(57)【要約】【課題】メイン電源配線からサブ電源配線への電力供給時の電力変換効率を高める技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電源システムは、メインバッテリと電力制御ユニットを接続するメイン電源配線と、サブバッテリと補機を接続しているサブ電源配線と、第１、第２コンバータ２８、３０と、ＥＣＵ６０を備える。両方のコンバータは、共に、メイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給することができる。第１、第２コンバータのうち一方のコンバータ（低域高効率コンバータ）は、出力が所定の出力閾値よりも小さい領域において、その電力変換効率が他方のコンバータ（高域高効率コンバータ）の電力変換効率よりも高い。【選択図】図１
2016189650.tif 000002
【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たメイン電源配線と、
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備える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たサブ電源配線と、
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サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作と、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、
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サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、
を備えており、
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧動作時の電力変換効率と、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率は、出力の大きさに依存して変化する特性を有しており、
前記第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのうち一方のＤＣ−ＤＣコンバータが、降圧時の出力が所定の出力閾値よりも小さい領域において他方のＤＣ−ＤＣコンバータよりも電力変換効率が高い低域高効率コンバータであり、
前記他方のＤＣ−ＤＣコンバータが、降圧時の出力が前記出力閾値よりも大きい領域において前記低域高効率コンバータよりも電力変換効率が高い高域高効率コンバータである、
ことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧時の出力と前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を制御するコントローラをさらに備えており、
前記コントローラは、
前記サブ電源配線に供給すべき電力が前記出力閾値よりも小さいときには、前記高域高効率コンバータを停止させるとともに前記低域高効率コンバータを動作させ、
前記サブ電源配線に供給すべき電力が前記出力閾値よりも大きく、前記高域高効率コンバータの最大出力よりも小さいときには、前記低域高効率コンバータを停止させるとともに前記高域高効率コンバータを動作させる、
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】
前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能であり、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が不可能な一方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが前記高域高効率コンバータであり、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが前記低域高効率コンバータであることを特徴とする請求項１または２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記サブバッテリへの入出力電流が予め定められた許容範囲内となるように、前記サブ電源配線に供給すべき電流を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源システム。
【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、電源システムに関する。特に、電気自動車に好適な電源システムに関する。なお、本明細書における「電気自動車」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電源システムが開示されている。その電源システムは、電気自動車に搭載される。メインバッテリは走行用のモータに電力を供給する。サブバッテリは、「補機」と呼ばれるデバイス群に電力を供給する。
【０００３】
上記のような電源システムにおいて、スイッチを非導通から導通へ切り換える際に、メインバッテリの電圧と、電力制御ユニットの平滑コンデンサの電圧が相違していると、スイッチが導通に切り換わった直後に、メイン電源配線に大きな突入電流が流れる。そこで、スイッチを非導通から導通に切り換える前に、メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧が一致するように、平滑コンデンサのプリチャージを行う必要がある。特許文献１の電源システムでは、スイッチが非導通から導通に切り換わる前に、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を供給して平滑コンデンサのプリチャージを行うことができる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータでは内部のインダクタやトランスによって出力電流の急変が抑制されているため、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることはない。
【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】
サブバッテリからの電力供給によって平滑コンデンサにプリチャージする場合、サブバッテリからはそれほど大きな電力を供給できないため、プリチャージに長時間を要する。そこで、本願の発明者は、プリチャージ時間を短くする技術を提案した（特願２０１４−２３８７０５、２０１４年１１月２６日出願、本願出願時は未公開）。本願発明者によって提案された電源システムは、２個のＤＣ−ＤＣコンバータを備える。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチ（メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチ）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いる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続している。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、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である。第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、メイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能である。この電源システムは、メイン電源配線を導通させるのに先立って、第２ＤＣ−ＤＣコンバータを介してメインバッテリからサブ電源配線に電力を供給する。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、第２ＤＣ−ＤＣコンバータが供給する電力とサブバッテリの電力の両方を使って平滑コンデンサをプリチャージする。この電源システムは、サブバッテリのみならずメインバッテリも使うことでプリチャージに要する時間を短くすることができる。
【０００６】
本願の発明者は、特願２０１４−２３８７０５において、第１ＤＣ−ＤＣコンバータに、上記した昇圧動作に加えて、メイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作も加えた構成を提案している。第１ＤＣ−ＤＣコンバータに昇圧動作と降圧動作の両方を備えることで、電源システムの性能がさらに向上する。本明細書が開示する技術は、昇圧動作と降圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備える電源システムの改良に関する。本明細書は、第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータを使って、メイン電源配線からサブ電源配線へ効率良く電力を供給する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する電源システムは、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を備える。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、上記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いる。第１ＤＣ−ＤＣコンバータは、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と、メイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能である。第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続している。第２ＤＣ−ＤＣコンバータは、メイン電源配線からサブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能である。
【０００８】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータの降圧動作時の電力変換効率と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率は、共に、出力の大きさに依存して変化する特性（出力依存性）を有している。第１ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率の出力依存性は第２ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率の出力依存性と異なっている。具体的には、第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのうち一方のＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧時の出力が所定の出力閾値よりも小さい領域において、その電力変換効率が他方のＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率よりも高い。また、その一方のＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧時の出力が所定の出力閾値よりも大きい領域において、その電力変換効率が他方のＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率よりも低い。以下、出力が所定の出力閾値よりも小さい領域において、その電力変換効率が他方のＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率よりも高いＤＣ−ＤＣコンバータを低域高効率コンバータと称する。他方のＤＣ−ＤＣコンバータを高域高効率コンバータと称する。
【０００９】
上記のごとく、電力変換効率の出力依存性が異なる２個のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、それらを適切に使い分けることによって、メイン電源からサブ電源へ電力を供給するときの電力変換効率を高めることができる。例えば、低域高効率コンバータと高域高効率コントローラの出力を制御するコントローラは、次の動作を行う。コントローラは、サブ電源配線に供給すべき電力が出力閾値よりも小さいときには、高域高効率コンバータを停止させるとともに低域高効率コンバータを動作させる。コントローラは、サブ電源配線に供給すべき電力が出力閾値よりも大きく、高域高効率コンバータの最大出力よりも小さいときには、低域高効率コンバータを停止させるとともに高域高効率コンバータを動作させる。なお、サブ電源配線に供給すべき電力が高域高効率コンバータの最大出力よりも大きいときには、コントローラは、当然ながら、両方のＤＣ−ＤＣコンバータを動作させ、必要な電力をサブ電源配線に供給する。このように、サブ電源配線に供給すべき電力の大きさに応じて低域高効率コンバータと高域高効率コンバータを適宜に使い分けることによって、サブ電源へ電力を供給するときの電力変換効率を高めることができる。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】
【００１０】
【図１】実施例の電源システム２を含む電気自動車の電気系統のブロック図である。
【図２】第１コンバータ２８および第２コンバータ３０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２における平滑コンデンサ１４のプリチャージの様子を示す図である。
【図４】第１及び第２の電力変換効率の出力電流依存性の一例を示すグラフである。
【図５】第１及び第２コンバータの効率マップの一例である。
【図６】コンバータ制御のフローチャートである。
【図７】コンバータ制御のフローチャートである（図６の続き）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して実施例の電源システム２を説明する。実施例の電源システム２は、電気自動車に搭載されるシステムであって、走行用モータを駆動するためのシステムである。図１に、実施例の電源システム２を含む電気自動車の電気系統のブロック図を示す。図１の「ＭＧ１」は、第１モータ６を表しており、「ＭＧ２」は第２モータ８を表している。図１の「ＣＮＶ」はコンバータ１６を表しており、「ＩＮＶ」はインバータ１８を表しており、「ＰＣＵ」は、電力制御ユニット１２を表している。図１の「ＳＭＲ」はシステムメインリレー２０を表している。図１の「ＤＤＣ１」は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を表しており、「ＤＤＣ２」は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を表している。図１の「ＥＣＵ」は電子制御ユニット６０を表しており、「ＡＵＸ」は、補機２６を表している。英字の意味は、他の図でも同じである。また、以下では、説明を簡単にするため、「ＤＣ−ＤＣコンバータ」を意味するのに、単純に「コンバータ」と表記する。即ち、「第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８」を単純に「第１コンバータ２８」と表記し、「第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０」を単純に「第２コンバータ３０」と表記する。
【００１２】
電源システム２を搭載した電気自動車は、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、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。
【００１３】
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。電気自動車は、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。メインバッテリ４には、メインバッテリ４の電圧を測定する電圧センサ４ａが取り付けられている。
【００１４】
メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２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。
【００１５】
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、電圧センサ１４ａ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。電圧センサ１４ａは、平滑コンデンサ１４の電圧を測定する。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。
【００１６】
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。
【００１７】
電源システム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。図１において、補機２６を示す一つの矩形には、電気自動車の全ての補機が含まれる。「補機２６」は、サブバッテリの電力で作動するデバイス群の総称である。サブ電源配線２４は、サブバッテリ２２の正極端子に接続された正極線２４ａと、サブバッテリ２２の負極端子に接続された負極線２４ｂを備えている。サブ電源配線２４の負極線２４ｂは、接地電位を提供する。サブ電源配線２４には、サブバッテリ２２の電流Ｉｈを測定する電流センサ２２ａが取り付けられている。電流センサ２２ａは、サブバッテリ２２から放電する方向に電流が流れる場合に正の電流値を検出し、サブバッテリ２２に充電する方向に電流が流れる場合に負の電流値を検出する。サブ電源配線２４には、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈを検出する電圧センサ２２ｂも取り付けられている。
【００１８】
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１コンバータ２８を介して接続されている。第１コンバータ２８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コンバータ２８は、いわゆる双方向コンバータである。電源システム２では、第１コンバータ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブ電源配線２４に供給することができる。サブ電源配線２４に供給された電力は、サブバッテリ２２を充電したり、補機２６を駆動したりするのに使われる。また、電源システム２では、第１コンバータ２８が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、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。
【００１９】
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第２コンバータ３０を介して接続されている。第２コンバータ３０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ができる。第２コンバータ３０は、いわゆる単方向コンバータであり、降圧コンバータである。電源システム２では、ＳＭＲ２０が導通している間、第１コンバータ２８が降圧動作を行い、かつ、第２コンバータ３０も降圧動作を行うことで、メイン電源配線１０上の電力を、第１コンバータ２８と第２コンバータ３０のそれぞれを介して、サブ電源配線２４に供給することができる。
【００２０】
電源システム２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備えている。ＥＣＵ６０には、電圧センサ４ａ、１４ａ、電流センサ２２ａ、電圧センサ２２ｂ等の、電源システム２に搭載された各種のセンサの検出信号が入力される。ＥＣＵ６０は、ＰＣＵ１２、ＳＭＲ２０、第１コンバータ２８、第２コンバータ３０等の、電源システム２の電気系統を構成する各種の構成要素の動作を制御する。詳しくは後述するが、第１コンバータ２８は電流センサ４３を備えており、第２コンバータ３０は電流センサ５３を備えている。それら電流センサ４３、５３の検出信号もＥＣＵ６０に入力される。
【００２１】
図２に、第１コンバータ２８と、第２コンバータ３０の概略の構成を示す。以下の説明では、第１コンバータ２８に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、ＰＣＵ１２側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。同様に、第２コンバータ３０に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、メインバッテリ４側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。
【００２２】
第１コンバータ２８は、一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、電流センサ４３と、制御回路４２を備えている。第１コンバータ２８は、絶縁型コンバータである。一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、電流センサ４３と、制御回路４２は、筐体５６内に収容されている。
【００２３】
一次側フィルタ３２は、第１コンバータ２８のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ３２は、コンデンサ３２ａを備えている。
【００２４】
一次側回路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。一次側回路３４は、スイッチング回路ということもできる。
【００２５】
トランス３６は、一次側コイル３６ａと、二次側コイル３６ｂを備えている。トランス３６では、一次側コイル３６ａから二次側コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、二次側コイル３６ｂから一次側コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。一次側コイル３６ａの一端は、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、一次側コイル３６ａの他端は、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。
【００２６】
二次側回路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。二次側コイル３６ｂの一端は、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、二次側コイル３６ｂの他端は、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。二次側回路３８は、スイッチング回路ということもできる。
【００２７】
二次側フィルタ４０は、第１コンバータ２８のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。
【００２８】
電流センサ４３は、二次側フィルタ４０のサブ電源配線２４側に備えられている。電流センサ４３は、降圧動作時の第１コンバータ２８の出力電流Ｉｄ１を計測する。電流センサ４３の計測信号（検出信号）は、制御回路４２に入力されるとともに、ＥＣＵ６０（図１参照）にも入力される。
【００２９】
制御回路４２は、ＥＣＵ６０（図１参照）と通信可能である。制御回路４２は、ＥＣＵ６０からの指示に従って、一次側回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの動作を制御する。
【００３０】
第１コンバータ２８の動作について説明する。第１コンバータ２８が降圧動作をする際には、一次側回路３４において直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において降圧して、二次側回路３８において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、二次側回路３８ではスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは動作せず、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（即ちメインバッテリ４）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。この際に、制御回路４２が一次側回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのオン／オフのタイミングを調整することで、第１コンバータ２８が降圧動作をする際のデューティ比を調整することができる。第１コンバータ２８の降圧動作においては、デューティ比が高くなるほど、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給される電力が増加する。
【００３１】
逆に、第１コンバータ２８が昇圧動作をする際には、二次側回路３８において直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において昇圧して、一次側回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、一次側回路３４ではスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは動作せず、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、一次側フィルタ３２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（即ち、サブバッテリ２２）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。この際に、制御回路４２が二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのオン／オフのタイミングを調整することで、第１コンバータ２８が昇圧動作をする際のデューティ比を調整することができる。第１コンバータ２８の昇圧動作においては、デューティ比が高くなるほど、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ（すなわちＰＣＵ１２へ）供給される電力が増加する。
【００３２】
なお、図２に示した第１コンバータ２８の一次側フィルタ３２、一次側回路３４、二次側回路３８、二次側フィルタ４０の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第１コンバータ２８としては、メイン電源配線１０上の電力からサブ電源配線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。
【００３３】
第２コンバータ３０は、一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、電流センサ５３と、制御回路５４を備えている。第２コンバータ３０は、絶縁型コンバータである。一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、電流センサ５３と、制御回路５４は、筐体５８内に収容されている。
【００３４】
一次側フィルタ４４は、第２コンバータ３０のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備えている。
【００３５】
一次側回路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。一次側回路４６は、スイッチング回路ということもできる。
【００３６】
トランス４８は、一次側コイル４８ａと、二次側コイル４８ｂを備えている。トランス４８では、一次側コイル４８ａから二次側コイル４８ｂへ降圧して電力を供給することができる。一次側コイル４８ａの一端は、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、一次側コイル４８ａの他端は、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。
【００３７】
二次側回路５０は、ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、インダクタ５０ｅと、コンデンサ５０ｆを備えている。ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、ブリッジ回路を構成している。
【００３８】
二次側フィルタ５２は、第２コンバータ３０のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ５２は、インダクタ５２ａとコンデンサ５２ｂを備えている。
【００３９】
電流センサ５３は、二次側フィルタ５２のサブ電源配線２４側に備えられている。電流センサ５３は、第２コンバータ３０の出力電流Ｉｄ２を計測する。電流センサ５３の計測信号（検出信号）は、制御回路５４に入力されるとともに、ＥＣＵ６０（図１参照）にも入力される。
【００４０】
制御回路５４は、ＥＣＵ６０（図１参照）と通信可能である。制御回路５４は、ＥＣＵ６０からの指示に従って、一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの動作を制御する。
【００４１】
第２コンバータ３０の動作について説明する。第２コンバータ３０が降圧動作をする際には、一次側回路４６において直流電力から交流電力へと変換し、トランス４８において降圧して、二次側回路５０において交流電力から直流電力へと変換する。この場合、二次側回路５０ではダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによる整流と、インダクタ５０ｅおよびコンデンサ５０ｆ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。この際に、制御回路５４が一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのオン／オフのタイミングを調整することで、第２コンバータ３０が降圧動作をする際のデューティ比を調整することができる。第２コンバータ３０の降圧動作においては、デューティ比が高くなるほど、メイン電源配線１０（すなわちメインバッテリ４）からサブ電源配線２４へ供給される電力が増加する。
【００４２】
なお、第２コンバータ３０としては、図２に示すような、一次側回路４６がスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを備えており、制御回路５４が一次側回路４６の動作を制御する構成に限らず、二次側回路５０がスイッチング素子を備えており、制御回路５４が二次側回路５０の動作を制御する構成としてもよいし、一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれがスイッチング素子を備えており、制御回路５４が一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれの動作を制御する構成としてもよい。図２に示した第２コンバータ３０の一次側フィルタ４４、一次側回路４６、二次側回路５０、二次側フィルタ５２の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第２コンバータ３０としては、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が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。
【００４３】
図２に示す第１、第２コンバータ２８、３０は、いずれも、絶縁型コンバータであり、同期整流方式と呼ばれる。絶縁型のコンバータには、他に、ダイオード整流方式と呼ばれるタイプも知られている。第１、第２コンバータ２８、３０にはどのような構成のものを用いても良いが、第１コンバータ２８は双方向型のコンバータであるため、図２に示すように、同期整流方式が採用される可能性が高い。一般に、同期整流方式は、出力が小さい領域においては、他の方式、例えば、ダイオード整流方式などのコンバータに比べて電力変換効率が低い。そこで、第２コンバータ３０には、ダイオード整流方式など、出力が小さい領域において、その電力変換効率が第１コンバータ２８の電力変換効率よりも高いコンバータを採用することが好ましい。あるいは、また、第１、第２コンバータの両方に同期整流方式を採用する場合、第２コンバータには、出力が小さい領域において、その電力変換効率が第１コンバータの電力変換効率よりも高くなるように適宜に回路チューニングされたものを採用することが好ましい。第１、第２コンバータ２８、３０の電力変換効率の相違については、後に詳しく言及する。
【００４４】
図１に示す電源システム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、電源システム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。
【００４５】
図３に示すように、本実施例の電源システム２では、平滑コンデンサ１４へのプリチャージの際には、第１コンバータ２８が昇圧動作を行うとともに、第２コンバータ３０が降圧動作を行う。この場合、第１コンバータ２８のサブ電源配線２４側には、サブバッテリ２２から供給される電流Ｉｈに加えて、メインバッテリ４から第２コンバータ３０を介して供給される電流Ｉｄ２も入力される。従って、平滑コンデンサ１４には、サブバッテリ２２から第１コンバータ２８を介して電力が供給されるだけでなく、メインバッテリ４からも第２コンバータ３０と第１コンバータ２８を介して電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリ２２のみから電力を供給して平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う場合に比べて、プリチャージに要する時間を短縮することができる。また、このような構成とすることによって、サブバッテリ２２のみから電力を供給して平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う場合に比べて、サブバッテリ２２の充電電力量が低減することを抑制することができる。なお、図３では、図１で示した電圧センサ２２ｂは図示を省略した。
【００４６】
電源システム２は、２個のコンバータ（第１、第２コンバータ２８、３０）を備えている。ＳＭＲ２０が導通している間、第１コンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２コンバータ３０も降圧動作を行うことで、メイン電源配線１０上の電力を、第１、第２コンバータ２８、３０の夫々を介して、サブ電源配線２４に供給することができる。メイン電源配線１０上の電力とは、主に、メインバッテリ４からの電力であるが、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力が含まれる場合があってもよい。サブ電源配線２４に供給された電力は、サブバッテリ２２を充電したり、補機２６を駆動したりするのに使われる。
【００４７】
電源システム２では、２個のコンバータ２８、３０を採用することによって、１個のコンバータのみを備える場合と比較して、メイン電源配線１０の電力をサブ電源配線２４へ降圧して供給する際の電力変換効率を高めることができる場合がある。メイン電源配線１０からサブ電源配線２４への電力供給のために、第１、第２コンバータ２８、３０をどのように使うかは、ＥＣＵ６０が決める。次に、第１、第２コンバータ２８、３０の電力変換効率の違いと、メイン電源配線１０上の電力をサブ電源配線２４へ降圧して供給する際の電力変換効率の向上について説明する。ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の昇圧時の出力と降圧時の出力、及び、第２コンバータ３０の（降圧時の）出力を制御する。以下、第１コンバータ２８の降圧時の出力に着目するので、ＥＣＵ６０が実行する第１コンバータ２８の昇圧時の出力制御については説明を省略する。
【００４８】
第１コンバータ２８の降圧動作時の電力変換効率と、第２コンバータ３０の電力変換効率は、出力の大きさに依存して変化する。ここで、第１、第２コンバータ２８、３０の出力について説明する。第２コンバータ３０は、デューティ比を上げると出力電圧が高くなる電圧制御型である。しかしながら、図１の回路構成の場合、第２コンバータ３０の出力電圧は、サブバッテリ２２の影響を受け、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈとほぼ同じ値に維持される。すなわち、第２コンバータ３０への指令電圧（デューティ比）を増加しても、第２コンバータ３０の出力電圧はサブバッテリ２２の電圧Ｖｈとほぼ同じ電圧に維持される。指令電圧を増加すると、出力電圧が増加しない代わりに、出力電流が増加する。従って、第２コンバータ３０の出力電力は、その出力電流で測ることができる。第１コンバータ２８の２次側（サブバッテリ２２側）の出力電力についても同様のことが言える。以下において、ＥＣＵ６０が、第１、第２コンバータ２８、３０が備える電流センサ４３、５３の計測値に基づいて、それらコンバータの「出力電流」を制御することを説明するが、「出力電流」を制御することは、「出力電力」を制御することと等価であることに留意されたい。
【００４９】
図４に、第１、第２コンバータ２８、３０の電力変換効率のグラフを示す。図４の横軸は、各コンバータ２８、３０の出力を示しており、縦軸は、降圧時の電力変換効率［％］を示している。先に述べたように、第１、第２コンバータ２８、３０の出力電力は電流の大きさで測れるので、図４の横軸の単位は［Ａ］である。グラフＧ１が第１コンバータ２８の降圧動作時の電力変換効率を示しており、グラフＧ２が第２コンバータ３０の電力変換効率を示している。なお、点線は、電気自動車がコンバータを一つしか備えない場合の、そのコンバータの電力変換効率の一例を示している。Ｉｍａｘは、サブ電源配線２４に許容される電流の上限値を意味する。２個のコンバータ（第１、第２コンバータ２８、３０）の出力の合計がＩｍａｘとなればよいので、各コンバータの最大出力電流はＩｍａｘ／２であればよい。従って、図４のグラフＧ１、Ｇ２もＩｍａｘ／２までしか描かれていない。電気自動車が一つのコンバータしか備えない場合、図４の点線が示すように、そのコンバータは、最大出力電流がＩｍａｘとなる性能が要求される。なお、本実施例では、２個のコンバータ（第１、第２コンバータ２８、３０）の夫々の最大出力電流がＩｍａｘ／２であるとした。２個のコンバータは、それらの最大出力電流が異なるものであってもよい。２個のコンバータの合計の最大出力電流がＩｍａｘ以上であればよい。
【００５０】
図４に示すように、第１、第２コンバータ２８、３０の電力変換効率（グラフＧ１、Ｇ２）は、出力（出力電流）の大きさに依存して変化する特性を有している。そのような特性を出力依存性と称する。第２コンバータ３０は、出力電流がＩｃよりも小さい領域において、その電力変換効率が第１コンバータ２８の電力変換効率よりも高くなるように回路チューニングが施してある。また、第１コンバータ２８は、出力電流がＩｃよりも大きい領域において、その電力変換効率が第２コンバータ３０の電力変換効率よりも高い。図４の電流Ｉｃを、以下では、電流閾値Ｉｃと称する場合がある。
【００５１】
メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流がＩｍａｘ／２を超える場合は、第１、第２コンバータ２８、３０の両方を使うことになる。両方のコンバータを使ってメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して供給するときの電力変換効率は、第１、第２コンバータ２８、３０の夫々の出力電流の割合によって変化する。メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流の大きさを、以下では、合計目標電流Ｉｏｕｔと称する。両方のコンバータの出力は、合計目標電流Ｉｏｕｔがサブ電源配線２４に許容される電流の上限値Ｉｍａｘ以下となるように制御される。なお、先に述べたように、技術思想としては、「メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力」、及び、「合計目標電力」と表記すべきであるが、出力電圧がサブバッテリ２２の電圧Ｖｈに保持されるため、第１、第２コンバータの出力電流を制御することが、それらコンバータの出力電力を制御することになる点に留意されたい。以下では、２個のコンバータ２８、３０を使ってその合計目標電流Ｉｏｕｔをサブ電源配線２４へ供給するときの全体の電力変換効率を総変換効率と称する場合がある。
【００５２】
合計目標電流Ｉｏｕｔが定まれば、総変換効率が最大となる各コンバータの出力電流の割合が決まる。ＥＣＵ６０には、合計目標電流Ｉｏｕｔの値に応じて、総変換効率が最大となる出力電流の割合を示したマップが記憶されている。そのマップを以下では効率マップと称する。効率マップの一例を図５に示す。図５の効率マップにおいて、グレーで塗りつぶしてあるセル内の数値が、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流（先に述べた合計目標電流Ｉｏｕｔ）の大きさを示す。グレーのセルに対応した縦軸の数値と横軸の数値が、総変換効率が最大となる第１、第２コンバータ２８、３０の夫々の出力電流の大きさを示している。図５では、図４の電流閾値Ｉｃを３０［Ａ］とし、図４のＩｍａｘを１００［Ａ］とした。
【００５３】
図５のグループ１は、合計目標電流Ｉｏｕｔが図４の電流閾値Ｉｃよりも小さい領域に相当する。合計目標電流Ｉｏｕｔがグループ１に属する場合は、第２コンバータ３０だけでメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給するのが最も総変換効率が高くなる。図５のグループ２は、合計目標電流Ｉｏｕｔが図４の電流閾値Ｉｃよりも大きく、第１コンバータ２８の最大出力電流（Ｉｍａｘ／２）よりも小さい領域に相当する。合計目標電流Ｉｏｕｔがグループ２に属する場合は、第１コンバータ２８だけでメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給するのが最も総変換効率が高くなる。
【００５４】
図５のグループ３は、合計目標電流Ｉｏｕｔが図４のＩｍａｘ／２よりも大きい領域に相当する。合計目標電流Ｉｏｕｔがグループ３に属する場合は、第１、第２コンバータ２８、３０の両方を用いなければ合計目標電流Ｉｏｕｔを実現できない。例えば、合計目標電流Ｉｏｕｔが５５［Ａ］のとき（図５において太線で囲まれたセル）、第１コンバータ２８が２５［Ａ］を出力し、第２コンバータ３０が３０［Ａ］を出力すると、総変換効率が最大となる。ＥＣＵ６０は、図５のマップから、第１、第２コンバータ２８、３０の個別の目標電流を決定し、夫々の出力電流が夫々の個別の目標出力電流に一致するように、第１、第２コンバータ２８、３０を制御する。なお、以下では、第１コンバータ２８の目標電流を第１目標電流と称し、第２コンバータ３０の目標電流を第２目標電流と称する場合がある。
【００５５】
例えば、図４に示した電流Ｉａは、１０・１５モードで走行したときの補機２６の平均的な消費電流である。電流Ｉｂは、特定のパターンで走行したときの補機２６の平均的な消費電流である。１０・１５モード走行のとき、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８を停止し、第２コンバータ３０を使ってメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給する。そのとき、ＥＣＵ６０は、第２コンバータ３０の目標電流（第２目標電流）を電流Ｉａに設定する。一方、ＥＣＵ６０は、上記した特定のパターンで走行するときには、第２コンバータ３０を停止し、第１コンバータ２８を使ってメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給する。そのとき、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の目標電流（第１目標電流）を電流Ｉｂに設定する。いずれの場合も、電気自動車が仮にコンバータを一つしか備えない場合の電力変換効率（図４の点線）よりも遥かに高い電力変換効率が実現できることがわかる。このように、第１、第２コンバータ２８、３０を適宜に使い分けることで、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給するときの電力変換効率を高めることができる。
【００５６】
図６と図７に、ＥＣＵ６０が実行する第１、第２コンバータ２８、３０の制御のフローチャートを示す。図６と図７で一つのフローチャートを示している。図６と図７を参照しつつ、ＥＣＵ６０が行うコンバータ制御を説明する。図６、図７の処理は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが、下限値Ｖｍｉｎを下回ると開始される。サブバッテリ２２の電圧Ｖｈは、電圧センサ２２ｂ（図１参照）から得られる。下限値Ｖｍｉｎは、サブバッテリ２２の充電を開始するための閾値である。サブバッテリ２２の電圧Ｖｈと、サブバッテリ２２の充電残量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の間には、相関関係があり、電圧Ｖｈが高いほど、ＳＯＣは大きくなる。また、電圧Ｖｈが低いほど、ＳＯＣは、小さくなる。即ち、下限値Ｖｍｉｎは、サブバッテリ２２の充電を開始すべきＳＯＣの下限値に実質的に等価である。
【００５７】
ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが下限値Ｖｍｉｎを下回ると、第１コンバータ２８（図中のＤＤＣ１）と、第２コンバータ３０（図中のＤＤＣ２）に降圧動作を開始させる（Ｓ２）。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが、目標電圧ＶＬＯに近くなるまで、充電を続ける。目標電圧ＶＬＯは、充電を終了すべきサブバッテリ２２の目標ＳＯＣに実質的に等価である。より具体的には、ＥＣＵ６０は、不等式「｜ＶＬＯ−Ｖｈ｜＜Ｖｘ」の関係が成立するまで、充電を続ける（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４）。ここで、Ｖｘは、目標電圧ＶＬＯとサブバッテリ２２の電圧Ｖｈとの間の許容誤差である。
【００５８】
ステップＳ４では、ＥＣＵ６０は、目標電圧ＶＬＯと電圧Ｖｈの差の絶対値｜ＶＬＯ−Ｖｈ｜の大きさに応じて、第１、第２コンバータ２８、３０の出力電流を調整する。具体的には、ＥＣＵ６０は、｜ＶＬＯ−Ｖｈ｜が大きいときには、第１、第２コンバータ２８、３０の出力電流を大きくする。ＥＣＵ６０は、｜ＶＬＯ−Ｖｈ｜が小さくなるにつれて、第１、第２コンバータ２８、３０の出力電流を小さくする。
【００５９】
ＥＣＵ６０は、不等式「｜ＶＬＯ−Ｖｈ｜＜Ｖｘ」の関係が成立したら、ステップＳ５に移行する（Ｓ３：ＹＥＳ、Ｓ５）。ステップＳ５では、ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０を停止する。ステップＳ５では、ＥＣＵ６０は、さらに、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を設定する。ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０を停止した後、数分の間、電流センサ２２ａ（図１参照）によってサブバッテリ２２から放出される電流をモニタし、その平均の電流を合計目標電流Ｉｏｕｔに設定する。あるいは、ＥＣＵ６０は、その時に作動している補機の種類に応じて合計目標電流Ｉｏｕｔを設定してもよい。例えば、ＥＣＵ６０は、エアコンやヘッドライトなど、消費電力が大きい補機が動作しているときには合計目標電流Ｉｏｕｔに大きな値を設定する。
【００６０】
次に、ＥＣＵ６０は、図４の効率マップを参照して、合計目標電流Ｉｏｕｔを実現するために夫々の第１、第２コンバータ２８、３０が出力すべき電流（第１、第２目標電流）を決定する。図６、図７では、第１目標電流（第１コンバータ２８の目標電流）を記号「Ｉｄ１＿ｒ」で表し、第２目標電流（第２コンバータ３０の目標電流）を記号「Ｉｄ２＿ｒ」で表す。
【００６１】
図５に示した効率マップには、合計目標電流ＩｏｕｔがゼロからＩｍａｘ（図４では１００［Ａ］）までの範囲で、第１、第２コンバータ２８、３０の夫々の出力電流が示されている。図５の縦軸と横軸の出力電流が、第１、第２目標電流に相当する。従って、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ１２の順に処理を行えばよい。しかし、図６では、ＥＣＵ６０の処理を詳しく説明するために、便宜上、あえて、ステップＳ６−Ｓ９を加えてあることに留意されたい。
【００６２】
図４と図５を参照して説明したように、出力電流が電流閾値Ｉｃよりも小さい領域では、第２コンバータ３０の電力変換効率が第１コンバータ２８の電力変換効率よりも高い。そこで、ＥＣＵ６０は、合計目標電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｃよりも小さい場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、第１コンバータ２８の目標電流（第１目標電流Ｉｄ１＿ｒ）にゼロを設定し、第２コンバータ３０の目標電流（第２目標電流Ｉｄ２＿ｒ）に合計目標電流Ｉｏｕｔを設定する（Ｓ７）。
【００６３】
また、図４と図５を参照して説明したように、出力電流が電流閾値Ｉｃよりも大きく、第１コンバータ２８の最大出力電流（Ｉｍａｘ／２）よりも小さい領域では、第１コンバータ２８の電力変換効率が第２コンバータ３０の電力変換効率よりも高い。そこで、ＥＣＵ６０は、合計目標電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｃよりも大きく、第１コンバータ２８の最大出力電流（Ｉｍａｘ／２）よりも小さい場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、第１コンバータ２８の目標電流（第１目標電流Ｉｄ１＿ｒ）に合計目標電流Ｉｏｕｔを設定し、第２コンバータ３０の目標電流（第２目標電流Ｉｄ２＿ｒ）にゼロを設定する（Ｓ９）。なお、図６のステップＳ８では等号を含む不等号を使っているが、上記説明では、「より大きい」、「より小さい」という、等号を含まない不等号の表現を使った。これは、図６では整合性のために等号を含む不等号を使ったが、技術的には、等号を含む場合がステップＳ６とＳ８のいずれに属してもよいからである。
【００６４】
合計目標電流Ｉｏｕｔが第１コンバータ２８の最大出力電流（Ｉｍａｘ／２）よりも大きい場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、図５の効率マップを参照して、第１目標電流Ｉｄ１＿ｒと第２目標電流Ｉｄ２＿ｒを決定する（Ｓ１０）。ステップＳ７、Ｓ９、Ｓ１０のいずれかを実行した後、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力電流が第１目標電流Ｉｄ１＿ｒに一致するように、また、第２コンバータ３０の出力電流が第２目標電流Ｉｄ２＿ｒに一致するように、両方のコンバータ２８、３０を制御する（Ｓ１２）。ステップＳ６〜Ｓ１２の処理により、合計目標電流Ｉｏｕｔがいくつであっても、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ、高い電力変換効率で電力を供給することができる。
【００６５】
図７を参照してステップＳ１４以降の処理を説明する。ＥＣＵ６０は、サブバッテリの電流ＩｈがＩｈｘよりも大きいか否か（Ｓ１４）、及び、サブバッテリ２２の電流Ｉｈが−Ｉｈｘよりも小さいか否か（Ｓ１６）を判定する。Ｉｈｘには小さい正値が設定されている（従って−Ｉｈｘは負値となる）。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電流を電流センサ２２ａから取得する。先に述べたように、電流センサ２２ａは、サブバッテリ２２から放電する方向に電流が流れる場合に正の値を示し、サブバッテリ２２に充電する方向に電流が流れる場合に負の値を示す。ステップＳ１４の不等式「Ｉｈ＞Ｉｈｘ」は、サブバッテリ２２から補機２６へ電流が流れていることを意味する。この場合、ＥＣＵ６０は、サブ電源配線２４へ供給すべき電流の目標値（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を５［Ａ］高める（Ｓ１４：ＹＥＳ、Ｓ１５）。一方、Ｓ１６の不等式「Ｉｈ＜−Ｉｈｘ」は、第１、第２コンバータ２８、３０の出力電流の一部がサブバッテリ２２の充電に使われていることを意味する。この場合、ＥＣＵ６０は、サブ電源配線２４へ供給すべき電流の目標値（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を５［Ａ］低く設定する（Ｓ１６：ＹＥＳ、Ｓ１７）。そして、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが所定の範囲内に属している間（即ち、ステップＳ１８とＳ１９によって不等式「Ｖｍｉｎ≦Ｖｈ≦Ｖｍａｘ」が成立している間）、処理はステップＳ６に戻る（Ｓ１８：ＮＯ、Ｓ１９：ＹＥＳ、Ｓ６）。ステップＳ６〜Ｓ１０において、ＥＣＵ６０は、図５の効率マップを参照し、ステップＳ１５、または、ステップＳ１７で変更された合計目標電流Ｉｏｕｔに対して、総変換効率が最大となるように、第１、第２コンバータ２８、３０の夫々の目標電流（第１目標電流Ｉｄ１＿ｒ、第２目標電流Ｉｄ２＿ｒ）を決定し直す。そして、ＥＣＵ６０は、第１目標電流Ｉｄ１＿ｒと第２目標電流Ｉｄ２＿ｒが実現されるように、第１、第２コンバータ２８、３０を制御する（Ｓ１２）。
【００６６】
一方、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが下限値Ｖｍｉｎよりも小さい場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、ステップＳ３の処理に戻り、サブバッテリ２２を充電する。また、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが上限値Ｖｍａｘよりも大きい場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０を停止し（Ｓ２０）、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが下がるまで待つ。
【００６７】
図７のステップＳ１４〜Ｓ１７の処理は、サブバッテリ２２への入出力電流Ｉｈが予め定められた許容範囲内（−Ｉｈｘ≦Ｉｈ≦Ｉｈｘ）となるように、ＥＣＵ６０が、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を調整することを意味する。別言すれば、ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０のトータルの電力変換効率（総変換効率）が最大となることを維持しつつ、サブバッテリ２２への入出力電流Ｉｈが許容範囲内となるように第１、第２コンバータ２８、３０を制御する。図７の処理により、ＥＣＵ６０は、補機２６の消費電力が変動しても、第１、第２コンバータ２８、３０のトータルの電力変換効率が最大となることを維持しつつ、サブ電源配線２４へ電力を供給し続けることができる。別言すれば、ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４への電力供給時の電力変換効率を最大としつつ、補機２６の消費電力の変動に応じて、サブ電源配線２４へ供給する電流を調整することができる。
【００６８】
なお、不等式「−Ｉｈｘ≦Ｉｈ≦Ｉｈｘ」は、サブバッテリ２２のＳＯＣを所定の範囲に維持するための、サブバッテリ２２への入出力電流の許容範囲を表す。Ｉｈｘには小さい値が設定される。それゆえ、ステップＳ１４からＳ１７の処理は、大局的には次のように表現してよい。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２への入出力電流Ｉｈがゼロとなるように、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を決定する。サブバッテリ２２への入出力電流Ｉｈを厳密にゼロとすることはできない。それゆえ、上記の表現には、サブバッテリ２２への入出力電流Ｉｈが予め定められた許容範囲内（−Ｉｈｘ≦Ｉｈ≦Ｉｈｘ）となるように、合計目標電流Ｉｏｕｔを定めることが含まれることに留意されたい。別言すれば、ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２のＳＯＣが許容範囲内に留まるように、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電流（合計目標電流Ｉｏｕｔ）を決定する。
【００６９】
実施例の電源システムの場合、第１、第２コンバータ２８、３０の合計出力の最大値がＩｍａｘ、即ち、サブ電源配線２４に許容される電流の上限値を超えることがない。第１、第２コンバータ２８、３０の合計出力の最大値がＩｍａｘを超える場合、ＥＣＵ６０は、合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超えないように合計目標電流Ｉｏｕｔを調整する。具体的には、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１８の前に、合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超えているか否かを確認する分岐判断処理を実行する。合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超えていない場合、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１８の処理に移行する。合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超えている場合、ＥＣＵ６０は、合計目標電流Ｉｏｕｔの値をＩｍａｘに変更した後に、ステップＳ１８の処理に移行する。また、合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超え得る場合、ステップＳ５においても、ＥＣＵ６０は、合計目標電流ＩｏｕｔがＩｍａｘを超えないように合計目標電流Ｉｏｕｔを調整する。
【００７０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。以上説明したように、電源システム２は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を降圧して供給する２個のコンバータ２８、３０を備える。そして、ＥＣＵ６０は、２個のコンバータ２８、３０を適宜に使い分けることにより、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４への電力供給時の電力変換効率を向上させる。
【００７１】
実施例では、第２コンバータ３０は、出力電流が電流閾値Ｉｃよりも小さい領域において、その電力変換効率が第１コンバータ２８の電力変換効率よりも高い。第２コンバータ３０が、低域高効率コンバータの一例に相当する。実施例では、第１コンバータ２８は、出力電流が電流閾値Ｉｃよりも大きい領域において、その電力変換効率が第２コンバータ３０の電力変換効率よりも高い。第１コンバータ２８が、高域高効率コンバータの一例に相当する。低域高効率コンバータと高域高効率コンバータは、逆であってもよい。即ち、昇圧動作と降圧動作の両方が可能な第１コンバータ２８が低域高効率コンバータに対応し、降圧動作だけが可能な第２コンバータ３０が高域高効率コンバータに対応してもよい。また、第２コンバータ３０は、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ電力を昇圧して供給する昇圧動作が可能なタイプであってもよい。ただし、第２コンバータ３０として、降圧動作のみが可能な単方向コンバータを採用し、その第２コンバータ３０を低域高効率コンバータとして使うことが好ましい。双方向コンバータよりも単方向コンバータの方が、出力電流が小さい範囲で電力変換効率を高くし易い傾向があるからである。なお、第２コンバータ３０は、降圧動作のみが可能な単方向コンバータであることが好ましいが、これに限られない。第２コンバータ３０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に加えて、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昇圧動作が可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
【００７２】
また、図４のグラフ、図５の効率マップ、図６と図７のフローチャートは一例であり、本明細書が開示する技術は、これらに限定されるものではない。
【００７３】
図５の効率マップ、及び、図７のフローチャートのステップＳ１５、Ｓ１７では、合計目標電流Ｉｏｕｔは５［Ａ］単位で変化するように設定されている。合計目標電流Ｉｏｕｔの変化幅は、５［Ａ］単位に限られるものではない。
【００７４】
ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力供給時の電力変換効率を最適化する。このことは、ＥＣＵ６０が、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力供給時の電力損失を最小化する、と換言することができる。
【００７５】
実施例のＥＣＵ６０が、請求項におけるコントローラの一例に相当する。なお、請求項における「コントローラ」は、現実には、複数のプロセッサが協働して実現されるものであってもよい。実施例の電流閾値Ｉｃが請求項における出力閾値の一例に相当する。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
２：電源システム    ４：メインバッテリ    ４ａ、１４ａ、２２ｂ：電圧センサ    ６：第１モータ    ８：第２モータ    １０：メイン電源配線    １０ａ：正極線    １０ｂ：負極線    １２：ＰＣＵ    １４：平滑コンデンサ    １６：コンバータ    １８：インバータ    ２０：ＳＭＲ    ２０ａ、２０ｂ：スイッチ    ２２：サブバッテリ    ２２ａ、４３、５３：電流センサ    ２４：サブ電源配線    ２４ａ：正極線    ２４ｂ：負極線    ２６：補機    ２８：第１コンバータ（第１ＤＣ−ＤＣコンバータ）    ３０：第２コンバータ（第２ＤＣ−ＤＣコンバータ）    ３２、４４：一次側フィルタ    ３２ａ、３８ｊ、４４ａ、４０ｂ、５０ｆ、５２ｂ：コンデンサ    ３４、４６：一次側回路    ３４ａ−３４ｄ、３８ａ−３８ｄ、４６ａ−４６ｄ、５０ｇ−５０ｊ：スイッチング素子    ３４ｅ−３４ｈ、３８ｅ−３８ｈ、４６ｅ−４６ｈ、５０ｋ−５０ｎ：還流ダイオード    ３４ｉ−３４ｌ、５０ａ−５０ｄ：ダイオード    ３６、４８：トランス    ３６ａ、４８ａ：一次側コイル    ３６ｂ、４８ｂ：二次側コイル    ３８、５０：二次側回路    ３８ｉ、４０ａ、５０ｅ、５２ａ：インダクタ    ４０、５２：二次側フィルタ    ４２、５４：制御回路    ５６、５８：筐体    ６０：ＥＣＵ
【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６】
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【図７】
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【図５】
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