JPWO2017051444A1 - 車両用電源制御方法、車両用電源制御装置 - Google Patents

車両用電源制御方法、車両用電源制御装置 Download PDF

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Abstract

メインバッテリ（３２）が接続され、且つメインバッテリ（３２）よりも内部抵抗の低いサブバッテリ（３３）を接続可能な電源回路（３１）に対して、一定電圧を要求されたとする。このときに、要求された一定電圧と、電源回路（３１）に対してオルタネータ（２４）が出力可能な最大電流と、サブバッテリ（３３）の充電状態とに応じて、サブバッテリ（３３）を電源回路（３１）に接続するか、又は電源回路（３１）から遮断するかを切り替える。

Description

本発明は、車両用電源制御方法、車両用電源制御装置に関する。
特許文献１に記載の従来技術では、鉛蓄電池と並列に高性能蓄電池を接続可能にし、発電機で発電している状態で、電気負荷から一定電圧を要求されたときに、高性能蓄電池を接続することを提案している。
特許第５４９４４９８号公報
高性能蓄電池を接続すると見かけ上の内部抵抗が減少することにより、同じ電流で充電しているとしても、高性能蓄電池の端子電圧が低下するため、要求された一定電圧を供給できない可能性がある。
本発明の課題は、要求された一定電圧を安定して供給することである。
本発明の一態様に係る車両用電源制御方法は、主蓄電池が接続され、且つ主蓄電池よりも内部抵抗の低い副蓄電池を接続可能な電源回路に対して、一定電圧を要求されたときのものである。このとき、要求された一定電圧と、電源回路に対して発電機が出力可能な最大電流と、副蓄電池の充電状態とに応じて、副蓄電池を電源回路に接続するか、又は電源回路から遮断するかを切り替える。
本発明によれば、要求された一定電圧、発電機の最大電流、及び副蓄電池の充電状態を考慮したうえで、副蓄電池を接続するか、又は遮断するかを切り替えるので、要求された一定電圧を安定して供給することができる。
アイドリングストップシステムの構成図である。 電源回路の構成図である。 断続制御処理を示すフローチャートである。 サブバッテリを遮断するか否かを判断するためのマップである。 端子電圧の低下について説明した図である。 動作例１を示すタイムチャートである。 動作例２を示すタイムチャートである。 比較例１を示すタイムチャートである。 動作例３を示すタイムチャートである。 動作例４を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
《第１実施形態》
《構成》
先ず、アイドリングストップシステムの概略について説明する。
アイドリングストップ（ＩＳ）とは、交差点や渋滞等で車両が停止した際に、エンジンを自動的に停止させ、且つ発進の際に再始動させる機能であり、ノー・アイドリングやアイドル・リダクションとも呼ばれる。
図１は、アイドリングストップシステムの構成図である。
アイドリングストップシステムでは、コントローラ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１１が各種センサからの検出値に応じて、アイドリングストップを実行する。各種センサには、例えば車輪速センサ１２、マスタバック圧力センサ１３、アクセルセンサ１４、加速度センサ１５、エンジン回転センサ１６、シフトセンサ１７、アイドリングストップＯＦＦスイッチ１８等が含まれる。
車輪速センサ１２は、各車輪の車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲを検出する。この車輪速センサ１２は、例えばセンサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化を電流信号に変換してコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電流信号から車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲを判断する。
マスタバック圧力センサ１３は、マスタバック（ブレーキブースタ）内の圧力をブレーキペダル踏力Ｐｂとして検出する。このマスタバック圧力センサ１３は、マスタバック内の圧力をダイヤフラム部で受け、このダイヤフラム部を介してピエゾ抵抗素子に生じる歪みを電気抵抗の変化として検出し、圧力に比例した電圧信号に変換してコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電圧信号からマスタバック内の圧力、つまりブレーキペダル踏力Ｐｂを判断する。
アクセルセンサ１４は、アクセルペダルの踏込み量に相当するペダル開度ＰＰＯ（操作位置）を検出する。このアクセルセンサ１４は、例えばポテンショメータであり、アクセルペダルのペダル開度ＰＰＯを電圧信号に変換してコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電圧信号からアクセルペダルのペダル開度ＰＰＯを判断する。なお、アクセルペダルが非操作位置にあるときに、ペダル開度ＰＰＯが０％となり、アクセルペダルが最大操作位置（ストロークエンド）にあるときに、ペダル開度ＰＰＯが１００％となる。
加速度センサ１５は、車両前後方向の加減速度を検出する。この加速度センサ１５は、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、加減速度と方向に比例した電圧信号に変換してコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電圧信号から加減速度を判断する。なお、コントローラ１１は、加速を正の値として処理し、減速を負の値として処理する。
エンジン回転センサ１６は、エンジン回転数Ｎｅを検出する。このエンジン回転センサ１６は、例えばセンサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化を電流信号に変換してコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電流信号からエンジン回転数Ｎｅを判断する。
シフトセンサ１７は、トランスミッションのシフトポジションを検出する。このシフトセンサ１７は、例えば複数のホール素子を備え、夫々のＯＮ／ＯＦＦ信号をコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力されたＯＮ／ＯＦＦ信号の組み合わせからシフトポジションを判断する。
アイドリングストップＯＦＦスイッチ（ＩＳ−ＯＦＦスイッチ）１８は、アイドリングストップシステムのキャンセル操作を検出する。このアイドリングストップＯＦＦスイッチ１８は、運転者が操作可能となるようにダッシュボード近傍に設けてあり、例えば常閉型接点の検出回路を介してキャンセル操作に応じた電圧信号をコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、入力された電圧信号からアイドリングストップ機能をキャンセルするか否かを判断する。
コントローラ１１は、フューエルインジェクタを介して燃料噴射制御を行ったり、イグニッションコイルを介して点火時期制御を行ったりして、エンジン（ＥＮＧ）２１の停止及び再始動を制御する。また、再始動時には、スタータモータ（ＳＭ）２２によるクランキングを制御する。
スタータモータ２２は、例えば直巻整流子電動機からなり、出力軸のピニヨンギヤをエンジン２１のリングギヤに噛合させてトルクを伝達することにより、エンジン２１をクランキングする。スタータモータ２２には、ピニヨンギヤを軸方向にスライドさせ、エンジン２１のリングギヤに対して噛合する突出位置と噛合しない退避位置との間で進退させるソレノイドや、回転軸の回転を減速させる歯車機構等を備える。
エンジン２１の動力は、サーペンタイン式のＶベルト２３を介してオルタネータ（ＡＬＴ）２４に伝達される。オルタネータ２４は、Ｖベルト２３を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力は後述する電源回路へと供給される。オルタネータ２４には、レギュレータが内蔵されており、このレギュレータを介して発電電圧が制御される。
次に、アイドリングストップの作動概要について説明する。
アイドリングストップシステムでは、例えば下記の許可条件を全て満足するときに、アイドリングストップを許可するスタンバイ状態となる。
・ＩＳ−ＯＦＦスイッチ８８が非操作状態（アイドリングストップ機能がＯＮ）
・バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が例えば７０％以上
・シフトポジションがＲレンジ以外
上記のスタンバイ状態から、下記の作動条件を全て満足し、且つ例えば１秒が経過したときに、エンジン２１を停止させる。
・車速Ｖが０ｋｍ／ｈ
・アクセルペダル開度ＰＰＯが０％
・ブレーキペダル踏力Ｐｂが例えば０.８ＭＰａ以上
・路面勾配が例えば１４％以下
・エンジン回転数Ｎｅが例えば１２００ｒｐｍ未満
ここでは、車輪速度ＶｗＦＬ〜ＶｗＲＲの平均値等を車速Ｖとして用いる。また、加減速度に応じて路面勾配を算出している。なお、路面勾配は（垂直距離／水平距離）×１００として計算してあり、例えば１Ｈｚのローパスフィルタ処理を行っている。
上記の停止状態から、下記の再始動条件の何れかを満足するときに、エンジン２１を再始動させる。
・アイドリングストップ時からステアリング操作を開始
・車速Ｖが例えば２ｋｍ／ｈ以上
・アクセルペダル開度ＰＰＯが例えば５％以上
・ＰレンジからＲレンジ又はＤレンジへのシフト操作
・ＮレンジからＲレンジ又はＤレンジへのシフト操作
・ＤレンジからＲレンジへのシフト操作
上記がアイドリングストップの作動概要である。
コントローラ１１は、オルタネータ２４の発電電圧を、例えば１１.４〜１５.６Ｖの範囲で制御する電圧可変制御を行なう。すなわち、車両の走行状態やバッテリの充電状態に応じて目標発電電圧を算出し、算出した目標発電電圧に応じてレギュレータを介してオルタネータ２４の発電電圧を制御する。例えば車両が加速するときに、オルタネータ２４の発電電圧を通常よりも低下させることにより、エンジン２１に対する負荷を軽減し、燃料消費量を低減することができる。なお、電圧可変制御を無効にすると、オルタネータ２４はレギュレータの特性に応じた通常の発電を行なう。
次に、電源回路の構成について説明する。
図２は、電源回路の構成図である。
電源回路３１は、スタータモータ２２、及び他の電装負荷２５に電力を供給する回路であり、メインバッテリ３２と、サブバッテリ３３と、リレー３４と、を備える。なお、電源回路３１は、コントローラ１１にも電力を供給しているものとする。
メインバッテリ３２には、例えば鉛蓄電池を使用しており、正極には二酸化鉛を用い、負極には海綿状の鉛を用い、電解液には希硫酸を用いている。メインバッテリ３２は、オルタネータ２４の発電電力によって充電され、満充電状態での開放電圧は例えば１２.７Ｖである。
サブバッテリ３３は、アイドリングストップからエンジン２１を再始動する際、スタータモータ２２に流れる大電流によって車両の電源電圧が瞬時低下することを防ぐために設けられている。サブバッテリ３３には、例えば非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン電池を使用しており、正極にはリチウム金属酸化物を用い、負極にはグラファイト等の炭素材料を用いている。サブバッテリ３３は、オルタネータ２４が発電した電力によって充電され、満充電状態での開放電圧は例えば１３.１Ｖである。
リチウムイオン電池は、鉛蓄電池に比べてエネルギー密度及び充放電エネルギー効率が高いという特徴がある。また、リチウムイオン電池は充放電時に電極材料の溶解析出反応を伴わないので、長寿命が期待できる。一方、鉛蓄電池は、同じ容量であれば、リチウムイオン電池に比べて低コストであるが、放電することによって電極が劣化する。したがって、リチウムイオン電池は、鉛蓄電池よりも、充放電の繰り返しに対する耐久性が優れている。さらに、リチウムイオン電池は、鉛蓄電池よりも、内部抵抗が低く、それゆえ充放電性能が高い。
リレー３４は、サブバッテリ３３を電源回路３１に対して接続するか、又は電源回路３１から遮断するかを切り替える開閉器であり、コントローラ１１によって制御される。リレー３４は、ノーマルオープンのａ接点であり、接点を開いているときにサブバッテリ３３を電源回路３１から遮断し、接点を閉じているときにサブバッテリ３３を電源回路３１に接続する。具体的には、エンジン２１が運転状態にある間は、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続し、オルタネータ２４から供給される電力をサブバッテリ３３に充電する。また、アイドリングストップからエンジン２１を再始動する際にサブバッテリ３３を電源回路３１に接続し、スタータモータ２２に電力を供給する。その他、必要に応じてサブバッテリ３３を電源回路３１に接続したり、遮断したりする。
次に、コントローラ１１で実行する断続制御処理について説明する。
図３は、断続制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１０１では、電源回路３１に対して一定の高電圧（以下、一定電圧と称す）を要求している電装負荷２５があるか否かを判定する。一定電圧を要求する電装負荷２５には、例えばワイパーや高圧燃料ポンプ等がある。ここで、一定電圧が要求されているときにはステップＳ１０２に移行する。一方、一定電圧が要求されていないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０２では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断すべきか否かを判断するためのマップを設定する。
図４は、サブバッテリを遮断するか否かを判断するためのマップである。
ここでは、横軸をサブバッテリ３３の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）とし、縦軸を電流とする。先ず、オルタネータ２４で出力可能な最大電流ＩＭＡＸを表わす特性線Ｌ１を設定する。特性線Ｌ１は、横軸と平行な直線であり、エンジン回転数、電装負荷２５の使用状況、メインバッテリ３２の状態等に応じて求める。また、一定電圧を印加したときの充電状態に応じた充電電流を表わす特性線Ｌ２を設定する。特性線Ｌ２は、サブバッテリ３３の充電状態が高いほど充電電流が小さくなる直線であり、要求される一定電圧に応じて求める。
したがって、充電電流が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より高く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続しても、要求された一定電圧を達成できる。そこで、特性線Ｌ１、特性線Ｌ２、及び横軸で囲まれた領域では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要はなく、したがって電源回路３１に接続すると判断する。一方、充電状態が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より低く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続すると、要求された一定電圧を達成できない。そこで、横軸、縦軸、特性線Ｌ１、及び特性線Ｌ２で囲まれた領域では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要があると判断する。
続くステップＳ１０３では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要があるか否かを判定する。サブバッテリ３３を遮断する必要があるときにはステップＳ１０４に移行する。一方、サブバッテリ３３を遮断する必要がないときにはステップＳ１０５に移行する。
ステップＳ１０４では、リレー３４を開くことにより、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断し、所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０５では、リレー３４を閉じることにより、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続し、所定のメインプログラムに復帰する。
上記が断続制御処理である。
《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
電装負荷２５のなかには、電源回路３１に対して一定の高電圧を要求してくるものがある。このとき、リチウムイオンバッテリのように内部抵抗の低い、高性能のサブバッテリ３３を接続すると、見かけ上の内部抵抗が減少することにより、同じ電流で充電しているとしても、サブバッテリ３３の端子電圧が低下することがある。この場合、要求された一定電圧を供給できなくなる可能性がある。
図５は、端子電圧の低下について説明した図である。
低性能蓄電池を接続したときの内部抵抗をＲ１とし、高性能蓄電池を接続したときの内部抵抗をＲ２とする。高性能蓄電池は、低性能蓄電池に比べて内部抵抗が低く、充電時の受け入れ性能が高いため、Ｒ１＞Ｒ２の関係となる。そして、充電電流をＩとすると、低性能蓄電池の端子電圧は、開放電圧にＥ１＝Ｉ×Ｒ１を加算した値となり、高性能蓄電池の端子電圧は、開放電圧にＥ２＝Ｉ×Ｒ２を加算した値となる。したがって、高性能蓄電池を接続すると、低性能蓄電池を接続したときよりも、端子電圧が低下することになる。
一定の高電圧を要求されたときに、オルタネータ２４の発電電圧を上昇させても、発電した電力は、高性能蓄電池に吸収されやすく、高性能蓄電池の充電状態によっては、一定電圧を供給できなくなる。さらに、オルタネータ２４には、出力可能な電流に限界があるため、一定電圧を達成する前に、オルタネータ２４が出力可能な最大電流ＩＭＡＸに達してしまうと、それ以上は電圧を上昇させることができない。例えば、オルタネータ２４の容量が１５０［Ａ］で、電装負荷の消費に５０［Ａ］、メインバッテリ３２への充電に４０［Ａ］を供給していると、サブバッテリ３３への充電には６０［Ａ］しか供給できない。その結果、一定電圧として例えば１４［Ｖ］を要求されているのに、１３.６［Ｖ］までしか電圧が上昇しない、といった事態が生じてしまう。
そこで、一定電圧を要求されたときに（ステップＳ１０１の判定が“Yes”）、一定電圧を印加したときにどの程度の電流が流れるか、またオルタネータ２４でどの程度の電流を出力できるか、さらにサブバッテリ３３がどの程度の電力を吸収するかを考慮する。すなわち、要求された一定電圧、オルタネータ２４の最大電流ＩＭＡＸ、及びサブバッテリ３３の充電状態を考慮したうえで、サブバッテリ３３を接続するか、又は遮断するかを切り替えるためのマップを設定する（ステップＳ１０２）。
このマップを参照し、充電電流が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より高く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続しても一定電圧を達成できると判断する（ステップＳ１０３の判定が“No”）。すなわち、サブバッテリ３３の充電状態が十分に高い場合には、その端子電圧が高く、要求された一定電圧との差が小さくなる。そのため、オルタネータ２４の余力の範囲内で一定電圧まで上昇させることができるため、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続した状態にする（ステップＳ１０５）。
一方、充電状態が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より低く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続すると一定電圧を達成できないと判断する（ステップＳ１０３の判定が“Yes”）。すなわち、サブバッテリ３３の充電状態が低い場合には、その端子電圧も低くなり、要求された一定電圧との差が大きくなる。そのため、オルタネータ２４で一定電圧まで上昇させる前に最大電流ＩＭＡＸに達してしまうため、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する（ステップＳ１０４）。これにより、電源回路３１としては、充電の受け入れ性能が低下するが、見かけ上の内部抵抗が増加するので、電源回路３１の電圧低下を回避し、要求された一定電圧を達成することができる。
一定電圧を要求されている状態で、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続しているときには、サブバッテリ３３の充電状態を常に一定の範囲内に収めておくことが求められるため、回生時（充電時）、非回生時（非充電時）を区別することなく、上記の断続制御が行なわれる。
このように、要求された一定電圧、オルタネータ２４の最大電流ＩＭＡＸ、及びサブバッテリ３３の充電状態を考慮したうえで、サブバッテリ３３を接続するか、又は遮断するかを切り替えるので、要求された一定電圧を安定して供給することができる。
図６は、動作例１を示すタイムチャートである。
ここでは、アイドリングストップの作動状況、サブバッテリ３３の断続状況、回生要求の有無、一定電圧要求の有無、及び電圧を、時間軸で示している。電圧においては、要求された一定電圧ＥＮを実線で示し、サブバッテリ３３の電圧ＥＳｕｂを点線で示す。
一定電圧の要求があるが、サブバッテリ３３の充電状態が十分であるため、電圧ＥＳｕｂが一定電圧ＥＮを達成している。したがって、サブバッテリ３３を遮断する必要はなく、電源回路３１に接続したままである。なお、時点ｔ１１で回生要求が出ているが、回生要求の有無に関わらず、サブバッテリ３３を遮断するか否かを判断している。また、ここではアイドリングストップは作動していないものとする。
図７は、動作例２を示すタイムチャートである。
ここでは、アイドリングストップの作動状況、サブバッテリ３３の断続状況、回生要求の有無、一定電圧要求の有無、及び電圧を、時間軸で示している。電圧においては、要求された一定電圧ＥＮを実線で示し、サブバッテリ３３の電圧ＥＳｕｂを点線で示す。
一定電圧の要求があるが、サブバッテリ３３の充電状態が不十分であるため、電圧ＥＳｕｂは一定電圧ＥＮよりも低い。この場合、オルタネータ２４で一定電圧まで上昇させることができないため、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断したままである。これにより、メインバッテリ３２の電圧ＥＭａｉｎ（図示省略）によって、一定電圧ＥＮを達成している。なお、時点ｔ１２で回生要求が出ているが、回生要求の有無に関わらず、サブバッテリ３３を遮断するか否かを判断している。また、ここではアイドリングストップは作動していないものとする。
図８は、比較例１を示すタイムチャートである。
ここでは、アイドリングストップの作動状況、サブバッテリ３３の断続状況、回生要求の有無、一定電圧要求の有無、及び電圧を、時間軸で示している。電圧においては、要求された一定電圧ＥＮを実線で示し、サブバッテリ３３の電圧ＥＳｕｂを点線で示す。
一定電圧の要求があるが、サブバッテリ３３の充電状態が不十分である。この状態で、時点ｔ１３で回生要求があり、サブバッテリ３３を接続しても、オルタネータ２４の出力性能の限界により、電圧ＥＳｕｂを一定電圧ＥＮまで上昇させることができない。なお、ここではアイドリングストップは作動していないものとする。
《応用例》
アイドリングストップにより、エンジン２１を停止している間は、メインバッテリ３２の放電を抑制するために、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続することが望ましい。
図９は、動作例３を示すタイムチャートである。
ここでは、アイドリングストップの作動状況、サブバッテリ３３の断続状況、一定電圧要求の有無、及び電圧を、時間軸で示している。電圧においては、要求された一定電圧ＥＮを実線で示し、サブバッテリ３３の電圧ＥＳｕｂを点線で示す。
時点ｔ１４で、アイドリングストップによってエンジン２１が停止する。このとき、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続することにより、メインバッテリ３２の放電を抑制することができる。また、要求される一定電圧ＥＮもエンジン２１の停止に伴って低下する。なお、エンジン２１が停止すると、オルタネータ２４も停止し、電圧を上昇させることはできないので、ＤＣ／ＤＣコンバータを非搭載であるなら、走行中に比べて電圧が低下することになる。
時点ｔ１５で、エンジン２１が再始動されるため、要求される一定電圧ＥＮも大きくなる。要求される一定電圧ＥＮが徐々に増加する場合を示している。例えばワイパーは、車速の上昇に伴って必要出力が増加するため、直ちに高電圧が要求される訳ではない。このような場合には、サブバッテリ３３を直ちに遮断する必要はなく、電源回路３１に接続したままで徐々に電圧を上昇させてゆけばよい。このように、アイドリングストップの作動によって、サブバッテリ３３を接続したならば、直ぐに切断するのではなく、なるべくその状態を維持することにより、リレー３４の駆動を抑制できる。すなわち、リレー３４の開閉動作を可及的に減らすことにより、耐久性の面で有利となる。
図１０は、動作例４を示すタイムチャートである。
ここでは、アイドリングストップの作動状況、サブバッテリ３３の断続状況、一定電圧要求の有無、及び電圧を、時間軸で示している。電圧においては、要求された一定電圧ＥＮを実線で示し、サブバッテリ３３の電圧ＥＳｕｂを点線で示す。
時点ｔ１６で、アイドリングストップによってエンジン２１が停止し、時点ｔ１７で、エンジン２１が再始動される。ここでは、要求される一定電圧ＥＮが直ちに増加する場合を示している。例えば高圧燃料ポンプは、直ちに高電圧が要求されることがある。このような場合には、サブバッテリ３３を直ちに遮断することで、一定電圧を安定して供給することを優先する。
《変形例》
第１実施形態では、リレー３４が機械的な開閉器である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を使用してもよい。この場合、ＭＯＳＦＥＴをスイッチング制御して、回路電圧を高くし、サブバッテリ３３の充電電流を低くする状態を作り出すようにすれば、同様の作用効果を得ることができる。
《対応関係》
メインバッテリ３２が「主蓄電池」に対応する。サブバッテリ３３が「副蓄電池」に対応する。リレー３４が「副蓄電池用の開閉器」に対応する。オルタネータ２４が「発電機」に対応する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が「断続制御部」に対応する。
《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）第１実施形態に係る車両用電源制御方法では、メインバッテリ３２が接続され、且つメインバッテリ３２よりも内部抵抗の低いサブバッテリ３３を接続可能な電源回路３１に対して、一定電圧を要求される。このときに、要求された一定電圧と、電源回路３１に対してオルタネータ２４が出力可能な最大電流と、サブバッテリ３３の充電状態とに応じて、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続するか、又は電源回路３１から遮断するかを切り替える。
このように、要求された一定電圧、オルタネータの最大電流、及びサブバッテリ３３の充電状態を考慮したうえで、サブバッテリ３３を接続するか、又は遮断するかを切り替えるので、要求された一定電圧を安定して供給することができる。
（２）第１実施形態に係る車両用電源制御方法では、車両状態に応じてエンジン２１を停止させるエンジン停止機能がある場合には、エンジン停止機能によってエンジン２１が停止している間は、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続する。
このように、エンジン２１が停止している間は、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続することで、メインバッテリ３２の放電を抑制することができる。
（３）第１実施形態に係る車両用電源制御方法では、エンジン２１が再始動されたときに、一定電圧が直ちに要求されていないときには、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続した状態を維持する。
このように、一定電圧が直ちに要求されていないときには、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続したままにするので、リレー３４の開閉動作を減らし、耐久性を高めることができる。
（４）第１実施形態に係る車両用電源制御方法では、エンジン２１が再始動されたときに、一定電圧が直ちに要求されているときには、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する。
このように、一定電圧が直ちに要求されているときには、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断するので、要求された一定電圧を安定して供給することができる。
（５）第１実施形態に係る車両用電源制御方法では、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続するか、又は電源回路３１から遮断するかをリレー３４によって切り替える。
このように、リレー３４を用いることにより、サブバッテリ３３の接続又は遮断を、容易に、且つ確実に切り替えることができる。
（６）第１実施形態に係る車両用電源制御装置は、電源回路３１に接続されたメインバッテリ３２と、メインバッテリ３２よりも内部抵抗が低く、電源回路３１に接続可能なサブバッテリ３３と、発電した電力を電源回路３１に供給するオルタネータ２４と、を備える。そして、電源回路３１に対して一定電圧を要求されたときに、要求された一定電圧と、オルタネータ２４が出力可能な最大電流と、サブバッテリ３３の充電状態とに応じて、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続するか、又は電源回路３１から遮断するかを切り替える。
このように、要求された一定電圧、オルタネータの最大電流、及びサブバッテリ３３の充電状態を考慮したうえで、サブバッテリ３３を接続するか、又は遮断するかを切り替えるので、要求された一定電圧を安定して供給することができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
１１ コントローラ
２１ エンジン
２２ スタータモータ
２４ オルタネータ
２５ 電装負荷
３１ 電源回路
３２ メインバッテリ
３３ サブバッテリ
３４ リレー
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、車両用電源制御方法、車両用電源制御装置に関する。
背景技術
［０００２］
特許文献１に記載の従来技術では、鉛蓄電池と並列に高性能蓄電池を接続可能にし、発電機で発電している状態で、電気負荷から一定電圧を要求されたときに、高性能蓄電池を接続することを提案している。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特許第５４９４４９８号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
高性能蓄電池を接続すると見かけ上の内部抵抗が減少することにより、同じ電流で充電しているとしても、高性能蓄電池の端子電圧が低下するため、要求された一定電圧を供給できない可能性がある。
本発明の課題は、要求された一定電圧を安定して供給することである。
課題を解決するための手段
［０００５］
本発明の一態様に係る車両用電源制御方法は、主蓄電池が接続され、且つ主蓄電池よりも内部抵抗の低い副蓄電池を接続可能な電源回路に対して、一定電圧を要求されたときのものである。このとき、要求された一定電圧と、電源回路に対して発電機が出力可能な最大電流と、副蓄電池の充電状態とに応じて、副蓄電池の充電時に、副蓄電池を電源回路に接続するか、又は電源回路から遮断するかを切り替える。
発明の効果
［０００６］
本発明によれば、要求された一定電圧、発電機の最大電流、及び副蓄電池
【０００８】
プログラムに復帰する。
［００２５］
ステップＳ１０２では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断すべきか否かを判断するためのマップを設定する。
図４は、サブバッテリを遮断するか否かを判断するためのマップである。
ここでは、横軸をサブバッテリ３３の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）とし、縦軸を電流とする。先ず、オルタネータ２４で出力可能な最大電流ＩＭＡＸを表わす特性線Ｌ１を設定する。特性線Ｌ１は、横軸と平行な直線であり、エンジン回転数、電装負荷２５の使用状況、メインバッテリ３２の状態等に応じて求める。また、一定電圧を印加したときの充電状態に応じた充電電流を表わす特性線Ｌ２を設定する。特性線Ｌ２は、サブバッテリ３３の充電状態が高いほど充電電流が小さくなる直線であり、要求される一定電圧に応じて求める。
［００２６］
したがって、充電電流が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より高く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続しても、要求された一定電圧を達成できる。そこで、特性線Ｌ１、特性線Ｌ２、及び横軸で囲まれた領域では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要はなく、したがって電源回路３１に接続すると判断する。一方、充電状態が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より低く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも低いときには、サブバッテリ３３を接続すると、要求された一定電圧を達成できない。そこで、横軸、縦軸、特性線Ｌ１、及び特性線Ｌ２で囲まれた領域では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要があると判断する。
［００２７］
続くステップＳ１０３では、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する必要があるか否かを判定する。サブバッテリ３３を遮断する必要があるときにはステップＳ１０４に移行する。一方、サブバッテリ３３を遮断する必要がないときにはステップＳ１０５に移行する。
ステップＳ１０４では、リレー３４を開くことにより、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断し、所定のメインプログラムに復帰する。
【００１０】
供給できない。その結果、一定電圧として例えば１４［Ｖ］を要求されているのに、１３．６［Ｖ］までしか電圧が上昇しない、といった事態が生じてしまう。
［００３１］
そこで、一定電圧を要求されたときに（ステップＳ１０１の判定が“Ｙｅｓ”）、一定電圧を印加したときにどの程度の電流が流れるか、またオルタネータ２４でどの程度の電流を出力できるか、さらにサブバッテリ３３がどの程度の電力を吸収するかを考慮する。すなわち、要求された一定電圧、オルタネータ２４の最大電流ＩＭＡＸ、及びサブバッテリ３３の充電状態を考慮したうえで、サブバッテリ３３を接続するか、又は遮断するかを切り替えるためのマップを設定する（ステップＳ１０２）。
［００３２］
このマップを参照し、充電電流が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より高く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも高いときには、サブバッテリ３３を接続しても一定電圧を達成できると判断する（ステップＳ１０３の判定が“Ｎｏ”）。すなわち、サブバッテリ３３の充電状態が十分に高い場合には、その端子電圧が高く、要求された一定電圧との差が小さくなる。そのため、オルタネータ２４の余力の範囲内で一定電圧まで上昇させることができるため、サブバッテリ３３を電源回路３１に接続した状態にする（ステップＳ１０５）。
［００３３］
一方、充電状態が最大電流ＩＭＡＸ以下で、特性線Ｌ２より低く、且つサブバッテリ３３の充電状態が特性線Ｌ２よりも低いときには、サブバッテリ３３を接続すると一定電圧を達成できないと判断する（ステップＳ１０３の判定が“Ｙｅｓ”）。すなわち、サブバッテリ３３の充電状態が低い場合には、その端子電圧も低くなり、要求された一定電圧との差が大きくなる。そのため、オルタネータ２４で一定電圧まで上昇させる前に最大電流ＩＭＡＸに達してしまうため、サブバッテリ３３を電源回路３１から遮断する（ステップＳ１０４）。これにより、電源回路３１としては、充電の受け入れ性能が低下するが、見かけ上の内部抵抗が増加するので、電源回路３１の電圧低下を回避し、要求された一定電圧を達成することができる。
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、車両用電源制御方法、車両用電源制御装置に関する。
背景技術
［０００２］
特許文献１に記載の従来技術では、鉛蓄電池と並列に高性能蓄電池を接続可能にし、発電機で発電している状態で、電気負荷から一定電圧を要求されたときに、高性能蓄電池を接続することを提案している。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特許第５４９４４９８号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
高性能蓄電池を接続すると見かけ上の内部抵抗が減少することにより、同じ電流で充電しているとしても、高性能蓄電池の端子電圧が低下するため、要求された一定電圧を供給できない可能性がある。
本発明の課題は、要求された一定電圧を安定して供給することである。
課題を解決するための手段
［０００５］
本発明の一態様に係る車両用電源制御方法は、主蓄電池が接続され、且つ主蓄電池よりも内部抵抗の低い副蓄電池を接続可能な電源回路に対して、一定電圧を要求されたときのものである。このとき、要求された一定電圧と、電源回路に対して発電機が出力可能な最大電流と、副蓄電池の充電状態とに応じて、副蓄電池の充電時に、副蓄電池を電源回路に接続するか、又は電源回路から遮断するかを切り替える。すなわち、横軸を副蓄電池の充電状態とし、縦軸を充電電流とし、横軸と平行な第一の特性線を最大電流に応じて設定し、副蓄電池の充電状態が高いほど充電電流が小さくなる第二の特性線を一定電圧に応じて設定する。そして、充電電流が第一の特性線以下で第二の特性線より高く、且つ充電状態が第二の特性線よりも高いときには、副蓄電池を電源回路に接続する。また、充電状態が第一の特性線以下で第二の特性線より低く、且つ充電状態が第二の特性線よりも低いときには、副蓄電池を電源回路から遮断する。
発明の効果
［０００６］
本発明によれば、要求された一定電圧、発電機の最大電流、及び副蓄電池
本発明の一態様に係る車両用電源制御方法は、主蓄電池が接続され、且つ主蓄電池よりも内部抵抗の低い副蓄電池を接続可能な電源回路に対して、発電機による発電時において一定電圧を要求されたときのものである。このとき、要求された一定電圧と、電源回路に対する発電機の出力電流と、副蓄電池の充電状態とに応じて、副蓄電池を電源回路に接続するか、又は電源回路から遮断するかを切り替える。

Claims (6)

  1. 主蓄電池が接続され、且つ前記主蓄電池よりも内部抵抗の低い副蓄電池を接続可能な電源回路に対して、一定電圧を要求されたときに、
    要求された一定電圧と、前記電源回路に対して発電機が出力可能な最大電流と、前記副蓄電池の充電状態とに応じて、前記副蓄電池を前記電源回路に接続するか、又は前記電源回路から遮断するかを切り替えることを特徴とする車両用電源制御方法。
  2. 車両状態に応じてエンジンを停止させるエンジン停止機能がある場合には、
    前記エンジン停止機能によって前記エンジンが停止している間は、前記副蓄電池を前記電源回路に接続することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御方法。
  3. 前記エンジンを再始動したときに、前記一定電圧が直ちに要求されていないときには、前記副蓄電池を前記電源回路に接続した状態を維持することを特徴とする請求項２に記載の車両用電源制御方法。
  4. 前記エンジンを再始動したときに、前記一定電圧が直ちに要求されているときには、前記副蓄電池を前記電源回路から遮断することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用電源制御方法。
  5. 前記副蓄電池を前記電源回路に接続するか、又は前記電源回路から遮断するかを、前記副蓄電池用の開閉器によって切り替えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用電源制御方法。
  6. 電源回路に接続された主蓄電池と、
    前記主蓄電池よりも内部抵抗が低く、前記電源回路に接続可能な副蓄電池と、
    発電した電力を前記電源回路に供給する発電機と、
    前記電源回路に対して一定電圧を要求されたときに、要求された一定電圧と、前記発電機が出力可能な最大電流と、前記副蓄電池の充電状態とに応じて、前記副蓄電池を前記電源回路に接続するか、又は前記電源回路から遮断するかを切り替える断続制御部と、を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
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