JP2006352997A - ハイブリッド車における電源システムの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハイブリッド車の電源システムに対して、小型化及び低コスト化を図ることができる制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】 エンジン始動モータＭＧに対して給電する高圧系バッテリＨＢＴと、低圧系バッテリＬＢＴと、高圧系バッテリＨＢＴの電圧を低圧系バッテリＬＢＴの電圧に変換して給電するＤＣＤＣ変換器ＤＣＶと、を含むハイブリッド車における電源システム１０の制御装置１は、高圧系バッテリＨＢＴの蓄電容量を検知するバッテリ容量検知装置２と、エンジン始動を検知するエンジン始動検知装置５と、を備えている。制御装置１は、エンジン始動の際に、蓄電容量に対するエンジン始動モータＭＧを駆動するための電力の差分が所定値下回る場合には、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを非活性制御し、エンジン始動の検知に応じて、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを活性制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド車における電源システムの制御装置及び制御方法に関するものである。

ハイブリッド車は、エンジン、エンジン始動用モータ及びこのモータに接続する高電圧のバッテリを備えている。エンジンを始動する際には、バッテリからエンジン始動用モータに電力が供給される。そして、エンジンが始動すると、エンジン始動用モータは、発電機として機能し、バッテリに電力を供給する。

その一方、ハイブリッド車は、車載電装品に電力を供給する低電圧のバッテリも備えている。この低電圧のバッテリは、高電圧のバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して常時充電されている。このため、エンジンを始動する際に、バッテリの長時間放置や気温低下により、バッテリの容量が低下し、必要な電力をエンジン始動用モータに供給できない虞が生じていた。

このような問題を解決するため、低電圧から高電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを設け、低電圧のバッテリから、高電圧のバッテリに対して電力を供給する電源システムが考えられる。しかるに、このような電源装置では、高電圧から低電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータに加え、新たに上述のＤＣ／ＤＣコンバータを設ける必要があるため、電源システムの大型化を招来することとなる。

電源システムの大型化を抑制するために、特許文献１で開示される電源装置は、低電圧のバッテリ及び高電圧のバッテリの間に介在し、双方向の電圧変換が可能であるＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。このため、２種類のＤＣ／ＤＣコンバータを備える場合に比して、電源装置の小型化を図ることができる。
さらに、この電源装置では、主蓄電手段（高電圧のバッテリ）は、複数の単位蓄電手段で構成されている。これらの単位蓄電手段は、切り換え手段により、エンジン始動用モータを駆動する際には直列接続され、補機蓄電手段（低電圧のバッテリ）から主蓄電手段に充電する際には並列接続される。すなわち、補機蓄電手段から主蓄電手段に充電の際には、補機蓄電手段と主蓄電手段との電圧差を小さくすることができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに小型化できるという特徴を有している。
特開２０００−５０４０１（図１）

しかしながら、特許文献１の電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータは、小型化を図ったとはいえ、一方向の電圧変換のみのものを用いる場合よりも、大規模な回路となる。さらに、単位蓄電手段における直並列の切り換え手段が必要となるため、電源装置の複雑化及びその制御の複雑化を招来することとなり問題である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、バッテリが長時間放置や気温低下により、その蓄電容量が低下した場合であっても、エンジンを始動するために必要な電力をエンジン始動用モータに供給できるハイブリッド車の電源システムに対して、小型化及び低コスト化を図ることができる制御装置及び制御方法の提供を目的とする。

その解決手段は、ハイブリッド車の少なくともエンジン始動モータに対して給電する第１蓄電部と、第２蓄電部と、前記第１蓄電部の電圧を前記第２蓄電部の電圧に変換して給電する電圧変換部と、を含むハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、前記第１蓄電部の蓄電容量を検知する蓄電容量検知手段と、エンジン始動を検知するエンジン始動検知手段と、を備え、前記蓄電容量から、前記エンジン始動モータを駆動するための電力を減じた値を余裕電力とするとき、前記エンジン始動の際に、前記余裕電力が、閾値を下回る場合には、前記電圧変換部を非活性制御し、前記エンジン始動の検知に応じて、前記電圧変換部を活性制御するハイブリッド車における電源システムの制御装置である。

また、他の解決手段は、ハイブリッド車の少なくともエンジン始動モータに対して給電する第１蓄電部と、第２蓄電部と、前記第１蓄電部の電圧を前記第２蓄電部の電圧に変換して給電する電圧変換部と、を含むハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、前記第１蓄電部の蓄電容量を検知するステップと、エンジン始動を検知するステップと、前記蓄電容量から、前記エンジン始動モータを駆動するための電力を減じた値を余裕電力とするとき、前記エンジン始動の際に、前記余裕電力が、所定の閾値を下回る場合に、前記電圧変換部を非活性制御するステップと、前記エンジン始動の検知に応じて、前記電圧変換部を活性制御するステップと、を備えるハイブリッド車における電源システムの制御方法である。

本発明の制御装置及び制御方法では、エンジン始動の際に蓄電容量に電力の余裕がない場合には、電圧変換部が非活性制御される。この際、第２蓄電部へ給電される電力もエンジン始動モータに振り分けられるため、確実にエンジンを始動することができる。また、電圧変換部が非活性制御される際、第２蓄電部に接続された負荷は、第２蓄電部から給電され続けられるため、負荷の動作が停止することがない。そして、エンジン始動後には、エンジン始動モータに給電する必要がなくなるため、電圧変換部が活性制御され、第２蓄電部への充電が復旧される。

本発明の制御装置では、電圧変換部は、第１蓄電部の電圧から第２蓄電部の電圧への一方向の電圧変換を行う回路で済ませることができるため、電圧変換部を簡単な回路構成にすることができ、小型化を図ることが出来る。

第１及び第２蓄電部は、電気エネルギを充放電できるものであればよく、例えば、具体的には、バッテリでもコンデンサなどが挙げられる。さらに具体的には、バッテリの種類として、水素ニッケル電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池及び燃料電池などの二次電池が挙げられる。また、コンデンサとしては、大容量の空気コンデンサや電解コンデンサを用いることができる。
また、第１蓄電部は、少なくともハイブリッド車のエンジン始動モータに対して給電する構成であればよく、他の部分に給電する構成になっていても良い。

電圧変換部は、第１蓄電部から第２蓄電部を充電する際に、第１蓄電部の電圧から第２蓄電部の充電電圧に変換するものであり、例えば、具体的には、ＤＣ−ＤＣ変換器が挙げられる。

蓄電容量検知手段は、第１蓄電部の蓄電容量を検知できればよく、例えば、具体的には、第１蓄電部の出力電圧を測定し、予め導出された蓄電量と出力電圧との関係に基づき、蓄電容量を算出する装置が挙げられる。

負荷電力検知手段は、第２蓄電部に接続される負荷の消費電力である負荷電力を検知できればよい。この際、例えば、負荷に流れる電流を測定し、測定結果に基づき、負荷電力を求める手段が挙げられる。あるいは、別例として、予め各々の負荷の状態に対応する消費電力を求め、テーブルに格納したり、変換式を導出したりしておき、各々の負荷について、状態を検知し、その状態に対応するそれぞれの消費電力を前述のテーブルや変換式を参照して求め、それらの合計値を負荷電力とする手段も挙げられる。

エンジン始動検知手段は、ハイブリッド車のエンジン始動を検知できればよく、例えば、具体的には始動用モータの回転数あるいは負荷トルクの変化を検出してエンジン始動を検知する装置が挙げられる。

また、請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、少なくとも前記第２蓄電部に接続される負荷の消費電力の合計値を、総負荷電力とするとき、前記総負荷電力を検知する総負荷電力検知手段を含み、前記閾値は、前記総負荷電力であるハイブリッド車における電源システムの制御装置とすると良い。

あるいは、請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、少なくとも前記第２蓄電部に接続される負荷の消費電力の合計値を、総負荷電力とするとき、前記総負荷電力を検知するステップを含み、前記閾値は、前記総負荷電力であるハイブリッド車における電源システムの制御方法とすると良い。

本発明の制御装置及び制御方法では、余裕電力と、総負荷電力との比較により、余裕電力が総負荷電力よりも下回る場合に、電圧変換部を非活性制御し、第２蓄電部側への給電を遮断する。従って、総負荷電力の影響によるエンジン始動モータを駆動する電力の不足を防止し、確実にエンジンを始動することができる。

なお、総負荷電力は、第２蓄電部に接続される負荷の消費電力のみならず、第１蓄電部に接続される負荷の消費電力を含んでいても良い。

また、請求項２に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、前記総負荷電力検知手段は、それぞれの前記負荷について、状態を検知する負荷状態検知手段と、前記負荷の状態に基づき、それぞれの前記負荷における消費電力を導出する負荷消費電力変換手段と、それぞれの前記負荷における消費電力を合計して前記負荷電力を求める総負荷電力演算手段と、を含むハイブリッド車における電源システムの制御装置とすると良い。

あるいは、請求項７に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、前記総負荷電力を検知するステップは、それぞれの前記負荷について、状態を検知するステップと、前記負荷の状態に基づき、それぞれの前記負荷における消費電力を導出するステップと、それぞれの前記負荷における消費電力を合計して前記負荷電力を求めるステップと、を含むハイブリッド車における電源システムの制御方法とすると良い。

本発明の制御装置及び制御方法では、それぞれの負荷について、状態を検知し、検知した状態に基づき、総負荷電力が求められている。例えば、負荷に流れる電流を測定して負荷電力を求める場合に比して、電流計などを必要としないため、簡単な回路構成にすることができる。

負荷状態検知手段としては、負荷の通電状態や動作状態などを検知できればいずれのものであってもよい。例えば、具体的には、各負荷の電源スイッチや動作モード設定スイッチの状態を検知したり、各負荷の状態を示す信号を取り出して検知したりする手段が挙げられる。

また、請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、前記閾値は、少なくとも前記第２蓄電部に接続されるそれぞれの負荷における最大消費電力の合計値に基づき、予め決定されてなる所定値であるハイブリッド車における電源システムの制御装置とすると良い。

あるいは、請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、前記閾値は、少なくとも前記第２蓄電部に接続されるそれぞれの負荷における最大消費電力の合計値に基づき、予め決定されてなる所定値であるハイブリッド車における電源システムの制御方法とすると良い。

本発明では、それぞれの負荷における最大消費電力の合計値に基づき、閾値を決定している。この閾値は、例えば、それぞれの負荷における最大消費電力の合計値に対して、所定の定数を乗じて得ることできる。この場合、負荷における最大消費電力と実際に消費される電力との関係を実測などにより求め、その関係から適切な定数を求める。すなわち、適切な定数を設定すれば、負荷の消費電力に応じた、電圧変換部の非活性制御を行うことができる。

本発明の電源システムの制御装置では、このように電圧変換部の非活性制御を行う際に、それぞれの負荷の消費電力を検知する手段を省略して制御装置を構成することができ、ひいては、電源システム全体の小型化を図ることができる。

また、請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、前記閾値は、前記第１蓄電部の最大容量に基づき、予め決定されてなる所定値であるハイブリッド車における電源システムの制御装置とすると良い。

あるいは、請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、前記閾値は、前記第１蓄電部の最大容量に基づき、予め決定されてなる所定値であるハイブリッド車における電源システムの制御方法とすると良い。

ハイブリッド車における電源システムでは、第１蓄電部は、耐久性、すなわち、長寿命が要求される部分である。例えば、第１蓄電部にバッテリを用いる場合では、過放電、すなわち、第１蓄電部の電力容量が減少した状態における放電が生じるとバッテリの寿命に影響することとなり問題である。

本発明の電源システムの制御装置及び制御方法では、第１蓄電部の最大容量に基づき、閾値を決定している。この閾値は、例えば、第１蓄電部の最大容量に対して、所定の定数を乗じて得ることができる。この定数を適切に設定することで、第１蓄電部の電力容量に応じて、電圧変換部の非活性制御を行うことができ、ひいては、第１蓄電部の過放電を防止することができる。

本発明によれば、バッテリが長時間放置や気温低下により、その蓄電容量が低下した場合であっても、エンジンを始動するために必要な電力をエンジン始動用モータに供給できるハイブリッド車の電源システムに対して、小型化を図ることができる制御装置及び制御方法を提供することが可能となる。

以下、本発明のハイブリッド車における電源の制御装置及び制御方法について具体化した実施形態を図１〜図９を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態にかかるハイブリッド車における電源システム１０は、図１に示すように、二系統の電源ライン、すなわち、エンジン始動モータＭＧを駆動するための高圧電源ラインＨＶ＋，ＨＶ−（以後、これらを合わせてＨＶとも言う）と、電装品の電源である低圧電源ラインＬＶ＋，ＬＶ−（以後、これらを合わせてＬＶとも言う）を有している。

このうち高圧電源ラインＨＶには、結合シャフトＬＳを介してエンジンＥＧに機械的に結合されているエンジン始動モータＭＧと、高圧系バッテリＨＢＴと、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶとが接続されている。

エンジン始動モータＭＧは、高圧系バッテリＨＢＴからの給電により回転し、結合シャフトＬＳを介してエンジンＥＧを起動させる。また、エンジンＥＧの起動後には、エンジン始動モータＭＧは、逆にエンジンＥＧにより駆動され、発電機として機能する。エンジン始動モータＭＧにより発電された電力は、高圧系バッテリＨＢＴに供給され、高圧系バッテリＨＢＴが充電される。

また、入力端子ＩＮ＋，ＩＮ−が高圧電源ラインＨＶに接続されるＤＣＤＣ変換器ＤＣＶは、公知の手段により高圧電源ラインＨＶの電圧を低圧電源ラインＬＶの電圧に変換して給電する。また、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶは、活性制御端子ＥＮを有しており、活性制御端子ＥＮの入力レベルがハイレベルの場合には、電圧変換動作を実行する。一方、活性制御端子ＥＮの入力レベルがローレベルの場合には、電圧変換動作を停止する。この場合には、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの動作電流も遮断される。

次いで、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの出力端子ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−が接続される低圧電源ラインＬＶには、低圧系バッテリＬＢＴと、負荷Ｌ１〜Ｌｎと、制御装置１とが接続されている。低圧系バッテリＬＢＴは、負荷Ｌ１〜Ｌｎに給電すると共に、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶから給電を受けて充電される。

第１実施形態にかかるハイブリッド車における電源システム１０の制御装置１は、バッテリ容量検知装置２と、負荷状態検知装置３と、負荷消費電力参照テーブル４と、エンジン始動検知装置５と、マイコン６とを備えている。なお、バッテリ容量検知装置２は、請求項１の蓄電容量検知手段に、エンジン始動検知装置５は、請求項１のエンジン始動検知手段に、それぞれ対応している。また、負荷状態検知装置３、負荷消費電力参照テーブル４及びマイコン６は、請求項１の総負荷電力検知手段を構成している。

また、制御装置１の電源は、低圧電源ラインＬＶから供給されているため、エンジン始動モータＭＧが始動されて、高圧電源ラインＨＶの電源電圧が変動したとしても、その影響を受けないため、安定して動作することができる。

バッテリ容量検知装置２は、高圧電源ラインＨＶ＋，ＨＶ−の電圧を入力とし、充電容量及び電圧の関係に基づく公知の手法により、高圧系バッテリＨＢＴの充電容量を検知し、その結果をデジタル変換した容量値ＫＢＪをマイコン６に出力する。

負荷状態検知装置３は、負荷Ｌ１〜Ｌｎにそれぞれ接続され、これらの通電の状態や動作モードの状態を検知する。具体的には、負荷Ｌ１〜Ｌｎのスイッチの状態や内部の電源電圧などを検知する。また、検知された負荷Ｌ１〜Ｌｎの状態は、状態信号ＬＳＴに変換され、マイコン６に出力される。

負荷消費電力参照テーブル４は、公知の記憶装置で構成され、アドレスＡＤごとに、負荷Ｌ１〜Ｌｎの種別ＫＤ、状態ＳＴ及び消費電力ＰＷの値が予め格納されている。この負荷消費電力参照テーブル４におけるアドレスＡＤ、データ信号及び制御信号は、マイコン６に接続されており、アドレスＡＤに対する読み出し制御に応じて、種別ＫＤ、状態ＳＴ及び消費電力ＰＷの各データが出力される。

負荷消費電力参照テーブル４に格納されている種別ＫＤ、状態ＳＴ及び消費電力ＰＷの内容を図２に示す。種別ＫＤは、負荷の種別を示し、本例では、負荷１、負荷２及び負荷ｎのうちいずれを示すデータが格納される。状態ＳＴは、種別ＫＤで指定される負荷の状態、例えば、電源のＯＮ/ＯＦＦや動作モードの状態を示す。消費電力ＰＷは、種別ＫＤ及び状態ＳＴで指定される負荷の状態における消費電力を示す。この消費電力は、予め測定された値が用いられる。

図２において、負荷Ｌ１（例えば室内灯）は、状態ＳＴとして状態１（本例では電源ＯＦＦ）及び状態２（本例では電源ＯＮ）を有し、状態１の場合には消費電力ＰＷは０[Ｗ]であり、状態２の場合には消費電力ＰＷは２[Ｗ]である。また、負荷ｎ（例えばエアコン）は、状態ＳＴとして３つの状態、すなわち、状態１（本例では電源ＯＦＦ）、状態２（本例では弱冷モード）及び状態３（本例では強冷モード）を有し、それぞれの状態に対応する消費電力ＰＷは、それぞれ０[Ｗ]、３[Ｗ]及び１０[Ｗ]となっている。

エンジン始動検知装置５は、エンジンＥＧの回転数ＥＧＮを検出する公知の回転計で構成される。検出された回転数ＥＧＮは、後述するマイコン６において、所定の回転数と比較され、エンジンＥＧが始動したか否かが判定される。本例では、回転数ＥＧＮの検出により、エンジン始動の検知を例示しているが、例えば、エンジンＥＧの燃焼ガスにおける酸素ガスの濃度など、エンジンＥＧが始動して燃焼が行われているか否かを判断して、エンジン始動の検知を行ってもよい。

マイコン６は、図示しない公知のＣＰＵ、プログラムを格納する記憶装置及びデータを入出力する外部ポートを備え、予め格納されるプログラムにより、ＣＰＵが制御され、演算処理や比較処理などが実行される。

マイコン６には、バッテリ容量検知装置２の容量値ＫＢＪ、負荷状態検知装置３の状態信号ＬＳＴ、エンジン始動検知装置５のエンジン始動検知信号ＥＧＯＮ及び図示しないエンジン制御装置からのエンジン始動要求信号ＥＳＲが入力されている。また、マイコン６は、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの活性制御端子ＥＮに活性制御信号ＤＣＣを、エンジン制御装置にエンジン始動許可信号ＥＳＰを出力している。さらに、負荷消費電力参照テーブル４には、アドレスＡＤを出力し、このアドレスＡＤに応じて出力される負荷の種別ＫＤ、状態ＳＴ及び消費電力ＰＷを取り込む。

なお、第１実施形態では、プログラムにより制御されるＣＰＵを含む装置を例示したが、ハードウェアにより制御されるシーケンサなどを用いることもできる。

また、第１実施形態における、高圧系バッテリＨＢＴ、低圧系バッテリＬＢＴ、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶ、バッテリ容量検知装置２、エンジン始動検知装置５は、請求項１〜２における、第１蓄電部、第２蓄電部、電圧変換部、蓄電容量検知手段及びエンジン始動検知手段に対応する。

第１実施形態にかかるハイブリッド車における電源システム１０では、エンジンＥＧを始動する際に、高圧系バッテリＨＢＴ及び各負荷の状態に応じて、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの活性制御が行われる。このような電源システム１０の制御手順について図３及び図４を参照して説明する。

図３は、電源システム１０の制御手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１において、高圧系バッテリＨＢＴの容量値ＫＢＪを取得する。具体的には、バッテリ容量検知装置２が、高圧系バッテリＨＢＴの容量を検知し、容量値ＫＢＪをマイコン６に出力する。マイコン６は、この容量値ＫＢを取り込む。

ステップＳ２において、余裕電力値ＰＷＭを算出する。具体的には、マイコン６において、容量値ＫＢＪからエンジン始動モータ駆動電力ＭＰを減じる演算処理が実行される。

ステップＳ３において、総負荷電力ＬＰＪを取得する。具体的には、マイコン６は、負荷状態検知装置３から出力される負荷Ｌ１〜Ｌｎの負荷の状態ＳＴを取得し、負荷消費電力参照テーブル４を参照して、それぞれの負荷の状態ＳＴに対応する消費電力ＰＷを求め、さらに、その合計値である総負荷電力ＬＰＪを算出する。さらに、ステップＳ３における制御手順の詳細について図４を参照して説明する。

ステップＳ３１において、負荷消費電力参照テーブル４の参照の対象負荷種別ＫＤＪを負荷Ｌ１にセットする。また、このとき総負荷電力ＬＰＪを初期化（０にセット）する。

ステップＳ３２において、負荷状態検知装置３で検知される対象負荷種別ＫＤＪに対応する状態ＳＴＪを取得する。

ステップＳ３３において、負荷消費電力参照テーブル４を参照して取得された状態ＳＴＪに対応する消費電力ＰＷを取得する。

ステップＳ３４において、取得された消費電力ＰＷを総負荷電力ＬＰＪに加えて、総負荷電力ＬＰＪの値を更新する。

ステップＳ３５において、全負荷種別に対して消費電力ＰＷの参照が終了したか否かを判断する。終了していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３６に進み、終了している場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ３の処理を終了する。

ステップＳ３６において、対象負荷種別ＫＤＪを次の負荷にセットし、ステップＳ３２に戻る。

以上のように動作するため、第１実施形態における、負荷状態検知装置３、負荷消費電力参照テーブル４及びマイコン６は、請求項３における、負荷状態検知手段、負荷消費電力変換手段及び負荷電力演算手段に、それぞれ対応する。

図３に戻り、ステップＳ４において、ステップＳ２で求めた余裕電力値ＰＷＭと、ステップＳ３で求めた総負荷電力ＬＰＪとを比較する。比較の結果、余裕電力値ＰＷＭがエンジン始動モータ駆動電力ＭＰ下回る場合（Ｎｏ）には、高圧系バッテリＨＢＴに蓄電容量の余裕がないと判断し、ステップＳ６に進む。これ以外の場合（Ｙｅｓ）には、高圧系バッテリＨＢＴに蓄電容量の余裕があると判断し、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを非活性制御する。具体的には、マイコン６は、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの活性制御端子ＥＮにハイレベルをセットし、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶは、活性制御端子ＥＮの入力に応じて、電圧変換動作を停止する。これに伴い、高圧電源ラインＨＶからＤＣＤＣ変換器ＤＣＶに流入する電流も遮断される。

ステップＳ６において、エンジン始動許可を発令する。具体的には、マイコン６は、エンジン始動許可信号ＥＳＰにハイレベルを出力する。このエンジン始動許可信号ＥＳＰに応じて、図示しない公知のＥＣＵが、エンジン始動モータＭＧを回転させるための制御を開始する。エンジン始動モータＭＧの回転に応じて、結合シャフトＬＳで機械的に結合したエンジンＥＧが始動を開始する。

ステップＳ７において、エンジンが始動したか否かを判断する。具体的には、マイコン６は、エンジン始動検知装置５から出力される回転数ＥＧＮと所定の回転数閾値ＥＧＮＳとを比較し、回転数ＥＧＮが回転数閾値ＥＧＮＳを上回る場合（Ｙｅｓ）にエンジンＥＧが始動したと判断し、ステップＳ８に進む。なお、回転数閾値ＥＧＮＳは、エンジン始動モータＭＧの始動の際の回転数を上回るように設定されている。

エンジンが始動されたと判定された場合には、ステップＳ８において、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを活性制御する。すなわち、エンジンＥＧの始動により、高圧電源ラインＨＶからエンジン始動モータＭＧへの給電が不要になるため、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶへの給電を再開しても問題ないからである。具体的には、マイコン６は、活性制御信号ＤＣＣにローレベルを出力し、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶは、活性制御信号ＤＣＣに応じて、電圧変換動作を再開あるいは継続する。

ステップＳ９において、エンジン始動不許可を発令する。具体的には、マイコン６は、エンジン始動許可信号ＥＳＰにローレベルを出力する。このエンジン始動許可信号ＥＳＰに応じて、図示しないＥＣＵは、エンジンＥＧを始動するための制御を停止する。すなわち、エンジン始動モータＭＧは、モータとしての動作を停止し、以後は、高圧系バッテリＨＢＴを充電するための発電機として動作することになる。

第１実施形態にかかる制御装置１及び制御方法によれば、高圧系バッテリＨＢＴから低圧系バッテリＬＢＴへの一方向のみの電圧変換を行うＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを制御して、エンジン始動モータＭＧを回転するのに必要な電力を確保することができる。エンジン始動モータＭＧを回転するのに必要な電力を確保するため、双方向の電圧変換を行うＤＣＤＣ変換器を用いた特許文献１の電源システムよりも小型化を図ることが出来る。

また、第１実施形態にかかる制御装置及び制御方法では、余裕電力値ＰＷＭと、総負荷電力ＬＰＪとの比較により、余裕電力値ＰＷＭが総負荷電力ＬＰＪよりも下回る場合に、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを非活性制御し、低圧電源ラインＬＶ側への給電を遮断する。従って、総負荷電力ＬＰＪの影響によるエンジン始動モータＭＧを駆動する電力の不足を防止し、確実にエンジンＥＧを始動することができる。

また、第１実施形態にかかる制御装置及び制御方法では、それぞれの負荷Ｌ１〜Ｌｎについて、状態ＳＴを検知し、検知した状態ＳＴに基づき、総負荷電力ＬＰＪが求められている。例えば、負荷Ｌ１〜Ｌｎに流れる電流を測定して総負荷電力ＬＰＪを求める場合に比して、電流計などを必要としないため、簡単な回路構成にすることができる。

(第１変形形態)
次いで、第１実施形態の電源システム１０の制御手順を変形した第１変形形態について、図５を参照して説明する。

第１実施形態の制御手順（図３）では、ステップＳ４において、余裕電力値ＰＷＭと、総負荷電力ＬＰＪとを比較し、余裕電力値ＰＷＭが総負荷電力ＬＰＪ以上の値をとる場合には、ステップＳ６に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの非活性制御をしないでエンジン始動許可を発令していた。

これに対して、第１変形形態の制御手順では、ステップＳ４において余裕電力値ＰＷＭが総負荷電力ＬＰＪ以上の値をとる場合（Ｎｏ）には、ステップＳ４１に進み、余裕電力値ＰＷＭと、高圧系バッテリＨＢＴの最大容量値ＫＢＭに基づく容量閾値ＫＢＴとを比較する。

容量閾値ＫＢＴは、高圧系バッテリＨＢＴの最大容量値ＫＢＭに対して定数Ｋを乗じて算出される。本例では、この定数Ｋが０．５（５０％）に設定されている。このため、余裕電力値ＰＷＭと総負荷電力ＬＰＪの比較において、余裕があると判断された場合でも、余裕電力値ＰＷＭが容量値ＫＢＭの５０％を下回る場合には、ステップＳ５に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶが非活性制御される。このようにすると、高圧系バッテリＨＢＴの過放電を防止できるため、高圧系バッテリＨＢＴの耐久性を向上させることができる。

なお、容量閾値ＫＢＴの最小値は、エンジン始動モータＭＧ及びその他車両走行にかかる各種機器を駆動可能な容量値である。このような設定であると、容量に余裕がなくなるため、過放電の防止のために、上述のようにマージンを含めた最小値よりも大きな値にすることが好ましい。

（第２実施形態）
次いで図６及び図７を参照して、第２実施形態にかかるハイブリッド車における電源システム１０Ａの制御装置１Ａについて説明する。なお、以下では、第１実施形態に対して異なる部分を中心に説明し、同様な部分についてはその説明を簡略化あるいは省略する。

第１実施形態にかかる制御装置１（図１）では、負荷状態検知装置３により、負荷Ｌ１〜Ｌｎの状態ＳＴＪが検知され、負荷消費電力参照テーブル４により、状態ＳＴＪに応じた消費電力ＰＷが参照されて、総負荷電力ＬＰＪが算出されていた。この総負荷電力ＬＰＪは、高圧系バッテリＨＢＴの容量値ＫＢＪからエンジン始動モータ駆動電力ＭＰを減じた余裕電力値ＰＷＭと比較され、その結果に応じて、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの非活性制御がなされていた（図３参照）。

これに対して、図６に示す第２実施形態にかかる制御装置１Ａでは、第１実施形態における総負荷電力ＬＰＪに代わり、負荷Ｌ１〜Ｌｎの最大消費電力の合計値である総負荷最大電力ＰＷＴに基づき予め決定される電力閾値ＬＰＴを余裕電力値ＰＷＭと比較し、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの非活性制御の判断を行っている。制御装置１Ａでは、総負荷電力ＬＰＪを算出する必要がないため、総負荷電力ＬＰＪを求めるための負荷状態検知装置３及び負荷消費電力参照テーブル４を省略することができる。ひいては、制御装置１よりも小規模な回路で構成することができ、より小型化を図ることができる。

図７は、第２実施形態にかかる制御装置１Ａの制御手順を示すフローチャートである。このうちステップＳ４２において、上述の電力閾値ＬＰＴと、ステップＳ２で算出された余裕電力値ＰＷＭとを比較する。比較の結果、上述の余裕電力値ＰＷＭが電力閾値ＬＰＴよりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、第１実施形態と同様に、高圧系バッテリＨＢＴの容量値ＫＢＪに電力の余裕がないと判断し、ステップＳ５に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを非活性制御する。以後の処理は、第１実施形態と同様である。

なお、電力閾値ＬＰＴは、具体的には、総負荷最大電力ＰＷＴに対して定数が乗じられて算出される。本例では、定数として１が設定されているため、電力閾値ＬＰＴは、総負荷最大電力ＰＷＴに等しくされている。

これにより、第２実施形態にかかる制御装置１Ａでは、第１実施形態にかかる制御装置１と同様に、高圧系バッテリＨＢＴに接続される負荷Ｌ１〜Ｌｎの消費電力に応じて、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを活性制御することができる。さらに、制御装置１に比して負荷状態検知装置３及び負荷消費電力参照テーブル４を書略することができるため、制御装置１Ａをより簡易な回路構成にすることができる。

なお、上述では、総負荷最大電力ＰＷＴに基づき、電力閾値ＬＰＴを算出した場合を例示したが、電力閾値ＬＰＴは、負荷の消費電力に応じた値であればいずれのものであってもよい。例えば、総負荷最大電力ＰＷＴに代わり、それぞれの負荷の定格消費電力や平均消費電力などの合計値などが挙げられる。また、総負荷最大電力ＰＷＴに定数１を乗じて電力閾値ＬＰＴを算出した場合を例示したが、負荷が実際に取り得る状態の状況に応じて、１より小さい値にしてもよい。

（第２変形形態）
次いで、第２実施形態の電源システム１０Ａの制御手順を変形した第２変形形態について、図８を参照して説明する。

第２実施形態の制御手順（図７）では、ステップＳ４２において、余裕電力値ＰＷＭと、電力閾値ＬＰＴとを比較して、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの非活性制御を行うか否かの判断を行っている。

これに対して、第２変形形態の制御手順では、ステップＳ４２に代わるステップＳ４１において、余裕電力値ＰＷＭと、高圧系バッテリＨＢＴの最大容量値ＫＢＭに基づく容量閾値ＫＢＴとが比較される。なお、この容量閾値ＫＢＴは、第１変形形態における容量閾値ＫＢＴと同様に、高圧系バッテリＨＢＴの最大容量値ＫＢＭに対して定数Ｋを乗じて算出される。第２変形形態では、この定数Ｋは０．５に設定されている。

この比較の結果、余裕電力値ＰＷＭが容量値ＫＢＭの５０％を下回る場合には、ステップＳ５に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶを非活性制御する。このようにすると、高圧系バッテリＨＢＴの過放電を防止でき、高圧系バッテリＨＢＴの耐久性を向上させることができる。

（第３変形形態）
次いで、第２実施形態の電源システム１０Ａの制御手順を変形した第３変形形態について、図９を参照して説明する。

第２実施形態の制御手順（図８）では、ステップＳ４２において、余裕電力値ＰＷＭと、電力閾値ＬＰＴとを比較し、余裕電力値ＰＷＭが電力閾値ＬＰＴ以上の値を取る場合には、ステップＳ６に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶの非活性制御をしないでエンジン始動許可を発令する。

これに対して、第３変形形態の制御手順（図９)では、余裕電力値ＰＷＭが電力閾値ＬＰＴ以上の値を取る場合には、ステップＳ４１に進み、余裕電力値ＰＷＭと、高圧系バッテリＨＢＴの最大容量値ＫＢＭに基づく容量閾値ＫＢＴとを比較する。第３変形形態における容量閾値ＫＢＴも、第２変形形態における容量閾値ＫＢＴと同様に、容量値ＫＢＭの５０％になるように設定されている。このため、余裕電力値ＰＷＭと総負荷電力ＬＰＪの比較において、余裕があると判断された場合でも、余裕電力値ＰＷＭが容量値ＫＢＭの５０％を下回る場合には、ステップＳ５に進み、ＤＣＤＣ変換器ＤＣＶが非活性制御される。従って、高圧系バッテリＨＢＴの過放電を防止できるため、高圧系バッテリＨＢＴの耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、本明細書の実施形態では、マイコンを利用して比較処理及び演算処理を行う制御装置を例示したが、各比較処理及び演算処理について、ハードウェア装置で処理を行うものにも本発明を適用することができる。また、閾値など制御で用いられる値は、デジタル値であっても、アナログ値であってもよい。例えば、本例における比較処理では、マイコンを利用して、デジタル値同士の比較を行っている。この比較処理部分について、オペアンプ回路を利用して、アナログ値同士の比較を行うものに置き換えた場合にも、本発明を適用することができる。

第１実施形態にかかる電源システム１０の構成を示すブロック回路図である。 負荷消費電力参照テーブルの内容を示す説明図である。 第１実施形態にかかる電源システム１０の制御手順を示すフローチャートである。 ステップＳ３を詳細に説明するためのフローチャートである。 第１変形形態にかかる電源システム１０の制御手順を示すフローチャートである。 第２実施形態にかかる電源システム１０Ａの構成を示すブロック回路図である。 第２実施形態にかかる電源システム１０Ａの制御手順を示すフローチャートである。 第２変形形態にかかる電源システム１０Ａの制御手順を示すフローチャートである。 第３変形形態にかかる電源システム１０Ａの制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、１Ａ 制御装置
２ バッテリ容量検知装置
３ 負荷状態検知装置
４ 負荷消費電力参照テーブル
５ エンジン始動検知装置
６ マイコン
１０、１０Ａ 電源システム
ＤＣＶ ＤＣＤＣ変換器
ＥＧ エンジン
ＨＢＴ 高圧系バッテリ
ＫＢＴ 容量閾値
ＬＢＴ 低圧系バッテリ
ＬＰＪ 総負荷電力
ＬＰＴ 電力閾値
ＭＧ エンジン始動モータ

Claims (10)

1. ハイブリッド車の少なくともエンジン始動モータに対して給電する第１蓄電部と、
   第２蓄電部と、
   前記第１蓄電部の電圧を前記第２蓄電部の電圧に変換して給電する電圧変換部と、
   を含むハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、
   前記第１蓄電部の蓄電容量を検知する蓄電容量検知手段と、
   エンジン始動を検知するエンジン始動検知手段と、
   を備え、
   前記蓄電容量から、前記エンジン始動モータを駆動するための電力を減じた値を余裕電力とするとき、
   前記エンジン始動の際に、前記余裕電力が、閾値を下回る場合には、前記電圧変換部を非活性制御し、
   前記エンジン始動の検知に応じて、前記電圧変換部を活性制御する
   ハイブリッド車における電源システムの制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、
   少なくとも前記第２蓄電部に接続される負荷の消費電力の合計値を、総負荷電力とするとき、前記総負荷電力を検知する総負荷電力検知手段を含み、
   前記閾値は、前記総負荷電力である
   ハイブリッド車における電源システムの制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、
   前記総負荷電力検知手段は、
   それぞれの前記負荷について、状態を検知する負荷状態検知手段と、
   前記負荷の状態に基づき、それぞれの前記負荷における消費電力を導出する負荷消費電力変換手段と、
   それぞれの前記負荷における消費電力を合計して前記負荷電力を求める総負荷電力演算手段と、
   を含む
   ハイブリッド車における電源システムの制御装置。
4. 請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、
   前記閾値は、少なくとも前記第２蓄電部に接続されるそれぞれの負荷における最大消費電力の合計値に基づき、予め決定されてなる所定値である
   ハイブリッド車における電源システムの制御装置。
5. 請求項１に記載のハイブリッド車における電源システムの制御装置であって、
   前記閾値は、前記第１蓄電部の最大容量に基づき、予め決定されてなる所定値である
   ハイブリッド車における電源システムの制御装置。
6. ハイブリッド車の少なくともエンジン始動モータに対して給電する第１蓄電部と、
   第２蓄電部と、
   前記第１蓄電部の電圧を前記第２蓄電部の電圧に変換して給電する電圧変換部と、
   を含むハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、
   前記第１蓄電部の蓄電容量を検知するステップと、
   エンジン始動を検知するステップと、
   前記蓄電容量から、前記エンジン始動モータを駆動するための電力を減じた値を余裕電力とするとき、前記エンジン始動の際に、前記余裕電力が、所定の閾値を下回る場合に、前記電圧変換部を非活性制御するステップと、
   前記エンジン始動の検知に応じて、前記電圧変換部を活性制御するステップと、
   を備える
   ハイブリッド車における電源システムの制御方法。
7. 請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、
   少なくとも前記第２蓄電部に接続される負荷の消費電力の合計値を、総負荷電力とするとき、前記総負荷電力を検知するステップを含み、
   前記閾値は、前記総負荷電力である
   ハイブリッド車における電源システムの制御方法。
8. 請求項７に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、
   前記総負荷電力を検知するステップは、
   それぞれの前記負荷について、状態を検知するステップと、
   前記負荷の状態に基づき、それぞれの前記負荷における消費電力を導出するステップと、
   それぞれの前記負荷における消費電力を合計して前記負荷電力を求めるステップと、
   を含む
   ハイブリッド車における電源システムの制御方法。
9. 請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、
   前記閾値は、少なくとも前記第２蓄電部に接続されるそれぞれの負荷における最大消費電力の合計値に基づき、予め決定されてなる所定値である
   ハイブリッド車における電源システムの制御方法。
10. 請求項６に記載のハイブリッド車における電源システムの制御方法であって、
    前記閾値は、前記第１蓄電部の最大容量に基づき、予め決定されてなる所定値である
    ハイブリッド車における電源システムの制御方法。

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