JPH11122824A - ハイブリッド電気自動車の充電装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車の充電装置

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JPH11122824A
JPH11122824A JP27896397A JP27896397A JPH11122824A JP H11122824 A JPH11122824 A JP H11122824A JP 27896397 A JP27896397 A JP 27896397A JP 27896397 A JP27896397 A JP 27896397A JP H11122824 A JPH11122824 A JP H11122824A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構成の複雑化を回避しつつエンジン始動モータ
給電用バッテリの容量不足によるエンジン始動不能事態
を回避可能とするハイブリッド電気自動車の充電装置を
提供すること。 【解決手段】エンジン始動モータ及び走行動力発生用の
走行モータHLに給電する高圧の主バッテリ1の他に補
機LLに給電する低圧の補機バッテリ3を持つハイブリ
ッド電気自動車(補機バッテリ式ハイブリッド電気自動
車ともいう)において更に、補機バッテリ3から主バッ
テリ1へエンジンの始動に必要十分な所定の充電レベル
まで主バッテリ1を充電する充電手段が増設される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド電気
自動車の充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関により駆動される発電機からた
とえば300Vの高圧バッテリや走行モ−タへ給電する
従来のハイブリッド電気自動車では、主バッテリから給
電されるエンジン始動用モ−タにより内燃機関が始動さ
れ、この始動用のモ−タとして上記発電機などを用いる
ことができる。
【0003】特開昭62ー173901号公報は、電気
自動車の走行モ−タ−給電用の主バッテリから補機給電
用のDC/DCコンバ−タ(以下、DC/DCコンバ−
タともいう)を介して補機駆動専用の補機バッテリに給
電することを提案している。このように補機バッテリを
設けることにより、通常、低圧で給電される各種補機に
比較して走行モ−タへ高圧給電できるので、損失低減、
機器の小形化などの効果を実現でき、一方、これら補機
へは電圧変動が少ない電源電圧を印加できるという利益
が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】。しかしながら、上述
したハイブリッド電気自動車では、長期のエンジン停止
や発電機の不調などにより走行モータ及びエンジン始動
モータ給電用の主バッテリの容量(蓄電量)が低下して
しまい、キースイッチによりエンジンを始動しようとし
てもエンジンが始動できない場合が想定される。
【0005】本発明はかかる事態に鑑みなされたもので
あり、構成の複雑化を回避しつつエンジン始動モータ給
電用バッテリの容量不足によるエンジン始動不能事態を
回避可能とするハイブリッド電気自動車の充電装置を提
供することをその目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のハイブリ
ッド電気自動車の充電装置によれば、エンジン始動モー
タ及び/または走行動力発生用の走行モータに給電する
高圧の主バッテリの他に補機に給電する低圧の補機バッ
テリを持つハイブリッド電気自動車(補機バッテリ式ハ
イブリッド電気自動車ともいう)において更に、補機バ
ッテリから主バッテリへエンジンの始動に必要十分な所
定の充電レベルまで主バッテリを充電する充電手段が増
設される。
【0007】たとえば、主バッテリの容量を算出し、ま
た、現在におけるエンジン始動のための電力量を算出し
(周囲温度などで変化する)、その差だけを補機バッテ
リから主バッテリへ送電すれば、送電量、送電損失及び
送電時間を最少とすることができる。このようにすれ
ば、実質的に昇圧機能を有するDC−DCコンバ−タの
増設のみにより、主バッテリがたとえ容量不足となって
も、エンジンを始動でき、主バッテリの再充電を行った
り、車両をサービスセンターまで持ち込むことが可能と
なる。
【0008】請求項2記載の構成によれば請求項1記載
のハイブリッド電気自動車の充電装置において更に、充
電のたびに前記補機バッテリの電力により前記エンジン
の始動に必要十分な所定の電力量を前記主バッテリへ送
電する。このようにすれば、主バッテリに残留する蓄電
量(容量)にかかわらず、エンジン始動を確実に行うこ
とができ、主バッテリの容量の頻繁な計算やその誤差考
慮も省略することができ、構成が簡素となる。
【0009】請求項3記載の構成によれば請求項1記載
のハイブリッド電気自動車の充電装置において更に、充
電装置は、補機バッテリから給電される直流電力を高周
波交流電力に変換するインバータ回路と、高周波交流電
力を昇圧、整流して主バッテリに送電する整流回路と、
インバータ回路をスイッチング制御する制御手段と、補
機バッテリとインバ−タ回路との間に介設されるリレ−
とで構成され、制御手段は充電完了後、このリレ−を遮
断する。
【0010】このようにすれば、充電手段、特にそのイ
ンバータ回路を構成する半導体スイッチング素子のリ−
ク電流による補機バッテリの消耗を回避できる。請求項
4記載の構成によれば請求項1または3記載のハイブリ
ッド電気自動車の充電装置において更に、制御手段は、
充電完了して所定時間待機後、補機バッテリから充電手
段への電流供給を低減(遮断を含む)する。
【0011】このようにすれば、たとえば車両の長期の
停止などの場合でも、制御手段の消費電流により、補機
バッテリが消耗することがない。 請求項5記載の構成
によれば請求項3または4記載のハイブリッド電気自動
車の充電装置において更に、主バッテリの容量がエンジ
ンの始動に必要十分でないレベルにまで低下した場合に
充電を行う。
【0012】このようにすれば、主バッテリが十分にエ
ンジン始動できるにもかかわらず、補機バッテリから主
バッテリへの緊急送電が行われることがなく、送電損失
及び送電作業を減らすことができる。請求項6記載の構
成によれば請求項3または4記載のハイブリッド電気自
動車の充電装置において更に、充電装置の制御手段は、
充電指令用の手動スタートスイッチをもち、この手動ス
タ−トスイッチの所定時間の導通継続時に前記充電を実
行する。
【0013】このようにすれば、手動スタートスイッチ
の誤った短時間導通による誤充電が防止できる。請求項
7記載の構成によれば請求項3ないし6のいずれか記載
のハイブリッド電気自動車の充電装置において更に、制
御手段は、車両始動用のキ−スイッチのオフを検出した
場合に充電を実行可能とする。
【0014】このようにすれば、車両走行中など、エン
ジンが運転されていたり、主バッテリからエンジン始動
モータに給電中などに、充電装置が作動してしまうとい
う無駄を省くことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下の
実施例を参照して説明する。なお、エンジン始動モータ
は走行モータと別に配設されてもよく、走行モータがそ
れを兼ねてもよい。
【0016】
【実施例】本発明のハイブリッド電気自動車の充電装置
の一実施例を図面を参照して説明する。この実施例のハ
イブリッド電気自動車の回路を図1に示すブロック図に
より説明する。
【0017】高圧(約300V)の主バッテリ1は、マ
グネットスイッチの接点2を介して、走行モータ内蔵の
走行動力回路を含む高圧負荷HLに給電している。低圧
の補機バッテリ3は、低圧負荷LLに給電するととも
に、低圧側リレーの接点4を通じて及び直接にDC−D
Cコンバ−タ5の低圧入力端に給電している。
【0018】DC−DCコンバ−タ5の高圧出力端は、
高圧側リレーの接点6を通じて主バッテリ1に給電して
いる。マグネットスイッチの接点2及び高圧側リレーの
接点6は、ECU7により制御され、低圧側リレーの接
点4は、DC−DCコンバ−タ5に内蔵される後述のコ
ントローラ8により制御されている。9はDC−DCコ
ンバ−タ5を起動するスタートスイッチであり、10は
ブザー、11は充電表示LED、12は警報表示LED
であり、これらはDC−DCコンバ−タ5により制御さ
れている。
【0019】次に、DC−DCコンバ−タ5の内部構成
及び基本動作を図2を参照して説明する。DC−DCコ
ンバ−タ5は、コントローラ50、パワーMOSトラン
ジスタ51、52、昇圧トランス53、全波整流器5
4、リアクトル55、コンデンサ56、電流センサ57
からなる。
【0020】次に、DC−DCコンバ−タ5の充電動作
を説明する。コントローラ50がパワーMOSトランジ
スタ51、52、を周期的かつ交互に断続することによ
り昇圧トランス53に交番磁束が形成され、二次コイル
に高圧の高周波電圧が誘起され、この高周波電圧は全波
整流器54で整流され、リアクトル55及びコンデンサ
56からなる平滑回路で平滑されて高圧側リレーの接点
6を通じて主バッテリ1を充電する。充電電流は電流セ
ンサ57により検出され、コントローラ50は検出した
充電電流に基づいてパワーMOSトランジスタ51、5
2を制御し、充電電流を目標レベルに制御する。
【0021】次に、この実施例の特徴をなすマイコン内
蔵のコントローラ50及びECU7による制御動作を図
3〜図5のフローチャートを参照して説明する。まず、
ECU7の制御動作を図3により説明する。キ−スイッ
チのオンによりル−チンが起動され、図示しないマイコ
ン内蔵のエンジンコントロ−ルユニット(ECU)も起
動され、それぞれ初期設定がなされる。この時、接点
2、4、6は全て開いている。
【0022】次に、主バッテリ1の容量不足によるエン
ジン起動不能状態を判別し(s100)、不能状態でな
ければ、エンジンコントロ−ルユニット(ECU)とと
もに走行制御ル−チン(S101)に進んで、エンジン
起動、走行制御を行う。この制御についてはもはや周知
であり、かつ、この実施例の要旨でもないので説明を省
略する。
【0023】エンジン起動不能状態の判別は、次の各方
法のどれかを用いて行うことができる。一つの方法は、
実際に走行モータまたはスタ−タモ−タに給電してエン
ジンを起動し、その結果で判別することである。この方
法は確実に判別できるが、主バッテリ1の容量(残留蓄
電量)を減少させるとともに、エンジン始動動作を行う
まで対策を講じることができないという不利をもつ。
【0024】他の方法は、ECU7が主バッテリ1の容
量を算出し、この算出容量とエンジン始動に要するAH
(アンペアアワ−)とを比較してそれを判別することで
ある。バッテリの容量(残留蓄電量)算出はそれに流
出、流入する電流の積算値を算出するなどの方法が周知
であるが、それ自体はこの実施例の要旨ではないので詳
細説明は省略する。
【0025】一方、エンジン起動不能状態であれば、補
機バッテリ3から主バッテリ1への充電を行うように、
警報ランプ13を点灯して、運転者の注意を喚起する。
運転者が警報ランプ13に気付いて、スタ−トスイッチ
9をオンすると、図4〜図5に示すコントローラ50の
ル−チンが起動される。以下、このル−チンを説明す
る。
【0026】まず、スタ−トスイッチ9がt1(2秒)
時間以上オンされたかどうかを判別し(s108)、ス
タ−トスイッチ9がt1時間以上オンされて初めて、ス
タ−トスイッチ9がなんらかの物体の接触などによる誤
動ではなく、確実に運転者により押されたものであると
判定して充電可能を表示するLED11を点灯する(s
110)。 このスタ−トスイッチ9を2秒以上オンさ
せる他の意味について、図6に示すコントローラ50の
ブロック回路図を参照して説明する。
【0027】501は補機バッテリ3から電源電圧を給
電される定電圧回路、502はマイコン、503は低圧
側リレーの駆動コイル、504は定電圧回路502低位
電源端と接地間に介設されるエミッタ接地のトランジス
タ、505は低圧側リレーの駆動コイル503の低位端
と接地間に介設されるエミッタ接地のトランジスタであ
る。
【0028】スタ−トスイッチ9を押すと、定電圧回路
501が作動してマイコン502に電源電圧を給電し、
マイコン502が立ち上がる。ただ、各配線の寄生容量
や素子動作遅れなどのために、スタ−トスイッチ9を押
してからマイコンの動作が確立し、それが自己保持トラ
ンジスタ504をオンさせて、その電源確立を行うには
時間がかかる。そこで、このスタ−トスイッチ9の2秒
間のオンの持続が有効となる。
【0029】次に、充電動作を始めるに当たってキ−ス
イッチがオフされているかどうかを再確認し(s11
2)、なんらかの理由でまだオフされていなければ、S
148へジャンプし、オフされていれば、トランジスタ
505をオンして低圧側リレー(入力リレ−)の接点4
を閉じ、トランジスタ51、52からなるインバ−タ回
路に給電を開始し(s114)、ECU7へそのオンを
指令する。
【0030】ECU7の回路構成を図7のブロック回路
図を参照して説明する。71は補機バッテリ3から電源
電圧を給電される定電圧回路、72はマイコン、73は
定電圧回路71の低位電源端と接地間に介設されるエミ
ッタ接地のトランジスタ、74はトランジスタ73と並
列接続されて、コントローラ50により制御されるエミ
ッタ接地のトランジスタである。75はトランジスタ7
3、74と並列接続されて、キ−スイッチのオンにより
作動するエミッタ接地のトランジスタである。
【0031】この時点(S116)において、キ−スイ
ッチはオフしており、トランジスタ75はオフし、マイ
コン72はオフしている。コントローラ50がトランジ
スタ74をオンすると、定電圧回路71が作動してマイ
コン72に電源電圧を給電し、マイコン72が立ち上が
る。マイコン72は立ち上がると、高圧側リレーの接点
6を閉じ、接点2を開く。
【0032】S118では、立ち上がったECU7から
充電許可を示す信号が入力されているかどうかを調べ
る。ここで、充電許可を示す信号とは、あらかじめEC
U7が記憶する上述したエンジン起動不能状態を意味
し、ここでは主バッテリ1の端子電圧の所定レベル以上
の低下状態を指定するものとする。S118において、
主バッテリ1の端子電圧の所定レベル以上の低下状態を
検出しなければ(充電許可を示す信号が入力されていな
ければ)S144へ進み、入力されていればS120へ
進んで上述した充電動作を行う。
【0033】この充電動作により、主バッテリ1にエン
ジンを始動するに必要十分なアンペアアワ−を蓄積させ
る。具体的には、充電開始から所定の時間t2(ここで
は10分間)が経過するまで電流センサ57でモニタし
ながら定電流充電を実施し、電流センサ57で検出した
電流の積分値がエンジン始動可能な所定のしきい値を超
えればすなわち充電開始から上記所定時間t2が経過す
れば(S122)、充電動作が正常に完了したものとし
て上記充電動作を停止し(S124)、ECU7へ高圧
側リレーの接点6を開くように指令し(s126)、低
圧側リレーの接点4を開き(s128)、ブザ−10を
間欠奏鳴し(S130)、緑ランプ11を点滅させて
(S132)、充電完了を報知する。
【0034】次に、ブザ−10を間欠奏鳴から時間t3
が経過すれば(S134)、ブザ−10を間欠奏鳴を停
止し、コントローラ50の電源を落として(S13
8)、これによりル−チンは自動的に終了する。この電
源を落とす動作について図6を参照して更に説明する。
s138は具体的には、マイコン502がトランジスタ
504をオフする動作を意味する。これにより、定電圧
回路501がオフし、定電圧回路501からマイコン5
02への電源電圧の給電が遮断され、マイコン502が
落ちる。なお、各種配線の寄生容量及び素子動作遅れの
ため、トランジスタ504がオフされてからマイコン5
02が落ちるのは遅れ、かつ、落ちた後、504のベ−
ス電圧は接地電圧となるので、トランジスタ504のオ
フ状態はマイコン504の落ちた後も継続される。
【0035】このようにすることにより、充電完了後の
コントローラ50のdc電力消費を回避し、それによる
補機バッテリ3の容量低下を回避することができる。ま
た、S122にて充電動作を時間t2だけ行っている最
中に、DC−DCコンバ−タ5の上記充電動作の異常が
モニタされ(s140)、異常があればS142へ分岐
して充電の緊急停止を行う(s142)。この異常と
は、ここではたとえば充電電流が所定範囲から逸脱する
ことを意味する。もちろん、他の異常をここで検出して
もよい。
【0036】S142で充電を停止した後は、高圧側リ
レーの接点6を開き(s144)、低圧側リレーの接点
4を開き(s146)、ブザ−10を連続吹鳴し(s1
48)、警報用のLED12を点灯し(s150)、充
電可能(充電中を含む)表示用のLED11を消灯し
(S152)、異常発生を警報する。その後、ブザ−1
0の連続吹鳴開始から所定時間t3(たとえば10秒
間)だけ待機して(s154)、ブザ−10を停止し、
自己電源を落として(s138)、ル−チンを終了す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のハイブリッド電気自動車の充電装置
の一実施例を示すブロック回路図である。
【図2】図1のDC−DCコンバ−タ5の回路図であ
る。
【図3】図1ECU7の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。
【図4】図2のコントローラ50の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。
【図5】図2のコントローラ50の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。
【図6】図2のコントローラ50の回路図である。
【図7】図1のECU7の回路図である。
【符号の説明】
1は主バッテリ(高圧バッテリ)、3は補機バッテリ、
5はDCーDCコンバータ(充電手段)、51、52は
インバータ回路、54は整流回路、50はコントローラ
(制御手段)、4はリレ−(その接点)、9はスタ−ト
スイッチ(手動スタートスイッチ)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02M 3/337 H02M 3/337 D (72)発明者 松前 博 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 梅村 厚 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小島 靖 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン始動モータ及び/または走行動力
    発生用の走行モータに給電する高圧の主バッテリ、低圧
    で駆動される補機に給電する補機バッテリと、前記補機
    バッテリの電力により前記エンジンの始動に必要十分な
    所定の充電レベルまで前記主バッテリを充電する充電手
    段とを備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車
    の充電装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のハイブリッド電気自動車の
    充電装置において、 前記充電手段は、前記充電のたびに前記補機バッテリの
    電力により前記エンジンの始動に必要十分な所定の電力
    量を前記主バッテリへ送電することを特徴とするハイブ
    リッド電気自動車の充電装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のハイブリッド電気自動車の
    充電装置において、 前記充電手段は、前記補機バッテリから給電される直流
    電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、前
    記高周波交流電力を昇圧、整流して前記主バッテリに送
    電する整流回路と、前記インバータ回路をスイッチング
    制御する制御手段と、前記補機バッテリと前記インバ−
    タ回路との間に介設されるリレ−とを備え、 前記制御手段は、前記充電完了後、前記リレ−を遮断す
    ることを特徴とするハイブリッド電気自動車の充電装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1または3記載のハイブリッド電気
    自動車の充電装置において、 前記充電手段は、前記補機バッテリから給電される直流
    電力を高周波交流電力に変換するインバータ回路と、前
    記高周波交流電力を昇圧、整流して前記主バッテリに送
    電する整流回路と、前記インバータ回路をスイッチング
    制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記充電完了後、前記補機バッテリか
    ら自己への電流供給を低減することを特徴とするハイブ
    リッド電気自動車の充電装置。
  5. 【請求項5】請求項3または4記載のハイブリッド電気
    自動車の充電装置において、 前記制御手段は、前記主バッテリの容量が前記エンジン
    の始動に必要十分でないレベルにまで低下した場合に、
    前記充電を行うことを特徴とするハイブリッド電気自動
    車の充電装置。
  6. 【請求項6】請求項3または4記載のハイブリッド電気
    自動車の充電装置において、 前記制御手段は、充電指令用の手動スタートスイッチを
    もち、前記手動スタ−トスイッチの所定時間の導通継続
    時に前記充電を実行することを特徴とするハイブリッド
    電気自動車の充電装置。
  7. 【請求項7】請求項3ないし6のいずれか記載のハイブ
    リッド電気自動車の充電装置において、 前記制御手段は、車両始動用のキ−スイッチのオフを検
    出した場合に前記充電を実行可能とすることを特徴とす
    るハイブリッド電気自動車の充電装置。
JP27896397A 1997-10-13 1997-10-13 ハイブリッド電気自動車の充電装置 Expired - Lifetime JP3448850B2 (ja)

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