JP6204797B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源装置に関し、特に、バッテリの充電時における高効率化に有効な技術に関する。

近年、プラグインハイブリッド車や電気自動車などの外部からの充電を可能とする二次電池などの大型のバッテリを搭載した車両の普及が進んでいる。プラグインハイブリッド車は、モータとエンジンを動力源とする車両である。

この種の車両には、例えば、車両用電源装置が備えられている。この車両用電源装置は、バッテリパック、充電器、空調システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ、およびインバータなどから構成されている。

また、車両用電源装置において、バッテリ、空調システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ、あるいはインバータへの電源供給は、例えばリレーなどによって制御が行われている。

リレーは、例えば充電器に接続されるリレーと、インバータ、空調システム、およびＤＣ／ＤＣコンバータとがそれぞれ共通接続されるリレーとを有している。これら２つのリレーの他方の接続部には、バッテリが共通接続されている。

そして、各動作モードに応じて、これらリレーを導通状態または非導通状態とすることによって、バッテリ、充電器、空調システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ、およびインバータなどに電源を供給している。

なお、この種の車両における電源供給の制御技術については、例えば、外部電源から充電する際に、補助バッテリの電力を確保しながら、メインバッテリの充電時間を短縮する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−８９５７７号公報

充電器からバッテリに充電を行う充電モードの場合、充電器からバッテリに電源を供給すると共に、補助バッテリの充電を行うために、ＤＣ／ＤＣコンバータにも電源を供給することが必要である。

よって、バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータに電源供給を行う場合には、２つのリレーを導通状態とする。しかしながら、上述したリレーの接続構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータに電源を供給するリレーが導通状態となると、該リレーに供給接続されているインバータにも電源が供給されてしまうことになる。

これにより、バッテリを充電する際に、インバータに電源が供給されてしまうことになり、該インバータの暗電流などが発生してしまい、充電効率が低下するという問題がある。

さらに、インバータへの電源供給が不要な充電モード時において、該インバータに対して高電圧が印加され続けることになるので、安全上においても、好ましくない傾向となってしまう。

本発明の目的は、メインバッテリの充電時に、電源供給が不要な機器への電源供給を停止し、充電効率を向上させることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、代表的なものの概要は、車両用電源装置に適用され、以下のような特徴を有するものである。

車両用電源装置は、バッテリ部、充電器、降圧部、およびインバータを有する。バッテリ部は、車両を駆動するモータに電源を供給する。充電器は、外部から供給される電源を、バッテリ部に充電する直流電源に変換する。

降圧部は、充電器が変換した直流電源またはバッテリ部から供給される直流電源を降圧し、降圧した直流電源を電子機器に電源を供給する補助バッテリの充電用の直流電源おして供給する。インバータは、バッテリ部から供給された電源から、モータを駆動するモータ駆動信号を生成する。

バッテリ部は、充電可能なメインバッテリ、該メインバッテリからの電源供給を制御するシステムリレー部、およびコントローラを有する。コントローラは、外部入力される動作モード信号に基づいて、システムリレー部の動作を制御する制御信号を生成する。システムリレー部は、コントローラから出力される制御信号に基づいて、接続と非接続とを切り替える第１〜第４のスイッチを具備する。

また、第１のスイッチは、一方の接続部がメインバッテリの正側電極に接続され、他方の接続部が充電器および降圧部にそれぞれ接続される。第２のスイッチは、一方の接続部がメインバッテリの正側電極に接続され、他方の接続部がインバータに接続される。

第３のスイッチは、一方の接続部がメインバッテリの負側電極に接続され、他方の接続部が充電器に接続される。第４のスイッチは、一方の接続部がメインバッテリの負側電極に接続され、他方の接続部が充電器および降圧部にそれぞれ接続される。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）メインバッテリの充電効率を向上させることができる。

（２）メインバッテリの充電中における安全性を確保することができる。

本発明の一実施の形態による車両用電源装置における構成の一例を示す説明図である。 車両用電源装置における動作モードの一例を示す説明図である。 走行中モード時における車両用電源装置の動作説明図である。 充電中モードにおける車両用電源装置の動作説明図である。 プレ空調中１モードにおける車両用電源装置の動作説明図である。 プレ空調中２モードにおける車両用電源装置の動作説明図である。 充電最優先モードにおける車両用電源装置の動作説明図である。 充電最優先モードにおけるバッテリコントローラの動作処理の一例を示すフローチャートである。 本発明者の検討による車両用電源装置の接続構成を示す説明図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

〈車両用電源装置の構成例〉
図１は、本発明の一実施の形態による車両用電源装置１０における構成の一例を示す説明図である。

車両用電源装置１０は、例えばプラグインハイブリッド車や電気自動車などの外部のＡＣコンセントなどから二次電池に充電が可能な車両である。プラグインハイブリッド車は、モータとエンジンを動力源とする車両であり、電気自動車は、モータを駆動源とする車両である。

車両用電源装置１０は、図１に示すように、充電ユニット１１およびバッテリパック１２を有する。充電ユニット１１は、充電器１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、およびインバータ１５を有する。

充電器１３の入力部には、充電プラグ３０が接続されており、該充電器１３の出力部には、バッテリ部であるバッテリパック１２が接続されている。充電プラグ３０には、ＡＣコンセントなどに接続される充電用コードが接続される。

充電器１３は、充電プラグ３０から供給さえる商用電源を直流電源に変換してバッテリパック１２に供給する。降圧部となるＤＣ／ＤＣコンバータ１４には、補助バッテリである１２Ｖバッテリ３１が接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、メインバッテリ１６に蓄電された直流電源をＤＣ／ＤＣ変換して降圧して充電用電源を生成し、１２Ｖバッテリ３１に供給することにより、該１２Ｖバッテリ３１を充電する。

インバータ１５には、車両の駆動源となるモータ３２が接続されている。インバータ１５は、メインバッテリ１６を電源とし、モータ３２を駆動するモータ駆動信号となるＰＷＭ波形などを生成する。

また、バッテリパック１２は、メインバッテリ１６、システムリレー部１７、バッテリコントローラ１８、および接続端子部１９を有する。メインバッテリ１６は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池からなる。システムリレー部１７は、コントローラであるバッテリコントローラ１８から出力される制御信号に基づいて、接続状態を切り替える。

バッテリコントローラ１８は、モータや電子機器などの各種制御を司る図示しないＥＣＵ(Electric Control Unit)から出力される動作モードに応じて前述した制御信号をシステムリレー部１７に出力する。また、バッテリコントローラ１８は、メインバッテリ１６および後述する１２Ｖバッテリ３１の充電状態を監視し、過電圧、過放電、過熱などを防止する。接続端子部１９は、接続端子１９ａ〜１９ｆを有し、充電ユニット１１とバッテリパック１２との接続部となる。

システムリレー部１７は、５つのリレー２０〜２４を有する。第１のスイッチであるリレー２０の一方の接続部には、接続端子部１９の接続端子１９ａおよび接続端子１９ｂがそれぞれ接続されている。第２のスイッチであるリレー２１の一方の接続部には、接続端子部１９の接続端子１９ｃが接続されている。

リレー２０の他方の接続部およびリレー２１の他方の接続部には、メインバッテリ１６の正（＋）側端子がそれぞれ接続されている。第３のスイッチであるリレー２２の一方の接続部には、接続端子部１９の接続端子１９ｄが接続されている。第４のスイッチであるリレー２３の一方の接続部には、接続端子部１９の接続端子１９ｅが接続されている。

リレー２４の一方の接続部には、プリチャージ抵抗２５を介して接続端子部１９の接続端子１９ｆが接続されている。プリチャージ抵抗２５は、メインバッテリ１６からインバータ１５など電源を供給する際に、リレー２１やリレー２３などが大きな電位差によって溶着することを防止するために、先にリレー２４をオン、すなわち導通状態にさせてメインバッテリ１６からインバータ１５に流れる電流を制限する抵抗である。

接続端子１９ｅと接続端子１９ｆとは、共通接続されている。リレー２２〜２４の他方の接続部には、メインバッテリ１６の負（−）側端子がそれぞれ接続されている。

また、接続端子部１９の接続端子１９ａおよび接続端子１９ｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と図示しない空調システムにそれぞれ接続されている。接続端子部１９の接続端子１９ｂおよび接続端子１９ｄは、充電器１３にそれぞれ接続されている。接続端子部１９の接続端子１９ｃおよび接続端子１９ｅは、インバータ１５にそれぞれ接続されている。

これらリレー２０〜２４の制御端子には、バッテリコントローラ１８から出力される制御信号がそれぞれ入力されるように接続されている。リレー２０〜２４は、制御端子に入力される制御信号に基づいて、オンあるいはオフとなるように制御される。

また、１２Ｖバッテリ３１には、電流センサ３３および電圧センサ３４がそれぞれ接続されている。電流センサ３３は、１２Ｖバッテリ３１に流れる電流量を検出するセンサである。電圧センサ３４は、１２Ｖバッテリ３１の電圧値を検出するセンサである。

これら電流センサ３３および電圧センサ３４が検出した結果は、バッテリコントローラ１８に入力されるようにそれぞれ接続されている。バッテリコントローラ１８は、電流センサ３３および電圧センサ３４の検出結果に基づいて、１２Ｖバッテリ３１の充電状態を監視する。

〈車両用電源装置の動作〉
次に、車両用電源装置１０における動作について、図１および図２を用いて説明する。

〈動作モードの例〉
図２は、車両用電源装置１０における動作モードの一例を示す説明図である。

図２の上方は、車両用電源装置１０における各動作モード時のリレーの動作状態および作動機器をそれぞれ示した説明図であり、図２の下方は、各動作モードの状態遷移を示す説明図である。

車両においては、図２に示すように、走行時と車両停止中との２つの状態がある。走行時は、第１の動作モードである走行中モードを有する。車両停止中は、キーＯＦＦモード、第２の動作モードである充電中モード、第３の動作モードであるプレ空調中１モード、第４の動作モードであるプレ空調中２モード、および充電最優先モードの５つのモードを有する。

走行中モードは、車両が走行しているモードである。走行中モードでは、リレー２０，２１，２３がそれぞれＯＮとなっており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、インバータ１５，およびメインバッテリ１６が動作している状態となっている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が動作状態となっているので、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に共通接続されている空調システムも動作状態となっている。以下、同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が動作状態の際には、空調システムも動作状態となっているものとする。

キーＯＦＦモードは、車両のキーがオフとなっているモードである。このキーＯＦＦモードでは、すべてのリレー２０〜２４がオフ、すなわち非導通状態となっており、充電器１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、インバータ１５、およびメインバッテリ１６は動作していない状態となっている。

充電中モードは、メインバッテリ１６に充電をするモードである。充電中モードでは、リレー２０，２２，２３がそれぞれオンとなっており、充電器１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、およびメインバッテリ１６がそれぞれ動作している状態となっている。充電中モードの場合には、メインバッテリ１６に充電する際に、１２Ｖバッテリ３１のバッテリ上がりを防止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させて１２Ｖバッテリ３１にも充電を行う。

プレ空調中１モードは、車両の走行前などに予め空調システムを動作させるモードであり、該空調システムを動作させるための電源供給が充電器１３から行われる。プレ空調中１モードでは、リレー２２，２３がそれぞれオンとなっており、充電器１３、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４がそれぞれ動作している状態となっている。

プレ充電中２モードにおいても、車両の走行前などに予め空調システムを動作させるモードである。プレ充電中２モードの場合、空調システムを動作させる電源供給をメインバッテリ１６から行っている。

プレ充電中２モードでは、リレー２０，２３がそれぞれオンとなっており、メインバッテリ１６、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４がそれぞれ動作している状態となっている。

充電最優先モードは、メインバッテリ１６への充電を最優先するモードである。充電最優先モードの場合には、メインバッテリ１６に充電する際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させて１２Ｖバッテリ３１にも充電を行っているが、充電最優先モードでは、１２Ｖバッテリ３１への充電動作を行わずに、メインバッテリ１６への充電を優先するように動作するモードである。この場合、リレー２０，２２がそれぞれオンとなっており、充電器１３およびメインバッテリ１６がそれぞれ動作している状態となっている。

続いて、車両用電源装置１０による各動作モードでも、動作の一例について、図３〜図７を用いて説明する。なお、図３〜図７に示す点線は、電源が供給されて動作中であることを示すものである。

〈走行中モードの動作例〉
図３は、走行中モード時における車両用電源装置１０の動作説明図である。

走行中モードでは、車両が走行しているので、前述のようにリレー２０，２１，２３がそれぞれオンしており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、インバータ１５，およびメインバッテリ１６がそれぞれ動作している状態となっている。

この場合、バッテリコントローラ１８には、前述のＥＣＵから走行中モードを示す動作モード信号が入力される。バッテリコントローラ１８は、ＥＣＵからの動作モード信号を受け取ると、車両が走行中であることを認識し、リレー２０，２１，２３をそれぞれオンさせる制御信号を出力する。これによって、メインバッテリ１６から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４およびインバータ１５にそれぞれ電源が供給される。

〈充電中モードの動作例〉
図４は、充電中モードにおける車両用電源装置１０の動作説明図である。

充電中モードでは、充電器１３からメインバッテリ１６に充電を行うために、リレー２０，２２，２３がそれぞれオンしており、充電器１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、およびメインバッテリ１６がそれぞれ動作している状態となっている。

ここで、充電中モードでは、バッテリコントローラ１８によってリレー２１がオフとなるように制御されており、メインバッテリ１６への充電中は、インバータ１５への電源供給を停止することができる。

これによって、メインバッテリ１６の充電の際に、インバータ１５に流れる暗電流などの発生を防止することができ、無駄な消費電流を低減することができる。

その結果、メインの充電効率を向上させることができる。また、無駄な高電圧の電源供給を防止することは、安全上において好ましく、例えばインバータ１５を構成する電子部品の劣化などによるショートなども防止することができる。

バッテリコントローラ１８には、ＥＣＵから充電中モードを示す動作モード信号が入力される。バッテリコントローラ１８は、ＥＣＵからの動作モード信号を受け取ると、メインバッテリ１６を充電するモードとなったことを認識し、リレー２０，２２，２３をそれぞれオンさせる制御信号を出力する。

これによって、充電器１３から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４およびメインバッテリ１６にそれぞれ電源が供給される。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４にも電源が供給されるので、空調システムを動作させる、すなわちプレ空調を行うことも可能である。

〈プレ空調中１モードの動作例〉
図５は、プレ空調中１モードにおける車両用電源装置１０の動作説明図である。

プレ空調中１モードでは、予め空調システムを動作させる際に、充電器１３の電源を用いる。プレ空調中１モードでは、リレー２２，２３がそれぞれオンしているので、充電器１３およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４がそれぞれ動作している状態となっている。ここでは、リレー２０，２１がそれぞれオフであるので、充電器１３からの電源は、インバータ１５およびメインバッテリ１６には供給されないことになる。

バッテリコントローラ１８には、ＥＣＵからプレ空調中１モードを示す動作モード信号が入力される。バッテリコントローラ１８は、ＥＣＵからの動作モード信号を受け取ると、充電器１３の電源を用いてプレ空調を行うプレ空調中１モードとなったことを認識し、リレー２２，２３をそれぞれオンさせる制御信号を出力する。

〈プレ空調中２の動作例〉
図６は、プレ空調中２モードにおける車両用電源装置１０の動作説明図である。

プレ空調中２モードでは、予め空調システムを動作させる際に、メインバッテリ１６の電源を用いる。プレ空調中２モードでは、リレー２０，２３がそれぞれオンしているので、メインバッテリ１６の電源をＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する状態となる。このモードでは、リレー２１，２２がそれぞれオフであるので、メインバッテリ１６からの電源は、充電器１３およびインバータ１５には供給されないことになる。

バッテリコントローラ１８には、ＥＣＵからプレ空調中２モードを示す動作モード信号が入力される。バッテリコントローラ１８は、ＥＣＵからの動作モード信号を受け取ると、メインバッテリ１６の電源を用いてプレ空調を行うプレ空調中１モードとなったことを認識し、リレー２０，２３をそれぞれオンさせる制御信号を出力する。

〈充電最最優先モードの動作例〉
図７は、充電最優先モードにおける車両用電源装置１０の動作説明図である。

充電最優先モードは、メインバッテリ１６への充電を最優先する。この場合、リレー２０，２２がそれぞれオンしており、充電器１３およびメインバッテリ１６がそれぞれ動作している状態となっている。リレー２１，２３はオフとなっているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４およびインバータ１５は動作していない。

これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４およびインバータ１５には、メインバッテリ１６の電源が供給されず、優先してメインバッテリ１６の充電を行うことが可能である。

バッテリコントローラ１８には、ＥＣＵから充電最優先モードを示す動作モード信号が入力される。バッテリコントローラ１８は、ＥＣＵからの動作モード信号を受け取ると、メインバッテリ１６への充電を優先する充電最優先モードとなったことを認識し、リレー２０，２３をそれぞれオンさせる制御信号を出力する。

〈受電最優先モードの処理例〉
図８は、充電最優先モードにおけるバッテリコントローラ１８の動作処理の一例を示すフローチャートである。

充電最優先モードは、充電中モードにおいて、１２Ｖバッテリ３１の充電容量が十分にある際に、該１２Ｖバッテリ３１への充電を停止して優先的にメインバッテリ１６を充電するモードである。

充電最優先モードでは、メインバッテリ１６のみを充電するか、あるいはバッテリと１６および１２Ｖバッテリ３１を両方充電するかの判定をバッテリコントローラ１８によって行う。

まず、充電中モードにおいて、メインバッテリ１６の充電が開始されると（ステップＳ１０１）、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の電圧値を測定し、その測定値が、電圧しきい値以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。１２Ｖバッテリ３１における電圧の測定は、図１に示す該１２Ｖバッテリ３１に備えられた電圧センサ３４を用いて測定する。

１２Ｖバッテリ３１の電圧が、電圧しきい値よりも低い場合、１２Ｖバッテリ３１の容量が低下していると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させる制御を行う（ステップＳ１０３）。

よって、バッテリコントローラ１８は、リレー２０，２２，２３をそれぞれオンさせるように制御信号を出力する。これにより、メインバッテリ１６の充電と１２Ｖバッテリ３１との充電が行われる。

また、ステップＳ１０２の処理において、１２Ｖバッテリ３１の電圧が電圧しきい値以上であると判定した際でも、バッテリコントローラ１８は、リレー２０，２２，２３をそれぞれオンさせて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させ（ステップＳ１０４）、１２Ｖバッテリ３１を充電する。

バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の充電電流を測定し、その充電電流が予め設定されている電流しきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。１２Ｖバッテリ３１における充電電流の測定は、図１に示す該１２Ｖバッテリ３１に備えられた電流センサ３３を用いて測定する。

１２Ｖバッテリ３１の充電電流が、電流しきい値以下の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電流を測定し、該出力電流が出力電流しきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電流の測定は、例えば該ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に図示しない電流センサなどを設け、該電流センサによって測定するようにする。電流センサの測定結果は、バッテリコントローラ１８に入力される。

ステップＳ１０５の処理において１２Ｖバッテリ３１の充電電流が電流しきい値以下であり、ステップＳ１０６の処理において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電流が出力電流しきい値以下である場合、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の容量が十分であると判断し、充電最優先モードに移行する。

充電最優先モードでは、バッテリコントローラ１８が、リレー２３をオフしてＤＣ／ＤＣコンバータ１４のみを停止させ（ステップＳ１０７）、メインバッテリ１６を充電する。

この充電最優先モードによるメインバッテリ１６への充電中、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の電圧が、第１のしきい値であるバッテリ電圧しきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。

１２Ｖバッテリ３１の電圧がバッテリ電圧しきい値以上の場合、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１から出力される電流値の総和である積算電流が予め設定されている第２のしきい値である積算電流しきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

１２Ｖバッテリ３１の積算電流が積算電流しきい値以下の場合、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の出力電流値が予め設定されている第３のしきい値であるバッテリ出力電流しきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

これらステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理における条件を満たす、すなわち１２Ｖバッテリ３１の電圧がバッテリ電圧しきい値以上、１２Ｖバッテリ３１の積算電流が積算電流しきい値以下、および１２Ｖバッテリ３１の出力電流値がバッテリ出力電流しきい値以下である場合、バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の充電容量が十分であると判定する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は起動させずに、充電最優先モードを維持する。

一方、ステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理における条件を１つも満たさない場合には、１２Ｖバッテリ３１の充電容量が低下していると判断する。１２Ｖバッテリ３１の電圧がバッテリ電圧しきい値よりも小さい、１２Ｖバッテリ３１の積算電流が積算電流しきい値よりも大きい、または１２Ｖバッテリ３１の出力電流値がバッテリ出力電流しきい値よりも大きいのいずれかの場合である。

バッテリコントローラ１８は、１２Ｖバッテリ３１の充電容量が低下していると判断すると、リレー２３をオンしてＤＣ／ＤＣコンバータ１４を起動させ（ステップＳ１０３）、１２Ｖバッテリ３１を充電する。

このように、１２Ｖバッテリ３１に十分な容量がある場合には、１２Ｖバッテリ３１の充電を停止するので、メインバッテリ１６の充電効率を向上させることができる。

また、図８のステップＳ１０１〜１１０の処理においては、図８の右側に示す割り込み判定処理が定期的に実行されるものとする。この割り込み判定処理は、バッテリコントローラ１８によってメインバッテリ１６が満充電となったか否かを判定し（ステップＳ２０１）、満充電であると判定した際には、該メインバッテリ１６の充電動作を停止する（ステップＳ２０２）。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が動作中であれば、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の動作を停止させる（ステップＳ２０３）。

〈対比例〉
図９は、本発明者の検討による車両用電源装置１００の接続構成を示す説明図である。

車両用電源装置１００は、図９に示すように、充電ユニット１０１およびバッテリパック１０２を有する。充電ユニット１０１は、充電器１０３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、およびインバータ１０５を有する。バッテリパック１０２は、メインバッテリ１０６、システムリレー部１０７、バッテリコントローラ１０８、および接続端子部１０９を有する。システムリレー部１０７は、リレー２００〜２０４を有する。

充電器１０３の入力部には、充電プラグ３００が接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４には、補助バッテリである１２Ｖバッテリ３０１が接続されている。インバータ１０５には、車両の駆動源となるモータ３０２が接続されている。

車両用電源装置１００の構成は、図１の車両用電源装置１０と同様であり、異なる点は、システムリレー部１０７による接続である。

リレー２００の一方の接続部には、接続端子部１０９の接続端子１０９ｂが接続されている。リレー２０１の一方の接続部には、接続端子部１０９の接続端子１０９ａ，１０９ｃがそれぞれ接続されている。

リレー２０２の一方の接続部には、接続端子部１０９の接続端子１０９ｄが接続され、リレー２０３の一方の接続部には、接続端子部１０９の接続端子１０９ｅ，１０９ｆがそれぞれ接続されている。

リレー２０４の一方の接続部には、プリチャージ抵抗２０５を介して接続端子部１９の接続端子１０９ｅが接続されている。また、接続端子１０９ｅと接続端子１０９ｆとは共通接続されている。

リレー２００の他方の接続部およびリレー２０１の他方の接続部には、メインバッテリ１０６の正（＋）側端子がそれぞれ接続されている。リレー２０２〜２０４の他方の接続部には、メインバッテリ１０６の負（−）側端子がそれぞれ接続されている。

接続端子１０９ｆおよび接続端子１０９ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４および図示しない空調システムにそれぞれ接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４には、補助バッテリである１２Ｖバッテリ３０１が接続されている。

これらリレー２００〜２０４の制御端子には、バッテリコントローラ１０８から出力される制御信号がそれぞれ入力される。リレー２００〜２０４は、制御端子に入力される制御信号に基づいて、オンあるいはオフとなるように制御される。

ここで、車両用電源装置１００の各動作モードにおける接続関係について説明する。車両用電源装置１００は、図２に示した動作モードと同様のモードを有しているものとする。

車両用電源装置１００において、充電中モードの場合には、充電器１０３からの電源をメインバッテリ１０６に供給すると共に、１２Ｖバッテリ３０１の充電が行われるのでＤＣ／ＤＣコンバータ１０４にも充電器１０３の電源を供給する必要がある。よって、リレー２００〜２０３がオンとなる。

これらリレー２００〜２０３がオンとなった場合、リレー２０１，２０３によって動作が不要となっているインバータ１０５にも電源が供給されることになる。これによって、インバータ１０５には、暗電流などの無駄な電流が流れてしまい、消費電流が大きくなってしまうことなる。

一方、図１の車両用電源装置１０による構成では、リレー２１をオフとすることにより、されており、メインバッテリ１６への充電中にインバータ１５への電源供給を停止することができる。

以上により、メインバッテリ１６への充電時において、インバータ１５に供給される電源を遮断することができるので、充電効率を向上させることができる。また、充電時に動作不要となるインバータ１５への電源が遮断されるので、安全性を担保することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０ 車両用電源装置
１１ 充電ユニット
１２ バッテリパック
１３ 充電器
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ インバータ
１６ メインバッテリ
１７ システムリレー部
１８ バッテリコントローラ
１９ 接続端子部
１９ａ 接続端子
１９ｂ 接続端子
１９ｃ 接続端子
１９ｄ 接続端子
１９ｅ 接続端子
１９ｆ 接続端子
２０ リレー
２１ リレー
２２ リレー
２３ リレー
２４ リレー
２５ プリチャージ抵抗
３０ 充電プラグ
３１ １２Ｖバッテリ
３２ モータ
３３ 電流センサ
３４ 電圧センサ
１００ 車両用電源装置
１０１ 充電ユニット
１０２ バッテリパック
１０３ 充電器
１０４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０５ インバータ
１０６ メインバッテリ
１０７ システムリレー部
１０８ バッテリコントローラ
１０９ 接続端子部
１０９ａ 接続端子
１０９ｂ 接続端子
１０９ｃ 接続端子
１０９ｄ 接続端子
１０９ｅ 接続端子
１０９ｆ 接続端子
２００ リレー
２０１ リレー
２０２ リレー
２０３ リレー
２０４ リレー
２０５ プリチャージ抵抗
３００ 充電プラグ
３０１ １２Ｖバッテリ
３０２ モータ

Claims (4)

1. 車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリ部と、
   外部から供給される電力を、前記バッテリ部に充電する直流電力に変換する充電器と、
   前記充電器が変換した前記直流電力または前記バッテリ部から供給される直流電力を降圧し、降圧した前記直流電力を電子機器に電力を供給する補助バッテリの充電用電力として供給する降圧部と、
   前記バッテリ部から供給された電力から、前記モータを駆動するモータ駆動信号を生成するインバータと、
   を有し、
   前記バッテリ部は、
   充電可能なメインバッテリと、
   前記メインバッテリからの電力供給を制御するシステムリレー部と、
   外部入力される動作モード信号に基づいて、前記システムリレー部の動作を制御する制御信号を生成するコントローラと、
   を備え、
   前記システムリレー部は、
   前記コントローラから出力される制御信号に基づいて、接続と非接続とを切り替える第１〜第４のスイッチを具備し、
   前記第１のスイッチは、一方の接続部が前記メインバッテリの正側電極に接続され、他方の接続部が前記充電器および前記降圧部にそれぞれ接続され、
   前記第２のスイッチは、一方の接続部が前記メインバッテリの正側電極に接続され、他方の接続部が前記インバータに接続され、
   前記第３のスイッチは、一方の接続部が前記メインバッテリの負側電極に接続され、他方の接続部が前記充電器に接続され、
   前記第４のスイッチは、一方の接続部が前記メインバッテリの負側電極に接続され、他方の接続部が前記インバータおよび前記降圧部にそれぞれ接続される、車両用電源装置。
2. 請求項１記載の車両用電源装置において、
   前記コントローラは、前記動作モード信号がモータを駆動させる第１の動作モードの際、前記第１、前記第２、および前記第４のスイッチをそれぞれ導通させる制御信号を出力し、前記動作モード信号が前記メインバッテリを充電する第２の動作モードの際、前記第１、前記第３、および前記第４のスイッチをそれぞれ導通させる制御信号を出力する、車両用電源装置。
3. 請求項１記載の車両用電源装置において、
   前記降圧部は、前記車両の車内を空調する空調システムが並列接続され、前記降圧部に電力が供給された際に、前記空調システムが動作する、車両用電源装置。
4. 請求項３記載の車両用電源装置において、
   前記コントローラは、前記動作モード信号が前記充電器から供給される電力を用いて、前記空調システムのみを動作させる第３の動作モードの際に、前記第３および前記第４のスイッチをそれぞれ導通させる制御信号を出力し、前記動作モード信号が前記メインバッテリから供給される電力を用いて、前記空調システムのみを動作させる第４の動作モードの際に、前記第１および前記第４のスイッチをそれぞれ導通させる制御信号を出力する、車両用電源装置。

Images