JP2018202915A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブバッテリの充電が不十分なときに主バッテリに異常が検出された場合でも、エンジンが始動できずに走行不能になる可能性を低減できる電動車両の制御装置を提供する。【解決手段】走行用モータにインバータを介して電力を供給する主バッテリと、エンジンを始動するスタータに電力を供給するサブバッテリと、主バッテリの電圧を降圧してサブバッテリへ供給する降圧コンバータと、主バッテリとインバータ及び降圧コンバータとの間の電流経路を開閉するメインリレーとを備えた電動車両に搭載される電動車両の制御装置である。そして、主バッテリの異常が検出された場合にエンジンを始動させる始動制御部と、主バッテリの異常が検出されてメインリレーが開に切り替わる際（ｔ１）に、一旦、降圧コンバータを停止させ（ｔ３）、その後、始動制御部によりスタータが駆動されるとき（ｒ６）に降圧コンバータを再動作させる（ｔ４）補助制御部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。

ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）又はＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）など、走行用モータとエンジンとを備える電動車両がある。このような電動車両は、走行用モータの動力で走行するモータ走行と、エンジンの動力で走行するエンジン走行とを切り替えることができる。走行用モータは、主バッテリに蓄積された電力で駆動される。

電動車両においては、モータ走行中に主バッテリに異常が検出された場合に、走行用モータの駆動回路等から主バッテリを切り離し、かつ、モータ走行からエンジン走行に切り替える制御が行われることがある（例えば特許文献１を参照）。あるいは、エンジンを始動してバッテリレス走行に切り替える制御が行われることがある（例えば特許文献２、３を参照）。バッテリレス走行とは、エンジンの動力で発電した電力で走行用モータを駆動して走行する方式を示す。このような制御により、主バッテリの異常が電動車両のシステム全体に波及することを回避でき、電動車両の走行を継続できる。

モータ走行からエンジン走行又はバッテリレス走行へ切り替える際、通常、電動車両の制御装置は、スタータを駆動してエンジンを始動する。スタータは、主バッテリとは別に設けられたサブバッテリの電力で駆動される。エンジンの始動には、比較的に大きな電力が必要である。

走行用モータとエンジンとを備えた電動車両においては、エンジン走行中、エンジンの動力によって発電を行い、サブバッテリを十分に充電することができる。また、モータ走行中には、主バッテリの電圧を降圧してサブバッテリを充電することができる。

特願２０１５−１１９５４３号公報 特開２０１４−０２４４５２号公報 特開２０１０−２４７７２５号公報

しかしながら、電動車両においては、モータ走行中、サブバッテリの充電が不十分になることがあった。例えば、電動車両では、モータ走行中に、モータ走行の航続距離が低下しないよう、主バッテリの電力の浪費を抑える電力管理が行われる。この場合、例えばヒータ又はライトなどの他の電気部品の電力消費が大きい場合に、主バッテリからサブバッテリへ供給される電力量が低下して充電が不十分になる。あるいは、主バッテリの電圧を降圧する降圧コンバータの定格に起因して、他の電気部品の電力消費が大きい場合に、降圧コンバータからサブバッテリへ供給される電流が減って充電が不十分になる。さらに、サブバッテリへ供給される電力量が十分であっても、サブバッテリが劣化している場合には、サブバッテリの充電量、すなわちサブバッテリから放電可能な電力量が不十分になることがあった。

ここで、モータ走行からエンジン走行又はバッテリレス走行へ切り替える際に、サブバッテリの充電が不十分である場合について検討する。このような場合でも、主バッテリが正常であれば、主バッテリの電力によりサブバッテリの電力を補って、スタータを十分に駆動することができる。これにより、容易にエンジンを始動することができる。あるいは、主バッテリが正常であれば、主バッテリの電力で走行用モータを駆動してエンジンを始動できる電動車両もある。

しかしながら、主バッテリに異常が発生して、モータ走行からエンジン走行又はバッテリレス走行へ切り替える場合には、主バッテリを電動車両のシステムから切り離す必要があることから、主バッテリの電力によりスタータを駆動する電力を補うことができない。このため、サブバッテリの充電が不十分であると、エンジンが始動できずに、燃料があっても電動車両が走行不能になる場合があるという課題が生じる。

一方、モータ走行中、主バッテリの電力によりサブバッテリを十分に充電することで、主バッテリに異常が発生してもエンジンが始動できないというような事態を回避することができる。しかし、主バッテリに異常が検出されるような稀な状況のために、モータ走行中の主バッテリの電力管理を変更し、主バッテリの電力を制限なく使えるようにすると、モータ走行の航続距離が低下するという課題が生じる。あるいは、降圧コンバータの定格を上げ、他の電気部品の電力消費が多いときでもサブバッテリに十分な充電電流を供給できるように構成すると、部品コストの高騰を招くという課題が生じる。

また、長時間の連続したモータ走行を禁止し、定期的にエンジン走行の期間を作って、この期間にサブバッテリを十分に充電すれば、モータ走行中に主バッテリに異常が発生してもエンジンが始動できないというような事態を回避することができる。しかし、主バッテリの異常が検出されるような稀な状況のために、長時間のモータ走行を禁止するといった制限を設けることは、電動車両の制御設計の自由度が低下するので好ましくない。また、サブバッテリが劣化している場合には、サブバッテリを充電する期間を増やしても、サブバッテリに十分な電力を蓄えることができない。

本発明は、サブバッテリの充電が不十分なときに主バッテリに異常が検出された場合でも、エンジンが始動できずに走行不能になる可能性を低減できる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
走行用モータにインバータを介して電力を供給する主バッテリと、エンジンを始動するスタータに電力を供給するサブバッテリと、前記主バッテリの電圧を降圧して前記サブバッテリへ供給する降圧コンバータと、前記主バッテリと前記インバータ及び前記降圧コンバータとの間の電流経路を開閉するメインリレーとを備えた電動車両に搭載される電動車両の制御装置であって、
前記主バッテリの異常が検出された場合に前記エンジンを始動させる始動制御部と、
前記主バッテリの異常が検出されて前記メインリレーが開に切り替わる際に、一旦、前記降圧コンバータを停止させ、その後、前記始動制御部により前記スタータが駆動されるときに前記降圧コンバータを再動作させる補助制御部と、
を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動車両の制御装置において、
前記補助制御部は、前記主バッテリの異常が検出されて前記メインリレーが開に切り替わる際に、一旦、前記降圧コンバータを停止させ、その後、前記スタータが駆動されて前記エンジンの始動に失敗した場合に、再度、前記スタータが駆動されるときに前記降圧コンバータを再動作させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記補助制御部は、前記電動車両の走行状態に応じて、更に、前記降圧コンバータを再動作させるときに前記走行用モータの回生電力を前記降圧コンバータへ送ることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の電動車両の制御装置において、
前記補助制御部は、前記サブバッテリの電圧に応じて、前記回生電力の大きさを変更することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置において、
前記始動制御部は、前記電動車両の走行状態に応じて、前記スタータを用いずに前記電動車両の運動エネルギーを動力に変換して前記エンジンを始動させる慣性始動処理を実行可能であることを特徴とする。

本発明によれば、補助制御部により、主バッテリの異常が検出されてメインリレーが開に切り替わる際、一旦、降圧コンバータが停止される。これにより、例えばインバータの入力部（ＤＣリンク用のコンデンサ等）又は降圧コンバータの入力部（入力コンデンサ等）に蓄積された電荷が維持されて、降圧コンバータの入力端子に主バッテリの高電圧と同等の電圧が加えられた状態を維持できる。そして、始動制御部がスタータが駆動するときに補助制御部により降圧コンバータが再動作されることで、インバータ又は降圧コンバータの入力部に蓄積された電荷分の電力が降圧コンバータを介してスタータに供給される。これにより、サブバッテリの充電が不十分な場合でも、降圧コンバータから電力が補充されて、スタータを十分に駆動することができる。よってエンジンを始動できる確率を高めることができる。したがって、モータ走行中にサブバッテリの充電が不十分でも、主バッテリに異常が検出されて走行不能に陥るといった事態を低減できるという効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る電動車両を示す構成図である。 第１実施形態に係る電動車両の制御装置によって実行されるバッテリエラー時のエンジン始動処理を説明するタイミングチャートである。 第２実施形態に係る電動車両の制御装置によって実行されるバッテリエラー時のエンジン始動処理を説明するタイミングチャートである。 第３実施形態に係る電動車両の制御装置によって実行されるバッテリエラー時のエンジン始動処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動車両を示す構成図である。

第１実施形態に係る電動車両１は、エンジン２１と走行用モータ２４とを備え、エンジン２１の動力で走行するエンジン走行と、走行用モータ２４の動力で走行するモータ走行とを切り替え可能なＨＥＶ又はＰＨＥＶなどの電動車両である。電動車両１は、図１に示すように、制御装置１０、主バッテリ３１、メインリレー３２、インバータ３３、降圧コンバータ３４、サブバッテリ３６、スタータ３８を含む補機３７及びＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２２を備える。電動車両１に搭載される制御装置１０は、バッテリＥＣＵ（Electric Control Unit）１１と、ハイブリッドＥＣＵ１２と、エンジンＥＣＵ１３と、ＴＣＵ（Transmission Control Unit）１４とを含む。エンジンＥＣＵ１３は、「ＥＣＵ（Engine Control Unit）」と呼んでもよい。さらに、電動車両１は、クラッチ２３、トランスミッション２５、車輪２６、及び電動車両１の走行状態を検出する車速センサ２６ａなどの各種センサを備える。上記の構成要素のうち、ハイブリッドＥＣＵ１２とエンジンＥＣＵ１３とＴＣＵ１４とが本発明に係る始動制御部として機能する。

エンジン２１は、燃料の燃焼により動力を発生し、クラッチ２３及びトランスミッション２５を含む伝達機構を介して車輪２６に動力を伝達可能である。エンジン２１は、スタータ３８の駆動により始動する。エンジン２１は、エンジン走行中、クラッチ２３を介して車輪２６の動力伝達経路に接続される一方、モータ走行中、クラッチ２３により車輪２６の動力伝達経路から切断される。

走行用モータ２４は、電気的な駆動により動力を発生し、トランスミッション２５を含む伝達機構を介して動力を車輪２６に伝達可能である。走行用モータ２４は、モータ走行中もエンジン走行中も車輪２６の動力伝達経路に接続される。走行用モータ２４は、インバータ３３から駆動電流を受けてトルクを発生する一方、インバータ３３に回生電流を流すことで制動力を発生する。走行用モータ２４は、インバータが停止すれば車輪２６の動力伝達経路にほぼ負荷を与えない。

主バッテリ３１は、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池などの二次電池であり、走行用モータ２４を駆動する電力を供給する。主バッテリ３１は、「高電圧バッテリ」と呼んでもよく、サブバッテリ３６と比べて高い電圧（例えば１００Ｖ）をインバータ３３及び降圧コンバータ３４へ出力する。

バッテリＥＣＵ１１は、主バッテリ３１の状態の監視と、セル電圧の調整など主バッテリ３１の内部の調整とを行う。バッテリＥＣＵ１１は、主バッテリ３１に異常が生じたときに異常検出情報をハイブリッドＥＣＵ１２へ送信する。主バッテリ３１の異常には、例えば主バッテリ３１の温度異常、過充電、主バッテリ３１の絶縁抵抗の低下、漏電の発生など、様々な異常が含まれる。

ハイブリッドＥＣＵ１２は、メインリレー３２、インバータ３３、降圧コンバータ３４及びＩＳＧ２２の制御と、エンジンＥＣＵ１３へのエンジン走行の始動指令又は停止指令の送信を行う。また、ハイブリッドＥＣＵ１２は、ＴＣＵ１４へクラッチ２３の断続状態を切り替えさせる切替指令を送信する。そして、これらの制御を介して、ハイブリッドＥＣＵ１２は、エンジン走行とモータ走行とを切り替える制御と、モータ走行の制御とを行う。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１２は、通常時、例えばエンジン２１と走行用モータ２４の作動域及び主バッテリ３１の充電残量に応じて、エンジン走行とモータ走行とを切り替える。また、ハイブリッドＥＣＵ１２は、モータ走行中に主バッテリ３１の異常が検出された場合に、モータ走行からエンジン走行へ切り替える。さらに、モータ走行の制御においては、ハイブリッドＥＣＵ１２は、乗員の運転操作に応じてインバータ３３へトルク指令を送ることで、運転操作に応じたトルクを走行用モータ２４に発生させる。

ＴＣＵ１４は、トランスミッション２５の制御を行う。また、ＴＣＵ１４は、エンジン走行とモータ走行との切り替え時などにクラッチ２３の断続状態を切り替える制御を行う。

インバータ３３は、ハイブリッドＥＣＵ１２のトルク指令に応じて、主バッテリ３１の電力を変換して走行用モータ２４に出力する。これにより、走行用モータ２４からトルク指令に応じたトルクが出力される。また、インバータ３３は、ハイブリッドＥＣＵ１２から負のトルク指令を受けると、回生電流を流して走行用モータ２４に制動力を発生させる。インバータ３３は、回生電流を主バッテリ３１に送って主バッテリ３１を充電する。インバータ３３は、ハイブリッドＥＣＵ１２のトルク指令が停止されることで電力の変換動作を停止する。インバータ３３の入力部には、ＤＣリンク用に比較的大容量のコンデンサ３３ａが設けられる。

降圧コンバータ３４は、モータ走行中、主バッテリ３１の電圧を降圧してサブバッテリ３６が接続される低電圧回路へ電力を供給する。降圧コンバータ３４から低電圧回路へ供給される電力のうち一部は補機３７で使用され、一部はサブバッテリ３６に充電される。降圧コンバータ３４の入力部には平滑又はリップル除去用のコンデンサ３４ａが設けられる。降圧コンバータ３４は、ハイブリッドＥＣＵ１２の制御により停止と動作とを切り替えられる。降圧コンバータ３４の停止とは、スイッチング制御の停止の有無に拘らず、出力がほぼ停止される状態を意味する。

降圧コンバータ３４は、さらに、入力端子に規定の電圧が入力されているか診断する自己診断機能を有する。入力端子の電圧が低下して自己診断機能が異常と判断した場合、降圧コンバータ３４は、自発的に停止するように構成されている。また、自己診断機能は、ハイブリッドＥＣＵ１２の指令に基づいて診断マスクを付加できるように構成されている。診断マスクを付加することで、自己診断機能の動作を停止、あるいは、異常と判別する閾値を下げるなど、降圧コンバータ３４を自発的に停止され難い状態に設定できる。

メインリレー３２は、主バッテリ３１とインバータ３３及び降圧コンバータ３４との間の電流経路を開閉する。

エンジンＥＣＵ１３は、スタータ３８を含む補機３７を制御し、これらの制御によってエンジン走行中のエンジン２１の制御を行う。具体的には、エンジンＥＣＵ１３は、ハイブリッドＥＣＵ１２から始動指令を受けると、スタータ３８を駆動してエンジン２１を始動する。加えて、エンジンＥＣＵは、乗員の運転操作に応じて補機３７を制御することでエンジン２１から運転操作に応じたトルクを発生させる。また、エンジンＥＣＵ１３は、ハイブリッドＥＣＵ１２からエンジン２１の停止指令を受けたＴＣＵ１２の要求に基づいて、補機３７を制御してエンジン２１を停止させる。

サブバッテリ３６は、鉛電池などの二次電池であり、バッテリＥＣＵ１１、ハイブリッドＥＣＵ１２、エンジンＥＣＵ１３及びＴＣＵ１４を含む複数のＥＣＵ、ＩＳＧ２２並びに補機３７に電力を供給する。サブバッテリ３６は、「補機バッテリ」と呼んでもよい。サブバッテリ３６は、主バッテリ３１より低い電圧（例えば１２Ｖ）を出力する。サブバッテリ３６の出力電圧は、電圧センサ３６ａを含んだバッテリ監視部により監視される。

ＩＳＧ２２は、アイドリングストップ後にエンジン２１を再始動させるモータの機能と、エンジン２１の動力により発電する機能とを有する。エンジン走行中、ＩＳＧ２２は発電を行ってサブバッテリ３６を充電する。また、アイドリングストップ後の発進時、ＩＳＧ２２はサブバッテリ３６の電力を用いてエンジン２１を再始動させる。ＩＳＧ２２のモータの機能は、アイドリングストップ時など温かい状態のエンジン２１を再始動できる程度のトルクを出力できる。

スタータ３８は、エンジンＥＣＵ１３の制御に基づき、サブバッテリ３６の電力によって駆動してエンジンＥＣＵ１３を始動させる。スタータ３８は、冷えたエンジンを始動できる大きなトルクを出力でき、走行用モータ２４を除く他の電気部品と比較して大きな電力を一時的に消費する。

＜バッテリエラー時のエンジン始動処理＞
続いて、第１実施形態に係る電動車両１の制御装置１０によって実行されるバッテリエラー時のエンジンの始動処理について説明する。図２はこの始動処理を説明するタイミングチャートである。図２の各横軸は時間を表わす。

図２に示すように、モータ走行中、主バッテリ３１に異常が生じると、バッテリＥＣＵ１１が異常を検出し、異常検出情報をハイブリッドＥＣＵ１２へ送る。異常検出情報が送られると、ハイブリッドＥＣＵ１２はインバータ３３及び降圧コンバータ３４をＯＦＦ（停止）させ（タイミングｔ２、ｔ３）、その直後にメインリレー３２を開に切り替える（タイミングｔ１）。メインリレー３２が開に切り替わることで、主バッテリ３１の異常が電動車両１の他のシステムに波及することを抑制できる。また、メインリレー３２が開に切り替わる際に、インバータ３３及び降圧コンバータ３４が停止されるので、インバータ３３と降圧コンバータ３４との入力部のコンデンサ３３ａ、３４ａに主バッテリ３１の高電圧によって多くの電荷を保持させることができる。これにより、降圧コンバータ３４の入力端子に主バッテリ３１の高電圧と同等の電圧が加えられた状態を維持することができる。

なお、降圧コンバータ３４及びインバータ３３を停止するタイミングｔ２、ｔ３は、図２に示すように、メインリレー３２を開に切り替えるタイミングｔ１よりも前にすると好ましい。これにより、降圧コンバータ３４の停止後、降圧コンバータ３４とインバータ３３との入力部に保持される電荷量をより多くすることができる。しかし、タイミングｔ２、ｔ３は、タイミングｔ１と同時あるいはタイミングｔ１の少し後であってもよい。この場合でも、降圧コンバータ３４の停止後、降圧コンバータ３４とインバータ３３との入力部に多くの電荷を保持させることができる。

その後、ハイブリッドＥＣＵ１２はエンジンＥＣＵ１３に始動指令を送信し、エンジンＥＣＵ１３はスタータ３８を駆動する（タイミングｔ６）。また、スタータ３８が駆動する際、ハイブリッドＥＣＵ１２は降圧コンバータ３４をＯＮ（動作）させて（タイミングｔ４）、スタータ３８の駆動中に降圧コンバータ３４を再動作させる（期間Ｔ４）。降圧コンバータ３４が再動作する期間Ｔ４には、メインリレー３２が開に切り替えられているため、主バッテリ３１の電力は降圧コンバータ３４へ供給されない。しかし、直前の降圧コンバータ３４の停止制御により、降圧コンバータ３４及びインバータ３３の各入力部に電荷が蓄積されているので、この電荷の電力分、降圧コンバータ３４から電力を出力することができる。これにより、仮にサブバッテリ３６の充電が十分でなく、サブバッテリ３６の電力だけではエンジン２１を始動できない場合でも、降圧コンバータ３４から電力が補われてスタータ３８をより強力に駆動することができる。よって、エンジン２１を始動できる確率を高めることができる。なお、降圧コンバータ３４を再動作させるタイミングｔ４は、スタータ３８の駆動開始タイミングｔ６よりも前後に少しずれていてもよい。この場合でも同様の作用を得ることができる。

一方、降圧コンバータ３４が再動作する期間Ｔ４には、降圧コンバータ３４の入力端子の電圧が比較的急激に低下するので、ハイブリッドＥＣＵ１２は、入力端子の電圧が低下する前に降圧コンバータ３４へ診断マスクを付加する指令を送る（タイミングｔ５）。そして、ハイブリッドＥＣＵ１２は、降圧コンバータ３４の再動作が終了するまで、診断マスクの付加を継続する（期間Ｔ５）。この診断マスクにより、降圧コンバータ３４の再動作中に自己診断機能によって降圧コンバータ３４が停止してしまうことが防止される。

図２に示したエンジン２１の始動制御を実行するエンジンＥＣＵ１３が、本発明に係る始動制御部の一例に相当する。また、図２に示したメインリレー３２、インバータ３３及び降圧コンバータ３４の各制御処理を実行するハイブリッドＥＣＵ１２が本発明に係る補助制御部の一例に相当する。

以上のように、第１実施形態の電動車両１及びその制御装置１０によれば、主バッテリ３１の異常が検出されてメインリレー３２が開に切り替わる際、一旦、降圧コンバータ３４が停止され、スタータ３８の駆動時に降圧コンバータ３４が再動作する。これにより、仮にサブバッテリ３６の充電が不十分な場合でも、電力が補われてスタータ３８をより強力に駆動することができる。したがって、本実施形態の電動車両１によれば、モータ走行中に、サブバッテリ３６の充電残量が少ない状況で主バッテリ３１の異常が検出された場合でも、エンジン２１が始動できずに電動車両１が走行不能に陥ることを低減できる。

（第２実施形態）
第２実施形態において電動車両１及び制御装置１０の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。第２実施形態においては、バッテリエラー時のエンジン始動処理が第１実施形態と異なる。以下、同様の箇所の詳細な説明は省略し、異なる箇所について詳細に説明する。図３は、第２実施形態に係る電動車両の制御装置によって実行されるバッテリエラー時のエンジン始動処理を説明するタイミングチャートである。図３の各横軸は時間を表わす。

第２実施形態において主バッテリ３１の異常検出情報に基づきインバータ３３と降圧コンバータ３４とを停止させ、メインリレー３２を開に切り替えるまでは、第１実施形態と同様である。第２実施形態においては、図３に示すように、メインリレー３２が開に切り替えられた後、速やかにハイブリッドＥＣＵ１２からエンジンＥＣＵ１３に始動指令が送信され、エンジンＥＣＵ１３がスタータ３８を駆動する（タイミングｔ６−ａ）。このとき、ハイブリッドＥＣＵ１２は、降圧コンバータ３４を再動作させない。このような制御により、スタータ３８の１回目の駆動をより速やかに実行し、サブバッテリ３６の充電が十分な場合に、速やかにエンジン２１を始動してエンジン走行へ移行することができる。１回目のスタータ３８の駆動処理により、エンジン２１が始動できれば、このままバッテリエラー時のエンジン始動処理は終了する。

一方、サブバッテリ３６の充電が不十分であり、１回目のスタータ３８の駆動によりエンジン２１の始動に失敗した場合には、ハイブリッドＥＣＵ１２は、エンジンＥＣＵ１３に２回目の始動指令を送信する。そして、エンジンＥＣＵ１３が始動指令に基づき再度スタータ３８を駆動する際、ハイブリッドＥＣＵ１２は降圧コンバータ３４をオンさせて（タイミングｔ４）、スタータ３８の駆動中に降圧コンバータ３４を再動作させる（期間Ｔ４）。降圧コンバータ３４が再動作する期間Ｔ４には、メインリレー３２が開に切り替えられているため、主バッテリ３１から降圧コンバータ３４へ電力は供給されない。しかし、直前の降圧コンバータ３４の停止制御により、降圧コンバータ３４及びインバータ３３の各入力部に電荷が蓄積されているので、この電荷の電力分、降圧コンバータ３４から電力を出力することができる。そして、この電力の補充により、サブバッテリ３６の充電が不十分であってもスタータ３８を強力に駆動してエンジン２１を始動できる確率を高めることができる。なお、降圧コンバータ３４を再動作させるタイミングｔ４は、スタータ３８の２回目の駆動開始タイミングｔ７よりも前後に少しずれていてもよい。この場合でも同様の作用を得ることができる。

降圧コンバータ３４が再動作する期間Ｔ４に合わせて、ハイブリッドＥＣＵ１２が、降圧コンバータ３４へ診断マスクを付加する処理については、第１実施形態と同様である。診断マスクの付加により、降圧コンバータ３４の再動作中に自己診断機能によって降圧コンバータ３４が停止してしまうことが防止される。

図３に示したエンジン２１の始動制御を行うエンジンＥＣＵ１２が、本発明に係る始動制御部の一例に相当する。また、図３に示したメインリレー３２、インバータ３３及び降圧コンバータ３４の各制御処理を実行するハイブリッドＥＣＵ１２が、本発明に係る補助制御部の一例に相当する。

以上のように、第２実施形態の電動車両１及びその制御装置１０によれば、主バッテリ３１の異常が検出されてメインリレー３２が開に切り替わる際、一旦、降圧コンバータ３４が停止される。そして、１回目のスタータ３８の駆動でエンジン２１を始動できない場合に、２回目のスタータ３８の駆動時に降圧コンバータ３４が再動作する。したがって、サブバッテリ３６の充電が十分であれば、速やかにエンジン２１を始動してエンジン走行へ移行することができる。一方、サブバッテリ３６の充電が不十分であれば、降圧コンバータ３４から電力が補われてエンジン２１を始動できる確率を高めることができる。これにより、エンジン２１が始動できずに電動車両１が走行不能に陥ることを低減できる。

（第３実施形態）
第３実施形態において電動車両１及び制御装置１０の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。第３実施形態においては、バッテリエラー時のエンジン始動処理が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。以下、同様の箇所の詳細な説明は省略し、異なる箇所について詳細に説明する。図４は、第３実施形態に係る電動車両の制御装置によって実行されるバッテリエラー時のエンジン始動処理の手順を示すフローチャートである。

第３実施形態の電動車両１の制御装置１０は、モータ走行時に主バッテリ３１の異常が検出された場合に、電動車両の走行状態に応じて３種類のエンジン２１の始動処理の中から１つの始動処理を選択して実行する。すなわち、主バッテリ３１の異常検出情報が送信されて図４の始動処理が開始されると、ハイブリッドＥＣＵ１２は、車速センサ２６ａの出力に基づいて、電動車両１が走行中か停止中か判別する（ステップＳ１）。また、走行中であれば、ハイブリッドＥＣＵ１２は速度の大小を判別する（ステップＳ２）。そして、ハイブリッドＥＣＵ１２及びエンジンＥＣＵ１３は、電動車両１が停止中であれば、ステップＳ３〜Ｓ９の第１始動処理を実行する。また、ハイブリッドＥＣＵ１２及びエンジンＥＣＵ１３は、電動車両１の速度が大であれば、ステップＳ１０〜Ｓ１５の第２始動処理を実行し、電動車両１の速度が小であれば、ステップＳ１６〜Ｓ１８の第３始動処理を実行する。

＜第１始動処理＞
第１始動処理は、図３に示したバッテリエラー時のエンジン２１の始動処理と同一である。先ず、ハイブリッドＥＣＵ１２は、降圧コンバータ３４とインバータ３３とを停止し（ステップＳ３、Ｓ４）、メインリレー３２を開に切り替える（ステップＳ５）。その後、エンジンＥＣＵ１３が１回目のスタータ３８の駆動を行い（ステップＳ６）、ハイブリッドＥＣＵ１２はエンジン２１が始動したか判別する。その結果、始動していれば始動処理を終了するが、始動に失敗していれば、ハイブリッドＥＣＵ１２はエンジンＥＣＵ１３にスタータ３８を駆動させ（ステップＳ８）、スタータ３８の駆動に合わせて降圧コンバータ３４を再動作させる（ステップＳ９）。このようなステップにより、図３に示した始動処理が実現される。

＜第２始動処理＞
第２始動処理は、走行用モータ２４の回生電力によりスタータ３８を駆動する電力を補ってエンジン２１を始動する処理である。電動車両１が所定速度よりも遅い走行状態であり、ステップＳ１１に処理が進むと、ハイブリッドＥＣＵ１２は、まず、降圧コンバータ３４を停止し（ステップＳ１０）、次に、メインリレー３２を開に切り替える（ステップＳ１１）。降圧コンバータ３４が停止することで、メインリレー３２が開に切り替わっても、インバータ３３と降圧コンバータ３４との入力部のコンデンサ３３ａ、３４ａに電荷を蓄積しておくことができる。ここでハイブリッドＥＣＵ１２は、インバータ３３にゼロ又は負のトルク指令を出力しておけばよい。

続いて、ハイブリッドＥＣＵ１２は、電圧センサ３６ａにより得られたサブバッテリ３６の電圧値に応じて、走行用モータ２４に補充させる回生電力値を決定する（ステップＳ１２）。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１２は、サブバッテリ３６の電圧が高いときに回生電力が小さく、サブバッテリ３６の電圧が低いときに回生電力が大きくなるように回生電力値を決定する。サブバッテリ３６の電圧だけでは、サブバッテリ３６の充電が十分か否かを正確に判別できないが、サブバッテリ３６の電圧が低いほどスタータ３８の駆動が不十分になって、エンジン２１の始動を失敗する傾向にある。一方、回生電力を発生させると走行用モータ２４に制動力が生じるため、回生電力が大きいほど、電動車両１の搭乗者に違和感を与えやすい。このため、ステップＳ１２においてハイブリッドＥＣＵ１２は、エンジン２１の始動に失敗しない範囲でなるだけ小さい回生電力値を決定する。

回生電力値が決定されたら、ハイブリッドＥＣＵ１２は、エンジンＥＣＵ１３にスタータ３８の駆動を実行させ（ステップＳ１３）、降圧コンバータ３４を再動作させる（ステップＳ１４）。加えて、ハイブリッドＥＣＵ１２は、回生電力値に応じた負のトルク指令をインバータ３３に出力する（ステップＳ１５）。負のトルク指令により走行用モータ２４に制動力が生じてインバータ３３から回生電力が降圧コンバータ３４の入力部に送られる。ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の各処理は、スタータ３８の駆動中に降圧コンバータ３４の再動作と、インバータ３３からの回生電力の供給とが実行されるようにタイミング制御される。このような制御により、サブバッテリ３６の充電が不十分であっても、適宜回生電力が補充されてスタータ３８を強力に駆動することができる。

＜第３始動処理＞
第３始動処理は、電動車両１の運動エネルギーの一部を利用してエンジン２１を始動させる処理である。電動車両１が所定速度よりも速度大の走行状態であり、ステップＳ１６に処理が進むと、まず、ハイブリッドＥＣＵ１２は、主バッテリ３１の異常が他のシステムに波及しないよう、メインリレー３２を開に切り替える（ステップＳ１６）。次に、ハイブリッドＥＣＵ１２は、ＴＣＵ１４に指令を出力して、クラッチ２３が徐々に接続されるようにクラッチ制御を行わせる（ステップＳ１７）。これにより電動車両１の運動エネルギーが動力に変換されて車輪２６から動力伝達経路を通じてエンジン２１に伝達される。そして、この動力によってエンジン２１が回転したときに、ハイブリッドＥＣＵ１２が、エンジンＥＣＵ１３に指令を出力してエンジン２１を始動させる（ステップＳ１８）。第３始動処理は本発明に係る慣性始動処理の一例に相当し、第３始動処理を実行するエンジンＥＣＵ１２及びＴＣＵ１４が本発明に係る始動制御部の一例に相当する。

以上のように、第３実施形態の電動車両１及びその制御装置１０によれば、主バッテリ３１の異常検出の際、電動車両１の走行状態に応じて第１始動処理、第２始動処理又は第３始動処理のうち一つが選択的に実行されてエンジン２１が始動される。これにより、モータ走行中に主バッテリ３１に異常が発生しても、電動車両１の走行状態に応じてより確実にかつ電動車両１の快適性を阻害しないようにエンジン走行に移行することができる。

具体的には、主バッテリ３１の異常検出の際、電動車両１が速度大で走行していれば、その運動エネルギーを利用してエンジン２１を始動する第３始動処理（ステップＳ１６〜Ｓ１８）が実行される。この処理により、より確実にエンジン２１を始動することができる。速度大の走行状態では、運動エネルギーの一部を用いてエンジン２１を回転させても、速度は大きく変化しない。したがって、第３始動処理により電動車両１の快適性を阻害せずにエンジン２１を始動できる。また、一旦、電動車両１の運動エネルギーを電力に変換した後にスタータ３８を駆動すると、電力の変換効率分のエネルギーロスが生じる。しかし、第３始動処理では、電動車両１の運動エネルギーを、直接にエンジン２１を回転する動力に変換しているので、エネルギーロスを少なくできる。

また、主バッテリ３１の異常検出の際、電動車両１が速度小の走行状態であれば、第２始動処理（ステップＳ１０〜Ｓ１５）が実行される。この処理によれば、サブバッテリ３６の電力と、インバータ３３の入力部等に蓄積された電荷分の電力と、回生電力とを合わせた電力でスタータ３８が駆動される。よって、サブバッテリ３６の充電が不十分でもスタータ３８を十分に駆動することができ、確実にエンジン２１を始動することができる。一方、電動車両１が速度小の走行状態で大きな回生電力を発生させると、大きな回生制動により搭乗者に違和感を与えてしまう。しかし、回生電力利用の第１始動処理では、サブバッテリ３６の電圧に応じて回生電力値が決定され、エンジン２１を始動できる範囲でなるだけ小さい回生電力が生成される。したがって、回生制動による搭乗者の違和感を小さくして電動車両１の快適性を維持することができる。

また、主バッテリ３１の異常検出の際、電動車両１が停止の走行状態であれば、第１始動処理（ステップＳ３〜Ｓ９）が実行される。この処理により、サブバッテリ３６の充電が不十分な場合でも、インバータ３３の入力部に蓄積された電荷分の電力が補われることで、スタータ３８を十分に駆動してエンジン２１を始動できる確率を高めることができる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施の形態に限られない。例えば、上記実施形態では、本発明に係るサブバッテリとして補機に電力を供給するサブバッテリ３６を適用した構成を一例にとって説明した。しかし、本発明に係るサブバッテリは、例えばアイドリングストップ後の再始動時にＩＳＧ２２専用に電力を供給する再始動専用バッテリ、あるいは、補機バッテリと再始動専用バッテリの両方が採用されてもよい。また、上記実施形態では、本発明に係るスタータとして図１のスタータ３８を示したが、スタータ３８の代わりにＩＳＧが採用されてもよい。また、エンジンを始動する構成として、スタータを省略してＩＳＧのみを有する構成が採用されてもよい。この場合、ＩＳＧを用いてエンジンの始動と再始動とが行われる。

また、上記実施形態では、主バッテリ３１の異常が検出された際、モータ走行からエンジン走行へ切り替えるために、バッテリエラー時のエンジン始動処理を実行する構成を一例にとって説明した。しかし、バッテリエラー時のエンジン始動処理は、主バッテリの異常が検出された際に、モータ走行からバッテリレス走行へ切り替えるために実行されてもよい。

また、上記実施形態では、特定のＥＣＵが始動制御部又は補助制御部を構成する例を示したが、本発明に係る始動制御部又は補助制御部は、別のＥＣＵにより構成されてもよいし、１つのＥＣＵ或いは互いに連携して動作する複数のＥＣＵにより構成されてもよい。また、始動制御部を構成するＥＣＵと補助制御部を構成するＥＣＵとが同一であってもよいし、始動制御部と補助制御部とが複数のＥＣＵから構成される場合には始動制御部と補助制御部とに共通のＥＣＵが含まれていてもよい。例えば、本発明に係る始動制御部はハイブリッドＥＣＵにより構成され、かつ、補助制御部はハイブリットＥＣＵとバッテリＥＣＵにより構成されてもよい。この場合、バッテリＥＣＵが主バッテリの異常を検知してメインリレーを開にし、降圧コンバータが、バッテリＥＣＵの異常検知信号又はメインリレー開信号に基づいて、自ら駆動停止するように構成すればよい。さらに、ハイブリッドＥＣＵがエンジンの始動を行い、かつ、駆動停止している降圧コンバータの駆動を開始させるように構成すればよい。

また、上記実施形態では、ハイブリッドＥＣＵがエンジンＥＣＵにエンジンの始動指令と停止指令とを送信する構成を示した。しかし、ハイブリッドＥＣＵからのエンジンの始動指令と停止指令は、例えばＴＣＵなど他のＥＣＵに送信され、この指令に基づき他のＥＣＵがエンジンＥＣＵにエンジンを始動させるように構成してもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電動車両
１０ 制御装置
１１ バッテリＥＣＵ
１２ ハイブリッドＥＣＵ
１３ エンジンＥＣＵ
１４ ＴＣＵ
２１ エンジン
２３ クラッチ
２４ 走行用モータ
２６ 車輪
３１ 主バッテリ
３２ メインリレー
３３ インバータ
３４ 降圧コンバータ
３６ サブバッテリ
３７ 補機
３８ スタータ

Claims (5)

1. 走行用モータにインバータを介して電力を供給する主バッテリと、エンジンを始動するスタータに電力を供給するサブバッテリと、前記主バッテリの電圧を降圧して前記サブバッテリへ供給する降圧コンバータと、前記主バッテリと前記インバータ及び前記降圧コンバータとの間の電流経路を開閉するメインリレーとを備えた電動車両に搭載される電動車両の制御装置であって、
   前記主バッテリの異常が検出された場合に前記エンジンを始動させる始動制御部と、
   前記主バッテリの異常が検出されて前記メインリレーが開に切り替わる際に、一旦、前記降圧コンバータを停止させ、その後、前記始動制御部により前記スタータが駆動されるときに前記降圧コンバータを再動作させる補助制御部と、
   を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 前記補助制御部は、前記主バッテリの異常が検出されて前記メインリレーが開に切り替わる際に、一旦、前記降圧コンバータを停止させ、その後、前記スタータが駆動されて前記エンジンの始動に失敗した場合に、再度、前記スタータが駆動されるときに前記降圧コンバータを再動作させることを特徴とする請求項１記載の電動車両の制御装置。
3. 前記補助制御部は、前記電動車両の走行状態に応じて、更に、前記降圧コンバータを再動作させるときに前記走行用モータの回生電力を前記降圧コンバータへ送ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動車両の制御装置。
4. 前記補助制御部は、前記サブバッテリの電圧に応じて、前記回生電力の大きさを変更することを特徴とする請求項３記載の電動車両の制御装置。
5. 前記始動制御部は、前記電動車両の走行状態に応じて、前記スタータを用いずに前記電動車両の運動エネルギーを動力に変換して前記エンジンを始動させる慣性始動処理を実行可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置。

Images