JP2015203323A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源システムの小型化・簡素化・低コスト化を図りながら、スタータモータの電源供給用バッテリとして任意のバッテリを優先して用いること。【解決手段】駆動系にスタータモータ１と横置きエンジン２を有し、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２を含む２個以上のバッテリを備える。このＦＦハイブリッド車両用電源装置において、スタータモータ１のスタータ電源回路３０を、強電バッテリ２１とスタータモータ１を断接するスタータスイッチ３１と、１４Ｖバッテリ２２とスタータスイッチ３１を断接するリレー３２と、強電バッテリ２１から１４Ｖバッテリ２２へと向かう方向にのみ電流を流すダイオード３３と、を有する回路とした。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動系にスタータモータとエンジンを有し、スタータモータのスタータ電源回路に２個以上のバッテリを備える車両用電源装置に関する。

従来、２つのバッテリを有し、マグネットスイッチを通して２つのバッテリから又は１つのバッテリからスタータモータへ電力を供給できる車両用電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用電源装置では、冷間時は２つのバッテリを用いたエンジン始動モードとし、暖気後は１つのバッテリをエンジン始動モードに切り替える。そして、バッテリの切り替えはダイオードとマグネットスイッチにより行う回路を備える。

特開２００３−１６１２３９号公報

しかしながら、従来の車両用電源装置にあっては、他方のバッテリからの電力の持ち出しを防止できるダイオードを設けたものであるが、２つのバッテリを充電するために２つのリレーが必要である。このリレーは、スタータ駆動用電力供給に必要な容量が必要であるため、大きく高価になってしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電源システムの小型化・簡素化・低コスト化を図りながら、スタータモータの電源供給用バッテリとして任意のバッテリを優先して用いることができる車両用電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両用電源装置は、駆動系にスタータモータとエンジンを有し、前記スタータモータのスタータ電源回路に、第１バッテリと第２バッテリを含む２個以上のバッテリを備える。
この車両用電源装置において、前記スタータ電源回路は、スタータスイッチと、リレーと、ダイオードと、を有する。
前記スタータスイッチは、前記第１バッテリと前記スタータモータを接続する第１接続ラインのモータ側下流位置に設けられ、前記第１バッテリと前記スタータモータを断接する。
前記リレーは、前記第２バッテリと前記スタータスイッチを接続する第２接続ラインの途中位置に設けられ、前記第２バッテリと前記スタータスイッチを断接する。
前記ダイオードは、前記第１バッテリと前記第２バッテリを接続する第３接続ラインの途中位置に設けられ、前記第１バッテリから前記第２バッテリへと向かう方向にのみ電流を流す。

よって、第１バッテリによるスタータ始動時は、スタータスイッチをオンにし、リレーをオフにすると、第１バッテリから第１接続ラインを介してスタータモータへモータ駆動電力が供給される。このとき、スタータモータの駆動による電圧降下で生じる電圧差によりダイオードが設けられた第３接続ラインを介して第２バッテリに電流が流れない。
第２バッテリの充電時には、スタータスイッチをオフにし、リレーをオフにすると、第１バッテリから、ダイオードが設けられた第３接続ラインを介して流れるバッテリ電力により第２バッテリが充電される。
第２バッテリによるスタータ始動時は、スタータスイッチをオンにし、リレーをオンにすると、第２バッテリから第２接続ラインを介してスタータモータへモータ駆動電力が供給される。
このように、第１バッテリと第２バッテリの何れかでスタータ始動ができるため、スタータモータで必要な電力のみ確保すればよく、バッテリ・モータ出力の小型化が可能になるし、スタータモータ専用のサブバッテリが不要で、システムを簡素化できる。また、ダイオードとして、第２バッテリが充電できる程度の小電流ダイオードで良いし、大電流用リレーの追加も不要となるため、コストアップを抑制できる。
この結果、電源システムの小型化・簡素化・低コスト化を図りながら、スタータモータの電源供給用バッテリとして任意のバッテリを優先して用いることができる。

実施例１の電源装置が適用されたＦＦハイブリッド車両（車両の一例）を示す全体システム図である。 実施例１のスタータモータの電源装置を示す電源システム図である。 比較例のスタータモータの電源装置を示す電源システム図である。 実施例１のＦＦ車両用電源装置において強電バッテリを用いたスタータ始動作用を示す作用説明図である。 実施例１のＦＦハイブリッド車両においてEV走行におけるモータ出力削減効果を示すモータ回転数/モータトルク特性図である。 実施例１のＦＦハイブリッド車両において強電バッテリによる１４Ｖバッテリの充電作用を示す作用説明図である。 実施例１のＦＦ車両用電源装置において１４Ｖバッテリを用いたスタータ始動作用を示す作用説明図である。

以下、本発明の車両の車両用電源装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１の車両用電源装置が適用されたＦＦハイブリッド車両（車両の一例）の構成を、「全体システム構成」、「スタータモータの電源システム構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１はＦＦハイブリッド車両の全体システムを示す。以下、図１に基づいて、ＦＦハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。

ＦＦハイブリッド車両の駆動系には、図１に示すように、スタータモータ１と、横置きエンジン２と、第１クラッチ３(略称「CL1」)と、モータ/ジェネレータ４(略称「MG」)と、第２クラッチ５（略称「CL2」）と、ベルト式無段変速機６（略称「CVT」）と、を備えている。ベルト式無段変速機６の出力軸は、終減速ギヤトレイン７と差動ギヤ８と左右のドライブシャフト９Ｒ，９Ｌを介し、左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌに駆動連結される。なお、左右の後輪１１Ｒ，１１Ｌは、従動輪としている。

前記スタータモータ１は、そのモータ軸に、横置きエンジン２のクランク軸に設けられたリングギア１７と噛み合うピニオンギア１８を有し、横置きエンジン２のスタータ始動時、リングギア１７に対しピニオンギア１８が噛み合い、クランク軸を回転駆動する。

前記横置きエンジン２は、クランク軸方向を車幅方向としてフロントルームに配置したエンジンであり、電動ウォータポンプ１２と、横置きエンジン２の逆転を検知するクランク軸回転センサ１３と、を有する。この横置きエンジン２は、始動方式としてスタータモータ１によりクランキングする「スタータ始動モード」を有する。

前記モータ/ジェネレータ４は、第１クラッチ３を介して横置きエンジン２に連結された三相交流の永久磁石型同期モータである。このモータ/ジェネレータ４は、後述する強電バッテリ２１を電源とし、ステータコイルには、力行時に直流を三相交流に変換し、回生時に三相交流を直流に変換するインバータ２６が、ＡＣハーネス２７を介して接続される。

前記第２クラッチ５は、モータ/ジェネレータ４と駆動輪である左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌとの間に介装された油圧作動による湿式の多板摩擦クラッチであり、第２クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。実施例１の第２クラッチ５は、遊星ギヤによるベルト式無段変速機６の前後進切替機構に設けられた前進クラッチ５ａと後退ブレーキ５ｂを流用している。つまり、前進走行時には、前進クラッチ５ａが第２クラッチ５とされ、後退走行時には、後退ブレーキ５ｂが第２クラッチ５とされる。

前記ベルト式無段変速機６は、プライマリ油室とセカンダリ油室への変速油圧によりベルトの巻き付き径を変えることで無段階の変速比を得る変速機である。このベルト式無段変速機６には、メインオイルポンプ１４（メカ駆動）と、サブオイルポンプ１５（モータ駆動）と、メインオイルポンプ１４からのポンプ吐出圧を調圧することで生成したライン圧PLを元圧として第１，第２クラッチ油圧及び変速油圧を作り出す図外のコントロールバルブユニットと、を有する。なお、メインオイルポンプ１４は、モータ/ジェネレータ４のモータ軸（＝変速機入力軸）により回転駆動される。サブオイルポンプ１５は、主に潤滑冷却用油を作り出す補助ポンプとして用いられる。

前記第１クラッチ３とモータ/ジェネレータ４と第２クラッチ５により１モータ・２クラッチの駆動システムが構成され、この駆動システムによる主な駆動態様として「EVモード」と「HEVモード」と「HEV WSCモード」を有する。「EVモード」は、第１クラッチ３を開放し、第２クラッチ５を締結してモータ/ジェネレータ４のみを駆動源に有する電気自動車モードであり、「EVモード」による走行を「EV走行」という。「HEVモード」は、両クラッチ３，５を締結して横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４を駆動源に有するハイブリッド車モードであり、「HEVモード」による走行を「HEV走行」という。「HEV WSCモード」は、「HEVモード」において、モータ/ジェネレータ４をモータ回転数制御とし、第２クラッチ５を要求駆動力相当の容量にてスリップ締結するCL2スリップ締結モードである。この「HEV WSCモード」は、駆動系にトルクコンバータのような回転差吸収継手を持たないことで、「HEVモード」での停車からの発進域等において、横置きエンジン２（アイドル回転数以上）と左右前輪１０Ｌ，１０Ｒの回転差をCL2スリップ締結により吸収するために選択される。

なお、図１の回生協調ブレーキユニット１６は、ブレーキ操作時、原則として回生動作を行うことに伴い、トータル制動トルクをコントロールするデバイスである。この回生協調ブレーキユニット１６には、ブレーキペダルと、横置きエンジン２の吸気負圧を用いる負圧ブースタと、マスタシリンダと、を備える。そして、ブレーキ操作時、ペダル操作量に基づく要求制動力から回生制動力を差し引いた分を液圧制動力で分担するというように、回生分/液圧分の協調制御を行う。

ＦＦハイブリッド車両の電源システムとしては、図１に示すように、強電バッテリ２１と、１４Ｖバッテリ２２と、を備えている。

前記強電バッテリ２１は、主にモータ/ジェネレータ４の電源として搭載された二次電池であり、例えば、多数のセルにより構成したセルモジュールを、バッテリパックケース内に設定したリチウムイオンバッテリが用いられる。この強電バッテリ２１には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させたジャンクションボックスが内蔵され、さらに、バッテリ冷却機能を持つ冷却ファンユニット２４と、バッテリ充電容量（バッテリSOC）やバッテリ温度を監視するリチウムバッテリコントローラ８６と、が付設される。

前記強電バッテリ２１とモータ/ジェネレータ４は、ＤＣハーネス２５とインバータ２６とＡＣハーネス２７を介して接続される。インバータ２６には、力行/回生制御を行うモータコントローラ８３が付設される。つまり、インバータ２６は、強電バッテリ２１の放電によりモータ/ジェネレータ４を駆動する力行時、ＤＣハーネス２５からの直流をＡＣハーネス２７への三相交流に変換する。また、モータ/ジェネレータ４での発電により強電バッテリ２１を充電する回生時、ＡＣハーネス２７からの三相交流をＤＣハーネス２５への直流に変換する。

前記１４Ｖバッテリ２２は、主に１４Ｖ系負荷である電装機器３５（図２）の電源として搭載された二次電池であり、例えば、エンジン車等で搭載されている鉛バッテリが用いられる。DC/DCコンバータ３５は、強電バッテリ２１からの数百ボルト電圧を１５Ｖに変換するものであり、このDC/DCコンバータ３５を、ハイブリッドコントロールモジュール８１により制御することで、１４Ｖバッテリ２２の充電量を管理する構成としている。

ＦＦハイブリッド車両の制御システムとしては、図１に示すように、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合制御手段として、ハイブリッドコントロールモジュール８１（略称：「HCM」）を備えている。このハイブリッドコントロールモジュール８１に接続される制御手段として、エンジンコントロールモジュール８２（略称：「ECM」）と、モータコントローラ８３（略称：「MC」）と、CVTコントロールユニット８４（略称：「CVTCU」）と、リチウムバッテリコントローラ８６（略称：「LBC」）と、を有する。ハイブリッドコントロールモジュール８１を含むこれらの制御手段は、CAN通信線９０（CANは「Controller Area Network」の略称）により双方向情報交換可能に接続される。

前記ハイブリッドコントロールモジュール８１は、各制御手段、イグニッションスイッチ９１、アクセル開度センサ９２、車速センサ９３等からの入力情報に基づき、様々な制御を行う。エンジンコントロールモジュール８２は、横置きエンジン２の燃料噴射制御や点火制御や燃料カット制御等を行う。モータコントローラ８３は、インバータ２６によるモータジェネレータ４の力行制御や回生制御等を行う。CVTコントロールユニット８４は、第１クラッチ３の締結油圧制御、第２クラッチ５の締結油圧制御、ベルト式無段変速機６の変速油圧制御等を行う。リチウムバッテリコントローラ８６は、強電バッテリ２１のバッテリSOCやバッテリ温度等を管理する。

［スタータモータの電源システム構成］
図２は、スタータモータ１の電源装置を示す。以下、図２に基づいて、スタータモータ１の電源システム構成を説明する。

ＦＦハイブリッド車両の駆動系には、スタータモータ１と、横置きエンジン２と、第１クラッチ３と、モータ/ジェネレータ４と、第２クラッチ５と、を有する。

前記スタータモータ１のスタータ電源回路３０には、図２に示すように、車載バッテリとして、強電バッテリ２１（第１バッテリ）と、１４Ｖバッテリ２２（第２バッテリ、弱電バッテリ）と、を備える。スタータ電源回路３０には車載バッテリ以外に、スタータスイッチ３１と、リレー３２と、ダイオード３３と、DC/DCコンバータ３４と、電装機器３５と、を備えている。さらに、スタータスイッチ３１とリレー３２とDC/DCコンバータ３４の作動制御を行うハイブリッドコントロールモジュール８１（スタータ電源制御手段）を備えている。

前記スタータ電源回路３０は、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２の何れかをスタータモータ１の電源とする回路であると共に、１４Ｖバッテリ２２を、強電バッテリ２１により充電する回路である。以下、スタータ電源回路３０の各構成要素を説明する。

前記スタータスイッチ３１は、強電バッテリ２１とスタータモータ１を接続する第１接続ライン３６のモータ側下流位置に設けられ、強電バッテリ２１とスタータモータ１を断接するスイッチである。このスタータスイッチ３１は、スタータ始動要求時、ハイブリッドコントロールモジュール８１からのオン指令により閉じ、スタータ始動が完了するとオフ指令により開くスイッチである。スタータスイッチ３１を閉じると、スタータモータ１と電気的に接続するだけでなく、リングギア１７から外れていたピニオンギア１８が突出し、リングギア１７にピニオンギア１８が噛み合う。第１接続ライン３６は、強電バッテリ２１からDC/DCコンバータ３４までの接続ライン部３６ａと、DC/DCコンバータ３４からスタータスイッチ３１までの接続ライン部３６ｂと、スタータスイッチ３１からスタータモータ１までの接続ライン部３６ｃと、により構成される。なお、スタータスイッチ３１は、スタータモータ１に内蔵しても良い。

前記リレー３２は、１４Ｖバッテリ２２とスタータスイッチ３１を接続する第２接続ライン３７の途中位置に設けられ、１４Ｖバッテリ２２とスタータスイッチ３１を断接するリレーである。このリレー３２は、１４Ｖバッテリ２２を電源として横置きエンジン２を始動するスタータ始動要求時、ハイブリッドコントロールモジュール８１からのオン指令により閉じ、スタータ始動が完了するとオフ指令により開くスイッチである。第２接続ライン３７は、１４Ｖバッテリ２２からリレー３２までの接続ライン部３７ａと、リレー３２からスタータスイッチ３１までの接続ライン部３７ｂと、により構成される。

前記ダイオード３３は、DC/DCコンバータ３４と１４Ｖバッテリ２２を接続する第３接続ライン３８の途中位置に設けられ、DC/DCコンバータ３４から１４Ｖバッテリ２２へと向かう方向にのみ電流を流す半導体素子である。このダイオード３３は、DC/DCコンバータ３４の端子電圧が１４Ｖバッテリ２２の端子電圧よりも高いときに電流を流すが、DC/DCコンバータ３４の端子電圧が１４Ｖバッテリ２２の端子電圧よりも低いときには電流を流さない。第３接続ライン３８は、DC/DCコンバータ３４からダイオード３３までの接続ライン部３８ａと、ダイオード３３から１４Ｖバッテリ２２までの接続ライン部３８ｂと、により構成される。なお、このダイオード３３としては、１４Ｖバッテリ２２を充電できる程度の小電流ダイオードが用いられる。

前記DC/DCコンバータ３４は、第１接続ライン３６のうち、スタータスイッチ３１よりバッテリ側上流位置に設けられ、強電バッテリ２１の直流電圧をスタータモータ１の駆動電圧に変換する。このDC/DCコンバータ３４は、強電バッテリ２１を電源として横置きエンジン２を始動するスタータ始動要求時、又は、１４Ｖバッテリ２２への充電要求時、ハイブリッドコントロールモジュール８１からの変換作動指令により変換作動する。なお、DC/DCコンバータ３４は、接続ライン部３６ａと接続ライン部３６ｂとの接続位置に設けられる。

前記電装機器３５は、DC/DCコンバータ３４と１４Ｖバッテリ２２を接続する第３接続ライン３８のうち、ダイオード３３と１４Ｖバッテリ２２を接続する接続ライン部３８ｂからの分岐ライン３９に接続される。この電装機器３５としては、照明器やモータやソレノイド等の各種の１４Ｖ負荷をいう。

前記ハイブリッドコントロールモジュール８１は、スタータスイッチ３１とリレー３２とDC/DCコンバータ３４の作動制御を行うスタータ電源制御デバイスである。このハイブリッドコントロールモジュール８１は、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動要求があると、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令を出力する。また、１４Ｖバッテリ２２への充電要求があると、スタータスイッチ３１に対するオフ指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令を出力する。さらに、１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動要求があると、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオン指令と、DC/DCコンバータ３４に対する停止指令を出力する。なお、１４Ｖバッテリ２２を電源とする「スタータ始動モード」は、極低温時条件又は強電バッテリ２１のSOC低下条件の成立により選択される。

次に、作用を説明する。
実施例１のＦＦハイブリッド車両用電源装置における作用を、「比較例の課題」、「スタータ電源回路の特徴作用」、「強電バッテリを用いたスタータ始動作用」、「１４Ｖバッテリの充電作用」、「１４Ｖバッテリを用いたスタータ始動作用」に分けて説明する。

［比較例の課題］
図３は、比較例のスタータモータの電源装置を示し、強電バッテリを用いたスタータ始動機能と弱電バッテリの充電機能と弱電バッテリを用いたスタータ始動機能を満足する回路として設計したスタータ電源回路を比較例とする。

比較例の場合、図３に示すように、バッテリとして、強電バッテリ（Li-ionBATT）と弱電バッテリ（14V-BATT）を備え、スタータ電源回路は、スタータスイッチと、DC/DCコンバータと、第１リレー（RLY1）と、第２リレー（RLY2）と、を有するものとなる。このうち、第２リレー（RLY2）は、弱電バッテリの充電時、図３に示すように、DC/DCコンバータと弱電バッテリ（14V-BATT）を接続する側に切り替える。そして、強電バッテリ（Li-ionBATT）を用いたスタータ始動時、DC/DCコンバータとスタータモータを接続する側に切り替える。

この比較例のスタータ電源回路の場合、強電バッテリ（Li-ionBATT）を用いたスタータ始動時において、第２リレー（RLY2）に大電流（例えば、ピーク電流＝600A）が流れる。このため、第２リレー（RLY2）は、スタータモータを駆動する電力供給に必要な容量が必要になり、大きく高価になってしまうという問題がある。

［スタータ電源回路の特徴作用］
上記比較例のスタータ電源回路に対し、大電流用の第２リレー（RLY2）の追加を不要としたのが本発明のスタータ電源回路３０である。

すなわち、バッテリとして、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２を含む２個以上のバッテリを備えるものにおいて、スタータ電源回路３０は、スタータスイッチ３１と、リレー３２と、ダイオード３３と、を有する構成とした。

よって、強電バッテリ２１によるスタータ始動時は、スタータスイッチ３１をオンにし、リレー３２をオフにすると、強電バッテリ２１から第１接続ライン３６を介してスタータモータ１へモータ駆動電力が供給される。このとき、スタータモータ１の駆動による電圧降下で生じる電圧差によりダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して１４Ｖバッテリ２２に電流が流れない。
１４Ｖバッテリ２２の充電時には、スタータスイッチ３１をオフにし、リレー３２をオフにすると、強電バッテリ２１から、ダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して流れるバッテリ電力により１４Ｖバッテリ２２が充電される。
１４Ｖバッテリ２２によるスタータ始動時は、スタータスイッチ３１をオンにし、リレー３２をオンにすると、１４Ｖバッテリ２２から第２接続ライン３７を介してスタータモータ１へモータ駆動電力が供給される。

このように、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２の何れかで横置きエンジン２のスタータ始動ができる。このため、スタータモータ１で必要な電力のみ確保すればよく、バッテリ出力やスタータモータ出力の小型化が可能になるし、スタータモータ１に専用のサブバッテリが不要で、システムを簡素化できる。また、ダイオード３３として、１４Ｖバッテリ２２が充電できる程度の小電流ダイオードで良いし、比較例のような大電流用リレー（第２リレー）の追加も不要となるため、コストアップを抑制できる。

この結果、電源システムの小型化・簡素化・低コスト化を図りながら、スタータモータ１の電源供給用バッテリとして、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２のうち、任意のバッテリを優先して用いることができる。

［強電バッテリを用いたスタータ始動作用］
図４は、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動作用を示し、図５は、EV走行におけるモータ出力削減効果を示すモータ回転数/モータトルク特性図である。以下、図４及び図５に基づき、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動作用を説明する。

例えば、走行中に強電バッテリ２１を用いたスタータ始動要求があると、ハイブリッドコントロールモジュール８１からは、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令が出力される。

よって、強電バッテリ２１から、接続ライン部３６ａ→DC/DCコンバータ３４→接続ライン部３６ｂ→スタータスイッチ３１→接続ライン部３６ｃを介してスタータモータ１へモータ駆動電力が供給される。このときのスタータモータ１の駆動電力は2KW〜3KW程度であり、大電流が流れることで第１接続ライン３６の電圧が降下する。この電圧降下により、DC/DCコンバータ３４の端子電圧（例えば、5V〜12V）になるのに対し、１４Ｖバッテリ２２の端子電圧（14V程度）であることで、電圧差（バッテリ端子電圧＞コンバータ端子電圧）が生じる。このため、強電バッテリ２１でスタータモータ１にモータ駆動電力を供給するとき、ダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して１４Ｖバッテリ２２に電流が流れない。

したがって、走行中等において強電バッテリ２１を用いたスタータ始動要求があると、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動を行うことができる。加えて、強電バッテリ２１でスタータモータ１にモータ駆動電力を供給できるため、モータ/ジェネレータ４の出力トルクをエンジン始動用に確保する必要がなく、EV走行におけるモータ/ジェネレータ４の出力低下を抑え、モータ/ジェネレータ４の最大出力まで使ったEV走行を行うことができる。

すなわち、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動方式としては、第１クラッチ３を滑り締結しながらモータ/ジェネレータ４によりクランキングする「MG始動モード」により行うことが可能である。しかし、この「MG始動モード」とした場合、図５の矢印Ａに示すように、走行駆動に用いることが可能なモータ/ジェネレータ４のトルクが、エンジン始動トルク分だけダウンする。つまり、図５の矢印Ｂに示す分だけ、EV走行で使用できる出力が低下する。

［１４Ｖバッテリの充電作用］
図６は、強電バッテリ２１による１４Ｖバッテリ２２の充電作用を示す。以下、図６に基づき、１４Ｖバッテリ２２の充電作用を説明する。

例えば、走行中に１４Ｖバッテリ２２への充電要求があると、ハイブリッドコントロールモジュール８１からは、スタータスイッチ３１に対するオフ指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令が出力される。

よって、強電バッテリ２１から、接続ライン部３６ａ→DC/DCコンバータ３４→接続ライン部３６ｂ→接続ライン部３８ａ→ダイオード３３→接続ライン部３８ｂ→接続ライン部３７ａを介して流れるバッテリ電力により１４Ｖバッテリ２２が充電される。このときのDC/DCコンバータ３４の端子電圧を、１４Ｖバッテリ２２の端子電圧より高い電圧（例えば、15V程度）しておくと、１４Ｖバッテリ２２の端子電圧（14V程度）より高電圧となり、電圧差（バッテリ端子電圧＜コンバータ端子電圧）が生じる。このため、強電バッテリ２１により１４Ｖバッテリ２２を充電するとき、DC/DCコンバータ３４からダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して１４Ｖバッテリ２２に向かって電流が流れる。

したがって、走行中等において１４Ｖバッテリ２２への充電要求があると、１４Ｖバッテリ２２より充電容量が大きくて十分に余裕がある強電バッテリ２１を用い、１４Ｖバッテリ２２を充電することができる。

［１４Ｖバッテリを用いたスタータ始動作用］
図７は、１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動作用を示す。以下、図７に基づき、１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動作用を説明する。

１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動要求があると、ハイブリッドコントロールモジュール８１からは、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオン指令と、DC/DCコンバータ３４に対する停止指令が出力される。

よって、１４Ｖバッテリ２２から、接続ライン部３７ａ→リレー３２→接続ライン部３７ｂ→接続ライン部３６ｂ→スタータスイッチ３１→接続ライン部３６ｃを介してスタータモータ１へモータ駆動電力が供給される。このときのスタータモータ１の駆動電力は2KW〜3KW程度であり、大電流が流れることで第１接続ライン３６の電圧が降下する。このときのDC/DCコンバータ３４の端子電圧は、０Vであるため、１４Ｖバッテリ２２の端子電圧（14V）より低電圧となり、電圧差（バッテリ端子電圧＞コンバータ端子電圧）が生じる。このため、１４Ｖバッテリ２２を用いてスタータ始動するとき、DC/DCコンバータ３４からダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して１４Ｖバッテリ２２に向かって電流が流れことはない。

この電圧降下により、DC/DCコンバータ３４の端子電圧（例えば、5V〜12V）になるのに対し、１４Ｖバッテリ２２の端子電圧（14V程度）であることで、電圧差（バッテリ端子電圧＞コンバータ端子電圧）が生じる。このため、強電バッテリ２１でスタータモータ１にモータ駆動電力を供給するとき、ダイオード３３が設けられた第３接続ライン３８を介して１４Ｖバッテリ２２に電流が流れない。

したがって、走行中等において１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動要求があると、１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動を行うことができる。加えて、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動を行うエンジン始動制御をベースにすると、エンジン始動に伴う電装機器３５の瞬低を防止できる。しかし、バッテリ性能が大幅に低下する極低温時やバッテリSOCが低下したとき、エンジン始動に長時間を要したり、エンジン始動できなかったりすることがある。これに対し、極低温時条件、又は、強電バッテリ２１のSOC低下条件の成立により、１４Ｖバッテリ２２を用いたスタータ始動を選択すると、確実に横置きエンジン２を始動することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のＦＦハイブリッド車両用電源装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動系にスタータモータ１とエンジン（横置きエンジン２）を有し、
スタータモータ１のスタータ電源回路３０に、第１バッテリ（強電バッテリ２１）と第２バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を含む２個以上のバッテリを備える車両用電源装置（ＦＦハイブリッド車両用電源装置）において、
スタータ電源回路３０は、
第１バッテリ（強電バッテリ２１）とスタータモータ１を接続する第１接続ライン３６のモータ側下流位置に設けられ、第１バッテリ（強電バッテリ２１）とスタータモータ１を断接するスタータスイッチ３１と、
第２バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）とスタータスイッチ１を接続する第２接続ライン３７の途中位置に設けられ、第２バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）とスタータスイッチ３１を断接するリレー３２と、
第１バッテリ（強電バッテリ２１）と第２バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を接続する第３接続ライン３８の途中位置に設けられ、第１バッテリ（強電バッテリ２１）から第２バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）へと向かう方向にのみ電流を流すダイオード３３と、
を有する（図２）。
このため、電源システムの小型化・簡素化・低コスト化を図りながら、スタータモータ１の電源供給用バッテリとして任意のバッテリを優先して用いることができる。

(2) 車両は、駆動系にスタータモータ１とエンジン（横置きエンジン２）とモータ/ジェネレータ４を有するハイブリッド車両であり、
第１バッテリは、モータ/ジェネレータ４とスタータモータ１の電源として用いられる強電バッテリ２１であり、
第２バッテリは、スタータモータ１の電源として用いられ、強電バッテリ２１により充電される弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）であり、
スタータ電源回路３０は、
強電バッテリ２１とスタータモータ１を接続する第１接続ライン３６のモータ側下流位置に設けられ、強電バッテリ２１とスタータモータ１を断接するスタータスイッチ３１と、
第１接続ライン３６のうち、スタータスイッチ３１よりバッテリ側上流位置に設けられ、強電バッテリ２１の直流電圧をスタータモータ１の駆動電圧に変換するDC/DCコンバータ３４と、
弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）とスタータスイッチ３１を接続する第２接続ライン３７の途中位置に設けられ、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）とスタータスイッチ３１を断接するリレー３２と、
DC/DCコンバータ３４と弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を接続する第３接続ライン３８の途中位置に設けられ、DC/DCコンバータ３４から弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）へと向かう方向にのみ電流を流すダイオード３３と、
を有する（図２）。
このため、(1)の効果に加え、エンジン（横置きエンジン２）とモータ/ジェネレータ４を有するハイブリッド車両において、既存の強電バッテリ２１と弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を活用した電源システムを構築することができる。

(3) スタータスイッチ３１とリレー３２とDC/DCコンバータ３４の作動制御を行うスタータ電源制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）を設け、
スタータ電源制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動要求があると、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令を出力する（図４）。
このため、(2)の効果に加え、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動要求があると、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動を行うことができる。加えて、エンジン始動モードとして「MG始動モード」を選択する場合に対し、EV走行におけるモータ/ジェネレータ４の出力低下が抑えられ、モータ/ジェネレータ４の最大出力まで使ったEV走行を行うことができる。

(4) スタータ電源制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）への充電要求があると、スタータスイッチ３１に対するオフ指令と、リレー３２に対するオフ指令と、DC/DCコンバータ３４に対する変換作動指令を出力する（図６）。
このため、(3)の効果に加え、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）への充電要求があると、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）より充電容量が大きくて十分に余裕がある強電バッテリ２１を用い、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を充電することができる。

(5) スタータ電源制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を用いたスタータ始動要求があると、スタータスイッチ３１に対するオン指令と、リレー３２に対するオン指令と、DC/DCコンバータ３４に対する停止指令を出力する（図７）。
このため、(3)又は(4)の効果に加え、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を用いたスタータ始動要求があると、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を用いたスタータ始動を行うことができる。加えて、極低温時条件、又は、強電バッテリ２１のSOC低下条件の成立により、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を用いたスタータ始動を選択すると、確実に横置きエンジン２を始動することができる。

(6) スタータ電源回路３０は、DC/DCコンバータ３４と弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を接続する第３接続ライン３８のうち、ダイオード３３と弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）を接続する接続ライン部３８ｂからの分岐ライン３９に車載の電装機器３５を接続した（図２）。
このため、(2)〜(5)の効果に加え、強電バッテリ２１を用いたスタータ始動を行うエンジン始動制御を行うと、弱電バッテリ（１４Ｖバッテリ２２）が電装機器３５の専用電源となり、エンジン始動に伴う電装機器３５の瞬低を防止することができる。

以上、本発明の車両用電源装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、バッテリとして、強電バッテリ２１と１４Ｖバッテリ２２の２個のバッテリを備えた例を示した。しかし、バッテリとしては、例えば、同程度の容量を持つバッテリを３個以上の複数個備える例であっても良い。

実施例１では、本発明の車両用電源装置を、駆動系にスタータモータ１と横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４を有するＦＦハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の車両用電源装置は、駆動系にスタータモータとエンジンを有し、アイドルストップ制御を行うエンジン車に対しても適用することができる。この場合、エンジン再始動用バッテリとの切り替え構造を簡素にすることができる。

１ スタータモータ
２ 横置きエンジン（エンジン）
３ 第１クラッチ
４ モータ/ジェネレータ
５ 第２クラッチ
２１ 強電バッテリ（第１バッテリ）
２２ １４Ｖバッテリ（第２バッテリ、弱電バッテリ）
３０ スタータ電源回路
３１ スタータスイッチ
３２ リレー
３３ ダイオード
３４ DC/DCコンバータ
３５ 電装機器
３６ 第１接続ライン
３７ 第２接続ライン
３８ 第３接続ライン
３９ 分岐ライン
８１ ハイブリッドコントロールモジュール（スタータ電源制御手段）

Claims (6)

1. 駆動系にスタータモータとエンジンを有し、
   前記スタータモータのスタータ電源回路に、第１バッテリと第２バッテリを含む２個以上のバッテリを備える車両用電源装置において、
   前記スタータ電源回路は、
   前記第１バッテリと前記スタータモータを接続する第１接続ラインのモータ側下流位置に設けられ、前記第１バッテリと前記スタータモータを断接するスタータスイッチと、
   前記第２バッテリと前記スタータスイッチを接続する第２接続ラインの途中位置に設けられ、前記第２バッテリと前記スタータスイッチを断接するリレーと、
   前記第１バッテリと前記第２バッテリを接続する第３接続ラインの途中位置に設けられ、前記第１バッテリから前記第２バッテリへと向かう方向にのみ電流を流すダイオードと、
   を有することを特徴とする車両用電源装置。
2. 請求項１に記載された車両用電源装置において、
   前記車両は、駆動系にスタータモータとエンジンとモータ/ジェネレータを有するハイブリッド車両であり、
   前記第１バッテリは、前記モータ/ジェネレータと前記スタータモータの電源として用いられる強電バッテリであり、
   前記第２バッテリは、前記スタータモータの電源として用いられ、前記強電バッテリにより充電される弱電バッテリであり、
   前記スタータ電源回路は、
   前記強電バッテリと前記スタータモータを接続する第１接続ラインのモータ側下流位置に設けられ、前記強電バッテリと前記スタータモータを断接するスタータスイッチと、
   前記第１接続ラインのうち、前記スタータスイッチよりバッテリ側上流位置に設けられ、前記強電バッテリの直流電圧を前記スタータモータの駆動電圧に変換するDC/DCコンバータと、
   前記弱電バッテリと前記スタータスイッチを接続する第２接続ラインの途中位置に設けられ、前記弱電バッテリと前記スタータスイッチを断接するリレーと、
   前記DC/DCコンバータと前記弱電バッテリを接続する第３接続ラインの途中位置に設けられ、前記DC/DCコンバータから前記弱電バッテリへと向かう方向にのみ電流を流すダイオードと、
   を有することを特徴とする車両用電源装置。
3. 請求項２に記載された車両用電源装置において、
   前記スタータスイッチと前記リレーと前記DC/DCコンバータの作動制御を行うスタータ電源制御手段を設け、
   前記スタータ電源制御手段は、前記強電バッテリを用いたスタータ始動要求があると、前記スタータスイッチに対するオン指令と、前記リレーに対するオフ指令と、前記DC/DCコンバータに対する変換作動指令を出力する
   ことを特徴とする車両用電源装置。
4. 請求項３に記載された車両用電源装置において、
   前記スタータ電源制御手段は、前記弱電バッテリへの充電要求があると、前記スタータスイッチに対するオフ指令と、前記リレーに対するオフ指令と、前記DC/DCコンバータに対する変換作動指令を出力する
   ことを特徴とする車両用電源装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載された車両用電源装置において、
   前記スタータ電源制御手段は、前記弱電バッテリを用いたスタータ始動要求があると、前記スタータスイッチに対するオン指令と、前記リレーに対するオン指令と、前記DC/DCコンバータに対する停止指令を出力する
   ことを特徴とする車両用電源装置。
6. 請求項２から請求項５での何れか一項に記載された車両用電源装置において、
   前記スタータ電源回路は、前記DC/DCコンバータと前記弱電バッテリを接続する第３接続ラインのうち、前記ダイオードと前記弱電バッテリを接続する接続ライン部からの分岐ラインに車載の電装機器を接続した
   ことを特徴とする車両用電源装置。