JP5880582B2

JP5880582B2 - 車両

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Publication number: JP5880582B2
Application number: JP2014003131A
Authority: JP
Inventors: 益田　智員; 智員益田; 井上　智博; 智博井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2034-01-10
Also published as: EP3092149B1; CN105917548A; US10000137B2; CN105917548B; WO2015104750A1; JP2015133796A; EP3092149A1; US20160325636A1

Description

本発明は、車両に関し、より特定的には、充電ケーブルを介して、外部電源から供給される電力により充電される車両に関する。

国際公開第２０１１／０１６１３５号（特許文献１）には、車両の外部から供給される電力を車両に搭載された補機バッテリに供給するための技術が開示されている。

国際公開第２０１１／０１６１３５号

しかしながら、補機バッテリの電圧が低下している場合に、車両の外部から供給される電力が補機バッテリに奪われ、車両の充電に必要なシステムがなかなか起動されないという問題が発生する可能性がある。

それゆえに、本発明の目的は、補機バッテリの電圧が低下している場合でも、車両の充電に必要なシステムを速やかに起動することができる車両を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、充電ケーブルを介して、外部電源から供給される電力により充電される車両であって、再充電可能な主蓄電装置および副蓄電装置と、外部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ように構成された充電器と、充電を制御する充電制御装置と、充電器の出力電圧を副蓄電装置の出力レベルに変換して、充電制御装置および副蓄電装置が接続される電源配線へ出力するように構成された副電圧変換器と、副蓄電装置の電圧が所定値以下のときに、電源配線から副蓄電装置への電流経路を遮断する制御部とを備える。

これによって、副蓄電装置の電圧が所定値以下のときに、副蓄電装置へ電流が流れず、充電制御装置へ流れることになるので、充電制御装置を動作可能な状態にすることができる。

好ましくは、車両は、充電器と主蓄電装置との間に接続されたリレーをさらに備える。充電制御装置は、電源配線を通じて送られる電力によって動作可能になると、リレーをオンに設定する。

これによって、主蓄電装置の充電が可能となる。
好ましくは、車両は、副蓄電装置のＳＯＣが所定値以下の場合に、主蓄電装置の出力電圧を副蓄電装置の出力レベルに変換して、電源配線へ出力するように構成された主電圧変換器をさらに備える。主電圧変換器の出力電流は、副電圧変換器の出力電流よりも大きい。

これによって、副蓄電装置のＳＯＣが小さい場合に、主電圧変換器を用いて速やかに副蓄電装置を充電することができる。

好ましくは、制御部は、副蓄電装置の電圧が所定値を超えるときには、電流経路を導通させる。

これによって、副蓄電装置の電圧が所定値を超えるときに、副蓄電装置を充電しながら、充電制御装置へも電力を供給することができる。

好ましくは、制御部は、充電器から供給される電力によって動作する。
これによって、副充電装置が上がっている場合でも、制御部を動作させることができる。

好ましくは、充電ケーブルは、外部電源から車両へ電力を供給するための電路に設けられた遮断器と、パイロット信号を生成して充電制御装置へ送信し、充電制御装置によって操作されるパイロット信号の電位に基づいて遮断器を制御する遮断制御部とを含む。充電制御装置は、副蓄電装置から電源配線を介さずに電力を受け、遮断制御部で設定されたパイロット信号の状態に基づいて、パイロット信号の電位を操作することによって遮断器を制御するＣＰＵと、ユーザの操作によって制御可能なブーストスイッチとを含む。ブーストスイッチがオン状態となると、パイロット信号の電位が操作されて遮断器が導通状態となる。

これによって、副蓄電装置が上がっている場合でも、充電ケーブルを通じて外部電源の電力を車両に取り込むことができる。

好ましくは、制御部は、副蓄電装置が接続されるノードの電圧を検出し、ノードの電圧に基づいて、副蓄電装置が取り外されていないかどうかを判定する。

これによって、副充電装置が盗難にあった場合、盗難にあったことを検知することができる。

本発明によれば、補機バッテリの電圧が低下している場合でも、車両の充電に必要なシステムを速やかに起動することができる。

車両および充電ケーブルの構成を示すブロック図である。充電ケーブルの構成を表わす図である。充電ケーブル接続制御部の構成を表わす図である。補機バッテリが上がっていない場合に、外部からの電力を用いて、車両の充電システムを起動する動作の手順を表わすフローチャートである。車両の充電システムを起動する過程において電流の流れる方向を説明するための図である。車両の充電システムを起動する過程において電流の流れる方向を説明するための図である。補機バッテリが取り外されているかどうかを判定する手順を表わすフローチャートである。補機バッテリが上がっている場合に、外部からの電力を用いて、車両の充電システムを起動する動作の手順を表わすフローチャートである。補機バッテリを充電するときの電流の流れる方向を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１を参照して、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、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から構成される制御装置とを備える。

メインバッテリ１０は、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。

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る。ＰＣＵ２０は、インバータ２６を含むように構成される。

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車両１００を走行させる。モータジェネレータ３０は、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。

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。すなわち、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。

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。

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。

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。

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ＬＡ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。

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。

車両１００の走行時（以下、単に「車両走行時」と称する)には、インバータ２６は、各スイッチング素子がＭＧ−ＥＣＵ８１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、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ＭＧ−ＥＣＵ８１によってオン／オフ制御される。

制御装置を構成するＥＣＵとして、図１には、車両走行時に車両１００の動作を制御するためのＨＶ−ＥＣＵ８０と、ＰＣＵ２０の動作を制御するためのＭＧ−ＥＣＵ８１と、外部充電動作を制御するためのＰＬＧ−ＥＣＵ８２（充電制御装置）とが例示される。

モータジェネレータ３０の制御に関して、ＨＶ−ＥＣＵ８０およびＭＧ−ＥＣＵ８１は階層的に構成されており、ＭＧ−ＥＣＵ８１は、ＨＶ−ＥＣＵ８０からの動作指令値に従ってモータジェネレータ３０を駆動するように、ＰＣＵ２０を制御する。

各ＥＣＵ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、ＥＣＵ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。各ＥＣＵは、電源配線１５５ｐ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。

車両１００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と、リレーＲＬ３，ＲＬ４と，補機負荷９０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の間に接続される。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。

補機バッテリ７０から電源配線１５５ｐの経路には、ダイオードＤ３が設けられる。電源配線１５５ｐから補機バッテリ７０への経路には、ダイオードＤ２とトランジスタＴＲ１が設けられる。

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、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の出力定格電圧Ｖｉは、補機バッテリ７０を充電できるように設定される。

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。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。

電源配線１５５ｐには、低電圧系の補機負荷９０が接続される。補機負荷９０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。補機負荷９０は、車両走行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。

電源配線１５５ｐと、ＨＶ−ＥＣＵ８０，ＭＧ−ＥＣＵ８１の間には、リレーＲＬ３が電気的に接続される。電源配線１５５ｐおよびＰＬＧ−ＥＣＵ８２の間には、リレーＲＬ４が電気的に接続される。なお、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２について、外部充電のために必要な最小限の回路要素については、リレーＲＬ４を介することなく補機バッテリ７０から常時給電される構成とする一方で、それ以外の回路要素については、リレーＲＬ４を介して給電する構成とすることによって、待機電力の削減が図られている。

リレーＲＬ３は、イグニッションスイッチの操作に応答してオン／オフされる。リレーＲＬ４は、外部充電期間中にオンされる一方で、非外部充電期間にはオフにされる。

さらに、車両１００は、メインバッテリ１０の外部充電のための構成として、充電器１１０と、車両インレット２７０と、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を含む副駆動部９８と、リレーＲＬ１，ＲＬ２とを含む（以下、これらを「充電システム」という）。

充電器１１０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２によって車両インレット２７０と接続される。

充電器１１０は、外部電源４０２から電力線ＡＣＬ，ＡＣ２を通じて送られる交流電圧を、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。

車両インレット２７０は、充電ケーブル３００の充電コネクタ３１０と接続される。充電ケーブル３００のプラグ３２０は、外部電源４０２が接続される電源コンセント４００と接続される。

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。

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、リレーＲＬ１，ＲＬ２はオフされる。外部充電時には、通常、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされる一方で、リレーＲＬ１，ＲＬ２はオンされる。なお、後述の第２の実施形態においては、外部充電時に、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２もオンされる。

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、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。すなわち、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の定格出力電圧Ｖｉは、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と同等である。副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力は、ダイオードＤ１を介して電源配線１５５ｐへ供給される。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。

副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の出力電流は、充電時で使用される構成部品で消費される必要最小限の電流（１０Ａ前後）に制限される。一方、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電流は、走行時に使用される構成部品に必要な電流（１００Ａ以上の電流）となる。

図２は、充電ケーブル３００の構成を表わす図である。
図２を参照して、充電ケーブル３００は、車両側端部に設けられた充電コネクタ３１０と、外部電源側端部に設けられたプラグ３２０と、充電回路遮断装置（以下「ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）」とも称する。）３３０と、それぞれの機器間を接続して電力および制御信号を入出力する電線部３４０とを備える。

電線部３４０は、プラグ３２０とＣＣＩＤ３３０間を接続する電線部３４０Ａと、充電コネクタ３１０とＣＣＩＤ３３０間を接続する電線部３４０Ｂとを含む。また、電線部３４０は、外部電源４０２からの電力を伝達するための電力線３５０を含む。

充電ケーブル３００は、外部電源４０２（たとえば商用電源）の電源コンセント４００と充電ケーブル３００の外部電源側のプラグ３２０により接続される。また、車両１００のボディーに設けられた車両インレット２７０と充電ケーブル３００の車両側の充電コネクタ３１０とが接続され、外部電源４０２からの電力を車両１００へ伝達する。

充電コネクタ３１０が車両１００の車両インレット２７０に挿入されることによって、電線部３４０内の電力線３５０が電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と接続され、接地線Ｌ２および接続信号線Ｌ３を通じて、充電コネクタ３１０とＰＬＧ−ＥＣＵ８２とが接続され、コントロールパイロット線Ｌ１を通じて、コントロールパイロット回路３３４とＰＬＧ−ＥＣＵ８２とが接続される。

充電コネクタ３１０は、車両インレット２７０と充電コネクタ３１０との接続状態を検知し、接続状態を表わすケーブル接続信号ＣＮＣＴを、接続信号線Ｌ３を通じて、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ出力する。

ＣＣＩＤ３３０は、ＣＣＩＤリレー３３２と、コントロールパイロット回路３３４とを含む。ＣＣＩＤリレー３３２は、充電ケーブル３００内の電力線３５０に挿入される。ＣＣＩＤリレー３３２は、コントロールパイロット回路３３４によって制御される。そして、ＣＣＩＤリレー３３２がオフされているときは、充電ケーブル３００内で電路が遮断される。一方、ＣＣＩＤリレー３３２がオンされると、外部電源４０２から車両１００へ電力の供給が可能になる。

コントロールパイロット回路３３４は、充電コネクタ３１０および車両インレット２７０を介してＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ、コントロールパイロット線Ｌ１を通じてパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。このパイロット信号ＣＰＬＴは、コントロールパイロット回路３３４から車両１００のＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ充電ケーブル３００の定格電流を通知するための信号である。また、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２は、パイロット信号ＣＰＬＴの電圧を操作することによって、ＣＣＩＤリレー３３２を遠隔操作する。つまり、コントロールパイロット回路３３４は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位変化に基づいてＣＣＩＤリレー３３２を制御する。

図３は、充電ケーブル接続制御部９２の構成を表わす図である。
この充電ケーブル接続制御部９２は、充電ケーブル３００と車両１００との接続を制御する。充電ケーブル接続制御部９２は、後述するＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＡに含まれる。

ＰＬＧ−ＥＣＵ８２は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作するための抵抗回路５０２と、入力バッファ５０４，５０６と、ＣＰＵ５０８とを含む。

この構成は、補機バッテリ７０からリレーＲＬ４を介することなく、直接電力を受けて動作する。補機バッテリ７０が上がってしまった場合には、ＣＰＵ５０８が動作しない。

抵抗回路５０２は、プルダウン抵抗Ｒ２，Ｒ３と、スイッチＳＷ２とを含む。プルダウン抵抗Ｒ２は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信されるコントロールパイロット線Ｌ１と車両アース５１２との間に接続される。プルダウン抵抗Ｒ３およびスイッチＳＷ２も、コントロールパイロット線Ｌ１と車両アース５１２との間に直列に接続される。スイッチＳＷ２は、ＣＰＵ５０８からの制御信号Ｓ２に応じてオンまたはオフに制御される。

スイッチＳＷ２と並列にブーストスイッチＳＳ１が設けられる。ブーストスイッチＳＳ１は、運転者の操作によってオンに設定される。ブーストスイッチＳＳ１は、たとえばモーメンタリスイッチで構成される。

入力バッファ５０４は、コントロールパイロット線Ｌ１のパイロット信号ＣＰＬＴを受け、その受けたパイロット信号ＣＰＬＴをＣＰＵ５０８へ出力する。入力バッファ５０６は、充電コネクタ３１０に接続される接続信号線Ｌ３からケーブル接続信号ＣＮＣＴを受け、その受けたケーブル接続信号ＣＮＣＴをＣＰＵ５０８へ出力する。

充電コネクタ３１０の車両インレット２７０への接続の操作によって、ケーブル接続信号ＣＮＣＴの電位が変化する。したがって、このケーブル接続信号ＣＮＣＴの電位を検出することによって、ＣＰＵ５０８は、充電コネクタ３１０の接続状態を検出することができる。また、ＣＰＵ５０８は、パイロット信号ＣＰＬＴの発振状態およびデューティーサイクルを検知することによって、充電ケーブル３００の定格電流を検出する。

ＣＰＵ５０８は、ケーブル接続信号ＣＮＣＴの電位が車両インレット２７０と充電コネクタ３１０とが接続していることを示し、かつパイロット信号ＣＰＬＴによって表わされる充電ケーブル３００の定格電流が車両１００に適合する場合に、制御信号Ｓ２によってスイッチＳＷ２をオンに設定することによって、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を低下させる。これによって、ＣＰＵ５０８は、ＣＣＩＤリレー３３２を遠隔でオンに操作することができる。そして、充電ケーブル３００を介して外部電源４０２から車両１００へ電力が伝達される。

ＣＣＩＤリレー３３２の接点が閉じられると、図１に示す充電器１１０に外部電源４０２からの交流電力が与えられる。そして、ＣＰＵ５０８が、充電器１１０に対し制御信号を出力して電力変換を行なわせる。

（充電起動時の動作）
図４は、補機バッテリ７０が上がっていない場合に、外部からの電力を用いて、車両１００の充電システムを起動する（以下、充電起動という）動作の手順を表わすフローチャートである。図５および図６は、車両１００の充電システムを起動する過程において電流の流れる方向を説明するための図である。

ここで、車両１００の充電システムが起動するとは、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を含む副駆動部９８、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２、充電器１１０が動作状態または動作可能な状態となり、リレーＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ４がオン状態となった状態をいう。

図５および図６に示すように、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２は、制御ブロックＡと制御ブロックＢとを含む。制御ブロックＡは、補機バッテリ７０から電源配線１５５ｐおよびリレーＲＬ４を介さずに、直接電力を受けて動作する。図３に示す構成は、制御ブロックＡに含まれる。制御ブロックＢは、リレーＲＬ４がオン状態にあるときに、電源配線１５５ｐを通じて送られる電力の供給を受けて動作する。したがって、制御ブロックＢは、リレーＲＬ４がオンでないと、電力供給を受けられず動作しない。

副駆動部９８は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５と、制御部９７と、電圧センサ９６とを含む。副駆動部９８および充電器１１０は、外部電源４０２からの電力で動作する。

図４〜図６を参照して、ステップＳ１０１において、補機バッテリ７０が上がっていない場合には、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＡに含まれるＣＰＵ５０８は、補機バッテリ７０の電力を受けて動作する。ＣＰＵ５０８は、充電コネクタ３１０が車両インレット２７０に接続されると、充電コネクタ３１０が送られるケーブル接続信号ＣＮＣＴと、コントロールパイロット回路３３４から送られるパイロット信号ＣＰＬＴに基づいて、スイッチＳＷ２をオンに設定する。これによって、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が低下し、ＣＣＩＤリレー３３２がオンに設定され、充電器１１０に外部電源４０２から電力が伝達される。

ステップＳ１０２において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、さらに、リレーＲＬ４をオンにする。これによって、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２が電源配線１５５ｐに接続される。

ステップＳ１０３において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を動作させ、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を停止させる。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。

ステップＳ１０４において、副駆動部９８に含まれる電圧センサ９６が補機バッテリ７０の電圧を検出する。補機バッテリ７０の電圧が所定値以下の場合に、処理がステップＳ１０５に進み、補機バッテリ７０の電圧が所定値を超える場合には、処理がステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０５において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオフに設定する。これにより、図５に示すように、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２の制御ブロックＢへ出力されるが、補機バッテリ７０へ流れない。その結果、電源配線１５５ｐに出力された電流が低電圧の補機バッテリ７０に奪われることがなくなり、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２の制御ブロックＢに電力が供給可能となる。なお、ここで、補機バッテリ７０の電圧が電源配線１５５ｐの電圧よりも高い場合には、補機バッテリ７０から電源配線１５５ｐへも電流が流れる。

ステップＳ１０６において、電力の供給を受けたＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＢは、リレーＲＬ１，ＲＬ２をオンにして、車両１００の充電システムを起動状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）に設定する。これによって、充電器１１０からの直流電圧により、メインバッテリ１０が充電される。

ステップＳ１０７において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオンにする。これにより、図６に示すように、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ出力されるとともに、補機バッテリ７０へ流れる。補機バッテリ７０に電流が流れることによって、補機バッテリ７０の上がりを防止できる。この状態では、既に、車両１００の充電システムが起動状態に設定されているので、電源配線１５５ｐに出力された電流が低電圧の補機バッテリ７０に奪われたとしても問題とならない。

ステップＳ１０８において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオンにする。これにより、図６に示すように、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ出力されるとともに、補機バッテリ７０へ流れる。補機バッテリ７０の電圧が所定値を超える（高電圧）ため、電源配線１５５ｐに出力された電流が補機バッテリ７０に優先的に流れることが
なく、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へも流れる。その結果、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２の制御ブロックＢに電力が供給可能となり、外部充電処理を実行可能な状態となるとともに、補機バッテリ７０が充電される。

ステップＳ１０９において、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＢは、リレーＲＬ１，ＲＬ２をオンにして、車両１００の充電システムを起動状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）に設定する。オン状態のリレーＲＬ１，ＲＬ２を経由して、外部電源４０２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り、メインバッテリ１０が充電される。

（盗難検知）
補機バッテリ７０は、容易に交換できるようにするために、取り外しやすい位置に搭載されている。また、補機バッテリ７０は、重量が軽く、サイズも小さいため、盗難にあいやすい。したがって、本実施の形態の車両１００は、補機バッテリ７０が取り外されているかどうかを運転者に知らせる機能を有る。

図７は、補機バッテリ７０が取り外されているかどうかを判定する手順を表わすフローチャートである。

この手順は、たとえば、充電ケーブル３００が車両１００に接続されて、車両１００への充電が行なわれていないときに実行される。

ステップＳ３０１において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオフに設定する。

ステップＳ３０２において、副駆動部９８に含まれる電圧センサ９６が補機バッテリ７０が接続されるノードＮＤ１のの電圧を検出する。補機バッテリ７０が盗難にあって取り外されている場合には、電圧センサ９６の検出電圧は「０Ｖ」（グランド電圧）となる。補機バッテリ７０が取り外されていない場合には、電圧センサ９６の検出電圧は、補機バッテリ７０の電圧となる。ここで、トランジスタＴＲ１がオフに設定されているため、電圧センサ９６で検出される電圧は、補機バッテリ７０の電圧となるが、トランジスタＴＲ１がオンに設定されている場合には、電圧センサ９６で検出される電圧は、補機バッテリ７０の電圧とならないことがある。

ステップＳ３０２において、検出された電圧が「０Ｖ」の場合に、処理がステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、補機バッテリ７０が盗難によって取り外されたと判断し、液晶ディスプレイなどで構成される報知装置８１を通じて補機バッテリ７０が取り外されていることを運転者に通知する。

以上のように、本実施の形態では、補機バッテリの電圧が所定値以下の場合には、副ＤＣ／ＤＣコンバータから補機バッテリへの電流の経路を遮断するので、外部電源からの電力が補機バッテリに奪われて、車両の充電に必要なシステムがなかなか起動できないという問題を解決することができる。

なお、図４のステップＳ１０７、Ｓ１０８における充電中以外にも、タイマによる充電待機中、および充電終了後に充電ケーブル３００が車両１００と非接続にされるまでは、トランジスタＴＲ１をオンに設定することによって、補機バッテリ７０を充電することとしてもよい。充電以外にも、ドアの開閉検知、キー認証、メインバッテリ１０の温度調整のために補機バッテリ７０の電力が使用されるため、補機バッテリ７０が上がるのを防止できる。メインバッテリ１０の温度調整は、メインバッテリ１０の劣化が防止し、また乗り込み時の始動性の悪化を防止するために行なわれる。

［第２の実施形態］
図８は、補機バッテリ７０が上がっている場合に、外部からの電力を用いて、車両１００の充電システムを起動する（以下、充電起動という）動作の手順を表わすフローチャートである。図９は、補機バッテリ７０を充電するときの電流の流れる方向を説明するための図である。

ステップＳ２０１において、補機バッテリ７０が上がっている場合には、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２内のＣＰＵ５０８は、動作しない。その代わりに、運転者によって、スイッチＳＷ２と並列に設けられたブーストスイッチＳＳ１がオンに設定される。これによって、第１の実施形態の図４のステップＳ１０１においてスイッチＳＷ２がオンに設定されたときと同様に、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を低下させ、ＣＣＩＤリレー３３２がオンに設定される。

ステップＳ１０２において、第１の実施形態と同様に、副駆動部９８内の制御部９７は、さらに、リレーＲＬ４をオンにする。これによって、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２が電源配線１５５ｐに接続される。

ステップＳ１０３において、第１の実施形態と同様に、副駆動部９８内の制御部９７は、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を動作させ、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を停止させる。

ステップＳ２０２において、副駆動部９８に含まれる電圧センサ９６が補機バッテリ７０の電圧を検出する。補機バッテリ７０の電圧が所定値以下であり、処理がステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、第１の実施形態と同様に、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオフにする。これにより、図５に示すように、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ出力されるが、補機バッテリ７０へ流れない。その結果、電源配線１５５ｐに出力された電流が低電圧の補機バッテリ７０に奪われることがないので、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２の全体に電力が供給可能となり、外部充電処理を実行可能な状態となる。

ステップＳ１０６において、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＢは、リレーＲＬ１，ＲＬ２をオンにして、車両１００の充電システムを起動状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）に設定する。これによって、充電器１１０からの直流電圧により、メインバッテリ１０が充電される。

ステップＳ２０３において、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＢは、補機バッテリ７０のＳＯＣ（State of Charge）が所定値以下か否かを判定する。たとえば、制御ブロックＢは、補機バッテリ７０の電圧によって、補機バッテリ７０のＳＯＣを推定する。補機バッテリ７０のＳＯＣが所定値以下の場合には、処理がステップＳ２０４に進み、補機バッテリ７０のＳＯＣが所定値を超える場合には、処理がステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４において、ＰＧ−ＥＣＵ８２内の制御ブロックＢは、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオンに設定するとともに、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５を停止させ、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を動作させ、トランジスタＴＲ１をオンにする。補機バッテリ７０が上がってしまった場合などのように補機バッテリ７０のＳＯＣが小さいときには、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から出力される小電流（１０Ａ前後）で補機バッテリ７０を充電するよりも、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０から出力される大電流（１００Ａ以上）で補機バッテリ７０を充電した方が効率的だからである。

これによって、図９に示すように、主ＤＣ／ＤＣコンバータ６０から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２、および補機バッテリ７０へ流れる。これによって、補機バッテリ７０が充電される。

ステップＳ１０７において、副駆動部９８に含まれる制御部９７は、トランジスタＴＲ１をオンにする。これにより、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から電源配線１５５ｐに出力された電流が、補機負荷９０、ＰＬＧ−ＥＣＵ８２へ出力されるとともに、補機バッテリ７０へ流れる。補機バッテリ７０のＳＯＣが大きいときには、副ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５から出力される小電流（１０Ａ前後）で補機バッテリ７０を充電しても非効率ではないからである。

以上のように、本実施の形態によれば、補機バッテリが上がっている場合に、ブーストスイッチを操作することによって、車両と充電ケーブルとの電気的な接続を完了させることができる。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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、上記した実施の形態の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。

１０メインバッテリ、２０ＰＣＵ、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、７０補機バッテリ、８０ＨＶ−ＥＣＵ、８１ＭＧ−ＥＣＵ、８２ＰＬＧ−ＥＣＵ、９０補機負荷、９２充電ケーブル接続制御部、９６電圧センサ、９７制御部、９８副駆動部、１００車両、１１０充電器、１１５副ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５２ｇ，１５３ｇ，１５５ｇ接地配線、１５２ｐ，１５３ｐ，１５４ｐ，１５５ｐ電源配線、２７０車両インレット、３００充電ケーブル、３１０充電コネクタ、３２０プラグ、３３０ＣＣＩＤ、３３２ＣＣＩＤリレー、３３４コントロールパイロット回路、３４０電線部、３５０電力線、４００電源コンセント、４０２外部電源、５０２抵抗回路、５０４，５０６入力バッファ、５０８ＣＰＵ、５１２車両アース、Ｃ０，Ｃ１平滑コンデンサ、ＣＮＶコンバータ、ＬＡリアクトル、Ｑ１，Ｑ２電力用半導体スイッチング素子、ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４，ＳＭＲ１，ＳＭＲ２リレー、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ダイオード、ＴＲ１トランジスタ、Ｒ２，Ｒ３抵抗、ＳＷ２スイッチ、ＳＳ１ブーストスイッチ。

Claims

充電ケーブルを介して、外部電源から供給される電力により充電される車両であって、
再充電可能な主蓄電装置および副蓄電装置と、
前記外部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ように構成された充電器と、
充電を制御する充電制御装置と、
前記充電器の出力電圧を前記副蓄電装置の出力レベルに変換して、前記充電制御装置および前記副蓄電装置が接続される電源配線へ出力するように構成された副電圧変換器と、
前記副蓄電装置の電圧が所定値以下のときに、前記電源配線から前記副蓄電装置への電流経路を遮断する制御部とを備えた、車両。
前記充電器と前記主蓄電装置との間に接続されたリレーをさらに備え、
前記充電制御装置は、前記電源配線を通じて送られる電力によって動作可能になると、前記リレーをオンに設定する、請求項１記載の車両。
前記副蓄電装置のＳＯＣが所定値以下の場合に、前記主蓄電装置の出力電圧を前記副蓄電装置の出力レベルに変換して、前記電源配線へ出力するように構成された主電圧変換器をさらに備え、
前記主電圧変換器の出力電流は、前記副電圧変換器の出力電流よりも大きい、請求項２記載の車両。
前記制御部は、前記副蓄電装置の電圧が前記所定値を超えるときには、前記電流経路を導通させる、請求項１記載の車両。
前記制御部は、前記充電器から供給される電力によって動作する、請求項１記載の車両。
前記充電ケーブルは、
前記外部電源から前記車両へ電力を供給するための電路に設けられた遮断器と、
パイロット信号を生成して前記充電制御装置へ送信し、前記充電制御装置によって操作される前記パイロット信号の電位に基づいて前記遮断器を制御する遮断制御部とを含み、
前記充電制御装置は、
前記副蓄電装置から前記電源配線を介さずに電力を受け、前記遮断制御部で設定された前記パイロット信号の状態に基づいて、前記パイロット信号の電位を操作することによって前記遮断器を制御するＣＰＵと、
ユーザの操作によって制御可能なブーストスイッチとを含み、前記ブーストスイッチがオン状態となると、前記パイロット信号の電位が操作されて前記遮断器が導通状態となる、請求項５記載の車両。
前記制御部は、前記副蓄電装置が接続されるノードの電圧を検出し、前記ノードの電圧に基づいて、前記副蓄電装置が取り外されていないかどうかを判定する、請求項５記載の車両。