JP5228824B2 - 車両の電源システムおよび車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両の電源システムおよび車両に関し、特に複数の蓄電装置とその蓄電装置に充電を行なうための充電装置とを搭載する、車両の電源システムの制御技術に関する。

近年、環境にやさしい車両として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両が開発され実用化されている。これらの車両は、一般に、車両駆動力を発生する電動機を搭載するとともに、その電動機に駆動電力を供給するための電源システムを搭載している。電源システムは蓄電装置を備える。

これらの車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によって充電する構成が提案されている。たとえば、特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）は、複数個の蓄電装置（バッテリ）を並列接続した電源システムを開示する。特許文献１に開示された電源システムは、蓄電装置（バッテリ）ごとに充放電調整装置としての電圧変換器（コンバータ）を備える。

特許文献１は、さらに、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを備えた電源装置を開示する。この電源装置は、主蓄電装置に対応するコンバータと、複数の副蓄電装置により共有されるコンバータとを備える。
特開２００８−１０９８４０号公報

車両に搭載された複数の蓄電装置を外部電源により充電する場合には、充電対象の蓄電装置を順次切換えながら各蓄電装置を充電する必要があると考えられる。複数の蓄電装置を同時に充電した場合、電圧が異なる２つの蓄電装置が導通する可能性が考えられる。この場合、高電圧の蓄電装置から低電圧の蓄電装置に短絡電流が流れる可能性がある。２つの蓄電装置間に短絡電流が流れるのを回避するためには、充電対象の蓄電装置を順次切換えながら各蓄電装置を充電しなければならない。しかしながら、特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）には、充電対象の蓄電装置を切換えつつ複数の蓄電装置を充電するための方法は具体的には示されていない。

本発明の目的は、複数の車両駆動用蓄電装置間に短絡電流が流れることを回避しつつ各蓄電装置を充電可能な車両の電源システム、およびその電源システムを搭載した車両を提供することである。

本発明は要約すれば、車両の電源システムであって、主蓄電装置と、主蓄電装置に対応して設けられる第１の電力線と、互いに並列的に設けられる第１および第２の副蓄電装置と、第１および第２の副蓄電装置に共通的に設けられる第２の電力線と、第１の接続部と、第２の接続部と、電圧変換装置と、第３の副蓄電装置と、充電装置と、制御装置とを備える。第１の接続部は、主蓄電装置と第１の電力線との電気的接続および遮断が可能に構成される。第２の接続部は、第１および第２の副蓄電装置のいずれか一方を第２の電力線に選択的に接続可能に構成される。電圧変換装置は、第１の電力線と補機との間に接続されて、主蓄電装置から第１の接続部および第１の電力線を介して供給される電力の電圧を、補機を動作させるための所定の電圧に変換する。第３の副蓄電装置とは、電圧変換装置に対して補機と並列に接続されて、電圧変換装置から供給される電力を蓄積する。充電装置は、車両の外部の外部電源からの電力を第２の電力線に供給するとともに、外部電源からの電力を第１の電力線に供給するか否かを切換可能である。制御装置は、第１および第２の接続部ならびに充電装置を制御することにより、主蓄電装置ならびに第１および第２の副蓄電装置を直列的に充電する。充電装置は、外部電源から第２の電力線に電力を供給可能に構成された第１の供給回路と、第１および第２の電力線に接続されて、第２の電力線から第１の電力線に外部電源からの電力を伝達可能に構成された第２の供給回路とを含む。制御装置は、第１および第２の副蓄電装置の間で充電対象の蓄電装置を切換える場合には、第１および第２の供給回路による電力供給を停止させるための制御を実行する。制御装置は、第１および第２の供給回路による電力供給の停止後に、充電対象の蓄電装置が第２の電力線に接続されるよう第２の接続部を制御する。

好ましくは、第１の供給回路は、外部電源からの電力を第２の電力線に供給するための充電器を有する。制御装置は、第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、充電器の動作を停止させる。

好ましくは、外部電源から供給される電力は、交流電力である。充電器は、交流電力を直流電力に変換するための変換器を有する。制御装置は、第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、変換器を停止させる。

好ましくは、外部電源から供給される電力は、交流電力である。充電器は、交流電力を直流電力に変換するための変換器と、変換器と第２の電力線との電気的接続および遮断が可能に構成された第３の接続部とを有する。制御装置は、第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、第３の接続部を制御することにより変換器と第２の電力線との電気的接続を遮断する。

好ましくは、充電器は、充電ケーブルにより外部電源と電気的に接続される。充電ケーブルは、外部電源から充電器への電力の伝達および遮断が可能に構成された第４の接続部を含む。制御装置は、第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、第４の接続部を制御することにより、外部電源から充電器への電力の伝達を遮断する。

好ましくは、電源システムは、第３の電力線をさらに備える。第２の供給回路は、第１の電力変換装置と、第２の電力変換装置とを有する。第１の電力変換装置は、第１および第３の電力線に接続されて、双方向の電力変換が可能に構成される。第２の電力変換装置は、第２および第３の電力線に接続されて、双方向の電力変換が可能に構成される。第１および第２の電力変換装置の各々は、第１および第２の電力線のうち対応する電力線と第３の電力線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子を有する。制御装置は、初めに第１の電力変換装置が有する電力用半導体スイッチング素子を停止し、次に第２の電力変換装置の各々が有する電力用半導体スイッチング素子を停止して、第２の供給回路による電力供給を停止する。

本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の車両の電源システムと、補機とを備える。

この発明によれば、複数の車両駆動用蓄電装置間に短絡電流が流れることを回避しつつ各蓄電装置を充電することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１０００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構４と、車輪６とを備える。また、ハイブリッド車両１０００は、主蓄電装置ＢＡと、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２と、コンバータ１０，１２，１４と、コンデンサＣと、インバータ２０，２２と、補機１６と、補機バッテリＳＢと、ＥＣＵ３０と、正極ラインＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４と、負極ラインＮＬとをさらに備える。また、ハイブリッド車両１０００は、電圧センサ４２，４４，４６，４８と、電流センサ５２，５４，５６と、温度センサ６２，６４，６６と、接続部７２，７４，７６と、表示装置９０と、充電器２４０と、インレット２５０とをさらに備える。

本実施の形態の電源システムは、主蓄電装置ＢＡと、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２と、補機バッテリＳＢと、接続部７２，７４，７６と、コンバータ１０，１２，１４と、正極ラインＰＬ１〜ＰＬ４と、負極ラインＮＬと、充電器２４０と、インレット２５０と、ＥＣＵ３０とを含む。

主蓄電装置ＢＡは、本発明の「主蓄電装置」に対応する。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２は、本発明の「第１の副蓄電装置」および「第２の副蓄電装置」に対応する。補機バッテリＳＢは、本発明の「第３の副蓄電装置」に対応する。

正極ラインＰＬ１〜ＰＬ３は、本発明の「第１の電力線」、「第２の電力線」および「第３の電力線」にそれぞれ対応する。接続部７２は、本発明の「第１の接続部」に対応する。接続部７４，７６は、本発明の「第２の接続部」を構成する。コンバータ１４は、本発明の「電圧変換装置」に対応する。ＥＣＵ３０は、本発明の「制御装置」に対応する。さらにコンバータ１０，１２は、本発明の「第１の電力変換装置」および「第２の電力変換装置」にそれぞれ対応する。充電器２４０は、本発明の「充電器」に対応する。

ハイブリッド車両１０００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構４は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されて、これらの間で動力を分配する。動力分割機構４は、たとえばサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構からなり、この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空にして、その中心にエンジン２のクランク軸を通すことにより、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力分割機構４に機械的に接続することができる。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤあるいは差動ギヤによって車輪６に結合される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつエンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとして、ハイブリッド車両１０００に組込まれる。モータジェネレータＭＧ２は、車輪６を駆動する電動機としてハイブリッド車両１０００に組込まれる。

エンジン２は、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより、モータジェネレータＭＧ２と並列的に、あるいはそれのみでハイブリッド車両１０００を走行させることができる。

主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の各々は充放電可能な蓄電装置であり、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。なお、主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の少なくとも１つに大容量のキャパシタを用いてもよい。

主蓄電装置ＢＡは、コンバータ１０へ電力を供給し、また電力回生時にはコンバータ１０によって充電される。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の各々はコンバータ１２へ電力を供給し、また電力回生時にはコンバータ１２によって充電される。なお、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２は接続部７４，７６によってコンバータ１２に選択的に接続される。

副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の一方（以下、副蓄電装置ＢＢと示す）と主蓄電装置ＢＡとは、たとえば同時使用することによって正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬに接続される電気負荷（インバータ２２および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２を使用しないＥＶ（Electric Vehicle）走行において最大パワーの走行が可能である。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２のうち使用中の蓄電装置の蓄電状態が悪化したら、コンバータ１２に接続される蓄電装置を交換してさらに走行させればよい。そして副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２に蓄積された電力が消費されてしまったら主蓄電装置ＢＡに加えてエンジン２を使用することによって副蓄電装置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、コンバータ１２を複数の副蓄電装置で兼用するので、コンバータの数を副蓄電装置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装置ＢＢ１，ＢＢ２に並列に蓄電装置を追加すればよい。すなわち、本実施の形態では副蓄電装置の個数は２個であるが、この数に限定されるものではない。

接続部７２は、主蓄電装置ＢＡと、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬとの間に設けられている。接続部７２は、ＥＣＵ３０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。接続部７２がオンすると主蓄電装置ＢＡが正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬに接続される。一方、接続部７２がオフすると主蓄電装置ＢＡが正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬから切離される。

接続部７４は、副蓄電装置ＢＢ１と、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬとの間に設けられる。接続部７４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、接続部７４は、副蓄電装置ＢＢ１と正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬとの電気的接続および遮断を行なう。

接続部７６は、副蓄電装置ＢＢ２と、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬとの間に設けられる。接続部７６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、接続部７６は、副蓄電装置ＢＢ２と正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬとの電気的接続および遮断を行なう。

コンバータ１０は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬに接続される。コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ１に基づいて主蓄電装置ＢＡからの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。また、コンバータ１０は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬ３を介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ１に基づいて主蓄電装置ＢＡの電圧レベルに降圧し、主蓄電装置ＢＡを充電する。さらに、コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からシャットダウン信号ＳＤ１を受けるとスイッチング動作を停止する。さらに、コンバータ１０は、ＥＣＵ３０から上アームオン信号ＵＡ１を受けると、コンバータ１０に含まれる上アームおよび下アーム（後述）をオン状態およびオフ状態にそれぞれ固定する。

コンバータ１２は、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬに接続される。そして、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ２に基づいて副蓄電装置ＢＢの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。また、コンバータ１２は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬ３を介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ２に基づいて副蓄電装置ＢＢの電圧レベルに降圧し、副蓄電装置ＢＢを充電する。さらに、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０からシャットダウン信号ＳＤ２を受けるとスイッチング動作を停止する。さらに、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０から上アームオン信号ＵＡ２を受けると、コンバータ１２に含まれる上アームおよび下アーム（後述）をオン状態およびオフ状態にそれぞれ固定する。

コンデンサＣは、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に接続され、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。

インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ１の力行動作時には、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ１に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、モータジェネレータＭＧ１の発電時には、信号ＰＷＩ１に基づいて、エンジン２の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した三相交流電圧を、直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。

インバータ２２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ２に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ２２は、車両の回生制動時、車輪６からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は三相交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動発電機からなる。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０によって回生駆動され、エンジン２の動力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２の始動時にインバータ２０によって力行駆動されて、エンジン２をクランキングする。

モータジェネレータＭＧ２はインバータ２２によって力行駆動されて、車両を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、インバータ２２によって回生駆動されて、車輪６から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２２へ出力する。

電圧センサ４２は、主蓄電装置ＢＡの電圧ＶＡを検出してＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５２は、主蓄電装置ＢＡからコンバータ１０へ入出力される電流ＩＡを検出してＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ６２は、主蓄電装置ＢＡの温度ＴＡを検出してＥＣＵ３０へ出力する。

電圧センサ４４および４６は、副蓄電装置ＢＢ１の電圧ＶＢ１および副蓄電装置ＢＢ２のＶＢ２をそれぞれ検出してＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５４および５６は、副蓄電装置ＢＢ１からコンバータ１２へ入出力される電流ＩＢ１、および副蓄電装置ＢＢ２からコンバータ１２へ入出力される電流ＩＢ２をそれぞれ検出してＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ６４および６６は、副蓄電装置ＢＢ１の温度ＴＢ１および副蓄電装置ＢＢ２の温度ＴＢ２をそれぞれ検出してＥＣＵ３０へ出力する。

電圧センサ４８は、コンデンサＣの端子間電圧（電圧ＶＨ）を検出してＥＣＵ３０へ出力する。

コンバータ１４は具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ３に応じて正極ラインＰＬ１の直流電圧を降圧する。コンバータ１４の出力側には正極ラインＰＬ４が接続され、補機１６および補機バッテリＳＢは正極ラインＰＬ４に対して並列接続される。コンバータ１４からの出力電圧は補機１６および補機バッテリＳＢに供給され、これにより補機１６が動作するとともに補機バッテリＳＢが充電される。

補機１６は、たとえばヘッドライト、時計、オーディオ機器等であるが特にその種類は限定されるものではない。補機バッテリＳＢは充放電可能な蓄電装置であり、たとえば鉛蓄電池である。補機バッテリＳＢはコンバータ１４からの直流電圧により充電される一方、補機１６に駆動電力を供給することにより放電する。また、補機バッテリＳＢの電圧ＶＤは、ＥＣＵ３０に供給される。これによりＥＣＵ３０が動作する。

充電器２４０およびインレット２５０はハイブリッド車両１０００の外部の電源により主蓄電装置ＢＡ、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電するために設けられる。車両外部の電源（外部電源）から供給された電力はインレット２５０および充電器２４０を介して正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ間に出力される。充電器２４０はＥＣＵ３０からの信号ＣＨＧに応じて動作および停止する。

ＥＣＵ３０は、接続部７２，７４，７６をそれぞれ制御するための信号ＣＮ１〜ＣＮ３を生成して出力する。さらにＥＣＵ３０はコンバータ１０を制御するための信号ＰＷＣ１，ＳＤ１，ＵＡ１を生成し、これらの信号のいずれかをコンバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ３０はコンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣ２，ＳＤ２，ＵＡ２を生成し、これらの信号のいずれかをコンバータ１２へ出力する。

さらに、ＥＣＵ３０はインバータ２０，２２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をインバータ２０，２２へそれぞれ出力する。さらにＥＣＵ３０はコンバータ１４を制御するための信号ＰＷＣ３を生成してコンバータ１４に出力する。さらにＥＣＵ３０は充電器２４０を制御するための信号ＣＨＧを生成して充電器２４０に出力する。

表示装置９０は、ＥＣＵ３０の制御により各種の情報を表示する。たとえばＥＣＵ３０は、図１に示す車両システムを起動するための指令ＩＧＯＮを受けたときに、主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電が完了したことを示す情報、各蓄電装置の残存容量等の情報を表示装置９０に表示させる。

ハイブリッド車両１０００は、車両外部の電源により主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電可能に構成される。各蓄電装置の充電時において、ＥＣＵ３０は接続部７２〜７６、コンバータ１０，１２および充電器２４０を制御する。

図２は、図１に示したコンバータ１０，１２および接続部７２〜７６の構成を示す回路図である。

図２を参照して、コンバータ１０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１と、コンデンサＣ１とを含む。

本実施の形態において、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）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用されるものとするが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）あるいはバイポーラトランジスタ等も適用可能である。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードに接続され、その他方端は、正極ラインＰＬ１に接続される。コンデンサＣ１は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬに接続される。

コンバータ１２は、コンバータ１０と同様の構成を有する。コンバータ１０の構成において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４にそれぞれ置き換え、ダイオードＤ１，Ｄ２をダイオードＤ３，Ｄ４にそれぞれ置き換え、リアクトルＬ１、コンデンサＣ１および正極ラインＰＬ１をリアクトルＬ２、コンデンサＣ２および正極ラインＰＬ２にそれぞれ置き換えた構成がコンバータ１２の構成に対応する。

なお、スイッチング素子Ｑ１およびＱ３は、コンバータ１０および１２の上アームに対応し、スイッチング素子Ｑ２およびＱ４は、コンバータ１０および１２の下アームに対応する。

コンバータ１０，１２は、チョッパ回路から成る。そして、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ３０（図１）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）の電圧をリアクトルＬ１（Ｌ２）を用いて昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１（Ｑ３）および／またはスイッチング素子Ｑ２（Ｑ４）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、主蓄電装置ＢＡ、副蓄電装置ＢＢからの出力電圧の昇圧比を制御できる。

一方、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ３０（図示せず）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ３の電圧を降圧し、その降圧した電圧を正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）へ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１（Ｑ３）および／またはスイッチング素子Ｑ２（Ｑ４）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、正極ラインＰＬ３の電圧の降圧比を制御できる。

接続部７２は、主蓄電装置ＢＡの正極と正極ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＲＢ１と、主蓄電装置ＢＡの負極と負極ラインＮＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲＧ１と、主蓄電装置ＢＡの負極と負極ラインＮＬとの間に直列に接続され、かつシステムメインリレーＳＲＧ１と並列に設けられるシステムメインリレーＳＲＰ１および制限抵抗ＲＡとを含む。システムメインリレーＳＲＢ１，ＳＲＰ１，ＳＲＧ１はＥＣＵ３０から与えられる信号ＣＮ１によって導通状態（オン）／非導通状態（オフ）が制御される。

接続部７４，７６は上述した接続部７２と同様の構成を有する。すなわち、上述の接続部７２の構成において主蓄電装置ＢＡを副蓄電装置ＢＢ１に置き換え、システムメインリレーＳＲＢ１，ＳＲＰ１，ＳＲＧ１をシステムメインリレーＳＲＢ２，ＳＲＰ２，ＳＲＧ２にそれぞれ置き換え、制限抵抗ＲＡを制限抵抗ＲＢ１に置き換えた構成が接続部７４の構成に対応する。接続部７４に含まれる各システムメインリレーは、ＥＣＵ３０からの信号ＣＮ２によって導通状態および非導通状態が制御される。

また、上述の接続部７２の構成において主蓄電装置ＢＡを副蓄電装置ＢＢ２に置き換え、システムメインリレーＳＲＢ１，ＳＲＰ１，ＳＲＧ１をシステムメインリレーＳＲＢ３，ＳＲＰ３，ＳＲＧ３にそれぞれ置き換え、制限抵抗ＲＡを制限抵抗ＲＢ２に置き換えた構成が接続部７６の構成に対応する。接続部７６に含まれる各システムメインリレーはＥＣＵ３０からの信号ＣＮ３に応じて導通状態および非導通状態が制御される。

主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電時において、ＥＣＵ３０はコンバータ１０に信号ＵＡ１またはＳＤ１を送るとともに、コンバータ１２に信号ＵＡ２またはＳＤ２を送る。コンバータ１０は信号ＵＡ１に応じて上アーム（スイッチング素子Ｑ１）をオンするとともに、下アーム（スイッチング素子Ｑ２）をオフする。コンバータ１０は信号ＳＤ１に応じて上アームおよび下アームをオフする。コンバータ１２は信号ＵＡ２に応じて上アーム（スイッチング素子Ｑ３）をオンするとともに、下アーム（スイッチング素子Ｑ４）をオフする。コンバータ１２は信号ＳＤ２に応じて上アームおよび下アームをオフする。

さらにＥＣＵ３０は充電器２４０に信号ＣＨＧを送る。なお、各蓄電装置の充電については後ほど詳細に説明する。

図３は、充電器２４０の構成および、ハイブリッド車両と外部電源との電気的接続のための構成を詳細に示す図である。

図３を参照して、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ３０からの信号ＣＨＧに基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより、電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ３０からのＣＨＧに基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。

絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ３０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ３０に入力される。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とは、交流電力を直流電力に変換するための変換器を構成する。

充電器２４０は、さらに、リレー１８６を含む。リレー１８６は、上記変換器と、正極ラインＰＬ２（および負極ラインＮＬ）との電気的接続および遮断が可能に構成される。リレー１８６はＥＣＵ３０によって制御され、変換器と正極ラインＰＬ２（および負極ラインＮＬ）とを接続したり、その接続を遮断したりする。リレー１８６は、本発明の「第３の接続部」に対応する。

ＥＣＵ３０は、車両外部の電源４０２により主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２が充電されるとき、充電器２４０を駆動するための信号ＣＨＧを生成して充電器２４０へ出力する。

なおＥＣＵ３０は、充電器２４０の制御機能の他、充電器２４０のフェール検出機能を有する。電圧センサ１８２により検出される電圧、電流センサ１８４により検出される電流などがしきい値以上であると、充電器２４０のフェールが検出される。

インレット２５０は、たとえばハイブリッド車両の側部に設けられる。インレット２５０には、ハイブリッド車両と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

ハイブリッド車両と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３３０とを含む。

充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、ハイブリッド車両に設けられたインレット２５０に接続される。コネクタ３１０には、スイッチ３１２が設けられる。充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、ハイブリッド車両に設けられたインレット２５０に接続された状態でスイッチ３１２が閉じると、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、ハイブリッド車両に設けられたインレット２５０に接続された状態であることを表わすケーブル接続信号ＰＩＳＷがＥＣＵ３０に入力される。たとえばスイッチ３１２は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０をハイブリッド車両のインレット２５０に係止する係止金具（図示せず）に連動して開閉する。

充電ケーブル３００のプラグ３２０は、コンセント４００に接続される。コンセント４００はたとえば家屋に設けられたコンセントである。コンセント４００には電源４０２から交流電力が供給される。

ＣＣＩＤ３３０は、リレー３３２およびコントロールパイロット回路３３４を有する。リレー３３２が開いた状態では、電源４０２からハイブリッド車両へ電力を供給する経路が遮断される。リレー３３２が閉じた状態では、電源４０２からハイブリッド車両に電力が供給可能になる。リレー３３２の状態は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０がハイブリッド車両のインレット２５０に接続された状態でＥＣＵ３０により制御される。なお、リレー３３２は、本発明の「第４の接続部」に対応する。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００、すなわち外部の電源４０２に接続され、かつコネクタ３１０がインレット２５０に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。コントロールパイロット回路３３４内に設けられた発振器によって、パイロット信号ＣＰＬＴは周期的に変化する。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続された場合には、コネクタ３１０がインレット２５０から外されていても、所定のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し得る。ただし、ＥＣＵ３０は、コネクタ３１０がインレット２５０から外された状態で出力されたパイロット信号ＣＰＬＴを、検出できない。

充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続され、かつ充電ケーブル３００のコネクタ３１０がインレット２５０に接続されると、コントロールパイロット回路３３４は、予め定められたパルス幅（デューティサイクル）のパイロット信号ＣＰＬＴを生成する。

パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅により、供給可能な電流容量がハイブリッド車両に通知される。たとえば、充電ケーブル３００の電流容量がハイブリッド車両に通知される。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、電源４０２の電圧および電流に依存せずに一定である。

一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。

本実施の形態においては、充電ケーブル３００によりハイブリッド車両と電源４０２とが連結された状態において、主蓄電装置ＢＡ、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２が充電される。電源４０２の交流電圧ＶＡＣは、ハイブリッド車両の内部に設けられた電圧センサ１８８により検出される。検出された電圧ＶＡＣは、ＥＣＵ３０に送信される。

図２および図３を参照して、コンバータ１０，１２、充電器２４０、インレット２５０は、本発明の「充電装置」を構成する。充電器２４０およびインレット２５０は、本発明の「第１の供給回路」を構成し、コンバータ１０，１２は本発明の「第２の供給回路」を構成する。

図４は、ＥＣＵ３０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図４に示した構成はハードウェアおよびソフトウェアのいずれによっても実現可能である。

図４を参照して、ＥＣＵ３０は、充電制御部３１と、リレー制御部３２と、コンバータ制御部３３と、インバータ制御部３４とを含む。

充電制御部３１は、主蓄電装置ＢＡの残存容量（ＳＯＣ（State of Charge）とも呼ばれる）ＳＯＣ１、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２のそれぞれの残存容量ＳＯＣ２，ＳＯＣ３を受ける。この残存容量は、たとえば蓄電装置が満充電状態であるときに１００％であると定義され、蓄電装置が完全に放電した状態であるときに０％であると定義される。なお、残存容量は、蓄電装置の電圧や充放電電流、蓄電装置の温度などを用いて種々の公知の手法により算出することができるので、ここでは詳細な説明を繰返さない。充電制御部３１は、残存容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２，ＳＯＣ３に基づいて信号ＣＨＧを出力することにより充電器２４０を動作および停止させる。また、充電制御部３１は、指令ＩＧＯＮに応じて、主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電結果を示す情報を表示装置９０に表示させる。

リレー制御部３２は、充電制御部３１の制御処理の結果に基づいて、接続部７２，７４，７６を制御するための信号ＣＮ１〜ＣＮ３を出力する。

コンバータ制御部３３は、電圧センサ４２によって検出された電圧ＶＡ、電圧センサ４８によって検出された電圧ＶＨ、および電流センサ５２によって検出された電流ＩＡに基づいて、コンバータ１０に含まれるスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するための信号ＰＷＣ１を生成する。コンバータ制御部３３は、さらに、コンバータ１０を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ１、および、コンバータ１０の上アームをオン状態に固定するための上アームオン信号ＵＡ１を生成する。

コンバータ制御部３３は、同様に、電圧ＶＢ１（または電圧ＶＢ２）、電圧ＶＨ、および電流ＩＢ１（または電流ＩＢ２）に基づいて、コンバータ１２に含まれるスイッチング素子を制御するための信号ＰＷＣ２を生成する。さらに、コンバータ制御部３３は、コンバータ１２を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ２、およびコンバータ１２の上アームをオン状態に固定するための上アームオン信号ＵＡ２を生成する。

コンバータ制御部３３は、さらに、コンバータ１４をスイッチング制御するためのＰＷＭ信号ＰＷＣ３を生成する。

インバータ制御部３４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１およびロータ回転角θ１、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２０に含まれるスイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ１としてインバータ２０へ出力する。

インバータ制御部３４は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ２、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２２に含まれるスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ２としてインバータ２２へ出力する。

なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、たとえば、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度などに基づいて、図示されない車両ＥＣＵによって算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ１，θ２の各々は、図示されないセンサによって検出される。

各蓄電装置の充電時においては、充電制御部３１と、リレー制御部３２と、コンバータ制御部３３とは、処理結果等の情報を相互にやりとりする。

次に、本実施の形態によるシステムメインリレーの制御について詳しく説明する。図５は、システムメインリレーの状態および電圧ＶＨの変化を模式的に示す波形図である。

図５を参照して、システムメインリレーＳＲＢは図２に示すシステムメインリレーＳＲＢ１，ＳＲＢ２，ＳＲＢ３を総括的に示したものである。同様に、システムメインリレーＳＲＧは、システムメインリレーＳＲＧ１〜ＳＲＧ３を総括的に示したものであり、システムメインリレーＳＲＰはシステムメインリレーＳＲＰ１〜ＳＲＰ３を総括的に示したものである。

まず、蓄電装置（ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２）を対応するコンバータ（１０，１２）に接続するときの接続部の動作（ＥＣＵ３０による接続部の接続処理）について説明する。時刻ｔ１においてシステムメインリレーＳＲＢがオフ状態からオン状態となる。次に時刻ｔ２においてシステムメインリレーＳＲＰがオン状態となる。

時刻ｔ２以前では電圧ＶＨは０である。このため、蓄電装置が対応する電力線（正極ラインおよび負極ライン）に接続されると、蓄電装置の電圧（ＶＡ，ＶＢ１，ＶＢ２）と電圧ＶＨとの差が大きいため電力線に大電流が流れる可能性がある。これによりシステムメインリレーが溶着するおそれがある。このため電力線に流れる電流を制限する必要がある。

したがって、蓄電装置の負極側ではシステムメインリレーＳＲＧより先にシステムメインリレーＳＲＰがオンする。システムメインリレーＳＲＰがオンしている間、制限抵抗によって、蓄電装置からの出力電流が制限される。このため、電圧ＶＨは徐々に上昇する。電圧ＶＨが上昇して蓄電装置の電圧とほぼ等しくなるとシステムメインリレーＳＲＧがオンし、その後にシステムメインリレーＳＲＰがオフする（時刻ｔ３）。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間はコンデンサＣに電荷を蓄積するための時間であるので、この期間をプリチャージ期間とも称することにする。システムメインリレーＳＲＰがオフすると接続処理が完了する（時刻ｔ４）。

次に、蓄電装置（ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２）と対応するコンバータ（１０，１２）との接続を遮断するときの接続部の動作（ＥＣＵ３０による接続部の遮断処理）について説明する。なお、遮断処理は時刻ｔ５から始まるものとする。

時刻ｔ５においてはシステムメインリレーＳＲＢ，ＳＲＧがオンした状態である。時刻ｔ６において、システムメインリレーＳＲＧがオフ状態となる。その後、コンデンサＣをディスチャージするための処理が行なわれる。

コンデンサＣに蓄積された電荷は、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２によって放出される。このときに、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２はトルクを発生しないように制御される。このときに実行される放電制御の一例を説明する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のロータ回転角（θ１，θ２）に基づいて、インバータ制御部３４が放電電流のベクトル方向を決定する。すなわち、インバータ制御部３４は、ｄ軸（モータジェネレータのロータが形成する磁界の向き）と平行な方向に放電電流のベクトルが向くようにインバータ２０，２２を制御する。このように放電を制御することによってｑ軸（トルクが発生するベクトルの向き）にトルクが発生しないようにインバータ２０，２２を制御する。なお、この放電制御は一例であってコンデンサＣに蓄積された電荷を放出するための制御であれば他の放電制御を採用することも可能である。

時刻ｔ７において電圧ＶＨが０になるとシステムメインリレーＳＲＢがオフする。これにより遮断処理が終了する。

なお、図５には示していないが、システムメインリレーの接続および遮断に加えてシステムメインリレーの溶着判定を行なってもよい。図５は、各システムメインリレーが正常であるときの電圧ＶＨの変化を示しているが、システムメインリレーのいずれかが溶着した場合には、電圧ＶＨの変化が図５に示すＶＨの挙動と異なる。これによって各システムメインリレーの溶着を判定することができる。

たとえば時刻ｔ１以前には、システムメインリレーＳＲＰ，ＳＲＧ（またはシステムメインリレーＳＲＢ，ＳＲＰ）の溶着判定が行なわれる。また、時刻ｔ１〜ｔ４の期間においてシステムメインリレーＳＲＰの溶着判定が行なわれる。また、時刻ｔ５〜ｔ７の期間においてシステムメインリレーＳＲＧの溶着判定が行なわれる。

続いて、本実施の形態に係る蓄電装置の充電制御について説明する。図６は、本実施の形態による蓄電装置の充電処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、所定の条件の成立時（たとえば、充電ケーブル３００によって電源４０２とハイブリッド車両とが接続されたとき）にＥＣＵ３０により実行される。

図６を参照して、まず主蓄電装置ＢＡを充電するための処理が実行される（ステップＳ１）。次に副蓄電装置ＢＢ１を充電するための処理が行なわれる（ステップＳ２）。続いて、充電対象の副蓄電装置の切換えが必要か否かの判定が実行される（ステップＳ３）。

たとえば副蓄電装置ＢＢ１の残存容量（ＳＯＣ２）が所定値（たとえば１００％）に達していない場合、ＥＣＵ３０は、充電対象の副蓄電装置の切換えが不要と判定する。この場合（ステップＳ３においてＮＯ）、処理はステップＳ２に戻る。したがって、副蓄電装置ＢＢ１の充電が継続される。一方、副蓄電装置ＢＢ１の残存容量（ＳＯＣ２）が所定値（たとえば１００％）に達していない場合、ＥＣＵ３０は、充電対象の副蓄電装置の切換えが必要と判定する。この場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は、電源４０２から正極ラインＰＬ２への電源供給を停止する。具体的には、ＥＣＵ３０は、充電器２４０を停止させる。

次にステップＳ５において、ＥＣＵ３０は、コンバータ１０の上アームをオフするために、信号ＳＤ１をコンバータ１０に送信する。続いてステップＳ６において、ＥＣＵ３０は、コンバータ１２の上アームをオフするために、信号ＳＤ２をコンバータ１２に送信する。

続いてステップＳ７において、ＥＣＵ３０は、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２側のシステムメインリレー（ＳＭＲ）を切換えるための処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ３０（リレー制御部３２）は、接続部７４に対する遮断処理（図５参照）を実行し、その後に接続部７６に対する接続処理（図５参照）を実行する。

続いて、ステップＳ８において、ＥＣＵ３０は、充電器２４０を動作させることにより副蓄電装置ＢＢ２を充電する。そして、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電が終了すると、主蓄電装置ＢＡを再度充電する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理が終了すると、全体の処理が終了する。なお、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電する順序は図６に示したように限定されるものではない。

ステップＳ１では、主蓄電装置ＢＡが予備的に充電される。ステップＳ１の処理は、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電に先立って、主蓄電装置ＢＡにある程度の電力を蓄積するためのものである。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２が充電される間に、主蓄電装置ＢＡに蓄積された電力が補機等によって消費される。このためステップＳ９では、主蓄電装置ＢＡが再び充電される。

また、本実施の形態では、充電対象の副蓄電装置を切換えるために、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２のうち先に充電された副蓄電装置に対応する接続部（以下では接続部７４とする）を一旦オフする必要がある。接続部７４を構成するシステムメインリレーに電流が流れたまま、そのシステムメインリレーをオフする（開く）場合、システムメインリレーの電極間にアーク電流が生じる可能性がある。このアーク電流により、電極間の溶着が生じるおそれがある。そこで、接続部７４をオフするに先立って、接続部７４に電流が流れることを防ぐための処理が実行される（ステップＳ４〜Ｓ６）。

まず、ステップＳ４において、電源４０２から正極ラインＰＬ２への電源供給が停止される。これにより、正極ラインＰＬ２から接続部７４を介して副蓄電装置ＢＢ１に電流が流れることを回避できる。

次に、ステップＳ５において、コンバータ１０の上アームがオフされる。副蓄電装置ＢＢ１の充電により正極ラインＰＬ２の電圧が正極ラインＰＬ３の電圧よりも高くなった場合、副蓄電装置ＢＢ１、接続部７４、正極ラインＰＬ２、ダイオードＤ３、および正極ラインＰＬ３の順に電流が流れる可能性を考慮する必要がある。しかし、コンバータ１０の上アームがオフされることにより、このような電流が生じることを防ぐことができる。

続いて、ステップＳ６において、コンバータ１２の上アームがオフされる。正極ラインＰＬ１の電圧が正極ラインＰＬ３の電圧よりも高い場合には、正極ラインＰＬ１からダイオードＤ１を介して正極ラインＰＬ３に電流が流れる可能性を考慮する必要がある。コンバータ１２の上アームがオンしている場合、正極ラインＰＬ３からコンバータ１２の上アームを介して接続部７４に電流が流れる可能性がある。しかし、コンバータ１２の上アームがオフされることにより、このような電流が流れることを防ぐことができる。

ステップＳ５，Ｓ６の処理を実行することで、主蓄電装置ＢＡと副蓄電装置ＢＢ１との間に電流が流れること（電荷の移動）を回避できる。上記のステップＳ４〜Ｓ６の処理を実行することにより、接続部７４をオフする時点において接続部７４に電流が流れることを防ぐことが可能になる。したがって接続部７４のオフ時にシステムメインリレーにアーク電流を発生させることを回避できる。

なお、上記ステップＳ４〜Ｓ６の処理の順序を入れ替えてもよい。たとえば、まずコンバータ１０の上アームをオフし、次に、コンバータ１２の上アームをオフし、続いて充電器２４０を停止してもよい。また、コンバータ１２の上アームをオフし、次にコンバータ１０の上アームをオフしてもよい。

また、コンバータ１０，１２の上アームは副蓄電装置の切換時よりも以前にオフしていてもよい。ただし、本実施の形態では副蓄電装置の切換時に、ＥＣＵ３０がコンバータ１０，１２の上アームをオフするための信号（ＳＤ１，ＳＤ２）を出力する。これにより、充電対象の副蓄電装置を切換える際に、コンバータ１０，１２の上アームをより確実にオフすることができる。

図７は、図６のフローチャートに示した処理に対応するタイミングチャートである。図７を参照して、時刻ｔ１１において主蓄電装置ＢＡに対応するシステムメインリレー（ＳＭＲ）がオフ状態からオン状態になる。なお図７においては、図５に示した接続処理をシステムメインリレー（ＳＭＲ）の波形のオフからオンへの遷移として表わし、図５に示した遮断処理をシステムメインリレーの波形におけるオンからオフへの遷移で表わすものとする。

時刻ｔ１１において主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーがオンすることによって、主蓄電装置ＢＡが正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬに接続される。一方、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２のシステムメインリレーはいずれもオフである。これにより、主蓄電装置ＢＡのみが充電される。この結果、主蓄電装置ＢＡの残存容量が初期値Ａから所定値Ｂまで上昇する。ＳＯＣの値が所定値Ｂに達すると、ＥＣＵ３０は、主蓄電装置ＢＡの充電が終了したと判断する。

時刻ｔ１２において副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーがオンする。これにより、副蓄電装置ＢＢ１の充電が開始される。後述するように、主蓄電装置ＢＡの充電完了後には、充電器２４０からの電力が主蓄電装置ＢＡに供給されないようコンバータ１０，１２が制御される。副蓄電装置ＢＢ１の充電時に主蓄電装置ＢＡと副蓄電装置ＢＢ１とが導通すると、これらの間に短絡電流が流れる可能性がある。コンバータ１０，１２を停止することによって、このような問題を防ぐことができる。また、副蓄電装置ＢＢ１の充電時に副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２が導通すると、これらの間に短絡電流が流れる可能性がある。副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーのオン時には、副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーがオフ状態となる。したがって、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２間で短絡電流が流れることを回避できる。

時刻ｔ１３において副蓄電装置ＢＢ１の充電が完了する。これにより副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーがオフする。続いて、時刻ｔ１４において副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーがオンとなり副蓄電装置ＢＢ２の充電が開始される。このときにも副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２間で短絡電流が流れることを回避できる。時刻ｔ１５において副蓄電装置ＢＢ２の充電が完了すると、副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーがオフする。

このように副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレー（接続部７４）のオン時には副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレー（接続部７６）がオフし、副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレー（接続部７６）のオン時には副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレー（接続部７４）がオフする。すなわち接続部７４，７６（第２の接続部）は、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２のいずれか一方を正極ラインＰＬ２に選択的に接続可能である。

ここで、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電する期間、すなわち時刻ｔ１２〜ｔ１５の期間において、補機１６の動作が継続される場合がある。たとえば補機１６が時計である場合、常時動作させるために補機１６への電力の供給が必要となる。さらに図１に示したように、補機バッテリＳＢに蓄積された電力（電圧ＶＤ）はＥＣＵ３０に供給される。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電する間、ＥＣＵ３０が充電器２４０を制御しなければならない。したがって、この期間にも補機バッテリＳＢからＥＣＵ３０に電力が供給される。副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電する間に主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーをオフした場合、補機１６およびＥＣＵ３０の電力消費によって補機バッテリＳＢが上がる（いわゆるバッテリ上がりが生じる）可能性がある。

この問題を防ぐために、本実施の形態では、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２が充電される間、ＥＣＵ３０は、主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレー（接続部７２）をオン状態に保つとともに、コンバータ１４による電圧変換動作を継続する。これにより、主蓄電装置ＢＡに蓄積された電力が補機１６およびＥＣＵ３０によって消費されるので、主蓄電装置ＢＡの残存容量は所定値Ｂから低下する。したがって、時刻ｔ１５において、主蓄電装置ＢＡの再充電が開始される。再充電によって、主蓄電装置ＢＡの残存容量は所定値Ｂに回復する。主蓄電装置ＢＡの残存容量が所定値Ｂに達すると主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーがオフする（時刻ｔ１６）。

すなわち、時刻ｔ１１〜ｔ１２における主蓄電装置ＢＡの充電は、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電する間における補機１６およびＥＣＵ３０の駆動電力を確保するための充電である。時刻ｔ１１〜ｔ１２における主蓄電装置ＢＡの充電は、図６のステップＳ１の処理に対応する。

時刻ｔ１２〜ｔ１３における副蓄電装置ＢＢ１の充電は、図６のステップＳ２，Ｓ３の処理に対応する。時刻ｔ１４〜ｔ１５における副蓄電装置ＢＢ２の充電は、図６のステップＳ８の処理に対応する。

時刻ｔ１５〜ｔ１６における主蓄電装置ＢＡの充電は、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電の間に消費された電力を補填するための充電である。時刻ｔ１５〜ｔ１６における主蓄電装置ＢＡの充電は、図６のステップＳ９の処理に対応する。

このように、本実施の形態では、副蓄電装置（副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２）の充電中においても主蓄電装置（主蓄電装置ＢＡ）のシステムメインリレー（接続部７２）をオン状態に保つとともに、コンバータ１４による電圧変換動作を継続させる。これによって、副蓄電装置の充電期間に補機（ＥＣＵも含む）の動作を継続することができるとともに、補機バッテリＳＢが上がることを回避することができる。仮に、補機バッテリが上がったためにＥＣＵ３０が停止してしまうと、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電が不可能となるばかりでなく車両システムの制御にも影響が生じることが予想される。本実施の形態によれば、このような問題を回避することができる。

図８は、図６および図７に示す蓄電装置の充電処理をより詳細に説明するタイミングチャートである。

図８を参照して、時刻ｔ１１〜ｔ１６の期間は、図７に示した時刻ｔ１１〜ｔ１６の期間に対応する。また、図８においては、図７と同様に、図５に示した接続処理をシステムメインリレー（ＳＭＲ）の波形のオフからオンへの遷移として表わし、図５に示した遮断処理をシステムメインリレーの波形におけるオンからオフへの遷移で表わすものとする。

時刻ｔ１１において、ＥＣＵ３０は信号ＣＮ１を接続部７２に送信して、主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレー（ＳＭＲ）をオフ状態からオン状態にする。時刻ｔ２１において、ＥＣＵ３０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を変化させる。これによりコントロールパイロット回路３３４はＣＣＩＤ３３０に設けられたリレー３３２をオンする。時刻ｔ２２において、ＥＣＵ３０は、コンバータ（ＣＮＶ）１０に信号ＵＡ１を送信して、コンバータ１０の上アームをオン状態に固定する。さらに、時刻ｔ２３においてＥＣＵ３０は信号ＣＨＧを充電器２４０に送信して、充電器２４０の動作を開始させる（充電器２４０をオンする）。これにより、主蓄電装置ＢＡの充電が開始される。

ここで、図２を参照して、主蓄電装置ＢＡが充電される場合、電源４０２、充電ケーブル３００および充電器２４０を介して正極ラインＰＬ２に電力が供給される。正極ラインＰＬ２に供給された電力は、リアクトルＬ２、ダイオードＤ３、スイッチング素子Ｑ１（上アーム）、リアクトルＬ１、正極ラインＰＬ１および接続部７２を介して主蓄電装置ＢＡに供給される。

ＥＣＵ３０（充電制御部３１）は、主蓄電装置ＢＡの残存容量（ＳＯＣ１）を検出する。時刻ｔ２４において主蓄電装置ＢＡの残存容量が所定値Ｂに達すると、ＥＣＵ３０は充電器２４０を停止する（オフする）。そして、ＥＣＵ３０はコンバータ１０に信号ＳＤ１を送り、コンバータ１０を停止する。したがって、時刻ｔ２５において、コンバータ１０の上アームはオン状態からオフ状態になる。

コンバータ１０，１２は時刻ｔ２５において停止している。その後、コンデンサＣのディスチャージ（図中、ＤＣと示す）のため、ＥＣＵ３０は、コンバータ１２の下アームを所定期間動作させる。その後、ＥＣＵ３０は、コンバータ１２に信号ＳＤ２を送信してコンバータ１２を停止させる。

次に、時刻ｔ１２において、ＥＣＵ３０は信号ＣＮ２を接続部７４に送信して、副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーをオンさせる。時刻ｔ１２においても、主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーはオン状態のままである。したがって、補機１６およびＥＣＵ３０の駆動に必要な電力を主蓄電装置ＢＡ（およびコンバータ１４）により供給することができる。副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーがオンした後に、ＥＣＵ３０は充電器２４０を動作させる（充電器２４０をオンさせる）。これにより副蓄電装置ＢＢ１が充電される。

副蓄電装置ＢＢ１の充電時には、コンバータ１０が停止しているので、主蓄電装置ＢＡには電源４０２からの電力は供給されない。副蓄電装置ＢＢ１の残存容量（ＳＯＣ２）が所定値に達すると、ＥＣＵ３０は、充電器２４０を停止させる（オフする）。その後、コンバータ１２によって、コンデンサＣのディスチャージが行なわれる。

コンデンサＣのディスチャージの終了後、ＥＣＵ３０は、コンバータ１０に信号ＳＤ１を送る。次にＥＣＵ３０はコンバータ１２に信号ＳＤ２を送る。これによって、副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーをオフする前に、コンバータ１０，１２の各々の上アームを確実に停止させることができる。ＥＣＵ３０は、コンバータ１０，１２の各々の上アームを停止させるための処理を実行した後に、副蓄電装置ＢＢ１側のシステムメインリレーをオフする（時刻ｔ１３）。

続いて時刻ｔ１４において、ＥＣＵ３０は信号ＣＮ３を接続部７６に送信して、副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーをオンさせる。時刻ｔ１４においても、主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーはオン状態のままである。したがって、補機１６およびＥＣＵ３０の駆動に必要な電力を主蓄電装置ＢＡ（およびコンバータ１４）により供給することができる。

副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーがオンした後に、ＥＣＵ３０は充電器２４０を動作させる（充電器２４０をオンさせる）。これにより副蓄電装置ＢＢ２が充電される。副蓄電装置ＢＢ２の残存容量（ＳＯＣ３）が所定値に達すると、ＥＣＵ３０は、充電器２４０を停止させる（オフする）。その後、コンバータ１２によって、コンデンサＣのディスチャージが行なわれる。コンデンサＣのディスチャージの終了後、ＥＣＵ３０は、副蓄電装置ＢＢ２側のシステムメインリレーをオフする（時刻ｔ１５）。

その後、ＥＣＵ３０は、コンバータ１０に信号ＵＡ１を送信して、コンバータ１０の上アームをオンする。さらにＥＣＵ３０は、充電器２４０に信号ＣＨＧを送り、充電器２４０を動作させる（オンする）。これによって、時刻ｔ２２〜ｔ２５の期間と同様に、主蓄電装置ＢＡが充電される。主蓄電装置ＢＡの残存容量（ＳＯＣ１）が所定値Ｂに達すると、ＥＣＵ３０は充電器２４０を停止させる（オフする）。次に、ＥＣＵ３０は、コンバータ１０に信号ＳＤ１を送信してコンバータ１０の上アームをオフする。その後、ＥＣＵ３０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を変化させる。これによりコントロールパイロット回路３３４は、ＣＣＩＤ３３０に設けられたリレー３３２をオフする。時刻ｔ１６においてＥＣＵ３０は、主蓄電装置ＢＡ側のシステムメインリレーをオフする。

以上のように本実施の形態によれば、充電対象の副蓄電装置を切換えるために、最初に充電された副蓄電装置（ＢＢ１）に対応する接続部（７４）を一旦オフする。接続部（７４）をオフするに先立って、接続部（７４）に電流が流れることを防ぐための処理が実行される（ステップＳ４〜Ｓ６）。まず、ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は、充電器２４０を停止させる。次に、ＥＣＵ３０は、ステップＳ５において、コンバータ１０の上アームをオフする。続いて、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６において、コンバータ１２の上アームをオフする。すなわちＥＣＵ３０は、第１の供給回路（充電器２４０）および第２の供給回路（コンバータ１０，１２）が電力供給を停止した状態となるように第１および第２の供給回路を制御する。そしてＥＣＵ３０は、第１および第２の供給回路が電力供給を停止した状態において、充電対象の蓄電装置が正極ラインＰＬ２に接続されるように接続部（７４，７６）を制御する。すなわちＥＣＵ３０は、まず接続部７４をオフし、次に接続部７６をオンする。

上記処理が実行されることにより、接続部（７４）のシステムメインリレーが溶着するのを防ぐことができる。これにより、充電対象の副蓄電装置を確実に切換えることができるので、複数の副蓄電装置が短絡することを回避できる。したがって、これらの副蓄電装置間に短絡電流が流れることを回避しつつ各副蓄電装置を充電できる。

また、本実施の形態によれば、主蓄電装置ＢＡの充電時（コンバータ１０の上アームのオン時）には接続部７４，７６はオフ状態である。さらに、副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２の充電時には、コンバータ１０の上アームはオフ状態である。これによって主蓄電装置ＢＡと副蓄電装置ＢＢ１（あるいはＢＢ２）が短絡することを回避できる。したがって主蓄電装置ＢＡと副蓄電装置ＢＢ１（あるいはＢＢ２）との短絡を回避しつつ、主蓄電装置ＢＡ，副蓄電装置ＢＢ１，ＢＢ２を充電できる。

さらに本実施の形態によれば、副蓄電装置の充電時において、主蓄電装置ＢＡに対応して設けられた接続部７２を導通状態に設定するとともにコンバータ１４による電圧変換動作を継続させる。これにより、副蓄電装置の充電中に補機バッテリのバッテリ上がりが生じることを防ぐことができる。

なお、上記説明では、充電対象の副蓄電装置の切換時に、充電器およびコンバータ１０，１２の上アームを停止するものとしたが、これらの処理を充電対象の蓄電装置を切換えるたびに実行してもよい。

また、上記説明では、電源４０２から正極ラインＰＬ２への電力供給を停止するために充電器２４０の動作（交流電力を直流電力に変換する変換器の動作）を停止するものとした。ただし、電源４０２から正極ラインＰＬ２への電力供給を停止するために、ＥＣＵ３０は、充電器２４０に設けられたリレー１８６をオフしてもよいし、ＣＣＩＤ３３０に設けられたリレー３３２をオフしてもよい。さらに、ＥＣＵ３０は、変換器の動作を停止させるとともにリレー１８６および／またはリレー３３２をオフしてもよい。すなわち電源４０２から正極ラインＰＬ２への電力供給を停止するための方法は特に限定されるものではない。

また、上記においては、動力分割機構４によりエンジン２の動力を分割して車輪６とモータジェネレータＭＧ１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、本発明は、その他の形式のハイブリッド自動車にも適用可能である。たとえば、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン２を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン２が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにも本発明は適用可能である。

また、本発明は、エンジン２を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

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。

本発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示したコンバータ１０，１２および接続部７２〜７６の構成を示す回路図である。 充電器２４０の構成および、ハイブリッド車両と外部電源との電気的接続のための構成を詳細に示す図である。 ＥＣＵ３０の構成を示す機能ブロック図である。 システムメインリレーの状態および電圧ＶＨの変化を模式的に示す波形図である。 本実施の形態による蓄電装置の充電処理を説明するフローチャートである。 図６のフローチャートに示した処理に対応するタイミングチャートである。 図６および図７に示す蓄電装置の充電処理をより詳細に説明するタイミングチャートである。

符号の説明

２ エンジン、４ 動力分割機構、６ 車輪、１０，１２，１４ コンバータ、１６ 補機、２０，２２ インバータ、３１ 充電制御部、３２ リレー制御部、３３ コンバータ制御部、３４ インバータ制御部、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、７２，７４，７６ 接続部、９０ 表示装置、１８２，１８８ 電圧センサ、１８４ 電流センサ、１８６ リレー、２４０ 充電器、２４２ ＡＣ／ＤＣ変換回路、２４４ ＤＣ／ＡＣ変換回路、２４６ 絶縁トランス、２４８ 整流回路、２５０ インレット、３００ 充電ケーブル、３１０ コネクタ、３１２ スイッチ、３２０ プラグ、３３０ ＣＣＩＤ、３３２ リレー、３３４ コントロールパイロット回路、４００ コンセント、４０２ 電源、１０００ ハイブリッド車両、ＢＡ 主蓄電装置、ＢＢ１，ＢＢ２ 副蓄電装置、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＮＬ 負極ライン、ＰＬ１〜ＰＬ４ 正極ライン、Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子、ＲＡ，ＲＢ１，ＲＢ２ 制限抵抗、ＳＢ 補機バッテリ、ＳＲＢ１，ＳＲＰ１，ＳＲＧ１，ＳＲＢ２，ＳＲＰ２，ＳＲＧ２，ＳＲＢ３，ＳＲＰ３，ＳＲＧ３ システムメインリレー。

Claims (7)

1. 主蓄電装置と、
   前記主蓄電装置に対応して設けられる第１の電力線と、
   互いに並列的に設けられる第１および第２の副蓄電装置と、
   前記第１および第２の副蓄電装置に共通的に設けられる第２の電力線と、
   前記主蓄電装置と前記第１の電力線との電気的接続および遮断が可能に構成された第１の接続部と、
   前記第１および第２の副蓄電装置のいずれか一方を前記第２の電力線に選択的に接続可能に構成された第２の接続部と、
   前記第１の電力線と補機との間に接続されて、前記主蓄電装置から前記第１の接続部および前記第１の電力線を介して供給される電力の電圧を、前記補機を動作させるための所定の電圧に変換する電圧変換装置と、
   前記電圧変換装置に対して前記補機と並列に接続されて、前記電圧変換装置から供給される電力を蓄積する第３の副蓄電装置と、
   車両の外部の外部電源からの電力を前記第２の電力線に供給するとともに、前記外部電源からの電力を前記第１の電力線に供給するか否かを切換可能な充電装置と、
   前記第１および第２の接続部ならびに前記充電装置を制御することにより、前記主蓄電装置ならびに前記第１および第２の副蓄電装置を直列的に充電する制御装置とを備え、
   前記充電装置は、
   前記外部電源から前記第２の電力線に電力を供給可能に構成された第１の供給回路と、
   前記第１および第２の電力線に接続されて、前記第２の電力線から前記第１の電力線に前記外部電源からの電力を伝達可能に構成された第２の供給回路とを含み、
   前記制御装置は、前記第１および第２の副蓄電装置の間で充電対象の蓄電装置を切換える場合には、前記第１および第２の供給回路による電力供給を停止させるための制御を実行し、前記第１および第２の供給回路による電力供給の停止後に、前記充電対象の蓄電装置が前記第２の電力線に接続されるよう前記第２の接続部を制御する、車両の電源システム。
2. 前記第１の供給回路は、
   前記外部電源からの電力を前記第２の電力線に供給するための充電器を有し、
   前記制御装置は、前記第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、前記充電器の動作を停止させる、請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記外部電源から供給される電力は、交流電力であって、
   前記充電器は、前記交流電力を直流電力に変換するための変換器を有し、
   前記制御装置は、前記第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、前記変換器を停止させる、請求項２に記載の車両の電源システム。
4. 前記外部電源から供給される電力は、交流電力であって、
   前記充電器は、
   前記交流電力を直流電力に変換するための変換器と、
   前記変換器と前記第２の電力線との電気的接続および遮断が可能に構成された第３の接続部とを有し、
   前記制御装置は、前記第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、前記第３の接続部を制御することにより前記変換器と前記第２の電力線との電気的接続を遮断する、請求項２に記載の車両の電源システム。
5. 前記充電器は、充電ケーブルにより前記外部電源と電気的に接続され、
   前記充電ケーブルは、前記外部電源から前記充電器への電力の伝達および遮断が可能に構成された第４の接続部を含み、
   前記制御装置は、前記第１の供給回路による電力供給を停止させる場合には、前記第４の接続部を制御することにより、前記外部電源から前記充電器への電力の伝達を遮断する、請求項２から４のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
6. 前記電源システムは、
   第３の電力線をさらに備え、
   前記第２の供給回路は、
   前記第１および第３の電力線に接続されて、双方向の電力変換が可能に構成された第１の電力変換装置と、
   前記第２および第３の電力線に接続されて、双方向の電力変換が可能に構成された第２の電力変換装置とを有し、
   前記第１および第２の電力変換装置の各々は、
   前記第１および第２の電力線のうち対応する電力線と前記第３の電力線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子を有し、
   前記制御装置は、初めに前記第１の電力変換装置が有する前記電力用半導体スイッチング素子を停止し、次に前記第２の電力変換装置の各々が有する前記電力用半導体スイッチング素子を停止して、前記第２の供給回路による電力供給を停止する、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両の電源システム。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の車両の電源システムと、
   前記補機とを備える、車両。

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