JP6710238B2

JP6710238B2 - 車両の電源システム

Info

Publication number: JP6710238B2
Application number: JP2018100760A
Authority: JP
Inventors: 光弘武田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: US11077761B2; DE102019207598A1; US20190359072A1; CN110588374A; JP2019205319A; CN110588374B

Description

本発明は、車両の電源システムに関する。

従来、バッテリから単一の電圧変換機を介して、複数の駆動モータへ電力供給を行う車両の電源システムが知られている。バッテリの電圧は、電圧変換機によって所定の電圧に変換され、各駆動モータは変換された電圧によって駆動する（特許文献１）。

特開２０１５−２１６７２５号公報

しかし、特許文献１の構成では、複数のモータが、単一の電圧変換機に対してバッテリと反対側に並列に接続されるため、各モータへ供給される電圧は同電位となる。これにより、定格が異なるモータを組み合わせて使用できない等、モータの組み合わせの選択肢が制限されるという問題があった。

そこで、複数のモータの間に電圧変換機を設けることによって、モータごとに異なる電圧を与える構成が提案されているが、電圧変換機に対する蓄電池の接続位置によっては、蓄電池の接続時にプリチャージが行えない回路が生じてしまい、電圧変換機の駆動開始時の急峻な電圧変化により該回路（ヒューズ、補機など）が損傷してしまう問題があった。
すなわち、異なる電圧にて駆動する複数のモータを備えるシステムにおいて、駆動開始時の回路電圧制御に改善の余地を残していた。

本発明は、降圧側のコンデンサへ好適に充電し、システム故障を抑制することができる、車両の電源システムを提供することを目的とする。

（１）本発明の車両の電源システム（例えば、後述の電源システム１）は、蓄電池（例えば、後述の高電圧バッテリ２１）と、蓄電池と接続する第一電力変換器（例えば、後述の第１インバータ２３）と、第一電力変換器と接続する第一駆動用電動機（例えば、後述の駆動モータＲＭ）と、蓄電池の電圧を降圧する電圧変換器（例えば、後述の高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２）と、電圧変換器と接続する電気機器（例えば、後述の第２インバータ２４、補機６等）と、電気機器と並列に接続するコンデンサ（例えば、後述のコンデンサＣ１）と、コンデンサの充電状態を取得する充電状態取得手段（例えば、後述の電流センサ３０、電圧センサ２８）と、充電状態取得手段の取得値に基づいて電圧変換機器を制御する制御手段（例えば、後述のＶＣＵＥＣＵ８）と、を備えることを特徴とする。

（１）の車両の電源システムによれば、降圧側のコンデンサへ好適に充電することができるため、システム故障を抑制することができる。

（２）（１）の車両の電源システムにおいて、蓄電池の接続状態および遮断状態を切り替える切り替え手段（例えば、後述のコンタクタ２１２ｐ）をさらに備え、制御手段は、切り替え手段が遮断状態から接続状態へ切り替えたときに充電状態取得手段の取得値に基づいて電圧変換機器を制御してもよい。

（２）の車両の電源システムによれば、システム起動後の降圧側のコンデンサの充電を好適に行うことができ、速やかに電気機器をスタンバイ状態とすることができる。

（３）（１）または（２）の車両の電源システムにおいて、充電状態取得手段は電流値取得手段（例えば、後述の電流センサ３０）であり、コンデンサへの充電電流値が一定となるように電圧変換器を制御してもよい。

（３）の車両の電源システムによれば、所望の充電時間内に確実に充電を行うことができ、またヒューズの断線を抑制することができる。

（４）（１）または（２）の車両の電源システムにおいて、充電状態取得手段は電圧値取得手段（例えば、後述の電圧センサ２８）であり、コンデンサの充電電圧値が段階的に上昇するように電圧変換器を制御してもよい。

（４）の車両の電源システムによれば、所望の充電電圧まで好適に充電を行うことができ、またヒューズの断線を抑制できる。

（５）（１）から（４）のいずれかの車両の電源システムにおいて、電気機器は、第二電力変換器を介して接続する第二駆動用電動機であってもよい。

（５）の車両の電源システムによれば、一つのバッテリに対して、駆動電圧の異なる複数のモータを備えるシステムを実現することができる。

（６）（１）から（５）のいずれかの車両の電源システムにおいて、電気機器は補機であってもよい。

（６）の車両の電源システムによれば、補機の高電圧化対応等の不要なコスト増を回避することができるとともに、補機の故障を抑制することができる。

（７）（６）の車両の電源システムにおける補機は、直流充電源より充電可能な直流充電部（例えば、後述の直流充電口４）と、外部充電機器より直流充電部へ印加される電圧値を取得する印加電圧値取得手段（例えば、後述の電圧センサ４９）と、直流充電部から電圧変換器と蓄電池との間へ接続する高圧充電経路（ＶＣＵを経由しないでバッテリへ充電）と、直流充電部から電圧変換器と第二電力変換器との間へ接続する低圧充電経路（ＶＣＵを経由してバッテリへ充電）と、であり、制御手段は、低圧充電経路からの充電開始前に、印加電圧取得値に基づいて、電圧変換機器を制御し、コンデンサの電圧を調整してもよい。

（７）の車両の電源システムによれば、外部充電機器から車両への充電時に、降圧側のコンデンサへ好適に充電することができるため、システム故障を抑制することができる。

（８）（１）から（７）のいずれかの車両の電源システムにおいて、蓄電池の電圧を降圧する電圧変換器のコイルと、電圧変換器と接続する電気機器（例えば、後述の第２インバータ２４、補機６）との間にスイッチング素子を配置してもよい。

（８）の車両の電源システムによれば、電圧変換器の上側アームの素子が短絡故障した際に、電気機器側へ高圧の電圧が印加されることを抑制することができる。

本発明によれば、降圧側のコンデンサへ好適に充電し、システム故障を抑制する、車両の電源システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両の電源システムを示す図である。第１の実施形態に係るプリチャージの電流の流れを示す図である。第１の実施形態に係るプリチャージのタイミングチャートを示す図である。第２の実施形態に係るプリチャージの電流の流れを示す図である。第２の実施形態に係るプリチャージのタイミングチャートを示す図である第３の実施形態に係る車両の電源システムの一部を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る電源システム１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）の構成を示す図である。なお本実施形態では、車両Ｖとして、駆動モータを備える四輪駆動の電気自動車を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る電源システムは、二輪駆動の電気自動車や、ハイブリッド車両や、燃料電池自動車等、バッテリに蓄電された電力を用いて走行する車両であれば、どのような車両にも適用可能である。

車両Ｖは、電源システム１と、前輪ＦＷの駆動モータＦＭと、後輪ＲＷの駆動モータＲＭと、を備える。駆動モータＦＭ，ＲＭは、主として車両Ｖが走行するための動力を発生する。駆動モータＦＭ，ＲＭの出力軸は、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪ＦＷ，ＲＷに連結されている。電源システム１から駆動モータＦＭ，ＲＭに電力を供給することにより駆動モータＦＭ，ＲＭで発生させたトルクは、各々、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪ＦＷ，ＲＷに伝達され、駆動輪ＦＷ，ＲＷを回転させ、車両Ｖを走行させる。また駆動モータＦＭ，ＲＭは、車両Ｖの減速回生時には発電機として作用する。駆動モータＭによって発電された電力は、電源システム１が備える高電圧バッテリ２１に充電される。

電源システム１は、高電圧バッテリ２１が設けられた高電圧回路２、高電圧バッテリ２１よりも低電圧の低電圧回路３、前輪ＦＷを駆動する駆動モータＦＭ、後輪ＲＷを駆動する駆動モータＲＭ、高電圧回路２及び低電圧回路３に電力を供給可能な直流充電部４、低電圧回路３に電力を供給可能な交流充電部５、及びヒータ等を有する補機６を備える。

高電圧回路２は、高電圧バッテリ２１と、電圧変換器としての高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と、高電圧バッテリ２１の正負両極と高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低電圧側正極端子２２１及び低電圧側負極端子２２２とを接続する第１電力線２６ｐ，２６ｎと、電力変換器としての第１インバータ２３と、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２３及び高電圧側負極端子２２４と第１インバータ２３の直流入出力側とを接続する第２電力線２７ｐ，２７ｎと、第２電力線２７ｐ，２７ｎの電圧を検出する２次側電圧センサ２９と、を備える。

高電圧バッテリ２１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ２１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、第１電力線２６ｐ，２６ｎと第２電力線２７ｐ，２７ｎとの間に設けられる。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低電圧側正極端子２２１及び低電圧側負極端子２２２は、それぞれ上述のように第１電力線２６ｐ，２６ｎを介して高電圧バッテリ２１に接続される。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２３及び高電圧側負極端子２２４は、第２電力線２７ｐ，２７ｎを介して、高電圧バッテリ２１及び第１インバータ２３に接続される。

高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、リアクトルＬと、第１平滑コンデンサＣ１と、ハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈと、ローアーム素子２２５Ｌ，２２６Ｌと、第２平滑コンデンサＣ２と、負母線２２７と、を組み合わせて構成される双方向ＤＣＤＣコンバータである。

ハイアーム素子２２５Ｈは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。ローアーム素子２２５Ｌは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。これらハイアーム素子２２５Ｈ、及びローアーム素子２２５Ｌは、高電圧側正極端子２２３と負母線２２７との間で、直列に、この順で接続される。ハイアーム素子２２６Ｈ、及びローアーム素子２２６Ｌもまた、高電圧側正極端子２２３と負母線２２７との間で、直列に、この順で接続される。

ハイアーム素子２２５Ｈのパワースイッチング素子のコレクタは高電圧側正極端子２２３に接続され、そのエミッタはローアーム素子２２５Ｌのコレクタに接続される。ローアーム素子２２５Ｌのパワースイッチング素子のエミッタは、負母線２２７に接続される。ハイアーム素子２２５Ｈに設けられるダイオードの順方向は、リアクトルＬから高電圧側正極端子２２３へ向かう向きである。またローアーム素子２２５Ｌに設けられるダイオードの順方向は、負母線２２７からリアクトルＬへ向かう向きである。リアクトルＬの一端子は、ハイアーム素子２２５Ｈのエミッタとローアーム素子２２５Ｌのコレクタとの間に接続され、リアクトルＬの他端子は、ハイアーム素子２２６Ｈのエミッタとローアーム素子２２６Ｌのコレクタとの間に接続される。

これらハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈ、及びローアーム素子２２５Ｌ，２２６Ｌは、それぞれＶＣＵＥＣＵ８によって生成されるゲート駆動信号によってオン又はオフにされる。

高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、ＶＣＵＥＣＵ８から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記素子２２５Ｈ，２２５Ｌをオン／オフ駆動することにより、双方向の電流に対する降圧機能を発揮する。降圧機能とは、高電圧側の端子２２３，２２４に印加される電圧を降圧して低電圧側の端子２２１，２２２に出力する機能をいい、これにより第２電力線２７ｐ，２７ｎから第１電力線２６ｐ，２６ｎへ電流を流すことも、第１電力線２６ｐ，２６ｎから第２電力線２７ｐ，２７ｎへ電流を流すことも可能である。なお以下では、第１電力線２６ｐ，２６ｎの間の電位差を１次側電圧Ｖ１という。また第２電力線２７ｐ，２７ｎの間の電位差を２次側電圧Ｖ２という。

１次側電圧センサ２８はこの１次側電圧Ｖ１を検出し、２次側センサ２９はこの２次側電圧Ｖ２を検出し、検出値に応じた信号をＶＣＵＥＣＵ８へ送信する。

第１インバータ２３は、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第１インバータ２３は、その直流入出力側において第２電力線２７ｐの端子２３１，第２電力線２７ｎの端子２３２に接続され、交流入出力側において駆動モータＲＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。端子２３１と端子２３２の間には接地される端子２３３が設けられており、端子２３１と端子２３３との間にはコンデンサＣ４が、端子２３２と端子２３３との間にはコンデンサＣ５が設けられている。第２電力線２７ｐ，２７ｎの間には、コンデンサＣ４，Ｃ５に対して並列に、車両Ｖの衝突時の放電を制御するアクティブディスチャージコントローラ２３４とコンデンサＣ３とが設けられる。

第１インバータ２３は、駆動モータＲＭのＵ相に接続されたハイ側Ｕ相スイッチング素子及びロー側Ｕ相スイッチング素子と、駆動モータＲＭのＶ相に接続されたハイ側Ｖ相スイッチング素子及びロー側Ｖ相スイッチング素子と、駆動モータＲＭのＷ相に接続されたハイ側Ｗ相スイッチング素子及びロー側Ｗ相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。

第１インバータ２３は、モータＥＣＵ９によって所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータＲＭに供給したり、駆動モータＲＭから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。なお、前輪ＦＷの駆動モータＦＭと、後輪ＲＷの駆動モータＲＭとの出力はどちらが大きくてもよい。

直流充電部４は、ＰＬＣユニット７によって制御され、直流電源に接続されて高電圧バッテリ２１の充電や一次側への電力供給を行う。直流充電部４の正極端子は第３電力線４１ｐに接続され、直流充電部４の負極端子は第３電力線４１ｎに接続される。第３電力線４１ｐは、端子４１１およびコンタクタ４２を介して第２電力線２７ｐの端子２１１へ接続されるとともに、端子３０４を介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続される。第３電力線４１ｎは、端子４１２，４１３をこの順に介して、負母線２２７の端子２２９に接続される。第３電力線４１ｎには、端子４１２と端子４１３との間に、コンタクタ４５，４６が並列に設けられ、コンタクタ４５には経路短絡時の保護用のヒューズ４４が端子４１２側に直列に接続され、コンタクタ４６には順方向が端子４１３から端子４１２に向かう方向であるダイオード４７が直列に接続される。

高電圧バッテリ２１は、正極端子が第２電力線２７ｐに接続され、負極端子が第２電力線２７ｎに接続されることによって、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と第１インバータ２３との間に並列に接続される。高電圧バッテリ２１は、バッテリＥＣＵ１０によって充電及び放電の機能が制御される。高電圧バッテリ２１は、メインコンタクタ２１２ｐ、コンタクタ２１１ｎがこの順に直列に接続されており、これらがオンすることで、正極端子と負極端子との間に図示しないコンデンサが形成される。メインコンタクタ２１２ｐに対して並列に、プリチャージコンタクタ２１１ｐとプリチャージ抵抗２１１ｒが接続される。プリチャージコンタクタ２１１ｐとプリチャージ抵抗２１１ｒとは直列に接続されており、プリチャージコンタクタ２１１ｐを通る電流はプリチャージ抵抗２１１ｒによって緩和される。コンタクタ４２，４５がオンされると、図示しないコンデンサに対して直流充電部４から印加される電圧に基づく充電が行われる。一方、コンタクタ４２がオフされ、プリチャージコンタクタ２１１ｐ、コンタクタ２１１ｎがオンすることによって、高電圧バッテリ２１に蓄えられた電荷が放電し、第１インバータ２３または高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２へ電流が供給される（以下、これを「プリチャージ」と称する）。そして、プリチャージコンタクタ２１１ｐがオフされて、メインコンタクタ２１２ｐ、コンタクタ２１１ｎがオンする場合にも、第１インバータ２３または高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２へ電流が供給される。

低電圧回路３は、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２１及び高電圧側負極端子２２２と、第２インバータ２４の直流入出力側と、を接続する第１電力線２６ｐ，２６ｎと、第１電力線２６ｐ，２６ｎの電圧を検出する１次側電圧センサ２８と、コンデンサＣ１への電流を検出することが可能な１次側電流センサ３０と、補機６と、交流充電部５と、を備える。

第２インバータ２４は、第１インバータ２３と同様の構成であって、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第２インバータ２４は、その直流入出力側において第１電力線２６ｐの端子２４１，第１電力線２６ｎの端子２４２に接続され、交流入出力側において駆動モータＲＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。端子２４１と端子２４２との間にはコンデンサＣ６が設けられる。コンデンサＣ６に対して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２側に並列に、車両Ｖの衝突時の放電を制御するアクティブディスチャージコントローラ２４４、およびコンデンサＣ７，Ｃ８が設けられる。第１電力線２６ｐの端子２４５と第１電力線２６ｎの端子２４６との間には接地される端子２４３が設けられており、端子２４５と端子２４３との間にはコンデンサＣ７が、端子２４３と端子２４６との間にはコンデンサＣ８が設けられる。

第２インバータ２４は、モータＥＣＵ１１によって所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータＦＭに供給したり、駆動モータＦＭから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。

交流充電部５は、交流電流を直流電流に変換する機能を有するＡＣ充電器５３を備えており、その出力電流は１次側に供給される。ＡＣ充電器５３への電流の入出力は、チャージＥＣＵ５４によって制御される。交流充電部５及びＡＣ充電器５３の正極側の端子は第５電力線５１ｐに接続されており、交流充電部５及びＡＣ充電器５３の負極側の端子は第５電力線５１ｎに接続されている。第５電力線５１ｐはヒューズ５１、端子３０４、および端子３０２を介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続される。第５電力線５１ｎは端子２２８を介して第１電力線２６ｎの端子３０３に接続される。

補機６は、例えば電動コンプレッサ、ヒータ等を備えている。補機６に設けられた平滑コンデンサＣ９の正極側の端子は第４電力線６１ｐに接続されており、コンデンサＣ９の負極側の端子は第４電力線６１ｎに接続されている。第４電力線６１ｐはヒューズ６１と端子３０２とを介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続され、第４電力線６１ｎは端子２２８を介して第１電力線２６ｎの端子３０３に接続されている。すなわち、補機６は高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と第２インバータ２４との間に並列に接続される。

したがって、直流充電部４は、高電圧源に接続されて、高電圧バッテリ２１に充電を行い、また第１電力線２６ｐ，２６ｎの間に電圧を印可して電力を供給することが出来る。すなわち、コンタクタ４２，４５がオンすることによって形成される高圧充電経路では、端子２１１，２２９との間に高電圧が印可される。コンタクタ４３，４５がオンされることによって形成される低圧充電経路では、ＤＣＤＣコンバータ２２によって降圧された低電圧が端子２２９，３０１の間に印可される。

図２および図３を参照して、第１の実施形態に係るプリチャージの動作を説明する。第１の実施形態では、高電圧バッテリ２１の接続状態および遮断状態を切り替える切り替え手段である、メインコンタクタ２１２ｐが遮断状態から接続状態へ切り替えたとき、ＶＣＵＥＣＵ８は、図２の矢印Ｓに示されるように電流センサ３０の取得値に基づいて高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を制御する。

図３は、第１の実施形態に係るプリチャージのタイミングチャートである。時刻ｔ０において、イグニッションがオンするとＶＣＵＥＣＵ８は電力の制御を開始する。時刻ｔ１において、プリチャージが開始する。ＶＣＵＥＣＵ８は、コンタクタ２１１ｐをオン状態とすると、矢印Ａに示される経路でコンデンサＣ２，Ｃ３へ電流が流入するとともに、電圧値Ｖ２は時刻ｔ１から徐々に上昇する。時刻ｔ２において、ＶＣＵＥＣＵ８は、メインコンタクタ２１２ｐをオン状態とする。時刻ｔ３において、ハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈのスイッチをオン状態とすると、図３の矢印Ｂに示される経路で、コンデンサＣ１，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９に電荷が流入する。ＶＣＵＥＣＵ８は、電流センサ３０の取得値に基づいてコンデンサＣ１に流入する電流Ｉ１を一定に保つように制御すると、コンデンサＣ１の電圧値Ｖ１は徐々に上昇する。時刻ｔ４においてコンデンサＣ１が満充電状態になると、電圧値Ｖ１は一定の値に達するとともに電流Ｉ１の値もほぼ０となる。充電電流Ｉ１の値は予め決めた所定値であってもよく、また環境温度、例えば外気温やヒューズ温度が高くなるほど値が小さくなるように設定されてもよい。

このように、第１の実施形態にかかる車両の電源システムによれば、電流センサ３０におけるコンデンサＣ１への充電電流値が一定となるように高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を制御することによって、ヒューズの断線を抑制しつつ、システム起動後のコンタクタの充電を好適に行うことができる。結果として、電気機器を速やかにスタンバイ状態とすることができる。

図４および図５を参照して、第２の実施形態に係るプリチャージの動作を説明する。電源システム１の回路構成は第１の実施形態と同一であるため、説明は省略する。第１の実施形態との違いは、ＶＣＵＥＣＵ８によるプリチャージの制御方法である。
第２の実施形態では、高電圧バッテリ２１の接続状態および遮断状態を切り替える切り替え手段である、コンタクタ２１１ｐが遮断状態から接続状態へ切り替えたとき、ＶＣＵＥＣＵ８は、図４の矢印Ｓに示されるように電圧センサ２８，２９の取得値に基づいて、コンデンサＣ１の充電電圧値が段階的に上昇するように高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を制御する。

図５は、第２の実施形態に係るプリチャージのタイミングチャートである。時刻ｔ０において、イグニッションがオンするとＶＣＵＥＣＵ８は電力の制御を開始する。時刻ｔ１において、プリチャージが開始する。ＶＣＵＥＣＵ８は、コンタクタ２１１ｐをオン状態とすると、矢印Ａに示される経路でコンデンサＣ２，Ｃ３へ電流が流入するとともに、電圧値Ｖ２は時刻ｔ１から徐々に上昇する。時刻ｔ２において、ＶＣＵＥＣＵ８は、メインコンタクタ２１２ｐをオン状態とする。時刻ｔ３において、ハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈのスイッチをオン状態とすると、図４の矢印Ｂに示される経路で、コンデンサＣ１，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９に電荷が流入する。ＶＣＵＥＣＵ８は、電圧センサ２８，２９の取得値に基づいてコンデンサＣ１が段階的に上昇するように、コンデンサＣ１に流入する電流Ｉ１を制御する。コンデンサＣ１の電圧値Ｖ１は段階的に上昇し、時刻ｔ４においてコンデンサＣ１が満充電状態になると、電圧値Ｖ１は一定の値に達するとともに電流Ｉ１の値もほぼ０となる。

このように、第２の実施形態における車両の電源システムによれば、コンデンサＣ１へ緩やかに電流が流れることにより、素子の損傷を防止し、またヒューズの断線を抑制できるため、所望の充電電圧まで好適に充電を行うことができる。

図６は、第３の実施形態にかかる車両の電源システムの一部を示す図である。第３の実施形態の回路構成は、第１の実施形態の回路構成に対して、スイッチング素子４００が追加される。スイッチング素子４００は、高電圧バッテリ２１の電圧を降圧する高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２のリアクトルＬと、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に接続する第２インバータ２４、補機６、および交流充電部５と、の間に配置される。図６に示されるように、リアクトルＬと端子２２１との間にコレクタが端子２２１に接続される向きに、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子４００が接続される。

スイッチング素子４００は、ＤＣＤＣコンバータ２２の一部として、ＶＣＵＥＣＵ８も制御されてもよい。この場合、ＶＣＵＥＣＵ８は、スイッチング素子４００をオン，オフすることによって、高電圧バッテリ２１からの電流を緩和させてコンデンサＣ１を緩やかに充電することが出来る。スイッチング素子４００は、たとえば、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の上側アームの素子が短絡故障した際に、フロントモータＥＣＵ１１や補機等が接続される一次側へ高圧の電圧が印加されることを抑制することができる。このように、第３の実施形態に係る車両の電源システムによれば、電源システム１の故障を予防することが可能となる。

なお、上述の第１〜第３の実施形態において補機と称される機器は、直流充電源より充電可能な直流充電部４と、外部充電機器より直流充電部４へ印加される電圧値を取得する電圧センサ４９と、直流充電部４から高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と高電圧バッテリ２１との間へ接続する高圧充電経路と、直流充電部４から高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と第２インバータ２４との間へ接続する低圧充電経路と、であってもよい。ＶＣＵＥＣＵ８は、低圧充電経路からの充電開始前に、電圧センサ４９による取得値に基づいて、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を制御し、コンデンサＣ１の電圧を調整してもよい。外部充電機器から車両へ充電する際に、降圧側のコンデンサＣ１へ好適に充電することができるため、システム故障を抑制することができる。

以上のような、第１〜第３の実施形態に係る電源システム１によれば、補機６の高電圧化対応等の不要なコスト増を回避することができるとともに、補機６の故障を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものとする。

１電源システム
２１高電圧バッテリ
２３第１インバータ
ＲＭ駆動モータ
２２高電圧ＤＣＤＣコンバータ
２４第２インバータ
Ｃ１補機６コンデンサ
３０電流センサ
２８電圧センサ
８ＶＣＵＥＣＵ

Claims

蓄電池と、
前記蓄電池と接続する第一電力変換器とを含み相対的に高い電圧で電力の授受を行う高電圧系統と、前記高電圧系統よりも低い電圧で電力の授受を行う低電圧系統と、を含んで構成され、
前記第一電力変換器と接続する第一駆動用電動機と、
前記高電圧系統と前記低電圧系統との間に介在し前記蓄電池の電圧を降圧して前記低電圧系統に供給する電圧変換器と、
前記電圧変換器と接続する電気機器と、
前記電気機器と並列に接続するコンデンサと、
前記コンデンサの充電状態を取得する充電状態取得手段と、
前記充電状態取得手段の取得値に基づいて前記電圧変換器を制御する制御手段と、を
備え、
前記電気機器は補機であり、
前記補機は、
所定の直流充電源より充電可能な直流充電部と、
外部充電機器より前記直流充電部へ印加される電圧値を取得する印加電圧値取得手段と、
前記直流充電部から前記高電圧系統へ接続する高圧充電経路と、
前記直流充電部から前記低電圧系統へ接続する低圧充電経路とであり、
前記制御手段は、前記低圧充電経路からの充電開始前に、印加電圧取得値に基づいて、前記電圧変換器を制御し、前記コンデンサの電圧を調整する、
車両の電源システム。
前記蓄電池の接続状態および遮断状態を切り替える切り替え手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記切り替え手段を遮断状態から接続状態へ切り替えたときに前記充電状態取得手段の取得値に基づいて前記電圧変換器を制御する、請求項１に記載の車両の電源システム。
前記充電状態取得手段は電流値取得手段であり、前記コンデンサへの充電電流値が一定となるように前記電圧変換器を制御する、請求項１または２に記載の車両の電源システム。
前記充電状態取得手段は電圧値取得手段であり、前記コンデンサの充電電圧値が段階的に上昇するように前記電圧変換器を制御する、請求項１または２に記載の車両の電源システム。
前記電気機器は、前記第一電力変換器とは別の第二電力変換器を介して接続する第二駆動用電動機である、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両の電源システム。
前記蓄電池の電圧を降圧する前記電圧変換器のコイルと、前記電圧変換器と接続する前記電気機器との間にスイッチング素子を配置する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の車両の電源システム。