特許 7159805 車両の電源制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】車両の電源制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/02 20060101AFI20221018BHJP

   B60K 6/485 20071001ALI20221018BHJP

   B60W 20/17 20160101ALI20221018BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

B60R16/02 645D

B60K6/485 ZHV

B60W20/17

F02D29/02 321B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018218119

(22)【出願日】2018-11-21

(65)【公開番号】P2020084857

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 真也

(72)【発明者】

【氏名】山根 陽樹

(72)【発明者】

【氏名】大塚 雄太

(72)【発明者】

【氏名】森本 昌介

(72)【発明者】

【氏名】湯原 将光

(72)【発明者】

【氏名】早川 和希

(72)【発明者】

【氏名】栗原 健

(72)【発明者】

【氏名】吉田 勝正

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１２００４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７５７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１０２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５４６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５４７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｂ６０Ｗ ２０／００

Ｆ０２Ｄ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池と、
前記蓄電池からの供給電力により起動される電気機器を含み、エンジンにより駆動されて発電するとともに発電した電力を前記蓄電池に供給可能な発電装置と、
前記発電装置と前記蓄電池との間に互いに並列状態で配設されて、前記発電装置と前記蓄電池とをそれぞれ接断する第１リレーおよび第２リレーと、
前記第１リレーおよび第２リレーを制御する制御手段とを備え、
前記第１リレーは、半導体で構成されて接点を有しないリレーであり、
前記第２リレーは、接点を有する機械式リレーであり、
前記第１リレーを介した前記発電装置と前記蓄電池との間の電気抵抗は、前記第２リレーを介した前記発電装置と前記蓄電池との間の電気抵抗よりも大きくされており、
前記制御手段は、前記第１リレーおよび前記第２リレーが開放された状態でエンジンに対して始動要求が出されたとき、エンジンがクランキングを開始するまでの間に前記第１リレーが閉成して、エンジンのクランキング中に前記第２リレーが閉成するように、前記第１リレーと前記第２リレーとを制御する、ことを特徴とする車両の電源制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両の電源制御装置において、
前記制御手段は、エンジンのクランキングが開始してから予め設定された遅延期間後に前記第２リレーが閉成するように当該第２リレーを制御する、ことを特徴とする車両の電源制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンにより駆動されて発電する発電装置を備えた車両に設けられる電源制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両において、各種の電気機器に電力を供給するために複数のバッテリを搭載することが行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、鉛バッテリに加えて容量の大きいリチウムバッテリを設け、エンジンを駆動するためのスタータにこれら鉛バッテリとリチウムバッテリとからそれぞれ電力を供給できるように構成された車両が設けられている。具体的には、この車両では、スタータの接続先をリチウムバッテリとスタータとの間で切り替える切替リレーがスタータに接続されている。そして、この切替リレーと鉛バッテリとが接続されているとともに、この切替リレーとリチウムバッテリとがバッテリに設けられたリレーを介して接続されている。そして、切替リレーによってスタータの接続先が鉛バッテリとされることで、鉛バッテリからスタータに電力が供給され、バッテリに設けられたリレーが閉成された状態で切替リレーによってスタータの接続先がリチウムバッテリとされることで、リチウムバッテリからスタータに電力が供給されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１９０６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

車両に搭載された蓄電池と各種電気機器とは、これら電気機器を要求に応じて即座に使用することができるように、エンジンの始動時に接続しておく必要がある。つまり、蓄電池と各種電気機器との間に設けられるリレーは、エンジンの始動時に早期に閉成されることが望まれる。しかしながら、エンジンの回転が停止している状態でこのリレーが作動すると、その作動音が乗員に伝達されて乗員が違和感を覚えるおそれがある。

【0006】

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池とこれに接続される電気機器との接続を適切に行いつつ使用者の快適性を高めることができる車両の電源制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池からの供給電力により起動される電気機器を含み、エンジンにより駆動されて発電するとともに発電した電力を前記蓄電池に供給可能な発電装置と、前記発電装置と前記蓄電池との間に互いに並列状態で配設されて、前記発電装置と前記蓄電池とをそれぞれ接断する第１リレーおよび第２リレーと、前記第１リレーおよび第２リレーを制御する制御手段とを備え、前記第１リレーは、半導体で構成されて接点を有しないリレーであり、前記第２リレーは、接点を有する機械式リレーであり、前記第１リレーを介した前記発電装置と前記蓄電池との間の電気抵抗は、前記第２リレーを介した前記発電装置と前記蓄電池との間の電気抵抗よりも大きくされており、前記制御手段は、前記第１リレーおよび前記第２リレーが開放された状態でエンジンに対して始動要求が出されたとき、エンジンがクランキングを開始するまでの間に前記第１リレーが閉成して、エンジンのクランキング中に前記第２リレーが閉成するように、前記第１リレーと前記第２リレーとを制御する、ことを特徴とする（請求項１）。

【0008】

この構成では、エンジン始動の要求が出されたときに、まず、第１リレーのみによって発電装置と蓄電池とがこれらの間の電気抵抗が高い状態で接続される。そのため、発電装置に備えられた電気機器に過度に高い突入電流が流れるのを回避しつつ、当該電気機器を起動させることができる。また、第１リレーが、クランキングが開始する前、つまり、エンジンが回転を開始する前に閉成されるようになっていることで、クランキングが開始するのに伴って発電装置で発電が行われて発電装置から前記の電気機器に電力が付与される前に、当該電気機器を起動することができる。そのため、電気機器に安定した電力が供給されている状態で、当該電気機器の故障判定を適切に行うことができる。また、第１リレーが半導体で構成されて接点を有しないリレーであることで、クランキングの開始前に第１リレーによって発電装置と蓄電池とを接続しつつこの接続に伴って音が発生するのを防止できる。

【0009】

そして、前記第１リレーの閉成後に第２リレーが閉成されて電気抵抗が比較的低い経路を介して発電装置と蓄電池とが接続されるようになっていることで、前記電気機器ひいては発電機に高い電圧の電力を付与することができる。しかも、接点を有する機械式リレーである第２リレーの閉成がクランキング中に実施されるようになっている。そのため、第２リレーが開放状態から閉成状態になるときに第２リレーから生じる音をエンジンの回転音に紛れ込ませることができる、すなわち、この音によって乗員が違和感を覚えるのを防止でき、快適性を高めることができる。つまり、第２リレーによって発電装置と蓄電池との間に大電流を流しつつ第２リレーの接点の開閉に伴って生じる音をエンジンの回転音に紛れ込ませることができ、乗員がこれらリレーから発生する音に気付くのをより確実に防止できる。また、クランキングの終了直後から発電機に高い電圧の電力を付与することができるため、エンジンの始動直後から、発電機を稼働させることが可能となる。

【0010】

前記構成において、好ましくは、前記制御手段は、エンジンのクランキングが開始してから予め設定された遅延期間後に前記第２リレーが閉成するように当該第２リレーを制御する（請求項２）。

【0011】

この構成によれば、第２リレーの閉成をより確実にクランキング中に行って、第２リレーから生じる音をより確実にエンジンの回転音に紛れ込ませることができる。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、本発明の車両の電源制御装置によれば、蓄電池と発電装置等の電気機器とを適切に接続しつつ快適性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態にかかる電源制御装置が搭載された車両の構成を概略的に示す図である。

【図2】車両の制御系統を示すブロック図である。

【図3】エンジン始動時の各パラメータの時間変化を示したタイムチャートである。

【図4】エンジン始動時の制御の流れを示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（１）車両の全体構成
図１は、電源制御装置１００が搭載された車両の構成を概略的に示す図である。

【0017】

車両１は、例えば４輪自動車である。エンジン２は、車両１のエンジンルームに設けられる。エンジン２の駆動力は、クランクシャフト２ａからトランスミッション、終減速機、駆動軸等を介して車輪１ａに伝達されて、車両１を走行させる。

【0018】

車両１には、車両の駆動源としてのエンジン２、スタータ３、モータジェネレータ４、Ｌｉバッテリ（リチウムバッテリ）９、接断装置６０、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０、鉛バッテリ１２、および各種電気機器が搭載されている。モータジェネレータ４は、電動機としての機能と発電機としての機能を有するいわゆるＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ－Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であり、以下では、これをＩＳＧ４という。Ｌｉバッテリ９は、請求項にいう「蓄電池」に相当し、ＩＳＧ４は、請求項にいう「発電装置」に相当する。

【0019】

図１の例では、エンジン２は、一列に並ぶ４つの気筒２ｃを備えた直列４気筒エンジンである。本実施形態では、エンジン２は、ガソリンを含む燃料により駆動されるエンジンである。エンジン２は、各気筒２ｃ内に燃料を噴射するインジェクタ３０（図２参照）と、各気筒２ｃ内の混合気（空気と燃料の混合気）に点火する点火プラグ３１（図２参照）とを備えている。インジェクタ３０と点火プラグ３１とは、１つの気筒２ｃにつき１つずつ設けられている。

【0020】

（高電圧系）
Ｌｉバッテリ９は、高電圧ラインＬ１を介して高電圧で駆動される電気機器（以下、高電圧機器という）と電気的に接続されている。ＩＳＧ４は、高電圧機器に含まれ、高電圧ラインＬ１を介してＬｉバッテリ９と接続されている。詳細には、ＩＳＧ４は、接断装置６０を介してＬｉバッテリ９と接続されている。高電圧機器としては、他に、車両１の座席を加熱するためのシートヒータ５等が設けられている。なお、車両１の室内を暖房するためＰＴＣヒータや、排ガスを浄化する触媒を加熱するための触媒ヒータを備えた車両では、これらヒータも高電圧ラインＬ１を介してＬｉバッテリ９と接続される。

【0021】

ＩＳＧ４は、ベルト４ａを介してエンジン２のクランクシャフト２ａに連結されている。ＩＳＧ４は、発電機として動作する際には、ベルト４ａを介してエンジン２のクランクシャフト２ａと連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行う。ＩＳＧ４は、磁界を発生するフィールドコイルへの供給電流の増減に応じて、最大数十Ｖまでの範囲で発電電圧を調節することが可能になっている。ＩＳＧ４で発電された電力は、直流に変換された後に、高電圧ラインＬ１に出力され、高電圧ラインＬ１を介してＬｉバッテリ９に蓄電される。本実施形態では、ＩＳＧ４は、車両の減速時に発電機として動作するように制御されて、エンジン２の回転エネルギーを電気に変換する。つまり、本実施形態では、ＩＳＧ４は、いわゆる減速回生発電を行うように構成されている。

【0022】

ＩＳＧ４は、電動機として動作する際は、Ｌｉバッテリ９からの電力供給を受けて駆動され、ベルト４ａを介してエンジン２のクランクシャフト２ａに駆動力を伝達して、エンジン２に駆動力を付与する。

【0023】

車両１は、エンジン２の自動停止ができるように構成されており、エンジン２の自動停止後のエンジン２の再始動時に、ＩＳＧ４は電動機として作動してエンジン２を強制的に回転駆動させる。具体的には、車両１には、エンジン２の始動および停止を行うために乗員が操作可能な始動・停止スイッチＳＷ１（図２参照）が設けられている。この始動・停止スイッチＳＷ１の操作によってもエンジン２の始動および停止は行われるが、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されていない場合でも、車速が所定値以下であり、ブレーキペダル１ｂが踏み込み操作されている等の条件が揃うと、自動的にエンジン２の駆動が停止される。そして、この自動停止後において、アクセルペダル（不図示）の踏み込み操作が行われる等の条件が成立すると、始動・停止スイッチＳＷ１の操作の有無によらず、エンジン２が自動的に再始動される。ＩＳＧ４は、このエンジン２が自動的に再始動されるときに、電動機として駆動されてエンジン２を強制的に回転させる。

【0024】

また、ＩＳＧ４は、エンジン負荷の低いとき等に電動機として作動して、エンジン２に駆動力を付与する。つまり、本実施形態では、ＩＳＧ４は、いわゆるトルクアシストを行うようにも構成されている。

【0025】

ＩＳＧ４には、これを制御するためのＩＳＧ制御器５１が備えられている。ＩＳＧ制御器５１は、インバーター機能を有しており、ＩＳＧ４が発電機として機能する場合にはＩＳＧ４で生成された交流電流を直流電流に変換し、ＩＳＧ４が電動機として機能する場合にはＬｉバッテリ９からの直流電流を交流電流に変換してＩＳＧ４に供給する。また、ＩＳＧ制御器５１は、前記のようにフィールドコイルへの供給電流の増減等を行って、ＩＳＧ４での発電量やＩＳＧ４の駆動力を増減させる。ＩＳＧ制御器５１は、マイクロプロセッサ等を含むマイクロコンピュータを有しており、マイクロコンピュータによって前記の電流制御等が行われる。

【0026】

Ｌｉバッテリ９は、正極にリチウムを含み、正極と負極との間でのリチウムイオンの移動により充放電するバッテリである。Ｌｉバッテリ９は、鉛バッテリ１２よりも速い速度で充放電ができるとともに、鉛バッテリ１２よりも充放電による劣化が進行しにくい。本実施形態では、ＩＳＧ４で生成された電力がＬｉバッテリ９に蓄電されるように構成されていることで、エンジン２の減速エネルギーを効率よく電力として車両１に貯蔵することができる。そして、このようにＩＳＧ４で生成された電力をより多く蓄電できるように、Ｌｉバッテリ９の公称電圧は、鉛バッテリ１２の交渉電圧よりも高い電圧とされている。本実施形態では、Ｌｉバッテリ９の公称電圧は、ＤＣ２４Ｖとされている。ここで、充放電速度が高く電力を多く貯蔵可能な装置としては、キャパシタがあるが、Ｌｉバッテリ９は、同じサイズのキャパシタに比べて容量を大きくすることができる。従って、本実施形態では、電力を貯蔵するための装置の小型化も実現されている。

【0027】

接断装置６０は、Ｌｉバッテリ９とＩＳＧ４等の高電圧機器とを接断するための装置である。接断装置６０は、２つのリレー（バックチャージリレー６１、遮断リレー６２）と、これらリレー６１、６２を制御するリレー制御器５２とを有する。２つのリレー６１、６２は、互いに並列に配設されている。具体的には、各高電圧機器には分岐部Ｌ１＿ｃからそれぞれ電気ケーブルが延びており、この分岐部Ｌ１＿ｃとＬｉバッテリ９とが並列な２つの経路で接続されている。そして、バックチャージリレー６１が一方の経路に配設されて、遮断リレー６２が他方の経路に配設されている。バックチャージリレー６１が配設された経路には電気抵抗Ｒ１が配設されており、バックチャージリレー６１を通る経路の電気抵抗の方が、遮断リレー６２を通る経路の電気抵抗よりも高くなっている。この電気抵抗Ｒ１は、例えば、バックチャージリレー６１と分岐部Ｌ１＿ｃとの間の経路に配設されている。前記のバックチャージリレー６１は、請求項にいう「第１リレー」に相当し、前記の遮断リレー６２は、請求項にいう「第２リレー」に相当する。

【0028】

バックチャージリレー６１を通る経路に電気抵抗が配設されているのは、高電圧機器に電力を供給しつつ高電圧機器に過大な電流が流れるのを回避するためである。

【0029】

具体的には、Ｌｉバッテリ９と高電圧機器とを電気抵抗を介さずに接続すると、接続直後にＬｉバッテリ９から高電圧機器に大きな突入電流が流れて高電圧機器が損傷するおそれがある。これに対して、Ｌｉバッテリ９と高電圧機器との間に電気抵抗を介在させておくと、高電圧機器に供給される突入電流を低く抑えることができる。これより、本実施形態では、後述するように、まず、遮断リレー６２が開放されている状態で（遮断リレー６２によるＬｉバッテリ９と高電圧機器との接続が解除されている状態で）、バックチャージリレー６１を閉成し（バックチャージリレー６１によってＬｉバッテリ９と高電圧機器とが接続された状態にし）、電気抵抗Ｒ１を介してＬｉバッテリ９から高電圧機器に電流を流す。そして、高電圧機器に所定の電圧が加えられて、Ｌｉバッテリ９と高電圧機器との間の電位差が小さくなった後に、遮断リレー６２を閉成して遮断リレー６２によってＬｉバッテリ９と高電圧機器とが接続された状態にする。前記のように、遮断リレー６２が配設された経路の電気抵抗は低くされている。そのため遮断リレー６２が閉成すると、遮断リレー６２を通ってＬｉバッテリ９から高電圧機器に適切に高い電圧が供給される。本実施形態では、遮断リレー６２が閉成するとバックチャージリレー６１は開放される。

【0030】

リレー制御器５２は、２つのリレー６１、６２の状態を開放状態と閉成状態とに切り替えるための装置である。リレー制御器５２は、後述するＰＣＭ９０からの指令を受けてこれらリレー６１、６２への電力供給を開始・停止し、これにより各リレー６１、６２の状態を切り替える。このように、本実施形態では、リレー制御器５２とＰＣＭ９０とが、これらバックチャージリレー６１および遮断リレー６２を制御する制御手段として機能し、請求項の「制御手段」に相当する。

【0031】

本実施形態では、バックチャージリレー６１として、半導体で構成された接点を有しない無接点リレーが用いられている。例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｎｓｉｓｔｏｒ）を利用したものが用いられる。

【0032】

半導体で構成された無接点リレーでは大電流を流すことが困難である。これに対して、前記のように、バックチャージリレー６１には大電流が流れないようになっている。そのため、バックチャージリレー６１を半導体で構成しても、これを適切に作動させることができる。

【0033】

一方、遮断リレー６２としては、接点を有する機械式リレーが用いられており、遮断リレー６２を介してＬｉバッテリ９から各高電圧機器に大電流を流すことが可能となっている。

【0034】

ここで、接点を有しないバックチャージリレー６１では、開放状態から閉成状態に切り替えられたときに切替音は発生しない。一方、遮断リレー６２は、接点を有しており、開放状態から閉成状態に切り替えられたとき、接点どうしの当接により音が発生する。

【0035】

このように構成されたＬｉバッテリ９および接断装置６０は、車両１の車室の床面を構成するパネルの下方に配置されている。例えば、Ｌｉバッテリ９および接断装置６０は、前記パネルの前部の下方であって運転席あるいは助手席の下方に配置されている。

【0036】

（低電圧回路）
鉛バッテリ１２は、低電圧ラインＬ２を介して比較的低い電圧で駆動する低電圧電気機器（以下、低電圧機器という）に電気的に接続されており、これらは低電圧回路１５を構成する。鉛バッテリ１２は、例えば、直列接続された６セルの鉛蓄電池を含み、その公称電圧はＤＣ１２Ｖである。

【0037】

スタータ３は、低電圧機器に含まれ、鉛バッテリ１２と低電圧ラインＬ２を介して接続されており、鉛バッテリ１２からの電力を受けて駆動する。スタータ３は、エンジン２を始動するための装置である。スタータ３は、ギヤ駆動式の装置であり、エンジン２のリングギヤ２ｂに連結されたピニオンギヤ３ａを有する。スタータ３の駆動力は、ピニオンギヤ３ａ及びリングギヤ２ｂを介して、エンジン２のクランクシャフト２ａに伝達される。スタータ３にも、スタータ３の駆動・停止等を制御するためのスタータ制御器５４が備えられている。

【0038】

前記のように、本実施形態では、エンジンの再始動時はＩＳＧ４によりエンジンが回転駆動されるようになっており、スタータ３は、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを始動させる操作がなされたとき（エンジンが停止している状態で始動・停止スイッチＳＷ１が操作されたとき）に、エンジンを回転駆動させる。

【0039】

車両１には、スタータ３の他に、低電圧機器１３として、電動式パワーステアリング機構（ＥＡＰＳ）、電動式ブレーキ、エアコン、オーディオ機器、各種の照明装置等が設けられている。

【0040】

ＤＣ－ＤＣコンバータ１０は、高電圧ラインＬ１から低電圧ラインＬ２に供給される電力の電圧を降圧するための装置である。Ｌｉバッテリ９からの出力電力およびＩＳＧ４によって発電された電力は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０によって電圧が降圧されて低電圧機器１３に供給される。また、ＩＳＧ４によって発電された電力の余剰分は鉛バッテリ１２に供給され、鉛バッテリ１２が充電される。ＤＣ－ＤＣコンバータ１０には、高電圧ラインＬ１と低電圧ラインＬ２とを断接する接断スイッチＳＷ３が設けられており、この接断スイッチＳＷ３が閉成することで高電圧ラインＬ１と低電圧ラインＬ２とは通電され、この接断スイッチＳＷ３が開放されると高電圧ラインＬ１と低電圧ラインＬ２とは遮断される。ＤＣ－ＤＣコンバータ１０には、この接断スイッチＳＷ３や入力電圧を降圧するためのスイッチ（不図示）を制御するコンバータ制御器５３が設けられている。

【0041】

（２）制御系統
図２は、車両１の制御系統を概略的に示すブロック図である。図２に示されるＰＣＭ９０は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

【0042】

ＰＣＭ９０には各種センサによる検出情報や各種スイッチの操作信号が入力される。具体的に、車両１には、車両１に設けられたアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサＳＮ１、車両１に設けられたブレーキペダル１ｂの踏み込み量を検出するブレーキセンサＳＮ２、車速を検出する車速センサＳＮ３、エンジン回転数を検出するクランク角センサＳＮ４、乗員がエンジンの始動・停止を行うための始動・停止スイッチＳＷ１等が設けられている。ＰＣＭ９０には、これら、センサＳＮ１～ＳＮ４や始動・停止スイッチＳＷ１から信号が入力される。また、ＰＣＭ９０は、インジェクタ３０、点火プラグ３１、ＩＳＧ制御器５１、リレー制御器５２、コンバータ制御器５３、スタータ制御器５４、シートヒータ５等と接続されており、各センサおよびスイッチの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつこれら各部に指令を出す。ＰＣＭ９０と各制御器５１～５４とは例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）により接続されている。ＰＣＭ９０は、鉛バッテリ１２に接続されており鉛バッテリ１２からの電力を受けて作動する。

【0043】

（３）エンジンの始動時の制御
次に、始動・停止スイッチＳＷ１の操作に伴ってエンジンが始動されるときの電気系の制御について、図３のタイムチャートを参照しながら説明する。図３には、上から順に、始動・停止スイッチＳＷ１の操作状態、スタータ３の駆動状態、バックチャージリレー６１の作動状態、遮断リレー６２の作動状態、接断スイッチＳＷ３の作動状態、ＩＳＧ制御器５１の作動状態、エンジン回転数のグラフを示している。始動・停止スイッチＳＷ１のグラフにおいて、「ＯＮ」は始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを始動する操作がなされたる状態、「ＯＦＦ」はエンジンを停止する操作がなされた状態を示している。また、スタータ３のグラフにおいて、「ＯＮ」はスタータ３が駆動されている状態、「ＯＦＦ」は駆動が停止されている状態を示している。また、リレー６１、６２および接断スイッチＳＷ３のグラフにおいて、「ＯＮ」はこれらリレー、スイッチが閉成している状態、「ＯＦＦ」は開放されている状態を示している。また、ＩＳＧ制御器５１のグラフにおいて、「ＯＮ」はＩＳＧ制御器５１が起動されている状態、「ＯＦＦ」は稼働が停止されている状態を示している。

【0044】

エンジンが停止している状態では（自動停止ではなく始動・停止スイッチＳＷ１の操作に伴ってエンジンが停止された後の状態では）、ＰＣＭ９０や各種電気機器への通電は停止されており、バックチャージリレー６１、遮断リレー６２および接断スイッチＳＷ３は開放されている。

【0045】

この状態で、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されてエンジンの始動要求が出されると（図３の時刻ｔ１にて）、まず、ＰＣＭ９０に電力が供給されてＰＣＭ９０が起動する。

【0046】

ＰＣＭ９０の起動に伴って、鉛バッテリ１２に接続された低電圧機器に鉛バッテリ１２からの電力供給が開始され、車両１はいわゆるＩＧオン状態になる。ただし、この時点では、まだ、ＰＣＭ９０は、スタータ制御器５４に対してスタータ３の駆動を開始させるという指令を出さず、スタータ３は停止された状態に維持される。

【0047】

ＰＣＭ９０の起動後、高電圧系統では、遮断リレー６２は開放されたままで、バックチャージリレー６１のみが閉成される（図３の時刻ｔ２にて）。つまり、ＰＣＭ９０は、起動後、まず、バックチャージリレー６１を閉成するようにリレー制御器５２に指令を出す。これにより、コンバータ制御器５３、ＩＳＧ制御器５１には、バックチャージリレー６１を介して、Ｌｉバッテリ９から電力が供給される。電力供給を受けて、コンバータ制御器５３およびＩＳＧ制御器５１は起動する。このとき、遮断リレー６２が開放されていることで、前記のように各制御器５１～５３に最初に付与される電圧は適切に低く抑えられ、各制御器５１、５３は適切に起動する。本実施形態では、まず、コンバータ制御器５３が起動し、これに伴い、接断スイッチＳＷ３が閉成されて高電圧回路１４と低電圧回路１５とが接続される（図３の時刻ｔ３にて）。その後、ＩＳＧ制御器５１が起動する（図３の時刻ｔ４にて）。なお、ＩＳＧ制御器５１が起動してもＩＳＧ４の駆動は停止された状態に維持される。

【0048】

本実施形態では、ＩＳＧ制御器５１が起動すると、まず、ＩＳＧ制御器５１が故障していないかどうかの判定が行われるようになっている。これに伴い、ＰＣＭ９０は、ＩＳＧ制御器５１の起動後、ＩＳＧ制御器５１に設けられた電流センサ（不図示）等の出力信号に基づいてＩＳＧ制御器５１が正常に機能しているか否かの判定を行う。

【0049】

この判定が終了すると、ＰＣＭ９０はスタータ制御器５４にスタータ３の駆動を開始するように指令を出す（図３の時刻ｔ５にて）。これにより、スタータ３の駆動が開始され、エンジンがクランキングを開始する。つまり、スタータ３によりエンジンが強制的に回転駆動される。なお、エンジンの回転に伴ってＩＳＧ４も回転する。

【0050】

ＰＣＭ９０は、スタータ３の駆動を開始するようにスタータ制御器５１に指令を出してから予め設定された遅延時間（遅延期間）△ｔが経過すると、ＩＳＧ制御器５１に指令を出して遮断リレー６２を閉成させる（図３の時刻ｔ６にて）。この遅延時間は、前記の指令が出されてからクランキングが終了するまで（スタータ３の駆動が停止されるまで）の時間よりも短い時間に設定されており、遮断リレー６２はエンジンのクランキング中に閉成する。この遅延時間は、例えば１００ｍｓ程度に設定されている。遮断リレー６２の閉成により、Ｌｉバッテリ９からＩＳＧ４を含む高電圧機器に対して高電圧の付与が可能となり、シートヒータ５の駆動や、ＩＳＧ４の電動機としての駆動が可能となる。本実施形態では、遮断リレー６２が閉成するとバックチャージリレー６１が開放されて、遮断リレー６２のみを介してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等とが接続される。その後は、ＰＣＭ９０は、エンジン回転数が所定の回転数となった時点でエンジンが自立回転可能になったと判定し、スタータ３の駆動を停止する（図３の時刻ｔ７にて）。

【0051】

このようにして、本実施形態では、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されてエンジンの始動要求が出されると、エンジンがクランキングを開始するまでの間に、遮断リレー６２が開放された状態でバックチャージリレー６１が閉成されてバックチャージリレー６１のみによってＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等の高電圧機器とが接続される。そして、エンジンのクランキング中に、遮断リレー６２が閉成されて遮断リレー６２を介したＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等の高電圧機器との接続が実現される。

【0052】

なお、エンジンの自動停止時は、ＰＣＭ９０への通電は維持され、いわゆるＩＧオン状態が維持される。また、本実施形態では、エンジンの自動停止時は、遮断リレー６２も閉成状態に維持され、遮断リレー６２を介したＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等との接続状態も維持される。従って、前記のようにバックチャージリレー６１および遮断リレー６２を順に開閉する制御は、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されてエンジンが始動されるときにのみ行われる。そして、本実施形態では、この始動・停止スイッチＳＷ１が操作されてエンジンが始動されるときが、請求項の「エンジンの始動要求があったとき」に相当する。

【0053】

図４は、ＰＣＭ９０等によって行われる前記のエンジン始動時のリレー６１、６２等の制御の流れを示したフローチャートである。

【0054】

まず、ステップＳ１にて、ＰＣＭ９０は、ＩＧオンされたか否かが判定される。具体的には、始動・停止スイッチＳＷ１に対して、エンジンを始動するための操作が行われたか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、以降のステップを行わずに処理を終了する。一方、この判定がＹＥＳであってＩＧオンされた場合、つまり、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを始動するための操作が行われた場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ＰＣＭ９０（詳細には、ＰＣＭ９０から指令を受けたリレー制御器５２）は、バックチャージリレー６１を閉成し、バックチャージリレー６１を介してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等とを接続状態にする。これに伴い、ステップＳ３において、ＩＳＧ制御器５１、コンバータ制御器５３が起動する。

【0055】

ステップＳ３の後はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、コンバータ制御器５３によって、接断スイッチＳＷ３が閉成されて低電圧回路１５と高電圧回路１４とが接続される。また、ＰＣＭ９０は、ＩＳＧ制御器５１の故障診断を行う。

【0056】

ステップＳ４の後は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ＰＣＭ９０は、スタータ３の駆動開始条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、ブレーキペダル１ｂの踏み込み操作が行われている等の駆動開始条件が成立していない場合は、始動・停止スイッチＳＷ１が操作されてもエンジンの始動が禁止されようになっており、ＰＣＭ９０は前記の駆動開始条件が成立しているか否かを判定する。

【0057】

ステップＳ５の判定がＮＯであってスタータ３の駆動開始条件が成立していないときは、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ＰＣＭ９０は、ＩＧオフされたか否か、つまり、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを停止させる操作が行われた否かを判定する。この判定がＹＥＳであって始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジン停止の操作が行われてＩＧオフにされた場合は、ステップＳ７に進み、ＰＣＭ９０（詳細には、リレー制御器５２）は、バックチャージリレー６１を開放してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等との接続を解除する。一方、ステップＳ６の判定がＮＯであって始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを停止させる操作が行われておらずＩＧオフになっていない場合は、ステップＳ５に戻る。つまり、ＰＣＭ９０は、ステップＳ４の後、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを停止させる操作が行われてＩＧオフとされない限り、スタータ３の駆動開始条件が成立するのを待つ。

【0058】

ステップＳ５の判定がＹＥＳであって、スタータ３の駆動開始条件が成立しているときはステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ＰＣＭ９０は、スタータ３に駆動開始の指令を出す（スタータ制御器５４にスタータ３を駆動させるように指令を出す）。これに伴い、スタータ３は駆動を開始する。ステップＳ８の後は、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ＰＣＭ９０は、スタータ３に駆動開始の指令を出してから前記の遅延時間△ｔが経過したか否かを判定する。この判定がＮＯであって遅延時間がまだ経過していないときは、ステップＳ９を再び実行する。つまり、ＰＣＭ９０は、遅延時間△ｔが経過するのを待って、次のステップＳ１０に進む。

【0059】

ステップＳ９の判定がＹＥＳとなって遅延時間△ｔが経過するとステップＳ１０に進み、ＰＣＭ９０（詳細には、リレー制御器５２）は、遮断リレー６２を閉成して、遮断リレー６２を介してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等とを接続状態にする。ステップＳ１０の後はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ＰＣＭ９０（詳細には、リレー制御器５２）は、バックチャージリレー６１を開放して、バックチャージリレー６１を介したＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等との接続を解除する。

【0060】

ステップＳ１１の後は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ＰＣＭ９０は、ＩＧオフとされたか否か、つまり、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジン停止の操作がなされたか否かを判定する。この判定がＹＥＳであってＩＧオフとされた場合は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ＰＣＭ９０（詳細には、リレー制御器５２）は、遮断リレー６２を開放してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等との接続を解除するとともに、接断スイッチＳＷ３を開放して、処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ１２の判定がＮＯであってＩＧオフされていない場合は、ステップＳ１２を再び実行する。つまり、ＰＣＭ９０は、ＩＧオフされていない場合、つまり、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジン停止の操作がなされない限り、遮断リレー６２および接断スイッチＳＷ３を閉成状態に維持し、エンジン停止の操作がなされるとステップＳ１３に進み遮断リレー６２および接断スイッチＳＷ３を開放して処理を終了する。

【0061】

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、始動・停止スイッチＳＷ１に対してエンジンを始動させるための操作が行われてエンジン始動の要求が出されたときに、まず、バックチャージリレー６１のみが閉成されて、バックチャージリレー６１を介してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等の高電圧機器とが電気抵抗Ｒ１を介して接続される。そのため、ＩＳＧ４に設けられたＩＳＧ制御器５１や、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０に設けられたコンバータ制御器５３等に過度に高い突入電流が流れるのを回避し、これらを適切に起動させることができる。

【0062】

また、バックチャージリレー６１が、クランキングが開始する前に閉成されるようになっていることで、ＩＳＧ制御器５１の故障判定を適切に行うことができる。具体的には、クランキングが開始するとＩＳＧ４がエンジンによって回転駆動されることで、ＩＳＧ４で電力が発生する。この電力はエンジンの回転状態に依存するため変動する。そのため、クランキング中にＩＳＧ制御器５１の起動を行うと、ＩＳＧ制御器５１に安定した電流が流れず、適切に起動しないおそれがある。また、ＩＳＧ制御器５１に流れる電流が変動することで、この変動がＩＳＧ制御器５１の故障によるものなのか否かを判定することができず、故障判定を適正に行えないおそれがある。これに対して、本実施形態では、クランキング前、つまり、ＩＳＧ４の回転前に、ＩＳＧ制御器５１にＬｉバッテリ９から一定の電圧が加えられることで、ＩＳＧ制御器５１を適切に起動させることができるとともに、これの故障判定を精度よく行うことができる。

【0063】

そして、バックチャージリレー６１の閉成によってＩＳＧ制御器５１等が起動した後に、遮断リレー６２が閉成されて電気抵抗が低い経路を介してＬｉバッテリ９とＩＳＧ４等の高電圧機器とが接続されることで、前記のようにＩＳＧ制御器５１等を適切に起動させつつ、その後に、ＩＳＧ４等の高電圧機器に高い電圧を付与してＩＳＧ４等を適切に駆動させることが可能となる。

【0064】

さらに、本実施形態では、遮断リレー６２の閉成がクランキング中に実施されるようになっている。そのため、遮断リレー６２が開放状態から閉成状態になるときに遮断リレー６２から生じる音をエンジンの回転音に紛れ込ませることができ、この音によって乗員が違和感を覚えるのを防止できる。このことは、車両１の快適性を高める。また、クランキングの終了直後からＩＳＧ４等の高電圧機器に高い電圧の電力を付与することができるようになる。そのため、エンジンの始動直後から、これらを稼働させることが可能となる。

【0065】

特に、本実施形態では、ＰＣＭ９０からスタータ３（スタータ制御器５４）に駆動開始の指令が出されてから遅延時間△ｔが経過した後、つまり、スタータ３が駆動を開始してから遅延時間△ｔが経過した後に、遮断リレー６２が閉成される。そのため、遮断リレー６２を確実にクランキングが開始した後に閉成することができ、遮断リレー６２から生じる音をエンジンの回転音に確実に紛れ込ませることができる。

【0066】

さらに、本実施形態では、クランキング前に閉成されるバックチャージリレー６１として、半導体で構成された無接点リレーであって開閉時に音のでないリレーが用いられている。そのため、バックチャージリレー６１の閉成時に、乗員が違和感を覚えるような音が生じるのを回避できる。そして、遮断リレー６２として、接点を有する機械式のリレーであって、開閉時に音が出るが、大電流を流すことができるリレーが用いられていることで、ＩＳＧ４等の高電圧機器にＬｉバッテリ９から大電流を流すことができる。

【0067】

なお、バックチャージリレー６１にも機械式のリレーを用いてもよい。この場合であっても、バックチャージリレー６１を流れる電流が小さくされていることでバックチャージリレー６１としてサイズの小さいリレーを用いることができるので、バックチャージリレー６１から生じる音を小さく抑えることができる。

【0068】

（５）変形例
前記実施形態では、ＩＳＧ４により発電された電力を蓄電する蓄電池としてＬｉバッテリ９を用いた場合について説明したが、この蓄電池はＬｉバッテリ９に限らない。

【0069】

また、前記実施形態では、エンジンにより回転駆動されて発電する発電装置として、電動機として機能するＩＳＧ４を用いた場合について説明したが、この発電装置は、発電機能のみを有するものであってもよい。

【符号の説明】

【0070】

２ エンジン
３ スタータ
４ ＩＳＧ（発電装置）
９ Ｌｉバッテリ（蓄電池）
５２ リレー制御器（制御手段）
６１ バックチャージリレー（第１リレー）
６２ 遮断リレー（第２リレー）
９０ ＰＣＭ（制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】