JP2006333552A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】 商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力する際に不要な消費電力を抑制することができる車両の電源システムを提供する。
【解決手段】 ＨＶ−ＥＣＵ６０は、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への出力を要求するＨレベルの信号ＡＣを受けると、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを動力出力装置１０へ出力して動力出力装置１０に商用交流電圧Ｖａｃの発生を指示するとともに、ＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成してそれぞれ補機４０，５０へ出力する。補機４０，５０は、それぞれＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を受けると、消費電力を抑制した待機状態となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電源システムに関し、特に、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力可能な車両の電源システムに関する。

近年、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、燃料電池車などの車両が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータを動力源とする自動車である。電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。また、燃料電池車は、燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

そして、これらの車両を電源設備として利用する提案がなされている。たとえば、非常・災害時の非常用電源や、キャンプ地など周囲に商用電源設備がないときの商用電源として、これらの車両を利用しようというものである。このような利用方法は、車両の商品価値を高めることができる。

特開２００２−１３５９０６号公報（特許文献１）は、自動車の停車時に家庭用電力を供給可能なハイブリッド自動車を開示する。このハイブリッド自動車は、エンジンにより駆動される発電機と、エンジンと協働して車輪を駆動させる電動モータと、発電機に対応して設けられる発電機用三相インバータと、電動モータに対応して設けられるモータ駆動用三相インバータと、発電機用三相インバータまたは主電源バッテリから電力が供給され、モータ駆動用三相インバータおよび補機（自動車用空気調和装置やエンジン補機部品など）へ電力を供給する電源ラインとを備える。

このハイブリッド自動車においては、モータ駆動用三相インバータは、三相インバータとして機能して電動モータへ三相電力を供給可能することができ、または、単相インバータとして機能して電源コンセントへ家庭用電力を供給することができる（特許文献１参照）。
特開２００２−１３５９０６号公報 特開平１０−１０８３７９号公報 特開平７−４６７０１号公報 特開平１１−１７８２３４号公報

しかしながら、特開２００２−１３５９０６号公報に開示されるハイブリッド自動車では、家庭用電力を供給しているときも電源ラインから補機へ電力が供給されるので、補機において無駄に電力が消費されるおそれがある。すなわち、家庭用電力の供給は自動車の停車時に行なわれるため、家庭用電力の供給時に利用者が車両に乗車していることはほとんどない。したがって、家庭用電力の供給時における補機の駆動は不要であり、家庭用電力供給時の補機駆動は、車両の燃費悪化を招く。

そこで、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、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力する際に不要な消費電力を抑制することができる車両の電源システムを提供することである。

この発明によれば、電源システムは、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力可能な車両の電源システムであって、商用交流電圧を発生する交流電圧発生手段と、起動手段とを備える。起動手段は、車両のシステム停止時に商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されると、車両を起動する。電源システムは、さらに、起動手段によって車両が起動された後、商用交流電圧の発生を指示する第１の信号（ＡＣ出力許可信号）を交流電圧発生手段へ出力する制御手段と、車両に搭載される補機と、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機の動作を禁止する補機制御手段とを備える。

この発明による電源システムにおいては、車両のシステム停止時に商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されると、起動手段によって車両が自動的に起動される。そして、起動手段によって車両が起動されると、制御手段からの第１の信号に応じて交流電圧発生手段が商用交流電圧を発生する。ここで、起動手段によって車両が起動されると補機も起動されるところ、交流電圧発生手段によって発生した商用交流電圧を車両外部の負荷装置において利用しているときは、車両に搭載された補機の駆動は不要である。そこで、この電源システムにおいては、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機制御手段が補機の動作を禁止するので、補機により不必要に電力が消費されることはない。

したがって、この発明による電源システムによれば、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力する際の消費電力を抑制することができる。

好ましくは、補機制御手段は、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機の動作の禁止を指示する第２の信号（ＡＣ出力中信号）を補機へ出力する。補機は、第２の信号を受けると所定の待機状態となり、当該補機の起動を要求する操作が当該補機に対して行なわれると起動する。

この電源システムにおいては、補機は、補機の動作の禁止を指示する第２の信号を補機制御手段から受けると所定の待機状態となる。ここで、所定の待機状態は、各補機ごとに異なるが、たとえば、補機内の情報保持に必要なデバイス（メモリなど）の電源のみが活かされ、その他のデバイスの電源がオフされた状態などであって、補機の消費電力が抑えられた状態である。そして、補機の起動を要求する操作が利用者によって行なわれると、待機状態となっている補機は、全ての電源がオフされる停止状態からよりも短時間で起動する。したがって、この電源システムによれば、利便性に優れたシステムが実現される。

好ましくは、電源システムは、補機に供給される電力を遮断可能な遮断手段をさらに備える。補機制御手段は、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機に供給される電力の遮断を指示する第３の信号（ＡＣ出力中信号）を遮断手段へ出力する。遮断手段は、第３の信号を受けると、補機に供給される電力を遮断する。

この電源システムにおいては、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機への電力供給が遮断手段によって遮断されるので、補機では待機電力すら消費されず、補機による電力消費はない。したがって、この電源システムによれば、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力する際の消費電力をさらに効果的に抑制することができる。

好ましくは、電源システムは、車両を利用する利用者の車両への乗車を検知する乗車検知手段をさらに備える。補機制御手段は、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているときに乗車検知手段によって乗車が検知されると、補機の動作の禁止を解除する。補機は、補機制御手段による動作禁止の解除に応じて起動する。

この電源システムにおいては、利用者が乗車すると、補機の動作の禁止が解除され、その解除に応じて補機が自動的に起動する。したがって、この電源システムによれば、車両の利便性が向上する。

好ましくは、交流電圧発生手段は、内燃機関と、内燃機関の出力を用いて発電する発電手段と、発電装置によって発電された電力を用いて商用交流電圧を生成する電圧生成手段とを含む。補機は、発電手段によって発電された電力を用いて駆動される。

この電源システムにおいては、補機は、内燃機関の出力を用いて発電する発電手段により発電された電力を用いて駆動される。そして、商用交流電圧の負荷装置への出力が要求されているとき、補機制御手段が補機の動作を禁止するので、内燃機関の燃料が不必要に消費されることはない。したがって、この電源システムによれば、燃費の悪化を防止することができる。

この発明によれば、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力する際に不要な消費電力を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムの全体ブロック図である。図１を参照して、この電源システム１００は、主バッテリＢ１と、システムメインリレーＳＭＲと、動力出力装置１０と、コネクタ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、補機バッテリＢ２と、補機４０，５０と、ＨＶ−ＥＣＵ６０と、コンデンサＣ１と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬ１，ＳＬ２と、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とを備える。

この電源システム１００は、ハイブリッド自動車に搭載される。そして、動力出力装置１０は、このハイブリッド自動車の駆動力を発生する。また、動力出力装置１０は、後述する方法により商用交流電圧Ｖａｃを発生し、コネクタ７０によってコネクタ２０に接続される車外負荷８０にその発生した商用交流電圧Ｖａｃを供給する。

主バッテリＢ１は、システムメインリレーＳＭＲを介して電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１に接続される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ１との間に接続される。動力出力装置１０は、電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１に接続される。コネクタ２０は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して動力出力装置１０と接続される。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ１と電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ２との間に接続される。補機バッテリＢ２は、電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ２に接続される。補機４０，５０は、電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ２に並列に接続される。

主バッテリＢ１は、直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。主バッテリＢ１は、直流電圧を発生し、システムメインリレーＳＭＲを介して電源ラインＰＬ１へ出力する。また、主バッテリＢ１は、後述するように発電可能な動力出力装置１０によって充電される。

システムメインリレーＳＭＲは、ＨＶ−ＥＣＵ６０からの信号ＳＥに応じてオン／オフされる。具体的には、システムメインリレーＳＭＲは、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによってオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによってオフされる。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ１との間の電圧変動を平滑化する。

動力出力装置１０は、主バッテリＢ１からの直流電圧を電源ラインＰＬ１を介して受け、その直流電圧を用いて車両の駆動力を発生する。また、動力出力装置１０は、エンジン（図示せず）の出力を用いて発電し、または、車両の回生制動時に回生電力を発生し、その発生した電力を電源ラインＰＬ１へ出力する。

さらに、動力出力装置１０は、ＨＶ−ＥＣＵ６０からＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを受けると商用交流電圧Ｖａｃを発生し、その発生した商用交流電圧ＶａｃをＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してコネクタ２０へ出力する。コネクタ２０は、車外負荷８０のコネクタ７０が接続されているとき、Ｈレベルの信号ＣＴをＨＶ−ＥＣＵ６０へ出力する。そして、コネクタ２０にコネクタ７０が接続されているとき、動力出力装置１０から出力される商用交流電圧Ｖａｃは、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２およびコネクタ２０，７０を介して車外負荷８０へ供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ６０からＨレベルの信号ＤＥを受けると起動し、電源ラインＰＬ１からの直流電圧を補機電圧レベルに降圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。補機バッテリＢ２は、補機４０，５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０およびＨＶ−ＥＣＵ６０へその動作電源を供給する。この補機バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの直流電圧を受けて充電される。

補機４０，５０は、たとえば、ナビゲーション装置やエアコン装置、パワーステアリング装置、オーディオ機器、デフロスタ（霜取り装置）、車内照明などからなる。なお、この図１では、２台の補機４０，５０が電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ２に接続されているが、補機の台数は、１台であっても、３台以上であってもよい。補機４０（または５０）は、ＨＶ−ＥＣＵ６０からＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１（またはＡＣ２）を受けると待機状態となる。そして、補機４０（または５０）は、待機状態時にその起動スイッチが操作されると起動する。

なお、待機状態は、補機の種類によって異なるが、たとえばメモリを有する補機（ナビゲーション装置など）であれば、メモリの電源のみが活かされ、その他のデバイス（表示装置など）の電源がオフされた状態であって、補機４０（または５０）の消費電力が抑えられた状態である。なお、待機状態のない補機（車内照明など）においては、待機状態は、停止状態と同じである。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、コネクタ２０からＨレベルの信号ＣＴを受けているときに商用交流電圧Ｖａｃの出力を要求するＨレベルの信号ＡＣをＡＣ出力スイッチ（図示せず）から受けると、この電源システム１００が搭載されるハイブリッド自動車を起動する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、信号ＣＴがＨレベルのときにＡＣ出力スイッチが操作されると、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン（ＯＮ）位置に回動されたものとする。

なお、実際のイグニッションスイッチは、イグニッションキーを抜き差しするオフ（ＯＦＦ）位置、オーディオ機器などのアクセサリ電装機器を通電させるアクセサリ（ＡＣＣ）位置、ハイブリッドシステム全体に通電を行なうオン（ＯＮ）位置、およびエンジンの始動を行なうエンジンスタート（ＳＴ）位置を有している。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、Ｈレベルの信号ＳＥ，ＤＥを生成し、その生成した信号ＳＥ，ＤＥをそれぞれシステムメインリレーＳＭＲおよびＤＣ／ＤＣコンバータ３０へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮおよびＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成し、その生成したＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮおよびＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２をそれぞれ動力出力装置１０および補機４０，５０へ出力する。

図２は、図１に示したＨＶ−ＥＣＵ６０の動作を説明するためのフローチャートである。図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、コネクタ２０からの信号ＣＴに基づいて、車外負荷８０のコネクタ７０がコネクタ２０に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、コネクタ２０にコネクタ７０が接続されていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、コネクタ２０にコネクタ７０が接続されていると判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＡＣ出力スイッチからの信号ＡＣに基づいて、商用交流電圧Ｖａｃの出力が要求されているか否かを判定する（ステップＳ２０）。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、商用交流電圧Ｖａｃの出力が要求されていないと判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、商用交流電圧Ｖａｃの出力が要求されていると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、イグニッションスイッチを強制的にオンにする（ステップＳ３０）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムメインリレーＳＭＲへ出力し、システムメインリレーＳＭＲをオンするとともに、Ｈレベルの信号ＤＥを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ３０へ出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を起動する（ステップＳ４０）。これにより、ハイブリッド自動車が起動する。

ハイブリッド自動車が起動されると、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを生成して動力出力装置１０へ出力する（ステップＳ５０）。そうすると、動力出力装置１０は、主バッテリＢ１からの直流電圧を用いて後述する方法により商用交流電圧Ｖａｃを発生し、その発生した商用交流電圧ＶａｃをＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２およびコネクタ２０，７０を介して車外負荷８０へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを動力出力装置１０へ出力すると、さらにＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成してそれぞれ補機４０，５０へ出力する（ステップＳ６０）。その後、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、一連の処理を終了する。

図３は、図１に示した補機４０，５０の起動動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、補機４０の起動動作について代表的に説明するが、補機５０の起動動作も補機４０の起動動作と同様である。図３を参照して、補機４０は、ＨＶ−ＥＣＵ６０から受けるＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。補機４０は、ＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルであると判定すると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、待機状態となる（ステップＳ１２０）。一方、補機４０は、ＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルでないと判定すると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ステップＳ１３０へ処理を移行する。

ステップＳ１１０においてＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルでないと判定され、または、ステップＳ１２０において待機状態になると、補機４０は、その補機４０の起動スイッチが利用者によってオンされたか否かを判定する（ステップＳ１３０）。補機４０は、起動スイッチがオンされたと判定すると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、すべてのデバイスの電源をオンして起動する（ステップＳ１４０）。一方、補機４０は、起動スイッチがオンされていないと判定すると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

このように、この電源システム１００においては、車外負荷８０のコネクタ７０がコネクタ２０に接続されているときにＡＣ出力スイッチが利用者により操作されると、イグニッションスイッチが強制的にオンされて車両が自動的に起動する。ここで、ＡＣ出力スイッチの操作によらない通常の車両起動であれば、車両の起動に伴なって補機４０，５０も起動されるところ、商用交流電圧Ｖａｃの出力要求に応じて車両が起動されたときは、補機４０，５０は起動せずに待機状態となる。

すなわち、発生した商用交流電圧Ｖａｃを車外負荷８０において利用しているときは、利用者は車両に乗車していないと考えられ、補機４０，５０は乗車時に利用されるものであるから、この電源システム１００においては、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への供給時、補機を低消費電力の待機状態にする。これにより、補機４０，５０による不要な消費電力を抑制することができる。

図４は、図１に示した動力出力装置１０の全体ブロック図である。図４を参照して、動力出力装置１０は、昇圧コンバータ１１０と、インバータ１２０，１３０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、リレー回路１４０と、ＭＧ−ＥＣＵ１５０と、エンジンＥＮＧと、駆動輪１６０と、コンデンサＣ２と、電源ラインＰＬ３とを備える。

昇圧コンバータ１１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ３と接地ラインＳＬ１との間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬは、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点と電源ラインＰＬ１との間に接続される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ３と接地ラインＳＬ１との間に接続される。インバータ１２０は、Ｕ相アーム１２２、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２６を含む。Ｕ相アーム１２２、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２６は、電源ラインＰＬ３と接地ラインＳＬ１との間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム１２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム１２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。ダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６に逆並列に接続される。Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ１３０は、Ｕ相アーム１３２、Ｖ相アーム１３４およびＷ相アーム１３６を含む。インバータ１３０も、インバータ１２０と同様の構成からなる。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

リレー回路１４０は、モータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１とＡＣ出力ラインＡＣＬ１との間およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２とＡＣ出力ラインＡＣＬ２との間に接続される。そして、エンジンＥＮＧは、連結部材を介してモータジェネレータＭＧ１と連結され、駆動輪１６０は、駆動軸を介してモータジェネレータＭＧ２と連結される。

昇圧コンバータ１１０は、ＭＧ−ＥＣＵ１５０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ１から受ける直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ３に供給する。また、昇圧コンバータ１１０は、ＭＧ−ＥＣＵ１５０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ３の電圧を降圧して電源ラインＰＬ１へ出力する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ３と接地ラインＳＬ１との間の電圧変動を平滑化する。

インバータ１２０は、ＭＧ−ＥＣＵ１５０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ３から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ１２０は、エンジンＥＮＧからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ３へ出力する。

インバータ１３０は、ＭＧ−ＥＣＵ１５０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ３から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ１３０は、車両の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ３へ出力する。

ここで、ＨＶ−ＥＣＵ６０（図示せず）からＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮをＭＧ−ＥＣＵ１５０が受けているとき、インバータ１２０，１３０は、それぞれＭＧ−ＥＣＵ１５０からの信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるように中性点Ｎ１，Ｎ２の電位をそれぞれ制御する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動発電機であり、たとえば３相交流同期電動発電機からなる。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧからの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンＥＮＧの始動を行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ１３０へ出力する。

リレー回路１４０は、ＭＧ−ＥＣＵ１５０からの制御信号ＣＮＴＬに応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２とＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２との接続／切離しを行なう。

ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値およびモータ回転数、主バッテリＢ１の電圧ならびに電源ラインＰＬ３の電圧に基づいて、昇圧コンバータ１１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１１０へ出力する。なお、モータ回転数ならびに主バッテリＢ１および電源ラインＰＬ３の電圧は、図示されない各センサによって検出される。

また、ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、電源ラインＰＬ３の電圧ならびにモータジェネレータＭＧ１の各相電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１２０へ出力する。さらに、ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、電源ラインＰＬ３の電圧ならびにモータジェネレータＭＧ２の各相電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ１３０へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流は、図示されない電流センサによって検出される。

また、さらに、ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、ＨＶ−ＥＣＵ６０からＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを受けると、商用交流電圧ＶａｃがモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生するように、後述の方法により信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、Ｈレベルの制御信号ＣＮＴＬを生成してリレー回路１４０へ出力する。

図５は、図４に示したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃが発生しているときのインバータ１２０，１３０のデューティーの総和および商用交流電圧Ｖａｃの波形図である。図５を参照して、曲線ｋ１は、インバータ１２０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示し、曲線ｋ２は、インバータ１３０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示す。ここで、デューティーの総和とは、各インバータにおける上アームのオンデューティーから下アームのオンデューティーを減算したものである。したがって、デューティーの総和が正のときは、対応するモータジェネレータの中性点電位がインバータ入力電圧（電源ラインＰＬ３の電圧）の中間電位よりも高くなることを示し、デューティーの総和が負のときは、中性点電位がインバータ入力電圧の中間電位よりも低くなることを示す。

ＭＧ−ＥＣＵ１５０は、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるとき、インバータ１２０のデューティーの総和を商用電源周波数で変動する曲線ｋ１に従って変化させ、インバータ１３０のデューティーの総和を商用電源周波数で変動する曲線ｋ２に従って変化させる。ここで、曲線ｋ２は、曲線ｋ１の位相を反転した曲線である。すなわち、インバータ１３０のデューティーの総和は、インバータ１２０のデューティーの総和が変化する位相を反転した位相で周期的に変えられる。

そうすると、時刻ｔ０〜ｔ１においては、中性点Ｎ１の電位は、インバータ入力電圧の中間電位よりも高くなり、中性点Ｎ２の電位は、その中間電位よりも低くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に正側の交流電圧が発生する。そして、インバータ１２０の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点Ｎ１からＡＣラインＡＣＬ１、車外負荷８０およびＡＣラインＡＣＬ２を介して中性点Ｎ２へ流れ、中性点Ｎ２からインバータ１３０の下アームへ流れる。

時刻ｔ１〜ｔ２においては、中性点Ｎ１の電位は、インバータ入力電圧の中間電位よりも低くなり、中性点Ｎ２の電位は、その中間電位よりも高くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に負側の交流電圧が発生する。そして、インバータ１３０の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点Ｎ２からＡＣラインＡＣＬ２、車外負荷８０およびＡＣラインＡＣＬ１を介して中性点Ｎ１へ流れ、中性点Ｎ１からインバータ１２０の下アームへ流れる。

このようにして、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用電源周波数を有する交流電圧が発生する。そして、曲線ｋ１，ｋ２の振幅を制御することにより、商用電源周波数を有する商用交流電圧Ｖａｃを中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生させることができる。

なお、この動力出力装置１０では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動しつつ中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生することができる。そこで、エンジンＥＮＧと連結されたモータジェネレータＭＧ１を回生駆動（発電）し、駆動輪１６０と連結されたモータジェネレータＭＧ２を反力制御（力行駆動）しつつ、商用交流電圧Ｖａｃを発生して車外負荷８０に供給することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への出力が要求されているとき、補機４０，５０が待機状態となるので、補機４０，５０により不必要に電力が消費されることはない。したがって、商用交流電圧Ｖａｃを発生して車外負荷８０へ出力する際の消費電力を抑制することができる。

また、補機４０，５０に供給される電力は、もとはエンジンＥＮＧの出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電された電力であるので（この発電電力が主バッテリＢ１や補機バッテリＢ２に充電される。）、この実施の形態１によれば、商用交流電圧Ｖａｃを発生して車外負荷８０へ出力する際の燃費が向上する。

さらに、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への出力が要求されているとき、補機４０，５０は、停止状態ではなく待機状態となっているので、利用者により補機４０，５０が起動されると、補機４０，５０は、停止状態からよりも短時間で起動する。したがって、この電源システム１００は、利便性に優れる。

また、さらに、商用交流電圧Ｖａｃの生成については、ハイブリッド自動車に搭載されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させて取出すので、商用交流電圧Ｖａｃを発生するための専用のインバータを必要としない。したがって、電源システム１００およびそれを搭載するハイブリッド自動車の低コスト化を図ることができる。

［実施の形態２］
図６は、この発明の実施の形態２による電源システムの全体ブロック図である。図６を参照して、この電源システム１００Ａは、図１に示した実施の形態１による電源システム１００の構成において、乗車検知手段６５をさらに備え、ＨＶ−ＥＣＵ６０および補機４０，５０に代えてそれぞれＨＶ−ＥＣＵ６０Ａおよび補機４０Ａ，５０Ａを備える。

乗車検知手段６５は、この電源システム１００Ａが搭載されるハイブリッド自動車への利用者の乗車を検知すると、Ｈレベルの乗車検出信号ＲＤを生成し、その生成した乗車検出信号ＲＤをＨＶ−ＥＣＵ６０Ａへ出力する。乗車検知手段６５としては、シートへの着座を荷重などにより検知する着座（荷重）センサや、ＣＣＤカメラを用いた光学センサなど、様々なセンサを用いることができる。

ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａは、乗車検知手段６５からＨレベルの乗車検出信号ＲＤを受けると、ＬレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成し、その生成したＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２をそれぞれ補機４０Ａ，５０Ａへ出力する。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａは、商用交流電圧Ｖａｃの出力要求に応じて、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＡＣＥＮを動力出力装置１０へ出力するとともにＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２をそれぞれ補機４０Ａ，５０Ａへ出力しているとき、乗車検知手段６５からＨレベルの乗車検出信号ＲＤを受けると、補機４０Ａ，５０Ａへ出力していたＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２をＬレベルにする。

補機４０Ａ，５０Ａは、待機状態のときにＨＶ−ＥＣＵ６０ＡからＬレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２をそれぞれ受けると、それに応じて自動的に起動する。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａおよび補機４０Ａ，５０Ａのその他の機能は、それぞれ実施の形態１におけるＨＶ−ＥＣＵ６０および補機４０，５０と同じである。

図７は、図６に示した補機４０Ａ，５０Ａの起動動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、補機４０Ａについて代表的に説明するが、補機５０Ａの起動動作も補機４０Ａの起動動作と同様である。図７を参照して、この実施の形態２における補機４０Ａは、図３に示した実施の形態１における補機４０の処理において、ステップＳ１１０の処理に代えてステップＳ１１５を含み、ステップＳ１１７をさらに含む。

すなわち、一連の処理が開始されると、補機４０Ａは、ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａから受けるＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルであるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。補機４０Ａは、ＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルであると判定すると（ステップＳ１１５においてＹＥＳ）、ステップＳ１２０へ処理を移行して待機状態となる。

補機４０Ａは、ＡＣ出力中信号ＡＣ１がＨレベルでないと判定すると（ステップＳ１１５においてＮＯ）、現在の状態が待機状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。補機４０Ａは、現在の状態が待機状態であると判定すると（ステップＳ１１７においてＹＥＳ）、ステップＳ１４０へ処理を移行して起動する。すなわち、待機状態中にＡＣ出力中信号ＡＣ１がＬレベルになると、補機４０Ａは、それに応じて自動的に起動する。

一方、ステップＳ１１７において、現在の状態が待機状態でないと判定されると（ステップＳ１１７においてＮＯ）、補機４０Ａは、一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態２によれば、乗車検知手段６５により利用者の乗車が検知されると、補機４０Ａ，５０Ａが待機状態であれば、補機４０Ａ，５０Ａが自動的に起動する。したがって、実施の形態１よりもさらに利便性に優れる。

［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３による電源システムの全体ブロック図である。図８を参照して、この電源システム１００Ｂは、図６に示した実施の形態２による電源システム１００Ａの構成において、リレーＲＹ１，ＲＹ２をさらに備え、補機４０Ａ，５０Ａに代えて補機４０Ｂ，５０Ｂを備える。

リレーＲＹ１，ＲＹ２は、常閉リレーであり、電源ラインＰＬ２と補機４０Ｂ，５０Ｂとの間にそれぞれ接続される。リレーＲＹ１，ＲＹ２は、それぞれＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２によってオフされ、それぞれＬレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２によってオンされる。

補機４０Ｂ（または５０Ｂ）は、ＨＶ−ＥＣＵ６０ＡからＡＣ出力中信号ＡＣ１（またはＡＣ２）を受けない点において、実施の形態１における補機４０（または５０）と異なる。そして、補機４０Ｂ（または５０Ｂ）は、リレーＲＹ１（またはＲＹ２）がオンしているときは動作状態となり、リレーＲＹ１（またはＲＹ２）がオフしているときは停止状態となる。

この電源システム１００Ｂにおいては、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への出力が要求されると、ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａは、ＨレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成してそれぞれリレーＲＹ１，ＲＹ２へ出力する。そうすると、リレーＲＹ１，ＲＹ２がオフされ、電源ラインＰＬ２から補機４０Ｂ，５０Ｂへの電力供給は、リレーＲＹ１，ＲＹ２によって遮断される。これにより、補機４０Ｂ，５０Ｂは、停止状態となる。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ６０Ａは、乗車検知手段６５からＨレベルの乗車検出信号ＲＤを受けると、ＬレベルのＡＣ出力中信号ＡＣ１，ＡＣ２を生成してそれぞれリレーＲＹ１，ＲＹ２へ出力する。そうすると、リレーＲＹ１，ＲＹ２がオンされ、電源ラインＰＬ２から補機４０Ｂ，５０Ｂへ電力が供給されて補機４０Ｂ，５０Ｂが動作状態となる。

なお、補機４０Ｂ，５０Ｂは、電源ラインＰＬ２から電力が供給されると待機状態に移行し、その後利用者によって起動スイッチが操作されると動作状態に移行してもよい。

以上のように、この実施の形態３によれば、商用交流電圧Ｖａｃの車外負荷８０への出力が要求されているとき、補機４０Ｂ，５０Ｂへの電力供給がリレーＲＹ１，ＲＹ２によって遮断されるので、補機４０Ｂ，５０Ｂでは待機電力すら消費されず、補機４０Ｂ，５０Ｂによる電力消費はない。したがって、商用交流電圧Ｖａｃを発生して車外負荷８０へ出力する際の消費電力をさらに効果的に抑制することができる。

なお、上記の各実施の形態１〜３においては、ハイブリッド自動車に搭載される２台のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるものとしたが、この発明は、商用交流電圧Ｖａｃを発生するための専用のインバータを備えた電源システムにも適用可能である。

また、上記においては、主バッテリＢ１は、二次電池としたが、二次電池に代えて燃料電池であってもよい。そして、上記においては、この発明に係る電源システムがハイブリッド自動車に搭載される場合について説明したが、この発明は、電気自動車や燃料電池に搭載される電源システムにも適用可能である。

また、上記においては、動力出力装置１０は、昇圧コンバータ１１０を備えるものとしたが、昇圧コンバータ１１０を備えないシステムにおいても、この発明は適用可能である。

なお、上記において、動力出力装置１０は、この発明における「交流電圧発生手段」に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ６０，６０Ａにより実行されるステップＳ３０の処理は、この発明における「起動手段」により実行される処理に対応する。また、ＨＶ−ＥＣＵ６０，６０Ａにより実行されるステップＳ５０の処理は、この発明における「制御手段」により実行される処理に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ６０，６０Ａにより実行されるステップＳ６０の処理は、この発明における「補機制御手段」により実行される処理に対応する。さらに、リレーＲＹ１，ＲＹ２は、この発明における「遮断手段」に対応し、エンジンＥＮＧは、この発明における「内燃機関」に対応する。また、さらに、モータジェネレータＭＧ１およびインバータ１２０は、この発明における「発電手段」を形成し、インバータ１２０，１３０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびＭＧ−ＥＣＵ１５０は、この発明における「電圧生成手段」を形成する。

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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

この発明の実施の形態１による電源システムの全体ブロック図である。 図１に示すＨＶ−ＥＣＵの動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す補機の起動動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す動力出力装置の全体ブロック図である。 図４に示すモータジェネレータの中性点間に商用交流電圧が発生しているときのインバータのデューティーの総和および商用交流電圧の波形図である。 この発明の実施の形態２による電源システムの全体ブロック図である。 図６に示す補機の起動動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態３による電源システムの全体ブロック図である。

符号の説明

１０ 動力出力装置、２０，７０ コネクタ、３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０，５０，４０Ａ，５０Ａ，４０Ｂ，５０Ｂ 補機、６０，６０Ａ ＨＶ−ＥＣＵ、６５ 乗車検知手段、８０ 車外負荷、１００，１００Ａ，１００Ｂ 電源システム、１１０ 昇圧コンバータ、１２０，１３０ インバータ、１２２，１３２ Ｕ相アーム、１２４，１３４ Ｖ相アーム、１２６，１３６ Ｗ相アーム、１４０ リレー回路、１５０ ＭＧ−ＥＣＵ、１６０ 駆動輪、Ｂ１ 主バッテリ、ＳＭＲ システムメインリレー、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＰＬ１〜ＰＬ３ 電源ライン、ＳＬ１，ＳＬ２ 接地ライン、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣ出力ライン、Ｂ２ 補機バッテリ、Ｌ リアクトル、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＥＮＧ エンジン、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー。

Claims (5)

1. 商用交流電圧を発生して車両外部の負荷装置へ出力可能な車両の電源システムであって、
   前記商用交流電圧を発生する交流電圧発生手段と、
   前記車両のシステム停止時に前記商用交流電圧の前記負荷装置への出力が要求されると、前記車両を起動する起動手段と、
   前記起動手段によって前記車両が起動された後、前記商用交流電圧の発生を指示する第１の信号を前記交流電圧発生手段へ出力する制御手段と、
   前記車両に搭載される補機と、
   前記商用交流電圧の前記負荷装置への出力が要求されているとき、前記補機の動作を禁止する補機制御手段とを備える電源システム。
2. 前記補機制御手段は、前記商用交流電圧の前記負荷装置への出力が要求されているとき、前記補機の動作の禁止を指示する第２の信号を前記補機へ出力し、
   前記補機は、前記第２の信号を受けると所定の待機状態となり、当該補機の起動を要求する操作が当該補機に対して行なわれると起動する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記補機に供給される電力を遮断可能な遮断手段をさらに備え、
   前記補機制御手段は、前記商用交流電圧の前記負荷装置への出力が要求されているとき、前記補機に供給される電力の遮断を指示する第３の信号を前記遮断手段へ出力し、
   前記遮断手段は、前記第３の信号を受けると、前記補機に供給される電力を遮断する、請求項１に記載の電源システム。
4. 前記車両を利用する利用者の前記車両への乗車を検知する乗車検知手段をさらに備え、
   前記補機制御手段は、前記商用交流電圧の前記負荷装置への出力が要求されているときに前記乗車検知手段によって乗車が検知されると、前記補機の動作の禁止を解除し、
   前記補機は、前記補機制御手段による動作禁止の解除に応じて起動する、請求項１に記載の電源システム。
5. 前記交流電圧発生手段は、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力を用いて発電する発電手段と、
   前記発電装置によって発電された電力を用いて前記商用交流電圧を生成する電圧生成手段とを含み、
   前記補機は、前記発電手段によって発電された電力を用いて駆動される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源システム。

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