(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性が高く、かつ、補機バッテリーがバッテリー上がりになっても、車両を運転状態とすることができる車両の電源制御装置を提供する。【解決手段】車両の電源制御装置は、制御ユニットと、制御ユニットに電力を供給する第１バッテリーと、第２バッテリーを構成する電池モジュールと、第１バッテリーの電圧を検出する第１バッテリー電圧検出手段と、制御ユニットと電池モジュールとを接続する電力線と、電力線に介設されると共に電力線の断接を可能にするスイッチ部と、スイッチ部の断接作動を制御する電源制御手段と、メインリレーを接続させるように制御ユニットに出力を指示する車両の主電源とを備える車両の電源制御装置であって、主電源がオフ状態であり、かつ、第１バッテリーの電圧が所定値以下である場合に、電源制御手段はスイッチ部を接作動させて電池モジュールから制御ユニットへ電力を供給する。【選択図】図３
2012076624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電気機器の管理制御を行うと共に前記車両のメインリレーの断接を制御する制御ユニットと、前記制御ユニットに電力を供給する第１バッテリーと、前記車両の動力源に電力を供給する第２バッテリーを構成する電池モジュールと、前記第１バッテリーの電圧を検出する第１バッテリー電圧検出手段と、前記制御ユニットと前記電池モジュールとを接続する電力線と、該電力線に介設されると共に該電力線の断接を可能にするスイッチ部と、該スイッチ部の断接作動を制御する電源制御手段と、前記メインリレーを接続させるように前記制御ユニットに出力を指示する前記車両の主電源と、を備える車両の電源制御装置であって、
前記主電源がオフ状態であり、かつ、前記第１バッテリー電圧検出手段により検出された前記第１バッテリーの電圧が所定値以下である場合に、前記電源制御手段は前記スイッチ部を接作動させて前記電池モジュールから前記制御ユニットへ電力を供給する
ことを特徴とする車両の電源制御装置。
【請求項２】
前記第２バッテリーは複数の前記電池モジュールからなり、
複数の前記電池モジュールのそれぞれの電圧を検出するモジュール電圧検出手段を更に備え、
複数の前記電池モジュールと前記制御ユニットとを接続する前記電力線にそれぞれ前記スイッチ部が介設され、
前記電源制御手段は、前記モジュール電圧検出手段により検出された複数の前記電池モジュールの電圧のうち最も電圧が高い電池モジュールと前記制御ユニットとを接続する電力線に設けられる前記スイッチ部を接作動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源制御装置。
【請求項３】
前記主電源がオフ状態からオン状態となった時に、前記電源制御手段は、接状態の前記スイッチ部がある場合には前記接状態のスイッチ部を断作動させてリセットする
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池からの電力によってモーターを駆動して走行する電気自動車やハイブリット車等の車両が、低公害性などの点から注目されている。このような車両は、複数の二次電池が直列接続された高圧バッテリー以外に、低圧バッテリーを有する。低圧バッテリーは、車両全体の総合的な制御を行う電子制御ユニット等の車両用制御装置等に電力供給を行う、いわゆる補機バッテリーである。
【０００３】
ここで、主電源がオフ状態である時に、補機バッテリーがバッテリー上がりになると、主電源がオン状態となった時に、電子制御ユニットに電力供給を行うことができず、電子制御ユニットを起動することができない。これにより、モーターを始動させることができず、車両を運転状態とすることができないことがあった。
【０００４】
このため、主電源をオフ状態に切り換える際に、補機バッテリーの電圧が所定値を下回る場合には、高圧バッテリーと低圧バッテリーとの間に設けられたコンバータを作動状態に保って、補機バッテリーに高圧バッテリーから電力を供給して補機バッテリーの充電を行うコンバータ制御手段を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載したコンバータ制御手段によれば、車両の運転状態に備えて補機バッテリーの電力を確保することができるため、主電源がオン状態となった時には、補機バッテリーのバッテリー上がりを抑制することができる。しかしながら、特許文献１に記載したコンバータ制御手段では、車両電源がオフ状態になっても補機バッテリーの充電を続ける。即ち、運転者がそばにいない場合であっても車両の高圧バッテリー及びコンバータが駆動し続けるため、安全性を確保できない場合も考えられる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、安全性が高く、かつ、補機バッテリーがバッテリー上がりになっても、車両を運転状態とすることができる車両の電源制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両の電源制御装置は、車両に搭載される電気機器の管理制御を行うと共に前記車両のメインリレーの断接を制御する制御ユニットと、前記制御ユニットに電力を供給する第１バッテリーと、前記車両の動力源に電力を供給する第２バッテリーを構成する電池モジュールと、前記第１バッテリーの電圧を検出する第１バッテリー電圧検出手段と、前記制御ユニットと前記電池モジュールとを接続する電力線と、該電力線に介設されると共に該電力線の断接を可能にするスイッチ部と、該スイッチ部の断接作動を制御する電源制御手段と、前記メインリレーを接続させるように前記制御ユニットに出力を指示する前記車両の主電源と、を備える車両の電源制御装置であって、前記主電源がオフ状態であり、かつ、前記第１バッテリー電圧検出手段により検出された前記第１バッテリーの電圧が所定値以下である場合に、前記電源制御手段は前記スイッチ部を接作動させて前記電池モジュールから前記制御ユニットへ電力を供給することを特徴とする。本発明の電源制御装置は、車両の主電源がオフ状態である時に制御ユニットに電力供給する第１バッテリー（補機バッテリー）の電圧が所定値以下である場合には制御ユニットへ電池モジュールから電力供給させることで、第１バッテリーがバッテリー上がりとなっても、制御ユニットには電池モジュールから電力供給される。これにより、車両の主電源を常にオン状態とすることができ、バッテリー上がりに陥ること無く常に車両を走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）とすることができる。かつ、本発明においては、車両の主電源がオフ状態であるときに、制御ユニットと第２バッテリー（高圧バッテリー）とをスイッチ部をオン状態として接続するだけであるので、コンバータを駆動したりすることがなく、安全性が高い。
【０００９】
ここで、本発明の好ましい実施形態としては、前記第２バッテリーは複数の前記電池モジュールからなり、複数の前記電池モジュールのそれぞれの電圧を検出するモジュール電圧検出手段を更に備え、複数の前記電池モジュールと前記制御ユニットとを接続する前記電力線にそれぞれ前記スイッチ部が介設され、前記電源制御手段は、前記モジュール電圧検出手段により検出された複数の前記電池モジュールの電圧のうち最も電圧が高い電池モジュールと前記制御ユニットとを接続する電力線に設けられる前記スイッチ部を接作動させることが挙げられる。
【００１０】
また、本発明の好ましい実施態様としては、前記主電源がオフ状態からオン状態となった時に、前記電源制御手段は、接状態の前記スイッチ部がある場合には前記接状態のスイッチ部を断作動させてリセットすることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両の電源制御装置によれば、安全性が高く、かつ、第１バッテリーがバッテリー上がりになっても、車両を運転状態とすることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態にかかる車両の要部模式図である。
【図２】実施形態にかかるブロック図である。
【図３】車両の電源制御装置の制御フロー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】
【００１３】
本発明の車両の電源制御装置について、図１〜３を用いて説明する。
【００１４】
車両Ｉは、電気自動車である。車両Ｉは、高圧バッテリーであるメインバッテリー（第２バッテリー）１を備える。メインバッテリー１は、モーターＭに接続されて、モーターＭを駆動する駆動用電源として機能する。メインバッテリー１は、例えば商用電源から電力を供給して充電することが可能である。
【００１５】
メインバッテリー１には、低圧バッテリーである補機バッテリー（第１バッテリー）２がＤＣＤＣコンバータ３を介して接続されている。補機バッテリー２には、車載搭載電気機器の管理や制御を行う制御ユニットが接続されている。制御ユニットとしては、本実施形態では、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）４が挙げられる。  
【００１６】
以下、詳細に各構成について説明する。メインバッテリー１は、図２に示すように、複数の二次電池１１が直列に接続されてなる電池モジュール１２が、複数直列に接続されてなる。各電池モジュール１２には、各電池モジュール１２の電圧を測定する電圧計Ｖ（モジュール電圧検出手段）がそれぞれ設けられている。各電池モジュール１２の残存容量は、この電圧計Ｖにより測定された電圧値に基づいて推定される。
【００１７】
また、直列に複数接続された電池モジュール１２のプラス側には、メインリレーＲ１が設けられている。メインリレーＲ１は、ＥＣＵ４からのメインリレーＲ１のオン・オフ状態を示す信号Ｓ０１が入力されることにより、電路を開閉する。例えば、ＥＣＵ４からメインリレーＲ１にオン状態を示す信号が入力されると、電路が閉じてメインバッテリー１の放電が開始され、メインバッテリー１からモーターＭやＤＣＤＣコンバータ３を介して補機バッテリー２へ電力供給が行われる。
【００１８】
補機バッテリー２は、例えばルームランプ等への電力供給を行うと共に、制御ユニットＥＣＵ４に電力供給を行う。メインリレーＲ１がオン状態となると、メインバッテリー１から出力された直流電流が、ＤＣＤＣコンバータ３により１２Ｖ直流電流に変換され補機バッテリー２に入力される。これにより、補機バッテリー２は充電される。また、補機バッテリー２には、補機バッテリー２の残存容量を測定するためのバッテリー電圧計Ｖ２が設けられている。
【００１９】
ＥＣＵ４は、補機バッテリー２から常に電力供給されており、これによりメインリレーＲ１のオン・オフ等の制御を行う。また、ＥＣＵ４は、詳しくは後述する電源制御手段６により電圧計Ｖおよびバッテリー電圧計Ｖ２の管理を行う。本実施例においては、ＥＣＵ４が電源制御手段６を有しているが、独立した電池管理ユニットとして別体としてもよい。また、ＥＣＵ４は、車両のイグニッションスイッチ５の状態に応じてメインリレーＲ１のオン・オフ動作を信号Ｓ０１にて制御する。ここで、メインリレーＲ１がオン状態、つまり車両が走行可能状態（ＲＥＡＤＹ状態）にあることを『主電源がオン状態』と表し、メインリレーＲ１がオフ状態、および、イグニッションスイッチ５がオフの状態にあることを『主電源がオフ状態』と表す。イグニッションスイッチ５がオフの状態からオンの状態に操作されると、ＥＣＵ４は、メインリレーＲ１にオン状態を示すメインリレー信号Ｓ０１を送出し、イグニッションスイッチ５がオンの状態からオフの状態に操作されると、ＥＣＵ４は、メインリレーＲ１にオフ状態を示すメインリレー信号Ｓ０１を送出する。
【００２０】
ところで、主電源がオフ状態である場合に、補機バッテリー２がバッテリー上がりとなると、その後主電源をオン状態にしようとした場合に、ＥＣＵ４に補機バッテリー２から電力供給ができないのでＥＣＵ４が作動できない。ＥＣＵ４が作動できないと、メインリレーＲ１をオン状態とすることができないので、メインバッテリー１から各部品に電力供給を行うことができない。つまり、ＤＣＤＣコンバータ３も起動することができないために、補機バッテリー２の充電も行えず、これにより、車両を運転状態とすることができないのでこれを防止する必要がある。
【００２１】
そこで、本実施形態にかかる車両Ｉは、各電池モジュール１２と、ＥＣＵ４とをスイッチ部であるサブリレーＲ２を介して接続すると共に、主電源がオフ状態である場合に、補機バッテリー２の残存容量が所定容量以下になれば、サブリレーＲ２のうち一つをオン状態とする電源制御手段６を備える。各サブリレーＲ２及び電源制御手段６からなる車両の電源制御装置を備えることで、主電源がオフ状態である場合、つまり、メインリレーが接続されていない場合に、補機バッテリー２の残存容量が所定容量以下となれば、サブリレーＲ２のうち一つをオン状態として、ＥＣＵ４と電池モジュール１２とを接続して、電池モジュール１２から電力を供給する。これにより、補機バッテリー２がバッテリー上がりになっても、電池モジュール１２の電力を利用してＥＣＵ４を作動させることが可能である。かかる電源制御手段６と、各サブリレーＲ２とから本発明の車両の電源制御装置が構成される。なお、本実施形態では、各電池モジュール１２の最高電圧は、補機バッテリー２の最高電圧と略同一であるので、ＥＣＵ４との接続を補機バッテリー２から一つの電池モジュール１２に切替えることが可能である。
【００２２】
具体的には、ＥＣＵ４は、イグニッションスイッチ５がオフ状態からオン状態に操作された時及びイグニッションスイッチ５がオン状態からオフ状態に操作された時にメインリレーＲ１に対してメインリレー信号Ｓ０１を送出する。
【００２３】
電源制御手段６には、補機バッテリー２のバッテリー電圧計Ｖ２から補機バッテリー２の電圧を示すバッテリー電圧信号Ｓ０２が入力される。電源制御手段６は、この補機バッテリー２の電圧が所定値以下であるかどうかを判断し、所定値以下であればＥＣＵ４と電池モジュール１２とを接続するように決定する。
【００２４】
また、電源制御手段６には、各電池モジュール１２の電圧計Ｖから各電池モジュール１２の電圧を示すモジュール電圧信号Ｓ０３が入力される。電源制御手段６は、これらの各電池モジュール１２の電圧に基づいて、ＥＣＵ４に接続する電池モジュール１２である接続電池モジュールを決定する。また、電源制御手段６は、接続電池モジュールのサブリレーＲ２にオン状態又はオフ状態を示すサブリレー信号Ｓ０４を入力する。
【００２５】
以下、ＥＣＵ４及び電源制御手段６における制御フローを図３に基づいて説明する。
【００２６】
初めに、ステップＳ１では、ＥＣＵ４が、イグニッションスイッチ５の操作による主電源がオフ状態にあるかオン状態にあるかを判断する。主電源がオフ状態にされた時（ＮＯ）は、ステップＳ２に進む。主電源がオン状態にされたとき、又は、オン状態にされているとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ８へ進む。上述のように、主電源がオン状態とは車両のメインリレーＲ１がオン状態、および、イグニッションスイッチ５がオンの状態、つまり車両がＲＥＡＤＹ状態にあることを表し、主電源がオフ状態とはメインリレーＲ１がオフ状態、および、イグニッションスイッチ５がオフの状態を表す。
【００２７】
ステップＳ２では、ＥＣＵ４は、メインリレーＲ１をオフ状態であることを示すメインリレー信号Ｓ０１をメインリレーＲ１へ送出する。これにより、メインリレーＲ１がオン状態であった場合にはオフ状態となり、電路を切断する。また、もともとメインリレーＲ１がオフ状態であった場合には、オフ状態を保つ。ＥＣＵ４がメインリレーＲ１にメインリレー信号Ｓ０１を入力すると、電源制御手段６が制御を開始する。ステップＳ３へ進む。
【００２８】
ステップＳ３では、電源制御手段６は、バッテリー電圧計Ｖ２から検出された補機バッテリー２の電圧を示すバッテリー電圧信号Ｓ０２を取得し、補機バッテリー２の電圧値が所定値以下であるかどうかを判断する。補機バッテリー２の電圧値が所定値以下である場合（ＹＥＳ）、即ち、補機バッテリー２の残存容量が所定値以下である場合にはステップＳ４へ進む。補機バッテリー２の電圧値が所定値より高い場合（ＮＯ）の場合はステップＳ７に進む。
【００２９】
ステップＳ４では、電源制御手段６は、メインバッテリー１の各電池モジュール１２の電圧計Ｖから、それぞれの電圧値を示すモジュール電圧信号Ｓ０３を取得し、これらの値のうち最も高い電圧値を有する電池モジュール１２を接続電池モジュールに決定する。ステップＳ５へ進む。
【００３０】
ステップＳ５では、電源制御手段６は、接続電池モジュールに決定された電池モジュール１２とＥＣＵ４との間のサブリレーＲ２をオン状態とすることを示すサブリレー信号Ｓ０４を送出する。サブリレー信号Ｓ０４が入力されたサブリレーＲ２は、オン状態となる。これにより、ＥＣＵ４には、電池モジュール１２から電力供給が行われる。ステップＳ６に進む。
【００３１】
ステップＳ６では、フラグを１にする。フラグを１とすることにより、いずれかのサブリレーＲ２をオン状態としたことを示し、続いてステップＳ７に進む。
【００３２】
ステップＳ７では、車両Ｉをいつでも主電源をオンにすることができる待機状態にする。つまり、イグニッションスイッチ５がオンの状態に操作されることにより、いつでもＲＥＡＤＹ状態にすることができる状態にあることを示す。
【００３３】
このように、本実施形態においては、補機バッテリー２の電圧が所定値よりも低くなった場合にも、ＥＣＵ４と電池モジュール１２とを接続することにより、常にＥＣＵ４が作動でき、メインリレーＲ１をオンにすることにより車両のＲＥＡＤＹ状態を実現することが可能であるように構成されている。
【００３４】
その後、主電源のオフ状態が続けば、所定時間毎にＥＣＵ４及び電源制御手段６によりステップＳ１からステップＳ７までが繰り返され、これにより、補機バッテリー２がＥＣＵ４を起動できる程度に電力を保持しているかどうかを判断し、必要があればＥＣＵ４と電池モジュール１２とを接続して、イグニッションスイッチ５がオンの状態に操作された時にＥＣＵ４が制御を開始して車両をＲＥＡＤＹ状態とすることができるように構成している。この場合に、ＥＣＵ４及び電源制御手段６を所定タイミングで何回か制御を繰り返している間に、ＥＣＵ４が接続されている接続電池モジュールである電池モジュール１２の残存容量が減少し、現在の接続電池モジュールが最も電圧の高い電池モジュールではなくなる場合もある。この場合には、ステップＳ４で電源制御手段６は、現時点で接続されていない最も電圧の高い電池モジュール１２を接続電池モジュールに決定する。そして電源制御手段６は、決定された接続電池モジュールである電池モジュール１２のサブリレーＲ２をオンにすると同時に、前回接続電池モジュールであった電池モジュール１２のサブリレーＲ２をオフとする。このように構成することで、電池モジュール１２の残存容量が少なくなったとしても、バッテリー上がりが生じることがない。また、最も電圧の高い電池モジュールが複数存在する場合は、電池モジュール１２内で序列を設け、サブリレーＲ２が２つ以上オンしないように考慮されている。
【００３５】
主電源がオフ状態からオン状態となった場合（ステップＳ１におけるＹＥＳ）、ＥＣＵ４及び電源制御手段６は、上記とは異なる制御を行う。以下、ステップＳ８以降について説明する。
【００３６】
ステップＳ８では、主電源がオン状態であることからメインリレーＲ１はオン状態のため、電路は閉じられ、ＤＣＤＣコンバータ３を介してメインバッテリー１から補機バッテリー２を充電する。ステップＳ９へ進む。
【００３７】
ステップＳ９では、電源制御手段６は、フラグが１であるかどうかを判断する。フラグが１である場合（ＹＥＳ）には、即ち、主電源オフ時にＥＣＵ４が補機バッテリー２に代えて電池モジュール１２から電力を供給されていた場合には、ステップＳ１０へ進む。フラグが０である場合（ＮＯ）には、リターンされステップ１に進む。
【００３８】
ステップＳ１０では、ＤＣＤＣコンバータ３を介しメインバッテリー１から補機バッテリー２を充電した結果、補機バッテリー２の電圧が所定値以上に到達したことを検知することで電源制御手段６は、接続電池モジュールとされていた電池モジュール１２に接続するサブリレーＲ２にオフ状態とすることを示すサブリレー信号Ｓ０４を送出する。これにより、サブリレーＲ２は、電路を絶ち、ＥＣＵ４には電池モジュール１２から電力の供給が停止される。ステップＳ１１へ進む。
【００３９】
ステップＳ１１では、フラグを０にする。即ち、電源制御手段６は、主電源がオン状態となった場合には、接続電池モジュールである電池モジュール１２のサブリレーＲ２をオフとする。
【００４０】
このように、本実施形態においては、電源制御手段６の制御により補機バッテリー２の残存容量が所定値以下である場合にはＥＣＵ４へ電池モジュール１２から電力供給させることで、補機バッテリー２がバッテリー上がりとなっても、ＥＣＵ４には電池モジュール１２から電力供給がされる。従って、イグニッションスイッチ５がオン状態とされたときにいつでもＥＣＵ４を作動することができ、車両をＲＥＡＤＹ状態とすることを実現することが可能となる。かつ、本実施形態においては、主電源がオフ状態であるときに、ＥＣＵ４とただ一つの電池モジュール１２とをサブリレーＲ２をオン状態として接続するだけであるので、より安全性が高い。
【００４１】
本発明の車両の電源制御装置は、上述した実施形態に限定されない。本実施形態では、電源制御手段６は、補機バッテリー２の電圧が所定値以下である場合には、各電池モジュール１２の電圧を測定し、これに基づいて接続電池モジュールを設定したが、接続電池モジュールの決定方法は、かかる実施形態に限られない。例えば、電源制御手段６は、主電源をオン状態からオフ状態とする時に、各電池モジュール１２の電圧値を測定し、この電圧値を記録しておき、補機バッテリー２の電圧が所定値以下である場合には、この記録された電圧値から最も残存容量の大きい電池モジュール１２を接続電池モジュールに設定するように構成してもよい。もちろん、この場合において、主電源をオン状態からオフ状態とした場合に接続電池モジュールを決定してもよい。
【００４２】
また、例えば、電源制御手段６は、接続電池モジュールを一度決定した後は本実施形態のように全ての電池モジュールの電圧値を取得するのではなく、接続電池モジュールの電圧値のみを取得し、この電圧値が予め設定された所定値以下になったかどうかを判断する。そして、電源制御手段６は、接続電池モジュールの電圧値が所定値以下であれば、再度全ての電池モジュールの電圧値を取得し、この中で最も電圧の高い電池モジュール１２を接続電池モジュールに再設定するように構成してもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、電源制御手段６は、残存容量の最も多い電池モジュール１２を接続電池モジュールとして設定したが、これに限定されない。例えば、電源制御手段６は、一定以上の残存容量の電池モジュール１２が複数あれば、最も上流側、即ちプラス側の電池モジュール１２を接続電池モジュールに設定するように構成してもよい。しかしながら、サブリレーＲ２の切換回数を減らすことができるので、最も残存容量の多い電池モジュール１２を接続電池モジュールとする方が好ましい。
【００４４】
本実施形態では、車両Ｉは電気自動車であるとしたが、これに限定されず、例えば、ハイブリッド車など高圧バッテリーを有する車両であれば本発明の車両の電源制御装置を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の車両の電源制御装置は、補機バッテリー２がバッテリー上がりとなっても車両を運転状態とすることができる。従って、車両製造産業において利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１     メインバッテリー（第２バッテリー）
２     補機バッテリー（第１バッテリー）
３     ＤＣＤＣコンバータ
４     ＥＣＵ
５     イグニッションスイッチ
６     電源制御手段
１１   二次電池
１２   電池モジュール
Ｒ１   メインリレー
Ｒ２   サブリレー
Ｖ     電圧計
Ｖ２   バッテリー電圧計
Ｍ     モーター
【図１】
2012076624.tif 000003
【図２】
2012076624.tif 000004
【図３】
2012076624.tif 000005