WO2011099116A1

WO2011099116A1 - 電動車両の電源システムおよびその制御方法

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Publication number: WO2011099116A1
Application number: PCT/JP2010/051868
Authority: WO
Inventors: 益田　智員; 隆市釜賀
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-18
Also published as: US8736101B2; US20120299377A1; JP5293841B2; EP2535218A1; CN102753379B; CN102753379A; EP2535218B1; JPWO2011099116A1; EP2535218A4

Abstract

　電動車両（１００）には、モータ（３０）に対して入出力される電力を蓄電するためのメインバッテリ（１０）と、制御系を含む補機系の電源である補機バッテリ（７０）が搭載される。ＤＣ／ＤＣコンバータ（６０）は、メインバッテリ（１０）の出力電圧を、補機バッテリ（７０）の出力電圧レベルへ変換する。ＢＡＴ－ＥＣＵ（８５）は、動作時には、メインバッテリ（１０）および補機バッテリ（７０）の充電状態を監視するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６０）の動作／停止を制御する。電動車両のキーオフ状態（運転停止状態）には、外部充電システムおよび車両走行システムが停止される一方で、ＢＡＴ－ＥＣＵ（８５）は、間欠的に動作する。

Description

電動車両の電源システムおよびその制御方法

　この発明は、電動車両の電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、走行用モータ給電用の主蓄電装置（メインバッテリ）と、制御装置を含む補機給電用の副蓄電装置（補機バッテリ）とを搭載した電動車両における補機バッテリの充電制御に関する。

　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、車両駆動力を発生する走行用モータ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、あるいは燃料電池自動車が知られている。電動車両では、走行用モータの給電に用いられる高圧の蓄電装置（メインバッテリまたは高圧バッテリ）と、制御装置を含む補機への給電に用いられる低圧の蓄電装置（補機バッテリまたは低圧バッテリ）との２種類の蓄電装置が搭載される構成が一般的である。

　このような構成では、当然に、高圧バッテリの残容量が低下すると車両走行が不能となる。さらに、低圧バッテリの残容量低下による電圧低下時には、制御装置を正常に動作させることができなくなることによって、高圧バッテリの残容量が確保されていても、車両走行が不能となる虞がある。したがって、高圧バッテリのみならず、低圧バッテリの充電状態についても十分に管理して、充電不足時にはその残容量を回復する必要がある。

　たとえば、特開２０００－３４１８０１号公報（特許文献１）には、低圧バッテリおよび高圧バッテリを搭載した電気自動車用電源装置において、低圧バッテリの充電不足時に、高圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを通じて低圧バッテリを充電することが記載されている。

　また、特開平７－１１１７３５号公報（特許文献２）には、電気自動車の車両停止モードでのメインバッテリ充電時に補機バッテリの残容量が不足すると、補機バッテリの残容量を増大させるように、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を上昇させることが記載されている。

　さらに、特開２００８－１９５３１５号公報（特許文献３）には、車両外部の電源によって高圧バッテリ（メインバッテリ）を充電可能に構成された、いわゆるプラグインハイブリッド車両が記載されている。そして、特開２００７－２０９１６８号公報（特許文献４）には、プラグインハイブリッド車両において、太陽電池または商用電源等によってメインバッテリ（主蓄電装置）を充電する際に、メインバッテリの状態を監視するための電池ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）を所定の間隔で駆動することにより、電池ＥＣＵの起動頻度を最小限に抑えることが記載されている。

　特許文献４の構成では、車両の停止モード時におけるメインバッテリの充電中に、ＤＣ／ＤＣコンバータを起動することによって補機バッテリを充電することが可能である。ただし、特許文献４では、補機バッテリの電圧レベルは、電池ＥＣＵによって監視されるのではなく、メインバッテリの充電中に常時起動される充電ＥＣＵによって監視される。そして、充電ＥＣＵは、補機バッテリの電圧レベルが予め設定されたしきい値を下回ると、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動を指示することが記載されている。

特開２０００－３４１８０１号公報特開平７－１１１７３５号公報特開２００８－１９５３１５号公報特開２００７－２０９１６８号公報

　メインバッテリ（主蓄電装置）の残容量が十分であるにもかかわらず、補機バッテリ（副蓄電装置）の電圧低下によって車両走行が不能になる事態を回避するためには、車両の運転停止状態においても、補機バッテリの出力電圧（残容量）を監視するとともに、補機バッテリの電圧低下時にはメインバッテリの電力によって補機バッテリを充電する制御が必要となる。

　しかしながら、車両運転停止が長期間継続した場合に、補機バッテリの出力電圧（残容量）を常時監視する構成とすれば、制御系での継続的な電力消費によって、メインバッテリを含む車両全体での蓄積電力（残容量）が低下してしまい、車両起動に支障が生じることが懸念される。

　この発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであって、電動車両の運転停止状態中における電力消費を抑制した上で、制御系の電源である副蓄電装置の充電制御を行うことによって、正常な車両起動性を確保するための電源システムの構成を提供することである。

　この発明によれば、車両駆動パワーを発生するモータを搭載した電動車両の電源システムであって、主蓄電装置および副蓄電装置と、電圧変換器と、第１の制御装置とを備える。主蓄電装置は、モータに対して入出力される電力を蓄電する。副蓄電装置は、主蓄電装置よりも出力電圧が低い。電圧変換器は、主蓄電装置の出力電圧を副蓄電装置の出力電圧レベルに変換して副蓄電装置へ出力するように構成される。第１の制御装置は、副蓄電装置からの電力によって動作して、主蓄電装置および副蓄電装置の充電状態を監視するとともに、電圧変換器の動作および停止を制御する。そして、第１の制御装置は、車両運転状態では常時動作するとともに副蓄電装置の出力電圧を目標電圧に維持するために電圧変換器を常時動作させる一方で、電動車両のキーオフ状態では、間欠的に動作するとともに、動作時には副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、電圧変換器を動作させることによって主蓄電装置の電力による副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される。

　この発明による電動車両の電源システムの制御方法において、電源システムは、上記の主蓄電装置および副蓄電装置と、電圧変換器と、第１の制御装置とを含む。そして、制御方法は、電動車両のキーオフ状態において、第１の制御装置を間欠的に動作させるステップと、第１の制御装置の間欠動作時に副蓄電装置の出力電圧を取得するステップと、取得した出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、電圧変換器を動作させることによって主蓄電装置の電力による副蓄電装置の充電処理を実行するステップとを備える。

　好ましくは、電源システムは、充電コネクタと、充電器と、第２の制御装置とをさらに備える。充電コネクタは、車両外部の外部電源と電気的にコンタクトするために設けられる。充電器は、充電コネクタへ供給された外部電源からの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る。第２の制御装置は、副蓄電装置からの電力供給によって動作して、所定の外部充電条件の成立によってキーオフ状態から外部充電状態へ遷移したときに、外部電源からの電力によって主蓄電装置を充電するように充電器を制御するように構成される。そして、第１の制御装置は、外部充電状態では常時動作するとともに、副蓄電装置の出力電圧を目標電圧に維持するために電圧変換器を常時動作させる。

　さらに好ましくは、第１の制御装置は、キーオフ状態での間欠動作時において、副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、外部電源からの電力供給が可能であるときには、電圧変換器を動作させるとともに、第２の制御装置および充電器の動作を要求することによって、外部電源からの電力により副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される。特に、第１の制御装置は、キーオフ状態での間欠動作時において、副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、外部電源からの電力供給が不能であるときには、電圧変換器を動作させることによって主蓄電装置の電力により副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される。

　好ましくは、上記充電コネクタと、充電器と、第２の制御装置とをさらに含む電源システムにおいて、充電処理を実行するステップは、外部電源からの電力供給が可能な状態であるか否かを判定するステップと、外部電源からの電力供給が可能な状態であるときに、電圧変換器を動作させるとともに、第２の制御装置および充電器の動作を要求することによって、外部電源からの電力により副蓄電装置の充電処理を実行するステップと、外部電源からの電力供給が可能な状態ではないときに、電圧変換器を動作させることによって主蓄電装置の電力により副蓄電装置の充電処理を実行するステップとをさらに含む。

　また好ましくは、電源システムは、副蓄電装置から動作電力を供給されるように構成された補機負荷をさらに備える。そして、第１の制御装置は、キーオフ状態での間欠動作時において、副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも高い場合であっても、副蓄電装置の電圧低下量および副蓄電装置の放電電流が所定レベルより大きいときには、外部電源からの電力または主蓄電装置の電力による副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される。あるいは、制御方法は、取得した出力電圧が所定電圧よりも高い場合であっても、副蓄電装置の電圧低下量および副蓄電装置の放電電流が所定レベルより大きいときには、副蓄電装置の充電処理を指示するステップをさらに備える。

　あるいは好ましくは、第１の制御装置は、副蓄電装置の充電処理に際して、主蓄電装置の残容量が所定レベルより低いときには、主蓄電装置の電力による充電処理を非実行とするように構成される。または、充電処理を実行するステップは、主蓄電装置の残容量が所定レベルより低いときには、主蓄電装置の電力による充電処理を非実行とするステップを有する。

　さらに好ましくは、第１の制御装置は、主蓄電装置の残容量が所定レベルより低いために充電処理を非実行としたときには、以降の間欠動作を中止してキーオフ状態の間停止を維持するように構成される。あるいは、充電処理を実行するステップは、主蓄電装置の残容量が所定レベルより低いために充電処理が非実行とされたときには、第１の制御装置の以降の間欠動作を中止して、キーオフ状態の間第１の制御装置の停止を維持するステップをさらに含む。

　また好ましくは、第１の制御装置は、キーオフ状態での間欠動作時において、副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも高い場合に、間欠動作のたびに検出される副蓄電装置の出力電圧の推移に基づいて、副蓄電装置の劣化度合いを判定するように構成される。あるいは、制御方法は、取得した出力電圧が所定電圧よりも高い場合に、間欠動作のたびに検出される副蓄電装置の出力電圧の推移に基づいて、副蓄電装置の劣化度合いを判定するステップをさらに備える。

　あるいは好ましくは、第１の制御装置は、キーオフ状態での間欠動作時において、判定した副蓄電装置の劣化度合いに基づいて、間欠動作の周期を設定するように構成される。または、制御方法は、判定した副蓄電装置の劣化度合いに基づいて、第１の制御装置の間欠作動の周期を設定するステップをさらに備える。

　好ましくは、電源システムは、充電コネクタと、充電器と、充電リレーと、第２の制御装置と、メインリレーと、電力制御ユニットと、第３の制御装置とをさらに備える。充電コネクタは、車両外部の外部電源と電気的にコンタクトするために設けられる。充電器は、充電コネクタへ供給された外部電源からの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る。充電リレーは、充電器と主蓄電装置との間の接続および遮断を制御する。第２の制御装置は、副蓄電装置からの電力によって動作して、所定の外部充電条件の成立によってキーオフ状態から外部充電状態へ遷移したときに、外部電源によって主蓄電装置を充電するように充電器を制御するように構成される。メインリレーは、主蓄電装置と主電源配線との間の接続および遮断を制御する。電力制御ユニットは、車両運転状態時に、主電源配線とモータとの間での電力変換によってモータを駆動制御するように構成される。第３の制御装置は、副蓄電装置からの電力によって動作して、車両走行時に走行状態に応じてモータを駆動するために電力制御ユニットを制御するように構成される。そして、キーオフ状態において、メインリレーおよび充電リレーは開放されるとともに、第２の制御装置、第３の制御装置、充電器および、電力制御ユニットは停止される。

　この発明によれば、電動車両の運転停止状態中における電力消費を抑制した上で、制御系の電源である副蓄電装置の充電制御を行うことによって、正常な車両起動性を確保することができる。

本発明の実施の形態による電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。図１に示した電動車両における車両状態の遷移図である。本発明の実施の形態による電動車両の電源システムのキーオフ状態における制御動作を説明するフローチャートである。図３に示した補機バッテリ充電処理の詳細な処理手順の第１の例を示すフローチャートである図３に示した補機バッテリ充電処理の詳細な処理手順の第２の例を示すフローチャートである図３に示した補機バッテリ劣化判定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態の第１の変形例による電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態の第２の変形例による電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

　図１は、本発明の実施の形態による電動車両の電源システム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、複数のＥＣＵから構成される制御装置とを備える。

　制御装置を構成するＥＣＵとして、図１には、車両運転時に電動車両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と、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０の充電状態を管理・制御するためのＢＡＴ－ＥＣＵ８５とが例示される。

　なお、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、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。

　メインバッテリ１０は、「主蓄電装置」に対応し、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、主蓄電装置を構成してもよい。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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、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ＭＧ－ＥＣＵ８１によってオンオフ制御される。

　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いる。ＨＶ－ＥＣＵ８０は、走行状態に応じてモータジェネレータ３０を駆動するための動作指令値を設定し、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。

　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、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ＨＶＭＲ，ＰＩＭＲと，補機負荷９０とを含む。

　補機バッテリ７０は、電源配線１５５ｐおよび接地配線の間に接続される。補機バッテリ７０は、「副蓄電装置」に対応し、たとえば、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Ｖｓは、低電圧系の電源電圧に相当する。この電源電圧の定格は、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。

　ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０の充電状態を監視する。メインバッテリ１０の充電状態は、満充電状態を１００（％）とした残容量の比率（％）であるＳＯＣ（State　Of　Charge）で管理されることが一般的である。また、補機バッテリ７０の充電状態は、一般的には、出力電圧Ｖｓにより管理される。メインバッテリ１０および補機バッテリ７０の充電状態は、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５から、ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＰＬＧ－ＥＣＵ８２へ通信可能である。さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作／停止を制御する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、メインバッテリ１０の出力電圧を降圧して、補機バッテリ７０の出力電圧レベルの直流電圧Ｖｉに変換するように構成される。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。したがって、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５によるＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作時には、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが一定になるように、必要に応じて、メインバッテリ１０の電力によって補機バッテリ７０が充電される。

　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。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力側は、電源配線１５５ｐと接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の入力側は、メインバッテリ１０の正極端子および負極端子と電気的に接続される。

　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。これらの補機負荷は、ユーザ操作に応じて動作することによって電力を消費する。

　電源配線１５５ｐおよびＨＶ－ＥＣＵ８０の間には、リレーＨＶＭＲ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ＰＩＭＲが電気的に接続される。なお、図示は省略しているが、ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＰＬＧ－ＥＣＵ８２について、起動処理のために必要な最小限の回路要素については、リレーＨＶＭＲ，ＰＩＭＲを介することなく補機バッテリ７０から常時給電する一方で、それ以外の回路要素についてはリレーＨＶＭＲ，ＰＩＭＲ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。

　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外部充電システムとして、充電コネクタ１０５と、充電器１１０と、外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２とを含む。ＰＬＧ－ＥＣＵ８２は、動作時には、リレーＰＩＭＲを介して補機バッテリ７０から給電される。ＰＬＧ－ＥＣＵ８２は、外部充電システムの構成機器を制御する。

　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。

　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。

　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、ＰＬＧ－ＥＣＵ８２からの制御指令に従って、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や温度に応じて設定される。

　外部充電リレーＣＨＲ１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。外部充電リレーＣＨＲ２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。

　外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２、およびリレーＨＶＭＲ，ＰＩＭＲ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、任意の回路要素を各リレーとして使用することができる。

　ＭＧ－ＥＣＵ８０は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオンを指示するための制御指令ＳＭ１，ＳＭ２を生成する。ＰＬＧ－ＥＣＵ８２は、外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２のオンを指示するための制御指令ＳＲ１，ＳＲ２を生成する。制御指令ＳＭ１，ＳＭ２，ＳＲ１，ＳＲ２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外部充電リレーの励磁電流が発生される。制御指令ＳＭ１，ＳＭ２，ＳＲ１，ＳＲ２の非発生時には、対応するシステムメインリレーまたは外部充電リレーはオフ状態（開放）を維持される。リレーＨＶＭＲ，ＰＩＭＲのオンオフについても、後述するように、運転者によるキー操作や外部充電指示に応答して、適宜制御される。

　本実施の形態による電動車両１００では、車両状態を、「車両運転状態」、「キーオフ状態」および「外部充電状態」の３つに分類する。以下に、各状態間の遷移について説明する。

　図２を参照して、電動車両１００の電源状態には、ＯＦＦ状態２００と、ＡＣＣ（アクセサリ）状態２０２と、ＩＧ－ＯＮ状態２０４と、ＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８と、外部充電時に設定されるＣＨＲ状態２０９とが存在する。

　各電源状態間の遷移は、図示しないパワースイッチやブレーキペダルの操作に応じて主に制御される。すなわち、ユーザ操作に応答して、電源状態は遷移する。

　ＯＦＦ状態２００は、電源システムのオフ状態（すなわち、車両のキーオフ状態）に相当し、この電源状態では、基本的には、車両搭載の各機器への電源供給が遮断される。ただし、一部のＥＣＵ、あるいはＥＣＵのうちの起動制御部分等、最低限の対象へは、補機バッテリ７０からの給電が継続される。また、一般に、照明機器類の一部を含むいくつかの機器は、ＯＦＦ状態２００においても、ユーザ操作によって動作可能に構成される。

　ＡＣＣ状態２０２では、ＡＣＣがオンされてオーディオ類やエアコン等のアクセサリ機器が給電されて動作可能となる。ＩＧ－ＯＮ状態２０４ではＩＧがオンされて、ＡＣＣオン時の給電対象に加えて、さらに車両走行に必要な機器類にも給電される。

　たとえば、ブレーキペダル操作を伴わずにパワースイッチ（図示せず）が操作（押圧）されるごとに、電源状態は、ＯＦＦ状態２００からＡＣＣ状態２０２（矢印２１０）、ＡＣＣ状態２０２からＩＧ－ＯＮ状態２０４（矢印２１２）の順に遷移する。

　ブレーキペダル操作時にパワースイッチが操作されると、システムチェックが起動される。システムチェックでは、所定の走行条件が成立するとＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８が選択される（矢印２１４）。ただし、後述のように、外部充電時（ＣＨＲ状態２０９）には、上記操作を行なってもＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８へは遷移できない。

　ＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８では、図１に示したシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされ、かつ、ＰＣＵ２０の制御によりモータジェネレータ３０を駆動可能な状態となっている。これにより、電動車両１００は、アクセルペダルの操作に応じて走行可能な状態となる。

　なお、ＯＦＦ状態２００、ＡＣＣ状態２０２あるいはＩＧ－ＯＮ状態２０４において、ブレーキペダルを踏みながらパワースイッチ（図示せず）を操作することにより、ＡＣＣ，ＩＧをオンするとともに、システムチェックを起動することも可能である。また、ＩＧ－ＯＮ状態２０４あるいはＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８にて、パワースイッチを操作した場合には、電源状態は、ＯＦＦ状態２００へ遷移する。

　さらに、ＯＦＦ状態２００において、所定の充電開始条件が成立すると、矢印２２０で示すように、電源状態はＣＨＲ状態２０９へ遷移する。充電開始条件は、充電プラグ４１０が充電コネクタ１０５に正常に接続されているという条件を含む。さらに、ユーザ操作や所定の充電開始時刻となったことに応答して、手動あるいは自動の充電開始指示が発生することにより、矢印２２０で示す遷移が生じる。

　なお、一旦ＣＨＲ状態２０９となった後にパワースイッチを操作することによって、ＡＣＣ状態２０２あるいはＩＧ－ＯＮ状態２０４を選択することも可能である。すなわち、外部充電時にも、ＡＣＣ状態２０２あるいはＩＧ－ＯＮ状態２０４で使用可能となる機器類を動作させることができる。

　ただし、上記システムチェックにおける所定の走行条件は、「外部充電状態（ＣＨＲ状態２０９）でないこと」を含むものとする。したがって、矢印２２６に示すように、ＣＨＲ状態２０９には、ＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８への遷移が禁止される。すなわち、ＣＨＲ状態２０９およびＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８が、同時に選択されることはない。また、ＣＨＲ状態２０９は、ＯＦＦ状態２００からのみ遷移可能であり、ＡＣＣ状態２０２、ＩＧ－ＯＮ状態２０４、およびＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８から、ＣＨＲ状態２０９への遷移は禁止される。

　ＣＨＲ状態２０９は、所定の充電終了条件の成立に応答して終了する。たとえば、充電終了条件は、ユーザ操作、メインバッテリ１０のＳＯＣ、時刻、あるいは充電経過時間等に基づいて定めることができる。なお、充電コネクタ１０５に対する充電プラグ４１０の接続に異常が生じた場合には、強制的に外部充電が中止されるとともに、ＣＨＲ状態２０９も終了される。

　ＡＣＣ状態２０２あるいはＩＧ－ＯＮ状態２０４が選択された外部充電時には、ＣＨＲ状態２０９が終了すると、電源状態は、ＡＣＣ状態２０２あるいはＩＧ－ＯＮ状態２０４に遷移する。ＡＣＣ状態２０２およびＩＧ－ＯＮ状態２０４が非選択である外部充電時には、ＣＨＲ状態２０９が終了すると、電源状態は、ＯＦＦ状態２００へ遷移する。

　このように、ＯＦＦ状態２００は「キーオフ状態（運転停止状態）」に対応し、ＣＨＲ状態２０９は「外部充電状態」に対応する。また、ＲＥＡＤＹ－ＯＮ状態２０８は、「車両運転状態」に対応する。

　再び図１を参照して、電動車両１００の各車両状態における電源システムの動作を説明する。

　車両運転状態では、リレーＨＶＭＲがオンされて、ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＭＧ－ＥＣＵ８１が動作する。ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、車両運転状態では常時動作して、補機バッテリ７０およびメインバッテリ１０の充電状態を監視する。また、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を常時動作させる。このため、車両運転状態では、補機負荷９０がユーザ操作に応じて動作する下で、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが一定になるように、メインバッテリ１０の電力によって補機バッテリ７０を充電することができる。

　さらに、車両運転状態では、上述のように、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされることにより、車両走行システムが起動される。これにより、メインバッテリ１０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。ＰＣＵ２０は、メインバッテリ１０と電気的に接続された電源配線１５３ｐとモータジェネレータ３０との間での電力変換によって、モータジェネレータ３０を駆動制御する。すなわち、メインバッテリ１０の電力を用いて電動車両１００は走行できる。

　一方、車両運転状態では、外部充電システムは停止される。したがって、外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２およびリレーＰＩＭＲがオフされるとともに、充電器１１０についても停止される。また、補機バッテリ７０からＰＬＧ－ＥＣＵ８２への給電を制御するリレーＰＩＭＲについてもオフされた状態となる。したがって、外部充電システムの構成部品については、外部充電の動作のみを考慮して設計できる。

　外部充電状態では、リレーＰＩＭＲがオンされてＰＬＧ－ＥＣＵ８２が動作するとともに、外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオンされて、外部充電システムが起動される。これにより、オン状態の外部充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２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り、メインバッテリ１０が充電される。

　また、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、車両運転状態と同様に常時動作して、補機バッテリ７０およびメインバッテリ１０の充電状態を監視する。また、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を常時動作させる。このため、外部充電状態では、補機負荷９０がユーザ操作に応じて動作する下で、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが一定になるように、外部電源４００からの電力によって補機バッテリ７０を充電することができる。

　一方で、外部充電状態では、リレーＨＶＭＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされることにより、車両走行システムは完全に停止できる。ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＭＧ－ＥＣＵ８１も停止できる。さらに、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、車両走行システムの構成部品にメインバッテリ１０の出力電圧が印加されないので、構成部品の耐久性および寿命が外部充電の影響によって変化することを防止できる。

　すなわち、図１の構成において、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は「第１の制御装置」に対応し、ＰＬＧ－ＥＣＵ８２は「第２の制御装置」に対応し、ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＭＧ－ＥＣＵ８１は「第３の制御装置」に対応する。

　キーオフ状態（運転停止状態）では、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされるとともに、リレーＨＶＭＲ，ＰＩＭＲもオフされる。すなわち、外部充電システムおよび車両走行システムの両方が停止される。

　そして、キーオフ状態（図２のＯＦＦ状態２００）から、ユーザ操作に応じて車両走行を開始するためには、補機バッテリ７０の電力によって動作する各ＥＣＵを起動し、車両走行システムを起動する必要がある。このため、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが低下すると、車両走行システムを起動することができず、車両走行が不能となる虞がある。このようなケースでは、メインバッテリ１０の残容量が確保されていても、車両起動が不能となってしまう。

　したがって、ＨＶ－ＥＣＵ８０およびＰＬＧ－ＥＣＵ８２が停止するキーオフ状態においても、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は動作させて、少なくとも補機バッテリ７０の充電状態（出力電圧Ｖｓ）を監視する必要がある。その一方で、電動車両１００が長期間放置されたときには、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５を常時動作させることによる電力消費が、メインバッテリ１０および補機バッテリ７０全体での蓄積電力（残容量）を低下させる可能性がある。

　リレーＨＶＭＲは、キーオフ状態（ＯＦＦ状態２００）およびＡＣＣ状態２０２ではオフされており、ＩＧ－ＯＮ状態２０４への遷移に応答してターンオンする。また、ＡＣＣ状態２０２およびＩＧ－ＯＮ状態２０４では、補機バッテリ７０の電力によって機器類が動作する可能性が高いので、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０およびＢＡＴ－ＥＣＵ８５については、車両運転状態と同様に常時動作させることが好ましい。これにより、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが一定になるように、メインバッテリ１０の電力によって補機バッテリ７０を充電することができる。

　本実施の形態による電動車両の電源システムでは、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、キーオフ状態では、常時動作するのではなく、間欠的に動作する。すなわち、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、通常は、いわゆるスリープモードとされて、通常の制御動作を行うことなく消費電力が抑制された状態で待機する。そして、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、起動トリガに応答して間欠的に動作することによって、補機バッテリ７０の充電状態（出力電圧Ｖｓ）の監視および充電制御を実行するように構成する。

　以下では、図３～図６のフローチャートを用いて、本実施の形態による電動車両の電源システムのキーオフ状態における制御動作を説明する。たとえば、図３のフローチャートによる一連の制御処理は、電動車両１００のキーオフ状態時において所定間隔で実行される。

　図３を参照して、ステップＳ１００では、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５の起動条件が成立しているかどうかが判定される。この起動条件は、たとえば、前回のＢＡＴ－ＥＣＵ８５の動作終了から所定時間が経過したことにより成立する。たとえば、当該起動条件の成立に応答して起動トリガを発生すれば、起動トリガの発生に応答して、ステップＳ１００がＹＥＳ判定とされる。

　起動条件の非成立時（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、処理がステップＳ５００に進められて、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、停止状態（スリープモード）を維持する。

　起動条件の成立時には（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１１０に処理が進められて、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５が起動する。これにより、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、補機バッテリ７０およびメインバッテリ１０の充電状態の監視、およびＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作／停止の制御が実行可能な状態となる。

　そして、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ１２０により、補機バッテリ７０の充電状態（出力電圧Ｖｓ）およびメインバッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）を取得する。さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ１３０に処理を進めて、補機バッテリ７０の残容量が低下しているかどうかを判定する。代表的には、ステップＳ１３０の判定は、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが、所定の基準電圧よりも低下したか否かによって実行される。この基準電圧は、ＥＣＵ等の各機器が正常に動作可能な下限電圧に対して適切なマージンを有するように定められる。

　補機バッテリの出力電圧Ｖｓが基準電圧よりも低下すると（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２００により、補機バッテリ７０の充電処理を実行する。一方、補機バッテリの出力電圧Ｖｓが基準電圧以上のときには（Ｓ１３０のＮＯ判定時）、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３００に処理を進めて補機バッテリ７０の劣化判定処理を実行するとともに、ステップＳ４００により、ステップＳ３００での劣化処理判定に基づいて次回の起動条件を設定する。

　補機バッテリ充電処理（Ｓ２００）または、補機バッテリ劣化判定処理（Ｓ３００，Ｓ４００）が終了すると、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ５００により、再び停止状態（スリープモード）となって、間欠動作時の一連の処理が終了する。

　起動条件が次回に成立するまでは、ステップＳ１００がＮＯ判定に維持されて、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５が停止状態に維持される。一方、起動条件が成立すると、ステップＳ１００がＹＥＳ判定されてステップＳ１１０以降の処理が実行されることにより、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５が間欠動作される。

　図４は、図３に示した補機バッテリ充電処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。

　図４を参照して、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２１０では、メインバッテリ１０のＳＯＣが、所定の基準値より高いかどうかを判定する。ステップＳ２１０における基準値は、メインバッテリ１０が、補機バッテリ７０を充電する余裕を有するか否かを判定するためのものである。したがって、補機バッテリ７０を充電すればメインバッテリ１０の電力による車両走行が困難になるような低ＳＯＣ領域、もしくは、メインバッテリ１０が劣化を引き起こすような低ＳＯＣ領域では、ステップＳ２１０がＮＯ判定となるように、基準値が設定される。

　そして、メインバッテリ１０に余裕があるとき（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２２０に処理を進めて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を起動する。これにより、メインバッテリ１０の電力によって補機バッテリ７０が充電される。

　さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０による補機バッテリ７０の充電中には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２３０により、補機バッテリ７０の充電が完了したかどうかを逐次判定する。ステップＳ２３０による判定は、たとえば、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓに基づいて実行される。

　補機バッテリ７０の充電完了まで（Ｓ２３０のＮＯ判定時）、ステップＳ２１０，Ｓ２２０の動作が繰返し実行される。そして、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓが上昇すると、補機バッテリ７０の充電が完了したと判定して（Ｓ２３０がＹＥＳ判定）、ステップＳ２４０により、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を停止する。これにより、補機バッテリ７０の充電が終了する。

　一方、メインバッテリに補機バッテリ７０を充電する余裕がないとき（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２２０をスキップしてステップＳ２４５へ処理を進める。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は停止され、メインバッテリ１０による補機バッテリ７０の充電は行なわれない。なお、一旦開始された補機バッテリ７０の充電中に、メインバッテリ１０のＳＯＣが基準値より低下したとき、すなわち、Ｓ２１０，Ｓ２２０の繰返し処理中にＳ２１０がＮＯ判定となったときにも、同様の処理によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０が停止されて、補機バッテリ７０の充電が強制的に終了される。

　さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２４５により、間欠起動停止フラグをオンする。当該フラグのオン時には、図３のステップＳ１００が強制的にＮＯ判定とされる。
これにより、図３のフローチャートが起動される度にステップＳ５００が実行されることになるので、キーオフ状態の間、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５の停止状態（スリープモード）が維持されることになる。

　あるいは、図１に示したような外部充電可能な電動車両では、図３に示した補機バッテリ充電処理（Ｓ２００）を図５に示すように構成してもよい。

　図５を参照して、補機バッテリ充電処理（Ｓ２００）が開始されると、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、まずステップＳ２５０により、外部充電が可能であるかどうかを判定する。

　たとえば、外部電源４００によるメインバッテリ１０の充電の完了後に、充電プラグ４１０の接続が維持されたままでＣＨＲ状態２０９が終了している場合には、外部電源４００から電力供給を受けることが可能であるので、「外部充電可能（Ｓ２５０がＹＥＳ）」と判定される。

　また、外部電源４００と電動車両１００とを電磁的に結合して非接触給電する構成では、外部電源側の一次コイルと車両側の二次コイルとが、電磁的結合による電力授受が可能な位置関係にあるか否かに基づいて、外部充電が可能であるかどうかを判定することができる。

　ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、外部充電が可能であるとき（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２６０に処理を進めて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の起動を指示するとともに、外部充電システムの起動要求を発生する。これにより、外部電源４００の供給電力を充電器１１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ６０によって変換することにより、補機バッテリ７０を充電することができる。

　ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２６０による補機バッテリ７０の充電中には、ステップＳ２７０により、補機バッテリ７０の充電が完了したか否かを判定する。ステップＳ２７０による判定は、図４のステップＳ２３０による判定と同等である。

　そして、補機バッテリ７０の充電が完了すると（Ｓ２７０のＹＥＳ判定時）、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ２８０に処理を進めて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を停止するとともに、外部充電システムの停止要求を発生する。これにより、補機バッテリ７０の充電が終了するとともに、外部充電システムが再び停止される。

　一方、外部充電が不能な状態のとき（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、図４に示したステップＳ２１０～Ｓ２４０の処理に従って、メインバッテリ１０の電力による補機バッテリ７０の充電処理を実行する。

　次に、図３に示した補機バッテリ劣化判定処理（Ｓ３００）について、図６を用いて説明する。

　図６を参照して、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、補機バッテリ劣化判定処理が開始されると、ステップＳ３１０により、間欠動作毎に取得される補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓの推移に基づいて、補機バッテリ７０の電圧低下量ΔＶを算出する。電圧低下量ΔＶは、異常値の除外やフィルタ処理を伴って算出されることが好ましい。

　ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３２０により、算出した電圧低下量ΔＶが所定レベルより大きいか否か判定する。電圧低下量ΔＶが大きいとき（Ｓ３２０のＹＥＳ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３３０に処理を進めて、補機バッテリ７０の現在の放電電流Ｉｂを取得する。補機バッテリ７０に設けられた図示しない電流センサによって放電電流Ｉｂを取得することができる。

　さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３４０により、放電電流Ｉｂが所定の判定値よりも大きいかどうかを判定する。そして、補機バッテリ７０の放電電流Ｉｂが大きとき（ステップＳ３４０のＹＥＳ判定時）には、補機負荷９０（たとえばヘッドライト等）の動作によって補機バッテリ７０の残容量が急激に低下している状態であるので、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３４５により、補機バッテリ７０の充電処理を指示する。これにより、処理は、図３のステップＳ２００へジャンプする。

　一方、放電電流Ｉｂが判定値以下であるとき（Ｓ３４０のＮＯ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３５０により、間欠動作毎に取得される補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓの推移に基づいて、時間経過に対する電圧低下の傾きである電圧低下レートを算出する。たとえば、一定時間遡った期間内での出力電圧Ｖｓの低下履歴に基づいて、電圧低下レートが求められる。

　そして、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３６０により、算出した電圧低下レートに基づいて、補機バッテリ７０の劣化度を判定する。たとえば、劣化度を定量化した劣化パラメータ値が算出される。この判定は、補機バッテリ７０の劣化が進行すると、同一レベルの暗電流の継続的な消費に対する出力電圧Ｖｓの低下レートが大きくなる特性に基づくものである。すなわち、電圧低下レートが大きいほど、劣化度が大きいと判定されて、劣化パラメータ値が大きく算出される。

　さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３７０により、ステップＳ３６０で判定された劣化度（劣化パラメータ値）が、所定より大きいかどうかを判定する。そして、劣化度が所定レベルより大きいとき（Ｓ３７０のＹＥＳ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３８０により、補機バッテリ７０の劣化度が大きいことをユーザに報知する。このユーザ報知は、たとえば、補機バッテリ７０のメンテナンスや点検を促す警告メッセージとして出力される。一方、劣化度が所定レベル以下であるとき（Ｓ３７０のＮＯ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３８０によるユーザ報知を非実行とする。

　一方、Ｓ３１０で算出された電圧低下量ΔＶが所定レベル以下のとき（Ｓ３２０のＮＯ判定時）には、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、Ｓ３３０～Ｓ３８０の処理をスキップして、ステップＳ４００へ処理を進める。

　さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、ステップＳ３００による補機バッテリ劣化判定処理の終了に際して、ステップＳ４００により、次回のＢＡＴ－ＥＣＵ８５の起動条件を設定する。

　代表的には、起動条件は、間欠起動の周期Ｔｃを示す。たとえば、電圧低下量ΔＶが所定レベル以下（Ｓ３２０のＮＯ判定時）のときには、周期Ｔｃが所定のデフォルト値に設定される一方で、電圧低下量ΔＶが所定レベルより大きいとき（Ｓ３２０のＹＥＳ判定時）には、周期Ｔｃは、デフォルト値よりも短く設定される。このとき、ステップＳ３６０で判定された劣化度（劣化パラメータ値）が大きいほど、周期Ｔｃを短く設定することが好ましい。

　以上説明したように、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムによれば、いわゆるイグニッションスイッチのオフ状態に相当するキーオフ状態（運転停止状態）において、ＥＣＵ（ＢＡＴ－ＥＣＵ８５）を間欠動作させることによって、補機バッテリ７０の消費電力を抑制しつつ、補機バッテリ７０の監視および充電制御を行うことができる。これにより、電動車両の運転停止中における補機バッテリ７０の出力電圧の低下をより確実に防止して、長期間の運転停止後にも正常な車両起動性を確保することができる。

　そして、出力電圧が低下した補機バッテリ７０の充電処理（Ｓ２００）では、メインバッテリ１０のＳＯＣの余裕を確認してから補機バッテリ７０を充電するので、補機バッテリ７０の充電電力を供給することによって、メインバッテリ１０が過放電されることを回避できる。また、外部充電可能な電動車両では、優先的に外部電源の電力を用いて補機バッテリ７０を充電することにより（図４）、キーオフ状態における車両全体での蓄積電力を確保することができる。さらに、補機バッテリ７０を充電する手段が存在しないときには、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５の間欠起動を中止して停止状態に維持するので、補機バッテリ７０の監視および充電制御のために無用に電力が消費されることを回避できる。

　さらに、補機バッテリ７０の充電が不要であるときにも、間欠動作によって監視される補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓに基づいて、補機バッテリ７０の劣化度を判定できる。さらに、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５の間欠動作周期を可変に設定することにより、補機バッテリ７０の監視効果を維持しつつ、消費電力の削減を図ることができる。

　なお、図３の処理において、補機バッテリ劣化判定処理（Ｓ３００）については、省略することも可能である。

　また、図１に示した構成では、キーオフ状態でも動作が必要である、メインバッテリ１０、補機バッテリ７０および、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に関する構成要素（特に、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５）を、外部充電システムおよび車両運転システムから切離して、各運転状態で共通に使用している。この結果、構成要素を重複して配置する必要がないので、低コスト化を図ることができる。

　［変形例］
　図１では、外部電源によって車載蓄電装置を充電可能な、いわゆるプラグインタイプの電動車両について例示した。しかしながら、本願発明は、プラグインタイプの電動車両に限定されるものではなく、外部充電システムを具備しない電動車両に対しても適用可能である。

　以下の変形例では、このような電動車両に適用される電源システムの構成について説明する。

　図７は、本発明の実施の形態の第１の変形例による電動車両の電源システムの構成を示すブロック図である。

　図７を参照して、第１の変形例では、図１に示した電動車両の電源システムの構成から、外部充電システムが取除かれている。そして、図７に示す電動車両の電源システムでは、図２に示した電源状態からＣＨＲ状態２０９が削除される。

　ＢＡＴ－ＥＣＵ８５は、車両運転状態では常時動作する一方で、キーオフ状態（ＯＦＦ状態２００）では、図３に示したフローチャートに従って間欠動作して、補機バッテリ７０の充電制御を行うことができる。但し、図３のステップＳ２００における補機バッテリ充電処理は、図４に示したステップＳ２１０～Ｓ２４５の処理によって実行することができる。すなわち、図７の構成では、ＨＶ－ＥＣＵ８０により「第１の制御装置」が構成される。

　あるいは、図８に示すようなＢＡＴ－ＥＣＵ８５を非配置とする構成によっても、外部充電システムを具備しない電動車両の電源システムにおいて、同様の効果を得ることができる。

　図８を図７と比較して、図８に示す第２の変形例では、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５が非配置とされる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御回路６１に補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓを監視する機能を持たせる。

　さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御回路６１は、ＨＶ－ＥＣＵ８０との間で通信可能に構成されている。すなわち、ＨＶ－ＥＣＵ８０は、制御回路６１に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作／停止を指示することができる。また、ＨＶ－ＥＣＵ８０は、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓおよびメインバッテリ１０のＳＯＣを監視することができるため、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５と同様のメインバッテリ１０および補機バッテリ７０の監視および充電制御の機能を有する。

　図８に示した電動車両の電源システムでは、電動車両のキーオフ状態時には、ＨＶ－ＥＣＵ８０は基本的には停止状態とするとともに、制御回路６１を、図１，７でのＢＡＴ－ＥＣＵ８５と同様に間欠動作させる。そして、制御回路６１は、間欠動作する毎に補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓを監視するとともに、出力電圧Ｖｓの低下を検知するとＨＶ－ＥＣＵ８０の起動要求を発生するように構成する。

　そして、起動要求に応答して作動したＨＶ－ＥＣＵ８０が、図１，７でのＢＡＴ－ＥＣＵ８５と同様にメインバッテリ１０のＳＯＣを確認した上で、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を動作させることにより、図４の補機バッテリ充電処理と同等の処理を実現することができる。すなわち、図８の構成では、ＨＶ－ＥＣＵ８０および制御回路６１により、「第１の制御装置」が構成される。

　このように、図７および図８に示すような、外部充電システムを具備しない電動車両においても、キーオフ状態（運転停止状態）中に、ＥＣＵの間欠動作による補機バッテリ７０の監視および充電制御を行うことができる。

　また、図１の構成においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御回路６１によって、補機バッテリ７０の出力電圧Ｖｓに基づいて、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５の起動要求を発生されることが可能である。この場合には、動作間隔（時間）ではなく出力電圧Ｖｓに基づいて、ＢＡＴ－ＥＣＵ８５が間欠動作することになる。ただし、この場合には、図３の処理において、補機バッテリ劣化判定処理（Ｓ３００）は省略されて、補機バッテリ充電処理（Ｓ２００）のみが実行される。

　なお、本実施の形態およびその変形例において、電源配線１５３ｐ以降（負荷側）の構成は、図示された構成に限定されるものではない。たとえば、ＰＣＵ２０の構成について、コンバータＣＮＶを省略して、メインバッテリ１０の出力電圧をそのままインバータ２６の直流側電圧とすることも可能である。さらに、電源システムの負荷についても、車両駆動力を発生する構成を含めて任意の構成とすることができる。すなわち、本発明は、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車、および、エンジンを搭載したハイブリッド自動車を含めて、外部充電可能な蓄電装置と、当該蓄電装置の電力によって駆動可能に構成された車輪駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両に対して、共通に適用することができる。

　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請求の範囲によって示され、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。

　本発明は、走行用モータ給電用の主蓄電装置（メインバッテリ）と、制御装置を含む補機給電用の副蓄電装置（補機バッテリ）とを搭載した電動車両に適用することができる。

　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　ＤＣ／ＤＣコンバータ、６１　制御回路、７０　補機バッテリ、９０　補機負荷、１００　電動車両、１０５　充電コネクタ、１１０　充電器、１５２ｇ，１５３ｇ　接地配線、１５１，１５２ｐ，１５３ｐ，１５４ｐ，１５５ｐ　電源配線、２００，２０２，２０４，２０８，２０９　電源状態、４００　外部電源、４０５　リレー、４１０　充電プラグ、Ｃ０，Ｃ１　平滑コンデンサ、ＣＨＲ１，ＣＨＲ２　外部充電リレー、ＣＮＶ　コンバータ、ＨＶＭＲ，ＰＩＭＲ　リレー（ＥＣＵ給電）、Ｌ１　リアクトル、Ｑ１，Ｑ２　電力用半導体スイッチング素子、ＳＭ１，ＳＭ２，ＳＲ１，ＳＲ２　制御指令（リレー）、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２　システムメインリレー、ＶＨ，ＶＬ　直流電圧、Ｖｉ　直流電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、Ｖｓ　出力電圧（補機バッテリ）。

Claims

　車両駆動パワーを発生するモータ（３０）を搭載した電動車両の電源システムであって、
　前記モータに対して入出力される電力を蓄電するための主蓄電装置（１０）と、
　前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置（７０）と、
　前記主蓄電装置の出力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副蓄電装置へ出力するように構成された電圧変換器（６０）と、
　前記副蓄電装置からの電力によって動作して、前記主蓄電装置および前記副蓄電装置の充電状態を監視するとともに、前記電圧変換器の動作および停止を制御するための第１の制御装置（８５）とを備え、
　前記第１の制御装置は、車両運転状態では常時動作するとともに前記副蓄電装置の出力電圧を目標電圧に維持するために前記電圧変換器を常時動作させる一方で、前記電動車両のキーオフ状態では、間欠的に動作するとともに、動作時には前記副蓄電装置の出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、前記電圧変換器を動作させることによって前記主蓄電装置の電力による前記副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される、電動車両の電源システム。
　車両外部の外部電源（４００）と電気的にコンタクトするための充電コネクタ（１０５）と、
　前記充電コネクタへ供給された前記外部電源からの電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換するための充電器（１１０）と、
　前記副蓄電装置からの電力供給によって動作して、所定の外部充電条件の成立によって前記キーオフ状態から外部充電状態へ遷移したときに、前記外部電源からの電力によって前記主蓄電装置を充電するように前記充電器を制御するための第２の制御装置（８２）とをさらに備え、
　前記第１の制御装置は、前記外部充電状態では常時動作するとともに、前記副蓄電装置の出力電圧を前記目標電圧に維持するために前記電圧変換器を常時動作させる、請求の範囲第１項記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置は、前記キーオフ状態での間欠動作時において、前記副蓄電装置の出力電圧が前記所定電圧よりも低下した場合に、前記外部電源からの電力供給が可能であるときには、前記電圧変換器を動作させるとともに、前記第２の制御装置および前記充電器の動作を要求することによって、前記外部電源からの電力により前記副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される、請求の範囲第２項記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置は、前記キーオフ状態での間欠動作時において、前記副蓄電装置の出力電圧が前記所定電圧よりも低下した場合に、前記外部電源からの電力供給が不能であるときには、前記電圧変換器を動作させることによって前記主蓄電装置の電力により前記副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される、請求の範囲第３項記載の電動車両の電源システム。
　前記副蓄電装置から動作電力を供給されるように構成された補機負荷（９０）をさらに備え、
　前記第１の制御装置（８５）は、前記キーオフ状態での間欠動作時において、前記副蓄電装置の出力電圧（Ｖｓ）が前記所定電圧よりも高い場合であっても、前記副蓄電装置の電圧低下量および前記副蓄電装置の放電電流が所定レベルより大きいときには、前記外部電源からの電力または前記主蓄電装置の電力による前記副蓄電装置の充電処理を実行するように構成される、請求の範囲第１項～第４項のいずれか１項に記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置（８５）は、前記副蓄電装置の充電処理に際して、前記主蓄電装置の残容量（ＳＯＣ）が所定レベルより低いときには、前記主蓄電装置の電力による前記充電処理を非実行とするように構成される、請求の範囲第１項～第４項のいずれか１項に記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置（８５）は、前記主蓄電装置の残容量（ＳＯＣ）が前記所定レベルより低いために前記充電処理を非実行としたときには、以降の間欠動作を中止して前記キーオフ状態の間停止を維持するように構成される、請求の範囲第６項記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置（８５）は、前記キーオフ状態での間欠動作時において、前記副蓄電装置の出力電圧（Ｖｓ）が前記所定電圧よりも高い場合に、前記間欠動作のたびに検出される前記出力電圧の推移に基づいて、前記副蓄電装置の劣化度合いを判定するように構成される、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
　前記第１の制御装置（８５）は、前記キーオフ状態での間欠動作時において、判定した前記副蓄電装置の劣化度合いに基づいて、間欠動作の周期を設定するように構成される、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システム。
　車両外部の外部電源（４００）と電気的にコンタクトするための充電コネクタ（１０５）と、
　前記充電コネクタへ供給された前記外部電源からの電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換するための充電器（１１０）と、
　前記充電器と前記主蓄電装置（１０）との間の接続および遮断を制御するための充電リレー（ＣＨＲ１，ＣＨＲ２）と、
　前記副蓄電装置からの電力によって動作して、所定の外部充電条件の成立によって前記キーオフ状態から外部充電状態へ遷移したときに、前記外部電源によって前記主蓄電装置を充電するように前記充電器を制御するための第２の制御装置（８２）と、
　前記主蓄電装置（１０）と主電源配線（１５３ｐ）との間の接続および遮断を制御するメインリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２）と、
　前記車両運転状態時に、前記主電源配線と前記モータ（３０）との間での電力変換によって前記モータを駆動制御するように構成された電力制御ユニット（２０）と、
　前記副蓄電装置（７０）からの電力によって動作して、前記車両運転状態時に走行状態に応じて前記モータ（３０）を駆動するために前記電力制御ユニットを制御するための第３の制御装置（８０，８１）とをさらに備え、
　前記キーオフ状態において、前記メインリレーおよび前記充電リレーは開放されるとともに、前記第２の制御装置、前記第３の制御装置、前記充電器および、前記電力制御ユニットは停止される、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
　車両駆動パワーを発生するモータ（３０）を搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
　前記電源システムは、
　前記モータに対して入出力される電力を蓄電するための主蓄電装置（１０）と、
　前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置（７０）と、
　前記主蓄電装置の出力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副蓄電装置へ出力するように構成された電圧変換器（６０）と、
　前記副蓄電装置からの電力によって動作して、前記主蓄電装置および前記副蓄電装置の充電状態を監視するとともに、前記電圧変換器の動作および停止を制御するための第１の制御装置（８５）とを含み、
　前記制御方法は、
　前記電動車両のキーオフ状態において、前記第１の制御装置を間欠的に動作させるステップ（Ｓ１００，Ｓ１１０）と、
　前記第１の制御装置の間欠動作時に前記副蓄電装置の出力電圧（Ｖｓ）を取得するステップ（Ｓ１２０）と、
　取得した前記出力電圧が所定電圧よりも低下した場合に、前記電圧変換器（６０）を動作させることによって前記主蓄電装置の電力による前記副蓄電装置の充電処理を実行するステップ（Ｓ２００）とを備える、電源システムの制御方法。
　前記電源システムは、
　車両外部の外部電源（４００）と電気的にコンタクトするための充電コネクタ（１０５）と、
　前記充電コネクタへ供給された前記外部電源からの電力を前記主蓄電装置の充電電力に変換するための充電器（１１０）と、
　前記副蓄電装置からの電力供給によって動作して、所定の外部充電条件の成立によって前記キーオフ状態から外部充電状態へ遷移したときに、前記外部電源によって前記主蓄電装置を充電するように前記充電器を制御するための第２の制御装置（８２）とをさらに備え、
　前記充電処理を実行するステップ（Ｓ２００）は、
　前記外部電源からの電力供給が可能な状態であるか否かを判定するステップ（Ｓ２５０）と、
　前記外部電源からの電力供給が可能な状態であるときに、前記電圧変換器を動作させるとともに、前記第２の制御装置および前記充電器の動作を要求することによって、前記外部電源からの電力により前記副蓄電装置の充電処理を実行するステップ（Ｓ２６０）と、
　前記外部電源からの電力供給が可能な状態ではないときに、前記電圧変換器を動作させることによって前記主蓄電装置の電力により前記副蓄電装置の充電処理を実行するステップ（Ｓ２１０－Ｓ２４０）とをさらに含む、請求の範囲第１１項に記載の電源システムの制御方法。
　前記電源システムは、
　前記副蓄電装置から動作電力を供給されるように構成された補機負荷（９０）をさらに含み、
　前記制御方法は、
　取得した前記出力電圧が前記所定電圧よりも高い場合であっても、前記副蓄電装置の電圧低下量および前記副蓄電装置の放電電流が所定レベルより大きいときには、前記副蓄電装置（７０）の充電処理を指示するステップ（Ｓ３４５）をさらに備える、請求の範囲第１１項または第１２項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
　前記充電処理を実行するステップ（Ｓ２００）は、
　前記主蓄電装置の残容量（ＳＯＣ）が所定レベルより低いときには、前記主蓄電装置の電力による前記充電処理を非実行とするステップ（Ｓ２１０）を有する、請求の範囲第１１項または第１２項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
　前記充電処理を実行するステップ（Ｓ２００）は、
　前記主蓄電装置の残容量（ＳＯＣ）が前記所定レベルより低いために前記充電処理が非実行とされたときには、前記第１の制御装置（８５）の以降の間欠動作を中止して、前記キーオフ状態の間前記第１の制御装置の停止を維持するステップ（Ｓ２４５）をさらに含む、請求の範囲第１４項記載の電動車両の電源システムの制御方法。
　取得した前記出力電圧が前記所定電圧よりも高い場合に、前記間欠動作のたびに検出される前記副蓄電装置の出力電圧の推移に基づいて、前記副蓄電装置の劣化度合いを判定するステップ（Ｓ３００）をさらに備える、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
　判定した前記副蓄電装置の劣化度合いに基づいて、前記第１の制御装置の間欠作動の周期を設定するステップ（Ｓ４００）をさらに備える、請求の範囲第１６項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。