(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電源システムであって、
エンジンに機械的に接続される発電機と、
前記発電機に電気的に接続されるバッテリと、
前記発電機及び前記バッテリに電気的に接続される電気負荷と、
前記発電機と前記電気負荷との間に電気的に接続され、半導体スイッチング素子を含み、前記発電機の発電電圧を降圧して前記電気負荷に印加する電圧変換装置と、
車両の走行状態に応じて前記発電機の発電電圧を制御し、前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧を、バッテリのＳＯＣが一定値となるように、所定の電圧値範囲内で変動させ、前記走行状態が減速状態であるときの前記発電機の発電指示電圧を、前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧よりも高く設定する発電機制御部と、
車両減速時に、前記電気負荷への印加電圧が前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧の前記所定の電圧値範囲の最大値で一定となり、車両減速時ではないときに、前記発電機の発電電圧がそのまま前記電気負荷に印加されるように前記電圧変換装置を制御する電圧変換装置制御部とを含む、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に搭載される電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに接続される発電機及びバッテリを備える車両において、車両の走行状態に応じて発電機の発電電圧を制御する制御（以下、「充電制御」と定義する）を行う発電機制御部を設け、発電機制御部が、車両減速時に、燃費効果を得るために、発電機の発電指示電圧を通常値よりも高く設定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】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-217692号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発電機の発電電圧がそのまま電気負荷に印加される構成においては、充電制御中は、電気負荷に印加される電圧が、車両の走行状態に応じて変動しうる。電気負荷に印加される電圧が変動すると、ランプの明滅やワイパ拭取速度の変動等の不都合が生じうる。これに対して、電気負荷の作動中に充電制御を禁止すると、かかる不都合を無くすことができる反面、電気負荷の作動中には減速時の充電制御に起因した燃費効果を得られないという不都合が生じる。
【０００５】
そこで、開示の技術は、減速時の充電制御に起因した燃費効果を得つつ、充電制御に起因した電気負荷への印加電圧の変動を低減できる電源システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面によれば、車両に搭載される電源システムであって、
エンジンに機械的に接続される発電機と、
前記発電機に電気的に接続されるバッテリと、
前記発電機及び前記バッテリに電気的に接続される電気負荷と、
前記発電機と前記電気負荷との間に電気的に接続され、半導体スイッチング素子を含み、前記発電機の発電電圧を降圧して前記電気負荷に印加する電圧変換装置と、
車両の走行状態に応じて前記発電機の発電電圧を制御し、前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧を、バッテリのＳＯＣが一定値となるように、所定の電圧値範囲内で変動させ、前記走行状態が減速状態であるときの前記発電機の発電指示電圧を、前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧よりも高く設定する発電機制御部と、
車両減速時に、前記電気負荷への印加電圧が前記走行状態が他の状態であるときの発電指示電圧の前記所定の電圧値範囲の最大値で一定となり、車両減速時ではないときに、前記発電機の発電電圧がそのまま前記電気負荷に印加されるように前記電圧変換装置を制御する電圧変換装置制御部とを含む、電源システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の技術によれば、減速時の充電制御に起因した燃費効果を得つつ、充電制御に起因した電気負荷への印加電圧の変動を低減できる電源システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電源システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】電圧変換装置３０の制御方法の説明図であ
【図３】電圧変換装置制御部５４により実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、電源システム１の概略的な構成を示す図である。電源システム１は、エンジンのみを駆動源とする車両に搭載される。
【００１１】
電源システム１は、第１補機群１０と、第２補機群１２と、バッテリ２０と、電圧変換装置３０と、オルタネータ４０と、制御装置５０とを含む。
【００１２】
第１補機群１０及び第２補機群１２は、それぞれ、バッテリ２０から電力供給を受ける電気負荷を含む。例えば、電気負荷は、ランプ、ブロア、ワイパ、電動ファン、パワーステアリングのアシストモータ等を含んでよい。第１補機群１０は、好ましくは、各種電気負荷のうち、印加電圧の変動が商品性に影響する電気負荷や、印加電圧の低電圧化が有利な電気負荷を含む。例えば、第１補機群１０は、ランプ及びワイパを含む。第１補機群１０は、電圧変換装置３０を介して、バッテリ２０に電気的に接続される。第２補機群２０は、電圧変換装置３０を介さずに、バッテリ２０に電気的に接続される。尚、変形例では、第２補機群２０は省略され、全ての電気負荷が第１補機群１０に含まれてもよい。
【００１３】
バッテリ２０は、一例として、例えば鉛バッテリであるが、他の種類のバッテリ（又はキャパシタ）であってもよい。バッテリ２０は、一例として、１２Ｖを定格電圧とする。
【００１４】
電圧変換装置３０は、オルタネータ４０と第１補機群１０との間に電気的に接続される。図１に示す例では、電圧変換装置３０は、オルタネータ４０と第１補機群１０との間に電気的に接続される。電圧変換装置３０は、オルタネータ４０の発電電圧を変換して第１補機群１０に印加する。より具体的には、電圧変換装置３０は、オルタネータ４０の発電電圧を所定電圧に降圧し、所定電圧を出力して第１補機群１０に印加する。本例では、所定電圧は、一例として、１３．８Ｖである。電圧変換装置３０は、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御が可能な単一の半導体スイッチング素子を含む。本実施例では、一例として、電圧変換装置３０は、図１に模式的に示すように、半導体スイッチング素子の一例であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）を含む。
【００１５】
オルタネータ４０は、エンジン４２に機械的に接続される。オルタネータ４０は、エンジン４２の動力を用いて発電を行う発電機である。オルタネータ４０により生成される電力は、バッテリ２０の充電や第１補機群１０の作動に利用される。オルタネータ４０は、電圧変換装置３０を介さずに、バッテリ２０に電気的に接続される。
【００１６】
制御装置５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により実現される。制御装置５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して他の車載装置（図示せず）から、車両の走行状態を表す走行状態情報や、バッテリ２０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を表すバッテリ情報等を取得する。走行状態情報は、後述の制御に利用される。
【００１７】
制御装置５０は、図１に示すように、発電機制御部５２と、電圧変換装置制御部５４とを含む。発電機制御部５２及び電圧変換装置制御部５４は、ECU内のCPUがメモリ内のプログラムを実行することで実現できる。
【００１８】
発電機制御部５２は、車両の走行状態に応じてオルタネータ４０の発電電圧を制御する制御（充電制御）を行う。具体的には、発電機制御部５２は、車両走行状態と、バッテリ２０のＳＯＣとに基づいて、オルタネータ４０の発電電圧（発電指示電圧）を決定し、発電指示電圧に応じた制御信号ＩＮＳ１をオルタネータ４０に与える。車両走行状態は、例えば、停車状態、加速状態、定常車速状態、減速状態等である。車両走行状態に応じたオルタネータ４０の発電電圧の決定方法は任意である。本実施例では、一例として、発電機制御部５２は、車両走行状態が定常車速状態（車速が略一定となる状態）であるときは、バッテリ２０のＳＯＣが一定値α（＜１００％）となるようにオルタネータ４０の発電電圧を指示する（例えば発電指示電圧＝１２．５Ｖ〜１３．８Ｖ）。また、車両走行状態が加速状態であるときは、加速性を高めるために、オルタネータ４０の発電を実質的に停止する（例えば発電指示電圧＝１２Ｖ）。車両走行状態が減速状態であるときは、オルタネータ４０の回生発電を実行する（本例では発電指示電圧＝１５．３Ｖ）。
【００１９】
電圧変換装置制御部５４は、車両走行状態が減速状態であるときに、電圧変換装置３０を制御する。電圧変換装置制御部５４は、電圧変換装置３０の出力電圧が所定の目標値（本例では１３．８Ｖ）となるように、オルタネータ４０の発電電圧に応じた制御信号ＩＮＳ２を電圧変換装置３０に与える。例えば、電圧変換装置制御部５４は、ＰＷＭ制御により発電電圧に応じたデューティを決定し、決定したデューティに応じた制御信号ＩＮＳ２を電圧変換装置３０に与える。図２は、電圧変換装置３０の制御方法の説明図である。図２には、縦軸にデューティ［％］を、横軸にオルタネータ４０の発電電圧［Ｖ］を取り、電圧変換装置３０の出力電圧が１３．８Ｖにするためのデューティであって、発電電圧に応じたデューティの波形が示されている。図２に示す関係は、例えばマップデータとしてメモリに記憶される。この場合、電圧変換装置制御部５４は、マップデータを参照し、オルタネータ４０の発電電圧に応じたデューティを決定し、決定したデューティに応じた制御信号ＩＮＳ２を生成できる。
【００２０】
図３は、電圧変換装置制御部５４により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、発電機制御部５２による充電制御中に所定周期毎に実行される。
【００２１】
ステップＳ３０２では、電圧変換装置制御部５４は、最新の走行状態情報を取得する。
【００２２】
ステップＳ３０４では、電圧変換装置制御部５４は、ステップＳ３０２で取得した走行状態情報に基づいて、現在の車両走行状態が減速状態であるか否かを判定する。尚、現在の車両走行状態が減速状態であるか否かは、例えば、車速情報、アクセル開度情報、マスタシリンダ圧情報、燃料カットの有無に関する情報等（走行状態情報の例）に基づいて判断できる。燃料カットの有無に関する情報の場合、燃料カットが実行されているときは、現在の車両走行状態が減速状態であると判断できる。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３０６に進む。他方、判定結果が"ＮＯ"の場合は、ステップＳ３１２に進む。
【００２３】
ステップＳ３０６では、電圧変換装置制御部５４は、現在のオルタネータ４０の発電電圧を取得する。現在のオルタネータ４０の発電電圧は、発電指示電圧に基づいて判断することができる。
【００２４】
ステップＳ３０８では、電圧変換装置制御部５４は、ステップＳ３０６で取得した発電電圧に基づいて、電圧変換装置３０の出力電圧を所定の目標値（本例では１３．８Ｖ）とするためのデューティを決定する。デューティの決定方法は、上述した通りである。
【００２５】
ステップＳ３１０では、電圧変換装置制御部５４は、決定したデューティに応じた制御信号ＩＮＳ２を電圧変換装置３０に与える。これにより、電圧変換装置３０の出力電圧が１３．８Ｖに制御される。即ち、電圧変換装置制御部５４は、オルタネータ４０の発電電圧（発電指示電圧は１５．３Ｖ）を１３．８Ｖに降圧し、１３．８Ｖを第１補機群１０に与える。
【００２６】
ステップＳ３１２では、電圧変換装置制御部５４は、電圧変換装置３０のＭＯＳＦＥＴをオン状態（デューティ＝１００％）に維持する。即ち、電圧変換装置３０の降圧動作は停止となる。この場合、オルタネータ４０の発電電圧は、そのまま（経路内での電圧降下はある）、第１補機群１０に印加される。
【００２７】
本実施例によれば、上述のように、発電機制御部５２は充電制御を実行するので、減速時の充電制御に起因した燃費効果を得ることができる。
【００２８】
更に、本実施例によれば、上述のように、電圧変換装置３０を備えるので、発電機制御部５２による充電制御中、充電制御に起因した第１補機群１０への印加電圧の変動を低減できる。具体的には、本実施例では、電圧変換装置３０は、発電機制御部５２による充電制御中、車両の走行状態が減速状態であるときに、１３．８Ｖの一定の電圧を第１補機群１０側に出力するように制御される。また、本実施例では、発電機制御部５２による充電制御中、車両の走行状態が減速状態でないときは、電圧変換装置３０の降圧動作は停止となる。これにより、オルタネータ４０の発電電圧が実質的にそのまま第１補機群１０側に出力される。車両の走行状態が減速状態でないときは、オルタネータ４０の発電電圧は、上述のように、１２Ｖ〜１３．８Ｖの範囲で変動しうる。従って、本実施例では、第１補機群１０に印加される電圧は、１２Ｖ〜１３．８Ｖの範囲でしか変動せず、１２Ｖ〜１５．３Ｖの範囲で変動する場合に比べて、充電制御に起因した第１補機群１０への印加電圧の変動を低減できる。この結果、第１補機群１０への印加電圧の変動に起因したランプの明滅やワイパ拭取速度の変動等の不都合を低減できる。
【００２９】
このようにして、本実施例によれば、減速時の充電制御に起因した燃費効果を得つつ、充電制御に起因した第１補機群１０への印加電圧の変動を低減できる。
【００３０】
また、本実施例によれば、第１補機群１０に印加される電圧範囲は１２Ｖ〜１３．８Ｖの範囲であり、１２Ｖ〜１５．３Ｖの範囲に比べて、第１補機群１０に印加される電圧の低電圧化を図ることができる。第１補機群１０に印加される電圧の低電圧化は、第１補機群１０の寿命の観点から有利となる。更に、減速時の充電制御の発電指示電圧を１５．３Ｖよりも高くして充電性を高めることも可能である。これは、第１補機群１０への印加電圧の上限値は規制による制約を受けるが、本実施例では、上述のように、減速時の発電指示電圧を高くしても、減速時に第１補機群１０に印加される電圧を１３．８Ｖ以下にできるためである。
【００３１】
また、本実施例によれば、第１補機群１０に印加される電圧の低電圧化が電圧変換装置３０により実現されるので、第１補機群１０に印加される電圧の低電圧化のためにハーネス長を必要以上（配索距離の観点からの必要性）に長くして電圧降下させる構成に比べて、ハーネス長の短縮を図ることができる。
【００３２】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００３３】
例えば、上述した実施例では、減速時の充電制御（発電指示電圧を１５．３Ｖとする制御）が常に実行されているが、これに限られない。例えば、減速時であっても、ＳＯＣが所定値以下である場合などにおいては、ドライバビリティを優先させるために、発電指示電圧を１５．３Ｖ未満の値に設定されてもよい。また、発電指示電圧が変化される際、発電指示電圧は、その変化率（時間当たりの変化）が所定範囲内に収まる態様で徐々に変化されてよい。
【００３４】
また、上述した実施例では、電圧変換装置３０は、第１補機群１０に共通に設けられるが、これに限られない。電圧変換装置３０は、第１補機群１０に含まれる各種補機ごとに設けられてもよい。この場合、第１補機群１０は、ＥＣＵのような低電圧負荷（５Ｖ負荷）を含み、電圧変換装置３０は、低電圧負荷に対して設けられてもよい。この場合、低電圧負荷のための電源生成回路（バッテリ２０の電圧から５Ｖの電源電圧を生成する回路）を無くすことも可能となる。また、駐車中に作動しない補機に対してはノーマリオフタイプの半導体スイッチング素子が用いられ、駐車中に作動する補機に対してはノーマリオンタイプの半導体スイッチング素子が用いられてよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  電源システム
１０  第１補機群
２０  バッテリ
３０  電圧変換装置
４０  オルタネータ
４２  エンジン
５０  制御装置
５２  発電機制御部
５４  電圧変換装置制御部
６０  電圧センサ
【図１】
0006763676.tif 000002
【図２】
0006763676.tif 000003
【図３】
0006763676.tif 000004