JP2008110700A - ハイブリッド車両の電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の電源システムにおいて、車両の低温始動性を向上させ、低圧電源の容量を拡大することである。
【解決手段】ハイブリッド車両の電源システム１０は、エンジン５８を始動するためにＰＣＵ５４を介してモータ５６に電力を供給し、１４Ｖ系負荷５０及び４２Ｖ系負荷５２に電力を供給する機能を有し、２００Ｖ系の高圧バッテリ１２と、１２Ｖ系バッテリ１８と、４２Ｖ系バッテリ２２とを含み、降圧のみが可能な１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、降圧と昇圧の双方が可能な双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０とを含む。制御部４０は、エンジン５８に関する温度に従って、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の作動を、低温で４２Ｖ系負荷５２が作動しないときは昇圧モードに、低温で４２Ｖ系負荷５２が作動するときは作動停止モードに、低温でないときは降圧モードに切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の電源システムに係り、特に、車両を駆動する電力を供給する高圧バッテリと、補機を作動させる電力を供給する低圧バッテリとを有するハイブリッド車両の電源システムに関する。

ハイブリッド車両は、高圧バッテリからの電力によって駆動される回転機と、エンジンとを備えるが、それ以外に電力で作動する様々な補機及び電子機器等を含んで構成される。これらの補機及び電子機器等は、例えば１２Ｖ系等の低圧電源によって作動させることが多いので、ハイブリッド車両には低圧電源が搭載される。低圧電源として代表的なものは、鉛蓄電池等の１４Ｖ系２次電池の低圧バッテリである。この１４Ｖ系等の低圧バッテリには、高圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧された電力が供給されて充電される。この他に、低圧電源として、４２Ｖ系のバッテリが用いられることもある。また、車両によっては、１４Ｖ系を低圧系、４２Ｖ系を高圧系として用いるものもある。

なお、２次電池の作動範囲には幅があり、一方でこれらに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータは比較的一定の電圧であるので、同じ２次電池の電圧系を示すために、いくつかの表記が用いられることがある。例えば、１２Ｖから１４Ｖの範囲の２次電池を用いるものは、上記のように１４Ｖ系と呼ばれることもあり、１２Ｖ系と表記されることもある。同様に、３６Ｖから４２Ｖの範囲の２次電池を用いるものは、上記のように４２Ｖ系と呼ばれる他に、３６Ｖ系と表記されることもある。

特許文献１には、ハイブリッド車両における電源系として、１２Ｖ系の低圧バッテリと３６Ｖや１４４Ｖあるいは約３００Ｖの高圧バッテリと、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを備える２電源系が述べられている。そして、この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて、発電電動機によるエンジン始動時の場合、及び発電電動機による所定電力以上でのエンジンの急加速の場合、及びアイドルストップ等の所定のエンジン定期間の場合に、低圧バッテリから高圧バッテリに送電し、発電電動機が車両制動時に行う回生制動中には、その前後よりも大きい電力で低圧バッテリを充電することが述べられている。

特許文献２には、１４Ｖ系電源系と４２Ｖ系電源系が混在する自動車の電源系において、４２Ｖの高電圧端子と１４Ｖ低電圧端子とを有するバッテリを備え、高電圧端子とインバータとの間を高電圧ＦＥＴと逆接続ダイオード、低電圧端子とインバータとの間を低電圧ＦＥＴと逆接続ダイオードで接続する電源システムが開示されている。ここで、逆接続ダイオードは、高電圧端子への充電と、低電圧端子からの放電が常に可能なように配置されている。これにより、低電圧端子側のバッテリ残存率が少なくなるまで自動車を動作させることができ、高電圧端子側のバッテリ充電率と低電圧端子側のバッテリ充電率をそれぞれ検知し、これらの間にアンバランスが生じないようにすることが述べられている。

特許文献３には、エンジンを始動又は補助する駆動モータ用の４２Ｖバッテリと、補機用の１２Ｖバッテリとを、切換器によって、４２Ｖ＋１２Ｖの直列接続にすることができる車両用電源装置が開示されている。ここでは、駆動モータによるエンジン始動時、エンジンアシスト時、及び車両が減速時で、回生発電量が所定値以上のときに、直列接続に切り換えられる。

特許文献４には、複数の高圧バッテリを備える車両のバッテリ切り替え制御について開示されている。そして、走行モータ駆動時においては、各高圧バッテリの電圧値を取得し、駆動時に最低限必要な一定電圧値以上のものを選別し、その選別された中で電圧値が低く、残容量の少ないものから使用の優先順位を決定し、走行回生時には、走行モータからの回生電流による回生充電対象となる回生使用可能バッテリであるか否かを選別し、その選別された中で残容量の少ないものから順に優先順位を決定することが述べられている。

特開２００２−１７６７０４号公報 特開２００２−１０４０８号公報 特開２００４−１１６２９６号公報 特開２００５−２３７０６４号公報

このように、従来技術では、高圧バッテリと低圧バッテリとを有するときに、その間の電力のやり取りを行うシステムが開示されている。

ところで、ハイブリッド車両は、その進化に伴い、低圧バッテリで作動される補機及び電子機器等が増加し、また、補機等の必要電力が増大する傾向にある。そのために低圧電源の容量の拡大が必要になる。その方策の１つとして低圧バッテリをそのまま大容量バッテリとすることが考えられるが、その場合には、バッテリの大容量化が必要になり、容積及びコストが増大する。

他の方策としては、高圧バッテリから低圧電源へ降圧するＤＣ／ＤＣコンバータの変換容量を大きくして、低圧バッテリに十分な充電電力を供給することが考えられる。この場合には、高圧バッテリの車両駆動等に使用できる容量が低下する。ハイブリッド車両は、回転機を車両駆動用あるいは回生用として用いる他にエンジン始動源として用いるが、高圧バッテリから低圧電源へ多くの電力を供給することになると、エンジン始動のために使用可能な電力が少なくなり、特に低温下ではバッテリの出力特性が低下するので、始動性が低下する可能性がある。これらの問題を未然に防ぐには、高圧バッテリを大容量化すればよいが、やはり容積及びコストが増大する。

上記のように、従来技術では、低圧電源の容量拡大の要求に十分な対応をすることができない。

本発明の目的は、低圧電源の容量拡大を可能とするハイブリッド車両の電源システムを提供することである。また、他の目的は、車両の低温始動性を向上させることを可能とするハイブリッド車両の電源システムを提供することである。車両の低温始動性を向上させながら、低圧電源の容量拡大を可能とするハイブリッド車両の電源システムを提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献する。

本発明に係るハイブリッド車両の電源システムは、高圧バッテリと、高圧バッテリから供給される電力でエンジンを始動させる駆動モータと、４２Ｖ系バッテリと、４２Ｖ系バッテリから供給される電力で作動する負荷と、高圧バッテリと４２Ｖ系バッテリとの間に設けられる双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータと、エンジンに関する温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度に応じ、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るハイブリッド車両の電源システムにおいて、制御部は、温度センサの検出温度が所定温度以下の低温時に、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧作動させて、４２Ｖ系バッテリから昇圧した電力を駆動モータに供給する低温時制御を行うことが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の電源システムにおいて、制御部は、低温時に作動が必要な補機があるか否かを判断する手段を有し、低温時に作動が必要な補機がある場合には、前記低温時制御を行わず、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を停止する停止制御を行うことが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の電源システムにおいて、さらに、１４Ｖ系バッテリと、１４Ｖ系バッテリから供給される電力で作動する負荷と、高圧バッテリと１４Ｖ系バッテリとの間に設けられる１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えることが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の電源システムにおいて、４２Ｖ系バッテリは、高圧バッテリを構成する単電池と同じ単電池で構成されることが好ましい。

上記構成により、高圧バッテリと共に、４２Ｖ系バッテリと、高圧バッテリと４２Ｖ系バッテリとの間に設けられる４２Ｖ系双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、エンジンの温度を検出する温度センサとを備え、負荷は４２Ｖ系バッテリから供給される電力で作動し、また、エンジンの温度に応じ、双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動制御が行われる。４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータは、高圧バッテリの電力を降圧して低圧バッテリに供給することもでき、低圧バッテリの電力を昇圧して高圧電力とすることもできる。したがって、前者の制御によって、負荷に十分な電力を供給できる。また、後者の制御によって、高圧バッテリからの電力に加えて、４２Ｖ系バッテリの電力を昇圧した電力をも駆動モータに供給でき、特に低温時にこの制御を行うことで、エンジンの始動性を向上させることができる。

また、温度センサの検出温度が所定温度以下の低温時に、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧作動させて、４２Ｖ系バッテリから昇圧した電力を駆動モータに供給するので、上記のように、ハイブリッド車両の低温始動性を向上させることができる。

また、低温時に作動が必要な補機があるか否かを判断し、低温時に作動が必要な補機がある場合には、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を停止する。４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータが作動するときは、高圧バッテリの電力が４２Ｖ系バッテリの充電に割かれることがない。したがって、高圧バッテリの電力を十分にエンジンの始動に割り当てられ、これにより、ハイブリッド車両の低温始動性を向上させることができる。

また、４２Ｖ系の他に、さらに、１４Ｖ系バッテリと、１４Ｖ系バッテリから供給される電力で作動する負荷と、高圧バッテリと１４Ｖ系バッテリとの間に設けられる１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるので、低圧電源の容量拡大を可能となる。また、車両の低温始動性を向上させながら、低圧電源の容量拡大が可能となる。

また、４２Ｖ系バッテリは、高圧バッテリを構成する単電池と同じ単電池で構成される。これにより、４２Ｖ系バッテリを構成するための特別な電池システムを構築する必要がない。例えば、高圧バッテリを構成するときに、その一部を４２Ｖ系バッテリとすることができ、構成が簡単になる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、ハイブリッド車両は、モータとエンジンとを備えるものとし、図面には１つのモータを示すが、駆動用と回生用とで別々の回転機を有するものとしてもよい。また、バッテリとして、高圧バッテリを２００Ｖ系、低圧バッテリを１４Ｖ系と４２Ｖ系の２つを備えるものとするが、高圧バッテリはそれ以外の電圧系であってもよい。例えば、３００Ｖ系の高圧バッテリであってもよい。また、低圧バッテリを４２Ｖ系のみとしてもよい。ここで、１４Ｖ系バッテリとは、１２Ｖから１４Ｖ程度の作動範囲の２次電池で、４２Ｖ系バッテリとは３６Ｖから４２Ｖ程度の作動範囲の２次電池を総称していうものである。

図１は、ハイブリッド車両の電源システム１０の構成を示す図である。ハイブリッド車両の電源システム１０は、車両の駆動源としてのモータ５６と、補機及び電子機器等の負荷に電力を供給する機能を有する。ここで、図１にはハイブリッド車両の電源システム１０の構成要素ではないが、モータ５６、モータ５６に接続されるエンジン５８、モータ５６に交流電力を供給するためのパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）５４、１４Ｖ系バッテリで作動される１４Ｖ系負荷５０、４２Ｖ系バッテリで作動される４２Ｖ系負荷５２が図示されている。

モータ５６は、エンジン５８と共に車両の駆動源であり、また、エンジン５８を始動させるための始動源として用いられる。ＰＣＵ５４は、直流電力と所定の制御された交流駆動信号との間の変換を行うインバータ回路を含む回路ユニットである。

負荷は、上記のように１４Ｖ系負荷５０と４２Ｖ系負荷５２とに大別されるが、前者は、従来から車両用電源として用いられる鉛蓄電池で作動するように構成されているもの、例えば、空調機、ワイパー用モータ等の補機及び各種電子機器等で、後者は、比較的大電力を必要とする機器及びハイブリッド車両の進化に伴って新しく追加される補機及び電子機器等とすることができる。例えば、オイルポンプやイグナイタ等は、ハイブリッド車両の進化に伴って比較的大電力を必要とするので、４２Ｖ系負荷５２とし、４２Ｖ系バッテリによって作動されるものとして割り付けることが好ましい。

ハイブリッド車両の電源システム１０は、バッテリとして２００Ｖ系の高圧バッテリ１２と、１４Ｖ系バッテリ１８と、４２Ｖ系バッテリ２２とを含んで構成される。また、ハイブリッド車両の電源システム１０は、高圧バッテリ１２とＰＣＵ５４との間を接続する正極側母線及び負極側母線にそれぞれ設けられるシステムメインリレー（ＳＭＲ）１４と、高圧バッテリ１２と１４Ｖ系バッテリ１８との間に設けられ、降圧のみが可能な１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、高圧バッテリ１２と４２Ｖ系バッテリ２２との間に設けられ、降圧と昇圧の双方が可能な双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０とを含む。また、エンジン５８の温度を検出する温度センサ３２もハイブリッド車両の電源システム１０の構成要素である。

なお、ＳＭＲ１４には、ＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２の２つのリレーの他に、図１においてＳＭＲ−Ｐとして示され、リレーに抵抗が直列に接続されたものが設けられるが、これは、システムメインリレーを接続する際に、電源回路系をゆっくり充電するためのもので、ＳＭＲ−ＰのＰは、先行充電の意味のプリチャージを表している。

制御部４０は、車両のモータ５６の動作に関する制御を行う機能を有し、特にここでは、エンジン５８の始動源としてモータ５６を用いる場合の始動制御を行う機能を有する。制御部４０は、温度センサ３２、ＳＭＲ１４、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、ＰＣＵ５４に接続される。そして、温度センサ３２の検出結果に基づき、ＳＭＲ１４の動作、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を制御し、ＰＣＵ５４及び４２Ｖ系バッテリ２２、４２Ｖ系負荷５２に供給される電力の配分を制御する。その意味で、制御部４０の機能の一部は、ハイブリッド車両の電源システム１０の構成要素である。かかる制御部４０は、車両用コンピュータで構成することができ、単独の要素として構成することも、他の車両用コンピュータの機能と合わせて構成してもよい。例えば、ハイブリッド車両全体の制御を行うハイブリッドＣＰＵの一部として構成することができる。

高圧バッテリ１２は、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池等の単電池を複数組み合わせて構成される組電池である。ニッケル水素単電池は約１．２Ｖ、リチウムイオン単電池は、約３．６Ｖの出力電圧を有するので、２００Ｖ系の高圧バッテリ１２は、前者でおよそ２００個程度の単電池を組み合わせ、後者でおよそ６０個程度の単電池を組み合わせて構成される。高圧バッテリ１２は、車両が回生動作のとき、エンジン５８の回生エネルギによってモータ５６を発電機として作用させ、ＰＣＵ５４によって回生電力に変換し、これによって充電されることができる。

４２Ｖ系バッテリ２２は、高圧バッテリ１２と同じ単電池を用い、その組み合わせ個数が異なるもので構成することができる。別の見方をすれば、２００Ｖ＋４２Ｖ＝２４２Ｖの２４２Ｖ系バッテリを構成し、そのバッテリに中間タップを設け、２００Ｖ高圧バッテリと４２Ｖ系バッテリとを一体化した構成とすることもできる。もちろん、高圧バッテリ１２と４２Ｖ系バッテリ２２とを、同じ種類の単電池を用いながら、それぞれ独立の別体として構成することもできる。また、場合によって、高圧バッテリ１２を構成する単電池と異なる種類の電池として４２Ｖ系バッテリを構成してもよい。なお、１４Ｖ系バッテリ１８は、上記のように、従来から車載用蓄電池として用いられる鉛蓄電池を用いることができる。

１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、高圧バッテリ１２の高圧電力を、１４Ｖ系の低圧電力に降圧する機能を有する直流電圧変換回路である。これによって、１４Ｖ系バッテリ１８を高圧バッテリ１２により充電することができる。

４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、２つの電圧変換機能を有する。その１つは、高圧バッテリ１２の高圧電力を、４２Ｖ系の低圧電力に降圧する機能である。これによって、４２Ｖ系バッテリ２２を高圧バッテリ１２により充電することができる。もう１つは、４２Ｖ系バッテリの低圧の高圧電力を、２００Ｖ系の高圧電力に昇圧する機能を有する直流電圧変換回路である。これによって、２００Ｖ系の電力を、４２Ｖ系バッテリ２２の電力によって、増加することができる。つまり、高圧電力が４２Ｖ系バッテリ２２の電力によってアシストされる。

上記のように、高圧バッテリ１２と４２Ｖ系バッテリ２２とは同じ種類の単電池で構成されるので、その端子電圧が異なるのみで同様な特性を有するものと考えられそうであるが、前者は車両の駆動用であり、後者は補機等の負荷用であることから、電池の充電状態を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の範囲が異なる。その様子を図２に示す。すなわち、車両の駆動用に用いられる高圧バッテリ１２は、車両の走行状態の変動によってＳＯＣが大きく変動し、したがって、ＳＯＣの範囲が広くなる。これに対し、補機等の電源として用いられる４２Ｖ系バッテリ２２は、車両の走行状態の変動をあまり受けず、ほぼ一定の電力消費と、それに応じた充電を続けることが多い。したがって、ＳＯＣは比較的高い値の狭い範囲に収まる。

このように、４２Ｖ系バッテリ２２のＳＯＣは、比較的高い値の狭い範囲に収まるので、例えば、これを昇圧して用いれば、ＳＯＣの変動が大きい高圧バッテリ１２を用いる場合に比較し、出力効率を高くできる。すなわち、モータ５６の駆動源として効果的なものとなり、特に、バッテリの出力低下が現れる低温下において、出力効率の高い電源として用いると、効果的である。図１のハイブリッド車両の電源システム１０の構成、特に制御部４０の構成は、上記の４２Ｖ系バッテリ２２のＳＯＣ特性に着目してなされたもので、特に低温下におけるエンジンの始動性を向上させることができる。

制御部４０は、車両起動時にプレチャージを含めてＳＭＲを接続する処理を行うＳＭＲ接続処理モジュール４２と、温度センサ３２の検出結果に基づきエンジン５８に関する温度状態を判断する温度状態判断モジュール４４と、始動時に作動を要する補機等の負荷があるか否かを判断する補機状態判断モジュール４６と、温度状態及び補機状態に基づき、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作内容を指令する４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣ指令モジュール４８とを含んで構成される。制御部４０は上記のようにコンピュータで構成でき、これらの機能はソフトウェアで実現することができる。具体的には、対応する始動制御プラグラムを実行することで実現することができる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。

上記構成のハイブリッド車両の電源システム１０の作用、特に制御部４０の各機能について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、ハイブリッド車両の始動に関する電源システム１０の動作手順を示すフローチャートで、各手順は、始動制御プログラムの各処理手順に対応する。最初に車両起動のために、イグニッションスイッチがオンされる（Ｓ１０）。この状態を制御部４０が取得すると、ＳＭＲ接続処理モジュール４２の機能により、プリチャージを含めたＳＭＲ１４の接続処理が行われる。例えば、最初にＳＭＲ−２が接続され、所定のタイミングの経過後ＳＭＲ−Ｐが接続されて、抵抗を介し電源回路系に充電が徐々に行われ、十分に充電が行われたタイミングで、ＳＭＲ−１が接続される。

つぎに、温度状態判断モジュール４４の機能により、温度センサ３２の検出データが取得されて、エンジン５８に関する温度状態が低温か否か判断される（Ｓ１４）。エンジン５８に関する温度状態は、例えばエンジン５８の冷却水の水温を温度センサ３２で検出し、予め定めた基準と比較することで判断することができる。低温の基準は、高圧バッテリ１２の出力特性が低下し、後述のＳ４２の工程においてモータ５６によるエンジン５８の始動に支障が生じる可能性があるか否かに基づいて定めることができる。その観点からは、温度センサ３２を高圧バッテリ１２の温度、あるいは車両内の温度、外気温度等を検出するものとしてもよい。エンジン５８に関する温度とは、広くこれらの温度をさすものである。

温度状態が低温であり、エンジン５８の低温時始動に該当し、高圧バッテリ１２の出力特性が低下しているおそれがあると判断されるとＳ１６に進み、温度状態が低温とは判断されず、エンジン５８の低温時始動に該当しないときは、Ｓ４０に進む。

Ｓ１６では、補機状態判断モジュール４６の機能により、４２Ｖ系補機等で、始動時に作動するものがあるか否かが判断される。例えば、始動時にイグナイタを用い、そのイグナイタが４２Ｖ系負荷５２に割り当てられている場合等においては、Ｓ１６において肯定され、Ｓ３０に進む。始動時に用いる補機や電子機器等が、１２Ｖ系負荷５０にすべて割り当てられているときは、Ｓ１６において肯定されず、Ｓ２０に進む。補機状態とは、以上のように、補機及び電子機器等の負荷の状態を示す。始動時に作動する補機等が予め固定されているときは、Ｓ１６の判断は、最初から定まっているので、その定めに従って処理が行われる。始動時に作動する補機等が場合によって変化する場合は、その変化する可能性のある要素の作動状態を別途設けられる検出手段によって取得し、その取得結果に基づいて、実際に始動時に作動する補機等があるか否かが判断される。

Ｓ１６において判断が肯定されない場合、すなわち始動時に作動する補機等の負荷が４２Ｖ系負荷に属していないときは、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が昇圧モードとなるように作動が指令される（Ｓ２０）。この工程は、後述するＳ３０，Ｓ４０，Ｓ２４，Ｓ３４と共に、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣ指令モジュール４８の機能によって実現される。

４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が昇圧作動すると、４２Ｖ系バッテリ２２の電力が高圧電力に変換され、この変換された高圧電力が高圧バッテリ１２からの高圧電力と共に、ＰＣＵ５４に供給される。換言すれば、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧作動によって、モータ５６に供給される高圧電力が増加する。つまり、４２Ｖ系バッテリ２０からの高圧電力によってアシストされて、モータ５６によってエンジン５８が始動される（Ｓ２２）。これによって、高圧バッテリ１２のみでモータ５６を駆動する場合に比べ、エンジン５８の始動特性が改善される。

エンジン５８が始動した後は、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧モードとなるように作動が指令される（Ｓ２４）。４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧作動すると、高圧バッテリ１２の電力が４２Ｖ系低圧電力に変換され、４２Ｖ系バッテリ２２に充電が行われる。これによって、４２Ｖ系負荷５２は十分な電力供給を受けて作動することができるので、ＲＥＡＤＹ−ＯＮが行われる（Ｓ２６）。ＲＥＡＤＹ−ＯＮとは、起動処理が終了し、車両が通常の操作を行うことができる状態になったことを示す信号を出力することで、具体的には、車室内にレディランプが点灯する。これ以後、運転者は、車両の走行操作等の運転を行うことができる。

Ｓ１６において判断が肯定される場合、すなわち始動時に作動する補機等の負荷が４２Ｖ系負荷に属しているものがあるときは、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の作動が停止する指令が行われる（Ｓ３０）。４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の作動停止とは、昇圧作動も降圧作動も行われないことを意味する。すなわち、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と高圧バッテリ１２との関係があたかも絶たれた状態となり、ＰＣＵ５４には、高圧バッテリ１２の電力が４２Ｖ系バッテリ２２への充電に割かれることなく供給される。したがって、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧作動し高圧バッテリ１２の高圧電力がそれに割かれる場合に比較し、より多くの高圧電力がＰＣＵ５４に供給され、その分、エンジン５８の始動特性が改善される。なお、このとき、４２Ｖ系負荷５２は、４２Ｖ系バッテリ２２によって作動することができ、車両全体の作動に支障は生じない。エンジン５８が始動した後のＳ３４，Ｓ３６の工程の内容は、上記のＳ２４，Ｓ２６の内容と同じであるので、詳細な説明を省略する。

上記のように、Ｓ１４において、温度状態が低温であることが肯定されない場合は、Ｓ４０に進む。Ｓ４０では、Ｓ２４，Ｓ３４と同様に、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧モードとなるように作動が指令される。上記のように、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧作動すると、高圧バッテリ１２の電力が４２Ｖ系低圧電力に変換され、４２Ｖ系バッテリ２２に充電が行われる。このとき、ＰＣＵ５４にもエンジン５８始動のための高圧電力が供給される。すなわち、温度状態が低温でないときは、高圧バッテリ１２の高圧電力が４２Ｖに降圧されながら、エンジン５８の始動が行われる。ここでは、高圧バッテリ１２の高圧電力が、エンジン５８の始動のための電力と、４２Ｖ系バッテリ２２の充電のための電力とに分けられ、その分、エンジン５８の始動のためにまわされる高圧電力は少なくなる。しかし、Ｓ４０の工程は、温度状態が低温でないときに行われ、高圧バッテリ１２の出力特性が十分高いので、４２Ｖ系バッテリ２２への充電のために高圧バッテリ１２の高圧電力が一部割かれても、エンジン５８を十分に始動できるのである。エンジンが始動した後のＳ４４の内容は、Ｓ２６，Ｓ３６と同じであるので、詳細な説明を省略する。

図４は、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の３つの作動内容における高圧電力の配分の様子を説明する図である。図４（ａ）は、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が昇圧作動する場合、（ｂ）は４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の作動が停止する場合、（ｃ）は、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧作動する場合である。

図４（ａ）は低温状態で、４２Ｖ系負荷５２が作動しないときの始動の場合である。ここにおいては、Ｓ２０，Ｓ２２に関連して説明したように、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧作動によって、モータ５６の始動のために供給される高圧電力が増加する。つまり、４２Ｖ系バッテリ２２から昇圧された高圧電力の分が、高圧バッテリ１２の高圧電力に付加される。これによって、高圧バッテリ１２のみでモータ５６を駆動する場合に比べ、エンジン５８の始動特性が改善される。

図４（ｂ）は、低温状態で、４２Ｖ系負荷５２が作動するときの始動の場合である。ここにおいては、Ｓ３０，Ｓ３２に関連して説明したように、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と高圧バッテリ１２との関係があたかも絶たれた状態となり、ＰＣＵ５４には、高圧バッテリ１２の電力が４２Ｖ系バッテリ２２への充電に割かれることなく供給される。したがって、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が降圧作動し高圧バッテリ１２の高圧電力がそれに割かれる場合に比較し、より多くの高圧電力がＰＣＵ５４に供給され、その分、エンジン５８の始動特性が改善される。なお、上記のように、このとき、４２Ｖ系負荷５２は、４２Ｖ系バッテリ２２によって作動することができ、車両全体の作動に支障は生じることがない。

図４（ｃ）は、低温状態でないとき、すなわち、高圧バッテリ１２の出力特性が低下していないときの始動の場合である。ここにおいては、Ｓ４０，Ｓ４２に関連して説明したように、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は降圧作動し、高圧バッテリ１２の高圧電力が、エンジン５８の始動用の電力と、４２Ｖ系へ降圧される電力とに分けられる。そのようにエンジン５８の始動のためにまわされる高圧電力は少なくなっても、高圧バッテリ１２の出力特性が十分高いので、エンジン５８を十分に始動できる。

このように、４２Ｖ系バッテリ２２を設け、エンジン５８に関する温度に従って、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の作動を切り換えることで、車両の低温始動性を向上させるとともに、低圧電源の容量拡大することが可能となる。

本発明に係る実施の形態におけるハイブリッド車両の電源システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、高圧バッテリと４２Ｖ系バッテリとの間で、ＳＯＣの範囲が異なる様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、ハイブリッド車両の始動における電源システムの作動の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の３つの作動内容における高圧電力の配分の様子を説明する図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両の電源システム、１２ 高圧バッテリ、１４ ＳＭＲ、１６ １４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８ １４Ｖ系バッテリ、２０ ４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２ ４２Ｖ系バッテリ、３２ 温度センサ、４０ 制御部、４２ ＳＭＲ接続処理モジュール、４４ 温度状態判断モジュール、４６ 補機状態判断モジュール、４８ ４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣ指令モジュール、５０ １４Ｖ系負荷、５２ ４２系負荷、５４ ＰＣＵ、５６ モータ、５８ エンジン。

Claims (5)

1. 高圧バッテリと、
   高圧バッテリから供給される電力でエンジンを始動させる駆動モータと、
   ４２Ｖ系バッテリと、
   ４２Ｖ系バッテリから供給される電力で作動する負荷と、
   高圧バッテリと４２Ｖ系バッテリとの間に設けられる双方向の４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   エンジンに関する温度を検出する温度センサと、
   温度センサの検出温度に応じ、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動制御を行う制御部と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の電源システム。
2. 請求項1に記載のハイブリッド車両の電源システムにおいて、
   制御部は、
   温度センサの検出温度が所定温度以下の低温時に、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧作動させて、４２Ｖ系バッテリから昇圧した電力を駆動モータに供給する低温時制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の電源システム。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の電源システムにおいて、
   制御部は、
   低温時に作動が必要な補機があるか否かを判断する手段を有し、
   低温時に作動が必要な補機がある場合には、前記低温時制御を行わず、４２Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を停止する停止制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の電源システム。
4. 請求項１に記載のハイブリッド車両の電源システムにおいて、さらに、
   １４Ｖ系バッテリと、
   １４Ｖ系バッテリから供給される電力で作動する負荷と、
   高圧バッテリと１４Ｖ系バッテリとの間に設けられる１４Ｖ系ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の電源システム。
5. 請求項１に記載のハイブリッド車両の電源システムにおいて、
   ４２Ｖ系バッテリは、高圧バッテリを構成する単電池と同じ単電池で構成されることを特徴とするハイブリッド車両の電源システム。

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