特開 2024-176216 車両用電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176216

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】車両用電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/14 20060101AFI20241212BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241212BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02J7/14 V

H02J7/00 S

B60R16/02 645Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094600

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和也

【テーマコード（参考）】

5G060

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G060AA01

5G060AA06

5G060BA08

5G060DB08

5G503AA07

5G503BA04

5G503BB01

5G503FA14

5G503GB03

(57)【要約】

【課題】ハードウェアを変更することなくバッテリセンサの異常を判定することができる車両用電源システムを提供する。
【解決手段】ＤＣＤＣコンバータ１７によって電圧を変換して補機用バッテリ１３へ電力を供給する車両用電源システム１０であって、システム起動後からＤＣＤＣコンバータ１７が起動するまでの間に、バッテリセンサ１８によって補機用バッテリ１３の充電側電流を検出した場合には、バッテリセンサ１８の電流値が異常値であると判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＤＣＤＣコンバータによって電圧を変換して補機用バッテリへ電力を供給する車両用電源システムであって、
システム起動後から前記ＤＣＤＣコンバータが起動するまでの間に、バッテリセンサによって前記補機用バッテリの充電側電流を検出した場合には、前記バッテリセンサの電流値が異常値であると判定する、
車両用電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両の補機に電力を供給する車両用電源システムが公知である。車両用電源システムには、エンジンの回転によって発電し、補機に電力を供給するオルタネータと、オルタネータと並列に接続され、駆動用バッテリの電力を補機に供給するために電圧を変換するＤＣＤＣコンバータとを備える。補機には、補機系負荷と補機用バッテリとが含まれる。

【0003】

また、車両用電源システムの異常を判定する異常判定装置が公知である。例えば、特許文献１に開示された異常判定装置では、発電機の発電状態とバッテリセンサの充放電電流に基づいて車両用電源システムの電源回路の異常を判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－０６９６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した異常判定装置では、バッテリセンサが異常の場合には、バッテリセンサが検出する電流値も異常であって、車両用電源システムの電源回路の異常を判定することができない。そこで、車両用電源システムでは、バッテリセンサの異常を判定することが望まれている。また、既存の車両用電源装置のハードウェアを変更することなくバッテリセンサの異常を判定することが望まれている。

【0006】

そこで、本発明は、ハードウェアを変更することなくバッテリセンサの異常を判定することができる車両用電源システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る車両用電源システムは、ＤＣＤＣコンバータによって電圧を変換して補機用バッテリへ電力を供給する車両用電源システムであって、システム起動後からＤＣＤＣコンバータが起動するまでの間に、バッテリセンサによって補機用バッテリの充電側電流を検出した場合には、バッテリセンサの電流値が異常値であると判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の車両用電源システムによれば、ハードウェアを変更することなくバッテリセンサの異常を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の一例である車両用電源システムを示す模式図である。

【図2】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

【図3】異常判定制御の流れを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

【0011】

［車両用電源システム］
図１を用いて、車両用電源システム１０について説明する。

【0012】

車両用電源システム１０は、車両に搭載される。車両は、ガソリンエンジンおよびモータを駆動して走行するＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。車両用電源システム１０によれば、詳細は後述するが、ハードウェアを変更することなくバッテリセンサ１８の異常を判定することができる。

【0013】

車両用電源システム１０は、エンジン１４の回転によって発電し、補機１１に電力を供給するオルタネータ１５と、オルタネータ１５と並列に接続され、駆動用バッテリ１６の電力を補機１１に供給するために電圧を変換するＤＣＤＣコンバータ１７と、詳細は後述するバッテリセンサ異常判定制御を実行する電源ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０とを備える。補機１１には、補機系負荷１２と、補機用バッテリ１３とが含まれる。

【0014】

車両用電源システム１０は、通常、ＤＣＤＣコンバータ１７を駆動して、駆動用バッテリ１６の電力を補機１１に供給し、補機系負荷１２の消費電力が所定電力以上の場合には、エンジン１４およびオルタネータ１５を駆動して補機１１に電力を補填する。

【0015】

補機系負荷１２は、車両における電装品、電装品を制御する制御装置、走行に関する制御装置、自動運転を制御する制御装置等の電力を消費する機器であって、例えばブレーキモータ、パワーステアリングモータ等である。

【0016】

補機用バッテリ１３は、補機系負荷１２に電力を供給し、後述する駆動用バッテリ１６と比較して低電圧かつ小容量のバッテリである。補機用バッテリ１３は、鉛バッテリ、リチウムイオン電池等が好適に用いられる。補機用バッテリ１３には、バッテリセンサ１８が設けられる。バッテリセンサ１８は、補機用バッテリ１３の電圧、充電側電流または放電側電流を検出する。

【0017】

オルタネータ１５は、エンジン１４の回転によって発電する発電機であって、補機１１に電力を供給する。オルタネータ１５は、エンジン１４のクランクシャフトにベルトによって接続されてもよい。オルタネータ１５は、補機１１に対してＤＣＤＣコンバータ１７と並列に接続されている。

【0018】

駆動用バッテリ１６は、車両を駆動するモータに電力を供給する。駆動用バッテリ１６は、リチウムイオン電池等が好適に用いられる。

【0019】

ＤＣＤＣコンバータ１７は、駆動用バッテリ１６の直流の高圧電力の電圧を直流の低圧電力の電圧に降圧して補機１１に供給する。ＤＣＤＣコンバータ１７は、補機１１に対してオルタネータ１５と並列に接続されている。

【0020】

［電源ＥＣＵ］
図２を用いて、電源ＥＣＵ２０について説明する。

【0021】

電源ＥＣＵ２０は、車両用電源システム１０がシステム起動（イグニッションオン）してから、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動する（レディオン）までの間の補機用バッテリ１３の電流値に基づいてバッテリセンサ１８の異常を判定する。換言すれば、電源ＥＣＵ２０は、車両用電源システム１０のハードウェアを変更することなくバッテリセンサ１８の異常を判定することができる

【0022】

電源ＥＣＵ２０は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

【0023】

電源ＥＣＵ２０は、エンジン１４と、ＤＣＤＣコンバータ１７とに接続されている。電源ＥＣＵ２０は、エンジン１４またはＤＣＤＣコンバータ１７を停止または駆動させる。電源ＥＣＵ２０には、バッテリセンサ１８が接続されている。電源ＥＣＵ２０は、バッテリセンサ１８によって検出される補機用バッテリ１３の電圧、充電側電流または放電側電流を取得する。なお、電源ＥＣＵ２０は、補機用バッテリ１３の充電側の電流を＋値として取得し、放電側の電流を－値として取得する。

【0024】

電源ＥＣＵ２０は、それぞれ詳細は後述する、バッテリ電圧取得部２１と、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２と、バッテリ電流取得部２３と、バッテリセンサ異常判定部２４とを有する。バッテリ電圧取得部２１、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２、バッテリ電流取得部２３およびバッテリセンサ異常判定部２４は、ＣＰＵがＲОＭまたはＲＡＭに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

【0025】

バッテリ電圧取得部２１は、バッテリセンサ１８によって検出された補機用バッテリ１３の電圧値を取得する。

【0026】

ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２は、バッテリ電圧取得部２１によって取得された補機用バッテリ１３の電圧値に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動しているかどうかを確認する。

【0027】

より具体的には、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２は、補機用バッテリ１３の電圧値が所定値（例えば１３Ｖ）より大きい場合には、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動していると判定する。また、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２は、補機用バッテリ１３の電圧値が所定値以下では、ＤＣＤＣコンバータ１７が未だ起動していないと判定する。なお、所定値は、補機用バッテリ１３の満充電時の電圧よりも若干低い電圧値とすることが好ましい。

【0028】

上記理由として、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動している場合には、ＤＣＤＣコンバータ１７によって補機用バッテリ１３に電力が供給されるため、補機用バッテリ１３が充電状態となって満充電時の電圧よりも高い電圧となる。他方、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動していない場合には、補機用バッテリ１３から補機系負荷１２に電力が供給されるため、補機用バッテリ１３が放電状態となって満充電時の電圧よりも低い電圧となる。

【0029】

バッテリ電流取得部２３は、バッテリセンサ１８によって検出された補機用バッテリ１３の電流値を取得する。

【0030】

バッテリセンサ異常判定部２４は、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２によって確認されたＤＣＤＣコンバータ１７が未だ起動していない場合において、バッテリ電流取得部２３によって取得された補機用バッテリ１３の電流値に基づいて、バッテリセンサ１８の異常を判定する。

【0031】

より具体的には、ＤＣＤＣコンバータ１７が未だ起動していない場合において、補機用バッテリ１３の電流値が＋値（充電側）であれば、バッテリセンサ１８の電流値が異常値であって、バッテリセンサ１８が異常であると判定する。この理由として、ＤＣＤＣコンバータ１７が未だ起動していない場合には、補機用バッテリ１３が補機系負荷１２に対して電力を供給するために、補機用バッテリ１３の電流値が－値（放電側）になる場合が正常であるためである。

【0032】

［異常判定制御］
図３を用いて、バッテリセンサ異常判定制御の流れについて説明する。

【0033】

バッテリセンサ異常判定制御は、以下の手順に従って上述した電源ＥＣＵ２０の各機能に基づいて、バッテリセンサ１８の異常を判定する。

【0034】

ステップＳ１１において、バッテリ電圧取得部２１によって、バッテリセンサ１８によって検出された補機用バッテリ１３の電圧値を取得する。また、バッテリ電流取得部２３は、バッテリセンサ１８によって検出された補機用バッテリ１３の電流値を取得する。

【0035】

ステップＳ１２において、ＤＣＤＣコンバータ起動確認部２２によって、補機用バッテリ１３の電圧値が所定値以下かどうかを確認する。補機用バッテリ１３の電圧値が所定値以下の場合には、ＤＣＤＣコンバータ１７が未だ起動していないと判定して、ステップＳ１３へ移行する。補機用バッテリ１３の電圧値が所定値より大きい場合には、ＤＣＤＣコンバータ１７が起動したと判定して、バッテリセンサ異常判定制御を終了する。

【0036】

ステップＳ１３において、バッテリセンサ異常判定部２４によって、補機用バッテリ１３の電流値が＋値（充電側）であるかどうかを判定する。補機用バッテリ１３の電流値が＋値（充電側）の場合には、ステップＳ１４へ移行する。補機用バッテリ１３の電流値が－値（放電側）の場合には、ステップＳ１１へ移行する。

【0037】

ステップＳ１４において、バッテリセンサ異常判定部２４によって、補機用バッテリ１３が補機系負荷１２に対して電力を供給するために、補機用バッテリ１３の電流値が－値（放電側）になる場合が正常であるところ、＋値（充電側）であるためバッテリセンサ１８の電流値が異常であって、バッテリセンサ１８が異常であると判定する。

【0038】

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0039】

１０ 車両用電源システム、１１ 補機、１２ 補機系負荷、１３ 補機用バッテリ、１４ エンジン、１５ オルタネータ、１６ 駆動用バッテリ、１７ ＤＣＤＣコンバータ、１８ バッテリセンサ、２０ 電源ＥＣＵ、２１ バッテリ電圧取得部、２２ ＤＣＤＣコンバータ起動確認部、２３ バッテリ電流取得部、２４ バッテリセンサ異常判定部

【図1】

【図2】

【図3】