JPWO2014102892A1 - 車両の電源システムおよびそれを備える車両ならびに車両の電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

車両（１００）の電源システムは、主電池（ＭＢ）と、補機電池（ＡＢ）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（３１）と、制御装置（５０）とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ（３１）は、主電池（ＭＢ）と補機電池（ＡＢ）との間で双方向の電力変換を実行可能である。制御装置（５０）は、電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、主電池（ＭＢ）の充電状態と補機電池（ＡＢ）の充電状態との比較結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ（３１）によって主電池（ＭＢ）および補機電池（ＡＢ）の一方を充電するとともに主電池（ＭＢ）および補機電池（ＡＢ）の他方を放電する充放電制御を実行する。

Description

この発明は、車両の電源システムおよびそれを備える車両ならびに車両の電源システムの制御方法に関し、特に、複数の蓄電装置を備える車両の電源システムおよびそれを備える車両ならびに車両の電源システムの制御方法に関する。

特開２００７−１３７２７５号公報（特許文献１）は、高圧バッテリと、低圧バッテリとが搭載されているハイブリッド車両を開示している。このハイブリッド車両には、高圧バッテリの電圧を低圧バッテリの充電電圧に変換する電圧変換器が設けられる。そして、車両駐車時に、高圧バッテリからの電力を受けて低圧バッテリが充電される。これにより、低圧バッテリのバッテリ上がりによって車両の起動が不可能となることを防止することができる（特許文献１参照）。

特開２００７−１３７２７５号公報 特開２０１０−１７２１３８号公報 特開２００６−３０４３９３号公報

しかしながら、車両駐車時に高圧バッテリの蓄電電力が低下すると、走行のための電力を供給することができない場合がある。この場合、低圧バッテリに電力が蓄えられているにも拘わらず、走行できない可能性がある。したがって、高圧バッテリおよび低圧バッテリのいずれかにバッテリ上がりが発生すると、車両が走行不可能な状態となる。

それゆえに、この発明の目的は、走行用の蓄電装置と補機用の蓄電装置とを備える電源システムが搭載された車両において、車両を走行可能な状態とすることができる駐車期間を延ばすことである。

この発明によれば、車両の電源システムは、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置と、コンバータと、制御装置とを備える。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。第２の蓄電装置は、車両の補機負荷に供給するための電力を蓄える。コンバータは、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置との間で双方向の電力変換を実行可能である。制御装置は、電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、第１の蓄電装置の充電状態と第２の蓄電装置の充電状態との比較結果に基づいて、コンバータによって第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の一方を充電するとともに第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の他方を放電する充放電制御を実行する。

好ましくは、制御装置は、充放電制御の実行時に、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が小さくなるようにコンバータを制御する。

好ましくは、第１の蓄電装置の充電状態は、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた第１の蓄電装置の放置可能期間である。第２の蓄電装置の充電状態は、第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた第２の蓄電装置の放置可能期間である。

好ましくは、制御装置は、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が予め定められた値を下回ったときに、充放電制御を終了する。

好ましくは、制御装置は、充放電制御の実行中に、所定の条件が成立したときには充放電制御を中止する。

好ましくは、上記所定の条件は、ドアの開放、エンジンフードの開放、ドアロックの解除、ブレーキペダルの踏み込み、オートアラームシステムの警報状態、リモートキーの接近の少なくとも１つが検出されたときに成立する。

好ましくは、制御装置は、充放電制御が中止されたときに、第１の蓄電装置の放置可能期間および第２の蓄電装置の放置可能期間を算出し、第１の蓄電装置の放置可能期間および第２の蓄電装置の放置可能期間と予め定められた期間とを比較した結果に基づいて、次回の充放電制御までに第１の蓄電装置の蓄電電力および第２の蓄電装置の蓄電電力がなくならないように、充放電制御の開始時間を設定する。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムを備える。
また、この発明によれば、車両の電源システムは、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置と、コンバータとを含む。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。第２の蓄電装置は、車両の補機負荷に供給するための電力を蓄える。コンバータは、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置との間で双方向の電力変換を実行可能である。電源システムの制御方法は、車両の電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、第１の蓄電装置の充電状態と第２の蓄電装置の充電状態との比較結果に基づいて、コンバータによって第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の一方を充電するとともに第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の他方を放電する充放電制御を実行するステップを含む。

好ましくは、充放電制御を実行するステップは、充放電制御の実行時に、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が小さくなるようにコンバータを制御するステップを含む。

好ましくは、第１の蓄電装置の充電状態は、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた第１の蓄電装置の放置可能期間である。第２の蓄電装置の充電状態は、第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた第２の蓄電装置の放置可能期間である。

好ましくは、充放電制御を実行するステップは、第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が予め定められた値を下回ったときに、充放電制御を終了するステップを含む。

好ましくは、充放電制御を実行するステップは、充放電制御の実行中に、所定の条件が成立したときには充放電制御を中止するステップを含む。

好ましくは、上記所定の条件は、ドアの開放、エンジンフードの開放、ドアロックの解除、ブレーキペダルの踏み込み、オートアラームシステムの警報状態、リモートキーの接近の少なくとも１つが検出されたときに成立する。

好ましくは、充放電制御を実行するステップは、充放電制御が中止されたときに、第１の蓄電装置の放置可能期間および第２の蓄電装置の放置可能期間を算出するステップと、第１の蓄電装置の放置可能期間および第２の蓄電装置の放置可能期間と予め定められた期間とを比較した結果に基づいて、次回の充放電制御までに第１の蓄電装置の蓄電電力および第２の蓄電装置の蓄電電力がなくならないように、充放電制御の開始時間を設定するステップとを含む。

この発明においては、車両の電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、第１の蓄電装置の充電状態と第２の蓄電装置の充電状態との比較結果に基づいてコンバータによって第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の一方を充電するとともに第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の他方を放電する充放電制御が実行される。これにより、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置の蓄電電力の配分を調整することによって、第１の蓄電装置の蓄電電力および第２の蓄電装置の蓄電電力の一方のみがなくなることを抑制することができる。したがって、この発明によれば、走行用の蓄電装置と補機用の蓄電装置とを備える電源システムが搭載された車両において、車両を走行可能な状態とすることができる駐車期間を延ばすことができる。

この発明の実施の形態による電源システムが搭載された車両の全体構成図である。 図１に示す制御装置の構成を示す図である。 図１に示す制御装置により実行される充放電制御の処理手順を説明するフローチャートである。 図１に示す制御装置により実行される充放電制御の処理手順を説明するフローチャートである。 図４のステップＳ１５の次回タイマ起動条件設定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電源システムが搭載された車両の全体構成図である。図１を参照して、車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、車輪６と、主電池ＭＢと、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧと、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０とを含む。車両１００は、補機電池ＡＢと、補機負荷３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、制御装置５０と、電圧センサ６１と、電流センサ６２と、センサ部７１とをさらに含む。車両１００は、システム起動スイッチ８１と、ドア開閉検出センサ８２と、エンジンフード開閉検出センサ８３と、ブレーキペダルストロークセンサ８４と、オートアラームシステム８５と、リモートキー８６とをさらに含む。

車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２が発生した駆動力は、車輪６へ伝達される。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン２は、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を制御装置５０からの信号によって電気的に制御可能に構成されている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン２を始動することが可能な回転電機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力は、主電池ＭＢを充電するために用いることができ、モータジェネレータＭＧ２の駆動に用いることもできる。モータジェネレータＭＧ２は、主として車両１００の車輪６を駆動する回転電機として用いられる。

動力分割装置４は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。サンギヤは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアは、エンジン２のクランクシャフトに連結される。リングギヤは、駆動軸に連結される。動力分割装置４は、エンジン２の駆動力をモータジェネレータＭＧ１の回転軸に伝達される動力と、駆動軸に伝達される動力とに分割する。駆動軸は、車輪６へ駆動力を伝達する。駆動軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸にも連結される。

主電池ＭＢは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、あるいはキャパシタなどによって構成される。主電池ＭＢは、ＰＣＵ２０へ電力を供給し、また、電力回生時には、ＰＣＵ２０からの電力によって充電される。ここで、主電池ＭＢの蓄電電力は、エンジン２を始動するときにモータジェネレータＭＧ１を駆動するために用いられる。このため、主電池ＭＢの蓄電電力が低下すると、エンジン２の始動が困難となる。さらに、主電池ＭＢの蓄電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１によって補機電池ＡＢを充電するために用いることができる。

システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置５０からの信号に基づいて主電池ＭＢとＰＣＵ２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ３１との間の導通／非導通を切替える。

ＰＣＵ２０は、コンバータ２１と、インバータ２２，２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。コンバータ２１は、制御装置５０からの制御信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬと正極線ＰＬ２および負極線ＮＬとの間で電力変換を行なう。

インバータ２２，２３は、互いに並列して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに接続される。インバータ２２は、制御装置５０からの信号ＰＷＩ１に基づいてコンバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。インバータ２３は、制御装置５０からの信号ＰＷＩ２に基づいてコンバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬの間に設けられ、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬの間に設けられ、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ間の電圧変動を減少させる。

補機負荷３０は、補機電池ＡＢから電力の供給を受けて動作する電気機器である。補機電池ＡＢは、補機負荷３０および制御装置５０へ供給するための電力を蓄える蓄電要素である。補機電池ＡＢは、主電池ＭＢよりも低い電圧を出力するように構成される。補機電池ＡＢは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１によって充電される。ここで、補機電池ＡＢは制御装置５０が動作するための電力を供給するため、補機電池ＡＢの蓄電電力が低下すると、車両１００の起動が困難となる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、主電池ＭＢと補機電池ＡＢとの間での双方向の電力変換が可能に構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて動作する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、補機電池ＡＢが充電される場合に、主電池ＭＢから給電された電力を用いて補機電池ＡＢを充電する。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、主電池ＭＢが充電される場合に、補機電池ＡＢから給電された電力を用いて主電池ＭＢを充電する。

電圧センサ６１は、主電池ＭＢの端子間の電圧ＶＢを検出して制御装置５０へ出力する。電流センサ６２は、主電池ＭＢに流れる電流ＩＢを検出して制御装置５０へ出力する。センサ部７１は、補機電池ＡＢの端子間の電圧ＶＡおよび補機電池ＡＢに流れる電流ＩＡを検出して制御装置５０へ出力する。

制御装置５０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

制御装置５０は、電圧センサ６１から電圧ＶＢを受け、電流センサ６２から電流ＩＢを受ける。制御装置５０は、電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて主電池ＭＢの充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。制御装置５０は、センサ部７１から電圧ＶＡおよび電流ＩＡを受ける。制御装置５０は、電圧ＶＡおよび電流ＩＡに基づいて補機電池ＡＢの充電状態を示すＳＯＣを算出する。

制御装置５０は、システム起動スイッチ８１、ドア開閉検出センサ８２、エンジンフード開閉検出センサ８３、ブレーキペダルストロークセンサ８４、オートアラームシステム８５、リモートキー８６からの信号を受け、車両１００の状態を判断する。

制御装置５０は、ＰＣＵ２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ３１を制御するための制御信号を生成して出力する。ここで、制御装置５０は、補機電池ＡＢから供給される電力によって動作する。車両１００の運転中においては補機電池ＡＢの蓄電電力が低下しないように維持されるが、車両１００を長期間に渡って駐車するような場合には、自然放電などによって補機電池ＡＢに蓄えられた電力が徐々に減少する。

そこで、車両１００の駐車中において、制御装置５０は、補機電池ＡＢの蓄電電力が車両１００を起動するために必要な量を下回らないように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を作動させ、主電池ＭＢから補機電池ＡＢへの充電を実行することが考えられる。例えば、駐車時間が所定時間（たとえば１０日間）継続するごとに、補機電池ＡＢが所定時間（たとえば１０分間）自動的に充電されるなどである。

しかしながら、補機電池ＡＢに十分な電力が蓄えられているにも拘わらず、主電池ＭＢに蓄えられている電力が低い場合には、車両１００を走行可能な状態とすることができないときがある。具体的には、エンジン２を始動するためには、モータジェネレータＭＧ１を駆動する必要がある。モータジェネレータＭＧ１は主電池ＭＢからの電力によって動作するため、主電池ＭＢの蓄電電力が低下するとエンジン２の始動が困難となる。このように、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢのいずれかにバッテリ上がりが生じると、車両１００を走行可能な状態とすることができない。

そこで、本実施の形態では、制御装置５０は、車両の電源システムに対する停止指令が入力されてから所定期間が経過すると、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との比較結果に基づいて主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの一方を充電するとともに主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの他方を放電する充放電制御を実行する。これにより、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの蓄電電力の配分を調整することによって、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの一方のみにバッテリ上がりが生じることを抑制することができる。以下、この充放電制御の内容を詳しく説明する。

図２は、図１に示す制御装置５０のより詳細な構成を示す図である。図２を参照して、制御装置５０は、タイマＩＣ（Integrated Circuit）５１と、照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５２と、ボデーＥＣＵ５３と、ＨＶ統合ＥＣＵ５４と、ＭＧ−ＥＣＵ５５と、電池ＥＣＵ５６と、スイッチＩＧＣＴ１，ＩＧＣＴ２とを含む。

制御装置５０は、補機電池ＡＢから電源電圧が供給される。この電源電圧は、タイマＩＣ５１および照合ＥＣＵ５２には常時供給されているが、ＨＶ統合ＥＣＵ５４およびＭＧ−ＥＣＵ５５には、それぞれスイッチＩＧＣＴ１およびＩＧＣＴ２を介して供給される。スイッチＩＧＣＴ１およびＩＧＣＴ２は、リレーのような機械的なものでも、トランジスタのような半導体素子を用いるものでも良い。

照合ＥＣＵ５２およびスイッチＩＧＣＴ１，ＩＧＣＴ２は、ＨＶ統合ＥＣＵ５４およびＭＧ−ＥＣＵ５５に対する電源供給を制御する電源制御部５７として動作する。

照合ＥＣＵ５２は、リモートキー８６からの信号が車両に適合するものであるか否かを照合する。照合結果が適合を示す場合には、照合ＥＣＵ５２はスイッチＩＧＣＴ１を導通させて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４に電源を供給し、その結果ＨＶ統合ＥＣＵ５４は起動する。この場合には、車室内の各種操作部の操作によって車両を動かすことが可能となる。

ボデーＥＣＵ５３は、車室内の操作部（スタートスイッチなど）の状態などを含む車両状態を検出してＨＶ統合ＥＣＵ５４に送信する。

電池ＥＣＵ５６は、主電池ＭＢの電流ＩＢ、電圧ＶＢを監視し、充電状態ＳＯＣを含む電池状態を検出してＨＶ統合ＥＣＵ５４に送信する。

ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ボデーＥＣＵ５３から送信された車両状態、電池ＥＣＵ５６から送信された電池状態などに基づいて、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧおよびＭＧ−ＥＣＵ５５を制御する。

ＭＧ−ＥＣＵ５５は、ＨＶ統合ＥＣＵ５４の制御の下で、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ならびに図１に示すインバータ２２，２３およびコンバータ２１を制御する。

このように、補機電池ＡＢは、車両の制御用の電源として重要な役割を果たしている。補機電池ＡＢがバッテリ上がりを起こすと、車両が起動できなくなる。そこで、長時間駐車して車両のシステムが起動されない場合には、時間の経過に伴って自然放電などで蓄電量が減少した補機バッテリを回復させる必要がある。

タイマＩＣ５１は、図１に示すシステム起動スイッチ８１などの操作によって車両システムがオフ状態になってから、内蔵するメモリに設定された所定時間が経過すると、起動指令を照合ＥＣＵ５２に出力する。

照合ＥＣＵ５２は、起動指令をタイマＩＣから受けた場合には、リモートキー８６からの信号が無いときであってもスイッチＩＧＣＴ１を導通させて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４に電源を供給し、その結果ＨＶ統合ＥＣＵ５４は起動する。この場合にはＨＶ統合ＥＣＵ５４は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ、スイッチＩＧＣＴ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を操作することによって充放電制御を実行する。

ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、タイマＩＣ５１のメモリに記憶された設定値を必要に応じて書き換えることができる。これによって、充電が途中で中止された場合などに補機電池ＡＢにバッテリ上がりが発生しないように充放電充電を実行させることができる。

なお、図２に示したのは、制御装置５０の構成の一例であり、種々の変形が可能である。図２では複数のＥＣＵを含んでいるが、ＥＣＵは統合をさらに進めてより少ない数のＥＣＵで制御装置５０を構成しても良いし、逆により多い数のＥＣＵで制御装置５０を構成しても良い。

図３および図４は、図１に示す制御装置５０により実行される充放電制御の処理手順を説明するフローチャートである。図３および図４とともに図２を参照して、ユーザによってシステム起動スイッチがオフされる（ＩＧオフ）と、タイマＩＣ５１は、駐車時間を計測するための駐車時間タイマをリセットする（ステップＳ１）。

続いて、タイマＩＣ５１は、駐車時間タイマをカウントアップする（ステップＳ２）。次に、タイマＩＣ５１は、タイマリセット要件が成立したが否かを判定する（ステップＳ３）。

タイマリセット要件は、たとえば、図１のシステム起動スイッチ８１が操作され車両システムの状態がオン（ＩＧオン）状態に遷移したり、車両外部の電源によって主電池ＭＢが充電されたりすることを含む。ステップＳ３においてタイマリセット要件が成立したと判定されたときは（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ１に処理が戻りタイマＩＣ５１の駐車時間タイマがリセットされる。

ステップＳ３においてタイマリセット要件が成立しないと判定されたときは（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、タイマＩＣ５１は、カウントアップしている駐車時間タイマの値（以下、「カウント値」と称する）が、メモリに設定された所定値（たとえば、１０日間に相当する値）と一致したか（または超えたか）否かを判定する。すなわち、ステップＳ４では、所定の期間（たとえば、１０日間）駐車状態で車両が放置されたか否かが判定される。

ステップＳ４においてカウント値が所定値と一致しない（所定値を超えない）と判定されたときは（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ２に処理が戻り駐車時間タイマのカウントアップが継続される。一方、ステップＳ４においてカウント値が所定値と一致した（または所定値を超えた）と判定されたときは（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ５に処理が進む。

ステップＳ５では、タイマＩＣ５１は、照合ＥＣＵ５２にシステム起動指令を出力する。照合ＥＣＵ５２は、システム起動指令に応答して、スイッチＩＧＣＴ１，ＩＧＣＴ２を導通させる。これにより、ＨＶ統合ＥＣＵ５４およびＭＧ−ＥＣＵ５５が起動する。

続いて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの状態を検出する（ステップＳ６）。具体的には、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの残電力量を検出する。なお、残電力量は、ＳＯＣまたは駐車時間に基づいて推定することができる。

続いて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの状態が異常であるか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの残電力量が所定の範囲にない場合に異常であると判定する。ステップＳ７において主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの状態が異常であると判定されたときは（ステップＳ７においてＮＯ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を停止させる指令をＭＧ−ＥＣＵ５５に送信する（ステップＳ１４）。

ステップＳ７において主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの状態が異常でないと判定されたときは（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの放置可能日数を算出する（ステップＳ８）。具体的には、主電池ＭＢの放置可能日数は、次式にて算出することができる。

主電池ＭＢの放置可能日数＝主電池ＭＢの残電力量［Ｗｈ］／自己放電量［Ｗｈ／ｄａｙ］ …（１）
なお、自己放電量は、予め定数またはマップとしてＨＶ統合ＥＣＵ５４に記憶される。

また、補機電池ＡＢの放置可能日数は、次式にて算出することができる。
補機電池ＡＢの放置可能日数＝補機電池ＡＢの残電力量［Ｗｈ］／暗電力量［Ｗｈ／ｄａｙ］ …（２）
なお、暗電力量は、予め見積もられた暗電流値に基づいて定数としてＨＶ統合ＥＣＵ５４に記憶される。

続いて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との差が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９において主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との差が所定値以下であると判定されたときは（ステップＳ９においてＮＯ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を停止させる指令をＭＧ−ＥＣＵ５５に送信する（ステップＳ１４）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の作動回数を低減することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１で発生する電力損失を低減することができる。

ステップＳ９において主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との差が所定値よりも大きいと判定されたときは（ステップＳ９においてＹＥＳ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢの放置可能日数が補機電池ＡＢの放置可能日数よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において主電池ＭＢの放置可能日数が補機電池ＡＢの放置可能日数よりも大きいと判定されたときは（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が主電池ＭＢの電力を用いて補機電池ＡＢを充電するように指令をＭＧ−ＥＣＵ５５へ出力する（ステップＳ１１）。その指令に先立って、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを導通させ主電池ＭＢとＤＣ／ＤＣコンバータ３１とを接続する。

ステップＳ１０において主電池ＭＢの放置可能日数が補機電池ＡＢの放置可能日数以下であると判定されたときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が補機電池ＡＢの電力を用いて主電池ＭＢを充電するように指令をＭＧ−ＥＣＵ５５へ出力する（ステップＳ１２）。その指令に先立って、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを導通させ主電池ＭＢとＤＣ／ＤＣコンバータ３１とを接続する。

このように、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との差が小さくなるように充放電制御が実行される。これにより、車両を走行可能な状態とすることができる駐車期間を延ばすことができる。

続いて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、充電終了要件が成立したか否かを判断する（ステップＳ１３）。充電終了要件とは、たとえば、車両のいずれかのドアが開いた、または、充放電時間が所定時間（たとえば１０分間）以上継続した、または主電池ＭＢまたは補機電池ＡＢのＳＯＣが所定値より低下した、等が該当する。ここで、所定時間（たとえば１０分間）は、ステップＳ４の所定値（たとえば１０日間に相当する値）と関連して決定されており、たとえば、１０日間の自然放電分を充電するために十分な時間が１０分間である場合に、所定値（１０日）に対して所定時間（１０分）と決定される。

また、ドアが開いたことを充電終了要件の一例として記載したが、他にもエンジンフードが開いた場合、ドアロックが解除された場合、ブレーキペダルが踏まれた場合、オートアラームシステムが警報状態になった場合、リモートキーが検出された場合などが充電終了要件とされても良い。これらのいずれの場合も、ユーザが車両を触っているか、車両近くにいるか、警報作動により車両近くに来ると見込まれるかであるので、ユーザによって車両システムが起動される可能性が高いと考えられる。このように充電終了要件を設けることにより、充放電制御を安全に実行することができる。

ステップＳ１３において充電終了要件が成立したと判定されたときは（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理が進む一方で、ステップＳ１３において充電終了要件が成立しないと判定されたときは（ステップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ６に処理が戻り充放電制御が継続される。

ステップＳ１４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を停止させる指令をＨＶ統合ＥＣＵ５４がＭＧ−ＥＣＵ５５に送信する。

続いて、ステップＳ１５では、次回タイマ起動条件の設定処理が実行される。具体的には、充放電が途中で中止されたり、充放電が開始されなかったりした場合には、主電池ＭＢまたは補機電池ＡＢのバッテリ上がりをできるだけ回避するように、次回の充放電処理の起動タイミングを設定する。ステップＳ１５の設定処理が終了すると図３および図４のフローチャートの処理が終了となる。

図５は、図４のステップＳ１５のタイマ起動条件設定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理により、充放電が途中終了した場合には、できるだけ主電池ＭＢまたは補機電池ＡＢのバッテリ上がりを回避できるように次回の充放電のタイミングが設定される。

図５とともに図２を参照して、ステップＳ１６において、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの残容量がともにないか否かを判定する。ステップＳ１６において主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの残容量がともにないと判定されたときは（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、起動タイマの設定をしない（ステップＳ２１）。

ステップＳ１６において主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの残容量がともにないと判定されないときは（ステップＳ１６においてＮＯ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、ステップＳ８と同様に、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの放置可能日数を算出する（ステップＳ１７）。

続いて、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、主電池ＭＢの放置可能日数および補機電池ＡＢの放置可能日数のうちの短い方の日数が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において主電池ＭＢの放置可能日数および補機電池ＡＢの放置可能日数のうちの短い方の日数が所定値よりも大きいと判定されたときは（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、起動タイマ設定を初期化する（ステップＳ１９）。具体的には、図３のステップＳ４で使用される所定値が初期値（たとえば１０日間）に設定される。したがって、放置可能日数が所定値よりも長い限りは、所定値に対応する間隔（たとえば１０日間隔）で充放電が実行される。

ステップＳ１８において主電池ＭＢの放置可能日数および補機電池ＡＢの放置可能日数のうちの短い方の日数が所定値以下であると判定されたときは（ステップＳ１８においてＮＯ）、ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、起動タイマ設定を主電池ＭＢの放置可能日数および補機電池ＡＢの放置可能日数のうちの短い方の日数に設定する。これにより、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢのいずれかがバッテリ上がりの状態となる前に、次回の充放電制御を開始することができる。

以上のように、この実施の形態においては、車両の電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との比較結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３１によって主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの一方を充電するとともに主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの他方を放電する充放電制御が実行される。これにより、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの蓄電電力の配分を調整することによって、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの一方のみにバッテリ上がりが生じることを抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、主電池ＭＢと補機電池ＡＢとを備える電源システムが搭載された車両において、車両を走行可能な状態とすることができる駐車期間を延ばすことができる。

また、この実施の形態においては、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数とを比較することによって充放電制御が実行される。これにより、主電池ＭＢの容量と補機電池ＡＢの容量が異なる場合であっても、同一のパラメータを用いて比較することができる。

また、この実施の形態においては、主電池ＭＢの放置可能日数と補機電池ＡＢの放置可能日数との差が予め定められた値を下回ったときに、充放電制御が終了する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の作動回数を低減することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１で発生する電力損失を低減することができる。

また、この実施の形態においては、充電終了要件が成立したときに充放電を終了する。これにより、充放電制御を安全に実行することができる。

また、この実施の形態においては、充放電制御が中止されたときに、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの放置可能日数が算出され、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの放置可能日数と予め定められた期間とを比較した結果に基づいて、次回の充放電制御までに主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢのバッテリ上がりが発生しないように、充放電制御の開始時間が設定される。これにより、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢのいずれかがバッテリ上がりの状態となる前に、次回の充放電制御を開始することができる。

なお、上記において、車両は、エンジン２を搭載したハイブリッド車両としたが、この発明の適用範囲は、上記のようなハイブリッド車両に限定されるものではなく、エンジンを搭載しない電気自動車や、エネルギー源として燃料電池をさらに搭載した燃料電池車等も含むものである。

また、上記において、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの放置可能日数を比較するものとしたが、放置可能日数に代えて、放置可能な期間の長さを表すパラメータを用いることができる。また、放置可能日数に代えて、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの充電状態を示す状態量を用いることができる。主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢの充電状態を示す状態量は、たとえば、主電池ＭＢおよび補機電池ＡＢのＳＯＣ、または電圧値などのバッテリの容量を測定することができる値である。

なお、上記において、主電池ＭＢは、この発明における「第１の蓄電装置」の一実施例に対応し、補機電池ＡＢは、この発明における「第２の蓄電装置」の一実施例に対応する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、この発明における「コンバータ」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ エンジン、４ 動力分割装置、６ 車輪、２０ ＰＣＵ、２１ コンバータ、２２，２３ インバータ、３０ 補機負荷、３１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４ コネクタ、５０ 制御装置、５１ タイマＩＣ、５２ 照合ＥＣＵ、５３ ボデーＥＣＵ、５４ 統合ＥＣＵ、５５ ＭＧ−ＥＣＵ、５６ 電池ＥＣＵ、５７ 電源制御部、６１ 電圧センサ、６２ 電流センサ、７１ センサ部、８１ システム起動スイッチ、８２ ドア開閉検出センサ、８３ エンジンフード開閉検出センサ、８４ ブレーキペダルストロークセンサ、８５ オートアラームシステム、８６ リモートキー、１００ 車両、ＭＢ 主電池、ＡＢ 補機電池、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＩＧＣＴ１，ＩＧＣＴ２ スイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ システムメインリレー。

ＨＶ統合ＥＣＵ５４は、タイマＩＣ５１のメモリに記憶された設定値を必要に応じて書き換えることができる。これによって、充電が途中で中止された場合などに補機電池ＡＢにバッテリ上がりが発生しないように充放電制御を実行させることができる。

Claims (15)

1. 車両の電源システムであって、
   走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   前記車両の補機負荷に供給するための電力を蓄える第２の蓄電装置と、
   前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間で双方向の電力変換を実行可能なコンバータと、
   前記電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、前記第１の蓄電装置の充電状態と前記第２の蓄電装置の充電状態との比較結果に基づいて、前記コンバータによって前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の一方を充電するとともに前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の他方を放電する充放電制御を実行する制御装置とを備える、車両の電源システム。
2. 前記制御装置は、前記充放電制御の実行時に、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が小さくなるように前記コンバータを制御する、請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記第１の蓄電装置の充電状態は、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた前記第１の蓄電装置の放置可能期間であり、
   前記第２の蓄電装置の充電状態は、前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた前記第２の蓄電装置の放置可能期間である、請求項１または２に記載の車両の電源システム。
4. 前記制御装置は、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が予め定められた値を下回ったときに、前記充放電制御を終了する、請求項１に記載の車両の電源システム。
5. 前記制御装置は、前記充放電制御の実行中に、所定の条件が成立したときには前記充放電制御を中止する、請求項１に記載の車両の電源システム。
6. 前記所定の条件は、ドアの開放、エンジンフードの開放、ドアロックの解除、ブレーキペダルの踏み込み、オートアラームシステムの警報状態、リモートキーの接近の少なくとも１つが検出されたときに成立する、請求項５に記載の車両の電源システム。
7. 前記制御装置は、前記充放電制御が中止されたときに、前記第１の蓄電装置の放置可能期間および前記第２の蓄電装置の放置可能期間を算出し、前記第１の蓄電装置の放置可能期間および前記第２の蓄電装置の放置可能期間と前記予め定められた期間とを比較した結果に基づいて、次回の充放電制御までに前記第１の蓄電装置の蓄電電力および前記第２の蓄電装置の蓄電電力がなくならないように、前記充放電制御の開始時間を設定する、請求項５または６に記載の車両の電源システム。
8. 請求項１に記載の電源システムを備える車両。
9. 車両の電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   前記車両の補機負荷に供給するための電力を蓄える第２の蓄電装置と、
   前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間で双方向の電力変換を実行可能なコンバータとを含み、
   前記制御方法は、
   前記電源システムに対する停止指令が入力されてから予め定められた期間が経過すると、前記第１の蓄電装置の充電状態と前記第２の蓄電装置の充電状態との比較結果に基づいて、前記コンバータによって前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の一方を充電するとともに前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の他方を放電する充放電制御を実行するステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
10. 前記充放電制御を実行するステップは、前記充放電制御の実行時に、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が小さくなるように前記コンバータを制御するステップを含む、請求項９に記載の車両の電源システムの制御方法。
11. 前記第１の蓄電装置の充電状態は、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた前記第１の蓄電装置の放置可能期間であり、
    前記第２の蓄電装置の充電状態は、前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量に応じた前記第２の蓄電装置の放置可能期間である、請求項９または１０に記載の車両の電源システムの制御方法。
12. 前記充放電制御を実行するステップは、前記第１の蓄電装置の充電状態を示す状態量と前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量との差が予め定められた値を下回ったときに、前記充放電制御を終了するステップを含む、請求項９に記載の車両の電源システムの制御方法。
13. 前記充放電制御を実行するステップは、前記充放電制御の実行中に、所定の条件が成立したときには前記充放電制御を中止するステップを含む、請求項９に記載の車両の電源システムの制御方法。
14. 前記所定の条件は、ドアの開放、エンジンフードの開放、ドアロックの解除、ブレーキペダルの踏み込み、オートアラームシステムの警報状態、リモートキーの接近の少なくとも１つが検出されたときに成立する、請求項１３に記載の車両の電源システムの制御方法。
15. 前記充放電制御を実行するステップは、
    前記充放電制御が中止されたときに、前記第１の蓄電装置の放置可能期間および前記第２の蓄電装置の放置可能期間を算出するステップと、
    前記第１の蓄電装置の放置可能期間および前記第２の蓄電装置の放置可能期間と前記予め定められた期間とを比較した結果に基づいて、次回の充放電制御までに前記第１の蓄電装置の蓄電電力および前記第２の蓄電装置の蓄電電力がなくならないように、前記充放電制御の開始時間を設定するステップとを含む、請求項１３または１４に記載の車両の電源システムの制御方法。

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