特許 6333161 電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6333161

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 11/18 20060101AFI20180521BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   B60L11/18 C

   H02J7/00 P

【請求項の数】1

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-245112(P2014-245112)

(22)【出願日】2014年12月3日

(65)【公開番号】特開2016-111763(P2016-111763A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 大和

(72)【発明者】

【氏名】河村 直和

【審査官】 笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２７５７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−９９１２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

再充電可能な主蓄電装置および副蓄電装置と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置を充電する外部充電時に、前記電源からの供給電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換する充電器と、
前記主蓄電装置と主電源配線によって接続される電気負荷と、
前記副蓄電装置と接続された電源配線からの補機系電力の供給によって作動する補機負荷と、
前記主電源配線および前記電源配線の間に接続され、前記主蓄電装置から出力される電圧を前記副蓄電装置の出力電圧レベルに変換して前記電源配線へ出力する第１の電圧変換装置と、
前記充電器から出力される電圧を前記副蓄電装置の出力電圧レベルに変換して前記電源配線へ出力する第２の電圧変換装置と、
前記副蓄電装置の入力電力を検出する検出装置と、
前記検出装置によって検出された前記入力電力に基づいて前記第２の電圧変換装置から前記電源配線へ出力される出力電圧を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記外部充電時に、前記入力電力が第１しきい値よりも大きい場合には、前記出力電圧を減少させるように前記第２の電圧変換装置を制御し、前記入力電力が第２しきい値よりも小さい場合には、前記出力電圧を増加させるように前記第２の電圧変換装置を制御し、
前記第１しきい値は、前記第２しきい値よりも大きい値である、電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両外部の電源を用いた外部充電が可能な電動車両に搭載された補機バッテリの充電制御に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池に代表される車載蓄電装置からの電力を用いて車両駆動用電動機を駆動可能に構成された電動車両として、電気自動車やハイブリッド自動車が知られている。また、電動車両においては、車両外部の電源によって、車載蓄電装置を充電する外部充電についての技術が公知である。

【0003】

たとえば、特許第４９９３０３６号公報（特許文献１）は、外部充電を実行する場合において、車両走行時には、主ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて補機バッテリを充電し、外部充電時においては主ＤＣ／ＤＣコンバータよりも出力容量の小さい副ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて補機バッテリを充電することによって、補機バッテリを効率よく充電する技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９９３０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、外部充電の実行開始時において、補機バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が低い場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と補機バッテリの電圧との差が大きくなるため、副ＤＣ／ＤＣコンバータから補機バッテリに対して大きな電力が供給され、一時的に補機バッテリへの入力電力が大きくなる場合がある。そのため、副ＤＣ／ＤＣコンバータの出力容量を補機バッテリの入力電力のピークを考慮して設定する場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータに要求される出力容量が不必要に大きくなる場合がある。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、補機バッテリの入力電力に応じて外部充電時に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータを適切に制御する電動車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明のある局面に係る電動車両は、再充電可能な主蓄電装置および副蓄電装置と、車両外部の電源によって主蓄電装置を充電する外部充電時に、電源からの供給電力を主蓄電装置の充電電力に変換する充電器と、主蓄電装置と主電源配線によって接続される電気負荷と、副蓄電装置と接続された電源配線からの補機系電力の供給によって作動する補機負荷と、主電源配線および電源配線の間に接続され、主蓄電装置から出力される電圧を副蓄電装置の出力電圧レベルに変換して電源配線へ出力する第１の電圧変換装置と、充電器から出力される電圧を副蓄電装置の出力電圧レベルに変換して電源配線へ出力する第２の電圧変換装置と、副蓄電装置の入力電力を検出する検出装置と、検出装置によって検出された入力電力に基づいて第２の電圧変換装置から電源配線へ出力される出力電圧を制御する制御装置とを備える。制御装置は、外部充電時に、入力電力が第１しきい値よりも大きい場合には、出力電圧を減少させるように第２の電圧変換装置を制御し、入力電力が第２しきい値よりも小さい場合には、出力電圧を増加させるように第２の電圧変換装置を制御する。第１しきい値は、第２しきい値よりも大きい値である。

【発明の効果】

【0008】

この発明によると、副蓄電装置のＳＯＣが低い（すなわち、副蓄電装置の電圧が低い）ことによって第２の電圧変換装置から副蓄電装置に供給される電力が増加して、副蓄電装置の入力電力が第１しきい値よりも大きくなる場合には、第２の電圧変換装置の出力電圧が減少させられる。また、副蓄電装置のＳＯＣが高い（すなわち、副蓄電装置の電圧が高い）ことによって副蓄電装置の入力電力が第２しきい値よりも小さくなる場合には、第２の電圧変換装置の出力電圧が増加させられる。これにより、第２の電圧変換装置の出力電力を一定の範囲内に収束させることができる。そのため、特に、外部充電の開始時に第２の電圧変換装置の出力電圧と副蓄電装置の電圧との差が大きい場合に、第２の電圧変換装置の出力電力が大きくなることが抑制される。その結果、第２の電圧変換装置に要求される出力容量が不必要に大きくなることが抑制される。したがって、補機バッテリの入力電力に応じて外部充電時に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータを適切に制御する電動車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る電動車両の構成を示すブロック図である。

【図2】外部充電時の副ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力の変化を示すタイミングチャートである。

【図3】補機バッテリを充電する電源システムの構成を説明するための図である。

【図4】本実施の形態に係る電動車両に搭載されるＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。

【図5】本実施の形態に係る電動車両に搭載されるＥＣＵの動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図6】変形例に係るＥＣＵの動作を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

【0011】

図１は、本発明の実施の形態による電動車両の構成を示すブロック図である。図１を参照して、電動車両１００は、メインバッテリ１０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、モータジェネレータ３０と、動力伝達ギア４０と、駆動輪５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０とを備える。

【0012】

メインバッテリ１０は、「蓄電装置」の一例として示され、代表的にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。たとえば、メインバッテリ１０の出力電圧は２００Ｖ程度である。あるいは、電気二重層キャパシタによって、あるいは二次電池とキャパシタとの組合せによって、蓄電装置を構成してもよい。

【0013】

ＰＣＵ２０は、メインバッテリ１０の蓄積電力を、モータジェネレータ３０を駆動制御するための電力に変換する。たとえば、モータジェネレータ３０は、永久磁石型の三相同期電動機で構成され、かつ、ＰＣＵ２０は、インバータ２６を含むように構成される。ＰＣＵ２０と、モータジェネレータ３０とによってメインバッテリ１０に接続される「電気負荷」が構成されている。なお、電気負荷としては、メインバッテリ１０に接続され、メインバッテリ１０の電力を用いて作動する電気機器を含むものであればよく、特に、ＰＣＵ２０とモータジェネレータ３０とに限定されるものではない。

【0014】

モータジェネレータ３０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４０を介して駆動輪に伝達されて電動車両１００を走行させる。モータジェネレータ３０は、電動車両１００の回生制動動作時には、駆動輪５０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、ＰＣＵ２０によってメインバッテリ１０の充電電力に変換される。

【0015】

また、モータジェネレータ３０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３０を協調的に動作させることによって、必要な電動車両１００の車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、メインバッテリ１０を充電することも可能である。

【0016】

すなわち、電動車両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、燃料電池車等を含む。

【0017】

図示された電動車両１００の構成から、モータジェネレータ３０、動力伝達ギア４０および、駆動輪５０を除いた部分によって、「電動車両の電源システム」が構成される。以下では、電源システムの構成を詳細に説明する。

【0018】

電力制御ユニット（ＰＣＵ）２０は、コンバータＣＮＶと、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２６とを含む。

【0019】

コンバータＣＮＶは、電源配線１５３ｐの直流電圧ＶＬと、電源配線１５４ｐの直流電圧ＶＨとの間で直流電圧変換を行なうように構成される。

【0020】

電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇは、システムメインリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２をそれぞれ介して、メインバッテリ１０の正極端子および負極端子とそれぞれ電気的に接続される。平滑コンデンサＣ０は、電源配線１５４ｐに接続されて直流電圧を平滑する。同様に平滑コンデンサＣ１は電源配線１５３ｐに接続されて、直流電圧ＶＬを平滑する。

【0021】

コンバータＣＮＶは、図１に示すように、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）Ｑ１，Ｑ２と、リアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ１とを含むチョッパ回路として構成される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にはそれぞれ逆並列ダイオードが接続されているため、コンバータＣＮＶは、電源配線１５３ｐおよび電源配線１５４ｐの間で双方向の電圧変換を実行できる。あるいは、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１をオンに固定する一方で下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２をオフに固定して、電源配線１５４ｐおよび１５３ｐの電圧を同一（ＶＨ＝ＶＬ）とするように、コンバータＣＮＶを動作させることもできる。

【0022】

インバータ２６は、一般的な三相インバータであるので、詳細な回路構成については図示を省略する。たとえば、各相に上アーム素子および下アーム素子を配置するとともに、各相での上下アーム素子の接続点がモータジェネレータ３０の対応相の固定子コイル巻線と接続されるように、インバータ２６は構成される。

【0023】

電動車両１００の走行時には、インバータ２６は、各スイッチング素子がＥＣＵ８０によってオンオフ制御されることによって、電源配線１５４ｐの直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ３０へ供給する。あるいは、電動車両１００の回生制動動作時には、インバータ２６は、モータジェネレータ３０からの交流電圧を直流電圧に変換して、電源配線１５４ｐへ出力するように、各スイッチング素子がＥＣＵ８０によってオンオフ制御される。

【0024】

ＥＣＵ８０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵ８０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

【0025】

ＥＣＵ８０は、電動車両１００の車両走行時および外部充電時における制御機能を有するブロックとして包括的に表記される。ＥＣＵ８０は、電源配線１５６ｐから低電圧系の電源電圧を供給されることによって動作する。なお、本実施の形態において、「車両走行時」には、イグニッションスイッチの操作等により電動車両１００が走行可能となっている状態を示しているものとする。すなわち、車速＝０の状態についても「車両走行時」に含まれ得る。一方で、メインバッテリ１０の外部充電が、車両走行時に行なわれることはない。

【0026】

電動車両１００の電源システムは、さらに、低電圧系（補機系）の構成として、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、補機バッテリ７０と、電源配線１５５ｐ，１５６ｐと、リレーＲＬ３とを含む。補機バッテリ７０は、電源配線１５５ｐおよび接地配線１５５ｇに接続される。補機バッテリ７０も、メインバッテリ１０と同様に「蓄電装置」の一例として示される。たとえば、補機バッテリ７０は、鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ７０の出力電圧は、低電圧系の電源電圧Ｖｓに相当する。この電源電圧Ｖｓの定格は、メインバッテリ１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。

【0027】

電源配線１５５ｐと接地配線１５５ｇとの間には、電圧センサ１６１が設けられる。電圧センサ１６１は、補機バッテリ７０の電圧（すなわち、電源電圧Ｖｓ）を検出して、検出された電圧を示す信号をＥＣＵ８０に出力する。さらに、電源配線１５５ｐには、電流センサ１６２が設けられる。電流センサ１６２は、補機バッテリ７０の電流Ｉｓを検出して、検出された電流Ｉｓを示す信号をＥＣＵ８０に出力する。

【0028】

主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、メインバッテリ１０の出力電圧に相当する直流電圧ＶＬを降圧して、低電圧系の電源電圧Ｖｓ、すなわち補機バッテリ７０の出力電圧レベルの直流電圧に変換するように構成される。主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、代表的には、半導体スイッチング素子（図示せず）を含むスイッチングレギュレータであり、公知の任意の回路構成を適用することができる。

【0029】

主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力側は、電源配線１５５ｐと接続される。主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の入力側は、電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇと接続される。ただし、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、その入力側が、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介することなく直接メインバッテリ１０の正極および負極と接続されても、メインバッテリ１０の出力から低電圧系の電源電圧Ｖｓを発生することができる。

【0030】

電源配線１５５ｐおよび１５６ｐの間には、リレーＲＬ３が電気的に接続される。リレーＲＬ３は、パワートレーン系の構成機器への給電を制御するリレーであり、基本的には、電動車両のシステム起動時（たとえば、ＩＧオン時）にオンされる。すなわち、車両走行時には、リレーＲＬ３はオン状態である。さらに、リレーＲＬ３は、ＩＧスイッチがオフされていても、外部充電時にはオンされる。

【0031】

電源配線１５５ｐには、ＩＧオフ時にも作動する低電圧系の補機負荷群９５が接続される。補機負荷群９５は、たとえば、オーディオ機器、ナビゲーション機器、照明機器（ハザードランプ、室内灯、ヘッドランプ等）等を含む。これらの補機負荷群は、車両運転中および外部充電時のそれぞれにおいて、ユーザ操作に応じて作動することによって電力を消費する。

【0032】

電源配線１５６ｐには、ＥＣＵ８０に加えて、ＩＧオン時に作動する低電圧系の補機負荷群９０が接続される。補機負荷群９０の一部は、外部充電時にも作動して電力を消費する。なお、図１では別要素として記載しているが、充電器１１０、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０および副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５についても、電源供給系統上の分類では補機負荷群９０に含まれ得る。

【0033】

また、電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇには、メインバッテリ１０の出力電圧を電源として作動する高圧補機９８が接続される。高圧補機９８は、たとえば、エアコン用インバータ（Ａ／Ｃインバータ）を含む。

【0034】

さらに、電動車両１００の電源システムは、メインバッテリ１０の外部充電のための構成として、充電コネクタ１０５と、充電器１１０と、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５と、リレーＲＬ１，ＲＬ２とを含む。

【0035】

充電コネクタ１０５は、外部電源４００と接続された状態である充電ケーブルの充電プラグ４１０と接続されることによって、外部電源４００と電気的に接続される。なお、充電ケーブルには、外部電源４００の充電経路を遮断するためのリレー４０５が内蔵されているものとする。一般的には、外部電源４００は商用交流電源で構成される。

【0036】

なお、図１に示す構成に代えて、外部電源４００と電動車両１００とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して、外部電源４００から電動車両１００へ電力を供給してもよい。このような外部充電を行なう場合でも、外部電源４００からの供給電力を変換する充電器１１０以降の構成は共通化できる。

【0037】

電源配線１５１は、充電コネクタ１０５および充電器１１０の間を電気的に接続する。充電器１１０は、電源配線１５１に伝達された、外部電源４００からの交流電圧を、メインバッテリ１０を充電するための直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、電源配線１５２ｐおよび接地配線１５２ｇの間へ出力される。充電器１１０は、出力電圧および／または出力電流のフィードバック制御により、外部充電時の充電指令に従って、メインバッテリ１０を充電する。当該充電指令は、メインバッテリ１０の状態、たとえば、ＳＯＣ（State Of Charge）や温度に応じて設定される。

【0038】

リレーＲＬ１は、電源配線１５２ｐおよびメインバッテリ１０の正極の間に電気的に接続される。リレーＲＬ２は、接地配線１５２ｇおよびメインバッテリ１０の負極の間に電気的に接続される。

【0039】

副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５は、充電器１１０によって変換された直流電圧（メインバッテリ１０の充電電圧）を、低電圧系（補機系）の電源電圧Ｖｓ、すなわち補機バッテリ７０の出力電圧レベルの直流電圧に変換する。副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力は、電源配線１５５ｐへ供給される。副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５は、充電器１１０と一体的に構成されてもよい。

【0040】

副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と同様に、半導体スイッチング素子（図示せず）を含むスイッチングレギュレータで構成され、公知の任意の回路構成を適用することができる。

【0041】

リレーＲＬ１〜ＲＬ３およびシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の各々は、代表的には、図示しない励磁回路による励磁電流の供給時に閉成（オン）する一方で、励磁電流の非供給時には開放（オフ）される電磁リレーにより構成される。但し、通電経路の導通（オン）／遮断（オフ）を制御可能な開閉器であれば、任意の回路要素を当該リレーもしくはシステムメインリレーとして使用することができる。また、外部充電構成に対応して設けられるリレーＲＬ１，ＲＬ２については、「外部充電リレー」とも称する。

【0042】

ＥＣＵ８０は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびリレーＲＬ１〜ＲＬ３のオンオフを制御するための、制御指令ＳＭ１，ＳＭ２およびＳＲ１〜ＳＲ３を生成する。制御指令ＳＭ１，ＳＭ２およびＳＲ１〜ＳＲ３の各々に応答して、補機バッテリ７０を電源として、対応するシステムメインリレーまたはリレーの励磁電流が発生される。

【0043】

次に、車両走行時および外部充電時の各々における電源システムの動作を説明する。
車両走行時には、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされる一方で、外部充電リレーＲＬ１，ＲＬ２はオフされる。また、リレーＲＬ３は、イグニッションスイッチのオン（ＩＧオン）に応答してオンされる。

【0044】

これにより、メインバッテリ１０からの出力電圧が、オン状態のシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を経由して電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇに伝達される。すなわち、メインバッテリ１０と電気的に接続された電源配線１５３ｐ上の電力が、ＰＣＵ２０によってモータジェネレータ３０の駆動制御に用いられる。さらに、オフ状態の外部充電リレーＲＬ１，ＲＬ２によって、充電器１１０を始めとする外部充電構成が、メインバッテリ１０ならびに電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇから電気的に切離される。この結果、メインバッテリ１０の電力を用いて電動車両１００を走行させる一方で、充電器１１０を始めとする外部充電のための回路群の保護を図ることができる。

【0045】

低電圧系（補機系）では、車両走行時には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５が停止される一方で主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０が作動して、メインバッテリ１０の出力電圧から低電圧系の電源電圧Ｖｓが発生される。リレーＲＬ３をオンすることによって、ＥＣＵ８０および補機負荷群９０へも電源電圧Ｖｓが供給される。また、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の電力容量（出力定格）は、車両走行時での補機負荷群９０，９５の消費電力をカバーできるように設計される。

【0046】

これに対して、外部充電時には、外部充電リレーＲＬ１，ＲＬ２がオンされる一方で、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされる。これにより、オン状態の外部充電リレーＲＬ１，ＲＬ２を経由して、外部電源４００からの交流電力を充電器１１０によって変換した直流電圧によって、メインバッテリ１０が充電される。

【0047】

また、オフ状態のシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２によって、電源配線１５３ｐおよび接地配線１５３ｇは、充電器１１０およびメインバッテリ１０から電気的に切離される。したがって、ＰＣＵ２０を始めとする高圧系機器にメインバッテリ１０の出力電圧（直流電圧ＶＬ）が印加されないので、高圧系機器の構成部品の耐久寿命が外部充電によって低下することを防止できる。

【0048】

低電圧系（補機系）では、外部充電時には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５が作動する一方で、基本的には、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は停止される。すなわち、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０ではスイッチング素子がオフ固定されることにより、電力変換に伴う電力損失が発生しない状態となる。

【0049】

外部充電時には、イグニッションスイッチの操作とは独立にリレーＲＬ３がオンされる。これにより、外部充電時にも、補機バッテリ７０および／または副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５により、ＥＣＵ８０および補機負荷群９０，９５へ電源電圧Ｖｓを供給することができる。

【0050】

副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の電力容量（出力定格）は、外部充電時における補機系（低電圧系）の通常の消費電力をカバーできるように設計される。すなわち、外部充電時に用いられる副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力容量（たとえば、定格電流が１０〜１００ｍＡオーダー）は、車両走行時におけるＥＣＵ８０および補機負荷群９０，９５の消費電力を賄う必要がある主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力容量（たとえば、定格電流が１００Ａオーダー）と比較して、低く抑えることができる。

【0051】

すなわち、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の消費電力は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の消費電力よりも大幅に低い。したがって、外部充電時には、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を停止する一方で、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５によって低電圧系の電源電圧Ｖｓを発生することによって、外部充電の効率向上が図られる。

【0052】

しかしながら、外部充電を実行開始時において、補機バッテリ７０のＳＯＣが低い場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力が大きくなる場合がある。

【0053】

以下、図２を参照しつつ、外部充電時における副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力の変化について説明する。

【0054】

たとえば、時間Ｔ（０）の充電開始時点において補機バッテリ７０のＳＯＣが低い場合には、補機バッテリ７０の電圧が低いため、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧と補機バッテリ７０の電圧との差が大きくなる。そのため、外部充電の開始時においては、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から補機バッテリ７０に対して大きな電力が供給されることによって、補機バッテリ７０への入力電力が一時的に大きくなり、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力がピーク値まで増加する場合がある。

【0055】

一方、時間Ｔ（１）の外部充電の終了時において補機バッテリ７０のＳＯＣが高い場合には、補機バッテリ７０の電圧が高いため、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧と補機バッテリ７０の電圧との差が小さくなる。そのため、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から補機バッテリ７０に対して供給される電力は、外部充電の開始時よりも小さい定常値付近に収束する。

【0056】

副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力容量を補機バッテリ７０の入力電力（外部充電開始時の出力電力）のピーク値を考慮して設定する場合、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に要求される出力容量が不必要に大きくなる場合がある。

【0057】

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０への入力電力が第１しきい値αよりも大きい場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧を減少させるように副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を制御し、補機バッテリ７０への入力電力が第２しきい値βよりも小さい場合には、出力電圧を増加させるように副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を制御する点を特徴とする。なお、第１しきい値αは、第２しきい値βよりも大きい値である。

【0058】

このようにすると、外部充電開始時において副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力が増加することを抑制することができるため、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に対して要求される出力容量が不必要に大きくなることを抑制することができる。

【0059】

図３は、本実施の形態による電動車両における外部充電時の補機系（低電圧系）の電力供給制御を説明するブロック図である。

【0060】

図３を参照して、ＥＣＵ８０は、上述のとおり、車両走行時においては、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧を制御するための出力電圧指令値を生成して、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に出力する。そのため、車両の走行時においては、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の作動によって補機バッテリ７０が充電されるとともに、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０または補機バッテリ７０の電力が補機負荷群９０，９５に供給される。

【0061】

また、ＥＣＵ８０は、外部充電時においては、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧を制御するための出力電圧指令値を生成して、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。そのため、外部充電時においては、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の作動によって補機バッテリ７０が充電されるとともに、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５または補機バッテリ７０の電力が補機負荷群９０，９５に供給される。

【0062】

本実施の形態において、ＥＣＵ８０は、電圧センサ１６１および電流センサ１６２の検出結果に基づいて補機バッテリ７０の入力電力（充電電力）を算出する。ＥＣＵ８０は、たとえば、補機バッテリ７０の電流と電圧とを乗算して入力電力を算出する。ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きい場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に対する出力電圧指令値を低下させる。本実施の形態において、ＥＣＵ８０は、たとえば、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きい場合には、前回の出力電圧指令値から予め定められた値（たとえば、０．１Ｖ）を減算した値を今回の出力電圧指令値として、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。第１しきい値αは、予め定められた値であって、たとえば、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に対して予め定められた出力容量から定められるようにしてもよい。

【0063】

また、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さい場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に対する出力電圧指令値を増加させる。本実施の形態において、ＥＣＵ８０は、たとえば、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さい場合には、前回の出力電圧指令値に予め定められた値（たとえば、０．１Ｖ）を加算した値を今回の出力電圧指令値として、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。第２しきい値βは、予め定められた値であって、補機バッテリ７０の入力電力の下限値である。

【0064】

さらに、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値α以下であって、かつ、第２しきい値β以上である場合には、前回の出力電圧指令値を今回の出力電圧指令値として、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。

【0065】

図４を参照して、本実施の形態に係る電動車両に搭載されたＥＣＵ８０で実行される制御処理について説明する。ＥＣＵ８０は、所定の時間間隔毎に以下の制御処理を実行する。

【0066】

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ８０は、外部充電が開始されるか否かを判定する。ＥＣＵ８０は、たとえば、充電コネクタ１０５に充電プラグ４１０が接続された場合に、外部充電が開始されると判定してもよいし、あるいは、充電器１１０を作動させる場合に外部充電が開始されると判定してもよい。外部充電が開始されると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

【0067】

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ８０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値として初期値を設定する。本実施の形態において、初期値は、予め定められた値であって、たとえば、補機バッテリ７０のＳＯＣが高い場合（たとえば、補機バッテリ７０が満充電状態である場合）に補機バッテリ７０から電力が持ち出されない程度の値が設定される。

【0068】

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きいか否かを判定する。補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

【0069】

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さいか否かを判定する。補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

【0070】

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ８０は、前回の出力電圧指令値から０．１Ｖだけ減算した値を今回の出力電圧指令値として設定して、設定された出力電圧指令値を副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。ＥＣＵ８０は、たとえば、前回の出力電圧指令値が出力されてから予め定められた時間が経過した後に今回の出力電圧指令値を副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。

【0071】

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ８０は、前回の出力電圧指令値に０．１Ｖだけ加算した値を今回の出力電圧指令値として設定して、設定された出力電圧指令値を副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力する。

【0072】

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ８０は、外部充電が終了したか否かを判定する。ＥＣＵ８０は、たとえば、充電コネクタ１０５から充電プラグ４１０が取り外された場合に、外部充電が終了したと判定してもよいし、あるいは、充電器１１０の作動を停止させる場合に外部充電が終了したと判定してもよい。外部充電が終了したと判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に戻される。

【0073】

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電動車両に搭載されたＥＣＵ８０の動作について図５を参照しつつ説明する。

【0074】

たとえば、時間Ｔ（２）にて、充電コネクタ１０５に充電プラグ４１０が接続されたことによって外部充電が開始される場合を想定する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。この場合、出力電圧指令値として初期値Ｖ（０）が設定され（Ｓ１０２）、設定された出力電圧指令値が副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力される。

【0075】

時間Ｔ（３）にて、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きいため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、初期値から０．１Ｖが減算された値が今回の出力電圧指令値Ｖ（１）として設定され（Ｓ１０８）、設定された今回の出力電圧指令値Ｖ（１）が副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力される。

【0076】

時間Ｔ（３）にて、出力電圧指令値が低下したことによって、補機バッテリ７０の入力電力が低下する。時間Ｔ（４）〜時間Ｔ（７）の各々においても同様に補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きいため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、前回の出力電圧指令値から０．１Ｖが減算された値が今回の出力電圧指令値として設定される。その結果、時間Ｔ（４）〜時間Ｔ（７）のそれぞれにおいて設定される出力電圧指令値Ｖ（２）〜Ｖ（５）は、時間Ｔ（２）以降、予め定められた時間が経過する毎に０．１Ｖずつ低い値になる。

【0077】

また、時間Ｔ（４）〜時間Ｔ（７）において、出力電圧指令値が低下したことによって、補機バッテリ７０の入力電力が低下する。

【0078】

時間Ｔ（７）にて出力電圧指令値が低下したことにより補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値α以下であって（Ｓ１０４にてＮＯ）、第２しきい値β以上となるため（Ｓ１０６にてＮＯ）、時間Ｔ（７）以降において副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値は維持されることとなる。

【0079】

一方、補機バッテリ７０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力の供給によって充電されるため、補機バッテリ７０のＳＯＣが増加する。その結果、補機バッテリ７０の電圧が上昇する。これにより、補機バッテリ７０の電圧と副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧との差が縮小していく。そのため、補機バッテリ７０の入力電力が時間が経過するとともに低下していく。

【0080】

時間Ｔ（８）にて、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さいため（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、前回の出力電圧指令値Ｖ（５）に０．１Ｖが加算された値Ｖ（４）が今回の出力電圧指令値として設定され（Ｓ１１０）、設定された今回の出力電圧指令値Ｖ（４）が副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に出力される。

【0081】

時間Ｔ（８）にて、出力電圧指令値が増加したことによって、補機バッテリ７０の入力電力が上昇する。時間Ｔ（９）においても同様に補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さいため（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、前回の出力電圧指令値Ｖ（４）に０．１Ｖが加算された値Ｖ（３）が今回の出力電圧指令値として設定される。時間Ｔ（９）において、出力電圧指令値が増加したことによって、補機バッテリ７０の入力電力が上昇する。

【0082】

以上のようにして、本実施の形態に係る電動車両によると、外部充電開始時に、補機バッテリ７０のＳＯＣが低いことによって副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から補機バッテリ７０に供給される電力が増加して、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きくなる場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧が減少させられる。また、補機バッテリ７０のＳＯＣが高いことによって副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から補機バッテリ７０に供給される電力が減少して、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さくなる場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧が増加させられる。これにより、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力を一定の範囲内に収束させることができる。そのため、特に、外部充電の開始時に副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧と補機バッテリ７０の電圧との差が大きい場合に、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力が大きくなることが抑制される。その結果、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に要求される出力容量が不必要に大きくなることが抑制される。したがって、補機バッテリの入力電力に応じて外部充電時に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータを適切に制御する電動車両を提供することができる。

【0083】

以下に変形例について説明する。本実施の形態において、図４に示すようにＥＣＵ８０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を段階的に変更することによって補機バッテリ７０の入力電力を段階的に低下させるものとして説明したが、出力電圧指令値の変更方法としては、段階的な変更に特に限定されるものではない。

【0084】

たとえば、図６に示すようにＥＣＵ８０は、入力電力が実質的に線形に変化するように出力電圧指令値を変更するようにしてもよい。図６の横軸は、経過時間を示し、図６の縦軸は、補機バッテリ７０の入力電力を示す。

【0085】

本実施の形態において、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きくなる場合には、前回の出力電圧指令値から０．１Ｖを減算した値を今回の出力電圧指令値として設定し、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さくなる場合には、前回の出力電圧指令値に０．１Ｖを加算した値を今回の出力電圧指令値として設定するものとして説明したが、たとえば、補機バッテリ７０の入力電力が第１しきい値αよりも大きくなる場合、あるいは、補機バッテリ７０の入力電力が第２しきい値βよりも小さくなる場合、電圧センサ１６１によって検出される補機バッテリ７０の電圧に予め定められた値γを加算した値を今回の出力電圧指令値として設定してもよい。このようにしても、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力の増加を抑制することができるため、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に要求される出力容量が不必要に大きくなることを抑制することができる。

【0086】

あるいは、補機バッテリ７０の入力電力と補機バッテリ７０の電圧とが比例関係にあることに着目して、電圧センサ１６１によって検出される補機バッテリ７０の電圧がしきい値Ａよりも大きくなる場合、出力電圧指令値を低下させ、補機バッテリ７０の電圧がしきい値Ｂ（＜Ａ）よりも小さくなる場合、出力電圧指令値を増加させるようにしてもよい。このようにすると、電流センサ１６２が不要となるため、システム構成の簡易化が図れる。

【0087】

あるいは、ＥＣＵ８０は、以下のように副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧を変化させるようにしてもよい。

【0088】

すなわち、ＥＣＵ８０は、外部充電開始時に補機バッテリ７０から電流が持ち出される程度に低い値を出力電圧指令値として設定してもよい。また、ＥＣＵ８０は、その後に、補機バッテリ７０の入力電流が負値から正値に変化するまで、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を増加させてもよい。さらに、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電流が正値を維持する場合、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を維持してもよい。さらに、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電流が再度正値から負値に変化した場合、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を再度増加させてもよい。

【0089】

なお、入力電流が正値とは、補機バッテリ７０を充電する方向に電流が流れることを意味し、入力電流が負値とは、補機バッテリ７０を放電する方向に電流が流れることを意味するものとする。

【0090】

あるいは、ＥＣＵ８０は、外部充電開始時に補機バッテリ７０の入力電力において所定のピークが発生する程度に高い値を出力電圧指令値として設定してもよい。また、ＥＣＵ８０は、その後に、補機バッテリ７０の入力電流が正値から負値に変化するまで、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を減少させてもよい。さらに、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電流が負値を維持する場合、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を維持してもよい。さらに、ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の入力電流が再度負値から正値に変化した場合、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値を減少させてもよい。

【0091】

本実施の形態において、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値の初期値は、予め定められた値であるものとして説明したが、任意の値に設定してもよい。この場合、ＥＣＵ８０は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電力を検出し、検出された出力電力が予め定められた値以上となる場合に、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧が低下するように出力電圧指令値を設定してもよい。

【0092】

あるいは、外部充電開始時に、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧指令値の初期値を補機バッテリ７０から電流が持ち出される程度の低い値を設定しておくとともに、補機バッテリ７０のＳＯＣを検出し、検出されたＳＯＣが予め定められた値よりも低下する場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電圧が上昇するように出力電圧指令値を設定してもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。

【0093】

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】

【0094】

１０ メインバッテリ、２６ インバータ、３０ モータジェネレータ、４０ 動力伝達ギア、５０ 駆動輪、６０ 主ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１５ 副ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＣＮＶ コンバータ、７０ 補機バッテリ、９０，９５ 補機負荷群、９８ 高圧補機、１００ 電動車両、１０５ 充電コネクタ、１１０ 充電器、１６１ 電圧センサ、１６２ 電流センサ、４００ 外部電源、４１０ 充電プラグ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】