JP2015175313A

JP2015175313A - ハイブリッド車両の始動装置

Info

Publication number: JP2015175313A
Application number: JP2014053537A
Authority: JP
Inventors: 尾藤　誠二; Seiji Bito; 誠二尾藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-05

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の始動装置において、内燃機関の始動時に、電気負荷への電力を確保し、且つコストを低減することにある。【解決手段】始動装置（８）は、スタータモータ（９）へ電力を供給する第１蓄電器（１０）及び第２蓄電器（１１）と、第２蓄電器（１１）から走行用モータ（３）へ電力を供給する第１配線（１２）と、第２蓄電器（１１）からスタータモータ（９）へ電力を供給する第２配線（１５）と、第２配線（１５）の途中に設けられて第２蓄電器（１１）からスタータモータ（９）への電力供給と遮断とを切り替えるリレー（１６）と、リレー（１６）よりも第２蓄電器（１１）側の第２配線（１５）に接続された電気負荷（１９）とを備える。また、始動装置（８）は、内燃機関（１）の始動時に第２蓄電器（１１）からスタータモータ（９）への電力供給を遮断するようにリレー（１６）を制御する制御装置（２３）を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両の始動装置に係り、特に内燃機関と走行用モータとを備えたハイブリッド車両の始動装置に関する。

車両に適用された内燃機関において、内燃機関の始動は、一般的に、スタータモータによって行われる。
従来、内燃機関を始動するために、バッテリ（蓄電器）からスタータモータへ電力を供給すると、バッテリの出力電圧が低下することが知られている。このとき、バッテリに接続されたヘッドライトやワイパモータなどの電気負荷の動作が不安定になることがあった。
この問題を解決するために、例えば、以下のような先行技術文献がある。

特開２０１３−９１４５４号公報

特許文献１に係るアイドルストップ車の給電システムは、第１蓄電デバイス（バッテリ：蓄電器）とスタータ（スタータモータ）とを接続する第１配線と、第２蓄電デバイス（キャパシタ）から出力される電圧を降圧するためのＤＣ−ＤＣコンバータと、第２蓄電デバイスとＤＣ−ＤＣコンバータの入力側回路とを接続する第２配線と、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側回路と第１蓄電デバイスとを接続する第３配線と、第３配線の途中に介装されたリレーとを含む構成である。
上記の構成によれば、リレーの接点が閉じられると、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側回路と第１蓄電デバイス及びスタータとが電気的に接続される。この状態で、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧により、第１蓄電デバイスを充電することができる。一方、リレーの接点が開かれると、スタータが第２蓄電デバイスから電気的に切り離される。この状態で、第１配線により、スタータと第１蓄電デバイスとの電気的な接続は維持される。従って、第１蓄電デバイスからスタータに電力を供給することができる。リレーの接点を開いて、スタータを第２蓄電デバイスから切り離した状態で、第１蓄電デバイスから出力される電力でスタータを起動させることにより、スタータの起動に起因する第２蓄電デバイスの出力電圧の低下を防止することができる。そして、第２蓄電デバイスからスタータ以外の電気負荷に電力が供給される構成にすれば、そのスタータ以外の電気負荷に供給される電圧が低下することを防止できる。その結果、スタータ以外の電気負荷に電力を安定して供給することができる。

ところで、上記の特許文献１に開示された給電システムでは、電気負荷と第２蓄電デバイス（キャパシタ）との間にＤＣ−ＤＣコンバータが備えられるため、コストが高くなるという問題があった。

そこで、この発明は、内燃機関の始動時に、電気負荷への電力を確保し、且つコストを低減することができるハイブリッド車両の始動装置を提供することを目的とする。

この発明は、内燃機関と走行用モータとを備えたハイブリッド車両の始動装置において、前記内燃機関を始動させるスタータモータと、前記スタータモータへ電力を供給する第１蓄電器及び第２蓄電器と、前記第２蓄電器から前記走行用モータへ電力を供給する第１配線と、前記第２蓄電器から前記スタータモータへ電力を供給する第２配線と、前記第２配線の途中に設けられて前記第２蓄電器から前記スタータモータへの電力供給と遮断とを切り替えるリレーと、前記リレーよりも前記第２蓄電器側の前記第２配線に接続された電気負荷と、前記内燃機関の始動時に前記第２蓄電器から前記スタータモータへの電力供給を遮断するように前記リレーを制御する制御装置とを備えることを特徴とする。

この発明は、内燃機関の始動時に、電気負荷への電力を確保し、且つコストを低減することができる。

図１はハイブリッド車両の始動装置のシステム構成図である。（実施例）図２は第２蓄電池（電池パック）の構成図である。（実施例）図３はハイブリッド車両の始動制御のフローチャートである。（実施例）図４は走行中の電力供給状態を示す始動装置のシステム構成図である。（実施例）図５はアイドリングストップ時の電力供給状態を示す始動装置のシステム構成図である。（実施例）図６は内燃機関の再始動時の電力供給状態を示す始動装置のシステム構成図である。（実施例）図７は第２蓄電池の残量が低い場合の電力供給状態を示す始動装置のシステム構成図である。（実施例）

この発明は、内燃機関の始動時に、電気負荷への電力を確保し、且つコストを低減する目的を、第２蓄電器から走行用モータへ電力を供給する第１配線と、第２蓄電器からスタータモータへ電力を供給する第２配線と、この第２配線に設けたリレーとを備えて実現するものである。

図１〜図７は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、ハイブリッド車両（以下「車両」という）１は、パワーユニット２と、このパワーユニット２に接続された走行用モータ３とを備える。パワーユニット２は、内燃機関４と、この内燃機関４に連結されたトランスミッション５とから構成される。このトランスミッション５には、走行用モータ３が接続される。パワーユニット２には、駆動輪６・６が取り付けられた車軸７・７が連結される。
内燃機関４には、始動装置８が備えられる。
この始動装置８は、内燃機関４を始動させるスタータモータ９を備えるとともに、このスタータモータ９へ電力を供給する第１蓄電器（１２Ｖ鉛電池）１０及び第２蓄電器（電池パック）１１を備える。
第２蓄電器１１は、図２に示すように、３つの電池モジュール１１−１と、各電池モジュール内に配置された電池セル１１−２と、高電圧出力端子（プラス）１１−３と、高電圧出力端子（マイナス）１１−４と、１２Ｖ出力端子（プラス）１１−５と、１２Ｖ出力端子（マイナス）１１−６と、高電圧ヒューズ１１−７と、１２Ｖヒューズ１１−８、６つのダイオード１１−９とを備える。
第２蓄電器１１には、この第２蓄電器１１から走行用モータ３へ電力を供給する第１配線（高電圧ライン）１２が接続される。
この第１配線１２の途中には、インバータ１３が配置される。このインバータ１３は、車両制御装置（コントローラ）１４に接続され、この車両制御装置１４によって制御される。また、車両制御装置１４は、内燃機関４に接続され、この内燃機関４を制御する。
第２蓄電器１１には、この第２蓄電器１１からスタータモータ９へ電力を供給する第２配線（電源ライン）１５が接続される。

第２配線１５は、第２蓄電器１１からスタータモータ９へ供給される電力の供給と遮断とを切り替えるリレー（電源リレー）１６と、電気負荷１７とを備える。この電気負荷１７は、リレー１６よりもスタータモータ９側の第２配線１５に接続された通常負荷１８と、リレー１６よりも第２蓄電器１１側の第２配線１５に接続された被保護負荷１９とからなる。つまり、リレー１６は、通常負荷１８と被保護負荷１９との間の第２配線１５に配置される。第１蓄電器１０は、リレー１６よりもスタータモータ９側の第２配線１５に配置される。
第２配線１５は、リレー１６よりもスタータモータ９側にスタータスイッチ２０を備える。また、第２配線１５は、スタータスイッチ２０と第１蓄電器１０との間にオルタネータ２１を備える。
スタータスイッチ２０は、車両制御装置１４に接続され、この車両制御装置１４によって開閉動作される。

第２蓄電器１１は、スイッチ（供給スイッチ）２２を備える。このスイッチ２２は、第２配線１５の途中に設けられた電気負荷１７への電力供給を遮断する。
また、第２蓄電器１１は、制御装置（バッテリ制御装置）２３を備える。この制御装置２３は、内燃機関１の始動時に、第２蓄電器１２からスタータモータ９への電力供給を遮断するように、スイッチ２２を制御する。
制御装置２３は、第２蓄電器１１の残量が少ないときに、第２蓄電器１１から電気負荷１７への電力供給を遮断するようにスイッチ２２を制御し、第１蓄電器１０からスタータモータ９と電気負荷１７とへ電力が供給されるようにリレー１６を制御する。
第２蓄電器１１においては、アイドリングストップの状態に入る時から第１蓄電器１０の電圧を用い、スタータモータ９によって内燃機関４の始動が完了して第１蓄電器１０の電圧が１２Ｖを超えるまで、車両制御装置１４からの制御信号で制御装置２３がスイッチ２２を閉じて（接続）、部分的な電圧を１２Ｖ電源ラインである第２配線１５に供与する。

次いで、この実施例に係る内燃機関１の始動制御について、図３のフローチャートに沿って説明する。
図３に示すように、この内燃機関１の始動制御のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、アイドリングストップが実行中か否かを判断する（ステップＡ０２）。つまり、このステップＡ０２では、制御装置２３は、車両制御装置１４からアイドリングストップ信号を受信したか否かを判定する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、制御装置２３がスイッチ２２を閉じる（接続）（ステップＡ０３）。つまり、このステップＡ０３では、図５に示すように、制御装置２３は、スイッチ２２を閉じ、電気負荷１７へ電力供給を開始する。
そして、内燃機関１の再始動条件が成立したか否かを判断する（ステップＡ０４）。つまり、このステップＡ０４では、制御装置２３は、車両制御装置１４から再始動信号を受信したか否かを判定する。このステップＡ０４がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、第２蓄電器１１の残量が設定値を超えたか否かを判断する（ステップＡ０５）。つまり、このステップＡ０５では、制御装置２３は、再始動信号を受信した場合、第２蓄電器１１の残量が設定値を超えたか否かを判定する。
このステップＡ０５がＹＥＳでかつ、第２蓄電器１１の残量が十分の場合には、制御装置２３は、スイッチ２２を閉じた状態（接続）で（ステップＡ０６）、リレー１６を開く（非接続）（ステップＡ０７）。つまり、このステップＡ０６及びステップＡ０７では、図６に示すように、制御装置２３は、スタータモータ９とオルタネータ２１と通常負荷１８とには第１蓄電器１０から電力供給を開始し、被保護負荷１９には第２蓄電器１１から電力供給を開始する。
一方、前記ステップＡ０５がＮＯでかつ、第２蓄電器１１の残量が十分でない場合には、制御装置２３は、スイッチ２２を開き（非接続）（ステップＡ０８）、そして、リレー１６を閉じる（接続）（ステップＡ０９）。つまり、このステップＡ０８及びステップＡ０９では、図７に示すように、制御装置２３は、第２蓄電器１１から電気負荷１７への給電を停止し、第１蓄電器１０からスタータモータ９とオルタネータ２１と電気負荷１７とへ電力供給を開始する。
制御装置２３は、前記ステップＡ０７の処理後、又は前記ステップＡ０９の処理後は、スタータスイッチ２０を閉じる（接続）（ステップＡ１０）。つまり、このステップＡ１０では、制御装置２３は、スイッチ２２及びリレー１６の制御が完了した場合、車両制御装置１４へ完了信号を送信する。完了信号を受信した車両制御装置１４は、スタータスイッチ２０を閉じる。
そして、車両制御装置１４は、内燃機関４の始動が完了したか否かを判断する（ステップＡ１１）。このステップＡ１１がＮＯの場合には、車両制御装置１４は、この判断を継続する。
このステップＡ１１がＹＥＳの場合には、車両制御装置１４は、スタータスイッチ２０を開く（非接続）（ステップＡ１２）。つまり、このステップＡ１２では、車両制御装置１４が、内燃機関４の始動が完了したことを判定し、完了と判定した場合は、スタータスイッチ２０を開き（非接続）、制御装置２３へ始動が完了したことを通知する。
そして、制御装置２３は、リレー１６を閉じ（接続）（ステップＡ１３）、スイッチ２２を開く（非接続）（ステップＡ１４）。つまり、このステップＡ１３及びステップＡ１４では、制御装置２３は、始動完了信号を受信すると、図４に示すように、内燃機関４の始動が完了したと判断し、リレー１６を閉じ（接続）、スイッチ２２を開く（非接続）。
このステップＡ１４の処理後、又は前記ステップＡ０２がＮＯの場合には、制御装置２３は、このプログラムをリターンする（ステップＡ１５）。

次いで、スタータモータ９・電気負荷１７への各電力供給状態について説明する。
図４には、走行中の電力供給状態を示す。図４に示すように、スタータモータ９・電気負荷１７には、第１蓄電器１０から電力が供給される。また、第１蓄電器１０は、オルタネータ２１から充電を受ける。
図５には、アイドリングストップ時の電力供給を示す。図５に示すように、アイドリングストップが判定されると、スイッチ２２が閉じられ、スタータモータ９・第１蓄電器１０・電気負荷１７・オルタネータ２１には、第２蓄電器１１からの電力が供給される。
図６には、内燃機関１の再始動時の電力供給を示す。図６に示すように、内燃機関１の再始動が判定され、且つ第２蓄電器１１の残量が少ない場合には、リレー１６を開き、スタータモータ９・通常負荷１８・オルタネータ２１には、第１蓄電器１０からの電力が供給される一方、被保護負荷１９には、第２蓄電器１１からの電力が供給される。
図７には、第２蓄電器１１の残量が少ない場合の電力供給を示す。図７に示すように、スタータモータ９・電気負荷１７・オルタネータ２１には、第１蓄電器１０からの電力が供給される。

以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明では、始動装置８は、内燃機関１を始動させるスタータモータ９と、スタータモータ９へ電力を供給する第１蓄電器１０及び第２蓄電器１１と、第２蓄電器１１から走行用モータ３へ電力を供給する第１配線１２と、第２蓄電器１１からスタータモータ９へ電力を供給する第２配線１５と、第２配線１５の途中に設けられて第２蓄電器１１からスタータモータ９への電力供給と遮断とを切り替えるリレー１６と、リレー１６よりも第２蓄電器１１側の第２配線１５に接続された電気負荷１７の被保護負荷１９とを備える。また、始動装置８は、内燃機関１の始動時に第２蓄電器１１からスタータモータ９への電力供給を遮断するようにリレー１６を制御する制御装置２３を備える。
このような構成により、始動装置８は、第２蓄電器１１から走行用モータ３へ電力を供給する第１配線１２と、第２蓄電器１１からスタータモータ９へ電力を供給する第２配線１５とを備えるため、ＤＣ−ＤＣコンバータを備える必要が無く、低価格な構成とすることができる。
また、第２配線１５は、第２蓄電器１１とスタータモータ９との電力を遮断するリレー１６を備える。また、電気負荷１７の被保護負荷１９は、リレー１６よりも第２蓄電器１１側の第２配線１５に接続する。そして、内燃機関１の再始動時に、制御装置２３がリレー１６を遮断状態にすることで、スタータモータ９は、第１蓄電器１０から電力供給を受けるようになる一方、電気負荷１７の被保護負荷１９は、第２蓄電器１１から電力供給を受けることになる。従って、電気負荷１７がスタータモータ９の消費電力に影響を受けることがない。
請求項２に係る発明では、第１蓄電器１０は、リレー１６よりもスタータモータ９側の第２配線１５に接続されている。第２蓄電器１１は、第２配線１５の途中に設けられた電気負荷１７への電力供給を遮断するスイッチ２２を備える。制御装置２３は、第２蓄電器１１の残量が少ないときに、第２蓄電器１１から電気負荷１７への電力供給を遮断するようにスイッチ２２を制御し、第１蓄電器１０からスタータモータ９と電気負荷１７へ電力が供給されるようにリレー１６を制御する。
このような構成により、第２蓄電器１１の残量が低下したことを検出した場合、制御装置２３は、第２蓄電器１１から電気負荷１７への電力供給を遮断し、第１蓄電器１０からスタータモータ９と電気負荷１７へ電力が供給されるようにリレー１６を制御する。従って、第２蓄電器１１の残量が低下した第２蓄電器１１からの過剰な放電が防止され、走行用モータ３に十分な電力を供給できる。また、第１蓄電器１０は、第２蓄電器１１の残量が低下するまで、電力消費が抑えられている。従って、第１蓄電器１０は、十分な電力量が確保されているため、スタータモータ９による電力消費が生じたとしても、電気負荷１７への電力供給が不足することがない。

この発明に係るハイブリッド車両の始動装置を、他の各種電動車両にも適用可能である。

１車両
２パワーユニット
３内燃機関
４トランスミッション
８始動装置
９スタータモータ
１０第１蓄電器
１１第２蓄電器
１２第１配線
１４車両制御装置
１５第２配線
１６リレー
１７電気負荷
１８通常負荷
１９被保護負荷
２０スタータスイッチ
２１オルタネータ
２２スイッチ
２３制御装置

Claims

内燃機関と走行用モータとを備えたハイブリッド車両の始動装置において、前記内燃機関を始動させるスタータモータと、前記スタータモータへ電力を供給する第１蓄電器及び第２蓄電器と、前記第２蓄電器から前記走行用モータへ電力を供給する第１配線と、前記第２蓄電器から前記スタータモータへ電力を供給する第２配線と、前記第２配線の途中に設けられて前記第２蓄電器から前記スタータモータへの電力供給と遮断とを切り替えるリレーと、前記リレーよりも前記第２蓄電器側の前記第２配線に接続された電気負荷と、前記内燃機関の始動時に前記第２蓄電器から前記スタータモータへの電力供給を遮断するように前記リレーを制御する制御装置とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の始動装置。
前記第１蓄電器は、前記リレーよりも前記スタータモータ側の前記第２配線に接続され、前記第２蓄電器は、前記第２配線の途中に設けられた前記電気負荷への電力供給を遮断するスイッチを備え、前記制御装置は、前記第２蓄電器の残量が少ないときに、前記第２蓄電器から前記電気負荷への電力供給を遮断するように前記スイッチを制御し、前記第１蓄電器から前記スタータモータと前記電気負荷とへ電力が供給されるように前記リレーを制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の始動装置。