(57)【要約】【課題】ハイブリッド車が長期間始動されない場合であっても、ハイブリッド車を始動することができる技術を提供する。【解決手段】本明細書で開示するハイブリッド車２は、サブバッテリ２２の電圧値Ｖｓｕｂが閾値Ｖ１よりも小さいとき、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せによる供給動作により、メインバッテリ４の電力をＰＣＵ１２に供給する。その後、メインバッテリ４の電力を用いて、第１モータ６を駆動してエンジン１００を始動させる。そして、エンジン１００の動力を用いて第１モータ６に発電させる。そして、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せによる降圧動作により、第１モータ６の駆動による電力をサブバッテリ２２に供給する。これにより、サブバッテリ２２が充電される。【選択図】図１
2017030601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンのクランキングと前記エンジンの動力を利用した発電とを実行可能なモータと、
メインバッテリと、
前記メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、
前記メイン電源配線に接続されており、前記モータに電力を供給する電力制御ユニットと、
前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、
前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
前記サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、
第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、
前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記第１コイルを接続する第１回路と、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記第２コイルを接続する第２回路と、
前記サブ電源配線と前記第３コイルを接続する第３回路と、
制御装置と、を備え、
前記第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
前記第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータとＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
前記第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
前記制御装置は、
前記スイッチによって前記メイン電源配線が非導通である状態で前記サブバッテリの電圧が所定値を下回った場合に、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第２回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記メインバッテリからの電力を前記電力制御ユニットに供給することによって、前記モータに前記エンジンをクランキングさせ、
前記第２回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記エンジンの始動後の前記エンジンの動力を利用して前記モータによって発電された電力を前記サブバッテリに供給する、ハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、メインバッテリと、メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、モータを駆動するインバータを備える電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間で、メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、サブ電源配線からメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを備える車両用電源システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の車両用電源システムが搭載されるハイブリッド車においては、ハイブリッド車の始動時に、スイッチの切り換えやハイブリッド車の補機への電力供給等のために大きな電力が必要となる。しかしながら、ハイブリッド車が始動されずに長期間放置されると、サブバッテリの放電により、サブバッテリには、ハイブリッド車を始動するのに必要な電力が残存せず、結果としてハイブリッド車を始動できない場合がある。
【０００５】
本明細書は、ハイブリッド車が長期間始動されない場合であっても、ハイブリッド車を始動することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するハイブリッド車は、エンジンと、エンジンのクランキングとエンジンの動力を利用した発電とを実行可能なモータと、メインバッテリと、メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、メイン電源配線に接続されており、モータに電力を供給する電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間でメイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線と第１コイルを接続する第１回路と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線と第２コイルを接続する第２回路と、サブ電源配線と第３コイルを接続する第３回路と、制御装置と、を備える。第１回路はＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有する。第２回路はＡＣ−ＤＣコンバータとＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有する。第３回路はＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有する。制御装置は、スイッチによってメイン電源配線が非導通である状態でサブバッテリの電圧が所定値を下回った場合に、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してメインバッテリからの電力を電力制御ユニットに供給することによって、モータにエンジンをクランキングさせ、第２回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してエンジンの始動後のエンジンの動力を利用してモータによって発電された電力をサブバッテリに供給する。
【０００７】
上記のハイブリッド車では、メインバッテリの電力を電力制御ユニットに供給し、エンジンを始動することができる。そして、エンジンの動力を用いてモータにより発電し、発電された電力をサブバッテリに供給することができる。この構成によると、ハイブリッド車が長期間始動されない場合に、サブバッテリの充電電力量が低下することを防止することができる。この結果、ハイブリッド車が長期間始動されない場合であっても、ハイブリッド車を始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ハイブリッド車の電気系統のブロック図である。
【図２】第１回路、第２回路及び第３回路の概略の構成を示す図である。
【図３】サブバッテリの充電の処理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】
【０００９】
図１に示す本実施例のハイブリッド車２は、メインバッテリ４の電力を利用して走行することもできるし、エンジン１００を利用して走行することもできる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合、ハイブリッド車２は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン１００を利用して走行する場合には、ハイブリッド車２は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン１００を始動させる。そして、ハイブリッド車２は、動力分割機構１０２によって、エンジン１００が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方、エンジン１００の動力の残りを第１モータ６に伝達させて、第１モータ６に発電させる。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用することもできるし、メインバッテリ４に充電することもできる。なお、エンジン１００を利用して走行している際に、さらにメインバッテリ４からも第２モータ８に電力を供給して、駆動輪を回転させることも可能である。以下では、メインバッテリ４から電力を供給することなく、エンジン１００のみを利用して走行することを、バッテリレス走行ともいう。走行中のハイブリッド車２が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。
【００１０】
ハイブリッド車２は、モータ６、８とエンジン１００と動力分割機構１０２の他に、電源システム１を備える。電源システム１は、メインバッテリ４と、サブバッテリ２２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２と、第１回路２８と、第２回路３０と、第３回路３２と、トランス３６と、メイン電源配線１０と、サブ電源配線２４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備える。メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。メインバッテリ４の電圧は、電圧センサ５０で計測されている。ハイブリッド車２は、エンジン１００の動力を用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。また、走行中のハイブリッド車２が減速する際に、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
【００１１】
メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、ＰＣＵ１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。
【００１２】
ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と第１モータ６および第２モータ８の間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１４の電圧は、電圧センサ５３で計測されている。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、メインバッテリ４から供給される直流電力を、第１モータ６や第２モータ８の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、メインバッテリ４へ充電するための直流電力に変換することもできる。
【００１３】
メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０が設けられている。ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の正極線１０ａの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換える。
【００１４】
ハイブリッド車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２の電圧は、電圧センサ５４で計測されている。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリングやエアコン等の補機２６に接続されている。サブ電源配線２４の電流値は、電流センサ５２で計測されている。
【００１５】
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とトランス３６の第１コイル３６ｃとの間に第１回路２８が接続されている。後に詳述するが、トランス３６は、第１コイル３６ｃの他に、第２コイル３６ａと第３コイル３６ｂを備える。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａとの間に第２回路３０が接続されている。また、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂとの間に第３回路３２が接続されている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に接続されている。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。なお、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行わなくてもよい。
【００１６】
ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２を介して接続されている。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。即ち、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。
【００１７】
さらに、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０を介して接続されている。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできるし、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。なお、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行わなくてもよい。
【００１８】
電源システム１では、第１回路２８、第２回路３０及び第３回路３２が動作することによって、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、メイン電源配線１０とサブ電源配線２４との間で電力を融通し合うことができる。具体的には、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２からの電力をメインバッテリ４に充電することができる。さらに、ＳＭＲ２０が非導通であっても、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せが供給動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力を、サブ電源配線２４を介さずにＰＣＵ１２に供給することもできるし、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
【００１９】
図２に、第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６の概略の構成を示す。第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６は、１個の筐体５８に収容されている。第１回路２８は、接続配線７８を介して、メイン電源配線１０に接続されている。
【００２０】
第１回路２８は、フィルタ４４と、スイッチング回路４６と、逆流防止スイッチ４５を備える。フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備える。フィルタ４４は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４５は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００２１】
スイッチング回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。
【００２２】
スイッチング回路４６は、トランス３６に接続されている。トランス３６は、３個のコイル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備える。第１コイル３６ｃは、接続配線７６を介して、スイッチング回路４６に接続されている。即ち、第１回路２８は、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と第１コイル３６ｃを接続する。第２コイル３６ａは、接続配線７２を介して第２回路３０のスイッチング回路３４に接続されている。第３コイル３６ｂは、接続配線７４を介して第３回路３２のスイッチング回路３８に接続されている。トランス３６では、第２コイル３６ａから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第２コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。さらに、トランス３６では、第１コイル３６ｃから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第１コイル３６ｃへ昇圧して電力を供給することもできる。また、第１コイル３６ｃから第２コイル３６ａへ電圧を変化させずに電力を供給することもできるし、第２コイル３６ａから第１コイル３６ｃへ電圧を変化させずに電力を供給することもできる。
【００２３】
第１コイル３６ｃの一端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、第１コイル３６ｃの他端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。
【００２４】
スイッチング回路４６では、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路４６に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路４６では、ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００２５】
第１回路２８は、制御回路４３によって制御されている。具体的には、制御回路４３は、スイッチング回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び逆流防止スイッチ４５の動作を制御する。
【００２６】
第２コイル３６ａに接続されている第２回路３０は、接続配線７０を介して、メイン電源配線１０に接続されている。即ち、第２回路３０は、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａを接続する。第２回路３０は、フィルタ３３と、スイッチング回路３４と、逆流防止スイッチ３１と、を備える。フィルタ３３は、コンデンサ３３ａを備える。フィルタ３３は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ３１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００２７】
スイッチング回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。第２コイル３６ａの一端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、第２コイル３６ａの他端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。
【００２８】
スイッチング回路３４では、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路３４に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３４では、ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００２９】
第３コイル３６ｂに接続されている第３回路３２は、サブ電源配線２４に接続されている。即ち、第３回路３２は、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂを接続する。第３回路３２は、フィルタ４０と、スイッチング回路３８と、逆流防止スイッチ４１と、を備える。フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。フィルタ４０は、サブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第３回路３２からサブ電源配線２４に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００３０】
スイッチング回路３８は、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、それぞれのスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに並列に接続された還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈと、インダクタ３８ｉと、コンデンサ３８ｊを備えている。スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄは直列に接続されている。第３コイル３６ｂの一端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂの間に接続されており、第３コイル３６ｂの他端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄの間に接続されている。
【００３１】
スイッチング回路３８では、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、サブ電源配線２４からスイッチング回路３８に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３８では、ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００３２】
第２回路３０と第３回路３２は、制御回路４２によって制御される。具体的には、制御回路４２は、第２回路３０のスイッチング回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び逆流防止スイッチ３１と、第３回路３２のスイッチング回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ及び逆流防止スイッチ４１の動作を制御する。
【００３３】
次いで、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作について説明する。最初に、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第２回路３０のスイッチング回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８では、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによる整流と、インダクタ３８ｉおよびコンデンサ３８ｊによる平滑化がなされる。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００３４】
次いで、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８においてスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第２回路３０のスイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４では、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、フィルタ３３において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００３５】
第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第１回路２８の逆流防止スイッチ４５を第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００３６】
次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に動作する。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。
【００３７】
次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇圧動作の場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第１回路２８のスイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６では、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによる整流がなされ、フィルタ４４において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００３８】
第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第２回路３０の逆流防止スイッチ３１を第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００３９】
次いで、第１回路２８と第２回路３０とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第２回路３０のスイッチング回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。
【００４０】
また、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際に、第２回路３０のスイッチング回路３４が、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第１回路２８のスイッチング回路４６において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。
【００４１】
この供給動作中では、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１を第３回路３２からサブ電源配線２４に供給不可能な状態に維持することによって、サブ電源配線２４に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００４２】
上記した第１〜第３回路２８、３０、３２の動作によって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間で、電力を融通し合うことができる。この結果、車両に蓄電される電力を有効に利用することができる。
【００４３】
図２に示した第１〜第３回路２８、３０、３２の具体的な回路構成はあくまでも一例であり、第２回路３０と第３回路３２では、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。また、第１回路２８も同様に、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ供給動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。
【００４４】
制御回路４２、４３は、ＥＣＵ６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵとメモリを含む。ＥＣＵ６０は、電源システム１の各部１２、２０、４２、４３に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、各部１２、２０、４２、４３を制御する。
【００４５】
次に、図３を参照してハイブリッド車２が始動されていない場合のＥＣＵ６０の処理について説明する。ハイブリッド車２が始動されていない場合とは、ハイブリッド車２のスタートボタン（例えばイグニションスイッチ）がオフにされて駐車され、その後スタートボタンがオフにされていない状態である。この場合、ハイブリッド車２の電源システム１とエンジン１００は停止している。図３は、ＥＣＵ６０が実行するサブバッテリの充電の処理のフローチャートを示す。ＥＣＵ６０は、ハイブリッド車２が始動されていない間に、定期的に起動して図３の処理を実行する。
【００４６】
Ｓ１０において、ＥＣＵ６０は、充電処理が実行されると、電圧センサ５４から得られるサブバッテリ２２の電圧値ＶＳが予め設定された閾値Ｖ１よりも大きいか否かを判断する。閾値Ｖ１は、第１回路と第２回路と第３回路を起動するのに必要なサブバッテリ２２の蓄電割合ＳＯＣの下限値に相当する電圧よりも少し高い電圧である。サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ１よりも大きいと判断される場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、本処理は終了する。このとき、ＥＣＵ６０は停止し、次に図３の処理を実行すべきタイミングで起動する。
【００４７】
他方、サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ１以下であると判断される場合（Ｓ１０でＮＯ）、Ｓ１２において、ＥＣＵ６０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せに供給動作を実行させるための指示を制御回路４２、４３に送信する。この結果、第１回路２８がＤＣ−ＡＣコンバータとして機能し、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第２回路３０のスイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能して交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。
【００４８】
Ｓ１４において、ＥＣＵ６０は、メインバッテリ４の電力がＰＣＵ１２に供給されると、第１モータ６を駆動してエンジン１００をクランキングする。これにより、エンジン１００が始動する。次いで、Ｓ１６では、ＥＣＵ６０は、エンジン１００の動力を用いて第１モータ６に発電を開始させる。
【００４９】
ＥＣＵ６０は、Ｓ１６において第１モータ６の駆動により発電を開始した後、Ｓ１８において、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せに降圧動作を実行させる。すなわち、第２回路３０がＤＣ−ＡＣコンバータとして機能し、第１モータ６の駆動により発電されインバータ１８によって変換された直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８において交流電力から直流電力へと変換する。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する。すなわち、ＥＣＵ６０は、第１モータ６の駆動により発電された電力をサブバッテリ２２に供給する。これにより、サブバッテリ２２の充電が開始される。
【００５０】
次いで、Ｓ２０では、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の充電が開始されると、電圧センサ５４から得られるサブバッテリ２２の電圧値ＶＳが、予め設定された閾値Ｖ２より大きいか否かを判断する。閾値Ｖ２は、前述した閾値Ｖ１の値よりも大きく、サブバッテリ２２の満充電に相当する電圧値の範囲内で任意に設定することができる。サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ２以下であると判断される場合（Ｓ２０でＮＯ）、サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ２より大きくなるまで（即ちＳ２０でＹＥＳと判断されるまで）Ｓ２０の処理を繰り返す。
【００５１】
サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ２より大きいと判断される場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、Ｓ２２において、ＥＣＵ６０は、エンジン１００の動作を停止させる。次いで、Ｓ２４において、ＥＣＵ６０は、第１モータ６の駆動を停止して発電を停止させる。次に、Ｓ２６において、ＥＣＵ６０は、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作を停止させて、降圧動作及び供給動作を停止させて、本処理を終了する。
【００５２】
次いで、本実施例の効果を説明する。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが閾値Ｖ１以下の場合（図３のＳ１２でＮＯ）、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せに供給動作を実行させ、メインバッテリ４の電力をＰＣＵ１２に供給する（Ｓ１２）。ＥＣＵ６０は、メインバッテリ４の電力を用いて、第１モータ６を駆動してエンジン１００を始動させる（Ｓ１４）。これにより、第１モータ６は、エンジン１００の動力を用いて発電する（Ｓ１６）。ＥＣＵ６０は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せに降圧動作を実行させ、第１モータ６により発電された電力をサブバッテリ２２に供給する（Ｓ１８）。すなわち、サブバッテリ２２の充電が開始される。このように、サブバッテリ２２の充電が開始されるので、長期間ハイブリッド車２が始動されていなくても、サブバッテリ２２の放電によりハイブリッド車２を始動することができなくなる事態を抑制することができる。
【００５３】
また、上記の構成では、サブバッテリ２２の充電を行う場合に、ＳＭＲ２０を導通させる必要がなく、それによってハイブリッド車２が始動することもない。第１回路２８と第２回路３０と第３回路３２とを起動させることで、エンジン１００を始動させることができ、それによってサブバッテリ２２の充電を行うことができる。このとき、サブバッテリ２２には、第１回路２８と第２回路３０と第３回路３２とを起動するのに必要となる電力が残存していれば足りる。従って、前述した閾値Ｖ１（図３のＳ１０参照）は、そのような電力がサブバッテリ２２に残存することを示す電圧値に設定することができる。ＳＭＲ２０を導通させず、ハイブリッド車２を始動させることもないので、サブバッテリ２２に必要とされる電力は比較的に少なくてよい。よって、閾値Ｖ１を比較的に低く設定することができる。この結果、図３のＳ１０において、サブバッテリ２２の電圧値ＶＳが当該閾値Ｖ１以下（Ｓ１０でＮＯ）と判断される状況の発生を抑制することができる。すなわち、サブバッテリ２２の充電回数を抑えることができる。サブバッテリ２２への充電では、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せによる供給動作と、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せによる降圧動作とが実行されるので、直流電力と交流電力との間の変換時に電力のロスが生じる。サブバッテリ２２の充電回数が抑制されることによって、このような電力変換の際のロスを抑制することができる。また、サブバッテリ２２の充電を開始する際には、第１回路２８と第２回路３０と第３回路３２等を起動するためにサブバッテリ２２から電力が消費されるが、サブバッテリ２２の充電回数が抑制されることによって、そのような電力消費を抑制することもできる。
【００５４】
また、上記の構成では、メインバッテリ４に、エンジン１００をクランキングするのに必要な電力を第１モータ６に供給することができるだけの電力が蓄電されていれば、サブバッテリ２２の充電電力量が低下してハイブリッド車２を始動することができない事態を回避することができる。この結果、ハイブリッド車２が長期間放置されてサブバッテリ２２の充電が低下する事態に備えて、メインバッテリ４の充電電力量を高く維持せずに済む。
【００５５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５６】
１        ：電源システム
２        ：ハイブリッド車
３        ：エンジン
４        ：メインバッテリ
６        ：第１モータ
８        ：第２モータ
１０      ：メイン電源配線
１２      ：ＰＣＵ
１４      ：平滑コンデンサ
１６      ：コンバータ
１８      ：インバータ
２０      ：ＳＭＲ
２２      ：サブバッテリ
２４      ：サブ電源配線
２６      ：補機
２８      ：第１回路
３０      ：第２回路
３１、４１、４５      ：逆流防止スイッチ
３２      ：第３回路
３６      ：トランス
３６ａ    ：第２コイル
３６ｂ    ：第３コイル
３６ｃ    ：第１コイル
【図１】
2017030601.tif 000003
【図２】
2017030601.tif 000004
【図３】
2017030601.tif 000005