(57)【要約】【課題】第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置からの電力を昇圧する電圧変換装置を用いてコンデンサをプリチャージする際に、当該コンデンサの過電圧を抑制しながらプリチャージを完了させる。【解決手段】第１蓄電装置と、第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置とを含む電源システムの制御装置は、第１蓄電装置と第１電圧変換装置との間のリレーが開成された状態で第２電圧変換装置によって昇圧された第２蓄電装置からの電力によりコンデンサがプリチャージされている間に、第１蓄電装置とコンデンサとの電圧差が所定範囲内になるように第１電圧変換装置の下アーム素子を間欠的にオンオフさせる。【選択図】図２
2020145867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蓄電装置と、前記第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置とを含む電源システムにおいて、
それぞれリレーを介して前記第１蓄電装置に接続される正極側電力ラインおよび負極側電力ラインと、
前記正極側電力ラインおよび高電圧電力ラインに接続される上アーム素子と、前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される下アーム素子とを含む第１電圧変換装置と、
前記リレーと前記第１電圧変換装置との間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続されるコンデンサと、
前記リレーと前記コンデンサとの間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続され、前記第１蓄電装置および前記第１電圧変換装置側からの電力を降圧して前記第２蓄電装置側に供給すると共に、前記第２蓄電装置からの電力を昇圧して前記第１蓄電装置および前記第１電圧変換装置側に供給することができる第２電圧変換装置と、
前記リレーが開成された状態で前記第２電圧変換装置によって昇圧された前記第２蓄電装置からの電力により前記コンデンサがプリチャージされている間に、前記第１蓄電装置と前記コンデンサとの電圧差が所定範囲内になるように前記第１電圧変換装置の前記下アーム素子を間欠的にオンオフさせる制御装置とを備える電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、第１蓄電装置と、第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置とを含む電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車の電気システムとして、第１蓄電装置と、第１蓄電装置の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して駆動用モータに供給するインバータと、第１蓄電装置と平滑コンデンサとの間に設けられたシステムメインリレーと、第１蓄電装置より低電圧の第２蓄電装置と、システムメインリレーと平滑コンデンサとの間に設けられ、第１蓄電装置または平滑コンデンサの電圧を降圧して第２蓄電装置に供給し、第２蓄電装置の電圧を昇圧して平滑コンデンサに供給する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、システム全体を制御する制御装置とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電気システムの制御装置は、イグニッションスイッチのオン操作による起動指示を受信すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作するように制御し、平滑コンデンサの電圧がプリチャージ完了閾値に達した際に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させると共にシステムメインリレーを閉成させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電気システムにおいて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにより平滑コンデンサをプリチャージしている間に、平滑コンデンサが過電圧になると、プリチャージを正常に完了させられなくなったり、平滑コンデンサやそれに接続された各種補機に故障が発生してしまったりするおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は、第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置からの電力を昇圧する電圧変換装置を用いてコンデンサをプリチャージする際に、当該コンデンサの過電圧を抑制しながらプリチャージを完了させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電源システムは、第１蓄電装置と、前記第１蓄電装置よりも低電圧の第２蓄電装置とを含む電源システムにおいて、それぞれリレーを介して前記第１蓄電装置に接続される正極側電力ラインおよび負極側電力ラインと、前記正極側電力ラインおよび高電圧電力ラインに接続される上アーム素子と、前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される下アーム素子とを含む第１電圧変換装置と、前記リレーと前記第１電圧変換装置との間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続されるコンデンサと、前記リレーと前記コンデンサとの間で前記正極側電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続され、前記第１蓄電装置および前記第１電圧変換装置側からの電力を降圧して前記第２蓄電装置側に供給すると共に、前記第２蓄電装置からの電力を昇圧して前記第１蓄電装置および前記第１電圧変換装置側に供給することができる第２電圧変換装置と、前記リレーが開成された状態で前記第２電圧変換装置によって昇圧された前記第２蓄電装置からの電力により前記コンデンサがプリチャージされている間に、前記第１蓄電装置と前記コンデンサとの電圧差が所定範囲内になるように前記第１電圧変換装置の前記下アーム素子を間欠的にオンオフさせる制御装置とを含むものである。
【０００７】
本開示の電源システムでは、リレーが開成された状態で第２電圧変換装置によって昇圧された第２蓄電装置からの電力によりコンデンサがプリチャージされている間に、第１蓄電装置とコンデンサとの電圧差が監視され、当該電圧差が所定範囲内になるように第１電圧変換装置の下アーム素子が間欠的にオンオフさせられる。これにより、プリチャージが実行されている間に、コンデンサの過電圧を招く異常が発生しても、下アーム素子の間欠的なオンオフによりコンデンサの電圧を第１蓄電装置の電圧に近い値に調整することが可能となる。更に、かかる電源システムでは、第２電圧変換装置が、例えば第２蓄電装置からの電力を比較的高い一定の電圧に昇圧するものであっても、コンデンサを第１蓄電装置の電圧に近い値にプリチャージすることができる。この結果、本開示の電源システムでは、コンデンサの過電圧を抑制しながら当該コンデンサのプリチャージを完了させることが可能となる。
【０００８】
また、前記制御装置は、前記第１蓄電装置と前記コンデンサとの電圧差が前記所定範囲外になり、かつ前記コンデンサの電圧が所定電圧以上になった場合、前記電圧差が前記所定範囲内になるように前記第１電圧変換装置の前記下アーム素子を間欠的にオンオフさせるものであってもよい。これにより、専用の異常検出回路等を用いることなく第２電圧変換装置によるコンデンサのプリチャージの異常を検出すると共に、異常が検出された際にコンデンサの電圧を第１蓄電装置の電圧に近い値に調整してプリチャージを完了させることが可能となる。
【０００９】
更に、前記電源システムは、前記高電圧電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続されるインバータと、前記第１電圧変換装置と前記インバータとの間で前記高電圧電力ラインおよび前記負極側電力ラインに接続される第２コンデンサを更に含むものであってもよく、前記制御装置は、前記コンデンサおよび前記第２コンデンサがプリチャージされている間に、前記第１電圧変換装置の前記上アーム素子をオンさせた状態で前記下アーム素子を間欠的にオンオフさせるものであってもよい。これにより、上記コンデンサおよび第２コンデンサの過電圧を抑制しながら第２電圧変換装置を用いた両者のプリチャージを完了させることが可能となる。
【００１０】
また、前記第２電圧変換装置は、当該第２電圧変換装置の出力電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサの検出値が目標電圧になるようにするフィードバック制御を実行する制御装置とを含むものであってもよい。更に、前記第２電圧変換装置は、前記第２蓄電装置からの電力を昇圧して予め定められた一定の電圧を出力するものであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の電源システムを含む車両を示す概略構成図である。
【図２】本開示の電源システムの制御装置により実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】図２のルーチンが実行される間のコンデンサの電圧の時間的な変化を示すタイムチャートである。
【図４】本開示の電源システムの制御装置により実行される他のルーチンの一例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】
【００１２】
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
図１は、本開示の電源システム１を含む車両としてのハイブリッド車両Ｖを示す概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両Ｖは、電源システム１に加えて、エンジンＥＧや、シングルピニオン式のプラネタリギヤＰＧ、電源システム１と電力をやり取りするモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２、車両全体を制御するハイブリッド電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）１０等を含む。また、電源システム１は、高電圧バッテリ（第１蓄電装置）２や、それぞれ図示しないコイルに励磁電流が供給された際に閉成する正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧ、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧを介して高電圧バッテリ２に接続されると共にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動する電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という）３、高電圧バッテリ２よりも低電圧の低電圧バッテリ（第２蓄電装置）４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２電圧変換装置）５等を含む。
【００１４】
エンジンＥＧは、ガソリンや軽油、ＬＰＧといった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、図示しないエンジン電子制御ユニットにより制御される。プラネタリギヤＰＧは、モータジェネレータＭＧ１（ロータ）に連結されるサンギヤと、出力軸に接続されると共にモータジェネレータＭＧ２（ロータ）に連結されるリングギヤと、複数のピニオンギヤを回転自在に支持すると共にエンジンＥＧのクランクシャフトに連結されるプラネタリキャリヤとを含む。出力軸は、デファレンシャルギヤＤＦやドライブシャフトＤＳを介して左右の駆動輪ＤＷに連結される。
【００１５】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、何れも同期発電電動機（三相交流電動機）である。モータジェネレータＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジンＥＧにより駆動されて電力を生成する発電機として動作する。また、モータジェネレータＭＧ２は、主に、高電圧バッテリ２からの電力およびモータジェネレータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて駆動トルクを発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両Ｖの制動に際して回生制動トルクを出力する。更に、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、ＰＣＵ３を介して高電圧バッテリ２と電力をやり取りすると共に、当該ＰＣＵ３を介して相互に電力をやり取りすることができる。
【００１６】
ＨＶＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータである。ＨＶＥＣＵ１０は、ＣＡＮ等の通信線を介してエンジン電子制御装置等と接続されると共に、スタートスイッチＳＳ、アクセルペダルポジションセンサ、シフトポジションセンサ、車速センサといった各種センサ等と接続されている。ハイブリッド車両Ｖの走行に際して、ＨＶＥＣＵ１０は、アクセル開度や車速に基づいて走行に要求される要求トルクを設定すると共に、エンジンＥＧへの要求パワーおよび目標回転数、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令値等を設定する。
【００１７】
また、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを開閉制御する。すなわち、ＨＶＥＣＵ１０は、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされてハイブリッド車両Ｖのシステム起動が要求されると、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧの図示しないコイルに励磁電流を供給して両者を閉成（オン）させ、高電圧バッテリ２とＰＣＵ３とを電気的に接続する。更に、運転者によりスタートスイッチＳＳがオフされてハイブリッド車両Ｖのシステム停止が要求されると、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧへの励磁電流の供給を遮断して両者を開成（オフ）させ、高電圧バッテリ２とＰＣＵ３との電気的接続を解除する。
【００１８】
電源システム１を構成する高電圧バッテリ２は、例えば２００〜４００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池である。高電圧バッテリ２の正極端子には、正極側システムメインリレーＳＭＲＢを介して正極側電力ラインＰＬが接続され、高電圧バッテリ２の負極端子には、負極側システムメインリレーＳＭＲＧを介して負極側電力ラインＮＬが接続される。また、高電圧バッテリ２には、当該高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢを検出する電圧センサ２１や、当該高電圧バッテリ２を流れる電流（充放電電流）ＩＢを検出する電流センサ２２が設けられている。電圧センサ２１により検出される高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢや電流センサ２２により検出される電流ＩＢは、図示しない信号線を介して直接、あるいは高電圧バッテリ２を管理する図示しない電源管理電子制御装置によりＨＶＥＣＵ１０に送信される。
【００１９】
電源システム１を構成するＰＣＵ３は、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ３１と、モータジェネレータＭＧ２を駆動する第２インバータ３２と、高電圧バッテリ２からの電力を昇圧すると共にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２側からの電圧を降圧することができる昇降圧コンバータ（第１電圧変換装置）３３と、第１および第２インバータ３１，３２や昇降圧コンバータ３３を制御するモータ電子制御ユニット（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）３０とを含む。
【００２０】
第１および第２インバータ３１，３２は、図示しない６つのトランジスタ（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））と、各トランジスタに逆方向に並列接続された図示しない６つのダイオードとにより構成されるものである。６つのトランジスタは、高電圧電力ラインＨＰＬと負極側電力ラインＮＬとに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつ対をなす。また、対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が電気的に接続される。
【００２１】
昇降圧コンバータ３３は、２つのトランジスタ（例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）Ｔｒａ，Ｔｒｂと、各トランジスタＴｒａ，Ｔｒｂに対して逆方向に並列接続された２つのダイオードＤａ，Ｄｂと、リアクトルＬとを含む。リアクトルＬの一端は、正極側電力ラインＰＬに電気的に接続され、リアクトルＬの他端には、一方のトランジスタ（上アーム素子）Ｔｒａのエミッタと他方のトランジスタ（下アーム素子）Ｔｒｂのコレクタとが電気的に接続される。また、上記一方のトランジスタＴｒａのコレクタは、上記高電圧電力ラインＨＰＬに電気的に接続され、上記他方のトランジスタＴｒｂのエミッタは、負極側電力ラインＮＬに電気的に接続される。
【００２２】
更に、ＰＣＵ３は、フィルタコンデンサ（第１コンデンサ）３４、平滑コンデンサ（第２コンデンサ）３５、電圧センサ３６および３７を含む。フィルタコンデンサ３４の正極端子は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢと昇降圧コンバータ３３との間で正極側電力ラインＰＬ（リアクトルＬの一端）に電気的に接続され、フィルタコンデンサ３４の負極端子は、負極側システムメインリレーＳＭＲＧと昇降圧コンバータ３３との間で負極側電力ラインＮＬに電気的に接続される。これにより、昇降圧コンバータ３３の高電圧バッテリ２側の電圧（昇降圧コンバータ３３に印加される電圧）は、フィルタコンデンサ３４により平滑化される。また、電圧センサ３６は、フィルタコンデンサ３４の端子間電圧（昇圧前電圧）ＶＬを検出する。
【００２３】
平滑コンデンサ３５の正極端子は、昇降圧コンバータ３３と第１、第２インバータ３１，３２との間で高電圧電力ラインＨＰＬ（昇降圧コンバータ３３のトランジスタＴｒａのコレクタ）に電気的に接続され、平滑コンデンサ３５の負極端子は、昇降圧コンバータ３３と第１、第２インバータ３１，３２との間で負極側電力ラインＮＬや昇降圧コンバータ３３のトランジスタＴｒｂのエミッタに電気的に接続される。これにより、昇降圧コンバータ３３により昇圧された電圧は、平滑コンデンサ３５により平滑化される。また、電圧センサ３７は、平滑コンデンサ３５の端子間電圧（昇圧後電圧）ＶＨを検出する。電圧センサ３６により検出されるフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬや電圧センサ３７により検出される平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨは、ＭＧＥＣＵ３０に送信されると共に、図示しない信号線を介して直接、あるいはＭＧＥＣＵ３０によりＨＶＥＣＵ１０に送信される。
【００２４】
ＭＧＥＣＵ３０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータであり、ＣＡＮ等の通信線を介してＨＶＥＣＵ１０等と接続される。また、ＭＧＥＣＵ３０は、ＨＶＥＣＵ１０からの指令信号や、モータジェネレータＭＧ１のロータの回転位置を検出する図示しないレゾルバの検出値、モータジェネレータＭＧ２のロータの回転位置を検出するレゾルバの検出値、昇降圧コンバータ３３の図示しない電流センサからの電流値、電圧センサ３６，３７からの端子間電圧ＶＬ，ＶＨ、図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等を入力する。ＭＧＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて、第１および第２インバータ３１，３２や昇降圧コンバータ３３へのゲート信号（スイッチング制御信号）を生成し、これらをスイッチング制御する。
【００２５】
電源システム１を構成する低電圧バッテリ４は、例えば１２Ｖの定格出力電圧を有する鉛蓄電池であり、低電圧電力ラインを介して複数の補機（低電圧補機）と接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＤＣ）５は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢとＰＣＵ３との間で正極側電力ラインＰＬに接続されると共に、負極側システムメインリレーＳＭＲＧとＰＣＵ３との間で負極側電力ラインＮＬに接続される。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、上記低電圧電力ラインを介して低電圧バッテリ４および複数の補機と接続される。なお、正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５に加えて、空気調和装置の圧縮機（インバータコンプレッサ）やＡＣ１００Ｖへの変換器といった高電圧補機が接続される。
【００２６】
そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、正極側電力ラインＰＬ側、すなわち高電圧バッテリ２およびＰＣＵ３（昇降圧コンバータ３３）側の電力を降圧して低電圧電力ライン側、すなわち各種補機や低電圧バッテリ４に供給すると共に、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧して正極側電力ラインＰＬ側、すなわち高電圧バッテリ２およびＰＣＵ３側に供給することができる。本実施形態において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電圧変換回路５０や、当該電圧変換回路５０の高電圧バッテリ２およびＰＣＵ３側への出力電圧を検出する電圧センサ５１、電圧変換回路５０の低電圧バッテリ４側への出力電圧を検出する図示しない電圧センサ、電圧センサ５１等の検出値が目標電圧Ｖｔａｇになるように電圧変換回路５０をフィードバック制御する電子制御装置（以下、「ＤＤＣＥＣＵ」という）５５等を含む。また、本実施形態において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５（電圧変換回路５０）の目標電圧Ｖｔａｇは、ＨＶＥＣＵ１０により設定され、ＨＶＥＣＵ１０から通信線を介してＤＤＣＥＣＵ５５に送信される。
【００２７】
次に、図２を参照しながら、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされてハイブリッド車両Ｖがシステム起動される際の電源システム１の制御手順について説明する。図２は、スタートスイッチＳＳがオンされてハイブリッド車両Ｖのシステム起動が要求された際にＨＶＥＣＵ１０により実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、昇降圧コンバータ３３のトランジスタＴｒａを「上アーム素子Ｔｒａ」といい、トランジスタＴｒｂを「下アーム素子Ｔｒｂ」という。
【００２８】
運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされると、ＨＶＥＣＵ１０（ＣＰＵ）は、図２に示すように、電圧センサ２１により検出された高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢを取得し、ＰＣＵ３のフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５をプリチャージする際の目標電圧Ｖｔａｇに当該端子間電圧ＶＢを設定すると共に、設定した目標電圧Ｖｔａｇを双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５のＤＤＣＥＣＵ５５に送信する（ステップＳ１００）。ＨＶＥＣＵ１０からの目標電圧Ｖｔａｇを受信したＤＤＣＥＣＵ５５は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが開成された状態で、電圧センサ５１の検出値が目標電圧Ｖｔａｇになるようにする電圧変換回路５０のフィードバック制御を開始し、電圧センサ５１の検出値が目標電圧Ｖｔａｇになると、当該検出値が目標電圧Ｖｔａｇに維持されるように電圧変換回路５０をフィードバック制御する。
【００２９】
ステップＳ１００の処理の後、ＨＶＥＣＵ１０は、電圧センサ２１により検出された高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢと、電圧センサ３６により検出されたフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬとを取得し、端子間電圧ＶＢと端子間電圧ＶＬとの差分の絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が予め定められた比較的小さい値α（正の値、例えば、３０Ｖ程度）よりも大きいか否か（−αから＋αまでの範囲（所定範囲）外であるか否か）を判定する（ステップＳ１１０）。また、ステップＳ１１０にて絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値αよりも大きいと判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１０は、ステップＳ１００にて目標電圧ＶｔａｇをＤＤＣＥＣＵ５５に送信してから予め定められた時間ｔｒｅｆが経過したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０にて用いられる閾値としての時間ｔｒｅｆは、目標電圧ＶｔａｇがＤＤＣＥＣＵ５５に送信されてからフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨが双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いたプリチャージにより目標電圧Ｖｔａｇに達したとみなすことができる時間として定められる。
【００３０】
ステップＳ１２０にてＤＤＣＥＣＵ５５への目標電圧Ｖｔａｇの送信後に時間ｔｒｅｆが経過していないと判定した場合、ＨＶＥＣＵ１０は、ステップＳ１１０の判定処理を再度実行し、ステップＳ１１０にて絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下（−αから＋αまでの範囲内）になったと判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを閉成させる（ステップＳ２００）。この際、フィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨは、目標電圧Ｖｔａｇすなわち高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに近い値になっていることから、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが閉成された際に正極側電力ラインＰＬ等やＰＣＵ３に大きな突入電流が流れるのを抑制することが可能となる。ステップＳ２００の処理の後、ＨＶＥＣＵ１０は、車両状態をハイブリッド車両Ｖの走行が許容されるＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態へと移行させ（ステップＳ２１０）、図２のルーチンを終了させる。
【００３１】
一方、ステップＳ１１０にて絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値αよりも大きいと判定し、かつステップＳ１２０にてＤＤＣＥＣＵ５５への目標電圧Ｖｔａｇの送信後に時間ｔｒｅｆが経過したと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１０は、電圧センサ３６により検出されたフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬを取得し、端子間電圧ＶＬが予め定められた過電圧閾値（所定電圧）Ｖｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０にて用いられる過電圧閾値Ｖｒｅｆは、高電圧バッテリ２の定格電圧よりも高く、かつフィルタコンデンサ３４、平滑コンデンサ３５並びに高電圧補機の耐電圧よりも低い値に定められる。
【００３２】
ステップＳ１３０にてフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬが過電圧閾値Ｖｒｅｆ以上であると判定された場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の電圧変換回路５０、電圧センサ５１あるいはＤＤＣＥＣＵ５５等の異常によりフィルタコンデンサ３４が目標電圧Ｖｔａｇを超えて過充電されていることになる。このため、ステップＳ１３０にて端子間電圧ＶＬが過電圧閾値Ｖｒｅｆ以上であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１０は、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子ＴｒａをオンさせるようにＭＧＥＣＵ３０に指令信号（ＯＮ指令）を送信し（ステップＳ１４０）、更に、昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせるようにＭＧＥＣＵ３０に指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ指令）を送信する（ステップＳ１５０）。
【００３３】
ＨＶＥＣＵ１０からの指令信号（ＯＮ指令およびＯＮ／ＯＦＦ指令）を受信したＭＧＥＣＵ３０は、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子Ｔｒａをオンさせ、上アーム素子Ｔｒａをオンさせた後、端子間電圧ＶＢと端子間電圧ＶＬとの差分の絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になるように昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせる。これにより、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５に蓄えられた電荷を負極側電力ラインＮＬに少しずつ流しながら（逃がしながら）フィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨを徐々に低下させることができる。
【００３４】
ステップＳ１５０にてＭＧＥＣＵ３０に指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ指令）を送信した後、ＨＶＥＣＵ１０は、微小時間おきに絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になったか否かを判定する（ステップＳ１６０）。そして、絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になったと判定した場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを閉成させる（ステップＳ１７０）。この際も、フィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨは、目標電圧Ｖｔａｇすなわち高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに近い値になっていることから、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが閉成された際に正極側電力ラインＰＬ等やＰＣＵ３に大きな突入電流が流れるのを抑制することが可能となる。
【００３５】
ステップＳ１７０の処理の後、ＨＶＥＣＵ１０は、車両状態をＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態へと移行させると共に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるプリチャージに異常が発生したことを示すために図示しないインストルメントパネル等に設けられた警告灯を点灯させる（ステップＳ１８０）。更に、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの双方が完全に閉成されたタイミングで双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動を停止させるようにＤＤＣＥＣＵ５５に指令信号を送信し（ステップＳ１９０）、図２のルーチンを終了させる。なお、ＭＧＥＣＵ３０は、昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂの間欠的なオンオフ制御により絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になってステップＳ１８０にて正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧの閉成が指示されてから（図３における時刻ｔ１）、ステップＳ１９０にて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動が停止させられるまでの間（図３における時刻ｔ２）、絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下に維持されるように下アーム素子Ｔｒｂの間欠的なオンオフ制御を続行する。また、ステップＳ１３０にてフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬが過電圧閾値Ｖｒｅｆ未満であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１０は、何らかの異常により双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５が低電圧バッテリ４からの電圧を昇圧し得なくなっているとみなし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動を停止させるようにＤＤＣＥＣＵ５５に指令信号を送信すると共に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるプリチャージに異常が発生したことを示すために図示しないインストルメントパネル等に設けられた警告灯を点灯させる（ステップＳ２２０）。更に、ＨＶＥＣＵ１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動およびＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態への移行を禁止し（ステップＳ２３０）、図２のルーチンを終了させる。
【００３６】
上述のような図２のルーチンが実行される結果、電源システム１を搭載したハイブリッド車両Ｖでは、専用の異常検出回路等を用いることなく双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５のプリチャージの異常を検出すると共に、異常が検出された際に、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子Ｔｒａがオンされた状態での下アーム素子Ｔｒｂの間欠的なオンオフによりフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨを高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに近い値（ＶＢ±αの範囲内）に調整することができる。この結果、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いたフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５のプリチャージの異常が発生した際に、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の過電圧、すなわちフィルタコンデンサ３４、平滑コンデンサ３５並びにそれらに接続された高電圧補機の故障の発生を良好に抑制しつつ、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５のプリチャージを完了させることが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本開示の電源システム１は、高電圧バッテリ２と、当該高電圧バッテリ２よりも低電圧の低電圧バッテリ４と、それぞれ正極側システムメインリレーＳＭＲＢまたは負極側システムメインリレーＳＭＲＧを介して高電圧バッテリ２に接続される正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬと、正極側電力ラインＰＬおよび高電圧電力ラインＨＰＬに接続される上アーム素子Ｔｒａと、正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続される下アーム素子Ｔｒｂとを含む昇降圧コンバータ３３と、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧと昇降圧コンバータ３３との間で正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続されるフィルタコンデンサ３４と、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧとフィルタコンデンサ３４との間で正極側電力ラインＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続され、高電圧バッテリ２および昇降圧コンバータ３３側からの電力を降圧して低電圧バッテリ４側に供給すると共に、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧して高電圧バッテリ２および昇降圧コンバータ３３側に供給することができる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、制御装置としてのＨＶＥＣＵ１０を含む。ＨＶＥＣＵ１０は、正極側および負極側システムメインリレーＳＭＲＢ，ＳＭＲＧが開成された状態で双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって昇圧された低電圧バッテリ４からの電力によりフィルタコンデンサ３４がプリチャージされている間に、ＭＧＥＣＵ３０と協働して、高電圧バッテリ２とフィルタコンデンサ３４との電圧差｜ＶＢ−ＶＬ｜が所定範囲（−αから＋αまでの範囲）内になるように昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせる（ステップＳ１５０）。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いたフィルタコンデンサ３４のプリチャージの異常が発生した際に、当該フィルタコンデンサ３４の過電圧を良好に抑制しつつ、フィルタコンデンサ３４のプリチャージを完了させることが可能となる。
【００３８】
また、電源システム１は、高電圧電力ラインＨＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続される第１および第２インバータ３１，３２と、昇降圧コンバータ３３と第１および第２インバータ３１，３２との間で高電圧電力ラインＨＰＬおよび負極側電力ラインＮＬに接続される平滑コンデンサ３５を含む。更に、ＨＶＥＣＵ１０は、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５がプリチャージされている間に、ＭＧＥＣＵ３０と協働して、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子Ｔｒａがオンされた状態で下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。これにより、フィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５の過電圧を抑制しながら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いた両者のプリチャージを完了させることが可能となる。
【００３９】
加えて、ＨＶＥＣＵ１０は、高電圧バッテリ２とフィルタコンデンサ３４との電圧差｜ＶＢ−ＶＬ｜が所定範囲（−αから＋αまでの範囲）外になり、かつフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬが過電圧閾値（所定電圧）Ｖｒｅｆ以上になった場合（ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０；ＹＥＳ）、電圧差｜ＶＢ−ＶＬ｜が当該所定範囲内になるように昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせる（ステップＳ１５０）。これにより、専用の異常検出回路等を用いることなく双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５のプリチャージの異常を検出すると共に、異常が検出された際にフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬおよび平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨを高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢに近い値に調整してプリチャージを完了させることが可能となる。
【００４０】
なお、ＰＣＵ３の平滑コンデンサ３５が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢよりも高い電圧に充電されても、車両状態がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態に移行した後に実用上の支障が生じることはない。従って、図２のステップＳ１４０の処理が省略されてもよく、ステップＳ１５０では、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子Ｔｒａがオフされた状態で下アーム素子Ｔｒｂが間欠的にオンオフ制御されてもよい。更に、図２のステップＳ１３０では、フィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬの代わりに、平滑コンデンサ３５の端子間電圧ＶＨが過電圧閾値Ｖｒｅｆと比較されてもよい。
【００４１】
また、上述の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電圧センサ５１の検出値がＨＶＥＣＵ１０により設定される目標電圧Ｖｔａｇになるように電圧変換回路５０をフィードバック制御するものであるが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、低電圧バッテリ４からの電力を昇圧して例えば高電圧バッテリ２の定格電圧よりも高い予め定められた一定の電圧を出力するものであってよい。このような双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５が採用された電源システム１では、図４に示すような手順に従ってフィルタコンデンサ３４および平滑コンデンサ３５をプリチャージすることができる。
【００４２】
すなわち、運転者によりスタートスイッチＳＳがオンされたのに応じて図４のルーチンを実行する場合、ＨＶＥＣＵ１０は、プリチャージ開始指令をＤＤＣＥＣＵ５５に送信する（ステップＳ３００）。続いて、ＨＶＥＣＵ１０は、昇降圧コンバータ３３の上アーム素子ＴｒａをオンさせるようにＭＧＥＣＵ３０に指令信号（ＯＮ指令）を送信すると共に（ステップＳ３１０）。昇降圧コンバータ３３の下アーム素子Ｔｒｂを間欠的にオンオフさせるようにＭＧＥＣＵ３０に指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ指令）を送信する（ステップＳ３２０）。ステップＳ３２０の処理の後、ＨＶＥＣＵ１０は、微小時間おきに、高電圧バッテリ２の端子間電圧ＶＢとフィルタコンデンサ３４の端子間電圧ＶＬとの差分の絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になったか否かを判定する（ステップＳ３３０）。
【００４３】
絶対値｜ＶＢ−ＶＬ｜が値α以下になったと判定した場合（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１０は、正極側システムメインリレーＳＭＲＢおよび負極側システムメインリレーＳＭＲＧを閉成させる（ステップＳ３４０）。更に、ＨＶＥＣＵ１０は、車両状態をハイブリッド車両Ｖの走行が許容されるＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態へと移行させると共に（ステップＳ３５０）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動を停止させるようにＤＤＣＥＣＵ５５に指令信号を送信し（ステップＳ３６０）、図２のルーチンを終了させる。かかる図４のルーチンにおいても、ステップＳ３１０の処理が省略されてもよい。また、図４のルーチンに対して、図２に含まれるプリチャージの異常検出ステップが組み込まれてもよい。
【００４４】
更に、上述の電源システム１を含む車両は、動力分配用のプラネタリギヤＰＧを有する２モータ式（シリーズパラレル方式）のハイブリッド車両Ｖに限られるものではない。すなわち、本開示の発明が適用される車両は、１モータ式のハイブリッド車両であってもよく、シリーズ式のハイブリッド車両であってもよく、パラレル式のハイブリッド車両であってもよく、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよく、電気自動車であってもよい。また、ＰＣＵ３は、２つ以上の昇降圧コンバータを含むものであってもよい。
【００４５】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本開示の発明は、電源システムの製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  電源システム、２  高電圧バッテリ、３  電力制御装置（ＰＣＵ）、４  低電圧バッテリ、５  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０  電圧変換回路、５５  電子制御装置（ＤＤＣＥＣＵ）、１０  ハイブリッド電子制御装置（ＨＶＥＣＵ）、２１，３６，３７，５１  電圧センサ、２２  電流センサ、３０  モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、３１  第１インバータ、３２  第２インバータ、３３  昇降圧コンバータ、３４  フィルタコンデンサ、３５  平滑コンデンサ、Ｄａ，Ｄｂ  ダイオード、ＤＦ  デファレンシャルギヤ、ＤＳ  ドライブシャフト、ＤＷ  駆動輪、ＥＧ  エンジン、ＨＰＬ  高電圧電力ライン、Ｌ  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＮＬ  負極側電力ライン、ＰＧ  プラネタリギヤ、ＰＬ  正極側電力ライン、ＳＭＲＢ  正極側システムメインリレー、ＳＭＲＧ  負極側システムメインリレー、Ｔｒａ，Ｔｒｂ  トランジスタ、Ｖ  ハイブリッド車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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