(57)【要約】【課題】昇圧コンバータが故障した場合であっても、好適に車両を走行させることを可能とする車両の電源装置を提供することである。【解決手段】電動機１１及びエンジン１２の少なくとも一方の出力を用いて走行可能なハイブリッド車両１０の電源装置１８であって、電動機１１に接続される第１インバータ３０に昇降圧コンバータ２４を介して接続される第１バッテリ２０と、昇降圧コンバータ２４と第１インバータ３０との間において、第１インバータ３０に接続される第２バッテリ２６と、第２バッテリ２６と第１インバータ３０とを接続する経路を遮断／接続する第２リレー２８と、通常走行中は当該経路を遮断するために第２リレー２８をＯＦＦにし、昇降圧コンバータ２４が故障したと判断した場合に当該経路を接続するために第２リレー２８をＯＮにする制御部とを備える。【選択図】図１
2012254695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機及び内燃機関の少なくとも一方の出力を用いて走行可能な車両の電源装置であって、
前記回転電機に接続されるインバータに昇圧コンバータを介して接続される第１のバッテリと、
前記昇圧コンバータと前記インバータとの間において、前記インバータに接続される第２のバッテリと、
前記第２のバッテリと前記インバータとを接続する経路を遮断／接続するリレーと、
通常走行中は前記経路を遮断するために前記リレーをＯＦＦにし、前記昇圧コンバータが故障したと判断した場合に前記経路を接続するために前記リレーをＯＮにする制御部と、
を備えることを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の電源装置において、
前記制御部は、
前記回転電機の出力のみを用いた走行中に、前記昇圧コンバータが故障したと判断した場合に前記第１のバッテリの電力を用いて前記内燃機関を始動させることを特徴とする車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、モータとエンジンの少なくとも一方の出力を用いて走行することができる。また、ハイブリッド車両には、ハイブリッド車両の運転条件に応じて、バッテリからの電力を昇圧してモータに供給するための昇圧コンバータが設けられている。
【０００３】
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、車両駆動用のエンジンにより駆動される発電機と、補機類に使用される車載バッテリと、車両駆動用のモータと、を備え、発電機の出力電圧及びバッテリの出力電圧の少なくとも一つをモータの駆動電圧まで昇圧して、この昇圧された出力電圧によってモータを駆動させるように構成した車両用電動駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２０９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記ハイブリッド車両において、モータの出力のみを用いて走行するときに、昇圧コンバータが故障してしまうとバッテリからの電圧を昇圧することができず、また、エンジンを始動させることも出来ない場合には十分な退避走行ができない可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、昇圧コンバータが故障した場合であっても、好適に車両を走行させることを可能とする車両の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両の電源装置は、回転電機及び内燃機関の少なくとも一方の出力を用いて走行可能な車両の電源装置であって、前記回転電機に接続されるインバータに昇圧コンバータを介して接続される第１のバッテリと、前記昇圧コンバータと前記インバータとの間において、前記インバータに接続される第２のバッテリと、前記第２のバッテリと前記インバータとを接続する経路を遮断／接続するリレーと、通常走行中は前記経路を遮断するために前記リレーをＯＦＦにし、前記昇圧コンバータが故障したと判断した場合に前記経路を接続するために前記リレーをＯＮにする制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る車両の電源装置において、前記制御部は、前記回転電機の出力のみを用いた走行中に、前記昇圧コンバータが故障したと判断した場合に前記第１のバッテリの電力を用いて前記内燃機関を始動させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、昇圧コンバータが故障したと判断した場合にリレーがＯＮされるため、第２のバッテリがインバータに接続される。これにより、第１のバッテリとともに第２のバッテリの電力を用いてモータに電力を供給できるため、好適に車両を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施の形態において、ハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、制御部の各要素を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、昇降圧コンバータが故障した場合であっても好適に退避走行させるための手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、電動機とエンジンの出力を用いて走行するハイブリッド車両について説明するが、当該ハイブリッド車両には、外部商用電源等を用いて充電可能な所謂プラグインハイブリッド車両を含む。
【００１２】
また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１３】
図１は、ハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、電動機１１と、エンジン１２と、発電機１３と、駆動輪１４と、駆動軸１５と、動力分配機構１６と、減速機１７と、電源装置１８を備える。電源装置１８は、第１バッテリ２０と、第１リレー２２と、昇降圧コンバータ２４と、第２バッテリ２６と、第２リレー２８と、第１インバータ３０と、第２インバータ３２と、制御部３４とを備える。なお、ハイブリッド車両１０において、電動機１１のみを用いた走行をＥＶ走行モードと呼ぶ。
【００１４】
電動機１１は、第１バッテリ２０に蓄えられた電力、第２バッテリ２６に蓄えられた電力及び発電機１３が発電した電力の少なくともいずれか１つによって駆動される。電動機１１の駆動力は、減速機１７を介して駆動軸１５に伝達される。これにより、電動機１１は、エンジン１２をアシストしてハイブリッド車両１０を走行させたり、自己の駆動力のみによってハイブリッド車両１０を走行させたりする。また、ハイブリッド車両１０の回生制動時において、電動機１１は、駆動輪１４の回転力によって駆動されることにより、発電機としても動作する。このとき、電動機１１によって発電された回生電力は、第１インバータ３０を介して第１バッテリ２０に充電される。
【００１５】
エンジン１２は、ハイブリッド車両１０を駆動させる内燃機関である。また、エンジン１２は、発電機１３を駆動させる機能も有する。そして、エンジン１２は、燃料の燃焼エネルギによって運動エネルギを出力するように構成される。
【００１６】
発電機１３は、エンジン始動要求時において、エンジン１２を始動するための始動機として用いられる。このとき、発電機１３は、第２インバータ３２を介して第１バッテリ２０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジン１２をクランキングして始動する。さらに、エンジン１２の始動後において、発電機１３は、動力分配機構１６を介して伝達されたエンジン出力によって回転されて発電する。
【００１７】
駆動輪１４は、ハイブリッド車両１０が走行する際に回転する車輪である。駆動軸１５は、駆動輪１４と減速機１７に接続された車軸である。動力分配機構１６は、電動機１１と、エンジン１２と、発電機１３とに結合されて、これらの間で動力を分配する機構であり、例えば、エンジン１２が発生する駆動力を駆動輪１４の駆動分と発電機１３の発電分とに分配する機能を有する。また、減速機１７は、動力分配機構１６によって分配された動力を減速し、駆動軸１５を介して駆動輪１４に伝達する。
【００１８】
第１バッテリ２０は、第１インバータ３０及び第２インバータ３２を介して電動機１１及び発電機１３に接続される蓄電装置である。第１バッテリ２０は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池が使用される。
【００１９】
第１リレー２２は、昇降圧コンバータ２４と第１バッテリ２０との間の経路上に設けられるリレー回路である。第１リレー２２は、制御部３４によってＯＮ／ＯＦＦ制御がなされ、ＯＮされたときは当該経路を接続し、ＯＦＦされたときは当該経路を遮断する。
【００２０】
昇降圧コンバータ２４は、平滑コンデンサ２４２と、リアクトル２４３と、トランジスタ２４４と、ダイオード２４５と、トランジスタ２４６と、ダイオード２４７とを備える。なお、平滑コンデンサ２４２は、正極側ライン２と負極側ライン３との間に接続され、正極側ライン２と負極側ライン３との間の電圧変動を平滑化するコンデンサである。
【００２１】
昇降圧コンバータ２４は、第１バッテリ２０から受け取る直流電圧についてリアクトル２４３等を用いて昇圧する機能を有する。具体的には、昇降圧コンバータ２４は、トランジスタ２４６のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトル２４３に電磁エネルギとして蓄積する。そして、昇降圧コンバータ２４は、その蓄積された電磁エネルギをトランジスタ２４６がオフされたときにダイオード２４５を介して第１インバータ３０及び第２インバータ３２側に供給する。このとき、第１インバータ３０及び第２インバータ３２側には昇圧された電圧が供給されることとなる。
【００２２】
また、昇降圧コンバータ２４は、トランジスタ２４４のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトル２４３に電磁エネルギとして蓄積する。そして、昇降圧コンバータ２４は、その蓄積された電磁エネルギをトランジスタ２４４がオフされたときにダイオード２４７を介して第１バッテリ２０側に供給する。このとき、第１バッテリ２０側には降圧された電圧が供給されることとなる。
【００２３】
第２バッテリ２６は、第１インバータ３０及び第２インバータ３２を介して電動機１１及び発電機１３に接続される蓄電装置である。第２バッテリ２６は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池等の二次電池が使用される。
【００２４】
第２リレー２８は、第１インバータ３０及び第２インバータ３２と第２バッテリ２６との間の経路上に設けられるリレー回路である。第２リレー２８は、制御部３４によってＯＮ／ＯＦＦ制御がなされ、ＯＮされたときは当該経路を接続し、ＯＦＦされたときは当該経路を遮断する。
【００２５】
第１インバータ３０は、第１バッテリ２０と電動機１１との間で双方向の電力変換を行うインバータ装置である。例えば、第１インバータ３０は、第１バッテリ２０の出力電力である直流電力を交流電力に変換して電動機１１に供給することができる。また、第１インバータ３０は、電動機１１によって発電された交流電力を直流電力に変換して第１バッテリ２０に充電することもできる。
【００２６】
第２インバータ３２は、第１バッテリ２０と発電機１３との間で双方向の電力変換を行うインバータ装置である。例えば、第２インバータ３２は、第１バッテリ２０の出力電力である直流電力を交流電力に変換して発電機１３に供給することができる。また、第２インバータ３２は、発電機１３によって発電された交流電力を直流電力に変換して第１バッテリ２０に充電することもできる。
【００２７】
図２は、制御部３４の各要素を示す図である。制御部３４は、昇降圧故障判断処理部３４２と、コンバータＳＷ処理部３４４と、走行モード判定処理部３４５と、Ｅ／Ｇ起動処理部３４６と、発電調整処理部３４８と、リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部３４９とを備える。なお、制御部３４の各構成は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成することも可能である。
【００２８】
昇降圧故障判断処理部３４２は、昇降圧コンバータ２４が故障しているか否かを判断する機能を有する。昇降圧コンバータ２４の故障としては、例えば、トランジスタ２４４，２４６のオープン故障等が考えられる。この際、昇降圧コンバータ２４の出力電圧等が所望の値であるか否か等を監視することで故障を判断することが可能である。
【００２９】
コンバータＳＷ処理部３４４は、トランジスタ２４４，２４６のオンオフ制御を行う機能を有する。具体的には、コンバータＳＷ処理部３４４は、昇降圧コンバータ２４が昇降圧動作をするように、トランジスタ２４４，２４６をオンオフ制御するとともに、昇降圧故障判断処理部３４２によって昇降圧コンバータ２４が故障していると判断されたときは、トランジスタ２４４，２４６をオフするように制御する。
【００３０】
走行モード判定処理部３４５は、外部からの信号に基づいてハイブリッド車両１０の走行モードがＥＶ走行モードか否かを判断する機能を有する。
【００３１】
Ｅ／Ｇ起動処理部３４６は、第１バッテリ２０の電力を発電機１３に供給し、発電機１３を用いてエンジン１２をクランキングして始動させる機能を有する。
【００３２】
発電調整処理部３４８は、第１インバータ３０及び第２インバータ３２の両端電圧が第２バッテリ２６の出力電圧と一致するように、発電機１３の発電を制御する機能を有する。
【００３３】
リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部３４９は、第１リレー２２と第２リレー２８のオンオフ制御を行う機能を有する。具体的には、リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部３４９は、ハイブリッド車両１０の通常走行中は、第１リレー２２をＯＮとし、第２リレー２８をＯＦＦとする。ここで、通常走行中とは、ハイブリッド車両１０において、昇降圧コンバータ２４に故障が発生していない状態をいう。また、リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部３４９は、昇降圧故障判断処理部３４２によって昇降圧コンバータ２４が故障していると判断されたときは、第１リレー２２をＯＮとし、第２リレー２８をＯＮとする。
【００３４】
上記ハイブリッド車両１０の作用について説明する。図３は、ハイブリッド車両１０において、昇降圧コンバータ２４が故障した場合であっても好適に退避走行させるための手順を示すフローチャートである。
【００３５】
ハイブリッド車両１０において、昇降圧コンバータ２４に故障が発生しているか否かを判断する（Ｓ２）。このとき、第１リレー２２はＯＮされているが、第２リレー２８はＯＦＦされている。Ｓ２の工程は、制御部３４の昇降圧故障判断処理部３４２の機能によって実行される。Ｓ２の工程において、昇降圧コンバータ２４に故障が発生していないと判断すれば、所定の時間を経過させた後で再びＳ２に戻る。
【００３６】
Ｓ２の工程において、昇降圧コンバータ２４に故障が発生していると判断すれば、トランジスタ２４４，２４６をオフして昇降圧コンバータ２４を停止する（Ｓ４）。Ｓ４の工程は、制御部３４のコンバータＳＷ処理部３４４の機能によって実行される。
【００３７】
Ｓ４の工程の後は、ハイブリッド車両１０の走行モードがＥＶ走行であるか否かを判断する（Ｓ６）。Ｓ６の工程は、制御部３４の走行モード判定処理部３４５の機能によって実行される。Ｓ６の工程において、走行モードがＥＶ走行でないと判断されたときは、Ｓ１０へと進む。
【００３８】
Ｓ６の工程において、走行モードがＥＶ走行であると判断されたときは、第１バッテリ２０の電力を発電機１３に供給し、発電機１３を用いてエンジン１２をクランキングして始動させる（Ｓ８）。Ｓ８の工程は、Ｅ／Ｇ起動処理部３４６の機能によって実行される。Ｓ８の工程の後は、Ｓ１０へと進む。
【００３９】
Ｓ１０の工程は、発電機１３の発電制御を行うことで、第１インバータ３０及び第２インバータ３２の両端電圧が第２バッテリ２６の出力電圧と一致するように調整を行う（Ｓ１０）。Ｓ１０の工程は、発電調整処理部３４８の機能によって実行される。
【００４０】
Ｓ１０の工程の後は、第１インバータ３０及び第２インバータ３２の両端電圧が第２バッテリ２６の出力電圧と一致するか否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２の工程は、発電調整処理部３４８の機能によって実行される。Ｓ１２の工程において、第１インバータ３０及び第２インバータ３２の両端電圧が第２バッテリ２６の出力電圧と一致していないと判断すれば、所定の時間を経過させた後に再びＳ１０へと戻る。
【００４１】
Ｓ１２の工程において、第１インバータ３０及び第２インバータ３２の両端電圧が第２バッテリ２６の出力電圧と一致していると判断すれば、第２リレー２８をオンにする（Ｓ１４）。Ｓ１４の工程は、リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部３４９の機能によって実行される。
【００４２】
一般的に、ハイブリッド車両１０において、例えば、トランジスタ２４４，２４６がオープン故障して昇降圧コンバータ２４が故障した場合には、昇降圧コンバータ２４は昇降圧動作をすることができない。そのため、ハイブリッド車両１０は、第１バッテリ２０の電力がダイオード２４５を介して電動機１１及び発電機１３に供給されて走行することとなる。この状態が続くと、第１バッテリ２０の蓄電量が減少して退避走行が好適に行えない可能性がある。
【００４３】
しかしながら、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１０によれば、昇降圧コンバータ２４が故障した場合には、第２リレー２８がオンされて第２バッテリ２６が接続される。このため、第１バッテリ２０及び第２バッテリ２６を併用してハイブリッド車両１０を走行させることができる。これにより、昇降圧コンバータ２４が故障した場合であっても、好適にハイブリッド車両１０を退避走行させることができる。
【００４４】
また、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１０によれば、走行モードがＥＶ走行モードであるときに、昇降圧コンバータ２４が故障した場合に、第１バッテリ２０の電力を発電機１３に供給し、発電機１３を用いてエンジン１２をクランキングして駆動する。これにより、ＥＶ走行モードのときに、昇降圧コンバータ２４が故障した場合であってもエンジン１２を用いたハイブリッド走行へと切り替えることで、より好適にハイブリッド車両１０を退避走行させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
２  正極側ライン、３  負極側ライン、１０  ハイブリッド車両、１１  電動機、１２エンジン、１３  発電機、１４  駆動輪、１５  駆動軸、１６  動力分配機構、１７  減速機、１８  電源装置、２０  第１バッテリ、２２  第１リレー、２４  昇降圧コンバータ、２６  第２バッテリ、２８  第２リレー、３０  第１インバータ、３２  第２インバータ、３４  制御部、２４２  平滑コンデンサ、２４３  リアクトル、２４４，２４６  トランジスタ、２４５，２４７  ダイオード、３４２  昇降圧故障判断処理部、３４４  コンバータＳＷ処理部、３４５  走行モード判定処理部、３４６  Ｅ／Ｇ起動処理部、３４８  発電調整処理部、３４９  リレーＯＮ／ＯＦＦ処理部。
【図１】
2012254695.tif 000003
【図２】
2012254695.tif 000004
【図３】
2012254695.tif 000005