(57)【要約】【課題】車両の電源電圧である高電圧と中間電圧と低電圧との少なくともいずれかが変動すると、電源電圧を適切に補正する電源制御装置を提供する。【解決手段】電源制御装置は、高電圧、中間電圧および低電圧をモニタして各電圧の電圧変動量を検出し（Ｓ４００、Ｓ４１４、Ｓ４２８）、電圧変動量の絶対値が所定変動量より大きい場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ、Ｓ４１６：Ｙｅｓ、Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、電圧変動量に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御して変動元電圧を補正する（Ｓ４０４、Ｓ４１８、Ｓ４３２）。さらに、電源制御装置は、変動元電圧の電圧変動量に基づいて、変動元電圧以外の他の対象電圧の電圧変動量を予測し（Ｓ４０６、Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４３８）、予測電圧変動量に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御して対象電圧を補正する（Ｓ４０８、Ｓ４１２、Ｓ４２２、Ｓ４２６、Ｓ４３６、Ｓ４４０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧電源と前記高圧電源よりも低圧の低圧電源とを備え、前記高圧電源の高電圧を降圧して前記低圧電源を充電し、前記高電圧および前記低圧電源の低電圧の少なくともいずれか一方を変換して前記高電圧と前記低電圧との間の中間電圧を電源電圧として生成する車両用電源装置に適用される電源制御装置（１００）であって、
前記高電圧と前記中間電圧と前記低電圧との少なくともいずれか一つの電圧変動量を取得する変動量取得手段（１１０、１２０、１３０、Ｓ４００、Ｓ４１４、Ｓ４２８）と、
前記変動量取得手段が取得する前記電圧変動量に基づいて、前記電圧変動量の変動元電圧と、前記変動元電圧以外の他の二つの電圧のうち少なくとも一つの対象電圧とを補正する補正手段（１１２、１２２、１３２、Ｓ４０２〜Ｓ４１２、Ｓ４１６〜Ｓ４２６、Ｓ４３０〜Ｓ４４０）と、
を備えることを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】
前記変動量取得手段は前記高電圧の前記電圧変動量を取得し、
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記高電圧の前記電圧変動量に基づいて、前記高電圧と前記中間電圧と前記低電圧とを補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記変動量取得手段は前記中間電圧または前記低電圧の前記電圧変動量を取得し、
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記中間電圧または前記低電圧の前記電圧変動量に基づいて、前記変動元電圧と前記高電圧とを補正する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記変動量取得手段は前記高電圧と前記中間電圧と前記低電圧とのそれぞれの前記電圧変動量を取得し、
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記高電圧と前記中間電圧と前記低電圧とのそれぞれの前記電圧変動量に基づいて、前記変動元電圧と他の二つの前記対象電圧とを補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記電圧変動量に対して所定の補正値を乗算することにより前記変動元電圧以外の前記対象電圧の電圧変動量を予測する予測手段（Ｓ４０６、Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４３８）を有し、前記予測手段が予測する予測電圧変動量に基づいて前記対象電圧を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記電圧変動量に対して所定の補正値を加算することにより前記変動元電圧以外の前記対象電圧の電圧変動量を予測する予測手段（Ｓ４０６、Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４３８）を有し、前記予測手段が予測する予測電圧変動量に基づいて前記対象電圧を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記変動量取得手段が取得する前記電圧変動量に対して所定の第１補正値を乗算し、さらに前記電圧変動量に対して所定の第２補正値を加算することにより前記変動元電圧以外の前記対象電圧の電圧変動量を予測する予測手段（Ｓ４０６、Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４３８）を有し、前記予測手段が予測する予測電圧変動量に基づいて前記対象電圧を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記補正手段（Ｓ４０２、Ｓ４１６、Ｓ４３０）は、前記変動量取得手段が取得する前記電圧変動量が所定変動量以下の場合、前記変動元電圧および前記対象電圧を補正しないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧電源と低圧電源とを備え、高圧電源の高電圧を降圧して低圧電源を充電し、高電圧および低電圧の少なくともいずれか一方を変換して高電圧と低電圧との間の中間電圧を電源電圧として生成する車両用電源装置に適用される電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばハイブリッド車両は、走行用の電動モータ等の電源となる高圧電源と、車両制御用の電子制御装置やアクチュエータ等の電源となる低圧電源とを搭載している。低圧電源に対する充電は、ＤＣ−ＤＣコンバータによって高圧電源の高電圧を降圧して行われている。
【０００３】
さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータによって高圧電源の高電圧または低圧電源の低電圧を変換して生成された高電圧と低電圧との間の中間電圧を車両の電源電圧とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１５０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の電源電圧である高電圧と中間電圧と低電圧とは、気温、消費電力等によって変動することがある。この場合、高電圧と中間電圧と低電圧とのそれぞれの電圧変動量に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ等を制御することにより、高電圧の電圧変動量から高電圧を補正し、中間電圧の電圧変動量から中間電圧を補正し、低電圧の電圧変動量から低電圧を補正することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧変換により各電圧は互いに関連しているので、電圧毎に個別に補正しても各電圧を目標電圧に設定することは困難である。
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、車両の電源電圧である高電圧と中間電圧と低電圧との少なくともいずれかが変動すると、電源電圧を適切に補正する電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
高圧電源と高圧電源よりも低圧の低圧電源とを備え、高圧電源の高電圧を降圧して低圧電源を充電し、高電圧および低圧電源の低電圧の少なくともいずれか一方を変換して高電圧と低電圧との間の中間電圧を電源電圧として生成する車両用電源装置においては、高電圧と中間電圧と低電圧との少なくともいずれかの電圧が変動すると、他の電圧も変動する。
【０００８】
そこで、本発明の電源制御装置によると、変動量取得手段は、高電圧と中間電圧と低電圧との少なくともいずれか一つの電圧変動量を取得し、補正手段は、変動量取得手段が取得する電圧変動量に基づいて、電圧変動量の変動元電圧と、変動元電圧以外の他の二つの電圧のうち少なくとも一つの対象電圧とを補正する。
【０００９】
この構成によれば、変動元電圧の電圧変動量に基づいて、変動元電圧だけでなく、変動元電圧以外の他の二つの電圧のうち少なくとも一つの対象電圧を補正するので、高電圧と中間電圧と低電圧とのうち少なくとも二つの電圧を互いに関連付けて適切に補正できる。電圧は、変動元電圧の電圧変動量に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ等を制御することにより補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による電源制御システムを示すブロック図。
【図２】電源制御処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（電源制御システム）
図１に本実施形態の電源制御システム２を示す。電源制御システム２は、例えば、図示しない内燃機関とＭＧ（モータジェネレータ）５０とを走行の駆動源とするハイブリッド車両に用いられる。ＭＧ５０は、電動機および発電機として機能する。
【００１２】
車両の電源電圧として、高圧バッテリ１０の高電圧と、低圧バッテリ２０の低電圧と、高圧バッテリ１０の高電圧と低圧バッテリ２０の低電圧との間の中間電圧とが使用される。例えば、高電圧は２００Ｖ程度、中間電圧は４０〜５０Ｖ、低電圧は１４Ｖ程度である。
【００１３】
中間電圧は、高圧バッテリ１０の高電圧または低圧バッテリ２０の低電圧のどちらを電圧変換部としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３０により変換して生成してもよいし、高圧バッテリ１０の高電圧と低圧バッテリ２０の低電圧との両電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３０により変換して生成してもよい。
【００１４】
本実施形態では、高圧バッテリ１０の高電圧と低圧バッテリ２０の低電圧との両電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３０により変換して中間電圧を生成するものとして説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０による電圧変換は、電源制御装置１００により制御される。
【００１５】
高圧バッテリ１０の高電圧は、インバータ４０により三相の交流電圧に変換され、ＭＧ５０の電源電圧として使用される。低圧バッテリ２０の低電圧は、点火プラグ、マイクロコンピュータ、ライト、オーディオ等の電源電圧である。中間電圧はインジェクタ、パワーステリングの駆動モータ等の電源である。
【００１６】
高圧バッテリ１０の高電圧により低圧バッテリ２０を充電する場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、高圧バッテリ１０の高電圧を直接低電圧に降圧して低圧バッテリ２０を充電するのではなく、高電圧と低電圧との間の中間電圧に降圧し、この中間電圧を低電圧に降圧する。このように、高電圧を一旦中間電圧に降圧してから低電圧に降圧することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に発生する熱を極力低減している。
【００１７】
さらに本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、低圧バッテリ２０の低電圧を中間電圧に昇圧し、この中間電圧を高電圧に昇圧して高圧バッテリ１０を充電する。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、昇圧と降圧との両方の機能を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０による昇圧と降圧との両方の機能は、昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータと降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとのそれぞれで実現してもよいし、昇圧と降圧とを兼ねた昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータで実現してもよい。
【００１８】
電源制御装置１００は、高電圧検出部１１０と高電圧補正部１１２と中間電圧検出部１２０と中間電圧補正部１２２と低電圧検出部１３０と低電圧補正部１３２とを備えている。
【００１９】
高電圧検出部１１０は高圧バッテリ１０の高電圧の電圧変動量を検出し、中間電圧検出部１２０は中間電圧の電圧変動量を検出し、低電圧検出部１３０は低圧バッテリ２０の低電圧の電圧変動量を検出する。
【００２０】
高電圧補正部１１２は、高電圧検出部１１０が検出する高電圧の電圧変動量に基づいて、高電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧を補正する。
【００２１】
また、高電圧補正部１１２は、中間電圧検出部１２０が検出する中間電圧の電圧変動量、ならびに低電圧検出部１３０が検出する低電圧の電圧変動量のそれぞれに基づいて高電圧の電圧変動量を予測し、予測した高電圧の電圧変動量に基づいて、高電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧を補正する。
【００２２】
これにより、低圧バッテリ２０の低電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧して高圧バッテリ１０に印加する電圧が制御される。回生ブレーキによりＭＧ５０が発電して高圧バッテリ１０に印加する電圧を制御してもよい。
【００２３】
中間電圧補正部１２２は、中間電圧検出部１２０が検出する中間電圧の電圧変動量に基づいて、中間電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して中間電圧を補正する。
【００２４】
また、中間電圧補正部１２２は、高電圧検出部１１０が検出する高電圧の電圧変動量、ならびに低電圧検出部１３０が検出する低電圧の電圧変動量のそれぞれに基づいて中間電圧の電圧変動量を予測し、予測した中間電圧の電圧変動量に基づいて、中間電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して中間電圧を補正する。
【００２５】
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が低圧バッテリ２０の低電圧を昇圧するか高圧バッテリ１０の高電圧を降圧して生成する中間電圧が制御される。
低電圧補正部１３２は、低電圧検出部１３０が検出する低電圧の電圧変動量に基づいて、低電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して低電圧を補正する。
【００２６】
また、低電圧補正部１３２は、高電圧検出部１１０が検出する高電圧の電圧変動量、ならびに中間電圧検出部１２０が検出する中間電圧の電圧変動量のそれぞれに基づいて低電圧の電圧変動量を予測し、予測した低電圧の電圧変動量に基づいて、低電圧が目標電圧となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して低電圧を補正する。
【００２７】
これにより、高圧バッテリ１０の高電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧して低圧バッテリ２０に印加する電圧が制御される。
（電源制御処理）
図２のフローチャートに基づいて、電源制御装置１００が実行する電源制御処理について説明する。図２のフローチャートは、タイマ割込等により所定の時間間隔で実行される。図２において「Ｓ」はステップを表わしている。
【００２８】
電源制御装置１００は、高圧バッテリ１０の高電圧をモニタして高電圧の電圧変動量ΔＶｈを検出する（Ｓ４００）。電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｈの絶対値｜ΔＶｈ｜が所定変動量Ｖａより大きい場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、Ｓ４０４に処理を移行し、｜ΔＶｈ｜がＶａ以下の場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、Ｓ４１４に処理を移行する。
【００２９】
Ｓ４０４において電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｈに基づいて、高電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧を補正する。
次に、電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｈに基づいて中間電圧の予測電圧変動量ΔＶｍ’を次式（１）から算出して予測する（Ｓ４０６）。
【００３０】
ΔＶｍ’＝ｈｍ０×ΔＶｈ＋ｈｍ１      ・・・（１）
ｈｍ０およびｈｍ１は、電圧変動量ΔＶｈに基づいて中間電圧の予測電圧変動量ΔＶｍ’を算出するための補正値としての係数であり、電源制御システム２について予め計測等により設定されている。以下、各式（２）〜（６）で使用される係数は、電源制御システム２について予め計測等により設定されている。各式（１）〜（６）において、いずれかの係数が０に設定されることもある。また、周囲温度や電力消費量等に応じて各係数がマップ等から可変に設定されてもよい。
【００３１】
電源制御装置１００は、Ｓ４０６で算出する予測電圧変動量ΔＶｍ’に基づいて、中間電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して中間電圧を補正する（Ｓ４０８）。
【００３２】
さらに電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｈに基づいて低電圧の予測電圧変動量ΔＶｌ’を次式（２）から算出して予測する（Ｓ４１０）。
ΔＶｌ’＝ｈｌ０×ΔＶｈ＋ｈｌ１      ・・・（２）
電源制御装置１００は、Ｓ４１０で算出する予測電圧変動量ΔＶｌ’に基づいて、低電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して低電圧を補正する（Ｓ４１２）。
【００３３】
Ｓ４１４において電源制御装置１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が生成する中間電圧をモニタして中間電圧の電圧変動量ΔＶｍを検出する。電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｍの絶対値｜ΔＶｍ｜が所定変動量Ｖｂより大きい場合（Ｓ４１６：Ｙｅｓ）、Ｓ４１８に処理を移行し、｜ΔＶｍ｜がＶｂ以下の場合（Ｓ４１６：Ｎｏ）、Ｓ４２８に処理を移行する。
【００３４】
Ｓ４１８において電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｍに基づいて、中間電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して中間電圧を補正する。
次に、電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｍに基づいて高電圧の予測電圧変動量ΔＶｈ’を次式（３）から算出して予測する（Ｓ４２０）。
【００３５】
ΔＶｈ’＝ｍｈ０×ΔＶｍ＋ｍｈ１      ・・・（３）
電源制御装置１００は、Ｓ４２０で算出する予測電圧変動量ΔＶｈ’に基づいて、高電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧を補正する（Ｓ４２２）。
【００３６】
さらに電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｍに基づいて低電圧の予測電圧変動量ΔＶｌ’を次式（４）から算出して予測する（Ｓ４２４）。
ΔＶｌ’＝ｍｌ０×ΔＶｍ＋ｍｌ１      ・・・（４）
電源制御装置１００は、Ｓ４２４で算出する予測電圧変動量ΔＶｌ’に基づいて、低電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して低電圧を補正する（Ｓ４２６）。
【００３７】
Ｓ４２８において電源制御装置１００は、低圧バッテリ２０の低電圧をモニタして低電圧の電圧変動量ΔＶｌを検出する。電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｌの絶対値｜ΔＶｌ｜が所定変動量Ｖｃより大きい場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、Ｓ４３２に処理を移行し、｜ΔＶｌ｜がＶｃ以下の場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、本処理を終了する。
【００３８】
Ｓ４３２において電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｌに基づいて、低電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して低電圧を補正する。
次に、電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｌ基づいて高電圧の予測電圧変動量ΔＶｈ’を次式（５）から算出して予測する（Ｓ４３４）。
【００３９】
ΔＶｈ’＝ｌｈ０×ΔＶｌ＋ｌｈ１      ・・・（５）
電源制御装置１００は、Ｓ４３４で算出する予測電圧変動量ΔＶｈ’に基づいて、高電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して高電圧を補正する（Ｓ４３６）。
【００４０】
さらに電源制御装置１００は、電圧変動量ΔＶｌに基づいて中間電圧の電圧変動量ΔＶｍ’を次式（６）から算出して予測する（Ｓ４３８）。
ΔＶｍ’＝ｌｍ０×ΔＶｌ＋ｌｍ１      ・・・（６）
電源制御装置１００は、Ｓ４３８で算出する予測電圧変動量ΔＶｍ’に基づいて、中間電圧が目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して中間電圧を補正する（Ｓ４４０）。
【００４１】
以上説明した上記実施形態では、高電圧と中間電圧と低電圧とのそれぞれの電圧変動量を検出し、変動元電圧以外の他の二つの電圧の電圧変動量を予測した。そして、変動元電圧の電圧変動量と、変動元電圧以外の他の二つの電圧の予測電圧変動量とのそれぞれに基づいて変動元電圧と、変動元電圧以外の他の二つの電圧とがそれぞれの目標電圧になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御した。
【００４２】
これにより、互いに関連する高電圧と中間電圧と低電圧との電圧変動量に基づいて、各電圧を適切に補正するので、高電圧と中間電圧と低電圧とを目標電圧に高精度に制御できる。その結果、例えばインジェクタを駆動する中間電圧ならびに点火プラグを駆動する低電圧を目標電圧に高精度に制御することにより、インジェクタの噴射時期および点火プラグの点火時期が目標時期からずれることを抑制できる。
【００４３】
［他の実施形態］
上記実施形態では、高電圧と中間電圧と低電圧とのそれぞれの電圧変動量を検出し、電圧変動量に基づいて、各電圧変動量の変動元電圧と、変動元電圧以外の他の二つの電圧とを補正した。
【００４４】
これに対し、高電圧と中間電圧と低電圧との少なくともいずれか一つの電圧変動量を検出し、検出した電圧変動量に基づいて、電圧変動量の変動元電圧と、変動元電圧以外の他の二つの電圧のうちいずれか一つの対象電圧とを補正してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ２０とが互いに相手のバッテリを充電する構成を採用した。これに対し、高圧バッテリ１０の高電圧を降圧して低圧バッテリ２０を一方向にだけ充電する構成を採用してもよい。この場合、回生ブレーキによりＭＧ５０が発電する電力を制御して高圧バッテリ１０の高電圧を補正する。
【００４６】
また、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ２０とが互いに相手のバッテリを充電する場合、中間電圧を使用せず、ＤＣ−ＤＣコンバータで直接充電電圧に変換して充電してもよい。
【００４７】
上記実施形態では、内燃機関とＭＧ５０との両方を車両走行の駆動源とする所謂パラレル方式のハイブリッド車両について説明した。
これに対し、高圧バッテリと低圧バッテリとを備え、高圧バッテリの高電圧と低圧バッテリの低電圧との少なくともいずれか一方を変換して中間電圧を生成するのであれば、内燃機関を発電だけに使用し、ＭＧを車両走行の駆動源とする所謂シリーズ方式のハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両、または電気自動車のいずれの車両に本発明の電源制御装置を適用してもよい。
【００４８】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２：電源制御システム、１０：高圧バッテリ、２０：低圧バッテリ、３０：ＤＣ−ＤＣコンバータ、５０：ＭＧ、１００：電源制御装置、１１０：高電圧検出部、１１２：高電圧補正部、１２０：中間電圧検出部、１２２：中間電圧補正部、１３０：低電圧検出部、１３２：低電圧補正部
【図１】
2014204505.tif 000003
【図２】
2014204505.tif 000004