JP2017106341A - 車両用制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】メイン電源からの電力供給で駆動するスタータによるエンジン始動が失敗すると、サブ電源からの電力でメイン電源を充電させた後、スタータにエンジンの再始動を試行させる場合に、エンジンの再始動を試行させるまでの待機時間が必要以上に長くなることを抑制し、且つ、エンジンの再始動が成功していない状況では、エンジンの再始動を自動的に複数回試行させること可能な車両用制御装置を提供する。【解決手段】メイン電源とサブ電源の間に設けられるDC−DCコンバータと、スタータによるエンジンの始動に失敗した場合、メイン電源の電圧が所定電圧を超えるまで、コンバータを作動制御して、サブ電源でメイン電源を充電させる第1処理と、スタータを作動制御して、エンジンの始動を試行させる第2処理とをエンジンの始動が成功するまで、2以上である所定回数を上限として、第1処理及び第2処理を繰り返す制御部と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、エンジンを始動させるスタータに駆動電力を供給するメイン電源と、メイン電源を充電するための電力を供給可能なサブ電源を備える車両に搭載される車両用制御装置に関する。
従来、メイン電源とサブ電源を備え、メイン電源がスタータに電力供給を行う車載電源システムにおいて、エンジンの始動に失敗した場合、サブ電源からメイン電源に電力を供給してメイン電源を一定時間充電し、エンジンの再始動を試みる技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2008−180207号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、メイン電源の充電時間が予め規定されているため、メイン電源の状態に依っては、既に、エンジンの再始動が可能な状態にも関わらず、充電が継続される可能性がある。即ち、エンジンの再始動を行うまでの待機時間が必要以上に長くなってしまう可能性がある。
また、特許文献1には、エンジンの再始動を試みることが記載されるものの、再始動に失敗した場合については言及されていない。即ち、ユーザの利便性を考慮すれば、エンジンの再始動が成功しなかった場合は、再度、メイン電源の充電を行い、エンジンの再始動の試行が自動的に実行されることが望ましい。即ち、エンジンの再始動の試行は、自動的に複数回実行可能であることが望ましい。
そこで、上記課題に鑑み、メイン電源からの電力供給で駆動するスタータによるエンジン始動が失敗すると、サブ電源からの電力でメイン電源を充電させた後、スタータにエンジンの再始動を試行させる場合に、エンジンの再始動を試行させるまでの待機時間が必要以上に長くなることを抑制し、且つ、エンジンの再始動が成功していない状況では、エンジンの再始動を自動的に複数回試行させることが可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一実施態様において、
車両の駆動力源であるエンジンと、
前記エンジンを始動させるスタータと、
前記スタータの駆動電力を供給するメイン電源と、
前記メイン電源の電圧を検出する電圧センサと、
前記メイン電源に電力を供給可能なサブ電源と、
前記メイン電源とサブ電源の間に設けられるDC−DCコンバータと、
前記スタータによる前記エンジンの始動に失敗した場合、前記電圧センサにより検出される前記メイン電源の電圧が所定電圧を超えるまで、前記DC−DCコンバータを作動制御して、前記サブ電源の電力で前記メイン電源を充電させる第1処理と、前記スタータを作動制御して、前記エンジンの始動を試行させる第2処理とを連続して実行する制御部であって、前記エンジンの始動が成功するまで、2以上である所定回数を上限として、前記第1処理及び前記第2処理を繰り返す制御部と、を備える、
車両用制御装置が提供される。
本発明の一実施態様によれば、車両用制御装置(制御部)は、スタータによるエンジンの始動に失敗した場合、電圧センサにより検出されるメイン電源の電圧が所定電圧を超えるまで、DC−DCコンバータを作動制御して、サブ電源の電力でメイン電源を充電させる第1処理と、スタータを作動制御して、エンジンの始動を試行させる第2処理とを連続して実行する。従って、所定電圧として、スタータによるエンジンの始動のための必要最低限分に所定の余裕分を考慮した充電状態に対応する電圧値を予め規定しておくことができるため、エンジンの再始動の試行までの待機時間が必要以上に長くなることを抑制できる。また、車両用制御装置(制御部)は、エンジンの始動が成功するまで、2以上である所定回数を上限として、第1処理及び第2処理を繰り返す。従って、エンジンの再始動が成功していない状況で、エンジンの再始動を自動的に複数回試行させることができる。
本実施の形態によれば、メイン電源からの電力供給で駆動するスタータによるエンジン始動が失敗すると、サブ電源からの電力でメイン電源を充電させた後、スタータにエンジンの再始動を試行させる場合に、エンジンの再始動を試行させるまでの待機時間が必要以上に長くなることを抑制し、且つ、エンジンの再始動が成功していない状況では、エンジンの再始動を自動的に複数回試行させることが可能な車両用制御装置を提供することができる。
車両用制御装置の構成の一例を概略的に示す構成図である。 車両用制御装置(ECU)による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用制御装置1の構成の一例を示す構成図である。
尚、図1において、二重線は、機械的動力伝達系を表し、実線は、電力伝達系を表し、点線矢印は、制御指令・信号伝達系を表す。
車両用制御装置1は、エンジン10を駆動力源とする車両に搭載され、スタータ11、オルタネータ12、エンジンECU15、メインバッテリ20、電圧センサ20s、補機負荷30、サブバッテリ40、DC−DCコンバータモジュール50、表示部60を含む。以下、「車両」は、特に断わらない限り、車両用制御装置1が搭載される車両を指す。
スタータ11は、メインバッテリ20から供給される電力でエンジン10をクランキングして始動させる既知の始動装置である。例えば、ユーザの規定の操作に応じて、イグニッションスイッチ(IG−SW)がONされると、エンジンECU15からの制御指令によりメインバッテリ20とスタータ11との間の接続経路に設けられるスタータリレー11rがONされ、メインバッテリ20からの電力がスタータ11に供給される。これにより、エンジン10がクランキングされると共に、併せて、エンジンECU15からの制御指令により、エンジン10のシリンダ内における燃料の噴射や点火等が適宜行われることで、エンジン10が始動する。
オルタネータ12は、エンジン10の動力により駆動される直流発電機であり、交流発電機と該交流発電機による三相交流電力を直流化する整流器等により構成される。オルタネータ12は、エンジン10のクランク軸からベルトを介して伝達されるエンジン10の動力により発電することができる。また、オルタネータ12は、レギュレータを含み、該レギュレータが発電制御電流(オルタネータ12のロータコイルに流れるフィールド電流)を制御することによりオルタネータ12の発電電圧を制御することができる。また、オルタネータ12は、発電電圧が制御されることにより、発電量を調整することができる。オルタネータ12は、エンジンECU15からの制御指令(発電電圧指示)に応じて、オルタネータ12の発電電圧を制御する。オルタネータ12により発電された電力は、メインバッテリ20、サブバッテリ40に充電されたり、補機負荷30に駆動電力として供給されたりする。
エンジンECU15は、エンジン10、スタータ11、及びオルタネータ12の作動制御を実行する電子制御ユニットである。エンジンECU15は、エンジン10、スタータ11を作動制御してエンジン10を始動させる場合、その後のエンジン10の各種状態(図示しないクランク角センサにより検出される回転状態等)に基づき、エンジン10の始動が成功したか失敗したかを判断する。エンジンECU15は、エンジン10の始動が成功したか失敗したかの判断結果に関する情報を、車載ネットワーク等を介して、DC−DCコンバータモジュール50(後述するECU53)に送信する。
メインバッテリ20は、スタータ11、補機負荷30等に並列接続され、これらに電力を供給するメイン電源の一例である。メインバッテリ20は、例えば、定格電圧12Vの鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池であり、充電状態に応じて、約12V〜15Vの電圧をスタータ11、補機負荷30等に供給できる。また、メインバッテリ20は、オルタネータ12に並列接続され、オルタネータ12から供給される発電電力を充電することができる。
尚、図示しないが、エンジンECU15、及び後述するECU53についても、メインバッテリ20から供給される電力で作動する。
電圧センサ20sは、メインバッテリ20の端子間の電圧を検出する既知の電圧検出手段である。電圧センサ20sにより検出されたメインバッテリ20の電圧V1は、1対1の通信線や車載ネットワーク(CAN(Controller Area Network)等)を介して、DC−DCコンバータモジュール50(ECU53)に送信される。
補機負荷30は、オルタネータ12及びメインバッテリ20と並列接続され、オルタネータ12及びメインバッテリ20の少なくとも一方から供給される電力で作動する電気負荷である。補機負荷30は、例えば、各種ECU、電装品等(ワイパー、照明類、オーディオ装置等)を含む。
サブバッテリ40は、DC−DCコンバータモジュール50(後述するDC−DCコンバータ51)を介して、オルタネータ12、メインバッテリ20、補機負荷30等と並列接続される。即ち、サブバッテリ40は、DC−DCコンバータモジュール50(DC−DCコンバータ51)を介して、メインバッテリ20、補機負荷30等に電力供給可能に並列接続される。また、サブバッテリ40は、DC−DCコンバータモジュール50(DC−DCコンバータ51)を介して、オルタネータ12から供給される発電電力を充電することができる。サブバッテリ40は、例えば、定格電圧12Vのニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池やキャパシタ等であり、充電状態に応じて、約12V〜15Vの電圧をDC−DCコンバータモジュール50(DC−DCコンバータ51)に供給する。
尚、DC−DCコンバータモジュール50(DC−DCコンバータ51)とサブバッテリ40との間の接続経路には、常閉型の保護リレー40rが設けられる。保護リレー40rは、サブバッテリ40の各種状態を監視する監視部(不図示)により作動制御され、かかる監視部がサブバッテリ40に異常が発生したと判断すると、保護リレー40rを開放して、サブバッテリ40からDC−DCコンバータモジュール50への電力供給を遮断する。
DC−DCコンバータモジュール50は、オルタネータ12、メインバッテリ20、及び補機負荷30と、サブバッテリ40との間に設けられる。DC−DCコンバータモジュール50は、DC−DCコンバータ51、リレーR1、センサ52、ECU53を含む。
DC−DCコンバータ51は、オルタネータ12、メインバッテリ20、及び補機負荷30とサブバッテリ40との間の接続経路に設けられ、サブバッテリ40の電圧を調整して下流のメインバッテリ20、及び補機負荷30等に出力することができる。即ち、DC−DCコンバータ51は、リレーR1、メインバッテリ20及び補機負荷30等が接続される側の端子(第2端子)の電圧を調整することにより、下流にサブバッテリ40からの電力を供給するか否かを切り替えることができる。また、DC−DCコンバータ50は、サブバッテリ40と接続される側の端子(第1端子)の電圧を調整することにより、オルタネータ12から供給される発電電力をサブバッテリ40に充電させることができる。
常開型のリレーR1は、オルタネータ12、メインバッテリ20、及び補機負荷30と、DC−DCコンバータ51との間の接続経路に設けられる。
センサ52は、DC−DCコンバータ51の第1端子(サブバッテリ40と接続される側の端子)の電圧Vd1と、DC−DCコンバータ51の第2端子(リレーR1と接続される側の端子)の電圧Vd2を検出する既知の電圧検出手段である。センサ52により検出されたDC−DCコンバータ51の電圧Vd1,Vd2の検出信号は、ECU53に送信される。
ECU53(制御部の一例)は、DC−DCコンバータ51、リレーR1等の作動状態を制御する電子制御ユニットである。また、ECU53は、車載ネットワーク(CAN等)を介して、エンジンECU15と通信可能に接続される。また、ECU53は、1対1の通信線や車載ネットワーク(CAN等)を介して、表示部60と通信可能に接続される。
尚、エンジンECU15、ECU53は、例えば、ROMに格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより、各種制御処理を実現することができる。また、ECU53は、DC−DCコンバータ51の第1端子の電圧或いは第2端子の電圧を制御する場合、センサ52が検出したDC−DCコンバータ51の電圧Vd1,Vd2と、第1端子、第2端子の電圧の設定値Vd1set、Vd2setに基づき、DC−DCコンバータ51の構成要素である複数のスイッチング素子に対するPWM信号を生成する。そして、ECU53は、かかるPWM信号をDC−DCコンバータ51の各スイッチング素子に出力することで、第1端子或いは第2端子の電圧が、設定値Vd1set或いは設定値Vd2setになるように、DC−DCコンバータ51を制御することができる。
表示部60は、車室内に設けられ、ユーザ(運転者)への各種通知を視覚的に行うための通知手段である。表示部60は、例えば、メータ内に設けられる。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る車両用制御装置1(ECU53)による特徴的な処理について説明する。
図2は、本実施形態に係る車両用制御装置1(ECU53)による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、車両のユーザ(運転者)による規定の操作に応じて、図示しないアクセサリスイッチ(ACC−SW)がONされた場合に実行される。
尚、カウンタNは、エンジン10の再始動(ユーザの操作に応じてIG−SW(不図示)がONされることよるエンジン10の始動に失敗した後のエンジン10の始動)の試行回数を表し、本フローチャートの開始時には、初期値としてカウンタN="0"に設定されている。
ステップS102にて、ECU53は、IG−SWがONされたか否かを判定する。ECU53は、IG−SWがONされた場合、ステップS104に進み、IG−SWがONされていない場合、本ステップによる処理を繰り返す。
尚、ECU53は、直接、IG−SWから出力信号を取得する構成を採用することにより、IG−SWのON/OFF状態を判定してもよいし、エンジンECU15から送信される情報等に基づき、IG−SWのON/OFF状態を判定してもよい。
ステップS104にて、ECU53は、エンジンECU15から送信される情報に基づき、エンジン10の始動が成功した否かを判定する。ECU53は、エンジン10の始動が成功した場合、ステップS106に進み、エンジン10の始動が成功していない(失敗した)場合、ステップS112に進む。
ステップS106にて、ECU53は、後述するステップS118の処理により、表示部60に"バッテリ充電中"の表示がなされているか否かを判定する。ECU53は、表示部60に"バッテリ充電中"の表示がある場合、ステップS108に進み、表示部60に"バッテリ充電中"の表示がない場合、今回の処理を終了する。
ステップS108にて、ECU53は、表示部60における"バッテリ充電中"の表示を終了させる(非表示にする)。具体的には、ECU53は、"バッテリ充電中"の表示を終了させる旨の制御指令を表示部60に送信する。
そして、ステップS110にて、ECU53は、表示部60にメインバッテリ20の交換を促す表示、即ち、"バッテリ要交換"の表示を行わせて、今回の処理を終了する。具体的には、ECU53は、"バッテリ要交換"の表示を開始させる旨の制御指令を表示部60に送信する。
ステップS104にて、エンジン10の始動が成功しなかった(失敗した)と判定された場合、ステップS112にて、ECU53は、カウンタNが所定回数Nth(2以上の整数であり、例えば、"3")より大きいか否かを判定する。ECU53は、カウンタNが所定回数Nthより大きい場合、エンジン10の再始動回数の上限(所定回数Nth)を上回ったと判定し、ステップS110に進み、カウンタNが所定回数Nthより大きくない(所定回数Nth以下である)場合、ステップS114に進む。
ステップS114にて、ECU53は、サブバッテリ40の放電許可条件が成立するか否かを判定する。かかる放電許可条件は、例えば、"サブバッテリ40のSOC(State Of Charge:充電率)が所定閾値(例えば、20%)を超えていること"、"サブバッテリ40の周囲の雰囲気温度が所定範囲(例えば、0℃から60℃までの間)にあること"等を含み、全ての条件を満足すると成立する。ECU53は、サブバッテリ40の放電許可条件が成立する場合、ステップS116に進み、成立しない場合、ステップS110に進む。
ステップS116にて、ECU53は、DC−DCコンバータ51の第2端子(リレーR1が接続される側の端子)の電圧の設定値Vd2setを比較的高い値(例えば、Vd2set=14.5V)に指示して、DC−DCコンバータ51の作動制御を実行する。
ステップS118にて、ECU53は、表示部60に"バッテリ充電中"と表示させる。具体的には、ECU53は、表示部60に"バッテリ充電中"の表示を開始させる旨の制御指令を送信する。
ステップS120にて、ECU53は、リレーR1をON(閉成状態)にする。これにより、DC−DCコンバータ51の出力電圧が比較的高く設定されると共に、リレーR1がON状態になるため、サブバッテリ40からの電力がDC−DCコンバータ51を介して、メインバッテリ20に供給され、メインバッテリ20の充電が開始される。
尚、リレーR1は、省略されてもよく、かかる場合、ステップS120の処理は省略され。DC−DCコンバータ51の第2端子の電圧の設定値Vd2setを、メインバッテリ20の電圧より低く設定することにより、実質的に、リレーR1のOFF状態(開放状態)を略実現可能だからである。
ステップS122にて、ECU53は、電圧センサ20sにより検出されたメインバッテリ20の電圧V1が所定電圧Vthより大きくなったか否かを判定する。所定電圧Vthは、スタータ11によるエンジン10の始動のための必要最低限分に所定の余裕分を考慮した充電状態に対応する電圧値として予め規定される。ECU53は、所定電圧Vthより大きくなっていない場合、ステップS124に進み、メインバッテリ20の電圧V1が所定電圧Vthより大きくなっている場合、ステップS126に進む。
ステップS124にて、ECU53は、充電開始からの経過時間Tが所定時間Tthを超えたか否かを判定する。所定時間Tthは、メインバッテリ20の電圧が所定電圧Vthまで復帰するのに必要な時間として想定される最大値よりも大きい値に予め規定される。ECU53は、充電開始からの経過時間Tが所定時間Tthを超えていない場合、ステップS122に戻り、所定時間Tthを超えている場合、劣化によりメインバッテリ20の電圧がエンジン10を始動させることが可能な状態まで復帰できないと判定し、ステップS110に進む。
ステップS126にて、ECU53は、カウンタNを1だけインクリメントする。
そして、ステップS128にて、ECU53は、スタータ作動指令をエンジンECU15に送信し、ステップS104に戻る。これにより、エンジンECU15は、受信したスタータ作動指令に応じて、スタータリレー11rを閉成することにより、スタータ11を作動させ、エンジン10の再始動を試行する。
エンジン10の再始動の試行によりエンジン10の始動が成功した場合は、ステップS106〜S110の処理が実行される。一方、エンジン10の再始動の試行によってもエンジン10の始動が成功しなかった場合は、カウンタNが所定回数Nthより大きくなるまで、即ち、所定回数Nthを上限として、ステップS112〜S128の処理が繰り返し実行される。
このように、本実施形態に係る車両用制御装置1(ECU53)は、スタータ11によるエンジン10の始動に失敗した場合、電圧センサ20sにより検出されるメインバッテリ20の電圧V1が所定電圧Vthを超えるまで、DC−DCコンバータ51を作動制御して、サブバッテリ40の電力でメインバッテリ20を充電させる第1処理と、スタータ11を作動制御して、エンジン10の始動を試行させる第2処理とを連続して実行する。従って、メインバッテリ20が上がってしまった状況で、エンジン10の始動に失敗してしまった場合であっても、サブバッテリ40の電力でメインバッテリ20が充電されるため、エンジン10を再始動させることができる。また、所定電圧Vthとして、スタータ11によるエンジン10の始動のための必要最低限分に所定の余裕分を考慮した充電状態に対応する電圧値を予め規定しておくことができるため、エンジン10の再始動の試行までの待機時間が必要以上に長くなることを抑制できる。
また、本実施形態に係る車両用制御装置1(ECU53)は、エンジン10の始動が成功するまで、2以上である所定回数Nthを上限として、第1処理及び第2処理を繰り返す。従って、エンジン10の再始動が成功していない状況で、エンジン10の再始動を自動的に複数回試行させることができる。
また、本実施形態に係る車両用制御装置1(ECU53)は、エンジン10の始動に1度でも失敗した場合(ステップS104のN)、表示部60に"バッテリ要交換"の表示を行うため、車両のユーザにメインバッテリ20の交換を促すことができる。
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1 車両用制御装置
10 エンジン
11 スタータ
11r スタータリレー
12 オルタネータ
15 エンジンECU
20 メインバッテリ(メイン電源)
20s 電圧センサ
30 補機負荷
40 サブバッテリ(サブ電源)
40r 保護リレー
50 DC−DCコンバータモジュール
51 DC−DCコンバータ
52 センサ
53 ECU(制御部)
60 表示部
R1 リレー

Claims (1)

  1. 車両の駆動力源であるエンジンと、
    前記エンジンを始動させるスタータと、
    前記スタータの駆動電力を供給するメイン電源と、
    前記メイン電源の電圧を検出する電圧センサと、
    前記メイン電源に電力を供給可能なサブ電源と、
    前記メイン電源とサブ電源の間に設けられるDC−DCコンバータと、
    前記スタータによる前記エンジンの始動に失敗した場合、前記電圧センサにより検出される前記メイン電源の電圧が所定電圧を超えるまで、前記DC−DCコンバータを作動制御して、前記サブ電源の電力で前記メイン電源を充電させる第1処理と、前記スタータを作動制御して、前記エンジンの始動を試行させる第2処理とを連続して実行する制御部であって、前記エンジンの始動が成功するまで、2以上である所定回数を上限として、前記第1処理及び前記第2処理を繰り返す制御部と、を備える、
    車両用制御装置。
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