(57)【要約】【課題】簡素な構成で電源投入時の故障発生率が低減された電源システムおよびそれを備える車両を提供する。【解決手段】車両１は、直流電源ＢＡＴ１から負荷回路３１に電流を供給する経路上に、電流を供給する向きを逆方向として配置されるダイオード５０と、ダイオード５０と並列に設けられ制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能なシステムメインリレーＲＬＹＬと、負荷回路３１とダイオード５０との間に接続され平滑コンデンサＣ１への充電を行なう充電回路３３と、システムメインリレーＲＬＹＬおよび充電回路３３の制御を行なう制御装置３０とを備える。制御装置３０は、システム起動時においてシステムメインリレーＲＬＹＨを導通させ、充電回路３０を用いて平滑用コンデンサＣ１への充電が所定レベルまで完了した後にシステムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に変化させる。【選択図】図１
2006333693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電源と、
容量素子を含む負荷回路と、
前記第１の直流電源から前記負荷回路に電流を供給する経路上に、電流を供給する向きを逆方向として配置される整流素子と、
前記整流素子と並列に設けられ、制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能な第１の接続回路と、
前記負荷回路と前記整流素子との間に接続され、前記容量素子への充電を行なう充電回路と、
前記接続回路および前記充電回路の制御を行なう制御部とを備え、
前記制御部は、前記容量素子への充電が所定レベルまで完了した後に前記第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる、電源システム。
【請求項２】
前記第１の直流電源に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電流検出部が検出する電流値が所定値を超えたときに前記容量素子への充電が前記所定レベルまで完了したと判断する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記整流素子は、前記第１の直流電源の第１の電極と前記負荷回路との間に接続され、
前記電源システムは、
前記第１の直流電源の第２の電極と前記負荷回路との間に接続される第２の接続回路をさらに備え、
前記制御部は、前記負荷回路を動作不能状態から動作可能状態に遷移させる場合に、前記第１の接続回路を非接続状態とし、前記第２の接続回路を接続状態としかつ前記充電回路を動作させて前記容量素子への充電を前記所定レベルまで行なわせた後に前記第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる、請求項１または２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記充電回路は、
前記第１の直流電源よりも電源電圧の低い第２の直流電源と、
前記第２の直流電源の電圧を電圧変換して前記負荷回路の容量素子に与える電圧変換回路とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第２の直流電源は蓄電装置であり、
前記第１の接続回路と前記負荷回路とは第１のノードで接続されており、
前記第２の接続回路と前記負荷回路とは第２のノードで接続されており、
前記電圧変換回路は、前記第２の直流電源に充電を行なう場合には前記第１、第２のノードから電圧を受けて降圧して前記第２の直流電源に供給する、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記容量素子は、第１の平滑コンデンサであり、
前記負荷回路は、前記第１の平滑コンデンサの端子間の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力を受けて交流に変換するインバータと、
前記インバータによって駆動されるモータとをさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システムを搭載する車両。
【請求項８】
第１の直流電源と、
容量素子を含む負荷回路と、
前記第１の直流電源から前記負荷回路に電流を供給する経路上に設けられ、制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能な第１の接続回路と、
前記負荷回路と前記整流素子との間に接続され、前記容量素子への充電を行なう充電回路と、
前記接続回路および前記充電回路の制御を行なう制御部とを備え、
前記制御部は、前記容量素子への充電が所定レベルを超えて行なわれた場合には、前記負荷回路において前記容量素子の電荷を放電させて前記容量素子の充電レベルを所定レベルに戻した後に前記第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる、電源システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記容量素子への充電が所定レベルを超えて行なわれた場合には、前記充電回路の動作を停止させる、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記所定レベルは、前記第１の直流電源の電源電圧に応じて定められる値である、請求項８または９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記負荷回路は、
前記容量素子に接続された昇圧コンバータを含み、
前記制御部は、前記充電回路による前記容量素子に対するプリチャージ動作終了後に前記容量素子の電極間電圧が前記所定レベルよりも高い場合には前記昇圧コンバータを駆動させて前記容量素子の蓄積電荷を放電させる、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記容量素子は、第１の平滑コンデンサであり、
前記昇圧コンバータは、前記第１の平滑コンデンサの端子間の電圧を昇圧し、
前記負荷回路は、
前記昇圧コンバータの出力を受けて交流に変換するインバータと、
前記インバータによって駆動されるモータとをさらに含む、請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の電源システムを搭載する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両を推進させるためのモータを備える自動車が身近なものになってきている。これらの自動車には、大容量バッテリと、その大容量バッテリから電力を受けモータを駆動させるインバータ装置とが搭載されている。大容量バッテリは電圧が高いので、車両を運転しない状態においてはシステムメインリレーによってインバータ装置と分離されている。
【０００３】
図１０は、従来のハイブリッド自動車のモータ駆動に関する電源系統を説明するためのブロック図である。
【０００４】
図１０を参照して、高圧バッテリ５０２は接続部５０４によって昇圧コンバータ５０６に接続される。昇圧コンバータ５０６は高圧バッテリ５０２の電圧を昇圧してインバータ５０８に与える。インバータ５０８は昇圧コンバータから出力された直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５１０に与える。なお、コンデンサＣ１１，Ｃ１２は平滑用のコンデンサである。
【０００５】
このような従来の構成においては、車両を始動させるときにまずシステムメインリレーＳＭＲ３が接続され、続いてシステムメインリレーＳＭＲ１が接続される。これにより、コンデンサＣ１１に対して制限抵抗Ｒ１０を介して充電が行なわれる。そして充電に必要な時間が経過してコンデンサのプリチャージが完了した後に、システムメインリレーＳＭＲ２が接続状態にされ、その後システムメインリレーＳＭＲ１が開放状態にされる。
【０００６】
このような制御が行なわれるのは、コンデンサＣ１１に充電が全く行なわれていない状態においてシステムメインリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ２を導通させると、いきなり大電流が流れこのときにリレーにアークが発生してリレーが溶着してしまう恐れがあるからである。
【０００７】
特開２００３−６１２０９号公報（特許文献１）は、主バッテリと主バッテリより低電圧で充放電される補機バッテリとを搭載する車両において、インバータ回路への通電を開始する前にＤＣ／ＤＣコンバータを制御して主バッテリの電圧から所定の許容電圧範囲の電圧になるまで平滑コンデンサを充電した後に、リレーを閉じて主バッテリをインバータに接続することが開示されている。
【０００８】
このような双方向コンバータを用いて補機バッテリから平滑コンデンサの充電を行なうことにより図１０におけるシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒ１０を設けなくてもよくなる。
【特許文献１】特開２００３−６１２０９号公報
【特許文献２】特開２０００−２５３５７０号公報
【特許文献３】特開平１０−１３６５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特開２００３−６１２０９号公報（特許文献１）に開示された技術では平滑コンデンサ側の電圧と高圧の主バッテリ側の電圧がほぼ同等になるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する必要がある。このためＤＣ／ＤＣコンバータの制御および電圧検出に精度が必要となり構成が複雑になってしまう。
【００１０】
つまり、特開２００３−６１２０９号公報（特許文献１）に開示された技術では、平滑コンデンサ側の電圧と主バッテリ側の電圧の差が大きくなり得る構成であるので、両方の電圧を電圧センサで常時監視しその差が大きくならないようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する必要がある。さらに、平滑コンデンサ側の電圧が主バッテリ側の電圧よりも大きくなった場合にはＤＣ／ＤＣコンバータに降圧動作を行なわせる必要がある。
【００１１】
この発明の目的は、簡素な構成で電源投入時の故障発生率が低減された電源システムおよびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、要約すると、電源システムであって、第１の直流電源と、容量素子を含む負荷回路と、第１の直流電源から負荷回路に電流を供給する経路上に、電流を供給する向きを逆方向として配置される整流素子と、整流素子と並列に設けられ、制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能な第１の接続回路と、負荷回路と整流素子との間に接続され、容量素子への充電を行なう充電回路と、接続回路および充電回路の制御を行なう制御部とを備える。制御部は、容量素子への充電が所定レベルまで完了した後に第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる。
【００１３】
好ましくは、電源システムは、第１の直流電源に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備える。制御部は、電流検出部が検出する電流値が所定値を超えたときに容量素子への充電が所定レベルまで完了したと判断する。
【００１４】
好ましくは、整流素子は、第１の直流電源の第１の電極と負荷回路との間に接続される。電源システムは、第１の直流電源の第２の電極と負荷回路との間に接続される第２の接続回路をさらに備える。制御部は、負荷回路を動作不能状態から動作可能状態に遷移させる場合に、第１の接続回路を非接続状態とし、第２の接続回路を接続状態としかつ充電回路を動作させて容量素子への充電を所定レベルまで行なわせた後に第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる。
【００１５】
好ましくは、充電回路は、第１の直流電源よりも電源電圧の低い第２の直流電源と、第２の直流電源の電圧を電圧変換して負荷回路の容量素子に与える電圧変換回路とを含む。
【００１６】
より好ましくは、第２の直流電源は蓄電装置であり、第１の接続回路と負荷回路とは第１のノードで接続されており、第２の接続回路と負荷回路とは第２のノードで接続されている。電圧変換回路は、第２の直流電源に充電を行なう場合には第１、第２のノードから電圧を受けて降圧して第２の直流電源に供給する。
【００１７】
好ましくは、容量素子は、第１の平滑コンデンサである。負荷回路は、第１の平滑コンデンサの端子間の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの出力を受けて交流に変換するインバータと、インバータによって駆動されるモータとをさらに含む。
【００１８】
この発明は、他の局面においては、上記いずれかの電源システムを搭載する車両である。
【００１９】
この発明のさらに他の局面に従うと、電源システムであって、第１の直流電源と、容量素子を含む負荷回路と、第１の直流電源から負荷回路に電流を供給する経路上に設けられ、制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能な第１の接続回路と、負荷回路と整流素子との間に接続され、容量素子への充電を行なう充電回路と、接続回路および充電回路の制御を行なう制御部とを備える。制御部は、容量素子への充電が所定レベルを超えて行なわれた場合には、負荷回路において容量素子の電荷を放電させて容量素子の充電レベルを所定レベルに戻した後に第１の接続回路を非導通状態から導通状態に変化させる。
【００２０】
好ましくは、制御部は、容量素子への充電が所定レベルを超えて行なわれた場合には、充電回路の動作を停止させる。
【００２１】
好ましくは、所定レベルは、第１の直流電源の電源電圧に応じて定められる値である。
好ましくは、負荷回路は、容量素子に接続された昇圧コンバータを含み、制御部は、充電回路による容量素子に対するプリチャージ動作終了後に容量素子の電極間電圧が所定レベルよりも高い場合には昇圧コンバータを駆動させて容量素子の蓄積電荷を放電させる。
【００２２】
より好ましくは、容量素子は、第１の平滑コンデンサであり、昇圧コンバータは、第１の平滑コンデンサの端子間の電圧を昇圧し、負荷回路は、昇圧コンバータの出力を受けて交流に変換するインバータと、インバータによって駆動されるモータとをさらに含む。
【００２３】
この発明は、さらに他の局面においては、上記いずれかの電源システムを搭載する車両である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡素な構成で電源投入時の電位差が低くなるので、電源システムの故障発生率が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示す回路図である。なお、車両１は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。
【００２７】
図１を参照して、車両１は、直流電源ＢＡＴ１と、容量素子である平滑用コンデンサＣ１を含む負荷回路３１と、直流電源ＢＡＴ１から負荷回路３１に電流を供給する経路上に、電流を供給する向きを逆方向として配置されるダイオード５０と、ダイオード５０と並列に設けられ制御信号に応じて導通状態と非導通状態が切換可能なシステムメインリレーＲＬＹＬと、負荷回路３１とダイオード５０との間に接続され平滑コンデンサＣ１への充電を行なう充電回路３３と、システムメインリレーＲＬＹＬおよび充電回路３３の制御を行なう制御装置３０とを備える。ダイオード５０は、直流電源ＢＡＴ１の負極と負荷回路３１との間に接続されている。
【００２８】
制御装置３０は、システム起動時において平滑用コンデンサＣ１への充電が所定レベルまで完了した後にシステムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に変化させる。
【００２９】
車両１は、直流電源ＢＡＴ１に流れる電流ＩＢを検出する電流センサ１１をさらに備える。制御装置３０は、電流センサ１１が検出する電流値ＩＢが所定値を超えたときに平滑コンデンサＣ１への充電が所定レベルまで完了したと判断する。
【００３０】
車両１は、直流電源ＢＡＴ１の正極と負荷回路３１との間に接続されるシステムメインリレーＲＬＹＨをさらに含む。
【００３１】
制御装置３０は、負荷回路３１を動作不能状態から動作可能状態に遷移させる場合に、まずシステムメインリレーＲＬＹＬを非接続状態とし、システムメインリレーＲＬＹＨを接続状態とする。そして充電回路３３を動作させて平滑コンデンサＣ１への充電を所定レベルまで行なわせた後にシステムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に変化させる。
【００３２】
充電回路３３は、直流電源ＢＡＴ１よりも電源電圧の低い補機用バッテリである直流電源ＢＡＴ２と、直流電源ＢＡＴ２の電源電圧Ｖｃｃを電圧変換して平滑用コンデンサＣ１の電極間に与える昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、直流電源ＢＡＴ２の電圧で動作する負荷回路４６とを含む。
【００３３】
昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、車両運転状態において補機バッテリである直流電源ＢＡＴ２が放電により電圧低下すると、平滑コンデンサＣ１の端子間の電圧を降圧して充電電圧としてこれを直流電源ＢＡＴ２に与える。
【００３４】
負荷回路３１は、平滑コンデンサＣ１の端子間の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２の出力を受けて交流に変換するインバータ１４と、インバータ１４によって駆動されるモータジェネレータＭ１とをさらに含む。
【００３５】
直流電源ＢＡＴ１は直列に接続される複数の電池電槽６，８と、電池電槽間に接続される安全用スイッチ４およびヒューズ２とを含む。安全用スイッチ４は、通常は接続状態であるが、バッテリケースのカバーが開かれると開放状態に設定される。
【００３６】
直流電源ＢＡＴ１の正極および負極間の電圧は電圧センサ１０で監視され、計測された電圧値ＶＢが制御装置３０に送信される。また平滑コンデンサＣ１の電極間の電圧は電圧センサ２１で監視され、計測された電圧値ＶＬが制御装置３０に送信される。
【００３７】
昇圧コンバータ１２は、一方端がシステムメインリレーＲＬＹＨを介して直流電源ＢＡＴ１の正極と接続されるリアクトルＬ１と、リアクトルの他方端にエミッタが接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１と、リアクトルＬ１の他方端にコレクタが接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ２とを含む。ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはシステムメインリレーＲＬＹＬを介して直流電源ＢＡＴ１の負極に接続される。
【００３８】
昇圧コンバータ１２は、さらに、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ−エミッタ間にエミッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続されるダイオード素子Ｄ１と、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にエミッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続されるダイオード素子Ｄ２とを含む。
【００３９】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタとの間には平滑コンデンサＣ２が設けられている。平滑コンデンサＣ２の端子間電圧は電圧センサ１３で監視される。電圧センサ１３からは、測定された電圧値ＶＨが制御装置３０に送信される。
【００４０】
モータジェネレータＭ１には、図示しない電流センサが設けられており、モータジェネレータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴとして検出してこれを制御装置３０に出力する。
【００４１】
制御装置３０は、昇圧コンバータに対して昇圧する制御信号ＰＷＵ、降圧指示する制御装置ＰＷＤおよび動作検出信号ＣＳＤＮを出力する。さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩと、モータジェネレータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣとを出力する。
【００４２】
図２は、図１の制御装置３０で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。この処理はメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼出されて実行される。
【００４３】
図１、図２を参照して、まず処理が開始されると、制御装置３０はステップＳ１において信号ＩＧＯＮを監視することにより運転者がイグニッションスイッチをオフ状態からオン状態に切換えるか否かを検知する。この切換が発生していない場合には、ステップＳ８に処理が進み制御が再びメインルーチンに戻る。一方この切換を検知した場合には、ステップＳ２に処理が進む。
【００４４】
ステップＳ２においては、制御装置３０はシステムメインリレーＲＬＹＨを非導通状態から導通状態に切換える。そしてステップＳ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に昇圧動作を開始させる。続いてステップＳ４において、電流センサ１１から送られるバッテリ電流値ＩＢがしきい値Ｉ０を超えるか否かが判断される。このバッテリ電流値ＩＢがまだしきい値を超えていなければ再びステップＳ３に戻りＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作が維持される。
【００４５】
一方、ステップＳ４において電流値ＩＢがしきい値Ｉ０を超えた場合には、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５においては、制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４２に対して動作停止を指示する。続いてステップＳ６に進み制御装置３０はシステムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に設定変更する。続いてステップＳ７において制御装置３０はインジケータ（Ready-on）を点灯させて運転者に車両が動作可能状態になったことを報知する。ステップＳ７の処理が終了するとステップＳ８に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。
【００４６】
図３は、図２のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。
【００４７】
図３を参照して、まず初期状態としてシステムメインリレーＲＬＹＨ，ＲＬＹＬはともに非導通状態であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は動作停止状態である。このときバッテリ電流値ＩＢは０アンペアであり平滑コンデンサＣ１の端子間の電圧を示す電圧値ＶＬは０ボルトである。
【００４８】
時刻ｔ０において運転者がイグニッションスイッチを操作するとこれが検知され（図２のステップＳ１）、これに応じて時刻ｔ１においてシステムメインリレーＲＬＹＨが非導通状態から導通状態に遷移する（ステップＳ２）。
【００４９】
続いて時刻ｔ２において制御装置３０によってＤＣ／ＤＣコンバータ４２の昇圧動作が開始される。これに応じて平滑コンデンサＣ１に対する充電が開始されて電圧値ＶＬは徐々に上昇を開始する。
【００５０】
そして時刻ｔ３において電圧値ＶＬが直流電源ＢＡＴ１のバッテリ電圧ＶＢを超えるとダイオード５０の順方向の電流が流れＤＣ／ＤＣコンバータ４２から直流電源ＢＡＴ１にも電流が流入する。この電流が時刻ｔ４においてしきい値Ｉ０を超えると制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる（図２のステップＳ５）。
【００５１】
そして時刻ｔ５において、制御装置３０は、システムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に切換え、車両はプリチャージが完了した動作可能状態となる。
【００５２】
図４は、図２のフローチャートの変形例を示した図である。
図４のフローチャートは、図２のフローチャートにおいてステップＳ５とステップＳ６の順番を入れ替えたものであり、他の部分については図２と同じであるので説明は繰返さない。
【００５３】
図５は、図４のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。
【００５４】
図５の時刻ｔ３までの動作は図３で説明した動作と同様であるので説明は繰返さない。
時刻ｔ３において平滑コンデンサＣ１の端子間電圧がバッテリ電圧値ＶＢを超えると、バッテリ電流値ＩＢが０アンペアから増加を開始する。そして時刻ｔ４Ａにおいて、バッテリ電流値ＩＢがしきい値Ｉ０を超えると図４のステップＳ６においてシステムメインリレーＲＬＹＬが非導通状態から導通状態に制御される。
【００５５】
そして時刻ｔ５Ａにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作が停止されバッテリ電流値ＩＢは再び０アンペアになり、ここで平滑コンデンサＣ１のプリチャージが完了した運転可能状態であることをインジケータの点灯により運転者に報知する。
【００５６】
なお時刻ｔ４Ａ〜ｔ５Ａの間はある電流値以上の電流が流れることはない。これはＤＣ／ＤＣコンバータ４２の能力に限界があるので、ある程度のところで電流が制限されるためである。
【００５７】
図６は、図１に示した構成の変形例を説明するための回路図である。
図１においてダイオード５０を設ける代わりに、図６に示すようにシステムメインリレーＲＬＹＨと並列にダイオード５０Ａを設けてもよい。このときはダイオード５０Ａの順方向は平滑コンデンサＣ１から直流電源ＢＡＴ１に向かう方向を順方向とする。このような構成でも図２、図４で示したフローチャートの制御を適用することが可能である。
【００５８】
以上のような構成および制御を採用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を継続してもバッテリ電圧ＶＢと平滑コンデンサＣ１の端子間電圧ＶＬとの差が大きくならないためプリチャージ時のＤＣ／ＤＣコンバータ４２の制御が容易となる。これは両者の電圧の差はダイオード５０の順方向電圧のみだからである。これによりシステムメインリレーＲＬＹＬのオン時の電圧を小さくできる。つまり、システムメインリレーとしてオン時の接点最大許容電圧がより小さい安価なものも使用可能となる。
【００５９】
また高圧側電源に設けられた電流センサ１１によって平滑コンデンサＣ１のプリチャージが完了したことを感知することにより、電圧センサ１０，２１でそれぞれ検知される電圧値ＶＢ，ＶＬの同一性を監視するよりも監視負担が少ない。つまり、電圧センサの精度がより低い安価な電圧センサを用いることができる。
【００６０】
なお、平滑コンデンサＣ１の充電を検知する方法として、電流センサ１１を用いる例を示したが、電圧センサ１０，２１でそれぞれ検知される電圧値ＶＢ，ＶＬを用いて行なって検知を行なっても良い。この場合においても、ダイオード５０の順方向電圧以上に電圧値ＶＬが電圧値ＶＢよりも大きくなることがないので、監視負担、制御負担は従来よりも軽減される。
【００６１】
［実施の形態２］
ＤＣ／ＤＣコンバータで平滑用コンデンサをプリチャージする場合には、実施の形態１ではダイオード５０を設けることにより、平滑用コンデンサの電圧が上昇しすぎることを防止した。ダイオードを設けずに平滑用コンデンサの電圧が上昇しすぎることを防止するには、ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作で平滑用コンデンサを下げることも考えられる。
【００６２】
しかしながら、昇圧動作でコンデンサ電圧を上げすぎる可能性があるのと同様に、コンデンサ電圧ＶＬを検出してからＤＣ／ＤＣコンバータを制御するまでには制御応答遅れがあるので、降圧動作ではコンデンサ電圧を下げすぎてしまう恐れもある。
【００６３】
通常は、この制御応答遅れを見込んでＤＣ／ＤＣコンバータへの動作開始／停止の指令を行なうのであるが、バッテリの充電状態により昇圧時間等が異なってくるので、完全に制御応答遅れを予測するのは難しい。
【００６４】
図７は、実施の形態２に係る車両１００の構成を示す回路図である。なお、車両１００は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。
【００６５】
車両１００の構成は、図１で説明した車両１の構成において、ダイオード５０が削除されている点が異なり、制御装置３０において別の制御が行なわれる点が異なるが、他の部分の構成については、車両１００は車両１と同様であるので説明は繰返さない。
【００６６】
図８は、実施の形態２において実行される制御プログラムの構造を示すフローチャートである。
【００６７】
図９は、図８のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。この処理はメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼出されて実行される。
【００６８】
図８、図９を参照して、まず処理が開始されると、図７の制御装置３０はステップＳ１１において信号ＩＧＯＮを監視することにより運転者がイグニッションスイッチをオフ状態からオン状態に切換えるか否かを検知する。この切換が発生していない場合には、ステップＳ２０に処理が進み制御が再びメインルーチンに戻る。一方、時刻ｔ１０に示すようにこの切換が発生し、制御装置３０が切換を検知した場合には、ステップＳ１２に処理が進む。
【００６９】
ステップＳ１２においては、時刻ｔ１１に示すように制御装置３０はシステムメインリレーＲＬＹＨを非導通状態から導通状態に切換える。そしてステップＳ１３においては、時刻ｔ１２に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ４２に昇圧動作を開始させる。
【００７０】
続いてステップＳ１４において、Ｖｔｈを所定のしきい値、ＶＬをコンデンサＣ１の電圧、ＶＢをバッテリ電圧とすると、｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈが成立するか否かが判断される。この式が成立しなければ再びステップＳ１３に戻りＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作が維持される。時刻ｔ１２〜ｔ１３の間は、｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈであるので、制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４２に昇圧動作を実行させつづける。
【００７１】
時刻ｔ１３において、電圧ＶＬがＶＢ−Ｖｔｈよりも大きくなると、ステップＳ１４において、｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈが成立しなくなり処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５においては、制御装置３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４２に対して動作停止を指示する。
【００７２】
しかし、制御応答遅れがあるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２が実際に動作を停止する時刻は、時刻ｔ１４である。したがって、時刻ｔ１３〜ｔ１４においてＤＣ／ＤＣコンバータ４２が昇圧動作を行なった結果、電圧ＶＬはＶＢ＋Ｖｔｈを超えてしまう。
【００７３】
制御装置３０はステップＳ１５の処理が終了すると、ステップＳ１６において｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈが成立するか否かを判断する。この式が成立しなければＤＣ／ＤＣコンバータ４２の昇圧動作によって、電圧ＶＬが高くなりすぎたと判断し、コンデンサＣ１の電荷を消費させるために昇圧コンバータ１２に昇圧動作を行なわせる。昇圧コンバータ１２が昇圧動作を行なうと、コンデンサＣ１の電荷がコンデンサＣ２に移送され電圧ＶＬは低下する。
【００７４】
なお、ステップＳ１７における昇圧コンバータ１２の昇圧動作は、通常制御とは異なった単発制御が行なわれる。単発制御とは、トランジスタＱ２のスイッチングを繰返すのではなく、トランジスタＱ２を所定時間導通させその後非導通にすることを、電圧に応じて行なうことである。
【００７５】
トランジスタＱ１をオフ状態に保ったまま、トランジスタＱ２をパルス状にオンさせると、まず、トランジスタＱ２の導通時に、コンデンサＣ１の正極、リアクトルＬ１、トランジスタＱ２のコレクタ、トランジスタＱ２のエミッタ、コンデンサＣ１の負極の順に電流が流れる。そして、トランジスタＱ２が導通状態から非導通状態に遷移すると、リアクトルＬ１に蓄積されていたエネルギーを放出するために、コンデンサＣ１の正極、リアクトルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２の正極、コンデンサＣ２の負極、コンデンサＣ１の負極の順にこの経路に電流が流れる。その結果、コンデンサＣ１の電荷はコンデンサＣ２に移送される。
【００７６】
平滑コンデンサＣ１，Ｃ２およびリアクトルＬ１の定数にもよるが、たとえば、本願発明者が行なった回路シミュレーションによると、Ｃ１＝３００μＦ，Ｃ２＝１０００μＦ，リアクトルＬ１＝２００μＨとしてトランジスタＱ２を単発的に１０μｓ程度導通させた後に非導通にすると、コンデンサＣ１の電圧ＶＬは５．７Ｖ減少し、コンデンサＣ２の電圧ＶＨは１．７Ｖ増加した。電圧ＶＬに対してさらに細かい電圧調整を行ないたい場合には、単発制御時のトランジスタＱ２の導通期間をもっと短くすれば良い。
【００７７】
以上説明したような単発制御が行なわれた結果、時刻ｔ１５〜ｔ１６に示すように昇圧コンバータの動作に伴い電圧ＶＬが低下する。
【００７８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、制御装置３０からＵＰ／ＤＮ指令を受けて動作している。昇圧コンバータ１２のように制御装置３０がスイッチング素子を直接コントロールしているわけではない。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２はＵＰ／ＤＮ指令に対して応答遅れがあるので、少しだけ電圧を上昇または下降させるのは困難である。応答遅れを短くすれば改善されるが、その実現も容易ではない。
【００７９】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータには応答遅れが生じるが、昇圧コンバータは単発制御することにより電圧ＶＬの制御精度はＤＣ／ＤＣコンバータよりは小さくできる。
【００８０】
そして再びステップＳ１６において｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈが成立するか否かが判断され、時刻ｔ１６では｜ＶＬ−ＶＢ｜＜Ｖｔｈが成立しているので処理はステップＳ１８に進む。
【００８１】
ステップＳ１８では、時刻ｔ１７に示すように制御装置３０はシステムメインリレーＲＬＹＬを非導通状態から導通状態に設定変更する。続いてステップＳ１９において制御装置３０はインジケータ（Ready-on）を点灯させて運転者に車両が動作可能状態になったことを報知する。ステップＳ１９の処理が終了するとステップＳ２０に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。
【００８２】
以上説明したように、実施の形態２においては、昇圧コンバータ１２の入力側の平滑コンデンサＣ１の電荷を昇圧コンバータ１２の出力側の平滑コンデンサＣ２側に移動させる。負荷回路を駆動させることにより電圧ＶＬと電圧ＶＢの差を小さくできるので、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ４２の制御が容易となる。
【００８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示す回路図である。
【図２】図１の制御装置３０で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。
【図４】図２のフローチャートの変形例を示した図である。
【図５】図４のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。
【図６】図１に示した構成の変形例を説明するための回路図である。
【図７】実施の形態２に係る車両１００の構成を示す回路図である。
【図８】実施の形態２において実行される制御プログラムの構造を示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートが実行された場合の動作を説明するための動作波形図である。
【図１０】従来のハイブリッド自動車のモータ駆動に関する電源系統を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，１００  車両、２  ヒューズ、４  安全用スイッチ、６，８  電池電槽、１０，１３，２１  電圧センサ、１１  電流センサ、１２  昇圧コンバータ、１４  インバータ、３０  制御装置、３１  負荷回路、３３  充電回路、４２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６  負荷回路、５０，５０Ａ  ダイオード、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２  直流電源、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２  コンデンサ、Ｄ１  ダイオード素子、Ｄ２  ダイオード素子、Ｌ１  リアクトル、Ｍ１  モータジェネレータ、Ｑ１，Ｑ２  ＩＧＢＴ素子、ＲＬＹＨ，ＲＬＹＬ  システムメインリレー。
【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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