(57)【要約】【課題】スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットがショートモードの故障を発生してもサブバッテリを充電することが可能な技術を提供する。【解決手段】電源システム１は、メインバッテリ４とメイン電源配線１０とＰＵＣ１２とＳＭＲ２０とサブバッテリ２２とサブ電源配線２４とトランス３６を備える。トランス３６は３個のコイルを備え、第１回路２８がメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と第１コイルを接続し、第２回路３０がＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイルを接続し、第３回路３２がサブ電源配線２４と第３コイルを接続する。ＰＵＣ１２にショートモードの故障が検出された場合、第２回路３０を機能させずに、第１回路２８と第３回路３２が動作することで、メインバッテリ４からサブバッテリ２２に電力を供給することが可能となる。【選択図】図３
2017034881.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ているメイン電源配線と、
前記メイン電源配線に接続されてい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ているサブ電源配線と、
第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、
前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記第１コイルを接続する第１回路と、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記第２コイルを接続する第２回路と、
前記サブ電源配線と前記第３コイルを接続する第３回路と、
制御装置を備えており、
前記第１回路がＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、
前記第２回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
前記第３回路がＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、
前記制御装置は、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又は前記電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、前記第２回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能させずに、前記第１回路の前記ＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて前記第３回路の前記ＡＣ−ＤＣコンバータを介して前記メインバッテリから前記サブ電源配線に電力を供給する車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、車両に搭載される車両用電源システムに関する。なお、本明細書における「車両」には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、メインバッテリと、メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、メインバッテリと電力制御ユニットの間で、メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、サブ電源配線からメイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作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なＤＣ−ＤＣコンバータを備える車両用電源システムが開示されている。特許文献１の電気自動車は、ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことにより、メインバッテリ又は平滑コンデンサの電圧をサブバッテリに適した電圧に降圧してサブバッテリの充電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
上記の電気自動車では、昇圧動作や降圧動作を行うＤＣ−ＤＣコンバータがスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線に常に接続されている。また、メインバッテリは、メイン電源配線を介して接続される以外、ＤＣ−ＤＣコンバータに対しては他の接続ルートがない。そのため、例えば、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線が低電圧側と短絡状態（地絡状態）になるショートモードの故障が、電力制御ユニットや平滑コンデンサなどに発生した場合には、メインバッテリや平滑コンデンサの電圧は低電圧側に落ちる。保護回路や保護ヒューズを備えている場合には、これらが機能して短絡回路が切断される。したがって、たとえＤＣ−ＤＣコンバータが正常に降圧動作をすることが可能であったとしても、当該ＤＣ−ＤＣコンバータはサブバッテリを充電することができない。本明細書では、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットがショートモードの故障を発生してもサブバッテリを充電することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する車両用電源システムは、メインバッテリと、メインバッテリに接続されているメイン電源配線と、メイン電源配線に接続されてい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ているサブ電源配線と、第１コイルと第２コイルと第３コイルを含むトランスと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線と第１コイルを接続する第１回路と、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第２コイルを接続する第２回路と、サブ電源配線と第３コイルを接続する第３回路と、制御装置を備えている。第１回路はＤＣ−ＡＣコンバータの機能を有し、第２回路はＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有し、第３回路はＡＣ−ＤＣコンバータの機能を有する。制御装置は、スイッチよりも電力制御ユニット側の前記メイン電源配線又は電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、第２回路のＡＣ−ＤＣコンバータとして機能させずに、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してメインバッテリからサブ電源配線に電力を供給する。
【０００６】
上記の車両用電源システムでは、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットにショートモードの故障が検出された場合、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータを介してメインバッテリからサブ電源配線に電力を供給する。即ち、この場合、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータと第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータにより、メイン電源配線からサブ電源配線に降圧して電力を供給することができる。これにより、ショートモードの故障がスイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線又は電力制御ユニットに発生した場合においても、第１回路のＤＣ−ＡＣコンバータと第３回路のＡＣ−ＤＣコンバータによって、降圧したメインバッテリの電力がサブ電源配線を介してサブバッテリに充電される。
【０００７】
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】
【０００８】
【図１】実施例の電源システムのブロック図である。
【図２】実施例の第１回路、第２回路及び第３回路の概略の構成を示す図である。
【図３】ショートモードの故障を発生した場合におけるサブバッテリの充電時の電流経路を示す説明図である。
【図４】実施例の電源システムにおいて、上記ショートモードの故障を発生した場合にＥＣＵが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電源システム１を説明する。電源システム１は、ハイブリッド車２に搭載されている車両用の電源システムである。図１に、実施例の電源システム１のブロック図を示す。ハイブリッド車２は、エンジン６１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。エンジン６１の動力を利用して走行する場合には、エンジン６１が発生させた動力の一部を動力分割機構６２によって、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。エンジンを始動させる際には、電源システム１のメインバッテリ４からの電力を第１モータ６に供給し、第１モータ６をセルモータとして機能させる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合には、メインバッテリ４からの電力で第２モータ８を駆動することで、駆動輪を回転させる。また、エンジン６１の動力のみを利用して、駆動輪を回転させることも可能である。
【００１０】
電源システム１は、メインバッテリ４と、サブバッテリ２２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２と、第１回路２８と、第２回路３０と、第３回路３２と、トランス３６と、メイン電源配線１０と、サブ電源配線２４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０を備える。メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。ハイブリッド車２は、エンジンの動力を用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。また、走行中のハイブリッド車２が減速する際に、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
【００１１】
メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、ＰＣＵ１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。
【００１２】
ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と第１モータ６および第２モータ８の間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１４の電圧は、電圧センサ５３で計測されている。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、メインバッテリ４から供給される直流電力を、第１モータ６や第２モータ８の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、メインバッテリ４へ充電するための直流電力に変換することもできる。
【００１３】
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。
【００１４】
メインバッテリ４とＳＭＲ２０の間には、ヒューズ５ａ、５ｂが設けられている。ヒューズ５ａは、定格以上の電流が正極線１０ａに流れると溶断して非導通になり、ヒューズ５ｂも同様に定格以上の電流が負極線１０ｂに流れると溶断して非導通になる。ヒューズ５ａ、５ｂは、予め定められた大きさ以上の電流が正極線１０ａや負極線１０ｂに流れた場合に電流を遮断してメインバッテリ４などを保護する。
【００１５】
ハイブリッド車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリング、ヘッドライト、エアコン等の補機２６に接続されている。
【００１６】
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とトランス３６の第１コイル３６ｃとの間に第１回路２８が接続されている。後に詳述するが、トランス３６は、第１コイル３６ｃの他に、第２コイル３６ａと第３コイル３６ｂを備える。ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａとの間に第２回路３０が接続されている。また、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂとの間に第３回路３２が接続されている。ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に接続されている。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２の組合せは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うことができる。
【００１７】
また、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０は、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に接続されている。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２の組合せは、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うことができる。これら降圧動作によりサブ電源配線２４に供給された電力は、サブバッテリ２２及び補機２６に供給される。
【００１８】
また、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０は、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０を介して接続されている。第１回路２８とトランス３６と第２回路３０の組合せは、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。この供給動作は、ＳＭＲ２０を非導通に維持した状態で、実行可能である。
【００１９】
また、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を行うこともできる。これら供給動作により、ＳＭＲ２０を非導通に維持した状態で、第１回路２８とトランス３６と第２回路３０を介して、ＰＣＵ１２からメインバッテリ４に電力を供給することができる。
【００２０】
図２に、第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６の概略の構成を示す。第１〜第３回路２８、３０、３２とトランス３６は、１個の筐体５８に収容されている。第１回路２８は、接続配線７８を介して、メイン電源配線１０に接続されている。
【００２１】
第１回路２８は、フィルタ４４と、スイッチング回路４６と、逆流防止スイッチ４５を備える。フィルタ３３は、コンデンサ４４ａを備える。フィルタ４４は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４５は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第１回路２８からメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００２２】
スイッチング回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。
【００２３】
スイッチング回路４６は、トランス３６に接続されている。トランス３６は、３個のコイル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備える。第１コイル３６ｃは、接続配線７６を介して、スイッチング回路４６に接続されている。即ち、第１回路２８は、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と第１コイル３６ｃを接続する。第２コイル３６ａは、接続配線７２を介して第２回路３０のスイッチング回路３４に接続されている。第３コイル３６ｂは、接続配線７４を介して第３回路３２の整流回路３８に接続されている。トランス３６では、第２コイル３６ａから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することができる。さらに、トランス３６では、第１コイル３６ｃから第３コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできる。また、第１コイル３６ｃから第２コイル３６ａへ電圧を変化させずに電力を供給することもできるし、第２コイル３６ａから第１コイル３６ｃへ電圧を変化させずに電力を供給することもできる。
【００２４】
第１コイル３６ｃの一端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、第１コイル３６ｃの他端は、接続配線７６を介してスイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。
【００２５】
スイッチング回路４６では、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号を供給することによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路４６に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路４６では、ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路４６は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００２６】
第２コイル３６ａに接続されている第２回路３０は、接続配線７０を介して、メイン電源配線１０に接続されている。即ち、第２回路３０は、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と第２コイル３６ａを接続する。第２回路３０は、フィルタ３３と、スイッチング回路３４と、逆流防止スイッチ３１を備える。フィルタ３３は、コンデンサ３３ａを備える。フィルタ３３は、メイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ３１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第２回路３０からＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００２７】
スイッチング回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。第２コイル３６ａの一端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、第２コイル３６ａの他端は、接続配線７２を介してスイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。
【００２８】
スイッチング回路３４では、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号を供給することによって、メイン電源配線１０からスイッチング回路３４に供給される直流電力を交流電力へと変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能する。また、スイッチング回路３４では、ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによって、トランス３６から供給される交流電力を直流電力に変換する。即ち、スイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）としても機能する。
【００２９】
第３コイル３６ｂに接続されている第３回路３２は、サブ電源配線２４に接続されている。即ち、第２回路３０は、サブ電源配線２４と第３コイル３６ｂを接続する。第３回路３２は、フィルタ４０と、整流回路３８と、逆流防止スイッチ４１を備える。フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。フィルタ４０は、サブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。逆流防止スイッチ４１は、スイッチング素子のオンとオフを切り替えることによって、第３回路３２からサブ電源配線２４に電力が供給可能な状態（即ちスイッチング素子がオンの状態）と不可能な状態（即ちスイッチング素子がオフの状態）を切り換える。
【００３０】
整流回路３８は、ダイオード２３８ｅ、２３８ｇ、２３８ｆ、２３８ｈと、インダクタ３８ｉと、コンデンサ３８ｊを備えている。ダイオード２３８ｅとダイオード２３８ｆは直列に接続されており、ダイオード２３８ｇとダイオード２３８ｈは直列に接続されている。第３コイル３６ｂの一端は、接続配線７４を介してダイオード２３８ｅとダイオード２３８ｆの間に接続されており、第３コイル３６ｂの他端は、接続配線７４を介してダイオード２３８ｇとダイオード２３８ｈの間に接続されている。即ち、整流回路３８は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（即ち整流器）として機能する。なお、整流回路３８では、インダクタ３８ｉおよびコンデンサ３８ｊによる平滑化もなされる。
【００３１】
第１回路２８は、制御回路４３によって制御されている。具体的には、制御回路４３は、スイッチング回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに供給されるＰＷＭ信号のデューティ比及び逆流防止スイッチ４５のオンオフ動作を制御する。第２回路３０も同様に、制御回路４２によって制御される。なお、制御回路４３は、第３回路の逆流防止スイッチ４１のオンオフ動作も制御する。
【００３２】
制御回路４２、４３は、ＥＣＵ６０によって制御される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵとメモリを含む。ＥＣＵ６０は、電源システム１の各部１２、２０、４２、４３に接続され、メモリに格納されたプログラムに従って、各部１２、２０、４２、４３を制御する。
【００３３】
また、ＥＣＵ６０には、電圧センサ５３の検出信号ＶＬが入力される。ＥＣＵ６０は、電圧センサ５３から入力される検出信号に基づいて、平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬが０Ｖ（ゼロボルト）又は０Ｖに近い電圧である場合に、正極線１０ａと負極線１０ｂが短絡してショートモードの故障が発生したと判断する。
【００３４】
上述したように、第１〜第３回路２８、３０、３２により複数の動作（降圧動作や供給動作）が実行され得る。次いで、複数の動作のうち、主な動作についてより詳細に説明する。最初に、第２回路３０と第３回路３２とが動作することによって、第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第２回路３０とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第２回路３０のスイッチング回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２の整流回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、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。即ち、この降圧動作により、第１モータ６若しくは第２モータ８で発電された電力をサブバッテリ２２の充電に適した電圧まで降圧して、サブバッテリ２２を充電することができる。この降圧動作は、例えば、ＳＭＲ２０が導通しており、ＰＣＵ１２が動作している間に、適宜実行される。
【００３５】
次いで、第１回路２８と第３回路３２とが動作することによって、第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する場合を説明する。第１回路２８とトランス３６と第３回路３２との組合せが降圧動作を実行する際には、第１回路２８のスイッチング回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが動作してＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力から交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において降圧して、第３回路３２の整流回路３８がＡＣ−ＤＣコンバータとして機能することによって交流電力から直流電力へと変換する。これによって、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。即ち、この降圧動作により、メインバッテリ４の電力をサブバッテリ２２の充電に適した電圧まで降圧して、サブバッテリ２２を充電することができる。
【００３６】
次いで、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電力を供給する供給動作を実行する場合を説明する。この供給動作では、第１回路２８のスイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能することによって、メイン電源配線１０から供給される直流電力を交流電力へと変換する。そして、変換された交流電圧をトランス３６において電圧を変えずに、第２回路３０のスイッチング回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。この場合には、スイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能する。これによって、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を非導通に維持した状態で、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ電圧を変えずに電力を供給することができる。例えば、この供給動作を利用して、ＳＭＲ２０を非導通から導通に切り替える際に、ＰＣＵ１２の平滑コンデンサ１４をプリチャージすることができる。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ようにプリチャージすることにより、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ことが防止される。ＳＭＲ２０は、ハイブリッド車２のパワーボタン（始動スイッチ）が押下されてレディ状態になった直後に導通に切り替わる。この供給動作は、レディ状態になった後で、ＳＭＲ２０が導通に切り換わる前に実行され、その後は実行されない。即ち、第２回路３０は、ＳＭＲ２０が導通している間では、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能しない。
【００３７】
図３を参照して、ショートモードの故障が発生した場合について説明する。例えば、ショートモードの故障は、ＰＣＵ１２の平滑コンデンサ１４内で巻回されている電極フィルム同士が短絡した場合に生じる。このほか、メイン電源配線１０の途中において、正極線１０ａと負極線１０ｂが短絡した場合でも生じる。ショートモードの故障が発生した場合、平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬが０Ｖ又はそれに近い電圧になる。このような短絡状態においては、メイン電源配線１０（正極線１０ａ及び負極線１０ｂ）に定格以上の大電流が流れる。そのため、メインバッテリ４とＳＭＲ２０の間に設けられているヒューズ５ａ、５ｂの少なくとも一方が溶断して、ヒューズ５ａ、５ｂ（ＳＭＲ２０）よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に流れる電流が遮断される。また、ショートモードの故障が発生した場合、ＰＣＵ１２のコンバータ１６の正極線１０ａに接続されている配線が低電位側に短絡し、コンバータ１６は機能しなくなる。ショートモードの故障が発生した場合、ＥＣＵ６０は、ＰＣＵ１２のコンバータ１６を停止する。
【００３８】
図３に太線で示すように、第１回路２８がＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０に接続されているので、本実施例の電源システム１は、ヒューズ５ａ、５ｂが溶断しても、メインバッテリ４とサブバッテリ２２の間の接続ルートが、第１回路２８と第３回路３２を介して確保される。即ち、本実施例の電源システム１は、上記のショートモードの故障が発生した場合でも、第１回路２８をＤＣ−ＡＣコンバータとして機能させ、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１を導通状態にすることにより、サブバッテリ２２に適した電圧に降圧されたメインバッテリ４の電力をサブバッテリ２２に充電することができる。なお、ショートモードの故障が発生した場合、第２回路３０はＤＣ−ＡＣコンバータとしてもＡＣ−ＤＣコンバータとしてもその動作が禁止される。即ち、ショートモードの故障が発生した場合、トランス３６とＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０との間は、遮断される。
【００３９】
図４を参照して、ショートモードの故障が発生した場合に、ＥＣＵ６０が実行する制御について説明する。ショートモードの故障が発生した場合、ハイブリッド車２の走行に支障が生じ得る。図４に示す処理が実行されることにより、ショートモードの故障が発生した場合でも、ハイブリッド車２の走行を継続することが可能となる。図４に示す処理は、例えば、ハイブリッド車２のパワーボタン（始動スイッチ）が押下されてレディ状態に直後から開始され、それ以後、所定周期（例えば、５ミリ秒ごと）で繰り返し実行される。
【００４０】
処理が開始されると、ＥＣＵ６０は、電圧センサ５３から入力される検出信号に基づいて、平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬを取得する（Ｓ２）。つまり、メイン電源配線１０の正極線１０ａの電圧ＶＬを得る。続いて、ＥＣＵ６０は、電圧センサ５３で検出される平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬが０Ｖであるか否かを判断する（Ｓ４）。これにより、ＥＣＵ６０は、ショートモードの故障が発生しているか否かを判断する。なお、Ｓ４では、電圧ＶＬが０Ｖに近い電圧値（例えば、１Ｖ未満）であるか否かを判断してもよい。完全なショート（デッドショート）ではなく、短絡抵抗値により電圧センサ５３が０Ｖに近い電圧値を検出する場合、いわゆる、レアショートの場合もあり得るからである。
【００４１】
平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬが０Ｖである場合には（Ｓ４；ＹＥＳ）、ショートモードの故障が発生していると判断して、Ｓ６に進む。一方、平滑コンデンサ１４の電圧ＶＬが０Ｖでない場合には（Ｓ４；ＮＯ）、ショートモードの故障が発生していないと判断して、処理を終了する。
【００４２】
Ｓ６では、ＥＣＵ６０は、第２回路３０の動作を禁止する指示を制御回路４２に送信する。制御回路４２は、当該指示に応じて、第２回路３０の動作を禁止する。例えば、第２回路３０がＤＣ−ＡＣコンバータとして動作している場合、制御回路４２は、第２回路３０のスイッチング回路３４の各スイッチング素子へのＰＷＭ信号の供給を停止する。これにより、その後、第２回路３０はＤＣ−ＡＣコンバータとしての動作が禁止される。また、制御回路４２は、当該指示に応じて、逆流防止スイッチ３１がオンすることを禁止する。これにより、その後、第２回路３０はＡＣ−ＤＣコンバータとしての動作も禁止される。即ち、ＥＣＵ６０は、ショートモードの故障が発生した場合、第２回路３０をＤＣ−ＡＣコンバータとしてもＡＣ−ＤＣコンバータとしても機能させない。
【００４３】
Ｓ８では、ＥＣＵ６０は、第１回路２８と第３回路３２の動作を開始する指示を制御回路４３に送信する。具体的には、制御回路４３は、当該指示に応じて、第１回路２８のスイッチング回路４６の各スイッチング素子に所定のＰＷＭ信号を供給し、かつ、第３回路３２の逆流防止スイッチ４１をオン状態とする。これにより、ＥＣＵ６０は、第１回路２８のＤＣ−ＡＣコンバータを動作させて、第３回路３２のＡＣ−ＤＣコンバータを介してＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４に電力を供給する。即ち、メインバッテリ４の電力が、第１回路２８と第３回路３２を介して、サブ電源配線２４に供給される。
【００４４】
ここで、上述したように、第２回路３０はＡＣ−ＤＣコンバータとして機能していない。即ち、第２コイル３６ａからＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０に電力が供給不可能な状態となっているので、第１回路２８により変換された交流電力は、第１コイル３６ｃと第２コイル３６ａを介して、メインバッテリ４側のメイン電源配線１０へと供給されることは無い。即ち、ショートモードの故障が発生しているメイン電源配線１０に電力が供給されることがない。
【００４５】
続いて、Ｓ１０では、ＥＣＵ６０は、退避走行モードへ移行する処理を実行する。退避走行モードとは、例えば、上記のショートモードの故障などのハイブリッド車２の走行に支障が生じ得る故障が発生した場合に、ハイブリッド車２を安全な場所まで退避させるための走行モードである。例えば、退避走行により、ハイブリッド車２を修理工場まで移動させることが可能となる。
【００４６】
例えば、退避走行モードでは、ＥＣＵ６０は、以下の制御を実行する。ショートモードの故障が発生した場合に、ハイブリッド車２がエンジン６１を利用して走行している場合には、ＥＣＵ６０は、エンジン６１による走行が継続されるように、エンジン６１及び動力分割機構６２を制御する。一方、ショートモードの故障が発生した場合に、ハイブリッド車２がエンジン６１を利用して走行していない場合には、ＥＣＵ６０は、エンジン６１を始動して、エンジン６１による走行が可能なように、エンジン６１及び動力分割機構６２を制御する。この制御により、ショートモードの故障が発生しているメイン電源配線１０に電力を供給することなく、エンジン６１を利用して、ハイブリッド車２を走行することが可能となる。
【００４７】
Ｓ１０で、退避走行モードへ移行が完了すると、ＥＣＵ６０は、一連の処理を終了する。
【００４８】
このような処理によれば、ショートモードの故障が発生した場合でも、退避走行によりハイブリッド車２を走行することが可能となる。また、退避走行を実行している場合でも、パワーステアリング、ヘッドライト、エアコン等の補機２６を駆動する場合がある。しかし、ショートモードの故障が発生した場合、ＰＣＵ１２のコンバータ１６が停止しているため、補機２６にはＰＣＵ１２から電力が供給されない。従って、補機２６は、サブバッテリ２２から供給される電力のみで駆動する。そのため、サブバッテリ２２に電力が供給されなければ、サブバッテリ２２は充電されずに放電を続け、サブバッテリ２２の出力電圧は降下する。上述の処理によれば、ショートモードの故障が発生した場合に、サブバッテリ２２は、メインバッテリ４から第１回路２８と第３回路３２を介してサブ電源配線２４に供給される電力により充電される。サブバッテリ２２は、補機２６の駆動に必要な出力に応じて放電するとともにメインバッテリ４の電力により充電されるので、サブバッテリ２２の出力電圧が降下することが抑制され得る。
【００４９】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１回路２８のスイッチング回路４６は、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能すればよく、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能しなくてもよい。即ち、第１回路２８は、少なくとも、ＤＣ−ＡＣコンバータを含んでいればよい。また、第２回路３０のスイッチング回路３４は、ＡＣ−ＤＣコンバータとして機能すればよく、ＤＣ−ＡＣコンバータとして機能しなくてもよい。即ち、第２回路３０は、少なくとも、ＡＣ−ＤＣコンバータを含んでいればよい。
【００５０】
また、実施例で説明した技術は、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にも適用可能である。この場合、Ｓ１０の退避走行モードでは、例えば、メインバッテリ４から電力を供給することなく、第１モータ６で発電した電力だけで第２モータ８を駆動して走行するバッテリレス走行により、ハイブリッド車２を走行させてもよい。
【００５１】
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】
【００５２】
１        ：電源システム
２        ：ハイブリッド車
４        ：メインバッテリ
１０      ：メイン電源配線
１２      ：ＰＣＵ
１４      ：平滑コンデンサ
２０      ：ＳＭＲ
２２      ：サブバッテリ
２４      ：サブ電源配線
２６      ：補機
２８      ：第１回路
３０      ：第２回路
３１、４１、４５      ：逆流防止スイッチ
３２      ：第３回路
３６      ：トランス
３６ａ    ：第２コイル
３６ｂ    ：第３コイル
３６ｃ    ：第１コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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