JP2020145850A - 車両用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されている電圧コンバータが発生するノイズが外部の給電装置に与える影響を、ローパスフィルタによらずに低減する技術を提供する。【解決手段】電源システム２００は、充電インレット１０６、１０７と、電圧コンバータ２００と、コントローラ１１０を備えている。充電インレット１０６、１０７は、車両外部の給電装置を接続可能である。電圧コンバータ２００は、メインバッテリ１０１とサブバッテリ１０２の間に接続されており、スイッチング素子２２１、２２２によってメインバッテリ１０１の電力を降圧してサブバッテリ１０２に供給することができる。コントローラ１１０は、充電インレット１０６、１０７に給電装置が接続されており給電装置でメインバッテリ１０１が充電されている間は、充電中でない場合と比較してスイッチング素子２２１、２２２のスイッチング速度を遅くする。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、車両用電源システムに関する。

電気自動車に搭載されている電源システムは、走行用のモータに供給する電力を蓄えるメインバッテリを備えている（例えば特許文献１）。電気自動車の中には、車両外部の給電装置でメインバッテリを充電できるタイプもある。特許文献１に開示されている電気自動車の電源システムは、メインバッテリと、メインバッテリに接続されており車両外部の給電装置を接続可能な充電インレットを備えている。特許文献１の電源システムは、さらに、スイッチング素子によってメインバッテリの電力を降圧してサブバッテリに供給する電圧コンバータを備えている。サブバッテリは、メインバッテリの出力電圧よりも低い電圧で動作するデバイスへ電力を供給する。メインバッテリの出力電圧よりも低い電圧で動作するデバイスは、「補機」と総称されることがある。補機には、例えば、ラジオやルームランプなどが含まれる。

特開２０１６−１３４９７６号公報

ユーザがラジオやルームランプなどの補機を使っていると、サブバッテリの残電力量が減っていく。車両外部の給電装置でメインバッテリを充電している間にサブバッテリの残電力量が少なくなると、電源システムのコントローラは、電圧コンバータを起動する。車両外部の給電装置でメインバッテリが充電されている間に、メインバッテリに接続されている電圧コンバータが動作することがある。すなわち、動作中の電圧コンバータが充電インレットを介して車両外部の給電装置と導通する。このとき、電圧コンバータが発生するノイズが充電インレットを介して給電装置へ伝播し、給電装置に影響を与えるおそれがある。ノイズを抑制するには通常はローパスフィルタを導入する。しかしながら、ローパスフィルタの導入は、コスト増に加えて、ローパスフィルタを設置する空間を必要とする。自動車に搭載するデバイスは、体格が小さい方が望ましい。本明細書は、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されている電圧コンバータが発生するノイズが外部の給電装置に与える影響を、ローパスフィルタによらずに低減する技術を提供する。

電圧コンバータは、電圧を変換するためのスイッチング素子を備えており、スイッチング素子のスイッチングに起因するノイズ（スイッチングノイズ）が外部の給電装置に影響を与える一因である。スイッチング速度を下げることでスイッチングノイズを低減することができる。しかし、スイッチング速度を下げると電圧コンバータの損失が大きくなってしまう。そこで、本明細書が開示する電源システムでは、充電インレットを介して外部の給電装置でメインバッテリが充電されているときにはスイッチング速度を下げ、スイッチングノイズを低減する。充電中でないときには、スイッチング速度を通常の速度に戻し、損失を抑える。本明細書が開示する電源システムは、スイッチング速度を切り替えることで、ローパスフィルタによらずに、ノイズが外部の給電装置に与える影響を低減することができる。また、外部の給電装置が接続されていないときには高い電圧変換効率が得られる。

本明細書が開示する車両用の電源システムは、充電インレットと、電圧コンバータと、コントローラを備えている。充電インレットは、メインバッテリに接続されており、車両外部の給電装置を接続可能なデバイスである。電圧コンバータは、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されている。電圧コンバータは、スイッチング素子によってメインバッテリの電力を降圧してサブバッテリに供給することができる。コントローラは、電圧コンバータを制御する。コントローラは、充電インレットに給電装置が接続されており給電装置でメインバッテリが充電されている間は、充電中でない場合と比較してスイッチング素子のスイッチング速度を遅くする。本明細書が開示する技術は電圧コンバータの制御によってスイッチングノイズを抑えるものであり、ローパスフィルタによらずにノイズを低減することができる。また、充電が行われていない間はスイッチング速度を下げないので損失が大きくならない。

電圧コンバータのスイッチング素子を駆動する駆動回路とスイッチング素子のゲートとの間に、第１抵抗素子と第２抵抗素子が選択可能に接続されていてもよい。第２抵抗素子の抵抗値は第１抵抗素子の抵抗値よりも大きい。コントローラは、充電インレットに給電装置が接続されており給電装置から供給される電力でメインバッテリが充電されているときには第２抵抗素子を選択し、充電中でないときには第１抵抗素子を選択するように構成されていてもよい。選択可能な２個の抵抗素子を備えることによって、スイッチング速度を簡単に切り替えることができるようになる。２個の抵抗素子を採用する場合、抵抗素子とスイッチを新たに加える必要があるが、ローパスフィルタに比較して、追加する部品点数は少ない。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電源システムを含む電気自動車の電力系のブロック図である。 電圧コンバータの模式的回路図である。 駆動回路と抵抗素子切り替え回路の一例の回路図である。 第１抵抗素子を選択したときのスイッチングタイミングチャート（図４（Ａ））と、第２抵抗素子を選択したときのスイッチングタイミングチャート（図４（Ｂ））である。

図面を参照して実施例の電源システム１００を説明する。電源システム１００は、車両用の電源システムであり、電気自動車２に搭載されている。図１に、電源システム１００を含む電気自動車２の電力系のブロック図を示す。実施例の電気自動車２は、走行用のモータ４で走行することができる。電源システム１００は、モータ４に電力を供給するとともに、電気自動車２が搭載している補機にも電力を供給する。モータ４の駆動電圧は１００ボルト以上である。補機とは、駆動電力がモータ４の駆動電力よりも低い車載デバイスの総称である。補機には、例えば、ラジオ６やルームランプ７などがある。電気自動車２は、ラジオ６やルームランプ７以外にも多数の補機を備えているが、それらの図示は省略してある。

電気自動車２は、電源システム１００、インバータ３、モータ４、ラジオ６、ルームランプ７を備えている。電気自動車２のボディには、補機電力線５が張り巡らされており、ラジオ６やルームランプ７などの補機は、補機電力線５から電力供給を受ける。車両のボディが補機のグランドＧになっている。

電源システム１００は、メインバッテリ１０１、サブバッテリ１０２、充電リレー１０３、システムメインリレー１０４、ローパスフィルタ１０８、電圧コンバータ２００、電源コントローラ１１０を備えている。

メインバッテリ１０１は、走行用のモータ４のための電力を蓄える。メインバッテリ１０１は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池である。メインバッテリ１０１の出力電圧は、例えば２００ボルトである。

サブバッテリ１０２は、先に述べたように、ラジオ６などの補機を駆動する電力を蓄えている。サブバッテリ１０２の出力電圧はメインバッテリ１０１の出力電圧よりも低い。サブバッテリ１０２の出力電圧は、例えば、１２ボルトである。サブバッテリ１０２の正極には、補機電力線５が接続されており、補機電力線５を介してラジオ６などの補機に電力が供給される。

メインバッテリ１０１は、システムメインリレー１０４を介してインバータ３に接続されている。システムメインリレー１０４は、電源コントローラ１１０によって制御される。電源コントローラ１１０は、車両のメインスイッチ（不図示）がオンされると、システムメインリレー１０４を閉じ、メインバッテリ１０１をインバータ３に接続する。メインバッテリ１０１がインバータ３に接続されると、電気自動車２は、走行準備が整う。

システムメインリレー１０４のインバータ３の側の主電力線１０９には、インバータ３のほか、電圧コンバータ２００が接続されている。電圧コンバータ２００は、スイッチング素子２２１、２２２を備えている。電圧コンバータ２００は、降圧コンバータであり、スイッチング素子２２１、２２２によってメインバッテリ１０１の電力を降圧してサブバッテリ１０２に供給する。先に述べたように、サブバッテリ１０２は、ラジオ６などの補機に電力を供給する。サブバッテリ１０２の残電力量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が少なくなると、電源コントローラ１１０は、電圧コンバータ２００を起動し、メインバッテリ１０１の電力でサブバッテリ１０２を充電する。図１では、電圧コンバータ２００がスイッチング素子２２１、２２２を有していることを模式的に示してある。電圧コンバータ２００の回路構成は後に図２を参照して詳しく説明する。

電圧コンバータ２００は、ローパスフィルタ１０８を介してメインバッテリ１０１と接続されている。詳しい構造の説明は割愛するが、ローパスフィルタ１０８は、コイルとコンデンサで構成される複数のＬＣフィルタを直列に接続した構造を有している。ローパスフィルタ１０８は、チョークコイル、Ｙコンデンサ、Ｘコンデンサを組み合わせた構造であってもよい。ローパスフィルタ１０８は、電圧コンバータ２００が発生するノイズを低減する。

電源システム１００は、さらに、ＡＣ充電器１０５、ＡＣ充電インレット１０６、ＤＣ充電インレット１０７を備えている。電源システム１００は、車両外部の給電装置でメインバッテリ１０１を充電することができる。図１には、外部の給電装置として、ＡＣ給電装置３０１とＤＣ給電装置３０２を仮想線で描いてある。

ＡＣ充電器１０５とＡＣ充電インレット１０６は、交流電力を供給する外部のＡＣ給電装置３０１でメインバッテリ１０１を充電するために備えられている。ＡＣ充電インレット１０６は、車両のボディに備えられており、外部のＡＣ給電装置３０１を接続することができる。ＡＣ充電器１０５は、ＡＣ充電インレット１０６と接続されているとともに、充電リレー１０３を介してメインバッテリ１０１と接続されている。

ＡＣ充電器１０５は、ＡＣ−ＤＣコンバータであり、外部のＡＣ給電装置３０１から供給される交流電力を、メインバッテリ１０１の充電に適した直流電力に変換する。

ＡＣ充電インレット１０６には、不図示のセンサが備えられており、外部のＡＣ給電装置３０１が接続されると、接続信号がセンサから電源コントローラ１１０に送られる。電源コントローラ１１０は、ＡＣ給電装置３０１が接続されたことを検知すると、充電リレー１０３を閉じてＡＣ充電器１０５をメインバッテリ１０１に接続する。電源コントローラ１１０は、ＡＣ給電装置３０１からの給電が開始されると、ＡＣ充電器１０５を起動する。先に述べたように、ＡＣ充電器１０５は、ＡＣ給電装置３０１から供給される交流電力を直流に変換し、メインバッテリ１０１へ供給する。

ＤＣ充電インレット１０７も、車両のボディに備えられており、直流電力を供給する外部のＤＣ給電装置３０２を接続することができる。ＤＣ充電インレット１０７にも不図示のセンサが備えられており、外部のＤＣ給電装置３０２が接続されると、接続信号がセンサから電源コントローラ１１０に送られる。ＤＣ充電インレット１０７は、主電力線１０９とシステムメインリレー１０４を介してメインバッテリ１０１に接続されている。システムメインリレー１０４が開いているときにＤＣ給電装置３０２が接続されたことを検知すると、電源コントローラ１１０は、システムメインリレー１０４を閉じ、ＤＣ充電インレット１０７とメインバッテリ１０１を接続する。外部のＤＣ給電装置３０２から直流電力が送られると、メインバッテリ１０１が充電される。

なお、ＡＣ給電装置３０１のプラグとＤＣ給電装置３０２のプラグは形状が異なるため、ＡＣ給電装置３０１がＤＣ充電インレット１０７に接続されることはなく、ＤＣ給電装置３０２がＡＣ充電インレット１０６に接続されることもない。

外部のＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２でメインバッテリ１０１を充電中でもラジオ６やルームランプ７などの補機は使用可能である。メインバッテリ１０１の充電中に補機を使用していると、サブバッテリ１０２の残電力量が少なくなっていく。先に述べたように、電源コントローラ１１０は、サブバッテリ１０２の残電力量が少なくとなると、電圧コンバータ２００を起動し、メインバッテリ１０１の電力でサブバッテリ１０２を充電する。外部のＡＣ給電装置３０１やＤＣ給電装置３０２が接続されているときに電圧コンバータ２００を起動すると、電圧コンバータ２００が発生するノイズが電源線を介してＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２に伝播する。電圧コンバータ２００が発生するノイズがＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２に影響を及ぼすおそれがある。ローパスフィルタ１０８が電圧コンバータ２００のノイズを低減する。しかしながら、ノイズを十分に低減するには、強力なローパスフィルタが必要となる。強力なローパスフィルタはコストが嵩む上に車内の空間を必要とする。実施例の電源システム１００は、ローパスフィルタによらずに電圧コンバータ２００のノイズを下げる機能を有している。ローパスフィルタによらずに電圧コンバータ２００のノイズを下げることで、小さいローパスフィルタ１０８で、ＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２に伝播するノイズを十分に抑制することができるようになる。

次に、ローパスフィルタによらずに電圧コンバータ２００のノイズを下げる仕組みについて説明する。なお、この機能は、ローパスフィルタの負荷を下げるものであって、ローパスフィルタとともに活用することで、ノイズを効果的に抑えるものである。

図２に、電圧コンバータ２００の回路図を示す。電圧コンバータ２００は、主として、２個のスイッチング素子２２１、２２２と、トランス２３０によって変圧する。スイッチング素子２２１、２２２の動作によってノイズ（スイッチングノイズ）が発生する。電圧コンバータ２００は、それらの主要部品のほか、ノイズを抑えるいくつかの部品を備えている。

電圧コンバータ２００の入力端２０１に主電力線１０９が接続され、出力端２０２にサブバッテリ１０２が接続される（図１参照）。入力端２０１の側には、チョークコイル２０５、２個のＹコンデンサ２１１ａ、２１１ｂ、Ｘコンデンサ２１２が接続されている。

チョークコイル２０５は、入力端２０１と、電圧コンバータ２００の内部の正極線２０６ａ及び負極線２０６ｂの間に接続されている。２個のＹコンデンサ２１１ａ、２１１ｂは、正極線２０６ａと負極線２０６ｂの間に直列に接続されている。２個のＹコンデンサ２１１ａ、２１１ｂの直列接続の中点はグランドＧに接続されている。Ｘコンデンサ２１２は、正極線２０６ａと負極線２０６ｂの間に接続されている。チョークコイル２０５とＹコンデンサ２１１ａ、２１１ｂは、コモンモードノイズを抑える。Ｘコンデンサ２１２は、ディファレンシャルモードノイズを抑える。チョークコイル２０５、Ｙコンデンサ２１１ａ、２１１ｂ、Ｘコンデンサ２１２は、ノイズ低減用の受動素子である。

２個のスイッチング素子２２１、２２２は、正極線２０６ａと負極線２０６ｂの間に直列に接続されている。スイッチング素子２２１には還流ダイオード２２３が逆並列に接続されており、スイッチング素子２２２には還流ダイオード２２４が逆並列に接続されている。

トランス２３０の一次コイル２３１の一端２３１ａが正極線２０６ａに接続されている。一次コイル２３１の他端２３１ｂは、２個のスイッチング素子２２１、２２２の直列接続の中点に接続されている。２個のスイッチング素子２２１、２２２は、駆動回路２５０によって制御される。駆動回路２５０は、一方のスイッチング素子２２１がオン（オフ）のときに他方のスイッチング素子２２２がオフ（オン）となるように、スイッチング素子２２１、２２２を駆動する。２個のスイッチング素子２２１、２２２が交互にオンオフすると、一次コイル２３１に交流が発生し、二次コイル２３２に誘導電流が生じる。二次コイル２３２には、一次コイル２３１と二次コイル２３２の巻線比に応じた電圧が生じる。すなわち、入力電力の電圧は、トランス２３０の巻線比に応じて降圧される。二次コイル２３２には整流回路２４０が接続されている。整流回路２４０は、二次コイル２３２に発生した交流電力を直流電力に変換する。整流回路２４０の出力は、電圧コンバータ２００の出力端２０２に接続されている。トランス２３０で降圧された電力（交流）は、整流回路２４０で直流電力に変換されて出力される。

駆動回路２５０は、電源コントローラ１１０からの指令を受け、スイッチング素子２２１、２２２へ駆動信号を送る。すなわち、電圧コンバータ２００は、電源コントローラ１１０からの指令により起動する。

一次コイル２３１の一端２３１ａと、スイッチング素子２２１のドレインとの間には、コンデンサ２２５とコイル２２６が直列に接続されている。コンデンサ２２５とコイル２２６は、ＬＣタイプのローパスフィルタ（ＬＣフィルタ）を構成する。コンデンサ２２５とコイル２２６で構成されるＬＣフィルタもスイッチングノイズを除去する。

上記したように、電圧コンバータ２００は、いくつかのノイズ除去要素（チョークコイル２０５、Ｙコンデンサ２１１ａ、２１１ｂ、Ｘコンデンサ２１２、ＬＣフィルタを構成するコンデンサ２２５とコイル２２６）を備えている。しかし、それらだけでは、スイッチングノイズを十分に低減できない。そのため、電源システム１００は、電圧コンバータ２００の入力側に、ローパスフィルタ１０８を備えている（図１参照）。さらに、電源システム１００は、スイッチング素子２２１、２２２のスイッチング速度を下げることでスイッチングノイズを低減する。

スイッチング速度を下げることによるノイズ低減について説明する。スイッチングノイズは、スイッチング速度を下げることで低減できる。一方、スイッチング速度を下げると損失が増大する。そこで、実施例の電源システム１００では、ＡＣ充電インレット１０６あるいはＤＣ充電インレット１０７に給電装置（ＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２）が接続されており給電装置から供給される電力でメインバッテリ１０１が充電されている間は、充電中でない場合と比較してスイッチング素子２２１、２２２のスイッチング速度を遅くする。外部の給電装置が接続されているときに限ってスイッチング速度を下げることで、ノイズが外部の給電装置へ与える影響を下げるとともに、給電装置が接続されていないときには電圧コンバータ２００の損失が抑制される。

スイッチング速度を変える一つの構成例を説明する。図３に、駆動回路２５０とスイッチング素子２２１、２２２の模式的な回路図を示す。

駆動回路２５０は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５１とｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５２の直列接続を備えている。ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５１とｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５２の直列接続は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ばれる。以下では、説明の便宜上、高電位側に配置されているｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５１を上トランジスタ２５１と称し、低電位側に配置されているｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ２５２を下トランジスタ２５２と称する。上トランジスタ２５１と下トランジスタ２５２の直列接続をＣＭＯＳ２５３と称する。

上トランジスタ２５１のソース電極には電源２５４が接続されており、下トランジスタ２５２のソース電極はグランドＧに接続される。上トランジスタ２５１と下トランジスタ２５２のそれぞれのゲートに入力パルス信号Ｓｉｇが入力される。入力パルス信号ＳｉｇがＨＩＧＨレベルのとき、上トランジスタ２５１がオフし、下トランジスタ２５２がオンする。すなわち、ＣＭＯＳ２５３の出力がＨＩＧＨレベルに保持される。入力パルス信号ＳｉｇがＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わると、上トランジスタ２５１がオンし、下トランジスタ２５２がオフする。すなわち、ＣＭＯＳ２５３の出力がＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。

ＣＭＯＳ２５３の出力端、すなわち、駆動回路２５０の出力端は、スイッチ２６０の入力端２６０ａに接続されている。スイッチ２６０は、２個の出力端２６０ｂ、２６０ｃを備えており、それぞれに第１抵抗素子２６１と第２抵抗素子２６２が接続されている。第１抵抗素子２６１と第２抵抗素子２６２の他端はスイッチング素子２２１のゲートＧ１とスイッチング素子２２２のゲートＧ２に接続されている。なお、第１抵抗素子２６１と第２抵抗素子２６２の他端とスイッチング素子２２２のゲートＧ２の間には、反転要素２６３が接続されている。従って、スイッチング素子２２１のゲートＧ１に供給される駆動信号がＨＩＧＨレベル（ＬＯＷレベル）のとき、スイッチング素子２２２のゲートＧ２に供給される駆動信号はＬＯＷレベル（ＨＩＧＨレベル）となる。一方のスイッチング素子２２２のゲートＧ２に反転要素２６３を接続し、スイッチング素子２２１のゲートＧ１と反転要素２６３の入力端に同じ駆動信号を供給することで、スイッチング素子２２１、２２２の動作が互いに反対となる。

第２抵抗素子２６２の抵抗値Ｒ２は、第１抵抗素子２６１の抵抗値Ｒ１よりも大きい（Ｒ２＞Ｒ１）。スイッチ２６０は、駆動回路２５０の出力端とスイッチング素子２２１のゲートの間の抵抗を、第１抵抗素子２６１と第２抵抗素子２６２のいずれかに切り替える。スイッチ２６０は、電源コントローラ１１０からの指令により切り替えられる。

電源コントローラ１１０は、ＡＣ充電インレット１０６あるいはＤＣ充電インレット１０７に給電装置（ＡＣ給電装置３０１あるいはＤＣ給電装置３０２）が接続されており給電装置から供給される電力でメインバッテリ１０１が充電されている間は、第２抵抗素子２６２を選択する。すなわち、電源コントローラ１１０は、駆動回路２５０の出力端とスイッチング素子２２１のゲートを、第２抵抗素子２６２を介して接続する。

電源コントローラ１１０は、外部の給電装置によるメインバッテリ１０１の充電が行われていないときには、第１抵抗素子２６１を選択する。すなわち、電源コントローラ１１０は、外部の給電装置でメインバッテリ１０１が充電中でないときには、駆動回路２５０の出力端とスイッチング素子２２１のゲートを、第１抵抗素子２６１を介して接続する。

先に述べたように、第２抵抗素子２６２の抵抗値Ｒ２は、第１抵抗素子２６１の抵抗値Ｒ１よりも大きい。従って、第２抵抗素子２６２が選択された場合、第１抵抗素子２６１が選択された場合と比較して、ゲート電圧（ゲートに印加される信号の電圧）の立ち上がり速度が緩やかになる。このことはすなわち、第２抵抗素子２６２が選択された場合、第１抵抗素子２６１が選択された場合と比較して、スイッチング素子２２１のスイッチング速度が緩やかになることを意味する。

スイッチ２６０、第１抵抗素子２６１、第２抵抗素子２６２を備えることで、電源コントローラ１１０は、車両外部の給電装置でメインバッテリ１０１が充電されている間は、充電中でない場合と比較してスイッチング素子２２１、２２２のスイッチング速度を遅くする。

図４に、第１抵抗素子を選択したときのスイッチングのタイミングチャート（図４（Ａ））と、第２抵抗素子を選択したときのスイッチングのタイミングチャート（図４（Ｂ））を示す。図４（Ａ）、（Ｂ）の実線のグラフＳ１１、Ｓ２１は、スイッチング素子２２１のオンオフのタイミングチャートを示しており、点線のグラフＳ１２、Ｓ２２は、スイッチング素子２２２のオンオフのタイミングチャートを示している。先に述べたように、スイッチング素子２２１、２２２は、オンとオフが互いに反転した動作となる。

抵抗値の小さい第１抵抗素子２６１が選択された場合、スイッチングに要する時間は時間ｄＴ１であり、抵抗値の大きい第２抵抗素子２６２が選択された場合、スイッチングに要する時間は時間ｄＴ２（＞ｄＴ１）である。図４のグラフは、第２抵抗素子２６２が選択された場合、第１抵抗素子２６１が選択された場合と比較して、スイッチング速度が遅くなることを示している。

また、一定の時間ｄＴ３の間、第１抵抗素子２６１が選択された場合には約５．０回のスイッチングが実施されるが（図４（Ａ））、第２抵抗素子２６２が選択された場合には約３．５回のスイッチングしか実行されない（図４（Ｂ））。第２抵抗素子２６２が選択された場合、一定時間の間のスイッチング回数が減ることも、ノイズ低減に貢献する。

図４のグレーの部分はスイッチング損失が発生する箇所を示している。グレーの部分の面積の大きさは、スイッチング損失と正の相関を有する。図４（Ｂ）の方が、図４（Ａ）の場合よりもグレーの面積が大きい。すなわち、第２抵抗素子２６２が選択されてスイッチング速度が下がった場合、第１抵抗素子２６１が選択された場合と比較して損失は大きくなる。第２抵抗素子２６２が選択されるのは、外部の給電装置でメインバッテリ１０１が充電されているときである。外部の給電装置によるメインバッテリ１０１の充電が行われていない場合は、第１抵抗素子２６１が選択されるので、損失は大きくならない。

なお、先に述べたように、電圧コンバータ２００が起動されるのは、サブバッテリ１０２の残電力量が所定の電力閾値を下回ったときである。サブバッテリ１０２の残電力量が電力閾値よりも高い場合、電圧コンバータ２００は起動されない。メインバッテリ１０１が充電中であっても電圧コンバータ２００が起動されていなければ、電源コントローラ１１０は、スイッチング速度を変える必要はない。

以上、説明したように、実施例の電源システム１００は、外部の給電装置でメインバッテリ１０１が充電されている間に電圧コンバータ２００を起動する場合は、充電中でない場合と比較して、電圧コンバータ２００のスイッチング素子２２１、２２２のスイッチング速度を下げる。スイッチング速度を下げることで、スイッチングノイズが低減され、外部の給電装置への影響が低減される。電源システム１００は、ローパスフィルタによらずに電圧コンバータのスイッチングノイズを低減することができる。

先に述べたように、スイッチング速度を下げる制御とローパスフィルタ１０８（図１参照）の両方により、スイッチングノイズが効果的に下げられる。一例によれば、スイッチング速度を下げる制御を導入することで、スイッチング速度を下げる制御なしの場合と比較して、ローパスフィルタ１０８のサイズを２５％小さくすることができる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電源システム１００の電源コントローラ１１０は、外部の給電装置でメインバッテリ１０１が充電されている間に電圧コンバータ２００を起動する場合は、充電中でない場合と比較して、スイッチング速度を下げる。電源コントローラ１１０は、充電インレット１０６、１０７に外部の給電装置が接続されているときに電圧コンバータ２００を起動する場合に、非充電中と比較してスイッチング速度を下げるように構成されていてもよい。

実施例の電源システム１００は、電気自動車２に適用されている。本明細書における電気自動車には、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車、及び、モータ用の電源としてバッテリと燃料電池の双方を備える自動車が含まれる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電気自動車
３：インバータ
４：モータ
５：補機電力線
６：ラジオ
７：ルームランプ
１００：電源システム
１０１：メインバッテリ
１０２：サブバッテリ
１０３：充電リレー
１０４：システムメインリレー
１０５：ＡＣ充電器
１０６、１０７：充電インレット
１０８：ローパスフィルタ
１１０：電源コントローラ
２００：電圧コンバータ
２０５：チョークコイル
２０６ａ：正極線
２０６ｂ：負極線
２１１ａ、２１１ｂ：Ｙコンデンサ
２１２：Ｘコンデンサ
２２１、２２２：スイッチング素子
２２３、２２４：還流ダイオード
２２５：コンデンサ
２２６：コイル
２３０：トランス
２３１：一次コイル
２３２：二次コイル
２４０：整流回路
２５０：駆動回路
２５１、２５２：トランジスタ
２５３：ＣＭＯＳ
２５４：電源
２６０：スイッチ
２６１：第１抵抗素子
２６２：第２抵抗素子
２６３：反転要素

Claims (2)

1. メインバッテリに接続されており、車両外部の給電装置を接続可能な充電インレットと、
   スイッチング素子によってメインバッテリの電力を降圧してサブバッテリに供給する電圧コンバータと、
   前記電圧コンバータを制御するコントローラと、
   を備えており、
   前記コントローラは、前記充電インレットに前記給電装置が接続されており前記給電装置で前記メインバッテリが充電されている間は、充電中でない場合と比較して前記スイッチング素子のスイッチング速度を遅くする、車両用電源システム。
2. 前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と前記スイッチング素子のゲートとの間に、第１抵抗素子と第２抵抗素子が選択可能に接続されており、
   前記第２抵抗素子の抵抗値は前記第１抵抗素子の抵抗値よりも大きく、
   前記コントローラは、前記充電インレットに前記給電装置が接続されており前記給電装置で前記メインバッテリが充電されているときには前記第２抵抗素子を選択し、充電中でないときには前記第１抵抗素子を選択する、請求項１に記載の車両用電源システム。

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