JP2017204983A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、走行用の駆動源としてモータのみを備える車のほか、走行用のモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車が含まれる。また、本明細書における「電気自動車」には、モータ駆動用の電源として二次電池以外の電源（例えば燃料電池）を搭載する車も含まれる。 The present invention relates to an electric vehicle. The “electric vehicle” in this specification includes not only a vehicle having only a motor as a driving source for traveling, but also a hybrid vehicle having both a traveling motor and an engine. In addition, the “electric vehicle” in this specification includes a vehicle in which a power source (for example, a fuel cell) other than a secondary battery is mounted as a power source for driving a motor.
電気自動車は、走行用のモータと、そのモータに電力を供給する電源（バッテリや燃料電池など）と、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器を備える。一般に、電源と電力変換器の間には、システムメインリレーと呼ばれるリレーが挿入されている。車両のメインスイッチがオフの間はシステムメインリレーが開放され、電源と電力変換器の間が遮断される。 The electric vehicle includes a traveling motor, a power source (battery, fuel cell, etc.) that supplies power to the motor, and a power converter that converts the power of the power source into driving power for the motor. In general, a relay called a system main relay is inserted between a power source and a power converter. While the main switch of the vehicle is off, the system main relay is opened and the power source and the power converter are disconnected.
電気自動車は、走行用のモータを駆動する高電圧が流れる電力回路（高電圧系）とは別に、モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器のための電力回路（低電圧系）を備える。以下では、説明の便宜上、走行用のモータに電力を供給する電源を高電圧電源と称する。電気自動車は、低電圧機器用の電力を得るべく、高電圧電源の電圧を低電圧機器の駆動電圧まで降圧する電圧コンバータを備える。電圧コンバータは、システムメインリレーの電力変換器側に接続される場合がある。その場合、システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを遮断している間、低電圧機器に電力を供給する別の電源（低電圧電源）が必要となる。多くの電気自動車では、低電圧電源として、繰り返し充電が可能な二次電池を備える。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続するまでは、車載の電子機器（システムメインリレーも含む）を駆動するための電力は、二次電池で賄われる。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続した後、二次電池は、回生電力、あるいは、電圧コンバータを介した高電圧電源からの電力で充電される。 An electric vehicle is a power circuit (low voltage system) for low voltage devices that operates at a voltage lower than the motor drive voltage, separately from a power circuit (high voltage system) through which a high voltage drives a motor for driving. Is provided. Hereinafter, for convenience of explanation, a power source that supplies power to the traveling motor is referred to as a high voltage power source. The electric vehicle includes a voltage converter that steps down the voltage of the high-voltage power supply to the drive voltage of the low-voltage device in order to obtain power for the low-voltage device. The voltage converter may be connected to the power converter side of the system main relay. In that case, another power source (low voltage power source) for supplying power to the low voltage device is required while the system main relay cuts off the high voltage power source and the voltage converter. Many electric vehicles include a secondary battery that can be repeatedly charged as a low-voltage power source. Until the system main relay connects the high-voltage power supply and the voltage converter, power for driving the on-vehicle electronic devices (including the system main relay) is supplied by the secondary battery. After the system main relay connects the high voltage power source and the voltage converter, the secondary battery is charged with regenerative power or power from the high voltage power source via the voltage converter.
なお、二次電池を備えないタイプの電気自動車も知られている（特許文献１）。特許文献１の電気自動車は、システムメインリレーを介さずに高電圧電源と接続されている別の電圧コンバータを備えており、システムメインリレーが開放状態でも、別の電圧コンバータを介して高電圧電源から低電圧機器へ電力が供給される。 An electric vehicle that does not include a secondary battery is also known (Patent Document 1). The electric vehicle of Patent Document 1 includes another voltage converter that is connected to a high-voltage power supply without going through the system main relay, and even if the system main relay is in an open state, the high-voltage power supply goes through another voltage converter. Power is supplied to the low-voltage equipment.
本明細書が開示する技術は、低電圧機器に電力を供給する二次電池を備える電気自動車に関する。そのような電気自動車では、先に述べたように、システムメインリレーが開放状態の間は二次電池が低電圧機器に電力を供給する。典型的には、車両の電気系を立ち上げる際、システムメインリレーを開放状態から導通状態に切り換えるための電力も二次電池で賄われる。二次電池は充放電を繰り返すと劣化するため、二次電池の電力はなるべく使わない方が好ましい。その一方で、近年、シフトレバーのポジションを電気信号で出力するいわゆるシフトバイワイヤ方式を採用する車両が増えており、そのような車両では、車両の電気系を立ち上げる際に、比較的に大きな電力を消費する「突き当て制御」という動作が要求される。シフトバイワイヤ方式のシフト装置は、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えており、「突き当て制御」とは、アクチュエータを駆動してシフトレバーを所定の位置へ移動させる制御である。シフト装置は、「突き当て制御」により、シフトレバーのポジションを検知するセンサの位置合わせを行う（「突き当て制御」については、例えば特開２００６−１３６０３５号公報を参照されたい）。「突き当て制御」には、アクチュエータの動作が伴うため、比較的に消費電力が大きい。「突き当て制御」は車両の電気系立ち上げの毎に行われる。システムメインリレー駆動用の電力のほか、シフト装置のアクチュエータの駆動用の電力も二次電池で賄うと、二次電池の消費電力が大きくなり、劣化が促進される。本明細書は、低電圧機器に電力を供給する二次電池を備えるとともに、シフトバイワイヤ方式のシフト装置を備える電気自動車に関し、システム立ち上げ時の二次電池の消費電力を抑える技術を提供する。 The technology disclosed in this specification relates to an electric vehicle including a secondary battery that supplies power to a low-voltage device. In such an electric vehicle, as described above, the secondary battery supplies power to the low-voltage device while the system main relay is open. Typically, when starting up the electric system of the vehicle, the secondary battery also provides power for switching the system main relay from the open state to the conductive state. Since the secondary battery deteriorates when charging and discharging are repeated, it is preferable that the power of the secondary battery is not used as much as possible. On the other hand, in recent years, an increasing number of vehicles adopt a so-called shift-by-wire system that outputs the position of the shift lever as an electric signal. In such vehicles, a relatively large amount of electric power is required when starting up the electric system of the vehicle. The operation of “butting control” is required. The shift-by-wire type shift device includes an actuator that moves the shift lever, and the “butting control” is control that drives the actuator to move the shift lever to a predetermined position. The shift device performs position alignment of a sensor that detects the position of the shift lever by “abutting control” (for example, refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-136035 for “abutting control”). “Abutting control” is accompanied by the operation of the actuator, and therefore consumes a relatively large amount of power. “Abutting control” is performed every time the electric system of the vehicle is started up. If the secondary battery provides power for driving the actuator of the shift device in addition to the power for driving the system main relay, the power consumption of the secondary battery increases and the deterioration is promoted. The present specification relates to an electric vehicle that includes a secondary battery that supplies power to a low-voltage device and includes a shift-by-wire shift device, and provides a technique for suppressing power consumption of the secondary battery at the time of system startup.
本明細書が開示する電気自動車は、高電圧電源と、二次電池と、電力変換器と、システムメインリレーと、第１電圧コンバータと、第２電圧コンバータと、シフト装置と、メインスイッチと、コントローラを備える。高電圧電源は、走行用のモータに電力を供給する。以下、「走行用のモータ」を単に「モータ」と称する。二次電池は、高電圧電源よりも出力電圧が低く、モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する。電力変換器は、高電圧電源とモータの間に接続されており、高電圧電源の直流電力をモータの駆動電力に変換する。システムメインリレーは、高電圧電源と電力変換器の間に接続されており、高電圧電源と電力変換器の接続と遮断を切り換える。第１電圧コンバータは、システムメインリレーの電力変換器側に接続されており、高電圧電源の電圧を降圧して二次電池に供給する。第２電圧コンバータは、システムメインリレーの高電圧電源側に接続されており、高電圧電源の電圧を降圧して二次電池に供給する。シフト装置は、二次電池及び第２電圧コンバータの低電圧側と接続されており、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えているとともに、シフトレバーのポジションを電気信号で出力する。メインスイッチは、ユーザの操作に応じてシステムメインリレーを開放状態のまま低電圧機器を使用可能状態にさせるＡＣＣ−ＯＮ信号と、システムメインリレーを接続状態に切り換えさせるＳＴ−ＯＮ信号を出力する。コントローラは、ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して第２電圧コンバータを起動するとともに、シフト装置のアクチュエータを駆動してシフトレバーを所定の位置へ動かす。即ち、上記した「突き当て制御」を実行する。そして、コントローラは、ＳＴ−ＯＮ信号に応答してシステムメインリレーを接続状態にするとともに、第１電圧コンバータを動作させる。 An electric vehicle disclosed in the present specification includes a high voltage power source, a secondary battery, a power converter, a system main relay, a first voltage converter, a second voltage converter, a shift device, a main switch, A controller is provided. The high voltage power supply supplies power to the motor for traveling. Hereinafter, the “motor for traveling” is simply referred to as “motor”. The secondary battery has an output voltage lower than that of the high voltage power supply, and supplies power to a low voltage device that operates at a voltage lower than the drive voltage of the motor. The power converter is connected between the high voltage power source and the motor, and converts the DC power of the high voltage power source into the driving power of the motor. The system main relay is connected between the high voltage power source and the power converter, and switches between connection and disconnection of the high voltage power source and the power converter. The first voltage converter is connected to the power converter side of the system main relay, and steps down the voltage of the high voltage power supply and supplies it to the secondary battery. The second voltage converter is connected to the high voltage power supply side of the system main relay, and steps down the voltage of the high voltage power supply and supplies it to the secondary battery. The shift device is connected to the secondary battery and the low voltage side of the second voltage converter, includes an actuator that moves the shift lever, and outputs the position of the shift lever as an electric signal. The main switch outputs an ACC-ON signal that allows the low-voltage device to be usable while the system main relay is open in accordance with a user operation, and an ST-ON signal that switches the system main relay to the connected state. The controller activates the second voltage converter in response to the ACC-ON signal and drives the actuator of the shift device to move the shift lever to a predetermined position. That is, the above-described “butting control” is executed. Then, the controller sets the system main relay in a connected state in response to the ST-ON signal and operates the first voltage converter.
上記の電気自動車では、突き当て制御においてシフト装置のアクチュエータを動作させるための電力は、二次電池ではなく、第２電圧コンバータを介した高電圧電源の電力で賄われる。それゆえ、車両の電気系を立ち上げる際の二次電池の消費電力が抑えられる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 In the electric vehicle described above, the electric power for operating the actuator of the shift device in the abutting control is supplied not by the secondary battery but by the electric power of the high voltage power source via the second voltage converter. Therefore, the power consumption of the secondary battery when starting up the electric system of the vehicle can be suppressed. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車はハイブリッド車２である。図１に、ハイブリッド車２の電力系のブロック図を示す。実施例のハイブリッド車２は、走行用にモータ６とエンジン９１を備える。モータ６とエンジン９１のそれぞれは、動力分配機構９２を介して、車軸９３に接続されている。動力分配機構９２は、モータ６の出力とエンジン９１の出力を合成して車軸９３に伝達する。動力分配機構９２は、エンジン９１の出力の一部を車軸に伝達し、残りをモータ６に伝達する場合もある。このとき、ハイブリッド車２は、エンジン９１の駆動力で走行しながらモータ６で発電する。また、動力分配機構９２は、減速時に車軸９３のトルク（減速トルク）をモータ６に伝える場合もある。この場合も、モータ６は発電する。発電で得た電力はメインバッテリ３の充電に使われる。
An electric vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The electric vehicle of the embodiment is a hybrid vehicle 2. In FIG. 1, the block diagram of the electric power system of the hybrid vehicle 2 is shown. The hybrid vehicle 2 of the embodiment includes a
メインバッテリ３は、モータ６に電力を供給する。メインバッテリ３とモータ６の間には、電力変換器５が接続されている。電力変換器５は、メインバッテリ３の直流電力をモータ６の駆動電力に変換する。メインバッテリ３と電力変換器５の間には、システムメインリレー４が接続されている。システムメインリレー４は、メインスイッチ１６とコントローラ１７によって制御される。具体的には、システムメインリレー４は、メインバッテリ３と電力変換器５とを接続する接続状態と、メインバッテリ３と電力変換器５とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。
The
ハイブリッド車２は、メインバッテリ３に加えて、電源としてサブバッテリ１３を備える。サブバッテリ１３は、充放電が可能な二次電池である。サブバッテリ１３は、メインバッテリ３よりも出力電圧が低く、約５０ボルト以下である。典型的には、サブバッテリ１３の出力電圧は、従来のエンジン車のバッテリと同じ１２ボルト（あるいは２４ボルト）である。サブバッテリ１３は、モータ６の駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器（例えばルームランプ１４）に電力を供給する。なお、車両ボディが低電圧機器群の電力系のグランド電位に定められているので、図１ではルームランプ１４、及び、サブバッテリ１３の負極はグランドＧ（即ち車両ボディ）に接続するように描かれている。
The hybrid vehicle 2 includes a
サブバッテリ１３は、メインバッテリ３で充電されることがあり、そのため、メインバッテリ３の出力電圧をサブバッテリ１３の出力電圧レベルまで下げる第１電圧コンバータ７と第２電圧コンバータ８が備えられている。第１電圧コンバータ７は、システムメインリレー４から見て電力変換器５の側の高電圧電力線４ｂに接続されている。このため、第１電圧コンバータ７は、システムメインリレー４が接続状態である場合に、メインバッテリ３に接続され、システムメインリレー４が開放状態である場合に、メインバッテリ３から遮断される。第１電圧コンバータ７の高電圧側端子は、システムメインリレー４を介してメインバッテリ３に接続されており、低電圧側端子は、正極が常時供給電力線２５に接続されており、負極はグランドＧに接続されている。常時供給電力線２５は、サブバッテリ１３とメインスイッチ１６とコントローラ１７とシフト装置２０に接続されている。なお、常時供給電力線２５は、後述するメインスイッチ１６の状態に関わらず、一部の低電圧機器とサブバッテリ１３を接続する。これに対して後述するＡＣＣ電力線２６は、メインスイッチ１６がＯＦＦ状態のときにはサブバッテリ１３から切り離され、メインスイッチ１６のＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して、コントローラ１７によりサブバッテリ１３に接続される。常時供給電力線２５には、メインスイッチ１６がＯＦＦ状態でも動作する必要がある低電圧機器が接続され、ＡＣＣ電力線２６には、メインスイッチ１６がＯＦＦ状態のときには動作しなくてよい低電圧機器が接続される。図１に示すように、常時供給電力線２５に接続される低電圧機器には、メインスイッチ１６、コントローラ１７、シフト装置２０などがあり、ＡＣＣ電力線２６に接続される低電圧機器にはルームランプ１４などがある。
The sub-battery 13 may be charged by the
ＡＣＣ電力線２６は、ＡＣＣリレー１５を介して常時供給電力線２５に接続されている。ＡＣＣリレー１５は、メインスイッチ１６とコントローラ１７によって制御される。具体的には、ＡＣＣリレー１５は、常時供給電力線２５とＡＣＣ電力線２６とを接続する接続状態と、常時供給電力線２５とＡＣＣ電力線２６とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。ＡＣＣ電力線２６は、ルームランプ１４に接続されている。
The
シフト装置２０は、シフトレバー２１とアクチュエータ２２とシフト装置コントローラ２３を備える。シフト装置２０は、いわゆるシフトバイワイヤと呼ばれる、シフトポジションを電気信号で出力する装置である。シフト装置コントローラ２３が、シフトレバー２１のポジションを電気信号で出力する。シフトレバー２１は、通常は運転者が操作するが、シフト装置２０は、アクチュエータ２２によって自らシフトレバー２１を動かすことができる。車両の電気システム立ち上げの際、後述するコントローラ１７からの指令により、シフト装置コントローラ２３は、アクチュエータ２２を駆動してシフトレバー２１を所定の位置へ動かす。典型的には、シフト装置コントローラ２３は、シフトレバー２１を可動領域の端まで動かす。シフト装置コントローラ２３は、そのときのシフトレバー２１の位置に基づいて、シフトレバー２１の位置を計測するポジションセンサ（不図示）のゼロ点調整を行う。この制御が「突き当て制御」と呼ばれる。なお、図１には、シフト装置コントローラ２３やコントローラ１７などが通信データの授受を行う信号線は図示を省略している。
The
第２電圧コンバータ８は、システムメインリレー４から見てメインバッテリ３側の高電圧電力線４ａに接続されている。メインバッテリ３と第２電圧コンバータ８の間には、システムサブリレー１１が接続されている。システムサブリレー１１は、メインスイッチ１６とコントローラ１７によって制御される。具体的には、システムサブリレー１１は、メインバッテリ３と第２電圧コンバータ８とを接続する接続状態と、メインバッテリ３と第２電圧コンバータ８とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。なお、システムサブリレー１１の状態を切り換えるための駆動電力は、システムメインリレー４の状態を切り換えるための駆動電力よりも小さい。第２電圧コンバータ８の高電圧側端子は、システムメインリレー４を介さずにメインバッテリ３に接続されており、低電圧側端子は、正極がバックアップ電力線２４に接続されており、負極はグランドＧに接続されている。
The
バックアップリレー１２は、常時供給電力線２５とバックアップ電力線２４の間に接続されている。バックアップリレー１２は、常時供給電力線２５とバックアップ電力線２４とを接続する接続状態と、常時供給電力線２５とバックアップ電力線２４とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。通常時では、バックアップリレー１２はコントローラ１７によって接続状態に維持されている。しかし、常時供給電力線２５で短絡が生じたときに、バックアップリレー１２はコントローラ１７によって開放状態に切り換えられる。これにより、バックアップ電力線２４が常時供給電力線２５から遮断されるので、メインバッテリ３は、バックアップ電力線２４を介して、バックアップ電力線２４に接続されているメインスイッチ１６、コントローラ１７及びシフト装置２０への電力供給を維持することができる。
The
メインスイッチ１６は、ユーザの操作に応答して、ＡＣＣ−ＯＮ信号、ＳＴ−ＯＮ信号、及び、ＡＣＣ−ＯＦＦ信号のいずれかをコントローラ１７に出力する。
The
コントローラ１７は、車両に搭載されている様々な構成部材を制御している。具体的には、コントローラ１７は、メインスイッチ１６から入力される信号に応答して、システムメインリレー４とＡＣＣリレー１５のそれぞれの接続状態と開放状態を切り換え、第１電圧コンバータ７と第２電圧コンバータ８の電源を制御する。システムメインリレー４、ＡＣＣリレー１５、第１電圧コンバータ７、及び、第２電圧コンバータ８に対する制御の詳細については後述する。コントローラ１７は、バックアップリレー１２も制御している。なお、図１では、説明の便宜上、ひとつの矩形でコントローラ１７を記しているが、現実には、複数のプロセッサが協働して車両の機能を実現する。
The
次いで、図２を参照して、本実施例のハイブリッド車２の電気系立ち上げ時のタイムチャートを説明する。初期状態（即ち、メインスイッチ１６がＯＦＦ状態）では、電圧コンバータ７、８は起動されておらず、システムメインリレー４、システムサブリレー１１、及びＡＣＣリレー１５は開放状態であり、メインバッテリ３は、車両の電気系と完全に切り離されている。なお、バックアップリレー１２は接続状態である。時刻Ｔ１で、ユーザがブレーキペダル（図示省略）を踏まずにメインスイッチ１６を押し下げたと想定する。このとき、メインスイッチ１６は、ＡＣＣ−ＯＮ信号をコントローラ１７に出力する。コントローラ１７は、ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して、システムメインリレー４を開放状態に維持したまま、システムサブリレー１１及びＡＣＣリレー１５を接続状態に切り換える。その結果、サブバッテリ１３の出力電圧が、ＡＣＣリレー１５を介して、ルームランプ１４に供給される。これにより、システムメインリレー４が開放状態のまま（即ち、モータ６とメインバッテリ３の間を遮断したまま）、ルームランプ１４などが使用可能状態となる。
Next, a time chart when the electric system of the hybrid vehicle 2 of this embodiment is started will be described with reference to FIG. In the initial state (that is, the
コントローラ１７は、ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して、サブバッテリ１３から供給される電圧を利用して、システムサブリレー１１を遮断状態から接続状態に切り換えるとともに第２電圧コンバータ８を起動する。時刻Ｔ１からＴ２の間、サブバッテリ１３の電力を利用して、第２電圧コンバータ８の立ち上げに必要な処理を行い、時刻Ｔ２で第２電圧コンバータ８が出力を開始する。これにより、メインバッテリ３の電圧が降圧されて常時供給電力線２５に供給される。常時供給電力線２５を通じて、降圧されたメインバッテリ３の電力がシフト装置２０等に供給される。第２電圧コンバータ８が起動されることにより、以降では、サブバッテリ１３から供給される電圧が０になる。図２では、第２電圧コンバータ８が出力を開始することを「ＯＮ」という表示で表している。
In response to the ACC-ON signal, the
時刻Ｔ３〜Ｔ４では、シフト装置コントローラ２３は、メインバッテリ３から供給される電圧を利用して、「突き当て制御」を実行する。上述したように、車両の電気系を立ち上げる際には、「突き当て制御」が実行される必要がある。
At times T <b> 3 to T <b> 4, the
時刻Ｔ５において、ユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ１６を押し下げたと想定する。このとき、メインスイッチ１６は、ＳＴ−ＯＮ信号をコントローラ１７に出力する。
It is assumed that the user presses down the
コントローラ１７は、ＳＴ−ＯＮ信号に応答して、第２電圧コンバータ８を通じてメインバッテリ３から供給される電圧を利用して、システムメインリレー４を接続状態に切り換える。コントローラ１７は、ＳＴ−ＯＮ信号に応答して、システムの所定のチェックを行い、その後、システムメインリレー４を接続状態に切り換える。時刻Ｔ５からＴ６の間が、システムのチェックに要する時間である。
In response to the ST-ON signal, the
また、コントローラ１７は、ＳＴ−ＯＮ信号に応答して、メインバッテリ３から供給される電圧を利用して、第１電圧コンバータ７を起動させる。時刻Ｔ５からＴ７までの時間は、第１電圧コンバータ７を起動する準備に要する時間である。時刻Ｔ７で第１電圧コンバータ７が出力を開始する。システムメインリレー４が接続状態になり、第１電圧コンバータ７が出力を開始すると、ハイブリッド車２は、走行可能な状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）になる。
The
なお、図示省略しているが、時刻Ｔ７の後に、ユーザがメインスイッチ１６を押し上げると、メインスイッチ１６は、ＡＣＣ−ＯＦＦ信号をコントローラ１７に出力する。コントローラ１７は、ＡＣＣ−ＯＦＦ信号に応答してシステムメインリレー４、システムサブリレー１１、及びＡＣＣリレー１５を開放状態に切り換え、電圧コンバータ７、８を停止する。即ち、ハイブリッド車２は、初期状態に戻る。
Although not shown, when the user pushes up the
次いで、図３を参照して、比較例のハイブリッド車の電気系立ち上げ時のタイムチャートを説明する。比較例のハイブリッド車は、実施例とは異なり、第２電圧コンバータ８及びシステムサブリレー１１を備えていない。システムメインリレー４、バックアップリレー１２、ＡＣＣリレー１５、及び、第１電圧コンバータ７の初期状態は、図２と同様である。
Next, a time chart when the electric system of the hybrid vehicle of the comparative example is started will be described with reference to FIG. Unlike the embodiment, the hybrid vehicle of the comparative example does not include the
時刻Ｔ１、時刻Ｔ８は、それぞれ、図２の時刻Ｔ１、時刻Ｔ５と同様である。即ち、時刻Ｔ１でＡＣＣ−ＯＮ信号が出力され、時刻Ｔ８でＳＴ−ＯＮ信号が出力される。ただし、比較例では第２電圧コンバータを備えていないので、第１電圧コンバータが出力を開始するまで、サブバッテリ１３から電力が出力され続ける。コントローラは、ＳＴ−ＯＮ信号に応答して、「突き当て制御」を実行い（時刻Ｔ９〜Ｔ１０）、その後、システムメインリレー４を接続状態に切り換え（時刻Ｔ１１）、第１電圧コンバータ７を起動する（時刻Ｔ１２）。これにより、ハイブリッド車は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態になる。 Time T1 and time T8 are the same as time T1 and time T5 in FIG. 2, respectively. That is, the ACC-ON signal is output at time T1, and the ST-ON signal is output at time T8. However, since the second voltage converter is not provided in the comparative example, power is continuously output from the sub-battery 13 until the first voltage converter starts output. In response to the ST-ON signal, the controller executes “butting control” (time T9 to T10), and then switches the system main relay 4 to the connected state (time T11) and starts the first voltage converter 7. (Time T12). Thereby, a hybrid vehicle will be in a Ready-ON state.
比較例に対する本実施例の効果について説明する。図３の比較例では、矢印Ｐ１及びＰ２で示されるように、「突き当て制御」、及び、第１電圧コンバータ７の立ち上げのための電力が、サブバッテリ１３の電力で賄われる。それゆえ、サブバッテリ１３の消費電力が大きい。一方、図２の本実施例では、「突き当て制御」と第１電圧コンバータ７の立ち上げのための電力が、サブバッテリ１３ではなく、第２電圧コンバータ８を介したメインバッテリ３の電力で賄われる。それゆえ、ハイブリッド車２の電気系を立ち上げる際のサブバッテリ１３の消費電力が抑えられる。
The effect of this example with respect to the comparative example will be described. In the comparative example of FIG. 3, as indicated by arrows P <b> 1 and P <b> 2, “butting control” and power for starting up the first voltage converter 7 are covered by the power of the sub-battery 13. Therefore, the power consumption of the
ここで、比較例及び実施例において、サブバッテリ１３の充電不足又は劣化により、サブバッテリ１３の出力電圧が低下している場合を想定する。比較例では、システムメインリレー４を接続状態に切り換えるための電力が、サブバッテリ１３の電力で賄われる。そのため、サブバッテリ１３の出力電圧が、システムメインリレー４を接続状態に切り換えるために必要な電圧に満たないと、時刻Ｔ１１において、システムメインリレー４を接続状態に切り換えることができない。この場合、ハイブリッド車は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態になることができない。一方、実施例では、システムメインリレー４を接続状態に切り換えるための電力が、サブバッテリ１３ではなく、第２電圧コンバータ８を介したメインバッテリ３の電力で賄われるので、システムメインリレー４を接続状態に切り換えることができない事態の発生を防止することができる。なお、上述したように、システムサブリレー１１の状態を切り換えるための駆動電圧は、システムメインリレー４の状態を切り換えるための駆動電圧よりも小さい。そのため、実施例では、サブバッテリ１３の出力電圧が低下していても、システムサブリレー１１を接続状態に切り換えることができなくなる可能性は低い。
Here, in the comparative example and the example, it is assumed that the output voltage of the
比較例において、ＳＴ−ＯＮ信号の出力前、サブバッテリ１３がシステムメインリレー４の切り換えに必要な電力を出力できなくなる前にサブバッテリ１３でシステムメインリレー４を切り換えれば、上記の課題は解決される。しかしながら、その場合、ＳＴ−ＯＮ信号の出力前、即ち、ドライバが車両を走行させる意図がないにも関わらずに、メインバッテリ３と電力変換器５が導通することになる。メインバッテリ３と電力変換器５が導通すると、メインバッテリ３の出力電圧が電力変換器５のパワー素子に加わる。即ち、パワー素子に負荷が加わる。パワー素子への負荷軽減の観点において、システムメインリレー４はできるだけ遮断状態を維持することが望ましい。本実施例では、ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して、システムサブリレー１１が接続状態に切り換えられ、第２電圧コンバータ８を介して低電圧機器群とサブバッテリ１３に電力が供給される。従って、実施例のハイブリッド車２は、比較例よりもシステムメインリレー４を接続状態へ切り換える頻度を減らせる。このことは、電力変換器５のパワー素子の負荷軽減に貢献する。
In the comparative example, if the system main relay 4 is switched by the
また、比較例では、ＳＴ−ＯＮ信号がコントローラ１７に入力されてから（即ちユーザが時刻Ｔ８の操作を行ってから）、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態になるまでの時間（以下ではデッドタイムと称する）は、ＤＴ２（＝Ｔ１２−Ｔ８）である。比較例では、時刻Ｔ８から時刻Ｔ１２までの間において「突き当て制御」とシステムメインリレー４の制御とが行われるため、デッドタイムが長くなる。一方、本実施例では、デッドタイムは、ＤＴ１（＝Ｔ７−Ｔ５）である。時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの間には、システムメインリレー４の制御は行われるが、「突き当て制御」は時刻Ｔ５の時点で既に終了している。それゆえ、本実施例では、比較例に比してデッドタイムを短くすることができる。 In the comparative example, the time from when the ST-ON signal is input to the controller 17 (that is, after the user performs an operation at time T8) until the Ready-ON state is set (hereinafter referred to as dead time) is , DT2 (= T12-T8). In the comparative example, since the “butting control” and the control of the system main relay 4 are performed between time T8 and time T12, the dead time becomes long. On the other hand, in this embodiment, the dead time is DT1 (= T7−T5). The control of the system main relay 4 is performed between the time T5 and the time T7, but the “butting control” has already ended at the time T5. Therefore, in this embodiment, the dead time can be shortened as compared with the comparative example.
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図２の例では、時刻Ｔ１でユーザがブレーキペダル（図示省略）を踏まずにメインスイッチ１６を押し下げ、メインスイッチ１６からＡＣＣ−ＯＮ信号が出力される。時刻Ｔ５でユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ１６を押し下げ、メインスイッチ１６からＳＴ−ＯＮ信号が出力される。初期状態（即ち、ＡＣＣ−ＯＦＦ状態）からユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ１６を押し下げると、ＡＣＣ−ＯＮ信号とＳＴ−ＯＮ信号が同時に出力される。あるいは、ＳＴ−ＯＮ信号にＡＣＣ−ＯＮ信号の機能が含まれており、コントローラ１７はＡＣＣ−ＯＮ信号を受信することなくＳＴ−ＯＮ信号を受信すると、ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して行う処理と、ＳＴ−ＯＮ信号に応答して行う処理の両方を実行する。その際、コントローラ１７は、まず第２電圧コンバータ８を立ち上げ、次にシステムメインリレー４を接続状態に切り換え、第１電圧コンバータ７を立ち上げる。その場合でも、「突き当て制御」と第１電圧コンバータ７の立ち上げに要する電力は、第２電圧コンバータ８を介してメインバッテリ３から供給されるので、サブバッテリ１３の消費電力が抑えられる。
Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. In the example of FIG. 2, at time T <b> 1, the user depresses the
初期状態（即ち、ＡＣＣ−ＯＦＦ状態）からユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ１６を押し下げた場合、デッドタイムは比較例の場合とほぼ同じである。実施例の技術は、ユーザがブレーキペダルを踏まずにメインスイッチ１６を押し下げ、次いでブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ１６を押し下げた場合に、デッドタイムを短縮できる。
When the user depresses the
実施例のメインバッテリ３、サブバッテリ１３は、それぞれ、請求項の「高電圧電源」、「二次電池」に対応する。実施例のルームランプ１４は「低電圧機器」に対応する。なお、「低電圧機器」は、ルームランプ１４に限られず、パワーウインドウやオーディオ機器、ＡＣＣ−ＯＮ信号の出力時に駆動されるべきアクチュエータ、電子機器（例えば電子ガイドミラー）等であってもよい。
The
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。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
２：ハイブリッド車（電気自動車）
３：メインバッテリ（高電圧電源）
４：システムメインリレー
４ａ：メインバッテリ側の高電圧電力線
４ｂ：電力変換器側の高電圧電力線
５：電力変換器
６：モータ
７：第１電圧コンバータ
８：第２電圧コンバータ
１１：システムサブリレー
１２：バックアップリレー
１３：サブバッテリ
１４：ルームランプ
１５：ＡＣＣリレー
１６：メインスイッチ
１７：コントローラ
２０：シフト装置
２１：シフトレバー
２２：アクチュエータ
２３：シフト装置コントローラ
２４：バックアップ電力線
２５：常時供給電力線
２６：ＡＣＣ電力線
９１：エンジン
９２：動力分配機構
９３：車軸
Ｇ：グランド
2: Hybrid vehicle (electric vehicle)
3: Main battery (high voltage power supply)
4: System
Claims (1)
前記高電圧電源よりも出力電圧が低く、前記モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する二次電池と、
前記高電圧電源と前記モータの間に接続されており、前記高電圧電源の直流電力を前記モータの駆動電力に変換する電力変換器と、
前記高電圧電源と前記電力変換器の間に接続されており、前記高電圧電源と前記電力変換器の接続と遮断を切り換えるシステムメインリレーと、
前記システムメインリレーの前記電力変換器側に接続されており、前記高電圧電源の電圧を降圧して前記二次電池に供給する第１電圧コンバータと、
前記システムメインリレーの前記高電圧電源側に接続されており、前記高電圧電源の電圧を降圧して前記二次電池に供給する第２電圧コンバータと、
前記二次電池及び前記第２電圧コンバータの低電圧側と接続されており、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えているとともに、シフトレバーのポジションを電気信号で出力するシフト装置と、
ユーザの操作に応じて前記システムメインリレーを開放状態のまま前記低電圧機器を使用可能状態にさせるＡＣＣ−ＯＮ信号と、前記システムメインリレーを接続状態に切り換えさせるＳＴ−ＯＮ信号を出力するメインスイッチと、
コントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記ＡＣＣ−ＯＮ信号に応答して前記第２電圧コンバータを起動するとともに、前記アクチュエータを駆動して前記シフトレバーを所定の位置へ動かし、
前記ＳＴ−ＯＮ信号に応答して前記システムメインリレーを接続状態にするとともに、前記第１電圧コンバータを動作させる、電気自動車。 A high-voltage power supply that supplies power to the motor for travel;
A secondary battery that supplies power to a low-voltage device that operates at a voltage lower than the high-voltage power supply and lower than the drive voltage of the motor;
A power converter connected between the high-voltage power source and the motor, and converting DC power of the high-voltage power source into driving power of the motor;
A system main relay connected between the high voltage power source and the power converter, and switching between connection and disconnection of the high voltage power source and the power converter;
A first voltage converter that is connected to the power converter side of the system main relay and that steps down the voltage of the high-voltage power supply and supplies it to the secondary battery;
A second voltage converter connected to the high-voltage power supply side of the system main relay, and stepping down the voltage of the high-voltage power supply and supplying it to the secondary battery;
A shift device that is connected to the low voltage side of the secondary battery and the second voltage converter, includes an actuator that moves the shift lever, and outputs the position of the shift lever as an electrical signal;
A main switch that outputs an ACC-ON signal that allows the low-voltage device to be usable while the system main relay is open in response to a user operation, and an ST-ON signal that switches the system main relay to a connected state When,
A controller,
With
The controller is
Activating the second voltage converter in response to the ACC-ON signal, driving the actuator to move the shift lever to a predetermined position;
An electric vehicle that puts the system main relay in a connected state in response to the ST-ON signal and operates the first voltage converter.
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