(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷と接続された第１および第２の電力線の間に直流電圧を出力するための電源システムであって、
第１の直流電源と、
第２の直流電源と、
前記第１の直流電源の電圧を検出するための第１の電圧検出器と、
前記第２の直流電源の電圧を検出するための第２の電圧検出器と、
前記第１の直流電源の電流を検出するための第１の電流検出器と、
前記第２の直流電源の電流を検出するための第２の電流検出器と、
前記第１および第２の電力線の間の前記直流電圧を検出するための第３の電圧検出器と、
前記第１および第２の電力線の間に順に直列接続された、第１から第４のスイッチング素子と、
前記第２および第３のスイッチング素子の接続ノードと、前記第１の直流電源の正極端子との間に電気的に接続された第１のリアクトルと、
前記第１および第２のスイッチング素子の接続ノードと、前記第２の直流電源の正極端子との間に電気的に接続された第２のリアクトルとを備え、
前記第１の直流電源の負極端子は、前記第２の電力線と電気的に接続され、
前記第２の直流電源の負極端子は、前記第３および第４のスイッチング素子の接続ノードと電気的に接続され、さらに、
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフを制御するための制御装置を備え、
前記第１および第２の電圧検出器のうちの所定の一方の電圧検出器は、他方の電圧検出器よりも検出精度が高く、
前記第１および第２の電流検出器のうちの所定の一方の電流検出器は、他方の電流検出器よりも検出精度が高く、
前記制御装置は、
前記第１および前記第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に並列または直列に電気的に接続されている状態が維持されるように前記第１から第４のスイッチング素子の所定のスイッチングパターンを形成するためのスイッチング制御手段と、
前記所定のスイッチングパターンが形成されている期間において、前記一方の電圧検出器による検出値に基づいて前記他方の電圧検出器または前記第３の電圧検出器を補正する電圧検出器補正処理、および、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器を補正する電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行するための補正手段とを含む、電源システム。
【請求項２】
前記電圧検出器補正処理は、前記所定のスイッチングパターンによって、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電圧検出器による検出値に基づいて前記他方の電圧検出器を補正する処理を含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記電圧検出器補正処理は、前記所定のスイッチングパターンによって、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電圧検出器および前記他方の電圧検出器による検出値に基づいて、前記第３の電圧検出器を補正する処理を含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項４】
前記電圧検出器補正処理は、
前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電圧検出器による検出値に基づいて前記他方の電圧検出器を補正する第１の補正処理と、
前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電圧検出器による検出値と前記第１の補正処理による補正後の前記他方の電圧検出器による検出値とに基づいて、前記第３の電圧検出器を補正する第２の補正処理とを含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１および第２の直流電源に電流が流れない回路状態であるときに、前記第１および第２の電流検出器の現在の出力値を、電流値がゼロであるときに対応するゼロ点とするためのゼロ点補正手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電流検出器補正処理は、前記所定のスイッチングパターンによって、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器を補正する処理を含む、請求項１または５記載の電源システム。
【請求項７】
前記第１および第２の電力線を経由した前記電源システムから前記負荷への入出力電流を検出するための第３の電流検出器をさらに備え、
前記電流検出器補正処理は、前記所定のスイッチングパターンによって、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器および前記第３の電流検出器を補正する処理を含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項８】
前記電源システムは、前記負荷の動作中において、前記第１および第２の直流電源と前記電力線との間での電力変換の態様が異なる複数の動作モードのうちの１つの動作モードを適用して動作することによって前記電力線の電圧を制御するように構成され、
前記補正手段は、前記負荷の動作中に、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフパターンが前記所定のスイッチングパターンと一致するような前記動作モードが選択されとときに、前記電圧検出器補正処理および前記電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記補正手段は、前記負荷の停止中に補正モードが選択されたときに、前記電圧検出器補正処理および前記電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記他方の電圧検出器、前記第３の電圧検出器および前記他方の電流検出器を補正するための補正モードを実行するように構成され、
前記制御装置は、
前記補正モードにおいて、前記第１および第２の直流電源に電流が流れない回路状態であるときに、前記第１および第２の電流検出器の現在の出力値を、電流値がゼロであるときに対応するゼロ点とするためのゼロ点補正手段と、
前記ゼロ点補正手段によるゼロ点補正の終了後に、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続される状態を維持するための第１のスイッチングパターンが形成されるように前記第１から第４のスイッチング素子を制御するための手段と、
前記第１のスイッチングパターンが形成されている期間において、前記一方の電圧検出器による検出値に基づいて前記他方の電圧検出器を補正するための手段と、
前記他方の電圧検出器の補正の終了後に、前記第１および第２の直流電源が前記第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続される状態を維持するための第２のスイッチングパターンが形成されるように前記第１から第４のスイッチング素子を制御するための手段と、
前記第２のスイッチングパターンが形成されており、かつ、前記負荷が停止している状態において、前記一方の電圧検出器による検出値と前記他方の電圧検出器による検出値とに基づいて、前記第３の電圧検出器を補正するための手段と、
前記第２のスイッチングパターンが形成されており、かつ、前記電源システムおよび前記負荷の間で電流が授受されている状態において、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器を補正するための手段とを含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記第２のスイッチングパターンが形成されている期間において、前記負荷へ供給される電流を複数段階に変化させるとともに、各段階において、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器を補正するための手段をさらに含む、請求項１０記載の電源システム。
【請求項１２】
前記第１および第２の電力線を経由した前記電源システムから前記負荷への入出力電流を検出するための第３の電流検出器をさらに備え、
前記制御装置は、
前記補正モードにおいて、前記第２のスイッチングパターンが形成されている期間において、前記一方の電流検出器による検出値に基づいて前記他方の電流検出器とともに前記第３の電流検出器を補正するための手段をさらに含む、請求項１０または１１記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源システムに関し、より特定的には、複数の直流電源を含んで構成された電源システムに配置された電圧センサおよび／または電流センサを補正するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源を含んで構成された電源システムでは、当該システムの動作を制御するために電圧センサおよび電流センサが設けられる。このようなセンサの出力誤差を補正するための技術として、特開２０１０−２７３５２３号公報（特許文献１）には、高圧バッテリの電流センサの基準値を補正する手法が記載されている。具体的には、補機による電力消費によって高圧バッテリが充放電されていない運転状態である期間において、電流センサの出力が０であるにも関わらず、高圧バッテリの端子間電圧に変化が生じた場合に、電流センサの基準値を補正することが記載されている。
【０００３】
また、特開２０１２−７０５１４号公報（特許文献２）には、複数のスイッチング素子の制御によって、２つの直流電源を直列にした状態でＤＣ／ＤＣ変換を行なう動作モード（直列接続モード）と、２つの直流電源を並列に使用する状態でＤＣ／ＤＣ変換を行なう動作モード（並列接続モード）を切換えることが可能な電力変換器の構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７３５２３号公報
【特許文献２】特開２０１２−７０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電源システム中のセンサの出力に誤差が生じると、出力を正確に制御できなくなる虞があるため、センサの出力誤差を補正することが重要である。特に、特許文献１にも記載されるように、電源システムの動作中にセンサの補正を行なうことが制御上重要である。
【０００６】
特許文献２に記載された電源システムの様に、複数の直流電源を有する構成では、各直流電源に対して電圧センサおよび電流センサが設けられることが一般的であるため、システム全体では、電流センサおよび電圧センサが複数個ずつ配置される構成となる。しかしながら、特許文献２には、このようなセンサの補正については何ら言及していない。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数の直流電源と、複数個の電圧検出器および／または電流検出器とが設けられた電源システムにおいて、効率的に電圧検出器および／または電流検出器の補正を行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、電源システムは、負荷と接続された第１および第２の電力線間に直流電圧を出力するための電源システムであって、第１の直流電源と、第２の直流電源と、第１から第３の電圧検出器と、第１および第２の電流検出器と、第１から第４のスイッチング素子と、第１および第２のリアクトルと、制御装置とを含む。第１の電圧電出器は、第１の直流電源の電圧を検出する。第２の電圧検出器は、第２の直流電源の電圧を検出する。第１の電流検出器は、第１の直流電源の電流を検出する。第２の電流検出器は、第２の直流電源の電流を検出する。第３の電圧検出器は、第１および第２の電力線の間の直流電圧を検出する。第１から第４のスイッチング素子は、第１および第２の電力線の間に順に直列接続される。第１のリアクトルは、第２および第３のスイッチング素子の接続ノードと、第１の直流電源の正極端子との間に電気的に接続される。第２のリアクトルは、第１および第２のスイッチング素子の接続ノードと、第２の直流電源の正極端子との間に電気的に接続される。第１の直流電源の負極端子は、第２の電力線と電気的に接続され、第２の直流電源の負極端子は、第３および第４のスイッチング素子の接続ノードと電気的に接続される。制御装置は、第１から第４のスイッチング素子のオンオフを制御する。第１および第２の電圧検出器のうちの所定の一方の電圧検出器は、他方の電圧検出器よりも検出精度が高く、第１および第２の電流検出器のうちの所定の一方の電流検出器は、他方の電流検出器よりも検出精度が高い。制御装置は、スイッチング制御手段および補正手段を含む。スイッチング制御手段は、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に並列または直列に電気的に接続されている状態が維持されるように第１から第４のスイッチング素子の所定のスイッチングパターンを形成する。補正手段は、所定のスイッチングパターンが形成されている期間において、一方の電圧検出器による検出値に基づいて他方の電圧検出器または第３の電圧検出器を補正する電圧検出器補正処理、および、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器を補正する電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行する。
【０００９】
好ましくは、電圧検出器補正処理は、所定のスイッチングパターンによって、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電圧検出器による検出値に基づいて他方の電圧検出器を補正する処理を含む。
【００１０】
また好ましくは、電圧検出器補正処理は、所定のスイッチングパターンによって、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電圧検出器および他方の電圧検出器による検出値に基づいて、第３の電圧検出器を補正する処理を含む。
【００１１】
好ましくは、電圧検出器補正処理は、第１および第２の補正処理を含む。制御装置は、第１の補正処理では、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電圧検出器による検出値に基づいて他方の電圧検出器を補正する。制御装置は、第２の処理では、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電圧検出器による検出値と第１の補正処理による補正後の他方の電圧検出器による検出値とに基づいて、第３の電圧検出器を補正する。
【００１２】
さらに好ましくは、制御装置は、ゼロ点補正手段をさらに含む。ゼロ点補正手段は、第１および第２の直流電源に電流が流れない回路状態であるときに、第１および第２の電流検出器の現在の出力値を、電流値がゼロであるときに対応するゼロ点とする。
【００１３】
また好ましくは、電流検出器補正処理は、所定のスイッチングパターンによって、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器を補正する処理を含む。
【００１４】
好ましくは、電源システムは、第３の電流検出器をさらに含む。第３の電流検出器は、第１および第２の電力線を経由した電源システムから負荷への入出力電流を検出する。電流検出器補正処理は、所定のスイッチングパターンによって、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続されている状態が維持される期間において、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器および第３の電流検出器を補正する処理を含む。
【００１５】
また好ましくは、電源システムは、負荷の動作中において、第１および第２の直流電源と電力線との間での電力変換の態様が異なる複数の動作モードのうちの１つの動作モードを適用して動作することによって電力線の電圧を制御するように構成される。補正手段は、負荷の動作中に、第１から第４のスイッチング素子のオンオフパターンが所定のスイッチングパターンと一致するような動作モードが選択されとときに、電圧検出器補正処理および電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行する。
【００１６】
あるいは好ましくは、補正手段は、負荷の停止中に補正モードが選択されたときに、電圧検出器補正処理および電流検出器補正処理の少なくとも一方を実行する。
【００１７】
好ましくは、制御装置は、他方の電圧検出器、第３の電圧検出器および他方の電流検出器を補正するための補正モードを実行するように構成される。制御装置は、ゼロ点補正手段と、第１から第５の補正モード手段とを含む。ゼロ点補正手段は、補正モードにおいて、第１および第２の直流電源に電流が流れない回路状態であるときに、第１および第２の電流検出器の現在の出力値を、電流値がゼロであるときに対応するゼロ点とする。第１の補正モード手段は、ゼロ点補正手段によるゼロ点補正の終了後に、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に並列に電気的に接続される状態を維持するための第１のスイッチングパターンが形成されるように第１から第４のスイッチング素子を制御する。第２の補正モード手段は、第１のスイッチングパターンが形成されている期間において、一方の電圧検出器による検出値に基づいて他方の電圧検出器を補正する。第３の補正モード手段は、他方の電圧検出器の補正の終了後に、第１および第２の直流電源が第１および第２の電力線間に直列に電気的に接続される状態を維持するための第２のスイッチングパターンが形成されるように第１から第４のスイッチング素子を制御する。第４の補正モード手段は、第２のスイッチングパターンが形成されており、かつ、負荷が停止している状態において、一方の電圧検出器による検出値と他方の電圧検出器による検出値とに基づいて、第３の電圧検出器を補正する。第５の補正モード手段は、第２のスイッチングパターンが形成されており、かつ、電源システムおよび負荷の間で電流が授受されている状態において、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器を補正する。
【００１８】
さらに好ましくは、制御装置は、第２のスイッチングパターンが形成されている期間において、負荷へ供給される電流を複数段階に変化させるとともに、各段階において、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器を補正するための手段をさらに含む。
【００１９】
あるいは、さらに好ましくは、電源システムは、第３の電流検出器をさらに含む。第３の電流検出器は、第１および第２の電力線を経由した電源システムから負荷への入出力電流を検出する。制御装置は、補正モードにおいて、第２のスイッチングパターンが形成されている期間において、一方の電流検出器による検出値に基づいて他方の電流検出器とともに第３の電流検出器を補正するための手段をさらに含む。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、複数の直流電源と、複数個の電圧検出器および／または電流検出器とが設けられた電源システムにおいて、効率的に電圧検出器および／または電流検出器の補正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に従う電力変換器を含む電源システムの構成を示す回路図である。
【図２】図１に示した負荷の構成例を示す概略図である。
【図３】図１に示した電力変換器が有する複数の動作モードを説明するための図表である。
【図４】図１に示した２個の直流電源を異なる種類の電源で構成した場合における両直流電源の特性の一例を示す概念図である。
【図５】本実施の形態に従う電源システムにおける第１の電圧センサ補正処理を説明するための概念的な回路図である。
【図６】第１の電圧センサ補正処理における制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】本実施の形態に従う電源システムにおける第２の電圧センサ補正処理を説明するための概念的な回路図である。
【図８】第２の電圧センサ補正処理における制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態に従う電源システムにおける電流センサのゼロ点補正処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】実施の形態に従う電源システムにおける電流センサ補正処理の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に従うセンサ補正モード処理の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分に同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２３】
［実施の形態１］
（電力変換器の回路構成）
図１は、本発明の実施の形態に従う電力変換器を含む電源システムの構成を示す回路図である。
【００２４】
図１を参照して、電源システム５は、複数の直流電源１０ａおよび１０ｂと、電力変換器５０とを備える。電源システム５の負荷３０は、電力線２０および２１の間に接続される。
【００２５】
本実施の形態において、直流電源１０ａおよび１０ｂの各々は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池のような二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の出力特性に優れた直流電圧源要素により構成される。直流電源１０ａおよび直流電源１０ｂは、「第１の直流電源」および「第２の直流電源」にそれぞれ対応する。
【００２６】
電力変換器５０は、直流電源１０ａおよび１０ｂと、電力線２０および２１との間に接続される。電力変換器５０は、電力線２０，２１間の直流電圧（以下、出力電圧ＶＨとも称する）を電圧指令値ＶＨ＊に従って制御する。すなわち、電力線２０，２１は、直流電源１０ａおよび１０ｂに対して共通に設けられる。
【００２７】
負荷３０は、電力変換器５０の出力電圧ＶＨを受けて動作する。電圧指令値ＶＨ＊は、負荷３０の動作に適した電圧に設定される。電圧指令値ＶＨ＊は、負荷３０の動作状態に応じて可変に設定されてもよい。さらに、負荷３０は、回生発電等によって、直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力を発生可能に構成されてもよい。
【００２８】
図２は、負荷３０の構成例を示す概略図である。
図２を参照して、負荷３０は、たとえば電動車両の走行用電動機を含むように構成される。負荷３０は、平滑キャパシタＣＨと、インバータ３２と、モータジェネレータ３５と、動力伝達ギヤ３６と、駆動輪３７とを含む。
【００２９】
モータジェネレータ３５は、車両駆動力を発生するための走行用電動機であり、たとえば、複数相の永久磁石型同期電動機で構成される。モータジェネレータ３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ３６を経由して、駆動輪３７へ伝達される。駆動輪３７に伝達されたトルクにより電動車両が走行する。
【００３０】
また、モータジェネレータ３５は、電動車両の回生制動時には、駆動輪３７の回転力によって発電する。この発電電力は、インバータ３２によってＡＣ／ＤＣ変換される。この直流電力は、電源システム５に含まれる直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力として用いることができる。
【００３１】
モータジェネレータの他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ３５を協調的に動作させることによって、電動車両に必要な車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて直流電源１０ａ，１０ｂを充電することも可能である。
【００３２】
このように、負荷３０は、モータジェネレータ３５の回生発電によって、直流電源１０ａ，１０ｂを充電することができる。さらに、負荷３０は、図示しないエンジンや燃料電池等の他の動力源によって直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力を発生するための「発電機構」をさらに含むように構成されてもよい。
【００３３】
なお、本実施の形態において、電動車両は、走行用電動機を搭載する車両を包括的に示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車と、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池車との両方を含むものである。
【００３４】
負荷３０（モータジェネレータ３５）の動作は、電動車両の走行状態（代表的には車速）およびドライバ操作（代表的には、アクセルペダルおよびブレーキペダルの操作）に応じて、必要な車両駆動力または車両制動力が得られるように制御される。すなわち、負荷３０の動作指令（たとえば、モータジェネレータ３５のトルク指令値）は、電動車両の走行制御によって設定される。
【００３５】
再び図１を参照して、電力変換器５０は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、リアクトルＬ１，Ｌ２とを含む。本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対しては、逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４が配置されている。また、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４にそれぞれ応答して、オンオフを制御することが可能である。すなわち、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４がハイレベル（以下、Ｈレベル）のときにオンする一方で、ローレベル（以下、Ｌレベル）のときにオフする。
【００３６】
スイッチング素子Ｓ１は、電力線２０およびノードＮ１の間に電気的に接続される。リアクトルＬ２は、ノードＮ１と直流電源１０ｂの正極端子との間に接続される。スイッチング素子Ｓ２はノードＮ１およびＮ２の間に電気的に接続される。リアクトルＬ１はノードＮ２と直流電源１０ａの正極端子との間に接続される。
【００３７】
スイッチング素子Ｓ３は、ノードＮ２およびＮ３の間に電気的に接続される。ノードＮ３は、直流電源１０ｂの負極端子と電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ４は、ノードＮ３および電力線２１の間に電気的に接続される。電力線２１は、負荷３０および、直流電源１０ａの負極端子と電気的に接続される。
【００３８】
図１から理解されるように、電力変換器５０は、直流電源１０ａおよび直流電源１０ｂの各々に対応して昇圧チョッパ回路を備えた構成となっている。すなわち、直流電源１０ａに対しては、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を上アーム素子とする一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を下アーム素子とする電流双方向の第１の昇圧チョッパ回路が構成される。同様に、直流電源１０ｂに対しては、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４を上アーム素子とする一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３を下アーム素子とする電流双方向の第２の昇圧チョッパ回路が構成される。
【００３９】
そして、第１の昇圧チョッパ回路によって、直流電源１０ａおよび電力線２０の間に形成される電力変換経路と、第２の昇圧チョッパ回路によって、直流電源１０ｂおよび電力線２０の間に形成される電力変換経路との両方に、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が含まれる。
【００４０】
図１の構成において、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、「第１のスイッチング素子」〜「第４のスイッチング素子」にそれぞれ対応し、リアクトルＬ１およびＬ２は、「第１のリアクトル」および「第２のリアクトル」にそれぞれ対応する。
【００４１】
直流電源１０ａには、電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａが設けられる。電圧センサ１１ａは、直流電源１０ａの電圧Ｖａを検出する。電流センサ１２ａは、直流電源１０ａの電流Ｉａを検出する。
【００４２】
同様に、直流電源１０ｂには、電圧センサ１１ｂおよび電流センサ１２ｂが設けられる。電圧センサ１１ｂは、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１２ｂは、直流電源１０ｂの電流Ｉｂを検出する。
【００４３】
電圧センサ１１Ｈは、電力線２０および２１の間に接続されて、出力電圧ＶＨを検出する。また、電力線２０（または電力線２１）には、負荷３０へ供給される電流（以下負荷電流ＩＨとも称する）を検出するための電流センサ１２Ｈが設けられてもよい。電流センサ１２Ｈについては、配置が省略されることもある。
【００４４】
電流Ｉａ，Ｉｂは、直流電源１０ａ，１０ｂの放電時には正値で表し、直流電源１０ａ，１０ｂの充電時には負値で表すものとする。同様に、負荷電流ＩＨは、負荷３０の電力消費時には正値で表し、負荷３０の発電時には、負値で表すものとする。
【００４５】
リレーＲＬａは、直流電源１０ａおよび電力変換器５０の間に接続される。リレーＲＬｂは、直流電源１０ｂおよび電力変換器５０の間に接続される。
【００４６】
本発明の実施の形態では、電圧センサ１１ａ，１１ｂ，１１Ｈのうちの、所定の１つは、他の電圧センサよりも検出精度が高いものによって構成される。たとえば、図１の構成例では、直流電源１０ａに対応して設けられた電圧センサ１１ａは、電圧センサ１１ｂ，１１Ｈよりも検出精度が高く構成されている。同様に、電流センサ１２ａは、電流センサ１２ｂ，１２Ｈよりも検出精度が高く構成されている。したがって、電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａが「基準センサ」に対応する。
【００４７】
制御装置４０は、たとえば、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成されて、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、制御装置４０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００４８】
電圧センサ１１ａ，１１ｂ，１１Ｈおよび電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈの出力値は、制御装置４０へ送出される。制御装置４０は、負荷３０への出力電圧ＶＨを制御するために、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを制御する制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。さらに、制御装置４０は、電源システム５の起動および停止に応じて、リレーＲＬａ，ＲＬｂをオンオフするための制御信号（図示せず）を生成する。リレーＲＬａ，ＲＬｂは、電源システム５の起動時にターンオンされるとともに、電源システム５の動作中にはオン状態を維持される。そして、電源システム５の停止に応じて、リレーＲＬａ，ＲＬｂは、ターンオフされる。
【００４９】
（電力変換器の動作モード）
電力変換器５０は、直流電源１０ａ，１０ｂと電力線２０との間での直流電力変換の態様が異なる複数の動作モードを有する。
【００５０】
図３には、電力変換器５０が有する複数の動作モードが示される。
図３を参照して、動作モードは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の周期的なオンオフ制御に伴って直流電源１０ａおよび／または１０ｂの出力電圧を昇圧する「昇圧モード（Ｂ）」と、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを固定して直流電源１０ａおよび／または１０ｂを電力線２０と電気的に接続する「直結モード（Ｄ）」とに大別される。
【００５１】
昇圧モードには、直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間で並列なＤＣ／ＤＣ変換を行なう「パラレル昇圧モード（以下、ＰＢモード）」と、直列接続された直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「シリーズ昇圧モード（以下、ＳＢモード）」とが含まれる。ＰＢモードは、特許文献２での「パラレル接続モード」に対応し、ＳＢモードは、特許文献２での「シリーズ接続モード」に対応する。
【００５２】
さらに、昇圧モードには、直流電源１０ａのみを用いて電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「直流電源１０ａによる単独モード（以下、ａＢモード）」と、直流電源１０ｂのみを用いて電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「直流電源１０ｂによる単独モード（以下、ｂＢモード）」とが含まれる。ａＢモードでは、直流電源１０ｂは、出力電圧ＶＨが直流電源１０ｂの電圧Ｖｂよりも高く制御されている限りにおいて、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。同様に、ｂＢモードでは、直流電源１０ａは、出力電圧ＶＨが直流電源１０ａの電圧Ｖａよりも高く制御されている限りにおいて、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。
【００５３】
昇圧モードに含まれる、ＰＢモード、ＳＢモード、ａＢモードおよびｂＢモードの各々では、電力線２０の出力電圧ＶＨは、電圧指令値ＶＨ＊に従って制御される。これらの各モードにおけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御については後述する。
【００５４】
直結モードには、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して並列に接続した状態を維持する「並列直結モード（以下、ＰＤモード）」と、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して直列に接続した状態を維持する「シリーズ直結モード（以下、ＳＤモード）」とが含まれる。
【００５５】
ＰＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４をオンに固定する一方で、スイッチング素子Ｓ３がオフに固定される。これにより、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂ（厳密にはＶａ，Ｖｂのうちの高い方の電圧）と同等となる。Ｖａ，Ｖｂ間の電圧差は直流電源１０ａ，１０ｂに短絡電流を生じさせるので、当該電圧差が小さいときに限定して、ＰＤモードを適用することができる。
【００５６】
ＳＤモードでは、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオンに固定される。これにより、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０の電圧Ｖａ，Ｖｂの和と同等となる（ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂ）。
【００５７】
さらに、直結モードには、直流電源１０ａのみを電力線２０と電気的に接続する「直流電源１０ａの直結モード（以下、ａＤモード）」と、直流電源１０ｂのみを電力線２０と電気的に接続する「直流電源１０ｂの直結モード（以下、ｂＤモード）」とが含まれる。
【００５８】
ａＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオフに固定される。これにより、直流電源１０ｂは電力線２０から切り離された状態となり、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａの電圧Ｖａと同等となる（ＶＨ＝Ｖａ）。ａＤモードでは、直流電源１０ｂは、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。なお、Ｖｂ＞Ｖａの状態でａＤモードを適用すると、スイッチング素子Ｓ２を介して直流電源１０ｂから１０ａに短絡電流が生じる。このため、ａＤモードの適用には、Ｖａ＞Ｖｂが必要条件となる。
【００５９】
同様に、ｂＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフに固定される。これにより、直流電源１０ａは電力線２０から切り離された状態となり、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと同等となる（ＶＨ＝Ｖｂ）。ｂＤモードでは、直流電源１０ａは、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。なお、Ｖａ＞Ｖｂの状態でｂＤモードを適用すると、ダイオードＤ２を介して直流電源１０ａから１０ｂに短絡電流が生じる。このため、ｂＤモードの適用には、Ｖｂ＞Ｖａが必要条件となる。
【００６０】
直結モードに含まれる、ＰＤモード、ＳＤモード、ａＤモードおよびｂＤモードの各々では、電力線２０の出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂに依存して決まるため、直接制御することができなくなる。このため、直結モードに含まれる各モードでは、出力電圧ＶＨが負荷３０の動作に適した電圧に設定できなくなることにより、負荷３０での電力損失が増加する可能性がある。
【００６１】
一方で、直結モードでは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がオンオフされないため、電力変換器５０の電力損失が大幅に抑制される。したがって、負荷３０の動作状態によっては、直結モードの適用によって、負荷３０の電力損失増加量よりも電力変換器５０での電力損失減少量が多くなることにより、電源システム５全体での電力損失が抑制できる可能性がある。
【００６２】
図４は、直流電源１０ａ，１０ｂを異なる種類の電源で構成した場合における両直流電源の特性の一例を示す概念図である。図４には、横軸にエネルギ、縦軸に電力をプロットした、いわゆるラゴンプロットが示される。一般的に、直流電源の出力パワーおよび蓄積エネルギはトレードオフの関係にあるため、高容量型のバッテリでは高出力を得ることが難しく、高出力型のバッテリでは蓄積エネルギを高めることが難しい。
【００６３】
したがって、直流電源１０ａ，１０ｂは、一方が、蓄積エネルギが高い、いわゆる高容量型の電源で構成されるのに対して、他方が、出力パワーが高い、いわゆる高出力型の電源で構成されることが好ましい。このようにすると、高容量型の電源に蓄積されたエネルギを平準的に長期間使用する一方で、高出力型の電源をバッファとして使用して、高容量型の電源による不足分を出力することができる。
【００６４】
図４の例では、直流電源１０ａが高容量型の電源で構成される一方で、直流電源１０ｂは高出力型の電源で構成される。したがって、直流電源１０ａの動作領域１１０は、直流電源１０ｂの動作領域１２０と比較して、出力可能な電力範囲が狭い。一方で、動作領域１２０は、動作領域１１０と比較して、蓄積可能なエネルギ範囲が狭い。
【００６５】
負荷３０の動作点１０１では、高パワーが短時間要求される。たとえば、電動車両では、動作点１０１は、ユーザのアクセル操作による急加速時に対応する。これに対して、負荷３０の動作点１０２では、比較的低パワーが長時間要求される。たとえば、電動車両では、動作点１０２は、継続的な高速定常走行に対応する。
【００６６】
動作点１０１に対しては、主に、高出力型の直流電源１０ｂからの出力によって対応することができる。一方で、動作点１０２に対しては、主に、高容量型の直流電源１０ａからの出力によって対応することができる。これにより、電動車両では、高容量型のバッテリに蓄積されたエネルギを長時間に亘って使用することによって、電気エネルギによる走行距離を延ばすことができるとともに、ユーザのアクセル操作に対応した加速性能を速やかに確保することができる。
【００６７】
このように、種類および容量の異なる直流電源を組み合わせることにより、各直流電源の特性を活かして、システム全体で有効に蓄積エネルギを使用することができる。以下、本実施の形態では、直流電源１０ａが二次電池で構成され、直流電源１０ｂがキャパシタによって構成される例を説明する。
【００６８】
たとえば、エネルギ密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が知られているが、リチウム二次電池は、金属リチウムの析出を防止するために、充放電を精度良く管理する必要がある。したがって、直流電源１０ａとしてリチウムイオン二次電池を用いる場合には、充放電の管理のために電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａは、検出精度の高いセンサが適用されることになる。このような場合には、電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａによって、「基準センサ」を効率的に構成できる。
【００６９】
ただし、直流電源１０ａ，１０ｂの組み合わせはこの例に限定されるものではなく、同種および／または同容量の直流電源（蓄電装置）によって構成することも可能である。すなわち、適用される直流電源の種類によらず、電源システム内の複数個の電圧センサおよび電流センサの中に検出精度の高低が存在すれば、相対的に検出精度の高い電圧センサおよび電流センサを「基準センサ」とすることにより、電源システム５に対して後述する本実施の形態によるセンサ補正処理を適用することが可能となる。
【００７０】
なお、二次電池では、低温時に出力特性が低下する可能性や、高温時に劣化進行を抑制するために充放電が制限される可能性がある。特に、電動車両では、搭載位置の差異によって、直流電源１０ａ，１０ｂの間に温度差が発生するケースも生じる。したがって、電源システム５では、直流電源１０ａ，１０ｂの動作状態（特に温度）に応じて、あるいは、上述したような負荷３０の要求に応じて、いずれか一方の直流電源のみを使用した方が、効率的であるケースが存在する。上述したような、直流電源１０ａ，１０ｂの一方のみを使用するモード（ａＢモード，ｂＢモード，ａＤモード，ｂＤモード）を設けることによって、これらのケースに対応することができる。
【００７１】
このように、本実施の形態１に従う電力変換器５０では、直流電源１０ａ，１０ｂおよび／または負荷３０の動作状態に応じて、図３に示した、複数の動作モードのうちのいずれかの動作モードが選択される。
【００７２】
（センサ補正処理）
以下に、本実施の形態に従う電源システム５における、電圧センサおよび／または電流センサの補正処理（以下、単に「センサ補正処理」とも称する）について説明する。以下の説明で明らかになるように、センサ補正処理は、基準センサである電圧センサ１１ａの出力に基づいて電圧センサ１１ｂ，１１Ｈを補正するための電圧センサ補正処理と、基準センサである電流センサ１２ｂの出力に基づいて電流センサ１２ｂ，１１Ｈを補正するための電流センサ補正処理と、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点を補正するゼロ点補正処理とを含む。電圧センサ補正処理は、電圧センサ１１ｂを補正するための第１の電圧センサ補正処理と、電圧センサ１１Ｈを補正するための第２の電圧センサ補正処理とを含む。
【００７３】
図５は、本実施の形態に従う電源システム５における第１の電圧センサ補正処理を説明するための概念的な回路図である。
【００７４】
図５を参照して、第１の電圧センサ補正処理では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４をオンする一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオフするスイッチングパターンが形成される。直流電源１０ｂを含む電流経路５２が、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のオンによって、電力線２０，２１との間に形成される。
【００７５】
一方で、直流電源１０ａを含む電流経路５１は、ダイオードＤ２の導通時、すなわち直流電源１０ａの電圧Ｖａが、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと同等となったときに形成される。したがって、図５に示したスイッチングパターンにおいて、電流Ｉａ＞０のときに、電力線２０，２１の間に、直流電源１０ａおよび１０ｂが並列に接続されている状態であることが理解される。
【００７６】
図６は、電圧センサ１１ｂのための第１の電圧センサ補正処理における制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００７７】
図６を参照して、制御装置４０は、ステップＳ１１０により、図５に示したスイッチングパターンを形成する。これにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンされる一方でスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフされる。
【００７８】
制御装置４０は、さらに、ステップＳ１２０により、電流センサ１２ａによって検出される電流Ｉａが流れているか否かを判定する。電流Ｉａ＞０のとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、制御装置４０は、ステップＳ１３０に処理を進めて、基準センサである電圧センサ１１ａの出力に基づき、電圧センサ１１ｂの補正処理を実行する。
【００７９】
直流電源１０ａ，１０ｂが電力線２０および２１の間に並列に接続されている状態では、電圧センサ１１ａおよび１１ｂには同一電圧が印加されている。したがって、電圧センサ１１ｂの検出値が、基準センサである電圧センサ１１ａの検出値と異なる場合には、両者の差を電圧センサ１１ｂの検出誤差とみなすことができる。たとえば、ステップＳ１３０による補正処理では、このときの検出誤差に基づいて、電圧センサ１１ｂの補正値が演算される。補正処理の完了後には、電圧センサ１１ｂによる検出値が補正値に従って補正されることによって、電圧Ｖｂが検出される。
【００８０】
補正処理が複数回実行される場合には、都度算出される検出誤差を学習することによって、補正値を算出してもよい。たとえば、下記（１）式に従って、検出誤差ＥＲ（ｎ）が算出される毎に補正値ＬＮ（ｎ）を学習することによって、補正値ＬＮ（ｎ）を演算することができる。
【００８１】
ＬＮ（ｎ）＝（１−α）・ＬＮ（ｎ−１）＋α・ＥＲ（ｎ）        …（１）
（１）式中におけるＬＮ（ｎ−１）は、前回演算された補正値であり、αは学習係数（０＜α≦１）である。検出誤差ＥＲ（ｎ）は、電圧センサ１１ａ，１１ｂの検出値の差に相当する。α＝１のときには、検出誤差ＥＲが算出される毎に、当該検出誤差がそのまま補正値とされる。また、補正値については、電圧レベル毎に求めてもよい。
【００８２】
このようにして、基準センサである電圧センサ１１ａの出力に基づいて、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂを検出するための電圧センサ１１ｂを補正することができる。
【００８３】
一方で、制御装置４０は、電流Ｉａ＝０のとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、直流電源１０ａおよび１０ｂが電力線２０，２１の間に並列に接続されている状態とはなっていないため、電圧センサ１１ｂの補正処理は実行されない。すなわち、制御装置４０は、ステップＳ１３０の処理をスキップする。
【００８４】
図７は、本実施の形態に従う電源システム５における第２の電圧センサ補正処理を説明するための回路図である。
【００８５】
図７を参照して、第２の電圧センサ補正処理では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３をオンする一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４をオフするスイッチングパターンが形成される。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３のオンにより、直流電源１０ａおよび直流電源１０ｂが、電力線２０および２１の間に直列に接続される。
【００８６】
図８は、電圧センサ１１Ｈのための第２の電圧センサ補正処理における制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００８７】
図８を参照して、制御装置４０は、ステップＳ２００により、図７に示したスイッチングパターンを形成する。これにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオンされる一方でスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフされる。これにより、図７に示したように、直流電源１０ａ，１０ｂが電力線２０および２１の間に直列に接続される。
【００８８】
制御装置４０は、さらにステップＳ２１０により、電圧センサ１１ｂの補正が済んでいるか否かを判定する。たとえば、電源システム５の起動後に、電圧センサ１１ｂの補正処理が所定回数（たとえば、１回）実行済である場合に、ステップＳ２１０はＹＥＳ判定とされ、そうでない場合には、ステップＳ２１０はＮＯ判定とされる。
【００８９】
制御装置４０は、電圧センサ１１ｂの補正が済んでいる場合（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２０に処理を進めて、基準センサである電圧センサ１１ａの出力と、補正済の電圧センサ１１ｂの出力とに基づき、電圧センサ１１ｂの補正処理を実行する。
【００９０】
図７に示したスイッチングパターンによって、直流電源１０ａ，１０ｂが電力線２０，２１の間に直列に接続された状態では、電圧センサ１１Ｈには、電圧Ｖａ＋Ｖｂに相当する電圧が印加されている。したがって、基準センサである電圧センサ１１ａによって検出された電圧Ｖａと、補正済の電圧センサ１１ｂによって検出された電圧Ｖｂとの和（Ｖａ＋Ｖｂ）が、電圧センサ１１Ｈの検出値と異なる場合には、両者の差を電圧センサ１１Ｈの検出誤差とみなすことができる。
【００９１】
たとえば、ステップＳ２２０による補正処理では、このときの検出誤差に基づいて、電圧センサ１１Ｈの補正値を演算することができる。補正処理は、ステップＳ１３０による制御処理と同様とすることができる。補正処理の完了後には、電圧センサ１１Ｈによる検出値が補正値に従って補正されることによって、電圧ＶＨが検出される。このようにして、基準センサである電圧センサ１１ａの出力に基づいて、出力電圧ＶＨを検出するための電圧センサ１１Ｈを補正することができる。
【００９２】
一方で、制御装置４０は、電圧センサ１１ｂの補正が済んでいない場合（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２２０の処理をスキップする。すなわち、電圧センサ１１Ｈの補正は、非実行とされる。
【００９３】
このようにして、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４によって、電力線２０，２１間に直流電源１０ａおよび１０ｂを並列または直列に接続するスイッチングパターンを形成している期間中に、基準センサの出力を用いて、他の電圧センサをオンラインで効率的に補正することが可能となる。
【００９４】
なお、原理上は、図８のステップＳ２１０による処理を省略して、電圧センサ１１Ｈの補正を、電圧センサ１１ｂの補正とは独立して実行することも可能である。ただし、電圧センサ１１Ｈの補正には、基準センサである電圧センサ１１ａによって検出された電圧Ｖａだけでなく、電圧センサ１１ｂによって検出された電圧Ｖｂも必要なので、電圧センサ１１ｂの補正完了を条件に電圧センサ１１Ｈの補正を許可することによって、補正精度を高めることができる。
【００９５】
次に、電流センサの補正について説明する。通常、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈは、ホール素子に代表される、電流量に応じた発生磁界の強さを検出するセンサで構成される。すなわち、ホール素子の出力（ホール電圧）およびセンサゲインの積によって検出電流値が求められることが一般的である。したがって、電流センサ補正には、ゼロ点補正（オフセット補正）と、ゲイン補正との両方を考える必要がある。
【００９６】
図９は、実施の形態に従う電源システム５における電流センサのゼロ点補正のための制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００９７】
図９を参照して、制御装置４０は、ステップＳ３１０により、電流ゼロ条件が成立しているかどうかを判定し、電流ゼロ条件が成立していると（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３２０に処理を進めて、各電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点補正を実行する。一方で、制御装置４０は、電流ゼロ条件の不成立時（Ｓ３１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ３２０の処理をスキップする。すなわち、各電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点補正は実行されない。
【００９８】
電流ゼロ条件は、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈに電流が流れない、すなわち、確実にＩａ＝Ｉｂ＝ＩＨ＝０となるような回路状態のときに成立するように、予め設定される。たとえば、図１に示したリレーＲＬａ，ＲＬｂがオフであるときには、各電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈに電流は流れない。したがって、リレーＲＬａ，ＲＬｂがオフであることを、電流ゼロ条件とすることができる。このようにすると、電源システム５の起動時に、リレーＲＬａ，ＲＬｂがオフされるまでの間に、ゼロ点補正を実行することが可能となる。
【００９９】
あるいは、リレーＲＬａ，ＲＬｂがオンした後においても、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がオフされていれば、ダイオードＤ１，Ｄ２が導通しない限り、電流Ｉａ，Ｉｂ，ＩＨは生じない。したがって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がオフであり、かつ、ＶＨがＶａおよびＶｂの両方よりも高いこと（ｍａｘ（Ｖａ，ＶＨ）のとき）を、電流ゼロ条件とすることができる。これにより、電源システム５の使用中（オンライン中）に、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点を補正することができる。
【０１００】
ステップＳ３２０では、電流センサ１２ａについて、現在の検出値をＩａ＝０と対応するゼロ点とするように、ゼロ点補正が実行される。ゼロ点補正処理後では、当該ゼロ点との差に基づいて、電流Ｉａが検出される。同様に、電流センサ１２ｂについては現在の検出値をＩｂ＝０と対応するゼロ点とするように、さらに、電流センサ１２Ｈについては現在の検出値をＩＨ＝０と対応するゼロ点とするように、ゼロ点補正が実行される。これにより、電流センサのオフセット誤差を解消することができる。
【０１０１】
再び図７を参照して、図７に示したスイッチングパターンによって、直流電源１０ａ，１０ｂが電力線２０，２１の間に電気的に直列に接続されている場合には、電流経路５３が形成される。電流経路５３では、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈが直列接続されるので、各電流センサに同一電流が流れることが理解される。
【０１０２】
図１０は、本実施の形態に従う電源システム５における電流センサ補正の制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【０１０３】
図１０を参照して、制御装置４０は、ステップＳ２００により、図７に示したスイッチングパターンを形成する。これにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオンされる一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフされる。これにより、図７に示したように、直列接続された電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈを含む電流経路５３が形成される。
【０１０４】
制御装置４０は、ステップＳ３６０では、ステップＳ３５０によるスイッチングパターンが維持されている期間内に、基準センサである電流センサ１２ａの出力に基づき、他の電流センサ１２ｂ，１２Ｈを補正する。
【０１０５】
ステップＳ３６０による補正処理では、電流センサ１２ｂの出力と、基準センサ（電流センサ１２ａ）によって検出された電流値との比に従って、電流センサ１２ｂのセンサゲインを補正することができる。センサゲインについては、電圧センサの補正処理で説明したのと同様に、基準センサの検出値に基づいて算出されたセンサゲインを学習によって更新することによって求めてもよい。また、電流レベル毎にセンサゲインを補正することも可能である。
【０１０６】
電流センサ１２Ｈについても同様に、電流センサ１２Ｈの出力と、基準センサ（電流センサ１２ａ）によって検出された電流値との比に従って、センサゲインを補正することができる。
【０１０７】
このようにして、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４によって、電力線２０，２１の間に直列に直流電源１０ａおよび１０ｂを電気的に接続するスイッチングパターンを形成している期間中に、基準センサである電流センサ１２ａの出力に基づいて、直流電源１０ｂの電流Ｉｂを検出するための電圧センサ１２ｂ、および、負荷電流ＩＨを検出するための電流センサ１２Ｈを補正することができる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態による電源システム５によれば、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４によって、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０，２１間に並列または直列に接続するスイッチングパターンを形成している期間中に、基準センサの出力を用いて、他の電圧センサおよび／または電流センサをオンラインで効率的に補正することが可能となる。
【０１０９】
なお、図５に示したスイッチングパターンは、図３に示した、ＰＤモードおよびｂＤモードにおけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフパターンと同じである。同様に、図７に示したスイッチングパターンは、図３に示した、ＳＤモードにおけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフパターンと一致している。
【０１１０】
したがって、電圧センサ補正処理および電流センサ補正処理は、電源システム５による負荷３０の動作中に、ＳＤモード、ＰＤモードまたはｂＤモードが選択された期間に、図６、図８および図１０に示されたフローチャートに従って実行することができる。
【０１１１】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明したように、本発明に従う電圧センサ補正処理および電流センサ補正処理は、負荷３０の動作中に電力変換器５０の制御に付随して実行することが可能である。一方で、電圧センサ補正処理および電流センサ補正処理は、負荷３０の停止中に、図５ないし図７に示した所定のスイッチングパターンを形成するようにスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを制御しても実行することが可能である。
【０１１２】
実施の形態２では、負荷停止中におけるセンサ補正の代表例であるセンサ補正モードについて説明する。実施の形態２に従うセンサ補正モードは、たとえば電源システム５の起動時に実行することが可能である。
【０１１３】
図１１は、実施の形態２に従うセンサ補正モードの制御処理手順を説明するためのフローチャートである。
【０１１４】
図１１を参照して、制御装置４０は、ステップＳ５００により、電源システム５の起動時にセンサモードの開始を指示する。センサ補正モードの開始が指示されると、制御装置４０は、ステップＳ５１０により、図９に示した電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点補正のための制御処理を実行する。たとえば、リレーＲＬａ，ＲＬｂがオンされる前にゼロ点補正を実行できる。
【０１１５】
制御装置４０は、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈのゼロ点補正が終了すると、ステップＳ５２０により、図５に示したスイッチングパターンを形成する。さらに、制御装置４０は、ステップＳ５３０により、電圧センサ１１ｂの補正処理を実行する。ステップＳ５３０では、図６に示したステップＳ１２０およびＳ１３０の制御処理が実行される。なお、制御装置４０は、電流Ｉａ＞０とするために、必要であれば、電流消費が生じるように負荷３０の動作を制御してもよい。たとえば、モータジェネレータ３５がトルクを出力することなく界磁電流のみを流すように、すなわち、モータジェネレータ３５をゼロトルク制御するように、負荷３０の動作を制御することができる。
【０１１６】
制御装置４０は、さらに、ステップＳ５４０により、図７に示されたスイッチングパターンを形成する。これにより、直流電源１０ａおよび１０ｂは、電力線２０，２１の間に直列に接続される。
【０１１７】
制御装置４０は、図７に示したスイッチングパターンが形成されると、ステップＳ５５０により、各電流Ｉａ，Ｉｂ，ＩＨがゼロであるかどうかを判定する。ステップＳ５１０によるゼロ点補正の実行後であるので、ステップＳ５５０による判定は、電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈの出力に基づいて実行することができる。
【０１１８】
制御装置４０は、各電流Ｉａ，Ｉｂ，ＩＨがゼロであるとき（Ｓ５５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ５６０により、電圧センサ１１Ｈの補正を実行する。ステップＳ５６０では、図８に示したステップＳ２２０と同様の制御処理が実行される。
【０１１９】
なお、各電流がゼロでないとき（Ｓ５５０のＮＯ判定時）には、制御装置４０は、ステップＳ５７０により負荷３０の動作を停止する。これにより、ステップＳ５５０がＮＯ判定からＹＥＳ判定へ変化すると、ステップＳ５６０による電圧センサ１１Ｈの補正が実行される。
【０１２０】
制御装置４０は、電圧センサ１１Ｈの補正が完了すると、ステップＳ５８０により、負荷電流を調整する。これにより負荷電流ＩＨ＞０とされる。たとえば、上述のように、モータジェネレータ３５をゼロトルク制御することにより、電圧センサ補正モードにおける負荷電流ＩＨを生じさせることができる。
【０１２１】
制御装置４０は、ステップＳ５９０により、負荷電流ＩＨが調整された状態で、電流センサ１２ｂおよび１２Ｈの補正を実行する。ステップＳ５９０では、図１０に示されたステップＳ３６０と同様の制御処理が実行される。
【０１２２】
電流センサにおいて、ホール素子の出力（ホール電圧）と通過電流との関係は完全に線形とはならずに、小電流時と大電流時とではセンサゲインが異なる虞がある。したがって、センサゲインの補正は、電流レベルが異なる複数点で実行することが好ましい。このため、センサ補正モードでは、電流センサのセンサゲイン補正のための電流動作点（負荷電流ＩＨ）を、予め複数個定義しておくことが好ましい。そして、当該複数個の電流動作点を順に実現するように、ステップＳ５８０による負荷電流ＩＨの調整が実行される。
【０１２３】
なお、負荷３０が、モータジェネレータ３５とは別個に、直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力を供給するための発電機構を搭載されている場合には、ステップＳ５８０によって、ＩＨ＜０の領域で、負荷電流ＩＨを調整することも可能である。すなわち、センサゲイン補正のための電流動作点は、電流が負の領域のものを含んでもよい。
【０１２４】
制御装置４０は、ステップＳ５８０により電流動作点を順次切換えながら、ステップＳ５９０による電流センサ１２ｂ，１２Ｈの補正を行なう。予め定められた複数個の電流動作点がすべて実現されるまで、ステップＳ６００はＮＯ判定とされる。
【０１２５】
したがって、予め定められた複数個の電流動作点の各々における電流センサ１２ｂ，１２Ｈの補正が終了すると、ステップＳ６００がＮＯ判定とされる。これに応じて、制御装置４０は、ステップＳ６１０に処理を進めて、センサ補正モードを終了する。これにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、図７に示されたスイッチングパターンの形成（Ｓ５６０）を終了して、すべてオフ状態とされる。センサ補正モードの終了後では、補正された電圧センサ１１ａ，１１ｂ，１１Ｈおよび電流センサ１２ａ，１２ｂ，１２Ｈの出力に基づいて、電力変換器５０の出力を制御することができる。
【０１２６】
このように、実施の形態２に従うセンサ補正モードによれば、一連の制御処理によって、実施の形態１で説明した電圧センサ１１ｂ，１１Ｈおよび電流センサ１２ｂ，１２Ｈの補正処理を行なうことができる。特に、電源システム５の起動処理の一環として当該センサ補正モードを実行することにより、電圧センサ１１ｂ，１１Ｈおよび電流センサ１２ｂ，１２Ｈを基準センサ１１ａ，１１ｂの出力に基づいて補正した後、正確なセンサ検出値に基づいて、負荷３０の動作時における電源システム５の動作を制御することが可能となる。
【０１２７】
なお、本実施の形態では、直流電源１０ａに対応して設けられた電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａの検出精度が、直流電源１０ｂに対応して設けられた電圧センサ１１ｂおよび電流センサ１２ｂよりも高い場合を説明したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、直流電源１０ｂに対応して設けられた電圧センサ１１ｂおよび電流センサ１２ｂの検出精度が、直流電源１０ａに対応して設けられた電圧センサ１１ａおよび電流センサ１２ａよりも高い場合には、電圧センサ１１ｂおよび電流センサ１２ｂを「基準センサ」として、他の電圧センサ１１ａ，１１Ｈおよび電流センサ１２ａ，１２Ｈを補正することが可能である。
【０１２８】
また、上述のように、電源システム５において、電流センサ１２Ｈの配置は省略されてもよい。この場合には、図７に示したスイッチングパターンが形成されたときの電流センサ補正については、基準センサである電流センサ１２ａの出力に基づいて、電流センサ１２ｂのみが補正されることになる。
【０１２９】
なお、電源システム５において、負荷３０は、電力変換器によって制御される直流電圧によって動作する機器であれば、任意の機器によって構成できる点について確認的に記載する。すなわち、本実施の形態では、電動車両の走行用電動機を含むように負荷３０が構成される例を説明したが、本発明の適用はこのような負荷に限定されるものではない。
【０１３０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３１】
５  電源システム、１０ａ，１０ｂ  直流電源、１１Ｈ，１１ａ，１１ｂ  電圧センサ、１２Ｈ，１２ａ，１２ｂ  電流センサ、２０，２１  電力線、３０  負荷、３２  インバータ、３５  モータジェネレータ、３６  動力伝達ギヤ、３７  駆動輪、４０  制御装置、５０  電力変換器、５１〜５３  電流経路、１０１，１０２  動作点、１１０，１２０  動作領域、ＣＨ  平滑キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ４  逆並列ダイオード、ＩＨ  負荷電流、Ｉａ，Ｉｂ  電流（直流電源）、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、Ｎ１〜Ｎ３  ノード、ＲＬａ，ＲＬｂ  リレー、Ｓ１〜Ｓ４  電力用半導体スイッチング素子、ＳＧ１〜ＳＧ４  制御信号（スイッチング素子）、ＶＨ  出力電圧。
【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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