JP4089448B2 - Vehicle power supply system and bidirectional DC / DC converter - Google Patents
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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2個のバッテリを備える車両用電源システム及びこれに用いられるDC/DCコンバータの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、車両の電気負荷の増大に伴って、既存の低電圧電源とは別に、エネルギの回収効率の良い高電圧電源を車両に搭載する提案がなされている。これらの2つの電源は、双方向に送電可能な双方向DC/DCコンバータを介して相互接続されている(例えば、特許文献1参照)。双方向DC/DCコンバータは、マイクロコンピュータから供給される方向指示信号や出力電圧指示信号に応じて、指示された方向に出力電圧指示信号の電圧レベルに対応した電圧を出力する。従って、適切な出力電圧指示信号及び方向指令信号を供給することで、各電源への充電や他の負荷への電力供給が可能となる。
【0003】
また、DC/DCコンバータの起動時に2つの電源間を流れる電流を監視し、当該2つの電源間を電流が流れないようにDC/DCコンバータのスイッチング回路をフィードバック制御する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。この従来技術によれば、DC/DCコンバータの起動時に意図しない電流が流れることが防止され、充電動作を円滑に開始することが可能となる。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−336670号公報
【0005】
【特許文献2】
特開2002−142451号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、双方向DC/DCコンバータの制御は、上述の如く、マイクロコンピュータにより実現されるが、これらに関連する回路に断線やショート等が生じると、マイクロコンピュータから双方向DC/DCコンバータに出力電圧指示信号が伝達されない状態に陥る(即ち、断線やショート等により、出力電圧指示信号の電圧レベルが常時ゼロになる)。かかる状況下で、双方向DC/DCコンバータの動作が維持されると、双方向DC/DCコンバータは、このときの出力電圧指示信号の電圧レベル(即ち、ゼロ)に対応した電圧を出力し続けることになり、意図しないバッテリ(電源)への充電が促進されたり、意図しない負荷への給電が行われてしまうという不都合が生ずる。この結果、充電効率の低下及びそれに伴う燃費の低下という問題点が生ずるばかりでなく、電源の性能や寿命の観点からの問題点も生ずる。
【0007】
そこで、本発明は、断線やショート等の異常が生じた場合であっても、充電効率の低下及びそれに伴う燃費の低下を最小限にできると共に、電源の性能や寿命の低下を防止することができる、車両用電源システム及び双方向DC/DCコンバータ並びにDC/DCコンバータの制御装置の提供を目的とする。
【0008】
【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コンバータと、前記双方向DC/DCコンバータを介して相互接続された異なる2個のバッテリとを備える車両用電源システムにおいて、
前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧は、前記双方向DC/DCコンバータに供給される出力電圧指示信号の電圧レベルに基づいて決定されており、
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧が、前記双方向DC/DCコンバータの電力供給方向に応じて異なることを特徴とする、車両用電源システムにより達成される。
【0009】
本発明において、異なる2個のバッテリ(例えば、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリ)は、各バッテリ側に送電が可能な双方向DC/DCコンバータを介して相互接続されている。双方向DC/DCコンバータの出力電圧は、双方向DC/DCコンバータに供給される出力電圧指示信号に基づいて決定されている。ところで、出力電圧指示信号の供給系に異常(例えば、電気回路の断線やショート、コネクターの接続不良)が生じた場合には、双方向DC/DCコンバータに出力電圧指示信号が供給されない状態になりうる。かかる状態においては、出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロとなるため、意図しない双方向DC/DCコンバータの出力電圧が決定されることになり、充電効率及び燃費の低下やバッテリの寿命及び性能の低下を招いてしまう。これに対して、本発明では、出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、双方向DC/DCコンバータの出力電圧が、双方向DC/DCコンバータの電力供給方向に応じて異なる値(例えば、電力供給側のバッテリの特性が考慮された適切な値)に設定されることで、断線やショート等が生じた場合等においても、充電効率及び燃費の低下やバッテリの寿命及び性能の低下を防止することが可能となる。
【0010】
また、上記目的は、請求項2に記載する如く、前記2個のバッテリの一方は、リチウムイオンバッテリであり、
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの前記リチウムイオンバッテリ側の出力電圧は、前記リチウムイオンバッテリへの充電が行われないような値に設定される、車両用電源システムによっても達成される。
【0011】
本発明によれば、断線やショート等が生じた場合等においても、リチウムイオンバッテリへの充電が行われないように、双方向DC/DCコンバータの出力電圧を制御することができるので、断線やショート等が生じた場合等においても、過充電状態で劣化が促進されやすいリチウムイオンバッテリの性能及び寿命の低下を防止することができる。
【0012】
また、上記目的は、請求項3に記載する如く、前記2個のバッテリの他方は、鉛バッテリであり、
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの前記鉛バッテリ側の出力電圧は、前記鉛バッテリへの充電が行われるような値に設定される、車両用電源システムによっても達成される。
【0013】
本発明によれば、断線やショート等が生じた場合等においても、鉛バッテリへの充電が行われるように、双方向DC/DCコンバータの出力電圧を制御することができるので、断線やショート等が生じた場合等においても、過放電状態で劣化が促進されやすい鉛バッテリの性能及び寿命の低下を防止することができると共に、負荷への電力供給を継続することができる。
【0014】
また、上記目的は、請求項4に記載する如く、異なる2個のバッテリ間に設けられ、外部からの電気信号により出力電圧の制御が可能な双方向DC/DCコンバータであって、
前記電気信号の電圧レベルがゼロになった場合、出力側のバッテリの特性に応じた出力電圧を出力することを特徴とする、双方向DC/DCコンバータにより達成される。
【0015】
本発明によれば、出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合、双方向DC/DCコンバータは、出力側のバッテリの特性に応じた適切な出力電圧を出力することが可能であるので、断線やショート等が生じた場合等においても、充電効率及び燃費の低下やバッテリの寿命及び性能の低下を防止することが可能となる。
【0016】
また、上記目的は、請求項5に記載する如く、異なる2個のバッテリ間に設けられる双方向DC/DCコンバータの制御装置であって、
外部から供給される出力電圧指示信号の電圧レベルと、前記双方向DC/DCコンバータの目標出力電圧との関係が予め定義されたマップを用いて、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を制御し、
前記マップには、前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの目標出力電圧が、出力側のバッテリの特性に応じて定義されていることを特徴とする、制御装置により達成される。
【0017】
本発明によれば、出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、双方向DC/DCコンバータの目標出力電圧が、出力側のバッテリの特性に応じた適切な値に設定されることで、断線やショート等が生じた場合等においても、充電効率及び燃費の低下やバッテリの寿命及び性能の低下を防止することが可能となる。
【0018】
【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。
【0019】
図1は、本発明の一実施例である車両用電源システム10のシステム構成図を示す。図1に示す如く、車両用電源システム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(電源)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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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70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。
【0024】
車両用電源システム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、所定の範囲内で、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。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)。
【0025】
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70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。
【0026】
ECO・ECU24には、DC/DCコンバータ70が接続されている。DC/DCコンバータ70は、双方向DC/DCコンバータであり、ECO・ECU24の制御下で、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。
【0027】
ECO・ECU24がDC/DCコンバータ70に対して行う制御内容には、DC/DCコンバータ70の動作方向の制御、DC/DCコンバータ70のPb側端子13の出力電圧の制御、及び、DC/DCコンバータ70のLi側端子15の出力電圧の制御が含まれる。
【0028】
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(昇圧方向)」、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(降圧方向)」)を選択的にDC/DCコンバータ70に供給することにより、DC/DCコンバータ70の動作方向を制御する。
【0029】
また、ECO・ECU24は、DC/DCコンバータ70に供給する出力電圧指示信号の電圧レベルを可変することにより、DC/DCコンバータ70のPb側端子13の出力電圧を制御する(尚、出力電圧指示信号の電圧レベルとDC/DCコンバータ70の出力電圧との関係は後に詳説する)。ここで、Pb側端子13に関する出力電圧指示信号は、アイドルストップ時に、Pb方向の方向指示信号とセットで、DC/DCコンバータ70に供給されてよい。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。
【0030】
同様に、ECO・ECU24は、DC/DCコンバータ70に供給する出力電圧指示信号の電圧レベルを可変することにより、DC/DCコンバータ70のLi側端子15の出力電圧を制御する(尚、出力電圧指示信号の電圧レベルとDC/DCコンバータ70の出力電圧との関係は後に詳説する)。ここで、Li側端子15に関する出力電圧指示信号は、車両の定常走行時、エンジンのアイドル運転時、又は、車両の減速時(回生ブレーキ作動時)に、Li方向の方向指示信号とセットで、DC/DCコンバータ70に供給されてよい。これにより、リチウムイオンバッテリ14に対する充電制御が可能となる。
【0031】
図2は、本発明の一実施例であるDC/DCコンバータ70の構成図を示す。図2に示す如く、DC/DCコンバータ70は、差動増幅器72と、増幅器74と、制御回路76と、パワートランジスタ等を含むスイッチング回路78とを備えている。
【0032】
差動増幅器72には、ECO・ECU24より上述の出力電圧指示信号が入力される。差動増幅器72は、当該出力電圧指示信号の電圧とグランド電圧との差を増幅して制御回路76に出力する。同様に、増幅器74には、ECO・ECU24より上述の方向指示信号が入力される。増幅器74は、方向指示信号を増幅して制御回路76に出力する。制御回路76は、入力された各信号(出力電圧指示信号及び方向指示信号)に応じて、スイッチング回路78を制御する。具体的には、制御回路76は、出力電圧指示信号に対応する目標出力電圧を決定し、当該目標出力電圧が方向指示信号に応じた端子側に出力されるように、スイッチング回路78を制御する。
【0033】
図3は、ECO・ECU24から供給される出力電圧指示信号とDC/DCコンバータ70の各端子13,15における目標出力電圧との関係が定義されたマップの一例を示す図である。図3には、0V〜5Vの範囲の出力電圧指示信号に対する、Li側端子15の目標出力電圧曲線CLiと、Pb側端子13の目標出力電圧曲線CPbがそれぞれ示されている。
【0034】
本実施例では、Li側端子15の目標出力電圧は、出力電圧指示信号の電圧レベルが増加するにつれて、約13.5Vから約16Vまで増加するように定義されている。即ち、リチウムイオンバッテリ14に関する目標出力電圧曲線CLiは、出力電圧指示信号の電圧レベルに比例して増加する直線として定義されている。一方、Pb側端子13の目標出力電圧は、出力電圧指示信号の電圧レベルが増加するにつれて、約16.5Vから約12.5Vまで減少するように定義されている。即ち、鉛バッテリ12に関する目標出力電圧曲線CPbは、出力電圧指示信号の電圧レベルに比例して減少する直線として定義されている。
【0035】
従って、例えば、出力電圧指示信号の電圧レベルが1.0Vの場合であって、方向指示信号がLi方向である場合、Li側端子15の目標出力電圧が、目標出力電圧曲線CLiに基づいて、約14Vに決定される。この結果、DC/DCコンバータ70は、鉛バッテリ12側の電圧を約14Vまで昇圧してリチウムイオンバッテリ14側に出力することになる。同様に、例えば、出力電圧指示信号の電圧レベルが1.25Vの場合であって、方向指示信号がPb方向である場合、Pb側端子13の目標出力電圧が、目標出力電圧曲線CPbに基づいて、約15.5Vに決定される。この結果、DC/DCコンバータ70は、リチウムイオンバッテリ14側の電圧を約15.5Vまで降圧して鉛バッテリ12側に出力することになる。このように、本実施例によれば、2つのバッテリ12,14に対してそれぞれ別々に目標出力電圧曲線CLi、CPbを定義することで、各バッテリ12,14の特性に応じた目標出力電圧を決定することができ、各バッテリ12,14の特性の相違を考慮した充電制御を実現することができる。
【0036】
ところで、コネクターの接続不良等が発生した場合、関連する電気回路に断線やショート等が生じた場合、何らかの要因によりECO・ECU24の機能が停止した場合等には、これらの状態が回復されるまで、ECO・ECU24からDC/DCコンバータ70に出力電圧指示信号を含む各信号が入力されなくなる。かかる場合、DC/DCコンバータ70の差動増幅器72の出力電圧レベルが常時ゼロとなってしまうため、制御回路76は、当該電圧レベル(即ち、ゼロ)に対応した目標出力電圧を決定することになる。この結果、上述のような車両の走行状態や各バッテリ12,14の状態に応じたDC/DCコンバータ70の出力電圧の制御が停止してしまい、充電効率の低下及びそれに伴う燃費の低下という問題点が生ずるばかりでなく、バッテリの性能や寿命の観点からの問題点も生ずる場合がありうる。
【0037】
これに対して、本実施例では、DC/DCコンバータ70の差動増幅器72の出力電圧レベルが常時ゼロとなった場合、図3に示すように、Li側端子15の目標出力電圧については、リチウムイオンバッテリ14への充電が行われないような低い値(本例では、最小値の約13.5V)が設定され、Pb側端子13の目標出力電圧については、リチウムイオンバッテリ14の放電と共に鉛バッテリ12の充電を促進させるような高い値(本例では、最大値の約16.5V)が設定される。この設定態様は、リチウムイオンバッテリ14に関しては、過放電状態よりも過充電状態で性能の劣化が促進されやすく、鉛バッテリ12に関しては、過充電状態によりも過放電状態で性能の劣化が促進されやすいことに基づく。また、Pb側端子13の目標出力電圧を高い値に設定することは、コネクターの接続不良等が発生した場合等であっても負荷26への給電が依然として実現可能となることに基づく。
【0038】
従って、本実施例によれば、コネクターの接続不良等が発生した場合や、断線やショート等が生じた場合等であっても、充電効率の低下及びそれに伴う燃費の低下を最小限にすることができると共に、バッテリの性能や寿命の低下を防止することができる。また、リチウムイオンバッテリ14は、鉛バッテリに比して回生能力が良い反面、過充電状態となるとバッテリ内部のエネルギ密度が上昇しやすいという特性を有しているが、本実施例によれば、コネクターの接続不良等が発生した場合等に、リチウムイオンバッテリ14への充電が継続されることはない。
【0039】
尚、本実施例において、ECO・ECU24からDC/DCコンバータ70に出力電圧指示信号を含む各信号が入力されなくなった場合(即ち、DC/DCコンバータ70の差動増幅器72の出力電圧レベルがゼロとなった場合)に、制御回路76が、図3に示すようなマップに拠らず、所定の目標出力電圧を決定する構成も可能である。この場合、上記所定の目標出力電圧は、上述と同様、Li側端子15の目標出力電圧については、リチウムイオンバッテリ14への充電が行われないような低い値であってよく、Pb側端子13については、リチウムイオンバッテリ14の放電と共に鉛バッテリ12の充電を促進させるような高い値であってよい。
【0040】
また、本実施例において、ECO・ECU24からDC/DCコンバータ70に出力電圧指示信号が入力されなくなった状態(即ち、DC/DCコンバータ70の差動増幅器72の出力電圧レベルがゼロとなった状態)が所定時間継続した場合に、制御回路76が、DC/DCコンバータ70の動作を強制的に停止させる構成や、DC/DCコンバータ70の動作方向を強制的にPb方向に変更する構成も可能である。後者の構成の場合、上述と同様、Pb側端子13の目標出力電圧は、リチウムイオンバッテリ14の放電と共に鉛バッテリ12の充電を促進させるような高い値に設定されてよい。
【0041】
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。
【0042】
特に、図3に示す目標出力電圧曲線に関しては、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。例えば、図3に示す目標出力電圧曲線CLi、CPbは、それぞれ、鉛バッテリ12及びリチウムイオンバッテリ14に対応する曲線であり、他の種類のバッテリ(例えば、ニッケル水素バッテリ)に係る目標出力電圧曲線は、当該バッテリの特性に応じて決定されてよい。また、図3に示す目標出力電圧曲線CLi、CPbは、直線により定義されていたが、曲線で定義されてもよく、若しくは、不連続な曲線(例えば、段差を有する曲線)であってもよい。また、鉛バッテリ12に関する目標出力電圧曲線CPbは、必ずしも図3に示すような単調減少する曲線である必要はなく、目標出力電圧曲線CLiと同様の単調増加する曲線であってもよい。また、目標出力電圧曲線を複数種用意し、車両の走行状態や各バッテリの状態に応じて使用する目標出力電圧曲線を切り換える構成も可能である。
【0043】
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とを備えた車両用の電源システム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システム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システムに対しても適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、本発明によれば、双方向DC/DCコンバータを介して相互接続された2個のバッテリを備えた車両用電源システムにおいて、関連する電気回路に断線やショート等が生じ、双方向DC/DCコンバータに出力電圧指示信号が供給されない状況下においても、充電効率の低下及びそれに伴う燃費の低下を最小限にできると共に、電源の性能や寿命の低下を防止することができる。
【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システム10のシステム構成図である。
【図2】本発明の一実施例であるDC/DCコンバータ70の構成図である。
【図3】出力電圧指示信号とDC/DCコンバータ70の目標出力電圧との関係が定義されたマップの一例を示す図である。
【符号の説明】
10 車両用電源システム
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
24 電子制御ユニット
26 負荷
49 EFI・ECU
70 DC/DCコンバータ
72 差動増幅器
74 増幅器
76 制御回路
78 スイッチング回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle power supply system including two batteries interconnected via a bidirectional DC / DC converter, and a control device for a DC / DC converter used therefor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with an increase in the electric load of a vehicle, a proposal has been made to mount a high voltage power source with good energy recovery efficiency on the vehicle separately from the existing low voltage power source. These two power sources are interconnected via a bidirectional DC / DC converter capable of transmitting power in both directions (see, for example, Patent Document 1). The bidirectional DC / DC converter outputs a voltage corresponding to the voltage level of the output voltage instruction signal in the designated direction in accordance with the direction instruction signal or the output voltage instruction signal supplied from the microcomputer. Therefore, by supplying appropriate output voltage instruction signals and direction command signals, it is possible to charge each power supply and supply power to other loads.
[0003]
Further, a technique is known in which a current flowing between two power sources is monitored at the time of starting the DC / DC converter, and a switching circuit of the DC / DC converter is feedback controlled so that no current flows between the two power sources ( For example, see Patent Document 2). According to this prior art, it is possible to prevent an unintended current from flowing when the DC / DC converter is started, and to smoothly start the charging operation.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-336670
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-142451 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, the control of the bidirectional DC / DC converter is realized by a microcomputer. However, when a disconnection or a short circuit occurs in a circuit related thereto, an output voltage is output from the microcomputer to the bidirectional DC / DC converter. The instruction signal is not transmitted (that is, the voltage level of the output voltage instruction signal is always zero due to disconnection or short-circuit). Under such circumstances, when the operation of the bidirectional DC / DC converter is maintained, the bidirectional DC / DC converter continues to output a voltage corresponding to the voltage level (that is, zero) of the output voltage instruction signal at this time. As a result, there is a problem that charging to an unintended battery (power source) is promoted or power is supplied to an unintended load. As a result, not only the problem of a decrease in charging efficiency and the accompanying decrease in fuel consumption occurs, but also a problem from the viewpoint of the performance and life of the power source.
[0007]
Therefore, the present invention can minimize the decrease in charging efficiency and the accompanying decrease in fuel consumption even when an abnormality such as a disconnection or a short circuit occurs, and can prevent a decrease in power supply performance and life. An object of the present invention is to provide a vehicle power supply system, a bidirectional DC / DC converter, and a DC / DC converter control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle power supply system including a bidirectional DC / DC converter and two different batteries interconnected via the bidirectional DC / DC converter.
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter is determined based on a voltage level of an output voltage instruction signal supplied to the bidirectional DC / DC converter,
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero differs depending on the power supply direction of the bidirectional DC / DC converter, Achieved by power supply system.
[0009]
In the present invention, two different batteries (for example, a lead battery and a lithium ion battery) are interconnected via a bidirectional DC / DC converter capable of transmitting power to each battery side. The output voltage of the bidirectional DC / DC converter is determined based on an output voltage instruction signal supplied to the bidirectional DC / DC converter. By the way, when an abnormality occurs in the supply system of the output voltage instruction signal (for example, disconnection or short circuit of the electric circuit or poor connection of the connector), the output voltage instruction signal is not supplied to the bidirectional DC / DC converter. sell. In such a state, since the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage of the unintended bi-directional DC / DC converter is determined, and the charging efficiency and fuel consumption decrease and the life and performance of the battery are reduced. It will cause a decline. In contrast, in the present invention, when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage of the bidirectional DC / DC converter varies depending on the power supply direction of the bidirectional DC / DC converter. Even if a disconnection or a short circuit occurs due to the setting (for example, an appropriate value considering the characteristics of the battery on the power supply side), the charging efficiency and fuel consumption are reduced, and the life and performance of the battery are reduced. It is possible to prevent the decrease.
[0010]
Further, the object is as described in
When the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage on the lithium ion battery side of the bidirectional DC / DC converter is set to such a value that the lithium ion battery is not charged. This is also achieved by a vehicle power supply system.
[0011]
According to the present invention, the output voltage of the bidirectional DC / DC converter can be controlled so that the lithium-ion battery is not charged even when a disconnection, a short circuit, or the like occurs. Even when a short circuit or the like occurs, it is possible to prevent the performance and life of the lithium ion battery from being easily deteriorated in an overcharged state.
[0012]
Further, the object is as described in
When the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage on the lead battery side of the bidirectional DC / DC converter is set to a value such that the lead battery is charged. This is also achieved by a vehicle power supply system.
[0013]
According to the present invention, the output voltage of the bidirectional DC / DC converter can be controlled so that the lead battery is charged even when a disconnection, a short circuit, or the like occurs. Even in the case of the occurrence of a battery, it is possible to prevent the performance and life of the lead battery from being easily deteriorated in an overdischarged state, and to continue supplying power to the load.
[0014]
Further, the above object is a bidirectional DC / DC converter provided between two different batteries as described in claim 4 and capable of controlling an output voltage by an external electric signal,
When the voltage level of the electric signal becomes zero, an output voltage corresponding to the characteristics of the battery on the output side is output, and this is achieved by a bidirectional DC / DC converter.
[0015]
According to the present invention, when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the bidirectional DC / DC converter can output an appropriate output voltage according to the characteristics of the battery on the output side. Even when a disconnection or a short-circuit occurs, it is possible to prevent a decrease in charging efficiency and fuel consumption and a decrease in battery life and performance.
[0016]
Further, the object is a control device for a bidirectional DC / DC converter provided between two different batteries, as described in
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter is controlled using a map in which the relationship between the voltage level of the output voltage instruction signal supplied from the outside and the target output voltage of the bidirectional DC / DC converter is predefined. And
In the map, a target output voltage of the bidirectional DC / DC converter when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero is defined according to the characteristics of the battery on the output side. This is achieved by the control device.
[0017]
According to the present invention, when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the target output voltage of the bidirectional DC / DC converter is set to an appropriate value according to the characteristics of the battery on the output side. Thus, even when a disconnection or a short circuit occurs, it is possible to prevent a decrease in charging efficiency and fuel consumption, and a decrease in battery life and performance.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a vehicle
[0020]
A
[0021]
An electronic control unit 49 (hereinafter referred to as “EFI /
[0022]
During idle stop, that is, while the engine is temporarily stopped, the EFI /
[0023]
A
[0024]
The vehicular
[0025]
A
[0026]
A DC /
[0027]
The control contents performed by the ECO •
[0028]
The ECO •
[0029]
Further, the ECO •
[0030]
Similarly, the ECO •
[0031]
FIG. 2 shows a configuration diagram of a DC /
[0032]
The above-described output voltage instruction signal is input to the
[0033]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a map in which the relationship between the output voltage instruction signal supplied from the ECO /
[0034]
In this embodiment, the target output voltage of the
[0035]
Therefore, for example, when the voltage level of the output voltage instruction signal is 1.0 V and the direction instruction signal is in the Li direction, the target output voltage of the Li-
[0036]
By the way, when a connection failure or the like of a connector occurs, a disconnection or a short circuit occurs in a related electric circuit, or when the function of the ECO /
[0037]
On the other hand, in this embodiment, when the output voltage level of the
[0038]
Therefore, according to this embodiment, even when a connection failure of the connector occurs, or when a disconnection or a short circuit occurs, the decrease in charging efficiency and the accompanying decrease in fuel consumption are minimized. In addition, the battery performance and life can be prevented from decreasing. In addition, the
[0039]
In this embodiment, when each signal including the output voltage instruction signal is not input from the ECO /
[0040]
In this embodiment, the output voltage instruction signal is no longer input from the ECO /
[0041]
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.
[0042]
In particular, with respect to the target output voltage curve shown in FIG. 3, various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. For example, the target output voltage curves C Li and C Pb shown in FIG. 3 are curves corresponding to the
[0043]
Moreover, although the above-mentioned Example was related with the power supply system for vehicles provided with two batteries, ie, the
[0044]
【The invention's effect】
Since the present invention is as described above, the following effects can be obtained. That is, according to the present invention, in a vehicle power supply system including two batteries interconnected via a bidirectional DC / DC converter, a disconnection, a short circuit, or the like occurs in a related electric circuit, and the bidirectional DC / DC Even in a situation where the output voltage instruction signal is not supplied to the DC converter, it is possible to minimize the decrease in charging efficiency and the accompanying decrease in fuel consumption, and it is possible to prevent the performance and life of the power source from decreasing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle
FIG. 2 is a configuration diagram of a DC /
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a map in which a relationship between an output voltage instruction signal and a target output voltage of a DC /
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
70 DC /
Claims (5)
前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧は、前記双方向DC/DCコンバータに供給される出力電圧指示信号の電圧レベルに基づいて設定されており、
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧が、前記双方向DC/DCコンバータの電力供給方向に応じて異なることを特徴とする、車両用電源システム。In a vehicle power supply system comprising a bidirectional DC / DC converter and two different batteries interconnected via the bidirectional DC / DC converter,
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter is set based on the voltage level of the output voltage instruction signal supplied to the bidirectional DC / DC converter,
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero differs depending on the power supply direction of the bidirectional DC / DC converter, Power system.
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの前記リチウムイオンバッテリ側の出力電圧は、前記リチウムイオンバッテリへの充電が行われないような値に設定される、請求項1記載の車両用電源システム。One of the two batteries is a lithium ion battery,
When the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage on the lithium ion battery side of the bidirectional DC / DC converter is set to such a value that the lithium ion battery is not charged. The vehicle power supply system according to claim 1.
前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの前記鉛バッテリ側の出力電圧は、前記鉛バッテリへの充電が行われるような値に設定される、請求項1又は2記載の車両用電源システム。The other of the two batteries is a lead battery,
When the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero, the output voltage on the lead battery side of the bidirectional DC / DC converter is set to a value such that the lead battery is charged. The power supply system for vehicles according to claim 1 or 2.
前記電気信号の電圧レベルがゼロになった場合、出力側のバッテリの特性に応じた出力電圧を出力することを特徴とする、双方向DC/DCコンバータ。A bidirectional DC / DC converter provided between two different batteries and capable of controlling an output voltage by an external electric signal,
When the voltage level of the electric signal becomes zero, an output voltage corresponding to the characteristics of the battery on the output side is output.
外部から供給される出力電圧指示信号の電圧レベルと、前記双方向DC/DCコンバータの目標出力電圧との関係が予め定義されたマップを用いて、前記双方向DC/DCコンバータの出力電圧を制御し、
前記マップには、前記出力電圧指示信号の電圧レベルがゼロになった場合の、前記双方向DC/DCコンバータの目標出力電圧が、出力側のバッテリの特性に応じて定義されていることを特徴とする、制御装置。A control device for a bidirectional DC / DC converter provided between two different batteries,
The output voltage of the bidirectional DC / DC converter is controlled using a map in which the relationship between the voltage level of the output voltage instruction signal supplied from the outside and the target output voltage of the bidirectional DC / DC converter is predefined. And
In the map, the target output voltage of the bidirectional DC / DC converter when the voltage level of the output voltage instruction signal becomes zero is defined according to the characteristics of the battery on the output side. Control device.
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