JP2019181982A - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2019181982A
JP2019181982A JP2018070905A JP2018070905A JP2019181982A JP 2019181982 A JP2019181982 A JP 2019181982A JP 2018070905 A JP2018070905 A JP 2018070905A JP 2018070905 A JP2018070905 A JP 2018070905A JP 2019181982 A JP2019181982 A JP 2019181982A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
state
engine
starter generator
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018070905A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6748670B2 (ja
Inventor
清水　啓史
Hiroshi Shimizu
啓史 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Subaru Corp filed Critical Subaru Corp
Priority to JP2018070905A priority Critical patent/JP6748670B2/ja
Priority to US16/371,566 priority patent/US10807496B2/en
Publication of JP2019181982A publication Critical patent/JP2019181982A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6748670B2 publication Critical patent/JP6748670B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/50—Control strategies for responding to system failures, e.g. for fault diagnosis, failsafe operation or limp mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F02N11/0818—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0862—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery
    • F02N11/0866—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery comprising several power sources, e.g. battery and capacitor or two batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/061—Battery state of charge [SOC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

【課題】蓄電体の過放電を防止する。【解決手段】鉛バッテリ３１および電気機器４３を備える第１電源系５１と、スタータジェネレータ１６およびリチウムイオンバッテリ３２を備える第２電源系５２と、第１電源系５１と第２電源系５２とを接続する導通状態と、第１電源系５１と第２電源系５２とを切り離す遮断状態と、に制御されるスイッチＳＷ１と、スタータジェネレータ１６の作動状態に基づいて、スイッチＳＷ１を導通状態と遮断状態とに制御するスイッチ制御部６４と、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御することにより、エンジン１２を補助するモータアシスト制御を実行するモータ制御部６３と、を有し、スイッチ制御部６４は、モータアシスト制御が実行される場合に、スイッチＳＷ１を導通状態に制御し、モータ制御部６３は、鉛バッテリ３１の充放電状況を検出するバッテリセンサ４５が故障した場合に、モータアシスト制御を禁止する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。
車両に搭載される車両用電源装置として、並列接続される２つの蓄電体を備えた電源装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載される電源装置は、エンジンに連結される電動モータと、蓄電体間の接続状態を制御するスイッチと、を有している。また、特許文献１に記載の電源装置は、電動モータによってエンジンを補助するモータアシスト制御を実行する際に、スイッチを開くことで電動モータから一方の蓄電体を切り離している。
特開２０１３−２５６２６７号公報
ところで、モータアシスト制御を実行する際には、スイッチを閉じて電動モータに２つの蓄電体を接続することも考えられる。しかしながら、スイッチを閉じたままモータアシスト制御を実行した場合には、スイッチを介して電動モータに接続される蓄電体を過放電させてしまう虞がある。
本発明の目的は、蓄電体の過放電を防止することにある。
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気機器と、を備える第１電源系と、エンジンに連結される電動モータと、前記電動モータに接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、前記第１電源系と前記第２電源系とを接続する導通状態と、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離す遮断状態と、に制御されるスイッチと、前記電動モータの作動状態に基づいて、前記スイッチを導通状態と遮断状態とに制御するスイッチ制御部と、前記電動モータを力行状態に制御することにより、前記エンジンを補助するモータアシスト制御を実行するアシスト制御部と、を有し、前記スイッチ制御部は、前記モータアシスト制御が実行される場合に、前記スイッチを導通状態に制御し、前記アシスト制御部は、前記第１蓄電体の充放電状況を検出する充放電検出部が故障した場合に、前記モータアシスト制御を禁止する。
本発明によれば、充放電検出部が故障した場合に、モータアシスト制御を禁止したので、第１蓄電体の過放電を防止することができる。
本発明の一実施の形態である車両用電源装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 電源回路の一例を簡単に示した回路図である。 スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スイッチの切替制御における実行手順の一例を示すフローチャートである。 スタータジェネレータを始動回転させたときの電流供給状況を示す図である。 スタータジェネレータをアシスト駆動させたときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータをアシスト駆動させたときの電流供給状況の一例を示す図である。 フェイルセーフ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用電源装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、動力源であるエンジン１２を備えたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（電動モータ）１６が機械的に連結されている。また、エンジン１２にはトルクコンバータ１７を介して変速機構１８が連結されており、変速機構１８にはデファレンシャル機構１９等を介して車輪２０が連結されている。
エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。スタータジェネレータ１６は、クランク軸１４に回転駆動される発電機として機能するだけでなく、クランク軸１４を回転駆動する電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時等においてエンジン１２をアシスト駆動する場合には、スタータジェネレータ１６は電動機として力行状態に制御される。
スタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ２１と、フィールドコイルを備えたロータ２２と、を有している。また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータおよびマイコン等からなるＩＳＧコントローラ２３が設けられている。ＩＳＧコントローラ２３によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧、発電トルク、力行トルク等が制御される。
［電源回路］
車両用電源装置１０が備える電源回路３０について説明する。図２は電源回路３０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路３０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ（第１蓄電体）３１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）３２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ３２を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ３２の端子電圧は、鉛バッテリ３１の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ３２を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ３２の内部抵抗は、鉛バッテリ３１の内部抵抗よりも小さく設計されている。
スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン３３が接続され、リチウムイオンバッテリ３２の正極端子３２ａには正極ライン３４が接続され、鉛バッテリ３１の正極端子３１ａには正極ライン３５を介して正極ライン３６が接続される。これらの正極ライン３３，３４，３６は、接続点３７を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン３８が接続され、リチウムイオンバッテリ３２の負極端子３２ｂには負極ライン３９が接続され、鉛バッテリ３１の負極端子３１ｂには負極ライン４０が接続される。これらの負極ライン３８，３９，４０は、基準電位点４１を介して互いに接続されている。
鉛バッテリ３１の正極ライン３５には、正極ライン４２が接続されている。この正極ライン４２には、各種アクチュエータや各種コントローラ等の電気機器４３からなる電気機器群４４が接続されている。また、鉛バッテリ３１の負極ライン４０には、バッテリセンサ（充放電検出部）４５が設けられている。バッテリセンサ４５は、鉛バッテリ３１の充放電状況を検出する機能を有している。鉛バッテリ３１の充放電状況としては、例えば、鉛バッテリ３１の充放電電流、端子電圧、充電状態ＳＯＣ等が挙げられる。なお、充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）とは、バッテリの設計容量に対する蓄電量の比率である。
また、電源回路３０には、鉛バッテリ３１および電気機器４３からなる第１電源系５１が設けられており、リチウムイオンバッテリ３２およびスタータジェネレータ１６からなる第２電源系５２が設けられている。そして、第１電源系５１と第２電源系５２とは、通電経路である正極ライン３６を介して互いに接続されている。この正極ライン３６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ５３が設けられるとともに、ＯＮ状態（導通状態）とＯＦＦ状態（遮断状態）とに制御される第１スイッチ（スイッチ）ＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ３２の正極ライン３４には、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とに制御される第２スイッチＳＷ２が設けられている。
スイッチＳＷ１をＯＮ状態つまり回路を閉じる状態に制御することにより、第１電源系５１と第２電源系５２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ１をＯＦＦ状態つまり回路を開く状態に制御することにより、第１電源系５１と第２電源系５２とを互いに切り離すことができる。また、スイッチＳＷ２をＯＮ状態つまり回路を閉じる状態に制御することにより、第２電源系５２にリチウムイオンバッテリ３２を接続することができる一方、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態つまり回路を開く状態に制御することにより、第２電源系５２からリチウムイオンバッテリ３２を切り離すことができる。これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。
図１に示すように、電源回路３０には、バッテリモジュール５４が設けられている。このバッテリモジュール５４には、リチウムイオンバッテリ３２が組み込まれるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が組み込まれている。また、バッテリモジュール５４には、マイコン等からなるバッテリコントローラ５５が設けられている。バッテリコントローラ５５は、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣ、充放電電流、端子電圧、セル温度、内部抵抗等を監視する機能や、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。
［制御系］
図１に示すように、車両用電源装置１０は、パワーユニット１３や電源回路３０等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ６０を有している。このメインコントローラ６０には、スロットルバルブやインジェクタ等のエンジン補機６１を制御するエンジン制御部６２、スタータジェネレータ１６を制御するモータ制御部（アシスト制御部）６３、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するスイッチ制御部６４、アイドリングストップ制御を実行するアイドリング制御部６５、およびバッテリセンサ４５の故障を検出するセンサ監視部６６等が設けられている。
メインコントローラ６０や各コントローラ２３，５５，６９は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６７を介して互いに通信自在に接続されている。また、メインコントローラ６０には、前述したバッテリセンサ４５が接続されるだけでなく、図示しないアクセルセンサ、ブレーキセンサおよび車速センサ等が接続される。そして、メインコントローラ６０は、各種コントローラやセンサからの情報に基づいて、パワーユニット１３や電源回路３０等を制御する。また、メインコントローラ６０には、乗員に車両故障を通知する警告灯６８が接続されている。
メインコントローラ６０のアイドリング制御部６５は、自動的にエンジン１２を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。アイドリング制御部６５は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン１２を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ１６を始動回転させてエンジン１２を再始動させる。エンジン１２の停止条件としては、例えば、車速が所定値を下回り、かつブレーキペダルが踏み込まれることが挙げられる。また、エンジン１２の始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除されることや、アクセルペダルの踏み込みが開始されることが挙げられる。
メインコントローラ６０のモータ制御部６３は、ＩＳＧコントローラ２３に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を力行状態や発電状態に制御する。例えば、モータ制御部６３は、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合に、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する。また、アシスト制御部として機能するモータ制御部６３は、発進時や加速時等にスタータジェネレータ１６を力行状態に制御し、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を補助するモータアシスト制御を実行する。さらに、モータ制御部６３は、後述するように、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。
なお、メインコントローラ６０のエンジン制御部６２は、マイコン等からなるエンジンコントローラ６９を介して、エンジン補機６１の作動状態を制御する。また、メインコントローラ６０のスイッチ制御部６４は、バッテリコントローラ５５を介して、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の作動状態を制御する。
［スタータジェネレータの発電制御］
スタータジェネレータ１６の発電制御について説明する。メインコントローラ６０は、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧を設定する。そして、メインコントローラ６０は、目標発電電圧をＩＳＧコントローラ２３に出力し、スタータジェネレータ１６を後述する燃焼発電状態や発電休止状態に制御する。
図３はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ３２を充電して充電状態ＳＯＣを高めるため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６が発電駆動される。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ３２に印加される発電電圧が端子電圧よりも高く調整される。これにより、図３に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ３２や鉛バッテリ３１等に電流が供給され、リチウムイオンバッテリ３２や鉛バッテリ３１が緩やかに充電される。
図４はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ３２を積極的に放電させるため、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１６の発電駆動が休止される。このように、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き下げられ、リチウムイオンバッテリ３２に印加される発電電圧が端子電圧よりも低く調整される。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３２から電気機器群４４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電駆動を抑制または停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。
前述したように、メインコントローラ６０は、充電状態ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが必要である。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が大きく引き上げられ、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１６の発電電力つまり回生電力を増加させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。
このように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状況等に基づき決定される。つまり、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時や、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時においては、エンジン１２が燃料カット状態に制御される状況であるため、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。一方、アクセルペダルが踏み込まれる加速走行時や定常走行時においては、エンジン１２が燃料噴射状態に制御される状況であるため、スタータジェネレータ１６は燃焼発電状態や発電休止状態に制御される。
ここで、図５はスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ３２に印加される発電電圧が端子電圧よりも大きく引き上げられる。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ３２や鉛バッテリ３１に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ３２や鉛バッテリ３１が急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ３２の内部抵抗は、鉛バッテリ３１の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ３２に供給される。
なお、図３〜図５に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はＯＮ状態に保持されている。つまり、車両用電源装置１０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ３２の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ３２の充放電を制御することができるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。
［スイッチＳＷ１の切替制御］
スタータジェネレータ１６の力行制御に伴うスイッチＳＷ１の切替制御について説明する。前述したように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＮ状態に制御される。一方、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の作動状態に応じて消費電力が変化するため、後述するように、スタータジェネレータ１６の作動状態に応じてスイッチＳＷ１がＯＮ状態やＯＦＦ状態に制御される。
図６はスイッチＳＷ１の切替制御における実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図７はスタータジェネレータ１６を始動回転させたときの電流供給状況の一例を示す図であり、図８および図９はスタータジェネレータ１６をアシスト駆動させたときの電流供給状況の一例を示す図である。なお、図６〜図９には、スタータジェネレータ１６がＩＳＧとして記載される。また、図７〜図９には、黒塗りの矢印を用いて電流の供給状況が示されている。
図６に示すように、ステップＳ１０では、アイドリングストップ制御によるエンジン再始動が実施される状況であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ１０においては、アイドリングストップ制御でのエンジン停止中に、所定の始動条件が成立するか否かが判定される。例えば、ステップＳ１０において、ブレーキペダルの踏み込みが解除された場合や、アクセルペダルの踏み込みが開始された場合には、エンジン１２の始動条件が成立すると判定され、スタータジェネレータ１６によるエンジン再始動が実施されると判定される。
ステップＳ１０において、エンジン再始動が実施されると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態に制御され、スイッチＳＷ２がＯＮ状態に制御される。続いて、ステップＳ１２に進み、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２の始動回転であるクランキングが実行される。ここで、図７に示すように、スタータジェネレータ１６を始動回転させる場合には、スイッチＳＷ１がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられ、第１電源系５１と第２電源系５２とが互いに切り離される。すなわち、スタータジェネレータ１６を始動回転させる際には、スタータジェネレータ１６の消費電力が急増することから、第１電源系５１と第２電源系５２とが互いに切り離されている。これにより、鉛バッテリ３１からスタータジェネレータ１６に電流が流れることはなく、鉛バッテリ３１から電気機器群４４に対して適切に電流を供給することができる。したがって、電気機器群４４に対する瞬間的な電圧低下つまり瞬低を防止することができ、電気機器群４４を適切に機能させることができる。
一方、図６に示されるステップＳ１０において、エンジン再始動が実施されないと判定された場合には、ステップＳ１３に進み、スタータジェネレータ１６によるエンジン１２のアシスト駆動、つまりモータアシスト制御が実施される状況であるか否かが判定される。ステップＳ１３においては、車速、アクセル操作量、エンジン回転数、およびリチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣ等に基づき、モータアシスト制御が実施される状況であるか否かが判定される。例えば、発進時や加速時等においては、モータアシスト制御が実施される状況であると判定される。
ステップＳ１３において、モータアシスト制御が実施されると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＮ状態に制御され、ステップＳ１５に進み、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動が実施される。ここで、図８に示すように、スタータジェネレータ１６をアシスト駆動させる場合には、スイッチＳＷ１がＯＮ状態に保持されることから、電気機器群４４に対して鉛バッテリ３１とリチウムイオンバッテリ３２との双方が接続される。これにより、鉛バッテリ３１に異常が発生した場合であっても、後述するように、電気機器群４４を適切に機能させることができ、車両用電源装置１０の信頼性を向上させることができる。
ここで、スタータジェネレータ１６をアシスト駆動させる際の消費電力は、スタータジェネレータ１６を始動回転させる際の消費電力よりも抑制される。つまり、スタータジェネレータ１６の始動回転とは、停止中のエンジン１２をスタータジェネレータ１６によって回転させ始める作動状態であり、要求されるモータトルクが大きくスタータジェネレータ１６の消費電力が増加し易い作動状態である。これに対し、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動とは、回転中のエンジン１２をスタータジェネレータ１６によって補助的に駆動する作動状態であり、要求されるモータトルクが小さくスタータジェネレータ１６の消費電力が抑制される作動状態である。このように、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動においては、スタータジェネレータ１６の消費電力が抑制されることから、スイッチＳＷ１をＯＮ状態に保持したとしても、鉛バッテリ３１からスタータジェネレータ１６に大電流が流れることはなく、鉛バッテリ３１やリチウムイオンバッテリ３２から電気機器群４４に対して十分に電力を供給することができる。
前述したように、スタータジェネレータ１６をアシスト駆動させる場合には、スイッチＳＷ１がＯＮ状態に保持されるため、電気機器群４４に対して鉛バッテリ３１とリチウムイオンバッテリ３２との双方が接続される。これにより、鉛バッテリ３１に異常が発生した場合であっても、電気機器群４４を適切に機能させることができ、車両用電源装置１０の信頼性を向上させることができる。すなわち、図９に示すように、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動中に、鉛バッテリ３１に端子外れ等の異常が発生した場合であっても、リチウムイオンバッテリ３２から電気機器群４４に電力供給を継続することができるため、電気機器群４４を適切に機能させることができ、車両用電源装置１０の信頼性を向上させることができる。
［バッテリセンサ故障に伴うフェイルセーフ制御］
前述したように、スタータジェネレータ１６をアシスト駆動させる場合には、スイッチＳＷ１がＯＮ状態に保持される。つまり、スタータジェネレータ１６と鉛バッテリ３１とが互いに接続されるため、スタータジェネレータ１６の消費電力やリチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣによっては、図８に破線の矢印αで示すように、鉛バッテリ３１からスタータジェネレータ１６に電流が流れてしまう虞がある。そこで、メインコントローラ６０は、バッテリセンサ４５を用いて鉛バッテリ３１の充放電状況を監視し、鉛バッテリ３１の過放電を防止しつつモータアシスト制御を実行している。例えば、鉛バッテリ３１が過度に放電していた場合には、モータトルクを下げることでスタータジェネレータ１６の消費電力が下げられている。しかしながら、バッテリセンサ４５が故障していた場合には、鉛バッテリ３１の充放電状況を監視することが困難になるため、鉛バッテリ３１の過放電を招いてしまう虞がある。そこで、メインコントローラ６０は、鉛バッテリ３１の過放電を防止するため、バッテリセンサ４５が故障した場合に、以下のフェイルセーフ制御を実行している。
図１０はフェイルセーフ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ２０では、鉛バッテリ３１のバッテリセンサ４５が故障状態であるか否かが判定される。なお、バッテリセンサ４５の故障状態としては、例えば、充放電電流等を検出することができない故障状態や、充放電電流等を送信することができない故障状態がある。ステップＳ２０において、バッテリセンサ４５が故障していると判定された場合には、ステップＳ２１に進み、スタータジェネレータ１６がアシスト駆動中であるか否かが判定される。ステップＳ２１において、スタータジェネレータ１６がアシスト駆動中であると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、スタータジェネレータ１６のモータトルクが徐々に下げられる。その後、ステップＳ２３に進み、モータアシスト制御が禁止され、ステップＳ２４に進み、アイドリングストップ制御が禁止される。そして、ステップＳ２５に進み、警告灯６８を点灯させることにより、乗員にセンサ故障が通知される。
また、ステップＳ２１において、スタータジェネレータ１６がアシスト駆動中ではないと判定された場合には、ステップＳ２６に進み、アイドリングストップ中であるか否か、つまりアイドリングストップ制御によるエンジン停止中であるか否かが判定される。ステップＳ２６において、エンジン停止中ではないと判定された場合、つまりモータアシスト制御およびアイドリングストップ制御が共に実行されていない場合には、ステップＳ２３に進み、モータアシスト制御が禁止され、ステップＳ２４に進み、アイドリングストップ制御が禁止され、ステップＳ２５に進み、警告灯６８が点灯される。
一方、ステップＳ２６において、エンジン停止中であると判定された場合には、ステップＳ２７に進み、スタータジェネレータ１６を始動回転させてエンジン１２を再始動させる。このように、アイドリングストップ制御によるエンジン停止中に、バッテリセンサ４５が故障した場合には、始動条件の成立を待つことなくエンジン１２を再始動させる。すなわち、バッテリセンサ４５が故障した場合には、鉛バッテリ３１の充放電状況を把握することが困難であるため、鉛バッテリ３１の過放電を回避する観点から、素早くエンジン１２を再始動させている。そして、エンジン１２が再始動されると、ステップＳ２３に進み、モータアシスト制御が禁止され、ステップＳ２４に進み、アイドリングストップ制御が禁止され、ステップＳ２５に進み、警告灯６８が点灯される。
このように、メインコントローラ６０は、鉛バッテリ３１のバッテリセンサ４５が故障した場合に、スタータジェネレータ１６によるモータアシスト制御を禁止している。つまり、鉛バッテリ３１の充放電状況を把握できない状況においては、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動が禁止されるため、鉛バッテリ３１からスタータジェネレータ１６に多くの電流が流れることはなく、鉛バッテリ３１の過放電を防止することができる。また、モータアシスト制御の実行中にバッテリセンサ４５が故障した場合には、スタータジェネレータ１６のモータトルク（力行トルク）を徐々に低下させた後にモータアシスト制御を禁止したので、トルク変動に伴う違和感を乗員に与えることなくモータアシスト制御を禁止することができる。なお、モータトルクを徐々に低下させる際には、モータトルクを段階的に低下させても良く、モータトルクを連続的に低下させても良い。
また、メインコントローラ６０は、鉛バッテリ３１のバッテリセンサ４５が故障した場合に、アイドリングストップ制御を禁止している。つまり、鉛バッテリ３１の充放電状況を把握できない状況においては、スタータジェネレータ１６によるエンジン再始動が禁止されるため、スイッチＳＷ１をＯＮ状態に保持して電気機器群４４にリチウムイオンバッテリ３２を接続することができ、電気機器群４４に対する電力供給を安定させることができる。また、アイドリングストップ制御によるエンジン停止中にバッテリセンサ４５が故障した場合には、スタータジェネレータ１６によるエンジン始動後にアイドリングストップ制御を禁止したので、車両１１の走行性能を維持しつつアイドリングストップ制御を禁止することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、車両用電源装置１０にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはなく、車両用電源装置１０からスイッチＳＷ２を削減しても良い。また、図示する例では、バッテリモジュール５４にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を組み込んでいるが、これに限られることはなく、バッテリモジュール５４の外にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けても良い。さらに、前述の説明では、リチウムイオンバッテリ３２の正極ライン３４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ３２の負極ライン３９にスイッチＳＷ２を設けても良い。
前述の説明では、第１蓄電体として鉛バッテリ３１を採用し、第２蓄電体としてリチウムイオンバッテリ３２を採用しているが、これに限られることはなく、他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、第１蓄電体と第２蓄電体とは、異なる種類の蓄電体に限られることはなく、同じ種類の蓄電体であっても良いことはいうまでもない。前述の説明では、電動モータとして、発電機としても機能するスタータジェネレータ１６を採用しているが、これに限られることはなく、電動機としてのみ機能する電動モータを採用しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ６０に、モータ制御部６３、スイッチ制御部６４、アイドリング制御部６５を設けているが、これに限られることはない。例えば、他のコントローラや複数のコントローラに、モータ制御部６３、スイッチ制御部６４、アイドリング制御部６５を設けても良い。
１０ 車両用電源装置
１１ 車両
１２ エンジン
１６ スタータジェネレータ（電動モータ）
３１ 鉛バッテリ（第１蓄電体）
３２ リチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）
４３ 電気機器
４５ バッテリセンサ（充放電検出部）
５１ 第１電源系
５２ 第２電源系
６３ モータ制御部（アシスト制御部）
６４ スイッチ制御部
６５ アイドリング制御部
ＳＷ１ 第１スイッチ（スイッチ）

Claims (6)

  1. 車両に搭載される車両用電源装置であって、
    第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気機器と、を備える第１電源系と、
    エンジンに連結される電動モータと、前記電動モータに接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、
    前記第１電源系と前記第２電源系とを接続する導通状態と、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離す遮断状態と、に制御されるスイッチと、
    前記電動モータの作動状態に基づいて、前記スイッチを導通状態と遮断状態とに制御するスイッチ制御部と、
    前記電動モータを力行状態に制御することにより、前記エンジンを補助するモータアシスト制御を実行するアシスト制御部と、
    を有し、
    前記スイッチ制御部は、前記モータアシスト制御が実行される場合に、前記スイッチを導通状態に制御し、
    前記アシスト制御部は、前記第１蓄電体の充放電状況を検出する充放電検出部が故障した場合に、前記モータアシスト制御を禁止する、
    車両用電源装置。
  2. 請求項１に記載の車両用電源装置において、
    前記アシスト制御部は、前記モータアシスト制御の実行中に前記充放電検出部が故障した場合に、前記電動モータの力行トルクを徐々に低下させた後に前記モータアシスト制御を禁止する、
    車両用電源装置。
  3. 請求項１または２に記載の車両用電源装置において、
    停止条件が成立した場合に前記エンジンを停止させ、始動条件が成立した場合に前記エンジンを始動させるアイドリングストップ制御を実行するアイドリング制御部、を有し、
    前記アイドリング制御部は、前記充放電検出部が故障した場合に、前記アイドリングストップ制御を禁止する、
    車両用電源装置。
  4. 請求項３に記載の車両用電源装置において、
    前記アイドリング制御部は、前記エンジンの停止中に前記充放電検出部が故障した場合に、前記エンジンの始動後に前記アイドリングストップ制御を禁止する、
    車両用電源装置。
  5. 請求項３または４に記載の車両用電源装置において、
    前記アイドリング制御部は、前記エンジンの停止中に前記充放電検出部が故障した場合に、前記始動条件の成立を待たずに前記エンジンを始動させる、
    車両用電源装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
    前記スイッチ制御部は、前記電動モータが前記エンジンを始動回転させる場合に、前記スイッチを遮断状態に制御する、
    車両用電源装置。
JP2018070905A 2018-04-02 2018-04-02 車両用電源装置 Active JP6748670B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018070905A JP6748670B2 (ja) 2018-04-02 2018-04-02 車両用電源装置
US16/371,566 US10807496B2 (en) 2018-04-02 2019-04-01 Vehicle power supply apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018070905A JP6748670B2 (ja) 2018-04-02 2018-04-02 車両用電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019181982A true JP2019181982A (ja) 2019-10-24
JP6748670B2 JP6748670B2 (ja) 2020-09-02

Family

ID=68056694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018070905A Active JP6748670B2 (ja) 2018-04-02 2018-04-02 車両用電源装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10807496B2 (ja)
JP (1) JP6748670B2 (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005073467A (ja) 2003-08-27 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd ハイブリッド移動体システム
JP5928177B2 (ja) 2012-06-14 2016-06-01 日産自動車株式会社 トルクアシスト制御装置
JP6272291B2 (ja) * 2015-12-24 2018-01-31 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両用電源装置
JP6496342B2 (ja) * 2017-03-28 2019-04-03 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両用制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10807496B2 (en) 2020-10-20
JP6748670B2 (ja) 2020-09-02
US20190299805A1 (en) 2019-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6467451B2 (ja) 車両用電源装置
JP6272291B2 (ja) 車両用電源装置
JP6371791B2 (ja) 車両用電源装置
JP6043394B2 (ja) 車両用制御装置
JP2016193634A (ja) 車両用電源装置
JP6691502B2 (ja) 車両用電源装置
JP6646703B2 (ja) 車両用電源装置
JP2019031259A (ja) 車両用制御装置
JP6523747B2 (ja) 車両用電源装置
JP2020096402A (ja) 車両用電源装置
JP6860421B2 (ja) 車両用電源装置
JP2019006263A (ja) 車両用制御装置
CN108656953B (zh) 车辆用控制装置
JP6757365B2 (ja) 車両用電源装置
JP6793156B2 (ja) 車両用電源装置
JP6757366B2 (ja) 車両用電源装置
JP6560713B2 (ja) 車両用電源装置
JP2020005360A (ja) 車両用電源装置
JP6757379B2 (ja) 車両用電源装置
JP6768039B2 (ja) 車両用電源装置
JP6748670B2 (ja) 車両用電源装置
JP7227718B2 (ja) 車両用電源装置
JP7133407B2 (ja) 車両用電源装置
JP7193959B2 (ja) 車両用電源装置
JP7149128B2 (ja) 車両用電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200714

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6748670

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250