(57)【要約】【課題】バッテリと併用される電圧コンバータであって、電源電圧を供給する補機の動作変化を少なく抑えることができる電圧コンバータを提供する。【解決手段】制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に対して出力制限を行なってＤＣ／ＤＣコンバータ１６を保護する。出力制限は、出力電流値が増加することに伴って出力電圧を低下させる複数の領域を有する出力特性に基づいて行なわれる。複数の領域のうち第１の領域の電流増加量に対する電圧低下の傾きは、第１の領域よりも電流値の大きい第２の領域における電流増加量に対する電圧低下の傾きよりも緩やかである。【選択図】図１
2009213223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電流を検出する電流センサと、
出力電圧を検出する電圧センサと、
高圧バッテリの電圧を降圧して低圧バッテリおよび補機負荷に供給する電圧変換部と、
前記電流センサおよび前記電圧センサの出力に応じて前記電圧変換部を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電圧変換部に対して出力制限を行なって前記電圧変換部を保護し、
前記出力制限は、出力電流値が増加することに伴って出力電圧を低下させる複数の領域を有する出力特性に基づいて行なわれ、
前記複数の領域のうち第１の領域の電流増加量に対する電圧低下の傾きは、前記第１の領域よりも電流値の大きい第２の領域における電流増加量に対する電圧低下の傾きよりも緩やかである、電圧コンバータ。
【請求項２】
前記第１の領域における出力特性は、前記出力電流値が増加することに伴って前記低圧バッテリを充電するために十分な定常出力電圧値から前記低圧バッテリの電圧値まで漸減する特性である、請求項１に記載の電圧コンバータ。
【請求項３】
前記制御装置は、車両起動時に前記低圧バッテリの電圧値を取得し、取得した電圧値に基づいて前記出力特性を決定する、請求項２に記載の電圧コンバータ。
【請求項４】
前記制御装置は、前記車両起動時に前記電圧変換部の動作を停止させ、かつ補機負荷の駆動を制限した状態で前記電圧センサの出力を取り込むことによって前記低圧バッテリの電圧値を取得する、請求項３に記載の電圧コンバータ。
【請求項５】
前記第１の領域における出力特性は、前記電圧変換部を通過する電力が一定となるように電流増加に対して電圧を低下させる特性である、請求項１に記載の電圧コンバータ。
【請求項６】
前記第１の領域と前記第２の領域の間に位置する前記複数の領域のうちの第３の領域における出力特性は、前記第３の領域内で電流が増減しても出力電圧が前記低圧バッテリの電圧値となる特性である、請求項１に記載の電圧コンバータ。
【請求項７】
前記電圧変換部の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記出力制限の出力特性は、複数種類定められ、
前記制御装置は、前記温度センサの出力に応じて前記複数種類の出力特性のうちから出力制限に適用する出力特性を選択する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電圧コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電圧コンバータに関し、特に出力にバッテリが接続されそのバッテリと併用されて補機負荷に電源電圧の供給を行なう電圧コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１００ボルトを超える高圧のバッテリを蓄電装置として搭載し、駆動用にモータを搭載する電気自動車やハイブリッド自動車が登場している。このような自動車においても、従来車両と同様、１２ボルト系のバッテリで駆動される負荷を多数用いており、高圧バッテリから低圧バッテリへはＤＣ／ＤＣコンバータを使用して充電を行なっている。
【０００３】
特開２００７−１６８４７７号公報（特許文献１）は、電圧変換装置を冷却する冷却装置の異常を速やかに検出可能な車両用電源装置およびそれを備える車両について、開示している。この車両用電源装置は、互いに出力電圧が異なるメイン高電圧バッテリと補機バッテリの間に接続され、高電圧バッテリから補機バッテリに対して充電を行なう際に電圧変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却する冷却装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータの温度を検知する温度センサと、温度センサの出力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータに出力制限を行ない、かつ冷却装置の異常を所定の判断条件に基づいて判断する制御装置とを備える。
【特許文献１】特開２００７−１６８４７７号公報
【特許文献２】特開平６−１４９３９６号公報
【特許文献３】実開平３−１０１１８０号公報
【特許文献４】特開２００６−２７１１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２００７−１６８４７７号公報に開示された技術では、温度が上昇するとＤＣ／ＤＣコンバータ出力を制限するが、出力制限時に過電流状態となると、コンバータの出力電圧が急激に低下し、補機の電源電圧が急激に低下するため、補機の動作が変動してしまう。たとえば、ヘッドライトの明るさが変動してちらつくように感じたりし、運転者に不快感を与えることも考えられる。
【０００５】
図１９は、従来の車両電源システムを簡略化して示した図である。
図１９を参照して、エンジンを搭載する通常の自動車は、１２Ｖ程度の鉛電池を搭載し、鉛電池からヘッドライトやオーディオなどの補機負荷へ電源電圧の供給が行われる。通常の自動車であれば、エンジンで駆動されるオルタネータから１４Ｖ程度の電圧で鉛電池へ充電が行われる。またエンジンが運転中は、このオルタネータから補機負荷に電源電圧の供給が行われる。
【０００６】
近年環境問題を背景に注目を浴びているハイブリッド自動車や電気自動車では、図１９に示すように、高圧電池からの２００Ｖ程度の高電圧がＤＣ／ＤＣコンバータによって１４Ｖに降圧される。この降圧された１４Ｖは、鉛蓄電池の充電電圧や補機負荷への電源電圧として使用される。
【０００７】
図２０は、図１９で使用されているＤＣ／ＤＣコンバータの出力特性を示した図である。
【０００８】
図２０を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電流が所定の最大電流までは出力電圧１４Ｖを出力する。出力電流が最大電流を超えると、電流リミッタが働き出力電圧が急激に低下する。ＤＣ／ＤＣコンバータは通常このような出力特性を有し、過電流から内部回路を保護している。この電流リミッタを動作させる最大電流は、補機負荷の電流合計によって補機回路のヒューズが溶断しないように、ヒューズの許容電流より小さい値に設定される。
【０００９】
図２１は、図２０に示した特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータを蓄電池と併用して補機負荷に電圧供給を行なう場合の電流−電圧特性を示した図である。
【００１０】
図２１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が最大電流を超えると、Ｙ１で示すように電流リミッタが働き電圧降下が発生する。しかし、図１９に示すように鉛電池が補機負荷に接続されているので、１２Ｖまで降下すると鉛電池から補機負荷に電流が供給されるので、それ以上電圧降下は発生しない。ここで、補機負荷の電流の合計が最大電流付近で変動すると、補機負荷の電源電圧が１４Ｖと１２Ｖとの間で頻繁に切り替わりが起きてしまう。
【００１１】
図２２は、電源電圧の変動の様子を示した図である。
図２２において、補機負荷の電流合計が最大電流付近であると、Ｙ２に示すように電流リミッタが働き出力電圧が鉛電池の電圧１２Ｖまで降下する。すると鉛電池からも電流が供給されるのでＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電流が減少する。また、電圧降下により合計負荷電流も少し減少する。すると再びＤＣ／ＤＣコンバータは出力電圧を通常の１４Ｖまで上昇させる。そして、再びＤＣ／ＤＣコンバータに補機負荷電流の負担が集中するので電流リミッタが作動する。このような電圧変化がたとえばヘッドライトのちらつきなどの補機の動作変化としてあらわれて、乗員に不快感を与えてしまうことがある。
【００１２】
この発明の目的は、バッテリと併用される電圧コンバータであって、電源電圧を供給する補機の動作変化を少なく抑えることができる電圧コンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、要約すると、電圧コンバータであって、出力電流を検出する電流センサと、出力電圧を検出する電圧センサと、高圧バッテリの電圧を降圧して低圧バッテリおよび補機負荷に供給する電圧変換部と、電流センサおよび電圧センサの出力に応じて電圧変換部を制御する制御装置とを備える。制御装置は、電圧変換部に対して出力制限を行なって電圧変換部を保護する。出力制限は、出力電流値が増加することに伴って出力電圧を低下させる複数の領域を有する出力特性に基づいて行なわれる。複数の領域のうち第１の領域の電流増加量に対する電圧低下の傾きは、第１の領域よりも電流値の大きい第２の領域における電流増加量に対する電圧低下の傾きよりも緩やかである。
【００１４】
好ましくは、第１の領域における出力特性は、出力電流値が増加することに伴って低圧バッテリを充電するために十分な定常出力電圧値から低圧バッテリの電圧値まで漸減する特性である。
【００１５】
より好ましくは、制御装置は、車両起動時に低圧バッテリの電圧値を取得し、取得した電圧値に基づいて出力特性を決定する。
【００１６】
さらに好ましくは、制御装置は、車両起動時に電圧変換部の動作を停止させ、かつ補機負荷の駆動を制限した状態で電圧センサの出力を取り込むことによって低圧バッテリの電圧値を取得する。
【００１７】
好ましくは、第１の領域における出力特性は、電圧変換部を通過する電力が一定となるように電流増加に対して電圧を低下させる特性である。
【００１８】
好ましくは、第１の領域と第２の領域の間に位置する複数の領域のうちの第３の領域における出力特性は、第３の領域内で電流が増減しても出力電圧が低圧バッテリの電圧値となる特性である。
【００１９】
好ましくは、電圧変換部の温度を検出する温度センサをさらに備え、出力制限の出力特性は、複数種類定められ、制御装置は、温度センサの出力に応じて複数種類の出力特性のうちから出力制限に適用する出力特性を選択する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、バッテリと併用される電圧コンバータにおいて、電流制限を行なう際にバッテリ電圧付近では緩やかに電圧を低下させるので、電源電圧を供給する補機の動作変化を少なく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［車両の全体構成］
図１は、本発明が適用される車両１００の構成を示すブロック図である。なお、車両１００は、メインバッテリと補機バッテリを用いる車両であれば、電気自動車でもよく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等でもよい。
【００２３】
図１を参照して、車両１００は、高圧バッテリ１０と、システムメインリレーＳＭＲＢおよびＳＭＲＧと、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、モータＭ１とを含む。
【００２４】
高圧バッテリ１０は、車両駆動用のモータＭ１のメインバッテリであり、たとえばニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ、または電気二重層コンデンサ等の蓄電用の大容量キャパシタを用いることができる。
【００２５】
システムメインリレーＳＭＲＢは、高圧バッテリ１０の正極と電源ラインＰＬ１との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲＧは、高圧バッテリ１０の負極と接地ラインＳＬとの間に設けられる。
【００２６】
昇圧コンバータ１２は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬの間に出力する。インバータ１４は電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬの間の直流電圧を電源電圧として受け三相交流電流を作り出すようにスイッチング制御される。そしてインバータ１４によってモータＭ１は駆動され、モータＭ１によって図示しないディファレンシャルギヤや車輪が回転される。
【００２７】
車両１００は、さらに、１２Ｖの補機バッテリ１８と、補機バッテリ１８の端子間電圧ＶＢを監視する電圧センサ１９と、補機バッテリ１８によって駆動される補機負荷３１〜３３と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧を降圧して補機バッテリ１８に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを含む。
【００２８】
補機負荷３１〜３３としては、たとえば電動パワーステアリングや、ブレーキの油圧ポンプや、ヘッドランプや、エアコンファンモータや、各種ＥＣＵ（Electric Control Unit）の電源や、システムメインリレーの駆動用電源等があるが、図１ではＥＣＵ，ヘッドライト，オーディオが例示されている。
【００２９】
補機バッテリ１８の役割として特に重要であるのは、車両起動時におけるＥＣＵに対する電源電圧供給である。車両が起動され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が動作開始すると補機負荷３１〜３３は主としてＤＣ／ＤＣコンバータ１６から電力供給されることになる。
【００３０】
車両１００は、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度Ｔを測定する温度センサ２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が出力する出力電流Ｉを測定する電流センサ２３と、制御装置３０とを含む。
【００３１】
制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの開閉制御、昇圧コンバータ１２の昇圧制御、インバータ１４のスイッチング制御を行なうとともに、温度センサからの温度Ｔおよび電流センサ２３からの電流Ｉを受けてＤＣ／ＤＣコンバータの出力制限を行なう。そして、入力装置２４の設定に応じて補機負荷３１〜３３を動作させるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ制御を行なう。
【００３２】
なお、制御装置３０は、エンジン制御用ＥＣＵ、ハイブリット制御用ＥＣＵ、インバータ１４および昇圧コンバータ１２のＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）中の制御部、バッテリ制御用ＥＣＵなどの複数のＥＣＵが制御情報を相互に通信することによって実現されるものでも良い。
【００３３】
［実施の形態１］
図２は、図１の車両１００の高圧バッテリ１０から補機負荷までの電流供給経路を簡略化して示した図である。
【００３４】
図２を参照して、高圧バッテリ１０の電圧（たとえば２００Ｖ）はＤＣ／ＤＣコンバータ１６で補機バッテリ１８を充電可能な電圧（たとえば１４Ｖ）に降圧される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧によって、補機負荷３１〜３３への電源電圧供給と補機バッテリ１８への充電電圧の供給が行われる。補機バッテリ１８は、たとえば１２Ｖの鉛蓄電池が使用される。
【００３５】
つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の役割としては、２つが挙げられる。１つは、補機負荷に対する電源電圧の供給である。他の１つは補機バッテリ１８の充電である。ここで、補機バッテリ１８の充電は行わなくても補機負荷に電流が供給され、補機バッテリ１８からの電流持ち出しが発生しなければ、補機バッテリ１８が放電してしまうこともなく車両走行には支障がない。つまり、補機バッテリ１８の電圧と同程度の電圧までＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧を下げても車両走行上問題はない。
【００３６】
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に過電流の出力制限を行なう場合でも、その時の補機バッテリ１８の電圧を出力できる程度に電圧を下げてやるとよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の性能も補機バッテリ電圧と最大電流の積で決まる電力を出力できるようにしておけばよい。
【００３７】
図２０で示した従来の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力可能な最大電力性能は、補機バッテリ電圧よりも高い充電電圧（１４Ｖ）と最大電流（ヒューズ等で定まる電流）で決定されていたが、過剰な能力を有することになっていた。本実施の形態では、補機バッテリの出力電圧と最大電流（ヒューズ等で定まる電流）で決定するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の構成部品の体格の小型化とコスト低減をすることが可能となる。
【００３８】
図３は、図１の制御装置３０が実行するＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図３を参照して、運転者の操作によって車両が起動されると起動信号ＩＧＯＮが活性化し、応じてステップＳ１において、ＥＣＵに電源電流を供給するためのスイッチＳＷ１がオン状態に設定され、他の補機負荷に電源電流を供給するためのスイッチＳＷ２〜ＳＷｎはオフ状態に設定される。ＥＣＵは消費電力が他の負荷に比べて小さいので、補機バッテリ１８からは電流がほとんど流れず、電圧センサ１９で電圧を測定しても内部抵抗による電圧降下を無視することができ開放電圧に近い電圧が測定できる。
【００４０】
この状態でステップＳ２においてＤＣ／ＤＣコンバータ１６をオフ状態とし、ステップＳ３で電圧センサ１９を用いて補機バッテリ１８の電圧ＶＢを計測し、この計測値を補機バッテリ電圧Ｖ０として記憶する。
【００４１】
そして、ステップＳ４において、電力リミット値を決定するための電圧Ｖ１を次式で算出する。
Ｖ１＝Ｖ０＋Ｖｔ＋Ｖｃｈ
ここで、Ｖ０は起動時の補機バッテリ１８の電圧を示し、Ｖｔは温度補正値を示し、Ｖｃｈは検出誤差値を示す。
【００４２】
次に、ステップＳ５において、電力リミット値Ｐが次式で決定される。
Ｐ＝Ｖ１×Ｉ０
ここでＩ０は、主として補機への電流供給路のヒューズの溶断電流に基づいて定められる最大電流値を示す。さらにステップＳ６においてＤＣ／ＤＣコンバータ１６がオン状態に設定される。このとき電力リミット値Ｐが適用された出力特性となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御が行なわれる。そして、ステップＳ７において、補機負荷に電源電圧を供給するスイッチＳＷ２〜ＳＷｎのオン・オフが許可される。
【００４３】
図４は、電力リミット値Ｐが適用されたＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００４４】
図４に示すように、出力電流Ｉが小さい間は補機バッテリを充電するために必要な１４Ｖの電圧が出力されるが、出力電流が増加し出力電力が電力リミット値Ｐに達すると、出力電力がリミット値Ｐを超えないように次第に出力電圧が低下するように制御が行なわれる。そして、電流が最大電流値Ｉ０を超えると急峻に電圧が降下するように制御が行なわれる。
【００４５】
図５は、図４に示した特性となるように制御されたＤＣ／ＤＣコンバータ１６を補機バッテリ１８と併用して補機負荷に電圧供給を行なう場合の電流−電圧特性を示した図である。
【００４６】
図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電力がリミット値Ｐを超えるとＹ３に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧が低下するので補機に供給される電圧も低下する。しかし、最大電流Ｉ０を超えても、図４に示したような急峻な電圧低下は起こらない。これは、補機バッテリ１８から電流が補機負荷に供給されるためである。
【００４７】
図２１と比較すると、図５では最大電流Ｉ０付近での電圧の低下の傾きは緩やかになっているのがわかる。したがって、ΔＩに示した範囲で補機負荷電流の変動が生じるような場合に補機の挙動の変化を乗員にあまり感じさせないようにすることができる。
【００４８】
図６は、電源電圧の変動が改善された様子を示した図である。
図６では、補機負荷の電流が最大電流Ｉ０前後のΔＩの範囲で変動してもＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御が電圧を緩やかに変動させるように行なわれているため、出力電圧に生ずる変化は図２２と比べると大幅に少なくなっている。これにより、たとえばヘッドライトの明るさの変動等が低減される。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を、出力電流が増加しても電圧を急に落とすのではなく、電力を一定値に制限するように電圧を降下させる。降下させる目標値は、補機バッテリ１８の電圧とする。補機バッテリ１８の電圧を出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６が動作しているときは、補機バッテリ１８に充電することはできないが、補機バッテリ１８の電流が消費され続けることもないといえる。したがって、走行を継続しても補機バッテリ１８が過放電してしまうことを防ぐことができるので、車両を走行させる上では問題が生じない。
【００５０】
このように電力を一定値に制限する制御を導入することにより、急な電圧変化を起こさないようにすることができる。したがって、運転者にヘッドライトのちらつきのような負荷の挙動の変化を感じにくくさせることができ、不快感を与えることが軽減される。
【００５１】
なお、実施の形態１では、最大電流出力時の電圧を元に電力リミット値Ｐを求めるようにしたが、この電力リミット値Ｐを用いる出力制限に限定されるものではない。たとえば、図５のＹ部分は曲線でなくても直線であってもよい。電圧を降下させる傾きが最大電流値を超えた領域よりも緩やかになっていれば図２１の場合よりもヘッドライトのちらつき等は改善される。
【００５２】
［実施の形態２］
実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御に電力リミット値Ｐを導入することを説明した。実施の形態２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度に応じて電流をさらに制限して保護することについて説明する。
【００５３】
図７は、単純な制御を行なう場合の比較例を示した図である。
図７を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が過熱していない間は、最大電流Ｉｍａｘ１で出力制限がされているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が過熱すると、出力制限を開始する電流を制限電流Ｉｍａｘ２まで下げることが考えられる。しかし、このような制御を行なうと、使用可能な電流の範囲が一気に狭まってしまう。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の過熱時であっても、なるべく使用可能な電流は大きい方が良い。
【００５４】
図８は、実施の形態２で適用されるＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限の範囲を示した図である。
【００５５】
図８を参照して、ラインＬ１は出力電圧Ｖ＝１４Ｖとなる線である。ラインＬ２は出力電力（出力電圧Ｖ×出力電圧Ｉ）がＰ＝Ｖ１×Ｉ０となる線である。ラインＬ３は、出力電流Ｉが最大電流値Ｉ０を超えるとき速やかに電圧を低下させることを示す線である。ラインＬ４は、出力電力がＰ＝Ｖ１×Ｉ１となる線である。ラインＬ５は出力電圧Ｖ＝Ｖ１となる線である。ラインＬ６は、出力電流Ｉが最大電流値Ｉ１を超えるとき速やかに電圧を低下させることを示す線である。
【００５６】
これらのラインＬ１〜Ｌ６の組み合わせで実施の形態２のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性が表わされる。出力特性は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度に応じてラインＬ１〜Ｌ６のうちから適用されるものが選択されて決定される。
【００５７】
図９は、実施の形態２で実行される制御の第１のフローチャートである。このフローチャートで示された制御によって、出力制限を行なうために必要とされる電圧Ｖ１が決定される。
【００５８】
図１、図９を参照して、運転者の操作によって車両が起動されると起動信号ＩＧＯＮが活性化し、応じてステップＳ１１において、ＥＣＵに電源電流を供給するためのスイッチＳＷ１がオン状態に設定され、他の補機負荷に電源電流を供給するためのスイッチＳＷ２〜ＳＷｎはオフ状態に設定される。ＥＣＵは消費電力が他の負荷に比べて小さいので、補機バッテリ１８からは電流がほとんど流れず、電圧センサ１９で電圧を測定しても内部抵抗による電圧降下を無視することができ開放電圧に近い電圧が測定できる。
【００５９】
この状態でステップＳ１２においてＤＣ／ＤＣコンバータ１６をオフ状態とし、ステップＳ１３で電圧センサ１９を用いて補機バッテリ１８の電圧ＶＢを計測し、この計測値を補機バッテリ電圧Ｖ０として記憶する。
【００６０】
そして、ステップＳ１４において、電力リミット値を決定するための電圧Ｖ１を次式で算出する。
Ｖ１＝Ｖ０＋Ｖｔ＋Ｖｃｈ
ここで、Ｖ０は起動時の補機バッテリ１８の電圧を示し、Ｖｔは温度補正値を示し、Ｖｃｈは検出誤差値を示す。
【００６１】
さらにステップＳ１５においてＤＣ／ＤＣコンバータ１６がオン状態に設定される。このとき電力リミット値Ｐは実施の形態１と同様の値が適用された出力特性となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御が行なわれる。
【００６２】
そして、ステップＳ１６において、補機負荷に電源電圧を供給するスイッチＳＷ２〜ＳＷｎのオン・オフが許可される。その後は、ステップＳ１７のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性の設定がステップＳ１８でＩＧＯＦＦが検出されるまで、定期的に実行される。このステップＳ１７では、後に図１０で説明するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度を考慮して、出力特性の設定が行われる。
【００６３】
ステップＳ１８において、運転者の操作により起動信号ＩＧＯＦＦが非活性化されると、ステップＳ１９に処理がすすみ制御が終了する。
【００６４】
図１０は、実施の形態２において図９のステップＳ１７で実行される出力特性の設定処理の詳細を示すフローチャートである。
【００６５】
図１、図１０を参照して、ステップＳ２１において温度センサ２２を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度が検出される。温度が低ければ問題ないが、温度が過熱を示すものであった場合は出力を制限して温度の上昇を防ぐ必要がある。
【００６６】
ステップＳ２２において検出された温度ＴがＴ１よりも低いか否かが判断される。ステップＳ２２においてＴ＜Ｔ１が成立した場合には、ステップＳ２３に処理が進む。ステップＳ２３では、出力制限Ａが実行される。
【００６７】
図１１は、出力制限Ａが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００６８】
図１１のラインＡで示されるのは、図８で説明したラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３によって構成される出力特性である。このように一部をラインＬ２で示す電力制限を導入することにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
ステップＳ２２でＴ＜Ｔ１が成立しない場合には、ステップＳ２４に処理が進む。ステップＳ２４ではＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立するか否かが判断される。なおＴ２はＴ１よりも高い所定の温度である。
【００７０】
ステップＳ２４においてＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立した場合には、ステップＳ２５に処理が進む。ステップＳ２５では、出力制限Ｂが実行される。
【００７１】
図１２は、出力制限Ｂが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００７２】
図１２のラインＢで示されるのは、図８で説明したラインＬ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ３によって構成される出力特性である。特にラインＬ５上でＤＣ／ＤＣコンバータ１６が動作しているときは、補機バッテリ１８に充電することはできないが、補機バッテリ１８の電流が消費され続けることもないといえる。したがって、走行を継続しても補機バッテリ１８が過放電してしまうことを防ぐことができるので、車両を走行させる上では問題が生じない。温度がＴ１をこえて上昇した際でも、出力電流がＩ１からＩ０までの間においてラインＬ５上での動作とし、車両走行に支障がない出力電圧に電圧を下げることで電力を絞って、出力電流を低下させることを避けることができる。
【００７３】
再び図１０を参照して、ステップＳ２４でＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立しない場合には、ステップＳ２６に処理が進む。ステップＳ２６ではＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立するか否かが判断される。なおＴ３はＴ２よりも高い所定の温度である。
【００７４】
ステップＳ２６においてＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立した場合には、ステップＳ２７に処理が進む。ステップＳ２７では、出力制限Ｃが実行される。
【００７５】
図１３は、出力制限Ｃが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００７６】
図１３のラインＣで示されるのは、図８で説明したラインＬ１，Ｌ４，Ｌ６によって構成される出力特性である。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度がＴ２以上となった場合には、電流の最大値をＩ０からＩ１に絞って図１２に示した出力制限Ｂの場合よりも温度上昇を防ぐ。
【００７７】
再び図１０を参照して、ステップＳ２６でＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立しない場合には、ステップＳ２８に処理が進む。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度ＴはＴ３以上に上昇している。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が熱で損傷されるのを防ぐため、直ちに出力を停止させる。すなわち、出力制限として出力＝０と設定される。
【００７８】
ステップＳ２３、Ｓ２５，Ｓ２７，Ｓ２８のいずれかにおいて出力制限の特性が決定されると、ステップＳ２９に処理が進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限値の更新が行われる。そして、ステップＳ３０において制御は図９のフローチャートに移され、ステップＳ１８の処理が実行されることとなる。
【００７９】
以上説明したように、実施の形態２では、温度の上昇に伴い、段階的にＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限を変化させる。各出力特性は、出力電流が増加しても電力制限を導入することにより、急な電圧変化を起こさないように設定されている。このようにＤＣ／ＤＣコンバータユニットの負荷を制御し、温度管理を実施することが可能となる。
【００８０】
［実施の形態３］
実施の形態３も実施の形態２と同様、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度上昇に伴い、段階的に出力特性を変更し、急激な電圧降下が生じるのをなるべく避けるように制御するものである。
【００８１】
実施の形態３においては、図９のステップＳ１７出力特性の設定が、実施の形態２の場合とは異なる。他の部分については実施の形態２と同様であるので説明は繰返さない。
【００８２】
図１４は、実施の形態３において図９のステップＳ１７で実行される出力特性の設定処理の詳細を示すフローチャートである。
【００８３】
図１、図１４を参照して、ステップＳ４１において温度センサ２２を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度が検出される。温度が低ければ問題ないが、温度が過熱を示すものであった場合は出力を制限して温度の上昇を防ぐ必要がある。
【００８４】
ステップＳ４２において検出された温度ＴがＴ１よりも低いか否かが判断される。ステップＳ４２においてＴ＜Ｔ１が成立した場合には、ステップＳ４３に処理が進む。ステップＳ４３では、出力制限Ｄが実行される。
【００８５】
図１５は、出力制限Ｄが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００８６】
図１５のラインＤで示されるのは、図８で説明したラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３によって構成される出力特性である。このように一部をラインＬ２で示す電力制限を導入することにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
ステップＳ４２でＴ＜Ｔ１が成立しない場合には、ステップＳ４４に処理が進む。ステップＳ４４ではＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立するか否かが判断される。なおＴ２はＴ１よりも高い所定の温度である。
【００８８】
ステップＳ４４においてＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立した場合には、ステップＳ４５に処理が進む。ステップＳ４５では、出力制限Ｅが実行される。
【００８９】
図１６は、出力制限Ｅが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００９０】
図１６のラインＥで示されるのは、図８で説明したラインＬ５，Ｌ３によって構成される出力特性である。特にラインＬ５上でＤＣ／ＤＣコンバータ１６が動作しているときは、補機バッテリ１８に充電することはできないが、補機バッテリ１８の電流が消費され続けることもないといえる。したがって、走行を継続しても補機バッテリ１８が過放電してしまうことを防ぐことができるので、車両を走行させる上では問題が生じない。温度がＴ１をこえて上昇した際でも、出力電流がＩ１からＩ０までの間においてラインＬ５上での動作とし、車両走行に支障がない出力電圧に電圧を下げることで電力を絞って、出力電流を低下させることを避けることができる。出力電圧を下げることでＤＣ／ＤＣコンバータ１６の発熱が少なくなれば、温度も低下する可能性もある。
【００９１】
再び図１４を参照して、ステップＳ４４でＴ１≦Ｔ＜Ｔ２が成立しない場合には、ステップＳ４６に処理が進む。ステップＳ４６ではＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立するか否かが判断される。なおＴ３はＴ２よりも高い所定の温度である。
【００９２】
ステップＳ４６においてＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立した場合には、ステップＳ４７に処理が進む。ステップＳ４７では、出力制限Ｆが実行される。
【００９３】
図１７は、出力制限Ｆが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【００９４】
図１７のラインＦで示されるのは、図８で説明したラインＬ５，Ｌ６によって構成される出力特性である。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度がＴ２以上となった場合には、電流の最大値をＩ０からＩ１に絞って図１６に示した出力制限Ｅの場合よりも温度上昇を防ぐ。
【００９５】
再び図１４を参照して、ステップＳ４６でＴ２≦Ｔ＜Ｔ３が成立しない場合には、ステップＳ４８に処理が進む。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の温度ＴはＴ３以上に上昇している。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が熱で損傷されるのを防ぐため、直ちに出力を停止させる。すなわち、出力制限として出力＝０と設定される。
【００９６】
ステップＳ４３、Ｓ４５，Ｓ４７，Ｓ４８のいずれかにおいて出力制限の特性が決定されると、ステップＳ４９に処理が進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限値の更新が行われる。そして、制御は図９のフローチャートに移され、ステップＳ１８の処理が実行されることとなる。
【００９７】
以上説明したように、実施の形態３では、温度の上昇に伴い、実施の形態２とはすこし異なる方法で段階的にＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限を変化させる。このようにＤＣ／ＤＣコンバータユニットの出力特性を制御してもよい。
【００９８】
図１８は、温度と出力可能な電流との関係を示した図である。
図１８を参照して、図７に示したような制御を行なう比較例では温度がＴ１よりも上昇すると電流をＩ０からＩ１に絞る制御が実行される。これと比べて、実施の形態２や３で実行される制御では、温度がＴ１〜Ｔ２の間では、電圧は降下させるが電流はＩ０流すことが可能である。したがって、温度がＴ１〜Ｔ２の間電圧制限モードを行なうことで、長時間、大きな電流を出力することができ、補機バッテリ１８への負担を減らすことができる。すなわち補機バッテリ１８を放電させずに済む。
【００９９】
最後に、図１他を再び参照して、本実施の形態について総括的に説明する。本実施の形態の電圧コンバータは、出力電流を検出する電流センサ２３と、出力電圧を検出する電圧センサ１９と、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して低圧バッテリ（補機バッテリ１８）および補機負荷３１〜３３に供給する電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ１６）と、電流センサ２３および電圧センサ１９の出力に応じて電圧変換部を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、電圧変換部に対して出力制限を行なって電圧変換部を保護する。出力制限は、出力電流値が増加することに伴って出力電圧を低下させる複数の領域を有する出力特性に基づいて行なわれる。図４に示すように、複数の領域のうち第１の領域（Ｌ２）の電流増加量に対する電圧低下の傾きは、第１の領域よりも電流値の大きい第２の領域（Ｌ３）における電流増加量に対する電圧低下の傾きよりも緩やかである。
【０１００】
好ましくは、第１の領域における出力特性は、出力電流値が増加することに伴って低圧バッテリを充電するために十分な定常出力電圧値（たとえば１４Ｖ）から低圧バッテリの電圧値（たとえば１２Ｖ）まで漸減する特性である。
【０１０１】
より好ましくは、制御装置は、車両起動時に低圧バッテリの電圧値を取得（図３のステップＳ３）し、取得した電圧値に基づいて出力特性を決定する（ステップＳ４、Ｓ５）。
【０１０２】
さらに好ましくは、制御装置は、車両起動時に電圧変換部の動作を停止させ（ステップＳ２）、かつ補機負荷の駆動を制限した状態で（ステップＳ１）電圧センサの出力を取り込むことによって低圧バッテリの電圧値を取得する。
【０１０３】
好ましくは、第１の領域における出力特性（図４のＬ２）は、電圧変換部を通過する電力が一定となるように電流増加に対して電圧を低下させる特性である。
【０１０４】
好ましくは、図１２に示すように第１の領域（Ｌ４）と第２の領域（Ｌ３）の間に位置する複数の領域のうちの第３の領域（Ｌ５）における出力特性は、第３の領域内で電流が増減しても出力電圧が低圧バッテリの電圧値（Ｖ１）となる特性である。
【０１０５】
好ましくは、電圧変換部の温度を検出する温度センサ２２をさらに備え、出力制限の出力特性は、図８に示すように複数種類定められ（Ｌ１〜Ｌ６）、制御装置３０は、温度センサ２２の出力に応じて複数種類の出力特性のうちから出力制限に適用する出力特性を選択する。
【０１０６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明が適用される車両１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の車両１００の高圧バッテリ１０から補機負荷までの電流供給経路を簡略化して示した図である。
【図３】図１の制御装置３０が実行するＤＣ／ＤＣコンバータ１６の制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】電力リミット値Ｐが適用されたＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図５】図４に示した特性となるように制御されたＤＣ／ＤＣコンバータ１６を補機バッテリ１８と併用して補機負荷に電圧供給を行なう場合の電流−電圧特性を示した図である。
【図６】電源電圧の変動が改善された様子を示した図である。
【図７】単純な制御を行なう場合の比較例を示した図である。
【図８】実施の形態２で適用されるＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力制限の範囲を示した図である。
【図９】実施の形態２で実行される制御の第１のフローチャートである。
【図１０】実施の形態２において図９のステップＳ１７で実行される出力特性の設定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】出力制限Ａが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１２】出力制限Ｂが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１３】出力制限Ｃが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１４】実施の形態３において図９のステップＳ１７で実行される出力特性の設定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】出力制限Ｄが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１６】出力制限Ｅが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１７】出力制限Ｆが実行される場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力特性を示した図である。
【図１８】温度と出力可能な電流との関係を示した図である。
【図１９】従来の車両電源システムを簡略化して示した図である。
【図２０】図１９で使用されているＤＣ／ＤＣコンバータの出力特性を示した図である。
【図２１】図２０に示した特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータを蓄電池と併用して補機負荷に電圧供給を行なう場合の電流−電圧特性を示した図である。
【図２２】電源電圧の変動の様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  高圧バッテリ、１２  昇圧コンバータ、１４  インバータ、１６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８  補機バッテリ、１９  電圧センサ、２２  温度センサ、２３  電流センサ、２４  入力装置、３０  制御装置、３１  補機負荷、１００  車両、Ｍ１  モータ、ＰＬ１，ＰＬ２  電源ライン、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ  システムメインリレー、ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ。
【図１】
2009213223.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2009213223.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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