JP5964214B2 - Charge / discharge control circuit, power supply device for vehicle, and failure determination method - Google Patents
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Description
本発明は、キャパシタ及びバッテリの充放電を制御する充放電制御回路、車両用電源装置及び故障判定方法に関する。 The present invention relates to a charge / discharge control circuit for controlling charge / discharge of a capacitor and a battery, a vehicle power supply device, and a failure determination method.
自動車等の車両において、交差点等で走行を停止した時にエンジンのアイドル運転を停止させるアイドルストップ機能を搭載したものがある。 Some vehicles, such as automobiles, are equipped with an idle stop function that stops idle operation of an engine when traveling is stopped at an intersection or the like.
このようなアイドルストップ機能を実現するシステムの一例として、エネルギー回収形のアイドルストップシステムがある。このシステムは、電気二重層キャパシタなどのキャパシタと、バッテリと、キャパシタ及びバッテリの充放電を制御する充放電制御回路とを備えた車両用電源装置を備える。 An example of a system that realizes such an idle stop function is an energy recovery type idle stop system. The system includes a vehicle power supply device including a capacitor such as an electric double layer capacitor, a battery, and a charge / discharge control circuit that controls charge / discharge of the capacitor and the battery.
このシステムでは、車両の走行中やブレーキが踏まれた時などに発電機で発生する電力などを用いてキャパシタを充電する。そして、アイドルストップ中に、運転者がアクセルを踏んだ場合などの所定の再始動条件が成立した場合、バッテリの電力ではなくキャパシタの電力を用いてスタータを動作させ、これによりエンジンを再始動させる。このようなシステムでは、エンジンの再始動時にバッテリの電圧が低下することがないため、バッテリと電装品負荷との間に昇圧回路を設ける必要がない。 In this system, the capacitor is charged using the electric power generated by the generator when the vehicle is running or when the brake is depressed. When a predetermined restart condition such as when the driver steps on the accelerator during idle stop is satisfied, the starter is operated using the power of the capacitor instead of the power of the battery, thereby restarting the engine. . In such a system, since the voltage of the battery does not decrease when the engine is restarted, it is not necessary to provide a booster circuit between the battery and the electrical component load.
このアイドルストップシステムに類似した装置として、特許文献１に記載のものも知られている。 As an apparatus similar to this idle stop system, the apparatus described in Patent Document 1 is also known.
ところで、上記アイドルストップシステムにおいて、キャパシタと充放電制御回路との接続が電気的に開放されるオープン故障が起こる可能性がある。キャパシタがオープン故障した状態でアイドルストップを行ってしまうと、その後再始動条件が成立してもキャパシタからスタータに電力を供給できないため、エンジンを再始動できない。そのため、キャパシタのオープン故障の有無を判定して、オープン故障している場合に、例えばアイドルストップが行われないように制御する必要がある。オープン故障時には、キャパシタを充電する充電電流がゼロに近づく。 By the way, in the idle stop system, there is a possibility that an open failure occurs in which the connection between the capacitor and the charge / discharge control circuit is electrically opened. If the idle stop is performed in a state where the capacitor has an open failure, the engine cannot be restarted because power cannot be supplied from the capacitor to the starter even if the restart condition is subsequently satisfied. For this reason, it is necessary to determine whether or not there is an open failure of the capacitor, and to perform control so that, for example, an idle stop is not performed when there is an open failure. When an open failure occurs, the charging current for charging the capacitor approaches zero.
しかしながら、単に充電電流がゼロに近い場合にオープン故障が生じていると判定するだけでは、キャパシタの接続が正常でキャパシタが十分に充電された場合にも故障判定されてしまう。即ち、キャパシタのオープン故障の有無を正確に判定できないという問題がある。 However, simply determining that an open failure has occurred when the charging current is close to zero results in a failure determination even when the capacitor is connected normally and the capacitor is fully charged. That is, there is a problem that the presence or absence of an open failure of the capacitor cannot be accurately determined.
そこで、本発明は、キャパシタのオープン故障の有無を正確に判定できる充放電制御回路、車両用電源装置及び故障判定方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a charge / discharge control circuit, a vehicle power supply device, and a failure determination method that can accurately determine the presence or absence of an open failure of a capacitor.
本発明の一態様に係る充放電制御回路は、
キャパシタとスタータが接続される第１端子と、充放電可能なバッテリと発電部が接続される第２端子とを有し、前記キャパシタ及び前記バッテリの充放電を制御する充放電制御回路であって、
前記スタータは、前記第１端子から供給された電力を用いてエンジンを始動し、
前記発電部は、前記エンジンの回転により発電して、発電された電力に応じた電力を前記第２端子に出力し、
前記第１端子のキャパシタ電圧を昇圧又は降圧して前記第２端子に出力する放電状態と、前記第２端子のバッテリ電圧を昇圧又は降圧して前記第１端子に出力する充電状態と、を切り替え可能な電源回路と、
前記第１端子におけるキャパシタ充電電流と、前記キャパシタ電圧と、前記バッテリ電圧とを検出する検出部と、
充電モードになった時、前記電源回路を前記充電状態に切り替えて、前記キャパシタの充電を開始して前記キャパシタ電圧が目標電圧に近づくように前記電源回路を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定する
ことを特徴とする。
A charge / discharge control circuit according to one embodiment of the present invention includes:
A charge / discharge control circuit that has a first terminal to which a capacitor and a starter are connected, a second terminal to which a chargeable / dischargeable battery and a power generation unit are connected, and controls charge / discharge of the capacitor and the battery. ,
The starter starts the engine using the electric power supplied from the first terminal,
The power generation unit generates power by rotation of the engine, and outputs power corresponding to the generated power to the second terminal,
Switching between a discharging state in which the capacitor voltage at the first terminal is boosted or lowered and output to the second terminal and a charging state in which the battery voltage at the second terminal is boosted or lowered and output to the first terminal are switched. Possible power circuit,
A detection unit for detecting a capacitor charging current at the first terminal, the capacitor voltage, and the battery voltage;
A control unit that switches the power supply circuit to the charged state when the charging mode is entered, starts charging the capacitor, and controls the power supply circuit so that the capacitor voltage approaches a target voltage; and
The controller is
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred.
また、前記充放電制御回路において、
前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記バッテリ電圧が前記第２の規定電圧以上である場合には、前記キャパシタの充電開始から前記規定時間後に前記キャパシタ充電電流が前記規定電流を超えるよう、前記規定時間、前記規定電流および前記第２の規定電圧は設定されていてもよい。
In the charge / discharge control circuit,
When the capacitor does not have an open failure and the battery voltage is equal to or higher than the second specified voltage, the capacitor charging current exceeds the specified current after the specified time from the start of charging of the capacitor. The specified time, the specified current, and the second specified voltage may be set.
また、前記充放電制御回路において、
前記制御部は、前記キャパシタの充電開始から前記規定時間後に前記キャパシタ充電電流が前記規定電流を超えた場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定しなくてもよい。
In the charge / discharge control circuit,
The controller may not determine that an open failure of the capacitor has occurred when the capacitor charging current exceeds the specified current after the specified time from the start of charging of the capacitor.
また、前記充放電制御回路において、
前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記充電モードになる直前に前記キャパシタが十分に充電されている場合には、前記判定電圧が前記第１の規定電圧未満になるよう、前記第１の規定電圧は設定されていてもよい。
In the charge / discharge control circuit,
When the capacitor is not open-failed and the capacitor is sufficiently charged immediately before entering the charging mode, the first voltage is set so that the determination voltage is less than the first specified voltage. The specified voltage may be set.
本発明の一態様に係る車両用電源装置は、
キャパシタと、
充放電可能なバッテリと、
前記キャパシタが接続された第１端子と、前記バッテリが接続された第２端子とを有し、前記キャパシタ及び前記バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、
前記第１端子から供給された電力を用いてエンジンを始動するスタータと、
前記エンジンの回転により発電して、発電された電力に応じた電力を前記第２端子に出力する発電部と、を備え、
前記充放電制御回路は、
前記第１端子のキャパシタ電圧を昇圧又は降圧して前記第２端子に出力する放電状態と、前記第２端子のバッテリ電圧を昇圧又は降圧して前記第１端子に出力する充電状態と、を切り替え可能な電源回路と、
前記キャパシタ電圧及び前記バッテリ電圧を検出する検出部と、
充電モードになった時、前記電源回路を前記充電状態に切り替えて、前記キャパシタの充電を開始して前記キャパシタ電圧が目標電圧に近づくように前記電源回路を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定する
ことを特徴とする。
A power supply device for a vehicle according to an aspect of the present invention includes:
A capacitor;
A chargeable / dischargeable battery;
A charge / discharge control circuit which has a first terminal to which the capacitor is connected and a second terminal to which the battery is connected, and which controls charge / discharge of the capacitor and the battery;
A starter for starting the engine using the electric power supplied from the first terminal;
A power generation unit that generates electric power by rotating the engine and outputs electric power corresponding to the generated electric power to the second terminal,
The charge / discharge control circuit includes:
Switching between a discharging state in which the capacitor voltage at the first terminal is boosted or lowered and output to the second terminal and a charging state in which the battery voltage at the second terminal is boosted or lowered and output to the first terminal are switched. Possible power circuit,
A detection unit for detecting the capacitor voltage and the battery voltage;
A control unit that controls the power supply circuit so that the capacitor voltage approaches a target voltage by switching the power supply circuit to the charging state when charging mode is started and charging of the capacitor is started;
The controller is
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred.
本発明の一態様に係る故障判定方法は、
キャパシタとスタータが接続される第１端子と、充放電可能なバッテリと発電部が接続される第２端子とを有し、前記キャパシタ及び前記バッテリの充放電を制御する充放電制御回路であって、前記スタータは、前記第１端子から供給された電力を用いてエンジンを始動し、前記発電部は、前記エンジンの回転により発電して、発電された電力に応じた電力を前記第２端子に出力し、前記第１端子のキャパシタ電圧を昇圧又は降圧して前記第２端子に出力する放電状態と、前記第２端子のバッテリ電圧を昇圧又は降圧して前記第１端子に出力する充電状態と、を切り替え可能な電源回路と、前記第１端子におけるキャパシタ充電電流と、前記キャパシタ電圧と、前記バッテリ電圧とを検出する検出部と、充電モードになった時、前記電源回路を前記充電状態に切り替えて、前記キャパシタの充電を開始して前記キャパシタ電圧が目標電圧に近づくように前記電源回路を制御する制御部と、を備える充放電制御回路における故障判定方法において、
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定する
ことを特徴とする。
A failure determination method according to an aspect of the present invention includes:
A charge / discharge control circuit that has a first terminal to which a capacitor and a starter are connected, a second terminal to which a chargeable / dischargeable battery and a power generation unit are connected, and controls charge / discharge of the capacitor and the battery. The starter starts the engine using the power supplied from the first terminal, and the power generation unit generates power by rotation of the engine, and supplies the power corresponding to the generated power to the second terminal. A discharging state in which the capacitor voltage of the first terminal is boosted or stepped down and output to the second terminal; and a charging state in which the battery voltage of the second terminal is stepped up or stepped down and output to the first terminal; , A capacitor charging current at the first terminal, a detection unit for detecting the capacitor voltage, and the battery voltage, and the power supply circuit when in a charging mode. Switch to the charge state, and a control unit for the capacitor voltage begins to charge the capacitor to control the power supply circuit so as to approach the target voltage, the failure determination method in a charging and discharging control circuit comprising,
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred.
本発明によれば、（Ａ）目標電圧から、充電モードになる直前のキャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、（Ｂ）キャパシタの充電開始から規定時間経過し、（Ｃ）キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、（Ｄ）バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、キャパシタがオープン故障していると判定するようにしている。 According to the present invention, (A) the determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than the first specified voltage, and (B) a specified time elapses from the start of charging the capacitor, (C) When the capacitor charging current is not more than the specified current and (D) the battery voltage is not less than the second specified voltage, it is determined that the capacitor has an open failure.
よって、キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、充電モードになる直前にキャパシタが十分に充電されている場合には判定電圧が第１の規定電圧未満になるよう設定しておくことで、充電モードになった時点でキャパシタが既に十分に充電されている場合に、条件（Ａ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。 Therefore, if the capacitor is not open-failed and the capacitor is fully charged immediately before entering the charging mode, the charging voltage is set by setting the determination voltage to be lower than the first specified voltage. Since the condition (A) is not satisfied when the capacitor is already fully charged at the time of entering the mode, it is possible to prevent erroneous determination of an open failure.
また、キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合には、キャパシタの充電開始から規定時間後にキャパシタ充電電流が規定電流を超えるよう設定しておくことで、充電モードになった後でキャパシタが満充電になった場合に、条件（Ｂ），（Ｃ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。 If the capacitor is not open-failed and the battery voltage is greater than or equal to the second specified voltage, set the capacitor charging current to exceed the specified current after a specified time from the start of capacitor charging. Thus, when the capacitor is fully charged after entering the charging mode, the conditions (B) and (C) are not satisfied, so that an open failure can be prevented from being erroneously determined.
さらに、バッテリ電圧が第２の規定電圧未満でありキャパシタを十分に充電できない場合に、条件（Ｄ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。 Further, when the battery voltage is less than the second specified voltage and the capacitor cannot be charged sufficiently, the condition (D) is not satisfied, so that an open failure can be prevented from being erroneously determined.
従って、キャパシタのオープン故障の有無を正確に判定できる。その上、既存の回路に特別な回路を追加することなく、制御部による演算によってオープン故障の有無を判定できる。 Therefore, it is possible to accurately determine whether there is an open failure of the capacitor. In addition, the presence or absence of an open failure can be determined by calculation by the control unit without adding a special circuit to the existing circuit.
以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。この実施形態は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用電源装置１００の構成を示すブロック図である。この車両用電源装置１００は、自動車等の車両に搭載されるエネルギー回収形のアイドルストップシステムに用いられる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle
図１に示すように、車両用電源装置１００は、充放電制御回路１０と、キャパシタＣと、充放電可能なバッテリＢと、スタータ２０と、発電部（ＡＣＧ）３０と、を備える。
As shown in FIG. 1, the vehicle
充放電制御回路１０は、キャパシタＣとスタータ２０の一端が接続される第１端子Ｔ１と、バッテリＢと発電部３０と電装品負荷３００の一端が接続される第２端子Ｔ２とを有し、キャパシタＣ及びバッテリＢの充放電を制御する。
The charge /
キャパシタＣは、例えば、電気二重層キャパシタであり、エンジン２００を始動可能な容量を有している。キャパシタＣは、バッテリＢと比較して、充電と放電の反応が早く、また大電流での充放電が行える。
バッテリＢは、例えば、鉛バッテリなどの二次電池である。
The capacitor C is, for example, an electric double layer capacitor and has a capacity capable of starting the
The battery B is a secondary battery such as a lead battery, for example.
スタータ２０は、電動モータを含み、充放電制御回路１０の第１端子Ｔ１から供給された電力を用いてエンジン２００を始動する。アイドルストップ中に、運転者がアクセルを踏んだ場合などの所定の再始動条件が成立した場合、スタータ２０は、キャパシタＣの電力を用いてエンジン２００を再始動させる。
The
発電部３０は、車両の走行中やブレーキが踏まれた時などにエンジン２００の回転により発電して、発電された交流電力に応じた直流電力を充放電制御回路１０の第２端子Ｔ２に出力する。具体的には、発電部３０は、発電された交流電力を直流電力に変換してから出力する。
The
電装品負荷３００は、例えば、車両に設けられたオーディオ装置やナビゲーション装置などの各種負荷である。
The
キャパシタＣ、スタータ２０、バッテリＢ、発電部３０及び電装品負荷３００のそれぞれの他端は、接地されている。
The other ends of the capacitor C, the
充放電制御回路１０について、より詳細に説明する。充放電制御回路１０は、双方向昇降圧電源（電源回路）１１と、検出部１２と、制御部１３と、を有する。
The charge /
双方向昇降圧電源１１は、第１端子Ｔ１のキャパシタ電圧Ｖｃを昇圧又は降圧して第２端子Ｔ２に出力する放電状態と、第２端子Ｔ２のバッテリ電圧Ｖｂを昇圧又は降圧して第１端子Ｔ１に出力する充電状態と、を切り替え可能である。 The bidirectional buck-boost power supply 11 boosts or steps down the capacitor voltage Vc at the first terminal T1 and outputs it to the second terminal T2, and boosts or steps down the battery voltage Vb at the second terminal T2. The state of charge output at T1 can be switched.
検出部１２は、第１端子Ｔ１におけるキャパシタ充電電流Ｉｃと、第１端子Ｔ１のキャパシタ電圧Ｖｃと、第２端子Ｔ２のバッテリ電圧Ｖｂとを検出する。
The
制御部１３は、ＣＰＵなどのデジタル回路で構成され、外部からの信号に基づいて双方向昇降圧電源１１を制御する。制御部１３は、充電モードになった時、即ち、外部から充電指示が入力された場合又は外部からの信号に基づいて充電すべきと自ら判断した場合に、双方向昇降圧電源１１を充電状態に切り替えて、キャパシタＣの充電を開始してキャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｉに近づくように双方向昇降圧電源１１を制御する。目標電圧Ｖｉは、外部から制御部１３に直接入力されてもよく、外部からの信号に基づいて制御部１３が設定してもよい。 The control unit 13 is composed of a digital circuit such as a CPU, and controls the bidirectional step-up / down power supply 11 based on an external signal. When the control unit 13 enters the charging mode, that is, when a charging instruction is input from the outside or when it is determined that charging should be performed based on a signal from the outside, the bidirectional step-up / down power supply 11 is charged. To start charging the capacitor C and control the bidirectional buck-boost power supply 11 so that the capacitor voltage Vc approaches the target voltage Vi. The target voltage Vi may be directly input to the control unit 13 from the outside, or may be set by the control unit 13 based on a signal from the outside.
なお、制御部１３は外部からの各種信号に応じてキャパシタＣ及びバッテリＢの充放電に関する他の制御も行うが、本実施形態におけるキャパシタＣのオープン故障の有無の判定とは直接的に関連しないため、説明は省略する。 Note that the control unit 13 also performs other control related to charging and discharging of the capacitor C and the battery B according to various external signals, but is not directly related to the determination of the presence or absence of the open failure of the capacitor C in the present embodiment. Therefore, explanation is omitted.
制御部１３は、加えて、キャパシタＣのオープン故障の有無を判定する。キャパシタＣのオープン故障が生じている場合、キャパシタＣと第１端子Ｔ１との間、及び／又は、キャパシタＣと接地との間が、電気的に開放されている。 In addition, the control unit 13 determines whether there is an open failure of the capacitor C. When an open failure of the capacitor C occurs, the capacitor C and the first terminal T1 and / or the capacitor C and the ground are electrically opened.
具体的には、制御部１３は、
（Ａ）目標電圧Ｖｉから、充電モードになる直前のキャパシタ電圧Ｖｃを減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）キャパシタＣの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）キャパシタ充電電流Ｉｃが規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）バッテリ電圧Ｖｂが第２の規定電圧以上である場合、即ち４つの条件（Ａ）〜（Ｄ）が満たされた場合に、キャパシタＣのオープン故障が生じていると判定する。
Specifically, the control unit 13
(A) The determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage Vc immediately before entering the charging mode from the target voltage Vi is equal to or higher than the first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor C,
(C) the capacitor charging current Ic is equal to or less than a specified current, and
(D) When the battery voltage Vb is equal to or higher than the second specified voltage, that is, when the four conditions (A) to (D) are satisfied, it is determined that an open failure of the capacitor C has occurred.
これら規定時間、規定電流、第１の規定電圧および第２の規定電圧は、以下に説明するようにして予め設定され、制御部１３内の記憶部（図示せず）に予め記憶されている。 These specified time, specified current, first specified voltage, and second specified voltage are set in advance as described below and stored in advance in a storage unit (not shown) in the control unit 13.
キャパシタＣがオープン故障しておらず、且つ、充電モードになる直前にキャパシタＣが十分に充電されている場合には、判定電圧（＝Ｖｉ−Ｖｃ）が第１の規定電圧未満になるよう、第１の規定電圧は設定されている。これにより、充電モードになった時点でキャパシタＣが既に十分に充電されている場合に、キャパシタ充電電流Ｉｃが小さいことにより条件（Ｂ），（Ｃ）を満たしても、条件（Ａ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。 When the capacitor C is not open-failed and the capacitor C is sufficiently charged immediately before entering the charging mode, the determination voltage (= Vi−Vc) is less than the first specified voltage. The first specified voltage is set. As a result, even when the conditions (B) and (C) are satisfied because the capacitor charging current Ic is small when the capacitor C is already sufficiently charged when the charging mode is entered, the condition (A) is satisfied. Therefore, it is possible to prevent erroneous determination of an open failure.
一方、キャパシタＣがオープン故障していれば、キャパシタＣから第１端子Ｔ１に電圧が供給されないため、充電モードになる直前のキャパシタ電圧Ｖｃ（即ち、検出部１２が検出する第１端子Ｔ１の電圧）は、ほぼ０Ｖになっている。そのため、判定電圧（＝Ｖｉ−Ｖｃ）は目標電圧Ｖｉとほぼ等しくなり、条件（Ａ）を満たすことになる。従って、他の条件（Ｂ）〜（Ｄ）も満たせば、前述のように、キャパシタＣのオープン故障が生じていると正しく判定できる。
On the other hand, if the capacitor C has an open failure, no voltage is supplied from the capacitor C to the first terminal T1, and therefore the capacitor voltage Vc immediately before entering the charging mode (that is, the voltage of the first terminal T1 detected by the
また、キャパシタＣがオープン故障しておらず、且つ、バッテリ電圧Ｖｂが第２の規定電圧以上である場合には、キャパシタＣの充電開始から規定時間後にキャパシタ充電電流Ｉｃが規定電流を超えるよう、規定時間、規定電流および第２の規定電圧は設定されている。これにより、この場合、充電モードになる直前にキャパシタＣが十分に充電されておらず条件（Ａ）を満たしていても、条件（Ｂ），（Ｃ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。 Further, when the capacitor C does not have an open failure and the battery voltage Vb is equal to or higher than the second specified voltage, the capacitor charging current Ic exceeds the specified current after a specified time from the start of charging the capacitor C. The specified time, the specified current, and the second specified voltage are set. Thereby, in this case, even if the capacitor C is not sufficiently charged immediately before the charging mode is satisfied and the condition (A) is satisfied, the conditions (B) and (C) are not satisfied. You can avoid it.
つまり、制御部１３は、キャパシタの充電開始から規定時間後にキャパシタ充電電流Ｉｃが規定電流を超えた場合に、キャパシタＣのオープン故障が生じていると判定しない。 That is, the control unit 13 does not determine that an open failure of the capacitor C has occurred when the capacitor charging current Ic exceeds the specified current after a specified time from the start of charging the capacitor.
さらに、バッテリ電圧Ｖｂが第２の規定電圧未満でありキャパシタＣを十分に充電できない場合に、条件（Ｄ）を満たさないため、オープン故障を誤判定しないようにできる。つまり、条件（Ａ）を満たしていると共に、キャパシタＣがオープン故障しておらず、単にバッテリ電圧Ｖｂが第２の規定電圧未満であるために条件（Ｂ），（Ｃ）も満たしてしまっている場合であっても、オープン故障を誤判定しない。 Furthermore, when the battery voltage Vb is less than the second specified voltage and the capacitor C cannot be charged sufficiently, the condition (D) is not satisfied, so that an open failure can be prevented from being erroneously determined. That is, the condition (A) is satisfied, the capacitor C is not open-failed, and the battery voltage Vb is simply less than the second specified voltage, so the conditions (B) and (C) are also satisfied. Even if it is, it does not misdetermine an open failure.
このように、本実施形態によれば、キャパシタＣのオープン故障の有無を正確に判定できる。
その上、既存の回路に特別な回路を追加することなく、制御部１３による演算によってオープン故障の有無を判定できる。例えば、制御部１３の制御プログラムを変更するだけで本実施形態の故障判定を実現できる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to accurately determine whether or not the capacitor C has an open failure.
In addition, the presence or absence of an open failure can be determined by calculation by the control unit 13 without adding a special circuit to the existing circuit. For example, the failure determination of this embodiment can be realized only by changing the control program of the control unit 13.
よって、車両に設けられた図示しないＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）は、この判定結果を用いて、キャパシタＣがオープン故障している場合には、例えばアイドルストップが行われないように車両の各部を制御することができる。これにより、アイドルストップ後にエンジン２００を再始動できないという状態を回避することができる。
Therefore, an ECU (engine control unit) (not shown) provided in the vehicle uses the determination result to control each part of the vehicle so that, for example, an idle stop is not performed when the capacitor C has an open failure. can do. Thereby, the state where
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, a concrete structure is not limited to the said embodiment, It can implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１０ 充放電制御回路
１１ 双方向昇降圧電源（電源回路）
１２ 検出部
１３ 制御部
Ｃ キャパシタ
Ｂ バッテリ
２０ スタータ
３０ 発電部
１００ 車両用電源装置
10 Charge / Discharge Control Circuit 11 Bidirectional Buck-Boost Power Supply (Power Supply Circuit)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スタータは、前記第１端子を介して前記キャパシタから供給された電力を用いてエンジンを始動し、
前記発電部は、前記エンジンの回転により発電して、発電された電力に応じた電力を前記第２端子に出力し、
前記第１端子のキャパシタ電圧を昇圧又は降圧して前記第２端子に出力する放電状態と、前記第２端子のバッテリ電圧を昇圧又は降圧して前記第１端子に出力する充電状態と、を切り替え可能な電源回路と、
前記第１端子におけるキャパシタ充電電流と、前記キャパシタ電圧と、前記バッテリ電圧とを検出する検出部と、
充電モードになった時、前記電源回路を前記充電状態に切り替えて、前記キャパシタの充電を開始して前記キャパシタ電圧が目標電圧に近づくように前記電源回路を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定し、
前記第１の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記充電モードになる直前に前記キャパシタが十分に充電されている場合に、前記判定電圧が前記第１の規定電圧未満になるように設定されており、
前記規定時間、前記規定電流および前記第２の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記バッテリ電圧が前記第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタの充電開始から前記規定時間後に前記キャパシタ充電電流が前記規定電流を超えるように設定されていることを特徴とする充放電制御回路。 A charge / discharge control circuit that has a first terminal to which a capacitor and a starter are connected, a second terminal to which a chargeable / dischargeable battery and a power generation unit are connected, and controls charge / discharge of the capacitor and the battery. ,
The starter starts an engine using electric power supplied from the capacitor via the first terminal,
The power generation unit generates power by rotation of the engine, and outputs power corresponding to the generated power to the second terminal,
Switching between a discharging state in which the capacitor voltage at the first terminal is boosted or lowered and output to the second terminal and a charging state in which the battery voltage at the second terminal is boosted or lowered and output to the first terminal are switched. Possible power circuit,
A detection unit for detecting a capacitor charging current at the first terminal, the capacitor voltage, and the battery voltage;
A control unit that switches the power supply circuit to the charged state when the charging mode is entered, starts charging the capacitor, and controls the power supply circuit so that the capacitor voltage approaches a target voltage; and
The controller is
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred ;
The first specified voltage is lower than the first specified voltage when the capacitor is not open-failed and the capacitor is sufficiently charged immediately before the charging mode is entered. Is set to be
The specified time, the specified current, and the second specified voltage are determined from the start of charging of the capacitor when the capacitor is not open-failed and the battery voltage is equal to or higher than the second specified voltage. A charge / discharge control circuit , wherein the capacitor charging current is set to exceed the specified current after the specified time .
充放電可能なバッテリと、
前記キャパシタが接続された第１端子と、前記バッテリが接続された第２端子とを有し、前記キャパシタ及び前記バッテリの充放電を制御する充放電制御回路と、
前記第１端子を介して前記キャパシタから供給された電力を用いてエンジンを始動するスタータと、
前記エンジンの回転により発電して、発電された電力に応じた電力を前記第２端子に出力する発電部と、を備え、
前記充放電制御回路は、
前記第１端子のキャパシタ電圧を昇圧又は降圧して前記第２端子に出力する放電状態と、前記第２端子のバッテリ電圧を昇圧又は降圧して前記第１端子に出力する充電状態と、を切り替え可能な電源回路と、
前記第１端子におけるキャパシタ充電電流、前記キャパシタ電圧及び前記バッテリ電圧を検出する検出部と、
充電モードになった時、前記電源回路を前記充電状態に切り替えて、前記キャパシタの充電を開始して前記キャパシタ電圧が目標電圧に近づくように前記電源回路を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定し、
前記第１の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記充電モードになる直前に前記キャパシタが十分に充電されている場合に、前記判定電圧が前記第１の規定電圧未満になるように設定されており、
前記規定時間、前記規定電流および前記第２の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記バッテリ電圧が前記第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタの充電開始から前記規定時間後に前記キャパシタ充電電流が前記規定電流を超えるように設定されていることを特徴とする車両用電源装置。 A capacitor;
A chargeable / dischargeable battery;
A charge / discharge control circuit which has a first terminal to which the capacitor is connected and a second terminal to which the battery is connected, and which controls charge / discharge of the capacitor and the battery;
A starter for starting an engine using electric power supplied from the capacitor via the first terminal;
A power generation unit that generates electric power by rotating the engine and outputs electric power corresponding to the generated electric power to the second terminal,
The charge / discharge control circuit includes:
Switching between a discharging state in which the capacitor voltage at the first terminal is boosted or lowered and output to the second terminal and a charging state in which the battery voltage at the second terminal is boosted or lowered and output to the first terminal are switched. Possible power circuit,
A detection unit for detecting a capacitor charging current, the capacitor voltage, and the battery voltage at the first terminal ;
A control unit that controls the power supply circuit so that the capacitor voltage approaches a target voltage by switching the power supply circuit to the charging state when charging mode is started and charging of the capacitor is started;
The controller is
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred ;
The first specified voltage is lower than the first specified voltage when the capacitor is not open-failed and the capacitor is sufficiently charged immediately before the charging mode is entered. Is set to be
The specified time, the specified current, and the second specified voltage are determined from the start of charging of the capacitor when the capacitor is not open-failed and the battery voltage is equal to or higher than the second specified voltage. A power supply device for a vehicle , wherein the capacitor charging current is set to exceed the specified current after the specified time .
（Ａ）前記目標電圧から、前記充電モードになる直前の前記キャパシタ電圧を減算した判定電圧が、第１の規定電圧以上であり、
（Ｂ）前記キャパシタの充電開始から規定時間経過し、
（Ｃ）前記キャパシタ充電電流が規定電流以下であり、且つ、
（Ｄ）前記バッテリ電圧が第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタのオープン故障が生じていると判定し、
前記第１の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記充電モードになる直前に前記キャパシタが十分に充電されている場合に、前記判定電圧が前記第１の規定電圧未満になるように設定されており、
前記規定時間、前記規定電流および前記第２の規定電圧は、前記キャパシタがオープン故障しておらず、且つ、前記バッテリ電圧が前記第２の規定電圧以上である場合に、前記キャパシタの充電開始から前記規定時間後に前記キャパシタ充電電流が前記規定電流を超えるように設定されていることを特徴とする故障判定方法。 A charge / discharge control circuit that has a first terminal to which a capacitor and a starter are connected, a second terminal to which a chargeable / dischargeable battery and a power generation unit are connected, and controls charge / discharge of the capacitor and the battery. The starter starts the engine using the electric power supplied from the capacitor via the first terminal , and the power generation unit generates electric power by rotating the engine and generates electric power according to the generated electric power. A discharge state in which the voltage is output to the second terminal, the capacitor voltage of the first terminal is boosted or stepped down and output to the second terminal, and the battery voltage of the second terminal is boosted or stepped down to the first terminal. A power supply circuit that can switch between output charge states, a capacitor charging current at the first terminal, a capacitor voltage, a detection unit that detects the battery voltage, and a charging mode. A control unit that switches the power supply circuit to the charging state, starts charging the capacitor, and controls the power supply circuit so that the capacitor voltage approaches a target voltage. In the failure judgment method,
(A) A determination voltage obtained by subtracting the capacitor voltage immediately before entering the charging mode from the target voltage is equal to or higher than a first specified voltage,
(B) A specified time has elapsed from the start of charging of the capacitor,
(C) the capacitor charging current is not more than a specified current, and
(D) When the battery voltage is equal to or higher than a second specified voltage, it is determined that an open failure of the capacitor has occurred ;
The first specified voltage is lower than the first specified voltage when the capacitor is not open-failed and the capacitor is sufficiently charged immediately before the charging mode is entered. Is set to be
The specified time, the specified current, and the second specified voltage are determined from the start of charging of the capacitor when the capacitor is not open-failed and the battery voltage is equal to or higher than the second specified voltage. The failure determination method , wherein the capacitor charging current is set to exceed the specified current after the specified time .
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