(57)【要約】【課題】車両に搭載された機器に対して電力を供給する電力供給装置において、一方のバッテリからの出力を遮断するための遮断部を備えた構成であっても、一方のバッテリから他方のバッテリに対して充電を行なうことができるようにする。【解決手段】電力供給システム１においては、車両に搭載されたモータジェネレータ２７等に対して電力を供給する高圧電源１２と、車両に搭載されたライト等に対して電力を供給する低圧電源１３と、高圧電源１２から低圧電源１３に対して低圧電源１３を充電する電力を供給するためのＤＣＤＣコンバータ１５と、高圧電源１２からの出力を遮断可能なシステムメインリレー１４と、を備えている。電子制御ユニット１１は、低圧電源１３における充電容量の情報を取得し、低圧電源１３における充電容量が充電を要する容量である場合に、システムメインリレー１４が高圧電源１２からの出力を遮断することを禁止する。【選択図】図１
2012205469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された機器に対して電力を供給する電力供給装置であって、
車両に搭載された第１の機器に対して電力を供給する第１のバッテリと、
車両に搭載された第２の機器に対して電力を供給する第２のバッテリと、
第１のバッテリから第２のバッテリに対して第２のバッテリを充電する電力を供給するための供給部と、
前記第１のバッテリからの出力を遮断可能な遮断部と、
前記第２のバッテリにおける充電容量の情報を取得し、前記第２のバッテリにおける充電容量が充電を要する容量である要充電容量未満である場合に、前記遮断部が前記第１のバッテリからの出力を遮断することを禁止する禁止手段と、
を備えたことを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給装置において、
前記第１のバッテリにおける充電容量の情報を取得し、前記第１のバッテリにおける充電容量が前記第２のバッテリに電力を供給する余裕がない容量である供給不可容量である場合に、前記禁止手段の作動を制限する制限手段、を備えたこと
を特徴とする電力供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力供給装置において、
前記制限手段が前記禁止手段の作動を制限する際に、前記第２の機器における消費電力を抑制させる抑制手段、を備えたこと
を特徴とする電力供給装置。
【請求項４】
車両に搭載された第１の機器に対して電力を供給する第１のバッテリと、
車両に搭載された第２の機器に対して電力を供給する第２のバッテリと、
第１のバッテリから第２のバッテリに対して第２のバッテリを充電する電力を供給するための供給部と、
前記第１のバッテリからの出力を遮断可能な遮断部と、
前記第１のバッテリから前記第２のバッテリに供給される電力を制御する電力制御手段と、
を備え、
前記電力制御手段は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電力供給装置を構成する各手段として構成されていること
を特徴とする電力制御装置。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電力供給装置または請求項４に記載の電力制御装置、を構成する各手段としての機能させるための電力供給プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された機器に対して電力を供給する電力供給装置、電力制御装置、および電力供給プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の電力供給装置として、例えば、車両の走行用に利用されるモータを駆動する電力を供給するためのバッテリと、車両の電装品に対して電力を供給するためのバッテリとの、複数のバッテリを備えたものが知られている。特に、複数のバッテリを備えた構成においては、一方のバッテリから他方のバッテリに対して充電を行うことができるものが知られている（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２００７−２８８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように一方のバッテリから他方のバッテリに対して充電を行うことができるものにおいては、一方のバッテリからの出力を遮断するための遮断部が備えられていることがある。この遮断部は、通常、大電力を放出可能なバッテリに対して、車両の衝突時等の非常時に、漏電を防止するための設けられており、車両の移動時以外の非常時や車両停車時に、このバッテリからの電力の供給を停止させる。
【０００５】
しかしながらこのような遮断部を備えた構成においては、一方のバッテリから他方のバッテリに対して充電を行なおうとした場合に、遮断部がバッテリからの電力の供給を停止していれば、他のバッテリに充電を行うことができなくなるという問題点があった。
【０００６】
そこで、このような問題点を鑑み、車両に搭載された機器に対して電力を供給する電力供給装置、電力制御装置、および電力供給プログラムにおいて、一方のバッテリからの出力を遮断するための遮断部を備えた構成であっても、一方のバッテリから他方のバッテリに対して充電を行なうことができるようにすることを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために成された第１の構成の電力供給装置においては、車両に搭載された第１の機器に対して電力を供給する第１のバッテリと、車両に搭載された第２の機器に対して電力を供給する第２のバッテリと、第１のバッテリから第２のバッテリに対して第２のバッテリを充電する電力を供給するための供給部と、第１のバッテリからの出力を遮断可能な遮断部と、を備えている。そして、禁止手段は、第２のバッテリにおける充電容量の情報を取得し、第２のバッテリにおける充電容量が充電を要する容量である要充電容量未満である場合に、遮断部が第１のバッテリからの出力を遮断することを禁止する。
【０００８】
このような電力供給装置によれば、第１のバッテリに安全のための遮断部が備えられている場合であっても、必要なときに遮断部の作動に制限を加えることができるので、第２のバッテリに電力の供給を行うことができる。なお、遮断部は、供給部との間であって、かつ第１のバッテリと第１の機器との間に配置されており、第１の機器が使用されないときに第１の機器に対する電力の供給を遮断する機能を有する構成にされているとよい。
【０００９】
また、上記電力供給装置においては、第２の構成のように、第１のバッテリにおける充電容量の情報を取得し、第１のバッテリにおける充電容量が第２のバッテリに電力を供給する余裕がない容量である供給不可容量である場合に、禁止手段の作動を制限する制限手段、を備えていてもよい。
【００１０】
このような電力供給装置によれば、第１のバッテリにおける充電容量が余裕のない状態である場合に、第１のバッテリから第２のバッテリに電力が供給されないようにするので、第２のバッテリに電力を供給することによって第１のバッテリが容量不足になることを防止することができる。
【００１１】
さらに、上記電力供給装置においては、第３の構成のように、制限手段が禁止手段の作動を制限する際に、第２の機器における消費電力を抑制させる抑制手段、を備えていてもよい。
【００１２】
このような電力供給装置によれば、第１のバッテリから第２のバッテリに電力を供給できないときに、第２の機器における消費電力を抑制させるので、第２のバッテリの充電容量を減少しにくくすることができる。
【００１３】
次に、上記目的を達成するために成された第４の構成として電力制御装置においては、前述の第１のバッテリ、第２のバッテリ、供給部、遮断部、そして第１のバッテリから第２のバッテリに供給される電力を制御する電力制御手段を備え、電力制御手段は、上記何れか１項に記載の電力供給装置を構成する各手段として構成されている。
【００１４】
また、第５の構成としての電力供給プログラムは、コンピュータを上記何れかに記載の電力供給装置または電力制御装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムであることを特徴としている。
【００１５】
このような電力制御装置や電力供給プログラムによれば、少なくとも請求項１に記載の電力供給装置と同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力供給システム１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】電力供給処理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】
【００１７】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１は、本発明が適用された電力供給システム１（電力供給装置）の概略構成を示すブロック図である。電力供給システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、車両に搭載された機器に対して電力を供給するシステムとして構成されている。
【００１８】
電力供給システム１は、図１に示すように、電子制御ユニット１１と、高圧電源１２（第１のバッテリ）と、低圧電源１３（第２のバッテリ）と、システムメインリレー１４（遮断部）と、ＤＣＤＣコンバータ１５（供給部）と、昇圧コンバータ１６と、高圧電源１２によって作動される主機負荷（第１の機器）と、低圧電源１３によって作動される補機負荷２１〜２３（第２の機器）と、を備えている。
【００１９】
また、高圧電源１２および低圧電源１３には、それぞれ、電流センサ３１，３４、電圧センサ３２，３５、温度センサ３３，３６が備えられており、各電源１２，１３の貯蔵電力量（電池残量）や各電源１２，１３から供給される電力をモニタリングすることができるよう構成されている。また、補機負荷２１〜２３に対する電力線上にも電流センサ３７が配置されており、補機負荷２１〜２３において消費される電力をモニタリングすることができるよう構成されている。
【００２０】
電子制御ユニット１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた周知のマイコンとして構成されており、ＲＯＭ等に格納されたプログラム（電力供給プログラムを含む）を実行し、各センサ３１〜３７において検出される値に応じてシステムメインリレー１４を作動させる等の処理を実施する。また、電子制御ユニット１１は、車内ＬＡＮ５に接続されており、この車内ＬＡＮ５に接続された補機負荷２１〜２３等の他の機器との間で通信を行う機能を有する。
【００２１】
高圧電源１２は、低圧電源１３に対して相対的に電圧が高く設定されたバッテリであり、システムメインリレー１４等を介して、車両に搭載されたモータジェネレータ２７，２８、電動エアコン２６等の主機負荷に対して電力を供給する。また、高圧電源１２は、ＤＣＤＣコンバータ１５を介して、必要に応じて低圧電源１３や補機負荷２１〜２３に対しても電力を供給することができるよう設定されている。なお、高圧電源１２の電圧としては、約３００Ｖ〜６５０Ｖに設定される。
【００２２】
低圧電源１３は、車両に搭載された補機負荷２１〜２３に対して電力を供給する。なお、低圧電源１３の電圧としては、約１２Ｖ〜１４Ｖに設定される。
システムメインリレー１４は、ＤＣＤＣコンバータ１５との間であって、かつ主機負荷との間に配置されており、主機負荷が使用されないときに主機負荷に対する電力の供給を遮断する機能を有する構成にされている。つまり、システムメインリレー１４は、大きな電力が供給される高圧電源１２からの出力を遮断できるようにすることで、車両の事故の際等に、高圧電源１２からの漏電等を防止する。
【００２３】
したがって、システムメインリレー１４は、通常時においては高圧電源１２からの出力を遮断する遮断状態とし、原則として主機負荷を作動させるときのみに高圧電源１２からの出力が供給される接続状態とされる。このような接続状態においては、ＤＣＤＣコンバータ１５にも電力が供給される。ただし、本実施形態においては、後述する電力供給処理にて、所定の条件が成立した場合にも、システムメインリレー１４を接続状態とする。
【００２４】
ＤＣＤＣコンバータ１５は、高圧電源１２から低圧電源１３に対して低圧電源１３を充電する電力を供給するために、高圧電源１２から供給される電力を、低圧電源１３を充電するための電圧（例えば１４Ｖ程度）に変圧して低圧電源１３側に出力する。
【００２５】
昇圧コンバータ１６は、高圧電源１２からモータジェネレータ２７，２８に電力を供給する際や、モータジェネレータ２７，２８によって発電された電力を高圧電源１２に充電する際に、相互に最適な電圧に変圧する機能を有する。なお、昇圧コンバータ１６と各モータジェネレータ２７，２８の間には、インバータ４１，４２が配置されている。これらのインバータ４１，４２は、モータジェネレータ２７，２８を駆動制御するために利用される周知の制御回路である。
【００２６】
ここで、モータジェネレータ２７，２８は、遊星歯車機構５２を介して車両のエンジン５１に接続されている。一方のモータジェネレータ２７（ＭＧ１）は、エンジンのスタータとして機能するとともに、回生エネルギを利用した発電機としても機能する。また、他方のモータジェネレータ２８（ＭＧ２）は、車両の動力として機能する。
【００２７】
なお、他方のモータジェネレータ２８（ＭＧ２）を発電機として利用することもできる。また、エンジン５１による動力やモータジェネレータ２８（ＭＧ２）による動力は、デファレンシャルギヤ５３を介して駆動輪５４に伝達される。
【００２８】
補機負荷２１〜２３には、低圧電源１３によって作動される、ナビゲーション装置、メータ類、ライト類等が含まれる。なお、主機負荷および補機負荷については、上記に挙げたもの以外にも種種の機器が該当し得る。
【００２９】
［本実施形態の処理］
上記のように構成された電力供給システム１においては、低圧電源１３の充電容量が不足する場合に、システムメインリレー１４を接続状態とする処理を実施する。この処理について図２を用いて説明する。図２は電子制御ユニット１１が実行する電力供給処理を示すフローチャートである。
【００３０】
電力供給処理は、図示しないイグニッションスイッチ等の車両の電源が投入されると開始される処理であって、その後、繰り返し実行される処理である。電力供給処理では、図２に示すように、まず、車両におけるキーの照合が完了しているか否かを判定する（Ｓ１１０）。
【００３１】
この処理では、キーの形状を鍵穴によって照合する方式の場合には、キーを鍵穴に挿入した状態から少なくとも１段階、キーが回された状態であるか否かを判定する。また、電子キー固有のＩＤを電子キーとの無線通信によって認識する方式の場合には、この無線通信による認証が完了したか否かを判定する。
【００３２】
キーの照合が完了していなければ（Ｓ１１０：ＮＯ）、電力供給処理を終了する。キーの照合が完了していない場合には、補機負荷２１〜２３についても利用不可の状態になっていると考えられ、電力が消費されないため、低圧電源１３の充電容量が不足することがないと想定されるからである。
【００３３】
また、キーの照合が完了していれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、システムメインリレー１４の状態を判定する（Ｓ１２０）。システムメインリレー１４が接続状態であれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、電力供給処理を終了する。
【００３４】
また、システムメインリレー１４が遮断状態であれば（Ｓ１２０：ＮＯ）、低圧電源１３の貯蔵電力量（充電容量）と、補機負荷２１〜２３による消費電力に一定時間（例えば２０分）を乗じた消費電力量（要充電容量）とを比較する（Ｓ１３０：禁止手段）。ここで、各電源１２，１３における貯蔵電力量は、電流センサ３１，３４、電圧センサ３２，３５、温度センサ３３，３６による検出結果に基づき周知の手法を利用すれば求めることができる。また、消費電力については、補機負荷２１〜２３に対する電力線上に配置された電流センサ３７、および低圧電源１３に備えられた電圧センサ３５による検出結果を利用して求めることができる。
【００３５】
低圧電源１３の貯蔵電力量が消費電力量以上であれば（Ｓ１３０：ＮＯ）、低圧電源１３を充電する必要はないものとして、電力供給処理を終了する。低圧電源１３の貯蔵電力量が消費電力量（供給不可容量）未満であれば（Ｓ１３０：ＮＯ）、高圧電源１２の貯蔵電力量と、高圧電源１２によって主機負荷が一定時間以上作動できる程度の値に設定された必要電力量とを比較する（Ｓ１４０：制限手段）。
【００３６】
高圧電源１２の貯蔵電力量が必要電力量未満であれば（Ｓ１４０：ＮＯ）、補機負荷２１〜２３による消費電力を抑制させ（Ｓ１５０：抑制手段）、電力供給処理を終了する。Ｓ１５０の処理では、例えば、補機負荷２１〜２３の電源スイッチを切断する。
【００３７】
また、高圧電源１２の貯蔵電力量が必要電力量以上であれば（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、システムメインリレー１４を接続状態とし（Ｓ１６０：禁止手段）、電力供給処理を終了する。
【００３８】
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した電力供給システム１においては、車両に搭載された主機負荷（モータジェネレータ２７，２８、電動エアコン２６）に対して電力を供給する高圧電源１２と、車両に搭載された補機負荷２１〜２３に対して電力を供給する低圧電源１３と、高圧電源１２から低圧電源１３に対して低圧電源１３を充電する電力を供給するためのＤＣＤＣコンバータ１５と、高圧電源１２からの出力を遮断可能なシステムメインリレー１４と、を備えている。システムメインリレー１４は、ＤＣＤＣコンバータ１５との間であって、かつ主機負荷との間に配置されており、主機負荷が使用されないときに主機負荷に対する電力の供給を遮断する機能を有する構成にされている。
【００３９】
そして、電子制御ユニット１１は、低圧電源１３における充電容量の情報を取得し、低圧電源１３における充電容量が充電を要する容量である要充電容量未満である場合に、システムメインリレー１４が高圧電源１２からの出力を遮断することを禁止する。
【００４０】
このような電力供給システム１によれば、高圧電源１２に安全のためのシステムメインリレー１４が備えられている場合であっても、必要なときにシステムメインリレー１４の作動に制限を加えることができるので、低圧電源１３に電力の供給を行うことができる。
【００４１】
また、電力供給システム１において電子制御ユニット１１は、高圧電源１２における充電容量の情報を取得し、高圧電源１２における充電容量が低圧電源１３に電力を供給する余裕がない容量である供給不可容量である場合に、高圧電源１２から低圧電源１３に電力が供給されないように、システムメインリレー１４が高圧電源１２からの出力を遮断する。
【００４２】
このような電力供給システム１によれば、高圧電源１２における充電容量が余裕のない状態である場合に、高圧電源１２から低圧電源１３に電力が供給されないようにするので、低圧電源１３に電力を供給することによって高圧電源１２が容量不足になることを防止することができる。
【００４３】
さらに、電力供給システム１において電子制御ユニット１１は、高圧電源１２における充電容量が余裕のない状態である場合において高圧電源１２から低圧電源１３に電力が供給されないようにする際に、補機負荷２１〜２３における消費電力を抑制させる。
【００４４】
このような電力供給システム１によれば、高圧電源１２から低圧電源１３に電力を供給できないときに、補機負荷２１〜２３における消費電力を抑制させるので、低圧電源１３の充電容量を減少しにくくすることができる。
【００４５】
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００４６】
例えば、上記実施形態において、Ｓ１３０の処理では、低圧電源１３における貯蔵電力量と消費電力量（補機負荷２１〜２３による消費電力に応じた変動値）とを比較したが、低圧電源１３における貯蔵電力量と基準電力量（補機負荷２１〜２３による消費電力に左右されない固定値）とを比較してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、バッテリ電流、バッテリ電圧、およびバッテリ温度から貯蔵電力量を求めたが、バッテリ電流を利用することなく、バッテリ電圧とバッテリ温度とから貯蔵電力量を求めてもよい。この場合、例えば、バッテリ内部抵抗とバッテリ温度との相関関係マップを予め実験等に基づいて準備し、このマップを用いてバッテリ温度からバッテリ内部抵抗を推定する。
【００４８】
そして、推定したバッテリ内部抵抗とバッテリ電圧とから、バッテリ電流を推定する。このようにすれば、バッテリ電流を直接的にモニタリングすることなく貯蔵電力量を求めることができる。
【００４９】
さらに、上記実施形態においては、補機負荷２１〜２３による消費電力を抑制するために、電子制御ユニット１１が補機負荷２１〜２３の電源（スイッチ）を切断するよう構成したが、車載ＬＡＮを介して各補機負荷２１〜２３に対して負荷制限を実施する旨の信号を送信し、この信号を受けた各補機負荷２１〜２３が、例えばライトの明るさを抑制する等の省電力モードになるよう構成してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、システムメインリレー１４を接続する際の処理について説明したが、システムメインリレー１４の接続後においては、Ｓ１６０の処理が実施されることなく電力供給処理を終了する場合に、システムメインリレー１４を遮断状態にするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…電力供給システム、１１…電子制御ユニット、１２…高圧電源、１３…低圧電源、１４…システムメインリレー、１５…ＤＣＤＣコンバータ、１６…昇圧コンバータ、２１…補機負荷、２６…電動エアコン、２７，２８…モータジェネレータ、３１…電流センサ、３２…電圧センサ、３３…温度センサ、３４…電流センサ、３５…電圧センサ、３６…温度センサ、３７…電流センサ、４１…インバータ、５１…エンジン、５２…遊星歯車機構、５３…デファレンシャルギヤ、５４…駆動輪。
【図１】
2012205469.tif 000003
【図２】
2012205469.tif 000004