(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電力により充電が可能な車両の電源システムであって、
蓄電装置と、
前記外部電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電するための充電器と、
補機バッテリと、
前記蓄電装置から前記車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と前記補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを備え、
前記電圧変換器は、前記電路を確保不能な状態で前記車両を走行させる退避走行を行なう場合には、前記補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して前記駆動部に供給するように構成され、
前記充電器は、前記退避走行を行なう場合には、前記蓄電装置からの電力を電圧変換して前記補機バッテリを充電するように構成される、車両の電源システム。
【請求項２】
前記電路に設けられた開閉器と、
前記開閉器をオンできない故障が生じた場合に、前記補機バッテリの充電量が所定の閾値を下回っているときには、前記蓄電装置の電力により前記補機バッテリを充電するように前記充電器を制御するための制御装置をさらに備える、請求項１に記載の車両の電源システム。
【請求項３】
前記駆動部は、
駆動力源としての内燃機関と、
前記蓄電装置または前記補機バッテリからの電力を用いて前記内燃機関を始動するように構成された電動機とを含む、請求項１または２項に記載の車両の電源システム。
【請求項４】
前記駆動部は、前記蓄電装置または前記補機バッテリからの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された電動機を含む、請求項１に記載の車両の電源システム。
【請求項５】
電源システムと、
前記電源システムからの電力を用いて前記車両の駆動力を発生する駆動部とを備え、
前記電源システムは、
蓄電装置と、
外部電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電するための充電器と、
補機バッテリと、
前記蓄電装置から前記車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と前記補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを含み、
前記電圧変換器は、前記電路を確保不能な状態で前記車両を走行させる退避走行を行なう場合には、前記補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して前記駆動部に供給するように構成され、
前記充電器は、前記退避走行を行なう場合には、前記蓄電装置からの電力を電圧変換して前記補機バッテリを充電するように構成される、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源システムおよび車両に関し、より特定的には、車両外部の電源によって充電可能な蓄電装置を搭載した車両の電源システムにおいて、車両の退避走行を行なうための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。
【０００３】
このような車両において、蓄電装置と電動機との間に設けられたリレーにオフ故障（オンできない状態を意味する）が生じた場合には、蓄電装置が電源システムから遮断されることによって蓄電装置から電動機へ給電するための電路を確保できなくなり、車両を正常に動かすことができなくなる虞がある。このような場合には、車両を安全な場所に退避させるための退避走行を行なう必要がある。
【０００４】
たとえば特開２００７−２５５２９４号公報（特許文献１）は、内燃機関の始動をさせる電動機を搭載した車両において、上記電動機に電力を供給するための高圧バッテリに異常が発生した場合には、高圧バッテリをシステムから切り離すとともに、補機バッテリへの充電および補機類への電力供給を行なうＤＣ／ＤＣコンバータを駆動して、補機バッテリの電力を上記電動機に供給する構成を開示する。この特許文献１では、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、電源ラインの電圧を降圧して補機バッテリへ供給する降圧動作を行なわせる一方で、高圧バッテリが電源ラインから切り離された場合には、補機バッテリの電圧を昇圧して電源ラインに供給する昇圧動作を行なわせることにより、エンジンの始動の確実性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５５２９４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１０７００号公報
【特許文献３】特開２０１１−０５５６８２号公報
【特許文献４】特開２０１１−０７２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１のように、補機バッテリの電力を用いて電動機を駆動することにより内燃機関を始動させる構成においては、補機バッテリから電動機に供給可能な電力は補機バッテリの充電容量によって制限される。そのため、補機バッテリの残容量が内燃機関を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、内燃機関を始動させることができず、退避走行ができなくなる虞がある。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置から駆動部への電路を確保不能な状態において、車両の退避走行を確実に実行可能な車両の電源システムおよび車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、外部電源からの電力により充電が可能な車両の電源システムであって、蓄電装置と、外部電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電するための充電器と、補機バッテリと、蓄電装置から車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを備える。電圧変換器は、電路を確保不能な状態で車両を走行させる退避走行を行なう場合には、補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して駆動部に供給するように構成される。充電器は、退避走行を行なう場合には、蓄電装置からの電力を電圧変換して補機バッテリを充電するように構成される。
【０００９】
好ましくは、車両の電源システムは、電路に設けられた開閉器と、開閉器をオンできない故障が生じた場合に、補機バッテリの充電量が所定の閾値を下回っているときには、蓄電装置の電力により補機バッテリを充電するように充電器を制御するための制御装置をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、駆動部は、駆動力源としての内燃機関と、蓄電装置または補機バッテリからの電力を用いて内燃機関を始動するように構成された電動機とを含む。
【００１１】
好ましくは、駆動部は、蓄電装置または補機バッテリからの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された電動機を含む。
【００１２】
この発明の別の局面に従えば、車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両の駆動力を発生する駆動部とを備える。電源システムは、蓄電装置と、外部電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電するための充電器と、補機バッテリと、蓄電装置から車両の駆動力を発生するための駆動部へ電力を供給するための電路と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう電圧変換器とを含む。電圧変換器は、電路を確保不能な状態で車両を走行させる退避走行を行なう場合には、補機バッテリに蓄積された電力を電圧変換して駆動部に供給するように構成される。充電器は、退避走行を行なう場合には、蓄電装置からの電力を電圧変換して補機バッテリを充電するように構成される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、蓄電装置および駆動部の間の電路を確保不能となった場合においても、蓄電装置に蓄えられた電力を有効に活用して車両を退避走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態による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】本実施の形態による車両の退避走行を説明するための図である。
【図３】図２における充電器の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図５】本実施の形態による車両の退避走行を実現するための電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。
【００１７】
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（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００１８】
蓄電装置１１０は、再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、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは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。
【００１９】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介して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、１３５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程度である。
【００２０】
蓄電装置１１０は、いずれも図示しないが電圧センサおよび電流センサを含み、これらのセンサによって検出された、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。
【００２１】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方は、蓄電装置１１０の正極端およびＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１に接続され、他方のリレーは蓄電装置１１０の負極端および接地線ＮＬ１に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、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換える。
【００２２】
コンバータ１２１は、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ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２３】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、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１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００２４】
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ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の直流電圧ＶＬは、電圧センサ１２５によって検知される。
【００２５】
モータジェネレータ１３０，１３５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。
【００２６】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ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１３０，１３５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。
【００２７】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００２８】
さらに本実施の形態において、モータジェネレータ１３０は、エンジン１６０に対して電動機として動作し、エンジン１６０を始動する電動機として用いられる。このとき、モータジェネレータ１３０は、蓄電装置１１０から電力の供給を受けて電動機として動作し、クランク軸を回転させてエンジン１６０を始動する。
【００２９】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。
【００３０】
このように、本実施の形態による車両１００は、蓄電装置１１０からの電力を用いて車両駆動力を発生する駆動部を搭載する車両であり、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車両、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。
【００３１】
図示された車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０，１３５、動力伝達ギヤ１４０および駆動輪１５０からなる駆動部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。
【００３２】
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１８５と、電圧センサ１７５とを含む。
【００３３】
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、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電圧変換する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ４を介して補機負荷１８５に電源電圧を供給するとともに、補機バッテリ１８０に充電電力を供給する。
【００３４】
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。電圧センサ１７５は、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈを検出し、検出信号をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３５】
補機負荷１８５は、たとえばランプ類、ワイパー、ヒーター、オーディオなどが含まれる。
【００３６】
車両１００は、外部電源５００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、充電器２００と、充電リレーＣＨＲ２１０と、接続部であるインレット２２０とを含む。
【００３７】
インレット２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。
【００３８】
充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続する電力線４４０とを含む。なお、図示は省略するが、電力線４４０には、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（Charging  Circuit  Interrupt  Device：ＣＣＩＤ）が介挿される。
【００３９】
充電器２００、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２２０に接続される。また、充電器２００は、ＣＨＲ２１０を介して、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３によって蓄電装置１１０に接続される。
【００４０】
充電器２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、インレット２２０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。また、後述するように、充電器２００は、蓄電装置１１０からの直流電力を、補機バッテリ１８０の充電電力に変換して、補機バッテリ１８０へ給電することも可能である。
【００４１】
ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御され、充電器２００と蓄電装置１１０との間の電力の供給と遮断とを切換える。
【００４２】
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や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の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。
【００４３】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State  of  Charge）を演算する。
【００４４】
ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００の接続状態を示す信号ＰＩＳＷを充電コネクタ４１０から受ける。また、ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００のＣＣＩＤ（図示せず）からパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの信号に基づいて充電動作を実行する。
【００４５】
なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００４６】
図１のように、外部充電が可能な車両においては、次回の走行の際にできるだけ蓄電装置１１０からの電力を使用した走行ができるように、一般的には、蓄電装置１１０は所定の満充電状態まで充電される。これにより、車両の燃料消費効率を高めることができる。
【００４７】
しかしながら、車両１００の起動時に、ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの少なくとも一方にオフ故障（オンできない状態を意味する）が生じた場合には、蓄電装置１１０と駆動部との間の電路を確保不能となってしまう。そのため、蓄電装置１１０からの電力を用いて車両１００を走行させることができなくなる。
【００４８】
このような場合には、本実施の形態による電源システムは、蓄電装置１１０に代えて補機バッテリ１８０に蓄えられた電力を駆動部に供給する。これにより、補機バッテリ１８０からの電力を用いて車両１００を退避走行させる。具体的には、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０からの電力を用いて、モータジェネレータ１３０によりエンジン１６０をクランキングさせるようにインバータ１２２を制御する。すなわち、モータジェネレータ１３０によってエンジン１６０を始動することにより、エンジン１６０を用いた退避走行を実行可能とする。
【００４９】
しかしながら、補機バッテリ１８０は、蓄電装置１１０と比較して充電容量が小さいため、補機バッテリ１８０から駆動部に供給可能な電力は充電容量によって制限される。そのため、ＳＭＲ１１５のオフ故障が生じたときの補機バッテリ１８０の残容量がエンジン１６０を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、エンジン１６０を始動させることができず、退避走行ができなくなる虞がある。
【００５０】
そこで、本実施の形態においては、補機バッテリ１８０に対して蓄電装置１１０から電力を供給可能な仕組みを作ることにより、蓄電装置１１０の電力を有効に活用して車両１００の退避走行を可能とする。
【００５１】
図２は、本実施の形態による車両の退避走行を説明するための図である。
図２を参照して、車両１００の電源システムにおいて、ＳＭＲ１１５にオフ故障が生じた場合には、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間の電路が遮断される。このように蓄電装置１１０からＰＣＵ１２０への電力の供給が遮断された場合には、蓄電装置１１０に代えて補機バッテリ１８０を電力供給源として、補機バッテリ１８０からＰＣＵ１２０に電力を供給する。
【００５２】
具体的には、図中の経路ｋ２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を用いて補機バッテリ１８０からの電力をＰＣＵ１２０へ供給する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに従って、補機バッテリ１８０から供給された直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０へ供給する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１と補機バッテリ１８０との間で双方向に電圧変換を行なうように構成される。
【００５３】
ＰＣＵ１２０においては、コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、コンデンサＣ１を介して補機バッテリ１８０から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷ１に基づいて、コンデンサＣ２から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１３０を駆動する。モータジェネレータ１３０のトルクはクランク軸を介してエンジン１６０に伝達され、エンジン１６０がクランキングされる。エンジン１６０のクランキングに伴なってＥＣＵ３００の指令に応じて燃料の噴射および点火が行なわれることにより、エンジン１６０の自立運転が確立すると、エンジン１６０の出力トルクが動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて車両駆動力を発生させる。これにより、車両１００は、エンジン１６０を駆動源とした退避走行を行なうことができる。
【００５４】
本実施の形態ではさらに、補機バッテリ１８０の残容量が、モータジェネレータ１３０がエンジン１６０を始動させるために必要な電力量に満たない場合には、図中の経路ｋ１に示される給電経路を形成することにより、蓄電装置１１０からの電力を用いて補機バッテリ１８０を充電する。
【００５５】
具体的には、ＥＣＵ３００は、電圧センサ１７５（図１）により検出された補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈと予め定められた閾値Ｖｔｈとを比較する。閾値Ｖｔｈについては、補機バッテリ１８０の残容量がエンジン１６０の始動に必要とされる電力量を満たしているか否かを判別するための判定値である。閾値Ｖｔｈは、たとえば、エンジン１６０の始動に必要とされる電力量に対して、マージンを有するように設定される。
【００５６】
ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、補機バッテリ１８０がエンジン１６０の始動に必要とされる電力量を蓄えていると判断する。この場合、ＥＣＵ３００は、図２の経路ｋ２を経由して補機バッテリ１８０からの電力がＰＣＵ１２０に供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０における電圧変換動作を制御する。
【００５７】
これに対して、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈを下回る場合には、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０からの供給電力不足であると判断する。この場合、ＥＣＵ３００は、図２の経路ｋ１を経由して蓄電装置１１０からの電力を用いて補機バッテリ１８０を充電するように、充電器２００における電力変換動作を制御する。そして、充電動作によって補機バッテリ１８０の残容量がエンジン１６０の始動に必要とされる電力量に到達すると、ＥＣＵ３００は、図２の経路ｋ２を経由して補機バッテリ１８０からの電力がＰＣＵ１２０に供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０における電圧変換動作を制御する。
【００５８】
このように、ＳＭＲ１１５のオフ故障時には、充電器２００を蓄電装置１１０からの電力を補機バッテリ１８０の充電電力に変換するための電力変換装置として利用することにより、エンジン１６０の始動に必要とされる電力量を補機バッテリ１８０に蓄えることができる。これにより、車両１００の退避走行を確実に行なうことが可能となる。
【００５９】
また、充電器２００を電力変換装置として利用することにより、蓄電装置１１０から補機バッテリ１８０への新たな給電経路の設置が不要となるため、電源システムの大型化およびコストの上昇を抑えることができる。
【００６０】
以下に、図２に示した車両の退避走行を実現するための本実施の形態による電源システムの詳細な構成について説明する。
【００６１】
図３は、図２における充電器２００の詳細な構成を示す回路図である。
図３を参照して、充電器２００は、高圧電源である蓄電装置１１０を充電するための充電回路６００と、低圧電源である補機バッテリ１８０を充電するための充電回路７００とを含む。
【００６２】
充電回路６００は、ＣＨＲ２１０を介して蓄電装置１１０に接続される。ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１１０と充電回路６００との間で電力の供給と遮断とを切換える。また、充電回路６００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してインレット２２０に接続される。充電回路６００は、ＡＣ／ＤＣ変換部６１０，６２０，６４０と、絶縁トランス６３０とを含む。
【００６３】
ＡＣ／ＤＣ変換部６１０，６２０，６４０は、単相ブリッジ回路からなる。単相ブリッジ回路は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。電力用半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは電力用バイポーラトランジスタ等の、オンオフが制御可能な任意の素子を用いることができる。
【００６４】
ＡＣ／ＤＣ変換部６１０は、双方向インバータであり、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、コネクタ２２０に与えられた交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してＡＣ／ＤＣ変換部６３０に供給する動作と、ＡＣ／ＤＣ変換部６２０からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に出力する動作とを実行可能に構成される。
【００６５】
ＡＣ／ＤＣ変換部６２０は、双方向インバータであり、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換部６１０からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス６３０に出力する動作と、絶縁トランス６３０から出力される交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してＡＣ／ＤＣ変換部６１０に供給する動作とを実行可能に構成される。
【００６６】
ＡＣ／ＤＣ変換部６４０は、双方向インバータであり、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、絶縁トランス６３０から出力される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１１０に供給する動作と、蓄電装置１１０からの直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス６３０へ出力する動作とを実行可能に構成される。
【００６７】
絶縁トランス６３０は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＡＣ／ＤＣ変換部６２０およびＡＣ／ＤＣ変換部６４０に接続される。絶縁トランス６３０は、ＡＣ／ＤＣ変換部６２０から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してＡＣ／ＤＣ変換部６４０に出力する。ＡＣ／ＤＣ変換部６４０は、絶縁トランス６３０から出力される交流電力を直流電力に整流して蓄電装置１１０に供給する。
【００６８】
充電回路７００は、補機バッテリ１８０に接続されるとともに、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してインレット２２０に接続される。充電回路７００は、ＡＣ／ＤＣ変換部７１０，７２０，７４０と、絶縁トランス７３０とを含む。
【００６９】
ＡＣ／ＤＣ変換部７１０，７２０，７４０は、単相ブリッジ回路からなる。単相ブリッジ回路は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。
【００７０】
ＡＣ／ＤＣ変換部７１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に与えられた交流電力を直流電力に変換してコンデンサを介してＡＣ／ＤＣ変換部７２０に供給する。
【００７１】
ＡＣ／ＤＣ変換部７２０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換部７１０からコンデンサを介して受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス７３０に出力する。
【００７２】
ＡＣ／ＤＣ変換部７４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに基づいて、絶縁トランス７３０から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ１８０に供給する。
【００７３】
絶縁トランス７３０は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＡＣ／ＤＣ変換部７２０およびＡＣ／ＤＣ変換部７４０に接続される。絶縁トランス７３０は、ＡＣ／ＤＣ変換部７２０から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してＡＣ／ＤＣ変換部７４０に出力する。ＡＣ／ＤＣ変換部７４０は、絶縁トランス７３０から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ１８０に供給する。補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈは、電圧センサ１７５により検出され、ＥＣＵ３００へ出力される。
【００７４】
図３に示す構成において、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１１０を充電（外部充電）する場合には、まず、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に応答してＣＨＲ２１０がオンされる。そして、充電回路６００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに従って、外部電源５００からコネクタ２２０に与えられた交流電力を蓄電装置１１０の充電電力に変換する。
【００７５】
このとき、充電回路７００は、外部充電時に使用される補機負荷１８５に対しても外部電源５００から電力を供給するように、外部電源５００からの供給電力を補機負荷１８５の駆動に適した電力に変換する。充電回路７００は、電力線ＰＬ４を介して補機負荷１８５に電源電圧を供給する。
【００７６】
そして、蓄電装置１１０のＳＯＣが所定の満充電状態に到達すると、ＥＣＵ３００は、充電回路６００，７００における電力変換動作を停止させる。ＥＣＵ３００はさらに、ＣＨＲ２１０をオフするように、制御信号ＳＥ２を生成して出力する。
【００７７】
これに対して、補機バッテリ１８０からの電力を用いて車両１００を退避走行させる場合において、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈを下回るときには、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電力を用いて補機バッテリ１８０を充電するように、充電回路６００，７００における電力変換動作を制御する。
【００７８】
具体的には、ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に応答してオンされる。充電回路６００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥに従って、蓄電装置１１０からの直流電力を交流電力に変換して電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２へ出力する。充電回路７００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に与えられた交流電力を補機バッテリ１８０の充電電力に変換する。
【００７９】
このとき、ＥＣＵ３００は、電圧センサ１７５により検出される補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈと閾値Ｖｔｈとを比較しており、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈに到達したときには、充電回路６００，７００における電力変換動作を停止させる。これにより、補機バッテリ１８０の充電を終了する。このようにしてエンジン１６０の始動に必要とされる電力量が補機バッテリ１８０に蓄えられると、補機バッテリ１８０からＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を経由して電力線Ｌ１および接地線ＮＬ１へ電力が供給される。
【００８０】
図４は、図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の詳細な構成を示す回路図である。
図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈおよび電力線ＰＬ１の直流電圧の間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、ＤＣ／ＡＣ変換部１７２と、ＡＣ／ＤＣ変換部１７４と、絶縁トランス１７６とを含む。ＤＣ／ＡＣ変換部１７２およびＡＣ／ＤＣ変換部１７４は、電力用半導体スイッチング素子および逆並列ダイオードを含んで構成される。
【００８１】
ＤＣ／ＡＣ変換部１７２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、補機バッテリ１８０からの直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス１７６に出力する動作と、絶縁トランス１７６から受ける交流電力を直流電力に変換して補機バッテリ１８０に供給する動作とを実行可能に構成される。
【００８２】
ＡＣ／ＤＣ変換部１７４は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、絶縁トランス１７６から出力される交流電力を直流電力に変換して電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に出力する動作と、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１から与えられた直流電力を、高周波の交流電力に変換して絶縁トランス１７６に出力する動作とを実行可能に構成される。
【００８３】
絶縁トランス１７６は、磁性材からなるコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＡＣ／ＤＣ変換部１７４およびＤＣ／ＡＣ変換部１７２に接続される。絶縁トランス１７６は、ＡＣ／ＤＣ変換部１７４から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してＤＣ／ＡＣ変換部１７２に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換部１７２は、絶縁トランス１７６から出力される交流電力を直流電力に整流して補機バッテリ１８０に供給する。
【００８４】
一方、補機バッテリ１８０から電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１へ電力を供給する場合には、絶縁トランス１７６は、ＤＣ／ＡＣ変換部１７２から受ける交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻線比に応じた電圧レベルに変換してＡＣ／ＤＣ変換部１７４に出力する。ＡＣ／ＤＣ変換部１７４は、絶縁トランス１７６から出力される交流電力を直流電力に整流して電力線ＰＬ１に供給する。
【００８５】
図５は、本実施の形態による車両の退避走行を実現するための電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。
【００８６】
図５を参照して、ステップＳ０１において車両１００のユーザによる車両の始動操作（ＩＧスイッチのオン操作）が行なわれると、電源システムが起動されることにより車両１００が走行可能状態（Ｒｅａｄｙ  Ｏｎ状態）となる。
【００８７】
ＥＣＵ３００は、この電源システムの起動時において、ステップＳ０２により、ＳＭＲ１１５をオンするための制御信号ＳＥ１を生成してＳＭＲ１１５へ出力する。ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ１の出力中において、ＳＭＲ１１５にオフ故障が生じているか否かを判定する。
【００８８】
具体的には、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれる電圧センサにより検出される蓄電装置１１０の電圧ＶＢと、電圧センサ１２５により検出される電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の直流電圧ＶＬとを比較する。そして、蓄電装置１１０の電圧ＶＢと直流電圧ＶＬとが一致するときには、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５が制御信号ＳＥ１に応答してオンされており、正常であると判定する。一方、蓄電装置１１０の電圧ＶＢが直流電圧ＶＬと一致しないときには、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５がオンできない状態、すなわちオフ故障であると判定する。
【００８９】
ステップＳ０２においてＳＭＲ１１５がオンされたと判定されると（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１２により、蓄電装置１１０からＳＭＲ１１５を介して供給される電力を用いて車両駆動力を発生するように、ＰＣＵ１２０を制御する。
【００９０】
これに対して、ステップＳ０２において蓄電装置１１０の電圧ＶＢと直流電圧ＶＬとが一致しないときには（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ０３により、ＳＭＲ１１５がオフ故障であると判定する。ＳＭＲ１１５がオフ故障であると判定されると、ＥＣＵ３００は、ステップＳ０４により、電圧センサ１７５により補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈを検出し、その検出した補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈと閾値Ｖｔｈとを比較する。
【００９１】
補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈ以上である場合（ステップＳ０５のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０がエンジン１６０の始動に必要とされる電力量を蓄えていると判断する。この場合、ＥＣＵ３００は、図２の経路ｋ２を経由して補機バッテリ１８０からの電力がＰＣＵ１２０に供給されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０における電圧変換動作を制御する。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ０７により、補機バッテリ１８０から供給される電力によりモータジェネレータ１３０を駆動するように、ＰＣＵ１２０（コンバータ１２１およびインバータ１２２）を制御する。モータジェネレータ１３０によりエンジン１６０を始動すると、ステップＳ０８により、エンジン１６０を用いた退避走行を行なうことができる。
【００９２】
これに対して、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈを下回る場合（ステップＳ０５のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１８０からの供給電力不足であると判断する。この場合、ＥＣＵ３００は、ステップＳ０９により、図２の経路ｋ１を経由して蓄電装置１１０からの電力を用いて補機バッテリ１８０を充電するように、充電器２００における電力変換動作を制御する。そして、充電動作によって補機バッテリ１８０の残容量がエンジン１６０の始動に必要とされる電力量に到達すると、すなわち、補機バッテリ１８０の電圧Ｖｈが閾値Ｖｔｈに達すると（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１により、充電器２００における電力変換動作を停止して補機バッテリ１８０の充電動作を終了する。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ０６〜Ｓ０８により、図２の経路ｋ２を経由して補機バッテリ１８０からの電力をＰＣＵ１２０に供給することにより、補機バッテリ１８０からの電力を用いて車両１００を退避走行させる。
【００９３】
なお、本実施の形態においては、蓄電装置１１０が「蓄電装置」に相当し、モータジェネレータ１３０，１３５、動力伝達ギヤ１４０および駆動輪１５０が「駆動部」に相当し、電力線ＰＬ１，ＰＬ２および接地線ＮＬ１が蓄電装置から駆動部へ電力を供給するための「電路」を構成する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が上記「電路」と補機バッテリとの間で双方向の電圧変換を行なう「電圧変換器」に相当し、充電器２００が「充電器」に相当する。
【００９４】
以上説明したように、本発明の実施の形態による電源システムによれば、蓄電装置から駆動部への電路を確保不能な状態で車両を退避走行させる場合には、補機バッテリに蓄えられた電力を駆動部に供給するとともに、この補機バッテリに対して充電器を利用して蓄電装置から電力を供給することができる。これにより、蓄電装置の電力を有効に活用して車両の退避走行を確実に実行することができる。
【００９５】
また、充電器を利用して蓄電装置から補機バッテリに電力を供給することにより、新たな給電経路の設置が不要となるため、電源システムの大型化およびコストの上昇を抑えることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、補機バッテリ１８０からの電力を用いてモータジェネレータＭ１３０を駆動することによってエンジン１６０を始動させる構成について例示したが、充電器２００およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の定格出力をさらに大きくすることによって、補機バッテリ１８０からの電力を用いて車両駆動用の電動機であるモータジェネレータ１３５を駆動することも可能である。この場合においても、蓄電装置からの電力を用いた車両の退避走行が可能となる。
【００９７】
また、図３および図４においては、蓄電装置１１０から補機バッテリ１８０への電力供給を可能とする充電器２００、および、双方向の電圧変換を実行可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の回路構成についてそれぞれ例示したが、これらの電力変換機能を有する限りにおいて、充電器２００およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の回路構成は任意とすることができることを確認的に記載する。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、車両の一例として、エンジン１６０を駆動力源として搭載し、エンジン１６０の出力によって車両を退避走行させることが可能な車両の構成について説明したが、車両に搭載された蓄電装置の電力を用いて車両駆動力を発生可能な駆動部が搭載されていれば、本発明を適用することが可能である。たとえば、図１とは異なるハイブリッド構成のハイブリッド車両（たとえば、いわゆるシリーズハイブリッド構成や、電気分配式のハイブリッド構成）や、電気自動車および燃料電池自動車についても本発明は適用可能である。
【００９９】
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】
【０１００】
１００  車両、１１０  蓄電装置、１２０  ＰＣＵ、１２１  コンバータ、１２２，１２３  インバータ、１２５，１７５  電圧センサ、１３０，１３５  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１５０  駆動輪、１６０  エンジン、１７０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７２  ＤＣ／ＡＣ変換部、１７４，６１０，６２０，６４０，７１０，７２０，７４０  ＡＣ／ＤＣ変換部、１７５  電圧センサ、１７６，６３０，７３０  絶縁トランス、１８０  補機バッテリ、１８５  補機負荷、２００  充電器、２２０  インレット、２２０  コネクタ、４００  充電ケーブル、４１０  充電コネクタ、４２０  プラグ、４４０  電力線、５００  外部電源、５１０  コンセント、６００，７００  充電回路。
【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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