(57)【要約】【課題】二電源を備える電源システムにおいて、高圧負荷の要求特性に応じて、各電源の能力を適切に反映した効率的な電力供給制御を行う電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１２の高圧電源５０は、複数の高圧モジュール５１、５２が直列接続されて構成され、主機としての回転機を駆動する回転機システム６に直流電力を供給可能である。低圧電源３１、３２は、回転機以外の補機負荷２に直流電力を供給可能である。変電機４０１、４０２は、複数の高圧モジュール５１、５２に個別に対応して設けられ、複数の高圧モジュール５１、５２と低圧電源３１、３２とを双方向に変圧可能に接続する。変電機制御装置７０は、低圧電源の容量または入出力が適正範囲から外れたとき、高圧モジュールにより補完し、複数の高圧モジュールの容量または入出力の合計が適正範囲から外れたとき、低圧電源により補完するように変電機４０１、４０２を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高圧モジュール（５１、５２）が直列接続されて構成され、主機としての回転機を駆動する回転機システム（６）に直流電力を供給可能な高圧電源（５０）と
前記主機以外の補機負荷（２）に直流電力を供給可能な少なくとも１つの低圧電源（３１、３２）と、
前記複数の高圧モジュールに個別に対応して設けられ、前記複数の高圧モジュールと前記低圧電源とを双方向に変圧可能に接続する複数の変電機（４０１、４０２）と、
前記低圧電源の容量または入出力が適正範囲から外れたとき、前記高圧モジュールにより補完し、前記複数の高圧モジュールの容量または入出力の合計が適正範囲から外れたとき、前記低圧電源により補完するように前記変電機を制御する変電制御装置（７０）と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記変電機制御装置は、前記複数の変電機の１台あたりの目標電力と運転台数毎の変換効率との関係に応じて、変換効率が最大となる前記変電機の台数が前記複数の変電機の台数未満の場合、当該台数の前記変電機を交互運転し、変換効率が最大となる前記変電機の台数が前記複数の変電機の全数である場合、全数の前記変電機を同時運転することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記複数の高圧モジュールは出力型電源で構成され、前記低圧電源は容量型電源で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記変電機制御装置は、前記回転機の力行動作により、前記複数の高圧モジュールの容量または電圧の合計が所定値よりも低下したとき、前記低圧電源から前記複数の高圧モジュールに充電するように前記変電機を制御することを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記変電機制御装置は、前記回転機の回生動作により、前記複数の高圧モジュールの容量または電圧の合計が所定値よりも上昇したとき、前記複数の高圧モジュールから前記低圧電源に放電するように前記変電機を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記変電機制御装置は、前記複数の高圧モジュールの容量の序列を判定し、
前記低圧電源から前記複数の高圧モジュールに充電するとき、容量が相対的に低い前記高圧モジュールに優先的に充電することを特徴とする請求項４に記載の電源システム。
【請求項７】
前記変電機制御装置は、前記複数の高圧モジュールの容量の序列を判定し、
前記複数の高圧モジュールから前記低圧電源に放電するとき、容量が相対的に高い前記高圧モジュールから優先的に放電することを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
【請求項８】
前記変電機制御装置は、前記高圧モジュールの電力変化に基づいて将来の要求電力を予測し、前記高圧モジュールの出力が不足する、または、入力が過剰となると予測されたとき、前記低圧電源との間で充放電するように前記変電機を制御することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記変電機制御装置は、前記低圧電源の容量が所定値を下回っているとき、前記回転機システムを制御する回転機制御装置（８）に対し前記回転機による発電を要求することを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記変電機制御装置は、前記低圧電源の容量もしくは入出力、または、前記複数の高圧モジュールの容量もしくは入出力の合計が適正範囲から外れたとき、前記回転機システムを制御する回転機制御装置（８）に対し、前記複数の高圧モジュール及び前記低圧電源の入出力能力の合計値を通知することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記変電機制御装置は、前記複数の高圧モジュールの少なくとも一部が失陥したとき、失陥した前記高圧モジュールに対応する前記変電機から前記回転機システムに電力を供給するように前記変電機を制御することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記変電機制御装置は、前記回転機制御装置からの電力要求があり、且つ、前記複数の高圧モジュールの少なくとも一部が失陥したとき、前記低圧電源から、失陥した前記高圧モジュールに対応する前記変電機を経由して前記回転機システムに電力を供給するように前記変電機を制御することを特徴とする請求項１１に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二電源を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド自動車の主機を駆動するインバータ等の高圧負荷に直流電力を供給する電源システムにおいて、短時間に大電力を出力する出力型の電源と、長時間にわたって小電力を出力する容量型の電源との二電源を備えるものが知られている。例えば、特許文献１に記載の電源システム（電源装置）は、瞬発的に大電力を出力可能な瞬発性蓄電池と、持続的に一定の電圧を出力可能な持続性蓄電池とが並列に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャパシタに代表される瞬発性蓄電池は蓄電量による電圧の変化が大きい。特許文献１の電源システムは、持続性蓄電池と瞬発性蓄電池とから同等の電圧を共通の出力端子に印加する構成を前提としており、第２の実施の形態として、瞬発性電池の電圧変動を抑制するため、瞬発性蓄電池と出力端子との間に電流制御装置を設けている。
その結果、出力端子を介して負荷に供給される最大出力は電流制御装置の出力能力で規制されるため、瞬発性電池の応答性が低下することとなる。また、せっかく瞬発性電池が出力した大電力を負荷に供給しようとすると、電流制御装置の要求出力を大きくせざるを得ない。したがって、電流制御装置が大型化し、コストが上昇するという問題がある。
【０００５】
さらに特許文献１の電源システムでは、負荷に対する電流方向が入れ替わる場合、すなわち電流がゼロ点を跨ぐ高出力高周波電力を変圧する場合、電流制御装置の通過電流が大きくなり、電力効率が低下する。また、大出力の変電機を小出力で使用すると効率が低下する。
加えて、瞬発性蓄電池の容量が不足した場合の処置や、主機駆動装置等の高圧負荷側の制御装置に対し電源システム側の情報を通知する構成について、特許文献１には何ら言及されていない。したがって、高圧負荷の要求特性に応じて、各電源の能力を適切に反映した効率的な電力供給制御を十分に実行することができない。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、二電源を備える電源システムにおいて、高圧負荷の要求特性に応じて、各電源の能力を適切に反映した効率的な電力供給制御を行う電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源システムは、複数の高圧モジュールが直列接続されて構成される高圧電源、少なくとも１つの低圧電源、複数の変電機、及び変電機制御装置を備える。
複数の高圧モジュールから構成される高圧電源は、主機としての回転機を駆動する回転機システムに直流電力を供給可能である。少なくとも１つの低圧電源は、主機以外の補機負荷に直流電力を供給可能である。複数の変電機は、複数の高圧モジュールに個別に対応して設けられ、複数の高圧モジュールと低圧電源とを双方向に変圧可能に接続する。
変電機制御装置は、低圧電源の容量または入出力が適正範囲から外れたとき、高圧モジュールにより補完し、複数の高圧モジュールの容量または入出力の合計が適正範囲から外れたとき、低圧電源により補完するように変電機を制御する。
ここで、「入出力が適正範囲から外れたとき」とは、出力が不足するとき、及び、入力が過剰となるときを含む。
【０００８】
高圧負荷である回転機システムとしては、主機としての回転機を駆動するインバータ等が該当する。また、回転機システムの駆動対象である「主機」とは、ハイブリッド自動車の駆動力源として用いられる回転機に限らず、当該電源システムの主要な電力供給対象となる装置を指す。主機以外の補機についても、車両に搭載される装置に限らず、低圧電源が供給する電力で駆動される装置全般を指す。本明細書では、当該電源システムの負荷であることを明示するため、補機を「補機負荷」という。
【０００９】
本発明では、低圧電源の容量または入出力が適正範囲から外れたとき、高圧モジュールにより補完し、複数の高圧モジュールの容量または入出力の合計が適正範囲から外れたとき、低圧電源により補完するように変電機を制御するため、各電源の長所を生かしつつ、短所を補うことができる。
また、高圧電源を複数の高圧モジュールに分割することで、変電機１台あたりの出力及び変圧比を低く設定することができる。したがって、電源仕様を過剰に大きくすることなく、高圧負荷の要求特性に応じて、出力と容量とのバランスを適正化することができる。よって、小型で低コストの電源システムを提供することができる。
【００１０】
好ましくは、変電機制御装置は、複数の変電機の「１台あたりの目標電力」と「運転台数毎の変換効率」との関係に応じて、変換効率が最大となる変電機の台数が複数の変電機の台数未満の場合、当該台数の変電機を「交互運転」し、変換効率が最大となる変電機の台数が複数の変電機の全数である場合、全数の変電機を「同時運転」する。
このように、変電機１台あたりの目標電力に応じて、変電機の運転台数を随時選択することにより、変換効率を最大化することができる。
【００１１】
電源システムの複数の高圧モジュールは、比較的大電力を出力可能な出力型電源で構成され、低圧電源は、比較的容量の大きい容量型電源で構成されることが好ましい。
これにより、ハイブリッド自動車等における高出力且つ低容量の要求仕様に対し最適な電源仕様を提供することができる。よって、電源への高頻度な入出力による充放電ロス低減、回転機との電力入出力向上による内燃機関の熱効率向上、回転機からの入力向上による回生効率の向上効果により、システム全体でのエネルギ効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による電源システムの全体構成図。
【図２】図１の電源システムの制御ブロック図。
【図３】（ａ）各種電源のラゴンプロット。（ｂ）本発明が目標とする電源仕様を説明する容量と出力との関係図。
【図４】比較例の電源システムの全体構成図。
【図５】図１の電源システムによる通常処理のメインフローチャート。
【図６】（ａ）低圧容量と入出力制限値との関係を示すマップ。（ｂ）高圧容量と入出力制限値との関係を示すマップ。
【図７】高圧電源の開回路電圧と高圧容量との関係を示すマップ。
【図８】低圧容量と低圧電源要求電力との関係を示すマップ。
【図９】高圧容量対低圧容量の比と変電要求電力との関係を示すマップ。
【図１０】高圧電源要求電力の予測を説明する図。
【図１１】複数の高圧モジュールの容量序列を決定するフローチャート。
【図１２】変電機の台数ｋが（ａ）ｋ＝２、（ｂ）ｋ＝３のときの、変電機の１台あたりの目標電力と、運転台数毎の変換効率との関係を示す特性図。
【図１３】交互運転／同時運転を判定するフローチャート。
【図１４】２台の変電機のうち１台が故障したときの片側運転を示す図。
【図１５】図１の電源システムによる失陥時処理のメインフローチャート。
【図１６】図１５の低圧内部抵抗判定のサブフローチャート。
【図１７】図１５の高圧内部抵抗判定のサブフローチャート。
【図１８】本発明の第２実施形態による電源システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態による電源システムを図面に基づいて説明する。複数の実施形態、及び比較例の構成において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
以下の実施形態の電源システムは、内燃機関、及び、主機としての回転機（モータジェネレータ）を動力源とするハイブリッド自動車に搭載され、回転機を駆動する回転機システムに高圧の直流電力を供給し、且つ、各種の補機負荷に低圧の直流電力を供給する電源システムである。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の電源システムについて、図１〜図１７を参照して説明する。
最初に、電源システムの全体構成について図１を参照する。電源システム１２は、高圧負荷としての回転機システム６と、低圧負荷としての補機負荷２との間に設けられる。
回転機システム６は、車両の動力源である主機としての回転機を駆動するシステムであり、典型的には、直流電力を交流電力に変換し回転機に供給するインバータが該当する。システムによっては、インバータの入力側に、更に昇圧コンバータが設けられてもよい。
補機負荷２は、電動パワーステアリング装置、パワーウインドウ装置、ブロワ、ファン等、主機以外の各種機能を担う装置である。
【００１５】
電源システム１２は、複数の高圧モジュール５１、５２が直列接続されて構成される高圧電源５０、複数の低圧電源３１、３２、複数の変電機４０１、４０２、及び、変電機制御装置７０（図２参照）を含む。図１の例では、高圧モジュール５１、５２及び変電機４０１、４０２の数は２つである。
以下、高圧モジュール及び変電機の台数を記号ｋで表す。つまり、図１は「ｋ＝２」の例を示す。また、ｋ台の各個について１からｋまでの値を取る変数「ｉ」を用いて表す。例えば「ｋ＝２」のとき「ｉ＝１、２」、「ｋ＝３」のとき「ｉ＝１、２、３」、「ｋ＝ｎ」のとき「ｉ＝１、２・・・ｎ」を意味する。さらに、第１実施形態では低圧電源３１、３２の数も２つであるため、「ｋ」及び「ｉ」の記号を低圧電源３１、３２についても同様に援用する。
以下、説明の内容によっては、適宜「ｋ≧３」の場合の例を挙げながら記載する。
【００１６】
高圧電源５０は、回転機システム６に直結され、回転機システム６に例えば１００Ｖを超える高圧電力を供給可能である。低圧電源３１、３２は、補機負荷２に例えば１４Ｖ程度の低圧電力を供給可能である。第１実施形態では、高圧モジュール５１、５２は、ＬｉＣ（リチウムイオンキャパシタ）等の出力型電源で構成され、低圧電源３１、３２は、ＬｉＢ（リチウムイオン二次電池）等の容量型電源で構成されている。
【００１７】
２台の変電機４０１、４０２は、２つの高圧モジュール５１、５２に個別に対応して設けられ、低圧電源３１、３２と高圧モジュール５１、５２とを双方向に変圧可能に接続する直流電力変換装置である。変電機４０１、４０２は、一般にＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＤＣ）と呼ばれる。
各変電機４０１、４０２は、低圧部（ＬＶ）４４１、４４２と中圧部（ＭＶ）４６１、４６２との間に変圧器４５１、４５２が設けられている。低圧部４４１、４４２の電圧は例えば１２〜１４Ｖであり、これに相当する電圧が補機負荷２に供給される。中圧部４６１、４６２の電圧は、概ね２４〜６０Ｖの範囲である。また、高圧モジュール５１、５２が直列接続されて構成される高圧電源（スタック）５０の電圧は、６０Ｖを超え数百Ｖまでの範囲であり、典型的には１００Ｖを超える。
【００１８】
以下、図１の構成における電力収支について言及するにあたり、各出力変数の符号を矢印の向きで定義する。図１に示すように、補機負荷２側から回転機システム６側に向かう電力の符号（＝矢印の向き）を正とし、その逆向きの電力の符号を負とする。
各部における電力について、補機負荷２が入出力する電力をＰｏ、低圧電源３１、３２が入出力する電力をＰＬ＿１、ＰＬ＿２、高圧モジュール５１、５２が入出力する電力をＰＨ＿１、ＰＨ＿２、変電機４０１、４０２が変電する目標電力をＰＤＣｔｇｔ＿１、ＰＤＣｔｇｔ＿２、回転機システム６へ供給する目標電力をＰＩｔｇｔというように記す。以下の説明では、「＊＿１、＊＿２（＊は各変数）」を包括し、「＊＿ｉ」と記す。
【００１９】
回転機の力行動作時や低圧電源３１、３２への電力供給時に高圧モジュール５１、５２が放電するときの高圧出力ＰＨｏｕｔ＿ｉ、及び、補機負荷２の駆動時や高圧モジュール５１、５２への電力供給のために低圧電源３１、３２が放電するときの低圧出力ＰＬｏｕｔ＿ｉは、０または正の値で表される（ＰＨｏｕｔ＿ｉ≧０、ＰＬｏｕｔ＿ｉ≧０）。
一方、回転機の回生動作時や低圧電源３１、３２からの電力供給時に高圧モジュール５１、５２が充電されるときの高圧入力ＰＨｉｎ＿ｉ、及び、補機負荷２の出力や高圧モジュール５１、５２からの電力供給により低圧電源３１、３２が充電されるときの低圧出力ＰＬｉｎ＿ｉは、０または負の値で表される（ＰＨｉｎ＿ｉ≦０、ＰＬｉｎ＿ｉ≦０）。
【００２０】
次に、電源システム１２の制御構成について、図２を参照して説明する。出力変数の記載において、対となる出力及び入力を、適宜「＊ｏｕｔ／＊ｉｎ」のように記載する。
変電機制御装置７０は、低圧電源３１、３２及び高圧モジュール５１、５２にそれぞれ対応する低圧演算装置７３１、７３２、高圧演算装置７５１、７５２、並びに、変電機４０１、４０２に対応する変電演算装置７４を有している。
変電演算装置７４は、低圧演算装置７３１、７３２から低圧電源３１、３２の入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ／ＰＬｉｎ＿ｉを取得し、高圧演算装置７５１、７５２から高圧モジュール５１、５２の入出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉ／ＰＨｉｎ＿ｉを取得する。
【００２１】
回転機制御装置８は、回転機システム６のインバータの駆動を制御することにより回転機の通電を制御する制御装置であり、いわゆるＭＧ−ＥＣＵに相当する。以下、回転機システム６の駆動電力を「高圧動力ＰＩ」という。回転機制御装置８は、高圧動力の要求電力ＰＩｒｅｑを演算し、さらに、高圧動力への目標出力ＰＩｔｇｔを演算する。
【００２２】
電源システム１２は、変電機制御装置７０と回転機制御装置８との間で、下記のように演算値を相互に通信しつつ処理を実行することを特徴とする。ここでは処理の概要のみを記載し、各演算の詳細については後述する。
（Ｉ）変電機制御装置７０から回転機制御装置８に対し、入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ／ＰＬｉｎ＿ｉ、ＰＨｏｕｔ＿ｉ／ＰＨｉｎ＿ｉ、及び、補機出力Ｐｏに基づき、式（１．１）、（１．２）により算出した電源システム出力ガード値ＰＳｏｕｔ、及び電源システム入力ガード値ＰＳｉｎを通知する。
【００２３】
ＰＳｏｕｔ＝ｋ×｛ｍｉｎ（ＰＨｏｕｔ＿ｉ）＋ｍｉｎ（ＰＬｏｕｔ＿ｉ）｝＋Ｐｏ
・・・（１．１）
ＰＳｉｎ  ＝ｋ×｛ｍａｘ（ＰＨｉｎ＿ｉ）＋ｍａｘ（ＰＬｉｎ＿ｉ）｝＋Ｐｏ
・・・（１．２）
上記式では、確実に制限を行うという思想に基づき、出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ、ＰＨｏｕｔ＿ｉ（≧０）については最小値、入力制限値ＰＬｉｎ＿ｉ、ＰＨｉｎ＿ｉ（≦０）については最大値を用いて演算を簡略化している。ただし、ｋ個の入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ／ＰＬｉｎ＿ｉ、ＰＨｏｕｔ＿ｉ／ＰＨｉｎ＿ｉを加算するようにしてもよい。
【００２４】
（ＩＩ）回転機制御装置８は、高圧動力の要求電力ＰＩｒｅｑ、及び、通知されたガード値ＰＳｏｕｔ／ＰＳｉｎに基づき、高圧動力の供給目標電力ＰＩｔｇｔを演算する。
（ＩＩＩ）変電機制御装置７０は、高圧動力の供給目標電力ＰＩｔｇｔを回転機制御装置８から取得し、変電機４０１、４０２の目標出力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉを演算する。そして、演算結果に基づき低圧電源３１、３２と高圧モジュール５１、５２との間で電力を変換する。
【００２５】
ここで、本発明の基本的な考え方について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、電源として用いられるキャパシタまたは電池の容量密度と出力密度との関係を示すラゴンプロットである。短破線領域の電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）やＬｉＣは、容量密度が低く出力密度が高い。長破線領域の出力型ＬｉＢやニッケル金属水素化物電池（ＮｉＭＨ）は、容量密度、出力密度が中程度である。一点鎖線領域の容量型ＬｉＢは、容量密度が高く出力密度が低い。
【００２６】
このように、電源種によって出力／容量の比が決まるため、要求される出力／容量比と一致するように電源特性を設定すれば、ムダのない電源仕様を実現することができ、電源システムの小型化やコスト低減につながる。そこで、本発明では、二電源協調による出力／容量比の適正化により、電源仕様の最小化を図る。
図３（ｂ）は、本発明が目標とする電源仕様を説明する容量と出力との関係図である。ここでは、図１における低圧電源３１、３２が容量型ＬｉＢであり、高圧モジュール５１、５２がＬｉＣである例を想定して説明する。
【００２７】
まず、本発明と対比する比較例の電源システムについて図４を参照する。比較例の電源システム１９では、変電機４０９に、例えば１４Ｖの補機用電池３９に接続された低圧部（ＬＶ）４４と、例えば１００Ｖ超の高圧電源５９に接続された高圧部（ＨＶ）４８とが変圧器４９を解して接続されている。高圧電源５９は、出力型ＬｉＢにより構成されている。この電源システム１９では、要求される出力／容量比を得るために長破線で示す仕様の電源を選定する必要があるため、容量が過剰（オーバースペック）となる。
【００２８】
それに対し本発明では、短破線で示すＬｉＣ、及び、一点鎖線で示す容量型ＬｉＢの二電源を、それぞれの長所を生かしつつ併用する。つまり、高出力を生成可能なＬｉＣをベースとして回転機システム６に電力を供給しつつ、ＬｉＣの容量不足分を容量型ＬｉＢで補う。
【００２９】
ところで、特許文献１（特開平１１−２５２７１１号公報）の従来技術では、瞬発性蓄電池と出力端子との間に電流制御装置を設けている。このように、ＬｉＣと回転機システム６との間に変電装置を介在させると、回転機システム６への供給可能な最大出力は変電装置の出力能力で規制されるため、ＬｉＣの長所である応答性を低下させることとなる。したがって、ＬｉＣの高圧モジュール５１、５２が直列接続されて構成される高圧電源５０は、回転機システム６に直結されることが好ましい。
【００３０】
一方、高圧電源５０を構成するＬｉＣの高圧モジュール５１、５２の容量不足を解消するため、容量型ＬｉＢの低圧電源３１、３２から、変電機４０１、４０２を介してＬｉＣに給電し、ＬｉＣの容量（ＳＯＣ）を調整する。
図３（ｂ）において、ＬｉＣの容量Ｅｃ、容量型ＬｉＢの容量Ｅｂ、及び要求容量Ｅｒの関係は、「Ｅｃ＋Ｅｂ≧Ｅｒ」となるように設定される。
【００３１】
次に、変電機制御装置７０及び回転機制御装置８において実行される通常処理について、図５のフローチャート、図６〜図１０の特性図（マップ）、及び、その他の図１１〜図１３を参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号Ｓは「ステップ」を表す。
ここで、「通常処理」とは、後述の「失陥時処理」に対し、低圧電源３１、３２、及び高圧モジュール５１、５２がいずれも正常であるときの処理である。通常処理は、回転機システム６または補機負荷２の少なくとも一方が動作している間、所定の周期で繰り返される。本実施形態では、主に車両のアイドリング時または走行時に電源システム１２から回転機システム６に効率的に電力を供給することを目的とする。
【００３２】
変電機制御装置７０は、まず、現在の各低圧電源３１、３２の容量（以下、「低圧容量」という）ＥＬ＿ｉ、及び、各高圧モジュール５１、５２の容量（以下、「高圧容量」という）ＥＨ＿ｉを推定し、入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ／ＰＬｉｎ＿ｉ、ＰＨｏｕｔ＿ｉ／ＰＨｉｎ＿ｉを演算する。ここで、容量ＥＬ＿ｉ、ＥＨ＿ｉは、いわゆるＳＯＣ（蓄電量）に相当する。
各低圧電源３１、３２の入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ／ＰＬｉｎ＿ｉは、低圧容量ＥＬ＿ｉに応じて変化し、各高圧モジュール５１、５２の入出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉ／ＰＨｉｎ＿ｉは、高圧容量ＥＨ＿ｉに応じて変化する。以下、出力変数の依存関係について、適宜、変数記号の後の（  ）内に、その変数が依存する変数を関数の引数として記載することにより表す。
【００３３】
Ｓ２０１では、低圧容量ＥＬ＿ｉを推定する。また、別途、低圧電源３１、３２の温度Ｔの情報を取得する。
Ｓ２０２では、図６（ａ）のマップを用いて、低圧容量ＥＬ＿ｉと温度Ｔとに依存する低圧電源３１、３２の入出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉ（ＥＬ＿ｉ、Ｔ）／ＰＬｉｎ＿ｉ（ＥＬ＿ｉ、Ｔ）を演算する。入力制限値ＰＬｉｎ＿ｉは、いわゆる充電許容電力Ｗｉｎに相当し、出力制限値ＰＬｏｕｔ＿ｉは、いわゆる放電許容電力Ｗｏｕｔに相当する。
図６（ａ）に示す通り、ＥＬ＿ｉ≧ＥＬｍａｘ＿ｉのとき、ＰＬｉｎ＿ｉ＝０とし、過充電を防止する。また、ＥＬ＿ｉ≦ＥＬｍｉｎ＿ｉのとき、ＰＬｏｕｔ＿ｉ＝０とし、過放電を防止する。
【００３４】
同様に、Ｓ４０１では、高圧容量ＥＨ＿ｉを推定する。また、別途、高圧モジュール５１、５２の温度Ｔの情報を取得する。
Ｓ４０２では、図６（ｂ）のマップを用いて、高圧容量ＥＨ＿ｉと温度Ｔとに依存する高圧モジュール５１、５２の入出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉ（ＥＨ＿ｉ、Ｔ）／ＰＨｉｎ＿ｉ（ＥＨ＿ｉ、Ｔ）を演算する。入力制限値ＰＨｉｎ＿ｉは、いわゆる充電許容電力Ｗｉｎに相当し、出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉは、いわゆる放電許容電力Ｗｏｕｔに相当する。
図６（ｂ）に示す通り、ＥＨ＿ｉ≧ＥＨｍａｘ＿ｉのとき、ＰＨｉｎ＿ｉ＝０とし、過充電を防止する。また、ＥＨ＿ｉ≦ＥＨｍｉｎ＿ｉのとき、ＰＨｏｕｔ＿ｉ＝０とし、過放電を防止する。
【００３５】
ところで、図７に示すように、高圧容量ＥＨ＿ｉは、高圧モジュール５１、５２の開回路電圧ＯＣＶ＿Ｈ＿ｉの関数として表され、開回路電圧ＯＣＶ＿Ｈ＿ｉは、高圧モジュール５１、５２の電圧ＶＨ＿ｉ、内部抵抗ＲＨ＿ｉ、及び電流ＩＨ＿ｉを用いて、「ＯＣＶ＿Ｈ＿ｉ＝ＶＨ＿ｉ−ＲＨ＿ｉ×ＩＨ＿ｉ」と規定される。この関係から、高圧モジュール５１、５２の状態を、容量ＥＨ＿ｉに代えて電圧ＶＨ＿ｉに基づいて判断することもできる。
【００３６】
続いて、Ｓ５０２では、低圧電力ＰＬ＿ｉに依存する低圧電源要求電力ＰＬｒｅｑ＿ｉ（ＰＬ＿ｉ）を演算する。低圧電源要求電力ＰＬｒｅｑ＿ｉは、電源システム１２における最大蓄電装置である低圧電源３１、３２の容量ＥＬ＿ｉ（ＳＯＣ）に応じた入出力要求を示す。
図８において、ＳＯＣ＝０％に相当する低圧容量ＥＬ＿ｉをＥＬ0、ＳＯＣ＝１００％に相当する低圧容量ＥＬ＿ｉをＥＬ100とする。また、補機最大出力の絶対値をＰｏｍａｘ、必要持続時間をＴｃＬとする。
【００３７】
補機負荷２の駆動を維持可能な低圧容量ＥＬの最小値ＥＬｍｉｎ＿Ｌｄ＿ｉ及び最大値ＥＬｍａｘ＿Ｌｄ＿ｉは、式（２．１）、（２．２）で表される。
ＥＬｍｉｎ＿Ｌｄ＿ｉ＝ＥＬ0  ＋（Ｐｏｍａｘ／ｋ）×ＴｃＬ・・・（２．１）
ＥＬｍａｘ＿Ｌｄ＿ｉ＝ＥＬ100−（Ｐｏｍａｘ／ｋ）×ＴｃＬ・・・（２．２）
変電機制御装置７０は、低圧容量ＥＬ＿ｉが最小値ＥＬｍｉｎ＿Ｌｄ＿ｉを下回る場合、低圧電源３１、３２への充電を要求し、低圧容量ＥＬが最大値ＥＬｍａｘ＿Ｌｄ＿ｉを上回る場合、低圧電源３１、３２からの放電を要求する。
【００３８】
Ｓ５０３では、変電機制御装置７０は、回転機制御装置８に対し、「電源システム１２の全電源の能力」に相当する「高圧モジュール５１、５２及び低圧電源３１、３２の入出力能力の合計値に補機出力Ｐｏを加えた値」を「高圧動力（回転機システム６）の電力制限」として通知する。すなわち、上述の式（１．１）により算出される電源システム出力ガード値ＰＳｏｕｔを放電制限として通知し、式（１．２）により算出される電源システム入力ガード値ＰＳｉｎを充電制限として通知する。
【００３９】
Ｓ５０４では、高圧容量ＥＨ＿ｉ及び低圧容量ＥＬ＿ｉに依存する変電要求電力ＰＤｒｅｑ＿ｉ（ＥＨ＿ｉ、ＥＬ＿ｉ）を演算する。図９は、低圧容量ＥＬ＿ｉに対する高圧容量ＥＨ＿ｉの比である容量比Ｘ＿ｉ＝（ＥＨ＿ｉ／ＥＬ＿ｉ）を横軸とし、変電要求電力ＰＤｒｅｑ＿ｉを縦軸としたマップである。
変電機制御装置７０は、容量比Ｘ＿ｉが基準値Ｘｒｅｆ＿ｉに近づくように変電目標電力ＰＤＣｔｇｔを決定する。
【００４０】
変電機制御装置７０は、低圧容量ＥＬ＿ｉに比べ高圧容量ＥＨ＿ｉが小さく、容量比Ｘ＿ｉが閾値Ｘｍｉｎ＿ｉよりも小さいとき、変電要求電力ＰＤｒｅｑ＿ｉを正の値に設定し、低圧電源３１、３２から高圧モジュール５１、５２へ充電する。一方、高圧容量ＥＨ＿ｉに比べ低圧容量ＥＬ＿ｉが小さく、容量比Ｘ＿ｉが閾値Ｘｍａｘ＿ｉよりも大きいとき、変電要求電力ＰＤｒｅｑ＿ｉを負の値に設定し、高圧モジュール５１、５２から低圧電源３１、３２へ充電する。閾値Ｘｍｉｎ＿ｉ、Ｘｍａｘ＿ｉは、設計や実験により規定される。
図８において、低圧容量ＥＬ＿ｉが最小値ＥＬｍｉｎ＿Ｌｄ＿ｉを下回る領域では、低圧電源３１、３２を強制充電する。なお、容量比Ｘ＿ｉ＝（ＥＨ＿ｉ／ＥＬ＿ｉ）に基づく図９に代えて、「ＥＨ＿ｉ対ＥＬ＿ｉ対ＰＤｒｅｑ＿ｉ」の三次元マップを使用してもよい。
【００４１】
Ｓ５０５では、高圧電力ＰＨ＿ｉに依存する高圧モジュール要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉ（ＰＨ＿ｉ）を演算する。図１０に示す例では、高圧モジュール５１、５２の出力ＰＨ＿ｉ（＞０）が時刻ｔ１から時刻ｔ２まで増加し、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで減少するように山型に変化しており、時刻ｔ２を跨ぐ期間に出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉを上回っている。将来の要求電力を予測しない場合、高圧電力ＰＨ＿ｉから出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉを減じた差分である静的要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｓ＿ｉは、破線のハッチング領域で示される。
【００４２】
これに対し本実施形態では、変電機制御装置７０は、高圧モジュール５１、５２の電力変化、すなわち電力の時間微分値（ｄＰＨ＿ｉ／ｄｔ）に基づいて将来の要求電力を予測し、高圧モジュール要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉを演算する。図１０において、電力変化（ｄＰＨ＿ｉ／ｄｔ）に適合要素αを乗じた進み補償項「α×（ｄＰＨ＿ｉ／ｄｔ）」は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで正、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで負となる。
将来の要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉは、静的要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｓ＿ｉに進み補償項を加算した式（３）により演算される。
ＰＨｒｅｑ＿ｉ＝ＰＨ＿ｉ＋α×（ｄＰＨ＿ｉ／ｄｔ）−ＰＨｏｕｔ＿ｉ
・・・（３）
【００４３】
実線のハッチング領域で示す通り、進み補償項を加算した要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉは、静的要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｓ＿ｉに対し進み側にシフトする。
このように予測を行うことにより、例えば、高圧モジュール５１、５２の出力ＰＨ＿ｉが出力制限値ＰＨｏｕｔ＿ｉを上回り、出力が不足すると予測されたとき、変電機制御装置７０は、予め低圧電源３１、３２から高圧モジュール５１、５２に充電するように変電機４０１、４０２を制御する。同様に、高圧モジュール５１、５２の入力ＰＨ＿ｉ（＜０）が入力制限値ＰＨｉｎ＿ｉを下回り、入力が過剰となると予測されたとき、変電機制御装置７０は、予め高圧モジュール５１、５２から低圧電源３１、３２に放電するように変電機４０１、４０２を制御する。
【００４４】
Ｓ６０１及びＳ６０２は、回転機制御装置８にて実行される。
Ｓ６０１では、回転機制御装置８は、内燃機関の熱効率改善や回生電力等の駆動主機系からの要求が反映された高圧動力要求電力ＰＩｒｅｑを演算する。
Ｓ６０２では、回転機制御装置８は、高圧動力（回転機システム６）への供給目標電力ＰＩｔｇｔを式（４）により演算する。この演算では、高圧動力要求電力ＰＩｒｅｑと、
「ｉ＝１からｋまでの低圧電源要求電力ＰＬｒｅｑ＿ｉの合計」との和に対し、正側の上限を電源システム出力ガード値ＰＳｏｕｔで制限し、負側の下限を電源システム入力ガード値ＰＳｉｎで制限する。
【数１】
2016167939.tif 000003
【００４５】
Ｓ７００では、変電機制御装置７０は、回転機制御装置８が演算した高圧動力要求電力ＰＩｒｅｑに基づいて、変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉを式（５）により演算する。
【数２】
2016167939.tif 000004
【００４６】
式（５）の第１項は、高圧動力要求電力ＰＩｒｅｑに対する高圧電力ＰＨ＿ｉの不足量の現在値（リアルタイム値）を意味する。第２項の変電要求電力ＰＤｒｅｑ＿ｉは、Ｓ５０４で得られ、高圧モジュール５１、５２と低圧電源３１、３２との容量比Ｘ＿ｉ＝（ＥＨ＿ｉ／ＥＬ＿ｉ）を一定範囲に維持する要求が反映されている。第３項の高圧モジュール要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉは、Ｓ５０５で得られ、将来の電力予測を見込んだ値である。
【００４７】
ここで、複数の高圧モジュール５１、５２における容量序列の判定について、図１１を参照して説明する。複数の高圧モジュール５１、５２は、同等の仕様で製作されたとしても、蓄電池の内部抵抗や自己放電率のばらつきにより容量差が生じる。そのため、電源システム１２をより効率的に動作させるためには、各高圧モジュール５１、５２の容量を比較し、序列に応じた制御をすることが好ましい。なお、複数の高圧モジュール５１、５２は、後述する交互運転ではなく、同時運転されている状況を想定する。
図１１のＳ７０１では、各高圧モジュール５１、５２の容量ＥＨ＿ｉの逆数比を演算する。つまり、容量ＥＨ＿ｉが低い高圧モジュールほど、逆数比は大きくなる。
Ｓ７０２では、容量ＥＨ＿ｉの逆数比に基づき、変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉの合計値を按分する。
【００４８】
その結果、低圧電源３１、３２から複数の高圧モジュール５１、５２に充電するとき、容量ＥＨ＿ｉが相対的に低い高圧モジュールが優先的に充電される。また、複数の高圧モジュール５１、５２から低圧電源３１、３２に放電するとき、容量ＥＨ＿ｉが相対的に高い高圧モジュールから優先的に放電するようにする。
なお、按分後の変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉが低圧電源の入出力能力を超える場合、不足分を他の低圧電源で補償するようにしてもよい。変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉが変電機の最大能力を超える場合についても同様である。
【００４９】
続いて、複数の変電機４０１、４０２の交互運転モードまたは同時運転モードの選択について、図１２、図１３を参照して説明する。
変電機の全数が２台（ｋ＝２）の場合、交互運転とは、変電機を所定周期毎に１台ずつ交互に運転することをいう。また、同時運転とは、２台の変電機を同時に運転することをいう。変電機の全数が３台（ｋ＝３）の場合、交互運転は、さらに１台での交互運転と２台での交互運転とに分けられる。変電機の全数がｎ台（ｋ＝ｎ）の場合、１台での交互運転から（ｎ−１）台での交互運転までの（ｎ−１）通りの交互運転を選択可能である。
【００５０】
図１２は、変電機の全数が（ａ）２台の場合、及び、（ｂ）３台の場合における、複数の変電機の「１台あたりの目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ」と「変換効率（１台平均）」との関係を示す特性図である。効率特性曲線Ｅｆｆ１、Ｅｆｆ２、Ｅｆｆ３は、それぞれ、１台運転時、２台運転時、３台運転時の平均効率特性を示している。
横軸のＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ１、ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ２は、それぞれ、効率特性曲線Ｅｆｆ１とＥｆｆ２との交点、効率特性曲線Ｅｆｆ２とＥｆｆ３との交点に相当する「１台あたりの目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ」であり、１台運転及び２台運転での効率閾値である。
【００５１】
図１２に示すように、変換効率が最大となる変電機の台数は、変電機１台あたりの目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉに応じて変化する。そのため、図１３のフローチャートにより、最適な運転モードを選択する。図１３では、変電機の全数をｎ台（ｎ≧３）として記す。
Ｓ８０１では、式（６．１）の成否を判定する。
ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ≦ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ１  ・・・（６．１）
Ｓ８０１でＹＥＳのとき、Ｓ８０２にて「１台交互運転」を選択する。
Ｓ８０１でＮＯのとき、Ｓ８０３では、式（６．２）の成否を判定する。
ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ１＜ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ≦ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ２・・・（６．２）
Ｓ８０３でＹＥＳのとき、Ｓ８０４にて「２台交互運転」を選択する。
【００５２】
以下、同様の判定を繰り返し、Ｓ８０５では、式（６．３）の成否を判定する。
ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ（ｎ−２）＜ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ≦ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ（ｎ−１）
・・・（６．３）
Ｓ８０５でＹＥＳのとき、Ｓ８０６にて「（ｎ−１）台交互運転」を選択する。Ｓ８０５でＮＯのとき、消去法により、式（６．４）が成立する。
ＰＤＣ＿ＥｆｆＴｈ（ｎ−１）＜ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ  ・・・（６．４）
よって、Ｓ８０７にて「ｎ台同時運転」を選択する。
【００５３】
また、例えば変電機の全数が３台（ｋ＝３）で２台交互運転する場合の変電機の選定については、昇圧時には、高圧容量ＥＨ＿ｉが大きい２つの高圧モジュールに対応する変電機を選定し、降圧時には、高圧容量ＥＨ＿ｉが小さい２つの高圧モジュールに対応する変電機を選定するという方法がある。切替周期は、電源システム１２の総容量等に基づいて設定すればよい。
【００５４】
図５に戻り、通常処理最後のステップであるＳ９００では、変電機４０１、４０２の回路スイッチ動作を行う。このステップは周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
以上で通常処理の説明を終了する。
【００５５】
次に、図１４のシステム図、及び図１５〜図１７のフローチャートを参照し、低圧電源３１、３２のいずれか、または、高圧モジュール５１、５２のいずれかが失陥したときの処理について説明する。図１５のメインフローチャートでは、図５の通常処理におけるステップ番号を援用する。
図１４には、例として高圧モジュール５２がオープン故障し、蓄電不能となった状態を示す。この場合、回転機の力行動作時には、変電機制御装置７０は、実線矢印［Ｈ］で示すように、失陥した高圧モジュール５２に対応する変電機４０２から回転機システム６に電力を供給するように変電機４０２を制御する。これにより、退避走行が可能となる。
また、回転機の回生動作時には、破線矢印［Ｌ］で示すように、正常な高圧モジュール５１に対応する変電機４０１を経由して、低圧電源３１、３２に電力が回生される。
【００５６】
図１５に示すように、失陥時処理では、低圧電源３１、３２及び高圧モジュール５１、５２について、それぞれ内部抵抗判定（Ｓ１００、Ｓ３００）を行った後、変電機４０１、４０２が正常か否か（Ｓ５０１）に応じて、以下の処理を場合分けする。
【００５７】
まず、図１６のサブフローチャートに示す低圧内部抵抗判定では、低圧電流ＩＬ＿ｉ、電圧ＶＬ＿ｉを測定し（Ｓ１０１）、低圧内部抵抗ＲＬ＿ｉ（＝ＶＬ＿ｉ／ＩＬ＿ｉ）を演算する（Ｓ１０２）。
低圧内部抵抗ＲＬ＿ｉが下限値ＲＬｍｉｎ＿ｉから上限値ＲＬｍａｘ＿ｉまでの範囲内であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ、Ｓ１０４：ＹＥＳ）、「Ａ」のルートでメインフローチャートに合流し、通常処理のＳ２０１〜Ｓ２０２を実行する。
【００５８】
低圧内部抵抗ＲＬ＿ｉが下限値ＲＬｍｉｎ＿ｉを下回っていれば（Ｓ１０３：ＮＯ）、その低圧電源が短絡していると判定し、ヒューズ、リレー、その他のブレーカにより故障箇所を遮断（Ｓ１０５）した後、Ｓ１０６に移行する。
低圧内部抵抗ＲＬ＿ｉが上限値ＲＬｍａｘ＿ｉを上回っていれば（Ｓ１０４：ＮＯ）、その低圧電源が断線または劣化していると判定し、Ｓ１０６に移行する。Ｓ１０６では、低圧入出力制限値を「ＰＬｉｎ＿ｉ＝０、ＰＬｏｕｔ＿ｉ＝０」に設定し、「Ｂ」のルートでメインフローチャートに合流する。
【００５９】
また、図１７のサブフローチャートに示す高圧内部抵抗判定では、高圧電流ＩＨ＿ｉ、電圧ＶＨ＿ｉを測定し（Ｓ３０１）、高圧内部抵抗ＲＨ＿ｉ（＝ＶＨ＿ｉ／ＩＨ＿ｉ）を演算する（Ｓ３０２）。
高圧内部抵抗ＲＨ＿ｉが下限値ＲＨｍｉｎ＿ｉから上限値ＲＨｍａｘ＿ｉまでの範囲内であれば（Ｓ３０３：ＹＥＳ、Ｓ３０４：ＹＥＳ）、「Ｃ」のルートでメインフローチャートに合流し、通常処理のＳ４０１〜Ｓ４０２を実行する。
【００６０】
高圧内部抵抗ＲＨ＿ｉが下限値ＲＨｍｉｎ＿ｉを下回っていれば（Ｓ３０３：ＮＯ）、その高圧モジュールが短絡していると判定し、ヒューズ、リレー、その他のブレーカにより故障箇所を遮断（Ｓ３０５）した後、Ｓ３０６に移行する。
高圧内部抵抗ＲＨ＿ｉが上限値ＲＨｍａｘ＿ｉを上回っていれば（Ｓ３０４：ＮＯ）、その高圧モジュールが断線または劣化していると判定し、Ｓ３０６に移行する。Ｓ３０６では、高圧入出力制限値を「ＰＨｉｎ＿ｉ＝０、ＰＨｏｕｔ＿ｉ＝０」に設定し、「Ｄ」のルートでメインフローチャートに合流する。
【００６１】
次に、図１５のＳ５０１で変電機４０１、４０２が正常か異常かを判定する。
変電機４０１及び変電機４０２がいずれも正常の場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）には、通常処理のＳ５０２〜Ｓ５０５、Ｓ６０１〜Ｓ６０２、Ｓ７００を実施した後、回路ＳＷ動作（Ｓ９００）を実行する。
変電機４０１または変電機４０２が異常の場合（Ｓ５０１：ＮＯ）には、運転者に警告を表示し、高圧電源５０の許容範囲内で回転機システム６に電力供給しつつ、低圧電源３１、３２は、残容量の限り補機負荷２に電力供給する。
【００６２】
詳しくは、運転者に停止指示し（Ｓ５０６）、「低圧電源要求電力ＰＬｒｅｑ＿ｉ＝０」に設定する（Ｓ５０７）。また、高圧動力の電力制限として、放電制限について「出力ガード値ＰＳｏｕｔ＝ｋ×ｍｉｎ（ＰＨｏｕｔ＿ｉ）」、充電制限について「入力ガード値ＰＳｉｎ＝ｋ×ｍａｘ（ＰＨｉｎ＿ｉ）」を通知する（Ｓ５０８）。
さらに、「変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉ＝０」、「高圧モジュール要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉ＝０」に設定する（Ｓ５０９、Ｓ５１０）。その後、通常処理のＳ６０１〜Ｓ６０２以降のステップを実行する。
【００６３】
（効果）
（１）本実施形態の電源システム１２は、高圧負荷としての回転機システム６に大電力を供給可能な高圧電源５０を構成する複数の高圧モジュール５１、５２と、補機負荷２に電力を供給する低圧電源３１、３２とを、複数の高圧モジュール５１、５２に個別に対応して設けられ双方向に変圧可能な変電機４０１、４０２で接続する。
変電機制御装置７０は、低圧電源３１、３２の容量または入出力が適正範囲から外れたとき、高圧モジュール５１、５２により補完し、複数の高圧モジュール５１、５２の容量または入出力の合計が適正範囲から外れたとき、低圧電源３１、３２により補完するように変電機４０１、４０２を制御するため、各電源の長所を生かしつつ、短所を補うことができる。
これにより、電源仕様を過剰に大きくすることなく、回転機システム６（高圧負荷）の要求特性に応じて、出力と容量とのバランスを適正化することができる。よって、小型で低コストの電源システムを提供することができる。
【００６４】
また、変電機制御装置７０は、回転機制御装置８に対し、複数の高圧モジュール５１、５２及び低圧電源３１、３２の入出力能力の合計値を通知する。そして回転機制御装置８は、通知された合計値をガード値ＰＳｏｕｔ、ＰＳｉｎとして回転機システム６の要求電力ＰＩｒｅｑを制限し、供給目標電力ＰＩｔｇｔを演算する。さらに変電機制御装置７０は、回転機制御装置８が演算した供給目標電力ＰＩｔｇｔに基づいて変電目標電力ＰＤＣｔｇｔ＿ｉを演算し、電力変換を実行する。
このように、変電機制御装置７０と回転機制御装置８とが相互に情報を交換するため、特に車両のアイドリング時または走行時において、各電源の能力を適切に反映した効率的な電力供給制御を行うことができる。
【００６５】
（２）変電機制御装置７０は、複数の変電機４０１、４０２の「１台あたりの目標電力」と「運転台数毎の変換効率」との関係に応じて、変換効率が最大となる変電機４０１、４０２の台数が複数の変電機の台数未満の場合、当該台数の変電機を「交互運転」する。また、変換効率が最大となる変電機の台数が複数の変電機４０１、４０２の全数である場合、全数の変電機を「同時運転」する。
このように、変電機１台あたりの目標電力に応じて、変電機の運転台数を随時選択することにより、変換効率を最大化することができる。
【００６６】
（３）本実施形態では、複数の高圧モジュール５１、５２は、ＬｉＣ等の高出力型電源で構成され、低圧電源３１、３２は、ＬｉＢ等の高容量型電源で構成されている。これにより、ハイブリッド自動車等における高出力且つ低容量の要求仕様に対し最適な電源仕様を提供することができる。よって、電源への高頻度な入出力による充放電ロス低減、回転機との電力入出力向上による内燃機関の熱効率向上、回転機からの入力向上による回生効率の向上効果により、システム全体でのエネルギ効率が向上する。
【００６７】
（４）変電機制御装置７０は、複数の高圧モジュール５１、５２の容量ＥＨ＿ｉまたは電圧ＶＨ＿ｉの合計が所定値よりも低下したとき、低圧電源３１、３２から複数の高圧モジュール５１、５２に充電するように変電機４０１、４０２を制御する。
また、変電機制御装置７０は、複数の高圧モジュール５１、５２の容量ＥＨ＿ｉまたは電圧ＶＨ＿ｉの合計が所定値よりも上昇したとき、複数の高圧モジュール５１、５２から低圧電源３１、３２に放電するように変電機４０１、４０２を制御する。
これにより、高圧電力要求に対し過放電または過充電となることを防止し、高圧電源５の容量ＥＨを適正に維持することができる。
【００６８】
（５）変電機制御装置７０は、複数の高圧モジュール５１、５２の容量ＥＨ＿ｉの序列を判定する。そして、低圧電源３１、３２から複数の高圧モジュール５１、５２に充電するとき、容量ＥＨ＿ｉが相対的に低い高圧モジュールに優先的に充電する。また、複数の高圧モジュール５１、５２から低圧電源３１、３２に放電するとき、容量ＥＨ＿ｉが相対的に高い高圧モジュールから優先的に放電する。
これにより、複数の高圧モジュール間で発生した容量（蓄電量）の差を無くし、平均化することができる。
【００６９】
（６）変電機制御装置７０は、高圧モジュール５１、５２の電力変化（ｄＰＨ＿ｉ／ｄｔ）に基づいて将来の高圧モジュール要求電力ＰＨｒｅｑ＿ｉを予測する。その結果、例えば高圧電力要求に対する不足分を低圧電源３１、３２から補うことができるため、高圧モジュール５１、５２の出力仕様を低減することができる。
【００７０】
（７）変電機制御装置７０は、低圧電源３１、３２の容量ＥＬ＿ｉが最小値ＥＬｍｉｎ＿Ｌｄ＿ｉを下回っているとき、回転機制御装置８に対し回転機による発電を要求する。これにより、補機負荷２への電力供給を適正に維持することができる。
【００７１】
（８）変電機制御装置７０は、複数の高圧モジュール５１、５２のうち例えば高圧モジュール５２が失陥したとき、失陥した高圧モジュール５２に対応する変電機４０２から回転機システム６に電力を供給するように変電機４０２を制御する。
これにより、非常時機能縮退運転が可能となる。特にハイブリッド自動車に適用される場合には、退避走行が可能となる。
【００７２】
（９）変電機制御装置７０は、回転機制御装置８からの電力要求があり、且つ、複数の高圧モジュール５１、５２の少なくとも一部が失陥したとき、低圧電源から、失陥した高圧モジュールに対応する変電機を経由して回転機システム６に電力を供給するように変電機を制御する。これにより、高圧モジュール５１、５２の一部または全部が失陥しても、回転機のクランキングによる内燃機関の始動が可能となる。
【００７３】
（第２実施形態）
図１８に示すように、本発明の第２実施形態の電源システム１１は、低圧電源３が１つである点が図１に示す第１実施形態と異なる。各変電機４０１、４０２の低圧部４４１、４４２は、低圧電源３に対し並列に接続されている。また、低圧電源３が１つであることに対応し、図２の変電機制御装置７０における低圧演算装置７３１、７３２は、１つのブロックに統合される。
【００７４】
本発明の構成では、高圧モジュール及び変電機は、同数の複数であることが要件となっているが、低圧電源については高圧モジュール及び変電機の数と関係なく設定してよい。例えば、高圧モジュール及び変電機を各三つ設け、そのうち２つの変電機に接続される低圧電源と、残り１つの変電機に１対１に接続される低圧電源との２つの低圧電源を設けるという構成もあり得る。
【００７５】
（その他の実施形態）
出力型電源及び容量型電源の具体的な選定は上記実施形態に例示したものに限らない。高圧負荷（回転機システム）の要求仕様に応じて、適当な電源を選択すればよい。
また、補機負荷の駆動電圧が低圧電源の電圧よりも低い場合、低圧電源と補機負荷との間に更に降圧コンバータを設けてもよい。
【００７６】
本発明の電源システムは、ハイブリッド自動車に搭載される回転機システム及び補機負荷に限らず、他のいかなる用途の回転機システム及び補機負荷に直流電力を供給する電源システムに適用されてもよい。例えば重機の動力源のように、瞬発的に大電力を出力する要求と小電力を持続的に出力する要求とが併存するシステムにおいて、本発明は有効に適用される。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１２、１１・・・電源システム、
２  ・・・補機負荷、
３１、３２・・・低圧電源、
４０１、４０２・・・変電機、
５０・・・高圧電源、
５１、５２・・・高圧モジュール、
６  ・・・回転機システム、
７０・・・変電機制御装置、
８  ・・・回転機制御装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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