JP6757365B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第1電源系と、エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、前記第1電源系と前記第2電源系とを接続するオン状態と、前記第1電源系と前記第2電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第1スイッチと、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第2スイッチと、前記第1スイッチに制御信号を送信し、前記第1スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第1スイッチ制御部と、前記第2スイッチに制御信号を送信し、前記第2スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第2スイッチ制御部と、前記発電電動機に制御信号を送信し、前記発電電動機の作動状態を制御する発電電動機制御部と、停止条件に基づき前記エンジンを停止させ、始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させる、アイドリングストップ制御を実行するエンジン制御部と、前記第1蓄電体の電流に基づき、アイドリングストップ制御を禁止するか否かを判定するアイドリングストップ判定部と、を有し、前記第1スイッチに送信される制御信号として、前記第1スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第1スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、前記第2スイッチに送信される制御信号として、前記第2スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第2スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、前記発電電動機に送信される制御信号として、前記発電電動機を力行状態に制御する力行信号と、前記発電電動機を発電状態に制御する発電信号と、前記発電電動機を発電休止状態に制御する発電休止信号と、があり、前記エンジン制御部は、前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、前記始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させるエンジン再始動制御を実行し、前記アイドリングストップ判定部は、前記エンジン再始動制御が実行されることにより、前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、前記第1蓄電体の放電電流が閾値を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止する。
図1は本発明の一実施の形態である車両用電源装置10が搭載された車両11の構成例を示す概略図である。図1に示すように、車両11には、エンジン12を動力源に用いたパワーユニット13が搭載されている。エンジン12のクランク軸14には、ベルト機構15を介してスタータジェネレータ(発電電動機)16が連結されている。また、エンジン12にはトルクコンバータ17を介して変速機構18が連結されており、変速機構18にはデファレンシャル機構19等を介して車輪20が連結されている。
車両用電源装置10が備える電源回路50について説明する。図2は電源回路50の一例を簡単に示した回路図である。図2に示すように、電源回路50は、スタータジェネレータ16に電気的に接続される鉛バッテリ(第1蓄電体)51と、これと並列にスタータジェネレータ16に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ(第2蓄電体)52と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ52を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ52の端子電圧は、鉛バッテリ51の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ52を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ52の内部抵抗は、鉛バッテリ51の内部抵抗よりも小さく設計されている。
図1に示すように、車両用電源装置10は、パワーユニット13や電源回路50等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ80を有している。このメインコントローラ80は、エンジン12を制御するエンジン制御部81、スタータジェネレータ16を制御するISG制御部(発電電動機制御部)82、スイッチSW1を制御する第1スイッチ制御部83、スイッチSW2を制御する第2スイッチ制御部84、およびアイドリングストップ制御を禁止するか否かを判定するアイドリングストップ判定部85を有している。また、メインコントローラ80は、スタータモータ33を制御するスタータ制御部86、およびロックアップクラッチ40を制御するロックアップ制御部87等を有している。
続いて、メインコントローラ80によるスタータジェネレータ16の発電制御について説明する。メインコントローラ80のISG制御部82は、ISGコントローラ32に制御信号を出力し、スタータジェネレータ16を発電状態や力行状態に制御する。例えば、ISG制御部82は、リチウムイオンバッテリ52の充電状態SOCが低下すると、スタータジェネレータ16の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ52の充電状態SOCが上昇すると、スタータジェネレータ16の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。なお、後述する図3以降の各図面において、「ISG」とはスタータジェネレータ16を意味している。
メインコントローラ80のエンジン制御部81は、自動的にエンジン12を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。エンジン制御部81は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン12を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ16を回転させてエンジン12を再始動させる。エンジン12の停止条件としては、例えば、車速が所定値を下回り、かつブレーキペダルが踏み込まれることが挙げられる。また、エンジン12の始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除されることや、アクセルペダルの踏み込みが開始されることが挙げられる。
メインコントローラ80のISG制御部82は、発進時や加速時等にスタータジェネレータ16を力行状態に制御し、スタータジェネレータ16によってエンジン12を補助するモータアシスト制御を実行する。ここで、図7はスタータジェネレータ16を力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。図7に示すように、モータアシスト制御に伴ってスタータジェネレータ16を力行状態に制御する際には、スイッチSW1,SW2は共にオン状態に保持される。このように、スタータジェネレータ16によってエンジン12を補助する場合には、スイッチSW1,SW2をオン状態に制御することにより、電気機器群64に鉛バッテリ51とリチウムイオンバッテリ52との双方を接続している。これにより、電気機器群64の電源電圧を安定させることができ、車両用電源装置10の信頼性を向上させることができる。
続いて、スタータモータ33を用いてエンジン12を始動するエンジン初始動制御について説明した後に、エンジン初始動後のスタータジェネレータ16による鉛バッテリ補充電制御について説明する。ここで、図8はエンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。また、図9は鉛バッテリ補充電制御における電流供給状況の一例を示す図である。
以下、車両用電源装置10によって実行されるフェイルセーフ制御について説明する。前述したように、スイッチSW1は、車両用電源装置10の作動状況に応じてオン状態やオフ状態に制御される。しかしながら、スイッチSW1がオン状態で動作不能になる故障状態(以下、ON固着と記載する。)が発生した場合には、アイドリングストップ制御に応じて車両用電源装置10を適切に作動させることが困難である。
図10はフェイルセーフ制御1の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図11(A)および(B)は、フェイルセーフ制御1内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電流供給状況の一例を示す図である。図11(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図11(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図11(A)および(B)に示す黒塗りの矢印は、電流の供給状況を示す矢印である。
図12はフェイルセーフ制御2の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図13(A)および(B)は、フェイルセーフ制御2内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電圧印加状況の一例を示す図である。図13(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図13(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図13(A)および(B)に示す白抜きの矢印は、鉛バッテリ51による電圧の印加状況を示す矢印である。
図14はフェイルセーフ制御3の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図15(A)および(B)は、フェイルセーフ制御3内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電流供給状況の一例を示す図である。図15(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図15(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図15(A)および(B)に示す黒塗りの矢印は、電流の供給状況を示す矢印である。
図16はフェイルセーフ制御4の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図17(A)および(B)は、フェイルセーフ制御4内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電流供給状況の一例を示す図である。図17(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図17(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図17(A)および(B)に示す黒塗りの矢印は、電流の供給状況を示す矢印である。
図18はフェイルセーフ制御5の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図19(A)および(B)は、フェイルセーフ制御5内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電流供給状況の一例を示す図である。図19(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図19(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図19(A)および(B)に示す黒塗りの矢印は、電流の供給状況を示す矢印である。
図20はフェイルセーフ制御6の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図21(A)および(B)は、フェイルセーフ制御6または後述するフェイルセーフ制御7内のスイッチ故障判定処理を実行したときの電流供給状況の一例を示す図である。図21(A)にはスイッチSW1が正常である場合の状況が示され、図21(B)にはスイッチSW1がON固着である場合の状況が示されている。なお、図21(A)および(B)に示す黒塗りの矢印は、電流の供給状況を示す矢印である。
図20に示したフェイルセーフ制御6では、鉛バッテリ51の放電電流iPb_dが閾値id3を上回る場合、またはスタータジェネレータ16に対する印加電圧Visgが閾値V2を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止しているが、これに限られることはない。以下、鉛バッテリ51の放電電流iPb_dが閾値id3を上回り、かつスタータジェネレータ16に対する印加電圧Visgが閾値V2を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止するフェイルセーフ制御7について説明する。
11 車両
12 エンジン
16 スタータジェネレータ(発電電動機)
51 鉛バッテリ(第1蓄電体)
52 リチウムイオンバッテリ(第2蓄電体)
63 電気機器(電気負荷)
71 第1電源系
72 第2電源系
81 エンジン制御部
82 ISG制御部(発電電動機制御部)
83 第1スイッチ制御部
84 第2スイッチ制御部
85 アイドリングストップ判定部
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
iLi_d 放電電流(電流)
iPb_c 充電電流(電流)
iPb_d 放電電流(電流)
Visg 端子電圧(印加電圧,電圧)
id1 閾値
id2 閾値
id3 閾値
ic1 閾値
ic2 閾値
V1 閾値
V2 閾値
Claims (3)
- 車両に搭載される車両用電源装置であって、
第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、前記第1蓄電体に接続されるスタータモータと、を備える第1電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、
前記第1電源系と前記第2電源系とを接続するオン状態と、前記第1電源系と前記第2電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第1スイッチと、
前記発電電動機と前記第2蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第2スイッチと、
前記第1スイッチに制御信号を送信し、前記第1スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第1スイッチ制御部と、
前記第2スイッチに制御信号を送信し、前記第2スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第2スイッチ制御部と、
前記発電電動機に制御信号を送信し、前記発電電動機の作動状態を制御する発電電動機制御部と、
停止条件に基づき前記エンジンを停止させ、始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させる、アイドリングストップ制御を実行するエンジン制御部と、
前記発電電動機の電圧に基づき、アイドリングストップ制御を禁止するか否かを判定するアイドリングストップ判定部と、
前記スタータモータを駆動して前記エンジンを始動回転させるスタータ制御部と、
を有し、
前記第1スイッチに送信される制御信号として、前記第1スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第1スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、
前記第2スイッチに送信される制御信号として、前記第2スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第2スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、
前記発電電動機に送信される制御信号として、前記発電電動機を力行状態に制御する力行信号と、前記発電電動機を発電状態に制御する発電信号と、前記発電電動機を発電休止状態に制御する発電休止信号と、があり、
前記スタータ制御部は、
前記発電電動機に発電休止信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオフ信号が送信された状態のもとで、前記スタータモータを駆動するエンジン初始動制御を実行し、
前記アイドリングストップ判定部は、
前記エンジン初始動制御が実行されることにより、前記発電電動機に発電休止信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオフ信号が送信された状態のもとで、
前記発電電動機に対する印加電圧が閾値を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止する、
車両用電源装置。 - 車両に搭載される車両用電源装置であって、
第1蓄電体と、前記第1蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第1電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第2蓄電体と、を備える第2電源系と、
前記第1電源系と前記第2電源系とを接続するオン状態と、前記第1電源系と前記第2電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第1スイッチと、
前記発電電動機と前記第2蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第2蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第2スイッチと、
前記第1スイッチに制御信号を送信し、前記第1スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第1スイッチ制御部と、
前記第2スイッチに制御信号を送信し、前記第2スイッチをオン状態とオフ状態とに制御する第2スイッチ制御部と、
前記発電電動機に制御信号を送信し、前記発電電動機の作動状態を制御する発電電動機制御部と、
停止条件に基づき前記エンジンを停止させ、始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させる、アイドリングストップ制御を実行するエンジン制御部と、
前記第1蓄電体の電流に基づき、アイドリングストップ制御を禁止するか否かを判定するアイドリングストップ判定部と、
を有し、
前記第1スイッチに送信される制御信号として、前記第1スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第1スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、
前記第2スイッチに送信される制御信号として、前記第2スイッチをオン状態に制御するオン信号と、前記第2スイッチをオフ状態に制御するオフ信号と、があり、
前記発電電動機に送信される制御信号として、前記発電電動機を力行状態に制御する力行信号と、前記発電電動機を発電状態に制御する発電信号と、前記発電電動機を発電休止状態に制御する発電休止信号と、があり、
前記エンジン制御部は、
前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、前記始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させるエンジン再始動制御を実行し、
前記アイドリングストップ判定部は、
前記エンジン再始動制御が実行されることにより、前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、
前記第1蓄電体の放電電流が閾値を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止する、
車両用電源装置。 - 請求項1に記載の車両用電源装置において、
前記アイドリングストップ判定部は、
前記第1蓄電体の電流および前記発電電動機の電圧に基づき、アイドリングストップ制御を禁止するか否かを判定し、
前記エンジン制御部は、
前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、前記始動条件に基づき前記発電電動機を用いて前記エンジンを再始動させるエンジン再始動制御を実行し、
前記アイドリングストップ判定部は、
前記エンジン再始動制御が実行されることにより、前記発電電動機に力行信号が送信され、前記第1スイッチにオフ信号が送信され、かつ前記第2スイッチにオン信号が送信された状態のもとで、
前記第1蓄電体の放電電流が閾値を上回る場合に、アイドリングストップ制御を禁止する、
車両用電源装置。
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JP2018119429A JP6757365B2 (ja) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | 車両用電源装置 |
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