(57)【要約】  【課題】電気加熱触媒を備えた車両に搭載される電源の最適化を図り、安定した電力供給を確保する。  【解決手段】電力供給能力の大きい高電圧バッテリ２に接続された４２Ｖ系の配線に、大電力を要する負荷として、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ９、エンジン３の排気管１０に介装された電気加熱触媒１１、ステアリング１２の操舵力をアシストするパワーステアリング装置１３を、それぞれ、リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を介して接続する。これにより、電気加熱触媒１１を十分に加熱しつつ、エンジン始動性を確保し、低電圧バッテリ１側の機器に影響を及ぼすこともなく安定した電力供給を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系にヒータ加熱式の電気加熱触媒を備えた車両の電源装置において、
上記車両の電源を、第１の電圧系統の電源と、この第１の電圧系統よりも高電圧の第２の電圧系統の電源との２つの電源から構成し、
上記第２の電圧系統の電源を、上記電気加熱触媒と上記エンジンを始動させるためのスタータモータとの共有電源とすることを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
エンジン始動時に、上記第２の電圧系統の電圧が設定電圧以下に低下したとき、上記電気加熱触媒への通電を遮断することを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項３】
エンジン始動時に、上記第２の電圧系統の電圧が設定電圧以下に低下したとき、上記電気加熱触媒への通電を遮断すると共に、異常を警告する警報を発することを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項４】
上記第１の電圧系統の電源を、上記車両の制御装置の電源とすることを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項５】
上記電気加熱触媒は、上記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、この触媒の上流側に配設されたヒータとを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項６】
更に、操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置に、上記共有電源から電力を供給することを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系にヒータ加熱式の電気加熱触媒を備えた車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両においては、エンジン始動時の排気ガス浄化を目的として、排気系に電気加熱触媒を備えるものが知られている。この電気加熱触媒は、エンジン始動前に予めバッテリから電力を供給して触媒を加熱することにより、触媒の早期活性化を図るものであるが、大電力を要するため、他の車載機器への電力供給に大きな影響を及ぼし、電源供給が不安定となるばかりでなく、触媒が十分に加熱されずに活性化が遅れる虞がある。
【０００３】
このため、特許文献１には、ヒータ付触媒（電気加熱触媒）を、最初に急速加熱モードでコンデンサから電力を供給して急速に加熱し、その後、保温モードに移行してバッテリから最小限の電力を供給することにより、バッテリの電圧降下を防止して電源装置内の効率を良くする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−４２５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、大電力を要する車載電気負荷は、電気加熱触媒の他にも各種の負荷があり、特許文献１のように電気加熱触媒のためにのみ特別な電源装置を設ける技術では、車両全体として電源の最適化を図ることは困難である。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電気加熱触媒を備えた車両に搭載される電源の最適化を図り、安定した電力供給を確保することのできる車両の電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車両の電源装置は、エンジンの排気系にヒータ加熱式の電気加熱触媒を備えた車両の電源装置において、上記車両の電源を、第１の電圧系統の電源と、この第１の電圧系統よりも高電圧の第２の電圧系統の電源との２つの電源から構成し、上記第２の電圧系統の電源を、上記電気加熱触媒と上記エンジンを始動させるためのスタータモータとの共有電源とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両の電源装置は、車両の電源を２つの電圧系統の電源で構成し、高電圧側の第２の電圧系統の電源を電気加熱触媒とスタータモータとの共有電源とするので、他の車載機器への電力供給に影響が出ることを効果的に防止することができ、車載電源の最適化を図りつつ、安定した電力供給を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施の一形態に係り、図１は車両の電源系統を示すシステム構成図、図２は電気加熱触媒の通電制御処理を示すフローチャートである。
【０００９】
図１において、符号１，２は車両に搭載されるバッテリであり、本形態においては、バッテリ１は公称電圧１２Ｖ（車両運転時電圧１４Ｖ）、バッテリ２は公称電圧３６Ｖ（１２Ｖ×３；車両運転時電圧１４Ｖ×３＝４２Ｖ）のバッテリである。以下、バッテリ１を低電圧バッテリ、バッテリ２を高電圧バッテリと記載し、低電圧バッテリ１の電圧系統（第１の電圧系統）を１４Ｖ系、高電圧バッテリ２の電圧系統（第２の電圧系統）を４２Ｖ系と記載する。
【００１０】
高電圧バッテリ２は、大電力を有する各電気負荷に対する共有電源としての容量を有しており、本形態においては、エンジン３に配設されたモータジェネレータ４によって充電される。モータジェネレータ４は、エンジン３のクランクスプロケット５にベルト６を介して回転軸端部のプーリ７が連結され、エンジン３によって回転されて発電を行うと共に、アイドル停止後の車両発進時にエンジン３を駆動して再始動を行うものであり、インバータ装置８に電気的に接続されている。
【００１１】
インバータ装置８の４２Ｖ側の端子には、高電圧バッテリ２と接続された４２Ｖ系の配線が接続され、この４２Ｖ系の配線には、大電力を要する各負荷が接続されて互いの共有電源とされている。電力を要する負荷としては、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ９、エンジン３の排気管１０に介装されたヒータ加熱式の電気加熱触媒１１、運転者のステアリング１２の操作に対して操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置１３があり、それぞれ、リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３の各リレー接点（常開接点）を介して４２Ｖ系の配線に接続されている。
【００１２】
電気加熱触媒１１は、本形態においては、エンジン３の排気ガスを浄化する触媒１１ａと、この触媒１１ａの直上流側に配設されたハニカム状の通路を有するヒータ１１ｂとを備えて構成され、エンジン冷態時にヒータ１１ｂに通電してヒータ１１ｂを通過する排気ガスを加熱し、触媒１１ａの早期活性化を図る。ヒータ１１ｂは、通常の電気抵抗ヒータであり、４２Ｖ系の高電圧電源を使用することにより、従来の１４系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができ、簡素な構成によりコスト低減を図ることができると共に、バッテリ電圧降下を抑制して他の車載機器への影響を回避することができる。
【００１３】
また、パワーステアリング装置１３は、本形態においては、ステアリング１２の操舵機構に連設された電動モータと、この電動モータを駆動制御する駆動回路を含んで構成され、電動モータの回転トルクによってアシスト力を発生する。このパワーステアリング装置１３に４２Ｖ系の電源を供給することにより、従来の１４系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができるばかりでなく、バッテリ電圧降下による他の負荷への影響を回避しつつ、より大きなアシスト力を得ることができる。
【００１４】
尚、電気加熱触媒１１は、ポーラスな導電体の表面に触媒を担持し、触媒担体を電気抵抗ヒータとして用いるものでも良い。また、パワーステアリング装置１３は、電動ポンプによって発生させた油圧を利用してアシスト力を発生するものでも良い。
【００１５】
電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とは、前者がエンジン３の冷態始動時にのみ電力を必要とするのみ対し、後者は、通常、エンジン始動後の車両走行時に電力を必要としている。従って、電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とは、互いに実使用時期が異なり、同時に使用されることは殆どないことから、スタータモータ９と電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とで高電圧の４２Ｖ系電源を共有化しても、電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とのそれぞれの負荷容量を加算した電源容量を見込むことなく、スタータモータ９と電気加熱触媒１１との同時使用を考慮した電源容量とするだけで良く、電源容量の最適化を図ることができる。
【００１６】
一方、低電圧の１４系の電圧系統としては、インバータ装置８に、４２Ｖ電圧を１４Ｖ電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１４が接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１４に接続される配線には、低電圧バッテリ１が接続されると共に、リレーＲＹ４のリレー接点（常開接点）を介して図示しない各種ランプやオーディオ等の低電圧負荷（１４Ｖ負荷）が接続されている。
【００１７】
以上のインバータ装置８やリレーＲＹ１〜４は、電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを中心として定電圧回路や入出力回路等の周辺回路を含んで構成されるものであり、エンジン３の制御、車両の自動停止及び再始動を実行するアイドルストップ制御、パワーステアリング装置１３を介した操舵アシスト制御、インバータ装置８を介したモータジェネレータ４の制御、主に高電圧バッテリ２の充放電状態の管理等を行う。
【００１８】
尚、図１においては、ＥＣＵ５０は、複数の制御機能を有する単一のユニットとして示しているが、各制御機能を複数のユニットに分散し、互いに通信ラインを介して接続するようにしても良い。
【００１９】
ＥＣＵ５０は、１４Ｖ系の電源が内部の定電圧回路に供給され、所定の安定化された定電圧で動作する。ＥＣＵ５０の入力側には、イグニッションスイッチ１５、スタータスイッチ１６、その他の各種スイッチ類や図示しない各種センサ類からの信号、高電圧バッテリ２のモニタ電圧が入力される。また、ＥＣＵ５０の出力側には、インバータ装置８、リレーＲＹ１〜４、その他、エンジン３に備えられた１４Ｖ動作の各種アクチュエータ類が接続され、更に、４２Ｖ系の電圧をモニタ中に電圧低下等の異常を検知したとき、点灯或は音によって運転者に警報を発するための警報装置１７が接続されている。
【００２０】
車両の運転に際してイグニッションスイッチ１５がＯＮされると、このイグニッションスイッチ１５からのＯＮ信号がＥＣＵ５０で検出され、ＥＣＵ５０において、各種センサ類からの信号に基づいて冷態時か否かが判断される。ＥＣＵ５０によって冷態時と判断されたときには、高電圧バッテリ２と電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂとを接続するリレーＲＹ２のリレーコイルに通電してリレー接点を閉とし、ヒータ１１ｂに通電して触媒１１ａの早期活性化を図る。
【００２１】
その後、スタータスイッチ１６がＯＮされると、このスタータスイッチ１６のＯＮ信号がＥＣＵ５０にて検出され、スタータリレーＲＹ１のリレーコイルに通電して、リレー接点を閉じ、スタータモータ９に通電してエンジン３を始動させる。このとき、スタータモータ９と電気加熱触媒１１とが高電圧バッテリ２を共有電源として、双方に通電されるが、高電圧バッテリ２は、スタータモータ９と電気加熱触媒１１との同時使用を考慮した電源容量を有しており、バッテリ状態が正常であれば、他の車載機器に影響を及ぼすことがない。高電圧バッテリ２の電圧は、ＥＣＵ５０によってモニタされており、エンジン始動時、バッテリ電圧に異常がある場合には、電気加熱触媒１１への通電がカットされ、スタータモータ９への電力供給が優先される。
【００２２】
以下、ＥＣＵ５０による電気加熱触媒１１の通電制御処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
図２の処理は、設定時間毎に実行され、先ず、ステップＳ１において、イグニッションスイッチ（イグニッションＳＷ）１５がＯＮされているか否かを調べる。そして、イグニッションスイッチ１５がＯＮされていない場合には、ステップＳ８にジャンプし、リレーＲＹ２をＯＦＦとして電気加熱触媒１１をＯＦＦ状態（非通電）とし、ルーチンを抜ける。
【００２４】
また、ステップＳ１において、イグニッションスイッチ１５がＯＮされている場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進み、スタータスイッチ（スタータＳＷ）１６がＯＮされてスタータモータ９への通電が開始されたか否かを調べる。その結果、スタータスイッチ１６が未だＯＮされていない場合には、ステップＳ４へジャンプし、スタータスイッチ１６がＯＮされてスタータモータ９が通電されたとき、ステップＳ３へ進む。
【００２５】
ステップＳ３では、高電圧バッテリ２のバッテリ電圧ＶＢＨが設定電圧ＶＳＥＴより高い条件を満足するか否かを調べる。設定電圧ＶＳＥＴは、スタータモータ９と電気加熱触媒１１との双方に同時に通電しても、スタータモータ９がエンジン始動に支障のある回転数まで低下することのない電圧として予め規定されるものであり、高電圧バッテリ２の劣化によるエンジン始動不良を防止するための判定条件となる。
【００２６】
そして、ステップＳ３において、ＶＢＨ≦ＶＳＥＴであり、高電圧バッテリ２の電圧が設定電圧ＶＳＥＴ以下に低下しているときには、ステップＳ３からステップＳ７へ分岐する。ステップＳ７では、バッテリ異常を運転者に警告すべく警報装置１７をＯＮし、次いでステップＳ８へ進んで電気加熱触媒１１をＯＦＦとし、スタータモータ９によるエンジン始動を優先してルーチンを抜ける。
【００２７】
一方、ステップＳ３において、ＶＢＨ＞ＶＳＥＴであり、高電圧バッテリ２の電圧が設定電圧より高く、電気加熱触媒１１とスタータモータ９との双方に通電してもエンジン始動に支障がないときには、ステップＳ３からステップＳ４へ進んで、タイマ値ｃｏｕｎｔが設定時間Ｔを越えているか否かを調べる。このタイマ値は、電気加熱触媒１１の通電時間を計時するため、電気加熱触媒１１の通電開始後にカウントされるものであり、イグニッションスイッチ１６がＯＦＦされたとき、クリアされる。
【００２８】
その結果、Ｔ＞ｃｏｕｎｔであり、設定時間が経過していない場合には、ステップＳ４からステップＳ５へ進んでタイマ値ｃｏｕｎｔをカウントアップし（ｃｏｕｎｔ＝ｃｏｕｎｔ＋１）、ステップＳ６でリレーＲＹ２をＯＮして電気加熱触媒１１をＯＮ（通電）し、ルーチンを抜ける。その後、Ｔ≦ｃｏｕｎｔとなり、電気加熱触媒１１をＯＮしてから設定時間が経過した場合には、ステップＳ４からステップＳ８へ進み、リレーＲＹ２をＯＦＦして電気加熱触媒１１をＯＦＦ（非通電）し、ルーチンを抜ける。以後、イグニッションスイッチ１６がＯＦＦされるまで、Ｔ≦ｃｏｕｎｔの条件が成立して電気加熱触媒１１のＯＦＦ状態が維持される。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、電気加熱触媒１１とスタータモータ９との共有電源を、電力供給能力が高い高電圧バッテリ２としており、電気加熱触媒１１を十分に加熱しつつ、エンジン始動性を確保することができる。また、低電圧バッテリ１側の機器に影響を及ぼすことがないため、低電圧バッテリ１の小型化を図ることが可能であり、車両全体としての電源の最適化を図りつつ、安定した電力供給を確保することができる。
【００３０】
しかも、高電圧バッテリ２が劣化する等して、スタータモータ９と電気加熱触媒１１との双方に十分な電力供給が期待できない場合には、異常発生を運転者に警告すると共に、電気加熱触媒１１への通電をカットしてスタータモータ９の作動を優先させるため、始動不良となる事態を極力回避することが可能となる。
【００３１】
尚、本実施の形態では、モータジェネレータ４を搭載するエンジン３を例に取って説明したが、モータジェネレータではなくオルタネータを備え、オルタネータの整流出力を４２Ｖ系の高電圧バッテリ２、電気加熱触媒１１、パワーステアリング装置１３に供給すると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して１４Ｖ系の低電圧バッテリ１や各負荷に供給するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】車両の電源系統を示すシステム構成図
【図２】電気加熱触媒の通電制御処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３３】
１  低電圧バッテリ
２  高電圧バッテリ
３  エンジン
９  スタータモータ
１１  電気加熱触媒
１１ａ  触媒
１１ｂ  ヒータ
５０  電子制御装置
代理人      弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005240582.tif 000003
【図２】
2005240582.tif 000004