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JP2019205320A - 車両の電源システム - Google Patents

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JP2019205320A
JP2019205320A JP2018100761A JP2018100761A JP2019205320A JP 2019205320 A JP2019205320 A JP 2019205320A JP 2018100761 A JP2018100761 A JP 2018100761A JP 2018100761 A JP2018100761 A JP 2018100761A JP 2019205320 A JP2019205320 A JP 2019205320A
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vehicle
power supply
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泰尚 久米
Yasunao Kume
泰尚 久米
光弘 武田
Mitsuhiro Takeda
光弘 武田
隆寛 萩本
Takahiro HAGIMOTO
隆寛 萩本
大矢　聡義
Akiyoshi Oya
聡義 大矢
友照 小野
Tomoteru Ono
友照 小野
奏明 中富
Kanaaki Nakatomi
奏明 中富
克哉 井上
Katsuya Inoue
克哉 井上
大塚　浩
Hiroshi Otsuka
浩 大塚
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Abstract

【課題】単一のバッテリから、複数のモータのそれぞれの特性に応じた電力の供給が可能な、低コストかつ低損失のシステムを提供すること。【解決手段】本発明の車両の電源システム１は、高電圧バッテリ２１と、高電圧バッテリ２１と接続する第１インバータ２３と、第１インバータ２３と接続する後述のモータＲＭと、高電圧バッテリ２１に接続されて高電圧バッテリ２１の電圧を降圧する高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と、高電圧バッテリ２１と接続する第２インバータ２４と、第２インバータ２４と接続する後述のモータＦＭと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電源システムに関する。
従来、バッテリから単一の電圧変換機を介して、複数の駆動モータへ電力供給を行う車両の電源システムが知られている。バッテリの電圧は、電圧変換機によって所定の電圧に変換され、各駆動モータは変換された電圧によって駆動する（特許文献１）。
特開２０１５−２１６７２５号公報
しかし、特許文献１の構成では、複数のモータが、単一の電圧変換機に対してバッテリと反対側に並列に接続されるため、各モータへ供給される電圧は同電位となる。このため、特性の異なる複数のモータが、夫々の電圧で高い効率の運転を行うことが困難となり、結果として電力損失が増大するという問題があった。
本発明は、単一のバッテリから、複数のモータのそれぞれの特性に応じた電力の供給が可能な、低コストかつ低損失のシステムを提供することを目的とする。
（１）本発明の車両の電源システム（例えば、後述の電源システム１）は、蓄電池（例えば、後述の高電圧バッテリ２１）と、蓄電池と接続する第一電力変換器（例えば、後述の第１インバータ２３）と、第一電力変換器と接続する第一駆動用電動機（例えば、後述のモータＲＭ）と、蓄電池に接続されて蓄電池の電圧を降圧する電圧変換器（例えば、後述の高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２）と、電圧変換器と接続する第二電力変換器（例えば、後述の第２インバータ２４）と、第二電力変換器と接続する第二駆動用電動機（例えば、後述のモータＦＭ）と、を備えることを特徴とする。
（１）の車両の電源システムによれば、単一のバッテリから、複数のモータのそれぞれの特性に応じた電力の供給が可能となり、低コスト、低損失のシステムを提供することができる。
（２）（１）の第一駆動用電動機および第二駆動用電動機のいずれか一方は、前輪を駆動する前輪駆動用電動機（例えば、後述のモータＦＭ）であり、第一駆動用電動機および第二駆動用電動機のいずれか他方は、後輪を駆動する後輪駆動用電動機（例えば、後述のモータＲＭ）であってもよい。
（２）の車両の電源システムによれば、車両の前輪、後輪で特性の異なる四輪駆動自動車が提供可能となり、商品性を向上することができる。
（３）（２）の第二駆動用電動機は、第一駆動用電動機より出力が大きい電動機であって、後輪駆動用の電動機であってもよい。
（３）の車両の電源システムによれば、加速時のトラクションの伝達が良く、加速性能に優れた四輪駆動自動車の提供が可能となり、商品性を向上することができる。
（４）（２）の第一駆動用電動機は、第二駆動用電動機より出力が大きい電動機であって、前輪駆動用の電動機であってもよい。
（４）の車両の電源システムによれば、制動時の回生電力を好適に得ることができるとともに、直進安定性に優れた四輪駆動自動車を提供することが可能となり、商品性を向上することができる。
（５）（１）〜（４）の何れかの電源システムにおいて、電圧変換器と第二電力変換器との間に並列に接続される複数の補機（例えば、後述の補機６）を備えていてもよい。
（５）の車両の電源システムによれば、補機の高電圧化対応等、不要なコスト増を回避することができる。
（６）（５）の電圧変換器は、複数の補機の効率と第二駆動用電動機の効率とに基づいて制御されてもよい。
（６）の車両の電源システムによれば、システム全体（補機、第二駆動用電動機）の損失を効果的に低減することができる。
（７）（１）〜（６）の何れかの電源システムにおいて、直流充電源より充電可能な直流充電部（例えば、後述の直流電源部４）は、直流充電部から電圧変換器と蓄電池との間へ接続する高圧充電経路（例えば、後述の高圧充電経路）と、直流充電部から電圧変換器と第二電力変換器との間へ接続する低圧充電経路（例えば、後述の低圧充電経路）と、を備え、直流充電部へ接続される外部充電源の出力に応じて充電経路を選択してもよい。
（７）の車両の電源システムによれば、特性の異なる複数のモータを備えるシステムの電圧変換器を活用することで、外部充電源の出力に応じた充電経路を選択することが可能となり、低コストでインフラ環境への対応が可能なシステムを提供することができる。
（８）（７）の電源システムにおいて、低圧充電経路を介して蓄電池の充電を行う際に、電圧変換器は蓄電池の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御してもよい。
（８）の電源システムによれば、蓄電池の電圧が低圧充電器の最大出力電圧より大きい場合に、充電器出力が最大の状態で充電することが可能である。あるいは、充電器からの電圧を昇降圧可能な素子を介することによって、充電池の状態によらず常に充電器出力が最大の状態で充電することが可能となる。
（９）（７）または（８）の電源システムにおいて、低圧充電経路を介して外部へ給電を行う際に、電圧変換器は外部給電先の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御してもよい。
（９）の電源システムによれば、蓄電池容量がなくなり、スタックしてしまった電動車両への給電時に、被給電車両のシステム電圧に応じた給電ができる。
本発明によれば、単一のバッテリから、複数のモータのそれぞれの特性に応じた電力の供給が可能な、低コストかつ低損失のシステムを提供することが出来る。
本発明の第１の実施形態にかかる、車両の電源システムを示す図である。 図１の車両の電源システムの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる、最適化処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態にかかる、各機器の効率を示すテーブルの一例である。 本発明の第２の実施形態にかかる、車両の電源システムを示す図である。
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る電源システム１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）の構成を示す図である。なお本実施形態では、車両Ｖとして、駆動モータを備える四輪駆動の電気自動車を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る電源システムは、二輪駆動の電気自動車や、ハイブリッド車両や、燃料電池自動車等、バッテリに蓄電された電力を用いて走行する車両であれば、どのような車両にも適用可能である。
車両Ｖは、電源システム１と、前輪ＦＷの駆動モータＦＭと、後輪ＲＷの駆動モータＲＭと、を備える。駆動モータＦＭ，ＲＭは、主として車両Ｖが走行するための動力を発生する。駆動モータＦＭ，ＲＭの出力軸は、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪ＦＷ，ＲＷに連結されている。電源システム１から駆動モータＦＭ，ＲＭに電力を供給することにより駆動モータＦＭ，ＲＭで発生させたトルクは、各々、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪ＦＷ，ＲＷに伝達され、駆動輪ＦＷ，ＲＷを回転させ、車両Ｖを走行させる。また駆動モータＦＭ，ＲＭは、車両Ｖの減速回生時には発電機として作用する。駆動モータＭによって発電された電力は、電源システム１が備える高電圧バッテリ２１に充電される。
電源システム１は、高電圧バッテリ２１が設けられた高電圧回路２、高電圧バッテリ２１よりも低電圧の低電圧回路３、前輪ＦＷを駆動する駆動モータＦＭ、後輪ＲＷを駆動する駆動モータＲＭ、高電圧回路２及び低電圧回路３に電力を供給可能な直流充電部４、低電圧回路３に電力を供給可能な交流充電部５、及びヒータ等を有する補機６を備える。
高電圧回路２は、高電圧バッテリ２１と、電圧変換器としての高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と、高電圧バッテリ２１の正負両極と高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低電圧側正極端子２２１及び低電圧側負極端子２２２とを接続する第１電力線２６ｐ，２６ｎと、電力変換器としての第１インバータ２３と、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２３及び高電圧側負極端子２２４と第１インバータ２３の直流入出力側とを接続する第２電力線２７ｐ，２７ｎと、を備える。
高電圧バッテリ２１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ２１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、第１電力線２６ｐ，２６ｎと第２電力線２７ｐ，２７ｎとの間に設けられる。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低電圧側正極端子２２１及び低電圧側負極端子２２２は、それぞれ上述のように第１電力線２６ｐ，２６ｎを介して高電圧バッテリ２１に接続される。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２３及び高電圧側負極端子２２４は、第２電力線２７ｐ，２７ｎを介して、高電圧バッテリ２１及び第１インバータ２３に接続される。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、リアクトルＬと、第１平滑コンデンサＣ１と、ハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈと、ローアーム素子２２５Ｌ，２２６Ｌと、第２平滑コンデンサＣ２と、負母線２２７と、を組み合わせて構成される双方向ＤＣＤＣコンバータである。
ハイアーム素子２２５Ｈは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。ローアーム素子２２５Ｌは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。これらハイアーム素子２２５Ｈ、及びローアーム素子２２５Ｌは、高電圧側正極端子２２３と負母線２２７との間で、直列に、この順で接続される。ハイアーム素子２２６Ｈ、及びローアーム素子２２６Ｌもまた、高電圧側正極端子２２３と負母線２２７との間で、直列に、この順で接続される。
ハイアーム素子２２５Ｈのパワースイッチング素子のコレクタは高電圧側正極端子２２３に接続され、そのエミッタはローアーム素子２２５Ｌのコレクタに接続される。ローアーム素子２２５Ｌのパワースイッチング素子のエミッタは、負母線２２７に接続される。ハイアーム素子２２５Ｈに設けられるダイオードの順方向は、リアクトルＬから高電圧側正極端子２２３へ向かう向きである。またローアーム素子２２５Ｌに設けられるダイオードの順方向は、負母線２２７からリアクトルＬへ向かう向きである。リアクトルＬの一端子は、ハイアーム素子２２５Ｈのエミッタとローアーム素子２２５Ｌのコレクタとの間に接続され、リアクトルＬの他端子は、ハイアーム素子２２６Ｈのエミッタとローアーム素子２２６Ｌのコレクタとの間に接続される。
これらハイアーム素子２２５Ｈ，２２６Ｈ、及びローアーム素子２２５Ｌ，２２６Ｌは、それぞれＶＣＵＥＣＵ８によって生成されるゲート駆動信号によってオン又はオフにされる。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、ＶＣＵＥＣＵ８から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記素子２２５Ｈ，２２５Ｌをオン／オフ駆動することにより、双方向の電流に対する降圧機能を発揮する。降圧機能とは、高電圧側の端子２２３，２２４に印加される電圧を降圧して低電圧側の端子２２１，２２２に出力する機能をいい、これにより第２電力線２７ｐ，２７ｎから第１電力線２６ｐ，２６ｎへ電流を流すことも、第１電力線２６ｐ，２６ｎから第２電力線２７ｐ，２７ｎへ電流を流すことも可能である。
第１インバータ２３は、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第１インバータ２３は、その直流入出力側において第２電力線２７ｐの端子２３１，第２電力線２７ｎの端子２３２に接続され、交流入出力側において駆動モータＲＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。端子２３１と端子２３２の間には接地される端子２３３が設けられており、端子２３１と端子２３３との間にはコンデンサＣ４が、端子２３２と端子２３３との間にはコンデンサＣ５が設けられている。第２電力線２７ｐ，２７ｎの間には、コンデンサＣ４，Ｃ５に対して並列に、車両Ｖの衝突時の放電を制御するアクティブディスチャージコントローラ２３４とコンデンサＣ３とが設けられる。
第１インバータ２３は、駆動モータＲＭのＵ相に接続されたハイ側Ｕ相スイッチング素子及びロー側Ｕ相スイッチング素子と、駆動モータＲＭのＶ相に接続されたハイ側Ｖ相スイッチング素子及びロー側Ｖ相スイッチング素子と、駆動モータＲＭのＷ相に接続されたハイ側Ｗ相スイッチング素子及びロー側Ｗ相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。なお、後輪ＲＷの駆動モータＲＭは、前輪ＦＷの駆動モータＦＭよりも出力が大きい電動機であってもよい。
第１インバータ２３は、モータＥＣＵ９によって所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータＲＭに供給したり、駆動モータＲＭから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。
直流充電部４は、ＰＬＣユニット７によって制御され、直流電源に接続されて高電圧バッテリ２１の充電や一次側への電力供給を行う。直流充電部４の正極端子は第３電力線４１ｐに接続され、直流充電部４の負極端子は第３電力線４１ｎに接続される。第３電力線４１ｐは、端子４１１およびコンタクタ４２を介して第２電力線２７ｐの端子２１１へ接続されるとともに、端子３０４を介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続される。第３電力線４１ｎは、端子４１２，４１３をこの順に介して、負母線２２７の端子２２９に接続される。第３電力線４１ｎには、端子４１２と端子４１３との間に、コンタクタ４５，４６が並列に設けられ、コンタクタ４５には経路短絡時の保護用のヒューズ４４が端子４１２側に直列に接続され、コンタクタ４６には順方向が端子４１３から端子４１２に向かう方向であるダイオード４７が直列に接続される。
高電圧バッテリ２１は、正極端子が第２電力線２７ｐに接続され、負極端子が第２電力線２７ｎに接続されることによって、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と第１インバータ２３との間に並列に接続される。高電圧バッテリ２１は、バッテリＥＣＵ１０によって充電及び放電の機能が制御される。高電圧バッテリ２１は、メインコンタクタ２１２ｐ、コンタクタ２１１ｎがこの順に直列に接続されており、これらがオンすることで、正極端子と負極端子との間に図示しないコンデンサが形成される。メインコンタクタ２１２ｐに対して並列に、プリチャージコンタクタ２１１ｐとプリチャージ抵抗２１１ｒが接続される。プリチャージコンタクタ２１１ｐとプリチャージ抵抗２１１ｒとは直列に接続されており、プリチャージコンタクタ２１１ｐを通る電流はプリチャージ抵抗２１１ｒによって緩和される。コンタクタ４２，４５がオンされると、図示しないコンデンサに対して直流充電部４から印加される電圧に基づく充電が行われる。一方、コンタクタ４２がオフされ、プリチャージコンタクタ２１１ｐ、コンタクタ２１１ｎがオンすることによって、高電圧バッテリ２１に蓄えられた電荷が放電し、第１インバータ２３または高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２へ電流が供給される（以下、これを「プリチャージ」と称する）。そして、プリチャージコンタクタ２１１ｐがオフされて、メインコンタクタ２１２ｐ、コンタクタ２１１ｎがオンする場合にも、第１インバータ２３または高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２へ電流が供給される。
低電圧回路３は、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高電圧側正極端子２２１及び高電圧側負極端子２２２と、第２インバータ２４の直流入出力側と、を接続する第１電力線２６ｐ，２６ｎと、補機６と、交流充電部５と、交流充電部５と、を備える。
第２インバータ２４は、第１インバータ２３と同様の構成であって、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第２インバータ２４は、その直流入出力側において第１電力線２６ｐの端子２４１，第１電力線２６ｎの端子２４２に接続され、交流入出力側において駆動モータＲＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。端子２４１と端子２４２との間にはコンデンサＣ６が設けられる。コンデンサＣ６に対して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２側に並列に、車両Ｖの衝突時の放電を制御するアクティブディスチャージコントローラ２４４、およびコンデンサＣ７，Ｃ８が設けられる。第１電力線２６ｐの端子２４５と第１電力線２６ｎの端子２４６との間には接地される端子２４３が設けられており、端子２４５と端子２４３との間にはコンデンサＣ７が、端子２４３と端子２４６との間にはコンデンサＣ８が設けられる。
第２インバータ２４は、モータＥＣＵ１１によって所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータＦＭに供給したり、駆動モータＦＭから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。なお、前輪ＦＷの駆動モータＦＭは、後輪ＲＷの駆動モータＲＭよりも出力が大きい電動機であってもよい。
交流充電部５は、交流電流を直流電流に変換する機能を有するＡＣ充電器５３を備えており、その出力電流は１次側に供給される。ＡＣ充電器５３への電流の入出力は、チャージＥＣＵ５４によって制御される。交流充電部５及びＡＣ充電器５３の正極側の端子は第５電力線５１ｐに接続されており、交流充電部５及びＡＣ充電器５３の負極側の端子は第５電力線５１ｎに接続されている。第５電力線５１ｐはヒューズ５１、端子３０４、および端子３０２を介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続される。第５電力線５１ｎは端子２２８を介して第１電力線２６ｎの端子３０３に接続される。
補機６は、例えば電動コンプレッサ、ヒータ等を備えている。補機６に設けられた平滑コンデンサＣ９の正極側の端子は第４電力線６１ｐに接続されており、コンデンサＣ９の負極側の端子は第４電力線６１ｎに接続されている。第４電力線６１ｐはヒューズ６１と端子３０２とを介して第１電力線２６ｐの端子３０１に接続され、第４電力線６１ｎは端子２２８を介して第１電力線２６ｎの端子３０３に接続されている。すなわち、補機６は高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と第２インバータ２４との間に並列に接続される。
したがって、直流充電部４は、高電圧源に接続されて、高電圧バッテリ２１に充電を行い、また第１電力線２６ｐ，２６ｎの間に電圧を印可して電力を供給することが出来る。すなわち、コンタクタ４２，４５がオンすることによって形成される高圧充電経路では、端子２１１，２２９との間に高電圧が印可される。コンタクタ４３，４５がオンされることによって形成される低圧充電経路では、ＤＣＤＣコンバータ２２によって降圧された低電圧が端子２２９，３０１の間に印可される。
このように、直流充電源より充電可能な直流電源部４は、直流充電部から高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と高電圧バッテリ２１との間へ接続する高圧充電経路と、直流充電部４からＤＣＤＣコンバータ２２と第２インバータ２４との間へ接続する低圧充電経路と、を備えており、直流充電部４へ接続される外部充電源の出力に応じて充電経路を選択してもよい。
例えば、ＤＣ充電部４に接続される充電源の電圧が、直流充電部４の定格の最大値である４００［Ｖ］で電流が１２５［Ａ］の５０［ｋｗ］の充電能力を有する充電源である場合を想定する。高電圧充電経路のコンタクタ４２、両方の経路に共通のコンタクタ４５、高電圧バッテリ２１のコンタクタ２１２ｐ，２１１ｎがオンされると、高電圧充電回路に電流が流れる。これにより、高電圧バッテリ２１は充電される。
このように、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を搭載することによって、一次側に接続された機器の定格電圧によらず、直流充電部４に接続される電圧源の電圧を直流充電部４の定格値まで上げることが可能となるため、急速に充電を行うことができる。
また、本実施形態に係る車両Ｖは、別個の蓄電池を用いずに、他の車両に対して充電を行うことができる。車両Ｖは、例えば、直流充電部４と他の車両の充電部とを連結することによって、他の車両のバッテリを充電する。ＰＬＣユニット７は、第３電力線４１ｐ，４１ｎ間に設けられた電圧センサ４９によって、直流充電部４に連結される給電先の他の車両のシステム電圧を取得する。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、取得したシステム電圧に適応するように、高電圧バッテリ２１の電圧を降圧して、直流充電部４に供給する。これにより、直流電源部４に接続された他の車両の充電が行われる。すなわち、低圧充電経路を介して外部へ給電を行う際に、電圧変換器は外部給電先の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御することが出来る。
また、本実施形態に係る車両Ｖは、一次側に接続されている補機類の駆動電圧を最適化することができる。図２は、電源システム１の機能ブロック図である。電源システム１の１次側には、駆動モータＦＭ、フロントモータＥＣＵ１１が制御するＰＤＵ６５、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２、ＡＣ充電器５３、ヒータ６３、及び電動コンプレッサ６４、からなる補機類が接続されており、これらは例えば略４００［Ｖ］の低電圧で駆動する。これら補機類の各機器は、夫々が最も高い効率で動作する駆動電圧があり、その電圧は機器間で異なる。
図３は、ＶＣＵＥＣＵ８によって行われる駆動電圧の最適化処理を示すフローチャートである。最適化処理は電源システム１が作動している間、常に行われている。ステップＳ０１において、ＶＣＵＥＣＵ８は、モータＦＭの効率、ヒータ６３の効率、電動コンプレッサ６４の効率、および高電圧ＤＣＤＣコンバータの効率、を並列処理によって算出する。図４は、ＶＣＵＥＣＵ８において予め保持されている、各機器の効率を示すテーブルの一例である。図４が電動コンプレッサ６４の効率と想定すると、このテーブルには、電動コンプレッサ６４の動作電圧（図４の列）とその電圧に対応する出力電力（図４の行）に応じた電力効率が記録されている。図４のテーブルに従えば、出力電力が２［ｋｗ］の動作点では、動作電圧が１００［Ｖ］のとき電力効率は８０［％］であるため、電力損失は２０［％］に相当する０．４［ｋｗ］となる。同様に、駆動電圧が３００［Ｖ］のとき電力効率は７０［％］であるため、電力損失は３０［％］に相当する０．６［ｋｗ］となる。このように、一定の出力電力を生じる動作点において、駆動電圧によって損失電力が異なることがわかる。ＶＣＵＥＣＵ８は、同様に他の各機器に対してテーブルを用いて、駆動電圧ごとの電力損失を算出する。なお、図４のテーブルは一例であり、他の例として、駆動モータＦＭの効率は、回転率とトルクに応じた電力効率が記録されたテーブルとして保持されている。
ステップＳ０２において、ＶＣＵＥＣＵ８は、各機器の所定の駆動電圧における損失電力を合計し、駆動電圧を変化させて駆動電圧ごとの損失電力を比較する。ステップＳ０３において、ＶＣＵＥＣＵ８は、ステップＳ０２の算出結果に基づいて、すべての機器が駆動したときに最も損失電力の低い駆動電圧を決定する。ＶＣＵＥＣＵ８は、決定された電圧値に基づいて高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を駆動する。すなわち、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、複数の補機の効率と、前輪ＦＷの駆動モータＦＭの効率との比較結果に基づいて制御される。
これにより、単一のバッテリから、複数のモータのそれぞれの特性に応じた電力の供給が可能となり、低コストかつ低損失のシステムを提供することができる。
図５を参照して、第２の実施形態の車両の電源システムについて説明する。第１の実施形態との違いは、スイッチング素子２２７Ｈ，２２７Ｌが追加されている点である。
スイッチング素子２２７Ｌのエミッタが端子２２２と端子２２４との間に接続され、スイッチング素子２２７Ｌのコレクタは、リアクトルＬの一次側の端子及びスイッチング素子２２７Ｈのエミッタに接続され、スイッチング素子２２７Ｈのコレクタは端子２２１に接続される。すなわち、スイッチング素子２２７Ｈ，２２７Ｌは、コンデンサＣ１に対して並列に接続される。
直流充電部４に充電源が接続されて、コンタクタ４３，４５がオンされると、端子３０１と端子２２９との間に直流充電部４に接続された充電器の充電能力に応じた電圧が印加される。第１の実施形態と同様に、例えば、ＤＣ充電部４に接続される充電源は、直流充電部４の定格の最大値である４００［Ｖ］で電流が１２５［Ａ］の５０［ｋｗ］の充電能力を有する充電源である場合を想定する。
この場合に、高電圧バッテリ２１の電圧が４００［Ｖ］以下である場合、スイッチング素子２２７ＨのスイッチングＤｕｔｙを制御することによって、高電圧バッテリ２１と直流充電部４の充電源の電圧４００［Ｖ］の電圧が異なった状態で１２５Ａの電流制御を行い、充電することが可能となる。
また、高電圧バッテリ２１の電圧が４００［Ｖ］以上である場合、スイッチング素子スイッチング素子２２７Ｈをオン状態にしたうえでスイッチング素子２２５Ｌおよび２２６ＬのスイッチングＤｕｔｙを制御することによって、１２５Ａを流しながら直流充電部４の充電源の電圧４００［Ｖ］の電圧が異なった状態で１２５Ａの電流制御を行い、充電することが可能となる。
すなわち、高電圧バッテリ２１の充電を行う際に、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、外部充電源の電圧に応じて直流充電部側の電圧（高電圧バッテリ２１に印可される電圧）を可変に制御することが出来る。
このように、第２の実施形態では、高電圧バッテリ２１の電圧が充電器側の最大電圧より低い場合にも、直流充電部４に接続される充電源の電圧に合わせて高電圧バッテリ２１を充電することが出来る。換言すれば、蓄電池の状態によらず、常に充電器出力が最大の状態で充電することが可能となる。
また、本実施形態に係る車両Ｖは、第１の実施形態と同様に別個の蓄電池を用いずに、他の車両に対して充電を行うことができる。第１の実施形態との違いは、取得したシステム電圧に適応するように、高電圧バッテリ２１の電圧を降圧するだけでなく、昇圧して直流充電部４に供給できる点である。これにより、直流電源部４に接続された車両Ｖのバッテリ２１の電圧よりも高いシステム電圧の他の車両へも充電を行うことができる。すなわち、低圧充電経路を介して外部へ給電を行う際に、電圧変換器は外部給電先の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御することが出来る。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
１ 電源システム
２１ 高電圧バッテリ
２３ 第１インバータ
ＲＭ 駆動モータ
２２ 高電圧ＤＣＤＣコンバータ
２４ 第２インバータ
Ｃ１ 補機６コンデンサ
３０ 電流センサ
２８ 電圧センサ
８ ＶＣＵＥＣＵ

Claims (9)

  1. 蓄電池と、
    前記蓄電池と接続する第一電力変換器と、
    前記第一電力変換器と接続する第一駆動用電動機と、
    前記蓄電池に接続されて前記蓄電池の電圧を降圧する電圧変換器と、
    前記電圧変換器と接続する第二電力変換器と、
    前記第二電力変換器と接続する第二駆動用電動機と、を備えた車両の電源システム。
  2. 前記第一駆動用電動機および前記第二駆動用電動機のいずれか一方は、前輪を駆動する前輪駆動用電動機であり、
    前記第一駆動用電動機および前記第二駆動用電動機のいずれか他方は、後輪を駆動する後輪駆動用電動機である、請求項１に記載の車両の電源システム。
  3. 前記第二駆動用電動機は、前記第一駆動用電動機より出力が大きい電動機であって、後輪駆動用の電動機である、請求項２に記載の車両の電源システム。
  4. 前記第一駆動用電動機は、前記第二駆動用電動機より出力が大きい電動機であって、前輪駆動用の電動機である、請求項２に記載の車両の電源システム。
  5. 前記電圧変換器と前記第二電力変換器との間に並列に接続される複数の補機を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両の電源システム。
  6. 前記電圧変換器は、前記複数の補機の効率と前記第二駆動用電動機の効率とに基づいて制御される、請求項５に記載の車両の電源システム。
  7. 直流充電源より充電可能な直流充電部と、
    前記直流充電部から前記電圧変換器と前記蓄電池との間へ接続する高圧充電経路と、
    前記直流充電部から前記電圧変換器と前記第二電力変換器との間へ接続する低圧充電経路と、を備え、
    前記直流充電部へ接続される外部充電源の出力に応じて充電経路を選択する、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両の電源システム。
  8. 前記低圧充電経路を介して前記蓄電池の充電を行う際に、前記電圧変換器は前記蓄電池の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御する、請求項７に記載の車両の電源システム。
  9. 前記低圧充電経路を介して外部へ給電を行う際に、前記電圧変換器は外部給電先の電圧に応じて直流充電部側の電圧を可変に制御する、請求項７または８に記載の車両の電源システム。
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