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WO2018073961A1 - 電源システム及びその制御方法 - Google Patents

電源システム及びその制御方法 Download PDF

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WO2018073961A1
WO2018073961A1 PCT/JP2016/081298 JP2016081298W WO2018073961A1 WO 2018073961 A1 WO2018073961 A1 WO 2018073961A1 JP 2016081298 W JP2016081298 W JP 2016081298W WO 2018073961 A1 WO2018073961 A1 WO 2018073961A1
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WO
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voltage
power supply
power
charger
converter
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/081298
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English (en)
French (fr)
Inventor
孝一 田中
元治 西尾
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
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Priority to EP16919096.4A priority patent/EP3531528B1/en
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Priority to PCT/JP2016/081298 priority patent/WO2018073961A1/ja
Priority to US16/343,142 priority patent/US10759285B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply system that charges a battery using electric power input from the outside and a control method thereof.
  • An electric vehicle is generally provided with a charger that converts a voltage input from an external power source to charge a battery.
  • JP2013-150497A discloses a system that switches the connection destination of a charger from an external power source to an auxiliary power source such as a solar cell and supplies power from the auxiliary power source to the battery via the charger.
  • the charger will not operate, so the battery needs to be charged. Even in such a situation, the power of the power supply device is not supplied to the battery.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and its purpose is to reliably charge the power supply device in a situation where the battery needs to be charged, while reducing the output voltage of the power supply device. It is an object of the present invention to provide a power supply system and a control method therefor that reduce the size and cost of the converter to be converted.
  • a power supply system including a battery and a charger that converts a voltage of electric power input from an external power supply via the charging port into a voltage necessary for charging the battery includes the charging port and the charging.
  • the power supply device includes a voltage converter that converts the voltage of the output power of the power supply device into a voltage equivalent to that of the external power supply.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the power supply system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the voltage of the output power of the power supply device and the insulation method of the DC / DC converter.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a charger constituting the power supply system.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure relating to the control method of the power supply system according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the power supply system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the power supply system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a power supply system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the power supply system 100 is provided, for example, in a moving body in which the object itself moves.
  • Examples of the mobile body on which the power supply system 100 is mounted include vehicles such as electric cars and trains including hybrid cars, airplanes, ships, and the like.
  • the power supply system 100 is a charging system that receives power supplied from the external power supply 9 and charges the high-power battery 1 using the power.
  • the power supply system 100 is provided with a charging port 100 a for electrically connecting the external power supply 9 to the power supply system 100.
  • the power supply system 100 includes a detector 100b that detects a voltage or current input from the external power supply 9.
  • the detector 100 b detects, for example, a voltage or current input from the external power supply 9 and outputs the detected value to the controller 5.
  • the external power supply 9 is a power supply that is provided outside the power supply system 100 and supplies DC DC or AC AC power to the load.
  • the external power source 9 is a commercial power source that outputs power with an alternating voltage of several hundred volts (V), for example.
  • the external power supply 9 of the present embodiment supplies power to the inside of the power supply system 100 with an AC voltage of 100V or 200V via the charging port 100a.
  • the external power source 9 includes an interface so-called charging gun for connecting to the charging port 100a, and the charging gun of the external power source 9 is fitted into the charging port 100a.
  • the charging port 100 a is provided with a fitting sensor that detects whether or not the charging gun of the external power source 9 is fitted, and an output signal of the fitting sensor is input to the controller 5.
  • the fitting sensor estimates whether or not the voltage of power supplied from the external power source 9 has been input.
  • the power supply system 100 of the present embodiment is mounted on a vehicle and supplies power to the driving device 10 that drives the vehicle.
  • the drive device 10 includes, for example, an electric motor or an inverter that converts the DC power of the high-power battery 1 into AC power supplied to the electric motor.
  • the power supply system 100 includes a high-power battery 1, a charger 2, a switch 3, a power supply device 4, and a controller 5.
  • the power supply device 4 includes an auxiliary power supply 41 and a DC / DC converter 42.
  • the high-power battery 1 is a power source that supplies power to the driving device 10.
  • the high-power battery 1 of the present embodiment is a so-called high-power DC power source that outputs power with a DC voltage of several hundred volts (V).
  • the high-power battery 1 outputs a voltage of about 400V, for example.
  • the high-power battery 1 is realized by a lithium ion battery or a lead battery.
  • the charger 2 is an electric circuit that converts the voltage of electric power input from the external power supply 9 and charges the high-power battery 1. That is, the charger 2 converts the voltage of the input power into a predetermined charging voltage necessary for charging the high-power battery 1 and outputs it to the high-power battery 1.
  • the charger 2 is an in-vehicle charger, for example.
  • the AC voltage of the electric power supplied from the external power source 9 is input to the input terminal Ti2 of the charger 2.
  • the charger 2 converts the voltage of the input power into a DC voltage, and converts the voltage of the input power into a charging voltage value of the high-power battery 1.
  • the input voltage range of the charger 2 has, for example, a lower limit value of AC85V and an upper limit value of AC264V. The charger 2 can operate even when a DC voltage is input. Further, when a voltage outside the input voltage range is applied to the charger 2, the boosting operation is not performed in the charger 2.
  • the charger 2 of this embodiment includes an input filter 21, a rectifier circuit 22, a booster circuit 23, an insulating booster circuit 24, and an output filter 25.
  • the input filter 21 is an electric circuit that removes the noise component of the AC voltage signal of the power input from the external power supply 9 to the input terminal Ti2 of the charger 2.
  • the input filter 21 outputs an AC voltage signal from which noise components have been removed to the rectifier circuit 22.
  • the rectifier circuit 22 constitutes an AC / DC circuit that converts an AC AC input voltage into a DC DC output voltage.
  • the rectifier circuit 22 converts the AC voltage signal output from the input filter 21 from a sine waveform to a half-wave rectified waveform or a full-wave rectified waveform.
  • the rectifier circuit 22 outputs the rectified voltage signal to the booster circuit 23.
  • the booster circuit 23 is an electric circuit that boosts the level of the voltage signal supplied from the rectifier circuit 22 to a predetermined voltage value.
  • the booster circuit 23 outputs the boosted voltage signal to the insulation booster circuit 24.
  • the booster circuit 23 is realized by, for example, a PFC (Power Factor Correction) circuit.
  • the step-up ratio of the step-up circuit 23 can be changed and is controlled by the controller 5, for example.
  • the step-up ratio here is the ratio of the output voltage to the input voltage in the step-up circuit 23.
  • the insulation booster circuit 24 electrically insulates the booster circuit 23 from the output filter 25 and boosts the level of the voltage signal of the power supplied from the booster circuit 23 to the voltage value for charging the high-power battery 1. It is an electric circuit.
  • the boost ratio of the insulation booster circuit 24 is set to a constant value.
  • the insulation booster circuit 24 includes a DC / AC circuit 241, a transformer 242, and an AC / DC circuit 243.
  • the DC / AC circuit 241 converts the DC DC voltage signal supplied from the booster circuit 23 into an AC AC voltage signal.
  • the DC / AC circuit 241 outputs the converted AC AC voltage signal to the transformer 242.
  • the transformer 242 is composed of a pair of windings.
  • the transformer 242 insulates the AC / AC voltage signal output from the DC / AC circuit 241 from the AC / DC circuit 243 and uses the induced electromotive force generated by the AC / AC voltage signal to make the AC / AC circuit 243 output the AC signal.
  • a high voltage signal of AC AC that is at a high level is generated.
  • the transformer 242 outputs the AC high voltage signal to the AC / DC circuit 243.
  • the AC / DC circuit 243 converts the AC AC high voltage signal extracted from the transformer 242 into a DC DC high voltage signal.
  • the AC / DC circuit 243 outputs the converted high voltage signal to the output filter 25.
  • the insulation booster circuit 24 uses the transformer 242 to insulate the external power supply 9 from the high voltage battery 1 and raise the level of the voltage signal of the power supplied from the external power supply 9 to the charging voltage of the high voltage battery 1. .
  • the output filter 25 is an electric circuit that removes noise components of the high voltage signal output from the AC / DC circuit 243.
  • the output filter 25 outputs a DC DC high voltage signal from which noise components have been removed to the output terminal To ⁇ b> 2 of the charger 2. As a result, a high voltage signal of direct current DC is supplied to the high voltage battery 1 and the high voltage battery 1 is charged.
  • the switch 3 connects or disconnects between the output terminal To4 of the power supply device 4 and the input terminal Ti2 of the charger 2 in order to avoid an electric shock of the driver or the like while the vehicle is stopped. Switching of the switch 3 is performed by the controller 5. For example, while the vehicle is running, the switch 3 is switched from the disconnected state to the connected state so that the high-power battery 1 is charged using the power of the power supply device 4 according to the remaining capacity of the high-power battery 1. Can be switched.
  • the power supply device 4 is an in-system power supply device that supplies power to the high-power battery 1 via the charger 2.
  • the power supply device 4 includes an auxiliary power supply 41 and a DC / DC converter 42.
  • the power supply device 4 is connected between the charging port 100 a and the charger 2.
  • the power supply device 4 may be connected to the charging port 100a itself, or may be connected to the charger 2 itself.
  • the auxiliary power supply 41 is a power supply for assisting the power of the high-power battery 1.
  • the auxiliary power supply 41 generates electric power with a DC voltage of, for example, several tens of volts or several hundred volts.
  • Examples of the auxiliary power source 41 include direct current power sources such as fuel cells, solar cells, and secondary batteries.
  • the auxiliary power supply 41 outputs a voltage having a different magnitude with respect to the voltage of the high-power battery 1. Further, the voltage of the auxiliary power supply 41 is different from the voltage of the external power supply 9.
  • the auxiliary power supply 41 is constituted by a solid oxide fuel cell. The magnitude of the output voltage of the fuel cell varies depending on the operation state such as the flow rate of the anode gas supplied to the fuel cell, the flow rate of the cathode gas, the temperature of the fuel cell, and the like. The upper limit value of the output voltage of the fuel cell is lower than the effective value or average value of the voltage of the external power source 9.
  • the DC / DC converter 42 is connected between the auxiliary power supply 41 and the charger 2, and is equivalent to the voltage of the external power supply 9, that is, a voltage value that can be boosted by the charger 2.
  • a voltage converter for converting to is configured.
  • the DC / DC converter 42 is a circuit that boosts or lowers the voltage of the auxiliary power supply 41.
  • the DC / DC converter 42 of the present embodiment boosts the voltage of the output power of the auxiliary power supply 41 to a predetermined voltage value within the input voltage range of the charger 2.
  • the DC / DC converter 42 is controlled by the controller 5.
  • the controller 5 switches the connection state of the switch 3 and controls the operation of the DC / DC converter 42.
  • Controller 5 determines whether or not external power supply 9 is disconnected from charging port 100a of power supply system 100. Specifically, it is determined whether or not the external power source 9 is disconnected from the charging port 100a in accordance with detection signals from a fitting sensor, a detector 100b, and the like provided in the charging port 100a. For example, when the detection signal of the detector 100b falls below a predetermined threshold value, it is determined that the external power source 9 is disconnected from the charging port 100a.
  • the controller 5 switches the state of the switch 3 from the cutoff state to the connected state. Then, the controller 5 controls the DC / DC converter 42 to boost the voltage of the output power of the auxiliary power supply 41 to a voltage value within the input voltage range of the charger 2.
  • the input voltage range of the charger 2 is an input voltage that can be boosted by the charger 2.
  • the controller 5 switches the switch 3 to the cutoff state and stops the operation of the DC / DC converter.
  • a capacity sensor that detects the remaining capacity of the high-power battery 1 may be provided around the high-power battery 1, and the controller 5 may switch the connection state of the switch 3 according to the detection signal of the capacity sensor.
  • the controller 5 switches the switch 3 from the cut-off state to the connected state when the detection signal of the capacitance sensor is lower than the predetermined charge threshold value, and when the detection signal is higher than the predetermined full charge threshold value. Switches the switch 3 to the shut-off state.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the voltage of the output voltage of the auxiliary power supply 41 and the type of the DC / DC converter 42 in the present embodiment.
  • the DC / DC converter 42 boosts the voltage input to the charger 2 to a voltage higher than 60V.
  • the configuration of the DC / DC converter 42 is selected on the basis of 60V DC DC according to safety regulations for preventing direct contact.
  • the auxiliary power source 41 is used using the DC / DC converter 42. Is increased to an input voltage value that can be boosted by the charger 2.
  • the DC / DC converter 42 is constituted by an insulating converter having a transformer.
  • a transformer is used to insulate the auxiliary power supply 41 from the charger 2.
  • the DC / DC converter 42 is configured by the insulating converter having the same.
  • the DC / DC converter 42 is configured by a non-insulated converter that does not require a transformer. In such a case, components such as the transformer 242 shown in FIG. 3 are not necessary, so that the product cost of the DC / DC converter 42 can be reduced as compared with the insulating converter.
  • the DC / DC converter 42 is not necessary.
  • the use of a non-insulated converter as the DC / DC converter 42 enables the product of the DC / DC converter 42 to be compared with a case where an isolated converter is used. Cost and size can be reduced.
  • the upper limit voltage of the auxiliary power supply 41 is less than 60V, the negative pole of the auxiliary power supply 41 is grounded (grounded) to the chassis.
  • the upper limit voltage of the auxiliary power supply 41 is 60 V or more, it is necessary to float the positive and negative poles of the auxiliary power supply 41 from the chassis in accordance with safety regulations. Therefore, when the upper limit voltage of the auxiliary power supply 41 is less than 60V, the chassis can be used as an electric path by connecting the negative pole of the auxiliary power supply 41 to the chassis.
  • the circuit configuration on the negative electrode side of the power supply device 4 can be simplified.
  • the product cost and size of the power supply device 4 can be reduced. Can be reduced.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the charger 2 in the present embodiment.
  • FIG 3 shows a positive input terminal Ti2_p and a negative input terminal Ti2_n as the input terminal Ti2 of the charger 2, and a positive output terminal To2_p and a negative output terminal To2_n as the output terminal To2 of the charger 2.
  • the input filter 21 includes windings L1 and L2 for removing noise, and one end of the winding L1 is connected to the positive input terminal Ti2_p, and one end of the winding L2 is connected to the negative input terminal Ti2_n.
  • windings L1 and L2 it is possible to pass not only the AC voltage but also the DC voltage while removing noise.
  • the rectifier circuit 22 is an electric circuit including four diodes Di1 to Di4, and constitutes a half-wave rectifier circuit.
  • two diodes Di1 and Di2 connected in series and two diodes Di3 and Di4 connected in series are connected in parallel to each other.
  • the other end of the winding L1 is connected to the contact point between the diode Di1 and the diode Di2, and the other end of the winding L2 is connected to the contact point between the diode Di3 and the diode Di4.
  • the rectifier circuit 22 a negative signal component in the AC voltage signal is removed, and a DC signal is generated.
  • the rectifier circuit 22 may be a circuit that converts alternating current into direct current, and may be a bridge-type or center-tap full-wave rectifier circuit.
  • the booster circuit 23 includes a transistor Tr, a winding L3, a diode Di, and a capacitor C1 for boosting the input voltage. Winding L3 and diode Di are connected to the positive line, and transistor Tr and capacitor C1 are connected in parallel between the positive line and the negative line.
  • a PWM (Pulse Width Modulation) signal is supplied to the control terminal of the transistor Tr, and the transistor Tr performs a switching operation. Thereby, energy is stored in the winding L3, and a current is supplied from the winding L3 to the capacitor C1 via the diode Di.
  • the voltage signal input from the rectifier circuit 22 to the winding L3 is converted into a constant voltage signal by the diode Di and the capacitor C1.
  • the boost ratio of the booster circuit 23 changes.
  • the DC / AC circuit 241 includes four transistors Tr1 to Tr4, and two transistors Tr1 and Tr2 connected in series and two transistors Tr3 and Tr4 connected in series are connected in parallel to each other.
  • the other end of the primary winding in the transformer 242 is connected to the contact point between the transistors Tr1 and Tr2, and the other end of the primary winding in the transformer 242 is connected to the contact point between the transistors Tr3 and Tr4.
  • the transformer 242 includes a primary winding and a secondary winding for generating mutual induction.
  • the transformer 242 insulates the DC / AC circuit 241 and the AC / DC circuit 243, and converts the AC voltage input from the DC / AC circuit 241 to the primary winding with an amplitude larger than the AC voltage by the secondary winding. Is output to the AC / DC circuit 243.
  • the AC / DC circuit 243 is provided with four diodes Di1 to Di4 in the same manner as the rectifier circuit 22, and constitutes a bridge-type full-wave rectifier circuit.
  • the AC / DC circuit 243 generates a rectified signal indicating a full-wave rectified waveform by converting all cycles of the alternating voltage signal into a signal in the same direction.
  • two diodes Di1 and Di2 connected in series and two diodes Di3 and Di4 connected in series are connected in parallel to each other.
  • One end of the secondary winding in the transformer 242 is connected to the contact point between the diode Di1 and the diode Di2, and the other end of the secondary winding in the transformer 242 is connected to the contact point between the diode Di3 and the diode Di4. .
  • the insulating booster circuit 24 boosts the input voltage at a predetermined boost ratio and outputs the boosted voltage to the output filter 25.
  • the boost ratio is a ratio obtained by dividing the output voltage of the isolated boost circuit 24 by the input voltage.
  • the output filter 25 includes a winding L4 and a capacitor C2 for smoothing the input signal.
  • the output filter 25 smoothes the rectified signal input from the AC / DC circuit 243 to the winding L4 and removes ripple noise.
  • the high-power battery 1 Since the level of the voltage signal output from the output filter 25 is boosted to a voltage value necessary for charging the high-power battery 1, the high-power battery 1 is charged by the output voltage of the output filter 25.
  • the charger 2 converts the AC voltage of the input power into a DC voltage, and boosts the converted DC voltage to a predetermined value considering the boost ratio of the insulating booster circuit 24.
  • the charger 2 boosts the boosted DC voltage to a voltage value necessary for charging the high-power battery 1 using mutual induction in the transformer 242. Thereby, the high-power battery 1 can be charged using the input power supplied to the charger 2.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure related to the control method of the power supply system 100 in the present embodiment.
  • the controller 5 is programmed to execute various processes related to the control method of the power supply system 100.
  • step S1 the controller 5 determines whether or not the external power supply 9 is disconnected from the power supply system 100.
  • a fitting sensor for detecting whether or not the charging port 100a and the grid of the external power supply 9 are fitted is provided, and when the grid is disconnected from the charging port 100a, the fitting sensor sends a cutting signal indicating a cutting state. Output to the controller 5.
  • the controller 5 determines that the external power supply 9 is disconnected from the power supply system 100 and switches the switch 3 to the connected state so that power can be supplied from the power supply device 4 to the high-power battery 1 via the charger 2. .
  • the controller 5 drives the DC / DC converter 42 to convert the voltage of the output power of the power supply device 4 into the input voltage of the charger 2.
  • the input voltage here is a voltage value at which the charger 2 can perform a boost operation, and is set to a voltage value at which the output capacity of the charger 2 is maximized, for example.
  • step S3 the controller 5 supplies the high voltage battery 1 with the voltage of the power supplied from the DC / DC converter 42 via the charger 2. Thereby, the high-power battery 1 is charged with the output power of the power supply device 4.
  • the controller 5 ends the process of step S3 by switching the switch 3 to the cutoff state, and the control method of the power supply system 100 A series of processing procedures for is completed.
  • the power supply system 100 uses the battery 1 for supplying power to the driving device 10 and the voltage of the power input from the external power supply 9 via the charging port 100a. And a charger 2 that converts the voltage into a charging voltage necessary for charging. Further, the power supply system 100 includes a power supply device 4 connected between the charging port 100 a and the charger 2. Note that the space between the charging port 100a and the charger 2 includes the charging port 100a itself and the charger 2 itself.
  • the power supply device 4 is a DC / DC converter 42 as a voltage converter that converts the voltage of the power output from the power supply device 4 itself into a voltage equivalent to the voltage of the external power supply 9 that can be boosted by the charger 2. Is provided.
  • the power supply device 4 supplies the voltage output from the DC / DC converter 42 to the battery 1 via the charger 2.
  • the power supply system 100 uses the DC / DC converter 42 so that the magnitude of the voltage of the power output from the power supply device 4 to the charger 2 is within the input voltage range of the charger 2.
  • the output power voltage is converted and supplied to the charger 2.
  • the input voltage range of the charger 2 here is designed based on the magnitude of the voltage of the external power supply 9.
  • the power of the power supply device 4 can be reliably charged into the battery 1. For example, even when the output voltage of the power supply device 4 is outside the input voltage range of the charger 2 in a situation where the battery 1 needs to be charged, the power of the power supply device 4 is supplied to the battery 1. The battery 1 can be charged.
  • the power supply system 100 performs part of the process of converting the voltage of the power supply device 4 with the charger 2, the voltage conversion process of the DC / DC converter 42 can be reduced. Thereby, the volume and cost of the DC / DC converter 42 can be reduced.
  • the size and cost of the converter that converts the voltage of the output power of the power supply device 4 are suppressed while reliably charging the power supply device 4 in a situation where the battery needs to be charged. can do.
  • the power supply device 4 is connected to the battery 1 via the DC / DC converter 42 and the charger 2, it is possible to avoid a situation in which the strong voltage of the battery 1 is directly applied to the power supply device 4. Furthermore, since the power supply device 4 is connected to the battery 1 via the charger 2, radiation noise and ripple noise of the driving device 10 are reduced by the output filter of the charger 2. For this reason, it can suppress that the radiation noise and ripple noise of the drive device 10 mix in the DC / DC converter and the auxiliary power supply 41, and the DC / DC converter 42 does not need to provide an output filter on the output terminal side, and further reduces the cost. You can also measure.
  • the DC / DC converter 42 it is possible to adjust the voltage value input to the charger 2 so that the output capacity of the charger 2 is increased, so that the charger 2 can be used effectively. Can do.
  • the DC / DC converter 42 is connected between the auxiliary power supply 41 of the power supply device 4 and the charger 2, thereby suppressing the noise mixed in the power supply device 4 and the power supply device. 4 can be efficiently charged into the battery 1.
  • the output voltage of the DC / DC converter 42 is a predetermined value between the input voltage value from the auxiliary power supply 41 to the DC / DC converter 42 and the voltage value necessary for charging the battery 1.
  • DC / DC converter 42 boosts the input voltage to a voltage value within a range from a voltage value that can be boosted by charger 2 (corresponding to the voltage of external power supply 9) to a voltage value of battery 1.
  • the charger 2 a part of the boosting process necessary for boosting the output voltage of the auxiliary power supply 41 to the voltage value of the battery 1 is performed by the charger 2, so that the boosting ratio of the DC / DC converter 42 can be reduced. it can.
  • the step-up ratio of the DC / DC converter 42 it is possible to reduce the power loss generated in the DC / DC converter and the size and cost of the DC / DC converter 42.
  • the size and cost of the power supply device 4 can be suppressed.
  • the power supply system 100 boosts the voltage of the auxiliary power supply 41 using the DC / DC converter 42 and further boosts the boosted voltage using the charger 2. For this reason, since the step-up ratio of the output voltage with respect to the input voltage of the DC / DC converter 42 is reduced, the power loss, product cost, and product cost of the DC / DC converter 42 compared with the configuration in which the DC / DC converter 42 is directly connected to the battery 1. The size can be suppressed. Note that even in a power supply system in which the input voltage is stepped down using the DC / DC converter 42 and further adjusted using the charger 2, the product cost and size of the DC / DC converter 42 can be suppressed. .
  • the power supply system 100 is mounted on the vehicle.
  • the power supply device 4 supplies power to the battery 1 via the charger 2 during operation of the vehicle.
  • the operation time of the drive device 10 such as a motor for driving the vehicle becomes longer, so that the travel distance of the vehicle can be extended.
  • the weight of the power supply device 4 is reduced as described above, the power consumption of the vehicle is improved, so that the travel distance can be further extended.
  • the power supply device 4 further includes a solid oxide fuel cell that generates power upon receiving the supply of fuel, as the auxiliary power supply 41 for assisting the battery 1.
  • the DC / DC converter 42 boosts the voltage of the fuel cell and inputs it to the charger 2.
  • the difference is larger than a solid polymer fuel cell. Therefore, as the number of stacked layers increases, the difference in the entire fuel cell stack increases, the adhesion between the fuel cells decreases, and the electrical resistance tends to increase. For these reasons, the number of stacks of solid oxide fuel cells is limited compared to solid polymer fuel cells, and therefore, the output voltage of the fuel cell is often lower than the voltage of the external power supply 9. .
  • the battery 1 is charged with the power of the fuel cell via the charger 2 during operation of the vehicle.
  • the weight and cost of the DC / DC converter 42 that boosts the voltage of the fuel cell can be suppressed.
  • the power consumption of the drive device 10 that drives the vehicle is reduced, so that the fuel consumption of the fuel cell can be suppressed. Therefore, fuel consumption can be improved while suppressing the size and cost of the power supply device 4.
  • the output terminal To4 of the DC / DC converter 42 is connected to the input terminal Ti2 of the charger 2. That is, the output terminal To4 of the DC / DC converter 42 is connected between the charging port 100a and the input filter 21.
  • the electric power output from the power supply device 4 can be input into the charger 2 with a simple structure.
  • the DC / DC converter 42 when the upper limit voltage of the auxiliary power supply 41 that supplies the voltage of the electric power input to the DC / DC converter 42 is less than 60V, the DC / DC converter 42 is constituted by an insulating converter. As a result, insulation on the auxiliary power supply 41 side is ensured, so that it is not necessary to make the connection cable between the DC / DC converter 42 and the auxiliary power supply 41 highly insulating, for example. Therefore, since the insulation measure on the auxiliary power supply 41 side can be simplified, the cost and size of the power supply device 4 can be suppressed.
  • the DC / DC converter 42 when the upper limit voltage of the auxiliary power supply 41 is 60 V or more, the DC / DC converter 42 is configured by a non-insulated converter. Thereby, since the product cost and size of the DC / DC converter 42 can be suppressed, the power supply device 4 can have a simple configuration.
  • the power supply system 100 further includes the switch 3 that connects or disconnects the charger 2 and the power supply device 4 as shown in FIG.
  • the power supply device 4 can be reliably disconnected from the charger 2. For this reason, it is avoided that a voltage is applied from the power supply device 4 to the external power supply 9 or a voltage is applied from the external power supply 9 to the power supply device 4 in a state where the external power supply 9 is connected to the charging port 100a of the power supply system 100. can do.
  • the power supply system 100 includes a detector 100b that measures the voltage of power input from the external power supply 9 to the charger 2, and the state of the switch 3 based on the output value of the detector 100b. And a controller 5 for switching.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the power supply system 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the connection destination of the DC / DC converter 42 is not the input terminal Ti2 but the midway terminal Tc of the charger 2 unlike the first embodiment.
  • the power supply system 101 includes a charger 2a instead of the charger 2 of the power supply system 100 shown in FIG.
  • Other configurations are the same as the configurations shown in FIG.
  • the charger 2a is provided with a halfway terminal Tc.
  • the midway terminal Tc is connected to the signal line connecting the output terminal of the rectifier circuit 22 and the input terminal of the booster circuit 23.
  • the midway terminal Tc of the charger 2a is connected to the output terminal To4 of the DC / DC converter 42 via the switch 3.
  • the input filter 21 and the rectifier are compared with the case where the voltage is input to the input terminal Ti2 of the charger 2a.
  • the power loss generated in the circuit 22 can be reduced. Therefore, loss of power supplied from the power supply device 4 to the high-power battery 1 via the charger 2 is reduced, so that the power of the power supply device 4 can be supplied to the high-power battery 1 efficiently.
  • the charger 2a requires a rectifier circuit 22 that converts an AC voltage of input power into a DC voltage, and a DC voltage output from the rectifier circuit 22 is necessary for charging the battery 1.
  • a boosting circuit 23 that boosts the charging voltage to The output terminal To4 of the DC / DC converter 42 is connected between the rectifier circuit 22 and the booster circuit 23.
  • the output power of the DC / DC converter 42 is directly input to the booster circuit 23 without passing through the rectifier circuit 22, thereby reducing the power loss that occurs when the AC voltage is converted into the DC voltage in the rectifier circuit 22. can do.
  • the output terminal To4 of the power supply device 4 is connected between the rectifier circuit 22 and the booster circuit 23 .
  • the output terminal To4 of the power supply device 4 is connected to the booster circuit 23, the insulating booster circuit 24, and the like. Or between the input filter 21 and the rectifier circuit 22.
  • the boost ratio of the DC / DC converter 42 can be reduced. Therefore, the product cost and size of the DC / DC converter 42 can be suppressed.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the power supply system 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • the power supply system 102 of the present embodiment includes a power detector 43 and a DC / DC converter 6 in addition to the configuration of the power supply system 100 shown in FIG. Since other configurations are the same as the configuration of the power supply system 100, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • the DC / DC converter 6 is connected between the auxiliary power source 41 and the high voltage battery 1 without going through the charger 2.
  • the DC / DC converter 6 constitutes a direct converter that converts the voltage of the output power of the power supply device 4 into a voltage necessary for charging the high-power battery 1.
  • the DC / DC converter 6 of the present embodiment boosts the voltage of the output power of the auxiliary power supply 41 to a voltage value necessary for charging the high-power battery 1 and supplies it to the high-power battery 1. Thereby, the high-power battery 1 is charged with the power generated by the auxiliary power supply 41.
  • the DC / DC converter 6 is constituted by an insulating converter.
  • the DC / DC converter 6 is configured by a non-insulated converter.
  • the power detector 43 is connected to the output terminal of the auxiliary power supply 41 and detects the output power of the auxiliary power supply 41. Specifically, the power detector 43 detects at least one of the voltage and current of the output power of the auxiliary power supply 41.
  • the power detector 43 detects both the output voltage of the auxiliary power supply 41 and the output current of the auxiliary power supply 41, and the output power of the auxiliary power supply 41 is obtained by multiplying the detected value of the output voltage by the detected value of the output current. To the controller 5.
  • the power detector 43 may detect one value of the voltage and current of the output power of the auxiliary power supply 41 and record a table indicating the current-voltage characteristics of the auxiliary power supply 41 in the controller 5. . In this case, when the controller 5 acquires the detection value from the power detector 43, the controller 5 calculates the output power of the auxiliary power supply 41 with reference to the table.
  • the capacity threshold value of the charger 2 is a value determined in advance by taking into account errors and the like based on the maximum output capacity of the charger 2, that is, the upper limit value of the output capacity of the charger 2.
  • the maximum output capacity of the charger 2 is, for example, about several kW (kilowatt).
  • the controller 5 When the output power of the auxiliary power supply 41 is less than or equal to the capacity threshold value of the charger 2, the controller 5 operates the DC / DC converter 42 so that the output power is supplied to the high-power battery 1 through the charger 2. Control.
  • the controller 5 controls the operation of the DC / DC converter 6, and directly supplies the excess power to the high-power battery 1. Supply. At the same time, the controller 5 supplies the remaining power to the high voltage battery 1 via the DC / DC converter 42.
  • the output power of the auxiliary power supply 41 exceeds the capacity of the charger 2, the excess is directly supplied to the high-power battery 1 via the DC / DC converter 6. Thereby, all output power of the auxiliary power supply 41 can be supplied to the high-power battery 1 while effectively using the output capacity of the charger 2.
  • the controller 5 of this embodiment when the output power of the auxiliary power supply 41 is less than or equal to the capacity threshold value of the charger 2, the output power of the auxiliary power supply 41 is transmitted only through the DC / DC converter 6. You may make it supply to. Thereby, the power loss which arises in the DC / DC converter 42 and the charger 2 among the power losses accompanying the voltage conversion in the power supply system 102 can be reduced.
  • the controller 5 stops one operation of the DC / DC converter 6 and the DC / DC converter 42 and operates only the other according to the magnitude of the output power of the auxiliary power supply 41, The power loss of the DC / DC converter can be reduced.
  • the controller 5 calculates the distribution ratio so that the total power loss of the DC / DC converter 6 and the DC / DC converter 42 is reduced. It is also possible to control both operations.
  • the power supply system 102 further includes a DC / DC converter 6 that constitutes a direct converter that converts the voltage of the output power of the power supply device 4 into the voltage of the battery 1.
  • a DC / DC converter 6 that constitutes a direct converter that converts the voltage of the output power of the power supply device 4 into the voltage of the battery 1.
  • the output power of the power supply device 4 exceeds the capacity of the charger 2, a part of the output power is supplied to the battery 1 using the DC / DC converter 6, thereby effectively using the charger 2.
  • the total power of the power supply device 4 can be stored in the battery 1.
  • the controller 5 when the output power of the power supply device 4 is less than or equal to the capacity of the charger 2, the controller 5 supplies the battery 1 to the battery 1 via one of the DC / DC converters 6 and 42. The output power of the power supply device 4 is supplied. Thereby, since the power loss of one converter can be reduced, the power loss accompanying the voltage conversion in the power supply system 102 can be reduced.
  • the charger 2 steps down the voltage of the power input from the external power supply 9 and charges the low-power battery, and the DC / DC converter 42 sets the voltage of the output power of the auxiliary power supply 41 within the input allowable voltage range of the charger 2.
  • the voltage may be stepped down. Even with such a configuration, the power of the auxiliary power source 41 can be efficiently stored in the low-power battery while reducing noise from the low-power battery.
  • the switch 3 is disposed between the charger 2 and the power supply device 4, but the switch 3 may be omitted. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described embodiment.
  • the controller 5 controls the operation of the DC / DC converter 42 to stop the input from the power supply device 4 to the charger 2.

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Abstract

電源システムは、バッテリと、充電ポートを介して外部電源から入力される電力の電圧をバッテリの充電に必要な電圧に変換する充電器と、充電ポートと充電器との間に接続されるシステム内の電源装置とを含む。電源装置は、その電源装置の出力電力の電圧を外部電源の電圧相当に変換する電圧変換器を備える。

Description

電源システム及びその制御方法
　この発明は、外部から入力される電力を用いてバッテリを充電する電源システムおよびその制御方法に関する。
　電気自動車には、一般に外部電源から入力された電圧を変換してバッテリを充電する充電器が設けられている。例えば、ＪＰ２０１３－１５０４９７Ａには、充電器の接続先を外部電源から太陽電池などの補助電源へ切り替えて充電器を介して補助電源からバッテリに電力を供給するシステムが開示されている。
　上述のようなシステムにおいては、例えば、電源装置を構成する補助電源の出力電力の電圧が充電器の入力可能電圧範囲から外れてしまうと充電器が動作しなくなるため、バッテリへの充電が必要となる状況でも電源装置の電力がバッテリに供給されなくなってしまう。
　これに対して、補助電源とバッテリとの間に、補助電源の出力電力の電圧をバッテリの充電に必要な電圧に変換するコンバータを直接接続してバッテリを充電することも可能である。しかしながら、補助電源の出力電力の電圧をバッテリの電圧に変換するには、コンバータが大型化および高コスト化するという問題がある。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、バッテリへの充電が必要となる状況で電源装置からの充電を確実に行いつつ、電源装置の出力電圧を変換する変換器のサイズ及びコストを抑制する電源システム及びその制御方法を提供することにある。
　本発明のある態様によれば、バッテリと、充電ポートを介して外部電源から入力される電力の電圧をバッテリの充電に必要な電圧に変換する充電器とを備える電源システムは、充電ポートと充電器との間に接続されるシステム内の電源装置を含む。電源装置は、当該電源装置の出力電力の電圧を外部電源の電圧相当に変換する電圧変換器を備える。
図１は、本発明の第１実施形態における電源システムの構成の一例を示す構成図である。 図２は、電源装置の出力電力の電圧とＤＣ／ＤＣコンバータの絶縁方式との関係を説明する図である。 図３は、電源システムを構成する充電器の構成例を示す回路図である。 図４は、本実施形態における電源システムの制御方法に関する処理手順例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２実施形態における電源システムの構成の一例を示す構成図である。 図６は、本発明の第３実施形態における電源システムの構成の一例を示す構成図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
 （第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態における電源システム１００の構成の一例を示す構成図である。
　電源システム１００は、例えば、物体自身が移動する移動体に設けられる。電源システム１００を搭載する移動体としては、例えば、ハイブリッド車を含む電気自動車および電車といった車両や、飛行機、船舶などが挙げられる。
　電源システム１００は、外部電源９から供給される電力を受け、その電力を用いて強電バッテリ１を充電する充電システムである。電源システム１００には、電源システム１００に外部電源９を電気的に接続するための充電ポート１００ａが設けられている。
　さらに電源システム１００は、外部電源９から入力される電圧又は電流を検出する検出器１００ｂを備えている。検出器１００ｂは、例えば、外部電源９から入力される電圧又は電流を検出し、検出した値をコントローラ５に出力する。
　外部電源９は、電源システム１００の外部に設けられ、直流ＤＣ又は交流ＡＣの電力を負荷に供給する電源である。外部電源９は、例えば、数百ボルト（Ｖ）の交流電圧で電力を出力する商用電源である。本実施形態の外部電源９は、充電ポート１００ａを介して１００Ｖ、又は２００Ｖの交流電圧により電力を電源システム１００の内部に供給する。
　外部電源９は、充電ポート１００ａに接続するためのインターフェースいわゆる充電ガンを備えており、外部電源９の充電ガンは充電ポート１００ａに勘合される。充電ポート１００ａには外部電源９の充電ガンが勘合されたか否かを検知する勘合センサが設けられており、勘合センサの出力信号はコントローラ５に入力される。なお、勘合センサは外部電源９から供給される電力の電圧が入力されたか否かを推定するものである。
　本実施形態の電源システム１００は、車両に搭載され、車両を駆動する駆動装置１０に電力を供給する。駆動装置１０は、例えば、電動モータや、電動モータに供給する交流電力に強電バッテリ１の直流電力を変換するインバータなどにより構成される。
　電源システム１００は、強電バッテリ１と、充電器２と、スイッチ３と、電源装置４と、コントローラ５とを備える。電源装置４は、補助電源４１とＤＣ／ＤＣコンバータ４２とを備える。
　強電バッテリ１は、駆動装置１０に電力を供給する電源である。本実施形態の強電バッテリ１は、数百ボルト（Ｖ）の直流電圧により電力を出力する、いわゆる強電系の直流電源である。強電バッテリ１は、例えば４００Ｖ程度の電圧を出力する。強電バッテリ１は、リチウムイオンバッテリや鉛バッテリなどにより実現される。
　充電器２は、外部電源９から入力される電力の電圧を変換して強電バッテリ１に充電する電気回路である。すなわち、充電器２は、入力電力の電圧を強電バッテリ１の充電に必要となる所定の充電電圧に変換して強電バッテリ１に出力する。充電器２は、例えば車載充電器である。
　充電器２の入力端子Ｔｉ２には、外部電源９から供給される電力の交流電圧が入力される。充電器２は、その入力電力の電圧を直流電圧に変換し、かつ、入力電力の電圧を強電バッテリ１の充電電圧値に変換する。充電器２の入力電圧範囲は、例えば、下限値がＡＣ８５Ｖであり上限値がＡＣ２６４Ｖである。なお、充電器２は、直流電圧が入力されても動作できる。また、充電器２に入力電圧範囲外の電圧が印加された場合には充電器２において昇圧動作が行われなくなる。
　本実施形態の充電器２は、入力フィルタ２１と、整流回路２２と、昇圧回路２３と、絶縁昇圧回路２４と、出力フィルタ２５とを備える。
　入力フィルタ２１は、外部電源９から充電器２の入力端子Ｔｉ２に入力される電力の交流電圧信号のノイズ成分を除去する電気回路である。入力フィルタ２１は、ノイズ成分を取り除いた交流電圧信号を整流回路２２に出力する。
　整流回路２２は、交流ＡＣの入力電圧を直流ＤＣの出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣ回路を構成する。整流回路２２は、例えば、入力フィルタ２１から出力される交流電圧信号を正弦波形から半波整流波形又は全波整流波形に変換する。整流回路２２は、整流した電圧信号を昇圧回路２３に出力する。
　昇圧回路２３は、整流回路２２から供給される電圧信号のレベルを所定の電圧値まで昇圧する電気回路である。昇圧回路２３は、昇圧した電圧信号を絶縁昇圧回路２４に出力する。
　昇圧回路２３は、例えば、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路により実現される。昇圧回路２３の昇圧比は、変更可能であり、例えばコントローラ５によって制御される。ここにいう昇圧比とは、昇圧回路２３における入力電圧に対する出力電圧の比率のことである。
　絶縁昇圧回路２４は、昇圧回路２３と出力フィルタ２５との間を電気的に絶縁するとともに、昇圧回路２３から供給される電力の電圧信号のレベルを強電バッテリ１の充電用の電圧値まで昇圧する電気回路である。絶縁昇圧回路２４の昇圧比は一定の値に設定される。
　絶縁昇圧回路２４は、ＤＣ／ＡＣ回路２４１とトランス２４２とＡＣ／ＤＣ回路２４３とを備える。
　ＤＣ／ＡＣ回路２４１は、昇圧回路２３から供給される直流ＤＣの電圧信号を交流ＡＣの電圧信号に変換する。ＤＣ／ＡＣ回路２４１は、変換した交流ＡＣの電圧信号をトランス２４２に出力する。
　トランス２４２は、１対の巻き線により構成される。トランス２４２は、ＤＣ／ＡＣ回路２４１から出力される交流ＡＣの電圧信号をＡＣ／ＤＣ回路２４３から絶縁するとともに、その交流ＡＣの電圧信号によって生じる誘導起電力を用いて交流ＡＣの電圧信号よりも高いレベルとなる交流ＡＣの高電圧信号を生成する。トランス２４２は、その交流ＡＣの高電圧信号をＡＣ／ＤＣ回路２４３に出力する。
　ＡＣ／ＤＣ回路２４３は、トランス２４２から取り出される交流ＡＣの高電圧信号を直流ＤＣの高電圧信号に変換する。ＡＣ／ＤＣ回路２４３は、変換した高電圧信号を出力フィルタ２５に出力する。
　このように、絶縁昇圧回路２４は、トランス２４２を用いて外部電源９を強電バッテリ１から絶縁するとともに、外部電源９から供給される電力の電圧信号のレベルを強電バッテリ１の充電電圧まで上昇させる。
　出力フィルタ２５は、ＡＣ／ＤＣ回路２４３から出力される高電圧信号のノイズ成分を除去する電気回路である。出力フィルタ２５は、ノイズ成分を取り除いた直流ＤＣの高電圧信号を充電器２の出力端子Ｔｏ２に出力する。これにより、強電バッテリ１に直流ＤＣの高電圧信号が供給されて強電バッテリ１の充電が行われる。
　スイッチ３は、車両の停車中に運転者等の感電を回避するために、電源装置４の出力端子Ｔｏ４と充電器２の入力端子Ｔｉ２との間を接続又は遮断する。スイッチ３の切替えはコントローラ５によって行われる。例えば、車両の走行中は、強電バッテリ１の残容量の大きさに応じて、電源装置４の電力を用いて強電バッテリ１の充電が行われるようにスイッチ３の状態が遮断状態から接続状態に切り替えられる。
　電源装置４は、充電器２を介して強電バッテリ１に電力を供給するシステム内電源装置である。電源装置４は、補助電源４１とＤＣ／ＤＣコンバータ４２とを備える。電源装置４は、充電ポート１００ａと充電器２との間に接続される。なお、電源装置４は、充電ポート１００ａ自体に接続されてもよく、充電器２自体に接続されてもよい。
　補助電源４１は、強電バッテリ１の電力を補助するための電源である。補助電源４１は、例えば、数十ボルト又は数百ボルトの直流電圧により電力を生成する。補助電源４１としては、燃料電池や、太陽電池、二次電池などの直流電源が挙げられる。
　本実施形態では、補助電源４１は、強電バッテリ１の電圧に対して異なる大きさの電圧を出力する。さらに補助電源４１の電圧は、外部電源９の電圧とも異なる値である。補助電源４１は、固体酸化型の燃料電池により構成される。この燃料電池の出力電圧の大きさは、燃料電池に供給されるアノードガスの流量や、カソードガスの流量、燃料電池の温度などの運転状態に応じて変化する。燃料電池の出力電圧の上限値は、外部電源９の電圧の実効値や平均値よりも低い。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補助電源４１と充電器２との間に接続され、電源装置４から出力される電力の電圧を、外部電源９の電圧相当、すなわち充電器２で昇圧可能な電圧値に変換する電圧変換器を構成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補助電源４１の電圧を昇圧又は降圧する回路である。
　本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、補助電源４１の出力電力の電圧を充電器２の入力電圧範囲内の所定の電圧値まで昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２はコントローラ５により制御される。
　コントローラ５は、スイッチ３の接続状態を切り替えるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作を制御する。
　コントローラ５は、外部電源９が電源システム１００の充電ポート１００ａから切り離されたか否かを判断する。具体的には、充電ポート１００ａに設けられた勘合センサや検出器１００ｂなどの検出信号に応じて外部電源９が充電ポート１００ａから切り離されたか否かを判断する。例えば、検出器１００ｂの検出信号が所定の閾値を下回る場合には、外部電源９が充電ポート１００ａから切り離されたと判断する。
　コントローラ５は、外部電源９が充電ポート１００ａから切り離されると、スイッチ３の状態を遮断状態から接続状態に切り替える。そしてコントローラ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を制御して補助電源４１の出力電力の電圧を充電器２の入力電圧範囲内の電圧値に昇圧する。充電器２の入力電圧範囲とは、充電器２により昇圧可能な入力電圧のことである。
　一方、外部電源９が電源システム１００の充電ポート１００ａに接続されると、コントローラ５は、スイッチ３を遮断状態に切り替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる。
　あるいは、強電バッテリ１の周囲に強電バッテリ１の残容量を検出する容量センサを設けて、コントローラ５は、その容量センサの検出信号に応じてスイッチ３の接続状態を切り替えるようにしてもよい。この場合には、コントローラ５は、容量センサの検出信号が所定の充電閾値よりも低い場合に、スイッチ３を遮断状態から接続状態に切り替え、当該検出信号が所定の満充電閾値よりも高い場合にはスイッチ３を遮断状態に切り替える。
　図２は、本実施形態における補助電源４１の出力電圧の電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ４２のタイプとの関係を説明する図である。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、充電器２に入力する電圧を６０Ｖよりも大きな電圧に昇圧することを想定している。
　図２に示すように、直接接触防止のための安全規定に従って直流ＤＣの６０Ｖを基準にＤＣ／ＤＣコンバータ４２の構成を選択する。
　補助電源４１の出力電圧の上限値（上限電圧）が６０Ｖ未満であり、補助電源４１の上限電圧が充電器２の入力電圧範囲外にある場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いて補助電源４１の出力電力の電圧を充電器２の昇圧可能な入力電圧値に昇圧する。このような場合には、トランスを有する絶縁型コンバータによりＤＣ／ＤＣコンバータ４２を構成する。
　補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ未満であり、補助電源４１の上限電圧が充電器２の入力電圧範囲内にある場合であっても、補助電源４１と充電器２とを絶縁するためにトランスを有する絶縁型コンバータによりＤＣ／ＤＣコンバータ４２を構成する。
　一方、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上であり、かつ、補助電源４１の出力電力の電圧が充電器２の入力電圧範囲外である場合は、１次側と２次側を絶縁する必要性が低いため、トランスを要しない非絶縁型コンバータによりＤＣ／ＤＣコンバータ４２を構成する。このような場合には、図３に示したトランス２４２などの部品が不要となるので、絶縁コンバータに比べて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の製品コストを低減することができる。
　なお、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上であり、補助電源４１の上限電圧が充電器２の入力電圧範囲内にある場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は必要ない。
　このように、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上である場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２として非絶縁型コンバータを用いることにより、絶縁型コンバータを用いる場合に比べて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の製品コスト及びサイズを抑制することができる。
　また、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ未満である場合は、補助電源４１のマイナス極をシャシに接地（アース）する。一方、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上である場合には、安全規定から、補助電源４１のプラス極とマイナス極をシャシからフローティングさせる必要がある。したがって、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ未満である場合に補助電源４１のマイナス極をシャシに接続することでシャシを電気の通り道として使えるので、補助電源４１をシャシから浮かせる回路構成に比べて、電源装置４のマイナス極側の回路構成を簡素化することができる。
　したがって、補助電源４１の出力電力の電圧に応じて非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いたり、補助電源４１のマイナス極としてシャシを用いたりすることで、電源装置４の製品コスト及びサイズを低減することができる。
　図３は、本実施形態における充電器２の構成例を示す回路図である。
　図３には、充電器２の入力端子Ｔｉ２として正極入力端子Ｔｉ２_ｐ及び負極入力端子Ｔｉ２_ｎが示され、充電器２の出力端子Ｔｏ２として正極出力端子Ｔｏ２_ｐ及び負極出力端子Ｔｏ２_ｎが示されている。
　入力フィルタ２１は、ノイズを除去するための巻き線Ｌ１及びＬ２を備え、正極入力端子Ｔｉ２_ｐに巻き線Ｌ１の一端が接続され、負極入力端子Ｔｉ２_ｎに巻き線Ｌ２の一端が接続される。このように、２つの巻き線Ｌ１及びＬ２を用いることにより、ノイズを除去しつつ、交流電圧だけでなく直流電圧についても通過させることができる。
　整流回路２２は、４つのダイオードＤｉ１乃至Ｄｉ４を備える電気回路であり、半波整流回路を構成する。整流回路２２においては、直列接続された２つのダイオードＤｉ１及びＤｉ２と、直列接続された２つのダイオードＤｉ３及びＤｉ４とが互いに並列に接続される。そしてダイオードＤｉ１とダイオードＤｉ２との接点に巻き線Ｌ１の他端が接続され、ダイオードＤｉ３とダイオードＤｉ４との接点に巻き線Ｌ２の他端が接続される。
　整流回路２２において、交流電圧信号におけるマイナス方向の信号成分が除去されて直流信号が生成される。なお、整流回路２２は、交流を直流に変換する回路であればよく、ブリッジ形又はセンタータップ形の全波整流回路であってもよい。
　昇圧回路２３は、入力電圧を昇圧するためのトランジスタＴｒ、巻き線Ｌ３、ダイオードＤｉ及びコンデンサＣ１を備える。巻き線Ｌ３及びダイオードＤｉが正極ラインに接続され、正極ラインと負極ラインとの間にトランジスタＴｒ及びコンデンサＣ１が並列に接続される。
　昇圧回路２３においては、トランジスタＴｒの制御端子にはＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）信号が供給されてトランジスタＴｒがスイッチング動作を行う。これにより、巻き線Ｌ３にエネルギーが蓄えられ、巻き線Ｌ３からダイオードＤｉを介してコンデンサＣ１に電流が供給される。
　これと共に、整流回路２２から巻き線Ｌ３に入力された電圧信号が、ダイオードＤｉ及びコンデンサＣ１により一定の電圧信号に変換される。トランジスタＴｒの制御端子に供給されるＰＷＭ信号のデューティ比を変更することにより、昇圧回路２３の昇圧比が変化する。
　ＤＣ／ＡＣ回路２４１は、４つのトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４を備え、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１及びＴｒ２と、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３及びＴｒ４とが互いに並列に接続される。そしてトランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接点に対してトランス２４２における一次巻き線の他端が接続され、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接点に対してトランス２４２における一次巻き線の他端が接続される。
　トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４の制御端子の各々にＰＷＭ信号が供給されることにより、昇圧回路２３からＤＣ／ＡＣ回路２４１に入力される直流ＤＣの電圧信号が交流ＡＣの電圧信号に変換される。
　トランス２４２は、相互誘導を発生させるための一次巻き線と二次巻き線とを備える。トランス２４２は、ＤＣ／ＡＣ回路２４１とＡＣ／ＤＣ回路２４３とを絶縁しつつ、ＤＣ／ＡＣ回路２４１から一次巻き線に入力される交流電圧を、二次巻き線により当該交流電圧よりも大きな振幅の交流電圧をＡＣ／ＤＣ回路２４３に出力する。
　ＡＣ／ＤＣ回路２４３は、整流回路２２と同様、４つのダイオードＤｉ１乃至Ｄｉ４を備え、ブリッジ形の全波整流回路を構成する。ＡＣ／ＤＣ回路２４３は、交流電圧信号の全サイクルを同一方向の信号に変換して全波整流波形を示す整流信号を生成する。
　ＡＣ／ＤＣ回路２４３においては、直列接続された２つのダイオードＤｉ１及びＤｉ２と、直列接続された２つのダイオードＤｉ３及びＤｉ４とが互いに並列に接続される。そしてダイオードＤｉ１とダイオードＤｉ２との接点に対してトランス２４２における二次巻き線の一端が接続され、ダイオードＤｉ３とダイオードＤｉ４との接点に対してトランス２４２における二次巻き線の他端が接続される。
　このように、絶縁昇圧回路２４は、あらかじめ定められた昇圧比により入力電圧を昇圧して出力フィルタ２５に出力する。ここにいう昇圧比は、絶縁昇圧回路２４の出力電圧を入力電圧により除した比率である。
　出力フィルタ２５は、入力信号を平滑化するための巻き線Ｌ４及びコンデンサＣ２を備える。出力フィルタ２５は、ＡＣ／ＤＣ回路２４３から巻き線Ｌ４に入力される整流信号を平滑化するとともにリップルノイズを除去する。
　出力フィルタ２５から出力される電圧信号のレベルは強電バッテリ１の充電に必要な電圧値まで昇圧されているので、出力フィルタ２５の出力電圧により強電バッテリ１の充電が行われる。
　以上のように、充電器２は、入力される電力の交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を、絶縁昇圧回路２４の昇圧比を考慮した所定の値まで昇圧する。そして充電器２は、昇圧した直流電圧を、トランス２４２における相互誘導を利用して、強電バッテリ１の充電に必要な電圧値まで昇圧する。これにより、充電器２に供給される入力電力を用いて強電バッテリ１を充電することが可能となる。
　図４は、本実施形態における電源システム１００の制御方法に関する処理手順例を示すフローチャートである。なお、コントローラ５は、電源システム１００の制御方法に関する各種処理を実行するようにプログラムされている。
　ステップＳ１においてコントローラ５は、外部電源９が電源システム１００から切り離されたか否かを判断する。
　例えば、充電ポート１００ａと外部電源９のグリッドとの勘合の有無を検知する勘合センサが設けられており、充電ポート１００ａからグリッドが切り離された場合には、勘合センサは切断状態を示す切断信号をコントローラ５に出力する。コントローラ５は、切断信号を取得すると、外部電源９が電源システム１００から切り離されたと判断し、電源装置４から充電器２を介して強電バッテリ１に電力を供給できるようスイッチ３を接続状態に切り替える。
　ステップＳ２においてコントローラ５は、外部電源９が電源システム１００から切り離されたと判断した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を駆動して電源装置４の出力電力の電圧を充電器２の入力電圧に変換する。ここにいう入力電圧は、充電器２が昇圧動作可能な電圧値であり、例えば、充電器２の出力容量が最大となる電圧値に設定される。
　ステップＳ３においてコントローラ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から供給される電力の電圧を、充電器２を介して強電バッテリ１に供給する。これにより、電源装置４の出力電力が強電バッテリ１に充電される。
　強電バッテリ１の残容量が、過充電を回避するための所定の閾値まで上昇すると、コントローラ５は、スイッチ３を遮断状態に切り替えることによりステップＳ３の処理を終了して、電源システム１００の制御方法についての一連の処理手順を終了する。
　本発明の第１実施形態によれば、電源システム１００は、駆動装置１０に電力を供給するためのバッテリ１と、充電ポート１００ａを介して外部電源９から入力される電力の電圧をバッテリ１の充電に必要な充電用電圧に変換する充電器２とを含む。さらに電源システム１００内には、充電ポート１００ａと充電器２との間に接続される電源装置４が含まれる。なお、充電ポート１００ａと充電器２との間とは、充電ポート１００ａ自体や充電器２自体も含む。
　そして、電源装置４は、電源装置４の自身から出力される電力の電圧を、充電器２で昇圧可能な電圧値である外部電源９の電圧相当に変換する電圧変換器としてＤＣ／ＤＣコンバータ４２を備える。電源装置４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から出力される電圧を、充電器２を介してバッテリ１へ供給する。
　このように、電源システム１００は、電源装置４から充電器２へ出力される電力の電圧の大きさが充電器２の入力電圧範囲内に収まるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いて電源装置４の出力電力の電圧を変換して充電器２に供給する。ここにいう充電器２の入力電圧範囲は外部電源９の電圧の大きさを基準に設計される。
　したがって、電源装置４から出力される電力の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して充電器２に入力することにより、電源装置４の電力を確実にバッテリ１に充電することができる。例えば、バッテリ１に充電が必要な状況において電源装置４の出力電圧の電圧が充電器２の入力電圧範囲外にあるような状態でも、電源装置４の電力がバッテリ１に供給されるため、確実にバッテリ１を充電することができる。
　また、電源システム１００は、電源装置４の電圧を変換する処理の一部を充電器２で行うことから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の電圧変換処理を低減することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の体積及びコストを低減することができる。
　このため、本実施形態によれば、バッテリへの充電が必要な状況で電源装置４からの充電を確実に行いつつ、電源装置４の出力電力の電圧を変換する変換器のサイズ及びコストを抑制することができる。
　また、電源装置４はＤＣ／ＤＣコンバータ４２及び充電器２を介してバッテリ１に接続されているので、電源装置４にバッテリ１の強電圧が直接印加されるという事態を回避することができる。さらに電源装置４が充電器２を介してバッテリ１に接続されているので、駆動装置１０の放射ノイズやリップルノイズが充電器２の出力フィルタによってノイズ低減される。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータや補助電源４１に駆動装置１０の放射ノイズやリップルノイズが混入することを抑制でき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は出力端子側に出力フィルタを設ける必要がなくなりさらにコスト低減をはかることもできる。
　さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いることにより、充電器２の出力容量が大きくなるように充電器２に入力する電圧値を調整することが可能になるので、充電器２を有効に利用することができる。
　このように本実施形態によれば、電源装置４の補助電源４１と充電器２との間にＤＣ／ＤＣコンバータ４２を接続することにより、電源装置４に混入するノイズを抑制しつつ、電源装置４の電力を効率よくバッテリ１に充電することができる。
　また、本実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力電圧は、補助電源４１からＤＣ／ＤＣコンバータ４２への入力電圧値とバッテリ１の充電に必要な電圧値との間の所定の値に設定される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、その入力電圧を充電器２で昇圧可能な電圧値（外部電源９の電圧相当）からバッテリ１の電圧値までの範囲内の電圧値に昇圧する。
　これにより、補助電源４１の出力電圧をバッテリ１の電圧値まで昇圧するのに必要となる昇圧処理の一部が充電器２により行われるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の昇圧比を小さくすることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の昇圧比が小さくすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータで生じる電力損失やＤＣ／ＤＣコンバータ４２のサイズ及びコストを低減することができる。このように、電源システム１００で行われる昇圧処理を充電器２とＤＣ／ＤＣコンバータ４２で分担することにより、電源装置４のサイズ及びコストを抑制することができる。
　具体的には、電源システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いて補助電源４１の電圧を昇圧し、昇圧した電圧をさらに充電器２を用いて昇圧する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の入力電圧に対する出力電圧の昇圧比が小さくなるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２をバッテリ１に直接接続した構成に比べてＤＣ／ＤＣコンバータ４２の電力損失、製品コスト及びサイズを抑制することができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いて入力電圧を降圧し、さらに充電器２を用いて調整するような電源システムであっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の製品コスト及びサイズを抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、電源システム１００は車両に搭載される。そして電源装置４は、車両の運転中に充電器２を介してバッテリ１に電力を供給する。これにより、車両を駆動するモータなどの駆動装置１０の動作時間が長くなるので、車両の走行距離を延ばすことができる。さらに、上述のとおり電源装置４の重量が軽くなるので、車両の電費が改善するので、より一層走行距離を延ばすことができる。
　また、本実施形態によれば、電源装置４は、バッテリ１を補助するための補助電源４１として、燃料の供給を受けて発電する固体酸化型の燃料電池をさらに含む。そしてＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、燃料電池の電圧を昇圧して充電器２に入力する。
　ここで、固体酸化型の燃料電池は、主にセラミックスで形成されるため、固体高分子型の燃料電池などに比べて較差が大きくなる。そのため、積層数を増やすほど、燃料電池スタック全体の較差が大きくなり、燃料電池同士の密着性が低下して電気抵抗が大きくなりやすい。このような理由から、固体酸化型の燃料電池については、固体高分子型の燃料電池に比べて積層数が制限されるので、燃料電池の出力電圧が外部電源９の電圧よりも低いものが多い。
　このように、外部電源９の出力電力の電圧よりも低い固体酸化型の燃料電池を電源装置４に備えることにより、車両の運転中に充電器２を介して燃料電池の電力をバッテリ１に充電することができるとともに、燃料電池の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ４２の重量及びコストを抑制することができる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の重量、すなわち車両の重量を軽くすることにより、車両を駆動する駆動装置１０の消費電力が小さくなるので、燃料電池の燃料消費量を抑制することができる。したがって、電源装置４のサイズ及びコストを抑制しつつ燃費を改善することができる。
　また、本実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力端子Ｔｏ４は、充電器２の入力端子Ｔｉ２に接続される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力端子Ｔｏ４は、充電ポート１００ａと入力フィルタ２１との間に接続される。これにより、充電器２の構成を変更する必要がないことから、簡易な構成により電源装置４から出力される電力を充電器２に入力することができる。
　また、本実施形態によれば、図２に示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に入力される電力の電圧を供給する補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ未満であるときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、絶縁型コンバータにより構成される。これにより、補助電源４１側の絶縁性が確保されるので、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と補助電源４１との間の接続ケーブルを絶縁性の高いものにする必要がなくなる。したがって、補助電源４１側の絶縁対策を簡素にすることができるので、電源装置４のコスト及びサイズを抑制することができる。
　さらに、本実施形態によれば、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上であるときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、非絶縁型コンバータにより構成される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の製品コスト及びサイズが抑えられるので、電源装置４を簡素な構成にすることができる。
　また、本実施形態によれば、電源システム１００は、図１に示したように、充電器２と電源装置４との間を接続又は遮断するスイッチ３をさらに含む。
　充電器２と電源装置４との間にスイッチ３を接続することにより、充電器２から電源装置４を確実に切り離すことが可能になる。このため、外部電源９を電源システム１００の充電ポート１００ａに接続した状態において電源装置４から外部電源９に電圧が印加されたり、外部電源９から電源装置４に電圧が印加されたりするのを回避することができる。
　また、本実施形態によれば、電源システム１００は、外部電源９から充電器２に入力される電力の電圧を計測する検出器１００ｂと、検出器１００ｂの出力値に基づいてスイッチ３の状態を切り替えるコントローラ５とを備える。
　これにより、外部電源９から充電器２に電力が供給されている状態でスイッチ３が接続状態に切り替えられてしまうという事態を回避することができる。したがって、電源装置４及び外部電源９を確実に保護することができるとともに、使用者が感電するのを回避することができる。
 （第２実施形態）
　図５は、本発明の第２実施形態における電源システム１０１の構成例を示す回路図である。本実施形態の電源システム１０１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の接続先が、第１実施形態とは異なり、入力端子Ｔｉ２ではなく充電器２の中途端子Ｔｃである。
　電源システム１０１は、図１に示した電源システム１００の充電器２に代えて充電器２ａを備えている。他の構成については、図１に示した構成と同じであるため同一符号を付して説明を省略する。
　充電器２ａには中途端子Ｔｃが設けられている。充電器２ａにおいて、整流回路２２の出力端子と昇圧回路２３の入力端子とを接続した信号線に対して中途端子Ｔｃが接続される。充電器２ａの中途端子Ｔｃは、スイッチ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力端子Ｔｏ４に接続される。
　このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力電力の電圧を充電器２ａの昇圧回路２３に入力することにより、当該電圧を充電器２ａの入力端子Ｔｉ２に入力する場合に比べて入力フィルタ２１及び整流回路２２で生じる電力損失を削減することができる。したがって、電源装置４から充電器２を介して強電バッテリ１に供給される電力の損失が減少するので、電源装置４の電力を効率よく強電バッテリ１に供給することができる。
　本発明の第２実施形態によれば、充電器２ａは、入力される電力の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２２と、整流回路２２から出力される直流電圧をバッテリ１の充電に必要となる充電電圧まで昇圧する昇圧回路２３とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力端子Ｔｏ４は、整流回路２２と昇圧回路２３との間に接続される。
　これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の出力電力は、整流回路２２を通過することなく昇圧回路２３に直接入力されるので、整流回路２２において交流電圧を直流電圧に変換する際に生じる電力損失を削減することができる。
　なお、本実施形態では電源装置４の出力端子Ｔｏ４を整流回路２２と昇圧回路２３との間に接続する例について説明したが、電源装置４の出力端子Ｔｏ４を昇圧回路２３と絶縁昇圧回路２４との間や、入力フィルタ２１と整流回路２２との間にも接続してもよい。このような接続構成であっても、少なくとも絶縁昇圧回路２４で入力される電力の電圧が昇圧されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の昇圧比を小さくすることができる。よって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の製品コスト及びサイズを抑制することが可能になる。
 （第３実施形態）
　図６は、本発明の第３実施形態における電源システム１００の構成例を示す回路図である。
　本実施形態の電源システム１０２は、図１に示した電源システム１００の構成に加えて電力検出器４３及びＤＣ／ＤＣコンバータ６を備えている。他の構成については、電源システム１００の構成と同じであるため同一符号を付して説明を省略する。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、充電器２を介することなく補助電源４１と強電バッテリ１との間に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、電源装置４の出力電力の電圧を強電バッテリ１の充電に必要な電圧に変換する直接変換器を構成する。
　本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ６は、補助電源４１の出力電力の電圧を強電バッテリ１の充電に必要な電圧値まで昇圧して強電バッテリ１に供給する。これにより、補助電源４１の発電電力によって強電バッテリ１の充電が行われる。
　補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ未満である場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は絶縁型コンバータにより構成される。一方、補助電源４１の上限電圧が６０Ｖ以上である場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は非絶縁型コンバータにより構成される。
　電力検出器４３は、補助電源４１の出力端子に接続され、補助電源４１の出力電力を検出する。具体的には、電力検出器４３は、補助電源４１の出力電力の電圧及び電流のうち少なくとも一方を検出する。
　例えば、電力検出器４３は、補助電源４１の出力電圧及び補助電源４１の出力電流の双方を検出し、その出力電圧の検出値と出力電流の検出値を乗算した値を補助電源４１の出力電力としてコントローラ５に出力する。
　あるいは、電力検出器４３は、補助電源４１の出力電力の電圧及び電流のうちいずれか一方の値を検出し、補助電源４１の電流電圧特性を示すテーブルをコントローラ５に記録するようにしてもよい。この場合には、コントローラ５は、電力検出器４３から検出値を取得すると、テーブルを参照して補助電源４１の出力電力を算出する。
　コントローラ５は、補助電源４１の出力電力を取得すると、取得した出力電力が充電器２の容量閾値を上回るか否かを判断する。ここにいう充電器２の容量閾値は、充電器２の最大出力容量、すなわち充電器２の出力容量の上限値を基準に誤差等を考慮してあらかじめ定められた値である。充電器２の最大出力容量は、例えば数ｋＷ（キロワット）程度である。
　コントローラ５は、補助電源４１の出力電力が充電器２の容量閾値以下である場合には、その出力電力が充電器２を介して強電バッテリ１に供給されるようＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作を制御する。
　一方、補助電源４１の出力電力が充電器２の容量閾値を上回った場合には、コントローラ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の動作を制御して、その上回った分の電力を強電バッテリ１に直接供給する。これと共にコントローラ５は、残りの電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して強電バッテリ１に供給する。
　以上のように、補助電源４１の出力電力が充電器２の容量を超える場合には、その超過分をＤＣ／ＤＣコンバータ６を介して強電バッテリ１に直接供給する。これにより、充電器２の出力容量を有効に利用しつつ、補助電源４１の全ての出力電力を強電バッテリ１に供給することができる。
　なお、本実施形態のコントローラ５は、補助電源４１の出力電力が充電器２の容量閾値以下である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６のみを介して、補助電源４１の出力電力を強電バッテリ１に供給するようにしてもよい。これにより、電源システム１０２における電圧変換に伴う電力損失のうちＤＣ／ＤＣコンバータ４２及び充電器２で生じる電力損失を削減することができる。
　このように、コントローラ５は、補助電源４１の出力電力の大きさに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６及びＤＣ／ＤＣコンバータ４２のうち一方の動作を停止して他方のみを動作させることにより、一方のＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失を削減することができる。
　あるいは、コントローラ５は、補助電源４１の出力電力が充電器２の容量閾値を上回る場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６及びＤＣ／ＤＣコンバータ４２のトータルの電力損失が小さくなるよう分配割合を演算して双方の動作を制御するものであってもよい。
　本発明の第３実施形態によれば、電源システム１０２は、電源装置４の出力電力の電圧をバッテリ１の電圧に変換する直接変換器を構成するＤＣ／ＤＣコンバータ６をさらに含む。電源システム１０２のコントローラ５は、電源装置４の出力電力が充電器２の容量を超える場合には、その超える分の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６を介して電源装置４からバッテリ１に直接供給する。
　このように、電源装置４の出力電力が充電器２の容量を上回るときにはその出力電力の一部をＤＣ／ＤＣコンバータ６を用いてバッテリ１に供給することで、充電器２を有効利用しつつ、電源装置４の全電力をバッテリ１に蓄えることができる。
　また、本実施形態によれば、コントローラ５は、電源装置４の出力電力が充電器２の容量以下である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６及び４２のうち一方のコンバータを介してバッテリ１に電源装置４の出力電力を供給する。これにより、一方のコンバータの電力損失を削減できるので、電源システム１０２における電圧変換に伴う電力損失を低減することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、充電器２が外部電源９から入力される電力の電圧を降圧して弱電バッテリに充電し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２が補助電源４１の出力電力の電圧を充電器２の入力可能電圧範囲内に降圧するという構成であってもよい。このような構成であっても、弱電バッテリからのノイズを低減しつつ補助電源４１の電力を効率よく弱電バッテリに蓄えることができる。
　また、上記実施形態では充電器２と電源装置４との間にスイッチ３を配置したが、スイッチ３を省略してもよい。このような構成でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、この場合には、コントローラ５はＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作を制御して電源装置４から充電器２への入力を停止する。
　なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (13)

  1. 　バッテリと、充電ポートを介して外部電源から入力される電力の電圧を前記バッテリの充電に必要な電圧に変換する充電器と、を備える電源システムであって、
    　前記充電ポートと前記充電器との間に接続されるシステム内の電源装置を含み、
    　前記電源装置は、当該電源装置の出力電力の電圧を前記外部電源の電圧相当に変換する電圧変換器を備える、
    電源システム。
  2. 　請求項１に記載の電源システムであって、
    　前記電圧変換器は、前記外部電源の電圧相当から前記バッテリの電圧までの範囲内の電圧値に前記電源装置の出力電力の電圧を昇圧する、
    電源システム。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の電源システムであって、
    　当該電源システムは、車両に搭載され、
    　前記電源装置は、前記車両の運転中に前記充電器を介して前記バッテリに電力を供給する、
    電源システム。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記電源装置は、燃料の供給を受けて発電する固体酸化型の燃料電池をさらに含み、
    　前記電圧変換器は、前記燃料電池の出力電力の電圧を昇圧して前記充電器に入力する、
    電源システム。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記電圧変換器は、前記充電器の入力端子に接続される、
    電源システム。
  6. 　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記充電器は、
    　前記入力される電力の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
    　前記直流電圧を前記バッテリの電圧に向かって昇圧する昇圧回路と、を有し、
    　前記電圧変換器の出力端子は、前記整流回路と前記昇圧回路との間に接続される、
    電源システム。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記電源装置は、前記電圧変換器に入力される電力の電圧を供給する補助電源の上限電圧が６０Ｖ未満であるときは、前記電圧変換器は、絶縁型コンバータにより構成される、
    電源システム。
  8. 　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記電源装置は、前記電圧変換器に入力される電力の電圧を供給する補助電源の上限電圧が６０Ｖ以上であるときは、前記電圧変換器は、非絶縁型コンバータにより構成される、
    電源システム。
  9. 　請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記充電器と前記電源装置との間を接続又は遮断するスイッチをさらに含む、
    電源システム。
  10. 　請求項９に記載の電源システムであって、
    　前記外部電源から前記充電器に入力される電力の電圧を計測又は推定するセンサと、
    　前記センサの出力値に基づいて前記スイッチの状態を切り替えるコントローラと、を含む、
    電源システム。
  11. 　請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の電源システムであって、
    　前記電源装置の出力電力の電圧を前記バッテリの電圧に変換する直接変換器をさらに含み、
    　前記電源装置の出力電力が前記充電器の容量を超える場合には、前記直接変換器を介して前記電源装置から前記バッテリに電力を供給する、
    電源システム。
  12. 　請求項１１に記載の電源システムであって、
    　前記電源装置の出力電力が前記充電器の容量以下である場合には、前記電圧変換器及び前記直接変換器のうち一方の変換器を介して前記バッテリに当該出力電力を供給する、
    電源システム。
  13. 　充電ポートを介して外部電源から入力される電力の電圧を前記バッテリの充電に必要な電圧に変換する充電器を備える電源システムの制御方法であって、
    　前記外部電源が前記充電器から切り離された場合に、前記充電ポートと前記充電器との間に接続されるシステム内電源装置の出力電力の電圧を前記充電器の入力電力の電圧に変換する電圧変換ステップと、
    　前記電圧変換ステップにより変換された電力の電圧を、前記充電器を介して前記バッテリに供給する供給ステップと、
    を含む電源システムの制御方法。
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