定時間経過した、と判定された場合(ステップS105:Yes)、ECU21は、並列リレー22をオンする(ステップS106)。
If it is determined that the SOC of the
他方、エンジン31の再始動後、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復しておらず、且つ、一定時間経過していない、と判定された場合(ステップS105:No)、ECU21は、一旦処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the SOC of the
このように構成すれば、エンジン31の再始動後に鉛バッテリ15が優先して充電されるので、アイドリングストップの頻度の低下を抑制することができる。加えて、鉛バッテリ15のSOCが一定量回復するか、エンジン31の再始動後に一定時間経過した場合に、並列リレー22がオンされるので、回生電力を鉛バッテリ15及びニッケル水素電池17で回収でき、燃費の向上を図ることができる。
If comprised in this way, since the
更に、エンジン31の再始動後(即ち、車両の走行中)に、負荷13や電動アクティブスタビライザ14の消費電力が急変した場合であっても、鉛バッテリ15及びニッケル水素電池17の両方から電力を供給することができ、負荷13や電動アクティブスタビライザ14を安定して動作させることができる。
Further, even if the power consumption of the
実施形態に係る「ECU21」は、本発明に係る「バッテリ状態算出手段」及び「制御手段」の一例である。
The “
尚、ニッケル水素電池17に代えて、例えばリチウムイオン電池等が用いられてもよい。
In place of the nickel
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Moreover, it is included in the technical scope of the present invention.
11…スタータモータ、12…オルタネータ、13…負荷、14…電動アクティブスタビライザ、15…鉛バッテリ、16…冗長電源負荷、17…ニッケル水素電池、21、32…ECU、22…並列リレー、23…保護リレー、31…エンジン、100…電源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Starter motor, 12 ... Alternator, 13 ... Load, 14 ... Electric active stabilizer, 15 ... Lead battery, 16 ... Redundant power supply load, 17 ... Nickel metal hydride battery, 21, 32 ... ECU, 22 ... Parallel relay, 23 ... Protection Relay, 31 ... engine, 100 ... power supply
Claims (1)
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリ各々の充放電電流の積算値又はSOCを算出するバッテリ状態算出手段と、
前記アイドリングストップ機能により前記エンジンが自動停止された際に、前記発電手段及び前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間を遮断するように前記スイッチを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記バッテリ状態算出手段により算出された前記第1バッテリの充放電電流の積算値又はSOCに基づいて、前記第1バッテリのSOCが所定量まで回復した、又は、前記エンジンが自動停止後再始動してから所定時間経過した、ことを条件に、前記発電手段及び前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間を通電するように前記スイッチを制御する
ことを特徴とする電源装置。 Mounted in a vehicle including an engine having an idling stop function, the power generation means, a first battery and a second battery electrically connected to the power generation means, respectively, the power generation means, the first battery, and the second battery A switch that can be switched between energization and interruption with
Battery state calculation means for calculating an integrated value or SOC of charge / discharge current of each of the first battery and the second battery;
Control means for controlling the switch so as to cut off the power generation means and the first battery and the second battery when the engine is automatically stopped by the idling stop function;
With
The control means recovers the SOC of the first battery to a predetermined amount based on the integrated value or SOC of the charge / discharge current of the first battery calculated by the battery state calculation means, or the engine automatically The switch is controlled to energize between the power generation means and the first battery and the second battery on condition that a predetermined time has elapsed since restarting after stopping. .
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