JP2019176650A - 車両の電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】副蓄電装置を車両に着脱可能に構成すると共に、車両から取り外した副蓄電装置を外部の負荷に給電する際の利便性がはかられた車両の電源システムを提供すること。【解決手段】電動発電機Ｍと主蓄電装置１及び副蓄電装置２とを接続する電力線６に電力変換回路７を設け、制御装置５で運転モードに応じた態様で電力変換回路７を駆動する車両の電源システムＳであって、副蓄電装置２は電力線６に対し着脱機構８を介して着脱可能に接続され、制御装置５は、運転モードが通常運転モードであると判別した場合には、副蓄電装置２の蓄電量Ｑｐが通常上限蓄電量Ｑ１以下で維持されるように副蓄電装置２の充放電を制御し、運転モードが取外し準備モードであると判別した場合には、副蓄電装置２の蓄電量Ｑｐが通常上限蓄電量Ｑ１よりも多くなるように副蓄電装置２の充電量を制御する車両の電源システムＳ。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電源システムに関する。

従来より、駆動輪に連結された電動発電機に電力を供給する主蓄電装置及び副蓄電装置を含む車両の電源システムが知られている。このような電源システムにおいて、主蓄電装置であるメインバッテリを車両に固定設置すると共に副蓄電装置であるサブバッテリを車両に着脱可能に設置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、負荷に給電するに際し、残容量の低下率がメインバッテリよりもサブバッテリの方が大きくなるように制御している。一般に、メインバッテリとサブバッテリとの残容量が均等な比率で低下するように制御すると、サブバッテリを車両から取り外して外部で充電する際の許容充電量が少ない場合が生じる。特許文献１の技術では、サブバッテリの残容量が優先的に低下するため、サブバッテリを車両から取り外して充電する際の許容充電量が大きくなり、比較的高い頻度でサブバッテリを外部で充電可能にすることの利点が十分に生かされるとされている。

特開２０１０−２８８８１号公報

ところで、副蓄電装置を車両から取り外して、外部の任意の負荷に給電するなど、その車両の走行以外の目的に利用可能にすれば便利である。このような場合、車両から取り外した副蓄電装置は任意の負荷に直ちに給電可能な状態であることが望ましい。しかしながら、特許文献１の技術では、副蓄電装置を車両から取り外して外部で充電する際の充電効果が期待できるものの、取り外した副蓄電装置を他の負荷への給電に利用することを予定した場合の問題は解決されない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされものであり、駆動輪に連結された電動発電機に電力を供給する主蓄電装置及び副蓄電装置を含む車両の電源システムであって、副蓄電装置を車両に着脱可能に構成すると共に、車両から取り外した副蓄電装置を外部の負荷に給電する際の利便性がはかられた車両の電源システムを提供すること目的とする。

（１）駆動輪（例えば、後述する駆動輪Ｗ）に連結された電動発電機（例えば、後述する電動発電機Ｍ）に電力を供給する主蓄電装置（例えば、後述する主蓄電装置１）及び副蓄電装置（例えば、後述する副蓄電装置２）と、前記電動発電機と前記主蓄電装置及び前記副蓄電装置とを接続する電力線（例えば、後述する電力線６）に設けられた電力変換回路（例えば、後述する電力変換回路７）と、運転モードに応じた態様で前記電力変換回路を駆動し前記副蓄電装置の充放電を制御する制御装置（例えば、後述する電子制御ユニット５）と、を備える車両の電源システム（例えば、後述する電源システムＳ）であって、前記副蓄電装置は、前記電力線に対し着脱機構（例えば、後述する着脱機構８）を介して接続され、前記運転モードは、通常運転モードと、前記副蓄電装置の取り外しを準備する取外し準備モード（例えば、後述する取外し準備モードＳ２５（その処理内容は図３））と、を含み、前記制御装置は、前記運転モードが前記通常運転モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が通常上限蓄電量（例えば、後述する通常上限蓄電量Ｑ１）以下で維持されるように前記副蓄電装置の充放電を制御し、前記運転モードが前記取外し準備モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が前記通常上限蓄電量よりも多くなるように前記副蓄電装置の充電量を制御することを特徴とする車両の電源システム。

（２）この場合、前記副蓄電装置は、前記主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽いことが好ましい。

（３）この場合、前記着脱機構は、前記副蓄電装置を前記電力線に接続した状態で保持するラッチ機構を備え、前記制御装置は、前記運転モードが前記取外し準備モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が前記通常上限蓄電量よりも大きな取外し時目標蓄電量（例えば、後述する取外し時目標蓄電量Ｑ２）になるまで前記副蓄電装置を充電した後、前記ラッチ機構による保持を解除することが好ましい。

（４）利用者による前記副蓄電装置の取外し要求の有無を取得する取外し要求取得手段（例えば、後述するバッテリイジェクトボタン９１及びＥＣＵ５）と、前記取外し要求があった場合に、前記車両が前記副蓄電装置の取り外しを許可してよい状態であるか否かを判定する取外し可否判定手段（例えば、後述する車速センサ９２、シフト位置センサ９３、及びＥＣＵ５等）と、をさらに備え、前記制御装置は、前記取外し可否判定手段により前記車両が前記副蓄電装置の取り外しを許可してよい状態であると判定された場合に前記運転モードを前記取外し準備モードにすることが好ましい。

（５）この場合、前記電源システムは、利用者による前記副蓄電装置の取外し要求の有無を取得する取外し要求取得手段をさらに備え、前記制御装置は、前記取外し要求があった場合には、前記車両が走行中であっても前記運転モードを前記取外し準備モードにすることが好ましい。

（６）駆動輪（例えば、後述する駆動輪Ｗ）に連結された電動発電機（例えば、後述する電動発電機Ｍ）に電力を供給する主蓄電装置（例えば、後述する主蓄電装置１）及び副蓄電装置（例えば、後述する副蓄電装置２）と、前記電動発電機と前記主蓄電装置及び前記副蓄電装置とを接続する電力線（例えば、後述する電力線６）に設けられた電力変換回路（例えば、後述する電力変換回路７）と、前記電力変換回路を駆動し前記副蓄電装置の充放電を制御する制御装置（例えば、後述する電子制御ユニット５）と、を備える車両の電源システム（例えば、後述する電源システムＳ）であって、前記副蓄電装置は、前記主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽く、前記副蓄電装置は、前記電力線に対し着脱機構（例えば、後述する着脱機構８）を介して接続されていることを特徴とする車両の電源システム。

（１）の車両の電源システムは、通常運転モードでは、副蓄電装置の蓄電量を通常上限蓄電量以下で維持されるように副蓄電装置の充放電を制御する。これにより、電動発電機で回生電力が発生する場合には、これを副蓄電装置に受け入れる余力を残すことができる。取外し準備モードでは、副蓄電装置の蓄電量を通常上限蓄電量より多くする。これにより、利用者は、十分に充電された副蓄電装置を取り外して外部機器に用いることができるので、外部機器を長く利用でき便利である。

（２）の車両の電源システムは、取り外すことができる副蓄電装置として、主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽いものを用いる。これにより利用者は、高い出力が要求される様々な外部機器に副蓄電装置を用いることができ、さらにこの副蓄電装置を取り外して容易に持ち運びできるので、便利である。

（３）の車両の電源システムは、取外し準備モードでは、副蓄電装置の蓄電量が取外し時目標蓄電量になるまで副蓄電装置を充電した後、着脱機構のラッチ機構による保持を解除し、副蓄電装置を着脱機構から取り外し可能な状態にする。これにより利用者は、十分に充電された副蓄電装置を取り外して外部機器に利用することができるので、便利である。換言すれば電源システムによれば、十分に充電されていない状態で副蓄電装置が取り外されるのを防止できる。したがって利用者は、一旦取り外した副蓄電装置を再び充電する必要がないので、便利である。

（４）の車両の電源システムは、利用者による副蓄電装置の取外し要求があった場合には、車両が副蓄電装置の取り外しを許可して良い状態であるか否かを判定し、取り外しを許可してよい状態であると判定された場合に、運転モードを取外し準備モードにし、副蓄電装置を充電する。これにより、車両が副蓄電装置の取り外しを許可できない状態で副蓄電装置が充電され、ひいては利用者によって蓄電装置が取り外されるのを防止できる。

（５）の車両の電源システムは、利用者による副蓄電装置の取外し要求があった場合には、車両が走行中であっても運転モードを取外し準備モードにし、蓄電量が通常上限蓄電量よりも多くなるように副蓄電装置を充電する。これにより利用者は、例えば目的地へ向けて車両を走行させている間に副蓄電装置を充電しておき、目的地に到着した直後から十分に充電された副蓄電装置を取り外し、外部機器に用いることができるので、便利である。また車両が走行中である場合、主蓄電装置からの電力だけでなく、電動発電機からの回生電力を用いて副蓄電装置を充電できる。よって本発明によれば、回生電力を利用して効率的に副蓄電装置を充電できる。

（６）の車両の電源システムは、取り外すことができる副蓄電装置として、主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽いものを用いる。これにより利用者は、高い出力が要求される様々な外部機器に副蓄電装置を用いることができ、さらにこの副蓄電装置を取り外して容易に持ち運びできるので、便利である。

本発明の車両の電源システムを示す図である。 本発明の車両の電源システムのサブバッテリ管理処理の手順を示すフローチャートである。 図２のサブバッテリ管理処理のサブルーチンである取外し準備モード処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電源システムＳを搭載する車両Ｖの構成を示す図である。なお本実施形態では、車両Ｖが、電源として主蓄電装置及び副蓄電装置の２つを備え、この電源から駆動輪に連結された電動発電機に電力を供給する所謂電気自動車を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る車両の電源システムは、電気自動車に限らず、ハイブリッド車両や燃料電池自動車等、主蓄電装置及び副蓄電装置の２つ以上の電源とこれら電源の間に設けられた電圧変換器とを備えるものであれば、どのような車両にも適用可能である。

車両Ｖは、電源システムＳと、電動発電機Ｍと、駆動輪Ｗと、を備える。電動発電機Ｍは、主として車両Ｖが走行するための動力を発生する。電動発電機Ｍは、駆動輪Ｗに接続されている。電源システムＳから電動発電機Ｍに電力を供給することにより電動発電機Ｍで発生させたトルクは駆動輪Ｗに伝達され、駆動輪Ｗを回転させ、車両Ｖを走行させる。また電動発電機Ｍは、車両Ｖの減速回生時には発電機として作用する。電動発電機Ｍによって発電された回生電力は、電源システムＳが備える後述の主蓄電装置１や副蓄電装置２に充電される。

電源システムＳは、主蓄電装置１と、副蓄電装置２と、主蓄電装置１及び副蓄電装置２と電動発電機Ｍとを接続する電力線６と、この電力線６に設けられた電圧変換器３（以下、「ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３」との略称を用いる）及びインバータ４と、ＶＣＵ３及びインバータ４を制御する電子制御ユニット５（以下、「ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５」との略称を用いる）と、バッテリイジェクトボタン９１と、車速センサ９２と、シフト位置センサ９３と、パワーボタン９５と、を備える。

電力線６は、主蓄電装置１と電動発電機Ｍとを接続する主電力線６１と、主電力線６１と副蓄電装置２とを接続する副電力線６２と、を備える。

インバータ４は、主電力線６１に設けられる。インバータ４は、例えば、複数のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。インバータ４は、ＥＣＵ５のゲートドライブ回路から送信される駆動信号に従って作動し、主蓄電装置１及びＶＣＵ３から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動発電機Ｍに供給したり、電動発電機Ｍから供給される三相交流電力を直流電力に変換して主蓄電装置１やＶＣＵ３に供給したりする。

ＶＣＵ３は、副電力線６２に設けられる。ＶＣＵ３は、リアクトル、平滑コンデンサ、及びスイッチング素子等で構成される双方向ＤＣＤＣコンバータであり、主蓄電装置１と副蓄電装置２との間で電圧を変換する。ＶＣＵ３は、ＥＣＵ５のゲートドライブ回路から送信される信号に従って作動し、副蓄電装置２側の電圧を昇圧又は降圧することによって副蓄電装置２から放電される電力を主電力線６１側へ供給したり、主電力線６１側の電圧を降圧又は昇圧することによって主蓄電装置１又はインバータ４から放電される電力を副蓄電装置２に供給したりする。本実施形態における電力変換回路７は、これらＶＣＵ３及びインバータ４によって構成される。

ＥＣＵ５は、車両Ｖの走行制御、より具体的には、ＶＣＵ３及びインバータ４の制御を担うマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５は、後述する運転モードに応じた態様で電力変換回路７を駆動し、副蓄電装置２の充放電を制御する。

主蓄電装置１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ２１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

副蓄電装置２は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ２１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

主蓄電装置１は、副蓄電装置２よりも出力重量密度が低くかつエネルギ重量密度が高い所謂メインバッテリである。副蓄電装置２は、主蓄電装置１よりも出力重量密度が高くかつエネルギ重量密度が低い所謂サブバッテリである。なお、エネルギ重量密度とは、単位重量あたりの電力量［Ｗｈ／ｋｇ］であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力［Ｗ／ｋｇ］である。したがって、エネルギ重量密度が優れている主蓄電装置１は、高容量を主目的とした蓄電装置であり、出力重量密度が優れている副蓄電装置２は、高出力を主目的とした蓄電装置である。また副蓄電装置２は、主蓄電装置１よりも軽い。以下の説明においては、主蓄電装置１を適宜メインバッテリと称し、副蓄電装置２を適宜サブバッテリと称する。

サブバッテリ２は、電力線６に対し着脱機構８を介して接続されている。すなわち、利用者は、このサブバッテリ２を着脱機構８から取り外し、車外に持ち出すことができる。また利用者は、取り外したサブバッテリ２を、電動台車や小型電動車両等の車外機器の電源として用いることが可能となっている。

着脱機構８は、サブバッテリ２の装着を維持するために機械的なロックを行うラッチ機構を備える。サブバッテリ２を着脱機構８に挿入し、サブバッテリ２の出力端子を電力線６に電気的に接続すると、ラッチ機構によりサブバッテリ２は着脱機構８に機械的にロックされる。ラッチ機構によるロックは、ＥＣＵ５から送信される信号に応じて解除され、これにより利用者はサブバッテリ２を着脱機構８から取り外すことができる。

電力線６には、ＥＣＵ５の管理下で作動するバッテリヒータ、空調機、及び図示しない補機バッテリを充電するためのＤＣＤＣコンバータ等で構成される補機１０が接続されている。また、電力線６には、商用交流電源等の外部電源（不図示）からの電力を受電するための接続部１１が充電回路１２を介して接続されている。

バッテリイジェクトボタン９１は、着脱機構８を介して電力線６に接続されているサブバッテリ２の取り外しを要求する際に、利用者が押下操作するボタンである。バッテリイジェクトボタン９１は、サブバッテリ２が着脱機構８を介して電力線６に接続されている状態で利用者によって押下操作されると、ＥＣＵ５へサブバッテリ２の取り外しが要求されている旨の信号を送信する。ＥＣＵ５は、このバッテリイジェクトボタン９１から送信される信号に基づいて、利用者によるサブバッテリ２の取外し要求の有無を取得できる。

車速センサ９２は、駆動輪Ｗの回転速度、すなわち車両Ｖの速度である車速に応じたパルス信号を生成し、ＥＣＵ５へ送信する。ＥＣＵ５では、この車速センサ９２から送信される信号に基づいて車両Ｖが停止した状態であるか否かを判定できる。

シフト位置センサ９３は、シフト操作部９４のシフト位置情報をＥＣＵ５へ送信する。利用者は、シフト操作部９４を操作することにより、シフト位置を、車両Ｖを前進させるためのドライブ位置と、電動発電機Ｍと駆動輪Ｗとの間の機械的な連結を切り離すためのニュートラル位置と、車軸に固定されているパーキングギヤにパーキングポールを噛合させることにより駆動輪Ｗをロック（所謂、パーキングロック）させるためのパーキング位置と、車両Ｖを後進させるためのリバース位置と、の少なくとも４つで切り替えることができる。ＥＣＵ８は、シフト位置センサ９３から送信されるシフト位置情報を用いることによって、利用者が車両Ｖを再び走行させる意思を有するか否かを判定できる。すなわち、ＥＣＵ８は、シフト位置がパーキング位置である場合、利用者は車両Ｖを再び走行させる意思が無いと判定できる。

パワーボタン９５は、電源システムＳを起動又は停止する際に利用者が押下操作するスイッチである。ＥＣＵ５は、このパワーボタン９５の操作に応じて電源システムＳを起動したり停止したりする。

ＥＣＵ５は、これらメインバッテリ１やサブバッテリ２の状態を検出するセンサ（図示省略）の検出信号に基づいて、これらバッテリ１，２の充電率（バッテリの残容量の満充電容量に対する割合を百分率で表したものであり、以下では「ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）」という）を監視する。

ここで、上述した運転モードは、通常運転モードと、サブバッテリ２の取り外しを準備する取外し準備モードと、を含む。ＥＣＵ５は、運転モードが通常運転モードである場合には、サブバッテリ２の蓄電量が通常上限蓄電量Ｑ１以下で維持されるようにサブバッテリ２の充放電を制御する。また、ＥＣＵ５は、運転モードが取外し準備モードである場合には、サブバッテリ２の蓄電量が通常上限蓄電量Ｑ１よりも多くなるようにサブバッテリ２の充電量を制御する。

詳細には、ＥＣＵ５は、取外し準備モード時には、サブバッテリ２の蓄電量が通常上限蓄電量Ｑ１よりも大きな取外し時目標蓄電量Ｑ２になるように、メインバッテリ１から放電される電力を電力変換回路７におけるＶＣＵ３を介してサブバッテリ２に供給する。これら通常上限蓄電量Ｑ１及び取外し時目標蓄電量Ｑ２はＳＯＣで表される。通常上限蓄電量Ｑ１は、電動発電機Ｍが発生する回生電力の回収能力を十分に確保するために、例えば、８０％に設定される。これに対して、取外し時目標蓄電量Ｑ２は、サブバッテリ２を取り外して車両Ｖの外部で用いる際に十分な容量の電力源として用いることができるように、例えば、１００％に設定される。

次に、図２及び図３を参照して、車両Ｖの電源システムＳにおけるＥＣＵ５において実行されるサブバッテリ管理処理の手順について説明する。
ここに、サブバッテリ管理処理とは、利用者による、サブバッテリ２を車両Ｖから取り外すための操作の有無を監視して、サブバッテリ２を取り外すための操作が行われたときには、所定の条件で、サブバッテリ２を充電する処理である。

図２は、図１の車両の電源システムのサブバッテリ管理処理の手順を示すフローチャートである。
図２のサブバッテリ管理処理は、利用者によってパワーボタン９５が操作されることによって電源システムＳが起動したことに応じて開始し、その後再び利用者によってパワーボタン９５が操作されることによって電源システムＳが停止するまでの間において、ＥＣＵ５において所定の制御周期で繰り返し実行される。

図３は、図２のサブバッテリ管理処理のサブルーチンである取外し準備モード処理の手順を示すフローチャートである。

始めにＳ２１では、車両ＶのＥＣＵ５は、操作者による取外し要求の有無を判別する。この判別は、利用者が押下操作するバッテリイジェクトボタン９１から送信される信号に基づいて行われる。Ｓ２１の判別がＮＯである場合には、ＥＣＵ５は、Ｓ２２に移る。Ｓ２２では、通常運転モードを維持して今回の処理を終了し、所定時間後に再びＳ２１の処理を実行する。上述のように、運転モードが通常運転モードである場合には、ＥＣＵ５は、サブバッテリ２の蓄電量が通常上限蓄電量Ｑ１以下で維持されるようにサブバッテリ２の充放電を制御する。Ｓ２１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２３に移る。

Ｓ２３では、ＥＣＵ５は、車両Ｖが停止しているか否かを判別する。この判別は、車速センサ９２から送信される信号に基づいて行われる。Ｓ２３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２４に移る。Ｓ２４では、ＥＣＵ５は、シフト位置がパーキング位置であるか否かを判別する。

Ｓ２４の判別がＹＥＳである場合、すなわち、車両Ｖが停止した状態でありかつシフト位置がパーキング位置である場合には、ＥＣＵ５は、利用者には車両Ｖの走行を再開させる意思が無く、サブバッテリ２の取り外しを許可してよいと判断し、Ｓ２５に移る。またＳ２３及びＳ２４の判別の何れかがＮＯである場合、すなわち、車両Ｖが走行中であるか又は利用者が車両Ｖの走行を再開させる意思があると推定される場合には、サブバッテリ２の取り外しを許可できないと判断し、Ｓ２２に移る。

Ｓ２５では、ＥＣＵ５は、取外し準備モードで電力変換回路７を駆動し、サブバッテリ２への充電を制御する。即ち、ＥＣＵ５は、取外し準備モードにおいて、サブバッテリ２の充電量が上述の通常上限蓄電量Ｑ１よりも大きな取外し時目標蓄電量Ｑ２になるように、メインバッテリ１から放電される電力を電力変換回路７におけるＶＣＵ３を介してサブバッテリ２に供給する。

Ｓ２５の取外し準備モードにおける処理の詳細は、図２のサブバッテリ管理処理におけるサブルーチンとして図３のフローチャートに示される。
取外し準備モードでは、始めに、Ｓ３１で、ＥＣＵ５は、サブバッテリ２の現在時点での蓄電量Ｑｐが満充電の蓄電量Ｑｆに達しているか否かを判別する。この判別は、サブバッテリ２の状態を検出するセンサ（図示省略）の検出信号に基づいて、サブバッテリ２のＳＯＣを常時監視し、サブバッテリ２の現在時点での蓄電量Ｑｐと満充電の蓄電量Ｑｆとの比較に基づいて行われる。Ｓ３１の判別がＹＥＳである場合には、ＥＣＵ５は、今回の処理を終了し、所定時間後に再び上述のＳ２１の処理を実行する。Ｓ３１の判別がＮＯである場合には、Ｓ３２に移る。

Ｓ３２では、ＥＣＵ５は、サブバッテリ２の充電目標値を、通常運転モード時における通常上限蓄電量Ｑ１よりも大きな取外し時目標蓄電量Ｑ２に切り替える。次いで、ＥＣＵ５は、Ｓ３３に移り、バッテリ要求電力を取得する処理を実行する。
Ｓ３３の処理では、ＥＣＵ５は、サブバッテリ２の取外し時目標蓄電量Ｑ２と現在時点での蓄電量Ｑｐとの比較に基づいて、取外し時目標蓄電量Ｑ２に達するまでにサブバッテリ２に供給することを要するバッテリ要求電力Ｑｄを演算により取得する。この演算は所定のテーブルを参照する態様を含み得る。

Ｓ３３の処理に次いで、ＥＣＵ５は、Ｓ３４の処理を実行する。Ｓ３４の処理では、ＥＣＵ５は、電力変換回路７におけるＶＣＵ３を、サブバッテリ２にメインバッテリ１からバッテリ要求電力Ｑｄを供給するに適合した態様で作動させる（図３にて、ＶＣＵ作動と表記）。これに伴い、メインバッテリ１からサブバッテリ２への充電電力のパスが形成される（図３にて、電力パス形成と表記）。Ｓ３４の処理により、サブバッテリ２はメインバッテリ１から供給される電力で充電され、蓄電量Ｑｐが取外し時目標蓄電量Ｑ２に向けて上昇する。次いで、ＥＣＵ５は、Ｓ３５の処理を実行する。

Ｓ３５では、ＥＣＵ５は、サブバッテリ２の蓄電量Ｑｐが取外し時目標蓄電量Ｑ２に達したか否かを判別する。この判別は、サブバッテリ２の蓄電量Ｑｐと取外し時目標蓄電量Ｑ２との比較に基づいて行われる。Ｓ３５の判別がＹＥＳである場合には、ＥＣＵ５は、Ｓ３６に移る。Ｓ３５の判別がＮＯである場合には、ＥＣＵ５は、Ｓ３３に戻って、Ｓ３３からＳ３５までの処理を繰り返す。Ｓ３３からＳ３５までの処理を繰り返す間にサブバッテリ２の蓄電量Ｑｐは増加し、やがて取外し時目標蓄電量Ｑ２に達して、Ｓ３５の判別がＹＥＳとなる。

Ｓ３６では、ＥＣＵ５は、着脱機構８のラッチ機構によるサブバッテリ２の機械的なロックを解除する。この解除に際して、ＥＣＵ５は、Ｓ３４で形成した充電電力のパスを解除する等の処理を行う。これにより、利用者はサブバッテリ２を安全に取り外すことができる。Ｓ３６が完了すると、ＥＣＵ５は、今回の処理を終了し、所定時間後に再びＳ２１の処理を実行する。

本実施形態の車両の電源システムＳによれば、以下の効果を奏する。
（１）車両の電源システムＳは、通常運転モードでは、サブバッテリ２の蓄電量を通常上限蓄電量Ｑ１である例えば、ＳＯＣで８０％以下とすることで、電動発電機Ｍが発生する回生電力の回収余力を残すことができる。取外し準備モードでは、取外し時目標蓄電量Ｑ２をサブバッテリ２の通常上限蓄電量Ｑ１より多くすることにより、サブバッテリ２には多くの電力が蓄電される。このため、利用者がサブバッテリ２を取り外して外部機器に用いる場合に十分な容量の電力源として機能し得て便利である。取外し時目標蓄電量Ｑ２は、例えば、ＳＯＣで１００％に設定される。

（２）車両の電源システムＳは、取り外すことができるサブバッテリ２として、メインバッテリ１よりも出力重量密度が高くエネルギ重量密度が低いものを用いることにより、持ち運びに便利であり、様々な外部機器に用いることができるので、便利である。

（３）車両の電源システムＳは、取外し準備モード（図２のＳ２５、その処理内容は図３）では、メインバッテリ１に蓄えられている電力を、ＶＣＵ３を介してサブバッテリ２に供給することにより、効率良くサブバッテリ２を充電できる。サブバッテリ２を充電する場合、電動発電機Ｍで発電した三相交流電力をインバータ４で直流電力に変換し、ＶＣＵ３を介してサブバッテリ２に供給する構成を採ると、インバータ４を介するため効率が低下する。これに対し、車両の電源システムＳでは、インバータ４を介することなくサブバッテリ２を充電するため充電効率が良い。

（４）車両の電源システムＳは、取外し要求が有り（Ｓ２１：ＹＥＳ）、車両が停止した状態であり（Ｓ２２：ＹＥＳ）、かつ利用者が走行意思を有しないと判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、運転モードを取外し準備モード（Ｓ２５（その処理内容は図３））にし、サブバッテリ２を充電する。これにより、実際に利用者がサブバッテリを取り外して利用する可能性が高いタイミングでサブバッテリ２を充電できるので、無駄な充電を回避できる。

（５）車両の電源システムＳは、取り外すことができるサブバッテリ２として、メインバッテリ１よりも出力重量密度が高くエネルギ重量密度が低いものを用いることにより、持ち運びに便利であり、様々な外部機器に用いることができるので、便利である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。例えば、着脱機構によって副蓄電装置の装着が維持された状態にあるときには、その旨の警告表示が車両のダッシュボードや副蓄電装置の装着部近傍の適所に行われるようにしてもよい。

また上記実施形態では、バッテリイジェクトボタン９１の操作が検出され、車両Ｖが停止した状態であり、かつシフト位置がパーキング位置である場合に、運転モードを通常運転モードから取り外し準備モードに移行し、サブバッテリ２の蓄電量が通常上限蓄電量Ｑ１よりも大きな取外し時目標蓄電量Ｑ２になるように、メインバッテリ１から放電される電力でサブバッテリ２を充電したが、サブバッテリ２を充電するタイミング及びサブバッテリ２を充電するための電力供給源はこれに限らない。

例えば、利用者が車両Ｖの走行中にバッテリイジェクトボタン９１を操作することにより、利用者が近い将来においてサブバッテリ２を取り外して車外で利用する意思があることを示している場合には、車両Ｖが走行中であっても、運転モードを取外し準備モードにし、サブバッテリ２の充電量が取外し時目標蓄電量Ｑ２になるように、サブバッテリ２を充電してもよい。またこのように車両Ｖの走行中にサブバッテリ２を充電する場合、サブバッテリ２には、メインバッテリ１から放電される電力を供給してもよいし、車両Ｖの走行中に電動発電機Ｍで発生する回生電力を供給してもよい。またこのように車両Ｖの走行中にサブバッテリ２を充電する場合であっても、着脱機構８によるサブバッテリ２のロックの解除は、上記実施形態と同様に、車両Ｖが停止した状態でありかつシフト位置がパーキング位置であることが確認された後であることが好ましい。

また上記実施形態では、電力線６に対し着脱可能であり、主蓄電装置１よりも出力重量密度が高くかつエネルギ重量密度が低い副蓄電装置２として、リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明したが、副蓄電装置２の種類はこれに限らない。副蓄電装置２には、キャパシタを用いてもよい。

Ｍ…電動発電機
Ｓ…電源システム
Ｖ…車両
Ｗ…駆動輪
１…メインバッテリ（主蓄電装置）
２…サブバッテリ（副蓄電装置）
３…ＶＣＵ
４…インバータ
５…ＥＣＵ（制御装置、取外し可否判定手段）
６…電力線
７…電力変換回路
８…着脱機構
６１…主電力線
６２…副電力線
９１…バッテリイジェクトボタン（取外し要求取得手段）
９２…車速センサ（取外し可否判定手段）
９３…シフト位置センサ（取外し可否判定手段）
９４…シフト操作部
９５…パワーボタン

Claims (6)

1. 駆動輪に連結された電動発電機に電力を供給する主蓄電装置及び副蓄電装置と、
   前記電動発電機と前記主蓄電装置及び前記副蓄電装置とを接続する電力線に設けられた電力変換回路と、
   運転モードに応じた態様で前記電力変換回路を駆動し前記副蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、を備える車両の電源システムであって、
   前記副蓄電装置は、前記電力線に対し着脱機構を介して接続され、
   前記運転モードは、通常運転モードと、前記副蓄電装置の取り外しを準備する取外し準備モードと、を含み、
   前記制御装置は、前記運転モードが前記通常運転モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が通常上限蓄電量以下で維持されるように前記副蓄電装置の充放電を制御し、前記運転モードが前記取外し準備モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が前記通常上限蓄電量よりも多くなるように前記副蓄電装置の充電量を制御することを特徴とする車両の電源システム。
2. 前記副蓄電装置は、前記主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽いことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記着脱機構は、前記副蓄電装置を前記電力線に接続した状態で保持するラッチ機構を備え、
   前記制御装置は、前記運転モードが前記取外し準備モードである場合には、前記副蓄電装置の蓄電量が前記通常上限蓄電量よりも大きな取外し時目標蓄電量になるまで前記副蓄電装置を充電した後、前記ラッチ機構による保持を解除することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源システム。
4. 利用者による前記副蓄電装置の取外し要求の有無を取得する取外し要求取得手段と、
   前記取外し要求があった場合に、前記車両が前記副蓄電装置の取り外しを許可してよい状態であるか否かを判定する取外し可否判定手段と、をさらに備え、
   前記制御装置は、前記取外し可否判定手段により前記車両が前記副蓄電装置の取り外しを許可してよい状態であると判定された場合に前記運転モードを前記取外し準備モードにすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車両の電源システム。
5. 利用者による前記副蓄電装置の取外し要求の有無を取得する取外し要求取得手段をさらに備え、
   前記制御装置は、前記取外し要求があった場合には、前記車両が走行中であっても前記運転モードを前記取外し準備モードにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源システム。
6. 駆動輪に連結された電動発電機に電力を供給する主蓄電装置及び副蓄電装置と、
   前記電動発電機と前記主蓄電装置及び前記副蓄電装置とを接続する電力線に設けられた電力変換回路と、
   前記電力変換回路を駆動し前記副蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、を備える車両の電源システムであって、
   前記副蓄電装置は、前記主蓄電装置よりも出力重量密度が高くかつ軽く、
   前記副蓄電装置は、前記電力線に対し着脱機構を介して接続されていることを特徴とする車両の電源システム。

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