(57)【要約】【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータを高効率の動作点で作動させる。【解決手段】エンジンのアイドルストップを判定する判定手段５と、判定手段５によりアイドルストップ中と判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータが最大効率を発揮する所定電流ＩＤ０に制御（定出力電流制御）し、判定手段５によりアイドルストップしていないと判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を、第２の電池の電池性能を維持するための所定電圧ＶＢａに制御（定出力電圧制御）する制御手段５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電池から第２の電池および負荷を含む回路内に供給される電力を制御する車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置であって、
エンジンがアイドルストップしているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記エンジンがアイドルストップ中と判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータを定出力電流制御し、前記判定手段により前記エンジンがアイドルストップしていないと判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータを定出力電圧制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、前記判定手段により前記エンジンがアイドルストップ中と判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータが最大効率を発揮する所定電流に定出力電流制御することを特徴とする車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、アイドルストップ時に前記定出力電流制御の状態が所定時間継続すると、定出力電流制御から前記定出力電圧制御に切り換えることを特徴とする車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置において、
前記第２の電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記定出力電流制御時に前記電圧検出手段により所定値以上の電圧変動が検出されると、定出力電流制御から前記定出力電圧制御に切り換えることを特徴とする車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が所定電流値以下の場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させて、サブバッテリから負荷に電流を供給し、出力電流が所定電流値より大きい場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータを効率のよい領域で作動させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータ動作時の出力電流は、電流が供給される負荷の状態に応じて決定されるため、必ずしも高効率の動作点でＤＣ／ＤＣコンバータを作動させることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の電池から第２の電池および負荷を含む回路内に供給される電力を制御する車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置であり、エンジンがアイドルストップしているか否かを判定する判定手段と、判定手段によりエンジンがアイドルストップ中と判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータを定出力電流制御し、判定手段によりエンジンがアイドルストップしていないと判定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータを定出力電圧制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アイドルストップ時にはＤＣ／ＤＣコンバータを高効率の動作点で作動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図３を参照して第１の実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置をハイブリッド車両に適用した例について説明する。本実施の形態に係るハイブリッド車は、信号待ちなどで車両を一時停止したときにエンジンのアイドリングを停止（アイドルストップ）するアイドルストップ機能を有する。
【０００８】
アイドルストップは、車速、アクセルペダルの操作状態、ブレーキペダルの操作状態、およびバッテリの充電状態等に基づき実施される。例えば車速が０、アクセルペダルの操作量が０、ブレーキペダルがオン、およびバッテリのＳＯＣが所定値以上の全ての条件が満たされると、つまりアイドルストップ条件が成立すると、アイドルストップを実施する。上記いずれかの条件の一つでも満たされなくなると、つまりアイドルストップ解除条件が成立すると、アイドルストップを解除する。
【０００９】
図１は、第１の実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図である。直流電源１は、車両駆動系への給電を行うメインバッテリであり、直流電源１からの電力により図示しないモータを駆動し、車両を駆動する。メインバッテリの満充電時の電圧は、例えば２００〜４００Ｖ程度である。
【００１０】
直流電源３は、負荷４（補機）への給電を行うサブバッテリであり、鉛電池などにより構成される。サブバッテリの満充電時の電圧は、例えば１４Ｖ程度である。負荷４には、例えば、ワイパ、ランプ、冷却ファン、各種ポンプ、エンジン関連負荷等の各種の低電圧負荷が含まれる。アイドルストップ時には、エンジン関連負荷は停止し、冷熱系のファンやポンプも停止するため、負荷４に流れる電流は大幅に減少する。
【００１１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、直流電源１の電圧を降圧して、直流電源３および／または負荷４に供給する。電源制御装置５には、アイドルストップ条件の成立が不図示の制御処理装置で判定されると、アイドルストップ信号が入力される。制御装置５は、アイドルストップ信号に基づき後述する処理を実行し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を制御する。
【００１２】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流−効率特性を示す図である。図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の効率は、出力電流ＩＤの小さい領域では出力電流の増加に伴い急激に上昇し、出力電流ＩＤ０の時に最大η０となり、その後、出力電流の増加に伴い緩やかに減少する。以下では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流がＩＤ０の時の動作点を、高効率動作点と呼ぶ。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２を定出力電圧制御で作動すると、つまりＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を所定電圧に保つような制御を行うと、通常走行時には負荷４の消費電流が大きいため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤは高効率動作点ＩＤ０以上となる傾向にある。これに対し、アイドルストップ時には、エンジン関連負荷やファン、ポンプが停止するので、出力電流ＩＤは高効率動作点ＩＤ０よりも低くなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の効率が悪化する。そこで本実施の形態では、アイドルストップ時に、出力電流ＩＤをＩＤ０で一定に保つ定出力電流制御に切り換えることで、効率の向上を図る。
【００１４】
図３は、第１の実施の形態における電源制御装置５で実行される処理の一例を示すフローチャートである。ハイブリッド車両が起動すると、電源制御装置５は図３の処理を所定時間毎に繰り返し実行する。初期状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を定出力電圧制御により作動し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧、すなわち直流電源３の電圧ＶＢを所定値ＶＢａに制御する。
【００１５】
本実施の形態では、直流電源３を鉛蓄電池で構成しているが、一般に鉛蓄電池には使用電圧範囲に制限があり、電圧ＶＢが所定値ＶＢ２（例えば１４．８Ｖ）よりも高くなると、鉛蓄電池の電解液の電気分解が発生する。また、電圧ＶＢが所定値ＶＢ１（例えば１３．５Ｖ）よりも低くなると、鉛蓄電池が過放電状態となり、電池性能が劣化し、寿命低下を招く。そこで、鉛蓄電池の特性を考慮し、ここではＶＢ２以上かつＶＢ１以下に所定値ＶＢａを設定する。
【００１６】
図３のステップＳ１０１では、アイドルストップ信号の入力があるか否かを判定する。ステップＳ１０１が肯定されるとステップＳ１０２に進み、否定されるとステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動を定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換え、出力電流をＩＤ０に制御する。このとき、定出力電流制御の開始直後にタイマを起動し、以降、定出力電流制御が終了するまで、時間がカウントされる。
【００１７】
ステップＳ１０３では、タイマが予め定めた所定時間ｔを計時したか否かを判定する。定出力電流制御を長時間にわたって行うと、直流電源３の電圧ＶＢが下限値ＶＢ１より小さくまたは上限値ＶＢ２より大きくなるおそれがある。これを防止するために、ステップＳ１０３で定出力電流制御が所定時間ｔ継続したか否か、つまり電源３に悪影響を与えるほどに定出力電流制御が継続したか否かを判定する。ステップＳ１０３が肯定されるとステップＳ１０４に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ１０４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動を定出力電流制御から元の定出力電圧制御に切り換える。このときタイマはクリアされる。
【００１８】
本実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ２の制御装置の動作の一例をより具体的に説明する。通常走行時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は定出力電圧制御で作動し、直流電源３の電圧はＶＢａに制御される（ステップＳ１０１→ステップＳ１０４）。この状態では、出力電流はＩＤ０以上のことが多いため、図２に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の効率の低下は小さく、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を高効率で作動できる。
【００１９】
信号待ち等により車両がアイドルストップ状態になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動は定出力電流制御に切り換わる（ステップＳ１０２）。これによりＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流はＩＤ０（高効率動作点）となり、効率が向上する。このときの出力電流ＩＤ０は、定出力電圧制御の下でアイドルストップしたときの出力電流よりも多く、図１に示すように出力電流ＩＤ０の一部ＩＬは負荷４に、残りＩＢは直流電源３に供給される。これによりサブバッテリを充電できる。
【００２０】
アイドルストップは通常、短時間で終了する。アイドルストップ解除条件が成立して不図示の制御処理装置でアイドルストップの解除制御が実行されると、アイドルストップが終了する。このとき電源制御装置５のアイドルストップ信号の入力が停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動は定出力電圧制御に切り換わる（ステップＳ１０１→ステップＳ１０４）。一方、アイドルストップが所定時間ｔ継続したときは、アイドルストップが終了していなくてもＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動は定出力電圧制御に切り換わる。これにより直流電源３の電圧ＶＢを常に正常範囲内に抑えることができ、バッテリの劣化を防ぐことができる。
【００２１】
第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）エンジンがアイドルストップしていないときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を定出力電圧制御で作動し、アイドルストップ時に、定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換え、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流をＩＤ０に制御するようにした。これにより、とくに効率の低下が大きいアイドルストップ時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を高効率の動作点で作動させることができる。
（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ２が定出力電流制御で作動しているとき、所定時間ｔが経過すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を定出力電圧制御に切り換えるようにした。これによりアイドルストップが長時間継続した場合であっても、直流電源３の電圧を正常範囲内に抑えることができ、バッテリの劣化を防ぐことができる。
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ２を一旦停止すると、その起動に数百ｍｓかかるため、負荷４が急増した場合には、直流電源３の電圧が低下し、負荷４に必要な電力を供給することができないおそれがある。この点、本実施の形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動を停止することがないため、負荷４に必要な電力を供給することができる。
【００２２】
−第２の実施の形態−
図４を参照してＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置の第２の実施の形態について説明する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、直流電源３の電圧ＶＢを検出し、この電圧変動が大きい場合に定出力電流制御から定出力電圧制御に切り換えるようにした点である。
【００２３】
すなわち定出力電流制御時に負荷４が急増し、出力電流ＩＤ０よりも負荷電流ＩＬの方が大きくなると、負荷４には直流電源３からの電流ＩＢが流れることになり、電圧ＶＢが低下する。この場合、大きな負荷に対しては電圧ＶＢが高い方が効率よく負荷に電気を供給することができ（負荷効率が高く）、電圧ＶＢが下がると負荷効率も低下する。そこで、第２の実施の形態では、以下に述べるように、負荷の急増により電圧ＶＢが所定値以上変動（減少）したら、定出力電流制御から定出力電圧制御に切り換える。
【００２４】
直流電源３の電圧ＶＢは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧ＶＤを検出し、これからＤＣ／ＤＣコンバータ２と直流電源３の間のハーネスの抵抗Ｒに出力電流ＩＤを乗じたものを減算して検出することができる（ＶＢ＝ＶＤ−Ｒ・ＩＤ）。なお、電圧センサにより電圧ＶＢを直接検出することもできる。検出された電圧ＶＢは、電源制御装置５に入力される。
【００２５】
図４は、第２の実施の形態に係る電源制御装置５で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付している。ステップＳ１０２でアイドルストップ時に定出力電流制御に切り換えられると、ステップＳ１１０で直流電源３の電圧ＶＢを検出する。ステップＳ１１１では、電圧ＶＢが所定値以上変動したか否か、つまり負荷の急増があったか否かを判定する。なお、所定値以上の電圧ＶＢの変動ではなく、所定値以上の電圧ＶＢの低下があったか否かを判定してもよい。
【００２６】
ステップＳ１１１が肯定されるとステップＳ１０４に進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の作動を定出力電流制御から定出力電圧制御に切り換える。これにより電圧ＶＢの低下による負荷効率の低下を防ぐことができ、システム全体の効率が高まり、燃費を向上できる。
【００２７】
本発明は、上述した第１、第２の実施の形態に限定されることはない。例えば、直流電源３として鉛蓄電池を使用する例を挙げたが、他の種類の電池を用いることもできる。第１の電池としての直流電源１から第２の電池としての直流電源３および負荷４を含む回路内に供給される電力を制御するのであれば、制御装置の構成は図１に示したものに限らない。
【００２８】
アイドルストップ時にＤＣ／ＤＣコンバータ２を、最大効率η０を発揮する電流ＩＤ０に定出力電流制御したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の効率を高くするように電流制御するのであれば、ＩＤ０以外の値に定出力電流制御してもよい。例えばＤＣ／ＤＣコンバータ２の効率が最大効率η０の近傍（例えば最大効率η０の９０％以上）となる所定範囲内の電流値に定出力電流制御してもよい。以上では、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置をハイブリッド自動車に適用した例について説明したが、電気自動車や燃料電池車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。
【００２９】
特許請求の範囲の構成要素と第１、第２の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電源制御装置５が判定手段および制御手段を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２が電圧検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流−効率特性を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置で行われる処理の一例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置で行われる処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３１】
２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３  直流電源
５  電源制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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