JP2014034288A - Vehicular power source system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1蓄電池及び第2蓄電池と、これら両蓄電池を充電する発電機とを備える車両用電源システムに関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system including a first storage battery, a second storage battery, and a generator that charges both the storage batteries.
車両に搭載される車両用電源システムとして、鉛蓄電池(第1蓄電池)とリチウムイオン蓄電池(第2蓄電池)といった2つの蓄電池を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給する構成が知られている(例えば特許文献1参照)。具体的には、発電機及び鉛蓄電池に対して開閉手段としての半導体スイッチを介してリチウムイオン蓄電池を電気的に接続する構成とする。 As a vehicle power supply system mounted on a vehicle, two storage batteries such as a lead storage battery (first storage battery) and a lithium ion storage battery (second storage battery) are used, and power is supplied to various in-vehicle electric loads while using each of these storage batteries properly. A configuration for supplying is known (see, for example, Patent Document 1). Specifically, the lithium ion storage battery is electrically connected to the generator and the lead storage battery via a semiconductor switch as an opening / closing means.
回生発電時において、半導体スイッチをオンとすることで、発電機からリチウムイオン蓄電池への電力供給を可能としている。また、非回生発電時において、半導体スイッチをオフとすることで、半導体スイッチに対してリチウムイオン蓄電池側に接続された電気負荷に対して、リチウムイオン蓄電池から電力を供給するようにしている。半導体スイッチの制御を上記のように行うことで、回生発電時に発電された電気エネルギーを効率的に利用することが可能となる。 By turning on the semiconductor switch during regenerative power generation, power can be supplied from the generator to the lithium ion storage battery. Further, by turning off the semiconductor switch at the time of non-regenerative power generation, electric power is supplied from the lithium ion storage battery to the electric load connected to the lithium ion storage battery side with respect to the semiconductor switch. By performing the control of the semiconductor switch as described above, it becomes possible to efficiently use the electric energy generated during the regenerative power generation.
さらに、リチウムイオン蓄電池における過放電を抑制するために、リチウムイオン蓄電池の残存容量が所定値を下回った場合に、接続スイッチをオンにする制御を行っている。この制御により、リチウムイオン蓄電池側の電気負荷に対して発電機または鉛蓄電池から電力が供給され、リチウムイオン蓄電池の放電が抑制されることで、残存容量を所定値以上に保つことが可能になる。 Furthermore, in order to suppress overdischarge in the lithium ion storage battery, control is performed to turn on the connection switch when the remaining capacity of the lithium ion storage battery falls below a predetermined value. By this control, electric power is supplied from the generator or the lead storage battery to the electric load on the lithium ion storage battery side, and the discharge of the lithium ion storage battery is suppressed, so that the remaining capacity can be maintained at a predetermined value or more. .
ここで、リチウムイオン蓄電池が電気負荷に対して供給可能な最大の電力(放電可能電力)は、リチウムイオン蓄電池の温度が低下するほど低下する。このため、リチウムイオン蓄電池の残存容量を所定値以上に保つ制御を行っていたとしても、リチウムイオン蓄電池の放電可能電力が、リチウムイオン蓄電池側の電気負荷の消費電力を下回る可能性がある。リチウムイオン蓄電池の放電可能電力がリチウムイオン蓄電池側の電気負荷の消費電力を下回っている場合に、接続スイッチをオフにすると、電力不足が生じ、電気負荷の動作に異常が起こりうる。 Here, the maximum power (dischargeable power) that the lithium ion storage battery can supply to the electrical load decreases as the temperature of the lithium ion storage battery decreases. For this reason, even if it performs control which maintains the remaining capacity of a lithium ion storage battery above a predetermined value, the dischargeable electric power of a lithium ion storage battery may fall below the power consumption of the electric load by the side of a lithium ion storage battery. If the dischargeable power of the lithium ion storage battery is lower than the power consumption of the electric load on the lithium ion storage battery side, turning off the connection switch may cause power shortage and abnormal operation of the electric load.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第1蓄電池及び第2蓄電池とこれら両蓄電池を導通及び遮断する接続スイッチとを備える電源システムにおいて、接続スイッチを挟んで第2蓄電池側に接続される電気負荷に対する電力供給を好適に実施できること目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a power supply system including a first storage battery, a second storage battery, and a connection switch for connecting and disconnecting both storage batteries, the second storage battery is sandwiched between the connection switches. It is an object to be able to suitably carry out power supply to an electric load connected to the side.
請求項1記載の発明は、車両用電源システムであって、発電機(10)と、前記発電機に対して並列にそれぞれ接続される第1蓄電池(20)及び前記第1蓄電池に比べて充放電のエネルギー効率が高い第2蓄電池(30)と、これら両蓄電池を電気的に接続する接続線(15)に設けられ、前記第1蓄電池及び前記発電機と前記第2蓄電池との導通及び遮断を切り替える接続スイッチ(50)と、前記発電機の非回生発電時に、前記接続スイッチを遮断状態に制御して、前記接続線において前記接続スイッチを挟んで前記第2蓄電池側に接続される電気負荷(43)に対して、前記第2蓄電池から電力を供給させ、また、前記発電機の回生発電時に、前記接続スイッチを導通状態に制御して、前記第2蓄電池に充電を行わせるスイッチ制御手段(70)と、を備える。 Invention of Claim 1 is a power supply system for vehicles, Comprising: Compared with a 1st storage battery (20) and a said 1st storage battery respectively connected in parallel with respect to a generator (10) and the said generator. A second storage battery (30) having a high energy efficiency of discharge and a connection line (15) for electrically connecting both the storage batteries, and continuity and interruption between the first storage battery and the generator and the second storage battery. A connection switch (50) for switching between, and an electric load that is connected to the second storage battery side across the connection switch in the connection line by controlling the connection switch to a cut-off state during non-regenerative power generation of the generator (43), switch control for causing the second storage battery to be charged by supplying power from the second storage battery and controlling the connection switch to a conductive state during regenerative power generation of the generator. It comprises a stage (70), the.
さらに、前記第2蓄電池が前記電気負荷に対して供給可能な最大の電力である放電可能電力を前記第2蓄電池の出力電圧、出力電流、及び、温度を用いて算出する電力算出手段(70)を備え、前記スイッチ制御手段は、前記電力算出手段により算出された前記第2蓄電池の放電可能電力が、前記電気負荷による消費電力に基づいて定められた電力閾値以下であると判断される場合に、前記接続スイッチを導通状態に制御することで、前記第2蓄電池単独での前記電気負荷に対する電力供給を禁止することを特徴とする。 Furthermore, power calculating means (70) for calculating dischargeable power, which is the maximum power that the second storage battery can supply to the electrical load, using the output voltage, output current, and temperature of the second storage battery. And the switch control means determines that the dischargeable power of the second storage battery calculated by the power calculation means is less than or equal to a power threshold determined based on power consumption by the electric load. The power supply to the electric load by the second storage battery alone is prohibited by controlling the connection switch to be in a conductive state.
上記構成によれば、非回生発電時に、接続スイッチを遮断状態にしているため、第2蓄電池単独で電気負荷に対して電力供給を行うことになる。このため、第2蓄電池の電力を積極的に利用でき、回生発電時における充電と併せて効率の良いエネルギ利用が可能となる。 According to the said structure, since the connection switch is made into the interruption | blocking state at the time of non-regenerative electric power generation, electric power supply will be performed with respect to an electrical load by the 2nd storage battery alone. For this reason, the electric power of a 2nd storage battery can be utilized actively, and efficient energy use is attained in combination with the charge at the time of regenerative power generation.
加えて、第2蓄電池の出力電圧、出力電流、及び、温度を用いて、第2蓄電池が電気負荷に対して供給可能な最大の電力である放電可能電力を算出する。そして、算出された放電可能電力が、電気負荷の消費電力に基づいて定められる電力閾値以下となった場合に、回生発電時であるか否かに関わらず、接続スイッチを導通状態とする。接続スイッチが導通状態とされることで、接続スイッチを挟んで第2蓄電池側の電気負荷に対して、第1蓄電池または発電機から電力が供給されることとなる。 In addition, by using the output voltage, output current, and temperature of the second storage battery, the dischargeable power that is the maximum power that the second storage battery can supply to the electric load is calculated. When the calculated dischargeable power becomes equal to or less than the power threshold value determined based on the power consumption of the electric load, the connection switch is turned on regardless of whether or not it is during regenerative power generation. When the connection switch is turned on, electric power is supplied from the first storage battery or the generator to the electric load on the second storage battery side with the connection switch interposed therebetween.
これにより、温度が低下している結果、第2蓄電池の放電可能電力が電気負荷の消費電力未満に低下している場合であっても、電気負荷に対して電力を供給することができ、電気負荷の電力不足に伴う動作不良を抑制することが可能となる。 As a result, even when the dischargeable power of the second storage battery is lower than the power consumption of the electrical load as a result of the temperature being lowered, power can be supplied to the electrical load, It is possible to suppress malfunction due to power shortage of the load.
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の電源システムは車両に搭載される車載電源システムであり、車両は、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行するものである。エンジンの始動時にはスタータの駆動によりエンジンに初期回転が付与されるものとなっている。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. The power supply system of the present embodiment is an on-vehicle power supply system mounted on a vehicle, and the vehicle travels using an engine (internal combustion engine) as a drive source. When the engine is started, initial rotation is imparted to the engine by driving the starter.
図1に示すように、本電源システムは、オルタネータ10(発電機)、第1蓄電池としての鉛蓄電池20、第2蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池30、各種の電気負荷41,42,43、接続スイッチとしてのMOSスイッチ50及び蓄電池スイッチとしてのSMRスイッチ60を備えている。鉛蓄電池20、リチウムイオン蓄電池30及び電気負荷41〜43は、接続線としての給電線15によりオルタネータ10に対して並列に電気接続されている。この給電線15により、上記の各電気要素について相互の給電経路が形成されている。
As shown in FIG. 1, this power supply system includes an alternator 10 (generator), a lead storage battery 20 as a first storage battery, a lithium
鉛蓄電池20は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池30は、鉛蓄電池20に比べて充放電のエネルギー効率、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池30は、複数の単電池を直列に接続してなる組電池により構成されている。なお、鉛蓄電池20の蓄電容量は、リチウムイオン蓄電池30の蓄電容量よりも大きく設定されている。
The lead storage battery 20 is a well-known general-purpose storage battery. On the other hand, the lithium
MOSスイッチ50は、MOSFETからなる半導体スイッチであり、オルタネータ10及び鉛蓄電池20と、リチウムイオン蓄電池30との間に設けられている。MOSスイッチ50は、オルタネータ10及び鉛蓄電池20に対するリチウムイオン蓄電池30の導通(オン)と遮断(オフ)を切り替えるスイッチとして機能する。
The
MOSスイッチ50のオン/オフは、ECU70(電子制御装置)により制御される。つまり、MOSスイッチ50のオン作動(導通作動)とオフ作動(遮断作動)との切替はECU70により実施される。
On / off of the
また、SMRスイッチ60は、MOSスイッチ50と同様に、MOSFETからなる半導体スイッチにより構成されており、MOSスイッチ50及び電気負荷43の接続点(図のX)とリチウムイオン蓄電池30との間に設けられている。SMRスイッチ60は、MOSスイッチ50及び電気負荷43の接続点に対するリチウムイオン蓄電池30の導通及び遮断を切り替えるスイッチとして機能する。
Similarly to the
SMRスイッチ60のオン作動(導通作動)とオフ作動(遮断作動)との切替はECU70により実施される。このSMRスイッチ60は非常時用の開閉手段であり、通常時には、ECU70からオン信号が常時出力されることでオン状態に保持される。そして、以下に例示する非常時に、オン信号の出力が停止されてSMRスイッチ60がオフ作動される。このSMRスイッチ60のオフ作動により、リチウムイオン蓄電池30の過充電及び過放電の回避が図られている。
Switching of the
例えば、オルタネータ10に設けられたレギュレータが故障して設定電圧Vregが異常に高くなる場合には、リチウムイオン蓄電池30が過充電の状態になることが懸念される。この場合にはSMRスイッチ60をオフ作動させる。また、オルタネータ10の故障やMOSスイッチ50の故障によりリチウムイオン蓄電池30への充電ができなくなる場合には、リチウムイオン蓄電池30が過放電になることが懸念される。この場合にもSMRスイッチ60をオフ作動させる。
For example, when the regulator provided in the
なお、SMRスイッチ60をノーマリオープン式の電磁リレーを用いて構成してもよい。この場合、ECU70が故障してSMRスイッチ60の作動を制御できなくなったとしても、SMRスイッチ60が自動的に開作動し、導通が遮断される。
The
リチウムイオン蓄電池30と、スイッチ50,60と、ECU70とは筐体(収容ケース)に収容されることで一体化され、電池ユニットUとして構成されている。電池ユニットU内のECU70は、リチウムイオン蓄電池30の出力電流、出力電圧、及び、温度を検出する。また、ECU70は、電池ユニット外のECU80(電子制御装置)に接続されている。つまり、これらECU70,80は、LIN等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、各ECU70,80に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。
The lithium
電気負荷41〜43のうち符号43に示す負荷は、供給電力の電圧が概ね一定であるか、又は電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求電気負荷であり、MOSスイッチ50に対してリチウムイオン蓄電池30の側に電気接続されている。これにより、定電圧要求電気負荷である電気負荷43への電力供給は、主にリチウムイオン蓄電池30が分担することとなる。
The load indicated by reference numeral 43 among the
電気負荷43の具体例としてはナビゲーション装置やオーディオ装置が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、或いは前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下して、ナビゲーション装置等の作動がリセットする不具合が生じる。そこで、電気負荷43へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。 Specific examples of the electric load 43 include a navigation device and an audio device. For example, when the voltage of the supplied power is not constant but fluctuates greatly, or fluctuates greatly beyond the predetermined range, the voltage instantaneously drops below the minimum operating voltage, and the navigation device etc. This causes a malfunction that resets the operation. Therefore, the electric power supplied to the electric load 43 is required to be stable at a constant value where the voltage does not drop below the minimum operating voltage.
また、電気負荷41〜43のうち符号41に示す負荷は、エンジンを始動させるスタータであり、符号42に示す負荷は、電気負荷43(定電圧要求電気負荷)及びスタータ41以外の一般的な電気負荷である。電気負荷42の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。これらのスタータ41及び電気負荷42は、MOSスイッチ50に対して鉛蓄電池20の側に電気接続されている。これにより、スタータ41及び電気負荷42への電力供給は主に鉛蓄電池20が分担することとなる。
The load indicated by
オルタネータ10は、エンジンのクランク軸(出力軸)の回転エネルギにより発電するものである。オルタネータ10の構成等は周知であるため、ここでは図示を省略し、簡単に説明する。オルタネータ10のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイルに流れる励磁電流に応じてステータコイルに交流電流が誘起され、整流器により直流電流に変換される。そして、ロータコイルに流れる励磁電流をレギュレータが調整することで、発電された直流電流の電圧を設定電圧Vregとなるよう調整する。オルタネータ10のレギュレータに対する制御はECU80により実施される。
The
オルタネータ10で発電した電力は、各種電気負荷41〜43へ供給されるとともに、鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30へ供給される。エンジンの駆動が停止してオルタネータ10で発電が実施されていない場合には、鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30から電気負荷41〜43へ電力供給される。鉛蓄電池20及びリチウムイオン蓄電池30から電気負荷41〜43への放電量、及びオルタネータ10から各蓄電池20,30への充電量は、各蓄電池20,30のSOC(State of charge:満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合)が過充放電とならない範囲(適正範囲)となるよう制御される。つまり、上記のとおり過剰な充放電とならないように、ECU80により設定電圧Vregが調整されるとともに、ECU70によりMOSスイッチ50の作動が制御されるようになっている。
The electric power generated by the
また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ10を発電させて両蓄電池20,30(主にはリチウムイオン蓄電池30)に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、エンジンへの燃料噴射をカットしていること等の条件が成立した時に実施される。
Further, in the present embodiment, deceleration regeneration is performed in which the
ここで、両蓄電池20,30は並列接続されているため、オルタネータ10により充電を実施する際には、MOSスイッチ50をオン作動させていれば、端子電圧の低い側の蓄電池に対してオルタネータ10の起電流が流れ込むこととなる。一方、電気負荷42,43へ電力供給(放電)する際には、非発電時にMOSスイッチ50をオン作動させていれば、端子電圧の高い側の蓄電池から電気負荷へ放電がなされることとなる。
Here, since the
ちなみに、回生充電時には、リチウムイオン蓄電池30の端子電圧が鉛蓄電池20の端子電圧より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池20よりも優先してリチウムイオン蓄電池30に対する充電が実施されるようになっている。こうした設定は、両蓄電池20,30の開放電圧及び内部抵抗値を設定することで実現可能であり、開放電圧の設定は、リチウムイオン蓄電池30の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。
By the way, at the time of regenerative charging, the lithium
本実施形態の車両は、所定の自動停止条件を満たした場合にエンジンを自動停止させ、エンジンが自動停止された状態で所定の再始動条件を満たした場合にエンジンを自動で再始動させる、アイドリングストップ機能を有するものであり、ECU80によりアイドリングストップ制御が実施される。アイドルストップ機能による自動停止時には、MOSスイッチ50をオフに切り替える。これにより、電気負荷42は鉛蓄電池20から電力を供給され、電気負荷43はリチウムイオン蓄電池30から電力を供給される。そして、MOSスイッチ50をオフにした状態で、エンジンを自動再始動させる。スタータ41とリチウムイオン蓄電池30とは遮断しており、スタータ41と鉛蓄電池20とは通電しているので、スタータ41は、鉛蓄電池20から電力供給を受けて駆動される。
The vehicle according to this embodiment automatically stops the engine when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and automatically restarts the engine when the predetermined restart condition is satisfied with the engine being automatically stopped. The
また、非回生発電時において、ECU70により、MOSスイッチ50がオフ状態、SMRスイッチ60がオン状態に操作される。オルタネータ10及び鉛蓄電池20と電気負荷43との接続が遮断され、リチウムイオン蓄電池30と電気負荷43との接続が導通状態とされるため、リチウムイオン蓄電池30が単独で電気負荷43に対して電力供給がなされる。回生発電時には、ECU70により、MOSスイッチ50がオン状態、SMRスイッチ60がオン状態に操作される。これにより、発電された電力がリチウムイオン蓄電池30に充電されることになる。リチウムイオン蓄電池30は、鉛蓄電池20と比べて、充放電時のエネルギ効率が高いため、電源システム全体としての充放電効率を向上させることができる。
Further, during non-regenerative power generation, the
さらに、リチウムイオン蓄電池における過放電を抑制するために、リチウムイオン蓄電池30のSOCが維持すべきSOC(維持SOC)より低くなった場合に、ECU70は、MOSスイッチ50をオン、SMRスイッチ60をオンにする制御を行う。この制御により、オルタネータ10及び鉛蓄電池20とリチウムイオン蓄電池30との接続が導通状態となり、オルタネータ10または鉛蓄電池20からリチウムイオン蓄電池30に対して充電が行われる。
Further, in order to suppress overdischarge in the lithium ion storage battery, when the SOC of the lithium
ここで、SOCは、ECU70によって、リチウムイオン蓄電池30の開放端電圧、出力電流に基づいて算出される。なお、算出されたSOCを、リチウムイオン蓄電池30のSOC算出時の端子間電圧に基づいて、補正する構成としてもよい。また、維持SOCは、アイドリングストップ中において、鉛蓄電池20とリチウムイオン蓄電池30とが電気的に切り離された状態で、リチウムイオン蓄電池30が単独で電気負荷43に電力供給可能なように設定される。このため、アイドリングストップ期間において必要となる容量をリチウムイオン蓄電池30に確保することが可能となる。さらに、維持SOCは、回生発電の電力を充電するための空き容量があるように設定される。これにより、通常走行時における発電などの回生発電以外の発電では、リチウムイオン蓄電池30の充電を維持SOCまでに制限し、その制限により確保された空き容量分について、回生発電の電力をリチウムイオン蓄電池30に充電することができる。これは、充放電効率の高いリチウムイオン蓄電池30において、それを活用する上で有利な構成となっている。
Here, the SOC is calculated by the
ところで、リチウムイオン蓄電池30が電気負荷に対して供給可能な最大の電力(放電可能電力:Wout)は、SOCと異なり、リチウムイオン蓄電池30の温度が低下するほど低下する。このため、リチウムイオン蓄電池30のSOCを維持SOC以上に保つ制御を行っており、残存容量が十分であったとしても、リチウムイオン蓄電池30のWoutが、リチウムイオン蓄電池30側の電気負荷43の消費電力を下回る可能性がある。このため、リチウムイオン蓄電池30のWoutが電気負荷43の消費電力を下回っていれば、SOCが維持SOC以上であったとしても、MOSスイッチ50をオフにすると、電力不足が生じ、電気負荷43の動作に異常が起こりうる。
By the way, unlike the SOC, the maximum power (dischargeable power: Wout) that the lithium
そこで、本実施形態では、ECU70が、リチウムイオン蓄電池30のWoutを算出し、Woutに基づいてリチウムイオン蓄電池30単独での電気負荷43への放電を禁止する放電禁止フラグのオン・オフを切り替える。そして、ECU70が、放電禁止フラグに基づいて、MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60を制御することで、上記電力不足を抑制する。
Therefore, in the present embodiment, the
非回生発電時に、放電禁止フラグがオンにされていると、ECU70は、スイッチ50,60を放電禁止モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オフ)にする制御を行い、リチウムイオン蓄電池30の放電を禁止する。また、回生発電時に、放電禁止フラグがオンにされていると、ECU70は、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)にする制御を行い、オルタネータ10からリチウムイオン蓄電池30への充電を行う。
If the discharge prohibition flag is turned on during non-regenerative power generation, the
放電禁止フラグがオフにされていると、ECU70はスイッチ50,60の制御について回生発電の実施の有無に応じた制御を行う。すなわち、ECU70は、非回生発電時において、スイッチ50,60を単独放電モード(MOSスイッチ50:オフ,SMRスイッチ60:オン)にする制御を行い、回生発電時において、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)にする制御を行う。ここで、放電禁止フラグのオン・オフに関わらず、リチウムイオン蓄電池30のSOCが維持SOCより低くなると、ECU70は、リチウムイオン蓄電池30のSOCを維持SOCまで上昇させるために、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)にする制御を行う。
When the discharge prohibition flag is turned off, the
ECU70は、電気負荷43により消費される最大の電力に基づいて禁止閾値を定める。そして、ECU70は、放電禁止フラグがオフとされている場合に、Woutと禁止閾値とを比較し、Woutが禁止閾値より低くなっている場合に、放電禁止フラグをオンにする。また、ECU70は、放電禁止フラグがオンとされている場合に、Woutと、禁止閾値より所定の値だけ高い許可閾値とを比較し、Woutが許可閾値より高くなっている場合に、放電禁止フラグをオフにする。
The
放電可能電力Woutは、リチウムイオン蓄電池30の温度と、リチウムイオン蓄電池30のSOCからECU70によって算出される。禁止閾値は、電気負荷43の保証電圧と、電気負荷43を駆動状態にした時に電気負荷43に流れる最大の電流とを積算して、算出される。
The dischargeable power Wout is calculated by the
図2にWoutの算出処理を表すフローチャートを示す。本処理は、ECU70により、所定時間周期で繰り返し実施される。
FIG. 2 is a flowchart showing Wout calculation processing. This process is repeatedly performed by the
ステップS01において、リチウムイオン蓄電池30の温度を取得し、ステップS02において、リチウムイオン蓄電池30のSOCを取得する。ステップS03において、リチウムイオン蓄電池30の開放端電圧(OCV:Open Cell Voltage)特性を用い、リチウムイオン蓄電池30の温度と、SOCとに基づいてリチウムイオン蓄電池30のOCVを算出する。ここで、開放端電圧とは、電池の端子に電気負荷が接続されていない状態での電池電圧のことを言う。
In step S01, the temperature of the lithium
ステップS04において、リチウムイオン蓄電池30の内部抵抗Rbat特性を用い、リチウムイオン蓄電池30の温度と、リチウムイオン蓄電池30のSOCとに基づいて、リチウムイオン蓄電池30の放電時における内部抵抗Rbatを算出する。なお、リチウムイオン蓄電池30のOCV及びRbatは、SOCから求めることの代わりに、リチウムイオン蓄電池30の出力電流、及び、出力電圧から求めることも可能である。
In step S04, the internal resistance Rbat of the lithium
ステップS05において、リチウムイオン蓄電池30の劣化状態に基づいて、内部抵抗Rbatを補正する。リチウムイオン蓄電池30の劣化状態は、リチウムイオン蓄電池30の使用時間や、実際の抵抗値等に基づいて、ECU70によって算出される。
In step S05, the internal resistance Rbat is corrected based on the deterioration state of the lithium
ステップS06において、リチウムイオン蓄電池30から電気負荷43に対して放電可能な電流の最大値Imaxを算出する。Imaxは、「Imax=(OCV―保証電圧)/(Rbat+Rpack)」として算出することができる。ここで、Rpackとは、電池ユニットU内部における電力損失の原因となる抵抗分であり、電池ユニットU内部の配線抵抗、SMRスイッチ60のオン抵抗などから構成される。Rpackは、電池ユニットUの内部抵抗から、リチウムイオン蓄電池30の内部抵抗Rbatを除いた抵抗である。ステップS07において、放電可能電力Woutを算出する。Woutは、「Wout=Imax×保証電圧」として算出される。ここで、保証電圧とは、電気負荷43の動作が保証される電圧値のことである。
In step S06, a maximum current value Imax that can be discharged from the lithium
図3に充放電制御の処理を表すフローチャートを示す。本処理は、ECU70により、所定時間周期で繰り返し実施される。
FIG. 3 is a flowchart showing the charge / discharge control process. This process is repeatedly performed by the
ステップS11において、放電禁止フラグがオフであるか否かの判断を行う。放電禁止フラグがオフである場合(S11:YES)、ステップS12において、Woutが禁止閾値より大きいか否かの判断を行う。放電可能電力が禁止閾値以下の場合(S12:NO)、ステップS13において、放電禁止フラグをオンとして処理を終了する。 In step S11, it is determined whether or not the discharge prohibition flag is off. When the discharge prohibition flag is off (S11: YES), in step S12, it is determined whether Wout is larger than the prohibition threshold. If the dischargeable power is less than or equal to the prohibition threshold (S12: NO), in step S13, the discharge prohibition flag is turned on and the process ends.
放電可能電力が禁止閾値より大きい場合(S12:YES)、ステップS14において、リチウムイオン蓄電池30のSOC(LiSOC)が維持SOCより小さいか否かの判断を行う。LiSOCが維持SOCより小さい場合、ステップS15において、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)に制御して、処理を終了する。
When the dischargeable power is larger than the prohibition threshold (S12: YES), in step S14, it is determined whether or not the SOC (LiSOC) of the lithium
LiSOCが維持SOC以上の場合(S14:NO)、ステップS16において、オルタネータ10において回生発電が実施されているか否かを判断する。回生発電が実施されている場合(S16:YES)、ステップS15において、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ:オン,SMRスイッチ:オン)に制御して、処理を終了する。回生発電が実施されていない場合(S16:NO)、ステップS17において、スイッチ50,60を単独放電モード(MOSスイッチ50:オフ,SMRスイッチ60:オン)に制御し処理を終了する。
If LiSOC is equal to or higher than the maintenance SOC (S14: NO), it is determined in step S16 whether or not regenerative power generation is being performed in
ステップS11において、放電禁止フラグがオンである場合(S11:NO)、ステップS18において、Woutが許可閾値以上か否かの判断を行う。Woutが許可閾値以上である場合(S18:YES)、ステップS19において、LiSOCが、LiSOCがリチウムイオン蓄電池30において定められている所定のSOC制御範囲の上限値(LiSOC上限値)に達していないか否かの判断を行う。ここで、LiSOC上限値とは、リチウムイオン蓄電池30を充電して、この上限値よりSOCを上昇させると、過充電が生じる値である。Woutが許可閾値以上かつLiSOCがLiSOC上限値に達している場合(S19:NO)、ステップS20において、放電禁止フラグをオフにして処理を終了する。
In step S11, if the discharge prohibition flag is on (S11: NO), it is determined in step S18 whether Wout is equal to or greater than a permission threshold. If Wout is equal to or greater than the permission threshold (S18: YES), in step S19, whether LiSOC has reached the upper limit value (LiSOC upper limit value) of a predetermined SOC control range determined by LiSOC in the lithium ion storage battery 30. Make a decision. Here, the LiSOC upper limit value is a value at which overcharging occurs when the lithium
Woutが許可閾値以上かつLiSOCがLiSOC上限値に達していない場合(S19:YES)、ステップS21において、アイドリングストップ自動停止条件が成立し、アイドリングストップ制御が実施されているか否かの判断を行う。アイドリングストップ制御が実施されている場合(S21:YES)、ステップS20において、放電禁止フラグをオフにして処理を終了する。 If Wout is equal to or greater than the permission threshold value and LiSOC has not reached the LiSOC upper limit value (S19: YES), it is determined in step S21 whether the idling stop automatic stop condition is satisfied and the idling stop control is being performed. When the idling stop control is being performed (S21: YES), in step S20, the discharge prohibition flag is turned off and the process is terminated.
Woutが許可閾値より小さい場合(S18:NO)、または、Woutが許可閾値以上であるがアイドリングストップ制御が実施されていない場合(S21:NO)、ステップS23において、LiSOCが維持SOCより小さいか否かの判断を行う。LiSOCが維持SOCより小さい場合(S23:YES)、ステップS24において、スイッチを充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)に制御し処理を終了する。LiSOCが維持SOC以上の場合(S23:NO)、ステップS25において、回生発電が実施されているか否かを判断する。回生発電が実施されている場合(S25:YES)、ステップS24において、スイッチ50,60を充電モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オン)に制御し処理を終了する。回生発電が実施されていない場合(S25:NO)、ステップS26において、スイッチ50,60を単独放電禁止モード(MOSスイッチ50:オン,SMRスイッチ60:オフ)に制御し、処理を終了する。
When Wout is smaller than the permission threshold (S18: NO), or when Wout is equal to or larger than the permission threshold but idling stop control is not performed (S21: NO), whether or not LiSOC is smaller than the maintenance SOC in step S23. Judgment is made. If LiSOC is smaller than the maintenance SOC (S23: YES), in step S24, the switch is controlled to the charging mode (MOS switch 50: on, SMR switch 60: on), and the process is terminated. If LiSOC is equal to or higher than the maintenance SOC (S23: NO), it is determined in step S25 whether or not regenerative power generation is being performed. If regenerative power generation is being performed (S25: YES), in step S24, the
図4に充放電制御の経過を表すタイミングチャートを示す。リチウムイオン蓄電池の温度が30℃における制御を実線で、0℃における制御を一点鎖線で示している。 FIG. 4 is a timing chart showing the progress of charge / discharge control. The control when the temperature of the lithium ion battery is 30 ° C. is indicated by a solid line, and the control at 0 ° C. is indicated by a one-dot chain line.
図4に基づいて本実施形態に関する充放電制御について説明を行う。最初に、リチウムイオン蓄電池30の温度が30℃の場合における説明を行う。時刻T0において、ECU70に電力が供給され、ECU70による制御が開始される。時刻T0より前では、ECU70による充放電制御が実施されておらず、リチウムイオン蓄電池30のWout及びSOC(LiSOC)は、自然放電により低下した状態になっている。このため、時刻T0において、Woutは禁止閾値を下回っており、LiSOCは維持SOCを下回っている。
Based on FIG. 4, the charge / discharge control regarding this embodiment is demonstrated. First, a description will be given when the temperature of the lithium
Woutが禁止閾値を下回っているため、ECU70はリチウムイオン蓄電池30の単独放電を禁止する。さらに、LiSOCが維持SOCを下回っているため、ECU70は、スイッチを充電モード、すなわち、MOSスイッチ50をオン状態、SMRスイッチ60をオン状態とする。そして、オルタネータ10または鉛蓄電池20からリチウムイオン蓄電池30に電力供給を実施して維持SOCに達するまで充電を行う。これにより、アイドリングストップ再始動時に電気負荷43によって使用される残存容量をリチウムイオン蓄電池30に充電することができる。
Since Wout is below the prohibition threshold, the
時刻T1において、LiSOCが、維持SOCに達するため、ECU70は、SMRスイッチ60をオフ状態にして、オルタネータ10または鉛蓄電池20からリチウムイオン蓄電池30への電力供給を停止する。ここで、Woutが許可閾値より低く、リチウムイオン蓄電池30の単独放電の禁止が解除されないため、MOSスイッチ50のオン状態を継続して、オルタネータ10または鉛蓄電池20から電気負荷43への電力供給を行わせる。
At time T1, since the LiSOC reaches the maintenance SOC, the
時刻T2において、ブレーキ操作がなされて車速が減速するとともに、回生発電が実施される。回生発電の実施に伴い、ECU70は、MOSスイッチ50をオン状態、SMRスイッチ60をオン状態とする制御を行い、オルタネータ10からリチウムイオン蓄電池30への充電を行う。リチウムイオン蓄電池30の充電に伴い、時刻T3において、Woutが許可閾値に達する。
At time T2, a brake operation is performed, the vehicle speed is reduced, and regenerative power generation is performed. As the regenerative power generation is performed, the
時刻T4において、回生発電が停止され、アイドリングストップ制御におけるエンジンの自動停止制御が行われる。Woutが許可閾値以上であり、かつ、アイドリングストップ制御の自動停止制御が行われているため、放電禁止を解除する。そして、放電禁止が解除されたため、ECU70は、MOSスイッチ50をオフ状態、SMRスイッチ60をオン状態として、リチウムイオン蓄電池30から電気負荷43へ単独で電力供給を行う。リチウムイオン蓄電池30の放電に伴い、Wout及びLiSOCが低下していく。その後、時刻T5において、回生発電が実施されるため、ECU70は、MOSスイッチ50をオン状態、SMRスイッチ60をオン状態とする制御を行い、オルタネータ10からリチウムイオン蓄電池30への充電を行う。
At time T4, regenerative power generation is stopped, and automatic engine stop control in idling stop control is performed. Since Wout is equal to or greater than the permission threshold value and the automatic stop control of the idling stop control is performed, the discharge prohibition is canceled. Since the prohibition of discharge is released, the
次に、リチウムイオン蓄電池30の温度が0℃の場合における説明を行う。なお、時刻T0におけるLiSOCは、上述した30℃の場合と同じである。時刻T0〜T3までの制御は、温度が30℃の場合と同様である。ここで、温度が0℃の場合では、温度が30℃の場合と比較してWoutが低いため、時刻T3において、Woutが許可閾値に達せず、放電禁止フラグがオンのままである。
Next, the case where the temperature of the lithium
時刻T4において、回生発電が停止され、リチウムイオン蓄電池30の単独放電が禁止されているため、ECU70は、MOSスイッチ50をオン状態、SMRスイッチ60をオフ状態として、オルタネータ10及び鉛蓄電池20から電気負荷43へ電力供給を行う。このため、時刻T4〜T5において、LiSOC及びWoutが維持される。時刻T5において、回生発電が実施されるため、ECU70は、MOSスイッチ50をオン状態のまま、SMRスイッチ60をオフからオンに切り替える。これにより、リチウムイオン蓄電池30に対して充電が行われ、LiSOC及びWoutが上昇する。そして、時刻T6において、Woutが許可閾値に達する。そして、時刻T7において、アイドリングストップ制御におけるエンジンの自動停止制御が実施され、ECU70は放電禁止フラグをオフにする。
At time T4, since regenerative power generation is stopped and single discharge of the lithium
放電禁止フラグがオンとされている期間(温度30℃:T0〜T4,温度0℃:T0〜T7)において、ECU70により、MOSスイッチ50はオン状態とされている。このため、Woutが電気負荷43において消費される最大の電力を下回るおそれのある期間について、電気負荷43には、オルタネータ10または鉛蓄電池20から電力が供給されることとなり、電気負荷43における電力不足を抑制することが可能となる。また、温度0℃における制御と、温度30℃における制御とを比較すると、高温である温度30℃における制御において、放電禁止フラグが早くオフにされる。このため、T4〜T5において、リチウムイオン蓄電池30の電力を消費し、回生発電を充電するための空き容量を確保することが可能となる。
During the period when the discharge prohibition flag is on (
時刻T1において、SMRスイッチ60をオフにすることで、時刻T1〜T2の期間において、LiSOCが維持SOCを維持する。これにより、時刻T2〜T4における回生発電において、オルタネータ10において発電された電力をリチウムイオン蓄電池30に充電するための空き容量を確保することが可能となる。
By turning off the
時刻T4〜T5において、温度が0℃の場合、Woutが禁止閾値以上、許可閾値未満である。Woutが電気負荷43において消費される最大の電力を下回ることはなく、リチウムイオン蓄電池30単独で電気負荷43に電力供給しても電力不足は生じない。さらに低温となっている場合、Woutが禁止閾値未満になっていることも考えられる。この場合は、図3のステップS19,S21の判断は行われないため、放電禁止フラグがオフにされることはない。
At times T4 to T5, when the temperature is 0 ° C., Wout is not less than the prohibition threshold and less than the permission threshold. Wout never falls below the maximum power consumed by the electric load 43, and even if the lithium
以下、本実施形態の奏する効果を述べる。 Hereinafter, the effect which this embodiment show | plays is described.
(1)上記構成によれば、非回生発電時に、MOSスイッチ50を遮断状態にしているため、リチウムイオン蓄電池30単独で電気負荷43に対して電力供給を行うことになる。このため、リチウムイオン蓄電池30の電力を積極的に利用でき、回生発電時における充電と併せて効率の良いエネルギ利用が可能となる。
(1) According to the above configuration, since the
加えて、リチウムイオン蓄電池30のWoutが、電気負荷43の消費電力に基づいて定められる電力閾値以下となった場合に、回生発電時であるか否かに関わらず、MOSスイッチ50を導通状態とする。MOSスイッチ50が導通状態とされることで、電気負荷43に対して、オルタネータ10または鉛蓄電池20から電力が供給されることとなる。これにより、リチウムイオン蓄電池30のSOCや温度が低下している結果、リチウムイオン蓄電池30のWoutが電気負荷43の消費電力未満に低下している場合であっても、電気負荷43に対して電力を供給することができ、電気負荷43の電力不足に伴う動作不良を抑制することが可能となる。
In addition, when the Wout of the lithium
(2)非回生発電時において、MOSスイッチ50が導通状態とされると、鉛蓄電池20とリチウムイオン蓄電池30との接続が可能となる。そして、鉛蓄電池20からリチウムイオン蓄電池30に対して、または、リチウムイオン蓄電池30から鉛蓄電池20に対して、充電が行われることになる。蓄電池から他の蓄電池に対して充電を行うということは、一方の蓄電池に充電された電力を放電して、他方の蓄電池に充電することになる。つまり、オルタネータ10において発電された電力を直接的に蓄電池に充電する場合と比べて、蓄電池における充放電の回数が少なくとも1回多くなる。充放電の回数が増えることで、電力損失が発生し、電源システム全体として、電力の利用効率が低下する。
(2) When the
ここで、非回生発電時において、MOSスイッチ50が導通状態とされると、SMRスイッチ60を遮断状態とする。これにより、オルタネータ10または鉛蓄電池20から電気負荷43に電力の供給を行いながら、鉛蓄電池20からリチウムイオン蓄電池30に対する充電を抑制することが可能になり、電源システム全体としての電力の利用効率を向上させることができる。
Here, when the
(3)SOC維持値を設定することで、リチウムイオン蓄電池30のSOCがSOC維持値に達した状態ではそのSOCが維持される。この場合、SOCがそれ以上上昇することがないため、現時点以降に回生発電が行われたとしても、その回生発電による充電をするための空き容量を確保しておくことができる。これは、リチウムイオン蓄電池30として充放電効率の高い蓄電池を用いる本構成において有利な構成となる。
(3) By setting the SOC maintenance value, the SOC of the lithium
非回生発電時でかつリチウムイオン蓄電池30単独での電力供給禁止の状態においてリチウムイオン蓄電池30のSOCとSOC維持値が等しいと判断されれば、MOSスイッチ50を導通状態、SMRスイッチを遮断状態に制御することで、電気負荷43を適正に駆動しつつ、リチウムイオン蓄電池30の過放電を抑制できる。
If it is determined that the SOC and the SOC maintenance value of the lithium
同じく非回生発電時でかつリチウムイオン蓄電池30単独での電力供給禁止の状態においてリチウムイオン蓄電池30のSOCがSOC維持値より少ないと判断されるとする。この場合に、MOSスイッチ50を導通状態、SMRスイッチ60を導通状態に制御することで、オルタネータ10または鉛蓄電池20から供給される電力を、電気負荷43の駆動に加え、リチウムイオン蓄電池30の充電にも使うことができる。ゆえに、リチウムイオン蓄電池30のSOCはSOC維持値にまで回復する。
Similarly, it is assumed that the SOC of the lithium
また、上記構成では、Woutに基づいてMOSスイッチ50が導通状態に制御され、そのMOSスイッチ50が導通状態の場合に、SOCに基づいてSMRスイッチ60の導通/遮断の切替が制御される。これにより、リチウムイオン蓄電池30について温度条件を加味して過剰な放電を抑制しつつ、当該リチウムイオン蓄電池30においてSOCを適正に管理できる。
In the above configuration, the
(4)MOSスイッチ50及びSMRスイッチ60が頻繁に切り替わることとなる結果、電源システム全体に過渡的な電流・電圧変化が生じ、電力を供給される電気負荷43の素子の劣化や電力効率の低下を招くこととなる。そこで、電力閾値として、第1電力閾値(禁止閾値)と第1電力閾値より高い第2電力閾値(許可閾値)とを設ける。そして、放電可能電力が禁止閾値より低くなったと判断される場合に、リチウムイオン蓄電池30単独での電気負荷43に対する電力供給の禁止を開始し、放電可能電力が許可閾値より高くなったと判断される場合に、リチウムイオン蓄電池30単独での電気負荷43に対する電力供給の禁止を解除する。これにより、放電可能電力が禁止閾値と許可閾値との間にある場合には、スイッチの切り替えが抑制され、素子の劣化や電力効率の低下を抑制することが可能となる。
(4) As a result of frequent switching of the
(5)アイドリングストップ制御が実施される場合、スタータ41の駆動に伴って鉛蓄電池20の出力電圧が低下する。そこで、アイドリングストップ制御の実施時には、電気負荷43に供給される電圧の低下を防ぐためにMOSスイッチ50を遮断状態として、リチウムイオン蓄電池30は単独で電気負荷43に電力を供給することが望ましい。
(5) When the idling stop control is performed, the output voltage of the lead storage battery 20 decreases as the
このため、リチウムイオン蓄電池30の放電可能電力は高く保つことが望ましい。そこで、放電可能電力が許可閾値以上であることに加えて、アイドリングストップ制御におけるエンジンの自動停止の実施がなされたことを条件として、リチウムイオン蓄電池30単独での放電禁止を解除する。これにより、アイドリングストップ制御が実施されていない場合に、リチウムイオン蓄電池30単独での放電を禁止することでリチウムイオン蓄電池30の放電を抑制し、リチウムイオン蓄電池の放電可能電力を高く保つことが可能になる。さらに、アイドリングストップ制御におけるエンジンの自動停止制御が実施されたことを条件として、リチウムイオン蓄電池30単独での放電禁止を解除することで、MOSスイッチ50を遮断状態として、スタータ41の駆動に伴う電圧低下による電気負荷43の動作不良を防ぐことができる。
For this reason, it is desirable to keep the dischargeable power of the lithium
以上の通り、放電禁止を解除する条件として、放電可能電力が放電許可閾値以上であること(図3、ステップS18:YES)、かつ、アイドリングストップ制御が実施されていること(ステップS21:YES)を条件としたため、放電可能電力は高いままで維持される。さらに、放電可能電力が放電許可閾値以上であること、かつ、LiSOCがLiSOC上限値に達したこと(S19:NO)を条件に、放電禁止が解除されるため、LiSOCが過上昇することを抑制することができる。 As described above, as conditions for releasing the discharge prohibition, the dischargeable power is equal to or higher than the discharge permission threshold (FIG. 3, step S18: YES), and the idling stop control is performed (step S21: YES). Therefore, the dischargeable power is maintained at a high level. Furthermore, since the discharge prohibition is canceled on the condition that the dischargeable power is equal to or higher than the discharge permission threshold and LiSOC has reached the LiSOC upper limit value (S19: NO), the LiSOC is prevented from excessively rising. can do.
(6)リチウムイオン蓄電池30の内部抵抗Rbatは、劣化が進行するほど増加する。これに伴い、リチウムイオン蓄電池30の放電可能電力は、劣化が進行するほど、小さくなる。そこで、リチウムイオン蓄電池30の劣化状態に基づいて内部抵抗Rbat、ひいては、放電可能電力を補正することで、より正確な放電可能電力を取得することができ、電気負荷43に対する電力供給を確実に行うことが可能となる。
(6) The internal resistance Rbat of the lithium
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
(Other embodiments)
You may change the said embodiment as follows, for example.
・ECU70とECU80は、一つのECUとして構成されていてもよい。一つのECUとして構成されることで、ECU間の通信による遅延を解消することができる。これにより、オルタネータ10の回生発電と非回生発電との切り替えに基づいて、素早くスイッチ50,60を制御することが可能になる。
-ECU70 and ECU80 may be comprised as one ECU. By being configured as one ECU, a delay due to communication between the ECUs can be eliminated. Accordingly, the
・電力閾値の設定方法は、他の方法でも良い。例えば、電気負荷43で消費される電力を監視して記憶し、実際に消費された電力の最大量に基づいて電力閾値を設定してもよい。これにより、リチウムイオン蓄電池30に充電された電力をより利用できるようになり、電力の利用効率を向上させることが可能になる。また、電気負荷43の稼働・非稼働状況をCANなどのネットワークにより取得し、稼働している電気負荷43の消費する電力量を算出して、その算出結果に基づいて電力閾値を設定してもよい。
-Other methods may be used for setting the power threshold. For example, the power consumed by the electrical load 43 may be monitored and stored, and the power threshold may be set based on the maximum amount of power actually consumed. As a result, the power charged in the lithium
・電力閾値として第1電力閾値(禁止閾値)、第2電力閾値(許可閾値)の2つを設ける構成としたが、一つの電力閾値を設け、放電可能電力が当該電力閾値を超えた場合に、放電禁止フラグをオフ、放電可能電力が当該電力閾値以下となった場合に、放電禁止フラグをオンとする構成としてもよい。さらに、一度、放電禁止フラグのオン・オフが切り替わった後に、所定の時間放電禁止フラグのオン・オフを禁止する構成としてもよい。これにより、一つの電力閾値を用いた場合においても、スイッチの頻繁な切り替わりを抑制することが可能となる。 -Although it was set as the structure which provides 1st power threshold value (prohibition threshold value) and 2nd power threshold value (permission threshold value) as a power threshold value, when one power threshold value is provided and dischargeable power exceeds the said power threshold value The discharge prohibition flag may be turned off, and the discharge prohibition flag may be turned on when the dischargeable power is equal to or lower than the power threshold. Furthermore, it may be configured to prohibit the ON / OFF of the discharge prohibition flag for a predetermined time after the ON / OFF of the discharge prohibition flag is switched once. Thereby, even when one power threshold value is used, frequent switching of the switches can be suppressed.
・上記実施形態では、第1蓄電池として鉛蓄電池20を用い、第2蓄電池としてリチウムイオン蓄電池30を用いたが、これを変更してもよい。例えば、第2蓄電池としてニカド蓄電池やニッケル水素蓄電池など、他の二次電池を用いる構成としてもよい。
-In above-mentioned embodiment, although the lead storage battery 20 was used as a 1st storage battery and the lithium
・上記実施形態では、放電可能電力が許可閾値以上となり、かつ、アイドルストップ制御における自動停止条件が成立したことを条件として、リチウムイオン蓄電池30単独での放電禁止を解除する構成とした。これに換えて、放電可能電力が許可閾値以上となり、かつ、アイドルストップ制御における再始動条件が成立したことを条件として、リチウムイオン蓄電池30単独での放電禁止を解除する構成としてもよい。また、放電可能電力が許可閾値以上となった場合に、アイドリングストップ制御の実施・非実施に関わらず、放電禁止を解除する構成としてもよい。
-In above-mentioned embodiment, it was set as the structure which cancels | releases prohibition of discharge only by the lithium
10…オルタネータ(発電機)、15…給電線(接続線)、20…鉛蓄電池(第1蓄電池)、30…リチウムイオン蓄電池(第2蓄電池)、43…電気負荷、50…MOSスイッチ(接続スイッチ),70…ECU(スイッチ制御手段,電力算出手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記発電機に対してそれぞれ並列に接続される第1蓄電池(20)、及び前記第1蓄電池に比べて充放電のエネルギー効率が高い第2蓄電池(30)と、
これら両蓄電池を電気的に接続する接続線(15)に設けられ、前記第1蓄電池及び前記発電機と前記第2蓄電池との導通及び遮断を切り替える接続スイッチ(50)と、
前記発電機の非回生発電時に、前記接続スイッチを遮断状態に制御して、前記接続線において前記接続スイッチを挟んで前記第2蓄電池側に接続される電気負荷(43)に対して、前記第2蓄電池から電力を供給させ、また、前記発電機の回生発電時に、前記接続スイッチを導通状態に制御して、前記第2蓄電池に充電を行わせるスイッチ制御手段(70)と、を備える車両用電源システムにおいて、
前記第2蓄電池が前記電気負荷に対して供給可能な最大の電力である放電可能電力を前記第2蓄電池の出力電圧、出力電流、及び、温度を用いて算出する電力算出手段(70)を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記電力算出手段により算出された前記第2蓄電池の放電可能電力が、前記電気負荷による消費電力に基づいて定められた電力閾値以下であると判断される場合に、前記接続スイッチを導通状態に制御することで、前記第2蓄電池単独での前記電気負荷に対する電力供給を禁止することを特徴とする車両用電源システム。 A generator (10);
A first storage battery (20) connected in parallel to each of the generators, and a second storage battery (30) having higher energy efficiency of charge and discharge compared to the first storage battery;
A connection switch (50) provided on a connection line (15) for electrically connecting both the storage batteries, and for switching between conduction and disconnection between the first storage battery and the generator and the second storage battery;
At the time of non-regenerative power generation of the generator, the connection switch is controlled to be in a cut-off state, and the electric load (43) connected to the second storage battery side across the connection switch in the connection line is Switch control means (70) for supplying electric power from the two storage batteries, and controlling the connection switch to a conductive state during regenerative power generation of the generator to charge the second storage battery. In the power system,
Power calculating means (70) for calculating dischargeable power, which is the maximum power that the second storage battery can supply to the electrical load, using the output voltage, output current, and temperature of the second storage battery. ,
The switch control means, when it is determined that the dischargeable power of the second storage battery calculated by the power calculation means is less than or equal to a power threshold value determined based on power consumption by the electric load. A power supply system for a vehicle, wherein the power supply to the electric load by the second storage battery alone is prohibited by controlling the switch to a conductive state.
前記スイッチ制御手段は、非回生発電時でかつ前記第2蓄電池単独での電力供給禁止の状態において、前記蓄電池スイッチを遮断状態に制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用電源システム。 A storage battery switch (60) that is provided between a connection point to which the electrical load is connected in the connection line and the second storage battery, and switches between connection and disconnection between the connection point and the second storage battery;
2. The vehicle power supply system according to claim 1, wherein the switch control unit controls the storage battery switch to be in a cut-off state during non-regenerative power generation and in a state where power supply is prohibited by the second storage battery alone. .
前記スイッチ制御手段は、前記第2蓄電池の残存容量について当該残存容量の値を維持する残存容量維持値を定めておき、非回生発電時でかつ前記第2蓄電池単独での電力供給禁止の状態において前記第2蓄電池の残存容量が前記残存容量維持値以上であると判断されれば、前記蓄電池スイッチを遮断状態に制御し、回生発電時、または、前記第2蓄電池単独での電力供給禁止の状態において前記第2蓄電池の残存容量が残存容量維持値より少ないと判断されれば、前記蓄電池スイッチを導通状態に制御することを特徴とする請求項2に記載の車両用電源システム。 A remaining capacity calculating means (70) for calculating a remaining capacity of the second storage battery based on an output voltage and an output current of the second storage battery;
The switch control means determines a remaining capacity maintenance value for maintaining the value of the remaining capacity for the remaining capacity of the second storage battery, and is in a state of prohibiting power supply at the time of non-regenerative power generation and the second storage battery alone. If it is determined that the remaining capacity of the second storage battery is equal to or greater than the remaining capacity maintenance value, the storage battery switch is controlled to be in a cut-off state, and regenerative power generation or a state where power supply is prohibited by the second storage battery alone 3. The vehicle power supply system according to claim 2, wherein when the remaining capacity of the second storage battery is determined to be less than a remaining capacity maintenance value, the storage battery switch is controlled to be in a conductive state.
前記スイッチ制御手段は、前記第2蓄電池の放電可能電力が前記第1電力閾値以下になったと判断される場合に、前記接続スイッチを導通状態とすることで前記第2蓄電池単独での前記電気負荷に対する電力供給の禁止を開始し、また、前記第2蓄電池の放電可能電力が前記第2電力閾値より高くなったと判断される場合に、非回生発電時において前記接続スイッチを遮断状態とすることで前記第2蓄電池単独での前記電気負荷に対する電力供給の禁止を解除することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用電源システム。 As the power threshold, a first power threshold and a second power threshold higher than the first power threshold are provided,
When the switch control means determines that the dischargeable power of the second storage battery has become equal to or less than the first power threshold, the electrical load of the second storage battery alone is set by turning on the connection switch. When it is determined that the dischargeable power of the second storage battery is higher than the second power threshold, the connection switch is turned off during non-regenerative power generation. The vehicle power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the prohibition of power supply to the electric load by the second storage battery alone is canceled.
前記スタータは、前記接続線において前記接続スイッチを挟んで前記第1蓄電池側に接続され、
前記スイッチ制御手段は、前記第2蓄電池の放電可能電力が前記第2電力閾値より高く、かつ、前記エンジンの自動停止再始動が実施される場合に、前記接続スイッチを遮断状態とすることで前記第2蓄電池単独での前記電気負荷に対する電力供給の禁止を解除することを特徴とする請求項4に記載の車両用電源システム。 The vehicle power supply system is mounted on a vehicle having an automatic stop / start function for automatically stopping the engine while the vehicle is running, and then performing cranking by a starter (41) to automatically restart the engine. ,
The starter is connected to the first storage battery side across the connection switch in the connection line,
The switch control means sets the connection switch to a cut-off state when the dischargeable power of the second storage battery is higher than the second power threshold and the engine is automatically stopped and restarted. The vehicle power supply system according to claim 4, wherein the prohibition of power supply to the electric load by the second storage battery alone is canceled.
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