(57)【要約】【課題】サブバッテリを充電する際の電力変換効率をあまり低下させずに電源システムのコストを抑制する技術を提供する。【解決手段】電源システム２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１０と、サブバッテリと補機を接続しているサブ電源配線２４と、第１、第２コンバータ２８、３０と、ＥＣＵ６０を備える。第２コンバータ３０は、降圧時の第１コンバータ２８よりも電力変換効率が低い。ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４に供給すべき電力の目標値が第１コンバータ２８の最大出力よりも小さい場合には第２コンバータ３０を停止させたまま第１コンバータ２８を作動させる。ＥＣＵ６０は、目標値が第１コンバータ２８の最大出力よりも大きい場合には、第１、第２コンバータ２８、３０を作動させる。【選択図】図１
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【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、
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と、
を備えており、
降圧時の前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの一方は他方よりも電力変換効率が低く、
降圧時の前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのうち、電力変換効率の低い方を低効率コンバータとし、電力変換効率の高い方を高効率コンバータとしたときに、前記コントローラは、
メイン電源配線からサブ電源配線へ供給すべき電力の目標値が前記高効率コンバータの最大出力よりも小さい場合には前記低効率コンバータを停止させたままで前記高効率コンバータを作動させて前記サブ電源配線に電力を供給し、
前記目標値が前記高効率コンバータの最大出力を超えている場合には前記低効率コンバータと前記高効率コンバータの両方を作動させて前記サブ電源配線に電力を供給する、
ことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記目標値は電圧値で与えら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３】
前記コントローラは、
前記メイン電源配線から前記サブ電源配線に電力を供給する際、前記低効率コンバータに先立って前記高効率コンバータを動作させ、
前記高効率コンバータの出力電圧が最大となっても前記サブ電源配線の電圧が前記目標値に達しない場合に前記低効率コンバータを作動させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記サブ電源配線に電力を供給する際、前記高効率コンバータの出力を徐々に高めていく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るが、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ことはできない単方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが前記高効率コンバータであり、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが前記低効率コンバータであることを特徴とする請求項１から４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。典型的には、２個のＤＣ−ＤＣコンバータに降圧動作をさせることで、メイン電源配線からサブ電源配線に電力を効率よく供給することができる。
【０００７】
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。一般に、電力変換効率の低いＤＣ−ＤＣコンバータを採用できれば、電源システム全体のコストを抑制できる。しかし、そうすると、当然ながら、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際の電力変換効率が下がってしまう。本明細書は、第１、第２ＤＣ−ＤＣコンバータの性能を適切に選定するとともに２個のＤＣ−ＤＣコンバータを状況に応じて使い分けることによって、メイン電源配線からサブ電源配線に電力を供給する際の電力変換効率をあまり低下させずに電源システムのコストを抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、コントローラを備える。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。コントローラは、第１ＤＣ−ＤＣコンバータと第２ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を制御する。
【０００９】
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異なる。第１ＤＣ−ＤＣコンバータと第２ＤＣ−ＤＣコンバータのうち、電力変換効率の高い方のＤＣ−ＤＣコンバータを高効率コンバータと称し、低い方のＤＣ−ＤＣコンバータを低効率コンバータと称することにする。コントローラは、メイン電源配線からサブ電源配線へ供給すべき電力の目標値が高効率コンバータの最大出力よりも小さい場合には低効率コンバータを停止させたままで高効率コンバータを作動させてサブ電源配線に電力を供給する。また、コントローラは、メイン電源配線からサブ電源配線へ供給すべき電力の目標値が前記高効率コンバータの最大出力を超えている場合には低効率コンバータと高効率コンバータの両方を作動させてサブ電源配線に電力を供給する。なお、メイン電源配線からサブ電源配線へ供給すべき電力の目標値は、例えば、上位のコントローラから電源システムのコントローラに与えられる。また、メイン電源配線からサブ電源配線へ供給すべき電力の目標値は、電圧値で与えられてもよいし、電流値で与えられてもよい。
【００１０】
先に述べたように、一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータは、電力変換効率が低いほど製造コストを抑えることができる。上記の電源システムは、２個のＤＣ−ＤＣコンバータのうち、一方のＤＣ−ＤＣコンバータに電力変換効率の低いＤＣ−ＤＣコンバータを採用する。電力変換効率の低いＤＣ−ＤＣコンバータを採用することによって、両方とも電力変換効率の高い電源システムと比較して、電源システムのコストを抑えることができる。一方、上記の電源システムによれば、メイン電源配線からサブ電源配線へ電力を供給するのに高効率コンバータが頻繁に使われ、低効率コンバータを利用する機会が少なくなる。それゆえ、一方のＤＣ−ＤＣコンバータに電力変換効率の低いものを採用したとしても、サブ電源配線に電力を供給する際の電力変換効率はあまり下がらない。上記の電源システムは、メイン電源配線からサブ電源配線に電力を供給する際の電力変換効率をあまり低下させずに、電源システムのコストを抑制することができる。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】
【００１１】
【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コンバータの電力変換効率を比較したグラフである。
【図５】コンバータ制御のフローチャートである。
【図６】別のコンバータ制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【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】
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のに第１コンバータ２８と第２コンバータ３０のいずれを使うにしても、コンバータの電力変換効率は高い方が望ましい。しかしながら、電力変換効率を高めるには、前述したスイッチング素子やトランスやダイオードなどに電力損失の小さい部品を使わなければならない。あるいは、コンバータに特別な回路を組み込むことで、電力損失を小さくできる可能性もある。電力損失の小さい部品を採用したり、特別な回路を組み込んだりすると、コンバータのコストが嵩む。そこで、実施例の電源システム２では、第２コンバータ３０として、電力変換効率の低いデバイスを選定し、電源システム２のコストを抑制する。一方、ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を供給する際、第１、第２コンバータ２８、３０の使い方を工夫して、充電の際の電力変換効率があまり下がらないようにする。その仕組みを説明する。
【００４８】
まず、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の出力電流［Ａ］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。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、電源システム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。
【００４９】
第２コンバータ３０は、デューティ比を上げると出力電力の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。従って、図４では、横軸に電流をとってある。以下では、第１、第２コンバータの出力電力を電流で表して説明を続ける。また、以下では、第１、第２コンバータ２８、３０の「出力電力」を「電流」で表現することの混乱を避けるため、「第１コンバータ２８の出力電力」、「第２コンバータ３０の出力電力」を、それぞれ、「第１コンバータ２８の出力」、「第２コンバータ３０の出力」と表記する場合がある。
【００５０】
図４のＩｍａｘは、サブ電源配線２４に許容される電流の上限値（即ち、サブ電源配線２４に許容される電力の上限値）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。電源システム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。
【００５１】
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の電力変換効率は、出力の全範囲において、第１コンバータ２８の電力変換効率よりも低い。別言すれば、実施例の電源システム２では、第２コンバータ３０として、出力の全範囲に亘っ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低いコンバータが採用される。この場合、第２コンバータ３０を「低効率コンバータ」と称し、第１コンバータ２８を「高効率コンバータ」と称することができる。図４における電流Ｉａと電流Ｉｂの意味については後に言及する。
【００５２】
電源システム２では、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を供給する際、第２コンバータ３０の低い電力変換効率の影響が小さくなるように、２個のコンバータ２８、３０を制御する。次にその制御について説明する。
【００５３】
２個のコンバータ２８、３０は、ＥＣＵ６０によって制御される。図５に、ＥＣＵ６０が実行するコンバータ制御のフローチャートを示す。図５の「ＤＤＣ１」は第１コンバータ２８を意味しており、「ＤＤＣ２」は第２コンバータ３０を意味している。
【００５４】
ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが下限値Ｖｍｉｎを下回ると、図５の処理を開始する。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。なお、図１から明らかな通り、「サブバッテリ２２の電圧Ｖｈ」は、サブ電源配線２４の電圧と表現してもよい。
【００５５】
ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが下限値Ｖｍｉｎを下回ると、まず、第１コンバータ２８に降圧動作を開始させる（Ｓ２）。ＥＣＵ６０は、一定時間待った後（Ｓ３）、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えたか否かを確認する（Ｓ４）。目標電圧ＶＬＯは、ＥＣＵ６０の上位のコントローラが、補機２６の消費電力の変動などに応じて設定する電圧指令値である。目標電圧ＶＬＯは、別言すれば、上位のコントローラがＥＣＵ６０に与える、サブ電源配線２４に供給すべき電力の目標値である。ＥＣＵ６０は、上位のコントローラから目標電圧ＶＬＯを得る。また、ステップＳ３の一定時間とは、例えば１分である。
【００５６】
サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えた場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力を固定し（Ｓ７）、図５のフローチャートの処理を終了する。なお、第１コンバータ２８を停止させる処理は、図５のフローチャートとは別の処理にて行われる。サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えていない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力が最大であるか否かを確認する（Ｓ５）。第１コンバータ２８の出力が最大でない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力を一定量だけ増加させ（Ｓ６）、ステップＳ３に戻る。先に述べたように、第１コンバータ２８の出力を増加させるには、第１コンバータ２８の各スイッチング素子に与えるパルス信号のデューティ比を高める。ステップＳ６では、ＥＣＵ６０は、例えばデューティ比を５％アップさせる。ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えるか（Ｓ４：ＹＥＳ）、あるいは、第１コンバータ２８の出力が最大となるまで（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００５７】
サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えないうちに第１コンバータ２８の出力が最大となったら（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力を維持しつつ、第２コンバータ３０の降圧動作を開始させる（Ｓ８）。ステップＳ５の判断がＹＥＳとなったとき、目標電圧ＶＬＯが、第１コンバータ２８の最大出力よりも大きかったことが判明する。ステップＳ５の判断がＹＥＳのとき、ステップＳ８にて第２コンバータ３０の動作を開始する。即ち、ステップＳ５とステップＳ８の処理は、目標電圧ＶＬＯが第１コンバータ２８の最大出力を超えていたら第１、第２コンバータ２８、３０の双方を作動させることに相当する。なお、目標電圧ＶＬＯが第１コンバータ２８の最大出力よりも小さい場合には（Ｓ５：ＮＯ）、第２コンバータ３０は動作を停止したままである。
【００５８】
図５のフローチャートの説明に戻る。ＥＣＵ６０は、一定時間待った後（Ｓ９）、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えたか否かを確認する（Ｓ１０）。ステップＳ９の一定時間とは、例えば１分である。
【００５９】
サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えた場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８と第２コンバータ３０の出力を固定し（Ｓ１４）、図５のフローチャートの処理を終了する。サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、第２コンバータ３０の出力が最大であるか否かを確認する（Ｓ１２）。第２コンバータ３０の出力が最大でない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、第２コンバータ３０の出力を一定量だけ増加させ（Ｓ１３）、ステップＳ９に戻る。第２コンバータ３０もスイッチング素子を含む回路であり、そのスイッチング素子に与えるデューティ比を高めることで出力を増加させることができる。ステップＳ１３において、ＥＣＵ６０は、デューティ比を例えば５％アップさせる。ステップＳ１２の分岐判断にて、第２コンバータ３０の出力が最大であった場合、それ以上に出力を増加させることができないので、ＥＣＵ６０は、第２コンバータ３０の出力を維持したまま、ステップＳ９に戻る（Ｓ１２：ＹＥＳ、Ｓ９）。
【００６０】
ＥＣＵ６０は、サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超えるまで、ステップＳ９〜Ｓ１３の処理を繰り返す。ステップＳ９〜Ｓ１３の処理を繰り返しているうちにサブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯを超える（Ｓ１０：ＹＥＳ）。そうしたら、ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０の出力を固定し、図５のフローチャートの処理を終了する（Ｓ１４）。なお、図５のフローチャートでは、第１コンバータ２８の出力を固定して（Ｓ７）、あるいは、第１、第２コンバータ２８、３０の出力を固定して（Ｓ１４）、処理を終了する。第１、第２コンバータ２８、３０を停止する処理は、図５のフローチャートとは別の処理（別のサブルーチン）にて行われる。
【００６１】
図５のフローチャートに示したように、ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ電力を供給する場合、第２コンバータ３０よりも電力変換効率の高い第１コンバータ２８を優先的に使う。別言すれば、ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４に電力を供給する際、第２コンバータ３０に先立って第１コンバータ２８を動作させる。ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力が最大となってもサブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯに達しない場合、すなわち、目標電圧ＶＬＯが第１コンバータ２８の最大出力を超えている場合、第１コンバータ２８の出力を最大に維持したまま、第２コンバータ３０を作動させる。そうすることで、２個のコンバータ２８、３０のうち、一方のコンバータに低コストであるが電力変換効率の低いデバイスを採用しても、その低い電力変換効率の影響を小さくすることができる。実施例の電源システム２は、サブバッテリ２２を充電する際の電力変換効率をあまり低下させずに電源システムのコストを抑制することができる。
【００６２】
サブ電源配線２４に電力を供給する際、ＥＣＵ６０は、所定のインターバル（待ち時間）をおきながら、第１コンバータ２８の出力を徐々に高めていく（ステップＳ３〜Ｓ６）。その間にサブバッテリ２２の電圧Ｖｈが高まっていく。ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返すうちにサブ電源配線２４の電圧Ｖｈ（サブバッテリ２２の電圧Ｖｈ）が目標電圧ＶＬＯを超えれば、電力変換効率の低い第２コンバータ３０を使うことなく、サブバッテリ２２の充電が完了する。サブバッテリ２２の電圧Ｖｈが目標電圧ＶＬＯに達する前に第１コンバータ２８の出力が最大に達したとしても、第１コンバータ２８で相応の時間をかけて充電を続けているので、第２コンバータ３０を起動したときにはサブバッテリ２２の電圧Ｖｈは相応に高まっている。それゆえ、第２コンバータ３０を起動したとしても、第２コンバータ３０を長時間使用せずに済む。こうして、電力変換効率の低い第２コンバータ３０の使用機会を減らすことで、サブバッテリ２２を充電する際の電力変換効率の低下が抑制される。
【００６３】
図６に別のコンバータ制御のフローチャートを示す。図６のフローチャートは、第１コンバータ２８の最大出力電流Ｉｔｈが予め定められている場合の処理である。第１コンバータ２８の最大出力電流Ｉｔｈは、ＥＣＵ６０に記憶されている。図６の処理は、上位のコントローラからの指令で開始される。上位のコントローラからは、サブ電源配線２４に供給すべき電流の大きさ目標電流Ｉｏｕｔが与えられる。図６のフローチャートでは、まず、ＥＣＵ６０は、上位のコントローラから与えられた目標電流Ｉｏｕｔを、第１コンバータ２８の最大出力電流Ｉｔｈと比較する（Ｓ２１）。目標電流Ｉｏｕｔが第１コンバータ２８の最大出力電流Ｉｔｈよりも小さい場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の降圧動作を開始させる（Ｓ２２）。なお、このとき、第２コンバータ３０は停止したままである。即ち、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力の目標値（目標電流Ｉｏｕｔ）が第１コンバータ２８の最大出力電流よりも小さい場合、ＥＣＵ６０は、第２コンバータ３０を停止させたままで第１コンバータ２８を作動させてサブ電源配線２４に電力を供給する。一方、目標電流Ｉｏｕｔが第１コンバータ２８の最大出力電流Ｉｔｈよりも大きい場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８と第２コンバータ３０の降圧動作を開始させる（Ｓ２３）。即ち、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力の目標値（目標電流Ｉｏｕｔ）が第１コンバータ２８の最大出力電流を超えている大きい場合、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８と第２コンバータ３０の両方を作動させてサブ電源配線２４に電力を供給する。なお、第１、第２コンバータ２８、３０を停止する処理は、図６のフローチャートとは別の処理で行われる。
【００６４】
図４に示した電力変換効率を有する２個のコンバータ２８、３０を採用する利点は他にもある。図４の破線は、コンバータを一つしか備えない電源システム（比較例）の場合の、そのコンバータの電力変換効率を示している。サブ電源配線２４に許容される電流の上限値がＩｍａｘであるので、比較例の電源システムでは、一つのコンバータで０〜Ｉｍａｘまでの広い出力範囲をカバーしなければならない。そのようなコンバータでは、高出力側での熱対策などが必要となるため、どうしても低出力側での電力変換効率が低下してしまう。
【００６５】
一方、実施例の電源システム２は、２個のコンバータ２８、３０で０〜Ｉｍａｘの出力範囲をカバーできればよい。図４に示すように、夫々のコンバータは、その最大出力がＩｍａｘ／２であればよい。カバーすべき出力範囲が狭くなるので、低域での電力変換効率を高めることができる。なお、２個のコンバータ２８、３０の夫々の最大出力は異なっていてもよい。
【００６６】
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、あるいは、特定のパターンで走行するとき、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８を使ってサブ電源配線２４に電力を供給し続ければ、メイン電源配線１０（メインバッテリ４）からサブ電源配線２４（補機２６）へ、高電力変換効率で電力を供給することが可能となる。
【００６７】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図５のフローチャートの場合には、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力の目標値は電圧の単位（目標電圧ＶＬＯ）で与えられた。一方、図６のフローチャートの場合には、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力の目標値は電流の単位（目標電流Ｉｏｕｔ）で与えられる。このように、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ供給すべき電力の目標値は、電圧値で与えられてもよいし、電流値で与えられてもよい。いずれの場合も、第２コンバータ３０よりも電圧変換効率の高い第１コンバータ２８が優先的に用いられる。従って、電源システム２の全体での電力変換効率に対する第２コンバータ３０の低い電力変換効率の影響を小さくすることができる。なお、図６のフローチャートにおいても、サブ電源配線２４に供給すべき電力の目標値は電圧値で与えられてもよい。
【００６８】
また、実施例の電源システム２では、ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０を電圧フィードバックによって制御する。図５のフローチャートの処理において、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力電圧が最大となってもサブバッテリ２２の出力電圧が所定の目標電圧ＶＬＯに達しない場合に第２コンバータ３０を作動させる（図５のステップＳ５：ＹＥＳ、Ｓ８）。ＥＣＵ６０は、第１、第２コンバータ２８、３０を電流フィードバックによって制御してもよい。即ち、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力電流が最大となってもサブバッテリ２２の出力電流が所定の目標電流に達しない場合に第２コンバータ３０を作動させるようにプログラムされていてもよい。先に述べたように、「サブ電源配線２４に供給すべき電力の目標値」は、「目標電圧」であってもよいし、「目標電流」であってもよい。電圧フィードバック制御と電圧フィードバック制御の両者を含むように表現すると、図５のフローチャートにおけるＥＣＵ６０の処理は、次のように表現できる。ＥＣＵ６０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４に電力を供給する際、第２コンバータ３０の始動に先立って第１コンバータ２８を動作させる。そして、ＥＣＵ６０は、第１コンバータ２８の出力が最大となってもサブバッテリ２２の出力が所定の目標値に達しない場合に、第２コンバータ３０を作動させる。
【００６９】
実施例で説明したように、本明細書が開示する電源システムは、メインバッテリの電力を伝送するメイン電源配線と、メインバッテリよりも電圧が低いサブバッテリの電力を伝送するサブ電源配線の２電源システムである。そのような電源システムは、特に、高電圧で駆動する走行用モータと、低電圧で駆動する補機を備える電気自動車に好適である。
【００７０】
実施例では、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低い。従って、第２コンバータ３０が低効率コンバータに相当し、第１コンバータが高効率コンバータに相当する。第１コンバータ２８は、双方向コンバータであり、降圧動作と昇圧動作の双方が可能である。一方、第２コンバータ３０は、降圧動作のみが可能である。双方向コンバータである第１コンバータ２８の方が、第２コンバータ３０よりも利用の機会が多いため、第１コンバータ２８は、電力変換効率が高い方がよい。それゆえ、第２コンバータ３０を低効率コンバータに選定するのが好適である。
【００７１】
ただし、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に限られるものではない。第２コンバータ３０も、第１コンバータ２８と同様に、双方向コンバータであってもよい。
【００７２】
また、第２コンバータ３０を低効率コンバータに選定し、第１コンバータ２８を高効率コンバータに選定するのが好ましいが、その逆に、第１コンバータ２８を低効率コンバータに選定し、第２コンバータ３０を高効率コンバータに選定してもよい。
【００７３】
図４のグラフ、図５及び図６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。
【００７４】
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。
【００７５】
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】
【００７６】
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５】
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【図６】
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