JP5182576B2 - Vehicle power supply control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源制御装置に係り、より詳細には、バッテリとキャパシタを備えた車両用電源を制御する車両用電源制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply control device, and more particularly to a vehicle power supply control device that controls a vehicle power supply including a battery and a capacitor.
従来の車両用電源制御装置の一例が、下記の特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載の技術によれば、車両停止時に、キャパシタに蓄積されている電力を、バッテリ電圧と等しくなるまでバッテリに移送し、残りの蓄積されている電力は、モータジェネレータのコイルに流して放電させる。
An example of a conventional vehicle power supply control device is described in
ところで、キャパシタに蓄積された電力の有効利用を図るためには、キャパシタに蓄積された電力をエンジン始動に使用することが望まれる。一方、キャパシタに長時間電力を蓄積したままにしておくと、キャパシタの劣化が進行する。 By the way, in order to effectively use the electric power stored in the capacitor, it is desired to use the electric power stored in the capacitor for starting the engine. On the other hand, if power is stored in the capacitor for a long time, deterioration of the capacitor proceeds.
そこで、本発明は、キャパシタの劣化を抑制しつつ、キャパシタに蓄積された電力の有効利用を図ることが可能な車両用電源制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicular power supply control device capable of effectively using electric power stored in a capacitor while suppressing deterioration of the capacitor.
上記の目的を達成するため、本発明の車両用電源制御装置によれば、車両用電気負荷に電力を供給するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、上記バッテリに電力を供給するキャパシタの電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、上記キャパシタの劣化に関連するパラメータ値に基づいて、残存時間を設定する残存時間設定手段と、イグニッションスイッチが切られてから上記残存時間が経過するまでの間、上記キャパシタ電圧を上記バッテリ電圧以上に維持しつつ、上記キャパシタに蓄積された電力を電圧変換器を介して上記バッテリに移送する電力移送制御手段とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the vehicle power supply control device of the present invention, the battery voltage detection means for detecting the voltage of the battery that supplies power to the vehicle electrical load, and the capacitor that supplies power to the battery are provided. Capacitor voltage detection means for detecting voltage, remaining time setting means for setting a remaining time based on a parameter value related to the deterioration of the capacitor, and a period from when the ignition switch is turned off until the remaining time elapses And power transfer control means for transferring the power stored in the capacitor to the battery via a voltage converter while maintaining the capacitor voltage at or above the battery voltage.
これにより、キャパシタに蓄積された電力でバッテリが充電されるので、キャパシタに蓄積された電力の有効利用が図られる。そのうえ、キャパシタ電圧が低下するので、キャパシタの劣化の進行が抑制される。さらに、残存時間中は、キャパシタ電圧がバッテリ電圧以上に維持されるため、キャパシタにある程度の電力が蓄積されたままとなる。その電力をエンジン始動等に利用することも期待できる。したがって、本発明によれば、キャパシタの劣化を抑制しつつ、キャパシタに蓄積された電力の有効利用を図ることが可能となる。 Thereby, since the battery is charged with the electric power stored in the capacitor, the electric power stored in the capacitor can be effectively used. In addition, since the capacitor voltage decreases, the progress of the deterioration of the capacitor is suppressed. Furthermore, during the remaining time, the capacitor voltage is maintained at or above the battery voltage, so that a certain amount of power remains accumulated in the capacitor. The electric power can be expected to be used for starting the engine. Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively use the electric power stored in the capacitor while suppressing the deterioration of the capacitor.
また、本発明において好ましくは、上記残存時間設定手段は、上記パラメータ値として車両の外気温を使用し、外気温が高いほど上記残存時間を短く設定する。
キャパシタに電力が蓄積された状態では、一般に、外気温が高いほど、キャパシタの劣化の進行は早くなる傾向がある。そこで、外気温が高いほど、残存時間を短く設定すれば、残存時間経過後にキャパシタ電圧をバッテリ電圧よりも下げることが可能となるので、キャパシタの劣化が確実に抑制される。
In the present invention, preferably, the remaining time setting means uses the outside air temperature of the vehicle as the parameter value, and sets the remaining time shorter as the outside air temperature is higher.
In a state where electric power is stored in the capacitor, generally, the higher the outside air temperature, the faster the deterioration of the capacitor tends to progress. Therefore, if the remaining time is set to be shorter as the outside air temperature is higher, the capacitor voltage can be lowered below the battery voltage after the remaining time has elapsed, so that deterioration of the capacitor is reliably suppressed.
また、本発明において好ましくは、上記電力移送制御手段は、上記残存期間中にエンジンが始動される場合、上記キャパシタに蓄積されている電力をエンジン始動用モータの駆動に使用する。
これにより、アイドリングストップ等の短時間のエンジン停止後に、エンジンを再始動させる際に、キャパシタに残存している電力を利用することができる。これにより、バッテリの消耗の抑制を図ることができる。
Preferably, in the present invention, when the engine is started during the remaining period, the power transfer control means uses the electric power stored in the capacitor for driving the engine starting motor.
Thereby, when the engine is restarted after the engine is stopped for a short time such as idling stop, the electric power remaining in the capacitor can be used. Thereby, suppression of battery consumption can be achieved.
また、本発明において好ましくは、上記キャパシタと消費負荷とを接続する開閉接続装置を更に備え、上記電力移送制御手段は、上記残存時間経過後、上記開閉接続装置を導通させて、上記キャパシタを消費負荷に接続させる。
このように、残存時間経過後に、キャパシタに蓄積されていた電力が消費され、キャパシタ電圧が更に低下する。これにより、残存時間経過までは、キャパシタに蓄積された電力の有効利用が可能な状態を維持しつつ、残存時間経過後は、キャパシタの劣化の更なる抑制が図られる。
Preferably, the present invention further includes a switching connection device that connects the capacitor and a consumption load, and the power transfer control means causes the switching connection device to conduct after the remaining time has elapsed, thereby consuming the capacitor. Connect to load.
In this way, after the remaining time has elapsed, the power stored in the capacitor is consumed, and the capacitor voltage further decreases. As a result, the state in which the electric power stored in the capacitor can be effectively used is maintained until the remaining time elapses, and the deterioration of the capacitor is further suppressed after the remaining time elapses.
このように、本発明の車両用電源制御装置によれば、キャパシタの劣化を抑制しつつ、キャパシタに蓄積された電力の有効利用を図ることが可能となる。 Thus, according to the vehicle power supply control device of the present invention, it is possible to effectively use the electric power stored in the capacitor while suppressing the deterioration of the capacitor.
以下、添付の図面を参照して、本発明の車両用電源制御装置の実施形態を説明する。
まず、図1のブロック図を参照して、実施形態の車両用電源制御装置の構成説明する。本実施形態の車両用電源制御装置は、車両用電気負荷に電力を供給するバッテリ5とバッテリ5に電力を供給するキャパシタ1とを備えた車両用電源装置を制御するのに好適な構成を有する。
Hereinafter, an embodiment of a power supply control device for a vehicle according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, with reference to the block diagram of FIG. 1, the configuration of the vehicle power supply control device of the embodiment will be described. The vehicle power supply control device of the present embodiment has a configuration suitable for controlling a vehicle power supply device including a
図1に示すように、エンジン始動用モータであるモータージェネレータ2の回転軸は、ベルト等の動力伝達手段を介して、エンジン6の回転軸に連結されている。そして、車両の減速時には、回生制動によりモータージェネレータ2が発電機として機能する。モータージェネレータ2の出力電圧は、インバータ8により交流電圧から所望の直流電圧に変換される。回生電力は、キャパシタ1に供給されるとともに、DC/DCコンバータ10を介してバッテリ5にも供給される。
As shown in FIG. 1, the rotating shaft of a motor generator 2 that is an engine starting motor is connected to the rotating shaft of the
図1に示すキャパシタ1は、直列に接続された9つのキャパシタセルから構成されている。キャパシタセル一つ当たりの最大電圧は、2.8Vである。したがって、正常なキャパシタ1全体の最大電圧は、25.2V(=2.8V×9)である。
なお、キャパシタ1を構成するキャパシタセルの数は任意好適な数を選択することができる。ただし、キャパシタ1全体の最大電圧が、バッテリ5の電圧(例えば14V)以上であることが望ましい。
The
Note that any suitable number of capacitor cells constituting the
そして、図1に示すように、本発明の実施形態の車両用電源制御装置は、バッテリ5の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段4と、キャパシタ1の電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段3と、ECU(electric control unit:電子制御装置)7とを備えている。
なお、キャパシタ電圧は、キャパシタ1全体の両端子間の電位差として測定される。すなわち、キャパシタ1の両端子のうちの一方の端子が接地されており、他方の端子の電位として測定される。また、バッテリ電圧は、バッテリの両端子間の電位差として測定される。
As shown in FIG. 1, the vehicle power supply control device according to the embodiment of the present invention includes a battery voltage detection unit 4 that detects the voltage of the
The capacitor voltage is measured as a potential difference between both terminals of the
ECU7は、キャパシタ5の劣化に関連するパラメータ値に基づいて、残存時間tを設定する残存時間設定手段としての機能と、イグニッションスイッチが切られてから残存時間tが経過するまでの間、キャパシタ電圧Vcをバッテリ電圧Vb以上に維持しつつ、キャパシタ5に蓄積された電力を電圧変換器としてのDC/DCコンバータ10を介してバッテリ5に移送する電力移送制御手段としての機能を有する。
なお、このDC/DCコンバータ10は、キャパシタ1側からバッテリ5側への降圧コンバータ機能のみを有し、昇圧機能は有していない。
The ECU 7 functions as a remaining time setting means for setting the remaining time t based on the parameter value related to the deterioration of the
The DC /
キャパシタに蓄積された電力でバッテリを充電することにより、キャパシタに蓄積された電力の有効利用が図られる。そのうえ、バッテリへの電力供給によりキャパシタ電圧が低下するので、キャパシタの劣化の進行が抑制される。さらに、残存時間中は、キャパシタ電圧がバッテリ電圧以上に維持されるため、キャパシタにある程度の電力が蓄積されたままとなる。 By charging the battery with the electric power stored in the capacitor, the electric power stored in the capacitor can be effectively used. In addition, since the capacitor voltage is reduced by supplying power to the battery, the progress of deterioration of the capacitor is suppressed. Furthermore, during the remaining time, the capacitor voltage is maintained at or above the battery voltage, so that a certain amount of power remains accumulated in the capacitor.
しかし、キャパシタに電力を長時間蓄積したままにしておくと、すなわち、キャパシタ電圧が高い状態で長時間経過すると、キャパシタが劣化する。このため、本実施形態では、イグニッションスイッチが切られた後、所定の残存時間が経過するまでの間は、キャパシタ電圧をバッテリ電圧以上に維持するが、所定の残存時間経過後は、キャパシタ電圧を更に低下させる。所定の残存時間は任意好適な値を設定することができるが、例えば、1時間程度である。さらに、所定の残存時間は、キャパシタの劣化に関連するパラメータに応じて設定するのが望ましい。 However, if power is stored in the capacitor for a long time, that is, if the capacitor voltage is high and a long time elapses, the capacitor deteriorates. For this reason, in this embodiment, after the ignition switch is turned off, the capacitor voltage is maintained to be equal to or higher than the battery voltage until the predetermined remaining time elapses, but after the predetermined remaining time elapses, the capacitor voltage is decreased. Further decrease. The predetermined remaining time can be set to any suitable value, for example, about 1 hour. Furthermore, the predetermined remaining time is desirably set according to a parameter related to the deterioration of the capacitor.
一般に、外気温が高いほど、キャパシタの劣化の進行は早くなる傾向がある。そこで、本実施形態では、キャパシタ5の劣化に関連するパラメータ値として車両の外気温を使用する。外気温は、例えば、車両に搭載された温度センサによって測定するのがよい。そして、ECU7は、外気温が高いほど残存時間tを短く設定する。このように残存時間を設定すれば、キャパシタの劣化が確実に抑制される。
なお、ECU7は、イグニッションスイッチが切られてからの経過時間を計測するタイマとしての機能も有する。
In general, the higher the outside air temperature, the faster the capacitor deterioration proceeds. Therefore, in this embodiment, the outside air temperature of the vehicle is used as a parameter value related to the deterioration of the
Note that the ECU 7 also has a function as a timer that measures an elapsed time after the ignition switch is turned off.
イグニッションスイッチが切られた後、再びエンジンが始動される際には、ECU7によって第1リレースイッチ9が閉じて導通状態となり、バッテリ5からモータージェネレータ2へ電力が供給される。その結果、モータージェネレータ2が駆動され、その回転軸の回転力がエンジン6の回転軸に伝達される。
When the engine is started again after the ignition switch is turned off, the
また、残存時間中であれば、エンジン6が始動された場合に、キャパシタ1に蓄積されている電力もモータージェネレータ2の駆動に使用される。これにより、アイドリングストップ等の短時間のエンジン停止後に、エンジンを再始動させる際に、キャパシタに残存している電力を利用することができる。これにより、バッテリの消耗が抑制される。
Further, if the remaining time is within the range, when the
なお、図1に示すように、バッテリ5には、負荷11も接続されている。負荷11には、ヘッドライトやカーエアコンといった車両搭載の電気機器の他、暗電流負荷も含まれる。
As shown in FIG. 1, a
さらに、図1に車両用電源制御装置は、キャパシタ1と消費負荷13とを接続する開閉接続装置として第2リレースイッチ12を更に備えている。ECU7は、残存時間経過後、第2リレースイッチ12を導通させて、キャパシタ1を消費負荷に接続させる。これにより、残存時間経過後に、キャパシタに蓄積されていた電力が消費され、キャパシタ電圧が更に低下する。その結果、残存時間経過までは、キャパシタに蓄積された電力の有効利用を図りつつ、残存時間経過後は、キャパシタの劣化の更なる抑制が図られる。
なお、消費負荷は、例えば、車体とするとよい。その場合、キャパシタに蓄積されていた電力は、車体を通じて地面に放電される。
1 further includes a
The consumption load may be, for example, the vehicle body. In that case, the electric power stored in the capacitor is discharged to the ground through the vehicle body.
次に、図2のフローチャート及び図3のタイミングチャートを参照して、本発明の実施形態の動作例を説明する。
図3のタイミングチャートの横軸は時間を表し、1段目の実線IはDC/DCコンバータ10の稼働状態を表し、2段目の実線IIは第2リレースイッチ12の開閉状態を表し、3段目の実線IIIはキャパシタ電圧Vcを表し、4段目の実線IVはイグニッションスイッチの状態を表す。
Next, an operation example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the timing chart of FIG.
The horizontal axis of the timing chart of FIG. 3 represents time, the first solid line I represents the operating state of the DC /
図2のフローチャートに沿って説明すると、まず、ECU7は、バッテリ電圧Vb、キャパシタ電圧Vc、イグニッションスイッチのオン/オフ、及び外気温Taを検出する(S1)。 Referring to the flowchart of FIG. 2, first, the ECU 7 detects the battery voltage Vb, the capacitor voltage Vc, the ignition switch on / off, and the outside air temperature Ta (S1).
そして、図3のタイミングチャートの時刻T1に、イグニッションスイッチが切られると(S2で「Yes」の場合)、ECU7は、外気温Taに基づいて残存時間tを設定する(S3)。さらに、ECU7は、タイマ機能を作動させて、イグニッションスイッチが切られた時刻T1からの経過時間の計測を開始する(S4)。 Then, when the ignition switch is turned off at time T1 in the timing chart of FIG. 3 (in the case of “Yes” in S2), the ECU 7 sets the remaining time t based on the outside air temperature Ta (S3). Further, the ECU 7 activates the timer function and starts measuring the elapsed time from the time T1 when the ignition switch is turned off (S4).
ここで、図4のグラフに、外気温と残存時間の関係の一例を示す。図4のグラフの横軸は外気温を表し、縦軸は設定される残存時間を表す。そして、グラフ中の直線Vは、外気温が高いほど、残存時間が短くなることを示している。なお、外気温と残存時間との関係は必ずしも線形でなくてもよい。 Here, an example of the relationship between the outside air temperature and the remaining time is shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 4 represents the outside air temperature, and the vertical axis represents the set remaining time. A straight line V in the graph indicates that the remaining time is shorter as the outside air temperature is higher. Note that the relationship between the outside air temperature and the remaining time is not necessarily linear.
そして、タイマの作動時間が設定された残存時間t未満である場合(S5で「Yes」の場合)であって、かつ、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vb以上である場合(S6で「No」の場合)、図3のタイミングチャートの実線Iに示すように、ECU7は、DC/DCコンバータ10を稼働させる(S7)。これにより、キャパシタ1に蓄積されている電力が、バッテリ5及び暗電流負荷に供給される(S8)。
When the timer operating time is less than the set remaining time t (in the case of “Yes” in S5) and the capacitor voltage Vc is equal to or higher than the battery voltage Vb (“No” in S6). 3), the ECU 7 operates the DC /
このように、タイミングチャートの時刻T1から時刻T2までの区間(A)に相当するように、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vbより高い場合には、キャパシタの劣化の要因となる余剰電力が、DC/DCコンバータ10を介して徐々にバッテリ5に移送される。これにより、キャパシタ電圧が低下するとともに、キャパシタに蓄積されていた電力の有効利用が図られる。
なお、このとき、暗電流負荷にも電力が供給される。
As described above, when the capacitor voltage Vc is higher than the battery voltage Vb so as to correspond to the section (A) from the time T1 to the time T2 in the timing chart, the surplus power that causes the deterioration of the capacitor is DC / The battery is gradually transferred to the
At this time, power is also supplied to the dark current load.
また、タイマの作動時間が設定された残存時間t未満である場合(S5で「No」の場合)であって、かつ、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vb以上でない場合(S6で「No」の場合)、図3のタイミングチャートの実線Iに示すように、ECU7は、DC/DCコンバータ10の稼働を停止させる(S9)。この場合、キャパシタ1に蓄積されている電力は、バッテリ5へは供給されず、暗電流負荷にのみ供給される(S10)。
Further, when the timer operating time is less than the set remaining time t (in the case of “No” in S5) and the capacitor voltage Vc is not equal to or higher than the battery voltage Vb (in the case of “No” in S6). 3) As shown by the solid line I in the timing chart of FIG. 3, the ECU 7 stops the operation of the DC / DC converter 10 (S9). In this case, the electric power stored in the
このように、タイミングチャートの時刻T2から時刻T3までの区間(B)に相当するように、時刻T2にキャパシタ1の余剰電力がバッテリ5に移送し終わった後は、DC/DCコンバータ10の稼働が停止し、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vb以上に維持される。
Thus, after the surplus power of the
なお、イグニッションスイッチが切られた(OFF)時点で、既に、キャパシタ電圧Vcがバッテリ電圧Vbよりも低い場合には、初めからDC/DCコンバータ10は稼働せず、イグニッションスイッチが切られた時点でキャパシタに蓄積されていた電力が時刻T3まで維持される。
If the capacitor voltage Vc is already lower than the battery voltage Vb when the ignition switch is turned off (OFF), the DC /
次に、時刻T3に、タイマの作動時間が残存時間tに到達すると、ECU7は、タイマをリセットし(S11)、DC/DCコンバータ10の稼働を停止させ(S12)、そして、第2リレースイッチ13を導通(ON)させる(S13)。
これにより、タイミングチャートの時刻T3から時刻T4までの区間(C)において、キャパシタ1の電力が消費され、キャパシタ電圧が低下する。このように、キャパシタ1の残存電力が放電されることにより、キャパシタの劣化の更なる防止が図られる。
Next, when the timer operation time reaches the remaining time t at time T3, the ECU 7 resets the timer (S11), stops the operation of the DC / DC converter 10 (S12), and the second relay switch. 13 is turned on (S13).
As a result, in the section (C) from time T3 to time T4 in the timing chart, the power of the
そして、時刻T4に、キャパシタ電圧Vcが所定の電圧(例えば、0V)まで低下した場合(S14で「Yes」の場合)には、第2リレースイッチ13を非導通状態(OFF)とする。以上説明したようにして、本実施形態では、キャパシタの劣化を抑制しつつ、キャパシタに蓄積された電力の有効利用が図られる。
When the capacitor voltage Vc decreases to a predetermined voltage (for example, 0 V) at time T4 (in the case of “Yes” in S14), the
上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組合せを行うことができ、これに限定されるものではない。 In each embodiment mentioned above, although the example which constituted the present invention on specific conditions was explained, the present invention can perform various change and combination, and is not limited to this.
1 キャパシタ
2 モータージェネレータ
3 キャパシタ電圧電流検出手段
4 バッテリ電圧検出手段
5 バッテリ
6 エンジン
7 ECU
8 インバータ
9 第1リレースイッチ
10 DC/DCコンバータ
11 負荷
12 第2リレースイッチ
13 消費負荷
DESCRIPTION OF
8
Claims (4)
上記バッテリに電力を供給するキャパシタの電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、
上記キャパシタの劣化に関連するパラメータ値に基づいて、残存時間を設定する残存時間設定手段と、
イグニッションスイッチが切られてから上記残存時間が経過するまでの間、上記キャパシタ電圧を上記バッテリ電圧以上に維持しつつ、上記キャパシタに蓄積された電力を電圧変換器を介して上記バッテリに移送する電力移送制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。 Battery voltage detection means for detecting a voltage of a battery for supplying electric power to the vehicle electrical load;
Capacitor voltage detection means for detecting a voltage of a capacitor for supplying power to the battery;
A remaining time setting means for setting a remaining time based on a parameter value related to the deterioration of the capacitor;
Power for transferring the electric power stored in the capacitor to the battery via the voltage converter while maintaining the capacitor voltage at the battery voltage or higher until the remaining time elapses after the ignition switch is turned off. Transfer control means;
A vehicle power supply control device comprising:
上記電力移送制御手段は、上記残存時間経過後、上記開閉接続装置を導通させて、上記キャパシタを消費負荷に接続させる、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の車両用電源制御装置。 A switching connection device for connecting the capacitor and the consumption load;
The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the power transfer control means causes the switch-connecting device to conduct after the remaining time has elapsed to connect the capacitor to a consumption load. Power supply control device.
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