JP5817837B2 - 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、特に、車両に搭載され、車両外部と電力を授受可能な電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法に関する。

環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車両などが近年注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置とを搭載する。ハイブリッド車両は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両である。

このような車両において、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称し、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。）によって蓄電装置を充電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へ電力が供給される。

一方、車載の蓄電装置に蓄えられた電力を外部電源や車両外部の電気負荷へ供給可能な車両も知られている（以下、蓄電装置から外部電源や車両外部の電気負荷への給電を「外部放電」とも称する。）。たとえば、特開２０１０−３５２７７号公報（特許文献１）には、外部充電が可能であり、かつ、外部放電も可能な電動車両の充放電システムが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−３５２７７号公報 特開２００９−１４８０７０号公報 国際公開第２０１１／０２４２８５号パンフレット

外部電源によって車載の蓄電装置を充電可能であり、かつ、車載の蓄電装置に蓄えられた電力を外部電源や車両外部の電気負荷へ供給可能な車両において、商用系統電源が停電した場合のような非常時やユーザの要求に応じて、通常（上記非常時やユーザの要求が無いとき）よりも多くの電力（Ｗ）あるいは電力量（Ｗｈ）を車両外部へ出力可能とすることが課題である。このような課題およびそれを解決するための具体的な手段について、上記特許文献１では特に検討されていない。

それゆえに、この発明の目的は、車両外部と電力を授受可能な電源システムおよびそれを備えた車両において、非常時やユーザの要求に応じて、通常よりも多くの電力あるいは電力量を車両外部へ出力可能とすることである。

また、この発明の別の目的は、車両外部と電力を授受可能な電源システムの制御方法において、非常時やユーザの要求等に応じて、通常よりも多くの電力あるいは電力量を車両外部へ出力可能とすることである。

この発明によれば、電源システムは、車両に搭載される電源システムであって、充放電可能な蓄電部と、電力変換部とを備える。電力変換部は、車両外部から供給される電力を蓄電部の充電電力に変換する第１の電力変換と、蓄電部に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第２の電力変換とを選択的に実行する。そして、第２の電力変換の実行時に車両外部へ出力される電力または電力量が通常よりも多く要求される所定の状況の場合に、電力変換部により車両外部から蓄電部の充電が行なわれるとき、電力変換部は、蓄電部の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように第１の電力変換を実行する。

好ましくは、蓄電部は、第１および第２の蓄電装置を含む。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。第２の蓄電装置は、補機用の電力を蓄える。そして、所定の状況の場合に電力変換部により蓄電部の充電が行なわれるとき、電力変換部は、第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように第１の電力変換を実行する。

さらに好ましくは、電力変換部は、第１から第３の電力変換装置を含む。第１の電力変換装置は、車両外部から供給される電力を第１の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換と、第１の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第４の電力変換とを選択的に実行する。第２の電力変換装置は、車両外部から供給される電力を第２の蓄電装置の充電電力に変換する第５の電力変換と、第２の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第６の電力変換とを選択的に実行する。第３の電力変換装置は、第１の蓄電装置に蓄えられた電力を補機用の電力に変換する。第２の電力変換装置の出力定格は、第３の電力変換装置の出力定格よりも小さい。電源システムは、第１から第３の電力変換装置を制御する制御装置をさらに備える。そして、所定の状況の場合に電力変換部により蓄電部の充電が行なわれるとき、制御装置は、第２の電力変換装置を用いて第２の蓄電装置を充電する第１の充電経路と、第１および第３の電力変換装置を用いて第２の蓄電装置を充電する第２の充電経路とを、車両外部から蓄電部の充電時の効率によって切替える。

さらに好ましくは、制御装置は、第１の電力変換装置による第１の蓄電装置の充電時間を示す第１の充電時間と、第２の電力変換装置による第２の蓄電装置の充電時間を示す第２の充電時間とを算出し、第１の充電時間の方が第２の充電時間よりも長いとき第１の充電経路を選択し、第２の充電時間の方が第１の充電時間よりも長いとき第２の充電経路を選択する。

好ましくは、所定の状況は、第２の電力変換の実行時に車両から出力される電力を受ける電気負荷が接続される商用系統電源の停電時である。

また、好ましくは、電源システムは、入力操作部をさらに備える。入力操作部は、第２の電力変換の実行時に車両外部へ出力される電力または電力量を通常よりも多くすることを利用者が要求するためのである。そして、所定の状況は、入力操作部が利用者により操作されたときである。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかに記載の電源システムを備える。
また、この発明によれば、制御方法は、車両に搭載される電源システムの制御方法である。電源システムは、充放電可能な蓄電部と、電力変換部とを備える。電力変換部は、車両外部から供給される電力を蓄電部の充電電力に変換する第１の電力変換と、蓄電部に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第２の電力変換とを選択的に実行する。そして、制御方法は、第２の電力変換の実行時に車両外部へ出力される電力または電力量が通常よりも多く要求される所定の状況であるか否かを判定するステップと、電力変換部により車両外部から蓄電部の充電が行なわれるか否かを判定するステップと、所定の状況の場合に電力変換部により蓄電部の充電が行なわれるとき、蓄電部の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように第１の電力変換を実行するステップとを含む。

好ましくは、蓄電部は、第１および第２の蓄電装置を含む。第１の蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。第２の蓄電装置は、補機用の電力を蓄える。そして、第１の電力変換を実行するステップは、所定の状況の場合に電力変換部により蓄電部の充電が行なわれるとき、第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように第１の電力変換を実行するステップを含む。

さらに好ましくは、電力変換部は、第１から第３の電力変換装置を含む。第１の電力変換装置は、車両外部から供給される電力を第１の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換と、第１の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第４の電力変換とを選択的に実行する。第２の電力変換装置は、車両外部から供給される電力を第２の蓄電装置の充電電力に変換する第５の電力変換と、第２の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第６の電力変換とを選択的に実行する。第３の電力変換装置は、第１の蓄電装置に蓄えられた電力を補機用の電力に変換する。第２の電力変換装置の出力定格は、第３の電力変換装置の出力定格よりも小さい。そして、制御方法は、所定の状況の場合に電力変換部により蓄電部の充電が行なわれるとき、第２の電力変換装置を用いて第２の蓄電装置を充電する第１の充電経路と、第１および第３の電力変換装置を用いて第２の蓄電装置を充電する第２の充電経路とを、車両外部から蓄電部の充電時の効率によって切替えるステップをさらに含む。

この発明においては、車両外部へ出力される電力または電力量が通常よりも多く要求される所定の状況の場合に、電力変換部により車両外部から蓄電部の充電が行なわれるとき、蓄電部が通常よりも多く充電される。したがって、この発明によれば、所定の状況時に、通常よりも多くの電力あるいは電力量を車両外部へ出力することが可能となる。

この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した車両の全体構成図である。 図１に示す双方向コンバータの回路図である。 外部充電時における補機用蓄電装置の充電経路を示した図である。 補機用蓄電装置の目標ＳＯＣを示した図である。 外部充電時間を比較説明するための第１の図である。 外部充電時間を比較説明するための第２の図である。 外部充電時における補機用蓄電装置の充電の処理手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２による電源システムを搭載した車両の全体構成図である。

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返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した車両の全体構成図である。図１を参照して、車両１０は、主蓄電装置１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する。）１４と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）１６と、動力出力装置１８と、駆動輪２０と、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２４とを含む。

主蓄電装置１２は、走行用の電力を蓄える。主蓄電装置１２は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。主蓄電装置１２には、外部電源（図示せず）から供給される電力の他、動力出力装置１８において発電された電力が蓄えられる。なお、主蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。ＳＭＲ１４は、主蓄電装置１２とＰＣＵ１６との間に設けられる。ＳＭＲ１４は、主蓄電装置１２とＰＣＵ１６との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。

ＰＣＵ１６は、主蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置１８を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ１６は、動力出力装置１８に含まれるモータを駆動するためのインバータや、主蓄電装置１２から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータやエンジン等を含む。また、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ１６へ出力する。

主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、ＳＭＲ１４とＰＣＵ１６との間の電力線に接続される。主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、車両の走行時（信号待ち等による停車時も含む。）に補機用電力を生成するために設けられる。主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、ＭＧ−ＥＣＵ２４からの制御指令に従って、主蓄電装置１２またはＰＣＵ１６から受ける電力を補機用の電力に変換して補機３８および補機用蓄電装置４０（後述）へ出力する。なお、この実施の形態１では、後述のように、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、状況によっては外部充電時にも動作し得る。

ＭＧ−ＥＣＵ２４は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、動力出力装置１８を駆動するＰＣＵ１６を制御する。また、ＭＧ−ＥＣＵ２４は、車両の走行中（信号待ち等による停車時も含む。）に補機用蓄電装置４０の残存容量が低下すると、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２によって補機用蓄電装置４０を充電するように主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を制御する。

車両１０は、さらに、電力授受部３０と、双方向コンバータ３２と、充電リレー３４と、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６と、補機３８と、補機用蓄電装置４０と、充放電ＥＣＵ４２とを含む。

電力授受部３０は、外部充電時には、図示されない外部電源や車両外部の電気負荷（以下、纏めて「外部電源等」とも称する。）から供給される電力を受け、外部放電時には、主蓄電装置１２および／または補機用蓄電装置４０に蓄えられた電力を外部電源等へ出力する。この電力授受部３０は、外部電源等に接続される電力ケーブルに接続されて外部電源等と電力を授受するように構成されてもよいし、電磁誘導や所謂共鳴法等の非接触電力伝送技術を用いて外部電源等と非接触で電力を授受するように構成されてもよい。

双方向コンバータ３２は、電力授受部３０と主蓄電装置１２との間に設けられる。双方向コンバータ３２と主蓄電装置１２との間には、充電リレー３４がさらに設けられる。そして、双方向コンバータ３２は、外部充電時、充放電ＥＣＵ４２からの制御指令に従って、外部電源から供給され電力授受部３０から入力される電力を主蓄電装置１２の充電電力に変換し、その変換された電力を主蓄電装置１２へ出力する。また、双方向コンバータ３２には、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６が接続される。そして、双方向コンバータ３２は、外部充電時、電力授受部３０によって受電された電力を副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６へ出力する。なお、双方向コンバータ３２と副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６との接続構成については、後ほど回路図を用いて説明する。

また、双方向コンバータ３２は、外部放電時、充放電ＥＣＵ４２からの制御指令に従って、主蓄電装置１２に蓄えられた電力および副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６から受ける電力を外部電源等への出力電力に変換し、その変換された電力を電力授受部３０へ出力する。充電リレー３４は、充放電ＥＣＵ４２からの制御指令に従って、双方向コンバータ３２と主蓄電装置１２との電気的な接続／切離を行なう。

副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、双方向コンバータ３２に接続される。副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、外部充電時に補機用電力を生成するために設けられる。副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、外部充電時に充放電ＥＣＵ４２から制御指令を受けると、双方向コンバータ３２から受ける電力を補機用の電力に変換して補機３８および補機用蓄電装置４０へ出力する。また、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、外部放電時、充放電ＥＣＵ４２からの制御指令に従って、補機用蓄電装置４０に蓄えられた電力を電力授受部３０から外部電源等へ出力するための電力に変換し、その変換された電力を双方向コンバータ３２へ出力する。

補機３８は、車両１０に搭載される補機類を総括的に示したものである。補機３８は、補機用蓄電装置４０から電力の供給を受けて動作する。また、外部充電時に副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６が動作しているとき、補機３８は、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６から電力の供給を受けて動作する。なお、補機３８の負荷の大きさは、走行時と、外部充電時および外部放電時（以下「外部充放電時」とも称する。）とで異なり、走行時は大きく、外部充放電時は小さい（動作させる補機が限定されるため）。このために、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６の出力定格は、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力定格よりも小さな値に設計される。

補機用蓄電装置４０は、補機３８やＭＧ−ＥＣＵ２４、充放電ＥＣＵ４２等の動作電力を蓄える。補機用蓄電装置４０は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、リチウムイオンやニッケル水素、鉛などの二次電池によって構成される。

充放電ＥＣＵ４２は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、外部充電および外部放電を制御する。具体的には、充放電ＥＣＵ４２は、主蓄電装置１２の電圧ＶＢ１および／または電流ＩＢ１を用いて主蓄電装置１２の残存容量（ＳＯＣ）を算出し、補機用蓄電装置４０の電圧ＶＢ２および／または電流ＩＢ２を用いて補機用蓄電装置４０のＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣの算出には、公知の種々の手法を用いることができる。また、主蓄電装置１２および補機用蓄電装置４０の電圧および電流については、図示されない電圧センサおよび電流センサによって検出される。

そして、充放電ＥＣＵ４２は、外部充電時、主蓄電装置１２のＳＯＣに基づいて、電力授受部３０から入力される電力を主蓄電装置の充電電力に変換するように双方向コンバータ３２を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を双方向コンバータ３２へ出力する。また、充放電ＥＣＵ４２は、外部充電時、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を駆動するための制御信号を必要に応じて生成し、その生成した制御信号を副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６へ出力する。

ここで、所定の非常時に外部充電が行なわれる場合、充放電ＥＣＵ４２は、車両１０から外部放電可能な電力（Ｗ）または電力量（Ｗｈ）をより多く確保するために、補機用蓄電装置４０のＳＯＣが通常よりも多くなるように副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６または主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を制御する。ここで、「非常時」とは、たとえば、商用系統電源の停電時や停電が予想されるときであり、より詳細には、外部放電時に電力授受部３０から電力供給を受ける電気負荷に接続される商用系統電源が停電しているとき、あるいはその停電が予想されるときである。非常時に外部充電が行なわれる状況としては、たとえば、商用系統電源の停電が予定されている場合（非常時）に外部充電が行なわれる場合や、ある地域の商用系統電源が停電しているとき（非常時）に、その停電している地域以外の充電スタンド等において外部充電が行なわれる場合等が考えられるが、これらの場合に限定されるものではない。また、上記において「通常」とは、上記の「非常時」でないとの意味である。

なお、上記では、非常時に外部充電が行なわれる場合に、外部放電可能な電力（Ｗ）または電力量（Ｗｈ）をより多く確保するために、補機用蓄電装置４０のＳＯＣを通常よりも多くするようにしたが、主蓄電装置１２のＳＯＣを通常時よりも多くするようにしてもよい。但し、主蓄電装置１２は、通常の外部充電においても、高ＳＯＣまで充電されるので、それ以上の充電余裕は少なく、主蓄電装置１２よりも充電余裕が大きい補機用蓄電装置４０を充電する方が好ましい。また、上記では、補機用蓄電装置４０のＳＯＣを通常よりも多くするようにしたが、ＳＯＣに代えて補機用蓄電装置４０の電圧ＶＢ２を通常よりも高めるようにしてもよい。

また、この実施の形態１では、非常時に外部充電が行なわれる場合に、補機用蓄電装置４０を充電するための充電経路として、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いた充電経路と、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を用いた充電経路とを切替可能である。どちらの充電経路を用いて補機用蓄電装置４０を充電するかは、補機用蓄電装置４０の充電時の効率に基づいて判断される。すなわち、上記のように、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６の出力定格は、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力定格よりも小さく、外部充電時の補機３８や補機用蓄電装置４０用の電力生成については、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いた方が電力変換効率はよい。しかしながら、非常時に外部充電が行なわれる場合は、補機用蓄電装置４０のＳＯＣを通常よりも高くまで充電するので、出力定格の小さい副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いて補機用蓄電装置４０を充電すると、充電時間が大幅に延びる可能性がある。

そこで、この実施の形態１では、非常時に外部充電が行なわれる場合、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６により補機用蓄電装置４０を充電する場合の充電時間を主蓄電装置１２の充電時間と比較し、補機用蓄電装置４０の充電時間の方が主蓄電装置１２の充電時間よりも長い場合には、出力定格の大きい主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を動作させて（副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は停止）、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２により補機用蓄電装置４０を充電する。これにより、非常時に外部充電が行なわれる場合に、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間が長くなることによる外部充電時間の長期化を防止することができる。

一方、非常時に外部充電が行なわれる場合に、補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間以下の場合には、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６により（主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を動作させることなく）、補機用蓄電装置４０を充電する。これにより、外部充電時においては主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２よりも相対的に電力変換効率のよい副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いて補機用蓄電装置４０を充電することができる。

図２は、図１に示した双方向コンバータ３２の回路図である。図２を参照して、双方向コンバータ３２は、変換部５２，５４，５８と、絶縁トランス５６とを含む。変換部５２，５４，５８の各々は、双方向に電力変換可能な単相ブリッジ回路から成る。

変換部５２は、充放電ＥＣＵ４２（図１）からの制御信号に基づいて、電力授受部３０から入力される外部電源からの交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力する。また、変換部５２は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬから受ける直流電力を交流電力に変換して電力授受部３０へも出力可能である。変換部５４は、充放電ＥＣＵ４２からの制御信号に基づいて、変換部５２から受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス５６へ出力する。また、変換部５４は、絶縁トランス５６から受ける交流電力を直流電力に変換して変換部５２へも出力可能である。

絶縁トランス５６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれ変換部５４，５８に接続される。そして、絶縁トランス５６は、変換部５４からの交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して変換部５８へ出力する。また、絶縁トランス５６は、変換部５８からの交流電力を二次コイルおよび一次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して変換部５４へも出力可能である。

変換部５８は、充放電ＥＣＵ４２からの制御信号に基づいて、絶縁トランス５６から受ける交流電力を直流電力に変換して充電リレー３４（図１）へ出力する。また、変換部５８は、充電リレー３４から供給される直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス５６へも出力可能である。

そして、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６（図１）は、変換部５２，５４の間に配設される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。なお、特に図示しないが、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、変換部５８の出側（充電リレー３４側）に接続されてもよい。

再び図１を参照して、この実施の形態１においては、非常時に外部充電が行なわれる場合、その後に外部放電可能な電力または電力量をより多く確保するために、補機用蓄電装置４０のＳＯＣを通常よりも多くするように補機用蓄電装置４０が充電される。これにより、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間は増大する。しかしながら、この実施の形態１では、補機用蓄電装置４０の充電経路を、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を介する経路（経路Ａ）と、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介する経路（経路Ｂ）とで切替可能に構成される。そして、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間よりも長くなる場合には、外部充電時間の短縮を目的として、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６よりも出力定格が大きい主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を用いて補機用蓄電装置４０が充電される。

図３は、外部充電時における補機用蓄電装置４０の充電経路を示した図である。図３を参照して、経路Ａは、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による充電経路である。すなわち、電力授受部３０に接続される外部電源（図示せず）から供給される電力は、電力授受部３０、双方向コンバータ３２、および双方向コンバータ３２に接続される副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を順次介して、補機用蓄電装置４０へ供給される。

経路Ｂは、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２による充電経路である。すなわち、電力授受部３０に接続される外部電源から供給される電力は、電力授受部３０、双方向コンバータ３２、充電リレー３４、主蓄電装置１２、ＳＭＲ１４、および主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を順次介して、補機用蓄電装置４０へ供給される。

副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、外部充電時に動作する補機およびＥＣＵの動作電力を生成するのに十分であればよく、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６の定格出力は、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の定格出力よりも小さい。外部充電時の補機３８や補機用蓄電装置４０用の電力生成においては、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いた方が電力変換効率はよく、電力変換効率については、経路Ａの方が経路Ｂよりもよい。

しかしながら、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６の定格出力は小さいので、補機用蓄電装置４０の充電時間については、経路Ａの方が経路Ｂよりも長い。経路Ａを用いた補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間以下の場合（外部充電前の主蓄電装置１２のＳＯＣが低下している場合）には、補機用蓄電装置４０の充電によって外部充電時間が延びることはない。一方、経路Ａを用いた補機用蓄電装置４０の充電時間の方が主蓄電装置１２の充電時間よりも長くなる場合（外部充電前の主蓄電装置１２のＳＯＣがそれ程低下しておらず、主蓄電装置１２の充電時間が長くならない場合）には、補機用蓄電装置４０の充電によって外部充電時間が延びる。

そこで、この実施の形態１では、外部充電時の補機用蓄電装置４０の充電経路として経路Ａ，Ｂを切替可能とする。そして、非常時に補機用蓄電装置４０の充電量を増加させることによって、経路Ａによる補機用蓄電装置４０の充電が主蓄電装置１２の充電時間よりも長くなる場合には、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６よりも定格出力の大きい主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を用いた経路Ｂに充電経路を切替えて補機用蓄電装置４０が充電される。

図４は、補機用蓄電装置４０の目標ＳＯＣを示した図である。図４を参照して、通常時（上述の「非常時」でないとき）は、補機用蓄電装置４０のＳＯＣはＳ１に制御される。一方、非常時は、補機用蓄電装置４０から車両外部へより多くの電力を供給可能とするために、補機用蓄電装置４０のＳＯＣは、Ｓ１よりも高いＳ２に制御される。

図５，６は、外部充電時間を比較説明するための図である。図５は、外部充電前の主蓄電装置１２のＳＯＣが比較的高い場合の外部充電時間の比較を示し、図６は、外部充電前の主蓄電装置１２のＳＯＣが低下している場合の外部充電時間の比較を示す。

図５を参照して、通常時の充電時間Ｔ３は、主蓄電装置１２の充電時間にほぼ相当する。主蓄電装置１２のＳＯＣは比較的高いので、充電時間Ｔ３はそれ程長くはならない。非常時において、経路Ａを選択した場合、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間よりも長くなり、充電時間はＴ１（＞Ｔ３）となる。経路Ｂを選択した場合には、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６よりも定格出力が大きい主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を用いて補機用蓄電装置４０の充電が行なわれるので、充電時間はＴ２（＜Ｔ１）となる。そこで、このような場合には、経路Ｂが選択される。

図６を参照して、通常時の充電時間Ｔ４は、主蓄電装置１２の充電時間にほぼ相当する。外部充電前の主蓄電装置１２のＳＯＣは低下しているので、充電時間Ｔ４は長くなる。そのため、非常時において、経路Ａを選択しても、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間は主蓄電装置１２の充電時間よりも短く、この場合も充電時間はＴ４となる。経路Ｂを選択した場合には、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２による補機用蓄電装置４０の充電分だけ、充電時間Ｔ５はＴ４よりも長くなる。そこで、このような場合には、経路Ａが選択される。

図７は、外部充電時における補機用蓄電装置４０の充電の処理手順を説明するためのフローチャートである。図７を参照して、充放電ＥＣＵ４２（図１）は、非常充電フラグがオンされているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この非常充電フラグは、上述の「非常時」が認識されるとオンされるフラグであり、たとえば、図示されない通信装置によって車両外部から受信されるものであってもよいし、車両の利用者がスイッチ等から入力可能としてもよい。

ステップＳ１０において非常充電フラグがオンであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、充放電ＥＣＵ４２は、補機用蓄電装置４０の充電目標を引き上げる（ステップＳ３０）。たとえば、充放電ＥＣＵ４２は、補機用蓄電装置４０のＳＯＣの目標を示す目標ＳＯＣや、補機用蓄電装置４０の電圧目標を示す目標電圧を、通常時よりも高める。

次いで、充放電ＥＣＵ４２は、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電時間ｔ１を算出する（ステップＳ４０）。たとえば、充放電ＥＣＵ４２は、補機用蓄電装置４０の電圧ＶＢ２および／または電流ＩＢ２に基づいて補機用蓄電装置４０のＳＯＣを算出し、その算出されたＳＯＣと目標ＳＯＣとの差、および副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６から補機用蓄電装置４０へ供給可能な電力（Ｗ）に基づいて、充電時間ｔ１を算出することができる。

さらに、充放電ＥＣＵ４２は、主蓄電装置１２の充電時間ｔ２を算出する（ステップＳ５０）。たとえば、充放電ＥＣＵ４２は、主蓄電装置１２の電圧ＶＢ１および／または電流ＩＢ１に基づいて主蓄電装置１２のＳＯＣを算出し、その算出されたＳＯＣと主蓄電装置１２の目標ＳＯＣとの差、および双方向コンバータ３２から主蓄電装置１２へ供給可能な電力（Ｗ）に基づいて、充電時間ｔ２を算出することができる。

そして、充放電ＥＣＵ４２は、ステップＳ４０において算出された充電時間ｔ１が、ステップＳ５０において算出された充電時間ｔ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６０）。充電時間ｔ１が充電時間ｔ２よりも大きいと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、すなわち、経路Ａによる補機用蓄電装置４０の充電時間の方が主蓄電装置１２の充電時間よりも長いと判定されると、充放電ＥＣＵ４２は、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を作動させ、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を停止させる（ステップＳ７０）。すなわち、補機用蓄電装置４０の充電ルートとして経路Ｂが選択される。

その後、充放電ＥＣＵ４２は、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２による補機用蓄電装置４０の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ８０）。そして、補機用蓄電装置４０の充電が完了したと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０へ処理が移行され、補機用蓄電装置４０の充電がまだ完了していないと判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、ステップＳ７０へ処理が戻される。

一方、ステップＳ６０において、充電時間ｔ１が充電時間ｔ２以下であると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、すなわち、経路Ａによる補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間以下であると判定されると、充放電ＥＣＵ４２は、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を作動させ、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を停止させる（ステップＳ９０）。すなわち、補機用蓄電装置４０の充電ルートとして経路Ａが選択される。

その後、充放電ＥＣＵ４２は、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６による補機用蓄電装置４０の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。そして、補機用蓄電装置４０の充電が完了したと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０へ処理が移行され、補機用蓄電装置４０の充電がまだ完了していないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ステップＳ９０へ処理が戻される。

なお、ステップＳ１０において非常充電フラグがオフであると判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、充放電ＥＣＵ４２は、通常の外部充電を実行する（ステップＳ２０）。すなわち、補機用蓄電装置４０の充電目標が引き上げられることはなく、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を動作させて副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６により補機３８の動作電力が生成される（主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は停止）。

以上のように、この実施の形態１においては、非常時に外部充電が行なわれるとき、補機用蓄電装置４０（主蓄電装置１２を含んでもよい。）が通常よりも多く充電される。したがって、この実施の形態１によれば、非常時に通常よりも多くの電力あるいは電力量を車両外部へ供給することが可能となる。

また、この実施の形態１においては、非常時に外部充電が行なわれるとき、補機用蓄電装置４０の充電経路として、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を用いる経路Ａと、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を用いる経路Ｂとを切替可能である。したがって、この実施の形態１によれば、外部充電時の効率によって経路Ａ，Ｂを切替えることによって、外部充電を効率的に実施することができる。

さらに、この実施の形態１においては、経路Ａによる補機用蓄電装置４０の充電時間の方が主蓄電装置１２の充電時間よりも長い場合には、補機用蓄電装置４０は経路Ｂによって充電される。経路Ａによる補機用蓄電装置４０の充電時間が主蓄電装置１２の充電時間以下の場合には、補機用蓄電装置４０は経路Ａによって充電される。したがって、この実施の形態１によれば、非常時に補機用蓄電装置４０の充電量を増加させることによる充電時間の長時間化を抑制することができる。

［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、非常時に外部充電が行なわれる場合、外部放電可能な電力（Ｗ）または電力量（Ｗｈ）をより多く確保するために、補機用蓄電装置４０の充電量が通常よりも多くなるように制御され、これに伴なう充電時間の長時間化を抑制するために、補機用蓄電装置４０の充電経路を経路Ａと経路Ｂとで切替可能とした。

この実施の形態２では、「非常時」であるか否かに拘わらず、外部放電可能な電力または電力量をより多く確保することを利用者が指示可能な入力部が設けられ、その入力部からの入力に基づいて補機用蓄電装置４０の充電目標が引き上げられる。なお、補機用蓄電装置４０の充電目標が引き上げられたときの充電経路の選択（経路ＡまたはＢ）については、実施の形態１と同じである。

図８は、実施の形態２による電源システムを搭載した車両の全体構成図である。図８を参照して、この車両１０Ａは、図１に示した実施の形態１における車両１０の構成において、入力部４４をさらに備え、充放電ＥＣＵ４２に代えて充放電ＥＣＵ４２Ａを備える。

入力部４４は、外部放電の実行時に車両外部へ出力される電力または電力量を通常よりも多くすることを利用者が要求するための操作スイッチである。外部充電の実行時に利用者により入力部４４がオンされていると、充放電ＥＣＵ４２Ａは、補機用蓄電装置４０の充電目標（目標ＳＯＣや目標電圧）を引き上げる。なお、充放電ＥＣＵ４２Ａのその他の機能は、図１に示した実施の形態１における充放電ＥＣＵ４２と同じである。

以上のように、この実施の形態２によれば、利用者の要求に応じて、外部放電可能な電力または電力量をより多く確保することができる。また、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、外部充電時の効率によって経路Ａ，Ｂを切替えることによって外部充電を効率的に実施することができ、さらに、利用者の要求に応じて補機用蓄電装置４０の充電量を増加させたことによる充電時間の長時間化を抑制することができる。

なお、上記において、主蓄電装置１２は、この発明における「第１の蓄電装置」の一実施例に対応し、補機用蓄電装置４０は、この発明における「第２の蓄電装置」の一実施例に対応する。また、双方向コンバータ３２は、この発明における「第１の電力変換装置」の一実施例に対応し、副ＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、この発明における「第２の電力変換装置」の一実施例に対応する。さらに、主ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、この発明における「第３の電力変換装置」の一実施例に対応し、充放電ＥＣＵ４２，４２Ａは、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。また、さらに、入力部４４は、この発明における「入力操作部」の一実施例に対応する。

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。

１０，１０Ａ 車両、１２ 主蓄電装置、１４ ＳＭＲ、１６ ＰＣＵ、１８ 動力出力装置、２０ 駆動輪、２２ 主ＤＣ−ＤＣコンバータ、２４ ＭＧ−ＥＣＵ、３０ 電力授受部、３２ 双方向コンバータ、３４ 充電リレー、３６ 副ＤＣ−ＤＣコンバータ、３８ 補機、４０ 補機用蓄電装置、４２，４２Ａ 充放電ＥＣＵ、４４ 入力部、５２，５４，５８ 変換部、５６ 絶縁トランス、ＰＬ 正極線、ＮＬ 負極線。

Claims (9)

1. 車両に搭載される電源システムであって、
   充放電可能な蓄電部と、
   車両外部から供給される電力を前記蓄電部の充電電力に変換する第１の電力変換と、前記蓄電部に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第２の電力変換とを選択的に実行する電力変換部とを備え、
   前記第２の電力変換が実行されることにより車両外部へ出力される電力または電力量が通常よりも多く要求される所定の状況の場合に、前記電力変換部により車両外部から前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記電力変換部は、前記蓄電部の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように前記第１の電力変換を実行する、電源システム。
2. 前記蓄電部は、
   走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   補機用の電力を蓄える第２の蓄電装置とを含み、
   前記所定の状況の場合に前記電力変換部により前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記電力変換部は、前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように前記第１の電力変換を実行する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記電力変換部は、
   車両外部から供給される電力を前記第１の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換と、前記第１の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第４の電力変換とを選択的に実行する第１の電力変換装置と、
   車両外部から供給される電力を前記第２の蓄電装置の充電電力に変換する第５の電力変換と、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第６の電力変換とを選択的に実行する第２の電力変換装置と、
   前記第１の蓄電装置に蓄えられた電力を前記第２の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換装置とを含み、
   前記第３及び第５の電力変換は、前記第１の電力変換に含まれ、
   前記第４及び第６の電力変換は、前記第２の電力変換に含まれ、
   前記第２の電力変換装置の出力定格は、前記第３の電力変換装置の出力定格よりも小さく、
   前記電源システムは、前記第１から第３の電力変換装置を制御する制御装置をさらに備え、
   前記所定の状況の場合に前記電力変換部により前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記制御装置は、前記第２の電力変換装置を用いて前記第２の蓄電装置を充電する第１の充電経路と、前記第１および第３の電力変換装置を用いて前記第２の蓄電装置を充電する第２の充電経路とを、車両外部から前記蓄電部の充電時の効率によって切替える、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記所定の状況は、前記第２の電力変換が実行されることにより前記車両から出力される電力を受ける電気負荷が接続される商用系統電源の停電時、又は前記商用系統電源の停電が予想されるときである、請求項１に記載の電源システム。
5. 前記第２の電力変換が実行されることにより車両外部へ出力される電力または電力量を通常よりも多くすることを利用者が要求するための入力操作部をさらに備え、
   前記所定の状況は、前記入力操作部が利用者により操作されたときである、請求項１に記載の電源システム。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の電源システムを備える車両。
7. 車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   充放電可能な蓄電部と、
   車両外部から供給される電力を前記蓄電部の充電電力に変換する第１の電力変換と、前記蓄電部に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第２の電力変換とを選択的に実行する電力変換部とを備え、
   前記制御方法は、
   前記第２の電力変換が実行されることにより車両外部へ出力される電力または電力量が通常よりも多く要求される所定の状況であるか否かを判定するステップと、
   前記電力変換部により車両外部から前記蓄電部の充電が行なわれるか否かを判定するステップと、
   前記所定の状況の場合に前記電力変換部により前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記蓄電部の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように前記第１の電力変換を実行するステップとを含む、電源システムの制御方法。
8. 前記蓄電部は、
   走行用の電力を蓄える第１の蓄電装置と、
   補機用の電力を蓄える第２の蓄電装置とを含み、
   前記第１の電力変換を実行するステップは、前記所定の状況の場合に前記電力変換部により前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が通常よりも多くなるように前記第１の電力変換を実行するステップを含む、請求項７に記載の電源システムの制御方法。
9. 前記電力変換部は、
   車両外部から供給される電力を前記第１の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換と、前記第１の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第４の電力変換とを選択的に実行する第１の電力変換装置と、
   車両外部から供給される電力を前記第２の蓄電装置の充電電力に変換する第５の電力変換と、前記第２の蓄電装置に蓄えられた電力を車両外部への出力電力に変換する第６の電力変換とを選択的に実行する第２の電力変換装置と、
   前記第１の蓄電装置に蓄えられた電力を前記第２の蓄電装置の充電電力に変換する第３の電力変換装置とを含み、
   前記第３及び第５の電力変換は、前記第１の電力変換に含まれ、
   前記第４及び第６の電力変換は、前記第２の電力変換に含まれ、
   前記第２の電力変換装置の出力定格は、前記第３の電力変換装置の出力定格よりも小さく、
   前記制御方法は、前記所定の状況の場合に前記電力変換部により前記蓄電部の充電が行なわれるとき、前記第２の電力変換装置を用いて前記第２の蓄電装置を充電する第１の充電経路と、前記第１および第３の電力変換装置を用いて前記第２の蓄電装置を充電する第２の充電経路とを、車両外部から前記蓄電部の充電時の効率によって切替えるステップをさらに含む、請求項８に記載の電源システムの制御方法。

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