JP2008289305A

JP2008289305A - 電源装置

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Publication number: JP2008289305A
Application number: JP2007133378A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kusaka; 康日下; Tatsuo Teratani; 達夫寺谷; Miki Ando; 幹安藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】走行開始時に大容量のコンデンサを充電された状態にできる電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電源と並列に接続された蓄電手段と、車両の外部にある外部電力供給源に接続され、前記外部電力供給源から供給される電力を前記蓄電手段に供給する電力供給手段と、前記外部電力供給源からの電力供給の有無を検出する電力供給検出手段と、前記電力供給検出手段の検出結果に基づいて、前記電源及び／又は前記外部電力供給源から前記蓄電手段への充電を制御する充電制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電手段を有する電源装置に関する。

従来から、車両にはモータノイズの吸収や、電源電圧変動の吸収を目的として大容量のコンデンサが搭載されている。この大容量コンデンサや他の負荷はイグニッションスイッチがオフの場合には車両に搭載されているバッテリの放電防止のために、バッテリと切り離されており、大容量のコンデンサは放電状態にされている。イグニッションスイッチをオンにし、走行を開始する場合には大容量のコンデンサを充電する必要があるが、いきなりバッテリを大容量のコンデンサや他の負荷に接続すると過大な突入電流が大容量のコンデンサを含めた電気系統に流れ、機器の損傷につながる恐れがある。そこで、走行が予想される場合には、車両に搭載されているバッテリから充電電流を制限しながら大容量のコンデンサを少しずつ充電し、バッテリ電圧とほぼ同じ電圧まで充電されたときに初めてバッテリを大容量のコンデンサや他の負荷に接続する、いわゆるプリチャージ制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１５２９１５号公報

しかるに、従来のプリチャージ制御は、車両の走行が予想される場合の、車両に搭載されている電源から大容量のコンデンサへのプリチャージのみしか考慮されていなかった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、走行開始時に大容量のコンデンサを充電された状態にできる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、第１の発明は、電源と並列に接続された蓄電手段と、車両の外部にある外部電力供給源に接続され、前記外部電力供給源から供給される電力を前記蓄電手段に供給する電力供給手段と、前記外部電力供給源からの電力供給の有無を検出する電力供給検出手段と、前記電力供給検出手段の検出結果に基づいて、前記電源及び／又は前記外部電力供給源から前記蓄電手段への充電を制御する充電制御手段とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る電源装置において、更に、時間計測手段を有し、前記充電制御手段は、前記時間計測手段の計測結果に基づいて、前記蓄電手段への充電を停止させることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る電源装置において、更に、時間計測手段と、放電制御手段を有し、前記放電制御手段は、前記時間計測手段の計測結果に基づいて、前記蓄電手段からの放電を開始させることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、外部電力供給源から供給される電力により車両に搭載されている電源を充電する、いわゆるプラグイン充電ができるシステムにおいて、プリチャージ制御をすることにより、走行開始時に大容量のコンデンサを充電された状態にできる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

〈実施例１〉
図１は本発明の実施例１の電源装置５００の概略の構成例を示す図である。

図1の電源装置５００は、バッテリ１０、蓄電手段２０、電圧センサ２１、充電回路３０、放電回路４０、電力供給手段５０、電圧センサ６０、演算回路７０、マネジメントＥＣＵ８０から構成される。また、９０は車両外に存在し、電源装置５００に接続可能な外部電力供給源である。

充電回路３０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されている。放電回路４０は、抵抗Ｒ３、スイッチＳＷ５から構成されている。

電力供給手段５０は、インバータ（１）１００、インバータ（２）２００、モータ（１）３００、モータ（２）４００から構成されている。

マネジメントＥＣＵ８０は、充電制御手段８１、放電制御手段８２、電力供給検出手段８３、時間計測手段８４から構成されている。

インバータ（１）１００は、トランジスタ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、ダイオード１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２から構成され、インバータ（２）２００は、トランジスタ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、ダイオード２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２から構成されている。

モータ（１）３００は、コイル３０１、３０２、３０３を有し、３０４は中性点を示す。モータ（２）４００は、コイル４０１、４０２、４０３を有し、４０４は中性点を示す。

バッテリ１０は、車両内の負荷に電力を供給する蓄電池である。蓄電手段２０は、例えば、モータノイズの吸収や、電源電圧変動の吸収を目的とする大容量のコンデンサである。電圧センサ２１は蓄電手段２０の端子間電圧を計測するセンサであり、計測結果はマネジメントＥＣＵ８０に入力され、マネジメントＥＣＵ８０は入力された端子電圧計測結果に基づいて、蓄電手段２０の充放電状態を判断する。充電回路３０は蓄電手段２０を充電するための回路であり、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１により制御される。スイッチＳＷ１又はＳＷ３がＯＮ（短絡）になると、プリチャージが開始される。ここで、プリチャージとは、充電開始時の過大な突入電流による電気系統の損傷を防止するために、電流制限抵抗により、充電電流を制限しながら、徐々に蓄電手段を充電することを言う。放電回路４０は蓄電手段２０を放電するための回路であり、マネジメントＥＣＵ８０中の放電制御手段８２により制御される。

電力供給手段５０は、外部電力供給源９０からの交流電力を蓄電手段２０に供給する手段である。電力供給手段５０中のモータ（１）３００、モータ（２）４００はそれぞれ、３相コイルを有し、電動機として駆動できると共に、発電機としても駆動できる発電電動機である。電力供給手段５０中のインバータ（１）１００、インバータ（２）２００はそれぞれトランジスタ及びダイオードから構成され、交流電圧と直流電圧とを相互に変換するスイッチング回路である。外部電力供給源９０からモータ（１）３００の駆動コイルの中性点３０４、モータ（２）４００の駆動コイルの中性点４０４に入力された交流電力は、マネジメントＥＣＵ８０がインバータ（１）１００、インバータ（２）２００をスイッチング制御することにより、蓄電手段２０をプリチャージ可能な直流電圧に変換される。また、ＰＷＭ１はマネジメントＥＣＵ８０がインバータ（１）１００を制御する信号、ＰＷＭ２はマネジメントＥＣＵ８０がインバータ（２）２００を制御する信号である。

電圧センサ６０は外部電力供給源９０の両端に接続されており、外部電力供給源９０からの入力電圧Ｖｉｎを計測する。計測結果は演算回路７０に入力され、演算回路７０は入力電圧Ｖｉｎの極性を示す極性信号Ｐを生成する。生成された極性信号ＰはマネジメントＥＣＵ８０の電力供給検出手段８３に入力され、電力供給検出手段８３は極性信号Ｐに基づいて外部電力供給源９０からの電力供給の有無を検出し、電力供給が有る場合には、電力供給検出信号を生成する。

マネジメントＥＣＵ８０は電源装置５００を制御する電子制御ユニットである。また、マネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４は、プリチャージ開始からの経過時間を計測する手段である。

外部電力供給源９０は電源装置５００に接続可能な外部電力供給源であり、例えば、商用電源（単相交流１００Ｖ）である。

次に、図２のフローチャートについて説明する。

図２は、電源装置５００に外部電力供給源９０が接続された場合（プラグイン中という）に、蓄電手段２０へのプリチャージ制御を実行するフローチャートの例である。

初期状態では、蓄電手段２０は放電されている状態であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５は全てＯＦＦ（開放）であるとする。

イグニッションスイッチがオンされると、ステップ１００の処理が実行される。

ステップ１００では、マネジメントＥＣＵ８０はマネジメントＥＣＵ８０中の電力供給検出手段８３の電力供給検出結果に基づき、電源装置５００に外部電力供給源９０が接続された状態であるか否か（すなわち、プラグイン中であるか否か）を判定する。具体的には、例えば、下記のように判定する。

図３は入力電圧Ｖｉｎ、極性信号Ｐ、ＰＷＭ１信号、ＰＷＭ２信号の関係の例を示す図である。電圧センサ６０は外部電力供給源９０からの入力電圧Ｖｉｎを計測する。計測結果は演算回路７０に入力され、演算回路７０は入力電圧Ｖｉｎの極性を示す極性信号Ｐを生成し、極性信号ＰはマネジメントＥＣＵ８０中の電力供給検出手段８３に入力される。マネジメントＥＣＵ８０中の電力供給検出手段８３は、例えば、所定の時間内に極性信号Ｐが、一定時間以上‘Ｈ’である場合に、電力供給検出信号をマネジメントＥＣＵ８０に送る。マネジメントＥＣＵ８０はマネジメントＥＣＵ８０中の電力供給検出手段８３から電力供給検出信号を入手すると、電源装置５００に外部電力供給源９０が接続された状態である（プラグイン中である）と判定する。（Ｓ１００）。

ステップ１００において、マネジメントＥＣＵ８０がプラグイン中であると判定した場合には、ステップ２００の処理が実行され、プラグイン中でないと判定した場合には、ステップ５００の処理が実行される。ステップ２００では、マネジメントＥＣＵ８０は蓄電手段２０のプリチャージが必要か否かを判定する。具体的には、マネジメントＥＣＵ８０は電圧センサ２１が計測した蓄電手段２０の端子電圧計測結果を入手し、計測結果を予め設定された所定のプリチャージ判定閾値電圧と比較する。計測結果が、所定のプリチャージ判定閾値電圧を超えていなければ、蓄電手段２０のプリチャージが必要であると判定する（Ｓ２００）。尚、プリチャージ判定閾値電圧は蓄電手段２０が十分にプリチャージされているか否かを判定するための値であり、満充電電圧に近い値に設定されている。

ステップ２００において、マネジメントＥＣＵ８０が、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０のプリチャージが必要であると判定した場合には、ステップ３００の処理が実行され、蓄電手段２０の端子間電圧が、既にプリチャージ判定閾値電圧に達していることに基づいて、プリチャージが必要でないと判定した場合にはステップ６００の処理が実行される。ステップ３００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１が蓄電手段２０をプリチャージする。蓄電手段２０のプリチャージは、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換して行っても良いし、バッテリ１０から行っても良い。ここでは、外部電力供給源９０から供給される電力を直流に変換してプリチャージを行う場合の例を示す。

充電制御手段８１は、充電回路３０中のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を制御するが、各スイッチの制御方法を説明する前に、外部電力供給源９０から供給される交流電圧が、電力供給源５０で直流電圧に変換される動作について説明する。

前述のように、モータ（１）３００、モータ（２）４００はそれぞれ、３相コイルを有し、電動機として駆動できると共に、発電機としても駆動できる発電電動機であるが、ここでは、モータ（１）３００、モータ（２）４００は電動機としても、発電機としても使用されず、各モータの３相コイルが電気エネルギーを一時的に蓄えるためのリアクトルとして使用される。

図３において、極性信号Ｐは外部電力供給源９０から入力される入力電圧Ｖｉｎ（交流）がモータ（１）３００の駆動コイルの中性点３０４を正極として印加されている場合に‘Ｈ’となる。極性信号Ｐが‘Ｈ’の場合には、マネジメントＥＣＵ８０はインバータ（１）１００中のトランジスタを制御するＰＷＭ１信号を生成する。ＰＷＭ１信号が‘Ｈ’の期間にはインバータ（１）１００中のトランジスタ１０４、１０５、１０６が同時に導通状態になり、中性点３０４からモータ（１）３００の各３相コイル３０１、３０２、３０３に電流が流れる。更に電流は、接地ラインを経由して、インバータ（２）２００のダイオード２１０、２１１、２１２を通り、モータ（２）４００の各３相コイル４０１、４０２、４０３から中性点４０４に流れる。この時モータ（１）３００、モータ（２）４００の各コイルにエネルギーが蓄えられる。

ＰＷＭ１信号が‘Ｌ’になると、インバータ（１）１００中のトランジスタ１０４、１０５、１０６が同時に不導通状態になる。この時、モータ（１）３００、モータ（２）４００の各コイルに蓄えられたエネルギーがインバータ（１）１００中のダイオード１０７，１０８、１０９、インバータ（２）２００中のダイオード２０７、２０８、２０９を通ってインバータ（１）とインバータ（２）の接続点Ｖｄｃに出力される。ここで、図３に示すように、ＰＷＭ１信号のパルス幅は、入力電圧Ｖｉｎの絶対値により異なっている。パルス幅は各コイルに蓄えられるエネルギーが一定になるように定められており、入力電圧Ｖｉｎの絶対値が大きいほどパルス幅は狭くなるように制御される。各コイルに蓄えられるエネルギーを一定にするのは、充電電流を一定にするためであり、これによって、安定したプリチャージが行われる。また、パルス幅は蓄電手段２０のプリチャージが可能な電圧になるように、マネジメントＥＣＵ８０によって制御される。

次に、外部電力供給源９０からの入力電圧Ｖｉｎがモータ（２）４００の駆動コイルの中性点４０４を正極として印加されている場合には、極性信号Ｐが‘Ｌ’となる。極性信号Ｐが‘Ｌ’の場合には、マネジメントＥＣＵ８０はインバータ（２）２００中のトランジスタを制御するＰＷＭ２信号を生成する（但し、外部電力供給源９０から電力が供給されていない場合は、極性信号Ｐが常に‘Ｌ’となるが、この場合は、電力供給検出手段８３が電力供給検出信号を出していないため、極性信号Ｐが‘Ｌ’であっても、マネジメントＥＣＵ８０はＰＷＭ２信号を出力しない）。ＰＷＭ２信号が‘Ｈ’の期間にはインバータ（２）２００中のトランジスタ２０４、２０５、２０６が同時に導通状態になり、中性点４０４からモータ（２）４００の各３相コイル４０１、４０２、４０３に電流が流れる。更に電流は、接地ラインを経由して、インバータ（１）１００のダイオード１１０、１１１、１１２を通り、モータ（１）３００の各３相コイル３０１、３０２、３０３から中性点３０４に流れる。この時モータ（１）３００、モータ（２）４００の各コイルにエネルギーが蓄えられる。

ＰＷＭ２信号が‘Ｌ’になると、インバータ（２）２００中のトランジスタ２０４、２０５、２０６が同時に不導通状態になる。この時、モータ（１）３００、モータ（２）４００の各コイルに蓄えられたエネルギーがインバータ（１）１００中のダイオード１０７，１０８、１０９、インバータ（２）２００中のダイオード２０７、２０８、２０９を通ってインバータ（１）とインバータ（２）の接続点Ｖｄｃに出力される。ここで、図３に示すように、ＰＷＭ２信号のパルス幅は、ＰＷＭ１信号と同様に、入力電圧Ｖｉｎの絶対値により異なっている。パルス幅は各コイルに蓄えられるエネルギーが一定になるように定められており、入力電圧Ｖｉｎの絶対値が大きいほどパルス幅は狭くなるように制御される。各コイルに蓄えられるエネルギーを一定にするのは、充電電流を一定にするためであり、これによって、安定したプリチャージが行われる。また、パルス幅は蓄電手段２０のプリチャージが可能な電圧になるように、マネジメントＥＣＵ８０によって制御される。尚、モータ（１）３００、モータ（２）４００の各コイルには、等しい電流が流れるので、プリチャージ中にモータ（１）３００、モータ（２）４００が回転し、車両が動くことはない。

次に、ステップ３００における、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御について説明する。ステップ２００において、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０にはプリチャージが必要であると判定された場合には、ステップ３００において、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１はスイッチＳＷ３のみをＯＮ（短絡）する。これにより、インバータ（１）１００、インバータ（２）２００から出力される直流電圧Ｖｄｃが、抵抗Ｒ２、スイッチＳＷ３を経由して蓄電手段２０に充電電流を流し、蓄電手段２０をプリチャージする（Ｓ３００）。ここで、抵抗Ｒ２は蓄電手段２０やスイッチＳＷ３に大きな突入電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。

ステップ２００において、マネジメントＥＣＵ８０が、蓄電手段２０の端子間電圧が、既にプリチャージ判定閾値電圧に達していることに基づいて、蓄電手段２０にはプリチャージが必要でないと判定した場合にはステップ６００の処理が実行される。ステップ６００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、スイッチＳＷ３をＯＦＦする。これにより、蓄電手段２０のプリチャージは停止される（Ｓ６００）。マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、ＳＷ３をＯＦＦするのと同時にＳＷ４とＳＷ２をＯＮにする。蓄電手段２０は既に十分に充電されているので、ＳＷ４とＳＷ２をＯＮにしたことにより、すぐに走行可能な状態となる。

次に、ステップ４００の処理が実行される。ステップ４００ではマネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４が、プリチャージ開始からの経過時間を計測し、計測結果が所定時間Ｔを超えたか否かを判定する。ここで、ステップ４００の目的について説明する。プリチャージ開始から所定時間Ｔ（例えば、数時間程度）が経過した場合には、車両はその後も長時間停車され、もはやすぐに発車される可能性が低いと考えられる。このような場合に、蓄電手段２０のプリチャージを継続すると蓄電手段２０の寿命を縮めることになる。従って、蓄電手段２０の寿命を考慮して、プリチャージ開始から所定時間Ｔを経過した場合には、プリチャージを終了することが望ましい。更に、放電をさせることがより望ましい。そこで、ステップ４００においてプリチャージ開始からの時間経過の判定を設けている。ステップ４００において、マネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４がプリチャージ開始から所定時間Ｔを経過していないと判定した場合には、ステップ１００の処理が実行され、前述の処理が繰り返される。マネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４がプリチャージ開始から所定時間Ｔを経過したと判定した場合には、ステップ５００の処理が実行される（Ｓ４００）。

ステップ５００では蓄電手段２０のプリチャージは停止され、放電が開始され、リターンとなる。具体的には、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１が、充電回路３０中のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を全てＯＦＦにする。次に、マネジメントＥＣＵ８０中の放電制御手段８２が放電回路４０中のスイッチＳＷ５をＯＮにすると、蓄電手段２０から放電回路４０中の抵抗Ｒ３を通して接地に放電電流が流れ、蓄電手段２０は放電される（Ｓ５００）。

以上の図２に示す各ステップは繰り返され、所定の処理が実行される。

以上のように、図１の電源装置５００で実行される図２のフローチャートに示す各処理が実行された結果、外部電力供給源９０が接続された状態（プラグイン）が検出されると、すぐに外部電力供給源９０から供給される電力が電力供給源５０で直流に変換され、蓄電手段２０へのプリチャージが開始されるため、走行開始時には蓄電手段２０を十分充電された状態にできる。また、所定時間Ｔが経過した場合には、すぐに走行を開始しないと判定し、プリチャージを停止し、放電を開始するので、蓄電手段２０の寿命を縮めることを防止できる。

〈実施例２〉
実施例２の電源装置の概略の構成例は図１に示す実施例１の構成例と全く同じであるため、説明は省略する。

また、実施例１と同様に、初期状態では、蓄電手段２０は放電されている状態であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５は全てＯＦＦ（開放）であるとする。

実施例１と異なる部分は、図2に示すフローチャートのステップ３００における蓄電手段２０へのプリチャージの方法とステップ６００におけるプリチャージ停止の方法である。ステップ３００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１が蓄電手段２０をプリチャージするが、蓄電手段２０のプリチャージは、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換して行っても良いし、バッテリ１０から行っても良い。実施例１では、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換してプリチャージを行う場合の例を示したが、実施例２ではバッテリ１０からプリチャージを行う場合の例について説明する。

実施例２のステップ３００の処理について説明する。ステップ２００において、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０にはプリチャージが必要であると判定された場合には、ステップ３００において、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１はスイッチＳＷ１のみをＯＮ（短絡）する。これにより、バッテリ１０の電圧が、抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ１を経由して蓄電手段２０に充電電流を流し、蓄電手段２０をプリチャージする（Ｓ３００）。ここで、抵抗Ｒ１は蓄電手段２０やスイッチＳＷ１に大きな突入電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。

次に、実施例２のステップ６００の処理について説明する。ステップ２００において、マネジメントＥＣＵ８０が、蓄電手段２０の端子間電圧が、既にプリチャージ判定閾値電圧に達していることに基づいて、蓄電手段２０のプリチャージが必要でないと判定した場合にはステップ６００の処理が実行される。ステップ６００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、スイッチＳＷ１をＯＦＦする。これにより、蓄電手段２０のプリチャージは停止される（Ｓ６００）。マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、ＳＷ１をＯＦＦするのと同時にＳＷ４とＳＷ２をＯＮにする。蓄電手段２０は既に十分に充電されているので、ＳＷ４とＳＷ２をＯＮにしたことにより、すぐに走行可能な状態となる。

ステップ３００、ステップ６００以外の各ステップの処理は、実施例1の場合の例と全く同じであるため、説明は省略する。

以上のように、図１の電源装置５００で実行される図２のフローチャートに示す各処理が実行された結果、実施例２では外部電力供給源９０が接続された状態（プラグイン）が検出されると、すぐにバッテリ１０から、蓄電手段２０へのプリチャージが開始されるため、走行開始時には蓄電手段２０を十分充電された状態にできる。また、所定時間Ｔが経過した場合には、すぐに走行を開始しないと判定し、プリチャージを停止し、放電を開始するので、蓄電手段２０の寿命を縮めることを防止できる。

〈実施例３〉
図４は本発明の実施例３の電源装置６００の概略の構成例を示す図である。同図中、図１と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。

図１の電源装置５００と異なる部分は、バッテリの構成である。図１の電源装置５００ではバッテリはバッテリ１０のみであったが、図４の電源装置６００では高圧バッテリ１１と低圧バッテリ１２の２つのバッテリから構成されており、２つのバッテリの間にはＤＣ／ＤＣコンバータ１３が設けられている。

高圧バッテリ１１は比較的消費電力の大きな負荷、例えば、電動パワーステアリングなどに電力を供給する蓄電池であり、低圧バッテリ１２は比較的消費電力の小さな負荷、例えば、ブレーキ用ＥＣＵなどに電力を供給する蓄電池である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、マネジメントＥＣＵ８０によって制御される直流電圧変換回路であり、高圧バッテリ１１の電圧を、低圧バッテリ１２用の電圧に降圧し、低圧バッテリ１２を充電すると共に、低圧バッテリに接続されている負荷に電力を供給する。

外部電力供給源９０は電源装置６００に接続可能な外部電力供給源であり、例えば、商用電源（単相交流１００Ｖ）である。

次に、電源装置６００において実行される図２のフローチャートについて説明する。

図２は、電源装置６００に外部電力供給源９０が接続された場合（プラグイン中という）に、蓄電手段２０へのプリチャージ制御を実行するフローチャートの例である。

ステップ１００では、マネジメントＥＣＵ８０はマネジメントＥＣＵ８０中の電力供給検出手段８３の電力供給検出結果に基づき、電源装置６００に外部電力供給源９０が接続された状態であるか否か（すなわち、プラグイン中であるか否か）を判定する（Ｓ１００）。具体的な判定方法は実施例１で説明したとおりである。

ステップ１００において、マネジメントＥＣＵ８０がプラグイン中であると判定した場合には、ステップ２００の処理が実行され、プラグイン中でないと判定した場合には、ステップ５００の処理が実行される。ステップ２００では、マネジメントＥＣＵ８０は蓄電手段２０のプリチャージが必要か否かを判定する（Ｓ２００）。具体的な判定方法は実施例１で説明したとおりである。

ステップ２００において、マネジメントＥＣＵ８０が、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０のプリチャージが必要であると判定した場合には、ステップ３００の処理が実行され、蓄電手段２０の端子間電圧が、既にプリチャージ判定閾値電圧に達していることに基づいて、プリチャージが必要でないと判定した場合にはステップ６００の処理が実行される。ステップ３００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１が蓄電手段２０をプリチャージする。蓄電手段２０のプリチャージは、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３で降圧して行っても良いし、低圧バッテリ１２から行っても良い。ここでは、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３で降圧してプリチャージを行う場合の例を示す。外部電力供給源９０から供給される交流電圧が、電力供給源５０で直流電圧に変換される動作については、実施例１で説明したとおりである。

次に、ステップ３００における、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御について説明する。ステップ２００において、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０にはプリチャージが必要であると判定された場合には、ステップ３００において、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１はスイッチＳＷ３のみをＯＮ（短絡）する。これにより、インバータ（１）１００、インバータ（２）２００から出力される直流電圧Ｖｄｃが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３によって降圧された後、抵抗Ｒ２、スイッチＳＷ３を経由して蓄電手段２０に充電電流を流し、蓄電手段２０をプリチャージする（Ｓ３００）。ここで、抵抗Ｒ２は蓄電手段２０やスイッチＳＷ３に大きな突入電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。

次に、ステップ４００の処理が実行される。ステップ４００ではマネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４が、プリチャージ開始からの経過時間を計測し、計測結果が所定時間Ｔを超えたか否かを判定する。ここで、ステップ４００の目的については、実施例１で説明したとおりである。ステップ４００において、マネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４がプリチャージ開始から所定時間Ｔを経過していないと判定した場合には、ステップ１００の処理が実行され、前述の処理が繰り返される。マネジメントＥＣＵ８０中の時間計測手段８４がプリチャージ開始から所定時間Ｔを経過したと判定した場合には、ステップ５００の処理が実行される（Ｓ４００）。

以上のように、図４の電源装置６００で実行される図２のフローチャートに示す各処理が実行された結果、外部電力供給源９０が接続された状態（プラグイン）が検出されると、すぐに外部電力供給源９０から供給される電力が電力供給手段５０で直流に変換された後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３で降圧されて、蓄電手段２０へのプリチャージが開始されるため、走行開始時には蓄電手段２０を十分充電された状態にできる。また、所定時間Ｔが経過した場合には、すぐに走行を開始しないと判定し、プリチャージを停止し、放電を開始するので、蓄電手段２０の寿命を縮めることを防止できる。

〈実施例４〉
実施例４の電源装置の概略の構成例は図４に示す実施例３の構成例と全く同じであるため、説明は省略する。

また、実施例３と同様に、初期状態では、蓄電手段２０は放電されている状態であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５は全てＯＦＦ（開放）であるとする。

実施例３と異なる部分は、図2に示すフローチャートのステップ３００における蓄電手段２０へのプリチャージの方法とステップ６００におけるプリチャージ停止の方法である。

ステップ３００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１が蓄電手段２０をプリチャージするが、蓄電手段２０のプリチャージは、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３で降圧して行っても良いし、低圧バッテリ１２から行っても良い。実施例３では、外部電力供給源９０から供給される電力を電力供給手段５０で直流に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３で降圧してプリチャージを行う場合の例を示したが、実施例４では、低圧バッテリ１２からプリチャージを行う場合の例について説明する。

実施例４のステップ３００の処理について説明する。ステップ２００において、蓄電手段２０の端子間電圧が、プリチャージ判定閾値電圧に達していないことに基づいて、蓄電手段２０にはプリチャージが必要であると判定された場合には、ステップ３００において、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１はスイッチＳＷ１のみをＯＮ（短絡）する。これにより、低圧バッテリ１２の電圧が、抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ１を経由して蓄電手段２０に充電電流を流し、蓄電手段２０をプリチャージする（Ｓ３００）。ここで、抵抗Ｒ１は蓄電手段２０やスイッチＳＷ１に大きな突入電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。

次に、実施例４のステップ６００の処理について説明する。ステップ２００において、マネジメントＥＣＵ８０が、蓄電手段２０の端子間電圧が、既にプリチャージ判定閾値電圧に達していることに基づいて、蓄電手段２０のプリチャージが必要でないと判定した場合にはステップ６００の処理が実行される。ステップ６００では、マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、スイッチＳＷ１をＯＦＦする。これにより、蓄電手段２０のプリチャージは停止される（Ｓ６００）。マネジメントＥＣＵ８０中の充電制御手段８１は、ＳＷ１をＯＦＦするのと同時にＳＷ４とＳＷ２をＯＮにする。蓄電手段２０は既に十分に充電されているので、ＳＷ４とＳＷ２をＯＮにしたことにより、すぐに走行可能な状態となる。

ステップ３００、ステップ６００以外の各ステップの処理は、実施例３の場合の例と全く同じであるため、説明は省略する。

以上のように、図４の電源装置６００で実行される図２のフローチャートに示す各処理が実行された結果、実施例４では外部電力供給源９０が接続された状態（プラグイン）が検出されると、すぐに低圧バッテリ１２から、蓄電手段２０へのプリチャージが開始されるため、走行開始時には蓄電手段２０を十分充電された状態にできる。また、所定時間Ｔが経過した場合には、すぐに走行を開始しないと判定し、プリチャージを停止し、放電を開始するので、蓄電手段２０の寿命を縮めることを防止できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本実施例では、蓄電手段を１つ有する電源装置の例を示したが、高圧バッテリと低圧バッテリの２つのバッテリのそれぞれに別々の蓄電手段が並列に接続されている電源装置において２つの蓄電手段をプリチャージする場合にも、それぞれの蓄電手段に充電回路及び放電回路を設けることにより本発明を適用できる。また、蓄電手段を３つ以上有する電源装置においても同様に本発明を適用できる。

また、本実施例では、外部電力供給源又は車両に搭載されているバッテリのいずれか一方のみから電力を供給し、蓄電手段を充電するように制御する例を示したが、外部電力供給源及び車両に搭載されているバッテリの両方から同時に電力を供給し、蓄電手段を充電するように制御してもかまわない。

また、本実施例では、電力供給手段をインバータとモータで構成したが、蓄電手段に直流電圧を供給できれば、別の構成としてもかまわない。

また、本実施例では、充電回路及び放電回路は抵抗とスイッチで構成したが、別の構成としてもかまわない。

また、本実施例では、電源装置に外部電力供給源が接続された状態であるか否か（すなわち、プラグイン中であるか否か）を外部電力供給源から供給される電圧に所定の処理を行うことで判定したが、外部電力供給源と車両との接続部にメカニカルなスイッチを設け、そのＯＮ／ＯＦＦにより接続を判定するなどの別の方法でもかまわない。

また、本実施例では、充電制御手段、放電制御手段、電力供給検出手段をマネジメントＥＣＵの一機能として示したが、車両に搭載される他のＥＣＵの一機能としてもかまわない。

また、本実施例中の蓄電手段は、電気２重層コンデンサなどの電気エネルギーを蓄えられるものであれば、どのようなものでもかまわない。

また、本実施例では車両を例にとって説明したが、必ずしも車両に限定されるものではない。

本発明の実施例１の電源装置５００の概略の構成例を示す図である。本実施例の電源装置に外部電力供給源９０が接続された場合に、蓄電手段２０へのプリチャージ制御を実行するフローチャートの例である。入力電圧Ｖｉｎ、極性信号Ｐ、ＰＷＭ１信号、ＰＷＭ２信号の関係の例を示す図である。本発明の実施例３の電源装置６００の概略の構成例を示す図である。

符号の説明

１０バッテリ
１１高圧バッテリ
１２低圧バッテリ
１３ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０蓄電手段
２１電圧センサ
３０充電回路
４０放電回路
５０電力供給手段
６０電圧センサ
７０演算回路
８０マネジメントＥＣＵ
８１充電制御手段
８２放電制御手段
８３電力供給検出手段
８４時間計測手段
９０外部電力供給手段
１００インバータ（１）
２００インバータ（２）
１０１〜１０６、２０１〜２０６トランジスタ
１０７〜１１２、２０７〜２１２ダイオード
３００モータ（１）
４００モータ（２）
３０１〜３０３、４０１〜４０３コイル
３０４、４０４中性点
５００電源装置
６００電源装置
Ｒ１〜Ｒ３抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ５スイッチ
Ｖｉｎ外部電力供給源からの入力電圧
Ｖｄｃインバータから出力される直流電圧
Ｐ極性信号
ＰＷＭ１信号インバータ（１）の制御信号
ＰＷＭ２信号インバータ（２）の制御信号

Claims

電源と並列に接続された蓄電手段と、
車両の外部にある外部電力供給源に接続され、前記外部電力供給源から供給される電力を前記蓄電手段に供給する電力供給手段と、
前記外部電力供給源からの電力供給の有無を検出する電力供給検出手段と、
前記電力供給検出手段の検出結果に基づいて、前記電源及び／又は前記外部電力供給源から前記蓄電手段への充電を制御する充電制御手段と、
を備える車両の電源装置。
更に、時間計測手段を有し、
前記充電制御手段は、前記時間計測手段の計測結果に基づいて、前記蓄電手段への充電を停止させることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
更に、時間計測手段と、放電制御手段を有し、
前記放電制御手段は、前記時間計測手段の計測結果に基づいて、前記蓄電手段からの放電を開始させることを特徴とする請求項1又は２記載の電源装置。