JP2010166760A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】補機バッテリの蓄電量を確保しながら、車両の走行距離を延ばすことができる電源システムを提供する。
【解決手段】ＨＶＥＣＵ８２は、電池ＥＣＵ８４から蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２の電池状態を取得する。取得した電池状態に基づいて主蓄電部ＢＡが放電可能と判断されると、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡを選択する選択指令ＳＥＬをセレクタ７０へ出力する。一方、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡが放電不能であるが、第１副蓄電部ＢＢ１が放電可能と判断された場合には、第１副蓄電部ＢＢ１を選択する選択指令ＳＥＬをセレクタ７０へ出力する。また、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡおよび第１副蓄電部ＢＢ１が放電不能であると判断された場合には、第２蓄電部ＢＢ２を選択する選択指令ＳＥＬをセレクタ７０へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、選択された蓄電部からの直流電圧を降圧して補機バッテリＳＢを充電する。
【選択図】図２

Description

この発明は、電源システムに関し、より特定的には、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を搭載した電源システムに関する。

近年、環境問題を考慮して、内燃機関と電動機とを効率的に組合わせて走行するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両は、充放電可能な蓄電部を搭載し、発進時や加速時などに電動機へ電力を供給して駆動力を発生する一方で、下り坂や制動時などに車両の運動エネルギーを電力として回収する。

このようなハイブリッド車両においては、搭載する蓄電部を商用電源などの外部電源からの電力によって充電するための構成が提案されている。このように外部電源により蓄電部を予め充電することにより、通勤や買い物などの比較的短距離の走行であれば、内燃機関を停止状態に保ったまま走行することができるため、燃費を向上させることが可能となる。このような走行は、ＥＶ（Electric Vehicle）走行とも称される。

このようなＥＶ走行モードにおける走行性能を高めるためには、蓄電部の充放電能力をより高めることが望ましい。蓄電部の充放電能力を高めるための一つの方法として、複数の蓄電部を搭載する構成が提案されている。このような構成では、各蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部（コンバータなど）が各蓄電部に対応付けて設けられる。これらの電力変換部により各蓄電部に対する充放電を独立に行なうことで、各々を適正な充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、単に「ＳＯＣ」とも称す）に維持し、過充電や過放電などを回避することができる。

ここで、ハイブリッド車両には、上述した車両駆動用の高電圧の蓄電部とは別に、たとえば１２Ｖや２４Ｖといった相対的に低い出力電圧を持つ補機バッテリが搭載されており、車両の走行を制御する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）および灯火装置などを含む低圧補機類は、補機バッテリからの低圧電力によって作動する。たとえば、特開昭６２−１７３９０１号公報（特許文献１）には、この補機バッテリを、車両駆動用主バッテリによりＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電する電気自動車用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力制御装置が開示される。

特開昭６２−１７３９０１号公報 特開２００６−０５０７７９号公報 特開２００８−２０６３００号公報

ここで、上述した特開昭６２−１７３９０１号公報（特許文献１）において、主バッテリの端子電圧が所定値以下となったときには、主バッテリの端子電圧に応じた基準電圧が設定され、該基準電圧がＤＣ／ＤＣコンバータに入力されることによりＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が変化されるように制御される。これにより、主バッテリのエネルギーを最大限に車両走行に使用することができるため、主バッテリの１充電当たりの走行距離を延長することが可能となる。

しかしながら、この特開昭６２−１７３９０１号公報（特許文献１）を補機バッテリ側から見ると、主バッテリの電圧低下に応じて補機バッテリへの充電が制限されることから、制限後に補機バッテリの蓄電量が著しく低下した場合には、ＥＣＵを含む低圧補機類が動作不能に陥る可能性がある。

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、補機バッテリの蓄電量を確保しながら、車両の走行距離を延ばすことができる電源システムを提供することである。

この発明のある局面に従えば、電源システムは、負荷装置へ電力を供給するための電源システムであって、負荷装置と電気的に接続された第１の電力線と、第１の電力線に対応して設けられる主蓄電部と、負荷装置に対して第１の電力線と並列接続された第２の電力線と、第２の電力線に対して並列接続される複数の副蓄電部と、主蓄電部および複数の蓄電部に共通的に設けられる第３の電力線と、第３の電力線と補機との間に接続され、第３の電力線と補機との間で電圧変換動作を行なう電圧変換装置と、電圧変換装置に対して補機と並列に接続され、電圧変換装置から供給される電力を受けて充電される補機蓄電部と、主蓄電部および複数の蓄電部に共通的に設けられ、主蓄電部および複数の蓄電部の電池状態に応じて、主蓄電部および複数の蓄電部のうちのいずれか１つを選択して電圧変換装置に電気的に接続する選択部とを備える。

この発明によれば、複数の蓄電部を搭載した車両の電源システムにおいて、補機バッテリの蓄電量を確保しながら、車両の走行距離を延ばすことができる。

この発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両の要部を示す概略構成図である。 ＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 ＨＶＥＣＵにおける補機バッテリの充電動作を制御するための制御構造を示すフローチャートである。

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。

（車両の概略構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う電源システムを搭載した車両１００の要部を示す概略構成図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態に従う車両１００は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（エンジン）４と電動機（モータジェネレータ）ＭＧ１，ＭＧ２とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両１００は、このモータジェネレータに電力を供給するための複数（たとえば、３個）の蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２を搭載する。これらの蓄電部は、車両１００のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも記す）において、エンジン１８の作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１００のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、コネクタ部（図示せず）を介して外部電源と電気的に接続されて充電可能である。

車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）４と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを駆動力源として備え、これらは動力分割機構６を介して機械的に連結される。そして、車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構６を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪８が駆動される。

車両１００の走行時において、動力分割機構６は、エンジン４の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方を第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部を第２モータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構６から第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は発電動作に用いられる一方、第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪８の駆動に使用される。

このとき、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応付けられた第１インバータ３０および第２インバータ３２は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。主として、第１インバータ３０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、第１モータジェネレータＭＧ１で発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。一方、第２インバータ３２は、ＥＣＵ８０からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、第２モータジェネレータＭＧ２へ供給する。すなわち、車両１００は、負荷装置として、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２からの電力を受けて駆動力を発生可能な第２モータジェネレータＭＧ２を備えるとともに、エンジン４からの駆動力を受けて発電可能な発電部である第１モータジェネレータＭＧ１を備える。

（電源システムの構成）
本実施の形態に従う電源システムは、主蓄電部ＢＡと、第１副蓄電部ＢＢ１と、第２副蓄電部ＢＢ２と、システムリレー１２，１４，１６と、コンバータ２０，２２と、平滑コンデンサＣと、電圧センサ４２，４４，４６と、電流センサ５２，５４，５６と、温度センサ６２，６４，６６と、ＥＣＵ８０と、セレクタ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と、低圧補機類７４と、補機バッテリＳＢとを備える。

主蓄電部ＢＡ、副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２は、いずれも充放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。

主蓄電部ＢＡは、第１コンバータ２０へ電力を供給し、また電力回生時には第１コンバータ２０によって充電される。副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２の各々は、第２コンバータ２２へ電力を供給し、また電力回生時には第２コンバータ２２によって充電される。なお、副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２は、システムリレー１４，１６によって第２コンバータ２２に選択的に接続される。

副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２の一方（以下、副蓄電部ＢＢと示す）と主蓄電部ＢＡとは、たとえば同時使用することによって、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬに接続される負荷装置（第２インバータ３２および第２モータジェネレータＭＧ２）に許容された最大パワーを出力可能であるように、各々の放電可能容量が設定される。これによりエンジン４を使用しないＥＶ走行において最大パワーの走行が可能である。副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２の使用中の蓄電部の蓄電状態が悪化したら、第２コンバータ２２に接続される蓄電部を交換してさらに走行させればよい。そして、副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２に蓄積された電力が消費されてしまったら主蓄電部ＢＡに加えてエンジン４を使用することによって副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２を使用しなくとも最大パワーの走行を可能とすることができる。

また、このような構成とすることにより、第２コンバータ２２を複数の副蓄電部で兼用するので、コンバータの数を副蓄電部の数ほど増やさなくてもよい。ＥＶ走行距離をさらに延ばすには、副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２に並列に蓄電部を追加すればよい。すなわち、本実施の形態では、副蓄電部の個数は２個であるが、この数に限定されるものではない。

システムリレー１２は、主蓄電部ＢＡと、正線ＰＬ１および負線ＮＬとの間に設けられる。システムリレー１２は、ＥＣＵ８０から与えられる信号ＣＮ１に応じて導通状態（オン）／非導通状態（オフ）が制御される。システムリレー１２がオンすると、主蓄電部ＢＡが正線ＰＬ１および負線ＮＬに接続される。一方、システムリレー１２がオフすると、主蓄電部ＢＡが正線ＰＬ１および負線ＮＬから切り離される。

システムリレー１４は、副蓄電部ＢＢ１と、正線ＰＬ２および負線ＮＬとの間に設けられる。システムリレー１４は、信号ＣＮ２に応じて導通状態および非導通状態のいずれかの状態となる。これにより、システムリレー１４は、副蓄電部ＢＢ１と正線ＰＬ２および負線ＮＬとの電気的接続および遮断を行なう。

システムリレー１６は、副蓄電部ＢＢ２と、正線ＰＬ３および負線ＮＬとの間に設けられる。システムリレー１６は、信号ＣＮ３に応じて導通状態および非導通状態のいずれかの状態となる。これにより、システムリレー１６は、副蓄電部ＢＢ２と正線ＰＬ３および負線ＮＬとの電気的接続および遮断を行なう。なお、システムリレー１２，１４，１６は、機械式リレーおよび半導体リレーなどで構成される。

第１コンバータ２０は、正線ＰＬ１および負線ＮＬに接続される。第１コンバータ２０は、ＥＣＵ８０からの信号ＰＷＣ１に基づいて主蓄電部ＢＡからの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正母線ＭＰＬへ出力する。また、第１コンバータ２０は、インバータ３０，３２から正母線ＭＰＬを介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ１に基づいて主蓄電部ＢＡの電圧レベルに降圧し、主蓄電部ＢＡを充電する。

第２コンバータ２２は、正線ＰＬ２および負線ＮＬに接続される。第２コンバータ２２は、ＥＣＵ８０からの信号ＰＷＣ２に基づいて副蓄電部ＢＢからの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正母線ＭＰＬへ出力する。また、第２コンバータ２２は、インバータ３０，３２から正母線ＭＰＬを介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ２に基づいて副蓄電部ＢＢの電圧レベルに降圧し、副蓄電部ＢＢを充電する。

平滑コンデンサＣは、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬとの間に接続され、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの間の電圧変動を平滑化する。

（補機群の構成）
図１の車両１００において、セレクタ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と、低圧補機類７４と、補機バッテリＳＢとは、車両用の補機群を構成する。

低圧補機類７４は、電源システムから供給される電力の電圧値に比較して低圧で作動する補機類の総称であり、一例として、カーナビゲーションシステム、カーオーディオ、車内灯、車内インジケータなどを含む。また、ＥＣＵ８０も低圧補機類７４に含まれる。低圧補機類７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２もしくは補機バッテリＳＢから供給される低圧の直流電力によって作動する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、電源システムからの供給電力を降圧するための装置であり、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬに接続され、ＥＣＵ８０からの信号ＰＷＣ３に応じて、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間の直流電圧を降圧し、降圧後の直流電力を低圧補機類７４および補機バッテリＳＢへ供給する。一例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、直流電力を交流電力に変換した上で巻線変圧器（トランス）を用いて電圧変換を行ない、電圧変換後の交流電力を直流電力に再変換する、いわゆる「トランス」型の回路で構成される。

補機バッテリＳＢは、一例として鉛蓄電池からなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力側に接続され、出力される直流電力で充電される一方、低圧補機類７４へその充電電力を供給する。すなわち、補機バッテリＳＢは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２からの出力電力と、低圧補機類７４での需要電力とのアンバランスを補うための電力バッファとして機能する。

セレクタ７０は、主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２に共通的に設けられる。具体的には、セレクタ７０は、システムリレー１２と第１コンバータ２０との間の位置において、正線ＰＬ１および負線ＮＬに接続される。さらに、セレクタ７０は、システムリレー１４と第２コンバータ２２との間の位置において、正線ＰＬ２および負線ＮＬに接続されるとともに、システムリレー１６と第２コンバータ２２との間の位置において、正線ＰＬ３および負線ＮＬに接続される。

そして、セレクタ７０は、ＥＣＵ８０から出力される選択指令ＳＥＬに従って、正線ＰＬ１および負線ＮＬと、正線ＰＬ２および負線ＮＬと、正線ＰＬ３および負線ＮＬとのうちのいずれか１組を選択し、その選択した正線および負線を低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬにそれぞれ接続する。これにより、選択された正線および負線を流れる直流電力の一部が車両用の補機群に供給可能となる。

すなわち、セレクタ７０によって主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２のうちのいずれか１つが選択されると、その選択された蓄電部から対応の正線および負線の線間に出力される直流電力が、セレクタ７０を介して低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬに供給される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、該選択された蓄電部から供給された直流電力を降圧し、降圧後の直流電力を低圧補機類７４および補機バッテリＳＢへ供給する。

ＥＣＵ８０は、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを主体として構成される。そして、ＥＣＵ８０は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行（内部充電を含む）および外部充電に係る制御を実行する。

一例として、ＥＣＵ８０は、運転者によるイグニッションスイッチの操作により車両システムの起動が要求されると、補機バッテリＳＢから電力の供給を受けてその処理を開始する。さらに、ＥＣＵ８０は、後述するように、車両１００のシステム停止中（ＩＧオフ状態）に外部電源により充電可能な状態となった場合においても、補機バッテリＳＢから電力の供給を受けてその処理を開始する。

ＥＣＵ８０は、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の電圧変換動作を制御する。具体的には、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤが予め設定した所定の基準電圧を下回るときには、ＥＣＵ８０は、後述する方法によって、主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２の電池状態（充電状態値、ダイアグコードなど）に基づいて、主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２のうちのいずれか１つを選択するための選択指令ＳＥＬを生成してセレクタ７０へ出力する。さらに、ＥＣＵ８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を動作させて、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間に出力される選択された蓄電部からの直流電圧を降圧してＥＣＵ８０、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類７４に供給する。なお、所定の基準電圧は、一例として、ＥＣＵ８０の正常動作が保証される電圧に設定されている。

ＥＣＵ８０に入力される情報の一例として、図１には、正線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３に介挿された電流センサ５２，５４，５６からの電流値ＩＡ，ＩＢ１，ＩＢ２、電圧センサ４２からの主蓄電部ＢＡの電圧値ＶＡ、電圧センサ４４からの副蓄電部ＢＢ１の電圧値ＶＢ１、電圧センサ４６からの副蓄電部ＢＢ２からの電圧値ＶＢ２、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２に近接して配置された温度センサ６２，６４，６６からの温度ＴＡ，ＴＢ１，ＴＢ２、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの線間に配置された電圧センサ４８からの母線電圧ＶＨを例示する。

図１に示すこの発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、主蓄電部ＢＡが「主蓄電部」に相当し、副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２が「複数の副蓄電部」に相当し、補機バッテリＳＢが「補機蓄電部」に相当する。また、正線ＰＬ１および負線ＮＬが「第１の電力線」に相当し、正線ＰＬ２および負線ＮＬが「第２の電力線」に相当し、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬが「第３の電力線」に相当する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２が「電圧変換装置」に相当し、セレクタ７０が「選択部」に相当する。

さらに、本実施の形態において、インバータ３０，３２、コンバータ２０，２２および平滑コンデンサＣは、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２（ＰＣＵ）を構成する。

（ＥＣＵの制御構造）
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態に従う電源システムに設けられるＥＣＵ８０の制御構造について説明する。

図２は、ＥＣＵ８０における制御構造を示すブロック図である。図２に示す各機能ブロックは、代表的にＥＣＵ８０が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。

図２を参照して、ＥＣＵ８０は、ＨＶＥＣＵ８２と、電池ＥＣＵ８４とを備える。車両１００を構成する各部位は、ＨＶＥＣＵ８２および電池ＥＣＵ８４の連携制御によって実現される。ＨＶＥＣＵ８２と電池ＥＣＵ８４とは、互いに通信線を介して接続され、各種情報や信号の授受が可能となっている。

電池ＥＣＵ８４は、主として、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２の充電状態の管理や異常検出を司る制御装置である。具体的には、電池ＥＣＵ８４は、温度センサ６２，６４，６６で検出される温度ＴＡ，ＴＢ１，ＴＢ２、電圧センサ４２，４４，４６で検出される電圧値ＶＡ，ＶＢ１，ＶＢ２、および電流センサ５２，５４，５６で検出される電流値ＩＡ，ＩＢ１，ＩＢ２に基づいて、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２の充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。充電状態値（ＳＯＣ）とは、蓄電部の満充電状態を基準としたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表わされる。

さらに、電池ＥＣＵ８４は、算出したＳＯＣをＨＶＥＣＵ８２へ伝送するとともに、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２のＳＯＣが所定の基準範囲内であるか否かを常時監視する。そして、蓄電部のＳＯＣが基準範囲外（過放電側もしくは過充電側）にあれば、蓄電部が異常であると判断し、蓄電部の異常を示す信号（ダイアグコード）を出力する。また、電池ＥＣＵ８４は、温度センサ６２，６４，６６および電流センサ５２，５４，５６の異常、およびシステムリレー１２，１４，１６の異常等が発生したときにも、ダイアグコードを出力する。このダイアグコードは、車両１００に搭載されるメンテナンス用の経歴記憶装置（図示せず）などに格納されるとともに、ユーザに対する視覚的表示にも用いられる。さらには、後述する補機バッテリＳＢの充電動作においても用いられる。

ＨＶＥＣＵ８２は、車両１００の走行時において、運転者要求に応じた車両駆動力を発生させるために、エンジン４、ＰＣＵ２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための制御装置である。ＨＶＥＣＵ８２は、この車両駆動力の制御に加えて、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２で充放電される電力も制御する。

具体的には、ＨＶＥＣＵ８２は、システムリレー１２，１４，１６をそれぞれ制御するための信号ＣＮ１，ＣＮ２，ＣＮ３を生成して出力する。また、ＨＶＥＣＵ８２は、ＰＣＵ２のコンバータ２０，２２をそれぞれ制御するための信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成してコンバータ２０，２２へ出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ８２は、インバータ３０，３２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成してインバータ３０，３２へ出力する。

さらに、ＨＶＥＣＵ８２は、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の電圧変換動作を制御する。具体的には、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤが予め設定した所定の基準電圧を下回るときには、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２の電池状態（ＳＯＣ、ダイアグコードなど）に基づいて、主蓄電部ＢＡおよび副蓄電部ＢＢ１，ＢＢ２のうちのいずれか１つを選択するための選択指令ＳＥＬを生成してセレクタ７０へ出力する。

そして、ＨＶＥＣＵ８２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を制御するための信号ＰＷＣ３を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ７２へ出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間に出力される選択された蓄電部からの直流電圧を降圧してＥＣＵ８０、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類７４に供給する。

図３は、ＨＶＥＣＵ８２における補機バッテリＳＢの充電動作を制御するための制御構造を示すフローチャートである。なお、図３のフローチャートは、ＥＣＵ８０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図３を参照して、ＨＶＥＣＵ８２は、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤに基づいて、補機バッテリＳＢの充電が必要か否かを判断する（ステップＳ０１）。出力電圧ＶＤが所定の基準電圧以上であるときには、補機バッテリＳＢの充電が不要であるとして、処理が終了する。

これに対して、補機バッテリＳＢの出力電圧ＶＤが所定の基準電圧を下回る場合には、ＨＶＥＣＵ８２は、補機バッテリＳＢの充電が必要であると判断する。そして、ＨＶＥＣＵ８２は、通信線を介して電池ＥＣＵ８４から蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２の電池状態（ＳＯＣ、ダイアグコードなど）を取得する（ステップＳ０１）。

次に、ＨＶＥＣＵ８２は、取得した主蓄電部ＢＡの電池状態に基づいて、主蓄電部ＢＡが放電可能であるか否かを判断する（ステップＳ０３）。このとき、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡのＳＯＣが予め定められた閾値を下回っているか否か、および、主蓄電部ＢＡに関するダイアグコードが出力されているか否かを判断する。そして、主蓄電部ＢＡのＳＯＣが閾値以上であり、かつ、主蓄電部ＢＡに関するダイアグコードが出力されていない場合（ステップＳ０３にてＮＯ）には、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡが放電可能であると判断し、主蓄電部ＢＡを選択するための選択指令ＳＥＬを生成してセレクタ７０へ出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ８２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を動作させて、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間に出力される主蓄電部ＢＡからの直流電圧を降圧してＥＣＵ８０、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類７４に供給する（ステップＳ０７）。

一方、主蓄電部ＢＡのＳＯＣが閾値を下回っている、あるいは、主蓄電部ＢＡに関するダイアグコードが出力されている場合（ステップＳ０３にてＹＥＳ）には、ＨＶＥＣＵ８２は、主蓄電部ＢＡが放電不能であると判断し、続いて、同様の方法によって、取得した第１副蓄電部ＢＢ１の電池状態に基づいて、第１副蓄電部ＢＢ１が放電可能であるか否かを判断する（ステップＳ０４）。第１副蓄電部ＢＢ１のＳＯＣが閾値以上であり、かつ、第１副蓄電部ＢＢ１に関するダイアグコードが出力されていない場合（ステップＳ０４にてＮＯ）には、ＨＶＥＣＵ８２は、第１副蓄電部ＢＢ１が放電可能であると判断し、第１副蓄電部ＢＢ１を選択するための選択指令ＳＥＬを生成してセレクタ７０へ出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ８２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を動作させて、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間に出力される第１副蓄電部ＢＢ１からの直流電圧を降圧してＥＣＵ８０、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類７４に供給する（ステップＳ０６）。

これに対して、第１副蓄電部ＢＢ１のＳＯＣが閾値を下回っている、あるいは、第１副蓄電部ＢＢ１に関するダイアグコードが出力されている場合（ステップＳ０４にてＹＥＳ）には、ＨＶＥＣＵ８２は、第１副蓄電部ＢＢ１が放電不能であると判断し、残余の蓄電部である第２副蓄電部ＢＢ２を選択するための選択指令ＳＥＬを生成してセレクタ７０へ出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ８２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を動作させて、低圧正線ＬＰＬおよび低圧負線ＬＮＬの線間に出力される第２副蓄電部ＢＢ２からの直流電圧を降圧してＥＣＵ８０、補機バッテリＳＢおよび低圧補機類７４に供給する（ステップＳ０５）。

以上のように、本実施の形態においては、補機バッテリＳＢを充電するための構成として、（１）主蓄電部ＢＡによる電力供給、（２）第１副蓄電部ＢＢ１による電力供給、（３）第２副蓄電部ＢＢ２による電力供給の３つの電力供給形態が含まれる。そして、これらの電力供給形態は、蓄電部ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２の各々の電池状態に応じて、放電可能な蓄電部から電力供給が行なわれるように適宜切り替えて実行される。これにより、主蓄電部ＢＡによる電力供給という単一の電力供給形態からなる従来の構成と比較して、主蓄電部ＢＡが過放電となるのを防止できるため、補機バッテリＳＢへの充電を確保しながら、蓄電部の劣化を抑制することが可能となる。この結果、エンジン４を停止状態に保ったまま、蓄電部に蓄えた電力を用いたＥＶ走行における走行距離を延ばすことができ、燃費を向上させることが可能となる。また、蓄電部に異常が発生した場合には、車両１００は安全確保可能な場所まで当該車両を移動するための退避走行に移行するが、この場合においても車両移動距離を確保することが可能となる。

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、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。

２ パワー制御ユニット、４ エンジン、６ 動力分割機構、８ 駆動輪、１２，１４，１６ システムリレー、２０ 第１コンバータ、２２ 第２コンバータ、３０ 第１インバータ、３２ 第２インバータ、４２，４４，４６，４８ 電圧センサ、５２，５４，５６ 電流センサ、６２，６４，６６ 温度センサ、７０ セレクタ、７２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７４ 低圧補機類、８０ ＥＣＵ、８２ ＨＶＥＣＵ、８４ 電池ＥＣＵ、１００ 車両、ＢＡ 主蓄電部、ＢＢ１ 第１副蓄電部、ＢＢ２ 第２副蓄電部、Ｃ 平滑コンデンサ、ＬＮＬ 低圧負線、ＬＰＬ 低圧正線、ＭＧ１ 第１モータジェネレータ、ＭＧ２ 第２モータジェネレータ、ＭＮＬ 負母線、ＭＰＬ 正母線、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 正線、ＮＬ 負線、ＳＢ 補機バッテリ。

Claims (1)

1. 負荷装置へ電力を供給するための電源システムであって、
   前記負荷装置と電気的に接続された第１の電力線と、
   前記第１の電力線に対応して設けられる主蓄電部と、
   前記負荷装置に対して前記第１の電力線と並列接続された第２の電力線と、
   前記第２の電力線に対して並列接続される複数の副蓄電部と、
   前記主蓄電部および前記複数の蓄電部に共通的に設けられる第３の電力線と、
   前記第３の電力線と補機との間に接続され、前記第３の電力線と前記補機との間で電圧変換動作を行なう電圧変換装置と、
   前記電圧変換装置に対して前記補機と並列に接続され、前記電圧変換装置から供給される電力を受けて充電される補機蓄電部と、
   前記主蓄電部および前記複数の蓄電部に共通的に設けられ、前記主蓄電部および前記複数の蓄電部の電池状態に応じて、前記主蓄電部および前記複数の蓄電部のうちのいずれか１つを選択して前記電圧変換装置に電気的に接続する選択部とを備える、電源システム。

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