(57)【要約】      （修正有）【課題】外部充電システムを積極的に利用しつつ回生電力のさらなる回収を可能とする車両の電源システムおよびそれを備える車両を提供する。【解決手段】車両の電源システムは、外部電源３００から電力を受け蓄電装置１０に充電電力を送る第１動作モードと、電力経路から電力を受け補機バッテリ１５０に充電電力を送る第２動作モードで動作可能な外部充電システム４００と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と外部充電システム４００とを制御する制御装置１６０とを備える。制御装置１６０は、走行用モータジェネレータ１３０に回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置１０に回収しきれない場合には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を用いて回生電力の一部を補機バッテリ１５０に充電させるとともに、外部充電システム４００を第２動作モードで動作させ回生電力の他の一部を補機バッテリ１５０に充電させる。【選択図】図１
2012223043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行モータを駆動する駆動装置と、
前記走行モータが使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置と、
補機負荷に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリと、
前記蓄電装置と前記駆動装置の間を結ぶ電力経路から電力を受けて前記補機バッテリを充電することが可能なメインＤＣ／ＤＣコンバータと、
外部電源から電力を受け前記蓄電装置に充電電力を送る第１動作モードと、前記電力経路から電力を受け前記補機バッテリに充電電力を送る第２動作モードで動作可能な外部充電システムと、
前記メインＤＣ／ＤＣコンバータと前記外部充電システムとを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記走行モータに回生電力が発生し、かつ前記回生電力が前記蓄電装置に回収しきれない場合には、前記メインＤＣ／ＤＣコンバータを用いて前記回生電力の一部を前記補機バッテリに充電させるとともに、前記外部充電システムを前記第２動作モードで動作させ前記回生電力の他の一部を前記補機バッテリに充電させる、車両の電源システム。
【請求項２】
前記蓄電装置と前記電力経路とを接続する第１の接続部と、
前記蓄電装置と前記外部充電システムとを接続する第２の接続部とをさらに備え、
前記制御装置は、外部電源から電力を受けて前記蓄電装置に充電を行なう場合には、前記第１の接続部を非接続状態に制御するとともに前記第２の接続部を接続状態に制御し、
前記制御装置は、車両を走行させる場合には前記第１の接続部を接続状態に制御し前記第２の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に前記走行モータに回生電力が発生し、かつ前記回生電力が前記蓄電装置に回収しきれないときには、前記第２の接続部を非接続状態から接続状態に変更する、請求項１に記載の車両の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記回生電力の一部を前記補機バッテリに充電する場合には、前記メインＤＣ／ＤＣコンバータに対して前記補機バッテリ側に出力する電圧の目標電圧を通常時よりも高く設定する、請求項１または２に記載の車両の電源システム。
【請求項４】
前記外部充電システムは、
前記外部電源からの交流電力を用いて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力するＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、
前記第１動作モードでは前記ＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、前記第２動作モードでは前記電力経路から直流電力を受けて前記補機バッテリの充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
【請求項５】
前記外部充電システムは、
前記外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力することが可能であるとともに、前記電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、
前記第２動作モードでは前記第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、前記補機バッテリの充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
【請求項６】
前記外部充電システムは、
前記外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて前記蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して前記電力経路に出力することが可能であるとともに、前記電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、
前記第１動作モードでは前記第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、前記第２動作モードでは前記電力経路から直流電力を受けて前記補機バッテリの充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２動作モードでは前記第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、前記補機バッテリの充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
【請求項７】
交流電力を車両から出力するためのサービスコンセントをさらに備え、
前記第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部は前記第２動作モードで動作していない場合には、前記電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換して前記サービスコンセントに供給することが可能に構成される、請求項５または６に記載の車両の電源システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両の電源システムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電源システムおよびそれを備える車両に関し、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およびそれを備える車両に関する。
【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２００９−２２５５８７号公報（特許文献１）は、このようなプラグイン・ハイブリッド車の一例を開示する。このプラグイン・ハイブリッド車は、メインバッテリからモータを駆動するＰＣＵへの電力経路から分岐した経路にＡＣ／ＤＣ電力変換器を設けている。ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、外部電源から電力を受けてメインバッテリに充電したり、ＤＣをＡＣに逆変換してＡＣ出力を車内コンセントに供給したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２５５８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１５９２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラグイン・ハイブリッド車両は、外部充電を行なった直後でメインバッテリがほぼ満充電になっているときに下り坂などで回生電力が生じた場合でもメインバッテリには回生電力を回収することができない。このような場合には、回生電力を熱などとして捨てるか、または回生ブレーキの代わりに油圧ブレーキで制動力を発生させることになり、エネルギー損失やブレーキパッドの磨耗などの点で不利益が生じる。
【０００７】
このような外部充電直後であってもなるべく回生電力を回収可能であることが好ましい。この回収先としては補機バッテリが考えられる。
【０００８】
特開２００９−２２５５８７号公報（特許文献１）に開示されるプラグイン・ハイブリッド車両は、補機バッテリや補機負荷に電力を供給するためにＤＣ／ＤＣコンバータを搭載している。しかし、回生電力を回収することまで想定してＤＣ／ＤＣコンバータを設計するとコストが高く、体積も大きくなってしまい現実的ではない。
【０００９】
この発明の目的は、外部充電システムを積極的に利用しつつ回生電力のさらなる回収を可能とする車両の電源システムおよびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、要約すると、車両の電源システムであって、走行モータを駆動する駆動装置と、走行モータが使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置と、補機負荷に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリと、蓄電装置と駆動装置の間を結ぶ電力経路から電力を受けて補機バッテリを充電することが可能なメインＤＣ／ＤＣコンバータと、外部電源から電力を受け蓄電装置に充電電力を送る第１動作モードと、電力経路から電力を受け補機バッテリに充電電力を送る第２動作モードで動作可能な外部充電システムと、メインＤＣ／ＤＣコンバータと外部充電システムとを制御する制御装置とを備える。制御装置は、走行モータに回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置に回収しきれない場合には、メインＤＣ／ＤＣコンバータを用いて回生電力の一部を補機バッテリに充電させるとともに、外部充電システムを第２動作モードで動作させ回生電力の他の一部を補機バッテリに充電させる。
【００１１】
好ましくは、車両の電源システムは、蓄電装置と電力経路とを接続する第１の接続部と、蓄電装置と外部充電システムとを接続する第２の接続部とをさらに備える。制御装置は、外部電源から電力を受けて蓄電装置に充電を行なう場合には、第１の接続部を非接続状態に制御するとともに第２の接続部を接続状態に制御する。制御装置は、車両を走行させる場合には第１の接続部を接続状態に制御し第２の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に走行モータに回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置に回収しきれないときには、第２の接続部を非接続状態から接続状態に変更する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、回生電力の一部を補機バッテリに充電する場合には、メインＤＣ／ＤＣコンバータに対して補機バッテリ側に出力する電圧の目標電圧を通常時よりも高く設定する。
【００１３】
好ましくは、外部充電システムは、外部電源からの交流電力を用いて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力するＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、第１動作モードではＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、第２動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータとを含む。
【００１４】
好ましくは、外部充電システムは、外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、第２動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリの充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部とを含む。
【００１５】
好ましくは、外部充電システムは、外部電源から電力が与えられる入力ラインから交流電力を受けて蓄電装置に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部と、第１動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、第２動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータと、第２動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリの充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部とを含む。
【００１６】
より好ましくは、車両の電源システムは、交流電力を車両から出力するためのサービスコンセントをさらに備える。第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部は第２動作モードで動作していない場合には、電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換してサービスコンセントに供給することが可能に構成される。
【００１７】
この発明は、他の局面では、上記いずれかに記載の車両の電源システムを備える車両である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車両に搭載されている外部充電システムを走行時にも積極的に利用することによって回生電力のさらなる回収が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の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。
【図２】充電用ＤＣ／ＤＣコンバータとメインＤＣ／ＤＣコンバータの主たる動作を説明するための図である。
【図３】プラグイン車両での問題となる状況を説明するための図である。
【図４】図１の制御装置１６０が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を上昇させた状態を説明するための図である。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力特性を示した図である。
【図７】ステップＳ１７においてサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０の出力電圧が上昇した状態を説明するための図である。
【図８】ＡＣインバータ３３０を使用して回生電力を回収することを説明するための図である。
【図９】実施の形態２において、制御装置１６０が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。
【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】
[実施の形態１]
図１は、本発明の実施の形態の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１０と、システムメインリレー（System  Main  Relay）ＳＭＲＤと、駆動装置であるインバータ１２０と、モータジェネレータ１３０と、制御装置（以下、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）とも称する。）１６０とを備える。図示しないが、モータジェネレータ１３０は動力伝達ギアを介して駆動輪を回転させる。
【００２３】
蓄電装置１０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１０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１０の正極端および負極端は、システムメインリレーＳＭＲＤに含まれるスイッチＳＷ１およびＳＷ２を介して負荷であるモータジェネレータ１３０を駆動するためのインバータ１２０に接続される。そして、蓄電装置１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をインバータ１２０に供給する。また、蓄電装置１０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１０の出力はたとえば２００Ｖである。
【００２５】
システムメインリレーＳＭＲＤに含まれるスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、蓄電装置１０とインバータ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１およびＮＬ１上にそれぞれ設けられる。そして、システムメインリレーＳＭＲＤは、制御装置１６０からの制御信号に基づいて、蓄電装置１０とインバータ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００２６】
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。
【００２７】
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を介して駆動輪に伝達され、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、インバータ１２０によって蓄電装置１０の充電電力に変換される。
【００２８】
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１０を充電することも可能である。
【００２９】
すなわち、本実施の形態における車両１００は、車両駆動力発生用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、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。
【００３０】
図示された車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０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。
【００３１】
電源システムは、さらに低電圧系（補機系）の構成として、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、補機バッテリ１５０と、補機負荷１７０とを含む。
【００３２】
メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１に接続され、制御装置１６０からの制御信号に基づいて、蓄電装置１０から供給される直流電圧を低圧系の電源電圧に電圧変換する。そして、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、補機負荷１７０および制御装置１６０に電源電圧を供給するとともに、補機バッテリ１５０に充電電力を供給する。システムメインリレーＳＭＲＤが開放されて、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０が電圧変換動作を中止しているときには、補機バッテリ１５０から補機負荷１７０および制御装置１６０に対して電力の供給が行なわれる。
【００３３】
補機バッテリ１５０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１５０の出力電圧は、蓄電装置１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。鉛蓄電池は、古くから自動車用のバッテリとして使用されており、過充電に比較的強いという特性を有する。
【００３４】
制御装置１６０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、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。
【００３５】
制御装置１６０は、インバータ１２０およびメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を駆動するための制御信号を生成して出力する。また、制御装置１６０は、システムメインリレーＳＭＲＤを制御するための制御信号を出力する。
【００３６】
制御装置１６０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の動作状態を示すデューティ（ＤＵＴＹ）を受ける。また、制御装置１６０は、イグニッションがオフされたことを示す信号（ＩＧ−ＯＦＦ）を受ける。
【００３７】
電源システムは、さらに、外部電源３００からの電力によって蓄電装置１０を充電するための構成として、外部充電システム４００と、充電用のシステムメインリレーＳＭＲＣとを含む。充電用のシステムメインリレーＳＭＲＣは、スイッチＳＷ３，ＳＷ４を含む。
【００３８】
外部充電システム４００は、外部電源から電力を受け蓄電装置１０に充電電力を送る第１動作モードと、蓄電装置１０に接続されている電力経路（ＰＬ１，ＮＬ１）から電力を受け補機バッテリ１５０に充電電力を送る第２動作モードで動作可能に構成されている。
【００３９】
外部充電システム４００は、接続部３２０から外部電源の電力を受けて蓄電装置１０の充電電圧（直流電圧）に変換する充電器２００と、充電器２００の出力する直流電圧を補機バッテリおよび補機負荷に供給する供給電圧に降下させるＤＣ／ＤＣコンバータ２５０と、補機バッテリ１５０の電圧をＡＣ１００Ｖに変換するＡＣインバータ３３０とを含む。ＡＣインバータ３３０の出力電力は電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を経由してサービスコンセント３４０から出力される。サービスコンセント３４０には、ＡＣ負荷３６０のプラグ３５０が挿入される。
【００４０】
接続部３２０には、充電ケーブルの充電コネクタ３１０が接続される。そして、外部電源３００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。
【００４１】
スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、蓄電装置１０と充電器２００とを結ぶ電力線ＰＬ２およびＮＬ２それぞれを蓄電装置１０に接続する。そして、スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、蓄電装置１０を監視するための電池監視ユニット（図示せず）からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１０と充電器２００との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００４２】
充電器２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部３２０と接続される。また、充電器２００は、電力線ＰＬ２およびＮＬ２を介して蓄電装置１０と接続される。そして、充電器２００は、制御装置１６０からの制御信号に基づいて、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２によって供給される外部電源３００からの交流電力を蓄電装置１０が充電可能な直流電力に変換する。充電器２００は、その変換した直流電力を電力線ＰＬ２およびＮＬ２に出力する。
【００４３】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０は、電力線ＰＬ２およびＮＬ２に接続される。そして、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０は、充電器２００から出力される直流電力、または蓄電装置１０から供給される直流電力を、制御装置１６０からの制御信号に基づいて降圧しする。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０は、降圧した直流電力を補機バッテリ１５０および補機負荷１７０などの補機系へ供給する。
【００４４】
制御装置１６０は、図示しないがＣＰＵ、記憶装置および入出力バッファを含む。制御装置１６０は、外部充電時には、充電器２００およびサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を制御する。制御装置１６０は、走行時にはメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、インバータ１２０、ＡＣインバータ３３０およびシステムメインリレーＳＭＲＤを制御する。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）で構築して処理することも可能である。
【００４５】
なお、図１では制御装置１６０は、外部充電時と車両走行時とに充電器２００、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、インバータ１２０、ＡＣインバータ３３０およびシステムメインリレーＳＭＲＤ，ＳＭＲＣを制御する例を示したが、他の構成とすることもできる。たとえば、外部充電時に起動して充電器２００、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０およびシステムメインリレーＳＭＲＣを制御する充電制御用のＥＣＵを設け、走行時にメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、インバータ１２０、ＡＣインバータ３３０およびシステムメインリレーＳＭＲＤを制御するＥＣＵとは別にしてもよい。
【００４６】
図２は、充電用ＤＣ／ＤＣコンバータとメインＤＣ／ＤＣコンバータの主たる動作を説明するための図である。
【００４７】
図２を参照して、走行時には、システムメインリレーＳＭＲＤがオン状態に設定され、システムメインリレーＳＭＲＣがオフ状態に設定される。そして走行時には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０によって、蓄電装置１０から補機負荷１７０および補機バッテリ１５０に直流電圧（たとえば１４Ｖ）が供給される。
【００４８】
一方、外部充電時には、システムメインリレーＳＭＲＤがオフ状態に設定され、システムメインリレーＳＭＲＣがオン状態に設定される。そして外部充電時には、車外から交流１００Ｖが供給され、充電器２００によって直流に変換される。直流に変換された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５０によって降圧され、補機負荷１７０および補機バッテリ１５０に直流電圧（たとえば１４Ｖ）が供給される。
【００４９】
図３は、プラグイン車両での問題となる状況を説明するための図である。
図３を参照して、枠Ｓ１は、外部充電によって蓄電装置１０が満充電状態まで充電が完了した状態を示す。このような状態は、プラグイン・ハイブリッド車や電気自動車に特有に生じる状態である。枠Ｓ２に示すように車両が走行を開始して、蓄電装置１０の充電状態ＳＯＣが低下する前に、枠Ｓ３に示すように下り坂を走行し回生電力が発生しても、枠Ｓ４に示すように、蓄電装置１０のＳＯＣが上限値に達してしまい、充電制限が行われるため、回生電力を回収することができなくなる。
【００５０】
たとえば、いつも外部充電する場所（自宅や職場など）が坂の上であったりすると、つねに回収できないエネルギが生じることになる。そこで、本実施の形態では、補機バッテリに回生電力を回収できるようにする可能性を高める。補機バッテリ１５０に通常使われている鉛蓄電池は、過充電に比較的強い特性を有しており、回生電力の回収先としても十分に可能性がある。
【００５１】
図４は、図１の制御装置１６０が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００５２】
図１、図４を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１１において制御装置１６０は、制動による回生電力が車両のモータジェネレータ１３０およびインバータ１２０に発生するか否かを判断する。
【００５３】
ステップＳ１１において回生電力が発生する状態でない場合にはステップＳ１９に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。ステップＳ１１において、回生電力が発生する状態であると判断された場合にはステップＳ１２に処理が進む。
【００５４】
ステップＳ１２では、蓄電装置１０の充電状態ＳＯＣが上限値に達しているか、または上限値に近くなっているために、蓄電装置１０に対する充電の制限をする必要があるか否かが判断される。
【００５５】
ステップＳ１２において蓄電装置１０に対する充電の制限をする必要がない場合には、回生電力は蓄電装置１０に充電されるため、ステップＳ１９に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。ステップＳ１２において、蓄電装置１０に対する充電の制限をする必要がある場合にはステップＳ１３に処理が進む。ステップＳ１３では、制御装置１６０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を上昇させる。
【００５６】
図５は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を上昇させた状態を説明するための図である。
【００５７】
図５を参照して、モータジェネレータ１３０で発生した回生エネルギＥｒｅｇは、インバータ１２０を経由して蓄電装置１０に充電されるが、一部はメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を経由して補機バッテリ１５０に充電される。このときメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を上昇させると、補機バッテリ１５０への充電電力が増加する傾向にある。たとえば、通常時は１４．０Ｖの出力電圧を１４．５Ｖに上昇させることによって、補機バッテリ１５０への充電電力を増やす。
【００５８】
ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０にも能力を超えた電流を出力させると電圧が降下してしまう。
【００５９】
図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力特性を示した図である。
図６に示すように、電流上限値Ｉｌｉｍを超えると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、過電流リミッタという保護機能が働くため、電流が急激に絞られてしまう。このような状況であれば、蓄電装置１０のＳＯＣが上限値であるため、充電制限が継続して行なわれる。
【００６０】
再び、図１、図４を参照して、ステップＳ１４において、充電制限が行なわれなくなった場合にはステップＳ１８に処理が進む。ステップＳ１４において、充電制限が行なわれる状態が継続している場合にはステップＳ１５に処理が進む。
【００６１】
ステップＳ１５では、制御装置１６０は、充電用システムメインリレーＳＭＲＣをオン状態に制御し、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を作動させる。これにより、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に加えてサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０も回生電力の一部を補機バッテリに充電することとなる。
【００６２】
その後ステップＳ１６において、充電制限が行なわれなくなった場合にはステップＳ１８に処理が進む。ステップＳ１６において、充電制限が行なわれる状態が継続している場合にはステップＳ１７に処理が進む。
【００６３】
ステップＳ１７では、制御装置１６０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０の出力電圧を上昇させる。
【００６４】
図７は、ステップＳ１７においてサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０の出力電圧が上昇した状態を説明するための図である。
【００６５】
図７を参照して、システムメインリレーＳＭＲＣがオン状態に制御されているので、回生エネルギＥｒｅｇを、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０だけでなくサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を使用し、補機バッテリ１５０に回収することが可能となっている。そしてサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０の出力電圧を上昇させたことによりサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０とメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に回生電力が適切に分担されて回収される。たとえば、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力を１４．０Ｖから１４．５Ｖに上昇させている場合には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０の出力も１４．０Ｖから１４．５Ｖに上昇させる。
【００６６】
再び図４を参照して、ステップＳ１７の処理が終了するとステップＳ１８に処理が進む。ステップＳ１８では、補機バッテリ１５０に充電が実行される。そして、ステップＳ１９において制御はメインルーチンに戻される。
【００６７】
［実施の形態２］
実施の形態１では、走行用のモータジェネレータ１３０に回生電力が発生し、かつその回生電力が蓄電装置１０に回収しきれない場合には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を用いて回生電力の一部を補機バッテリ１５０に充電させるとともに、システムメインリレーＳＭＲＣを導通させ外部充電システム４００を用いて回生電力の他の一部を補機バッテリ１５０に充電させる。この時にサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を用いる例を説明した。
【００６８】
実施の形態２では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０に加えてＡＣインバータ３３０を使用して、補機バッテリ１５０に回生電力を回収する。
【００６９】
図８は、ＡＣインバータ３３０を使用して回生電力を回収することを説明するための図である。
【００７０】
図８を参照して、充電器２００と、ＡＣインバータ３３０を逆変換可能に構成しておくことで、矢印に示す経路で回生電力を補機バッテリ１５０に回収することができる。
【００７１】
システムメインリレーＳＭＲＤ，ＳＭＲＣを導通させた状態で、充電器２００を外部充電時とは逆変換させる。これとともに、ＡＣインバータ３３０をサービスコンセント３４０に交流電力を供給しているときとは逆変換させる。
【００７２】
たとえば、充電器２００は、直流２００Ｖ程度の回生電力を交流１００Ｖに変換しＡＣインバータ３３０に送る。そしてＡＣインバータ３３０は、交流１００Ｖに変換された電力をさらに直流１４Ｖに再度変換して補機バッテリ１５０を充電する。
【００７３】
図９は、実施の形態２において、制御装置１６０が実行する回生電力の回収のための制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００７４】
図９のフローチャートの処理は、図４で説明した実施の形態のフローチャートの処理において、ステップＳ１５に代えてステップＳ１５Ａを実行する。他の部分については、図４で説明しているので、説明は繰返さない。
【００７５】
ステップＳ１５Ａでは、制御装置１６０は、充電用のリレーＳＭＲＣを導通させ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を作動させるとともに、充電器２００およびＡＣインバータ３３０を逆変換させて、図８で示したような経路でも回生電力を回収する。
【００７６】
これにより、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０に加えて充電器２００およびＡＣインバータ３３０の能力も総動員して回生電力を処理するので、図６で説明したような過電流リミッタが各変換器で働いてしまう可能性を減らすことができる。これにより、回生エネルギを熱として捨てることを実施の形態１よりもさらに減らすことができる。
【００７７】
なお、ＡＣインバータ３３０を逆変換可能に構成すれば、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０を設けずに、外部充電時にＡＣインバータ３３０を逆変換させて補機負荷１７０や補機バッテリ１５０に対して、外部から与えられる交流電圧から直流の電源電圧を供給するようにしてもよい。
【００７８】
最後に、再び図１等を参照して、本実施の形態１，２について総括する。本実施の形態の車両の電源システムは、走行用モータジェネレータ１３０を駆動するインバータ１２０と、走行用モータジェネレータ１３０が使用するための電気エネルギを蓄積する蓄電装置１０と、補機負荷１７０に供給するための電気エネルギを蓄積する補機バッテリ１５０と、蓄電装置１０とインバータ１２０の間を結ぶ電力経路（ＰＬ１，ＮＬ１）から電力を受けて補機バッテリ１５０を充電することが可能なメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、外部電源３００から電力を受け蓄電装置１０に充電電力を送る第１動作モードと、電力経路から電力を受け補機バッテリ１５０に充電電力を送る第２動作モードで動作可能な外部充電システム４００と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と外部充電システム４００とを制御する制御装置１６０とを備える。制御装置１６０は、走行用モータジェネレータ１３０に回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置１０に回収しきれない場合には、図７、図８に示したように、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を用いて回生電力の一部を補機バッテリ１５０に充電させるとともに、外部充電システム４００を第２動作モードで動作させ回生電力の他の一部を補機バッテリ１５０に充電させる。
【００７９】
好ましくは、車両の電源システムは、蓄電装置１０と電力経路とを接続する第１の接続部（ＳＭＲＤ）と、蓄電装置１０と外部充電システム４００とを接続する第２の接続部（ＳＭＲＣ）とをさらに備える。制御装置１６０は、外部電源３００から電力を受けて蓄電装置１０に充電を行なう場合には、第１の接続部を非接続状態に制御するとともに第２の接続部を接続状態に制御する。制御装置１６０は、車両を走行させる場合には第１の接続部を接続状態に制御し第２の接続部を非接続状態に制御し、車両走行時に走行用モータジェネレータ１３０に回生電力が発生し、かつ回生電力が蓄電装置１０に回収しきれないときには、図７、図８に示すように、第２の接続部を非接続状態から接続状態に変更する。
【００８０】
好ましくは、図５に示すように、制御装置１６０は、回生電力の一部を補機バッテリ１５０に充電する場合には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に対して補機バッテリ１５０側に出力する電圧の目標電圧を通常時よりも高く設定する。
【００８１】
好ましくは、外部充電システム４００は、外部電源３００からの交流電力を用いて蓄電装置１０に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力するＡＣ／ＤＣ電圧変換部（充電器２００）と、第１動作モードではＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、第２動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリの充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０とを含む。
【００８２】
好ましくは、外部充電システム４００は、外部電源３００から電力が与えられる電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２から交流電力を受けて蓄電装置１０に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部（充電器２００）と、第２動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリ１５０の充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部（ＡＣインバータ３３０）とを含む。
【００８３】
好ましくは、外部充電システム４００は、外部電源３００から電力が与えられる電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２から交流電力を受けて蓄電装置１０に充電するための直流充電電圧を発生して電力経路に出力することが可能であるとともに、電力経路の直流電力を交流電力に逆変換可能な第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部（充電器２００）と、第１動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から直流電力を受け、第２動作モードでは電力経路から直流電力を受けて補機バッテリ１５０の充電を行なうサブＤＣ／ＤＣコンバータ２５０と、第２動作モードでは第１のＡＣ／ＤＣ電圧変換部から逆変換された交流電力を受け、補機バッテリ１５０の充電を行なう第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部（ＡＣインバータ３３０）とを含む。
【００８４】
より好ましくは、車両の電源システムは、交流電力を車両から出力するためのサービスコンセント３４０をさらに備える。第２のＡＣ／ＤＣ電圧変換部（ＡＣインバータ３３０）は第２動作モードで動作していない場合には、電力経路からの直流電力を交流電力に逆変換してサービスコンセント３４０に供給することが可能に構成される。
【００８５】
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】
【００８６】
１０  蓄電装置、１００  車両、１２０  インバータ、１３０  モータジェネレータ、１４０，２５０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  補機バッテリ、１６０  制御装置、１７０  補機負荷、２００  充電器、３００  外部電源、３１０  充電コネクタ、３２０  接続部、３３０  ＡＣインバータ、３４０  サービスコンセント、３５０  プラグ、３６０  ＡＣ負荷、４００  外部充電システム、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＰＬ１，ＰＬ２  電力線、ＳＭＲＣ，ＳＭＲＤ  システムメインリレー、ＳＷ１〜ＳＷ４  スイッチ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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