(57)【要約】      （修正有）【課題】高電圧バッテリに充電された電力の消費を抑えることができ、補機バッテリに負担をかけずに充電でき、補機バッテリの寿命を延ばすことができる車両用電源システムを実現する。【解決手段】車輪を駆動するモータと、このモータに電力を供給する高電圧バッテリと、補機類に電力を供給する補機バッテリと、高電圧バッテリの電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧された電圧により補機バッテリを充電する車両用電源システムにおいて、補機類の電力消費量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変える電圧制御手段を備える。【選択図】図１
2012044805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動するモータと、
このモータに電力を供給する高電圧バッテリと、
補機類に電力を供給する補機バッテリと、
前記高電圧バッテリの電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧された電圧により前記補機バッテリを充電する車両用電源システムにおいて、
前記補機類の電力消費量に応じて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変える電圧制御手段を備えることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
前記補機バッテリヘ入力される電流の電流値を検出する電流センサと、
この電流センサにより検出された電流値から前記補機バッテリの電力消費量を算出する電力消費量算出手段とを備え、
前記電力消費量算出手段により算出された電力消費量を前記補機類の電力消費量とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
【請求項３】
車輪を駆動するモータと、
このモータに電力を供給する高電圧バッテリと
補機類に電力を供給する補機バッテリと、
前記高電圧バッテリの電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧された電圧により前記補機バッテリを充電する車両用電源システムにおいて、
エアコン用ブロアファンが作動していない時には前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を下げる電圧制御手段を備えることを特徴とする車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両用電源システムに係り、特に、車輪を駆動するモータ用の高電圧バッテリと、補機類に電力を供給する補機系駆動用の補機バッテリと、高電圧バッテリの電力を所定の電圧に変換し、補機バッテリを充電するＤＣ／ＤＣコンバータとを搭載した、ハイリッド車両または電気自動車両の補機バッテリの充電制御を行う車両用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイリッド車両または電気自動車両等の車両用電源システムにおいては、車輪を駆動するモータに電力を供給する高電圧バッテリを備え、ガソリン車と同様にワイパ、エアコン用ブロアファンや各種コントローラの電源として補機バッテリを備えている。また、ハイブリッド車両または電気自動車両の独自の部品となるモータ冷却用ポンプ等も、補機バッテリから電源の供給を受けている。補機バッテリは、車両用電源システムにおいて、車輪を駆動するモータ用の高電圧バッテリの直流源と補機バッテリとの間にあるＤＣ／ＤＣコンバータにより充電されるように構成されている。補機バッテリは、車両の補機系負荷へ常に電力を供給しており、ガソリン車でのオルタネータに似た役割を果たしている。
【０００３】
ハイリッド車両または電気自動車両の車両用電源システムとしては、補機バッテリの充電不足が検出された時には、補機バッテリの充電状態に応じて主バッテリから補機バッテリに供給される充電電圧を上げるもの（特許文献１）、高圧バッテリを充電する発電機のトルクを減らしたい場合に、低圧バッテリの電源電圧を低下させるもの（特許文献２）、車両の加速時にＤＣ／ＤＣコンバータの作動を停止させ、減速時にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上昇させるもの（特許文献３）、がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０２１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８１６０１号公報
【特許文献３】特開平７−９９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる車両用電源システムでは、補機系の消費電力に関係なくＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が一定になる制御であったために、補機系の最大負荷時を考慮して電圧設定するため、最大負荷以外の時に必要以上の電力量消費を招く結果、燃費が悪化するという問題があった。
また、前記特許文献１は、補機バッテリの電圧が下がってからバッテリを充電するためバッテリに負担がかかり、バッテリの寿命が短くなる。また、高負荷時には補機系の末端電圧が低下しないようにＤＣ／ＤＣコンバークの出力電圧をある程度まで上げる必要があるが、低負荷時にはＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低くても補機系の末端電圧が低下しないので、必要以上にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が上昇し、高電圧バッテリに充電された電力の消費が増大することになる。
前記特許文献２は、高圧バッテリーを充電する発電機のトルクがアシスト側にかかっている等の運転状態に応じて低圧バッテリの電源電圧を下げるものであり、燃費を向上できる一方で、補機系の電力使用量を考慮していないため、補機バッテリの末端電圧の低下で補機の動作に支障を来す場合がある。
前記特許文献３は、車両の加速時にＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、減速時にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上昇させるものであり、補機系の電力使用量を考慮していないため、必要以上にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が上昇して高電圧バッテリに充電された電力の消費の増大や、補機バッテリの末端電圧の低下で補機の動作に支障を来す場合がある。
【０００６】
この発明は、高電圧バッテリに充電された電力の消費を抑えることができ、補機バッテリに負担をかけずに充電でき、補機バッテリの寿命を延ばすことができる車両用電源システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、車輪を駆動するモータと、このモータに電力を供給する高電圧バッテリと、補機類に電力を供給する補機バッテリと、前記高電圧バッテリの電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧された電圧により前記補機バッテリを充電する車両用電源システムにおいて、前記補機類の電力消費量に応じて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変える電圧制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
高電圧バッテリと補機バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車両用電源システムにおいては、高負荷時には補機系の末端電圧が低下しないようにＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧をある程度まで上げる必要がある。しかし、低負荷時には、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低くても補機系の末端電圧は低下しない。
この発明の車両用電源システムは、補機類の電力消費量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変え、必要以上にＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上げないようにすることにより、高電圧バッテリに充電された電力の消費を抑えることができる。しかも、低負荷時には、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低くても、補機系の末端電圧の低下量は小さいので、運転者にライトが暗くなる等の違和感を与えることも無い。
また、この発明の車両用電源システムは、補機類の電力消費量に応じて補機バッテリを適宜必要に応じて充電しており、補機バッテリの電圧が下がってからバッテリを充電するよりも適宜必要な電力を充電する方がバッテリに負担をかけずに済むので、補機バッテリの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は車両用電源システムの制御フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は走行状態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の設定を示す図である。（実施例）
【図３】図３は車両用電源システムのブロック図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１はハイリッド車両または電気自動車両等からなる車両、２は車輪、３は車両用電源システムである。ハイリッド車両または電気自動車両等からなる車両１の車両用電源システム３は、車輪２を駆動するモータ４にインバータ５を介して電力を供給する高電圧バッテリ６と、ワイパ、エアコン用ブロアファン等の補機類７に電力を供給する補機バッテリ８と、高電圧バッテリ６の電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ９とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を制御する電源制御装置１０を備えている。
前記高電圧バッテリ６は、車両１の駆動力となるモータ４を駆動するものである。前記補機バッテリ８は、前照灯、エアコン用ブロアファン、各種コントローラといった補機系に電源を供給するものである。補機バッテリ８は、モータ４を駆動する高電圧バッテリ６と補機バッテリ８の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して充電される。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、高電圧バッテリ６の電圧を降圧して出力して補機バッテリ８に供給し、補機バッテリ８を充電する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧は、外部の電源制御装置１０から入力する信号の、補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙに比例して調整できよるようになっている。このため、電源制御装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９に入力する補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を任意に調整することができる。  
【００１２】
前記車両用電源システム３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９から補機バッテリ８ヘ入力される電流の電流値を検出する電流センサ１１をＤＣ／ＤＣコンバータ９と補機バッテリ８との間に備え、この電流センサ１１により検出された電流値から補機バッテリ８の電力消費量を算出する電力消費量算出手段１２を電源制御装置１０に備えている。車両用電源システム３は、電力消費量算出手段１２により算出された電力消費量を補機類７の電力消費量とし、この補機類７の電力消費量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変える電圧制御手段１３を電源制御装置１０に備えている。電圧制御手段１３は、前記補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することで、補機類７の電力消費量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変えるように調整する。
車両用電源システム３は、電源制御装置１０の電圧制御手段１３に、補機であるエアコン用ブロアファンの作動状態を示す信号を入力する車両１のエアコン装置１４を接続している。電圧電源手段１３は、エアコン装置１４から入力するエアコン用ブロアファンの作動状態を示す信号によって、エアコン用ブロアファンが作動していない時にはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げる。電圧電源手段１３は、前記補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することで、エアコン用ブロアファンが作動していない時にはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げるように調整する。
また、車両用電源システム３は、電源制御装置１０の電圧制御手段１３に、車両１の走行状態である車速を検出して入力する車速センサ１５を接続している。電圧電源手段１３は、車速センサ１５から入力する車速信号によって、車両１が減速している時にはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げる。電圧電源手段１３は、前記補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することで、車両１が減速している時にはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げるように調整する。
【００１３】
次に、図１・図２に従って、車両用電源システム３の作用を説明する。
車両用電源システム３は、制御プログラムがスタートすると（Ｓ０１）、エアコン装置１４からエアコン用ブロアファンの作動状態の信号を読み込み（Ｓ０２）、エアコン用ブロアファンが停止しているかを判断する（Ｓ０３）。
この判断（Ｓ０３）がＹＥＳの場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げる決定をし（Ｓ０４）、補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することでＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げるように調整し、エアコン用ブロアファンの作動状態の信号の読み込み（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０５）。
前記判断（Ｓ０３）がＮＯの場合は、車速センサ１５から車速信号を読み込み（Ｓ０６）、車両１が減速状態であるかを判断する（Ｓ０７）。この判断（Ｓ０７）がＹＥＳの場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げる決定をし（Ｓ０８）、補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することでＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げるように調整し、エアコン用ブロアファンの作動状態の信号の読み込み（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０５）。
また、前記判断（Ｓ０７）がＮＯの場合は、電流センサ１１の検出した電流値を電力消費量算出手段１２に読み込んで補機バッテリ８の電力消費量を算出し（Ａ０９）、算出した電流消費量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変える決定をし（Ｓ１０）、補機バッテリ充電電圧指令Ｄｕｔｙを制御することでＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変えるように調整し、エアコン用ブロアファンの作動状態の信号の読み込み（Ｓ０２）にリターンする（Ｓ０５）。
【００１４】
高電圧バッテリ６と補機バッテリ８とＤＣ／ＤＣコンバータ９とを備えた車両用電源システム３においては、高負荷時には補機系の末端電圧が低下しないようにＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧をある程度まで上げる必要がある。しかし、低負荷時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧が低くても補機系の末端電圧は低下しない。
この車両用電源システム３は、補機類７の電力消費量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変える電圧制御手段１３を備え、必要以上にＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げないようにすることにより、高電圧バッテリ６に充電された電力の消費を抑えることができる。しかも、低負荷時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧が低くても、補機系の末端電圧の低下量は小さいので、運転者にライトが暗くなる等の違和感を与えることも無い。
また、この車両用電源システム３は、補機類７の電力消費量に応じて補機バッテリ８を適宜必要に応じて充電しており、補機バッテリ８の電圧が下がってからバッテリを充電するよりも適宜必要な電力を充電する方がバッテリに負担をかけずに済むので、補機バッテリ８の寿命を延ばすことができる。
【００１５】
この車両用電源システム３は、電流センサ１１により検出された電流値から補機バッテリ８の電力消費量を算出する電力消費量算出手段１２を電源制御装置１０に備え、電力消費量算出手段１２により算出された電力消費量を補機類７の電力消費量としているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変えるのに必要な補機類７の電力消費量を容易に検出することができる。
また、この車両用電源システム３は、補機であるエアコン用ブロアファンの停止時は消費電力が少ないので、エアコン用ブロアファンの停止時にはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を低くするように設定していることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を監視するための回路を追加せずに、燃費を向上することができる。
したがって、この車両用電源システム３は、車両走行状態ではなく、エアコン装置１４のＯＮ・ＯＦＦ、前照灯のＯＮ／ＯＦＦ等の補機系の電力使用量によりＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げることで、電力消費量を減少させ、燃費を向上することができる。つまり、この車両用電源システム３は、必要以上に大きい電圧を補機バッテリ８にかけることがないため、電力消費量を減少させ、燃費を向上することができる。
【００１６】
この車両用電源システム３は、車両走行状態や補機系の電力消費量から使用電力量を検出する電力消費量算出手段１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変える電圧制御手段１３を備え、減速時やエアコン用ブロアファンの停止時といった車両走行状態や補機系で使用している電力消費量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を変化させている。
エアコン用ブロアファンの停止中は、常に補機系の電力消費量が低く、かつ電力消費量がおおよそ一定なので、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電力を低下させ、減速中はできるだけ回生エネルギを回収するため出力電圧を上げ（図２の四角付き線）、減速中以外の通常走行時は補機系での電力消費量に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を低下させて消費電力量を変化させ（図２の三角付き線）、補機系での電力消費量が低いときはＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を下げることで燃費向上を実現することできる。
なお、電気自動車両と違い、ハイブリッド車両の場合はエンジンを搭載しており、減速時でも燃料を消費している場合がある。エンジンを搭載したハイブリッド車両は、減速時に大きな回生トルクをかけると、燃料消費量を増やして発生させたトルクを回生によりエネルギを回収することとなり、逆に燃費が悪化することになる。したがって、ハイブリッド車両の場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力電圧を上げる条件（図１のＳ０７）は単に減速状態ではなく、減速状態かつ燃料カット状態に限定することとする。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、高電圧バッテリに充電された電力の消費を抑えて、補機バッテリの寿命を延ばすことができるものであり、電気自動車両だけでなくエンジンを搭載したハイリッド車両の車両用電源システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  車両
２  車輪
３  車両用電源システム
４  モータ
５  インバータ
６  高電圧バッテリ
７  補機類
８  補機バッテリ
９  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０  電源制御装置
１１  電流センサ
１２  電力消費量算出手段
１３  電圧制御手段
１４  エアコン装置
１５  車速センサ
【図１】
2012044805.tif 000003
【図２】
2012044805.tif 000004
【図３】
2012044805.tif 000005