JP7249900B2 - vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device mounted on a vehicle.
車両に搭載される車両用電源装置として、複数の電源機器を備えた車両用電源装置が提案されている(特許文献1および2参照)。車両用電源装置に設けられる電源機器として、例えば、エンジンに駆動されるオルタネータがあり、高電圧バッテリからの電力を降圧して出力するコンバータがある。また、車両用電源装置には、コントローラやアクチュエータ等の電気機器が設けられている。
BACKGROUND ART As a vehicle power supply device mounted on a vehicle, a vehicle power supply device including a plurality of power supply devices has been proposed (see
ところで、車両用電源装置に設けられる複数の電源機器を同時に作動させると、各電源機器の電圧制御が互いに干渉して出力電圧を振動させてしまう虞がある。そこで、複数の電源機器を備えた車両用電源装置においては、車両状況等に基づき電源機器の何れか1つを電力供給源として作動させることが多い。また、複数の電源機器の同時作動を回避する観点から、電力供給源として作動させる電源機器を切り替える際には、一方の電源機器を停止させた後に他方の電源機器を作動させている。しかしながら、電源機器の切替過程において全ての電源機器を一時的に停止させることは、コントローラやアクチュエータ等の電気機器に対する電力不足を招いてしまう要因であった。 By the way, when a plurality of power supply devices provided in a vehicle power supply device are operated at the same time, the voltage control of each power supply device may interfere with each other, causing the output voltage to oscillate. Therefore, in a vehicle power supply device having a plurality of power supply devices, one of the power supply devices is often operated as a power supply source based on vehicle conditions and the like. Also, from the viewpoint of avoiding simultaneous operation of a plurality of power devices, when switching the power device to be operated as a power supply source, one power device is stopped and then the other power device is operated. However, temporarily stopping all power supply devices during the switching process of the power supply devices causes a shortage of power for electric devices such as controllers and actuators.
本発明の目的は、電気機器に対する電力不足を招くことなく、電力供給を行う電源機器を切り替えることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to switch between power supply devices that supply power without incurring power shortages for electrical devices.
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、第1電源端子を備える第1電源機器と、第2電源端子を備える第2電源機器と、第1スイッチ端子および第2スイッチ端子を備え、端子間における双方向の通電を許容する第1状態と、端子間における一方向のみの通電を許容する第2状態と、に制御されるスイッチと、前記第1電源端子と前記第1スイッチ端子とを互いに接続する第1通電経路と、前記第2電源端子と前記第2スイッチ端子とを互いに接続する第2通電経路と、前記第2通電経路に接続される電気機器と、前記第1電源機器と前記第2電源機器との目標電圧を制御し、前記第1電源機器または前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する電源制御部と、を有し、前記電源制御部は、前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況から、前記第1電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況に切り替える場合に、前記スイッチを第1状態から第2状態に制御した後に、前記第1電源機器の目標電圧を前記第2電源機器の目標電圧とこれよりも低い下方電圧との間に制御してから、前記第2電源機器の目標電圧を前記第1電源機器の目標電圧よりも下げる。 A vehicle power supply device according to the present invention is a vehicle power supply device that is mounted on a vehicle, and includes a first power device having a first power terminal, a second power device having a second power terminal, and a first switch terminal. and a second switch terminal, the switch being controlled in a first state that allows bidirectional conduction between the terminals and a second state that allows only one-way conduction between the terminals; the first power supply; a first energization path connecting the terminal and the first switch terminal; a second energization path connecting the second power supply terminal and the second switch terminal; and electricity connected to the second energization path. and a power control unit that controls target voltages of the first power device and the second power device and supplies power from the first power device or the second power device to the electrical device. and the power supply control unit, when switching from a state in which power is supplied from the second power device to the electrical device to a state in which power is supplied from the first power device to the electrical device, operates the switch. After controlling from the first state to the second state, after controlling the target voltage of the first power device between the target voltage of the second power device and a lower voltage lower than the target voltage of the second power device, the second power device is lower than the target voltage of the first power supply device.
本発明によれば、電源制御部は、第2電源機器からの電力を電気機器に供給する状況から、第1電源機器からの電力を電気機器に供給する状況に切り替える場合に、スイッチを第1状態から第2状態に制御した後に、第1電源機器の目標電圧を第2電源機器の目標電圧とこれよりも低い下方電圧との間に制御してから、第2電源機器の目標電圧を第1電源機器の目標電圧よりも下げる。これにより、電気機器に対する電力不足を招くことなく、電力供給を行う電源機器を第2電源機器から第1電源機器に切り替えることができる。 According to the present invention, the power control unit switches the switch to the first power supply when switching from supplying power from the second power supply to the electrical equipment to supplying power from the first power supply to the electrical equipment. After controlling from the state to the second state, the target voltage of the first power device is controlled between the target voltage of the second power device and a lower voltage lower than the target voltage of the second power device, and then the target voltage of the second power device is changed to the second state. 1 Lower than the target voltage of the power supply equipment. As a result, the power supply device that supplies power can be switched from the second power supply device to the first power supply device without incurring power shortage for the electrical device.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[車両構造]
図1は本発明の一実施の形態である車両用電源装置10が搭載された車両11の構造を示す概略図である。図1に示すように、車両11に搭載されるパワートレイン12には、動力源としてエンジン13およびモータジェネレータ14が設けられている。また、パワートレイン12には、プライマリプーリ15およびセカンダリプーリ16からなる無段変速機17が設けられている。プライマリプーリ15の一方側には、前後進切替機構18およびトルクコンバータ19を介してエンジン13が連結されており、プライマリプーリ15の他方側には、モータジェネレータ14のロータ20が連結されている。また、セカンダリプーリ16には、車輪出力軸21やデファレンシャル機構22等を介して車輪23が連結されている。なお、前後進切替機構18は、前進クラッチ24、後退ブレーキおよび遊星歯車列等によって構成される。
[Vehicle structure]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a
図示する車両11は、走行モードとして、エンジン13を駆動するエンジン走行モードと、エンジン13を停止させるモータ走行モードと、を有している。エンジン走行モードを実行する際には、前後進切替機構18の前進クラッチ24が締結され、車輪23に対してエンジン13が連結される。これにより、エンジン動力によって車輪23を駆動することができる。一方、モータ走行モードを実行する際には、前後進切替機構18の前進クラッチ24が解放され、車輪23からエンジン13が切り離される。これにより、エンジン13を停止させた状態のもとで、モータジェネレータ14を駆動することができ、モータ動力によって車輪23を駆動することができる。これらの走行モードは、車両走行時の要求駆動力や後述する高電圧バッテリ50のSOCに基づき決定される。例えば、高電圧バッテリ50のSOCが所定値を上回り、かつアクセルペダルの踏み込み量が少なく要求駆動力が小さい場合には、走行モードとしてモータ走行モードが選択される。一方、高電圧バッテリ50のSOCが所定値を下回る場合や、アクセルペダルの踏み込み量が多く要求駆動力が大きい場合には、走行モードとしてエンジン走行モードが選択される。
The illustrated
[電源回路]
車両用電源装置10が備える電源回路30について説明する。図2は電源回路30および制御系を簡単に示した図である。図1および図2に示すように、電源回路30は、低電圧バッテリ40を備えた低電圧系41と、低電圧バッテリ40よりも高電圧の高電圧バッテリ(蓄電体)50を備えた高電圧系51と、を有している。低電圧系41は、低電圧バッテリ40、スタータジェネレータ42、半導体リレー43および電気機器群44等によって構成されている。一方、高電圧系51は、高電圧バッテリ50、インバータ52およびモータジェネレータ14等によって構成されている。また、低電圧系41と高電圧系51との間には、高電圧系51から低電圧系41に電力を供給するコンバータ60が設けられている。このコンバータ60には、低電圧系41に接続される正極端子61aおよび負極端子61bが設けられており、高電圧系51に接続される正極端子62aおよび負極端子62bが設けられている。
[Power supply circuit]
The
低電圧系41の接続構造について説明する。スタータジェネレータ(第1電源機器,発電機)42とコンバータ(第2電源機器)60とは、正極ライン45、半導体リレー(スイッチ)43および正極ライン46を介して接続されている。つまり、スタータジェネレータ42の正極端子(第1電源端子)42aと、半導体リレー43の端子(第1スイッチ端子)43aとは、正極ライン(第1通電経路)45を介して互いに接続されている。また、コンバータ60の正極端子(第2電源端子)61aと、半導体リレー43の端子(第2スイッチ端子)43bとは、正極ライン(第2通電経路)46を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ42と半導体リレー43とを接続する正極ライン45には、正極ライン48を介して低電圧バッテリ40の正極端子40aが接続されている。さらに、半導体リレー43とコンバータ60とを接続する正極ライン46には、正極ライン49を介して複数の電気機器44aからなる電気機器群44が接続されている。なお、電気機器44aとして、各種コントローラや各種アクチュエータが設けられている。例えば、電気機器44aとして、横滑り防止装置、電動パワーステアリング装置およびオーディオ装置等が設けられる。
A connection structure of the
続いて、高電圧系51の接続構造について説明する。高電圧バッテリ50の正極端子50aには正極ライン53が接続されており、インバータ52の正極端子52aには正極ライン54が接続されており、コンバータ60の正極端子62aには正極ライン55が接続されている。これらの正極ライン53~55は、互いに接続されている。また、高電圧バッテリ50の負極端子50bには負極ライン56が接続されており、インバータ52の負極端子52bには負極ライン57が接続されており、コンバータ60の負極端子62bには負極ライン58が接続されている。これらの負極ライン56~58は、互いに接続されている。
Next, the connection structure of the
[低電圧系]
低電圧系41を構成する各部品について説明する。低電圧系41に設けられるスタータジェネレータ42は、ベルト機構70を介してエンジン13のクランク軸71に連結されている。このスタータジェネレータ42は、発電機および電動機として機能する所謂ISG(Integrated Starter Generator)である。スタータジェネレータ42は、エンジン動力を用いて発電する発電機として機能するだけでなく、クランク軸71を始動回転させる電動機として機能する。また、スタータジェネレータ42は、ステータコイルを備えたステータ72と、フィールドコイルを備えたロータ73と、を有している。さらに、スタータジェネレータ42には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータ、マイコンおよび各種センサ等からなるISGコントローラ74が設けられている。
[Low voltage system]
Each component constituting the low-
ISGコントローラ74によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ42の発電電圧、発電トルク、力行トルク等を制御することができる。つまり、スタータジェネレータ42は、エンジン回転によって発電を行う発電状態と、エンジン回転による発電を停止する停止状態と、エンジン13を始動回転つまりクランキングさせる力行状態と、に作動することが可能である。また、ISGコントローラ74は、スタータジェネレータ42の発電電圧Visgおよび発電電流を検出する機能を有している。なお、スタータジェネレータ42の発電電流は、ステータコイルやフィールドコイルの励磁電流等から推定しても良く、電流センサを用いて検出しても良い。
By controlling the energized states of the field coils and stator coils with the
このように、エンジン13のクランク軸71には、電動機としても機能するスタータジェネレータ42が連結されている。前述したモータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えに伴ってエンジン13を再始動させる場合や、後述するアイドリングストップ制御に伴ってエンジン13を再始動させる場合には、スタータジェネレータ42を用いてエンジン13のクランキングが実行される。なお、車両11には、マイコン等からなる電子制御ユニットであるエンジンコントローラ75が設けられている。また、スタータジェネレータ42によってエンジン13を始動する際には、エンジンコントローラ75によってインジェクタやイグニッション等の補機類76が制御される。
Thus, the
また、スタータジェネレータ42とコンバータ60との間には、開閉部43cおよびダイオード部43dを備えた半導体リレー43が設けられている。この半導体リレー43をON状態(第1状態)に制御することにより、MOSFET等からなる開閉部43cは導通状態に制御され、端子43a,43b間における双方向の通電が許容される。つまり、半導体リレー43をON状態に制御することにより、スタータジェネレータ42側からコンバータ60側に向かう電流と、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に向かう電流との双方が許容される。また、半導体リレー43には、端子43aから端子43bへの通電を許容するダイオード部43dが設けられている。このため、半導体リレー43をOFF状態(第2状態)に制御することにより、端子43a,43b間における一方向のみの通電が許容される。つまり、半導体リレー43をOFF状態に制御することにより、開閉部43cが遮断状態に制御されるため、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に向かう電流が遮断される一方、スタータジェネレータ42側からコンバータ60側に向かう電流が許容される。
A
また、低電圧バッテリ40の負極端子40bに接続される負極ライン80には、低電圧バッテリ40の端子電圧等を検出するバッテリセンサ81が設けられている。このバッテリセンサ81は、低電圧バッテリ40の端子電圧を検出するだけでなく、低電圧バッテリ40の充放電電流を検出する機能や、低電圧バッテリ40の充電状態であるSOC(State Of Charge)を検出する機能を有している。なお、低電圧バッテリ40のSOCとは、低電圧バッテリ40の電気残量を示す比率であり、低電圧バッテリ40の満充電容量に対する蓄電量の比率である。例えば、低電圧バッテリ40が上限容量まで充電された場合には、SOCが100%として算出され、低電圧バッテリ40が下限容量まで放電した場合には、SOCが0%として算出される。また、バッテリセンサ81は、図示しない通電ラインを介して低電圧バッテリ40の正極端子40aにも接続されている。
A
[高電圧系]
高電圧系51を構成する各部品について説明する。高電圧系51にはインバータ52が設けられており、インバータ52にはモータジェネレータ14のステータ82が接続されている。インバータ52は、スイッチング素子やコンデンサ等によって構成されており、直流電力と交流電力とを相互に変換する機能を有している。モータジェネレータ14を力行状態に制御する際には、インバータ52を介して直流電力が交流電力に変換され、高電圧バッテリ50からモータジェネレータ14に電力が供給される。一方、モータジェネレータ14を回生状態に制御する際には、インバータ52を介して交流電力が直流電力に変換され、モータジェネレータ14から高電圧バッテリ50に電力が供給される。
[High voltage system]
Each component constituting the
また、高電圧バッテリ50には、マイコン等からなる電子制御ユニットであるバッテリコントローラ83が設けられている。さらに、高電圧バッテリ50には、充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ84が設けられている。高電圧バッテリ50に設けられるバッテリコントローラ83は、バッテリセンサ84から送信される充放電電流等に基づいて、高電圧バッテリ50の充電状態であるSOC(State Of Charge)を算出する機能を有している。なお、高電圧バッテリ50のSOCとは、高電圧バッテリ50の電気残量を示す比率であり、高電圧バッテリ50の満充電容量に対する蓄電量の比率である。例えば、高電圧バッテリ50が上限容量まで充電された場合には、SOCが100%として算出され、高電圧バッテリ50が下限容量まで放電した場合には、SOCが0%として算出される。また、高電圧バッテリ50には、バッテリセルを電源回路30から切り離すためのメインリレー85が設けられている。
The high-
[コンバータ]
前述したように、低電圧系41と高電圧系51との間には、コンバータ60が設けられている。コンバータ60は、スイッチング素子やコンデンサ等によって構成されており、高電圧バッテリ50の直流電力を降圧して電気機器群44等に出力する機能を有している。このコンバータ60は、電気機器群44等に向けて放電する放電状態と、電気機器群44等に対する放電を停止する停止状態と、に作動することが可能である。また、コンバータ60には、正極端子61aの放電電圧Vconを検出する電圧センサ86が設けられており、正極端子61aからの放電電流を検出する電流センサ87が設けられている。なお、コンバータ60は、DCDCコンバータとも呼ばれている。
[converter]
As described above, the
[制御系]
図2に示すように、車両用電源装置10は、パワートレイン12や電源回路30等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなる電子制御ユニットとしてのメインコントローラ90を有している。メインコントローラ90は、エンジン13を制御するエンジン制御部91、スタータジェネレータ42を制御するISG制御部92、半導体リレー43を制御するリレー制御部93、コンバータ60を制御するコンバータ制御部94、およびインバータ52を制御するインバータ制御部95を有している。また、メインコントローラ90は、走行モードの切り替えを制御する走行モード制御部96、およびアイドリングストップ制御を実行するアイドリングストップ制御部97を有している。なお、メインコントローラ90を構成するISG制御部92、リレー制御部93およびコンバータ制御部94は、後述するように、電源モードを切り替える電源制御部として機能している。
[Control system]
As shown in FIG. 2, the vehicle
メインコントローラ90や前述した各コントローラ74,75,83は、CANやLIN等の車載ネットワークを介して互いに通信自在に接続されている。また、メインコントローラ90には、車速を検出する車速センサ100、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ101、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ102等が接続されている。なお、メインコントローラ90は、ISGコントローラ74を介してスタータジェネレータ42を制御し、エンジンコントローラ75を介してエンジン13を制御する。
The
なお、メインコントローラ90のアイドリングストップ制御部97は、自動的にエンジン13を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。アイドリングストップ制御部97は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン13を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ42を回転させてエンジン13を再始動させる。エンジン13の停止条件としては、例えば、車速が所定値を下回り、かつブレーキペダルが踏み込まれることが挙げられる。また、エンジン13の始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除されることや、アクセルペダルの踏み込みが開始されることが挙げられる。
Note that the idling
[電源モード]
続いて、メインコントローラ90による電源回路30の制御モード(以下、電源モードとして記載する。)について説明する。電源モードとして、スタータジェネレータ42から電気機器群44等に電力を供給するISG発電モード、コンバータ60から電気機器群44等に電力を供給するコンバータ放電モード、およびエンジン再始動時に実行される再始動モードがある。ここで、図3はISG発電モードによる電力供給状況を示す回路図であり、図4はコンバータ放電モードによる電力供給状況を示す回路図であり、図5は再始動モードによる電力供給状況を示す回路図である。なお、図3~図5には、矢印を用いて電力供給状況が示されている。
[Power mode]
Next, a control mode (hereinafter referred to as a power mode) of the
コンバータ放電モードおよびISG発電モードは、高電圧バッテリ50のSOC等に基づき実行される。例えば、コンバータ放電モードの実行中に、高電圧バッテリ50のSOCが低下して所定値を下回る場合には、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられる。一方、ISG発電モードの実行中に、高電圧バッテリ50のSOCが上昇して所定値を上回る場合には、電源モードがISG発電モードからコンバータ放電モードに切り替えられる。これにより、エンジン13を積極的に停止させることができ、車両11の燃費性能を向上させることができる。
The converter discharge mode and the ISG power generation mode are executed based on the SOC of
図3に示すように、ISG発電モードにおいては、半導体リレー43がON状態に制御され、コンバータ60が停止状態に制御され、スタータジェネレータ42が発電状態に制御される。これにより、矢印a1で示すように、スタータジェネレータ42の正極端子42aから正極ライン45に電力が供給され、この電力は正極ライン46,49を経て電気機器群44に供給される。また、正極ライン45には低電圧バッテリ40が接続されることから、矢印a2で示すように、スタータジェネレータ42の発電状況や電気機器群44の作動状況等に応じて低電圧バッテリ40が充放電される。
As shown in FIG. 3, in the ISG power generation mode, the
このISG発電モードにおいては、メインコントローラ90によって、電気機器群44の消費電力等に基づきスタータジェネレータ42の目標電圧Tviが設定される。そして、メインコントローラ90は、スタータジェネレータ42の発電電圧Visgを目標電圧Tviに収束させるように、発電電圧Visgと目標電圧Tviとの差に基づきスタータジェネレータ42をフィードバック制御する。つまり、メインコントローラ90は、目標電圧Tviに基づいて、スタータジェネレータ42の発電電圧(端子電圧)Visgをフィードバック制御している。
In this ISG power generation mode, the
後述するように、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviとして4段階の電圧値V1~V4が設定されており、これらの電圧値V1~V4から電気機器群44の消費電力等に応じて目標電圧Tviが選択される。また、電圧値V1~V4のうち最も低電圧の電圧値V1は、電気機器44aを正常に動作させるための下限電圧である下方電圧VLよりも高く設定されている。つまり、目標電圧Tviを電圧値V1以上に制御することにより、電気機器44aを正常に動作させることが可能である。なお、ISG発電モードにおいては、エンジン動力を用いてスタータジェネレータ42が発電することから、エンジン停止を伴うモータ走行モードやアイドリングストップの実行が禁止される。
As will be described later, four levels of voltage values V1 to V4 are set as the target voltage Tvi of the
図4に示すように、コンバータ放電モードにおいては、半導体リレー43がON状態に制御され、コンバータ60が放電状態に制御され、スタータジェネレータ42が停止状態に制御される。これにより、矢印b1で示すように、コンバータ60の正極端子61aから正極ライン46に電力が供給され、この電力は正極ライン49を経て電気機器群44に供給される。また、正極ライン45には低電圧バッテリ40が接続されることから、矢印b2で示すように、コンバータ60の放電状況や電気機器群44の作動状況等に応じて低電圧バッテリ40が充放電される。
As shown in FIG. 4, in the converter discharge mode,
このコンバータ放電モードにおいては、メインコントローラ90によって、電気機器群44の消費電力に基づきコンバータ60の目標電圧Tvcが設定される。そして、メインコントローラ90は、コンバータ60の放電電圧Vconを目標電圧Tvcに収束させるように、放電電圧Vconと目標電圧Tvcとの差に基づきコンバータ60をフィードバック制御する。つまり、メインコントローラ90は、目標電圧Tvcに基づいて、コンバータ60の放電電圧(端子電圧)Vconをフィードバック制御している。前述した電圧値V1~V4と同様に、コンバータ60の目標電圧Tvcとして4段階の電圧値V1~V4が設定されており、これらの電圧値V1~V4から電気機器群44の消費電力等に応じて目標電圧Tvcが選択される。なお、コンバータ放電モードにおいては、モータ走行モードやアイドリングストップの実行が許可される。
In this converter discharge mode,
また、エンジン再始動要求が為された場合、つまりモータ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えが決定された場合や、アイドリングストップ制御によるエンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合には、電源モードが再始動モードに切り替えられる。図5に示すように、再始動モードにおいては、半導体リレー43がOFF状態に制御され、コンバータ60が放電状態に制御され、スタータジェネレータ42が力行状態に制御される。これにより、矢印c1で示すように、低電圧バッテリ40からスタータジェネレータ42に電力が供給される。また、矢印c2で示すように、コンバータ60から電気機器群44に電力が供給される。
Further, when an engine restart request is made, that is, when it is determined to switch from the motor driving mode to the engine driving mode, or when a predetermined start condition is satisfied while the engine is stopped by idling stop control, the power supply The mode is switched to restart mode. As shown in FIG. 5, in the restart mode,
スタータジェネレータ42の消費電力が急増する再始動モードにおいては、半導体リレー43がOFF状態に制御されるため、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に向かう電流が遮断される。これにより、低電圧バッテリ40からスタータジェネレータ42に大電流が供給される場合であっても、電気機器群44に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器群44を正常に機能させることができる。なお、再始動モードによるエンジン始動後には、高電圧バッテリ50のSOCに基づき、コンバータ放電モードまたはISG発電モードが実行される。
In the restart mode in which the power consumption of
[コンバータ放電モードからISG発電モード]
続いて、メインコントローラ90によるコンバータ放電モードからISG発電モードへの切替制御について説明する。前述したように、コンバータ放電モードの実行中に、高電圧バッテリ50のSOCが低下して所定値を下回る場合には、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられる。また、コンバータ放電モードにおいては、放電電圧Vconを目標電圧Tvcに収束させるように、コンバータ60がフィードバック制御される。さらに、ISG発電モードにおいては、発電電圧Visgを目標電圧Tviに収束させるように、スタータジェネレータ42がフィードバック制御される。ここで、コンバータ放電モードとISG発電モードとの双方が同時に実行されると、コンバータ60とスタータジェネレータ42との双方が同時にフィードバック制御されるため、フィードバック制御が互いに干渉して放電電圧Vconや発電電圧Visgを振動させてしまう虞がある。
[Converter discharge mode to ISG generation mode]
Next, switching control from the converter discharge mode to the ISG power generation mode by the
このため、メインコントローラ90は、コンバータ放電モードとISG発電モードとの同時実行を回避する観点から、コンバータ放電モードを停止させた後にISG発電モードを実行している。しかしながら、電源モードの切替過程においてコンバータ60とスタータジェネレータ42との双方を停止させた場合には、一時的に低電圧バッテリ40のみから電気機器群44に電力が供給されるため、低電圧バッテリ40のSOCや電気機器群44の作動状況によっては、電気機器群44に対する供給電力が不足してしまう虞がある。そこで、メインコントローラ90は、電気機器群44に対する供給電力を不足させないように、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えている。つまり、メインコントローラ90は、電気機器群44に対する供給電力を不足させないように、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に素早く切り替えている。
Therefore, from the viewpoint of avoiding simultaneous execution of the converter discharge mode and the ISG power generation mode, the
[タイミングチャート:実施形態1]
以下、本発明の一実施の形態(実施形態1)における電源モードの切替制御について説明する。図6は実施形態1における電源モードの切替制御を示すタイミングチャートである。図6には、コンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える際のスタータジェネレータ42等の作動状況が示されている。また、図6において、ISGはスタータジェネレータ42であり、リレー端電圧Vaは半導体リレー43の端子43aに印加される電圧であり、リレー端電圧Vbは半導体リレー43の端子43bに印加される電圧である。さらに、図6において、リレー端電圧Va,Vbについては、電圧推移を明確にする観点から、互いに重なる場合であっても若干ずらして記載されている。また、図7は図6に示した時刻t3の電力供給状況を示す回路図であり、図8は図6に示した時刻t4の電力供給状況を示す回路図である。なお、図7において、○印を付した矢印はOFF状態の半導体リレー43によって通電が許容される方向を示し、×印を付した矢印はOFF状態の半導体リレー43によって通電が遮断される方向を示している。
[Timing chart: Embodiment 1]
Hereinafter, switching control of the power supply mode in one embodiment (embodiment 1) of the present invention will be described. FIG. 6 is a timing chart showing power mode switching control according to the first embodiment. FIG. 6 shows the operating conditions of the
図6に時刻t1で示すように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60が放電状態に制御され(符号a1)、スタータジェネレータ42が停止状態に制御される(符号b1)。このとき、コンバータ60の目標電圧Tvcは電圧値V3に制御され(符号c1)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviは0Vに制御される(符号d1)。このように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60の目標電圧Tvcが目標電圧Tviを上回るため、コンバータ60から電気機器群44に電力が供給される。また、コンバータ放電モードにおいては、半導体リレー43がON状態に制御されるため(符号e1)、リレー端電圧Va,Vbは目標電圧Tvcとほぼ同様の電圧値V3に制御される(符号f1)。なお、図示する例では、電気機器群44の消費電力に基づき、コンバータ60の目標電圧Tvcを電圧値V3に制御しているが、これに限られることはなく、電気機器群44の消費電力に基づき目標電圧Tvcを他の電圧値に制御しても良い。
As shown at time t1 in FIG. 6, in the converter discharge mode,
続いて、コンバータ放電モードからISG発電モードへの切り替えが決定されると、時刻t2に示すように、半導体リレー43がOFF状態に制御される(符号e2)。ここで、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、半導体リレー43の端子43aには低電圧バッテリ40の端子電圧だけが印加される。このため、図示する例では、スタータジェネレータ42側のリレー端電圧Vaが、低電圧バッテリ40の端子電圧に相当する電圧値V1まで低下している(符号f2)。
Subsequently, when it is determined to switch from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, the
また、ISG発電モードへの切り替え決定に伴い、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、その後、時刻t3に示すように、スタータジェネレータ42を停止状態から発電状態に切り替えるため(符号b2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V2まで引き上げられる(符号d2)。つまり、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、下方電圧VLを上回りかつ目標電圧Tvcを下回るように、下方電圧VLと目標電圧Tvcとの間に制御される。ここで、図7に示すように、目標電圧Tviを電圧値V2に引き上げることにより、スタータジェネレータ42のフィードバック制御が開始される場合であっても、半導体リレー43はOFF状態に制御された状態であるため、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断される。つまり、コンバータ60とスタータジェネレータ42とは互いに分離されることから、コンバータ60とスタータジェネレータ42とのフィードバック制御が互いに干渉することはなく、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを上げることができる。
In addition, when the
前述したように、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviが引き上げられると(符号d2)、図6に時刻t4で示すように、コンバータ60の目標電圧Tvcが0Vまで引き下げられ(符号c2)、コンバータ60が停止状態に制御される(符号a2)。ここで、図8に示すように、スタータジェネレータ42が発電状態に制御され、コンバータ60が停止状態に制御されると、スタータジェネレータ42から電気機器群44に対し、半導体リレー43のダイオード部43dを介して電力が供給される(矢印α)。すなわち、半導体リレー43がOFF状態に制御された状態のもとで、目標電圧Tvcが目標電圧Tviよりも下げられた場合には、コンバータ60から電気機器群44に電力を供給する状況から、スタータジェネレータ42からダイオード部43dを経て電気機器群44に電力を供給する状況に切り替えられる。つまり、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができる。
As described above, when the target voltage Tvi of the
また、図6に時刻t4で示すように、コンバータ60の目標電圧Tvcが下げられると(符号c2)、半導体リレー43の端子43aから端子43bに電流が流れるため、電気機器群44側のリレー端電圧Vbは直近の電圧から低下する(符号g1)。つまり、スタータジェネレータ側に位置する半導体リレー43の端子43aには、電圧値V2に制御された発電電圧Visgが印加されるものの、コンバータ側に位置する半導体リレー43の端子43bには、ダイオード部43dを通過する際の電圧降下によって電圧値V2から低下した電圧が印加される。このように、電源モードがISG発電モードに切り替えられるタイミングにおいては、電気機器群44の印加電圧であるリレー端電圧Vbが低下することになるが、時刻t3に示すように、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviは電圧値V1よりも高い電圧値V2に上げられている。これにより、ISG発電モードに切り替えられるタイミングでリレー端電圧Vbが低下する場合であっても、電圧値V1を大きく下回るような過度な電圧低下を回避することができ、電気機器群44を正常に動作させることができる。
6, when the target voltage Tvc of the
このように、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられると、その後、時刻t5に示すように、半導体リレー43がON状態に制御され(符号e3)、時刻t6に示すように、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御される(符号d3)。なお、半導体リレー43をON状態に制御することにより、半導体リレー43の電気抵抗が下がることから、リレー端電圧Vbは電圧値V2に向けて上昇する(符号g2)。また、図示する例では、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されているが、電源モードがISG発電モードに切り替えられた後には、電気機器群44の消費電力に応じて目標電圧Tviが他の電圧値にも制御されることはいうまでもない。
In this way, when the power supply mode is switched from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, the
これまで説明したように、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える場合には、半導体リレー43がON状態からOFF状態に制御された後に(符号e2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviがコンバータ60の目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間に制御されてから(符号d2)、コンバータ60の目標電圧Tvcがスタータジェネレータ42の目標電圧Tviよりも下げられる(符号c2)。これにより、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができる。
As described above, when switching the power supply mode from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, after the
しかも、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを引き上げる際には(符号d2)、半導体リレー43がOFF状態に制御されるため、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に電力が供給されることがない。すなわち、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、コンバータ60およびスタータジェネレータ42のフィードバック制御が互いに干渉することはなく、放電電圧Vconおよび発電電圧Visgを安定させることができ、切替制御におけるフィードバック制御の安定性を高めることができる。
Moreover, when raising the target voltage Tvi of the
[フローチャート:実施形態1]
前述した実施形態1の切替制御をフローチャートに沿って説明する。図9はコンバータ放電モードからISG発電モードへの切替手順の一例を示すフローチャートである。図9のフローチャートには、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御されるコンバータ放電モードから、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されるISG発電モードへの切替手順の一例が示されている。
[Flowchart: Embodiment 1]
The switching control of the first embodiment described above will be described along a flowchart. FIG. 9 is a flow chart showing an example of a procedure for switching from the converter discharge mode to the ISG power generation mode. The flowchart of FIG. 9 shows an example of a switching procedure from the converter discharge mode in which the target voltage Tvc of the
図9に示すように、ステップS10では、電源モードとしてコンバータ放電モードが実行され、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御される。続くステップS11では、高電圧バッテリ50のSOC等に基づき、電源モードをISG発電モードに切り替えるか否かが判定される。ステップS11において、電源モードをISG発電モードに切り替えると判定された場合には、ステップS12に進み、半導体リレー43がOFF状態に制御され、ステップS13に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間の電圧値V2に制御される。
As shown in FIG. 9, in step S10, the converter discharge mode is executed as the power supply mode, and target voltage Tvc of
ステップS13において、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V2に制御されると、ステップS14に進み、コンバータ60の目標電圧Tvcが下げられ、コンバータ60が停止状態に制御される。これにより、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられる。その後、ステップS15に進み、半導体リレー43がON状態に制御され、ステップS16に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御される。
In step S13, when target voltage Tvi of
[タイミングチャート:実施形態2]
前述した実施形態1の説明では、時刻t1~t4まで目標電圧Tvcを電圧値V3に維持しているが、これに限られることはなく、目標電圧Tvcを直近の電圧である電圧値V3から引き上げても良い。続いて、本発明の他の実施形態(実施形態2)における電源モードの切替制御について説明する。図10は実施形態2における電源モードの切替制御を示すタイミングチャートである。図10には、コンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える際のスタータジェネレータ42等の作動状況が示されている。また、図10において、ISGはスタータジェネレータ42であり、リレー端電圧Vaは半導体リレー43の端子43aに印加される電圧であり、リレー端電圧Vbは半導体リレー43の端子43bに印加される電圧である。さらに、図10において、リレー端電圧Va,Vbについては、電圧推移を明確にする観点から、互いに重なる場合であっても若干ずらして記載されている。
[Timing chart: Embodiment 2]
In the description of the first embodiment described above, the target voltage Tvc is maintained at the voltage value V3 from time t1 to t4, but the present invention is not limited to this, and the target voltage Tvc is raised from the voltage value V3, which is the most recent voltage. can be Next, switching control of the power supply mode in another embodiment (embodiment 2) of the present invention will be described. FIG. 10 is a timing chart showing power mode switching control in the second embodiment. FIG. 10 shows the operating conditions of the
図10に時刻t21で示すように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60が放電状態に制御され(符号a1)、スタータジェネレータ42が停止状態に制御される(符号b1)。このとき、コンバータ60の目標電圧Tvcは電圧値V3に制御され(符号c1)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviは0Vに制御される(符号d1)。このように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60の目標電圧Tvcが目標電圧Tviを上回るため、コンバータ60から電気機器群44に電力が供給される。また、コンバータ放電モードにおいては、半導体リレー43はON状態に制御されるため(符号e1)、リレー端電圧Va,Vbは目標電圧Tvcとほぼ同様の電圧値V3に制御される(符号f1)。なお、図示する例では、電気機器群44の消費電力に基づき、コンバータ60の目標電圧Tvcを電圧値V3に制御しているが、これに限られることはなく、電気機器群44の消費電力に基づき目標電圧Tvcを他の電圧値に制御しても良い。
As shown at time t21 in FIG. 10, in the converter discharge mode,
続いて、コンバータ放電モードからISG発電モードへの切り替えが決定されると、時刻t22に示すように、半導体リレー43がOFF状態に制御される(符号e2)。ここで、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、半導体リレー43の端子43aには低電圧バッテリ40の端子電圧だけが印加される。このため、図示する例では、スタータジェネレータ42側のリレー端電圧Vaが、低電圧バッテリ40の端子電圧に相当する電圧値V1まで低下している(符号f2)。
Subsequently, when it is determined to switch from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, the
また、ISG発電モードへの切り替え決定に伴い、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、その後、時刻t23に示すように、コンバータ60の目標電圧Tvcが直近の電圧である電圧値V3から電圧値V4に引き上げられる(符号c2)。続いて、時刻t24に示すように、スタータジェネレータ42を停止状態から発電状態に切り替えるため(符号b2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3まで引き上げられる(符号d2)。つまり、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、下方電圧VLと目標電圧Tvcとの間に制御される。
Further, when the switching to the ISG power generation mode is determined, the
なお、実施形態1と同様に、目標電圧Tviを電圧値V3に引き上げることにより、スタータジェネレータ42のフィードバック制御が開始される場合であっても、半導体リレー43はOFF状態に制御された状態であるため、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断される。つまり、コンバータ60とスタータジェネレータ42とは互いに分離されることから、コンバータ60とスタータジェネレータ42とのフィードバック制御が互いに干渉することはなく、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを上げることができる。
As in the first embodiment, even if the feedback control of the
前述したように、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviが引き上げられると(符号d2)、時刻t25に示すように、コンバータ60の目標電圧Tvcが0Vまで引き下げられ(符号c3)、コンバータ60が停止状態に制御される(符号a2)。このように、スタータジェネレータ42が発電状態に制御され、コンバータ60が停止状態に制御されると、スタータジェネレータ42から電気機器群44に対し、半導体リレー43のダイオード部43dを介して電力が供給される。これにより、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができ、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えることができる。なお、スタータジェネレータ42から電気機器群44に対し、OFF状態の半導体リレー43を介して電力が供給されるため、電気機器群44側のリレー端電圧Vbは直近の電圧から低下する(符号g1)。
As described above, when the target voltage Tvi of the
また、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられると、時刻t26に示すように、半導体リレー43がON状態に制御される(符号e3)。このように、半導体リレー43をON状態に制御することにより、半導体リレー43の電気抵抗が下がることから、リレー端電圧Vbは電圧値V3に向けて上昇する(符号g2)。なお、図示する例では、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されているが、電源モードがISG発電モードに切り替えられた後には、電気機器群44の消費電力に応じて目標電圧Tviが他の電圧値にも制御されることはいうまでもない。
Further, when the power supply mode is switched from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, the
これまで説明したように、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える場合には、半導体リレー43がON状態からOFF状態に制御された後に(符号e2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviがコンバータ60の目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間に制御されてから(符号d2)、コンバータ60の目標電圧Tvcがスタータジェネレータ42の目標電圧Tviよりも下げられる(符号c3)。これにより、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができる。
As described above, when switching the power supply mode from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, after the
しかも、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを引き上げる際には、半導体リレー43がOFF状態に制御されるため、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に電力が供給されることがない。すなわち、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、コンバータ60およびスタータジェネレータ42のフィードバック制御が互いに干渉することはなく、放電電圧Vconおよび発電電圧Visgを安定させることができ、切替制御におけるフィードバック制御の安定性を高めることができる。
Moreover, when raising the target voltage Tvi of the
さらに、半導体リレー43がON状態からOFF状態に制御された後に(符号e2)、コンバータ60の目標電圧Tvcを直近の電圧よりも上げている(符号c2)。これにより、電源切替に備えて目標電圧Tviを引き上げるタイミングで、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviを最終的な電圧値V3まで上げることができる(符号d2)。これにより、コンバータ60を停止させ(符号a2)、半導体リレー43をON状態に制御することにより(符号e3)、ISG発電モードへの切り替えを完了させることができる。つまり、前述した図6においては、時刻t6において、目標電圧Tviを最終的な電圧値V3に制御しているが(符号d3)、この制御ステップを削減することができるため、電気機器群44に対する印加電圧を早期に電圧値V3に制御することができる。
Furthermore, after the
[フローチャート:実施形態2]
前述した実施形態2の切替制御をフローチャートに沿って説明する。図11はコンバータ放電モードからISG発電モードへの切替手順の一例を示すフローチャートである。図11のフローチャートには、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御されるコンバータ放電モードから、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されるISG発電モードへの切替手順の一例が示されている。
[Flowchart: Embodiment 2]
The switching control of the above-described second embodiment will be described along the flowchart. FIG. 11 is a flow chart showing an example of a switching procedure from the converter discharge mode to the ISG power generation mode. The flowchart of FIG. 11 shows an example of a switching procedure from the converter discharge mode in which the target voltage Tvc of the
図11に示すように、ステップS20では、電源モードとしてコンバータ放電モードが実行され、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御される。続くステップS21では、高電圧バッテリ50のSOC等に基づき、電源モードをISG発電モードに切り替えるか否かが判定される。ステップS21において、電源モードをISG発電モードに切り替えると判定された場合には、ステップS22に進み、半導体リレー43がOFF状態に制御され、ステップS23に進み、コンバータ60の目標電圧Tvcが直近の電圧値V3よりも高い電圧値V4に制御される。続いて、ステップS24に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間の電圧値V3に制御される。
As shown in FIG. 11, in step S20, the converter discharge mode is executed as the power supply mode, and target voltage Tvc of
ステップS24において、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されると、ステップS25に進み、コンバータ60の目標電圧Tvcが下げられ、コンバータ60が停止状態に制御される。これにより、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられる。その後、ステップS26に進み、半導体リレー43がON状態に制御される。
In step S24, when target voltage Tvi of
[タイミングチャート:実施形態3]
前述した実施形態1の説明では、時刻t5において、半導体リレー43をON状態に切り替えた後に、時刻t6において、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviを電圧値V3に上げているが、これに限られることはなく、半導体リレー43をON状態に切り替える前に、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviを上げても良い。続いて、本発明の他の実施形態(実施形態3)における電源モードの切替制御について説明する。図12は実施形態3における電源モードの切替制御を示すタイミングチャートである。図12には、コンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える際のスタータジェネレータ42等の作動状況が示されている。また、図12において、ISGはスタータジェネレータ42であり、リレー端電圧Vaは半導体リレー43の端子43aに印加される電圧であり、リレー端電圧Vbは半導体リレー43の端子43bに印加される電圧である。さらに、図12において、リレー端電圧Va,Vbについては、電圧推移を明確にする観点から、互いに重なる場合であっても若干ずらして記載されている。
[Timing chart: Embodiment 3]
In the description of the first embodiment described above, after switching the
図12に時刻t31で示すように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60が放電状態に制御され(符号a1)、スタータジェネレータ42が停止状態に制御される(符号b1)。このとき、コンバータ60の目標電圧Tvcは電圧値V3に制御され(符号c1)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviは0Vに制御される(符号d1)。このように、コンバータ放電モードにおいては、コンバータ60の目標電圧Tvcが目標電圧Tviを上回るため、コンバータ60から電気機器群44に電力が供給される。また、コンバータ放電モードにおいては、半導体リレー43はON状態に制御されるため(符号e1)、リレー端電圧Va,Vbは目標電圧Tvcとほぼ同様の電圧値V3に制御される(符号f1)。なお、図示する例では、電気機器群44の消費電力に基づき、コンバータ60の目標電圧Tvcを電圧値V3に制御しているが、これに限られることはなく、電気機器群44の消費電力に基づき目標電圧Tvcを他の電圧値に制御しても良い。
As shown at time t31 in FIG. 12, in the converter discharge mode,
続いて、コンバータ放電モードからISG発電モードへの切り替えが決定されると、時刻t32に示すように、半導体リレー43がOFF状態に制御される(符号e2)。ここで、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、半導体リレー43の端子43aには低電圧バッテリ40の端子電圧だけが印加される。このため、図示する例では、スタータジェネレータ42側のリレー端電圧Vaが、低電圧バッテリ40の端子電圧に相当する電圧値V1まで低下している(符号f2)。
Subsequently, when it is determined to switch from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, the
また、ISG発電モードへの切り替え決定に伴い、半導体リレー43がOFF状態に制御されると、その後、時刻t33に示すように、スタータジェネレータ42を停止状態から発電状態に切り替えるため(符号b2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V2まで引き上げられる(符号d2)。つまり、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、下方電圧VLと目標電圧Tvcとの間に制御される。なお、実施形態1と同様に、目標電圧Tviを電圧値V2に引き上げることにより、スタータジェネレータ42のフィードバック制御が開始される場合であっても、半導体リレー43はOFF状態に制御された状態であるため、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断される。つまり、コンバータ60とスタータジェネレータ42とは互いに分離されることから、コンバータ60とスタータジェネレータ42とのフィードバック制御が互いに干渉することはなく、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを上げることができる。
In addition, when the
前述したように、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviが引き上げられると(符号d2)、時刻t34に示すように、コンバータ60の目標電圧Tvcが0Vまで引き下げられ(符号c2)、コンバータ60が停止状態に制御される(符号a2)。このように、スタータジェネレータ42が発電状態に制御され、コンバータ60が停止状態に制御されると、スタータジェネレータ42から電気機器群44に対し、半導体リレー43のダイオード部43dを介して電力が供給される。これにより、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができ、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えることができる。なお、スタータジェネレータ42から電気機器群44に対し、OFF状態の半導体リレー43を介して電力が供給されるため、電気機器群44側のリレー端電圧Vbは直近の電圧から低下する(符号g1)。
As described above, when the target voltage Tvi of the
また、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられると、時刻t35に示すように、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが直近の電圧である電圧値V2から電圧値V4に引き上げられる(符号d3)。このように、半導体リレー43をON状態に制御する前のタイミングで目標電圧Tviを引き上げることにより、電気機器群44側のリレー端電圧Vbを早期に高めることができるため、一時的に落ち込んだ電気機器群44の印加電圧を早期に回復させることができる(符号g2)。
Further, when the power supply mode is switched from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, as shown at time t35, the target voltage Tvi of the
このように、目標電圧Tviが電圧値V4に引き上げられると(符号d3)、時刻t36に示すように、半導体リレー43がON状態に制御される(符号e3)。このように、半導体リレー43をON状態に制御することにより、半導体リレー43の電気抵抗が下がることから、リレー端電圧Vbは電圧値V4に向けて上昇することになる(符号g3)。続いて、時刻t37に示すように、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御される(符号d4)。なお、図示する例では、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されているが、電源モードがISG発電モードに切り替えられた後には、電気機器群44の消費電力に応じて目標電圧Tviが他の電圧値にも制御されることはいうまでもない。
Thus, when the target voltage Tvi is raised to the voltage value V4 (symbol d3), the
これまで説明したように、電源モードをコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替える場合には、半導体リレー43がON状態からOFF状態に制御された後に(符号e2)、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviがコンバータ60の目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間に制御されてから(符号d2)、コンバータ60の目標電圧Tvcがスタータジェネレータ42の目標電圧Tviよりも下げられる(符号c2)。これにより、電気機器群44に対する電力供給を継続したまま、電力供給源をコンバータ60からスタータジェネレータ42に切り替えることができる。
As described above, when switching the power supply mode from the converter discharge mode to the ISG power generation mode, after the
しかも、電源切替に備えてスタータジェネレータ42の目標電圧Tviを引き上げる際には、半導体リレー43がOFF状態に制御されるため、コンバータ60側からスタータジェネレータ42側に電力が供給されることがない。すなわち、コンバータ60からスタータジェネレータ42に向かう通電が遮断されるため、コンバータ60およびスタータジェネレータ42のフィードバック制御が互いに干渉することはなく、放電電圧Vconおよび発電電圧Visgを安定させることができ、切替制御におけるフィードバック制御の安定性を高めることができる。
Moreover, when raising the target voltage Tvi of the
さらに、半導体リレー43をOFF状態からON状態に制御する前のタイミングで、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviを直近の電圧よりも引き上げている(符号d3)。このように、半導体リレー43をON状態に制御する前のタイミングで目標電圧Tviを引き上げることにより、電気機器群44側のリレー端電圧Vbを早期に高めることができるため、一時的に落ち込んだ電気機器群44の印加電圧を早期に回復させることができる(符号g2)。
Furthermore, at the timing before the
[フローチャート:実施形態3]
前述した実施形態3の切替制御をフローチャートに沿って説明する。図13はコンバータ放電モードからISG発電モードへの切替手順の一例を示すフローチャートである。図13のフローチャートには、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御されるコンバータ放電モードから、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御されるISG発電モードへの切替手順の一例が示されている。
[Flowchart: Embodiment 3]
The switching control of the above-described third embodiment will be explained along the flowchart. FIG. 13 is a flow chart showing an example of a procedure for switching from the converter discharge mode to the ISG power generation mode. The flowchart of FIG. 13 shows an example of a switching procedure from the converter discharge mode in which the target voltage Tvc of the
図13に示すように、ステップS30では、電源モードとしてコンバータ放電モードが実行され、コンバータ60の目標電圧Tvcが電圧値V3に制御される。続くステップS31では、高電圧バッテリ50のSOC等に基づき、電源モードをISG発電モードに切り替えるか否かが判定される。ステップS31において、電源モードをISG発電モードに切り替えると判定された場合には、ステップS32に進み、半導体リレー43がOFF状態に制御され、ステップS33に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが、目標電圧Tvcと下方電圧VLとの間の電圧値V2に制御される。
As shown in FIG. 13, in step S30, the converter discharge mode is executed as the power supply mode, and target voltage Tvc of
ステップS33において、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V2に制御されると、ステップS34に進み、コンバータ60の目標電圧Tvcが下げられ、コンバータ60が停止状態に制御される。これにより、電源モードがコンバータ放電モードからISG発電モードに切り替えられる。その後、ステップS35に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが直近の電圧値V2よりも高い電圧値V4に制御される。続いて、ステップS36に進み、半導体リレー43がON状態に制御され、ステップS37に進み、スタータジェネレータ42の目標電圧Tviが電圧値V3に制御される。
In step S33, when target voltage Tvi of
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、第1電源機器としてスタータジェネレータ42を用い、第2電源機器としてコンバータ60を用いているが、これに限られることはなく、他の電源機器を用いても良い。例えば、第1電源機器として、発電機であるオルタネータを用いても良い。図示する例では、スイッチとして、開閉部43cおよびダイオード部43dが一体となる半導体リレー43を用いているが、これに限られることはなく、別体となる半導体素子を組み合わせてスイッチを構成しても良い。また、開閉部43cとしてはMOSFETに限られることはなく、IGBT等を用いて開閉部43cを構成しても良く、接点を機械的に開閉させるリレー等を用いて開閉部43cを構成しても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above description, the
前述の説明では、スタータジェネレータ42やコンバータ60の目標電圧Tvi,Tvcとして、4段階の電圧値V1~V4を設定しているが、これに限られることはなく、電気機器群44の消費電力に基づき他の電圧値を設定しても良い。また、前述の説明では、電圧値V1を下方電圧VLよりも高く設定しているが、これに限られることはなく、電圧値V1を下方電圧VLと同じ電圧に設定しても良い。また、低電圧バッテリ40として、例えば、開放電圧が約12Vの鉛バッテリを用いることが可能であり、高電圧バッテリ50として、例えば、開放電圧が約118Vのリチウムイオンバッテリを用いることが可能であるが、低電圧バッテリ40や高電圧バッテリ50として、他の形式のバッテリやキャパシタを用いても良く、他の開放電圧のバッテリやキャパシタを用いても良い。また、車両11に搭載されるパワートレインとしては、図1に例示したパワートレイン12に限られることはなく、他の形式のパワートレインであっても良い。
In the above description, four levels of voltage values V1 to V4 are set as the target voltages Tvi and Tvc of the
10 車両用電源装置
11 車両
13 エンジン
42 スタータジェネレータ(第1電源機器、発電機)
42a 正極端子(第1電源端子)
43 半導体リレー(スイッチ)
43a 端子(第1スイッチ端子)
43b 端子(第2スイッチ端子)
44a 電気機器
45 正極ライン(第1通電経路)
46 正極ライン(第2通電経路)
50 高電圧バッテリ(蓄電体)
60 コンバータ(第2電源機器)
61a 正極端子(第2電源端子)
92 ISG制御部(電源制御部)
93 リレー制御部(電源制御部)
94 コンバータ制御部(電源制御部)
Tvi 目標電圧
Tvc 目標電圧
Vcon 放電電圧(端子電圧)
Visg 発電電圧(端子電圧)
VL 下方電圧
10 vehicle
42a positive terminal (first power supply terminal)
43 semiconductor relay (switch)
43a terminal (first switch terminal)
43b terminal (second switch terminal)
44a
46 positive electrode line (second current path)
50 high-voltage battery (storage body)
60 converter (second power supply device)
61a positive terminal (second power supply terminal)
92 ISG control unit (power supply control unit)
93 relay control unit (power supply control unit)
94 converter control unit (power supply control unit)
Tvi Target voltage Tvc Target voltage Vcon Discharge voltage (terminal voltage)
Visg Generated voltage (terminal voltage)
VL lower voltage
Claims (8)
第1電源端子を備える第1電源機器と、
第2電源端子を備える第2電源機器と、
第1スイッチ端子および第2スイッチ端子を備え、端子間における双方向の通電を許容する第1状態と、端子間における一方向のみの通電を許容する第2状態と、に制御されるスイッチと、
前記第1電源端子と前記第1スイッチ端子とを互いに接続する第1通電経路と、
前記第2電源端子と前記第2スイッチ端子とを互いに接続する第2通電経路と、
前記第2通電経路に接続される電気機器と、
前記第1電源機器と前記第2電源機器との目標電圧を制御し、前記第1電源機器または前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する電源制御部と、
を有し、
前記電源制御部は、
前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況から、前記第1電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況に切り替える場合に、
前記スイッチを第1状態から第2状態に制御した後に、前記第1電源機器の目標電圧を前記第2電源機器の目標電圧とこれよりも低い下方電圧との間に制御してから、前記第2電源機器の目標電圧を前記第1電源機器の目標電圧よりも下げる、
車両用電源装置。 A vehicle power supply device mounted on a vehicle,
a first power device including a first power terminal;
a second power device comprising a second power terminal;
a switch that has a first switch terminal and a second switch terminal and is controlled in a first state that allows bidirectional conduction between the terminals and a second state that allows only one-way conduction between the terminals;
a first conduction path connecting the first power supply terminal and the first switch terminal to each other;
a second current path connecting the second power supply terminal and the second switch terminal;
an electrical device connected to the second energization path;
a power control unit that controls target voltages of the first power device and the second power device and supplies power from the first power device or the second power device to the electrical device;
has
The power control unit
When switching from a state of supplying power from the second power device to the electrical device to a state of supplying power from the first power device to the electrical device,
after controlling the switch from the first state to the second state, controlling the target voltage of the first power device between the target voltage of the second power device and a lower voltage than the target voltage of the second power device; lowering the target voltage of the second power device below the target voltage of the first power device;
Vehicle power supply.
第2状態に制御された前記スイッチは、前記第1スイッチ端子から前記第2スイッチ端子に向かう通電を許容する一方、前記第2スイッチ端子から前記第1スイッチ端子に向かう通電を遮断する、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to claim 1,
the switch controlled to the second state permits energization from the first switch terminal to the second switch terminal, while blocking energization from the second switch terminal to the first switch terminal;
Vehicle power supply.
前記下方電圧は、前記電気機器を動作させる下限電圧である、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to claim 1 or 2,
The lower voltage is a lower limit voltage for operating the electrical device,
Vehicle power supply.
前記電源制御部は、
前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況から、前記第1電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況に切り替える場合に、
前記スイッチを第1状態から第2状態に制御し、前記第1電源機器の目標電圧を前記第2電源機器の目標電圧と前記下方電圧との間に制御し、前記第2電源機器の目標電圧を前記第1電源機器の目標電圧よりも下げた後に、前記スイッチを第2状態から第1状態に制御する、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 3,
The power control unit
When switching from a state of supplying power from the second power device to the electrical device to a state of supplying power from the first power device to the electrical device,
controlling the switch from a first state to a second state, controlling the target voltage of the first power device between the target voltage of the second power device and the lower voltage, and the target voltage of the second power device after lowering the target voltage of the first power supply device, controlling the switch from the second state to the first state;
Vehicle power supply.
前記電源制御部は、
前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況から、前記第1電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況に切り替える場合に、
前記スイッチを第1状態から第2状態に制御した後に、前記第2電源機器の目標電圧を直近の電圧よりも上げてから、前記第1電源機器の目標電圧を前記第2電源機器の目標電圧と前記下方電圧との間に制御し、前記第2電源機器の目標電圧を前記第1電源機器の目標電圧よりも下げる、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The power control unit
When switching from a state of supplying power from the second power device to the electrical device to a state of supplying power from the first power device to the electrical device,
After controlling the switch from the first state to the second state, the target voltage of the second power device is increased from the most recent voltage, and then the target voltage of the first power device is increased to the target voltage of the second power device. and the lower voltage to lower the target voltage of the second power device below the target voltage of the first power device;
Vehicle power supply.
前記電源制御部は、
前記第2電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況から、前記第1電源機器からの電力を前記電気機器に供給する状況に切り替える場合に、
前記スイッチを第1状態から第2状態に制御し、前記第1電源機器の目標電圧を前記第2電源機器の目標電圧と前記下方電圧との間に制御し、前記第2電源機器の目標電圧を前記第1電源機器の目標電圧よりも下げた後に、前記第1電源機器の目標電圧を直近の電圧よりも上げてから、前記スイッチを第2状態から第1状態に制御する、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 4,
The power control unit
When switching from a state of supplying power from the second power device to the electrical device to a state of supplying power from the first power device to the electrical device,
controlling the switch from a first state to a second state, controlling the target voltage of the first power device between the target voltage of the second power device and the lower voltage, and the target voltage of the second power device after lowering the target voltage of the first power device below the target voltage of the first power device, raising the target voltage of the first power device above the most recent voltage, and then controlling the switch from the second state to the first state.
Vehicle power supply.
前記第1電源機器は、エンジンに連結される発電機であり、
前記第2電源機器は、蓄電体からの電力を降圧して出力するコンバータである、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 6,
the first power device is a generator coupled to the engine,
The second power supply device is a converter that steps down and outputs power from a power storage body,
Vehicle power supply.
前記電源制御部は、前記第1電源機器の端子電圧を目標電圧に基づいてフィードバック制御し、前記第2電源機器の端子電圧を目標電圧に基づいてフィードバック制御する、
車両用電源装置。 In the vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 7,
The power control unit feedback-controls the terminal voltage of the first power device based on a target voltage, and feedback-controls the terminal voltage of the second power device based on the target voltage.
Vehicle power supply.
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