JP6834911B2 - Vehicle power supply system - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、車両用電源システムに関する。特に、走行用モータのための高電圧電源と、補機のための低電圧電源を備えた車両用電源システムに関する。 The technology disclosed herein relates to a vehicle power supply system. In particular, it relates to a vehicle power supply system having a high voltage power supply for a traction motor and a low voltage power supply for an auxiliary machine.
電気自動車(燃料電池車とハイブリッド車を含む)は、走行用モータのための高電圧電源(主電源)と、補機のための低電圧電源(補機電源)を備えている。「補機」とは、動作電圧が走行用モータの電圧よりも低く、動作電圧が概ね50ボルト以下の車載機器の総称である。走行用モータの駆動電圧は100ボルトよりも大きく、主電源の出力電圧は100ボルトを超える。即ち、補機電源の出力電圧は主電源の出力電圧よりも低い。主電源の典型は、リチウムイオンバッテリや燃料電池である。補機電源には、再充電可能な二次電池が採用される。補機電源の典型は鉛バッテリである。特許文献1、2に、そのような電源システムが例示されている。
Electric vehicles (including fuel cell vehicles and hybrid vehicles) are equipped with a high-voltage power supply (main power supply) for a traveling motor and a low-voltage power supply (auxiliary power supply) for auxiliary equipment. "Auxiliary equipment" is a general term for in-vehicle devices having an operating voltage lower than that of a traveling motor and an operating voltage of approximately 50 volts or less. The drive voltage of the traction motor is higher than 100 volts, and the output voltage of the main power supply exceeds 100 volts. That is, the output voltage of the auxiliary power supply is lower than the output voltage of the main power supply. Typical main power sources are lithium-ion batteries and fuel cells. A rechargeable secondary battery is used as the auxiliary power supply. A typical auxiliary power source is a lead battery.
主電源は、システムメインリレ−を介して電力変換器に接続されている。電力変換器は、主電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する。電力変換器は、主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを備えている。コンデンサは、主電源から供給される電流を平滑化するために備えられていたり、チョッパタイプの電圧コンバータなどにおいて電力エネルギを一時的に蓄えるために備えられている。車両のメインスイッチがオンされたとき、システムメインリレ−を閉じて電力変換器を高電圧電源に接続すると、システムメインリレ−を通じてコンデンサへ大きな電流が流れる。いきなり大電流が流れるとシステムメインリレ−が溶着するおそれがある。そこで、特許文献1の電源システムでは、システムメインリレ−を閉じるのに先立って、補機バッテリを使ってコンデンサを充電する。システムメインリレ−を閉じる前のコンデンサの充電は、プリチャージと称される。
The main power supply is connected to the power converter via the system main relay. The power converter converts the power of the main power source into the driving power of the traveling motor. The power converter includes a capacitor connected between the positive and negative electrodes of the main power supply. The capacitor is provided to smooth the current supplied from the main power supply, or is provided to temporarily store electric power energy in a chopper type voltage converter or the like. When the main switch of the vehicle is turned on, if the system main relay is closed and the power converter is connected to the high voltage power supply, a large current flows through the system main relay to the capacitor. If a large current suddenly flows, the system main relay may be welded. Therefore, in the power supply system of
特許文献1の電源システムは、低電圧端が補機電源に接続されており、高電圧端がシステムメインリレ−を介さずに電力変換器に接続されている昇圧コンバータを備えている。電源システムのコントローラは、システムメインリレ−を閉じるのに先立って、昇圧コンバータを作動させ、補機電源の電力でコンデンサをプリチャージする。
The power supply system of
補機電源は、様々な補機に電力を供給する。エアコン、ルームランプ、カーナビゲーションなどのほか、電源システムのコントローラを含む種々のコントローラも補機に属し、補機電源から電力供給を受ける。補機の中には、車両のメインスイッチがオンされると起動時の初期化処理を行うものもある。補機電源が劣化している場合、コンデンサの充電を開始すると他の補機への供給電力が不足し、他の補機が初期化処理を完遂できなくなるおそれがある。本明細書は、システムメインリレ−を閉じる前のプリチャージの段階で補機電源の性能劣化を判定することのできる技術を提供する。 The auxiliary power supply supplies power to various auxiliary machines. In addition to air conditioners, room lamps, car navigation systems, etc., various controllers including the controller of the power supply system also belong to the auxiliary equipment and receive power from the auxiliary equipment power supply. Some auxiliary machines perform initialization processing at startup when the main switch of the vehicle is turned on. If the auxiliary power supply is deteriorated, when charging of the capacitor is started, the power supplied to the other auxiliary equipment may be insufficient, and the other auxiliary equipment may not be able to complete the initialization process. The present specification provides a technique capable of determining the performance deterioration of the auxiliary power supply at the stage of precharging before closing the system main relay.
本明細書が開示する電源システムは、主電源と補機電源と電力変換器とリレーと昇圧コンバータとコントローラを備えている。電力変換器は、主電源の出力電力を変換するデバイスであり、主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを有している。リレーは、電力変換器と主電源の間の接続と遮断を切り換える。補機電源は、出力電圧が主電源の出力電圧よりも低い。昇圧コンバータは、低電圧端が補機電源に接続されており、高電圧端がリレーを介さずに電力変換器に接続されている。コントローラは、リレーが電力変換器を主電源に接続するのに先立って昇圧コンバータを動作させてコンデンサを充電する。コントローラは、コンデンサの充電を開始した後に、補機電源の電圧が所定の電圧閾値を下回った場合、補機電源の電圧が電圧閾値に回復するまで、昇圧コンバータの出力電流を下げていく。コントローラは、補機電源の電圧が閾値電圧に回復する前に出力電流が所定の第1電流閾値を下回り、かつ、補機電源の電流が所定の第2電流閾値を下回ったら補機電源の異常を通知する信号を出力する。 The power supply system disclosed herein includes a main power supply, an auxiliary power supply, a power converter, a relay, a boost converter, and a controller. The power converter is a device that converts the output power of the main power supply, and has a capacitor connected between the positive electrode and the negative electrode of the main power supply. The relay switches the connection and disconnection between the power converter and the mains. The output voltage of the auxiliary power supply is lower than the output voltage of the main power supply. The boost converter has a low voltage end connected to the auxiliary power supply and a high voltage end connected to the power converter without a relay. The controller operates a boost converter to charge the capacitor prior to the relay connecting the power converter to the mains. When the voltage of the auxiliary power supply falls below a predetermined voltage threshold after starting charging of the capacitor, the controller lowers the output current of the boost converter until the voltage of the auxiliary power supply recovers to the voltage threshold. In the controller, if the output current falls below the predetermined first current threshold value before the auxiliary power supply voltage recovers to the threshold voltage, and the auxiliary power supply current falls below the predetermined second current threshold value, the auxiliary power supply is abnormal. Outputs a signal to notify.
本明細書が開示する電源システムでは、コンデンサの充電を開始した後、コントローラは補機電源の電圧をモニタする。そして、補機電源の電圧が所定の電圧閾値を下回らないように、昇圧コンバータの出力電流を下げる。コントローラは、昇圧コンバータの出力電流を所定の第1電流閾値まで下げても補機電源の電圧が回復せず、かつ、補機電源の電流が所定の第2電流閾値を下回っている場合、補機電源が劣化していると判断し、補機電源の異常を通知する信号を出力する。この電源システムは、リレーを閉じる前に補機電源の劣化を検知することができる。なお、補機電源の電圧と比較される電圧閾値には、車両の主要なデバイスの初期化に必要な電圧を上回る値に予め設定されている。第1電流閾値には、補機電源の性能が正常範囲か否かを判定し得る昇圧コンバータの出力電流値に予め設定されている。第2電流閾値には、車両のメインスイッチが入れられたときに補機が初期化動作などで消費する総消費電流の想定値に安全係数を乗じた値が予め設定されている。補機電源の電流を第2電流閾値と比較するのは、例えば、エアコンが最大出力で動作している場合など、想定以上に補機が電流を消費している場合には、補機電源は劣化していなくとも十分なプリチャージ電流を供給できない場合があるからである。補機電源の電流を第2電流閾値と比較するのは、上記の場合に補機電源が劣化していると誤判定しないようにするためである。補機電源の異常を通知する信号の例は、インストルメントパネルに対して補機電源異常の警告ランプを点灯させる指令信号である。 In the power supply system disclosed herein, the controller monitors the voltage of the auxiliary power supply after starting charging of the capacitor. Then, the output current of the boost converter is lowered so that the voltage of the auxiliary power supply does not fall below a predetermined voltage threshold value. The controller compensates when the voltage of the auxiliary power supply does not recover even if the output current of the boost converter is lowered to the predetermined first current threshold value, and the current of the auxiliary power supply is lower than the predetermined second current threshold value. It is determined that the machine power supply has deteriorated, and a signal is output to notify the abnormality of the auxiliary machine power supply. This power supply system can detect deterioration of the auxiliary power supply before closing the relay. The voltage threshold value to be compared with the voltage of the auxiliary power supply is preset to a value higher than the voltage required for initializing the main devices of the vehicle. The first current threshold is preset to the output current value of the boost converter that can determine whether or not the performance of the auxiliary power supply is within the normal range. The second current threshold value is preset by multiplying the estimated value of the total current consumption consumed by the auxiliary machine in the initialization operation or the like when the main switch of the vehicle is turned on by the safety factor. The current of the auxiliary power supply is compared with the second current threshold when the auxiliary power supply consumes more current than expected, for example, when the air conditioner is operating at the maximum output. This is because a sufficient precharge current may not be supplied even if it is not deteriorated. The reason why the current of the auxiliary power supply is compared with the second current threshold value is to prevent erroneous determination that the auxiliary power supply is deteriorated in the above case. An example of a signal for notifying an abnormality of the auxiliary power supply is a command signal for lighting the warning lamp of the auxiliary power supply abnormality to the instrument panel.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.
図面を参照して実施例の電源システム10を説明する。実施例の電源システム10はハイブリッド車100に搭載されている。図1に、電源システム10を含むハイブリッド車100の電力系のブロック図を示す。ハイブリッド車100は、走行用モータ50とエンジン51を備えている。走行用モータ50の出力トルクとエンジン51の出力トルクはギアセット52で合成されて車軸53へ伝達される。
The
ハイブリッド車100は、電源システム10と走行用モータ50とエンジン51のほか、メインスイッチ41、インストルメントパネル42、エンジンコントローラ32、エアコン33、カーナビゲーション34を備えている。エンジンコントローラ32、エアコン33、カーナビゲーション34は、補機電力線31を通じて補機バッテリ15から電力の供給を受ける。詳しくは後述するが、電源システム10が備えているコントローラ13も補機バッテリ15から電力の供給を受ける。補機バッテリ15から電力の供給を受けるデバイスの総称が「補機」である。以下では、エンジンコントローラ32、エアコン33、カーナビゲーション34、コントローラ13などの補機を総称する場合には補機30と表記する。
The
電源システム10は、走行用モータ50と補機30に電力を供給するシステムである。電源システム10は、メインバッテリ11、補機バッテリ15、システムメインリレ−12、電力変換器20、昇圧コンバータ14、コントローラ13を備えている。
The
メインバッテリ11は、主に、走行用モータ50のための電源である。メインバッテリ11は、例えば、再充電が可能なリチウムイオンバッテリである。メインバッテリ11の出力電圧は例えば200ボルトである。
The
先に述べたように、補機バッテリ15は、補機30に電力を供給するための電源である。補機バッテリ15の出力電圧は、メインバッテリ11の出力電圧よりも低く、例えば、12ボルト、24ボルト、あるいは、48ボルトである。補機バッテリ15も再充電が可能な二次バッテリであり、例えば鉛バッテリである。補機バッテリ15は、車両に張り巡らされている補機電力線31を介して、図示されていない多数の補機に電力を供給する。なお、補機バッテリ15の負極と補機30の負極は、グランドを介して接続される。補機電力系は、車両のボディがグランド端子に相当する。
As described above, the
電力変換器20は、システムメインリレ−12を介してメインバッテリ11と接続されている。電力変換器20は、メインバッテリ11の出力電力を走行用モータ50の駆動電力に変換する。電力変換器20は、双方向DC−DCコンバータ回路21、インバータ回路22、コンデンサ23を備えている。走行用モータ50の駆動電圧は200ボルトから600ボルトの間である。走行用モータ50の駆動電圧目標がメインバッテリ11の出力電圧よりも高い場合、双方向DC−DCコンバータ回路21が、メインバッテリ11の出力電圧を走行用モータ50の駆動電圧まで昇圧する。インバータ回路22が、昇圧された直流電力を、走行用モータ50を駆動するための交流電力に変換する。以下では、説明の便宜のため、双方向DC−DCコンバータ回路21を単純に双方向コンバータ回路21と称する。
The
走行用モータ50は、運転者がブレーキペダルを踏んだとき、車両の慣性力を利用して発電する。走行用モータ50が発電した電力は回生電力と称される。インバータ回路22は、交流の回生電力を直流電力に変換して双方向コンバータ回路21に送ることもできる。双方向コンバータ回路21は、直流電力に変換された回生電力をメインバッテリ11の電圧まで降圧する。降圧された回生電力でメインバッテリ11が充電される。
When the driver depresses the brake pedal, the traveling
双方向コンバータ回路21の回路構成を説明する。双方向コンバータ回路21は、2個のトランジスタ211、212、2個のダイオード215、216、リアクトル213、コンデンサ214で構成される。2個のトランジスタ211、212は、双方向コンバータ回路21のインバータ側の端子(正極端子203と負極端子204)の間で直列に接続される。ダイオード215はトランジスタ211に逆並列に接続され、ダイオード216はトランジスタ212に逆並列に接続される。ダイオード215、216は、オフ時のトランジスタ211、212を迂回して電流を流すために備えられている。
The circuit configuration of the
リアクトル213の一端は、トランジスタ211、212の直列接続の中点に接続され、他端は、双方向コンバータ回路21のバッテリ側の正極端子201に接続される。コンデンサ214は、双方向コンバータ回路21のバッテリ側の正極端子201と負極端子202の間に接続される。双方向コンバータ回路21のバッテリ側の負極端子202とインバータ側の負極端子204は直接に接続されている。
One end of the
直列接続の正極側のトランジスタ211が主に降圧動作に関与し、負極側のトランジスタ212が主に昇圧動作に関与する。図1の双方向コンバータ回路21の回路構成と動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
The
コンデンサ214は、双方向コンバータ21回路において、電気エネルギを一時的に蓄える役割を果たす。双方向コンバータ回路21とインバータ回路22の間には、メインバッテリ11から送られる電流を平滑化するコンデンサ23が並列に接続されている。図1に示されているように、コンデンサ214、23は、システムメインリレ−12を介してメインバッテリ11の正極と負極の間に接続されている。
The
システムメインリレ−12は、電力変換器20とメインバッテリ11の間を接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレ−12は、電源システム10のコントローラ13によって制御される。コントローラ13は、車両のメインスイッチ41がオンされると、コンデンサ214、23のプリチャージ(後述)の後、システムメインリレ−12を閉じ、電力変換器20をメインバッテリ11に接続する。なお、図1における点線矢印線は、信号線を表している。
The system
昇圧コンバータ14は、低電圧端142が補機バッテリ15に接続されており、高電圧端141がシステムメインリレ−12よりも電力変換器20の側で電力変換器20に接続されている。別言すれば、昇圧コンバータ14の高電圧端141は、システムメインリレ−12を介さずに電力変換器20に接続されている。昇圧コンバータ14は、補機バッテリ15の出力電圧を昇圧して電力変換器20(コンデンサ214、23)に供給することができる。
In the boost converter 14, the
コントローラ13は、システムメインリレ−12と昇圧コンバータ14を制御する。コントローラ13は、CPU131とメモリ132を備えており、メモリ132に格納されたブログラムをCPU131が実行することで、様々な処理を実行することができる。電源システム10は、補機バッテリ15の電圧を計測する電圧センサ17と補機バッテリ15の電流を計測する電流センサ16を備えており、それらのセンサのデータはコントローラ13に送られる。コントローラ13はインストルメントパネル42とも接続されており、後述する補機バッテリ15の異常を検知すると、異常を知らせる信号(異常通知信号)をインストルメントパネル42へ出力する。異常通知信号を受けたインストルメントパネル42は、乗員に補機バッテリ15の異常を知らせるランプを点灯させる。
The
図1のブロック図から理解されるように、システムメインリレ−12を閉じると、メインバッテリ11の電流が電力変換器20のコンデンサ214、23に流れ込む。トランジスタ211がオフしていても、メインバッテリ11の電流はダイオード215を通じてコンデンサ23へ流れ込む。コンデンサ214、23が完全に放電された状態でシステムメインリレ−12を閉じると、システムメインリレ−12を通じてメインバッテリ11の電流が急激にコンデンサ214、23に流れ込む。大電流がシステムメインリレ−12を流れるとシステムメインリレ−12が溶着するおそれがある。そこで、コントローラ13は、メインスイッチ41がオンされると、システムメインリレ−12を閉じるのに先立って、補機バッテリ15と昇圧コンバータ14を使って予めコンデンサ214、23を充電する。システムメインリレ−12を閉じる前のコンデンサ214、23の充電をプリチャージと称する。
As can be seen from the block diagram of FIG. 1, when the system
コンデンサ214、23の充電には相応の電力が必要である。また、車両のメインスイッチ41がオンされた後、プリチャージが完了しないとシステムメインリレ−12を閉じることができない。従ってプリチャージは、大電流を使ってなるべく速やかに達成されることが望ましい。
A corresponding amount of electric power is required to charge the
一方、車両のメインスイッチ41がオンされると、車内の様々な補機が起動時の初期化処理を行う。先に述べたように、様々な補機は補機バッテリ15から電力の供給を受けて動作する。例えば、エンジンコントローラ32は、起動時の初期化処理として、自己の回路のセルフチェックやエンジン51のインジェクタ装置などの通電確認を行う。他にも、補機に属する電動シフト装置は、シフトポジションのゼロ点リセットのため、シフトレバーを動かすアクチュエータを動作させる。また、補機に属する電子制御ブレーキ装置は、アキュムレータに予備圧力を蓄積する。
On the other hand, when the
補機バッテリ15の性能が劣化していると、コンデンサ214、23の充電開始によって他の補機への供給電力が不足し、初期化処理が完遂できなくなるおそれがある。そこで、実施例の電源システム10のコントローラ13には、プリチャージの際に補機バッテリ15の性能劣化を判定する処理が実装されている。
If the performance of the
図2を参照してコントローラ13が実行するプリチャージ処理を説明する。図2は、プリチャージ処理のフローチャートである。図2の処理は、車両のメインスイッチ41がオンされると開始される。コントローラ13は、昇圧コンバータ14を起動してプリチャージを開始する(ステップS2)。次にコントローラ13は、電圧センサ17から補機バッテリ15の出力電圧(電圧Vd)を取得するとともに、電流センサ16から補機バッテリ15の出力電流(電流Id)を取得する(ステップS3)。
The precharge process executed by the
次にコントローラ13は、補機バッテリ15の電圧Vdを電圧閾値Vxと比較する(ステップS4)。電圧閾値Vxは、エンジンコントローラ32など、補機バッテリ15から電力供給を受ける特定の補機の初期化に必要な電圧値に設定されている。コントローラ13は、プリチャージ中の補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxを超えている場合(ステップS4:YES)、プリチャージを続行する(ステップS5)。なお、コントローラ13は、プリチャージが完了するまで、補機バッテリ15の電圧Vdを繰り返しモニタし、電圧閾値Vxと対比する(ステップS5:NO、ステップS3)。プリチャージが完了すると、コントローラ13は、昇圧コンバータ14を停止し、プリチャージ処理を終了する(ステップS5:YES、S6)。プリチャージが完了すると、コントローラ13は、システムメインリレ−12を閉じ、電力変換器20をメインバッテリ11に接続する。電力変換器20がメインバッテリ11に接続されると、ハイブリッド車100は走行可能状態となる。
Next, the
プリチャージによってコンデンサ214、23が充電されているので、システムメインリレ−12を閉じたときに大きな突入電流は流れない。なお、プリチャージでは、コンデンサ214、23を、メインバッテリ11の出力電圧と同等の電圧まで充電することが望ましい。コントローラ13は、プリチャージにおいて、昇圧コンバータ14の出力側の目標電圧を、メインバッテリ11の出力電圧と同等の電圧に設定する。なお、コンデンサ214、23は、メインバッテリ11の出力電圧と同等の電圧まで充電することが望ましいが、メインバッテリ11の電圧に対して所定割合まで充電されていればよい。
Since the
一方、プリチャージを開始した後の補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxを下回っていた場合(ステップS4:NO)、コントローラ13は、昇圧コンバータ14の出力電流を下げる(ステップS7)。次にコントローラ13は、昇圧コンバータ14の出力電流Ipを第1電流閾値Ipdと比較し、補機バッテリ15の電流Idを第2電流閾値Ixと比較する(ステップS8)。第1電流閾値Ipdは、補機バッテリ15の性能が正常範囲内であるか否かを判定し得る昇圧コンバータ14の出力電流値に予め設定されている。即ち、昇圧コンバータ14の出力電流Ipが第1電流閾値Ipdを上回っていれば(ステップS8:NO)、補機バッテリ15の性能は劣化していないと判断することができる。なお、昇圧コンバータ14は、出力電流を計測する電流センサ(不図示)を備えており、コントローラ13は、昇圧コンバータ14から出力電流の計測値を取得することができる。
On the other hand, when the voltage Vd of the
一方、第2電流閾値Ixは、エンジンコントローラ32など、通常に想定され得る補機30の初期化処理の総消費電流に、所定の安全率(例えば1.2)を乗じた値に設定されている。補機バッテリ15の電流Idを第2電流閾値Ixと比較するのは、補機バッテリ15の電流Idが想定し得る通常の補機30の総消費電流内である場合に、昇圧コンバータ14が出力電流として第1電流閾値Ipdを確保できるか否かを判定するためである。
On the other hand, the second current threshold value Ix is set to a value obtained by multiplying the total current consumption of the initialization process of the
例えばエアコン33が最大出力で稼働しているなど、想定以上に補機の総消費電流が大きい場合は、補機バッテリ15が正常能力を保持していても、昇圧コンバータ14の出力電流として第1電流閾値Ipdを確保できない可能性がある。補機バッテリ15の電流Idが第2電流閾値Ixを超えている場合、ステップS8の判断はNOとなる。この場合は、コントローラ13は、昇圧コンバータ14の出力電流Ipを第1電流閾値Ipdより低い値に設定してでも、電圧閾値Vxを超える出力電圧Vdを確保しつつ(ステップS4:YES)、プリチャージを継続する。
For example, when the total current consumption of the auxiliary machine is larger than expected, such as when the
昇圧コンバータ14の出力電流Ipが第1電流閾値Ipdを上回っているか、または、補機バッテリ15の電流Idが第2電流閾値Ixを上回っている場合は(ステップS8:NO)、コントローラ13は、ステップS3の処理に戻る。即ち、コントローラ13は、再び補機バッテリ15の電圧Vdを取得し、電圧Vdを電圧閾値Vxと比較する(ステップS3、S4)。補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxまで回復したら(ステップS4:YES)、コントローラ13はプリチャージを続ける。即ち、コントローラ13は、プリチャージを開始した後に補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxを下回った場合、電圧Vdが電圧閾値Vxに回復するまで、昇圧コンバータ14の出力電流Ipを下げていき、電圧Vdが電圧閾値Vxに回復したら、そのときの昇圧コンバータ14の出力電流Ipでプリチャージを継続する。
If the output current Ip of the boost converter 14 exceeds the first current threshold value Ipd, or the current Id of the
昇圧コンバータ14の出力電流を下げていき、補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxに回復する前に出力電流が第1電流閾値Ipdを下回り、かつ、補機バッテリ15の電流Idが第2電流閾値Ixを下回っていたら(ステップS8:YES)、コントローラ13は、補機バッテリ15の出力が不足していると判断する。この場合、コントローラ13は、補機バッテリ15の異常を知らせる異常通知信号をインストルメントパネル42へ出力する(ステップS9)。先に述べたように、異常通知信号を受けたインストルメントパネル42は、乗員に異常を知らせるランプを点灯させる。
By lowering the output current of the boost converter 14, the output current falls below the first current threshold Ipd before the voltage Vd of the
コントローラ13は、所定の異常時対応処理(ステップS10)を実行して図2の処理を終了する。異常時対応処理(ステップS10)は、例えば、補機バッテリ15の出力が不足して車両全体のシステムの初期化が完遂できないことを示す信号をインストルメントパネルに送信するとともに、不図示のダイアグメモリに補機バッテリ15の異常を知らせるメッセージデータを記憶する。ダイアグメモリは、車両のメンテナンスの際にスタッフが参照するメモリであり、スタッフは、ダイアグメモリのデータを見て車両の状態を把握することができる。
The
以上の通り、電源システム10は、システムメインリレ−を閉じる前のプリチャージの段階で補機バッテリ15の性能劣化を判定することができる。補機バッテリ15の性能が劣化しているか否かの判定は、プリチャージ中の補機バッテリ15の電流Idが、想定される補機の総消費電流に安全率を乗じた値(即ち第2電流閾値Ix)よりも大きい場合は実施しない。補機の総消費電流が想定よりも大きい場合は、補機バッテリ15の性能が正常範囲であっても速やかなプリチャージに充分な電流を確保できない場合があるからである。
As described above, the
なお、補機バッテリ15の性能が正常範囲内か否かを判定する第1電流閾値Ipdが、補機バッテリ15の性能劣化が車両のシステムを完全停止するほど重大ではないと判定される値に設定されている場合には、ステップS10の処理の代わりに、プリチャージを継続するようにしてもよい。その場合には、補機バッテリ15の重度の劣化を判定し得る別の機能が付加されているとよい。
The first current threshold Ipd for determining whether the performance of the
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図2のステップS4とS7の間、あるいは、ステップS7とS8の間に、出力電流Ipがゼロであったら別の異常時対応処理に移行する分岐処理を設けてもよい。この処理は、補機バッテリ15の電流Idが第2電流閾値を超えており(ステップS8:NO)、かつ、昇圧コンバータ14の出力電流Ipを下げ続けても補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxを回復しないときの対策である。昇圧コンバータ14の出力電流Ipをゼロまで下げても補機バッテリ15の電圧Vdが電圧閾値Vxを回復しない場合は、車両のシステムを初期化するだけの電力が補機バッテリ15に残っていない可能性が高く、そのような場合には、別の異常時対応処理にて何等かの対策を行う。
The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. A branch process may be provided between steps S4 and S7 of FIG. 2 or between steps S7 and S8 to shift to another error response process when the output current Ip is zero. In this process, even if the current Id of the
昇圧コンバータ14は、双方向DC−DCコンバータであってもよい。その場合、システムメインリレ−12を閉じた後、メインバッテリ11の電力を降圧して補機バッテリ15を充電することが可能となる。
The boost converter 14 may be a bidirectional DC-DC converter. In that case, after closing the system
実施例の車両はモータ50とエンジン51を備えるハイブリッド車であった。本明細書が開示する車両用電源システムは、燃料電池車、エンジンを備えない電気自動車にも適用できる。
The vehicle of the embodiment was a hybrid vehicle including a
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
10:電源システム
11:メインバッテリ
13:コントローラ
14:昇圧コンバータ
15:補機バッテリ
16:電流センサ
17:電圧センサ
20:電力変換器
21:双方向DC−DCコンバータ回路
22:インバータ回路
23:コンデンサ
30:補機
31:補機電力線
32:エンジンコントローラ
33:エアコン
34:カーナビゲーション
41:メインスイッチ
42:インストルメントパネル
50:走行用モータ
51:エンジン
100:ハイブリッド車
10: Power supply system 11: Main battery 13: Controller 14: Boost converter 15: Auxiliary battery 16: Current sensor 17: Voltage sensor 20: Power converter 21: Bidirectional DC-DC converter circuit 22: Inverter circuit 23: Capacitor 30 : Auxiliary machine 31: Auxiliary machine power line 32: Engine controller 33: Air conditioner 34: Car navigation 41: Main switch 42: Instrument panel 50: Driving motor 51: Engine 100: Hybrid vehicle
Claims (1)
前記主電源の出力電力を変換する電力変換器であって、前記主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを有している電力変換器と、
前記電力変換器と前記主電源の間の接続と遮断を切り換えるリレーと、
出力電圧が前記主電源の出力電圧よりも低い補機電源と、
低電圧端が前記補機電源に接続されており、高電圧端が前記リレーを介さずに前記電力変換器に接続されている昇圧コンバータと、
前記リレーを閉じるのに先立って前記昇圧コンバータを動作させて前記コンデンサを充電するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、前記コンデンサの充電を開始した後に、前記補機電源の電圧が所定の電圧閾値を下回った場合、前記補機電源の電圧が前記電圧閾値に回復するまで、前記昇圧コンバータの出力電流を下げていき、前記補機電源の電圧が前記電圧閾値に回復する前に前記出力電流が所定の第1電流閾値を下回り、かつ、前記補機電源の電流が所定の第2電流閾値を下回ったら前記補機電源の異常を通知する信号を出力する、車両用電源システム。 Main power supply and
A power converter that converts the output power of the main power supply and has a capacitor connected between the positive electrode and the negative electrode of the main power supply.
A relay that switches the connection and disconnection between the power converter and the main power supply,
Auxiliary power supply whose output voltage is lower than the output voltage of the main power supply,
A boost converter whose low voltage end is connected to the auxiliary power supply and whose high voltage end is connected to the power converter without the relay.
A controller that operates the boost converter to charge the capacitor prior to closing the relay.
Is equipped with
When the voltage of the auxiliary power supply falls below a predetermined voltage threshold after starting charging of the capacitor, the controller outputs current of the boost converter until the voltage of the auxiliary power supply recovers to the voltage threshold. The output current falls below the predetermined first current threshold before the voltage of the auxiliary power supply recovers to the voltage threshold, and the current of the auxiliary power supply falls below the predetermined second current threshold. A power supply system for vehicles that outputs a signal notifying the abnormality of the auxiliary power supply.
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