JP6488067B2

JP6488067B2 - ハイブリッド車用電源装置

Info

Publication number: JP6488067B2
Application number: JP2013174275A
Authority: JP
Inventors: 博一谷内
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: JP2015042509A

Description

本発明は走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備されるハイブリッド車用電源装置に関するものである。

図９には従来のハイブリッド車用電源装置の構成を示す。図９に示す従来のハイブリッド車用電源装置は、駆動源として走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備されるものであり、エンジン始動用バッテリ２と補機用電源４の２つの電源を備えたシステムとなっている。

詳述すると、このハイブリッド車用電源装置は、前記エンジンを始動するセルモータ１に電力を供給するエンジン始動用バッテリ２と、車載電装機器３に電力を供給する補機用電源４と、エンジン始動用バッテリ２と補機用電源４との間に設けられたリレー５とを有して成るものである。
補機用電源４は各種の車載電装機器３に接続されている。車載電装機器３は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、ＡＳＣ（Active Stability Control）、ＥＰＳ（Electric Power Steering）アシストなどの車両制御に関わる電装機器などである。エンジン始動用バッテリ２は、リレー６を介してセルモータ１に接続されている。

このハイブリッド車用電源装置において、リレー６を閉じると、矢印ａの如くエンジン始動用バッテリ２からセルモータ１へ電力が供給されるため、セルモータ１が回転する。その結果、このセルモータ１の回転によって前記エンジンが始動する。このエンジンの始動は、停止中の車両を始動させるときや、前記走行用モータで走行中の車両を加速させるときなどに実施される。

しかし、エンジン始動のためにエンジン始動用バッテリ２からセルモータ１に電力を供給すると、矢印ａの如くセルモータ１には大量のエネルギー（電流）が流れるため、図１０に示すようにエンジン始動用バッテリ２の電圧Ｖが低下する。そして、この電圧低下が大きいと、ＡＢＳ、ＡＳＣ、ＥＰＳアシストなどの車両制御に関わる車載電装機器３がリセット（初期化）してしまう。

そこで、エンジン始動用バッテリ２からセルモータ１へ電力を供給してセルモータ１が回転する間は、リレー５をオープンさせることにより、エンジン始動用バッテリ２の電圧低下が車載電装機器３に伝達されるのを防止する。リレー５がオープンしている間は、補機用電源４によって車載電装機器３の電源を維持する。

なお、ハイブリッド車用電源装置について記載されている先行技術文献としては、下記の特許文献１がある。

特開平５−３２８５３０号公報

図９に示す従来のハイブリッド車用電源装置においては、先述のとおり、リレー５がオープンしている間は補機用電源４によって車載電装機器３の電源を維持する。しかし、図１１に示すように補機用電源４に故障が発生した場合、リレー５がオープンしている間は、車載電装機器３の電源経路が失陥することになる。

リレー５がオープンしている時間はセルモータ１が回転している僅かな時間ではあるが、その間に車載電装機器３の電源経路が失陥すると、ＡＢＳ、ＡＳＣ、ＥＰＳアシストなどの車両制御に関わる車載電装機器３の電源経路も失陥してしまう。このため、車両走行中に車載電装機器３の電源経路が失陥した場合には、車両制御が不能となり、車両走行に悪影響を与えることが懸念されていた。

従って本発明は上記の事情に鑑み、リレーがオープン状態のとき（セルモータの回転時）に補機用電源が故障しても、車載電装機器の電源経路を確保することができるハイブリッド車用電源装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明のハイブリッド車用電源装置は、
走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備され、前記エンジンを始動するセルモータに電力を供給するエンジン始動用バッテリと、前記走行用モータに電力を供給するための駆動用バッテリの電圧を降圧して車載電装機器に電力を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記エンジン始動用バッテリと前記ＤＣＤＣコンバータとの間に設けられたスイッチとを有して成るハイブリッド車用電源装置において、
前記エンジン始動用バッテリと前記ＤＣＤＣコンバータとの間には、前記スイッチに並列に接続された抵抗を有し、
前記エンジン始動用バッテリと前記抵抗とは直接接続され、
前記スイッチをオープンにした状態で前記ＤＣＤＣコンバータが故障した場合には、前記セルモータが回転する間は前記スイッチをオープンにした状態で前記エンジン始動用バッテリから前記抵抗を経由して前記車載電装機器に電力を供給する
ことを特徴とする。

また、第２発明のハイブリッド車用電源装置は、第１発明のハイブリッド車用電源装置において、
前記スイッチは、前記エンジン始動用バッテリから前記セルモータへ電力を供給して前記セルモータが回転する間、オープンする
ことを特徴とする。

本発明のハイブリッド車用電源装置によれば、スイッチに並列に接続された抵抗を有することを特徴としているため、スイッチがオープン状態のとき（セルモータの回転時）にＤＣＤＣコンバータなどの補機用電源が故障しても、エンジン始動用バッテリから抵抗を経由して車載電装機器へ電力を供給することができる。このため、スイッチがオープン状態のときに補機用電源が故障しても、車載電装機器の電源経路を確保することができる。

本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置において補機用電源の故障が発生した状態を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置における補機用電源の具体例を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置における補機用電源の具体例を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置における補機用電源の具体例を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置における補機用電源の具体例を示す図である。本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置においてエンジン始動用バッテリの故障が発生した状態を示す図である。ダーオードを用いたハイブリッド車用電源装置においてエンジン始動用バッテリの故障が発生した状態を示す図である。従来のハイブリッド車用電源装置の構成を示す図である。セルモータが回転するときのエンジン始動用バッテリの電圧低下を示す図である。従来のハイブリッド車用電源装置において補機用電源の故障が発生した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示す本発明の実施の形態例に係るハイブリッド車用電源装置は、駆動源として走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備されたものであり、１２Ｖのエンジン始動用バッテリ２と１２Ｖの補機用電源４の２つの電源を備えたシステムとなっている。

詳述すると、本実施の形態例のハイブリッド車用電源装置は、前記エンジンを始動するセルモータ１１に電力を供給するエンジン始動用バッテリ１２と、車載電装機器１３に電力を供給する補機用電源１４と、エンジン始動用バッテリ１２と補機用電源１４との間に設けられたリレー１５（スイッチ）と、抵抗１７とを有している。
補機用電源１４は各種の車載電装機器３に接続されている。なお、補機用電源１４の具体例については後述する（図３〜図６）。車載電装機器１３は、ＡＢＳ、ＡＳＣ、ＥＰＳアシストなどの車両制御に関わる電装機器などである。エンジン始動用バッテリ１２は、リレー１６を介してセルモータ１１に接続されている。

そして、抵抗１７は、エンジン始動用バッテリ１２と補機用電源１４との間において、リレー１５に並列に接続されている。なお、このようなリレー１５に抵抗１７を並列に組み合わせた構成のものとしては、リレーに抵抗を並列に組み合わせたinrush current reduction relay（ＩＣＲリレー）を用いることもできる。

このハイブリッド車用電源装置において、リレー１６を閉じると、矢印ｂの如くエンジン始動用バッテリ１２からセルモータ１１へ電力が供給されるため、セルモータ１１が回転する。その結果、このセルモータ１１の回転によって前記エンジンが始動する。このエンジンの始動は、停止中の車両を始動させるときや、前記走行用モータで走行中の車両を加速させるときなどに実施される。

しかし、このエンジン始動のためにエンジン始動用バッテリ１２からセルモータ１１に電力を供給すると、矢印ｂの如くセルモータ１には大量のエネルギー（電流）が流れるため、エンジン始動用バッテリ１２の電圧低下が発生する。そして、この電圧低下が大きいと、ＡＢＳ、ＡＳＣ、ＥＰＳアシストなどの車両制御に関わる車載電装機器１３がリセット（初期化）してしまう。

そこで、エンジン始動用バッテリ１２からセルモータ１１へ電力を供給してセルモータ１１が回転する間は、リレー１５をオープンさせることにより、エンジン始動用バッテリ１２の電圧低下が車載電装機器１３に伝達されるのを防止する。リレー１５がオープンしている間は、補機用電源１４によって車載電装機器１３の電源を維持する。

そして、リレー１５がオープンしている状態では、抵抗１７を経由してエンジン始動用バッテリ１２と車載電装機器１３が接続された状態となる。
この状態では抵抗１７の分、エンジン始動用バッテリ１２の電力は車載電装機器１３よりもセルモータ１１の方に供給されやすい。
また、セルモータ１１の回転エネルギーによりエンジン始動用バッテリ１２の電圧の方が補機用電源１４の電圧よりも低下したとしても、補機用電源１４は抵抗１７を経由してセルモータ１１と接続されているため、補機用電源１４の電力がセルモータ１１に一気に供給されきってしまうことを防止することができ、車載電装機器１３の電源経路を確保することができる。

図２に示すように、リレー１７がオープンの状態において補機用電源１４が故障した場合、補機用電源１４から車載電装機器１３への電力の供給は不可となる。
しかし、車載電装機器１３は抵抗１７を経由してエンジン始動用バッテリ１２に接続された状態になっているため、車載電装機器１３の電源経路を確保することができる。
即ち、リレー１７がオープンの状態において補機用電源１４が故障しても、矢印ｃのようにエンジン始動用バッテリ１２から抵抗１７を経由して車載電装機器１３へ電力を供給することができるため、車載電装機器１３は電源失陥に至らない。

また、エンジン始動用バッテリ１２は抵抗１７を経由して車載電装機器１３に接続されているため、エンジン始動用バッテリ１２の電力はセルモータ１１の方に供給されやすく、エンジン始動の支障とはならない。速やかにエンジン始動できるため、エンジン始動用バッテリ１２から抵抗１７を経由して車載電装機器１３に電力を供給する時間は僅かとなり、車両制御への影響を防ぐことが可能である。

ここで図３〜図６に基づき、補機用電源１４の具体例について説明する。
図３に示すハイブリッド車用電源装置では、補機用電源１４としてＤＣＤＣコンバータ２１を備えている。ＤＣＤＣコンバータ２１は、走行用モータに電力を供給するための駆動用バッテリ２２の電圧（１１５Ｖ）を車載電装機器１３に適した電圧（１２Ｖ）に変換する。
図４に示すハイブリッド車用電源装置では、補機用電源１４としてＤＣＤＣコンバータ２１と１２Ｖの補機用バッテリ２３とを備えている。
図５に示すハイブリッド車用電源装置では、補機用電源１４として１２Ｖの補機用バッテリ２３を備えている。
図６に示すハイブリッド車用電源装置では、補機用電源１４としてキャパシタ２４を備えている。

以上のように、本実施の形態例のハイブリッド車用電源装置によれば、リレー１５に並列に接続された抵抗１７を有することを特徴としているため、リレー１５がオープン状態のとき（セルモータ１１の回転時）にＤＣＤＣコンバータ１４などの補機用電源１４が故障しても、エンジン始動用バッテリ１２から抵抗１７を経由して車載電装機器１３へ電力を供給することができる。このため、リレー１５がオープン状態のときに補機用電源１４が故障しても、車載電装機器１３の電源経路を確保することができる。

なお、図８に示すように、抵抗１７の代わりにダイオード３１をリレー１５に並列に接続することも考えられる。しかし、抵抗１７である（ダイオード３１ではない）メリットとしては、次のような２つのメリットがある。

（メリット１）エンジン始動用バッテリ１２と補機用電源１４の間にリレーを設けたシステムにおいて、電源の故障はエンジン始動用バッテリ１２と補機用電源１４のどちらでも発生する可能性がある。
ダイオード３１を用いた場合、ダイオード３１に流せる電流の方向は一方向であるため、図８に示すようにエンジン始動用バッテリ１２に故障が発生したときには対応することができない。
これに対して抵抗１７を用いた場合、抵抗１７は双方向に電流を流せるため、図７に示すようにエンジン始動用バッテリ１２に故障が発生したときには、補機用電源１４から抵抗１７を経由してセルモータ１１に電力を供給することができる。即ち、抵抗１７を用いた場合には、双方向に電流を流せるため、エンジン始動用バッテリ１２と補機用電源１４のどちらの電源故障にも対応することができるというメリットがある。

（メリット２）抵抗１７とダイオード３１の抵抗値Ｒを比較すると、本ハイブリッド車用電源装置の回路においては、抵抗１７の方がダイオード３１よりも抵抗値Ｒを圧倒的に低くすることができる（抵抗１７の抵抗値Ｒ＜＜ダイオード３１の抵抗値Ｒ）。
本ハイブリッド車用電源装置の回路において、車載電装機器１３に流れる電流Ｉは最大１００Ａ以上となる。そして、このときの素子（抵抗１７、ダイオード３１）の電力量ＷはＷ＝Ｉ²×Ｒとなるため、抵抗１７とダイオード３１の抵抗値Ｒの違いで大きく異なる。抵抗値Ｒが大きいダイオード３１の場合には、電力量Ｗが大きくて発熱量が大きくなるため、放熱が必要となり、放熱するための措置（冷却など）が必要となる。従って、この放熱するための措置がレイアウト上で大きな支障となる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、リレーにより回路を開閉しているが、これに限るものではなく、例えばボタンスイッチなどにより開閉しても良い。

本発明は走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備されるハイブリッド車用電源装置に関するものであり、エンジン始動用バッテリと補機用電源の間にリレーを設けたシステムにおいて、リレーがオープン状態のとき（セルモータの回転時）に補機用電源が故障しても、車載電装機器の電源経路を確保することができるようにする場合に適用して有用なものである。

１１セルモータ
１２エンジン始動用バッテリ
１３車載電装機器
１４補機用電源
１５リレー
１６リレー
１７抵抗
２１ＤＣＤＣコンバータ
２２駆動用バッテリ
２３補機用バッテリ
２４キャパシタ

Claims

走行用モータとエンジンとを備えたハイブリッド車に装備され、前記エンジンを始動するセルモータに電力を供給するエンジン始動用バッテリと、前記走行用モータに電力を供給するための駆動用バッテリの電圧を降圧して車載電装機器に電力を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記エンジン始動用バッテリと前記ＤＣＤＣコンバータとの間に設けられたスイッチとを有して成るハイブリッド車用電源装置において、
前記エンジン始動用バッテリと前記ＤＣＤＣコンバータとの間には、前記スイッチに並列に接続された抵抗を有し、
前記エンジン始動用バッテリと前記抵抗とは直接接続され、
前記スイッチをオープンにした状態で前記ＤＣＤＣコンバータが故障した場合には、前記セルモータが回転する間は前記スイッチをオープンにした状態で前記エンジン始動用バッテリから前記抵抗を経由して前記車載電装機器に電力を供給する
ことを特徴とするハイブリッド車用電源装置。
請求項１に記載のハイブリッド車用電源装置において、
前記スイッチは、前記エンジン始動用バッテリから前記セルモータへ電力を供給して前記セルモータが回転する間、オープンする
ことを特徴とするハイブリッド車用電源装置。