JP2004222475A

JP2004222475A - Power controller for vehicle

Info

Publication number: JP2004222475A
Application number: JP2003010122A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nate; 洋名手; Hiroaki Tabuchi; 博明田渕; Yoshinori Okazaki; 吉則岡崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP3826295B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power controller for a vehicle which can prevent the deterioration of the drive efficiency of a DC/DC converter caused by the charge and discharge of an accessory battery during idling stop or the drop of the life of the accessory battery. <P>SOLUTION: This power controller 10 is to be used in a vehicle for executing idle stop. The controller is equipped with a first battery 14 which supplies a specified accessory 26 with power during idle stop, a DC/DC converter 22 which is interposed between the first battery 14 and the specified accessory 26, a second battery 12 which is connected to the first battery 14 via the DC/DC converter 22, a control unit 24 which controls the output voltage 13 on the secondary battery side of, at least, the DC/DC converter 22, and a current sensor 40 which detects the current value of the second battery 12. The control unit 24 varies the output voltage 13 of the DC/DC converter 22, so that the current value detected by a current sensor 40 may be roughly zero, during idle stop. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のバッテリを備える車両用の電源制御装置に係り、より詳細には、アイドルストップ中の補機バッテリの充放電を防止することができる車両用電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、発電機と、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して相互接続された低圧バッテリ（補機バッテリ）と高圧バッテリとを備えるハイブリッド車用電源制御装置において、クルーズ走行時やエンジンのアイドル運転時に、ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電力量に応じて、発電機の発電量を制御することが知られている（例えば、特許文献１）。この従来技術では、高圧バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が所定の範囲内にあるときは、発電機の発電量はＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電力量と同一に設定され、高圧バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が所定の範囲より小さいときは、高圧バッテリへの充電を促進すべく、発電機の発電量はＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電力量よりも高い値に設定される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３１８００２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、車両が交差点等で一時的に停止したとき、エンジンを自動的に停止させるアイドルストップを実行し、排気ガスの減少や燃費の向上を図る提案がなされている。このようなアイドルストップ時には発電機による発電が実行されないため、各種補機は、補機バッテリ（鉛バッテリ）の寿命を考慮して、補機バッテリとは別に設けられたメインバッテリを電力源として動作する。即ち、アイドルストップ時には、ＤＣ／ＤＣコンバータの補機バッテリ側端子の目標出力電圧を指示することで、メインバッテリ側の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータで目標出力電圧まで降圧され、各種補機に出力される。
【０００５】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータの補機バッテリ側端子の目標出力電圧の指示値及び補機バッテリの充電状態の如何によっては、補機バッテリの充放電が行われてしまい、次のような不都合が生ずる。即ち、補機バッテリが充電される場合には、走行時等にＤＣ／ＤＣコンバータを介してメインバッテリに貯めた電気エネルギが再びＤＣ／ＤＣコンバータを介して補機バッテリに貯められることになり、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動効率が悪化するという問題点が生ずる。一方、補機バッテリが放電される場合には、補機バッテリから各種補機へ電力供給を行うことになるため、補機バッテリの寿命が低下するという問題点が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明は、アイドルストップ中の補機バッテリの充放電に起因したＤＣ／ＤＣコンバータの駆動効率の悪化及びそれに伴う燃費の悪化や補機バッテリの寿命の低下を防止することができる車両用電源制御装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、アイドルストップを実行する車両で用いる電源制御装置であって、
アイドルストップ中に所定の補機に電力を供給する第１のバッテリと、
前記第１のバッテリと前記所定の補機との間に介在するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記所定の補機に接続されると共に、前記第１のバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された第２のバッテリと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも前記第２のバッテリ側の出力電圧を制御する制御ユニットと、
前記第２のバッテリの電流値を検出する電流センサとを備え、
前記制御ユニットが、アイドルストップ中において、前記電流センサにより検出される電流値が略ゼロになるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を可変制御することを特徴とする、電源制御装置によって達成される。
【０００８】
本発明において、第２のバッテリ（補機バッテリ）の寿命の低下を防止すべく、第１のバッテリ（メインバッテリ）は、アイドルストップ中に所定の補機に対して電力供給を行う。この際、制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のバッテリ側の出力電圧を制御する。本発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のバッテリ側の出力電圧を、第２のバッテリの電流値がゼロになるように可変制御することによって、アイドルストップ中の第２のバッテリの充放電を防止することができる。この結果、アイドルストップ中の第２のバッテリの充放電に起因したＤＣ／ＤＣコンバータの駆動効率の悪化及びそれに伴う燃費の悪化や第２のバッテリの寿命の低下を確実に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源制御装置１０のシステム構成図を示す。図１に示す如く、車両用電源制御装置１０は、マイクロコンピュータにより構成された電子制御ユニット２４（以下、「ＥＣＵ２４」と称す）を中心に構成されており、２つのバッテリ１２，１４を備えている。本実施例では、バッテリ１２は、１２Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリ（補機バッテリ）であり、一方、バッテリ１４は、１４．４Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリ（メインバッテリ）である。尚、鉛バッテリ１２は、リチウムイオンバッテリ１４に比して、単位体積当たりに取り出せる出力（出力密度；単位はＷ／ｌ）が高い一方、単位体積当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度；単位はＷｈ／ｌ）が低いバッテリである。
【００１１】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してスタータ１８が接続されている。スタータ１８は、車両の動力源として機能するエンジンに取り付けられている。スタータ１８は、切換スイッチ１６を介して接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置として機能する。具体的には、スタータ１８は、通常的なエンジン始動時には鉛バッテリ１２を電力源として動作し、アイドルストップ終了後のエンジン再始動時にはリチウムイオンバッテリ１４を電力源として動作する。
【００１２】
車両用電源制御装置１０は、また、電流センサ４０を備えている。電流センサ４０は、鉛バッテリ１２の電流値を所定のサンプリング周期でそれぞれに検出する。電流センサ４０の検出信号は、ＥＣＵ２４に上記サンプリング周期で供給される。ＥＣＵ２４は、後述する如く、電流センサ４０の検出値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。
【００１３】
エンジンには、電子制御ユニット４９（以下、「ＥＦＩ・ＥＣＵ４９」という）が接続されている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、各種アイドルストップの許可条件（例えば、エンジン冷却水温度に関する条件や、バッテリの温度等に関する条件、エンジン回転数に関する条件）の成立状況を確認して、最終的にアイドルストップの実行条件が成立するか否かを判定する。最終的にアイドルストップの実行条件が成立した場合、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００１４】
アイドルストップ中、即ちエンジンが一時的に停止状態にある間、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、また、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいて、アイドルストップの解除条件が成立するか否を判定する。その結果、アイドルストップの解除条件が成立した場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくスタータ１８が作動状態となり、エンジンが再始動される。
【００１５】
車両用電源制御装置１０は、また、エンジンの回転により発電する直流発電機（オルタネータ）２０を備えている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、燃費の効率化を図るべく、車両の走行状態に応じて直流発電機２０の発電電圧を制御する。具体的には、定常走行時やアイドル運転時には、直流発電機２０の発電電圧は、例えば１２．５Ｖ〜１３．５Ｖの範囲内で調整される。また、車両減速時には、直流発電機２０の発電電圧は、定常走行時やアイドル運転時に比して大きな値に調整される（例えば、１４．５Ｖ）。また、車両加速時には、アイドルストップ中（即ち、エンジン停止中）と同様、直流発電機２０の発電電圧はゼロになる（即ち、発電が行われない）。
【００１６】
直流発電機２０には、負荷２６及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。直流発電機２０が発生する電気エネルギは、負荷２６の電力源として用いられると共に、鉛バッテリ１２及び／又はリチウムイオンバッテリ１４の充電に用いられる。
【００１７】
負荷２６には、直流発電機２０及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。負荷２６には、各種補機、及び、アクセルやブレーキ等のいわゆるバイワイヤシステムが含まれる。尚、補機には、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ、コーナーランプ等のランプ類、エアコン等の空調装置、オーディオ、カーナビゲーション、ＡＢＳシステム、オイルポンプ、メータ類、デフォガ、ワイパ、パワーウィンド等が含まれる。各補機および各バイワイヤシステムは、エンジン作動時には主に直流発電機２０から電力供給され、一方、アイドルストップ中のようなエンジン停止時には主にリチウムイオンバッテリ１４から電力供給される。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。
【００１９】
ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して行う制御内容には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の方向指示、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３の目標出力電圧の指示、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のリチウムバッテリ側端子１５の目標出力電圧の指示、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作の停止指示が含まれる。
【００２０】
具体的には、ＥＣＵ２４は、２種類の方向指示信号（即ち、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給する方向、又は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する方向）を選択的にＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向を制御する。
【００２１】
また、ＥＣＵ２４は、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧（本例では、１４．５Ｖ〜１５．５Ｖの範囲内の目標出力電圧）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、鉛バッテリ１２側の電圧を当該目標出力電圧まで昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側に出力する。これにより、目標出力電圧に応じたリチウムイオンバッテリ１４の充電が実現される。
【００２２】
このＬｉ側端子１５の出力電圧の制御は、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時、車両の減速時（回生ブレーキ作動時）において実行される。尚、このとき、鉛バッテリ１２側においても、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧及び直流発電機２０の発電電圧に依存した充電が実現される。
【００２３】
一方、ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧（本例では、１３．０Ｖ〜１３．５Ｖの範囲内の目標出力電圧）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を当該目標出力電圧まで降圧して鉛バッテリ１２側に出力する。これにより、リチウムイオンバッテリ１４側では、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧に依存した放電が実現される。
【００２４】
このＰｂ側端子１３の出力電圧の制御は、アイドルストップ中において実行される。即ち、アイドルストップ中においては、鉛バッテリ１２の寿命低下を防止するため、鉛バッテリ１２に代わってリチウムイオンバッテリ１４が負荷２６の電力源として機能する。
【００２５】
尚、ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、若しくは、上述の方向指示信号の供給を停止することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作の停止は、車両加速時に実行される。即ち、車両加速時（このとき、直流発電機２０の発電電圧は上述の如くゼロである）には、鉛バッテリ１２が負荷２６の電力源として機能する。
【００２６】
ところで、本実施例では、上述の如く、アイドルストップ中において、鉛バッテリ１２の寿命低下を防止すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３の目標出力電圧を指示することで、鉛バッテリ１２に代わってリチウムイオンバッテリ１４を負荷２６の電力源として機能させている。しかしながら、指示する目標出力電圧の値の如何によっては、鉛バッテリ１２の充電状態等に起因して鉛バッテリ１２の充放電が行われてしまい、以下のような不都合が生ずる。即ち、鉛バッテリ１２が充電される場合には、定常走行時等にＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介してリチウムイオンバッテリ１４に貯めた電気エネルギが再びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２に貯められることになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の駆動効率の観点から問題点が生ずる。一方、鉛バッテリ１２が放電される場合には、鉛バッテリ１２から負荷２６へ電力供給を行うことになるため、鉛バッテリ１２の寿命が低下するという問題点が生ずる。
【００２７】
これに対して、本実施例では、以下で詳説する如く、アイドルストップ中に鉛バッテリ１２を流れる電流（即ち、電流センサ４０による電流検出値）を監視し、当該電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３の目標出力電圧を可変制御することで、上述の不都合を防止する。
【００２８】
図２は、上述の不都合を防止すべく本実施例のＥＣＵ２４が実行する処理のフローチャートである。尚、本処理ルーチンは、電流センサ４０のサンプリング周期毎に実行されてよく、ＥＣＵ２４には当該サンプリング周期毎に電流センサ４０の検出信号が供給されている。
【００２９】
ステップ１００では、アイドルストップが開始されたか否かを判断する処理が実行される。尚、アイドルストップは、上述の如く、各種アイドルストップの許可条件（例えば、エンジン冷却水温度に関する条件や、バッテリの温度等に関する条件、エンジン回転数に関する条件）が満足された場合に開始される。アイドルストップが開始された場合、ステップ１１０に進み、一方、アイドルストップが開始されていない場合、以後何ら処理が行われることなく今回のルーチンが終了する。
【００３０】
ステップ１１０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３の目標出力電圧の初期値（例えば、１３．３Ｖ）を指示する処理が実行される。本ステップ１１０の処理が実行されると、上述の如く、目標出力電圧の初期値に応じたＤＣ／ＤＣコンバータ２２のパワートランジスタのスイッチング動作が行われ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３が目標出力電圧の初期値に設定される。
【００３１】
続くステップ１２０では、鉛バッテリ１２を流れる電流（即ち、電流センサ４０による電流検出値）がゼロより大きいか否かを判断する処理が実行される。尚、ここで、鉛バッテリ１２の電流値は、充電電流を正とする。鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロより大きい場合、目標出力電圧の次回指示値が、前回指示値からδ１だけ減算した値としてセットされ、ステップ１５０に進む。鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロより大きくない場合、ステップ１３０に進む。
【００３２】
ステップ１３０では、鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロより小さいか否かを判断する処理が実行される。鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロより小さい場合、目標出力電圧の次回指示値が、前回指示値にδ２だけ加算した値としてセットされ、ステップ１５０に進む。一方、鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロより小さくない場合（即ち、鉛バッテリ１２を流れる電流がゼロの場合）、目標出力電圧の次回指示値が、前回指示値と同一の値にセットされる（即ち、目標出力電圧の指示値が保持される）。
【００３３】
ステップ１５０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の目標出力電圧の次回指示値を指示する処理が実行される。本ステップ１５０の処理が実行されると、上述の如く、目標出力電圧の次回指示値に応じたＤＣ／ＤＣコンバータ２２のパワートランジスタのスイッチング動作が行われ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の鉛バッテリ側端子１３が目標出力電圧の次回指示値に設定される。
【００３４】
上記ステップ１２０乃至１５０の処理は、続くステップ１６０でアイドルストップが終了したと判断されるまで繰り返し実行される。
【００３５】
尚、本実施例において、上記ステップ１２０及び１３０で減分及び増分されるδ１及びδ２の値は、一定値であってよいが、必ずしも同一の値である必要はない。また、δ１及びδ２の値は、鉛バッテリ１２の電流値（電流センサ４０による電流検出値）の絶対値に所定の利得（ゲイン）を乗算した値であってよい。この場合、上記所定の利得は、一定値である必要はなく、鉛バッテリ１２の電流値の絶対値に応じた値であってもよい。或いは、δ１及びδ２の値は、過去のδ１及びδ２の値に対する電流値の変動量の学習結果に基づいて決定されてもよく、若しくは、ルーチン毎の電流値の変化率に応じて決定されてもよい。
【００３６】
図３は、図２の処理の結果として得られる、鉛バッテリ１２の電流とＤＣ／ＤＣコンバータ２２の目標出力電圧との関係を示す図である。図３に示すように、制御開始時（ｔ＝０）に放電状態にあった鉛バッテリ１２の電流値は、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ２２の目標出力電圧の可変制御によって、最終的には略ゼロに収束している。従って、本実施例によれば、鉛バッテリ１２の電流値がゼロになるようにフィードバック制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の駆動効率の悪化及びそれに伴う燃費の悪化や鉛バッテリ１２の寿命の低下を確実に防止することができる。
【００３７】
尚、上記実施例においては、特許請求の範囲に記載の「第１のバッテリ」がリチウムイオンバッテリ１４に、「第２のバッテリ」が鉛バッテリ１２にそれぞれ対応している。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３９】
例えば、上述した実施例は、２個のバッテリ、即ち鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とを備えた電源制御装置に関するものであったが、本発明は、特にバッテリの数及び種類を特定するものではなく、２個以上のバッテリを有する如何なる電源制御装置に対しても適用可能である。例えば、本発明は、高圧のハイブリッドバッテリーと鉛バッテリとを備えたハイブリッド車用の電源制御装置に対しても適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のバッテリを備える車両用電源制御装置において、補機バッテリの電流をフィードバックし、当該電流がゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧を可変制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動効率の悪化及びそれに伴う燃費の悪化や補機バッテリの寿命の低下を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源制御装置のシステム構成図を示す。
【図２】本実施例のＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。
【図３】鉛バッテリの電流とＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０車両用電源制御装置
１２鉛バッテリ
１４リチウムイオンバッテリ
１６切換スイッチ
１８スタータ
２０直流発電機
２２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４電子制御ユニット
２６負荷
４０電流センサ
４９ＥＦＩ・ＥＣＵ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply control device for a vehicle including a plurality of batteries, and more particularly to a power supply control device for a vehicle that can prevent charging and discharging of an auxiliary battery during idle stop.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a power supply control device for a hybrid vehicle including a generator, a low-voltage battery (auxiliary battery) and a high-voltage battery interconnected via a DC / DC converter, a DC power supply is used during cruise traveling or engine idling. It is known to control the amount of power generated by a generator according to the amount of input / output power of a / DC converter (for example, Patent Document 1). In this conventional technique, when the state of charge (SOC) of the high-voltage battery is within a predetermined range, the amount of power generated by the generator is set to be equal to the amount of input / output power of the DC / DC converter, and the state of charge of the high-voltage battery (SOC) is set. When the SOC is smaller than the predetermined range, the power generation amount of the generator is set to a value higher than the input / output power amount of the DC / DC converter in order to promote charging of the high-voltage battery.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-318002
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, it has been proposed to perform an idle stop for automatically stopping an engine when a vehicle is temporarily stopped at an intersection or the like to reduce exhaust gas and improve fuel efficiency. Since power is not generated by the generator during such an idle stop, the various auxiliary devices operate using a main battery provided separately from the auxiliary battery as a power source in consideration of the life of the auxiliary battery (lead battery). I do. That is, at the time of the idle stop, by instructing the target output voltage of the auxiliary battery side terminal of the DC / DC converter, the voltage of the main battery is reduced to the target output voltage by the DC / DC converter and output to various auxiliary machines. You.
[0005]
However, depending on the indicated value of the target output voltage of the auxiliary battery side terminal of the DC / DC converter and the state of charge of the auxiliary battery, the auxiliary battery is charged / discharged, and the following inconvenience occurs. . That is, when the auxiliary battery is charged, the electric energy stored in the main battery via the DC / DC converter during traveling or the like is stored again in the auxiliary battery via the DC / DC converter, There is a problem that the driving efficiency of the DC / DC converter is deteriorated. On the other hand, when the auxiliary battery is discharged, electric power is supplied from the auxiliary battery to various auxiliary machines, so that there is a problem that the life of the auxiliary battery is reduced.
[0006]
Accordingly, the present invention is directed to a vehicle for a vehicle capable of preventing deterioration of the drive efficiency of the DC / DC converter due to charging and discharging of the auxiliary battery during idle stop, deterioration of fuel efficiency and reduction of the life of the auxiliary battery. It is intended to provide a power control device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a power supply control device used in a vehicle that executes an idle stop, as described in claim 1,
A first battery for supplying power to a predetermined accessory during the idle stop;
A DC / DC converter interposed between the first battery and the predetermined accessory;
A second battery connected to the predetermined accessory and connected to the first battery via the DC / DC converter;
A control unit that controls an output voltage of at least the second battery of the DC / DC converter;
A current sensor for detecting a current value of the second battery,
The control unit variably controls an output voltage of the DC / DC converter so that a current value detected by the current sensor becomes substantially zero during idle stop. Is done.
[0008]
In the present invention, the first battery (main battery) supplies power to a predetermined auxiliary device during idle stop in order to prevent the life of the second battery (auxiliary battery) from being shortened. At this time, the control unit controls the output voltage on the second battery side of the DC / DC converter. According to the present invention, the output voltage on the second battery side of the DC / DC converter is variably controlled so that the current value of the second battery becomes zero, thereby charging the second battery during idle stop. Discharge can be prevented. As a result, it is possible to reliably prevent the drive efficiency of the DC / DC converter from deteriorating due to the charging / discharging of the second battery during the idle stop, and the fuel efficiency and the service life of the second battery from lowering.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply control device 10 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle power supply control device 10 mainly includes an electronic control unit 24 (hereinafter, referred to as “ECU 24”) configured by a microcomputer, and includes two batteries 12 and 14. I have. In the present embodiment, the battery 12 is a lead battery (auxiliary battery) having a voltage of about 12V, while the battery 14 is a lithium ion battery (main battery) having a voltage of about 14.4V. The lead battery 12 has a higher output per unit volume (output density; unit is W / l) than the lithium ion battery 14, while the energy per unit volume (energy density; unit is Wh / l) is a low battery.
[0011]
A starter 18 is connected to the lead battery 12 and the lithium ion battery 14 via a changeover switch 16. The starter 18 is attached to an engine that functions as a power source of the vehicle. The starter 18 functions as a starting device that starts the engine from a stopped state using electric power supplied from the lead battery 12 or the lithium ion battery 14 connected via the changeover switch 16. Specifically, the starter 18 operates using the lead battery 12 as a power source during normal engine startup, and operates using the lithium ion battery 14 as a power source when restarting the engine after the end of idle stop.
[0012]
The vehicle power supply control device 10 also includes a current sensor 40. The current sensor 40 detects the current value of the lead battery 12 at a predetermined sampling cycle. The detection signal of the current sensor 40 is supplied to the ECU 24 in the sampling cycle. The ECU 24 controls the DC / DC converter 22 based on the detection value of the current sensor 40 as described later.
[0013]
An electronic control unit 49 (hereinafter, referred to as “EFI · ECU 49”) is connected to the engine. The EFI-ECU 49 confirms whether or not various idle stop permission conditions (for example, conditions relating to the engine cooling water temperature, conditions relating to the temperature of the battery, and conditions relating to the engine speed) are satisfied, and finally executes the idle stop. It is determined whether or not the condition is satisfied. When the idle stop execution condition is finally satisfied, execution of fuel injection, ignition, and the like is stopped without the driver shifting the ignition switch from the IG on state to the off state, and the engine shifts from the operation state to the stop state. Is done.
[0014]
During idle stop, that is, while the engine is temporarily stopped, the EFI-ECU 49 shifts the shift position of the transmission from the “N” range to the “D” range or the “R” range when the vehicle is an AT vehicle. It is determined whether or not the condition for releasing the idle stop is satisfied based on whether or not the shift has been performed, whether or not the brake operation has been released, and if the vehicle is an MT vehicle, whether or not the clutch pedal has been depressed. . As a result, when the condition for canceling the idle stop is satisfied, the starter 18 is activated without the driver shifting the ignition switch from the IG ON state to the starter ON state, and the engine is restarted.
[0015]
The vehicle power supply control device 10 also includes a DC generator (alternator) 20 that generates electric power by rotation of the engine. The EFI-ECU 49 controls the voltage generated by the DC generator 20 in accordance with the running state of the vehicle in order to improve fuel efficiency. Specifically, at the time of steady running or idle operation, the generated voltage of the DC generator 20 is adjusted within a range of, for example, 12.5 V to 13.5 V. Further, when the vehicle is decelerated, the generated voltage of the DC generator 20 is adjusted to a larger value (for example, 14.5 V) than during steady running or during idling. In addition, at the time of vehicle acceleration, the generated voltage of the DC generator 20 becomes zero (that is, no power is generated), as during idle stop (that is, during engine stop).
[0016]
The load 26 and the lead battery 12 are connected to the DC generator 20, and the lithium-ion battery 14 is connected via a DC / DC converter 22. The electric energy generated by the DC generator 20 is used as a power source for the load 26 and used for charging the lead battery 12 and / or the lithium ion battery 14.
[0017]
The DC generator 20 and the lead battery 12 are connected to the load 26, and the lithium ion battery 14 is connected to the load 26 via the DC / DC converter 22. The load 26 includes various auxiliary machines and a so-called by-wire system such as an accelerator and a brake. Auxiliary equipment includes headlamps, fog lamps, cornering signal lamps, corner lamps, etc., air conditioners such as air conditioners, audio, car navigation, ABS systems, oil pumps, meters, defoggers, wipers, power windows, etc. Is included. Each auxiliary device and each by-wire system are mainly supplied with power from the DC generator 20 when the engine is operating, while they are mainly supplied with power from the lithium ion battery 14 when the engine is stopped such as during idle stop.
[0018]
The DC / DC converter 22 is a bidirectional DC / DC converter, which boosts the voltage of the lead battery 12 and supplies it to the lithium ion battery 14 according to the switching operation of a built-in power transistor. The voltage on the side is reduced and supplied to the lead battery 12 side.
[0019]
The control performed by the ECU 24 on the DC / DC converter 22 includes a direction instruction of the DC / DC converter 22, an instruction of a target output voltage of the lead battery side terminal 13 of the DC / DC converter 22, and an instruction of the DC / DC converter 22. And an instruction to stop the operation of the DC / DC converter 22.
[0020]
Specifically, the ECU 24 generates two types of direction instruction signals (that is, a direction in which the voltage on the lead battery 12 side is boosted and supplied to the lithium ion battery 14 side, or the voltage on the lithium ion battery 14 side is stepped down. The operation direction of the DC / DC converter 22 is controlled by selectively supplying the DC / DC converter 22 with the direction of supply to the lead battery 12).
[0021]
Further, the ECU 24 supplies the DC / DC converter 22 with the target output voltage of the Li-side terminal 15 (in this example, the target output voltage within the range of 14.5 V to 15.5 V). The output voltage of the Li-side terminal 15 is controlled. When the target output voltage of the Li side terminal 15 of the DC / DC converter 22 is instructed, the DC / DC converter 22 boosts the voltage of the lead battery 12 to the target output voltage and outputs it to the lithium ion battery 14 side. . Thereby, charging of the lithium ion battery 14 according to the target output voltage is realized.
[0022]
The control of the output voltage of the Li-side terminal 15 is executed at the time of steady running of the vehicle, at the time of idling of the engine, and at the time of deceleration of the vehicle (at the time of regenerative braking operation). At this time, also on the lead battery 12 side, charging depending on the target output voltage of the Li side terminal 15 and the generated voltage of the DC generator 20 is realized.
[0023]
On the other hand, the ECU 24 supplies the DC / DC converter 22 with the target output voltage of the Pb side terminal 13 (the target output voltage in the range of 13.0 V to 13.5 V in this example). The output voltage of the Pb side terminal 13 is controlled. When a target output voltage of the Pb side terminal 13 of the DC / DC converter 22 is instructed, the DC / DC converter 22 reduces the voltage of the lithium ion battery 14 to the target output voltage and outputs the voltage to the lead battery 12 side. . Thereby, on the lithium ion battery 14 side, discharge depending on the target output voltage of the Pb side terminal 13 is realized.
[0024]
The control of the output voltage of the Pb side terminal 13 is executed during the idle stop. That is, during the idle stop, the lithium ion battery 14 functions as a power source of the load 26 instead of the lead battery 12 in order to prevent the life of the lead battery 12 from being shortened.
[0025]
The ECU 24 supplies the control signal for stopping the operation of the DC / DC converter 22 to the DC / DC converter 22 or stops the supply of the above-described direction instruction signal to thereby control the DC / DC converter 22. Stop the operation. The operation of the DC / DC converter 22 is stopped when the vehicle is accelerated. That is, during vehicle acceleration (at this time, the generated voltage of the DC generator 20 is zero as described above), the lead battery 12 functions as a power source of the load 26.
[0026]
In this embodiment, as described above, the target output voltage of the lead battery side terminal 13 of the DC / DC converter 22 is instructed to prevent the life of the lead battery 12 from being shortened during the idle stop. The lithium ion battery 14 functions as a power source of the load 26 instead of the battery 12. However, depending on the value of the target output voltage to be instructed, the lead battery 12 is charged or discharged due to the state of charge of the lead battery 12, and the following inconvenience occurs. That is, when the lead battery 12 is charged, the electric energy stored in the lithium-ion battery 14 via the DC / DC converter 22 during normal driving or the like is again stored in the lead battery 12 via the DC / DC converter 22. This causes a problem from the viewpoint of the driving efficiency of the DC / DC converter 22. On the other hand, when the lead battery 12 is discharged, power is supplied from the lead battery 12 to the load 26, so that there is a problem that the life of the lead battery 12 is shortened.
[0027]
On the other hand, in the present embodiment, as described in detail below, the current flowing through the lead battery 12 during the idle stop (that is, the current detection value by the current sensor 40) is monitored, and the DC current is set so that the current becomes zero. The above-described inconvenience is prevented by variably controlling the target output voltage of the lead battery side terminal 13 of the / DC converter 22.
[0028]
FIG. 2 is a flowchart of a process executed by the ECU 24 of the present embodiment to prevent the above-described inconvenience. This processing routine may be executed for each sampling cycle of the current sensor 40, and the ECU 24 is supplied with a detection signal of the current sensor 40 for each sampling cycle.
[0029]
In step 100, a process for determining whether or not the idle stop has been started is executed. As described above, the idle stop is started when various idle stop permission conditions (for example, conditions relating to the engine cooling water temperature, conditions relating to the temperature of the battery, and conditions relating to the engine speed) are satisfied. If the idle stop has been started, the routine proceeds to step 110, while if the idle stop has not been started, the current routine ends without performing any processing thereafter.
[0030]
In step 110, a process of instructing an initial value (for example, 13.3 V) of the target output voltage of the lead battery side terminal 13 of the DC / DC converter 22 is executed. When the process of step 110 is executed, as described above, the switching operation of the power transistor of the DC / DC converter 22 according to the initial value of the target output voltage is performed, and the lead battery side terminal 13 of the DC / DC converter 22 Is set to the initial value of the target output voltage.
[0031]
In the following step 120, a process of determining whether or not the current flowing through the lead battery 12 (ie, the current detection value by the current sensor 40) is greater than zero. Here, the current value of the lead battery 12 assumes that the charging current is positive. If the current flowing through the lead battery 12 is larger than zero, the next indicated value of the target output voltage is set as a value obtained by subtracting δ1 from the last indicated value, and the routine proceeds to step 150. If the current through the lead battery 12 is not greater than zero, go to step 130.
[0032]
In step 130, a process is performed to determine whether the current flowing through the lead battery 12 is smaller than zero. If the current flowing through the lead battery 12 is smaller than zero, the next indicated value of the target output voltage is set as a value obtained by adding δ2 to the previous indicated value, and the routine proceeds to step 150. On the other hand, when the current flowing through the lead battery 12 is not smaller than zero (that is, when the current flowing through the lead battery 12 is zero), the next indicated value of the target output voltage is set to the same value as the previous indicated value ( That is, the instruction value of the target output voltage is held).
[0033]
In step 150, a process of instructing the next instruction value of the target output voltage of the DC / DC converter 22 is executed. When the process of step 150 is executed, the switching operation of the power transistor of the DC / DC converter 22 is performed according to the next instruction value of the target output voltage, as described above, and the lead battery side terminal of the DC / DC converter 22 is operated. 13 is set to the next instruction value of the target output voltage.
[0034]
The processes in steps 120 to 150 are repeatedly executed until it is determined in the following step 160 that the idle stop has been completed.
[0035]
In the present embodiment, the values of δ1 and δ2 decremented and incremented in steps 120 and 130 may be constant values, but need not necessarily be the same values. The values of δ1 and δ2 may be values obtained by multiplying the absolute value of the current value of the lead battery 12 (current detection value by the current sensor 40) by a predetermined gain. In this case, the predetermined gain need not be a constant value, but may be a value corresponding to the absolute value of the current value of the lead battery 12. Alternatively, the values of δ1 and δ2 may be determined based on the learning result of the amount of change in the current value with respect to the past values of δ1 and δ2, or may be determined according to the rate of change of the current value for each routine. Is also good.
[0036]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the current of the lead battery 12 and the target output voltage of the DC / DC converter 22 obtained as a result of the processing of FIG. As shown in FIG. 3, the current value of the lead battery 12 that has been discharged at the start of the control (t = 0) is finally substantially reduced by the above-described variable control of the target output voltage of the DC / DC converter 22. Converges to zero. Therefore, according to the present embodiment, the feedback control is performed so that the current value of the lead battery 12 becomes zero, so that the drive efficiency of the DC / DC converter 22 is deteriorated, the fuel efficiency is reduced, and the life of the lead battery 12 is reduced. The drop can be prevented reliably.
[0037]
In the above embodiment, the “first battery” described in the claims corresponds to the lithium-ion battery 14, and the “second battery” corresponds to the lead battery 12.
[0038]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. Can be added.
[0039]
For example, although the above-described embodiment relates to a power supply control device including two batteries, that is, a lead battery 12 and a lithium ion battery 14, the present invention particularly specifies the number and type of batteries. Instead, the present invention can be applied to any power supply control device having two or more batteries. For example, the present invention is also applicable to a power supply control device for a hybrid vehicle including a high-voltage hybrid battery and a lead battery.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a vehicle power supply control device including a plurality of batteries, by feeding back the current of an auxiliary battery and variably controlling a target output voltage of a DC / DC converter so that the current becomes zero, It is possible to reliably prevent the drive efficiency of the DC / DC converter from deteriorating and the fuel efficiency and the life of the auxiliary battery from being lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle power supply control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a process executed by an ECU according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a current of a lead battery and a target output voltage of a DC / DC converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle power control device 12 Lead battery 14 Lithium ion battery 16 Changeover switch 18 Starter 20 DC generator 22 DC / DC converter 24 Electronic control unit 26 Load 40 Current sensor 49 EFI · ECU

Claims

A power supply control device used in a vehicle that executes an idle stop,
A first battery for supplying power to a predetermined accessory during the idle stop;
A DC / DC converter interposed between the first battery and the predetermined accessory;
A second battery connected to the predetermined accessory and connected to the first battery via the DC / DC converter;
A control unit that controls an output voltage of at least the second battery of the DC / DC converter;
A current sensor for detecting a current value of the second battery,
The power supply control device, wherein the control unit variably controls an output voltage of the DC / DC converter so that a current value detected by the current sensor becomes substantially zero during idle stop.