JP5534032B2 - 電動車両の電源装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の電源装置およびその制御方法に関し、より特定的には、外部電源によって車載蓄電装置を充電可能に構成された電動車両における蓄電装置の充電制御に関する。

二次電池に代表される蓄電装置からの電力によって走行用電動機を駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する）によって車載蓄電装置を充電する構成が提案されている。以下では、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。

電動車両では、走行用電動機の給電に用いられる高圧の蓄電装置（たとえばメインバッテリ）と、制御装置を含む補機の給電に用いられる低圧の蓄電装置（たとえば補機バッテリ）との２種類の蓄電装置が搭載される構成が一般的である。

特開２００９−２２５５８７号公報（特許文献１）には、外部充電時に充電効率向上および補機負荷系の動作確保を両立するための構成が記載されている。具体的には、走行用電動機３０およびメインバッテリ１０の間のリレー１５０Ｃ（システムメインリレー）をオフしたままでも、外部充電と補機負荷系の動作との両方が可能なように、外部充電によるメインバッテリの充電経路を設ける構成が記載される。

また、特開平９−００９４１７号公報（特許文献２）および特開平９−０６５５０９号公報（特許文献３）には、電気自動車に搭載される充電器を小型化するための技術が記載されている。具体的には、主電池および補機用電池の充電器を共用することができるようにして、充電器の小型化およびコスト低減を図っている。

特開２００９−２２５５８７号公報 特開平９−００９４１７号公報 特開平９−０６５５０９号公報

特許文献１に記載された電動車両の構成では、メインバッテリ１０の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ６０が降圧することによって、補機バッテリ７０の充電電力、すなわち、補機負荷８０の消費電力を確保することができる。

しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、補機消費電力を確保するために、比較的大容量のものを配置することが必要である。すなわち、特許文献１の構成では、外部充電のための充電器（電力変換器１１０）の他に、比較的大容量のＤＣ／ＤＣコンバータを配置する必要がある。

特許文献２，３では、主電池Ｂ１および補機用電池Ｂ２の充電器を共用することによって、充電器の小型化およびコスト低減が図られる。具体的には、充電器は、補機用電池Ｂ２の充電時は、商用交流電源ＡＣからの電力を主電池Ｂ１の充電電力に変換する際とは逆方向の電力変換を行うように動作する。しかしながら、補機用電池Ｂ２の充電電圧は、充電器からの出力電圧を電圧調整回路８によって降圧することによって発生される。この電圧調整回路８は、特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータ６０と同様に、補機消費電力を確保するために、比較的大容量のものを配置することが必要であることが理解される。

このように、特許文献１〜３では、補機消費電力を確保するための比較的大容量の電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を搭載する必要があるため、電源装置の小型化およびコスト低減に限界がある。

この発明は、このような問題点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、外部充電のための充電装置を搭載した電動車両において、補機消費電力を確保するための構成を外部充電のための構成と共用することによって、充電装置の小型化およびコスト低減を図ることである。

この発明のある局面では、電動車両の電源装置であって、主蓄電装置と、主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置と、充電装置と、第１の開閉器とを備える。充電装置は、外部充電時に、外部電源からの電力を主蓄電装置の充電電力に変換する第１の電力変換を実行するように高請求項される。第１の開閉器は、充電装置の第１の電力変換における通電経路上の所定ノードと副蓄電装置との間に接続される。第１の開閉器は、外部充電時に開放される。さらに、充電装置は、非外部充電時における第１の開閉器の閉成時に、第１の電力変換における通電経路の少なくとも一部を用いて主蓄電装置の電力を副蓄電装置の充電電力に変換して所定ノードに出力する第２の電力変換を実行するように構成される。

好ましくは、電動車両の電源装置では、非外部充電時において、第１の開閉器の閉成および充電装置による第２の電力変換は、副蓄電装置からの電力によって動作する補機の動作状態に応じて実行される。

また好ましくは、電動車両の電源装置は、外部充電時において、第１の電力変換の経路上の電力を副蓄電装置の充電電力に変換するための電力変換器をさらに備える。電力変換器による副蓄電装置の充電電力は、充電装置の第２の電力変換による副蓄電装置の充電電力よりも小さい。

また好ましくは、充電装置は、外部充電時に、副蓄電装置からの電力によって動作する補機の消費電力が所定値以上であるときには、第１の電力変換を実行する期間と、第２の電力変換を実行する期間とを交互に設けるように動作する。そして、充電装置が第１の電力変換を実行する期間では、第１の開閉器が開放される一方で、外部電源と充電装置との間に接続された第２の開閉器は閉成される。充電装置が第２の電力変換を実行する期間では、第１の開閉器が閉成される一方で、第２の開閉器は開放される。

たとえば、充電装置は、第１の電力変換ユニットと第２の電力変換ユニットとを含む。第１の電力変換ユニットは、外部電源と接続された第１の電力線から第２の電力線へ向けて交流／直流電圧変換を実行するように構成される。第２の電力変換ユニットは、主蓄電装置と接続された第３の電力線と第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するように構成される。この構成例では、第１の電力変換において、第１の電力変換ユニットは、第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して第２の電力線に出力し、かつ、第２の電力変換ユニットは、第２の電力線の直流電圧を主蓄電装置の充電電圧に変換して第３の電力線へ出力する。第２の電力変換において、第１の電力変換ユニットは、動作を停止し、かつ、第２の電力変換ユニットは、第３の電力線に出力された主蓄電装置からの電圧を、副蓄電装置の充電電圧に降圧して第２の電力線に出力する。所定ノードは、第２の電力線に設けられる。

あるいは、他の例として、充電装置は、第１の電力変換ユニットと第２の電力変換ユニットとを含む。第１の電力変換ユニットは、第１の電力変換において、外部電源と接続された第１の電力線から第２の電力線へ向けて交流／直流電圧変換を実行する一方で、第２の電力変換において、第２の電力線から第１の電力線へ向けて直流／直流電圧変換を実行するように構成される。第２の電力変換ユニットは、主蓄電装置と接続された第３の電力線と第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するように構成される。この構成例では、第１の電力変換において、第１の電力変換ユニットは、第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して第２の電力線に出力し、かつ、第２の電力変換ユニットは、第２の電力線の直流電圧を主蓄電装置の充電電圧に変換して、第３の電力線へ出力する。第２の電力変換において、第２の電力変換ユニットは、第３の電力線に伝達された主蓄電装置の出力電圧を降圧して第２の電力線に出力し、かつ、第１の電力変換ユニットは、第２の電力線の直流電圧を副蓄電装置の充電電圧に降圧する。そして、所定ノードは、第１の電力変換ユニットが副蓄電装置の充電電圧を出力する電力線に設けられる。

この発明の他の局面では、主蓄電装置と、主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置とを備えた電動車両の電源装置の制御方法であって、外部電源によって主蓄電装置を充電する外部充電時に、外部電源からの電力を主蓄電装置の充電電力に変換するための第１の電力変換を充電装置に実行させる第１ステップと、外部充電時に、充電装置の第１の電力変換における通電経路上の所定ノードと副蓄電装置との間に接続された第１の開閉器を開放する第２ステップと、第１の電力変換の非実行時に、第１の開閉器を閉成する第３ステップと、第１の開閉器が閉成されたときに、第１の電力変換における通電経路の少なくとも一部を用いて主蓄電装置の電力を副蓄電装置の充電電力に変換して所定ノードに出力する第２の電力変換を充電装置に実行させる第４ステップとを備える。

好ましくは、制御方法は、非外部充電時において、副蓄電装置からの電力によって動作する補機の動作状態に応じて、副蓄電装置の充電要否を判定するステップと、副蓄電装置の充電が不要と判定されたときに、充電装置の動作を停止させるステップとをさらに備える。上記第２ステップは、非外部充電時に副蓄電装置の充電が必要と判定されたときに第１の開閉器を閉成する。

また好ましくは、制御方法は、外部充電時において、第１の電力変換の経路上の電力を副蓄電装置の充電電力に変換するための電力変換器を動作させるステップをさらに備える。そして、電力変換器による副蓄電装置の充電電力は、充電装置の第２の電力変換による副蓄電装置の充電電力よりも小さい。

あるいは好ましくは、制御方法は、外部充電時に、副蓄電装置からの電力によって動作する補機の消費電力が所定値より大きいか否かを判定するステップと、消費電力が所定値より大きいときに、第１の電力変換を実行する期間と、第２の電力変換を実行する期間とを交互に設けるように充電装置を制御するステップとをさらに備える。充電装置が第１の電力変換を実行する期間では、第１の開閉器が開放される一方で、外部電源と充電装置との間に接続された第２の開閉器は閉成される。充電装置が第２の電力変換を実行する期間では、第１の開閉器が閉成される一方で、第２の開閉器は開放される。

この発明によれば、外部充電のための充電装置を搭載した電動車両において、補機消費電力を確保するための構成を外部充電のための構成と共用することによって、充電装置の小型化およびコスト低減を図ることができる。

本発明の実施の形態１による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。 実施の形態１の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。 実施の形態２の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態３による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。 実施の形態３の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明する第１のフローチャートである。 実施の形態３の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明する第２のフローチャートである。 本発明の実施の形態３の変形例による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。 本実施の形態４によるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。 電力変換ユニットの構成の第１の変形例を示す回路図である。 電力変換ユニットの構成の第２の変形例を示す回路図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則として繰返さないものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。

図１を参照して、電動車両５は、メインバッテリ１０と、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）２０と、平滑コンデンサＣ０と、モータジェネレータ３０と、動力伝達ギア４０と、駆動輪５０と、補機バッテリ７０と、制御装置１００とを備える。図１の構成から、モータジェネレータ３０、動力伝達ギア４０および、駆動輪５０を除いた部分によって、電動車両５の電源装置が構成される。

メインバッテリ１０は、「主蓄電装置」の一例として示され、代表的にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。たとえば、メインバッテリ１０の出力電圧は２００Ｖ程度である。あるいは、電気二重層キャパシタによって、あるいは二次電池とキャパシタとの組合せ等によって「主蓄電装置」を構成してもよい。

ＰＣＵ２０は、メインバッテリ１０の蓄積電力を、モータジェネレータ３０を駆動制御するための電力に変換する。たとえば、モータジェネレータ３０は永久磁石型の３相同期電動機で構成されて、ＰＣＵ２０は、三相インバータにより構成される。あるいは、ＰＣＵ２０については、メインバッテリ１０からの出力電圧を可変制御するコンバータと、コンバータの出力電圧を交流電圧に変換する三相インバータとの組合せによって構成してもよい。

システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、メインバッテリ１０とＰＣＵ２０との間の通電経路に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、電動車両５の電気システムの起動指令に応答してオンされる。したがって、少なくとも電動車両５の車両運転時には、メインバッテリ１０の電力によってモータジェネレータ３０を駆動できるように、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２はオンされる。

メインバッテリ１０の正極端子および負極端子は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介して、ＰＣＵ２０の電力線１５１ｐ，１５１ｇと接続される。平滑コンデンサＣ０は、電力線１５１ｐ，１５１ｇに接続されて、直流電圧を平滑する。

モータジェネレータ３０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４０を介して駆動輪５０に伝達されて、電動車両５を走行させる。モータジェネレータ３０は、電動車両５の回生制動動作時には、駆動輪５０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、ＰＣＵ２０によってメインバッテリ１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ３０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３０を協調的に動作させることによって、電動車両５の必要な車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、メインバッテリ１０を充電することも可能である。すなわち、電動車両５は、走行用電動機を搭載する車両を包括的に示すものであり、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、燃料電池車等を含む。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。ＥＣＵは、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

補機バッテリ７０は、「副蓄電装置」の一例として示され、たとえば鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ７０の電圧は、メインバッテリ１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。補機バッテリ７０から図示しない補機負荷に対して電力が供給される。

補機負荷（図示せず）は、空調機器、オーディオ機器、ナビゲーション機器、照明機器（ハザードランプ、室内灯、ヘッドランプ等）などを含む。さらに、補機負荷は、電動パワーステアリング機構、電動オイルポンプ、電子制御の小型モータ等の車両走行に直接用いられる走行系負荷を含む。また、制御装置１００をはじめ、図示しない各ＥＣＵについても補機バッテリ７０からの電力によって動作する。以下では、補機負荷による消費電力を、単に「補機消費電力」とも称する。

電動車両５は、上記の構成に加えて、メインバッテリ１０（主蓄電装置）を外部電源４００によって外部充電するための充電装置２００およびメイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を備える。電動車両５は、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２をさらに備える。サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、「第１の開閉器」に対応する。

外部電源４００は、代表的には、商用系統電源により構成される。外部充電時には、充電ケーブル４１０が電動車両５に接続されることによって、外部電源４００は、電動車両５に対して電気的に接続される。

電動車両５内の電力線１５９および外部電源４００の間の充電ケーブル４１０を介した通電経路には、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２が介挿接続される。接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２は、たとえば制御装置１００からの制御指令に従ってオン（閉成）またはオフ（開放）される。接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２は、「第２の開閉器」に対応する。

接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２は、充電ケーブル４１０が電動車両５に正常に接続されているときにオン可能となる。そして、外部充電が終了すると、充電ケーブル４１０が接続された状態であっても、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオフすることによって、外部電源４００を充電装置２００から電気的に切り離すことができる。接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２は、電動車両５の内部に配置してもよく、あるいは充電ケーブル４１０に内蔵されてもよい。

本実施の形態に示される各リレーは、代表的には、通電時に接点間を接続することによって閉成（オン）される一方で、非通電時には接点間を非接続とすることによって開放（オフ）される電磁リレーによって構成される。ただし、閉成（オン）および開放（オフ）を制御可能な構成であれば、半導体リレーを始めとして、任意の開閉器を適用することができる。

充電装置２００は、電力変換ユニット２４０と、電力変換ユニット２５０と、ＬＣフィルタ２７０と、平滑リアクトルＬ１および平滑コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

電力変換ユニット２４０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２を含む。本実施の形態では、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を例示する。ただし、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等、オンオフが制御可能な任意の素子を、スイッチング素子として用いることが可能である。スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２に対しては、逆並列ダイオードＤ９〜Ｄ１２がそれぞれ配置されている。

スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２は、電力線１５９と電力線１５２ｐ，１５２ｇとの間に、フルブリッジ回路（以下、第１のフルブリッジ回路とも称する）を構成する。スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２のオンオフは、制御装置１００からの制御信号ＣＳ２に応答して制御される。

電力変換ユニット２５０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびＱ５〜Ｑ８と、絶縁トランス２６０とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８には、それぞれ逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ８が接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオンオフは、制御装置１００からの制御信号ＣＳ１に応答して制御される。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、電力線１５２ｐ，１５２ｇと電力線１５４との間にフルブリッジ回路（以下、第２のフルブリッジ回路とも称する）を構成する。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、電力線１５５と電力線１５３ｐ，１５３ｇとの間にフルブリッジ回路（以下、第３のフルブリッジ回路とも称する）を構成する。
電力変換ユニット２４０，２５０の各フルブリッジ回路は、周知のように、スイッチング素子のオンオフ制御によって、双方向のＡＣ／ＤＣ電力変換を実行することができる。また、オンオフ制御におけるスイッチング素子のデューティ比制御によって、直流電圧（電流）あるいは交流電圧（電流）のレベルについても制御可能であることが知られている。

絶縁トランス２６０は、電力線１５４が接続された一次側と、電力線１５５が接続された二次側とを有する。周知のように、絶縁トランス２６０は、一次側および二次側を電気的に絶縁した上で交流電圧を巻数に応じて変換するように構成されている。

平滑コンデンサＣ２は、電力線１５２ｐ，１５２ｇの直流電圧を平滑する。平滑コンデンサＣ１および平滑リアクトルＬ１は、電力線１５３ｐ，１５３ｇの直流電圧および直流電流を平滑する。

メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、電力線１５３ｐ，１５３ｇと、メインバッテリ１０の正極端子および負極端子との間に接続される。メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、制御装置１００からの制御指令によってオンオフされる。

サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、充電装置２００の外部充電時の通電経路上の所定ノードＮ１，Ｎ２と、電力線１６０ｐ，１６０ｇとの間に接続される。電力線１６０ｐ，１６０ｇは、補機バッテリ７０の正極端子および負極端子と電気的に接続される。図１の構成では、所定ノードＮ１，Ｎ２は、電力線１５２ｐ，１５２ｇ上に設けられる。サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２は、制御装置１００からの制御指令によってオンオフされる。

電力線１５９は「第１の電力線」に対応し、電力線１５２ｐ，１５２ｇは「第２の電力線」に対応する。電力線１５３ｐ，１５３ｇは「第３の電力線」に対応する。また、電力変換ユニット２４０は「第１の電力変換ユニット」に対応する。電力変換ユニット２５０は「第２の電力変換ユニット」または「ＤＣ／ＤＣ変換ユニット」に対応する。

次に、充電装置２００の動作についてさらに詳細に説明する。充電装置２００は、外部充電時には、以下の電力変換（第１の電力変換）を行う。

外部充電時には、制御装置１００は、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２およびメイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオンする。一方、制御装置１００は、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２をオフする。

接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２がオンされることによって、電力線１５９の電圧Ｖ１は、外部電源４００からの交流電圧となる。

電力変換ユニット２４０の第１のフルブリッジ回路（Ｑ９〜Ｑ１２）は、電力線１５９上の交流電圧（Ｖ１）を直流電圧（Ｖ２）に変換して、電力線１５２ｐ，１５２ｇに出力する。この際に、電力変換ユニット２４０は、外部電源４００からの供給電力の力率を改善するように、ＡＣ／ＤＣ変換を制御する。すなわち、電力変換ユニット２４０は、外部充電時には、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路としても動作することが好ましい。

一般的には、外部充電時における電力線１５２ｐ，１５２ｇの電圧Ｖ２は、電力変換ユニット２４０によって、外部電源４００からの交流電圧振幅よりも高い直流電圧に制御される。

電力変換ユニット２５０において、第２のフルブリッジ回路（Ｑ１〜Ｑ４）は、電力線１５２ｐ，１５２ｇの直流電圧（Ｖ２）を、高周波交流電圧に変換して、電力線１５４に出力する。電力線１５４に出力された高周波交流電圧は、絶縁トランス２６０の一次側および二次側の巻数比に従って変圧されて、電力線１５５に出力される。第３のフルブリッジ回路（Ｑ５〜Ｑ８）は、電力線１５５に出力された高周波交流電圧を直流電圧（Ｖ３）に変換して、電力線１５３ｐ，１５３ｇに出力する。第２および第３のフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオンオフ制御によって、電力線１５３ｐ，１５３ｇの直流電圧Ｖ３は電圧指令値Ｖｒ３に制御される。

外部充電時には、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオンされるので、電力線１５３ｐ，１５３ｇの電圧（Ｖ３）によって、メインバッテリ１０が充電される。すなわち、電圧指令値Ｖｒ３は、メインバッテリ１０の充電に適した電圧レベル（充電電圧Ｖｍｂ）に設定される。そして、制御装置１００は、外部充電が終了すると、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２および接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオフする。

このように、充電装置２００は、外部充電時には、外部電源４００からの交流電力をメインバッテリ１０の充電電力（直流電力）に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換（第１の電力変換）を実行する。なお、外部充電中には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２はオフされることが好ましい。

非外部充電時において、制御装置１００は、補機バッテリ充電を選択できる。補機バッテリ充電時には、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオフする一方で、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２およびサブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２をオンする。

充電装置２００は、補機バッテリ充電時には、外部充電時の電力変換とは逆方向の電力変換によって、補機バッテリ７０を充電するように動作する。具体的には、充電装置２００は、補機バッテリ充電時に、メインバッテリ１０の出力電圧を、補機バッテリ７０の充電電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換（第２の電力変換）を実行するように構成される。

電力変換ユニット２５０において、第３のフルブリッジ回路（Ｑ５〜Ｑ８）は、電力線１５３ｐ，１５３ｇの直流電圧（Ｖ３）を、高周波交流電圧に変換して、電力線１５５に出力する。直流電圧Ｖ３は、メインバッテリ１０の出力電圧である。電力線１５５に出力された高周波交流電圧は、絶縁トランス２６０の巻数比に従って変圧されて、電力線１５４に出力される。

第２のフルブリッジ回路（Ｑ１〜Ｑ４）は、電力線１５４に出力された高周波交流電圧を直流電圧（Ｖ２）に変換して、電力線１５２ｐ，１５２ｇに出力する。第２および第３のフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオンオフ制御によって、電力線１５２ｐ，１５２ｇの電圧Ｖ２は電圧指令値Ｖｒ２に制御される。電圧指令値Ｖｒ２は、補機バッテリ７０の充電に適した電圧レベル（充電電圧Ｖｓｂ）に設定される。

サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２をオンすることによって、充電装置２００が電力線１５２ｐ，１５２ｇに出力する電圧（Ｖ２）によって、補機バッテリ７０を直接充電することができる。すなわち、一般的には、補機バッテリ充電時における電力線１５２ｐ，１５２ｇの電圧（Ｖ２）は、外部充電時よりも低く制御されることになる。

そして、電力変換ユニット２４０は、補機バッテリ充電時には、動作を停止する。すなわち、スイッチングＱ９〜Ｑ１３は、オフに固定される。

好ましくは、電動車両５は、補機バッテリ７０を充電するための追加構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０をさらに備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、電力線１５３ｐ，１５３ｇと、補機バッテリ７０の正極端子および負極端子との間に電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、「電力変換器」に対応する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、制御装置１００からの制御信号ＣＳ３に応答して制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の出力電圧は、補機バッテリ７０の充電電圧Ｖｓｂに制御される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、補機消費電力を供給するための大容量のものではなく、補機バッテリ７０の充電専用の小容量のものが適用される。少なくとも、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０による補機バッテリ７０の充電電力は、充電装置２００の補機バッテリ充電動作における充電電力よりも小さい。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０での損失も、特許文献１〜３に記載された補機消費電力供給用のＤＣ／ＤＣコンバータよりも低い。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０を配置すると、外部充電時に、メインバッテリ１０の充電と並列に、補機バッテリ７０を充電することができる。

以上説明した、実施の形態１の電動車両の電源装置における、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０の充電のための制御処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。

なお、図２を始めとして以下に説明する各フローチャートに記載される各ステップの処理は、制御装置１００によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実行される。また、各フローチャートによる制御処理は、所定の制御周期毎に制御装置１００によって実行される。

図２を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１００により、外部充電中であるかどうかを判定する。所定の開始条件の成立によって、外部充電が開始されると、ステップＳ１００はＹＥＳ判定とされる。そして、一旦外部充電が開始されると、所定の終了条件が成立するまで外部充電は継続される。外部充電が終了されるまでの期間中、ステップＳ１００はＹＥＳと判定される。

たとえば、開始条件は、充電ケーブル４１０によって外部電源４００が電動車両５に正常に接続された状態において、ユーザによる充電指示の入力、あるいは、ユーザによって予め指示された充電開始時刻の到来等に応答して成立する。また、終了条件は、メインバッテリ１０の充電レベル（ＳＯＣ：State of Charge）が充電目標値に到達したこと、あるいは、所定時間または所定電力量の充電が完了したこと等に応答して成立する。

制御装置１００は、外部充電中（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、以下のステップＳ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０および、Ｓ１５０の処理を実行する。

具体的には、制御装置１００は、ステップＳ１２０により、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２および接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオンする。一方、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２はオフされる。

制御装置１００は、ステップＳ１３０，Ｓ１４０により、電力変換ユニット２４０および電力変換ユニット２５０を、メインバッテリ１０の充電動作を実行するように制御する。これにより、上述のＡＣ／ＤＣ変換（第１の電力変換）が実行されて、外部電源４００からの交流電力がメインバッテリ１０の充電電力（直流電力）へ変換される。そして、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を介して、充電装置２００が電力線１５３ｐ，１５３ｇに出力する直流電圧（Ｖ３）によって、メインバッテリ１０が充電される。

制御装置１００は、さらに、ステップＳ１５０により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０を動作させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、電力線１５３ｐ，１５３ｇ上の直流電圧（Ｖ３）を補機バッテリ７０の充電電圧Ｖｓｂに降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の出力電圧によって、メインバッテリ１０の充電と並列に、補機バッテリ７０が充電される。

一方、制御装置１００は、非外部充電時（Ｓ１００のＮＯ判定時）は、ステップＳ１１０により、補機バッテリ７０からの電力によって動作する補機の動作状態に応じて、補機バッテリ充電要否を判定する。

たとえば、ステップＳ１１０は、電動車両５が運転中であるかどうかを判定するステップＳ１１２と、補機の負荷電力の合計が所定のしきい値（α）よりも大きいかどうかを判定するステップＳ１１５とを有する。

ステップＳ１１２では、電動車両５が運転中であるか否かが判定される。たとえば、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされているような状態であれば、各補機負荷はユーザ操作に応じて即時に作動する必要がある。このため、十分な補機消費電力を確保するために、ステップＳ１１２はＹＥＳ判定とされる。

ステップＳ１１５では、現在の補機消費電力が所定のしきい値（α）よりも大きいか否かが判定される。これにより、電動車両５が非運転中であっても（Ｓ１１２のＮＯ判定時）、空調機器、照明機器やオーディオ機器等の動作による消費電力が大きいときは、ステップＳ１１５はＹＥＳ判定とされる。

ステップＳ１１２またはＳ１１５がＹＥＳ判定のときには、制御装置１００は、ステップＳ１１０をＹＥＳ判定として、補機バッテリ充電が必要な状態であると判断する。一方、ステップＳ１１２およびＳ１１５がＮＯ判定のときには、制御装置１００は、ステップＳ１１０をＮＯ判定として、補機バッテリ充電が不要な状態であると判断する。

制御装置１００は、補機バッテリ７０の充電が必要な状態であると判断した場合（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、補機バッテリ７０を充電するために、ステップＳ１２５、Ｓ１３５、Ｓ１４５およびＳ１５５の処理を実行する。

制御装置１００は、ステップＳ１２５では、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２およびサブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２をオンする一方で、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオフする。

これにより、メインバッテリ１０の出力電圧が、電力線１５３ｐ，１５３ｇに伝達される。さらに、充電装置２００中のノードＮ１，Ｎ２および補機バッテリ７０の間に通電経路が形成される。一方で、接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２によって、外部電源４００は、充電装置２００から電気的に切離される。

制御装置１００は、ステップＳ１３５により、電力変換ユニット２５０を、補機バッテリ充電動作を実行するように制御する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１４５により、電力変換ユニット２４０の動作を停止する。これにより、上述のＤＣ／ＤＣ変換（第２の電力変換）が実行されて、メインバッテリ１０からの直流電圧が、補機バッテリ７０の充電電圧に変換される。そして、電力変換ユニット２５０が電力線１５２ｐ，１５２ｇに出力する直流電圧（Ｖ２＝Ｖｓｂ）によって、補機バッテリ７０が充電される。

制御装置１００は、ステップＳ１５５により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の動作を停止する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０は、補機バッテリ７０の充電専用の小容量のものであるため、補機消費電力の確保に対しては効果が低いためである。ただし、非外部充電時の補機バッテリ充電時においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０を動作させて、充電装置２００（電力変換ユニット２５０）およびＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の両方によって、補機バッテリ７０の充電電力を供給してもよい。

制御装置１００は、補機バッテリ充電が不要な状態であると判断した場合（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２２、Ｓ１３２、Ｓ１４２およびＳ１５２の処理を実行する。

制御装置１００は、ステップＳ１２２では、メイン充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２、および接続リレーＣＢＲ１，ＣＢＲ２をオフする。

さらに、制御装置１００は、ステップＳ１３２，Ｓ１４２により、電力変換ユニット２４０および２５０の両方の動作を停止する。さらに、制御装置１００は、ステップＳ１５０により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の動作を停止する。

したがって、ステップＳ１２２，Ｓ１３２，Ｓ１４２，Ｓ１５２の処理では、メインバッテリ１０から補機バッテリ７０への充電経路は形成されない。なお、非外部充電中に、この状態から、補機負荷が駆動されて補機消費電力が大きくなると、ステップＳ１１０がＹＥＳ判定とされる。これにより、ステップＳ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４５，Ｓ１５５の処理によって、補機バッテリ７０の充電が開始される。すなわち、補機消費電力がメインバッテリ１０の電力を源に供給されることになる。

以上説明したように、本実施の形態１による電動車両の電源装置によれば、外部充電のための充電装置２００の少なくとも一部の構成を共用して、外部充電時とは逆方向の電力変換によって、補機バッテリ７０を充電することができる。特に、補機バッテリ充電時には、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２が接続されるノードＮ１，Ｎ２（図１では電力線１５２ｐ，１５２ｇ）の電圧を、外部充電時とは異なる電圧レベルに制御することによって、補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）を、充電装置２００によって直接出力することができる。

この結果、特許文献１〜３のように、補機負荷の消費電力を確保するためにメインバッテリ１０の出力電圧を補機バッテリ７０の充電電圧に変換する電力変換器（大容量のＤＣ／ＤＣコンバータ）を配置する必要がない。したがって、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０を含む電源装置の小型化および製造コスト低減を図ることができる。

さらに、外部充電時に補機バッテリ７０を充電する小容量のＤＣ／ＤＣコンバータ２８０を付加的に設ける構成とすることにより、外部充電時にメインバッテリ１０と並列に、補機バッテリ７０を充電することができる。これにより、補機バッテリ７０の充電機会を増やすことができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。

図３を図１と比較して、実施の形態２による電動車両の電源装置では、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２を接続するノードＮ１，Ｎ２が、実施の形態１と異なる。具体的には、実施の形態２による電動車両の電源装置では、ノードＮ１，Ｎ２は電力線１５９に設けられている。電源装置のその他の部分の構成は実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

図４は、実施の形態２の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。

図４を参照して、実施の形態２の電動車両の電源装置では、制御装置１００は、補機バッテリ充電時（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）に、ステップＳ１３５，Ｓ１４５（図２）に代えて、ステップＳ１３５♯，Ｓ１４５♯によって充電装置２００を制御する。補機バッテリ充電時のステップＳ１２５，Ｓ１５５の処理は、図２と同様であるので、説明は繰返さない。

制御装置１００は、ステップＳ１３５♯およびＳ１４５♯により、電力変換ユニット２４０および２５０を、補機バッテリ充電動作を実行するように制御する。具体的には、電力変換ユニット２５０は、メインバッテリ１０からの直流電圧を降圧して、電力線１５２ｐ、１５２ｇに出力する（Ｓ１３５♯）。この際の電力線１５２ｐ，１５２ｇの電圧（Ｖ２）は、メインバッテリ１０の出力電圧（Ｖｍｂ）よりも低く、補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）よりも高い（Ｖｍｂ＞Ｖ２＞Ｖｓｂ）。さらに、電力変換ユニット２４０は、電力線１５２ｐ，１５２ｇの電圧（Ｖ２）を、補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）に変換して、電力線１５９に出力する（Ｓ１４５♯）。

このように、電力変換ユニット２４０は、外部充電時にはＡＣ／ＤＣ変換動作を、電力線１５９から電力線１５２ｐ，１５２ｇに向けて実行する一方で、補機バッテリ充電動作時には、電力線１５２ｐ，１５２ｇから電力線１５９に向けてＤＣ／ＤＣ変換を実行する。

これにより、電力変換ユニット２４０および２５０によって、メインバッテリ１０からの直流電圧を、補機バッテリ７０の充電電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換（第２の電力変換）が実行される。

外部充電時の処理（ステップＳ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４５，Ｓ１５５）および、補機バッテリ充電不要時の処理（ステップＳ１２２，Ｓ１３２，Ｓ１４２，Ｓ１５２）は、図２と同様であるので説明は繰返さない。

このように実施の形態２による電動車両の電源装置では、実施の形態１と同様に、外部充電のための充電装置２００の構成を共用して、外部充電時とは逆方向の電力変換によって、補機バッテリ７０を直接充電することができる。したがって、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０を含む電源装置の小型化および製造コスト低減を図ることができる。

さらに、実施の形態２による電源装置では、補機バッテリ７０の充電時には、電力変換ユニット２４０，２５０の両者によってＤＣ／ＤＣ変換（降圧）を実行するので、補機バッテリ７０の充電電圧の制御性が向上する。

（実施の形態３）
実施の形態１および２で説明したように、充電装置２００は、メインバッテリ１０の充電と、補機バッテリ７０の充電とを択一的に実行する。このため、外部充電時に、メインバッテリ１０と並列に補機バッテリ７０を充電するための構成として、小容量のＤＣ／ＤＣコンバータ２８０の配置を説明した。実施の形態３では、外部充電時の補機バッテリ充電のための回路構成のバリエーションを説明する。

図５は、本発明の実施の形態３による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。
図５を図１と比較して、実施の形態３による電動車両の電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０に代えて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５が配設される。図５のその他の部分の構成は、実施の形態１（図１）と同様であるので詳細な説明は繰返さない。ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０と同様に、比較的小容量のものが適用される。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０と同様に、「電力変換器」に対応する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、充電装置２００における電力変換経路のうちの、交流電力を取出すことが可能なノードに接続される。図５の例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、絶縁トランス２６０のコイル巻線２６１と、補機バッテリ７０との間に接続される。

コイル巻線２６１は、図１の絶縁トランス２６０にタップをさらに設けることによって構成できる。あるいは、電力線１５４または１５５を共用して、コイル巻線２６１を設けてもよい。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、電力線１５４または１５５と、補機バッテリ７０との間に接続してもよい。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、絶縁トランス２６０に発生した高周波交流電圧を、補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）に変換する。したがって、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ２８０と同様に、少なくとも外部充電時に補機バッテリ７０を充電することができる。

図６は、実施の形態３の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。

図６を図２と比較して、実施の形態３による電動車両の電源装置では、制御装置１００は、ステップＳ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５５（図２）に代えて、ステップＳ１５０♯，Ｓ１５２♯，Ｓ１５５♯を実行する。

制御装置１００による、各リレーの制御（ステップＳ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２５）および電力変換ユニット２４０，２５０の制御（ステップＳ１３０，Ｓ１３２，Ｓ１３５，Ｓ１４０，Ｓ１４２，Ｓ１４５）については、図２と同様であるので説明は繰返さない。

制御装置１００は、外部充電時には、ステップＳ１５０♯により、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を動作させて補機バッテリ７０を充電する。一方で、制御装置１００は、非外部充電時に補機バッテリ充電が不要であるとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１５２♯により、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５の動作を停止する。

また、制御装置１００は、非外部充電時に補機バッテリ充電が必要なとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５５♯により、基本的に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５の動作を停止する。なお、ステップＳ１５５（図２）で説明したように、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を動作させて、充電装置２００およびＡＣ／ＤＣコンバータ２８５の両方によって、補機バッテリ７０を充電してもよい。

このように、実施の形態３による電動車両の電源装置によっても、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を配設することによって、外部充電時に、メインバッテリ１０と並列に補機バッテリ７０を充電することが可能となる。

なお、図５の構成において、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２が接続されるノードＮ１，Ｎ２を、図３（実施の形態２）と同様に、電力線１５９に設けることも可能である。この場合には、メインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理は、図７に示すフローチャートに従って実行される。

図７を図６と比較して、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２を電力線１５９に接続した場合には、制御装置１００は、図６のステップＳ１３５，Ｓ１４５に代えて、図４のステップＳ１３５♯およびＳ１４５♯を実行する。その他の各ステップの処理は、図６と同様にあるので説明は繰返さない。

このように、実施の形態１（図１）および実施の形態２（図３）のいずれの電源装置においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８０に代えて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を配置する構成としても、外部充電時にメインバッテリ１０と並列に補機バッテリ７０を充電することが可能となる。

（実施の形態３の変形例）
図８は実施の形態３の変形例による電動車両の電源装置の構成を示す回路図である。

図８を図５と比較して、実施の形態３の変形例による電動車両の電源装置では、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５の配置個所が、実施の形態３（図５）と異なる。具体的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、電力線１５９と補機バッテリ７０との間に接続される。この結果、絶縁トランス２６０には、コイル巻線２６１（図５）を設ける必要がなくなる。図８のその他の部分の構成は、図５と同様であるので、説明は繰返さない。

電力線１５９には、外部充電時に外部電源４００からの交流電圧が伝達される。したがって、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、外部充電時に電力線１５９上の交流電圧を補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）に変換する。これにより、外部充電時に、補機バッテリ７０を充電できる。

実施の形態３の変形例による電動車両の電源装置では、図６に示したフローチャートと同様の制御処理によって、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０を充電することができる。

また、図８の構成において、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２を、実施の形態２（図３）と同様に、電力線１５９および補機バッテリ７０の間に接続することも可能である。この場合には、図７に示したフローチャートと同様の制御処理によって、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０を充電することができる。

ただし、非外部充電時には、実施の形態１（図１）および実施の形態２（図３）のいずれにおいても、電力線１５９には交流電圧が発生しない。したがって、ステップＳ１５５♯においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を動作させる余地はないことが理解される。

このように、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８５は、充電装置２００における外部充電時の電力変換経路のうちの、交流電力を取出すことが可能であれば、任意のノードに接続することが可能である。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３およびその変形例に示した電動車両の電源装置では、外部充電時には、充電装置２００によって補機バッテリ７０を充電することができない。仮に、小容量のＤＣ／ＤＣコンバータ２８０またはＡＣ／ＤＣコンバータ２８５を設けても、補機消費電力を十分に供給することは困難である。

このため、外部充電中にユーザが車室内で空調機器、照明機器やオーディオ機器を使用することによって、補機消費電力が大きくなると、補機バッテリ７０の充電量が低下する虞がある。補機バッテリ７０の出力電圧が著しく低下すると、ＥＣＵが起動できなくなる等により、車両走行の開始に支障を起こす可能性がある。

したがって、実施の形態４では、外部充電中に補機消費電力が大きい場合に対応するための充電制御について説明する。実施の形態４による制御処理は、上述の実施の形態１〜３および変形例による電動車両の電源装置に適用できる。

図９は、実施の形態４の電動車両の電源装置におけるメインバッテリおよび補機バッテリの充電のための制御処理を説明するフローチャートである。

図９を参照して、制御装置１００は、外部充電中（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０（図２等）に代えて、以下のステップＳ２００〜Ｓ２２０を実行する。一方、非外部充電時（Ｓ１００のＮＯ判定時）の制御処理は、図２等のフローチャートと同様であるので説明は繰返さない。

制御装置１００は、ステップＳ２００において、外部充電中の補機消費電力が所定のしきい値（β）よりも大きいか否かを判定する。

そして、制御装置１００は、補機消費電力が小さいとき（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、ステップＳ２１０により、上述のステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０（Ｓ１５０♯）による通常の外部充電を実行する。すなわち、充電装置２００によるＡＣ／ＤＣ変換によって、外部電源４００からの交流電圧がメインバッテリ１０の充電電圧（Ｖｍｂ）に変換される。さらに、好ましくは、小容量のＤＣ／ＤＣコンバータ２８０またはＡＣ／ＤＣコンバータ２８５によって、補機バッテリ７０が充電される。

これに対して、補機負荷の消費電力が大きいとき（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ２２０に処理を進める。ステップＳ２２０では、制御装置１００は、（ｉ）ステップＳ２１０と同様の通常の外部充電の期間と、（ｉｉ）上述のステップＳ１２５，Ｓ１３０，Ｓ１４５（Ｓ１４５♯），Ｓ１５５による、外部充電を停止した補機バッテリ充電の期間とを交互に設けるように充電装置２００を制御する。

これにより、外部充電中に補機消費電力が大きいときには、外部充電のみを継続的に実行するのではなく、外部充電を中断して、メインバッテリ１０の電力によって補機バッテリ７０を充電する期間が設けられる。この結果、外部充電中に補機バッテリ７０の充電レベルが低下することを防止できる。

なお、充電装置２００の構成については、実施の形態１〜３およびその変形例に示した構成に限定されるものではなく、上述した外部充電時および補機バッテリ充電時にそれぞれ必要とされる双方向の電力変換が可能であれば、任意の回路構成を適用することが可能である点を、確認的に記載する。

一例として、実施の形態１〜３およびその変形例に示した電力変換ユニット２４０および２５０の変形例が、図１０および図１１に示される。

図１０には、電力変換ユニット２５０の変形例が示される。
図１０を参照して、変形例による電力変換ユニット２５０♯は、図１等に示された絶縁型フルブリッジ回路に代えて、非絶縁型チョッパ回路の構成を有する。具体的には、電力変換ユニット２５０♯は、スイッチング素子Ｑ２０，Ｑ２１およびリアクトルＬ１を含む。スイッチング素子Ｑ２０は、電力線１５２ｐおよび電力線１５３ｐの間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ２１は、スイッチング素子Ｑ２０および電力線１５３ｇの間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｑ２０，Ｑ２１には、逆並列ダイオードＤ２０，Ｄ２１が接続される。電力線１５２ｇおよび１５３ｇは、絶縁されず共通の配線となる。

このように、電力変換ユニット２５０♯は、電力線１５３ｐに接続された平滑リアクトルＬ１を利用して、電流双方向のチョッパ回路を構成する。電力変換ユニット２５０♯は、電力線１５３ｐ，１５３ｇの直流電圧（Ｖ３）と、電力線１５２ｐ，１５２ｇの直流電圧（Ｖ２）の間で、双方向のＤＣ／ＤＣ変換を実行できる。ＤＣ／ＤＣ変換における電圧比（Ｖ３／Ｖ２）については、スイッチング素子Ｑ２０，Ｑ２１を所定のスイッチング周期内で相補的にオンオフする際のデューティ比によって制御できることが知られている。

したがって、電力変換ユニット２５０♯によっても、外部充電時のＤＣ／ＤＣ変換および、補機バッテリ充電時のＤＣ／ＤＣ変換の両方に、上記デューティ制御によって対応することが可能である。このように、電力変換ユニット２５０♯は、実施の形態１〜４において、電力変換ユニット２５０に代えて用いることができる。

図１１には、電力変換ユニット２４０の変形例が示される。
図１１を参照して、変形例による電力変換ユニット２４０♯は、図１等に示されたフルブリッジ回路に代えて、ダイオードブリッジ２４１およびチョッパ回路２４２を含む。

ダイオードブリッジ２４１は、ダイオードＤ２４〜Ｄ２７によって構成される。ダイオードブリッジ２４１は、電力線１５９の交流電圧を全波整流して、電力線１５８ｐ，１５８ｇに出力する。

チョッパ回路２４２は、電力線１５２ｐ，１５２ｇの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２３と、リアクトルＬ２とを有する。スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２３には逆並列ダイオードＤ２２，Ｄ２３が接続される。チョッパ回路２４２の構成および動作は、図１０に示した電力変換ユニット２５０♯と同様であるので、説明は繰返さない。すなわち、チョッパ回路２４２は、電力線１５２ｐ，１５２ｇと電力線１５８ｐ，１５８ｇとの間で双方向の直流電圧変換を実行する。

電力変換ユニット２４０♯は、電力線１５９に供給された外部電源４００からの交流電圧をダイオードブリッジ２４１によって整流し、さらに、チョッパ回路２６２によって直流電圧変換することにより、電力線１５２ｐ，１５２ｇの直流電圧（Ｖ２）を制御することができる。したがって、電力変換ユニット２４０♯は、電力変換ユニット２４０と同様に、外部充電時に必要なＡＣ／ＤＣ変換を実行することができる。

一方、電力変換ユニット２４０♯は、電力線１５２ｐ，１５２ｇの直流電圧（Ｖ２）を補機バッテリ７０の充電電圧（Ｖｓｂ）に降圧して、電力線１５８ｐ，１５８ｇに出力することができる。したがって、電力変換ユニット２４０♯は、電力変換ユニット２４０と同様に、実施の形態２（図３）の構成において、補機バッテリ充電時に必要なＤＣ／ＤＣ変換を実行することができる。

電力変換ユニット２４０♯を実施の形態２の構成（図３）で用いる場合には、ノードＮ１，Ｎ２を、電力線１５９上ではなく電力線１５８ｐ，１５８ｇ上に設ける必要がある。これにより、サブ充電リレーＳＣＲ１，ＳＣＲ２のオンによって、補機バッテリ７０は、電力線１５８ｐ，１５８ｇの直流電圧によって充電される。

このように、電力変換ユニット２４０♯は、実施の形態１〜４において、電力変換ユニット２４０に代えて用いることができる。

また、本実施の形態１〜３およびその変形例において、電力線１５１ｐ，１５１ｇ以降（車両走行系）の構成は、図示された構成に限定されるものではない。すなわち、上述したように、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等、走行用電動機を搭載した電動車両に対して、本発明は共通に適用することができる。

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請求の範囲によって示され、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。

本発明は、外部電源によって車載蓄電装置を充電可能に構成された電動車両に適用することができる。

１０ メインバッテリ、３０ 走行用電動機、３０ モータジェネレータ、４０ 動力伝達ギア、５０ 駆動輪、６０，２８０，２８５ コンバータ、７０ 補機バッテリ、１００ 制御装置（ＥＣＵ）、１５１ｇ，１５１ｐ，１５２ｇ，１５２ｐ，１５３ｇ，１５３ｐ，１５４，１５５，１５９，１６０ｐ，１６０ｇ 電力線、２００ 充電装置、２４０，２５０ 電力変換ユニット、２４１ ダイオードブリッジ、２４２，２６２ チョッパ回路、２６０ 絶縁トランス、２６１ コイル巻線、２７０ ＬＣフィルタ、２８０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（小容量）、２８５ ＡＣ／ＤＣコンバータ（小容量）、４００ 外部電源、４１０ 充電ケーブル、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、ＣＢＲ１，ＣＢＲ２ 接続リレー、ＣＨＲ１，ＣＨＲ２ メイン充電リレー、ＣＳ１〜ＣＳ３ 制御信号、Ｄ１〜Ｄ１２，Ｄ２０〜Ｄ２３ 逆並列ダイオード、Ｄ２４〜Ｄ２７ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、Ｎ１，Ｎ２ 所定ノード（サブ充電リレー接続先）、Ｑ１〜Ｑ１２，Ｑ２０〜Ｑ２３ 電力用半導体スイッチング素子、ＳＣＲ１，ＳＣＲ２ サブ充電リレー、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 電圧、Ｖｍｂ 充電電圧（メインバッテリ）、Ｖｓｂ 充電電圧（補機バッテリ）。

Claims (15)

1. 主蓄電装置（１０）と、
   前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置（７０）と、
   外部充電時に、外部電源（４００）からの電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換する第１の電力変換を実行するための充電装置（２００）と、
   前記充電装置の前記第１の電力変換における通電経路上の所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）と前記副蓄電装置との間に接続された、前記外部充電時に開放される第１の開閉器（ＳＣＲ１，ＳＣＲ２）とを備え、
   前記充電装置は、非外部充電時における前記第１の開閉器の閉成時に、前記通電経路の少なくとも一部を用いて前記主蓄電装置の電力を前記副蓄電装置の充電電力に変換して前記所定ノードに出力する第２の電力変換を実行するように構成される、電動車両の電源装置。
2. 非外部充電時において、前記第１の開閉器（ＳＣＲ１，ＳＣＲ２）の閉成および前記充電装置（２００）による前記第２の電力変換は、前記副蓄電装置（７０）からの電力によって動作する補機の動作状態に応じて実行される、請求項１記載の電動車両の電源装置。
3. 前記外部充電時において、前記第１の電力変換の経路上の電力を前記副蓄電装置の充電電力に変換するための電力変換器（２８０，２８５）をさらに備え、
   前記電力変換器による前記副蓄電装置の充電電力は、前記充電装置の前記第２の電力変換による前記副蓄電装置の充電電力よりも小さい、請求項１記載の電動車両の電源装置。
4. 前記電力変換器（２８０）は、前記主蓄電装置と電気的に接続されたノードと、前記副蓄電装置（７０）との間に接続される、請求項３記載の電動車両の電源装置。
5. 前記電力変換器（２８５）は、前記外部電源（４００）と電気的に接続されたノードと、前記副蓄電装置（７０）との間に接続される、請求項３記載の電動車両の電源装置。
6. 前記充電装置（２００）は、
   絶縁トランス（２６０）を含んで構成されたＤＣ／ＤＣ変換ユニット（２５０）を含み、
   前記電力変換器（２８５）は、前記絶縁トランスのコアに巻回されたコイル巻線（２６１）と前記副蓄電装置（７０）との間に接続される、請求項３記載の電動車両の電源装置。
7. 前記充電装置（２００）は、
   前記外部電源（４００）と接続された第１の電力線（１５９）から第２の電力線（１５２ｐ，１５２ｇ）へ向けて交流／直流電圧変換を実行するための第１の電力変換ユニット（２４０）と、
   前記主蓄電装置（１０）と接続された第３の電力線（１５３ｐ，１５３ｇ）と前記第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するための第２の電力変換ユニット（２５０）とを含み、
   前記所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）は、前記第２の電力線に設けられ、
   前記第１の電力変換において、前記第１の電力変換ユニットは、前記第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して前記第２の電力線に出力し、かつ、前記第２の電力変換ユニットは、前記第２の電力線の直流電圧を前記主蓄電装置の充電電圧に変換して前記第３の電力線へ出力し、
   前記第２の電力変換において、前記第１の電力変換ユニットは、動作を停止し、かつ、前記第２の電力変換ユニットは、前記第３の電力線に出力された前記主蓄電装置からの電圧を、前記副蓄電装置（７０）の充電電圧に降圧して前記第２の電力線に出力する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動車両の電源装置。
8. 前記充電装置（２００）は、
   前記第１の電力変換において、前記外部電源と接続された第１の電力線（１５９）から第２の電力線（１５２ｐ，１５２ｇ）へ向けて交流／直流電圧変換を実行する一方で、前記第２の電力変換において、前記第２の電力線から前記第１の電力線へ向けて直流／直流電圧変換を実行するための第１の電力変換ユニット（２４０）と、
   前記主蓄電装置（１０）と接続された第３の電力線（１５３ｐ，１５３ｇ）と前記第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するための第２の電力変換ユニット（２５０）とを含み、
   前記第１の電力変換において、前記第１の電力変換ユニットは、前記第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して前記第２の電力線に出力し、かつ、前記第２の電力変換ユニットは、前記第２の電力線の直流電圧を前記主蓄電装置の充電電圧に変換して、前記第３の電力線へ出力し、
   前記第２の電力変換において、前記第２の電力変換ユニットは、前記第３の電力線に伝達された前記主蓄電装置の出力電圧を降圧して前記第２の電力線に出力し、かつ、第１の電力変換ユニットは、前記第２の電力線の直流電圧を前記副蓄電装置（７０）の充電電圧に降圧し、
   前記所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）は、前記第１の電力変換ユニットが前記副蓄電装置の充電電圧を出力する電力線（１５８ｐ，１５８ｇ／１５９）に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動車両の電源装置。
9. 前記充電装置（２００）は、前記外部充電時に、前記副蓄電装置（７０）からの電力によって動作する補機の消費電力が所定値以上であるときには、前記第１の電力変換を実行する期間と、前記第２の電力変換を実行する期間とを交互に設けるように動作し、
   前記充電装置が前記第１の電力変換を実行する期間では、前記第１の開閉器（ＳＣＲ１，ＳＣＲ２）が開放される一方で、前記外部電源（４００）と前記充電装置との間に接続された第２の開閉器（ＣＢＲ１，ＣＢＲ２）は閉成され、
   前記充電装置が前記第２の電力変換を実行する期間では、前記第１の開閉器が閉成される一方で、前記第２の開閉器は開放される、請求項１または２に記載の電動車両の電源装置。
10. 主蓄電装置（１０）と、前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置（７０）とを備えた電動車両の電源装置の制御方法であって、
    外部電源（４００）によって前記主蓄電装置を充電する外部充電時に、前記外部電源からの電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換するための第１の電力変換を充電装置（２００）に実行させるステップ（Ｓ１３０，Ｓ１４０）と、
    前記外部充電時に、前記充電装置の前記第１の電力変換における通電経路上の所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）と前記副蓄電装置との間に接続された第１の開閉器（ＳＣＲ１，ＳＣＲ２）を開放するステップ（Ｓ１２０）と、
    前記第１の電力変換の非実行時に、前記第１の開閉器を閉成するステップ（Ｓ１２５）と、
    前記第１の開閉器が閉成されたときに、前記通電経路の少なくとも一部を用いて前記主蓄電装置の電力を前記副蓄電装置の充電電力に変換して前記所定ノードに出力する第２の電力変換を前記充電装置に実行させるステップ（Ｓ１３５，Ｓ１４５）とを備える、電動車両の電源装置の制御方法。
11. 非外部充電時において、前記副蓄電装置（７０）からの電力によって動作する補機の動作状態に応じて、前記副蓄電装置の充電要否を判定するステップ（Ｓ１１０）と、
    前記副蓄電装置の充電が不要と判定されたときに、前記充電装置の動作を停止させるステップ（Ｓ１３２，Ｓ１４２）とをさらに備え、
    前記閉成するステップ（Ｓ１２５）は、前記非外部充電時に前記副蓄電装置の充電が必要と判定されたときに前記第１の開閉器を閉成する、請求項１０記載の電動車両の電源装置の制御方法。
12. 前記外部充電時において、前記第１の電力変換の経路上の電力を前記副蓄電装置の充電電力に変換するための電力変換器（２８０，２８５）を動作させるステップ（Ｓ１５０，Ｓ１５０♯）をさらに備え、
    前記電力変換器による前記副蓄電装置の充電電力は、前記充電装置の前記第２の電力変換による前記副蓄電装置の充電電力よりも小さい、請求項１０または１１に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
13. 前記外部充電時に、前記副蓄電装置（７０）からの電力によって動作する補機の消費電力が所定値より大きいか否かを判定するステップ（Ｓ２００）と、
    前記消費電力が前記所定値より大きいときに、前記第１の電力変換を実行する期間と、前記第２の電力変換を実行する期間とを交互に設けるように前記充電装置（２００）を制御するステップ（Ｓ２２０）とをさらに備え、
    前記充電装置が前記第１の電力変換を実行する期間では、前記第１の開閉器（ＳＣＲ１，ＳＣＲ２）が開放される一方で、前記外部電源（４００）と前記充電装置との間に接続された第２の開閉器（ＣＢＲ１，ＣＢＲ２）は閉成され、
    前記充電装置が前記第２の電力変換を実行する期間では、前記第１の開閉器が閉成される一方で、前記第２の開閉器は開放される、請求項１０または１１に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
14. 前記充電装置（２００）は、
    前記外部電源（４００）と接続された第１の電力線（１５９）から第２の電力線（１５２ｐ，１５２ｇ）へ向けて交流／直流電圧変換を実行するための第１の電力変換ユニット（２４０）と、
    前記主蓄電装置（１０）と接続された第３の電力線（１５３ｐ，１５３ｇ）と前記第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するための第２の電力変換ユニット（２５０）とを含み、
    前記所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）は、前記第２の電力線に設けられ、
    前記第１の電力変換を充電装置に実行させるステップは、
    前記第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して前記第２の電力線に出力するように前記第１の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１４０）と、
    前記第２の電力線の直流電圧を前記主蓄電装置の充電電圧に変換して、前記第３の電力線へ出力するように前記第２の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１３０）とを含み、
    前記第２の電力変換を前記充電装置に実行させるステップは、
    前記第３の電力線に出力された前記主蓄電装置からの電圧を、前記副蓄電装置（７０）の充電電圧に降圧して前記第２の電力線に出力するように、前記第２の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１３５）と、
    前記第１の電力変換ユニットの動作を停止させるステップ（Ｓ１４５）とを含む、請求項１０または１１に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
15. 前記充電装置（２００）は、
    前記第１の電力変換において、前記外部電源と接続された第１の電力線（１５９）から第２の電力線（１５２ｐ，１５２ｇ）へ向けて交流／直流電圧変換を実行する一方で、前記第２の電力変換において、前記第２の電力線から前記第１の電力線へ直流／直流電圧変換を実行するための第１の電力変換ユニット（２４０）と、
    前記主蓄電装置（１０）と接続された第３の電力線（１５３ｐ，１５３ｇ）と前記第２の電力線との間で双方向の直流／直流電圧変換を実行するための第２の電力変換ユニット（２５０）とを含み、
    前記第１の電力変換を充電装置に実行させるステップは、
    前記第１の電力線上の交流電圧を直流電圧に変換して前記第２の電力線に出力するように前記第１の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１４０）と、
    前記第２の電力線の直流電圧を前記主蓄電装置の充電電圧に変換して、前記第３の電力線へ出力するように前記第２の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１３０）とを含み、
    前記第２の電力変換を充電装置に実行させるステップは、
    前記第３の電力線に出力された前記主蓄電装置からの電圧を降圧して前記第２の電力線に出力するように前記第２の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１３５♯）と
    前記第２の電力線の直流電圧を、前記副蓄電装置の充電電圧に降圧するように前記第１の電力変換ユニットを制御するステップ（Ｓ１４５♯）とを含み、
    前記所定ノード（Ｎ１，Ｎ２）は、前記第１の電力変換ユニットが前記副蓄電装置の充電電圧を出力する電力線（１５８ｐ，１５８ｇ／１５９）に設けられる、請求項１０または１１に記載の電動車両の電源装置の制御方法。

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