(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蓄電池に電力を供給する第１の電力供給回路と、
前記第１の電力供給回路に電気的に接続され、第２の蓄電池に電力を供給する第２の電力供給回路とを含み、
前記第１の電力供給回路は、電力変換回路を含み、
前記第２の電力供給回路は、前記電力変換回路を前記第２の電力供給回路の一部として用いて前記第２の蓄電池に供給する電力を生成し、
前記第１の電力供給回路は、
１次側が前記電力変換回路に接続されるトランスと、
前記トランスの第１の２次側に接続されるコンバータとをさらに含み、
前記コンバータは、前記トランスの前記第１の２次側から出力される電力を変換して前記第１の蓄電池に供給し、
前記第２の電力供給回路は、前記トランスの第２の２次側に接続される整流回路を含み、
前記整流回路は、前記トランスの前記第２の２次側から出力される電力を整流して前記第２の蓄電池に供給し、
前記コンバータは双方向であり、
前記コンバータは、
前記トランスの前記第１の２次側から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第１の蓄電池に出力し、
前記第１の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記トランスの前記第１の２次側に出力し、
前記第１の蓄電池からの電力を変換する第３の電力供給回路をさらに含み、
前記第２の電力供給回路は、前記コンバータが前記トランスの前記第１の２次側に電力を出力したことを受けて、前記第３の電力供給回路と共に、前記第２の蓄電池に電力を供給する、電源システム。
【請求項２】
前記電力変換回路は、力率改善回路と、前記力率改善回路に接続されるインバータ回路とを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
第１の蓄電池に電力を供給する第１の電力供給回路と、
前記第１の電力供給回路に電気的に接続され、第２の蓄電池に電力を供給する第２の電力供給回路とを含み、
前記第１の電力供給回路は、第１の電力変換回路を含み、
前記第２の電力供給回路は、前記第１の電力変換回路を前記第２の電力供給回路の一部として用いて前記第２の蓄電池に供給する電力を生成し、
第３の蓄電池と、
前記第１の蓄電池の出力電力を前記第３の蓄電池に供給する第４の電力供給回路と、
前記第１の蓄電池の出力電力を前記第２の蓄電池に供給する第５の電力供給回路とをさらに含み、
前記第４の電力供給回路は、第２の電力変換回路を含み、
前記第５の電力供給回路は、前記第２の電力変換回路を前記第５の電力供給回路の一部として用いて前記第２の蓄電池に供給する電力を生成する、電源システム。
【請求項４】
前記第４の電力供給回路及び前記第５の電力供給回路は、
前記第２の蓄電池から電力が前記第５の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第４の電力供給回路から前記第３の蓄電池に供給し、
前記第３の蓄電池から電力が前記第４の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第５の電力供給回路から前記第２の蓄電池に供給する、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
第６の電力供給回路をさらに含み、
前記第６の電力供給回路は、
前記第２の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第３の蓄電池に供給し、
前記第３の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第２の蓄電池に供給する、請求項３又は請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
第１の蓄電池と、
第２の蓄電池と、
第３の蓄電池と、
前記第１の蓄電池の出力電力を前記第２の蓄電池に供給する第１の電力供給回路と、
前記第１の蓄電池の出力電力を前記第３の蓄電池に供給する第２の電力供給回路とを含み、
前記第１の電力供給回路は、電力変換回路を含み、
前記第２の電力供給回路は、前記電力変換回路を前記第２の電力供給回路の一部として用いて前記第３の蓄電池に供給する電力を生成する、電源システム。
【請求項７】
前記第１の電力供給回路及び前記第２の電力供給回路は、
前記第２の蓄電池から電力が前記第１の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第２の電力供給回路から前記第３の蓄電池に供給し、
前記第３の蓄電池から電力が前記第２の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第１の電力供給回路から前記第２の蓄電池に供給する、請求項６に記載の電源システム。
【請求項８】
第３の電力供給回路をさらに含み、
前記第３の電力供給回路は、
前記第２の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第３の蓄電池に供給し、
前記第３の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して前記第２の蓄電池に供給する、請求項６又は請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電源システムと、
前記電源システムから電力が供給される機器とを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源システム及びそれを備えた車両に関する。本出願は、２０１９年２月１日出願の日本出願第２０１９−０１６９５１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラグインハイブリッド車又は電気自動車には、モータ駆動用の高圧バッテリ（例えば、出力電圧３００Ｖ）から、低圧バッテリ（例えば、出力電圧１２Ｖの鉛蓄電池）又は低圧負荷へ電力を供給するための降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが搭載されている。以下、プラグインハイブリッド車を、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。電気自動車を、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。これらＰＨＥＶ及びＥＶには、外部からの給電を可能とするための充電器も併せて搭載されている。【０００３】
下記特許文献１には、ＰＨＥＶ及びＥＶの車両電源効率を向上させるために、車両走行システムと外部給電システムとを分離した電動車両の電源システムが提案されている。図１３を参照して、特許文献１の電源システムについて説明する。電源システム９００は、充電器９０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４、高圧バッテリ９０６、低圧バッテリ９０８、主ＤＣ／ＤＣコンバータ９１０、及び電力制御ユニットＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）９１８を備える。電源システム９００はさらに、外部充電動作を制御するためのＰＬＧ−ＥＣＵ９１２、車両走行時に電動車両の動作を制御するためのＨＶ−ＥＣＵ９１４、ＰＣＵ９１８の動作を制御するためのＭＧ−ＥＣＵ９１６、及びリレー９６０〜９７４を備える。この電源システム９００は、車両の状態に応じてリレー９６０〜９７４を切替える。電源システム９００は、車両外部の交流電源により車両のバッテリを充電するとき（以下、外部充電という）には、車両走行システムを切り離して交流電源９９０から供給される交流電力により高圧バッテリ９０６及び低圧バッテリ９０８の充電を行う。電源システム９００は、走行時には外部充電システムを切り離して高圧バッテリ９０６及び低圧バッテリ９０８から駆動部９９２及び補機系負荷９９４に電力を供給する。特許文献１の電源システムは、上記のように、車両走行システムと外部充電システムとを分離することで、各部品の耐久性及び車両全体での電源効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１−０１６１３５号
【発明の概要】
【０００５】
本開示のある局面に係る電源システムは、第１の蓄電池に電力を供給する第１の電力供給回路と、第１の電力供給回路に電気的に接続され、第２の蓄電池に電力を供給する第２の電力供給回路とを含み、第１の電力供給回路は、第１の電力変換回路を含み、第２の電力供給回路は、第１の電力変換回路を第２の電力供給回路の一部として用いて第２の蓄電池に供給する電力を生成する。
【０００６】
本開示の別の局面に係る電源システムは、第１の蓄電池と、第２の蓄電池と、第３の蓄電池と、第１の蓄電池の出力電力を第２の蓄電池に供給する第１の電力供給回路と、第１の蓄電池の出力電力を第３の蓄電池に供給する第２の電力供給回路とを含み、第１の電力供給回路は、電力変換回路を含み、第２の電力供給回路は、電力変換回路を第２の電力供給回路の一部として用いて第３の蓄電池に供給する電力を生成する。
【０００７】
本開示のさらに別の局面に係る車両は、上記の電源システムと、電源システムから電力が供給される機器とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の第１実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本開示の第１実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図３】図３は、外部充電時における図１の電源システムの状態を示すブロック図である。
【図４】図４は、車両走行時における図１の電源システムの状態を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１の変形例に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、図５の電源システムにおける充電器及び副ＤＣ／ＤＣコンバータの具体的構成を示す回路図である。
【図７】図７は、第２の変形例に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、車両走行時における図８の電源システムの状態を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図８の電源システムにおける低圧バッテリ間での電力供給を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０とは別の経路を介しての低圧バッテリ間での電力供給を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、第３の変形例に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、従来の電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１の電源システム（図１３参照）では、車両走行システムと外部給電システムとを分離するために、充電器９０２及び主ＤＣ／ＤＣコンバータ９１０に加えて、副ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４も必要となる。そのため、特許文献１に開示の構成では、電源システムが全体として比較的大型になることが懸念される。
【００１０】
したがって、本開示は、より小型化でき、車両に搭載したときに当該車両に占める空間割合を低減できる電源システムを提供することを目的とする。本開示はさらに、そのような電源システムを備えた車両を提供することも目的とする。
【００１１】
［本開示の効果］
本開示によれば、電源ユニットをより小型化でき、車両に搭載したときに当該車両に占める電源ユニットの空間割合を低減できる。
【００１２】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１３】
（１）本開示の第１の局面に係る電源システムは、第１の蓄電池に電力を供給する第１の電力供給回路と、第１の電力供給回路に電気的に接続され、第２の蓄電池に電力を供給する第２の電力供給回路とを含み、第１の電力供給回路は、第１の電力変換回路を含み、第２の電力供給回路は、第１の電力変換回路を第２の電力供給回路の一部として用いて第２の蓄電池に供給する電力を生成する。これにより、第１の蓄電池の充電及び第２の蓄電池の充電に第１の電力変換回路を共用でき、電源ユニットを小型化できる。
【００１４】
（２）好ましくは、第１の電力変換回路は、力率改善回路と、力率改善回路に接続されるインバータ回路とを含む。これにより、第１の蓄電池の充電及び第２の蓄電池を効率的に充電できる。
【００１５】
（３）より好ましくは、第１の電力供給回路は、１次側が第１の電力変換回路に接続されるトランスと、トランスの第１の２次側に接続されるコンバータとをさらに含み、コンバータは、トランスの第１の２次側から出力される電力を変換して第１の蓄電池に供給する。これにより、第１の蓄電池に適した充電電圧を第１の蓄電池に供給できる。
【００１６】
（４）さらに好ましくは、第２の電力供給回路は、トランスの第２の２次側に接続される整流回路を含み、整流回路は、トランスの第２の２次側から出力される電力を整流して第２の蓄電池に供給する。これにより、第２の蓄電池に適した充電電圧を第２の蓄電池に供給できる。
【００１７】
（５）好ましくは、コンバータは双方向であり、コンバータは、トランスの第１の２次側から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して第１の蓄電池に出力し、第１の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換してトランスの第１の２次側に出力する。これにより、第１の蓄電池から補機系負荷に電力を供給できる。
【００１８】
（６）より好ましくは、第１の蓄電池からの電力を変換する第３の電力供給回路をさらに含み、第２の電力供給回路は、コンバータがトランスの第１の２次側に電力を出力したことを受けて、第３の電力供給回路と共に、第２の蓄電池に電力を供給する。これにより、第２の蓄電池の両端に接続されている補機系負荷の消費電力が増大し、第３の電力供給回路の負荷が増大した場合に対応できる。
【００１９】
（７）さらに好ましくは、第３の蓄電池と、第１の蓄電池の出力電力を第３の蓄電池に供給する第４の電力供給回路と、第１の蓄電池の出力電力を第２の蓄電池に供給する第５の電力供給回路とをさらに含み、第４の電力供給回路は、第２の電力変換回路を含み、第５の電力供給回路は、第２の電力変換回路を第５の電力供給回路の一部として用いて第２の蓄電池に供給する電力を生成する。これにより、第１の蓄電池から第２の蓄電池及び第３の蓄電池への電力供給に第２の電力変換回路を共用でき、３種類の直流電源電圧を含む電源ユニットを小型化できる。
【００２０】
（８）好ましくは、第４の電力供給回路及び第５の電力供給回路は、第２の蓄電池から電力が第５の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して第４の電力供給回路から第３の蓄電池に供給し、第３の蓄電池から電力が第４の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して第５の電力供給回路から第２の蓄電池に供給する。これにより、電源効率を向上できる。
【００２１】
（９）より好ましくは、電源システムは、第６の電力供給回路をさらに含み、第６の電力供給回路は、第２の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して第３の蓄電池に供給し、第３の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して第２の蓄電池に供給する。これにより、電源効率を向上できる。また、電力供給経路に冗長性を持たせることが可能になり、より信頼性の高い電源システムを実現できる。
【００２２】
（１０）本開示の第２の局面に係る電源システムは、第１の蓄電池と、第２の蓄電池と、第３の蓄電池と、第１の蓄電池の出力電力を第２の蓄電池に供給する第１の電力供給回路と、第１の蓄電池の出力電力を第３の蓄電池に供給する第２の電力供給回路とを含み、第１の電力供給回路は、電力変換回路を含み、第２の電力供給回路は、電力変換回路を第２の電力供給回路の一部として用いて第３の蓄電池に供給する電力を生成する。これにより、第１の蓄電池から第２の蓄電池及び第３の蓄電池への電力供給に電力変換回路を共用でき、３種類の直流電源電圧を含む電源ユニットを小型化できる。
【００２３】
（１１）好ましくは、第１の電力供給回路及び第２の電力供給回路は、第２の蓄電池から電力が第１の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して第２の電力供給回路から第３の蓄電池に供給し、第３の蓄電池から電力が第２の電力供給回路に入力されたことを受けて、当該電力を変換して第１の電力供給回路から第２の蓄電池に供給する。これにより、電源効率を向上できる。
【００２４】
（１２）より好ましくは、電源システムは第３の電力供給回路をさらに含み、第３の電力供給回路は、第２の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して第３の蓄電池に供給し、第３の蓄電池から電力が入力されたことを受けて、当該電力を変換して第２の蓄電池に供給する。これにより、電源効率を向上できる。また、電力供給経路に冗長性を持たせることが可能になり、より信頼性の高い電源システムを実現できる。
【００２５】
（１３）本開示の第３の局面に係る車両は、上記の電源システムと、電源システムから電力が供給される機器とを備える。これにより、車両に占める電源ユニットの空間割合を低減できる。
【００２６】
［本開示の実施形態の詳細］
以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
（第１実施形態）
図１を参照して、本開示の第１実施形態に係る電源システム１００は、充電器１０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、高圧バッテリ１０６、及び低圧バッテリ１０８を含む。電源システム１００はさらに、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２、ＨＶ−ＥＣＵ１１４、ＭＧ−ＥＣＵ１１６及びＰＣＵ１１８を含む。充電器１０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４及び主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０はそれぞれ、第１〜第３の電力供給回路として機能する。高圧バッテリ１０６及び低圧バッテリ１０８はそれぞれ、第１及び第２の蓄電池として機能する。
【００２８】
図２を参照して、電源システム１００は、ＰＨＥＶ又はＥＶ等の車両に搭載される。電源システム１００は、交流電源１９０から供給される交流電力により高圧バッテリ１０６及び低圧バッテリ１０８を充電し、車両走行時には、駆動部１９２及び補機系負荷１９４に電力を供給する。駆動部１９２は、主機系モータ等の電気的駆動装置である。補機系負荷１９４は、エンジン及びモータを稼動するのに必要な付属機器である。例えば、付属機器は、主としてセルモータ、オルタネータ及びラジエータクーリングファン等である。但し、補機系負荷１９４は、照明、ワイパー駆動部及びナビゲーション装置等を含んでいてもよい。なお、車両走行時とは、車両の走行状態に限らない。車両走行時は、車両が停止し且つ照明等へ給電している状態を含む。ＰＨＥＶであれば、車両走行時はエンジンのアイドリング状態をも含む。
【００２９】
高圧バッテリ１０６は、駆動部１９２を駆動するために高電圧（例えば、約３００Ｖ）を出力する。低圧バッテリ１０８は、補機系負荷１９４、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２及びＨＶ−ＥＣＵ１１４を動作させるための低電圧（例えば、約１２Ｖ）を供給する。
【００３０】
ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２は、外部充電（外部交流電源による高圧バッテリ１０６及び低圧バッテリ１０８の充電）に関連する構成要素を制御する。具体的には、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２は、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を構成する素子（例えば、半導体素子）を作動させるための電力を供給する。ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、車両走行時の駆動部１９２及び補機系負荷１９４への電力供給に関連する構成要素を制御する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０及びＭＧ−ＥＣＵ１１６を構成する素子（例えば、半導体素子）を作動させるための電力を供給する。
【００３１】
ＰＣＵ１１８は、高圧バッテリ１０６の出力電力を、駆動部１９２を駆動するための電力に変換し、駆動部１９２に供給する。ＰＣＵ１１８は、例えばインバータを備え、直流から交流（高圧バッテリ１０６が三相電流で駆動するものであれば、三相交流）を生成して、駆動部１９２に供給する。ＭＧ−ＥＣＵ１１６はＨＶ−ＥＣＵ１１４の制御を受けてＰＣＵ１１８を制御する。
【００３２】
電源システム１００が搭載される車両が、ＥＶであれば、図１に示した構成によりＥＶの走行が可能である。一方、電源システム１００が搭載される車両がＰＨＥＶであれば、車両は、駆動部１９２の他にエンジンを備えている。したがって、エンジンと駆動部１９２とを協調して動作させることによりＰＨＥＶの走行が可能である。
【００３３】
充電器１０２は、第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０と、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２と、キャパシタ１２４と、第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６と、第１トランス（変圧器）１２８とを含む。キャパシタ１２４は、第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０の出力端及び第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の入力端の接続部に接続されている。第１トランス１２８は、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の出力端及び第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６の入力端を接続する。第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０の入力端は、リレー１６０及び１６２を介して交流電源１９０に接続されている。第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する。第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０は、力率改善回路として機能する。第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２はインバータとして機能する。第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０及び第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、電力変換回路として機能する。第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する。第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６に入力される交流電圧は、第１トランス１２８の１次側端部１３２に第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の交流出力が供給されることにより、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に発生する交流電圧である。第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６の出力端は、高圧バッテリ１０６の両端に、リレー１６４及び１６６を介して接続されている。
【００３４】
これにより、外部充電時に、リレー１６０〜１６６がオンすると、交流電源１９０からの交流電圧から生成された直流電圧（第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６の出力電圧）が高圧バッテリ１０６に供給され、高圧バッテリ１０６が充電される。第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６の出力電圧は、高圧バッテリ１０６を充電するのに適した電圧値であることが好ましい。高圧バッテリ１０６の充電に適した電圧を生成するには、それに適した変圧比（１次側と２次側の電圧比）の第１トランス１２８を使用すればよい。即ち、１次側端部１３２と第１の２次側端部１３４との電圧比が適切な第１トランス１２８を使用することにより、高圧バッテリ１０６に適した充電電圧を生成できる。
【００３５】
副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２と、第１整流回路１３０と、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の出力端及び第１整流回路１３０の入力端を接続する第１トランス１２８とを含む。第１整流回路１３０は、入力される交流電圧を整流及び平滑化し、直流電圧を出力する。第１整流回路１３０に入力される交流電圧は、第１トランス１２８の１次側端部１３２に第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の交流出力が供給されることにより、第１トランス１２８の第２の２次側端部１３６に発生する交流電圧である。第１整流回路１３０の出力端は、低圧バッテリ１０８及び補機系負荷１９４に接続されている。このように、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の構成要素であり、同時に、上記したように充電器１０２の構成要素でもある。即ち、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４により共有されている。
【００３６】
これにより、外部充電時に、リレー１６０及び１６２がオンすることにより、交流電源１９０から供給される交流電圧から生成された直流電圧が低圧バッテリ１０８及び補機系負荷１９４に供給され、低圧バッテリ１０８は充電される。第１整流回路１３０の出力電圧は、低圧バッテリ１０８を充電するのに適した電圧値であることが好ましい。低圧バッテリ１０８の充電に適した電圧を生成するには、それに適した変圧比（１次側と２次側の電圧比）の第１トランス１２８を使用すればよい。即ち、１次側端部１３２と第２の２次側端部１３６との電圧比が適切な第１トランス１２８を使用することにより、低圧バッテリ１０８に適した充電電圧を生成できる。
【００３７】
主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０と、第２整流回路１４２と、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０の出力端及び第２整流回路１４２の入力端を接続する第２トランス１４４とを含む。第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０は、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２と同様に、入力側ＩＮの直流電圧を交流電圧に変換して出力側ＯＵＴから出力する。第２整流回路１４２は、第１整流回路１３０と同様に、入力される交流電圧（第２トランス１４４の出力）を整流及び平滑化し、直流電圧を低圧バッテリ１０８側に出力する。第２整流回路１４２に入力される交流電圧は、第２トランス１４４の１次側に第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０の交流出力が供給されることにより、第２トランス１４４の２次側に発生する交流電圧である。第２整流回路１４２の出力端は、低圧バッテリ１０８及び補機系負荷１９４に接続されている。
【００３８】
これにより、車両走行時に、リレー１６８及び１７０がオンすると、高圧バッテリ１０６から供給される高電圧の直流電圧から生成された低電圧の直流電圧が、補機系負荷１９４に供給される。第２整流回路１４２の出力電圧は、補機系負荷１９４に適した電圧値であることが好ましい。そのためには、第２トランス１４４の変圧比（１次側と２次側の電圧比）を適切な値に設定すればよい。
【００３９】
このように、電源システム１００においては、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に共通の構成要素となっている。したがって、電源システム１００は、図１２に示したような従来の構成の電源システムよりも小型であり、車両に搭載された場合、車両に占める空間割合をより低減できる。加えて、このように構成すれば、電源システムを小型化しながら、各部品の耐久性及び車両全体での電源効率を向上させることができる。
【００４０】
電源システム１００は、力率改善回路として機能する第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０と、インバータとして機能する第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２とを備えることにより、高圧バッテリ１０６及び低圧バッテリ１０８を効率的に充電できる。
【００４１】
（外部充電時の動作）
図３を参照して、外部充電時の電源システム１００の動作を説明する。初期状態では、電源システム１００は交流電源１９０に接続されておらず、電源システム１００のリレー１６０〜１７４は全てオフであるとする。
【００４２】
外部充電時には、例えばケーブル（図示せず）を介して、電源システム１００は交流電源１９０（例えば、商用電源）に接続される。交流電源１９０と電源システム１００とが接続されると、リレー１７２がオンされ、低圧バッテリ１０８から補機系負荷１９４を介してＰＬＧ−ＥＣＵ１１２への電力供給が開始される。交流電源１９０及び電源システム１００の接続の検知、及びリレー１７２のオンは、例えば、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２及びＨＶ−ＥＣＵ１１４とは別のＥＣＵ（図示せず）により行われる。
【００４３】
これによりＰＬＧ−ＥＣＵ１１２が起動し、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２は、リレー１６０〜１６６をオンする。このとき、リレー１６８、リレー１７０及び１７４はオフのままである。また、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２は、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に電力を供給し、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を作動させる。充電器１０２が作動することにより、上記したように、交流電源１９０からの交流電圧が、高圧の直流電圧に変換され高圧バッテリ１０６に供給され、高圧バッテリ１０６は充電される。同時に、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が作動することにより、上記したように、交流電源１９０からの交流電圧が、低圧の直流電圧に変換され低圧バッテリ１０８に供給され、低圧バッテリ１０８は充電される。このときの電流方向を、図３において太い矢印で示す。
【００４４】
このとき、第１トランス１２８において、１次側端部１３２と第１の２次側端部１３４との電圧比が適切に設定されていれば、高圧バッテリ１０６に適切な充電電圧を供給できる。同様に、第１トランス１２８において、１次側端部１３２と第２の２次側端部１３６との電圧比が適切に設定されていれば、低圧バッテリ１０８に、適切な充電電圧を供給できる。
【００４５】
（車両走行時の動作）
図４を参照して、車両走行時の電源システム１００の動作を説明する。初期状態では、電源システム１００は交流電源１９０に接続されておらず、電源システム１００のリレー１６０〜１７４は全てオフであるとする。
【００４６】
イグニッションキー又はワイヤレスキー等が操作されると、リレー１７４がオンし、低圧バッテリ１０８から補機系負荷１９４を介してＨＶ−ＥＣＵ１１４への電力供給が開始される。イグニッションキー又はワイヤレスキー等の操作の検知、及びリレー１７４のオンは、例えば、ＰＬＧ−ＥＣＵ１１２及びＨＶ−ＥＣＵ１１４とは別のＥＣＵ（図示せず）により行われる。
【００４７】
これによりＨＶ−ＥＣＵ１１４が起動し、ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、リレー１６８及び１７０をオンする。このとき、リレー１６０〜１６６及び１７２はオフのままである。
【００４８】
また、ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＭＧ−ＥＣＵ１１６及びＰＣＵ１１８に電力を供給し、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、ＭＧ−ＥＣＵ１１６及びＰＣＵ１１８を作動させる。ＭＧ−ＥＣＵ１１６及びＰＣＵ１１８が作動することにより、上記したように、高圧バッテリ１０６から供給される高電圧の直流電圧は、ＰＣＵ１１８に供給され、ＰＣＵ１１８により交流電力に変換されて駆動部１９２に供給される。これにより、駆動部１９２は動作を開始する。ＭＧ−ＥＣＵ１１６がＰＣＵ１１８を制御することにより、駆動部１９２の動作は制御される。また、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が作動することにより、上記したように、高圧バッテリ１０６から主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に供給される高電圧の直流電圧は、低電圧の直流電圧に変換され、補機系負荷１９４に供給される。このときの電流方向を、図４において太い矢印で示す。
【００４９】
このとき、第２トランス１４４において、１次側と２次側との電圧比が適切に設定されていれば、補機系負荷１９４に適切な電圧を供給できる。
【００５０】
（第１の変形例）
車両走行時には、補機系負荷の消費電力が変動し得る。例えば、夜間走行時のヘッドライトの点灯、エアコンのオン等により消費電力が増大する。これにより主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の負荷が大きくなる問題がある。第１の変形例は、このような問題に対応するためのものである。
【００５１】
図５を参照して、本変形例に係る電源システム２００は、図１の電源システム１００と同様に構成されている。電源システム２００は、ＰＨＥＶ又はＥＶに搭載される。電源システム２００は、電源システム１００と次の点で異なる。即ち、電源システム１００の第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６（図１参照）が双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２に変更されている。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０及びＭＧ−ＥＣＵ１１６への電力供給の制御に加えて、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４への電力供給をも制御する。
【００５２】
双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、双方向に交流電力と直流電力とを変換する機能を有する。即ち、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６と同様に、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４からの出力電圧（交流電圧）が入力され、その交流電圧を直流電圧に変換して出力し、高圧バッテリ１０６に供給する。これに加えて、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、高圧バッテリ１０６から直流電圧が供給されると、その直流電圧を交流電圧に変換して出力し、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に供給する。これにより、車両走行時には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、第１トランス１２８及び第１整流回路１３０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４として機能する。
【００５３】
電源システム１００と同様に、電源システム２００においても、外部充電時には、リレー１６０及び１６２に商用の交流電源等が接続されることにより、高圧バッテリ１０６及び低圧バッテリ１０８が充電される。また、車両走行時には、高圧バッテリ１０６から供給される電圧がＰＣＵ１１８及び主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に供給され、変換されて、それぞれ駆動部１９２及び補機系負荷１９４に供給される。この電流方向を、図５において太い実線の矢印で示す。
【００５４】
車両走行時に補機系負荷１９４の消費電力が増大すると、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の負荷が増大する。その場合、電源システム２００において、ＨＶ−ＥＣＵ１１４によりリレー１６４及び１６６がオンされ、高圧バッテリ１０６からの直流電圧は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２に供給される。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１４は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４への電力供給を開始し、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２及び第１整流回路１３０を動作させる。これにより、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、供給される直流電圧を交流電圧に変換し、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に供給する。このとき、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４及び第２の２次側端部１３６は、それぞれトランスの１次側及び２次側として機能する。したがって、第２の２次側端部１３６から交流電圧が第１整流回路１３０に供給される。第１整流回路１３０は、供給された交流電圧を直流電圧に変換して、補機系負荷１９４に供給する。この電流方向を、図５において太い破線の矢印で示す。
【００５５】
これにより、電源システム２００は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の負荷の増大を抑制できる。したがって、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が過負荷になって主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が損傷すること、及び、寿命が低下することを抑制できる。
【００５６】
（実施例）
図５における第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２、第１整流回路１３０及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の具体的な回路を図６に示す。図６を参照して、第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０は、インダクタ３００及び３０２と、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３１０〜３１６とを含む。図６において、各スイッチ素子は、例えば環流ダイオードを有するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。サージ電流からの保護等を目的として、スイッチ素子及び環流ダイオードは、順バイアス方向が相互に逆向きになるように並列接続されている。スイッチ素子３１０〜３１６により構成されるフルブリッジ回路の２つの入力端は、それぞれインダクタ３００及び３０２に接続されている。このフルブリッジ回路の２つの出力端はキャパシタ１２４の両端に接続されている。これにより、第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０は、外部充電時に、商用の交流電源等から端子部３５０に入力される交流電圧から直流電圧を生成して、キャパシタ１２４の両端に供給できる。
【００５７】
第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３２０〜３２６と、インダクタ３２８とを含む。インダクタ３２８の一方の端子は、スイッチ素子３２０〜３２６により構成されるフルブリッジ回路の２つの出力端子の一方に接続されている。インダクタ３２８の他方の端子は、第１トランス１２８の１次側端部（１次側巻線の両端）１３２の一方の端子に接続されている。スイッチ素子３２０〜３２６により構成されるフルブリッジ回路の２つの出力端子の他方は、１次側端部１３２の他方の端子に接続されている。第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、キャパシタ１２４側から入力される直流電圧を交流電圧に変換してトランス１２８の１次側端部１３２に出力する。
【００５８】
双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３３０〜３３６と、インダクタ３３８とを含む。インダクタ３３８の一方の端子は、スイッチ素子３３０〜３３６により構成されるフルブリッジ回路の１対の端子（端子部３５２に接続されていない１対の端子）の一方に接続されている。インダクタ３３８の他方の端子は、第１トランス１２８の第１の２次側端部（第１の２次側巻線の両端）１３４の一方の端子に接続されている。スイッチ素子３３０〜３３６により構成されるフルブリッジ回路の１対の端子（端子部３５２に接続されていない１対の端子）の他方は、第１の２次側端部１３４の他方の端子に接続されている。この構成により、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、双方向に交流電力と直流電力とを変換できる。即ち、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４から交流電圧が入力される場合、交流電圧を直流電圧に変換して端子部３５２に出力する。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、端子部３５２から直流電圧が入力される場合、直流電圧を交流電圧として第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に出力する。これにより、外部充電時には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２から１次側端部１３２に出力される交流電圧により第１の２次側端部１３４から出力される交流電圧を、直流電圧に変換する。変換後の直流電圧は、高圧バッテリ１０６を充電するための電圧として端子部３５２から供給される。
【００５９】
一方、車両走行時に補機系負荷１９４の消費電力が増大した場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、高圧バッテリ１０６から端子部３５２に入力される直流電圧を交流電圧に変換して第１の２次側端部１３４に出力する。第１の２次側端部１３４に交流電圧が供給されることにより、第１トランス１２８の第１の２次側巻線３６０及び第２の２次側巻線３６２の相互作用で第２の２次側端部１３６に交流電圧が発生する。第２の２次側端部１３６に発生した交流電圧は、第１整流回路１３０により直流電圧に変換され、補機系負荷１９４に供給される。
【００６０】
第１整流回路１３０は、スイッチ素子３４０及び３４２と、インダクタ３４４と、キャパシタ３４６とを含む。第１整流回路１３０の入力側（第２の２次側端部１３６）に接続される第２の２次側巻線３６２はセンタータップのコイルである。これにより、第１整流回路１３０は、第２の２次側巻線３６２に発生する交流電圧を整流し、平滑して直流電圧として端子部３５４から出力する。したがって、車両走行時に補機系負荷１９４の消費電力が増大した場合、第１整流回路１３０は、第２の２次側端部１３６から出力される交流電圧から、直流電圧を生成して端子部３５４から補機系負荷１９４に供給する。第２の２次側端部１３６から出力される交流電圧は、上記のように、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２から第１の２次側端部１３４に出力される交流電圧により第１の２次側巻線３６０及び第２の２次側巻線３６２の相互作用を介して発生した電圧である。
【００６１】
このように、図６の第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０、キャパシタ１２４、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２、第１トランス１２８及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、ＤＡＢ（Ｄｕａｌ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｂｒｉｄｇｅ）方式のＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。したがって、それら回路は充電器として機能する。図６の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、第１トランス１２８及び第１整流回路１３０は、フルブリッジ／センタータップ構成のＤＣ／ＤＣコンバータを構成し、副ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。図５の第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０及び第２トランス１４４は、それぞれ双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２及び第１整流回路１３０と同様の回路で構成され得る。その場合、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０、第２トランス１４４及び第２整流回路１４２は、フルブリッジ／センタータップ構成のＤＣ／ＤＣコンバータを構成し、主ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。
【００６２】
（第２の変形例）
災害等による停電時、又はキャンプ地等の野外において、ＰＨＥＶ又はＥＶに搭載された電源システムから車両外部に、家庭用電力と同等の電力を供給できれば好ましい。第２の変形例は、これを実現するためのものである。
【００６３】
図７を参照して、本変形例に係る電源システム４００は、図１の電源システム１００と同様に構成されている。電源システム４００は、ＰＨＥＶ又はＥＶに搭載される。電源システム４００は、電源システム１００と次の点で異なる。即ち、電源システム１００の第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６（図１参照）が、それぞれ第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６に変更されている。また、リレー１６０及び１６２には、家電製品を接続可能なコンセント（図示せず）を有する専用ケーブル等が接続され得る。
【００６４】
第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、双方向に交流電力と直流電力とを変換する機能を有する。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、第１の変形例の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２と同様に機能する。即ち、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４からの出力電圧（交流電圧）が入力されると、その交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリ１０６に供給する（リレー１６４及び１６６はオン）。また、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、リレー１６４及び１６６がオンされて高圧バッテリ１０６から直流電圧が供給されると、その直流電圧を交流電圧に変換して第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に供給する。
【００６５】
双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４は、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２と同様に、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２から供給される直流電圧を交流に変換して、第１トランス１２８の１次側端部１３２に供給する。これに加えて、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４は、１次側端部１３２から供給される交流電圧を直流に変換して、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２に供給する。上記したように、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６に高圧バッテリ１０６から直流電圧が供給される場合、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６から第１トランス１２８の第１の２次側端部１３４に交流電圧が供給される。このとき、２次側端部１３４に接続されたコイルは１次コイルとして機能する。また、１次側端部１３２に接続されたコイルは２次コイルとして機能する。これにより、１次側端部１３２には交流電圧が発生する。この交流電圧は、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４に供給される。
【００６６】
第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２は、第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０と同様に、リレー１６０及び１６２を介して外部から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力する。これに加えて、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２は、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４から供給される直流電圧を交流電圧に変換して、リレー１６０及び１６２に出力する。
【００６７】
したがって、上記したように、リレー１６４及び１６６をオンして高圧バッテリ１０６から第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６に直流電圧を供給することにより、リレー１６０及び１６２から交流電圧を出力できる。リレー１６０及び１６２に、コンセントを有する専用ケーブル等を接続すれば、コンセントに接続された負荷４０８（家電製品等）が使用可能になる。このときの電流方向を、図７において太い矢印で示す。
【００６８】
図６に示した回路は、図７の第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６の回路の一例でもある。即ち、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２は図６の第１ＡＣ／ＤＣコンバータ１２０と同様の回路に構成され得る。双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、それぞれ図６の第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２と同様の回路に構成され得る。
【００６９】
即ち、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２は、インダクタ３００及び３０２と、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３１０〜３１６とを含むように構成され得る。双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３２０〜３２６と、そのフルブリッジ回路の１対の端子（キャパシタ１２４に接続されていない１対の端子）の一方に接続されたインダクタ３２８とを含むように構成され得る。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３３０〜３３６と、そのフルブリッジ回路の１対の端子（端子部３５２に接続されていない１対の端子）の一方に接続されたインダクタ３３８とを含むように構成され得る。
【００７０】
これにより、端子部３５２（図６参照）から直流電圧が入力されると、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０６が、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。続いて、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ４０４が、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力する。続いて、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２が、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。これにより、端子部３５０から家庭用電力と同等の交流電力が供給される。
【００７１】
（第２実施形態）
第１実施形態の電源システムは、外部充電機能を有する車両（ＰＨＥＶ又はＥＶ等）に搭載された。バッテリを含む電源システムは、外部充電機能を有さず、内部充電機能を有するハイブリッド車等にも搭載される。そのような車両に対しても、より小型化でき、当該車両に占める空間割合を低減できる電源システムを提供できれば好ましい。第２実施形態はこれを目的とする。以下、ハイブリッド車をＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。
【００７２】
ＨＥＶにおいて、電源効率向上及び自動運転に関する冗長性確保のために、高電圧、４８Ｖ及び１２Ｖの３種類の直流電源電圧（以下、３電源系という）が必要である。同じ出力のモータ又はジェネレータを使用する場合、駆動電圧を高くすれば電流を低減できるので、４８Ｖの電源を採用すると、１２Ｖの電源よりもハーネスを小型化し軽量化できる。したがって、車両重量の軽量化につながる。電流が低減できれば、消費電力も低減できる。また、複数の電源ラインを備えていれば、一部の電源ラインに支障が生じた場合、残りの電源ラインにより電力供給を補うことができる。第２実施形態は、これを目的とするものでもある。
【００７３】
図８を参照して、第２実施形態に係る電源システム５００は、高圧バッテリ１０６、第１低圧バッテリ５０６、第２低圧バッテリ５０８、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４及び第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０を含む。電源システム５００はさらに、補機系負荷１９４、負荷５１８、キャパシタ５２４及び５３８、並びに、リレー５６８及び５７０を含む。第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４及び第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０はそれぞれ、第１、第２及び第３の電力供給回路として機能する。高圧バッテリ１０６、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８はそれぞれ、第１、第２及び第３の蓄電池として機能する。第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４及び第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０を構成する素子（例えば、半導体素子）を作動させるための電力は、ＨＶ−ＥＣＵ１１４から供給される。図８においては便宜上、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４への電力供給線は図示していない。図８において、図１と同じ符号を付した構成は同じものであり、同じ機能を有する。したがって、それらに関しては重複説明を繰返さない。
【００７４】
電源システム５００は、ＨＥＶ等の外部充電機能を有していない車両に搭載される。図８において、高電圧バッテリ１０６を充電するための車両内部の機構に関しては図示していない。ＨＥＶはエンジン、ジェネレータ及びモータを搭載する。エンジン、ジェネレータ及びモータが車両走行時にどのように使用されるかに関して、種々の方式が知られている。例えば、車両走行のために主としてエンジンが使用され、車両の発進時又は加速時等のパワーが必要なときに、バッテリ（高電圧バッテリ等）によりモータを稼働させ、車両走行を補助する。高電圧バッテリ１０６は、エンジンによるジェネレータの駆動により、又は、エネルギー回生（車両減速時にモータをジェネレータとして機能させる）により充電される。
【００７５】
高圧バッテリ１０６は、モータを駆動するために高電圧（例えば、約３００Ｖ）を出力する。第１低圧バッテリ５０６は、例えば充放電電圧４８Ｖの蓄電池である。第２低圧バッテリ５０８は、例えば充放電電圧１２Ｖの蓄電池である。
【００７６】
第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６及び第１トランス５２８を含む。ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２は電力変換回路として機能する。ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２の入力端はキャパシタ５２４の両端に接続されている。第１トランス５２８は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２の出力端及び第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６の入力端を接続する。キャパシタ５２４は、リレー５６８及び５７０を介して高圧バッテリ１０６に並列に接続されている。第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６の出力端は、並列接続された第１低圧バッテリ５０６及びキャパシタ５３８に接続されている。
【００７７】
ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２は、高圧バッテリ１０６からキャパシタ５２４を介して入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２はインバータとして機能する。第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して出力し、第１低圧バッテリ５０６及び負荷５１８に供給する。負荷５１８は、補機系負荷１９４以外の補機系負荷を含む。第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６に入力される交流電圧は、第１トランス５２８の１次側端部５３２にＤＣ／ＡＣコンバータ５２２の交流出力が供給されることにより、第１トランス５２８の第１の２次側端部５３４に発生する交流電圧である。
【００７８】
第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６の出力電圧は、第１低圧バッテリ５０６を充電するのに適した電圧値であることが好ましい。第１低圧バッテリ５０６の充電に適した電圧（例えば４８Ｖ）を生成するには、それに適した変圧比（１次側と２次側の電圧比）の第１トランス５２８を使用すればよい。即ち、１次側端部５３２と第１の２次側端部５３４との電圧比が適切な第１トランス５２８を使用することにより、第１低圧バッテリ５０６に適した充電電圧を生成できる。
【００７９】
副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０及び第１トランス５２８を含む。第１トランス５２８は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２の出力端及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０の入力端を接続する。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０は、入力される交流電圧を整流及び平滑化し、直流電圧を出力する。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０に入力される交流電圧は、第１トランス５２８の１次側端部５３２にＤＣ／ＡＣコンバータ５２２の交流出力が供給されることにより、第１トランス５２８の第２の２次側端部５３６に発生する交流電圧である。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０の出力端は、第２低圧バッテリ５０８及び補機系負荷１９４に接続されている。このように、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４の構成要素であり、同時に、上記したように第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２の構成要素でもある。即ち、ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２は、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４により共有されている。
【００８０】
第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０の出力電圧は、第２低圧バッテリ５０８を充電するのに適した電圧値であることが好ましい。第２低圧バッテリ５０８の充電に適した電圧（例えば１２Ｖ）を生成するには、それに適した変圧比（１次側と２次側の電圧比）の第１トランス５２８を使用すればよい。即ち、１次側端部５３２と第２の２次側端部５３６との電圧比が適切な第１トランス５２８を使用することにより、第２低圧バッテリ５０８に適した充電電圧を生成できる。
【００８１】
（車両走行時の動作）
車両走行時にはリレー５６８及び５７０がオンされる。その状態を図９に示す。図９において、電流方向を太い実線の矢印及び破線の矢印で示す。
【００８２】
リレー５６８及び５７０がオンすると、高圧バッテリ１０６からの直流電圧がＤＣ／ＡＣコンバータ５２２に供給される。それにより、上記したように、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６の出力電圧が発生する。その出力電圧は第１低圧バッテリ５０６及び負荷５１８に供給される（太い実線の矢印参照）。これにより、第１低圧バッテリ５０６は充電され得る。また、高圧バッテリ１０６からの直流電圧がＤＣ／ＡＣコンバータ５２２に供給されることにより、上記したように、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０の出力電圧が発生する。その出力電圧は第２低圧バッテリ５０８及び補機系負荷１９４に供給される（破線の矢印参照）。これにより、第２低圧バッテリ５０８は充電され得る。
【００８３】
ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２は、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４に共通の構成要素となっている。したがって、３電源系を含む電源システム５００は、主ＤＣ／ＤＣコンバータと副ＤＣ／ＤＣコンバータとを分離して構成する場合よりも小型であり、車両に搭載された場合、車両に占める空間割合をより低減できる。加えて、このように構成すれば、３電源系を含む電源システムを小型化しながら、各部品の耐久性及び車両全体での電源効率を向上させることができる。
【００８４】
（低圧バッテリ間の電力供給）
電源システム５００は、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間で双方向に電力を供給する経路を複数有する。第１の経路による第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間の電力供給状態を図１０に示す。第２の経路による第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間の電力供給状態を図１１に示す。
【００８５】
図１０を参照して、第１の経路に関して説明する。第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６は、双方向に交流電力と直流電力とを変換する機能を有する。これにより、リレー５６８及び５７０がＯＦＦされた状態で、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８の間で双方向に電力を供給できる。図１０において、電流方向を太い実線の矢印及び破線の矢印で示す。
【００８６】
即ち、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６は、第１トランス５２８の第１の２次側端部５３４からの出力電圧（交流電圧）が入力され、その交流電圧を直流電圧に変換して出力し、第１低圧バッテリ５０６に供給する。これに加えて、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６は、第１低圧バッテリ５０６から直流電圧が入力されると、その直流電圧を交流電圧に変換して出力し、第１トランス５２８の第１の２次側端部５３４に供給する。これにより、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６、第１トランス５２８及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５５４として機能する。即ち、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５５４を介して、第１低圧バッテリ５０６から第２低圧バッテリ５０８に電力を供給できる（太い実線の矢印参照）。したがって、補機系負荷１９４にも第１低圧バッテリ５０６からの電力が供給される。また、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５５４を介して、第２低圧バッテリ５０８から第１低圧バッテリ５０６に電力を供給できる（破線の矢印参照）。負荷５１８にも第２低圧バッテリ５０８からの電力が供給される。
【００８７】
図１１を参照して、第２の経路に関して説明する。第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５４０及び双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ５４２の各々は、双方向に直流電力と交流電力とを変換する機能を有する。これにより、リレー５６８及び５７０がＯＦＦされた状態で、第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０を介して第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８の間で双方向に電力を供給できる。図１１において、電流方向を太い実線の矢印及び破線の矢印で示す。
【００８８】
即ち、第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５４０は、第１低圧バッテリ５０６から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、第２トランス５４４の２次側端部５４８に入力する。これにより第２トランス５４４の１次側端部５４６に交流電圧が発生し、その交流電圧は双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ５４２に入力される。双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ５４２は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して第２低圧バッテリ５０８に供給する（太い実線の矢印参照）。補機系負荷１９４にも第１低圧バッテリ５０６からの電力が供給される。また、双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ５４２は、第２低圧バッテリ５０８から入力される直流電力を、交流電力に変換し、第２トランス５４４の１次側端部５４６に入力する。これにより、第２トランス５４４の２次側端部５４８に交流電圧が発生し、その交流電圧は第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５４０に入力される。第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５４０は、入力される交流電圧を直流電圧に変換して第１低圧バッテリ５０６に供給する（破線の矢印参照）。負荷５１８にも第２低圧バッテリ５０８からの電力が供給される。
【００８９】
低圧バッテリ間で双方向に電力供給可能にすることにより、電源効率を向上できる。例えば、各低圧バッテリの状態に応じて、各負荷に効率的に電力供給できる。また、双方向の電力供給経路を複数備えることにより、電力供給の冗長性を実現できる。したがって、より信頼性の高い電源システムを実現できる。
【００９０】
図８のＤＣ／ＤＣコンバータ５０２、副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４及び第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０の回路例に関して、図６を参照して説明する。ＤＣ／ＡＣコンバータ５２２及び第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６はそれぞれ、図６の第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２と同様の回路に構成される。即ち、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２は、ＤＡＢ方式の双方向ＤＣ/ＤＣコンバータを構成する。第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０は、図６の第１整流回路１３０と同様の回路に構成される。双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ５４２及び第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５４０はそれぞれ、図６の第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２と同様の回路に構成される。即ち、第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０は、ＤＡＢ方式の双方向ＤＣ/ＤＣコンバータを構成する。なお、第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０は、ＤＡＢ方式のコンバータに限定されない。第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０は、トランスを用いる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであっても、チョッパ方式等の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００９１】
（第３の変形例）
外部充電機能を有する車両（ＰＨＥＶ及びＥＶを含む）においても、上記の第２実施形態と同様に、電源効率向上及び自動運転に関する冗長性確保のために、高電圧、４８Ｖ及び１２Ｖの３電源系を採用できれば好ましい。第３の変形例はこれを目的とする。
【００９２】
図１２を参照して、本変形例に係る電源システム６００は、図１の電源システム１００と図８の電源システム５００とを組合せて構成されている。２点鎖線で囲んだサブシステム６５０は図１の電源システム１００に対応する。サブシステム６５０以外の構成要素は、図８の電源システム５００に含まれる構成要素と同じである。図１２において、図１及び図８と同じ符号を付した構成は、同じものであり、同じ機能を有する。したがって、主として異なる点を説明し、重複説明を繰返さない。
【００９３】
サブシステム６５０は、図１に示したように、リレー１６８及び１７０と、それらを介して高圧バッテリ１０６に接続されたＰＣＵ１１８及び駆動部１９２と、ＰＣＵ１１８を制御するためのＭＧ−ＥＣＵ１１６とを含むが、便宜上、図１２には図示していない。また、便宜上、図１２において、図１の低圧バッテリ１０８を第２低圧バッテリ５０８で代替している。
【００９４】
副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４は、図１の主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に対応し、電力供給回路として機能する。副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４は、第３ＤＣ／ＡＣコンバータ６２２、第３トランス６２８及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０を含む。第３ＤＣ／ＡＣコンバータ６２２、第３トランス６２８及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０はそれぞれ、図１の第２ＤＣ／ＡＣコンバータ１４０、第２トランス１４４及び第２整流回路１４２に対応する。図１２において便宜上、図８のＤＣ／ＡＣコンバータ５２２及び第１トランス５２８を、第３ＤＣ／ＡＣコンバータ６２２及び第３トランス６２８で代替している。即ち、副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４は、図８の副ＤＣ／ＤＣコンバータ５０４に対応する。これにより、副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４は、図１の主ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と同様の機能を有する。但し、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０は、双方向に交流電力と直流電力とを変換する機能を有する点で、図１の第２整流回路１４２と異なる。
【００９５】
上記したように便宜上、図８のＤＣ／ＡＣコンバータ５２２を、第３ＤＣ／ＡＣコンバータ６２２で代替しており、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０２は、図８の第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２に対応する。即ち、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０２は、図８の第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ５０２と同じ機能を有する。
【００９６】
（外部充電時の動作）
外部充電時に、リレー１６０〜１６６がオンすると、図３と同様に、交流電源１９０からの交流電圧から生成された直流電圧（第２ＡＣ／ＤＣコンバータ１２６の出力電圧）が高圧バッテリ１０６に供給され、高圧バッテリ１０６が充電される。また、交流電源１９０から供給される交流電圧から生成された直流電圧（第１整流回路１３０の出力電圧）が第２低圧バッテリ５０８に供給され、第２低圧バッテリ５０８は充電される。
【００９７】
第１整流回路１３０の出力電圧（直流電圧）は、第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０を介して第１低圧バッテリ５０６にも供給され得る（図１１参照）。これにより、リレー５６８及び５７０がオフの状態で、第１低圧バッテリ５０６は充電される。また、第１整流回路１３０の出力電圧は、第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０、第３トランス６２８及び第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６（図１０参照）を介しても、第１低圧バッテリ５０６に供給され得る。これによっても、リレー５６８及び５７０がオフの状態で、第１低圧バッテリ５０６は充電され得る。
【００９８】
（車両走行時の動作）
車両走行時には、リレー１６４及び１６６がオフされ、リレー５６８及び５７０がオンされる。これにより、図９（太い実線の矢印及び破線の矢印参照）に示したのと同様に電力（電流）が供給される。即ち、高圧バッテリ１０６から第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０２を介して、第１低圧バッテリ５０６及び負荷５１８に電力が供給される。また、高圧バッテリ１０６から副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４を介して、第２低圧バッテリ５０８及び補機系負荷１９４に電力が供給される。
【００９９】
電源システム６００において、図１の電源システム１００と同様に、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、充電器１０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に共通の構成要素となっている。また、電源システム６００において、図８の電源システム５００と同様に、第３ＤＣ／ＡＣコンバータ６２２は、第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０２及び副ＤＣ／ＤＣコンバータ６０４に共通の構成要素となっている。したがって、３電源系を含む電源システム６００は、主ＤＣ／ＤＣコンバータと副ＤＣ／ＤＣコンバータとを分離して構成する場合よりも小型であり、車両に搭載された場合、車両に占める空間割合をより低減できる。加えて、このように構成すれば、３電源系を含む電源システムを小型化しながら、各部品の耐久性及び車両全体での電源効率を向上させることができる。
【０１００】
（低圧バッテリ間の電力供給）
電源システム６００は、図８の電源システム５００と同様に、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間で双方向に電力を供給する経路を複数有する。第１の経路は、第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５２６、第３トランス６２８及び第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ５３０を介して、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間で双方向に電力を供給する経路である（図１０参照）。第２の経路は、第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ５１０を介して、第１低圧バッテリ５０６及び第２低圧バッテリ５０８間で双方向に電力を供給する経路である（図１１参照）。
【０１０１】
低圧バッテリ間で双方向に電力供給可能にすることにより、電源効率を向上できる。例えば、各低圧バッテリの状態に応じて、各負荷に効率的に電力供給できる。また、双方向の電力供給経路を複数備えることにより、電力供給の冗長性を実現できる。したがって、より信頼性の高い電源システムを実現できる。
【０１０２】
上記では、電源システム１００、２００、４００、５００及び６００は、車両（ＰＨＥＶ、ＥＶ又はＨＥＶ）に搭載される場合を説明したが、これに限定されない。電源システム１００、２００、４００、５００及び６００は、車両以外の装置に搭載されてもよい。
【０１０３】
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【０１０４】
１００、２００、４００、５００、６００、９００    電源システム
１０２、９０２    充電器
１０４、２０４、５０４、５５４、６０４、９０４    副ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０６、９０６    高圧バッテリ
１０８、９０８    低圧バッテリ
１１０、９１０    主ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１２、９１２    ＰＬＧ−ＥＣＵ
１１４、９１４    ＨＶ−ＥＣＵ
１１６、９１６    ＭＧ−ＥＣＵ
１１８、９１８    ＰＣＵ
１２０    第１ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２２    第１ＤＣ／ＡＣコンバータ
１２４、３４６、５２４、５３８    キャパシタ
１２６    第２ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２８、５２８    第１トランス
１３０    第１整流回路
１３２、５３２、５４６    １次側端部
１３４、５３４    第１の２次側端部
１３６、５３６    第２の２次側端部
１４０    第２ＤＣ／ＡＣコンバータ
１４２    第２整流回路
１４４、５４４    第２トランス
１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２、１７４、５６８、５７０、９６０、９６２、９６４、９６６、９６８、９７０、９７２、９７４    リレー
１９０、９９０    交流電源
１９２、９９２    駆動部
１９４、９９４    補機系負荷
２０２    双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
３００、３０２、３２８、３３８、３４４    インダクタ
３１０、３１２、３１４、３１６、３２０、３２２、３２４、３２６、３３０、３３２、３３４、３３６、３４０、３４２    スイッチ素子
３５０、３５２、３５４    端子部
３６０    第１の２次側巻線
３６２    第２の２次側巻線
４０２、５２６    第１双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
４０４、５４２    双方向ＤＣ／ＡＣコンバータ
４０６、５３０    第２双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
４０８    負荷
５０２、６０２    第１主ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０６    第１低圧バッテリ
５０８    第２低圧バッテリ
５１０    第２主ＤＣ／ＤＣコンバータ
５１８    負荷
５２２    ＤＣ／ＡＣコンバータ
５４０    第３双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
５４８    ２次側端部
６２２    第３ＤＣ／ＡＣコンバータ
６２８    第３トランス
６５０    サブシステム
【図１】
0006973669.tif 000002
【図２】
0006973669.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006973669.tif 000005
【図５】
0006973669.tif 000006
【図６】
0006973669.tif 000007
【図７】
0006973669.tif 000008
【図８】
0006973669.tif 000009
【図９】
0006973669.tif 000010
【図１０】
0006973669.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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