(57)【要約】【課題】電気自動車において、ランプ等の電装品の作動の不具合を防止しつつ、電力供給の効率を向上させる。【解決手段】駆動用バッテリ１３と、電力変換回路１４から電力が供給されることで充電し電力変換回路１４から供給される電圧が自身の開放端電圧よりも低くなると電装品１８へ電力を供給する１２Ｖバッテリ１２と、電力変換回路１４からの出力電流の電流値がＩA以下且つバッテリ端子電圧がＶLO以上であると判断した場合にはバッテリ端子電圧がＶLOとなるように、その場合以外ではバッテリ端子電圧がＶHIとなるように、出力電圧フィードバック制御を行い、当該制御は、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量を、当該変化量のガイド値である勾配リミッタに一致させるものであるコントローラ１５とを備える供給電力制御装置を用いることで、ランプ等の電装品の作動の不具合を防止しつつ、電力供給の効率を向上させることができる。【選択図】図１
2014011874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された駆動用バッテリと、
前記駆動用バッテリからの供給電力を降圧変換する電力変換手段を介し前記駆動用バッテリに接続される電装品及び補機バッテリと、
前記電力変換手段からの出力電圧を制御するコントローラとを備える供給電力制御装置であって、
前記コントローラは、前記出力電圧を前記補機バッテリの開放端電圧よりも低い値の第１の目標電圧値に変化させて前記駆動用バッテリから前記電装品への電力供給を停止する出力停止制御、または前記出力電圧を前記補機バッテリの開放端電圧よりも高い値の第２の目標電圧値に変化させて前記駆動用バッテリから前記電装品への電力供給を開始する出力開始制御を行い、
前記出力電圧の単位時間当たりの変化量は、前記電装品の作動状態に応じて変更されることを特徴とする供給電力制御装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記出力電圧の単位時間当たりの変化量に当該変化量のガイド値である勾配リミッタを適用し、
前記勾配リミッタは、第１の勾配リミッタと、当該第１の勾配リミッタよりも小さい変化量をもつ第２の勾配リミッタとを有し、
前記コントローラは、前記電装品の作動状態に基づいて前記第１の勾配リミッタまたは前記第２の勾配リミッタを選択することを特徴とする請求項１に記載の供給電力制御装置。
【請求項３】
前記出力電圧の単位時間当たりの変化量は、前記電装品のうち所定の電装品の作動状態に応じて変更され、
前記コントローラは、前記所定の電装品がすべて非作動状態となっている場合には前記第１の勾配リミッタを選択し、前記所定の電装品のうち１つ以上が作動中である場合には前記第２の勾配リミッタを選択することを特徴とする請求項２に記載の供給電力制御装置。
【請求項４】
前記所定の電装品には前照灯が含まれることを特徴とする請求項３に記載の供給電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、車両駆動を主目的とする駆動用バッテリが車載されるほか、電装品等の低電圧負荷への電力供給を行う補機バッテリが備えられている。補機バッテリは、駆動用バッテリからの充電でエネルギーを得ている。
【０００３】
駆動用バッテリは、駆動系の電圧要求に合わせて出力電圧が高く設定され、補機バッテリを充電するに際して、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて補機バッテリとの電圧差を調整して充電し、同時に電装品への出力も行うことができるようになっている。
【０００４】
ところが、ＤＣ／ＤＣコンバータから常時出力すると、低効率の領域である出力電流が小さい領域でも出力することとなり、電力供給の効率が悪化する。
【０００５】
そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータが低効率となる領域（出力電流が小さい領域）を使用せず、補機バッテリへの電力供給を効率よく行う方法として、特許文献１では、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が所定電流値以下であると判断された場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止し、補機バッテリの端子電圧が所定電圧値未満であると判定された場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を開始するという制御方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９６３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の制御方法のように、単にＤＣ／ＤＣコンバータの出力開始または出力停止を行うと急激な電圧変動が発生し、ランプのちらつき等、車載された電装品の作動の不具合が発生してしまう可能性がある。
【０００８】
そこで本発明では、ランプ等の電装品の作動の不具合を防止しつつ、電力供給の効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る供給電力制御装置は、
車両に搭載された駆動用バッテリと、
前記駆動用バッテリからの供給電力を降圧変換する電力変換手段を介し前記駆動用バッテリに接続される電装品及び補機バッテリと、
前記電力変換手段からの出力電圧を制御するコントローラとを備える供給電力制御装置であって、
前記コントローラは、前記出力電圧を前記補機バッテリの開放端電圧よりも低い値の第１の目標電圧値に変化させて前記駆動用バッテリから前記電装品への電力供給を停止する出力停止制御、または前記出力電圧を前記補機バッテリの開放端電圧よりも高い値の第２の目標電圧値に変化させて前記駆動用バッテリから前記電装品への電力供給を開始する出力開始制御を行い、
前記出力電圧の単位時間当たりの変化量は、前記電装品の作動状態に応じて変更されることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る供給電力制御装置は、
上記第１の発明に係る供給電力制御装置において、
前記コントローラは、前記出力電圧の単位時間当たりの変化量に当該変化量のガイド値である勾配リミッタを適用し、
前記勾配リミッタは、第１の勾配リミッタと、当該第１の勾配リミッタよりも小さい変化量をもつ第２の勾配リミッタとを有し、
前記コントローラは、前記電装品の作動状態に基づいて前記第１の勾配リミッタまたは前記第２の勾配リミッタを選択することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る供給電力制御装置は、
上記第２の発明に係る供給電力制御装置において、
前記出力電圧の単位時間当たりの変化量は、前記電装品のうち所定の電装品の作動状態に応じて変更され、
前記コントローラは、前記所定の電装品がすべて非作動状態となっている場合には前記第１の勾配リミッタを選択し、前記所定の電装品のうち１つ以上が作動中である場合には前記第２の勾配リミッタを選択することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る供給電力制御装置は、
上記第３の発明に係る供給電力制御装置において、
前記所定の電装品には前照灯が含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１の発明に係る供給電力制御装置によれば、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量を電装品の作動状態に応じて変更することで、電装品に影響を及ぼさないように必要に応じて急激な電圧変動を防止することができる。
【００１４】
上記第２の発明に係る供給電力制御装置によれば、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量に勾配リミッタが適用され、電装品の作動状態に応じて第１の勾配リミッタと当該第１の勾配リミッタよりも小さい変化量をもつ第２の勾配リミッタが選択されることで、電装品に影響を及ぼさないように必要に応じてバッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量を変更することができる。
【００１５】
上記第３の発明に係る供給電力制御装置によれば、所定の電装品がすべて非作動状態である場合には、所定の電装品の作動への影響は考慮せずに早めに電力変換回路の出力を停止または開始させることができ、所定の電装品のうち１つ以上が作動中であると、所定の電装品の作動に影響を及ぼさずに徐々に電力変換回路の出力を停止または開始させていくことができる。
【００１６】
上記第４の発明に係る供給電力制御装置によれば、前照灯の電源がＯＮのときは前照灯のちらつきを防止しながら徐々に電力変換回路の出力を停止または開始させていくことができ、前照灯の電源がＯＦＦのときはちらつきを考慮せずに早めに電力変換回路の出力を停止または開始させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る供給電力制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る供給電力制御装置の作動を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係る供給電力制御装置を用いた場合の、電装品に出力される電圧と時間の関係を示したグラフであり、（ａ）は勾配リミッタを示したもの、（ｂ）は電圧変動を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る供給電力制御装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１に係る供給電力制御装置を、図１を用いて詳述する。図１に示すように、実施例１に係る供給電力制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、１２Ｖバッテリ１２及び駆動用バッテリ１３を備える。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力端１１ａは駆動用バッテリ１３に接続され、出力端１１ｂは１２Ｖバッテリ１２と電装品１８に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、内部に電力変換回路（電力変換手段）１４、コントローラ１５、電流センサ１６、電圧センサ１７及び電装品１８を有する。
【００２１】
上述の駆動用バッテリ１３は、主に駆動系へ電力を供給するためのバッテリである。
【００２２】
上述の１２Ｖバッテリ１２は、補機バッテリであり、電力変換回路１４を介し駆動用バッテリ１３に接続され、電力変換回路１４から電力が供給されることで充電し、電力変換回路１４から供給される電圧が自身の開放端電圧よりも低くなると、電装品１８へ電力を供給する。
【００２３】
上述の電装品１８は、電力変換回路１４を介し駆動用バッテリ１３に接続され、且つ、１２Ｖバッテリ１２にも接続されている。
【００２４】
上述の電力変換回路１４は、駆動用バッテリ１３からの供給電力を降圧変換して、電装品１８及び１２Ｖバッテリ１２に供給する。
【００２５】
上述の電流センサ１６は、電力変換回路１４からの出力電流の電流値を測定する。
【００２６】
上述の電圧センサ１７は、１２Ｖバッテリ１２の端子電圧の電圧値（以下、バッテリ端子電圧と記載）を測定する。
【００２７】
上述のコントローラ１５は、電流センサ１６及び電圧センサ１７から入力した情報を基に目標電圧値を演算し、バッテリ端子電圧がその目標電圧値に追従するように電力変換回路１４からの出力電圧を調整する制御（以下、出力電圧フィードバック制御と記載）を行う。その際、２つの目標電圧値が設けられ、状況に応じて当該目標電圧値を切り替える。
【００２８】
このとき、目標電圧値を１２Ｖバッテリ１２の開放端電圧よりも低い電圧値ＶLO（第１の目標電圧値）として設定すると、１２Ｖバッテリ１２から電装品１８に電力が供給され、電力変換回路１４からは電力が供給されない。
【００２９】
一方、目標電圧値を１２Ｖバッテリ１２の開放端電圧よりも高い電圧値ＶHI（第２の目標電圧値）として設定すると、電力変換回路１４から１２Ｖバッテリ１２及び電装品１８に電力が供給される。
【００３０】
よって、電力変換回路１４からの出力を停止するためにＶLOを、電力変換回路１４からの出力を開始するためにＶHIを、それぞれ第１、第２の目標電圧値としてコントローラ１５に設定する。
【００３１】
即ち、電力変換回路１４からの出力電流が低効率となる領域の中で最大の電流値を所定電流値ＩAとすると、電力変換回路１４からの出力電流がＩA以下且つバッテリ端子電圧がＶLO以上のときには、コントローラ１５は、電力変換回路１４からの出力電圧を第１の目標電圧値ＶLOに変化させて駆動用バッテリ１３から電装品１８への電力供給を停止する出力停止制御を行い、それ以外の場合は、電力変換回路１４からの出力電圧を第２の目標電圧値ＶHIに変化させて駆動用バッテリ１３から電装品１８への電力供給を開始する出力開始制御を行う。但し、目標電圧値をＶHIに設定して電力変換回路１４からの出力が開始される際の電流値は、ＩAより大きいものとする。
【００３２】
さらに、電圧変動による電装品１８のうち所定の電装品の作動の不具合を防止するためには、所定の電装品へ出力されるバッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量が急激にならないようにする必要があることから、当該変化量は、電装品の作動状態に応じて変更されるものとしなければならない。よって本実施例では、当該変化量のガイド値である勾配リミッタを設定する。ここで、所定の電装品とは、搭乗者に視覚的、聴覚的に認識されることを主目的とする装置を指し、一例として、ランプ（前照灯）、ラジオ、オーディオ及びカーナビゲーション等が挙げられる。一方、電装品１８のうち所定の電装品に含まれないものとしては、車載機器を制御するＥＣＵ類等の制御装置類が相当する。
【００３３】
そして、所定の電装品のうち１つ以上が作動中であると、所定の電装品の作動に影響を及ぼさない範囲の、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量である第２の勾配リミッタを適用し、所定の電装品がいずれも作動中でないと、作動の不具合を考慮する必要がないため、第２の勾配リミッタよりもバッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量が大きい第１の勾配リミッタを適用する。但し、例えば燃料計が設けられている車両等の場合は、第１の勾配リミッタの変化量においても、一定以上大きくなると燃料計に影響を及ぼす可能性があるため、第１の勾配リミッタは燃料計に影響を及ぼさない範囲で最大の、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量としても良い。
【００３４】
次に、コントローラ１５の作動を図２のフローチャートを用いて詳述する。尚、ここでは所定の電装品の一例としてランプを用いた場合を説明する。
【００３５】
ステップＳ１では、電流センサ１６及び電圧センサ１７から入力した情報を基に、電力変換回路１４からの出力電流の電流値がＩA以下且つバッテリ端子電圧がＶLO以上であるか否かを判断する。電力変換回路１４からの出力電流の電流値がＩA以下且つバッテリ端子電圧がＶLO以上であると判断した場合にはステップＳ２へ、それ以外はステップＳ３へ移行する。
【００３６】
ステップＳ２では、第１の目標電圧値ＶLOを設定する。
【００３７】
ステップＳ３では、第２の目標電圧値ＶHIを設定する。
【００３８】
ステップＳ４では、ランプの電源がＯＮであるか否かを判断する。ＯＮであればステップＳ５へ、ＯＦＦであればステップＳ６へ移行する。
【００３９】
ステップＳ５では、所定の電装品の作動に影響を及ぼさない範囲の、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量をもつ第２の勾配リミッタを適用する。
【００４０】
ステップＳ６では、第１の勾配リミッタを適用する。
【００４１】
ステップＳ７では、勾配リミッタを適用した後の目標電圧値に追従するよう電力変換回路１４に対し出力電圧フィードバック制御を行う。
【００４２】
図３（ａ）は、勾配リミッタの作用を説明するグラフで、縦軸が電圧値、横軸が時間を表し、一点鎖線が勾配リミッタ適用後の目標電圧値を表し、ＶBは１２Ｖバッテリ１２の開放端電圧の電圧値を示している。これを見ればわかるように、ＶLO＜ＶB＜ＶHIとなっている。以下、ランプの電源がＯＮで、第２の勾配リミッタを設定した場合を説明するが、第１の勾配リミッタと第２の勾配リミッタの相違点はグラフの一点鎖線の傾きのみであるため、以下の説明は第１の勾配リミッタでも同様である。
【００４３】
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す勾配リミッタを用いた場合のバッテリ端子電圧の変化を実線で表している。このグラフを見ればわかるように、まず、時間０〜ａでは目標電圧値がＶHIであり、バッテリ端子電圧はこのＶHIに一致しているが、時間ａにおいて電力変換回路１４からの出力電流がＩA以下になると、上述の設定より、目標電圧値がＶLOに切り替わる。そして第２の勾配リミッタ適用後の目標電圧値に追従しながらバッテリ端子電圧は降下していく。
【００４４】
しかし、時間ｂにおいてＶBまで下がると、上述の設定より、電力変換回路１４は電力の供給を停止し、１２Ｖバッテリ１２が電力を供給するようになるため、コントローラ１５では制御することができない。よって、時間ｂ〜ｃではバッテリ端子電圧が第２の勾配リミッタ適用後の目標電圧値に追従しないことになる。
【００４５】
そして、１２Ｖバッテリ１２が電力を供給し続けることで徐々にバッテリ端子電圧は降下していき、時間ｃにおいてバッテリ端子電圧がＶLO未満となる。すると上述の設定より、目標電圧値がＶHIに切り替わる。そして、時間ｃ〜ｄではバッテリ端子電圧は第２の勾配リミッタ適用後の目標電圧値に追従しながら上昇する。
【００４６】
時間ｃにおいて、バッテリ端子電圧は上昇し始めた直後にＶLOを超えるが、上述のように、目標電圧値をＶHIに設定して電力変換回路１４からの出力が開始される際の電流値は、ＩAより大きいため、バッテリ端子電圧がＶLOを超えても目標電圧値がＶHIからＶLOに切り替わることはない。よって、時間ｄまでバッテリ端子電圧は上昇し、時間ｄでＶHIと一致する。
【００４７】
つまりコントローラ１５は、電流センサ１６及び電圧センサ１７から入力した情報を基に、電力変換回路１４からの出力電流の電流値が所定電流値ＩA以下且つバッテリ端子電圧が１２Ｖバッテリ１２の開放端電圧よりも低い値の目標電圧値ＶLO以上であると判断した場合には、バッテリ端子電圧が目標電圧値ＶLOとなるように、その場合以外では、バッテリ端子電圧が１２Ｖバッテリ１２の開放端電圧よりも高い値の目標電圧値ＶHIとなるように、出力電圧フィードバック制御を行い、当該制御は、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量に、当該変化量のガイド値である勾配リミッタを適用させるものである。このように、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量に勾配リミッタを適用させることで、急激な電圧変動を防止することができる。
【００４８】
また、勾配リミッタには、第１の勾配リミッタと、当該第１の勾配リミッタよりも小さい、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量をもつ第２の勾配リミッタとを有し、コントローラ１５は、電装品１８の作動状態に基づいて第１の勾配リミッタまたは第２の勾配リミッタを選択することが可能である。このように、第１の勾配リミッタと第２の勾配リミッタを選択することが可能であることで、必要に応じてバッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量を変更することができる。
【００４９】
さらに、第２の勾配リミッタは、電装品１８の作動に影響を及ぼさない範囲の、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量をもち、コントローラ１５は、所定の電装品がすべて非作動状態となっている場合には第１の勾配リミッタを選択し、所定の電装品のうち１つ以上が作動中である場合には第２の勾配リミッタを選択する。このことにより、所定の電装品のうち１つ以上が作動中であると、所定の電装品の作動に影響を及ぼさずに徐々に電力変換回路１４の出力を停止させていくことができ、それ以外は、所定の電装品の作動への影響は考慮せずに早めに電力変換回路１４の出力を停止させることができる。
【００５０】
尚、上述の「単位時間当たりの変化量」とは、上述のステップＳ１〜Ｓ８までの１制御周期における変化量のことである。
【００５１】
また、上述の所定の電装品とは、ランプ、ラジオ、オーディオ及びカーナビゲーション等の、搭乗者にとって映像、明かりまたは音のいずれかが認識されることを主目的とする装置を指している。これらの装置は、急激な電圧変動によって生じる作動の不具合が、搭乗者にとって不便と感じることが多いため、本装置を適用することで効果を発揮する。
【００５２】
特にランプを想定した場合、本装置における第２の勾配リミッタは、ランプがちらつかない範囲の、バッテリ端子電圧の単位時間当たりの変化量をもち、コントローラは、ランプの電源がＯＮであると第２の勾配リミッタを、ランプの電源がＯＦＦであると第１の勾配リミッタを選択するものとする。このことにより、ランプの電源がＯＮのときはちらつきを防止しながら徐々に電力変換回路の出力を停止または開始させていくことができ、ランプの電源がＯＦＦであるときはちらつきを考慮せずに早めに電力変換回路の出力を停止または開始させることができる。
【００５３】
本装置は、上述のような構成とすることで、ランプ等の電装品の作動の不具合を防止しつつ、電力供給の効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、電気自動車に用いる供給電力制御装置として好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ａ  （ＤＣ／ＤＣコンバータの）入力端
１１ｂ  （ＤＣ／ＤＣコンバータの）出力端
１２  １２Ｖバッテリ（補機バッテリ）
１３  駆動用バッテリ
１４  電力変換回路
１５  コントローラ
１６  電流センサ
１７  電圧センサ
１８  電装品
【図１】
2014011874.tif 000003
【図２】
2014011874.tif 000004
【図３】
2014011874.tif 000005