JP5709722B2 - Vehicle power supply - Google Patents

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Description

この発明は、発電を効率よく実施すると共に、車両減速時の回生発電を積極的に実施する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 apparatus that efficiently performs power generation and actively performs regenerative power generation during vehicle deceleration.

従来の車両の電源装置のうち、発電を効率よく実施する車両用電源装置については、例えば、特許文献1に示されるように、発電効率が最高となる動作点で発電機が発電を行うように制御するとともに、発電機の出力電圧の大きさを所定の電圧値に変換する電圧変換手段を有するものが開示されている。   Among conventional vehicle power supply devices, for a vehicle power supply device that efficiently generates power, for example, as disclosed in Patent Document 1, the generator generates power at an operating point where power generation efficiency is maximum. A device having voltage conversion means for controlling and converting the magnitude of the output voltage of the generator into a predetermined voltage value is disclosed.

この従来の装置によれば、発電機の出力端子電圧を可変にすることで、最大出力電力を大きくし効率が最適となる出力端子電圧で発電を行なうので、発電効率も改善される。また、電気負荷やバッテリに適した電圧と発電効率が最大となる発電機出力端子電圧とは一般に異なるが、これをどちらも満たす構成を実現できる。   According to this conventional apparatus, since the output terminal voltage of the generator is made variable, the maximum output power is increased and the power is generated with the output terminal voltage at which the efficiency is optimum, so that the power generation efficiency is also improved. Moreover, although the voltage suitable for an electric load or a battery and the generator output terminal voltage at which the power generation efficiency is maximized are generally different, a configuration satisfying both of them can be realized.

特開2001−103796号公報JP 2001-103796 A

前述の従来の装置の場合、発電機の出力端子電圧を可変にしているため、確かに発電機とバッテリとを直接接続することで発電機の出力電圧が一定値に規定されているときに比べて、より多くの電力を発電することが可能となっている。しかし、車両減速中で車両の減速エネルギーを使用した回生発電制御中において十分な発電トルクが供給される場合には、燃料を使用して発電するわけではないため、多少効率が悪くてもより多くの発電を行ったほうが有利である。この場合、発電機の出力端子電圧は、発電効率が最高となる動作点ではなく、発電電力が最大となる動作点となる値にする必要がある。   In the case of the above-mentioned conventional device, since the output terminal voltage of the generator is made variable, it is certainly compared with the case where the output voltage of the generator is regulated to a constant value by directly connecting the generator and the battery. Thus, it is possible to generate more power. However, if sufficient power generation torque is supplied during regenerative power generation control using deceleration energy of the vehicle during vehicle deceleration, power generation is not performed using fuel, so even if efficiency is somewhat low, more It is more advantageous to generate power. In this case, the output terminal voltage of the generator needs to be a value that is not an operating point at which the power generation efficiency is maximum but an operating point at which the generated power is maximum.

一方、発電電力を増大させた場合、発電機が必要とする駆動力やトルクも増大することとなる。この場合、常に安定して発電が行われていればよいが、例えば、回生発電時のような大電力発電時にバッテリの充電状態により発電を停止しなければならなくなると、発電機の駆動トルクが急に低下し、ショックの発生や減速感の変化(減少)によるドライバビリティの悪化が懸念される。これを防止するために、油圧ブレーキと協調させて発電を実施することも考えられるが、ブレーキ機構の複雑化やコスト増加を招く懸念がある。   On the other hand, when the generated power is increased, the driving force and torque required by the generator are also increased. In this case, it is sufficient that power generation is always performed stably. For example, if power generation must be stopped due to the state of charge of the battery during high power generation such as during regenerative power generation, the driving torque of the generator is reduced. There is a concern that drivability will deteriorate due to a sudden drop in shock and a change (decrease) in the feeling of deceleration. In order to prevent this, it is conceivable that power generation is performed in cooperation with the hydraulic brake, but there is a concern that the brake mechanism becomes complicated and costs increase.

この発明は、前述した従来の装置における課題を解決するためになされたもので、高効率発電と高出力発電を適切に切り替えることができ、ブレーキ機構を複雑にすることなく、発電トルク変化によるドライバビリティの悪化を防止することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional apparatus, and can appropriately switch between high-efficiency power generation and high-output power generation, and does not complicate the brake mechanism. An object of the present invention is to provide a vehicular power supply device that can prevent the deterioration of performance.

第1の発明に係る車両用電源装置は、車両の走行エネルギーまたは内燃機関のエネルギーを駆動源として電力を発電する発電機、発電機で発電された電力を蓄えるとともに車両の電気負荷に電力を供給する蓄電装置、および第1端が発電機に接続され第2端が電気負荷に接続された電圧変換器を備えた車両用電源装置において、
発電機の発電に使用できるトルク、即ち、発電を停止しても車両のドライバビリティに影響しないように求められる、発電機が発電に使用するトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段を備え、
発電機の回転速度において発電許容トルクを使用した場合に発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と、発電機の回転速度において発電機が発電できる最大電力である最大発電電力とを算出し、発電可能電力が最大発電電力以上のときは発電機が最大発電電力で運転するよう、また、発電可能電力が最大発電電力未満のときは発電機が最大の発電効率における発電可能電力で運転するよう発電機および電圧変換器を制御するようにしたものである。
A power supply device for a vehicle according to a first aspect of the present invention is a generator that generates electric power using the driving energy of the vehicle or the energy of the internal combustion engine as a driving source, stores the electric power generated by the generator, and supplies the electric load to the electric load of the vehicle And a power supply device for a vehicle including a voltage converter having a first end connected to a generator and a second end connected to an electrical load.
Torque that can be used for power generation of the generator, that is, power generation allowable torque setting means for setting power generation allowable torque that is a torque that the generator uses for power generation, which is required so as not to affect the drivability of the vehicle even if power generation is stopped With
Calculate the power that can be generated, which is the maximum power that the generator can generate when the generator allowable torque is used at the generator rotation speed, and the maximum power that can be generated by the generator at the rotation speed of the generator. When the power that can be generated is greater than or equal to the maximum generated power, the generator operates with the maximum generated power. When the power that can be generated is less than the maximum generated power, the generator operates with the power that can be generated at the maximum power generation efficiency. The generator and the voltage converter are controlled.

第2の発明に係る車両用電源装置は、車両の走行エネルギーまたは内燃機関のエネルギーを駆動源として電力を発電する発電機、発電機で発電された電力を蓄えるとともに車両の電気負荷に電力を供給する蓄電装置、第1端が発電機に接続され第2端が電気負荷に接続された電圧変換器、蓄電装置の充電状態およびまたは車両の走行状態に基づき電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧である要求値および当該要求値に係る出力電力である要求出力電力を算出する要求出力電力算出手段、要求出力電力に基づき発電機の目標発電電力を算出する目標発電電力算出手段、目標発電電力に基づき発電機の目標発電電圧を設定する目標発電電圧設定手段、発電機の発電電圧が目標発電電圧となるよう発電機を制御する発電機制御手段、および電圧変換器の第2端の出力電流または出力電圧が要求値となるよう電圧変換器を制御する電圧変換器制御手段を備えた車両用電源装置において、
発電機の発電に使用できるトルク、即ち、発電を停止しても車両のドライバビリティに影響しないように求められる、発電機が発電に使用するトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段を備え、
目標発電電力算出手段は、発電機の回転速度において発電許容トルクを使用した場合に発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と発電機の回転速度において発電機が発電できる最大電力である最大発電電力と最大発電電力となるときの発電電圧である最大電力発電電圧とを算出し、要求出力電力と発電可能電力と最大発電電力とのうち最小の電力を目標発電電力として算出し、
目標発電電圧設定手段は、目標発電電力が最大発電電力に等しいときは最大電力発電電圧を目標発電電圧として設定し、目標発電電力が最大発電電力より小さいときは、発電機の回転速度および目標発電電力に基づいて発電機の発電効率が最大となる発電電圧である最大効率発電電圧を算出し最大効率発電電圧を目標発電電圧として設定するようにしたものである。
A power supply device for a vehicle according to a second aspect of the invention is a generator that generates electric power using the driving energy of the vehicle or the energy of the internal combustion engine as a driving source, stores the electric power generated by the generator, and supplies the electric load to the electric load of the vehicle Power storage device, a voltage converter having a first end connected to a generator and a second end connected to an electric load, a request to the second end of the voltage converter based on a charge state of the power storage device and / or a running state of the vehicle Output value or output voltage required value and required output power calculating means for calculating required output power corresponding to the required value, target generated power for calculating the target generated power of the generator based on the required output power Calculation means, target power generation voltage setting means for setting the target power generation voltage of the generator based on the target power generation, and generator control for controlling the power generator so that the power generation voltage of the power generator becomes the target power generation voltage. Means, and a vehicle power supply device including a voltage converter control means by the output current or the output voltage of the second end of the voltage converter controls the voltage converter to be a required value,
Torque that can be used for power generation of the generator, that is, power generation allowable torque setting means for setting power generation allowable torque that is a torque that the generator uses for power generation, which is required so as not to affect the drivability of the vehicle even if power generation is stopped With
The target generated power calculation means is the maximum power that can be generated by the generator at the rotation speed of the generator and the maximum power that can be generated by the generator at the rotation speed of the generator. Calculate the generated power and the maximum power generated voltage that is the generated voltage when it becomes the maximum generated power, calculate the minimum power among the required output power, the power that can be generated and the maximum generated power as the target generated power,
The target generated voltage setting means sets the maximum power generated voltage as the target generated voltage when the target generated power is equal to the maximum generated power, and sets the rotation speed of the generator and the target generated power when the target generated power is smaller than the maximum generated power. Based on the electric power, a maximum efficiency power generation voltage that is a power generation voltage that maximizes the power generation efficiency of the generator is calculated, and the maximum efficiency power generation voltage is set as a target power generation voltage.

以上のように、この発明に係る車両用電源装置は、発電機の発電に使用できるトルク、即ち、発電を停止しても車両のドライバビリティに影響しないように求められる、発電機が発電に使用するトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段を備え、更に、
第1の発明では、発電機の回転速度において発電許容トルクを使用した場合に発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と、発電機の回転速度において発電機が発電できる最大電力である最大発電電力とを算出し、発電可能電力が最大発電電力以上のときは発電機が最大発電電力で運転するよう、また、発電可能電力が最大発電電力未満のときは発電機が最大の発電効率における発電可能電力で運転するよう発電機および電圧変換器を制御するようにし、
また、第2の発明では、発電機の回転速度において発電許容トルクを使用した場合に発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と発電機の回転速度において発電機が発電できる最大電力である最大発電電力と最大発電電力となるときの発電電圧である最大電力発電電圧とを算出し、要求出力電力と発電可能電力と最大発電電力とのうち最小の電力を目標発電電力として算出し、目標発電電力が最大発電電力に等しいときは最大電力発電電圧を目標発電電圧として設定し、目標発電電力が最大発電電力より小さいときは、発電機の回転速度および目標発電電力に基づいて発電機の発電効率が最大となる発電電圧である最大効率発電電圧を算出し最大効率発電電圧を目標発電電圧として設定するようにしたので、発電許容トルクに余裕があり大電力が要求される場合には最大の電力を発電し、そのほかの場合には最大効率で発電を行うことができる。
また、車両の走行エネルギーを駆動源とする回生発電時と内燃機関のエネルギーを駆動源とする力行発電時とにおける発電許容トルクを適切に設定することにより、回生発電時で発電トルク(発電許容トルク)が十分に得られる場合には、より多くの電力を発電できるとともに、燃料を使用した力行発電を行うときには、効率良く発電を行うことができる。一方、回生発電中でも発電に使用できるトルク(発電許容トルク)が十分に得られない場合には高効率発電とするので、限られた発電トルクでより多くの発電電力を得ることができる。要するに、高効率発電と高出力発電を適切に切り替えることができ、ブレーキ機構を複雑にすることなく、発電トルク変化によるドライバビリティの悪化を防止することができる車両用電源装置を提供することができる。
As described above, the power supply device for a vehicle according to the present invention is a torque that can be used for power generation by the generator, that is, the generator is used for power generation that is required not to affect the drivability of the vehicle even if the power generation is stopped. A power generation allowable torque setting means for setting a power generation allowable torque that is a torque to be generated;
In the first aspect of the invention, the maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator and the maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator. The generated power is calculated so that the generator operates at the maximum generated power when the power that can be generated is greater than or equal to the maximum generated power, and the generator is at the maximum power generation efficiency when the power that can be generated is less than the maximum generated power. Control generators and voltage converters to operate on power that can be generated,
In the second aspect of the invention, the maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator and the maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator. Calculate the maximum power generation voltage and the maximum power generation voltage, which is the power generation voltage when the maximum power generation power is reached, and calculate the minimum power among the required output power, the power that can be generated, and the maximum power generation power as the target power generation power. When the generated power is equal to the maximum generated power, the maximum power generated voltage is set as the target generated voltage.When the target generated power is smaller than the maximum generated power, the generator power is generated based on the rotational speed of the generator and the target generated power. The maximum efficiency power generation voltage, which is the power generation voltage that maximizes the efficiency, is calculated and the maximum efficiency power generation voltage is set as the target power generation voltage. If a large electric power is required to power the largest power, power can be generated at the maximum efficiency in the case of other.
In addition, by appropriately setting the power generation allowable torque at the time of regenerative power generation using the driving energy of the vehicle and the power running power generation using the energy of the internal combustion engine as a drive source, the power generation torque (power generation allowable torque at the time of regenerative power generation) is set. ) Can be sufficiently generated, more power can be generated, and when powering power generation using fuel is performed, power generation can be performed efficiently. On the other hand, when the torque that can be used for power generation (power generation allowable torque) is not sufficiently obtained even during regenerative power generation, high-efficiency power generation is performed, so that more generated power can be obtained with limited power generation torque. In short, it is possible to provide a vehicular power supply device that can appropriately switch between high-efficiency power generation and high-output power generation and can prevent deterioration in drivability due to a change in power generation torque without complicating the brake mechanism. .

この発明の実施の形態1における車両用電源装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the vehicle power supply device in Embodiment 1 of this invention. 図1のコントロールユニット6の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the control unit 6 of FIG. この発明の実施の形態1の車両用電源装置における、一定周期で実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed in the fixed period in the vehicle power supply device of Embodiment 1 of this invention. 図3の目標発電電力算出処理S103における処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content in target generation electric power calculation process S103 of FIG. この発明の実施の形態1の車両用電源装置における、発電機1の発電可能電力特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the electric power possible electric power characteristic of the generator 1 in the vehicle power supply device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の車両用電源装置における、発電機1の最大発電電力特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the maximum generated electric power characteristic of the generator 1 in the vehicle power supply device of Embodiment 1 of this invention. 図3の目標発電電圧設定処理S104における処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content in the target electric power generation voltage setting process S104 of FIG. この発明の実施の形態1の車両用電源装置における、発電機1の発電トルク特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the electric power generation torque characteristic of the generator 1 in the vehicle power supply device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における車両用電源装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the vehicle power supply device in Embodiment 2 of this invention. 図9のコントロールユニット6Aの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of 6 A of control units of FIG. この発明の実施の形態2の車両用電源装置における、一定周期で実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed in the fixed period in the vehicle power supply device of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3における車両用電源装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the vehicle power supply device in Embodiment 3 of this invention. 図12の電圧変換器2の内部構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of an internal structure of the voltage converter 2 of FIG.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態による車両用電源装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1における車両用電源装置を示す構成図である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a vehicle power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、発電機1は、車両の走行エネルギーまたは内燃機関(図示せず)のエネルギーを駆動源として電力を発電し、通例、この内燃機関にベルト接続されている。これ以外の構成として、例えば、内燃機関と変速機(図示せず)との間に挟み込み接続されたものでもよく、ベルト接続に比べより大きな発電トルクで駆動することが可能となる。さらに、内燃機関側にクラッチを備えると、車両減速中、即ち、車両の走行エネルギーを駆動源として発電する回生発電時、このクラッチを操作することで内燃機関を切り離すことができ、内燃機関の機械抵抗分も発電に使用できるようになり、回生電力がその分より大きくなり有利である。   In FIG. 1, a generator 1 generates electric power by using driving energy of a vehicle or energy of an internal combustion engine (not shown) as a drive source, and is usually belt-connected to the internal combustion engine. As another configuration, for example, it may be sandwiched and connected between an internal combustion engine and a transmission (not shown), and can be driven with a larger power generation torque than the belt connection. Further, if the internal combustion engine is provided with a clutch, the internal combustion engine can be disconnected by operating the clutch during vehicle deceleration, that is, during regenerative power generation using the vehicle running energy as a drive source. The resistance can also be used for power generation, and the regenerative power is larger than that, which is advantageous.

発電機1の構成としては、一般的な車両に用いられるオルタネータと同等のものでよく、回転子に流す界磁電流を制御することで発電電力の調節が可能なものである。但し、後述のとおり発電電圧を高電圧化するため、従来のものに比べ高電圧で発電できる構成としておく必要がある。   The configuration of the generator 1 may be the same as an alternator used in a general vehicle, and the generated power can be adjusted by controlling the field current flowing through the rotor. However, in order to increase the power generation voltage as described later, it is necessary to have a configuration capable of generating power at a higher voltage than the conventional one.

電圧変換器2は、入力となる第1端が発電機1に、出力となる第2端が負荷給電母線5に接続され、第1端−接地端間の電圧と第2端−接地端間の電圧との間で電圧変換を行う。負荷給電母線5には、蓄電装置である鉛バッテリ3と電気負荷である車載電気負荷4が接続され、これらに発電機1の発電電力が電圧変換器2、負荷給電母線5を介して供給される。   The voltage converter 2 has a first end serving as an input connected to the generator 1 and a second end serving as an output connected to a load feeding bus 5, and the voltage between the first end and the ground end and the second end to the ground end Voltage conversion is performed between The load power supply bus 5 is connected to a lead battery 3 as a power storage device and an in-vehicle electric load 4 as an electric load, and the generated power of the generator 1 is supplied to these via the voltage converter 2 and the load power supply bus 5. The

電圧変換器2の具体的な構成としては、MOSFET等のスイッチング素子を用いた公知のチョッパ回路を採用することができる。電圧変換器2は、この電圧変換器2に内蔵された電圧変換器制御手段2aによりスイッチング素子をON/OFF駆動することで、出力側端子である第2端へ出力される電流や電圧、電力を制御し、第2端の出力電流または出力電圧が、後述するコントロールユニット6の要求出力電力算出手段60から指示された要求値となるようスイッチング素子を作動させる。   As a specific configuration of the voltage converter 2, a known chopper circuit using a switching element such as a MOSFET can be employed. The voltage converter 2 is turned ON / OFF by the voltage converter control means 2a built in the voltage converter 2 so that the current, voltage, and power output to the second terminal, which is the output side terminal. And the switching element is operated so that the output current or the output voltage at the second end becomes the required value instructed from the required output power calculating means 60 of the control unit 6 described later.

また、電圧変換器2の電圧変換について、一般的な車両に用いられる鉛バッテリ3は、開放電圧が12V程度、充電電圧が14V程度のため、発電機1の発電電圧を14Vより高く設定すれば、電圧変換器2は、第1端から第2端への電圧変換を常に降圧方向とするものでよくなり、このような電圧範囲を選択することでより、降圧、昇圧双方向の電圧変換が要求されるものに比較してより簡易な構成とすることが可能となる。発電機1の発電電圧の最高電圧については、部品の制約や感電防止の安全面などからむやみに高電圧するのは困難であり、発電機1の特性も考慮して例えば28Vとするのが適当である。   Further, regarding the voltage conversion of the voltage converter 2, the lead battery 3 used in a general vehicle has an open circuit voltage of about 12V and a charging voltage of about 14V, so if the power generation voltage of the generator 1 is set higher than 14V. The voltage converter 2 may be configured to always perform the voltage conversion from the first end to the second end in the step-down direction. By selecting such a voltage range, the voltage conversion in the step-down and step-up directions can be performed. It is possible to make the configuration simpler than that required. As for the maximum voltage of the generator 1, it is difficult to increase the voltage unnecessarily due to restrictions on parts and safety in preventing electric shocks. For example, 28 V is appropriate considering the characteristics of the generator 1. It is.

コントロールユニット6は、図2に示すように、マイクロコンピュータ等の演算装置(以下、CPUと称する)及びメモリ等(図示せず)を備え、個々には後述するが、要求出力電力算出手段60、発電許容トルク設定手段61、目標発電電力算出手段62、目標発電電圧設定手段63、発電機制御手段64を備えている。なお、電圧変換器制御手段2aは、電圧変換器2に内蔵せず、コントロールユニット6内に備える構成としてもよい。その他、コントロールユニット6には、個々の説明は省略するが、内燃機関等に備えられたセンサやアクチュエータ等が接続される。   As shown in FIG. 2, the control unit 6 includes an arithmetic unit (hereinafter referred to as a CPU) such as a microcomputer and a memory (not shown). Power generation allowable torque setting means 61, target generated power calculation means 62, target generated voltage setting means 63, and generator control means 64 are provided. The voltage converter control means 2a may be provided in the control unit 6 instead of being built in the voltage converter 2. In addition, the control unit 6 is connected to sensors, actuators, and the like provided in an internal combustion engine or the like, although the individual descriptions are omitted.

コントロールユニット6では、発電機1や上記アクチュエータ等の制御が行われ、電圧変換器2の電圧変換器制御手段2aに対しては出力電流または出力電圧である要求値を指示する。また、接続されたアクセルセンサ10、ブレーキスイッチ11、車速センサ(図示せず)による車両走行状態の検出、バッテリセンサ12による鉛バッテリ3の充電状態の検出が公知の方法で行われる。   In the control unit 6, the generator 1 and the actuator are controlled, and the voltage converter control means 2 a of the voltage converter 2 is instructed of a required value that is an output current or an output voltage. In addition, detection of the vehicle running state by the connected accelerator sensor 10, brake switch 11, and vehicle speed sensor (not shown), and detection of the charge state of the lead battery 3 by the battery sensor 12 are performed by known methods.

例えば、車両走行状態の検出について、アクセルセンサ10は、運転者によるアクセル操作量を検出しその検出値に対応する信号を出力するものでよい。この信号によりアクセル操作の有無が検出でき、アクセル踏み込みの場合は加速要求があると判断でき、一方、アクセル操作が無く操作量が0(ゼロ)であれば減速の意思であると判断し、所定条件成立で内燃機関への燃料供給を停止する。また、ブレーキスイッチ11は、ブレーキの操作を検出し、ブレーキの踏み込み有無を示す信号を出力する。これらの検出結果と車速から、車両が減速状態にあるか否かを判断することができる。   For example, for detection of the vehicle running state, the accelerator sensor 10 may detect the amount of accelerator operation by the driver and output a signal corresponding to the detected value. The presence / absence of an accelerator operation can be detected from this signal. If the accelerator is depressed, it can be determined that there is an acceleration request. On the other hand, if there is no accelerator operation and the operation amount is 0 (zero), it is determined that the vehicle intends to decelerate. When the condition is satisfied, the fuel supply to the internal combustion engine is stopped. The brake switch 11 detects a brake operation and outputs a signal indicating whether or not the brake is depressed. From these detection results and the vehicle speed, it can be determined whether or not the vehicle is in a deceleration state.

また、鉛バッテリ3の充電状態の検出については、鉛バッテリ3に設けられたバッテリセンサ12で鉛バッテリ3の電圧および電流を検出し、これらの値に基づいて鉛バッテリ3の充電率推定や充電要否の判定をする。   Moreover, about the detection of the charge state of the lead battery 3, the voltage and electric current of the lead battery 3 are detected with the battery sensor 12 provided in the lead battery 3, and the charge rate estimation and charge of the lead battery 3 are performed based on these values. Judgment is necessary.

さらに、コントロールユニット6には、内燃機関に備えられた回転センサ(図示せず)も接続されており、公知の手段により内燃機関の回転速度を検出することができる。得られた回転速度から、ベルト接続におけるプーリ比をもって発電機1の回転速度を算出することができ、発電機1への回転センサ設置は不要となる。この点、電動発電機等を発電機として用いる場合、電動発電機に回転センサが備えられていれば、それを使用してもよい。   Furthermore, a rotation sensor (not shown) provided in the internal combustion engine is also connected to the control unit 6 so that the rotational speed of the internal combustion engine can be detected by a known means. From the obtained rotation speed, the rotation speed of the generator 1 can be calculated from the pulley ratio in the belt connection, and the rotation sensor is not required to be installed in the generator 1. In this regard, when a motor generator or the like is used as a generator, it may be used if the motor generator is provided with a rotation sensor.

次に、この発明の実施の形態1による車両用電源装置の動作について説明する。図3は、この発明の実施の形態1による車両用電源装置における、一定周期(例えば、0.01秒)で実行される処理を示すフローチャートである。   Next, the operation of the vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing processing executed at a constant cycle (for example, 0.01 seconds) in the vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.

図3において、まず、ステップS101にて、要求出力電力算出手段60により要求出力電力算出処理を実施して、鉛バッテリ3の充電状態およびまたは車両の走行状態に基づき、電圧変換器2の第2端に要求される出力電流または出力電圧である要求値および当該要求値に係る出力電力である要求出力電力を算出する。算出方法は、電圧変換器2が負荷給電母線5からみれば一般的な車両のオルタネータと同様の働きをしているとみなせるため、従来の発電制御の方法が流用できる。   In FIG. 3, first, in step S101, the required output power calculation means 60 performs a required output power calculation process, and the second voltage converter 2 of the voltage converter 2 is based on the charge state of the lead battery 3 or the running state of the vehicle. A required value which is an output current or output voltage required at the end and a required output power which is output power related to the required value are calculated. Since the calculation method can be considered that the voltage converter 2 functions in the same manner as a general vehicle alternator when viewed from the load power supply bus 5, the conventional power generation control method can be used.

例えば、鉛バッテリ3の充電状態や車両の走行状態に応じて発電電圧を切り替えるものがよい。この場合、設定した発電電圧を電圧変換器2に内蔵されている電圧変換器制御手段2aに指示して電圧変換器2の第2端の電圧を直接制御してもよいし、設定した発電電圧になるよう出力電流をあらかじめフィードバック制御で求め、得られた電流値を電圧変換器制御手段2aに指示して電圧変換器2で電流値を制御してもよい。要求出力電力は、電圧を要求値とした場合には、現在の電流を検出もしくは推定して電圧の要求値との乗算で求めればよく、電流を要求値とした場合には、現在の電圧を検出して電流の要求値との乗算で求めればよい。   For example, it is preferable to switch the generated voltage according to the state of charge of the lead battery 3 or the traveling state of the vehicle. In this case, the set power generation voltage may be instructed to the voltage converter control means 2a built in the voltage converter 2 to directly control the voltage at the second end of the voltage converter 2, or the set power generation voltage The output current may be obtained in advance by feedback control so that the obtained current value is instructed to the voltage converter control means 2a, and the current value may be controlled by the voltage converter 2. The required output power can be obtained by detecting or estimating the current and multiplying it with the required voltage when the voltage is the required value. What is necessary is just to obtain | require by detecting and multiplying with the required value of electric current.

また、車両の走行状態に基づいて、減速以外の走行時は、鉛バッテリ3の充電率に応じて発電電圧を低下して発電電力を抑制し、減速時の回生発電時に鉛バッテリ3の充電率を回復させるよう発電電圧を上昇して発電電力を増加させるとよい。これにより発電に使用する燃料を削減でき燃費向上を図ることができる。   Further, based on the traveling state of the vehicle, during traveling other than deceleration, the generated voltage is reduced according to the charging rate of the lead battery 3 to suppress the generated power, and the charging rate of the lead battery 3 during regenerative power generation during deceleration. It is better to increase the generated voltage by increasing the generated voltage so as to recover the power. As a result, fuel used for power generation can be reduced and fuel consumption can be improved.

次に、ステップS102では、発電許容トルク設定手段61により発電許容トルク設定処理を実施して、発電機1の発電に使用できるトルクである発電許容トルクを設定する。
発明が解決しようとする課題の欄で既述したように、特に回生発電時、大きなトルクを取り込み発電しているときに、蓄電装置の充電状態により、例えば、満充電となり過充電を避けるため発電を急停止する事態が発生すると、車両の減速度の急変によるショックが発生してドライバビリティが悪化する。
そこで、このような不具合を生じないよう、本願発明では、発電機の発電に使用するトルクを予め設定した値以下に制御することにしたもので、本願では、この設定値を「発電機が発電に使用できるトルク」と規定し、「発電許容トルク」と呼称するものである。
従って、この発電許容トルクの設定方法としては、発電有無による発電機1の駆動トルク差がドライバビリティに影響しない程度となるよう求めればよい。
なお、ドライバビリティは車両の駆動力変化に影響されるため、発電機1の発電時仕事率が一定になるように発電許容トルクを設定すればよく、発電機1の回転速度が速いほど、発電許容トルクが小さくなるよう設定するとよい。
Next, in step S102, a power generation allowable torque setting process is performed by the power generation allowable torque setting means 61, and a power generation allowable torque that is a torque that can be used for power generation of the generator 1 is set.
As described above in the section of the problem to be solved by the invention, especially during regenerative power generation, when generating a large amount of torque and generating power, depending on the state of charge of the power storage device, for example, power generation is performed to avoid full charge. If a sudden stop occurs, a shock due to a sudden change in the deceleration of the vehicle occurs and drivability deteriorates.
Therefore, in order to prevent such a problem, in the present invention, the torque used for power generation of the generator is controlled to be equal to or less than a preset value. It is defined as “torque that can be used for“ power generation allowable torque ”.
Therefore, as a method for setting the power generation allowable torque, it is only necessary to determine that the drive torque difference of the generator 1 depending on whether or not power is generated does not affect drivability.
Since drivability is affected by changes in the driving force of the vehicle, it is only necessary to set the power generation allowable torque so that the power generation power of the generator 1 is constant. The higher the rotational speed of the generator 1, the higher the power generation. It is preferable to set the allowable torque to be small.

発電機1が車両の走行エネルギーを駆動源として発電する車両減速中は、ドライバビリティへの影響が大きいため、この車両減速中に発電を停止したときに生じる車両の減速度の変化、換言すると、発電機1が発電許容トルクで発電した場合と発電を行わない場合とにおける車両の減速度の変化が所定値以内となるように発電許容トルクを設定するとよい。
加速時等で発電機1が内燃機関のエネルギーを駆動源として発電しているときは、内燃機関の出力調整は比較的簡単に行えるため、発電機1の停止に伴う駆動トルクの変化に応じて内燃機関の出力を調整すればよい。これに対し、減速時では、ブレーキの制動力を調整する必要があるためブレーキシステムがその変化に対応していなければならないが、そのような機能を備えていないブレーキシステムでは機構の複雑化やコスト増加を招く懸念がある。そこで、ブレーキの制動力を調整する代わりに車両の減速度の変化が所定値以内となるように発電許容トルクを設定することで、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
During vehicle deceleration, in which the generator 1 generates power using the travel energy of the vehicle as a driving source, the influence on drivability is large. Therefore, a change in vehicle deceleration that occurs when power generation is stopped during vehicle deceleration, in other words, The power generation allowable torque may be set so that the change in the vehicle deceleration between the case where the generator 1 generates power with the power generation allowable torque and the case where power generation is not performed is within a predetermined value.
When the generator 1 generates power using the energy of the internal combustion engine as a drive source during acceleration or the like, the output adjustment of the internal combustion engine can be performed relatively easily, and accordingly, according to the change in the drive torque accompanying the stop of the generator 1 What is necessary is just to adjust the output of an internal combustion engine. On the other hand, at the time of deceleration, it is necessary to adjust the braking force of the brake, so the brake system must cope with the change. However, the brake system that does not have such a function has a complicated mechanism and costs. There is a concern that causes an increase. Therefore, it is possible to prevent deterioration in drivability by setting the power generation allowable torque so that the change in the deceleration of the vehicle is within a predetermined value instead of adjusting the braking force of the brake.

減速度は車両の走行抵抗に依存しており高車速ほど走行抵抗が大きいことを考慮すると、高車速時ほど減速度に対する発電許容トルクの影響は少ないため、車速増加に応じて発電許容トルクが大きくなるよう設定するとよい。車両の速度と走行抵抗とは、車両の加速時にも同様の関係を有するので、車両の加速時にも、車速増加に応じて発電許容トルクが大きくなるよう設定してもよい。   The deceleration depends on the running resistance of the vehicle, and considering that the running resistance is higher at higher vehicle speeds, the power generation allowable torque increases as the vehicle speed increases because the influence of the power generation allowable torque on the deceleration is less at higher vehicle speeds. It is good to set so that Since the vehicle speed and the running resistance have the same relationship even when the vehicle is accelerated, the allowable power generation torque may be set to increase as the vehicle speed increases even when the vehicle is accelerated.

ステップS103では、目標発電電力算出手段62により目標発電電力算出処理を実施して目標発電電力を算出し、ステップS104では、目標発電電圧設定手段63により目標発電電圧設定処理を実施して目標発電電圧を設定する。これらの処理内容については、それぞれ図4および図7により後述する。   In step S103, the target generated power calculation process is performed by the target generated power calculation means 62 to calculate the target generated power. In step S104, the target generated voltage setting process is performed by the target generated voltage setting means 63, and the target generated voltage is calculated. Set. Details of these processes will be described later with reference to FIGS. 4 and 7.

最後に、ステップS105で発電機制御手段64により発電機制御処理を実施して、設定された目標発電電圧となるよう発電機1を制御して図3に示す処理を終了する。制御方法としては公知の方法でよく、発電機1の特性から、発電電圧が低下すれば発電電力が増加し、発電電圧が上昇すれば発電電力が低下するようフィードバック制御すればよく、発電電力の制御は界磁電流を制御することで行うことができる。   Finally, in step S105, generator control processing is performed by the generator control means 64 to control the generator 1 so that the set target generated voltage is reached, and the processing shown in FIG. As a control method, a known method may be used. From the characteristics of the generator 1, feedback control may be performed so that the generated power increases when the generated voltage decreases and the generated power decreases when the generated voltage increases. Control can be performed by controlling the field current.

次に、前述のステップS103において実施する目標発電電力算出処理について説明する。図4は、この発明の実施の形態1による車両用電源装置における、目標発電電力算出処理を示すフローチャートである。   Next, the target generated power calculation process performed in the above-described step S103 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a target generated power calculation process in the vehicle power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図4において、まずステップS201で、前述の通り、検出した内燃機関の回転速度にプーリ比を考慮して発電機1の回転速度を算出する。   In FIG. 4, first, in step S201, as described above, the rotational speed of the generator 1 is calculated in consideration of the pulley speed in the detected rotational speed of the internal combustion engine.

次に、ステップS202で、ステップS102(図3)で設定した発電許容トルクに基づいて発電可能電力を算出する。あらかじめ計測した発電機1の発電特性をコントロールユニット6に格納しておき、ステップS201で算出した発電機1の回転速度において発電許容トルクを使用して発電機1が発電できる最大電力を発電可能電力として求める。   Next, in step S202, the power that can be generated is calculated based on the power generation allowable torque set in step S102 (FIG. 3). The power generation characteristics of the generator 1 measured in advance are stored in the control unit 6, and the maximum power that can be generated by the generator 1 using the power generation allowable torque at the rotation speed of the generator 1 calculated in step S201 is generated power. Asking.

ステップS203では、発電機1の回転速度に基づいて発電機1が発電できる最大電力を最大発電電力として算出し、ステップS204でその時の発電電圧である最大電力発電電圧を算出する。これらの値についても、あらかじめ計測した発電機1の発電特性をコントロールユニット6に格納しておき、発電機1の回転速度に応じて求めればよい。   In step S203, the maximum power that can be generated by the generator 1 is calculated as the maximum generated power based on the rotational speed of the generator 1, and in step S204, the maximum power generated voltage that is the generated voltage at that time is calculated. Also for these values, the power generation characteristics of the generator 1 measured in advance may be stored in the control unit 6 and obtained according to the rotational speed of the generator 1.

ここで、参考までに発電機1の発電特性の例として、図5に発電可能電力特性、図6に最大発電電力特性を示しておく。   Here, for reference, as an example of the power generation characteristics of the generator 1, FIG. 5 shows a power generation capability characteristic and FIG. 6 shows a maximum power generation characteristic.

図5に示す発電可能電力特性は、ある発電トルク時の発電電圧に対する発電電力の変化を示すものである。一般的なオルタネータでは、回転速度に応じて発電できる最大電圧は決まっており、回転速度の上昇に伴い最大発電電圧も上昇する特性となっている。また、発電トルクが一定の状態で回転速度が上昇すれば発電機1の受ける仕事率は増加するため、発電許容トルクが同じであれば、発電可能電力は回転速度に応じて増加し、そのときの発電電圧も変化することとなる。   The electric power generation characteristic shown in FIG. 5 shows the change of the generated electric power with respect to the generated voltage at the time of a certain generation torque. In general alternators, the maximum voltage that can be generated is determined according to the rotational speed, and the maximum generated voltage increases as the rotational speed increases. Further, if the rotational speed increases while the power generation torque is constant, the power received by the generator 1 increases. Therefore, if the power generation allowable torque is the same, the power that can be generated increases according to the rotational speed. The generated voltage will also change.

図6に示す最大発電電力特性は、上段が発電電圧毎の回転速度に対する発電電力から最大発電電力を示したものであり、下段がその時の発電電圧である最大電力発電電圧を示したものである。発電できる最大電圧は先に述べたように回転速度に応じて決まっており、発電電力は発電電圧の上昇に伴い増加する傾向にあるため、これらの傾向から、回転速度の上昇に伴って、最大発電電力も増加し、最大電力発電電圧も上昇することとなる。   The maximum generated power characteristic shown in FIG. 6 shows the maximum generated power from the generated power for the rotation speed for each generated voltage in the upper stage, and the maximum generated power voltage that is the generated voltage at the lower stage. . As described above, the maximum voltage that can be generated is determined according to the rotation speed, and the generated power tends to increase as the generation voltage increases.From these trends, the maximum voltage increases as the rotation speed increases. The generated power will also increase and the maximum power generation voltage will also increase.

最後に、ステップS205〜S207において、要求出力電力、発電可能電力、最大発電電力のうち最小の値を選択して、ステップS208〜S210で、目標発電電力に代入して図4の処理を終了する。   Finally, in steps S205 to S207, the minimum value is selected from the required output power, the power that can be generated, and the maximum generated power. In steps S208 to S210, the target generated power is substituted and the processing in FIG. .

具体的には、ステップS205で、発電可能電力>最大発電電力?を判定し、YesであればステップS206へ、NoであればステップS207へ進む。ステップS206で、要求出力電力>最大発電電力?を判定し、YesであればステップS208へ進み、最大発電電力を目標発電電力に代入して処理を終了する。ステップS206でNoであればステップS209へ進み、要求出力電力を目標発電電力に代入して処理を終了する。   Specifically, in step S205, power that can be generated> maximum generated power? If Yes, the process proceeds to step S206, and if No, the process proceeds to step S207. In step S206, required output power> maximum generated power? If YES in step S208, the flow advances to step S208 to substitute the maximum generated power into the target generated power, and the process ends. If No in step S206, the process proceeds to step S209, the requested output power is substituted into the target generated power, and the process is terminated.

また、ステップS207で、要求出力電力>発電可能電力?を判定し、YesであればステップS210へ進み、発電可能電力を目標発電電力に代入して処理を終了する。ステップS207でNoであればステップS209へ進み、要求出力電力を目標発電電力に代入して処理を終了する。   In step S207, required output power> power that can be generated? If YES in step S210, the flow advances to step S210 to substitute the power that can be generated into the target generated power, and the process ends. If No in step S207, the process proceeds to step S209, where the requested output power is substituted for the target generated power, and the process ends.

次に、前述の図3におけるステップS104において実施する目標発電電圧設定処理について説明する。図7は、この発明の実施の形態1による車両用電源装置における、目標発電電圧設定処理を示すフローチャートである。   Next, the target generated voltage setting process performed in step S104 in FIG. 3 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a target generated voltage setting process in the vehicle power supply device according to the first embodiment of the present invention.

図7において、ステップS301で、目標発電電力が最大発電電力と等しいか判定する。判定がYesで、目標発電電力と最大発電電力とが等しければ、ステップS302へ進み目標発電電圧に最大電力発電電圧を設定して図7の処理を終了する。   In FIG. 7, it is determined in step S301 whether the target generated power is equal to the maximum generated power. If the determination is Yes and the target generated power and the maximum generated power are equal, the process proceeds to step S302, the maximum generated power voltage is set as the target generated voltage, and the process of FIG.

一方、ステップS301の判定がNoで、目標発電電力と最大発電電力とが等しくない場合は、目標発電電力算出処理(図4)のステップS205〜S207の内容から、目標発電電力は最大発電電力よりも小さい値であることになるため、ステップS303へ進み、発電機1の回転速度および目標発電電力において発電機1の発電効率が最大となる最大効率発電電圧を算出し、ステップS304で、この最大効率発電電圧を目標発電電圧に設定して図7の処理を終了する。
なお、目標発電電力が最大発電電力よりも小さい場合とは、要求出力電力が目標発電電力とされている場合(ステップS209)と発電可能電力が目標発電電力とされている場合(ステップS210)とが相当する。
On the other hand, if the determination in step S301 is No and the target generated power is not equal to the maximum generated power, the target generated power is greater than the maximum generated power from the contents of steps S205 to S207 of the target generated power calculation process (FIG. 4). Therefore, the process proceeds to step S303 to calculate the maximum efficiency generated voltage at which the generator 1 has the maximum power generation efficiency at the rotation speed of the generator 1 and the target generated power. In step S304, the maximum efficiency generated voltage is calculated. The efficiency power generation voltage is set to the target power generation voltage, and the process of FIG.
The target generated power is smaller than the maximum generated power when the required output power is the target generated power (step S209) and when the power that can be generated is the target generated power (step S210). Corresponds.

目標発電電力と最大発電電力が等しい場合、発電機1はできる限り発電電力を増加させる必要があるため、発電効率よりも発電電力を優先すべきであり、目標発電電圧には最大電力発電電圧を設定すればよいことになる。一方、目標発電電力が最大発電電力よりも小さい場合には、発電機1の発電能力には余裕があるため、発電効率を優先して目標発電電圧には最大効率発電電圧を設定すればよいことになる。   When the target generated power is equal to the maximum generated power, the generator 1 needs to increase the generated power as much as possible. Therefore, the generated power should be given priority over the power generation efficiency, and the maximum generated power voltage should be set as the target generated voltage. You just have to set it. On the other hand, when the target generated power is smaller than the maximum generated power, the power generation capacity of the generator 1 has a margin. Therefore, the maximum efficiency generated voltage should be set as the target generated voltage with priority on the power generation efficiency. become.

ここで、参考までに発電機1の発電特性の例として、ある発電電力、回転速度時の発電電圧に対する発電トルクの特性である発電トルク特性を図8に示す。発電効率が最高である状態とは、同じ電力を発電する際に使用する発電トルクが最小となる状態であるから、図8に示す点となるときの発電電圧が、最大効率発電電圧となる。ちなみに、目標発電電力が発電可能電力と等しい場合には、図5で示した発電可能電力となるときの発電電圧が最大効率発電電圧となる。使用する発電トルクが同じであれば、発電電力が最大となる状態が最も発電効率がよいからである。この場合、発電可能電力を算出する際にそのときの発電電圧も保持しておいてもよい。   Here, as an example of the power generation characteristics of the generator 1, for reference, a power generation torque characteristic that is a characteristic of power generation torque with respect to a certain generated power and a generated voltage at the rotation speed is shown in FIG. The state in which the power generation efficiency is the highest is a state in which the power generation torque used when generating the same power is the minimum, so the power generation voltage at the point shown in FIG. 8 is the maximum power generation voltage. Incidentally, when the target generated power is equal to the power that can be generated, the generated voltage when the power that can be generated shown in FIG. 5 is the maximum efficiency generated voltage. This is because if the power generation torque to be used is the same, the power generation efficiency is the best when the generated power is maximum. In this case, when calculating the power that can be generated, the generated voltage at that time may also be held.

以上のように、この発明の実施の形態1による車両用電源装置においては、所定の発電許容トルク設定手段61を備えるとともに、目標発電電力算出手段62を備えて目標発電電力算出処理を行うことで、要求出力電力と発電可能電力と最大発電電力とのうち最小の電力を目標発電電力として算出し、さらに、目標発電電圧設定手段63を備えて目標発電電圧設定処理を行うことで、目標発電電力が最大発電電力に等しいときは最大電力発電電圧を目標発電電圧として設定し、目標発電電力が最大発電電力より小さいときは、発電機1の回転速度および目標発電電力に基づいて発電機1の発電効率が最大となる発電電圧である最大効率発電電圧を算出し最大効率発電電圧を目標発電電圧として設定するようにしたので、発電許容トルクに余裕があり大電力が要求される場合には最大の電力を発電し、そのほかの場合には最大効率で発電を行うことができる。
また、車両の走行エネルギーを駆動源とする回生発電時と内燃機関のエネルギーを駆動源とする力行発電時とにおける発電許容トルクを適切に設定することにより、回生発電時で発電トルク(発電許容トルク)が十分に得られる場合には、より多くの電力を発電できるとともに、燃料を使用した力行発電を行うときには、効率良く発電を行うことができる。一方、回生発電中でも発電に使用できるトルク(発電許容トルク)が十分に得られない場合には高効率発電とするので、限られた発電トルクでより多くの発電電力を得ることができる。要するに、高効率発電と高出力発電を適切に切り替えることができ、ブレーキ機構を複雑にすることなく、発電トルク変化によるドライバビリティの悪化を防止することができる車両用電源装置を提供することができる。
As described above, the vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention includes the predetermined power generation allowable torque setting unit 61 and the target generated power calculation unit 62 to perform the target generated power calculation process. The target power generation power is calculated by calculating the minimum power among the required output power, the power that can be generated, and the maximum power generation as the target power generation power, and further including the target power generation voltage setting means 63 to perform the target power generation voltage setting processing. Is equal to the maximum generated power, the maximum power generated voltage is set as the target generated voltage, and when the target generated power is smaller than the maximum generated power, the generator 1 generates power based on the rotational speed of the generator 1 and the target generated power. The maximum efficiency power generation voltage, which is the power generation voltage that maximizes the efficiency, is calculated and the maximum efficiency power generation voltage is set as the target power generation voltage. There when a large power is required to power the largest power, power can be generated at the maximum efficiency in the case of other.
In addition, by appropriately setting the power generation allowable torque at the time of regenerative power generation using the driving energy of the vehicle and the power running power generation using the energy of the internal combustion engine as a drive source, the power generation torque (power generation allowable torque at the time of regenerative power generation) is set. ) Can be sufficiently generated, more power can be generated, and when powering power generation using fuel is performed, power generation can be performed efficiently. On the other hand, when the torque that can be used for power generation (power generation allowable torque) is not sufficiently obtained even during regenerative power generation, high-efficiency power generation is performed, so that more generated power can be obtained with limited power generation torque. In short, it is possible to provide a vehicular power supply device that can appropriately switch between high-efficiency power generation and high-output power generation and can prevent deterioration in drivability due to a change in power generation torque without complicating the brake mechanism. .

なお、この種の車両用電源装置では、一般的に電圧変換器2の出力電流または出力電圧である要求値および要求出力電力が要求されるものとして、以上の実施の形態1では、要求出力電力算出手段60を備えたものとして説明したが、本願発明は、上述の説明で理解されるように、発電機1の発電に使用できるトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段61を備え、この発電許容トルクの制限下で発電機1の高効率発電と高出力発電を適切に切り替え可能とすることを主要な特徴とするもので、これによりブレーキ機構を複雑にすることなく、発電トルク変化によるドライバビリティの悪化の防止を可能とするものである。
従って、特に、要求出力電力算出手段を備えず、そしてこの場合は、発電機の回転速度において発電許容トルクを使用した場合に発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と、発電機の回転速度において発電機が発電できる最大電力である最大発電電力とを算出し、発電可能電力が最大発電電力以上のときは発電機が最大発電電力で運転するよう、また、発電可能電力が最大発電電力未満のときは発電機が最大の発電効率における発電可能電力で運転するよう発電機および電圧変換器を制御することにより、既述したと同様の効果を奏するものである。
In this type of vehicle power supply device, it is generally assumed that the required value and the required output power, which are the output current or output voltage of voltage converter 2, are required. Although the present invention has been described as including the calculation means 60, the present invention includes a power generation allowable torque setting means 61 that sets a power generation allowable torque that is a torque that can be used for power generation of the generator 1, as understood in the above description. The main feature is that it is possible to appropriately switch between high-efficiency power generation and high-power power generation of the generator 1 under the limit of the power generation allowable torque, thereby generating power without complicating the brake mechanism. It is possible to prevent deterioration of drivability due to torque change.
Therefore, in particular, the required output power calculation means is not provided, and in this case, when the generator allowable torque is used at the rotation speed of the generator, the power that can be generated is the maximum power that the generator can generate, and the rotation of the generator. The maximum generated power that can be generated by the generator at the speed is calculated, and when the power that can be generated is greater than or equal to the maximum generated power, the generator is operated at the maximum generated power. If it is less than the above, the generator and the voltage converter are controlled so that the generator operates with the power that can be generated at the maximum power generation efficiency, and the same effect as described above can be obtained.

実施の形態2.
図9は、この発明の実施の形態2における車両用電源装置を示す構成図である。ここでは、先の実施の形態1に対して、発電機1と電圧変換器2との間に、さらに電圧変換器と蓄電装置を接続している。即ち、図9に示すように、発電機1と電圧変換器2との間に、第1端が発電機1、第2端が電圧変換器2に接続される第2電圧変換器7が接続され、第2電圧変換器7の第2端に、電圧変換器2を介して鉛バッテリ3と並列に接続されるように第2蓄電装置であるリチウムイオンバッテリ8が接続される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention. Here, a voltage converter and a power storage device are further connected between the generator 1 and the voltage converter 2 with respect to the first embodiment. That is, as shown in FIG. 9, a second voltage converter 7 is connected between the generator 1 and the voltage converter 2, with the first end connected to the generator 1 and the second end connected to the voltage converter 2. Then, a lithium ion battery 8 that is a second power storage device is connected to the second end of the second voltage converter 7 so as to be connected in parallel with the lead battery 3 via the voltage converter 2.

図9において、発電機1、負荷給電母線5に接続される鉛バッテリ3、車載電気負荷4は、実施の形態1と同様のものでよい。コントロールユニット6Aについては、図10に示すように、実施の形態1と同様のものに、さらに、発電実施判定手段65、充電電力算出手段66、第2要求出力電力算出手段67を含む構成となる。また、リチウムイオンバッテリ8の充電状態の検出のため、バッテリセンサ13がコントロールユニット6Aに接続される。   In FIG. 9, the generator 1, the lead battery 3 connected to the load power supply bus 5, and the in-vehicle electric load 4 may be the same as those in the first embodiment. As shown in FIG. 10, the control unit 6 </ b> A includes a power generation execution determination unit 65, a charging power calculation unit 66, and a second required output power calculation unit 67 in addition to those similar to those in the first embodiment. . In addition, the battery sensor 13 is connected to the control unit 6A in order to detect the state of charge of the lithium ion battery 8.

電圧変換器2、第2電圧変換器7の電圧変換については、発電機1の発電電圧の最高電圧を28Vとすると、リチウムイオンバッテリ8の最低電圧を28V以上にすれば、第2電圧変換器7は、その第1端から第2端の方向で電圧を昇圧のみできればよく、電圧変換器2は、その第1端から第2端の方向で電圧を降圧、逆方向は第2端から第1端の方向で電圧を昇圧のみできるものでよくなる。このような電圧レベルを選択することで、これらの電圧変換器はより簡易な構成とすることが可能となる。   Regarding the voltage conversion of the voltage converter 2 and the second voltage converter 7, if the maximum voltage of the generator 1 is 28V, the second voltage converter is 28V if the minimum voltage of the lithium ion battery 8 is 28V or higher. 7 is only required to step up the voltage in the direction from the first end to the second end. The voltage converter 2 steps down the voltage in the direction from the first end to the second end, and the reverse direction is from the second end to the second end. It is sufficient that the voltage can only be boosted in the direction of one end. By selecting such a voltage level, these voltage converters can have a simpler configuration.

この場合、一般的なリチウムイオンバッテリ8の使用電圧範囲が3〜4.2Vのため10直列とすればよく、リチウムイオンバッテリ8の使用電圧範囲は30〜42Vとなる。   In this case, since the use voltage range of the general lithium ion battery 8 is 3 to 4.2V, it may be 10 series, and the use voltage range of the lithium ion battery 8 is 30 to 42V.

電圧変換器2の構成は、実施の形態1と同様の構成でよいが、双方向に電力出力が可能なように電圧変換器制御手段2aによって制御されるものとなる。コントロールユニット6Aから出力方向も含めて指示された電流または電圧の要求値になるよう、出力側と指示された第1端もしくは第2端の出力電流または出力電圧が制御される。   The configuration of the voltage converter 2 may be the same as that of the first embodiment, but is controlled by the voltage converter control means 2a so that power can be output in both directions. The output current or output voltage of the first end or the second end instructed as the output side is controlled so that the required value of the current or voltage instructed from the control unit 6A including the output direction is obtained.

第2電圧変換器7の構成も実施の形態1の電圧変換器2と同様の構成でよく、電圧変換が昇圧方向となるよう逆方向に接続すればよい。また、第2電圧変換器制御手段7aは、第2電圧変換器7に内蔵されており、後述するように、出力電流または出力電圧が、コントロールユニット6Aから指示された電流または電圧の第2要求値となるようスイッチング素子を作動させる。   The configuration of the second voltage converter 7 may be the same as that of the voltage converter 2 of the first embodiment, and may be connected in the reverse direction so that the voltage conversion is in the boosting direction. The second voltage converter control means 7a is built in the second voltage converter 7, and as will be described later, the output current or the output voltage is the second request for the current or voltage instructed from the control unit 6A. Operate the switching element to a value.

次に、この発明の実施の形態2による車両用電源装置の動作について説明する。図11は、この発明の実施の形態2による車両用電源装置における、一定周期(例えば、0.01秒)で実行される処理を示すフローチャートである。   Next, the operation of the vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 11 is a flowchart showing processing executed in a constant cycle (for example, 0.01 seconds) in the vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention.

図11において、まず、ステップS401にて、発電実施判定手段65により発電実施判定処理を実施して、発電を実施するか否かの判定を行う。判定内容としては、例えば、車両が減速状態やリチウムイオンバッテリ8の充電率が低下しているときに発電実施と判定し、それ以外のときは発電を実施しないよう判定する。
後述するように、発電が禁止され、リチウムイオンバッテリ8の充電も行われないときは、リチウムイオンバッテリ8から電圧変換器2を介して負荷給電母線5へ電力が供給されることとなる。このように、減速時の回生発電時に積極的に発電を実施し、それ以外の状態ではできる限り発電を禁止することにより、発電に使用する燃料を削減でき燃費向上を図ることができる。
In FIG. 11, first, in step S <b> 401, the power generation execution determination process is performed by the power generation execution determination unit 65 to determine whether or not to generate power. As the determination contents, for example, it is determined that power generation is performed when the vehicle is in a decelerating state or the charging rate of the lithium ion battery 8 is decreased, and it is determined that power generation is not performed otherwise.
As will be described later, when power generation is prohibited and charging of the lithium ion battery 8 is not performed, electric power is supplied from the lithium ion battery 8 to the load power supply bus 5 via the voltage converter 2. In this way, by actively performing power generation during regenerative power generation during deceleration and prohibiting power generation as much as possible in other states, it is possible to reduce fuel used for power generation and improve fuel efficiency.

ステップS402では、充電電力算出手段66により充電電力算出処理を実施して、発電を実施しないと判断されている場合に、鉛バッテリ3から電圧変換器2を介したリチウムイオンバッテリ8充電の要否を判定するとともに、充電必要時は、その充電電力を算出する。通常であれば、リチウムイオンバッテリ8は発電機1から充電されるが、発電停止等で充電されずこの状態が継続し、リチウムイオンバッテリ8の電圧が使用下限値を下回った状態になれば、その状態で放置すると急激に劣化するため、鉛バッテリ3から充電することとする。   In step S402, if it is determined that the charging power calculation unit 66 performs the charging power calculation process and the power generation is not performed, it is necessary to charge the lithium ion battery 8 from the lead battery 3 via the voltage converter 2. And charging power is calculated when charging is necessary. If it is normal, the lithium ion battery 8 is charged from the generator 1, but if this state continues without being charged due to power generation stop or the like, and the voltage of the lithium ion battery 8 falls below the lower limit of use, If the battery is left in that state, it will deteriorate rapidly, so it will be charged from the lead battery 3.

特に、本実施の形態では備えていないが、リチウムイオンバッテリ8の電力で駆動される電気負荷があり、それを駆動する電力が不足した場合には有効である。また、蓄電装置としてリチウムイオンバッテリの代わりにキャパシタを用いた場合には、キャパシタは比較的容量が少ないため充電率が低下した際に鉛バッテリ3から充電するとよい。   In particular, although not provided in the present embodiment, it is effective when there is an electric load driven by the power of the lithium ion battery 8 and the power for driving it is insufficient. Further, when a capacitor is used instead of the lithium ion battery as the power storage device, the capacitor has a relatively small capacity, and therefore it is preferable to charge from the lead battery 3 when the charging rate is lowered.

ステップS403では、先の要求出力電力算出手段60により要求出力電力算出処理を実施して、電圧変換器2に要求される出力電流または出力電圧である要求値および当該要求値に係る出力電力である要求出力電力を算出する。電圧変換器2の第2端には、実施の形態1同様、負荷給電母線5等が接続されているため、算出方法は、リチウムイオンバッテリ8充電時以外は第2端が出力側となり実施の形態1の要求出力電力算出処理(ステップS101)と同様のものでよい。   In step S403, the required output power calculation process is performed by the previous required output power calculation means 60, and the output value or output voltage required for the voltage converter 2 is the required value and the output power related to the required value. Calculate the required output power. Since the load power supply bus 5 and the like are connected to the second end of the voltage converter 2 as in the first embodiment, the calculation method is performed at the second end on the output side except when the lithium ion battery 8 is charged. It may be the same as the required output power calculation process (step S101) in the first mode.

また、発電を実施しないと判断され、かつリチウムイオンバッテリ8充電が必要との判断により充電電力が算出されている場合には、電圧変換器2の第1端を出力側として充電電力算出処理で算出された充電電力に基づいて出力電流または出力電圧の要求値を算出すればよい。   In addition, when it is determined that power generation is not performed and the charging power is calculated based on the determination that the lithium ion battery 8 needs to be charged, the charging power calculation processing is performed with the first end of the voltage converter 2 as the output side. The required value of output current or output voltage may be calculated based on the calculated charging power.

ステップS404では、第2要求出力電力算出手段67により第2要求出力電力算出処理を実施して、第2電圧変換器7の第2端に要求される出力電流または出力電圧である第2要求値および当該要求値に係る出力電力である第2要求出力電力を算出する。第2電圧変換器7の第2端には、リチウムイオンバッテリ8と電圧変換器2とが接続されているため、算出方法は、基本的にはリチウムイオンバッテリ8の充電方法にあうようにすればよく、さらに得られた値に要求出力電力を考慮して算出すればよい。   In step S404, the second required output power calculation unit 67 performs the second required output power calculation process, and the second required value that is the output current or output voltage required at the second end of the second voltage converter 7 is obtained. And the 2nd request | requirement output power which is the output power which concerns on the said request value is calculated. Since the lithium ion battery 8 and the voltage converter 2 are connected to the second end of the second voltage converter 7, the calculation method basically corresponds to the charging method of the lithium ion battery 8. What is necessary is just to calculate considering the required output power in the obtained value.

即ち、この第2要求出力電力の算出は、リチウムイオンバッテリ8の充電状態およびまたは車両の走行状態並びに要求出力電力に基づき第2要求値および第2要求出力電力を算出することで行う。
なお、一般的なリチウムイオンバッテリ8の充電方法は、使用最大電圧になるまでは定格電流で充電し、使用最大電圧となったときには電圧を維持して充電すればよいため、このような出力となる値を求めるものとなる。蓄電装置が異なれば、それに応じた算出方法になることは言うまでもない。
That is, the calculation of the second required output power is performed by calculating the second required value and the second required output power based on the state of charge of the lithium ion battery 8 or the running state of the vehicle and the required output power.
It should be noted that a general method of charging the lithium ion battery 8 is to charge at the rated current until the maximum usable voltage is reached, and to maintain and charge the voltage when the maximum usable voltage is reached. Is obtained. Needless to say, if the power storage devices are different, the calculation method is accordingly adapted.

また、特に、車両減速時にのみ定格条件となるよう大電力で充電し、それ以外では充電率を維持できる程度の小電力で充電を実施するとよい。このようにすれば、リチウムイオンバッテリ8の空き容量が適切に確保でき、回生発電時の電力回収をより効果的に行うことができる。   In particular, charging is performed with high power so that the rated condition is satisfied only when the vehicle is decelerated, and charging is performed with low power that can maintain the charging rate in other cases. If it does in this way, the free capacity of lithium ion battery 8 can be secured appropriately, and the electric power recovery at the time of regenerative power generation can be performed more effectively.

なお、発電を実施しない場合には、第2要求出力電力算出処理で算出された値は使用しないため、処理を行わないようにしてもよい。また、この場合は、先に述べたように、電圧変換器2に対する要求出力電力はリチウムイオンバッテリ8から供給されることとなる。   When power generation is not performed, the value calculated in the second required output power calculation process is not used, so the process may not be performed. In this case, as described above, the required output power for the voltage converter 2 is supplied from the lithium ion battery 8.

ステップS405からステップS407までの、発電許容トルク設定手段61による発電許容トルク設定処理、目標発電電力算出手段62による目標発電電力算出処理、目標発電電圧設定手段63による目標発電電圧設定処理は、目標発電電力算出処理で要求出力電力の代わりに第2要求出力電力を使用すること以外は実施の形態1のステップS102からステップS104と同等でよい。なお、これらで算出される値は発電を実施しないと判断されている場合には使用しないため、この場合には処理を行わないようにしてもよい。   The power generation allowable torque setting processing by the power generation allowable torque setting means 61, the target power generation calculation processing by the target power generation calculation means 62, and the target power generation voltage setting processing by the target power generation voltage setting means 63 from step S405 to step S407 are the target power generation. Except for using the second required output power instead of the required output power in the power calculation process, it may be equivalent to steps S102 to S104 of the first embodiment. In addition, since the value calculated by these is not used when it is determined not to carry out power generation, the process may not be performed in this case.

最後に、ステップS408で発電機制御手段64により発電機制御処理を実施して、発電を実施すると判断された場合には、設定された目標発電電圧となるよう発電機1を制御し、発電を実施しないと判断されている場合には、発電機1の発電電力が0(ゼロ)となるよう制御して、図11に示す処理を終了する。発電実施時の制御は、実施の形態1の場合と同様でよい。   Finally, in step S408, the generator control means 64 performs the generator control process, and when it is determined that power generation is to be performed, the generator 1 is controlled to achieve the set target generation voltage, and the power generation is performed. If it is determined not to be performed, control is performed so that the power generated by the generator 1 becomes 0 (zero), and the process shown in FIG. 11 is terminated. Control during power generation may be the same as in the first embodiment.

以上のように、この発明の実施の形態2による車両用電源装置においては、発電機1と電圧変換器2との間に接続された第2電圧変換器7とリチウムイオンバッテリ8、第2要求出力電力算出手段67、および第2電圧変換器制御手段7aを備えるとともに、発電実施判定手段65を備えることで、発電を実施すると判定された場合、第2要求出力電力算出手段67は、リチウムイオンバッテリ8の充電状態およびまたは車両の走行状態並びに要求出力電力に基づき第2電圧変換器7の第2端に要求される出力電流または出力電圧を第2要求値として、また当該第2要求値に係る要求出力電力を第2要求出力電力として算出し、目標発電電力算出手段62は、要求出力電力に代えて第2要求出力電力に基づき目標発電電力を算出し、発電を実施しないと判定された場合、発電機制御手段64は、発電機1の発電電力が0となるよう発電機1を制御するとともに、電圧変換器制御手段2aは、電圧変換器2の第2端の出力電流または出力電圧が要求値となるよう電圧変換器2を制御することによりリチウムイオンバッテリ8から電圧変換器2を介して鉛バッテリ3および車載電気負荷4に電力を供給するようにしたので、発電を行わなくとも電圧変換器2へ電力を供給できるとともに、発電実行時にはリチウムイオンバッテリ8にも電力を蓄積することができるため、減速時の回生発電時に積極的に発電を実施することができ、それ以外の状態ではできる限り発電を禁止することで、発電に使用する燃料を削減でき燃費向上を図ることができる。   As described above, in the vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention, the second voltage converter 7 and the lithium ion battery 8 connected between the generator 1 and the voltage converter 2, the second requirement. When it is determined that the power generation is performed by including the output power calculation unit 67 and the second voltage converter control unit 7a and the power generation execution determination unit 65, the second required output power calculation unit 67 is a lithium ion Based on the charged state of the battery 8 and / or the running state of the vehicle and the required output power, the output current or output voltage required at the second end of the second voltage converter 7 is used as the second required value, and the second required value. The required output power is calculated as the second required output power, and the target generated power calculation means 62 calculates the target generated power based on the second required output power instead of the required output power, and performs the power generation. When it is determined that the generator 1 does not, the generator control unit 64 controls the generator 1 so that the generated power of the generator 1 becomes 0, and the voltage converter control unit 2a is connected to the second end of the voltage converter 2. Since power is supplied from the lithium ion battery 8 to the lead battery 3 and the vehicle-mounted electric load 4 through the voltage converter 2 by controlling the voltage converter 2 so that the output current or the output voltage becomes the required value. Since power can be supplied to the voltage converter 2 without performing power generation, and power can be stored in the lithium ion battery 8 when power generation is performed, power generation can be actively performed during regenerative power generation during deceleration. In other states, by prohibiting power generation as much as possible, fuel used for power generation can be reduced and fuel efficiency can be improved.

更に、充電電力算出手段66を備え、発電を実施しないと判定され、充電電力算出手段66で充電電力が算出された場合、要求出力電力算出手段60は、充電電力に基づき電圧変換器2の第1端に要求される出力電流または出力電圧を要求値として算出し、電圧変換器制御手段2aは、電圧変換器2の第1端の出力電流または出力電圧が要求値となるよう電圧変換器2を制御するようにしたので、鉛バッテリ3から電圧変換器2を介してに電力を供給してリチウムイオンバッテリ8を円滑に充電することができる。   In addition, when it is determined that the power generation is not performed and the charging power is calculated by the charging power calculation unit 66, the required output power calculation unit 60 determines whether the voltage converter 2 of the voltage converter 2 is based on the charging power. An output current or output voltage required at one end is calculated as a required value, and the voltage converter control means 2a causes the voltage converter 2 so that the output current or output voltage at the first end of the voltage converter 2 becomes the required value. Therefore, the lithium ion battery 8 can be smoothly charged by supplying electric power from the lead battery 3 via the voltage converter 2.

実施の形態3.
図12は、この発明の実施の形態3における車両用電源装置を示す構成図である。先の実施の形態1に対して、実施の形態2では発電機1と電圧変換器2の間に直列に第2電圧変換器7を接続したが、ここでは、電圧変換器2に並列となるよう第2電圧変換器7を接続している。図12に示すように、電圧変換器2と並列に第2電圧変換器7が接続され、第2電圧変換器7の第1端に発電機1、第2端に第2蓄電装置であるリチウムイオンバッテリ8が接続される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a vehicle power supply device according to Embodiment 3 of the present invention. In contrast to the first embodiment, the second voltage converter 7 is connected in series between the generator 1 and the voltage converter 2 in the second embodiment, but here, the second voltage converter 7 is connected in parallel to the voltage converter 2. The second voltage converter 7 is connected. As shown in FIG. 12, a second voltage converter 7 is connected in parallel with the voltage converter 2, the generator 1 is connected to the first end of the second voltage converter 7, and lithium that is the second power storage device is connected to the second end. An ion battery 8 is connected.

図12において、各構成部品は、第2電圧変換器7も双方向に電力出力が可能な構成となる以外は実施の形態2の場合と同様のものでよい。電圧変換器2、第2電圧変換器7の電圧変換についても、実施の形態2と同じ電圧範囲とすれば、第2電圧変換器7は、第1端から第2端の方向では電圧を昇圧、逆方向の第2端から第1端の方向では降圧のみできればよく、電圧変換器2は、第1端から第2端の方向では電圧を降圧、逆方向の第2端から第1端の方向では電圧を昇圧のみできるものでよくなる。このような電圧レベルを選択することで、これらの電圧変換器はより簡易な構成とすることが可能となる。   In FIG. 12, each component may be the same as that in the second embodiment, except that the second voltage converter 7 can also be configured to output power in both directions. If the voltage conversion of the voltage converter 2 and the second voltage converter 7 is also in the same voltage range as in the second embodiment, the second voltage converter 7 boosts the voltage in the direction from the first end to the second end. The voltage converter 2 only needs to be able to step down in the direction from the second end to the first end in the reverse direction, and the voltage converter 2 steps down the voltage in the direction from the first end to the second end, and from the second end to the first end in the reverse direction. In the direction, the voltage can be increased only. By selecting such a voltage level, these voltage converters can have a simpler configuration.

次に、この発明の実施の形態3による車両用電源装置の動作について説明する。この発明の実施の形態3による車両用電源装置における、一定周期で実行される処理を示すフローチャートは、実施の形態2と同様(図11)のものでよく、一部処理内容が異なっているのみである。そのため、以下では、実施の形態2と異なる点を中心に説明する。   Next, the operation of the vehicle power source device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The flowchart showing the processing executed at a constant cycle in the vehicle power supply device according to Embodiment 3 of the present invention may be the same as that in Embodiment 2 (FIG. 11), and only part of the processing contents are different. It is. For this reason, the following description will focus on differences from the second embodiment.

図11において、ステップS401およびS402の、発電実施判定手段65による発電実施判定処理、および充電電力算出手段66による充電電力算出処理は、実施の形態2と同様の処理でよい。   In FIG. 11, the power generation execution determination process by the power generation execution determination unit 65 and the charge power calculation process by the charge power calculation unit 66 in steps S401 and S402 may be the same processes as in the second embodiment.

ステップS403の要求出力電力算出手段60による要求出力電力算出処理については、発電を実施すると判断された場合は、第2端が出力側となり実施の形態2と同様のものでよい。発電を実施しない場合の処理については、第2要求出力電力算出手段67による第2要求出力電力算出処理とまとめて後述する。   The required output power calculation process by the required output power calculation unit 60 in step S403 may be the same as that in the second embodiment when the second end is the output side when it is determined to generate power. The processing when power generation is not performed will be described later together with the second required output power calculation processing by the second required output power calculation means 67.

ステップS404の第2要求出力電力算出処理も、発電を実施すると判断された場合は、第2端が出力側となり基本的に実施の形態2と同様のものでよい。但し、第2電圧変換器7の第2端には実施の形態2のように電圧変換器2や鉛バッテリ3は接続されていないため、要求出力電力の考慮は不要となる。発電を実施しない場合の処理については、前述の通り、要求出力電力算出処理とまとめて後述する。   The second required output power calculation process in step S404 may be basically the same as that of the second embodiment when the second end is the output side when it is determined to generate power. However, since the voltage converter 2 and the lead battery 3 are not connected to the second end of the second voltage converter 7 as in Embodiment 2, it is not necessary to consider the required output power. As described above, the processing when power generation is not performed will be described later together with the required output power calculation processing.

ここで、発電を実施しない場合における要求出力電力算出処理および第2要求出力電力算出処理について説明する。リチウムイオンバッテリ8の充電を行わない場合には、リチウムイオンバッテリ8から第2電圧変換器7および電圧変換器2を介して負荷給電母線5へ電力を供給することになり、一方、リチウムイオンバッテリ8の充電は、鉛バッテリ3から電圧変換器2および第2電圧変換器7を介してリチウムイオンバッテリ8へ電力を供給することとなる。そのため、実施の形態2と異なり、いずれの場合においても電圧変換器2と第2電圧変換器7とを介して電力授受が行われることになり、両電圧変換器2、7での損失が増加する恐れがある。   Here, the required output power calculation process and the second required output power calculation process when power generation is not performed will be described. When the lithium ion battery 8 is not charged, power is supplied from the lithium ion battery 8 to the load feeding bus 5 via the second voltage converter 7 and the voltage converter 2, while the lithium ion battery 8 8 is supplied from the lead battery 3 to the lithium ion battery 8 via the voltage converter 2 and the second voltage converter 7. Therefore, unlike the second embodiment, in any case, power is transferred via the voltage converter 2 and the second voltage converter 7, and the loss in both voltage converters 2 and 7 increases. There is a fear.

そこで、電圧変換器での損失低減の方法について説明する。図13に、この発明の実施の形態3による車両用電源装置における、電圧変換器2の内部構成の回路図の一例を示す。前述の通り、第1端から第2端の方向で電圧を降圧するもので、スイッチング素子であるMOSFET20、21とコイル22とからなる公知のチョッパ回路であり、MOSFET20、21は、図示しないドライバ回路にてON/OFFされる。また、コンデンサ23、24は、平滑用のものである。ちなみに、第2電圧変換器7も電圧変換は逆となるが同様の構成である。   Therefore, a method for reducing loss in the voltage converter will be described. FIG. 13 shows an example of a circuit diagram of the internal configuration of voltage converter 2 in the vehicle power supply device according to Embodiment 3 of the present invention. As described above, the voltage is stepped down in the direction from the first end to the second end, and is a known chopper circuit composed of MOSFETs 20 and 21 serving as switching elements and a coil 22, and the MOSFETs 20 and 21 are driver circuits (not shown). ON / OFF at. The capacitors 23 and 24 are for smoothing. Incidentally, the second voltage converter 7 has the same configuration although the voltage conversion is reversed.

この構成では、電圧変換器制御手段2aは、ドライバ回路を制御しMOSFET20とMOSFET21とのON時間比率を変化させることで電圧変換を行う。例えば、MOSFET20のON時間が短いほど、電圧変換比は大きくなる。   In this configuration, the voltage converter control means 2a performs voltage conversion by controlling the driver circuit and changing the ON time ratio between the MOSFET 20 and the MOSFET 21. For example, the shorter the ON time of the MOSFET 20, the greater the voltage conversion ratio.

また、電圧変換動作を停止しMOSFET20を常時ON、MOSFET21を常時OFFとなるよう制御すると、第1端と第2端との間が常に導通状態となる。この状態とすることで、MOSFETのON/OFF切換がないためスイッチング損失が発生せず、コイル22は通ることとなるが電圧変換器の損失を大幅に低減することができる。   Further, when the voltage conversion operation is stopped and the MOSFET 20 is always ON and the MOSFET 21 is always OFF, the first end and the second end are always in a conductive state. In this state, there is no ON / OFF switching of the MOSFET, so that no switching loss occurs and the coil 22 passes, but the loss of the voltage converter can be greatly reduced.

よって、発電を実施しない場合、一方の電圧変換器の電圧変換動作を停止し、残る一方の電圧変換器のみで電圧変換を行えば損失を低減することができる。本実施の形態3では、電圧変換器2の第1端の電圧範囲は14〜28Vであり、リチウムイオンバッテリ8の使用電圧範囲は30〜42Vのため、電圧変換器2の電圧変換動作を停止し、第2電圧変換器7のみで電圧変換を行うこととする。このようにすれば、電圧変換器2の使用電圧を変更する必要が無くなるためである。   Therefore, when power generation is not performed, loss can be reduced by stopping the voltage conversion operation of one voltage converter and performing voltage conversion using only the remaining one voltage converter. In the third embodiment, since the voltage range of the first end of the voltage converter 2 is 14 to 28V and the operating voltage range of the lithium ion battery 8 is 30 to 42V, the voltage conversion operation of the voltage converter 2 is stopped. The voltage conversion is performed only by the second voltage converter 7. This is because it is not necessary to change the operating voltage of the voltage converter 2.

この場合、まず、リチウムイオンバッテリ8充電時以外は、リチウムイオンバッテリ8から負荷給電母線5へ電力を供給するため、要求出力電力算出処理(ステップS403)では、電圧変換器2の第2端が出力側となり実施の形態2と同様の方法で要求される出力電流または電圧である要求値を求めればよい。但し、電圧変換器制御手段2aには、電圧変換器2の作動停止を指示する。   In this case, first, since the power is supplied from the lithium ion battery 8 to the load feeding bus 5 except when the lithium ion battery 8 is charged, in the required output power calculation process (step S403), the second end of the voltage converter 2 is What is necessary is just to obtain | require the required value which is an output side or voltage required by the method similar to Embodiment 2 on the output side. However, the voltage converter control means 2a is instructed to stop the operation of the voltage converter 2.

第2要求出力電力算出処理(ステップS404)では、電圧変換器2が作動停止しているため第2電圧変換器7で出力側である第1端の出力電流または出力電圧が要求値となるように第2電圧変換器制御手段7aにて第2電圧変換器7を制御できればよいので、第2要求値に要求値を設定すればよい。これにより、電圧変換器2の第2端の出力電流または出力電圧が要求値に制御されることとなる。   In the second required output power calculation process (step S404), since the voltage converter 2 has stopped operating, the output current or output voltage at the first end on the output side of the second voltage converter 7 becomes the required value. In addition, since the second voltage converter control means 7a only needs to be able to control the second voltage converter 7, the required value may be set as the second required value. As a result, the output current or output voltage at the second end of the voltage converter 2 is controlled to the required value.

一方、リチウムイオンバッテリ8の充電時は、鉛バッテリ3からリチウムイオンバッテリ8へ電力を供給するため、要求出力電力算出処理(ステップS403)は、電圧変換器制御手段2aに対し電圧変換器2の作動停止を指示するのみでよく、第2要求出力電力算出処理(ステップS404)で、充電電力に基づき出力側になる第2電圧変換器7の第2端に要求される出力電流または出力電圧である第2要求値を算出すればよい。   On the other hand, when the lithium ion battery 8 is charged, power is supplied from the lead battery 3 to the lithium ion battery 8, so that the required output power calculation process (step S403) is performed by the voltage converter 2 on the voltage converter control means 2a. It is only necessary to give an instruction to stop the operation. In the second required output power calculation process (step S404), the output current or the output voltage required for the second end of the second voltage converter 7 on the output side based on the charging power is used. A certain second required value may be calculated.

なお、本実施の形態3では、電圧変換器の一方を停止させて損失を低減させたが、電圧変換器の構成や電圧変換範囲等によっては、両方の電圧変換器を作動させたほうが損失を低減できることも考えられる。この場合には、それぞれの電圧変換器の損失特性を考慮して損失の合計が最小となる要求値および第2要求値を算出すればよい。また、電圧変換器を2回通ることとなるため、他方の電圧変換器による損失も考慮して要求値等を算出すればよいことは言うまでもない。   In the third embodiment, one of the voltage converters is stopped to reduce the loss. However, depending on the configuration of the voltage converter, the voltage conversion range, etc., it is more lossy to operate both voltage converters. It can also be reduced. In this case, the required value and the second required value that minimize the total loss may be calculated in consideration of the loss characteristics of each voltage converter. Further, since the voltage converter is passed twice, it goes without saying that the required value may be calculated in consideration of the loss due to the other voltage converter.

ステップS405からステップS407までの、発電許容トルク設定処理、目標発電電力算出処理、目標発電電圧設定処理は、目標発電電力算出処理で要求出力電力に加えて第2要求出力電力も使用すること以外は実施の形態2と同等でよい。ステップS408の発電機制御処理も実施の形態2と同等でよい。   The power generation allowable torque setting process, the target generated power calculation process, and the target generated voltage setting process from step S405 to step S407 are performed except that the second required output power is used in addition to the required output power in the target generated power calculation process. It may be equivalent to the second embodiment. The generator control process in step S408 may be the same as that in the second embodiment.

以上のように、この発明の実施の形態3による車両用電源装置においては、電圧変換器2と並列に接続された第2電圧変換器7とリチウムイオンバッテリ8、第2要求出力電力算出手段67、および第2電圧変換器制御手段7aを備えるとともに、発電実施判定手段65を備えることで、発電を実施すると判定された場合、第2要求出力電力算出手段67は、リチウムイオンバッテリ8の充電状態およびまたは車両の走行状態に基づき第2電圧変換器7の第2端に要求される出力電流または出力電圧を第2要求値として、また当該第2要求値に係る要求出力電力を第2要求出力電力として算出し、目標発電電力算出手段62は、要求出力電力に第2要求出力電力を加えた要求出力電力に基づき目標発電電力を算出し、発電を実施しないと判定された場合、発電機制御手段64は、発電機1の発電電力が0となるよう発電機1を制御するとともに、電圧変換器制御手段2aおよび第2電圧変換器制御手段7aは、電圧変換器2の第2端の出力電流または出力電圧が要求値となるよう電圧変換器2および第2電圧変換器7を制御することによりリチウムイオンバッテリ8から第2電圧変換器7および電圧変換器2を介して鉛バッテリ3および車載電気負荷4に電力を供給するようにしたので、発電を行わなくとも電圧変換器2へ電力を供給できるとともに、発電実行時にはリチウムイオンバッテリ8にも電力を蓄積することができるため、減速時の回生発電時に積極的に発電を実施することができ、それ以外の状態ではできる限り発電を禁止することで、発電に使用する燃料を削減でき燃費向上を図ることができる。   As described above, in the vehicle power supply device according to Embodiment 3 of the present invention, the second voltage converter 7 and the lithium ion battery 8 connected in parallel with the voltage converter 2, the second required output power calculation means 67. And the second voltage converter control means 7a and the power generation execution determination means 65, the second required output power calculation means 67 is in the state of charge of the lithium ion battery 8 when it is determined to generate power. And / or the output current or output voltage required at the second end of the second voltage converter 7 based on the running state of the vehicle as the second required value, and the required output power related to the second required value as the second required output. The target generated power calculation means 62 calculates the target generated power based on the required output power obtained by adding the second required output power to the required output power, and determines that power generation is not performed. In this case, the generator control means 64 controls the generator 1 so that the generated power of the generator 1 becomes 0, and the voltage converter control means 2a and the second voltage converter control means 7a By controlling the voltage converter 2 and the second voltage converter 7 so that the output current or the output voltage at the second end of the second voltage becomes the required value, the second voltage converter 7 and the voltage converter 2 can be changed from the lithium ion battery 8. Since power is supplied to the lead battery 3 and the on-vehicle electric load 4 via the power supply, power can be supplied to the voltage converter 2 without generating power, and power can also be stored in the lithium ion battery 8 during power generation. Therefore, it is possible to actively generate power during regenerative power generation during deceleration, and to reduce the fuel used for power generation by prohibiting power generation as much as possible in other conditions It is possible to reduce the cost improvement.

更に、充電電力算出手段66を備え、発電を実施しないと判定され、充電電力算出手段66で充電電力が算出された場合、第2要求出力電力算出手段67は、充電電力に基づき第2電圧変換器7の第2端に要求される出力電流または出力電圧を第2要求値として算出し、電圧変換器制御手段2aおよび第2電圧変換器制御手段7aは、第2電圧変換器7の第2端の出力電流または出力電圧が第2要求値となるよう電圧変換器2および第2電圧変換器7を制御するようにしたので、鉛バッテリ3から電圧変換器2および第2電圧変換器7を介して電力を供給してリチウムイオンバッテリ8を円滑に充電することができる。   Furthermore, when it is determined that the power generation is not performed and the charging power is calculated by the charging power calculation unit 66, the second required output power calculation unit 67 performs the second voltage conversion based on the charging power. The output current or output voltage required at the second end of the converter 7 is calculated as a second required value, and the voltage converter control means 2a and the second voltage converter control means 7a Since the voltage converter 2 and the second voltage converter 7 are controlled so that the output current or output voltage at the end becomes the second required value, the voltage converter 2 and the second voltage converter 7 are changed from the lead battery 3. Therefore, the lithium ion battery 8 can be smoothly charged by supplying power through the battery.

なお、各実施の形態例では、蓄電装置として鉛バッテリ3、第2蓄電装置としてリチウムイオンバッテリ8を使用しているが、これに限るものではなく、キャパシタでもよい。また、第2蓄電装置には直接接続される車両の電気負荷はないが、例えば、電動パワステのような大電力が必要な負荷では電圧を高くすると有利となるため、このような負荷を接続してもよい。   In each embodiment, the lead battery 3 is used as the power storage device and the lithium ion battery 8 is used as the second power storage device. However, the present invention is not limited to this, and a capacitor may be used. In addition, although there is no electric load of the vehicle that is directly connected to the second power storage device, it is advantageous to increase the voltage in a load that requires a large amount of power, such as electric power steering, for example. May be.

また、発電機の代わりに、電動発電機を使用してもよく、前述のように、ベルト接続ではなく、例えば、内燃機関と変速機の間に挟み込み接続されたものでもよい。この場合、HEVなど発電電圧が高電圧であれば、実施の形態2のように、2つの電圧変換器で順次車両の電気負荷にあった電圧に降圧するとよい。また、実施の形態3において、一方の電圧変換器の第1端と第2端の間が常に導通状態となるよう制御すると電圧変換比が大きくなり、かえって損失が増加する場合には、効率がよくなるよう双方の電圧変換器を制御すればよい。   Further, instead of the generator, a motor generator may be used. As described above, a motor generator may be used instead of the belt connection, for example, a pinch connection between the internal combustion engine and the transmission. In this case, if the power generation voltage such as HEV is a high voltage, the voltage may be stepped down to the voltage suitable for the electric load of the vehicle with two voltage converters as in the second embodiment. Further, in the third embodiment, when the voltage converter is controlled so that the first end and the second end of one voltage converter are always in a conductive state, the voltage conversion ratio is increased, and if the loss is increased, the efficiency is increased. What is necessary is just to control both voltage converters so that it may improve.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1 発電機、2 電圧変換器、2a 電圧変換器制御手段、3 鉛バッテリ、
4 車載電気負荷、5 負荷給電母線、6,6A コントロールユニット、
60 要求出力電力算出手段、61 発電許容トルク設定手段、
62 目標発電電力算出手段、63 目標発電電圧設定手段、64 発電機制御手段、
65 発電実施判定手段、66 充電電力算出手段、67 第2要求出力電力算出手段、7 第2電圧変換器、7a 第2電圧変換器制御手段、8 リチウムイオンバッテリ、
10 アクセルセンサ、11 ブレーキスイッチ、12,13 バッテリセンサ、
20,21 MOSFET、22 コイル、23,24 コンデンサ。
1 generator, 2 voltage converter, 2a voltage converter control means, 3 lead battery,
4 onboard electric load, 5 load feeding bus, 6, 6A control unit,
60 required output power calculation means, 61 power generation allowable torque setting means,
62 target generated power calculation means, 63 target generated voltage setting means, 64 generator control means,
65 power generation execution determination means, 66 charging power calculation means, 67 second required output power calculation means, 7 second voltage converter, 7a second voltage converter control means, 8 lithium ion battery,
10 accelerator sensor, 11 brake switch, 12, 13 battery sensor,
20, 21 MOSFET, 22 coil, 23, 24 capacitor.

Claims (12)

車両の走行エネルギーまたは内燃機関のエネルギーを駆動源として電力を発電する発電機、前記発電機で発電された電力を蓄えるとともに前記車両の電気負荷に電力を供給する蓄電装置、および第1端が前記発電機に接続され第2端が前記電気負荷に接続された電圧変換器を備えた車両用電源装置において、
前記発電機の発電に使用できるトルク、即ち、発電を停止しても前記車両のドライバビリティに影響しないように求められる、前記発電機が発電に使用するトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段を備え、
前記発電機の回転速度において前記発電許容トルクを使用した場合に前記発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と、前記発電機の回転速度において前記発電機が発電できる最大電力である最大発電電力とを算出し、前記発電可能電力が前記最大発電電力以上のときは前記発電機が前記最大発電電力で運転するよう、また、前記発電可能電力が前記最大発電電力未満のときは前記発電機が最大の発電効率における前記発電可能電力で運転するよう前記発電機および前記電圧変換器を制御するようにしたことを特徴とする車両用電源装置。
A power generator that generates electric power using vehicle travel energy or internal combustion engine energy as a drive source, a power storage device that stores electric power generated by the generator and supplies electric power to the electric load of the vehicle, and a first end is the In the vehicle power supply device comprising a voltage converter connected to the generator and having a second end connected to the electric load,
Torque that can be used for power generation of the generator, that is, power generation allowable torque that is set so as not to affect the drivability of the vehicle even if power generation is stopped, which is a torque that the generator uses for power generation A torque setting means,
The maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator and the maximum power that can be generated by the generator at the rotational speed of the generator. When the electric power that can be generated is equal to or greater than the maximum generated electric power, the generator is operated at the maximum electric power generated, and when the electric power that can be generated is less than the maximum electric power generated, the generator A power supply device for a vehicle, wherein the generator and the voltage converter are controlled to operate with the power that can be generated at the maximum power generation efficiency.
車両の走行エネルギーまたは内燃機関のエネルギーを駆動源として電力を発電する発電機、前記発電機で発電された電力を蓄えるとともに前記車両の電気負荷に電力を供給する蓄電装置、第1端が前記発電機に接続され第2端が前記電気負荷に接続された電圧変換器、前記蓄電装置の充電状態およびまたは前記車両の走行状態に基づき前記電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧である要求値および当該要求値に係る出力電力である要求出力電力を算出する要求出力電力算出手段、前記要求出力電力に基づき前記発電機の目標発電電力を算出する目標発電電力算出手段、前記目標発電電力に基づき前記発電機の目標発電電圧を設定する目標発電電圧設定手段、前記発電機の発電電圧が前記目標発電電圧となるよう前記発電機を制御する発電機制御手段、および前記電圧変換器の前記第2端の出力電流または出力電圧が前記要求値となるよう前記電圧変換器を制御する電圧変換器制御手段を備えた車両用電源装置において、
前記発電機の発電に使用できるトルク、即ち、発電を停止しても前記車両のドライバビリティに影響しないように求められる、前記発電機が発電に使用するトルクである発電許容トルクを設定する発電許容トルク設定手段を備え、
前記目標発電電力算出手段は、前記発電機の回転速度において前記発電許容トルクを使用した場合に前記発電機が発電できる最大電力である発電可能電力と前記発電機の回転速度において前記発電機が発電できる最大電力である最大発電電力と前記最大発電電力となるときの発電電圧である最大電力発電電圧とを算出し、前記要求出力電力と前記発電可能電力と前記最大発電電力とのうち最小の電力を前記目標発電電力として算出し、
前記目標発電電圧設定手段は、前記目標発電電力が前記最大発電電力に等しいときは前記最大電力発電電圧を前記目標発電電圧として設定し、前記目標発電電力が前記最大発電電力より小さいときは、前記発電機の回転速度および前記目標発電電力に基づいて前記発電機の発電効率が最大となる発電電圧である最大効率発電電圧を算出し前記最大効率発電電圧を前記目標発電電圧として設定するようにしたことを特徴とする車両用電源装置。
A generator that generates electric power using vehicle travel energy or internal combustion engine energy as a drive source; a power storage device that stores electric power generated by the generator and supplies electric power to the electric load of the vehicle; An output current required for the second end of the voltage converter based on a voltage converter connected to the machine and having a second end connected to the electric load, a charging state of the power storage device and / or a running state of the vehicle, or Required output power calculating means for calculating a required value that is output voltage and required output power that is output power related to the required value, target generated power calculating means for calculating target generated power of the generator based on the required output power, Target generation voltage setting means for setting a target generation voltage of the generator based on the target generation power, and the generation voltage so that the generation voltage of the generator becomes the target generation voltage. A power supply for a vehicle comprising generator control means for controlling the machine, and voltage converter control means for controlling the voltage converter so that an output current or output voltage at the second end of the voltage converter becomes the required value In the device
Torque that can be used for power generation of the generator, that is, power generation allowable torque that is set so as not to affect the drivability of the vehicle even if power generation is stopped, which is a torque that the generator uses for power generation A torque setting means,
The target generated power calculation means is configured to generate power at the generator's rotational speed and the generator's rotational speed at the generator's rotational speed when the generator allowable torque is used at the rotational speed of the generator. Calculating the maximum generated power that is the maximum power that can be generated and the maximum power generated voltage that is the generated voltage when the maximum generated power is reached, and the minimum power among the requested output power, the power that can be generated, and the maximum generated power Is calculated as the target generated power,
The target generated voltage setting means sets the maximum power generated voltage as the target generated voltage when the target generated power is equal to the maximum generated power, and when the target generated power is smaller than the maximum generated power, Based on the rotational speed of the generator and the target generated power, the maximum efficiency generated voltage that is the generated voltage that maximizes the power generation efficiency of the generator is calculated, and the maximum efficiency generated voltage is set as the target generated voltage. A power supply device for a vehicle.
前記電圧変換器の前記第1端から前記第2端への電圧変換が昇圧方向あるいは降圧方向のいずれか一方となるよう、前記目標発電電圧の設定範囲および前記蓄電装置の電圧範囲を設定することを特徴とする請求項2記載の車両用電源装置。 Setting the set range of the target power generation voltage and the voltage range of the power storage device so that the voltage conversion from the first end to the second end of the voltage converter is in either the step-up direction or the step-down direction. The power supply device for a vehicle according to claim 2. 第1端が前記発電機に接続され第2端が前記電圧変換器に接続され前記発電機と前記電圧変換器との間に挿入された第2電圧変換器、前記第2電圧変換器の前記第2端に、前記電圧変換器を介して接続された前記蓄電装置と並列に接続された第2蓄電装置、前記第2電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧である第2要求値および当該第2要求値に係る出力電力である第2要求出力電力を算出する第2要求出力電力算出手段、前記第2電圧変換器の前記第2端の出力電流または出力電圧が前記第2要求値となるよう前記第2電圧変換器を制御する第2電圧変換器制御手段、および前記第2蓄電装置の充電状態およびまたは前記車両の走行状態に基づき前記発電機による発電を実施するか否かを判定する発電実施判定手段を備え、
前記発電実施判定手段で発電を実施すると判定された場合、前記第2要求出力電力算出手段は、前記第2蓄電装置の充電状態およびまたは前記車両の走行状態並びに前記要求出力電力に基づき前記第2電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧を前記第2要求値として、また当該第2要求値に係る要求出力電力を前記第2要求出力電力として算出し、前記目標発電電力算出手段は、前記要求出力電力に代えて前記第2要求出力電力に基づき前記目標発電電力を算出し、
前記発電実施判定手段で発電を実施しないと判定された場合、前記発電機制御手段は、前記発電機の発電電力が0となるよう前記発電機を制御するとともに、前記電圧変換器制御手段は、前記電圧変換器の前記第2端の出力電流または出力電圧が前記要求値となるよう前記電圧変換器を制御することにより前記第2蓄電装置から前記電圧変換器を介して前記蓄電装置および前記電気負荷に電力を供給することを特徴とする請求項2または3記載の車両用電源装置。
A second voltage converter having a first end connected to the generator and a second end connected to the voltage converter and inserted between the generator and the voltage converter; and the second voltage converter A second power storage device connected in parallel to the power storage device connected via the voltage converter at the second end, an output current or an output voltage required for the second end of the second voltage converter A second required output power calculating means for calculating a second required output power that is a second required value and an output power related to the second required value; an output current or an output voltage at the second end of the second voltage converter; The second voltage converter control means for controlling the second voltage converter so that the second required value becomes the second required value, and the generator generates power based on the charge state of the second power storage device and / or the running state of the vehicle. Power generation execution determination means for determining whether or not to execute Provided,
When it is determined by the power generation execution determining means that the power generation is performed, the second required output power calculating means is configured to determine the second required output power based on the charge state of the second power storage device and / or the running state of the vehicle and the required output power. An output current or output voltage required at the second end of the voltage converter is calculated as the second required value, and a required output power related to the second required value is calculated as the second required output power, and the target power generation The power calculation means calculates the target generated power based on the second required output power instead of the required output power,
When it is determined that power generation is not performed by the power generation execution determination unit, the generator control unit controls the generator so that the generated power of the generator becomes 0, and the voltage converter control unit includes: By controlling the voltage converter so that the output current or output voltage at the second end of the voltage converter becomes the required value, the power storage device and the electricity from the second power storage device via the voltage converter 4. The vehicle power supply device according to claim 2, wherein electric power is supplied to the load.
前記電圧変換器を双方向に出力可能な構成とするとともに、前記蓄電装置および前記第2蓄電装置の充電状態に基づいて前記蓄電装置により前記第2蓄電装置を充電する必要がある場合にその充電電力を算出する充電電力算出手段を備え、
前記発電実施判定手段で発電を実施しないと判定され、前記充電電力算出手段で前記充電電力が算出された場合、前記要求出力電力算出手段は、前記充電電力に基づき前記電圧変換器の前記第1端に要求される出力電流または出力電圧を前記要求値として算出し、前記電圧変換器制御手段は、前記電圧変換器の前記第1端の出力電流または出力電圧が前記要求値となるよう前記電圧変換器を制御することにより前記蓄電装置から前記電圧変換器を介して前記第2蓄電装置に電力を供給して前記第2蓄電装置を充電することを特徴とする請求項4記載の車両用電源装置。
The voltage converter is configured to be able to output bidirectionally, and charging is performed when the second power storage device needs to be charged by the power storage device based on the state of charge of the power storage device and the second power storage device. Charging power calculation means for calculating power,
When it is determined that power generation is not performed by the power generation execution determining unit, and the charging power is calculated by the charging power calculating unit, the required output power calculating unit is configured to output the first output of the voltage converter based on the charging power. The output current or output voltage required at the end is calculated as the required value, and the voltage converter control means is configured to output the voltage so that the output current or output voltage at the first end of the voltage converter becomes the required value. 5. The vehicle power supply according to claim 4, wherein the second power storage device is charged by supplying power from the power storage device to the second power storage device via the voltage converter by controlling a converter. apparatus.
第2蓄電装置、第1端が前記発電機に接続され第2端が前記第2蓄電装置に接続された、双方向に出力可能な第2電圧変換器、前記第2電圧変換器の前記第1端または前記第2端のうち出力側となる端子に要求される出力電流または出力電圧である第2要求値および当該第2要求値に係る出力電力である第2要求出力電力を算出する第2要求出力電力算出手段、前記第2電圧変換器の前記第1端または前記第2端のうち出力側となる端子の出力電流または出力電圧が前記第2要求値となるよう前記第2電圧変換器を制御する第2電圧変換器制御手段、および前記第2蓄電装置の充電状態およびまたは前記車両の走行状態に基づき前記発電機による発電を実施するか否かを判定する発電実施判定手段を備え、
前記発電実施判定手段で発電を実施すると判定された場合、前記第2要求出力電力算出手段は、前記第2蓄電装置の充電状態およびまたは前記車両の走行状態に基づき前記第2電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧を前記第2要求値として、また当該第2要求値に係る要求出力電力を前記第2要求出力電力として算出し、前記目標発電電力算出手段は、前記要求出力電力に前記第2要求出力電力を加えた要求出力電力に基づき前記目標発電電力を算出し、
前記発電実施判定手段で発電を実施しないと判定された場合、前記発電機制御手段は、前記発電機の発電電力が0となるよう前記発電機を制御するとともに、前記電圧変換器制御手段および前記第2電圧変換器制御手段は、前記電圧変換器の前記第2端の出力電流または出力電圧が前記要求値となるよう前記電圧変換器および前記第2電圧変換器を制御することにより前記第2蓄電装置から前記第2電圧変換器および前記電圧変換器を介して前記蓄電装置および前記電気負荷に電力を供給することを特徴とする請求項2または3記載の車両用電源装置。
A second power storage device, a second voltage converter having a first end connected to the generator and a second end connected to the second power storage device, capable of bi-directional output, and the second voltage converter. A second request value that is an output current or output voltage required for an output terminal of one end or the second end and a second request output power that is an output power related to the second request value are calculated. 2 required output power calculation means, the second voltage conversion so that an output current or an output voltage of a terminal on the output side of the first end or the second end of the second voltage converter becomes the second required value. A second voltage converter control means for controlling the generator, and a power generation execution judging means for judging whether or not to generate power by the generator based on a charging state of the second power storage device and / or a running state of the vehicle. ,
When it is determined by the power generation execution determining means that the power generation is performed, the second required output power calculating means is configured to determine the second voltage converter based on the state of charge of the second power storage device and the traveling state of the vehicle. The output current or output voltage required at the second end is calculated as the second required value, and the required output power related to the second required value is calculated as the second required output power. Calculating the target generated power based on the required output power obtained by adding the second required output power to the required output power;
When it is determined by the power generation execution determination means that power generation is not performed, the generator control means controls the generator so that the generated power of the generator becomes zero, and the voltage converter control means and the The second voltage converter control means controls the second voltage converter and the second voltage converter by controlling the voltage converter and the second voltage converter so that the output current or output voltage of the second end of the voltage converter becomes the required value. 4. The vehicle power supply device according to claim 2, wherein electric power is supplied from the power storage device to the power storage device and the electric load via the second voltage converter and the voltage converter. 5.
前記電圧変換器を双方向に出力可能な構成とするとともに、前記蓄電装置および前記第2蓄電装置の充電状態に基づいて前記蓄電装置により前記第2蓄電装置を充電する必要がある場合にその充電電力を算出する充電電力算出手段を備え、
前記発電実施判定手段で発電を実施しないと判定され、前記充電電力算出手段で前記充電電力が算出された場合、前記第2要求出力電力算出手段は、前記充電電力に基づき前記第2電圧変換器の前記第2端に要求される出力電流または出力電圧を前記第2要求値として算出し、前記電圧変換器制御手段および前記第2電圧変換器制御手段は、前記第2電圧変換器の前記第2端の出力電流または出力電圧が前記第2要求値となるよう前記電圧変換器および前記第2電圧変換器を制御することにより前記蓄電装置から前記電圧変換器および前記第2電圧変換器を介して前記第2蓄電装置に電力を供給して前記第2蓄電装置を充電することを特徴とする請求項6記載の車両用電源装置。
The voltage converter is configured to be able to output bidirectionally, and charging is performed when the second power storage device needs to be charged by the power storage device based on the state of charge of the power storage device and the second power storage device. Charging power calculation means for calculating power,
When it is determined that power generation is not performed by the power generation execution determination unit and the charging power is calculated by the charging power calculation unit, the second required output power calculation unit is configured to use the second voltage converter based on the charging power. An output current or output voltage required at the second end of the second voltage converter is calculated as the second required value, and the voltage converter control means and the second voltage converter control means By controlling the voltage converter and the second voltage converter so that the output current or output voltage at two ends becomes the second required value, the power storage device passes through the voltage converter and the second voltage converter. The vehicle power supply device according to claim 6, wherein power is supplied to the second power storage device to charge the second power storage device.
前記発電実施判定手段で発電を実施しないと判定された場合、前記電圧変換器制御手段あるいは前記第2電圧変換器制御手段のいずれか一方は、前記電圧変換器あるいは前記第2電圧変換器の前記第1端と前記第2端との間が常に導通状態となるよう制御することを特徴とする請求項6または7記載の車両用電源装置。 When it is determined that the power generation execution determination unit does not perform power generation, either the voltage converter control unit or the second voltage converter control unit is configured such that the voltage converter or the second voltage converter 8. The vehicle power supply device according to claim 6, wherein control is performed so that the first end and the second end are always in a conductive state. 前記電圧変換器および前記第2電圧変換器の前記第1端から前記第2端への電圧変換が昇圧方向あるいは降圧方向のいずれか一方となるよう、前記目標発電電圧の設定範囲並びに前記蓄電装置および前記第2蓄電装置の電圧範囲を設定することを特徴とする請求項4ないし8のいずれか1項に記載の車両用電源装置。 Setting range of the target power generation voltage and the power storage device so that voltage conversion from the first end to the second end of the voltage converter and the second voltage converter is in either the step-up direction or the step-down direction. The vehicle power supply device according to claim 4, wherein a voltage range of the second power storage device is set. 前記発電許容トルク設定手段は、前記発電機が前記車両の走行エネルギーを駆動源として発電することで前記車両が減速する過程で発電を停止したときに生じる前記車両の減速度の変化が所定値以内となるよう前記発電許容トルクを設定することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の車両用電源装置。 The power generation allowable torque setting means is configured such that a change in deceleration of the vehicle that occurs when the power generation is stopped in a process in which the vehicle decelerates by generating power using the traveling energy of the vehicle as a drive source is within a predetermined value. The vehicular power supply device according to any one of claims 1 to 9, wherein the power generation allowable torque is set so that 前記発電許容トルク設定手段は、前記発電機の回転速度が速いほど小さくなるよう前記発電許容トルクを設定することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 10, wherein the power generation allowable torque setting means sets the power generation allowable torque so that the power generation allowable torque decreases as the rotational speed of the generator increases. 前記発電許容トルク設定手段は、前記車両の速度が速いほど大きくなるよう前記発電許容トルクを設定することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein the power generation allowable torque setting means sets the power generation allowable torque so as to increase as the speed of the vehicle increases.
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