JP2016132402A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチがオープン故障を起こした場合に、サブバッテリの充電電力量の低減を抑制しつつ、エンジンのクランキングを行うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】車両は、エンジン６０と、モータ６，８と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２と、メインバッテリ４と、ＰＣＵを接続するメイン電源配線と、メイン電源配線を開路または閉路するスイッチ２０と、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ＰＣＵ側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続する第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８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サブ電源配線の間を接続する第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を備えている。その車両では、スイッチのオープン故障が検出された場合に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作をし、かつ第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることで、モータがエンジンをクランキングする。
【選択図】図４

Description

本明細書が開示する技術は、車両に関する。

特許文献１に、エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、メインバッテリと、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットを接続するメイン電源配線と、前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、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たサブ電源配線と、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サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記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が開示されている。前記車両では、前記メインバッテリの故障が検出された場合に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることで、前記サブバッテリから供給される電力を利用して前記モータが前記エンジンをクランキングする。この車両では、メインバッテリに故障が発生した場合でも、サブバッテリから電力制御ユニットに電力を供給して、エンジンをクランキングすることができる。

特開２００７−２５５２９４号公報

上記のような車両において、メインバッテリには異常がないものの、メイン電源配線のスイッチにオープン故障が生じて、メインバッテリからメイン電源配線を介して電力制御ユニットへ電力を供給できなくなる場合がある。このような場合でも、特許文献１の車両によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることによって、サブバッテリから電力制御ユニットへ電力を供給して、エンジンをクランキングすることができる。しかしながら、このようにエンジンをクランキングすると、サブバッテリの充電電力量が低減してしまう。スイッチがオープン故障を起こした場合に、サブバッテリの充電電力量の低減を抑制しつつ、エンジンのクランキングを行うことが可能な技術が期待されている。

本明細書が開示する車両は、エンジンと、前記エンジンをクランキング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、メインバッテリと、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットを接続するメイン電源配線と、前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、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たサブ電源配線と、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サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記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第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、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サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。前記車両では、前記スイッチのオープン故障が検出された場合に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作をし、かつ前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることで、前記メインバッテリから供給される電力を利用して前記モータが前記エンジンをクランキングする。

上記の車両では、スイッチにオープン故障が生じた場合に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことで、サブ電源配線から電力制御ユニット側のメイン電源配線に電力を供給することができる。この際に、上記の車両では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことで、サブバッテリから第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力制御ユニットに電力が供給されるだけでなく、メインバッテリからも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力制御ユニットに電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリのみから電力を供給してエンジンをクランキングする場合に比べて、サブバッテリの充電電力量の低減を抑制することができる。

本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。

実施例の車両２の電気系統を模式的に示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す図である。 実施例の車両２においてＥＣＵ１４が行う処理を示すフローチャートである。 実施例の車両２においてＳＭＲ２０にオープン故障が生じた場合のエンジン６０のクランキングの様子を示す図である。 実施例の車両２においてメインバッテリ４に故障が生じた場合のエンジン６０のクランキングの様子を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の変形例の概略の構成を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の別の変形例の概略の構成を示す図である。

図１に示す本実施例の車両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６０を利用して走行することもできる、ハイブリッド車である。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合、車両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６０を利用して走行する場合には、車両２は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン６０を始動させる。そして、車両２は、動力分割機構６２によって、エンジン６０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６０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６０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６０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。走行中の車両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。

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は、メイン電源配線１０を介して、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２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。

ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４、第１モータ６および第２モータ８に接続されている。ＰＣＵ１２は、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。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、コンバータ１６から供給される直流電力を、三相交流電力に変換して第１モータ６や第２モータ８に供給することができる。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、直流電力に変換してコンバータ１６へ供給することもできる。さらに、インバータ１８は、第１モータ６および第２モータ８の一方が発電した三相交流電力を、いったん直流電力に変換し、さらに三相交流電力に変換して、第１モータ６および第２モータ８の他方に供給することもできる。

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を開路（オープン）または閉路（クローズ）するスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂを開路または閉路するスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０を開路または閉路する。

車両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は、サブバッテリ２２の正極端子に接続された正極線２４ａと、サブバッテリ２２の負極端子に接続された負極線２４ｂを備えている。サブ電源配線２４の負極線２４ｂは、接地電位を提供する。

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１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８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１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。車両２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の開路／閉路に関わらず、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。

ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して接続されている。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０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のみを行うことができる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、いわゆる単方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。車両２では、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を閉路している際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力や、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力を、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の両方を介して、サブバッテリ２２に充電することができる。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の何れか一方のみを介してサブバッテリ２２に充電する場合に比べて、サブバッテリ２２に供給される電流を大きくすることができ、サブバッテリ２２の充電に要する時間を短縮することができる。

車両２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４を備えている。ＥＣＵ１４は、ＰＣＵ１２、ＳＭＲ２０、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０等の、車両２の電気系統を構成する各種の構成要素の動作を制御する。また、ＥＣＵ１４は、エンジン６０の点火機構、燃料噴射機構、給排気機構等の動作を制御する。図示はしていないが、車両２はメインバッテリ４の電圧、電流、温度等を監視する各種のセンサを備えており、これらのセンサの検出値が正常範囲から外れている場合に、ＥＣＵ１４はメインバッテリ４で故障が発生したと判断する。また、図示はしていないが、車両２はＳＭＲ２０のオープン故障およびクローズ故障を検出する異常検出回路を備えており、異常検出回路からＳＭＲ２０のオープン故障またはクローズ故障を示す信号が出力された場合に、ＥＣＵ１４はＳＭＲ２０にオープン故障またはクローズ故障が発生したと判断する。

図２に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す。以下の説明では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、ＰＣＵ１２側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。同様に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、メインバッテリ４側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。

第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、制御回路４２を備えている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、制御回路４２は、筐体５６内に収容されている。

一次側フィルタ３２は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ３２は、コンデンサ３２ａを備えている。

一次側回路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。一次側回路３４は、スイッチング回路ということもできる。

トランス３６は、一次側コイル３６ａと、二次側コイル３６ｂを備えている。トランス３６では、一次側コイル３６ａから二次側コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、二次側コイル３６ｂから一次側コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。一次側コイル３６ａの一端は、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、一次側コイル３６ａの他端は、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。

二次側回路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。二次側コイル３６ｂの一端は、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、二次側コイル３６ｂの他端は、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。二次側回路３８は、スイッチング回路ということもできる。

二次側フィルタ４０は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。

制御回路４２は、ＥＣＵ１４（図１参照）と通信可能である。制御回路４２は、ＥＣＵ１４からの指示に従って、一次側回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの動作を制御する。

第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の動作について説明する。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作をする際には、一次側回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において降圧して、二次側回路３８において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、二次側回路３８ではスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは動作せず、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。逆に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作をする際には、二次側回路３８においてスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において昇圧して、一次側回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、一次側回路３４ではスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは動作せず、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、一次側フィルタ３２において平滑化がなされる。

なお、図２に示した第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側フィルタ３２、一次側回路３４、二次側回路３８、二次側フィルタ４０の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８としては、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。

第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、制御回路５４を備えている。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、制御回路５４は、筐体５８内に収容されている。

一次側フィルタ４４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備えている。

一次側回路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。一次側回路４６は、スイッチング回路ということもできる。

トランス４８は、一次側コイル４８ａと、二次側コイル４８ｂを備えている。トランス４８では、一次側コイル４８ａから二次側コイル４８ｂへ降圧して電力を供給することができる。一次側コイル４８ａの一端は、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、一次側コイル４８ａの他端は、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。

二次側回路５０は、ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、インダクタ５０ｅと、コンデンサ５０ｆを備えている。ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、ブリッジ回路を構成している。

二次側フィルタ５２は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ５２は、インダクタ５２ａとコンデンサ５２ｂを備えている。

制御回路５４は、ＥＣＵ１４（図１参照）と通信可能である。制御回路５４は、ＥＣＵ１４からの指示に従って、一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの動作を制御する。

第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作について説明する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作をする際には、一次側回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス４８において降圧して、二次側回路５０において交流電力から直流電力へと変換する。この場合、二次側回路５０ではダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによる整流と、インダクタ５０ｅおよびコンデンサ５０ｆ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、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、図２に示すような、一次側回路４６がスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを備えており、制御回路５４が一次側回路４６の動作を制御する構成に限らず、二次側回路５０がスイッチング素子を備えており、制御回路５４が二次側回路５０の動作を制御する構成としてもよいし、一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれがスイッチング素子を備えており、制御回路５４が一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれの動作を制御する構成としてもよい。図２に示した第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の一次側フィルタ４４、一次側回路４６、二次側回路５０、二次側フィルタ５２の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、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が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。

図１に示す車両２では、通常は、エンジン６０を始動させる際には、ＳＭＲ２０を閉路させて、メインバッテリ４からメイン電源配線１０を介してＰＣＵ１２に電力を供給する。そして、ＰＣＵ１２が第１モータ６に電力を供給し、第１モータ６がエンジン６０をクランキングする。これによって、エンジン６０を始動させることができる。

車両２において、ＳＭＲ２０にオープン故障が生じる場合がある。ＳＭＲ２０にオープン故障が生じた場合、その後にエンジン６０を始動させる際に、メインバッテリ４からメイン電源配線１０を介してＰＣＵ１２に電力を供給することができなくなる。あるいは、車両２において、メインバッテリ４に故障が生じる場合がある。メインバッテリ４に故障が生じた場合、その後にエンジン６０を始動させる際に、メインバッテリ４からＰＣＵ１２に電力を供給することができなくなる。そこで、本実施例の車両２では、ＥＣＵ１４が図３に示す処理を行う。

ステップＳ２では、ＥＣＵ１４は、メインバッテリ４の故障が検出されたか否かを判断する。メインバッテリ４の故障が検出されない場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理はステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ＥＣＵ１４が、ＳＭＲ２０のオープン故障が検出されたか否かを判断する。ＳＭＲ２０のオープン故障が検出されない場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、処理はステップＳ２へ戻る。ＳＭＲ２０のオープン故障が検出された場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、ＥＣＵ１４が、エンジン６０が停止しているか否かを判断する。エンジン６０が停止していない場合（ステップＳ６でＮＯの場合）、処理はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、ＥＣＵ１４が、バッテリレス走行を行うようにエンジン６０の動作を制御する。ステップＳ１８の後、図３の処理は終了する。ステップＳ６でエンジン６０が停止している場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、ＥＣＵ１４が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に降圧動作を開始させる。これによって、メインバッテリ４からサブ電源配線２４への電力供給が開始される。

ステップＳ１０では、ＥＣＵ１４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を開始させる。これによって、サブ電源配線２４からＰＣＵ１２への電力供給が開始される。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ１４が、第１モータ６を駆動して、エンジン６０をクランキングする。これによって、エンジン６０が始動する。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ１４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を停止させる。これによって、サブ電源配線２４からＰＣＵ１２への電力供給が停止される。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ１４が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に降圧動作を停止させる。これによって、メインバッテリ４からサブ電源配線２４への電力供給が停止される。

ステップＳ１８では、ＥＣＵ１４が、バッテリレス走行を行うようにエンジン６０の動作を制御する。ステップＳ１８の後、図３の処理は終了する。

ステップＳ２において、メインバッテリ４の故障が検出された場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ１４が、エンジン６０が停止しているか否かを判断する。エンジン６０が停止していない場合（ステップＳ２０でＮＯの場合）、処理はステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、ＥＣＵ１４が、バッテリレス走行を行うようにエンジン６０の動作を制御する。ステップＳ２８の後、図３の処理は終了する。ステップＳ２０でエンジン６０が停止している場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２では、ＥＣＵ１４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を開始させる。これによって、サブ電源配線２４からＰＣＵ１２への電力供給が開始される。

ステップＳ２４では、ＥＣＵ１４が、第１モータ６を駆動して、エンジン６０をクランキングする。これによって、エンジン６０が始動する。

ステップＳ２６では、ＥＣＵ１４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を停止させる。これによって、サブ電源配線２４からＰＣＵ１２への電力供給が停止される。

ステップＳ２８では、ＥＣＵ１４が、バッテリレス走行を行うようにエンジン６０の動作を制御する。ステップＳ１６の後、図３の処理は終了する。

図４は、ＳＭＲ２０でオープン故障が生じた状態でエンジン６０をクランキングする際の、第１モータ６への電力の供給経路を示している。図３の処理によれば、ＳＭＲ２０でオープン故障が検出され、かつエンジン６０が停止している場合に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作を行うとともに、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行う。これによって、サブバッテリ２２から第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介してＰＣＵ１２に電力が供給されるだけでなく、メインバッテリ４からも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介してＰＣＵ１２に電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリ２２のみから電力を供給してエンジン６０をクランキングする場合に比べて、サブバッテリ２２の充電電力量の低減を抑制することができる。特に、図４に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介してサブ電源配線２４からＰＣＵ１２に供給される電力と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介してメインバッテリ４からサブ電源配線２４に供給される電力が釣り合うように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作を制御することで、サブバッテリ２２の充電電力量を実質的に低減させることなく、メインバッテリ４のみから電力を供給してエンジン６０をクランキングすることができる。

図５は、メインバッテリ４で故障が生じた状態でエンジン６０をクランキングする際の、第１モータ６への電力の供給経路を示している。図３の処理によれば、メインバッテリ４で故障が検出され、かつエンジン６０が停止している場合に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作を行う。これによって、サブバッテリ２２から第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介してＰＣＵ１２に電力が供給される。このような構成とすることによって、メインバッテリ４に故障が生じた場合でも、エンジン６０をクランキングすることができる。

なお、図３および図４に示すように、ＳＭＲ２０でオープン故障が検出された場合に、メインバッテリ４から第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介してＰＣＵ１２に電力を供給するためには、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８で昇圧動作が可能であり、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０で降圧動作が可能であればよい。従って、例えば、図６に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を、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のみが可能な、単方向の昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。図６に示す例では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側回路３４が、ダイオード３４ｉ、３４ｊ、３４ｋ、３４ｌを備えている。ダイオード３４ｉ、３４ｊ、３４ｋ、３４ｌは、ブリッジ回路を構成している。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を双方向の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとする場合に比べて、製造コストを低減することができる。

あるいは、図７に示すように、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を、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な、双方向の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。図７に示す例では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側回路５０が、スイッチング素子５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊと、それぞれのスイッチング素子５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊに並列に接続された還流ダイオード５０ｋ、５０ｌ、５０ｍ、５０ｎと、インダクタ５０ｅと、コンデンサ５０ｆを備えている。スイッチング素子５０ｇとスイッチング素子５０ｈは直列に接続されており、スイッチング素子５０ｉとスイッチング素子５０ｊは直列に接続されている。トランス４８の二次側コイル４８ｂの一端は、スイッチング素子５０ｇとスイッチング素子５０ｈの間に接続されており、二次側コイル４８ｂの他端は、スイッチング素子５０ｉとスイッチング素子５０ｊの間に接続されている。二次側回路５０は、スイッチング回路ということもできる。この場合、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の開路／閉路に関わらず、サブバッテリ２２の電力を利用してメインバッテリ４を充電することができる。また、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の開路／閉路に関わらず、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に充電することができる。

以上のように、本実施例の車両２は、エンジン６０と、エンジン６０をクランキング可能な第１モータ６と、第１モータ６に電力を供給可能なＰＣＵ１２と、メインバッテリ４と、メインバッテリ４とＰＣＵ１２を接続するメイン電源配線１０と、メイン電源配線１０を開路または閉路するＳＭＲ２０（スイッチに相当する）と、メインバッテリ４より低電圧のサブバッテリ２２と、サブバッテリ２２に接続されたサブ電源配線２４と、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、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な第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、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が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を備えている。図３に示すように、車両２では、ＳＭＲ２０のオープン故障が検出された場合に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作をし、かつ第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作をすることで、メインバッテリ４から供給される電力を利用して第１モータ６がエンジン６０をクランキングする。

図３に示すように、本実施例の車両２では、メインバッテリ４の故障が検出された場合に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作をすることで、サブバッテリ２２から供給される電力を利用して第１モータ６がエンジン６０をクランキングする。

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。

２ ：車両
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
１０ａ ：正極線
１０ｂ ：負極線
１２ ：ＰＣＵ
１４ ：ＥＣＵ
１６ ：コンバータ
１８ ：インバータ
２０ ：ＳＭＲ
２０ａ ：スイッチ
２０ｂ ：スイッチ
２２ ：サブバッテリ
２４ ：サブ電源配線
２４ａ ：正極線
２４ｂ ：負極線
２６ ：補機
２８ ：第１ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０ ：第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２ ：一次側フィルタ
３２ａ ：コンデンサ
３４ ：一次側回路
３４ａ ：スイッチング素子
３４ｂ ：スイッチング素子
３４ｃ ：スイッチング素子
３４ｄ ：スイッチング素子
３４ｅ ：還流ダイオード
３４ｆ ：還流ダイオード
３４ｇ ：還流ダイオード
３４ｈ ：還流ダイオード
３４ｉ ：ダイオード
３４ｊ ：ダイオード
３４ｋ ：ダイオード
３４ｌ ：ダイオード
３６ ：トランス
３６ａ ：一次側コイル
３６ｂ ：二次側コイル
３８ ：二次側回路
３８ａ ：スイッチング素子
３８ｂ ：スイッチング素子
３８ｃ ：スイッチング素子
３８ｄ ：スイッチング素子
３８ｅ ：還流ダイオード
３８ｆ ：還流ダイオード
３８ｇ ：還流ダイオード
３８ｈ ：還流ダイオード
３８ｉ ：インダクタ
３８ｊ ：コンデンサ
４０ ：二次側フィルタ
４０ａ ：インダクタ
４０ｂ ：コンデンサ
４２ ：制御回路
４４ ：一次側フィルタ
４４ａ ：コンデンサ
４６ ：一次側回路
４６ａ ：スイッチング素子
４６ｂ ：スイッチング素子
４６ｃ ：スイッチング素子
４６ｄ ：スイッチング素子
４６ｅ ：還流ダイオード
４６ｆ ：還流ダイオード
４６ｇ ：還流ダイオード
４６ｈ ：還流ダイオード
４８ ：トランス
４８ａ ：一次側コイル
４８ｂ ：二次側コイル
５０ ：二次側回路
５０ａ ：ダイオード
５０ｂ ：ダイオード
５０ｃ ：ダイオード
５０ｄ ：ダイオード
５０ｅ ：インダクタ
５０ｆ ：コンデンサ
５０ｇ ：スイッチング素子
５０ｈ ：スイッチング素子
５０ｉ ：スイッチング素子
５０ｊ ：スイッチング素子
５０ｋ ：還流ダイオード
５０ｌ ：還流ダイオード
５０ｍ ：還流ダイオード
５０ｎ ：還流ダイオード
５２ ：二次側フィルタ
５２ａ ：インダクタ
５２ｂ ：コンデンサ
５４ ：制御回路
５６ ：筐体
５８ ：筐体
６０ ：エンジン
６２ ：動力分割機構

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンをクランキング可能なモータと、
   前記モータに電力を供給可能な電力制御ユニットと、
   メインバッテリと、
   前記メインバッテリと前記電力制御ユニットを接続するメイン電源配線と、
   前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、
   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たサブ電源配線と、
   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サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記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第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、
   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サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、
   前記スイッチのオープン故障が検出された場合に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作をし、かつ前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作をすることで、前記メインバッテリから供給される電力を利用して前記モータが前記エンジンをクランキングする、車両。

Images