(57)【要約】      （修正有）【課題】補機等の動作可能電圧を高めることなく急速充電時に充電器の能力を十分に発揮させることができる車両の電源装置を提供する。【解決手段】車両の電源装置１は、第１蓄電器ＢＬが設けられた第１回路２０と、第１蓄電器ＢＬよりも満充電電圧が高い第２蓄電器ＢＨが設けられた第２回路１０と、第１回路と第２回路との間に設けられた電圧変換器３０と、第１回路のうち第１蓄電器と電圧変換器との間に設けられ、外部充電器ＣＬが接続される外部端子２７とを備える。第１回路には、車両用補機２２が接続される。車両用補機と外部端子との間を電気的に開閉する負極コンタクタ２を備える。【選択図】図１
2019004595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蓄電器が設けられた第１回路と、
前記第１蓄電器よりも満充電電圧が高い第２蓄電器が設けられた第２回路と、
前記第１回路と第２回路との間に設けられた電圧変換器と、
前記第１回路のうち前記第１蓄電器と前記電圧変換器との間に設けられ、外部充電器が接続される外部接続部とを備え、前記第１回路には車両用補機が接続される車両の電源装置であって、
前記車両用補機と前記外部接続部との間を電気的に開閉するスイッチを備えることを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電するときは、前記スイッチを開いて前記外部充電器から前記車両用補機への電流の供給を遮断し、前記第１蓄電器から前記車両用補機へ電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記第１蓄電器の蓄電量と相関のある充電パラメータの値を取得する充電パラメータ取得手段と、
前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、前記外部充電器による充電を中断させ、前記スイッチを閉じ、前記第２蓄電器から前記第１蓄電器へ電流を供給させる制御手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両の電源装置。
【請求項５】
前記第１蓄電器の蓄電量と相関のある充電パラメータの値を取得する充電パラメータ取得手段と、
前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、前記外部充電器の充電電圧を前記動作可能電圧以下まで低下させ、前記スイッチを閉じ、前記外部充電器から前記車両用補機及び前記第１蓄電器に電流を供給させる制御手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両の電源装置。
【請求項６】
前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下かつ所定の切替電圧以上であり、
前記電源装置は、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記第１蓄電器の電圧が前記切替電圧より低くなった場合には、前記外部充電器による充電を中断させ、前記スイッチを閉じ、前記第２蓄電器から前記第１蓄電器へ電流を供給させる制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源装置。
【請求項７】
前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下かつ所定の切替電圧以上であり、
前記電源装置は、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記第１蓄電器の電圧が前記切替電圧より低くなった場合には、前記外部充電器の充電電圧を前記動作可能電圧以下まで低下させ、前記スイッチを閉じ、前記外部充電器から前記車両用補機及び前記第１蓄電器に電流を供給させる制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、バッテリから供給される電力を用いてモータを駆動することによって走行する。また電動車両に搭載されるバッテリは、普通充電設備や急速充電設備等の車両外部の充電器から供給される電力で充電できる。
【０００３】
特許文献１には、車両の電源装置として、外部から複数のバッテリを充電するための充電器を備えたものが開示されている。この充電器を複数の充電出力系統を有するものとし、対応するバッテリ毎の充電率（バッテリの残容量の満充電容量に対する割合を百分率で表したものであり、以下では「ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）」という）に応じて充電電力を分配する。複数のバッテリ間でＳＯＣを揃えることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１８６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された車両の電源装置では、充電器が複数の充電出力系統を有するとはいえ、給電対象は略同等の耐圧の機器であり、急速充電時に相対的に動作可能電圧の低い機器を保護することはできない。補機等の動作可能電圧を一律に高いものとするという単純な解決策を採る場合には、車両全体のコストアップが避けられない。また補機等の動作可能電圧を高くするとその分だけ補機等における損失も高くなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、補機等の動作可能電圧を高めることなく急速充電時に充電器の能力を十分に発揮させることができる車両の電源装置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】
（１）車両（例えば、後述する車両Ｖ，Ｖａ）の電源装置（例えば、後述する車両の電源装置１，１ａ）は、第１蓄電器（例えば、後述する低圧バッテリＢＬ）が設けられた第１回路（例えば、後述する低電圧回路２０，２０ａ）と、前記第１蓄電器よりも満充電電圧が高い第２蓄電器（例えば、後述する高圧バッテリＢＨ）が設けられた第２回路（例えば、後述する高電圧回路１０）と、前記第１回路と第２回路との間に設けられた電圧変換器（例えば、後述するＶＣＵ３０）と、前記第１回路のうち前記第１蓄電器と前記電圧変換器との間に設けられ、外部充電器（例えば、後述する低圧外部充電器ＣＬ）が接続される外部接続部（例えば、後述する低圧外部端子２７）とを備え、前記第１回路には車両用補機が接続されるものであって、前記車両用補機と前記外部接続部との間を電気的に開閉するスイッチ（例えば、後述の負極コンタクタ２、正極コンタクタ３ａ）を備えることを特徴とする。
【０００８】
（２）この場合、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電するときは、前記スイッチを開いて前記外部充電器から前記車両用補機への電流の供給を遮断し、前記第１蓄電器から前記車両用補機へ電流を供給することが好ましい。
【０００９】
（３）この場合、前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下であることが好ましい。
【００１０】
（４）この場合、前記電源装置は、前記第１蓄電器の蓄電量と相関のある充電パラメータの値を取得する充電パラメータ取得手段（例えば、後述するセンサユニットＳＬ）と、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、前記外部充電器による充電を中断させ、前記スイッチを閉じ、前記第２蓄電器から前記第１蓄電器へ電流を供給させる制御手段（例えば、後述するＥＣＵ６０，６０ａ）と、を備えることが好ましい。
【００１１】
（５）この場合、前記電源装置は、前記第１蓄電器の蓄電量と相関のある充電パラメータの値を取得する充電パラメータ取得手段（例えば、後述するセンサユニットＳＬ）と、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、前記外部充電器の充電電圧を前記動作可能電圧以下まで低下させ、前記スイッチを閉じ、前記外部充電器から前記車両用補機及び前記第１蓄電器に電流を供給させる制御手段（例えば、後述するＥＣＵ６０，６０ａ）と、を備えることが好ましい。
【００１２】
（６）この場合、前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下かつ所定の切替電圧（例えば、後述の第１切替電圧ｂ［Ｖ］）以上であり、前記電源装置は、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記第１蓄電器の電圧が前記切替電圧より低くなった場合には、前記外部充電器による充電を中断させ、前記スイッチを閉じ、前記第２蓄電器から前記第１蓄電器へ電流を供給させる制御手段を備えることが好ましい。
【００１３】
（７）この場合、前記車両用補機の動作可能電圧は、前記外部充電器の充電電圧以下かつ所定の切替電圧（例えば、後述の第１切替電圧ｂ［Ｖ］）以上であり、前記電源装置は、前記外部充電器により前記第２蓄電器を充電しているときに前記第１蓄電器の電圧が前記切替電圧より低くなった場合には、前記外部充電器の充電電圧を前記動作可能電圧以下まで低下させ、前記スイッチを閉じ、前記外部充電器から前記車両用補機及び前記第１蓄電器に電流を供給させる制御手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
（１）本発明の電源装置では、第１蓄電器が設けられた第１回路のうち第１蓄電器と電圧変換器との間に外部充電器が接続される外部接続部を設け、さらに車両用補機と外部接続部との間を電気的に開閉するスイッチを設ける。この電源装置では、スイッチが開かれているときには車両用補機が外部充電器から電気的に切り離される。このため、外部充電器が車両用補機の動作可能電圧を超える高い出力電圧で動作しているときに、スイッチを開いておけば車両用補機に高い電圧が印加されない。従って、車両用補機を動作可能電圧が高いものにすることなく、外部充電器の能力を十分に発揮させることが可能になる。
【００１５】
（２）本発明では、外部充電器により第２蓄電器を充電するときは、スイッチを開いて外部充電器から車両用補機への電流の供給を遮断し、第１蓄電器から車両用補機へ電流を供給する。これにより、外部充電器では車両用補機の動作可能電圧による制約を受けることなくその能力を十分に発揮して第２蓄電器の充電を行いながら、同時に第１蓄電器の電力を用いて車両用補機を駆動し続けることができる。また本発明では、出力電圧の低い第１蓄電器から車両用補機に電流を供給するため、車両用補機に要求される動作可能電圧は低いものでよい。このため車両用補機を動作可能電圧の高いものにする場合に発生する車両全体のコストアップや損失の増加を避けることができる。
【００１６】
（３）本発明では、車両用補機の動作可能電圧を外部充電器の充電電圧以下にする。これにより、車両全体のコストアップを抑制しつつ、スイッチを用いて外部充電器から動作可能電圧を超える電圧が車両用補機に印加されるのを防止できる。
【００１７】
（４）上述のように本発明の電源装置では、外部充電器による外部充電中は、第１蓄電器から車両用補機に電力が供給されうるものとなっており、このため外部充電中には第１蓄電器の蓄電量と相関がある電圧やＳＯＣ等の充電パラメータの値が小さくなるおそれがある。本発明の電源装置では、外部充電器により第２蓄電器を充電しているときに第１蓄電器の充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、外部充電器による充電を中断させ、第２蓄電器から第１蓄電器へ電流を供給させる。これにより、第１蓄電器の充電パラメータの値が小さくなった場合であっても、第１蓄電器の再充電が可能である。このため、第１蓄電器と第２蓄電器との両方を十分に充電することができる。
【００１８】
（５）本発明の電源装置では、外部充電器により第２蓄電器を充電しているときに充電パラメータの値が切替閾値より小さくなった場合には、外部充電器の充電電圧を車両用補機の動作可能電圧以下まで低下させ、スイッチを閉じ、外部充電器から車両用補機及び第１蓄電器に電流を供給する。これにより、第１蓄電器の充電パラメータの値が小さくなった場合であっても、第１蓄電器の再充電が可能である。このため、第１蓄電器と第２蓄電器との両方を十分に充電することができる。
【００１９】
（６）本発明の電源装置では、車両用補機の動作可能電圧を、外部充電器の充電電圧以下でありかつ切替電圧以上とする。また本発明の電源装置では、外部充電器によって第２蓄電器を充電しているときに第１蓄電器の電圧が所定の切替電圧より低くなった場合には、スイッチを閉じ、第２蓄電器から第１蓄電器に電流を供給させる。換言すれば、本発明の電源装置では、第１蓄電器の電圧が車両用補機の動作可能電圧よりも低く定められた切替電圧まで低下して初めてスイッチを閉じる。これにより、動作可能電圧を上限として第２蓄電器側からの充電電圧を調整し、車両用補機に適切な大きさの電圧を印加しながら、同時に第１蓄電器に電流を供給し、これを充電することができる。
【００２０】
（７）本発明の電源装置では、車両用補機の動作可能電圧を、外部充電器の充電電圧以下でありかつ切替電圧以上とする。また本発明の電源装置では、外部充電器によって第２蓄電器を充電しているときに第１蓄電器の電圧が所定の切替電圧より低くなった場合には、スイッチを閉じ、充電電圧を下げた外部充電器から第１蓄電器に電流を供給させる。換言すれば、本発明の電源装置では、第１蓄電器の電圧が車両用補機の動作可能電圧よりも低く定められた切替電圧まで低下して初めてスイッチを閉じる。これにより、動作可能電圧を上限として外部充電器からの充電電圧を調整し、車両用補機に適切な大きさの電圧を印加しながら、同時に第１蓄電器に電流を供給し、これを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源装置を搭載する電動車両と２つの外部充電器との構成を示す図である。
【図２】図１の車両の電源装置における急速充電時に制御手段で実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図３】昇圧動作時における電流の流れを説明するための回路図である。
【図４】降圧動作時における電流の流れを説明するための回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電源装置を搭載する電動車両と２つの外部充電器との構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電源装置１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）とこの車両Ｖに対する２種類の外部充電器ＣＨ，ＣＬとの構成を示す図である。
【００２３】
高圧外部充電器ＣＨ及び外部充電器としての低圧外部充電器ＣＬは、それぞれ、充電を主目的とする施設である充電ステーション、商業施設、及び公共施設等に設置された急速充電器である。これら外部充電器ＣＨ，ＣＬは、それぞれ予め定められた充電電圧の直流を、充電ケーブルを介して車両Ｖの電源装置１へ出力する。高圧外部充電器ＣＨの出力電圧は、低圧外部充電器ＣＬの充電電圧よりも高い。以下では、例えば高圧外部充電器ＣＨの充電電圧は１０００［Ｖ］とし、低圧外部充電器ＣＬの充電電圧は５００［Ｖ］とした場合について説明するが、本発明はこれに限るものではない。
【００２４】
高圧外部充電器ＣＨの正負極の両端子は、その充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタを車両Ｖのインレット（図示せず）に接続すると、電源装置１に設けられる後述の高圧外部正極端子１５及び高圧外部負極端子１６に接続される。また低圧外部充電器ＣＬの正負極の両端子は、その充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタを車両Ｖのインレットに接続すると、電源装置１に設けられる後述の低圧外部正極端子２５及び低圧外部負極端子２６に接続される。
【００２５】
また外部充電器ＣＨ（ＣＬ）は、電源装置１の両端子１５，１６（２５，２６）に接続すると、外部充電器ＣＨ（ＣＬ）から電源装置１へ電力の供給が可能になり、また外部充電器ＣＨ（ＣＬ）と電源装置１の後述のＥＣＵ６０との間で電力線を介した通信であるＰＬＣ通信を行うことが可能になる。外部充電器ＣＨ，ＣＬは、ＥＣＵ６０からのＰＬＣ通信による充電器制御信号を受けて、ＥＣＵ６０の管理下で動作する。
【００２６】
なお図１には、説明の便宜上２つの外部充電器ＣＨ，ＣＬが両方とも車両Ｖに接続された状態を図示するが、これら２つの外部充電器ＣＨ，ＣＬは、１つの車両Ｖに対して同時に接続することができず、何れかのみを選択的に接続することが可能となっている。すなわち高圧外部充電器ＣＨを車両Ｖに接続した場合には、低圧外部充電器ＣＬを同じ車両Ｖに接続することができず、また低圧外部充電器ＣＬを車両Ｖに接続した場合には、低圧外部充電器ＣＬを同じ車両Ｖに接続することができないようになっている。
【００２７】
車両Ｖは、その駆動輪（図示せず）と機械的に連結された走行モータＭと、この走行モータＭに電力を供給する電源装置１と、を備える。走行モータＭは、例えば、三相交流モータである。
【００２８】
電源装置１は、第２蓄電器としての高圧バッテリＢＨが設けられた高電圧回路１０と、第１蓄電器としての低圧バッテリＢＬが設けられた低電圧回路２０と、電圧変換器３０（以下、「ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０」との略称を用いる）と、インバータ４０と、ＶＣＵ３０とインバータ４０とを接続する主正極線ＭＰＬ及び主負極線ＭＮＬと、ＶＣＵ３０及びインバータ４０に設けられる複数のスイッチング素子を駆動するゲートドライブ回路５０と、電流センサＣＳと、これらを制御する電子制御モジュールであるＥＣＵ６０と、を備える。
【００２９】
高電圧回路１０は、高圧バッテリＢＨの正極と主正極線ＭＰＬとを接続する正極線ＰＬＨと、高圧バッテリＢＨの負極と主負極線ＭＮＬとを接続する負極線ＮＬＨと、正極線ＰＬＨに設けられた正極コンタクタ１１と、負極線ＮＬＨに設けられた負極コンタクタ１２と、正極線ＰＬＨのうち正極コンタクタ１１よりも主正極線ＭＰＬ側に設けられた高圧外部正極端子１５と、負極線ＮＬＨのうち負極コンタクタ１２よりも主負極線ＭＮＬ側に設けられた高圧外部負極端子１６と、を含む。
【００３０】
高圧バッテリＢＨ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、この高圧バッテリＢＨ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。
【００３１】
なお以下では、高圧バッテリＢＨとして、その満充電時電圧は低圧外部充電器ＣＬの出力電圧よりも高く且つ高圧外部充電器ＣＨの出力電圧よりも低いものを用いた場合について説明する。より具体的には、高圧バッテリＢＨの満充電時電圧は、例えば８００［Ｖ］とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００３２】
またこの高圧バッテリＢＨには、センサユニットＳＨが設けられている。センサユニットＳＨは、高圧バッテリＢＨのＳＯＣを取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた検出信号ｂｈをＥＣＵ６０へ送信する複数のセンサで構成される。より具体的には、センサユニットＳＨは、高圧バッテリＢＨの電圧を検出する電圧センサ、高圧バッテリＢＨの電流を検出する電流センサ、及び高圧バッテリＢＨの温度を検出する温度センサ等によって構成される。外部充電の実行中や走行中における高圧バッテリＢＨのＳＯＣは、センサユニットＳＨからの検出信号ｂｈを用いた既知のアルゴリズムに基づいて、例えばＥＣＵ６０において逐次算出される。
【００３３】
コンタクタ１１，１２は、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成して高圧バッテリＢＨと端子１５，１６及び線ＭＰＬ，ＭＮＬとの導通を絶ち、指令信号が入力されている状態では閉成して高圧バッテリＢＨと端子１５，１６及び線ＭＰＬ，ＭＮＬとを接続するノーマルオープン型である。コンタクタ１１は、ＥＣＵ６０から送信される制御信号Ｐ２１に応じて開閉し、コンタクタ１２は、ＥＣＵ６０から送信される制御信号Ｐ２２に応じて開閉する。なお負極コンタクタ１２は、コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
【００３４】
高圧外部正極端子１５及び高圧外部負極端子１６には、それぞれ高圧外部充電器ＣＨの正極出力端子及び負極出力端子が接続される。以下では、これら２つの端子１５，１６をまとめて高圧外部端子１７ともいう。
【００３５】
低電圧回路２０は、低圧バッテリＢＬの正極とＶＣＵ３０の低圧側正極端子３１とを接続する正極線ＰＬＬと、低圧バッテリＢＬの負極とＶＣＵ３０の低圧側負極端子３２とを接続する負極線ＮＬＬと、正極線ＰＬＬに設けられた正極コンタクタ３と、負極線ＮＬＬに設けられた負極コンタクタ２と、これら正極線ＰＬＬ及び負極線ＮＬＬに接続された車両用補機２２と、正極線ＰＬＬのうち正極コンタクタ３及び車両用補機２２の接続点よりもＶＣＵ３０の低圧側正極端子３１側に設けられた高圧外部正極端子２５と、負極線ＮＬＬのうち負極コンタクタ２及び車両用補機２２の接続点よりもＶＣＵ３０の低圧側負極端子３２側に設けられた高圧外部負極端子２６と、を含む。
【００３６】
車両用補機２２は、バッテリヒータ、エアコンインバータ、及びＤＣ−ＤＣコンバータ等の複数の補機類と、これら補機類を駆動するための電源となる補機バッテリ（例えば、鉛バッテリ）と、等によって構成される。車両用補機２２には動作可能電圧がある。ここでの、動作可能電圧とは仕様通りの動作が可能な電圧範囲のうちの最高電圧をいう。この動作可能電圧は、絶縁破壊を生じることなく機器の絶縁に印加できる電圧の上限である耐電圧（絶縁耐力）よりも低い。本実施形態における車両用補機２２では、動作可能電圧は低圧外部充電器ＣＬの充電電圧以下でありかつ低圧バッテリＢＬの電圧に対して定められる閾値である後述の第１切替電圧ｂ［Ｖ］より高い。
【００３７】
低圧外部正極端子２５及び低圧外部負極端子２６には、それぞれ低圧外部充電器ＣＬの正極出力端子及び負極出力端子が接続される。以下では、これら２つの端子２５，２６をまとめて低圧外部端子２７ともいう。
【００３８】
低圧バッテリＢＬ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、この低圧バッテリＢＬ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。
【００３９】
なお以下では、低圧バッテリＢＬとして、その満充電時電圧は低圧外部充電器ＣＬの出力電圧よりも低いものを用いた場合について説明する。より具体的には、低圧バッテリＢＬの満充電時電圧は、例えば４００［Ｖ］とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００４０】
また高圧バッテリＢＨと低圧バッテリＢＬとでは、満充電時電圧の他、以下のような相違がある。高圧バッテリＢＨは、低圧バッテリＢＬよりも出力重量密度は低いが、エネルギ重量密度は高い。すなわち、高圧バッテリＢＨはエネルギ重量密度の点で低圧バッテリＢＬよりも優れ、低圧バッテリＢＬは出力重量密度の点で低圧バッテリＢＬよりも優れる。なお、エネルギ重量密度とは、単位重量あたりの電力量［Ｗｈ／ｋｇ］であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力［Ｗ／ｋｇ］である。したがって、エネルギ重量密度が優れている高圧バッテリＢＨは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている低圧バッテリＢＬは、高出力を主目的とした蓄電器である。
【００４１】
またこの低圧バッテリＢＬには、センサユニットＳＬが設けられている。センサユニットＳＬは、低圧バッテリＢＬのＳＯＣを取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた検出信号ｂｌをＥＣＵ６０へ送信する複数のセンサで構成される。より具体的には、センサユニットＳＬは、低圧バッテリＢＬの電圧を検出する電圧センサ、低圧バッテリＢＬの電流を検出する電流センサ、及び低圧バッテリＢＬの温度を検出する温度センサ等によって構成される。外部充電の実行中や走行中における低圧バッテリＢＬのＳＯＣは、センサユニットＳＬからの検出信号ｂｌを用いた既知のアルゴリズムに基づいて、例えばＥＣＵ６０において逐次算出される。
【００４２】
正極コンタクタ３は、正極線ＰＬＬのうち車両用補機２２の接続点よりも低圧バッテリＢＬ側に設けられている。負極コンタクタ２は、負極線ＮＬＬのうち車両用補機２２の接続点よりも外部負極端子２６側に設けられている。このため、低圧外部端子２７に低圧外部充電器ＣＬが接続されている状態では、負極コンタクタ２を閉じると低圧外部充電器ＣＬと車両用補機２２とが導通し、負極コンタクタ２を開くと低圧外部充電器ＣＬと車両用補機２２との導通が遮断される。また正極コンタクタ３を閉じると低圧バッテリＢＬと車両用補機２２とが導通し、正極コンタクタ３を開くと低圧バッテリＢＬと車両用補機２２との導通が遮断される。
【００４３】
コンタクタ２，３は、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成し、指令信号が入力されている状態では閉成するノーマルオープン型である。コンタクタ２は、ＥＣＵ６０から送信される制御信号Ｐ１１に応じて開閉し、コンタクタ３は、ＥＣＵ６０から送信される制御信号Ｐ１２に応じて開閉する。なお負極コンタクタ２は、コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
【００４４】
ＶＣＵ３０は、高電圧回路１０と低電圧回路２０との間に設けられる。ＶＣＵ３０の低圧側正極端子３１及び低圧側負極端子３２は、それぞれ上述のように低電圧回路２０の正極線ＰＬＬ及び負極線ＮＬＬに接続される。ＶＣＵ３０の高圧側正極端子３３及び高圧側負極端子３４は、それぞれ主正極線ＭＰＬ及び主負極線ＭＮＬを介して高電圧回路１０の正極線ＰＬＨ及び負極線ＮＬＨに接続される。
【００４５】
ＶＣＵ３０は、リアクトルＬと、平滑コンデンサＣ１と、ハイアーム素子３Ｈと、ローアーム素子３Ｌと、負母線３５と、を組み合わせて構成される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００４６】
負母線３５は、低圧側負極端子３２と高圧側負極端子３４とを接続する配線である。平滑コンデンサＣ１は、その一端側が低圧側正極端子３１に接続され、その他端側が負母線３５に接続される。リアクトルＬは、その一端側が低圧側正極端子３１に接続され、その他端側がハイアーム素子３Ｈとローアーム素子３Ｌとの接続ノードに接続される。
【００４７】
ハイアーム素子３Ｈは、ハイアームスイッチング素子３６と、このハイアームスイッチング素子３６に並列に接続されたダイオード３７とを備える。ローアーム素子３Ｌは、ローアームスイッチング素子３８と、このローアームスイッチング素子３８に並列に接続されたダイオード３９とを備える。これらスイッチング素子３６，３８は、高圧側正極端子３３と負母線３５との間に直列に接続される。ハイアームスイッチング素子３６のコレクタは高圧側正極端子３３に接続される。ローアームスイッチング素子３８のエミッタは負母線３５に接続される。ダイオード３７の順方向は、リアクトルＬから高圧側正極端子３３へ向かう向きである。ダイオード３９の順方向は、負母線３５からリアクトルＬへ向かう向きである。なお、これらスイッチング素子３６，３８には、それぞれＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子が用いられる。
【００４８】
ハイアームスイッチング素子３６及びローアームスイッチング素子３８は、それぞれＥＣＵ６０からの制御信号に基づいてゲートドライブ回路５０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。
【００４９】
以上のように構成されたＶＣＵ３０によれば、ゲートドライブ回路５０から所定のタイミングで生成したゲート駆動信号でスイッチング素子３６，３８をオン／オフ駆動することにより、後に詳細に説明するように、昇圧機能と降圧機能を発揮する。昇圧機能とは、低圧側の端子間３１，３２に印加される電圧を昇圧して高圧側の端子間３３，３４に出力する機能をいい、これにより低電圧回路２０から高電圧回路１０及びインバータ４０へ電流が流れる。また降圧機能とは、高圧側の端子間３３，３４に印加される電圧を降圧して低圧側の端子３１，３２に出力する機能をいい、これにより高電圧回路１０及びインバータ４０から低電圧回路２０へ電流が流れる。
【００５０】
インバータ４０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インバータである。インバータ４０は、その一方において主正極線ＭＰＬ及び主負極線ＭＮＬに接続され、他方において走行モータＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。
【００５１】
インバータ４０は、走行モータＭのＵ相に接続されたハイ側Ｕ相スイッチング素子ＵＨ及びロー側Ｕ相スイッチング素子ＵＬと、走行モータＭのＶ相に接続されたハイ側Ｖ相スイッチング素子ＶＨ及びロー側Ｖ相スイッチング素子ＶＬと、走行モータＭのＷ相に接続されたハイ側Ｗ相スイッチング素子ＷＨ及びロー側Ｗ相スイッチング素子ＷＬと、を相毎にブリッジ接続して構成されるブリッジ回路と、平滑コンデンサＣ２と、を備える。電流センサＣＳは、走行モータＭの各相の電流を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ６０へ送信する。
【００５２】
車両の走行時には、ＥＣＵ６０は、電流センサＣＳの検出信号を用いてトルク電流指令信号を生成し、ゲートドライブ回路５０に入力する。ゲートドライブ回路５０は、ＥＣＵ６０からのトルク電流指令信号に基づいて各スイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに対する駆動信号を生成し、これらスイッチング素子を所定の位相で駆動する。これにより走行モータＭのステータコイルに回転磁界が発生し、走行モータＭの出力軸が回転する。
【００５３】
図２は、図１の車両の電源装置における急速充電時に制御手段で実行される処理手順を示すフローチャートである。尚、車両のユーザが急速充電を行うための操作をしたときには、コンタクタ１２及びコンタクタ１１は閉じられているものとする。
【００５４】
始めにＳ１では、ＥＣＵ６０は、車両の電源装置１に接続された充電器が低圧外部充電器ＣＬであるか否かを判定する。具体的には低圧外部端子２７に低圧外部充電器ＣＬが接続されている状態か、高圧外部端子１７に高圧外部充電器ＣＨが接続されている状態かを判定する。Ｓ１での判定がＹＥＳである場合、即ち、低圧外部端子２７に低圧外部充電器ＣＬが接続されている状態であると判定されたときにはＳ２に移り、ＮＯである場合、即ち、高圧外部端子１７に高圧外部充電器ＣＨが接続されている状態であると判定されたときにはＳ９の処理に移行する。
【００５５】
Ｓ２では、ＥＣＵ６０は、制御信号Ｐ１２によりコンタクタ３を閉じ、制御信号Ｐ１１によりコンタクタ２を開く処理を実行する。高圧バッテリＢＨが急速充電されるときの電流路を、その正極側の経路を辿るように示せば次の通りである。低圧外部充電器ＣＬ→低圧外部端子２７の低圧外部正極端子２５→低電圧回路２０の正極線ＰＬＬ→ＶＣＵ３０→高電圧回路１０の正極線ＰＬＨ→コンタクタ１１→高圧バッテリＢＨの正極。この経路が確立するときには、上述のように、制御信号Ｐ１１によりコンタクタ２が開かれているため、低圧外部充電器ＣＬが能力の上限の出力電圧で動作しても、低圧外部充電器ＣＬの出力端子間電圧が車両用補機２２に印加されることがない。ＥＣＵ６０は、Ｓ２の処理の後Ｓ３に移る。
【００５６】
Ｓ３では、ＥＣＵ６０は、ゲートドライブ回路５０に対し駆動信号をＶＣＵ３０に供給させる。これによりＶＣＵ３０は昇圧動作を行い、低圧外部充電器ＣＬから、上述のＳ２で確立された電流路を通して高圧バッテリＢＨが急速充電される。
【００５７】
図３は、昇圧動作時における電流の流れを説明するための回路図である。
先ず、ＶＣＵ３０のローアームスイッチング素子３８をオンにすると、低圧外部充電器ＣＬから供給される電流Ｉ１によってリアクトルＬにエネルギが蓄積され、また平滑コンデンサＣ２から高圧バッテリＢＨへ電流が流れる。その後、ローアームスイッチング素子３８をオフにすると、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは放電電流Ｉ２としてダイオード３７を介して高圧バッテリＢＨに流れ、また平滑コンデンサＣ２にエネルギが蓄積される。昇圧動作時は、以上のような手順によって所定の周期でローアームスイッチング素子３８をオン／オフにすることによって、低圧外部充電器ＣＬから高圧バッテリＢＨへ電流を供給する。なおこの昇圧動作時には、ハイアームスイッチング素子３６は、所定の周期でオン／オフにするか又はオフにし続ける。
【００５８】
急速充電中には、車両用補機２２はコンタクタ２が開成しているため低圧外部充電器ＣＬから電気的に切り離されており、低圧外部充電器ＣＬの出力電圧が車両用補機２２に印加されることがない。従って、車両用補機２２は低圧外部充電器ＣＬからの印加電圧を問題にする必要がない。このため、車両用補機を動作可能電圧の高いものにする場合に発生する車両全体のコストアップを避けることができる。
また、車両用補機２２には低圧バッテリＢＬから給電されるが、車両用補機２２の動作可能電圧は低圧バッテリＢＬの満充電電圧以上であるため、低圧バッテリＢＬの電圧が印加されても、車両用補機２２の寿命や作動に悪影響が及ぶおそれがない。
ＥＣＵ６０は、Ｓ３で上述の急速充電を行って、Ｓ４に移る。
【００５９】
Ｓ４では、ＥＣＵ６０は、高圧バッテリＢＨが満充電の状態にあるか否かを判定する。この判定は、センサユニットＳＨの検出信号ｂｈを読み込んで、高圧バッテリＢＨのＳＯＣを算出し、このＳＯＣが満充電のレベルにあるか否かを見て行う。Ｓ４での判定がＮＯである場合にはＳ５に移り、ＹＥＳである場合には急速充電処理を終了する。
【００６０】
一方、コンタクタ３が閉じた状態では、低圧バッテリＢＬから車両用補機２２に継続的に給電が行われているため、低圧バッテリＢＬのＳＯＣは次第に低下する。Ｓ５では、ＥＣＵ６０は、センサユニットＳＬからの検出信号ｂｌに基づいて取得した低圧バッテリＢＬの電圧が、車両用補機２２の動作可能電圧よりも低く定められた第１切替電圧ｂ［Ｖ］より低いか否かを判定する。Ｓ５での判定は、低圧バッテリＢＬの蓄電量が充電を要する程度に低下したか否かの判定であり、この判定がＹＥＳである場合にはＳ６に移り、ＮＯである場合にはＳ３の処理に移る。即ち、低圧バッテリＢＬの電圧が第１切替電圧ｂ［Ｖ］より低くならない限り高圧バッテリＢＨの充電が継続される。
【００６１】
なお低圧バッテリＢＬの電圧は、そのＳＯＣと正の相関がある。すなわち、電圧が高くなるほどＳＯＣも高くなる。そこでＳ５では、低圧バッテリＢＬの電圧と切替電圧ｂ［Ｖ］とを比較する代わりに、センサユニットＳＬからの検出信号ｂｌに基づいて取得した低圧バッテリＢＬのＳＯＣと、予め定められた第１切替充電率ａ［％］とを比較しても同様の効果を奏する。
【００６２】
Ｓ６では、ＥＣＵ６０は、既述の充電器制御信号を低圧外部充電器ＣＬに送って低圧外部充電器ＣＬを停止させると共に、制御信号Ｐ１１をコンタクタ２に供給する。これによりコンタクタ２が閉じる。また、高圧バッテリＢＨから、ＶＣＵ３０を介して降圧された電圧を低圧バッテリＢＬ及び車両用補機２２に供給する電流路が確立する。高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬへの電流路をその正極側の経路を辿るように示せば次の通りである。高圧バッテリＢＨ→コンタクタ１１→高電圧回路１０の正極線ＰＬＨ→ＶＣＵ３０→低電圧回路２０の正極線ＰＬＬ→コンタクタ３→低圧バッテリＢＬの正極。一方、制御信号Ｐ１１によりコンタクタ２が閉じるため、車両用補機２２は低電圧回路２０の線間（正極線ＰＬＬ及び負極線ＮＬＬ間）に電気的に接続される。ＥＣＵ６０は、Ｓ６の処理の後、Ｓ７に移る。
【００６３】
Ｓ７では、ＥＣＵ６０は、ゲートドライブ回路５０に対し駆動信号をＶＣＵ３０に供給させる。これによりＶＣＵ３０は降圧動作を行い、高圧バッテリＢＨの電力で低圧バッテリＢＬが充電される。
【００６４】
図４は、降圧動作時における電流の流れを説明するための図である。
先ず、ＶＣＵ３０のハイアームスイッチング素子３６をオンにすると、高圧外部充電器ＣＨから供給される電流Ｉ１がハイアームスイッチング素子３６を流れ、この電流Ｉ１によってリアクトルＬ及び平滑コンデンサＣ１にエネルギが蓄積され、また車両用補機２２が駆動される。その後、ハイアームスイッチング素子３６をオフにすると、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは放電電流Ｉ２として車両用補機２２に供給され、また平滑コンデンサＣ１に蓄積された電荷も車両用補機２２に供給される。降圧動作時は、以上のような手順によって所定の周期でハイアームスイッチング素子３６をオン／オフにすることによって、高圧外部充電器ＣＨから車両用補機２２へ電流を供給する。なおこの降圧動作時には、ローアームスイッチング素子３８は、所定の周期でオン／オフにするか又はオフにし続ける。
【００６５】
一方、低圧バッテリＢＬと同じく低電圧回路２０の線間に接続された車両用補機２２にも高圧バッテリＢＨから給電される。上述のようにＶＣＵ３０を降圧動作を行うように駆動するに際し、ＶＣＵ３０の低圧側の電圧が車両用補機２２の動作可能電圧以下となるように制御する。このため、車両用補機２２に動作可能電圧を上回る電圧が印加されることが回避される。ＥＣＵ６０は、Ｓ７の処理の後、Ｓ８に移る。
【００６６】
Ｓ８では、ＥＣＵ６０は、センサユニットＳＬからの検出信号ｂｌに基づいて取得した低圧バッテリＢＬの電圧が、上記第１切替電圧ｂ［Ｖ］よりも高く定められた第２切替電圧ｄ［Ｖ］より高いか否かを判定する。Ｓ８での判定は、低圧バッテリＢＬの蓄電量が充電を要しない程度に回復したか否かの判定であり、この判定がＹＥＳである場合にはＳ２に移り、高圧バッテリＢＨに対する充電が再開される。ＮＯである場合にはＳ７に移る。即ち、Ｓ８での判定がＹＥＳになるまで上述のＳ７が維持される。
【００６７】
なおＳ８の判定も上述のＳ５の判定と同様に、低圧バッテリＢＬの電圧と第２切替電圧ｄ［Ｖ］とを比較する代わりに、センサユニットＳＬからの検出信号ｂｌに基づいて取得した低圧バッテリＢＬのＳＯＣと、予め定められた第２切替充電率ｃ［％］とを比較しても同様の効果を奏する。
【００６８】
一方、既述のＳ１でＮＯと判定された場合は、車両の電源装置１に接続された充電器が低圧外部充電器ＣＬではない。即ち、車両の電源装置１に接続された充電器は高圧外部充電器ＣＨであり、この場合には上述のとおりＳ９の処理に移行する。
【００６９】
Ｓ９では、ＥＣＵ６０は、制御信号Ｐ１２によりコンタクタ３を閉じ、制御信号Ｐ１１によりコンタクタ２を閉じる処理を実行する。コンタクタ３とコンタクタ２とが共に閉じられると高圧外部充電器ＣＨの出力電圧が高圧バッテリＢＨに印加されて高圧バッテリＢＨが充電され得る状態になる。また、高圧バッテリＢＨが充電され得る状態になると共に、高圧外部充電器ＣＨから低圧バッテリＢＬ及び車両用補機２２への電流路が確立する。この場合の電流路は、上述のＳ６で確立される高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬ及び車両用補機２２への電流路と同じものである。ＥＣＵ６０は、Ｓ９の処理の後、Ｓ１０に移る。
【００７０】
Ｓ１０では、ＥＣＵ６０は、ゲートドライブ回路５０に対し駆動信号をＶＣＵ３０に供給させる。これによりＶＣＵ３０は降圧動作を行う。このため、ＶＣＵ３０で降圧された電圧が低圧バッテリＢＬ及び車両用補機２２に供給されて、低圧バッテリＢＬの充電と車両用補機２２への給電とが行われる。またＶＣＵ３０に降圧動作を実行させている間、低圧バッテリＢＬ及び車両用補機２２には高圧外部充電器ＣＨからＶＣＵ３０を介して電流が供給され、高圧バッテリＢＬには高圧外部充電器ＣＨから直接電流が供給され、充電される。ＥＣＵ６０は、Ｓ１０の処理の後、Ｓ１１に移る。
【００７１】
Ｓ１１では、ＥＣＵ６０は、高圧バッテリＢＨが満充電の状態にあるか否かを判定する。この判定は、センサユニットＳＨの検出信号ｂｈを読み込んで、高圧バッテリＢＨのＳＯＣを算出し、このＳＯＣが満充電のレベルにあるか否かを見て行う。Ｓ１１での判定がＮＯである場合にはＳ１０に移って充電を継続し、ＹＥＳである場合には急速充電処理を終了する。
【００７２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態に係る電源装置１ａを搭載する車両Ｖａとこの車両Ｖａに対する２種類の外部充電器ＣＨ，ＣＬとの構成を示す図である。図５において図１との対応部は同一の符号を附して示し、これら対応部の説明は、図１における説明を援用する。
【００７３】
図５の車両の電源装置１ａにおける図１の車両の電源装置１との相違は次の点である。即ち、図１の車両Ｖの電源装置１では車両用補機２２と低圧外部端子２７との間を電気的に開閉するスイッチは負極コンタクタ２である。負極コンタクタ２は負極線ＮＬＬのうち低圧外部負極端子２６と車両用補機２２の接続点との間に介挿されている。これに対し、図５の車両の電源装置１ａでは、車両用補機２２と低圧外部端子２７との間を電気的に開閉するスイッチは正極コンタクタ３ａである。正極コンタクタ３ａは正極線ＰＬＬに介挿されている。詳細には、正極コンタクタ３ａは、正極線ＰＬＬにおける、低圧外部端子２７の低圧外部正極端子２５との接続点と、車両用補機２２の正極側との接続点との間に介挿されている。また、図１の車両の電源装置１では正極コンタクタ３により、低圧バッテリＢＬの正極側と低電圧回路２０との断続を行う。これに対し、図５の車両の電源装置１ａでは負極コンタクタ２ａにより低圧バッテリＢＬの負極側と低電圧回路２０ａとの断続を行う。負極コンタクタ２ａは、負極線ＮＬＬのうち車両用補機２２の接続点よりも低圧バッテリＢＬ側に設けられている。
【００７４】
図１と図５との上述の相違点から明らかなように、図５の車両の電源装置１ａにおける急速充電時に制御手段としてのＥＣＵ６０ａで実行される処理手順は、図２のフローチャートにおける負極コンタクタ２を正極コンタクタ３ａと読み替え、正極コンタクタ３を負極コンタクタ２ａと読み替えたものに等しい。従って、図５の車両の電源装置１ａにおける急速充電時に制御手段で実行される処理手順は、上述の読み替えを行って図２のフローチャートによる説明を援用する。
【００７５】
図５の車両の電源装置１ａにおいても、急速充電中には、車両用補機２２は、コンタクタ３ａが開いていることにより低圧外部充電器ＣＬから電気的に切り離されており、低圧外部充電器ＣＬの出力電圧が車両用補機２２に印加されることがない。従って、車両用補機２２は本質的に低圧外部充電器ＣＬからの印加電圧を問題にする必要がない。また、車両用補機２２の動作可能電圧は低圧バッテリＢＬの電圧以上であるため、低圧バッテリＢＬの電圧が印加されても寿命や作動に悪影響が及ぶおそれがない。
【００７６】
また、低圧バッテリＢＬのＳＯＣが低下したと判定された場合には、高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬを充電させることができると共に、閉成したコンタクタ３ａを通して車両用補機２２に給電することができる。
【００７７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【００７８】
例えば、上述の第１実施形態及び第２実施形態の何れにおいても、各コンタクタ２，３，４，５，２ａ，３ａに替えて、半導体スイッチング素子を適用してもよい。
【００７９】
また、上述の低圧外部充電器ＣＬから高圧バッテリＢＨを充電中に低圧バッテリＢＬの電圧が第１切替電圧ｂ［Ｖ］より低くなった場合（又は低圧バッテリＢＬのＳＯＣが第１切替充電率ａ［％］より低くなった場合）には、低圧外部充電器ＣＬの出力電圧を車両用補機２２の動作可能電圧以下まで低下させた上で、コンタクタ２を閉成させて車両用補機２２に給電するようにし、これと共に、低圧外部充電器ＣＬから低圧バッテリＢＬを充電させるように制御してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
ＢＬ…低圧バッテリ（第１蓄電器）
ＢＨ…高圧バッテリ（第２蓄電器）
ＣＬ…低圧外部充電器（外部充電器）
ＳＬ…センサユニット（充電パラメータ取得手段）
Ｖ，Ｖａ…電動車両（車両）
１，１ａ…車両の電源装置
２…負極コンタクタ（スイッチ）
３ａ…正極コンタクタ（スイッチ）
１０…高電圧回路（第２回路）
２０，２０ａ…低電圧回路（第１回路）
２２…車両用補機
２７…低圧外部端子（外部接続部）
３０…ＶＣＵ（電圧変換器）
６０，６０ａ…ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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