JP2007288918A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機による電力供給停止時に低圧系負荷を動作させても、高圧系電源が急速に消費されて、低圧系負荷の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる電力供給装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る電力供給装置１は、低圧系負荷３に電力を供給する低圧系電源４と、高圧系負荷５に電力を供給する高圧系電源６と、高圧系電源６及び／又は低圧系電源４へ電力を供給する図示しない発電機と、高圧系電源６から低圧系電源４に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータ７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を制御する制御手段８と、低圧系電源４の充放電電流を検出する電流検出手段９を備えるとともに、発電機による電力供給停止時に低圧系負荷３の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が動作して、低圧系電源４に充電電流が流れていると電流検出手段９が検出する場合には、制御手段８がＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を下げることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、バス、トラック等の自動車の車載機器に電力を供給する電力供給装置に関する。

近年の車両においては、運転者の操作力の低減を目的として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）や、運転者のブレーキペダルの操作量や車輪速度などの車両情報に基づき、車輪毎の最適な制動力を瞬時かつきめ細かく制御するため電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ）や、よりきめ細かい車両の姿勢制御を行うための電動スタビライザ（ＳＴＢ）が装備されることもある。

これらの電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）や電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ）、電動スタビライザ（ＳＴＢ）および空調用の電動コンプレッサなどはいずれも動作時には大きな電力を必要とする高圧系負荷であるため、これらの装置が搭載される車両では通常の低圧系電源に高圧系電源を組み合わせた電力供給装置が装備される。

このような電力供給装置としては、特許文献１に記載されたようなものがあり、上述したような低圧系電源と高圧系電源をＤＣ／ＤＣコンバータにより電力授受可能に接続して構成されている。このような電力供給装置において、比較的大電流が要求される空調システム等の低圧系負荷の消費電力が増大すると、低圧系電源のみでは低圧系負荷に電力を供給できなくなるため、低圧系電源の充電状態を監視して、低圧系電源の充電率が低くなると、高圧系電源から低圧系電源に電力を供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータが制御される。
特開２００４−３２８９８８号公報

しかしながら、このような電力供給装置をハイブリッド車に適用して、駐車時つまりは、車速がゼロでエンジンを動作させていない状態で、空調システム等の低圧系負荷を動作させると、高圧系電源から低圧系負荷である空調システムに電力が供給されるとともに、低圧系電源にも充電されてしまい、駐車時においてはエンジンが停止しており発電機が動作しておらず高圧系電源及び／又は低圧系電源に対する電力供給が停止していることに起因して、高圧系電源の電力が急速に消費され、空調システム等の低圧系負荷の動作時間が短くなってしまうという問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑み、発電機による電力供給停止時に低圧系負荷を動作させても、高圧系電源が急速に消費されて、低圧系負荷の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる電力供給装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係る電力供給装置は、低圧系負荷に電力を供給する低圧系電源と、高圧系負荷に電力を供給する高圧系電源と、前記高圧系電源及び／又は前記低圧系電源へ電力を供給する発電機と、前記高圧系電源から前記低圧系電源に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御手段と、前記低圧系電源の充放電電流を検出する電流検出手段を備えるとともに、前記発電機による電力供給停止時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作して、前記低圧系電源に充電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を下げることを特徴とする。

なお、駐車時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作して、前記低圧系電源に充電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を下げることが好ましい。

ここで、前記低圧系電源から放電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上げることが好ましい。

これによれば、低圧系電源の放電電流を抑制して低圧系電源の劣化を防止することができる。

加えて、前記電流検出手段が検出する前記低圧系電源の充放電電流がゼロとなるように、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御することが好ましい。

これによれば、発電機による電力供給停止時に、低圧系負荷を動作させた場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより高圧系電源から低圧系電源にも充電されて、低圧系負荷の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる。

あるいは上記課題を解決するために、本発明に係わる電力供給装置は、 低圧系負荷に電力を供給する低圧系電源と、高圧系負荷に電力を供給する高圧系電源と、前記高圧系電源及び／又は前記低圧系電源へ電力を供給する発電機と、前記高圧系電源から前記低圧系電源に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御手段と、前記低圧系電源の電圧を検出する電圧検出手段を備えるとともに、前記発電機による電力供給停止時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作した場合に、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作前に前記電圧検出手段が予め検出した電圧とすることを特徴とすることもできる。

ここでも、駐車時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作した場合に、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作前に前記電圧検出手段が予め検出した電圧とすることが好ましい。

本発明によれば、発電機による電力供給停止時に、低圧系負荷を動作させた場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより前記高圧系電源から低圧系電源にも充電されて、前記高圧系電源が急速に消費されて低圧系負荷の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る電力供給装置の一実施例を示す回路図であり、図２は、本発明に係わる電力供給装置の一実施例のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。

本実施例１の電力供給装置１は、低圧系負荷であるＩＧ系システム２および空調システム３に電力を供給する１２ＶのＰｂバッテリ４と、高圧系負荷である空調用の電動コンプレッサ５に電力を供給する２８８ＶのＬｉイオンバッテリ６と、Ｌｉイオンバッテリ６からＰｂバッテリ４に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を制御する電源マネジメントＥＣＵ８と、Ｐｂバッテリ４の充放電電流を検出する電流センサ９と、電源切換ＥＣＵ１０と、空調システム３のオンオフを行う空調スイッチ１１、ＩＧ系システム２の電源のオンオフを行うＩＧスイッチ１２、空調システム３の電源のオンオフを行う駐車時ＩＧ１３およびＩＧスイッチの指令を元にＩＧ系システム２の電源のオンオフを行うＩＧ１４を備えて構成され、ハイブリッド車に適用されているものとする。つまり、図示しないエンジンにより駆動される発電機は高圧系負荷側ひいてはＬｉイオンバッテリ６側に接続されている。

従って、ここで用いているＤＣ／ＤＣコンバータ７はステップダウン型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、Ｌｉイオンバッテリ６の高い電圧を低い電圧に変換してＰｂバッテリ４および低圧系負荷に供給している。

ＩＧ系システム２とは、従前のイグニッションキーに相当するＩＧスイッチ１２をユーザがオンとした場合に、ＩＧ１４が励磁されることによりここでは図示しないＩＧ１リレー、ＩＧ２リレー、ＡＣＣリレーがオンとされて、動作が可能となる低圧系負荷を指す。

空調システム３とは、電動コンプレッサ５の制御回路や、ここでは図示しないシートクーラ、シートヒータ、デフォッガ等の機器を指す。

電源マネジメントＥＣＵ８は、車速がゼロでエンジンが停止している時、つまりは駐車時（例えば駐車判定要素として、パーキングブレーキオン＋エンジン停止、パーキングレンジ＋エンジン停止、ＡＣＣ、ＩＧ（エンジン用）オフ）に、ユーザが空調システム３を動作させるべく空調スイッチ１１を操作した場合に、その操作を検出して、駐車時ＩＧ１３を励磁して空調システム３の電源をオンとする。なお、電源マネジメントＥＣＵ８がＩＧ１４をオンオフすることを禁止するために、ダイオード１５が設けられている。

電源切換ＥＣＵ１０は、駐車時にユーザがエンジンをスタートさせるべく、ＩＧスイッチ１２を操作した場合に、その操作を検出して駐車時ＩＧ１３およびＩＧ１４を励磁して空調システム３とＩＧ系システム２の双方の電源をオンとする。

ここで、車速がゼロでエンジンが停止している時つまりは駐車時に、ユーザが空調スイッチ１１を操作し空調システム３が動作するとともにＤＣ／ＤＣコンバータ７が動作して、電流センサ９により電源マネジメントＥＣＵ８がＰｂバッテリ４に充電電流が流れていると検出する場合に、電源マネジメントＥＣＵ８はＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を下げる。

加えて、Ｐｂバッテリ４から放電電流が流れていると電源マネジメントＥＣＵ８が検出する場合には、電源マネジメントＥＣＵ８がＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を上げる。

さらに、電源マネジメントＥＣＵ８が検出するＰｂバッテリ４の充放電電流がゼロとなるように、電源マネジメントＥＣＵ８がＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を制御する。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は図２に示すように、チョークコイルＬ１とスイッチング素子であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２を組み合わせた周知の構成である。前述のＬｉイオンバッテリ６の電圧を、ここではＶｉｎの記号で示す。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２それぞれのドレインをＬｉイオンバッテリ６の正極側にしてＬｉイオンバッテリ６に直列に接続されるとともに、チョークコイルＬ１と平滑用コンデンサＣとがパワーＭＯＳＦＥＴＱ２に並列に接続される。平滑コンデンサＣの正極側は出力電圧Ｖｏｕｔとなり、負極側はＧＮＤに接続される。

さらに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２のそれぞれのゲートはＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１、ＯＵＴ２端子に接続され、チョークコイルＬ１の負極側は過電流防止制御のための電流検出に供するためにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＣ端子に接続され、バッテリ６の正極側はＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＶｃｃ端子に接続されるとともに、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１は電源マネジメントＥＣＵ８に接続される。なおＯＵＴ１、ＯＵＴ２の端子には周期Ｔのパルスが交互に印加される。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオンにはブースト回路が必要であるがこれは周知のものであるためここでは図示及び説明は省略している。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子から電圧を印加してオンとし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ２端子から電圧を印加せずにオフとすると、Ｌｉイオンバッテリ６の電圧はチョークコイルＬ１に供給され、チョークコイルＬ１に電流が流れる。

その後、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子から電圧を印加せずにオフとし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ２端子から電圧を印加してオンとすると、チョークコイルＬ１に蓄積された電流がパワーＭＯＳＦＥＴＱ２を介して転流する。このようにパワーＭＯＳＦＥＴＱ１とＱ２は交互にオンオフを繰り返す。

なお、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１とパワーＭＯＳＦＥＴＱ２とが同時にオンとなり、Ｌｉイオンバッテリ６の正極側と負極側が短絡することを防止するため、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のオンの最初と最後にはデッドタイムを設けており、このデッドタイムの間にチョークコイルＬ１からの転流電流を流すためにダイオードＤ１がパワーＭＯＳＦＥＴＱ２に並列に接続されている。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンしている時間をＴｏｎとすると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオンの繰り返し周期はＴであるので、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｔｏｎ／Ｔ）となる。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔはデューティー比（Ｔｏｎ／Ｔ）により決定される。

このため、電源マネジメントＥＣＵ８が電流センサ９により検出したＰｂバッテリ４の充放電電流が充電電流である場合に出力電圧Ｖｏｕｔを下げるにあたっては、それに応じてデューティー比（Ｔｏｎ／Ｔ）を下げるように、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子の出力オン時間つまりはパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間Ｔｏｎを制御する。

同様に、電源マネジメントＥＣＵ８が電流センサ９により検出したＰｂバッテリ４の充放電電流が放電電流である場合に出力電圧Ｖｏｕｔを上げるにあたっては、それに応じてデューティー比（Ｔｏｎ／Ｔ）を上げるように、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子の出力オン時間つまりはパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間Ｔｏｎを制御する。

以上述べた本発明に係わる電力供給装置の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図３は、本発明に係わる電力供給装置の制御内容を示すフローチャートである。

Ｓ１において、駐車時（パーキングブレーキオン＋エンジン停止、パーキングレンジ＋エンジン停止、ＡＣＣ、ＩＧ（エンジン用）オフ）に、ユーザが図１に示した空調システム３を動作させるべく、空調スイッチ１１をオンすると、それを電源マネジメントＥＣＵ８が検出して、Ｓ２において、電源マネジメントＥＣＵ８は、駐車時ＩＧ１３を励磁してオンとし、空調システム３の電源をオンとするとともに、Ｓ３において、電源マネジメントＥＣＵ８はＤＣ／ＤＣコンバータ７に指令を出力してＤＣ／ＤＣコンバータ７を動作させて、高圧側のＬｉイオンバッテリ６から低圧側のＰｂバッテリ４に電力を供給する。

ここで、Ｓ４において、電源マネジメントＥＣＵ８は電流センサ９によりＰｂバッテリ４の充放電電流を検出し、Ｓ５において、電源マネジメントＥＣＵ８がこの充放電電流がＳ５において充電電流である（＋βより大、＋が充電側）と判定する場合には、Ｓ６に進んで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧をαだけ減少させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の図２に示したＰＷＭ制御ＩＣＦ１に、（Ｖｏｕｔ−α）／Ｖｏｕｔを前回のデューティー比Ｔｏｎ／Ｔに乗じた値を今回のデューティー比として設定し、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子およびＯＵＴ２端子の出力を制御する。

その後、Ｓ７にすすんで、電源マネジメントＥＣＵ８が電流センサ９によりＰｂバッテリ４の充放電電流を検出し、その充放電電流が閾値＋βより大きい場合はＳ４に戻って、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の上述した処理を繰り返し行い、これにより充放電電流はゼロに近づき、Ｓ７においてこの充放電電流が閾値＋β以下となり、ゼロと見なせる場合には、Ｓ１０にすすむ。

Ｓ５において、電源マネジメントＥＣＵ８がこの充放電電流が充電電流である（＋βより大）と判定しない場合には、Ｓ８にすすんでここで、電源マネジメントＥＣＵ８がこの充放電電流が放電電流である（−βより小）と判定する場合には、Ｓ６に進んで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧をαだけ増加させるように、（Ｖｏｕｔ＋α）／Ｖｏｕｔを前回のデューティー比Ｔｏｎ／Ｔに乗じた値を今回のデューティー比として設定し、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子およびＯＵＴ２端子の出力を制御する。

その後、Ｓ７に進んで、電源マネジメントＥＣＵ８が電流センサ９によりＰｂバッテリ４の充放電電流を検出し、その充放電電流が閾値−βより小さい場合はＳ４に戻って、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の上述した処理を繰り返し行い、これにより充放電電流はゼロに近づき、Ｓ７においてこの充放電電流が閾値−β以上となり、ゼロと見なせる場合には、Ｓ１０に進む。

Ｓ１０においては、電源マネジメントＥＣＵ８はＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を維持し固定するべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ７のＰＷＭ制御ＩＣＦ１にデューティー比を固定するよう指令として出力し、これに従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は一定の電圧を出力する。

Ｓ１１において、ユーザが空調システム３をオフとするべく空調スイッチ１１をオフとしない場合は、電源マネジメントＥＣＵ８はＳ１０の処理を繰り返し行い、Ｓ１１において、ユーザが空調システム３をオフとするべく空調スイッチ１１をオフとした場合は、Ｓ１２にすすみ、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の動作をオフとして、Ｓ１３において、駐車時ＩＧ１３の励磁をオフとして、空調システム１３の電源もオフとする。

以上述べた実施例１によれば、車速がゼロでエンジンを動作させていない状態つまりは駐車時において、空調システム３を動作させた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７によりＬｉイオンバッテリ６からＰｂバッテリ４に流れ込む充電電流をゼロとすることができるため、Ｌｉイオンバッテリ６の空調システム３を動作させるため以外の電力を消費することを防止することができるため、Ｌｉイオンバッテリ６の電力が急速に消費されて空調システム３の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる。これにより、ユーザの快適性を高めることができる。

また、これとともに、駐車時において空調システム３を動作させても、Ｐｂバッテリ４から放電電流が流れ出すことを防止することができるため、Ｐｂバッテリ４の劣化を防止するとともに、Ｐｂバッテリ４のバッテリ上がりを防止して、自動車としてのエンジン始動可能放置日数を高めることができる。

加えてこの実施例１は、従来からある構成要素を利用して、最低限の構成の追加により制御内容の変更により実現することができるため、コストアップをも防止することができる。また、実施例１は駐車時の他、アイドルストップ車のエコラン時、つまりはアイドルストップ時にも適用することが可能である。つまり車速がゼロでエンジン停止時とは、発電機から低圧系電源であるＰｂバッテリ４および高圧系電源であるＬｉイオンバッテリ６に電力供給が停止されている一態様を示している。

以上実施例１について詳細に説明したが、実施例１は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形および置換を加えることができる。例えば、図１においてＬｉイオンバッテリ６の替わりに、Ｎｉ水素バッテリを用いることも可能であり、図２において、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２をダイオードに置換することも可能である。また、図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ７は低圧系電源から高圧系電源にも電力供給が可能な双方向型のものとすることも可能である。

また、本発明に係わる電力供給装置は、制御内容をより簡易なものとするべく、以下のような構成とすることもできる。

図４は、本発明に係る電力供給装置の一実施例を示す回路図であり、図５は、本発明に係わる電力供給装置の一実施例のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。

本実施例２の電力供給装置２１は、低圧系負荷であるＩＧ系システム２２および空調システム２３に電力を供給するＰｂバッテリ２４と、高圧系負荷である空調用の電動コンプレッサ２５に電力を供給するＬｉイオンバッテリ２６と、Ｌｉバッテリ２６からＰｂバッテリ４および低圧系負荷に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の出力電圧を制御する電源マネジメントＥＣＵ２８と、Ｐｂバッテリ２４の電圧を検出する電圧センサ２９と、電源切換ＥＣＵ３０と、空調システム３のオンオフを行う空調スイッチ３１、ＩＧ系システム２２の電源のオンオフを行うＩＧスイッチ３２、空調システム２３の電源のオンオフを行う駐車時ＩＧ３３およびＩＧスイッチ３２の指令に基づきＩＧ系システム２２の電源をオンオフするＩＧ３４を備えて構成される。この電源供給装置２１はハイブリッド車に適用されているものとし、図示しないエンジンにより駆動される発電機はＬｉイオンバッテリ２６側に接続されているものとする。

従って、ここで用いているＤＣ／ＤＣコンバータ７も実施例１と同様にステップダウン型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、Ｌｉイオンバッテリ２６の高い電圧を低い電圧に変換してＰｂバッテリ２４および低圧系負荷に供給している。

ＩＧ系システム２２とは、従前のイグニッションキーに相当するＩＧスイッチ３２をユーザがオンとした場合に、ＩＧが励磁されることによりここでは図示しないＩＧ１リレー、ＩＧ２リレー、ＡＣＣリレーがオンとされて、動作が可能となる低圧系負荷を指す。

空調システム３３とは、電動コンプレッサ２５の制御回路や、ここでは図示しないシートクーラ、シートヒータ、デフォッガ等の機器を指す。

電源マネジメントＥＣＵ２８は、車速がゼロでエンジンが停止している時、つまりは駐車時（例えば駐車判定要素として、パーキングブレーキオン＋エンジン停止、パーキングレンジ＋エンジン停止、ＡＣＣ、ＩＧ（エンジン用）オフ）に、ユーザが空調システム２３を動作させるべく空調スイッチ３１を操作した場合に、そのユーザの操作を検出して、駐車時ＩＧ３３を励磁してオンとし、空調システム２３の電源をオンとする。なお、電源マネジメントＥＣＵ２８がＩＧ３４をオンオフすることを禁止するために、ダイオード３５が設けられている。

電源切換ＥＣＵ３０は、駐車時にユーザがエンジンをスタートさせるために、ＩＧスイッチ３２を操作した場合に、その操作を検出して駐車時ＩＧ３３およびＩＧ３４を励磁してオンとして、空調システム２３とＩＧ系システム２２の双方の電源をオンとする。

ここで、車速がゼロでエンジンが停止している時つまりは駐車時に、ユーザが空調スイッチ３１を操作し空調システム２３が動作した場合に、電圧センサ２９により電源マネジメントＥＣＵ２８が予め検出したＰｂバッテリ２４の電圧を用いて、電源マネジメントＥＣＵ２８はＤＣ／ＤＣコンバータ２７の出力電圧を検出したＰｂバッテリ２４の電圧と同じになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は図５に示すように、チョークコイルＬ１とスイッチング素子であるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２を組み合わせた周知の構成である。前述のＬｉイオンバッテリ２６の電圧を、ここではＶｉｎの記号で示す。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２それぞれのドレインをバッテリ２６の正極側にしてＬｉイオンバッテリ２６に直列に接続されるとともに、チョークコイルＬ１と平滑用コンデンサＣとがパワーＭＯＳＦＥＴＱ２に並列に接続される。平滑コンデンサＣの正極側は出力電圧Ｖｏｕｔとなり、負極側はＧＮＤに接続される。

さらに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２のそれぞれのゲートはＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１、ＯＵＴ２端子に接続され、チョークコイルＬ１の負極側は過電流防止制御のための電流検出に供するためにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＣ端子に接続され、Ｌｉイオンバッテリ２６の正極側はＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＶｃｃ端子に接続されるとともに、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１は電源マネジメントＥＣＵ２８に接続される。なおＯＵＴ１、ＯＵＴ２の端子には周期Ｔのパルスが交互に印加される。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオンにはブースト回路が必要であるがこれは周知のものであるためここでは図示及び説明は省略している。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子から電圧を印加してオンとし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ２端子から電圧を印加せずにオフとすると、Ｌｉイオンバッテリ２６の電圧はチョークコイルＬ１に供給され、チョークコイルＬ１に電流が流れる。

その後、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子から電圧を印加せずにオフとし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートにＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ２端子から電圧を印加してオンとすると、チョークコイルＬ１に蓄積された電流がパワーＭＯＳＦＥＴＱ２を介して転流する。このようにパワーＭＯＳＦＥＴＱ１とＱ２は交互にオンオフを繰り返す。

なお、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１とパワーＭＯＳＦＥＴＱ２とが同時にオンとなり、バッテリ２６の正極側と負極側が短絡することを防止するため、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のオンの最初と最後にはデッドタイムを設けており、このデッドタイムの間にチョークコイルＬ１からの転流電流を流すためにダイオードＤ１がパワーＭＯＳＦＥＴＱ２に並列に接続されている。

パワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンしている時間をＴｏｎとすると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のオンの繰り返し周期はＴであるので、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｔｏｎ／Ｔ）となる。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔはデューティー比（Ｔｏｎ／Ｔ）により決定される。

このため、電源マネジメントＥＣＵ２８が電圧センサ２９により検出したＰｂバッテリ２４の電圧ＶＤに出力電圧Ｖｏｕｔを同じとするようにＤＣ／ＤＣコンバータ２７を制御するにあたっては、この検出したＰｂバッテリ２４の電圧に対応するデューティー比をＶＤ／Ｖｉｎとして設定し、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１のＯＵＴ１端子の出力オン時間Ｔｏｎを制御する。

以上述べた本発明に係わる電力供給装置の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図６は、本発明に係わる電力供給装置の制御内容を示すフローチャートである。

Ｓ２１において、駐車時（パーキングブレーキオン＋エンジン停止、パーキングレンジ＋エンジン停止、ＡＣＣ、ＩＧ（エンジン用）オフ）に、ユーザが図４に示した空調システム２３を動作させるべく、空調スイッチ３１をオンすると、それを電源マネジメントＥＣＵ２８が検出して、Ｓ２２において、電源マネジメントＥＣＵ２８は、駐車時ＩＧ３３を励磁してオンとし、空調システム２３の電源をオンとするとともに、Ｓ２３において、電源マネジメントＥＣＵ２８は電圧センサ２９によりＰｂバッテリ２４の電圧ＶＤを検出し、Ｓ２４において、電源マネジメントＥＣＵ２８はＤＣ／ＤＣコンバータ２７に指令を出力してＤＣ／ＤＣコンバータ２７を動作させて、高圧側のＬｉイオンバッテリ２６から低圧側のＰｂバッテリ２４に電力を供給する。

ここで、Ｓ２５において、電源マネジメントＥＣＵ２８がＳ２３において検出したＰｂバッテリ２４の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２７の出力電圧となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の図５に示したＰＷＭ制御ＩＣＦ１にデューティー比ＶＤ／Ｖｉｎを指令として出力し、これに従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７は電圧ＶＤを出力し、Ｓ２６において、ユーザが空調システム２３をオフとするべく空調スイッチ３１をオフとしない場合は、電源マネジメントＥＣＵ２８はＳ２５の処理を繰り返し行い、Ｓ２６において、ユーザが空調システム２３をオフとするべく空調スイッチ３１をオフとした場合は、Ｓ２７にすすみ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の動作をオフとして、Ｓ２８において、駐車時ＩＧ３３の励磁をオフとして、空調システム３３の電源もオフとする。

以上述べた実施例２によっても、車速がゼロでエンジンを動作させていない状態つまりは駐車時において、空調システム２３を動作させた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７によりＬｉイオンバッテリ２６からＰｂバッテリ２４に流れ込む充電電流をゼロとすることができるため、Ｌｉイオンバッテリ２６の空調システム２３を動作させるため以外の電力を消費することを防止することができるため、Ｌｉイオンバッテリ２６の電力が急速に消費されて空調システム２３の動作時間が短くなってしまうことを防止することができる。これにより、ユーザの快適性を高めることができる。

また、これとともに、駐車時において空調システム２３を動作させても、Ｐｂバッテリ２４から放電電流が流れ出すことを防止することができるため、Ｐｂバッテリ２４の劣化を防止するとともに、Ｐｂバッテリ２４のバッテリ上がりを防止して、自動車としてのエンジン始動可能放置日数を高めることができる。もちろん、実施例２では、Ｐｂバッテリ２４の電圧ＶＤを検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７の出力電圧を電圧ＶＤと同じとするように制御することにより、充放電電流がゼロとなると見なせることを前提としたものであるため、実際にＰｂバッテリの充放電電流を検出してフィードバック制御する実施例１の方が制御精度は高い。

加えてこの実施例２は、従来からある構成要素を利用して、最低限の構成の追加により制御内容の変更により実現することができるため、コストアップをも防止することができる。また、実施例２は駐車時の他、アイドルストップ車のエコラン時、つまりはアイドルストップ時にも適用することができる。つまり車速がゼロでエンジン停止時とは、発電機から低圧系電源であるＰｂバッテリ２４および高圧系電源であるＬｉイオンバッテリ２６に電力供給が停止されている一態様を示している。

以上本発明の好ましい実施例２について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例２に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例２に種々の変形および置換を加えることができる。例えば、図４においてＬｉイオンバッテリ２６の替わりに、Ｎｉ水素バッテリを用いることも可能であり、図５において、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２をダイオードに置換して、ＰＷＭ制御ＩＣＦ１の出力端子を削減し簡素化することも可能である。さらに、図４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２７は低圧系電源から高圧系電源にも電力供給が可能な双方向型のものとすることも可能である。

本発明は、低圧系電源と高圧系電源とを組み合わせたハイブリッド車に適用される二電源系統の電力供給装置に関するものであり、比較的軽微な装置の追加および制御内容の変更により駐車時やアイドルストップ時の低圧系負荷動作による高圧系電源の余計な電力消費を抑制して、駐車時やアイドルストップ時の低圧系負荷の動作時間を長くする効果が得られるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。

本発明に係る電力供給装置の一実施例を示す回路図である。 本発明に係る電力供給装置のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明に係る電力供給装置の制御内容を示すフローチャートである。 本発明に係る電力供給装置の他の実施例を示す回路図である。 本発明に係る電力供給装置のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明に係る電力供給装置の制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電力供給装置
２ ＩＧ系システム
３ 空調システム
４ Ｐｂバッテリ
５ 電動コンプレッサ
６ Ｌｉイオンバッテリ
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
８ 電源マネジメントＥＣＵ
９ 電流センサ
１１ 空調スイッチ
１２ ＩＧスイッチ
１３ 駐車時ＩＧ
１４ ＩＧ
１５ ダイオード
２１ 電力供給装置
２２ ＩＧ系システム
２３ 空調システム
２４ Ｐｂバッテリ
２５ 電動コンプレッサ
２６ Ｌｉイオンバッテリ
２７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２８ 電源マネジメントＥＣＵ
２９ 電圧センサ
３１ 空調スイッチ
３２ ＩＧスイッチ
３３ 駐車時ＩＧ
３４ ＩＧ
３５ ダイオード
Ｌ１ チョークコイル
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｑ１ パワーＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２ パワーＭＯＳＦＥＴ
Ｆ１ ＰＷＭ制御ＩＣ
Ｄ１ ダイオード

Claims (6)

1. 低圧系負荷に電力を供給する低圧系電源と、高圧系負荷に電力を供給する高圧系電源と、前記高圧系電源及び／又は前記低圧系電源へ電力を供給する発電機と、前記高圧系電源から前記低圧系電源に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御手段と、前記低圧系電源の充放電電流を検出する電流検出手段を備えるとともに、前記発電機による電力供給停止時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作して、前記低圧系電源に充電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を下げることを特徴とする電力供給装置。
2. 駐車時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作して、前記低圧系電源に充電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を下げることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記低圧系電源から放電電流が流れていると前記電流検出手段が検出する場合には、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給装置。
4. 前記電流検出手段が検出する前記低圧系電源の充放電電流がゼロとなるように、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力供給装置。
5. 低圧系負荷に電力を供給する低圧系電源と、高圧系負荷に電力を供給する高圧系電源と、前記高圧系電源及び／又は前記低圧系電源へ電力を供給する発電機と、前記高圧系電源から前記低圧系電源に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する制御手段と、前記低圧系電源の電圧を検出する電圧検出手段を備えるとともに、前記発電機による電力供給停止時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作した場合に、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作前に前記電圧検出手段が予め検出した電圧とすることを特徴とする電力供給装置。
6. 駐車時に前記低圧系負荷の動作により、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作した場合に、前記制御手段が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作前に前記電圧検出手段が予め検出した電圧とすることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。

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