JP7219338B2 - 車両 - Google Patents

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拓朗 平野
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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
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    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1446—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in response to parameters of a vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/24—Energy storage means
    • B60W2710/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2710/244—Charge state
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    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description

本発明は、高電圧バッテリ及び低電圧バッテリを備えた車両に関する。
ＪＰ２０１３－９５２４６Ａには、リチウムイオン電池からなる高電圧バッテリと鉛酸電池からなる低電圧バッテリとを備えた車両が開示されている。
自動運転等の機能を搭載する車両への要求として、低電圧系電源に対する高い信頼性の要求がある。そのため、低電圧バッテリを、鉛酸電池に代えて、信頼性の高いリチウムイオン電池によって構成することが考えられる。
しかしながら、リチウムイオン電池の出力は、低温時に低下する特性がある。このため、例えば、極低温（例えば－２０℃～－３０℃）時には、リチウムイオン電池の出力が低下することで、エンジンを始動するモータの出力が不足してしまうおそれがある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、低電圧バッテリをリチウムイオン電池によって構成した場合でも、極低温時にエンジンを確実に始動できるようにすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、車両は、エンジンと、リチウムイオン電池によって構成され、車両に搭載された電装品に電力を供給する第１バッテリと、リチウムイオン電池によって構成され、第１バッテリよりも出力電圧が高い第２バッテリと、第２バッテリから供給される電力によって動作し、車両を駆動するためのトルクを発生する第１回転電機と、エンジンを始動するための第２回転電機と、を備え、第２回転電機は、第２バッテリから供給される電力によって動作することを特徴とする。
本発明のある態様によれば、車両は、エンジンと、リチウムイオン電池によって構成され、車両に搭載された電装品に電力を供給する第１バッテリと、リチウムイオン電池によって構成され、第１バッテリよりも出力電圧が高い第２バッテリと、第２バッテリから供給される電力によって動作し、車両を駆動するためのトルクを発生する第１回転電機と、エンジンを始動するための第２回転電機と、を備え、第１回転電機として、第２バッテリから電力が供給された場合には、エンジンを始動、またはエンジンの駆動をアシストするためのトルクを発生し、エンジンから回転エネルギーを受けた場合には、第１バッテリ及び第２バッテリを充電するための電力を発生可能なスタータジェネレータを備え、第２回転電機は、エンジンが暖機されていない状態でのエンジンの初回始動を行うエンジン始動専用の回転電機であって、第２バッテリから供給される電力によって動作するとともに、第２バッテリを介して第１バッテリに接続されることを特徴とする。
図１は、本実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る充電制御の流れを示すフローチャートである。 図３は、本実施形態に係る車両の変形例の概略構成図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両１００の概略構成である。車両１００は、第１バッテリとしての低電圧バッテリ１と、第２バッテリとしての高電圧バッテリ２と、走行用駆動源としてのエンジン３と、エンジン３の始動に用いられる第２回転電機としてのスタータモータ５（以下、「ＳＭ５」という。）と、発電とエンジン３のアシスト及び始動とに用いられる第１回転電機としてのスタータジェネレータ６（以下、「ＳＧ６」という。）と、ＤＣ－ＤＣコンバータ７と、インバータ８と、油圧発生源としてのメカオイルポンプ９及び電動オイルポンプ１０と、パワートレインを構成するトルクコンバータ１１、前後進切替機構１２、無段変速機１３（以下、「ＣＶＴ１３」という。）及びディファレンシャル機構１４と、駆動輪１８と、コントローラ２０と、を備える。
低電圧バッテリ１は、公称電圧がＤＣ１２Ｖのリチウムイオン電池である。低電圧バッテリ１は、車両１００に搭載され、ＤＣ１２Ｖで動作する電装品１５（自動運転用カメラ１５ａ及びセンサ１５ｂ、ナビゲーションシステム１５ｃ、オーディオ１５ｄ、エアコン用ブロア１５ｅ等）、電動オイルポンプ１０等に電力を供給する。低電圧バッテリ１は、電装品１５とともに低電圧回路１６に接続される。
高電圧バッテリ２は、低電圧バッテリ１よりも公称電圧（または出力電圧）が高いＤＣ４８Ｖのリチウムイオン電池である。高電圧バッテリ２の公称電圧は、これよりも低くても高くてもよく、例えばＤＣ３０ＶやＤＣ１００Ｖであってもよい。高電圧バッテリ２は、ＳＭ５、ＳＧ６、インバータ８等とともに高電圧回路１７に接続される。
ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、低電圧バッテリ１と高電圧バッテリ２とを接続する電気回路上に設けられる。これにより、低電圧回路１６と高電圧回路１７とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を介して接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、入力された電圧を変換して出力する。具体的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、低電圧回路１６のＤＣ１２ＶをＤＣ４８Ｖに昇圧して高電圧回路１７にＤＣ４８Ｖを出力する昇圧機能と高電圧回路１７のＤＣ４８ＶをＤＣ１２Ｖに降圧して低電圧回路１６にＤＣ１２Ｖを出力する降圧機能とを有している。ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、エンジン３が駆動中か停止中かに関わらず、低電圧回路１６にＤＣ１２Ｖの電圧を出力することができる。また、高電圧バッテリ２の残容量が少なくなった場合は低電圧回路１６のＤＣ１２ＶをＤＣ４８Ｖに昇圧して高電圧回路１７に出力し、高電圧バッテリ２を充電することができる。
エンジン３は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、コントローラ２０からの指令に基づいて回転速度、トルク等が制御される。
トルクコンバータ１１は、エンジン３と前後進切替機構１２との間の動力伝達経路上に設けられ、流体を介して動力を伝達する。また、トルクコンバータ１１は、車両１００が所定のロックアップ車速以上で走行している場合にロックアップクラッチ１１ａを締結することで、エンジン３からの駆動力の動力伝達効率を高めることができる。
前後進切替機構１２は、トルクコンバータ１１とＣＶＴ１３との間の動力伝達経路上に設けられる。前後進切替機構１２は、遊星歯車機構１２ａと、前進クラッチ１２ｂ及び後退ブレーキ１２ｃで構成される。前進クラッチ１２ｂが締結され後退ブレーキ１２ｃが解放されると、トルクコンバータ１１を介して前後進切替機構１２に入力されるエンジン３の回転が、回転方向を維持したまま前後進切替機構１２からＣＶＴ１３に出力される。逆に、前進クラッチ１２ｂが解放され後退ブレーキ１２ｃが締結されると、トルクコンバータ１１を介して前後進切替機構１２に入力されるエンジン３の回転が、減速かつ回転方向を反転されて前後進切替機構１２からＣＶＴ１３に出力される。
ＣＶＴ１３は、前後進切替機構１２とディファレンシャル機構１４との間の動力伝達経路上に配置され、車速やアクセルペダルの操作量であるアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更する。ＣＶＴ１３は、プライマリプーリ１３ａと、セカンダリプーリ１３ｂと、両プーリに巻き掛けられたベルト１３ｃと、を備える。ＣＶＴ１３は、プライマリプーリ１３ａとセカンダリプーリ１３ｂの溝幅を油圧によって変更し、プーリ１３ａ、１３ｂとベルト１３ｃとの接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更することができる。ＣＶＴ１３で必要とされる油圧は、メカオイルポンプ９又は電動オイルポンプ１０が発生した油圧を元圧として図示しない油圧回路によって生成される。
ＳＭ５は、エンジン３のフライホイール３ａの外周ギヤ３ｂにピニオンギヤ５ａを噛み合わせ可能に配置される。エンジン３を冷機状態から初めて始動（以下、「初回始動」という。）する場合は、高電圧バッテリ２からＳＭ５に電力が供給され、ピニオンギヤ５ａが外周ギヤ３ｂに噛み合わされ、フライホイール３ａ、さらにはクランク軸が回転される。
なお、エンジン３を始動するのに必要なトルク、出力は、初回始動時が一番大きく、暖機状態からの始動、すなわち、再始動時は初回始動時よりも小さくなる。これは、初回始動時はエンジンオイルの温度が低く、エンジンオイルの粘性抵抗が大きいのに対し、初回起動後はエンジンオイルの温度が上昇し、エンジンオイルの粘性抵抗が低下するためである。後述するＳＧ６は、ベルトを介して駆動されるため、大きなトルクを伝達することができない。このため、初回始動時には、ＳＭ５を用いてエンジン３を駆動する。
ＳＧ６は、Ｖベルト２２を介してエンジン３のクランク軸に接続され、エンジン３から回転エネルギーを受ける場合には発電機として機能する。このようにして発電された電力は、インバータ８を通じて高電圧バッテリ２に充電される。また、ＳＧ６は、高電圧バッテリ２からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作し、エンジン３の駆動をアシストするためのトルクを発生する。さらに、ＳＧ６は、アイドリングストップ状態からエンジン３を再始動するときに、エンジン３のクランク軸を回転駆動してエンジン３を再始動するために用いられる。ＳＧ６は、Ｖベルト２２によってエンジン３のクランク軸に接続されているので、エンジン３を始動したとき、ギヤの噛み込み音がなく、静かでスムーズな始動が可能となる。このため、再始動時には、ＳＧ６を用いてエンジン３を駆動する。
メカオイルポンプ９は、エンジン３の回転がチェーン２３を介して伝達されることによって動作するオイルポンプである。メカオイルポンプ９は、オイルパンに貯留される作動油を吸い上げ、図示しない油圧回路を介してロックアップクラッチ１１ａ、前後進切替機構１２及びＣＶＴ１３に油を供給する。
電動オイルポンプ１０は、低電圧バッテリ１から供給される電力によって動作するオイルポンプである。電動オイルポンプ１０は、アイドルストップ状態等、エンジン３が停止しておりエンジン３でメカオイルポンプ９を駆動できない場合に動作し、メカオイルポンプ９と同様にオイルパンに貯留される作動油を吸い上げ、図示しない油圧回路を介してロックアップクラッチ１１ａ、前後進切替機構１２及びＣＶＴ１３に油を供給する。特に、ＣＶＴ１３で必要な油圧を確保することで、ベルト１３ｃの滑りを抑制する。電動オイルポンプ１０は、高電圧バッテリ２から供給される電力によって動作するオイルポンプであってもよい。
コントローラ２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１又は複数のマイクロコンピュータで構成される。コントローラ２０は、制御手段に対応し、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することで、エンジン３、インバータ８（ＳＧ６、電動オイルポンプ１０）、ＤＣ－ＤＣコンバータ７、ＳＭ５、ロックアップクラッチ１１ａ、前後進切替機構１２、ＣＶＴ１３等を統合的に制御する。
また、コントローラ２０は、第１残容量検出器３１によって検出された低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１と、第２残容量検出器３２によって検出された高電圧バッテリ２の残容量ＳＯＣ２と、に基づいて、低電圧バッテリ１及び高電圧バッテリ２の充電制御、及びＳＧ６の発電制御を行う。なお、本実施形態では、第１残容量検出器３１がバッテリ残容量検知手段に相当する。
上述のように、本実施形態では、低電圧バッテリ１と高電圧バッテリ２をリチウムイオン電池によって構成している。
一般的に、低電圧バッテリと高電圧バッテリとを備える車両では、走行中においては、低電圧系を低電圧バッテリとＤＣ－ＤＣコンバータの２重系で担保している。そして、従来では、このような低電圧バッテリとして鉛酸電池が用いられていた。
例えば、自動運転を行う場合には、低電圧系に対しても高い信頼性が要求される。しかしながら、鉛酸電池は、リチウムイオン電池に比べて、電池の劣化や容量を把握しにくく、リチウムイオン電池に比べて信頼性が低い。このため、従来のように、低電圧バッテリ１として鉛酸電池を用いた場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７への信頼性の割り付けを高める必要があるため、高性能なＤＣ－ＤＣコンバータ７が必要となってしまう。これにより、コストが上昇する。
そのため、本実施形態の車両１００では、低電圧バッテリ１をリチウムイオン電池によって構成している。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ７への信頼性の割り付けを低下させることができるため、高性能なＤＣ－ＤＣコンバータ７を必要としない。これにより、コストの上昇を抑制できる。
しかしながら、リチウムイオン電池は、極低温（例えば、気温－２０℃～－３０℃）環境下では、鉛酸電池に比べて性能が劣る。このため、ＳＭ５の電源を低電圧バッテリ１にすると、極低温時に出力が不足し、エンジン３が始動しないおそれがある。そこで、本実施形態では、ＳＭ５の電源を高電圧バッテリ２としている。これにより、極低温時に、エンジン３の始動に必要な電力を確保することができる。
このように、低電圧バッテリ１をリチウムイオン電池によって構成し、さらに、ＳＭ５の電源を高電圧バッテリ２とすることで、電源系統に対する信頼性が要求される車両に適用できるとともに、極低温時にエンジン３を確実に始動できる。
ところで、イグニッションがＯＦＦのとき（例えば、駐車時）にも、電装品１５（例えば、時計など）のバックアップのために低電圧バッテリ１の電力が用いられるため、時間経過とともに低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が低下する。このため、本実施形態における車両１００では、コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦのときに、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が低下した場合には、高電圧バッテリ２を用いて低電圧バッテリ１を充電する充電制御を実行する。以下に、この充電制御について、図２に示すフローチャートを参照しながら具体的に説明する。
ステップＳ１では、コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦであるか否かを判定する。イグニッションがＯＦＦであれば、ステップＳ２に進み、イグニッションがＯＮであれば、ステップＳ８に進み通常の充電制御を行う。
ステップＳ２では、コントローラ２０は、残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１以下であるか否かを判定する。コントローラ２０は、第１残容量検出器３１によって検出された低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１以下であるか否かを判定する。残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１以下であれば、ステップＳ３に進み、残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１より大きければ、ＥＮＤへ進む。
ステップＳ３では、コントローラ２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を起動する。イグニッションＯＦＦ時には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７は停止しているため、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を起動する。
ステップＳ４では、コントローラ２０は、充電を開始する。具体的には、コントローラ２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を制御して、高電圧バッテリ２を用いて低電圧バッテリ１への充電を開始する。ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、高電圧バッテリ２から高電圧回路１７を通じて入力された電圧をＤＣ１２Ｖに変換して低電圧回路１６に出力する。これにより、低電圧バッテリ１を充電することができる。
ステップＳ５では、コントローラ２０は、残容量ＳＯＣ２が所定値Ｅ２以下であるか否かを判定する。コントローラ２０は、第２残容量検出器３２によって検出された高電圧バッテリ２の残容量ＳＯＣ２が所定値Ｅ２以下であるか否かを判定する。残容量ＳＯＣ２が所定値Ｅ２以下であれば、充電制御を中止してステップＳ７に進み、残容量ＳＯＣ２が所定値Ｅ２より大きければ、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、コントローラ２０は、充電が完了したか否かを判定する。具体的には、コントローラ２０は、第１残容量検出器３１によって検出された低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ３以上になったか否かを判定する。低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ３以上になっていればステップＳ７に進み、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ３未満であれば、ステップＳ５に戻る。
ステップＳ７では、コントローラ２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を停止する。これにより、充電制御が終了する。
このように、本実施形態では、コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦのときにも、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１を監視する。そして、イグニッションがＯＦＦのときに、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１を下回ったことを検出した場合には、コントローラ２０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を起動させて、高電圧バッテリ２の電力によって低電圧バッテリ１を充電する。これにより、例えば、長時間駐車している場合に、電装品１５のバックアップ等を継続して行うことができる。
なお、コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦのときに、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１を常時監視する必要はなく、一定時間ごとに低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１を検出するようにしてもよい。
また、リチウムイオン電池は、過放電などの万が一の場合に備えて、回路を遮断するためのリレーを備えている。このリレーをラッチング式のリレーにすることでリレーに常時通電する必要がなくなるので、イグニッションがＯＦＦのときに、低電圧バッテリ１の電力消費を抑制することができる。
上記実施例では、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１を下回ったことを検出した場合に、高電圧バッテリ２の電力によって低電圧バッテリ１を充電することについて説明したが、高電圧バッテリ２の残容量ＳＯＣ２が所定値Ｅ２を下回ったことを検出した場合に、低電圧バッテリ１の電力によって高電圧バッテリ２を充電するようにしてもよい。この場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、低電圧バッテリ１から低電圧回路１６を通じて入力された電圧をＤＣ４８Ｖに変換して高電圧回路１７に出力する。これにより、高電圧バッテリ２を充電することができる。
このように、本実施形態によれば、低電圧バッテリ１をリチウムイオン電池によって構成し、さらに、ＳＭ５の電源を高電圧バッテリ２とすることで、電源系統に対する信頼性が要求される車両に適用できるとともに、極低温時にエンジン３を確実に始動できる。
また、本実施形態では、バッテリ（低電圧バッテリ１及び高電圧バッテリ２）をリチウムイオン電池のみによって構成しているので、電源系統の信頼性が向上する。
さらに、イグニッションがＯＦＦのときにも、高電圧バッテリ２によって低電圧バッテリ１を充電することができるので、例えば、長時間駐車している場合に、電装品１５のバックアップ等を継続して行うことができる。
ここで、図３を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
なお、以下では、図１示す構成と異なる点を中心に説明し、図１に示す構成と同一の構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
図３に示す車両１００は、走行用駆動源としてモータジェネレータ４（以下、「ＭＧ４」という。）をさらに備える。
ＭＧ４は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。ＭＧ４は、ＭＧ４の軸に設けられたスプロケットとプライマリプーリ１３ａの軸に設けられたスプロケットとの間に巻きつけられるチェーン２１を介してプライマリプーリ１３ａの軸に接続される。ＭＧ４は、コントローラ２０からの指令に基づいてインバータ８により作り出された三相交流を印加することにより制御される。
ＭＧ４は、高電圧バッテリ２からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作し、車両１００を駆動するためのトルクを発生する。また、ＭＧ４は、ロータがエンジン３や駆動輪１８から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、高電圧バッテリ２を充電することができる。なお、ＭＧ４は、第１回転電機に相当する。
ＭＧ４の軸に設けられたスプロケットとプライマリプーリ１３ａの軸に設けられたスプロケットは、後者の歯数が多くなるように構成され（例えば、歯数＝１：３）、ＭＧ３の出力回転が減速してプライマリプーリ１３ａに伝達されるようにする。これにより、ＭＧ４に要求されるトルクを下げてＭＧ４を小型化し、ＭＧ４の配置自由度を向上させる。なお、チェーン２１に代えてギヤ列を用いてもよい。
続いて、上記実施形態の作用効果をまとめて説明する。
本実施形態の車両１００は、エンジン３と、リチウムイオン電池によって構成され、車両１００に搭載された電装品１５に電力を供給する第１バッテリ（低電圧バッテリ１）と、リチウムイオン電池によって構成され、第１バッテリ（低電圧バッテリ１）よりも出力電圧が高い第２バッテリ（高電圧バッテリ２）と、第２バッテリ（高電圧バッテリ２）から供給される電力によって動作し、車両１００を駆動するためのトルクを発生する第１回転電機（ＳＧ６、ＭＧ４）と、エンジン３を始動するための第２回転電機（ＳＭ５）と、を備え、第２回転電機（ＳＭ５）は、第２バッテリ（高電圧バッテリ２）から供給される電力によって動作する。
この構成によれば、第１バッテリ（低電圧バッテリ１）がリチウムイオン電池によって構成されていても、エンジン３を始動するための第２回転電機（ＳＭ５）が、第１バッテリ（低電圧バッテリ１）よりも出力電圧が高い第２バッテリ（高電圧バッテリ２）に接続されるので、極低温時においても、エンジン３を確実に始動することができる。
さらに、第１バッテリ（低電圧バッテリ１）及び第２バッテリ（高電圧バッテリ２）をリチウムイオン電池によって構成しているので、電源系統の信頼性が向上する。
また、車両１００では、第１回転電機として、高電圧バッテリ２から電力が供給された場合には、エンジン３を始動またはエンジン３の駆動をアシストするためのトルクを発生し、エンジン３から回転エネルギーを受けた場合には、低電圧バッテリ１及び高電圧バッテリ２を充電するための電力を発生可能なＳＧ６を備える。
ＳＧ６は、ギヤの噛み込み音がないので、再始動時にＳＧ６を用いてエンジン３を駆動することにより、静かでスムーズな始動が可能になる。
車両１００では、第１回転電機として、高電圧バッテリ２から電力が供給された場合には、駆動輪１８を駆動するためのトルクを発生し、駆動輪１８またはエンジン３から入力があった場合には、低電圧バッテリ１及び高電圧バッテリ２を充電するための電力を発生可能なＭＧ４を備える。
ＭＧ４を備えた車両１００は、いわゆるストロングハイブリッド車両であり、高電圧バッテリ２を装備しているので、ＭＧ４とＳＭ５のバッテリを共用することができる。
車両１００は、低電圧バッテリ１と高電圧バッテリ２とを接続する電気回路上に設けられ、入力された電圧を変換して出力するＤＣ－ＤＣコンバータ７と、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１を検知する第１残容量検出器３１（バッテリ残容量検知手段）と、低電圧バッテリ１及び高電圧バッテリ２の充電制御を行うコントローラ２０（制御手段）と、をさらに備える。
コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦのときに、第１残容量検出器３１によって検知された低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が所定値Ｅ１を下回ったことを検出した場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７を起動させて、高電圧バッテリ２の電力によって低電圧バッテリ１を充電する。
イグニッションがＯＦＦのとき（例えば、駐車時）にも、電装品１５（例えば、時計など）のバックアップのために低電圧バッテリ１の電力が用いられるので、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が低下する。このため、コントローラ２０は、イグニッションがＯＦＦのときに、低電圧バッテリ１の残容量ＳＯＣ１が低下した場合には、高電圧バッテリ２を用いて低電圧バッテリ１を充電する。これにより、例えば、長時間駐車している場合に、電装品１５のバックアップ等を継続して行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本願は、２０１９年６月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１９－１１５８１３号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    リチウムイオン電池によって構成され、車両に搭載された電装品に電力を供給する第１バッテリと、
    リチウムイオン電池によって構成され、前記第１バッテリよりも出力電圧が高い第２バッテリと、
    前記第２バッテリから供給される電力によって動作し、前記車両を駆動するためのトルクを発生する第１回転電機と、
    前記エンジンを始動するための第２回転電機と、を備え、
    前記第１回転電機として、前記第２バッテリから電力が供給された場合には、前記エンジンを始動、または前記エンジンの駆動をアシストするためのトルクを発生し、前記エンジンから回転エネルギーを受けた場合には、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電するための電力を発生可能なスタータジェネレータを備え、
    前記第２回転電機は、前記エンジンが暖機されていない状態での前記エンジンの初回始動を行うエンジン始動専用の回転電機であって、前記第２バッテリから供給される電力によって動作するとともに、前記第２バッテリを介して前記第１バッテリに接続される、車両。
  2. 請求項１に記載の車両であって、
    前記第１回転電機として、前記第２バッテリから電力が供給された場合には、駆動輪を駆動するためのトルクを発生し、前記駆動輪または前記エンジンから入力があった場合には、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電するための電力を発生可能なモータジェネレータをさらに備える、車両。
  3. 請求項１または２に記載の車両であって、
    前記第１バッテリと前記第２バッテリとを接続する電気回路上に設けられ、入力された電圧を変換して出力するＤＣ－ＤＣコンバータと、
    前記第１バッテリの残容量を検知するバッテリ残容量検知手段と、
    前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの充電制御を行う制御手段と、をさらに備え、
    前記制御手段は、イグニッションがＯＦＦのときに、前記バッテリ残容量検知手段によって検知された前記第１バッテリの残容量が所定値を下回ったことを検出した場合には、前記ＤＣ－ＤＣコンバータを起動させて、前記第２バッテリの電力によって前記第１バッテリを充電する、車両。
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