JP2011259589A - 車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンバータの損失の悪化を抑制する。
【解決手段】ＥＣＵは、スイッチの状態が第１状態であるか否かを判定するステップ（Ｓ１００）と、スイッチの状態が第１状態である場合に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、昇圧比が基準値よりも大きいか否かを判定するステップ（Ｓ１０２）と、昇圧比が基準値よりも大きい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、スイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御するステップ（Ｓ１０４）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、蓄電装置とコンバータとを含む車両用電源装置であって、特に、蓄電装置からコンバータへの電力の供給状態を車両の状態に基づいて変更する技術に関する。

従来、電源装置としてメインバッテリとサブバッテリとを切り替えることによって負荷電流を長時間流すことができる技術が公知である。たとえば、特開２００７−０８９２６５号公報（特許文献１）は、電池容量を無駄なく有効に利用するとともに、サブバッテリの電池容量がそれほど大きくないものでも長時間の使用が可能とする携帯型電子機器及び携帯型電子機器のバッテリ充電方法を開示する。この携帯型電子機器は、メインバッテリとサブバッテリを有する携帯型電子機器であって、メインバッテリの出力が携帯型電子機器を動作可能な下限近傍の第１の設定電圧以下になった時に、メインバッテリからサブバッテリに切り替えるとともに、省電力モードとして動作させ、サブバッテリの出力が携帯型電子機器を動作可能な第２の設定電圧以下になった時に、メインバッテリの出力を昇圧し、サブバッテリを充電する制御部を備えることを特徴とする。

上述した公報に開示された携帯型電子機器によると、メインバッテリの電池容量をフルに使用することができるとともに、負荷電流を引き続き長時間流すことができるようになるため携帯型電子機器の使用時間を長くすることができる。

特開２００７−０８９２６５号公報

しかしながら、コンバータを用いてバッテリ電圧を昇圧する場合において、要求される昇圧後の電圧が上昇して入力電圧に対する出力電圧の比（以下の説明においては昇圧比ともいう）が増加したときに、コンバータのリアクトルにおいて蓄積・放電されるエネルギの増加およびスイッチング素子のスイッチング動作による損失の増加によってコンバータ全体の損失が増加するという問題がある。

さらに、電池セル数を減少させるなどしてメインバッテリの総容量を低下させて、コンバータの昇圧によって負荷に対して供給する電力を確保する場合には、メインバッテリの総容量に対する入出力エネルギの比率が大きくなり、メインバッテリの劣化が促進する可能性がある。その結果、メインバッテリの出力が低下して、昇圧比の増加によってコンバータ全体の損失が増加する場合がある。

上述した公報においては、このような問題について何ら考慮されておらず解決することはできない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係る車両用電源装置は、電気機器を有する車両に搭載され、電気機器に電力を供給するための車両用電源装置である。この車両用電源装置は、第１蓄電装置と、第２蓄電装置と、第１蓄電装置および第２蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の電圧を変化させるためのコンバータと、第１蓄電装置からコンバータに電力が供給される第１状態と第１蓄電装置および第２蓄電装置からコンバータに電力が供給される第２状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部とを含む。切替部が第２状態である場合において第１蓄電装置と第２蓄電装置とは直列に接続される。

好ましくは、車両用電源装置は、コンバータおよびコンバータの作動に連動する車両の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量を検出するための検出部と、切替部の状態が第１状態である場合において、検出部によって検出された物理量がしきい値を超えることによってコンバータにおける損失を悪化させるときに切替部を第１状態から第２状態に切り替えるための制御を行なう制御部とを含む。

さらに好ましくは、検出部は、コンバータに供給される第１電圧を物理量として検出する。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合において、第１電圧に対するコンバータに要求される第２電圧の比が予め定められた値よりも大きい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替える。

さらに好ましくは、検出部は、コンバータの部品の温度を物理量として検出する。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合において、検出部によって検出された部品の温度が予め定められた値よりも大きい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替える。

さらに好ましくは、車両用電源装置は、インバータをさらに含む。検出部は、コンバータとインバータとのうちの少なくともいずれか一方の電流を物理量として検出する。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合において、検出部によって検出された一方の電流が予め定められた値よりも大きい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替える。

さらに好ましくは、検出部は、第１蓄電装置の残容量を物理量として検出する。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合において、検出部によって検出された第１蓄電装置の残容量が予め定められた値よりも小さい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替える。

さらに好ましくは、検出部は、車両のシステムの起動後に温度が上昇する車両の部品の温度を物理量として検出する。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合において、検出部によって検出された部品の温度が予め定められた値よりも小さい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替える。

さらに好ましくは、車両用電源装置は、切替部によって第２状態に切り替えられる頻度を算出するための算出部と、算出部によって算出された第２状態に切り替えられる頻度が予め定められた値よりも大きい場合に、第１蓄電装置の交換を促す通知をするための通知部とをさらに含む。

さらに好ましくは、車両用電源装置は、切替部の状態が第１状態から第２状態に切り替えられた場合に、コンバータのキャリア周波数が第１状態におけるキャリア周波数よりも大きくなるようにしてコンバータを制御するためのコンバータ制御部をさらに含む。

さらに好ましくは、車両用電源装置は、第２蓄電装置に接続され、切替部の状態が第２状態である場合に第２蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、第２蓄電装置の残容量を検出するための残容量検出部とをさらに含む。制御部は、切替部の状態が第１状態である場合であって、かつ、第２蓄電装置の残容量が予め定められた値よりも小さい場合に、切替部を第１状態から第２状態に切り替えるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて第２蓄電装置を充電する。

さらに好ましくは、第１蓄電装置および第２蓄電装置の各々は、単独での交換が可能に設けられる。

さらに好ましくは、第１蓄電装置および第２蓄電装置は、相互に交換が可能に設けられる。

この発明の他の局面に係る車両用電源装置の制御方法は、電気機器を有する車両に搭載され、電気機器に電力を供給するための車両用電源装置の制御方法である。車両用電源装置は、第１蓄電装置と、第２蓄電装置と、第１蓄電装置および第２蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の電圧を変化させるためのコンバータと、第１蓄電装置からコンバータに電力が供給される第１状態と第１蓄電装置および第２蓄電装置からコンバータに電力が供給される第２状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部とを含む。切替部が第２状態である場合において第１蓄電装置と第２蓄電装置とは直列に接続される。この車両用電源装置の制御方法は、コンバータおよびコンバータの作動に連動する車両の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量を検出するステップと、切替部の状態が第１状態である場合において、物理量を検出するステップにて検出された物理量がしきい値を超えることによってコンバータにおける損失を悪化させるときに切替部を第１状態から第２状態に切り替えるための制御を行なうステップとを含む。

第１の実施の形態における車両の全体構成を示す図である。 メインバッテリとサブバッテリとの構成を示す図（その１）である。 メインバッテリとサブバッテリとの構成を示す図（その２）である。 コンバータの入力電圧と出力電圧との関係を示す図（その１）である。 第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵの機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 コンバータの入力電圧と出力電圧とを示す図（その２）である。 サブバッテリの使用頻度に応じてメインバッテリの交換を促す旨を通知するためのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 スイッチの状態を第２状態に移行した場合にキャリア周波数を増加させるためのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 コンバータの動作時における電流リプルの変化を示すタイミングチャートである。 サブバッテリの状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータを用いて充電するためのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 第４の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 第５の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態における車両全体の構成を示す。図１に示すように、本実施の形態に係る車両用電源装置が搭載された車両４０は、モータジェネレータ（以下、ＭＧと記載する）２と、インバータ４と、コンバータ６と、メインバッテリ８と、スイッチ１０と、サブバッテリ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、平滑コンデンサ２８と、通知装置４４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。なお、車両４０は、駆動用または発電用のＭＧ２を搭載した車両であれば特に限定されるものではなく、たとえば、電動車両であってもよいし、ハイブリッド車両であってもよい。本実施の形態に係る車両用電源装置は、インバータ４と、コンバータ６と、メインバッテリ８と、スイッチ１０と、サブバッテリ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４とによって実現される。

ＭＧ２は、交流回転電機であって、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。本実施の形態において、車両４０は、ＭＧ２の駆動力によって走行する。

ＭＧ２は、インバータ４から供給される交流電力を用いて駆動力を発生させる。ＭＧ２の駆動力は図示しない駆動輪に伝達される。なお、車両４０の制動時等には、駆動輪によりＭＧ２が駆動させられ、ＭＧ２が発電機として機能する。すなわち、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキが作動する。ＭＧ２によって発電された電力は、インバータ４に供給される。

インバータ４は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。インバータ４は、ＥＣＵ１００からの駆動信号ＰＷＭ１に応じてスイッチング動作を行なうことにより、コンバータ６から供給される直流電力を交流電力に変換してＭＧ２に供給する。また、インバータ４は、回生ブレーキの作動時においてＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータ６に供給する。

平滑コンデンサ２８は、主正極線ＭＰＬと主負極線ＭＮＬとの間に接続され、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。

メインバッテリ８およびサブバッテリ１２は、いずれも蓄電装置であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池で構成される直流電源であるが、二次電池に代えてキャパシタを用いてもよい。

メインバッテリ８およびサブバッテリ１２は、図２および図３に示すように、１つのバッテリモジュールとして１つの筐体に一体的に設けられるようにしてもよいし、２つのバッテリモジュールとして別途設けられるようにしてもよい。

好ましくは、メインバッテリ８およびサブバッテリ１２の各々は、単独での交換が可能に設けられることが好ましい。このようにすると、メインバッテリ８のみが劣化した場合にメインバッテリ８のみを劣化していないバッテリに交換することが可能となる。さらに好ましくは、メインバッテリ８とサブバッテリ１２とは相互に交換が可能であることが好ましい。このようにすると、劣化したメインバッテリ８をサブバッテリ１２で置き換えた後に、サブバッテリ１２の元の位置に劣化していない新たなバッテリを配置することができる。

コンバータ６は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトル２０と、平滑コンデンサ２２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、主正極線ＭＰＬと主負極線ＭＮＬとの間に互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。

リアクトル２０は、環状のコア部と、コア部の外周に巻き付けられたコイルとによって構成される。リアクトル２０のコイルの一方端は、正極線ＰＬを経由してメインバッテリ８の正極端子に接続される。リアクトル２０のコイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間の点に接続される。

ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１に逆並列に接続される。すなわち、ダイオードＤ１は、主正極線ＭＰＬへ向かう方向を順方向として、スイッチング素子Ｑ１に並列に接続される。

ダイオードＤ２は、スイッチング素子Ｑ２に逆並列に接続される。すなわち、ダイオードＤ２は、リアクトル２０へ向かう方向を順方向として、スイッチング素子Ｑ２に並列に接続される。

コンバータ６のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ１００からの駆動信号ＰＷＭ２（ｄｕｔｙ信号）に基づいて、互いに逆の状態（すなわち、Ｑ１オンのときはＱ２オフ、Ｑ１オフのときはＱ２オン）となるように制御される。Ｑ１オン期間（Ｑ２オフ期間）とＱ２オン期間（Ｑ１オフ期間）とが交互に繰返されることによって、主正極線ＭＰＬおよび主負極線ＭＮＬの間の電圧ＶＨがメインバッテリ８の出力電圧以上の電圧に制御される。

平滑コンデンサ２２は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬの間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、ＥＣＵ１００の制御信号に基づいてメインバッテリ８の電力を用いてサブバッテリ１２を充電する。本実施の形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、サブバッテリ１２に対して並列に接続されるとして説明するが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わる場合にサブバッテリ１２をメインバッテリ８の電力を用いて充電できればよく、接続の態様としては、特に図１に示す接続の態様に限定されるものではない。

通知装置４４は、車室内に設けられ、利用者に対して情報を通知する。通知装置４４は、たとえば、情報を表示する表示装置であってもよいし、あるいは、音声によって情報を通知するスピーカであってもよい。

さらに、車両４０は、入力電圧センサ２４と、コンバータ電流センサ２６と、インバータ電流センサ３０と、コンバータ温度センサ３２と、第１バッテリ電圧センサ３４と、バッテリ電流センサ３６と、バッテリ温度センサ３８と、第２バッテリ電圧センサ４２とをさらに含む。

入力電圧センサ２４は、コンバータ６の入力電圧である、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬの間の電圧ＶＬを検出する。入力電圧センサ２４は、検出された電圧ＶＬを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

コンバータ電流センサ２６は、リアクトル２０を流れる電流ＩＬを検出する。コンバータ電流センサ２６は、検出された電流ＩＬを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

インバータ電流センサ３０は、インバータ４を流れる電流Ｉｉを検出する。インバータ電流センサ３０は、検出された電流Ｉｉを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

コンバータ温度センサ３２は、コンバータ６の部品の温度Ｔｃを検出する。なお、コンバータ温度センサ３２は、コンバータ６の部品であれば特に限定して設けられるものではないが、たとえば、リアクトル２０、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２あるいはダイオードＤ１，Ｄ２のうちのいずれかに設けられる。コンバータ温度センサ３２は、コンバータ６の部品の温度Ｔｃを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

第１バッテリ電圧センサ３４は、メインバッテリ８の電圧ＶＢ１を検出する。第１バッテリ電圧センサ３４は、検出された電圧ＶＢ１を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

バッテリ電流センサ３６は、メインバッテリ８（またはメインバッテリ８およびサブバッテリ１２）を流れる電流ＩＢを検出する。バッテリ電流センサ３６は、検出された電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

バッテリ温度センサ３８は、メインバッテリ８の温度ＴＢを検出する。バッテリ温度センサ３８は、検出された温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

第２バッテリ電圧センサ４２は、サブバッテリ１２の電圧ＶＢ２を検出する。第２バッテリ電圧センサ３４は、検出された電圧ＶＢ２を示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを含む。ＥＣＵ１００は、メモリに記憶されたマップに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。

ＥＣＵ１００は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量、車速などに基づいて車両全体に要求される要求パワーを算出し、算出された要求パワーに基づいて、インバータ４を駆動するための駆動信号ＰＷＭ１およびコンバータ６を駆動するための駆動信号ＰＷＭ２を生成する。ＥＣＵ１００は、生成した駆動信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれインバータ４およびコンバータ６に出力する。

スイッチ１０は、ＥＣＵ１００からの駆動信号に基づいてメインバッテリ８の正極を直接ＰＬに接続した状態（以下、第１状態と記載する）と、メインバッテリ８の正極をサブバッテリ１２の負極に接続した状態（以下、第２状態と記載する）とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態になるように切り替える。スイッチ１０としては、たとえば、リレー回路等が用いられる。

スイッチ１０が第１状態となることによって、メインバッテリ８およびサブバッテリ１２のうちのメインバッテリ８の電力のみがコンバータ６に供給されることとなる。すなわち、図２の破線部示すようにメインバッテリ８のみによってコンバータ６に電力が供給された状態になる。

また、スイッチ１０が第２状態となることによって、メインバッテリ８とサブバッテリ１２とが直列に接続された状態になるため、メインバッテリ８およびサブバッテリ１２の電力がコンバータ６に供給されることとなる。すなわち、図３の破線部に示すようにメインバッテリ８およびサブバッテリ１２によってコンバータ６に電力が供給された状態になる。

このような構成を有する車両４０において、メインバッテリ８の電圧が車両４０に搭載された電気機器の状態に基づいてコンバータ６に要求される電圧（以下、目標電圧とも記載する）になるようにコンバータ６を用いて昇圧する場合には、目標電圧の上昇によって昇圧比（入力電圧ＶＬに対する目標電圧の比）が増加する場合がある。

「電気機器の状態」とは、たとえば、エアコンコンプレッサーが作動を開始する状態やＭＧ２を用いて図示しないエンジンを始動させる状態等である。ＥＣＵ１００は、電気機器の状態に基づいて現在の目標電圧よりも高い電圧が必要であると判定する場合に現在の目標電圧よりも高い電圧を新たな目標電圧として決定する。

昇圧比の増加によって、コンバータ６のリアクトル２０において蓄積・放電されるエネルギが増加し、さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作による損失が増加することによってコンバータ６全体の損失が増加する場合がある。

たとえば、図４の実線に示すように、入力電圧ＶＬがＶＢ（１）である場合であって、目標電圧がＶＨ（０）である場合を想定する。利用者がエアコンを作動させるなどした場合に、目標電圧がＶＨ（０）からＶＨ（１）に上昇した場合には、昇圧比がＶＨ（０）／ＶＢ（１）からＶＨ（１）／ＶＢ（１）に増加することとなる。そのため、昇圧比の増加した分だけ、コンバータ６全体の損失が増加することとなる。

また、電池セル数を減少させるなどしてバッテリの総容量を低下させて、コンバータの昇圧によって負荷に対して供給する電力を確保する場合には、バッテリの総容量に対する入出力エネルギの比率が大きくなり、バッテリの劣化が促進する場合がある。バッテリの劣化によってバッテリ出力は、低下するため、やはり、昇圧比が増加して、コンバータ６の損失が悪化することとなる。

たとえば、劣化前の入力電圧ＶＬがＶＢ（１）である場合であって、目標電圧がＶＨ（０）である場合を想定する。図４の破線に示すように、バッテリの劣化が促進した場合には、目標電圧が同一のＶＨ（０）であっても、入力電圧ＶＬがＶＢ（１）からＶＢ（０）に低下するため、昇圧比はＶＨ（０）／ＶＢ（１）からＶＨ（１）／ＶＢ（０）に増加することとなる。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００が、スイッチ１０の状態が第１状態である場合において、コンバータ６およびコンバータ６の作動に連動する車両４０の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量がしきい値を超えることによってコンバータ６における損失を悪化させるときに第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する点に特徴を有する。

図５に、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ１００は、ＳＷ状態判定部１０２と、損失悪化判定部１０４と、ＳＷ制御部１０６とを含む。

ＳＷ状態判定部１０２は、スイッチ１０の状態が第１状態であるか否かを判定する。ＳＷ状態判定部１０２は、スイッチ１０の状態が変更される毎に変更された状態をフラグのオン・オフに対応づけるなどして記憶しておき、記憶されたスイッチ１０の状態に基づいてスイッチ１０の状態が第１状態であるか否かを判定する。なお、ＳＷ状態判定部１０２は、たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態であると判定された場合に状態判定フラグをオンするようにしてもよい。

損失悪化判定部１０４は、コンバータ６の状態およびコンバータ６の作動に連動する車両４０の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量が物理量がしきい値を超えることによってコンバータ６における損失を悪化させる状態であるか否かを判定する。

本実施の形態においては、入力電圧センサ２４によって検出されたコンバータ６に供給される電圧ＶＬの実測値と目標電圧との比（目標電圧／実測値）を昇圧比として算出する。損失悪化判定部１０４は、算出された昇圧比が基準値よりも大きいか否かを判定する。

基準値は、たとえば、コンバータ６の損失が悪化していると判定するための昇圧比のしきい値であって、予め定められた値である。基準値は、実験等によって適合される。

なお、損失悪化判定部１０４は、たとえば、算出された昇圧比が基準値よりも大きい場合に損失悪化判定フラグをオンするようにしてもよい。

ＳＷ制御部１０６は、スイッチ１０の状態が第１状態であって、かつ、昇圧比が基準値よりも大きい場合に、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。なお、ＳＷ制御部１０６は、たとえば、状態判定フラグおよび損失悪化判定フラグがいずれもオンである場合に、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御するようにしてもよい。

本実施の形態において、ＳＷ状態判定部１０２と、損失悪化判定部１０４と、ＳＷ制御部１０６とは、いずれもＥＣＵ１００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図６を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態であるか否かを判定する。スイッチ１０の状態が第１状態である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、コンバータ６における昇圧比が基準値よりも大きいか否かを判定する。コンバータ６の昇圧比が基準値よりも大きい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作について図７を用いて説明する。

たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合を想定する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。図７の破線に示すように、コンバータ６に対する入力電圧ＶＬとしてメインバッテリ８によって電圧ＶＢ（２）が供給される。このとき、コンバータ６の目標電圧としては電圧ＶＨ（２）が決定される。

利用者がエアコンのスイッチをオンするなどしてエアコンコンプレッサーの作動が開始する場合に、目標電圧は、現在の目標電圧ＶＨ（２）からエアコンコンプレッサーの安定した作動を確保するための電圧ＶＨ（３）まで上昇することとなる。

目標電圧が電圧ＶＨ（３）に変更されたことによって、昇圧比（ＶＨ（３）／ＶＢ（２））が基準値よりも大きくなる場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する（Ｓ１０４）。そのため、メインバッテリ８に加えてメインバッテリ８に直列に接続されたサブバッテリ１２によって電力がコンバータ６に供給されることとなる。メインバッテリ８およびサブバッテリ１２の電力がコンバータ６に供給されることによって、コンバータ６に対する入力電圧ＶＬが電圧ＶＢ（２）よりも大きい電圧ＶＢ（３）となる。

その結果、第２状態への切替後の昇圧比（ＶＨ（２）／ＶＢ（３））が切替前の昇圧比（ＶＨ（３）／ＶＢ（２））よりも小さくなり、コンバータ６の損失の悪化が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用電源装置によると、目標電圧が上昇することによって昇圧比が基準値を超えた場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御することによって、コンバータへの入力電圧が増加するため、昇圧比を低下させることができる。したがって、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、昇圧比が基準値を超えた場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御するとして説明したが、昇圧比が、たとえば、基準値に対してヒステリシスを考慮したしきい値（基準値よりも小さい値）よりも低下した場合に、スイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、サブバッテリ１２が使用される頻度、すなわち、スイッチ１０の状態が第２状態に切り替えられる頻度を算出して、算出された頻度が基準値よりも大きい場合に、メインバッテリ８の交換を促す通知をするようにしてもよい。

以下、図８を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００がメインバッテリ８の交換を促す通知をするプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１００は、サブバッテリ１２の使用頻度が基準値よりも大きいか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、予め定められた期間においてスイッチ１０の状態が第２状態である時間をサブバッテリ１２の使用時間として積算する。ＥＣＵ１００は、積算された時間から予め定められた期間におけるサブバッテリ１２の使用割合をサブバッテリ１２の使用頻度として算出する。ＥＣＵ１００は、算出されたサブバッテリ１２の使用頻度が基準値よりも大きいか否かを判定する。サブバッテリ１２の使用頻度が基準値よりも大きい場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２００に戻される。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１００は、メインバッテリ８の交換を促す通知を利用者に対して行なう。ＥＣＵ１００は、たとえば、通知装置４４を用いてメインバッテリ８の交換を促す旨の通知を行なう。

図８に示したフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について以下に説明する。たとえば、メインバッテリ８が劣化している場合には、劣化していない場合よりも劣化に起因して出力が低下する。そのため、コンバータ６における昇圧比は上昇する傾向にある。そのため、昇圧比が基準値を超える頻度が増加するため、サブバッテリ１２の使用時間が長くなる。その結果、サブバッテリ１２の使用頻度が基準値よりも大きくなる場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、メインバッテリ８の交換を促す通知が利用者に対して行なわれる（Ｓ２０２）。

このようにサブバッテリ１２の使用頻度に基づいてメインバッテリ８の交換を促す通知を利用者に対して行なうことによって、運転者にメインバッテリ８が劣化していることを早期に認識させることができる。その結果、劣化したメインバッテリ８の早期の交換が図れる。

さらに、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替えられた場合に、コンバータ６のキャリア周波数が第１状態におけるキャリア周波数よりも大きくなるようにコンバータ６を制御するようにしてもよい。

以下、図９を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００がスイッチ１０の状態に応じてキャリア周波数を変化させるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に移行したか否かを判定する。スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に移行した場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ３０２に移される。

Ｓ３０２にて、ＥＣＵ１００は、キャリア周波数として通常値を決定する。なお、通常値は、メインバッテリ８の電力のみがコンバータ６に供給される場合の電流リプル、リアクトルにおいて発生する鉄損、スイッチング動作による損失等を考慮して設定される予め定められた値である。

Ｓ３０４にて、ＥＣＵ１００は、キャリア周波数として通常値よりも大きい値を決定する。ＥＣＵ１００は、通常値よりも大きい値を決定すればよく、たとえば、通常値に予め定められた値を加算した値を決定するようにしてもよい。予め定められた値は、たとえば、メインバッテリ８の電力とサブバッテリ１２の電力とがコンバータ６に供給される場合の電流リプル、リアクトル２０における損失を考慮した値である。

図１０にコンバータ６の動作時における電流リプルｄＩの変化を示す。図１０に示すように、上アームのオン時間に対応するｄｔは、ｄｔ＝Ｔ（キャリア周期）×ｄｕｔｙ＝ｄｕｔｙ／ｆ（キャリア周波数）の式で表される。

また、Ｖｂ（バッテリ電圧）＝Ｌ（リアクトル２０のインダクタンス）×ｄＩ（電流リプル）／ｄｔの式が成立する。したがって、電流リプルｄＩは、ｄＩ＝Ｖｂ／Ｌ×ｄｔ＝Ｖｂ／Ｌ×ｄｕｔｙ／ｆの式で表される。

メインバッテリ８の電力のみをコンバータ６に対して供給する場合と、メインバッテリ８の電力とサブバッテリ１２の電力とをコンバータ６に対して供給する場合とを比較したとき、バッテリ電圧Ｖｂは、メインバッテリ８の電力とサブバッテリ１２の電力とをコンバータ６に対して供給する場合の方が高くなるため、電流リプルが大きくなり、リアクトルにおいて発生する鉄損が増加することとなる。そのため、メインバッテリ８の電力のみを供給する場合よりもキャリア周波数を高くすることによって、電流リプルを小さくすることができる。その結果、リアクトルにおいて発生する損失の増加を抑制して、コンバータ６全体の損失の増加を抑制することができる。

したがって、予め定められた値は、コンバータ６全体の損失の増加が抑制されるように通常値よりも高いキャリア周波数が決定されるように設定される。

図９に示したフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について説明する。たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合を想定する（Ｓ３００にてＮＯ）。このとき、キャリア周波数として通常値が決定される（Ｓ３０２）。

一方、昇圧比が基準値を上回るなどしてスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に移行する場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、キャリア周波数として通常値に予め定められた値を加算した値が決定される（Ｓ３０４）。

このようにすると、キャリア周波数として通常値が決定される場合よりも電流リプルを小さくすることができるため、リアクトル２０において発生する損失の増加を抑制して、コンバータ６全体の損失の増加を抑制することができる。

さらに、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合において、サブバッテリ１２のＳＯＣ（State Of Charge）が基準値よりも小さい場合に、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を用いてサブバッテリ１２を充電するようにしてもよい。

以下、図１１を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００がサブバッテリ１２のＳＯＣに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１４を用いて充電するプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態であるか否かを判定する。スイッチ１０の状態が第１状態である場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ４０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ４００に戻される。

Ｓ４０２にて、ＥＣＵ１００は、サブバッテリ１２のＳＯＣが基準値よりも小さいか否かを判定する。なお、ＥＣＵ１００は、たとえば、サブバッテリ１２の開放端電圧に基づいてサブバッテリ１２のＳＯＣを推定するようにしてもよいし、あるいは、サブバッテリ１２の電圧ＶＢ２とサブバッテリ１２に流れる電流とに基づいてサブバッテリ１２のＳＯＣを推定するようにしてもよいし、その他の周知の方法でサブバッテリ１２のＳＯＣを推定するようにしてもよい。サブバッテリ１２のＳＯＣが基準値よりも小さい場合（Ｓ４０２にてＹＥＳ）、処理はＳ４０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ４０２にてＮＯ）、処理はＳ４００に戻される。

Ｓ４０４にて、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。Ｓ４０６にて、ＥＣＵ１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を用いてサブバッテリ１２を充電する。

図１１に示したフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について説明する。たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合を想定する（Ｓ４００にてＮＯ）。サブバッテリ１２のＳＯＣが基準値以上である場合（Ｓ４０２にてＮＯ）、サブバッテリ１２の充電は行なわれない。一方、サブバッテリ１２のＳＯＣが基準値よりも小さい場合（Ｓ４０２にてＹＥＳ）、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替えられるとともに（Ｓ４０４）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を用いてサブバッテリ１２が充電される（Ｓ４０６）。

このようにすると、たとえば、メインバッテリ８とサブバッテリ１２との電力を１つのバッテリで実現する場合よりも補機に電力を供給するバッテリを充電する場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１４における降圧比（入力電圧に対する目標電圧の比）を低下させることができる。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける損失の低減が図れる。また、降圧比を低下させることができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータに要求される性能を低くすることができる。その結果、コストダウンが図れる。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る車両用電源装置について説明する。本実施の形態に係る車両用電源装置は、上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作が異なる。それ以外の構成は、図１を用いて説明した上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置が搭載された車両４０と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合において、コンバータ６の部品の温度が基準値よりも大きいときにスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する点に特徴を有する。

本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図は、損失悪化判定部１０４の動作が異なる以外は、図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態において、損失悪化判定部１０４は、コンバータ温度センサ３２によって検出されたコンバータ６の部品の温度が基準値よりも大きいか否かを判定する。基準値は、たとえば、コンバータ６の損失が悪化する部品の温度のしきい値であって、予め定められた値である。基準値は、実験等によって適合される。なお、損失悪化判定部１０４は、コンバータ６の部品の温度が基準値よりも大きい場合に損失悪化判定フラグをオンするようにしてもよい。

図１２を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

なお、図１２に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ１００にてスイッチ１０の状態が第１状態であると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ５００にて、ＥＣＵ１００は、コンバータ６の部品の温度が基準値よりも大きいか否かを判定する。コンバータ６の部品の温度が基準値よりも大きい場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作について説明する。

たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合であって、かつ、コンバータ６の部品の温度が基準値以下である場合を想定する（Ｓ１００にてＹＥＳ，Ｓ５００にてＮＯ）。このとき、コンバータ６に対してメインバッテリ８の電圧が供給される。

コンバータ６が作動することによってコンバータ６の部品自体が発熱するか、あるいは他の部品から熱が伝達して部品の温度が上昇する。上昇した部品の温度が基準値よりも大きくなる場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。そのため、コンバータ６に対してメインバッテリ８に加えてサブバッテリ１２の電圧が供給されることとなる。

その結果、スイッチ１０が第２状態となることによって昇圧比が小さくなるため、コンバータ６の損失の悪化が抑制される。そのため、コンバータ６の部品の温度の上昇も抑制されることとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用電源装置によると、コンバータの部品（たとえば、リアクトル、ＩＧＢＴ素子あるいはダイオード）の温度が基準値よりも大きくなる場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御することによって、昇圧比を低下させることができるため、コンバータの損失の悪化を抑制して、部品の温度のさらなる上昇を抑制することができる。したがって、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することができる。さらに、コンバータに用いられる構成部品に要求される耐熱性のレベルを低下させることができるため、コストダウンが図れる。

＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る車両用電源装置について説明する。本実施の形態に係る車両用電源装置は、上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作が異なる。それ以外の構成は、図１を用いて説明した上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置が搭載された車両４０の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

車両４０がＭＧ２を駆動源として走行している場合において、駆動輪がスリップ状態とグリップ状態との間で状態が変化する場合に、ＭＧ２側からインバータ４およびコンバータ６に対して過電流が流れる場合がある。このような過電流がインバータ４およびコンバータ６を経由してメインバッテリ８に流れる場合には、劣化が促進される場合がある。メインバッテリ８が劣化する場合、メインバッテリ８の出力が低下することとなるため、昇圧比が大きくなり、コンバータ６の損失が悪化する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に、コンバータ６の電流値ＩＬが基準値よりも大きい場合にスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替えるようにスイッチ１０を制御する点に特徴を有する。

なお、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に、コンバータ６の電流値ＩＬに代えてインバータ４の電流値Ｉｉが基準値よりも大きい場合にスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御するようにしてもよい。

本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図は、損失悪化判定部１０４の動作が異なる以外は、図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態において、損失悪化判定部１０４は、コンバータ電流センサ２６によって検出されたコンバータ６に流れる電流値ＩＬが基準値よりも大きいか否かを判定する。基準値は、たとえば、メインバッテリ８の劣化が促進する電流値ＩＬのしきい値であって、予め定められた値である。基準値は、実験等によって適合される。なお、損失悪化判定部１０４は、コンバータ６の電流値ＩＬが基準値よりも大きい場合に損失悪化判定フラグをオンするようにしてもよい。

図１３を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

なお、図１３に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ１００にてスイッチ１０の状態が第１状態であると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ６００にて、ＥＣＵ１００は、コンバータ６の電流値ＩＬが基準値よりも大きいか否かを判定する。コンバータ６の電流値ＩＬが基準値よりも大きい場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ６００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作について説明する。

たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合であって、かつ、コンバータ６の電流値ＩＬが基準値以下である場合を想定する（Ｓ１００にてＹＥＳ，Ｓ６００にてＮＯ）。このとき、コンバータ６に対してメインバッテリ８の電圧が供給される。

駆動輪がスリップ状態とグリップ状態との間で状態が変化する場合に、ＭＧ２において発生した電流は、インバータ４、コンバータ６を経由してメインバッテリ８に流れることとなる。このとき、コンバータ６の電流値ＩＬが基準値よりも大きい過電流が流れた場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。そのため、コンバータ６に対してメインバッテリ８に加えてサブバッテリ１２の電圧が供給されることとなる。

その結果、ＭＧ２において生じた過電流は、メインバッテリ８およびサブバッテリ１２に流れることとなる。メインバッテリ８およびサブバッテリ１２に対して許容される電流は、メインバッテリ８単体に対して許容される電流よりも高い。そのため、メインバッテリ８の劣化の促進は、メインバッテリ８単体で過電流を受けた場合よりも抑制されることとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用電源装置によると、コンバータの電流値が基準値よりも大きい場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御することによって、ＭＧ２で生じた過電流をメインバッテリとサブバッテリとで受けることができる。そのため、ＭＧ２で生じた過電流をメインバッテリ単体で受けた場合よりもメインバッテリの劣化の促進が抑制される。劣化による出力低下が抑制されるため、昇圧比の増加を抑制することができる。したがって、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することができる。

＜第４の実施の形態＞
以下、第４の実施の形態に係る車両用電源装置について説明する。本実施の形態に係る車両用電源装置は、上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作が異なる。それ以外の構成は、図１を用いて説明した上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置が搭載された車両４０の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に、車両４０のシステムの起動後に温度が上昇する部品の温度が基準値よりも小さい冷間状態（車両４０が冷間状態）である場合にスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する点に特徴を有する。

本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図は、損失悪化判定部１０４の動作が異なる以外は、図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態において、損失悪化判定部１０４は、車両４０の部品の温度が基準値よりも小さいか否かを判定する。車両の４０の部品の温度とは、たとえば、エンジンの温度、エンジンの冷却水の温度、ＭＧ２の温度、メインバッテリ８の温度あるいはサブバッテリ１２の温度等である。基準値は、たとえば、車両４０が冷間状態であると判定するための車両４０の部品の温度のしきい値であって、予め定められた値である。基準値は、実験等によって適合される。なお、損失悪化判定部１０４は、車両４０の部品の温度が基準値よりも小さい場合に損失悪化判定フラグをオンするようにしてもよい。

図１４を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

なお、図１４に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ１００にてスイッチ１０の状態が第１状態であると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ７００にて、ＥＣＵ１００は、車両４０の部品の温度が基準値よりも小さいか否かを判定する。車両４０の部品の温度が基準値よりも小さい場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作について説明する。

たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、車両４０の部品が基準値以上である場合（Ｓ７００にてＮＯ）、スイッチ１０の第２状態への切替は行なわれない。そのため、コンバータ６に対してメインバッテリ８の電圧が供給される。

一方、車両４０のシステムの起動直後等の車両４０の部品が基準値よりも低い冷間状態である場合（Ｓ７００にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。そのため、コンバータ６に対してメインバッテリ８に加えてサブバッテリ１２の電圧が供給されることとなる。

その結果、たとえば、車両４０がエンジンをＭＧ２の動力を用いて始動させる構成を有する場合において、車両４０の冷間時のメインバッテリ８の出力が低い場合において、スイッチの状態を第２状態に切り替えることによってメインバッテリおよびサブバッテリの電力によってエンジンを始動させる場合に必要な電力を確保することができるため、エンジンの始動性の悪化が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用電源装置によると、車両の部品の温度が基準値よりも小さい場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御することによって、車両の冷間時にエンジンを始動させる場合等にメインバッテリの出力低下による昇圧比の増加を抑制しつつ、必要な電力を確保することができる。したがって、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することができる。

＜第５の実施の形態＞
以下、第５の実施の形態に係る車両用電源装置について説明する。本実施の形態に係る車両用電源装置は、上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作が異なる。それ以外の構成は、図１を用いて説明した上述の第１の実施の形態に係る車両用電源装置が搭載された車両４０の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に、メインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さい場合にスイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する点に特徴を有する。

本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図は、損失悪化判定部１０４の動作が異なる以外は、図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の機能ブロック図と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態において、損失悪化判定部１０４は、メインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さいか否かを判定する。損失悪化判定部１０４は、たとえば、メインバッテリ８の電流ＩＢおよび電圧ＶＢ１に基づいてメインバッテリ８のＳＯＣを推定するようにしてもよいし、あるいは、電流ＩＢおよび電圧ＶＢ１に加えて温度ＴＢに基づいてメインバッテリ８のＳＯＣを推定するようにしてもよいし、その他の周知の方法でメインバッテリ８のＳＯＣを推定するようにしてもよい。

基準値は、たとえば、ＳＯＣの低下によりメインバッテリ８の出力が低下して、昇圧比の増加によってコンバータ６の損失が悪化すると判定するためのしきい値であって、予め定められた値である。基準値は、実験等によって適合される。なお、損失悪化判定部１０４は、メインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さい場合に損失悪化判定フラグをオンするようにしてもよい。

図１５を参照して、本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

なお、図１５に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ１００にてスイッチ１０の状態が第１状態であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ８００にて、ＥＣＵ１００は、メインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さいか否かを判定する。メインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さい場合（Ｓ８００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ８００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用電源装置に含まれるＥＣＵ１００の動作について説明する。

たとえば、スイッチ１０の状態が第１状態である場合に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、メインバッテリ８のＳＯＣが基準値以上である場合を想定する（Ｓ８００にてＮＯ）。このとき、コンバータ６に対してメインバッテリ８の電圧が供給される。

たとえば、車両４０がＭＧ２を駆動源として走行するなどしてメインバッテリ８のＳＯＣが基準値よりも小さくなる場合（Ｓ８００にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、スイッチ１０の状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチ１０を制御する。そのため、コンバータ６に対してメインバッテリ８に加えてサブバッテリ１２の電圧が供給されることとなる。

その結果、メインバッテリ８のＳＯＣの低下に起因して出力が低下した場合においてもメインバッテリ８とサブバッテリ１２の電圧がコンバータ６によって昇圧されるため、昇圧比の増加が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用電源装置によると、メインバッテリのＳＯＣが基準値よりも小さい場合にスイッチの状態が第１状態から第２状態に切り替わるようにスイッチを制御することによって、メインバッテリのＳＯＣの低下に起因した出力低下による昇圧比の増加を抑制することができる。したがって、コンバータの損失の悪化を抑制する車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法を提供することができる。

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。

２ ＭＧ、４ インバータ、６ コンバータ、８ メインバッテリ、１０ スイッチ、１２ サブバッテリ、１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０ リアクトル、２２ 平滑コンデンサ、２４ 入力電圧センサ、２６ コンバータ電流センサ、２８ 平滑コンデンサ、３０ インバータ電流センサ、３２ コンバータ温度センサ、３４，４２ バッテリ電圧センサ、３６ バッテリ電流センサ、３８ バッテリ温度センサ、４０ 車両、４４ 通知装置、１０２ ＳＷ状態判定部、１０４ 損失悪化判定部、１０６ ＳＷ制御部。

Claims (13)

1. 電気機器を有する車両に搭載され、前記電気機器に電力を供給するための車両用電源装置であって、
   第１蓄電装置と、
   第２蓄電装置と、
   前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の電圧を変化させるためのコンバータと、
   前記第１蓄電装置から前記コンバータに電力が供給される第１状態と前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置から前記コンバータに電力が供給される第２状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部とを含み、
   前記切替部が前記第２状態である場合において前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とは直列に接続される、車両用電源装置。
2. 前記車両用電源装置は、
   前記コンバータおよび前記コンバータの作動に連動する前記車両の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量を検出するための検出部と、
   前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記検出部によって検出された前記物理量がしきい値を超えることによって前記コンバータにおける損失を悪化させるときに前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるための制御を行なう制御部とを含む、請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記検出部は、前記コンバータに供給される第１電圧を前記物理量として検出し、
   前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記第１電圧に対する前記コンバータに要求される第２電圧の比が予め定められた値よりも大きい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記検出部は、前記コンバータの部品の温度を前記物理量として検出し、
   前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記検出部によって検出された前記部品の温度が予め定められた値よりも大きい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２に記載の車両用電源装置。
5. 前記車両用電源装置は、インバータをさらに含み、
   前記検出部は、前記コンバータと前記インバータとのうちの少なくともいずれか一方の電流を前記物理量として検出し、
   前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記検出部によって検出された前記一方の電流が予め定められた値よりも大きい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２に記載の車両用電源装置。
6. 前記検出部は、前記第１蓄電装置の残容量を前記物理量として検出し、
   前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記検出部によって検出された前記第１蓄電装置の残容量が予め定められた値よりも小さい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２に記載の車両用電源装置。
7. 前記検出部は、前記車両のシステムの起動後に温度が上昇する前記車両の部品の温度を前記物理量として検出し、
   前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記検出部によって検出された前記部品の温度が予め定められた値よりも小さい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２に記載の車両用電源装置。
8. 前記車両用電源装置は、
   前記切替部によって前記第２状態に切り替えられる頻度を算出するための算出部と、
   前記算出部によって算出された前記第２状態に切り替えられる頻度が予め定められた値よりも大きい場合に、前記第１蓄電装置の交換を促す通知をするための通知部とをさらに含む、請求項２〜７のいずれかに記載の車両用電源装置。
9. 前記車両用電源装置は、前記切替部の状態が前記第１状態から前記第２状態に切り替えられた場合に、前記コンバータのキャリア周波数が前記第１状態におけるキャリア周波数よりも大きくなるようにして前記コンバータを制御するためのコンバータ制御部をさらに含む、請求項２〜８のいずれかに記載の車両用電源装置。
10. 前記車両用電源装置は、
    前記第２蓄電装置に接続され、前記切替部の状態が前記第２状態である場合に前記第２蓄電装置を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記第２蓄電装置の残容量を検出するための残容量検出部とをさらに含み、
    前記制御部は、前記切替部の状態が前記第１状態である場合であって、かつ、前記第２蓄電装置の残容量が予め定められた値よりも小さい場合に、前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて前記第２蓄電装置を充電する、請求項２〜９のいずれかに記載の車両用電源装置。
11. 前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置の各々は、単独での交換が可能に設けられる、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用電源装置。
12. 前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置は、相互に交換が可能に設けられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の車両用電源装置。
13. 電気機器を有する車両に搭載され、前記電気機器に電力を供給するための車両用電源装置の制御方法であって、前記車両用電源装置は、第１蓄電装置と、第２蓄電装置と、前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の電圧を変化させるためのコンバータと、前記第１蓄電装置から前記コンバータに電力が供給される第１状態と前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置から前記コンバータに電力が供給される第２状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部とを含み、前記切替部が前記第２状態である場合において前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とは直列に接続され、
    前記車両用電源装置の制御方法は、
    前記コンバータおよび前記コンバータの作動に連動する前記車両の部品のうちの少なくともいずれか一方の状態を示す物理量を検出するステップと、
    前記切替部の状態が前記第１状態である場合において、前記物理量を検出するステップにて検出された前記物理量がしきい値を超えることによって前記コンバータにおける損失を悪化させるときに前記切替部を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるための制御を行なうステップとを含む、車両用電源装置の制御方法。

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