(57)【要約】【課題】多相コンバータを有する電源システムにおいて各相の電流センサが故障しても出力電流の減少を抑制し得る技術を提供する。【解決手段】本明細書で開示する電源システムでは、ＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９は、４相分の電流センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄのいずれかに異常があると判定した場合、例えば、異常が検知された電流センサ２７ｄの計測対象電流が流れるスイッチング素子２３ｄの温度を用いてスイッチング素子２３ｄに流れる電流を推定し、この推定電流値を用いてスイッチング素子２３ｄを制御する。これにより、４相分の電流センサ２７ａ−２７ｄのいずれかに故障が発生した場合においても、故障した相についてはスイッチング素子２３ａ−２３ｄの温度を用いてスイッチング素子２３ａ−２３ｄに流れる電流を推定して制御することが可能となるので、故障した相からも出力電流を得ることができる。【選択図】図２
2019058034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
リアクトル及びスイッチング素子を有している昇圧回路であって前記直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を複数相分並列に接続している多相コンバータと、
前記複数相分のリアクトルに流れる夫々の電流を計測する複数相分の電流センサと、
前記複数相分のスイッチング素子の温度を計測する複数相分の温度センサと、
前記複数相分の電流センサにより計測された前記複数相分の夫々の電流を用いて前記複数相分のスイッチング素子を制御する制御装置と、
を備えており、
前記制御装置は、前記複数相分の電流センサのいずれかに故障が発生していると判定した場合には、当該故障した電流センサの計測対象の電流が流れる前記スイッチング素子の温度を用いて当該スイッチング素子に流れる電流を推定し、この推定電流値を用いて当該スイッチング素子を制御する、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、多相コンバータを備えている電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多相コンバータを備えている電源システムの一例として、特許文献１に開示されている燃料電池システムがある。この燃料電池システムは、車両に搭載され、走行用のモータに電力を供給する。この燃料電池システムでは、マルチフェーズコンバータ（多相コンバータ）の各相に電流センサを備えている。そして、ある相における電流センサの異常が検知された場合には、その異常相の動作を停止するとともに当該異常相を除外した残りの相を作動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電源システムでは、異常のない残りの電流センサにより検出された電流値の合計値を目標出力電流に設定するため、電流センサが故障した場合にも適切な出力制御が可能になる。ところが、電流センサの異常が検出された異常相については駆動停止になることから、その異常相からは出力電流を得ることができない。そのため、電源システム全体としては、出力電流が減少してしまい車両性能の低下を招き得る。あるいは、通常よりも少ない相で目的の出力電流を賄うため、各相の電子部品が過熱し易くなる。本明細書は、電流センサが故障しても出力電流の減少を抑制し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電源システムは、直流電源と、リアクトル及びスイッチング素子を有している昇圧回路であって直流電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を複数相分並列に接続している多相コンバータと、複数相分のリアクトルに流れる夫々の電流を計測する複数相分の電流センサと、複数相分のスイッチング素子の温度を計測する複数相分の温度センサと、複数相分の電流センサにより計測された複数相分の夫々の電流を用いて複数相分のスイッチング素子をオンオフ制御する制御装置を備えている。そして、制御装置は、複数相分の電流センサのいずれかに故障が発生していると判定した場合には、当該故障した電流センサの計測対象電流が流れるスイッチング素子の温度を用いて当該スイッチング素子に流れる電流を推定する。そして、制御装置は、この推定電流値を用いて当該スイッチング素子をオンオフ制御する。そのような処理により、複数相分の電流センサのいずれかに故障が発生した場合においても、故障した相についてはスイッチング素子の温度を用いて当該スイッチング素子に流れる電流を推定してオンオフ制御するので、故障した相からも出力電流を得ることが可能になる。したがって、電流センサが故障しても出力電流の減少を抑制し得る。
【０００６】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の電源システムを搭載した電気自動車の駆動系のブロック図である。
【図２】実施例の電源システムに含まれるＦＣ用昇圧コンバータの回路図である。
【図３】ＦＣ用昇圧コンバータの各リアクトルに流れる夫々の電流波形の概念を示す説明図である。
【図４】ＦＣ用昇圧コンバータのコントローラが実行する制御処理のフローチャートである。
【図５】図４の電流値推定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例の電源システムを説明する。図１に、実施例の電源システムを搭載した電気自動車の駆動系のブロック図を示す。実施例の電源システムは、例えば、電気自動車の駆動系に用いられる。このような電気自動車２は、駆動源である走行用モータ１０が発生する駆動力を利用して走行する電動車両である。走行用モータ１０が発生した駆動力は、ドライブシャフト１１を介してディファレンシャルギア１２に入力されて駆動輪１５、１６に伝達される。制動時は、走行用モータ１０が発電機として機能する。走行用モータ１０には、燃料電池３とメインバッテリ４から、ＰＣＵ６を介して駆動電力が供給される。ＰＣＵは、パワーコントロールユニットの略称である。
【０００９】
燃料電池３は、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックであり、例えば、不図示の水素タンクから供給される水素と外部から取り込まれる酸素との電気化学反応により直流電圧を出力する直流電源である。燃料電池３は、ＦＣ（フューエルセル）と称される場合もある。メインバッテリ４は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を直列及び並列に多数接続した電池スタックである。燃料電池３及びメインバッテリ４は、いずれも、出力電圧が１００ボルト以上である。
【００１０】
これに対して、走行用モータ１０は、数１００ボルト以上の三相交流電力で駆動する。そのため、電気自動車２では、ＦＣ用昇圧コンバータ（ＦＤＣ）２０や昇圧コンバータ（ＢＤＣ）７を備えることにより、電源の電力を走行用モータ１０に適した電圧に昇圧した後、不図示の平滑用コンデンサを介して接続されるインバータ（ＩＮＶ）８によって走行用モータ１０を駆動可能な交流電力に変換している。
【００１１】
ＰＣＵ６の昇圧コンバータ７は、メインバッテリ４からシステムメインリレー５を介して供給される電力の電圧を走行用モータ１０の駆動に適した電圧まで昇圧する機能と、走行用モータ１０が発電した電力の電圧をメインバッテリ４の充電に適した電圧まで降圧する機能を有するものである。また昇圧コンバータ７は、燃料電池３からＦＣ用昇圧コンバータ２０を介して供給される電力の電圧をメインバッテリ４の充電に適した電圧まで降圧する機能も有する。本明細書では、当該電気自動車２の駆動に際しては昇圧機能を主に使用するため、便宜的に昇圧コンバータと称している。
【００１２】
昇圧コンバータ７は、例えば、コンデンサとリアクトルと２個のスイッチング素子とダイオードで構成される。コンデンサは、システムメインリレー５の正極側と負極側に並列に接続される。リアクトルは、一端がコンデンサの正極側に接続される。２個のスイッチング素子は直列に接続されており、その中点にリアクトルの他端が接続される。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続される。スイッチング素子の直列接続の両端が、昇圧コンバータ７の高電圧側の入出力端に相当する。スイッチング素子は、トランジスタであり、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。これらのスイッチング素子は、ＰＣＵ６が有する不図示のコントローラによりオンオフ制御される。
【００１３】
インバータ８は、昇圧コンバータ７から供給される直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電力に変換して走行用モータ１０を駆動する三相交流電力を供給したり、走行用モータ１０が発電した三相交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ７へ供給したりする。インバータ８は、典型的には、２個のスイッチング素子の直列接続が３組並列に接続された構成を有している。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。スイッチング素子の直列接続の中点から交流が出力される。３組の直列接続の夫々の中点から、走行用モータ１０の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルに対して交流が出力される。インバータ８のスイッチング素子も、ＰＣＵ６が有する不図示のコントローラによりオンオフ制御される。
【００１４】
システムメインリレー５は、正極側をスイッチングするスイッチと、負極側をスイッチングするスイッチと、により構成されている。これらのスイッチは、ＨＶコントローラ３０により夫々個別に制御可能に構成されている。
【００１５】
なお、ＦＣ用昇圧コンバータ２０とＰＣＵ６の間には、両者の電気的な接続をオンオフ可能なＦＣリレー（不図示）が介在している場合がある。ＦＣ用昇圧コンバータ２０とＰＣＵ６の間は、不図示のパワーケーブルにより接続されている。
【００１６】
ＦＣ用昇圧コンバータ２０は、燃料電池３から供給される電力の電圧を走行用モータ１０の駆動に適した電圧まで昇圧する機能を有するものである。図２に、ＦＣ用昇圧コンバータ２０の回路図を示す。ここからは図２も参照しながら説明する。
【００１７】
ＦＣ用昇圧コンバータ２０は、いわゆる多相コンバータである。本実施例では、異なった位相でオンオフ制御される４つのスイッチング素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを備えている、４相構成のマルチフェーズコンバータである。これらのスイッチング素子２３ａ−２３ｄは、トランジスタであり、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）である。スイッチング素子２３ａ−２３ｄは、ＦＣ用昇圧コンバータ２０が有するコントローラ２９によりスッチング制御（オンオフ制御）される。スイッチング素子２３ａ−２３ｄは、例えば、水冷仕様のＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）に収容されている。スイッチング素子２３ａ−２３ｄには、ＩＧＢＴに代えてパワーＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。本実施例では、ＦＣ用昇圧コンバータ２０は筐体２１に収容されており、またＩＰＭは、不図示の冷却水路により冷却可能に構成されている。
【００１８】
筐体２１には、入力側の正極端子２１ａ、負極端子２１ｂ、出力側の正極端子２１ｃ、負極端子２１ｄが設けられている。本実施例では、例えば、燃料電池３の正極や負極の各端子に接続された不図示のパワーケーブルが入力側の正極端子２１ａ及び負極端子２１ｂに接続されており、またＰＣＵ６の正極や負極の入力端子に接続された不図示のパワーケーブルが出力側の正極端子２１ｃ及び負極端子２１ｄに接続されている。
【００１９】
ＦＣ用昇圧コンバータ２０が有する４相分の昇圧回路は、いずれも同じ構成を有している。そのため、ここでは、そのうちの１相分の構成を代表して説明する。１相分の昇圧回路は、例えば、リアクトル２２ａ、スイッチング素子２３ａ、ダイオード２４ａ、ダイオード２５ａ、温度センサ２６ａ及び電流センサ２７ａにより構成されている。
【００２０】
リアクトル２２ａは、その一端が入力側の正極端子２１ａに接続され、またその他端がスイッチング素子２３ａのコレクタ端子に接続されている。また、リアクトル２２ａにはダイオード２５ａのアノード側も接続されており、このダイオード２５ａのカソード端子は出力側の正極端子２１ｃに接続されている。スイッチング素子２３ａのエミッタ端子は、入力側の負極端子２１ｂ及び出力側の負極端子２１ｄに接続されている。スイッチング素子２３ａには、還流用のダイオード２４ａが逆並列に接続されている。
【００２１】
温度センサ２６ａは、スイッチング素子２３ａの温度を計測する温度検知素子である。本実施例では、温度センサ２６ａはＩＰＭに内蔵されている。なお、ＩＰＭには、スイッチング素子２３ａに印加される電圧を計測する電圧センサ（不図示）も含まれている。電流センサ２７ａは、リアクトル２２ａに流れる電流を計測する電流検知素子である。電流センサ２７ａは、例えば、リアクトル２２ａの他端側の配線に隣接して実装されたり、同他端側の配線途中に実装されたりする。本実施例では、温度センサ２６ａや電流センサ２７ａはコントローラ２９に接続されており、夫々の計測データ（温度情報や電流値情報）をコントローラ２９に出力する。
【００２２】
ＦＣ用昇圧コンバータ２０は、上記の通りに構成される１相分の昇圧回路の他に、３相分の昇圧回路を備えている。説明の便宜上、リアクトル２２ａ、スイッチング素子２３ａ、ダイオード２４ａ、ダイオード２５ａ、温度センサ２６ａ及び電流センサ２７ａにより構成されている昇圧回路をＰａ相の昇圧回路と称する。同様に、リアクトル２２ｂ、スイッチング素子２３ｂ、ダイオード２４ｂ、ダイオード２５ｂ、温度センサ２６ｂ及び電流センサ２７ｂにより構成されている昇圧回路をＰｂ相の昇圧回路と称する。リアクトル２２ｃ、スイッチング素子２３ｃ、ダイオード２４ｃ、ダイオード２５ｃ、温度センサ２６ｃ及び電流センサ２７ｃにより構成されている昇圧回路をＰｃ相の昇圧回路と称する。そして、リアクトル２２ｄ、スイッチング素子２３ｄ、ダイオード２４ｄ、ダイオード２５ｄ、温度センサ２６ｄ及び電流センサ２７ｄにより構成されている昇圧回路をＰｄ相の昇圧回路と称する。
【００２３】
コントローラ２９は、典型的にはマイクロコンピュータを備えた制御装置（電子制御ユニット、ＥＣＵ）であり、スイッチング素子２３ａ−２３ｄを制御する。そのため、コントローラ２９は、スイッチング素子２３ａ−２３ｄの夫々のゲート端子と接続されており、これらのスイッチング素子２３ａ−２３ｄを個別にオンオフ制御する駆動信号を生成して送信する。また、コントローラ２９は、前述の温度センサ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄや、電流センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄにも接続されており、さらにＨＶコントローラ３０にも接続されている。
【００２４】
コントローラ２９には、温度センサ２６ａ−２６ｄから出力される計測データ（温度情報）や、電流センサ２７ａ−２７ｄから出力される計測データ（電流値情報）が入力されると共に、ＨＶコントローラ３０から制御情報も入力される。コントローラ２９は、これらの計測データや制御情報に基づいて、後述するように、スイッチング素子２３ａ−２３ｄのスイッチング制御を行う。
【００２５】
ＨＶコントローラ３０も、典型的には、マイクロコンピュータを備えた制御装置であり、車載ＬＡＮなどを介してＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９やＰＣＵ６のコントローラ、システムメインリレー５などにも接続されている。また、ＩＰＭを冷却する冷却水路の冷却水温を計測可能な水温センサもＨＶコントローラ３０に接続されている。なお、この水温センサによる水温情報は、例えば、冷却水を圧送するポンプの駆動制御などに用いられたり、後述するコントローラ２９による制御処理に用いられたりする。
【００２６】
ＨＶコントローラ３０は、例えば、電気自動車２の運転席に設けられている車両のスタートスイッチのオン信号を受けて、システムメインリレー５をオンに切り換える。また、ＨＶコントローラ３０は、電気自動車２の車速やアクセル開度などの運転操作情報に基づいて、駆動系が出力すべき走行トルクを算出し、適切な指令をＰＣＵ６のコントローラに出力する。さらに、ＨＶコントローラ３０は、ＦＣ用昇圧コンバータ２０を制御して、所要の走行トルクを得るために必要な直流電力やメインバッテリ４の充電に必要な直流電力をＦＣ用昇圧コンバータ２０からＰＣＵ６に出力させる。
【００２７】
ところで、ＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９は、電流センサ２７ａ−２７ｄから出力される計測データ（電流値情報）に基づいて、夫々のリアクトル２２ａ−２２ｄに流れている電流値を得たり、これらの電流値の合計から燃料電池３の出力電流を得たりして、各相（Ｐａ相、Ｐｂ相、Ｐｃ相、Ｐｄ相）の昇圧回路を制御している。図３に、ＦＣ用昇圧コンバータ２０の各リアクトル２２ａ−２２ｄに流れる夫々の電流波形の概念を説明する図を示す。図３（Ａ）に示すように、コントローラ２９は、Ｐｃ相→Ｐｄ相→Ｐａ相→Ｐｂ相→Ｐｃ相→Ｐｄ相→…というように、スイッチング素子２３ａ−２３ｄを順番にオンオフ制御する。
【００２８】
例えば、これらの電流センサ２７ａ−２７ｄのうちの１つ（例えば、電流センサ２７ｄ）に異常が検知された場合、異常のある電流センサ２７ｄの計測対象電流が流れるスイッチング素子２３ｄは、そのままでは制御できなくなる。ＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９がスイッチング素子２３ｄの制御を停止すると、各リアクトル２２ａ−２２ｄに流れる電流波形は、図３（Ｂ）に示すように歯抜け状態になる。つまり、異常のある相（異常相）のリアクトル２２ｄには電流が流れないことから、当該異常相からは出力電流を得ることができない。そのため、電源システム全体としては、出力電流が減少する結果、電気自動車２の性能が低下してしまう。
【００２９】
そこで、本実施例の電源システムでは、次に説明する制御処理をコントローラ２９が行うことにより、例えば、電流センサ２７ｄに異常が生じた場合においても、図３（Ｃ）に示すように、当該スイッチング素子２３ｄに流れる電流（同図に示す電流波形Ｐｄ）を推定してスイッチング素子２３ｄをオンオフ制御可能にしている。ここで、コントローラ２９が行う当該制御処理を、図４及び図５に基づいて説明する。図４に、ＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９が実行する制御処理のフローチャートを示す。また、図５に、図４のステップＳ２０の電流値推定処理のフローチャートを示す。
【００３０】
図４のフローチャートから説明する。コントローラ２９は、図４の制御処理の実行を開始すると、まずステップＳ１０により電流センサ異常検知処理を行う。例えば、各電流センサ２７ａ−２７ｄから出力される計測データ（電流値情報）に基づいて、所定期間内（例えば、スイッチング素子２３ａ−２３ｄの夫々をオンオフするのに必要な最小時間内）に計測された夫々の電流値が、予め定められた範囲内（例えば、±３０％以内）に収まっているか否かを判断し、当該範囲内から外れている電流センサは異常があると判定する。これは一例に過ぎないため、電流センサの異常を検知可能なものであれば、他のアルゴリズムによるソフトウェア処理やハードウェア構成によって電流センサの異常を検知してもよい。
【００３１】
次のステップＳ１２では、ステップＳ１０の情報に基づいて、電流センサ２７ａ−２７ｄの異常の有無に応じて処理を分岐させる。コントローラ２９は、異常がないと判定した場合には（Ｓ１２；ＮＯ）、続くステップＳ１４により電流センサ２７ａ−２７ｄから電流値情報を取得する処理を行う。これに対して、異常があると判定した場合には（Ｓ１２；ＹＥＳ）、ステップＳ１５により、例えば、電気自動車２のインストルメントパネルに電流センサに異常がある旨の表示を行ったうえで、電流値推定処理を行う（Ｓ２０）。
【００３２】
図５を参照して電流値推定処理を説明する。ステップＳ２１では、異常相（異常のある相）を特定する処理が行われる。この処理では、電流センサ２７ａ−２７ｄの異常がどの電流センサに生じているのかを特定する。前述のステップＳ１０により異常のある電流センサ２７ａ−２７ｄが特定できている場合にはその情報を用いる。特定できていない場合には、例えば、所定期間内にスイッチング素子２３ａ−２３ｄに対して順次オンオフ制御を行うことにより、電流センサ２７ａ−２７ｄから出力される計測データに基づいて異常のある電流センサを特定する。
【００３３】
続くステップＳ２３では、他のセンサ情報を取得する処理が行われる。他のセンサ情報は、次のステップＳ２５による算出処理に必要な情報である。例えば、電流センサ２７ｄに異常がある場合には、電流センサ２７ｄが計測した温度ＴＩＧＢＴ、ＨＶコントローラ３０を介して得られる水温センサによる水温（ＩＰＭを冷却する冷却水路の冷却水温）Ｔwtの情報や不図示の電圧センサが計測したスイッチング時のスイッチング素子２３ｄの印加電圧などである。
【００３４】
スイッチング素子２３ｄのオン抵抗による電力損失（以下、オン損失と称する）は、スイッチング素子２３ｄがオンである場合にスイッチング素子２３ｄに流れる電流（通電電流）に支配される。また、スイッチング素子２３ｄのスイッチング期間中（オンオフ間の遷移途中）に発生するスイッチング損失は、スイッチング時にスイッチング素子２３ｄに流れる電流（通電電流）に支配されるとともに、スイッチング時のスイッチング素子２３ｄの印加電圧やスイッチング素子２３ｄのスイッチング周波数の影響も受ける。このようなオン損失及びスイッチング損失は、その大半が、スイッチング素子２３ｄが発する熱に変換される。
【００３５】
ところで、通電によるスイッチング素子２３ｄの温度上昇値ΔＴＩＧＢＴは、温度センサ２６ｄの計測データ（温度情報）より得られるスイッチング素子２３ｄの温度ＴＩＧＢＴから、ＨＶコントローラ３０を介して得られる水温センサによる水温情報の水温Ｔwtを減算することにより求めることが可能である（ΔＴＩＧＢＴ＝ＴＩＧＢＴ−Ｔwt）。また、ΔＴＩＧＢＴは、「ΔＴＩＧＢＴ＝ΔＴon×ｋwt＋ΔＴsw×ｋcar×ｋvh×ｋwt」の式で得られる。ここで、ΔＴonは、スイッチング素子２３ｄのオン損失により生じ得る温度上昇値を意味する。ｋwtは、温度上昇値ΔＴonを水温Ｔwtにより補正する係数を意味する。ΔTswは、スイッチング素子２３ｄのスイッチング損失により生じ得る温度上昇値を意味する。ｋcarは、温度上昇値ΔＴswをスイッチング素子２３ｄのスイッチング周波数により補正する係数を意味する。ｋvhは、温度上昇値ΔＴswを昇圧した出力電圧により補正する係数を意味する。
【００３６】
そして、スイッチング素子２３ｄのオン損失により生じ得る温度上昇値ΔＴonは、前述したようにオン損失を支配するスイッチング素子２３ｄのオン時の通電電流に左右され易いため、「ΔＴon＝ａ×ＩＩＧＢＴ＋ｂ」の式により得られる（ａ、ｂは、比例係数）。また、スイッチング素子２３ｄのスイッチング損失により生じ得る温度上昇値ΔＴswも、前述のようにスイッチング損失を支配するスイッチング素子２３ｄのスイッチング時の通電電流に左右され易いため、ΔＴsw＝ｃ×ＩＩＧＢＴ＋ｄの式により得られる（ｃ、ｄは、比例係数）。これらの比例係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ステップＳ２３により取得したスイッチング時のスイッチング素子２３ｄの印加電圧や、コントローラ２９によるスイッチング素子２３ｄのスイッチング周波数などを用いて定められる。
【００３７】
上記した式をまとめて以下に示す。
ΔＴＩＧＢＴ＝ΔＴon×ｋwt＋ΔＴsw×ｋcar×ｋvh×ｋwt  …式１
ΔＴon＝ａ×ＩＩＧＢＴ＋ｂ  …式２
ΔＴsw＝ｃ×ＩＩＧＢＴ＋ｄ  …式３
【００３８】
これらの式１、式２、式３から導かれる次の式４によって、異常相の推定電流値、すなわちスイッチング素子２３ｄの通電電流値ＩＩＧＢＴは、スイッチング素子２３ｄの温度上昇値ΔＴＩＧＢＴから算出可能であることがわかる。
ＩＩＧＢＴ＝(ΔＴＩＧＢＴ−ｂ×ｋwt−ｄ×ｋcar×ｋvh×ｋwt)／
(ａ×ｋwt＋ｃ×ｋcar×ｋvh×ｋwt)    …式４
【００３９】
なお、温度上昇値ΔＴＩＧＢＴは、温度センサ２６ａ−２６ｄにより得られる。なお、温度センサ２６ａ−２６ｄは、スイッチング素子２３ａ−２３ｄの温度を直接計測可能であるタイプが好ましいが、スイッチング素子２３ａ−２３ｄのチップが実装された基板の温度を計測可能なタイプであってもよい。スイッチング素子のチップが実装された基板の温度を計測するタイプの温度センサは、例えば、ＩＰＭの放熱プレートなどに接触させて温度を計測するタイプの温度センサに比べ、スイッチング素子２３ａ−２３ｄの通電電流の変動に追従した温度変化を計測可能な高い応答性能を有することが確認されている。
【００４０】
図５の説明に戻る。ステップＳ２５において、上記の式４を用いて異常相の推定電流値を算出する処理が行われる。先の例では、スイッチング素子２３ｄの通電電流の推定値が算出される。この推定値は、本来であれば電流センサ２７ｄにより計測される電流値の推定値（異常相の推定電流値）である。続くステップＳ２７では、ステップＳ２５により算出した異常相の推定電流値を異常相の計測値に置き換える。そうして、図５の電流値推定処理は終了する。その後、図４に示すステップＳ１６の処理に移行する。
【００４１】
図４のステップＳ１６では、コントローラ２９は、計測された電流値（あるいは、推定された電流値）に基づいて、スイッチング素子２３ａ−２３ｄを制御する（スイッチング素子を駆動する）。電流センサ２７ｄに異常があり、その他の電流センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃに異常がない場合には、スイッチング素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃについては、夫々に対応する電流センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃから出力された計測データ（電流値情報）に基づいて制御される。他方、スイッチング素子２３ｄについては、電流センサ２７ｄによる計測データ（電流値情報）に代えて推定電流値に基づいて制御される。
【００４２】
以上のとおり、本実施例の電気自動車２の電源システムでは、ＦＣ用昇圧コンバータ２０のコントローラ２９は、４相分の電流センサ２７ａ−２７ｄのいずれかに異常がある（故障が発生している）と判定した場合には、例えば、当該異常（故障）の電流センサ２７ｄの計測対象電流が流れるスイッチング素子２３ｄの温度ＴＩＧＢＴを用いて当該スイッチング素子２３ｄに流れる電流ＩＩＧＢＴを推定し（Ｓ２５）、この推定電流値を用いて当該スイッチング素子２３ｄを制御する（Ｓ１６）。これにより、このような４相分の電流センサ２７ａ−２７ｄのいずれかに故障が発生した場合においても、故障した相についてはスイッチング素子２３ａ−２３ｄの温度ＴＩＧＢＴを用いて当該スイッチング素子２３ａ−２３ｄに流れる電流ＩＩＧＢＴを推定して制御するので、故障した相からも出力電流を得ることが可能になる。したがって、電流センサ２７ａ−２７ｄが故障しても出力電流の減少を抑制し得る。そのため、例えば、電流センサ２７ａ−２７ｄの故障時における退避走行用の駆動力を増加させることが可能になる。「退避走行」とは、車両のシステムに何等かの異常が検知されたが走行可能である場合に、最高出力を抑えるなどして負荷を抑えて走行することを意味する。
【００４３】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。上述した例では、ＦＣ用昇圧コンバータ２０が有する４相分（Ｐａ相、Ｐｂ相、Ｐｃ相、Ｐｄ相）の昇圧回路のうち、Ｐｄ相の電流センサ２７ｄが故障した場合を例にして説明した。Ｐａ相の電流センサ２７ａが故障した場合、Ｐｂ相の電流センサ２７ｂが故障した場合、Ｐｃ相の電流センサ２７ｃが故障した場合においても、Ｐｄ相の場合と同様に、故障した相のＩＧＢＴの温度ＴＩＧＢＴを用いて当該ＩＧＢＴに流れる電流ＩＩＧＢＴを推定して当該スイッチング素子を制御することが可能である。
【００４４】
本実施例では、ＦＣ用昇圧コンバータ２０として、４相分の昇圧回路を有するものを例示して説明したが、複数相の昇圧回路を有するものであれば、２相分や３相分の昇圧回路を有するものや、５相分以上の昇圧回路を有するものでもよい。
【００４５】
また、本実施例では、ＦＣ用昇圧コンバータ２０が有する４相分の昇圧回路のうち、１相（Ｐｄ相）の電流センサ２７ｄが故障した場合を例示して説明したが、２相（例えば、Ｐａ相とＰｄ相）の電流センサ２７ａ、２７ｄが同時に故障した場合においても、１相の場合と同様に、故障した２相の夫々のスイッチング素子２３ａ、２３ｄの温度ＴＩＧＢＴを用いてこれらのスイッチング素子２３ａ、２３ｄに流れる電流ＩＩＧＢＴを推定してスイッチング素子２３ａ、２３ｄを制御することが可能である。また、３相（例えば、Ｐａ相とＰｂ相とＰｄ相）が同時に故障した場合についても同様である。
【００４６】
燃料電池３が直流電源の一例に相当する。直流電源は燃料電池に限られない。ＦＣ用昇圧コンバータ２０が多相コンバータの一例に相当する。コントローラ２９が制御装置の一例に相当する。
【００４７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４８】
２：電気自動車
３：燃料電池
４：メインバッテリ
５：システムメインリレー
６：ＰＣＵ
７：昇圧コンバータ
８：インバータ
１０：走行用モータ
２０：ＦＣ用昇圧コンバータ
２２ａ−２２ｄ：リアクトル
２３ａ−２３ｄ：スイッチング素子
２５ａ−２５ｄ：ダイオード
２６ａ−２６ｄ：温度センサ
２７ａ−２７ｄ：電流センサ
２９：コントローラ
３０：ＨＶコントローラ
【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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