JP4245624B2 - ハイブリッド車両の電源制御装置および電源制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の電源制御装置および電源制御方法に関し、特に、電力の供給を受けて内燃機関を始動するためのモータを備えたハイブリッド車両の電源制御装置および電源制御方法に関する。

通常、環境問題対策の一環として、エンジンおよびモータの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行するハイブリッド車両が注目されている。このようなハイブリッド車両においては、モータに電力を供給する高電圧の走行用バッテリが搭載されている。この走行用バッテリに蓄えられた電力は、エンジン始動にも利用される。具体的には、たとえばエンジンに連結されたモータジェネレータに電力を供給し、モータジェネレータをモータとして駆動させてエンジンを始動させる。

ハイブリッド車両にはさらに、走行制御や車載の補機類に電力を供給するための低電圧の補機バッテリが搭載されている。ハイブリッド車両における補機バッテリは、エンジンのみによって走行するシステムと比較すると、補機用電源としてばかりでなく、走行用バッテリを含む高電圧系の制御用電源としても機能するなど、その負荷の増大に伴なって重要性が一層大きくなっている。そこで、従来のハイブリッド車両では、高電圧系の電気エネルギを低電圧に変換して補機バッテリの充電を行なうコンバータ回路を搭載し、補機バッテリへの電気エネルギ補給に配慮している（たとえば特許文献１〜３参照）。

このようなハイブリッド車両において、車両の停車時または走行時に拘らず、走行用バッテリはコンバータ回路を介して補機類および補機バッテリに一定の電力を供給している。そのため、走行用バッテリが低温下に置かれることによってその出力性能が著しく低下しているときには、モータジェネレータによりエンジンを始動させる際に走行用バッテリの電力を十分にモータジェネレータに供給できず、エンジンの始動性を確保できないという問題があった。

このような事態を回避するために、たとえば特許文献１には、モータジェネレータによりエンジンを始動する際、コンバータ回路の駆動を停止させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置が開示される。

特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータジェネレータによってエンジンに駆動力を付与することでエンジンの自動始動制御が行なわれる。このとき、高圧バッテリのバッテリ容量が低下していると、高圧バッテリからモータジェネレータにエンジンを始動するのに必要な電力を供給することができず、始動性が悪化する。そこで、特許文献１では、モータジェネレータによるエンジンの始動時には、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させることにより、高圧バッテリの電力が低圧バッテリに持ち出されるのを回避して、エンジンの始動性を向上させている。
特開２００３−７０１０３号公報 特開２００３−１８９４０１号公報 特開２００１−３２０８０７号公報

しかしながら、上記特許文献１のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンの始動時においては、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させることにより、走行用バッテリから補機バッテリへの電力供給が途絶えることになる。

通常、補機バッテリや走行用バッテリなどの電源は、充電量（ＳＯＣ：State of Charge）のほか、周辺環境によってその出力電力が変化する。特に、補機バッテリは、前照灯などの大きな電気負荷の連続駆動や、長時間に渡る放置による自然放電などによって出力電力の低下を避けることが難しい。そのため、補機バッテリから電力の供給を受けてエンジンの始動を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）においては、補機バッテリからＥＣＵへの供給電圧がＥＣＵの動作電圧を下回るおそれがある。

このような場合、ＥＣＵは動作が不能となってしまうため、従来のハイブリッド車両においては、補機バッテリの電圧が所定の閾値以下となると、車両システムの起動を禁止（システムダウン）させる安全対策が採られている。したがって、上述のハイブリッド車両の制御装置においては、システムダウンの発生によって、エンジンを始動させることができないという問題があった。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動制御においては、特許文献１のように、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させるもののほかに、特許文献２に記載されるように、出力電圧の目標値が互いに異なる２つのモードで動作させるものが検討されている。

詳細には、特許文献２に記載のハイブリッド車両において、ＤＣ／ＤＣコンバータは、エンジンがアイドル状態でモータジェネレータの発電量が少なく、高電圧バッテリの温度が規定下限温度以下のときには、入力された高電圧バッテリの電力を、制御用１２Ｖバッテリの充電が不可能な１２．０Ｖ電圧の電力へ変換して出力する低電圧モードで起動する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動後にエンジンのアイドル回転に影響を与えない速度で発電量を徐々に増加させる。そして、モータジェネレータによる発電量が充分に確保された状態において、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードは、低電圧モードから、入力された高電圧バッテリの電力を、制御用１２Ｖバッテリの充電が可能な電圧１４．５Ｖ電圧の電力へ変換して出力する高電圧モードへ切換えられる。

これによれば、エンジンのアイドル回転の安定を図りつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力で消費する電力分がモータジェネレータの発電によって補われる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動時の高電圧バッテリからの放電を抑制して、高電圧バッテリの一時的な電圧降下を防止することができる。

しかしながら、特許文献２に記載のハイブリッド車両のように、ＤＣ／ＤＣコンバータを低電圧モードで動作させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される制御用コンピュータ、補機類および補機バッテリで消費される電力が制限されることになる。

その一方、エンジンが始動されてアイドル状態にあるときには、車両の走行性能やドライバビリティを確保するために、あらゆる制御用コンピュータおよび補機類が正常に動作可能であることが求められる。ところが、特許文献２のハイブリッド車両によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが低電圧モードのときには、制御用コンピュータおよび補機類への電力供給が安定して行なわれないために、これらの全てが正常に動作することが出来ず、システムダウンが発生するおそれがある。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低温環境下においても、システムダウンの発生を回避しながら、確実にエンジンを始動させることができるハイブリッド車両の電源制御装置および電源制御方法を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両の電源制御装置は、第１の電源電圧を出力する第１電源と、第１電源から電力の供給を受けて内燃機関を始動させるモータと、第１電源に対してモータと並列に接続され、第１の電源電圧を電圧指令に従って電圧変換して第１および第２電源線間に出力する電圧変換器と、第１および第２電源線間に接続され、第１の電源電圧よりも低い第２の電源電圧を出力する第２電源と、第１および第２電源線間に接続され、電圧変換器および前記第２電源の少なくとも一方から電圧を受ける電気負荷と、電圧変換器および第２電源の少なくとも一方から電圧を受け、車両システムの起動が指示されたことに応じて内燃機関の始動および電圧変換を制御する制御装置と、第１および第２電源線間に出力される電圧が、電気負荷の正常動作が保証される動作電圧の下限値を下回ったことに基づいて前記電気負荷の異常と診断する異常診断装置とを備える。制御装置は、内燃機関および第１電源の温度の少なくとも一方が所定の閾値以下であることに応じて、電圧指令を、第２の電源電圧よりも低く、かつ、制御装置の動作電圧下限値以上となる第１の電圧に設定して電圧変換器を制御する第１の電圧変換制御手段と、電圧指令が第１の電圧に設定されたことに応じて、異常診断装置の異常診断動作を禁止する異常診断禁止手段と、内燃機関および第１電源の温度の少なくとも一方が所定の閾値以下であることに応じて、モータを駆動制御して前記内燃機関を始動させる低温始動制御手段と、内燃機関の始動が完了したことに応じて、電圧指令を、第２の電源電圧以上となる第２の電圧に設定して電圧変換器を制御する第２の電圧変換制御手段と、電圧指令が第２の電圧に設定されたことに応じて、異常診断装置の異常診断動作の禁止を解除するとともに、ハイブリッド車両の走行許可を指示する走行許可手段とを含む。

上記のハイブリッド車両の電源制御装置によれば、車両システムの起動時に内燃機関および第１電源の温度が低いときには、内燃機関を始動させて始動が完了したことに応じて車両の走行許可を出力する。このとき、内燃機関の始動が完了するまでは電圧変換器を第２電源の出力電圧よりも低い電圧を出力するように駆動することにより、第１電源からモータに対して内燃機関の始動に必要な電力が供給される。また、始動制御を行なう制御装置に対しては、第２電源の出力不足を補うように第２電源および第１電源から電力が供給される。このとき、始動制御に関与しない電気負荷の異常診断動作は一時的に禁止されているため、電圧低下によるシステムダウンの発生が回避される。その結果、この発明による電源制御装置によれば、低温環境下においても、システムダウンを回避しながら、内燃機関の始動性を向上することができる。

好ましくは、制御装置は、第１電源の温度および充電量に基づいて第１電源の出力可能な電力を推定する出力電力推定手段をさらに含む。第１の電圧変換制御手段は、推定した第１電源の出力可能な電力が内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を下回るとき、電圧指令を第１の電圧に設定する一方で、推定した第１電源の出力可能な電力が所定の電力以上のとき、電圧指令を第２の電圧指令に設定する。

上記のハイブリッド車両の電源制御装置によれば、内燃機関および第１電源が低温であっても、第１電源が内燃機関の始動に必要な電力を出力可能である限りにおいて、電圧変換器を第２電源の出力電圧以上の電圧を出力するように駆動する。その結果、始動性を損なわない範囲で電気負荷の動作が不安定になる頻度を低減することが可能となる。

好ましくは、第１の電圧変換制御手段は、内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を推定する必要電力推定手段をさらに含む。必要電力推定手段は、内燃機関の温度に基づいてモータへの供給電力を推定し、かつ、推定したモータへの供給電力に、予め推定した制御装置の消費電力および第２電源の充電電力を加算した電力を所定の電力に推定する。

上記のハイブリッド車両の電源制御装置によれば、内燃機関の温度が低く、モータへの供給電力が増大する場合においても、モータには内燃機関の始動に十分な電力が供給される。その結果、確実に内燃機関を始動することができる。

好ましくは、第１の電圧変換制御手段は、出力電圧が第１の電圧指令に一致するように電圧変換器をフィードバック制御する。

上記のハイブリッド車両の電源制御装置によれば、始動制御を行なう制御装置に対しては、第２電源の出力不足を補うように第１および第２電源から電力が供給されるため、正常動作が保証され、内燃機関を確実に始動することが可能となる。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両の電源制御方法は、第１の電源電圧を出力する第１電源と、第１電源から電力の供給を受けて内燃機関を始動させるモータと、第１電源に対してモータと並列に接続され、第１の電源電圧を電圧指令に従って電圧変換して第１および第２電源線間に出力する電圧変換器と、第１および第２電源線間に接続され、第１の電源電圧よりも低い第２の電源電圧を出力する第２電源と、第１および第２電源線間に接続され、電圧変換器および第２電源の少なくとも一方から電圧を受ける電気負荷と、電圧変換器および第２電源の少なくとも一方から電圧を受け、車両システムの起動が指示されたことに応じて内燃機関の始動および電圧変換を制御する制御装置と、第１および第２電源線間に出力される電圧が、電気負荷の正常動作が保証される動作電圧の下限値を下回ったことに基づいて電気負荷の異常と診断する異常診断装置とを含むハイブリッド車両の制御装置である。電源制御方法は、内燃機関および第１電源の温度の少なくとも一方が所定の閾値以下であることに応じて、電圧指令を、第２の直流電圧よりも低く、かつ、制御装置の動作電圧下限値以上となる第１の電圧に設定する第１のステップと、電圧指令が第１の電圧に設定されたことに応じて、異常診断装置の異常診断動作を禁止する第２のステップと、出力電圧が電圧指令に一致するように電圧変換器をフィードバック制御するとともに、モータを駆動制御して内燃機関を始動させる第３のステップと、内燃機関の始動が完了したことに応じて、電圧指令を、第２の電源電圧以上となる第２の電圧に設定して電圧変換器をフィードバック制御する第４のステップと、電圧指令が第２の電圧に設定されたことに応じて、異常診断装置の異常診断動作の禁止を解除するとともに、ハイブリッド車両の走行許可を指示する第５のステップとを含む。

上記のハイブリッド車両の電源制御方法によれば、車両システムの起動時に内燃機関および第１電源の温度が低いときには、内燃機関を始動させて始動が完了したことに応じて車両の走行許可を出力する。このとき、内燃機関の始動が完了するまでは電圧変換器を第２電源の出力電圧よりも低い電圧を出力するように駆動することにより、モータおよび制御装置にはそれぞれ、内燃機関を始動させるのに十分な電力が供給される。このとき、始動制御に関与しない電気負荷の異常診断動作は一時的に禁止されているため、電圧低下によるシステムダウンの発生が回避される。その結果、この発明による電源制御方法によれば、低温環境下においても、システムダウンを回避しながら、内燃機関の始動性を向上することができる。

好ましくは、第１のステップは、第１電源の温度および充電量に基づいて第１電源の出力可能な電力を推定する第１のサブステップと、推定した第１電源の出力可能な電力が内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を下回るとき、電圧指令を第１の電圧に設定する第２のサブステップと、推定した第１電源の出力可能な電力が所定の電力以上のとき、電圧指令を第２の電圧指令に設定する第３のサブステップとを含む。

上記のハイブリッド車両の電源制御方法によれば、内燃機関および第１電源が低温であっても、第１電源が内燃機関の始動に必要な電力を出力可能である限りにおいて、電圧変換器を第２電源の出力電圧以上の電圧を出力するように駆動する。その結果、始動性を損なわない範囲で電気負荷の動作が不安定になる頻度を低減することが可能となる。

この発明によれば、低温環境下においても、システムダウンの発生を回避しながら、確実にエンジンを始動させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源制御装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、モータ駆動装置１００は、メインバッテリＢ１と、インバータ２０と、電圧センサ１０と、電流センサ１２，２４と、温度センサ１４，２６と、回転数センサ２２，２８と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）４０とを備える。

エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、図示しない動力分割機構により２つの経路に分割される。一方は、減速機を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、交流モータＭ１へ伝達する経路である。

温度センサ２６は、エンジンＥＮＧの潤滑油の温度（以下、エンジン温度とも称する）ＴＥを検出し、その検出したエンジン温度ＴＥをＥＣＵ４０へ出力する。回転数センサ２８は、エンジンＥＮＧの回転数ＭＲＮＥを検出し、その検出した回転数ＭＲＮＥをＥＣＵ４０へ出力する。

交流モータＭ１は、エンジンＥＮＧにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンＥＮＧに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。

詳細には、交流モータＭ１は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、交流モータＭ１は、メインバッテリＢ１から電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。回転数センサ２２は、交流モータＭ１のモータ回転数ＭＲＮを検出し、その検出したモータ回転数ＭＲＮをＥＣＵ４０へ出力する。

さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、交流モータＭ１は、動力分割機構を介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。

交流モータＭ１の発電した電力は、車両の運転状態やメインバッテリＢ１のＳＯＣによって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、交流モータＭ１の発電した電力は、そのまま、駆動軸に連結される車両走行用のモータ（図示せず）を駆動させる電力となる。一方、メインバッテリＢ１のＳＯＣが所定の値よりも低いときには、交流モータＭ１の発電した電力は、インバータ２０によって交流電力から直流電力に変換されてメインバッテリＢ１に蓄えられる。

メインバッテリＢ１は、走行用バッテリであって、たとえばニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの２次電池セルを多数直列に接続して構成される高電圧のバッテリである。そして、メインバッテリＢ１は、たとえば、２８０Ｖ程度の直流電圧Ｖｂ１を出力する。なお、メインバッテリＢ１を、これらの２次電池以外に、キャパシタやコンデンサなどで構成してもよい。

電圧センサ１０は、メインバッテリＢ１から出力される電圧Ｖｂ１を検出し、その検出した電圧Ｖｂ１をＥＣＵ４０へ出力する。電流センサ１２は、メインバッテリＢ１の充放電電流Ｉｂ１を検出し、その検出した充放電電流Ｉｂ１をＥＣＵ４０へ出力する。温度センサ１４は、メインバッテリＢ１の温度（以下、メインバッテリ温度とも称する）ＴＢ１を検出し、その検出したバッテリ温度ＴＢ１をＥＣＵ４０へ出力する。

インバータ２０は、３相インバータであり、メインバッテリＢ１から電源ラインＬＮ１およびアースラインＬＮ２を介して直流電圧Ｖｂ１が供給されると、ＥＣＵ４０からの制御信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧Ｖｂ１を３相交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、検出したモータ電流ＭＣＲＴをＥＣＵ４０へ出力する。

たとえば、エンジン始動時においては、インバータ２０は、メインバッテリＢ１からの直流電圧Ｖｂ１を信号ＰＷＭＩに応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。交流モータＭ１は、図示しない動力分割機構を介してエンジンＥＮＧのクランクシャフトを回転させてエンジンＥＮＧを始動させる。

また、エンジン始動後においては、交流モータＭ１は、エンジンＥＮＧの回転力によって発電する発電機として機能する。このとき、インバータ２０は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＩによって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＬＮ１およびアースラインＬＮ２に供給する。

ＥＣＵ４０は、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００が搭載されるハイブリッド車両を運転者の指示に応じて運転させるために、車両に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。詳細には、ＥＣＵ４０に内蔵される図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）において、車両の運転状態やアクセル踏込み量、アクセル踏込み量の変化率、スロットル開度、シフトポジション、メインバッテリＢ１の充電量などの各種情報を所定のプログラムに基づいて演算処理を行ない、演算処理結果としての制御信号を機器・回路群に対して出力する。

一例として、ＥＣＵ４０は、運転者によるイグニッションスイッチの操作により車両システムの起動が要求されると、補機バッテリＢ２から電力の供給を受けてその処理を開始する。

このとき、ＥＣＵ４０は、電圧センサ１６からの補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の電圧変換動作を制御する。具体的には、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が予め設定した所定の基準電圧を下回るときには、ＥＣＵ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を動作させて、メインバッテリＢ１からの直流電圧を降圧してＥＣＵ４０、補機負荷６０および補機バッテリＢ２に供給する。なお、所定の基準電圧は、ＥＣＵ４０および補機負荷６０の全ての正常動作が保証される電圧に設定されている。

そして、ＥＣＵ４０は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が所定の基準電圧以上にまで上昇すると、電源系統に問題がないとして、異常診断の結果として「正常」と判断し、車両の走行許可を示す信号（走行許可信号）Ｒｅａｄｙ−ＯＮを図示しない表示手段へ出力する。これにより、運転者は、車両を走行させることができる。

このような車両システムの起動時における一連の制御において、ＥＣＵ４０はさらに、温度センサ２６から入力されるエンジン温度ＴＥおよび温度センサ１４から入力されるメインバッテリ温度ＴＢ１に応じて、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力するタイミングを調整する。

詳細には、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１が所定の閾値Ｔ＿ｔｈよりも高いときには、電源系統の正常が判断されたことに応じて直ちに走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力する。一方、エンジン温度ＴＥおよびバッテリ温度ＴＢ１の少なくとも一方が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下のときには、後述する方法によって予めエンジンＥＮＧを始動させるための処理を実行し、エンジンＥＮＧの始動が完了したことに応じて走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力する。このときの所定の閾値Ｔ＿ｔｈは、たとえば−１０℃程度に設定される。

このように、エンジンＥＮＧおよびメインバッテリＢ１が低温のときに予めエンジンＥＮＧを始動させ、エンジン始動後に走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力する構成としたのは、以下のような理由による。

すなわち、車両が低温環境下に長時間停車状態で放置された後であって、エンジン温度ＴＥが低いときには、潤滑油の粘性が高いためにエンジンＥＮＧをクランキングして始動する交流モータＭ１に対する負荷が高くなり、エンジンＥＮＧを始動させるために大きな電力が必要とされる。その一方で、メインバッテリＢ１は、バッテリ温度の低下に伴なって出力可能な電力が著しく低下している。そのため、車両の走行許可後に初めてエンジンＥＮＧを始動させる構成では、メインバッテリＢ１から交流モータＭ１に供給される電力が、エンジンＥＮＧを始動させるために必要な電力を満たさず、エンジンＥＮＧの始動不良に陥る可能性がある。そこで、このような不具合を避けるために、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１が低いときには、予めエンジンＥＮＧを始動させてエンジンＥＮＧを暖機した後に走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力する構成としている。

なお、ＥＣＵ４０は、交流モータＭ１の駆動力によってエンジンＥＮＧを始動させるに際して、電圧センサ１０からインバータ２０の入力電圧（メインバッテリＢ１の出力電圧に相当）Ｖｂ１を受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受けると、入力電圧Ｖｂ１、モータ電流ＭＣＲＴおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、インバータ２０が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ２０のスイッチング素子（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ２０へ出力する。

モータ駆動装置１００は、さらに、高電圧のメインバッテリＢ１とは別に、補機負荷６０およびＥＣＵ４０に電力を供給する補機バッテリＢ２と、メインバッテリＢ１の電力を降圧して補機バッテリＢ２と、ＥＣＵ４０および補機負荷６０に供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、電圧センサ１８とを備える。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、メインバッテリＢ１から電源ラインＬＮ１，ＬＮ３およびアースラインＬＮ２，ＬＮ４を介して供給された直流電圧をＥＣＵ４０からの信号ＭＤＲＳによって降圧し、その降圧した直流電圧をＥＣＵ４０、補機負荷６０および補機バッテリＢ２に供給する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、たとえば、２８０Ｖ程度の入力電圧を１４Ｖ程度の電圧に降圧してＥＣＵ４０、補機負荷６０および補機バッテリＢ２に供給する。電圧センサ１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧Ｖ１を検出してＥＣＵ４０へ出力する。

補機バッテリＢ２は、たとえば鉛蓄電池であり、約１２Ｖ程度の直流電圧を出力する。また、補機バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの直流電圧により充電される。電圧センサ１６は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２を検出し、その検出した出力電圧Ｖｂ２をＥＣＵ４０へ出力する。

補機負荷６０およびＥＣＵ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０から供給された直流電圧により駆動される。なお、補機負荷６０としては、ハイブリッド車両に搭載される灯火装置、点火装置、電動ポンプ、エアコンディショナ、パワーウィンドウ、オーディオ等が含まれる。

補機バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からＥＣＵ４０および補機負荷６０へ供給される電力がＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力よりも少ないとき、直流電圧をＥＣＵ４０および補機負荷６０へ供給する。すなわち、ＥＣＵ４０および補機負荷６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０および／または補機バッテリＢ２から供給された直流電圧により駆動される。

ＥＣＵ４０は、車両システムの起動時において、電圧センサ１８からの入力電圧Ｖ１、電圧センサ１６からの出力電圧Ｖｂ２および温度センサ２６からのエンジン温度ＴＥに基づいて、後述する方法によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御するための信号ＭＤＲＳを生成し、その生成した信号ＭＤＲＳをＤＣ／ＤＣコンバータ３０へ出力する。

さらに、ＥＣＵ４０は、補機負荷６０の正常動作が可能か否かを診断する異常診断動作を実行する。詳細には、ＥＣＵ４０は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が、補機負荷６０の正常動作が保証される動作電圧の限界値（以下、動作電圧下限値とも称する）を下回るか否かを判定する。補機負荷６０の動作電圧下限値は、補機類全てが正常に動作できる電圧であり、本実施の形態では、約１１Ｖに設定されている。

ＥＣＵ４０は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が補機負荷６０の動作電圧下限値を下回ったことに応じて、補機負荷６０の正常動作が不可能と判定して補機負荷６０の異常と診断する。そして、ＥＣＵ４０は、補機負荷６０の異常が診断されたことに応じて、車両システムをシステムダウンさせるための処理を実行する。

なお、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２がＥＣＵ４０の動作電圧下限値を下回っていれば、ＥＣＵ４０自体が動作不能となることが考えられる。ただし、ＥＣＵ４０の動作電圧下限値は、補機負荷６０の動作電圧下限値よりも低い電圧に設定されており（本実施の形態では約８Ｖ）、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２がこの動作電圧下限値を下回ったことに応じて、ＥＣＵ４０に内蔵された電源監視回路（図示せず）がＥＣＵ４０をリセット状態に保つ。したがって、ＥＣＵ４０が補機負荷６０に誤った信号を出すことがない。

このような異常診断動作は、通常、運転者がイグニッション操作によって車両システムを起動させてから車両システムを終了させるまでの期間において継続して実行される。

ところが、この発明による電源制御装置は、後述するように、エンジンＥＮＧおよびメインバッテリＢ１の少なくとも一方が低温であって、エンジンＥＮＧの始動後に走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力する場合には、エンジンＥＮＧの始動が完了するまでの期間において補機負荷６０の異常診断動作を一時的に禁止させる構成とする。したがって、エンジンＥＮＧの始動中に補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が補機負荷６０の動作電圧下限値を下回ったときであっても、車両システムがシステムダウンすることなく動作し続けることとなる。そして、エンジン始動が完了したことに応じて禁止が解除されると、異常診断動作の実行が再開される。

図２は、図１におけるＥＣＵ４０の制御ブロック図である。
図２を参照して、ＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ４２と、エンジンＥＣＵ４４と、バッテリＥＣＵ４６と、インバータ制御回路４８と、コンバータ制御回路５０とを含む。

ＨＶＥＣＵ４２は、エンジンＥＮＧ、交流モータＭ１および駆動用モータの回転数やトルク配分等の制御量を決定し、他のＥＣＵや制御回路に各種要求値を供給して、エンジンＥＮＧ、交流モータＭ１および駆動用モータを駆動する。

具体的には、ＨＶＥＣＵ４２には、イグニッション操作を示すイグニッションセンサからの信号ＩＧや、アクセル開度センサからアクセルペダルの踏込み量を示すアクセル開度や、シフトポジションセンサからのシフトポジションが与えられる。さらに、ＨＶＥＣＵ４２には、バッテリＥＣＵ４６からメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ、バッテリ温度が与えられる。なお、信号ＩＧは、車両の運転者の操作によりイグニッションスイッチがオン（ＩＧ−ＯＮ）されたことに応じてＨ（論理ハイ）レベルとなり、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）されたことに応じてＬ（論理ロー）レベルとなる信号である。

ＨＶＥＣＵ４２は、これらの入力情報に基づいて車両の駆動軸に出力すべき要求駆動力を演算する。そして、ＨＶＥＣＵ４２は、車両の運転状況に応じて、要求駆動力に対するエンジンＥＮＧの要求パワーＰＥ＊および交流モータＭ１および駆動用モータの要求パワーＰＭ＊を決定する。ＨＶＥＣＵ４２は、要求パワーＰＥ＊に基づいてエンジンＥＮＧの目標回転数ＭＲＮＥ＊と目標トルクＴＥｒｅｑ＊とを設定し、その設定した目標回転数ＭＲＮＥ＊および目標トルクＴＥｒｅｑ＊をエンジンＥＣＵ４４へ出力する。

さらに、ＨＶＥＣＵ４２は、要求パワーＰＭ＊と回転数センサからの交流モータＭ１および駆動用モータの回転数とに基づいて、交流モータＭ１および駆動用モータのそれぞれに与えるトルク指令値を設定する。このうちの交流モータＭ１のトルク指令値ＴＲについては、図２に示すように、インバータ制御回路４８に与えられる。

エンジンＥＣＵ４４は、ＨＶＥＣＵ４２から与えられた目標回転数ＭＲＮＥ＊と実回転数ＭＲＮＥとを一致させるように、エンジンＥＮＧの出力する動力（回転数×トルク）を制御する。エンジンＥＣＵ４４からはエンジン回転数ＭＲＮＥがＨＶＥＣＵ４２にフィードバックされる。さらに、温度センサ２６にて検出されたエンジン温度ＴＥがＨＶＥＣＵ４２へ出力される。

バッテリＥＣＵ４６は、電圧センサ１０から電圧Ｖｂ１を受け、温度センサからメインバッテリ温度ＴＢ１を受け、電流センサ１２からメインバッテリＢ１の充放電電流Ｉｂを受けると、これらの入力信号に基づいてメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ１を推定する。バッテリＥＣＵ４６は、その推定したメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ１を、メインバッテリＢ１の状態を示す信号（電圧Ｖｂ１、メインバッテリ温度ＴＢ１）とともにＨＶＥＣＵ４２へ出力する。

また、バッテリＥＣＵ４６は、補機バッテリＢ２についても同様に、各種センサの入力信号に基づいて補機バッテリＢ２の充電量ＳＯＣ２を推定し、その推定した充電量ＳＯＣ２を、補機バッテリＢ２の状態を示す信号（電圧Ｖｂ２、補機バッテリ温度ＴＢ２）とともにＨＶＥＣＵ４２へ出力する。

インバータ制御回路４８は、ＨＶＥＣＵ４２からトルク指令値ＴＲを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受け、電圧センサ１０からメインバッテリＢ１の出力電圧Ｖｂ１（インバータ２０の入力電圧に相当）を受ける。そして、インバータ制御回路４８は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび出力電圧Ｖｂ１に基づいて、交流モータＭ１の駆動時、インバータ２０のスイッチング素子をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ２０へ出力する。

また、インバータ制御回路４８は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび出力電圧Ｖｂ１に基づいて、エンジンＥＮＧの回転力を受けて交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩを生成してインバータ２０へ出力する。

コンバータ制御回路５０は、電圧センサ１３からのＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧Ｖ１を受け、電圧センサ１６の補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２を受ける。また、コンバータ制御回路５０は、ＨＶＥＣＵ４２からメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ１およびメインバッテリ温度ＴＢ１と、エンジン温度ＴＥおよびエンジン回転数ＭＲＮＥとを受ける。さらに、ＨＶＥＣＵ４２は、図示しないイグニッションセンサからの信号ＩＧを受ける。

そして、コンバータ制御回路５０は、これらの入力信号に基づいて、後述する方法によりＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング素子をオン／オフするための信号ＭＤＲＳを生成し、その生成した信号ＭＤＲＳをＤＣ／ＤＣコンバータ３０へ出力する。

また、コンバータ制御回路５０は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに遷移したこと、すなわち、車両システムが起動されたことに応じて、エンジン温度ＴＥ、メインバッテリ温度ＴＢ１およびメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ１に基づいて、後述する方法によって補機負荷６０の異常診断動作を禁止させるための信号ＳＴＰを生成し、その生成した信号ＳＴＰをＨＶＥＣＵ４２へ出力する。

さらに、コンバータ制御回路５０は、信号ＳＴＰを出力した後に、エンジン回転数ＭＲＮＥに基づいてエンジンＥＮＧの始動が完了したと判定されると、補機負荷６０の異常診断動作の禁止を解除するための信号ＲＳＴを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する。

図３は、図２のコンバータ制御回路５０の機能ブロック図である。
図３を参照して、コンバータ制御回路５０は、電圧指令演算部５２と、フィードバック電圧指令演算部５４と、デューティ比変換部５６と、異常診断制御部５８とを含む。

電圧指令演算部５２は、ＨＶＥＣＵ４２から、エンジン温度ＴＥ、エンジン回転数ＭＲＮＥ、メインバッテリ温度ＴＢ１、およびメインバッテリＢ１の充電量ＳＯＣ１を受け、イグニッションスイッチから信号ＩＧを受ける。

そして、電圧指令演算部５２は、信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立上ったことに応じて、車両システムの起動時であると判定されると、エンジン温度ＴＥ、メインバッテリ温度ＴＢ１および充電量ＳＯＣ１に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０における動作モードを選択し、その選択した動作モードに適応するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧の目標値、すなわち電圧指令を設定する。設定された電圧指令は、フィードバック電圧指令演算部５４および異常診断制御部５８へ出力される。

詳細には、車両システム起動時におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードには、電圧指令を相対的に高い値に設定する「高電圧モード」と、電圧指令を相対的に低い値に設定する「低電圧モード」とが含まれる。

高電圧モードにおいて、電圧指令は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２（約１２Ｖ）以上の電圧であり、例えば約１４Ｖに設定される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動によって補機バッテリＢ２が充電されることを意図したものである。

一方、低電圧モードにおいて、電圧指令は、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２よりも低い電圧であり、例えば約１０．５Ｖに設定される。なお、この電圧指令は、ＥＣＵ４０の動作電圧下限値（約８Ｖ）以上となるように設定される。ＥＣＵ４０が動作不能に陥るのを防止するためである。

そして、電圧指令演算部５２は、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１に基づいて、上述した高電圧モードおよび低電圧モードのいずれか一方を選択する。

具体的には、電圧指令演算部５２は、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ（−１０℃程度）よりも高いとき、高電圧モードを選択する。そして、電圧指令演算部５２は、高電圧モードに対応する電圧指令１４．０Ｖをフィードバック電圧指令演算部５４および異常診断制御部５８へ出力する。

一方、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１の少なくとも一方が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下のときには、電圧指令演算部５２は、低電圧モードを選択する。そして、電圧指令演算部５２は、低電圧モードに対応する電圧指令１０．５Ｖをフィードバック電圧指令演算部５４および異常診断制御部５８へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部５４は、電圧センサ１６からの補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２と電圧指令演算部５２からの電圧指令とに基づいて、フィードバック電圧指令を演算し、その演算したフィードバック電圧指令をデューティ比変換部５６へ出力する。

デューティ比変換部５６は、電圧センサ１８からのＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧Ｖ１と、電圧センサ１６からの出力電圧Ｖｂ２と、フィードバック電圧指令演算部５４からのフィードバック電圧指令とに基づいて、電圧センサ１６からの出力電圧Ｖｂ２を、フィードバック電圧指令演算部５４からのフィードバック電圧指令に設定するためのデューティ比を演算し、その演算したデューティ比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング素子をオン／オフするための信号ＭＤＲＳを生成する。そして、デューティ比変換部５６は、生成した信号ＭＤＲＳをＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング素子へ出力する。

このようにして、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｂ２が電圧指令に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０をフィードバック制御する。これにより、高電圧モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からは約１４Ｖの直流電圧が出力され、ＥＣＵ４０、補機負荷６０および補機バッテリＢ２へ供給される。

一方、低電圧モードにおいては、出力電圧Ｖｂ２（約１２Ｖ）が電圧指令（約１０．５Ｖ）を上回るため、デューティ比変換部５６ではデューティ比が強制的に零に設定される。したがって、スイッチング素子のオン／オフ動作が停止され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は駆動停止状態となる。その結果、低電圧モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からＥＣＵ４０および補機負荷６０への電力供給が遮断されるため、補機バッテリＢ２がＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力を供給することとなる。

やがて、補機バッテリＢ２の出力電力が低下し、出力電圧Ｖｂ２が電圧指令（約１０．５Ｖ）を下回ろうとすると、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧Ｖｂ２が電圧指令に一致するようにフィードバック制御を実行する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からは約１０．５Ｖの直流電圧が出力される。その結果、ＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力の不足分が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０から供給される。

さらに、電圧指令演算部５２は、低電圧モードの選択時において、回転数センサ２８からエンジン回転数ＭＲＮＥを受けると、エンジン回転数ＭＲＮＥを予め設定された所定の回転数（たとえばアイドル回転数近傍）との一致比較動作を行ない、この比較結果に基づいてエンジンＥＮＧが完爆状態であるか否かを判定する。このとき、エンジン回転数ＭＲＮＥが所定の回転数異常であれば、電圧指令演算部５２は、エンジンＥＮＧが完爆状態であると判定し、エンジン始動が完了したと判断する。

電圧指令演算部５２は、エンジン始動が完了したと判断されたことに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを、低電圧モードから高電圧モードに切換える。そして、フィードバック電圧指令演算部５４および異常診断制御部５８に、新たに設定した電圧指令（約１４．０Ｖ）を出力する。

異常診断制御部５８は、電圧指令演算部５２から入力される電圧指令の大きさに応じて、補機負荷６０の異常診断動作を禁止させるための信号ＳＴＰを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する。

詳細には、異常診断制御部５８は、電圧指令が１０．５Ｖであるとき、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードが低電圧モードに設定されているとき、信号ＳＴＰを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する。これにより、ＨＶＥＣＵ４２は、補機負荷６０の異常診断動作を停止する。その結果、低電圧モードにおいては、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が補機負荷６０の動作電圧下限値（約１１Ｖ）を下回ったときであっても、補機負荷６０の異常と診断されることによって車両システムがシステムダウンするのが回避される。

さらに、異常診断制御部５８は、信号ＳＴＰの出力後において、電圧指令が１０．５Ｖから１４．０Ｖに切換えられたこと、すなわち、エンジン始動が完了したことに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードが低電圧モードから高電圧モードに切換えられたことに応じて、信号ＳＴＰの生成を中止するとともに、異常診断動作の禁止を解除するための信号ＲＳＴを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する。このようにして、ＨＶＥＣＵ４２による異常診断動作は、低電圧モードが選択されている期間において一時的に停止される。

以上に述べたように、この発明による電源制御装置は、車両システムの起動時から走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力するまでの期間において、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を、高電圧モードおよび低電圧モードのいずれか一方に従って駆動することを第１の特徴的な構成とする。

さらに、この発明による電源制御装置は、上記期間のうちのＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードに低電圧モードが選択されている期間において、補機負荷６０の異常診断動作を一時的に停止することを第２の特徴的な構成とする。

これらの特徴的な構成を具備することにより、この発明による電源制御装置は、システムダウンの発生を回避しながら、エンジンＥＮＧを確実に始動させることが可能となる。

以下に、従来の電源制御装置と比較しながら、上記の第１および第２の特徴的な構成が奏する有利な効果について詳細に説明する。

最初に、この発明による電源制御装置における第１の特徴的な構成が奏する効果について説明する。

図４は、特許文献１に記載のハイブリッド車の制御装置におけるエンジン始動時の電力の流れを説明するための図である。図５は、この発明による電源制御装置におけるエンジン始動時の電力の流れを説明するための図である。

図４を参照して、特許文献１のハイブリッド車の制御装置は、交流モータＭ１によってエンジンＥＮＧに駆動力を付与することによりエンジンＥＮＧの自動始動制御を行なう際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動を停止させる。したがって、メインバッテリＢ１からの電力は全て、図中の矢印Ａ１に示すように、インバータ２０を介して交流モータＭ１に供給される。これにより、エンジン始動時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０によりメインバッテリＢ１の電力が補機バッテリＢ２に持ち出されることを回避することができる。

その一方でＥＣＵ４０および補機負荷６０に対しては、図中の矢印Ａ２に示すように、メインバッテリＢ１からの電力供給が遮断される。そのため、ＥＣＵ４０および補機負荷６０は、図中の矢印Ａ３に示すように、補機バッテリＢ２から電力の供給を受けて駆動する。

しかしながら、補機バッテリＢ２は、バッテリ温度や充電量の低下に起因して出力可能な電力が著しく低下するため、補機バッテリＢ２の出力可能電力がＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力を下回る場合が起こり得る。この場合、図４のように補機バッテリＢ２のみを電力供給源とする構成では、交流モータＭ１を駆動制御するＥＣＵ４０の正常動作を保証することが出来ず、結果として、エンジンＥＮＧを正常に始動させることができないおそれがある。

これに対して、この発明による電源制御装置は、図５に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させることによって、交流モータＭ１に必要な電力を供給しながら、ＥＣＵ４０の正常動作を確保することが可能となる。

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させた場合、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が電圧指令（約１０．５Ｖ）よりも高ければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０はフィードバック制御が働いて駆動停止状態となるため、メインバッテリＢ１の出力電力は全て、図中の矢印Ａ７に示すように、インバータ２０を介して交流モータＭ１に供給される。このとき、ＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力は、図中の矢印Ａ９に示すように、補機バッテリＢ２が供給する。

そして、補機バッテリＢ２の出力電力が低下して出力電圧Ｖｂ２が電圧指令（約１０．５Ｖ）を下回ろうとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０はフィードバック制御を受けて駆動を開始する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、メインバッテリＢ１から供給された約２８０Ｖの直流電圧を約１０．５Ｖの直流電圧に降圧して出力する。これにより、図中の矢印Ａ８に示す電力経路が形成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からＥＣＵ４０および補機負荷６０に電力が供給される。

なお、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２は約１０．５Ｖに維持されるため、補機バッテリＢ２の充電は行なわれない。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、ＥＣＵ４０および補機負荷６０における消費電力の不足分のみを補うこととなる。そのため、メインバッテリＢ１から交流モータＭ１に供給される電力が大幅に減少するという不具合は生じない。

図６は、エンジン始動に必要な電力とメインバッテリＢ１および補機バッテリＢ２からの供給電力との関係を模式的に説明するための図である。

図６を参照して、エンジン始動に必要な電力は、交流モータＭ１への供給電力と、ＥＣＵ４０への供給電力と、補機バッテリＢ２の充電電力との和から成り立っている。なお、各電力の大きさは、実験または計算を行なうことによって予め推定されたものである。

この必要電力に対して、メインバッテリＢ１および補機バッテリＢ２からの電力供給は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードに応じて互いに異なる配分に従って行なわれる。

詳細には、図中（１）のようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を高電圧モードで動作させた場合、エンジン始動に必要な電力の全てがメインバッテリＢ１から供給される。したがって、高電圧モードは、メインバッテリＢ１の出力可能電力が、エンジン始動に必要な電力を十分に満たす場合に有効であることが分かる。

これに対して、図４の従来例で示したようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動を停止させた場合には、図中（２）のように、交流モータＭ１への電力供給はメインバッテリＢ１が賄う一方で、ＥＣＵ４０への電力供給は、補機バッテリＢ２が全て賄うことになる。

これによれば、メインバッテリＢ１の電力は、交流モータＭ１の駆動のみに有効に使われる。その一方で、ＥＣＵ４０および補機負荷６０に対する電力供給源は補機バッテリＢ２のみとなるため、補機バッテリＢ２の出力性能が低下することによって、エンジンＥＮＧの始動が不可能となる可能性がある。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させた場合には、図中（３）に示すように、メインバッテリＢ１の電力は、主として交流モータＭ１の駆動に使われる。そして、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が電圧指令（約１０．５Ｖ）を下回ると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が駆動することにより、ＥＣＵ４０への供給電力の不足分がメインバッテリＢ１からの電力によって補われることになる。

このように、この発明による電源制御装置によれば、交流モータＭ１にエンジン始動に必要な電力を供給しながら、エンジン始動を制御するＥＣＵ４０の正常動作が保証されることから、エンジンＥＮＧを正常に始動させることができる。

次に、この発明による電源制御装置における第２の特徴的な構成が奏する効果について説明する。

再び図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させた場合、補機バッテリＢ２がＥＣＵ４０および補機負荷６０の消費電力を供給することによって、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２は、通常の約１２Ｖから電圧指令である約１０．５Ｖを下限として低下する。

このとき、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２が補機負荷６０の動作電圧下限値（約１１Ｖ）を下回ると、ＥＣＵ４０内部のＨＶＥＣＵ４２は、補機負荷６０の正常動作が不可能と判断して補機負荷６０の異常と診断し、車両システムをシステムダウンさせるための処理を実行する。

ところが、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２は、ＥＣＵ４０の動作電圧下限値（約８Ｖ）よりも依然として高いことから、ＥＣＵ４０自体は正常動作が可能であり、エンジン始動のための一連の制御を適切に行なうことができる。

一方、補機負荷６０は、車両システムの起動後から走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力するまでの期間においては、エンジンＥＮＧの始動制御に殆ど関与しないことから、正常動作が求められる必要性は低いと言える。すなわち、ＥＣＵ４０が正常動作可能であれば、補機負荷６０が異常であっても、エンジン始動を正常に行なうことができると判断される。その一方、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮの出力後は、車両の走行性能およびドライバビリティの確保のために、補機負荷６０の正常動作が保証される必要があるのは言うまでもない。

そこで、この発明による電源制御装置は、車両システムの起動後から走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力するまでの期間において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させることに連動して、補機負荷６０の異常診断動作を禁止させる構成とする。

これによれば、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２の低下に起因してエンジンＥＮＧの始動に関与しない補機負荷６０が異常と診断されることにより、車両システムがシステムダウンするのを回避することができる。

なお、エンジン始動が完了したことに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードが低電圧モードから高電圧モードに切換えられると、補機負荷６０の異常診断動作の禁止が解除される。その後、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮが出力されて車両が走行可能な状態となると、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２は補機負荷６０の動作電圧下限値を上回る電圧に維持されるため、補機負荷６０の正常動作が保証される。また、ＥＣＵ４０による補機負荷６０の異常診断動作も正常に行なわれることとなる。

図７は、この発明の電源制御装置による車両システム起動時の電源制御を説明するためのフローチャートである。

図７を参照して、運転者によりイグニッションスイッチがオン位置（ＩＧ−ＯＮ）に操作されて車両システムが起動されると（ステップＳ０１）、ＥＣＵ４０は、補機バッテリＢ２から電力の供給を受けて車両走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを出力するための一連の処理を開始する。

詳細には、ＥＣＵ４０の内部において、コンバータ制御回路５０は、温度センサ２６からエンジン温度ＴＥを受け、バッテリＥＣＵ４６からメインバッテリ温度ＴＢ１を受ける（ステップＳ０２）。

最初に、コンバータ制御回路５０は、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１がそれぞれ所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ０３）。

ステップＳ０３において、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１が所定の閾値Ｔ＿ｔｈよりも高いと判定されると、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを高電圧モードに設定する。そして、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の電圧指令を高電圧モードに対応する電圧（約１４．０Ｖ）に設定し、出力電圧が電圧指令に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０をフィードバック制御する（ステップＳ１０）。そして、ＨＶＥＣＵ４２は、電源系統が正常と判断し、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを図示しない表示手段へ出力する。

一方、ステップＳ０３において、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１の少なくとも一方が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ１以下であると判定されると、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを低電圧モードに設定する。そして、コンバータ制御回路５０は、補機負荷６０の異常診断動作を禁止させるための信号ＳＴＰを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する（ステップＳ０４）。これにより、ＨＶＥＣＵ４２は補機負荷６０の異常診断動作を停止する。

さらに、コンバータ制御回路５０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の電圧指令が低電圧モードに対応する電圧（約１０．５Ｖ）に設定され、出力電圧が電圧指令に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０のフィードバック制御が行なわれる（ステップＳ０５）。このとき、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２の低下に応じて、ＥＣＵ４０および補機負荷６０で消費される電力の不足分がＤＣ／ＤＣコンバータ３０から供給される。

さらに、インバータ制御回路４８では、交流モータＭ１がエンジン始動に必要な駆動力を発生するようにインバータ２０の駆動制御が行なわれる。これにより、交流モータＭ１は、メインバッテリＢ１から電力の供給を受けて駆動し、エンジンＥＮＧを始動させる（ステップＳ０６）。

その後、コンバータ制御回路５０は、回転数センサ２８からのエンジン回転数ＭＲＮＥに基づいてエンジン完爆の状態であるか否かを判定する（ステップＳ０７）。この処理は、エンジン完爆の状態であると判定されるまで繰返し実行される。そして、エンジン完爆の状態と判定されると、コンバータ制御回路５０は、エンジン始動が完了したと判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを低電圧モードから高電圧モードに切換える（ステップＳ０８）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、メインバッテリＢ１からの直流電圧を約１４．０Ｖに降圧してＥＣＵ４０および補機負荷６０に供給するとともに、補機バッテリＢ２を充電する。

さらに、コンバータ制御回路５０は、ステップＳ０４にて行なわれた補機負荷６０の異常診断動作の禁止を解除するための信号ＲＳＴを生成してＨＶＥＣＵ４２へ出力する（ステップＳ０９）。

最後に、ＨＶＥＣＵ４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が高電圧モードで動作していることに応じて電源系統が正常と判断し、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを図示しない表示手段へ出力する（ステップＳ１１）。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、車両システムの起動時にエンジンおよびメインバッテリの少なくとも一方が低温のときには、エンジンを予め始動させ、エンジン始動が完了したことに応じて車両の走行許可を出力する。このとき、エンジン始動が完了するまではＤＣ／ＤＣコンバータを低電圧モードで駆動することにより、メインバッテリから交流モータに対してエンジンを始動させるのに必要な電力を供給することができる。また、エンジン始動制御を行なうＥＣＵに対しては、補機バッテリの出力不足を補うように補機バッテリおよびメインバッテリから電力が供給されるため、ＥＣＵが動作不能に陥ることを防止することができる。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータを低電圧モードで駆動させる期間において、エンジン始動に関与しない補機負荷の異常診断動作を一時的に停止することにより、補機負荷の異常に起因して車両システムがシステムダウンするのを回避することができる。

その結果、この発明による電源制御装置によれば、低温環境下においてもシステムダウンを回避しながら、エンジンの始動性を向上することができる。

［変更例］
また、この発明においては、以下の変更例に示すフローチャートに従って、車両システム起動時の電源制御が行なわれても良い。

図８は、この発明の電源制御装置の変更例による車両システム起動時の電源制御を説明するためのフローチャートである。

図８のフローチャートは、図７に示すフローチャートのステップＳ０３とステップＳ０４との間にステップＳ０３１を挿入するとともに、ステップＳ０３２〜Ｓ０３４を追加したものであり、その他は図７に示すフローチャートと同じである。

図８を参照して、ステップＳ０３において、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下であると判定されたとき、コンバータ制御回路５０は、続いて、メインバッテリＢ１の出力可能な電力Ｗｏｕｔがエンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄを下回るか否かを判定する（ステップＳ０３１）。

この判定において、コンバータ制御回路５０は、メインバッテリ温度ＴＢ１および充電量ＳＯＣ１に基づいてメインバッテリＢ１の出力可能な電力Ｗｏｕｔを推定する。なお、この出力可能電力Ｗｏｕｔの推定は、予め所有しているメインバッテリ温度ＴＢ１および充電量ＳＯＣ１と出力可能電力Ｗｏｕｔとの関係に基づいて行なわれる。

さらに、コンバータ制御回路５０は、エンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄを推定する。エンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄの推定は、図６で示したように、エンジン温度ＴＥに基づいて交流モータＭ１への供給電力を推定し、その推定した電力に、予め求められたＥＣＵ４０への供給電力と補機バッテリＢ２の充電電力とを加算することによって行なわれる。

そして、コンバータ制御回路５０は、メインバッテリＢ１の出力可能電力Ｗｏｕｔとエンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄとの大小関係を比較し、メインバッテリＢ１の出力可能電力Ｗｏｕｔがエンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄ下回ると判定されたことに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを低電圧モードに設定する。そして、ステップＳ０４に進み、上述したように補機負荷６０の異常診断動作を禁止させるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで駆動する（ステップＳ０４，Ｓ０５）。

一方、ステップＳ０３１において、メインバッテリＢ１の出力可能電力Ｗｏｕｔがエンジン始動に必要な電力Ｗ＿ｓｔｄ以上と判定されると、コンバータ制御回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを高電圧モードに設定する。そして、コンバータ制御回路５０は、出力電圧が電圧指令（約１４．０Ｖ）に一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０をフィードバック制御する（ステップＳ０３２）。

そして、インバータ制御回路４８では、交流モータＭ１がエンジン始動に必要な駆動力を発生するようにインバータ２０の駆動制御が行なわれる。これにより、交流モータＭ１は、メインバッテリＢ１から電力の供給を受けて駆動し、エンジンＥＮＧを始動させる（ステップＳ０３３）。

その後、ＨＶＥＣＵ４２は、回転数センサ２８からのエンジン回転数ＭＲＮＥに基づいてエンジン完爆の状態であるか否かを判定する（ステップＳ０３４）。そして、エンジン完爆の状態と判定されると、ＨＶＥＣＵ４２は、走行許可信号Ｒｅａｄｙ−ＯＮを表示手段に出力する（ステップＳ１１）。

図８から明らかなように、本変更例によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１の少なくとも一方が所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下であって、かつ、メインバッテリＢ１がエンジン始動に必要な電力を出力することができないときに限って、低電圧モードで動作する。言い換えれば、エンジン温度ＴＥおよびメインバッテリ温度ＴＢ１のいずれかが所定の閾値Ｔ＿ｔｈ以下であっても、メインバッテリＢ１がエンジン始動に必要な電力を出力可能であるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は高電圧モードで動作する。

このように、エンジンＥＮＧおよびメインバッテリＢ１の温度に加えてメインバッテリＢ１の出力性能に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを設定する構成としたのは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が低電圧モードで動作する頻度をエンジンＥＮＧの始動性を損なわない範囲で減らすことによって、補機負荷６０の動作が不安定になるのを低減しようとしたことによる。

すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を低電圧モードで動作させることによって、補機バッテリＢ２の出力電圧Ｖｂ２は、通常の約１２Ｖから電圧指令に等しい約１０．５Ｖにまで低下する。このとき出力電圧Ｖｂ２の低下に伴なって、ヘッドライトの明度が減少する、またはオーディオがリセットされるといった不具合が発生する可能性がある。このような不具合は、車両の運転者に不快を与えかねない。

したがって、本変更例では、エンジンＥＮＧおよびメインバッテリＢ１が低温であっても、メインバッテリＢ１がエンジン始動に必要な電力を出力可能である限りにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を高電圧モードで駆動させることにより、このような不具合の発生する頻度を極力抑えて運転者に与える不快の軽減を図ることとしている。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、ハイブリッド車両の電源制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両に適用することができる。

この発明の実施の形態によるハイブリッド車両の電源制御装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１におけるＥＣＵの制御ブロック図である。 図２のコンバータ制御回路の機能ブロック図である。 特許文献１に記載のハイブリッド車の制御装置におけるエンジン始動時の電力の流れを説明するための図である。 この発明による電源制御装置におけるエンジン始動時の電力の流れを説明するための図である。 エンジン始動に必要な電力とメインバッテリおよび補機バッテリからの供給電力との関係を模式的に説明するための図である。 この発明による電源制御装置の車両システム起動時の電源制御を説明するためのフローチャートである。 この発明の変更例による電源制御装置の車両システム起動時の電源制御を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，１３，１６，１８ 電圧センサ、１２，２４ 電流センサ、１４，２６ 温度センサ、２０ インバータ、２２，２８ 回転数センサ、３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０ ＥＣＵ、４２ ＨＶＥＣＵ、４４ エンジンＥＣＵ、４６ バッテリＥＣＵ、４８ インバータ制御回路、５０ コンバータ制御回路、５２ 電圧指令演算部、５４ フィードバック電圧指令演算部、５６ デューティ比変換部、５８ 異常診断制御部、６０ 補機負荷、１００ モータ駆動装置、Ｂ１ メインバッテリ、Ｂ２ 補機バッテリ、ＥＮＧ エンジン、ＬＮ１，ＬＮ３ 電源ライン、ＬＮ２，ＬＮ４ アースライン、Ｍ１ 交流モータ。

Claims (8)

1. ハイブリッド車両の電源制御装置であって、
   第１の電源電圧を出力する第１電源と、
   前記第１電源から電力の供給を受けて内燃機関を始動させるモータと、
   前記第１電源に対して前記モータと並列に接続され、前記第１の電源電圧を電圧指令に従って電圧変換して第１および第２電源線間に出力する電圧変換器と、
   前記第１および第２電源線間に接続され、前記第１の電源電圧よりも低い第２の電源電圧を出力する第２電源と、
   前記第１および第２電源線間に接続され、前記電圧変換器および前記第２電源の少なくとも一方から電圧を受ける電気負荷と、
   前記電圧変換器および前記第２電源の少なくとも一方から電圧を受け、車両システムの起動が指示されたことに応じて前記内燃機関の始動および前記電圧変換を制御する制御装置と、
   前記第１および第２電源線間に出力される電圧が、前記電気負荷の正常動作が保証される動作電圧の下限値を下回ったことに基づいて前記電気負荷の異常と診断する異常診断装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が所定の閾値以下であることに応じて、前記電圧指令を、前記第２の電源電圧よりも低く、かつ、前記制御装置の動作電圧下限値以上となる第１の電圧に設定して前記電圧変換器を制御する第１の電圧変換制御手段と、
   前記電圧指令が前記第１の電圧に設定されたことに応じて、前記異常診断装置の異常診断動作を禁止する異常診断禁止手段と、
   前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が前記所定の閾値以下であることに応じて、前記モータを駆動制御して前記内燃機関を始動させる低温始動制御手段と、
   前記内燃機関の始動が完了したことに応じて、前記電圧指令を、前記第２の電源電圧以上となる第２の電圧に設定して前記電圧変換器を制御する第２の電圧変換制御手段と、
   前記電圧指令が前記第２の電圧に設定されたことに応じて、前記異常診断装置の異常診断動作の禁止を解除するとともに、前記ハイブリッド車両の走行許可を指示する走行許可手段とを含む、ハイブリッド車両の電源制御装置。
2. 前記制御装置は、前記第１電源の温度および充電量に基づいて前記第１電源の出力可能な電力を推定する出力電力推定手段をさらに含み、
   前記第１の電圧変換制御手段は、前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が前記所定の閾値以下であって、かつ、推定した前記第１電源の出力可能な電力が前記内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を下回るとき、前記電圧指令を前記第１の電圧に設定する、請求項１に記載のハイブリッド車両の電源制御装置。
3. 前記第１の電圧変換制御手段は、前記内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を推定する必要電力推定手段をさらに含み、
   前記必要電力推定手段は、前記内燃機関の温度に基づいて前記モータへの供給電力を推定し、かつ、推定した前記モータへの供給電力に、予め推定した前記制御装置の消費電力および前記第２電源の充電電力を加算した電力を前記所定の電力に推定する、請求項２に記載のハイブリッド車両の電源制御装置。
4. 前記第１の電圧変換制御手段は、出力電圧が前記第１の電圧指令に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の電源制御装置。
5. ハイブリッド車両の電源制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   第１の電源電圧を出力する第１電源と、
   前記第１電源から電力の供給を受けて内燃機関を始動させるモータと、
   前記第１電源に対して前記モータと並列に接続され、前記第１の電源電圧を電圧指令に従って電圧変換して第１および第２電源線間に出力する電圧変換器と、
   前記第１および第２電源線間に接続され、前記第１の電源電圧よりも低い第２の電源電圧を出力する第２電源と、
   前記第１および第２電源線間に接続され、前記電圧変換器および前記第２電源の少なくとも一方から電圧を受ける電気負荷と、
   前記電圧変換器および前記第２電源の少なくとも一方から電圧を受け、車両システムの起動が指示されたことに応じて前記内燃機関の始動および前記電圧変換を制御する制御装置と、
   前記第１および第２電源線間に出力される電圧が、前記電気負荷の正常動作が保証される動作電圧の下限値を下回ったことに基づいて前記電気負荷の異常と診断する異常診断装置とを含み、
   前記電源制御方法は、
   前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が所定の閾値以下であることに応じて、前記電圧指令を、前記第２の直流電圧よりも低く、かつ、前記制御装置の動作電圧下限値以上となる第１の電圧に設定する第１のステップと、
   前記電圧指令が前記第１の電圧に設定されたことに応じて、前記異常診断装置の異常診断動作を禁止する第２のステップと、
   出力電圧が前記電圧指令に一致するように前記電圧変換器をフィードバック制御するとともに、前記モータを駆動制御して前記内燃機関を始動させる第３のステップと、
   前記内燃機関の始動が完了したことに応じて、前記電圧指令を、前記第２の電源電圧以上となる第２の電圧に設定して前記電圧変換器をフィードバック制御する第４のステップと、
   前記電圧指令が前記第２の電圧に設定されたことに応じて、前記異常診断装置の異常診断動作の禁止を解除するとともに、前記ハイブリッド車両の走行許可を指示する第５のステップとを含む、ハイブリッド車両の電源制御方法。
6. 前記第１のステップは、
   前記第１電源の温度および充電量に基づいて前記第１電源の出力可能な電力を推定する第１のサブステップと、
   前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が前記所定の閾値以下であって、かつ、推定した前記第１電源の出力可能な電力が前記内燃機関を始動させるのに必要な所定の電力を下回るとき、前記電圧指令を前記第１の電圧に設定する第２のサブステップとを含む、請求項５に記載のハイブリッド車両の電源制御方法。
7. 前記制御装置は、前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が前記所定の閾値以下であって、かつ、推定した前記第１電源の出力可能な電力が前記所定の電力以上であることに応じて、前記電圧指令を、前記第２の電圧に設定して前記電圧変換器を制御する第３の電圧変換制御手段をさらに含む、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の電源制御装置。
8. 前記電源制御方法は、前記内燃機関および前記第１電源の温度の少なくとも一方が前記所定の閾値以下であって、かつ、推定した前記第１電源の出力可能な電力が前記所定の電力以上であることに応じて、前記電圧指令を、前記第２の電圧に設定する第６のステップをさらに含む、請求項５または６に記載のハイブリッド車両の電源制御方法。

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