JP5682438B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は車両用電源システムに関する。特に、メインバッテリーやサブバッテリーから灯火器に電力供給可能な電源システムに関する。

駆動源として回転電機を使用する電気自動車やハイブリッド車両等が従来から知られている。このような車両には、回転電機の電源となるメインバッテリーが搭載されている。

メインバッテリーは回転電機以外の電気機器にも電力を供給する。例えば特許文献１、特許文献２においては、図７に示すようにサブバッテリー１１０や車両の灯火器（ランプ）１１２等にメインバッテリー１１４の電力が供給される。

また、メインバッテリー１１４とサブバッテリー１１０及び灯火器１１２との間には電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ１１６が設けられている。サブバッテリー１１０と灯火器１１２はＤＣ／ＤＣコンバータ１１６に対して並列に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６から両者にほぼ同電位の電圧が印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６はメインバッテリー１１４の電圧を所望の値に変換させてからサブバッテリー１１０や灯火器１１２に電力を供給している。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６から見てメインバッテリー１１４側を一次側、サブバッテリー１１０側を二次側とすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６の二次側電圧はサブバッテリー１１０に対する最適充電電圧に応じて定められる。すなわち、サブバッテリー１１０の温度の低下に伴ってサブバッテリー１１０の内部抵抗が増加することが知られており、内部抵抗の変化に応じてサブバッテリー１１０への充電電圧を変化させる必要がある。そこで、例えば図８のような、サブバッテリー１１０の温度別の最適充電電圧が定められたマップ、表、関数等を予め記憶しておき、サブバッテリー１１０の温度に応じた最適充電電圧値を設定するとともに、当該最適充電電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータ１１６の二次側電圧値に設定している。

また、車両停止時など、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６が作動していないとき等には、サブバッテリー１１０から灯火器１１２に電力が供給される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６が停止中であっても灯火器１１２を使用することができる。

特開２００３−３３３８３５号公報 特開２００７−１８１３０８号公報

ところで、車両には種々の規制が定められており、そのうち、国土交通省による道路運送車両の保安基準の細目を定める告示別添５２（灯火器及び反射器並びに支持装置の取り付け装置の技術標準）では、対向車の運転者の視界悪化防止等の目的で灯火器１１２の光度の上限値が定められている。そこでこの光度の上限値を超過しないように灯火器１１２への印加電圧に対して上限値を設定する必要がある。

一方、サブバッテリー１１０の最適充電電圧値はサブバッテリー１１０の温度によっては灯火器１１２の上限電圧値を超過する場合がある。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６から灯火器１１２に印加される電圧が上限電圧値を超過するおそれがある。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６の停止中等、サブバッテリー１１０から灯火器１１２に電力を供給する場合に、最適充電電圧まで充電されたサブバッテリー１１０から灯火器１１２に印加される電圧が上限電圧値を超過するおそれがある。

本発明は車両用電源システムに関する。当該車両用電源システムは、一次側電圧と二次側電圧の電圧変換を行い、一次側にメインバッテリーが接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側に接続されたサブバッテリーを備える。さらに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側及び前記サブバッテリーに接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーから電力供給を受ける灯火器を備える。さらに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーと前記灯火器との間に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーからの印加電圧を設定電圧に調整可能な電圧調整器を備える。

また、上記発明において、前記電圧調整器を介さずに前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーと前記灯火器とを接続するバイパス配線と、前記電圧調整器を介して前記灯火器に電力を供給する第１の経路と前記バイパス配線を介して前記灯火器に電力を供給する第２の経路を切り替え可能な切換スイッチと、車両の外気温と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧と、前記サブバッテリーの端子電圧とに基づいて前記切換スイッチを制御する制御部と、を備えることが好適である。

また、上記発明において、前記電圧調整器を介さずに前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーと前記灯火器とを接続するバイパス配線と、前記電圧調整器を介して前記灯火器に電力を供給する第１の経路と前記バイパス配線を介して前記灯火器に電力を供給する第２の経路を切り替え可能な切換スイッチと、車両の外気温と、前記サブバッテリーの温度と、前記サブバッテリーの端子電圧とに基づいて前記切換スイッチを制御する制御部と、を備えることが好適である。

また、上記発明において、前記制御部には、前記サブバッテリーの温度に応じた前記サブバッテリーの充電電圧が定められた最適充電電圧条件が記憶されていることが好適である。この場合において前記制御部は、前記車両の外気温が規制温度範囲内、かつ、前記サブバッテリーの温度が閾値温度未満、かつ、前記サブバッテリーの端子電圧が強制充電電圧未満であるときには、前記灯火器への電力供給経路が前記第１の経路となるように前記切換スイッチを制御するとともに、前記サブバッテリーの温度と前記最適充電電圧条件から導かれる前記充電電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧に設定する。

また、上記発明において、前記制御部は、前記車両の外気温が前記規制温度範囲内、かつ、前記サブバッテリーの温度が前記閾値温度未満、かつ、前記サブバッテリーの端子電圧が前記強制充電電圧以上であるときには、前記灯火器への電力供給経路が前記第２の経路となるように前記切換スイッチを制御するとともに、前記サブバッテリーの温度と前記最適充電電圧条件から導かれる前記充電電圧に関わらず前記設定電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧に設定することが好適である。

本発明によれば、上限電圧値の超過を抑制しつつ灯火器に電力を供給することが可能となる。

本実施形態に係る電源システムを例示する図である。 最適充電電圧マップを例示する図である。 バイパス配線、切換スイッチ、外気温センサをさらに備えた本実施形態に係る電源システムを例示する図である。 切換スイッチの動作及び指令電圧を設定するための制御マップを例示する図である。 制御マップに沿ったフローチャートを例示する図である。 灯火スイッチの設定を考慮したフローチャートを例示する図である。 従来技術に係る電源システムを例示する図である。 最適充電電圧マップを例示する図である。

図１に本実施形態に係る車両用電源システム１０を例示する。電源システム１０は、メインバッテリー１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、サブバッテリー１６と、灯火器１８と、電圧調整器２０と、制御部２２と、一次側電圧センサ２３と、二次側電圧センサ２４と、サブバッテリー温度センサ２８とを含んで構成される。また、本実施形態に係る電源システム１０は、メインバッテリー１２を電源とする図示しない回転電機によって駆動する電気自動車またはハイブリッド車両等に搭載される。

メインバッテリー１２は充放電可能な二次電池から構成され、例えばニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池から構成される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４はメインバッテリー１２が接続される一次側の電圧を降圧させて二次側に出力する電圧変換器として機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は一次側と二次側の電圧変換が可能な機器であればよく、例えばフォワードコンバータ、プッシュプルコンバータ、フライバックコンバータ等の絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータから構成される。

サブバッテリー１６は充放電可能な二次電池から構成され、例えば鉛蓄電池から構成される。サブバッテリー１６はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から電力が供給されることで充電される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の停止中やサブバッテリー１６の端子電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側電圧以上であるときにはサブバッテリー１６は放電状態となる。

また、上述したように、サブバッテリー１６の充電電圧には温度特性があり、サブバッテリー１６の温度によって最適な充電電圧値が変化する。そこで、図２のような、サブバッテリー１６の温度に応じた最適充電電圧を定めた最適充電電圧マップが制御部２２に記憶されている。

灯火器１８は車両照明であって、例えばヘッドランプ、フォグランプ、シグナルランプ、ストップランプ、リアターンシグナルランプ等を含んで構成されている。灯火器１８はＤＣ／ＤＣコンバータ１４とサブバッテリー１６との間に接続され、サブバッテリー１６とは並列にＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側に接続される。

また、灯火器１８はＤＣ／ＤＣコンバータ１４とサブバッテリー１６の両者から電力供給を受けることが可能となっている。例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧がサブバッテリー１６の端子電圧以上であるときには主にＤＣ／ＤＣコンバータ１４から灯火器１８に電力が供給され、サブバッテリー１６の端子電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧以上であるときやＤＣ／ＤＣコンバータ１４が停止中であるときにはサブバッテリー１６から灯火器１８に電力が供給される。

また、電圧調整器２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４とサブバッテリー１６の間に設けられた接点３０と灯火器１８との間に接続されている。電圧調整器２０はＤＣ／ＤＣコンバータ１４やサブバッテリー１６から印加された電圧を所望の値に調整して調整後の電圧が灯火器１８に印加される。電圧調整器２０は電圧調整可能な機器であればよく、例えば定電圧回路や降圧回路を含んで構成されている。図１に示す実施形態においては電圧調整器２０は定電圧回路であるレギュレータを含んで構成される。

電圧調整器２０はその出力電圧が設定電圧値Ｖ_Sとなるように作動する。設定電圧値Ｖ_Sは灯火器１８に対する法規制等に基づいて定められる。例えば国土交通省による道路運送車両の保安基準の細目を定める告示別添５２（灯火器及び反射器並びに支持装置の取り付け装置の技術標準）に基づくと、灯火器１８への印加電圧の規制上限値Ｖ_Lは車両の外気温が１０℃以上３０℃以下（以下、この温度範囲を規制温度範囲と呼ぶ）のときに１３．９Ｖと定められている。そこで、電圧調整器２０の設定電圧値Ｖ_Sは規制上限値Ｖ_L以下の値、例えば１３．９Ｖに設定される。

一次側電圧センサ２３はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一次側端子電圧を測定可能な機器から構成される。例えばメインバッテリー１２の出力電圧の上限値よりも高い耐電圧性能を有する電圧センサから構成される。また、二次側電圧センサ２４はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧を測定可能な機器から構成される。例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１４が出力し得る二次側端子電圧の上限値よりも高い耐電圧性能を有する電圧センサから構成される。また、サブバッテリー温度センサ２８はサブバッテリー１６の温度を測定可能な機器から構成される。例えばサブバッテリー１６に対して定められた放電温度範囲及び充電温度範囲内の温度を測定可能な温度センサから構成される。これらのセンサによる測定値は制御部２２に送られる。

制御部２２は信号を演算するための演算処理部や情報を記憶するための記憶部を備えている。演算処理部は電圧値や温度を入力情報として受け入れて演算処理し得るとともに、当該信号を演算してＤＣ／ＤＣコンバータ１４に対する指令信号を出力可能な機器であればよく、例えばマイクロコンピュータを含んで構成される。このマイクロコンピュータは例えば車両の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）から構成することが可能である。また、記憶部は最適充電電圧マップや電圧調整器２０の設定電圧値等の入力情報を記憶可能な機器であればよく、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ハードディスク装置等の１つまたは複数の組み合わせから構成することができる。

次に、電源システム１０の動作について説明する。制御部２２は、サブバッテリー温度センサ２８からサブバッテリー１６の温度Ｔ_SBを受信すると、記憶部から最適充電電圧マップを呼び出して温度Ｔ_SBに対応する最適充電電圧値Ｖ_Cを求め、最適充電電圧値Ｖ_CをＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側電圧の指令電圧値Ｖ_Dとして設定する（Ｖ_D＝Ｖ_C）。さらに制御部２２は一次側電圧センサ２３から一次側の端子電圧Ｖ₁を求め、当該端子電圧Ｖ₁と指令電圧値Ｖ_Dとに基づいて降圧率（デューティ）を求め、当該降圧率に応じた指令信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１４に送信する。指令信号にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４のスイッチング素子のオン時間及びオフ時間が定められ、スイッチング素子のオン／オフによってＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一次側電圧Ｖ₁が指令電圧値Ｖ_Dまで降圧される。

また、二次側電圧センサ２４によってＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂が測定される。二次側端子電圧Ｖ₂と指令電圧値Ｖ_Dに差異が生じている場合は制御部２２は当該差異を補償するように指令信号を修正する。

ここで、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBによっては最適充電電圧値Ｖ_C（したがって指令電圧値Ｖ_D）は灯火器１８に対する規制上限値Ｖ_Lを超過する場合がある。例えば図２に示すように、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_THを割り込むとこれに対応する最適充電電圧値Ｖ_Cは規制上限値Ｖ_Lを超過する。このような場合において、電圧調整器２０はＤＣ／ＤＣコンバータ１４から印加された電圧Ｖ_D（＝Ｖ_C）を設定電圧値Ｖ_S（≦Ｖ_L）まで降圧する。これにより灯火器１８に規制上限値Ｖ_Lを超過した電圧が印加される事を防止することができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂が規制上限値Ｖ_L以下であっても、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_L以上である場合、例えばサブバッテリー１６を規制上限値Ｖ_L以上に充電させた後にＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂を規制上限値Ｖ_Lより引き下げた直後などは、サブバッテリー１６から規制上限値Ｖ_Lを超過した電圧が出力されるおそれがある。このような場合においても電圧調整器２０がサブバッテリー１６からの印加電圧を設定電圧値Ｖ_Sまで降圧するので、灯火器１８に規制上限値Ｖ_Lを超過した電圧が印加される事を防止することができる。

なお、上述した実施形態においては常時電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給していたが、これに代えて電圧調整器２０を介した電力供給と介さない電力供給とを選択可能としてもよい。

図３に示す電源システム１０は、図１で示した形態に加えて、サブバッテリー電圧センサ２６と、第１のスイッチＳＷ１と、第２のスイッチＳＷ２と、バイパス配線３２と、外気温センサ３４を含んで構成されている。サブバッテリー電圧センサ２６はサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBを測定可能な機器から構成される。例えばサブバッテリー１６の出力電圧の上限値よりも高い耐電圧性能を有する電圧センサから構成される。また、バイパス配線３２は電圧調整器２０を介さずに灯火器１８とＤＣ／ＤＣコンバータ１４及びサブバッテリー１６とを接続している。具体的にはバイパス配線３２はＤＣ／ＤＣコンバータ１４とサブバッテリー１６との間の第２の接点３６から灯火器１８まで延びている。

また、第１のスイッチＳＷ１は電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給する第１の経路の導通／遮断の切換を行う。例えば第１のスイッチＳＷ１は電圧調整器２０と灯火器１８との間に設けられる。また、第２のスイッチＳＷ２はバイパス配線３２上に設けられ、電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給する第２の経路の導通／遮断の切換を行う。第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は制御部２２から送られる切換信号によってオン（導通状態）／オフ（切断状態）動作が可能な機器であればよく、例えばトランジスタ等のスイッチング素子を含んで構成される。

また、外気温センサ３４は車両の外気温Ｔ_Aを測定可能なサーミスタ等の温度センサから構成され、例えば車両前方のフロントグリル周辺に装着される。測定された外気温Ｔ_Aは制御部２２に送られる。

本実施形態においては、制御部２２は車両の外気温Ｔ_AとＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂とサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBの３者に応じて第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２のオン／オフ動作を制御する。まず、外気温Ｔ_Aが上述した規制温度範囲外にある場合は法規制に基づく電圧制限を行う必要はないことから、電圧調整器２０を介さずに直接灯火器１８に電力を供給してもよい。この場合においてはＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂とサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBの値に関わらず第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにして電圧調整器２０を介さない第２の経路によって灯火器１８に電力供給を行う。

また、外気温Ｔ_Aが上述した規制温度範囲内にある場合は法規制に基づく電圧制限を行う必要がある。すなわち、上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂またはサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過している場合は灯火器１８への印加電圧を規制上限値Ｖ_L以下に降圧する必要がある。そこで、このような場合は制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにして（Ｖ₂ｏｒＶ_SB＞Ｖ_L→ＳＷ１：ＯＮ、ＳＷ２：ＯＦＦ）、電圧調整器２０を介する第１の経路によって灯火器１８に電力を供給する。これにより、灯火器１８に規制上限値Ｖ_Lを超過した電圧が印加されることを防ぐことができる。

また、外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内にあっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側端子電圧Ｖ₂及びサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_L以下である場合は電圧調整器２０を介さずにＤＣ／ＤＣコンバータ１４及びサブバッテリー１６から直接灯火器１８に電力が供給されても灯火器１８に規制上限値Ｖ_Lを超過する電圧が印加されることはない。したがってこのような場合には制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにして（Ｖ₂ａｎｄＶ_SB≦Ｖ_L→ＳＷ１：ＯＦＦ、ＳＷ２：ＯＮ）電圧調整器２０を介さない第２の経路によって灯火器１８に電力供給を行う。このように、必要なときだけ電圧調整器２０を使用することで、電圧調整器２０を常時使用する場合と比較して電源システム１０の消費電力を抑制することが可能となる等の利点がある。

また、上述の実施形態に代えて、最適充電電圧マップに基づくＤＣ／ＤＣコンバータ１４への指令電圧Ｖ_Dの設定を一時的に中止するようにしてもよい。制御部２２の記憶部には制御マップと呼ばれるマップまたは表または動作条件式が記憶されており、これに基づいて制御部２２はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の指令電圧Ｖ_D及び第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の動作条件を定める。図４に示すように、制御マップは外気温Ｔ_A、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SB及び端子電圧Ｖ_SBの３つのパラメータに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１４の指令電圧Ｖ_D及び第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の動作条件を定める。

制御マップで定められた動作条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６について説明する。動作条件Ｎｏ．１は外気温Ｔ_Aが上述した規制温度範囲外である場合の動作条件を定めている。外気温Ｔ_Aが規制温度範囲外であれば法規制に基づく電圧制限を行う必要はないことから、電圧調整器２０を介さずに直接灯火器１８に電力を供給してもよい。この場合においてはＤＣ／ＤＣコンバータ１４の指令電圧Ｖ_Dを最適充電電圧マップに応じて定め（Ｖ_D＝Ｖ_C）、また第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする。

動作条件Ｎｏ．２は外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内であって、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH（図２参照）以上かつサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_L以下であるときの制御部２２の動作条件を定めている。最適充電電圧マップにおいて、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH以上であるときは最適充電電圧Ｖ_Cが規制上限値Ｖ_Lを超過することはない。そこで制御部２２は最適充電電圧マップに基づいて指令電圧Ｖ_Dを設定する（Ｖ_D＝Ｖ_C）。これに加えて、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_L以下であるから、電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給しても灯火器１８に規制上限値Ｖ_Lを超過する電圧が印加されることはない。そこで、制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする。

動作条件Ｎｏ．３は外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内であって、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH以上かつサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過しているときの制御部２２の動作条件を定めている。これは例えばサブバッテリー１６が温められて閾値温度Ｔ_TH未満から閾値温度Ｔ_TH以上に上昇した直後の状態を指している。この場合においては最適充電電圧マップに基づく最適充電電圧Ｖ_Cが規制上限値Ｖ_Lを超過することはない。したがって制御部２２は最適充電電圧マップに基づいて指令電圧Ｖ_Dを設定する（Ｖ_D＝Ｖ_C）。一方、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過していることから、電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給する必要がある。そこで制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにする。

動作条件Ｎｏ．４は外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内であって、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満かつサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過しているときの制御部２２の動作条件を定めている。これは例えば車両の外気温Ｔ_Aが規制温度範囲外から規制温度範囲内に変化した直後の状態を指している。最適充電電圧マップによると閾値温度Ｔ_TH未満の最適充電電圧Ｖ_Cは規制上限値Ｖ_Lを超過する。そこで制御部２２は最適充電電圧マップに基づく指令電圧Ｖ_Dの設定を中止するとともに上述した設定電圧値Ｖ_S（≦Ｖ_L）を指令電圧Ｖ_Dの値とする（Ｖ_D＝Ｖ_S）。また、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過していることから、電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給する必要がある。そこで制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにする。

動作条件Ｎｏ．５は外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内、かつ、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満であるとともに、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL未満であるときの制御部２２の動作条件を定めている。これは例えば車両の始動時を指している。強制充電電圧Ｖ_SBLとはサブバッテリー１６のＳＯＣ（充電容量）が低下してサブバッテリー１６の劣化に繋がるような電圧値を指し、早急に充電を行ってＳＯＣを回復すべき電圧値を指している。例えば強制充電電圧Ｖ_SBLとして１３．５Ｖが設定されている。制御部２２は最適充電電圧マップに基づいて指令電圧Ｖ_Dを設定する（Ｖ_D＝Ｖ_C）。またサブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満であるときは指令電圧Ｖ_Dは規制上限値Ｖ_Lを超過することから、電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給する必要がある。そこで制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにする。

動作条件Ｎｏ．６は外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内、かつ、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満であるとともに、サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_L以下であって強制充電電圧Ｖ_SBL以上であるときの制御部２２の動作条件を定めている。これは例えば動作条件Ｎｏ．４または動作条件Ｎｏ．５に基づく制御を実行してから所定期間経過した状態を指している。この場合においてはサブバッテリー１６のＳＯＣが十分であって劣化に繋がらないことから、制御部２２は最適充電電圧マップに基づいて指令電圧Ｖ_Dを設定する代わりに設定電圧値Ｖ_S（≦Ｖ_L）を指令電圧Ｖ_Dとする（Ｖ_D＝Ｖ_S）。この場合においてはＤＣ／ＤＣコンバータ１４からもサブバッテリー１６からも規制上限値Ｖ_Lを超過した電圧が印加されるおそれはないので、電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給してもよい。そこで制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする。

以上説明した制御マップに基づく制御フローを図５に示す。まず制御部２２は車両の外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内か否かを判定する（Ｓ１）規制温度範囲外であれば動作条件Ｎｏ．１に該当する。したがって制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする（Ｓ２）。また最適充電電圧マップに基づいて指令電圧Ｖ_Dを設定する（Ｓ３）。

外気温Ｔ_Aが規制温度範囲内の温度である場合には、さらにサブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満であるか否かを判定する（Ｓ４）。閾値温度Ｔ_TH以上である場合には、さらにサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過しているか否かを判定する（Ｓ５）。規制上限値Ｖ_L以下である場合には動作条件Ｎｏ．２に該当する。すなわち、制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする（Ｓ２）。また指令電圧Ｖ_Dを最適充電電圧マップから導かれた最適充電電圧Ｖ_Cに設定する（Ｓ３）。他方でサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超過している場合には動作条件Ｎｏ．３に該当する。すなわち、制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにする（Ｓ６）。また指令電圧Ｖ_Dを最適充電電圧マップから導かれた最適充電電圧Ｖ_Cに設定する（Ｓ３）。

ステップＳ４に戻り、サブバッテリー１６の温度Ｔ_SBが閾値温度Ｔ_TH未満である場合には、さらにサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL以上であって規制上限値Ｖ_L以下の範囲の値であるか否かを判定する（Ｓ７）。端子電圧Ｖ_SBが当該範囲内の値である場合は動作条件Ｎｏ．６に該当する。すなわち、制御部２２は第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンにする（Ｓ８）。また指令電圧Ｖ_Dを設定充電電圧値Ｖ_sに設定する（Ｓ９）。

サブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL以上かつ規制上限値Ｖ_L以下の範囲に含まれないときは、動作条件はＮｏ．４かＮｏ．５のどちらか一方となる。いずれの場合においても第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の動作条件は変わらない。そこで制御部は第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオフにする（Ｓ１０）。さらに制御部２２はサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL未満であるか否かを判定する（Ｓ１１）。端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL未満である場合には動作条件Ｎｏ．５に該当することから、制御部２２は指令電圧Ｖ_Dを最適充電電圧マップから導かれた最適充電電圧Ｖ_Cに設定する（Ｓ１２）。他方で端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL以上である場合には動作条件Ｎｏ．４に該当することから、制御部２２は指令電圧Ｖ_Dを設定充電電圧値Ｖ_sに設定する（Ｓ１３）。

なお、図５で示したフローチャートに、灯火器１８の点灯状態を反映させるステップを追加してもよい。具体的には図６に示すように、ステップＳ７とステップＳ８及びステップＳ１０との間と、ステップＳ５とステップＳ２及びステップＳ６との間にステップを追加する。

灯火器１８のうちヘッドランプはハイビーム（Ｈｉ）、ロービーム（Ｌｏ）、スモール（Ｓｍａｌｌ）、消灯（Ｏｆｆ）の４種類の状態を選択することができる。ヘッドランプを前者３つのいずれかの点灯状態とすることで電圧が降下してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の二次側電圧Ｖ₂やサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが規制上限値Ｖ_Lを超えていても灯火器１８全体に印加される電圧が規制上限値Ｖ_L以内に収まる場合がある。そこで、灯火器１８の点灯状態を考慮した場合分けを行うことが好適である。なお、ヘッドランプによる電圧降下は点灯状態によって異なる。すなわち、点灯状態がハイビームのときに電圧降下が最も大きく、次いでロービーム、スモールの順に電圧降下の度合いが小さくなる。このことから、制御部２２は灯火器１８の各点灯状態に基づいて第１のスイッチＳＷ１及び第２のＳＷ２の切換状態を決定する。

ステップＳ７においてサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBが強制充電電圧Ｖ_SBL未満または規制上限値Ｖ_L超過である場合に、制御部２２はヘッドランプの点灯状態を切り替える灯火スイッチがハイビームに設定されているか否かを判定する（Ｓ１４）。

灯火スイッチがハイビームに設定されている場合、制御部２２はサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBがハイビーム電圧Ｖ_Hi以下であるか否かを判定する（Ｓ１５）。ハイビーム電圧Ｖ_Hiは規制上限値Ｖ_Lにハイビームによる電圧降下分を加えた電圧値を表している。端子電圧Ｖ_SBがハイビーム電圧Ｖ_Hi以下である場合には灯火器１８全体に印加される電圧が規制上限値Ｖ_Lを超過するおそれがないので電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給させるステップＳ８に進む。一方、端子電圧Ｖ_SBがハイビーム電圧Ｖ_Hiを超過している場合には電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給させるステップＳ１０に進む。

ステップＳ１４に戻り、灯火スイッチがハイビームに設定されていない場合、制御部２２は灯火スイッチがロービームに設定されているか否かを判定する（Ｓ１６）。灯火スイッチがロービームに設定されている場合、制御部２２はサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBがロービーム電圧Ｖ_Lo以下であるか否かを判定する（Ｓ１７）。ロービーム電圧Ｖ_Loは規制上限値Ｖ_Lにロービームによる電圧降下分を加えた電圧値を表しており、Ｖ_L＜Ｖ_Lo＜Ｖ_Hiである。端子電圧Ｖ_SBがロービーム電圧Ｖ_Lo以下である場合には灯火器１８全体に印加される電圧が規制上限値Ｖ_Lを超過するおそれがないので電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給させるステップＳ８に進む。一方、端子電圧Ｖ_SBがロービーム電圧Ｖ_Loを超過している場合には電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給させるステップＳ１０に進む。

ステップＳ１６に戻り、灯火スイッチがロービームに設定されていない場合、制御部２２は灯火スイッチがスモールに設定されているか否かを判定する（Ｓ１８）。灯火スイッチがスモールに設定されている場合、制御部２２はサブバッテリー１６の端子電圧Ｖ_SBがスモール電圧Ｖ_Small以下であるか否かを判定する（Ｓ１９）。スモール電圧Ｖ_Smallは規制上限値Ｖ_Lにスモールによる電圧降下分を加えた電圧値を表しており、Ｖ_L＜Ｖ_Small＜Ｖ_Lo＜Ｖ_Hiである。端子電圧Ｖ_SBがスモール電圧Ｖ_Small以下である場合には灯火器１８全体に印加される電圧が規制上限値Ｖ_Lを超過するおそれがないので電圧調整器２０を介さずに灯火器１８に電力を供給させるステップＳ８に進む。一方、端子電圧Ｖ_SBがスモール電圧Ｖ_Smallを超過している場合には電圧調整器２０を介して灯火器１８に電力を供給させるステップＳ１０に進む。

ステップＳ１８で灯火スイッチがスモールに設定されていない場合、灯火スイッチがＯＦＦに設定されヘッドランプは消灯状態であることになる。この場合、ヘッドランプによる電圧降下がないことから、ステップＳ７における判定をそのまま維持し、ステップＳ１０に進む。

図５、６で示す制御フローを実行することによって、指令電圧Ｖ_Dの設定に際して一時的に最適充電電圧マップの参照を中止して規制上限値Ｖ_L以下の設定充電電圧値Ｖ_Sを用いることで、常時最適充電電圧マップを利用する場合と比較して電圧調整器２０の使用頻度を低減することが可能となる。これによって電圧調整器２０による消費電力を軽減することが可能となる等の利点がある。

１０ 電源システム、１２ メインバッテリー、１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６ サブバッテリー、１８ 灯火器、２０ 電圧調整器、２２ 制御部、２３ 一次側電圧センサ、２４ 二次側電圧センサ、２６ サブバッテリー電圧センサ、２８ サブバッテリー温度センサ、３０ 接点、３２ バイパス配線、３４ 外気温センサ、３６ バイパス配線用接点、ＳＷ１ 第１のスイッチ、ＳＷ２ 第２のスイッチ。

Claims (5)

1. 一次側電圧と二次側電圧の電圧変換を行い、一次側にメインバッテリーが接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側に接続されたサブバッテリーと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側及び前記サブバッテリーに接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーから電力供給を受ける灯火器と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーと前記灯火器との間に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーからの印加電圧を設定電圧に調整可能な電圧調整器と、
   前記電圧調整器を介さずに前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記サブバッテリーと前記灯火器とを接続するバイパス配線と、
   前記電圧調整器を介して前記灯火器に電力を供給する第１の経路と前記バイパス配線を介して前記灯火器に電力を供給する第２の経路を切り替え可能な切換スイッチと、
   車両の外気温に基づいて前記切換スイッチを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする、車両用電源システム。
2. 請求項１記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記車両の外気温に加えて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧と、前記サブバッテリーの端子電圧とに基づいて前記切換スイッチを制御することを特徴とする、車両用電源システム。
3. 請求項１記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記車両の外気温に加えて、前記サブバッテリーの温度と、前記サブバッテリーの端子電圧とに基づいて前記切換スイッチを制御することを特徴とする、車両用電源システム。
4. 請求項３記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部には、前記サブバッテリーの温度に応じた前記サブバッテリーの充電電圧が定められた最適充電電圧条件が記憶され、
   前記制御部は、前記車両の外気温が規制温度範囲内、かつ、前記サブバッテリーの温度が閾値温度未満、かつ、前記サブバッテリーの端子電圧が強制充電電圧未満であるときには、前記灯火器への電力供給経路が前記第１の経路となるように前記切換スイッチを制御するとともに、前記サブバッテリーの温度と前記最適充電電圧条件から導かれる前記充電電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧に設定することを特徴とする、車両用電源システム。
5. 請求項４記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記車両の外気温が前記規制温度範囲内、かつ、前記サブバッテリーの温度が前記閾値温度未満、かつ、前記サブバッテリーの端子電圧が前記強制充電電圧以上であるときには、前記灯火器への電力供給経路が前記第２の経路となるように前記切換スイッチを制御するとともに、前記サブバッテリーの温度と前記最適充電電圧条件から導かれる前記充電電圧に関わらず前記設定電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の端子電圧に設定することを特徴とする、車両用電源システム。
   
   

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