JP7172452B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源システムに関する。

特許文献１では、家庭用交流電源などの外部電源、または、車両に搭載される太陽電池などのサブ電源によって、車両のメインバッテリを充電する電気自動車が提案されている。この電気自動車では、リレーによって、メインバッテリの入力端が、外部電源の端子またはサブ電源の端子に対して選択的に接続される。これにより、メインバッテリは外部電源およびサブ電源のうちの何れか一方の電源によって充電される。

特開２０１３－１５０４９７号公報

しかしながら、上記のような何れか一方の電源による充電は、コストが高くなる場合が想定される。すなわち、外部電源のコストがサブ電源のコストよりも高い場合において、外部電源を用いた充電は、サブ電源を用いた充電よりもコストが高くなる。一方、コストが低いサブ電源を用いた充電は、サブ電源の状態によっては所望の充電特性を満たせない場合がある。

例えば、サブ電源からの出力電力が不足している場合や、出力電力が不安定な場合には、サブ電源だけでは要求充電電力を満たせない可能性がある。したがって、ユーザは、適切な充電を行うために外部電源を用いなければならず、コストが高くなるという問題がある。

本発明の目的は、このような事情に鑑み、充電のコストを低減する車両用電源システムを提供することにある。

本発明のある態様によれば、車両用バッテリと、車両用バッテリから駆動モータへ供給される電力を調節するインバータと、外部電源に着脱可能な外部接続ポートと、燃料電池と、燃料電池および外部接続ポートから車両用バッテリへ供給される電力を調節する車載充電器と、車両用バッテリとインバータとを接続する第１配線と、第１配線と車載充電器とを接続する第２配線と、車載充電器と外部接続ポートとを接続する第３配線と、車載充電器と燃料電池とを接続する第４配線と、第３配線と第４配線とを接続する第５配線と、第５配線上に配置される切替リレーと、車載充電器と切替リレーとを制御する制御部と、を有する車両用電源システムが提供される。制御部は、切替リレーを開閉することで、燃料電池および外部電源のうちの何れか一方からバッテリへの充電を行う第１充電モードと、燃料電池および外部電源の双方からバッテリへの充電を行う第２充電モードと、の間の切り替えを行う。

本発明によれば、充電のコストを低減する車両用電源システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる車両用電源システムの構成を示す図である。 図２は、図１の車両用電源システムの制御プログラムの処理を示すフローチャートである。 図３は、図１の車両用電源システムの動作を示すタイムチャートである。 図４は、切替リレーが開放された状態の車両用電源システムを示す図である。 図５は、第２実施形態にかかる車両用電源システムの構成を示す図である。 図６は、図５の車両用電源システムの制御プログラムの処理を示すフローチャートである。 図７は、図５の車両用電源システムの動作を示すタイムチャートである。 図８は、第３実施形態にかかる車両用電源システムの構成を示す図である。 図９は、図８の車両用電源システムの制御プログラムの処理を示すフローチャートである。 図１０は、第４実施形態にかかる車両用電源システムの構成を示す図である。

（第１実施形態）
以下、添付図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００の構成を示す図である。

図１を参照すると、車両用電源システム１００は、車両用バッテリ１０と、車両用バッテリ１０から駆動モータ２００へ供給される電力を調節するモータインバータ２００ａと、外部電源２０に対して充電コネクタおよび充電ガン等を介して接続される外部接続ポート２２と、燃料電池としてのＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：solid oxide fuel cell）３０と、ＳＯＦＣ３０および外部接続ポート２２から車両用バッテリ１０へ供給される電力を調節する車載充電器４０と、を備える。さらに、車両用電源システム１００は、車両用バッテリ１０とモータインバータ２００ａとを接続する第１配線５０と、第１配線５０上で車両用バッテリ１０と車載充電器４０との間に設けられる第１リレー５１と、第１配線５０と車載充電器４０とを接続する第２配線６０と、車載充電器４０と外部接続ポート２２とを接続する第３配線７０と、車載充電器４０とＳＯＦＣ３０とを接続する第４配線８０と、第３配線７０と第４配線８０とを接続する第５配線９０と、第５配線９０上に配置される切替リレーとしての第２リレー９１と、車載充電器４０と第２リレー９１とを制御する制御部としてのコントローラ９２と、を備える。

駆動モータ２００は、三相交流モータで構成されており、主として車両用バッテリ１０からの電力供給を受け、車両用電源システム１００が搭載される車両の駆動力を生成する。なお、駆動モータ２００は、走行状態（例えば回生ブレーキの作動状態）に応じて発電機として機能し、車両用バッテリ１０に回生電力を供給する。

また、駆動モータ２００には、主として車両用バッテリ１０から供給される直流電力を交流電力に変換する一方で、当該駆動モータ２００で発電した交流の回生電力を直流電力に変換するモータインバータ２００ａが設けられている。

バッテリユニット１１は、二次電池で構成される車両用バッテリ１０と、第１リレー５１と、を含む。

ＳＯＦＣ３０は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、アノード（燃料極）とカソード（空気極）により挟み込んで得られるセルを積層して構成される。ＳＯＦＣ３０は、燃料極に燃料ガス（水素）の供給を受けるとともに、空気極に酸化ガス（酸素）の供給を受けることで発電する。ＳＯＦＣ３０は、運転温度に達すると高い効率で発電することが可能となる。

コントローラ９２は、少なくとも、車両用バッテリ１０の充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）、外部からの充電要求、ＳＯＦＣ３０の出力電流、車両用バッテリ１０へ供給される電流、および外部接続ポート２２に対する外部電源２０の接続の有無を示す情報を取得する。

また、コントローラ９２は、車両用バッテリ１０が適切に充電されるように、第２リレー９１の閉塞（オン）／開放（オフ）を制御する。すなわち、コントローラ９２は、第２リレー９１の閉塞／開放を制御することによって、車載充電器４０に流入する電流を制御することができる。以下に詳述するように、コントローラ９２は、第２リレー９１を開閉することで、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０のうちの何れか一方から車両用バッテリ１０への充電を行うモードと、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方から車両用バッテリ１０への充電を行うモードとを切り替える。

図示を省略するが、コントローラ９２は、各種プログラムが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）と、各種プログラムの演算部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、演算時の一時的な記憶領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、外部との入出力インターフェイスとを備えており、これらはバスを介して電気的に接続される。

車載充電器４０は、少なくとも二つの充電回路を備え、並列接続された第１充電回路４１および第２充電回路４２として図示されている。本実施形態において、これらの二つの充電回路の変換可能な電力の上限はそれぞれ３［ｋＷ］である。以下に詳述するように、車載充電器４０は、コントローラ９２による信号の制御に基づいて、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０からの電力を取り出す。より詳細には、コントローラ９２は、車載充電器４０の入力側の電位を操作することによって、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０の出力電流を調節する。

また、図示を省略するが、車載充電器４０の第１充電回路４１および第２充電回路４２は、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。車載充電器４０の入力側から流入した電流は、前段のＡＣ／ＤＣコンバータを通り、後段のＤＣ／ＤＣコンバータを通って出力される。

前段のＡＣ／ＤＣコンバータは、ダイオードとコンデンサとを有する、いわゆる整流平滑回路である。ＡＣ／ＤＣコンバータは、入力した交流電圧を直流電圧に変換して出力する機能を有し、また直流電圧が入力した場合には直流電圧を出力する。後段のＤＣ／ＤＣコンバータは、主としてスイッチング回路、高周波トランス、および整流平滑回路を備え、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧を調節して出力する。

すなわち、外部接続ポート２２に外部電源２０として交流電源が接続された場合には、外部電源２０から車載充電器４０に入力した交流電圧は、第１充電回路４１又は第２充電回路４２のＡＣ／ＤＣコンバータにおいて直流電圧に変換されたのち、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて電圧が調節されて出力される。一方、ＳＯＦＣ３０から車載充電器４０に入力した直流電圧は、第１充電回路４１又は第２充電回路４２のＡＣ／ＤＣコンバータを通って直流電圧のまま出力されたのち、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて電圧が調節されて出力される。

次に、上記構成を有する車両用電源システム１００の動作について説明する。

図２は、第１実施形態にかかる、車両用電源システム１００の制御プログラムの処理を示すフローチャートである。ここで、制御プログラムは、コントローラ９２のＲＯＭに記憶されている。コントローラ９２のＣＰＵは、このＲＯＭから読み出した当該制御プログラムを実行することによって、車両用バッテリ１０の充電に用いられる電源の制御を行う。

また、図３は、第１実施形態における車両用電源システム１００の動作を示すタイムチャートである。より詳細には、上段のタイムチャートは第２リレー９１の閉塞／開放のタイミングを示し、中段のタイムチャートはＳＯＦＣ３０の出力電力の経時的な変化を示し、下段のタイムチャートは外部電源２０の出力電力の経時的な変化を示す。

なお、図２に示す制御プログラムの処理は、外部接続ポート２２に外部電源２０が接続されておらず、第２リレー９１が閉塞状態であり、且つ車両用バッテリ１０の充電がＳＯＦＣ３０の出力電力のみで行われている初期状態を前提として開始される。

この初期状態におけるＳＯＦＣ３０の出力電流は、図１中の一点鎖線で示されるように、第１充電回路４１を通って車両用バッテリ１０へ流入するルートと、第２リレー９１を介して第２充電回路４２を通って車両用バッテリ１０へ流入する他のルートと、の二つのルートで車両用バッテリ１０に流入する。

より詳細には、ＳＯＦＣ３０からの出力電流は、第４配線８０、第１充電回路４１、および第２配線６０を通るルートで車両用バッテリ１０へ流入する。また一方で、ＳＯＦＣ３０からの電流は、第４配線８０、第５配線９０に設けられた第２リレー９１、第３配線７０、第２充電回路４２、および第２配線６０を通る他のルートで車両用バッテリ１０へ流入する。

この初期状態は、図３のタイムチャートにおける時刻０から時刻ｔ₁に相当する。すなわち、コントローラ９２は、時刻０から時刻ｔ₁の間において第２リレー９１を閉塞状態に維持しつつ、ＳＯＦＣ３０の出力電力を所望の値に調節する。特に、図３に示す例では、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力を６［ｋＷ］に調節する。

上述した車両用電源システム１００の初期状態の下、コントローラ９２は、図２に示すステップＳ１０１～ステップＳ１０７の処理を実行する。

先ず、ステップＳ１０１において、コントローラ９２は、外部接続ポート２２に対する外部電源２０の接続の有無を判定する。コントローラ９２は、外部接続ポート２２に対する外部電源２０の接続が有ると判定すると、処理はステップＳ１０２に進む。

コントローラ９２が外部電源２０の接続が有ると判定したタイミングは、図３のタイムチャートでは時刻ｔ₁に相当する。

ステップＳ１０２において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力を制限する処理（減少させる処理）を行う。

ステップＳ１０３において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力より小さくなったか否かを判定する。コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力より小さくないと判定すると、小さいと判定するまで待機する。ここで、第１所定電力は、第１充電回路４１の仕様などに応じた電力変換可能な電力の上限値である。例えば、本実施形態では、第１所定電力は３［ｋＷ］である。

なお、上記のステップＳ１０１からステップＳ１０３における処理は、図３のタイムチャートに示される時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間に行われる。すなわち、コントローラ９２は、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間、第２リレー９１を閉塞し、ＳＯＦＣ３０の出力電力を６［ｋＷ］から徐々に低下させるとともに、外部電源２０の出力電力を０［ｋＷ］に調節する。

一方、上記ステップＳ１０３において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力より小さいと判定すると、処理はステップＳ１０４に進む。

コントローラ９２がＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力より小さいと判定したタイミングは、図３のタイムチャートに示される時刻ｔ₂に相当する。

ステップＳ１０４において、コントローラ９２が第２リレー９１を開放する。コントローラ９２は、第２リレー９１を開放すると、ステップＳ１０５の処理に移行する。

上記のステップＳ１０４における処理は、図３のタイムチャートにおける時刻ｔ₂から時刻ｔ₃の間に行われる。すなわち、コントローラ９２は、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃の間において第２リレー９１を開放し、ＳＯＦＣ３０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、外部電源２０の出力電力を０［ｋＷ］に調節する。

ステップＳ１０５において、コントローラ９２は、外部電源２０からの充電を開始して、外部電源２０の出力電力を徐々に増加させる（図３の時刻ｔ３～時刻ｔ４参照）。

図４は、第２リレー９１が開放され、ＳＯＦＣ３０及び外部電源２０の双方を用いた充電が行われている場合の車両用電源システム１００内における電流の流れを説明する図である。図４に示されるように、第２リレー９１が開放されているため、ＳＯＦＣ３０の出力電流は、第４配線８０を介して第１充電回路４１のみへ流入する（第２充電回路４２には流入しない）。

一方で、この場合、外部電源２０からの電流は、第２充電回路４２のみへ流入する。したがって、ＳＯＦＣ３０の出力電流及び外部電源２０からの電流は、第１充電回路４１および第２充電回路４２のそれぞれを経由して第１配線５０において合流して車両用バッテリ１０に供給される。

ステップＳ１０５の処理が開始されるタイミングは、図３のタイムチャートに示される時刻ｔ₃に相当する。このように、ステップＳ１０５の処理により、コントローラ９２が外部電源２０からの充電を開始すると、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力以上であるか否かを判定する。コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力以上ではないと判定すると、出力電力が第２所定電力以上であると判定するまで待機する。ここで、第２所定電力は、第２充電回路４２の仕様などに応じた電力変換可能な電力の上限値である。例えば、本実施形態では、第２所定電力は３［ｋＷ］である。

上記のステップＳ１０５からステップＳ１０６における処理は、図３のタイムチャートに示される時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間に行われる。すなわち、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄の間において、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放した状態とし、ＳＯＦＣ３０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、外部電源２０の出力電力を徐々に増加させる。

一方、上記ステップＳ１０６において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力以上である判定すると、ステップＳ１０７の処理に移行する。ステップＳ１０７において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力を第２所定電力に制限する。

上記のステップＳ１０７の処理は、図３のタイムチャートに示される時刻ｔ₄において行われる。すなわち、時刻ｔ₄の間、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放し、ＳＯＦＣ３０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、外部電源２０の出力電力を３［ｋＷ］に調節する。

このように、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００は、ＳＯＦＣ３０の出力電力のみで充電を行っている状態から外部電源２０を充電に用いる場合において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０を完全に停止させることなくその出力電力を第１所定電力に制限する。そして、その状態で第２リレー９１を開放し、外部電源２０の出力電力を用いた充電を開始する。

すなわち、上記車両用電源システム１００では、ＳＯＦＣ３０のみを用いた充電（第１充電モード）と、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方を用いた充電（第２充電モード）を、第２リレー９１の開閉によって切り替えることができる。すなわち、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００では、コントローラ９２は、単一の電源による充電と、複数の電源を併用した充電と、を適宜切り替えることができる。結果として、要求に応じた好適な充電態様のバリエーションを実現することができる。

以上説明した第１実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

車両用電源システム１００は、車両用バッテリ１０と、車両用バッテリ１０から駆動モータ２００へ供給される電力を調節するモータインバータ２００ａと、外部電源２０に対して着脱自在な外部接続ポート２２と、燃料電池としてのＳＯＦＣ３０と、ＳＯＦＣ３０および外部接続ポート２２のうちの少なくとも何れかから車両用バッテリ１０へ供給される電力を調節する車載充電器４０と、車両用バッテリ１０とモータインバータ２００ａとを接続する第１配線５０と、第１配線５０上で車両用バッテリ１０と車載充電器４０との間に設けられる第１リレー５１と、第１配線５０と車載充電器４０とを接続する第２配線６０と、車載充電器４０と外部接続ポート２２とを接続する第３配線７０と、車載充電器４０とＳＯＦＣ３０とを接続する第４配線８０と、第３配線７０と第４配線８０とを接続する第５配線９０と、第５配線９０上に配置される切替リレーとしての第２リレー９１と、車載充電器４０と第２リレー９１とを制御する制御部としてのコントローラ９２と、を備える。

上記の構成を備える車両用電源システム１００において、コントローラ９２は、第２リレー９１を開閉することで、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０のうちの何れか一方から車両用バッテリ１０への充電を行う第１充電モードと、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方から車両用バッテリ１０への充電を行う第２充電モードと、の間の切り替えを行う。

このように、コントローラ９２は、車両用バッテリ１０の充電において、ＳＯＦＣ３０と外部電源２０の何れか一方のみを用いる充電に加えて、これらを併用する充電を行うことができるため、充電態様のバリエーションが増加する。すなわち、ＳＯＦＣ３０の運転状態、外部電源２０の接続の有無、およびこれらの電源の電力の価格などの種々の要素に応じた好適な電源の選択が可能となる。換言すれば、種々の充電態様の中から、コストを削減する観点から好適な充電態様を選択することができる。これにより、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００は、充電のコストを低減することができる。

特に、本実施形態では、コントローラ９２は、第２リレー９１を閉塞した状態でＳＯＦＣ３０および外部電源２０のうちの何れか一方を用いて車両用バッテリ１０への充電を行う。また、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放した状態でＳＯＦＣ３０および外部電源２０を用いて車両用バッテリ１０への充電を行う。

これにより、本実施形態の車両用電源システム１００の回路構成において、第２リレー９１の開閉による充電モードの選択についての具体的な態様が提供される。

また、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００は、第２リレー９１を閉塞させた状態でＳＯＦＣ３０の出力電力のみで充電を行っているときに外部電源２０から充電を行う場合において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力を第１所定電力に制限した後に、第２リレー９１を開放し、外部電源２０からの充電を開始する。

これにより、ＳＯＦＣ３０の出力電力のみで充電を行っている状態（第１充電モード）から、外部電源２０の電力で充電を行う状態（第２充電モード）に切り替える場合において、ＳＯＦＣ３０の出力電力を第１所定電力に制限した後に、第２リレー９１を開放して外部電源２０の電力で充電を行う状態に切り替えることができる。

これによると、例えば、ＳＯＦＣ３０の出力電力のみでは充電要求を満たすことができないなどの事情により、ＳＯＦＣ３０のみによる充電から外部電源２０を用いた充電に切り替えることが要求される場合に、ＳＯＦＣ３０の運転を完全に停止させることなく、外部電源２０による充電を行うことができる。

ここで、本実施形態にかかる電源としてのＳＯＦＣ３０は、運転を停止すると系の温度が経時的に低下するため、ＳＯＦＣ３０の出力電力のみを用いる充電から外部電源２０の電力のみを用いる充電にダイレクトに切り替えると、次にＳＯＦＣ３０を起動するまでの時間（ＳＯＦＣ３０の停止時間）が長くなり、ＳＯＦＣ３０の過度な温度低下をもたらすことが想定される。

このような状況に対して、本実施形態の構成であれば、ＳＯＦＣ３０と外部電源２０とを併用することができるため、外部電源２０の使用中も、ＳＯＦＣ３０の運転を継続することができる。より詳細には、外部電源２０による充電を行いつつも、ＳＯＦＣ３０の運転を完全に停止させることなく、第１所定電力までの出力制限にとどめることができる。これにより、ＳＯＦＣ３０の運転の停止による過度な温度の低下を防止することができる。結果として、本実施形態にかかる車両用電源システム１００であれば、ＳＯＦＣ３０の運転の停止から運転の再開に要する暖機のエネルギを削減することができるため、ＳＯＦＣ３０のランニングコストを低減することができる。

また、第１実施形態にかかる車両用電源システム１００の車載充電器４０は、並列に接続される二つの充電回路（電力変換回路）として、第１充電回路４１および第２充電回路４２を有している。

コントローラ９２は、第２リレー９１を閉塞してＳＯＦＣ３０の出力電力のみで充電を行っているときに、外部電源２０から充電を行う場合において、ＳＯＦＣ３０の出力電流を、第１充電回路４１において変換できる電力の上限（第１所定電力）まで制限する。その後、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放し、外部電源２０からの充電を開始する。

これにより、第１充電回路４１に過剰に電力が供給されることが防止される。特に、予め定められた第１充電回路４１の定格電力に応じて第１所定電力が設定されることで、コントローラ９２は、第１充電回路４１の定格内で充電を制御することができる。したがって、既存のシステムに対してその構成を大幅に変更することなく、本実施形態の車両用電源システム１００の構成を適用することができる。

特に、車載充電器４０は、並列に接続される第１充電回路４１および第２充電回路４２を備えており、第１充電回路４１および第２充電回路４２が、ともにＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを有する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、前段に設けられており、入力した交流電圧を直流電圧に変換して出力し、また直流電圧が入力した場合には直流電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、後段に設けられており、主としてスイッチング回路、高周波トランス、および整流平滑回路を備え、前段のＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧を調節して出力する。

第１充電回路４１および第２充電回路４２が上記の構成を有することによって、車載充電器４０は、交流電流が流入する場合６［ｋＷ］の車載充電器４０として機能する。一方、車載充電器４０は、直流電流が流入する場合６［ｋＷ］の昇圧コンバータとして機能する。さらに、第１充電回路４１に直流電流が流入し、第２充電回路４２に交流電流が流入する場合には、車載充電器４０は、３［ｋＷ］の充電器と３［ｋＷ］の昇圧コンバータとを兼ねた機能を有する。

このように、車載充電器４０は、並列に接続される第１充電回路４１および第２充電回路４２を備えることにより、６［ｋＷ］の車載充電器４０、６［ｋＷ］の昇圧コンバータ、または３［ｋＷ］の充電器と３［ｋＷ］の昇圧コンバータとの兼用、としての三通りの機能を発揮することができる。

なお、本実施形態において、二つの充電回路の変換可能な電力の上限はそれぞれ３［ｋＷ］であるが、電力の上限は３［ｋＷ］に限られない。例えば、第１充電回路４１と第２充電回路４２とがそれぞれ等しく３［ｋＷ］以上もしくは３［ｋＷ］以下の電力を変換可能であってもよく、また二つの充電回路のそれぞれが異なる電力を変換可能であってもよい。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２実施形態の車両用電源システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同様であるが、コントローラ９２による処理が異なる。より詳細には、第１実施形態では、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみの充電からＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方の充電へ切り替えたが、第２実施形態では、コントローラ９２は、外部電源２０のみの充電から双方の充電へ切り替える点において異なる。

図５は、外部電源２０の出力電力のみを用いて充電が行われている場合の車両用電源システム１００内における電流の流れを説明する図である。図５で示す状態では、外部接続ポート２２に外部電源２０が接続されており、第２リレー９１が閉塞状態であり、且つ車両用バッテリ１０の充電が外部電源２０の出力電力のみで行われている。

このとき、外部電源２０からの電流は、図５中の破線で示されるように、第２充電回路４２を通って車両用バッテリ１０へ流入するルートと、第２リレー９１を介して第１充電回路４１を通って車両用バッテリ１０へ流入する他のルートと、の二つのルートで車両用バッテリ１０に流入する。

より詳細には、第２リレー９１が閉塞された状態では、外部電源２０からの電流は、第３配線７０、第２充電回路４２、および第２配線６０を通るルートで車両用バッテリ１０へ流入する。また一方で、外部電源２０からの電流は、第３配線７０、第５配線９０に設けられた第２リレー９１、第４配線８０、第１充電回路４１、および第２配線６０を通る他のルートで車両用バッテリ１０へ流入する。

図６は、第２実施形態にかかる車両用電源システム１００の制御プログラムの処理を示すフローチャートである。

なお、本実施形態において、コントローラ９２は、車両用電源システム１００が上述した外部電源２０の出力電力のみで充電を行う初期状態であることを前提として、図６に示すステップＳ２０１～ステップＳ２０７の処理を実行する。

また、図７は、車両用電源システム１００の動作を示すタイムチャートである。第１実施形態と同様に、上段のタイムチャートは第２リレー９１の閉塞／開放のタイミングを示し、中段のタイムチャートはＳＯＦＣ３０の出力電力の経時的な変化を示し、下段のタイムチャートは外部電源２０の出力電力の経時的な変化を示す。

なお、本実施形態の初期状態は、図７のタイムチャートにおける時刻０から時刻ｔ₄に相当する。すなわち、コントローラ９２は、時刻０から時刻ｔ₄の間において、第２リレー９１を閉塞状態に維持しつつ、外部電源２０の出力電力を所望の値に調節する。特に、図７に示す例では、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力を６［ｋＷ］に調節するとともに、ＳＯＦＣ３０の出力電力を０［ｋＷ］に調節する。

そして、上記初期状態の下、先ず、ステップＳ２０１において、コントローラ９２は、受電経路の切り替え指令の有無を判定する。受電経路の切り替え指令は、例えば、ユーザが入出力インターフェイスに対して受電経路を切り替えるコマンドを入力することによって行われる。コントローラ９２は、受電経路の切り替え指令が有ると判定すると、処理はステップＳ２０２に進む。

なお、コントローラ９２が受電経路の切り替え指令が有ると判定したタイミングは、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₄に相当する。

ステップＳ２０２において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力を制限する処理（減少させる処理）を行う。

ステップＳ２０３において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力より小さくなったか否かを判定する。コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力より小さくないと判定すると、小さいと判定するまで待機する。ここで、第２所定電力は、第２充電回路４２の仕様などに応じた電力変換可能な電力の上限値である。例えば、本実施形態では、第２所定電力は３［ｋＷ］である。

なお、上記のステップＳ２０１からステップＳ２０３における処理は、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₄から時刻ｔ₅の間に行われる。すなわち、コントローラ９２は、時刻ｔ₄から時刻ｔ₅の間、第２リレー９１を閉塞した状態とし、外部電源２０の出力電力を６［ｋＷ］から徐々に低下させるとともに、ＳＯＦＣ３０の出力電力を０［ｋＷ］に維持している。

一方、上記ステップＳ２０３において、コントローラ９２は、外部電源２０の出力電力が第２所定電力より小さいと判定すると、処理はステップＳ２０３に進む。

コントローラ９２が外部電源２０の出力電力が第２所定電力より小さいと判定したタイミングは、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₅に相当する。

ステップＳ２０４において、コントローラ９２が第２リレー９１を開放すると、処理はステップＳ２０５に進む。

上記のステップＳ２０４における処理は、図７のタイムチャートにおける時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間に行われる。すなわち、コントローラ９２は、時刻ｔ₅から時刻ｔ₆の間において第２リレー９１を開放し、外部電源２０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、ＳＯＦＣ３０の出力電力を０［ｋＷ］に調節する。

ステップＳ２０５において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０からの充電を開始して、ＳＯＦＣ３０の出力電力を徐々に増加させる（図７の時刻ｔ６～時刻ｔ７参照）。すなわち、車両用電源システム１００は図４に示したＳＯＦＣ３０及び外部電源２０の双方を用いた充電が行われる状態となる。

なお、ステップＳ２０５の処理が開始されるタイミングは、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₆に相当する。このように、ステップＳ２０５の処理により、コントローラ９２が外部電源２０からの充電を開始すると、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力以上であるか否かを判定する、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力以上はないと判定すると、出力電力が第１所定電力以上であると判定するまで待機する。

上記のステップＳ２０５からステップＳ２０６における処理は、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₆から時刻ｔ₇の間に行われる。すなわち、時刻ｔ₆から時刻ｔ₇間において、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放した状態とし、外部電源２０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、ＳＯＦＣ３０の出力電力を徐々に増加させる。

一方、上記ステップＳ２０６において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力が第１所定電力以上である判定すると、ステップＳ２０６の処理に移行する。ステップＳ２０７において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の出力電力を第１所定電力に制限する。

上記のステップＳ２０７の処理は、図７のタイムチャートに示される時刻ｔ₇において行われる。すなわち、時刻ｔ₇において、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放し、外部電源２０の出力電力を３［ｋＷ］に調節するとともに、ＳＯＦＣ３０の出力電力を３［ｋＷ］に調節する。

本実施形態の車両用電源システム１００の制御によれば、外部電源２０の出力電力のみで充電を行っている状態からＳＯＦＣ３０を充電に用いる場合において、外部電源２０の出力電力を完全にゼロとせずに第２所定電力に制限した状態で第２リレー９１を開放し、ＳＯＦＣ３０を用いた充電を開始する。

以上説明した第２実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態にかかる車両用電源システム１００は、第２リレー９１を閉塞させた状態で外部電源２０の出力電力のみで充電を行っているときにＳＯＦＣ３０から充電を行う場合において、コントローラ９２は、外部電源２０の供給電力（出力電力）を第２所定電力に制限した後に、第２リレー９１を開放し、ＳＯＦＣ３０からの充電を開始する。

このように、コントローラ９２は、外部電源２０のみを用いて充電を行っている状態からＳＯＦＣ３０を用いた充電に切り替える場合に、外部電源２０の出力を完全に停止させるのではなく、第２所定電力に制限した状態にする。これにより、ＳＯＦＣ３０を用いた充電に切り替える際に、ＳＯＦＣ３０の運転状態に応じて、外部電源２０の充電を併用しつつ、ＳＯＦＣ３０の出力電力を徐々に上昇させていくことができる。

例えば、ＳＯＦＣ３０の起動時など、当該ＳＯＦＣ３０の発電特性が充電要求を満たす観点から所望の特性に至っていなシーンにおいても、外部電源２０による充電を併用してＳＯＦＣ３０の出力を本来の充電要求に対して抑えつつ発電を実行しながら、ＳＯＦＣ３０が所望の特性に至るまでの処理（暖機など）を実行することができる。すなわち、本実施形態であれば、ＳＯＦＣ３０の暖機等のような通常運転状態に対して低い発電特性となっている場合であっても、ＳＯＦＣ３０の出力特性の影響を抑制しつつ、ＳＯＦＣ３０による充電を行うことができる。

また、第２実施形態にかかる車両用電源システム１００の車載充電器４０は、電力変換可能な並列に接続される二つの充電回路として、第１充電回路４１および第２充電回路４２を有している。

コントローラ９２は、第２リレー９１を閉塞して外部電源２０の出力電力のみで充電を行っているときに、ＳＯＦＣ３０から充電を行う場合において、外部電源２０の出力電流を、第２充電回路４２において変換できる電力の上限（第２所定電力）まで制限する。その後、コントローラ９２は、第２リレー９１を開放し、ＳＯＦＣ３０からの充電を開始する。

これにより、第２充電回路４２に過剰に電力が供給されることが防止される。特に、予め定められた第１充電回路４１の定格電力に応じて第１所定電力が設定されることで、コントローラ９２は、第２充電回路４２の定格内で充電を制御することができる。したがって、既存のシステムに対してその構成を大幅に変更することなく、本実施形態の車両用電源システム１００の構成を適用することができる。

なお、車載充電器４０の構成は、第１実施形態と同様であるため、その作用および効果の説明は省略する。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態または第２実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３実施形態の車両用電源システム１００は、第１実施形態または第２実施形態で説明したハードウェア構成を有する車両用電源システム１００に対して、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格情報と、外部電源２０から供給される電力の価格情報を含む価格情報Ｉ_nv、車両用バッテリ１０の必要充電容量、および許容充電時間の情報に基づいて、第１充電モードと第２充電モードとの間の切り替えを行う処理をさらに行う。

図８は、第３実施形態にかかる車両用電源システム１００の構成を示す図である。コントローラ９２は、外部のサーバやクラウド（Cloud Computing）等から上記の情報を取得する。なお、コントローラ９２は、ＲＯＭに記憶されているナビゲーションソフト等のアプリケーションを通じて上記の情報を外部から取得しても良い。

ここで、情報には、例えばＳＯＦＣ３０および外部電源２０の単位電力あたりの電力の価格が含まれるが、ここでの単位電力は１［ｋＷ］などの所定の電力である。価格情報Ｉ_nvは、例えば、ＳＯＦＣ３０が単位電力を発電するために消費される燃料量の価格と、外部電源２０の電力が電力系統から供給される場合には各電力系統における単位電力の価格と、を含む。

さらに、コントローラ９２は、入出力インターフェイスを介してユーザの充電要求を受け付ける。充電要求は、例えば、許容充電時間としてのユーザが希望する充電時間、および必要充電容量としてのユーザが希望する充電の容量である。

ここにいう許容充電時間は、例えば、ユーザが入出力インターフェイスを用いて直接設定する充電時間、ユーザが設定する充電開始時刻から出発予定時刻までの間の時間、またはユーザが設定する出発予定時刻から外部電源２０を外部接続ポート２２に接続した時刻（例えば、充電ガンを挿した時刻）までの時間として設定される時間である。

次に、図９を参照して、第３実施形態の車両用電源システム１００の動作、すなわちコントローラ９２による電源の制御について説明する。

ステップＳ３０１において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格情報Ｉ_nv、および外部電源２０の電力の価格情報Ｉ_nvを取得する。なお、これらの電力の価格は、日単位、または時刻単位で変化する場合がある。コントローラ９２は、ステップＳ３０１において価格情報Ｉ_nvを取得すると、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において、コントローラ９２は、ユーザの充電要求を取得する。充電要求は、例えば、ユーザが入出力インターフェイスに走行予定を入力することによって自動的に演算される。あるいは、充電要求は、ユーザが許容充電時間および必要充電容量を、入出力インターフェイスに直接入力することによって決定されてもよい。コントローラ９２がステップＳ３０２において充電要求を取得すると、処理はステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３において、コントローラ９２は、ステップＳ３０１において取得した価格情報Ｉ_nvに基づいて、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格と外部電源２０の単位電力あたりの電力の価格を比較する。コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格が、外部電源２０の単位電力あたりの電力の価格よりも小さくないと判定すると、すなわちＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格が外部電源２０の単位電力あたりの電力の価格以上であると判定すると、処理はステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８において、コントローラ９２は、外部電源２０による充電を開始する。

一方、ステップＳ３０３において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格が外部電源２０の電力の価格よりも小さいと判定すると、処理はステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみで車両用バッテリ１０の充電を実行する場合の充電時間を演算する。コントローラ９２は、充電時間を演算すると、処理はステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５において、コントローラ９２は、充電時間と許容充電時間とを比較する。ステップＳ３０５において、コントローラ９２は、充電時間が許容充電時間を超える、すなわちＳＯＦＣ３０のみによる充電が可能ではないと判定すると、ステップＳ３０９の処理に進む。

ここで、充電時間が許容充電時間を超える状況（すなわち、ＳＯＦＣ３０のみによる充電が可能ではない）の一例としては、ＳＯＦＣ３０の起動時など通常運転よりも発電特性が低く、当該ＳＯＦＣ３０に高い出力を設定することができないか、或いは好ましくない場合が想定される。

このように、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみを用いた充電が低コストであっても、許容充電時間を超える場合には、ＳＯＦＣ３０のみでは充電を行うことができないと判定する。したがって、ステップＳ３０９において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方から車両用バッテリ１０の充電を開始する。

ステップＳ３０９において、コントローラ９２は、許容充電時間内で必要充電容量が充電され、かつ充電のコストが最少になるように、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０での充電を行う。これにより、コントローラ９２は、許容充電時間内において最少のコストで必要充電容量の充電を行う。

一方、ステップＳ３０５において、コントローラ９２は、許容充電時間内において、ＳＯＦＣ３０のみで必要充電容量の充電が可能であると判定すると、処理はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６において、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみによって車両用バッテリ１０の充電を開始する。

ステップＳ３０７において、コントローラ９２は、ステップＳ３０６、ステップＳ３０９、またはステップＳ３０８において開始した充電が完了したか否かを判定する。コントローラ９２は、充電が完了するまでの間、ステップＳ３０１からステップＳ３０９の処理を、所定の時間間隔で実行する。

このように、ステップＳ３０７において、コントローラ９２は、処理をステップＳ３０１に戻すことによって、所定の時間間隔でステップＳ３０３における価格の比較を行う。したがって、コントローラ９２は、所定の時間間隔で充電の態様を見直すため、相対的にコストが低い充電の態様を維持し、充電のコストを低減することができる。

このように、第３実施形態では、コントローラ９２は、燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格情報Ｉ_nv、外部電源２０から供給される単位電力あたりの電力の価格情報Ｉ_nv、ならびに車両用バッテリ１０の必要充電容量および許容充電時間の情報に基づいて、許容充電時間内で必要充電容量の充電に用いられる電力の合計の価格が最少になるように、車両用バッテリ１０の充電に用いる電力を制御する。これにより、第３実施形態にかかる車両用電源システム１００は、充電のコストを低減することができる。

以上説明した第３実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格情報、および外部電源２０から供給される単位電力あたりの電力の価格情報に基づいて、ＳＯＦＣ３０および外部電源２０のうち相対的に価格の低い方を用いて第１充電モードを実行する（ステップＳ３０３，Ｓ３０６，Ｓ３０８）。

これにより、コントローラ９２は、充電のコストが低くなるように第２リレー９１を制御して、一方の電源を用いて充電を行うことができる。

コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格情報Ｉ_nv、外部電源２０から供給される電力の価格情報Ｉ_nv、車両用バッテリ１０の許容充電時間、および必要充電容量の情報に基づいて、第１充電モードと第２充電モードとの間の切り替えを行う。

これにより、ユーザは、コストを低減することが可能となるような、電源を選択することができる。すなわち、ユーザは、ＳＯＦＣ３０のみ、外部電源２０のみ、またはＳＯＦＣ３０および外部電源２０、を用いる充電の態様の中から単位電力あたりの価格が低い充電の態様を選択して、車両用バッテリ１０の充電を行うことができる。結果として、充電のコストを低減することができる。

特に、本実施形態では、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格と外部電源２０から供給される単位電力あたりの電力の価格とを比較し（ステップＳ３０３）、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格が相対的に低い場合、ＳＯＦＣ３０によって必要充電容量の充電を行った場合の充電時間を算出する（ステップＳ３０４）。また、コントローラ９２は、充電時間と許容充電時間を比較し（ステップＳ３０５）、充電時間が許容充電時間を超えないと判定した場合において、ＳＯＦＣ３０から車両用バッテリ１０へ充電を行う第１充電モードを実行する（ステップＳ３０６）。

すなわち、コントローラ９２は、外部電源２０またはＳＯＦＣ３０のうち、相対的に価格が低いＳＯＦＣ３０のみによる充電が充電要求を満たすと判定した場合、ＳＯＦＣ３０のみを用いて車両用バッテリ１０を充電する。

これにより、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみによる充電が充電要求を満たす場合、充電要求を満たし、かつコストが低くなるように、第２リレー９１を制御してＳＯＦＣ３０のみを用いて充電を行うことができる。このように、第３実施形態にかかる車両用電源システム１００は、充電のコストを低減することができる。

一方、本実施形態では、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格と外部電源２０から供給される単位電力の価格とを比較し（ステップＳ３０３）、ＳＯＦＣ３０の単位電力あたりの燃料の価格が相対的に低い場合、ＳＯＦＣ３０によって必要充電容量の充電を行った場合の充電時間を算出する（ステップＳ３０４）。また、コントローラ９２は、充電時間と許容充電時間を比較し（ステップＳ３０５）、充電時間が許容充電時間を超えると判定した場合において、許容充電時間内でＳＯＦＣ３０および外部電源２０の双方から車両用バッテリ１０への充電を行う場合の必要充電容量の充電に用いられる電力の合計の価格が最少になるように第１充電モードと第２充電モードとの間の切り替えを行う（ステップＳ３０９）。

すなわち、コントローラ９２は、外部電源２０またはＳＯＦＣ３０のうち、相対的に価格が低い方のみによる充電が充電要求を満たさないと判定した場合、外部電源２０およびＳＯＦＣ３０の双方を用いて車両用バッテリ１０を充電する。

これにより、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０のみによる充電が充電要求を満たさない場合、充電要求を満たし、かつコストが低くなるように、第２リレー９１を制御して双方の電源を用いて充電を行うことができる。このように、第３実施形態にかかる車両用電源システム１００は、充電のコストを低減することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態から第３実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０を参照して、第４実施形態にかかる車両用電源システム１００について説明する。第４実施形態の車両用電源システム１００は、第１実施形態から第３実施形態の車両用電源システム１００に対して、第３リレー９５が追加される点において異なる。

図１０を参照すると、車両用電源システム１００は、第４配線８０において第５配線９０が接続される接続箇所と、ＳＯＦＣ３０との間に設けられた第３リレー９５を備える。

また、第１充電回路４１の入力側には、図示しないプリチャージ用のサブコンバータ（以下、「サブコンバータ」と称する。）が設けられる。コントローラ９２は、このサブコンバータの信号を制御することによって、第１充電回路４１の入力側に設けられたコンデンサの電位を調節する。コントローラ９２は、図示しないコンデンサの電位を調節することによって、第３リレー９５の両端の電圧を調節する。

コントローラ９２は、第３リレー９５の両端の電圧が所定値未満の場合、第３リレー９５を閉塞する。ここで、所定値は、例えば第１充電回路４１の定格電圧未満の値である。

一方、コントローラ９２は、第３リレー９５の両端の電圧が所定値未満でない場合、サブコンバータの信号を制御して、第１充電回路４１の入力側に設けられたコンデンサの電位を調節する。

第３リレー９５の両端の電圧が所定値未満でない場合とは、例えば、ＳＯＦＣ３０が通常運転を行うために好適な特性をとっており、開放電圧（ＯＣＶ）が車載充電器４０の入力側の電圧に対して大きい場合である。このような状態で、コントローラ９２が第３リレー９５を閉塞すると、第１充電回路４１に過大な電流（以下、「突入電流」と称する。）が流入する。

そこで、コントローラ９２は、第１充電回路４１の入力側、すなわちＳＯＦＣ３０の出力側に設けられた、図示しないコンデンサの電位を調節して、第３リレー９５の両端の電圧を所定値未満にする。より詳細には、コントローラ９２は、サブコンバータの信号を制御することによって、コンデンサの電位が高くなるように調節し、第３リレー９５の両端の電圧を下げることができる。

コントローラ９２は、第３リレー９５の両端の電圧が所定値未満になると判定すると、第３リレー９５を閉塞する。これにより、突入電流が抑制される。

ここで、コンデンサの電位の調節は、第２リレー９１が閉塞された状態でおこなわれてもよい。この場合、コントローラ９２は、サブコンバータを介して、第１充電回路４１および第２充電回路４２のうちの何れか一方に設けられたコンデンサの電位を調節するだけでよい。すなわち、第２リレー９１が閉塞された状態では、第３配線７０と第４配線８０との電位は等しいため、何れか一方の配線の電位が調節されると、他方の配線の電位は一方の配線と同一の電位に定まる。

より詳細には、コントローラ９２が第２リレー９１を閉塞した状態で、ＳＯＦＣ３０のみから充電を行う場合、コントローラ９２はサブコンバータを介して第１充電回路４１または第２充電回路４２のコンデンサの電位を調節する。例えば、コントローラ９２が第１充電回路４１のコンデンサの電位を調節する場合、コントローラ９２は、第２充電回路４２のコンデンサの電位を積極的に調節しなくても、第２充電回路４２のコンデンサの電位は、第１充電回路４１のコンデンサの電位に拘束されて同一電位となる。

すなわち、コントローラ９２が、第２リレー９１を閉塞した状態で、第３リレー９５の両端の電圧を調節する場合、サブコンバータは、第１充電回路４１および第２充電回路４２のうちの何れか一方に設けられればよい。換言すれば、コントローラ９２は、第２リレー９１を閉塞することによって、第１充電回路４１および第２充電回路４２に対する突入電流をまとめて抑制することができる。

このように、コントローラ９２は、車載充電器４０の入力側の電位を調節することによって、ＳＯＦＣ３０の出力電流を適切に調節する。これにより、コントローラ９２が、第３リレー９５を閉塞しても、車載充電器４０に過大な電流が流入することを防止できる。

以上説明した第４実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

第４実施形態の車両用電源システム１００は、第４配線８０において第５配線９０が接続される接続箇所と、ＳＯＦＣ３０との間に設けられた燃料電池接続リレーとしての第３リレー９５をさらに備える。

このように、コントローラ９２は、第１充電回路４１に設けられた図示しないコンデンサの電位を調節することによって、第３リレー９５の両端の電圧を所定値未満にする。これにより、コントローラ９２は、第３リレー９５を閉塞させたときの車載充電器４０への突入電流を防止する。

また、第３リレー９５が、ＳＯＦＣ３０と第１充電回路４１との間に設けられることによって、ＳＯＦＣ３０を常に通常運転させておくことができる。すなわち、例えばＳＯＦＣ３０が通常運転するとＳＯＦＣ３０の開放電圧が大きいが、このような状態であっても、第３リレー９５が開放されていることにより第１充電回路４１に突入電流は流入しない。そして、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０が通常運転する間においても、第３リレー９５の両端の電圧を所定値未満に調節したのちに、第３リレー９５を閉塞する。これにより、第１充電回路４１に突入電流が流入しない。

このように、コントローラ９２が、第３リレー９５の両端の電圧を調節し、電圧が所定値未満になったときに第３リレー９５を閉塞することによって、突入電流を防止することができる。このため、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０を常に通常運転の状態を維持することができる。

これにより、コントローラ９２は、第３リレー９５の両端の電圧を調節するために、ＳＯＦＣ３０の停止する必要がなくなる。したがって、コントローラ９２は、ＳＯＦＣ３０の運転と停止とを繰り返す回数を減らすことができる。結果として、第４実施形態にかかる車両用電源システム１００は、ＳＯＦＣ３０の暖機のエネルギを削減することができるため、充電のコストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。例えば、本発明にかかる車両用電源システム１００は、第１から第４の実施形態のすべてを備える構成であってもよく、また第１から第４の実施形態のうちの少なくとも何れか一つを備える構成であってもよい。

１０ 車両用バッテリ
１１ バッテリユニット
２０ 外部電源
２２ 外部接続ポート
４０ 車載充電器
４１ 第１充電回路
４２ 第２充電回路
５０ 第１配線
５１ 第１リレー
６０ 第２配線
７０ 第３配線
８０ 第４配線
９０ 第５配線
９１ 第２リレー
９２ コントローラ
９５ 第３リレー
１００ 車両用電源システム
２００ 駆動モータ
２００ａ モータインバータ
Ｉ_nv 価格情報

Claims (12)

1. 車両用バッテリと、
   前記車両用バッテリから駆動モータへ供給される電力を調節するインバータと、
   外部電源に着脱可能な外部接続ポートと、
   燃料電池と、
   前記燃料電池および前記外部接続ポートから前記車両用バッテリへ供給される電力を調節する車載充電器と、
   前記車両用バッテリと前記インバータとを接続する第１配線と、
   前記第１配線と前記車載充電器とを接続する第２配線と、
   前記車載充電器と前記外部接続ポートとを接続する第３配線と、
   前記車載充電器と前記燃料電池とを接続する第４配線と、
   前記第３配線と前記第４配線とを接続する第５配線と、
   前記第５配線上に配置される切替リレーと、
   前記車載充電器と前記切替リレーとを制御する制御部と、を有し
   前記制御部は、前記切替リレーを開閉することで、
   前記燃料電池および前記外部電源のうちの何れか一方から前記車両用バッテリへの充電を行う第１充電モードと、
   前記燃料電池および前記外部電源の双方から前記車両用バッテリへの充電を行う第２充電モードと、の間の切り替えを行う、
   車両用電源システム。
2. 請求項１に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、
   前記切替リレーを閉塞した状態で前記第１充電モードを実行し、
   前記切替リレーを開放した状態で前記第２充電モードを実行する、
   車両用電源システム。
3. 請求項２に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、
   前記切替リレーを閉塞させた状態で前記燃料電池の出力電力のみで充電を行っているときに、前記外部電源から充電を行う場合において、第１所定電力まで前記燃料電池の出力電力を制限した後に、前記切替リレーを開放し、前記外部電源からの充電を開始する、
   車両用電源システム。
4. 請求項３に記載の車両用電源システムであって、
   前記車載充電器は、並列に接続される第１充電回路および第２充電回路を有し、
   前記第１充電回路は、前記燃料電池に接続される電力変換回路であって、前記第１所定電力は、前記第１充電回路によって電力変換可能な範囲の電力である、
   車両用電源システム。
5. 請求項２～４の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記切替リレーを閉塞させた状態で前記外部電源からの電力のみで充電を行っているときに、前記燃料電池の出力電力により充電を行う場合において、第２所定電力まで前記外部電源からの供給電力を制限した後に、前記切替リレーを開放し、前記燃料電池からの充電を開始する、
   車両用電源システム。
6. 請求項５に記載の車両用電源システムであって、
   前記車載充電器は、並列に接続される第１充電回路および第２充電回路を有し、
   前記第２充電回路は、前記外部接続ポートに接続される電力変換回路であって、前記第２所定電力は、前記第２充電回路によって電力変換可能な範囲の電力である、
   車両用電源システム。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格情報、および前記外部電源から供給される単位電力あたりの電力の価格情報に基づいて、前記燃料電池および前記外部電源のうち相対的に価格の低い方を用いて前記第１充電モードを実行する、
   車両用電源システム。
8. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格情報、前記外部電源から供給される単位電力あたりの電力の価格情報、許容充電時間、および必要充電容量の情報に基づいて、前記第１充電モードと前記第２充電モードとの間の切り替えを行う、
   車両用電源システム。
9. 請求項８に記載の車両用電源システムであって、
   前記制御部は、
   前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格と前記外部電源から供給される単位電力あたりの電力の価格とを比較し、
   前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格が相対的に低い場合、前記燃料電池によって前記必要充電容量の充電を行った場合の充電時間を算出し、
   前記充電時間と前記許容充電時間を比較し、
   前記充電時間が前記許容充電時間を超えない場合において、前記燃料電池から前記車両用バッテリへ充電を行う前記第１充電モードを実行する、
   車両用電源システム。
10. 請求項８に記載の車両用電源システムであって、
    前記制御部は、
    前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格と前記外部電源から供給される単位電力あたりの電力の価格とを比較し、
    前記燃料電池の単位電力あたりの燃料の価格が相対的に低い場合、前記燃料電池によって前記必要充電容量の充電を行った場合の充電時間を算出し、
    前記充電時間と前記許容充電時間を比較し、
    前記充電時間が前記許容充電時間を超える場合において、前記許容充電時間内で前記燃料電池および前記外部電源の双方から前記車両用バッテリへの充電を行った場合の前記必要充電容量の充電に用いられる電力の合計の価格が最少になるように前記第１充電モードと前記第２充電モードとの間の切り替えを行う、
    車両用電源システム。
11. 請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の車両用電源システムであって、
    前記第４配線において前記第５配線が接続される接続箇所と、前記燃料電池との間に設けられた燃料電池接続リレーをさらに有する、
    車両用電源システム。
12. 請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の車両用電源システムであって、
    前記燃料電池は固体酸化物形燃料電池である、
    車両用電源システム。

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