JP2020137297A - 発電制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電圧検出部の異常時の対処方法として電圧検出部を冗長化することなく、発電機による発電制御を実施する。【解決手段】電源システムは、回転電機10と、鉛蓄電池20を有する第1電源系統とリチウムイオン蓄電池30を有する第2電源系統と、回転電機10と第1電源系統及び第2電源系統の電気的な接続状態とを切替可能なスイッチSW1〜SW4と、回転電機10の出力電圧を検出する電圧検出部71と、を備えている。発電制御装置70は、電圧検出部71が異常かを判定する異常判定部と、第2電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、回転電機10の発電時において電圧検出部71に異常が生じた場合に、回転電機10と第2電源系統が電気的に接続された状態であることを条件に、第2電源系統の電圧を電源電圧として用いて、回転電機10の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、を備えている。【選択図】 図1

Description

本発明は、発電制御装置に関するものである。
従来、車両等に搭載される電源システムとして、発電機(例えば、ISGなど)に鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池等が接続されたシステムが知られている(例えば特許文献1)。この電源システムでは、発電機の出力電力により、蓄電池の充電や電気負荷への電力供給が適宜行われるようになっている。発電機の出力電圧の調整は発電制御装置が担当する。具体的には、発電制御装置は、電圧センサにより検出された発電機の出力電圧を取得し、その出力電圧に基づいて発電機の発電を制御する。
特開2015−149849号公報
ところで、電源システムにおいては、例えば発電中の出力電圧を検出する電圧センサに異常が生じることが考えられる。この場合、発電制御装置が発電機の出力電圧を把握できなくなり、この状態のまま発電機の電力制御を行うと、蓄電池が過充電又は充電不足になる懸念がある。また、発電機に対して電気的に接続される電気負荷に過大な電力が供給される懸念があり、故障の原因にもなる。この対策として、例えば2つ同様の電圧検出部を冗長に設けることも考えられるが、単に冗長化しただけではサイズの大型化やコストアップを招くことが懸念される。
また、出力電圧を検出できなくなったときは、発電自体を停止する、というフェイルセーフ処置を実行することも可能だが、蓄電池に発電電力が供給されなくなり、時間が経過すると蓄電池が過放電し、電気負荷の電源失陥につながる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電圧検出部の異常時の対処方法として電圧検出部を冗長化することなく、発電機による発電制御を実施することができる発電制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
第1の手段は、
発電機と、
第1蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第1電源系統と、
第2蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第2電源系統と、
前記発電機及び前記第1電源系統の電気的な接続状態と前記発電機及び前記第2電源系統の電気的な接続状態とを切り替え可能な切替部と、
前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出部と、
を備える電源システムに適用され、前記発電機の発電時に、前記出力電圧に基づいて前記発電機の発電を制御する制御装置であって、
前記電圧検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
前記第2電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、
前記発電機の発電時において、前記切替部により前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態であるか否かを判定する接続状態判定部と、
前記電圧検出部に異常が生じていると判定された場合に、前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態であると判定されたことを条件に、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いて、前記発電機の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、を備える。
発電機の出力電圧に基づいて発電機の発電が制御される構成では、出力電圧を検出する電圧検出部に異常が生じると、適正な発電制御が実施できなくなることが懸念される。この点、上記構成では、出力電圧に代えて電源電圧を用いて発電制御を実施することが可能であるため、電圧検出部の異常時にも発電制御を実施できる。
より詳しくは、本電源システムでは、発電機及び第1電源系統の電気的な接続状態と、発電機及び第2電源系統の電気的な接続状態とが切替部により切り替えられ、発電機の発電時には、例えば、発電機の発電電力が第1電源系統と第2電源系統との両方に供給される状態と、第1電源系統にのみ供給される状態との切り替えが可能となっている。つまり、発電機と第2電源系統との関係で言えば、発電機の発電電力が第2電源系統に供給される状態と、発電機の発電電力が第2電源系統に供給されない状態との切り替えが可能となっている。この場合、発電機の発電電力が第2電源系統に供給される状態では、発電機の出力電圧と第2電源系統における電源電圧とに相関があるため、発電機の出力電圧に代えて電源電圧を用いて発電制御を実施することができる。その結果、電圧検出部の異常時の対処方法として電圧検出部を冗長化することなく、発電機による発電制御を実施することが可能となる。
第2の手段では、前記切替部は、前記発電機と前記第1電源系統とを接続する経路に設けられた第1スイッチと、前記発電機と前記第2電源系統とを接続する経路に設けられた第2スイッチと、を有しており、前記接続状態判定部は、前記発電機の発電時において、前記第2スイッチが閉状態になっていることに基づいて、前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態である旨を判定する。
上記構成では、第1スイッチ及び第2スイッチのオンオフにより、発電機から第1電源系統に電力が供給される状態と発電機から第2電源系統に電力が供給される状態との切り替えが可能になっている。この場合、第2スイッチの開閉(オンオフ)の状態によれば、発電機及び第2電源系統が電気的に接続されているか否かの判定を簡易に実現できる。
第3の手段では、前記フェイルセーフ制御部は、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いる場合に、当該電源電圧に、前記第2電源系統への通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、前記発電制御を実施する。
発電機の発電電力が第2電源系統に供給される状態では、発電機の出力電圧と第2電源系統における電源電圧とに相関があるが、実際には発電機と第2電源系統との間で電気経路に起因する電圧降下(スイッチ抵抗や配線抵抗による電圧降下)が生じることが考えられる。この点、電源電圧に、第2電源系統の通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、発電制御を実施することにより、発電制御の精度を高めることができる。
第4の手段では、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機及び前記第2電源系統を電気的に接続された状態に切り替える切替制御部を備える。
電源システムでは、各蓄電池の蓄電状態等に応じて、発電機の発電時において発電機と各電源系統との接続状態が都度異なるものになり得る。ここで、上記構成では、電圧検出部の異常判定時において、仮に発電機と第2電源系統とが接続状態になっていなくても、発電機及び第2電源系統を接続状態に切り替えることで、出力電圧に相関する電源電圧を取得でき、発電機による発電制御を適正に実施できる。
第5の手段では、前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第2電源系統における前記第2蓄電池の残存容量が所定の閾値よりも小さいことを条件に、前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態に切り替える。
上記構成では、電圧検出部の異常判定時に、第2蓄電池の残存容量(SOC)が所定の閾値よりも小さいことを条件に、発電機及び第2電源系統が接続状態に切り替えられるため、発電機の発電電力により第2蓄電池が充電されてよい状況下でのみ接続状態の切り替えが行われる。この場合、第2電源系統側の状況を把握しつつ適正な発電制御を実施できる。
第6の手段では、前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態として、前記第2蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第1状態と第2状態とがあり、前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第2蓄電池の残存容量に応じて、前記第1状態で前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態にするか、又は前記第2状態で前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態にする。
発電機及び第2電源系統が電気的に接続された状態に切り替えられると、発電機の発電電力により第2蓄電池が充電されるが、第2蓄電池の残存容量によっては充電がさほど必要でないか、又は不要であることがあると考えられる。この点、第2蓄電池の残存容量に応じて、第2蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第1状態又は第2状態への切り替えが行われるため、第2蓄電池への過度な充電を抑制しつつ、適正な発電制御を実施することができる。
第7の手段では、前記フェイルセーフ制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機の発電を停止させる。
この場合、電圧検出部の異常判定時に、発電機と第2電源系統とが接続状態になっていない場合において、発電機の発電を停止させることで、発電制御の破綻により過剰発電が実施される等の不都合の発生を抑制できる。
本実施状態の電源システムを示す電気回路図 回転電機と第2電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第2電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第2電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第2電源系統とが接続されていない状態を示す回路図 本実施形態における制御処理のフローチャート
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の発電制御装置は車両に搭載される車載電源システムに適用されるものであり、車両は、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行するものである。
図1に示すように、本電源システムは、第1蓄電池としての鉛蓄電池20と第2蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池30とを有する2電源システムである。各蓄電池20,30からは各種の電気負荷42,43、回転電機ユニット60への給電が可能になっている。各蓄電池20,30は、回転電機ユニット60に対して並列に接続されている。
鉛蓄電池20は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池30は鉛蓄電池20に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池30は、鉛蓄電池20に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池30は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池20,30の定格電圧はいずれも同じであり、例えば12Vである。
図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池30は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットUの一部として構成されている。電池ユニットUは、出力端子P1,P2,P3を有しており、このうち出力端子P1に鉛蓄電池20と電気負荷42が接続され、出力端子P2に回転電機ユニット60が接続され、出力端子P3に電気負荷43が接続されている。
各電気負荷42,43は、各蓄電池20,30から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷43には、供給電力の電圧が一定または少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷42は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷43は被保護負荷とも言える。また、電気負荷43は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷42は、電気負荷43に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。
定電圧要求負荷である電気負荷43の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンECUの各種ECUが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷43として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷42の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
回転電機10の回転軸は、エンジンのクランク軸に対してベルト等により駆動連結されており、クランク軸の回転によって回転電機10の回転軸が回転し、発電(回生発電)が行われる。つまり、回転電機10は発電機として機能する。また、回転電機10は、電動機としてクランク軸に回転力を付与し動力出力機能を備えることも可能であり、この場合ISG(Integrated Starter Generator)を構成する。
回転電機ユニット60は、回転電機10と、回転電機10の出力電圧Vaを検出する電圧検出部71と、発電制御装置70とが機電一体構造となって構成されている。発電制御装置70は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。発電制御装置70は、回転電機10の発電時において、電圧検出部71にて検出された出力電圧Vaに基づいて回転電機10の発電を制御する。例えば、発電制御装置70は、各蓄電池20,30のSOC等に基づいて設定される目標電圧に対して出力電圧Vaを一致させるべくフィードバック制御を実施する。これにより、回転電機10の発電状態が所望の状態に制御される。
次に、電池ユニットUの電気的構成について説明する。
電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、出力端子P1とリチウムイオン蓄電池30とを繋ぐ第1電気経路L1が設けられており、その第1電気経路L1の中間点である接続点N1に出力端子P2が接続されている。第1電気経路L1において、接続点N1よりも鉛蓄電池20の側にスイッチSW1が設けられ、接続点N1よりもリチウムイオン蓄電池30の側にスイッチSW2が設けられている。第1電気経路L1とN1−P2間の電気経路は、回転電機10に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この経路を介して、各蓄電池20,30及び回転電機10の相互の通電が行われる。
また、第1電気経路L1には、出力端子P1及びスイッチSW1の間の分岐点N3と、スイッチSW2及びリチウムイオン蓄電池30の間の分岐点N4との間に、第2電気経路L2が並列に設けられており、その第2電気経路L2の中間点である接続点N2に出力端子P3が接続されている。第2電気経路L2において、接続点N2よりも鉛蓄電池11の側にスイッチSW3が設けられ、接続点N2よりもリチウムイオン蓄電池30の側にスイッチSW4が設けられている。第2電気経路L2とN2−P3間の電気経路とは、第1電気経路L1側と比べて小電流を流すことを想定した小電流経路(すなわち、第1電気経路L1に比べて許容電流が小さい小電流経路)であり、この経路を介して、各蓄電池20、30から電気負荷43への通電が行われる。
電源システムの作動状態において、スイッチSW1及びスイッチSW2が選択的に閉状態に操作されることで、第1電気経路L1を介して、鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30の少なくともいずれかと回転電機10との間で通電が行われる。また、スイッチSW3及びスイッチSW4が選択的に閉状態に操作されることで、第2電気経路L2を介して、鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30の少なくともいずれかと電気負荷43との間で通電が行われる。
電池ユニットUは、各スイッチSW1〜SW4のオンオフを制御する電池制御部31を備えている。電池制御部31は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池制御部31は、各蓄電池20、30の蓄電状態や、エンジンECU等のほかのECUからの指令に基づいて、各スイッチSW1〜SW4のオンオフを制御する。この場合、電池制御部31は、リチウムイオン蓄電池30のSОC(残存容量:State Оf Charge)を算出し、そのSOCが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池30の充電及び放電を制御する。
また、電池ユニットUにおけるリチウムイオン蓄電池30の電圧は、発電制御装置70により逐次監視されるようになっている。具体的には、電池ユニットUにおいてスイッチSW4を介してリチウムイオン蓄電池30に接続されている出力端子P3が接続線L3を介して発電制御装置70に接続されており、発電制御装置70は、リチウムイオン蓄電池30の電圧を電源電圧Vbとして取得可能となっている。
本実施形態では、鉛蓄電池20とリチウムイオン蓄電池30とにより2つの電源系統が構成されており、鉛蓄電池20と電気負荷42とを含み、かつスイッチSW1を介して回転電機10から発電電力が供給される電源系統を第1電源系統としている。また、リチウムイオン蓄電池30と電気負荷43とを含み、かつスイッチSW1の両端のいずれかから、スイッチSW2〜SW4を介して回転電機10から発電電力が供給される電源系統を第2電源系統としている。なお、スイッチSW1が第1スイッチに相当し、スイッチSW2〜SW4が第2スイッチに相当する。
回転電機10の発電時には、各スイッチSW1〜SW4のオンオフが切り替えられることによって、第1電源系統及び第2電源系統への電力供給が適宜行われる。
回転電機10の発電時における各スイッチSW1〜SW4のオンオフの状態としては、例えば図2〜図5に示すいずれかの状態になっていることが考えられる。図2〜図5のうち、図2〜図4は、第1電源系統側(鉛蓄電池20側)及び第2電源系統側(リチウムイオン蓄電池30側)の両方に回転電機10の発電電力が供給される状態を示し、図5は、第1電源系統側及び第2電源系統側のうち第1電源系統側にのみ回転電機10の発電電力が供給される状態を示している。
図2では、スイッチSW1,SW2,SW4がオン、スイッチSW3がオフになっている。この状態では、回転電機10の発電電力がスイッチSW1を介して第1電源系統に供給される。また、同発電電力が、スイッチSW2を介してリチウムイオン蓄電池30に供給されるとともに、スイッチSW2,SW4を介して電気負荷43に供給される。
図3では、スイッチSW1〜SW3がオン、スイッチSW4がオフになっている。この状態では、回転電機10の発電電力がスイッチSW1を介して第1電源系統に供給される。また、同発電電力が、スイッチSW1,SW3を介して電気負荷43に供給されるとともに、スイッチSW2を介してリチウムイオン蓄電池30に供給される。
例えば、リチウムイオン蓄電池30のSOCが目標SOCよりも小さい場合には、リチウムイオン蓄電池30に対する充電を行うべく、各スイッチSW1〜SW4が図2又は図3のように制御される。
図4では、スイッチSW1,SW3がオン、スイッチSW2,SW4がオフになっている。この状態では、回転電機10の発電電力がスイッチSW1を介して第1電源系統に供給されるとともに、スイッチSW1,SW3を介して電気負荷43に供給される。例えばリチウムイオン蓄電池30が使用可能になる前、又はリチウムイオン蓄電池30の使用が禁止されている状態では各スイッチSW1〜SW4が図4のように制御される。
また、図5では、スイッチSW1,SW4がオン、スイッチSW2,SW3がオフになっている。この状態では、回転電機10の発電電力がスイッチSW1を介して第1電源系統のみに供給される。また、第2電源系統ではリチウムイオン蓄電池30の放電により電気負荷43が駆動される。例えば、リチウムイオン蓄電池30のSOCが目標SOCよりも大きい場合には、各スイッチSW1〜SW4が図5のように制御される。
ところで、回転電機ユニット60においては、電圧検出部71に異常が発生し、その異常発生時に、回転電機10の出力電圧Vaに基づく発電制御が適正に実施できなくなることが考えられる。この場合、回転電機10の発電電力が過大又は過小になることで、鉛蓄電池20やリチウムイオン蓄電池30への充電に悪影響が生じたり、電気負荷42,43の作動に悪影響が生じたりすることが懸念される。
そこで本実施形態では、回転電機10の発電時において、電圧検出部71に異常が生じていると判定される場合に、回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続されていることを条件に、フェイルセーフ処理として、電圧検出部71による出力電圧Vaに代えて、接続線L3により取得可能なリチウムイオン蓄電池30の電源電圧Vbを用いて、回転電機10の発電制御を実施することとしている。ここで、回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続されている状態では、回転電機10の出力電圧Vaと電源電圧Vbとには相関があることから、電源電圧Vbによる回転電機10の発電制御が可能になっている。つまり、回転電機10と第2電源系統との接続状態下では、回転電機10の出力電圧Vaの増減に伴い電源電圧Vbが増減するため、その電源電圧Vbによる回転電機10の発電制御が可能になっている。
例えば図2の状態では、回転電機10がスイッチSW2,SW4を介して第2電源系統に接続されており、かかる状態下で電圧検出部71に異常が生じていると判定された場合に、出力電圧Vaに代えて電源電圧Vbを用いて、回転電機10の発電制御が実施される。また、図3や図4の状態でも同様に、出力電圧Vaに代えて電源電圧Vbを用いた発電制御が可能である。
回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続されている状態では、出力電圧Vaと電源電圧Vbとが略一致すると考えられるが、より精度を高めるには、回転電機10の発電中において、回転電機10から電源電圧Vbの検出点(例えば出力端子P3)までの電圧降下分を加味することが望ましい。例えば、電池ユニットU内における配線抵抗及び半導体スイッチのオン抵抗による降下電圧ΔVをあらかじめ算出しておき、電源電圧Vbに降下電圧ΔVを加算した電圧を、出力電圧Vaに相当する電圧とするとよい。このとき、電気経路に流れる電流に応じて降下電圧ΔVを算出することが望ましい。
この場合、回転電機10と第2電源系統との接続状態が図2〜図4のいずれかであるかに応じて、個別に定められた降下電圧ΔVが用いられるとよい。例えば図2のようにスイッチSW2,SW4を通じて回転電機10と第2電源系統のVb検出点とが接続される場合には、電池ユニットUにおいて出力端子P2から、スイッチSW2,SW4を経由して出力端子P3までの経路における降下電圧ΔVが用いられるとよい。また、図3や図4のようにスイッチSW1,SW3を通じて回転電機10と第2電源系統のVb検出点とが接続されている場合には、電池ユニットUにおいて出力端子P2から、スイッチSW1,SW3を経由して出力端子P3までの経路における降下電圧ΔVが用いられるとよい。
これに対して、例えば図5の状態では、回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続されてはいない。かかる場合には、図2〜図4のように回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続された状態に切り替えられてフェイルセーフ処理が実施されるか、又はその切り替えが不可であれば、回転電機10の発電が停止される。
図6は、発電制御装置70による発電制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定周期で繰り返し実施される。
図6において、ステップS11では、回転電機10が発電中であるか否かを判定する。そして、ステップS11が肯定されれば、ステップS12に進む。否定されれば、処理を終了する。ステップS12では、電圧検出部71が異常であるか否かを判定する。なお、電圧検出部71の異常判定は周知の手法が用いられればよく、例えば回転電機10の発電時と非発電時とで電圧検出部71による検出電圧を比較し、その比較結果に基づいて電圧検出部71の異常の有無を判定するとよい。ステップS12が否定されればステップS13に進み、通常の発電制御を実施する。また、ステップS12が肯定されればステップS14に進む。
ステップS14では、回転電機10と第2電源系統とが電気的に接続されているか否かを判定する。このとき、各スイッチSW1〜SW4のうち回転電機10と第2電源系統とを繋ぐスイッチSW2〜SW4がオン状態であるか否かを判定するとよい。ステップS14が肯定されればステップS15に進み、否定されればステップS20に進む。
ステップS15では、電源電圧Vbを取得する。続くステップS16では、ステップS15で取得した電源電圧Vbに降下電圧ΔVを加算することで電源電圧Vbを補正する。その後、ステップS17では、電圧検出部71による出力電圧Vaに代えて、ステップS16で算出した電源電圧Vbを用いて、回転電機10の発電制御を実施する。
また、ステップS20では、回転電機10と第2電源系統とを接続可能か否かを判定する。具体的には、リチウムイオン蓄電池30のSOCが所定の作動範囲内における閾値よりも小さい場合に、リチウムイオン蓄電池30への充電が許容されるとして、ステップS20を肯定する。また、各スイッチSW1〜SW4のうちいずれかで異常発生していることが判定されている場合に、ステップS20が否定されるとよい。
ステップS20が肯定されればステップS21に進み、否定されればステップS22に進む。ステップS21では、各スイッチSW1〜SW4のオンオフを制御することで、回転電機10及び第2電源系統を接続状態に切り替える。これにより、図5の状態から、図2〜図4のいずれかの状態への切り替えが行われる。図2〜図4のいずれの状態に切り替えるかは予め定められているとよい。
その後、ステップS15〜S17では、上述したとおり電源電圧Vbに降下電圧ΔVを加算することで電源電圧Vbを補正した後、電圧検出部71による出力電圧Vaに代えて電源電圧Vbを用いて、回転電機10の発電制御を実施する。
また、ステップS22では、回転電機10による発電を停止させ、その後、本処理を終了する。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
回転電機10の出力電圧Vaに基づいて回転電機10の発電が制御される構成では、出力電圧Vaを検出する電圧検出部71に異常が生じると、適正な発電制御が実施できなくなることが懸念される。この点、出力電圧Vaに代えて電源電圧Vbを用いて発電制御を実施するようにしたため、電圧検出部71の異常時にも適正な発電制御を実施することが可能となる。その結果、電圧検出部71の異常時の対処方法として電圧検出部71を冗長化することなく、回転電機10による発電制御を実施することが可能となる。
各スイッチSW1〜SW4のうち回転電機10と第2電源系統とを繋ぐスイッチSW2〜SW4がオン状態であるか否かを判定することで、回転電機10及び第2電源系統が接続状態であるか否かを判定するようにした。これにより、回転電機10及び第2電源系統が電気的に接続されているか否かの判定を簡易に実現できる。
回転電機10の発電電力が第2電源系統に供給される状態では、回転電機10の出力電圧Vaと第2電源系統における電源電圧Vbとに相関があるが、実際には回転電機10と第2電源系統との間で電気経路に起因する電圧降下(スイッチ抵抗や配線抵抗による電圧降下)が生じることが考えられる。この点、電源電圧Vbに、第2電源系統の通電に伴い生じる降下電圧ΔVを加算した電圧に基づいて、発電制御を実施するようにしたため、発電制御の精度を高めることができる。
電圧検出部71に異常が生じていると判定され、かつ回転電機10及び第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、回転電機10及び第2電源系統を電気的に接続された状態に切り替えるようにした。これにより、電圧検出部71の異常判定時において、仮に回転電機10と第2電源系統とが接続状態になっていなくても、回転電機10及び第2電源系統を接続状態に切り替えることで、出力電圧Vaに相関する電源電圧Vbを取得でき、回転電機10による発電制御を適正に実施できる。
電圧検出部71の異常判定時に、回転電機10と第2電源系統とが接続状態になっていない場合において、リチウムイオン蓄電池30のSOCが所定の閾値よりも小さいことを条件に、回転電機10及び第2電源系統が接続状態に切り替えられるようにした。これにより、回転電機10の発電電力によりリチウムイオン蓄電池30が充電されてよい状況下でのみ接続状態の切り替えが行われる。この場合、第2電源系統側の状況を把握しつつ適正な発電制御を実施できる。
電圧検出部71に異常が生じていると判定され、かつ回転電機10及び第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、回転電機10の発電を停止させるようにした。この場合特に、回転電機10及び第2電源系統を非接続状態から接続状態に切り替えることが不可である場合に、回転電機10の発電を停止させるようにした。これにより、発電制御の破綻により過剰発電が実施される等の不都合の発生を抑制できる。
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
・図2〜図4の各状態では、リチウムイオン蓄電池30への電力供給の度合が大小異なるものが含まれている。例えば、図2と図4とを比べると、図2の方がリチウムイオン蓄電池30への電力供給の度合が大きいものとなっている。なお、図2の状態が第1状態に相当し、図4の状態が第2状態に相当する。また、図2と図3とを比べても、各スイッチSW1〜SW4のオン抵抗や経路抵抗の違いにより、リチウムイオン蓄電池30への電力供給の度合が互いに異なるものとなることが考えられる。
この場合、図6のステップS21において、リチウムイオン蓄電池30のSOCに応じて、図2の状態(第1状態)で回転電機10及び第2電源系統を接続状態にするか、又は図4の状態(第2状態)で回転電機10及び第2電源系統を接続状態にするかを選択的に実施するとよい。
回転電機10及び第2電源系統が電気的に接続された状態に切り替えられると、回転電機10の発電電力によりリチウムイオン蓄電池30が充電されるが、リチウムイオン蓄電池30のSOCによっては充電がさほど必要でないか、又は不要であることがあると考えられる。この点、リチウムイオン蓄電池30のSOCに応じて、リチウムイオン蓄電池30への電力供給の度合が大小異なる状態(第1状態又は第2状態)への切り替えが行われるため、リチウムイオン蓄電池30への過度な充電を抑制しつつ、適正な発電制御を実施することができる。
・発電制御装置70において、リチウムイオン蓄電池30の正極側端子の電圧を第2電源系統における電源電圧Vbとして取得する構成であってもよい。
・図6のステップS21において、回転電機10及び第2電源系統を非接続状態から接続状態に切り替える際に、例えば図2〜図4の各状態うち配線抵抗とオン抵抗による降下電圧が少ない状態に切り替えるようにしてもよい。これにより、電力損失の低減を図りつつ、リチウムイオン蓄電池30への充電を効率よく実施することができる。
・上記実施形態では、発電機能及び力行機能を有する回転電機10を用いる構成としたが、これを変更し、発電機能のみを有する発電機を用いる構成としてもよい。
・電源システムは、第1蓄電池及び第2蓄電池として鉛蓄電池20とリチウムイオン蓄電池30とを備えるものに限らない。例えば、鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30のいずれかの代わりに、ニッケル水素蓄電池などほかの二次電池を用いる構成としてもよい。また、第1蓄電池及び第2蓄電池をいずれも鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にすることも可能である。ただし、第2蓄電池として、充放電効率の高い高効率蓄電池を用いることが望ましい。
・車載電源システムに限定されず、車載以外の電源システムに本発明を適用することも可能である。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
10…回転電機、20…鉛蓄電池、30…リチウムイオン蓄電池、42…電気負荷、43…電気負荷、70…発電制御装置

Claims (7)

  1. 発電機(10)と、
    第1蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第1電源系統(20,42)と、
    第2蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第2電源系統(30,43)と、
    前記発電機及び前記第1電源系統の電気的な接続状態と前記発電機及び前記第2電源系統の電気的な接続状態とを切り替え可能な切替部(SW1〜SW4)と、
    前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出部(71)と、
    を備える電源システムに適用され、前記発電機の発電時に、前記出力電圧に基づいて前記発電機の発電を制御する制御装置(70)であって、
    前記電圧検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
    前記第2電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、
    前記発電機の発電時において、前記切替部により前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態であるか否かを判定する接続状態判定部と、
    前記電圧検出部に異常が生じていると判定された場合に、前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態であると判定されたことを条件に、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いて、前記発電機の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、
    を備える発電制御装置。
  2. 前記切替部は、前記発電機と前記第1電源系統とを接続する経路に設けられた第1スイッチ(SW1)と、前記発電機と前記第2電源系統とを接続する経路に設けられた第2スイッチ(SW2〜SW4)と、を有しており、
    前記接続状態判定部は、前記発電機の発電時において、前記第2スイッチが閉状態になっていることに基づいて、前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態である旨を判定する請求項1に記載の発電制御装置。
  3. 前記フェイルセーフ制御部は、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いる場合に、当該電源電圧に、前記第2電源系統への通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、前記発電制御を実施する請求項1又は2に記載の発電制御装置。
  4. 前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機及び前記第2電源系統を電気的に接続された状態に切り替える切替制御部を備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の発電制御装置。
  5. 前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第2電源系統における前記第2蓄電池の残存容量が所定の閾値よりも小さいことを条件に、前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態に切り替える請求項4に記載の発電制御装置。
  6. 前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態として、前記第2蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第1状態と第2状態とがあり、
    前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第2蓄電池の残存容量に応じて、前記第1状態で前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態にするか、又は前記第2状態で前記発電機及び前記第2電源系統を接続状態にする請求項4又は5に記載の発電制御装置。
  7. 前記フェイルセーフ制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第2電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機の発電を停止させる請求項1〜3のいずれか1項に記載の発電制御装置。
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