(57)【要約】【課題】バッテリを利用して走行する電気自動車において、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換ロス及び低圧バッテリの過充電ロスを省き、走行距離を伸ばす。【解決手段】第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと負極端子８ｃの間に、第１低圧バッテリ１０と第１補機１２を並列に接続する。高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の残容量がともに許容最低量より多ければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の動作を停止させ、第１低圧バッテリ１０が第１補機１２に給電する状態で走行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８で変換ロスが生じることもなく、第１低圧バッテリ１０を過充電するロスも生じない。バッテリの充電電力を無駄に消費しないで走行することから走行距離が伸びる。高圧バッテリ２を満充電しておいてから走行する場合の距離が安定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧バッテリと、
高圧バッテリの正極と負極の間に接続されており、高圧バッテリから供給された電力を走行用モータに供給する電力に変換するモータ駆動回路と、
高圧バッテリの正極に接続されている高電圧端子と、高圧バッテリの負極に接続されている負極端子と、低電圧端子を備えており、高電圧端子の電圧を降圧して低電圧端子に出力する動作と、低電圧端子の電圧を昇圧して高電圧端子に出力する動作が可能な第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と負極端子の間に並列に接続されている第１低圧バッテリと第１補機と、
高圧バッテリの残容量が許容最低量よりも多く、第１低圧バッテリの残容量が第１許容最低量よりも多い場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる制御装置、
を備えている電気自動車用電力供給装置。
【請求項２】
制御装置が、高圧バッテリの残容量が許容最低量よりも少なく、第１低圧バッテリの残容量が第１許容最低量よりも多い場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作させることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用電力供給装置。
【請求項３】
高圧バッテリの正極と負極の間に、車両外から供給される電力を高圧バッテリの電圧に変換する充電回路が付加されており、
制御装置が、車両外から電力が供給されている場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに降圧動作させることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用電力供給装置。
【請求項４】
高圧バッテリの正極に接続されている高電圧端子と、高圧バッテリの負極に接続されている負極端子と、低電圧端子を備えており、高電圧端子の電圧を降圧して低電圧端子に出力する動作が可能な第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
第２ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と負極端子の間に並列に接続されている第２低圧バッテリと第２補機が付加されており、
車両が走行するのに不可欠でない補機が第１補機とされ、車両が走行するのに不可欠な補機が第２補機とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の電気自動車用電力供給装置。
【請求項５】
第１低圧バッテリと第２低圧バッテリの定格電圧が同じであり、
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と第１低圧バッテリの間に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と第１低圧バッテリを接続する状態と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と第２ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子を接続する状態の間で切り換わるスイッチが挿入されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの１項に記載の電気自動車用電力供給装置。
【請求項６】
制御装置が、第１低圧バッテリの残容量が第１許容最低量よりも少なくければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させ、スイッチを第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子と第２ＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧端子を接続する状態に切り換えることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、バッテリに充電しておいた電力で走行する電気自動車のための電力供給装置を開示する。その電気自動車には、内燃機関をも車載しており、必要時に内燃機関を運転して走行するいわゆるプラグインハイブリッド車が含まれる。あるいは、燃料電池で発電した電力をバッテリに充電しておいて走行する燃料電池車が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、走行モータに電力を供給するバッテリを搭載している。電気自動車は、走行モータ以外に、様々な電動機器を搭載している。例えば、電動式パワーステアリング装置、空調機、オーディオ装置、ナビゲーション装置などの電動機器を車載している。
本明細書では、走行モータ以外の電動機器を補機という。走行モータに印加する電圧と補機に印加する電圧は相違し、前者は高圧で後者は低圧である。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータを搭載し、走行モータに給電するバッテリの電圧を降圧し、降圧した電圧を補機に供給する手法がとられる。ＤＣ／ＤＣコンバータで降圧した電力をバッテリに蓄電しておく手法も知られている。後者の場合、走行モータに給電する高電圧を蓄電しておく高圧バッテリと、補機に給電する低電圧を蓄電しておく低圧バッテリが併用される。高圧バッテリと低圧バッテリを併用する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して補機と低圧バッテリを並列に接続し、補機への給電と低圧バッテリの充電を同時に実施する。
【０００３】
特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータに対して補機と低圧バッテリを並列に接続し、補機への給電と低圧バッテリの充電を同時に実施する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＣ／ＤＣコンバータに対して補機と低圧バッテリを並列に接続し、補機への給電と低圧バッテリの充電を同時に実施しながら走行する場合、高圧バッテリの電力が無駄に消費されるという問題がある。例えばＤＣ／ＤＣコンバータで降圧する際の効率が１００％ではないことから、その分が無駄に消費される。また、低圧バッテリが十分に充電された後も充電電流が流れ続け、その分が無駄に消費されるという問題もある。通常は、過充電に対する耐性が強い種類の電池を低圧バッテリに採用することで低圧バッテリが過充電されても問題が生じないようにしている。過充電されることで機器が損傷することはないように設計されているが、過充電に伴うエネルギーロスには対処していない。
【０００６】
本発明では、高圧バッテリに蓄電されている電力を無駄に消費することがない電力供給装置を提供する。無駄な消費を避けることで電気自動車の走行距離を伸ばすことができる電力供給装置を提供する。なお、本明細書における電気自動車とは、車載バッテリに充電しておいた電力を利用して走行する自動車を総称する。モータと内燃機関を併用し、必要時には内燃機関を運転して走行するプラグインハイブリッド車も、車載バッテリの充電電力を利用して走行することがあることから、電気自動車に含まれる。燃料電池自動車でも車載バッテリに充電しておいた電力を利用して走行する状態があることから、電気自動車に含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項1に係る電力供給装置は、図１に模式的に示すように、高圧バッテリ２と、モータ駆動回路４と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、第１低圧バッテリ１０と、第１補機１２と、制御装置３０を備えている。
モータ駆動回路４は、高圧バッテリ２の正極２ａと負極２ｂの間に接続されており、高圧バッテリ２から供給された電力を走行用モータに供給する電力に変換する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、高圧バッテリ２の正極２ａに接続されている高電圧端子８ａと、高圧バッテリ２の負極２ｂに接続されている負極端子８ｃと、低電圧端子８ｂを備えており、高電圧端子８ａの電圧を降圧して低電圧端子８ｂに出力する動作と、低電圧端子８ｂの電圧を昇圧して高電圧端子８ａに出力する動作が可能である。第１低圧バッテリ１０と第１補機１２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと負極端子８ｃの間に並列に接続されている。制御装置３０は、高圧バッテリ２の残容量が許容最低量よりも多く、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量よりも多い場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の動作を停止させる。
【０００８】
従来の電力供給装置によると、走行中は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８に降圧動作させ、高圧バッテリ２からの電力を降圧して第１補機１２に供給する。この際に、第１低圧バッテリ１０が満充電されていれば、第１低圧バッテリ１０は過充電される。従来の技術は、第１低圧バッテリ１０の残容量が低下した場合にも対応できるものであり、第１低圧バッテリ１０の残容量が低下することを防止できるために採用されたものであるが、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方が十分に充電されている間は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で電圧変換する際に損失が生じる。また、高圧バッテリ２が低圧バッテリ１０を過充電するという無駄も生じる。従来の電力供給装置によると、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０が十分に充電されている間に、無用なロスが生じる。
【０００９】
図１の電力供給装置によると、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０が十分に充電されている間、すなわち、高圧バッテリ２の残容量が許容最低量よりも多くて第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量よりも多い間は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が動作を停止する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が動作を停止すると、第１低圧バッテリ１０と第１補機１２は、高圧バッテリ２から遮断された状態となる。第１補機１２には第１低圧バッテリ１０から給電されるので、第１補機１２が高圧バッテリ２から遮断されても問題は生じない。この状態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８は動作しないことから、電圧変換に伴う損失が生じることがない。また、高圧バッテリ２が低圧バッテリ１０を過充電するという無駄も生じない。高圧バッテリ２に蓄電されていた電力を、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で生じるロスに消費したり、低圧バッテリ１０を過充電するロスに消費することがない。エネルギーのロスが少ない状態で走行することから、車両の走行距離を伸ばすことが可能になる。非走行中にバッテリに充電しておいた電力を利用して走行する電気自動車の場合、走行開始時には高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方が十分に充電されている。そのために、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方が十分に充電されている状態で走行する機会が多い。上記のロスが避けられることの利点は、多くの機会に発揮される。
【００１０】
請求項２に係る電力供給装置は、高圧バッテリ２の残容量が許容最低量よりも少なく、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量よりも多い場合に関する。この場合は、制御装置３０が、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が昇圧動作するように制御する。
【００１１】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が昇圧動作すると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で昇圧された電力がモータ駆動回路４へ供給される。第１低圧バッテリ１０に蓄電されていた電力を使って走行を続けることができる。この場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８において電圧変換に伴うロスが生じるが、この状態で走行を続ける期間は短い。全体として、本発明に係る電力供給装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が常時に降圧動作または昇圧動作する従来の電力供給装置と比較して、電力の無駄な消費を減らすことができる。走行開始時における高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の合計蓄電容量が同じであるとすると、本発明に係る電力供給装置によると、従来の電力供給装置による場合よりも、長距離を走行することができる。
【００１２】
請求項３は、充電回路が車載されている場合に関する。この場合、車両外から供給される電力を高圧バッテリ２の電圧に変換する充電回路が付加されている。車両外から電力が供給されている間は、制御装置３０が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８に降圧動作させる。
【００１３】
上記によると、非走行中に車両外から供給される電力（例えば商用電力あるいは家屋の太陽電池で発電した電力を蓄積しておいた電力）を利用して、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０を充電することができる。高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０が十分に充電されている状態で走行する機会が増加する。
【００１４】
請求項４に係る電力供給装置では、図２に模式的に示すように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と第２補機１８と第２低圧バッテリ１６が付加されている。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、高圧バッテリ２の正極２ａに接続されている高電圧端子１４ａと、高圧バッテリ２の負極２ｂに接続されている負極端子１４ｃと、低電圧端子１４ｂを備えており、高電圧端子１４ａの電圧を降圧して低電圧端子１４ｂに出力する動作が可能である。第２補機１８と第２低圧バッテリ１６は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂと負極端子１４ｃの間に並列に接続されている。車両が走行するのに不可欠でない補機が第１補機１２とされ、車両が走行するのに不可欠な補機が第２補機１８とされている。
【００１５】
第１補機１２は、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の残容量に応じて、第１低圧バッテリ１０から給電される状態から高圧バッテリ２から給電される状態に切り換わる。切り換わりの際に、何らかの不安定事象が生じないとはいえない。
車両が走行するのに不可欠な補機は第２補機１８とし、高圧バッテリ２の電圧を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で降圧して第２補機１８に供給するようにすれば、第２補機１８に対する給電経路が切り換えられることがない。車両が走行するのに不可欠な補機を第２補機１８にしておけば、信頼性が向上する。
【００１６】
図２のように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８と第１補機１２と第１低圧バッテリ１０のセットと、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と第２補機１８と第２低圧バッテリ１６のセットを備えている場合、図３のように、第１低圧バッテリ１０と第２低圧バッテリ１６の定格電圧を同じにし、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第１低圧バッテリ１０の間に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第１低圧バッテリ１０を接続する状態と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂを接続する状態の間で切り換わるスイッチ２０を挿入することが好ましい。
【００１７】
この場合、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量よりも少なければ、制御装置３０が、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の動作を停止させ、スイッチ２０によって第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂを接続する状態に切り換える。
【００１８】
上記装置の場合、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量よりも多い場合は、図３のＡ−Ｃ接点を接続する。図１を参照して説明した利点を享受することができる。
第１低圧バッテリ１０の残容量が低下したら、図３のＢ−Ｃ接点を接続する。高圧バッテリ２の電力を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で降圧した電力を第１補機１２に供給しながら走行を続けることができる。
スイッチ２０は、第１低圧バッテリ１０の正極と第２低圧バッテリ１６の正極を接続することがない。第１低圧バッテリ１０の出力電圧と第２低圧バッテリ１６の出力電圧の間に相違が生じていても、問題が生じないように設定されている。
【発明の効果】
【００１９】
図１の電力供給装置によると、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量以上である間は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が動作しないことから、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８でロスが生じることもなければ、第１低圧バッテリ１０を過充電するロスも生じない。高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０に蓄積されている電力を無駄なく使用して走行することができ、同一蓄電量で比較した場合の走行距離を伸ばすことができる。
【００２０】
請求項２のように、高圧バッテリ２の残容量が先に低下して第１低圧バッテリ１０に余裕がある場合には第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８に昇圧動作させると、第１低圧バッテリ１０の電力を用いて走行することが可能となる。第１低圧バッテリ１０の電力を用いて走行できるようにしておけば、高圧バッテリ２の容量を下げて第１低圧バッテリ１０の容量を上げることができる。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８を動作させないで走行する機会を増やすことができ、エネルギーロスが少ない状態で走行する機会を増やすことができる。
【００２１】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が双方向であれば、車両外から供給される電力を利用して第１低圧バッテリ１０を充電することができる。第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量以上である機会を増やすことができ、エネルギーロスが少ない状態で走行する機会を増やすことができる。
【００２２】
図２に示すように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と第２低圧バッテリ１６と第２補機１８を併用し、車両が走行するのに不可欠でない補機を第１補機１２とし、車両が走行するのに不可欠な補機を第２補機１８とすると、電力供給装置の信頼性が向上する。
【００２３】
図３に示すように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第１低圧バッテリ１０の間にスイッチ２０を挿入し、第１低圧バッテリ１０の残容量が低下したときには、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の動作を停止させるとともに、スイッチ２０で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂを接続する状態に切り換えると、高圧バッテリ２の電力を第１補機１２と第２補機１８に供給して走行を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】明細書で開示する電力供給装置の一態様を模式的に示す図。
【図２】明細書で開示する電力供給装置の他の態様を模式的に示す図。
【図３】明細書で開示する電力供給装置のさらに他の態様を模式的に示す図。
【図４】実施例に係わる電力供給装置の構成を模式的に示す図。
【図５】電力供給装置を制御する手順を表す。
【図６】充電中に実施する処理手順を示す。
【図７】高圧バッテリと第１低圧バッテリの双方の余裕にある間の処理手順を示す。
【図８】高圧バッテリに余裕があって第１低圧バッテリに余裕がない場合の処理手順を示す。
【図９】第１低圧バッテリに余裕があって高圧バッテリに余裕がない場合の処理手順を示す。
【図１０】図６の処理手順によるときの電力供給装置の動作を示す。
【図１１】図７の処理手順によるときの電力供給装置の動作を示す。
【図１２】図８の処理手順によるときの電力供給装置の動作を示す。
【図１３】図９の処理手順によるときの電力供給装置の動作を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
下記に示す実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）本明細書に開示する電力供給装置は、電気自動車両（ＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）または燃料電池自動車に搭載する。
（特徴２）制御装置が高圧バッテリの残容量を検出する。
（特徴３）制御装置が第１低圧バッテリの残容量を検出する。
（特徴４）走行モータ以外の電動機器である補機を、走行に不可欠な必須補機と、走行に必ずしも必要でない非必須補機に分ける。必須補機には、高圧バッテリの電力を降圧して供給する。非必須補機には、非必須補機に並列に接続された低圧バッテリから給電する状態から、高圧バッテリの電力を降圧して供給する状態に切り換える。
（特徴５）非必須補機に並列に接続された低圧バッテリの残容量が低下した時にスイッチを切り換え、それ以降は必須補機のためのＤＣ／ＤＣインバータから非必須補機に給電する。
（特徴６）  制御装置は、高圧バッテリに余裕があって第１低圧バッテリに余裕がない場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させるとともに、スイッチを切り換え、それ以降は必須補機のためのＤＣ／ＤＣインバータから非必須補機に給電する。
（特徴７）  スイッチは、第１低圧バッテリの正極と第２低圧バッテリの正極を接続することがない。
【実施例】
【００２６】
以下に図面を用いて実施例に係わる電力供給装置について説明する。図４は、実施例に係わる電気自動車用の電力供給装置１の構成を模式的に表している。
【００２７】
電力供給装置１は、高圧バッテリ２と、モータ駆動回路４と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、第１低圧バッテリ１０と、第１補機１２と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、第２低圧バッテリ１６と、第２補機１８と、スイッチ２０と、第１のシステムメインリレーＳＭＲ１と、充電回路２２と、第２のシステムメインリレーＳＭＲ２を備えている。
【００２８】
高圧バッテリ２は、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの単電池を組み合わせて構成される組電池である。高圧バッテリ２の電圧は、たとえば２００Ｖであるが、これに限定されるものではない。正極２ａと負極（接地極）２ｂを備えている。
モータ駆動回路４は、導線ＰＬ１とスイッチＳＷ１を介して、高圧バッテリ２の正極２ａに接続されており、導線ＮＬ１とスイッチＳＷ２を介して、高圧バッテリ２の負極２ｂに接続されている。モータ駆動回路４は、インバータ回路を内蔵しており、高圧バッテリ２により供給される高圧直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ６に供給する。モータ駆動回路４は、昇圧回路を内蔵していることもある。
【００２９】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、高圧端子８ａと低電圧端子８ｂと負極端子８ｃを備えている。高圧端子８ａは、導線ＰＬ１とスイッチＳＷ１を介して、高圧バッテリ２の正極２ａに接続されている。負極端子８ｃは、導線ＮＬ１とスイッチＳＷ１を介して、高圧バッテリ２の負極２ｂに接続されている。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、高圧端子８ａと負極端子８ｃ間に加わる電圧を降圧して低電圧端子８ｂと負極端子８ｃの間に出力することができ、低電圧端子８ｂと負極端子８ｃ間に加わる電圧を昇圧して高圧８ａと負極端子８ｃの間に出力することができる。すなわち双方向型である。
第１低圧バッテリ１０は、スイッチ２０を介して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと負極端子８ｃの間に接続されている。第１低圧バッテリ１０には、例えば鉛蓄電池が用いられる。第１低圧バッテリ１０の定格電圧は１４Ｖであるが、これに限定されるものではない。鉛蓄電池は、過充電に対して高い特性を備えている。
第１補機１２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと負極端子８ｃの間に接続されている。第１補機１２は、空調機や、オーディオ装置や、ナビゲーション装置といった、車両の走行に必須ではない電動機器である。スイッチ２０が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第１低圧バッテリ１０を接続している場合、第１低圧バッテリ１０と第１補機１２は並列に接続されていることになる。
【００３０】
第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、高圧端子１４ａと低電圧端子１４ｂと負極端子１４ｃを備えている。高圧端子１４ａは、導線ＰＬ１とスイッチＳＷ１を介して、高圧バッテリ２の正極２ａに接続されている。負極端子１４ｃは、導線ＮＬ１とスイッチＳＷ２を介して、高圧バッテリ２の負極２ｂに接続されている。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、高圧端子１４ａと負極端子１４ｃ間に加わる電圧を降圧して低電圧端子１４ｂと負極端子１４ｃの間に出力することができる。その逆はできない。すなわち一方向型である。
第２低圧バッテリ１６は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂと負極端子１４ｃの間に接続されている。第２低圧バッテリ１６には、例えば鉛蓄電池が用いられる。第２低圧バッテリ１６の定格電圧は１４Ｖであるが、これに限定されるものではない。第１低圧バッテリ１０と第２低圧バッテリ１６には、定格電圧の等しいものを用いる。
第２補機１８は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂと負極端子１４ｃの間に接続されている。第２補機１８は、電動式パワーステアリング装置のように車両の走行に必須の電動機器である。第２低圧バッテリ１６と第２補機１８は、並列に接続されている。
【００３１】
スイッチ２０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと、第１低圧バッテリ１０と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂの間に設けられている。図４のＡ−Ｃ端子間を接続する状態と、Ｂ−Ｃ端子間を接続する状態の間で切り換え可能である。Ａ−Ｃ端子間を接続すれば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の低電圧端子８ｂと第１低圧バッテリ１０が接続される。Ｂ−Ｃ端子間を接続すれば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低電圧端子１４ｂと第１補機１２が接続される。スイッチ２０は、制御装置３０によって制御される。制御装置３０は、スイッチ２０の接続状態を切り換え、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８に降圧動作させるか、昇圧動作させるか、動作を停止させるかを制御する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、降圧動作を続ける。
【００３２】
高圧バッテリ２の正極２ａとモータ駆動回路４を接続する導線ＰＬ１上に、第１のシステムメインリレーＳＭＲ１のスイッチＳＷ１が配置されている。高圧バッテリ２の負極２ｂとモータ駆動回路４を接続する導線ＮＬ１上に、第１のシステムメインリレーＳＭＲ１のスイッチＳＷ２が配置されている。制御装置３０からの出力信号に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ１のスイッチＳＷ１とＳＷ２が開閉する。スイッチＳＷ１とＳＷ２が閉じられると高圧バッテリ２の高圧直流電力がモータ駆動回路４に供給される。
【００３３】
モータ６は、モータ駆動回路４から供給された３相交流電力によりロータを回転させて電気自動車両を駆動する。プラグインハイブリッド車両の場合、モータ６がエンジン（図示せず）を始動させるモータを兼用することがある。また、制動時や坂道下降時には、モータ６が回生ブレーキとなって発電する。その発電電力を高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０と第２低圧バッテリ１６の充電に用いることができる。
制御装置３０は、各検出器（図示せず）から入力された信号に基づいて制御信号を出力する。詳細は後述する。
【００３４】
電力供給装置１は、外部電源２４の接続部２６に接続する接続部２８と、外部電源２４から電力を受ける充電器２２と、第２のシステムメインリレーＳＭＲ２を備えている。
【００３５】
接続部２６は、外部電源２４に接続されている。接続部２８は、２本の導線を介して充電器２２に接続されている。接続部２８を接続部２６に接続することで、外部電源２４が充電器２２へ給電する。充電器２２は、外部電源２４から交流電力を受け取り、高圧バッテリ２の電圧に等しい直流電力に変換する。
充電器２２と高圧バッテリ２の正極２ａを接続している導線ＰＬ２上にスイッチＳＷ３が配置されている。充電器２２と高圧バッテリ２の負極２ｂを接続している導線ＮＬ２上にスイッチＳＷ４が配置されている。スイッチＳＷ３とＳＷ４が、第２のシステムメインリレーＳＭＲ２を構成している。
第２のシステムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置３０からの出力信号に基づいて開閉する。スイッチＳＷ３とＳＷ４が閉じられると、充電器２２で変換された直流電力によって高圧バッテリ２が充電される。また充電中は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８が降圧動作して第１低圧バッテリ１０を充電し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が降圧動作して第２低圧バッテリ１６を充電する。
電気自動車の走行開始時または充電終了時に、接続部２８を接続部２６から切り離す。制御装置３０が接続部２８と接続部２６が切り離されたことを検出すると、スイッチＳＷ３とＳＷ４を開く。
【００３６】
制御装置３０は、図５の処理を繰り返し実行する。
ステップＳ２では、外部電源２４に接続して充電中か否かを判別する。充電中であれば図６の処理手順に進む。そのときの電力供給装置１の動作を図１０に示す。
ステップＳ４では、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方に余裕があるか否かを判別する。すなわち、高圧バッテリ２の残容量が許容最低量以上であり、かつ、第１低圧バッテリ１０の残容量が第１許容最低量以上か否かを判別する。高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方に余裕があれば、図７の処理手順に進む。そのときの電力供給装置１の動作を図１１に示す。
ステップＳ６では、高圧バッテリ２には余裕があるが第１低圧バッテリ１０には余裕がない状態か否かを判別する。すなわち、高圧バッテリ２の残容量は許容最低量以上であるが、第１低圧バッテリ１０の残容量は第１許容最低量未満であるか否かを判別する。高圧バッテリ２には余裕があるが第１低圧バッテリ１０には余裕がないのであれば、図８の処理手順に進む。そのときの電力供給装置１の動作を図１２に示す。
ステップＳ８では、第１低圧バッテリ１０には余裕があるが高圧バッテリ２には余裕がない状態か否かを判別する。すなわち、第１低圧バッテリ１０の残容量は第１許容最低量以上であるが、高圧バッテリ２の残容量は許容最低量未満であるか否かを判別する。第１低圧バッテリ１０には余裕があるが高圧バッテリ２には余裕がないのであれば、図９の処理手順に進む。そのときの電力供給装置１の動作を図１３に示す。
【００３７】
図６は、外部電源２４で高圧バッテリ２等を充電する場合の処理手順を示し、システムリレーＳＭＲ１とＳＭＲ２の双方をオンし（ステップＳ１０）、スイッチ２０ではＡ−Ｃ間を接続してＢ−Ｃ間を非接続とし（ステップＳ１２）、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８を降圧運転させ（ステップＳ１４）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を降圧運転させる（ステップＳ１６）。そのときの電力供給装置１の動作を図１０に示す。図１０の矢印Ｄに示すように高圧バッテリ２が充電され、矢印Ｅに示すように第２低圧バッテリ１６が充電され、矢印Ｆに示すように第１低圧バッテリ１０が充電される。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で電力ロスが生じるが、外部電源２４には余裕があるので、大きな問題にはならない。
【００３８】
図７は、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方に余裕がある場合の処理手順を示し、システムリレーＳＭＲ２はオフされてシステムリレーＳＭＲ１はオンされ（ステップＳ２０）、スイッチ２０ではＡ−Ｃ間を接続してＢ−Ｃ間を非接続とし（ステップＳ２２）、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の運転を停止させ（ステップＳ２４）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を降圧運転させる（ステップＳ２６）。そのときの電力供給装置１の動作を図１１に示す。図１１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の運転が停止していることを示すために、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８を破線で囲んでいる。この場合、図１１の矢印Ｇ，Ｊに示すように、高圧バッテリ２からモータ駆動回路４に電力が供給されて電気自動車は走行する。また矢印Ｇ，Ｈに示すように、高圧バッテリ２からの電力を降圧した電力が第２補機１８に供給される。第１補機１２に対しては、矢印Ｉに示すように、第１低圧バッテリ１０から電力が供給される。図１１のように電力が供給されると、下記の現象が得られる。
１）高圧バッテリ２の電力が第１補機１２を駆動するためには利用されない。
２）仮に高圧バッテリ２の電力を第１補機１２を駆動するために利用すると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で降圧動作させることになり、その降圧処理に伴ってロスが生じる。図１１のように電力を供給すると、そのロスが生じない。
３）仮に高圧バッテリ２の電力を第１補機１２を駆動するために利用すると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で降圧動作させることになり、第１低圧バッテリ１０に対する充電が行われる。第１低圧バッテリ１０が満充電になった後も第１低圧バッテリ１０に対する充電が続けられる。第１低圧バッテリ１０は過充電に対して強い耐性を持っていることから、異常事態は生じないが、過充電することがエネルギーロスとなる。図１１のように電力を供給すると、そのロスが生じない。
４）第１補機１２のエネルギー消費が、高圧バッテリ２の残容量に影響しない。第１補機１２によるエネルギー消費の大小に関わらず、高圧バッテリ２による走行可能距離が安定する。
【００３９】
外部電源２４で充電しておいて走行する場合、高圧バッテリ２と第１低圧バッテリ１０の双方に余裕がある状態で走行する機会が多い。上記のロスが避けられることの影響は大きく、自動車の走行距離の延長に対する効果が高い。図１３で説明するように、第１低圧バッテリ１０の電力で走行することができる。すなわち、第１低圧バッテリ１０の蓄電電力は無駄とならない。第１低圧バッテリ１０に十分な容量を持つバッテリを利用することができる。通常の走行状態であれば、高圧バッテリ２を使い切るときに、第１低圧バッテリ１０も使い切る関係に設定しておくことができる。この場合、図１１のように電力を供給してロスの発生を防止する効果が顕著に得られる。
【００４０】
図８は、高圧バッテリ２には余裕があるが第１低圧バッテリ１０には余裕がない場合の処理手順を示し、システムリレーＳＭＲ２はオフされてシステムリレーＳＭＲ１はオンされ（ステップＳ３０）、スイッチ２０ではＢ−Ｃ間を接続してＡ−Ｃ間を非接続とし（ステップＳ３２）、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の運転を停止させ（ステップＳ３４）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を降圧運転させる（ステップＳ３６）。そのときの電力供給装置１の動作を図１２に示す。図１２では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８の運転が停止していることを示すために、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８を破線で囲んでいる。この場合、図１２の矢印Ｋに示すように、高圧バッテリ２からの電力を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で降圧した電力が第１補機１２に供給される。電気自動車は、高圧バッテリ２の電力を利用して走行を続ける。
【００４１】
図９は、第１低圧バッテリ１０には余裕があるが高圧バッテリ２には余裕がない場合の処理手順を示し、システムリレーＳＭＲ２はオフされてシステムリレーＳＭＲ１はオンされ（ステップＳ４０）、スイッチ２０ではＡ−Ｃ間を接続してＢ−Ｃ間を非接続とし（ステップＳ４２）、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８を昇圧運転させ（ステップＳ４４）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を降圧運転させる（ステップＳ４６）。そのときの電力供給装置１の動作を図１３に示す。この場合、図１３の矢印Ｌに示すように、第１低電圧バッテリ１０の電圧を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ８で昇圧した電圧が導線ＰＬ１に印加される。この場合、矢印Ｊに示すようにモータ駆動回路４に対する電力供給を継続し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を介して第２補機１８への電力供給を継続できる。電気自動車は、第１低圧バッテリ１０の電力を利用して走行できる。
【００４２】
上記に記載されている「許容最低量よりも多いとき」と「許容最低量よりも少ないとき」の表現は、「許容最低量以上のとき」と「許容最低量未満のとき」であってもよいし、「許容最低量を超えているとき」と「許容最低量以下のとき」であってもよい。最低許容量に等しい場合を、「以上」として扱う場合と、「以下」として扱う場合の双方を含む。
【００４３】
本明細書では、第１補機１２は、空調機やオーディオ装置など、車両走行に必須ではない電動機器を指し、第２補機１８は、パワーステアリングなど車両走行に必須の電動機器を指す。第１補機１２と第２補機１８の配置交換は許容されない。その理由を以下に説明する。
本実施例の第２補機１８は、常に第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から給電される。第２補機１８への電力供給経路は常に同じである。一方、本実施例の第１補機１２には、スイッチ２０を切替える結果、第１低圧バッテリ１０から給電する状態から第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から給電する経路に切替わる。接続が切替わる瞬間に、第１補機１２の動作が不安定となる可能性がある。万一不安定となっても走行が継続できるよう、第１補機１２には非必須補機を割り当てることが好ましい。
【００４４】
図４において、外部電源２４は、充電スタンドや、家庭用のコンセントを表している。車の使用者は、走行中に充電スタンドに立ち寄って電気自動車に給電してもよいし、帰宅後に家庭用のコンセントを用いて給電してもよい。充電器２２はコンバータ回路を内蔵しており、交流電力を高圧バッテリ２の定格電圧の直流電力に変換する。
【００４５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４６】
１：電力供給装置
２： 高圧バッテリ
４： モータ駆動回路
６： モータ
８： 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０：第１低圧バッテリ
１２：第１補機
１４：第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６：第２低圧バッテリ
１８：第２補機
２０：スイッチ
２２：充電器
２４：外部電源
２６：接続部
２８：接続部
３０：制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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