(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の電圧を平滑化する平滑コンデンサを含む電力制御ユニットと、
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、
前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
前記サブバッテリに接続されているサブ電源配線と、
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、
前記スイッチと前記第１回路と前記第２回路を制御する制御装置と、
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ており、
前記第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有しており、
前記制御装置は、
前記スイッチによって前記メイン電源配線を非導通とする状態で、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第２回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記平滑コンデンサを充電するプリチャージ制御を実行するとともに、
前記プリチャージ制御中に、前記メインバッテリの電圧が予め定められた基準値未満とならないように、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータのデューティ比を制御する、
車両用電源システム。
【請求項２】
前記第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有しており、
前記制御装置は、
前記プリチャージ制御中に、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第３回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記サブ電源配線に電力を供給する充電制御を実行するとともに、
前記充電制御中に、前記サブバッテリの電圧が予め定められた上限値を超えないように、前記第３回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータのデューティ比を制御する、請求項１に記載の車両用電源システム。
【請求項３】
前記第３回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有しており、
前記制御装置は、
前記プリチャージ制御中に、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータと前記第３回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第２回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記平滑コンデンサを充電するサブ電源活用制御を実行するとともに、
前記サブ電源活用制御中に、前記サブバッテリの電圧が予め定められた下限値未満とならないように、前記第３回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータのデューティ比を制御する、請求項１に記載の車両用電源システム。
【請求項４】
前記第１回路と前記第２回路と前記第３回路の各々が、対応する前記コイルから対応する前記電源配線に電力が供給されないように遮断する遮断スイッチを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【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、車両に搭載される車両用電源システムに関する。なお、本明細書における「車両」には、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と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、メインバッテリと、メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、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、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、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サブ電源配線の間を接続しており、サブ電源配線からメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを備える車両用電源システムが開示されている。
【０００３】
上記の車両用電源システムでは、スイッチを非導通から導通に切り替えずに、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことによって、サブバッテリから電力制御ユニットに電力を供給することができる。このため、例えば、サブ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。また、例えば、スイッチが非導通状態で故障が発生するいわゆるオープン故障が発生する場合に、サブバッテリから電力制御ユニットに電力を供給することができる。これにより、例えば、サブバッテリの電力を利用して、エンジンをクランキングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サブバッテリから電力制御ユニットに電力を供給する場合、大きな電力を供給することができない。本明細書では、スイッチによってメイン電源配線が非導通である状態で、メインバッテリを使って、メインバッテリの性能が低下することを防止しつつ、電力制御ユニットに大きな電力を供給することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する車両用電源システムは、メインバッテリと、メイン電源配線と、電力制御ユニットと、スイッチと、サブバッテリと、サブ電源配線と、トランスと、第１回路と、第２回路と、第３回路と、を備える。メイン電源配線は、メインバッテリに接続されている。電力制御ユニットは、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む。スイッチは、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。サブバッテリは、メインバッテリより低電圧である。サブ電源配線は、サブバッテリに接続されている。トランスは、第１コイルと第２コイルと第３コイルを含む。第１回路は、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２回路は、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３回路は、サブ電源配線と第３コイルを接続する。第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有する。第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有する。
【０００７】
上記の車両用電源システムでは、メイン電源配線が非導通である状態で、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線から供給される電力を、第１回路とトランスの第１コイルと第２コイルと第２回路とを介して、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線に供給することができる。この構成によると、メイン電源配線が非導通である状態で、メインバッテリの電力を電力制御ユニットに供給することができる。スイッチによってメイン電源配線が非導通である状態で、電力制御ユニットに大きな電力を供給することができる。また、上記の車両用電源システムによれば、トランスの第３コイルとサブ電源配線の間に第３回路を配置することによって、第１回路又は第２回路と第３回路とを利用して、メイン電源配線とサブ電源配線の間で電力を融通することができる。
【０００８】
電力制御ユニットの制御装置は、スイッチによってメイン電源配線を非導通とする状態で、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサを充電するプリチャージ制御を実行するとともに、プリチャージ制御中に、メインバッテリの電圧が予め定められた基準値未満とならないように、第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータのデューティ比を制御する。この構成によると、メインバッテリの電圧が過度に低下することによって、メインバッテリの性能が低下することを防止することができる。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】
【０００９】
【図１】実施例の電気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】第１実施例の平滑コンデンサのプリチャージの際に電源制御ユニットが実行する処理のフローチャートである。
【図４】第２実施例の平滑コンデンサのプリチャージの際に電源制御ユニットが実行する処理のフローチャートである。
【図５】第３回路の変形例の概略の構成を示す図である。
【図６】第２回路及び第３回路の変形例の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施例）
図１に、実施例の電気自動車２の電気系統のブロック図を示す。本実施例の電気自動車２は、エンジン（図示せず）の動力を利用して走行することもできるし、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、ハイブリッド車である。エンジンの動力を利用して走行する場合には、エンジンが発生させた動力の一部を駆動輪（図示せず）に伝達する一方、エンジンの動力の残りを用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力で第２モータ８を駆動することで、駆動輪を回転させる。なお、エンジンを始動させる際には、電源システム１のメインバッテリ４からの電力を第１モータ６に供給し、第１モータ６をセルモータとして機能させる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合には、メインバッテリ４からの電力で第２モータ８を駆動することで、駆動輪を回転させる。
【００１１】
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と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０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。電気自動車２は、エンジンの動力を用いて第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、走行中の電気自動車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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換える。
【００１５】
電気自動車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。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリングやエアコン等の補機２６に接続されている。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。
【００１６】
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との間に第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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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と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。
【００２０】
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。
【００２１】
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３３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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と、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
制御回路４２、４３は、ＥＣＵ６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵとメモリを含む。ＥＣＵ６０は、電源システム１の各部１２、２０、４２、４３に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、各部１２、２０、４２、４３を制御する。
【００４６】
図１に示す電気自動車２において、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。そこで、電気自動車２においては、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。
【００４７】
図３を参照して、プリチャージの際にＥＣＵ６０が実行する処理を説明する。Ｓ１２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とともに第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実行するように、制御回路４２、４３に、第１〜第３回路２８、３０、３２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２回路３０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。この供給動作では、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。
【００４８】
さらに、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、サブバッテリ２２からＰＣＵ１２への電力供給が開始される。この昇圧動作では、第３回路３２のスイッチング回路３８がＤＣ−ＡＣコンバータとして機能し、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。なお、プリチャージの際には、逆流防止スイッチ４１，４５はオフにされており、逆流防止スイッチ３１はオンにされている。
【００４９】
Ｓ１２で供給動作が開始されたタイミングでは、第１回路２８及び第３回路３２のデューティ比は、例えば１０％など、デフォルト値（初期値）に設定されている。第１回路２８及び第３回路３２のデューティ比は、プリチャージの初期では低く抑えられている。プリチャージ初期では、平滑コンデンサ１４の電圧は略０Ｖであり、平滑コンデンサ１４に急激に高い電圧が印加されると、平滑コンデンサ１４が損傷する可能性があるからである。第２回路３０では、第１回路２８及び第３回路３２のデューティ比に応じて、スイッチング回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作する。なお、第１回路２８及び第３回路３２のデューティ比に応じたスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの動作を制御するためのプログラムは、予めＥＣＵ６０に格納されている。ＥＣＵ６０は、第１回路２８及び第３回路３２のデューティ比に応じたスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの動作タイミングを、制御回路４２に供給する。
【００５０】
次いで、Ｓ１４では、ＥＣＵ６０は、第１回路２８のデューティ比が予め決められた上限値（例えば５０％）であるか否かを判断する。第１回路２８のデューティ比が予め決められた上限値である場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、Ｓ２０に進む。一方、第１回路２８のデューティ比が上限値よりも小さい場合（Ｓ１４でＮＯ）、Ｓ１６において、ＥＣＵ６０は、電圧センサ５０の計測結果を用いて、メインバッテリ４の電圧ＶＢが予め設定された下限電圧Ｖｘ未満であるか（下限電圧Ｖｘを下回るか）否かを判断する。予め設定された下限電圧Ｖｘは、例えば、ＳＯＣ２０％に設定される。ＳＯＣ２０％は、例えば、メインバッテリ４の性能低下が早まり得る充電率の基準である。これは、メインバッテリ４の電圧ＶＢが過度に低下することにより生じ得る性能低下を抑制するために設定される所定の負荷条件における最低出力電圧の一例である。
【００５１】
この下限電圧Ｖｘは、例えば、メインバッテリ４の電気的な仕様及び使用環境（温度、湿度や負荷の諸条件）などに基づいて、実験やコンピュータシミュレーションにより最適な値が選択されて設定される。なお、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）は、充電率といわれる場合もあり、満充電を１００％とした場合におけるメインバッテリ４の充電割合（単位％）のことである。
【００５２】
メインバッテリ４の電圧ＶＢが予め設定された下限電圧Ｖｘ未満である場合には（Ｓ１６でＹＥＳ）、第１回路２８のデューティ比を変化させずに、Ｓ２０に進む。一方、メインバッテリ４の電圧ＶＢが予め設定された下限電圧Ｖｘ以上である場合（Ｓ１６でＮＯ）、Ｓ１８において、ＥＣＵ６０は、第１回路２８のデューティ比を上昇させるための指示を制御回路４３に送信する。例えば、ＥＣＵ６０は、現在のデューティ比を５％上昇させる。また、これに合わせて、ＥＣＵ６０は、第２回路３０のデューティ比を調整する指示を制御回路４２に送信する。この結果、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ供給される電力が上昇する。Ｓ１８の処理が終了すると、Ｓ１４に戻る。この構成によれば、メインバッテリ４の電圧ＶＢが予め設定された下限電圧Ｖｘ未満である場合には、第１回路２８のデューティ比を変化させないことによって、メインバッテリ４から供給される電力を増加させない。これにより、メインバッテリ４の電圧が過度に低下することによって、メインバッテリ４の性能が低下することを防止することができる。
【００５３】
Ｓ２０では、ＥＣＵ６０は、第３回路３２のデューティ比が予め決められた上限値（例えば５０％）であるか否かを判断する。第３回路３２のデューティ比が予め決められた上限値である場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、Ｓ２８に進む。一方、第３回路３２のデューティ比が上限値よりも小さい場合（Ｓ２０でＮＯ）、Ｓ２２において、ＥＣＵ６０はサブバッテリ２２の電圧ＶＳが予め設定された下限電圧Ｖｙ未満であるか（下限電圧Ｖｙを下回るか）否かを判断する。予め設定された下限電圧Ｖｙは、例えば、車両ごとで予め設定される最低出力電圧である。サブバッテリ２２は、車両の補機（例えばパワーステアリング、エアコン）に電力を供給する。車両の補機に電力を供給するための出力電圧の最低値は、車両ごとに決まる。このため、下限電圧Ｖｙは、車両の構造に応じて予め設定されている。
【００５４】
サブバッテリ２２の電圧ＶＳが予め設定された下限電圧Ｖｙ未満である場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、第３回路３２のデューティ比を変化させずに、Ｓ２８に進む。一方、サブバッテリ２２の電圧ＶＳが予め設定された下限電圧Ｖｙ以上である場合（Ｓ２２でＮＯ）、Ｓ２４において、ＥＣＵ６０は、サブ電源配線２４が放電する電流ＩＳが予め設定された上限電流Ｉｚ未満であるか（上限電流Ｉｚを下回るか）否かを判断する。サブバッテリ２２には、サブバッテリ２２の性能に応じた放電電流の最大値が設定されている。上限電流Ｉｚは、サブバッテリ２２の性能に応じた放電電流の最大値と等しくてもよいし、放電電流の最大値よりも若干小さくしてもよい。サブ電源配線２４の電流ＩＳが予め設定された上限電流Ｉｚ以上である場合には（Ｓ２４でＮＯ）、第３回路３２のデューティ比を変化させずに、Ｓ２８に進む。
【００５５】
一方、サブ電源配線２４の電流ＩＳが予め設定された上限電流Ｉｚ未満である場合には（Ｓ２４でＹＥＳ）、Ｓ２６において、ＥＣＵ６０は、第３回路３２のデューティ比を上昇させるための指示を制御回路４２に送信する。例えば、ＥＣＵ６０は、現在のデューティ比を５％上昇させる。また、これに合わせて、ＥＣＵ６０は、第２回路３０のデューティ比を調整する指示を制御回路４２に送信する。この結果、サブ電源配線２４（サブバッテリ２２）からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ供給される電力が上昇する。Ｓ２６の処理が終了すると、Ｓ２０に戻る。この構成によれば、サブバッテリ２２の電圧ＶＳが予め設定された下限電圧Ｖｙ未満である場合には、第３回路３２のデューティ比を変化させないことによって、サブバッテリ２２から供給される電力を増加させない。これにより、サブバッテリ２２の電圧が低下することを防止することができる。
【００５６】
Ｓ２８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。
【００５７】
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（Ｓ２８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、Ｓ２８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（Ｓ２８でＹＥＳ）、Ｓ３０において、ＥＣＵ６０は、第１〜第３回路２８、３０、３２の動作を停止させるための信号を、制御回路４２、４３に送信して、プリチャージを終了する。
【００５８】
プリチャージが終了すると、ＥＣＵ６０は、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り換える。平滑コンデンサ１４へのプリチャージが既になされているため、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。
【００５９】
上記の構成では、メインバッテリ４の電力を用いて平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行うことができる。この構成によれば、サブバッテリ２２のみを用いて平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行う構成と比較して、プリチャージ時間を短縮することができる。さらに、上記の構成では、平滑コンデンサ１４へのプリチャージにサブバッテリ２２の電力も利用する。この構成によれば、さらにプリチャージ時間を短縮することができる。
【００６０】
また、メインバッテリ４の電力を用いて平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行う構成として、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４をＤＣＤＣコンバータを介して接続するとともに、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４を別のＤＣＤＣコンバータを介して接続する構成が考えられる。この構成では、メインバッテリ４の電力を降圧してサブ電源配線２４に供給するとともに、サブ電源配線２４の電力を昇圧して平滑コンデンサ１４に供給する。本実施例の構成では、２個のＤＣＤＣコンバータを配置する構成と比較して、サブ電源配線２４側のスイッチ回路の個数とトランスの個数とを減らすことができる。この結果、サブ電源配線２４側のスイッチ回路を動作せずに済む。また、メインバッテリ４の電力を一旦サブ電源配線２４に供給するために降圧せずに済む。このため、変圧による電力のロスを低減することができる。
【００６１】
また、ＳＭＲ２０がオープン故障を発生した場合に、第１回路２８及び第２回路３０を介して、メインバッテリ４からＰＣＵ１２に電力を供給することができる。この結果、仮にエンジンの停止中にＳＭＲ２０がオープン故障を発生したとしても、メインバッテリ４からＰＣＵ１２に電力を供給することによって、エンジンをクランキングしてエンジンを始動させることができる。
【００６２】
（第２実施例）
図４を参照して、第２実施例の電源システム１について、第１実施例の電源システム１と異なる点を説明する。第２実施例の電源システム１は、第１実施例の電源システム１と比較して、プリチャージ時の処理が異なる。具体的には、第１実施例の電源システム１では、プリチャージ時にサブバッテリ２２の電力をＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に供給している一方、第２実施例の電源システムでは、プリチャージ時にメインバッテリ４の電力をサブ電源配線２４に供給することによって、サブバッテリ２２を充電する。その他の構成は第１実施例の電源システム１と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
図４は、プリチャージ時にＥＣＵ６０が実行する処理のフローチャートを示す。Ｓ１１２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とともに、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実行するように、制御回路４２、４３に、第１〜第３回路２８、３０、３２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２回路３０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。この供給動作では、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。
【００６４】
さらに、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。Ｓ１１２で供給動作が開始されたタイミングでの第１回路２８のデューティ比は、図２のＳ１２と同様のデフォルト値（初期値）に設定されている。第２回路３０では、第１回路２８のデューティ比に応じて、スイッチング回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作する。なお、逆流防止スイッチ３１、４１、４５は、非供給状態から供給状態に切り替えられる。
【００６５】
第３回路３２では、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの動作によって、サブ電源配線２４に供給される電力を制御する。Ｓ１１２で供給動作が開始されたタイミングでは、サブ電源配線２４に供給される電力が低く抑えられている。サブバッテリ２２に印加される電圧が、サブバッテリ２２の性能で決まる最大電圧Ｖｍを越える事態を回避するためである。
【００６６】
次いで、ＥＣＵ６０は、図２のＳ１４〜Ｓ１８の処理と同様のＳ１１４〜Ｓ１１８の処理を実行する。次いで、Ｓ１２０では、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧ＶＳが予め設定された最大電圧Ｖｍ未満であるか（最大電圧Ｖｍを下回るか）否かを判断する。サブバッテリ２２の電圧ＶＳが最大電圧Ｖｍ未満でない場合には（Ｓ１２０でＮＯ）、Ｓ１２４に進む。サブバッテリ２２の電圧ＶＳが最大電圧Ｖｍ未満である場合には（Ｓ１２０でＹＥＳ）、Ｓ１２８に進む。
【００６７】
Ｓ１２４では、第３回路３２のスイッチングを停止するとともに、逆流防止スイッチ４１を供給状態から非供給状態に切り替える。これにより、サブバッテリ２２に意図しない電力が供給されることを防止することができる。この構成によれば、サブバッテリ２２に過剰に電力が供給されることによって、サブバッテリ２２が劣化することを回避することができる。Ｓ１２４の処理が終了すると、Ｓ１２８に進む。なお、Ｓ１２４では、第３回路３２のスイッチングを停止せず、逆流防止スイッチ４１を供給状態に維持した状態で、第１回路２８のデューティ比を低下させてもよい。これにより、サブ電源配線２４に供給される電力を小さくしてもよい。
【００６８】
Ｓ１２８の処理は、図２のＳ２８の処理と同様である。Ｓ１２８でＮＯの場合、Ｓ１２０に戻る。一方、Ｓ１２８でＹＥＳの場合、図２のＳ３０と同様のＳ１３０の処理を実行して、プリチャージ時の処理を終了する。
【００６９】
本実施例の構成によると、平滑コンデンサ１４へのプリチャージとサブバッテリ２２への充電を並行して実行することができる。
【００７０】
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、第２回路３０とトランス３６と第１回路２８の組合せによって、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０の電力を、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０に供給するように、第２回路３０と第１回路２８とを制御してもよい。
【００７１】
また、サブ電源配線２４から電力を供給しない場合、図５に示すように、第３回路３２は、スイッチング素子３８ａとダイオード３８ｅに換えて、ダイオード２３８ｅと有していてもよい。同様に、第３回路３２は、スイッチング素子３８ｂとダイオード３８ｆをダイオード２３８ｆに、スイッチング素子３８ｃとダイオード３８ｇをダイオード２３８ｇに、スイッチング素子３８ｄとダイオード３８ｈをダイオード２３８ｈに、それぞれ置換してもよい。即ち、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。
【００７２】
さらに、ＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０から電力を供給しない場合、図６に示すように、第２回路３０は、スイッチング素子３４ａとダイオード３４ｅに換えて、ダイオード３３４ｅと有していてもよい。同様に、第２回路３０は、スイッチング素子３４ｂとダイオード３４ｆをダイオード４３４ｆに、スイッチング素子３４ｃとダイオード３４ｇをダイオード３３４ｇに、スイッチング素子３４ｄとダイオード３４ｈをダイオード３３４ｈに、それぞれ置換してもよい。即ち、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。
【００７３】
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。
【００７４】
第１実施例では、プリチャージ中にサブバッテリ２２の電力をＰＣＵ１２に供給している。第２実施例では、プリチャージ中にメインバッテリ４の電力をサブバッテリ２２に供給している。しかしながら、プリチャージ中には、第３回路３２を動作させないで、サブバッテリ２２とメイン電源配線１０との間で電力を供給しなくてもよい。この場合、例えば、図３のフローチャートにおいて、ＥＣＵ６０は、Ｓ２０〜Ｓ２６の処理を実行しなくてもよい。
【００７５】
また、上記の各実施例では、プリチャージでもエンジンクランキングでもメインバッテリ４から第１回路２８、トランス３６及び第２回路３０を介して、ＰＣＵ１２に電力を供給している。しかしながら、プリチャージとエンジンクランキングのどちらか一方では、メインバッテリ４から第１回路２８、トランス３６及び第２回路３０を介して、ＰＣＵ１２に電力を供給せずに、サブバッテリ２２から第３回路３０、トランス３６及び第２回路３０を介して、ＰＣＵ１２に電力を供給してもよい。
【００７６】
ＥＣＵ６０は、プリチャージ中の処理において、図３又は図４の処理を開始する前に、サブバッテリ２２の充電量を用いて、プリチャージ中にサブバッテリ２２からＰＣＵ１２に電力を供給すべきか（即ち図３の処理を実行すべきか）、あるいは、メインバッテリ４からサブバッテリ２２に電力を供給すべきか（即ち図４の処理を実行すべきか）、を判断してもよい。例えば、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の放電性能（即ち放電時の電流ＩＳと電圧ＶＳとの関係）に基づいてサブバッテリ２２の充電量を推測し、推測された充電量が予め決められた充電量よりも多い場合に、プリチャージ中にサブバッテリ２２からＰＣＵ１２に電力を供給すべきである（即ち図３の処理を実行すべきである）と判断し、推測された充電量が予め決められた充電量よりも少ない場合に、プリチャージ中にメインバッテリ４からサブバッテリ２２に電力を供給すべきである（即ち図４の処理を実行すべきである）と判断してもよい。
【００７７】
また、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
幾つかの実施形態では、第１回路と第２回路と第３回路の各々が、ＤＣ−ＡＣコンバータとＡＣ−ＤＣコンバータを含んでいてもよい。この構成によると、メインバッテリとサブバッテリと電力制御ユニットとの間で、必要な箇所に電力を融通することができる。
【００８１】
幾つかの実施形態では、第１回路と第２回路と第３回路の各々が、対応するコイルから対応する電源配線に電力が供給されないように遮断する遮断スイッチを有していてもよい。この構成によると、意図せずにメイン電源配線及びサブ電源配線に電力が供給されることを回避することができる。例えば、トランスを介して第１回路から第２回路に電力を供給させる場合に、第３回路の遮断スイッチが第３コイルからサブ電源配線に向かって電力が供給不可能な状態に維持することによって、サブ電源配線に電力が供給されることを回避することができる。
【００８２】
幾つかの実施形態では、車両用電源システムは、スイッチと第１回路と第２回路を制御する制御装置を備えていてもよい。制御装置が、スイッチによってメイン電源配線を非導通とする状態で、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサを充電するプリチャージ制御を実行してもよい。この構成によると、サブバッテリのみから電力を供給して平滑コンデンサをプリチャージする場合に比べて、プリチャージに要する時間を短縮することができる。
【００８３】
幾つかの実施形態では、制御装置が、プリチャージ制御中に、メインバッテリの電圧が予め決められた基準値未満とならないように、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータのデューティ比を制御してもよい。この構成によると、メインバッテリの電圧が過度に低下することによって、メインバッテリの性能が低下することを防止することができる。
【００８４】
あるいは、幾つかの実施形態では、第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有していてもよい。制御装置が、プリチャージ制御中に、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してサブ電源配線に電力を供給する充電制御を実行してもよい。この構成によると、平滑コンデンサをプリチャージするとともに、サブバッテリを充電することができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、制御装置が、充電制御中に、サブバッテリの電圧が予め決められた上限値を越えないように、第３回路を制御してもよい。この構成によると、サブバッテリの性能を越える電圧がサブバッテリに印加されることを防止することができる。
【００８６】
幾つかの実施形態では、制御装置は、さらに第３回路を制御してもよい。第３回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有していてもよい。制御装置が、プリチャージ制御中に、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータと第３回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサを充電するサブ電源活用制御を実行してもよい。この構成によると、メインバッテリとサブバッテリの両者の電力を供給して平滑コンデンサをプリチャージすることができる。これにより、プリチャージに要する時間を短縮することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、制御装置が、サブ電源活用制御中に、サブバッテリの電圧が予め決められた下限値未満にならないように、第３回路のＤＣ−ＡＣコンバータのデューティ比を制御してもよい。この構成によると、プリチャージによってサブバッテリの電圧が低下し、例えばパワーステアリングやエアコン等の車両の補機に供給される電圧が低下することを防止することができる。
【００８８】
幾つかの実施形態では、制御装置が、サブ電源活用制御中に、サブ電源配線の電流が予め決められた上限値を越えないように、第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータのデューティ比を制御してもよい。この構成によると、サブ電源活用制御中にサブバッテリからの電流がサブバッテリの性能を越えならないように制御することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１        ：電源システム
２        ：電気自動車
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】
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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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