(57)【要約】【課題】電源システムの構成に鑑みて、簡易かつ適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる電源システムを提供する。【解決手段】電源システムは、燃料電池１と、一方が燃料電池１及びキャパシタ２に並列に接続されると共に他方が電動機５に接続され、燃料電池１及びキャパシタ２の出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧による電力を電動機５に供給する昇降圧手段３と、一方が昇降圧手段３の他方に電動機５と並列に接続され、昇降圧手段３の出力電圧を更に昇圧する電圧制御手段７と、電圧制御手段７の他方に接続された二次電池６と、昇降圧手段３の一方に燃料電池１と並列に接続され、外部電源からの電力の供給を受ける外部電源接続手段１０と、外部電源から二次電池６への充電を実行する際に二次電池６に印加される電圧が目標電圧となるように、昇降圧手段３及び電圧制御手段７の昇圧比を制御して充電を実行する電子制御ユニット３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電源システムであって、
電力供給手段と、
一方が前記電力供給手段に接続されると共に、他方が前記車両を駆動するための電動機に接続され、該電力供給手段の出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧による電力を該電動機に供給する第１昇圧手段と、
一方が前記第１昇圧手段の他方に前記電動機と並列に接続され、該第１昇圧手段の出力電圧を更に昇圧する第２昇圧手段と、
前記第２昇圧手段の他方に接続された蓄電手段と、
前記第１昇圧手段の一方に前記電力供給手段と並列に接続され、外部電源からの電力の供給を受ける外部電源接続手段と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の電源システムにおいて、
前記外部電源から前記電力供給手段への電力の供給を阻止する第１阻止手段と、
前記外部電源から前記蓄電手段への充電を実行する際に該蓄電手段に印加される電圧が目標電圧となるように、前記第１昇圧手段および前記第２昇圧手段の昇圧比を制御して充電を実行する充電制御手段と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項２記載の電源システムにおいて、
前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記充電制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度に対応した、前記蓄電手段に流せる最大電流を導出し、該最大電流で該蓄電手段への充電を実行することを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の電源システムにおいて、
前記外部電源接続手段は、前記外部電源の出力電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、
前記充電制御手段は、前記電源電圧検出手段によって検出された出力電圧に応じて、前記第１昇圧手段および前記第２昇圧手段の昇圧比を制御することを特徴とする電源システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の電源システムにおいて、
前記電力供給手段が燃料電池であることを特徴とする電源システム。
【請求項６】
請求項５記載の電源システムにおいて、
前記第１昇圧手段の一方に前記燃料電池と並列に接続されたキャパシタと、
前記外部電源から前記キャパシタへの電力の供給を阻止する第２阻止手段と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項７】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の電源システムにおいて、
前記電力供給手段が、エンジンと該エンジンの出力軸に連結されて発電機として機能するジェネレータとから構成されることを特徴とする電源システム。
【請求項８】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の電源システムにおいて、
前記電力供給手段が、高エネルギ密度型の二次電池であって、
前記蓄電手段が、高出力密度型の二次電池であることを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される燃料電池電源システムとしては、燃料電池と、二次電池と、一方が燃料電池に接続されると共に、他方が二次電池に接続され、一方の電圧を昇圧して他方に供給する昇圧手段と、該昇圧手段の一方および他方に設けられた複数の電動機とを備えた電源システムが知られている（特許文献１参照）。かかる電源システムでは、燃料電池の作動状態および二次電池の充電状態に応じて、複数の電動機への負荷配分を制御する。
【０００３】
ここで、二次電池の充電は、燃料電池の出力電力の一部を昇圧手段を介して二次電池へ供給することや、複数の電動機の回生エネルギを二次電池へ供給することにより行われる。
【特許文献１】特開２００６−２８８１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料電池は、この燃料となる水素の充填拠点が限られていることから、燃料電池の出力電力は可能な限り走行に用いて、水素の消費量を節約することが望ましい。
【０００５】
また、外部電源から二次電池を予め充電しておくことで、燃料電池から二次電池への電力供給を低減することも考えられるが、専用の充電設備を準備する必要が生じたり、一般商用電源を用いた充電では充電時間や電力料金が嵩んでしまうという問題がある。
【０００６】
以上の事情に鑑みて、本発明は、電源システムの構成に鑑みて、簡易かつ適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１発明電源システムは、車両に搭載される電源システムであって、電力供給手段と、一方が前記電力供給手段に接続されると共に、他方が前記車両を駆動するための電動機に接続され、該電力供給手段の出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧による電力を該電動機に供給する第１昇圧手段と、一方が前記第１昇圧手段の他方に前記電動機と並列に接続され、該第１昇圧手段の出力電圧を更に昇圧する第２昇圧手段と、前記第２昇圧手段の他方に接続された蓄電手段と、前記第１昇圧手段の一方に前記電力供給手段と並列に接続され、外部電源からの電力の供給を受ける外部電源接続手段と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第１発明の電源システムによれば、電力供給手段の出力電圧が第１昇圧手段により昇圧され、該昇圧された電圧による電力が電動機に供給されると共に、第２昇圧手段を蓄電手段側から降圧手段として用いて蓄電手段から電動機に電力がアシスト的に供給されるように構成された電源システムにおいて、最も低電圧となる第１昇圧手段の一方に外部電源接続手段が設けられている。そのため、外部電源接続手段に接続される外部電源の電圧を予め昇圧して供給する必要がない。
【０００９】
そして、外部電源から供給された電力は、第１昇圧手段によって電圧が昇圧され、さらに第２昇圧手段によっても昇圧される。そのため、外部電源から低電圧で供給した電力を高電圧に昇圧して蓄電手段に供給することができ、蓄電手段の電圧を高電圧化して、充電の際に蓄電手段に流れる電流を小さくすることができる。高電圧かつ小電流の充電を実現することで、特に、寒冷地などにおいて蓄電手段の内部抵抗が大きくなる場合や急速充電を行う場合にも、蓄電手段を短時間で効率よく充電することができる。このように、本発明の電源システムによれば、電源システムの構成に鑑みて、簡易かつ適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。
【００１０】
第２発明の電源システムは、第１発明の電源システムにおいて、前記外部電源から前記電力供給手段への電力の供給を阻止する第１阻止手段と、前記外部電源から前記蓄電手段への充電を実行する際に該蓄電手段に印加される電圧が目標電圧となるように、前記第１昇圧手段および前記第２昇圧手段の昇圧比を制御して充電を実行する充電制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明の電源システムによれば、第１阻止手段によって、外部電源から供給された電力が電力供給手段へ供給されることを防止しつつ、充電制御手段により第１および第２昇圧手段の昇圧比を制御することで蓄電手段の電圧に対応した高電圧で充電を実行することができ、適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。
【００１２】
第３発明の電源システムは、第２発明の電源システムにおいて、前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記充電制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度に対応した、前記蓄電手段に流せる最大電流を導出し、該最大電流で該蓄電手段への充電を実行することを特徴とする。
【００１３】
蓄電手段は、低温になると内部抵抗が増大するため、寒冷地における充電や夜間電力を利用して充電を行う場合には蓄電手段の温度に応じた最大電流の範囲内で充電を実行する必要がある。第３発明の電源システムによれば、充電制御手段が、温度と蓄電手段の残容量（ＳＯＣ）との関係を規定したマップ等を参照することにより蓄電手段の温度に対応した最大電流を導出し、該最大電流で蓄電手段の充電を行うことで、充電による蓄電手段への負荷を軽減して適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。
【００１４】
第４発明の電源システムは、第１〜第３発明のいずれかの電源システムにおいて、前記外部電源接続手段は、前記外部電源の出力電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、前記充電制御手段は、前記電源電圧検出手段によって検出された出力電圧に応じて、前記第１昇圧手段および前記第２昇圧手段の昇圧比を制御することを特徴とする。
【００１５】
第４発明の電源システムによれば、充電外部電源の出力電圧に応じて、第１および第２昇圧手段の昇圧比を変更することにより、蓄電手段を充電する際に蓄電手段に印加する電圧を目標電圧とすることができる。そのため、外部電源接続手段に接続された外部電源に応じて、適切な方法で蓄電手段を充電することができる。
【００１６】
第５発明の電源システムは、第１〜第４発明のいずれかの電源システムにおいて、前記電力供給手段が燃料電池であることを特徴とする。
【００１７】
第５発明の電源システムによれば、燃料電池の出力電圧が第１昇圧手段により昇圧され、該昇圧された電圧による電力が電動機に供給されると共に、第２昇圧手段を蓄電手段側から降圧手段として用いて蓄電手段から電動機に電力がアシスト的に供給されるように構成された電源システムにおいて、外部電源から燃料電池への電力の供給を阻止しつつ、最も低電圧となる第１昇圧手段の一方から、蓄電手段を効率よく充電することができる。これにより、電源システムの構成に鑑みて適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。
【００１８】
第６発明の電源システムは、第５発明の電源システムにおいて、前記第１昇圧手段の一方に前記燃料電池と並列に接続されたキャパシタと、前記外部電源から前記キャパシタへの電力の供給を阻止する第２阻止手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第６発明の電源システムによれば、燃料電池およびキャパシタの出力電圧が第１昇圧手段により昇圧され、該昇圧された電圧による電力が電動機に供給されると共に、第２昇圧手段を蓄電手段側から降圧手段として用いて蓄電手段から電動機に電力がアシスト的に供給されるように構成された電源システムにおいて、外部電源から燃料電池およびキャパシタへの電力の供給を阻止しつつ、最も低電圧となる第１昇圧手段の一方から、蓄電手段を効率よく充電することができる。これにより、電源システムの構成に鑑みて適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。なお、第２阻止手段は、第１阻止手段と別個独立に設けてもよく、第１阻止手段と共通であってもよい。
【００２０】
第７発明の電源システムは、第１〜第４発明のいずれかの電源システムにおいて、前記電力供給手段が、エンジンと該エンジンの出力軸に連結されて発電機として機能するジェネレータとから構成されることを特徴とする。
【００２１】
第７発明の電源システムによれば、ジェネレータの出力電圧が第１昇圧手段により昇圧され、該昇圧された電圧による電力が電動機に供給されると共に、第２昇圧手段を蓄電手段側から降圧手段として用いて蓄電手段から電動機に電力がアシスト的に供給されるように構成された電源システムにおいて、外部電源からジェネレータ側への電力の供給を阻止しつつ、最も低電圧となる第１昇圧手段の一方から、蓄電手段を効率よく充電することができる。これにより、電源システムの構成に鑑みて適切な方法で蓄電手段を外部から充電することができる。
【００２２】
第８発明の電源システムは、第１〜第４発明のいずれかの電源システムにおいて、前記電力供給手段が、高エネルギ密度型の二次電池であって、前記蓄電手段が、高出力密度型の二次電池であることを特徴とする。
【００２３】
第８発明の電源システムによれば、高エネルギ密度型の二次電池の出力電圧が第１昇圧手段により昇圧され、該昇圧された電圧による電力が電動機に供給されると共に、第２昇圧手段を蓄電手段としての高出力密度型の二次電池側から降圧手段として用いて、高出力密度型の二次電池から電動機に電力がアシスト的に供給されるように構成された電源システムにおいて、外部電源から高エネルギ密度型の二次電池への電力の供給を阻止しつつ、最も低電圧となる第１昇圧手段の一方から、高出力密度型の二次電池を効率よく充電することができる。これにより、電源システムの構成に鑑みて適切な方法で蓄電手段としての高出力密度型の二次電池を外部から充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態における電源システムの全体構成図。
【図２】二次電池の充電処理を示すフローチャート。
【図３】充電電力と充電効率の関係を示す説明図。
【図４】二次電池の温度と充電時間の関係を示す説明図。
【図５】本実施の形態における電源システムの変更例を示す構成図。
【図６】本実施の形態における電源システムの他の変更例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、本発明の一実施形態としての電源システムは、燃料電池車両（本発明の車両に相当する）に搭載されるものであって、電力供給手段としての燃料電池１、燃料電池１と並列に接続された電気二重層キャパシタ２（以下、単にキャパシタ２という）、一方が燃料電池１及びキャパシタ２に接続されると共に、他方がＰＤＵ４（Power Drive Unit）を介して電動機５に接続された昇降圧手段３（Voltage Boost Unit、本発明の第１昇圧手段に相当する）、及び一方が昇降圧手段３に接続されると共に他方が二次電池６（本実施の形態では、リチウムイオンバッテリを使用）に接続された電圧制御手段７（本発明の第２昇圧手段に相当する）を備えている。
【００２６】
燃料電池１は、例えば燃料電池スタックを２５０個直列に接続して構成され、出力電圧が約２２５Ｖ（出力電流０Ａ）〜１８０Ｖ（出力電流２３０Ａ）の範囲で変動するものである。また、キャパシタ２は電気二重層キャパシタであり、出力電圧が２００Ｖを中心とした範囲（約下限１５０Ｖ〜上限２５０Ｖの範囲）で変動するものである。また、二次電池６の出力電圧は約３００Ｖ〜５００Ｖの範囲で変動する。
【００２７】
昇降圧手段３は、例えば、定格７０ｋｗで昇圧比１．２〜３．０のＤＣ／ＤＣコンバータであって、少なくとも昇圧機能を有し、降圧機能は必要に応じて付加される。また、電圧制御手段７は、例えば、定格３０ｋｗで昇圧比１．２〜３．０のＤＣ／ＤＣコンバータである。また、昇降圧手段３および電圧制御手段７は少なくとも一方が、電流フィードバック制御を行い昇圧後の電流値を設定した電流値以下に制限する。
【００２８】
また、電源システムは、キャパシタ２と昇降圧手段３との間で、燃料電池１とキャパシタ２とに並列に接続された外部電源接続手段１０（本実施形態では、入力端子）を備える。外部電源接続手段１０は、インバータ回路からなるＡＣ／ＤＣ変換器１０ａを介して、燃料電池１及びキャパシタ２に直結する第１電力供給ラインＬ１と接続されており、ＡＣ／ＤＣ変換器１０ａは、外部電源接続手段１０に接続された外部電源（図示しない）の商用交流電圧を直流電圧に変換して第１電力供給ラインＬ１に供給する。
【００２９】
さらに、電源システムは、二次電池６と電圧制御手段７との間で、二次電池６と電圧制御手段７とに並列に接続された補機８とを備える。補機８は、燃料電池１に水素ガス等の反応ガスを供給するためのポンプ等であって、補機８は、ＰＤＵ９（Power Drive Unit）を介して、二次電池６及び電圧制御手段７に直結する第２電力供給ラインＬ２に接続されている。
【００３０】
第１電力供給ラインＬ１には、燃料電池１およびキャパシタ２と第１電力供給ラインＬ１との接続をＯＮ／ＯＦＦする第１コンタクタ１１Ａ，１１Ｂ（本発明の第１および第２阻止手段に相当する）が設けられ、第２電力供給ラインＬ２には、昇降圧手段３と電圧制御手段７との間に第３電力供給ラインＬ３から第２電力供給ラインＬ２への電力の供給をＯＮ／ＯＦＦする第２コンタクタ１２Ａ，１２Ｂが設けられている。第１および第２コンタクタ１１，１２は、後述する電子制御ユニット３０によりＯＮ／ＯＦＦの切り替えが制御される。
【００３１】
電源システムは、電子制御ユニット３０（本発明の充電制御手段としての機能を兼ね備える）を備え、電子制御ユニット３０は、燃料電池１、キャパシタ２及び二次電池６の各々に設けられた図示しない電圧センサ及び電流センサの検出信号を取得し、燃料電池１、キャパシタ２及び二次電池６から出力される電圧、電流及び電力を検知する。
【００３２】
また、電子制御ユニット３０は、キャパシタ２の出力電圧と出力電流とから該キャパシタ２の開路電圧を推定し、推定したキャパシタ２の開路電圧と残容量（以下、ＳＯＣという）との関係を規定したマップやデータテーブル（以下、マップ等という）を参照して、キャパシタ２のＳＯＣを推定する。同様に、電子制御ユニット３０は、二次電池６の出力電圧と出力電流とから該二次電池６の開路電圧を推定し、推定した二次電池６の開路電圧とＳＯＣとの関係を規定したマップ等から二次電池６のＳＯＣを推定する。
【００３３】
さらに、電子制御ユニット３０は、燃料電池１の出力、キャパシタ２及び二次電池６の各ＳＯＣに基づいて、燃料電池１の作動制御と、昇降圧手段３または電圧制御手段７の作動制御とを実行し、燃料電池１、キャパシタ２及び二次電池６から電動機５への電力供給と、燃料電池１からキャパシタ２及び二次電池６への充電とを行う。
【００３４】
電子制御ユニット３０は、電動機５は車両が減速する際には発電機として機能するため、車両の減速時に電動機５で生じる回生電力を回収して、該回生電力によりキャパシタ２及び二次電池６の充電を実行する。尚、このとき、電子制御ユニット３０は、ＰＤＵ４に備えられた電圧センサ及び電流センサ（図示しない）により、電動機５の回生電力を検知して昇降圧手段３または電圧制御手段７の作動制御を実行し、電動機５からキャパシタ２及び二次電池６への充電とを行う。
【００３５】
さらに、電子制御ユニット３０は、ＡＣ／ＤＣ変換器１０ａと接続されて、ＡＣ／ＤＣ変換器１０ａに備えられた電流センサおよび電圧センサ（図示しない）の検出値から、外部電源接続手段１０に外部電源が接続されたこと及び接続された外部電源の出力電圧を取得する。また、電子制御ユニット３０は、二次電池６に取り付けられてこの温度を検出する温度センサ３１（本発明の温度検出手段に相当する）と接続されて、二次電池６の温度を取得する。
【００３６】
そして、電子制御ユニット３０は、これら取得した情報に基づいて、第１コンタクタ１１Ａ，１１ＢをＯＦＦすると共に第２コンタクタ１２Ａ，１２ＢをＯＮし、昇降圧手段３及び電圧制御手段７の作動を制御し、外部電源から二次電池６への充電を行う。
【００３７】
また、電子制御ユニット３０は、当該電源システムの状態が表示される液晶表示手段からなる表示部３２を備える。例えば、表示部３２には、燃料電池の出力状態、電子制御ユニット３０により算出されたキャパシタ２や二次電池６のＳＯＣ、外部電源による二次電池６の充電状態およびその充電完了時間等が表示される。
【００３８】
なお、本実施形態の電源システムにおいて、燃料電池１と昇降圧手段３及びキャパシタ２との間には、ダイオードＤ（本発明の第１阻止手段としての機能を兼ね備える）が設けられており、ダイオードＤにより燃料電池１への電流の流入が禁止されている。また、ダイオードＤに替えてトランジスタ等の他の整流素子を用いることにより、または、キャパシタ２を降圧手段（ダウンコンバータ）を介して燃料電池１に接続することにより、燃料電池１への電流の流入を禁止してもよい。
【００３９】
以上が、本実施の形態における電源システムの全体構成である。
【００４０】
次に、図２に示すフローチャートを参照して、本実施形態の電源システムにおける二次電池６の充電動作について説明する。
【００４１】
まず、電子制御ユニット３０は、外部電源接続手段１０に外部電源が接続されると、ＡＣ／ＤＣ変換器１０ａを介して、外部電源が接続されたことを認識すると共に、外部電源の出力電圧を取得する（ＳＴＥＰ１０）。
【００４２】
このとき、電子制御ユニット３０は、第１および第２コンタクタ１１，１２をいずれもＯＦＦし（ＳＴＥＰ１１）、燃料電池１の作動を停止させ、既に作動が停止している場合には作動停止を確認する（ＳＴＥＰ１２）。
【００４３】
第１コンタクタ１１Ａ，１１ＢをＯＦＦすることにより、燃料電池１及びキャパシタ２からの電力供給を遮断すると共に、外部電源からこれらへの電流の流入（電力供給）を阻止する。また、第２コンタクタ１２Ａ，１２ＢをＯＦＦすることにより、後述する充電開始までに、電圧制御手段７およびＰＤＵ９への電力の供給を遮断する。これらのスイッチ切替により、充電開始時までに不要な電力が消費されることを防止することができる。
【００４４】
そして、電子制御ユニット３０は、ＳＴＥＰ１０で取得した外部電源の出力電圧と二次電池６の出力電圧とから、昇降圧手段３および電圧制御手段７のそれぞれの昇圧比を導出する（ＳＴＥＰ１３）。
【００４５】
昇圧比の導出は、外部電源の出力電圧を二次電池６の出力電圧にするための全体昇圧比を算出し、かかる全体昇圧比から、昇降圧手段３および電圧制御手段７のそれぞれの昇圧比を導出する。全体昇圧比に対する昇降圧手段３および電圧制御手段７の各昇圧比の割合を予め定めておいてもよいが、昇降圧手段３および電圧制御手段７のそれぞれの昇圧比と効率（損失率）との関係を規定したマップ等を参照することにより、全体昇圧比から各昇圧比を導出するようにすることが望ましい。これにより、昇降圧手段３および電圧制御手段７による昇圧時の損失を低減することができる。
【００４６】
次に、電子制御ユニット３０は、温度センサ３１の出力を参照して、二次電池６の温度を取得する（ＳＴＥＰ１４）。そして、電子制御ユニット３０は、取得した二次電池６の温度から該温度によって規定される二次電池６の充電電流の最大値（以下、最大充電電流）を導出する（ＳＴＥＰ１５）。最大充電電流は、二次電池６の種類から予め規定された、温度と最大電流との関係式、データテーブルまたはマップ等を参照することにより導出される。
【００４７】
例えば、二次電池６の容量が４ｋｗｈのものでは、充電時に印加可能な最大電流Ｉは、下表に示すように温度によって規定される。
【００４８】
【表１】
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表１に従えば、二次電池６の温度が２５℃以上場合には、最大電流を２０Ａとして２０Ａ以下の範囲で充電が可能であり、二次電池６の温度が２５℃より低く１０℃以上の場合には、充電電流が８Ａ以下の範囲に制限され、さらに、二次電池６の温度が１０℃より低く０℃以上の場合には、充電電流が４Ａ以下の範囲に制限される。なお、二次電池６の温度に代えて、車両に搭載された温度センサにより検出される外気温を用いてもよい。
【００４９】
これにより、二次電池６の内部抵抗が低温により増大しても、その最大充電電流の範囲内で充電を適切に行うことができ、寒冷地における充電や夜間電力を利用して充電を行う場合にも、充電による二次電池６への負荷を軽減して適切な方法で二次電池６を外部から充電することができる。
【００５０】
次に、電子制御ユニット３０は、ＳＴＥＰ１３で導出した昇圧比により単純昇圧した場合に二次電池６に流れる充電電流と、ＳＴＥＰ１５で導出した最大充電電流とを比較し、充電電流が最大充電電流以下であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１６）
そして、充電電流が最大充電電流以下である場合には（ＳＴＥＰ１６でＹＥＳ）、当該充電電流により、二次電池６を充電した場合の充電完了時間を算出する（ＳＴＥＰ１８）。一方、充電電流が最大充電電流より大きい場合には（ＳＴＥＰ１６でＮＯ）、前記電流制限回路を起動して充電電流を最大充電電流に設定した上で（ＳＴＥＰ１７）、設定した充電電流により、二次電池６を充電した場合の充電完了時間を算出する（ＳＴＥＰ１８）
充電完了時間の算出は、二次電池６のＳＯＣと、二次電池６の充電電流および充電電圧（昇圧後の電圧）から求められる充電電力とから、二次電池６の種類に応じた充電特性を考慮して、満充電になるまでの時間を算出する。そして、算出した充電完了時間は、表示部３２に表示される。
【００５１】
次に、電子制御ユニット３０は、第１コンタクタ１１Ａ，１１ＢをＯＦＦに維持したままで、第２コンタクタ１２Ａ，１２ＢをＯＮする（ＳＴＥＰ１９）。
【００５２】
そして、電子制御ユニット３０は、外部電源から二次電池６への充電に先立つプレチャージ処理を行った上で（ＳＴＥＰ２０）、充電を開始する（ＳＴＥＰ２１）。ここで、プレチャージ処理は、充電開始時に二次電池６に流れる突入電流が大きなものとならないようにするための回路的な前処理である。
【００５３】
以上が、本実施形態の電源システムにおける二次電池６の充電動作である。以上説明したように、本実施形態の電源システムによれば、昇降圧手段３によって電圧が昇圧され、さらに電圧制御手段７によっても昇圧される。そのため、外部電源から低電圧で供給した電力を二次電池６の出力電圧に対応した高電圧に昇圧して二次電池を充電を実行することができる。そのため、二次電池６の出力電圧を前記のように約５００Ｖまで高電圧化することができ、充電の際に二次電池６に流れる電流を小さくすることができる。これにより、高電圧かつ小電流の充電を実現でき、特に、二次電池の内部抵抗が大きい場合や急速充電を行う場合にも、二次電池６を効率よく充電することができる。
【００５４】
具体的には、図３に示すように、充電効率を向上させることができる。図３は、１００Ｖの外部電源の電圧を昇圧して、出力電圧が４００Ｖの二次電池６に充電する際の供給電力である充電電力［ｋｗ］と充電効率［％］との関係を示したものである。本実施形態の電源システムにおけるこれらの関係をラインＡで示し、１つ昇圧手段を有する従来の電源システムにおけるこれらの関係をラインＢで示す。例えば、充電電力を５ｋｗとして、本実施形態の電源システムにより充電を行う場合の効率は、約９６．８％であるのに対して、従来の電源システムにより充電を行う場合の効率は、約９４．６％である。このように、本実施形態の電源システムによれば、従来の電源システムに対して、同じ充電電力へ昇圧した場合の損失を低減して、効率よく充電を行うことができる。
【００５５】
さらに、図４に示すように、充電時間を短縮することができる。図４（ａ）は、二次電池６の出力電圧を５００Ｖで構成した場合と２５０Ｖで構成した場合に、電圧が１００Ｖで電流値が３０Ａの外部電源（供給電力３ｋｗ）で充電するのに要する充電時間を各温度で示したものである。二次電池６の出力電圧を５００Ｖで構成した場合の充電電圧および充電電流のモデル値はそれぞれ５００Ｖおよび６Ａであり、二次電池６の出力電圧を２５０Ｖで構成した場合の充電電圧および充電電流のモデル値はそれぞれ２５０Ｖおよび１２Ａである。ここで、充電電流は、表１に示すように、二次電池６の温度により制限される。
【００５６】
そのため、二次電池６の温度が２５℃では、二次電池６を５００Ｖで構成した場合も２５０Ｖで構成した場合もそれぞれの充電電流は最大電流２０Ａの範囲内であり、充電時間に差はないが、二次電池６の温度が１５℃では、二次電池６を２５０Ｖで構成した場合には充電電流がそのモデル値の１２Ａから８Ａに制限される。さらに、二次電池６の温度が５℃では、二次電池６を５００Ｖで構成した場合に充電電流がそのモデル値の６Ａから４Ａに制限され、二次電池６を２５０Ｖで構成した場合に充電電流がそのモデル値の１２Ａから４Ａに大きく制限される。これにより、各温度における充電時間は、図４（ａ）に示すように、温度が低下するにつれて、二次電池６を５００Ｖで構成したほうが充電時間を大幅に短縮することができる。
【００５７】
図４（ｂ）は、二次電池６の出力電圧を５００Ｖで構成した場合と２５０Ｖで構成した場合に、電圧が２００Ｖで電流値が３０Ａの外部電源（供給電力６ｋｗ）で充電するのに要する充電時間を各温度で示したものである。二次電池６の出力電圧を５００Ｖで構成した場合の充電電圧および充電電流のモデル値はそれぞれ５００Ｖおよび１２Ａであり、二次電池６の出力電圧を２５０Ｖで構成した場合の充電電圧および充電電流のモデル値はそれぞれ２５０Ｖおよび２４Ａである。ここで、充電電流は、上記同様、表１に示すように二次電池６の温度により制限される。
【００５８】
そのため、二次電池６の温度が２５℃では、二次電池６を２５０Ｖで構成した場合には充電電流がそのモデル値の２４Ａから２０Ａに制限される。さらに、二次電池６の温度が１５℃では、二次電池６を５００Ｖで構成した場合に充電電流がそのモデル値の１２Ａから８Ａに制限され、二次電池６を２５０Ｖで構成した場合に充電電流がそのモデル値の２４Ａから８Ａに大きく制限される。二次電池６の温度が５℃では、二次電池６を５００Ｖで構成した場合には、充電電流がそのモデル値の１２Ａから４Ａに制限され、二次電池６を２５０Ｖで構成した場合には、充電電流がそのモデル値の２４Ａから４Ａに更に大きく制限される。これにより、各温度における充電時間は、図４（ｂ）に示すように、温度が低下するにつれて、二次電池６を５００Ｖで構成したほうが充電時間を大幅に短縮することができる。
【００５９】
このように、本実施形態の電源システムによれば、寒冷地における充電や夜間電力を利用して行う充電においても、当該電源システムの構成に鑑みて簡易かつ適切な方法で二次電池６を外部から充電することができる。
【００６０】
尚、本実施形態の電源システムでは、キャパシタ２を備える構成について説明したが、これに限らず、電源システムとしてキャパシタ２を備えない構成に適用してもよい。
【００６１】
また、本実施形態の電源システムでは、昇降圧手段３および電圧制御手段７の昇圧比から定まる充電電流での充電を基礎として、必要に応じてこれを最大充電電流に設定変更したが、これに限定されるものではなく、燃料電池車両のユーザが、充電完了時間を設定し、該設定した充電完了時間に二次電池６が満充電となる充電電流を基礎としてもよい。
〔第２実施形態〕
次に、図５を参照して、本実施形態の電源システムの変更例について説明する。尚、本実施形態は、電力供給手段に関する構成のみが前記実施形態と相違するものであるので、前記実施形態と同一の構成要素については前記実施形態と同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【００６２】
本実施形態の電源システムでは、電力供給手段として、第１実施形態の燃料電池１に代えて、エンジン１ａと、エンジン１ａの出力軸に連結されて発電機として機能するモータ１ｂとを備える。モータ１ｂには、ＰＤＵ１ｃが設けられており、ＰＤＵ１ｃを介して、モータ１ｂからの出力電力が直流電力に変換される。
【００６３】
本実施形態の電源システムによれば、電子制御ユニット３０により、エンジン１ａに供給する燃料の量等が制御され、これによりモータ１ｂの発電量が制御される。
【００６４】
本実施形態の電源システムの場合にも、前記第１実施形態の電源システムと同様、当該電源システムの構成に鑑みて簡易かつ適切な方法で二次電池６を外部から充電することができる。
【００６５】
尚、本実施形態は、エンジン１ａを発電にのみ使用するシリーズ型ハイブリッド車両について説明したが、これに限らず、電動機５とモータ１ｂのいずれか一方にエンジンを設けてエンジンより発電を行う共に、エンジンの駆動力をトランスミッションを介して車輪に伝達するパラレル型ハイブリッド車両にしてもよい。
〔第３実施形態〕
次に、図６を参照して、本実施形態の電源システムの他の変更例について説明する。尚、本実施形態は、電力供給手段および蓄電手段に関する構成のみが前記実施形態と相違するものであるので、前記実施形態と同一の構成要素については前記実施形態と同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の電源システムでは、電力供給手段として、第１実施形態の燃料電池１に代えて、高エネルギ密度型二次電池１ｄを備え、蓄電手段として、高出力密度型二次電池６ｄとを備える。
【００６７】
高エネルギ密度型二次電池１ｄは、高出力密度型二次電池に比してエネルギ密度が高く、出力密度が低い二次電池であって、例えば、リチウム金属リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ４やＬｉＭｎＰＯ４等）を正極材料とし、黒鉛系（グラファイト）炭素材料を負極材料としたセルを直列に接続してなる。一方、高出力密度型二次電池６ｄは、高エネルギ密度型二次電池に比して出力密度が高く、エネルギ密度が低い二次電池であって、例えば、リチウム金属酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２等）を正極材料とし、非晶質系炭素材料（ハードカーボン）を負極材料としたセルを直列に接続してなる。
【００６８】
また、本実施形態の電源システムは高エネルギ密度型二次電池１ｄと第１電力供給ラインＬ１との間には、これらの間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第３コンタクタ１３Ａ，１３Ｂ（本発明の第１阻止手段に相当する）と備え、キャパシタ２と第１電力供給ラインＬ１との間には、これらの間の接続をＯＮ／ＯＦＦする第４コンタクタ１４Ａ，１４Ｂ（本発明の第２阻止手段に相当する）と備える。
【００６９】
本実施形態の電源システムの場合にも、前記第１実施形態の電源システムと同様、当該電源システムの構成に鑑みて簡易かつ適切な方法で高出力密度型二次電池６ｄを外部から充電することができると共に、第１電力供給ラインＬ１から第３コンタクタ１３Ａ，１３Ｂおよび第４コンタクタ１４Ａ，１４Ｂを介して、高エネルギ密度型二次電池１ｄおよびキャパシタ２を直接充電することができる。
【００７０】
尚、本実施形態の電源システムでは、キャパシタ２を備える構成について説明したが、これに限らず、電源システムとしてキャパシタ２を備えない構成に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…燃料電池（電力供給手段）、１ａ…エンジン（電力供給手段）、１ｂ…モータ（電力供給手段）、１ｃ…ＰＤＵ、１ｄ…高エネルギ密度型二次電池（電力供給手段）、２…キャパシタ（電力供給手段）、３…昇降圧手段（第１昇圧手段）、４…ＰＤＵ、５…電動機、６…二次電池（蓄電手段）、６ｄ…高出力密度型二次電池（蓄電手段）、７…電圧制御手段（第２昇圧手段）、８…補機、９…ＰＤＵ、１０…外部電源接続手段、１０ａ…ＡＣ／ＤＣ変換器、１１Ａ，１１Ｂ…第１コンタクタ（第１阻止手段）、１２Ａ，１２Ｂ…第２コンタクタ（第２阻止手段）、１３Ａ，１３Ｂ…第３コンタクタ（第１阻止手段）、１４Ａ，１４Ｂ…第４コンタクタ（第２阻止手段）、スイッチ３０…電子制御ユニット（充電制御手段）、３１…温度センサ、３２…表示部、Ｄ…ダイオード、Ｌ１…第１電力供給ライン、Ｌ２…第２電力供給ライン、Ｌ３…第３電力供給ライン。
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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