JP5402457B2 - 車両の電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の電源システムに関し、より特定的には、外部電源から供給される電力を用いて車両に搭載された蓄電装置を充電する充電制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの電動車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。

ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する。）から車載の蓄電装置の充電が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。

特開２００９−２７７７４号公報（特許文献１）には、外部充電が可能な車両において、外部充電中に、充電器により変換された外部電源からの電力を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを間欠的に駆動することによって、補機バッテリを充電する構成が開示される。

特開２００９−２７７７４号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、外部充電中に常にＤＣ／ＤＣコンバータを駆動する場合と比較して、間欠運転によってＤＣ／ＤＣコンバータによる電力変換時の損失を低減できるので充電効率を向上することができる。

特開２００９−２７７７４号公報

外部充電が可能な車両の電源システムにおいては、外部電源からの交流電力を蓄電装置が充電可能な直流電力に変換する充電装置が、車両に搭載される場合がある。そして、この充電装置に必要とされる制御用の電源電圧（以下、制御電源とも称する。）は、車両の補機に電力を供給するための補機バッテリから供給される場合がある。

特開２００９−２７７７４号公報（特許文献１）に開示されるＤＣ／ＤＣコンバータは、補機バッテリの充電だけでなく、車両全体の低電圧系（補機系）の電源を供給しているため、その出力は充電装置の制御用の電源電圧として必要な電力と比較して相対的に大きい。そのため、充電装置の制御用の電源電圧が補機バッテリから供給される場合において、特開２００９−２７７７４号公報（特許文献１）のように、外部充電時に充電装置の制御用の電源電圧のためだけにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するのはオーバスペックであり、小電力による電力変換のためにＤＣ／ＤＣコンバータの電力変換効率が悪くなるおそれがある。

また、外部充電中は、このＤＣ／ＤＣコンバータは、充電装置によって交流電圧から変換された直流電圧をさらに降圧する。このように、複数回の電力変換が行われるために、システム全体での充電効率が低下するという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、外部電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した車両において、外部充電時に効率よく補機バッテリを充電できる電源システムを提供することである。

本発明による車両の電源システムは、補機に電力を供給するための補機バッテリと、充電が可能な蓄電装置と、充電装置とを備える。充電装置は、外部電源から供給される交流電力を用いて蓄電装置を充電する。また、充電装置は、制御電源部と、ＡＣ／ＤＣコンバータと、第１の制御装置とを含む。制御電源部は、外部電源から供給される交流電力を用いて、充電装置の制御用の電源電圧を生成する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、制御電源部から供給される制御用の電源電圧を受け、外部電源から供給される交流電力を蓄電装置を充電するための直流電力に変換する。第１の制御装置は、制御電源部から供給される制御用の電源電圧を受け、ＡＣ／ＤＣコンバータを制御する。そして、第１の制御装置は、外部充電時に、補機バッテリの充電状態に応じて、制御電源部により生成された制御用の電源電圧を用いて補機バッテリを充電する。

好ましくは、第１の制御装置は、補機バッテリの充電状態が予め定められた基準値よりも低下した場合に、補機バッテリを充電する。

好ましくは、電源システムは、制御電源部と補機バッテリとを結ぶ経路に介挿された第１の開閉器をさらに備える。そして、第１の制御装置は、蓄電装置を充電する場合は第１の開閉器を開放し、補機バッテリを充電する場合は第１の開閉器を閉成する。

好ましくは、第１の制御装置は、補機バッテリを充電する場合には、蓄電装置の充電を停止するとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータへの制御用の電源電圧の供給を停止する。

好ましくは、充電装置は、制御電源部とＡＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ経路に介挿された第２の開閉器をさらに含む。そして、第１の制御装置は、補機バッテリを充電する場合は第２の開閉器を開放する。

好ましくは、電源システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２の制御装置とをさらに備える。ＤＣ／ＤＣコンバータは、蓄電装置から供給される直流電圧を補機バッテリを充電するための直流電圧に降圧する。そして、第２の制御装置は、外部充電時にＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる。

好ましくは、第１の制御装置は、補機バッテリの電圧および電流の検出値の少なくとも一方に基づいて、補機バッテリの充電状態を検出する。

本発明によれば、外部電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した車両の電源システムにおいて、外部充電時に効率よく補機バッテリを充電することができる。

本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 ＰＣＵの内部構成の一例を示す図である。 制御電源部の内部構成の例を示す図である。 制御電源部の内部構成の他の例を示す図である。 ＡＣ／ＤＣコンバータの内部構成の一例を示す図である。 本実施の形態１において、充電ＥＣＵで実行される補機バッテリの充電制御を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態１において、充電ＥＣＵで実行される補機バッテリの充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 外部充電時にＨＶ−ＥＣＵで実行されるＤＣ／ＤＣコンバータの停止制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態２において、充電ＥＣＵで実行される補機バッテリの充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

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り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両１００の全体ブロック図である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System Main Relay）とも称する。）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギア１４０と、駆動輪１５０と、制御装置（以下、ＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称する。）３００とを備える。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５を介してモータジェネレータ１３０を駆動するためのＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力は、たとえば２００Ｖである。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１，ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

図２は、ＰＣＵ１２０の内部構成の一例を示す図である。
図２を参照して、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

コンバータ１２１は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と電力線ＨＰＬ，ＮＬ１との間で電力変換を行なう。

インバータ１２２は、電力線ＨＰＬ，ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいてモータジェネレータ１３０を駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＨＰＬ，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＨＰＬ，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

再び図１を参照して、モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。

すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。

図示された車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０、動力伝達ギア１４０および駆動輪１５０を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。

電源システムは、さらに低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０と、補機バッテリ１８０と、補機負荷１９０とを含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続され、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ３を介して補機バッテリ１８０、補機負荷１９０およびＨＶ−ＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。

補機バッテリ１８０は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１８０の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。

補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。

ＨＶ−ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０、およびＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれるセンサ（図示せず）からの電圧ＶＢ１および電流ＩＢ１の検出値を受ける。ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢ１および電流ＩＢ１に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）を演算する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０のＳＯＣが充電目標値に達すると、充電ＥＣＵ２２０へ充電停止信号ＳＴＰを出力して充電動作を停止させる。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、外部充電時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０による降圧動作を停止する。

電源システムは、外部電源２６０からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、接続部２５０と、充電装置２００と、スイッチ１６０，２４０とを含む。また、充電装置２００は、制御電源部２１０と、充電ＥＣＵ２２０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０と、スイッチ２８０とを含む。

接続部２５０には、充電ケーブルの充電コネクタ２７０が接続される。そして、外部電源２６０からの電力が、充電ケーブルを介して車両１００に伝達される。

スイッチ２４０は、蓄電装置１１０と充電装置２００とを結ぶ電力線ＰＬ２，ＮＬ２にそれぞれ介挿される。そして、スイッチ２４０は、充電装置２００に含まれる充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１１０と充電装置２００との間での電力の供給と遮断とを切替える。

充電装置２００に含まれるＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部２５０に接続される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、スイッチ２４０を介して蓄電装置１１０と接続される。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＰＷＥに基づいて、外部電源２６０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０が充電可能な直流電力に変換する。

制御電源部２１０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続され、外部電源２６０からの交流電力を用いて、充電ＥＣＵ２２０およびＡＣ／ＤＣコンバータ２３０の制御用の電源電圧を生成する。

図３は、制御電源部２１０の内部構成の例を示す図である。
図３を参照して、制御電源部２１０は、外部電源２６０からの交流電圧を降圧するための変圧器ＴＲ１と、降圧された交流電圧を整流するためのダイオードブリッジ２１１と、整流された直流電圧を平滑化するためのコンデンサＣ１０とを含む。

また、図４には、制御電源部の内部構成の他の例が示される。図４に示される制御電源部２１０Ａは、外部電源２６０からの交流電圧を降圧するための変圧器ＴＲ２と、降圧された交流電圧を整流するためのダイオードＤ２１，Ｄ２２と、整流された直流電圧を平滑化するためのコンデンサＣ２０およびリアクトルＬ１０とを含む。

なお、制御電源部の内部構成は、上記の構成には限定されず、電圧を降圧するための降圧回路および交流電圧を直流電圧に整流する整流回路を含むものであれば適用可能である。そして、図３および図４のように、スイッチング素子を含まない構成とすることで、外部電源２６０からの交流電力が接続部２５０へ供給されると、外部からの制御を要せずに所望の制御用の電源電圧を生成することができる。

再び図１を参照して、制御電源部２１０で生成された制御用の電源電圧は、電力線ＰＬ４を介して充電ＥＣＵ２２０に出力される。

また、電力線ＰＬ４は、スイッチ２８０を介してＡＣ／ＤＣコンバータ２３０に接続される。スイッチ２８０は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＳＥ４により制御され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０への制御用の電源電圧の供給と遮断とを切替える。なお、図１においては、スイッチ２８０がＡＣ／ＤＣコンバータ２３０とは別個に設けられる構成となっているが、スイッチ２８０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０に含まれる構成であってもよい。

さらに、電力線ＰＬ４は、ダイオードＤ１およびスイッチ１６０を介して電力線ＰＬ３に接続される。スイッチ１６０は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＳＥ３により制御され、補機バッテリ１８０などの補機系への電源の供給と遮断とを切替える。なお、図１においては、スイッチ１６０が充電装置２００とは別個に設けられる構成となっているが、スイッチ１６０は、充電装置２００に含まれる構成であってもよい。

ここで、スイッチ１６０，２８０は、リレーや、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子を含んで構成される。

充電ＥＣＵ２２０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、充電装置２００内の各機器およびスイッチ１６０，２４０の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

充電ＥＣＵ２２０は、制御電源部２１０から制御用の電源電圧を受ける。充電ＥＣＵ２２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０を駆動するための制御信号ＰＷＥを生成する。そして、充電ＥＣＵ２２０は、この制御信号ＰＷＥをＡＣ／ＤＣコンバータ２３０に出力して、外部電源２６０からの交流電力を蓄電装置１１０が充電可能な直流電力に変換するようにＡＣ／ＤＣコンバータ２３０を制御する。

充電ＥＣＵ２２０は、制御信号ＳＥ２によりスイッチ２４０の開閉を制御する。
また、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０に含まれるセンサ（図示せず）から、補機バッテリ１８０の電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値を受ける。充電ＥＣＵ２２０は、電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２に基づいて、補機バッテリ１８０のＳＯＣを演算する。そして、充電ＥＣＵ２２０は、得られたＳＯＣに基づいて、制御信号ＳＥ３，ＳＥ４を出力することによって、スイッチ１６０，２８０の開閉を制御する。

図５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０の内部構成の一例を示す図である。
図５を参照して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、ブリッジ回路２３１と、ゲート回路２３２と、コンデンサＣ３０とを含む。

ブリッジ回路２３１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む。直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とが、電力線ＰＬ２，ＮＬ２の間に並列に接続される。また、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードには電力線ＡＣＬ２が接続され、スイッチング素子Ｑ３およびＱ４の接続ノードには電力線ＡＣＬ１が接続される。ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としては、たとえばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などが含まれる。

コンデンサＣ３０は、電力線ＰＬ２，ＮＬ２の間に接続され、電力線ＰＬ２，ＮＬ２の間の電圧変動を減少させる。

ゲート回路２３２は、スイッチ２８０を介して、制御電源部２１０から制御用の電源電圧（たとえば１２Ｖ）を受ける。そして、ゲート回路２３２は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＰＷＥに従って、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートをオンまたはオフに制御する。このスイッチング動作によって、外部電源２６０から供給される交流電力（たとえば２００Ｖ）を、蓄電装置１１０を充電するための直流電力に変換する。

ところで、たとえば車両が長期間放置されていたような場合、補機バッテリ１８０が放電して充電電力が低下することがある。このような場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３００が起動できなくなる場合がある。このような状態では、ＨＶ−ＥＣＵ３００による蓄電装置１１０のＳＯＣの管理ができないので、外部充電を行なうことができないおそれがある。

また、外部充電中に補機バッテリ１８０のＳＯＣが低下した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を駆動することによって補機バッテリ１８０を充電することが可能であるが、外部電源２６０からの電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２３０で変換し、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１７０で降圧することが必要である。そのため、電力変換回数が増え、充電効率が低下するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、外部充電時に、補機バッテリ１８０のＳＯＣが低下した場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０へ供給している制御用の電源電圧を用いて補機バッテリ１８０を優先的に充電する充電制御を行なう。これによって、補機バッテリ１８０が放電してＨＶ−ＥＣＵ３００が起動できない場合でも補機バッテリ１８０の充電が可能になるので、外部充電を行なうことができる。さらに、補機バッテリ１８０充電時の電力変換回数を少なくできるので、効率よく補機バッテリ１８０の充電をすることができる。

図６は、本実施の形態において、充電ＥＣＵ２２０で実行される充電制御を説明するための機能ブロック図である。図６の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、充電ＥＣＵ２２０によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図６を参照して、充電ＥＣＵ２２０は、ＳＯＣ演算部２２１と、判定部２２２と、切替制御部２２３と、充電制御部２２４とを含む。

ＳＯＣ演算部２２１は、補機バッテリ１８０から電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値を受ける。ＳＯＣ演算部２２１は、電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２に基づいて補機バッテリ１８０のＳＯＣを演算する。そして、ＳＯＣ演算部２２１は、得られたＳＯＣを判定部２２２へ出力する。

判定部２２２は、ＳＯＣ演算部からのＳＯＣと予め定められたしきい値αとを比較することによって、補機バッテリ１８０のＳＯＣの充電が必要であるか否かを判定する。そして、判定部２２２は、判定フラグＦＬＧを切替制御部２２３および充電制御部２２４へ出力する。

具体的には、補機バッテリ１８０のＳＯＣがしきい値αより低い場合（ＳＯＣ＜α）は、判定部２２２は、補機バッテリ１８０の充電が必要と判定し、判定フラグＦＬＧをオンに設定する。一方、補機バッテリ１８０のＳＯＣがしきい値α以上の場合（ＳＯＣ≧α）は、判定部２２２は、補機バッテリ１８０の充電は不要と判定し、判定フラグＦＬＧをオフに設定する。

切替制御部２２３は、判定部２２２からの判定フラグＦＬＧに基づいて、スイッチ１６０，２８０の制御信号ＳＥ３，ＳＥ４をそれぞれ設定して、スイッチ１６０，２８０に出力する。具体的には、判定フラグＦＬＧがオンの場合には、切替制御部２２３は、スイッチ１６０の接点を閉じるように制御信号ＳＥ３を設定するとともに、スイッチ２８０の接点を開放するように制御信号ＳＥ４を設定する。一方、判定フラグＦＬＧがオフの場合には、切替制御部２２３は、スイッチ１６０の接点を開放するように制御信号ＳＥ３を設定するとともに、スイッチ２８０の接点を閉じるように制御信号ＳＥ４を設定する。

充電制御部２２４は、判定部２２２からの判定フラグＦＬＧに基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０を駆動するための制御信号ＰＷＥを生成して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０へ出力する。具体的には、判定フラグＦＬＧがオンの場合には、充電制御部２２４は、電圧変換動作を停止するような制御信号ＰＷＥを生成する。一方、判定フラグＦＬＧがオフの場合には、充電制御部２２４は、外部電源２６０からの交流電力を蓄電装置１１０を充電するための直流電力に変換するような制御信号ＰＷＥを生成する。

また、充電制御部２２４は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの充電停止信号ＳＴＰが入力されると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０の電力変換動作を停止することによって、蓄電装置１１０の充電を停止する。

図７は、本実施の形態において、充電ＥＣＵ２２０で実行される充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７および後述する図９に示されるフローチャートは、充電ＥＣＵ２２０に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図７を参照して、充電ＥＣＵ２２０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）４００において、補機バッテリ１８０からの電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値を受ける。そして、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ４１０にて、電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２に基づいて、補機バッテリ１８０のＳＯＣを演算する。

次に、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ４２０にて、演算により得られた補機バッテリ１８０のＳＯＣが予め定められたしきい値αよりも小さいか否かを判定する。

ＳＯＣがしきい値αよりも小さい場合（Ｓ４２０にてＹＥＳ）は、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０の充電が必要であると判定し、処理をＳ４３０に進める。そして、充電ＥＣＵ２２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０の電力変換動作を停止させる。

次に、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ４４０にて、制御信号ＳＥ４によりスイッチ２８０の接点を開放することによって、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０への制御用の電源電圧を遮断する。

その後、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ４５０にて、制御信号ＳＥ２によりスイッチ１６０の接点を閉じる。これによって、制御電源部２１０からの制御用の電源電圧が補機バッテリ１８０に供給される。その結果、補機バッテリ１８０が充電される。

一方、ＳＯＣがしきい値α以上の場合（Ｓ４２０にてＮＯ）は、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０の充電が不要であると判定し、処理をＳ４７０に進める。そして、充電ＥＣＵ２２０は、制御信号ＳＥ２によりスイッチ１６０の接点を開放することによって、補機バッテリ１８０への制御用の電源電圧を遮断する。

次に、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ４８０にて、制御信号ＳＥ４によりスイッチ２８０の接点を閉じることによって、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０へ制御用の電源電圧を供給する。

その後、充電ＥＣＵ２２０は、制御信号ＰＷＥによりＡＣ／ＤＣコンバータ２３０を駆動することによって、外部電源２６０からの電力をメインバッテリである蓄電装置１１０へ供給する。これによって、蓄電装置１１０が充電される。

以上のような処理に従って制御が行なわれることにより、外部充電中において補機バッテリ１８０の充電が必要な場合に、充電装置２００の制御用の電源電圧を用いて補機バッテリ１８０を充電することができる。これによって、大出力のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を駆動して補機バッテリ１８０を充電する場合と比較して、効率よく補機バッテリを充電することができる。

なお、上述の説明においては、制御用の電源電圧により補機バッテリ１８０を充電する場合に、スイッチ２８０によってＡＣ／ＤＣコンバータ２３０への制御用の電源電圧を遮断する構成を示したが、制御電源部２１０の容量に余裕があれば、補機バッテリ１８０および蓄電装置１１０の充電を同時に行なうようにしてもよい。しかし、上記のように、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０への制御用の電源電圧を遮断する構成とすることは、制御電源部２１０の容量を大きくする必要がなくなるので、車両重量の増加防止およびコスト低減の観点から好適である。

また、上述のように、実施の形態１においては、外部充電時の補機バッテリ１８０の充電は、制御電源部２１０から供給される制御用の電源電圧を用いて行なわれる。そのため、外部充電時には、通常走行時に蓄電装置１１０からの電力を用いて補機バッテリ１８０を充電するＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を停止しておくことが好ましい。

図８は、外部充電時にＨＶ−ＥＣＵ３００で実行されるＤＣ／ＤＣコンバータの停止制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図８に示されるフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図８を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６００にて、外部充電中であるか否かを判定する。外部充電中の判定は、充電コネクタ２７０が接続部２５０に接続されたことを検出するためのスイッチ（図示せず）からの信号や、充電ＥＣＵ２２０からの接続信号などによって行なわれる。

そして、外部充電中である場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の降圧動作を停止するような制御信号ＰＷＤを生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０に出力する。

一方、外部充電中ではない場合（Ｓ６００にてＮＯ）は、Ｓ６３０がスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

このように制御することで、外部充電時にＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が停止できるので、外部充電中のシステム全体の充電効率の低下が抑制できる。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０のＳＯＣがしきい値αより小さい場合には、補機バッテリ１８０の充電を優先的に実行するとともに、補機バッテリ１８０の充電の完了後は、引き続いてメインバッテリである蓄電装置１１０の充電を実行する。

図９には、実施の形態２における、充電ＥＣＵ２２０で実行される充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートが示される。

図９を参照して、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ５００において、補機バッテリ１８０からの電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値を受ける。そして、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ５１０にて、電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２に基づいて補機バッテリ１８０のＳＯＣを演算する。

次に、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ５２０にて、演算により得られた補機バッテリ１８０のＳＯＣが予め定められたしきい値αよりも小さいか否かを判定する。

ＳＯＣがしきい値αよりも小さい場合（Ｓ５２０にてＹＥＳ）は、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０の充電が必要であると判定し、処理をＳ５３０に進める。そして、充電ＥＣＵ２２０は、Ｓ５３０において、たとえば図７のＳ４３０〜Ｓ４５０と同様の処理を実行することによって、蓄電装置１１０の充電よりも補機バッテリ１８０の充電を優先的に実行する。

そして、補機バッテリ１８０の充電が完了すると、処理がＳ５４０に進められて、充電ＥＣＵ２２０は、引き続いて蓄電装置１１０の充電を実行する。Ｓ５４０では、たとえば図７のＳ４７０〜Ｓ４９０と同様の処理が実行される。蓄電装置１１０の充電が完了すると、処理が終了される。

一方、ＳＯＣがしきい値α以上の場合（Ｓ５２０にてＮＯ）は、充電ＥＣＵ２２０は、補機バッテリ１８０の充電が不要であると判定し、Ｓ５３０をスキップして、処理をＳ５４０に進める。以降は上述と同様である。

このような処理に従って制御が行なわれることによって、外部充電中において補機バッテリ１８０の充電が必要な場合に、蓄電装置１１０の充電よりも補機バッテリ１８０の充電を優先的に実行することができる。

なお、本実施の形態における充電ＥＣＵ２２０およびＨＶ−ＥＣＵ３００は、それぞれ本発明の「第１の制御装置」および「第２の制御装置」の一例である。また、本実施の形態におけるスイッチ１６０，２８０は、それぞれ本発明の「第１の開閉器」および「第２の開閉器」の一例である。

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、上記した実施の形態の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。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１２１ コンバータ、１２２ インバータ、１３０ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギア、１５０ 駆動輪、１６０，２４０，２８０ スイッチ、１７０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０ 補機バッテリ、１９０ 補機負荷、２００ 充電装置、２１０，２１０Ａ 制御電源部、２１１ ダイオードブリッジ、２２０ 充電ＥＣＵ、２２１ 演算部、２２２ 判定部、２２３ 切替制御部、２２４ 充電制御部、２３０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、２３１ ブリッジ回路、２３２ ゲート回路、２５０ 接続部、２６０ 外部電源、２７０ 充電コネクタ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＨＰＬ，ＮＬ１，ＮＬ２，ＰＬ１〜ＰＬ４ 電力線、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０，Ｃ２０，Ｃ３０ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２１，Ｄ２２ ダイオード、Ｌ１０ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子、ＴＲ１，ＴＲ２ 変圧器。

Claims (7)

1. 補機に電力を供給するための補機バッテリと、
   充電が可能な蓄電装置と、
   外部電源から供給される交流電力を用いて前記蓄電装置を充電する外部充電が可能に構成された充電装置とを備え、
   前記充電装置は、
   前記外部電源から供給される交流電力を受けたことに応答して、前記充電装置の制御用の電源電圧を生成するように構成された制御電源部と、
   前記制御電源部から供給される制御用の電源電圧を受け、前記外部電源から供給される交流電力を前記蓄電装置を充電するための直流電力に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣコンバータと、
   前記制御電源部から供給される制御用の電源電圧を受け、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを制御するための第１の制御装置とを含み、
   前記第１の制御装置は、前記外部充電時に、前記補機バッテリの充電状態に応じて、前記制御電源部により生成された制御用の電源電圧を用いて前記補機バッテリを充電する、車両の電源システム。
2. 前記第１の制御装置は、前記補機バッテリの充電状態が予め定められた基準値よりも低下した場合に、前記補機バッテリを充電する、請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記制御電源部と前記補機バッテリとを結ぶ経路に介挿された第１の開閉器をさらに備え、
   前記第１の制御装置は、前記蓄電装置を充電する場合は前記第１の開閉器を開放し、前記補機バッテリを充電する場合は前記第１の開閉器を閉成する、請求項１または２に記載の車両の電源システム。
4. 前記第１の制御装置は、前記補機バッテリを充電する場合には、前記蓄電装置の充電を停止するとともに、前記ＡＣ／ＤＣコンバータへの制御用の電源電圧の供給を停止する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
5. 前記充電装置は、
   前記制御電源部と前記ＡＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ経路に介挿された第２の開閉器をさらに含み、
   前記第１の制御装置は、前記補機バッテリを充電する場合は前記第２の開閉器を開放する、請求項４に記載の車両の電源システム。
6. 前記蓄電装置から供給される直流電圧を、前記補機バッテリを充電するための直流電圧に降圧するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記外部充電時に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するための第２の制御装置とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
7. 前記第１の制御装置は、前記補機バッテリの電圧および電流の検出値の少なくとも一方に基づいて、前記補機バッテリの充電状態を検出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の電源システム。

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