(57)【要約】【課題】キャパシタを搭載し、かつ電源投入時の接続部の寿命が改善された車両駆動用電源システムを提供する。【解決手段】車両駆動用電源システムは、昇圧コンバータ１２およびシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧの制御を行なう制御装置３０を備える。制御装置３０は、電源システムを停止させる際のキャパシタ４０の設定電圧を電源システムの起動頻度に応じて決定し、昇圧コンバータ１２に設定電圧を発生させてキャパシタ４０の電圧を設定電圧にした後にシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧに対して切離し指示を行なう。制御装置３０は、電源システムを停止させる際のキャパシタ４０の温度にさらに応じて設定電圧を決定する。制御装置３０は、起動頻度が低い程、設定電圧を高く決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用電源システムであって、
二次電池と、
前記二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、
前記電圧変換器で昇圧された電圧が電極間に印加されるキャパシタと、
前記キャパシタと前記電圧変換器の出力との間に設けられ、前記キャパシタと前記電圧変換器との接続及び切離しを行なう接続部と、
前記電圧変換器および前記接続部の制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電源システムを停止させる際の前記キャパシタの設定電圧を前記電源システムの起動頻度に応じて決定し、前記電圧変換器に前記設定電圧を発生させて前記キャパシタの電圧を前記設定電圧にした後に前記接続部に対して切離し指示を行なう、車両駆動用電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電源システムを停止させる際の前記キャパシタの温度にさらに応じて前記設定電圧を決定する、請求項１に記載の車両駆動用電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記起動頻度が低い程、前記設定電圧を高く決定する、請求項１または２に記載の車両駆動用電源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記起動頻度が高い程、前記設定電圧を低く決定する、請求項１または２に記載の車両駆動用電源システム。
【請求項５】
前記キャパシタは、
直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両駆動用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両駆動用電源システムに関し、特に二次電池とキャパシタとを備える車両駆動用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動力源としてモータを備える電気自動車およびハイブリッド車両が近年注目されている。たとえば、特開２００５−１６０２７１号公報（特許文献１）は、このようなハイブリッド車両の二次電池とキャパシタを含む車両の電源装置において、システム停止時にキャパシタに蓄電されている電気エネルギをバッテリに充電する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００５−１６０２７１号公報
【特許文献２】特開２００４−９６９４５号公報
【特許文献３】特開平９−２５８６４号公報
【特許文献４】特開２００５−３０２４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
蓄電装置にキャパシタを含まないハイブリッド車両等では、モータに電力を供給するために比較的電圧の高いバッテリが搭載されており、バッテリとモータとの間には電源の接続および遮断を行なうためにリレーが配置されている。
【０００４】
そして、運転者がイグニッションキースイッチ等によりシステム起動指示を行なうとリレーが導通されてモータを駆動するインバータに電力が供給され車両は走行可能状態となる。
【０００５】
しかしながら、蓄電用の大容量のキャパシタを搭載する場合には、システム起動時にキャパシタに向けて流れる突入電流が大きくなる。システム起動時にリレーをオンする際に大電流が流れると可動接点と固定接点との間に放電が発生して接点が溶着する場合がある。リレー接点が溶着した場合には、システム停止指示を受けても電源を遮断できないという問題が発生する。このような問題点について、特開２００５−１６０２７１号公報（特許文献１）は改善の余地がある。
【０００６】
この発明の目的は、キャパシタを搭載し、かつ電源投入時の接続部の寿命が改善された車両駆動用電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、要約すると、車両駆動用電源システムであって、二次電池と、二次電池の電圧を昇圧する電圧変換器と、電圧変換器で昇圧された電圧が電極間に印加されるキャパシタと、キャパシタと電圧変換器の出力との間に設けられ、キャパシタと電圧変換器との接続及び切離しを行なう接続部と、電圧変換器および接続部の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、電源システムを停止させる際のキャパシタの設定電圧を電源システムの起動頻度に応じて決定し、電圧変換器に設定電圧を発生させてキャパシタの電圧を設定電圧にした後に接続部に対して切離し指示を行なう。
【０００８】
好ましくは、制御装置は、電源システムを停止させる際のキャパシタの温度にさらに応じて設定電圧を決定する。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、起動頻度が低い程、設定電圧を高く決定する。
好ましくは、制御装置は、起動頻度が高い程、設定電圧を低く決定する。
【００１０】
好ましくは、キャパシタは、直列接続される複数の電気二重層コンデンサを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、二次電池と負荷を接続する接続部の故障発生確率が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。
図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、キャパシタ４０と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、制御装置３０とを含む。モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤを介して車輪を駆動する。
【００１４】
動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合され、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なお動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００１５】
車両１００は、さらに、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒ１とを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。
【００１６】
車両１００は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。
【００１７】
バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。
【００１８】
車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される平滑用コンデンサＣ１と、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１と、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する平滑用コンデンサＣ２と、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続されるディスチャージ用抵抗Ｒ２と、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力するインバータ１４とを含む。
【００１９】
昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００２０】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００２１】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００２２】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。
【００２３】
Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００２４】
Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００２５】
Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００２６】
モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００２７】
車両１００は、さらに、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続されるインバータ１４Ａと、昇圧コンバータ１２による昇圧後の電力を蓄積するキャパシタ４０と、電源ラインＰＬ２にキャパシタ４０の一方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと、接地ラインＳＬにキャパシタ４０の他方電極を接続するシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＧとを含む。
【００２８】
車両１００は、負荷であるインバータ１４，１４Ａに接続された電源ラインＰＬ２とキャパシタ４０の電極との間にシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰと直列に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ９と、キャパシタの正電極から電源ラインＰＬ２に向かう向きを順方向としてＩＧＢＴ素子Ｑ９に並列接続されるダイオードＤ９とをさらに備える。
【００２９】
図示しないが、システムメインリレーＣ−ＳＭＲＧ，Ｃ−ＳＭＲＰも、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。
【００３０】
車両１００は、さらに、キャパシタ４０の端子間の電圧ＶＣを測定する電圧センサ４４と、キャパシタ４０に流れる電流ＩＣを検知する電流センサ４６と、キャパシタ４０の温度ＴＣを検知する温度センサ４５とを含む。
【００３１】
インバータ１４Ａは車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ１４Ａは、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００３２】
インバータ１４Ａは、Ｕ相アーム１５Ａと、Ｖ相アーム１６Ａと、Ｗ相アーム１７Ａとを含む。Ｕ相アーム１５Ａ，Ｖ相アーム１６ＡおよびＷ相アーム１７Ａは、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１５Ａ，Ｖ相アーム１６ＡおよびＷ相アーム１７Ａの各構成は、Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７とそれぞれ同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００３３】
制御装置３０は、２つのモータジェネレータのトルク指令値、モータ回転数、モータ電流値と、電圧ＶＢ，ＶＨ，ＶＣ、電流ＩＢ，ＩＣの各値と、起動信号ＩＧとを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止指示を出力する。
【００３４】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３５】
同様に制御装置３０は、インバータ１４Ａに対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示とを出力する。
【００３６】
キャパシタ４０は、平滑用コンデンサＣ２よりも容量が大きい蓄電装置であり、たとえば直列接続される複数の電気二重層コンデンサ４２とその間に接続されるフューズ４３とを含む。なお、電気二重層コンデンサはエネルギ密度が高いが、１セル当たりの耐圧が２．５〜２．７Ｖ程度であるので、昇圧コンバータ１２が出力する３００〜６５０Ｖ程度の電圧に用いるためには各セルに電圧を分担させるために複数の電気二重層コンデンサ４２のセルを直列に接続して用いる必要がある。
【００３７】
従来は、昇圧コンバータ１２の出力電圧のリップルを平滑化するのに十分な程度の容量、たとえば数千μＦの平滑用コンデンサＣ２のみを搭載していたが、これと並列に容量が、たとえば０．５〜２．０Ｆ程度のキャパシタ４０をさらに搭載する。
【００３８】
これにより、たとえばエンジンを停止させてモータジェネレータのみで走行するＥＶ走行時において追越しをするために急加速を行なおうとした場合に、モータジェネレータＭＧ２が車輪を回転させるパワーを増加しつつ、さらにこれと並行してキャパシタ４０で補填されるパワーでモータジェネレータＭＧ１を回転させてエンジン４を始動し、エンジン４によって発生されるパワーをさらに加速パワーに加えることが可能となる。つまりキャパシタ４０は瞬時における出力可能パワーがバッテリＢに比べると大きいので、キャパシタ４０によってバッテリＢの電力を補うことにより加速応答性をさらに改善することができる。
【００３９】
図１に示される車両駆動用電源システムは、要約すると、バッテリＢと、バッテリＢの電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２で昇圧された電圧が電極間に印加されるキャパシタ４０と、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２の出力との間に設けられ、キャパシタ４０と昇圧コンバータ１２との接続及び切離しを行なうシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧと、昇圧コンバータ１２およびシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧの制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、電源システムを停止させる際のキャパシタ４０の設定電圧を電源システムの起動頻度に応じて決定し、昇圧コンバータ１２に設定電圧を発生させてキャパシタ４０の電圧を設定電圧にした後にシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧに対して切離し指示を行なう。
【００４０】
また、制御装置３０は、電源システムを停止させる際のキャパシタ４０の温度にさらに応じて設定電圧を決定する。
【００４１】
好ましくは、制御装置３０は、起動頻度が低い程、設定電圧を高く決定する。言い換えれば、制御装置３０は、起動頻度が高い程、設定電圧を低く決定する。
【００４２】
図２は、図１の車両１００で実行される電源システムの停止処理の手順を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間または所定の条件が成立するごとに所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００４３】
図１、図２を参照して、まずステップＳ１において起動信号ＩＧがオン状態からオフ状態に変化するか否かが監視される。ステップＳ１においてオン状態からオフ状態への変化が検知されなければステップＳ２に処理が進む。
【００４４】
ステップＳ２では、制御装置３０は、起動信号ＩＧがオフ状態からオン状態に変化するか否かを監視する。ステップＳ２においてオフ状態からオン状態への変化が検知されなければステップＳ１５に処理が進んで制御はメインルーチンに移される。
【００４５】
ステップＳ２においてオフ状態からオン状態への変化が検知された場合は、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３以降は、起動頻度の更新処理が行なわれる。まずステップＳ３では、制御装置３０は、そのときの時刻を車両起動時刻ｔ（ｏｎ）として記憶する。そしてステップＳ３からステップＳ４に処理が進み、駐車時間Ｐ１が算出される。駐車時間は、前回車両を停止した時刻ｔ（ｏｆｆ）から今回車両を起動した時刻ｔ（ｏｎ）を差し引くことにより求められる。つまり、次式（１）で駐車時間Ｐ１が求められる。
Ｐ１＝ｔ（ｏｆｆ）−ｔ（ｏｎ）      …（１）
【００４６】
ステップＳ４に続いてステップＳ５の処理が実行される。ステップＳ５では、制御装置３０は、駐車時間の平均値Ｐ２を次式（２）から算出する。
Ｐ２＝（現在までの駐車時間Ｐ１の合計）／（現在までの起動回数−１）      …（２）
【００４７】
ステップＳ５に続いてステップＳ６の処理が実行される。ステップＳ６では、制御装置３０は、駐車時間の平均値Ｐ２の逆数を求めて起動頻度を算出する。そして、ステップＳ７において、制御装置３０は、起動回数に＋１を加算し、その後ステップＳ１５に処理が進んで制御はメインルーチンに移される。
【００４８】
なお、車両が最初に走行を開始した日から現在まで通算して起動頻度を求める例について示したが、たとえば、最近の半年〜１年程度の期間ごとに求めるようにしても良い。このようにすれば、途中で車両の所有者が変わったときにも誤差を小さくすることが可能である。
【００４９】
一方で、ステップＳ１において起動信号ＩＧのオン状態からオフ状態への変化が検知された場合は、ステップＳ８に処理が進む。ステップＳ８以降は、電源システム遮断時のキャパシタ４０の残電圧指令値の算出とその指令値に基づく電圧設定が行なわれる。
【００５０】
まずステップＳ８では、車両停止時刻をｔ（ｏｆｆ）として記憶する。そしてステップＳ９では、制御装置３０は、そのときのキャパシタ温度ＴＣを温度センサ４５によって測定する。そしてステップＳ９からステップＳ１０に処理が進み、制御装置３０は、キャパシタ温度ＴＣと起動頻度Ｆからキャパシタ自己放電量を推定する。そしてステップＳ１１において、制御装置３０は、求めた自己放電量にそのときのバッテリ電圧ＶＢを加えてキャパシタ残電圧指令値を決定する。
【００５１】
図３は、キャパシタ残電圧指令値を説明するための図である。
図３を参照して、横軸に起動頻度、縦軸にキャパシタ残電圧指令値が示される。そして起動頻度は右に行くほど頻度が高く、左に行くほど頻度が低い。各温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ごとにキャパシタのリーク電流の実力値を考慮して定められたキャパシタ残電圧指令値が示されている。なお、温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は特に温度が小さい順というわけではなく、あくまでも各温度におけるキャパシタのリーク電流の実力値に基づいてラインが定められている。各温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ごとのラインにおいて、起動頻度が高い程キャパシタ残電圧指令値は低くなっている。逆に各温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ごとのラインにおいて、起動頻度が低い程キャパシタ残電圧指令値は高くなっている。
【００５２】
その理由について説明する。図１を再び参照して、キャパシタ４０が空の状態である場合、電源システムを起動する際に、いきなりシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３，Ｃ−ＳＭＲＰ、Ｃ−ＳＭＲＧを導通させるとキャパシタ４０に対して大きな突入電流が流れ、接点部にアークが発生しリレーの溶着の可能性がある。
【００５３】
また、制限抵抗Ｒ１を介してキャパシタ４０を充電することも考えられるが、充電に従来よりも時間がかかるので、制限抵抗Ｒ１の体格を大きくしないと制限抵抗Ｒ１が過熱して損傷する可能性がある。しかし、制限抵抗Ｒ１の体格を大きくするとコストおよびサイズの面で不利である。また、充電に時間を要するので、システム起動の時間が長くなってしまう。
【００５４】
このような問題を避けるためには、電源システム起動時には、バッテリＢの電圧と同程度の電圧がキャパシタ４０にチャージされていることが好ましい。このためには、電源システムをオフする際に、キャパシタ４０にチャージしたままの状態にしておけばよい。しかし、キャパシタ４０には無視できないリーク電流があるので、長期間放置しておくと電圧が低下してしまい、システムメインリレーを導通させる際に大きな突入電流が流れてしまう。
【００５５】
キャパシタ４０の電圧低下量は、電極をリレーで切離した後、チャージしたまま放置した時間に応じて変化する。また、一方で、必要がないのに電極間が高電圧の状態にしたままキャパシタ４０をおいておくことは、寿命の面を考慮すると好ましくない。そこで、電源システムの起動頻度に応じて残電圧をバッテリＢの電圧ＶＢよりも昇圧しておき、電源システムをオフすることが好ましい。
【００５６】
また、キャパシタ４０のリーク電流は、キャパシタの温度によっても異なるので、温度も考慮することが好ましい。
【００５７】
したがって、図３に示すように温度ごとに起動頻度に対応する放電量を求めておき、それに基づいて放電推定量の曲線を定めておく。この放電推定量にバッテリ電圧ＶＢを加えると、キャパシタ残電圧指令値となる。起動頻度の高い車、たとえば、商用車や、買い物等に毎日出かけるような家庭の車は、一日に数回は車両を起動させるが、そのような車は、バッテリ電圧付近の値がキャパシタ残電圧指令値となる。
【００５８】
一方、たとえば、月に１、２度程度しか動かさないような車の場合は、キャパシタ残電圧指令値は、昇圧コンバータ１２の最大値に近い値に設定される。
【００５９】
なお、図３に示すような起動頻度を一律に扱う場合でなくてもよく、車両の起動パターンを分析して次回の起動時刻を予測して、それまでの駐車時間に対応する電圧にキャパシタ残電圧指令値を設定しても良い。たとえば、毎日通勤に使用されている車両であれば、家庭で駐車している時間と通勤先の駐車場で駐車している時間は若干異なるので、曜日や車両停止時刻を考慮して次回の車両起動時刻を推定することも可能である。このような場合も、推定される駐車時間に対する放電推定量を予め実験的に求めておいたマップから取得してそれにバッテリ電圧を加えて残電圧指令値を定めればよい。
【００６０】
再び図２を参照して、ステップＳ１１においてキャパシタ残電圧指令値が決定された後には、ステップＳ１２においてバッテリＢに充電する余裕があるか否かが判断される。バッテリＢは、車両制動時の回生電力を回収可能なように、またバッテリ寿命がなるべく長くなるように考慮され蓄電量の上限値と下限値が定められており、制御装置３０によって管理されている。
【００６１】
したがって、ステップＳ１２にてバッテリＢの蓄電量が管理上限値までまだ余裕がある場合にはステップＳ１３に処理が進み、昇圧コンバータ指令値をキャパシタ残電圧指令値に設定する。このようにすることにより、キャパシタ４０の電圧がキャパシタ残電圧指令値より低い場合にはバッテリＢからキャパシタ４０に充電が行なわれ、逆にキャパシタ４０の電圧がキャパシタ残電圧指令値より高い場合にはキャパシタ４０からバッテリＢに充電が行なわれる。
【００６２】
逆に、ステップＳ１２にてバッテリＢの蓄電量が管理上限値に近く余裕が無い場合にはステップＳ１４に処理が進み、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対してトルクを発生させない電流をステータコイルに流してキャパシタ４０の余分なチャージを抜く。キャパシタ４０を電極間が高電圧で放置すると寿命に若干の悪影響があるので、不要であれば高電圧をかけておかないほうが良いからである。
【００６３】
ステップＳ１３またはＳ１４の処理が終了するとステップＳ１５において制御はメインルーチンに移される。
【００６４】
図４は、車両駐車時間とキャパシタ電圧の低下について説明するための図である。
図４を参照して、時刻ｔ１において起動信号ＩＧがオン状態からオフ状態に変化すると、制御装置３０は、図３のフローチャートで説明したように、車両起動頻度や推定した駐車時間から放電量を推定してバッテリ電圧を加えてキャパシタ残電圧指令値を定め、昇圧コンバータ１２の指令値をその値に設定し、電圧センサ４４の出力を監視して電圧ＶＣが実際にその値になってからシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧを切離す。
【００６５】
推定が正しければ時刻ｔ２において、起動信号ＩＧがオフ状態からオン状態に変化したときには、自己放電によりキャパシタの電圧ＶＣはバッテリの電圧ＶＢと同じくらいに低下しており、リレー接続時に過大な突入電流が流れず、リレーの接点部分の長寿命化が実現できる。
【００６６】
また、電源システム起動時にキャパシタ４０の充電をしなくても良いので起動時間の短縮を図ることができる。
【００６７】
図５は、キャパシタ４０の接続部分の第１の変形例を示した図である。
図５に示した変形例は、図１に示した構成において、ＩＧＢＴ素子Ｑ９およびダイオードＤ９にそれぞれ代えてＩＧＢＴ素子Ｑ９ＡおよびダイオードＤ９Ａを含む。ＩＧＢＴ素子Ｑ９ＡのコレクタはシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰに接続されエミッタは電源ラインＰＬ２に接続される。ダイオードＤ９Ａは、アノードが電源ラインＰＬ２に接続されカソードがＩＧＢＴ素子Ｑ９Ａのコレクタに接続される。
【００６８】
この構成では、ＩＧＢＴ素子Ｑ９Ａをオフ状態とすると、キャパシタ４０から電源ラインＰＬ２に向かう向きが逆方向となるダイオードＤ９Ａのみで接続されることになる。
【００６９】
キャパシタ４０の残電圧がバッテリＢの電圧よりも高く設定されておれば、ＩＧＢＴ素子Ｑ９をオフ状態としておくことによりシステムメインリレーを接続する際には突入電流は流れない。したがって、たとえばキャパシタ４０の残電圧を昇圧コンバータ１２の最大昇圧値としておき、その後システムメインリレーをオフ状態に設定して電源システムを停止させる。
【００７０】
リレーの溶着については、導通させる瞬間の接点に飛ぶアークが問題となるので、完全にリレーが導通してから電流が流れるのは構わない。したがって、電源システムの起動時にはシステムメインリレーを接続した後に必要に応じてＩＧＢＴ素子Ｑ９を導通させてキャパシタからの電流が流れるようにすればよい。
【００７１】
図６は、キャパシタ４０の接続部分の第２の変形例を示した図である。
図６に示した変形例は、図１に示した構成において、ＩＧＢＴ素子Ｑ９およびダイオードＤ９を削除して、電源ラインＰＬ２をシステムメインリレーＣ−ＳＭＲＰに接続した構成である。
【００７２】
このような構成でも、図２に示したような電源システムの起動頻度に応じてキャパシタ残電圧を定める処理を適用することができる。
【００７３】
以上の実施の形態によれば、キャパシタを搭載した車両の電源装置において、リレーの接点の長寿命化を図ることができる。また、システム起動時間の短縮を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。
【００７５】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す回路図である。
【図２】図１の車両１００で実行される電源システムの停止処理の手順を示したフローチャートである。
【図３】キャパシタ残電圧指令値を説明するための図である。
【図４】車両駐車時間とキャパシタ電圧の低下について説明するための図である。
【図５】キャパシタ４０の接続部分の第１の変形例を示した図である。
【図６】キャパシタ４０の接続部分の第２の変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００７７】
３  動力分割機構、４  エンジン、１０，１３，４４，２１  電圧センサ、１１，４６  電流センサ、１２  昇圧コンバータ、１４，１４Ａ  インバータ、１５，１５Ａ  Ｕ相アーム、１６，１６Ａ  Ｖ相アーム、１７，１７Ａ  Ｗ相アーム、３０  制御装置、４０  キャパシタ、４２  電気二重層コンデンサ、４３  フューズ、４５  温度センサ、１００  車両、Ｂ  バッテリ、Ｃ−ＳＭＲＰ，Ｃ−ＳＭＲＧ，ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３  システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２  平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ９，Ｄ９Ａ  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２  電源ライン、Ｑ１〜Ｑ９，Ｑ９Ａ  ＩＧＢＴ素子、Ｒ１  制限抵抗、Ｒ２  ディスチャージ用抵抗、ＳＬ  接地ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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