(57)【要約】【課題】スイッチング素子のオン故障時でも電圧変換が可能な電源システムを提供する。【解決手段】スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、高圧電路２８から基準電路３０に向かって直列に設けられる。第１バッテリＢ１は、第２スイッチング素子Ｓ２と並列に設けられ、第２バッテリＢ２は、第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３の直列接続と並列に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バッテリと、
第２バッテリと、
第１、第２、第３スイッチング素子と、
を含み、前記第１バッテリ及び第２バッテリのいずれか一方または両方と出力電路との間で双方向に電圧変換を行う電源システムであって、
前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、
前記第１、第２、第３スイッチング素子は、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、
前記第１バッテリは、前記第２スイッチング素子と並列に設けられ、
前記第２バッテリは、前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に設けられていることを特徴とする、電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源システムであって、
前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第２スイッチング素子に並列に接続され、
前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、
前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子のオン故障時に、前記第２システムメインリレーをオフにするとともに前記第２及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第１バッテリの電圧を昇圧させる第１フェールセーフモードを実行することを特徴とする、電源システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電源システムであって、
前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第２スイッチング素子に並列に接続され、
前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、
前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第２スイッチング素子のオン故障時に、前記第１システムメインリレーをオフにするとともに前記第１及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第２バッテリの電圧を昇圧させる第２フェールセーフモードを実行することを特徴とする、電源システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の電源システムであって、
前記第２バッテリは前記第１バッテリよりも高圧であり、
前記第１バッテリ及び第２バッテリは、前記第３スイッチング素子を介してループ回路が形成され、
前記制御部は、前記第３スイッチング素子のオンオフにより前記第１バッテリと第２バッテリの接続／遮断を制御することを特徴とする、電源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の電源システムであって、
前記制御部は、前記第１バッテリと第２バッテリとを接続させて前記第２バッテリから第１バッテリに充電させる際に、前記第３スイッチング素子の通電抵抗を調整して充電電流を制御することを特徴とする、電源システム。
【請求項６】
第１バッテリと、
第２バッテリと、
第１、第２、第３スイッチング素子と、
を含み、前記第１バッテリ及び第２バッテリのいずれか一方または両方と出力電路との間で双方向に電圧変換を行う電源システムであって、
前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、
前記第１、第２、第３スイッチング素子は、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、
前記第１バッテリは、前記第３スイッチング素子と並列に設けられ、
前記第２バッテリは、前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に設けられていることを特徴とする、電源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電源システムであって、
前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第３スイッチング素子に並列に接続され、
前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、
前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子のオン故障時に、前記第２システムメインリレーをオフにするとともに前記第２及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第１バッテリの電圧を昇圧させる第１フェールセーフモードを実行することを特徴とする、電源システム。
【請求項８】
請求項６に記載の電源システムであって、
前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第３スイッチング素子に並列に接続され、
前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、
前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第３スイッチング素子のオン故障時に、前記第１システムメインリレーをオフにするとともに前記第１及び第２スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第２バッテリの電圧を昇圧させる第２フェールセーフモードを実行することを特徴とする、電源システム。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の電源システムであって、
前記第２バッテリは前記第１バッテリよりも高圧であり、
前記第１バッテリ及び第２バッテリは、前記第２スイッチング素子を介してループ回路が形成され、
前記制御部は、前記第２スイッチング素子のオンオフにより前記第１バッテリと第２バッテリの接続／遮断を制御することを特徴とする、電源システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源システムであって、
前記制御部は、前記第１バッテリと第２バッテリとを接続させて前記第２バッテリから第１バッテリに充電させる際に、前記第２スイッチング素子の通電抵抗を調整して充電電流を制御することを特徴とする、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのバッテリのいずれか一方または両方と出力電路との間で双方向に電圧変換を行う、電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車には、直流電源であるバッテリと、バッテリ電圧を昇圧させ、また回転電機による回生電力を降圧させる電圧変換器とを備えた、電源システムが搭載されている。上記の電圧変換器として、図２８に示すような昇降圧コンバータが知られている。この昇降圧コンバータは、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオンオフ動作によって、電圧の昇降圧を行っている。
【０００３】
また、昇降圧コンバータの機能を拡張させたものとして、例えば特許文献１では、図２９に示すような、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備え、２つのバッテリＢ１，Ｂ２に接続される電圧変換器が開示されている。この電圧変換器は、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフ動作によって昇降圧が可能になるとともに、これらのスイッチング素子のオンオフパターンを変更することで、２つのバッテリを直列接続と並列接続に切換えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の電圧変換器では、スイッチング素子のオン故障（短絡故障）時に電圧変換を行うことが困難となる。例えば図２８に示す昇降圧コンバータでは、一般的に知られているように、スイッチング素子Ｓ１のオン／オフ動作とこれと同期したＳ２のオフ／オン動作により昇降圧が行われるので、どちらか一方がオン故障して常時オン状態になると、そのような昇降圧ができなくなる。
【０００６】
図２９に示す電圧変換器では、理論的にはスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のいずれかがオン故障しても、どちらかのバッテリＢ１，Ｂ２を用いての昇降圧が可能ではあるものの、この場合、保安上の観点から昇降圧を停止せざるを得ないという、別の問題が生じる。例えば、スイッチング素子Ｓ３のオン故障時には、バッテリＢ１とバッテリＢ２とが直列接続され、出力電圧がバッテリＢ１とバッテリＢ２の電圧和となる。この電圧がシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２等の耐電圧を超過するおそれがあるため、結局、図２９に示す電圧変換器も、スイッチング素子のオン故障時には昇降圧を停止せざるを得ない。
【０００７】
そこで、本発明は、スイッチング素子のオン故障時でも電圧変換が可能な電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１バッテリと、第２バッテリと、第１、第２、第３スイッチング素子と、を含み、前記第１バッテリ及び第２バッテリのいずれか一方または両方と出力電路との間で双方向に電圧変換を行う電源システムに関するものである。前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、前記第１、第２、第３スイッチング素子は、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、前記第１バッテリは、前記第２スイッチング素子と並列に設けられ、前記第２バッテリは、前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に設けられる。
【０００９】
また、上記発明において、前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第２スイッチング素子に並列に接続され、前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第１スイッチング素子のオン故障時に、前記第２システムメインリレーをオフにするとともに前記第２及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第１バッテリの電圧を昇圧させる第１フェールセーフモードを実行することが好適である。
【００１０】
また、上記発明において、前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第２スイッチング素子に並列に接続され、前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第２スイッチング素子のオン故障時に、前記第１システムメインリレーをオフにするとともに前記第１及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第２バッテリの電圧を昇圧させる第２フェールセーフモードを実行することが好適である。
【００１１】
また、上記発明において、前記第２バッテリは前記第１バッテリよりも高圧であり、前記第１バッテリ及び第２バッテリは、前記第３スイッチング素子を介してループ回路が形成され、前記制御部は、前記第３スイッチング素子のオンオフにより前記第１バッテリと第２バッテリの接続／遮断を制御することが好適である。
【００１２】
また、上記発明において、前記制御部は、前記第１バッテリと第２バッテリとを接続させて前記第２バッテリから第１バッテリに充電させる際に、前記第３スイッチング素子の通電抵抗を調整して充電電流を制御することが好適である。
【００１３】
また、本発明の別態様は、第１バッテリと、第２バッテリと、第１、第２、第３スイッチング素子と、を含み、前記第１バッテリ及び第２バッテリのいずれか一方または両方と出力電路との間で双方向に電圧変換を行う電源システムに関するものである。前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、前記第１、第２、第３スイッチング素子は、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、前記第１バッテリは、前記第３スイッチング素子と並列に設けられ、前記第２バッテリは、前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に設けられる。
【００１４】
また、上記発明において、前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第３スイッチング素子に並列に接続され、前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第１スイッチング素子のオン故障時に、前記第２システムメインリレーをオフにするとともに前記第２及び第３スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第１バッテリの電圧を昇圧させる第１フェールセーフモードを実行することが好適である。
【００１５】
また、上記発明において、前記第１バッテリは、第１システムメインリレーを介して前記第３スイッチング素子に並列に接続され、前記第２バッテリは、第２システムメインリレーを介して前記第２、第３スイッチング素子の直列接続と並列に接続され、前記第１、第２、第３スイッチング素子及び前記第１、第２システムメインリレーのオンオフ制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第３スイッチング素子のオン故障時に、前記第１システムメインリレーをオフにするとともに前記第１及び第２スイッチング素子のオンオフ制御により、前記第２バッテリの電圧を昇圧させる第２フェールセーフモードを実行することが好適である。
【００１６】
また、上記発明において、前記第２バッテリは前記第１バッテリよりも高圧であり、前記第１バッテリ及び第２バッテリは、前記第２スイッチング素子を介してループ回路が形成され、前記制御部は、前記第２スイッチング素子のオンオフにより前記第１バッテリと第２バッテリの接続／遮断を制御することが好適である。
【００１７】
また、上記発明において、前記制御部は、前記第１バッテリと第２バッテリとを接続させて前記第２バッテリから第１バッテリに充電させる際に、前記第２スイッチング素子の通電抵抗を調整して充電電流を制御することが好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電源システムによれば、スイッチング素子のオン故障時でも電圧変換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る電源システムを含む、車両の電気系統の構成図である。
【図２】本実施形態に係る電源システムの構成図である。
【図３】本実施形態に係る電源システムのうち、第１昇降圧回路を抜き出した図である。
【図４】本実施形態に係る電源システムのうち、第２昇降圧回路を抜き出した図である。
【図５】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける昇圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図６】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける昇圧放出時の動作を例示する図である。
【図７】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図８】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける降圧放出時の動作を例示する図である。
【図９】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作を例示する図である。
【図１０】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図１１】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ２オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作を例示する図である。
【図１２】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ２オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図１３】本実施形態に係る電源システムを用いた、Ｂ１単独直結モードの動作を例示する図である。
【図１４】本実施形態に係る電源システムを用いた、Ｂ２単独直結モードの動作を例示する図である。
【図１５】電池間電流について説明する図である。
【図１６】スイッチング素子Ｓ３によるハーフオン制御を説明する図である。
【図１７】本実施形態の別例に係る電源システムの構成図である。
【図１８】本実施形態の別例に係る電源システムのうち、第１昇降圧回路を抜き出した図である。
【図１９】本実施形態の別例に係る電源システムのうち、第２昇降圧回路を抜き出した図である。
【図２０】本実施形態の別例に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作を例示する図である。
【図２１】本実施形態の別例に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、通常時の並列昇降圧モードにおける昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図２２】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作を例示する図である。
【図２３】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図２４】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ３オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作を例示する図である。
【図２５】本実施形態に係る電源システムを用いた昇降圧動作のうち、スイッチング素子Ｓ３オン故障時の昇降圧モードにおける、昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作を例示する図である。
【図２６】本実施形態に係る電源システムを用いた、Ｂ１単独直結モードの動作を例示する図である。
【図２７】本実施形態に係る電源システムを用いた、Ｂ２単独直結モードの動作を例示する図である。
【図２８】従来の昇降圧コンバータを例示する図である。
【図２９】従来の電圧変換器を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１には、本実施形態に係る電源システム１０を含む、車両の電気系統の構成図が例示されている。なお、図１の一点鎖線は信号線を示している。
【００２１】
＜電源システムの構成＞
電源システム１０は、車両の駆動源である回転電機１２の電力供給源である。電源システム１０を搭載する車両は、例えば、ハイブリッド車両または電気自動車から構成される。電源システム１０は、第１バッテリＢ１、第２バッテリＢ２、電圧変換器１４、インバータ１６、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２及び制御部１８を備える。
【００２２】
図１に示されているように、第１バッテリＢ１，第２バッテリＢ２は、電圧変換器１４に接続されている。電圧変換器１４は第１バッテリＢ１、第２バッテリＢ２からの直流電圧ＶＬ１，ＶＬ２を昇圧してインバータ１６に出力する。
【００２３】
インバータ１６は三相のインバータから構成され、回転電機１２に接続されている。インバータ１６は電圧変換器１４により昇圧された直流電力を三相交流電力に変換して回転電機１２に出力する。これにより回転電機１２が回転駆動する。回転電機１２の駆動力は、図示しない駆動輪に伝達される。
【００２４】
また、車両の制動時には、回転電機１２により回生制動を行う。その際得られた回生電力はインバータ１６により交直変換されて直流電力となり、また電圧変換器１４により降圧され、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２に供給される。
【００２５】
制御部１８は、電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のオンオフを制御することで、直流電圧の昇降圧（電圧変換）を制御する。また、制御部１８は、インバータ１６のスイッチング素子（図示せず）のオンオフを制御することで、直交変換／交直変換を制御する。電圧変換器１４及びインバータ１６の制御を介して、制御部１８は、回転電機１２の駆動を制御する。
【００２６】
＜各構成の詳細＞
第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２は、ともに２次電池から構成される直流電源であり、例えばリチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池から構成される。また、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２の少なくとも一方を、２次電池に代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子としてもよい。また、後述するように、第２バッテリＢ２の電圧ＶＬ２は、第１バッテリＢ１の電圧ＶＬ１よりも高圧となるように、それぞれのバッテリ電圧が管理されている。
【００２７】
第１バッテリＢ１は、システムメインリレーＳＭＲ１を介して、電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ２と並列に接続される。また、第２バッテリＢ２は、システムメインリレーＳＭＲ２を介して、電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ２及びＳ３と並列に接続される。
【００２８】
システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、それぞれ３種類のリレーを含む。すなわち、各バッテリＢ１，Ｂ２のプラス側に、プラス側リレー２０Ａ，２０Ｂが接続され、マイナス側に、マイナス側リレー２２Ａ，２２Ｂが接続される。さらに、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２を回路に繋ぐ際の突入電流を防止するための構成として、マイナス側リレー２２Ａ，２２Ｂと並列に、プリチャージリレー２４Ａ，２４Ｂが接続される。プリチャージリレー２４Ａ，２４Ｂにはレジスタ抵抗２６Ａ，２６Ｂがそれぞれ直列接続される。
【００２９】
電圧変換器１４は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をオンオフ動作させることで、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２と、出力電路２８，３０（及びその先の回転電機１２）との間で双方向に電圧変換を行う。
【００３０】
図２に、電圧変換器１４とその周辺機器とを抜き出した図を例示する。電圧変換器１４の出力を構成する出力電路２８，３０は、回転電機１２等の負荷に接続される。出力電路２８，３０は、第１の電路である高圧電路２８と、高圧電路２８よりも電位の低い第２の電路である基準電路３０から構成される。高圧電路２８及び基準電路３０の間には、負荷に対して並列に平滑コンデンサ３１が設けられる。
【００３１】
電圧変換器１４には、高圧電路２８から基準電路３０に向かって、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が直列に設けられる。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）から構成される。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はいずれも、そのコレクタ−エミッタ間の順電流方向が、高圧側から低圧側、すなわち、高圧電路２８から基準電路３０に向かう方向と等しくなるように設けられている。
【００３２】
電圧変換器１４には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にそれぞれ逆並列にダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が接続される。つまり、基準電路３０から高圧電路２８に向かう電流を流すように、各ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が設けられている。
【００３３】
一般的に、スイッチング素子とこれに逆並列されたダイオードの組はアームと呼ばれる。本実施形態では、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ１、スイッチング素子Ｓ２とダイオードＤ２、及び、スイッチング素子Ｓ３とダイオードＤ３の各組がそれぞれアームを構成する。
【００３４】
また、電圧変換器１４は、第１バッテリＢ１と直列に接続される第１リアクトル３４と、第１バッテリＢ１と並列に接続される第１コンデンサ３６を備える。同様にして、電圧変換器１４は、第２バッテリＢ２と直列に接続される第２リアクトル４０と、第２バッテリＢ２と並列に接続される第２コンデンサ４２を備える。
【００３５】
電圧変換器１４と第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２とは、以下のようにして接続される。すなわち、第１バッテリＢ１の正極は、第１リアクトル３４を介し電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ１及びＳ２間の第１ノードＮ１に接続され、第１バッテリＢ１の負極はスイッチング素子Ｓ２及びＳ３間の第２ノードＮ２に接続される。第２バッテリＢ２の正極は第２リアクトル４０を介し第１ノードＮ１に接続され、第２バッテリＢ２の負極は基準電路３０に接続される。
【００３６】
図１に戻り、制御部１８は、後述するように、電圧変換器１４やインバータ１６に対する電圧変換をはじめ、車両の様々な運転制御を行う。制御部１８はコンピュータから構成されてよく、ＣＰＵ４４、記憶部４６、及び機器・センサインターフェース４８が内部バス５０を介して互いに接続されている。
【００３７】
制御部１８は、機器・センサインターフェース４８を介して、種々のセンサからの信号を受信する。具体的には、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２に関する信号として、各バッテリの電圧値ＶＬ１，ＶＬ２を測定するバッテリ電圧センサ５２Ａ，５２Ｂ、各バッテリの電流値ＩＢ１，ＩＢ２を測定するバッテリ電流センサ５４Ａ，５４Ｂ、及び、出力電路２８，３０における出力電圧値ＶＨを測定する出力電圧センサ５６から各検出値を受信する。
【００３８】
さらに制御部１８は、回転電機１２に関する信号として、レゾルバ５８及び電流センサ６０Ａ，６０Ｂから、回転電機１２の回転角度や３相交流電流の検出信号を受信する。また、制御部１８は、その他の車両情報として、図示しないアクセルペダル踏込量センサ，ブレーキペダル踏込量センサから各ペダルの踏込量の検出信号を受信する。
【００３９】
また、制御部１８は、機器・センサインターフェース４８を介して、電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びインバータ１６のスイッチング素子に制御信号を供給する。制御部１８のＣＰＵ４４は、記憶部４６に記憶された各種制御プログラムを実行して、各種センサから受信した検出信号を演算処理することで、電圧変換器１４のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のオンオフ制御、及び、インバータ１６のスイッチング素子のオンオフ制御を行う。電圧変換器１４及びインバータ１６のスイッチング素子をオンオフ制御することで、回転電機１２の駆動が制御される。
【００４０】
さらに制御部１８は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオンオフ（接点閉止／接点開放）制御を行う。後述するように、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のオン故障状態に応じたシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオンオフ制御を行うことで、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のオン故障時における昇降圧動作が可能となる。
【００４１】
＜電圧変換器の動作＞
本実施形態に係る電圧変換器１４は、図２８に示した従来の昇降圧コンバータの機能を拡張させたものである。このことから、以下の説明では、従来の昇降圧コンバータの動作をベースにして、本実施形態に係る電圧変換器１４の動作説明を行う。
【００４２】
また、本実施形態に係る電圧変換器１４の動作は、いわゆる重ねの理（重ね合わせの定理）により、第１バッテリＢ１側の第１昇降圧回路ＣＮＶ１と、第２バッテリＢ２側の第２昇降圧回路ＣＮＶ２との各動作を重ね合わせたものとなる。そこで以下の説明では、便宜上、本実施形態に係る電圧変換器１４の昇降圧回路を、昇降圧回路ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の２者に分けて動作説明を行う。
【００４３】
まず、図２８に示された従来の昇降圧コンバータについて説明する。このコンバータでは、２つのアームを「上アーム」と「下アーム」に分けている。
【００４４】
慣例的に、下アームは、バッテリとリアクトルを含むループ回路を形成するアームを指す。上アームは、バッテリ及びリアクトルと負荷（高圧電路２８）とを繋ぐアームを指す。
【００４５】
上アームと下アームのスイッチング素子は、相補的にオンオフされる。つまり、下アームのスイッチング素子がオンのとき、上アームのスイッチング素子はオフとなる。逆に、上アームのスイッチング素子がオンのとき、下アームのスイッチング素子はオフとなる。
【００４６】
なお、以下では、アームのスイッチング素子がオン状態であることを、単に「アームオン」と記載し、アームのスイッチング素子がオフ状態であることを、単に「アームオフ」と記載する。
【００４７】
従来の昇降圧コンバータによる昇降圧動作はよく知られているが、ここで簡単に説明する。出力側へ電力を移送するときは、昇圧過程として、まず下アームオンによりリアクトルにバッテリからの電気エネルギーを蓄積する。次に、下アームオフによりリアクトルに蓄積された電力がバッテリの電力に加算されて出力側に送られる。バッテリ側に電力を移送するときは、降圧過程として、上アームオンにより出力側からの電気エネルギーがリアクトルに蓄積される。さらに上アームオフによりリアクトルに蓄積された電力がバッテリに送られる。相補的にオンオフする上下アームのオン時間の比を制御することで、昇降圧コンバータの出力電圧を制御する。
【００４８】
図３には、本実施形態に係る電圧変換器１４のうち、第１昇降圧回路ＣＮＶ１を抜き出した図が示されている。上記した上アームと下アームの機能に着目すると、図３に示す第１昇降圧回路ＣＮＶ１では、スイッチング素子Ｓ１を含むアーム（Ｓ１アーム）及びスイッチング素子Ｓ３を含むアーム（Ｓ３アーム）が上アームとなり、スイッチング素子Ｓ２を含むアーム（Ｓ２アーム）が下アームとなる。
【００４９】
図４には、第２バッテリＢ２側の第２昇降圧回路ＣＮＶ２を抜き出した図が示されている。第１昇降圧回路ＣＮＶ１と同様にして、第２昇降圧回路ＣＮＶ２から見た各アームの役割について、Ｓ１アームが上アームとなり、Ｓ２アーム及びＳ３アームが下アームとなる。
【００５０】
以上の説明から、各昇降圧回路ＣＮＶ１，ＣＮＶ２から見たＳ１，Ｓ２，Ｓ３アームの役割は、以下の表１のようになる。
【００５１】
【表１】
2016059217.tif 000003
【００５２】
表１に示されているように、本実施形態に係る電圧変換器１４は、上アームとしてのＳ１アームと、下アームとしてのＳ２アームに加えて、第１昇降圧回路ＣＮＶ１に対しては上アームとして機能し、第２昇降圧回路ＣＮＶ２に対しては下アームとして機能する、Ｓ３アームを備えている。
【００５３】
このような構成を備えることで、上アームであるＳ１アームがオン故障したときであっても、第１昇降圧回路ＣＮＶ１は、もう一つの上アームとしてＳ３アームを備えることから、Ｓ２アーム（下アーム）とＳ３アーム（上アーム）を用いることで昇降圧が可能となる。また、下アームであるＳ２アームがオン故障したときであっても、第２昇降圧回路ＣＮＶ２は、もう一つの下アームとしてＳ３アームを備えることから、Ｓ１アーム（上アーム）とＳ３アーム（下アーム）を用いることで昇降圧が可能となる。このように、本実施形態に係る電圧変換器では、スイッチング素子のオン故障時にも昇降圧が可能な構成となっている。なお、Ｓ３アームは常時オンして、Ｓ１アームとＳ２アームによる昇降圧が可能である。
【００５４】
＜スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３通常時の動作＞
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれもオン故障となっていない、通常時の電圧変換器１４の動作について、図５〜図８を用いて説明する。
【００５５】
図５、６には、電圧変換器１４にて第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２の電圧を昇圧するときの動作が示されている。このうち、図５には、第１バッテリＢ１、第２バッテリＢ２から、第１リアクトル３４、第２リアクトル４０に電気エネルギーを蓄積させる電流が示されている。
【００５６】
上述したように、昇圧蓄積時には、下アームオン及びこれに伴い上アームオフとなる。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ３アームをオフにして、Ｓ２アームをオンにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオフにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオンにする。制御部１８はこれらの論理和（オン＝１，オフ＝０）を求めて、Ｓ１アームオフ、Ｓ２アームオン、Ｓ３アームオンとする。
【００５７】
図６には、蓄積された電気エネルギーを負荷に放出する放出時の動作が示されている。上述したように、昇圧放出時には、下アームオフ及びこれに伴い上アームオンとなる。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ３アームをオンにして、Ｓ２アームをオフにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオンにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオフにする。制御部１８はこれらの論理和を求めて、Ｓ１アームオン、Ｓ２アームオフ、Ｓ３アームオンとする。
【００５８】
図７、図８には、回転電機１２からの出力側エネルギーを降圧する際の動作が示されている。このうち、図７には、出力側エネルギーを第１リアクトル３４及び第２リアクトル４０に蓄積させる際の動作が例示されている。降圧蓄積時には、上アームオン及びこれに伴い下アームオフとなる。つまり、図６と同様に、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ３アームをオンにして、Ｓ２アームをオフにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオンにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオフにする。制御部１８はこれらの論理和を求めて、Ｓ１アームオン、Ｓ２アームオフ、Ｓ３アームオンとする。
【００５９】
図８には、図７により蓄積された第１リアクトル３４，第２リアクトル４０の電気エネルギーを第１バッテリＢ１，第２バッテリＢ２に放出する際の動作が示されている。この降圧放出時には、上アームオフ及びこれに伴い下アームオンとなる。つまり、図５と同様に、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ３アームをオフにして、Ｓ２アームをオンにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオフにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオンにする。制御部１８はこれらの論理和を求めて、Ｓ１アームオフ、Ｓ２アームオン、Ｓ３アームオンとする。
【００６０】
図５〜図８に示したように、通常時の並列昇降圧動作では、スイッチング素子Ｓ３は常時オンの状態となり、バッテリＢ１，Ｂ２は並列接続され、Ｓ１アームとＳ２アームとが相補的にオンオフ制御される。
【００６１】
なお、上述した図５〜図８の並列昇降圧時には、第１昇降圧回路ＣＮＶ１と第２昇降圧回路ＣＮＶ２とが略等電位となるような制御が行われる。例えば、負荷に対して所定の電圧要求及び電流要求があったときに、第２の昇降圧回路ＣＮＶ２では、その出力電圧を要求電圧まで昇圧させる電圧制御を行う。一方、第１の昇降圧回路ＣＮＶ１では、要求電流と第２の昇降圧回路ＣＮＶ２の出力電流との差分を補償するような電流を出力させる電流制御を行う。
【００６２】
＜スイッチング素子Ｓ１オン故障時の動作＞
図９、図１０を用いて、スイッチング素子Ｓ１がオン故障（短絡故障）したときの電圧変換器１４の動作について説明する。なお、図５〜図８の説明で、昇圧蓄積時と降圧放出時、及び、昇圧放出時と降圧蓄積時の各アームの動作が同一であったことから、以下では、昇圧蓄積時と降圧放出時の動作をまとめるとともに、昇圧放出時と降圧蓄積時の動作もまとめて説明する。
【００６３】
図９に示すように、スイッチング素子Ｓ１のオン故障（Ｓ１アームオン故障）時には、第２昇降圧回路ＣＮＶ２から見た上アームがオン故障となって、当該回路ＣＮＶ２を用いた昇降圧が不可能となる。そこで、制御部１８は、第１フェールセーフモードとして、以下の切り換え制御を行う。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ２をオフ（接点開放）にして、電圧変換器１４から第２バッテリＢ２を切り離し、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作を中止させる。そして、第１昇降圧回路ＣＮＶ１により昇降圧を行う。
【００６４】
図９には、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の、昇圧蓄積時と降圧放出時の動作が示されている。上述したように、昇圧蓄積時及び降圧放出時には、上アームをオフにして下アームをオンにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では（Ｓ１アームはオン故障）Ｓ２アームをオンにして、Ｓ３アームをオフにする。一方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２では動作を中止しているので、論理和として、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作がそのまま反映される。
【００６５】
図１０には、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の、昇圧放出時と降圧蓄積時の動作が示されている。上述したように、昇圧放出時と降圧蓄積時には、上アームをオンにして下アームをオフにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では（Ｓ１アームはオン故障）Ｓ２アームをオフにして、Ｓ３アームをオンにする。
【００６６】
＜スイッチング素子Ｓ２オン故障時の動作＞
図１１、図１２を用いて、スイッチング素子Ｓ２がオン故障したときの電圧変換器１４の動作について説明する。これらの図に示すように、スイッチング素子Ｓ２がオン故障（Ｓ２アームオン故障）時には、第１昇降圧回路ＣＮＶ１から見た下アームがオン故障となって、当該回路ＣＮＶ１を用いた昇降圧が不可能となる。そこで、制御部１８は、第２フェールセーフモードとして、以下の切り換え制御を行う。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ１をオフにして、電圧変換器１４から第１バッテリＢ１を切り離し、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作を中止させる。さらに、第２昇降圧回路ＣＮＶ２により昇降圧を行う。
【００６７】
図１１には、スイッチング素子Ｓ２オン故障時の、昇圧蓄積時と降圧放出時の動作が示されている。昇圧蓄積時及び降圧放出時には、上アームをオフにして下アームをオンにする。つまり、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオフにして（Ｓ２アームはオン故障）、Ｓ３アームをオンにする。一方、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では動作を中止しているので、論理和として、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作がそのまま反映される。
【００６８】
図１２には、スイッチング素子Ｓ２オン故障時の、昇圧放出時と降圧蓄積時の動作が示されている。昇圧放出時と降圧蓄積時には、上アームをオンにして下アームをオフにする。つまり、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオンにして（Ｓ２アームはオン故障）、Ｓ３アームをオフにする。
【００６９】
以上、図９〜図１２に示したように、Ｓ１アーム、Ｓ２アームのオン故障時には、オン故障したアームの代わりにＳ３アームがオンオフ制御される。これによって２つの昇降圧回路ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の一方の昇降圧回路が可能となり、従来困難であったスイッチング素子のオン故障における昇降圧が可能となる。
【００７０】
＜スイッチング素子Ｓ３オン故障時の動作＞
スイッチング素子Ｓ３のオン故障時の動作は、スイッチング素子Ｓ３が常時オンとなる通常時の並列昇降圧動作（図５〜図８）と同一となる。すなわち、図５〜図８上段表のすべてのＳ３の欄を「Ｓ３：ＯＮ故障」に置き換えればスイッチング素子Ｓ３のオン故障時の動作となる。そのため、図示及び詳細な説明は省略する。
【００７１】
＜Ｂ１単独直結＞
なお、本実施形態に係る電圧変換器１４は、上述した昇降圧動作に限らず、種々の動作が可能である。図１３には、昇降圧を行わず、かつ、第１バッテリＢ１単独にて負荷に電力を供給するときの動作が示されている。このとき、第１昇降圧回路ＣＮＶ１と第２昇降圧回路ＣＮＶ２は、昇降圧動作のときのような等電位とはならない場合があり、その場合、電位差に応じて、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間でＳ３アームを介した電池間電流（電流ループ）が生じるおそれがある。そのため制御部１８は、Ｂ１単独直結モードでは、システムメインリレーＳＭＲ２をオフにして、電圧変換器１４から第２バッテリＢ２を切り離す。
【００７２】
Ｂ１単独直結モードは、図６に示した、通常時の並列昇降圧における昇圧放出時の、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作のみが抜き出されて固定される。つまり、Ｂ１単独直結モードでは、Ｓ１アームがオン固定され、Ｓ２アームがオフ固定され、Ｓ３アームがオン固定される。なお、このモードでは、Ｓ１アーム及びＳ３アームがオン固定されることから、Ｓ１アーム及びＳ３アームがオン故障している場合でも、当該モードを使用することができる。
【００７３】
＜Ｂ２単独直結＞
図１４には、図１３に代えて、第２バッテリＢ２単独にて負荷に電力を供給するときの動作が示されている。制御部１８は、Ｂ２単独直結モードでは、システムメインリレーＳＭＲ１をオフにして、電圧変換器１４から第１バッテリＢ１を切り離す。
【００７４】
Ｂ２単独直結モードは、通常時の並列昇降圧における昇圧放出時の、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作のみが抜き出されて固定される。つまり、Ｂ２単独直結モードでは、Ｓ１アームがオン固定され、Ｓ２アームがオフ固定され、Ｓ３アームがオフ固定される。なお、このモードでは、Ｓ１アームがオン固定されることから、Ｓ１アームがオン故障している場合でも、当該モードを使用することができる。
【００７５】
＜電池間電流防止制御＞
上述したように、本実施形態に係る電源システムでは、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間でＳ３アームを介した電池間電流（ループ回路）が生じるおそれがある。例えば、図１５に示すように、システムメインリレーＳＭＲ１及びＳＭＲ２がオン状態であり、かつ、第１バッテリ電圧ＶＬ１が第２バッテリ電圧ＶＬ２より高圧である場合、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３をオフにしても、Ｓ３アームのダイオードＤ３を介して、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間で電流ループが形成されてしまう。このような動作状態は、電源システムの始動時、つまり、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオンにした後であって昇降圧の開始前に生じ得る。
【００７６】
そこで、本実施形態に係る電源システム１０では、第２バッテリ電圧ＶＬ２を第１バッテリ電圧ＶＬ１よりも高圧として、Ｓ３アームのダイオードＤ３を経由した電池間電流の発生を防止している。このような電圧関係でスイッチング素子Ｓ３をオフにすれば、電池間電流の発生を防止することができる。つまりスイッチング素子Ｓ３のオンオフにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２の接続／遮断を制御できる。
【００７７】
なお、電源システムの始動後、並列昇降圧を開始するに当たり、第１バッテリＢ１のＳＯＣが低下して充電が必要な場合がある。このような場合は、スイッチング素子Ｓ３を操作して、第２バッテリＢ２から第１バッテリＢ１を充電する。
【００７８】
当該充電にあたり、第１バッテリ電圧ＶＬ１と第２バッテリ電圧ＶＬ２の電位差が大きいと、第１バッテリＢ１に大電流が流入して、第１バッテリＢ１の劣化に繋がるおそれがある。そこで、本実施形態に係る電源システム１０では、スイッチング素子Ｓ３のコレクタ−エミッタ間の通流抵抗を調整して、充電電流を制御する。
【００７９】
図１６には、第１バッテリＢ１充電時の制御が例示されている。制御部１８は、スイッチング素子Ｓ３の通流率を通常のオン動作時と比較して低減させることで、スイッチング素子Ｓ３を経由して第１バッテリＢ１に供給される充電電流量を絞る。
【００８０】
具体的には、制御部１８は、スイッチング素子Ｓ３のゲート電圧ＶGを調整して、スイッチング素子Ｓ３のコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEを通常のオン動作時と比較して高圧になるように設定する（ハーフオン）。例えば、第１バッテリ電圧ＶＬ１とスイッチング素子Ｓ３のコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEの和が、第２バッテリ電圧ＶＬ２よりわずかに低くなるように、電圧ＶCEを調整する。例えば（ＶＬ１＋ＶCE）−ＶＬ２＝５Ｖとなるように、コレクタ−エミッタ間電圧ＶCEを調整する。
【００８１】
または、上記のような電圧制御に代えて、制御部１８は、バッテリ電流センサ５４Ａによる第１バッテリ電流ＩＢ１が所定の閾値内に収まるように、スイッチング素子Ｓ３のゲート電圧ＶGを制御する電流制御を行うようにしてもよい。
【００８２】
＜別の実施形態に係る電圧変換器の構成＞
図１７には、別の実施形態に係る電圧変換器１４が例示されている。この電圧変換器１４は、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の構成が図２の電圧変換器１４とは異なっている。
【００８３】
すなわち、第１バッテリＢ１は、スイッチング素子Ｓ２ではなく、スイッチング素子Ｓ３に並列に接続されている。より詳細に説明すると、第１バッテリＢ１は、スイッチング素子Ｓ２及びＳ３間の第２ノードＮ２と基準電路３０に接続される。
【００８４】
また、電圧変換器１４は、第１バッテリＢ１と直列に、第１リアクトル３４が接続され、第１バッテリＢ１と並列に、第１コンデンサ３６が接続される。さらに電圧変換器１４と第１バッテリＢ１との間にはシステムメインリレーＳＭＲ１が設けられる。その他の構成は図２に示した電圧変換器１４と同様である。
【００８５】
＜電圧変換器の動作＞
図１８には、第１昇降圧回路ＣＮＶ１を抜き出した図が示されている。図示されているように、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では、Ｓ１アーム及びＳ２アームが上アームとなり、Ｓ３アームが下アームとなる。
【００８６】
図１９には、第２昇降圧回路ＣＮＶ２を抜き出した図が示されている。図示されているように、第２昇降圧回路ＣＮＶ２では、Ｓ１アームが上アームとなり、Ｓ２アーム及びＳ３アームが下アームとなる。
【００８７】
各昇降圧回路ＣＮＶ１，ＣＮＶ２から見たＳ１，Ｓ２，Ｓ３アームの役割は、以下の表２のようになり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では上アームを重複して備え、第２昇降圧回路ＣＮＶ２では下アームを重複して備える。
【００８８】
【表２】
2016059217.tif 000004
【００８９】
＜スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３通常時の動作＞
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれもオン故障となっていない、通常時の電圧変換器１４の動作について、図２０、図２１を用いて説明する。
【００９０】
図２０には、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２の並列昇降圧モードにおける、昇圧蓄積時及び降圧放出時の動作が示されている。上述したように、昇圧蓄積時及び降圧放出時には、上アームをオフにして下アームをオンにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ２アームをオフにして、Ｓ３アームをオンにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオフにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオンにする。制御部１８はこれらの論理和を求めて、Ｓ１アームオフ、Ｓ２アームオン、Ｓ３アームオンとする。
【００９１】
図２１には、同じく並列昇降圧モードにおける、昇圧放出時及び降圧蓄積時の動作が示されている。昇圧放出時及び降圧蓄積時には、上アームをオンにして下アームをオフにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１ではＳ１アーム及びＳ２アームをオンにして、Ｓ３アームをオフにする。他方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオンにして、Ｓ２アーム及びＳ３アームをオフにする。制御部１８はこれらの論理和を求めて、Ｓ１アームオン、Ｓ２アームオン、Ｓ３アームオフとする。
【００９２】
図２０、図２１に示したように、通常時の並列昇降圧動作では、スイッチング素子Ｓ２は常時オンの状態となり、Ｓ１アームとＳ３アームとが相補的にオンオフ制御される。
【００９３】
＜スイッチング素子Ｓ１オン故障時の動作＞
図２２、図２３を用いて、スイッチング素子Ｓ１がオン故障（短絡故障）したときの電圧変換器１４の動作について説明する。図２２に示すように、スイッチング素子Ｓ１がオン故障（Ｓ１アームオン故障）時には、第２昇降圧回路ＣＮＶ２から見た上アームがオン故障となって、当該回路ＣＮＶ２を用いた昇降圧が不可能となる。そこで、制御部１８は、第１フェールセーフモードとして、以下の切り換え制御を行う。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ２をオフ（接点開放）にして、電圧変換器１４から第２バッテリＢ２を切り離し、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作を中止させる。さらに、第１昇降圧回路ＣＮＶ１により昇降圧を行う。
【００９４】
図２２には、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の、昇圧蓄積時と降圧放出時の動作が示されている。昇圧蓄積時及び降圧放出時には、上アームをオフにして下アームをオンにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では（Ｓ１アームはオン故障）、Ｓ２アームをオフにして、Ｓ３アームをオンにする。一方、第２昇降圧回路ＣＮＶ２では動作を中止しているので、論理和として、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作がそのまま反映される。
【００９５】
図２３には、スイッチング素子Ｓ１オン故障時の、昇圧放出時と降圧蓄積時の動作が示されている。昇圧放出時及び降圧蓄積時には、上アームをオンにして下アームをオフにする。つまり、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では（Ｓ１アームはオン故障）Ｓ２アームをオンにして、Ｓ３アームをオフにする。
【００９６】
＜スイッチング素子Ｓ２オン故障時の動作＞
スイッチング素子Ｓ２のオン故障時の動作は、スイッチング素子Ｓ２が常時オンとなる通常時の並列昇降圧動作（図２０，図２１）と同一となる。すなわち、図２０，図２１上段表のすべてのＳ２の欄を「Ｓ２：ＯＮ故障」に置き換えればスイッチング素子Ｓ２のオン故障時の動作となる。そのため、図示及び詳細な説明は省略する。
【００９７】
＜スイッチング素子Ｓ３オン故障時の動作＞
図２４、図２５を用いて、スイッチング素子Ｓ３がオン故障したときの電圧変換器１４の動作について説明する。これらの図に示すように、スイッチング素子Ｓ３がオン故障（Ｓ３アームオン故障）時には、第１昇降圧回路ＣＮＶ１から見た下アームがオン故障となって、当該回路ＣＮＶ１を用いた昇降圧が不可能となる。そこで、制御部１８は、第２フェールセーフモードとして、以下の切り換え制御を行う。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ１をオフにして、電圧変換器１４から第１バッテリＢ１を切り離し、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作を中止させる。さらに、第２昇降圧回路ＣＮＶ２により昇降圧を行う。
【００９８】
図２４には、スイッチング素子Ｓ３オン故障時の、昇圧蓄積時と降圧放出時の動作が示されている。昇圧蓄積時及び降圧放出時には、上アームをオフにして下アームをオンにする。つまり、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオフにしてＳ２アームをオンにする（Ｓ３アームはオン故障）。一方、第１昇降圧回路ＣＮＶ１では動作を中止しているので、論理和として、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作がそのまま反映される。
【００９９】
図２５には、スイッチング素子Ｓ３オン故障時の、昇圧放出時と降圧蓄積時の動作が示されている。昇圧放出時及び降圧蓄積時には、上アームをオンにして下アームをオフにする。つまり、第２昇降圧回路ＣＮＶ２ではＳ１アームをオンにしてＳ２アームをオフにする（Ｓ３アームはオン故障）。
【０１００】
以上、図２２〜図２５に示したように、Ｓ１アーム、Ｓ３アームのオン故障時には、オン故障したアームの代わりにＳ２アームがオンオフ制御される。これによって２つの昇降圧回路ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の少なくとも一方の昇降圧回路が可能となり、従来困難であったスイッチング素子のオン故障における昇降圧が可能となる。
【０１０１】
＜Ｂ１単独直結＞
図２６には、昇降圧を行わず、かつ、第１バッテリＢ１単独にて負荷に電力を供給するときの動作が示されている。上述したように、この場合、第１昇降圧回路ＣＮＶ１と第２昇降圧回路ＣＮＶ２は、昇降圧動作のときのような等電位とはならない場合があり、その場合、電位差に応じて、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間でＳ２アームを介した電池間電流（電流ループ）が生じるおそれがある。そのため、制御部１８は、Ｂ１単独直結モードでは、システムメインリレーＳＭＲ２をオフにして、電圧変換器１４から第２バッテリＢ２を切り離す。
【０１０２】
Ｂ１単独直結モードは、図２１に示した、通常時の並列昇降圧における昇圧放出時の、第１昇降圧回路ＣＮＶ１の動作のみが抜き出されて固定される。つまり、Ｂ１単独直結モードでは、Ｓ１アーム及びＳ２アームがオン固定され、Ｓ３アームがオフ固定される。なお、このモードでは、Ｓ１アーム及びＳ２アームがオン固定されることから、Ｓ１アーム及びＳ２アームがオン故障している場合でも、当該モードを使用することができる。
【０１０３】
＜Ｂ２単独直結＞
図２７には、図２６に代えて、第２バッテリＢ２単独にて負荷に電力を供給するときの動作が示されている。制御部１８は、Ｂ２単独直結モードでは、システムメインリレーＳＭＲ１をオフにして、電圧変換器１４から第１バッテリＢ１を切り離す。
【０１０４】
Ｂ２単独直結モードは、図２１に示した、通常時の並列昇降圧における昇圧放出時の、第２昇降圧回路ＣＮＶ２の動作のみが抜き出されて固定される。つまり、Ｂ２単独直結モードでは、Ｓ１アームがオン固定され、Ｓ２アーム及びＳ３アームがオフ固定される。なお、このモードでは、Ｓ１アームがオン固定されることから、Ｓ１アームがオン故障している場合でも、当該モードを使用することができる。
【０１０５】
＜電池間電流防止制御＞
上述したように、本実施形態に係る電源システムでは、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との間でＳ２アームを介した電池間電流（電流ループ）が生じるおそれがある。そこで、本実施形態に係る電源システム１０では、第２バッテリ電圧ＶＬ２を第１バッテリ電圧ＶＬ１よりも高圧として、Ｓ２アームのダイオードＤ２を経由した電池間電流の発生を防止している。このような電圧関係でスイッチング素子Ｓ２をオフにすれば、電池間電流の発生を防止することができる。つまりスイッチング素子Ｓ２のオンオフにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２の接続／遮断を制御できる。
【０１０６】
また、第２バッテリＢ２から第１バッテリＢ１を充電する際には、上述したようにスイッチング素子Ｓ２に対してハーフオン制御を行って、スイッチング素子Ｓ２のコレクタ−エミッタ間の通流抵抗を調整することで、充電電流を制御する。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  電源システム、１２  回転電機、１４  電圧変換器、１６  インバータ、１８  制御部、２８  高圧電路、３０  基準電路、Ｓ１〜Ｓ３  スイッチング素子、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２  システムメインリレー。
【図１】
2016059217.tif 000005
【図２】
2016059217.tif 000006
【図３】
2016059217.tif 000007
【図４】
2016059217.tif 000008
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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