JP2017103874A - Vehicle power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の電装系に必要な電力を供給するための電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for supplying electric power necessary for an electrical system of a vehicle.
一般に、車両には、当該車両に実装された各種電気負荷に必要な電力を供給するために、電力源となる発電機と、発電機が発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載される。従来、蓄電装置としては鉛バッテリが用いられている。近時では、鉛バッテリが大電力の充放電に不向きである等の理由から、主蓄電装置である鉛バッテリに加えて、電力の充放電に適した二次電池、例えばニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等、またはキャパシタが、副蓄電装置として用いられることも増えつつある。 In general, a vehicle is equipped with a generator that serves as a power source and a power storage device that stores the power generated by the generator in order to supply power necessary for various electric loads mounted on the vehicle. Conventionally, a lead battery has been used as a power storage device. Recently, in addition to the lead battery as the main power storage device, a secondary battery suitable for charge / discharge of electric power, such as a nickel metal hydride battery or lithium ion, because the lead battery is not suitable for charging / discharging of high power. A battery or the like or a capacitor is increasingly used as a sub power storage device.
主蓄電装置と副蓄電装置とを併用する電源装置では、両蓄電装置を発電機に対して並列に接続し、発電機が何れの蓄電装置も充電できるように、また何れの蓄電装置からでも電気負荷に給電できるように構成する。発電機と副蓄電装置との間には、両者の電気的な接続を断接切換できるよう、リレーや半導体スイッチング素子等のスイッチを介在させる(例えば、下記特許文献を参照)。副蓄電装置は、特に、車両の回生制動によって生み出される電力を効果的に回収する役割を担っている。 In a power supply device that uses a main power storage device and a sub power storage device in combination, both power storage devices are connected in parallel to the generator so that the power generator can charge any power storage device. It is configured so that power can be supplied to the load. A switch such as a relay or a semiconductor switching element is interposed between the generator and the sub power storage device so that the electrical connection between the generator and the sub power storage device can be switched (for example, see the following patent document). In particular, the sub power storage device plays a role of effectively recovering the electric power generated by the regenerative braking of the vehicle.
内燃機関を停止させている駐車中、車両の電装系には専ら主蓄電装置から電力が供給される。よって、内燃機関を始動した後に、発電機を駆動して発電した電力を主蓄電装置に充電する必要が生じる。 During parking with the internal combustion engine stopped, electric power is supplied exclusively from the main power storage device to the electrical system of the vehicle. Therefore, after starting the internal combustion engine, it is necessary to charge the main power storage device with the electric power generated by driving the generator.
にもかかわらず、内燃機関の始動直後からスイッチがONに切り替わり、副蓄電装置が主蓄電装置とともに発電機に並列接続されることがあり、主蓄電装置の充電量の回復が遅れる状況が発生していた。主蓄電装置が鉛バッテリである場合には、その充電量の低下が当該鉛バッテリの寿命を縮めてしまう懸念がある。さらに、副蓄電装置が不必要に充電されて電荷を受け入れ可能な空き容量が減少すると、車両が減速する際に車両の運動エネルギを電気エネルギに変換して副蓄電装置に回収することができず、実燃費の悪化を引き起こす。 Nevertheless, the switch is turned ON immediately after starting the internal combustion engine, and the sub power storage device may be connected in parallel to the generator together with the main power storage device, resulting in a situation where recovery of the charge amount of the main power storage device is delayed. It was. When the main power storage device is a lead battery, there is a concern that a decrease in the charge amount shortens the life of the lead battery. Furthermore, if the secondary power storage device is unnecessarily charged and the available capacity to accept the charge decreases, the vehicle's kinetic energy cannot be converted into electrical energy and recovered by the secondary power storage device when the vehicle decelerates. , Causing actual fuel consumption to deteriorate.
本発明は、上記の問題に初めて着目してなされたものであり、停止していた内燃機関の始動後可及的速やかに主蓄電装置の充電量を回復させるとともに、車両の減速時の回生制動に備えて副蓄電装置の空き容量を適正に確保することを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem for the first time, and recovers the charge amount of the main power storage device as soon as possible after starting the internal combustion engine, which has been stopped, and regenerative braking during deceleration of the vehicle. The intended purpose is to appropriately secure the free capacity of the secondary power storage device.
本発明では、車両に搭載された内燃機関の出力軸の回転に連動して回転する発電機と、発電機に接続する主蓄電装置と、発電機との間に断接切換可能なスイッチを介在させた態様で主蓄電装置と並列に発電機に接続する副蓄電装置と、停止していた内燃機関の始動後、前記スイッチをOFFに維持して発電機の発電電力を副蓄電装置に供給せず主蓄電装置に供給する初期充電期間を設け、当該初期充電期間を経た後にスイッチをOFFからONに切り換えることを許容するものとし、その初期充電期間の長さを内燃機関の始動時の主蓄電装置の充電状態に応じて設定する制御部とを具備する車両用電源装置を構成した。 In the present invention, a generator that rotates in conjunction with rotation of an output shaft of an internal combustion engine mounted on a vehicle, a main power storage device that is connected to the generator, and a switch that can be switched between connection and disconnection are interposed between the generator and the generator. After the start of the stopped internal combustion engine, the switch is turned off to supply the power generated by the generator to the sub power storage device. First, an initial charging period to be supplied to the main power storage device is provided, and after the initial charging period, the switch is allowed to be switched from OFF to ON, and the length of the initial charging period is set as the main power storage at the start of the internal combustion engine. A vehicle power supply device is provided that includes a control unit that is set according to the state of charge of the device.
本発明によれば、停止していた内燃機関の始動後可及的速やかに主蓄電装置の充電量を回復させるとともに、車両の減速時の回生制動に備えて副蓄電装置の空き容量を適正に確保することができる。 According to the present invention, the amount of charge of the main power storage device is recovered as soon as possible after starting the internal combustion engine that has been stopped, and the free capacity of the sub power storage device is appropriately adjusted in preparation for regenerative braking during vehicle deceleration. Can be secured.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示す車両用内燃機関100は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A vehicle
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものである。EGR装置2は、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
An external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR. The EGR device 2 includes an
図2に示すように、本実施形態における内燃機関100には、スタータモータ(セルモータ)140、発電機兼電動機であるISG(Integrated Starter Generator。または、モータジェネレータ)110及びコンプレッサ130その他の補機が付随している。
As shown in FIG. 2, the
スタータモータ140は、主として冷間始動時(運転者がイグニッションスイッチまたはイグニッションキーを操作して内燃機関100を始動)に内燃機関100のクランクシャフト10を回転駆動する、クランキング専用の電動機である。スタータモータ140は、その出力軸にピニオンギア141を有し、このピニオンギア141が内燃機関100の出力軸であるクランクシャフト10に固定されたリングギア103に噛合することで、クランクシャフト10に回転駆動力を伝達する。ピニオンギア141は、スタータモータ140による内燃機関100のクランキング中以外は、リングギア103から離脱している。
The
ISG110は、クランクシャフト10ひいては車両の車軸(そして、駆動輪)を駆動する電動機としての機能と、クランクシャフト10から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを兼ね備える。ISG110は、巻掛伝動機構112、113、101を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。
The ISG 110 has a function as an electric motor that drives the
ISG110は、例えばインナーロータ方式の交流同期機であり、永久磁石及びロータコイル(励磁(界磁)巻線)116を両備したロータ(回転子)と、ロータの外周面に対向する三相交流のステータコイル(固定子巻線)115を備えたステータ(固定子)とを要素としてなる。ロータは、ロータ軸111の外周に固着している。ロータ軸111及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)112、101が固着しており、これらプーリ112、101に巻き掛けたベルト(または、チェーン)113により、クランクシャフト10とロータ軸111との間で相互に(双方向に)回転駆動力を伝達する。
The ISG 110 is, for example, an inner-rotor type AC synchronous machine, and includes a rotor (rotor) having both permanent magnets and a rotor coil (excitation (field) winding) 116, and a three-phase AC facing the outer peripheral surface of the rotor. A stator (stator) including a stator coil (stator winding) 115 is used as an element. The rotor is fixed to the outer periphery of the
ISG110は、主としてアイドルストップした内燃機関100の再始動時や、車軸に供給する走行駆動力を増強するモータアシスト時に、車載の蓄電装置61から電力の供給を受けてクランクシャフト10を回転駆動する。翻って、クランクシャフト10により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同蓄電装置61に充電する。車両が減速する際には、ISG110による回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。
The ISG 110 receives the supply of electric power from the in-vehicle
蓄電装置61は、バッテリ及び/またはキャパシタを含む。本実施形態では、車両に、主蓄電装置611及び副蓄電装置612を搭載している。主蓄電装置611は、例えば車両用として周知の鉛バッテリ等である。副蓄電装置612は、例えばニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、キャパシタ等である。この副蓄電装置612は、主蓄電装置611では必ずしも回収できない回生電力を回収して蓄えることができる。主蓄電装置611の定格電圧と、副蓄電装置612の定格電圧とは同等とし、例えば12Vとする。
副蓄電装置612とISG110等とを接続する電気回路上には、断接切換可能なスイッチ613を設けてある。スイッチ613は、例えばリレーや半導体スイッチング素子(パワートランジスタ、パワーMOSFET、IGBTその他のパワーデバイス)である。このスイッチ613は、内燃機関100の冷間始動時及び冷間始動直後の時期には切断(開放)されており、主蓄電装置611が満充電または満充電に近い状態まで充電された後にはじめて接続される。
A
車両に実装されているエアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ130もまた、ISG110と同様、巻掛伝動機構102、134、133を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。コンプレッサ130の入力軸132及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)133、102が固着しており、これらプーリ133、102に巻き掛けたベルト(または、チェーン)134によって、クランクシャフト10から入力軸132に回転駆動力を伝達する。ベルト134は、コンプレッサ130以外の補機である潤滑油ポンプ(図示せず)や冷却水ポンプ(図示せず)等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ130の本体と入力軸132との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ131を設けており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ131を切断する。
The
内燃機関100と車軸とを繋ぐトランスミッション120は、クランクシャフト10の他端側に設置する。
A
周知の通り、車両には各種の電気負荷7が実装されている。電気負荷7の具体例としては、エアコンディショナの送風用ブロワ、リアガラスの曇りを取るデフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、照明灯(ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ(ブレーキランプ)、フォグランプ、ウィンカ(ターンシグナルランプ)等)、内燃機関の冷却水を空冷するラジエータのファン、電動パワーステアリング装置、等が挙げられる。これら電気負荷7は、発電機として働くISG110及び/または蓄電装置61から、必要な電力の供給を受ける。
As is well known, various electric loads 7 are mounted on the vehicle. Specific examples of the electrical load 7 include a blower for an air conditioner, a defogger that removes fog on the rear glass, an audio device, a car navigation system, an illumination light (head lamp, tail lamp, stop lamp (brake lamp), fog lamp, blinker ( Turn signal lamp)), a radiator fan for cooling the cooling water of the internal combustion engine, an electric power steering device, and the like. These electric loads 7 are supplied with necessary power from the
図3に、ISG110の等価回路を示す。ISG110を発電機として動作させる場合、三相コイルであるステータコイル115には三相交流の誘起電流が発生する。この誘起電流は、ダイオードを用いた整流器113によって直流電流とした上で蓄電装置61や電気負荷7に供給される。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of ISG110. When the
ISG110に付帯するコントローラ114は、本実施形態の制御部たるECU(Electronic Control Unit)0から発される、ISG110の出力電圧の目標値を指令する制御信号nを受け付ける。そして、その指令された目標電圧に蓄電装置61の端子電圧(換言すれば、電装系に供給する電源電圧)を追従せしめるべく、半導体スイッチング素子119をスイッチ動作させてロータコイル116に印加する励磁電流の大きさを調節するPWM(Pulse Width Modulation)制御を実施する。ISG110の出力電圧即ちステータコイル115に誘起される発電電圧は、ロータコイル116を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。
The
発電機として作動するISG110は、内燃機関100から見れば機械的な負荷となる。ISG110の出力電圧が蓄電装置61の端子電圧を超越するとき、蓄電装置61が充電され、かつISG110から電気負荷7に電力が供給される。つまり、ISG110がクランクシャフト10の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。蓄電装置61への充電量及び電気負荷7への給電量は、ISG110の出力電圧と蓄電装置61の端子電圧との電位差に依存する。
The
逆に、ISG110の出力電圧が蓄電装置61の端子電圧に満たないかこれに近いときには、蓄電装置61が充電されず、またISG110から電気負荷7に電力が供給されない(蓄電装置61から電気負荷7に電力供給されることはある)。つまり、ISG110がクランクシャフト10の回転のエネルギを費やす仕事をしないか、またはその仕事が小さくなる。要するに、ECU0からISG110に高い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するISG110の機械負荷が増し、低い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するISG110の機械負荷が減る。
Conversely, when the output voltage of the
ISG110は、通常、電装系のシステム電圧を予め定められた目標電圧以上に維持するべく発電を行う。例えば、目標電圧が12.5Vであるとして、蓄電装置61(特に、主蓄電装置611)の端子電圧がこれを上回る12.8Vである場合には、発電を行わない。そして、電気負荷7が増大し、蓄電装置61の端子電圧が12.5Vを下回った場合に、システム電圧を12.5Vに回復させるように発電を行う。
The
因みに、コントローラ114は、電気負荷7の増大等に伴いISG110による発電量を増加させる際、励磁電流をステップ的に急増させるのではなく、励磁電流を徐々に増大させる徐励機能を有する。この徐励機能により、内燃機関100に対する機械的な負荷の一時的な集中を避け、アイドル運転ないし低負荷運転領域におけるエンジン回転の低落を防いでいる。
Incidentally, the
また、コントローラ114は、ECU0から発される、励磁電流の上限値を指令する制御信号nを受け付けるとともに、ロータコイル116を流れる励磁電流の大きさをセンサ117を介して検出し、励磁電流を指令された上限値以下に規制する。励磁電流に上限を設けるのは、内燃機関100に対する機械的な負荷が過大となってエンジン回転が不安定化することを予防する意図である。故に、例えば、冷媒圧縮用コンプレッサ130の作動時と非作動時とでは、前者の方が励磁電流の上限値が低くなる。
In addition, the
励磁電流の上限値へのクリップは、ISG110の発電電圧の目標電圧値への追従に優先する。つまり、コントローラ114は、蓄電装置61の端子電圧が未だECU0から指令された目標電圧未満であるとしても、ロータコイル116を流れる励磁電流が既にECU0から指令された上限に達している場合には、それ以上励磁電流を増大させない。
Clipping to the upper limit value of the excitation current has priority over following the target voltage value of the generated voltage of the
他方、ISG110をクランクシャフト10を駆動する電動機として動作させる場合には、ロータコイル116に所要の励磁電流を通電しつつ、ステータコイル115に半導体スイッチング素子を用いたインバータ118を介して三相交流電流を印加して、ロータの周囲に回転磁界を発生させる。インバータ118の各相のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチはそれぞれ、コントローラ114によって点弧/消弧される。このときのコントローラ114は、ECU0から発される、電動機として働くISG110の出力のレベルを指令する制御信号nを受け付ける。そして、その指令された出力レベルにISG110の出力を追従せしめるべく、ロータコイル116に印加する励磁電流の大きさ、及び/または、ステータコイル115に印加する三相電流の大きさを調節するPWM制御を実施する。内燃機関100のクランクシャフト10に回転駆動力を付与するISG110の出力は、ロータコイル116を流れる励磁電流が大きいほど大きくなり、またステータコイル115を流れる三相電流が大きいほど大きくなる。
On the other hand, when the
ECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。その入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフト10の回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ(エンジン回転センサ)から出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、内燃機関100に対する要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出するセンサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、ブレーキペダルが踏まれたことを検出するスイッチまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ信号f、主蓄電装置611の端子電圧及び/または端子電流(特に、バッテリ電圧やバッテリ電流)を検出するセンサから出力される電圧/電流信号g、副蓄電装置612の端子電圧及び/または端子電流(特に、バッテリ電圧やバッテリ電流)を検出するセンサから出力される電圧/電流信号h、ISG110のコントローラ114からもたらされるステータス信号s等が入力される。ステータス信号sは、ISG110に関する各種の情報、例えば回転数や温度、ロータコイル116を流れる励磁電流の大きさ、現在の動作モード(即ち、発電しているか、内燃機関100をクランキングしているか、内燃機関100をモータアシストしているか、発電機としても電動機としても働かない無負荷状態か)等の情報を含む。
The ECU 0 is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects an actual vehicle speed of the vehicle, a rotation angle of the
ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、ISG110のコントローラ114に対してこれを制御するための制御信号n、副蓄電装置612をISG110及び電気負荷7に接続する電気回路上のスイッチ613に対してON/OFF切換信号o、マグネットクラッチ131に通電する電気回路上のスイッチ62に対してクラッチ締結信号p等を出力する。制御信号nは、ISG110の動作モードを指示するとともに、発電機として動作させる場合にISG110から出力させる発電電圧の目標値や、電動機として動作させる場合のISG110の出力レベル等を指令する信号である。また、ON/OFF切換信号oは、スイッチ613のON状態とOFF状態との切り換えを惹起し、以て副蓄電装置612をISG110等に接続した状態と副蓄電装置612をISG110等から切り離した状態との切り換えを行うための制御信号である。具体的には、リレー613を駆動するソレノイドへの通電信号であったり、半導体スイッチング素子613を点弧させるための信号であったりする。
From the output interface of the ECU 0, an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j for the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関100の運転を制御する。ECU0は、内燃機関100の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、sを入力インタフェースを介して取得し、要求されるスロットルバルブ32開度、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率、エアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサ130の稼働の要否、ISG110の発電量または出力等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、n、o、pを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates operation parameters, and controls the operation of the
加えて、ECU0は、内燃機関100の始動時、特に冷間始動において、スタータモータ140に制御信号qを入力し、ピニオンギア141をリングギア103に噛合させて内燃機関100のクランキングを行う。
In addition, the ECU 0 inputs the control signal q to the
本実施形態のECU0は、アクセル開度が0または0に近い閾値以下となったときに、スイッチ613をONにして副蓄電装置612をISG110に接続し、ISG110が発電する電力を副蓄電装置612に回収する回生制動を実施する。または、既に蓄電装置61が十分に充電されている場合において、副蓄電装置612に蓄えている電力をISG110に供給し、ISG110を電動機として作動させて車軸に走行駆動力を付与するモータアシスト(コースト走行のアシスト)を実施する。
The ECU 0 of the present embodiment turns on the
一方で、アクセル開度が所定以上となったとき、即ち車両の加速要求があったときには、回生制動を実施しないが、副蓄電装置612に蓄えている電力を電気負荷7に供給することはある。
On the other hand, when the accelerator opening is equal to or greater than a predetermined value, that is, when there is a vehicle acceleration request, regenerative braking is not performed, but the electric power stored in the sub
並びに、ECU0は、車両の一時停車時に内燃機関100のアイドル回転を停止させて燃費の向上を図るアイドルストップを実施する。ECU0は、ブレーキペダルが踏まれており、内燃機関100の冷却水温が所定以上に高く、蓄電装置61(特に、主蓄電装置611)の充電量または端子電圧が所定以上に高く、エアコンディショナの冷媒圧縮用コンプレッサ130が稼働しておらず、シフトレンジが走行レンジであり、前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速以下である(例えば、車速が13.5km/h以上から13km/hまで低下した、または9.5km/h以上から7km/hまで低下した)、といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。
In addition, the ECU 0 performs an idle stop for improving the fuel consumption by stopping the idle rotation of the
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関100を再始動する。ECU0は、ブレーキペダルが踏まれなくなった、逆にブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた(ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した)、アクセルペダルが踏まれた、アイドルストップ状態で所定時間(例えば、3分)が経過した、等のうちの何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。既に述べた通り、アイドルストップからの内燃機関100の再始動時には、主にISG110によってクランキングを行う。
When a predetermined idle stop end condition is satisfied after the idle stop condition is satisfied, the
運転者の手によりイグニッションスイッチ(または、イグニッションキー)がOFFに操作されて内燃機関100を停止している駐車中、車両の電装系には専ら主蓄電装置611から電力を供給し、副蓄電装置612からは電力供給を行わない。内燃機関100を停止している間は当然ISG110による発電も行い得ず、駐車中に主蓄電装置611の蓄えている電荷の量が減少することになる。従って、イグニッションスイッチがOFFからONに操作され、再び内燃機関100を始動した後に、ISG110を発電機として作動させて、ISG110が発電する電力を主蓄電装置611に供給し主蓄電装置611の充電量を速やかに回復させる必要がある。
During parking in which the ignition switch (or the ignition key) is turned OFF by the driver's hand and the
そこで、図4に示すように、本実施形態のECU0は、停止していた内燃機関100の始動のためのクランキングの完了直後から(ステップS1)、スイッチ613をOFFに維持してISG110の発電電力を副蓄電装置612に供給せず主蓄電装置611のみに供給する初期充電期間を設ける(ステップS2、S3)。そして、当該初期充電期間を経た後に(ステップS4)はじめてスイッチ613をOFFからONに切り換えることを許容する(ステップS5)ことにより、主蓄電装置611の充電量を可及的速やかに回復させる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the ECU 0 of the present embodiment maintains the
内燃機関100の再始動後の初期充電期間の長さは、内燃機関100の始動時の主蓄電装置611の充電状態に応じて設定する。具体的には、イグニッションスイッチがOFFになった(または、内燃機関100の運転を停止する)時点における主蓄電装置611の充電量の多寡、及び、イグニッションスイッチがOFFとなって(または、内燃機関100の運転を停止して)からイグニッションスイッチがONになる(または、内燃機関100を再始動する)までの時間の長さに応じて設定する。
The length of the initial charging period after restart of
ECU0は、電流センサの出力信号gを参照して知得される、主蓄電装置611に流入する電流量及び同主蓄電装置611から流出する電流量を積算(時間積分)することを通じて、現在の主蓄電装置611の充電量を反復的に推算している。その上で、ECU0は、イグニッションスイッチがOFFになったときの主蓄電装置611の充電量が少ないほど、初期充電期間を長くする。加えて、イグニッションスイッチがOFFになったときの主蓄電装置611の充電量が同等である条件の下では、イグニッションスイッチがOFFとなってからこれが再びONとなるまでの時間(換言すれば、内燃機関100の停止時間)が長いほど、初期充電期間を長くする。結局のところ、内燃機関100の始動時の主蓄電装置611の充電量を推測し、その充電量が少ないほど、初期充電期間を長く設定するものといえる。
The ECU 0 integrates (time-integrates) the current amount flowing into the main
ECU0のメモリには予め、イグニッションスイッチOFF時の主蓄電装置611の充電量及びイグニッションスイッチOFF時間と、初期充電期間の長さとの関係を規定したマップデータを格納してある。ステップS2にて、ECU0は、イグニッションスイッチOFF時の主蓄電装置611の充電量及びイグニッションスイッチOFF時間をキーとして当該マップを検索し、設定するべき初期充電期間の長さを知得する。
In the memory of the ECU 0, map data that prescribes the relationship between the amount of charge of the main
初期充電期間中は、ISG110を発電機として作動させ、主蓄電装置611を強制的に充電する(ステップS3)。そのために、コントローラ114に対して制御信号nを与え、ISG110の出力電圧を主蓄電装置611の端子電圧よりも高くする。
During the initial charging period, the
さらに、内燃機関100の始動後、初期充電期間が経過するまでは、スイッチ613のONへの切り換えを禁ずるとともに、アイドルストップ条件が成立したとしてもアイドルストップを実施せずに気筒1への燃料供給即ち内燃機関100の運転を継続することが好ましい。これは、初期充電期間中における主蓄電装置611の放電を抑制する意図である。初期充電期間が経過した後は、アイドルストップ条件の成立に伴うアイドルストップの実行を許可する。
Further, after the
本実施形態では、車両に搭載された内燃機関100の出力軸10の回転に連動して回転する発電機110と、発電機110に接続する主蓄電装置611と、発電機110との間に断接切換可能なスイッチ613を介在させた態様で主蓄電装置611と並列に発電機110に接続する副蓄電装置612と、停止していた内燃機関100の始動後、前記スイッチ613をOFFに維持して発電機110の発電電力を副蓄電装置612に供給せず主蓄電装置611に供給する初期充電期間を設け、当該初期充電期間を経た後にスイッチ613をOFFからONに切り換えることを許容するものとし、その初期充電期間の長さを内燃機関100の始動時の主蓄電装置611の充電状態に応じて設定する制御部0とを具備する車両用電源装置を構成した。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、停止していた内燃機関100の始動後可及的速やかに主蓄電装置611の充電量を回復させることが可能である。特に、主蓄電装置611が鉛バッテリ等である場合に、当該主蓄電装置611の寿命の短命化を抑止することができる。また、初期充電期間中に主蓄電装置611のみを充電し、副蓄電装置612を充電しないようにすることで、発電機110による発電のために消費される燃料の量を削減できる。並びに、副蓄電装置612の空き容量を適正に確保できるため、車両の減速時の回生制動を通じて車両の運動エネルギを電力として副蓄電装置612に回収し再利用することが可能となり、車両の燃費性能の向上に寄与し得る。
According to the present embodiment, the charge amount of main
しかも、スイッチ613のON/OFFの切り換えの回数・頻度が減少することになるので、スイッチ613がリレー等である場合にその動作音の発生機会の減少によるNV(Noise and Vibration)性能の向上、及びスイッチ613の寿命の延命につながる。
In addition, since the number and frequency of ON / OFF switching of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関100を停止している駐車中に主蓄電装置611から電装系の電気負荷7に供給した電荷量即ち主蓄電装置611の放電量をモニタリングできるのであれば、イグニッションスイッチがOFFになったときの主蓄電装置611の充電量から、内燃機関100の停止中の主蓄電装置611の放電量を減算したものが、内燃機関100の始動時の主蓄電装置611の充電量となる。そして、ステップS2にて、この始動時の主蓄電装置611の充電量が少ないほど初期充電期間を長く設定することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, if it is possible to monitor the amount of charge supplied from the main
あるいは、内燃機関100の始動直前(クランキング開始直前)または始動直後(完爆後)の主蓄電装置611の端子電圧(または、開回路電圧)が低いほど、内燃期間100の始動時の主蓄電装置611の充電量が少ないと考え、この始動時の主蓄電装置611の充電量が少ないほど初期充電期間を長く設定するようにしても構わない。
Alternatively, the main power storage at the start of the
内燃機関100に付随する発電機は、内燃機関100のクランクシャフト10または車軸から回転駆動力の伝達を受けて発電できるものであればよく、電動機としての機能を必ずしも兼ね備えていなくともよい。
The generator associated with the
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両に搭載される電源装置に適用できる。 The present invention can be applied to a power supply device mounted on a vehicle.
0…制御部(ECU)
10…出力軸(クランクシャフト)
100…内燃機関
110…発電機(ISG)
611…主蓄電装置
612…副蓄電装置
613…スイッチ
0 ... Control unit (ECU)
10 ... Output shaft (crankshaft)
DESCRIPTION OF
611 ... Main
Claims (1)
発電機に接続する主蓄電装置と、
発電機との間に断接切換可能なスイッチを介在させた態様で主蓄電装置と並列に発電機に接続する副蓄電装置と、
停止していた内燃機関の始動後、前記スイッチをOFFに維持して発電機の発電電力を副蓄電装置に供給せず主蓄電装置に供給する初期充電期間を設け、当該初期充電期間を経た後にスイッチをOFFからONに切り換えることを許容するものとし、その初期充電期間の長さを内燃機関の始動時の主蓄電装置の充電状態に応じて設定する制御部と
を具備する車両用電源装置。 A generator that rotates in conjunction with the rotation of the output shaft of the internal combustion engine mounted on the vehicle;
A main power storage device connected to the generator;
A sub power storage device connected to the generator in parallel with the main power storage device in a mode in which a switch that can be connected and disconnected is interposed between the generator and the generator,
After starting the internal combustion engine that has been stopped, the switch is kept OFF to provide an initial charging period for supplying the main power storage device without supplying the generated power of the generator to the sub power storage device, and after passing through the initial charging period A vehicle power supply apparatus comprising: a control unit that allows the switch to be switched from OFF to ON, and sets a length of an initial charging period according to a state of charge of the main power storage device when the internal combustion engine is started.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015234026A JP2017103874A (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Vehicle power supply |
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JP2005132190A (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Denso Corp | Power supply system for vehicle |
JP2011176958A (en) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Denso Corp | In-vehicle power supply |
JP2015067042A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 富士重工業株式会社 | Vehicular power supply device |
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- 2015-11-30 JP JP2015234026A patent/JP2017103874A/en active Pending
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