JP2009131077A - 車両の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部から複数の蓄電装置に対して充電を行なう際の充電損失を低く抑えることができる車両の電源装置を提供する。
【解決手段】車両の電源装置は、車輪２を回転させるモータジェネレータＭＧ２を駆動するインバータ２２に対して並列的に設けられ、インバータ２２に電力を供給する第１、第２の蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢと、バッテリＢＡおよびＢＢに接続され、車両外部から与えられる電力を受けて、バッテリＢＡおよびＢＢに対してそれぞれ第１、第２の充電電力を同時に供給する充電器５１とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の電源装置に関し、特に、複数の蓄電装置を搭載する車両の電源装置に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車などのように、電源装置を搭載し、その電力でモータを駆動する車両が注目されている。

このような車両では、外部から充電可能な構成とすることも検討されている。充電した電力で走行可能な距離を伸ばすためには、蓄電装置の大容量化が必要となる。蓄電装置を大容量にするには、多数の蓄電池を並列接続して使用することも考えられるが、充電や放電のばらつきが問題となる。

特開２００２−１０５０２号公報（特許文献１）は、複数の蓄電池の充電と放電とを同時に行なう蓄電池用充放電装置を開示する。この蓄電池用充放電装置には、交流電源を整流する充電用整流回路と，この充電用整流回路と並列に蓄電池の電気量を上記交流電源に回生する回生用整流回路とが設けられており、さらに、充電用整流回路の出力部に、スイッチング素子を有する昇降圧コンバータが設けられている。
特開２００２−１０５０２号公報 特許第３６５５２７７号公報

車両に搭載した蓄電装置に車両システム外の電源から充電する際、複数の蓄電装置の充電電力を個別に制御して、複数の蓄電装置の充電状態を揃えたいというニーズがある。その際に、外部電源から充電損失をできる限り少なくして充電を行なうことができるのが望ましい。

この発明の目的は、車両外部から複数の蓄電装置に対して充電を行なう際の充電損失を低く抑えることができる車両の電源装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、車輪を回転させるモータを駆動するインバータに対して並列的に設けられ、インバータに電力を供給する第１、第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置に接続され、車両外部から与えられる電力を受けて、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置に対してそれぞれ第１、第２の充電電力を同時に供給する充電器とを備える。

好ましくは、車両の電源装置は、第１の蓄電装置とインバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第１のコンバータと、第２の蓄電装置とインバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２のコンバータとをさらに備える。充電器は、第１の充電電力を出力する第１の出力端子と、第２の充電電力を出力する第２の出力端子とを含む。第１の出力端子は、第１の蓄電装置と第１のコンバータとの間の第１の電力授受経路に接続され、第２の出力端子は、第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間の第２の電力授受経路に接続される。

好ましくは、充電器は、第１、第２の蓄電装置の状態に基づいて、第１、第２の充電電力の大きさを決定し、車両外部から与えられる電力を第１、第２の蓄電装置に分配する。

より好ましくは、充電器は、外部から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換部と、交流−直流変換部によって変換された後の直流電圧を受けて、外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第１のインバータと、交流−直流変換部によって変換された後の直流電圧を受けて、外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第２のインバータと、第１、第２の蓄電装置の状態に基づいて第１、第２のインバータの運転制御を行なう制御部とを含む。

好ましくは、車両の電源装置は、補機または補機用の第３の蓄電装置に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータと第１の蓄電装置との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第１の主リレーと、第１の蓄電装置と充電器との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう充電器用リレーとをさらに備える。

より好ましくは、車両の電源装置は、第１の蓄電装置とインバータとの間に設けられ、第１の主リレーを介して第１の蓄電装置から電力を受け電圧変換を行なう第１のコンバータと、第２の蓄電装置とインバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２のコンバータと、第２のコンバータと第２の蓄電装置との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第２の主リレーと、第１、第２の主リレーが開放状態であり、かつ充電器用リレーが閉じた状態で充電器を運転させる制御装置とをさらに備える。

本発明によれば、車両外部から複数の蓄電装置に対して充電を行なう際の充電損失を低く抑えることができる。

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、本発明の実施の形態１に係る車両１の主たる構成を示す図である。

図１を参照して、車両１は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢと、電圧変換部３９Ａ，３９Ｂと、平滑用コンデンサＣＨと、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ，１３と、インバータ１４，２２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

電圧変換部３９Ａ，３９Ｂは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ２１Ａ，２１Ｂとを含む。

平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ａは、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬＡを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ａは、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。

昇圧コンバータ１２Ａは、一方端が電源ラインＰＬ１Ａに接続されるリアクトルＬ１Ａと、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａと、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａにそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１Ａ，Ｄ２Ａとを含む。

リアクトルＬ１Ａの他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１ＡのエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのコレクタに接続される。ダイオードＤ１ＡのカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａのコレクタと接続され、ダイオードＤ１ＡのアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａのエミッタと接続される。ダイオードＤ２ＡのカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのコレクタと接続され、ダイオードＤ２ＡのアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ａのエミッタと接続される。

平滑用コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ１Ｂと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の両端間の電圧ＶＬＢを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧を昇圧する。

昇圧コンバータ１２Ｂは、一方端が電源ラインＰＬ１Ｂに接続されるリアクトルＬ１Ｂと、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂと、ＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂにそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１Ｂ，Ｄ２Ｂとを含む。

リアクトルＬ１Ｂの他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１ＢのエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのコレクタに接続される。ダイオードＤ１ＢのカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂのコレクタと接続され、ダイオードＤ１ＢのアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１Ｂのエミッタと接続される。ダイオードＤ２ＢのカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのコレクタと接続され、ダイオードＤ２ＢのアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２Ｂのエミッタと接続される。

平滑用コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んだり、自動変速機を組み込んだりしてもよい。

電圧変換部３９Ａは、正極側に設けられる接続部４０Ａと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＭＲＧとを含む。接続部４０Ａは、バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＢと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒ０とを含む。システムメインリレーＳＭＲＧは、バッテリＢＡの負極（接地ラインＳＬ１）と接地ラインＳＬ２との間に接続される。

システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１０Ａは、バッテリＢＡの端子間の電圧ＶＡを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＡとともにバッテリＢＡの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視するために、バッテリＢＡに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

電圧変換部３９Ｂは、正極側に設けられる接続部４０Ｂと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＲ１Ｇとを含む。接続部４０Ｂは、バッテリＢＢの正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲ１Ｂと、システムメインリレーＳＲ１Ｂと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＲ１Ｐおよび制限抵抗Ｒ１とを含む。システムメインリレーＳＲ１Ｇは、バッテリＢＢの負極と接地ラインＳＬ２との間に接続される。

システムメインリレーＳＲ１Ｐ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４〜ＣＯＮＴ６にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

接地ラインＳＬ２は、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの中を通ってインバータ１４および２２側に延びている。

電圧センサ１０Ｂは、バッテリＢＢの端子間の電圧ＶＢＢを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＢとともにバッテリＢＢの充電状態を監視するために、各バッテリに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

インバータ１４は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、インバータ１４と並列的に、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ２２は、車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ，ＶＬＡ，ＶＬＢ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂに対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵＢ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤＢおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。

この車両に搭載される蓄電装置は、外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、電力入力インレット５０と、充電器５１と、充電器の出力ＣＨ１，ＣＨ２が接続される電力入力チャネルとを含む。充電器５１は、バッテリＢＡおよびＢＢに接続され、車両外部の単一の外部電源から与えられる電力を受けて、バッテリＢＡおよびＢＢに対してそれぞれ第１、第２の充電電力を同時に供給することができるように構成されている。

電力入力インレット５０は、車両外部の商用電源９０（たとえば交流１００Ｖ）をこの車両１に接続するための端子である。そして、この車両１においては、電力入力インレット５０に接続される車両外部の商用電源９０からバッテリＢＡまたはＢＢを充電することができる。

車両１には電源装置が搭載されているということもできる。この車両の電源装置は、車輪２を回転させるモータジェネレータＭＧ２を駆動するインバータ２２に対して並列的に設けられ、インバータ２２に電力を供給する第１、第２の蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢと、バッテリＢＡおよびＢＢに接続され、車両外部から与えられる電力を受けて、バッテリＢＡおよびＢＢに対してそれぞれ第１、第２の充電電力を同時に供給する充電器５１とを備える。

好ましくは、車両の電源装置は、バッテリＢＡとインバータ２２との間に設けられ、電圧変換を行なう第１の昇圧コンバータ１２Ａと、バッテリＢＢとインバータ２２との間に設けられ、電圧変換を行なう第２の昇圧コンバータ１２Ｂとをさらに備える。充電器５１は、第１の充電電力を出力する第１の出力ＣＨ１と、第２の充電電力を出力する第２の出力ＣＨ２とを含む。第１の出力ＣＨ１は、バッテリＢＡと第１の昇圧コンバータ１２Ａとの間の第１の電力授受経路（電源ラインＰＬ１Ａおよび接地ラインＳＬ２）に接続される。第２の出力ＣＨ２は、バッテリＢＢと第２の昇圧コンバータ１２Ｂとの間の第２の電力授受経路（電源ラインＰＬ１Ｂおよび接地ラインＳＬ２）に接続される。

好ましくは、充電器５１は、バッテリＢＡ，ＢＢの状態（たとえば、充電状態）に基づいて、第１、第２の充電電力の大きさを決定し、車両外部から与えられる電力をバッテリＢＡ，ＢＢに分配する。

なお、車両が駐車時（非走行時）に２つのモータジェネレータのステータコイルおよびインバータ１４，２２によって充電器を構成することも考えられる。また、バッテリＢＡに充電できるように構成し、バッテリＢＡからバッテリＢＢにコンバータ１２Ａ、１２Ｂを用いて充電した電力を移すことも考えられる。しかし、ステータコイルおよびインバータ１４，２２は、車両の走行用に設計されたものであり、これを用いて充電を行なうと、損失が大きく充電効率悪化の一因となる。

外部からの充電は、家庭等の商用電源９０から行われるので、車両走行時の充電よりもはるかに小さい電力で長時間かけて行われる。このような充電をインバータ１４，２２で構成したスイッチング電源で行なうと、スイッチング電源のドライブ損失が大きくまた半導体のスイッチング速度が遅いので、効率が悪化してしまう。

したがって、充電器５１を充電電力が小さい外部充電用に最適化して設計することにより、充電効率をよくすることができる。また、充電器５１から車両外部から与えられる電力をバッテリＢＡ，ＢＢに分配する際に、分配する比率をバッテリＢＡ，ＢＢの充電状態に応じて変えられるように構成することで、バッテリＢＡ，ＢＢのＳＯＣを揃えることができる。

図２は、充電器５１の構成の一例を示したブロック図である。
図２に示すように、充電器５１は、外部から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）変換回路１００と、交流−直流変換回路１００によって変換された後の直流電圧を受けて、外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第１のインバータ１０２と、交流−直流変換回路１００によって変換された後の直流電圧を受けて、外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第２のインバータ１１２と、バッテリＢＡ，ＢＢの状態に基づいてインバータ１０２，１１２の運転制御を行なう制御部１２２とを含む。

充電器５１は、さらに、インバータ１０２から出力される交流電圧が一次側コイルに印加されるトランス１０４と、トランス１０４の二次側コイルに誘起される交流電圧を直流に整流する整流回路１０６と、整流回路１０６の出力ＣＨ１に流れる電流ＩＣＨ１を観測する電流センサ１０８とを含む。

充電器５１は、さらに、インバータ１１２から出力される交流電圧が一次側コイルに印加されるトランス１１４と、トランス１１４の二次側コイルに誘起される交流電圧を直流に整流する整流回路１１６と、整流回路１１６の出力ＣＨ２に流れる電流ＩＣＨ２を観測する電流センサ１１８とを含む。

図３は、図２の制御部１２２がバッテリＢＡ，ＢＢの充電時に行なう制御を説明するためのバッテリＢＡ，ＢＢの残量を示した概念図である。

「充電完了とする目標ＳＯＣにするために現時点ではバッテリにどれだけ充電する必要があるか」という充電量を「充電予定容量」と呼ぶことにすると、図３に示すように、バッテリＢＡの充電予定容量ＣＡとバッテリＢＢの充電予定容量ＣＢとが等しくない場合が考えられる。

充電完了時にはバッテリＢＡとバッテリＢＢの充電状態が等しいことが望ましい。このため制御部１２２は、図１の制御装置３０からバッテリＢＡ，ＢＢの充電状態ＳＯＣＡ，ＳＯＣＢを受信して、これに応じて入力された電力をバッテリに分配する。

図４は、図３の制御部１２２が実行する制御を説明するためのフローチャートである。
図４を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、制御部１２２は、図１の制御装置３０において検出されているバッテリＢＡ，ＢＢの充電状態ＳＯＣＡ，ＳＯＣＢを受信する。そして、ステップＳ２において、バッテリＢＡ，ＢＢの充電状態ＳＯＣＡ，ＳＯＣＢがともに目標値に到達しているか否かを判断する。

ステップＳ２において、バッテリＢＡ，ＢＢのいずれかがＳＯＣが目標値に到達していない場合には、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では、図３のバッテリＢＡの充電予定容量ＣＡとバッテリＢＢの充電予定容量ＣＢの逆の比率に基づいて、外部商用電源から入力される入力電力Ｐｉｎの分配量を決定する。

たとえば、充電予定容量ＣＡが４０％で、充電予定容量ＣＢが３０％であり、入力電力が２１００Ｗであれば、バッテリＢＡに対する充電に９００Ｗが配分され、バッテリＢＢに対する充電に１２００Ｗが配分される。

なお、充電電力の分配は、バッテリＢＡ，ＢＢの充電状態ＳＯＣＡ，ＳＯＣＢに基づくものであれば他の方法によってもよい。たとえば、図３において、ＣＢ＞ＣＡである間は、バッテリＢＡにすべての入力電力Ｐｉｎを充電電力として配分し、バッテリＢＢには充電を行なわないようにしてもよい。そして、ＣＡ＝ＣＢとなった後には、入力電力Ｐｉｎを２つのバッテリに均等に配分するようにしてもよい。

ステップＳ３において、入力電力Ｐｉｎの分配量が決定されると、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、制御部１２２は、決定された分配量に基づき、インバータ１０２、１１２の制御を行なってバッテリの充電を実行させる。そして再びステップＳ１に処理が戻る。

ステップＳ１で検出されたバッテリＢＡ，ＢＢの充電状態ＳＯＣＡ，ＳＯＣＢが、ステップＳ２において、ともに目標値に到達している場合には、ステップＳ５において充電は終了する。

以上説明したように、実施の形態１の車両では、並列に設けられた複数の車両駆動用のバッテリＢＡ，ＢＢに対して、個別制御可能な複数の出力を持つ充電に最適化された低損失の充電器５１を用いて充電することにより、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂやインバータ１４，２２といった部分を停止させた状態、すなわち、昇圧コンバータ１２Ａ，１２ＢのＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂをオフ状態とし、インバータに含まれるＩＧＢＴ素子もオフ状態にして、充電時の車両システム起動範囲を最小限として、充電効率を良くすることができる。

また、充電器５１は、バッテリＢＡ，ＢＢの個別の充電状態に応じて複数の出力を可変制御するので、バッテリＢＡ，ＢＢの充電状態を充電完了時に揃えておくことができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、充電に最適化された充電器５１を使用し、他の部分を動作停止状態（昇圧コンバータ１２Ａ，１２ＢのＩＧＢＴ素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂをオフ状態とし、インバータに含まれるＩＧＢＴ素子もオフ状態）に制御しておくことで、外部充電時の充電効率の向上を図った。しかし、走行時の大電流を流すことが可能なシステムメインリレーＳＭＲＢ,ＳＭＲＧの励磁電流や、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの停止時待機電流等をさらに充電時には低減させることが望ましい。

実施の形態２では、充電器用に充電電流の値に最適化された別途のリレーを設けることによって、さらに充電時の充電効率を向上させる。

図５は、本発明の実施の形態２に係る車両１Ａの主たる構成を示す図である。
図５を参照して、車両１Ａは、図１で説明した車両１の構成において、充電器５１に代えて充電器５１Ａを含み、充電器５１Ａの出力ＣＨ１，ＣＨ２がシステムメインリレーを経由せずにバッテリＢＡ，ＢＢにそれぞれ接続される点が車両１とは異なる。また、ＡＣ−ＤＣ変換回路１００の出力をＥＣＵに供給可能な電源電圧に変換し、制御部１２２に電源を供給する電源回路１２４が明示されている。他の部分については、車両１Ａは既に図１で説明した車両１と同様な構成であるので、説明は繰返さない。

図６は、図５における充電器５１Ａの構成の一例を示したブロック図である。
図６を参照して、充電器５１Ａは、図２に示した充電器５１の構成に加えて、出力ＣＨ１と整流回路１０６の間に設けられた充電器用リレー１１０と、出力ＣＨ２と整流回路１１６の間に設けられた充電器用リレー１２０とを含む。充電器５１の内部の説明については、すでに図２で説明しているので説明は繰返さない。なお、図６ではリレー１１０，１２０の位置は、充電器の内部に設けているが、リレー１１０，１２０を充電器の外部に設けても良い。

すなわち図５、図６を参照して、実施の形態２に開示される車両の電源装置は、補機または補機バッテリ６６に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ６４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４とバッテリＢＡとの間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第１の主リレー（ＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ）と、バッテリＢＡと充電器５１との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう充電器用リレー１１０とをさらに備える。

図７は、制御装置３０と制御部１２２とに電源電流を供給する経路を説明するためのブロック図である。

図７に示すように、走行時において、制御装置３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の出力または補機バッテリ６６からダイオード１２６を介して電源電流が供給される。

外部電源から充電するときは、制御装置３０は励磁電流の供給を停止して図５のシステムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇを開放状態とする。

外部の商用電源９０が接続されることにより電源回路１２４が電源電圧を出力しこれが制御部１２２に印加される。電源回路１２４から出力される電源電圧はダイオード１２８を経由して制御装置３０にも供給される。電源回路１２４の出力する電源電圧が補機バッテリの電圧よりも若干高ければ（たとえば、補機バッテリ電圧が１２Ｖであるときに電源回路１２４の出力電圧を１４Ｖ程度とすれば）、制御装置３０の電源電流は主として外部電源から供給されることになる。そして、制御装置３０は、充電器用リレー１１０，１２０に励磁電流を供給してこれらのリレーを導通させる。なお、充電器用リレー１１０，１２０は制御部１２２によって制御されてもよい。

こうして、制御装置３０は、外部電源からの充電時において、補機バッテリ６６の電力を使わずにバッテリＢＡ，ＢＢのＳＯＣＡ，ＳＯＣＢを算出し、制御部１２２に送信し続けることが可能となる。したがって、補機バッテリ６６の電力が消費されないのでＤＣ／ＤＣコンバータ６４も完全に動作停止させた状態で外部電源からの充電を行なうことができ、充電時に一層電力消費を抑えることができる。

すなわち、実施の形態２においてより好ましくは、車両の電源装置は、バッテリＢＡとインバータ２２との間に設けられ、第１の主リレー（ＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ）を介してバッテリＢＡから電力を受け電圧変換を行なう第１の昇圧コンバータ１２Ａと、バッテリＢＢとインバータ２２との間に設けられ、電圧変換を行なう第２の昇圧コンバータ１２Ｂと、第２の昇圧コンバータ１２ＢとバッテリＢＢとの間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第２の主リレー（ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇ）と、第１、第２の主リレー（ＳＭＲＢ、ＳＭＲＧ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇ）が開放状態であり、かつ充電器用リレー１１０，１２０が閉じた状態で充電器５１Ａを運転させる制御装置３０とをさらに備える。

以上説明したように、実施の形態２の車両の電源装置では、実施の形態１で説明した車両の電源装置の構成に加えて、充電専用のリレーを充電器とバッテリとの間に設ける。充電専用のリレーは、システムメインリレーほど励磁電流が大きくない。また、充電時にシステムメインリレーをオフすることができ、補機バッテリおよび補機負荷やエアコン等を充電時に主バッテリから切り離せるので、充電時の車両の消費電力を低減させることができる。

さらには、充電器用リレーを充電器内に内蔵すれば、充電電流定格に充電器用リレーの電流容量や励磁電流を最適化して充電器と一体に供給することにより、車両の組み立て時の取り扱いが容易となる。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車、燃料電池自動車にも適用できる。

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。

本発明の実施の形態１に係る車両１の主たる構成を示す図である。 充電器５１の構成の一例を示したブロック図である。 図２の制御部１２２がバッテリＢＡ，ＢＢの充電時に行なう制御を説明するためのバッテリＢＡ，ＢＢの残量を示した概念図である。 図３の制御部１２２が実行する制御を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る車両１Ａの主たる構成を示す図である。 図５における充電器５１Ａの構成の一例を示したブロック図である。 制御装置３０と制御部１２２とに電源電流を供給する経路を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ 車両、２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０Ａ，１０Ｂ，１３，２１Ａ，２１Ｂ 電圧センサ、１２Ａ，１２Ｂ 昇圧コンバータ、１４，２２，１０２，１１２ インバータ、２４，２５，１０８，１１８ 電流センサ、３０ 制御装置、３９Ａ，３９Ｂ 電圧変換部、４０Ａ，４０Ｂ 接続部、５０ 電力入力インレット、５１，５１Ａ 充電器、６４ コンバータ、６６ 補機バッテリ、９０ 商用電源、１００ 交流−直流変換回路、１０４，１１４ トランス、１０６，１１６ 整流回路、１１０，１２０ 充電器用リレー、１２２ 制御部、１２４ 電源回路、１２６，１２８ ダイオード、ＢＡ，ＢＢ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ 平滑用コンデンサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１Ａ，ＰＬ１Ｂ，ＰＬ２ 電源ライン、Ｒ０，Ｒ１ 制限抵抗、ＳＬ１，ＳＬ２ 接地ライン、ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇ，ＳＭＲＰ，ＳＲ１Ｐ システムメインリレー。

Claims (6)

1. 車輪を回転させるモータを駆動するインバータに対して並列的に設けられ、前記インバータに電力を供給する第１、第２の蓄電装置と、
   前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置に接続され、車両外部から与えられる電力を受けて、前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置に対してそれぞれ第１、第２の充電電力を同時に供給する充電器とを備える、車両の電源装置。
2. 前記第１の蓄電装置と前記インバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第１のコンバータと、
   前記第２の蓄電装置と前記インバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２のコンバータとをさらに備え、
   前記充電器は、
   前記第１の充電電力を出力する第１の出力端子と、
   前記第２の充電電力を出力する第２の出力端子とを含み、
   前記第１の出力端子は、前記第１の蓄電装置と前記第１のコンバータとの間の第１の電力授受経路に接続され、
   前記第２の出力端子は、前記第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間の第２の電力授受経路に接続される、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記充電器は、前記第１、第２の蓄電装置の状態に基づいて、前記第１、第２の充電電力の大きさを決定し、車両外部から与えられる電力を前記第１、第２の蓄電装置に分配する、請求項１に記載の車両の電源装置。
4. 前記充電器は、
   外部から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換部と、
   前記交流−直流変換部によって変換された後の直流電圧を受けて、前記外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第１のインバータと、
   前記交流−直流変換部によって変換された後の直流電圧を受けて、前記外部から与えられる交流電圧と異なる周波数の交流電圧に変換する第２のインバータと、
   前記第１、第２の蓄電装置の状態に基づいて前記第１、第２のインバータの運転制御を行なう制御部とを含む、請求項３に記載の車両の電源装置。
5. 補機または前記補機用の第３の蓄電装置に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記第１の蓄電装置との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第１の主リレーと、
   前記第１の蓄電装置と前記充電器との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう充電器用リレーとをさらに備える、請求項１に記載の車両の電源装置。
6. 前記第１の蓄電装置と前記インバータとの間に設けられ、前記第１の主リレーを介して前記第１の蓄電装置から電力を受け電圧変換を行なう第１のコンバータと、
   前記第２の蓄電装置と前記インバータとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２のコンバータと、
   前記第２のコンバータと前記第２の蓄電装置との間に設けられ、電力授受経路の開閉を行なう第２の主リレーと、
   前記第１、第２の主リレーが開放状態であり、かつ前記充電器用リレーが閉じた状態で前記充電器を運転させる制御装置とをさらに備える、請求項５に記載の車両の電源装置。

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