JP2008199786A - 車両の電源装置、車両の電源装置の制御方法、車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の起動時間が短縮された車両の電源装置を提供する。
【解決手段】車両の電源装置は、バッテリＢＡＴと、平滑用コンデンサＣ２よりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタＣＡＰと、昇圧コンバータ１２および第１、第２の接続部４０，４２の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、起動指示ＳＴに応じて第１の接続部４０を接続状態に制御し、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ期間において昇圧コンバータ１２を稼動させて導電経路の昇圧を併せて実行させ、蓄電用キャパシタＣＡＰの電圧ＶＣＡＰと導電経路の電圧ＶＨの差が所定値より小さくなったときに第２の接続部４２を接続状態に制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の電源装置、車両の電源装置の制御方法、車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車、および燃料電池自動車など車輪を駆動するモータを搭載する車両が実用化されている。

特開２００６−１５８１７３号公報（特許文献１）には、モータに電力を供給する蓄電装置として、バッテリと大容量のキャパシタとを併用するハイブリッド自動車が開示されている。このハイブリッド自動車は、キャパシタが接続される部分であるインバータ入力の電圧を、昇圧コンバータ等を用いてキャパシタ電圧に合わせてからキャパシタのリレー接続を行なう。このようにすることによって、キャパシタのリレー接続時の突入電流の発生を防止している。
特開２００６−１５８１７３号公報

バッテリを昇圧して使用する車両に、蓄電用の大容量のキャパシタを搭載した場合、車両起動時にキャパシタの残電圧がバッテリ電圧よりも高いときがあることが考えられる。このような場合、特開２００６−１５８１７３号公報に記載のように、バッテリ側のリレーを接続し、その後に昇圧を行なってインバータ入力電圧をキャパシタ電圧に合わせてからキャパシタのリレー制御を行なうのでは、車両の起動に時間がかかる。車両起動時に運転者を苛立たせないためにも、車両の起動時間が短縮されるほうが望ましい。

この発明の目的は、車両の起動時間が短縮された車両の電源装置、その制御方法、その制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、バッテリと、バッテリの電圧を昇圧し、モータを駆動するインバータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータからインバータに至る導電経路に接続された平滑用コンデンサと、導電経路に平滑用コンデンサと並列に設けられ、平滑用コンデンサよりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタと、バッテリの昇圧コンバータに対する接続および切離しを行なう第１の接続部と、蓄電用キャパシタの導電経路に対する接続および切離しを行なう第２の接続部と、昇圧コンバータおよび第１、第２の接続部の制御を行なう制御部とを備える。制御部は、起動指示に応じて第１の接続部を接続状態に制御し、平滑用コンデンサのプリチャージ期間において昇圧コンバータを稼動させて導電経路の昇圧を併せて実行させ、蓄電用キャパシタの電圧と導電経路の電圧の差が所定値より小さくなったときに第２の接続部を接続状態に制御する。

好ましくは、第１の接続部は、バッテリの一方電極と昇圧コンバータとの間に直列に設けられた第１のリレーおよび電流制限素子と、バッテリの一方電極と昇圧コンバータとを第１のリレーおよび電流制限素子とは別経路で接続する第２のリレーとを含む。制御部は、プリチャージ期間において、第１のリレーを接続状態としかつ第２のリレーを開放状態とするとともに、昇圧コンバータに昇圧動作を行なわせる。

より好ましくは、制御部は、平滑用コンデンサのプリチャージが完了したことに応じて第２のリレーおよび第２の接続部を略同時に非接続状態から接続状態に制御する。

好ましくは、インバータは、モータのために設けられる第１のインバータユニットと、内燃機関からのトルクを受けて発電を行なう発電機のために設けられる第２のインバータユニットとを含む。

この発明は、他の局面に従うと、バッテリと、バッテリの電圧を昇圧し、モータを駆動するインバータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータからインバータに至る導電経路に接続された平滑用コンデンサと、導電経路に平滑用コンデンサと並列に設けられ、平滑用コンデンサよりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタと、バッテリの昇圧コンバータに対する接続および切離しを行なう第１の接続部と、蓄電用キャパシタの導電経路に対する接続および切離しを行なう第２の接続部とを含む車両の電源装置の制御方法である。制御方法は、起動指示に応じて第１の接続部を接続状態に制御するステップと、平滑用コンデンサのプリチャージ期間において昇圧コンバータを稼動させて導電経路の昇圧を併せて実行させるステップと、蓄電用キャパシタの電圧と導電経路の電圧の差が所定値より小さくなったときに第２の接続部を接続状態に制御するステップとを備える。

好ましくは、第１の接続部は、バッテリの一方電極と昇圧コンバータとの間に直列に設けられた第１のリレーおよび電流制限素子と、バッテリの一方電極と昇圧コンバータとを第１のリレーおよび電流制限素子とは別経路で接続する第２のリレーとを含む。第１の接続部を接続状態に制御するステップは、プリチャージ期間において、第１のリレーを接続状態に設定しかつ第２のリレーを開放状態に設定して、平滑コンデンサのプリチャージを行なう。

より好ましくは、第２の接続部を接続状態に制御するステップは、平滑用コンデンサのプリチャージが完了したことに応じて第２のリレーおよび第２の接続部を略同時に非接続状態から接続状態に制御する。

好ましくは、インバータは、モータのために設けられる第１のインバータユニットと、内燃機関からのトルクを受けて発電を行なう発電機のために設けられる第２のインバータユニットとを含む。

この発明は、さらに他の局面においては、上記いずれかの車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

この発明は、さらに他の局面においては、上記いずれかの車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

この発明によれば、蓄電用キャパシタをバッテリに併用する車両において、車両の起動時間が短縮される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。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。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の主たる構成を示す図である。
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置であるバッテリＢＡＴおよびキャパシタＣＡＰと、接続部４０，４２と、昇圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ１０，１１，１３，２１と、インバータ４６と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、制御装置３０と、ＲＤＹランプ３１とを含む。

接続部４０は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３および制限抵抗Ｒを含み、接続部４２は、システムメインリレーＳＭＲＰ＿ＣＡＰ，ＳＭＲＧ＿ＣＡＰを含む。インバータ４６は、インバータユニット１４，２２を含む。

平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される。電圧センサ２１は、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２は、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に接続され、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

蓄電用キャパシタＣＡＰは、平滑用コンデンサＣ２に対して数百から約１０００倍程度の蓄電容量を有している。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータユニット１４は、昇圧コンバータ１２またはキャパシタＣＡＰから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータユニット２２は、昇圧コンバータ１２またはキャパシタＣＡＰから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸にはドライブギヤが設けられており、このドライブギヤは図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪の軸に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリＢＡＴの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続される。直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒは、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される。

システムメインリレーＳＭＲ３は、バッテリＢＡＴの負極と接地ラインＳＬとの間に接続される。

システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１０は、バッテリＢＡＴの端子間の電圧ＶＢＡＴを測定する。図示しないが、電圧センサ１０とともにバッテリＢＡＴの充電状態を監視するために、バッテリＢＡＴに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡＴとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池などを用いることができる。

システムメインリレーＳＭＲＰ＿ＣＡＰは、キャパシタＣＡＰの正極と電源ラインＰＬ２との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＧ＿ＣＡＰは、キャパシタＣＡＰの負極と接地ラインＳＬとの間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＰ＿ＣＡＰ，ＳＭＲＧ＿ＣＡＰは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４，ＣＯＮＴ５にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１１は、キャパシタＣＡＰの端子間の電圧ＶＣＡＰを測定する。キャパシタＣＡＰとしては、たとえば、電気二重層コンデンサ等を用いることができる。

インバータユニット１４は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータユニット１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータユニット１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を直流に変換して電源ラインＰＬ２に出力する。この直流に変換された電力は、モータジェネレータＭＧ２の回転に使用され、余れば昇圧コンバータ１２に戻される。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータユニット２２は、インバータユニット１４と並列的に、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータユニット２２は車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータユニット２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡＴ，ＶＣＡＰ，ＶＬ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＳＴを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータユニット１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータユニット２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。

このような構成において、本実施の形態に係る車両の電源装置は、バッテリＢＡＴと、バッテリＢＡＴの電圧を昇圧し、モータ（ＭＧ２）を駆動するインバータ４６に供給する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２からインバータ４６に至る導電経路に接続された平滑用コンデンサＣ２と、導電経路に平滑用コンデンサＣ２と並列に設けられ、平滑用コンデンサＣ２よりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタＣＡＰと、バッテリＢＡＴの昇圧コンバータ１２に対する接続および切離しを行なう第１の接続部４０と、蓄電用キャパシタＣＡＰの導電経路に対する接続および切離しを行なう第２の接続部４２と、昇圧コンバータ１２および第１、第２の接続部４０，４２の制御を行なう制御装置３０とを備えるものである。制御装置３０は、起動指示ＳＴに応じて第１の接続部４０を接続状態に制御し、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ期間において昇圧コンバータ１２を稼動させて導電経路の昇圧を併せて実行させ、蓄電用キャパシタＣＡＰの電圧ＶＣＡＰと導電経路の電圧ＶＨの差が所定値より小さくなったときに第２の接続部４２を接続状態に制御する。

好ましくは、第１の接続部４０は、バッテリＢＡＴの一方電極と昇圧コンバータ１２との間に直列に設けられた第１のシステムメインリレーＳＭＲ１および電流制限素子（Ｒ）と、バッテリＢＡＴの一方電極と昇圧コンバータ１２とを第１のシステムメインリレーＳＭＲ１および電流制限素子（Ｒ）とは別経路で接続する第２のシステムメインリレーＳＭＲ２とを含む。制御装置３０は、プリチャージ期間において、第１のシステムメインリレーＳＭＲ１を接続状態としかつ第２のシステムメインリレーＳＭＲ２を開放状態とするとともに、昇圧コンバータ１２に昇圧動作を行なわせる。

なお、図１には、電流制限抵抗ＲとシステムメインリレーＳＭＲ１とがバッテリＢＡＴの正極側に設けられている例を示したが、電流制限抵抗ＲとシステムメインリレーＳＭＲ１とをバッテリＢＡＴの負極側に、システムメインリレーＳＭＲ３と並列に設けるように変更しても良い。

より好ましくは、制御装置３０は、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージが完了したことに応じて第２のシステムメインリレーＳＭＲ２および第２の接続部４２を略同時に非接続状態から接続状態に制御する。

好ましくは、インバータ４６は、モータ（ＭＧ２）のために設けられる第１のインバータユニット２２と、内燃機関（４）からのトルクを受けて発電を行なう発電機（ＭＧ１）のために設けられる第２のインバータユニット１４とを含む。すなわち、本実施の形態の車両の電源装置はシリーズパラレルハイブリッド車に好適に用いることができる。

制御装置３０は、ハードウエアでも実現が可能であるが、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。

図２は、制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図２を参照して、コンピュータ１８０は、ＣＰＵ１８５と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８５に出力する。またＣＰＵ１８５はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とに接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、たとえばＣＰＵ１８５で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、たとえばＣＰＵ１８５がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、たとえば他のＥＣＵとの通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８５は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置３０は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。

図３は、制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図３を参照して、処理が開始されると制御装置３０は、ステップＳ１において起動信号ＳＴがＯＮ状態に変化したか否かを判断する。ステップＳ１において起動信号ＳＴがＯＦＦ状態のままであれば、ステップＳ１からステップＳ１４に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１において、起動信号ＳＴがＯＮ状態に変化したことが検出されると、処理はステップＳ２に進み、制御装置３０は、所定の初期チェックを行なう。初期チェックは、たとえば、各種センサ等の信号線の断線チェックや、前回までの走行中における故障発生履歴を示すフェイルフラグが立っていないかのチェックなどである。

ステップＳ２の初期チェックが終了すると、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では、システムメインリレーＳＭＲ３およびＳＭＲＧ＿ＣＡＰがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。一般に、電流経路を形成する際には、リレーを接続すると接続が安定するまでの時間待ちを行なってから次の動作を実行するが、システムメインリレーＳＭＲ３およびＳＭＲＧ＿ＣＡＰは、いずれも対極側がまだ接続されていない状態であるので、電流が流れない。また、システムメインリレーＳＭＲ３はバッテリＢＡＴ側の回路であり、ＳＭＲＧ＿ＣＡＰ側はキャパシタＣＡＰ側の回路であるので、同時に接続してもとくに問題は無い。これらのリレーを同時に接続することで起動時間を短縮することができる。

続いて、ステップＳ４において、ｔＡ（ｍｓ）の時間が経過したか否かが判断される。時間が経過していなければステップＳ４が繰り返し実行されてステップＳ３の処理からｔＡ（ｍｓ）の時間が経過するのを待つ。そして、ｔＡ（ｍｓ）の時間が経過した場合には、ステップＳ４からステップＳ５に処理が進む。

ステップＳ５では、システムメインリレーＳＭＲ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。これによって、バッテリＢＡＴ側に電流経路が形成され、制限抵抗Ｒを介して平滑用コンデンサＣ１にプリチャージが開始されるとともに、さらにリアクトルＬ１およびダイオードＤ１を介して平滑用コンデンサＣ２にもプリチャージが開始される。

ステップＳ５の後は、システムメインリレーＳＭＲ１の接続が安定するまでの待ち時間ｔＢ（ｍｓ）が経過し、さらに平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬが所定のしきい値Ｖｔｈ（昇圧コンバータの動作下限値）を超えるまでは、ステップＳ６で時間待ちが行われる。

ステップＳ６の条件（ｔＢ（ｍｓ）経過かつＶＬ＞Ｖｔｈ）が成立した場合には、ステップＳ７に処理が進み昇圧コンバータ１２の内部のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングが開始される。この際に、キャパシタＣＡＰの電圧ＶＣＡＰが電圧センサ１１で測定され、電圧ＶＨが電圧ＶＣＡＰに等しくなるように昇圧目標値が定められる。

そして、ステップＳ８において、電圧ＶＨが電圧ＶＣＡＰに略等しくなり、キャパシタＣＡＰを電源ラインＰＬ２に接続しても過大な突入電流が流れない状態になっているかと、電圧ＶＬが電圧ＶＢＡＴに略等しくなり平滑用コンデンサＣ１に対するプリチャージが完了した状態になっているかが判断される。ステップＳ８において、ＶＨ＝ＶＣＡＰかつＶＬ＝ＶＢＡＴが成立しない場合、ステップＳ７に処理が戻り、昇圧コンバータ１２のスイッチングが継続される。

ステップＳ８において、ＶＨ＝ＶＣＡＰかつＶＬ＝ＶＢＡＴが成立した場合、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、昇圧コンバータ１２のスイッチングが停止される。そしてステップＳ１０においてシステムメインリレーＳＭＲ２およびＳＭＲＰ＿ＣＡＰを略同時にＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替える。一般に、電流経路を形成する際には、リレーを接続すると接続が安定するまでの時間待ちを行なってから次の動作を実行するが、システムメインリレーＳＭＲ３はバッテリＢＡＴ側の回路であり、ＳＭＲＧ＿ＣＡＰ側はキャパシタＣＡＰ側の回路であるので、同時に接続してもとくに問題は無い。これらのリレーを同時に接続することで起動時間を短縮することができる。

ステップＳ１０のリレーの接続が終了すると、ステップＳ１１において、プリチャージ用の電流経路であったシステムメインリレーＳＭＲ１を切離す。そして、ステップＳ１２においてリレーの安定するまでの時間待ちｔＣ（ｍｓ）が行なわれ、その後ステップＳ１３で走行準備ＯＫを示すＲＤＹランプ３１を点灯させる。ステップＳ１３が終了すると、ステップＳ１４に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、本実施の形態に係る車両の電源装置の制御方法は、図１、図３に示されるように、起動指示ＳＴに応じて第１の接続部４０を接続状態に制御するステップ（Ｓ３およびＳ５）と、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ期間において昇圧コンバータを稼動させて導電経路の昇圧を併せて実行させるステップ（Ｓ７）と、蓄電用キャパシタＣＡＰの電圧ＶＣＡＰと導電経路の電圧ＶＨの差が所定値より小さくなったときに第２の接続部４２を接続状態に制御するステップ（Ｓ８，Ｓ１０およびＳ１１）とを含む。

好ましくは、第１の接続部４０は、バッテリＢＡＴの一方電極と昇圧コンバータ１２との間に直列に設けられた第１のシステムメインリレーＳＭＲ１および電流制限抵抗Ｒと、バッテリＢＡＴの一方電極と昇圧コンバータ１２とを第１のシステムメインリレーＳＭＲ１および電流制限抵抗Ｒとは別経路で接続する第２のシステムメインリレーＳＭＲ２とを含む。第１の接続部を接続状態に制御する上記のステップ（Ｓ３およびＳ５）は、プリチャージ期間において、第１のシステムメインリレーＳＭＲ１を接続状態に設定しかつ第２のシステムメインリレーＳＭＲ２を開放状態に設定して、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージを行なう。

より好ましくは、第２の接続部４２を接続状態に制御する上記のステップ（Ｓ８，Ｓ１０およびＳ１１）は、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージが完了したことに応じて第２のシステムメインリレーＳＭＲ２および第２の接続部４２を略同時に非接続状態から接続状態に制御する。

図４は、本発明が適用されたリレーの制御シーケンスと本発明を適用しない場合のリレーの制御シーケンスを比較して示した動作波形図である。

図４において、波形名の後に（Ａ）が付くものは本発明を適用しない場合の検討例を示し、波形名の後に（Ｂ）が付くものは、本発明を適用した場合の例を示す。

まず、上半分に示される、本発明を適用しない場合の検討例について説明する。
時刻ｔ１において、運転者が起動スイッチを操作することに応じて起動信号ＳＴが活性化される。

これに応じて、時刻ｔ２においてシステムメインリレーＳＭＲ３（Ａ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化する。そして所定の時間待ちが行なわれた後、時刻ｔ３においてシステムメインリレーＳＭＲ１（Ａ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化し、平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶＬ（Ａ）および平滑用コンデンサＣ２の電圧ＶＨ（Ａ）は、プリチャージされて時刻ｔ４においてバッテリ電圧ＶＢＡＴに略等しくなる。

このプリチャージが完了したことまたはプリチャージに要する時間が経過したことに応じて、時刻ｔ４においてシステムメインリレーＳＭＲ２（Ａ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。そして、時刻ｔ５においてプリチャージ時の電流経路であるシステムメインリレーＳＭＲ１（Ａ）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切替える。

その後、昇圧フラグ（Ａ）が時刻ｔ６において活性化され、これに応じて昇圧コンバータ１２が動作を開始し、電圧ＶＬ（Ａ）に対して電圧ＶＨ（Ａ）が次第に上昇する。

電圧ＶＨ（Ａ）がキャパシタ電圧ＶＣＡＰと接続可能なくらいに上昇すると、時刻ｔ９において、システムメインリレーＳＭＲＧ＿ＣＡＰがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられ、安定のための時間待ち後に、時刻ｔ１１においてシステムメインリレーＳＭＲＰ＿ＣＡＰがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。これにより、キャパシタＣＡＰの接続が完了し、時刻ｔ１２においてシステム起動完了を示すＲＤＹランプ３１が点灯する。

続いて、図４の下半分に示される、本発明を適用した場合の波形について説明する。この波形については、図３のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合に相当する。

時刻ｔ１において、運転者が起動スイッチを操作することに応じて起動信号ＳＴが活性化される。（起動信号ＳＴについては、共通であるので（Ａ）、（Ｂ）は付されていない。）
起動信号ＳＴに応じて、時刻ｔ２において、システムメインリレーＳＭＲ３（Ｂ）とＳＭＲＧ＿ＣＡＰ（Ｂ）とが略同時にＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。所定の安定化時間（図３のステップＳ４のｔＡ（ｍｓ））が経過すると、時刻ｔ３においてシステムメインリレーＳＭＲ１（Ｂ）がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えられる。

すると時刻ｔ３以降、バッテリＢＡＴから平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２に対するプリチャージが開始され、電圧ＶＬ（Ｂ）、ＶＨ（Ｂ）が上昇を開始する。そして、電圧ＶＬ（Ｂ）が所定のしきい値Ｖｔｈを超えると昇圧フラグ（Ｂ）が活性化され、昇圧コンバータ１２による昇圧が開始される。

したがって、電圧ＶＬ（Ｂ）が上昇中である平滑用コンデンサＣ１のプリチャージ期間において、昇圧動作が実行されることにより、電圧ＶＨ（Ｂ）は電圧ＶＬ（Ｂ）よりさらに上昇する。

時刻ｔ８において電圧ＶＬ（Ｂ）がバッテリ電圧ＶＢＡＴと略等しくなりプリチャージが完了し、かつ電圧ＶＨ（Ｂ）がキャパシタ電圧ＶＣＡＰと略等しくなりキャパシタ接続可能となったことに応じて、システムメインリレーＳＭＲ２およびＳＭＲＰ＿ＣＡＰを略同時にＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替える。

最後に、時刻ｔ９においてシステムメインリレーＳＭＲ１を切離して時刻ｔ１０においてＲＤＹランプ３１が点灯する。

以上説明したように、（Ａ）に示した検討例では、平滑用コンデンサＣ１のプリチャージ動作の後に、電圧ＶＨを電圧ＶＣＡＰまで昇圧させる昇圧動作を実行する。この手順に従うと、まずバッテリに関係するシステムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の操作を実行した後に、キャパシタに関係するシステムメインリレーＳＭＲＧ＿ＣＡＰ、ＳＭＲＰ＿ＣＡＰの操作を行なう。このため、キャパシタ接続時にリレー接続の安定待ち時間（ｔ９〜ｔ１１）を確保する必要があるなど、起動時間が長くなってしまう。

一方（Ｂ）に示した実施例では、接地ライン側のシステムメインリレーＳＭＲ３およびＳＭＲＧ＿ＣＡＰを同時に接続してからプリチャージと昇圧とを並行して行ない、最後にシステムメインリレーＳＭＲ２およびＳＭＲＰ＿ＣＡＰを略同時にＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替える。したがって、図４に示すようにＲＤＹランプが点灯（走行準備完了）する時刻がｔ１２からｔ１０まで短縮される。

なお、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

また、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。これらの構成は、いずれもキャパシタとバッテリを併用することが可能であるため本発明が適用可能である。

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。

本発明の実施の形態に係る車両１００の主たる構成を示す図である。 制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。 制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 本発明が適用されたリレーの制御シーケンスと本発明を適用しない場合のリレーの制御シーケンスを比較して示した動作波形図である。

符号の説明

３ 動力分割機構、４ エンジン、１０，１１，１３，２１ 電圧センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータユニット、２４，２５ 電流センサ、３０ 制御装置、３１ ＲＤＹランプ、４０，４２ 接続部、４６ インバータ、１００ 車両、１８０ コンピュータ、１８１ Ａ／Ｄ変換器、１８４ インターフェース部、１８６ バス、ＢＡＴ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑用コンデンサ、ＣＡＰ 蓄電用キャパシタ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１，Ｑ２ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 電流制限抵抗、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３，ＳＭＲＰ＿ＣＡＰ，ＳＭＲＧ＿ＣＡＰ システムメインリレー。

Claims (10)

1. バッテリと、
   前記バッテリの電圧を昇圧し、モータを駆動するインバータに供給する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータから前記インバータに至る導電経路に接続された平滑用コンデンサと、
   前記導電経路に前記平滑用コンデンサと並列に設けられ、前記平滑用コンデンサよりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタと、
   前記バッテリの前記昇圧コンバータに対する接続および切離しを行なう第１の接続部と、
   前記蓄電用キャパシタの前記導電経路に対する接続および切離しを行なう第２の接続部と、
   前記昇圧コンバータおよび前記第１、第２の接続部の制御を行なう制御部とを備え、
   前記制御部は、起動指示に応じて前記第１の接続部を接続状態に制御し、前記平滑用コンデンサのプリチャージ期間において前記昇圧コンバータを稼動させて前記導電経路の昇圧を併せて実行させ、前記蓄電用キャパシタの電圧と前記導電経路の電圧の差が所定値より小さくなったときに前記第２の接続部を接続状態に制御する、車両の電源装置。
2. 前記第１の接続部は、
   前記バッテリの一方電極と前記昇圧コンバータとの間に直列に設けられた第１のリレーおよび電流制限素子と、
   前記バッテリの前記一方電極と前記昇圧コンバータとを前記第１のリレーおよび前記電流制限素子とは別経路で接続する第２のリレーとを含み、
   前記制御部は、前記プリチャージ期間において、前記第１のリレーを接続状態としかつ前記第２のリレーを開放状態とするとともに、前記昇圧コンバータに昇圧動作を行なわせる、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記制御部は、前記平滑用コンデンサのプリチャージが完了したことに応じて前記第２のリレーおよび前記第２の接続部を略同時に非接続状態から接続状態に制御する、請求項２に記載の車両の電源装置。
4. 前記インバータは、
   前記モータのために設けられる第１のインバータユニットと、
   内燃機関からのトルクを受けて発電を行なう発電機のために設けられる第２のインバータユニットとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源装置。
5. バッテリと、前記バッテリの電圧を昇圧し、モータを駆動するインバータに供給する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータから前記インバータに至る導電経路に接続された平滑用コンデンサと、前記導電経路に前記平滑用コンデンサと並列に設けられ、前記平滑用コンデンサよりも蓄電容量の大きい蓄電用キャパシタと、前記バッテリの前記昇圧コンバータに対する接続および切離しを行なう第１の接続部と、前記蓄電用キャパシタの前記導電経路に対する接続および切離しを行なう第２の接続部とを含む車両の電源装置の制御方法であって、
   起動指示に応じて前記第１の接続部を接続状態に制御するステップと、
   前記平滑用コンデンサのプリチャージ期間において前記昇圧コンバータを稼動させて前記導電経路の昇圧を併せて実行させるステップと、
   前記蓄電用キャパシタの電圧と前記導電経路の電圧の差が所定値より小さくなったときに前記第２の接続部を接続状態に制御するステップとを備える、車両の電源装置の制御方法。
6. 前記第１の接続部は、
   前記バッテリの一方電極と前記昇圧コンバータとの間に直列に設けられた第１のリレーおよび電流制限素子と、
   前記バッテリの前記一方電極と前記昇圧コンバータとを前記第１のリレーおよび前記電流制限素子とは別経路で接続する第２のリレーとを含み、
   前記第１の接続部を接続状態に制御する前記ステップは、前記プリチャージ期間において、前記第１のリレーを接続状態に設定しかつ前記第２のリレーを開放状態に設定して、前記平滑コンデンサのプリチャージを行なう、請求項５に記載の車両の電源装置の制御方法。
7. 第２の接続部を接続状態に制御する前記ステップは、前記平滑用コンデンサのプリチャージが完了したことに応じて前記第２のリレーおよび前記第２の接続部を略同時に非接続状態から接続状態に制御する、請求項６に記載の車両の電源装置の制御方法。
8. 前記インバータは、
   前記モータのために設けられる第１のインバータユニットと、
   内燃機関からのトルクを受けて発電を行なう発電機のために設けられる第２のインバータユニットとを含む、請求項５に記載の車両の電源装置の制御方法。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. 請求項５〜８のいずれか１項に記載の車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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