JP6546422B2 - Battery system controller - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリシステム制御装置に係り、特にメインバッテリとその補助として備えられるサブバッテリとを備えるバッテリシステムにおける電流供給を制御するバッテリシステム制御装置に関する。 The present invention relates to a battery system control apparatus, and more particularly to a battery system control apparatus for controlling current supply in a battery system including a main battery and a sub-battery provided as an auxiliary to the main battery.
一般的なガソリンエンジン等の内燃機関を搭載する自動車や、エンジンと電動機(モータ)とが協働して走行するハイブリッド自動車等は、モータや各種電気負荷に対して電力を供給し、再充電が可能な二次電池(バッテリ)を搭載している。 A car equipped with an internal combustion engine such as a general gasoline engine, a hybrid car where the engine and motor run in cooperation with each other, supplies electric power to the motor and various electric loads and recharges it. It is equipped with a rechargeable secondary battery (battery).
ところで、上述のような自動車は、電気負荷として種々の電装品を搭載しており、1個のバッテリのみではこれらの電装品を効果的に作動させることができない場合があった。 By the way, the above-mentioned motor vehicle mounts various electrical components as an electric load, There existed a case where these electrical components could not be operated effectively only with one battery.
そこで、モータ等を駆動するメインバッテリ(例えば、鉛蓄電池等)に加えて、各種電装品を動作させるサブバッテリ(例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池(Ni−MH)等)を搭載し、この両バッテリで電気負荷への給電を分担するバッテリシステムが開発されている。 Therefore, in addition to a main battery (for example, a lead storage battery etc.) for driving a motor etc., a sub-battery (for example a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery (Ni-MH) etc.) for operating various electric components is mounted A battery system has been developed in which both batteries share the power supply to the electrical load.
このようなメインバッテリとサブバッテリとを備えるバッテリシステムにおける電流供給を制御するバッテリシステム制御装置に関する技術は種々提案されている(例えば、特許文献1等)。 Various techniques have been proposed for a battery system control apparatus that controls current supply in a battery system including such a main battery and a sub-battery (for example, Patent Document 1 etc.).
ところで、車両の再始動時(例えば、アイドリングストップ終了後のエンジンの再起動時など)には、スタータモータ等の比較的電力を要する機器の駆動により電圧低下を生じることがある。 By the way, at the time of restart of a vehicle (for example, at the time of restart of the engine after the end of idling stop, etc.), a voltage drop may occur due to driving of a device such as a starter motor requiring relatively electric power.
そこで、従来のバッテリシステム制御装置では、上述のような電圧低下が発生しても影響の少ない一般負荷(例えば、各種ランプ、ワイパ、送風ファン、デフロスター用ヒータ等)と、影響を受けるため電圧安定化が必要な安定化負荷(例えば、各種オーディオ機器、ナビゲーション装置など)とに分け、制御装置が備えるスイッチング手段(開閉手段)によって電気的に分離して、制御するようにしている。 Therefore, the conventional battery system control device is affected by the general load (for example, various lamps, wipers, blower fan, heater for defroster, etc.) having little influence even if the above voltage drop occurs, and the voltage is stable. It divides into the stabilization load (for example, various audio equipment, navigation apparatus, etc.) which needs to be integrated, and is electrically separated and controlled by the switching means (opening / closing means) with which a control device is equipped.
ここで、回生エネルギによる発電電力で充電したサブバッテリの電力を走行中に安定化負荷に供給することで、発電機の発電負担を減らすことができ、燃費を向上させることができる。 Here, by supplying the power of the sub-battery charged with the power generated by the regenerative energy to the stabilization load during traveling, the power generation load of the generator can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
ところが、従来のバッテリシステム制御装置において、一般負荷の一部に対してもサブバッテリからの電力を供給して、回生エネルギによる発電電力をより有効に放電しようとする場合には、前記一般負荷に専用の切換スイッチを別途設ける必要が生じる。 However, in the conventional battery system control device, when power from the sub-battery is supplied to a part of the general load to more effectively discharge the power generated by the regenerative energy, It is necessary to separately provide a dedicated changeover switch.
また、イグニッションスイッチのオフ時には、暗電流(スタンバイ電流)を一部の電気負荷に供給する必要がある。ここで、サブバッテリの容量や内部構成等の事情によっては、安定化負荷への暗電流供給をメインバッテリから行うようにしたいという要望がある。 In addition, when the ignition switch is off, it is necessary to supply a dark current (standby current) to a part of the electric loads. Here, depending on circumstances such as the capacity of the sub-battery and the internal configuration, there is a demand to supply dark current to the stabilized load from the main battery.
このような要望に対応するためには、別途ノーマリクローズのメカニカルリレー等を追加して、メインバッテリからも安定化負荷に暗電流を供給できる構成とする必要があり、部品点数が増加して、装置が大型化するという問題があった。 In order to respond to such a request, it is necessary to add a normally closed mechanical relay or the like so that the dark current can be supplied to the stabilized load from the main battery as well, and the number of parts increases. There was a problem that the device became large.
なお、「暗電流」とは、車両において、イグニッションスイッチを切った状態で各種回路に流れる電流をいう。また、暗電流の供給が必要な一部の電気負荷としては、例えば、ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)を構成するマイクロコンピュータ、時計、セキュリティシステム等が挙げられる。 Note that "dark current" refers to the current flowing in various circuits in a vehicle with the ignition switch turned off. In addition, as a part of the electric loads that need to be supplied with dark current, for example, a microcomputer that configures an electronic control unit (ECU), a watch, a security system, and the like can be given.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、メインバッテリおよびサブバッテリを搭載したバッテリシステムについて、部品点数を増加させることなく、一部の一般負荷に対してサブバッテリから電力を供給でき、また、安定化負荷に対してメインバッテリから暗電流を供給することのできるバッテリシステム制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a battery system having a main battery and a sub battery, power can be supplied from the sub battery to a part of general loads without increasing the number of parts. Another object of the present invention is to provide a battery system control device capable of supplying dark current from a main battery to a stabilized load.
上記目的を達成するため、請求項1に係るバッテリシステム制御装置は、車両に搭載されたエンジンの出力軸により駆動されて発電すると共に、回生エネルギによる発電を行う発電機と、前記発電機と電気的に並列接続された電気負荷と、前記発電機と電気的に並列接続され前記発電機の発電電力を充電可能なメインバッテリと、前記発電機および前記メインバッテリと電気的に並列接続され、前記発電機による発電電力を充電可能で、前記メインバッテリよりも高出力且つ高エネルギ密度を有し、放電電流をオン・オフするリレーを備えるサブバッテリと、前記発電機、前記電気負荷、前記メインバッテリおよび前記サブバッテリに電気的に接続され、前記発電機、前記電気負荷、前記メインバッテリおよび前記サブバッテリとの間の通電、遮断を切換える開閉スイッチと、前記リレーのオン・オフおよび前記開閉スイッチの開閉を制御する制御手段と、を備え、前記電気負荷は、前記車両が備えるイグニッションスイッチのオフ状態で前記メインバッテリまたは前記サブバッテリから暗電流の供給を要する暗電流必要負荷を含む第1の一般負荷および第2の一般負荷と、前記サブバッテリから安定化された電圧の供給を受ける安定化負荷とに分けて配置され、前記第2の一般負荷は、前記車両が備えるイグニッションスイッチのオフ状態で前記メインバッテリまたは前記サブバッテリから暗電流の供給を要する暗電流必要負荷を含み、前記開閉スイッチは、前記第1の一般負荷と前記第2の一般負荷との間の通電、遮断を切換える第1の開閉スイッチと、前記第2の一般負荷と前記安定化負荷との間の通電、遮断を切換える第2の開閉スイッチと、から構成され、且つ、前記第1の開閉スイッチと前記第2の開閉スイッチとは、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に電気的に直列接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a battery system control apparatus according to claim 1 is driven by an output shaft of an engine mounted on a vehicle to generate electric power, and an electric generator that generates electric power by regenerative energy, the electric generator and the electric power. An electric load connected in parallel in parallel, a main battery electrically connected in parallel with the generator, and capable of charging the generated power of the generator, and electrically connected in parallel with the generator and the main battery; A sub-battery comprising a relay capable of charging power generated by a generator, having a higher output and higher energy density than the main battery, and turning on / off a discharge current, the generator, the electric load, and the main battery And an electrical connection between the generator, the electrical load, the main battery and the sub-battery, which is electrically connected to the sub-battery And a control means for controlling the on / off of the relay and the opening / closing of the on / off switch, wherein the electric load is the main battery or the sub battery when the ignition switch of the vehicle is off. The first general load and the second general load including the dark current required load requiring the supply of dark current from the battery, and the stabilization load receiving the stabilized voltage supply from the sub-battery are separately arranged. The second general load includes a dark current required load that requires supply of dark current from the main battery or the sub-battery when the ignition switch of the vehicle is off, and the open / close switch includes the first general load A first open / close switch for switching on / off between the second general load and the second general load, and the second general load A second on-off switch for switching between conduction and disconnection with the stabilization load, and the first on-off switch and the second on-off switch include the main battery and the sub-battery Are electrically connected in series.
請求項2に係るバッテリシステム制御装置は、請求項1に記載の発明について、前記第1の開閉スイッチは、前記発電機または前記メインバッテリからの電流について順方向スイッチとなる第1のFETおよび該第1のFETのゲート電極と前記制御手段との間に接続される第1のゲートドライバとから構成され、前記第2の開閉スイッチは、前記発電機または前記メインバッテリからの電流について順方向スイッチとなる第2のFETおよび該第2のFETのゲート電極と前記制御手段との間に接続される第2のゲートドライバとから構成され、前記第1のFETが備えるドレイン電極と前記第2のFETが備えるソース電極とが接続されていることを特徴とする。 The battery system control device according to claim 2 relates to the invention according to claim 1, wherein the first open / close switch is a first FET serving as a forward switch for current from the generator or the main battery, and And a first gate driver connected between the gate electrode of the first FET and the control means, wherein the second open / close switch is a forward switch for the current from the generator or the main battery A second FET and a second gate driver connected between the gate electrode of the second FET and the control means, and the drain electrode of the first FET and the second It is characterized in that it is connected to the source electrode of the FET.
請求項3に係るバッテリシステム制御装置は、請求項2に記載の発明について、前記第1のFETおよび前記第2のFETの電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記制御手段は、前記電圧検出部で検出された電圧に基いて、前記第1のFETおよび前記第2のFETのオン、オフを切換えるように制御することを特徴とする。 The battery system control device according to claim 3 further comprises a voltage detection unit for detecting the voltage of the first FET and the second FET according to the invention described in claim 2, and the control means The first FET and the second FET are controlled to be switched on / off based on the voltage detected by the detection unit.
請求項4に係るバッテリシステム制御装置は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の発明について、前記サブバッテリの電圧は、前記メインバッテリの電圧と同じか、それ以上の電圧となるように選定されていることを特徴とする。 In the battery system control device according to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the voltage of the sub battery is equal to or higher than the voltage of the main battery. It is characterized in that it is selected to be
本発明によれば、メインバッテリおよびサブバッテリを搭載したバッテリシステムについて、部品点数を増加させることなく、一部の一般負荷に対してサブバッテリから電力を供給でき、また、安定化負荷に対してメインバッテリから暗電流を供給することのできるバッテリシステム制御装置を提供することができる。 According to the present invention, in a battery system equipped with a main battery and a sub-battery, power can be supplied from the sub-battery to a part of general loads without increasing the number of parts, and to a stabilized load. A battery system controller capable of supplying dark current from a main battery can be provided.
[第1の実施の形態]
図1〜図5を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置の構成例)
図1は、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aの回路構成の例を示す回路図である。
(Configuration Example of Battery System Control Device According to First Embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a battery
図1に示すように、バッテリシステム制御装置1Aは、発電機としてのオルタネータ(ALT)11と、このオルタネータ11と電気的に並列接続された電気負荷L(L1a、L1b、L2)およびエンジン(図示せず)を起動させるスタータモータ(ST)12と、同じくオルタネータ11と電気的に並列接続されオルタネータ11の発電電力を充電可能なメインバッテリ(始動用バッテリ)B1と、オルタネータ11およびメインバッテリB1と電気的に並列接続されるサブバッテリ(電圧安定化用サブバッテリ)B2と、開閉スイッチSW1、SW2と、開閉スイッチSW1、SW2の開閉を制御するマイクロコンピュータ等で構成される制御手段(切換え制御回路)10とを備えている。
As shown in FIG. 1, the battery
オルタネータ11は、車両に搭載されたエンジンの出力軸により駆動されて発電すると共に、制動時(減速時)に発生する回生エネルギによる発電を行うように構成されている。
The
メインバッテリB1は、例えば、鉛蓄電池等で構成される。 The main battery B1 is configured of, for example, a lead storage battery.
また、サブバッテリB2は、オルタネータ11による発電電力を充電可能で、メインバッテリB1よりも高出力且つ高エネルギ密度のバッテリ、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池(Ni−MH)等で構成される。
The sub-battery B2 can charge the power generated by the
なお、メインバッテリB1を構成する鉛蓄電池の電圧は一般的に12Vであり、サブバッテリB2の電圧は、12V程度またはそれより高い電圧に設定される。 The voltage of the lead storage battery constituting the main battery B1 is generally 12 V, and the voltage of the sub battery B2 is set to a voltage of about 12 V or higher.
また、サブバッテリB2は、図1に示すように、プラス電極側に放電電流をオン・オフするリレー(遮断用リレー)50を備えている。このリレー50は、切換え制御回路10に接続され、当該切換え制御回路10の制御によりオン・オフされる。
Further, as shown in FIG. 1, the sub-battery B2 is provided with a relay (breakdown relay) 50 on the positive electrode side to turn on / off the discharge current. The
オルタネータ11およびスタータモータ12は、ノードn1、n2を介して、メインバッテリB1のプラス電極に接続されている。なお、オルタネータ11、スタータモータ12およびメインバッテリB1のマイナス電極は、車体等を介してアースされている。
The
電気負荷Lは、車両が備えるイグニッションスイッチのオフ状態でメインバッテリB1またはサブバッテリB2から暗電流の供給を要する暗電流必要負荷を含む第1の一般負荷L1aおよび第2の一般負荷L1bと、サブバッテリB2から安定化された電圧の供給を受ける安定化負荷L2とに分けて配置されている。 The electric load L includes the first general load L1a and the second general load L1b including the dark current required load that requires the supply of dark current from the main battery B1 or the sub battery B2 when the ignition switch provided in the vehicle is off. The load is divided into a stabilized load L2 that receives supply of a stabilized voltage from the battery B2.
より具体的には、第1の一般負荷L1aはノードn3を介して、第2の一般負荷L1bはノードn9を介して、安定化負荷L2はノードn13を介して電気的に並列接続されている。 More specifically, the first general load L1a is electrically connected in parallel via the node n3, the second general load L1b is electrically parallel via the node n9, and the stabilized load L2 is electrically connected via the node n13. .
開閉スイッチSW1、SW2は、オルタネータ11、電気負荷L(L1a、L1b、L2)、メインバッテリB1およびサブバッテリB2とに電気的に接続され、オルタネータ11、電気負荷L(L1a、L1b、L2)、メインバッテリB1およびサブバッテリB2との間の通電、遮断を切換えるスイッチング素子(第1のFET(Field effect transistor)(FET1)、第2のFET(FET2))で構成される。
The open / close switches SW1 and SW2 are electrically connected to the
より具体的には、図1に示すように、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1は、オルタネータ11またはメインバッテリB1からの電流について順方向スイッチを構成するように配置され、ノードn4〜n6を介して、第1の一般負荷L1aと第2の一般負荷L1bとの間に直列接続されている。なお、ダイオードD1は、FET1の寄生ダイオード(ボディダイオード)を表している。
More specifically, as shown in FIG. 1, the FET 1 constituting the first open / close switch SW1 is arranged to constitute a forward switch for the current from the
また、FET1のゲート電極は、第1のゲートドライバG1を介して、切換え制御回路10に接続されている。なお、第1のゲートドライバG1の他の電極は、ノードn7を介して、FET1のドレイン電極側に接続されている。
Further, the gate electrode of the FET 1 is connected to the
これにより、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1は、切換え制御回路10の制御により、第1の一般負荷L1aと第2の一般負荷L1bとの間の通電、遮断を切換えることができる。
As a result, the FET 1 constituting the first open / close switch SW1 can switch between conduction and disconnection between the first general load L1a and the second general load L1b under the control of the
一方、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2は、オルタネータ11またはメインバッテリB1からの電流について順方向スイッチを構成するように配置され、ノードn10〜n12を介して、第2の一般負荷L1bと安定化負荷L2との間に直列接続されている。なお、ダイオードD2は、FET2の寄生ダイオード(ボディダイオード)を表している。
On the other hand, the FET 2 constituting the second open / close switch SW2 is arranged to constitute a forward switch for the current from the
また、FET2のゲート電極は、第2のゲートドライバG2を介して、切換え制御回路10に接続されている。なお、第2のゲートドライバG2の他の電極は、ノードn8を介して、FET2のソース電極側に接続されている。
Further, the gate electrode of the FET 2 is connected to the
これにより、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2は、切換え制御回路10の制御により、第2の一般負荷L1bと安定化負荷L2との間の通電、遮断を切換えることができる。
Thus, the FET 2 constituting the second on-off switch SW2 can switch between conduction and disconnection between the second general load L1 b and the stabilization load L2 under the control of the
また、サブバッテリB2のプラス電極は、ノードn13を介して、安定化負荷L2およびFET2のドレイン電極側に接続されている。なお、サブバッテリB2のマイナス電極は、車体等を介してアースされている。 Further, the positive electrode of the sub-battery B2 is connected to the stabilized load L2 and the drain electrode side of the FET 2 through the node n13. The negative electrode of the sub battery B2 is grounded via a vehicle body or the like.
そして、図1に示す本回路において、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1と第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2とは、メインバッテリB1とサブバッテリB2との間に直列接続されている。 In the circuit shown in FIG. 1, the FET 1 constituting the first on-off switch SW1 and the FET 2 constituting the second on-off switch SW2 are connected in series between the main battery B1 and the sub-battery B2. .
なお、FET1のドレイン電極は、FET2のソース電極と接続されている。 The drain electrode of the FET 1 is connected to the source electrode of the FET 2.
このような構成のバッテリシステム制御装置1Aは、車両の動作状態等に応じて、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1と、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2と、サブバッテリB2が備えるリレー50とを切換え制御回路10の制御により、独立してオン・オフさせることができる。
The battery
バッテリシステム制御装置1Aによれば、第1の開閉スイッチSW1と第2の開閉スイッチSW2の開閉を適宜制御することにより、オルタネータ11で回生した電力を第2の一般負荷L1b2にも供給できる。
According to the battery
また、安定化負荷L2の暗電流は、FET1とFET2の寄生ダイオードD1、D2を経由してメインバッテリB1から供給することができるので、従来のように別途スイッチやリレー等の追加が不要であり、部品点数が増加することがないので装置の小型化を図ることができる。 Further, since the dark current of the stabilized load L2 can be supplied from the main battery B1 via the parasitic diodes D1 and D2 of the FET1 and the FET2, it is not necessary to add a switch or a relay separately as in the conventional case. Since the number of parts does not increase, the apparatus can be miniaturized.
(第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置の電流分配状態について)
次に、図2〜図5を参照して、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aにおける電流分配状態について説明する。
(About the current distribution state of the battery system control device according to the first embodiment)
Next, the current distribution state in the battery
なお、図2〜図5において、説明の簡易化のため、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1および第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2をスイッチの記号で表すものとする。 In FIGS. 2 to 5, in order to simplify the description, the FET 1 constituting the first on-off switch SW1 and the FET 2 constituting the second on-off switch SW2 are represented by switch symbols.
また、ゲートドライバG1,G2および切換え制御回路10の図示は省略する。
The gate drivers G1 and G2 and the switching
(イグニッションスイッチのオフ時)
図2は、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aにおいて、イグニッションスイッチのオフ時における電流分配状態を示す説明図である。
(When the ignition switch is off)
FIG. 2 is an explanatory view showing a current distribution state when the ignition switch is off in the battery
車両のイグニッションスイッチのオフ時には、図2に示すように、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1および第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2とは共にオフ(遮断)状態となるように制御される。 When the ignition switch of the vehicle is off, as shown in FIG. 2, both the FET 1 constituting the first on-off switch SW1 and the FET 2 constituting the second on-off switch SW2 are controlled to be off (cut off). Ru.
また、サブバッテリB2のリレー50もオフ状態となるように制御される。
Further, the
このように、イグニッションスイッチがオフ時に、リレー50をオフさせることで、サブバッテリB2の電流消費を無くすことができる。
As described above, by turning off the
一方、メインバッテリB1から電気負荷Lへの暗電流の供給は、FET1およびFET2をゲート駆動させない状態においても順方向の寄生ダイオードD1、D2を介して行われる。即ち、メインバッテリB1からの電流I1aはノードn1、n3を介して第1の一般負荷L1aに供給され、電流I1bはFET1の寄生ダイオードD1およびノードn8を介して第2の一般負荷L1bに供給され、電流I1cはFET1、FET2の寄生ダイオードD1、D2およびノードn13を介して安定化負荷L2にそれぞれ供給される。 On the other hand, the supply of dark current from the main battery B1 to the electric load L is performed via the parasitic diodes D1 and D2 in the forward direction even when the FET1 and the FET2 are not gate-driven. That is, the current I1a from the main battery B1 is supplied to the first general load L1a through the nodes n1 and n3, and the current I1b is supplied to the second general load L1b through the parasitic diode D1 of the FET1 and the node n8. The current I1c is supplied to the stabilized load L2 via the parasitic diodes D1 and D2 of FET1 and FET2 and the node n13.
この際に、暗電流(スタンバイ電流)は、数mA〜10mA程度の小電流に絞られているので、寄生ダイオードD1、D2を通電することによる電力損失も微小に抑制される。 At this time, since the dark current (standby current) is reduced to a small current of about several mA to 10 mA, the power loss caused by energizing the parasitic diodes D1 and D2 is also slightly suppressed.
このように、従来のように別途リレー等を設けるなど部品点数を増加させることなく、イグニッションスイッチのオフ時において、全ての電気負荷L(L1a、L1b、L2)に対して暗電流を供給することができる。 As described above, the dark current is supplied to all the electric loads L (L1a, L1b, L2) when the ignition switch is off without increasing the number of parts, such as providing a relay separately as in the conventional case. Can.
(車両再始動を行うとき)
図3は、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aにおいて、車両再始動を行うときの電流分配状態を示す説明図である。
(When performing a vehicle restart)
FIG. 3 is an explanatory view showing a current distribution state when the vehicle restart is performed in the battery
例えば、アイドリングストップ終了後のエンジンの再起動時など車両再始動を行うときには、図3に示すように、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1はオン(通電)状態、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2はオフ(遮断)状態となるように制御される。 For example, when the vehicle is restarted, such as when the engine restarts after the end of idling stop, as shown in FIG. 3, the FET 1 constituting the first open / close switch SW1 is on (energized), the second open / close switch SW2 The FETs 2 constituting the are controlled to be in the off (cut off) state.
また、サブバッテリB2のリレー50もオン状態となるように制御される。
Further, the
この状態において、メインバッテリB1からの電流I2aは第1の一般負荷L1aに、電流I2cはスタータモータ12に、電流I2bは第1の開閉スイッチSW1を介して第2の一般負荷L1bにそれぞれ供給される。
In this state, the current I2a from the main battery B1 is supplied to the first general load L1a, the current I2c to the
また、サブバッテリB2からの電流I3は、安定化負荷L2に供給される。 Further, the current I3 from the sub-battery B2 is supplied to the stabilized load L2.
これにより、電圧安定化が必要な安定化負荷L2にはサブバッテリB2から電流が供給され、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2のオフ(遮断)状態により、スタータモータ12による大電流消費に伴う電圧低下の影響を受けないようにすることができる。
Thereby, current is supplied from the sub battery B2 to the stabilized load L2 requiring voltage stabilization, and the large current consumption by the
(車両走行中)
図4は、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aにおいて、車両走行中に充電する場合の電流分配状態を示す説明図である。
(During driving)
FIG. 4 is an explanatory view showing a current distribution state when charging is performed while the vehicle is traveling in the battery
車両の走行中は、図4に示すように、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1および第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2とは共にオン(通電)状態となるように制御される。 During traveling of the vehicle, as shown in FIG. 4, both the FET 1 constituting the first open / close switch SW1 and the FET 2 constituting the second open / close switch SW2 are controlled to be in the on (energized) state.
また、サブバッテリB2のリレー50はオン状態となるように制御される。
Further, the
そして、走行中のオルタネータ11による発電により、電流I4(I4a〜I4f)が、全ての電気負荷L(L1a、L1b、L2)、メインバッテリB1およびサブバッテリB2に供給される。
Then, the current I4 (I4a to I4f) is supplied to all the electric loads L (L1a, L1b, L2), the main battery B1 and the sub battery B2 by power generation by the
特に、オルタネータ11は、車両の減速時において回生エネルギを回収して発電電圧が高められるため、メインバッテリB1およびサブバッテリB2への充電電流I3c、I3fをより多く供給することができる。
In particular, since the
(車両走行中にサブバッテリを放電する場合)
図5は、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aにおいて、車両走行中にサブバッテリB2を放電する場合の電流分配状態を示す説明図である。
(When discharging the sub battery while the vehicle is traveling)
FIG. 5 is an explanatory view showing a current distribution state in the case where the sub battery B2 is discharged while the vehicle is traveling in the battery
例えば、車両の走行中に回生エネルギの回収によるオルタネータ11の発電電力でサブバッテリB2が満充電になった場合には、次の回生エネルギの回収によるオルタネータ11からの電力供給に備えるためにサブバッテリB2を放電する必要がある。
For example, when the sub battery B2 is fully charged by the power generated by the
この場合には、図5に示すように、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1はオフ(遮断)状態、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2はオン(通電)状態となるように制御される。 In this case, as shown in FIG. 5, the FET 1 constituting the first open / close switch SW1 is controlled to be off (cut off), and the FET 2 constituting the second open / close switch SW2 is controlled to be on (energized) Be done.
また、サブバッテリB2のリレー50はオン状態となるように制御される。
Further, the
これにより、オルタネータ11からの電流I5(I5a〜I5c)は、第1の一般負荷L1aおよびメインバッテリB1に供給される。
Thus, the current I5 (I5a to I5c) from the
一方、第1の開閉スイッチSW1を構成するFET1のオフ(遮断)状態により、サブバッテリB2への充電電流の供給は停止されると共に、第2の開閉スイッチSW2を構成するFET2のオン(通電)状態により、サブバッテリB2の電流I6a、I6bは第2の一般負荷L1bおよび安定化負荷L2に供給され、サブバッテリB2からの放電が行われる。 On the other hand, the supply of the charging current to the sub-battery B2 is stopped and the FET2 constituting the second on-off switch SW2 is turned on (energized) by the off (cut-off) state of the FET1 forming the first on-off switch SW1. Depending on the state, the currents I6a and I6b of the sub battery B2 are supplied to the second general load L1 b and the stabilized load L2, and discharge from the sub battery B2 is performed.
なお、この際に、「メインバッテリ電圧≦サブバッテリ電圧」となる条件を切換え制御回路10によるFET1およびFET2のオン・オフの制御条件としてもよい。
At this time, the condition of “main battery voltage ≦ sub battery voltage” may be used as the on / off control condition of the FET 1 and the FET 2 by the switching
(第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置の構成例)
図6を参照して、第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bの構成例について説明する。
(Configuration Example of Battery System Control Device According to Second Embodiment)
A configuration example of a battery
図6は、第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bの回路構成の例を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a battery
なお、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aの回路構成と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
In addition, about the structure similar to the circuit structure of the battery
第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bが、第1の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Aと異なる点は、第1のFET(FET1)および第2のFET(FET2)の電圧を検出する電圧検出部60をさらに備える点である。
The difference between the battery
図6に示すように、電圧検出部60は、ノードn30〜n32を介して、FET1およびFET2に接続されている。また、電圧検出部60は、検出した電圧値E1を切換え制御装置10に入力するように接続されている。
As shown in FIG. 6, the
そして、第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bでは、切換え制御装置10は、電圧検出部60で検出された電圧E1(例えば、FET2のドレイン−ソース間電圧)に基いて、FET1およびFET2のオン、オフあるいはリレー50のオン、オフを切換えるように制御する。
In the battery
より具体的には、例えば前出の図3に示す状態(再始動を行う場合)では、安定化負荷L2に対してサブバッテリB2から電流I2が供給されるが、この際に何らかの理由でサブバッテリB2が故障して電圧が低下してしまった場合は、FET2の寄生ダイオードD2が導通して、メインバッテリ(始動用バッテリ)B1から安定化負荷L2に電流が流れる。 More specifically, for example, in the above-described state shown in FIG. 3 (when restart is performed), current I2 is supplied from stabilized battery L2 to stabilized load L2. If the battery B2 fails and the voltage drops, the parasitic diode D2 of the FET 2 conducts and a current flows from the main battery (starting battery) B1 to the stabilized load L2.
このため、たとえサブバッテリB2が故障したような異常事態でも電気負荷L(L1a、L1b、L2)への電流供給は維持される。 For this reason, even if the sub-battery B2 fails, the current supply to the electric loads L (L1a, L1b, L2) is maintained.
しかしながら、寄生ダイオードD2による通電を続けると電力損失が大きい。 However, the power loss is large when the parasitic diode D2 continues to be energized.
そこで、第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bでは、電圧検出部60により各電線の電圧からFET2のドレイン−ソース間電圧を検知して、FET2をオフ制御しているときに寄生ダイオードD2のオン電圧(例えば0.7V)に相当する電圧を検知した場合には、切換え制御回路10の制御によりFET2をオンさせる。
Therefore, in the battery
これにより、電力損失を低減した状態で、メインバッテリB1から安定化負荷L2に電流を供給することができる。 Thereby, the current can be supplied from the main battery B1 to the stabilized load L2 in a state where the power loss is reduced.
また、前出の図5に示す状態(車両走行中にサブバッテリを放電する場合)では、第1の一般負荷L1aにオルタネータ11およびメインバッテリB1から電流I3bが供給されるが、この際に何らかの理由でオルタネータ11およびメインバッテリB1が故障して電圧が低下してしまった場合は、FET1の寄生ダイオードD1が導通(但し、逆方向電流となる)してサブバッテリB2から第1の一般負荷L1aに電流が流れる。
Further, in the state shown in FIG. 5 described above (when the sub-battery is discharged while the vehicle is traveling), the current I3b is supplied from the
このため、たとえメインバッテリB1の電力供給能力が低下したような異常事態でも電気負荷L(L1a、L1b、L2)への電流供給は維持される。 Therefore, even in an abnormal situation where the power supply capacity of the main battery B1 is lowered, the current supply to the electric loads L (L1a, L1b, L2) is maintained.
しかしながら、寄生ダイオードD1による通電を続けると電力損失が大きい。 However, the power loss is large when the current is continued by the parasitic diode D1.
そこで、第2の実施の形態に係るバッテリシステム制御装置1Bでは、電圧検出部60により各電線の電圧からFET1のドレイン−ソース間電圧を検知して、FET1をオフ制御している状態で寄生ダイオードD1のオン電圧(例えば0.7V)に相当する電圧を検知した場合には、切換え制御回路10の制御によりFET1をオンさせる。
Therefore, in the battery
これにより、電力損失を低減した状態で、メインバッテリB2から第1の一般負荷L1aに電流を供給することができる。 Thereby, the current can be supplied from the main battery B2 to the first general load L1a in a state where the power loss is reduced.
また、電圧検出部60が各電線の著しい電圧低下を検出した場合には、地絡等の異常が発生している可能性があるので、オン状態にしているFET(FET1またはFET2の一方あるいはFET1およびFET2の両方)をオフ状態に切換える制御を行うようにしてもよい。
In addition, when the
以上、本発明のバッテリシステム制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 As mentioned above, although the battery system control apparatus of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is substituted to the thing of the arbitrary structures which have the same function. be able to.
1A、1B…バッテリシステム制御装置
B1…メインバッテリ(始動用バッテリ)
B2…サブバッテリ(電圧安定化用サブバッテリ)
G1…第1のゲートドライバ
G2…第2のゲートドライバ
L…電気負荷
L1a…第1の一般負荷
L1b…第2の一般負荷
L2…安定化負荷
10…切換え制御回路(制御手段)
11…オルタネータ(発電機)
12…スタータモータ
50…リレー(遮断用リレー)
60…電圧検出部
SW1…第1の開閉スイッチ
SW2…第2の開閉スイッチ
FET1…第1のFET
FET2…第2のFET
D1、D2…寄生ダイオード(ボディダイオード)
1A, 1B: battery system control device B1: main battery (starting battery)
B2 ... Sub battery (Sub battery for voltage stabilization)
G1: first gate driver G2: second gate driver L: electrical load L1a: first general load L1b: second general load L2: stabilized load 10: switching control circuit (control means)
11 ... Alternator (generator)
12: Starter motor 50: Relay (relay for cut off)
60 voltage detection unit SW1 first switching switch SW2 second switching switch FET1 first FET
FET 2 ... second FET
D1, D2 ... parasitic diode (body diode)
Claims (4)
前記発電機と電気的に並列接続された電気負荷と、
前記発電機と電気的に並列接続され前記発電機の発電電力を充電可能なメインバッテリと、
前記発電機および前記メインバッテリと電気的に並列接続され、前記発電機による発電電力を充電可能で、前記メインバッテリよりも高出力且つ高エネルギ密度を有し、放電電流をオン・オフするリレーを備えるサブバッテリと、
前記発電機、前記電気負荷、前記メインバッテリおよび前記サブバッテリに電気的に接続され、前記発電機、前記電気負荷、前記メインバッテリおよび前記サブバッテリとの間の通電、遮断を切換える開閉スイッチと、
前記リレーのオン・オフおよび前記開閉スイッチの開閉を制御する制御手段と、
を備え、
前記電気負荷は、前記車両が備えるイグニッションスイッチのオフ状態で前記メインバッテリまたは前記サブバッテリから暗電流の供給を要する暗電流必要負荷を含む第1の一般負荷および第2の一般負荷と、前記サブバッテリから安定化された電圧の供給を受ける安定化負荷とに分けて配置され、
前記第2の一般負荷は、前記車両が備えるイグニッションスイッチのオフ状態で前記メインバッテリまたは前記サブバッテリから暗電流の供給を要する暗電流必要負荷を含み、
前記開閉スイッチは、
前記第1の一般負荷と前記第2の一般負荷との間の通電、遮断を切換える第1の開閉スイッチと、
前記第2の一般負荷と前記安定化負荷との間の通電、遮断を切換える第2の開閉スイッチと、
から構成され、
且つ、
前記第1の開閉スイッチと前記第2の開閉スイッチとは、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に電気的に直列接続されていることを特徴とするバッテリシステム制御装置。 A generator driven by an output shaft of an engine mounted on a vehicle to generate electric power and generating electric power using regenerative energy;
An electrical load electrically connected in parallel with the generator;
A main battery electrically connected in parallel to the generator and capable of charging generated power of the generator;
A relay electrically connected in parallel with the generator and the main battery, capable of charging the power generated by the generator, having higher output and higher energy density than the main battery and turning on / off a discharge current And a sub-battery
An open / close switch electrically connected to the generator, the electrical load, the main battery, and the sub-battery to switch between conduction and disconnection between the generator, the electrical load, the main battery, and the sub-battery;
Control means for controlling on / off of the relay and opening / closing of the open / close switch;
Equipped with
The electric load includes a first general load and a second general load including a dark current required load that requires supply of dark current from the main battery or the sub battery when the ignition switch of the vehicle is off. Divided into a stabilizing load that receives a stabilized voltage from the battery,
The second general load includes a dark current required load that requires supply of dark current from the main battery or the sub-battery when the ignition switch of the vehicle is off.
The open / close switch is
A first on-off switch for switching between conduction and interruption between the first general load and the second general load;
A second on-off switch for switching between conduction and interruption between the second general load and the stabilization load;
Consists of
and,
A battery system control apparatus, wherein the first open / close switch and the second open / close switch are electrically connected in series between the main battery and the sub-battery.
前記第2の開閉スイッチは、前記発電機または前記メインバッテリからの電流について順方向スイッチとなる第2のFETおよび該第2のFETのゲート電極と前記制御手段との間に接続される第2のゲートドライバとから構成され、
前記第1のFETが備えるドレイン電極と前記第2のFETが備えるソース電極とが接続されていることを特徴とする請求項1に記載のバッテリシステム制御装置。 The first open / close switch is connected between a first FET serving as a forward switch with respect to current from the generator or the main battery, and a gate electrode of the first FET and the control means. And the gate driver of the
The second on-off switch is connected between the control means and a second FET serving as a forward switch for current from the generator or the main battery, and a gate electrode of the second FET. And the gate driver of the
The battery system control device according to claim 1, wherein a drain electrode included in the first FET and a source electrode included in the second FET are connected.
前記制御手段は、前記電圧検出部で検出された電圧に基いて、前記第1のFETおよび前記第2のFETのオン、オフを切換えるように制御することを特徴とする請求項2に記載のバッテリシステム制御装置。 It further comprises a voltage detection unit that detects the voltage of the first FET and the second FET,
3. The control method according to claim 2, wherein the control means switches on and off of the first FET and the second FET based on the voltage detected by the voltage detection unit. Battery system controller.
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