JP2017030410A - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチがオープン故障を起こした場合に、サブバッテリの充電電力量の低減を抑制しつつ、エンジンのクランキングを行うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車は、システムメインリレーのオープン故障が検出された場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、第１回路をＤＣ−ＡＣコンバータとして動作させ（Ｓ１６）、第２回路をＡＣ−ＤＣコンバータとして動作させる（Ｓ１８）ことによって、メインバッテリから供給される電力を利用してモータがエンジンをクランキングする（Ｓ２０）。
【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車に関する。

特許文献１に、エンジンと、エンジンをクランキング可能なモータと、モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、メインバッテリと、メインバッテリと電力制御ユニットを接続するメイン電源配線と、メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、サブ電源配線からメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを備える車両が開示されている。車両では、メインバッテリの故障が検出された場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることで、サブバッテリから供給される電力を利用してモータがエンジンをクランキングする。この車両では、メインバッテリに故障が発生した場合でも、サブバッテリから電力制御ユニットに電力を供給して、エンジンをクランキングすることができる。

特開２００７−２５５２９４号公報

上記のような車両では、メインバッテリには異常がないものの、メイン電源配線のスイッチにオープン故障、即ち、スイッチがメイン電源配線を開路した状態で動作できなくなる状況が生じると、メインバッテリからメイン電源配線を介して電力制御ユニットへ電力を供給できなくなる。この場合、特許文献１の車両では、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることによって、サブバッテリから電力制御ユニットへ電力を供給して、エンジンをクランキングする。しかしながら、サブバッテリの充電電力量が少ない状況では、サブバッテリの電力を利用してエンジンをクランキングすることができない場合がある。

本明細書では、サブバッテリの充電電力量が少ない状況でスイッチがオープン故障を起こした場合にも、エンジンのクランキングを行うことができる技術を提供する。

本明細書が開示する車両は、エンジンと、走行に利用され、エンジンをクランキング可能なモータと、モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、メインバッテリと、メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線と第１コイルを接続する第１回路と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線と第２コイルを接続する第２回路と、サブ電源配線と第３コイルを接続する第３回路と、制御装置を備える。第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有する。第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有する。制御回路は、スイッチにオープン故障が発生した場合に、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させてトランスと第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してメインバッテリからモータへ電力を供給する。モータが供給される電力を利用してエンジンをクランキングする。

上記の車両では、第１回路と第２回路と第３回路とトランスとを利用して、メイン電源配線とサブ電源配線の間で電力を融通し合うことができる。このため、電力に余裕がある箇所から電力が必要な箇所に電力を融通し合うことができる。スイッチのオープン故障が発生した場合には、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線から供給される電力を、第１回路とトランスの第１コイルと第２コイルと第２回路とを介して、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線に供給することができる。この構成によると、サブバッテリからスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線に電力を供給しなくても、エンジンをクランキングすることができる。これにより、サブバッテリの充電電力量が少ない状況でも、エンジンをクランキングすることができる。

本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。

実施例のハイブリッド車の電気系統のブロック図である。 実施例の第１回路、第２回路及び第３回路の概略の構成を示す図である。 実施例の車両においてＥＣＵが行う処理を示すフローチャートである。

図１に示す本実施例のハイブリッド車２は、メインバッテリ４の電力を利用して走行することもできるし、エンジン１００を利用して走行することもできる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合、ハイブリッド車２は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン１００を利用して走行する場合には、ハイブリッド車２は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン１００を始動させる。そして、ハイブリッド車２は、動力分割機構１０２によって、エンジン１００が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方、エンジン１００の動力の残りを第１モータ６に伝達させて、第１モータ６に発電させる。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用することもできるし、メインバッテリ４に充電することもできる。なお、エンジン１００を利用して走行している際に、さらにメインバッテリ４からも第２モータ８に電力を供給して、駆動輪を回転させることも可能である。以下では、メインバッテリ４から電力を供給することなく、エンジン１００のみを利用して走行することを、バッテリレス走行ともいう。走行中のハイブリッド車２が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。

ハイブリッド車２は、モータ６、８とエンジン１００と動力分割機構１０２の他に、電源システム１を備える。電源システム１は、メインバッテリ４と、サブバッテリ２２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２と、第１回路２８と、第２回路３０と、第３回路３２と、トランス３６と、メイン電源配線１０と、サブ電源配線２４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備える。メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。メインバッテリ４の電圧は、電圧センサ５０で計測されている。ハイブリッド車２は、エンジン１００の動力を用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。また、走行中のハイブリッド車２が減速する際に、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。

メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、ＰＣＵ１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と第１モータ６および第２モータ８の間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１４の電圧は、電圧センサ５３で計測されている。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、メインバッテリ４から供給される直流電力を、第１モータ６や第２モータ８の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、メインバッテリ４へ充電するための直流電力に変換することもできる。

メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０が設けられている。ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の正極線１０ａの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０を開路または閉路することによって、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換える。

ハイブリッド車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２の電圧は、電圧センサ５４で計測されている。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリングやエアコン等の補機２６に接続されている。サブ電源配線２４の電流値は、電流センサ５２で計測されている。

ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とトランス３６の第１コイル３６ｃの間に第１回路２８が接続されている。後に詳述するが、トランス３６は、第１コイル３６ｃの他に、第２コイル３６ａと第３コイル３６ｂを備える。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａとの間に第２回路３０が接続されている。また、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂとの間に第３回路３２が接続されている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に接続されている。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。なお、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行わなくてもよい。

ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２を介して接続されている。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。即ち、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。

さらに、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０を介して接続されている。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできるし、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。なお、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行わなくてもよい。

電源システム１では、第１回路２８、第２回路３０及び第３回路３２が動作することによって、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、メイン電源配線１０とサブ電源配線２４との間で電力を融通し合うことができる。具体的には、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２からの電力をメインバッテリ４に充電することができる。さらに、ＳＭＲ２０が非導通であっても、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せが供給動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力をサブ電源配線２４を介さずにＰＣＵ１２に供給することもできるし、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。

図２に、第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６の概略の構成を示す。第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６は、１個の筐体５８に収容されている。第１回路２８は、接続配線７８を介して、メイン電源配線１０に接続されている。第２回路３０は、接続配線７０を介して、メイン電源配線１０に接続されている。

第１回路２８は、フィルタ４４と、スイッチング回路４６と、逆流防止スイッチ４５を備える。フィルタ３３は、コンデンサ４４ａを備える。フィルタ４４は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４５は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。

スイッチング回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。

スイッチング回路４６は、トランス３６に接続されている。トランス３６は、３個のコイル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備える。第１コイル３６ｃは、接続配線７６を介して、スイッチング回路４６に接続されている。即ち、第１回路２８は、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と第１コイル３６ｃを接続する。第２コイル３６ａは、接続配線７２を介して第２回路３０のスイッチング回路３４に接続されている。第３コイル３６ｂは、接続配線７４を介して第３回路３２のスイッチング回路３８に接続されている。トランス３６では、第２コイル３６ａから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第２コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。さらに、トランス３６では、第１コイル３６ｃから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第１コイル３６ｃへ昇圧して電力を供給することもできる。また、第１コイル３６ｃから第２コイル３６ａへ電圧を変化させずに電力を供給することもできるし、第２コイル３６ａから第１コイル３６ｃへ電圧を変化させずに電力を供給することもできる。

第１コイル３６ｃの一端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、第１コイル３６ｃの他端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。

スイッチング回路４６では、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路４６に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路４６では、ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。

第１回路２８は、制御回路４３によって制御されている。具体的には、制御回路４３は、スイッチング回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び逆流防止スイッチ４５の動作を制御する。

第２コイル３６ａに接続されている第２回路３０は、接続配線７０を介して、メイン電源配線１０に接続されている。即ち、第２回路３０は、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａを接続する。第２回路３０は、フィルタ３３と、スイッチング回路３４と、逆流防止スイッチ３１と、を備える。フィルタ３３は、コンデンサ３３ａを備える。フィルタ３３は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ３１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。

スイッチング回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。第２コイル３６ａの一端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、第２コイル３６ａの他端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。

スイッチング回路３４では、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路３４に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３４では、ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。

第３コイル３６ｂに接続されている第３回路３２は、サブ電源配線２４に接続されている。即ち、第２回路３２は、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂを接続する。第３回路３２は、フィルタ４０と、スイッチング回路３８と、逆流防止スイッチ４１と、を備える。フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。フィルタ４０は、サブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第３回路３２からサブ電源配線２４に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。

スイッチング回路３８は、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、それぞれのスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに並列に接続された還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈと、インダクタ３８ｉと、コンデンサ３８ｊを備えている。スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄは直列に接続されている。第３コイル３６ｂの一端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂの間に接続されており、第３コイル３６ｂの他端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄの間に接続されている。

スイッチング回路３８では、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、サブ電源配線２４からスイッチング回路３８に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３８では、ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。

第２回路３０と第３回路３２は、制御回路４２によって制御される。具体的には、制御回路４２は、第２回路３０のスイッチング回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び逆流防止スイッチ３１と、第３回路３２のスイッチング回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ及び逆流防止スイッチ４１の動作を制御する。

次いで、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作について説明する。最初に、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第２回路３０のスイッチング回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８では、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによる整流と、インダクタ３８ｉおよびコンデンサ３８ｊによる平滑化がなされる。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに流れる電流を低減させることができる。

次いで、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８においてスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第２回路３０のスイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４では、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、フィルタ３３において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに流れる電流を低減させることができる。

第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第１回路２８の逆流防止スイッチ４５を第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。

次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に動作する。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。

次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇圧動作の場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第１回路２８のスイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６では、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによる整流がなされ、フィルタ４４において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに流れる電流を低減させることができる。

第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第２回路３０の逆流防止スイッチ３１を第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。

次いで、第１回路２８と第２回路３０とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第２回路３０のスイッチング回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。

また、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際に、第２回路３０のスイッチング回路３４が、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第１回路２８のスイッチング回路４６において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。

この供給動作中では、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１を第３回路３２からサブ電源配線２４に供給不可能な状態に維持することによって、サブ電源配線２４に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。

上記した第１〜第３回路２８、３０、３２の動作によって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間で、電力を融通し合うことができる。この結果、車両に蓄電される電力を有効に利用することができる。

図２に示した第１〜第３回路２８、３０、３２の具体的な回路構成はあくまでも一例であり、第２回路３０と第３回路３２では、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。また、第１回路２８も同様に、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ供給動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。

制御回路４２、４３は、ＥＣＵ６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵとメモリを含む。ＥＣＵ６０は、電源システム１の各部１２、２０、４２、４３に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、各部１２、２０、４２、４３を制御する。

図１に示すハイブリッド車２では、通常は、エンジン１００を始動させる際には、ＳＭＲ２０を閉路させて、メインバッテリ４からメイン電源配線１０を介してＰＣＵ１２に電力を供給する。そして、ＰＣＵ１２が第１モータ６に電力を供給し、第１モータ６がエンジン１００をクランキングする。これによって、エンジン１００を始動させることができる。

ハイブリッド車２において、ＳＭＲ２０にオープン故障が生じる場合がある。ＳＭＲ２０にオープン故障が生じた場合、ＳＭＲ２０はメイン電源配線１０を非導通の状態で維持する。このため、ＳＭＲ２０にオープン故障が生じた場合、メインバッテリ４からメイン電源配線１０とＳＭＲ２０を介してＰＣＵ１２に電力を供給することができなくなる。ハイブリッド車２は、エンジン１００を停止した状態で走行可能である。このため、エンジン１００が停止中にＳＭＲ２０にオープン故障が生じる場合がある。この場合、エンジン１００を始動させる際に、メインバッテリ４からメイン電源配線１０とＳＭＲ２０を介してＰＣＵ１２に電力を供給することができなくなる。

本実施例のハイブリッド車２では、ハイブリッド車２が始動すると、ＥＣＵ６０が図３に示す処理を開始する。ハイブリッド車２が停止されるか、あるいは、図３に示す処理が終了するまでを図３の処理が実行される。

Ｓ１２では、ＥＣＵ６０が、ＳＭＲ２０のオープン故障が検出されたか否かを判断する。ＳＭＲ２０のオープン故障が検出されるまで、Ｓ１２の処理が繰り返し実行される。ＳＭＲ２０のオープン故障が検出された場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ６０は、エンジン１００が停止しているか否かを判断する。エンジン１００が停止していない場合（Ｓ１４でＮＯの場合）、処理はステップＳ２６へ進む。一方、エンジン１００が停止している場合（Ｓ１４でＹＥＳの場合）、Ｓ１６において、ＥＣＵ６０が、第１回路２８のスイッチング回路４６をＤＣ−ＡＣコンバータとして動作させるための指示を、制御回路４３に送信する。この結果、スイッチング素子４６ａ〜４６ｄが動作することによって、スイッチング回路４６がＤＣ−ＡＣコンバータとしての動作を開始する。

次いで、Ｓ１８では、ＥＣＵ６０は、第２回路３０の逆流防止スイッチ３１をＯＮにして、トランス３６から第２回路３０を介してＰＣＵ１２に電力を供給可能とする。これにより、第２回路３０のスイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして動作する。これによって、メインバッテリ４からＰＣＵ１２への電力供給が開始される。

次いで、Ｓ２０では、ＥＣＵ６０が、第１モータ６を駆動して、エンジン１００をクランキングする。これによって、エンジン１００が始動する。

エンジン１００が始動すると、Ｓ２２において、ＥＣＵ６０が、第１回路２８のスイッチング回路４６がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作することを停止させるための指示を、制御回路４３に送信する。この結果、スイッチング素子４６ａ〜４６ｄの動作が停止することによって、スイッチング回路４６がＤＣ−ＡＣコンバータとしての動作を停止する。これによって、メインバッテリ４からＰＣＵ１２への電力供給が停止される。

Ｓ２４では、ＥＣＵ６０が、第２回路３０の逆流防止スイッチ３１をＯＦＦにして、トランス３６から第２回路３０を介してＰＣＵ１２に意図しない電力が供給されることを防止する。

次いで、Ｓ２６では、ＥＣＵ６０が、バッテリレス走行を行うようにエンジン１００の動作を制御する。これにより、エンジン１００が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方、エンジン１００の動力の残りを第１モータ６に伝達させて、第１モータ６に発電させる。次いで、Ｓ２８では、ＥＣＵ６０が、第２回路３０のスイッチング回路３４をＤＣ−ＡＣコンバータとして動作させるための指示を、制御回路４２に送信する。この結果、スイッチング素子３４ａ〜３４ｄが動作することによって、スイッチング回路３４がＤＣ−ＡＣコンバータとしての動作を開始する。

次いで、Ｓ２８では、ＥＣＵ６０は、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１をＯＮにして、トランス３６から第３回路３２を介してサブバッテリ２２に電力を供給可能とする。これにより、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして動作する。これによって、モータ６で発電された電力をサブバッテリ２２に供給する動作が開始される。Ｓ３０の後、図３の処理は終了する。なお、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の充電電力量に応じて、第２回路３０のスイッチング回路３４がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作することを停止させるための指示を、制御回路４２に送信してもよい。この構成によると、サブバッテリ２２に過剰に電力が供給されることを抑制することができる。

ＳＭＲ２０でオープン故障が生じた状態でエンジン１００をクランキングする（図３のＳ２０参照）際には、第１回路２８がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作し、第２回路３０がＡＣ−ＤＣコンバータとして動作することによって、メインバッテリ４からサブ電源配線２４を介さずにＰＣＵ１２に電力を供給することができる。このような構成とすることによって、サブバッテリ２２の充電電力量が少ない状況であっても、エンジン１００をクランキングすることができる。

また、エンジン１００をクランキングし、バッテリレス走行（図３のＳ２６参照）が開始された後には、第２回路３０がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作し、第３回路３２がＡＣ−ＤＣコンバータとして動作し、トランス３６が降圧することによって、バッテリレス走行中に、サブバッテリ２２を充電することができる。これにより、ＳＭＲ２０でオープン故障が生じた後の退避走行中、すなわち、ＳＭＲ２０でオープン故障が生じた後にハイブリッド車２をより安全な場所に退避させるための走行中に、サブバッテリ２２の充電電力量が少ないためにハイブリッド車２の補機２６が動作できなくなる事態を回避することができる。

第１〜第３回路２８、３０、３２の構成は、上記の実施例の構成に限定されない。例えば、サブ電源配線２４から電力を供給しない構成を採用する場合、第３回路３２は、スイッチング素子３８ａ〜３８ｄを有していなくてもよい。すなわち、第３回路３２は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する一方、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能しなくてもよい。

さらに、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０から電力を供給しない構成を採用する場合、第２回路３０は、スイッチング素子３４ａ〜３４ｄを有していなくてもよい。すなわち、第２回路３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する一方、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能しなくてもよい。

また、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力を供給しない構成を採用する場合、第１回路２８は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する一方、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能しなくてもよい。

なお、少なくとも、第１回路２８がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作可能であり、第２回路３０がＡＣ−ＤＣコンバータとして動作可能であればよい。第３回路３２は、ＤＣ−ＡＣコンバータとＡＣ−ＤＣコンバータの少なくとも一方で動作可能であればよい。

また、図３の処理では、ＥＣＵ６０は、Ｓ２０の処理を実行する前に、第３回路３２のスイッチング回路３８がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作させるための指示を、制御回路４３に送信してもよい。この結果、スイッチング素子３８ａ〜３８ｄが動作することによって、スイッチング回路３８がＤＣ−ＡＣコンバータとしての動作を開始してもよい。この構成によると、Ｓ１８においてトランス３６から第２回路３０を介してＰＣＵ１２に電力を供給可能となると、メインバッテリ４からＰＣＵ１２へ電力を供給することができるとともに、サブバッテリ２２からＰＣＵ１２へ電力を供給することができる。なお、この場合、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の充電電力量に応じて、サブバッテリ２２からＰＣＵ１２へ電力を供給するか否かを判断してもよい。

また、逆流防止スイッチ３１、４１、４５の少なくとも１つは、対応するコイルと対応する電源配線との間で電力が供給されないように遮断する遮断スイッチであってもよい。例えば、逆流防止スイッチ３１を遮断スイッチに置換する場合、遮断スイッチがオンである場合、第２コイル３６ａとＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０の間で電力の供給が可能となる一方、遮断スイッチがオフである場合、第２コイル３６ａとＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０の間で電力の供給が不可能となってもよい。

また、スイッチング回路３４、３８、４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する場合、スイッチング回路３４、３８、４６に含まれるスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、動作せずにオフ（即ち非導通）で維持されていてもよい。

また、バッテリレス走行後に、図３のＳ２８、Ｓ３０の処理を実行せずに、図３の処理を終了してもよい。即ち、バッテリレス走行中に、サブバッテリ２２に充電しなくてもよい。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の充電電力量に応じて、バッテリレス走行中に、サブバッテリ２２に充電するか否かを判断してもよい。

上記の実施例では、第１モータ６及び第２モータ８が「モータ」の一例である。しかしながら、ハイブリッド車２は、走行とクランキング兼用の１個のモータを備えていてもよい。この場合、１個のモータが「モータ」の一例である。言い換えると、「モータ」は、単体であってもよく、複数であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

幾つかの実施形態では、第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、第２回路がさらにＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有してもよい。制御回路は、エンジンのクランキング後に、第２回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介して電力制御ユニットからサブ電源配線にモータで発電された電力を供給してもよい。この構成によると、エンジンのクランキング後の走行中、即ちスイッチのオープン故障が発生した後に退避するための走行中に、サブバッテリの充電が少なくなる状況を回避することができる。

１ ：電源システム、
２ ：ハイブリッド車
４ ：メインバッテリ
１０ ：メイン電源配線
１２ ：ＰＣＵ
１４ ：平滑コンデンサ
２０ ：ＳＭＲ
２２ ：サブバッテリ
２４ ：サブ電源配線
２６ ：補機
２８ ：第１回路
３０ ：第２回路
３１、４１、４５ ：逆流防止スイッチ
３２ ：第３回路
３６ ：トランス
３６ａ ：第２コイル
３６ｂ ：第３コイル
３６ｃ ：第１コイル

Claims (2)

1. エンジンと、
   前記エンジンをクランキング可能なモータと、
   前記モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、
   メインバッテリと、
   前記メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、
   前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、
   前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
   前記サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、
   第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、
   前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記第１コイルを接続する第１回路と、
   前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記第２コイルを接続する第２回路と、
   前記サブ電源配線と前記第３コイルを接続する第３回路と、
   制御回路を備えており、
   前記第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
   前記第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
   前記制御回路は、前記スイッチにオープン故障が発生した場合に、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記トランスと前記第２回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記メインバッテリから前記モータへ電力を供給し、
   前記モータが供給される電力を利用してエンジンをクランキングするハイブリッド車。
2. 前記第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
   前記第２回路がさらにＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
   前記モータは、前記エンジンの動力を利用して発電可能であり、
   前記制御回路は、前記エンジンの前記クランキング後に、前記第２回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第３回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記電力制御ユニットから前記サブ電源配線に前記モータで発電された電力を供給する、請求項１に記載のハイブリッド車。

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