(57)【要約】  電動車両は、電力を蓄えるバッテリと、バッテリと第１配線を介して電気的に接続されるモータと、第１配線から分岐する第２配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、第２配線において、外部ポートと第１配線との間に設けられるコンバータと、第２配線からコンバータをバイパスする第３配線に設けられる発電機と、第３配線において、発電機に対して外部ポートの側に設けられる第１スイッチと、第３配線において、発電機に対して第１スイッチの逆側に設けられる第２スイッチと、を有する。この電動車両の制御方法は、発電機により発電される電力を外部機器へ供給する場合には、第１スイッチをオフとするとともに、第２スイッチをオンにすることにより、発電機により発電される電力をコンバータを介して外部機器へ供給する。
2020065780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと第１配線を介して電気的に接続されるモータと、
前記第１配線から分岐する第２配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、
前記第２配線において、前記外部ポートと前記第１配線との間に設けられるコンバータと、
前記第２配線から前記コンバータをバイパスする第３配線に設けられる発電機と、
前記第３配線において、前記発電機に対して前記外部ポートの側に設けられる第１スイッチと、
前記第３配線において、前記発電機に対して前記第１スイッチの逆側に設けられる第２スイッチと、を有する電動車両の制御方法において、
前記発電機により発電される電力を前記外部機器へ供給する場合には、前記第１スイッチをオフとするとともに、前記第２スイッチをオンにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記外部機器へ供給する、電動車両の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機により発電される電力を前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する場合には、前記第１スイッチをオンにするとともに、前記第２スイッチをオフにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する、電動車両の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機及び前記バッテリから前記外部機器に電力を供給する場合には、前記バッテリから電力を出力させた状態で、前記第１スイッチをオンにするとともに、前記第２スイッチをオフにすることにより、前記バッテリから供給される電力を前記コンバータを介して前記外部機器に供給するとともに、前記発電機により発電される電力を前記外部機器に供給する、電動車両の制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機を、出力電圧が前記外部機器の要求電圧と等しくなるように駆動させ、
前記バッテリから、前記外部機器の要求電力に対して前記発電機により発電される電力での不足分だけ電力を出力させる、電動車両の制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法であって、
前記電動車両は、
前記第２配線において、前記第１配線との接続点と、前記第３配線との接続点のうちの前記第１配線の側の接続点と、の間に接続される追加バッテリと、
前記第２配線において、前記追加バッテリとの接続点と、前記第１配線との接続点との間に設けられる第３スイッチと、をさらに有し、
前記発電機により発電される電力を前記追加バッテリに供給する場合には、前記第１スイッチをオンにし、前記第２スイッチをオフにし、前記第３スイッチをオフにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記追加バッテリに充電する、電動車両の制御方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機は、燃料電池である、電動車両の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電動車両の制御方法であって、
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池である、電動車両の制御方法。
【請求項８】
電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと第１配線を介して電気的に接続されるモータと、
前記第１配線から分岐する第２配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、
前記第２配線において、前記外部ポートと前記第１配線との間に設けられるコンバータと、
前記第２配線から前記コンバータをバイパスする第３配線に設けられる発電機と、
前記第３配線において、前記発電機に対して前記外部ポートの側に設けられる第１スイッチと、
前記第３配線において、前記発電機に対して前記第１スイッチの逆側に設けられる第２スイッチと、
前記バッテリ、前記発電機、前記第１スイッチ、及び、前記第２スイッチを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記発電機により発電される電力を、前記コンバータを介して前記外部機器へ供給する場合と、前記発電機により発電される電力を、前記コンバータを介して前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する場合とで、前記第１スイッチ、及び、前記第２スイッチのうち異なる一方のスイッチをオンとするとともに、他のスイッチをオフとする、電動車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御方法、及び、電動車両システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを走行駆動源とする電動車両においては、発電機において発電される電力、及び、バッテリから出力される電力によってモータが駆動される。このような電動車両の発電機やバッテリを用いて、車両の外部機器に電力を供給することが検討されている。【０００３】
例えば、ＪＰ２０１６−１２７６３２Ａに開示されている電動車両においては、バッテリのＳｏＣ（State of Charge）が比較的低い場合に、発電機である燃料電池により発電される電力を外部機器へ供給する電動車両が開示されている。この電動車両においては、燃料電池により発電される電力は、２つのＤＣ／ＤＣコンバータによって所望の電圧に変換されて、外部機器へと供給される。
【発明の概要】
【０００４】
ＪＰ２０１６−１２７６３２Ａの技術によれば、燃料電池にて発電される電力は、２つのコンバータを介して外部機器へ供給されるため、コンバータにおける電力損失が大きくなってしまい、電動車両の消費電力が増加してしまうという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために発明されたものであり、外部への電力供給時における電力損失の低減を図ることを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様の電動車両の制御方法によれば、電動車両は、電力を蓄えるバッテリと、バッテリと第１配線を介して電気的に接続されるモータと、第１配線から分岐する第２配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、第２配線において、外部ポートと第１配線との間に設けられるコンバータと、第２配線からコンバータをバイパスする第３配線に設けられる発電機と、第３配線において、発電機に対して外部ポートの側に設けられる第１スイッチと、第３配線において、発電機に対して第１スイッチの逆側に設けられる第２スイッチと、を有する。この電動車両の制御方法は、発電機により発電される電力を外部機器へ供給する場合には、第１スイッチをオフとするとともに、第２スイッチをオンにすることにより、発電機により発電される電力をコンバータを介して外部機器へ供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電動車両システムの概略構成図である。
【図２】図２は、ケース１における電動車両システムの動作の説明図である。
【図３】図３は、ケース２における電動車両システムの動作の説明図である。
【図４】図４は、ケース３における電動車両システムの動作の説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、バッテリからの出力電力の電流と電圧の関係を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、燃料電池からの出力電力の電流と電圧の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、第２実施形態に係る電動車両システムの概略構成図である。
【図７】図７は、第３実施形態に用いられるモジュールを用いた電動車両システムの概略構成図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る電動車両システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動車両について説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動車両システム１００の概略構成図である。なお、電動車両システム１００の配線については、直流系統において、正極と負極の２種類の配線が１組に構成され、それらの１組の配線のそれぞれにスイッチが設けられる。以下の説明において、配線及びスイッチについて、正極と負極は区別せず、１つの符号を付すものとする。
【００１０】
電動車両システム１００は、電動車両に搭載され、バッテリ１と、インバータ２と、モータ３と、コンバータ４と、外部ポート５と、発電機６と、コントローラ７とを有する。コントローラ７は、バッテリ１の出力、発電機６の駆動、及び、後述のスイッチ等を制御することで、電動車両システム１００の全体を制御する。
【００１１】
バッテリ１は、インバータ２がその配線上に設けられた第１配線１１を介して、電気的に接続されているモータ３に電力を供給する。インバータ２は、バッテリ１から供給される直流電力を３相の交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ３に供給する。モータ３は、交流電力の供給を受けて回転駆動する。バッテリ１の入出力を制御するスイッチ１Ｓは、第１配線１１に設けられている。なお、スイッチ１Ｓは、バッテリ１と一体となって構成されている。本実施形態において、バッテリ１は、リチウムイオンバッテリである。なお、バッテリ１の出力電圧はモータ３の要求電圧を満たすように構成されているため、第１配線１１にはコンバータが設けられていない。
【００１２】
本実施形態においては、モータ３が交流で駆動するため、第１配線１１にインバータ２が設けられているが、これに限らない。モータ３が直流で駆動される場合には、インバータ２を省略できるので、第１配線１１によってバッテリ１とモータ３とが接続される。
【００１３】
電動車両システム１００の第１配線１１には、バッテリ１とインバータ２との間の第１接続点２１から分岐する第２配線１２が設けられている。第２配線１２は、その配線上にコンバータ４が設けられ、外部ポート５へと接続される。コンバータ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、双方向において電圧の昇圧及び降圧をすることができる。
【００１４】
バッテリ１から供給される電力は、第１配線１１、第１接続点２１及び第２配線１２を介してコンバータ４に供給される。そして、コンバータ４において電圧変換された電力が、外部ポート５に供給される。その結果、電動車両システム１００は、外部ポート５を介して外部機器に電力を供給できる。なお、外部ポート５から電力が入力されて、その入力電力がバッテリ１に充電されてもよい。すなわち、外部ポート５は、電力の授受に用いることができる。
【００１５】
さらに、電動車両システム１００においては、第２配線１２においてコンバータ４をバイパスする第３配線１３が設けられている。第２配線１２と第３配線１３との接続点のうち、外部ポート５側の接続点を第２接続点２２と称し、第１接続点２１側の接続点を第３接続点２３と称するものとする。
【００１６】
第３配線１３には、発電機６が設けられている。また、第３配線１３には、発電機６よりも第２接続点２２側すなわち外部ポート５の側に第１スイッチ３１が設けられ、第１スイッチ３１の逆側、すなわち、第３接続点２３や第１配線１１の側に、第２スイッチ３２が設けられている。
【００１７】
発電機６は、本実施形態においてはＳＯＦＣ型の燃料電池（固体酸化物型燃料電池：Solid Oxide Fuel Cell）であり、コントローラ７によって制御される。なお、発電機６は、ＳＯＦＣ型の燃料電池に限らず、ＰＥＭ型の燃料電池（高分子電解質膜型燃料電池：Polymer Electrolyte Membrane）や、ガソリンを燃料として駆動する発電機であってもよい。
【００１８】
以下においては、電動車両システム１００の駆動状況に応じたスイッチの状態を、それぞれのケースについて説明する。
【００１９】
（ケース１）
図２は、ケース１における電動車両システム１００の電力制御を説明する図である。ケース１は、電動車両システム１００が停車中において、外部ポート５に接続される外部機器に、発電機６により発電される電力が供給される例を示している。ケース１によれば、バッテリ１は外部機器への電力供給に用いられないので、外部機器への給電によるバッテリ１のＳｏＣの低下を防ぐことができる。
【００２０】
コントローラ７は、バッテリ１のスイッチ１Ｓをオフにしてバッテリ１からの電力の出力を停止した状態で、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、第１スイッチ３１をオフにし、第２スイッチ３２をオンにする。
【００２１】
このようにスイッチ制御されることにより、発電機６により発電される電力は、第３配線１３のうち、導通状態である第２スイッチ３２の側から第３接続点２３を介して第２配線１２へと流れこみ、コンバータ４において所望の電圧に変換されて外部ポート５へと供給される。このようにして、外部ポート５に接続される外部機器へ電力が供給される。
【００２２】
このような構成となることで、発電機６により発電される電力は、１つのコンバータ４による電圧変換を経て、外部ポート５を介して外部機器へ供給される。そのため、従来手法のように複数のコンバータを用いる場合と比較すると、コンバータ４における電力損失を抑制することができる。さらに、バッテリ１は、外部機器への電力供給に用いられない。そのため、全体として、バッテリ１の充放電量が少なくなり、バッテリ１の充放電回数が制限されるので、バッテリ１の劣化を抑制することができる。
【００２３】
（ケース２）
図３は、ケース２における電動車両システム１００の電力制御を説明する図である。ケース２では、電動車両システム１００が走行状態である例を示している。ケース１との比較を容易にするために、ケース２においては、バッテリ１のＳｏＣが低下しており、バッテリ１からの電力は供給されておらず、発電機６により発電される電力だけがモータ３に供給されていると仮定する。
【００２４】
コントローラ７は、バッテリ１のスイッチ１Ｓをオフにしてバッテリ１からの電力の出力を停止した状態で、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、第１スイッチ３１をオンにし、第２スイッチ３２をオフにする。
【００２５】
このようにスイッチ制御されることにより、発電機６により発電される電力は、第３配線１３のうち、導通状態である第１スイッチ３１の側から第２接続点２２を介して第２配線１２へと流れこみ、第３接続点２３、第１接続点２１、第１配線１１、及び、インバータ２を介してモータ３へと供給される。このようにして、発電機６により発電された電力がモータ３に供給される。
【００２６】
このような構成となることで、発電機６により発電される電力は、１つのコンバータ４による電圧変換を経て、モータ３へ供給される。そのため、複数のコンバータを用いる場合と比較すると、コンバータ４における電力損失を抑制することができる。
【００２７】
なお、バッテリ１のＳｏＣが極端に低下していない場合には、バッテリ１からモータ３に電力が供給されてもよい。このような場合には、スイッチ１Ｓがオンとなり、モータ３にはバッテリ１からも電力が供給される。そして、発電機６によって発電される電力は、バッテリ１の充電にも用いられる。
【００２８】
（ケース３）
図４は、ケース３における電動車両システム１００の電力制御を説明する図である。ケース３は、電動車両システム１００が停車した状態において、外部ポート５から外部機器にバッテリ１及び発電機６から電力が供給されている場合を想定している。ケース３においては、ケース１と比較すると、外部機器の要求電力が発電機６により発電される電力を上回り、バッテリ１及び発電機６の両者から外部機器に電力が供給される。なお、バッテリ１からの供給可能な電力が外部機器の要求電力を上回る場合であっても、後述の理由により、発電機６を停止させず、バッテリ１及び発電機６から外部機器に電力を供給する。
【００２９】
コントローラ７は、バッテリ１のスイッチ１Ｓをオンにしてバッテリ１から電力を出力させるとともに、発電機６を駆動させる。さらに、コントローラ７は、第１スイッチ３１をオンにし、第２スイッチ３２をオフにする。
【００３０】
コンバータ４は、第１配線１１、第１接続点２１、及び、第２配線１２を介してバッテリ１からの供給電力を受け付けると、その供給電力に対して電圧変換を行う。すなわち、コンバータ４は、ケース１とは異なり、発電機６により発電される電力に対して電圧を変換しない。発電機６により発電される電力は、コンバータ４を介さずに外部ポート５に供給されるため、その出力が外部機器の要求電圧と等しくなるように制御される。一方で、バッテリ１から供給される電力は、コンバータ４を介して外部ポート５に供給されるため、コンバータ４によって外部機器の要求電圧に変換される。
【００３１】
そこで、コントローラ７は、まず、発電機６に対する出力を、出力電圧が外部機器の要求電圧と等しくなるように決定する。次に、コントローラ７は、外部機器の要求電力に対して、発電機６により発電される電力では足りない不足分を、バッテリ１からの出力として決定する。このように、コントローラ７は、発電機６の出力を決定した後に、バッテリ１の出力を決定する。このような制御ができる理由は以下のとおりである。
【００３２】
図５Ａは、バッテリ１から出力される電力の電流Ｉと電圧Ｖとの関係を示すグラフである。図５Ｂは、燃料電池である発電機６から出力される電力の電流Ｉと電圧Ｖとの関係を示すグラフである。
【００３３】
図５Ａと図５Ｂとにおいて、電流Ｉの変化に応じた電圧Ｖの変化率について着目すれば、バッテリ１の変化率は、発電機６の変化率よりも小さい。
【００３４】
図５Ｂに示されるように、発電機６の電流Ｉに応じた電圧Ｖの変化率が大きいので、図示された曲線上のいずれかのポイントで、発電機６の出力電圧を外部機器の要求電圧と等しくすることができる。そして、コントローラ７は、発電機６の出力（発電量）を決定すると、外部機器の要求電力から発電機６の発電量を減じた不足分を、バッテリ１の出力として決定する。
【００３５】
このように、コントローラ７は、発電機６の出力を決定した後に、バッテリ１の出力を決定する。
【００３６】
ここで、燃料電池によって発電機６が構成される場合には、例えば内燃機関を利用した発電機と比較すると、出力される電力に対して、電流Ｉや電圧Ｖの変化が比較的大きい。さらに、電流Ｉの変化に対して、電力は、略一定、もしくは、電流Ｉの増加に応じて漸次大きくなる。このように、発電機６の電流Ｉを変化させても、燃料電池である発電機６の出力が大きく変化しないため、比較的安定的に発電機６とバッテリ１との出力を制御できる。
【００３７】
さらに、発電機６に用いられる燃料電池は、ＳＯＦＣであることが好ましい。ＳＯＦＣは広範囲の出力で高効率運転できることが知られているため、出力が小さい場合であっても効率が低下する懸念が少ない。
【００３８】
このような第１実施形態の電動車両システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３９】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、発電機６において発電される電力が、外部ポート５を介して外部機器に出力される状態にするために、コントローラ７は、スイッチ１Ｓをオフにすることでバッテリ１からの電力の出力を停止させた状態で、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、外部ポート５の側の第１スイッチ３１をオフとし、第１スイッチ３１と反対の側の第２スイッチ３２をオンとする。
【００４０】
このようにすると、発電機６により発電される電力は、導通状態の第２スイッチ３２を介してコンバータ４に到達し、コンバータ４によって外部機器の要求電圧に変換されて、外部ポート５を介して外部機器に供給される。すなわち、発電機６により生成される電力は、１つのコンバータ４によって電圧が変換されて、外部ポート５を介して外部機器に供給される。そのため、複数のコンバータが設けられる場合と比較すると、１つのコンバータ４が電力変換に用いられるため電動車両システム１００の消費電力を低減できる。
【００４１】
さらに、ケース１においては、バッテリ１は外部機器への電力供給に用いられないので、バッテリ１は放電しない。特に、長期間、外部機器へ電力を供給する場合には、バッテリ１が過放電するおそれがあるが、このようなおそれが低減される。さらに、全体としてバッテリ１の充放電量や、充放電回数を制限することができるので、バッテリ１の劣化を抑制することができる。
【００４２】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、発電機６により発電される電力をバッテリ１及びモータ３の少なくとも一方に供給するために、コントローラ７は、スイッチ１Ｓをオフにすることでバッテリ１からの電力の出力を停止させた状態で、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、外部ポート５の側の第１スイッチ３１をオンとし、第１スイッチ３１と反対側の第２スイッチ３２をオフとする。
【００４３】
このようにすると、発電機６により発電される電力は、導通状態である第１スイッチ３１を介してコンバータ４に到達し、コンバータ４によってモータ３の駆動電圧に変換されて、モータ３に供給される。発電機６により発電される電力は、１つのコンバータ４によって電圧が変換されて、モータ３に供給される。そのため、複数のコンバータが設けられる場合と比較すると、電動車両システム１００の消費電力を低減できる。
【００４４】
第１実施形態の電動車両システム１００は、コンバータ４を１つしか有さないが、第１スイッチ３１、及び、第２スイッチ３２を互いに異なるせることで、発電機６により発電される電力を、モータ３又は外部機器の所望の電圧に変換して、モータ３又は外部機器に出力できる。
【００４５】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、第１スイッチ３１をオフとし、第２スイッチ３２をオンとすることで、発電機６により発電される電力を外部機器に供給できる。また、第１スイッチ３１をオンとし、第２スイッチ３２をオフとすることで、発電機６により発電される電力をモータ３に供給できる。このように、１つのコンバータ４を、ケース１、２の２通りの出力における電圧の変換に用いることができるので、電動車両システム１００の製造コストを低減できる。
【００４６】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、バッテリ１及び発電機６から外部機器に電力を供給するために、コントローラ７は、スイッチ１Ｓをオンにすることでバッテリ１からの電力を出力させた状態で、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、外部ポート５の側の第１スイッチ３１をオンとし、第１スイッチ３１と反対側の第２スイッチ３２をオフとする。
【００４７】
このようにすると、発電機６により発電される電力は、導通状態である第１スイッチ３１を介して外部機器に供給される。この場合には、発電機６は、出力電圧が外部機器の要求電圧と等しくなるように制御される。同時に、バッテリ１から供給される電力は、コンバータ４によってモータ３の駆動電圧に変換されて、外部ポート５を介して外部機器に供給される。このようにして、発電機６により発電される電力が、外部機器の要求電力よりも小さい場合には、バッテリ１及び発電機の両者から外部機器に電力を供給することができる。
【００４８】
仮に、バッテリ１からの供給可能な電力が外部機器の要求電力を上回る場合であっても、発電機６を停止せずに、発電機６により生成される電力を外部機器へ供給する。発電機６を停止しないため、発電機６の再始動の際における燃料の消費を抑制することができる。さらに、バッテリ１の供給電力に加えて、発電機６により発電される電力も外部機器へ供給されるので、バッテリ１から出力される電力を抑制できる。したがって、全体としてバッテリ１の充放電回数が制限されるので、バッテリ１の劣化を抑制することができる。
【００４９】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、コントローラ７は、発電機６の出力（発電量）を決定すると、外部機器の要求電力から発電機６の発電量を減じた不足分を、バッテリ１の出力として決定する。
【００５０】
このような場合には、コンバータ４を用いずに発電機６の出力電圧と外部機器の要求電圧とを等しくするとともに、バッテリ１から出力される電力は、コンバータ４を介して外部機器の要求電圧に変換される。そして、共に外部機器の要求電圧となった発電機６によって発電される電圧とバッテリ１の出力電圧とを、外部機器に供給することができる。したがって、２つの電力源に対して、１つのコンバータ４を用いて、両者の電圧を外部機器の要求電圧と等しくすることができる。
【００５１】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、発電機６が燃料電池である場合には、一般的な内燃機関を用いた発電機と比較すると、出力される電力に対して、電流Ｉ及び電圧Ｖの変化が大きい。さらに、所望の電圧Ｖとなるように電流Ｉを変化させる場合において、電力は、略一定、もしくは、電流Ｉの増加に応じて漸次大きくなる。
【００５２】
そのため、発電機６の電流Ｉを変化させることにより出力される電圧Ｖを外部機器の要求電圧と等しくなるように制御する場合には、燃料電池である発電機６の出力が大きく変化しないので、安定的に発電機６の制御を行うことができる。バッテリ１の出力は、外部機器の要求電力と発電機６により発電される電力との差となるように制御されるが、このバッテリ１の出力の変化も大きく変化しない。発電機６が安定的に制御されるため、バッテリ１の出力の変化も抑制される。このように、バッテリ１及び発電機６が制御される際に、両者の出力が大きく変化しないので、電動車両システム１００の制御を安定的に行うことができる。
【００５３】
第１実施形態の電動車両システム１００によれば、燃料電池はＳＯＦＣ型であることが好ましい。ＳＯＦＣ型の燃料電池は広範囲の出力で高効率運転できる。すなわち、発電機６からの出力が小さい場合であっても効率が低下することなく駆動する。そのため、電動車両システム１００の全体的な燃費を向上させることができる。
【００５４】
上述のように、バッテリ１からの供給可能な電力が、外部機器の要求電力よりも大きい場合には、発電機６の発電を停止することも可能である。しかしながら、ＳＯＦＣ型の燃料電池である発電機６は起動時に暖機が必要になるため、一時的に停止させることは望ましくない。そのため、外部機器の要求電力の全量をバッテリ１から供給可能な場合であっても、発電機６の発電を停止せずに発電される電力を外部機器へ供給する。
【００５５】
このようにすることで、発電機６の温度低下が抑制され、再起動における暖機エネルギーが不要になるので、電動車両システム１００の運転効率の向上を図ることができる。また、発電機６により発電される電力だけバッテリ１の放電量を低減できるので、バッテリ１の劣化を抑制できる。
【００５６】
（第２実施形態）
第１実施形態において、電動車両システム１００は、１つのバッテリ１を備える例について説明した。第２実施形態においては、電動車両システム１００が、さらに追加バッテリを有する例について説明する。この追加バッテリは、モータ３への電力供給には用いられず、発電機６によって充電され、充電された電力が外部機器への電力供給に用いられる。
【００５７】
図６は、第２実施形態の電動車両システム１００の概略構成図である。
【００５８】
第２配線１２において、第１接続点２１と第３接続点２３との間に第３スイッチ３３が設けられている。そして、第２配線１２における第３スイッチ３３と第３接続点２３との間に、第４接続点２４が設けられ、この第４接続点２４と接続するように第４配線１４が設けられている。第４配線１４によって第２配線１２と追加バッテリ８が接続されている。なお、第４配線１４には、追加バッテリ８の入出力を制御するスイッチ８Ｓが設けられている。以下では、このような構成における電力制御について説明する。
【００５９】
（ケース４）
図６は、ケース４における電動車両システム１００の電力制御を説明する図である。ケース４においては、電動車両システム１００は走行中であり、モータ３はバッテリ１から供給される電力のみで駆動している。同時に、外部ポート５には外部機器が接続されていない。このような状況では、発電機６により発電される電力を追加バッテリ８に蓄えておくことで、将来的に追加バッテリ８を外部機器への電力供給に用いることができる。
【００６０】
コントローラ７は、バッテリ１のスイッチ１Ｓをオンにしてバッテリ１から電力を出力させてモータ３を駆動するとともに、発電機６を駆動させる。同時に、コントローラ７は、第１スイッチ３１をオンとし、第２スイッチ３２をオフとし、第３スイッチ３３をオフとする。さらに、コントローラ７は、スイッチ８Ｓはオンとすることで、第４配線１４を介して追加バッテリ８と第２配線１２とを接続する。
【００６１】
このような状態においては、バッテリ１の電力は、第１配線１１を介してモータ３に供給されるが、第２配線１２に設けられる第３スイッチ３３がオフであるため、第２配線１２の側へ供給されない。
【００６２】
発電機６により発電される電力は、第３配線１３のうち導通状態である外部ポート５側の第１スイッチ３１、及び、第２接続点２２を介して第２配線１２に流れこみ、コンバータ４において追加バッテリ８の入力電圧に変換されると、第４接続点２４、及び、第４配線１４を介して追加バッテリ８へ供給される。
【００６３】
ケース４に示されるように、第１実施形態の電動車両システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６４】
第２実施形態の電動車両システム１００によれば、コントローラ７は、スイッチ１Ｓをオンにすることでバッテリ１からの電力を出力させた状態で、発電機６を駆動させる。そして、コントローラ７は、第１スイッチ３１をオンとし、第２スイッチ３２をオフとし、第３スイッチ３３をオフとする。
【００６５】
第３スイッチ３３がオフであるため、モータ３には第１配線１１を介してバッテリ１からのみ電力が供給される。同時に、発電機６によって発電される電力は、コンバータ４を介して追加バッテリ８に充電される。追加バッテリ８に蓄えられた電力は、将来的な外部機器への電力の供給に用いられる。そのため、バッテリ１の電力が外部機器へ供給されるのが抑制され、バッテリ１の放電量を低減でき、バッテリ１の劣化を抑制できる。
【００６６】
なお、モータ３の要求トルクが小さく、バッテリ１からのみモータ３に電力を供給できる場合には、発電機６を一時的に停止することができる。しかしながら、発電機６を一時的に停止することは、再起動時における暖機などに時間やエネルギーを要するため、好ましくない。そこで、発電機６による発電を停止せず、発電される電力を追加バッテリ８に蓄えて、将来的な外部機器への電力供給に用いる。このようにして、電動車両システム１００の全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００６７】
（第３実施形態）
第２実施形態においては、第２配線１２に第３スイッチ３３が設けられる例について説明した。第３実施形態においては、第３スイッチ３３を、充電ポートに用いるモジュールを利用して構成する例について説明する。まず、充電ポートとして用いられるモジュールについて説明する。
【００６８】
図７は、モジュール４０が充電ポートとして用いられた電動車両システム１００’の概略構成図である。図７に示される電動車両システム１００’の構成は、図１〜図６に示された電動車両システム１００と同様の構成を含み、同じ機能を有する構成については同じ符号を付して説明する。
【００６９】
電動車両システム１００’においては、バッテリ１とインバータ２との間をつなぐ第１配線１１に対して、第１接続点２１を接続される第２配線１２を介して、モジュール４０の急速充電ポートＱＣが接続される。また、モジュール４０の内部には、急速充電ポートＱＣの入出力を制御するスイッチ４１が設けられている。この構成において、急速充電ポートＱＣから大きな電流が入力されることにより、バッテリ１を急速充電することができる。なお、スイッチ４１は、大電流が流れるため、電流耐性が高い。
【００７０】
さらに、モジュール４０の内部には、通常充電ポートＮＣが設けられており、急速充電ポートＱＣと通常充電ポートＮＣとの間に１４Ｖのコンバータ４２が設けられている。通常充電ポートＮＣを介して入力される電力は、コンバータ４２によって昇圧された後、第２配線１２及び第１配線１１を介してバッテリ１に供給される。
【００７１】
このように、モジュール４０を充電ポートとして備える電動車両システム１００’は、急速充電と通常充電とを切り替えて行うとともに、電流耐性の高いスイッチ４１を備える。
【００７２】
図８は、第３実施形態における電動車両システム１００の概略構成図である。この電動車両システム１００においては、上述のモジュール４０のスイッチ４１を第３スイッチ３３として用いている。このモジュール４０を用いて電動車両システム１００を構成することで、製造コストの低減を図ることができる。
【００７３】
一般に、大電流が流れるスイッチは製造コストが高い。そこで、モジュール４０のような他でも流通される部材を流用し、急速充電ポートＱＣの近傍に設けられるスイッチ４１を第３スイッチ３３として使用する方が、第３スイッチ３３を単体で設ける場合よりも、コストの低減を図ることができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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