JP5885236B2

JP5885236B2 - 車両の電源装置

Info

Publication number: JP5885236B2
Application number: JP2011202921A
Authority: JP
Inventors: 勝田　敏宏; 敏宏勝田; 慶神谷
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: JP2013066283A

Description

本発明は、車両の電源装置に関し、詳しくは、走行用の駆動装置に電力を供給する高電圧バッテリと、車載された補機に電力を供給する低電圧バッテリと、高電圧バッテリが接続された高電圧系と低電圧系バッテリが接続された低電圧系とに接続されて高電圧系の電力を降圧して低電圧系に供給する電力変換器と、外部電源に接続されたときに外部電源からの電力を高電圧系に供給して高電圧バッテリを充電する充電手段と、充電手段による高電圧バッテリの充電を制御する充電制御手段と、を備える車両の電源装置に関する。

従来、この種の車両の電源装置としては、プラグインハイブリッド車に搭載された電源装置であって、バッテリと、バッテリからの電力を昇圧して二つのモータの駆動用の二つのインバータに供給する昇圧コンバータと、バッテリと昇圧コンバータとの間に取り付けられたシステムメインリレー（ＳＭＲ）と、補機バッテリと、ＳＭＲより昇圧コンバータ側の電力ラインに接続されてバッテリからの電力を降圧して補機バッテリに供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、二つのモータの中性点と外部電源とを接続するためのコネクタと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電源装置では、コネクタに外部電源を接続して二つのインバータを作動させることにより、バッテリを充電することができる。

国際公開ＷＯ２００９／０３４８８２Ａ１公報

上述の電源装置では、外部電源によりバッテリを充電するときにＤＣ／ＤＣコンバータを作動させて補機を駆動すると、補機バッテリも充電されることになり、補機バッテリの充電により、全体の充電効率が低下する場合が生じる。車両に搭載される補機バッテリとしては、一般的に鉛蓄電池が用いられている。鉛蓄電池は、蓄電割合ＳＯＣが８０％程度となるまでは高い充電効率となるが、蓄電割合ＳＯＣが８０％を超えると１００％に至るまでに充電効率が急激に低下する。このため、走行用のモータに電力供給するバッテリを充電するときに補機バッテリも同時に充電すると、補機バッテリの蓄電割合ＳＯＣが高いときには補機バッテリの充電効率が低下するため、全体としての充電効率が低下してしまう。

本発明の車両の電源装置は、外部電源により高電圧バッテリを充電するときに充電効率が低下するのを抑制することを主目的とする。

本発明の車両の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両の電源措置は、
走行用の駆動装置に電力を供給する高電圧バッテリと、車載された補機に電力を供給する低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリが接続された高電圧系と前記低電圧系バッテリが接続された低電圧系とに接続されて前記高電圧系の電力を降圧して前記低電圧系に供給する電力変換器と、外部電源に接続されたときに該外部電源からの電力を前記高電圧系に供給して前記高電圧バッテリを充電する充電手段と、前記充電手段による前記高電圧バッテリの充電を制御する充電制御手段と、を備える車両の電源装置において、
前記低電圧バッテリの出力端子近傍に設けられ、電気的に前記低電圧バッテリを充電できる状態と充電できない状態とを切り替える状態切替スイッチを備え、
前記充電制御手段は、前記充電手段によって前記高電圧バッテリを充電するときには前記低電圧バッテリの状態に基づいて前記状態切替スイッチを制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の電源装置では、低電圧バッテリの出力端子近傍に電気的に前記低電圧バッテリを充電できる状態と充電できない状態とを切り替える状態切替スイッチを取り付け、充電手段によって外部電源により高電圧バッテリを充電するときには低電圧バッテリの状態に基づいて状態切替スイッチを制御する。このように、低電圧バッテリの状態に基づいて状態切替スイッチを制御するから、低電圧バッテリの充電効率が低下する範囲で状態切替スイッチを低電圧バッテリを充電できない状態とすることにより、外部電源により高電圧バッテリを充電するときに充電効率が低下するのを抑制することができる。ここで、状態切替スイッチとしては、低電圧バッテリの出力端子に接続された電力ラインの正極側または負極側の一方に取り付けられたノーマリークローズのスイッチを用いることも好適である。こうすれば、状態切替スイッチに異常が生じたときや電力変換器に異常が生じたときでも、低電圧バッテリからの電力を低電圧系に接続された補機に供給することができる。

こうした本発明の車両の電源装置において、前記低電圧バッテリから見て順方向に前記状態切替スイッチを迂回するように取り付けられたダイオードを備えるものとすることもできる。こうすれば、状態切替スイッチに異常が生じたときや電力変換器に異常が生じたときでも、低電圧バッテリからの電力を低電圧系に接続された補機に供給することができる。

また、本発明の車両の電源装置において、前記充電制御手段は、前記充電手段による前記高電圧バッテリを充電しているときに前記低電圧バッテリの蓄電割合が予め定められた第１割合以上に至ったときには前記低電圧バッテリを充電できない状態とするよう前記状態切替スイッチを制御し、前記低電圧バッテリを充電できない状態で前記低電圧バッテリの蓄電割合が前記第１割合より小さい第２割合未満に至ったときには前記低電圧バッテリを充電できる状態とするよう前記状態切替スイッチを制御する手段である、ものとすることもできる。ここで、蓄電割合は、低電圧バッテリから放電可能な蓄電量の全容量に対する割合（蓄電量／全容量）である。第１割合は、低電圧バッテリの充電効率が低下する蓄電割合の範囲の下限値かこの下限値近傍の値であり、低電圧バッテリとして鉛蓄電池を用いた場合には、上述の発明が解決しようとする課題の欄に記載した８０％やこれにより若干小さな値を用いることができる。第２割合は、第１割合より小さな値であり、低電圧バッテリを充電してもすぐに充電停止することがないようある程度の時間に亘って充電することができる程度の値であり、上述の第１割合として８０％を用いる場合には７０％や７５％などを用いることができる。このように、状態切替スイッチを制御することにより、低電圧バッテリの蓄電割合が第１割合以上に至ると低電圧バッテリを充電できない状態とし、低電圧バッテリの蓄電割合が第２割合未満に至ると低電圧バッテリを充電できる状態とすることができる。この結果、低電圧バッテリの充電効率が低下ために高電圧バッテリの充電時における全体の充電効率が低下するのを抑制することができると共に、高電圧バッテリの充電と共に低電圧バッテリも充電することができる。

さらに、本発明の車両の電源装置において、前記充電制御手段は、前記充電手段によって前記高電圧バッテリを充電するときには前記低電圧バッテリの状態に拘わらずに前記低電圧バッテリを充電できない状態となるよう前記状態切替スイッチを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、外部電源により高電圧バッテリを充電するときには、低電圧バッテリの状態に拘わらずに、低電圧バッテリが充電されることによって生じる充電効率が低下するのを抑制することができる。

本発明の一実施例としての電源装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。状態切替回路５８ｃの電気的な構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗと充電効率との関係の一例を示す説明図である。変形例の充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例の電機自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４６と、システムメインリレー５５とインバータ４１，４２とを介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりする例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池として構成された高電圧バッテリ５０と、高電圧バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という。）５２と、各ＥＣＵや補機５９などが接続された電力ライン（以下、「低電圧系電力ライン」という。）５４ｂに接続された例えば定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成された低電圧バッテリ５８と、インバータ４１，４２と高電圧バッテリ５０とを接続する電力ライン（以下、「高電圧系電力ライン」という。）５４ａからの電力を降圧して低電圧系電力ライン５４ｂに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５７と、家庭用電源などの外部電源に接続されて高電圧バッテリ５０を充電可能な充電器６０と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。

モータＥＵＣ４６は、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流Ｉｖ，Ｉｗなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、高電圧バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、高電圧バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの高電圧バッテリ電圧Ｖｂｈｉ，高電圧バッテリ５０の出力端子に接続された高電圧系電力ライン５４ａに取り付けられた電流センサ５１ｂからの高電圧バッテリ充放電電流Ｉｂｈｉ，高電圧バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの高電圧バッテリ温度Ｔｂｈｉなどが入力されており、必要に応じて高電圧バッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、高電圧バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された高電圧バッテリ充放電電流Ｉｂｈｉの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である高電圧バッテリ蓄電割合ＳＯＣｈｉを演算したり、演算した高電圧バッテリ蓄電割合ＳＯＣｈｉと高電圧バッテリ温度Ｔｂｈｉとに基づいて高電圧バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

充電器６０は、リレー６２を介して高電圧系電力ライン５４ａに接続されており、電源コード６８を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６からの直流電力の電圧を変換して高電圧系電力ライン５４ａ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、を備える。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、パワースイッチ８０からのプッシュ信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，電源コード６８の外部電源への接続を検出する接続検出センサ６９からの接続検知信号，低電圧バッテリ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからの低電圧バッテリ電圧Ｖｂｌｏｗ，低電圧バッテリ５８の出力端子に接続された低電圧系電力ライン５４ｂに取り付けられた電流センサ５８ｂからの低電圧バッテリ充放電電流Ｉｂｌｏｗなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、システムメインリレー５５やリレー６２への駆動信号，低電圧バッテリ５８の出力端子近傍の低電圧系電力ライン５４ｂの正極側ラインに取り付けられた状態切替スイッチ回路５８ｃ，ＤＣ／ＤＣコンバータ６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ５７やＤＣ／ＤＣコンバータ６４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、車両全体をコントロールするだけでなく、低電圧バッテリ５８を管理するために電流センサ５８ｂにより検出された低電圧バッテリ充放電電流Ｉｂｌｏｗの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である低電圧バッテリ蓄電割合ＳＯＣｌｏｗなども演算している。

低電圧バッテリ５８の出力端子近傍に取り付けられた状態切替スイッチ回路５８ｃは、図２に示すように、通電したときだけオフとなるノーマリークローズのスイッチ５８ｄと、低電圧バッテリ５８から見て順方向にスイッチ５８ｄを迂回するように取り付けられたダイオード５８ｅと、により構成されている。したがって、状態切替スイッチ回路５８ｃは、スイッチ５８ｄをオンとすることにより低電圧バッテリ５８の充放電を可能な状態とし、スイッチ５８ｄをオフとすることにより低電圧バッテリ５８の放電は可能であるが充電はできない状態とする。ここで、スイッチ５８ｄとしてノーマリークローズのものを用いるのは、スイッチ５８ｄへの通電ラインに異常が生じたときでも、スイッチ５８ｄをオンの状態に保持して各ＥＣＵや補機５９に電力を供給するためである。また、ダイオード５８ｅをスイッチ５８ｄに並列に用いるのは、高電圧バッテリ５０を充電している最中にＤＣ／ＤＣコンバータ５７に異常が生じたときやスイッチ５８ｄにオフ固定による異常が生じたときでも、各ＥＣＵや補機５９に電力を供給するためである。

ここで、実施例の電源装置としては、主として、高電圧バッテリ５０と、低電圧バッテリ５８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５７と、充電器６０と、スイッチ５８ｄとダイオード５８ｅとからなる状態切替スイッチ回路５８ｃと、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とが該当する。

実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源コード６８が外部電源に接続されてその接続が接続検出センサ６９によって検出されると、システムメインリレー５５とリレー６２とをオンとし、充電器６０を制御して外部電源からの電力により高電圧バッテリ５０を充電する。そして、高電圧バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣｈｉがエンジン２２の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Ｓｈｖ（例えば、２０％や３０％など）に至るまでエンジン２２を停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行する電動走行を優先して走行する電動走行優先モードによって走行し、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣｈｉが閾値Ｓｈｖに至った以降は高電圧バッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から動力を用いて走行するハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードによって走行する。走行中の駆動制御については、本発明の中核をなさないため、これ以上の詳細な説明は省略する。

次に、車両がシステムオフの状態で電源コード６８が外部電源に接続されて高電圧バッテリ５０を充電するときの動作、特に状態切替回路５８ｃの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、電源コード６８と外部電源との接続が接続検出センサ６９によって検出されたときに実行され、高電圧バッテリ５０の充電が完了したときに終了する。前述したように、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、電源コード６８と外部電源との接続が接続検出センサ６９によって検出されると、システムメインリレー５５とリレー６２とをオンとすると共に補機５９への電力供給を行なうためにＤＣ／ＤＣコンバータ５７を制御する。

図３の充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを入力すると共に(ステップＳ１００）、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄの状態がオンであるかオフであるかを判定する（ステップＳ１１０）。スイッチ５８ｄの判定は、スイッチ５８ｄに通電しているか否かにより、即ち、スイッチ５８ｄはノーマリークローズであるから、通電していないときにはオン、通電しているときにはオフ、と判定することができる。

ステップＳ１１０で状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄがオンのときには、蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを閾値Ｓ１と比較し（ステップＳ１２０）、蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１以上のときには、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄに通電してスイッチ５８ｄをオフとし（ステップＳ１３０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了しているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了していないときには、ステップＳ１００の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを入力する処理に戻る。ここで、閾値Ｓ１は、低電圧バッテリ５８の充電効率が低下する範囲の下限値かその近傍の値として設定されている。低電圧バッテリ５８は、上述したように、実施例では鉛蓄電池として構成されているから、蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが８０％を超えると充電効率が低下する。したがって、閾値Ｓ１としては、８０％やこの８０％近傍の値、例えば７５％や７８％や８２％などを用いることができる。低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗと充電効率との関係を図４に示す。図示するように、閾値Ｓ１は充電効率が低下する値として設定されている。低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１以上のときに状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８は放電することはできるが充電することはできない状態とするのは、低電圧バッテリ５８の充電効率が低下するために、高電圧バッテリ５０の充電や補機５９の駆動を含めた全体としての充電効率が低下するのを抑止するためである。実施例では、この全体としての充電効率が低下するのを抑制するために、低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１以上のときにスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とするのである。

一方、ステップＳ１２０で蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１未満と判定されたときには、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄのオンの状態を維持して、高電圧バッテリ５０の充電が終了しているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了していないときには、ステップＳ１００の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを入力する処理に戻る。

ステップＳ１１０で状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄがオフのときには、蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを閾値Ｓ２と比較し（ステップＳ１４０）、蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ２未満のときには、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄの通電を解除してスイッチ５８ｄをオンとし（ステップＳ１５０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了しているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了していないときには、ステップＳ１００の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを入力する処理に戻る。ここで、閾値Ｓ２は、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄのオンオフに対してヒステリシスを持たせるために閾値Ｓ１より若干小さな値として設定されており、例えば、７０％や７５％などの値を用いることができる。低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ２未満のときに状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオンとして低電圧バッテリ５８を充電することができる状態とするのは、低電圧バッテリ５８を充電しても、その充電効率は高く維持するができ、高電圧バッテリ５０の充電や補機５９の駆動を含めた全体としての充電効率も高く維持することができるからである。

一方、ステップＳ１４０で蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ２以上と判定されたときには、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄのオフの状態を維持して、高電圧バッテリ５０の充電が終了しているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、高電圧バッテリ５０の充電が終了していないときには、ステップＳ１００の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗを入力する処理に戻る。

ステップＳ１６０で高電圧バッテリ５０の充電が終了していると判定されると、状態切替回路５８ｃのスイッチ５８ｄへの通電の状態に拘わらずに、スイッチ５８ｄへの通電を解除することによりスイッチ５８ｄをオンとして（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例の電源装置によれば、充電器６０を外部電源に接続して外部電源により高電圧バッテリ５０を充電している最中に低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１以上に至ると、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とすることにより、低電圧バッテリ５８の充電効率が低下ために高電圧バッテリの充電時における全体の充電効率が低下するのを抑制することができる。しかも、外部電源により高電圧バッテリ５０を充電している最中に状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄがオフの状態で低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ２未満に至ると、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオンとして低電圧バッテリ５８を充電できる状態とすることにより、高電圧バッテリ５０の充電と共に低電圧バッテリ５８も充電することができる。

実施例の電源装置では、充電器６０を外部電源に接続して外部電源により高電圧バッテリ５０を充電しているときに、低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ１以上に至ると状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とし、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄがオフの状態で低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗが閾値Ｓ２未満に至ると状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオンとして低電圧バッテリ５８を充電できる状態としたが、低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗに拘わらずに、充電器６０を外部電源に接続して外部電源により高電圧バッテリ５０を充電を開始するときに状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とするものとしてもよい。この場合、図３の充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンに代えて図５に示す充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、高電圧バッテリ５０の充電が開始されると直ちに状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とし（ステップＳ２００）、この状態を高電圧バッテリ５０の充電が終了するまで継続し（ステップＳ２１０）、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオンとして低電圧バッテリ５８を充電できる状態として（ステップＳ２２０）。終了する。このように、外部電源により高電圧バッテリ５０を充電するときには、低電圧バッテリ５８の蓄電割合ＳＯＣｌｏｗに拘わらずに、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄをオフとして低電圧バッテリ５８を充電できない状態とすることにより、より容易に、低電圧バッテリ５８の充電効率が低下ために高電圧バッテリ５０の充電時における全体の充電効率が低下するのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するハイブリッド自動車に搭載される電源装置としてもよい。また、図７の変形例の電気自動車２２０に例示するように、走行用の動力を出力するモータＭＧを備える単純な電気自動車に搭載される電源装置としてもよい。即ち、高電圧バッテリと、低電圧バッテリと、外部電源により高電圧バッテリを充電する充電器とを有するものであれば如何なるタイプの車両に搭載される電源装置としてもよいのである。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高電圧バッテリ５０が「高電圧バッテリ」に相当し、低電圧バッテリ５８が「低電圧バッテリ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５７が「電力変換器」に相当し、充電器６０が「充電手段」に相当し、状態切替スイッチ回路５８ｃのスイッチ５８ｄが「状態切替スイッチ」に相当し、図３の充電時低電圧バッテリ管理制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「充電制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の電源装置の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、４６モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０高電圧バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ高電圧系電力ライン、５４ｂ低電圧系電力ライン、５５システムメインリレー、５７ＤＣ／ＤＣコンバータ、５８低電圧バッテリ、５８ａ電圧センサ、５８ｂ電流センサ、５８ｃ状態切替スイッチ回路、５８ｄスイッチ、５８ｅダイオード、６０充電器、６２リレー、６４ＤＣ／ＤＣコンバータ、６６ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８電源コード、６９接続検出センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０パワースイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、２２０電気自動車、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用の駆動装置に電力を供給する高電圧バッテリと、車載された補機に電力を供給する鉛蓄電池として構成された低電圧バッテリと、前記高電圧バッテリが接続された高電圧系と前記低電圧系バッテリが接続された低電圧系とに接続されて前記高電圧系の電力を降圧して前記低電圧系に供給する電力変換器と、外部電源に接続されたときに該外部電源からの電力を前記高電圧系に供給して前記高電圧バッテリを充電する充電手段と、前記充電手段による前記高電圧バッテリの充電を制御する充電制御手段と、を備える車両の電源装置において、
前記低電圧バッテリの出力端子側に設けられ、電気的に前記低電圧バッテリを充電できる状態と充電できない状態とを切り替える状態切替スイッチを備え、
前記充電制御手段は、前記充電手段により前記高電圧バッテリを充電しているときに前記低電圧バッテリの蓄電割合が前記低電圧バッテリの充電効率が低下する範囲の下限値として予め定められた第１割合以上に至ったときには前記低電圧バッテリを充電できない状態とするよう前記状態切替スイッチを制御し、前記低電圧バッテリを充電できない状態で前記低電圧バッテリの蓄電割合が前記第１割合より小さい第２割合未満に至ったときには前記低電圧バッテリを充電できる状態とするよう前記状態切替スイッチを制御する手段である、
ことを特徴とする車両の電源装置。
請求項１記載の車両の電源装置であって、
前記低電圧バッテリの放電方向の電流を流すように且つ前記状態切替スイッチを迂回するように取り付けられたダイオードを備える、
電源装置。