(57)【要約】【課題】通過電流の乱れを抑制しながら電圧変換器を起動できる電源システムを提供すること。【解決手段】電源システムは、第１バッテリを有する第１電力回路と、第２バッテリを有する第２電力回路と、両回路の間で電圧を変換する電圧変換器と、第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧値Ｖ２を取得する電圧センサと、電圧変換器の通過電流値Ｉａｃｔを取得する電流センサと、ＰＷＭ制御によって電圧変換器を操作する通過電力制御部と、を備える。通過電力制御部は、電圧変換器の起動時には、第１及び第２回路電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づいて定めた基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始した後、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、電流偏差変化率に基づいて算出した補正デューティ比と基本デューティ比とを合算して得られる制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を行う。【選択図】図７
2020195221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源を有する第１回路と、
第２電源を有する第２回路と、
前記第１回路と前記第２回路との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記第１回路と駆動モータとの間で電力を変換する電力変換器と、
前記第１回路の電圧値である第１回路電圧値を取得する第１回路電圧取得手段と、
前記第２回路の電圧値である第２回路電圧値を取得する第２回路電圧取得手段と、
前記電圧変換器の電流値である通過電流値を取得する通過電流取得手段と、
ＰＷＭ制御によって前記電圧変換器を操作する制御手段と、を備える電源システムであって、
前記制御手段は、前記電圧変換器の起動時には、前記通過電流値が所定の目標値になるように前記第１及び第２回路電圧値に基づいて定めた基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始した後、前記通過電流値と前記目標値との電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、前記電流偏差の値に基づいて算出した補正デューティ比と前記基本デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を行うことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記制御手段は、ＰＷＭ制御の実行中に前記通過電流値が前記許容範囲を含む保護範囲を超えた場合には実行中のＰＷＭ制御を終了することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記基本デューティ比の下で前記ＰＷＭ制御を開始してから前記電流偏差の値が前記許容範囲を超えるまでの間の前記電流偏差の値の変化率に基づいて前記補正デューティ比を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから前記電流偏差の値が前記許容範囲を超えるまでの間の前記電流偏差の値の時系列データに基づいてシミュレーションを行うことにより、前記第１回路電圧取得手段及び前記第２回路電圧取得手段の誤差を推定するとともに、当該誤差の下でＰＷＭ制御を開始した場合に前記通過電流値と前記目標値との偏差を最小にするような前記補正デューティ比に対する最適値である最適補正デューティ比を算出するシミュレーション手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記シミュレーション手段によって前記第１回路電圧取得手段及び前記第２回路電圧取得手段の誤差が算出された後の前記電圧変換器の起動時には、前記基本デューティ比と前記最適補正デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を開始することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関する。より詳しくは、第１電源を有する第１回路と、第２電源を有する第２回路と、これら第１及び第２回路の間で電圧を変換する電圧変換器と、を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、動力発生源として駆動モータを備える電動輸送機器や、動力発生源として駆動モータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両等の電動車両の開発が盛んである。このような電動車両には、駆動モータに電気エネルギを供給するために蓄電器（バッテリ、及びキャパシタ等）や燃料電池等の電源装置も搭載されている。また近年では、電動車両に特性が異なる複数の電源装置を搭載するものも開発されている。
【０００３】
特許文献１には、駆動モータやインバータ等によって構成される駆動部と第１蓄電器とを接続する電力回路と、この電力回路と電圧変換器を介して接続された第２蓄電器と、この電圧変換器をスイッチング制御する制御装置と、を備える電動車両の電源システムが示されている。制御装置は、運転者からの要求に応じて電圧変換器を通過する電流である通過電流に対する目標電流を設定するとともに、通過電流が目標電流になるようにＰＷＭ制御によって電圧変換器のスイッチング素子を操作し、第１蓄電器から出力される電力と第２蓄電器から出力される電力とを合成し、駆動モータに供給する。
【０００４】
また特許文献１のようにそれぞれ蓄電器が設けられた２つの回路を電圧変換器で接続した電源システムでは、電圧変換器の起動時には、両回路の電位差に起因して一方の回路から他方の回路へ突入電流が発生する場合がある。そこでこのような２つの蓄電器を備える電源システムは、電圧変換器の起動時に所定の閾値を超える突入電流が発生した場合には、電圧変換器のＰＷＭ制御を停止し、回路に設けられる電気機器を保護する過電流保護機能（例えば、特許文献２参照）を備えるものが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１６９３１１号公報
【特許文献２】特開２０１８−５７２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで電圧変換器の起動時におけるデューティ比は両回路に設けられた電圧センサの検出値に基づいて定められる。しかしながらこれら電圧センサには誤差が存在することから、これら誤差に起因して、電圧変換器の起動時には通過電流が乱れる場合がある。このような誤差に起因する通過電流の乱れは、上記過電流保護機能が働かない程度の大きさではあるが、電圧変換器のリアクトルに大きな電流が流れることによって騒音が発生したり、蓄電器に大きな電流が流れることによってエネルギの損失が発生したりしてしまい、商品性が低下するおそれがあるため、極力抑制することが好ましい。
【０００７】
本発明は、第１電源が設けられた第１回路と第２電源が設けられた第２回路とが電圧変換器で接続された電源システムにおいて、通過電流の乱れを抑制しながら電圧変換器を起動できるもの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】
【０００８】
（１）本発明に係る電源システム（例えば、後述の電源システム１）は、第１電源（例えば、後述の第１バッテリＢ１）を有する第１回路（例えば、後述の第１電力回路２）と、第２電源（例えば、後述の第２バッテリＢ２）を有する第２回路（例えば、後述の第２電力回路３）と、前記第１回路と前記第２回路との間で電圧を変換する電圧変換器（例えば、後述の電圧変換器５）と、前記第１回路と駆動モータとの間で電力を変換する電力変換器（例えば、後述の電力変換器４３）と、前記第１回路の電圧値である第１回路電圧値を取得する第１回路電圧取得手段（例えば、後述の第１回路電圧センサ２４）と、前記第２回路の電圧値である第２回路電圧値を取得する第２回路電圧取得手段（例えば、後述の第２回路電圧センサ３４）と、前記電圧変換器の電流値である通過電流値を取得する通過電流取得手段（例えば、後述の電流センサ３３）と、ＰＷＭ制御によって前記電圧変換器を操作する制御手段（例えば、後述の通過電力制御部７３ａ，７６ａ）と、を備え、前記制御手段は、前記電圧変換器の起動時には、前記通過電流値が所定の目標値になるように前記第１及び第２回路電圧値に基づいて定めた基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始した後、前記通過電流値と前記目標値との電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、前記電流偏差の値に基づいて算出した補正デューティ比と前記基本デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
（２）この場合、前記制御手段は、前記基本デューティ比の下で前記ＰＷＭ制御を開始してから前記電流偏差の値が前記許容範囲を超えるまでの間の前記電流偏差の値の変化率に基づいて前記補正デューティ比を算出することが好ましい。
【００１０】
（３）この場合、前記制御手段は、前記基本デューティ比の下で前記ＰＷＭ制御を開始してから前記通過電流値が前記許容範囲を超えるまでの間の前記通過電流値の変化率に基づいて前記補正デューティ比を算出することが好ましい。
【００１１】
（４）この場合、前記電源システムは、前記基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから前記電流偏差の値が前記許容範囲を超えるまでの間の前記電流偏差の値の時系列データに基づいてシミュレーションを行うことにより、前記第１回路電圧取得手段及び前記第２回路電圧取得手段の誤差を推定するとともに、当該誤差の下でＰＷＭ制御を開始した場合に前記通過電流値と前記目標値との偏差を最小にするような前記補正デューティ比に対する最適値である最適補正デューティ比を算出するシミュレーション手段をさらに備え、前記制御手段は、前記シミュレーション手段によって前記第１回路電圧取得手段及び前記第２回路電圧取得手段の誤差が算出された後の前記電圧変換器の起動時には、前記基本デューティ比と前記最適補正デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を開始することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
（１）本発明の電源システムは、第１電源を有する第１回路と、第２電源を有する第２回路と、これら回路の間で電圧を変換する電圧変換器と、この電圧変換器をＰＷＭ制御によって操作する制御手段と、を備える。制御手段は、電圧変換器の起動時には、第１及び第２回路電圧取得手段によって取得される第１及び第２回路電圧値に基づいて通過電流値が目標値になるように基本デューティ比を定め、この基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始する。この際、第１及び第２回路電圧取得手段に誤差があると、通過電流値が目標値から外れてしまい、通過電流値と目標値との電流偏差の値が許容範囲を超えてしまう場合がある。そこで制御手段は、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから、電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、電流偏差の値に基づいて補正デューティ比を算出し、この補正デューティ比と基本デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を行う。これにより本発明によれば、通過電流が許容範囲を大きく超えて乱れるのを抑制しながら電圧変換器を起動することができる。
【００１３】
（２）本発明において、制御手段は、ＰＷＭ制御の実行中に通過電流値が、許容範囲を含む保護範囲を超えた場合、すなわち過電流が発生した場合には、実行中のＰＷＭ制御を終了する。これにより電圧変換器のＰＷＭ制御を行っている間に、何らかの理由によって保護範囲を超える過電流が流れてしまった場合には、第１回路又は第２回路に設けられた各種電気機器を保護できる。
【００１４】
（３）本発明において、制御手段は、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでの間の電流偏差の値の変化率に基づいて補正デューティ比を算出する。第１回路電圧取得手段や第２回路電圧取得手段の誤差の大きさは、ＰＷＭ制御を開始した直後における電流偏差の値の変化率と相関がある。よって本発明では、電流偏差の値の変化率に基づいて、通過電流値を目標値に接近させるような適切な補正デューティ比を算出することができる。また上述のように許容範囲は過電流保護のための保護範囲の中に設定されるため、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでにかかる時間は非常に短い。これに対し電流偏差の値の変化率を算出するためには、ＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えたと判定するまでにかかった時間と、ＰＷＭ制御の開始時における電流偏差の値と、電流偏差の値が許容範囲を超えたと判定したときにおける電流偏差の値との３つのデータがあればよい。よって本発明によれば、簡易な演算で補正デューティ比を算出することができるので、電流偏差の値が許容範囲を超えた後もＰＷＭ制御を継続して行うことができる。
【００１５】
（４）本発明において、シミュレーション手段は、電圧変換器が起動されたときにおける電流偏差の値の時系列データに基づいてシミュレーションを行うことにより、第１及び第２回路電圧取得手段の誤差を推定するとともに、この誤差の下でＰＷＭ制御を開始した場合に通過電流値と目標値との偏差を最小にするような最適補正デューティ比を算出する。また制御手段は、このようなシミュレーション手段によって第１回路電圧取得手段及び第２回路電圧取得手段の誤差が推定された後の電圧変換器の起動時には、基本デューティ比と最適補正デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を開始する。よって本発明によれば、シミュレーション手段によって第１及び第２回路電圧取得手段の誤差が推定された後であれば、電圧変換器の起動開始直後から、第１及び第２回路電圧取得手段の誤差を考慮した最適なデューティ比の下でＰＷＭ制御を行うことができるので、通過電流の乱れをさらに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源システムを搭載する車両の構成を示す図である。
【図２】第１バッテリ及び第２バッテリの使用電圧範囲を比較した図である。
【図３】電圧変換器の回路構成の一例を示す図である。
【図４】従来の起動処理によって電圧変換器を起動した場合における電流、電圧、制御デューティ比の時間変化を、シミュレーションで再現したものである（誤差はほぼ０）。
【図５】従来の起動処理によって電圧変換器を起動した場合における電流、電圧、制御デューティ比の時間変化を、シミュレーションで再現したものである（第２回路電圧センサのみオフセット誤差あり）。
【図６】従来の起動処理によって電圧変換器を起動した場合における電流、電圧、制御デューティ比の時間変化を、シミュレーションで再現したものである（第１回路電圧センサ及び第２回路電圧センサともにオフセット誤差あり）。
【図７】電圧変換器の起動処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図８】図７の起動処理によって電圧変換器を起動した場合における電流、電圧、制御デューティ比の時間変化を、シミュレーションで再現したものである（第２回路電圧センサのみオフセット誤差あり）。
【図９】図７の起動処理によって電圧変換器を起動した場合における電流、電圧、制御デューティ比の時間変化を、シミュレーションで再現したものである（第１回路電圧センサ及び第２回路電圧センサともにオフセット誤差あり）。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電源システムを搭載する車両の構成を示す図である。
【図１１】電圧変換器の起動処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電源システム１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）の構成を示す図である。
【００１８】
車両Ｖは、駆動輪Ｗと、この駆動輪Ｗに連結された駆動モータＭと、この駆動モータＭと後述の第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２との間での電力の授受を行う電源システム１と、を備える。なお本実施形態では、車両Ｖは、主として駆動モータＭで発生する動力によって加減速するもの例に説明するが、本発明はこれに限らない。車両Ｖは、動力発生源として駆動モータＭとエンジンとを搭載する所謂ハイブリッド車両としてもよい。また本実施形態では、電源システム１は、２つのバッテリＢ１，Ｂ２に蓄えられた電力を駆動モータＭに供給することによって走行するものを例に説明するが、本発明はこれに限らない。電源システム１が備える２つのバッテリＢ１，Ｂ２の何れかは燃料電池としてもよい。
【００１９】
駆動モータＭは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに連結されている。電源システム１から駆動モータＭに三相交流電力を供給することによって駆動モータＭで発生させたトルクは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに伝達され、駆動輪Ｗを回転させ、車両Ｖを走行させる。また駆動モータＭは、車両Ｖの減速時には発電機の機能を発揮し、回生電力を発電するとともに、この回生電力の大きさに応じた回生制動トルクを駆動輪Ｗに付与する。駆動モータＭによって発電された回生電力は、電源システム１のバッテリＢ１，Ｂ２に適宜充電される。
【００２０】
電源システム１は、第１バッテリＢ１を有する第１電力回路２と、第２バッテリＢ２を有する第２電力回路３と、これら第１電力回路２と第２電力回路３とを接続する電圧変換器５と、駆動モータＭを含む各種電気負荷を有する負荷回路４と、これら電力回路２，３，４及び電圧変換器５を制御する電子制御ユニット群７と、を備える。電子制御ユニット群７は、それぞれコンピュータであるマネジメントＥＣＵ７１と、モータＥＣＵ７２と、コンバータＥＣＵ７３と、第１バッテリＥＣＵ７４と、第２バッテリＥＣＵ７５と、を備える。
【００２１】
第１バッテリＢ１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この第１バッテリＢ１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
【００２２】
第１バッテリＢ１には、第１バッテリＢ１の内部状態を推定するための第１バッテリセンサユニット８１が設けられている。第１バッテリセンサユニット８１は、第１バッテリＥＣＵ７４において第１バッテリＢ１の充電率（バッテリの蓄電量を百分率で表したもの）や温度等を取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた信号を第１バッテリＥＣＵ７４へ送信する複数のセンサによって構成される。より具体的には、第１バッテリセンサユニット８１は、第１バッテリＢ１の端子電圧を検出する電圧センサ、第１バッテリＢ１を流れる電流を検出する電流センサ、及び第１バッテリＢ１の温度を検出する温度センサ等によって構成される。
【００２３】
第２バッテリＢ２は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この第２バッテリＢ２として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。第２バッテリＢ２は、例えばキャパシタを用いてもよい。
【００２４】
第２バッテリＢ２には、第２バッテリＢ２の内部状態を推定するための第２バッテリセンサユニット８２が設けられている。第２バッテリセンサユニット８２は、第２バッテリＥＣＵ７５において第２バッテリＢ２の充電率や温度等を取得するために必要な物理量を検出し、検出値に応じた信号を第２バッテリＥＣＵ７５へ送信する複数のセンサによって構成される。より具体的には、第２バッテリセンサユニット８２は、第２バッテリＢ２の端子電圧を検出する電圧センサ、第２バッテリＢ２を流れる電流を検出する電流センサ、及び第２バッテリＢ２の温度を検出する温度センサ等によって構成される。
【００２５】
ここで第１バッテリＢ１の特性と第２バッテリＢ２の特性とを比較する。
第１バッテリＢ１は、第２バッテリＢ２よりも出力重量密度が低くかつエネルギ重量密度が高い。また第１バッテリＢ１は第２バッテリＢ２よりも容量が大きい。すなわち、第１バッテリＢ１は、エネルギ重量密度の点で第１バッテリＢ１よりも優れる。なお、エネルギ重量密度とは、単位重量あたりの電力量［Ｗｈ／ｋｇ］であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力［Ｗ／ｋｇ］である。したがって、エネルギ重量密度が優れている第１バッテリＢ１は、高容量を主目的とした容量型の蓄電器であり、出力重量密度が優れている第２バッテリＢ２は、高出力を主目的とした出力型の蓄電器である。このため電源システム１では、第１バッテリＢ１を主電源として用い、第２バッテリＢ２をこの第１バッテリＢ１を補う副電源として用いる。
【００２６】
図２は、電源システム１における第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２の使用電圧範囲を比較した図である。図２において、左側は第１バッテリＢ１の使用電圧範囲を示す図であり、右側は第２バッテリＢ２の使用電圧範囲を示す図である。図２において、横軸はバッテリを流れる電流を示し、縦軸はバッテリの電圧を示す。
【００２７】
図２に示すように、バッテリＢ１，Ｂ２の静的電圧（すなわち、バッテリに電流が流れていない状態における電圧であって、開回路電圧ともいう）は、充電率が高くなるほど高くなる特性がある。したがってバッテリＢ１，Ｂ２の静的電圧に対する使用電圧範囲の上限は、充電率が最大値（例えば、１００％）のときにおける各々の静的電圧であり、下限は、充電率が最小値（例えば、０％）のときにおける各々の静的電圧である。図２に示すように、第２バッテリＢ２の静的電圧に対する使用電圧範囲の上限は、第１バッテリＢ１の静的電圧に対する使用電圧範囲の上限よりも低い。このため車両Ｖの走行中、第２バッテリＢ２の静的電圧は、基本的には第１バッテリＢ１の静的電圧よりも低く維持される。
【００２８】
図２に示すように、バッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧（すなわち、バッテリに電流が流れている状態における電圧）も、充電率が高くなるほど高くなる特性がある。またバッテリＢ１，Ｂ２には内部抵抗が存在することから、その閉回路電圧は、放電電流が大きくなるほど静的電圧から低くなり、充電電流が大きくなるほど静的電圧から高くなる特性がある。したがってバッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲の上限は、各々の静的電圧に対する使用電圧範囲の上限よりも高く、下限は、各々の静的電圧に対する使用電圧範囲の下限よりも低くなっている。換言すれば、バッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲は、各々の静的電圧に対する使用電圧範囲を含む。図２に示すように、第１バッテリＢ１の閉回路電圧に対する使用電圧範囲は、第２バッテリＢ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲と重複する。
【００２９】
また充電電流が大きくなりすぎるとバッテリＢ１，Ｂ２の劣化が促進されることから、これらバッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲の上限は、これらバッテリＢ１，Ｂ２が劣化しないように定められる。以下では、これらバッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧の使用範囲の上限を、劣化上限電圧ともいう。
【００３０】
また放電電流が大きくなりすぎると、バッテリＢ１，Ｂ２の劣化が促進されることから、これらバッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲の下限は、これらバッテリＢ１，Ｂ２が劣化しないように定められる。以下では、これらバッテリＢ１，Ｂ２の閉回路電圧に対する使用電圧範囲の下限を、劣化下限電圧ともいう。
【００３１】
図１に戻り、第１電力回路２は、第１バッテリＢ１と、この第１バッテリＢ１の正負両極と電圧変換器５の高圧側の正極端子及び負極端子とを接続する第１電力線２１ｐ，２１ｎと、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎに設けられた正極コンタクタ２２ｐ及び負極コンタクタ２２ｎと、第１電力線２１ｐ，２１ｎに設けられた第１回路電圧センサ２４と、を備える。
【００３２】
コンタクタ２２ｐ，２２ｎは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成して第１バッテリＢ１の両電極と第１電力線２１ｐ，２１ｎとの導通を絶ち、指令信号が入力されている状態では閉成して第１バッテリＢ１と第１電力線２１ｐ，２１ｎとを接続するノーマルオープン型である。これらコンタクタ２２ｐ，２２ｎは、第１バッテリＥＣＵ７４から送信される指令信号に応じて開閉する。なお正極コンタクタ２２ｐは、第１電力回路２や負荷回路４等に設けられる複数の平滑コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
【００３３】
第１回路電圧センサ２４は、第１電力回路２における電圧、すなわち第１電力線２１ｐ，２１ｎの間の電位差の値に応じた検出信号をコンバータＥＣＵ７３へ送信する。なお本実施形態では、第１電力回路２における電圧を第１回路電圧ともいう。また第１回路電圧センサ２４によって検出される電圧値を第１回路電圧値Ｖ１ともいう。従って本実施形態において、第１回路電圧取得手段は、第１回路電圧センサ２４によって構成される。
【００３４】
第２電力回路３は、第２バッテリＢ２と、この第２バッテリＢ２の正負両極と電圧変換器５の低圧側の正極端子及び負極端子とを接続する第２電力線３１ｐ，３１ｎと、これら第２電力線３１ｐ，３１ｎに設けられた正極コンタクタ３２ｐ及び負極コンタクタ３２ｎと、第２電力線３１ｐに設けられた電流センサ３３と、第２電力線３１ｐ，３１ｎに設けられた第２回路電圧センサ３４と、を備える。
【００３５】
コンタクタ３２ｐ，３２ｎは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成して第２バッテリＢ２の両電極と第２電力線３１ｐ，３１ｎとの導通を絶ち、指令信号が入力されている状態では閉成して第２バッテリＢ２と第２電力線３１ｐ，３１ｎとを接続するノーマルオープン型である。これらコンタクタ３２ｐ，３２ｎは、第２バッテリＥＣＵ７５から送信される指令信号に応じて開閉する。なお正極コンタクタ３２ｐは、第１電力回路２や負荷回路４等に設けられる複数の平滑コンデンサへの突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
【００３６】
電流センサ３３は、第２電力線３１ｐを流れる電流、すなわち電圧変換器５を流れる電流である通過電流の値に応じた検出信号をコンバータＥＣＵ７３へ送信する。なお本実施形態では、通過電流の向きは、第２電力回路３側から第１電力回路２側を正とし、第１電力回路２側から第２電力回路３側を負とする。従って本実施形態において、通過電流取得手段は、電流センサ３３によって構成される。
【００３７】
第２回路電圧センサ３４は、第２電力回路３における電圧、すなわち第２電力線３１ｐ，３１ｎの間の電位差の値に応じた検出信号をコンバータＥＣＵ７３へ送信する。なお本実施形態では、第２電力回路３における電圧を第２回路電圧ともいう。また第２回路電圧センサ３４によって検出される電圧値を第２回路電圧値Ｖ２ともいう。従って本実施形態において、第２回路電圧取得手段は、第２回路電圧センサ３４によって構成される。
【００３８】
負荷回路４は、車両補機４２と、駆動モータＭが接続された電力変換器４３と、これら車両補機４２及び電力変換器４３と第１電力回路２とを接続する負荷電力線４１ｐ，４１ｎと、を備える。
【００３９】
車両補機４２は、バッテリヒータ、エアコンプレッサ、ＤＣＤＣコンバータ、及び車載充電器等の複数の電気負荷によって構成される。車両補機４２は、負荷電力線４１ｐ，４１ｎによって第１電力回路２の第１電力線２１ｐ，２１ｎに接続されており、第１電力線２１ｐ，２１ｎにおける電力を消費することによって作動する。車両補機４２を構成する各種電気負荷の作動状態に関する情報は、例えばマネジメントＥＣＵ７１へ送信される。
【００４０】
電力変換器４３は、負荷電力線４１ｐ，４１ｎによって、車両補機４２と並列になるように第１電力線２１ｐ，２１ｎに接続されている。電力変換器４３は、第１電力線２１ｐ，２１ｎと駆動モータＭとの間で電力を変換する。電力変換器４３は、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。電力変換器４３は、その直流入出力側において第１電力線２１ｐ，２１ｎに接続され、その交流入出力側において駆動モータＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。電力変換器４３は、モータＥＣＵ７２の図示しないゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、第１電力線２１ｐ，２１ｎにおける直流電力を三相交流電力に変換して駆動モータＭに供給したり、駆動モータＭから供給される三相交流電力を直流電力に変換して第１電力線２１ｐ，２１ｎに供給したりする。
【００４１】
電圧変換器５は、第１電力回路２と第２電力回路３とを接続し、これら両回路２，３の間で電圧を変換する。この電圧変換器５には、既知の昇圧回路が用いられる。
【００４２】
図３は、電圧変換器５の回路構成の一例を示す図である。電圧変換器５は、第１バッテリＢ１が接続される第１電力線２１ｐ，２１ｎと、第２バッテリＢ２が接続される第２電力線３１ｐ，３１ｎと、を接続し、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎ及び第２電力線３１ｐ，３１ｎの間で電圧を変換する。電圧変換器５は、リアクトルＬと、第１平滑コンデンサＣ１と、第２平滑コンデンサＣ２と、ハイアーム素子５３Ｈと、ローアーム素子５３Ｌと、負母線５５と、低圧側端子５６ｐ，５６ｎと、高圧側端子５７ｐ，５７ｎと、を組み合わせて構成されるＤＣＤＣコンバータである。
【００４３】
低圧側端子５６ｐ，５６ｎは、第２電力線３１ｐ，３１ｎに接続され、高圧側端子５７ｐ，５７ｎは第１電力線２１ｐ，２１ｎに接続される。負母線５５は、低圧側端子５６ｎと高圧側端子５７ｎとを接続する配線である。
【００４４】
リアクトルＬは、その一端側が低圧側端子５６ｐに接続され、その他端側がハイアーム素子５３Ｈとローアーム素子５３Ｌとの接続ノード５３に接続される。第１平滑コンデンサＣ１は、その一端側が低圧側端子５６ｐに接続され、その他端側が低圧側端子５６ｎに接続される。第２平滑コンデンサＣ２は、その一端側が高圧側端子５７ｐに接続され、その他端側が高圧側端子５７ｎに接続される。
【００４５】
ハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌは、それぞれ、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に接続された還流ダイオードと、を備える。これらハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌは、高圧側端子５７ｐと負母線５５との間で、直列に、この順で接続される。
【００４６】
ハイアーム素子５３Ｈのパワースイッチング素子のコレクタは高圧側端子５７ｐに接続され、そのエミッタはローアーム素子５３Ｌのコレクタに接続される。ローアーム素子５３Ｌのパワースイッチング素子のエミッタは、負母線５５に接続される。ハイアーム素子５３Ｈに設けられる還流ダイオードの順方向は、リアクトルＬから高圧側端子５７ｐへ向かう向きである。またローアーム素子５３Ｌに設けられる還流ダイオードの順方向は、負母線５５からリアクトルＬへ向かう向きである。
【００４７】
電圧変換器５は、コンバータＥＣＵ７３の図示しないゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従い、ハイアーム素子５３Ｈとローアーム素子５３Ｌとを交互にオン／オフ駆動することにより、第１電力線２１ｐ，２１ｎと第２電力線３１ｐ，３１ｎとの間で電圧を変換する。
【００４８】
図２を参照して説明したように、車両Ｖの走行中、第２バッテリＢ２の静的電圧は、基本的には第１バッテリＢ１の静的電圧よりも低く維持される。したがって基本的には、第１電力線２１ｐ，２１ｎの電圧は第２電力線３１ｐ，３１ｎの電圧よりも高い。そこでコンバータＥＣＵ７３は、第１バッテリＢ１から出力される電力と第２バッテリＢ２から出力される電力との両方を用いて駆動モータＭを駆動する場合には、電圧変換器５において昇圧機能が発揮されるように電圧変換器５を操作する。昇圧機能とは、低圧側端子５６ｐ，５６ｎが接続されている第２電力線３１ｐ，３１ｎにおける電力を昇圧して、高圧側端子５７ｐ，５７ｎが接続されている第１電力線２１ｐ，２１ｎに出力する機能をいい、これにより第２電力線３１ｐ，３１ｎ側から第１電力線２１ｐ，２１ｎ側へ正の通過電流が流れる。また第２バッテリＢ２の放電を抑制し、第１バッテリＢ１から出力される電力のみで駆動モータＭを駆動する場合、コンバータＥＣＵ７３は、電圧変換器５をオフにし、第１電力線２１ｐ，２１ｎから第２電力線３１ｐ，３１ｎへ電流が流れないようにする。ただしこの場合、第２電力線３１ｐ，３１ｎの電圧が第１電力線２１ｐ，２１ｎの電圧よりも高くなった場合、第２バッテリＢ２が放電に転じ、第２電力線３１ｐ，３１ｎから第１電力線２１ｐ，２１ｎへ、ハイアーム素子５３Ｈの還流ダイオードを介して正の通過電流が流れる場合がある。
【００４９】
また減速時に駆動モータＭから第１電力線２１ｐ，２１ｎに出力される回生電力によって第１バッテリＢ１や第２バッテリＢ２を充電する場合には、コンバータＥＣＵ７３は、電圧変換器５において降圧機能を発揮されるように電圧変換器５を操作する。降圧機能とは、高圧側端子５７ｐ，５７ｎが接続されている第１電力線２１ｐ，２１ｎにおける電力を降圧して、低圧側端子５６ｐ，５６ｎが接続されている第２電力線３１ｐ，３１ｎに出力する機能をいい、これにより第１電力線２１ｐ，２１ｎ側から第２電力線３１ｐ，３１ｎ側へ負の通過電流が流れる。
【００５０】
図１に戻り、第１バッテリＥＣＵ７４は、主に第１バッテリＢ１の状態監視及び第１電力回路２のコンタクタ２２ｐ，２２ｎの開閉操作を担うコンピュータである。第１バッテリＥＣＵ７４は、第１バッテリセンサユニット８１から送信される検出値を用いた既知のアルゴリズムに基づいて、第１バッテリＢ１の内部状態を表す様々なパラメータ、より具体的には、第１バッテリＢ１の温度、第１バッテリＢ１の内部抵抗、第１バッテリＢ１の静的電圧、第１バッテリＢ１の閉回路電圧、及び第１バッテリＢ１の充電率等を算出する。第１バッテリＥＣＵ７４において取得した第１バッテリＢ１の内部状態を表すパラメータに関する情報は、例えばマネジメントＥＣＵ７１へ送信される。
【００５１】
第２バッテリＥＣＵ７５は、主に第２バッテリＢ２の状態監視及び第２電力回路３のコンタクタ３２ｐ，３２ｎの開閉操作を担うコンピュータである。第２バッテリＥＣＵ７５は、第２バッテリセンサユニット８２から送信される検出値を用いた既知のアルゴリズムに基づいて、第２バッテリＢ２の内部状態を表す様々なパラメータ、より具体的には、第２バッテリＢ２の温度、第２バッテリＢ２の内部抵抗、第２バッテリＢ２の静的電圧、第２バッテリＢ２の閉回路電圧、及び第２バッテリＢ２の充電率等を算出する。第２バッテリＥＣＵ７５において取得した第２バッテリＢ２の内部状態を表すパラメータに関する情報は、例えばマネジメントＥＣＵ７１へ送信される。
【００５２】
マネジメントＥＣＵ７１は、主に電源システム１全体における電力の流れを管理するコンピュータである。マネジメントＥＣＵ７１は、駆動モータＭで発生するトルクに対する指令に相当するトルク指令信号と、電圧変換器５を通過する電力に対する指令に相当する通過電力指令信号とを、以下の手順に従って生成する。
【００５３】
マネジメントＥＣＵ７１は、運転者によるアクセルペダルやブレーキペダル等のペダル類Ｐの操作量に基づいて、運転者による要求駆動トルクを算出し、この要求駆動トルクに応じたトルク指令信号をモータＥＣＵ７２へ送信する。
【００５４】
マネジメントＥＣＵ７１は、車両補機４２において要求されている電力である要求補機電力と、駆動モータＭにおいて要求されている電力である要求駆動電力と、を合算することにより、負荷回路４全体において要求されている電力である総要求電力を算出する。ここで要求補機電力は、車両補機４２から送信される各種電気負荷の作動状態に関する情報に基づいて、マネジメントＥＣＵ７１において算出される。また要求駆動電力は、上述の要求駆動トルクを電力に換算することによって、マネジメントＥＣＵ７１において算出される。
【００５５】
マネジメントＥＣＵ７１は、第１バッテリＥＣＵ７４から送信される第１バッテリＢ１の内部状態に関する情報と、第２バッテリＥＣＵ７５から送信される第２バッテリＢ２の内部状態に関する情報と、上述の要求駆動電力と、を用いることによって、総要求電力に対する第２バッテリＢ２から出力される電力の割合に相当する第２負担率を算出する。またマネジメントＥＣＵ７１は、以上のようにして算出した第２負担率を総要求電力に乗算することによって、第２バッテリＢ２から出力される電力に対する目標である第２目標電力を算出し、この第２目標電力に応じた通過電力指令信号をコンバータＥＣＵ７３へ送信する。
【００５６】
モータＥＣＵ７２は、主に第１電力回路２から駆動モータＭへの電力の流れを管理するコンピュータである。モータＥＣＵ７２は、マネジメントＥＣＵ７１から送信されるトルク指令信号に基づいて、この指令に応じたトルクが駆動モータＭにおいて発生するように電力変換器４３を操作する。これにより第１電力回路２から駆動モータＭへ、要求駆動電力に応じた電力が供給される。
【００５７】
コンバータＥＣＵ７３は、電圧変換器５を通過する電力の管理を担う制御モジュールである通過電力制御部７３ａが構成されたコンピュータである。
【００５８】
通過電力制御部７３ａは、マネジメントＥＣＵ７１から送信される通過電力指令信号に応じて、指令に応じた通過電力が電圧変換器５を通過するように、ＰＷＭ制御によって電圧変換器５のハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌを操作する。
【００５９】
より具体的には、通過電力制御部７３ａは、電圧変換器５の起動要求が生じたことに応じて、後に図７を参照して説明する手順に従って電圧変換器５のＰＷＭ制御を開始することによって電圧変換器５を起動する。また電圧変換器５の起動が完了した後、通過電力制御部７３ａは、通過電力指令信号に基づいて、電圧変換器５における通過電流に対する目標である目標電流を算出するとともに、電流センサ３３によって検出される通過電流が目標電流になるように、既知のフィードバック制御アルゴリズムに従ってデューティ比を決定し、このデューティ比の下で生成したゲート駆動信号を電圧変換器５のハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌに入力する。これにより第２バッテリＢ２から第１電力回路２へ、第２目標電力に応じた電力が出力される。また総要求電力から第２目標電力を除いた不足分は、第１バッテリＢ１から出力される。
【００６０】
また通過電力制御部７３ａは、過電流保護機能を備える。すなわち、通過電力制御部７３ａは、以上のようにして電圧変換器５のＰＷＭ制御を行っている間に、電流センサ３３によって検出される通過電流が予め定められた保護範囲を超えた場合には、この過電流から電圧変換器５、第１電力回路２、第２電力回路３、及び負荷回路４に設けられた各種電気機器を保護するため、実行中のＰＷＭ制御を終了し、第１電力回路２と第２電力回路３との間で電流が流れないようにする。
【００６１】
ここで電圧変換器５の起動時に生じる課題について図４〜図６のシミュレーション結果を参照しながら説明する。
図４〜図６は、従来の起動処理によって電圧変換器５を起動した場合における電流（最上段）、電圧（中段）、及び制御デューティ比（最下段）の時間変化を、シミュレーションで再現したものである。ここで従来の起動処理とは、電流センサ３３によって検出される通過電流値Ｉａｃｔが起動時目標値Ｉｔｒｇになるように、第１回路電圧センサ２４によって検出される第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧センサ３４によって検出される第２回路電圧値Ｖ２に基づいて定められた制御デューティ比（より具体的には、後述の基本デューティ比）の下でＰＷＭ制御を行うことによって電圧変換器５を起動するものをいう。
【００６２】
図４には、第１回路電圧センサ２４の誤差及び第２回路電圧センサ３４の誤差はともにほぼ０であるという条件の下でシミュレーションを行った場合を示す。図４に示すように、時刻ｔ０においてＰＷＭ制御を開始すると、通過電流値Ｉａｃｔは起動時目標値Ｉｔｒｇから負側へ離れるように僅かに乱れるが、しばらくすると概ね収束する。これはＰＷＭデッドタイム、及び各電圧センサ２４，３４に存在する僅かな誤差に起因するものと考えられる。また図４において一部を拡大して示すように、実際の通過電流は、制御デューティ比の下でハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌをオン／オフする度に大きく振動する。
【００６３】
図５には、第１回路電圧センサ２４の誤差はほぼ０であるが、第２回路電圧センサ３４には正側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があるという条件の下でシミュレーションを行った場合を示す。第２回路電圧センサ３４にこのようなオフセット誤差が存在すると、このようなオフセット誤差を含んだ第２回路電圧値Ｖ２に基づいて定められる制御デューティ比は、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が最小になるような最適なデューティ比よりもやや小さくなる。このため図５に示すように、時刻ｔ０においてＰＷＭ制御を開始すると、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇから負側へ離れるように大きく乱れる。このため従来の起動処理では、電圧変換器５の起動直後に、極めて短時間でありかつ上記保護範囲を超えるほどではないものの比較的大きな通過電流が第１電力回路２側から第２電力回路３側へ流れてしまい、騒音や損失が発生してしまう場合がある。
【００６４】
また図６には、第１回路電圧センサ２４には正側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があり、第２回路電圧センサ３４には負側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があるという条件の下でシミュレーションを行った場合を示す。第１回路電圧センサ２４及び第２回路電圧センサ３４にこのようなオフセット誤差が存在すると、このようなオフセット誤差を含んだ第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧値Ｖ２に基づいて定められる制御デューティ比は、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が最小になるような最適なデューティ比よりもやや大きくなる。このため図６に示すように、時刻ｔ０においてＰＷＭ制御を開始すると、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇから正側へ離れるように大きく乱れる。このため従来の起動処理では、電圧変換器５の起動直後に、極めて短時間でありかつ上記保護範囲を超えるほどではないものの比較的大きな通過電流が第２電力回路３側から第１電力回路２側へ流れてしまい、騒音や損失が発生してしまう場合がある。
【００６５】
以上のように従来の起動処理では、電圧センサ２４，３４に誤差がある状態でＰＷＭ制御を開始すると、直後に通過電流が乱れてしまい、商品性が低下するおそれがある。
【００６６】
図７は、通過電力制御部７３ａにおける電圧変換器５の起動処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図７に示す起動処理は、電圧変換器５が停止した状態（ハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌが何れもオフとなった状態）において、電圧変換器５の起動要求が生じたことに応じて、通過電力制御部７３ａによって所定の制御周期の下で、電圧変換器５の起動が完了するまで繰り返し実行される。
【００６７】
初めにＳ１では、通過電力制御部７３ａは、起動処理を開始したことに応じて、補正完了フラグＦｃの値を０にリセットし、Ｓ２に移る。この補正完了フラグＦｃとは、図４の起動処理を開始してから電圧変換器５を停止するまでの間に、後述の補正デューティ比を算出する処理（後述のＳ６参照）を既に１回、行っていることを明示するためのフラグである。
【００６８】
Ｓ２では、通過電力制御部７３ａは、通過電流値Ｉａｃｔを取得し、Ｓ３に移る。Ｓ３では、通過電力制御部７３ａは、電圧変換器５の起動時における通過電流値Ｉａｃｔに対する目標値に相当である起動時目標値Ｉｔｒｇを取得し、Ｓ４に移る。以下では、起動時目標値Ｉｔｒｇの具体的な値は例えば０とするが、本発明はこれに限らない。
【００６９】
Ｓ４では、通過電力制御部７３ａは、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）を算出するとともに、この電流偏差の値が所定の許容範囲外でありかつ補正完了フラグＦｃの値が０であるか否かを判定する。ここで許容範囲は、過電流保護のために設定される上述の保護範囲内に含まれるように、かつ起動時目標値Ｉｔｒｇを中心として設定される。
【００７０】
Ｓ４の判定結果がＮＯである場合、すなわち電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が許容範囲内であるか、又は既に補正デューティ比を算出する処理を既に１回行っている場合には、通過電力制御部７３ａは、Ｓ８に移る。
【００７１】
Ｓ８では、通過電力制御部７３ａは、通過電流値Ｉａｃｔが起動時目標値Ｉｔｒｇになるように基本デューティ比を算出し、Ｓ９に移る。より具体的には、通過電力制御部７３ａは、起動時目標値Ｉｔｒｇと、第１回路電圧センサ２４によって検出される第１回路電圧値Ｖ１と、第２回路電圧センサ３４によって検出される第２回路電圧値Ｖ２と、に基づいて理論的に算出される理論値と、電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）に基づく既知のフィードバック制御則によって、この電流偏差の値が０になるように算出されるフィードバック補正値とを合算することによって基本デューティ比を算出する。ここで理論値は、例えば起動時目標値Ｉｔｒｇを０とした場合、第２回路電圧値Ｖ２とＰＷＭ制御によって制御する接続ノード５３（図３参照）の電圧の電位差が等しくなるように設定される。また接続ノード５３の電圧は、第１回路電圧値Ｖ１とデューティ比との積で表されることから、理論値は、Ｖ２／Ｖ１となる。
【００７２】
Ｓ９では、通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比と後述の補正デューティ比とを合算することによって、制御デューティ比を算出し、Ｓ１０に移る。Ｓ１０では、通過電力制御部７３ａは、Ｓ９において算出された制御デューティ比の下で電圧変換器５のＰＷＭ制御を行い、ハイアーム素子５３Ｈとローアーム素子５３Ｌとを交互にオン／オフ操作し、Ｓ２に戻る。
【００７３】
ここで補正デューティ比は、後述のＳ６において初めて算出される。したがって補正デューティ比は、起動処理を開始した直後は０である。このため通過電力制御部７３ａは、図４の起動処理を開始してからＳ４の判定結果がＹＥＳになるまでの間、基本デューティ比の下で電圧変換器５のＰＷＭ制御を行う。
【００７４】
またＳ４の判定結果がＹＥＳである場合、すなわち電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が許容範囲外でありかつまだ補正デューティ比を算出する処理を行っていない場合には、通過電力制御部７３ａは、Ｓ５に移る。
【００７５】
Ｓ５では、通過電力制御部７３ａは、起動処理を開始してから、すなわち基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでの間の電流偏差の値の変化率である電流偏差変化率を算出する。より具体的には、通過電力制御部７３ａは、Ｓ４において電流偏差の値が許容範囲外になったと初めて判定されたときにおける電流偏差の値から起動処理を開始した直後における電流偏差の値を減算することによって算出される電流変化幅を、起動処理を開始してからＳ４において電流偏差の値が許容範囲外になったと初めて判定されるまでの間に経過した時間で割ることによって電流偏差変化率を算出する。
【００７６】
Ｓ６では、通過電力制御部７３ａは、Ｓ５において算出した電流偏差変化率に基づいて、電流偏差の値を小さくするような補正デューティ比を算出し、Ｓ７に移る。より具体的には、通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比の下で電圧変換器５を起動した場合に発生する電流偏差変化率と、この電流偏差の値を小さくするような補正デューティ比と、を関連付ける関連付け手段を備えており、Ｓ５において算出した電流偏差変化率をこの関連付け手段に入力することによって、電流偏差の値を小さくするような補正デューティ比を算出する。関連付け手段の具体例としては、制御マップ、演算式、及びニューラルネットワーク等が挙げられる。
【００７７】
図４〜図６を参照して説明したように、ＰＷＭ制御を開始した直後における電流偏差変化率は、第１回路電圧センサ２４及び第２回路電圧センサ３４の誤差の大きさと相関がある。しかしながらこの電流偏差変化率のみでは、第１回路電圧センサ２４と第２回路電圧センサ３４とで具体的にどの程度の大きさの誤差が存在するかまでは推定することができない。そこで上記関連付け手段は、誤差の発生要因を変えながら複数回シミュレーションを予め行っておくことにより、誤差の発生要因に関わらず平均的に電流偏差の値を小さくするような補正デューティ比が出力されるように設定される。
【００７８】
Ｓ７では、通過電力制御部７３ａは、補正デューティ比の演算処理が１回、終了したことに応じて、これを明示するべく補正完了フラグＦｃの値を“１”に設定し、Ｓ８に移る。
【００７９】
以上より通過電力制御部７３ａは、電圧変換器５の起動時には、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始した後、電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、電流偏差変化率に基づいて算出した補正デューティ比と基本デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を行う。
【００８０】
次に、図７の起動処理の効果について、図８〜図９のシミュレーション結果を参照しながら説明する。
図８〜図９は、図７の起動処理によって電圧変換器５を起動した場合における電流（最上段）、電圧（中段）、及び制御デューティ比（最下段）の時間変化を、シミュレーションで再現したものである。
【００８１】
図８には、図５と同じ誤差条件の下、すなわち第１回路電圧センサ２４の誤差はほぼ０であるが、第２回路電圧センサ３４には正側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があるという条件の下でシミュレーションを行った場合を示す。図５を参照して説明したように、このようなオフセット誤差を含んだ第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧値Ｖ２に基づいて定められる基本デューティ比は、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値が最小になるような最適なデューティ比よりもやや小さい。このため、時刻ｔ０において、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始すると、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇから負側へ離れる。その後時刻ｔ１では、通過電力制御部７３ａは、電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が許容範囲の下限値以下になったと判定し（Ｓ４参照）、これに応じて時刻ｔ０からｔ１までの間の電流偏差変化率を算出し（Ｓ５参照）、この電流偏差変化率に基づいて補正デューティ比を算出する（Ｓ６参照）。このため時刻ｔ１では、制御デューティ比は、補正デューティ比の分だけ不連続に増加する。そしてこの時刻ｔ１以降、通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比と補正デューティ比とを合算して得られる制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を継続して実行する。これにより時刻ｔ１以降、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇに近づくように急激に変化する。以上のように図７の起動処理の下で電圧変換器５を起動することにより、図５の例で生じていた電流の乱れを抑制することができる。
【００８２】
図９には、図６と同じ誤差条件の下、すなわち第１回路電圧センサ２４には正側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があり、第２回路電圧センサ３４には負側へ数十［Ｖ］程度のオフセット誤差があるという条件の下でシミュレーションを行った場合を示す。図６を参照して説明したように、このようなオフセット誤差を含んだ第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧値Ｖ２に基づいて定められる基本デューティ比は、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値が最小になるような最適なデューティ比よりもやや大きい。このため、時刻ｔ０において、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始すると、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇから正側へ離れる。その後時刻ｔ１では、通過電力制御部７３ａは、電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が許容範囲の上限値以上になったと判定し（Ｓ４参照）、これに応じて時刻ｔ０からｔ１までの間の電流偏差変化率を算出し（Ｓ５参照）、この電流偏差変化率に基づいて補正デューティ比を算出する（Ｓ６参照）。このため時刻ｔ１では、制御デューティ比は、補正デューティ比の分だけ不連続に減少する。そしてこの時刻ｔ１以降、通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比と補正デューティ比とを合算して得られる制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を継続して実行する。これにより時刻ｔ１以降、通過電流値Ｉａｃｔは、起動時目標値Ｉｔｒｇに近づくように急激に変化する。以上のように図７の起動処理の下で電圧変換器５を起動することにより、図６の例で生じていた電流の乱れを抑制することができる。
【００８３】
以上のような本実施形態に係る電源システム１によれば、以下の効果を奏する。
（１）電源システム１は、第１バッテリＢ１を有する第１電力回路２と、第２バッテリＢ２を有する第２電力回路３と、これら回路２，３の間で電圧を変換する電圧変換器５と、この電圧変換器５をＰＷＭ制御によって操作する通過電力制御部７３ａと、を備える。通過電力制御部７３ａは、電圧変換器５の起動時には、第１及び第２回路電圧センサ２４，３４によって取得される第１回路電圧値Ｖ１及び第２回路電圧値Ｖ２に基づいて通過電流値Ｉａｃｔが起動時目標値Ｉｔｒｇになるように基本デューティ比を定め、この基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始する。この際、電圧センサ２４，３４に誤差があると、通過電流値Ｉａｃｔが起動時目標値Ｉｔｒｇから外れてしまい、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値が許容範囲を超えてしまう場合がある。そこで通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから、電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、電流偏差の値に基づいて補正デューティ比を算出し、この補正デューティ比と基本デューティ比とを合算して得られる制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を行う。これにより電源システム１によれば、通過電流が許容範囲を大きく超えて乱れるのを抑制しながら電圧変換器５を起動することができる。
【００８４】
（２）通過電力制御部７３ａは、ＰＷＭ制御の実行中に通過電流値が、許容範囲を含む保護範囲を超えた場合、すなわち過電流が発生した場合には、実行中のＰＷＭ制御を終了する。これにより電圧変換器５のＰＷＭ制御を行っている間に、何らかの理由によって保護範囲を超える過電流が流れてしまった場合には、第１電力回路２又は第２電力回路３に設けられた各種電気機器を保護できる。
【００８５】
（３）通過電力制御部７３ａは、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでの間の電流偏差変化率に基づいて補正デューティ比を算出する。第１回路電圧センサ２４や第２回路電圧センサ３４の誤差の大きさは、ＰＷＭ制御を開始した直後における電流偏差変化率と相関がある。よって電源システム１では、電流偏差変化率に基づいて、通過電流値Ｉａｃｔを起動時目標値Ｉｔｒｇに接近させるような適切な補正デューティ比を算出することができる。また上述のように許容範囲は過電流保護のための保護範囲の中に設定されるため、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでにかかる時間は非常に短い。これに対し電流偏差変化率を算出するためには、ＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えたと判定するまでにかかった時間と、ＰＷＭ制御の開始時における電流偏差の値と、電流偏差の値が許容範囲を超えたと判定したときにおける電流偏差の値との３つのデータがあればよい。よって電源システム１によれば、簡易な演算で補正デューティ比を算出することができるので、電流偏差の値が許容範囲を超えた後もＰＷＭ制御を継続して行うことができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１０は、本実施形態に係る電源システム１Ａを搭載する車両ＶＡの構成を示す図である。本実施形態に係る電源システム１Ａは、コンバータＥＣＵ７６の構成及び起動処理の具体的な手順が第１実施形態に係る電源システム１と異なる。以下の説明において、第１実施形態に係る電源システム１と同じ構成及び同じ処理については、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
コンバータＥＣＵ７６は、電圧変換器５を通過する電力の管理を担う制御モジュールである通過電力制御部７６ａと、シミュレーション演算を行う制御モジュールであるシミュレーション演算部７６ｂと、が構成されたコンピュータである。
【００８８】
通過電力制御部７６ａは、マネジメントＥＣＵ７１から送信される通過電力指令信号に応じて、指令に応じた通過電力が電圧変換器５を通過するように、ＰＷＭ制御によって電圧変換器５のハイアーム素子５３Ｈ及びローアーム素子５３Ｌを操作する。通過電力制御部７６ａは、後に図１１を参照して説明する起動処理の具体的な手順のみ第１実施形態に係る通過電力制御部７３ａと異なり、その他の点は通過電力制御部７３ａと同じである。
【００８９】
シミュレーション演算部７６ｂは、通過電力制御部７６ａによる電圧変換器５の起動時に電流センサ３３によって検出される通過電流値Ｉａｃｔや電圧センサ２４，３４によって検出される電圧値Ｖ１，Ｖ２等の時系列データを取得し、取得した時系列データに基づくシミュレーション演算を行うことにより、電源システム１に搭載されている電圧センサ２４，３４の誤差を推定する。より具体的には、シミュレーション演算部７６ｂは、様々な誤差条件の下で図４〜図６及び図８〜図９を参照して説明したシミュレーション演算を繰り返し行うことにより、実際の電圧変換器５の起動時に取得された通過電流値Ｉａｃｔや電圧値Ｖ１，Ｖ２の時系列データが再現されるような誤差条件を行うことによって、電圧センサ２４，３４の誤差を推定する。ここで電圧センサ２４，３４の誤差の推定精度を高めるため、上記時系列データは、通過電力制御部７６ａによる電圧変換器５の起動時であって、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始してから電流偏差の値が許容範囲を超えるまでの間の電流偏差の値の時間変化に関するデータを含むことが好ましい。
【００９０】
またシミュレーション演算部７６ｂは、これら電圧センサ２４，３４の誤差の推定が完了した後は、これら推定結果を用いることにより、推定される誤差の下で通過電力制御部７６ａによってＰＷＭ制御を開始した場合に通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）を最小にするような補正デューティ比に対する最適値である最適補正デューティ比を算出する。
【００９１】
図１１は、通過電力制御部７６ａにおける電圧変換器５の起動処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図１１に示す起動処理は、電圧変換器５が停止した状態において、電圧変換器５の起動要求が生じたことに応じて、通過電力制御部７６ａによって所定の制御周期の下で、電圧変換器５の起動が完了するまで繰り返し実行される。なお図１１の起動処理におけるＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２５〜Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３２の処理は、図７の起動処理におけるＳ１〜Ｓ８，Ｓ１０の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００９２】
Ｓ２４では、通過電力制御部７６ａは、上述のシミュレーション演算部７６ｂによる第１回路電圧センサ２４及び第２回路電圧センサ３４の誤差の推定が完了したか否かを判定する。Ｓ２４の判定結果がＮＯである場合、通過電力制御部７６ａは、Ｓ２５に移る。
【００９３】
Ｓ２９では、通過電力制御部７６ａは、シミュレーション演算部７６ｂにおいて電圧センサ２４，３４の誤差の推定結果を用いて算出される最適補正デューティ比を取得し、Ｓ３０に移る。
【００９４】
またＳ３１では、通過電力制御部７６ａは、基本デューティ比と補正デューティ比と最適補正デューティ比とを合算することによって、制御デューティ比を算出し、Ｓ３２に移る。
【００９５】
以上のように、図１１に示す起動処理は、シミュレーション演算部７６ｂによる電圧センサ２４，３４の誤差の推定が完了するまでの間は、図７を参照して説明した起動処理の手順と同じである。すなわち、通過電力制御部７６ａは、電圧変換器５の起動時には、基本デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始した後、電流偏差の値が許容範囲を超えた場合には、電流偏差変化率に基づいて算出した補正デューティ比と基本デューティ比とを合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を行う。
【００９６】
また図１１に示す起動処理では、シミュレーション演算部７６ｂによる電圧センサ２４，３４の誤差の推定が完了した後の電圧変換器５の起動時には、通過電力制御部７６ａは、基本デューティ比と、シミュレーション演算部７６ｂにおける電圧センサ２４，３４の誤差の推定結果の下、通過電流値Ｉａｃｔと起動時目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値（Ｉａｃｔ−Ｉｔｒｇ）が最小になるように算出された最適補正デューティ比と、を合算して得られるデューティ比の下でＰＷＭ制御を開始する。これにより、電圧センサ２４，３４の誤差の推定が完了した後であれば、電圧変換器５の起動直後から最適な制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始できるので、通過電流の乱れをさらに抑制できる。
【００９７】
以上のような本実施形態に係る電源システム１Ａによれば、以下の効果を奏する。
（４）シミュレーション演算部７６ｂは、電圧変換器５が起動されたときにおける電流偏差の値の時系列データに基づいてシミュレーションを行うことにより、第１及び第２回路電圧センサ２４，３４の誤差を推定するとともに、この誤差の下でＰＷＭ制御を開始した場合に通過電流値Ｉａｃｔと目標値Ｉｔｒｇとの電流偏差の値を最小にするような最適補正デューティ比を算出する。また通過電力制御部７６ａは、このようなシミュレーション演算部７６ｂによって第１及び第２回路電圧センサ２４，３４の誤差が推定された後の電圧変換器５の起動時には、基本デューティ比と最適補正デューティ比とを合算して得られる制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を開始する。よって電源システム１Ａによれば、シミュレーション演算部７６ｂによって第１及び第２回路電圧センサ２４，３４の誤差が推定された後であれば、電圧変換器５の起動開始直後から、第１及び第２回路電圧センサ２４，３４の誤差を考慮した最適な制御デューティ比の下でＰＷＭ制御を行うことができるので、通過電流の乱れをさらに抑制できる。
【００９８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
Ｖ…車両
Ｗ…駆動輪
Ｍ…駆動モータ
１…電源システム
２…第１電力回路（第１回路）
Ｂ１…第１バッテリ（第１電源）
２４…第１回路電圧センサ（第１回路電圧取得手段）
３…第２電力回路（第２回路）
Ｂ２…第２バッテリ（第２電源）
３３…電流センサ（通過電流取得手段）
３４…第２回路電圧センサ（第２回路電圧取得手段）
４…負荷回路
４３…電力変換器
５…電圧変換器
７１…マネジメントＥＣＵ
７２…モータＥＣＵ
７３，７６…コンバータＥＣＵ
７３ａ，７６ａ…通過電力制御部（制御手段）
７６ｂ…シミュレーション演算部（シミュレーション手段）
７４…第１バッテリＥＣＵ
７５…第２バッテリＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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