(57)【要約】      （修正有）【課題】外部電源によって充電可能な車両において、外部充電時の充電効率の低下を抑制する。【解決手段】外部電源２６０からの電力を用いて充電が可能な電源システムにおいて、補機バッテリ１８０は、補機負荷１９０に蓄電装置１１０の出力電圧よりも低い電源電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、蓄電装置１１０からの電力を降圧して補機負荷１９０および補機バッテリ１８０に電源電圧を供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、外部電源２６０からの電力を用いて、充電ＥＣＵ２２０への電源電圧の供給および補機バッテリ１８０の充電が可能である。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、外部充電時に、補機バッテリ１８０の充電状態および補機負荷の状態に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０およびＡＣ／ＤＣコンバータ２１０のいずれか一方を選択的に運転する。【選択図】図１
2011223833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電が可能な第１の蓄電装置と、
外部電源からの電力を用いて前記第１の蓄電装置の充電が可能に構成された充電装置と、
補機負荷に前記第１の蓄電装置の出力電圧よりも低電圧の電源電圧を供給することが可能に構成された第２の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置からの電力を降圧して、前記補機負荷および前記第２の蓄電装置に電源電圧を供給するための第１のコンバータと、
前記充電装置を制御するための第１の制御装置と、
前記第１のコンバータよりも小容量であり、前記外部電源からの電力を用いて、前記第１の制御装置への電源電圧の供給および前記第２の蓄電装置の充電が可能に構成された、第２のコンバータと、
前記外部電源を用いた充電の実行時に、前記第２の蓄電装置の充電状態および前記補機負荷の状態に基づいて、前記第１のコンバータおよび前記第２のコンバータのいずれか一方を選択的に運転するように、前記第１のコンバータおよび前記第２のコンバータを制御するための第２の制御装置とを備える、電源システム。
【請求項２】
前記第１のコンバータは、前記第１のコンバータの出力電力が基準値よりも低下すると運転効率が低下する特性を有し、
前記第２の制御装置は、前記基準値よりも大きな電力が必要な場合に、前記第１のコンバータを運転する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第２の制御装置は、前記第２の蓄電装置の充電状態が充電状態の下限を示す第１のしきい値まで低下した場合は、前記第２の蓄電装置の充電状態が、前記第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値に到達するまで、前記第２のコンバータを停止するとともに前記第１のコンバータを運転するように選択し、前記第１のコンバータが運転されない場合は、前記第２のコンバータを運転するように選択する、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記補機負荷の状態は、前記補機負荷の消費電力を含み、
前記第２の制御装置は、前記補機負荷の消費電力が前記第２のコンバータの出力可能電力より小さい場合は、前記第２のコンバータを運転するように選択する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第２の制御装置は、
前記補機負荷の使用状態および使用予定に基づいて、前記補機負荷の消費電力を推定するように構成された推定部を含む、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記第２のコンバータは、前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記充電装置は、
前記外部電源からの交流電力を直流電力に整流するための整流回路を含み、
前記第２のコンバータは、前記整流回路によって整流された直流電圧を電圧変換するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項８】
車両であって、
充電が可能な第１の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置からの電力によって、前記車両を走行するための駆動力を発生させるように構成された駆動装置と、
外部電源からの電力を用いて前記第１の蓄電装置の充電が可能に構成された充電装置と、
補機負荷と、
前記補機負荷に前記第１の蓄電装置の出力電圧よりも低電圧の電源電圧を供給することが可能に構成された第２の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置からの電力を降圧して、前記補機負荷および前記第２の蓄電装置に電源電圧を供給するための第１のコンバータと、
前記充電装置を制御するための第１の制御装置と、
前記第１のコンバータよりも小容量であり、前記外部電源からの電力を用いて、前記第１の制御装置への電源電圧の供給および前記第２の蓄電装置の充電が可能に構成された、第２のコンバータと、
前記外部電源を用いた充電の実行時に、前記第２の蓄電装置の充電状態および前記補機負荷の状態に基づいて、前記第１のコンバータおよび前記第２のコンバータのいずれか一方を選択的に運転するように、前記第１のコンバータおよび前記第２のコンバータを制御するための第２の制御装置とを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、外部電源から供給される電力を用いて車両に搭載された蓄電装置を充電するための充電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの電動車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
【０００３】
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する。）から車載の蓄電装置の充電（以下、単に「外部充電」とも称する。）が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
【０００４】
特開２００９−０２７７７４号公報（特許文献１）は、外部充電が可能なバッテリを備えた車両において、バッテリの電圧を降圧して補機負荷の駆動および補機バッテリの充電を行なうためのＤＣ／ＤＣコンバータを、車両運転時には連続運転させ、外部充電時には間欠運転させる技術を開示する。
【０００５】
特開２００９−０２７７７４号公報（特許文献１）に開示された技術によれば、外部充電中に常にＤＣ／ＤＣコンバータを駆動する場合と比較して、間欠運転によってＤＣ／ＤＣコンバータによる電力変換時の損失を低減できるので充電効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０２７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなＤＣ／ＤＣコンバータは、車両運転時には補機バッテリの充電だけでなく車両全体の補機負荷を駆動するため、その出力は比較的大きいものが採用される。
【０００８】
しかしながら、外部充電時は、車両運転時と比較して駆動される補機負荷が少なく、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動することはオーバスペックとなる場合がある。このような場合には、小電力による電力変換のためにＤＣ／ＤＣコンバータの電力変換効率が悪くなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は外部電源によって充電可能な車両において、外部充電時の充電効率の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電源システムは、充電が可能な第１の蓄電装置および第２の蓄電装置と、充電装置と、第１のコンバータおよび第２のコンバータと、第１の制御装置および第２の制御装置とを備える。充電装置は、外部電源からの電力を用いて第１の蓄電装置を充電する。第２の蓄電装置は、補機負荷に第１の蓄電装置の出力電圧よりも低電圧の電源電圧を供給する。第１のコンバータは、第１の蓄電装置からの電力を降圧して、補機負荷および第２の蓄電装置に電源電圧を供給する。第１の制御装置は、充電装置を制御する。第２のコンバータは、第１のコンバータよりも小容量であり、外部電源からの電力を用いて、第１の制御装置への電源電圧の供給および第２の蓄電装置の充電が可能である。そして、第２の制御装置は、外部電源を用いた充電の実行時に、第２の蓄電装置の充電状態および補機負荷の状態に基づいて、第１のコンバータおよび第２のコンバータのいずれか一方を選択的に運転するように、第１のコンバータおよび第２のコンバータを制御する。
【００１１】
好ましくは、第１のコンバータは、第１のコンバータの出力電力が基準値よりも低下すると運転効率が低下する特性を有する。そして、第２の制御装置は、基準値よりも大きな電力が必要な場合に、第１のコンバータを運転する。
【００１２】
好ましくは、第２の制御装置は、第２の蓄電装置の充電状態が充電状態の下限を示す第１のしきい値まで低下した場合は、第２の蓄電装置の充電状態が、第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値に到達するまで、第２のコンバータを停止するとともに第１のコンバータを運転するように選択し、第１のコンバータが運転されない場合は第２のコンバータを運転するように選択する。
【００１３】
好ましくは、補機負荷の状態は、補機負荷の消費電力を含む。第２の制御装置は、補機負荷の消費電力が第２のコンバータの出力可能電力より小さい場合は、第２のコンバータを運転するように選択する。
【００１４】
好ましくは、第２の制御装置は、補機負荷の使用状態および使用予定に基づいて、補機負荷の消費電力を推定するように構成された推定部を含む。
【００１５】
好ましくは、第２のコンバータは、外部電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである。
【００１６】
好ましくは、充電装置は、外部電源からの交流電力を直流電力に整流するための整流回路を含む。そして、第２のコンバータは、整流回路によって整流された直流電圧を電圧変換するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１７】
本発明による車両は、充電が可能な第１の蓄電装置および第２の蓄電装置と、駆動装置と、充電装置と、補機負荷と、第１のコンバータおよび第２のコンバータと、第１の制御装置と第２の制御装置とを備える。駆動装置は、第１の蓄電装置からの電力によって、車両を走行するための駆動力を発生させる。充電装置は、外部電源からの電力を用いて第１の蓄電装置を充電する。第２の蓄電装置は、補機負荷に第１の蓄電装置の出力電圧よりも低電圧の電源電圧を供給する。第１のコンバータは、第１の蓄電装置からの電力を降圧して、補機負荷および第２の蓄電装置に電源電圧を供給する。第１の制御装置は、充電装置を制御する。第２のコンバータは、第１のコンバータよりも小容量であり、外部電源からの電力を用いて第１の制御装置への電源電圧の供給および第２の蓄電装置の充電が可能である。そして、第２の制御装置は、外部を用いた充電の実行時に、第２の蓄電装置の充電状態および補機負荷の状態に基づいて、第１のコンバータおよび第２のコンバータのいずれか一方を選択的に運転するように、第１のコンバータおよび第２のコンバータを制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、外部電源によって充電可能な車両の電源システムにおいて、外部充電時の充電効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に従う電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。
【図２】ＰＣＵの内部構成の一例を示す図である。
【図３】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力と運転効率との関係の一例を示す図である。
【図４】本実施の形態において、外部充電時における補機バッテリの充電制御の概要を説明するための図である。
【図５】本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵで実行される、外部充電時における補機バッテリの充電制御を説明するための機能ブロック図である。
【図６】本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵで実行される、外部充電時における補機バッテリの充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態の変形例に従う電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。
【図８】整流回路の内部構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両１００の全体ブロック図である。
【００２２】
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System  Main  Relay）とも称する。）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギア１４０と、駆動輪１５０と、制御装置（以下、ＨＶ−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）とも称する。）３００とを備える。
【００２３】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２４】
蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５を介してモータジェネレータ１３０を駆動するためのＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力は、たとえば２００Ｖである。
【００２５】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置１１０の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの他方端は、ＰＣＵ１２０に接続された電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００２６】
図２は、ＰＣＵ１２０の内部構成の一例を示す図である。
図２を参照して、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２７】
コンバータ１２１は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で電力変換を行なう。
【００２８】
インバータ１２２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０を駆動する。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータおよびインバータの対が１つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対を複数備える構成としてもよい。
【００２９】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３０】
再び図１を参照して、モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３１】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００３２】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。
【００３３】
すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、ならびにエンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
【００３４】
図示された車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０、動力伝達ギア１４０および駆動輪１５０を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。
【００３５】
電源システムは、さらに低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０と、補機バッテリ１８０と、補機負荷１９０とを含む。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続され、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ３を介して補機バッテリ１８０、補機負荷１９０およびＨＶ−ＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。
【００３７】
補機バッテリ１８０は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１８０の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。
【００３８】
補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
【００３９】
ＨＶ−ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００４０】
ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０、およびＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を出力する。
【００４１】
ＨＶ−ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれるセンサ（図示せず）からの電圧ＶＢ１および電流ＩＢ１の検出値を受ける。ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢ１および電流ＩＢ１に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State  of  Charge）１を演算する。また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０に含まれるセンサ（図示せず）からの電圧ＶＢ２および／または電流ＩＢ２の検出値を受ける。ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢ２および／または電流ＩＢ２に基づいて、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２を演算する。
【００４２】
また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、補機負荷１９０の使用状態および使用予定を表わす信号ＡＵＸを受ける。この信号ＡＵＸは、補機負荷１９０に含まれる各機器への駆動信号や使用電力などによる使用状態、および、運転者によって入力部（図示せず）から入力される各機器の使用予定に基づいて設定される信号である。ＨＶ−ＥＣＵ３００は、外部充電中に、補機バッテリ１８０のＳＯＣ２、およびこの補機負荷に関する信号ＡＵＸに基づいて、後述する充電制御を行なう。
【００４３】
電源システムは、外部電源２６０からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、充電装置２００と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０と、充電ＥＣＵ２２０と、充電リレーＣＨＲ２４０と、接続部２５０とを含む。
【００４４】
接続部２５０には、充電ケーブルの充電コネクタ２７０が接続される。そして、外部電源２６０からの電力が、充電ケーブルを介して車両１００に伝達される。
【００４５】
充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部２５０に接続される。また、充電装置２００は、ＣＨＲ２４０を介して蓄電装置１１０と接続される。そして、充電装置２００は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＰＷＥに基づいて、外部電源２６０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０が充電可能な直流電力に変換する。
【００４６】
ＣＨＲ２４０に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置１１０の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＣＨＲ２４０に含まれるリレーの他方端は、充電装置２００に接続された電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２にそれぞれ接続される。そして、ＣＨＲ２４０は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１１０と充電装置２００との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００４７】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＦにより制御されて外部電源２６０から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、電力線ＰＬ４を介して充電ＥＣＵ２２０へ電源電圧を供給する。また、電力線ＰＬ４は電力線ＰＬ３にも接続される。そして、外部充電中に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０からの電力を用いて、補機バッテリ１８０の充電および補機負荷１９０の駆動を行なうことができる。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、基本的には充電ＥＣＵ２２０へ電源電圧を供給するためのものであるので、その定格出力は上述のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の定格出力に比べて小さいものが採用される。
【００４８】
充電ＥＣＵ２２０は、充電装置２００およびＣＨＲ２４０を制御するための制御装置である。充電ＥＣＵ２２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００と通信可能に構成される。充電ＥＣＵ２２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの充電指令ＣＨＧに従って充電装置２００およびＣＨＲ２４０を制御し、外部充電を実行する。
【００４９】
なお、図１においては、充電ＥＣＵ２２０が充電装置２００とは別個に設けられる構成となっているが、充電ＥＣＵ２２０は充電装置２００に含まれる構成としてもよい。あるいは、ＨＶ−ＥＣＵ３００が、充電ＥＣＵ２２０の機能を含む構成としてもよい。
【００５０】
このような車両１００では、車両運転中は、補機バッテリ１８０の充電および補機負荷１９０の駆動のために、一般的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は常時運転される。
【００５１】
外部充電時においても、運転者によって補機負荷１９０が運転される場合があるが、その場合の補機負荷１９０の消費電力は車両運転中の消費電力と比較して小さい場合が多い。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、車両運転中の補機系への電力を供給するために、上述のように比較的大容量のものが一般的に採用される。図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の出力電力と運転効率の一例を示す図であるが、このような大容量のＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、出力電力が基準値（たとえば、図３の点Ｐ２）より小さくなると、徐々に運転効率が低下する傾向がある。そのため、上述のように、車両運転中と比べて消費電力の小さい外部充電時においては、できるだけＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を行なわないことが望ましい。
【００５３】
一方で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が運転されない場合には、ＨＶ−ＥＣＵ３００および補機負荷１９０への電源電圧は、原則として補機バッテリ１８０から供給されることになる。しかしながら、ＨＶ−ＥＣＵ３００および補機負荷１９０によって電力が消費されるにつれて、補機バッテリ１８０のＳＯＣ２が徐々に低下する。そのため、補機バッテリ１８０を充電することが必要となる。
【００５４】
そこで、本実施の形態においては、外部充電中において、補機バッテリ１８０の充電状態および補機負荷１９０の状態に基づいて、充電ＥＣＵ２２０用の小容量のＡＣ／ＤＣコンバータ２１０と大容量のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０とを切替えて運転することによって補機バッテリ１８０を充電する充電制御を行なう。このような制御を行なうことで、外部充電中に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を用いて補機バッテリ１８０を充電することによって小電力でのＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の使用頻度をできるだけ少なくして充電効率の低下を抑制する。さらに、外部充電中の補機負荷１９０による消費電力が多くＡＣ／ＤＣコンバータ２１０では補機バッテリ１８０の充電電力を供給できない場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を停止して、補機負荷１９０の駆動電力、補機バッテリの充電電力および充電ＥＣＵ２２０の駆動電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０から供給する。このようにすることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を運転するときには、運転効率が低下する基準となる出力電力より大きくなるようにして運転効率の低下を抑制し、充電効率の低下を抑制する。
【００５５】
図４は、本実施の形態における、外部充電時の補機バッテリの充電制御の概要を説明するための図である。図４においては、横軸に時間が示され、縦軸には補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の運転状態、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転状態が示される。
【００５６】
図１および図４を参照して、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間は、車両１００が、運転も外部充電もされていない状態であり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は両方とも停止状態で、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２も一定である。
【００５７】
時刻ｔ１において、充電ケーブルの充電コネクタ２７０が車両１００の接続部２５０に接続され、それに応じてＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の運転が開始されるとともに、メインバッテリである蓄電装置１１０の充電が開始される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は運転されない。
【００５８】
図４の例においては、蓄電装置１１０を充電している際は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から出力される電力で、制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ３００，充電ＥＣＵ２２０）および補機負荷１９０の全体の消費電力を供給することができず、補機バッテリ１８０からも電力が出力され、時間とともに補機バッテリ１８０のＳＯＣ２が低下する。
【００５９】
そして、時刻ｔ２において、充電状態ＳＯＣ２が、補機バッテリ１８０の充電が必要であることを示す下限のしきい値ＬＬ以下となると、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を停止するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を開始する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、ＨＶ−ＥＣＵ３００、充電ＥＣＵ２２０および補機負荷１９０への電源電圧を供給しつつ、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２が満充電を示す上限しきい値ＨＬ以上となるまで補機バッテリ１８０を充電する（時刻ｔ２から時刻ｔ３）。この間も、蓄電装置１１０の充電は継続される。
【００６０】
時刻ｔ３において、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＨＬ以上となった時点で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転が停止され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の運転が再開される。
【００６１】
そして、時刻ｔ４において、蓄電装置１１０の充電が完了すると、充電装置２００の運転が停止されるとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０が停止される。
【００６２】
なお、図４においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が１回だけ運転される場合を示したが、図４の時刻ｔ３以降において、蓄電装置１１０の充電が完了する前に、充電状態ＳＯＣ２が再びしきい値ＬＬ以下となった場合には、時刻ｔ２から時刻ｔ３の場合と同様に、充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＨＬ以上となるまで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が運転される。
【００６３】
なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から出力される電力で、制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ３００，充電ＥＣＵ２２０）および補機負荷１９０の全体の電力を供給することができる場合には、蓄電装置１１０の充電中に、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２は低下しない。この場合には、充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＬＬ以下となることはないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は運転されない。
【００６４】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から出力される電力で制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ３００，充電ＥＣＵ２２０）および補機負荷１９０の全体の電力を供給することはできないが、ＨＶ−ＥＣＵ３００および補機負荷１９０の電力を供給することはできる場合に、充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＬＬ以下となったときは、充電装置２００および充電ＥＣＵ２２０を停止して蓄電装置１１０の充電を中断し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０によって補機バッテリ１８０を充電するようにしてもよい。ただし、蓄電装置１１０の充電が中断されること、および、小電力のＡＣ／ＤＣコンバータ２１０で補機バッテリ１８０が充電されることから、蓄電装置１１０の充電完了までの時間が延びてしまい、かえって充電効率が悪化してしまうおそれがある。そのため、蓄電装置１１０の充電完了までの時間が著しく長くなるような場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０で電力の供給が可能であってもＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を用いて補機バッテリ１８０を充電するようにしてもよい。
【００６５】
図５は、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３００で実行される、外部充電時における補機バッテリ１８０の充電制御を説明するための機能ブロック図である。図５の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＨＶ−ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００６６】
図１および図５を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、充電状態演算部３１０と、消費電力推定部３２０と、選択部３３０と、充電装置制御部３４０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ制御部３５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３６０とを含む。
【００６７】
充電状態演算部３１０は、補機バッテリ１８０の電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２を受ける。充電状態演算部３１０は、これらの情報に基づいて、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２を演算し、選択部３３０へ出力する。
【００６８】
消費電力推定部３２０は、補機負荷１９０の使用状態および使用予定を示す信号ＡＵＸを受ける。消費電力推定部３２０は、図示しない記憶部に予め記憶されたマップ等を用いることによって、信号ＡＵＸに基づいて補機の消費電力ＣＳＭを推定するとともに、その推定値を選択部３３０へ出力する。なお、この場合に消費電力ＣＳＭの推定は、ＨＶ−ＥＣＵ３００および充電ＥＣＵ２２０などの制御装置の消費電力も含んでいる。
【００６９】
選択部３３０は、充電状態演算部３１０からの充電状態ＳＯＣ２および消費電力推定部３２０からの消費電力ＣＳＭを受ける。選択部３３０は、これらの情報に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０のどちらを運転するか、ならびに充電装置２００を運転するか否かを判定する。そして、判定結果である選択信号ＳＥＬを、充電装置制御部３４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ制御部３５０およびＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３６０へ出力する。
【００７０】
充電装置制御部３４０は、選択部３３０からの選択信号ＳＥＬを受ける。そして、充電装置制御部３４０は、この選択信号ＳＥＬに従って、充電装置２００の運転・停止を示す充電指令ＣＨＧを生成して、充電ＥＣＵ２２０へ出力する。充電ＥＣＵ２２０は、この充電指令ＣＨＧに従って、充電装置２００およびＣＨＲ２４０を制御する。
【００７１】
ＡＣ／ＤＣコンバータ制御部３５０は、選択部３３０からの選択信号ＳＥＬを受ける。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ制御部３５０は、選択信号ＳＥＬに従って、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を運転するための制御信号ＰＷＦを生成して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０へ出力する。
【００７２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３６０は、選択部３３０からの選択信号ＳＥＬを受ける。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３６０は、選択信号ＳＥＬに従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を運転するための制御信号ＰＷＤを生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０へ出力する。
【００７３】
図６は、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３００で実行される、外部充電時における補機バッテリ１８０の充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６に示されるフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップを、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００７４】
図１および図６を参照して、充電ケーブルが接続部２５０へ接続されて外部電源２６０からの電力を用いて外部充電が開始されると、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、制御装置を含む補機の消費電力ＣＳＭがＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の定格出力電力の上限値以上であるか否かを判定する。
【００７５】
消費電力ＣＳＭがＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の定格出力電力の上限値以上である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０では、補機全体の電力が供給できないと判断し、処理をＳ１１０へ進める。
【００７６】
Ｓ１１０では、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２が、充電が必要となる下限しきい値ＬＬ以下であるか否かを判定する。
【００７７】
充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＬＬ以下である場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の運転を停止するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を開始する。これによって、大容量のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０からの電力を用いて補機バッテリ１８０の充電が行なわれる。
【００７８】
そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、充電状態ＳＯＣ２が満充電を示す上限しきい値ＨＬ以上となっているか否かを判定する。
【００７９】
充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＨＬより小さい場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０の充電が完了していないと判断し、処理をＳ１２０に戻してＤＣ／ＤＣコンバータ１７０からの電力を用いた補機バッテリ１８０の充電を継続する。
【００８０】
充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＨＬ以上の場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０の充電が完了したと判断し、処理がＳ１４０に進められる。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を停止するとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の運転を再開する。
【００８１】
消費電力ＣＳＭがＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の定格出力電力の上限値より小さい場合（Ｓ１００にてＮＯ）、または、充電状態ＳＯＣ２がしきい値ＬＬより大きい場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に進められ、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を運転するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を停止する。
【００８２】
以上のような処理にしたがって制御することによって、外部充電時に、補機バッテリ１８０の充電状態ＳＯＣ２および補機負荷の状態に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を選択的に運転することが可能となる。その結果、外部充電中に、できるだけＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を抑制することができるので、外部充電時の充電効率の低下を抑制することができる。
【００８３】
［変形例］
上述の実施の形態においては、外部電源からの電力を用いた充電ＥＣＵおよび補機バッテリ等への電力の供給はＡＣ／ＤＣコンバータを用いて行なう構成について説明した。
【００８４】
ところで、蓄電装置を充電するための充電装置については、その内部に外部電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路を有するものがある。このような構成の充電装置の場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータに代えて、上記の整流回路によって変換された直流電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを用いる構成とすることも可能である。
【００８５】
変形例においては、ＡＣ／ＤＣコンバータに代えて、小容量のＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成の例について説明する。
【００８６】
図７は、実施の形態の変形例に従う電源システムを搭載した車両１００Ａの全体ブロック図である。図７では、実施の形態の図１に示した構成における充電装置２００が充電装置２００Ａに置き換わり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０に代えて小容量のＤＣ／ＤＣコンバータ２１０Ａが備えられる構成となっている。図７において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【００８７】
図７を参照して、充電装置２００Ａは、整流回路２０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２とを含む。整流回路２０１は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部２５０に接続される。整流回路２０１は、外部電源２６０から供給された交流電圧を直流電圧に整流し、電力線ＰＬ５および接地線ＮＬ５に出力する。
【００８８】
図８は、整流回路２０１の内部構造の一例を示す図である。整流回路２０１は、リアクトルＬ１，Ｌ２と、ダイオードＤ１〜Ｄ４を含むダイオードブリッジ２０３と、コンデンサＣ１０とを含む。
【００８９】
ダイオードブリッジ２０３は、直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２、および直列接続されたダイオードＤ３，Ｄ４が、電力線ＰＬ５および接地線ＮＬ５に並列に接続された構成となっている。
【００９０】
リアクトルＬ１の一方端はダイオードＤ１，Ｄ２の接続ノードに接続され、リアクトルＬ１の他方端は電力線ＡＣＬ１に接続される。また、リアクトルＬ２の一方端はダイオードＤ３，Ｄ４の接続ノードに接続され、リアクトルＬ２の他方端は電力線ＡＣＬ２に接続される。
【００９１】
コンデンサＣ１０は、電力線ＰＬ５と接地線ＮＬ５との間に、ダイオードブリッジ２０３に並列に接続され、電力線ＰＬ５と接地線ＮＬ５との間の電圧変動を低減する。
【００９２】
このような構成とすることにより、整流回路２０１は、外部電源２６０から供給された交流電圧を直流電圧に整流する。なお、整流回路２０１の構成は、交流電圧を直流電圧に変換できる回路であれば、図８で説明した構成に限定されない。他の整流回路の例としては、たとえばフルブリッジ型のコンバータや、ハーフブリッジ型のコンバータとすることも可能であるが、図８のように特別な制御を必要としない構成とすることで、制御負荷を増加させずシンプルな構成とできるので好適である。
【００９３】
再び図７を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、電力線ＰＬ５および接地線ＮＬ５を介して整流回路２０１に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって、ＣＨＲ２４０を介して蓄電装置１１０に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０２は、充電ＥＣＵ２２０からの制御信号ＰＷＥにより制御され、整流回路２０１から出力される直流電圧を電圧変換して蓄電装置１１０に充電電力を供給する。
【００９４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０Ａは、電力線ＰＬ５および接地線ＮＬ５に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０Ａは、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＦにより制御され、整流回路２０１から出力される直流電圧を降圧して電力線ＰＬ４へ出力する。
【００９５】
このような構成において、実施の形態と同様の制御を行なうことによって、外部充電中に、できるだけ大容量のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の運転を抑制して、外部充電時の充電効率の低下を抑制することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態の「充電ＥＣＵ２２０」および「ＨＶ−ＥＣＵ３００」は、それぞれ本発明の「第１の制御装置」および「第２の制御装置」の一例である。本実施の形態の「蓄電装置１１０」および「補機バッテリ１８０」は、それぞれ本発明の「第１の蓄電装置」および「第２の蓄電装置」の一例である。本実施の形態の「ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０」は、本発明の「第１のコンバータ」の一例である。本実施の形態の「ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０」および「ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０Ａ」は、本発明の「第２のコンバータ」の一例である。
【００９７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１００，１００Ａ  車両、１１０  蓄電装置、１１５  ＳＭＲ、１２０  ＰＣＵ、１２１  コンバータ、１２２  インバータ、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギア、１５０  駆動輪、１７０，２０２，２１０Ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０  補機バッテリ、１９０  補機負荷、２００，２００Ａ  充電装置、２０１  整流回路、２０３  ダイオードブリッジ、２１０  ＡＣ／ＤＣコンバータ、２２０  充電ＥＣＵ、２４０  ＣＨＲ、２５０  接続部、２６０  外部電源、２７０  充電コネクタ、３００  ＨＶ−ＥＣＵ、３１０  充電状態演算部、３２０  消費電力推定部、３３０  選択部、３４０  充電装置制御部、３５０  ＡＣ／ＤＣコンバータ制御部、３６０  ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＨＰＬ，ＰＬ１〜ＰＬ５  電力線、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、ＮＬ１，ＮＬ２，ＮＬ５  接地線。
【図１】
2011223833.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011223833.tif 000008
【図７】
2011223833.tif 000009
【図８】
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