JP2003047161A - 車両電源装置 - Google Patents

車両電源装置

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JP2003047161A
JP2003047161A JP2001227061A JP2001227061A JP2003047161A JP 2003047161 A JP2003047161 A JP 2003047161A JP 2001227061 A JP2001227061 A JP 2001227061A JP 2001227061 A JP2001227061 A JP 2001227061A JP 2003047161 A JP2003047161 A JP 2003047161A
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voltage battery
charging
low
power supply
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Hironobu Kusafuka
浩伸 草深
Masaharu Anpo
正治 安保
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧バッテリに容易に充電する。 【解決手段】 １２Ｖバッテリ１８のカバー２０をはず
し、正極に外部の電源を接続し、低圧バッテリ１８に充
電する。カバー２０をはずしたことで、スイッチ２２が
オンし、これを制御装置１６ｃが検知し、昇圧回路１６
ａを起動する。そこで、低圧バッテリである１２Ｖバッ
テリ１８の電力が高圧バッテリである３６Ｖバッテリ１
０に輸送され、充電される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】高圧バッテリと、低圧バッテ
リと、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ充電す
る充電手段とを備える車両電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】駆動源としてモータを搭載する電気自動
車やハイブリッド自動車においては、モータ駆動用の電
源としての高圧バッテリと、各種の車載機器（補機）用
の電源しての低圧バッテリの２つを通常有している。特
に、発電器を搭載するハイブリッド自動車においては、
発電電力によって高圧バッテリを充電し、高圧バッテリ
からの電力で低圧バッテリを充電している。
【０００３】このように、電圧の異なるバッテリを有す
ることで、それぞれの負荷に対し適切な電力供給を行う
ことができる。
【０００４】ここで、発電機を駆動するためにエンジン
を搭載するハイブリッド自動車では、そのエンジンを始
動するための始動用モータが必要である。この始動用モ
ータには、高圧バッテリからの電力で駆動することがで
きるが、高圧バッテリの充電状態が悪化した場合には、
エンジンの始動ができなくなり、充電状態を回復できな
くなってしまう。
【０００５】特開平１１−１２２８２５号公報では、電
力変換器（ＤＣＤＣコンバータ）を設け、低圧バッテリ
の電力で高圧バッテリの充電を行うことが示されてい
る。これによって、エンジンの始動を可能とすることが
示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来例
では、低圧バッテリに十分な電力が蓄積されていること
が条件となるが、低圧バッテリに十分な能力がない場合
も多い。
【０００７】一方、バッテリの充電には、外部からの電
力供給を受ける場合も多い。例えば、高圧バッテリへの
充電器により高圧バッテリを充電できれば、問題は解消
する。しかし、このような充電器は、特別な施設等にお
いて利用できるが、道路上などでは、利用できない場合
が多い。
【０００８】一方、ガソリン自動車の場合にも、車載バ
ッテリの充電状態が悪化した場合には、エンジンの始動
が不能になる。この場合には、救援作業として、他の車
両（救援車）から電力供給をしてバッテリを充電しエン
ジンを始動することがよく行われる。このような救援作
業は、ブースタケーブルにより２つの車のバッテリ同士
を接続するなど比較的簡単な作業で行うことができ、比
較的容易である。
【０００９】しかし、ガソリン自動車などに搭載されて
いるバッテリは、車載補機の電源となるものであり、ハ
イブリッド自動車における低圧バッテリに対応する。例
えば、バッテリ電圧１２Ｖ程度である。
【００１０】そこで、通常の救援作業では、ハイブリッ
ド自動車における高圧バッテリに充電することができな
いという問題があった。また、上記従来例においては、
低電圧バッテリから高電圧バッテリへの電力の輸送につ
いて記載があるが、外部からの充電について何ら記載は
ない。
【００１１】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、外部からの電力供給により容易に車載バッテリに
充電が行える車両電源装置を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、高圧バッテリ
と、低圧バッテリと、前記低圧バッテリから前記高圧バ
ッテリへ充電する充電手段とを備える車両電源装置にお
いて、外部電源から低圧バッテリへの充電電力の供給を
受けるための接続端子と、この接続端子の近傍に設けら
れ前記充電手段を起動する起動スイッチと、を有するこ
とを特徴とする。
【００１３】このように、起動スイッチがあるため、救
援作業時に容易に充電手段を起動することができる。そ
こで、低圧バッテリへの充電電力によって、高圧バッテ
リに容易に充電することができる。低圧バッテリは、通
常ガソリンエンジン車などと同様の補機バッテリであ
り、救援車などからの充電電力により高圧バッテリを充
電することができる。
【００１４】また、前記起動スイッチは、低圧バッテリ
のバッテリ端子を覆うカバーの動きに連動してオンオフ
され、カバーがバッテリ端子を覆わない状態に移行する
ことで起動スイッチが前記充電手段を起動することが好
適である。
【００１５】外部電源を接続する際に必要なカバーをは
ずすという作業によって、充電手段を起動することがで
き、作業の手間を省くことができる。
【００１６】本発明は、高圧バッテリと、低圧バッテリ
と、前記低圧バッテリから前記高圧バッテリへ充電する
充電手段とを備える車両電源装置において、前記外部電
源からの充電電力の供給を検知する検知手段と、この検
知手段により、外部電源から充電電力の供給が検知され
たときに、前記充電手段を起動する制御手段と、を有す
ることを特徴とする。
【００１７】救援作業時において、起動スイッチを起動
するなどの作業を行うことなく、充電手段を起動するこ
とができる。
【００１８】さらに、高圧バッテリから低圧バッテリに
充電する降圧充電手段を有し、前記検知手段は、前記降
圧充電手段が不作動状態であり、かつ前記低圧バッテリ
の電圧が所定値以上であることで、外部電源からの充電
電力の供給を検知することが好適である。
【００１９】さらに、高圧バッテリの充電状態を検出す
る充電状態検出手段を有し、前記制御手段は、前記検知
手段により外部電源からの充電電力の供給が検知される
とともに、前記高圧バッテリの充電状態が所定値以下の
場合に前記充電手段を起動することが好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。
【００２１】図１は、実施形態に係る車両電源装置の全
体構成を示すブロック図である。高圧バッテリとして３
６Ｖバッテリ１０があり、この３６Ｖバッテリ１０に
は、モータジェネレータ１２が接続されている。このモ
ータジェネレータ１２はその出力軸がエンジン（図示せ
ず）の出力軸と接続されており、エンジン出力に対しト
ルクアシストを行う。特に、発進時など低速時におい
て、モータジェネレータ１２の出力で車両を走行させる
ことが好適である。また、このモータジェネレータ１２
は、エンジンの負荷となり発電をし、発電電力により３
６Ｖバッテリ１０が充電される。このモータジェネレー
タ１２による発電は、３６Ｖバッテリ１０の充電状態
（ＳＯＣ）が低下したときおよび３６Ｖバッテリ１０が
充電可能であり車両が減速する際に回生制動として行わ
れる。
【００２２】そして、モータジェネレータ１２には、コ
ントローラ１４が接続されており、このコントローラ１
４がモータジェネレータ１２と３６Ｖバッテリ１０間の
発電出力および駆動電力入力（３６Ｖバッテリ１０の充
放電電流）を監視し、これによってモータジェネレータ
１２の動作を制御する。
【００２３】３６Ｖバッテリ１０には、電圧変換器であ
るＤＣＤＣコンバータ１６を介し低圧バッテリである１
２Ｖバッテリ１８が接続されている。そして、ＤＣＤＣ
コンバータ１６は、その内部に昇圧回路１６ａ、降圧回
路１６ｂ、および制御装置１６ｃを備えており、１２Ｖ
バッテリ１８からの電力を昇圧回路１６ａにより昇圧し
て３６Ｖバッテリ１０を充電し、３６Ｖバッテリ１０か
らの電力を降圧回路１６ｂにより降圧して１２Ｖバッテ
リ１８を充電する。また、制御装置１６ｃは、ＤＣＤＣ
コンバータ１６における昇圧、降圧などの動作を制御す
る。
【００２４】さらに、本実施形態では、１２Ｖバッテリ
１８の正極は、絶縁性材料（例えばプラスチック）のカ
バー２０によって覆われている。これによって、通常時
正極に他の部材がふれ、短絡故障を起こしたりするのを
防止している。
【００２５】そして、このカバー２０には、スイッチ２
２が設けられており、カバー２０が正極を覆う状態から
はずされた場合にオンするようになっている。
【００２６】また、１２Ｖバッテリ１８からのトータル
の放電電流は、電流計２４によって検出され、制御装置
１６ｃに供給されるようになっている。
【００２７】このような装置において、通常の動作時に
おいては、３６Ｖバッテリ１０のＳＯＣをコントローラ
１４が認識し、３６Ｖバッテリ１０のＳＯＣが所定値
（例えば５０％）に低下した場合にはモータジェネレー
タ１２により発電を行い、所定値（例えば７０％）にま
で充電する。また、３６Ｖバッテリ１０のＳＯＣが所定
値（例えば８０％以下）であれば、車両の減速時にモー
タジェネレータ１２により回生による発電を行い３６Ｖ
バッテリ１０を充電する。このような制御はコントロー
ラ１４が行う。
【００２８】また、上記説明では、３６Ｖバッテリ１０
のＳＯＣをモータジェネレータ１２と３６Ｖバッテリ１
０の間の電流から計算したが、これに限定されることは
ない。例えば、３６Ｖバッテリ１０の充放電電流０の時
の電圧や、大電流放電時の電圧などによりＳＯＣを検出
してもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【００２９】また、電流計２４からの放電電流により、
所定量の放電を検出した場合には、制御装置１６ｃが、
降圧回路１６ｂにより３６Ｖバッテリ１０からの電力を
１２Ｖバッテリ１８に供給するよう制御する。これによ
って、１２Ｖバッテリ１８のＳＯＣが所定量に維持され
る。
【００３０】このようにして、正常時には、３６Ｖバッ
テリ１０および１２Ｖバッテリ１８のＳＯＣはそれぞれ
適切な値に保持される。そこで、３６Ｖバッテリ１０か
らの電力によりモータジェネレータ１２が駆動され、ま
た１２Ｖバッテリ１８からの電力で各種の車載機器が動
作して、所望の走行が行われる。
【００３１】なお、本実施形態では、モータジェネレー
タ１２がエンジンの始動モータを兼ねている。
【００３２】そして、何らかの理由で３６Ｖバッテリ１
０のＳＯＣが減少し、救援車より、１２Ｖ充電用（１２
Ｖバッテリ１８に充電する電圧であり１２Ｖより高電
圧）の電力の供給を受ける場合について説明する。
【００３３】この場合には、１２Ｖバッテリ１８に供給
するため、カバー２０をはずし、ここに救援車の充電用
電源を接続する。制御装置１６ｃは、スイッチ２２の状
態を監視しておき、カバー２０がはずされスイッチ２２
がオンしたことによって昇圧回路１６ａに電力を供給す
る。これによって、１２Ｖバッテリ１８からの電力が昇
圧回路１６ａによって昇圧され３６Ｖバッテリ１０に充
電される。
【００３４】このように、本実施形態では、スイッチ２
２の状態を監視することで、外部電源の接続を検知する
ことができる。そして、これによって、ＤＣＤＣコンバ
ータ１６の昇圧回路１６ａの動作を介することができ
る。そこで、通常の１２Ｖ充電用の外部電源からの電力
によって、３６Ｖバッテリ１０を容易に充電することが
できる。
【００３５】次に、図２に示したのは、他の実施形態の
構成であり、この例では、救援車などからの外部電源の
接続を検知して、３６Ｖバッテリ１０の充電を制御す
る。
【００３６】イグニッション（ＩＧ）スイッチ３０は、
イグニッションキーによって操作され、車両の停止時に
オフされ、車両走行時にオンされる。すなわち、イグニ
ッションスイッチ３０をオンすることで、モータジェネ
レータ１２、ＤＣＤＣコンバータ１６等車両の走行のた
めの各種の装置に電力が供給されるようになる。また、
３６Ｖバッテリ１０から降圧回路１６ｂを介し１２Ｖバ
ッテリ１８に充電される電流量は電流計２４で計測さ
れ、これが制御装置１６ｃに供給される。さらに、コン
トローラ１４はモータジェネレータ１２の動作状態から
得られる３６Ｖバッテリ１０のＳＯＣ情報を制御装置１
６ｃに供給する。また、１２Ｖバッテリ１８の電圧信号
も制御装置１６ｃに供給される。
【００３７】そして、制御装置１６ｃは、供給される各
種の信号に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ１６における
電力変換（昇圧、降圧）を制御する。これについて、図
３に基づいて説明する。
【００３８】まず、コントローラ１４からの信号により
３６Ｖバッテリ１０のＳＯＣを検出し、ＳＯＣが５０％
以下かを判定する（Ｓ１１）。この判定でＹＥＳであれ
ば、１２Ｖバッテリ１８からの電圧信号から、これが１
４Ｖ以上かを判定する（Ｓ１２）。この判定でＹＥＳで
あれば、イグニッションスイッチ３０の状態からイグニ
ッションスイッチ３０がオフかを判定する（Ｓ１３）。
そして、このＳ１３の判定でもＹＥＳであれば、制御装
置１６ｃは、１２Ｖバッテリ１８に外部電源が接続され
たと判定し、昇圧回路１６ａを起動する。これによっ
て、昇圧回路１６ａによる昇圧が開始され（Ｓ１４）、
３６Ｖバッテリ１０の充電が開始される。
【００３９】また、Ｓ１１〜Ｓ１３のいずれかにおい
て、ＮＯとなった場合には、制御装置１６ｃは、昇圧回
路１６ａによる昇圧を停止する（Ｓ１５）。これによっ
て、充電が終了する。
【００４０】図４に示したのは、さらに他の実施形態で
あり、上述の２つの実施形態を合わせたものである。
【００４１】これによって、制御装置１６ｃには、スイ
ッチ２２の信号と共に、１２Ｖバッテリ１８の電圧信
号、コントローラ１４からの３６Ｖバッテリ１０のＳＯ
Ｃに基づいて外部電源からの充電を制御する。
【００４２】すなわち、図５に示すように、まずスイッ
チ２２の状態によりカバー２０がはずされたか否かを判
断する（Ｓ２１）。そして、この判定において、ＮＯの
場合には、処理を終了する。一方、このＳ２１の判定に
おいてＹＥＳの場合には、上述と同様のＳ１１〜Ｓ１５
の処理を行う。これによって、カバー２０がはずされた
場合にのみ外部電源が接続されたと判断する。従って、
外部電源が接続されていない場合に、誤って１２Ｖバッ
テリ１８から３６Ｖバッテリ１０への充電が行われるこ
とを防止することができる。
【００４３】なお、上述の例では、モータジェネレータ
によりトルクアシストを行うハイブリッド自動車につい
て説明したが、他の形式のハイブリッド自動車において
も同様に適用することができる。また、２つのタイプの
バッテリを有するシステムであれば、電気自動車などに
も適用することができる。しかし、ガソリン自動車など
と同様の補機を搭載した車両であれば、ガソリン自動車
と同様のバッテリを搭載しており、ガソリン自動車と同
様の救援車の救援を受けることができ、特に効果が大き
い。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、起動スイッチがあ
るため、救援作業時に容易に充電手段を起動することが
できる。そこで、低圧バッテリへの充電電力によって、
高圧バッテリに容易に充電することができる。低圧バッ
テリは、通常ガソリンエンジン車などと同様の補機バッ
テリであり、救援車などからの充電電力により高圧バッ
テリを充電することができる。
【００４５】また、低圧バッテリのバッテリ端子を覆う
カバーの動きに連動して起動スイッチをオンオフするこ
とで、外部電源を接続する際に必要なカバーをはずすと
いう作業によって、充電手段を起動することができ、作
業の手間を省くことができる。
【００４６】本発明は、検知手段により、外部電源から
充電電力の供給が検知されたときに、前記充電手段を起
動することで、救援作業時において、起動スイッチを起
動するなどの作業を行うことなく、充電手段を起動する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の構成を示す図である。
【図２】 他の実施形態の構成を示す図である。
【図３】 図２の装置の動作を説明するフローチャート
である。
【図４】 さらに他の実施形態の構成を示す図である。
【図５】 図４の装置の動作を説明するフローである。
【符号の説明】
１０ ３６Ｖバッテリ、１２ モータジェネレータ、１
４ コントローラ、１６ ＤＣＤＣコンバータ、１６ａ
昇圧回路、１６ｂ 降圧回路、１６ｃ 制御装置、１
８ １２Ｖバッテリ、２０ カバー、２２ スイッチ、
２４ 電流計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｑ Ｆターム(参考） 5G003 AA04 BA01 DA04 DA16 FA02 FA06 GB03 5H030 AA03 AA04 AA06 AS08 BB08 BB22 DD21 FF51 5H115 PA11 PG04 PI16 PO02 PO07 PO15 PU01 PU21 PV02 SE05 TI01 TI05 TU06 UI35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧バッテリと、低圧バッテリと、前記
    低圧バッテリから前記高圧バッテリへ充電する充電手段
    とを備える車両電源装置において、 外部電源から低圧バッテリへの充電電力の供給を受ける
    ための接続端子と、 この接続端子の近傍に設けられ前記充電手段を起動する
    起動スイッチと、 を有することを特徴とする車両電源装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記起動スイッチは、低圧バッテリのバッテリ端子を覆
    うカバーの動きに連動してオンオフされ、 カバーがバッテリ端子を覆わない状態に移行することで
    起動スイッチが前記充電手段を起動することを特徴とす
    る車両電源装置。
  3. 【請求項３】 高圧バッテリと、低圧バッテリと、前記
    低圧バッテリから前記高圧バッテリへ充電する充電手段
    とを備える車両電源装置において、 前記外部電源からの充電電力の供給を検知する検知手段
    と、 この検知手段により、外部電源から充電電力の供給が検
    知されたときに、前記充電手段を起動する制御手段と、 を有することを特徴とする車両電源装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 さらに、 高圧バッテリから低圧バッテリに充電する降圧充電手段
    を有し、 前記検知手段は、前記降圧充電手段が不作動状態であ
    り、かつ前記低圧バッテリの電圧が所定値以上であるこ
    とで、外部電源からの充電電力の供給を検知することを
    特徴とする車両電源装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、 さらに、高圧バッテリの充電状態を検出する充電状態検
    出手段を有し、 前記制御手段は、前記検知手段により外部電源からの充
    電電力の供給が検知されるとともに、前記高圧バッテリ
    の充電状態が所定値以下の場合に前記充電手段を起動す
    ることを特徴とする車両電源装置。
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