WO2022224691A1 - 車載用制御装置 - Google Patents

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WO2022224691A1
WO2022224691A1 PCT/JP2022/013883 JP2022013883W WO2022224691A1 WO 2022224691 A1 WO2022224691 A1 WO 2022224691A1 JP 2022013883 W JP2022013883 W JP 2022013883W WO 2022224691 A1 WO2022224691 A1 WO 2022224691A1
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WO
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control
voltage
relay
capacitor
voltage battery
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Application number
PCT/JP2022/013883
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English (en)
French (fr)
Inventor
清 會澤
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
Application filed by 株式会社オートネットワーク技術研究所, 住友電装株式会社, 住友電気工業株式会社 filed Critical 株式会社オートネットワーク技術研究所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to an in-vehicle control device.
  • Patent Document 1 discloses a technique for precharging a capacitor connected between DC voltage side terminals of an inverter in a hybrid vehicle or the like equipped with a driving motor.
  • a precharge relay to which a precharge resistor for suppressing inrush current is connected in series and an SMR to which no precharge resistor is connected are provided in parallel.
  • the second specific example describes a configuration in which a DCDC converter is provided between a main battery and an auxiliary battery in a hybrid vehicle or the like.
  • a DCDC converter can be used to precharge the capacitor.
  • the main battery voltage is set as the target voltage in precharging and the SMR is turned on after precharging is completed, damage to the SMR can be prevented.
  • the present disclosure provides a technology that can charge a capacitor while suppressing damage to the relay and suppressing an increase in the size of the device.
  • the in-vehicle control device of the present disclosure includes: A high-voltage battery, a capacitor, a power path connecting the high-voltage battery and the capacitor, a first relay provided between the high-voltage battery and the capacitor in the power path, a second relay, and a resistor. a series configuration unit configured to be provided in series and connected in parallel to the first relay; a low-voltage battery; and a conductive path provided on the capacitor side of the power path with respect to the first relay.
  • the control unit performs a first control in which the first relay is in an energized state and the second relay is in an interrupted state, and a second control in which the first relay is in an interrupted state and the second relay is in an energized state. and a third control for controlling the power conversion unit to convert the power supplied from the low-voltage battery and output the power to the conducting path.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the vehicle-mounted system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the power converter.
  • FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the control unit.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between charging time and charging voltage.
  • FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the in-vehicle system of the second embodiment.
  • a power conversion unit provided between a conductive path and the low-voltage battery; and a control unit that controls the first relay, the second relay, and the power conversion unit, a first control in which the first relay is in an energized state and the second relay is in an interrupted state; a second control in which the first relay is in an interrupted state and the second relay is in an energized state; and a third control for controlling the power conversion unit to convert power supplied from a low-voltage battery and output the power to the conduction path.
  • both the high-voltage battery and the low-voltage battery can be used to supply power to the capacitor, so it is possible to suppress the size increase of the resistor and the low-voltage battery used for each control. Therefore, according to this configuration, the charging of the capacitor can be performed while suppressing damage to the first relay and suppressing an increase in the size of the device.
  • the second control and the third control can be executed in parallel.
  • since power can be supplied to the capacitor in parallel using both the high-voltage battery and the low-voltage battery it is possible to more reliably suppress the increase in size of the resistor and the low-voltage battery used for each control. Therefore, according to this configuration, it is possible to charge the capacitor while suppressing damage to the first relay and more reliably suppressing an increase in the size of the device.
  • the control unit performs the second control and the third control when the predetermined condition is satisfied in a state in which only the second control of the second control and the third control is executed.
  • the charging speed slows down as the charging voltage of the capacitor increases.
  • the state is switched to the state where the second control and the third control are executed in parallel, so the charging speed slows down. can be suppressed.
  • the third control When executing the third control, if the capacitor is not charged to some extent, there is a risk that overcurrent will be input to the low-voltage battery.
  • the second control and the third control are executed in parallel.
  • the second control and the third control can be executed in parallel.
  • the power conversion unit has a transformer, the transformer has a first coil and a second coil that are magnetically coupled to each other, and the control unit controls the charging voltage of the low-voltage battery and the first coil.
  • the in-vehicle control device according to [4], wherein the threshold voltage is set based on a turn ratio between the coil and the second coil.
  • the third control When executing the third control, if the charging voltage of the capacitor is lower than the charging voltage of the low-voltage battery 17 and the voltage boosted by the power conversion unit, there is a risk that overcurrent will be input to the low-voltage battery.
  • the threshold voltage is set based on the charging voltage of the low-voltage battery and the turns ratio between the first coil and the second coil, it is possible to prevent overcurrent from being input to the low-voltage battery.
  • a threshold voltage that is more suitable for suppression can be set.
  • the second control and the third control can be executed in parallel while suppressing the input of overcurrent to the low-voltage battery more reliably.
  • the first coil is provided on the conductive path side of the transformer, the second coil is provided on the low-voltage battery side of the transformer, and the control unit controls the value obtained by the following formula (A):
  • the in-vehicle system includes a first voltage detection unit that detects the charging voltage of the capacitor; a second voltage detection unit that detects the charging voltage of the low-voltage battery, and the control unit receives detection values of the first voltage detection unit and the second voltage detection unit [1] to [6 ].
  • control can be performed based on the measured values of the charged voltage of the capacitor and the charged voltage of the low-voltage battery.
  • An in-vehicle system 100 shown in FIG. 1 is a system mounted in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the in-vehicle system 100 includes a high voltage battery 10, a capacitor 11, a first relay 12, a series configuration unit 13, a third relay 14, an inverter 15, a motor 16, a first power line 81, a second power a path 82;
  • the high-voltage battery 10 is a main battery and is configured to be chargeable and dischargeable.
  • the high voltage battery 10 may be composed of a lithium ion battery, or may be composed of another type of storage battery.
  • the output voltage of the high-voltage battery 10 when fully charged is higher than 0V and higher than the output voltage of the low-voltage battery 17 when fully charged.
  • a positive terminal of the high voltage battery 10 is electrically connected to the first power line 81
  • a negative terminal of the high voltage battery 10 is electrically connected to the second power line 82 .
  • One end of the capacitor 11 is electrically connected to the first power line 81 and the other end of the capacitor 11 is electrically connected to the second power line 82 .
  • the first relay 12 is provided between the high-voltage battery 10 and the capacitor 11 on the first power line 81 .
  • the first relay 12 switches between an energized state and an interrupted state. When the first relay 12 is turned on, it is in an energized state, and when it is turned off, it is in a disconnected state.
  • the series configuration section 13 has a configuration in which a second relay 13A and a resistor 13B are provided in series.
  • the second relay 13A switches between an energized state and an interrupted state.
  • the second relay 13A enters an energized state when it is turned on, and enters a disconnected state when it is turned off.
  • the third relay 14 is provided between the high-voltage battery 10 and the capacitor 11 on the second power line 82 .
  • the third relay 14 switches between an energized state and an interrupted state. When the third relay 14 is turned on, it is in an energized state, and when it is turned off, it is in a disconnected state.
  • the first relay 12, the second relay 13A, and the third relay 14 may be semiconductor relays such as FETs, or may be mechanical relays.
  • the first power path 81 corresponds to an example of a power path.
  • the first power path 81 has a first conductive path 81A provided on the high voltage battery 10 side with respect to the first relay 12 and a second conductive path 81B provided on the capacitor 11 side with respect to the first relay 12. .
  • the second conductive path 81B corresponds to an example of a conductive path.
  • the second power path 82 has a third conductive path 82A provided on the high-voltage battery 10 side with respect to the third relay 14, and a fourth conductive path 82B provided on the capacitor 11 side with respect to the third relay 14. .
  • the inverter 15 is electrically connected to the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B.
  • the inverter 15 generates AC power (for example, three-phase AC power) from the DC power supplied from the second conducting path 81B and the fourth conducting path 82B, and supplies the motor 16 with the AC power.
  • the motor 16 is, for example, a main machine system motor.
  • the motor 16 is a device that rotates based on the electric power supplied from the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B and applies rotational force to the wheels of the vehicle.
  • the in-vehicle system 100 includes a low-voltage battery 17 , a power converter 18 , a first branch 83 , a second branch 84 , a first connection 85 , and a second connection 86 .
  • the low-voltage battery 17 is an auxiliary battery and is configured to be chargeable and dischargeable.
  • the low-voltage battery 17 may be composed of a lead-acid battery, or may be composed of other types of storage batteries.
  • the output voltage of the low-voltage battery 17 when fully charged is higher than 0V and lower than the output voltage of the high-voltage battery 10 when fully charged.
  • the power converter 18 is provided between the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B and the low-voltage battery 17.
  • the power converter 18 is electrically connected to the first branch 83 and the second branch 84 .
  • the first branch path 83 is electrically connected to the second conductive path 81B.
  • the second branch path 84 is electrically connected to the fourth conductive path 82B.
  • the power converter 18 is electrically connected to the first connection path 85 and the second connection path 86 .
  • the first connection path 85 is electrically connected to the positive terminal of the low-voltage battery 17 .
  • the second connection path 86 is electrically connected to the negative terminal of the low-voltage battery 17 .
  • the power conversion unit 18 can bi-directionally convert power.
  • the power converter 18 is configured as, for example, a DCDC converter, and more specifically configured as an insulated DCDC converter.
  • the power converter 18 is a push-pull DCDC converter.
  • the power converter 18 can reduce the voltage applied between the first branch 83 and the second branch 84 and apply it between the first connection 85 and the second connection 86 .
  • the power converter 18 can boost the voltage applied between the first connection path 85 and the second connection path 86 and apply it between the first branch path 83 and the second branch path 84 .
  • the power converter 18 has a transformer 30, a first switching circuit 40 and a second switching circuit 50, as shown in FIG.
  • the transformer 30 has a first coil 31 and second coils 32A and 32B that are magnetically coupled to each other.
  • the first coil 31 is provided on the second conductive path 81B side of the transformer 30 .
  • the second coils 32A and 32B are provided on the low-voltage battery 17 side of the transformer 30 .
  • the first switching circuit 40 has switch elements 40A, 40B, 40C, and 40D.
  • the switch elements 40A, 40B, 40C, and 40D are semiconductor switches such as FETs, for example.
  • Body diodes 40E, 40F, 40G and 40H are provided in the switch elements 40A, 40B, 40C and 40D, respectively.
  • Cathodes of body diodes 40E, 40F, 40G and 40H are connected to drain sides of switch elements 40A, 40B, 40C and 40D, respectively.
  • the anodes of the body diodes 40E, 40F, 40G and 40H are connected to the source sides of the switch elements 40A, 40B, 40C and 40D, respectively.
  • the switch elements 40A, 40B, 40C, and 40D are configured in full bridge connection.
  • the switch element 40A and the switch element 40B are connected in series between the first branch 83 and the second branch 84 and electrically connected to each other at the first connection point P1.
  • the switch element 40C and the switch element 40D are connected in series between the first branch 83 and the second branch 84 and electrically connected to each other at the second connection point P2.
  • One end of the first coil 31 is electrically connected to the first connection point P1, and the other end of the first coil 31 is electrically connected to the second connection point P2.
  • the first switching circuit 40 converts a DC voltage applied between the first branch 83 and the second branch 84 into an AC voltage by the switch elements 40A, 40B, 40C, and 40D, can be applied to Also, the first switching circuit 40 can rectify the AC voltage generated in the first coil 31 and apply a DC voltage between the first branch 83 and the second branch 84 .
  • the second switching circuit 50 has switch elements 50A and 50B, an input/output path 52, a choke coil 53, and a smoothing capacitor 54.
  • the switch elements 50A and 50B are semiconductor switches such as FETs, for example.
  • Body diodes 50C and 50D are provided in the switch elements 50A and 50B, respectively.
  • the cathodes of body diodes 50C and 50D are connected to the drain sides of switch elements 50A and 50B, respectively.
  • the anodes of body diodes 50C and 50D are connected to the source sides of switch elements 50A and 50B, respectively.
  • a drain of the switch element 50A is electrically connected to one end of the second coil 32A, and a source of the switch element 50A is electrically connected to the second connection path 86. As shown in FIG.
  • a drain of the switch element 50B is electrically connected to one end of the second coil 32B, and a source of the switch element 50B is electrically connected to the second connection path 86.
  • One end of the input/output path 52 is electrically connected to a third connection point P3 where the other end of the second coil 32A and the other end of the second coil 32B are electrically connected.
  • One end of a choke coil 53 is electrically connected to the other end of the input/output path 52 .
  • the other end of choke coil 53 is electrically connected to first connection path 85 .
  • One end of the smoothing capacitor 54 is electrically connected to the first connection path 85 and the other end of the smoothing capacitor 54 is electrically connected to the second connection path 86 .
  • the second switching circuit 50 can rectify the AC voltage generated in the second coils 32A, 32B and apply a DC voltage between the first connection path 85 and the second connection path 86.
  • the second switching circuit 50 converts the DC voltage applied between the first connection path 85 and the second connection path 86 into an AC voltage by the switch elements 40A and 40B and applies the AC voltage to the second coils 32A and 32B. obtain.
  • the in-vehicle system 100 includes an in-vehicle control device 1, as shown in FIG.
  • the in-vehicle control device 1 includes the above-described first relay 12 , series configuration section 13 , third relay 14 , and power conversion section 18 . Furthermore, the in-vehicle control device 1 includes a first voltage detection section 21 , a second voltage detection section 22 and a control section 23 .
  • the first voltage detection section 21 and the second voltage detection section 22 are configured, for example, as known voltage detection circuits.
  • the first voltage detector 21 detects the charging voltage of the capacitor 11 .
  • the first voltage detector 21 detects the voltage between the second conducting path 81B and the fourth conducting path 82B.
  • the second voltage detector 22 detects the charging voltage of the low voltage battery 17 .
  • the second voltage detector 22 detects the voltage between the first connection path 85 and the second connection path 86 .
  • the detected values of the first voltage detector 21 and the second voltage detector 22 are input to the controller 23 directly or via another device.
  • the control unit 23 is configured with a microcomputer, for example, and has a CPU, ROM, RAM, flash memory, and the like. Control unit 23 specifies the charging voltage of capacitor 11 based on the detection value of first voltage detection unit 21 . Also, the control unit 23 specifies the charging voltage of the low-voltage battery 17 based on the detection value of the second voltage detection unit 22 .
  • the control unit 23 controls the first relay 12, the second relay 13A, the third relay 14, and the power conversion unit 18.
  • the control unit 23 executes first control, second control and third control.
  • the first control is a control in which the first relay 12 is energized and the second relay 13A is disconnected.
  • the third relay 14 is also energized.
  • the first control is a control in which the first relay 12 and the third relay 14 are energized and the second relay 13A is disconnected.
  • power based on the high-voltage battery 10 is supplied to the first power path 81 , the second power path 82 and the capacitor 11 . That is, in the first control, power based on the high voltage battery 10 is supplied to the capacitor 11 via the first relay 12 .
  • the second control is a control in which the first relay 12 is cut off and the second relay 13A is energized.
  • the third relay 14 is also energized.
  • the second control is control in which the first relay 12 is cut off and the second relay 13A and the third relay 14 are energized.
  • power based on the high-voltage battery 10 is supplied to the first power line 81 , the series configuration section 13 , the second power line 82 and the capacitor 11 . That is, in the second control, power based on the high-voltage battery 10 is supplied to the capacitor 11 via the series configuration section 13 .
  • the third control is a control that controls the power converter 18 so that the power supplied from the low-voltage battery 17 is converted and output to the second conducting path 81B. More specifically, the third control is a control that causes the power converter 18 to perform a boosting operation of boosting the voltage applied to the low-voltage battery 17 side and applying the boosted voltage to the second conducting path 81B side. Specifically, the boosting operation boosts the voltage applied to the first connection path 85 (that is, between the first connection path 85 and the second connection path 86) to increase the first branch path 83 (that is, the second connection path). (between the 1st branch 83 and the 2nd branch 84). In the third control, power based on the low voltage battery 17 is supplied to the capacitor 11 .
  • the control unit 23 can supply power based on the high-voltage battery 10 to the first power path 81 and the second power path 82 .
  • the first control is performed while the capacitor 11 is not charged, an inrush current may occur and the first relay 12 may be damaged. Therefore, the second control and the third control are performed.
  • the control unit 23 executes the second control and the third control in parallel when a predetermined condition is satisfied.
  • the predetermined condition is that the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the threshold voltage.
  • the threshold voltage is a value greater than 0 V and a value less than the charging voltage of the high-voltage battery 10 when it is fully charged.
  • the controller 23 sets the threshold voltage based on the charging voltage of the low-voltage battery 17 and the turns ratio N between the first coil 31 and the second coils 32A and 32B. More specifically, the controller 23 sets the threshold voltage based on the value obtained by the following formula (A).
  • N1 number of turns of the first coil 31
  • N2 number of turns of the second coils 32A and 32B
  • VL charging voltage of the low-voltage battery 17
  • a value corrected using a coefficient may be used as the threshold voltage.
  • the control unit 23 executes the second control and the third control in parallel when a predetermined condition is satisfied in a state where only the second control out of the second control and the third control is executed. More specifically, the control unit 23 performs the first control and the second control when a predetermined condition is satisfied in a state where only the second control among the first control, the second control, and the third control is executed. and the third control, only the second control and the third control are executed in parallel.
  • the control unit 23 executes the processing shown in FIG. 3 when the start condition is satisfied.
  • the start condition may be, for example, that the start switch of the vehicle has been turned on, or may be another condition.
  • the control unit 23 is configured to receive an on/off signal indicating the on/off state of the start switch of the vehicle, for example, and can determine that the start switch of the vehicle has been switched to the on state based on the on/off signal.
  • the charging voltage of the capacitor 11 is, for example, 0V.
  • control unit 23 first executes only the second control out of the second control and the third control in step S10.
  • power based on the high-voltage battery 10 is supplied to the capacitor 11 via the series configuration unit 13 .
  • the charging voltage of the capacitor 11 increases.
  • step S10 the control unit 23 determines whether or not the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the threshold voltage in step S11.
  • the process returns to step S11. That is, the control unit 23 repeats step S11 while executing the second control until the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the threshold voltage.
  • step S12 the third control is started, and the second control and the third control are performed. run in parallel. As a result, power from the high-voltage battery 10 and power from the low-voltage battery 17 are supplied to the capacitor 11 .
  • step S13 the control unit 23 determines whether or not the charging voltage of the capacitor 11 has exceeded a predetermined target voltage.
  • the target voltage is a value greater than 0V.
  • the process returns to step S13. That is, the control unit 23 repeats step S13 while executing the second control and the third control in parallel until the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the target voltage.
  • step S13 When the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the target voltage (Yes in step S13), the control unit 23 ends the second control and the third control in step S14, and proceeds to step S15. to execute the first control.
  • the in-vehicle control device 1 can supply power based on the high-voltage battery 10 to the capacitor 11 while suppressing damage to the first relay 12 by executing the second control.
  • the in-vehicle control device 1 can supply power based on the low-voltage battery 17 to the capacitor 11 while suppressing damage to the first relay 12 . That is, according to this configuration, power can be supplied to the capacitor 11 using both the high-voltage battery 10 and the low-voltage battery 17, so that the size of the resistor 13B and the low-voltage battery 17 used for their control is suppressed. can do. Therefore, according to this configuration, charging of the capacitor 11 can be performed while suppressing damage to the first relay 12 and suppressing an increase in the size of the device.
  • the second control and the third control can be executed in parallel. That is, according to this configuration, power can be supplied to the capacitor 11 in parallel using both the high-voltage battery 10 and the low-voltage battery 17. can be suppressed more reliably. Therefore, according to this configuration, it is possible to charge the capacitor 11 while suppressing damage to the first relay 12 and more reliably suppressing an increase in the size of the device.
  • FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between charging time and charging voltage.
  • G1 is a graph when only the second control out of the second control and the third control is executed
  • G2 is a graph when only the third control out of the second control and the third control is executed
  • G3 is a graph when both the second control and the third control are executed in parallel.
  • the control unit 23 changes to a state in which the second control and the third control are executed in parallel. switch.
  • the charging speed slows down as the charging voltage of the capacitor 11 increases, as indicated by G1 in FIG.
  • the predetermined condition is satisfied in the state where only the second control is being executed, the state is switched to the state where the second control and the third control are executed in parallel. , the slowdown of the charging speed can be suppressed.
  • the predetermined condition is that the charging voltage of the capacitor 11 exceeds the threshold voltage.
  • the third control is executed, if the capacitor 11 is not charged to some extent, there is a possibility that overcurrent will be input to the low-voltage battery 17 .
  • the second control and the third control are executed in parallel, so inputting an overcurrent to the low-voltage battery 17 is suppressed. while the second control and the third control can be executed in parallel.
  • the power converter 18 has a transformer 30 .
  • the transformer 30 has a first coil 31 and second coils 32A and 32B that are magnetically coupled to each other.
  • the controller 23 sets the threshold voltage based on the charging voltage of the low-voltage battery 17 and the turns ratio N between the first coil 31 and the second coils 32A and 32B.
  • the threshold voltage is set based on the charging voltage of the low-voltage battery 17 and the turns ratio N between the first coil 31 and the second coils 32A and 32B.
  • a threshold voltage more suitable for suppressing the input of current can be set.
  • the second control and the third control can be executed in parallel while suppressing the overcurrent from being input to the low-voltage battery 17 more reliably.
  • the control unit 23 sets the threshold voltage based on the value obtained by the following formula (A). (N1/N2) VL Expression (A) N1: number of turns of the first coil 31 N2: number of turns of the second coils 32A and 32B VL: charging voltage of the low-voltage battery According to this configuration, the charging voltage of the low-voltage battery 17, the first coil 31 and the second coil 32A , 32B and the process of setting the threshold voltage based on the turns ratio N is simplified.
  • the in-vehicle system 100 includes a first voltage detection section 21 that detects the charging voltage of the capacitor 11 and a second voltage detection section 22 that detects the charging voltage of the low-voltage battery 17 .
  • the control unit 23 receives the detection values of the first voltage detection unit 21 and the second voltage detection unit 22 . According to this configuration, control can be performed based on the measured values of the charged voltage of the capacitor 11 and the charged voltage of the low-voltage battery 17 .
  • ⁇ Second embodiment> the configuration of an in-vehicle system 200 to which the in-vehicle control device 1 is applied differs from that in the first embodiment, but the configuration of the in-vehicle control device 1 itself is the same.
  • the same reference numerals are assigned to the configurations common to those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • An in-vehicle system 200 of the second embodiment includes a booster circuit 60, a second capacitor 62, a fifth conductive path 87, and a sixth conductive path 88 in addition to the configuration of the in-vehicle system 100 of the first embodiment. .
  • the booster circuit 60 is electrically connected to the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B.
  • the booster circuit 60 and the inverter 15 are electrically connected to each other by a fifth conducting path 87 and a sixth conducting path 88 .
  • the booster circuit 60 is configured as, for example, a non-isolated DCDC converter.
  • the booster circuit 60 boosts the voltage applied between the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B, and performs a boosting operation to apply the voltage between the fifth conductive path 87 and the sixth conductive path 88.
  • One end of the second capacitor 62 is electrically connected to the fifth conducting path 87 and the other end of the second capacitor 62 is electrically connected to the sixth conducting path 88 .
  • the control unit 23 executes only the second control out of the second control and the third control when the start condition is satisfied. At this time, the controller 23 turns on the booster circuit 60 . That is, the control unit 23 turns on the switching element of the booster circuit 60 . Thereby, the second capacitor 62 is charged similarly to the capacitor 11 . The control unit 23 executes the second control and the third control in parallel when a predetermined condition is satisfied. At this time as well, the controller 23 turns on the booster circuit 60 . As a result, the second capacitor 62 continues to be charged similarly to the capacitor 11 . When the control unit 23 determines that the charging voltage of the capacitor 11 has exceeded the target voltage, the control unit 23 ends the second control and the third control and executes the first control.
  • the booster circuit 60 is provided between the second conductive path 81B and the fourth conductive path 82B and the inverter 15, and the second capacitor 62 is provided between the booster circuit 60 and the inverter 15.
  • the second capacitor 62 can be charged in the same manner as the capacitor 11.
  • the in-vehicle system is configured to include the third relay, but may be configured not to include the third relay.
  • the first voltage detection section is configured to detect the voltage between the second conductive path and the fourth conductive path. It may be configured to detect voltage.
  • the first voltage detector may be configured to detect the voltage between the first branched path and the second branched path.
  • the first voltage detection section and the second voltage detection section are provided, but one or both of them may be omitted. If the first voltage detection section is not provided, the charging voltage of the capacitor may be estimated based on the charging time of the capacitor, for example. If the second voltage detection unit is not provided, for example, a value stored in advance as the charging voltage when the low-voltage battery is fully charged may be used as the charging voltage of the low-voltage battery.

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Abstract

車載用制御装置（１）は、制御部（２３）を備える。制御部（２３）は、第１リレー（１２）、第２リレー（１３Ａ）、及び電力変換部（１８）を制御する。制御部（２３）は、第１リレー（１２）を通電状態とし且つ第２リレー（１３Ａ）を遮断状態とする第１制御と、第１リレー（１２）を遮断状態とし且つ第２リレー（１３Ａ）を通電状態とする第２制御と、低圧バッテリ（１７）から供給される電力を変換して導電路（例えば、第２導電路（８１Ｂ））側に出力させるように電力変換部（１８）を制御する第３制御と、を実行する。

Description

車載用制御装置
　本開示は、車載用制御装置に関する。
　特許文献１の背景技術には、走行用モータを搭載したハイブリッド車両等において、インバータの直流電圧側端子間に接続されたコンデンサにプリチャージする技術が開示されている。
　１つ目の具体例では、ハイブリッド車両等において、突入電流抑制用のプリチャージ抵抗が直列に接続されたプリチャージ用リレーと、プリチャージ抵抗が接続されていないＳＭＲとを並列に備えた構成が記載されている。この構成では、車両の始動時にプリチャージ用リレーをオンすることで、ＳＭＲの損傷を防止しつつ、コンデンサをプリチャージすることができる。
　２つ目の具体例では、ハイブリッド車両等において、メインバッテリと補機バッテリとの間にＤＣＤＣコンバータを設けた構成が記載されている。この構成では、ＤＣＤＣコンバータを用いて、コンデンサをプリチャージすることができる。この構成では、メインバッテリ電圧をプリチャージにおける目標電圧とし、プリチャージを完了した後にＳＭＲをオンすれば、ＳＭＲの損傷を防止できる。
特開２０１７－８５８６９号公報
　しかし、走行用モータの出力が大きくなると、コンデンサの容量も大きくなる。このため、上述した１つ目の具体例の構成のみでは、プリチャージ抵抗の大型化が懸念される。また、上述した２つ目の具体例の構成のみでは、補機バッテリなどの大型化が懸念される。
　本開示は、コンデンサの充電を、リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る技術を提供する。
　本開示の車載用制御装置は、
　高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において前記高圧バッテリと前記コンデンサとの間に設けられる第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、
　前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、
　前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する。
　本開示によれば、コンデンサの充電を、リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。
図１は、第１実施形態の車載システムの構成を概略的に示す回路図である。 図２は、電力変換部の構成を概略的に示す回路図である。 図３は、制御部が実行する処理のフローチャートである。 図４は、充電時間と充電電圧との関係を示すグラフである。 図５は、第２実施形態の車載システムの構成を概略的に示す回路図である。
［本開示の実施形態の説明］
　以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。
　〔１〕高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において前記高圧バッテリと前記コンデンサとの間に設けられる第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する車載用制御装置。
　この構成によれば、第２制御を実行することで、第１リレーの損傷を抑制しつつ、高圧バッテリに基づく電力をコンデンサに供給することができる。しかも、第３制御を実行することで、第１リレーの損傷を抑制しつつ、低圧バッテリに基づく電力をコンデンサに供給することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリと低圧バッテリの両方を用いてコンデンサに電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器と低圧バッテリの大型化を抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサの充電を、第１リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。
　〔２〕前記制御部は、所定条件が成立した場合に前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する〔１〕に記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。つまり、高圧バッテリと低圧バッテリの両方を用いて並行してコンデンサに電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器と低圧バッテリの大型化をより確実に抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサの充電を、第１リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化をより確実に抑制しつつ実行し得る。
　〔３〕前記制御部は、前記第２制御及び前記第３制御のうち前記第２制御のみを実行している状態において前記所定条件が成立した場合に、前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する状態に切り替える〔２〕に記載の車載用制御装置。
　第２制御のみでコンデンサを充電しようとした場合、コンデンサの充電電圧が高まるにつれて充電速度が鈍化する。しかし、この構成によれば、第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替えられるため、充電速度の鈍化を抑制することができる。
　〔４〕前記所定条件は、前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えたことである
〔２〕又は〔３〕に記載の車載用制御装置。
　第３制御を実行する際、コンデンサがある程度充電されていないと、低圧バッテリに過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えた場合に第２制御及び第３制御を並行して実行するため、低圧バッテリに過電流が入力されることを抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。
　〔５〕前記電力変換部は、トランスを有し、前記トランスは、互いに磁気結合された第１コイル及び第２コイルを有し、前記制御部は、前記低圧バッテリの充電電圧と、前記第１コイルと前記第２コイルとの巻き数比と、に基づいて前記閾値電圧を設定する〔４〕に記載の車載用制御装置。
　第３制御を実行する際、コンデンサの充電電圧が、低圧バッテリ１７の充電電圧が電力変換部によって昇圧される電圧よりも小さい場合、低圧バッテリに過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、低圧バッテリの充電電圧と、第１コイルと第２コイルとの巻き数比と、に基づいて閾値電圧を設定するため、低圧バッテリに過電流が入力されることを抑制するのにより適した閾値電圧を設定することができる。その結果、低圧バッテリに過電流が入力されることをより確実に抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。
　〔６〕前記第１コイルは、前記トランスの前記導電路側に設けられ、前記第２コイルは、前記トランスの前記低圧バッテリ側に設けられ、前記制御部は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて前記閾値電圧を設定する〔５〕に記載の車載用制御装置。
　　　（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
　　　　　Ｎ１：第１コイルの巻き数
　　　　　Ｎ２：第２コイルの巻き数
　　　　　ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧
　この構成によれば、低圧バッテリの充電電圧と、第１コイルと第２コイルとの巻き数比と、に基づいて閾値電圧を設定する処理が簡素化される。
　〔７〕前記車載システムは、前記コンデンサの充電電圧を検出する第１電圧検出部と、
　前記低圧バッテリの充電電圧を検出する第２電圧検出部と、を備え、前記制御部は、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出値が入力される〔１〕から〔６〕のいずれかに記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、コンデンサの充電電圧及び低圧バッテリの充電電圧の実測値に基づいて、制御することができる。
　＜第１実施形態＞
　図１に示す車載システム１００は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載されるシステムである。車載システム１００は、高圧バッテリ１０と、コンデンサ１１と、第１リレー１２と、直列構成部１３と、第３リレー１４と、インバータ１５と、モータ１６と、第１電力路８１と、第２電力路８２と、を備える。
　高圧バッテリ１０は、メインバッテリであり、充放電可能に構成されている。高圧バッテリ１０は、リチウムイオン電池によって構成されていてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されていてもよい。高圧バッテリ１０の満充電時の出力電圧は、０Ｖよりも高く、且つ低圧バッテリ１７の満充電時の出力電圧よりも高い。高圧バッテリ１０の正極側の端子は第１電力路８１に電気的に接続され、高圧バッテリ１０の負極側の端子は、第２電力路８２に電気的に接続される。
　コンデンサ１１の一端は第１電力路８１に電気的に接続され、コンデンサ１１の他端は第２電力路８２に電気的に接続される。
　第１リレー１２は、第１電力路８１において高圧バッテリ１０とコンデンサ１１との間に設けられる。第１リレー１２は、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第１リレー１２は、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。
　直列構成部１３は、第２リレー１３Ａと抵抗器１３Ｂとが直列に設けられた構成をなしている。第２リレー１３Ａは、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第２リレー１３Ａは、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。
　第３リレー１４は、第２電力路８２において高圧バッテリ１０とコンデンサ１１との間に設けられる。第３リレー１４は、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第３リレー１４は、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。
　第１リレー１２、第２リレー１３Ａ、及び第３リレー１４は、ＦＥＴ等の半導体リレーであってもよいし、機械式リレーであってもよい。
　第１電力路８１は、電力路の一例に相当する。第１電力路８１は、第１リレー１２に対して高圧バッテリ１０側に設けられる第１導電路８１Ａと、第１リレー１２に対してコンデンサ１１側に設けられる第２導電路８１Ｂと、を有する。第２導電路８１Ｂは、導電路の一例に相当する。
　第２電力路８２は、第３リレー１４に対して高圧バッテリ１０側に設けられる第３導電路８２Ａと、第３リレー１４に対してコンデンサ１１側に設けられる第４導電路８２Ｂと、を有する。
　インバータ１５は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂに電気的に接続される。インバータ１５は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂから供給される直流電力から交流電力（例えば三相交流）を生成し、モータ１６に供給する。
　モータ１６は、例えば主機系モータである。モータ１６は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂから供給される電力に基づいて回転し、車両の車輪に対して回転力を与える装置である。
　車載システム１００は、低圧バッテリ１７と、電力変換部１８と、第１分岐路８３と、第２分岐路８４と、第１接続路８５と、第２接続路８６と、を備える。
　低圧バッテリ１７は、補機バッテリであり、充放電可能に構成されている。低圧バッテリ１７は、鉛蓄電池によって構成されていてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されていてもよい。低圧バッテリ１７の満充電時の出力電圧は、０Ｖよりも高く、且つ高圧バッテリ１０の満充電時の出力電圧よりも低い。
　電力変換部１８は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂと低圧バッテリ１７との間に設けられる。電力変換部１８は、第１分岐路８３及び第２分岐路８４に電気的に接続されている。第１分岐路８３は、第２導電路８１Ｂに電気的に接続されている。第２分岐路８４は、第４導電路８２Ｂに電気的に接続されている。電力変換部１８は、第１接続路８５及び第２接続路８６に電気的に接続されている。第１接続路８５は、低圧バッテリ１７の正極側の端子に電気的に接続されている。第２接続路８６は、低圧バッテリ１７の負極側の端子に電気的に接続されている。
　電力変換部１８は、双方向に電力変換し得る。電力変換部１８は、例えばＤＣＤＣコンバータとして構成されており、より具体的には絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。電力変換部１８は、プッシュプル方式のＤＣＤＣコンバータである。電力変換部１８は、第１分岐路８３及び第２分岐路８４間に印加された電圧を降圧して、第１接続路８５及び第２接続路８６間に印加する降圧動作を実行し得る。電力変換部１８は、第１接続路８５及び第２接続路８６間に印加された電圧を昇圧して、第１分岐路８３及び第２分岐路８４間に印加する昇圧動作を実行し得る。
　電力変換部１８は、図２に示すように、トランス３０、第１スイッチング回路４０及び第２スイッチング回路５０を有している。
　トランス３０は、互いに磁気結合された第１コイル３１及び第２コイル３２Ａ，３２Ｂを有する。第１コイル３１は、トランス３０の第２導電路８１Ｂ側に設けられている。第２コイル３２Ａ，３２Ｂは、トランス３０の低圧バッテリ１７側に設けられている。第１コイル３１の巻き数をＮ１、第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数をＮ２とした場合、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎは、Ｎ１／Ｎ２で表される。
　第１スイッチング回路４０は、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを有する。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチである。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれには、ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが設けられている。ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈのカソードは、それぞれスイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのドレイン側に接続されている。ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈのアノードは、それぞれスイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのソース側に接続されている。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄはフルブリッジ接続された構成をなしている。スイッチ素子４０Ａ及びスイッチ素子４０Ｂは、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直列に接続され、互いに第１接続点Ｐ１において電気的に接続されている。スイッチ素子４０Ｃ及びスイッチ素子４０Ｄは、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直列に接続され、互いに第２接続点Ｐ２において電気的に接続されている。第１コイル３１の一端は、第１接続点Ｐ１に電気的に接続されており、第１コイル３１の他端は、第２接続点Ｐ２に電気的に接続されている。
　第１スイッチング回路４０は、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に印加される直流電圧を、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄによって交流電圧に変換して、第１コイル３１に印加し得る。また、第１スイッチング回路４０は、第１コイル３１に生じる交流電圧を整流して第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直流電圧を印加し得る。
　第２スイッチング回路５０は、スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂと、入出力経路５２、チョークコイル５３、及び平滑コンデンサ５４を有する。スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチである。スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのそれぞれには、ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄのカソードは、それぞれスイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのドレイン側に接続されている。ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄのアノードは、それぞれスイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのソース側に接続されている。スイッチ素子５０Ａのドレインは、第２コイル３２Ａの一端に電気的に接続されており、スイッチ素子５０Ａのソースは、第２接続路８６に電気的に接続されている。スイッチ素子５０Ｂのドレインは、第２コイル３２Ｂの一端に電気的に接続されており、スイッチ素子５０Ｂのソースは、第２接続路８６に電気的に接続されている。入出力経路５２の一端は、第２コイル３２Ａの他端と第２コイル３２Ｂの他端とが電気的に接続する第３接続点Ｐ３に電気的に接続されている。入出力経路５２の他端にはチョークコイル５３の一端が電気的に接続されている。チョークコイル５３の他端は、第１接続路８５に電気的に接続されている。平滑コンデンサ５４の一端は、第１接続路８５に電気的に接続され、平滑コンデンサ５４の他端は、第２接続路８６に電気的に接続されている。
　第２スイッチング回路５０は、第２コイル３２Ａ，３２Ｂに生じる交流電圧を整流して第１接続路８５と第２接続路８６との間に直流電圧を印加し得る。第２スイッチング回路５０は、第１接続路８５と第２接続路８６との間に印加される直流電圧を、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂによって交流電圧に変換して第２コイル３２Ａ，３２Ｂに印加し得る。
　車載システム１００は、図１に示すように、車載用制御装置１を備える。車載用制御装置１は、上述した第１リレー１２と、直列構成部１３と、第３リレー１４と、電力変換部１８と、を備える。更に、車載用制御装置１は、第１電圧検出部２１と、第２電圧検出部２２と、制御部２３と、を備える。
　第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２は、例えば公知の電圧検出回路として構成される。第１電圧検出部２１は、コンデンサ１１の充電電圧を検出する。具体的には、第１電圧検出部２１は、第２導電路８１Ｂと第４導電路８２Ｂとの間の電圧を検出する。第２電圧検出部２２は、低圧バッテリ１７の充電電圧を検出する。具体的には、第２電圧検出部２２は、第１接続路８５と第２接続路８６との間の電圧を検出する。第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２の検出値は、直接、又は別の装置を介して制御部２３に入力される。
　制御部２３は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を有する。制御部２３は、第１電圧検出部２１の検出値に基づいてコンデンサ１１の充電電圧を特定する。また、制御部２３は、第２電圧検出部２２の検出値に基づいて低圧バッテリ１７の充電電圧を特定する。
　制御部２３は、第１リレー１２、第２リレー１３Ａ、第３リレー１４、及び電力変換部１８を制御する。制御部２３は、第１制御、第２制御及び第３制御を実行する。
　第１制御は、第１リレー１２を通電状態とし且つ第２リレー１３Ａを遮断状態とする制御である。第１制御では、第３リレー１４も通電状態とされる。つまり、本実施形態では、第１制御は、第１リレー１２及び第３リレー１４を通電状態とし且つ第２リレー１３Ａを遮断状態とする制御である。第１制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１電力路８１、第２電力路８２、及びコンデンサ１１に供給される。つまり、第１制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１リレー１２を介してコンデンサ１１に供給される。
　第２制御は、第１リレー１２を遮断状態とし且つ第２リレー１３Ａを通電状態とする制御である。第２制御では、第３リレー１４も通電状態とされる。つまり、本実施形態では、第２制御は、第１リレー１２を遮断状態とし且つ第２リレー１３Ａ及び第３リレー１４を通電状態とする制御である。第２制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１電力路８１、直列構成部１３、第２電力路８２及びコンデンサ１１に供給される。つまり、第２制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が、直列構成部１３を介してコンデンサ１１に供給される。
　第３制御は、低圧バッテリ１７から供給される電力を変換して第２導電路８１Ｂ側に出力させるように電力変換部１８を制御する制御である。より具体的には、第３制御は、低圧バッテリ１７側に印加された電圧を昇圧して第２導電路８１Ｂ側に印加する昇圧動作を電力変換部１８に行わせる制御である。昇圧動作は、具体的には、第１接続路８５（つまり、第１接続路８５と第２接続路８６との間）に印加された電圧を昇圧して第１分岐路８３（つまり、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間）に印加する動作である。第３制御では、低圧バッテリ１７に基づく電力がコンデンサ１１に供給される。
　制御部２３は、第１制御を実行することで、高圧バッテリ１０に基づく電力を第１電力路８１及び第２電力路８２に供給することができる。但し、コンデンサ１１が充電されていない状態で第１制御が行われると、突入電流が生じて第１リレー１２が損傷するおそれがある。そこで、第２制御及び第３制御が行われる。
　制御部２３は、所定条件が成立した場合に第２制御及び第３制御を並行して実行する。所定条件は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたことである。閾値電圧は、０Ｖよりも大きい値であり、且つ高圧バッテリ１０の満充電時の充電電圧よりも小さい値である。制御部２３は、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する。より具体的には、制御部２３は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて閾値電圧を設定する。
　　　（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
　　　　　Ｎ１：第１コイル３１の巻き数
　　　　　Ｎ２：第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数
　　　　　ＶＬ：低圧バッテリ１７の充電電圧
　本実施形態では、式（Ａ）によって求められる値をそのまま閾値電圧として設定するが、更に係数を用いて補正した値などを閾値電圧としてもよい。
　制御部２３は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する。より具体的には、制御部２３は、第１制御、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第１制御、第２制御及び第３制御のうち第２制御及び第３制御のみを並行して実行する。
　制御部２３は、開始条件が成立した場合に、図３に示す処理を実行する。開始条件は、例えば車両の始動スイッチがオン状態に切り替わったことであってもよいし、別の条件であってもよい。制御部２３は、例えば車両の始動スイッチのオンオフ状態を示すオンオフ信号が入力される構成とされ、オンオフ信号に基づいて車両の始動スイッチがオン状態に切り替わったことを判定し得る。開始条件が成立した時点では、コンデンサ１１の充電電圧は、例えば０Ｖである。
　制御部２３は、図３に示す処理において、まずステップＳ１０にて、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行する。第２制御が実行されることで、高圧バッテリ１０に基づく電力が、直列構成部１３を介してコンデンサ１１に供給される。これにより、コンデンサ１１の充電電圧が上昇する。
　制御部２３は、ステップＳ１０の後、ステップＳ１１にて、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたか否かを判定する。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えていないと判定した場合（ステップＳ１１にてＮｏの場合）、ステップＳ１１に戻る。つまり、制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えるまで、第２制御を実行しつつステップＳ１１を繰り返す。
　制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたと判定した場合（ステップＳ１１にてＹｅｓの場合）、ステップＳ１２にて、第３制御を開始して、第２制御及び第３制御を並行して実行する。これにより、高圧バッテリ１０に基づく電力と、低圧バッテリ１７に基づく電力とが、コンデンサ１１に供給される。
　制御部２３は、ステップＳ１２の後、ステップＳ１３にて、コンデンサ１１の充電電圧が予め定められた目標電圧を超えたか否かを判定する。目標電圧は、０Ｖよりも大きい値である。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えていないと判定した場合（ステップＳ１３にてＮｏの場合）、ステップＳ１３に戻る。つまり、制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えるまで、第２制御及び第３制御を並行して実行しつつ、ステップＳ１３を繰り返す。
　制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えた場合（ステップＳ１３にてＹｅｓの場合）、制御部２３は、ステップＳ１４にて第２制御及び第３制御を終了し、ステップＳ１５にて第１制御を実行する。
　以上のように、車載用制御装置１は、第２制御を実行することで、第１リレー１２の損傷を抑制しつつ、高圧バッテリ１０に基づく電力をコンデンサ１１に供給することができる。また、車載用制御装置１は、第３制御を実行することで、第１リレー１２の損傷を抑制しつつ、低圧バッテリ１７に基づく電力をコンデンサ１１に供給することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いてコンデンサ１１に電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器１３Ｂと低圧バッテリ１７の大型化を抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサ１１の充電を、第１リレー１２の損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。
　しかも、この構成によれば、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いて並行してコンデンサ１１に電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器１３Ｂと低圧バッテリ１７の大型化をより確実に抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサ１１の充電を、第１リレー１２の損傷を抑制し且つ装置の大型化をより確実に抑制しつつ実行し得る。
　また、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いて並行してコンデンサ１１に電力を供給することができる。このため、図４に示すように、片方のみで充電する構成と比較して、早期にコンデンサ１１の充電電圧を目標電圧に到達させることができ、その結果、駆動対象（例えばモータ１６）の起動時間を短縮することができる。なお、図４は、充電時間と充電電圧との関係を例示したグラフである。Ｇ１は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行した場合のグラフであり、Ｇ２は、第２制御及び第３制御のうち第３制御のみを実行した場合のグラフであり、Ｇ３は、第２制御及び第３制御の両方を並行して実行した場合のグラフである。
　更に、制御部２３は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替える。
　第２制御のみでコンデンサ１１を充電しようとした場合、図４のＧ１に示すように、コンデンサ１１の充電電圧が高まるにつれて充電速度が鈍化する。しかし、この構成によれば、第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替えられるため、図４のＧ３に示すように、充電速度の鈍化を抑制することができる。
　更に、所定条件は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたこととされている。
　第３制御を実行する際、コンデンサ１１がある程度充電されていないと、低圧バッテリ１７に過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えた場合に第２制御及び第３制御を並行して実行するため、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることを抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。
　更に、電力変換部１８は、トランス３０を有する。トランス３０は、互いに磁気結合された第１コイル３１及び第２コイル３２Ａ，３２Ｂを有する。制御部２３は、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する。
　第３制御を実行する際、コンデンサ１１の充電電圧が、低圧バッテリ１７の充電電圧が電力変換部１８によって昇圧される電圧よりも小さい場合、低圧バッテリ１７に過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定するため、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることを抑制するのにより適した閾値電圧を設定することができる。その結果、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることをより確実に抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。
　更に、第１コイル３１は、トランス３０の第２導電路８１Ｂ側に設けられ、第２コイル３２Ａ，３２Ｂは、トランス３０の低圧バッテリ１７側に設けられる。制御部２３は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて閾値電圧を設定する。
　　　（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
　　　　　Ｎ１：第１コイル３１の巻き数
　　　　　Ｎ２：第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数
　　　　　ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧
　この構成によれば、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する処理が簡素化される。
　更に、車載システム１００は、コンデンサ１１の充電電圧を検出する第１電圧検出部２１と、低圧バッテリ１７の充電電圧を検出する第２電圧検出部２２と、を備える。制御部２３は、第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２の検出値が入力される。
　この構成によれば、コンデンサ１１の充電電圧及び低圧バッテリ１７の充電電圧の実測値に基づいて、制御することができる。
　＜第２実施形態＞
　第２実施形態では、車載用制御装置１が適用される車載システム２００の構成が、第１実施形態とは異なり、車載用制御装置１の構成自体は同じである。なお、以下の第２実施形態の説明は、第１実施形態と共通する構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
　第２実施形態の車載システム２００は、第１実施形態の車載システム１００の構成に加え、昇圧回路６０と、第２コンデンサ６２と、第５導電路８７と、第６導電路８８と、を備える。
　昇圧回路６０は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂに電気的に接続されている。昇圧回路６０及びインバータ１５は、第５導電路８７及び第６導電路８８によって互いに電気的に接続されている。昇圧回路６０は、例えば非絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。昇圧回路６０は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂの間に印加された電圧を昇圧して、第５導電路８７及び第６導電路８８の間に印加する昇圧動作を行う。
　第２コンデンサ６２の一端は第５導電路８７に電気的に接続されており、第２コンデンサ６２の他端は第６導電路８８に電気的に接続されている。
　制御部２３は、開始条件が成立した場合、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行する。このとき、制御部２３は、昇圧回路６０を通電状態とする。つまり、制御部２３は、昇圧回路６０が有するスイッチ素子をオン状態とする。これにより、第２コンデンサ６２が、コンデンサ１１と同様に充電される。制御部２３は、所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する。このときも、制御部２３は、昇圧回路６０を通電状態とする。これにより、第２コンデンサ６２は引き続き、コンデンサ１１と同様に充電される。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えたと判定した場合、第２制御及び第３制御を終了して、第１制御を実行する。
　この構成によれば、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂとインバータ１５との間に昇圧回路６０が設けられ、昇圧回路６０とインバータ１５との間に第２コンデンサ６２が設けられる車載システム２００においても、第２コンデンサ６２をコンデンサ１１と同様に充電することができる。
　＜他の実施形態＞
　本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
　上記各実施形態では、車載システムが第３リレーを備える構成であったが、第３リレーを備えない構成であってもよい。
　上記各実施形態では、第１電圧検出部が、第２導電路と第４導電路との間の電圧を検出する構成であったが、コンデンサの充電電圧を検出することができれば別の位置の電圧を検出する構成であってもよい。例えば、第１電圧検出部が、第１分岐路と第２分岐路との間の電圧を検出する構成であってもよい。
　上記各実施形態では、第１電圧検出部及び第２電圧検出部を設ける構成としたが、一方又は両方を設けない構成であってもよい。第１電圧検出部を設けない場合、例えばコンデンサの充電時間によってコンデンサの充電電圧を推測する構成としてもよい。第２電圧検出部を設けない場合、例えば低圧バッテリの満充電時の充電電圧として予め記憶された値を、低圧バッテリの充電電圧として利用する構成としてもよい。
　なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示された範囲内又は請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１…車載用制御装置
１０…高圧バッテリ
１１…コンデンサ
１２…第１リレー
１３…直列構成部
１３Ａ…第２リレー
１３Ｂ…抵抗器
１４…第３リレー
１５…インバータ
１６…モータ
１７…低圧バッテリ
１８…電力変換部
２１…第１電圧検出部
２２…第２電圧検出部
２３…制御部
３０…トランス
３１…第１コイル
３２Ａ…第２コイル
３２Ｂ…第２コイル
４０…第１スイッチング回路
４０Ａ…スイッチ素子
４０Ｂ…スイッチ素子
４０Ｃ…スイッチ素子
４０Ｄ…スイッチ素子
４０Ｅ…ボディダイオード
４０Ｆ…ボディダイオード
４０Ｇ…ボディダイオード
４０Ｈ…ボディダイオード
５０…第２スイッチング回路
５０Ａ…スイッチ素子
５０Ｂ…スイッチ素子
５０Ｃ…ボディダイオード
５０Ｄ…ボディダイオード
５２…入出力経路
５３…チョークコイル
５４…平滑コンデンサ
６０…昇圧回路
６２…第２コンデンサ
８１…第１電力路（電力路）
８１Ａ…第１導電路
８１Ｂ…第２導電路（導電路）
８２…第２電力路
８２Ａ…第３導電路
８２Ｂ…第４導電路
８３…第１分岐路
８４…第２分岐路
８５…第１接続路
８６…第２接続路
８７…第５導電路
８８…第６導電路
１００…車載システム
２００…車載システム
Ｎ…巻き数比
Ｐ１…第１接続点
Ｐ２…第２接続点
Ｐ３…第３接続点

Claims (7)

  1. 　高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において前記高圧バッテリと前記コンデンサとの間に設けられる第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、
    　前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、
    　前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する車載用制御装置。
  2. 　前記制御部は、所定条件が成立した場合に前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する請求項１に記載の車載用制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記第２制御及び前記第３制御のうち前記第２制御のみを実行している状態において前記所定条件が成立した場合に、前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する状態に切り替える
    請求項２に記載の車載用制御装置。
  4. 　前記所定条件は、前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えたことである
    請求項２又は請求項３に記載の車載用制御装置。
  5. 　前記電力変換部は、トランスを有し、
    　前記トランスは、互いに磁気結合された第１コイル及び第２コイルを有し、
    　前記制御部は、前記低圧バッテリの充電電圧と、前記第１コイルと前記第２コイルとの巻き数比と、に基づいて前記閾値電圧を設定する
    請求項４に記載の車載用制御装置。
  6. 　前記第１コイルは、前記トランスの前記導電路側に設けられ、
    　前記第２コイルは、前記トランスの前記低圧バッテリ側に設けられ、
    　前記制御部は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて前記閾値電圧を設定する
    請求項５に記載の車載用制御装置。
    　　　（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
    　　　　　Ｎ１：第１コイルの巻き数
    　　　　　Ｎ２：第２コイルの巻き数
    　　　　　ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧
  7. 　前記車載システムは、
    　前記コンデンサの充電電圧を検出する第１電圧検出部と、
    　前記低圧バッテリの充電電圧を検出する第２電圧検出部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出値が入力される
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車載用制御装置。
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014125280A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Unicarriers Corp 荷役車両の電源装置
WO2017022477A1 (ja) * 2015-08-06 2017-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 充電装置

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