JP4541719B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、2つの電圧系統を有する車両の電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for a vehicle having two voltage systems.
近年、エンジンを駆動源とする自動車等の車両においては、電装品の小型軽量化、効率向上、及び、これらによる燃費の向上、排ガスの低減を目的として、バッテリ電圧の高電圧化が要請されている。このバッテリ電圧の高電圧化に際しては、車載電装品の従来製品との互換性や耐久性等に対する配慮が必要となることから、実用的には、従来の低電圧の電圧系統と高電圧の電圧系統とを備えたデュアル電源システムが具体化されている。 In recent years, in vehicles such as automobiles that use an engine as a drive source, it has been required to increase the battery voltage for the purpose of reducing the size and weight of electrical components, improving efficiency, improving fuel efficiency, and reducing exhaust gas. Yes. When this battery voltage is increased, consideration must be given to the compatibility and durability of in-vehicle electrical components with conventional products. Therefore, in practice, the conventional low voltage system and high voltage A dual power supply system with a grid is embodied.
このデュアル電源システムの電圧系統は、例えば、特許文献1に開示されているように、従来の14Vの電圧系統に対し、高電圧の電圧系統として42Vの電圧系統を備えるものが一般的である。特許文献1では、発電機からの42V出力を降圧して従来の14V負荷に供給するためのDC−DCコンバータを発電機と別体で備えることなく、42V出力の交流発電機の電圧制御器に従来の負荷に対応する14Vの電圧を生成する機能を組込むようにしている。
ところで、エンジンを駆動源とする車両においては、エンジン始動時の排気ガス浄化を目的として、排気系に電気加熱触媒を備えるものが知られている。この電気加熱触媒は、エンジン始動前に予めバッテリから電力を供給して触媒を加熱することにより、触媒の早期活性化を図るものである。 By the way, in the vehicle which uses an engine as a drive source, what equips an exhaust system with the electric heating catalyst for the purpose of exhaust gas purification at the time of engine starting is known. This electric heating catalyst is intended to activate the catalyst early by supplying power from a battery in advance and heating the catalyst before starting the engine.
この電気加熱触媒に電力を供給する場合、デュアル電源システムの車両においては、一方の電源のみ或いは双方の電源から電力を供給することになるが、電気加熱触媒は大電力を要するため、他の車載機器への電力供給に大きな影響を及ぼし、電源供給が不安定となるばかりでなく、触媒が十分に加熱されずに活性化が遅れる虞がある。 When electric power is supplied to this electric heating catalyst, in a vehicle of a dual power supply system, electric power is supplied from only one power source or from both power sources. This not only greatly affects the power supply to the device, but the power supply becomes unstable, and there is a risk that activation is delayed because the catalyst is not sufficiently heated.
このような問題は、電源容量を増大することにより回避可能であるが、大電力を要する車載電気負荷には、電気加熱触媒の他にも各種の負荷があり、それらを加算的に見込んで電源容量を増大することは、いたずらに重量増やコスト上昇を招くのみであり、エネルギー浪費に繋がる。 Such a problem can be avoided by increasing the power supply capacity. However, in-vehicle electric loads that require a large amount of power include various types of loads in addition to the electric heating catalyst. Increasing the capacity will unnecessarily increase the weight and cost, leading to energy waste.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、2つの電圧系統を有する車両に搭載される電源の最適化を図り、安定した電力供給を確保することのできる車両の電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a power supply device for a vehicle capable of optimizing a power supply mounted on a vehicle having two voltage systems and ensuring stable power supply. It is aimed.
上記目的を達成するため、本発明の車両の電源装置は、第1の電圧系統の電源と、この第1の電圧系統よりも高電圧の第2の電圧系統の電源とを有する車両の電源装置において、上記第1の電圧系統の電源を、上記車両の制御装置の電源とすると共に、上記第2の電圧系統の電源を、上記第1の電圧系統の電源とは別の電源として、エンジンの排気系に介装され、エンジン始動時にのみ通電するヒータ加熱式の電気加熱触媒と、車両走行時に操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置との共有電源とすることを特徴とする。 To achieve the above object, a power supply device for a vehicle according to the present invention includes a power supply for a first voltage system and a power supply for a second voltage system having a voltage higher than that of the first voltage system. The power source of the first voltage system is used as the power source of the control device of the vehicle, and the power source of the second voltage system is used as a power source different from the power source of the first voltage system. It is characterized in that it is a common power source for a heater heating type electric heating catalyst that is interposed in an exhaust system and energizes only when the engine is started, and a power steering device that generates a steering assist force when the vehicle is running .
本発明の車両の電源装置は、2つの電圧系統のうち、第1の電圧系統の電源を車両の制御装置の電源とすると共に、高電圧側の第2の電圧系統の電源を、上記第1の電圧系統の電源とは別の電源として、エンジン始動時のみとエンジン始動後の走行時といったように実使用時期が互いに異なる電気加熱触媒とパワーステアリング装置とで共有化するので、両者の電力を加算的に見込んだ電源容量とする必要がなく、車載電源の最適化を図りつつ、安定した電力供給を確保することができる。 The power supply device for a vehicle according to the present invention uses the power supply of the first voltage system of the two voltage systems as the power supply of the control device of the vehicle, and the power supply of the second voltage system on the high voltage side as the first power supply. as another supply of the supply voltage system, the actual use time as at engine start-up only with such during running after the engine start is shared between that electric heating catalyst and the power steering device different to physicians each other, There is no need to make the power capacity of the both powers in addition, and stable power supply can be ensured while optimizing the on-vehicle power supply.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の一形態に係る車両の電源系統を示すシステム構成図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a power supply system of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1において、符号1,2は車両に搭載されるバッテリであり、本形態においては、バッテリ1は公称電圧12V(車両運転時電圧14V)、バッテリ2は公称電圧36V(12V×3;車両運転時電圧14V×3=42V)のバッテリである。以下、バッテリ1を低電圧バッテリ、バッテリ2を高電圧バッテリと記載し、低電圧バッテリ1の電圧系統(第1の電圧系統)を14V系、高電圧バッテリ2の電圧系統(第2の電圧系統)を42V系と記載する。
In FIG. 1,
高電圧バッテリ2は、本形態においては、エンジン3に配設されたモータジェネレータ4によって充電される。モータジェネレータ4は、エンジン3のクランクスプロケット5にベルト6を介して回転軸端部のプーリ7が連結され、エンジン3によって回転されて発電を行うと共に、アイドル停止後の車両発進時にエンジン3を駆動して再始動を行うものであり、インバータ装置8に電気的に接続されている。
In the present embodiment, the
インバータ装置8の42V側の端子には、高電圧バッテリ2と接続された42V系の配線が接続され、この42V系の配線には、大電力を要する負荷が接続されている。大電力を要する負荷としては、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ9があり、リレーRY1のリレー接点(常開接点)を介して42V系の配線に接続されている。また、大電力を要するものの、互いに実使用時期が異なることが多い電気負荷として、エンジン3の排気管10に介装されたヒータ加熱式の電気加熱触媒11と、運転者のステアリング12の操作に対して操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置13とがあり、それぞれ、リレーRY2,RY3の各リレー接点(常開接点)を介して42V系の配線に接続されている。
A 42V line connected to the
電気加熱触媒11は、本形態においては、エンジン3の排気ガスを浄化する触媒11aと、この触媒11aの直上流側に配設されたハニカム状の通路を有するヒータ11bとを備えて構成され、エンジン冷態時にヒータ11bに通電してヒータ11bを通過する排気ガスを加熱し、触媒11aの早期活性化を図る。ヒータ11bは、通常の電気抵抗ヒータであり、42V系の高電圧電源を使用することにより、従来の14系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができ、簡素な構成によりコスト低減を図ることができると共に、バッテリ電圧降下を抑制して他の車載機器への影響を回避することができる。
In this embodiment, the
また、パワーステアリング装置13は、本形態においては、ステアリング12の操舵機構に連設された電動モータと、この電動モータを駆動制御する駆動回路を含んで構成され、電動モータの回転トルクによってアシスト力を発生する。このパワーステアリング装置13に42V系の電源を供給することにより、従来の14系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができるばかりでなく、バッテリ電圧降下による他の車載機器への影響を回避しつつ、より大きなアシスト力を得ることができる。
Further, in this embodiment, the power steering device 13 includes an electric motor connected to the steering mechanism of the
尚、電気加熱触媒11は、ポーラスな導電体の表面に触媒を担持し、触媒担体を電気抵抗ヒータとして用いるものでも良い。また、パワーステアリング装置13は、電動ポンプによって発生させた油圧を利用してアシスト力を発生するものでも良い。
The
電気加熱触媒11とパワーステアリング装置13とは、前者がエンジン3の冷態始動時にのみ電力を必要とするのに対し、後者は、通常、エンジン始動後の車両走行時に電力を必要としている。従って、電気加熱触媒11とパワーステアリング装置13とは、互いに実使用時期が異なることが多く、同時に使用されることは殆どないことから、電気加熱触媒11とパワーステアリング装置13とで高電圧の42V系電源を共有化しても、それぞれの負荷容量を加算した電源容量を見込む必要がなく、電源容量の最適化を図ることができる。
The
尚、以上のことから、高電圧バッテリ2とパワーステアリング装置13とを接続するリレーRY3は、省略することも可能である。
From the above, the relay RY3 that connects the
一方、低電圧の14系の電圧系統としては、インバータ装置8に、42V電圧を14V電圧に変換するDC−DCコンバータ14が接続されている。このDC−DCコンバータ14に接続される配線には、低電圧バッテリ1が接続されると共に、リレーRY4のリレー接点(常開接点)を介して図示しない各種ランプやオーディオ等の低電圧負荷(14V負荷)が接続されている。
On the other hand, as a low-voltage 14-system voltage system, a DC-DC converter 14 that converts a 42V voltage into a 14V voltage is connected to the inverter device 8. The low-
以上のインバータ装置8やリレーRY1〜4は、電子制御装置(ECU)50によって制御される。ECU50は、マイクロコンピュータを中心として定電圧回路や入出力回路等の周辺回路を含んで構成されるものであり、エンジン3の制御、車両の自動停止及び再始動を実行するアイドルストップ制御、パワーステアリング装置13を介した操舵アシスト制御、インバータ装置8を介したモータジェネレータ4の制御、主に高電圧バッテリ2の充放電状態の管理等を行う。
The inverter device 8 and the relays RY1 to RY4 are controlled by an electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 is configured to include peripheral circuits such as a constant voltage circuit and an input / output circuit with a microcomputer at the center. The ECU 50 controls the
尚、図1においては、ECU50は、複数の制御機能を有する単一のユニットとして示しているが、各制御機能を複数のユニットに分散し、互いに通信ラインを介して接続するようにしても良い。 In FIG. 1, the ECU 50 is shown as a single unit having a plurality of control functions, but each control function may be distributed to a plurality of units and connected to each other via a communication line. .
ECU50は、14V系の電源が内部の定電圧回路に供給され、所定の安定化された定電圧で動作する。ECU50の入力側には、イグニッションスイッチ15、スタータスイッチ16、その他の各種スイッチ類や図示しない各種センサ類からの信号、高電圧バッテリ2(42V系)のモニタ電圧等が入力される。また、ECU50の出力側には、インバータ装置8、リレーRY1〜4、その他、エンジン3に備えられた14V動作の各種アクチュエータ類が接続され、更に、42V系の電圧をモニタ中に電圧低下等の異常を検知したとき、点灯或は音によって運転者に警報を発するための警報装置17が接続されている。
The
以上の構成による車両の電源系統においては、車両の運転に際してイグニッションスイッチ15がONされると、このイグニッションスイッチ15からのON信号がECU50で検出され、ECU50において、各種センサ類からの信号に基づいて冷態時か否かが判断される。ECU50によって冷態時と判断されたときには、高電圧バッテリ2と電気加熱触媒11のヒータ11bとを接続するリレーRY2のリレーコイルに通電してリレー接点を閉とし、ヒータ11bに通電して触媒11aの早期活性化を図る。
In the vehicle power supply system configured as described above, when the
このとき、ECU50は、同時に、高電圧バッテリ2とパワーステアリング装置13とを接続するリレーRY3のリレーコイルにも通電し、リレーRY3のリレー接点を閉にすることにより、パワーステアリング装置13を作動可能状態とする。すなわち、通常、イグニッションスイッチON後にエンジンが始動するまでは、操舵の必要性は低く、パワーステアリング装置13が通電可能状態にあっても、電気加熱触媒11とパワーステアリング装置13とが同時に電力を消費することは殆どないことから、リレーRY2,RY3を同時にONする。
At this time, the
尚、ECU50は、高電圧バッテリ2の電圧をモニタしているおり、電気加熱触媒11の通電中に、万一、パワーステアリング装置13が使用された場合においても、高電圧バッテリ2の電圧が設定電圧以下に低下したことを検知すると、リレーRY3をOFFしてパワーステアリング装置13の通電を遮断する等の処置を行い、警報装置17を作動させて運転者に警告を発する。
Note that the
その後、スタータスイッチ16がONされると、このスタータスイッチ16のON信号がECU50にて検出され、リレーRY1のリレーコイルに通電して、リレー接点を閉じ、スタータモータ9に通電してエンジン3を始動させる。また、電気加熱触媒11への通電後、設定時間が経過したとき、或いは、触媒温度、排気温度、冷却水温度等が設定温度に達したとき、リレーRY2への通電を遮断してリレー接点を開き、電気加熱触媒11への通電を終了する。
Thereafter, when the
以上のように、本実施の形態においては、車両の中でも特に駆動電力を必要とするパワーステアリング装置13と、特にエンジン始動時の触媒活性化に必要である電気加熱触媒11との電源を高電圧バッテリ2により共用化し、しかも、同時に使用されることが殆どないパワーステアリング装置13と電気加熱触媒11とで高電圧バッテリ2を共有化するため、電気加熱触媒11に要する電力とパワーステアリング装置13に要する電力とを同時に見込んだ電源容量とする必要がなく、電源の最適化を図りつつ、安定した電力供給を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the power source for the power steering device 13 that particularly requires driving power in the vehicle and the
更に、電気加熱触媒11及びパワーステアリング装置13の電源を、ECU50を初めとする他の車載機器の電源とは別の電源とすることから、他の車載機器の作動に影響を及ぼすことがなく、確実で安定した車両制御とその動作を確保することができる。
Furthermore, since the power source of the
尚、本実施の形態では、モータジェネレータ4を搭載するエンジン3を例に取って説明したが、モータジェネレータではなくオルタネータを備え、オルタネータの整流出力を42V系の高電圧バッテリ2、電気加熱触媒11、パワーステアリング装置13に供給すると共に、DC−DCコンバータ14を介して14V系の低電圧バッテリ1や各負荷に供給するようにしても良い。
In this embodiment, the
1 低電圧バッテリ
2 高電圧バッテリ
3 エンジン
11 電気加熱触媒
11a 触媒
11b ヒータ
13 パワーステアリング装置
50 電子制御装置
代理人 弁理士 伊 藤 進
DESCRIPTION OF
Agent Patent Attorney Susumu Ito
Claims (4)
上記第1の電圧系統の電源を、上記車両の制御装置の電源とすると共に、上記第2の電圧系統の電源を、上記第1の電圧系統の電源とは別の電源として、エンジンの排気系に介装され、エンジン始動時にのみ通電するヒータ加熱式の電気加熱触媒と、車両走行時に操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置との共有電源とすることを特徴とする車両の電源装置。 In a power supply device for a vehicle having a power supply of a first voltage system and a power supply of a second voltage system having a higher voltage than the first voltage system,
The power source of the first voltage system is used as the power source of the control device of the vehicle, and the power source of the second voltage system is used as a power source different from the power source of the first voltage system. A power supply device for a vehicle, characterized in that it is used as a common power source for a heater-heating type electric heating catalyst that is interposed between the heater and that is energized only when the engine is started and a power steering device that generates a steering assist force when the vehicle is running .
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