JP3870903B2

JP3870903B2 - Vehicle power supply control device

Info

Publication number: JP3870903B2
Application number: JP2003010121A
Authority: JP
Inventors: 洋名手; 博明田渕; 吉則岡崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004222474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して相互接続された複数のバッテリを備える車両用電源制御装置に係り、特に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの方向切替を適切に実現することができる車両用電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高圧負荷給電用の高圧バッテリからの高圧電流を降圧して低圧負荷給電用の低圧バッテリに送電する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを備える車両用電源制御装置において、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の切り替えを要求する切替指令信号が入力された際、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を緩慢に切り替える技術が知られている（例えば、特許文献１）。この従来技術では、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を緩慢（例えば、２〜３秒以上の時間をかけて）に変化させることで、出力電圧の変化に伴う補機（低圧負荷）の好ましくない動作（ヘッドランプの光量変化やモータ回転数の変動等）を抑制し、ドライバーの違和感を低減することを可能とする。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８１６０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術の如く、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の切り替えの際に、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を徐々に変化させる制御（以下、この制御を「徐変制御」という）を行うと、当該徐変制御に起因したエネルギ損失が発生し、低圧バッテリの充電効率が低下するという問題点があった。即ち、かかる徐変制御を常時行う場合、徐変制御を行わない場合に比して、切り替え要求時からＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が最終値になるまでの間、出力電圧の変化に影響されない補機の正常な動作が抑圧されるばかりでなく、低圧バッテリへのエネルギ供給効率が低下し、燃費の悪化を招くという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ユーザに違和感を与えうる補機の好ましくない動作を防止することができると共に、バッテリ充電効率の低下及びそれに伴う燃費の悪化を最小限に抑えることができる、車両用電源制御装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに電力供給しあう２個のバッテリを含む車両用電源制御装置であって、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードを切り替える際、所定の補機の動作状態に応じて、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の制御態様を変化させることを特徴とする、車両用電源制御装置によって達成される。
【０００７】
本発明において、２個のバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ及び鉛バッテリ）は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して相互接続されている。従って、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、一方のバッテリ側の電圧を昇圧して他方のバッテリ側に供給するモードと、該他方のバッテリ側の電圧を降圧して前記一方のバッテリ側に供給するモードとを含む、少なくとも２つの動作モードを実現する。尚、所定の補機は、車両の搭載される各種補機のうちの特定の補機（例えば、ランプ類のような、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の変化に影響を受けやすく、且つ、その影響がユーザ等に違和感を与えうる補機）であってよい。ところで、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードを瞬時に切り替えると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が急激に変化し、所定の補機の好ましくない動作（例えば、ランプ類の明滅、ブロア風量の急変、ワイパ速度の急変）が引き起こされ、商品性が損なわれてしまう場合がある。一方、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードを緩慢に切り替えると、バッテリ充電効率が悪化し、燃費が悪化することになる。これに対して、本発明では、例えば、所定の補機が動作中である場合には双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定値まで徐々に変化させる制御態様を選択し、所定の補機が非動作中である場合には双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を瞬時に所定値まで変化させる制御態様を選択するといったように、所定の補機の動作状態に応じて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の制御態様を変化させる。従って、本発明によれば、所定の補機の好ましくない動作を防止することができると共に、バッテリ充電効率の低下及びそれに伴う燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車両用電源制御装置において、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の制御態様を変化させることには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の降圧速度又は昇圧速度を変化させることが含まれる。尚、この降圧速度又は昇圧速度の各値は、所定の補機の各種動作状態と対応付けて所定のマップに予め定義されていてよい。
【０００９】
また、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の車両用電源制御装置において、前記所定の補機が動作中である場合、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの電流値が略ゼロになったときに、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードが切り替えられることとすると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの電流遮断が防止され、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の急変を確実に防止することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３記載の車両用電源制御装置において、前記所定の補機の動作状態は、該所定の補機に関する電気的負荷の有無及び／又は負荷レベルに基づいて判断されてよい。尚、所定の補機が複数ある場合、所定の補機の動作状態には、各補機に関する電気的負荷の有無及び／又は負荷レベルの組み合わせが含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源制御装置１０のシステム構成図を示す。図１に示す如く、車両用電源制御装置１０は、マイクロコンピュータにより構成された電子制御ユニット２４（以下、「ＥＣＯ・ＥＣＵ２４」と称す）を中心に構成されており、２つのバッテリ１２，１４を備えている。本実施例では、バッテリ１２は、１２Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリ（補機バッテリ）であり、一方、バッテリ１４は、１４．４Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリ（メインバッテリ）である。尚、鉛バッテリ１２は、リチウムイオンバッテリ１４に比して、単位体積当たりに取り出せる出力（出力密度；単位はＷ／ｌ）が高い一方、単位体積当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度；単位はＷｈ／ｌ）が低いバッテリである。
【００１３】
ＥＣＯ・ＥＣＵ２４には、２つの電流センサ４０，４２が接続されている。２つの電流センサ４０，４２は、鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４の電流値を所定のサンプリング周期でそれぞれに検出する。２つの電流センサ４０，４２の検出信号は、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４に上記サンプリング周期で供給される。ＥＣＯ・ＥＣＵ２４には、また、２つの電圧センサ４４，４６が接続されている。２つの電圧センサ４４，４６は、鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４の端子電圧を所定のサンプリング周期でそれぞれに検出する。２つの電圧センサ４４，４６の検出信号は、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４に上記サンプリング周期で供給される。
【００１４】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してスタータ１８が接続されている。スタータ１８は、車両の動力源として機能するエンジンに取り付けられている。スタータ１８は、切換スイッチ１６を介して接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置として機能する。具体的には、スタータ１８は、通常的なエンジン始動時には鉛バッテリ１２を電力源として動作し、アイドルストップ終了後のエンジン再始動時にはリチウムイオンバッテリ１４を電力源として動作する。
【００１５】
エンジンには、電子制御ユニット４９（以下、「ＥＦＩ・ＥＣＵ４９」という）が接続されている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、各種アイドルストップの許可条件（例えば、エンジン冷却水温度に関する条件や、バッテリの温度等に関する条件、エンジン回転数に関する条件）の成立状況を確認して、最終的にアイドルストップの実行条件が成立するか否かを判定する。最終的にアイドルストップの実行条件が成立した場合、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００１６】
アイドルストップ中、即ちエンジンが一時的に停止状態にある間、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、また、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいて、アイドルストップの解除条件が成立するか否を判定する。その結果、アイドルストップの解除条件が成立した場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくスタータ１８が作動状態となり、エンジンが再始動される。
【００１７】
負荷２６には、直流発電機２０及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。負荷２６には、各種補機、及び、アクセルやブレーキ等のいわゆるバイワイヤシステムが含まれる。尚、補機には、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ、コーナーランプ等のランプ類、エアコン等の空調装置、オーディオ、カーナビゲーション、ＡＢＳシステム、オイルポンプ、メータ類、デフォガ、ワイパやパワーウィンドを駆動するアクチュエータ等が含まれる。各補機および各バイワイヤシステムは、エンジン作動時には主に直流発電機２０から電力供給され、一方、アイドルストップ中のようなエンジン停止時には主にリチウムイオンバッテリ１４から電力供給される。
【００１８】
ＥＣＯ・ＥＣＵ２４には、特定の補機から電気負荷信号（スイッチ信号）が供給されている。ここで、特定の補機は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化に影響を受けやすく、且つ、その影響がユーザ等に違和感を与えうる補機であり、例えば、後述する如く、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化により光量が変化するヘッドランプやテールランプ等のランプ類、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化により吹き出し量が変化するエアコン（正確には、ブロワーモーター）、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化によりワイピング速度が変化するワイパ（正確には、ワイパモーター）が含まれてよい。この場合、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４には、ライトコントロールスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号、Ａ／ＣスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びブロワースイッチのスイッチ位置信号（ＬＯ，ＭＥＤＩＵＭ，ＨＩ）、及び、ワイパコントロールスイッチのスイッチ位置信号（ＯＦＦ，ＩＮＴ，ＬＯ，ＨＩ）が供給される。ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、特定の補機からの電気負荷信号に基づいて、当該特定の補機の動作状態を判断する。
【００１９】
車両用電源制御装置１０は、また、エンジンの回転により発電する直流発電機（オルタネータ）２０を備えている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９には、また、直流発電機２０が接続されている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、燃費の効率化を図るべく、車両の走行状態に応じて直流発電機２０の発電電圧を制御する。具体的には、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時には、直流発電機２０の発電電圧は、例えば１２．５Ｖ〜１３．５Ｖの範囲内で、鉛バッテリ１２の放電が生じないような値に調整される。また、車両減速時（回生ブレーキ作動時）には、直流発電機２０の発電電圧は、定常走行時やアイドル運転時に比して大きな値に調整される（例えば、１４．５Ｖ）。また、車両加速時には、アイドルストップ中（即ち、エンジン停止中）と同様、直流発電機２０の発電電圧はゼロになる（即ち、発電が行われない）。
【００２０】
直流発電機２０には、負荷２６及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。直流発電機２０が発生する電気エネルギは、負荷２６の電力源として用いられると共に、鉛バッテリ１２及び／又はリチウムイオンバッテリ１４の充電に用いられる。
【００２１】
ＥＣＯ・ＥＣＵ２４には、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、後述する如くＥＣＯ・ＥＣＵ２４の制御下で、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。
【００２２】
ＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して行う制御内容には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧の制御、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御が含まれる。
【００２３】
ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、２種類の方向指示信号（即ち、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給する「Ｌｉ方向」、又は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する「Ｐｂ方向」）を選択的にＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向を制御する。
【００２４】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値（本例では、１３．５Ｖ〜１４．５Ｖの範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を当該指示値まで降圧して鉛バッテリ１２側に出力する。これにより、リチウムイオンバッテリ１４側では、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧（又は、直流発電機２０の発電電圧）に依存した放電が実現される。
【００２５】
このＰｂ側端子１３の出力電圧の制御は、アイドルストップ時、若しくは、リチウムイオンバッテリ１４が過充電状態の時に実行されてよい。これにより、アイドルストップ時には、鉛バッテリ１２に代わってリチウムイオンバッテリ１４が負荷２６の電力源として機能し、鉛バッテリ１２の寿命低下が防止される。また、リチウムイオンバッテリ１４が過充電状態の時には、リチウムイオンバッテリ１４の放電が促進され、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が解消される。
【００２６】
同様に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値（本例では、１４．５Ｖ〜１５．５Ｖの範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、鉛バッテリ１２側の電圧を当該指示値まで昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側に出力する。これにより、目標出力電圧に応じたリチウムイオンバッテリ１４の充電が実現される。
【００２７】
このＬｉ側端子１５の出力電圧の制御は、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時、車両の減速時（回生ブレーキ作動時）において実行されてよい。尚、このとき、鉛バッテリ１２側においても、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧及び直流発電機２０の発電電圧に依存した充電が実現される。
【００２８】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、若しくは、上述の方向指示信号の供給を停止することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作の停止は、車両加速時に実行されてよい。即ち、車両加速時（このとき、直流発電機２０の発電電圧は上述の如くゼロである）には、鉛バッテリ１２が負荷２６の電力源として機能する。
【００２９】
ここで、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ２２へのＬｉ方向の方向指示信号は、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値とのセットでＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給され、Ｐｂ方向の方向指示信号は、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値とのセットで供給される。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作モードは、▲１▼Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値に応じて鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧し、リチウムイオンバッテリ１４側へ供給しているＬｉモード、▲２▼Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値に応じてリチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧し、鉛バッテリ１２側へ供給しているＰｂモード、及び、▲３▼停止モード（ＳＴＤモード）の３種類となる。
【００３０】
このようなＤＣ／ＤＣコンバータ２２の各動作モードは、車両の走行状態（例えば、車両の加速状態や定常走行状態、エンジンのアイドル運転状態、アイドルストップ状態）や、直流発電機２０の発電状態、各バッテリの状態等に応じて決定されてよい。例えば、上述の如く、リチウムイオンバッテリ１４が過充電状態の時には、リチウムイオンバッテリ１４の放電を促進するため、Ｐｂモードが実現され、また、アイドルストップ中（即ち、直流発電機２０による発電が行われていない状況下）には、鉛バッテリ１２の寿命低下を防止するため、Ｐｂモードが実現されてよい。また、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時、回生ブレーキ作動時には、Ｌｉモードが実現され、車両の加速時には、停止モードが実現されてよい。
【００３１】
従って、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９から得られる情報（例えば、エンジン回転数や直流発電機２０の発電状態）やアクセルセンサ等の各種センサの出力値を監視しつつ、車両の走行状態等が所定の状態になった場合には、その車両の走行状態等に応じたＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作モードを実現する（即ち、所定の切替条件が成立すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の各動作モード間の切り替えが実現される）。
【００３２】
ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の各動作モード間の切り替えを実行すると、切り替え開始時と終了時との間でＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の値が比較的大きく変化する。例えば、ＬｉモードからＰｂモードへと切り替えを実行した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧は、切り替え前後で、切り替え前の電圧値（例えば、１２Ｖ）からＰｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値（例えば、１４Ｖ）へと変化する。かかる切り替えを実行する際、負荷２６（補機）の動作状態の如何に拘らず一様にＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧を制御すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化態様によっては、補機の好ましくない動作が引き起こされたり、各バッテリへの充電効率が低下したりする場合がある。
【００３３】
これに対して、本発明によれば、以下に説明するように、かかる切り替えを実行する際、負荷２６の動作状態（電気的負荷の有無及び負荷レベルを含む）に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変化させることで、上述の不都合を回避する。
【００３４】
＜第１実施例＞
以下、図２及び図３を参照して、負荷２６の動作状態に応じて選択される２種類の制御態様について順に説明する。図２は、本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作モードを切り替える際に実行するＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧に対する第１の制御態様の説明図である（以下、この第１の制御態様を「徐変切替制御」という）。本実施例では、この徐変切替制御は、上述の特定の補機（ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の変化に影響を受けやすく、且つ、その影響がユーザ等に違和感を与えうる補機）が動作中である場合に選択・実行される。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、時刻ｔ０で所定の切替条件が成立しＬｉモードからＰｂモードへの方向切替要求が発生すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２への方向指示は、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ０でＬｉ方向からＰｂ方向へ即時に切り替えられることはなく、所定の遅延時間Ｔ１の経過後（時刻ｔ１＝ｔ０＋Ｔ１）にＬｉ方向からＰｂ方向へと変更される。即ち、時間Ｔ１が経過するまでＤＣ／ＤＣコンバータ２２への方向指示はＬｉ方向に保持される（Ｌｉモードが保持される）。従って、時刻ｔ１までは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２にはＬｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値がＥＣＯ・ＥＣＵ２４により供給されることになる。
【００３６】
このＬｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値は、図２（ｃ）に示すように、時刻ｔ０での指示値からリチウムイオンバッテリ１４の実電圧に相当する指示値（最終指示値Ｖｆ）へと時間Ｔ１をかけてリニアに降下されていく。即ち、Ｌｉ側端子１５の出力電圧は、時刻ｔ０での指示値（本例では、１６Ｖ）から最終指示値Ｖｆ（本例では、１５Ｖ）に向けて時間Ｔ１をかけて徐々に降圧されていく。ここで、最終指示値Ｖｆは、好ましくは、リチウムイオンバッテリ１４の電流値が略ゼロになるような値であり、例えば、時刻ｔ０でのリチウムイオンバッテリ１４の電流値と同時刻ｔ０での指示値との関係から推定される変動値であってよく、或いは、簡易的にＬｉ側端子１５の目標出力電圧の最小値（本例では、目標出力電圧の可変範囲が１４．５Ｖ〜１５．５Ｖであるので、１４．５Ｖ）であってもよく、又は、簡易的にリチウムイオンバッテリ１４の定格電圧付近の一定値であってもよい。
【００３７】
この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を流れる電流は、リチウムイオンバッテリ１４側に流れる場合を正とした時、図２（ｅ）に示すように、時刻ｔ０から徐々に下降し始め、時刻ｔ１で略ゼロとなる。また、鉛バッテリ１２の電圧値（電圧センサ４４の検出値）は、図２（ｆ）に示すように、時刻ｔ０での電圧値（本例では、１２Ｖ）から徐々に上昇し始め、時刻ｔ１である値（本例では、１３Ｖ）となる。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧の降圧徐変が終了すると（時刻ｔ１）、上述の如く、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２への方向指示がＬｉ方向からＰｂ方向へと変更される。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の方向切替は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に流れる電流がゼロになった時点（時刻ｔ１）で実現される。
【００３９】
時刻ｔ１以降では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２にはＰｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値がＥＣＯ・ＥＣＵ２４により供給されることになる。ここで、時刻ｔ１でのＰｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値は、時刻ｔ１での鉛バッテリ１２の電圧値（電圧センサ４４の検出値）に相当する指示値（初期指示値Ｖｓ）が設定される。そして、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値は、図２（ｄ）に示すように、当該初期指示値Ｖｓから所望の指示値Ｖｄへと時間Ｔ２をかけてリニアに上昇されていく。即ち、Ｌｉ側端子１５の出力電圧は、時刻ｔ１以後、初期指示値Ｖｓ（本例では、１３Ｖ）から所望の指示値Ｖｄ（本例では、１４Ｖ）に向けて時間Ｔ２をかけて徐々に昇圧されていく。尚、初期指示値Ｖｓは、好ましくは、鉛バッテリ１２の電流値がゼロになるような値であり、例えば、上述の如く時刻ｔ１付近での電圧センサ４４の検出値であってよく、若しくは、簡易的にＰｂ側端子１３の目標出力電圧の最小値（本例では、目標出力電圧の可変範囲が１３．５Ｖ〜１４．５Ｖであるので、１３．５Ｖ）であってもよく、又は、簡易的に鉛バッテリ１２の定格電圧付近の一定値であってもよい。
【００４０】
この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を流れる電流は、リチウムイオンバッテリ１４側に流れる場合を正とした時、図２（ｅ）に示すように、時刻ｔ１の略ゼロから徐々に降下し、時刻ｔ２（ｔ２＝ｔ１＋Ｔ２）で降下が終了する。また、鉛バッテリ１２の電圧値（電圧センサ４４の検出値）は、図２（ｆ）に示すように、初期指示値Ｖｓ（１３Ｖ）から徐々に上昇し始め、時刻ｔ２で前記所望の指示値Ｖｄ（１４Ｖ）となる。この時点（時刻ｔ２）で、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作モードの切り替えが完了し、以後、所定の切替条件が成立するまで、Ｐｂモードが保持される。
【００４１】
尚、ＰｂモードからＬｉモードへの切り替えは、上述の逆の態様、即ち、Ｐｂ側端子１３の出力電圧を降圧徐変させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を流れる電流が略ゼロになって時点で方向指示を反転させ、Ｌｉ側端子１５の出力電圧を昇圧徐変させることにより実現される。また、Ｌｉモード又はＰｂモードから停止モードへの切り替えは、降圧徐変又は昇圧徐変が完了した時点（即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を流れる電流が略ゼロになって時点）で実現される。
【００４２】
図３は、本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作モードを切り替える際に実行するＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧に対する第２の制御態様の説明図である（以下、この第２の制御態様を「瞬時切替制御」という）。本実施例では、この瞬時切替制御は、上述の特定の補機が非動作中である場合に選択・実行される。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０に所定の切替条件が成立しＬｉモードからＰｂモードへの切替要求が発生すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２への方向指示は、図３（ｂ）に示すように、上述の徐変切替制御とは異なり、Ｌｉ方向からＰｂ方向へ即時に切り替えられる。即ち、切り替え要求と同時に（時刻ｔ０で）、方向切替が実現され、ＬｉモードからＰｂモードへの切り替えが完了する。従って、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値は、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ０で即時に所望の指示値Ｖｄ（１４Ｖ）に設定される。この結果、図３（ｅ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の遮断電流が大きくなるが、鉛バッテリ１２の電圧値（Ｐｂ側端子１３の出力電圧）は、図３（ｆ）に示すように、即時に所望の指示値Ｖｄとなる。
【００４４】
ところで、この瞬時切替制御によりＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧を制御した場合には、ある時刻で瞬間的にＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向の切り替えが実行されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の電流遮断（図３（ｅ）参照）に起因して、図３（ｆ）に示すようなＰｂ側端子１３の出力電圧の急変動が生ずる。このとき、特定の補機が動作中である場合には、当該出力電圧の急変動に起因した好ましくない動作（例えば、ランプ類の明滅、エアコンの吹き出し風量の急変、ワイパのワイピング速度の急変）が引き起こされ、ユーザ等に違和感を与えてしまうという不都合が生ずる。
【００４５】
これに対して、本実施例では、このような特定の補機が動作中である場合には、瞬時切替制御に代えて上述の徐変切替制御が実行される。従って、本実施例によれば、Ｐｂ側端子１３の出力電圧は、図２（ｆ）に示すように、滑らかに変化するので、出力電圧の急変動に起因した好ましくない動作による上述の不都合が生ずることはない。
【００４６】
一方、瞬時切替制御によりＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧を制御した場合には、切り替え要求時からＰｂ側端子１３の出力電圧が所望の指示値Ｖｄに達するまである一定の時間（Ｔ１＋Ｔ２）を要する。この場合、当該一定の時間だけ鉛バッテリ１２若しくはリチウムイオンバッテリ１４の充電効率が低下することになり、直流発電機２０が発生する電気エネルギの損失及びそれに伴う燃費の悪化という不都合が生ずる。
【００４７】
これに対して、本実施例では、特定の補機が非動作中である場合には、上述の徐変切替制御に代えて瞬時切替制御が実行される。従って、本実施例によれば、特定の補機が動作中である場合にのみ徐変切替制御が行われることになるので、燃費の悪化を最小限に抑えることができる。即ち、本実施例によれば、特定の補機の動作状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変化させることで、燃費の悪化を最小限に抑えつつ、ユーザ等に違和感を与えうる補機の動作を防止することができる。
【００４８】
＜第２実施例＞
次に、図４を参照しつつ本発明の第２実施例について説明する。本実施例では、切替要求が発生すると、上述の第１実施例と同様、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２への方向指示がＬｉ方向からＰｂ方向へ即時に切り替えられることはないが、上述の第１実施例とは異なり、Ｌｉ側端子１５の指示値が所定の降圧速度（Ｖ／ｓｅｃ）で変化させられる（即ち、Ｌｉ側端子１５の出力電圧が所定の降圧速度で徐々に降圧される）。
【００４９】
この場合、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｌｉ側端子１５の指示値が最終指示値Ｖｆまで変化した時点で、方向指示をＬｉ方向からＰｂ方向へと反転させると共に、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値を初期指示値Ｖｓに設定する。その後、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の指示値を所定の昇圧速度（Ｖ／ｓｅｃ）で変化させる昇圧徐変を開始し、Ｐｂ側端子１３の指示値が所望の指示値Ｖｄまで変化した時点で、昇圧徐変を終了する。
【００５０】
或いは、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、リチウムイオンバッテリ１４の電流値（電流センサ４２の検出値）を監視し、当該電流値がゼロになった時点で、方向指示をＬｉ方向からＰｂ方向へと反転させると共に、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値を初期指示値Ｖｓに設定する。その後、同様に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の指示値を所定の昇圧速度（Ｖ／ｓｅｃ）で変化させる昇圧徐変を開始し、Ｐｂ側端子１３の指示値が所望の指示値Ｖｄまで変化した時点で、昇圧徐変を終了する。
【００５１】
本実施例において、指示値の変化速度（即ち、所定の降圧速度及び昇圧速度）は、図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の各動作モード間の切り替え方向、車両の走行状態（本例では、エンジンのアイドル運転状態若しくは車両の定常走行状態）、及び、特定の補機（本例では、テールランプ）の動作状態に応じて予めマップ（変化速度マップ）に定義されてよい。
【００５２】
図３に示す変化速度マップにおいて、テールランプが点灯している場合の指示値の変化速度は、テールランプが消滅している場合の同変化速度に比して、大きな値が定義されている。例えば、エンジンがアイドル運転状態にある状況下若しくは車両が定常走行状態にある状況下において、ＰｂモードからＬｉモードへの切替（図中、Ｐｂ→Ｌｉ）を実行する際、テールランプが点灯している場合には（図中、テールＳＷＯＮ）、０．０２Ｖ／５０ｍｓの降圧速度でＰｂ側端子１３の出力電圧の降圧徐変が実現され、テールランプが消滅している場合には（図中、テールＳＷＯＦＦ）、１．１８７Ｖ／５０ｍｓの降圧速度でＰｂ側端子１３の出力電圧の降圧徐変が実現される。
【００５３】
即ち、本実施例では、特定の補機が動作中である場合には、指示値の変化速度を比較的小さく設定することによりＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の急激な変動を防止し、特定の補機が非動作中である場合には、指示値の変化速度を比較的大きく設定することによりバッテリ充電効率の低下（燃費の悪化）を防止している。従って、本実施例によれば、上述の第１実施例と同様、特定の補機の動作状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変化させることで、燃費の悪化を最小限に抑えつつ、ユーザ等に違和感を与えうる補機の動作を防止することができる。
【００５４】
尚、本実施例では、図４に特定の補機としてテールランプの変化速度マップを示しているが、変化速度マップは、個々の特定の補機（例えば、ヘッドランプ及びワイパモーター等）毎に作成される必要はなく、変化速度マップには、複数の特定の補機の各動作状態の任意の組み合わせに応じた変化速度値が定義されてもよい。また、変化速度マップには、動作中の特定の補機の数（即ち、負荷レベル）に応じた変化速度値が定義されてもよい。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５６】
例えば、上述した第１実施例では、特定の補機が動作中であるか若しくは非動作中であるかの判定結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変更するものであったが、動作中の特定の補機の数（即ち、負荷レベル）や動作中の特定の補機の種類に応じて制御態様を変更することも可能である。
【００５７】
また、上述した各実施例では、特定の補機に関する電気負荷信号に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変更するものであったが、電気負荷信号に代わって、負荷電流に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御態様を変更することも可能である。この場合、上述の第２実施例においては、負荷電流値に応じた変化速度値が定義された変化速度マップに基づいて、昇圧徐変時の昇圧速度及び降圧徐変時の降圧速度が決定されてよい。尚、負荷電流値は、直流発電機２０の発電電流値と各バッテリの電流値とに基づいて導出可能である。
【００５８】
また、上述した実施例は、２個のバッテリ、即ち鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とを備えた電源制御装置に関するものであったが、本発明は、特にバッテリの数及び種類を特定するものではなく、２個以上のバッテリを有する如何なる電源制御装置に対しても適用可能である。例えば、本発明は、高圧のハイブリッドバッテリーと鉛バッテリとを備えたハイブリッド車用の電源制御装置に対しても適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、ユーザに違和感を与えうる補機の好ましくない動作を防止することができると共に、バッテリ充電効率の低下及びそれに伴う燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源制御装置のシステム構成図を示す。
【図２】本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードを切り替える際に実行する徐変切替制御の説明図である。
【図３】本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードを切り替える際に実行する瞬時切替制御の説明図である。
【図４】特定の補機の動作状態と指示値の変化速度との対応関係を定義するマップの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０車両用電源制御装置
１２鉛バッテリ
１４リチウムイオンバッテリ
１６切換スイッチ
１８スタータ
２０直流発電機
２２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４ＥＣＯ・ＥＣＵ
２６負荷
４０，４２電流センサ
４４，４６電圧センサ
４９ＥＦＩ・ＥＣＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle power supply control device including a plurality of batteries interconnected via a bidirectional DC / DC converter, and more particularly to a vehicle capable of appropriately realizing direction switching of the bidirectional DC / DC converter. The present invention relates to a power control device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a vehicular power supply control device including a step-down DC / DC converter that steps down a high-voltage current from a high-voltage battery for high-voltage load power supply and transmits it to the low-voltage battery for low-voltage load power supply, A technique for slowly switching the output voltage of a step-down DC / DC converter when a switching command signal requesting switching of the output voltage is input is known (for example, Patent Document 1). In this prior art, the output voltage of the step-down DC / DC converter is changed slowly (for example, over a period of 2 to 3 seconds), so that an auxiliary machine (low voltage load) associated with the change in the output voltage is preferable. It is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling by suppressing unnecessary operations (changes in the amount of light in the headlamps, fluctuations in the motor speed, etc.).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-281601 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the above-described prior art, when the output voltage of the DC / DC converter is switched, control for gradually changing the output voltage of the DC / DC converter (hereinafter, this control is referred to as “gradual change control”) is performed. As a result, there is a problem in that energy loss due to the gradual change control occurs and the charging efficiency of the low-voltage battery decreases. That is, when such gradual change control is always performed, it is not affected by the change in output voltage from the time when the switching is requested until the output voltage of the DC / DC converter reaches the final value, as compared with the case where gradual change control is not performed. Not only is the normal operation of the auxiliary machine suppressed, there is a problem that the energy supply efficiency to the low-voltage battery is lowered and the fuel consumption is deteriorated.
[0005]
Therefore, the present invention can prevent an unfavorable operation of an auxiliary machine that can give a user a sense of incongruity, and can suppress a decrease in battery charging efficiency and a deterioration in fuel consumption associated therewith, which can be minimized. The purpose is to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is a vehicle power supply control device including two batteries that supply power to each other via a bidirectional DC / DC converter, as described in claim 1.
A vehicle power source characterized in that, when the operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched, the control mode of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter is changed according to the operation state of a predetermined auxiliary machine. Achieved by the controller.
[0007]
In the present invention, two batteries (for example, a lithium ion battery and a lead battery) are interconnected via a bidirectional DC / DC converter. Therefore, the bidirectional DC / DC converter has a mode in which the voltage on one battery side is boosted and supplied to the other battery side, and a mode in which the voltage on the other battery side is stepped down and supplied to the one battery side. And at least two operation modes. Note that the predetermined auxiliary machine is easily affected by a change in the output voltage of the DC / DC converter, such as a specific auxiliary machine (for example, lamps) among various auxiliary machines mounted on the vehicle. The influence may be an auxiliary machine that may give the user a sense of incongruity. By the way, when the operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched instantaneously, the output voltage of the bidirectional DC / DC converter changes abruptly, and an undesired operation of a predetermined auxiliary machine (for example, blinking of lamps, blower air volume) Sudden change in the wiper speed), the merchantability may be impaired. On the other hand, if the operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched slowly, the battery charging efficiency deteriorates and the fuel consumption deteriorates. On the other hand, in the present invention, for example, when a predetermined auxiliary machine is in operation, a control mode in which the output voltage of the bidirectional DC / DC converter is gradually changed to a predetermined value is selected. Is not operating, the bidirectional DC / DC converter is selected according to the operating state of a predetermined auxiliary machine, such as selecting a control mode that instantaneously changes the output voltage of the bidirectional DC / DC converter to a predetermined value. The control mode of the output voltage of the DC converter is changed. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent an undesired operation of a predetermined auxiliary machine, and it is possible to minimize a decrease in battery charging efficiency and a accompanying deterioration in fuel consumption.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle power supply control device according to the first aspect, the output of the bidirectional DC / DC converter can be changed by changing the control mode of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter. It includes changing the voltage step-down rate or step-up rate. Each value of the step-down speed or the step-up speed may be defined in advance in a predetermined map in association with various operation states of a predetermined auxiliary machine.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle power supply control device according to the first or second aspect, when the predetermined auxiliary machine is operating, the current value of the bidirectional DC / DC converter is substantially zero. If the operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched, the current interruption of the bidirectional DC / DC converter is prevented and the sudden change of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter is surely prevented. can do.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicular power supply control device according to the first to third aspects of the present invention, the operating state of the predetermined auxiliary machine is the presence / absence of an electrical load and / or the load level related to the predetermined auxiliary machine. May be determined based on When there are a plurality of predetermined auxiliary machines, the operation state of the predetermined auxiliary machine includes a combination of the presence / absence of an electrical load and / or a load level for each auxiliary machine.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply control device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle power supply control device 10 is configured around an electronic control unit 24 (hereinafter referred to as “ECO • ECU 24”) configured by a microcomputer, and includes two batteries 12 and 14. I have. In the present embodiment, the battery 12 is a lead battery (auxiliary battery) having a voltage of about 12V, while the battery 14 is a lithium ion battery (main battery) having a voltage of about 14.4V. The lead battery 12 has a higher output per unit volume (output density; unit is W / l) than the lithium ion battery 14, while energy (energy density; unit is Wh / unit) that can be extracted per unit volume. l) is a low battery.
[0013]
Two current sensors 40 and 42 are connected to the ECO • ECU 24. The two current sensors 40 and 42 respectively detect the current values of the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 at a predetermined sampling period. The detection signals of the two current sensors 40 and 42 are supplied to the ECO • ECU 24 at the sampling period. Two voltage sensors 44 and 46 are also connected to the ECO • ECU 24. The two voltage sensors 44 and 46 respectively detect the terminal voltages of the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 at a predetermined sampling period. The detection signals of the two voltage sensors 44 and 46 are supplied to the ECO • ECU 24 at the sampling period.
[0014]
A starter 18 is connected to the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 via a changeover switch 16. The starter 18 is attached to an engine that functions as a power source for the vehicle. The starter 18 functions as a starter that starts the engine from a stopped state using electric power supplied from the lead battery 12 or the lithium ion battery 14 connected via the changeover switch 16. Specifically, the starter 18 operates using the lead battery 12 as a power source during normal engine start, and operates using the lithium ion battery 14 as a power source during engine restart after the end of the idle stop.
[0015]
An electronic control unit 49 (hereinafter referred to as “EFI / ECU 49”) is connected to the engine. The EFI / ECU 49 confirms the establishment status of various idle stop permission conditions (for example, conditions related to engine coolant temperature, conditions related to battery temperature, etc., conditions related to engine speed), and finally executes the idle stop. It is determined whether the condition is satisfied. When the execution condition for idling stop is finally satisfied, the driver stops execution of fuel injection, ignition, etc. without moving the ignition switch from the IG on state to the off state, and the engine transitions from the operating state to the stopped state. Is done.
[0016]
During idle stop, that is, while the engine is temporarily stopped, the EFI / ECU 49 changes the shift position of the transmission from the “N” range to the “D” range or the “R” range when the vehicle is an AT vehicle. It is determined whether or not an idle stop release condition is satisfied based on whether or not the vehicle has shifted or whether or not the brake operation has been released, and whether or not the clutch pedal has been depressed if the vehicle is an MT vehicle. . As a result, when the condition for releasing the idle stop is satisfied, the starter 18 is activated without causing the driver to shift the ignition switch from the IG on state to the starter on state, and the engine is restarted.
[0017]
A DC generator 20 and a lead battery 12 are connected to the load 26, and a lithium ion battery 14 is connected via a DC / DC converter 22. The load 26 includes various auxiliary machines and a so-called by-wire system such as an accelerator and a brake. The auxiliary equipment includes headlamps, fog lamps, cornering signal lamps, corner lamps, air conditioners such as air conditioners, audio, car navigation systems, ABS systems, oil pumps, meters, defoggers, wipers and power windows. An actuator to be driven is included. Each auxiliary machine and each by-wire system is supplied with electric power mainly from the DC generator 20 when the engine is operated, and is supplied with electric power mainly from the lithium ion battery 14 when the engine is stopped such as during idling stop.
[0018]
The ECO / ECU 24 is supplied with an electrical load signal (switch signal) from a specific auxiliary machine. Here, the specific auxiliary machine is an auxiliary machine that is easily affected by a change in the output voltage of the DC / DC converter 22 and that the influence may give the user a sense of incongruity. Lamps such as headlamps and tail lamps whose light amount changes according to a change in the output voltage of the DC converter 22, an air conditioner (exactly a blower motor) whose blowing amount changes according to a change in the output voltage of the DC / DC converter 22, and A wiper (more precisely, a wiper motor) whose wiping speed changes according to a change in the output voltage of the DC / DC converter 22 may be included. In this case, the ECO / ECU 24 includes a light control switch ON / OFF signal, an A / C switch ON / OFF signal, a blower switch switch position signal (LO, MEDIUM, HI), and a wiper control switch switch position. Signals (OFF, INT, LO, HI) are supplied. The ECO • ECU 24 determines the operating state of the specific auxiliary machine based on the electric load signal from the specific auxiliary machine.
[0019]
The vehicle power supply control device 10 also includes a DC generator (alternator) 20 that generates electric power by rotating the engine. The DC generator 20 is also connected to the EFI / ECU 49. The EFI / ECU 49 controls the power generation voltage of the DC generator 20 in accordance with the traveling state of the vehicle in order to improve the fuel efficiency. Specifically, during steady running of the vehicle or idling operation of the engine, the generated voltage of the DC generator 20 is within a range of 12.5 V to 13.5 V, for example, such that the lead battery 12 does not discharge. Adjusted to Further, when the vehicle is decelerated (when the regenerative brake is activated), the generated voltage of the DC generator 20 is adjusted to a larger value (for example, 14.5 V) than during steady running or idle running. Further, at the time of vehicle acceleration, the generated voltage of the DC generator 20 becomes zero (that is, no power generation is performed) as in the idling stop (that is, when the engine is stopped).
[0020]
A load 26 and a lead battery 12 are connected to the DC generator 20, and a lithium ion battery 14 is connected via a DC / DC converter 22. The electric energy generated by the DC generator 20 is used as a power source for the load 26 and is used for charging the lead battery 12 and / or the lithium ion battery 14.
[0021]
A DC / DC converter 22 is also connected to the ECO • ECU 24. The DC / DC converter 22 is a bidirectional DC / DC converter, and boosts the voltage on the lead battery 12 side in accordance with the switching operation of the built-in power transistor under the control of the ECO • ECU 24 as will be described later. Or the voltage on the lithium ion battery 14 side is stepped down and supplied to the lead battery 12 side.
[0022]
The control contents performed by the ECO • ECU 24 on the DC / DC converter 22 include control of the operation direction of the DC / DC converter 22, control of the output voltage of the Pb-side terminal 13 of the DC / DC converter 22, and the DC / DC converter 22. The control of the output voltage of the Li side terminal 15 and the control of stopping the operation of the DC / DC converter 22 are included.
[0023]
The ECO / ECU 24 steps down two types of direction indication signals (ie, the “Li direction” that boosts the voltage on the lead battery 12 side and supplies it to the lithium ion battery 14 side, or the voltage on the lithium ion battery 14 side. The operation direction of the DC / DC converter 22 is controlled by selectively supplying the “Pb direction”) supplied to the lead battery 12 side to the DC / DC converter 22.
[0024]
Further, the ECO • ECU 24 supplies the DC / DC converter 22 with the instruction value of the target output voltage of the Pb terminal 13 (in this example, the instruction value within the range of 13.5 V to 14.5 V), thereby providing the DC The output voltage of the Pb side terminal 13 of the DC converter 22 is controlled. When the target output voltage of the Pb side terminal 13 of the DC / DC converter 22 is instructed, the DC / DC converter 22 steps down the voltage on the lithium ion battery 14 side to the indicated value and outputs it to the lead battery 12 side. Thereby, on the lithium ion battery 14 side, the discharge depending on the target output voltage of the Pb side terminal 13 (or the generated voltage of the DC generator 20) is realized.
[0025]
The control of the output voltage of the Pb-side terminal 13 may be executed at an idle stop or when the lithium ion battery 14 is in an overcharged state. Thereby, at the time of idling stop, the lithium ion battery 14 functions as a power source of the load 26 in place of the lead battery 12, and the life of the lead battery 12 is prevented from being reduced. Further, when the lithium ion battery 14 is in an overcharged state, the discharge of the lithium ion battery 14 is promoted, and the overcharged state of the lithium ion battery 14 is eliminated.
[0026]
Similarly, the ECO • ECU 24 supplies the DC / DC converter 22 with an instruction value of the target output voltage of the Li-side terminal 15 (in this example, an instruction value within a range of 14.5 V to 15.5 V). The output voltage of the Li side terminal 15 of the DC / DC converter 22 is controlled. When the target output voltage of the Li side terminal 15 of the DC / DC converter 22 is instructed, the DC / DC converter 22 boosts the voltage on the lead battery 12 side to the indicated value and outputs it to the lithium ion battery 14 side. Thereby, charging of the lithium ion battery 14 according to the target output voltage is realized.
[0027]
The control of the output voltage of the Li-side terminal 15 may be executed during steady running of the vehicle, idle operation of the engine, or deceleration of the vehicle (when regenerative braking is activated). At this time, also on the lead battery 12 side, charging depending on the target output voltage of the Li-side terminal 15 and the generated voltage of the DC generator 20 is realized.
[0028]
Further, the ECO • ECU 24 supplies the control signal for stopping the operation of the DC / DC converter 22 to the DC / DC converter 22 or stops the supply of the above-described direction instruction signal, thereby the DC / DC converter. The operation of 22 is stopped. The stop of the operation of the DC / DC converter 22 may be executed during vehicle acceleration. That is, the lead battery 12 functions as a power source for the load 26 during vehicle acceleration (at this time, the generated voltage of the DC generator 20 is zero as described above).
[0029]
Here, the direction instruction signal in the Li direction to the DC / DC converter 22 described above is supplied to the DC / DC converter 22 as a set together with the instruction value of the target output voltage of the Li side terminal 15, and the direction instruction signal in the Pb direction. Is supplied as a set with the indicated value of the target output voltage of the Pb side terminal 13. Accordingly, the operation mode of the DC / DC converter 22 is as follows: (1) The voltage on the lead battery 12 side is boosted in accordance with the target output voltage indication value of the Li side terminal 15 and supplied to the lithium ion battery 14 side. Mode, (2) Pb mode in which the voltage on the lithium ion battery 14 side is stepped down in accordance with the indicated value of the target output voltage at the Pb side terminal 13 and supplied to the lead battery 12 side, and (3) stop mode ( STD mode).
[0030]
Each of the operation modes of the DC / DC converter 22 includes a vehicle running state (for example, a vehicle acceleration state, a steady running state, an engine idle operation state, an idle stop state), a power generation state of the DC generator 20, It may be determined according to the state of each battery. For example, as described above, when the lithium ion battery 14 is in an overcharged state, the Pb mode is realized in order to promote the discharge of the lithium ion battery 14, and also during idling stop (that is, power generation by the DC generator 20 is performed). Under unclear conditions), the Pb mode may be implemented in order to prevent the life of the lead battery 12 from being reduced. Further, the Li mode may be realized during steady running of the vehicle, the idling operation of the engine, and the regenerative braking operation, and the stop mode may be realized during acceleration of the vehicle.
[0031]
Accordingly, the ECO • ECU 24 monitors the information obtained from the EFI • ECU 49 (for example, the engine speed and the power generation state of the DC generator 20) and the output values of various sensors such as an accelerator sensor, and the vehicle traveling state and the like. When the predetermined state is reached, the operation mode of the DC / DC converter 22 corresponding to the traveling state of the vehicle is realized (that is, when the predetermined switching condition is satisfied, each operation mode of the DC / DC converter 22 is realized). Switching between them is realized).
[0032]
By the way, when switching between the respective operation modes of the DC / DC converter 22 is executed, the value of the output voltage of the DC / DC converter 22 changes relatively greatly between the start and end of the switching. For example, when switching from the Li mode to the Pb mode is performed, the output voltage of the Pb side terminal 13 of the DC / DC converter 22 is changed from the voltage value before switching (for example, 12V) to the Pb side terminal 13 before and after switching. It changes to the indicated value (for example, 14V) of the target output voltage. When performing such switching, if the output voltage of the DC / DC converter 22 is controlled uniformly regardless of the operating state of the load 26 (auxiliary machine), depending on the change mode of the output voltage of the DC / DC converter 22, There is a case where an undesired operation of the auxiliary machine is caused or charging efficiency of each battery is lowered.
[0033]
On the other hand, according to the present invention, as described below, when such switching is performed, the DC / DC converter 22 depends on the operating state of the load 26 (including the presence / absence of an electrical load and the load level). The above-mentioned inconvenience is avoided by changing the control mode of the output voltage.
[0034]
<First embodiment>
Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, two types of control modes selected according to the operation state of the load 26 will be described in order. FIG. 2 is an explanatory diagram of a first control mode for the output voltage of the DC / DC converter 22 that is executed when the ECO / ECU 24 of the present embodiment switches the operation mode of the DC / DC converter 22 (hereinafter, the first control mode). 1 is referred to as “gradual change switching control”). In the present embodiment, this gradual change switching control is the above-mentioned specific auxiliary machine (auxiliary machine that is easily affected by a change in the output voltage of the DC / DC converter 22 and that the influence may give the user a sense of incongruity). Is selected and executed when is operating.
[0035]
As shown in FIG. 2 (a), when a predetermined switching condition is satisfied at time t0 and a direction switching request from the Li mode to the Pb mode is generated, the direction instruction to the DC / DC converter 22 is as shown in FIG. 2 (b). As shown in FIG. 4, the switching from the Li direction to the Pb direction is not immediately performed at the time t0, and after the predetermined delay time T1 has elapsed (time t1 = t0 + T1), the Li direction is changed to the Pb direction. That is, the direction instruction to the DC / DC converter 22 is held in the Li direction until the time T1 elapses (Li mode is held). Accordingly, until the time t1, the instruction value of the target output voltage of the Li-side terminal 15 is supplied to the DC / DC converter 22 by the ECO / ECU 24.
[0036]
As shown in FIG. 2C, the instruction value of the target output voltage of the Li-side terminal 15 is changed from the instruction value at time t0 to the instruction value (final instruction value Vf) corresponding to the actual voltage of the lithium ion battery 14. And descends linearly over time T1. In other words, the output voltage of the Li-side terminal 15 is gradually reduced over time T1 from the instruction value at the time t0 (16V in this example) toward the final instruction value Vf (15V in this example). . Here, the final instruction value Vf is preferably a value such that the current value of the lithium ion battery 14 becomes substantially zero, for example, the instruction value at the same time t0 as the current value of the lithium ion battery 14 at the time t0. It may be a fluctuation value estimated from the relationship with the value, or simply the minimum value of the target output voltage of the Li-side terminal 15 (in this example, the variable range of the target output voltage is 14.5 V to 15.5 V Therefore, it may be 14.5V), or may be a constant value near the rated voltage of the lithium ion battery 14 simply.
[0037]
As a result, when the current flowing through the DC / DC converter 22 is positive when flowing to the lithium ion battery 14 side, as shown in FIG. 2 (e), the current starts to gradually decrease from time t0 and is substantially reduced at time t1. It becomes zero. Further, as shown in FIG. 2F, the voltage value of the lead battery 12 (detected value of the voltage sensor 44) starts to gradually increase from the voltage value at the time t0 (12V in this example), and the time t1 Is a value (13 V in this example).
[0038]
When the step-down gradual change of the output voltage of the Li side terminal 15 of the DC / DC converter 22 is completed (time t1), the direction instruction to the DC / DC converter 22 is changed from the Li direction to the Pb direction as described above. That is, the direction switching of the DC / DC converter 22 is realized at the time (time t1) when the current flowing through the DC / DC converter 22 becomes zero.
[0039]
After the time t1, the DC / DC converter 22 is supplied with the instruction value of the target output voltage of the Pb-side terminal 13 by the ECO / ECU 24. Here, the instruction value of the target output voltage of the Pb side terminal 13 at time t1 is an instruction value (initial instruction value Vs) corresponding to the voltage value of the lead battery 12 (detection value of the voltage sensor 44) at time t1. Is set. Then, as shown in FIG. 2D, the instruction value of the target output voltage at the Pb side terminal 13 is linearly increased over time T2 from the initial instruction value Vs to the desired instruction value Vd. That is, the output voltage of the Li-side terminal 15 is gradually increased over time T2 from the initial instruction value Vs (13V in this example) to the desired instruction value Vd (14V in this example) after time t1. It will be done. The initial indication value Vs is preferably a value such that the current value of the lead battery 12 becomes zero, and may be, for example, a detection value of the voltage sensor 44 near the time t1 as described above, or The minimum value of the target output voltage of the Pb-side terminal 13 may be simply (in this example, the variable range of the target output voltage is 13.5 V to 14.5 V, so 13.5 V), or simply In particular, it may be a constant value near the rated voltage of the lead battery 12.
[0040]
As a result, when the current flowing through the DC / DC converter 22 is positive when flowing to the lithium ion battery 14 side, as shown in FIG. 2 (e), the current gradually decreases from substantially zero at time t1, and time t2 The descent ends at (t2 = t1 + T2). Further, as shown in FIG. 2F, the voltage value of the lead battery 12 (detected value of the voltage sensor 44) starts to gradually increase from the initial instruction value Vs (13V), and the desired instruction value at time t2. Vd (14V). At this time (time t2), switching of the operation mode of the DC / DC converter 22 is completed, and thereafter, the Pb mode is held until a predetermined switching condition is satisfied.
[0041]
Note that switching from the Pb mode to the Li mode is performed in the reverse manner described above, that is, when the output voltage of the Pb side terminal 13 is stepped down gradually, and the current flowing through the DC / DC converter 22 becomes substantially zero. This is realized by inverting the instruction and gradually increasing the output voltage of the Li-side terminal 15. Further, switching from the Li mode or the Pb mode to the stop mode is realized at the time when the step-down gradual change or the step-up gradual change is completed (that is, when the current flowing through the DC / DC converter 22 becomes substantially zero).
[0042]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second control mode for the output voltage of the DC / DC converter 22 that is executed when the ECO / ECU 24 of the present embodiment switches the operation mode of the DC / DC converter 22 (hereinafter, the second control mode). 2 is referred to as “instantaneous switching control”). In this embodiment, this instantaneous switching control is selected and executed when the above-mentioned specific auxiliary machine is not operating.
[0043]
As shown in FIG. 3 (a), when a predetermined switching condition is satisfied at time t0 and a switching request from the Li mode to the Pb mode is generated, a direction instruction to the DC / DC converter 22 is shown in FIG. 3 (b). As shown, unlike the above-described gradual change switching control, the Li direction is immediately switched to the Pb direction. That is, simultaneously with the switching request (at time t0), the direction switching is realized and the switching from the Li mode to the Pb mode is completed. Therefore, the instruction value of the target output voltage of the Pb side terminal 13 is immediately set to the desired instruction value Vd (14V) at time t0 as shown in FIG. 3 (d). As a result, as shown in FIG. 3 (e), the cut-off current of the DC / DC converter 22 increases, but the voltage value of the lead battery 12 (the output voltage of the Pb side terminal 13) is shown in FIG. 3 (f). Thus, the desired instruction value Vd is immediately obtained.
[0044]
By the way, when the output voltage of the DC / DC converter 22 is controlled by the instantaneous switching control, the operation direction of the DC / DC converter 22 is instantaneously switched at a certain time. Due to the current interruption (see FIG. 3 (e)), the output voltage of the Pb side terminal 13 suddenly varies as shown in FIG. 3 (f). At this time, when a specific auxiliary machine is in operation, undesired operation due to a sudden change in the output voltage (for example, blinking of lamps, sudden change in the amount of blown air from an air conditioner, sudden change in the wiper wiping speed) Inconvenience that the user is uncomfortable.
[0045]
On the other hand, in this embodiment, when such a specific accessory is operating, the above-described gradual change switching control is executed instead of the instantaneous switching control. Therefore, according to the present embodiment, the output voltage of the Pb side terminal 13 changes smoothly as shown in FIG. 2 (f), so that the above-mentioned inconvenience due to an undesired operation due to the sudden fluctuation of the output voltage is caused. It does not happen.
[0046]
On the other hand, when the output voltage of the DC / DC converter 22 is controlled by the instantaneous switching control, a certain time (T1 + T2) is required from when the switching is requested until the output voltage of the Pb side terminal 13 reaches the desired instruction value Vd. . In this case, the charging efficiency of the lead battery 12 or the lithium ion battery 14 is lowered for the certain time, and there is a disadvantage that the electric energy generated by the DC generator 20 is lost and the fuel consumption is deteriorated accordingly.
[0047]
On the other hand, in this embodiment, when a specific accessory is not operating, instantaneous switching control is executed instead of the above-described gradual change switching control. Therefore, according to the present embodiment, since the gradual change switching control is performed only when a specific auxiliary machine is in operation, deterioration of fuel consumption can be minimized. That is, according to the present embodiment, the control mode of the output voltage of the DC / DC converter 22 is changed in accordance with the operation state of a specific auxiliary machine, so that the deterioration of fuel consumption is minimized and the user feels uncomfortable. It is possible to prevent the operation of the auxiliary machine that can give
[0048]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, when a switching request is generated, the direction instruction to the DC / DC converter 22 is not immediately switched from the Li direction to the Pb direction as in the first embodiment, but the first embodiment described above. Unlike the example, the indicated value of the Li side terminal 15 is changed at a predetermined step-down speed (V / sec) (that is, the output voltage of the Li side terminal 15 is gradually stepped down at a predetermined step-down speed).
[0049]
In this case, the ECO • ECU 24 reverses the direction indication from the Li direction to the Pb direction when the indication value of the Li side terminal 15 changes to the final indication value Vf, and also indicates the target output voltage indication of the Pb side terminal 13. The value is set to the initial indication value Vs. After that, the ECO • ECU 24 starts a step-up gradual change that changes the indicated value of the Pb-side terminal 13 at a predetermined boosting speed (V / sec), and the indicated value of the Pb-side terminal 13 has changed to the desired indicated value Vd. At this point, the gradual increase in pressure is terminated.
[0050]
Alternatively, the ECO • ECU 24 monitors the current value of the lithium ion battery 14 (the detection value of the current sensor 42), and when the current value becomes zero, it reverses the direction indication from the Li direction to the Pb direction. The instruction value of the target output voltage of the Pb side terminal 13 is set to the initial instruction value Vs. Thereafter, similarly, the ECO • ECU 24 starts a step-up gradual change in which the instruction value of the Pb side terminal 13 is changed at a predetermined pressure increase rate (V / sec), and the instruction value of the Pb side terminal 13 becomes the desired instruction value Vd. When the pressure has changed, the gradual increase in pressure is terminated.
[0051]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the change rate of the instruction value (that is, the predetermined step-down speed and step-up speed) depends on the switching direction between the operation modes of the DC / DC converter 22 and the vehicle running state (this In the example, the map (change speed map) may be defined in advance according to the engine idle operation state or the vehicle steady running state) and the operation state of a specific auxiliary machine (in this example, the tail lamp).
[0052]
In the change speed map shown in FIG. 3, the change speed of the instruction value when the tail lamp is lit is defined as a larger value than the change speed when the tail lamp is extinguished. For example, the tail lamp is turned on when switching from the Pb mode to the Li mode (Pb → Li in the figure) in a situation where the engine is in an idle operation state or a vehicle is in a steady running state. In this case (in the figure, tail SW ON), when the step-down voltage of the output voltage of the Pb side terminal 13 is reduced at a step-down speed of 0.02 V / 50 ms, and the tail lamp is extinguished (in the figure, the tail is turned off). SW OFF), step-down gradual change of the output voltage of the Pb side terminal 13 is realized at a step-down speed of 1.187 V / 50 ms.
[0053]
That is, in this embodiment, when a specific auxiliary machine is in operation, a rapid change in the output voltage of the DC / DC converter 22 is prevented by setting the change speed of the instruction value to be relatively small, and the specific value is specified. When the auxiliary machine is not operating, the change rate of the instruction value is set to a relatively large value to prevent a decrease in battery charging efficiency (deterioration of fuel consumption). Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the deterioration of fuel consumption can be minimized by changing the control mode of the output voltage of the DC / DC converter 22 in accordance with the operating state of the specific auxiliary machine. It is possible to prevent the operation of the auxiliary equipment that can give the user a sense of incongruity while suppressing the limit.
[0054]
In this embodiment, the tail lamp change speed map is shown in FIG. 4 as a specific auxiliary machine. However, the change speed map is created for each specific auxiliary machine (for example, a head lamp and a wiper motor). The change speed map may define a change speed value corresponding to an arbitrary combination of the operation states of a plurality of specific accessories. In the change speed map, a change speed value corresponding to the number of specific auxiliary machines in operation (that is, the load level) may be defined.
[0055]
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
[0056]
For example, in the first embodiment described above, the control mode of the output voltage of the DC / DC converter 22 is changed based on the determination result of whether the specific auxiliary machine is operating or not operating. However, it is also possible to change the control mode according to the number of specific auxiliary machines in operation (that is, the load level) and the type of specific auxiliary machines in operation.
[0057]
Further, in each of the above-described embodiments, the control mode of the output voltage of the DC / DC converter 22 is changed according to the electric load signal related to a specific auxiliary machine, but instead of the electric load signal, the load current is changed to the load current. Accordingly, it is possible to change the control mode of the output voltage of the DC / DC converter 22. In this case, in the above-described second embodiment, the step-up speed at the time of step-up change and the step-down speed at the step-down change are determined based on the change speed map in which the change speed value corresponding to the load current value is defined. It's okay. The load current value can be derived based on the generated current value of the DC generator 20 and the current value of each battery.
[0058]
Moreover, although the Example mentioned above was related with the power supply control apparatus provided with two batteries, ie, the lead battery 12, and the lithium ion battery 14, this invention specifies the number and kind of battery especially. Instead, it can be applied to any power supply control device having two or more batteries. For example, the present invention can be applied to a power supply control device for a hybrid vehicle including a high-voltage hybrid battery and a lead battery.
[0059]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to prevent the operation | movement which is unpleasant of the auxiliary machine which can give a user discomfort, the fall of battery charging efficiency and the accompanying deterioration of fuel consumption can be suppressed to the minimum.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of gradual change switching control that is executed when the ECO • ECU 24 of the present embodiment switches the operation mode of the DC / DC converter.
FIG. 3 is an explanatory diagram of instantaneous switching control executed when the ECO • ECU 24 of the present embodiment switches the operation mode of the DC / DC converter.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a map that defines a correspondence relationship between an operation state of a specific auxiliary machine and a change speed of an instruction value.
[Explanation of symbols]
10 Vehicle power supply control device
12 Lead battery
14 Lithium ion battery
16 selector switch
18 Starter
20 DC generator
22 DC / DC converter
24 ECO / ECU
26 Load
40, 42 Current sensor
44, 46 Voltage sensor
49 EFI / ECU

Claims

A vehicle power supply control device including two batteries that supply power to each other via a bidirectional DC / DC converter,
A vehicle power source characterized in that, when the operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched, the control mode of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter is changed according to the operation state of a predetermined auxiliary machine. Control device.

The vehicle-use vehicle according to claim 1, wherein changing the control mode of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter includes changing a step-down speed or a step-up speed of the output voltage of the bidirectional DC / DC converter. Power control device.

The operation mode of the bidirectional DC / DC converter is switched when the current value of the bidirectional DC / DC converter becomes substantially zero when the predetermined auxiliary machine is operating. The vehicle power supply control device described.

The vehicle power supply control according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating state of the predetermined auxiliary machine is determined based on the presence / absence of an electric load and / or a load level related to the predetermined auxiliary machine. apparatus.