JP5003236B2 - 供給電圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリに電圧を供給する電圧供給装置を制御する装置に関する。

従来、信号伝送線を介して車両用発電機を制御するＥＣＵにおいて、車両用発電機を制御するための制御信号電圧の出力値と、ＥＣＵ内のＡＤコンバータに入力される電圧値とに基づいて、車両用発電機の異常を判定する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平９−１８２３１３号公報

しかしながら、従来の装置では、車両の電気負荷が変動すると、ＥＣＵへの供給電圧が変化するために、ＥＣＵ内のＡＤコンバータに入力される電圧値も変動してしまう。この場合、車両用発電機の異常を正確に判定することができないという問題があった。

本発明による供給電圧制御装置は、出力電圧指令値、および電力供給手段により印加される電圧に基づいて、電力供給手段が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かを判断するものであって、複数の負荷の駆動情報に基づいて、少なくとも負荷の動作状態が変化する間は、電力供給手段が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断を行わないことを特徴とする。

本発明による供給電圧制御装置によれば、電力供給手段が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断を正確に行うことができる。

図１は、一実施の形態における供給電圧制御装置を電気自動車に適用した場合のシステム構成図である。この電気自動車は、強電バッテリ１を電力源として、図示しないモータが回転駆動することにより走行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、メインコントローラ５からの電圧指令値に基づいて、強電バッテリ１の強電圧を降圧して、補機バッテリ２に供給するとともに、補機バッテリ２の弱電圧を昇圧して、強電バッテリ１に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、補機バッテリ２、メインコントローラ５、コントローラ類６、および、補機類７との間には、ヒューズの一種であるヒュージブルリンクホルダー（ＦＬホルダー）４が設けられており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３で降圧された電圧が補機バッテリ２、および、各機器５〜７に分岐される。

補機類７には、例えば、ラジエターファン、デフォッガ、エアコンブロアファン、ライト類等、車両の各種補機（負荷）が含まれる。コントローラ類６には、例えば、図示しない自動変速機（ＡＴ）を制御するＡＴコントローラ、強電バッテリ１の管理を行うバッテリコントローラなど、補機類７に含まれる各種補機等を制御するためのコントローラが含まれる。コントローラ類６に含まれるコントローラは、例えば、ドライバによるスイッチ（不図示）の操作や、車両の状態に基づいて、補機類７の制御を行う。

メインコントローラ５は、コントローラ類６と通信を行うことにより、補機類７の制御状態の情報（駆動情報）を取得し、取得した補機類７の制御状態の情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を制御する。メインコントローラ５はまた、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から入力される電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を推定し、推定した電圧と電圧指令値とに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断を行う。

補機類７の制御状態の情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を制御する方法について説明する。補機類７の動作状態が変化して消費電力が変動すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から補機バッテリ２に供給される電圧も変動する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧が一定の場合、補機類７の消費電力が大きくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から補機バッテリ２に供給される電圧は低下する。

従って、メインコントローラ５は、コントローラ類６から、補機類７の動作状態が変化することを示す駆動情報を取得すると、取得した駆動情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値を変化させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧量を変化させる。具体的には、動作状態が変化する補機類７の消費電力の変化量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値を変化させる。例えば、補機類７に含まれるデフォッガーをこれからオンにするという情報をコントローラ類６から取得すると、デフォッガーの消費電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値を増加させる。逆に、オンしているデフォッガーをオフにするという情報を取得すると、デフォッガーの消費電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値を減少させる。

図２は、メインコントローラ５に入力される電圧、補機類７に含まれるデフォッガーのオン／オフの状態、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧の関係を示す図である。図２において、実線は、一実施の形態における供給電圧制御装置の制御結果を示しており、点線は、従来の制御結果を示している。

従来の制御方法では、時刻Ｔ１において、デフォッガーがオフからオンになって、メインコントローラ５の入力電圧が低下した時刻Ｔ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧が低下したと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧指令値を増加させていた。すなわち、補機類７の消費電力が増加して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から補機バッテリ２への供給電圧が低下してから、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を増加させていたため、制御に遅れが生じていた。

これに対して、一実施の形態における供給電圧制御装置では、時刻Ｔ１において、デフォッガーがオンされることを示す情報が入力されると、メインコントローラ５は、オンされるデフォッガーの消費電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧指令値を増加させる。すなわち、負荷（補機）の駆動情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧指令値を変化させるフィードフォワード制御を行うので、従来の制御方法のように、制御に遅れが生じることがない。

上述したように、メインコントローラ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からＦＬホルダー４を介して入力される電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を推定し、推定電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値とに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断（出力電圧診断）を行う。ただし、補機類７の動作状態が変化すると、メインコントローラ５の入力電圧も変動するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を正確に行うことができない。

従って、一実施の形態における供給電圧制御装置において、メインコントローラ５は、補機類７の動作状態が変化することを示す駆動情報をコントローラ類６から取得すると、少なくとも補機の動作が変化するタイミングでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を行わない。これにより、負荷の変動の影響を受けずに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を正確に推定することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断を正確に行うことができる。

図３は、一実施の形態における供給電圧制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動すると、メインコントローラ５は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、補機類７の動作状態が変化することを示す信号がコントローラ類６から入力されたか否かを判定する。補機類７の動作状態が変化することを示す信号が入力されていないと判定するとステップＳ１０で待機し、入力されたと判定すると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、補機類７の動作状態が変化することを示す信号が入力されてから所定時間の間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かを診断する処理を禁止する。所定時間は、メインコントローラ５の入力電圧の変動が所定電圧以下になる時間を実験等により予め求めて設定しておく。補機類７の動作状態の変化には、例えば、オフとなっている補機をオンにする場合だけでなく、オンになっている補機をオフにする場合も含まれる。

ステップＳ２０に続くステップＳ３０では、動作状態が変化する負荷の消費電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧指令値を変化させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を変化させると、ステップＳ１０に戻る。

図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の機能診断をアクティブ診断により行った場合の各種パラメータの変化を示す図である。アクティブ診断とは、メインコントローラ５からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力電圧指令値を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３がその出力電圧指令値通りの電圧を出力しているか否かを確認する診断である。パラメータは、上から順に、補機類の動作状態、メインコントローラ５からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力される出力電圧指令値、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧をそれぞれ示している。

メインコントローラ５からＤＣ／ＤＣコンバータ３に出力電圧指令値が出力されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力電圧指令値に基づいた電圧を出力する。メインコントローラ５は、ＦＬホルダー４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３から入力される電圧、および、出力電圧指令値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値通りの電圧を出力しているか確認する。ただし、補機類７の動作状態が変化することを示す信号をコントローラ類６から受信すると、信号を受信してから所定時間の間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断処理を禁止する。

一実施の形態における供給電圧制御装置によれば、メインコントローラ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３への出力電圧指令値、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から入力される電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かを診断するものであって、少なくとも負荷７の動作状態が変化する間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を行わない。負荷７の動作状態が変化する場合には、メインコントローラ５に入力される電圧も変動するため、負荷７の動作状態が変化する間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を行わないことにより、常に正確な診断を行うことができる。

また、一実施の形態における供給電圧制御装置によれば、複数の負荷の駆動情報を取得し、取得した負荷の駆動情報に基づいて、動作状態が変化する負荷が存在することを確認してから所定時間の間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの判断を行わない。これにより、より精度の高い判断を行うことができる。

一実施の形態における供給電圧制御装置によれば、複数の負荷７の駆動情報を取得し、取得した複数の負荷７の駆動情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力供給量（出力電圧量）を制御する。特に、動作状態が変化する負荷７の消費電力の変化量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力供給量を変化させるので、フィードフォワード制御により、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力供給量を迅速に制御することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、少なくとも負荷７の動作状態が変化する間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの判断を行わないようにしたが、負荷７の動作状態の変化が、メインコントローラ５への入力電圧に影響がある場合にのみ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を行わないようにしてもよい。例えば、作動時の消費電力が所定電力以上の負荷の動作状態が変化する間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧診断を行わないようにしてもよい。

また、動作状態が変化する負荷７の消費電力の変化量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の電圧供給量を変化させたが、負荷７の動作状態の変化がＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力供給量に影響を与える場合にのみ、電力供給量を変化させるようにしてもよい。例えば、作動時の消費電力が所定電力以上の負荷の駆動情報に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の電力供給量を制御するようにしてもよい。

上述した一実施の形態では、メインコントローラ５からの出力電圧指令値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が強電バッテリ１の強電圧を降圧して、補機バッテリ２や補機類７に電力を供給した。しかし、補機バッテリ２や補機類７に電力を供給する手段として、強電バッテリ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ３の代わりに、発電を行うオルタネータを用いることもできる。この場合にも、メインコントローラ５は、複数の負荷７の駆動情報を取得し、取得した複数の負荷７の駆動情報に基づいて、オルタネータの電力供給量（発電量）を制御すればよい。また、少なくとも負荷７の動作状態が変化する間は、オルタネータの発電電圧が電圧指令値（出力電圧指令値）に応じた電圧であるか否かの診断を禁止するようにすればよい。

上述した一実施の形態では、メインコントローラ５は、補機類７を制御するコントローラ類６から、補機類（負荷）７の駆動情報を取得したが、補機類７から直接、駆動情報を取得するようにしてもよい。例えば、メインコントローラ５と補機類７との間を通信線で接続しておいて、通信線を介して、駆動情報を取得してもよいし、補機類７およびメインコントローラ５に無線機能を持たせておいて、無線を介して、駆動情報を取得するようにしてもよい。

上述した一実施の形態では、電気自動車に適用した例を挙げて説明したが、燃料電池車やハイブリッド車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、強電バッテリ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ３が電力供給手段を、メインコントローラ５が負荷情報取得手段、出力電圧診断手段、および、電力供給量制御手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における供給電圧制御装置を電気自動車に適用した場合のシステム構成図 メインコントローラに入力される電圧、負荷群に含まれるライトのオン／オフを行うためのスイッチの状態、および、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の関係を示す図 一実施の形態における供給電圧制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート ＤＣ／ＤＣコンバータの機能診断をアクティブ診断により行った場合の各種パラメータの変化を示す図

符号の説明

１…強電バッテリ、２…補機バッテリ、３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４…ヒュージブルリンクホルダー、５…メインコントローラ、６…コントローラ類、７…補機類

Claims (6)

1. 出力電圧指令値に基づいて、少なくともバッテリおよび複数の負荷に電力を供給する電力供給手段と、
   前記負荷を制御する制御手段と、
   前記複数の負荷の駆動情報を前記制御手段から取得する負荷情報取得手段と、
   前記出力電圧指令値、および前記電力供給手段によって印加される入力電圧に基づいて、前記電力供給手段が前記出力電圧指令値に基づいた電圧を出力しているか否かの診断（以下、出力電圧診断）を行う出力電圧診断手段とを備え、
   前記出力電圧診断手段は、
   前記負荷情報取得手段によって取得される前記複数の負荷の駆動情報に基づいて、負荷の動作状態の変化が前記出力電圧診断手段への前記入力電圧に影響があるか否かを判定し、負荷の動作状態の変化が前記出力電圧診断手段への前記入力電圧に影響がある場合に、前記出力電圧診断を行わないことを特徴とする供給電圧制御装置。
2. 請求項１に記載の供給電圧制御装置において、
   前記出力電圧診断手段は、前記負荷情報取得手段によって取得される前記複数の負荷の駆動情報に基づいて、動作状態が変化する負荷が存在することを確認してから、所定時間の間は、前記出力電圧診断を行わないことを特徴とする供給電圧制御装置。
3. 出力電圧指令値に基づいて、少なくともバッテリおよび複数の負荷に電力を供給する電力供給手段と、
   前記負荷を制御する制御手段と、
   前記複数の負荷の駆動情報を前記制御手段から取得する負荷情報取得手段と、
   前記負荷情報取得手段によって取得される前記複数の負荷の駆動情報に基づいて、前記電力供給手段の電力供給量を制御する電力供給量制御手段とを備え、
   前記電力供給量制御手段は、
   オンさせる前記負荷の消費電力の変化量に応じて前記出力電力指令値を増加させて、
   オフさせる前記負荷の消費電力の変化量に応じて前記出力電圧指令値を減少させる
   ことを特徴とする供給電圧制御装置。
4. 請求項３に記載の供給電圧制御装置において、
   前記電力供給量制御手段は、動作状態が変化する負荷の消費電力の変化量に応じて、前記電力供給手段の電力供給量を変化させることを特徴とする供給電圧制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の供給電圧制御装置において、
   前記負荷情報取得手段は、負荷を制御する制御装置、および、負荷自身のいずれか一方から、負荷の駆動情報を取得することを特徴とする供給電圧制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の供給電圧制御装置において、
   前記電力供給手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびオルタネータのうちのいずれか一方であることを特徴とする供給電圧制御装置。

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