JP6801367B2 - 車両用電源システムの制御方法および車両用電源システム - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1の車両用電源システム1の構成図である。
実施形態1の車両用電源システム(以下、電源システム)1は、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行する車両に搭載されている。電源システム1は、ジェネレータ(発電機)2、スタータ3、鉛酸蓄電池(第1蓄電デバイス)4、リチウムイオン蓄電池(第2蓄電デバイス)5、リレー6、電装品7およびコントローラ8を有する。鉛酸蓄電池4、リチウムイオン蓄電池5、スタータ3および電装品7は、給電線9によりジェネレータ2に対して並列に接続する。給電線9は、上記の各電気要素について相互に給電経路を形成する。
スタータ3は、エンジン始動時にエンジンのクランク軸と歯車機構を介して噛み合い、クランク軸に対して外部よりトルクを与えてエンジンを始動させる。
リチウムイオン蓄電池5は、電極にリチウムイオンを用いた蓄電池である。リチウムイオン蓄電池5は、鉛酸蓄電池4に比べて部品の内部抵抗が小さいため、大電流充電(短時間充電)および大電流放電(高出力)の特性に優れている。リチウムイオン蓄電池5は、複数の単電池を直列に接続した組電池を有する。
リレー6は、リチウムイオン蓄電池5のプラス端子側でリチウムイオン蓄電池5と直列に接続する。リレー6は、ジェネレータ2およびリチウムイオン蓄電池5間の導通および遮断を切り替える。リレー6は、非通電時にオフ(開)し、通電時にオン(閉)するノーマルオープン型の機械式リレーである。リレー6の開閉は、コントローラ8が行う。
図2は、コントローラ8の処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ8は、この処理を所定のサンプリング周期で繰り返し実行する。
ステップS1では、イグニッションスイッチ信号がオンであるかを判定する。YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS3へ進む。
ステップS2では、鉛酸蓄電池4のSOCが充電完了を示す所定%(例えば80%)以上であるかを判定する。YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はステップS5へ進む。SOCの算出方法は任意であり、例えば周知の充電積算法や開放電圧法等を用いて算出する。
ステップS3では、リレー6をオフ(開)する。
ステップS4では、リレー6をオン(閉)する。
ステップS6では、自動運転スイッチ信号がオンであるかを判定する。YESの場合はステップS10へ進み、NOの場合はリターンへ進む。
ステップS7では、鉛酸蓄電池4およびリチウムイオン蓄電池5の開放電圧に応じて、ジェネレータ2の指示電圧を第2指示電圧に設定する。第2指示電圧は、鉛酸蓄電池4の開放電圧よりも高く、かつ、リチウムイオン蓄電池5の開放電圧以下の値とする。
ステップS8では、ジェネレータ2の指示電圧を第1指示電圧に設定する。第1指示電圧は固定値であり、ジェネレータ2の出力電圧の最大値とする。
ステップS9では、リレー6をオンする。
ステップS10では、自動運転を許可する。
図2に示したフローチャートにおいて、イグニッションオフ時は、S1→S3へと進む流れとなり、リレー6をオフし、リチウムイオン蓄電池5を電源システム1から切り離す。よって、イグニッションオフ時には、鉛酸蓄電池4のみが電装品7へ電力を供給する。
イグニッションスイッチがオンされると、S1→S2→S5→S8へと進む流れとなり、エンジン始動後、ジェネレータ2の出力電圧を第1指示電圧に維持する。よって、鉛酸蓄電池4の充電が完了するまでの間に、自動運転スイッチがオンされない場合には、鉛酸蓄電池4をジェネレータ2の最大出力電圧で充電する。
鉛酸蓄電池4の充電完了前に自動運転スイッチがオンされると、S1→S2→S5→S7→S9→S10へと進む流れとなり、ジェネレータ2の出力電圧を第2指示電圧に設定してからリレー6をオンし、リチウムイオン蓄電池5を電源システム1に接続すると共に、自動運転を許可する。第2指示電圧はリチウムイオン蓄電池5の開放電圧以下であるため、リチウムイオン蓄電池5は充電されず、鉛酸蓄電池4の充電は継続される。その後、鉛酸蓄電池4の充電完了前に自動運転スイッチがオフされると、S1→S2→S5→S8へと進む流れに戻り、リチウムイオン蓄電池5を電源システム1から切り離し、鉛酸蓄電池4をジェネレータ2の最大出力電圧で充電する。
このため、上記鉛酸蓄電池の充電中にドライバが自動運転スイッチをオンしても、リチウムイオン蓄電池がシステムから切り離されているため、自動運転モードに移行できず、ドライバの利便性を損なう。
図3は、鉛酸蓄電池(LAB)4およびリチウムイオン蓄電池(LIB)5のSOC-OCV特性図である。電源システム1における鉛酸蓄電池4およびリチウムイオン蓄電池5のSOC常用域は、両特性曲線の交点よりも高いSOCの領域(例えば50〜80%)である。図3に示すように、SOC常用域では、SOCが同じ場合、鉛酸蓄電池4の開放電圧はリチウムイオン蓄電池5の開放電圧よりも低くなる。また、イグニッションオフ時間が長いほど、初回エンジン始動直後における鉛酸蓄電池4のSOCはリチウムイオン蓄電池5のSOCよりも低下している。したがって、鉛酸蓄電池4およびリチウムイオン蓄電池5の常用域において、鉛酸蓄電池4の開放電圧は、リチウムイオン蓄電池5の開放電圧よりも常に低い値となる。よって、リチウムイオン蓄電池5を電源システム1と接続した状態であっても、ジェネレータ2の出力電圧を第1指示電圧(最大出力電圧)からリチウムイオン蓄電池5の開放電圧以下まで低下させることにより、リチウムイオン蓄電池5を充電せずに、鉛酸蓄電池4のみを充電できる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は、実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、第1蓄電デバイスおよび第2蓄電デバイスの一方をキャパシタとしてもよい。
2 ジェネレータ(発電機)
3スタータ
4 鉛酸蓄電池(第1蓄電デバイス)
5 リチウムイオン蓄電池(第2蓄電デバイス)
6 リレー
7 電装品
8 コントローラ
9 給電線
Claims (3)
- 内燃機関により駆動される発電機と、
前記発電機に対してそれぞれ並列に接続する第1蓄電デバイス、第2蓄電デバイスおよび電装品と、
前記発電機および前記第2蓄電デバイス間の導通および遮断を切り替えるリレーと、
を備え、
前記第2蓄電デバイスは、前記第1蓄電デバイスよりも内部抵抗が小さなものであり、
前記電装品は、自動運転に用いられるアクチュエータやコントローラを含むものである、
車両用電源システムの制御方法であって、
前記リレーのオフ状態で前記第1蓄電デバイスを充電中にドライバの自動運転要求がなされると、前記リレーをオン状態とし、前記発電機の出力電圧を、前記第1蓄電デバイスの開放電圧よりも高く、かつ、前記第2蓄電デバイスの開放電圧以下の値まで低下させる車両用電源システムの制御方法。 - 請求項1に記載の車両用電源システムの制御方法において、
イグニッションオフ時に前記リレーをオフ状態とし、イグニッションオンからの初回内燃機関始動後に前記第1蓄電デバイスの充電が完了すると前記リレーをオン状態とする車両用電源システムの制御方法。 - 内燃機関により駆動される発電機と、
前記発電機に対してそれぞれ並列に接続する第1蓄電デバイス、前記第2蓄電デバイスおよび電装品と、
前記発電機および前記第2蓄電デバイス間の導通および遮断を切り替えるリレーと、
前記発電機の出力電圧および前記リレーの開閉を制御するコントローラと、
を備え、
前記第2蓄電デバイスは、前記第1蓄電デバイスよりも内部抵抗が小さなものであり、
前記電装品は、自動運転に用いられるアクチェータやコントローラを含むものであり、
前記コントローラは、前記リレーのオフ状態で前記第1蓄電デバイスを充電中にドライバの自動運転要求がなされると、前記リレーをオン状態とし、前記発電機の出力電圧を、前記第1蓄電デバイスの開放電圧よりも高く、かつ、前記第2蓄電デバイスの開放電圧以下の値まで低下させる車両用電源システム。
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