(57)【要約】【課題】第１のバッテリと第２のバッテリとが第１の昇降圧コンバータと第２の昇降圧コンバータとにより高電圧系に接続された電源装置において、第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときでも、第１のバッテリと第２のバッテリとの間における大電流の授受による過電流を抑制するが生じないようにする。【解決手段】スレーブ側昇降圧コンバータに異常が生じているときには、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定して（Ｓ１１０，Ｓ１２０）、設定した目標電圧ＶＨ＊を用いてマスタ側昇降圧コンバータとスレーブ側昇降圧コンバータとを制御する。これにより、マスタバッテリとスレーブバッテリとの間における大電流の授受による過電流を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の低電圧系に接続された第１のバッテリと、前記第１のバッテリの端子間電圧である第１バッテリ電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記第１の低電圧系と高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第１の昇降圧コンバータと、第２の低電圧系に接続された第２のバッテリと、前記第２のバッテリの端子間電圧である第２バッテリ電圧を検出する第２電圧検出手段と、前記第２の低電圧系と前記高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第２の昇降圧コンバータと、前記高電圧系に接続され該高電圧系の電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記高電圧系の電圧が所定の要求に基づく目標電圧となると共に前記第１のバッテリからの出力電力と前記第２のバッテリからの出力電力とが所定の配分となるよう前記第１の昇降圧コンバータと前記第２の昇降圧コンバータとを制御する制御手段と、を備える電源装置において、
前記制御手段は、前記第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときには、前記第１電圧検出手段により検出された前記第１バッテリ電圧と前記第２電圧検出手段により検出された第２バッテリ電圧とのうち大きい方の電圧を前記目標電圧として用いて前記第１の昇降圧コンバータと前記第２の昇降圧コンバータとを制御する手段である、
ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、第１の低電圧系に接続された第１のバッテリと、第１の低電圧系と高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第１の昇降圧コンバータと、第２の低電圧系に接続された第２のバッテリと、第２の低電圧系と高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第２の昇降圧コンバータと、を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、２つのモータジェネレータを各々に駆動する２つのインバータに接続された電源装置であって、第１のバッテリと、第１のバッテリと２つのインバータが接続された主正母線および主負母線との間で電圧変換を行なう第１のコンバータと、第２のバッテリと、第２のバッテリと主正母線および主負母線との間で電圧変換を行なう第２のコンバータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、許容放電電力が制限されるＳＯＣまでの残存電力量を各バッテリについて算出し、算出した各バッテリの残存電力量の比率に応じて放電電力分配率を算出し、算出した放電電力分配率に応じて各コンバータを制御することにより、いずれかのバッテリにおいて他のバッテリよりも早く放電限界に達してしまうケースを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０９８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電源装置では、第２のコンバータに異常が生じているときには、第２のコンバータを介して放電される電力を正確に制御することができないため、適正に放電電力分配比で各コンバータを制御することができない場合が生じる。この場合、第１のバッテリと第２のバッテリとの間で大電流の授受による過電流が生じる恐れがある。
【０００５】
本発明の電源装置は、第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときでも、第１のバッテリと第２のバッテリとの間における大電流の授受による過電流を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電源装置は、
第１の低電圧系に接続された第１のバッテリと、前記第１のバッテリの端子間電圧である第１バッテリ電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記第１の低電圧系と高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第１の昇降圧コンバータと、第２の低電圧系に接続された第２のバッテリと、前記第２のバッテリの端子間電圧である第２バッテリ電圧を検出する第２電圧検出手段と、前記第２の低電圧系と前記高電圧系との間で電圧を変換して電力をやり取りする第２の昇降圧コンバータと、前記高電圧系に接続され該高電圧系の電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記高電圧系の電圧が所定の要求に基づく目標電圧となると共に前記第１のバッテリからの出力電力と前記第２のバッテリからの出力電力とが所定の配分となるよう前記第１の昇降圧コンバータと前記第２の昇降圧コンバータとを制御する制御手段と、を備える電源装置において、
前記制御手段は、前記第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときには、前記第１電圧検出手段により検出された前記第１バッテリ電圧と前記第２電圧検出手段により検出された第２バッテリ電圧とのうち大きい方の電圧を前記目標電圧として用いて前記第１の昇降圧コンバータと前記第２の昇降圧コンバータとを制御する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の電源装置では、第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときには、第１電圧検出手段により検出される第１のバッテリの端子間電圧である第１バッテリ電圧と第２電圧検出手段により検出される第２のバッテリの端子間電圧である第２バッテリ電圧とのうち大きい方の電圧を目標電圧として用いて、高電圧系の電圧が目標電圧となると共に第１のバッテリからの出力電力と第２のバッテリからの出力電力とが所定の配分となるよう第１の昇降圧コンバータと第２の昇降圧コンバータとを制御する。これは、第１のバッテリと第２のバッテリとの間における大電流の授受による過電流量は、高電圧系の電圧が低くなると小さくなることに基づく。これにより、第２の昇降圧コンバータに異常が生じているときに生じ得る第１のバッテリと第２のバッテリとの間における大電流の授受による過電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電源装置２０の電子制御ユニット５０により実行される目標電圧調整処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】高電圧系の電圧ＶＨと過電流量との関係の一例を示す説明図である。
【図４】変形例の目標電圧調整処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】スレーブ側昇降圧コンバータを制御する際の制御ブロックを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されたモータ１２およびモータ１２を駆動するためのインバータ１４に電力を供給する電源装置として構成されており、充放電可能なマスタバッテリ３０と、マスタバッテリ３０とインバータ１４とに接続されたマスタ側昇降圧コンバータ３６と、マスタ側昇降圧コンバータ３６のマスタバッテリ３０側の電圧を平滑する平滑コンデンサ３４と、マスタバッテリ３０とマスタ側昇降圧コンバータ３６との接続や接続の解除を行なうメインリレー３２と、充放電可能なスレーブバッテリ４０と、スレーブバッテリ４０とインバータ１４とに接続されたスレーブ側昇降圧コンバータ４６と、スレーブ側昇降圧コンバータ４６のスレーブバッテリ４０側の電圧を平滑する平滑コンデンサ４４と、スレーブバッテリ４０とスレーブ側昇降圧コンバータ４６との接続や接続の解除を行なうリレー４２と、マスタ側昇降圧コンバータ３６およびスレーブ側昇降圧コンバータ４６よりもインバータ１４側の高電圧系に接続されインバータ１４に供給される電圧を平滑する平滑コンデンサ１６の端子間電圧（高電圧系の電圧）を検出する電圧センサ１８からの高電圧系の電圧ＶＨやスレーブ側昇降圧コンバータ４６内のスレーブバッテリ４０側に取り付けられた電流センサ４７からのスレーブ側電流Ｉｓを入力してマスタ側昇降圧コンバータ３６およびスレーブ側昇降圧コンバータ４６を駆動制御したりメインリレー３２，リレー４２をオンオフ制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と、を備える。ここで、ＥＣＵ５０は、実施例の電源装置２０だけでなく、電源装置２０を搭載する駆動装置をも制御する電子制御ユニットとして構成されており、インバータ１４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御も行なっている。
【００１２】
マスタ側昇降圧コンバータ３６は、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２とトランジスタＴ１１，Ｔ１２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とリアクトルＬ１とから構成されている。２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２は、それぞれインバータ１４の正極側と負極側とに接続されており、その中間点にリアクトルＬ１が接続されている。また、リアクトルＬ１とインバータ１４の負極側とにそれぞれマスタバッテリ３０の正極側と負極側とが接続されている。したがって、トランジスタＴ１１，Ｔ１２をオンオフ制御することによりマスタバッテリ３０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ１４に供給したりインバータ１４に作用している直流電圧を降圧してマスタバッテリ３０を充電したりすることができる。また、スレーブ側昇降圧コンバータ４６もマスタ側昇降圧コンバータ３６と同様に２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２と２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とリアクトルＬ２とから構成されており、トランジスタＴ２１，Ｔ２２をオンオフ制御することによりスレーブバッテリ４０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ１４に供給したりインバータ１４に作用している直流電圧を降圧してスレーブバッテリ４０を充電したりすることができる。
【００１３】
次に、実施例の電源装置２０を搭載する駆動装置の基本的な駆動制御について説明する。駆動装置は、電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明する駆動制御によってモータ１２を駆動する。まず、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づいて要求トルクやモータ１２の回転数が大きいほど大きくなる傾向にインバータ１４に印加すべき電圧としての目標電圧ＶＨ＊を設定する。マスタバッテリ３０，スレーブバッテリ４０のいずれにも異常が生じておらず、マスタバッテリ３０，スレーブバッテリ４０のいずれも充電された状態のときには、マスタバッテリ３０とマスタ側昇降圧コンバータ３６とが接続されるようメインリレー３２を制御すると共にスレーブバッテリ４０とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とが接続されるようにリレー４２を制御し、スレーブバッテリ４０の蓄電量が所定蓄電量以下となるまで、インバータ１４に印加される電圧が目標電圧ＶＨ＊となると共にマスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合（例えば、１：１や１：２など）となるようマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６を制御する。このとき、マスタ側昇降圧コンバータ３６は、インバータ１４に印加される電圧が目標電圧ＶＨ＊となるようフィードバック制御され、スレーブ側昇降圧コンバータ４６は、スレーブ側電流Ｉｓがマスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合となるように設定されたスレーブ側要求電力に基づいて演算されたスレーブ側の電流指令値Ｉｓ＊となるように制御される。一方、電子制御ユニット５０は、モータ１２から要求トルクが出力されるようインバータ１４をスイッチング制御する。こうした駆動制御により、マスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合となりながら、モータ１２から要求トルクを出力することができる。また、電子制御ユニット５０は、スレーブバッテリ４０の蓄電量が所定蓄電量以下になると、スレーブバッテリ４０とスレーブ側昇降圧コンバータ４６との接続が解除されるようリレー４２を制御する。こうした制御により、スレーブバッテリ４０に充電された電力を有効に使用することができる。
【００１４】
また、電子制御ユニット５０は、マスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０の端子間に接続された電圧センサ３１，電圧センサ４１からのマスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓや図示しない電流センサからのマスタバッテリ３０やスレーブバッテリ４０の充放電電流に基づいて、マスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０とを管理している。例えば、マスタバッテリ３０，スレーブバッテリ４０の各蓄電量をそれぞれ充放電電流等に基づいて演算したり、これらのセンサからの信号に基づいてマスタバッテリ３０，スレーブバッテリ４０の異常を判定したりしている。
【００１５】
次に、実施例の電源装置２０の動作、特に、リレー４２によりスレーブバッテリ４０とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とが接続されると共にリレー４２によりスレーブバッテリ４０とスレーブ側昇降圧コンバータ４６との接続が解除されている状態のときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される目標電圧調整処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００１６】
目標電圧調整処理が実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１００）。スレーブ側昇降圧コンバータ４６の異常は、電流センサ４７や図示しない各種センサからの信号に基づいて行なうことができる。スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じていないときには、設定された目標電圧ＶＨ＊に調整を加えることなく、本処理を終了する。この場合、電子制御ユニット５０は、上述したように、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づいてインバータ１４に印加すべき電圧として設定された目標電圧ＶＨ＊を用いてマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御する。
【００１７】
一方、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているときには、電流センサ３１，４２により検出されるマスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓを入力し（ステップＳ１１０）、入力したマスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定して（ステップＳ１２０）、本処理を終了する。この場合、電子制御ユニット５０は、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として用いてマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御することになる。
【００１８】
いま、スレーブ側昇降圧コンバータ４６の異常として電流センサ４７に異常が生じたときを考える。スレーブ側昇降圧コンバータ４６は、マスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合になるよう設定されたスレーブ側要求電力に基づいて演算されたスレーブ側の電流指令値Ｉｓ＊となるように制御されるが、電流センサ４７に異常が生じているため、実際にスレーブ側昇降圧コンバータ４６に流れる電流をその指令値Ｉｓ＊に制御することができなくなり、場合によっては、マスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０との間で大電流の授受が行なわれ、過電流も生じ得る。このときの過電流量は、図３の説明図に示すように、高電圧系の電圧ＶＨが高いほど大きくなる傾向がある。実施例では、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定してマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御することにより、目標電圧ＶＨ＊をモータ１２に要求される要求トルクやモータ１２の回転数に基づいて設定された本来の目標電圧ＶＨ＊より小さくし、高電圧系の電圧ＶＨを低くして、過電流量を小さくしている。即ち、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として調整することにより、マスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０との間における大電流の授受による過電流を抑制しているのである。
【００１９】
以上説明した実施例の電源装置２０によれば、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているときには、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定してマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御することにより、マスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０との間における大電流の授受による過電流を抑制することができる。もとより、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じていないときには、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づいてインバータ１４に印加すべき電圧として設定された目標電圧ＶＨ＊を用いてマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御するから、マスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合となるようにしてマスタバッテリ３０とスレーブバッテリ４０とを放電することができる。
【００２０】
実施例の電源装置２０では、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているときには、直ちにマスタバッテリ電圧Ｖｂｍとスレーブバッテリ電圧Ｖｂｓとのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定してマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御するものとしたが、図４に例示する変形例の目標電圧調整処理に示すように、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じており、且つ、過電流が発生しているときに、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍとスレーブバッテリ電圧Ｖｂｓとのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定してマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御するものとしてもよい。こうすれば、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じていると共に過電流が生じているときにだけ目標電圧ＶＨ＊を低くして過電流を抑制することができ、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているが過電流は発生していないときには、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づく本来の目標電圧ＶＨ＊を用いてモータ１２を駆動制御することができる。過電流の発生の判定は、例えば、図５に例示するスレーブ側昇降圧コンバータ４６を制御する際の制御ブロックにおける上下限ガード部６３でフィードバック部から出力された電流信号が上限ガードや下限ガードに張り付いたことをもって判定することができる。なお、スレーブ側昇降圧コンバータ４６を制御する際の制御ブロックは、スレーブ側要求電力に基づいて電流指令値Ｉｓ＊を演算する電流指令演算部６０と、演算された電流指令値Ｉｓ＊と電流センサ４７により検出されたスレーブ側電流Ｉｓとの差分を演算する差分器６１と、この差分に対してフィードバック制御を施すフィードバック部６２と、フィードバック部から出力された信号に上下限ガードを施す上下限ガード部６３と、上下限ガード部６３により上下限ガードされた信号とスレーブバッテリ電圧Ｖｂｓと高電圧系の電圧ＶＨとの比の差分を演算する差分器６４と、差分器６４からの信号に別の制御ブロックにより演算されたマスタ側昇降圧コンバータ３６のデューティＤｕｔｙ（ｍ）とに基づいてスレーブ側昇降圧コンバータ４６のデューティＤｕｔｙ（ｓ）を演算する演算器６５と、により構成されている。
【００２１】
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、マスタバッテリ３０が「第１のバッテリ」に相当し、電圧センサ３１が「第１電圧検出手段」に相当し、マスタ側昇降圧コンバータ３６が「第１の昇降圧コンバータ」に相当し、スレーブバッテリ４０が「第２のバッテリ」に相当し、電圧センサ４１が「第２電圧検出手段」に相当し、スレーブ側昇降圧コンバータ４６が「第２の昇降圧コンバータ」に相当し、平滑コンデンサ１６が「平滑コンデンサ」に相当し、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じていないときには、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づいてインバータ１４に印加すべき電圧として設定された目標電圧ＶＨ＊を用いてマスタバッテリ３０からの放電電力とスレーブバッテリ４０からの放電電力とが所定の割合となるようマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御し、スレーブ側昇降圧コンバータ４６に異常が生じているときには、マスタバッテリ電圧Ｖｂｍ，スレーブバッテリ電圧Ｖｂｓのうち大きい方を目標電圧ＶＨ＊として設定してマスタ側昇降圧コンバータ３６とスレーブ側昇降圧コンバータ４６とを制御する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００２２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１２  モータ、１４  インバータ、１６  平滑コンデンサ、１８  電圧センサ、２０  電源装置、３０  マスタバッテリ、３１  電圧センサ、３２  メインリレー、３４  平滑コンデンサ、３６  マスタ側昇降圧コンバータ、４０  スレーブバッテリ、４１  電圧センサ、４２  リレー、４４  平滑コンデンサ、４６  スレーブ側昇降圧コンバータ、４７  電流センサ、５０  電子制御ユニット、６０  電流指令演算部、６１  差分器、６２  フィードバック部、６３  上下限ガード部、６４  差分器、６５  演算器、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２  トランジスタ、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル。
【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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