(57)【要約】【課題】補機バッテリへの充電を待つことなく車両駆動システムを始動できる車両用電源装置を提供する。【解決手段】起動用バッテリユニット２０は、リチウムイオンバッテリ（ＬＩＢ）２１と、車両に搭載された鉛バッテリ５又はＬＩＢ２１を電源として動作可能なマイクロコントローラ２３と、電気機器ＥとＬＩＢ２１との通電状態及びマイクロコントローラ２０とＬＩＢ２１との通電状態をそれぞれ切替可能な切替回路２２と、を備える。マイクロコントローラ２３は、鉛バッテリ５の電力が不足した場合にＬＩＢ２１とマイクロコントローラ２３とが通電する第１状態に切り替わるように切替回路２２を制御するとともに、第１状態で、ブレーキペダルＢＰ及びスタートスイッチ１２の同時操作に応答して電気機器ＥとＬＩＢ２１とが通電する第２状態に切り替わるように切替回路２２を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動システムの始動時に利用される電気機器に電気的に接続された補機バッテリを含む車両に適用される車両用電源装置おいて、
補助バッテリと、
前記補機バッテリ又は前記補助バッテリを電源として動作可能な制御手段と、
前記電気機器と前記補助バッテリとの通電状態及び前記制御手段と前記補助バッテリとの通電状態をそれぞれ切替可能な切替手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記補機バッテリの電力が不足した場合に前記補助バッテリと前記制御手段とが通電する第１状態に切り替わるように前記切替手段を制御するとともに、前記第１状態で始動に関するユーザの特定操作に応答して前記電気機器と前記補助バッテリとが通電する第２状態に切り替わるように前記切替手段を制御する車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両を駆動するための車両駆動システムに適用される車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとを備え、車両駆動システムに用いられる車両用電源装置として、鉛バッテリでのシステムの始動に失敗した場合にリチウムイオンバッテリを使って鉛バッテリの充電を開始し、所定時間後に運転者へシステムの再始動を促すものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８０２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、鉛バッテリの充電を開始してから車両駆動システムの再始動までに時間を要するので改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、補機バッテリへの充電を待つことなく車両駆動システムを始動できる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用電源装置は、車両駆動システムの始動時に利用される電気機器に電気的に接続された補機バッテリを含む車両に適用される車両用電源装置おいて、補助バッテリと、前記補機バッテリ又は前記補助バッテリを電源として動作可能な制御手段と、前記電気機器と前記補助バッテリとの通電状態及び前記制御手段と前記補助バッテリとの通電状態をそれぞれ切替可能な切替手段と、を備え、前記制御手段は、前記補機バッテリの電力が不足した場合に前記補助バッテリと前記制御手段とが通電する第１状態に切り替わるように前記切替手段を制御するとともに、前記第１状態で始動に関するユーザの特定操作に応答して前記電気機器と前記補助バッテリとが通電する第２状態に切り替わるように前記切替手段を制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両用電源装置によれば、補機バッテリの電力が不足した場合には制御手段と補助バッテリとが通電する第１状態に切り替わることにより、制御手段の電源が確保される。そして、第１状態で、始動に関するユーザの特定操作に応答して電気機器と補助バッテリとが通電する第２状態に切り替わり、補助バッテリが車両駆動システムの始動に利用される電気機器の電源となる。したがって、補機バッテリの電力が不足した段階で補助バッテリによって電気機器の動作が確保されるので、補機バッテリへの充電を待つことなく車両駆動システムの始動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態である車両用電源装置が適用された車両の電気系統の要部を模式的に示した図。
【図２】車両用電源装置の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図３】車両放置時における各バッテリの電圧の時間的変化を示した図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は車両の一例としてのハイブリッド車両の電気系統を示している。ハイブリッド車両はモータ・ジェネレータ（不図示）の電源等として用いられるＨＶメインバッテリ１を備えている。ＨＶメインバッテリ１はシステムメインリレー２を介してＤＣＤＣコンバータ３に電気的に接続されている。それにより、ＨＶメインバッテリ１から電力供給されるＤＣＤＣコンバータ３は補機電源回路Ｃを介して鉛バッテリ５の充電にも使用される。なお、以下の説明では特に断らない限り「接続」は電気的な接続を意味する。また、図１の太い実線は電源供給される配線を意味し、細い矢印線は電気信号の入出力を意味する。
【００１０】
ＤＣＤＣコンバータ３には補機電源回路Ｃが接続されている。補機電源回路Ｃには補機バッテリとしての鉛バッテリ５が接続されるとともに、ハイブリッド車両に搭載される不図示の内燃機関やモータ・ジェネレータを含む車両駆動システムの始動に利用される各種の電気機器Ｅが接続される。電気機器Ｅには、システムメインリレー２を制御するとともにハイブリッド車両を包括的に制御するＨＶＥＣＵ６、盗難防止のためのアクセスキーの照合等を行うＩＤコードボックス７、盗難防止用のステアリングロック装置を制御するステアリングロックＥＣＵ８、これらの機器６〜８との間で電気信号がやり取りされる照合ＥＣＵ９、及びその他の機器１０を含む。ハイブリッド車両には、ユーザにて操作されるブレーキペダルＢＰの動作と連動してＯＮ・ＯＦＦされるストップランプスイッチ１１と、ユーザにて操作されるスタートスイッチ１２とが設けられており、これらのスイッチ１１、１２の出力信号は照合ＥＣＵ９に入力される。
【００１１】
また、補機電源回路Ｃには車両用電源装置としての起動用バッテリユニット２０が接続されている。起動用バッテリユニット２０は、補助バッテリとしてのリチウムイオンバッテリ（以下ＬＩＢという。）２１と、切替手段としての切替回路２２と、制御手段としてのマイクロコントローラ（以下ＭＣという。）２３とを備えている。ＬＩＢ２１は、例えば１８６５０型の電池セルが４本組み合わされて構成されている。切替回路２２は、補機電源回路Ｃへの電源供給とＭＣ２３への電源供給とをそれぞれ切り替えるため、電気機器ＥとＬＩＢ２１との通電状態を切り替えるラッチングタイプのリレーＡと、ＭＣ２３とＬＩＢ２１との通電状態を切り替えるラッチングタイプのリレーＢとを含んでいる。
【００１２】
ＭＣ２３は上記仕様のＬＩＢ２１でも十分な期間に亘って当該ＬＩＢ２１を監視できる程度の小電力、例えば平均消費電流が０．１ｍＡ程度に設計されている。また、ＭＣ２３はハイブリッド車両の始動限界電圧（例えば８．５Ｖ）よりも低い電圧（例えば５Ｖ）までを駆動保証電圧として駆動が保証されている（図３参照）。
【００１３】
ＭＣ２３は所定のロジックで動作するように構成されている。詳しい動作は後述するが、ＭＣ２３は補機電源回路Ｃの電圧が上記駆動保証電圧付近まで低下すると、つまり鉛バッテリ５の電力が不足すると、自身の電源供給をＬＩＢ２１からも得られるようにリレーＢを図示のＯＦＦの状態からＯＮの状態に制御することにより、ＭＣ２３とＬＩＢ２１とが通電する第１状態に切り替える。また、ＭＣ２３は、この第１状態において、始動に関するユーザによる特定操作であるブレーキペダルＢＰの踏み込み操作とスタートスイッチ１２のＯＮ操作との同時操作に応答してストップランプスイッチ１１及びスタートスイッチ１２の各出力信号が入力されると、リレーＡを図示のＯＦＦの状態からＯＮの状態に制御することにより、電気機器ＥとＬＩＢ２１とが通電する第２状態に切り替える。
【００１４】
ＭＣ２３の動作の詳細は図２のフローチャートの通りである。なお、図２のフローチャートの開始時にはリレーＡ及びリレーＢはともにＯＦＦになっているものとして説明する。図２に示すように、ステップＳ１において、ＭＣ２３は、補機電源回路Ｃの電圧（補機電圧）とＤＣＤＣコンバータ３の稼動による充電電圧とを比較して、ＤＣＤＣコンバータ３が停止中か否かを判定する。ＤＣＤＣコンバータ３が停止中の場合はステップＳ２に進み、そうでない場合はステップＳ８に進む。ＤＣＤＣコンバータ３が停止中の場合は車両が駐車中の状況とほぼ同じ状況である。
【００１５】
ステップＳ２において、ＭＣ２３は、補機電圧ＶａがＭＣ２３の駆動保証電圧Ｖｃ未満であるか否かを判断し、ステップＳ２の処理を続行して補機電圧の監視を続ける。補機電圧が駆動保証電圧未満の場合はステップＳ３に進む。補機電圧が駆動保証電圧未満の場合は鉛バッテリ５の電力が不足した場合に相当する。
【００１６】
ステップＳ３において、ＭＣ２３は、切替回路２２のリレーＢに電力供給してリレーＡをＯＦＦの状態に、リレーＢをＯＮの状態にそれぞれ制御する。これにより、ＭＣ２３とＬＩＢ２１との通電が遮断されている状態からＭＣ２３とＬＩＢ２１とが通電する第１状態に切り替わる。
【００１７】
ステップＳ４において、ＭＣ２３は、始動に関するユーザの特定操作としてのブレーキペダルＢＰの踏み込み操作及びスタートスイッチ１２のＯＮ操作の同時操作の有無を、ストップランプスイッチ１１の出力信号とスタートスイッチ１２の出力信号とを検出することにより判断し、この処理を続行して上記特定操作の有無を監視する。ユーザによる特定操作があった場合はステップＳ５に進む。
【００１８】
ステップＳ５において、ＭＣ２３は、切替回路２２のリレーＡに電力供給してリレーＡ及びリレーＢをともにＯＮの状態に制御する。これにより、リレーＡ及びリレーＢがともにＯＮの状態で、ＬＩＢ２１と補機電源回路Ｃとが通電する第２状態に切り替わる。第２状態に切り替わることで、車両駆動システムの始動に利用される電気機器Ｅに電源供給され通常の車両駆動システムの始動操作がＨＶＥＣＵ６等による行われる。
【００１９】
ステップＳ６において、ＭＣ２３は、ステップＳ１と同様に補機電圧と充電電圧とを比較してＤＣＤＣコンバータ３が稼働中か否かを判断する。ＤＣＤＣコンバータ３が稼働中の場合は車両駆動システムの始動に成功したものと判断できるのでルーチンを終了する。一方、ＤＣＤＣコンバータ３が停止中の場合は、電気機器Ｅに十分に電力を供給できずに車両駆動システムの始動が失敗したものと判断できるのでステップＳ７に進む。
【００２０】
ステップＳ７において、ＭＣ２３は、切替回路２２のリレーＡを一旦ＯＮの状態からＯＦＦの状態に制御して処理をステップＳ４に戻し、ステップＳ６で車両駆動システムの始動の成功が確認できるまでステップＳ４〜ステップＳ６の処理を繰り返し実行する。
【００２１】
ステップＳ８において、ＭＣ２３は、補機電圧ＶａがＬＩＢ２１の電圧Ｖｂよりも低いか否かを判断し、補機電圧ＶａがＬＩＢ２１の電圧Ｖｂよりも低い場合はステップＳ９に進み、切替回路２２のリレーＡ及びリレーＢがともにＯＦＦの状態に制御して処理をステップＳ１に戻す。一方、補機電圧ＶａがＬＩＢ２１の電圧Ｖｂ以上の場合は切替回路２２のリレーＡ及びリレーＢをともにＯＮの状態に制御してＬＩＢ２１の充電を実施して処理をステップＳ１に戻す。
【００２２】
次に、図３を参照しながら、本形態のハイブリッド車両の車両放置時における動作例を説明する。なお、実際には放電量によって電圧低下は時間と比例関係にないが、動作の理解を助けるため図３では電圧を線形変化で表現している。図３に示すように、車両放置時において、鉛バッテリ５の自己放電、暗電流、及び劣化等により、鉛バッテリ５の電圧が低下して時刻ｔ１でＭＣ２３の駆動保証電圧Ｖｃに至ると、ＭＣ２３とＬＩＢ２１とが通電する第１状態に切り替わり、ＭＣ２３の電源がＬＩＢ２１に切り替わる。これにより、ＬＩＢ２１の電圧は、その自己放電及びＭＣ２３の駆動による蓄電率の減少によって緩やかに低下していくが、ハイブリッド車両の始動限界電圧Ｖｐに到達する時刻ｔ２まではＭＣ２３及び電気機器Ｅの駆動が可能な状態に保つことができる。ＬＩＢ２１の自己放電は１年あたり電圧が１％減程度である。一方、鉛バッテリ５のみを搭載しＬＩＢ２１を搭載していない車両を想定すると、その車両の場合は鉛バッテリ５の電圧が始動限界電圧Ｖｐに達した時刻ｔ０の時点で電気機器Ｅの動作が確保できずに車両駆動システムの始動が不可能となる。したがって、本形態のハイブリッド車両の場合、鉛バッテリ５のみを搭載した車両に比べて車両駆動システムの始動可能な時間が大幅に伸びる。
【００２３】
本形態によれば、補機電圧が駆動保証電圧未満となって鉛バッテリ５の電力が不足した場合にはＭＣ２３とＬＩＢ２１とが通電する第１状態に切り替わることにより、ＭＣ２３の電源が確保される。そして、第１状態で、始動に関するブレーキペダルＢＰの踏み込み操作及びスタートスイッチ１２のＯＮ操作の同時操作に応答して電気機器ＥとＬＩＢ２１とが通電する第２状態に切り替わり、ＬＩＢ２１が電気機器Ｅの電源となる。したがって鉛バッテリ５の電力が不足した段階で、ＬＩＢ２１による鉛バッテリ５への充電を待つことなく電気機器Ｅの動作が確保されるので車両駆動システムの始動が可能となる。
【００２４】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では補機バッテリとして鉛バッテリが、補助バッテリとしてリチウムイオンバッテリが設けられているが、これら以外の種類のバッテリを採用した車両に適用することも可能である。また、上記形態は、車両用電源装置として、ＬＩＢ２１、切替回路２２、及びＭＣ２３が組み合わされた起動用バッテリユニット２０が設けられていて、既存車両等への取り付け等や交換が容易になっているが、本発明は必ずしもこれらがユニット化されて実施される必要はない。例えば、これらの構成が分散して車両に配置されている形態で本発明を実施することも可能である。
【００２５】
上記形態は本発明がハイブリッド車両に適用されたものであるが、内燃機関の他に走行用駆動源を持たないコンベンショナル車両、電気自動車、プラグインハイブリッド車両、燃料電池自動車等の各種車両を駆動するための車両駆動システムに適用された形態で本発明を実施することもできる。
【符号の説明】
【００２６】
５  鉛バッテリ（補機バッテリ）
２０  起動用バッテリユニット（車両用電源装置）
２１  リチウムイオンバッテリ（補助バッテリ）
２２  切替回路（切替手段）
２３  マイクロコントローラ（制御手段）
Ｅ  電気機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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