JP7326851B2 - 車両の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の始動制御装置に関する。

特許文献１に示される車両には、駆動バッテリからの電力供給を受けて駆動される走行用のモータと、補助バッテリからの電力供給を受けて駆動されるランプやワイパ等の電気機器と、駆動バッテリの電圧を降圧して同駆動バッテリから前記補助バッテリへの充電を行う電圧変換部と、が搭載されている。こうした電気機器及び電圧変換部を含む車両の各種機器は、上記補助バッテリからの電力供給を受けて動作する車両制御部によって制御される。

特開２００９－２１３２２３号公報

ところで、車両の停止中におけるランプ等の消し忘れや自然放電等により、同車両の始動時に補助バッテリの電圧が低下している場合、車両の始動に伴って電気機器及び車両制御部に対し補助バッテリからの電力供給が開始されたとしても、電力不足によって車両制御部を起動（動作）させることができないおそれがある。

このように車両制御部を起動（動作）させることができない場合、車両における各種機器の制御を行うことができないため、車両が始動不能となって同車両を走行させることができない。更に、車両制御部を起動（動作）させることができないと、同車両制御部による電圧変換部の制御を通じて駆動バッテリから補助バッテリへの充電を行うことはできないため、補助バッテリの充電によって上記電力不足を解消することもできない。

本発明の目的は、車両が始動不能となる状況の発生を抑制できる車両の始動制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する車両の始動制御装置は、駆動バッテリからの電力供給を受けて駆動される走行用のモータと、補助バッテリからの電力供給を受けて駆動される電気機器と、駆動バッテリの電圧を降圧して同駆動バッテリから前記補助バッテリへの充電を行う電圧変換部と、補助バッテリからの電力供給を受けて電気機器及び電圧変換部を含む車両の各種機器を制御すべく動作する車両制御部と、を備える車両に適用される。車両制御部は、車両の始動時、補助バッテリの電圧が閾値未満であるときには、補助バッテリから電気機器への電力供給を停止しつつ、電圧変換部を制御して駆動バッテリから補助バッテリへの充電を行い、その後に補助バッテリから電気機器への電力供給を開始するものとされる。

上記構成によれば、車両の始動時、車両制御部は、補助バッテリからの電力供給を受けるが、補助バッテリの電圧が閾値未満に低下している場合には、補助バッテリから電気機器への電力供給を停止させる。これにより、補助バッテリから車両制御部に供給される電力に不足が生じて、同車両制御部が動作できなくなることは抑制される。更に、車両制御部は、電圧変換部を制御して駆動バッテリから補助バッテリへの充電を行い、その後に補助バッテリから電気機器への電力供給を開始する。従って、補助バッテリから電気機器に対し電力供給が開始されたとき、電力不足が生じて車両制御部が動作できなくなることは抑制される。上述したように車両の始動時に車両制御部が電力不足により起動（動作）できなくなることは抑制されるため、車両制御部が車両始動時に起動（動作）できないことに伴い、車両制御部が車両の各種制御を行うことができなくなって同車両が始動不能となる状況の発生を抑制できるようになる。

上記車両の始動制御装置において、上記車両制御部は、車両の始動時、補助バッテリの電圧が閾値以上であるときには、直ちに補助バッテリから電気機器への電力供給を開始するよう構成されているものとすることが考えられる。

この構成によれば、車両の始動時、車両制御部は、補助バッテリの電圧が閾値以上であれば、直ちに補助バッテリから電気機器への電力供給を開始させるため、その電気機器を車両の始動開始直後から動作させることができるようになる。

上記車両の始動制御装置において、上記車両制御部は、車両の始動時、補助バッテリの電圧が閾値未満であるとき、補助バッテリから電気機器への電力供給を停止しつつ上記電圧変換部を制御して駆動バッテリから前記補助バッテリへの充電を行い、駆動バッテリから補助バッテリに流れる電流が規定値以上に上昇して安定した後、補助バッテリから電気機器への電力供給を開始するよう構成されているものとすることが考えられる。

上記構成によれば、車両の始動時、補助バッテリから電気機器への電力供給を停止した状態で駆動バッテリから補助バッテリへの充電を行っている場合、駆動バッテリから補助バッテリに流れる電流が規定値以上に上昇して安定した後、補助バッテリから電気機器への電力供給が開始される。仮に、駆動バッテリから補助バッテリに流れる上記電流が規定値以上に上昇して安定する前に、補助バッテリから電気機器への電力供給が開始されたとすると、車両制御部が電力不足によって動作できなくなるおそれがあるが、こうしたことの発生を抑制できるようになる。

上記車両の始動制御装置において、上記車両制御部は、電圧検出回路を備えており、その電圧検出回路を用いて車両の始動時における補助バッテリの電圧が閾値未満であるか否かを判断するものとされる。

この構成によれば、車両の始動時における補助バッテリの電圧が閾値未満であるか否かを、車両制御部に備えられた既存の電圧検出回路を用いて判断することができるため、車両の始動時における補助バッテリの電圧を検出するためのセンサ等を新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制することができる。

上記車両の始動制御装置において、上記閾値は、車両制御部を動作させることが可能な補助バッテリの電圧の下限値に対し余裕代を加算した値であり、上記余裕代は、電気機器に対し補助バッテリからの電力供給を行ったときに生じる同補助バッテリの電圧低下量と等しい値にされている。

この構成によれば、車両の始動時に補助バッテリが閾値未満であるときには、電気機器及び車両制御部に対し補助バッテリからの電力供給を開始すると、車両制御部を起動できなくなるが、電気機器への補助バッテリからの電力供給の停止を通じて、そうした状況が生じることを抑制できる。また、車両の始動時に補助バッテリが閾値以上であるときに直ちに電気機器への補助バッテリからの電力供給を開始することにより、上記状況が生じないときには電気機器を速やかに動作可能とすることができる。

始動制御装置が適用される車両全体を示す略図。 車両の始動時における補助バッテリ、電気機器、及びＤＣ／ＤＣコンバータの制御の実行手順を示すフローチャート。 （ａ）～（ｄ）は、車両の始動時における上記制御を実行した場合の補助バッテリの電圧の推移、車両制御ＥＣＵの起動（動作）態様、駆動バッテリから補助バッテリへの充電電流の推移、及び、電気機器の起動（動作）態様を示すタイムチャート。

以下、車両の始動制御装置の一実施形態について図１～図３を参照して説明する。
図１に示す車両においては、駆動バッテリ１からの電力供給を受けて駆動されるモータ２によって車輪３が回転させられる。この車両には、補助バッテリ４からの電力供給を受けて駆動されるランプやワイパ等の電気機器５、及び、駆動バッテリ１の電圧を降圧して同駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電を行う電圧変換部としてのＤＣ／ＤＣコンバータ６が搭載されている。こうした電気機器５及びＤＣ／ＤＣコンバータ６を含む車両の各種機器は、補助バッテリ４からの電力供給を受けて動作する車両制御部としての車両制御ＥＣＵ７によって制御される。

車両制御ＥＣＵ７は、車両の運転者によるアクセル踏込量等に基づきモータ２に要求されている出力トルクを求め、その出力トルクに対応するトルク指令値を駆動バッテリ１とモータ２との間に設けられたインバータＥＣＵ８に出力する。インバータＥＣＵ８は、上記トルク指令値に基づき駆動バッテリ１からモータ２に流れる電流を制御することにより、同モータ２の出力トルクを上記トルク指令値に対応した値となるように調整する。そして、モータ２の出力トルクが車輪３に伝達されることにより、同車輪３が回転して車両が走行するようになる。

また、車両制御ＥＣＵ７は、車両の動作中には、同車両にかかわる各種の情報、例えば走行距離や駆動バッテリ１の残量（電圧）といった車両情報を扱っている。ところで、車両を停止させるための運転者による停止操作が行われると、車両の各種機器に対する電力供給が順次停止される。車両制御ＥＣＵ７は、車両の各種機器に対する電力供給の停止に伴う電圧低下に基づき車両が停止開始されたことを識別し、上記車両情報を不揮発性メモリ７ｂに格納する。ちなみに、車両制御ＥＣＵ７は、上記電圧低下を検出するための電圧検出回路７ａを備えている。

一方、停止中の車両を始動させるための運転者による始動操作が行われると、車両制御ＥＣＵ７及び電気機器５を含む車両の各種機器に対する補助バッテリ４からの電力供給が開始される。そして、補助バッテリ４からの電力供給によって車両制御ＥＣＵ７が起動して動作開始すると、同車両制御ＥＣＵ７は、不揮発性メモリ７ｂに記憶された上記車両情報を読み込み、その読み込んだ車両情報を車両の動作中に扱う車両情報の初期値として用いる。車両制御ＥＣＵ７は、車両に搭載れた各種機器のうち、モータ２といった車両の走行に関わる機器や、それ以外の電気機器５及びＤＣ／ＤＣコンバータ６といった機器を制御する。

次に、車両制御ＥＣＵ７による補助バッテリ４、電気機器５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ６の車両の始動時の制御について説明する。
車両の始動時、補助バッテリ４の電圧が低下している場合、電気機器５及び車両制御ＥＣＵ７に対し補助バッテリ４からの電力供給が開始されたとしても、電力不足によって車両制御ＥＣＵ７を起動（動作）させることができないおそれがある。なお、車両の始動時に補助バッテリ４の電圧が低下している状況が生じる原因としては、車両の停止中における補助バッテリ４の自然放電や、ハザードランプの消し忘れによる補助バッテリ４の電力消費等があげられる。

上述したように車両の始動時に車両制御ＥＣＵ７を起動（動作）させることができない場合、車両における各種機器の制御を行うことができないため、車両が始動不能となって同車両を走行させることができない。更に、車両制御ＥＣＵ７を起動（動作）させることができないと、同車両制御ＥＣＵ７によるＤＣ／ＤＣコンバータ６の制御を通じて駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電を行うことはできないため、補助バッテリ４の充電によって上記電力不足を解消することもできない。こうした問題に対処するため、車両制御ＥＣＵ７は、車両の始動時、次のように補助バッテリ４、電気機器５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御するものとされている。

車両制御ＥＣＵ７は、車両の始動時、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ以上であるときには、直ちに補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始する。なお、車両の始動時における補助バッテリ４の電圧については、車両制御ＥＣＵ７の電圧検出回路７ａを用いて検出することが考えられる。車両制御ＥＣＵ７は、車両の始動時、上記電圧検出回路７ａを用いて補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ以上であるか否かを判断する。

車両制御ＥＣＵ７は、車両の始動時、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満であるときには、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を停止しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電を行い、その後に補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始する。詳しくは、上述したように補助バッテリ４への充電を行い、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定した後、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始する。

なお、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流については、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に設けられた電流検出回路６ａを用いて検出することが考えられる。車両制御ＥＣＵ７は、電流検出回路６ａによって検出された電流値を取り込み、その電流値が上記規定値Ｋ以上に上昇しており、且つ、安定しているか否かを判断する。ちなみに、上記規定値Ｋとしては、例えば車両の運転中に駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流の下限値等を採用することが考えられる。

また、上記閾値Ｓについては、例えば以下のように設定されている。すなわち、閾値Ｓは、車両制御ＥＣＵ７を動作させることが可能な補助バッテリ４の電圧の下限値ＶＵＬに対し余裕代ａを加算した値（「ＶＵＬ＋ａ」）とされる。更に、上記余裕代ａは、電気機器５に対し補助バッテリ４からの電力供給を行ったときに生じる同補助バッテリ４の電圧低下量ΔＶと等しい値にされる。

次に、車両の始動制御装置の動作について説明する。
図２は、車両の始動時における補助バッテリ４、電気機器５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ６の制御の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、停止中の車両を始動させるための運転者による始動操作が行われたときに開始される。

図２のフローチャートのステップ１０１（Ｓ１０１）の処理では、補助バッテリ４からの電力供給によって車両制御ＥＣＵ７が起動される。車両制御ＥＣＵ７は、Ｓ１０２の処理として電圧検出回路７ａを用いて補助バッテリ４の電圧を検出し、続くＳ１０３の処理として上記検出した電圧が閾値Ｓ以上であるか否かを判断する。ここで、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ以上であれば、Ｓ１０６に進む。車両制御ＥＣＵ７は、Ｓ１０６の処理として、直ちに補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始して電気機器５を起動させる。

一方、Ｓ１０３の処理で、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満であれば、Ｓ１０４以降の処理に進む。車両制御ＥＣＵ７は、Ｓ１０４の処理として、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を起動して駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電が行われるようＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御する。更に、車両制御ＥＣＵ７は、Ｓ１０５の処理として、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流、すなわち電流検出回路６ａによって検出された電流値が規定値Ｋ以上に上昇して安定しているか否かを判断する。そして、Ｓ１０５で否定判断であればＳ１０５の判断を繰り返し行い、Ｓ１０５で肯定判断がなされた場合には上記Ｓ１０６に進む。

図３（ａ）～（ｄ）は、車両の始動時における補助バッテリ４、電気機器５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ６の上記制御を実行した場合の補助バッテリ４の電圧の推移、車両制御ＥＣＵ７の起動（動作）態様、駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電電流の推移、及び、電気機器５の起動（動作）態様を示すタイムチャートである。

車両の停止中、図３のタイミングＴ１で、停止中の車両を始動させるための運転者による始動操作が行われると、図３（ｂ）に示すようにオフ状態にある車両制御ＥＣＵ７が起動（動作）されてオン状態となる。そして、車両制御ＥＣＵ７が起動されたとき（Ｔ１）、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満であるか否かが判断される。なお、上記閾値Ｓは、車両制御ＥＣＵ７を動作させることが可能な補助バッテリ４の電圧の下限値ＶＵＬに対し、電気機器５への補助バッテリ４からの電力供給を開始したときに生じる補助バッテリ４の電圧低下量ΔＶと等しい値である余裕代ａを加算した値である。

タイミングＴ１での補助バッテリ４の電圧が上記閾値Ｓ未満である場合、電気機器５に対する補助バッテリ４からの電力供給が停止状態とされる、すなわち図３（ｄ）に示すようにオフ状態に保持される。更に、駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電が行われるようＤＣ／ＤＣコンバータ６が制御されることにより、図３（ａ）に示すように補助バッテリ４の電圧が上昇するとともに、図３（ｃ）に示すように駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流も上昇する。そして、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定すると（タイミングＴ２）、図３（ｄ）に示すようにオフ状態に保持されている電気機器５が起動されて動作される（オン状態とされる）。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）車両の始動時、車両制御ＥＣＵ７は、補助バッテリ４からの電力供給を受けるが、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満に低下している場合、仮に電気機器５及び車両制御ＥＣＵ７に対し補助バッテリ４からの電力供給を開始したとすると、車両制御ＥＣＵ７を起動できなくなる。しかし、車両の始動時、車両制御ＥＣＵ７は、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満に低下している場合には、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を停止させる。これにより、補助バッテリ４から車両制御ＥＣＵ７に供給される電力に不足が生じて、同車両制御ＥＣＵ７が動作できなくなることは抑制される。更に、車両制御ＥＣＵ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を制御して駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電を行い、その後に補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始する。従って、補助バッテリ４から電気機器５に対し電力供給が開始されたとき、電力不足が生じて車両制御ＥＣＵ７が動作できなくなることは抑制される。上述したように車両の始動時に車両制御ＥＣＵ７が電力不足により起動（動作）できなくなることは抑制されるため、車両制御ＥＣＵ７が車両始動時に起動（動作）できないことに伴い、車両制御ＥＣＵ７が車両の各種制御を行うことができなくなって同車両が始動不能になるという状況の発生を抑制できる。

（２）車両の始動時、車両制御ＥＣＵ７は、補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ以上であれば、直ちに補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を開始させるため、その電気機器５を車両の始動開始直後から速やかに動作させることができる。

（３）車両の始動時、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給を停止した状態で駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充電を行っている場合、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定した後、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給が開始される。仮に、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定する前に、補助バッテリ４から電気機器５への電力供給が開始されたとすると、車両制御ＥＣＵ７が電力不足によって動作できなくなるおそれがあるが、こうしたことの発生を抑制できるようになる。

（４）車両の始動時における補助バッテリ４の電圧が閾値Ｓ未満であるか否かを、車両制御ＥＣＵ７に備えられた既存の電圧検出回路７ａを用いて判断することができるため、車両の始動時における補助バッテリ４の電圧を検出するためのセンサ等を新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・車両の始動時、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定したか否かの判断を、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の電流検出回路６ａによって検出される電流値に基づいて行ったが、本発明はこれに限定されない。すなわち、電流検出回路６ａのないＤＣ／ＤＣコンバータ６が用いられる場合には、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流を検出する電流センサを設け、その電流センサによって検出される電流値に基づき上記判断を行うようにすることも可能である。

・車両の始動時、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定したか否かを判断するに当たっては、必ずしも駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流を検出する必要はない。例えば、駆動バッテリ１から補助バッテリ４への充填開始からの経過時間をカウントし、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定するまでに要する時間が経過したか否かを上記カウントした経過時間に基づき判断する。そして、上記時間が経過したことに基づき、駆動バッテリ１から補助バッテリ４に流れる電流が規定値Ｋ以上に上昇して安定した状態であると判断するようにしてもよい。

・車両の始動時の補助バッテリ４の電圧を車両制御ＥＣＵ７に備えられた電圧検出回路７ａによって検出するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、車両の始動時の補助バッテリ４の電圧を検出するための電圧センサを、上記電圧検出回路７ａとは別に設けるようにしてもよい。

１…駆動バッテリ、２…モータ、３…車輪、４…補助バッテリ、５…電気機器、６…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６ａ…電流検出回路、７…車両制御ＥＣＵ、７ａ…電圧検出回路、７ｂ…不揮発性メモリ、８…インバータＥＣＵ。

Claims (4)

1. 駆動バッテリからの電力供給を受けて駆動される走行用のモータと、
   補助バッテリからの電力供給を受けて駆動される電気機器と、
   前記駆動バッテリの電圧を降圧して同駆動バッテリから前記補助バッテリへの充電を行う電圧変換部と、
   前記補助バッテリからの電力供給を受けて前記電気機器及び前記電圧変換部を含む車両の各種機器を制御すべく動作する車両制御部と、を備える電動車両に適用され、
   前記車両制御部及び前記電気機器は、前記補助バッテリからのみ電力供給を受けるものであり、
   前記車両制御部は、車両の始動時、前記補助バッテリの電圧が閾値未満であるときには、前記補助バッテリから前記電気機器への電力供給を停止しつつ、前記電圧変換部を制御して前記駆動バッテリから前記補助バッテリへの充電を行い、前記駆動バッテリから前記補助バッテリに流れる電流が規定値以上に上昇して安定した後、前記補助バッテリから前記電気機器への電力供給を開始するものとされていることを特徴とする車両の始動制御装置。
2. 前記車両制御部は、車両の始動時、前記補助バッテリの電圧が閾値以上であるときには、直ちに前記補助バッテリから前記電気機器への電力供給を開始するよう構成されている請求項１に記載の車両の始動制御装置。
3. 前記車両制御部は、電圧検出回路を備えており、その電圧検出回路を用いて車両の始動時における前記補助バッテリの電圧が閾値未満であるか否かを判断するものである請求項１又は２に記載の車両の始動制御装置。
4. 前記閾値は、前記車両制御部を動作させることが可能な補助バッテリの電圧の下限値に対し余裕代を加算した値であり、
   前記余裕代は、前記電気機器に対し前記補助バッテリからの電力供給を行ったときに生じる同補助バッテリの電圧低下量と等しい値にされている請求項１～３のいずれか一項に記載の車両の始動制御装置。