(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバッテリと、
前記メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、
前記メイン電源配線に接続されているとともに前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを含んでいる電力制御ユニットと、
前記メインバッテリより低電圧なサブバッテリと、
前記サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、
前記サブバッテリから供給される電力によって、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、
前記サブバッテリから供給される電力によって動作する複数の補機と、
第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、
前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記第１コイルを接続する第１回路と、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記第２コイルを接続する第２回路と、
前記サブ電源配線と前記第３コイルを接続する第３回路と、
を備えており、
前記第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
前記第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
前記第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
前記複数の補機のうちの１つは、制御装置であり、
前記制御装置が、前記スイッチによって前記メイン電源配線を前記非導通から前記導通に切り換えるに先立って、前記第１回路を動作させて前記メインバッテリから前記トランスと前記第３回路を介して前記サブ電源配線に電力を供給する供給処理を開始し、その後に、前記複数の補機のうち前記第１回路の動作に関与しない補機に前記サブバッテリから電力を供給するとともに、前記第１回路の動作中に、前記メインバッテリから前記トランスと前記第２回路を介して前記平滑コンデンサに電力を供給するプリチャージを実行し、前記プリチャージ完了後に、前記スイッチを切り換えて前記メイン電源配線を前記非導通から前記導通に切り換える処理手順を実行する、自動車。
【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、メインバッテリと、メインバッテリより低電圧なサブバッテリを有する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、メインバッテリと、メインバッテリから供給される電力を制御して走行用モータ等に電力を供給する電力制御ユニットと、メインバッテリより低電圧なサブバッテリと、サブバッテリから供給される電力を利用してメインバッテリと電力制御ユニットの間においてメイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、サブバッテリから供給される電力によって動作する複数の補機を備えるハイブリッド車が開示されている。このハイブリッド車では、システム起動の際に、スイッチがメイン電源配線を非導通から導通に切り替える前に、サブバッテリから複数の補機に電力を供給することによって、複数の補機に初期動作を実行させる。システム起動時のサブバッテリ電圧が所定値よりも低い場合は、複数の補機の初期動作のタイミングに時間差を設けて複数の補機に初期動作を実行させる。これにより、サブバッテリが複数の補機に異なるタイミングで初期動作のための電力を供給することができるため、サブバッテリ電圧が低下している状況であっても、システムを起動できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５９１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
システム起動時のサブバッテリ電圧が非常に低下していると、サブバッテリからの電力ではスイッチを切り換えることができず、メインバッテリと電力制御ユニットの間を導通させられない場合がある。この場合は、上記の技術によってもシステムを起動することができない。
【０００５】
本明細書では、サブバッテリ電圧が非常に低下してサブバッテリからの電力でスイッチを切り換えることができない場合に対処する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する自動車は、メインバッテリと、メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、メイン電源配線に接続されているとともにメイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを含んでいる電力制御ユニットと、メインバッテリより低電圧なサブバッテリと、サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、サブバッテリから供給される電力を利用してメインバッテリと電力制御ユニットの間でメイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、サブバッテリから供給される電力によって動作する複数の補機を備えている。さらに、第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線と第１コイルを接続する第１回路と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線と第２コイルを接続する第２回路と、サブ電源配線と第３コイルを接続する第３回路を備えている。
【０００７】
第１回路はＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、第２回路はＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、第３回路はＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有している。第１回路が動作すると、ＤＣからＡＣにコンバートされた電流が第１コイルに流れ、第１コイルがトランスの一次コイルとなる。その場合、第２コイルと第３コイルがトランスの二次コイルとなり、二次コイルにＡＣ電流は発生する。このＡＣ電流は第３回路によってＤＣにコンバートされ、サブ電源配線に供給される。複数の補機のうちの１つは、制御装置であり、その制御装置は、サブバッテリから供給される電力で動作する。その制御装置は、下記の制御手順を実行するように設定されている。即ち、スイッチによってメイン電源配線を非導通から導通に切り換えるに先立って第１回路を動作させる。するとメインバッテリからトランスを介してサブ電源配線に電力を供給する供給処理は開始する。その後に、複数の補機のうち第１回路の動作に関与しない補機にサブバッテリから電力を供給する。同時に、第１回路の動作中に、メインバッテリからトランスと第２回路を介して平滑コンデンサに電力を供給するプリチャージを実行する。前記プリチャージ完了後に、スイッチを切り換えてメイン電源配線を非導通から導通に切り換える処理手順を実行する。
【０００８】
上記の自動車では、スイッチによってメイン電源配線を非導通から導通に切り換える前に、第１回路を動作させてメインバッテリからサブ電源配線への電力の供給処理を開始する。その後にスイッチを切り換える。スイッチを切り換える際には、メインバッテリからサブ電源配線に電力が既に供給されており、供給処理が開始される前にサブバッテリからの電力ではスイッチを切り換えることができない状態でも、スイッチを切り換えることができる。この構成では、供給処理が開始される前にサブバッテリが供給する電力で制御装置と第１回路が動作できることを必要とする。一方で、供給処理が開始される前に複数の補機のうち第１回路の動作に関与しない補機に電力を供給しなくて済む。このため、供給処理が開始される前にサブバッテリ電圧が非常に低下している状況でもスイッチを切り換えることができる。
【０００９】
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の自動車の電気系統のブロック図である。
【図２】実施例の第１回路、第２回路及び第３回路の概略の構成を示す図である。
【図３】実施例の電源システムを起動するための起動処理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】
【００１１】
図１に示す本実施例のハイブリッド車２は、メインバッテリ４の電力を利用して走行することもできるし、エンジン１００を利用して走行することもできる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合、ハイブリッド車２は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン１００を利用して走行する場合には、ハイブリッド車２は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン１００を始動させる。そして、ハイブリッド車２は、動力分割機構１０２によって、エンジン１００が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方、エンジン１００の動力の残りを第１モータ６に伝達させて、第１モータ６に発電させる。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用することもできるし、メインバッテリ４、サブバッテリ２２に充電することもできる。なお、エンジン１００を利用して走行している際に、さらにメインバッテリ４からも第２モータ８に電力を供給して、駆動輪を回転させることも可能である。走行中のハイブリッド車２が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。
【００１２】
ハイブリッド車２は、モータ６、８とエンジン１００と動力分割機構１０２の他に、電源システム１と、複数の補機２６を備える。電源システム１は、メインバッテリ４と、サブバッテリ２２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２と、第１回路２８と、第２回路３０と、第３回路３２と、トランス３６と、メイン電源配線１０と、サブ電源配線２４を備える。メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。メインバッテリ４の電圧は、電圧センサ５０で計測されている。ハイブリッド車２は、エンジン１００の動力を用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。また、走行中のハイブリッド車２が減速する際に、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
【００１３】
メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、ＰＣＵ１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。
【００１４】
ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と第１モータ６および第２モータ８の間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１４の電圧は、電圧センサ５３で計測されている。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、メインバッテリ４から供給される直流電力を、第１モータ６や第２モータ８の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、メインバッテリ４へ充電するための直流電力に変換することもできる。
【００１５】
メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０が設けられている。ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の正極線１０ａの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、サブバッテリ２２から供給される電力を利用してスイッチ２０ａ、２０ｂのオンとオフを切り換えることによって、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換える。
【００１６】
ハイブリッド車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２の電圧は、電圧センサ５４で計測されている。サブ電源配線２４の電流値は、電流センサ５２で計測されている。
【００１７】
サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、複数の補機２６に接続されている。サブバッテリ２２は、複数の補機２６のそれぞれに電力を供給する。複数の補機２６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０と、図示しない空調装置、ナビゲーション装置、パワーステアリング、オーディオ装置、シートヒータ、ヘッドランプやルームランプ等の照明装置等を含む。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵとメモリを含む。ＥＣＵ６０は、電源システム１及びＥＣＵ６０以外の複数の補機２６に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、電源システム１及びＥＣＵ６０以外の複数の補機２６を制御する。
【００１８】
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とトランス３６の第１コイル３６ｃの間に第１回路２８が接続されている。後に詳述するが、トランス３６は、第１コイル３６ｃの他に、第２コイル３６ａと第３コイル３６ｂを備える。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａとの間に第２回路３０が接続されている。また、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂとの間に第３回路３２が接続されている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に接続されている。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。なお、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行わなくてもよい。
【００１９】
ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２を介して接続されている。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。即ち、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータということができる。
【００２０】
さらに、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０を介して接続されている。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできるし、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。なお、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行わなくてもよい。
【００２１】
電源システム１では、第１回路２８、第２回路３０及び第３回路３２が動作することによって、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、メイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間で電力を融通し合うことができる。具体的には、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せが昇圧動作を行うことで、サブバッテリ２２からの電力をメインバッテリ４に充電することができる。さらに、ＳＭＲ２０が非導通であっても、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せが供給動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力をサブ電源配線２４を介さずにＰＣＵ１２に供給することもできるし、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
【００２２】
図２に、第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６の概略の構成を示す。第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６は、１個の筐体５８に収容されている。第１回路２８は、接続配線７８を介して、メイン電源配線１０に接続されている。
【００２３】
第１回路２８は、フィルタ４４と、スイッチング回路４６と、逆流防止スイッチ４５を備える。フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備える。フィルタ４４は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４５は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００２４】
スイッチング回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。
【００２５】
スイッチング回路４６は、トランス３６に接続されている。トランス３６は、３個のコイル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備える。第１コイル３６ｃは、接続配線７６を介して、スイッチング回路４６に接続されている。即ち、第１回路２８は、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と第１コイル３６ｃを接続する。第２コイル３６ａは、接続配線７２を介して第２回路３０のスイッチング回路３４に接続されている。第３コイル３６ｂは、接続配線７４を介して第３回路３２のスイッチング回路３８に接続されている。トランス３６では、第２コイル３６ａから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第２コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。さらに、トランス３６では、第１コイル３６ｃから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、第３コイル３６ｂから第１コイル３６ｃへ昇圧して電力を供給することもできる。また、第１コイル３６ｃから第２コイル３６ａへ電圧を変化させずに電力を供給することもできるし、第２コイル３６ａから第１コイル３６ｃへ電圧を変化させずに電力を供給することもできる。
【００２６】
第１コイル３６ｃの一端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、第１コイル３６ｃの他端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。
【００２７】
スイッチング回路４６では、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路４６に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路４６では、ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００２８】
第１回路２８は、制御回路４３によって制御されている。具体的には、制御回路４３は、スイッチング回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ及び逆流防止スイッチ４５の動作を制御する。
【００２９】
第２コイル３６ａに接続されている第２回路３０は、接続配線７０を介して、メイン電源配線１０に接続されている。即ち、第２回路３０は、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａを接続する。第２回路３０は、フィルタ３３と、スイッチング回路３４と、逆流防止スイッチ３１を備える。フィルタ３３は、コンデンサ３３ａを備える。フィルタ３３は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ３１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００３０】
スイッチング回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。第２コイル３６ａの一端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、第２コイル３６ａの他端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。
【００３１】
スイッチング回路３４では、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路３４に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３４では、ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００３２】
第３コイル３６ｂに接続されている第３回路３２は、サブ電源配線２４に接続されている。即ち、第２回路３２は、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂを接続する。第３回路３２は、フィルタ４０と、スイッチング回路３８と、逆流防止スイッチ４１と、を備える。フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。フィルタ４０は、サブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第３回路３２からサブ電源配線２４に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００３３】
スイッチング回路３８は、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、それぞれのスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに並列に接続された還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈと、インダクタ３８ｉと、コンデンサ３８ｊを備えている。スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄは直列に接続されている。第３コイル３６ｂの一端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂの間に接続されており、第３コイル３６ｂの他端は、接続配線７４を介してスイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄの間に接続されている。
【００３４】
スイッチング回路３８では、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれのオンオフが所定のタイミングで切り替えられることによって、サブ電源配線２４からスイッチング回路３８に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３８では、ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３８は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００３５】
第２回路３０と第３回路３２は、制御回路４２によって制御される。具体的には、制御回路４２は、第２回路３０のスイッチング回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ及び逆流防止スイッチ３１と、第３回路３２のスイッチング回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ及び逆流防止スイッチ４１の動作を制御する。
【００３６】
次いで、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作について説明する。最初に、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第２回路３０のスイッチング回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８では、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによる整流と、インダクタ３８ｉおよびコンデンサ３８ｊによる平滑化がなされる。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００３７】
次いで、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８においてスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第２回路３０のスイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４では、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、フィルタ３３において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路３４がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００３８】
第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第１回路２８の逆流防止スイッチ４５を第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００３９】
次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に動作する。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。
【００４０】
次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する際には、第３回路３２のスイッチング回路３８は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇圧動作の場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、サブ電源配線２４から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において昇圧して、第１回路２８のスイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６では、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによる整流がなされ、フィルタ４４において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。なお、スイッチング回路４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する際に、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのそれぞれは、並列に接続されている還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに電流が流れる間オンされる。これにより、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈに流れる電流を低減させることができる。
【００４１】
第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せの昇降圧動作中では、第２回路３０の逆流防止スイッチ３１を第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に供給不可能な状態に維持することによって、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００４２】
次いで、第１回路２８と第２回路３０とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第２回路３０のスイッチング回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。
【００４３】
また、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を実行する際に、第２回路３０のスイッチング回路３４が、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合と同様に、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第１回路２８のスイッチング回路４６において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路４６は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが昇圧動作を実行する場合と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。
【００４４】
この供給動作中では、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１を第３回路３２からサブ電源配線２４に供給不可能な状態に維持することによって、サブ電源配線２４に意図せずに電力が供給されることを防止することができる。
【００４５】
上記した第１〜第３回路２８、３０、３２の動作によって、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間で、電力を融通し合うことができる。この結果、車両に蓄電される電力を有効に利用することができる。
【００４６】
図２に示した第１〜第３回路２８、３０、３２の具体的な回路構成はあくまでも一例であり、第２回路３０と第３回路３２では、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。また、第１回路２８も同様に、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ供給動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。制御回路４２、４３は、ＥＣＵ６０によって制御される。
【００４７】
ハイブリッド車２において、運転者が例えばイグニションスイッチをオフからオンに切り替えると、電源システム１が起動する。図３を参照して、ハイブリッド車２で実行される電源システム１を起動するための起動処理を説明する。
【００４８】
起動処理では、まず、Ｓ１２において、ハイブリッド車２において、複数の補機２６のうちＥＣＵ６０のみが起動される。一方で、ＥＣＵ６０以外の複数の補機２６は、起動されない。次いで、Ｓ１４では、Ｓ１２で起動されたＥＣＵ６０は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行するように、制御回路４２、４３に、第１回路２８及び第３回路３０を作動させるための指示を送信する。この結果、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を開始することによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、メインバッテリ４からサブバッテリ２２への電力供給が開始される。この降圧動作では、第１回路２８のスイッチング回路４６がＤＣ−ＡＣコンバータとして機能し、第３回路３２のスイッチング回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する。ＥＣＵ６０は、さらに、制御回路４２、４３に、逆流防止スイッチ４５、３１をオフにさせ、逆流防止スイッチ４１をオンにさせるための指示を送信する。
【００４９】
次いで、Ｓ１６では、ＥＣＵ６０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せが供給動作を実行するように、制御回路４２に第２回路を作動させるための指示を送信する。なお、第１回路２８は、Ｓ１４で作動されＤＣ−ＡＣコンバータとして動作中である。この結果、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０との組合せが供給動作を開始することによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、メインバッテリ４からＰＣＵ１２への電力供給が開始される。ＥＣＵ６０は、さらに、制御回路４２に、逆流防止スイッチ３１をオンにさせるための指示を送信する。
【００５０】
ＳＭＲ２０を非導通から導通へ切り換える際に、メインバッテリ４の電圧と、ＰＣＵ１２の平滑コンデンサ１４の電圧が相違していると、ＳＭＲ２０が導通に切り換わった直後にメイン電源配線１０に大きな突入電流が流れる。ハイブリッド車２では、ＳＭＲ２０を非導通から導通へ切り換える前に、メインバッテリ４の電圧と平滑コンデンサ１４の電圧を一致させるために、平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う。
【００５１】
Ｓ１８では、ＥＣＵ６０は、電圧センサ５０で計測されるメインバッテリ４の電圧ＶＢと、電圧センサ５６で計測される平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬとの差（ＶＢ−ＶＬ）が、所定の電位差Ｖｚ以下であるか否かを判断する。所定の電位差Ｖｚは、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換えた直後にメインバッテリ４から平滑コンデンサ１４へ流れる突入電流などによって、ＳＭＲ２０のスイッチ２０ａ、２０ｂの各接点が溶着したり、スイッチ２０ａ、２０ｂが機能不能になったりしない程度の電圧差である。
【００５２】
メインバッテリ４の電圧ＶＢと平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬとの差（ＶＢ−ＶＬ）が、所定の電位差Ｖｚ以下でない場合には（Ｓ１８でＮＯ）、電圧ＶＢと平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬとの差（ＶＢ−ＶＬ）が、所定の電位差Ｖｚ以下となるまで、Ｓ１８の処理を繰り返し実行する。これにより、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換えた直後にメインバッテリ４から平滑コンデンサ１４へ流れる突入電流などによって、ＳＭＲ２０のスイッチ２０ａ、２０ｂに不具合が生じるのを防ぐ。一方、所定の電位差Ｖｚ以下である場合には（Ｓ１８でＹＥＳ）、Ｓ２０において、ＥＣＵ６０は、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作を停止させ、逆流防止スイッチ３１、４１、４５をオフにするための信号を、制御回路４２、４３に送信して、サブバッテリ２２の充電及びプリチャージを終了する。
【００５３】
次いで、Ｓ２２では、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換える。この結果、メインバッテリ４からＰＣＵ１２へＳＭＲ２０を介して電力を供給することができる。これにより、メインバッテリ４の電力を利用して、モータ６、８を駆動させることができる。メイン電源配線１０が非導通から導通に切り換わる時点では、プリチャージが既に終了している。このため、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換えたときに、メインバッテリ４から平滑コンデンサ１４に大きな突入電流が流れない。なお、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換える際に、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作を停止させなくてもよい。即ち、Ｓ２０の処理が、Ｓ２２の処理よりも後に実行されてもよい。この構成では、メインバッテリ４からサブ電源配線２４に電力が供給されている間に、ＳＭＲ２０が非導通から導通に切り換えられ、サブ電源配線２４に供給される電力を利用して、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換えてもよい。
【００５４】
次に、Ｓ２４では、ＥＣＵ６０は、複数の補機２６のうち、ＥＣＵ６０以外の補機を動作させる。ＥＣＵ６０以外の補機は、サブバッテリ２２から供給される電力によって動作する。ＥＣＵ６０以外の補機に電力が供給されるタイミングでは、サブバッテリ２２は、メインバッテリ４からの電力によって充電されている。このため、サブバッテリ２２の電力が不足して補機が動作することができなくなる状況を回避することができる。
【００５５】
上記の構成では、ＳＭＲ２０によってメイン電源配線１０を非導通から導通に切り換える前に、複数の補機２６のうちＥＣＵ６０のみを起動する。そして、ＥＣＵ６０が第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せに降圧動作を実行されることによって、ＳＭＲ２０によって非導通から導通に切り換える前に、メインバッテリ４からサブバッテリ２２へ電力を供給することができる。このため、図３の起動処理が実行される前では、サブバッテリ２２がＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換えるために必要な電力を供給できないほど充電電力量が低下していても、ＥＣＵ６０の起動と、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せの降圧動作を実行するだけの電力量が残存していればよい。これにより、Ｓ２２においてサブバッテリ２２がＳＭＲ２０に電力を供給すべきタイミングでは、ＳＭＲ２０に必要な電力を供給することができる。なお、図３の起動処理において、ＥＣＵ６０は、Ｓ２０を実行する前に、サブバッテリ２２の電圧、即ち電圧センサ５４の電圧ＶＳが所定値以上か否かを判断し、電圧ＶＳが所定値以上である場合に、Ｓ２０に進んでもよい。
【００５６】
また、Ｓ１６、Ｓ１８のプリチャージでは、メインバッテリ４からＰＣＵ１２に電力を供給する。この構成によると、サブバッテリ２２からＰＣＵ１２に電力を供給しなくてもよく、プリチャージによってサブバッテリ２２の充電電力量が低下することを防止することができる。
【００５７】
第１〜第３回路２８、３０、３２の構成は、上記の実施例の構成に限定されない。例えば、サブ電源配線２４から電力を供給しない構成を採用する場合、第３回路３２は、スイッチング素子３８ａ〜３８ｄを有していなくてもよい。すなわち、第３回路３２は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する一方、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能しなくてもよい。
【００５８】
さらに、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０から電力を供給しない構成を採用する場合、第２回路３０は、スイッチング素子３４ａ〜３４ｄを有していなくてもよい。すなわち、第２回路３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する一方、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能しなくてもよい。
【００５９】
また、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力を供給しない構成を採用する場合、第１回路２８は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する一方、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能しなくてもよい。
【００６０】
なお、少なくとも、第１回路２８がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、第３回路３２がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有していればよい。
【００６１】
ＥＣＵ６０は、１個のＣＰＵと１個のメモリを含んでいてもよく、複数のＣＰＵを含んでいてもよく、複数のメモリを含んでいてもよい。また、ＥＣＵ６０は、複数のＥＣＵが別個に配置されるように構成されていてもよい。例えば、ＥＣＵ６０が第１のＥＣＵと第２のＥＣＵを含む複数のＥＣＵを含んでおり、第１のＥＣＵが第１〜第３回路２８、３０、３２を制御し、第２のＥＣＵがＥＣＵ６０以外の補機を制御する場合、図３のＳ１２では、第１のＥＣＵを起動し、第２のＥＣＵを起動しなくてもよい。ＥＣＵ６０が複数のＥＣＵを含む場合、図３のＳ１２では、Ｓ１４〜Ｓ２２を実行するために必要なＥＣＵ、即ち、第１〜第３回路２８、３０、３２を動作させるためのＥＣＵと、電圧センサ５０、５３から電圧ＶＢ、ＶＬを取得するＥＣＵと、ＳＭＲを制御するＥＣＵを起動し、他のＥＣＵを起動しなくてもよい。
【００６２】
図３のＳ１２では、ＥＣＵ６０のみを起動させているが、ＥＣＵ６０以外の複数の補機２６のうち、少なくとも１個の補機を、Ｓ２２の処理の前に起動させてもよい。例えば、ハイブリッド車２のインストルメントパネルを動作させて、電源システム１が起動中であることを示してもよい。あるいは、動作に必要な電力が低い補機を動作させてもよい。この場合、少なくとも１個の補機（例えば動作に必要な電力が高い補機）をＳ２２の処理の前に起動しなければよい。
【００６３】
逆流防止スイッチ３１、４１、４５の少なくとも１つは、対応するコイルと対応する電源配線との間で電力が供給されないように遮断する遮断スイッチであってもよい。例えば、逆流防止スイッチ３１を遮断スイッチに置換する場合、遮断スイッチがオンである場合、第２コイル３６ａとＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０の間で電力の供給が可能となる一方、遮断スイッチがオフである場合、第２コイル３６ａとＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０の間で電力の供給が不可能となってもよい。
【００６４】
また、スイッチング回路３４、３８、４６がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する場合、スイッチング回路３４、３８、４６に含まれるスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、動作せずにオフ（即ち非導通）で維持されていてもよい。
【００６５】
上記の実施例では、ハイブリッド車２が「自動車」の一例である。しかしながら、「自動車」は、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車であってもよい。
【００６６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。本明細書また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、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、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。
【００６７】
幾つかの実施形態では、電力制御ユニットが、メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを含んでいてもよい。第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有していてもよい。第１回路の動作中に、メインバッテリからトランスと第２回路を介して平滑コンデンサに電力を供給するプリチャージを実行し、プリチャージ完了後に、スイッチを切り換えてメイン電源配線を非導通から前記導通に切り換える処理手順を実行してもよい。この構成によると、メインバッテリから電力制御ユニットに電力を供給して平滑コンデンサのプリチャージを行うことによって、スイッチを非導通から導通へ切り換えた直後に、メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧の相違によってメイン電源配線に大きな突入電流が流れることを防止することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１        ：電源システム
２        ：ハイブリッド車
４        ：メインバッテリ
１０      ：メイン電源配線
１２      ：ＰＣＵ
１４      ：平滑コンデンサ
２０      ：ＳＭＲ
２２      ：サブバッテリ
２４      ：サブ電源配線
２６      ：補機
２８      ：第１回路
３０      ：第２回路
３１、４１、４５      ：逆流防止スイッチ
３２      ：第３回路
３６      ：トランス
３６ａ    ：第２コイル
３６ｂ    ：第３コイル
３６ｃ    ：第１コイル
【図１】
0006477342.tif 000002
【図２】
0006477342.tif 000003
【図３】
0006477342.tif 000004