(57)【要約】【課題】双方向ＤＣＤＣコンバータと単方向ＤＣＤＣコンバータとを並列に接続した構成において、キャパシタのプリチャージに関して各ＤＣＤＣコンバータを好適に制御できる制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されるＤＣＤＣコンバータの制御装置であって、ＤＣＤＣコンバータは、第１バッテリに接続されたプリチャージ用のキャパシタと、第１バッテリと異なる第２バッテリとの間に接続され、双方向への出力が可能な双方向ＤＣＤＣコンバータ、及び双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に接続され、第２バッテリ側の一方向への出力が可能な単方向ＤＣＤＣコンバータ、を含み、車両の起動時、双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させて、第２バッテリの電力でキャパシタのプリチャージを開始し、双方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始よりも後に単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる。【選択図】図１
2020195237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるＤＣＤＣコンバータの制御装置であって、
前記ＤＣＤＣコンバータは、
第１バッテリに接続されたプリチャージ用のキャパシタと、当該第１バッテリと異なる第２バッテリとの間に接続され、双方向への出力が可能な双方向ＤＣＤＣコンバータ、及び
前記双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に接続され、前記第２バッテリ側の一方向への出力が可能な単方向ＤＣＤＣコンバータ、を含み、
車両の起動時、前記双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させて、前記第２バッテリの電力で前記キャパシタのプリチャージを開始し、
前記双方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始よりも後に前記単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる、ＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項２】
前記双方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させてから所定の時間が経過した後に、前記単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる、請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項３】
前記所定の時間は、前記キャパシタがプリチャージを完了するまでに要する時間に基づいて設定される、請求項２に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項４】
前記双方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させて前記キャパシタのプリチャージ完了を検出した後に、前記単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる、請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項５】
前記双方向ＤＣＤＣコンバータから取得する前記キャパシタの電圧が所定の電圧値以上であれば、前記キャパシタのプリチャージが完了したと判断する、請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項６】
前記双方向ＤＣＤＣコンバータから前記キャパシタの電圧に基づく所定の通知を受信すれば、前記キャパシタのプリチャージが完了したと判断する、請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項７】
前記キャパシタの電圧を取得し、当該取得した電圧が所定の電圧値以上であれば、前記キャパシタのプリチャージが完了したと判断する、請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項８】
前記キャパシタは、リレーを介して前記第１バッテリに接続されており、
車両の起動時、前記リレーを開放した状態で前記双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させて、前記第２バッテリの電力で前記キャパシタのプリチャージを開始し、
前記双方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始よりも後に、前記リレーを閉成しかつ前記単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＤＣＤＣコンバータの制御装置。
【請求項９】
１次側と２次側との間で双方向に出力が可能な双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に接続され、１次側から２次側の一方向に出力が可能なＤＣＤＣコンバータであって、
前記双方向ＤＣＤＣコンバータが１次側から２次側の方向へ流す電流を監視し、
前記監視する電流が所定の電流値以上である場合に出力を行い、それ以外の場合は出力を停止する、ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項１０】
前記双方向ＤＣＤＣコンバータの２次側に設けられた電流センサで前記電流を監視する、請求項９に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるＤＣＤＣコンバータ、及びそのＤＣＤＣコンバータを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用の高圧バッテリを用いたシステムを搭載する車両では、高圧バッテリとこの高圧バッテリを電力供給源とする高電圧系車載機器との接続及び遮断がメインリレーを介して制御されている。
【０００３】
このようなシステムでは、車両の起動時など、高圧バッテリを高電圧系車載機器に接続する際に大電流が流れてメインリレーの端子溶着が生じないように、抵抗成分を有したプリチャージ専用リレーをメインリレーと並列に設けたリレー回路が用いられているものがある。このリレー回路では、高圧バッテリを高電圧系車載機器に接続する際、最初にプリチャージ専用リレーを接続して抵抗成分を介した好適な電流で高電圧系車載機器に挿入されたキャパシタをプリチャージし、キャパシタのプリチャージが完了した後にメインリレーの接続に切り替えることが行われている。
【０００４】
また、特許文献１には、メインリレーの端子溶着防止策として、高圧バッテリと低圧バッテリ（例えば、補機バッテリ）とを電力変換可能に接続するＤＣＤＣコンバータを昇降圧可能な双方向タイプとし、車両の起動時にはメインリレーを遮断したまま低圧バッテリからキャパシタに電力を供給してキャパシタをプリチャージすることで、プリチャージ専用リレーを削減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、車載機器の増加により、低圧バッテリを電力供給源とする低電圧系車載機器での電力需要が増えることが想定される。システム既存の双方向ＤＣＤＣコンバータだけで低電圧系車載機器側で増加する電力需要に対応できない場合、高圧バッテリから低電圧系車載機器への一方向に電力を供給する単方向ＤＣＤＣコンバータを新たに双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に追加して、需要に対応することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、高圧バッテリと低圧バッテリとの間を双方向ＤＣＤＣコンバータと単方向ＤＣＤＣコンバータとで並列に接続する構成において、キャパシタを好適にプリチャージするための各ＤＣＤＣコンバータをどのように制御するかは、これまで十分に検討されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、双方向ＤＣＤＣコンバータと単方向ＤＣＤＣコンバータとを並列に接続した構成において、キャパシタのプリチャージに関して各ＤＣＤＣコンバータを好適に制御できる制御装置、及びキャパシタのプリチャージに関して好適な制御を行うＤＣＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に搭載されるＤＣＤＣコンバータの制御装置であって、ＤＣＤＣコンバータは、第１バッテリに接続されたプリチャージ用のキャパシタと、第１バッテリと異なる第２バッテリとの間に接続され、双方向への出力が可能な双方向ＤＣＤＣコンバータ、及び双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に接続され、第２バッテリ側の一方向への出力が可能な単方向ＤＣＤＣコンバータ、を含み、車両の起動時、双方向ＤＣＤＣコンバータを作動させて、第２バッテリの電力でキャパシタのプリチャージを開始し、双方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始よりも後に単方向ＤＣＤＣコンバータを作動開始させる。
【００１０】
また、本発明の他の一態様は、１次側と２次側との間で双方向に出力が可能な双方向ＤＣＤＣコンバータと並列に接続され、１次側から２次側の一方向に出力が可能なＤＣＤＣコンバータであって、双方向ＤＣＤＣコンバータが１次側から２次側の方向へ流す電流を監視する監視部と、監視部で監視する電流が所定の電流値以上である場合に出力を行い、それ以外の場合は出力を停止する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明によれば、双方向ＤＣＤＣコンバータと単方向ＤＣＤＣコンバータとを並列に接続した構成において、キャパシタのプリチャージに関して各ＤＣＤＣコンバータを好適に制御できる制御装置、及びキャパシタのプリチャージに関して好適な制御を行うＤＣＤＣコンバータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システムの概略構成図
【図２】図１のＤＣＤＣコンバータ制御装置が実行する制御フローチャート
【図３】第２の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システムの概略構成図
【図４】図３のＤＣＤＣコンバータ制御装置が実行する制御フローチャート
【図５】図３のＤＣＤＣコンバータ制御装置が実行する変形例の制御フローチャート
【図６】第３の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システムの概略構成図
【図７】図６のＤＣＤＣコンバータ制御装置が実行する制御フローチャート
【図８】第４の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータを含む電源システムの概略構成図
【図９】図８のＤＣＤＣコンバータ制御装置が実行する制御フローチャート
【図１０】図８のＤＣＤＣコンバータが実行する制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、車両に搭載される双方向ＤＣＤＣコンバータと単方向ＤＣＤＣコンバータとが並列接続された構成において、車両の起動時に、単方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始タイミングを双方向ＤＣＤＣコンバータの作動開始タイミングよりも遅くする。これにより、キャパシタのプリチャージを好適に制御する。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
＜構成＞
図１は、第１の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に例示した電源システム１は、第１バッテリ１０と、メインリレー２０と、キャパシタ３０と、第１電圧系車載機器４０と、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１０と、単方向ＤＣＤＣコンバータ１２０と、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ制御装置１３０と、第２バッテリ１４０と、第２電圧系車載機器１５０と、を備えている。図１では、電力線を実線で示し、制御信号線を破線で示す。また、電源システム１が搭載される車両としては、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）が例示できる。
【００１６】
第１バッテリ１０は、リチウムイオン電池等の充放電可能に構成された二次電池であって、例えば高電圧電力の供給源として車両に搭載される駆動用バッテリである。この第１バッテリ１０は、メインリレー２０を介して、第１電圧系車載機器４０、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１０、及び単方向ＤＣＤＣコンバータ１２０と電力供給可能に接続されている。
【００１７】
第２バッテリ１４０は、鉛蓄電池等の充放電可能に構成された二次電池であって、例えば低電圧電力の供給源として車両に搭載される補機バッテリである。第２バッテリ１４０は、第２電圧系車載機器１５０と電力供給可能に接続されている。
【００１８】
キャパシタ３０は、メインリレー２０を導通させる前に実施されるプリチャージ用の容量素子である。このキャパシタ３０は、メインリレー２０と第１電圧系車載機器４０とを接続する電源ラインに、第１バッテリ１０と並列に接続されている。
【００１９】
第１電圧系車載機器４０は、第１バッテリ１０から供給される電力で動作する車両に搭載された機器である。この第１電圧系車載機器４０は、例えば走行用モータやスタータモータ等とすることができる。
【００２０】
第２電圧系車載機器１５０は、第２バッテリ１４０から供給される電力で動作する車両に搭載された機器である。この第２電圧系車載機器１５０は、例えば照明装置やパワーステアリング装置等とすることができる。
【００２１】
双方向ＤＣＤＣコンバータ（以下「双方向ＤＤＣ」と記す）１１０は、キャパシタ３０と第２電圧系車載機器１５０との間に接続され、ＤＤＣ制御装置１３０の指令に基づいて双方向に電圧変換出力が可能なＤＣＤＣコンバータである。より具体的には、双方向ＤＤＣ１１０は、１次側に接続された第１バッテリ１０の電力を２次側に接続された第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に供給する。また、双方向ＤＤＣ１１０は、２次側に接続された第２バッテリ１４０の電力を１次側に接続されたキャパシタ３０及び第１電圧系車載機器４０に供給する。電力供給の際、双方向ＤＤＣ１１０は、１次側の入力電圧である第１バッテリ１０の電圧を変圧し、２次側の出力電圧とすることができ、また２次側の入力電圧である第２バッテリ１４０の電圧を変圧し、１次側の出力電圧とすることができる。例えば、第１バッテリ１０が高圧バッテリであり、第２バッテリ１４０が第１バッテリ１０よりも定格電圧が低い低圧バッテリである場合には、双方向ＤＤＣ１１０は、第１バッテリ１０の電力を降圧して第２電圧系車載機器１５０に出力し、第２バッテリ１４０の電力を昇圧してキャパシタ３０に出力する。
【００２２】
単方向ＤＣＤＣコンバータ（以下「単方向ＤＤＣ」と記す）１２０は、キャパシタ３０と第２電圧系車載機器１５０との間に、かつ双方向ＤＤＣ１１０と並列に接続され、ＤＤＣ制御装置１３０の指令に基づいて一方向にのみ電圧変換出力が可能なＤＣＤＣコンバータである。より具体的には、単方向ＤＤＣ１２０は、１次側に接続された第１バッテリ１０の電力を２次側に接続された第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に供給する。電力供給の際、単方向ＤＤＣ１２０は、１次側の入力電圧である第１バッテリ１０の電圧を変圧し、２次側の出力電圧とすることができる。第１バッテリ１０が高圧バッテリであり、第２バッテリ１４０が第１バッテリ１０よりも定格電圧が低い低圧バッテリである場合には、単方向ＤＤＣ１２０は、第１バッテリ１０の電力を降圧して第２電圧系車載機器１５０に出力する。
【００２３】
ＤＣＤＣコンバータ制御装置（以下「ＤＤＣ制御装置」と記す）１３０は、車載機器から取得できる車両の状態に基づいて、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ１２０の動作を制御する。このＤＤＣ制御装置１３０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェース等を含んだＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成され得る。ＤＤＣ制御装置１３０には、メインリレー２０の接続／遮断状態を制御できるＥＣＵや、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ１２０の出力電圧値を制御できるＥＣＵ等、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態のＤＤＣ制御装置１３０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する計時、判定、及び指令の各機能を実現する。
【００２４】
ＤＤＣ制御装置１３０は、所定の車載機器から得られるイグニッションＯＮ信号やＲＥＡＤＹ−ＯＮ信号に基づいて、車両に対して起動操作が行われたか否かを判定し、車両の起動操作が行われた時に双方向ＤＤＣ１１０に起動指令を与えて作動開始させる。そして、ＤＤＣ制御装置１３０は、双方向ＤＤＣ１１０が作動開始したタイミングで計時を開始する。その後、ＤＤＣ制御装置１３０は、計時を開始してから所定の時間の経過を待って、単方向ＤＤＣ１２０に起動指令を与えて作動開始させる。ここで、作動開始とは、停止状態にあるＤＤＣを起動させて所定の電力を出力し始める時点をいう。
【００２５】
＜制御＞
図面をさらに参照して、本第１の実施形態に係るＤＤＣ制御装置１３０が行う制御を説明する。図２は、ＤＤＣ制御装置１３０が実行するＤＣＤＣコンバータ制御（ＤＤＣ制御）の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すＤＤＣ制御は、メインリレー２０が遮断された状態において車両の起動操作が行われたと判定されることによって開始される。
【００２６】
ステップＳ２０１：ＤＤＣ制御装置１３０は、双方向ＤＤＣ１１０を作動開始させ、第２バッテリ１４０の電力をキャパシタ３０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ１１０を制御する。これにより、第２バッテリ１４０の電力を用いたキャパシタ３０のプリチャージが開始される。この時点では、単方向ＤＤＣ１２０は、まだ作動していない。
【００２７】
ステップＳ２０２：ＤＤＣ制御装置１３０は、双方向ＤＤＣ１１０を作動開始させると計時を開始する。
【００２８】
ステップＳ２０３：ＤＤＣ制御装置１３０は、双方向ＤＤＣ１１０を作動開始させてから所定の時間ｔが経過したか否かを判断する。この所定の時間ｔは、キャパシタ３０のプリチャージが完了するまでに要する時間に基づいて設定される。典型的には、キャパシタ３０のプリチャージが完了するまでに要する時間以上に設定される。プリチャージが完了するまでに要する時間は、キャパシタ３０の容量、双方向ＤＤＣ１１０の性能、及び第２バッテリ１４０の供給許容容量などに基づいて、適切に定められる。所定の時間ｔが経過した場合は（ステップＳ２０３、はい）、ステップＳ２０４に処理が進み、それ以外の場合は（ステップＳ２０３、いいえ）、所定の時間ｔが経過するまでステップＳ２０３の判断を繰り返す。
【００２９】
ステップＳ２０４：ＤＤＣ制御装置１３０は、メインリレー２０を接続した状態に制御する。この制御が終わって初めて車両が実際に起動する。なお、メインリレー２０の接続処理は、ＤＤＣ制御装置１３０とは異なる車載ＥＣＵが、ＤＤＣ制御装置１３０から情報を受けて実行してもよい。
【００３０】
ステップＳ２０５：ＤＤＣ制御装置１３０は、単方向ＤＤＣ１２０を作動開始させ、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０側から第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０側への出力を開始させる。また、ＤＤＣ制御装置１３０は、キャパシタ３０のプリチャージの完了に伴って、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０の電力を第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ１１０を切り替える。これにより、双方向ＤＤＣ１１０と単方向ＤＤＣ１２０との両方によって第２電圧系車載機器１５０で生じる大電力需要に応えることができる。なお、上記ステップＳ２０４の処理とステップＳ２０５の処理は、順序が前後しても構わない。
【００３１】
以上の処理によって、ＤＤＣ制御装置１３０による車両の起動時におけるＤＤＣ制御が終了する。
【００３２】
＜作用・効果＞
以上のように、本発明の第１の実施形態に係るＤＤＣ制御装置によれば、プリチャージ機能を備えた双方向ＤＤＣに単方向ＤＤＣが並列接続された構成において、車両の起動操作が行われたと判定した場合、キャパシタのプリチャージのために双方向ＤＤＣだけをまず作動させ、その作動開始から所定の時間が経過した後に単方向ＤＤＣを作動開始させる。つまり、ＤＤＣ制御装置では、車両の起動時、予め定めた所定の時間の分だけ単方向ＤＤＣの作動開始タイミングが双方向ＤＤＣの作動開始タイミングよりも遅くなる。
【００３３】
このような所定の時間を用いてＤＤＣの作動開始タイミングを遅延させる制御により、キャパシタのプリチャージが完了するまでに要する時間に基づいて所定の時間を適切に設定しておけば、双方向ＤＤＣによってキャパシタのプリチャージのために第２バッテリからキャパシタに供給すべき電力が、単方向ＤＤＣを経由して第２バッテリに戻ってしまう経路が形成されない。よって、ＤＤＣ制御装置は、第２バッテリの電力を用いてキャパシタを好適にプリチャージすることができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
＜構成＞
図３は、第２の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システム２の概略構成を示すブロック図である。図３に例示した電源システム２は、第１バッテリ１０と、メインリレー２０と、キャパシタ３０と、第１電圧系車載機器４０と、双方向ＤＤＣ２１０と、単方向ＤＤＣ１２０と、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ制御装置２３０と、第２バッテリ１４０と、第２電圧系車載機器１５０と、を備えている。図３では、電力線を実線で示し、制御信号線を破線で示す。また、電源システム２が搭載される車両としては、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）が例示できる。
【００３５】
この第２の実施形態の電源システム２では、上述した第１の実施形態の電源システム１と比べて、双方向ＤＤＣ２１０及びＤＤＣ制御装置２３０の構成が異なる。以下、この異なる構成を中心に第２の実施形態を説明し、同一の構成については同一の参照符号を付して説明を一部省略する。
【００３６】
双方向ＤＤＣ２１０は、キャパシタ３０と第２電圧系車載機器１５０との間に接続され、ＤＤＣ制御装置２３０の指令に基づいて双方向に電圧変換出力が可能なＤＣＤＣコンバータである。より具体的には、双方向ＤＤＣ２１０は、１次側に接続された第１バッテリ１０の電力を２次側に接続された第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に供給する。また、双方向ＤＤＣ２１０は、２次側に接続された第２バッテリ１４０の電力を１次側に接続されたキャパシタ３０及び第１電圧系車載機器４０に供給する。電力供給の際、双方向ＤＤＣ２１０は、１次側の入力電圧である第１バッテリ１０の電圧を変圧し、２次側の出力電圧とすることができ、また２次側の入力電圧である第２バッテリ１４０の電圧を変圧し、１次側の出力電圧とすることができる。さらに、双方向ＤＤＣ２１０は、キャパシタ３０に接続される端子側に現れる電圧Ｖの情報をＤＤＣ制御装置２３０に送信することができるように構成されている。
【００３７】
ＤＤＣ制御装置２３０は、車載機器から取得できる車両の状態及び双方向ＤＤＣ２１０から取得するキャパシタ３０の状態に基づいて、双方向ＤＤＣ２１０及び単方向ＤＤＣ１２０の動作を制御する。このＤＤＣ制御装置２３０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェース等を含んだＥＣＵとして構成され得る。ＤＤＣ制御装置２３０には、メインリレー２０の接続／遮断状態を制御できるＥＣＵや、双方向ＤＤＣ２１０及び単方向ＤＤＣ１２０の出力電圧値を制御できるＥＣＵ等、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態のＤＤＣ制御装置２３０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する取得、判定、及び指令の各機能を実現する。
【００３８】
ＤＤＣ制御装置２３０は、所定の車載機器から得られるイグニッションＯＮ信号やＲＥＡＤＹ−ＯＮ信号に基づいて、車両に対して起動操作が行われたか否かを判定し、車両の起動操作が行われた時に双方向ＤＤＣ２１０に起動指令を与えて作動開始させる。そして、ＤＤＣ制御装置２３０は、作動開始した双方向ＤＤＣ２１０から送信されるキャパシタ３０の電圧Ｖを逐次取得する。その後、ＤＤＣ制御装置２３０は、取得するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値以上になれば、単方向ＤＤＣ１２０に起動指令を与えて作動開始させる。
【００３９】
＜制御＞
図面をさらに参照して、本第２の実施形態に係るＤＤＣ制御装置２３０が行う制御を説明する。図４は、ＤＤＣ制御装置２３０が実行するＤＣＤＣコンバータ制御（ＤＤＣ制御）の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すＤＤＣ制御は、図２に示すＤＤＣ制御とステップＳ４０２及びＳ４０３の処理が異なる。
【００４０】
ステップＳ２０１：ＤＤＣ制御装置２３０は、双方向ＤＤＣ２１０を作動開始させ、第２バッテリ１４０の電力をキャパシタ３０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ２１０を制御する。これにより、キャパシタ３０のプリチャージが開始される。
【００４１】
ステップＳ４０２：ＤＤＣ制御装置２３０は、作動開始した双方向ＤＤＣ１１０からキャパシタ３０の電圧Ｖを逐次取得する。
【００４２】
ステップＳ４０３：ＤＤＣ制御装置２３０は、双方向ＤＤＣ１１０から取得するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上となったか否かを判断する。この所定値ＴＨｖは、典型的には、プリチャージが完了したときにおけるキャパシタ３０の電圧に設定される。これにより、ＤＤＣ制御装置２３０は、キャパシタ３０のプリチャージ完了を検出することができる。電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上である場合は（ステップＳ４０３、はい）、ステップＳ４０４に処理が進み、それ以外の場合は（ステップＳ４０３、いいえ）、電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上になるまでステップＳ４０３の判断を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ２０４：ＤＤＣ制御装置２３０は、メインリレー２０を接続した状態に制御する。この制御が終わって初めて車両が実際に起動する。
【００４４】
ステップＳ２０５：ＤＤＣ制御装置２３０は、単方向ＤＤＣ１２０を作動開始させ、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０側から第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０側への出力を開始させる。また、ＤＤＣ制御装置２３０は、キャパシタ３０のプリチャージの完了に伴って、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０の電力を第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ２１０を切り替える。
【００４５】
以上の処理によって、ＤＤＣ制御装置２３０による車両の起動時におけるＤＤＣ制御が終了する。
【００４６】
＜作用・効果＞
以上のように、本発明の第２の実施形態に係るＤＤＣ制御装置によれば、プリチャージ機能を備えた双方向ＤＤＣに単方向ＤＤＣが並列接続された構成において、車両の起動操作が行われたと判定した場合、キャパシタのプリチャージのために双方向ＤＤＣだけをまず作動開始させ、双方向ＤＤＣから取得するキャパシタの電圧が所定値以上になった後に単方向ＤＤＣを作動開始させる。つまり、ＤＤＣ制御装置では、車両の起動時、プリチャージされるキャパシタの電圧が所定値に達するまでに要する時間の分だけ単方向ＤＤＣの作動開始タイミングが双方向ＤＤＣの作動開始タイミングよりも遅くなる。
【００４７】
このように、キャパシタのプリチャージ完了を電圧から判断して、単方向ＤＤＣを双方向ＤＤＣよりも遅延して作動させることにより、双方向ＤＤＣによってキャパシタのプリチャージのために第２バッテリからキャパシタに供給すべき電力が、単方向ＤＤＣを経由して第２バッテリに戻ってしまう経路が形成されない。よって、ＤＤＣ制御装置は、第２バッテリの電力を用いてキャパシタを好適にプリチャージすることができる。
【００４８】
＜変形例＞
上記説明では、ＤＤＣ制御装置２３０が、双方向ＤＤＣ２１０から逐次取得するキャパシタ３０の電圧Ｖに基づいてキャパシタ３０のプリチャージ完了を検出する方法を説明した。しかし、ＤＤＣ制御装置２３０は、この方法以外でプリチャージ完了を検出することも可能である。
【００４９】
例えば、双方向ＤＤＣ２１０が、キャパシタ３０の電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上であるか否かを自ら判断して、電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上となったときにプリチャージ完了を示す所定の通知をＤＤＣ制御装置２３０に送信する。この場合、ＤＤＣ制御装置２３０は、図５のフローチャートのように、双方向ＤＤＣ２１０を作動開始させた（ステップＳ２０１）後、双方向ＤＤＣ２１０からプリチャージ完了の通知を受信したか否かを判断する（ステップＳ５０３）。そして、ＤＤＣ制御装置２３０は、この通知を受信した場合に（ステップＳ５０３、はい）、メインリレー２０を接続して単方向ＤＤＣ１２０を作動開始させる（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。
【００５０】
このような制御によっても、単方向ＤＤＣの作動開始タイミングを双方向ＤＤＣの作動開始タイミングよりも遅くでき、第２バッテリの電力を用いてキャパシタを好適にプリチャージすることができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
＜構成＞
図６は、第３の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システム３の概略構成を示すブロック図である。図６に例示した電源システム３は、第１バッテリ１０と、メインリレー２０と、キャパシタ３０と、第１電圧系車載機器４０と、双方向ＤＣＤＣコンバータ１１０と、単方向ＤＣＤＣコンバータ１２０と、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ制御装置３３０と、第２バッテリ１４０と、第２電圧系車載機器１５０と、を備えている。図６では、電力線を実線で示し、制御信号線を破線で示す。また、電源システム３が搭載される車両としては、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）が例示できる。
【００５２】
この第３の実施形態の電源システム３では、上述した第１の実施形態の電源システム１と比べて、ＤＤＣ制御装置３３０の構成が異なる。以下、この異なる構成を中心に第３の実施形態を説明し、同一の構成については同一の参照符号を付して説明を一部省略する。
【００５３】
ＤＤＣ制御装置３３０は、車載機器から取得できる車両の状態及び自らが監視するキャパシタ３０の状態に基づいて、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ１２０の動作を制御する。このＤＤＣ制御装置３３０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェース等を含んだＥＣＵとして構成され得る。ＤＤＣ制御装置３３０には、メインリレー２０の接続／遮断状態を制御できるＥＣＵや、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ１２０の出力電圧値を制御できるＥＣＵや、キャパシタ３０の状態を監視できるＥＣＵ等、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態のＤＤＣ制御装置３３０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する監視、判定、及び指令の各機能を実現する。
【００５４】
ＤＤＣ制御装置３３０は、所定の車載機器から得られるイグニッションＯＮ信号やＲＥＡＤＹ−ＯＮ信号に基づいて、車両に対して起動操作が行われたか否かを判定し、車両の起動操作が行われた時に双方向ＤＤＣ１１０に起動指令を与えて作動開始させる。そして、ＤＤＣ制御装置３３０は、電圧センサなどの電圧検出手段を介してキャパシタ３０の電圧Ｖを監視する。電圧検出手段は、ＤＤＣ制御装置３３０が自ら備えていてもよいし備えていなくてもよい。その後、ＤＤＣ制御装置３３０は、監視するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値以上になれば、単方向ＤＤＣ１２０に起動指令を与えて作動開始させる。
【００５５】
＜制御＞
図面をさらに参照して、本第３の実施形態に係るＤＤＣ制御装置３３０が行う制御を説明する。図７は、ＤＤＣ制御装置１３０が実行するＤＣＤＣコンバータ制御（ＤＤＣ制御）の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すＤＤＣ制御は、図２に示すＤＤＣ制御とステップＳ７０２及びＳ７０３の処理が異なる。
【００５６】
ステップＳ２０１：ＤＤＣ制御装置３３０は、双方向ＤＤＣ１１０を作動開始させ、第２バッテリ１４０の電力をキャパシタ３０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ１１０を制御する。これにより、キャパシタ３０のプリチャージが開始される。
【００５７】
ステップＳ７０２：ＤＤＣ制御装置３３０は、キャパシタ３０の電圧Ｖを監視する。
【００５８】
ステップＳ７０３：ＤＤＣ制御装置３３０は、監視するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上となったか否かを判断する。所定値ＴＨｖは、上述の通りである。これにより、ＤＤＣ制御装置２３０は、キャパシタ３０のプリチャージ完了を検出することができる。電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上である場合は（ステップＳ７０３、はい）、ステップＳ７０４に処理が進み、それ以外の場合は（ステップＳ７０３、いいえ）、電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上になるまでステップＳ７０３の判断を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ２０４：ＤＤＣ制御装置３３０は、メインリレー２０を接続した状態に制御する。この制御が終わって初めて車両が実際に起動する。
【００６０】
ステップＳ２０５：ＤＤＣ制御装置３３０は、単方向ＤＤＣ１２０を作動開始させ、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０側から第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０側への出力を開始させる。また、ＤＤＣ制御装置３３０は、キャパシタ３０のプリチャージの完了に伴って、第１バッテリ１０及びキャパシタ３０の電力を第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に出力させる状態に双方向ＤＤＣ１１０を切り替える。
【００６１】
以上の処理によって、ＤＤＣ制御装置３３０による車両の起動時におけるＤＤＣ制御が終了する。
【００６２】
＜作用・効果＞
以上のように、本発明の第３の実施形態に係るＤＤＣ制御装置によれば、プリチャージ機能を備えた双方向ＤＤＣに単方向ＤＤＣが並列接続された構成において、車両の起動操作が行われたと判定した場合、キャパシタのプリチャージのために双方向ＤＤＣだけをまず作動開始させ、自らが監視するキャパシタの電圧が所定値以上になった後に単方向ＤＤＣを作動開始させる。つまり、ＤＤＣ制御装置では、車両の起動時、プリチャージされるキャパシタの電圧が所定値に達するまでに要する時間の分だけ単方向ＤＤＣの作動開始タイミングが双方向ＤＤＣの作動開始タイミングよりも遅くなる。
【００６３】
このように、キャパシタのプリチャージ完了を電圧から判断して、単方向ＤＤＣを双方向ＤＤＣよりも遅延して作動させることにより、双方向ＤＤＣによってキャパシタのプリチャージのために第２バッテリからキャパシタに供給すべき電力が、単方向ＤＤＣを経由して第２バッテリに戻ってしまう経路が形成されない。よって、ＤＤＣ制御装置は、第２バッテリの電力を用いてキャパシタを好適にプリチャージすることができる。
【００６４】
［第４の実施形態］
＜構成＞
図８は、第４の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ制御装置を含む電源システム４の概略構成を示すブロック図である。図８に例示した電源システム４は、第１バッテリ１０と、メインリレー２０と、キャパシタ３０と、第１電圧系車載機器４０と、双方向ＤＤＣ１１０と、単方向ＤＤＣ４２０と、本実施形態のＤＤＣ制御装置４３０と、第２バッテリ１４０と、第２電圧系車載機器１５０と、を備えている。図８では、電力線を実線で示し、制御信号線を破線で示す。また、電源システム４が搭載される車両としては、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）が例示できる。
【００６５】
この第４の実施形態の電源システム４では、上述した第１の実施形態の電源システム１と比べて、単方向ＤＤＣ４２０及びＤＤＣ制御装置４３０の構成が異なる。なお、双方向ＤＤＣ１１０を、キャパシタ３０の電圧Ｖの情報をＤＤＣ制御装置４３０に送信できる双方向ＤＤＣ２１０に代えてもよい。以下、この異なる構成を中心に第４の実施形態を説明し、同一の構成については同一の参照符号を付して説明を一部省略する。
【００６６】
単方向ＤＤＣ４２０は、キャパシタ３０と第２電圧系車載機器１５０との間に、かつ双方向ＤＤＣ１１０と並列に接続され、一方向にのみ電圧変換出力が可能なＤＣＤＣコンバータである。より具体的には、単方向ＤＤＣ４２０は、１次側に接続された第１バッテリ１０の電力を２次側に接続された第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０に供給する。電力供給の際、単方向ＤＤＣ４２０は、１次側の入力電圧である第１バッテリ１０の電圧を変圧し、２次側の出力電圧とすることができる。さらに、単方向ＤＤＣ４２０は、双方向ＤＤＣ１１０が第２電圧系車載機器１５０へ出力する電流Ｉを監視することができ、監視する出力電流Ｉ（大きさ、流れる向き）に応じて自らの動作状態を制御できるように構成されている。例えば、単方向ＤＤＣ４２０は、双方向ＤＤＣ１１０の２次側に設けられた電流センサなどの電流検出手段を介して、双方向ＤＤＣ１１０の出力電流Ｉを監視することができる。なお、電流検出手段は、双方向ＤＤＣ１１０の１次側に設けられてもよい。
【００６７】
ＤＤＣ制御装置４３０は、車載機器から取得できる車両の状態に基づいて、双方向ＤＤＣ２１０及び単方向ＤＤＣ１２０の動作を制御する。このＤＤＣ制御装置４３０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェース等を含んだＥＣＵとして構成され得る。ＤＤＣ制御装置４３０には、メインリレー２０の接続／遮断状態を制御できるＥＣＵや、双方向ＤＤＣ２１０及び単方向ＤＤＣ１２０の出力電圧値を制御できるＥＣＵ等、車両に搭載されるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。本実施形態のＤＤＣ制御装置４３０は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する判定及び指令の各機能を実現する。
【００６８】
ＤＤＣ制御装置４３０は、所定の車載機器から得られるイグニッションＯＮ信号やＲＥＡＤＹ−ＯＮ信号に基づいて、車両に対して起動操作が行われたか否かを判定する。そして、車両の起動操作が行われた時、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ４２０に起動指令を与えて作動開始させる。
【００６９】
＜制御＞
図面をさらに参照して、本第４の実施形態に係る単方向ＤＤＣ４２０及びＤＤＣ制御装置４３０が行う制御を説明する。図９は、ＤＤＣ制御装置４３０が実行するＤＣＤＣコンバータ制御（ＤＤＣ制御）の処理手順を示すフローチャートである。図１０は、単方向ＤＤＣ４２０が実行する出力制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００７０】
図９に示すＤＤＣ制御は、メインリレー２０が遮断された状態において車両の起動操作が行われたと判定されることによって開始される。
【００７１】
ステップＳ９０１：ＤＤＣ制御装置４３０は、双方向ＤＤＣ１１０及び単方向ＤＤＣ４２０に起動指令を与えてそれぞれ作動開始させる。この起動指令によって、双方向ＤＤＣ１１０は、第２バッテリ１４０の電力をキャパシタ３０に出力させる状態に制御される。これにより、第２バッテリ１４０の電力を用いたキャパシタ３０のプリチャージが開始される。一方、単方向ＤＤＣ１２０は、この起動指令に応じて、後述する図１０の処理を実行する。
【００７２】
ステップＳ９０２：ＤＤＣ制御装置４３０は、遮断しているメインリレー２０を接続するタイミングを判断する処理（リレー接続判断処理）を実行する。このステップＳ９０２のリレー接続判断処理には、上述した第１、第２、及び第３の実施形態で説明したいずれかの処理を適用することができる。
【００７３】
例えば、第１の実施形態の処理（図２）を適用する場合、双方向ＤＤＣ１１０を作動させると同時に計時を開始するステップＳ２０２、及び双方向ＤＤＣ１１０を作動開始させてから所定の時間ｔが経過したか否かを判断するステップＳ２０３を、実行することができる。また、第２の実施形態の処理（図４）を適用する場合、作動した双方向ＤＤＣ２１０からキャパシタ３０の電圧Ｖを逐次取得するステップＳ４０２、及び取得するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上となったか否かを判断するステップＳ４０３を、実行することができる。また、第２の実施形態の変形例（図５）を適用する場合、プリチャージ完了を示す所定の通知を受信したか否かを判断するステップＳ５０３を実行することができる。さらに、第３の実施形態の処理（図７）を適用する場合、キャパシタ３０の電圧Ｖを監視するステップＳ７０２、及び監視するキャパシタ３０の電圧Ｖが所定値ＴＨｖ以上となったか否かを判断するステップＳ７０３を、実行することができる。
【００７４】
ステップＳ９０３：ＤＤＣ制御装置４３０は、メインリレー２０を接続した状態に制御する。この制御が終わって初めて車両が実際に起動する。
【００７５】
図１０に示す出力制御は、ＤＤＣ制御装置４３０から起動指令を受信することによって開始される。
【００７６】
ステップＳ１００１：単方向ＤＤＣ４２０は、ＤＤＣ制御装置４３０から受信する起動指令に応じて、第２電圧系車載機器１５０への電力出力を待機するスタンバイ状態で起動する。
【００７７】
ステップＳ１００２：単方向ＤＤＣ４２０は、双方向ＤＤＣ１１０の出力電流Ｉを監視する。
【００７８】
ステップＳ１００３：単方向ＤＤＣ４２０は、監視する双方向ＤＤＣ１１０の出力電流Ｉが所定値ＴＨｉ以上となったか否かを判断する。所定値ＴＨｉは、典型的には、プリチャージが完了した後に、双方向ＤＤＣ１１０が第１バッテリ１０側から第２バッテリ１４０の方向に電力を出力するときに流れる電流に基づいて設定される。より具体的には、第１バッテリ１０から第２バッテリ１４０の方向をプラス（＋）とし、その逆をマイナス（−）とした場合、所定値ＴＨｉは、ゼロ以上に設定される（ＴＨｉ＞０）。出力電流Ｉが所定値ＴＨｉ以上である場合は（ステップＳ１００３、はい）、ステップＳ１００４に処理が進み、それ以外の場合は（ステップＳ１００３、いいえ）、出力電流Ｉが所定値ＴＨｉ以上になるまでステップＳ１００３の判断を繰り返す。
【００７９】
ステップＳ１００４：単方向ＤＤＣ４２０は、スタンバイ状態を、第２バッテリ１４０及び第２電圧系車載機器１５０への電力出力を開始する作動状態に切り替える。
【００８０】
以上の処理によって、単方向ＤＤＣ４２０及びＤＤＣ制御装置４３０による車両の起動時におけるＤＤＣ制御が終了する。
【００８１】
＜作用・効果＞
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る単方向ＤＤＣによれば、プリチャージ機能を備えた双方向ＤＤＣと並列接続している構成では、車両の起動操作に応じて起動指令を受信した場合、監視する双方向ＤＤＣの出力電流に基づいてキャパシタのプリチャージ完了を判断してから、自らの出力を開始する。つまり、単方向ＤＤＣは、車両の起動時、キャパシタのプリチャージが完了するまで作動開始タイミングが双方向ＤＤＣの作動開始タイミングよりも遅くなる。
【００８２】
このように、キャパシタのプリチャージ完了を出力電流から判断して、単方向ＤＤＣを双方向ＤＤＣよりも遅延して作動させることにより、双方向ＤＤＣによってキャパシタのプリチャージのために第２バッテリからキャパシタに供給すべき電力が、単方向ＤＤＣを経由して第２バッテリに戻ってしまう経路が形成されない。よって、ＤＤＣ制御装置は、第２バッテリの電力を用いてキャパシタを好適にプリチャージすることができる。
【００８３】
また、本第４の実施形態のように、キャパシタのプリチャージ完了を双方向ＤＤＣの出力電流によって自ら判断できる単方向ＤＤＣを用いることで、設計変更等を必要とすることなく既存のＤＤＣ制御装置をそのまま適用して、キャパシタの好適なプリチャージ制御を実施することができる。
【００８４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、ＤＣＤＣコンバータ制御装置やＤＣＤＣコンバータが実行する制御方法、その制御プログラム及び制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、あるいはＤＣＤＣコンバータ制御装置やＤＣＤＣコンバータを搭載した車両として捉えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のＤＣＤＣコンバータ制御装置及びＤＣＤＣコンバータは、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）などに搭載されて利用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１、２、３、４  電源システム
１０  第１バッテリ
２０  メインリレー
３０  キャパシタ
４０  第１電圧系車載機器
１１０、２１０  双方向ＤＣＤＣコンバータ
１２０、４２０  単方向ＤＣＤＣコンバータ
１３０、２３０、３３０、４３０  ＤＣＤＣコンバータ制御装置
１４０  第２バッテリ
１５０  第２電圧系車載機器
【図１】
2020195237.tif 000003
【図２】
2020195237.tif 000004
【図３】
2020195237.tif 000005
【図４】
2020195237.tif 000006
【図５】
2020195237.tif 000007
【図６】
2020195237.tif 000008
【図７】
2020195237.tif 000009
【図８】
2020195237.tif 000010
【図９】
2020195237.tif 000011
【図１０】
2020195237.tif 000012