JP2017154579A - 車両電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、再始動時においては、スイッチで第1蓄電装置と保護負荷を切り離し、第2蓄電装置から保護負荷に電力を供給したり、スイッチで第2蓄電装置と保護負荷を切り離し第2蓄電装置からスタータモータを駆動させたりするといった方法がある。
以下、本発明を具体化した車両電源装置及び当該車両電源装置が搭載された車両の第1実施形態について説明する。
バイパス線Laは、電圧変換回路24を介することなく、第1入出力部21及び第2入出力部22を接続している。バイパス線La上には、バイパススイッチQaが設けられている。バイパス線Laには、バイパススイッチQaに対して並列に接続されたバイパスダイオードDaが設けられている。バイパスダイオードDaは、オルタネータ11及び二次電池13側がアノードとなり、ストレージ15及び保護負荷16側がカソードとなる向きで設けられている。このため、バイパススイッチQaのON/OFFに関わらず、オルタネータ11及び二次電池13側から保護負荷16側への電力供給は可能である。
図3に示すように、制御部34は、オルタネータ11が稼働していない場合には、ステップS101を否定判定し、ステップS104に進む。ステップS104では、制御部34は、アイドルストップ中であるか否かを判定する。
(1)エンジン101のアイドルストップを行うアイドル制御部103を有する車両100に搭載される車両電源装置10は、オルタネータ11と、二次電池13と、アイドルストップからのエンジン101の再始動時にエンジン101の出力軸101aを回転駆動させるスタータ12と、通常負荷14とを備えている。車両電源装置10は、これらオルタネータ11、二次電池13、スタータ12及び通常負荷14を互いに並列接続する給電線L1と、当該給電線L1に接続されたDC/DCコンバータ部20とを備えている。車両電源装置10は、ストレージ線L3によってDC/DCコンバータ部20に接続され、当該ストレージ線L3及びDC/DCコンバータ部20を介して給電線L1に接続されているストレージ15と、負荷線L2によってDC/DCコンバータ部20に接続されている保護負荷16とを備えている。
以下、車両電源装置の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
(4)ストレージ線L3上には、ストレージ15と電圧変換回路24とを電気的に導通又は遮断する切り離しスイッチ41が設けられている。かかる構成によれば、例えばバイパススイッチQaやストレージ15に異常が発生した場合には、切り離しスイッチ41を用いてストレージ15とDC/DCコンバータ部20(電圧変換回路24)とを電気的に切り離することができる。これにより、バイパススイッチQaやストレージ15の異常に起因して別の異常が発生することを抑制できる。
以下、車両電源装置の第3実施形態について説明する。なお、第2実施形態と同様の構成については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
例えば、制御部34は、オルタネータ11が稼働中である状況において給電線電圧V1がストレージ15の充電に適した電圧よりも低い場合には、電圧変換回路50にて昇圧動作が行われるように各変換スイッチング素子Qb1〜Qb4を制御する。
以下、車両電源装置の第4実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
図14に示すように、両DC/DCコンバータ部70,80は同一の構成である。本実施形態では、両DC/DCコンバータ部70,80は、第1実施形態のDC/DCコンバータ部20と同様の構成となっている。詳細には、第1DC/DCコンバータ部70は、第1バイパススイッチQa1が設けられた第1バイパス線La1と、3つの入出力部71〜73と、第1電圧変換回路74とを備えている。第2DC/DCコンバータ部80は、第2バイパススイッチQa2が設けられた第2バイパス線La2と、3つの入出力部81〜83と第2電圧変換回路84とを備えている。両電圧変換回路74,84はそれぞれ、変換スイッチング素子Qb1,Qb2と、両変換スイッチング素子Qb1,Qb2を接続する第1接続線Lb1と、コイルLが設けられた第2接続線Lb2と、を有している。
例えば、制御部34は、オルタネータ11が稼働中である場合(例えば回生時)には、両バイパススイッチQa1,Qa2をON状態にし、両DC/DCコンバータ部70,80を経由して給電線L1から両保護負荷61,62に向けて電力供給を行う。更に、制御部34は、オルタネータ11が稼働中である場合には、両電圧変換回路74,84にて降圧動作を行わせることにより、両電圧変換回路74,84からストレージ15に向けてストレージ15の充電に適した電圧の直流電力を出力させる。これにより、ストレージ15の充電が好適に行われる。この場合、2つのDC/DCコンバータ部70,80を用いることにより、ストレージ15に供給する電力を大きくすることが可能となる。また、スイッチングの位相を180度ずらすことで電圧変動を小さくすることもできる(インターリーブ動作)。
図15に示すように、例えば第2バイパススイッチQa2のオープンエラーが発生している状況においてアイドルストップ中である場合、第1バイパススイッチQa1がON状態となり、第2電圧変換回路84にて昇圧動作が行われる。これにより、共通線L30→第2分岐線L32→第2DC/DCコンバータ部80の第2接続線Lb2→第2電圧変換回路84→第2バイパス線La2→第2負荷線L22で構成された第1電力伝送経路EL1を通ってストレージ15から第2保護負荷62への電力供給が行われる。この場合、第2DC/DCコンバータ部80から通常負荷14への電力供給は行われないが、第1バイパススイッチQa1がON状態となっているため、第1DC/DCコンバータ部70から通常負荷14への電力供給が行われる。これにより、ストレージ15を用いた通常負荷14への電力供給は行われる。なお、オープンエラーとは、スイッチング素子にON信号が入力されているにも関わらずスイッチング素子がOFF状態に固定された異常である。
(第5実施形態)
以下、車両電源装置の第5実施形態について説明する。なお、第4実施形態と同様の構成については同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
(11)車両電源装置90は、両DC/DCコンバータ部70,80を介することなく、給電線L1とストレージ15とを接続する特定バイパス線L4を備え、当該特定バイパス線L4上には給電線L1とストレージ15とを電気的に導通又は遮断する特定バイパススイッチ91が設けられている。かかる構成によれば、特定バイパススイッチ91をON/OFF制御することにより、両DC/DCコンバータ部70,80を介することなく、ストレージ15と給電線L1との間の電力伝送を行うことができる。
○ ストレージ15は、三元系のリチウム二次電池に限られず、他の二次電池でもよい。また、ストレージ15は、電気二重層キャパシタ等であってもよい。
○ 制御部34とECU102とは、一体であってもよい。要は、制御部34とECU102とは、それぞれの機能を有していれば物理的に別体であってもよいし、一体でもよい。
○ 第4実施形態において、両DC/DCコンバータ部70,80の第2接続線Lb2同士が接続されてもよい。この場合、ストレージ線L3は、両DC/DCコンバータ部70,80の第3入出力部73,83のうち少なくとも一方に接続されるとよい。
○ 第5実施形態において、両DC/DCコンバータ部70,80と、特定バイパス線L4及び特定バイパススイッチ91とは一体のユニットとなっていてもよいし、別体であってもよい。
(イ)車両に搭載される車両電源装置において、前記車両の回生時に回生電力を発生させる発電機と、充放電可能な第1蓄電装置と、通常負荷と、前記発電機、前記第1蓄電装置及び前記通常負荷を互いに並列接続する給電線と、前記給電線に接続されたDC/DCコンバータ部と、ストレージ線によって前記DC/DCコンバータ部に接続され、当該ストレージ線及び前記DC/DCコンバータ部を介して前記給電線に接続されている第2蓄電装置と、負荷線によって前記DC/DCコンバータ部に接続されている保護負荷と、前記DC/DCコンバータ部を制御する制御部と、を備え、前記DC/DCコンバータ部は、前記給電線と前記負荷線とを接続するバイパス線と、前記バイパス線と前記ストレージ線とに接続された電圧変換回路と、を備え、前記制御部は、前記回生電力の発生時に、前記給電線及び前記バイパス線を介して前記電圧変換回路に入力される回生電力を当該電圧変換回路にて電圧変換させ、その変換された電力を、前記ストレージ線を介して前記第2蓄電装置に供給させることにより、前記第2蓄電装置の充電を行う回生時制御部を備えていることを特徴とする車両電源装置。
第2蓄電装置の電圧は、充電状態に応じて変動する。このため、第2蓄電装置の充電状態によっては、回生電力がそのまま第2蓄電装置に供給されると、回生電力の電圧と、第2蓄電装置の充電に適した電圧とが大きくずれてしまい、第2蓄電装置の充電を適切に行うことができない場合が生じ得る。
Claims (6)
- エンジンのアイドルストップを行うアイドル制御部を有する車両に搭載される車両電源装置において、
前記エンジンの出力軸により駆動して発電するものであって、回生電力を発生させる発電機と、
充放電可能な第1蓄電装置と、
アイドルストップからの再始動時に前記出力軸を回転駆動させるスタータと、
通常負荷と、
前記発電機、前記第1蓄電装置、前記スタータ及び前記通常負荷を互いに並列接続する給電線と、
前記給電線に接続されたDC/DCコンバータ部と、
ストレージ線によって前記DC/DCコンバータ部に接続され、当該ストレージ線及び前記DC/DCコンバータ部を介して前記給電線に接続されている第2蓄電装置と、
負荷線によって前記DC/DCコンバータ部に接続されている保護負荷と、
前記DC/DCコンバータ部を制御する制御部と、
を備え、
前記DC/DCコンバータ部は、
前記給電線と前記負荷線とを接続するバイパス線と、
前記バイパス線と前記ストレージ線とに接続された電圧変換回路と、
を備え、
前記制御部は、
アイドルストップからの再始動時に、前記バイパス線上に設けられたバイパススイッチを制御することにより、前記電圧変換回路を介した前記第2蓄電装置から前記給電線への電力供給を規制する再始動時制御部と、
前記回生電力の発生時に、前記給電線及び前記バイパス線を介して前記電圧変換回路に入力される回生電力を当該電圧変換回路にて電圧変換させ、その変換された電力を、前記ストレージ線を介して前記第2蓄電装置に供給させることにより、前記第2蓄電装置の充電を行う回生時制御部と、
を備えていることを特徴とする車両電源装置。 - 前記保護負荷は、第1保護負荷及び第2保護負荷を含み、
前記DC/DCコンバータ部は、
前記バイパス線としての第1バイパス線及び前記電圧変換回路としての第1電圧変換回路を有する第1DC/DCコンバータ部と、
前記第1DC/DCコンバータ部と並列接続されたものであって、前記バイパス線としての第2バイパス線及び前記電圧変換回路としての第2電圧変換回路を有する第2DC/DCコンバータ部と、
を含み、
前記給電線は、前記第1バイパス線及び前記第2バイパス線の双方に接続されており、
前記負荷線は、
前記第1バイパス線と前記第1保護負荷とを接続する第1負荷線と、
前記第2バイパス線と前記第2保護負荷とを接続する第2負荷線と、
を含み、
前記ストレージ線は、前記第1電圧変換回路及び前記第2電圧変換回路の双方に接続されている請求項1に記載の車両電源装置。 - 前記第2蓄電装置から前記第2保護負荷への電力伝送経路は、
前記ストレージ線、前記第2DC/DCコンバータ部及び前記第2負荷線を経由する第1電力伝送経路と、
前記ストレージ線、前記第1DC/DCコンバータ部、前記給電線、前記第2バイパス線及び前記第2負荷線を経由する第2電力伝送経路と、
を有する請求項2に記載の車両電源装置。 - 前記ストレージ線上には、前記第2蓄電装置と前記電圧変換回路とを電気的に導通又は遮断する切り離しスイッチが設けられている請求項1に記載の車両電源装置。
- 前記DC/DCコンバータ部を介することなく、前記給電線と前記第2蓄電装置とを接続する特定バイパス線を備え、当該特定バイパス線上には、前記給電線と前記第2蓄電装置とを電気的に導通又は遮断する半導体素子としての特定バイパススイッチが設けられている請求項1に記載の車両電源装置。
- 前記制御部は、アイドルストップ中である場合には、前記バイパススイッチをON状態にし、且つ、前記電圧変換回路にて前記第2蓄電装置の放電電力の電圧変換を行わせることにより、前記第2蓄電装置を用いて前記通常負荷及び前記保護負荷の双方に電力供給を行うアイドルストップ時制御部を備えている請求項1に記載の車両電源装置。
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