(57)【要約】【課題】高圧バッテリおよび低圧バッテリの電力配分を好適に行い電力配分を好適に行いバッテリの品質劣化を抑制できる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、高圧バッテリを含む高圧電力系と、高圧バッテリより出力電圧が低い低圧バッテリを含む低圧電力系と、高圧バッテリからの出力電圧を降圧して低圧電力系に供給するＤＣＤＣコンバーターと、ＤＣＤＣコンバーターによる低圧電力系への供給電圧を、低圧電力系からの要求および高圧バッテリの充放電電力の状態を表す情報に基づいて制御する制御部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧バッテリを含む高圧電力系と、
前記高圧バッテリより出力電圧が低い低圧バッテリを含む低圧電力系と、
前記高圧バッテリからの出力電圧を降圧して前記低圧電力系に供給するＤＣＤＣコンバーターと、
前記ＤＣＤＣコンバーターによる前記低圧電力系への供給電圧を、前記低圧電力系からの要求および前記高圧バッテリの充放電電力を表す情報に基づいて制御する制御部とを備える、電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記高圧バッテリの充放電電力または電流が、所定の範囲内にあることを制御目標とするフィードバック制御を行う、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記低圧電力系への供給電圧が所定の範囲内であることを、前記制御目標の達成より優先させる、請求項２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等においては、高圧バッテリ（メインバッテリ）と、高圧バッテリより出力電圧が低い低圧バッテリ（補機バッテリ）とを備えた電源装置が採用されている。高圧バッテリと低圧バッテリとはＤＣＤＣコンバーターを介して接続される。ＤＣＤＣコンバーターの高圧側に、高圧バッテリと電動発電機（ＭＧ）等とが設けられて高圧電力系が構成される。また、ＤＣＤＣコンバーターの低圧側に、低圧バッテリとエアコン、オーディオ等の補機が設けられて低圧電力系が構成される。高圧バッテリの出力電圧がＤＣＤＣコンバーターによって降圧されて低圧電力系に供給され、高圧バッテリの出力電力によって低圧バッテリの充電を行うことが可能である。
【０００３】
特許文献１は、高圧バッテリからの電圧をＤＣＤＣコンバーターで降圧して低圧バッテリを充電する際、ＤＣＤＣコンバーターの出力電圧を、充電後は充電時より低くなるよう制御することで、充電を早く行うとともに、充電後のＤＣＤＣコンバーターの消費電力を抑制することを開示している。
【０００４】
特許文献２は、イグニッションスイッチがオフであるときに、高圧バッテリからＤＣＤＣコンバーターを介して低圧バッテリへの充電を行う際、高圧バッテリからＤＣＤＣコンバーター以外の他の機器への高電圧の供給を遮断することで、他の機器に不要に高電圧がかかることを抑制することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０５０３号公報
【特許文献２】特開２０１５−７７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高圧バッテリの出力電力によって、低圧バッテリの充電を行う場合、高圧バッテリの蓄電量（ＳＯＣ）が低下していると、発電機のような他の電力供給源が接続されていない場合や、他の電力供給源からの電力供給量が少ない場合、高圧バッテリが過放電状態となり、品質劣化、寿命短縮につながるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、高圧バッテリおよび低圧バッテリの電力配分を好適に行いバッテリの品質劣化を抑制できる電源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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、高圧バッテリを含む高圧電力系と、高圧バッテリより出力電圧が低い低圧バッテリを含む低圧電力系と、高圧バッテリからの出力電圧を降圧して低圧電力系に供給するＤＣＤＣコンバーターと、ＤＣＤＣコンバーターによる低圧電力系への供給電圧を、低圧電力系からの要求および高圧バッテリの充放電電力を表す情報に基づいて制御する制御部とを備える、電源装置である。
【０００９】
これにより、高圧バッテリから低圧電力系への電力供給を、高圧バッテリの状態に基づいて制御できるので、高圧バッテリの品質劣化を抑制することができる。
【００１０】
また、制御部は、高圧バッテリの充放電電力または電流が、所定の範囲内にあることを制御目標とするフィードバック制御を行ってもよい。
【００１１】
これにより、好適に供給電圧の制御ができる。
【００１２】
また、制御部は、低圧電力系への供給電圧が所定の範囲内であることを、制御目標の達成より優先させてもよい。
【００１３】
これにより、低圧バッテリの品質劣化をとくに好適に抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、ＤＣＤＣコンバーターへの電圧指令値を、低圧電力系の電力需要だけでなく、高圧バッテリの充放電電力にも基づいて制御するので、高圧バッテリから低圧電力系への電力配分を、高圧バッテリの品質劣化を抑制しながら好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源装置の機能ブロック図
【図２】本発明の一実施形態に係る高圧バッテリの電力および電圧指令値の時間変化の一例を示す図
【図３】本発明の一実施形態に係る高圧バッテリの出力電力および低圧バッテリの蓄電量の時間変化の一例を示す図
【図４】本発明の一実施形態に係る高圧バッテリの蓄電量および低圧バッテリの蓄電量との時間変化の一例を示す図
【図５】本発明の一実施形態に係る高圧バッテリへの充電電力および高圧バッテリの蓄電量の関係の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（概要）
本発明に係る電源装置は、高圧バッテリと低圧バッテリとを備え、ＤＣＤＣコンバーターが、高圧バッテリ側の電圧を降圧して低圧バッテリ側に供給する。制御部は、ＤＣＤＣコンバーターへの電圧指令値を、低圧電力系の電力需要だけでなく、高圧バッテリの充放電電力にも基づいて制御する。
【００１７】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
＜構成＞
図１に、本実施形態における電源装置１０の機能ブロック図を示す。電源装置１０は、車両に搭載され、高圧バッテリ１１（メインバッテリ）と、高圧バッテリ１１より出力電圧が低い低圧バッテリ１２（補機バッテリ）とを含む。高圧バッテリ１１と低圧バッテリ１２とはＤＣＤＣコンバーター１３を介して接続される。ＤＣＤＣコンバーター１３からみて高圧バッテリ１１側は高圧電力系であり、電動発電機（ＭＧ）２０等の高圧系の負荷および発電機、あるいは充電器等が接続される。また、ＤＣＤＣコンバーター１３から見て低圧バッテリ１２側は低圧電力系であり、エアコン、オーディオ等の補機３０が接続される。高圧電力系の電圧は、ＤＣＤＣコンバーター１３によって降圧されて低圧電力系に供給可能であり、高圧バッテリ１１の出力電力によって低圧バッテリ１２の充電を行ったり補機３０を駆動したりすることが可能である。
【００１９】
制御部１４は、高圧バッテリ１１の電圧、電流等の各種状態、低圧バッテリ１２の電圧、電流等の各種状態を取得し、ＤＣＤＣコンバーター１３から低圧電力系に供給する電圧を電圧指令値として決定し、ＤＣＤＣコンバーター１３に出力する。ＤＣＤＣコンバーター１３は、電圧指令値に従って低圧電力系への供給電圧を出力する。
【００２０】
＜処理＞
本実施形態に係る電源装置１０の制御部１４が行う処理の一例を以下に説明する。図２は、高圧バッテリ１１の、放電（出力）を正とする、放電あるいは充電（入力）の電力と、制御部１４が出力する電圧指令値との時間変化の一例を示す図である。
【００２１】
制御部１４は、低圧バッテリ１２の状態を取得する。低圧バッテリ１２の状態とは、電圧、電流、温度等、センサによって取得した１つ以上の測定値や、これに基づいて算出した蓄電量等である。また、さらに制御部１４は、補機３０や図示しない補機３０を制御する他の機器から、補機３０が要求する電力を取得してもよい。制御部１４は、これらに基づいて、高圧バッテリ１１から供給を受ける電力を決定し、これに応じて電圧指令値の基準値を決定する。すなわち、この基準値は、現在の低圧バッテリ１２の充放電の状態と低圧電力系の電力需要に応じて決定される。なお、電圧指令値が所定の上限値Ｖ１より高い場合、および、所定の下限値Ｖ２より低い場合は、低圧バッテリ１２が過充電、過放電となるおそれがあるため、基準値は、所定の電圧範囲内、すなわち、下限値Ｖ２以上かつ上限値Ｖ１以下の範囲内で決定される。
【００２２】
本実施形態では、制御部１４は、上述の基準値を、高圧バッテリ１１の充放電電力に応じて補正する。制御部１４は高圧バッテリ１１の電圧、電流、温度等、センサによって取得した１つ以上の測定値に基づいて充放電電力を算出することができる。
【００２３】
制御部１４は、高圧バッテリ１１の充放電電力が、高圧バッテリ１１の品質劣化を抑制できる、所定の電力範囲内、すなわち、所定の下限値Ｗ２以上かつ所定の上限値Ｗ１以下となることを目標に、基準値を補正する。この補正は、例えばＰＩ制御のようなフィードバック制御によって好適に行うことができる。
【００２４】
図２を参照して、制御の例を説明する。期間Ｔ０においては、高圧バッテリ１１の充放電電力が所定の電力範囲内にあり、制御部１４は基準値を電圧指令値とし、補正を行わない。
【００２５】
期間Ｔ１において、高圧バッテリ１１の充放電電力が上限値Ｗ１より大きくなると、制御部１４は基準値を小さくする補正を行い、補正後の値を電圧指令値とする。ここで、補正後の電圧指令値を、期間Ｔ２に示すように、高圧バッテリ１１の充放電電力によらず、下限値Ｖ２より小さくならないようにしてもよい。これは、低圧バッテリ１２が高圧バッテリ１１より、過放電や過充電によって品質劣化しやすい特性がある場合に好適である。期間Ｔ３において、高圧バッテリ１１の充放電電力が所定の電力範囲内に低下すると、制御部１４は、これに追随して、電圧指令値を徐々に基準値に戻す。
【００２６】
期間Ｔ４において、高圧バッテリ１１の充放電電力が下限値Ｗ２より小さくなると、制御部１４は基準値を大きく補正した値を電圧指令値とする。ここで、補正後の電圧指令値を、期間Ｔ５に示すように、高圧バッテリ１１の充放電電力によらず、上限値Ｖ１より大きくならないようにしてもよい。これは、上述と同様、低圧バッテリ１２が高圧バッテリ１１より品質劣化しやすい特性がある場合に好適である。期間Ｔ６において、高圧バッテリ１１の充放電電力が所定の電力範囲内に上昇すると、制御部１４は、これに追随して、電圧指令値を徐々に基準値に戻す。
【００２７】
なお、上述した高圧バッテリ１１の充放電電力の上限値Ｗ１、下限値Ｗ２や、電圧指令値の基準値およびその上限値Ｖ１、Ｖ２は、実際には、ＭＧ２０や補機３０等の負荷の状態や、高圧バッテリ１１や低圧バッテリ１２の温度や経時特性変化等に応じて変動しうる。
【００２８】
このように、本実施形態においては、制御部１４は、ＤＣＤＣコンバーター１３への電圧指令値を、低圧電力系の電力需要だけでなく、高圧バッテリ１１の充放電電力にも基づいて決定する。これにより、高圧バッテリ１１から低圧電力系への電力供給を、高圧バッテリ１１の品質劣化を抑制できる範囲内で行うことができる。
【００２９】
＜適用例１＞
図３は、電源装置１において、高圧バッテリ１１の出力電力を、ＤＣＤＣコンバーター１３を介して低圧バッテリ１２に供給して、低圧バッテリ１２を充電する場合の、高圧バッテリ１１の出力電力および低圧バッテリ１２の蓄電量の時間変化の一例を示す図である。実線で、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用して、高圧バッテリ１１の出力電力の上昇を制限した場合を示し、点線で、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用しなかった場合を示す。
【００３０】
図３の実線で示すように、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用した場合、高圧バッテリ１１の出力電力は、上限値を超えることがなく、品質劣化につながるおそれが抑制される。これに対して、点線で示すように、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用しない場合、低圧バッテリ１２の蓄電量等によって定まる充電要求のみに基づいて電圧指令値が過大に設定され、高圧バッテリ１１の出力電力は、上限値を超え、品質劣化につながるおそれがある。
【００３１】
＜適用例２＞
図４は、電源装置１において、高圧電力系に充電器を接続して外部から電力を供給した場合の、高圧バッテリ１１の蓄電量および低圧バッテリ１２の蓄電量の時間変化の一例を示す図である。実線で、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用して、高圧バッテリ１１の出力電力を抑制した場合を示し、点線で、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用しなかった場合を示す。
【００３２】
図４の実線で示すように、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用した場合、高圧バッテリ１１の放電が抑制される。これにより、高圧バッテリ１１の電力が、外部から供給された電力とともに低圧バッテリ１２の充電に用いられることがなく、高圧バッテリ１１の蓄電量が下限値より小さくならず、品質劣化するおそれが抑制される。この場合の、高圧バッテリ１１への充電電力および高圧バッテリ１１の蓄電量の関係の例を図５に示す。図５に示すように、高圧バッテリ１１の蓄電量が低いときは、高圧バッテリ１１への充電電力を大きくして蓄電量低下を抑制することができる。これに対して、点線で示すように、本実施形態に係る電圧指令値の補正を適用しない場合、低圧バッテリ１２の蓄電量等によって定まる充電要求のみに基づいて電圧指令値が過大に設定され、高圧バッテリ１１の電力が、外部から供給された電力とともに、低圧バッテリ１２の充電に用いられ、高圧バッテリ１１の蓄電量が下限値より小さくなり品質劣化につながるおそれがある。なお、充電器による外部からの充電時には、ＤＣＤＣコンバーター１３に並列して設けた別個の充電用ＤＣＤＣコンバーターを用いる構成も考えられる。この場合でも、充電用ＤＣＤＣコンバーターが同様の制御を行うことができる。
【００３３】
（効果）
以上のように、本発明によれば、制御部１４は、ＤＣＤＣコンバーター１３への電圧指令値を、低圧電力系の電力需要だけでなく、高圧バッテリ１１の充放電電力にも基づいて制御する。これにより、高圧バッテリ１１から低圧電力系への電力供給を、高圧バッテリ１１の品質劣化を抑制できる範囲内で行うことができ、好適な電力配分が可能である。また、本発明は、電圧指令値が大きな値となることを抑制するので、ＤＣＤＣコンバーターの過熱を抑制することもでき、例えばデッドソーク後における過熱抑制制御にも応用することができる。なお、上述の実施形態では、高圧バッテリ１１の充放電電力を所定の範囲内とする制御の例を説明したが、高圧バッテリ１１の電流やＳＯＣ等、他の状態量を所定の範囲内とする制御を行ってもよい。また、制御の方法は、上述のフィードバック制御に限定されず他の方法を用いてもよい。
【００３４】
なお、本発明は、電源装置として捉えるだけでなく、電源装置が備えるコンピューターが実行する方法、プログラム、あるいは、電源装置を搭載した車両として捉えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、車両等における電源装置に有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    電源装置
１１    高圧バッテリ
１２    低圧バッテリ
１３    ＤＣＤＣコンバーター
２０    電動発電機
３０    補機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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