JP5413017B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle power supply device.
図10には、車両用電源システムの一例を示す。図10において、高圧バッテリ100に高圧→42ボルトコンバータ101を介して大電力負荷(例えばパワーステアリング用モータ)102が接続され、高圧(例えば240ボルト)を42ボルトに降圧して大電力負荷102に供給している。また、高圧バッテリ100に高圧→14ボルトコンバータ103を介して12ボルトバッテリ104および14ボルト負荷(例えばワイパー用モータ)105が接続され、高圧(例えば240ボルト)を14ボルトに降圧して12ボルトバッテリ104および14ボルト負荷105に供給している。さらに、14ボルト→42ボルトバックアップコンバータ106を介して、14ボルト系電源ラインと42ボルト系電源ラインとが接続され、高圧バッテリ100の容量が低下した等により高圧が途絶えたときにバックアップコンバータ106を用いて14ボルトから42ボルトに昇圧して大電力負荷(例えばパワーステアリング用モータ)102が駆動できるようにしている。
FIG. 10 shows an example of a vehicle power supply system. In FIG. 10, a high power load (for example, a power steering motor) 102 is connected to the
なお、特許文献1には、車両を駆動するモータと、モータに対して並列に接続された燃料電池と、キャパシタとを備えた車両用制御装置が開示されている。具体的には、燃料電池とキャパシタとの間にDC/DCコンバータを設け、同コンバータの入力側を燃料電池に接続し、出力側をキャパシタに接続し、制御手段によりDC/DCコンバータの出力電圧を車速に応じて変化するように制御している。
ところが、図10において42ボルト系電源ラインと14ボルト系電源ラインの統合化が図られておらず、例えば、バックアップコンバータ106を用いて14ボルト系から42ボルト系のバックアップは可能であるが、42ボルト系から14ボルト系のバックアップができない。
However, in FIG. 10, the 42-volt power supply line and the 14-volt power supply line are not integrated. For example, the
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、第1系統の電源ラインと第2系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる車両用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a vehicular power supply device capable of managing power by integrating a first power supply line and a second power supply line. Is to provide.
請求項1に記載の発明では、バッテリと、前記バッテリの電圧よりも低い第1の直流電圧が印加され、第1の負荷が接続される第1系統の電源ラインと、前記バッテリの電圧よりも低い第2の直流電圧が印加され、第2の負荷が接続される第2系統の電源ラインと、前記バッテリと第1系統の電源ラインとの間に接続された第1のコンバータと、前記第1系統の電源ラインに接続された第1の蓄電装置と、前記第1系統の電源ラインと前記第2系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第2のコンバータと、前記第2系統の電源ラインに接続された第2の蓄電装置と、前記バッテリの異常時または前記負荷から回生エネルギーの発生時に、前記第2のコンバータを制御して前記第1系統の電源ラインと前記第2系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせることにより、前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置との間で相互にバックアップを行う制御手段と、を備えたことを要旨とする。 In the first aspect of the present invention, a battery, a first power supply line to which a first DC voltage lower than the voltage of the battery is applied and a first load is connected, and a voltage of the battery A second power supply line to which a second low DC voltage is applied and a second load is connected; a first converter connected between the battery and the first power supply line; A first power storage device connected to a power supply line of one system; a bidirectional second converter connected between the power supply line of the first system and the power supply line of the second system; A second power storage device connected to two power supply lines; and when the battery is abnormal or when regenerative energy is generated from the load, the second converter is controlled to control the first power supply line and the first power supply line Between two power lines By causing the power transfer, and summarized in that and a control means for performing a backup to each other between said first power storage device and the second power storage device.
請求項1に記載の発明によれば、第1のコンバータがバッテリと第1系統の電源ラインとの間に接続されるとともに、第1系統の電源ラインに第1の蓄電装置が接続されている。また、双方向型の第2のコンバータが第1系統の電源ラインと第2系統の電源ラインとの間に接続されるとともに、第2系統の電源ラインに第2の蓄電装置が接続されている。制御手段は、バッテリの異常時または負荷から回生エネルギーの発生時に、第2のコンバータを制御して第1系統の電源ラインと第2系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせる。 According to the first aspect of the present invention, the first converter is connected between the battery and the first system power line, and the first power storage device is connected to the first system power line. . In addition, the bidirectional second converter is connected between the first power line and the second power line, and the second power storage device is connected to the second power line. . The control means controls the second converter to transfer power between the first system power line and the second system power line when the battery is abnormal or when regenerative energy is generated from the load.
これにより、第1系統の電源ラインと第2系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記バッテリの異常時において前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップすべく前記第2のコンバータを制御することを要旨とする。
Thereby, the power can be managed by integrating the power line of the first system and the power line of the second system.
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to the first aspect, the control means is a state of charge of the first power storage device and the second power storage device when the battery is abnormal. The gist is to control the second converter so as to back up the power storage device in which the power is reduced by the power storage device that does not decrease.
請求項2に記載の発明によれば、第1系統の電源ラインにおける第1の蓄電装置と第2系統の電源ラインにおける第2の蓄電装置との間の相互のバックアップを行なうことができる。 According to the second aspect of the present invention, mutual backup can be performed between the first power storage device in the first power supply line and the second power storage device in the second power supply line.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記バッテリの電圧および前記バッテリの電流の少なくとも一方を監視して当該バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方が規定値より低下したときに前記バッテリが異常であると判定することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to the first or second aspect, the control means monitors at least one of the voltage of the battery and the current of the battery, and the voltage of the battery and the battery The gist is to determine that the battery is abnormal when at least one of the currents falls below a specified value.
請求項3に記載の発明によれば、バッテリの異常を適確に判定することができる。
請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を充電すべく前記第2のコンバータを制御することを要旨とする。
According to invention of Claim 3, abnormality of a battery can be determined correctly.
According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicular power supply apparatus according to the first aspect, the control means uses the regenerative energy to generate the first power storage device and the second power when the regenerative energy is generated from the load. The gist is to control the second converter so as to charge the power storage device of the power storage device whose charge state is lowered.
請求項4に記載の発明によれば、第1系統の電源ラインにおける第1の蓄電装置と第2系統の電源ラインにおける第2の蓄電装置について回生エネルギーによる充電を適切に行なうことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the first power storage device in the first power line and the second power storage device in the second power line can be appropriately charged with regenerative energy.
請求項5に記載の発明では、請求項1または4に記載の車両用電源装置において、前記第1のコンバータは、双方向型のコンバータであり、前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで充電状態が低下した前記バッテリを充電すべく前記第1のコンバータを制御することを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to the first or fourth aspect, the first converter is a bidirectional converter, and the control means generates regenerative energy from the load. The gist is to control the first converter to charge the battery whose state of charge has been reduced by the regenerative energy.
請求項5に記載の発明によれば、バッテリについても回生エネルギーによる充電を行なうことができる。
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両用電源装置において、前記第1の蓄電装置は第2のバッテリであり、前記第2の蓄電装置は第3のバッテリである。
According to the fifth aspect of the present invention, the battery can be charged with regenerative energy.
According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle power supply device according to any one of the first to fifth aspects, the first power storage device is a second battery, and the second power storage device is the first power storage device. 3 battery.
本発明によれば、第1系統の電源ラインと第2系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる。 According to the present invention, the power can be managed by integrating the power line of the first system and the power line of the second system.
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
図1には、本実施形態における車両用電源装置10の回路構成を示し、電源装置10はハイブリッド車等に搭載される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration of a vehicle
電源装置10は、高圧バッテリ20と、第1系統の電源ラインとしての42ボルト系電源ラインL1と、第2系統の電源ラインとしての14ボルト系電源ラインL2と、第1のコンバータ21と、第1の蓄電装置22と、双方向型の第2のコンバータ24と、第2の蓄電装置25と、制御手段としてのコントローラ27を備えている。
The
高圧バッテリ20の出力電圧は例えば240ボルトであり、42ボルト系電源ラインL1には高圧バッテリ20の電圧である240ボルトよりも低い第1の直流電圧である42ボルトが印加され、14ボルト系電源ラインL2には高圧バッテリ20の電圧である240ボルトよりも低い第2の直流電圧である14ボルトが印加される。
The output voltage of the
高圧バッテリ20の正極端子と42ボルト系電源ラインL1との間には正極電源線L3を介して第1のコンバータ21が接続されている。第1のコンバータ21は、降圧型DC−DCコンバータであって、高圧バッテリ20からの高圧をそれよりも低い42ボルトに降圧して出力することができる。このように第1のコンバータ21は、高圧(240ボルト)から42ボルトに変換するためのコンバータであり、以下、高圧→42ボルトコンバータ21という。なお、高圧バッテリ20の負極端子はアースされている。
The
42ボルト系電源ラインL1には第1の蓄電装置22が接続されている。第1の蓄電装置22として、バッテリまたはキャパシタを用いている。また、42ボルト系電源ラインL1には第1の負荷としての大電力負荷23が接続されている。大電力負荷23は、例えばパワーステアリング用モータである。
The first
さらに、42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間には第2のコンバータ24が接続されている。第2のコンバータ24は、昇圧・降圧型DC−DCコンバータであって、42ボルトをそれよりも低い14ボルトに降圧して出力することができるとともに、14ボルトをそれよりも高い42ボルトに昇圧して出力することができる。このように第2のコンバータ24は、42ボルトから14ボルトに変換できるとともに14ボルトから42ボルトに双方向に変換することができるコンバータであって、以下、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24という。常時は、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24で14ボルトを42ボルトから作っている。
Further, a
14ボルト系電源ラインL2には第2の蓄電装置25が接続されている。第2の蓄電装置25として、バッテリまたはキャパシタを用いている。また、14ボルト系電源ラインL2には第2の負荷としての14ボルト負荷26が接続されている。14ボルト負荷26は、例えばエンジンECU(エンジン電子制御ユニット)である。
A second
なお、ハイブリッド車に代わり電気自動車(EV車)に適用した場合においては、14ボルト負荷26は、例えばマネージメントECU(マネージメント電子制御ユニット)である。
When applied to an electric vehicle (EV vehicle) instead of a hybrid vehicle, the 14-
コントローラ27は高圧バッテリ20における端子間電圧V3を入力している。また、コントローラ27は第1の蓄電装置22における端子間電圧V1を入力している。さらに、コントローラ27は第2の蓄電装置25における端子間電圧V2を入力している。コントローラ27は各端子間電圧V1,V2,V3を監視している。コントローラ27は、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を制御することができるようになっている。
The
次に、このように構成した電源装置10の作用を説明する。
図2は、コントローラ27が実行する処理内容を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the
FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing contents executed by the
図2において、コントローラ27は、ステップ100で高圧バッテリ20における端子間電圧V3が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと高圧バッテリ20が正常であるとして図2の処理を終了する。
In FIG. 2, the
一方、コントローラ27は、ステップ100で高圧バッテリ20における端子間電圧V3が規定値以下であると、高圧バッテリ20が異常であるとしてステップ101に移行する。コントローラ27はステップ101において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1と第2の蓄電装置25における端子間電圧V2とはいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第1および第2の蓄電装置22,25が十分に充電されているとして図2の処理を終了する。
On the other hand, if the inter-terminal voltage V3 in the
一方、コントローラ27はステップ101において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1と第2の蓄電装置25における端子間電圧V2とはいずれか一方が規定値以下であれば第1の蓄電装置22または第2の蓄電装置25が十分に充電されていないとしてステップ102に移行する。
On the other hand, in
コントローラ27はステップ102において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1が規定値以下であればステップ103において42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を、14ボルトから42ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、第1の蓄電装置22および大電力負荷23に電力が供給され、大電力負荷23が駆動できる(バックアップできる)。これによって、フェールセーフを行なうことができる。
If the inter-terminal voltage V1 in the first
一方、コントローラ27はステップ102において否定判定されると、即ち、第2の蓄電装置25における端子間電圧V2が規定値以下であればステップ104において42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を、42ボルトから14ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、第2の蓄電装置25および14ボルト負荷26に電力が供給され、14ボルト負荷26が駆動できる(バックアップできる)。
On the other hand, if the
このように、走行中に高圧バッテリ20が使用不可になった場合、即ち、高圧バッテリ20の異常時に、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を制御して42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間の電力移送を行なわせる。これにより、42ボルト系電源ラインL1に接続された第1の蓄電装置22内のエネルギーと、第2の蓄電装置25内のエネルギーとを用いて、車を安全に待避させることができる。このとき、第1の蓄電装置22と第2の蓄電装置25とのうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップができる。そのため、第1および第2の蓄電装置22,25およびバッテリ20の充電状態によらず、必要な負荷に必要なエネルギーを供給することができる。
As described above, when the
詳しくは、車両の停止状態で蓄電装置(12ボルトバッテリ)があがってしまった場合、これまでのシステムではエンジン始動ができなかった。しかしながら、本実施形態では、42ボルト系の第1の蓄電装置22から14ボルト系電源ラインL2にエネルギーを供給できるので、エンジン始動が可能となる。
Specifically, when the power storage device (12 volt battery) is lifted while the vehicle is stopped, the engine cannot be started with the conventional system. However, in the present embodiment, energy can be supplied from the 42-volt first
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第1のコンバータ21が高圧バッテリ20と42ボルト系電源ラインL1との間に接続されるとともに、42ボルト系電源ラインL1に第1の蓄電装置22が接続されている。また、双方向型の第2のコンバータ24が42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間に接続されるとともに、14ボルト系電源ラインL2に第2の蓄電装置25が接続されている。コントローラ27は、高圧バッテリ20の異常時に、第2のコンバータ24を制御して42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間の電力移送を行なわせる。これにより、42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2とを統合化して電力を管理することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)コントローラ27は、高圧バッテリ20の異常時において第1の蓄電装置22と第2の蓄電装置25のうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップすべく第2のコンバータ24を制御する。これにより、42ボルト系電源ラインL1における第1の蓄電装置22と14ボルト系電源ラインL2における第2の蓄電装置25との間の相互のバックアップを行なうことができる。
(2) The
つまり、14ボルト・42ボルト間で双方向のバックアップが可能となる。また、第2の蓄電装置25があがった時のエンジンの始動ができる。
(3)コントローラ27は、高圧バッテリ20の電圧V3を監視して当該電圧V3が規定値より低下したときに高圧バッテリ20が異常であると判定する。これにより高圧バッテリ20の異常を適確に判定することができる。ここで、バッテリの電圧に代わりバッテリの電流を監視しても、あるいは、バッテリの電圧および電流の両方を監視してもよい。要は、バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方を監視して当該バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方が規定値より低下したときにバッテリが異常であると判定するようにするとよい(他の実施形態も同様)。
That is, bidirectional backup is possible between 14 volts and 42 volts. Further, the engine can be started when the second
(3) The
図1に代わり図3に示す構成としてもよい。図3において、電源装置10は、高圧バッテリ20と、第1系統の電源ラインとしての14ボルト系電源ラインL11と、第2系統の電源ラインとしての42ボルト系電源ラインL12と、第1のコンバータ30と、第1の蓄電装置32と、双方向型の第2のコンバータ31と、第2の蓄電装置35と、第1の負荷としての14ボルト負荷33と、第2の負荷としての大電力負荷36と、コントローラ27を備えている。図1では、高圧→42ボルトコンバータ21および42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を用いた。これに代わり、図3では、第1のコンバータ30として高圧→14ボルトコンバータ30および第2のコンバータ31として14ボルト←→42ボルト双方向コンバータ31を用いており、コンバータ30で高圧から14ボルトに降圧し、コンバータ31で14ボルトから42ボルトに昇圧するシステム構成とする。コントローラ27は高圧バッテリ20における端子間電圧V3、第1の蓄電装置32における端子間電圧V1、第2の蓄電装置35における端子間電圧V2を入力している。そして、V1値、V2値、V3値に応じてコントローラ27が双方向コンバータ31を制御する。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
The configuration shown in FIG. 3 may be used instead of FIG. In FIG. 3, the
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
図4には本実施形態における電源装置の電気的構成を示す。
第1の実施形態では、コントローラ27は、高圧バッテリ20の異常時に、第2のコンバータ24を制御して42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間の電力移送を行なわせた。これに対し、図4の本実施形態では、コントローラ27は、第1および第2の負荷41,42から回生エネルギーの発生時に、少なくとも第2のコンバータ24を制御して42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間の電力移送を行なわせる。
FIG. 4 shows the electrical configuration of the power supply device according to this embodiment.
In the first embodiment, the
図1の第1のコンバータ21に代わり図4の本実施形態では双方向型のコンバータ(第1のコンバータ)40を用いている。双方向型のコンバータ40は、昇圧・降圧型DC−DCコンバータであって、高圧(240ボルト)をそれよりも低い42ボルトに降圧して出力することができるとともに、42ボルトをそれよりも高い高圧(240ボルト)に昇圧して出力することができる。このように双方向型のコンバータ40は、高圧から42ボルトに変換できるとともに42ボルトから高圧に双方向に変換することができるコンバータであって、以下、高圧←→42ボルト双方向コンバータ40という。
A bidirectional converter (first converter) 40 is used in this embodiment shown in FIG. 4 instead of the
また、第1の負荷として図1の大電力負荷23に代わり図4の本実施形態では大電力負荷41を用いている。大電力負荷41は走行モータを用いており、回生エネルギー(起電力)が発生する。同様に、第2の負荷として図1の14ボルト負荷26に代わり図4の本実施形態では14ボルト負荷42を用いている。14ボルト負荷42はモータを用いており、回生エネルギー(起電力)が発生する。
Further, instead of the
コントローラ27は、高圧←→42ボルト双方向コンバータ(第1のコンバータ)40および42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ(第2のコンバータ)24を制御することができるようになっている。
The
次に、このように構成した電源装置の作用を説明する。
図5,6は、コントローラ27が実行する処理内容を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the power supply device configured as described above will be described.
5 and 6 are flowcharts for explaining the processing contents executed by the
図5において、コントローラ27は、ステップ200で第2の蓄電装置25における端子間電圧V2が規定値以上か否か判定し、規定値よりも低いと14ボルト負荷42において回生エネルギーは発生していないとして図5の処理を終了する。
In FIG. 5, the
一方、コントローラ27は、ステップ200で第2の蓄電装置25における端子間電圧V2が規定値以上であると、14ボルト負荷42において回生エネルギーが発生したとしてステップ201に移行する。コントローラ27はステップ201において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1と高圧バッテリ20における端子間電圧V3はいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第1の蓄電装置22と高圧バッテリ20が十分に充電されているとして図5の処理を終了する。
On the other hand, if the inter-terminal voltage V2 in the second
一方、コントローラ27はステップ201において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1と高圧バッテリ20における端子間電圧V3はいずれか一方が規定値以下であれば第1の蓄電装置22または高圧バッテリ20が十分に充電されていないとしてステップ202に移行する。
On the other hand, in
コントローラ27はステップ202において第1の蓄電装置22における端子間電圧V1が規定値以下であればステップ203において42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を、14ボルトから42ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、14ボルト負荷42で発生した回生エネルギーで第1の蓄電装置22が充電される。
If the inter-terminal voltage V1 in the first
一方、コントローラ27はステップ202において否定判定されると、即ち、高圧バッテリ20における端子間電圧V3が規定値以下であればステップ204において42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を、14ボルトから42ボルトに変換する動作を行なわせるとともに高圧←→42ボルト双方向コンバータ40を、42ボルトから高圧に変換する動作を行なわせる。これにより、14ボルト負荷42で発生した回生エネルギーで高圧バッテリ20が充電される。
On the other hand, if the
また、図6において、コントローラ27は、ステップ300で第1の蓄電装置22における端子間電圧V1が規定値以上か否か判定し、規定値よりも低いと負荷41において回生エネルギーは発生していないとして図6の処理を終了する。
In FIG. 6, the
一方、コントローラ27は、ステップ300で第1の蓄電装置22における端子間電圧V1が規定値以上であると、大電力負荷41において回生エネルギーが発生したとしてステップ301に移行する。コントローラ27はステップ301において第2の蓄電装置25における端子間電圧V2と高圧バッテリ20における端子間電圧V3はいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第2の蓄電装置25および高圧バッテリ20が十分に充電されているとして図6の処理を終了する。
On the other hand, if the inter-terminal voltage V1 in the first
一方、コントローラ27はステップ301において第2の蓄電装置25における端子間電圧V2と高圧バッテリ20における端子間電圧V3はいずれか一方が規定値以下であれば第2の蓄電装置25または高圧バッテリ20が十分に充電されていないとしてステップ302に移行する。
On the other hand, in
コントローラ27はステップ302において第2の蓄電装置25における端子間電圧V2が規定値以下であればステップ303において42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を、42ボルトから14ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、大電力負荷41で発生した回生エネルギーで第2の蓄電装置25が充電される。
If the inter-terminal voltage V2 in the second
一方、コントローラ27はステップ302において否定判定されると、即ち、高圧バッテリ20における端子間電圧V3が規定値以下であればステップ304において高圧←→42ボルト双方向コンバータ40を、42ボルトから高圧に変換する動作を行なわせる。これにより、大電力負荷41で発生した回生エネルギーで高圧バッテリ20が充電される。
On the other hand, if the
ここで、図10に示した構成では、14ボルト系以外の24ボルト系の負荷102からの回生エネルギーを12ボルトバッテリ104に蓄えることができずに、42ボルト系では、負荷102からの回生エネルギーを抵抗で熱に変えて捨てている。
Here, in the configuration shown in FIG. 10, the regenerative energy from the
図4,5,6の本実施形態では、どの負荷(41,42)からの回生エネルギーも蓄えられ、回生エネルギーをできるだけ捨てないようにすることができる。つまり、図4において、42ボルト系電源ラインL1、14ボルト系電源ラインL2の両方に蓄電装置(22,25)を設け、42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間に42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を設ける。さらに、高圧バッテリ20と42ボルト系電源ラインL1との間にも高圧←→42ボルト双方向コンバータ40を設ける。そして、14ボルト負荷42からの回生エネルギーを第2の蓄電装置25だけではなく、第1の蓄電装置22にも蓄えることができ、さらに高圧バッテリ20にも蓄えることができる。同様に、大電力負荷41からの回生エネルギーを第1の蓄電装置22だけではなく、第2の蓄電装置25や高圧バッテリ20に蓄えることができる。
In the present embodiment shown in FIGS. 4, 5, and 6, regenerative energy from any load (41, 42) is stored, and the regenerative energy can be prevented from being discarded as much as possible. That is, in FIG. 4, the power storage devices (22, 25) are provided in both the 42 volt power supply line L1 and the 14 volt power supply line L2, and 42 between the 42 volt power supply line L1 and the 14 volt power supply line L2. Bolt ← → 14-volt
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)コントローラ27は、負荷(大電力負荷41、14ボルト負荷42)から回生エネルギーの発生時に、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を制御して42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2との間の電力移送を行なわせるので、42ボルト系電源ラインL1と14ボルト系電源ラインL2とを統合化して電力を管理することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)コントローラ27は、負荷(41,42)から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで第1の蓄電装置22と第2の蓄電装置25のうちの充電状態が低下した蓄電装置を充電すべく42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を制御する。これにより、42ボルト系電源ラインL1における第1の蓄電装置22と14ボルト系電源ラインL2における第2の蓄電装置25について回生エネルギーによる充電を適切に行なうことができる。
(2) When the regenerative energy is generated from the load (41, 42), the
(3)高圧←→42ボルト双方向コンバータ40は、双方向型のコンバータであり、コントローラ27は、負荷(41,42)から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで充電状態が低下した高圧バッテリ20を充電すべく高圧←→42ボルト双方向コンバータ40を制御する。これにより、高圧バッテリ20についても回生エネルギーによる充電を行なうことができる。
(3) The high-voltage ← → 42-volt
つまり、大電力負荷41、14ボルト負荷42のどちらからの回生エネルギーも蓄電装置(22,25)や高圧バッテリ20に蓄えることができる。例えば第1の蓄電装置22が満充電の状態で大電力負荷41からエネルギーが回生した場合でも、双方向コンバータ40,24を通じて高圧バッテリ20または第2の蓄電装置25にエネルギーを伝送して充電できるので、回生エネルギーを捨てる場合が少なくなる。
That is, regenerative energy from either the
なお、図4において仮想線で示すように高圧バッテリ20には充電器(オルタネータ)45が接続されていてもよい。また、図4に代わり、図3を用いて説明した例のごとく、高圧←→42ボルト双方向コンバータ40の代わりに高圧←→14ボルト双方向コンバータを用い、42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24の代わりに14ボルト←→42ボルト双方向コンバータを用いた場合に適用してもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
Note that a charger (alternator) 45 may be connected to the
(Third embodiment)
Next, the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
図7には、本実施形態における電源装置の電気的構成を示す。
図7において、42ボルト系電源ラインL1に、第1の蓄電装置22と、大電力負荷23と、非常時にも動作が必要な負荷50が接続されている。非常時にも動作が必要な負荷50は、例えば電動ブレーキ用モータである。
FIG. 7 shows an electrical configuration of the power supply device according to this embodiment.
In FIG. 7, the first
そして、第1の蓄電装置22にて断線等の非常時にも負荷(電動ブレーキ用モータ)50を駆動でき、非常時(異常時)に複数回のブレーキ動作が可能となる。他にも、非常時にも動作が必要な負荷50は、例えばパワーステアリング用モータを挙げることができ、非常時(異常時)も車両の操舵のためのパワーステアリング動作を行なうことができる。
The first
第1の蓄電装置22の機能について詳しく説明する。
第1の蓄電装置22は、負荷50への電力バッファとして機能し、第1の蓄電装置22から、大電力を短時間のみ消費する負荷50に一時的に電力を供給することにより、高圧→42ボルトコンバータ21の出力電流仕様を下げることができる。
The function of the first
The first
また、図7においてA点(正極電源線L3の途中)、B点(14ボルト系電源ラインL2での14ボルト負荷26側)で示す箇所が断線した等の非常時において、第1の蓄電装置22に蓄えられたエネルギーが不十分な場合には、非常時にも動作が必要な負荷50に対して図8に示すように例えばステアリングの切り始めのモータ始動時に第1の蓄電装置22から大電力(図8では1500W)を供給する。そして、モータ始動後の定常運転時には第2の蓄電装置25から42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を通して電力(図8では100W)を負荷50に供給する。つまり、第2の蓄電装置25からバックアップ用のコンバータ(42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24)を通してエネルギーを、非常時にも動作が必要な負荷50に供給する。
Further, in FIG. 7, the first power storage device in the event of an emergency such as disconnection of a point indicated by point A (middle of the positive power supply line L3) and point B (14
このようにして、従来、非常用の蓄電装置(バッテリ、キャパシタ等)が単機能であったが、本実施形態では、非常用の蓄電装置を多目的に用いることができる。また、大電力負荷23から回生するエネルギーを第1の蓄電装置22に蓄えることが可能となり、省エネの効果がある。
As described above, conventionally, an emergency power storage device (battery, capacitor, etc.) has a single function. However, in this embodiment, the emergency power storage device can be used for multiple purposes. Moreover, it becomes possible to store the energy regenerated from the
なお、図7に代わり図9に示すように、42ボルトから14ボルトに変換可能なコンバータ(24)があれば、非常時に動作が必要な負荷60を14ボルト系電源ラインL2に接続してもよい。この場合、図9においてC点(正極電源線L3の途中)、D点(42ボルト系電源ラインL1での大電力負荷23側)で示す箇所が断線した等の非常時において、第2の蓄電装置25に蓄えられたエネルギーが不十分な場合には、非常時にも動作が必要な負荷60に対して例えばステアリングの切り始めのモータ始動時に第2の蓄電装置25から大電力を供給する。そして、モータ始動後の定常運転時には第1の蓄電装置22から42ボルト←→14ボルト双方向コンバータ24を通して電力を負荷60に供給する。
In addition, as shown in FIG. 9 instead of FIG. 7, if there is a converter (24) capable of converting from 42 volts to 14 volts, a
次に、上記の第3の実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに以下に追記する。
バッテリと、
前記バッテリの電圧よりも低い第1の直流電圧が印加され、第1の負荷が接続される第1系統の電源ラインと、
前記バッテリの電圧よりも低い第2の直流電圧が印加され、第2の負荷が接続される第2系統の電源ラインと、
前記バッテリと第1系統の電源ラインとの間に接続された第1のコンバータと、
前記第1系統の電源ラインに接続された第1の蓄電装置と、
前記第1系統の電源ラインと前記第2系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第2のコンバータと、
前記第2系統の電源ラインに接続された第2の蓄電装置と、
を備え、
前記第1系統の電源ラインまたは第2系統の電源ラインに接続された、非常時にも動作が必要な負荷としてのモータに対して、非常時において、始動のための電力を同一の電源ラインに接続された蓄電装置から供給し、始動後の定常運転のための電力を前記第2のコンバータから供給することを特徴とする車両用電源装置。
Next, the technical idea that can be grasped from the third embodiment will be described below together with the effects thereof.
Battery,
A first DC power line to which a first DC voltage lower than the voltage of the battery is applied and a first load is connected;
A second DC power line to which a second DC voltage lower than the voltage of the battery is applied and a second load is connected;
A first converter connected between the battery and a power line of the first system;
A first power storage device connected to the power line of the first system;
A bidirectional second converter connected between the first system power line and the second system power line;
A second power storage device connected to the power line of the second system;
With
For the motor, which is connected to the power line of the first system or the power line of the second system and needs to operate even in an emergency, the power for starting is connected to the same power line in an emergency. A power supply device for a vehicle, wherein the power supply device is supplied from the power storage device, and power for steady operation after startup is supplied from the second converter.
従って、この発明によれば、非常時において、非常時にも動作が必要な負荷としてのモータに電力を供給して非常時に対処することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to cope with an emergency by supplying power to a motor as a load that needs to operate even in an emergency.
10…車両用電源装置、20…高圧バッテリ、21…第1のコンバータ、22…第1の蓄電装置、23…大電力負荷(第1の負荷)、24…第2のコンバータ、25…第2の蓄電装置、26…14ボルト負荷(第2の負荷)、27…コントローラ、30…第1のコンバータ、31…第2のコンバータ、32…第1の蓄電装置、33…14ボルト負荷(第1の負荷)、35…第2の蓄電装置、36…第電力負荷(第2の負荷)、40…第1のコンバータ、41…大電力負荷(第1の負荷)、42…14ボルト負荷(第2の負荷)、L1…42ボルト系電源ライン、L2…14ボルト系電源ライン、L11…42ボルト系電源ライン、L12…14ボルト系電源ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記バッテリの電圧よりも低い第1の直流電圧が印加され、第1の負荷が接続される第1系統の電源ラインと、
前記バッテリの電圧よりも低い第2の直流電圧が印加され、第2の負荷が接続される第2系統の電源ラインと、
前記バッテリと第1系統の電源ラインとの間に接続された第1のコンバータと、
前記第1系統の電源ラインに接続された第1の蓄電装置と、
前記第1系統の電源ラインと前記第2系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第2のコンバータと、
前記第2系統の電源ラインに接続された第2の蓄電装置と、
前記バッテリの異常時または前記負荷から回生エネルギーの発生時に、前記第2のコンバータを制御して前記第1系統の電源ラインと前記第2系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせることにより、前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置との間で相互にバックアップを行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用電源装置。 Battery,
A first DC power line to which a first DC voltage lower than the voltage of the battery is applied and a first load is connected;
A second DC power line to which a second DC voltage lower than the voltage of the battery is applied and a second load is connected;
A first converter connected between the battery and a power line of the first system;
A first power storage device connected to the power line of the first system;
A bidirectional second converter connected between the first system power line and the second system power line;
A second power storage device connected to the power line of the second system;
In the event of regenerative energy from the abnormal time or the load of the battery, by the controlling the second converter perform power transfer between the power supply line of the power supply line and the second line of the first system Control means for performing backup between the first power storage device and the second power storage device ;
A vehicle power supply apparatus comprising:
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