KR20180054697A - 차량용 전원 제어 방법, 차량용 전원 제어 장치 - Google Patents

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KR20180054697A
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아츠시 데즈카
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무네미츠 와타나베
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Abstract

메인 배터리(32)가 접속되고, 또한 메인 배터리(32)보다도 내부 저항이 낮은 서브 배터리(33)를 접속 가능한 전원 회로(31)에 대하여, 일정 전압이 요구된 것으로 한다. 이때에, 요구된 일정 전압과, 전원 회로(31)에 대하여 얼터네이터(24)가 출력 가능한 최대 전류와, 서브 배터리(33)의 충전 상태에 따라서, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속할지, 또는 전원 회로(31)로부터 차단할지를 전환한다.

Description

차량용 전원 제어 방법, 차량용 전원 제어 장치
본 발명은 차량용 전원 제어 방법, 차량용 전원 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 납 축전지와 병렬로 고성능 축전지를 접속 가능하게 하고, 발전기에서 발전하고 있는 상태에서, 전기 부하로부터 일정 전압이 요구되었을 때에, 고성능 축전지를 접속하는 것을 제안하고 있다.
일본 특허 제5494498호 공보
고성능 축전지를 접속하면 외관상의 내부 저항이 감소함으로써, 동일한 전류로 충전하고 있다고 해도, 고성능 축전지의 단자 전압이 저하되기 때문에, 요구된 일정 전압을 공급할 수 없을 가능성이 있다.
본 발명의 과제는, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법은, 주 축전지가 접속되고, 또한 주 축전지보다도 내부 저항이 낮은 부 축전지를 접속 가능한 전원 회로에 대하여, 일정 전압이 요구되었을 때의 것이다. 이때, 요구된 일정 전압과, 전원 회로에 대하여 발전기가 출력 가능한 최대 전류와, 부 축전지의 충전 상태에 따라서, 부 축전지를 전원 회로에 접속할지, 또는 전원 회로로부터 차단할지를 전환한다.
본 발명에 따르면, 요구된 일정 전압, 발전기의 최대 전류 및 부 축전지의 충전 상태를 고려한 후에, 부 축전지를 접속할지, 또는 차단할지를 전환하므로, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
도 1은 아이들링 스톱 시스템의 구성도이다.
도 2는 전원 회로의 구성도이다.
도 3은 단속 제어 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 서브 배터리를 차단할지 여부를 판단하기 위한 맵이다.
도 5는 단자 전압의 저하에 대하여 설명한 도면이다.
도 6은 동작예 1을 나타내는 타임차트이다.
도 7은 동작예 2를 나타내는 타임차트이다.
도 8은 비교예 1을 나타내는 타임차트이다.
도 9는 동작예 3을 나타내는 타임차트이다.
도 10은 동작예 4를 나타내는 타임차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면은 모식적인 것이며, 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것이며, 구성을 하기의 것으로 특정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 범위 내에 있어서, 다양한 변경을 가할 수 있다.
《제1 실시 형태》
《구성》
우선, 아이들링 스톱 시스템의 개략에 대하여 설명한다.
아이들링 스톱(IS)이란, 교차점이나 정체 등에 의해 차량이 정지하였을 때에, 엔진을 자동으로 정지시키고, 또한 발진 시에 재시동시키는 기능이며, 노 아이들링이나 아이들 리덕션이라고도 불린다.
도 1은 아이들링 스톱 시스템의 구성도이다.
아이들링 스톱 시스템에서는, 컨트롤러(ECU : Electronic Control Unit)(11)가 각종 센서로부터의 검출값에 따라서, 아이들링 스톱을 실행한다. 각종 센서에는, 예를 들어 차륜속 센서(12), 마스터 백 압력 센서(13), 액셀러레이터 센서(14), 가속도 센서(15), 엔진 회전 센서(16), 시프트 센서(17), 아이들링 스톱 OFF 스위치(18) 등이 포함된다.
차륜속 센서(12)는 각 차륜의 차륜 속도 VwFL∼VwRR을 검출한다. 이 차륜속 센서(12)는 예를 들어 센서 로터의 자력선을 검출 회로에 의해 검출하고 있으며, 센서 로터의 회전에 수반되는 자계의 변화를 전류 신호로 변환하여 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전류 신호로부터 차륜 속도 VwFL∼VwRR을 판단한다.
마스터 백 압력 센서(13)는 마스터 백(브레이크 부스터) 내의 압력을 브레이크 페달 답력 Pb로서 검출한다. 이 마스터 백 압력 센서(13)는 마스터 백 내의 압력을 다이어프램부에서 받고, 이 다이어프램부를 통해 피에조 저항 소자에 발생하는 변형을 전기 저항의 변화로서 검출하고, 압력에 비례한 전압 신호로 변환하여 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전압 신호로부터 마스터 백 내의 압력, 즉 브레이크 페달 답력 Pb를 판단한다.
액셀러레이터 센서(14)는 액셀러레이터 페달의 답입량에 상당하는 페달 개방도 PPO(조작 위치)를 검출한다. 이 액셀러레이터 센서(14)는 예를 들어 포텐셔미터이며, 액셀러레이터 페달의 페달 개방도 PPO를 전압 신호로 변환하여 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전압 신호로부터 액셀러레이터 페달의 페달 개방도 PPO를 판단한다. 또한, 액셀러레이터 페달이 비조작 위치에 있을 때에, 페달 개방도 PPO가 0％가 되고, 액셀러레이터 페달이 최대 조작 위치(스트로크 엔드)에 있을 때에, 페달 개방도 PPO가 100％가 된다.
가속도 센서(15)는 차량 전후 방향의 가감 속도를 검출한다. 이 가속도 센서(15)는, 예를 들어 고정 전극에 대한 가동 전극의 위치 변위를 정전 용량의 변화로서 검출하고 있으며, 가감 속도와 방향에 비례한 전압 신호로 변환하여 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전압 신호로부터 가감 속도를 판단한다. 또한, 컨트롤러(11)는 가속을 정의 값으로서 처리하고, 감속을 부의 값으로서 처리한다.
엔진 회전 센서(16)는 엔진 회전수 Ne를 검출한다. 이 엔진 회전 센서(16)는, 예를 들어 센서 로터의 자력선을 검출 회로에 의해 검출하고 있으며, 센서 로터의 회전에 수반되는 자계의 변화를 전류 신호로 변환하여 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전류 신호로부터 엔진 회전수 Ne를 판단한다.
시프트 센서(17)는 트랜스미션의 시프트 포지션을 검출한다. 이 시프트 센서(17)는, 예를 들어 복수의 홀 소자를 구비하고, 각각의 ON/OFF 신호를 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 ON/OFF 신호의 조합으로부터 시프트 포지션을 판단한다.
아이들링 스톱 OFF 스위치(IS-OFF 스위치)(18)는, 아이들링 스톱 시스템의 캔슬 조작을 검출한다. 이 아이들링 스톱 OFF 스위치(18)는, 운전자가 조작 가능하게 되도록 대시보드 근방에 설치되어 있고, 예를 들어 상폐형 접점의 검출 회로를 통해 캔슬 조작에 따른 전압 신호를 컨트롤러(11)에 출력한다. 컨트롤러(11)는 입력된 전압 신호로부터 아이들링 스톱 기능을 캔슬할지 여부를 판단한다.
컨트롤러(11)는 퓨얼 인젝터를 통해 연료 분사 제어를 행하거나, 이그니션 코일을 통해 점화 시기 제어를 행하거나 하여, 엔진(ENG)(21)의 정지 및 재시동을 제어한다. 또한, 재시동 시에는, 스타터 모터(SM)(22)에 의한 크랭킹을 제어한다.
스타터 모터(22)는 예를 들어 직권 정류자 전동기를 포함하고, 출력축의 피니언 기어를 엔진(21)의 링 기어에 맞물리게 하여 토크를 전달함으로써, 엔진(21)을 크랭킹한다. 스타터 모터(22)에는, 피니언 기어를 축 방향으로 슬라이드시켜, 엔진(21)의 링 기어에 대하여 맞물리는 돌출 위치와 맞물리지 않는 퇴피 위치 사이에서 진퇴시키는 솔레노이드나, 회전축의 회전을 감속시키는 기어 기구 등을 구비한다.
엔진(21)의 동력은, 서펜타인식의 V 벨트(23)를 통해 얼터네이터(ALT)(24)에 전달된다. 얼터네이터(24)는, V 벨트(23)를 통해 전달된 동력에 의해 발전을 행하고, 발전된 전력은 후술하는 전원 회로에 공급된다. 얼터네이터(24)에는, 레귤레이터가 내장되어 있고, 이 레귤레이터를 통해 발전 전압이 제어된다.
다음에, 아이들링 스톱의 작동 개요에 대하여 설명한다.
아이들링 스톱 시스템에서는, 예를 들어 하기의 허가 조건을 모두 충족시킬 때에, 아이들링 스톱을 허가하는 스탠바이 상태가 된다.
ㆍIS-OFF 스위치(88)가 비조작 상태(아이들링 스톱 기능이 ON)
ㆍ배터리의 충전 상태(SOC)가 예를 들어 70％ 이상
ㆍ시프트 포지션이 R 레인지 이외
상기의 스탠바이 상태로부터, 하기의 작동 조건을 모두 충족시키고, 또한 예를 들어 1초가 경과하였을 때에, 엔진(21)을 정지시킨다.
ㆍ차속 V가 0km/h
ㆍ액셀러레이터 페달 개방도 PPO가 0％
ㆍ브레이크 페달 답력 Pb가 예를 들어 0.8㎫ 이상
ㆍ노면 구배가 예를 들어 14％ 이하
ㆍ엔진 회전수 Ne가 예를 들어 1200rpm 미만
여기에서는, 차륜 속도 VwFL∼VwRR의 평균값 등을 차속 V로서 사용한다. 또한, 가감 속도에 따라서 노면 구배를 산출하고 있다. 또한, 노면 구배는 (수직 거리/수평 거리)×100으로서 계산하고 있으며, 예를 들어 1㎐의 저역 통과 필터 처리를 행하고 있다.
상기의 정지 상태로부터, 하기의 재시동 조건 중 어느 것을 충족시킬 때에, 엔진(21)을 재시동시킨다.
ㆍ아이들링 스톱 시로부터 스티어링 조작을 개시
ㆍ차속 V가 예를 들어 2km/h 이상
ㆍ액셀러레이터 페달 개방도 PPO가 예를 들어 5％ 이상
ㆍP 레인지로부터 R 레인지 또는 D 레인지로의 시프트 조작
ㆍN 레인지로부터 R 레인지 또는 D 레인지로의 시프트 조작
ㆍD 레인지로부터 R 레인지로의 시프트 조작
상기가 아이들링 스톱의 작동 개요이다.
컨트롤러(11)는 얼터네이터(24)의 발전 전압을, 예를 들어 11.4 내지 15.6V의 범위에서 제어하는 전압 가변 제어를 행한다. 즉, 차량의 주행 상태나 배터리의 충전 상태에 따라서 목표 발전 전압을 산출하고, 산출한 목표 발전 전압에 따라서 레귤레이터를 통해 얼터네이터(24)의 발전 전압을 제어한다. 예를 들어 차량이 가속될 때에, 얼터네이터(24)의 발전 전압을 통상보다도 저하시킴으로써, 엔진(21)에 대한 부하를 경감하고, 연료 소비량을 저감할 수 있다. 또한, 전압 가변 제어를 무효로 하면, 얼터네이터(24)는 레귤레이터의 특성에 따른 통상의 발전을 행한다.
다음에, 전원 회로의 구성에 대하여 설명한다.
도 2는 전원 회로의 구성도이다.
전원 회로(31)는 스타터 모터(22) 및 다른 전장 부하(25)에 전력을 공급하는 회로이며, 메인 배터리(32)와, 서브 배터리(33)와, 릴레이(34)를 구비한다. 또한, 전원 회로(31)는 컨트롤러(11)에도 전력을 공급하고 있는 것으로 한다.
메인 배터리(32)에는, 예를 들어 납 축전지를 사용하고 있고, 정극에는 이산화납을 사용하고, 부극에는 해면상의 납을 사용하고, 전해액에는 희황산을 사용하고 있다. 메인 배터리(32)는 얼터네이터(24)의 발전 전력에 의해 충전되고, 만충전 상태에서의 개방 전압은 예를 들어 12.7V이다.
서브 배터리(33)는 아이들링 스톱으로부터 엔진(21)을 재시동할 때, 스타터 모터(22)에 흐르는 대전류에 의해 차량의 전원 전압이 순식간에 저하되는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다. 서브 배터리(33)에는, 예를 들어 비수전해질 이차 전지의 1종인 리튬 이온 전지를 사용하고 있으며, 정극에는 리튬 금속 산화물을 사용하고, 부극에는 그래파이트 등의 탄소 재료를 사용하고 있다. 서브 배터리(33)는 얼터네이터(24)가 발전한 전력에 의해 충전되고, 만충전 상태에서의 개방 전압은 예를 들어 13.1V이다.
리튬 이온 전지는, 납 축전지에 비해 에너지 밀도 및 충방전 에너지 효율이 높다는 특징이 있다. 또한, 리튬 이온 전지는 충반전 시에 전극 재료의 용해 석출 반응을 수반하지 않으므로, 장수명을 기대할 수 있다. 한편, 납 축전지는, 동일한 용량이면, 리튬 이온 전지에 비해 저비용이지만, 방전함으로써 전극이 열화된다. 따라서, 리튬 이온 전지는, 납 축전지보다도, 충방전의 반복에 대한 내구성이 우수하다. 또한, 리튬 이온 전지는, 납 축전지보다도, 내부 저항이 낮고, 그 때문에 충방전 성능이 높다.
릴레이(34)는 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 대하여 접속할지, 또는 전원 회로(31)로부터 차단할지를 전환하는 개폐기이며, 컨트롤러(11)에 의해 제어된다. 릴레이(34)는 노멀 오픈의 a 접점이며, 접점을 개방하고 있을 때에 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단하고, 접점을 폐쇄하고 있을 때에 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속한다. 구체적으로는, 엔진(21)이 운전 상태에 있는 동안은, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하고, 얼터네이터(24)로부터 공급되는 전력을 서브 배터리(33)에 충전한다. 또한, 아이들링 스톱으로부터 엔진(21)을 재시동할 때에 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하고, 스타터 모터(22)에 전력을 공급한다. 그 밖에, 필요에 따라서 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하거나, 차단하거나 한다.
다음에, 컨트롤러(11)에서 실행하는 단속 제어 처리에 대하여 설명한다.
도 3은 단속 제어 처리를 설명하는 흐름도이다.
우선 스텝 S101에서는, 전원 회로(31)에 대하여 일정한 고전압(이하, 일정 전압이라 칭함)을 요구하고 있는 전장 부하(25)가 있는지 여부를 판정한다. 일정 전압을 요구하는 전장 부하(25)에는, 예를 들어 와이퍼나 고압 연료 펌프 등이 있다. 여기서, 일정 전압이 요구되고 있을 때에는 스텝 S102로 이행한다. 한편, 일정 전압이 요구되고 있지 않을 때에는, 그대로 소정의 메인 프로그램으로 복귀한다.
스텝 S102에서는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단해야 할지 여부를 판단하기 위한 맵을 설정한다.
도 4는 서브 배터리를 차단할지 여부를 판단하기 위한 맵이다.
여기에서는, 횡축을 서브 배터리(33)의 충전 상태(SOC : State Of Charge)로 하고, 종축을 전류로 한다. 우선, 얼터네이터(24)에서 출력 가능한 최대 전류 IMAX를 나타내는 특성선 L1을 설정한다. 특성선 L1은, 횡축과 평행한 직선이며, 엔진 회전수, 전장 부하(25)의 사용 상황, 메인 배터리(32)의 상태 등에 따라서 구한다. 또한, 일정 전압을 인가하였을 때의 충전 상태에 따른 충전 전류를 나타내는 특성선 L2를 설정한다. 특성선 L2는, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 높을수록 충전 전류가 작아지는 직선이며, 요구되는 일정 전압에 따라서 구한다.
따라서, 충전 전류가 최대 전류 IMAX 이하이며, 특성선 L2보다 높고, 또한 서브 배터리(33)의 충전 상태가 특성선 L2보다도 높을 때에는, 서브 배터리(33)를 접속해도, 요구된 일정 전압을 달성할 수 있다. 따라서, 특성선 L1, 특성선 L2 및 횡축으로 둘러싸인 영역에서는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단할 필요는 없고, 따라서 전원 회로(31)에 접속한다고 판단한다. 한편, 충전 상태가 최대 전류 IMAX 이하이며, 특성선 L2보다 낮고, 또한 서브 배터리(33)의 충전 상태가 특성선 L2보다도 높을 때에는, 서브 배터리(33)를 접속하면, 요구된 일정 전압을 달성할 수 없다. 따라서, 횡축, 종축, 특성선 L1 및 특성선 L2로 둘러싸인 영역에서는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단할 필요가 있다고 판단한다.
계속되는 스텝 S103에서는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단할 필요가 있는지 여부를 판정한다. 서브 배터리(33)를 차단할 필요가 있을 때에는 스텝 S104로 이행한다. 한편, 서브 배터리(33)를 차단할 필요가 없을 때에는 스텝 S105로 이행한다.
스텝 S104에서는, 릴레이(34)를 개방함으로써, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단하고, 소정의 메인 프로그램으로 복귀한다.
스텝 S105에서는, 릴레이(34)를 폐쇄함으로써, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하고, 소정의 메인 프로그램으로 복귀한다.
상기가 단속 제어 처리이다.
《작용》
다음에, 제1 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다.
전장 부하(25) 중에는, 전원 회로(31)에 대하여 일정한 고전압을 요구해 오는 것이 있다. 이때, 리튬 이온 배터리와 같이 내부 저항이 낮은, 고성능의 서브 배터리(33)를 접속하면, 외관상의 내부 저항이 감소함으로써, 동일한 전류로 충전하고 있다고 해도, 서브 배터리(33)의 단자 전압이 저하되는 경우가 있다. 이 경우, 요구된 일정 전압을 공급할 수 없게 될 가능성이 있다.
도 5는 단자 전압의 저하에 대하여 설명한 도면이다.
저성능 축전지를 접속하였을 때의 내부 저항을 R1이라 하고, 고성능 축전지를 접속하였을 때의 내부 저항을 R2라 한다. 고성능 축전지는, 저성능 축전지에 비해 내부 저항이 낮고, 충전 시의 수용 성능이 높기 때문에, R1>R2의 관계가 된다. 그리고, 충전 전류를 I라 하면, 저성능 축전지의 단자 전압은, 개방 전압에 E1=I×R1을 가산한 값이 되고, 고성능 축전지의 단자 전압은, 개방 전압에 E2=I×R2를 가산한 값이 된다. 따라서, 고성능 축전지를 접속하면, 저성능 축전지를 접속하였을 때보다도, 단자 전압이 저하되게 된다.
일정한 고전압이 요구되었을 때에, 얼터네이터(24)의 발전 전압을 상승시켜도, 발전한 전력은, 고성능 축전지에 흡수되기 쉽고, 고성능 축전지의 충전 상태에 따라서는, 일정 전압을 공급할 수 없게 된다. 또한, 얼터네이터(24)에는, 출력 가능한 전류에 한계가 있기 때문에, 일정 전압을 달성하기 전에, 얼터네이터(24)가 출력 가능한 최대 전류 IMAX에 도달해 버리면, 그 이상은 전압을 상승시킬 수 없다. 예를 들어, 얼터네이터(24)의 용량이 150[A]이고, 전장 부하의 소비에 50[A], 메인 배터리(32)로의 충전에 40[A]을 공급하고 있으면, 서브 배터리(33)로의 충전에는 60[A]밖에 공급할 수 없다. 그 결과, 일정 전압으로서 예를 들어 14[V]가 요구되고 있는데, 13.6[V]까지밖에 전압이 상승하지 않는 등의 사태가 발생해 버린다.
따라서, 일정 전압이 요구되었을 때에(스텝 S101의 판정이 "예"), 일정 전압을 인가하였을 때에 어느 정도의 전류가 흐르는지, 또한 얼터네이터(24)에서 어느 정도의 전류를 출력할 수 있는지, 또한 서브 배터리(33)가 어느 정도의 전력을 흡수하는지를 고려한다. 즉, 요구된 일정 전압, 얼터네이터(24)의 최대 전류 IMAX 및 서브 배터리(33)의 충전 상태를 고려한 후에, 서브 배터리(33)를 접속할지, 또는 차단할지를 전환하기 위한 맵을 설정한다(스텝 S102).
이 맵을 참조하여, 충전 전류가 최대 전류 IMAX 이하이며, 특성선 L2보다 높고, 또한 서브 배터리(33)의 충전 상태가 특성선 L2보다도 높을 때에는, 서브 배터리(33)를 접속해도 일정 전압을 달성할 수 있다고 판단한다(스텝 S103의 판정이 "아니오"). 즉, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 충분히 높은 경우에는, 그 단자 전압이 높아, 요구된 일정 전압과의 차가 작아진다. 그 때문에, 얼터네이터(24)의 여력의 범위 내에서 일정 전압까지 상승시킬 수 있기 때문에, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속한 상태로 한다(스텝 S105).
한편, 충전 상태가 최대 전류 IMAX 이하이며, 특성선 L2보다 낮고, 또한 서브 배터리(33)의 충전 상태가 특성선 L2보다도 높을 때에는, 서브 배터리(33)를 접속하면 일정 전압을 달성할 수 없다고 판단한다(스텝 S103의 판정이 "예"). 즉, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 낮은 경우에는, 그 단자 전압도 낮아져, 요구된 일정 전압과의 차가 커진다. 그 때문에, 얼터네이터(24)에서 일정 전압까지 상승시키기 전에 최대 전류 IMAX에 도달해 버리기 때문에, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단한다(스텝 S104). 이에 의해, 전원 회로(31)로서는, 충전의 수용 성능이 저하되지만, 외관상의 내부 저항이 증가하므로, 전원 회로(31)의 전압 저하를 피하여, 요구된 일정 전압을 달성할 수 있다.
일정 전압이 요구되고 있는 상태에서, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하고 있을 때에는, 서브 배터리(33)의 충전 상태를 항상 일정한 범위 내에 들어가게 해 두는 것이 요구되기 때문에, 회생 시(충전 시), 비회생 시(비충전 시)를 구별 하지 않고, 상기의 단속 제어가 행해진다.
이와 같이, 요구된 일정 전압, 얼터네이터(24)의 최대 전류 IMAX, 및 서브 배터리(33)의 충전 상태를 고려한 후에, 서브 배터리(33)를 접속할지, 또는 차단할지를 전환하므로, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
도 6은 동작예 1을 나타내는 타임차트이다.
여기에서는, 아이들링 스톱의 작동 상황, 서브 배터리(33)의 단속 상황, 회생 요구의 유무, 일정 전압 요구의 유무 및 전압을, 시간축에서 나타내고 있다. 전압에 있어서는, 요구된 일정 전압 EN을 실선으로 나타내고, 서브 배터리(33)의 전압 ESub를 점선으로 나타낸다.
일정 전압의 요구가 있지만, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 충분하기 때문에, 전압 ESub가 일정 전압 EN을 달성하고 있다. 따라서, 서브 배터리(33)를 차단할 필요는 없고, 전원 회로(31)에 접속한 상태 그대로이다. 또한, 시점 t11에서 회생 요구가 나오고 있지만, 회생 요구의 유무에 관계없이, 서브 배터리(33)를 차단할 지 여부를 판단하고 있다. 또한, 여기서는 아이들링 스톱은 작동하고 있지 않은 것으로 한다.
도 7은 동작예 2를 나타내는 타임차트이다.
여기에서는, 아이들링 스톱의 작동 상황, 서브 배터리(33)의 단속 상황, 회생 요구의 유무, 일정 전압 요구의 유무 및 전압을, 시간축에서 나타내고 있다. 전압에 있어서는, 요구된 일정 전압 EN을 실선으로 나타내고, 서브 배터리(33)의 전압 ESub를 점선으로 나타낸다.
일정 전압의 요구가 있지만, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 불충분하기 때문에, 전압 ESub는 일정 전압 EN보다도 낮다. 이 경우, 얼터네이터(24)에서 일정 전압까지 상승시킬 수 없기 때문에, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단한 상태 그대로이다. 이에 의해, 메인 배터리(32)의 전압 EMain(도시 생략)에 의해, 일정 전압 EN을 달성하고 있다. 또한, 시점 t12에서 회생 요구가 나오고 있지만, 회생 요구의 유무에 관계없이, 서브 배터리(33)를 차단할지 여부를 판단하고 있다. 또한, 여기서는 아이들링 스톱은 작동하고 있지 않은 것으로 한다.
도 8은 비교예 1을 나타내는 타임차트이다.
여기에서는, 아이들링 스톱의 작동 상황, 서브 배터리(33)의 단속 상황, 회생 요구의 유무, 일정 전압 요구의 유무 및 전압을, 시간축에서 나타내고 있다. 전압에 있어서는, 요구된 일정 전압 EN을 실선으로 나타내고, 서브 배터리(33)의 전압 ESub를 점선으로 나타낸다.
일정 전압의 요구가 있지만, 서브 배터리(33)의 충전 상태가 불충분하다. 이 상태에서, 시점 t13에서 회생 요구가 있고, 서브 배터리(33)를 접속해도, 얼터네이터(24)의 출력 성능의 한계에 의해, 전압 ESub를 일정 전압 EN까지 상승시킬 수 없다. 또한, 여기에서는 아이들링 스톱은 작동하고 있지 않은 것으로 한다.
《응용예》
아이들링 스톱에 의해, 엔진(21)을 정지하고 있는 동안은, 메인 배터리(32)의 방전을 억제하기 위해, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속하는 것이 바람직하다.
도 9는 동작예 3을 나타내는 타임차트이다.
여기에서는, 아이들링 스톱의 작동 상황, 서브 배터리(33)의 단속 상황, 일정 전압 요구의 유무 및 전압을, 시간축에서 나타내고 있다. 전압에 있어서는, 요구된 일정 전압 EN을 실선으로 나타내고, 서브 배터리(33)의 전압 ESub를 점선으로 나타낸다.
시점 t14에서, 아이들링 스톱에 의해 엔진(21)이 정지한다. 이때, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속함으로써, 메인 배터리(32)의 방전을 억제할 수 있다. 또한, 요구되는 일정 전압 EN도 엔진(21)의 정지에 수반하여 저하된다. 또한, 엔진(21)이 정지하면, 얼터네이터(24)도 정지하여, 전압을 상승시킬 수는 없으므로, DC/DC 컨버터를 비탑재하였다면, 주행 중에 비해 전압이 저하되게 된다.
시점 t15에서, 엔진(21)이 재시동되기 때문에, 요구되는 일정 전압 EN도 커진다. 요구되는 일정 전압 EN이 서서히 증가되는 경우를 나타내고 있다. 예를 들어 와이퍼는, 차속의 상승에 수반하여 필요 출력이 증가되기 때문에, 바로 고전압이 요구되는 것은 아니다. 이와 같은 경우에는, 서브 배터리(33)를 바로 차단할 필요는 없고, 전원 회로(31)에 접속한 상태 그대로 서서히 전압을 상승시켜 가면 된다. 이와 같이, 아이들링 스톱의 작동에 의해, 서브 배터리(33)를 접속하였다면, 바로 절단하는 것이 아니라, 가능한 한 그 상태를 유지함으로써, 릴레이(34)의 구동을 억제할 수 있다. 즉, 릴레이(34)의 개폐 동작을 가급적 저감시킴으로써, 내구성의 면에서 유리해진다.
도 10은 동작예 4를 나타내는 타임차트이다.
여기에서는, 아이들링 스톱의 작동 상황, 서브 배터리(33)의 단속 상황, 일정 전압 요구의 유무 및 전압을, 시간축에서 나타내고 있다. 전압에 있어서는, 요구된 일정 전압 EN을 실선으로 나타내고, 서브 배터리(33)의 전압 ESub를 점선으로 나타낸다.
시점 t16에서, 아이들링 스톱에 의해 엔진(21)이 정지하고, 시점 t17에서, 엔진(21)이 재시동된다. 여기에서는, 요구되는 일정 전압 EN이 바로 증가하는 경우를 나타내고 있다. 예를 들어 고압 연료 펌프는, 바로 고전압이 요구되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 서브 배터리(33)를 바로 차단함으로써, 일정 전압을 안정적으로 공급하는 것을 우선한다.
《변형예》
제1 실시 형태에서는, 릴레이(34)가 기계적인 개폐기인 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 사용해도 된다. 이 경우, MOSFET를 스위칭 제어하여, 회로 전압을 높게 하고, 서브 배터리(33)의 충전 전류를 낮게 하는 상태를 만들어 내도록 하면, 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
《대응 관계》
메인 배터리(32)가 「주 축전지」에 대응한다. 서브 배터리(33)가 「부 축전지」에 대응한다. 릴레이(34)가 「부 축전지용의 개폐기」에 대응한다. 얼터네이터(24)가 「발전기」에 대응한다. 스텝 S101 내지 S105의 처리가 「단속 제어부」에 대응한다.
《효과》
다음에, 제1 실시 형태에 있어서의 주요부의 효과를 기재한다.
(1) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법에서는, 메인 배터리(32)가 접속되고, 또한 메인 배터리(32)보다도 내부 저항이 낮은 서브 배터리(33)를 접속 가능한 전원 회로(31)에 대하여 일정 전압이 요구된다. 이때에, 요구된 일정 전압과, 전원 회로(31)에 대하여 얼터네이터(24)가 출력 가능한 최대 전류와, 서브 배터리(33)의 충전 상태에 따라서, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속할지, 또는 전원 회로(31)로부터 차단할지를 전환한다.
이와 같이, 요구된 일정 전압, 얼터네이터의 최대 전류 및 서브 배터리(33)의 충전 상태를 고려한 후에, 서브 배터리(33)를 접속할지, 또는 차단할지를 전환하므로, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
(2) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법에서는, 차량 상태에 따라서 엔진(21)을 정지시키는 엔진 정지 기능이 있는 경우에는, 엔진 정지 기능에 의해 엔진(21)이 정지하고 있는 동안은, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속한다.
이와 같이, 엔진(21)이 정지하고 있는 동안은, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속함으로써, 메인 배터리(32)의 방전을 억제할 수 있다.
(3) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법에서는, 엔진(21)이 재시동되었을 때에, 일정 전압이 바로 요구되고 있지 않을 때에는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속한 상태를 유지한다.
이와 같이, 일정 전압이 바로 요구되고 있지 않을 때에는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속한 채로 하므로, 릴레이(34)의 개폐 동작을 저감시켜, 내구성을 높일 수 있다.
(4) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법에서는, 엔진(21)이 재시동되었을 때에, 일정 전압이 바로 요구되고 있을 때에는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단한다.
이와 같이, 일정 전압이 바로 요구되고 있을 때에는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)로부터 차단하므로, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
(5) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 방법에서는, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속할지, 또는 전원 회로(31)로부터 차단할지를 릴레이(34)에 의해 전환한다.
이와 같이, 릴레이(34)를 사용함으로써, 서브 배터리(33)의 접속 또는 차단을, 용이하게, 또한 확실하게 전환할 수 있다.
(6) 제1 실시 형태에 관한 차량용 전원 제어 장치는, 전원 회로(31)에 접속된 메인 배터리(32)와, 메인 배터리(32)보다도 내부 저항이 낮고, 전원 회로(31)에 접속 가능한 서브 배터리(33)와, 발전한 전력을 전원 회로(31)에 공급하는 얼터네이터(24)를 구비한다. 그리고, 전원 회로(31)에 대하여 일정 전압이 요구되었을 때에, 요구된 일정 전압과, 얼터네이터(24)가 출력 가능한 최대 전류와, 서브 배터리(33)의 충전 상태에 따라서, 서브 배터리(33)를 전원 회로(31)에 접속할지, 또는 전원 회로(31)로부터 차단할지를 전환한다.
이와 같이, 요구된 일정 전압, 얼터네이터의 최대 전류 및 서브 배터리(33)의 충전 상태를 고려한 후에, 서브 배터리(33)를 접속할지, 또는 차단할지를 전환하므로, 요구된 일정 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.
이상, 한정된 수의 실시 형태를 참조하면서 설명하였지만, 권리 범위는 그것들에 한정되는 것은 아니고, 상기의 개시에 기초하는 실시 형태의 개변은 당업자에게 있어서 자명한 것이다.
11 : 컨트롤러
21 : 엔진
22 : 스타터 모터
24 : 얼터네이터
25 : 전장 부하
31 : 전원 회로
32 : 메인 배터리
33 : 서브 배터리
34 : 릴레이

Claims (6)

  1. 주 축전지가 접속되며, 또한 상기 주 축전지보다도 내부 저항이 낮은 부 축전지를 접속 가능한 전원 회로에 대하여, 일정 전압이 요구되었을 때에,
    요구된 일정 전압과, 상기 전원 회로에 대하여 발전기가 출력 가능한 최대 전류와, 상기 부 축전지의 충전 상태에 따라서, 상기 부 축전지를 상기 전원 회로에 접속할지, 또는 상기 전원 회로로부터 차단할지를 전환하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    차량 상태에 따라서 엔진을 정지시키는 엔진 정지 기능이 있는 경우에는,
    상기 엔진 정지 기능에 의해 상기 엔진이 정지하고 있는 동안은, 상기 부 축전지를 상기 전원 회로에 접속하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔진을 재시동하였을 때에, 상기 일정 전압이 바로 요구되고 있지 않을 때에는, 상기 부 축전지를 상기 전원 회로에 접속한 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 엔진을 재시동하였을 때에, 상기 일정 전압이 바로 요구되고 있을 때에는, 상기 부 축전지를 상기 전원 회로로부터 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부 축전지를 상기 전원 회로에 접속할지, 또는 상기 전원 회로로부터 차단할지를, 상기 부 축전지용의 개폐기에 의해 전환하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 방법.
  6. 전원 회로에 접속된 주 축전지와,
    상기 주 축전지보다도 내부 저항이 낮고, 상기 전원 회로에 접속 가능한 부 축전지와,
    발전한 전력을 상기 전원 회로에 공급하는 발전기와,
    상기 전원 회로에 대하여 일정 전압이 요구되었을 때에, 요구된 일정 전압과, 상기 발전기가 출력 가능한 최대 전류와, 상기 부 축전지의 충전 상태에 따라서, 상기 부 축전지를 상기 전원 회로에 접속할지, 또는 상기 전원 회로로부터 차단할지를 전환하는 단속 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 제어 장치.
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