JP2010130877A

JP2010130877A - 車両用バッテリー制御装置、車両用バッテリーシステム、および車両用バッテリー制御方法

Info

Publication number: JP2010130877A
Application number: JP2008306163A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Goto; 広生後藤; Hiroyuki Yamai; 広之山井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: JP5171578B2

Abstract

【課題】高電圧バッテリー故障時に補機用バッテリーの安定した充電を実現する。
【解決手段】モーター２の駆動と回生を行うモーター駆動回生回路５,７,１０と補機用低電圧バッテリー４の充電を行うバッテリー充電回路６,１１とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリー３との間に開閉器９を接続し、高電圧バッテリー３の充電電力とモーター駆動回生回路５,７,１０の回生電力をバッテリー充電回路６,１１へ供給する車載バッテリーシステムの制御装置であって、高電圧バッテリー３の故障が検知された場合に、開閉器９を開路してモーター駆動回生回路５,７,１０の回生電力をバッテリー充電回路６,１１へ供給するとともに、バッテリー充電回路６,１１の入力電圧が予め設定された所定値となるようにモーター駆動回生回路５,７,１０の回生電圧を制御し、また、低電圧バッテリー４の電圧が目標電圧になるようにバッテリー充電回路６,１１の制御を行い、補機用低電圧バッテリー４への安定した電力供給を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリーの制御装置、システムおよび制御方法に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、高電圧バッテリーからの直流高電圧を高圧側ＤＣＤＣコンバーターにより所定電圧まで昇圧した後、インバーターにより３相交流電圧に変換し、モーターに印加して駆動することによって車両の走行駆動源を得ている。なお、高圧側ＤＣＤＣコンバーターを設けず、高電圧バッテリーからの直流高電圧を直接インバーターで交流電圧に変換する方式の電動車両もある。

ハイブリッド車両は従来のエンジンに加えモーターを走行駆動源とする自動車であり、モーターを駆動してエンジンのアシストおよび制動を行うものである。このハイブリッド車両は、高圧バッテリー、高圧側ＤＣＤＣコンバーター、補機バッテリーを充電するための低圧側ＤＣＤＣコンバーター、補機バッテリー、インバーター、電動発電機（モータージェネレーター）などを備えている。

高圧バッテリー（メインバッテリーとも呼ぶ）と、インバーターまたは高圧側ＤＣＤＣコンバーターは、メインコンタクターを介して接続される。従来のハイブリッド車両では、バッテリーやインバーターで故障などのフェールが検知された場合、検知されると同時にメインコンタクターを開路（遮断）し、インバーターの動作を停止していたため、低圧側ＤＣＤＣコンバーターに電力が供給されなくなり、補機バッテリーへの充電ができなくなっていた。

このような不具合を解決するために、高圧バッテリーの正極側にメインコンタクターＡを設けるとともに、負極側にメインコンタクターＢを設け、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの正極側と負極側の入力端子の一方をメインコンタクターＡと高圧バッテリーの間に接続するとともに、もう一方をメインコンタクターＢと高圧側ＤＣＤＣコンバーターの間に接続し、故障箇所に応じてメインコンタクターＡまたはＢの内のどちらか一方のみを開路することによって、フェール状態においても低圧側ＤＣＤＣコンバーターへの電力供給を継続できるようにした車両用バッテリーの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この制御装置では、高圧バッテリーが故障した場合にはメインコンタクターＡのみを開路するので、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの入力端子は高圧側ＤＣＤＣコンバーターに接続されたままになり、モーターによる発電電力を使って補機バッテリーの充電が可能になる。また、インバーターもしくはモーターが故障した場合には、メインコンタクターＢのみを開路するので、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの入力端子は高圧バッテリーに接続されたままになり、高圧バッテリーの電力を使って補機バッテリーの充電が可能になる。
特開２００７−０２８８０３号公報

しかしながら、上述した従来の車両用バッテリー制御装置では、メインバッテリーが故障した場合にコンタクターを開路し、等価静電容量がコンデンサーに比べて、非常に大きなメインバッテリー（高圧バッテリー）をシステムから切り離すので、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの入力端子間の静電容量が減少し、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの入力電圧の変動が増加する。このため、低圧側ＤＣＤＣコンバーターの入力電圧が許容電圧の上限を超えて、過電圧により低電圧ＤＣＤＣコンバーターが停止したり、低電圧ＤＣＤＣコンバーターの入力電圧が補機バッテリーの電圧を下回り、低電圧ＤＣＤＣコンバーターが入力不足により停止したりすることがあるため、低圧側ＤＣＤＣコンバーターによる補機バッテリーの安定した充電に支障がでる可能性がある。

（１）請求項１の発明は、モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、高電圧バッテリーの充電電力とモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御装置であって、高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、開閉器を開路してモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給するとともに、バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるようにモーター駆動回生回路が回生電圧を制御し、また、低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるようにバッテリー充電回路の制御を行い、補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御装置である。
(２) 請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用バッテリー制御装置において、バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリー制御装置である。
(３) 請求項３の発明は、請求項１〜２のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、高電圧バッテリー故障時のモーター駆動回生回路の回生電圧の所定値は、低電圧バッテリーから車載補機へ供給される電力の最大変化量を考慮して決定される車両用バッテリー制御装置である。
(４) 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、バッテリー充電回路への入力電圧が予め設定した電圧を超えた場合は降圧器の出力電圧を上げる車両用バッテリー装置である。
(５) 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、降圧器及び昇圧器は、モーター駆動回生回路の制御周期よりも短い制御周期の制御特性を有する車両用バッテリー制御装置である。
(６) 請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、高電圧バッテリー故障時のモーター駆動回生回路の回生電圧が、バッテリー充電回路の動作が保証される下限値を下回らないように、モーター駆動回生回路を制御する車両用バッテリー制御装置である。
(７) 請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、モーター駆動回生回路は、高電圧バッテリーからの入力電圧を高い直流電圧に昇圧して出力する昇圧器と、昇圧器からの直流電圧を交流電圧に変換またはモーターからの交流電圧を直流電圧に逆変換する電力変換器とを有する車両用バッテリー制御装置である。
(８) 請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、モーター駆動回生回路は、高電圧バッテリーからの直流電圧を交流電圧に変換またはモーターからの交流電圧を直流電圧に逆変換する電力変換器を有する車両用バッテリー制御装置である。
(９) 請求項９の発明は、高電圧バッテリーと、モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と、補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路と、モーター駆動回生回路とバッテリー充電回路とを並列に接続した並列回路と高電圧バッテリーとの間に接続される開閉器と、モーター駆動回生回路、バッテリー充電回路および開閉器を制御し、高電圧バッテリーの充電電力とモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給させる制御回路とを備えた車両用バッテリーシステムであって、制御回路は、高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、開閉器を開路してモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給するとともに、バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるようにモーター駆動回生回路の回生電圧を制御し、また、低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるようにバッテリー充電回路の制御を行い、補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリーシステムである。
(１０) 請求項１０の発明は、請求項９に記載の車両用バッテリーシステムにおいて、バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリーシステムである。
(１１) 請求項１１の発明は、モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、高電圧バッテリーの充電電力とモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御方法であって、高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、開閉器を開路してモーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給するとともに、バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるようにモーター駆動回生回路の回生電圧を制御し、また、低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるようにバッテリー充電回路の制御を行い、補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御方法である。
(１２) 請求項１２の発明は、請求項１１に記載の車両用バッテリー制御方法において、バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とすることを特徴とする車両用バッテリー制御方法である。
（１３）請求項１３の発明は、モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、前記高電圧バッテリーの充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御方法であって、高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、開閉器を開路して、モーター駆動回生回路の制御を停止し、モーター駆動回生回路を整流ダイオード回路として機能させ、モーターが誘起する交流誘起電圧を直流電圧に変換し、回生電力としてバッテリー充電回路へ供給するとともに、低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるようにバッテリー充電回路の制御を行い、補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御装置である。
（１４）請求項１４の発明は、請求項１３に記載の車両用バッテリー制御装置において、バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、入力電圧が低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリー制御装置である。

本発明によれば、高電圧バッテリーに故障が発生して同バッテリーがモーター駆動回生回路およびバッテリー充電回路から切り離され、モーター駆動回生回路の回生電圧の変動が増加しても、バッテリー充電回路の動作が停止するようなことがなく、補機用低電圧バッテリーへの安定した充電を実現できる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は、本発明の車両用バッテリー制御装置をハイブリッド車両に適用した第１の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態のハイブリッド車両のバッテリー制御装置は、メインバッテリー（高圧バッテリー）３、メインコンタクター９、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５、インバーター１０、モーター２、エンジン１、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６、電圧センサー３１，３２，３３、平滑用コンデンサー７，１１、補機バッテリー（低圧バッテリー）４、コントローラー８、回転センサー１３などを備えている。

メインバッテリー３はモーター２を駆動するための高電圧バッテリーであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などからなる２次電池である。メインバッテリー３にはセルコントローラー１２が内蔵されており、メインバッテリー３を構成する電池セル(不図示)の電圧を監視してセルの異常診断や過充電保護を行い、メインバッテリー３にフェール状態が発生したときはフェール信号をコントローラー８へ送る。

メインコンタクター９は、メインバッテリー３と高圧側ＤＣＤＣコンバーター５とを電気的に開路（遮断）または閉路（投入）するリレーであり、一方の接点がメインバッテリー３の正極側（ハイ側）に接続され、他方の接点が高圧側ＤＣＤＣコンバーター５および低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の正極側（ハイ側）端子に接続されている。メインコンタクター９の接点の開路および閉路はコントローラー８により制御される。

なお、図１に示す第１の実施の形態ではメインコンタクター９をメインバッテリー３、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５および低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の正極側（ハイ側）に設けた例を示すが、負極側（ロー側）に設けてもよい。この場合には、メインコンタクター９の一方の接点をメインバッテリー３の負極側（ロー側）に接続し、他方の接点を高圧側ＤＣＤＣコンバーター５および低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の負極側（ロー側）端子に接続する。

高圧側ＤＣＤＣコンバーター５は、モーター２の高出力化と高回転領域での高トルク化のために設けられる。モーター２の駆動時には、メインバッテリー３の電圧Ｖ２を目標電圧まで昇圧してインバーター１０へ供給する。また、モーター２の回生時には、モーター２からインバーター１０を介して回生される直流電力の電圧Ｖ１を目標電圧まで降圧してメインバッテリー３を充電する。モーター２の駆動時に高圧側ＤＣＤＣコンバーター５が出力する電圧Ｖ１の目標値は、コントローラー８から電圧指令１として与えられる。また、モーター２の回生時に高圧側ＤＣＤＣコンバーター５が出力する電圧Ｖ２の目標値は、コントローラー８から電圧指令２として与えられる。

ハイブリッド車両の制御装置の中には、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５が搭載されておらず、メインバッテリー３の電圧Ｖ２が直接インバーター１０の入力電圧Ｖ１となっているものもある。高圧側ＤＣＤＣコンバーター５を搭載するかどうかは、メインバッテリー３の電圧やモーター２の性能、さらにシステム全体の効率やコストなどから判断される。高圧側ＤＣＤＣコンバーター５が搭載されていない場合の車両用バッテリー制御装置については、後述する発明の第２の実施形態で説明する。

インバーター１０は、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５により昇圧された直流電圧をＵ，Ｖ，Ｗの３相交流電圧に変換してモーター２のモーターコイルへ出力する一方、モーター２で発電された３相交流電圧を直流電圧に変換して高圧側ＤＣＤＣコンバーター５へ出力する。インバーター１０は、スイッチング半導体素子７０♯ＵＨ，７０♯ＵＬ，フリーホイルダイオード７２♯ＵＨ，７２♯ＵＬから成るＵ相アームと、スイッチング半導体素子７０♯ＶＨ，７０♯ＶＬ，フリーホイルダイオード７２♯ＶＨ，７２♯ＶＬから成るＶ相アームと、スイッチング半導体素子７０♯ＷＨ，７０♯ＷＬ，フリーホイルダイオード７２♯ＷＨ，７２♯ＷＬから成るＷ相アームとを有している。

なお、図示を省略するが、インバーター１０はこれらの半導体素子７０＃を制御するためのドライバーを備えており、後述するコントローラー８からの電圧／トルク指令４に応じたスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成し、半導体素子７０♯を制御する。すなわち、モーター２を駆動する場合には、モーター２に正トルクを与えるように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームの６つの各スイッチング半導体素子７０♯をスイッチングし、ＰＷＭ制御を行う。また、モーター２を回生する場合には、モーター２に負トルクを与えるように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームの６つの各スイッチング半導体素子７０♯をスイッチングし、ＰＷＭ制御を行う。

モーター２は永久磁石式回転子を備えた３相交流モーターである。また、エンジン１は例えば直列４気筒タイプのエンジンである。エンジン１の始動時またはアシスト時には、モーター２が力行モードで運転されて正トルクを発生し、モーター２によりエンジン１が駆動される。一方、走行中の発電時または車両制動時には、モーター２が回生モードで運転されて負トルクを発生し、エンジン１によりモーター２が駆動される。回転センサー１３は例えばレゾルバであり、モーター２の回転数と位相角度を検出している。

低圧側ＤＣＤＣコンバーター６は昇降圧型のＤＣＤＣコンバーターであり、インダクタンス７４と、スイッチング半導体素子７３と、ダイオード７５と、コンデンサー７６より構成されている。
なお、図示は省略するが、低電圧ＤＣＤＣコンバーター６は半導体素子７３を制御するためのドライバーを備えており、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧Ｖ３の目標値Ｖｃ３と、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力電圧Ｖ２との差に応じたスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成し、半導体素子７３を制御する。低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧Ｖ３の目標値Ｖｃ３は、後述するコントローラー８から電圧指令３として与えられる。入力電圧Ｖ２が電圧指令３の値より大きい場合は、ドライバーは低圧側ＤＣＤＣコンバーター６が降圧器として動作するように半導体素子７３をスイッチングし、入力電圧Ｖ２を電圧指令３の電圧に降圧して、補機バッテリー４を充電する。また、入力電圧Ｖ２が電圧指令３の値より小さい場合は、ドライバーは低圧側ＤＣＤＣコンバーターが昇圧器として動作するように半導体素子７３をスイッチングし、入力電圧Ｖ２を電圧指令３の電圧に昇圧して、補機バッテリー４を充電する。補機バッテリー４は１２Ｖバッテリーであり、コントローラー８やヘッドライトなどの電装品、いわゆる車載補機に電力を供給する。

以上説明したように、第１の実施の形態のハイブリッド車両用のバッテリー制御装置では、メインコンタクター９の一方の接点にメインバッテリー３が接続され、他方の接点にモーター２の駆動および回生を行うモーター駆動回生回路と、補機用バッテリー４を充電する補機バッテリー充電回路とが並列に接続されている。前者のモーター駆動回生回路は高圧側ＤＣＤＣコンバーター５、平滑用コンデンサー７およびインバーター１０を備えており、後者の補機バッテリー充電回路は低圧側ＤＣＤＣコンバーター６、平滑用コンデンサー１１を備えている。モーター駆動回生回路５，７，１０と補機バッテリー充電回路６，１１はメインバッテリー３の負荷になり、メインコンタクター９はこれらの負荷をメインバッテリー３に接続または遮断する断路器である。

コントローラー８は、マイクロコンピューターとメモリやＡ／Ｄコンバーター、駆動回路などの周辺部品から構成され、次のような機能を有する。なお、コントローラー８には補機用バッテリー４から電力が供給される。

（１）車両の減速時など車両がエンジン１からの駆動力を必要としない所定の場合には、モーター２を発電機として機能させて回生制動力を発生させ、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するように、インバーター１０および高圧側ＤＣＤＣコンバーター５を制御する。すなわち、モーター２の回生の場合には、インバーター１０の出力電圧Ｖ１が高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の最適な入力電圧となるように、インバーター１０に電圧／トルク指令４を与えて平滑コンデンサー７の電圧Ｖ１を制御するとともに、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力電圧Ｖ２がメインバッテリー３に最適な充電電圧となるように、メインバッテリー３の電圧Ｖ２の目標電圧指令２を与える。また、補機バッテリー４の電圧Ｖ３が最適な電圧で充電されるように、目標電圧指令３を低圧側ＤＣＤＣコンバーター６に与える。

（２）モーター２を電動機として機能させ、エンジン１を始動またはアシストするように高圧側ＤＣＤＣコンバーター５およびインバーター１０を制御する、すなわち、モーター２の駆動の場合には、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力電圧Ｖ１がインバーター１０に最適な入力電圧となるように、平滑コンデンサー７の電圧Ｖ１の目標電圧指令１を高圧側ＤＣＤＣコンバーター５に与えるとともに、インバーター１０に電圧／トルク指令４を与えて目標トルクに応じた３相交流電圧を出力させる。また、補機バッテリー４の電圧Ｖ３が最適な電圧で充電されるように、電圧指令３を低圧側ＤＣＤＣコンバーター６に与える。

（３）メインバッテリー３にフェールが発生した場合は、メインコンタクター９を開路し、メインバッテリー３をシステムから切り離す。そして、モーター２、インバーター１０および高圧側ＤＣＤＣコンバーター５には、上記（１）の回生動作のみを実行させる。ただし、平滑コンデンサー７の電圧Ｖ１および平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２の目標電圧はフェール時のみに適用されるデフォルト値である。

メインバッテリー３が切り離されることによって、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力端子には正常時よりも大きな電圧変動が発生することになるので、コントローラー８は平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２を監視している。例えば、モーター２の速度が急激に上昇し、モーター２の誘起電圧の急激な変化で、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の電圧制御が追いつかず、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力電圧Ｖ２がある所定の値を超えた場合などは、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６に与える補機バッテリー４の目標電圧指令３を一時的に上昇させ、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧を上げることによって、平滑コンデンサー１１に貯まった電荷を強制的に補機バッテリー４へ放出させ、電圧Ｖ２の値を下げる。これにより、電圧Ｖ２が平滑コンデンサー１１と低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の許容電圧を超えて、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６が過電圧で停止するのを防ぐことができる。また、モーター２が低回転状態などで十分な発電を行うことができず、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力電圧Ｖ２が補機バッテリー４の目標電圧指令３よりも低くなった場合には、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６は昇圧器として動作し、補機バッテリー４へ目標電圧指令３の電圧で充電を継続することができる。また、モーター２に搭載された回転センサー１３の信号を入力することで、モーター２が低回転領域に低下していることを認識し、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６が降圧器から昇圧器へと動作を移行する方法もある。ここで、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６が高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力したリップル電圧をコントロールするために、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の制御周期は高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の制御周期よりも十分に高速である。

メインバッテリー３の故障例としては、メインバッテリー３のセルの異常劣化、例えば、セルの内部抵抗が異常に上昇した場合が挙げられる。この場合に発生する事象として、セルコントローラー１２のあるセル電圧センサーの電圧値が異常値を示す。モーター２の駆動時は、セルの内部抵抗による電圧の異常低下により、セル電圧センサーの値が異常低下する。また、モーター２の回生時は、セルの内部抵抗の電圧が異常に上昇し、セル電圧センサーの値が異常上昇する。セルコントローラー１２はこのような異常を検知し、メインコンタクター９を開路してメインバッテリー３をシステム（上述したモーター駆動回生回路５，７，１０と補機バッテリー充電回路６，１１）から切り離すためにコントローラー８へフェール信号を送る。

図２は、第１の実施形態の車両用バッテリー制御装置において、メインバッテリー３にフェールが発生した場合の制御方法を示すフローチャートである。また、図３は、図２に示す制御を行ったときの、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２と、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧Ｖ３の指令値Ｖｃ３と、回転センサー１３が検知するモーター速度の変化を示すタイムチャートである。

ステップ５０において、メインバッテリー３がフェール状態であるかどうかを検知する。フェール状態でない場合はそのままフローから抜ける。フェール状態の場合はステップ５１へ進み、インバーター１０、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５および低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の動作を停止する。

次に、ステップ５２でメインコンタクター９を開路（ＯＦＦ）し、メインバッテリー３を完全にシステム（負荷；モーター駆動回生回路５，７，１０と補機バッテリー充電回路６，１１）から切り離す。続くステップ５３で平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２が低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３より大きいかどうかを判断し、出力電圧指令値Ｖｃ３の方が平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２より大きい場合には、ステップ５４へ移行し低圧側ＤＣＤＣコンバーター６を降圧器として制御を開始する。また、出力電圧指令値Ｖｃ３の方が平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２より小さい場合には、ステップ５５へ移行し低圧側ＤＣＤＣコンバーター６を昇圧器として制御を開始する。このとき、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２は、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力となるので、図３に示すように次第に減少する。

ステップ５６では、インバーター１０および高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の制御を開始する。このとき、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力電圧（平滑コンデンサー１１の電圧）Ｖ２は、フェール状態のときのみに適用されるデフォルト値であり、通常時の出力電圧より低い値で制御される。この理由は、メインバッテリー９が切り離された分、見かけの静電容量が減少しているため、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力変化や低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力変化に電圧Ｖ２が非常に敏感に反応するためである。

例えば、ヘッドライトをオンからオフにした場合に、補機の使用電力が急激に減少するため、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力も急激に減少する。その場合、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５内部のインダクタンスなどの影響で、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２が急激に上昇するので、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６や平滑コンデンサー１１の許容電圧Ｖmax（図３参照）を超えるおそれがある。

逆に、ヘッドライトをオフからオンにした場合、補機の使用電力が急激に上昇するため、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力も急激に増加する。その場合、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５から平滑コンデンサー１１への電荷供給が間に合わず、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２が急激に減少するので、補機バッテリー４への充電動作が保証される下限電圧Ｖmin（図３参照）を下回り、補機バッテリー４の電圧Ｖ３が低下してしまう。

高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の出力電圧（平滑コンデンサー１１の電圧）Ｖ２のバッテリーフェール状態のときのみに適用される上記デフォルト値は、平滑コンデンサー１１の容量、システム（上述したモーター駆動回生回路５，７，１０と補機バッテリー充電回路６，１１）のインダクタンス、補機バッテリー４の容量、補機の使用電力の最大変化量などから、上記の電圧変動を考慮した値とする必要がある。

しかし、電圧変動を考慮した上記デフォルト値で制御を行ったとしても、急激なモーター速度の上昇によりモーター２の発電量が急激に増加し、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５の電圧制御が追いつかない場合や、補機バッテリー４の経年劣化による内部抵抗の増加や、温度変化による平滑コンデンサー１１の容量誤差などによって、平滑コンデンサー１１や低圧側ＤＣＤＣコンバーター４に過電圧が発生することも考えられる。

そこで、ステップ５７において平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２を監視する。電圧Ｖ２が過電圧認識規定値Ｖh（図３参照）よりも小さい場合はステップ５９へ進み、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３を通常時の規定値とする。一方、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２が過電圧認識規定値Ｖhよりも大きい場合はステップ５８へ進み、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３を、次式に示すように前回値に所定量ΔＶ３だけ上乗せした値とする。
Ｖｃ３（今回値）＝Ｖｃ３（前回値）＋ ΔＶ３・・・(１)

ステップ５８における上記処理によって、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３は、図３に示すように次第に上昇していく。それと同時に平滑コンデンサー１１内の電荷の放出量も増加するので、電圧Ｖ２はやがて減少する。したがって、平滑コンデンサー１１の端子電圧や低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の入力電圧が許容電圧Ｖmaxを超えるようなことはない。

ステップ６０では、図示は省略するが、例えば車両のイグニション信号の状態を見て、図２の制御を停止（シャットダウン）するかどうかを判断する。イグニション信号がオフとなりシャットダウンする場合には、ステップ６１において、インバーター１０、高圧側ＤＣＤＣコンバーター５及び低圧側ＤＣＤＣコンバーター６を停止して、フローから抜ける。イグニション信号がオンの場合には、再度ステップ５３へ戻り、前述したフローを繰り返す。

ステップ５３は前述したように、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２と低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３を比較し、ステップ５４で低圧側ＤＣＤＣコンバーター６を降圧器として制御を行うか、又はステップ５５で低圧側ＤＣＤＣコンバーター６を昇圧器として制御を行うかを判断している。図３に示すように、モーター速度が低速状態の場合など、モーター２が十分に発電できない領域において、平滑コンデンサー１１の電圧Ｖ２が低圧側ＤＣＤＣコンバーター６の出力電圧指令値Ｖｃ３より小さくなる場合がある。その場合でも、ステップ５５で低圧側ＤＣＤＣコンバーター６は昇圧器として制御を行うので、補機バッテリー４へ電圧指令Ｖｃ３のまま安定して電力を供給できる。

《発明の第２の実施の形態》
図４は、本発明の車両用バッテリー制御装置をハイブリッド車両に適用した第２の実施の形態の構成を示す図である。第２の実施の形態のハイブリッド車両のバッテリー制御装置は、メインバッテリー（高圧バッテリー）５３、メインコンタクター５９、インバーター６０、モーター５２、エンジン５１、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６、電圧センサー９１，９２，９３、平滑用コンデンサー５７，６１、補機バッテリー（低圧バッテリー）５４、コントローラー５８、回転センサー６３などを備えている。

メインバッテリー５３はモーター５２を駆動するための高電圧バッテリーであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などからなる２次電池である。メインバッテリー５３にはセルコントローラー６２が内蔵されており、メインバッテリー５３を構成する電池セル(不図示)の電圧を監視してセルの異常診断や過充電保護を行い、メインバッテリー５３にフェール状態が発生したときはフェール信号をコントローラー５８へ送る。

メインコンタクター５９は、メインバッテリー５３とインバーター６０とを電気的に開路（遮断）または閉路（投入）するリレーであり、一方の接点がメインバッテリー５３の正極側（ハイ側）に接続され、他方の接点がインバーター６０の正極側（ハイ側）端子に接続されている。メインコンタクター５９の接点の開路および閉路はコントローラー５８により制御される。

なお、図４に示す第２の実施の形態ではメインコンタクター５９をメインバッテリー５３、インバーター６０および低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の正極側（ハイ側）に設けた例を示すが、負極側（ロー側）に設けてもよい。この場合には、メインコンタクター５９の一方の接点をメインバッテリー５３の負極側（ロー側）に接続し、他方の接点をインバーター６０および低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の負極側（ロー側）端子に接続する。

インバーター６０は、メインバッテリー５３からの直流電圧をＵ，Ｖ，Ｗの３相交流電圧に変換してモーター５２のモーターコイルへ出力する一方、モーター５２で発電された３相交流電圧を直流電圧に変換してメインバッテリー５３へ出力する。インバーター６０は、スイッチング半導体素子８０♯ＵＨ，８０♯ＵＬ，フリーホイルダイオード８２♯ＵＨ，８２♯ＵＬから成るＵ相アームと、スイッチング半導体素子８０♯ＶＨ，８０♯ＶＬ，フリーホイルダイオード８２♯ＶＨ，８２♯ＶＬから成るＶ相アームと、スイッチング半導体素子８０♯ＷＨ，８０♯ＷＬ，フリーホイルダイオード８２♯ＷＨ，８２♯ＷＬから成るＷ相アームとを有している。

なお、図示を省略するが、インバーター６０はこれらの半導体素子８０＃を制御するためのドライバーを備えており、後述するコントローラー５８からの電圧／トルク指令８に応じたスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成し、半導体素子８０♯を制御する。すなわち、モーター５２を駆動する場合には、モーター５２に正トルクを与えるように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームの６つの各スイッチング半導体素子８０♯をスイッチングし、ＰＷＭ制御を行う。また、モーター５２を回生する場合には、モーター５２に負トルクを与えるように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームの６つの各スイッチング半導体素子８０♯をスイッチングし、ＰＷＭ制御を行う。

モーター５２は永久磁石式回転子を備えた３相交流モーターである。また、エンジン５１は例えば、直列４気筒タイプのエンジンである。エンジン５１の始動時またはアシスト時には、モーター５２が力行モードで運転されて正トルクを発生し、モーター５２によりエンジン５１が駆動される。一方、走行中の発電時または車両制動時には、モーター５２が回生モードで運転されて負トルクを発生し、エンジン５１によりモーター５２が駆動される。回転センサー６３は例えばレゾルバであり、モーター２の回転数と位相角度を検出している。

低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６は昇降圧型のＤＣＤＣコンバーターであり、インダクタンス８４と、スイッチング半導体素子８３と、ダイオード８５と、コンデンサー８６より構成されている。
なお、図示は省略するが、低電圧ＤＣＤＣコンバーター５６は半導体素子８３を制御するためのドライバーを備えており、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧Ｖ７の目標値Ｖｃ７と、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力電圧Ｖ６との差に応じたスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成し、半導体素子８３を制御する。低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧Ｖ７の目標値Ｖｃ７は、後述するコントローラー５８から電圧指令７として与えられる。入力電圧Ｖ６が電圧指令７の値より大きい場合は、ドライバーは低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６が降圧器として動作するように半導体素子８３をスイッチングし、入力電圧Ｖ６を電圧指令７の電圧に降圧して、補機バッテリー５４を充電する。また、入力電圧Ｖ６が電圧指令７の値より小さい場合は、ドライバーは低圧側ＤＣＤＣコンバーターが昇圧器として動作するように半導体素子８３をスイッチングし、入力電圧Ｖ６を電圧指令７の電圧に昇圧して、補機バッテリー５４を充電する。補機バッテリー５４は１２Ｖバッテリーであり、コントローラー５８やヘッドライトなどの電装品、いわゆる車載補機に電力を供給する。

以上説明したように、第２の実施の形態のハイブリッド車両用のバッテリー制御装置では、メインコンタクター５９の一方の接点にメインバッテリー５３が接続され、他方の接点にモーター５２の駆動および回生を行うモーター駆動回生回路と、補機用バッテリー５４を充電する補機バッテリー充電回路とが並列に接続されている。前者のモーター駆動回生回路は平滑用コンデンサー５７およびインバーター６０を備えており、後者の補機バッテリー充電回路は低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６、平滑用コンデンサー６１を備えている。モーター駆動回生回路５７，６０と補機バッテリー充電回路５６，６１はメインバッテリー５３の負荷になり、メインコンタクター５９はこれらの負荷をメインバッテリー５３に接続または遮断する断路器である。

コントローラー５８は、マイクロコンピューターとメモリやＡ／Ｄコンバーター、駆動回路などの周辺部品から構成され、次のような機能を有する。なお、コントローラー５８には補機用バッテリー５４から電力が供給される。

（４）車両の減速時など車両がエンジン５１からの駆動力を必要としない所定の場合には、モーター５２を発電機として機能させて回生制動力を発生させ、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するように、インバーター６０を制御する。すなわち、モーター５２の回生の場合には、インバーター６０の出力電圧Ｖ５がメインバッテリー５３に最適な充電電圧となるように、インバーター６０に電圧／トルク指令８を与えて平滑コンデンサー５７の電圧Ｖ５を制御する。また、補機バッテリー５４の電圧Ｖ７が最適な電圧で充電されるように、目標電圧指令７を低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６に与える。

（５）モーター５２を電動機として機能させ、エンジン５１を始動またはアシストするようにインバーター６０を制御する。すなわち、モーター５２の駆動の場合には、インバーター６０に電圧／トルク指令８を与えて目標トルクに応じた３相交流電圧を出力させる。また、補機バッテリー５４の電圧Ｖ７が最適な電圧で充電されるように、電圧指令７を低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６に与える。

（６）メインバッテリー５３にフェールが発生した場合は、メインコンタクター５９を開路し、メインバッテリー５３をシステムから切り離す。そして、モーター５２およびインバーター６０には、上記（４）の回生動作のみを実行させる。ただし、平滑コンデンサー５７の電圧Ｖ５の目標電圧はフェール時のみに適用されるデフォルト値である。

メインバッテリー５３が切り離されることによって、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力端子には正常時よりも大きな電圧変動が発生することになるので、コントローラー５８は平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６を監視している。例えば、モーター５２の速度が急激に上昇し、モーター５２の誘起電圧の急激な変化で、インバーター６０の電圧制御が追いつかず、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力電圧Ｖ６がある所定の値を超えた場合などは、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６に与える補機バッテリー５４の目標電圧指令７を一時的に上昇させ、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧を上げることによって、平滑コンデンサー６１に貯まった電荷を強制的に補機バッテリー５４へ放出させ、電圧Ｖ６の値を下げる。これにより、電圧Ｖ６が平滑コンデンサー６１と低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の許容電圧を超えて、低電圧ＤＣＤＣコンバーター５６が過電圧で停止するのを防ぐことができる。また、モーター５２が低回転状態などで十分な発電を行うことができず、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力電圧Ｖ６が補機バッテリー５４の目標電圧指令７よりも低くなった場合には、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６は昇圧器として動作し、補機バッテリー５４へ目標電圧指令７の電圧で充電を継続することができる。また、モーター５２に搭載された回転センサー６３の信号を入力することで、モーター５２が低回転領域に低下していることを認識し、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６が降圧器から昇圧器へと動作を移行する方法もある。ここで、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６がインバーター６０の出力したリップル電圧をコントロールするために、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の制御周期はインバーター６０の制御周期よりも十分に高速である。

メインバッテリー５３の故障例としては、メインバッテリー５３のセルの異常劣化、例えば、セルの内部抵抗が異常に上昇した場合が挙げられる。この場合に発生する事象として、セルコントローラー６２のあるセル電圧センサーの電圧値が異常値を示す。モーター５２の駆動時は、セルの内部抵抗による電圧の異常低下により、セル電圧センサーの値が異常低下する。また、モーター５２の回生時は、セルの内部抵抗の電圧が異常に上昇し、セル電圧センサーの値が異常上昇する。セルコントローラー６２はこのような異常を検知し、メインコンタクター５９を開路してメインバッテリー５３をシステム（上述したモーター駆動回生回路５７，６０と補機バッテリー充電回路５６，６１）から切り離すためにコントローラー５８へフェール信号を送る。

図５は、第２の実施形態の車両用バッテリー制御装置において、メインバッテリー５３にフェールが発生した場合の制御方法を示すフローチャートである。また、図６は、図５に示す制御を行ったときの、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６と、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧Ｖ７の指令値Ｖｃ７と、回転センサー６３が検知するモーター速度の変化を示すタイムチャートである。

ステップ１００において、メインバッテリー５３がフェール状態であるかどうかを検知する。フェール状態でない場合はそのままフローから抜ける。フェール状態の場合はステップ１０１へ進み、インバーター６０および低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の動作を停止する。

次に、ステップ１０２でメインコンタクター５９を開路（ＯＦＦ）し、メインバッテリー５３を完全にシステム（負荷；モーター駆動回生回路５７，６０と補機バッテリー充電回路５６，６１）から切り離す。続くステップ１０３で平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７より大きいかどうかを判断し、出力電圧指令値Ｖｃ７の方が平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６より大きい場合には、ステップ１０４へ移行し低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を降圧器として制御を開始する。また、出力電圧指令値Ｖｃ７の方が平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６より小さい場合には、ステップ１０５へ移行し低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を昇圧器として制御を開始する。続くステップ１０７で低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の制御を開始する。このとき、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６は、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力となるので、図６に示すように次第に減少する。

ステップ１０６ではインバーター６０の制御を開始する。このとき、インバーター６０の出力電圧Ｖ５（平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６）は、フェール状態のときのみに適用されるデフォルト値であり、通常時の出力電圧より低い値で制御される。この理由は、メインバッテリー５９が切り離された分、見かけの静電容量が減少しているため、インバーター１０の出力変化や低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力変化に電圧Ｖ６は非常に敏感に反応するためである。

例えば、ヘッドライトをオンからオフにした場合に、補機の使用電力が急激に減少するため、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力も急激に減少する。その場合、ワイヤーハーネスのインダクタンスなどの影響で、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が急激に上昇するので、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６や平滑コンデンサー６１の許容電圧Ｖmax（図６参照）を超えるおそれがある。

逆に、ヘッドライトをオフからオンにした場合、補機の使用電力が急激に上昇するため、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力も急激に増加する。その場合、インバーター６０から平滑コンデンサー６１への電荷供給が間に合わず、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が急激に減少するので、補機バッテリー５４への充電動作が保証される下限電圧Ｖmin（図６参照）を下回り、補機バッテリー５４の電圧Ｖ７が低下してしまう。

インバーター６０の出力電圧Ｖ５（平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６）のバッテリーフェール状態のときのみに適用される上記デフォルト値は、平滑コンデンサー６１の容量、システム（上述したモーター駆動回生回路５７，６０と補機バッテリー充電回路５６，６１）のインダクタンス、補機バッテリー５４の容量、補機の使用電力の最大変化量などから、上記の電圧変動を考慮した値とする必要がある。

しかし、電圧変動を考慮した上記デフォルト値で制御を行ったとしても、補機バッテリー５４の経年劣化による内部抵抗の増加や、温度変化による平滑コンデンサー６１の容量誤差などによって、平滑コンデンサー６１や低圧側ＤＣＤＣコンバーター５４に過電圧が発生することも考えられる。

そこで、ステップ１０７において平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６を監視する。電圧Ｖ６が過電圧認識規定値Ｖh（図６参照）よりも小さい場合はステップ１０９へ進み、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７を通常時の規定値とする。一方、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が規定値よりも大きい場合はステップ１０８へ進み、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７を、次式に示すように前回値に所定量ΔＶ７だけ上乗せした値とする。
Ｖｃ７（今回値）＝Ｖｃ７（前回値）＋ ΔＶ７・・・(２)

ステップ１０８における処理によって、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７は、図６に示すように次第に上昇していく。それと同時に平滑コンデンサー６１内の電荷の放出量も増加するので、電圧Ｖ６はやがて減少する。したがって、平滑コンデンサー６１の端子電圧や低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の入力電圧が許容電圧Ｖmaxを超えるようなことはない。

ステップ１１０では、図示は省略するが、例えば車両のイグニション信号の状態を見て、図５の制御を停止（シャットダウン）するかどうかを判断する。イグニション信号がオフとなりシャットダウンする場合には、ステップ１１１において、インバーター６０及び低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を停止して、フローから抜ける。イグニション信号がオンの場合には、再度ステップ１０３へ戻り、前述したフローを繰り返す。

ステップ１０３は前述したように、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６と低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７を比較し、ステップ１０４で低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を降圧器として制御を行うか、又はステップ１０５で低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を昇圧器として制御を行うかを判断している。図６に示すように、モーター速度が低速状態の場合など、モーター５２が十分に発電できない領域において、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７より小さくなる場合がある。その場合でも、ステップ１０５で低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６は昇圧器として制御を行うので、補機バッテリー５４へ電圧指令値Ｖｃ７のまま安定して電力を供給できる。

なお、上記第２の実施例では、バッテリーフェール時にメインコンタクター５９が開路された後、インバーター６０の制御を一度停止し、再開していたが、その動作を停止したまま、インバーター６０を整流ダイオード回路として、モーター５２が誘起する交流電圧を直流電圧に変換し、回生電力としてバッテリー充電回路（５６，６１）に供給してもよい。この場合、モーターが誘起する交流電圧は、モーター回転数の増減に応じて増減するので、整流された直流電圧もモーター回転数に応じて変化する。そのため、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が過電圧認識規定値Ｖhより大きくなることがある。その場合は、第２の実施例のように、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７を、式（２）に示すように前回値に所定量ΔＶ７だけ上乗せした値とする。よって、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６は減少し、バッテリー充電回路(５６，６１)の入力電圧（平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６）は許容範囲内に制御されるので、補機用低電圧バッテリー５４への安定した充電を実現できる。

また、逆にモーター回転数が減少した場合には、モーターが誘起する交流電圧は低下するので、平滑コンデンサー６１の電圧Ｖ６が低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧指令値Ｖｃ７を下回ることがある。その場合も第２の実施例のように、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６を昇圧器として動作させるので、補機用低電圧バッテリー５４への安定した充電を実現できる。

なお、上述した実施の形態ではメインバッテリー（高電圧バッテリー）３，５３の外部にメインコンタクター（負荷開閉器）９，５９を設置した例を示したが、メインコンタクター（負荷開閉器）を内蔵する形式のメインバッテリー（高電圧バッテリー）を用いた車両用バッテリーシステムに対しても本願発明を適用することができ、上述した効果を得ることができる。この場合には、高電圧バッテリーに内蔵されるセルコントローラーで高電圧バッテリーの故障を検知し、故障発生時には同セルコントローラーによりメインコンタクターが開路される。したがって、上記実施の形態のメインコンタクター９，５９を設けなくてもよい。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。

上述した実施の形態とその変形例によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、一実施の形態によれば、モーター２，５２の駆動と回生を行うモーター駆動回生回路(５，７，１０)、(５７，６０)と補機用低電圧バッテリー４，５４の充電を行うバッテリー充電回路(６，１１)、(５６，６１)とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間にメインコンタクター９，５９を接続し、高電圧バッテリー３，５３の充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御装置において、高電圧バッテリー３，５３の故障が検知された場合に、メインコンタクター９，５９を開路して前記モーター駆動回生回路の回生電力をバッテリー充電回路へ供給するとともに、前記モーター駆動回生回路の回生電圧がデフォルト値となるように前記モーター駆動回生回路を制御し、また、前記低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるように前記バッテリー充電回路の制御を行うようにしたので、高電圧バッテリー３，５３に故障が発生して同バッテリー３，５３が前記モーター駆動回生回路および前記バッテリー充電回路から切り離された場合でも、前記モーター駆動回生回路の回生電圧が前記バッテリー充電回路の入力許容電圧を超えるようなことがなく、補機用低電圧バッテリー４，５４への安定した充電を実現できる。

また、一実施の形態によれば、バッテリー充電回路(６，１１)、(５６，６１)は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、前記入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型であるので、前記入力電圧が補機用低電圧バッテリー４，５４の目標電圧より大きい場合でも、また逆に前記入力電圧が前記補機用低電圧バッテリーの目標電圧より小さい場合でも、前記補機用低電圧バッテリー４,５４への安定した充電を実現できる。

また、一実施の形態によれば、高電圧バッテリー故障時のモーター駆動回生回路(５，７，１０)、(５７，６０)の回生電圧の所定値を、低電圧バッテリー４，５４から車載補機へ供給される電力の最大変化量を考慮して決定するようにしたので、車載補機のオン、オフにともなって補機用バッテリー４，５４からの供給電力が大きく変動しても、前記モーター駆動回生回路の回生電圧が前記バッテリー充電回路の入力許容電圧を超えるようなことがなく、補機用低電圧バッテリー４，５４への安定した充電を実現できる。

さらに、一実施の形態によれば、バッテリー充電回路(６，１１)、(５６，６１)への入力電圧が予め設定した電圧を超えた場合は低圧側ＤＣＤＣコンバーター６，５６の出力電圧を上げるようにしたので、前記バッテリー充電回路の入力電圧が許容電圧を超えるようなことがなく、補機用低電圧バッテリー４，５４への安定した充電を実現できる。

一実施の形態によれば、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６，５６の制御周期を、モーター駆動回生回路(５，７，１０)、(５７，６０)の制御周期よりも短い制御周期としたので、低圧側ＤＣＤＣコンバーター６，５６により前記モーター駆動回生回路から出力される回生電圧のリップル分が許容電圧を超えないように十分に抑制制御できる。

一実施の形態によれば、高電圧バッテリー故障時のモーター駆動回生回路(５，７，１０)、(５７，６０)の回生電圧が、バッテリー充電回路(６，１１)、(５６，６１)の動作が保証される下限値を下回らないように、前記モーター駆動回生回路を制御するようにしたので、車載補機のオン、オフにともなって補機用バッテリー４，５４からの供給電力が大きく変動しても、前記モーター駆動回生回路の回生電圧が前記バッテリー充電回路の入力許容電圧を超えるようなことがなく、補機用低電圧バッテリー４，５４への安定した充電を実現できる。

さらに、一実施の形態によれば、高電圧バッテリー故障時にモーター駆動回生回路（５７，６０）を整流ダイオード回路としてモーター５２の誘起電圧を整流した場合、モーター５２の速度上昇に応じてバッテリー充電回路(５６，６１)の入力電圧が予め設定した電圧を超えたときは、低圧側ＤＣＤＣコンバーター５６の出力電圧を上げるようにしたので、前記バッテリー充電回路の入力電圧が許容電圧を超えるようなことがなく、補機用低電圧バッテリー５４への安定した充電を実現できる。

さらに、一実施の形態によれば、高電圧バッテリー故障時にモーター駆動回生回路（５７，６０）を整流ダイオード回路としてモーター５２の誘起電圧を整流した場合、モーター５２の速度低下に応じてバッテリー充電回路(５６，６１)の入力電圧が、補機用低電圧バッテリー５４の目標電圧Ｖｃ７を下回ったときは、前記バッテリー充電回路は昇圧器として動作するので、補機用低電圧バッテリー５４への安定した充電を実現できる。

第１の実施形態の車両用バッテリー制御装置の構成を示す図第１の実施形態のフェール検知時のバッテリー制御方法を示すフローチャート第２の実施形態のフェール検知時の平滑コンデンサーと低圧側ＤＣＤＣコンバーターの出力電圧指令値とモーター速度の変化を示すタイムチャート第２の実施形態の車両用バッテリー制御装置の構成を示す図第２の実施形態のフェール検知時のバッテリー制御方法を示すフローチャート第２の実施形態のフェール検知時の平滑コンデンサーと低圧側ＤＣＤＣコンバーターの出力電圧指令値とモーター速度の変化を示すタイムチャート

符号の説明

１，５１；エンジン、２，５２；モーター、３，５３；メインバッテリー（高圧バッテリー）、４，５４；補機用バッテリー（１２Ｖバッテリー）、５；高圧側ＤＣＤＣコンバーター、６，５６；低圧側ＤＣＤＣコンバーター、７，５７，１１，６１；平滑コンデンサー、８，５８；コントローラー、９，５９；メインコンタクター、１０，６０；インバーター、３１，３２，３３，９１，９２，９３；電圧センサー、１３,６３；回転センサー

Claims

モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、前記高電圧バッテリーの充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御装置であって、
前記高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、前記開閉器を開路して前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給するとともに、前記バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるように前記モーター駆動回生回路の回生電圧を制御し、また、前記低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるように前記バッテリー充電回路の制御を行い、前記補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、前記入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、
前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜２のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記高電圧バッテリー故障時の前記モーター駆動回生回路の回生電圧の前記所定値は、前記低電圧バッテリーから車載補機へ供給される電力の最大変化量を考慮して決定されることを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記バッテリー充電回路への入力電圧が予め設定した電圧を超えた場合は前記降圧器の出力電圧を上げることを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記降圧器及び昇圧器は、前記モーター駆動回生回路の制御周期よりも短い制御周期の制御特性を有することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記高電圧バッテリー故障時の前記モーター駆動回生回路の回生電圧が、前記バッテリー充電回路の動作が保証される下限値を下回らないように、前記モーター駆動回生回路を制御することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記モーター駆動回生回路は、前記高電圧バッテリーからの入力電圧を高い直流電圧に昇圧して出力する昇圧器と、前記昇圧器からの直流電圧を交流電圧に変換または前記モーターからの交流電圧を直流電圧に逆変換する電力変換器とを有することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記モーター駆動回生回路は、前記高電圧バッテリーからの直流電圧を交流電圧に変換または前記モーターからの交流電圧を直流電圧に逆変換する電力変換器を有することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
高電圧バッテリーと、
モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と、
補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路と、
前記モーター駆動回生回路と前記バッテリー充電回路とを並列に接続した並列回路と、前記高電圧バッテリーとの間に接続される開閉器と、
前記モーター駆動回生回路、前記バッテリー充電回路および前記開閉器を制御し、前記高電圧バッテリーの充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給させる制御回路とを備えた車両用バッテリーシステムであって、
前記制御回路は、前記高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、前記開閉器を開路して前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給するとともに、前記バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるように前記モーター駆動回生回路の回生電圧を制御し、また、前記低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるように前記バッテリー充電回路の制御を行い、前記補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリーシステム。
請求項９に記載の車両用バッテリーシステムにおいて、
前記バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、前記入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、
前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリーシステム。
モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、前記高電圧バッテリーの充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御方法であって、
前記高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、前記開閉器を開路して前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給するとともに、前記バッテリー充電回路の入力電圧が予め設定された所定値となるように前記モーター駆動回生回路の回生電圧を制御し、また、前記低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるように前記バッテリー充電回路の制御を行い、前記補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御方法。
請求項１１に記載の車両用バッテリー制御方法において、
前記バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、前記入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、
前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とすることを特徴とする車両用バッテリー制御方法。
モーターの駆動と回生を行うモーター駆動回生回路と補機用低電圧バッテリーの充電を行うバッテリー充電回路とが並列に接続された並列回路と、高電圧バッテリーとの間に開閉器を接続し、前記高電圧バッテリーの充電電力と前記モーター駆動回生回路の回生電力を前記バッテリー充電回路へ供給する車載バッテリーシステムの制御方法であって、
前記高電圧バッテリーの故障が検知された場合に、前記開閉器を開路して、前記モーター駆動回生回路の制御を停止し、前記モーター駆動回生回路を整流ダイオード回路として機能させ、前記モーターが誘起する交流誘起電圧を直流電圧に変換し、回生電力として前記バッテリー充電回路へ供給するとともに、前記低電圧バッテリーの電圧が目標電圧になるように前記バッテリー充電回路の制御を行い、前記補機用低電圧バッテリーへの安定した電力供給を行うことを特徴とする車両用バッテリー制御装置。
請求項１３に記載の車両用バッテリー制御装置において、
前記バッテリー充電回路は、入力電圧を低い電圧に降圧して出力する降圧器と、前記入力電圧を高い電圧に昇圧して出力する昇圧器とを有する昇降圧型の充電回路であって、
前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より高い場合は、降圧器として動作し、前記入力電圧が前記低電圧バッテリーの目標電圧より低い場合は、昇圧器として動作することを特徴とする車両用バッテリー制御装置。