JP4221897B2 - Dual battery mounted vehicle power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二バッテリ搭載型車両用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイブリッド車を含む電気自動車では走行用モータへは高圧の主バッテリから給電し、エアコン、照明装置などの低圧負荷へは低圧の補機バッテリから給電する二電源方式が、低圧負荷として汎用機を流用できるなどの点で有益である。また、通常の内燃機関車においても、エンジン始動、エンジントルクアシストなどの大電力送電は高圧の主バッテリから行い、低圧負荷へは従来どおり低圧の補機バッテリから給電する二バッテリ電源系を搭載する機運が生じている。
【0003】
この二電源方式の車両用電源系では、補機バッテリを小容量とし、補機バッテリの容量が不足した場合や大電力の低圧負荷を駆動する場合に、低圧バッテリの端子電圧又は降圧型DC−DCコンバータの出力端電圧が低下するので、これらの電圧を一定レベルに保つように降圧型DC−DCコンバータを制御することにより、高圧バッテリから低圧バッテリへの送電制御を実施している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した二バッテリ搭載型車両用電源装置では、大電力の低圧負荷の駆動時に、降圧型DC−DCコンバータの出力端から低圧負荷までの送電線の電圧降下、又は、補機バッテリから低圧負荷までの送電線の電圧降下が増大し、その結果、低圧負荷特にヘッドライトの照度が低下するという問題があった。
【0005】
もちろん、これらの送電線の断面積を増大すれば、上記問題は解決されるが、費用、低圧送電線配線スペース及び車両重量の点で、低圧送電線の大面積化は容易ではなかった。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、車両製造費用、低圧送電線配線スペース及び車両重量を増大することなく、低圧負荷への低圧給電による不具合を解消する二バッテリ搭載型車両用電源装置を提供することを、その目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の二バッテリ搭載型車両用電源装置は、 高圧負荷に給電する高圧バッテリと、低圧負荷に給電する低圧バッテリと、前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧型DC−DCコンバータと、前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を制御する電圧制御回路とを備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、
前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧に基づいて前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定の前記低圧負荷としてのヘッドライトの駆動状態において前記ヘッドライトの端子電圧を所定の目標値に優先制御した後、徐々に前記目標値を元の値に復帰させることを特徴としている。
【0008】
本構成によれば、既設の降圧型DC−DCコンバータの出力電圧制御系を利用して所定の低圧負荷たとえばヘッドランプの電圧変動を抑止することができるので、回路規模の増大を抑止しつつ所定の低圧負荷への印加電圧が好適範囲以下に維持することを防止することができる。
【0009】
また、所定の低圧負荷のオフ時には、低圧バッテリ又は降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を一定制御するので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、その頻繁な充電状態変動を抑止することができる。更に、長期にわたって低圧バッテリの端子電圧が最適電圧からずれることがない。
【0012】
好適な態様において、前記電圧制御回路は、前記所定の低圧負荷の高位端近傍の電圧を所定の目標値に制御するので、回路規模や制御の複雑化を回避しつつ所定負荷の電源電圧変動による不具合を防止することができる。
【0013】
なお、好適な態様において、電圧制御回路は、この所定の低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Vrefに制御するが、この目標値は、この所定の低圧負荷から低圧バッテリまでの送電線の電圧降下の変動量をΔVとする場合に、Vref+ΔVが、低圧バッテリの好適な電圧範囲に維持される値に設定される。このようにすれば、低圧負荷の端子電圧を一定の目標値Vrefに制御する場合でも、低圧バッテリの状態を常に良好に維持することができる。
好適な態様において、前記電圧制御回路は、所定の大電力低圧負荷と所定の低圧負荷の同時駆動時に前記優先制御を行う。これにより、真に必要な場合にのみ上記優先制御を行うので、低圧バッテリの電圧変動を抑止し、その頻繁な充電状態変動を一層抑止することができる。
【0018】
【発明を実施するための態様】
本発明の降圧型DC−DCコンバータ装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【0019】
【実施例1】
本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置の一実施例を図1に示す回路図を参照して説明する。
(回路構成)
この降圧型DC−DCコンバータ装置は、ハイブリッド車の走行エネルギー蓄電用の主バッテリ1から、補機及び制御装置給電用の補機バッテリ2に電圧変換して給電するためのものであって、3は平滑コンデンサ、4は4個のMOSトランジスタをブリッジ接続してなるインバータ回路、5は電圧制御回路、6は降圧トランス、7はゲート制御回路、8は全波整流用の2個の整流ダイオード素子からなる整流回路、9はチョークコイル10及び平滑コンデンサ11からなる平滑回路である。電圧制御回路5は、外部より入力される電圧Viを一定値に保つためにインバータ回路のPWM電圧のデューティ比をネガティブフィードバック制御する。すなわち、電圧制御回路5は、この入力電圧Viを内部に記憶する目標値Vrefに一致させるべくデューティ比を調整したPWM信号をゲート制御回路7に送信し、ゲート制御回路7はそれを必要なレベルに増幅してインバータ回路4に出力し、インバータ回路のデューティ比を調整する。
【0020】
主バッテリ1は、インバータ回路4の正負直流入力端及び平滑コンデンサ3に高電圧(たとえば300V)を印加し、インバータ回路4はたとえば20kHzのキャリヤ周波数でPWM単相交流電圧をトランス6に印加する。トランス6は同方向に接続された一対の二次コイルを有しており、これら二次コイルの中点は接地され、両二次コイルの残る他端は整流回路の各ダイオード素子に接続され、整流回路8で整流された直流電圧は平滑回路9で平滑されされた後、補機バッテリ2に送られる。補機バッテリ2の定格電圧は12Vである。
【0021】
上記降圧型DC−DCコンバータ回路の動作は良く知られているので説明を省略する。
【0022】
低圧負荷回路20は、図2に示すように、送電線21から給電される空調ファン駆動モータ回路22、ヘッドランプ駆動回路23及び多数の低圧負荷からなり、補機バッテリ2から給電されている。各低圧負荷の低位端は、車体に接地されている。空調ファン駆動モータ回路22はモータとそれを開閉するリレー(又はトランジスタ)を直列に接続してなり、ヘッドランプ駆動回路23はヘッドランプとそれを開閉するリレー(又はトランジスタ)を直列に接続してなる。
【0023】
24は、車両制御用の電子制御装置(ECU)であり、25,26はたとえばPMOSトランジスタからなるアナログスイッチである。アナログスイッチ25は低圧バッテリ2の端子電圧を選択して電圧制御回路5の入力端子に送り、アナログスイッチ26はヘッドランプ駆動回路23の端子電圧を選択して電圧制御回路5の入力端子に送る。
【0024】
車両制御用の電子制御装置(ECU)24により実行される電圧制御回路5の入力電圧切り替え制御動作を以下に説明する。
【0025】
車両制御用の電子制御装置(ECU)24は、外部からの入力信号に基づいて空調ファン駆動モータ回路22のリレー(又はトランジスタ)及びヘッドランプ駆動回路23のリレー(又はトランジスタ)を開閉制御し、それと同時に、ヘッドランプ及び空調ファン駆動モータを同時オンする期間中、アナログスイッチ25をオフし、アナログスイッチ25をオンし、ヘッドランプ及び空調ファン駆動モータを同時オンしていない期間中、アナログスイッチ25をオンし、アナログスイッチ25をオフする。
【0026】
これにより、空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路23を両方ともオンし、補機バッテリ2とヘッドランプ駆動回路23との間の送電線21の電圧降下が大きい場合に、ヘッドランプ駆動回路23の端子電圧を一定に保持するので、ヘッドランプの光量が空調ファン駆動モータの断続により変動して運転者に違和感を与えることを防止することができる。
【0027】
【実施例2】
他の実施例を図3を参照して以下に説明する。
【0028】
この実施例は、図2に示す実施例1の低圧負荷回路20において、アナログスイッチ25,26の切り替えを、空調ファン駆動モータ回路22の電圧により行うものである。221は空調ファン駆動モータ回路22のリレー(トランジスタ)、222は空調ファン駆動モータである。231はヘッドランプ駆動回路22のリレー(トランジスタ)、232はヘッドランプである。
【0029】
リレー221、231がオンされると、アンド回路27の出力信号はハイレベルとなって、マルチプレクサ回路のアナログスイッチ26をオンし、アナログスイッチ25をオフする。それ以外の場合は、アナログスイッチ25をオンし、アナログスイッチ26をオフする。このようにすれば、電子制御装置(ECU)24を介することなく、電圧制御回路5の入力電圧を切り替えることができる。なお、電子制御装置(ECU)24の内部により同様の論理演算を行ってもよい。
【0030】
【実施例3】
他の実施例を図4を参照して以下に説明する。
【0031】
この実施例は、図2に示す実施例1の低圧負荷回路20において、電子制御装置(ECU)24が、空調ファン駆動モータ回路22とヘッドランプ駆動回路23を駆動する場合に、電圧制御回路5の内部の目標値Vrefを所定値ΔVだけ変化させることにより、空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路23の同時駆動時における補機バッテリ2からヘッドランプ駆動回路23までの送電線21の電圧降下を補償することをその特徴としている。
【0032】
いま、降圧型DC−DCコンバータからみて、補機バッテリ2が送電線21上の近くにあり、空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路23が送電線21上の遠くにある場合を考える。この場合には、両装置22,23の同時オンにより、送電線21の電圧降下によりヘッドランプ駆動回路23の端子電圧が所定値だけ低下するので、この所定値に略等しい値だけ、電圧制御回路5の目標値Vrefをアップする。これにより、両装置22,23の駆動期間中におけるヘッドランプの光量低下を防止することができる。
【0033】
逆に、降圧型DC−DCコンバータからみて、補機バッテリ2が送電線21上の遠くにあり、空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路23が送電線21上の近くにある場合を考える。この場合には、両装置22,23の同時オンにより、送電線21の電圧上昇によりヘッドランプ駆動回路23の端子電圧が所定値だけ上昇するので、この所定値に略等しい値だけ、電圧制御回路5の目標値Vrefをダウンする。これにより、両装置22,23の駆動期間中におけるヘッドランプの光量低下を防止することができる。
【0034】
(変形態様)
なお、上記実施例では、降圧型DC−DCコンバータの目標値Vrefの切り替えは、空調ファン駆動モータ回路22及びヘッドランプ駆動回路23の同時オン中、行っていたが、ヘッドランプの光量変化が緩慢であれば、それを見分けることができないという視覚特性を利用して、両装置の同時オンにより目標値Vrefを切り替えた後、徐々に目標値Vrefを元の値に復帰させてもよい。このようにすれば、長期にわたって補機バッテリ2の端子電圧が最適電圧からずれることを防止することができる。
【0035】
【実施例4】
他の実施例を図2を参照して以下に説明する。
【0036】
この実施例は、図2に示す実施例1の低圧負荷回路20において、ヘッドランプ駆動回路23の端子電圧を常に電圧制御回路5への入力電圧Viとしたものである。なお、補機バッテリ2からヘッドランプ駆動回路23までの送電線21の電圧降下は所定値以内に設定されている。
【0037】
このようにすれば、回路規模を全く増大することなく、ヘッドランプの光量変化を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の二バッテリ搭載型車両用電源装置の一実施例を示す回路図である。
【図2】 図1に示す装置の低圧負荷回路を示す回路図である。
【図3】 他実施例を示す回路図である。
【図4】 他実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 主バッテリ
2 補機バッテリ
4 インバータ回路
5 電圧制御回路
6 降圧トランス
8 整流回路
9 平滑回路
21 空調ファン駆動モータ回路
22 ヘッドランプ駆動回路
24 電子制御装置(ECU)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dual battery-mounted vehicle power supply device.
[0002]
[Prior art]
In electric vehicles including hybrid vehicles, the dual power supply system that feeds power from the high-voltage main battery to the motor for driving and from the low-voltage auxiliary battery to low-voltage loads such as air conditioners and lighting devices is diverted to general-purpose machines as low-voltage loads. It is beneficial in that it can be done. Also in ordinary internal-combustion locomotives, high-power transmission such as engine start and engine torque assist is performed from a high-voltage main battery, and a two-battery power supply system that supplies power from a low-voltage auxiliary battery to a low-voltage load is installed as usual. There is momentum.
[0003]
In this dual-power-source vehicle power supply system, when the auxiliary battery has a small capacity and the auxiliary battery capacity is insufficient or when a high-power low-voltage load is driven, the terminal voltage of the low-voltage battery or the step-down DC- Since the output terminal voltage of the DC converter decreases, the transmission control from the high voltage battery to the low voltage battery is performed by controlling the step-down DC-DC converter so as to keep these voltages at a constant level.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described two-battery-equipped vehicle power supply device, when driving a low-voltage load of high power, the voltage drop of the transmission line from the output terminal of the step-down DC-DC converter to the low-voltage load or the low voltage from the auxiliary battery The voltage drop of the power transmission line to the load increases, and as a result, there is a problem that the illuminance of the low-voltage load, particularly the headlight, decreases.
[0005]
Of course, if the cross-sectional areas of these transmission lines are increased, the above problem can be solved, but it is not easy to increase the area of the low-voltage transmission lines in terms of cost, low-voltage transmission line wiring space, and vehicle weight.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a two-battery-equipped vehicle power source that eliminates problems caused by low-voltage power feeding to low-voltage loads without increasing vehicle manufacturing costs, low-voltage transmission line wiring space, and vehicle weight. The purpose is to provide a device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Two battery-mounted power supply system for vehicle according to claim 1 includes a high-voltage battery for supplying power to the high 圧負 load, a low voltage battery for supplying power to low 圧負 load, step-down DC powered from the high voltage battery to the low voltage battery A two-battery mounted vehicle power supply device comprising: a DC converter; and a voltage control circuit for controlling an output voltage of the step-down DC-DC converter.
It said voltage control circuit controls the output voltage to a predetermined target value based on the output voltage of the terminal voltage or the step-down DC-DC converter of the low-voltage battery, driving of the headlight as given the low load In this state, after the terminal voltage of the headlight is preferentially controlled to a predetermined target value, the target value is gradually returned to the original value .
[0008]
According to this configuration, it is possible to suppress voltage fluctuation of a predetermined low-voltage load such as a headlamp by using an output voltage control system of an existing step-down DC-DC converter. It is possible to prevent the voltage applied to the low-voltage load from being kept below the preferred range.
[0009]
In addition, when the predetermined low-voltage load is off, the output voltage of the low-voltage battery or the step-down DC-DC converter is controlled to be constant, so that voltage fluctuation of the low-voltage battery can be suppressed and frequent charge state fluctuation can be suppressed. Furthermore, the terminal voltage of the low voltage battery does not deviate from the optimum voltage over a long period of time.
[0012]
In a preferred embodiment, the voltage control circuit, the predetermined voltage of the higher end near the low load than that controls the predetermined target value, the power supply voltage of a predetermined load while avoiding the complication of the circuit scale and the control Problems due to fluctuations can be prevented.
[0013]
In a preferred embodiment, the voltage control circuit controls the terminal voltage of the predetermined low-voltage load to a constant target value Vref, which is the voltage of the transmission line from the predetermined low-voltage load to the low-voltage battery. When the variation amount of the drop is ΔV, Vref + ΔV is set to a value that is maintained in a suitable voltage range of the low-voltage battery. In this way, even when the terminal voltage of the low-voltage load is controlled to the constant target value Vref, the state of the low-voltage battery can always be kept good.
In a preferred aspect, the voltage control circuit performs the priority control when a predetermined high-power low-voltage load and a predetermined low-voltage load are simultaneously driven. As a result, the priority control is performed only when it is really necessary, so that voltage fluctuations of the low-voltage battery can be suppressed, and frequent charge state fluctuations can be further suppressed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the step-down DC-DC converter device of the present invention will be described with reference to the following examples.
[0019]
[Example 1]
An embodiment of a dual battery-mounted vehicle power supply device of the present invention will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG.
(Circuit configuration)
This step-down DC-DC converter device is for voltage-converting power from a main battery 1 for driving energy storage of a hybrid vehicle to an
[0020]
The main battery 1 applies a high voltage (for example, 300 V) to the positive and negative DC input terminals of the inverter circuit 4 and the
[0021]
The operation of the step-down DC-DC converter circuit is well known and will not be described.
[0022]
As shown in FIG. 2, the low-
[0023]
[0024]
The input voltage switching control operation of the
[0025]
The vehicle control electronic control unit (ECU) 24 controls opening and closing of the relay (or transistor) of the air conditioning fan
[0026]
As a result, when both the air conditioning fan
[0027]
[Example 2]
Another embodiment will be described below with reference to FIG.
[0028]
In this embodiment, the analog switches 25 and 26 are switched by the voltage of the air conditioning fan
[0029]
When the
[0030]
[Example 3]
Another embodiment will be described below with reference to FIG.
[0031]
In this embodiment, when the electronic control unit (ECU) 24 drives the air conditioning fan
[0032]
Consider a case where the
[0033]
On the contrary, as viewed from the step-down DC-DC converter, consider the case where the
[0034]
(Modification)
In the above embodiment, the target value Vref of the step-down DC-DC converter is switched while the air-conditioning fan
[0035]
[Example 4]
Another embodiment will be described below with reference to FIG.
[0036]
In this embodiment, the terminal voltage of the
[0037]
In this way, it is possible to suppress a change in the amount of light of the headlamp without increasing the circuit scale at all.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a dual battery-mounted vehicle power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a low voltage load circuit of the apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
低圧負荷に給電する低圧バッテリと、
前記高圧バッテリから前記低圧バッテリに給電する降圧型DC−DCコンバータと、
前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧を制御する電圧制御回路と、
を備える二バッテリ搭載型車両用電源装置において、
前記電圧制御回路は、前記低圧バッテリの端子電圧又は前記降圧型DC−DCコンバータの出力電圧に基づいて前記出力電圧を所定の目標値に制御するとともに、所定の前記低圧負荷としてのヘッドライトの駆動状態において前記ヘッドライトの端子電圧を所定の目標値に優先制御した後、徐々に前記目標値を元の値に復帰させることを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。A high-voltage battery for supplying power to the high 圧負 load,
A low voltage battery for supplying power to low 圧負 load,
A step-down DC-DC converter that feeds power from the high-voltage battery to the low-voltage battery;
A voltage control circuit for controlling the output voltage of the step-down DC-DC converter;
In a two-battery-equipped vehicle power supply device comprising:
It said voltage control circuit controls the output voltage to a predetermined target value based on the output voltage of the terminal voltage or the step-down DC-DC converter of the low-voltage battery, driving of the headlight as given the low load A two-battery-equipped vehicle power supply device characterized in that, in a state, the terminal voltage of the headlight is preferentially controlled to a predetermined target value, and then the target value is gradually returned to the original value .
前記電圧制御回路は、所定の大電力低圧負荷と前記所定の低圧負荷の同時駆動時に前記優先制御を行うことを特徴とする二バッテリ搭載型車両用電源装置。 In the two-battery mounted vehicle power supply device according to claim 1 or 2 ,
It said voltage control circuit includes two battery-mounted vehicle power supplies, characterized in that performing the priority control at the time of simultaneous driving of said predetermined low pressure load and a predetermined high-power low-voltage load.
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