車両用電源装置
【課題】複数の蓄電部と複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得る。
【解決手段】第１蓄電部４と、第１蓄電部４よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部５と、第１蓄電部４と第２蓄電部５との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部７と、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部の動作を制御する制御部８と、第２蓄電部５と車両駆動用の電動機２との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機２に供給する電力変換部３と、を備え、直流変換部７は、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換するものである。
【解決手段】第１蓄電部４と、第１蓄電部４よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部５と、第１蓄電部４と第２蓄電部５との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部７と、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部の動作を制御する制御部８と、第２蓄電部５と車両駆動用の電動機２との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機２に供給する電力変換部３と、を備え、直流変換部７は、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関し、特に、複数の蓄電部を備えた車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮した車両として、電動機を駆動源とする電気自動車やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等（以下、「電動車両」と称する）が注目されている。
【０００３】
これらの電動車両には、電動機に電力を供給するとともに、減速時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電するために、二次電池や電気二重層キャパシタ等からなる蓄電部が搭載されている。
【０００４】
このような電動車両において、システム効率を向上させるために、様々な取り組みが提案されている。従来の電動車両用ハイブリッド電源装置は、車両走行用の電動機、長時間小電力の充放電に適したエネルギー電源（蓄電部）、短時間大電力の充放電に適したパワー電源（蓄電部）、およびエネルギー電源とパワー電源との間に設けられた電力変換器（直流変換部）を備え、エネルギー電源およびパワー電源と電動機との間で授受される電力の配分を任意に調整することで、システム効率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に示された従来の電動車両用ハイブリッド電源装置は、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えている。そのため、従来の電動車両用ハイブリッド電源装置では、単数の蓄電部を備えた電源装置と比較して、蓄電部および直流変換部等が増えることにより、システムトータルコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る車両用電源装置は、第１蓄電部と、第１蓄電部よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部と、第１蓄電部と第２蓄電部との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部と、直流変換部が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部の動作を制御する制御部と、第２蓄電部と車両駆動用の電動機との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給する電力変換部と、を備え、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る車両用電源装置によれば、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する。
これにより、直流変換部において、スイッチング素子等の部品を減らすことができる。
そのため、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を示すブロック構成図である。
【図２】従来の車両用電源装置に用いられている直流変換部の一例を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部の一例を示す回路図である。
【図４】図３に示した直流変換部における第１蓄電部の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部の充電状態−電圧特性との関係の一例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部の別の例を示す回路図である。
【図６】図５に示した直流変換部における第１蓄電部の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部の充電状態−電圧特性との関係の一例を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置を示すブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置の制御部による第２蓄電部の充電制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る車両用電源装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置１を示すブロック構成図である。図１において、車両用電源装置１は、電動機２、インバータ部（電力変換部）３、第１蓄電部４、第２蓄電部５、電圧センサ（充電状態検出部）６、直流変換部７および制御部８を備えている。
【００１３】
電動機２は、例えば永久磁石式交流同期モータであり、車両の駆動力を発生する。インバータ部３は、電動機２への供給電力を直流から交流に変換する。第１蓄電部４は、蓄電電力を、直流変換部７（後述する）およびインバータ部３を介して電動機２に供給する。
【００１４】
第２蓄電部５は、蓄電電力を、インバータ部３を介して電動機２に供給するとともに、電動機２の回生電力を蓄える。なお、第２蓄電部５は、第１蓄電部４よりも内部抵抗および容量が小さく、エネルギー密度が低い。電圧センサ６は、第２蓄電部５の電圧を検出する。
【００１５】
直流変換部７は、第１蓄電部４と第２蓄電部５との間に並列に接続され、第１蓄電部４から出力される電圧または電流を、異なる電圧または電流に変換して、第２蓄電部５が接続された端子に出力する。制御部８は、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部７の動作を制御する。
【００１６】
ここで、従来の車両用電源装置に用いられている直流変換部の一例を図２に示す。図２において、この直流変換部は、昇降圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４をオン・オフさせることにより、直流変換部が出力する電圧または電流を制御している。
【００１７】
続いて、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部７の一例を図３に示す。図３において、直流変換部７は、昇圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ２をオン・オフさせることにより、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を昇圧変換することができる。
【００１８】
このように、直流変換部７を昇圧チョッパ回路で構成することにより、従来の車両用電源装置に用いられている昇降圧チョッパ回路の直流変換部と比較して、スイッチング素子の数を減らすことができる。
【００１９】
また、直流変換部７を昇圧チョッパ回路とした場合における、第１蓄電部４の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部５の充電状態−電圧特性との関係の一例を図４に示す。図４において、直流変換部７を一方向の昇圧チョッパ回路としたので、第１蓄電部４の使用電圧範囲の上限電圧を、第２蓄電部５の使用電圧範囲の下限電圧よりも低くする必要がある。
【００２０】
これは、第１蓄電部４の電圧が、第２蓄電部５の電圧よりも高くなると、トランジスタＱ２のオン・オフに関係なく、ダイオードＤ１を通して第１蓄電部４から第２蓄電部５へ電流が流れ込み、昇圧制御ができない状態になるからである。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部７の別の例を図５に示す。図５において、直流変換部７は、降圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ１をオン・オフさせることにより、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を降圧変換することができる。
【００２２】
このように、直流変換部７を降圧チョッパ回路で構成することにより、従来の車両用電源装置に用いられている昇降圧チョッパ回路の直流変換部と比較して、スイッチング素子の数を減らすことができる。
【００２３】
また、直流変換部７を降圧チョッパ回路とした場合における、第１蓄電部４の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部５の充電状態−電圧特性との関係の一例を図６に示す。図６において、直流変換部７を一方向の昇圧チョッパ回路としたので、第１蓄電部４の使用電圧範囲の下限電圧を、第２蓄電部５の使用電圧範囲の上限電圧よりも低くする必要がある。
【００２４】
これは、第１蓄電部４の電圧が、第２蓄電部５の電圧よりも低くなると、トランジスタＱ１のオン・オフに関係なく、ダイオードＤ１を通して第２蓄電部５から第１蓄電部４へ電流が流れ込み、降圧制御ができない状態になるからである。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する。
これにより、直流変換部において、スイッチング素子等の部品を減らすことができる。
そのため、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態１では、第１蓄電部４および第２蓄電部５の充電状態について特に限定せず、すなわち第１蓄電部４を充電状態０〜１００％、第２蓄電部５を充電状態０〜１００％の範囲でそれぞれ使用することとしたが、これに限定されず、それぞれ適宜変更してもよい。
【００２７】
例えば、第１蓄電部４の使用範囲を充電状態０〜１００％、第２蓄電部５の使用範囲を充電状態４０〜６０％とした場合であっても、第１蓄電部４の使用電圧範囲の上限電圧が、第２蓄電部５の使用電圧範囲の下限電圧よりも低いか、または、第１蓄電部４の使用電圧範囲の下限電圧が、第２蓄電部５の使用電圧範囲の上限電圧よりも高ければ、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置１Ａを示すブロック構成図である。図７において、車両用電源装置１Ａは、図１に示した車両用電源装置１に加えて、充電部９、充電コネクタ１０、接続検出センサ１１、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機１３、補機用電源部１４、高電圧負荷１５および第２リレー部１６ａ、１６ｂを備えている。
【００２９】
また、車両用電源装置１Ａは、図１に示した車両用電源装置１の制御部８に代えて、制御部８Ａを備えている。その他の構成および動作は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
充電部９は、車両外部からの交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載される第１蓄電部４および第２蓄電部５を充電する。充電コネクタ１０は、車両外部に設けられ、直流電力を出力する外部充電装置（図示せず）と接続される。充電コネクタ１０は、例えば第１蓄電部４および第２蓄電部５を急速に充電する場合に用いられる。接続検出センサ１１は、充電コネクタ１０と外部充電装置とが接続されているかどうかを検出する。
【００３１】
第１リレー部１２ａ、１２ｂは、充電コネクタ１０と第１蓄電部４との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、充電コネクタ１０と第１蓄電部４とを電気的に接続または遮断する。
【００３２】
補機１３は、車両に搭載される補機であって、例えばコントロールユニット、ナビゲーションユニット、ヘッドライト等である。補機用電源部１４は、車両に搭載される蓄電部、例えば第２蓄電部５から電圧を変換して、車両に搭載される補機１３に給電する。
【００３３】
高電圧負荷１５は、車両に搭載される高電圧な蓄電部から給電されることで動作する負荷であって、例えば電気ヒータ、電動コンプレッサ等である。第２リレー部１６ａ、１６ｂは、第２蓄電部５と直流変換部７との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、第２蓄電部５と直流変換部７とを電気的に接続または遮断する。
【００３４】
制御部８Ａは、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部７の動作を制御する。また、制御部８Ａは、電圧センサ６や接続検出センサ１１から出力される信号等に基づいて制御指令を出力し、第１リレー部１２ａ、１２ｂおよび第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを制御する。
【００３５】
なお、この実施の形態２では図示しないが、第１蓄電部４と直流変換部７との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、第１蓄電部４と直流変換部７とを電気的に接続または遮断するリレー部が設けられてもよい。
【００３６】
また、このリレー部と並列に、直流変換部７やインバータ部３等に搭載され、リプルを軽減または除去するための平滑コンデンサ（図示せず）を充電するためのプリチャージリレー部が設けられてもよい。
【００３７】
また、この実施の形態２においては、第１蓄電部４を使用電圧範囲が２００〜２５０Ｖのリチウムイオン電池と仮定し、第２蓄電部５を使用電圧範囲が３００〜３５０Ｖのリチウムイオン電池と仮定し、直流変換部７を図３に示した昇圧チョッパ回路であると仮定するが、使用する蓄電部はこれに限定されない。
【００３８】
例えば、第１蓄電部４には、ナトリウム硫黄電池、亜鉛空気電池等のエネルギー密度が高い二次電池や、燃料電池、太陽電池等を用いてもよい。また、第２蓄電部５には、電気二重層キャパシタ等の出力密度が高い二次電池等を用いてもよい。
【００３９】
次に、充電部９、充電コネクタ１０、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機用電源部１４、高電圧負荷１５の取り付け位置についてそれぞれ説明する。
【００４０】
充電部９は、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、第１蓄電部４および第２蓄電部５の両方を充電するためである。直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、充電部９が、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４を充電することができなくなる。
【００４１】
充電コネクタ１０は、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられる。この理由は、充電部９で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００４２】
第１リレー部１２ａ、１２ｂは、充電コネクタ１０と第１蓄電部４との間に設けられる。第１リレー部１２ａ、１２ｂは、外部充電装置を用いて、車両に搭載される蓄電部を急速に充電する場合にオンにされる。
【００４３】
例えば、接続検出センサ１１により、充電コネクタ１０と外部充電装置とが接続されていることが検出された場合に、接続検出センサ１１が接続検出信号を制御部８Ａに送り、それを受けて制御部８Ａが第１リレー部１２ａ、１２ｂに制御指令を送り、第１リレー部１２ａ、１２ｂをオンとする。その後、外部充電装置からの電力を第１蓄電部４または第２蓄電部５が受け取って充電する。
【００４４】
補機用電源部１４は、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、補機用電源部１４が、車両を制御するコントロールユニット等に給電する電源なので、車両の運転中は常に動作させるためである。
【００４５】
直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、補機用電源部１４が、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４の残容量が０になってしまった場合に、補機用電源部１４は、電力供給源がなくなり、動作させることができなくなる。
【００４６】
そこで、補機用電源部１４を、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けることにより、第２蓄電部５の残容量が０になってしまった場合でも、直流変換部７を介して第１蓄電部４から給電されるので、補機用電源部１４を継続して動作させることができる。
【００４７】
また、制動エネルギーの回生により、電動機２から補機用電源部１４へ給電されることも考えられる。また、制動エネルギーの回生により、一度第２蓄電部５に充電した後、充電された第２蓄電部５から補機用電源部１４へ給電されることも考えられる。
【００４８】
高電圧負荷１５は、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、電気ヒータ、電動コンプレッサ等の高電圧負荷１５は、常時動作しているものではないが、運転者の判断によりオン・オフが決定されるものであるためである。
【００４９】
直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、高電圧負荷１５が、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４の残容量が０になってしまった場合に、高電圧負荷１５は、電力供給源がなくなり、動作させることができなくなる。このことは、運転者に不快感を与える可能性がある。
【００５０】
そこで、高電圧負荷１５を、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けることにより、第２蓄電部５の残容量が０になってしまった場合でも、直流変換部７を介して第１蓄電部４から給電されるので、高電圧負荷１５を動作させることができる。
【００５１】
また、制動エネルギーの回生により、電動機２から高電圧負荷１５へ給電されることも考えられる。また、制動エネルギーの回生により、一度第２蓄電部５に充電した後、充電された第２蓄電部５から高電圧負荷１５へ給電されることも考えられる。
【００５２】
このように、充電部９、充電コネクタ１０、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機用電源部１４、高電圧負荷１５および第２リレー部１６ａ、１６ｂを適切な場所に配置することにより、車両の機能を損なうことなく、直流変換部により、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換することができる。
【００５３】
続いて、図８のフローチャートを参照しながら、制御部８Ａによる第２蓄電部５の充電制御について説明する。
【００５４】
まず、制御部８Ａは、電圧センサ６によって検出された第２蓄電部５の電圧Ｖ２を取得する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
続いて、制御部８Ａは、車速センサ（図示せず）やキースイッチ（図示せず）等からの情報に基づいて、車両が運転状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００５６】
ステップＳ１０２において、車両が運転状態にない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部８Ａは、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００５７】
ステップＳ１０３において、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈよりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、およびステップＳ１０２において、車両が運転状態にある（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合（アイドル状態を含む）には、制御部８Ａは、第２リレー部１６ａ、１６ｂをオンにする（ステップＳ１０４）。
【００５８】
次に、制御部８Ａは、直流変換部７を作動して、第１蓄電部４の電力を、直流変換部７を介して第２蓄電部５に受け渡し、第２蓄電部５を充電して（ステップＳ１０５）、図８の処理を終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０３において、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈ以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部８Ａは、第２リレー部１６ａ、１６ｂをオフにする（ステップＳ１０６）。
【００６０】
続いて、制御部８Ａは、直流変換部７をさせることなく（ステップＳ１０７）、図８の処理を終了する。
【００６１】
以上のように、実施の形態２によれば、充電制御を行うことにより、第２蓄電部５を適切な充電状態にすることができる。そのため、車両を運転する場合において、加速シーンや追い越しシーン等のように、短時間大電力に適した第２蓄電部５（パワー電源）の出力が必要となるときに、第２蓄電部５の残容量が不足することによる車両の加速性能の低下を防止することができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態２では、図８のステップＳ１０３において、制御部８Ａが、第２蓄電部５の電圧Ｖ２の値を用いて第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを判定したが、これに限定されない。すなわち、車両用電源装置１Ａが、第２蓄電部５の充電状態、例えばＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出するセンサ（図示せず）を備え、制御部８Ａが、第２蓄電部５の充電状態に応じて第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを判定してもよい。
【００６３】
また、第１蓄電部４の充電状態によっては、例えば第１蓄電部４のＳＯＣが低い状態では、第２蓄電部５を充電できない場合が考えられる。この場合には、図８のステップＳ１０５において、制御部８Ａが、直流変換部７を作動しないように制御してもよい。
【００６４】
また、この充電制御は、充電部９や充電コネクタ１０を介して外部充電装置から車両に搭載される蓄電部を充電している場合にも適用することができる。ここで、充電コネクタ１０を介して外部充電装置から車両に搭載される蓄電部を充電する場合には、制御部８Ａによって第１リレー部１２ａ、１２ｂがオンにされることは言うまでもない。
【００６５】
また、上記実施の形態２では、図７において、第１リレー部１２ａ、１２ｂおよび第２リレー部１６ａ、１６ｂを機械スイッチの記号で示しているが、これに限定されず、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）といったスイッチング素子を用いてもよい。
【００６６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車両用電源装置について、図１を参照しながら説明する。なお、図１の詳細な説明については、上述した実施の形態１で既に行っているので、省略する。
【００６７】
車両用電源装置の構成上、車両に搭載される電動機２を駆動する場合、第１蓄電部４と第２蓄電部５とで出力する電力を分担して電動機２に給電することができる。ただし、第１蓄電部４からは、直流変換部７を介して電動機２に給電する。
【００６８】
このとき、電動機２を最大出力で駆動する場合においても、第１蓄電部４と第２蓄電部５とで出力する電力を分担することができるので、各蓄電部が、電動機２の最大出力と同等またはそれ以上の出力を持つ必要はなく、各蓄電部の出力を電動機２の最大出力より小さくしても、車両の走行性能に影響はない。
【００６９】
このことは、第１蓄電部４の出力を小さくすることができることを意味しており、すなわち、第１蓄電部４から電動機２への給電を仲介している直流変換部７の出力も小さくすることができることを意味している。
【００７０】
以上のように、実施の形態３によれば、直流変換部７の出力を小さくすることができるので、直流変換部７の小型化が可能となり、直流変換部７に要するコストを低減することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ 車両用電源装置、２ 電動機、３ インバータ部（電力変換部）、４ 第１蓄電部、５ 第２蓄電部、６ 電圧センサ、７ 直流変換部、８、８Ａ 制御部、９ 充電部、１０ 充電コネクタ、１１ 接続検出センサ、１２ａ、１２ｂ リレー部、１３ 補機、１４ 補機用電源部、１５ 高電圧負荷、１６ａ、１６ｂ リレー部、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ トランジスタ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード、Ｃｉ、Ｃｏ コンデンサ、Ｌ リアクトル。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関し、特に、複数の蓄電部を備えた車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮した車両として、電動機を駆動源とする電気自動車やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等（以下、「電動車両」と称する）が注目されている。
【０００３】
これらの電動車両には、電動機に電力を供給するとともに、減速時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電するために、二次電池や電気二重層キャパシタ等からなる蓄電部が搭載されている。
【０００４】
このような電動車両において、システム効率を向上させるために、様々な取り組みが提案されている。従来の電動車両用ハイブリッド電源装置は、車両走行用の電動機、長時間小電力の充放電に適したエネルギー電源（蓄電部）、短時間大電力の充放電に適したパワー電源（蓄電部）、およびエネルギー電源とパワー電源との間に設けられた電力変換器（直流変換部）を備え、エネルギー電源およびパワー電源と電動機との間で授受される電力の配分を任意に調整することで、システム効率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３８９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に示された従来の電動車両用ハイブリッド電源装置は、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えている。そのため、従来の電動車両用ハイブリッド電源装置では、単数の蓄電部を備えた電源装置と比較して、蓄電部および直流変換部等が増えることにより、システムトータルコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る車両用電源装置は、第１蓄電部と、第１蓄電部よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部と、第１蓄電部と第２蓄電部との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部と、直流変換部が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部の動作を制御する制御部と、第２蓄電部と車両駆動用の電動機との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給する電力変換部と、を備え、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る車両用電源装置によれば、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する。
これにより、直流変換部において、スイッチング素子等の部品を減らすことができる。
そのため、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置を示すブロック構成図である。
【図２】従来の車両用電源装置に用いられている直流変換部の一例を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部の一例を示す回路図である。
【図４】図３に示した直流変換部における第１蓄電部の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部の充電状態−電圧特性との関係の一例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部の別の例を示す回路図である。
【図６】図５に示した直流変換部における第１蓄電部の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部の充電状態−電圧特性との関係の一例を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置を示すブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置の制御部による第２蓄電部の充電制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る車両用電源装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置１を示すブロック構成図である。図１において、車両用電源装置１は、電動機２、インバータ部（電力変換部）３、第１蓄電部４、第２蓄電部５、電圧センサ（充電状態検出部）６、直流変換部７および制御部８を備えている。
【００１３】
電動機２は、例えば永久磁石式交流同期モータであり、車両の駆動力を発生する。インバータ部３は、電動機２への供給電力を直流から交流に変換する。第１蓄電部４は、蓄電電力を、直流変換部７（後述する）およびインバータ部３を介して電動機２に供給する。
【００１４】
第２蓄電部５は、蓄電電力を、インバータ部３を介して電動機２に供給するとともに、電動機２の回生電力を蓄える。なお、第２蓄電部５は、第１蓄電部４よりも内部抵抗および容量が小さく、エネルギー密度が低い。電圧センサ６は、第２蓄電部５の電圧を検出する。
【００１５】
直流変換部７は、第１蓄電部４と第２蓄電部５との間に並列に接続され、第１蓄電部４から出力される電圧または電流を、異なる電圧または電流に変換して、第２蓄電部５が接続された端子に出力する。制御部８は、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部７の動作を制御する。
【００１６】
ここで、従来の車両用電源装置に用いられている直流変換部の一例を図２に示す。図２において、この直流変換部は、昇降圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４をオン・オフさせることにより、直流変換部が出力する電圧または電流を制御している。
【００１７】
続いて、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部７の一例を図３に示す。図３において、直流変換部７は、昇圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ２をオン・オフさせることにより、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を昇圧変換することができる。
【００１８】
このように、直流変換部７を昇圧チョッパ回路で構成することにより、従来の車両用電源装置に用いられている昇降圧チョッパ回路の直流変換部と比較して、スイッチング素子の数を減らすことができる。
【００１９】
また、直流変換部７を昇圧チョッパ回路とした場合における、第１蓄電部４の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部５の充電状態−電圧特性との関係の一例を図４に示す。図４において、直流変換部７を一方向の昇圧チョッパ回路としたので、第１蓄電部４の使用電圧範囲の上限電圧を、第２蓄電部５の使用電圧範囲の下限電圧よりも低くする必要がある。
【００２０】
これは、第１蓄電部４の電圧が、第２蓄電部５の電圧よりも高くなると、トランジスタＱ２のオン・オフに関係なく、ダイオードＤ１を通して第１蓄電部４から第２蓄電部５へ電流が流れ込み、昇圧制御ができない状態になるからである。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る車両用電源装置の直流変換部７の別の例を図５に示す。図５において、直流変換部７は、降圧チョッパ回路で構成されており、トランジスタＱ１をオン・オフさせることにより、第１蓄電部４が接続されている方向から、第２蓄電部５が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を降圧変換することができる。
【００２２】
このように、直流変換部７を降圧チョッパ回路で構成することにより、従来の車両用電源装置に用いられている昇降圧チョッパ回路の直流変換部と比較して、スイッチング素子の数を減らすことができる。
【００２３】
また、直流変換部７を降圧チョッパ回路とした場合における、第１蓄電部４の充電状態−電圧特性と、第２蓄電部５の充電状態−電圧特性との関係の一例を図６に示す。図６において、直流変換部７を一方向の昇圧チョッパ回路としたので、第１蓄電部４の使用電圧範囲の下限電圧を、第２蓄電部５の使用電圧範囲の上限電圧よりも低くする必要がある。
【００２４】
これは、第１蓄電部４の電圧が、第２蓄電部５の電圧よりも低くなると、トランジスタＱ１のオン・オフに関係なく、ダイオードＤ１を通して第２蓄電部５から第１蓄電部４へ電流が流れ込み、降圧制御ができない状態になるからである。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、直流変換部は、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する。
これにより、直流変換部において、スイッチング素子等の部品を減らすことができる。
そのため、複数の蓄電部と、複数の蓄電部の間に設けられた直流変換部とを備えた車両用電源装置であって、システムトータルコストを低減することができる車両用電源装置を得ることができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態１では、第１蓄電部４および第２蓄電部５の充電状態について特に限定せず、すなわち第１蓄電部４を充電状態０〜１００％、第２蓄電部５を充電状態０〜１００％の範囲でそれぞれ使用することとしたが、これに限定されず、それぞれ適宜変更してもよい。
【００２７】
例えば、第１蓄電部４の使用範囲を充電状態０〜１００％、第２蓄電部５の使用範囲を充電状態４０〜６０％とした場合であっても、第１蓄電部４の使用電圧範囲の上限電圧が、第２蓄電部５の使用電圧範囲の下限電圧よりも低いか、または、第１蓄電部４の使用電圧範囲の下限電圧が、第２蓄電部５の使用電圧範囲の上限電圧よりも高ければ、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る車両用電源装置１Ａを示すブロック構成図である。図７において、車両用電源装置１Ａは、図１に示した車両用電源装置１に加えて、充電部９、充電コネクタ１０、接続検出センサ１１、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機１３、補機用電源部１４、高電圧負荷１５および第２リレー部１６ａ、１６ｂを備えている。
【００２９】
また、車両用電源装置１Ａは、図１に示した車両用電源装置１の制御部８に代えて、制御部８Ａを備えている。その他の構成および動作は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
充電部９は、車両外部からの交流電力を直流電力に変換して、車両に搭載される第１蓄電部４および第２蓄電部５を充電する。充電コネクタ１０は、車両外部に設けられ、直流電力を出力する外部充電装置（図示せず）と接続される。充電コネクタ１０は、例えば第１蓄電部４および第２蓄電部５を急速に充電する場合に用いられる。接続検出センサ１１は、充電コネクタ１０と外部充電装置とが接続されているかどうかを検出する。
【００３１】
第１リレー部１２ａ、１２ｂは、充電コネクタ１０と第１蓄電部４との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、充電コネクタ１０と第１蓄電部４とを電気的に接続または遮断する。
【００３２】
補機１３は、車両に搭載される補機であって、例えばコントロールユニット、ナビゲーションユニット、ヘッドライト等である。補機用電源部１４は、車両に搭載される蓄電部、例えば第２蓄電部５から電圧を変換して、車両に搭載される補機１３に給電する。
【００３３】
高電圧負荷１５は、車両に搭載される高電圧な蓄電部から給電されることで動作する負荷であって、例えば電気ヒータ、電動コンプレッサ等である。第２リレー部１６ａ、１６ｂは、第２蓄電部５と直流変換部７との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、第２蓄電部５と直流変換部７とを電気的に接続または遮断する。
【００３４】
制御部８Ａは、直流変換部７が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した目標値と出力する直流電圧とが一致するように、直流変換部７の動作を制御する。また、制御部８Ａは、電圧センサ６や接続検出センサ１１から出力される信号等に基づいて制御指令を出力し、第１リレー部１２ａ、１２ｂおよび第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを制御する。
【００３５】
なお、この実施の形態２では図示しないが、第１蓄電部４と直流変換部７との間に設けられ、制御部８Ａからの制御指令に基づいて、第１蓄電部４と直流変換部７とを電気的に接続または遮断するリレー部が設けられてもよい。
【００３６】
また、このリレー部と並列に、直流変換部７やインバータ部３等に搭載され、リプルを軽減または除去するための平滑コンデンサ（図示せず）を充電するためのプリチャージリレー部が設けられてもよい。
【００３７】
また、この実施の形態２においては、第１蓄電部４を使用電圧範囲が２００〜２５０Ｖのリチウムイオン電池と仮定し、第２蓄電部５を使用電圧範囲が３００〜３５０Ｖのリチウムイオン電池と仮定し、直流変換部７を図３に示した昇圧チョッパ回路であると仮定するが、使用する蓄電部はこれに限定されない。
【００３８】
例えば、第１蓄電部４には、ナトリウム硫黄電池、亜鉛空気電池等のエネルギー密度が高い二次電池や、燃料電池、太陽電池等を用いてもよい。また、第２蓄電部５には、電気二重層キャパシタ等の出力密度が高い二次電池等を用いてもよい。
【００３９】
次に、充電部９、充電コネクタ１０、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機用電源部１４、高電圧負荷１５の取り付け位置についてそれぞれ説明する。
【００４０】
充電部９は、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、第１蓄電部４および第２蓄電部５の両方を充電するためである。直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、充電部９が、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４を充電することができなくなる。
【００４１】
充電コネクタ１０は、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられる。この理由は、充電部９で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００４２】
第１リレー部１２ａ、１２ｂは、充電コネクタ１０と第１蓄電部４との間に設けられる。第１リレー部１２ａ、１２ｂは、外部充電装置を用いて、車両に搭載される蓄電部を急速に充電する場合にオンにされる。
【００４３】
例えば、接続検出センサ１１により、充電コネクタ１０と外部充電装置とが接続されていることが検出された場合に、接続検出センサ１１が接続検出信号を制御部８Ａに送り、それを受けて制御部８Ａが第１リレー部１２ａ、１２ｂに制御指令を送り、第１リレー部１２ａ、１２ｂをオンとする。その後、外部充電装置からの電力を第１蓄電部４または第２蓄電部５が受け取って充電する。
【００４４】
補機用電源部１４は、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、補機用電源部１４が、車両を制御するコントロールユニット等に給電する電源なので、車両の運転中は常に動作させるためである。
【００４５】
直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、補機用電源部１４が、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４の残容量が０になってしまった場合に、補機用電源部１４は、電力供給源がなくなり、動作させることができなくなる。
【００４６】
そこで、補機用電源部１４を、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けることにより、第２蓄電部５の残容量が０になってしまった場合でも、直流変換部７を介して第１蓄電部４から給電されるので、補機用電源部１４を継続して動作させることができる。
【００４７】
また、制動エネルギーの回生により、電動機２から補機用電源部１４へ給電されることも考えられる。また、制動エネルギーの回生により、一度第２蓄電部５に充電した後、充電された第２蓄電部５から補機用電源部１４へ給電されることも考えられる。
【００４８】
高電圧負荷１５は、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けられる。これは、電気ヒータ、電動コンプレッサ等の高電圧負荷１５は、常時動作しているものではないが、運転者の判断によりオン・オフが決定されるものであるためである。
【００４９】
直流変換部７が、第１蓄電部４が接続されている方向から第２蓄電部５が接続されている方向への一方向の昇圧チョッパ回路なので、高電圧負荷１５が、直流変換部７から見て、第１蓄電部４が接続されている方に並列に取り付けられると、第１蓄電部４の残容量が０になってしまった場合に、高電圧負荷１５は、電力供給源がなくなり、動作させることができなくなる。このことは、運転者に不快感を与える可能性がある。
【００５０】
そこで、高電圧負荷１５を、直流変換部７から見て、第２蓄電部５が接続されている方に並列に取り付けることにより、第２蓄電部５の残容量が０になってしまった場合でも、直流変換部７を介して第１蓄電部４から給電されるので、高電圧負荷１５を動作させることができる。
【００５１】
また、制動エネルギーの回生により、電動機２から高電圧負荷１５へ給電されることも考えられる。また、制動エネルギーの回生により、一度第２蓄電部５に充電した後、充電された第２蓄電部５から高電圧負荷１５へ給電されることも考えられる。
【００５２】
このように、充電部９、充電コネクタ１０、第１リレー部１２ａ、１２ｂ、補機用電源部１４、高電圧負荷１５および第２リレー部１６ａ、１６ｂを適切な場所に配置することにより、車両の機能を損なうことなく、直流変換部により、第１蓄電部が接続されている方向から、第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換することができる。
【００５３】
続いて、図８のフローチャートを参照しながら、制御部８Ａによる第２蓄電部５の充電制御について説明する。
【００５４】
まず、制御部８Ａは、電圧センサ６によって検出された第２蓄電部５の電圧Ｖ２を取得する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
続いて、制御部８Ａは、車速センサ（図示せず）やキースイッチ（図示せず）等からの情報に基づいて、車両が運転状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００５６】
ステップＳ１０２において、車両が運転状態にない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部８Ａは、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００５７】
ステップＳ１０３において、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈよりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、およびステップＳ１０２において、車両が運転状態にある（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合（アイドル状態を含む）には、制御部８Ａは、第２リレー部１６ａ、１６ｂをオンにする（ステップＳ１０４）。
【００５８】
次に、制御部８Ａは、直流変換部７を作動して、第１蓄電部４の電力を、直流変換部７を介して第２蓄電部５に受け渡し、第２蓄電部５を充電して（ステップＳ１０５）、図８の処理を終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０３において、第２蓄電部５の電圧Ｖ２が、あらかじめ設定された充電上限電圧Ｖｈ以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制御部８Ａは、第２リレー部１６ａ、１６ｂをオフにする（ステップＳ１０６）。
【００６０】
続いて、制御部８Ａは、直流変換部７をさせることなく（ステップＳ１０７）、図８の処理を終了する。
【００６１】
以上のように、実施の形態２によれば、充電制御を行うことにより、第２蓄電部５を適切な充電状態にすることができる。そのため、車両を運転する場合において、加速シーンや追い越しシーン等のように、短時間大電力に適した第２蓄電部５（パワー電源）の出力が必要となるときに、第２蓄電部５の残容量が不足することによる車両の加速性能の低下を防止することができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態２では、図８のステップＳ１０３において、制御部８Ａが、第２蓄電部５の電圧Ｖ２の値を用いて第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを判定したが、これに限定されない。すなわち、車両用電源装置１Ａが、第２蓄電部５の充電状態、例えばＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出するセンサ（図示せず）を備え、制御部８Ａが、第２蓄電部５の充電状態に応じて第２リレー部１６ａ、１６ｂのオン・オフを判定してもよい。
【００６３】
また、第１蓄電部４の充電状態によっては、例えば第１蓄電部４のＳＯＣが低い状態では、第２蓄電部５を充電できない場合が考えられる。この場合には、図８のステップＳ１０５において、制御部８Ａが、直流変換部７を作動しないように制御してもよい。
【００６４】
また、この充電制御は、充電部９や充電コネクタ１０を介して外部充電装置から車両に搭載される蓄電部を充電している場合にも適用することができる。ここで、充電コネクタ１０を介して外部充電装置から車両に搭載される蓄電部を充電する場合には、制御部８Ａによって第１リレー部１２ａ、１２ｂがオンにされることは言うまでもない。
【００６５】
また、上記実施の形態２では、図７において、第１リレー部１２ａ、１２ｂおよび第２リレー部１６ａ、１６ｂを機械スイッチの記号で示しているが、これに限定されず、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）といったスイッチング素子を用いてもよい。
【００６６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車両用電源装置について、図１を参照しながら説明する。なお、図１の詳細な説明については、上述した実施の形態１で既に行っているので、省略する。
【００６７】
車両用電源装置の構成上、車両に搭載される電動機２を駆動する場合、第１蓄電部４と第２蓄電部５とで出力する電力を分担して電動機２に給電することができる。ただし、第１蓄電部４からは、直流変換部７を介して電動機２に給電する。
【００６８】
このとき、電動機２を最大出力で駆動する場合においても、第１蓄電部４と第２蓄電部５とで出力する電力を分担することができるので、各蓄電部が、電動機２の最大出力と同等またはそれ以上の出力を持つ必要はなく、各蓄電部の出力を電動機２の最大出力より小さくしても、車両の走行性能に影響はない。
【００６９】
このことは、第１蓄電部４の出力を小さくすることができることを意味しており、すなわち、第１蓄電部４から電動機２への給電を仲介している直流変換部７の出力も小さくすることができることを意味している。
【００７０】
以上のように、実施の形態３によれば、直流変換部７の出力を小さくすることができるので、直流変換部７の小型化が可能となり、直流変換部７に要するコストを低減することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ 車両用電源装置、２ 電動機、３ インバータ部（電力変換部）、４ 第１蓄電部、５ 第２蓄電部、６ 電圧センサ、７ 直流変換部、８、８Ａ 制御部、９ 充電部、１０ 充電コネクタ、１１ 接続検出センサ、１２ａ、１２ｂ リレー部、１３ 補機、１４ 補機用電源部、１５ 高電圧負荷、１６ａ、１６ｂ リレー部、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ トランジスタ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード、Ｃｉ、Ｃｏ コンデンサ、Ｌ リアクトル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蓄電部と、
前記第１蓄電部よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部と、
前記第１蓄電部と前記第２蓄電部との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部と、
前記直流変換部が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した前記目標値と前記出力する直流電圧とが一致するように、前記直流変換部の動作を制御する制御部と、
前記第２蓄電部と車両駆動用の電動機との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して前記電動機に供給する電力変換部と、を備え、
前記直流変換部は、前記第１蓄電部が接続されている方向から、前記第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する
ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記直流変換部は、昇圧チョッパ回路で構成され、前記第１蓄電部の使用電圧範囲の上限電圧が、前記第２蓄電部の使用電圧範囲の下限電圧よりも低い
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記直流変換部は、降圧チョッパ回路で構成され、前記第１蓄電部の使用電圧範囲の下限電圧が、前記第２蓄電部の使用電圧範囲の上限電圧よりも高い
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
車両外部からの交流電力を直流電力に変換して、前記第１蓄電部および前記第２蓄電部を充電する充電部をさらに備え、
前記充電部は、前記第１蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
車両外部に設けられ、直流電力を出力する外部充電装置と接続される充電コネクタと、
前記充電コネクタと前記第１蓄電部との間に設けられ、前記制御部からの制御指令に基づいて、前記充電コネクタと前記第１蓄電部とを電気的に接続または遮断する第１リレー部と、をさらに備え、
前記充電コネクタは、前記第１蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記第２蓄電部から電圧を変換して車両に搭載される補機に給電する補機用電源部をさらに備え、
前記補機用電源部は、前記第２蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項７】
車両に搭載される高電圧な蓄電部から給電されることで動作する高電圧負荷をさらに備え、
前記高電圧負荷は、前記第２蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項８】
前記第２蓄電部の充電状態を検出する充電状態検出部と、
前記第２蓄電部と前記直流変換部との間に設けられ、前記制御部からの制御指令に基づいて、前記第２蓄電部と前記直流変換部とを電気的に接続または遮断する第２リレー部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記充電状態検出部により、前記第２蓄電部の充電状態が所定値よりも小さい場合には、前記第２リレー部を閉じて前記直流変換部を作動し、前記第２蓄電部を充電する
ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項９】
前記直流変換部の変換できる電力が、前記電動機の最大出力よりも小さい
ことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項１】
第１蓄電部と、
前記第１蓄電部よりも内部抵抗および容量が小さい第２蓄電部と、
前記第１蓄電部と前記第２蓄電部との間に設けられ、入力された直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して出力する直流変換部と、
前記直流変換部が出力する直流電圧の目標値を設定するとともに、設定した前記目標値と前記出力する直流電圧とが一致するように、前記直流変換部の動作を制御する制御部と、
前記第２蓄電部と車両駆動用の電動機との間に設けられ、入力された直流電圧を交流電圧に変換して前記電動機に供給する電力変換部と、を備え、
前記直流変換部は、前記第１蓄電部が接続されている方向から、前記第２蓄電部が接続されている方向への一方向にのみ、電圧を変換する
ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記直流変換部は、昇圧チョッパ回路で構成され、前記第１蓄電部の使用電圧範囲の上限電圧が、前記第２蓄電部の使用電圧範囲の下限電圧よりも低い
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記直流変換部は、降圧チョッパ回路で構成され、前記第１蓄電部の使用電圧範囲の下限電圧が、前記第２蓄電部の使用電圧範囲の上限電圧よりも高い
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
車両外部からの交流電力を直流電力に変換して、前記第１蓄電部および前記第２蓄電部を充電する充電部をさらに備え、
前記充電部は、前記第１蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
車両外部に設けられ、直流電力を出力する外部充電装置と接続される充電コネクタと、
前記充電コネクタと前記第１蓄電部との間に設けられ、前記制御部からの制御指令に基づいて、前記充電コネクタと前記第１蓄電部とを電気的に接続または遮断する第１リレー部と、をさらに備え、
前記充電コネクタは、前記第１蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記第２蓄電部から電圧を変換して車両に搭載される補機に給電する補機用電源部をさらに備え、
前記補機用電源部は、前記第２蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項７】
車両に搭載される高電圧な蓄電部から給電されることで動作する高電圧負荷をさらに備え、
前記高電圧負荷は、前記第２蓄電部と並列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項８】
前記第２蓄電部の充電状態を検出する充電状態検出部と、
前記第２蓄電部と前記直流変換部との間に設けられ、前記制御部からの制御指令に基づいて、前記第２蓄電部と前記直流変換部とを電気的に接続または遮断する第２リレー部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記充電状態検出部により、前記第２蓄電部の充電状態が所定値よりも小さい場合には、前記第２リレー部を閉じて前記直流変換部を作動し、前記第２蓄電部を充電する
ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【請求項９】
前記直流変換部の変換できる電力が、前記電動機の最大出力よりも小さい
ことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の車両用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０２５９０（Ｐ２０１３−１０２５９０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４２４３（Ｐ２０１１−２４４２４３）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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