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技術 電気自動車

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 鴛海恭弘
出願日 2016年5月13日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-097174
公開日 2017年11月16日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-204983
状態 特許登録済
技術分野 車両用電気・流体回路 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 低電圧機器 サブリレー 突き当て制御 高電圧電力 ゼロ点調整 シフトレバ 電子ガイド 留意点
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

本明細書は、サブバッテリ消費電力を低減する技術を提供する。

解決手段

本明細書が開示するハイブリッド車2は、メインバッテリ3と、サブバッテリ13と、電力変換器5と、メインバッテリ3と電力変換器5の間のシステムメインリレー4と、システムメインリレー4の電力変換器5側の第1電圧コンバータ7と、システムメインリレー4のメインバッテリ3側の第2電圧コンバータ8と、サブバッテリ13及び第2電圧コンバータ8の低電圧側のシフト装置20と、メインスイッチ16と、コントローラ17と、を備えている。コントローラ17は、ACCON信号応答して第2電圧コンバータ8を起動するとともに、アクチュエータ22を駆動してシフトレバー21を所定の位置へ動かし、ST−ON信号に応答してシステムメインリレー4を接続状態にするとともに、第1電圧コンバータ7を動作させる。

概要

背景

電気自動車は、走行用モータと、そのモータに電力を供給する電源バッテリ燃料電池など)と、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器を備える。一般に、電源と電力変換器の間には、システムメインリレーと呼ばれるリレーが挿入されている。車両のメインスイッチがオフの間はシステムメインリレーが開放され、電源と電力変換器の間が遮断される。

電気自動車は、走行用のモータを駆動する高電圧が流れる電力回路高電圧系)とは別に、モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器のための電力回路(低電圧系)を備える。以下では、説明の便宜上、走行用のモータに電力を供給する電源を高電圧電源と称する。電気自動車は、低電圧機器用の電力を得るべく、高電圧電源の電圧を低電圧機器の駆動電圧まで降圧する電圧コンバータを備える。電圧コンバータは、システムメインリレーの電力変換器側に接続される場合がある。その場合、システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを遮断している間、低電圧機器に電力を供給する別の電源(低電圧電源)が必要となる。多くの電気自動車では、低電圧電源として、繰り返し充電が可能な二次電池を備える。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続するまでは、車載電子機器(システムメインリレーも含む)を駆動するための電力は、二次電池で賄われる。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続した後、二次電池は、回生電力、あるいは、電圧コンバータを介した高電圧電源からの電力で充電される。

なお、二次電池を備えないタイプの電気自動車も知られている(特許文献1)。特許文献1の電気自動車は、システムメインリレーを介さずに高電圧電源と接続されている別の電圧コンバータを備えており、システムメインリレーが開放状態でも、別の電圧コンバータを介して高電圧電源から低電圧機器へ電力が供給される。

概要

本明細書は、サブバッテリ消費電力を低減する技術を提供する。本明細書が開示するハイブリッド車2は、メインバッテリ3と、サブバッテリ13と、電力変換器5と、メインバッテリ3と電力変換器5の間のシステムメインリレー4と、システムメインリレー4の電力変換器5側の第1電圧コンバータ7と、システムメインリレー4のメインバッテリ3側の第2電圧コンバータ8と、サブバッテリ13及び第2電圧コンバータ8の低電圧側のシフト装置20と、メインスイッチ16と、コントローラ17と、を備えている。コントローラ17は、ACCON信号応答して第2電圧コンバータ8を起動するとともに、アクチュエータ22を駆動してシフトレバー21を所定の位置へ動かし、ST−ON信号に応答してシステムメインリレー4を接続状態にするとともに、第1電圧コンバータ7を動作させる。

目的

本明細書は、低電圧機器に電力を供給する二次電池を備えるとともに、シフトバイワイヤ方式のシフト装置を備える電気自動車に関し、システム立ち上げ時の二次電池の消費電力を抑える技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

走行用モータ電力を供給する高電圧電源と、前記高電圧電源よりも出力電圧が低く、前記モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する二次電池と、前記高電圧電源と前記モータの間に接続されており、前記高電圧電源の直流電力を前記モータの駆動電力に変換する電力変換器と、前記高電圧電源と前記電力変換器の間に接続されており、前記高電圧電源と前記電力変換器の接続と遮断切り換えシステムメインリレーと、前記システムメインリレーの前記電力変換器側に接続されており、前記高電圧電源の電圧を降圧して前記二次電池に供給する第1電圧コンバータと、前記システムメインリレーの前記高電圧電源側に接続されており、前記高電圧電源の電圧を降圧して前記二次電池に供給する第2電圧コンバータと、前記二次電池及び前記第2電圧コンバータの低電圧側と接続されており、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えているとともに、シフトレバーのポジション電気信号で出力するシフト装置と、ユーザの操作に応じて前記システムメインリレーを開放状態のまま前記低電圧機器を使用可能状態にさせるACCON信号と、前記システムメインリレーを接続状態に切り換えさせるST−ON信号を出力するメインスイッチと、コントローラと、を備えており、前記コントローラは、前記ACC−ON信号に応答して前記第2電圧コンバータを起動するとともに、前記アクチュエータを駆動して前記シフトレバーを所定の位置へ動かし、前記ST−ON信号に応答して前記システムメインリレーを接続状態にするとともに、前記第1電圧コンバータを動作させる、電気自動車

技術分野

0001

本発明は、電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、走行用駆動源としてモータのみを備える車のほか、走行用のモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車が含まれる。また、本明細書における「電気自動車」には、モータ駆動用電源として二次電池以外の電源(例えば燃料電池)を搭載する車も含まれる。

背景技術

0002

電気自動車は、走行用のモータと、そのモータに電力を供給する電源(バッテリや燃料電池など)と、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器を備える。一般に、電源と電力変換器の間には、システムメインリレーと呼ばれるリレーが挿入されている。車両のメインスイッチがオフの間はシステムメインリレーが開放され、電源と電力変換器の間が遮断される。

0003

電気自動車は、走行用のモータを駆動する高電圧が流れる電力回路高電圧系)とは別に、モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器のための電力回路(低電圧系)を備える。以下では、説明の便宜上、走行用のモータに電力を供給する電源を高電圧電源と称する。電気自動車は、低電圧機器用の電力を得るべく、高電圧電源の電圧を低電圧機器の駆動電圧まで降圧する電圧コンバータを備える。電圧コンバータは、システムメインリレーの電力変換器側に接続される場合がある。その場合、システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを遮断している間、低電圧機器に電力を供給する別の電源(低電圧電源)が必要となる。多くの電気自動車では、低電圧電源として、繰り返し充電が可能な二次電池を備える。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続するまでは、車載電子機器(システムメインリレーも含む)を駆動するための電力は、二次電池で賄われる。システムメインリレーが高電圧電源と電圧コンバータを接続した後、二次電池は、回生電力、あるいは、電圧コンバータを介した高電圧電源からの電力で充電される。

0004

なお、二次電池を備えないタイプの電気自動車も知られている(特許文献1)。特許文献1の電気自動車は、システムメインリレーを介さずに高電圧電源と接続されている別の電圧コンバータを備えており、システムメインリレーが開放状態でも、別の電圧コンバータを介して高電圧電源から低電圧機器へ電力が供給される。

先行技術

0005

特開2008−005622号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本明細書が開示する技術は、低電圧機器に電力を供給する二次電池を備える電気自動車に関する。そのような電気自動車では、先に述べたように、システムメインリレーが開放状態の間は二次電池が低電圧機器に電力を供給する。典型的には、車両の電気系を立ち上げる際、システムメインリレーを開放状態から導通状態切り換えるための電力も二次電池で賄われる。二次電池は充放電を繰り返すと劣化するため、二次電池の電力はなるべく使わない方が好ましい。その一方で、近年、シフトレバーのポジション電気信号で出力するいわゆるシフトバイワイヤ方式を採用する車両が増えており、そのような車両では、車両の電気系を立ち上げる際に、比較的に大きな電力を消費する「突き当て制御」という動作が要求される。シフトバイワイヤ方式のシフト装置は、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えており、「突き当て制御」とは、アクチュエータを駆動してシフトレバーを所定の位置へ移動させる制御である。シフト装置は、「突き当て制御」により、シフトレバーのポジションを検知するセンサの位置合わせを行う(「突き当て制御」については、例えば特開2006−136035号公報を参照されたい)。「突き当て制御」には、アクチュエータの動作が伴うため、比較的に消費電力が大きい。「突き当て制御」は車両の電気系立ち上げの毎に行われる。システムメインリレー駆動用の電力のほか、シフト装置のアクチュエータの駆動用の電力も二次電池で賄うと、二次電池の消費電力が大きくなり、劣化が促進される。本明細書は、低電圧機器に電力を供給する二次電池を備えるとともに、シフトバイワイヤ方式のシフト装置を備える電気自動車に関し、システム立ち上げ時の二次電池の消費電力を抑える技術を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本明細書が開示する電気自動車は、高電圧電源と、二次電池と、電力変換器と、システムメインリレーと、第1電圧コンバータと、第2電圧コンバータと、シフト装置と、メインスイッチと、コントローラを備える。高電圧電源は、走行用のモータに電力を供給する。以下、「走行用のモータ」を単に「モータ」と称する。二次電池は、高電圧電源よりも出力電圧が低く、モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器に電力を供給する。電力変換器は、高電圧電源とモータの間に接続されており、高電圧電源の直流電力をモータの駆動電力に変換する。システムメインリレーは、高電圧電源と電力変換器の間に接続されており、高電圧電源と電力変換器の接続と遮断を切り換える。第1電圧コンバータは、システムメインリレーの電力変換器側に接続されており、高電圧電源の電圧を降圧して二次電池に供給する。第2電圧コンバータは、システムメインリレーの高電圧電源側に接続されており、高電圧電源の電圧を降圧して二次電池に供給する。シフト装置は、二次電池及び第2電圧コンバータの低電圧側と接続されており、シフトレバーを動かすアクチュエータを備えているとともに、シフトレバーのポジションを電気信号で出力する。メインスイッチは、ユーザの操作に応じてシステムメインリレーを開放状態のまま低電圧機器を使用可能状態にさせるACCON信号と、システムメインリレーを接続状態に切り換えさせるST−ON信号を出力する。コントローラは、ACC−ON信号に応答して第2電圧コンバータを起動するとともに、シフト装置のアクチュエータを駆動してシフトレバーを所定の位置へ動かす。即ち、上記した「突き当て制御」を実行する。そして、コントローラは、ST−ON信号に応答してシステムメインリレーを接続状態にするとともに、第1電圧コンバータを動作させる。

0008

上記の電気自動車では、突き当て制御においてシフト装置のアクチュエータを動作させるための電力は、二次電池ではなく、第2電圧コンバータを介した高電圧電源の電力で賄われる。それゆえ、車両の電気系を立ち上げる際の二次電池の消費電力が抑えられる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

図面の簡単な説明

0009

実施例の電気自動車(ハイブリッド車2)の電力系ブロック図である。
ハイブリッド車2の電気系立ち上げ時のタイムチャートである。
比較例のハイブリッド車の電気系立ち上げ時のタイムチャートである。

実施例

0010

図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車はハイブリッド車2である。図1に、ハイブリッド車2の電力系のブロック図を示す。実施例のハイブリッド車2は、走行用にモータ6とエンジン91を備える。モータ6とエンジン91のそれぞれは、動力分配機構92を介して、車軸93に接続されている。動力分配機構92は、モータ6の出力とエンジン91の出力を合成して車軸93に伝達する。動力分配機構92は、エンジン91の出力の一部を車軸に伝達し、残りをモータ6に伝達する場合もある。このとき、ハイブリッド車2は、エンジン91の駆動力走行しながらモータ6で発電する。また、動力分配機構92は、減速時に車軸93のトルク減速トルク)をモータ6に伝える場合もある。この場合も、モータ6は発電する。発電で得た電力はメインバッテリ3の充電に使われる。

0011

メインバッテリ3は、モータ6に電力を供給する。メインバッテリ3とモータ6の間には、電力変換器5が接続されている。電力変換器5は、メインバッテリ3の直流電力をモータ6の駆動電力に変換する。メインバッテリ3と電力変換器5の間には、システムメインリレー4が接続されている。システムメインリレー4は、メインスイッチ16とコントローラ17によって制御される。具体的には、システムメインリレー4は、メインバッテリ3と電力変換器5とを接続する接続状態と、メインバッテリ3と電力変換器5とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。

0012

ハイブリッド車2は、メインバッテリ3に加えて、電源としてサブバッテリ13を備える。サブバッテリ13は、充放電が可能な二次電池である。サブバッテリ13は、メインバッテリ3よりも出力電圧が低く、約50ボルト以下である。典型的には、サブバッテリ13の出力電圧は、従来のエンジン車のバッテリと同じ12ボルト(あるいは24ボルト)である。サブバッテリ13は、モータ6の駆動電圧よりも低い電圧で動作する低電圧機器(例えばルームランプ14)に電力を供給する。なお、車両ボディが低電圧機器群の電力系のグランド電位に定められているので、図1ではルームランプ14、及び、サブバッテリ13の負極はグランドG(即ち車両ボディ)に接続するように描かれている。

0013

サブバッテリ13は、メインバッテリ3で充電されることがあり、そのため、メインバッテリ3の出力電圧をサブバッテリ13の出力電圧レベルまで下げる第1電圧コンバータ7と第2電圧コンバータ8が備えられている。第1電圧コンバータ7は、システムメインリレー4から見て電力変換器5の側の高電圧電力線4bに接続されている。このため、第1電圧コンバータ7は、システムメインリレー4が接続状態である場合に、メインバッテリ3に接続され、システムメインリレー4が開放状態である場合に、メインバッテリ3から遮断される。第1電圧コンバータ7の高電圧側端子は、システムメインリレー4を介してメインバッテリ3に接続されており、低電圧側端子は、正極が常時供給電力線25に接続されており、負極はグランドGに接続されている。常時供給電力線25は、サブバッテリ13とメインスイッチ16とコントローラ17とシフト装置20に接続されている。なお、常時供給電力線25は、後述するメインスイッチ16の状態に関わらず、一部の低電圧機器とサブバッテリ13を接続する。これに対して後述するACC電力線26は、メインスイッチ16がOFF状態のときにはサブバッテリ13から切り離され、メインスイッチ16のACC−ON信号に応答して、コントローラ17によりサブバッテリ13に接続される。常時供給電力線25には、メインスイッチ16がOFF状態でも動作する必要がある低電圧機器が接続され、ACC電力線26には、メインスイッチ16がOFF状態のときには動作しなくてよい低電圧機器が接続される。図1に示すように、常時供給電力線25に接続される低電圧機器には、メインスイッチ16、コントローラ17、シフト装置20などがあり、ACC電力線26に接続される低電圧機器にはルームランプ14などがある。

0014

ACC電力線26は、ACCリレー15を介して常時供給電力線25に接続されている。ACCリレー15は、メインスイッチ16とコントローラ17によって制御される。具体的には、ACCリレー15は、常時供給電力線25とACC電力線26とを接続する接続状態と、常時供給電力線25とACC電力線26とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。ACC電力線26は、ルームランプ14に接続されている。

0015

シフト装置20は、シフトレバー21とアクチュエータ22とシフト装置コントローラ23を備える。シフト装置20は、いわゆるシフトバイワイヤと呼ばれる、シフトポジションを電気信号で出力する装置である。シフト装置コントローラ23が、シフトレバー21のポジションを電気信号で出力する。シフトレバー21は、通常は運転者が操作するが、シフト装置20は、アクチュエータ22によって自らシフトレバー21を動かすことができる。車両の電気システム立ち上げの際、後述するコントローラ17からの指令により、シフト装置コントローラ23は、アクチュエータ22を駆動してシフトレバー21を所定の位置へ動かす。典型的には、シフト装置コントローラ23は、シフトレバー21を可動領域の端まで動かす。シフト装置コントローラ23は、そのときのシフトレバー21の位置に基づいて、シフトレバー21の位置を計測するポジションセンサ(不図示)のゼロ点調整を行う。この制御が「突き当て制御」と呼ばれる。なお、図1には、シフト装置コントローラ23やコントローラ17などが通信データの授受を行う信号線は図示を省略している。

0016

第2電圧コンバータ8は、システムメインリレー4から見てメインバッテリ3側の高電圧電力線4aに接続されている。メインバッテリ3と第2電圧コンバータ8の間には、システムサブリレー11が接続されている。システムサブリレー11は、メインスイッチ16とコントローラ17によって制御される。具体的には、システムサブリレー11は、メインバッテリ3と第2電圧コンバータ8とを接続する接続状態と、メインバッテリ3と第2電圧コンバータ8とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。なお、システムサブリレー11の状態を切り換えるための駆動電力は、システムメインリレー4の状態を切り換えるための駆動電力よりも小さい。第2電圧コンバータ8の高電圧側端子は、システムメインリレー4を介さずにメインバッテリ3に接続されており、低電圧側端子は、正極がバックアップ電力線24に接続されており、負極はグランドGに接続されている。

0017

バックアップリレー12は、常時供給電力線25とバックアップ電力線24の間に接続されている。バックアップリレー12は、常時供給電力線25とバックアップ電力線24とを接続する接続状態と、常時供給電力線25とバックアップ電力線24とを遮断する開放状態と、を切り換えられる。通常時では、バックアップリレー12はコントローラ17によって接続状態に維持されている。しかし、常時供給電力線25で短絡が生じたときに、バックアップリレー12はコントローラ17によって開放状態に切り換えられる。これにより、バックアップ電力線24が常時供給電力線25から遮断されるので、メインバッテリ3は、バックアップ電力線24を介して、バックアップ電力線24に接続されているメインスイッチ16、コントローラ17及びシフト装置20への電力供給を維持することができる。

0018

メインスイッチ16は、ユーザの操作に応答して、ACC−ON信号、ST−ON信号、及び、ACC−OFF信号のいずれかをコントローラ17に出力する。

0019

コントローラ17は、車両に搭載されている様々な構成部材を制御している。具体的には、コントローラ17は、メインスイッチ16から入力される信号に応答して、システムメインリレー4とACCリレー15のそれぞれの接続状態と開放状態を切り換え、第1電圧コンバータ7と第2電圧コンバータ8の電源を制御する。システムメインリレー4、ACCリレー15、第1電圧コンバータ7、及び、第2電圧コンバータ8に対する制御の詳細については後述する。コントローラ17は、バックアップリレー12も制御している。なお、図1では、説明の便宜上、ひとつの矩形でコントローラ17を記しているが、現実には、複数のプロセッサ協働して車両の機能を実現する。

0020

次いで、図2を参照して、本実施例のハイブリッド車2の電気系立ち上げ時のタイムチャートを説明する。初期状態(即ち、メインスイッチ16がOFF状態)では、電圧コンバータ7、8は起動されておらず、システムメインリレー4、システムサブリレー11、及びACCリレー15は開放状態であり、メインバッテリ3は、車両の電気系と完全に切り離されている。なお、バックアップリレー12は接続状態である。時刻T1で、ユーザがブレーキペダル(図示省略)を踏まずにメインスイッチ16を押し下げたと想定する。このとき、メインスイッチ16は、ACC−ON信号をコントローラ17に出力する。コントローラ17は、ACC−ON信号に応答して、システムメインリレー4を開放状態に維持したまま、システムサブリレー11及びACCリレー15を接続状態に切り換える。その結果、サブバッテリ13の出力電圧が、ACCリレー15を介して、ルームランプ14に供給される。これにより、システムメインリレー4が開放状態のまま(即ち、モータ6とメインバッテリ3の間を遮断したまま)、ルームランプ14などが使用可能状態となる。

0021

コントローラ17は、ACC−ON信号に応答して、サブバッテリ13から供給される電圧を利用して、システムサブリレー11を遮断状態から接続状態に切り換えるとともに第2電圧コンバータ8を起動する。時刻T1からT2の間、サブバッテリ13の電力を利用して、第2電圧コンバータ8の立ち上げに必要な処理を行い、時刻T2で第2電圧コンバータ8が出力を開始する。これにより、メインバッテリ3の電圧が降圧されて常時供給電力線25に供給される。常時供給電力線25を通じて、降圧されたメインバッテリ3の電力がシフト装置20等に供給される。第2電圧コンバータ8が起動されることにより、以降では、サブバッテリ13から供給される電圧が0になる。図2では、第2電圧コンバータ8が出力を開始することを「ON」という表示で表している。

0022

時刻T3〜T4では、シフト装置コントローラ23は、メインバッテリ3から供給される電圧を利用して、「突き当て制御」を実行する。上述したように、車両の電気系を立ち上げる際には、「突き当て制御」が実行される必要がある。

0023

時刻T5において、ユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ16を押し下げたと想定する。このとき、メインスイッチ16は、ST−ON信号をコントローラ17に出力する。

0024

コントローラ17は、ST−ON信号に応答して、第2電圧コンバータ8を通じてメインバッテリ3から供給される電圧を利用して、システムメインリレー4を接続状態に切り換える。コントローラ17は、ST−ON信号に応答して、システムの所定のチェックを行い、その後、システムメインリレー4を接続状態に切り換える。時刻T5からT6の間が、システムのチェックに要する時間である。

0025

また、コントローラ17は、ST−ON信号に応答して、メインバッテリ3から供給される電圧を利用して、第1電圧コンバータ7を起動させる。時刻T5からT7までの時間は、第1電圧コンバータ7を起動する準備に要する時間である。時刻T7で第1電圧コンバータ7が出力を開始する。システムメインリレー4が接続状態になり、第1電圧コンバータ7が出力を開始すると、ハイブリッド車2は、走行可能な状態(Ready−ON状態)になる。

0026

なお、図示省略しているが、時刻T7の後に、ユーザがメインスイッチ16を押し上げると、メインスイッチ16は、ACC−OFF信号をコントローラ17に出力する。コントローラ17は、ACC−OFF信号に応答してシステムメインリレー4、システムサブリレー11、及びACCリレー15を開放状態に切り換え、電圧コンバータ7、8を停止する。即ち、ハイブリッド車2は、初期状態に戻る。

0027

次いで、図3を参照して、比較例のハイブリッド車の電気系立ち上げ時のタイムチャートを説明する。比較例のハイブリッド車は、実施例とは異なり、第2電圧コンバータ8及びシステムサブリレー11を備えていない。システムメインリレー4、バックアップリレー12、ACCリレー15、及び、第1電圧コンバータ7の初期状態は、図2と同様である。

0028

時刻T1、時刻T8は、それぞれ、図2の時刻T1、時刻T5と同様である。即ち、時刻T1でACC−ON信号が出力され、時刻T8でST−ON信号が出力される。ただし、比較例では第2電圧コンバータを備えていないので、第1電圧コンバータが出力を開始するまで、サブバッテリ13から電力が出力され続ける。コントローラは、ST−ON信号に応答して、「突き当て制御」を実行い(時刻T9〜T10)、その後、システムメインリレー4を接続状態に切り換え(時刻T11)、第1電圧コンバータ7を起動する(時刻T12)。これにより、ハイブリッド車は、Ready−ON状態になる。

0029

比較例に対する本実施例の効果について説明する。図3の比較例では、矢印P1及びP2で示されるように、「突き当て制御」、及び、第1電圧コンバータ7の立ち上げのための電力が、サブバッテリ13の電力で賄われる。それゆえ、サブバッテリ13の消費電力が大きい。一方、図2の本実施例では、「突き当て制御」と第1電圧コンバータ7の立ち上げのための電力が、サブバッテリ13ではなく、第2電圧コンバータ8を介したメインバッテリ3の電力で賄われる。それゆえ、ハイブリッド車2の電気系を立ち上げる際のサブバッテリ13の消費電力が抑えられる。

0030

ここで、比較例及び実施例において、サブバッテリ13の充電不足又は劣化により、サブバッテリ13の出力電圧が低下している場合を想定する。比較例では、システムメインリレー4を接続状態に切り換えるための電力が、サブバッテリ13の電力で賄われる。そのため、サブバッテリ13の出力電圧が、システムメインリレー4を接続状態に切り換えるために必要な電圧に満たないと、時刻T11において、システムメインリレー4を接続状態に切り換えることができない。この場合、ハイブリッド車は、Ready−ON状態になることができない。一方、実施例では、システムメインリレー4を接続状態に切り換えるための電力が、サブバッテリ13ではなく、第2電圧コンバータ8を介したメインバッテリ3の電力で賄われるので、システムメインリレー4を接続状態に切り換えることができない事態の発生を防止することができる。なお、上述したように、システムサブリレー11の状態を切り換えるための駆動電圧は、システムメインリレー4の状態を切り換えるための駆動電圧よりも小さい。そのため、実施例では、サブバッテリ13の出力電圧が低下していても、システムサブリレー11を接続状態に切り換えることができなくなる可能性は低い。

0031

比較例において、ST−ON信号の出力前、サブバッテリ13がシステムメインリレー4の切り換えに必要な電力を出力できなくなる前にサブバッテリ13でシステムメインリレー4を切り換えれば、上記の課題は解決される。しかしながら、その場合、ST−ON信号の出力前、即ち、ドライバが車両を走行させる意図がないにも関わらずに、メインバッテリ3と電力変換器5が導通することになる。メインバッテリ3と電力変換器5が導通すると、メインバッテリ3の出力電圧が電力変換器5のパワー素子に加わる。即ち、パワー素子に負荷が加わる。パワー素子への負荷軽減の観点において、システムメインリレー4はできるだけ遮断状態を維持することが望ましい。本実施例では、ACC−ON信号に応答して、システムサブリレー11が接続状態に切り換えられ、第2電圧コンバータ8を介して低電圧機器群とサブバッテリ13に電力が供給される。従って、実施例のハイブリッド車2は、比較例よりもシステムメインリレー4を接続状態へ切り換える頻度を減らせる。このことは、電力変換器5のパワー素子の負荷軽減に貢献する。

0032

また、比較例では、ST−ON信号がコントローラ17に入力されてから(即ちユーザが時刻T8の操作を行ってから)、Ready−ON状態になるまでの時間(以下ではデッドタイムと称する)は、DT2(=T12−T8)である。比較例では、時刻T8から時刻T12までの間において「突き当て制御」とシステムメインリレー4の制御とが行われるため、デッドタイムが長くなる。一方、本実施例では、デッドタイムは、DT1(=T7−T5)である。時刻T5から時刻T7までの間には、システムメインリレー4の制御は行われるが、「突き当て制御」は時刻T5の時点で既に終了している。それゆえ、本実施例では、比較例に比してデッドタイムを短くすることができる。

0033

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図2の例では、時刻T1でユーザがブレーキペダル(図示省略)を踏まずにメインスイッチ16を押し下げ、メインスイッチ16からACC−ON信号が出力される。時刻T5でユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ16を押し下げ、メインスイッチ16からST−ON信号が出力される。初期状態(即ち、ACC−OFF状態)からユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ16を押し下げると、ACC−ON信号とST−ON信号が同時に出力される。あるいは、ST−ON信号にACC−ON信号の機能が含まれており、コントローラ17はACC−ON信号を受信することなくST−ON信号を受信すると、ACC−ON信号に応答して行う処理と、ST−ON信号に応答して行う処理の両方を実行する。その際、コントローラ17は、まず第2電圧コンバータ8を立ち上げ、次にシステムメインリレー4を接続状態に切り換え、第1電圧コンバータ7を立ち上げる。その場合でも、「突き当て制御」と第1電圧コンバータ7の立ち上げに要する電力は、第2電圧コンバータ8を介してメインバッテリ3から供給されるので、サブバッテリ13の消費電力が抑えられる。

0034

初期状態(即ち、ACC−OFF状態)からユーザがブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ16を押し下げた場合、デッドタイムは比較例の場合とほぼ同じである。実施例の技術は、ユーザがブレーキペダルを踏まずにメインスイッチ16を押し下げ、次いでブレーキペダルを踏みつつメインスイッチ16を押し下げた場合に、デッドタイムを短縮できる。

0035

実施例のメインバッテリ3、サブバッテリ13は、それぞれ、請求項の「高電圧電源」、「二次電池」に対応する。実施例のルームランプ14は「低電圧機器」に対応する。なお、「低電圧機器」は、ルームランプ14に限られず、パワーウインドウオーディオ機器、ACC−ON信号の出力時に駆動されるべきアクチュエータ、電子機器(例えば電子ガイドミラー)等であってもよい。

0036

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。

0037

2:ハイブリッド車(電気自動車)
3:メインバッテリ(高電圧電源)
4:システムメインリレー
4a:メインバッテリ側の高電圧電力線
4b:電力変換器側の高電圧電力線
5:電力変換器
6:モータ
7:第1電圧コンバータ
8:第2電圧コンバータ
11:システムサブリレー
12:バックアップリレー
13:サブバッテリ
14:ルームランプ
15:ACCリレー
16:メインスイッチ
17:コントローラ
20:シフト装置
21:シフトレバー
22:アクチュエータ
23:シフト装置コントローラ
24:バックアップ電力線
25:常時供給電力線
26:ACC電力線
91:エンジン
92:動力分配機構
93:車軸
G:グランド

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