JP2016207269A - Vehicle power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両における電力供給状態を制御する車両用電源システムに関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system that controls a power supply state in a vehicle.
特許文献1に記載のように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池を備えた車両用電源システムでは、電気負荷である補機を二次電池に並列接続することによって、並列接続した補機を安定的に作動させている。そして、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池には、メータやカーナビゲーションシステムなどの電圧を一定に安定させる必要のある補機(被保護負荷)が接続され、鉛電池には、ワイパーやファンなどの一次的に使用される補機(一般負荷)が接続されている。
As described in
ところで、特許文献1に記載のような車両用電源システムに対して、回生時に発電機として機能し力行時には車軸を回転駆動して車両の走行をアシストするモータジェネレータを接続して電源制御するような場合、モータジェネレータをアシスト制御で使用するためには、瞬間的に大きな電力で力行してパワー出力する必要があるため、鉛電池とリチウムイオン電池(またはニッケル水素電池)の双方でモータジェネレータを駆動することが行われる。
By the way, with respect to the power supply system for a vehicle as described in
しかしながら、このような電力供給を行うと、鉛電池の放電が大きくなり、鉛電池の充電が必要になってしまう。鉛電池の充電効率は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池に比べて悪く、充電に時間を要するため、この鉛電池の充電のためにエンジンによって発電機を駆動させる頻度が多くなることから、結果として燃費の悪化につながってしまう。 However, when such power supply is performed, the discharge of the lead battery becomes large, and the lead battery needs to be charged. The charging efficiency of lead batteries is lower than that of lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries, and charging takes time. As a result, the generator is driven more frequently by the engine to charge the lead batteries. It leads to deterioration of fuel consumption.
また、リチウムイオン電池やニッケル水素電池から電力を供給してアシスト制御を実行すると、このリチウムイオン電池やニッケル水素電池の充電状態によっては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池から被保護負荷へ電力を安定的に供給できなくなってしまうことがある。 In addition, when power is supplied from a lithium ion battery or nickel metal hydride battery and assist control is executed, depending on the state of charge of the lithium ion battery or nickel metal hydride battery, power is stabilized from the lithium ion battery or nickel metal hydride battery to the protected load. May become impossible to supply.
そこで、本発明は、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷を安定的に作動させることができる車両用電源システムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply system that can stably operate an electric load while suppressing deterioration of fuel consumption.
上記課題を解決する車両用電源システムの発明の一態様は、車両の走行によって発電を行い、前記車両の走行をアシストする電動機と、前記車両の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷と、前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続された第1のバッテリと、前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続され、前記第1のバッテリとは異なる第2のバッテリとを有する車両用電源システムであって、前記第1のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第1のスイッチと、前記第1のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第2のスイッチと、前記第2のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第3のスイッチと、前記第1のスイッチ、前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチの接続または非接続を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記電動機の駆動制御によって前記車両の走行をアシストする場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチのいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御するものから構成される。 An aspect of the invention of a power supply system for a vehicle that solves the above-described problems is an electric motor that generates electric power by running a vehicle and assists the running of the vehicle, and an electric that requires a stable power supply during the running of the vehicle. A load, a first battery connected to be able to supply power to the electric motor and the electric load, and a second battery connected to be able to supply electric power to the electric motor and the electric load, which is different from the first battery. A vehicle power supply system having a battery, wherein the first switch forms a connection or non-connection between the first battery and the electric motor, and the connection or non-connection between the first battery and the electric load. A second switch forming a connection, a third switch forming a connection or disconnection between the second battery and the electric load, the first switch, the second switch. And a control unit that controls connection or non-connection of the third switch, and the control unit disconnects the first switch when assisting driving of the vehicle by drive control of the electric motor. And when one of the second switch and the third switch is connected, the other switch is controlled to be disconnected.
本発明によれば、アシスト制御の実行時、第2のバッテリから電動機に電力が供給され、第1のバッテリまたは第2のバッテリのいずれか一方から電気負荷へ電力が供給されるため、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷を安定的に作動させることができる。 According to the present invention, when the assist control is executed, electric power is supplied from the second battery to the electric motor, and electric power is supplied from either the first battery or the second battery to the electric load. The electric load can be stably operated while suppressing the deterioration.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1において、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを搭載した車両1は、エンジン7と、電動機としてのISG(Integrated Starter Generator)2と、電気負荷としての被保護負荷3と、一般負荷6と、第1のバッテリとしての鉛電池4と、第2のバッテリとしてのリチウムイオン電池5とを含んで構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1, a
エンジン7は、例えば、ガソリンエンジンから構成されている。エンジン7は、ピストンが気筒内を2往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行う4サイクルの内燃機関として構成されており、車両を走行させる動力を発生する。
The
ISG2は、ベルト8を介してエンジン7のクランクシャフトに連結されており、車両1の走行によって発電を行うとともに、車両1の走行をアシストする。すなわち、ISG2は発電機および電動機として機能する。ISG2は、エンジン7を停止状態から再始動させる始動装置としても機能する。
The ISG 2 is connected to the crankshaft of the
被保護負荷3は、車両1の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷であり、例えば、メータやカーナビゲーションシステムからなる。
The protected load 3 is an electric load that requires a stable power supply while the
一般負荷6は、被保護負荷3と比較して安定した電力供給が必要とされず、一時的に使用される電気負荷であり、例えば、ワイパーまたはクーリングファンからなる。
The
鉛電池4およびリチウムイオン電池5は、充電可能な二次電池からなり、ISG2及び被保護負荷3に電力を供給可能に接続されている。リチウムイオン電池5は、鉛電池4よりも、エネルギー密度が高く、短い時間で繰り返し充電が可能なバッテリである。鉛電池4およびリチウムイオン電池5は、約12Vの出力電圧を発生するように、セルの個数等が設定されている。
The
また、車両1は、スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3と、スイッチSW4とを有する。スイッチSW1、スイッチSW2、スイッチSW3、スイッチSW4およびリチウムイオン電池5は、一体化されており、リチウムイオン電池パック11を構成している。
The
スイッチSW1は、鉛電池4とISG2との接続または非接続を形成する。スイッチSW3は、鉛電池4と被保護負荷3との接続または非接続を形成する。スイッチSW4は、リチウムイオン電池5と被保護負荷3との接続または非接続を形成する。スイッチSW2は、リチウムイオン電池5とISG2との接続または非接続を形成する。したがって、スイッチSW3またはスイッチSW4の少なくとも一方が接続状態であれば、鉛電池4またはリチウムイオン電池5の少なくとも一方から被保護負荷3に電力が供給される。
The switch SW1 forms connection or disconnection between the
なお、これらスイッチSW1〜スイッチSW4は、閉状態のときに接続を形成し、開状態のときに非接続を形成する。 The switches SW1 to SW4 form a connection when in the closed state and form a non-connection when in the open state.
また、車両1は制御部としてのECU10を有し、このECU10は、スイッチSW1〜スイッチSW4の接続または非接続を制御する。言い換えると、ECU10は、スイッチSW1〜スイッチSW4の開閉状態を制御する。また、ECU10は、ISG2の駆動制御等を行う。例えば、ECU10は、ISG2の駆動制御によって車両の走行をアシストするアシスト制御や所定の停止条件および再始動条件の成立時に自動的にエンジン7をそれぞれ停止および再始動させるアイドリングストップ制御を行う。なお、ECU10は、アイドリングストップ制御時に、所定の再始動条件が成立したら、ISG2を駆動してエンジン7を再始動させる。このように、車両1は、所定の条件が成立した場合、自動的に走行を停止したり、再開したりする機能を有する。
Further, the
ECU10は、アシスト制御を実行するとき、スイッチSW1を非接続状態に制御し、スイッチSW2を接続状態に制御する。これにより、鉛電池4とISG2が切り離され、リチウムイオン電池5のみからISG2に電力が供給されるため、鉛電池4の充電容量の低下を抑制し、燃費の悪化を抑制できる。また、このとき、スイッチSW3及びスイッチSW4のいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御する。これにより、鉛電池4またはリチウムイオン電池5のいずれか一方から被保護負荷3へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池5の充電状態に依存されることなく被保護負荷3に電力を供給できる。このように、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムは、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷である被保護負荷3を安定的に作動させることができる。ここで、接続状態とは、上述したように、スイッチの接点が閉じている状態(閉状態)であり、非接続状態とは、スイッチの接点が開いている状態(開状態)である。
When executing the assist control, the
また、ECU10は、ISG2の駆動制御によって車両1の走行をアシストする場合、リチウムイオン電池5の充電容量が所定の充電容量よりも低い場合、スイッチSW3を接続状態に制御し、スイッチSW4を非接続状態に制御する。これにより、リチウムイオン電池5の充電状態が低い状態にある場合は、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給できる。このため、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できるとともに、被保護負荷3に電力を安定して供給できる。
In addition, when assisting the traveling of the
ECU10は、アイドリングストップ制御の実行時、エンジン7を停止状態から再始動させる場合、スイッチSW1を接続状態に制御し、スイッチSW2を非接続状態に制御し、スイッチSW3を非接続状態に制御し、スイッチSW4を接続状態に制御する。これにより、リチウムイオン電池5の許容放電量を超える電力が瞬間的に必要な再始動時では、鉛電池4からISG2に電力が供給され、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池5を大出力による放電から保護できるとともに、被保護負荷3に電力を安定して供給できる。また、DCDCコンバータなどの電圧変換器を用いることなく再始動を制御することができ、システム全体のコストアップを抑制できる。
When executing the idling stop control, the
このように、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムは、ISG2と鉛電池4とをスイッチSW1を介して配置し、ISG2とリチウムイオン電池5とをスイッチSW2を介して配置することによって、エネルギーの回収性能の高いリチウムイオン電池から供給される電力のみを利用してISG2の駆動を制御でき、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できる。
As described above, the vehicle power supply system according to the embodiment of the present invention is configured by arranging the
また、被保護負荷3と鉛電池4とをスイッチSW3を介して配置し、被保護負荷3とリチウムイオン電池5とをスイッチSW4を介して配置することによって、リチウムイオン電池5の充電容量が高いときは、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給でき、リチウムイオン電池5の充電容量が低いときは、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池5の充電容量が低い場合であっても、アシスト制御を実行できるとともに被保護負荷3に電力を安定して供給できる。
Moreover, the charge capacity of the
なお、本発明の他の実施形態に係る車両用電源システムでは、アシスト制御を実行するときは、リチウムイオン電池5の充電容量の大きさに関わらず、常に鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給できるようにしてもよい。この場合、ECU10は、スイッチSW1を非接続状態に制御し、スイッチSW2を接続状態に制御し、スイッチSW3を接続状態に制御し、スイッチSW4を非接続状態に制御する。このようにすれば、ECU10は、リチウムイオン電池5の充電容量を監視することなく、簡易な制御によって、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できるとともに、被保護負荷3に電力を安定して供給できる。また、大出力を必要とするアシスト制御を実行する場合であっても、被保護負荷3に電力を安定して供給できる。
In the vehicle power supply system according to another embodiment of the present invention, when the assist control is executed, power is always supplied from the
以下、スイッチSW1〜SW4の切り換えにより形成される車両用電源システムの各回路構成について説明する。 Hereinafter, each circuit configuration of the vehicle power supply system formed by switching the switches SW1 to SW4 will be described.
図2に示すように、この車両用電源システムでは、ECU10がスイッチSW1〜SW4を接続状態または非接続状態に制御することで、回路構成1〜回路構成11が形成される。
As shown in FIG. 2, in this vehicle power supply system, the
図2において、回路構成1は、車両状態が「リチウムイオン電池の充放電禁止時」のときに形成される。一例として、低温環境下であってISG2の発電量が少ない状態である。この回路構成1では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ接続状態、非接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成1では、スイッチSW2およびスイッチSW4を非接続状態にして、リチウムイオン電池(図中、Li電池と記す)5を電源システムから切り離すことにより、リチウムイオン電池5の充放電を禁止する。また、スイッチSW1およびスイッチSW3を接続状態にして、ISG2によって発電された電力または鉛電池4の電力を被保護負荷3へ供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。
In FIG. 2, the
また、低温環境下では、リチウムイオン電池5の放電可能電力が小さいため、被保護負荷3への電力供給が安定しないおそれがある。そのため、ECU10は、回路構成1のように、常時スイッチSW4を非接続状態に制御し、スイッチSW3を接続状態に制御して、鉛電池4から被保護負荷3に電力を安定して供給できるようにしている。
Moreover, in low temperature environment, since the dischargeable electric power of the
なお、回路構成1は、一例として記載した低温環境下に限定されず、リチウムイオン電池5の充放電が禁止されている場合に形成される。具体的には、高温環境下もリチウムイオン電池5の充放電が禁止されている場合に含まれる。
The
回路構成2は、車両状態が「低温環境下(1)」のときに形成される。一例として、低温環境下であってISG2の発電量が十分に大きい状態である。低温環境下ではリチウムイオン電池5の放電可能電力(出力可能電力)が小さいため、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ十分な電力を供給できないおそれがあるが、リチウムイオン電池5への充電は可能である。そのため、この回路構成2では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成2では、スイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力でリチウムイオン電池5を充電する。また、低温環境下(2)は、リチウムイオン電池5が過度に放電しない程度に充電されている状態なため、回路構成2では、スイッチSW4を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。
回路構成3は、車両状態が「低温環境下(2)」のときに形成される。一例として、低温環境下であってISG2の発電量が十分に大きい状態、かつ、リチウムイオン電池5を急速に充電する必要がある状態である。この回路構成3では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成3では、スイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力でリチウムイオン電池5を充電する。また、低温環境下(3)はリチウムイオン電池5を急速に充電する必要がある状態なため、この回路構成3では、スイッチSW4を非接続状態、スイッチSW3を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5の放電を回避しつつ、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。また、回路構成3では、ISG2が発電した電力でリチウムイオン電池5を充電し、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給するため、急速にリチウムイオン電池5を充電できる。
The circuit configuration 3 is formed when the vehicle state is “under a low temperature environment (2)”. As an example, the power generation amount of
回路構成4は、車両状態が「回生時(1)」のときに形成される。回生時(1)は、ISG2が回生発電をしている状態である。この回路構成4では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成4では、スイッチSW1およびスイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力を鉛電池4とリチウムイオン電池5とに供給し、鉛電池4とリチウムイオン電池5を効率よく充電する。また、回生時(1)は、リチウムイオン電池5が過度に放電しない程度に充電されている状態なため、回路構成4では、スイッチSW3を非接続状態にし、スイッチSW4を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。
The
回路構成5は、車両状態が「回生時(2)」のときに形成される。回生時(2)は、回生時(1)と同様に、ISG2が回生発電をしている状態である。この回路構成5では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成5では、スイッチSW1およびスイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力を鉛電池4とリチウムイオン電池5とに供給し、鉛電池4とリチウムイオン電池5を効率よく充電する。また、回生時(2)はリチウムイオン電池5が十分に充電されていない状態なため、回路構成5では、スイッチSW3を接続状態にし、スイッチSW4を非接続状態にすることで、ISG2によってリチウムイオン電池5を充電し、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。なお、リチウムイオン電池5を急速に充電する必要がある場合、スイッチSW1を非接続状態にすればよい。この場合、ISG2が発電した電力をリチウムイオン電池5のみに供給できる。
The
回路構成6は、車両状態が「再始動時」のときに形成される。再始動時は、ISG2の駆動によりエンジン7の再始動が行われる状態である。この回路構成6では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ接続状態、非接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成6では、スイッチSW1を接続状態にし、スイッチSW2を非接続状態にすることで、図3に示すように、鉛電池4からISG2へ大電力を供給して、ISG2を駆動する。また、スイッチSW3を非接続状態にし、スイッチSW4を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給する。すなわち、再始動時は、鉛電池4の電力によりISG2を駆動し、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給することで、被保護負荷3が安定的に作動される。このように、回路構成6では、ISG2と鉛電池4とが接続される回路と、被保護負荷3とリチウムイオン電池5とが接続される回路とが互いに独立して形成される。なお、図3において、スイッチSW1〜SW4がONのときは接続状態を表し、スイッチSW1〜SW4がOFFのときは非接続状態を表す。
The
回路構成7は、車両状態が「リチウムイオン電池の充電要求時(1)」のときに形成される。リチウムイオン電池の充電要求時(1)は、回生時以外でリチウムイオン電池5の充電が必要になった状態である。この回路構成7では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成7では、スイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力をリチウムイオン電池5に供給し、リチウムイオン電池5を充電する。また、スイッチSW4を非接続状態、スイッチSW3を接続状態にすることで、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。なお、回路構成7では、スイッチSW1を非接続状態にしたことで鉛電池4が一般負荷6と被保護負荷3の両方の電気負荷に対して放電される。鉛電池4の放電量を低減したい場合、ECU10は、スイッチSW3を非接続状態、スイッチSW4を接続状態に制御して、リチウムイオン電池5から被保護負荷3に電力を供給し、ISG2が発電した電力でリチウムイオン電池5を充電するのが好ましい。このように、回路構成7では、スイッチSW3およびスイッチSW4が、どちらが接続状態または非接続状態であってもよい。
The
回路構成8は、車両状態が「リチウムイオン電池の充電要求時(2)」のときに形成される。リチウムイオン電池の充電要求時(2)は、リチウムイオン電池の充電要求時(1)と同様に、回生時以外でリチウムイオン電池5の充電が必要になった状態である。この回路構成7では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成8では、スイッチSW1およびスイッチSW2を接続状態にすることで、ISG2が発電した電力を鉛電池4とリチウムイオン電池5とに供給し、鉛電池4とリチウムイオン電池5を効率よく充電する。また、スイッチSW4を非接続状態、スイッチSW3を接続状態にすることで、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。なお、リチウムイオン電池5の充電状態が所定値よりも低い状態にある場合、ECU10は、スイッチSW3を接続状態、スイッチSW4を非接続状態に制御して、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給するのが好ましい。反対に、リチウムイオン電池5の充電状態が所定値以上の状態にある場合(充電状態が概ね十分である場合)、ECU10は、スイッチSW3を非接続状態、スイッチSW4を接続状態に制御して、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給するのが好ましい。このように、回路構成8では、スイッチSW3およびスイッチSW4が、どちらが接続状態または非接続状態であってもよい。
The
回路構成9は、車両状態が「鉛電池およびリチウムイオン電池の充電状態が良好なとき」に形成される。この回路構成9では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、非接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成9では、スイッチSW4を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給する。これにより、被保護負荷3が安定的に作動される。このとき、スイッチSW3が非接続状態であるため、スイッチSW3の側からは被保護負荷3に電力が供給されない。回路構成9では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池5を積極的に被保護負荷3の作動に使用しているため、ISG2を発電に利用しない期間を確保でき、車両走行時の発電負荷を減少させ、燃費を向上することができる。なお、スイッチSW2は、接続状態であってもよい。
The
回路構成10は、車両状態が「アシスト制御時(リチウムイオン電池の充電容量が低いとき)」に形成される。この回路構成10では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。このときの車両状態は、リチウムイオン電池5の充電状態が低いときにアシスト制御を実行する状態であるため、回路構成10では、スイッチSW3を接続状態にし、スイッチSW4を非接続状態にすることで、図4に示すように、鉛電池4から被保護負荷3に電力を供給する。また、スイッチSW2を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5からISG2に電力を供給する。また、スイッチSW1を非接続状態にすることで、鉛電池4とISG2とを切り離す。このように、回路構成10では、ISG2とリチウムイオン電池5とが接続される回路と、被保護負荷3と鉛電池4とが接続される回路とが互いに独立して形成される。これにより、回路構成10では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池5を積極的にISG2の駆動に利用しているため、アシスト制御を高い頻度で実行することができる。また、鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給して、被保護負荷3を安定して作動させることができる。なお、図4において、スイッチSW1〜SW4がONのときは接続状態を表し、スイッチSW1〜SW4がOFFのときは非接続状態を表す。
The
回路構成11は、車両状態が「アシスト制御時(リチウムイオン電池の充電容量が高いとき)」に形成される。この回路構成11では、スイッチSW1、SW2、SW3、SW4は、それぞれ非接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。このときの車両状態は、リチウムイオン電池5の充電状態が高いときにアシスト制御を実行する状態である。回路構成11では、図5に示すように、スイッチSW3を非接続状態にし、スイッチSW4を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給しつつ、スイッチSW2を接続状態にすることで、リチウムイオン電池5からISG2にも電力を供給する。また、スイッチSW1を非接続状態にして、鉛電池4とISG2とを切り離す。回路構成11では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池5を積極的にISG2の駆動に利用しているため、アシスト制御を高い頻度で実行することができる。また、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給して、被保護負荷3を安定して作動させることができる。なお、図5において、スイッチSW1〜SW4がONのときは接続状態を表し、スイッチSW1〜SW4がOFFのときは非接続状態を表す。
The
このように、回路構成10、11では、アシスト制御を実行する際に、短時間で繰り返し充電が可能なリチウムイオン電池5からの電力のみでISG2を駆動することで、鉛電池の充電容量の低下を抑制している。
As described above, in the
また、回路構成10、11では、アシスト制御を実行する際に、リチウムイオン電池5の充電状態に応じて鉛電池4から被保護負荷3へ電力を供給することで、リチウムイオン電池5の充電状態に依存されることなく被保護負荷3を安定して作動させている。
In the
以上のように、本実施形態の車両用電源システムにおいて、回路構成1〜11は、いずれもスイッチSW3またはスイッチSW4のいずれか一方が接続状態に制御されるようになっているため、被保護負荷3を安定的に作動させることができる。
As described above, in the vehicle power supply system according to the present embodiment, since any one of the
本実施形態の車両用電源システムの作用効果について説明する。 The effects of the vehicle power supply system of this embodiment will be described.
本実施形態の車両用電源システムは、鉛電池4とISG2との接続または非接続を形成するスイッチSW1と、鉛電池4と被保護負荷3との接続または非接続を形成するスイッチSW3と、リチウムイオン電池5と被保護負荷3との接続または非接続を形成するスイッチSW4と、スイッチSW1、スイッチSW3及びスイッチSW4の接続または非接続を制御するECU10とを有する。
The vehicle power supply system of this embodiment includes a switch SW1 that forms connection or non-connection between the
そして、ECU10は、ISG2の駆動制御によって車両の走行をアシストする場合、スイッチSW1を非接続状態に制御し、スイッチSW3及びスイッチSW4のいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御する。
The
これにより、アシスト制御時、すなわちISG2が車両の走行をアシストする時は、鉛電池4とISG2が切り離され、リチウムイオン電池5のみからISG2に電力が供給されるため、鉛電池4の充電容量の低下を抑制し、燃費の悪化を抑制できる。また、鉛電池4またはリチウムイオン電池5のいずれか一方から被保護負荷3へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池5の充電状態に依存されることなく被保護負荷3に電力を供給できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ被保護負荷3を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、スイッチSW3とスイッチSW4を備えているため、ISG2による走行アシスト時に被保護負荷3への電力供給を鉛電池4から行うことで、リチウムイオン電池5の大電力を用いてISG2によるアシストを実施することもできる。
Thereby, at the time of assist control, that is, when the
なお、本実施形態の車両用電源システムでは、ISG2が車両の走行をアシストするとき、少なくとも、鉛電池4とISG2が切り離され、リチウムイオン電池5のみからISG2に電力が供給され、鉛電池4またはリチウムイオン電池5のいずれか一方から被保護負荷3へ電力を供給できる構成であればよい。すなわち、本発明は、リチウムイオン電池5とISG2とが常時接続される構成であってもよい。
In the vehicle power supply system of the present embodiment, when the
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、ECU10は、ISG2の駆動制御によって車両1の走行をアシストする場合、リチウムイオン電池5の充電容量が所定の充電容量よりも低いときは、スイッチSW3を接続状態に制御し、スイッチSW4を非接続状態に制御する。
In the vehicle power supply system of the present embodiment, when assisting the traveling of the
これにより、リチウムイオン電池5の充電状態が低いときは、鉛電池4から被保護負荷3に電力を供給できるため、被保護負荷3を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、スイッチSW3とスイッチSW4を備えているため、リチウムイオン電池5の充電状態が高いとき、リチウムイオン電池5から被保護負荷3へ電力を供給できるので、リチウムイオン電池5の電力を有効活用することができる。
Thereby, when the state of charge of the
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、車両1は、所定の条件が成立した場合に自動的にエンジン7を停止し再始動させる機能を有し、ECU10は、エンジン7を停止状態から再始動させる場合、スイッチSW1を接続状態に制御し、スイッチSW3を非接続状態に制御し、スイッチSW4を接続状態に制御する。
In the vehicle power supply system of the present embodiment, the
これにより、エンジン7の再始動時は、鉛電池4からISG2に電力が供給され、リチウムイオン電池5から被保護負荷3に電力が供給されるため、被保護負荷3を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、エンジン7の再始動において、リチウムイオン電池5に許容放電量を超える電力が瞬間的に必要となるが、スイッチSW1およびSW3の制御により、鉛電池4からISG2へ電力供給を行うよう、ISG2と鉛電池4とを含む回路と、リチウムイオン電池5と被保護負荷3とを含む回路とを独立させることができるので、リチウムイオン電池5と被保護負荷3の間にDCDCコンバータを設けることを不要にできる。
Thus, when the
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、リチウムイオン電池5は、鉛電池4よりも短い時間で繰り返し充電が可能なバッテリである。
In the vehicle power supply system of the present embodiment, the
これにより、充電特性の異なる2種類のバッテリから車両用電源システムを構成するため、車両用電源システムにおいて効率の良い充放電制御を実現することができる。更に、本実施形態の車両用電源システムは、ISG2の位置を、鉛電池4よりもリチウムイオン電池5側に配置している。これにより、エネルギー回収性能の高いリチウムイオン電池5のみを電力としてISG2を力行させることが可能になる。
Thus, since the vehicle power supply system is configured from two types of batteries having different charging characteristics, efficient charge / discharge control can be realized in the vehicle power supply system. Further, in the vehicle power supply system according to the present embodiment, the position of the
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1 車両
2 ISG(電動機)
3 被保護負荷(電気負荷)
4 鉛電池(第1のバッテリ)
5 リチウムイオン電池(第2のバッテリ)
10 ECU(制御部)
SW1 スイッチ
SW3 スイッチ
SW4 スイッチ
1
3 Protected load (electric load)
4 Lead battery (first battery)
5 Lithium ion battery (second battery)
10 ECU (control unit)
SW1 switch SW3 switch SW4 switch
Claims (4)
前記車両の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷と、
前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続された第1のバッテリと、
前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続され、前記第1のバッテリとは異なる第2のバッテリとを有する車両用電源システムであって、
前記第1のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第1のスイッチと、
前記第1のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第2のスイッチと、
前記第2のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第3のスイッチと、
前記第1のスイッチ、前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチの接続または非接続を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記電動機の駆動制御によって前記車両の走行をアシストする場合、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し、前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチのいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御することを特徴とする車両用電源システム。 An electric motor that generates electricity by running the vehicle and assists in running the vehicle;
An electrical load that requires a stable power supply while the vehicle is running;
A first battery connected to be able to supply power to the electric motor and the electric load;
A vehicle power supply system that is connected to be able to supply electric power to the electric motor and the electric load and has a second battery different from the first battery,
A first switch that forms a connection or disconnection between the first battery and the electric motor;
A second switch forming a connection or disconnection between the first battery and the electrical load;
A third switch forming a connection or disconnection between the second battery and the electrical load;
A control unit that controls connection or disconnection of the first switch, the second switch, and the third switch;
The control unit controls the first switch to be in a disconnected state when assisting driving of the vehicle by drive control of the electric motor, and one of the second switch and the third switch is connected. A vehicle power supply system that controls the other switch to be in a disconnected state when in a state.
前記制御部は、前記エンジンを停止状態から再始動させる場合、前記第1のスイッチを接続状態に制御し、前記第2のスイッチを非接続状態に制御し、前記第3のスイッチを接続状態に制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源システム。 The vehicle has a function of automatically stopping and restarting an engine when a predetermined condition is satisfied,
When the engine is restarted from a stopped state, the control unit controls the first switch to a connected state, controls the second switch to a disconnected state, and sets the third switch to a connected state. The vehicle power supply system according to claim 1 or 2, wherein the vehicle power supply system is controlled.
The vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second battery is a battery that can be repeatedly charged in a shorter time than the first battery.
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