JP2013090517A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】車載負荷２８等に供給可能な電流の最大値を増大させつつ、信頼性を向上させることのできる電源システムを提供する。
【解決手段】マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの並列接続体によって車載負荷２８等に電力を供給する電源システムがある。ここでは、マスタＤＣＤＣ１２ａの目標電圧は、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧よりも高い。また、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂは定電流垂下特性を有する。こうした構成において、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がその規定値を超える場合、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流の制限値を増大させる処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数並列接続されたＤＣＤＣコンバータによって所定の電力供給対象に電力を供給すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する操作手段を備える電源システムに関する。

従来、複数並列接続されたスイッチング電源（ＤＣＤＣコンバータ）によって所定の電力供給対象に電力を供給する電源システムが知られている。このシステムは、電力供給対象に供給可能な電流の最大値を大きくすること等を目的として採用される。ここで、上記システムにおいては、複数のスイッチング電源のうち出力電圧の高いものから優先的に電力供給対象に電流が出力される。このため、特定のスイッチング電源が動作される頻度が高くなる等、一部のスイッチング電源の信頼性の低下度合いがそれ以外のスイッチング電源と比較して大きくなるおそれがある。

こうした問題を解決すべく、下記特許文献１に見られるように、複数並列接続されたスイッチング電源のそれぞれに負荷に供給すべき電流を均等に負担させる技術が知られている。詳しくは、この技術では、複数のスイッチング電源の合計出力電流の平均値等で定義される基準電流よりも出力電流の大きいスイッチング電源の出力電流を低下させている。こうした構成によれば、各スイッチング電源の出力電流を基準電流に制御することができる。

また、下記特許文献２に見られるように、スイッチング電源の定格出力電流の範囲内において、スイッチング電源の出力電流が大きいほどスイッチング電源の出力電圧を低下させる技術も知られている。これら技術によれば、電源システムの信頼性の向上を図ることが可能となる。

なお、複数並列接続されたスイッチング電源を有する電源システムの信頼性の向上を図る技術としては、例えば下記特許文献３に記載される技術もある。

特開平１０−２２５１２６号公報 特開平１０−２４８２５３号公報 特開平１０−１０８３６２号公報

ところで、上述した技術では、信頼性の向上を図ることはできるものの、種々の不都合が生じることが懸念される。詳しくは、上記特許文献１に記載された技術では、各スイッチング電源間で基準電流に関する信号を共有すべく各スイッチング電源と接続される信号線が要求されることとなる。このため、電源システムのコスト及び体格が増大する懸念がある。

また、上記特許文献２に記載された技術では、負荷に供給すべき電流が大きくなると、スイッチング電源の出力電圧が低くなる傾向にある。このため、例えば、スイッチング電源によるバッテリの充電時においてバッテリを適切に充電することができなくなる懸念がある。

このように、複数並列接続されたスイッチング電源を備える電源システムの信頼性の向上を図る技術は、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、自身の信頼性を向上させることのできる新たな電源システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、複数並列接続されたＤＣＤＣコンバータによって所定の電力供給対象に電力を供給すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する操作手段を備える電源システムにおいて、前記操作手段は、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を目標電圧に制御すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する電圧制御手段と、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電流が規定値を超える場合、前記出力電流を前記規定値で制限すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する電流制限手段とを備え、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも１つの出力電流が前記規定値を超える場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させる増大手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、増大手段によって上記態様にて規定値を増大させる。こうした構成によれば、電力供給対象に供給すべき電流が小さい場合には、複数のＤＣＤＣコンバータのそれぞれの出力電流を規定値以下に抑制し、ＤＣＤＣコンバータのそれぞれの信頼性の向上を図る一方、電力供給対象に供給すべき電流が大きい場合には、上記態様にて規定値を増大させることで、電力供給対象に供給可能な電流を増大させることができる。すなわち、上記発明によれば、電力供給対象に供給可能な電流の最大値を増大させつつ、電源システムの信頼性を向上させることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記目標電圧は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれで互いに相違し、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も高いものをマスタとし、残余をスレーブとし、前記増大手段は、前記スレーブのうち前記目標電圧が最も低いスレーブの出力電流が該目標電圧の最も低いスレーブに対応する前記規定値を超える場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする。

上記発明では、まず、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータから電力供給対象に電流が出力される。そして、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータの出力電流がこのＤＣＤＣコンバータに対応する規定値を超える場合、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータの出力電流が上記規定値によって制限されることで、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧が低下される。その後、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータ以外のＤＣＤＣコンバータのうち目標電圧の高いものから順に電力供給対象に電流が出力されることとなる。すなわち、上記発明では、電力供給対象に供給すべき電流に応じてＤＣＤＣコンバータの動作状態の把握が可能となる。

なお、上記発明において、電源システムに備えられるＤＣＤＣコンバータが２つの場合、スレーブのうち目標電圧が最も低いスレーブとは、２つのＤＣＤＣコンバータのうちマスタ以外のＤＣＤＣコンバータのことをいう。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記目標電圧は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれで互いに相違し、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も高いものをマスタとし、残余をスレーブとし、前記増大手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つの出力電圧が前記目標電圧の最も低いスレーブの出力電圧よりも低くなる場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする。

上記発明では、まず、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータから電力供給対象に電流が出力される。そして、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータの出力電流がこのＤＣＤＣコンバータに対応する規定値を超える場合、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータの出力電流が上記規定値によって制限されることで、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧が低下される。その後、目標電圧の最も高いＤＣＤＣコンバータ以外のＤＣＤＣコンバータのうち目標電圧の高いものから順に電力供給対象に電流が出力されることとなる。すなわち、上記発明では、電力供給対象に供給すべき電流に応じてＤＣＤＣコンバータの動作状態の把握が可能となる。

ところで、マスタ及びスレーブ間で情報を伝達するための信号線の異常（例えば断線）等、何らかの異常によって複数のＤＣＤＣコンバータ間において適切に情報伝達できなく事態が生じ得る。この場合、例えば、複数のＤＣＤＣコンバータのうち少なくともいずれかのＤＣＤＣコンバータの出力電流が規定値で制限される状況を他のＤＣＤＣコンバータにおいて把握することができず、上記増大手段によって規定値を適切なタイミングで増大できなくなることが懸念される。そしてこの場合、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧が大きく低下することが懸念される。

ここで、上記発明では、複数のＤＣＤＣコンバータのうち目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つの出力電圧が上記最も低いスレーブの出力電圧よりも低くなる場合、複数のＤＣＤＣコンバータのうち上記最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つに対応する規定値を増大させる。こうした上記発明によれば、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧が大きく低下することを好適に回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記マスタに対応する前記規定値は、前記目標電圧の最も低いスレーブに対応する前記規定値よりも小さく設定されることを特徴とする。

電源システムに備えられるＤＣＤＣコンバータのうちマスタの目標電圧が最も高いため、マスタの動作頻度が高くなる傾向にある。ここで、上記発明では、上記態様にてマスタと上記目標電圧の最も低いスレーブとに対応する規定値を設定するため、電力供給対象に供給すべき電流が大きくなる状況において、電力供給対象に供給すべき電流を極力早期に上記目標電圧の最も低いスレーブにも負担させることができる。このため、マスタに流れる電流が大きくなることを極力回避することができ、ひいては電源システムの信頼性を好適に向上させることができる。

なお、上記発明において、マスタの積算動作時間が規定時間となるまでマスタの信頼性を保証可能な電流値（平均電流）をマスタに対応する規定値としてもよい。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれに備えられて且つ、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータを操作し、前記増大手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧が最も低いＤＣＤＣコンバータ以外のＤＣＤＣコンバータに備えられ、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれには、インターフェースが備えられ、前記目標電圧が最も低いＤＣＤＣコンバータの出力電流が該最も低いＤＣＤＣコンバータに対応する前記規定値を超える場合、その旨の情報を前記最も低いＤＣＤＣコンバータに対応する前記インターフェースを介して外部に出力する手段を更に備え、前記増大手段は、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータに対応する前記インターフェースを介して前記その旨の情報が入力されることに基づき、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする。

なお、インターフェースとしては、例えばピン端子を用いることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれに備えられて且つ、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータを操作し、前記電源システム及び前記電力供給対象は、車両に搭載され、前記車両には、前記操作手段よりも上位であって且つ前記車両の制御を統括する手段が備えられ、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電流が前記規定値を超える場合、その旨を前記統括する手段に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、通知手段を備えることで、車両の制御を統括する手段に上記その旨を通知した後、例えば、電力供給対象に供給すべき電流を制限する処理を上記統括する手段に行わせることなどができる。なお、上記発明において、上位とは、例えば、ユーザインターフェースから入力されるユーザの要求を最上流とした場合、操作手段よりも上流側のことである。

一実施形態にかかるシステム構成図。 一実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータの制御態様を示す図。 一実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータの制御態様を示す図。

以下、本発明にかかる電源システムを車載主機として回転機及びエンジンを備える大型ハイブリッド車両（バス）に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる電源システムの全体構成を示す。

図示される高圧バッテリ１０は、車載主機としての図示しない回転機(モータジェネレータ)の電力供給源であり、例えば数百Ｖ以上の所定の高電圧を有する蓄電池である。ちなみに、高圧バッテリ１０としては、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を採用することができる。

高圧バッテリ１０は、複数（２つ）並列接続されたＤＣＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂのそれぞれに接続可能とされている。なお、本実施形態では、以降、これらＤＣＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂのうち１２ａをマスタＤＣＤＣと称し、１２ｂをスレーブＤＣＤＣと称すこととする。

マスタＤＣＤＣ１２ａは、一対のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３の直列接続体及び一対のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４の直列接続体の並列接続体（フルブリッジ回路）と、トランス１４とを備えて構成され、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して出力する絶縁型コンバータである。ここで、本実施形態では、上記スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４として、ＮチャネルＭＯＳトランジスタを想定している。

高電位側のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の入力端子（ドレイン）は、高圧バッテリ１０の正極側に接続され、低電位側のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の出力端子（ソース）は、高圧バッテリ１０の負極側に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の入出力端子間のそれぞれには、図示しないフリーホイールダイオードが接続されている。

一対のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３の接続点、及び一対のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４の接続点のそれぞれには、トランス１４の１次側コイル１４ａの両端のそれぞれが接続されている。

トランス１４の２次側コイル１４ｂの両端のそれぞれは、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２のアノード側に接続され、これらダイオードＲＤ１，ＲＤ２のカソード側は短絡されている。そして、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２は、リアクトル１６ａ及びコンデンサ１６ｂからなる平滑回路１６（ＬＣフィルタ）に接続されている。

上記高圧バッテリ１０やマスタＤＣＤＣ１２ａの１次側は、車載高圧システムを構成し、マスタＤＣＤＣ１２ａの図示しないケースに接続されたグランドラインＧＬから絶縁されている。これに対し、マスタＤＣＤＣ１２ａの２次側は、グランドラインＧＬを基準として動作する車載低圧システムを構成する。

このため、本実施形態では、トランス１４の２次側コイル１４ｂの中点タップｍｔがグランドラインＧＬに接続されている。こうした構成によれば、ダイオードＲＤ１，ＲＤ２は、高電位側のスイッチング素子ＳＷ１及び低電位側のスイッチング素子ＳＷ４がオン状態とされるか、高電位側のスイッチング素子ＳＷ２及び低電位側のスイッチング素子ＳＷ３がオン状態とされるかに応じて、２次側コイル１４ｂの両端の電圧の「１／２」の電圧を交互に出力することとなる。なお、中点タップｍｔとは、トランス１４の２次側コイル１４ｂの中央(両端子から等距離にある点である中点)に接続された端子のことである。

マスタＤＣＤＣ１２ａの１次側には、上記フルブリッジ回路の入力電圧を検出する入力側電圧センサ１８、及びトランス１４の１次側コイル１４ａを流れる電流を検出する入力側電流センサ２０が備えられている。また、マスタＤＣＤＣ１２ａの２次側には、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧（平滑回路１６からの出力電圧）を検出する出力側電圧センサ２２が備えられている。

なお、本実施形態では、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂは、構造や性能に関して互いに同一であるものとする。このため、図１では、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの内部構造の図示を省略している。

また、本実施形態において、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂを並列接続する構成を採用するのは、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの合計出力電流の最大値を大きくするためである。つまり、本実施形態にかかる電源システムの適用対象が大型車両であり、後述する車載負荷２８に供給すべき電流が大きくなる傾向にある。

マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの並列接続体の一対の出力側は、低圧バッテリ２４、車両ＥＣＵ２６、及び車載負荷２８（車両ＥＣＵ２６を除く）の並列接続体に接続されている。低圧バッテリ２４は、低圧システムの一部を構成し、所定の低電圧（例えば２４Ｖ）を出力する蓄電池である。本実施形態では、低圧バッテリ２４として、鉛蓄電池を用いており、より具体的には、１２Ｖの端子電圧を有する一対の鉛蓄電池の直列接続体を用いている。

上記車載負荷２８は、車室内空調用の空調装置（より詳しくは、空調装置に備えられる送風用ファンや暖房用のヒータ等）や、ヘッドライト、車室内の照明、更にはエンジン駆動用のアクチュエータ（燃料噴射弁等）を含むものである。

車両ＥＣＵ２６は、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれに備えられる制御回路３０よりも上位（アクセルペダル等のユーザインターフェースから入力されるユーザの要求を最上流とした場合の上流側）の制御回路を備える制御装置であり、低圧バッテリ２４を電力供給源としつつ、車両の制御を統括する機能を有する。

制御回路３０は、低圧バッテリ２４を電力供給源としつつ、同バッテリや、車両ＥＣＵ２６、車載負荷２８に電力を供給すべくスイッチング回路３４を介してスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を操作する。

詳しくは、制御回路３０は、出力側電圧センサ２２によって検出されるマスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧を目標電圧にフィードバック制御（電圧フィードバック制御）するための操作量（Ｄｕｔｙ）を算出するとともに、入力側電流センサ２０の出力値から算出されるマスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がその規定値（マスタ制限値）に達した際に、定電流制御を行うための操作量、及び入力側電圧センサ１８によって検出される電圧を上記目標電圧とするための操作量等を算出する。そして、算出されたこれら操作量のうちの小さい方に基づき、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を操作する。ここで、マスタ制限値Ｉａは、ＤＣＤＣコンバータの信頼性を維持する観点から設定され、具体的には例えば、ＤＣＤＣコンバータの積算動作時間が規定時間（車両稼動時間）となるまでＤＣＤＣコンバータの信頼性を維持可能な電流値（平均電流）に設定すればよい。

こうした構成によれば、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａを超えるまでは電圧フィードバック制御が行われる。一方、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａを超える場合には、定電流制御によってマスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａに制御されるため、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が低下される。すなわち、マスタＤＣＤＣ１２ａは、定電流垂下特性を有する。

ちなみに、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの制御回路３０は、マスタＤＣＤＣ１２ａの制御回路３０の上述した処理と同様の処理を行う。また、上記処理において、出力側電圧センサ２２の検出値に代えて、低圧バッテリ２４や車載負荷２８の両端の電圧を検出するセンサを備え、このセンサの検出値を用いてもよい。

さらに、高圧システムと、低圧システムとは、図示しない絶縁素子３６（例えば、光絶縁素子としてのフォトカプラや、磁気絶縁素子としてのパルストランス）によって絶縁されており、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の操作信号は、絶縁素子３６を介して高圧システムのスイッチング回路３４に入力される。また、入力側電圧センサ１８や入力側電流センサ２０の検出値は、絶縁素子３６を介して低圧システムの制御回路３０に入力される。

次に、本実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータの制御のうち目標電圧等の設定について説明する。

本実施形態では、マスタＤＣＤＣ１２ａの目標電圧Ｖａ（例えば２８Ｖ）をスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂ（例えば２７Ｖ）よりも高く設定する。ここで、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂは、例えば、低圧バッテリ２４の使用電圧範囲の上限値よりもやや高い値とすればよい。

ここで、マスタＤＣＤＣ１２ａの目標電圧ＶａとスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂとを相違させるのは、ＤＣＤＣコンバータの体格及びコストの増大を回避するためである。つまり、ＤＣＤＣコンバータの信頼性を向上させる上では、例えば、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれで、車載負荷２８や、車両ＥＣＵ２６、更には低圧バッテリ２４に供給すべき電流（以下、車両側の要求電流）を均等に負担させるようにこれらＤＣＤＣコンバータを動作させることが望ましい。こうした観点から、例えば、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧を等しく設定することも考えられる。

しかしながら、この場合、スイッチング回路３４からスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のそれぞれへの信号伝達速度の相違等に起因するＤＣＤＣコンバータの個体差によって出力電圧にばらつきが生じること、及び並列接続された一対のＤＣＤＣコンバータのうち出力電圧の高いＤＣＤＣコンバータから優先的に車載負荷２８等に電流が出力されることに起因して、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのうちいずれかの動作頻度が高くなったり、いずれが動作するのかを把握できなかったりすることが懸念される。この場合、ＤＣＤＣコンバータを設計する上でＤＣＤＣコンバータの信頼性を保証する電流値（例えば定格電流）を大きくすることとなる。そして、この場合、ＤＣＤＣコンバータ内のトランス１４やスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４等を大電流に対応したものとする要求が生じ、素子を新規開発することとなり、ひいてはＤＣＤＣコンバータのコスト及び体格が増大するおそれがある。

こうした問題を回避すべく、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれの目標電圧を互いに相違させることで、車両側の要求電流に応じていずれが車両側に電流を出力するかを明確にし、これにより体格及びコストの増大を回避する。

ここで、本実施形態では、スレーブＤＣＤＣ１２ｂに対応する上記規定値（以下、スレーブ制限値Ｉｂ）をスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力可能な最大電流（例えば８０Ａ）に設定し、マスタ制限値Ｉａをスレーブ制限値Ｉｂよりも小さい値（例えば３５Ａ）に設定している。この設定は、電源システムの信頼性の向上を図るための設定である。つまり、車両側の要求電流が大きくなる場合には、マスタＤＣＤＣ１２ａとともに早期にスレーブＤＣＤＣ１２ｂにも上記要求電流の一部を負担させることで、車両側の要求電流をマスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれに極力均等に負担させる。

ちなみに、スレーブ制限値Ｉｂに対してマスタ制限値Ｉａが小さいほど、マスタＤＣＤＣ１２ａに流れる電流が小さくなること、及び車両側の要求電流が大きくなる場合に早期にスレーブＤＣＤＣ１２ｂに上記要求電流の一部を負担させることができることから、マスタＤＣＤＣ１２ａの寿命の短縮を回避することが可能となる。

さらに、本実施形態では、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの制御回路３０においてスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂを超えると判断された場合、車両ＥＣＵ２６を介してマスタＤＣＤＣ１２ａの制御回路３０に過電流制限信号を出力する。そして、マスタＤＣＤＣ１２ａの制御回路３０において、過電流制限信号が入力されたと判断された場合、マスタ制限値Ｉａを増大させる処理を行う。本実施形態では、マスタ制限値ＩａをマスタＤＣＤＣ１２ａの出力可能な最大電流（例えば８０Ａ）Ｉｃとする処理を行う。これは、車両側の要求電流が大きくなる場合に、電源システムによって車載負荷２８等に供給可能な電流の最大値を増大させるための処理である。

なお、本実施形態では、マスタＤＣＤＣ１２ａ，スレーブＤＣＤＣ１２ｂの備える送受信可能なインターフェース（ピン端子Ｔａ，Ｔｂ）を介して過電流制限信号を伝達させる。ここで、本実施形態にかかる電源システムは、従来のＤＣＤＣコンバータを流用しており、ＤＣＤＣコンバータの備える全てのピン端子よりも過電流制限信号の伝達用以外の用途に用いられるピン端子のほうが少ない。このため、全てのピン端子のうち未使用のピン端子Ｔａ，Ｔｂを過電流制限信号の伝達に用いている。

続いて、図２を用いて、制御回路３０の上述した処理態様についてさらに詳しく説明する。

図中（ａ）にて示すように、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流（車両側の要求電流）がマスタ制限値Ｉａを超えるまでは、定電流制御によってマスタＤＣＤＣ１２ａのみから電流が出力される。そして、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａを超えると、定電流制御によってマスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａに固定されるため、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が低下される。

その後、図中（ｂ）にて示すように、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧がスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂまで低下されてからマスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの合計出力電流（車両側の要求電流）がマスタ制限値Ｉａ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値（１１５Ａ）を超えるまで、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａで固定されて且つ、車両側の要求電流のうちマスタＤＣＤＣ１２ａの負担分以外の電流がスレーブＤＣＤＣ１２ｂによって負担される。なお、この間、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの電圧フィードバック制御がなされる。

そして、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂを超える（上記合計出力電流がマスタ制限値Ｉａ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値を超える）場合、定電流制御によってスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂに固定されるため、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電圧が低下される。これと同時に、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａに対して過電流制限信号が出力される。

マスタＤＣＤＣ１２ａに過電流制限信号が入力されると、マスタＤＣＤＣ１２ａは、マスタ制限値ＩａをＩｃ（８０Ａ）に増大させる。これにより、マスタＤＣＤＣ１２ａについて定電流制御から電圧フィードバック制御に短時間切り替えられることに起因して、車両側の要求電流のうちマスタ制限値ＩｃがマスタＤＣＤＣ１２ａによって負担され、残りがスレーブＤＣＤＣ１２ｂによって負担される。すなわち、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流とスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流とが反転される。

なお、その後、車両側の要求電流が漸増して合計出力電流がマスタ制限値Ｉｃ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値（１６０Ａ）を超える場合、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの合計出力電流が上記合計値で固定される。このため、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの定電流制御によってこれらＤＣＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂの出力電圧が低下される。

また、本実施形態では、車両ＥＣＵ２６において上記合計出力電流がマスタ制限値Ｉｃ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値を超えると判断された場合、車両側の要求電流を制限したり、車両側の要求電流が大きい旨をドライバに通知したりする処理を車両ＥＣＵ２６によって行う。上記要求電流を制限する処理について説明すると、具体的には、この処理は、例えば、動作の優先順位が低い車載負荷２８の消費電力を低下させたり、その消費電力の増大を禁止したりする処理とすればよい。

さらに、本実施形態では、車両側の要求電流が増大前のマスタ制限値Ｉａよりも小さい閾値（例えば２５Ａ）を下回ると判断された場合、マスタ制限値をＩａからＩｃに戻す処理が行われる。ここで、上記閾値をＩａよりも小さい値に設定するのは、車両側の要求電流がＩａ近傍で変動することに起因して、マスタ制限値の切替が頻繁になされるのを回避するためである。

続いて、図３を用いて、制御回路３０の上述した処理態様の一例を示す。詳しくは、図３（ａ）は、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの並列接続体の出力電圧の推移を示し、図３（ｂ）は、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの合計出力電流の推移を示し、図３（ｃ）は、マスタＤＣＤＣ１２ａ単独の出力電流の推移を示し、図３（ｄ）は、スレーブＤＣＤＣ１２ｂ単独の出力電流の推移を示し、図３（ｅ）は、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａへの過電流制限信号の出力状態の推移を示す。なお、図３では、時間経過とともに車両側の要求電流が漸増する状況を示している。

図示されるように、合計出力電流がマスタ制限値Ｉａに到達する時刻ｔ１までは、マスタＤＣＤＣ１２ａのみから車両側の要求電流に応じた電流が出力される。そして、時刻ｔ１において、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａを超えることで、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａで固定されるため、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が低下される。

その後、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が目標電圧Ｖｂまで低下される時刻ｔ２において、スレーブＤＣＤＣ１２ｂから電流の出力が開始される。そして、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂを超える（合計出力電流がマスタ制限値Ｉａ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値を超える）時刻ｔ３において、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂで固定されるため、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電圧が低下される。これとともに、スレーブＤＣＤＣ１２ｂから過電流制限信号が出力される。

過電流制限信号がマスタＤＣＤＣ１２ａ側に入力されると、マスタ制限値ＩａをＩｃに増大させる処理が行われる。これにより、その後時刻ｔ４において、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉｃとなる。なお、その後、車両側の要求電流が漸増し、合計出力電流がマスタ制限値Ｉｃ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値（１６０Ａ）を超える場合、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれの出力電流が固定されるため、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれの出力電圧が低下される。

なお、過電流制限信号を伝達するための信号線に異常（例えば、断線やショート）が生じたり、スレーブＤＣＤＣ１２ｂ側の出力断線に起因してスレーブＤＣＤＣ１２ｂが過電流制限信号を出力できなかったりする等、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａに過電流制限信号を伝達できなくなる異常が生じ得る。この場合、マスタ制限値がＩａのままとされることから、車両側の要求電流の増大によって、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電圧はスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂよりも低くなる。すなわち、これらＤＣＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂの出力電圧が大きく低下するおそれがある。

ここで、本実施形態では、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂよりも低い所定の電圧Ｖｃとなる場合、マスタＤＣＤＣ１２ａ自身においてマスタ制限値をＩａからＩｃに増大させる処理（電圧低下抑制処理）を行う。これにより、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電圧を上記所定の電圧Ｖｃに維持することができる。すなわち、これらＤＣＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂの出力電圧が大きく低下することを好適に回避することができる。

なお、上記態様にてマスタ制限値が増大された後、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧がスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧Ｖｂとなる場合、増大されたマスタ制限値をＩｃからＩａに復帰させればよい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの並列接続体によって車載負荷２８等に電力を供給する電源システムにおいて、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂを超える場合、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａに対して過電流制限信号を出力した。そして、マスタＤＣＤＣ１２ａにおいて過電流制限信号が入力された場合、マスタ制限値をＩａからＩｃに増大させる処理を行った。これにより、車載負荷２８等に供給可能な電流の最大値を増大させつつ、電源システムの信頼性を好適に向上させることができる。

さらに、マスタ制限値の増大等に関する制御ロジックの変更と、ピン端子Ｔａ，Ｔｂを用いた簡素な情報伝達手段の設置とによって電源システムを設計することで、車載負荷２８等への電流供給能力が高くて且つ信頼性の高い電源システムを従来のＤＣＤＣコンバータを流用して適切に実現することもできる。

（２）マスタ制限値ＩａをマスタＤＣＤＣ１２ａの上記平均電流に設定して且つ、マスタ制限値Ｉａをスレーブ制限値Ｉｂよりも小さく設定した。このため、極力早期にスレーブＤＣＤＣ１２ｂに車両側の要求電流の一部を負担させることができ、車両側の要求電流が過度に大きくならない期間においてマスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれに車両側の要求電流を極力均等に負担させることができる。これにより、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれを上記平均電流以下で極力動作させることができ、ひいては電源システムの信頼性をより好適に向上させることができる。

（３）マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの合計出力電流がマスタ制限値Ｉｃ及びスレーブ制限値Ｉｂの合計値を超えると車両ＥＣＵ２６によって判断された場合、車両ＥＣＵ２６によって車両側の要求電流を制限する処理等を行った。これにより、例えば、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流が過度に大きくなる状況が継続されることを回避したり、ドライバにその後の対応を適切にとらせたりすることができる。

（４）マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電圧が上記所定の電圧Ｖｃとなる場合、マスタＤＣＤＣ１２ａ自身においてマスタ制限値をＩａからＩｃに増大させる電圧低下抑制処理を行った。これにより、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電圧が大きく低下することを好適に回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、マスタ制限値Ｉａをスレーブ制限値Ｉｂよりも小さく設定したがこれに限らず、例えば、スレーブ制限値Ｉｂよりも大きく設定してもよい。これは、例えば、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂが互いに相違するＤＣＤＣコンバータを備える電源システムにおいて、マスタＤＣＤＣ１２ａの上記平均電流がスレーブＤＣＤＣ１２ｂの上記平均電流よりも大きい場合に採用され得る構成である。

また、例えば、マスタ制限値Ｉａとスレーブ制限値Ｉｂとを同一の値に設定してもよい。ここでは、上記制限値をマスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの双方を上記平均電流（例えば３５Ａ）に設定すればよい。この場合、マスタ制限値Ｉａを増大させる手法としては、例えば、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉａを一旦超えた後、スレーブＤＣＤＣ１２ｂの出力電流がスレーブ制限値Ｉｂを超える場合にマスタ制限値ＩａをＩｃ（例えば８０Ａ）に増大させ、その後、マスタＤＣＤＣ１２ａの出力電流がマスタ制限値Ｉｃを超える場合、スレーブ制限値Ｉｂを増大させる（例えば８０Ａにする）処理を行えばよい。

・並列接続されるＤＣＤＣコンバータは、２台に限らず、３台以上であってもよい。この場合、複数のＤＣＤＣコンバータのうち１つをマスタＤＣＤＣとし、それ以外をスレーブＤＣＤＣとすればよい。

ここで、上記構成における上記規定値の増大手法について説明すると、例えば、スレーブＤＣＤＣのうち目標電圧が最も低いスレーブＤＣＤＣの出力電流がこのスレーブＤＣＤＣに対応する規定値を超える場合、全てのスレーブＤＣＤＣのうち目標電圧が最も低いスレーブＤＣＤＣ以外のスレーブＤＣＤＣの規定値を順次増大させた後、マスタＤＣＤＣに対応する規定値を増大させてもよい。

より具体的には、例えば、スレーブＤＣＤＣのうち目標電圧が最も低いスレーブＤＣＤＣの出力電流がこのスレーブＤＣＤＣに対応する規定値を超える場合、その後、目標電圧が最も低いスレーブＤＣＤＣ以外のスレーブＤＣＤＣについて目標電圧の低い方から順に、出力電流が規定値を超えるときに規定値を増大させる。そして、目標電圧が最も低いスレーブＤＣＤＣ以外のスレーブＤＣＤＣに対応する規定値を全て増大させた後、マスタＤＣＤＣに対応する規定値を増大させる。なお、上記構成において、ＤＣＤＣコンバータの出力電流がこのＤＣＤＣコンバータに対応する規定値を超える場合、このＤＣＤＣコンバータの目標電圧よりも次に目標電圧の高いＤＣＤＣコンバータに対して過電流制限信号が出力されることとなる。

・上記実施形態では、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれの目標電圧を相違させたがこれに限らず、これら目標電圧同士を同一としてもよい。この場合におけるマスタ制限値Ｉａやスレーブ制限値Ｉｂの増大手法の一例について、以下説明する。

ここでは、まず、マスタ制限値Ｉａ及びスレーブ制限値Ｉｂ同士を同一の平均電流（例えば３５Ａ）に設定し、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのそれぞれに、これらＤＣＤＣコンバータ間で双方向通信可能な機能を持たせる。

ここで、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂの目標電圧同士が同一とされることから、上述したように、これらＤＣＤＣコンバータの出力電圧のばらつき等によってこれらＤＣＤＣコンバータのいずれが先に動作されるか把握できない。このため、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのうちいずれかにおいて、自身の出力電流が自身に対応する制限値を超える場合、出力電流が制限値を超えるＤＣＤＣコンバータから他方のＤＣＤＣコンバータに対して過電流制限信号を出力する。そして、過電流制限信号が入力されたＤＣＤＣコンバータにおいて自身に対応する制限値を増大させる（３５Ａ→８０Ａ）。

その後、制限値が増大されたＤＣＤＣコンバータからの電流の出力が開始される。そして、その後、要求電流の更なる増大により、制限値が増大されたＤＣＤＣコンバータの出力電流が制限値（８０Ａ）を超える場合、他方のＤＣＤＣコンバータに対して過電流制限信号を出力する。過電流制限信号が入力されたＤＣＤＣコンバータにおいて、自身に対応する制限値を増大させる（３５Ａ→８０Ａ）。

こうした構成によれば、要求電流がマスタ制限値Ｉａ及びスレーブ制限値Ｉｂの加算値（７０Ａ）を超えない限り、これらＤＣＤＣコンバータの出力電流を平均電流以下とする一方、要求電流が上記加算値を超える場合には、マスタＤＣＤＣ１２ａ及びスレーブＤＣＤＣ１２ｂのうち少なくとも１つに対応する制限値を増大させる。これにより、要求電流の増大に適切に対応しつつ、電源システムの信頼性の向上を図ることができる。

・並列接続されるＤＣＤＣコンバータが３台以上の電源システムにおいて、過電流制限信号を伝達する信号線の断線やショート等、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａに過電流制限信号を伝達できなくなる異常時の上記電圧低下抑制処理手法について説明する。ここでは、複数のＤＣＤＣコンバータのうち１つをマスタＤＣＤＣとし、それ以外をスレーブＤＣＤＣとする。そして、スレーブＤＣＤＣのうち目標電圧の最も低いものを最終スレーブとし、残余を中間スレーブとする。この場合、マスタＤＣＤＣ及び中間スレーブのうち少なくとも１つにおいて自身の出力電圧が規定電圧（最終スレーブの目標電圧よりも低い電圧）を下回ることが把握される場合、マスタＤＣＤＣ及び中間スレーブのうち自身の出力電圧が上記規定電圧を下回ることを把握したＤＣＤＣコンバータにおいて、自身に対応する制限値を増大させればよい。

・過電流制限信号の伝達手法としては、上記実施形態に例示した手法に限らない。例えば、スレーブＤＣＤＣ１２ｂからマスタＤＣＤＣ１２ａにピン端子Ｔａ，Ｔｂを介して過電流制限信号を直接伝達する手法を採用してもよい。この場合、過電流制限信号が入力された旨をマスタＤＣＤＣ１２ａから車両ＥＣＵ２６に出力するのが望ましい。

・ＤＣＤＣコンバータに備えられるスイッチング素子としては、ＭＯＳトランジスタに限らず、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタであってもよい。

・ＤＣＤＣコンバータとしては、降圧コンバータに限らず、昇圧コンバータであってもよい。

１０…高圧バッテリ、１２ａ…マスタＤＣＤＣ、１２ｂ…スレーブＤＣＤＣ、２０…入力側電流センサ、２２…出力側電圧センサ、２４…低圧バッテリ、２６…車両ＥＣＵ、２８…車載負荷、３０…制御回路。

Claims (6)

1. 複数並列接続されたＤＣＤＣコンバータによって所定の電力供給対象に電力を供給すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する操作手段を備える電源システムにおいて、
   前記操作手段は、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を目標電圧に制御すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する電圧制御手段と、
   前記ＤＣＤＣコンバータの出力電流が規定値を超える場合、前記出力電流を前記規定値で制限すべく前記ＤＣＤＣコンバータを操作する電流制限手段とを備え、
   複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも１つの出力電流が前記規定値を超える場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させる増大手段を備えることを特徴とする電源システム。
2. 前記目標電圧は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれで互いに相違し、
   複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も高いものをマスタとし、残余をスレーブとし、
   前記増大手段は、前記スレーブのうち前記目標電圧が最も低いスレーブの出力電流が該目標電圧の最も低いスレーブに対応する前記規定値を超える場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする請求項１記載の電源システム。
3. 前記目標電圧は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれで互いに相違し、
   複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も高いものをマスタとし、残余をスレーブとし、
   前記増大手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つの出力電圧が前記目標電圧の最も低いスレーブの出力電圧よりも低くなる場合、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧の最も低いスレーブ以外のＤＣＤＣコンバータの少なくとも１つに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする請求項１又は２記載の電源システム。
4. 前記マスタに対応する前記規定値は、前記目標電圧の最も低いスレーブに対応する前記規定値よりも小さく設定されることを特徴とする請求項２又は３記載の電源システム。
5. 前記操作手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれに備えられて且つ、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータを操作し、
   前記増大手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのうち前記目標電圧が最も低いＤＣＤＣコンバータ以外のＤＣＤＣコンバータに備えられ、
   複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれには、インターフェースが備えられ、
   前記目標電圧が最も低いＤＣＤＣコンバータの出力電流が該最も低いＤＣＤＣコンバータに対応する前記規定値を超える場合、その旨の情報を前記最も低いＤＣＤＣコンバータに対応する前記インターフェースを介して外部に出力する手段を更に備え、
   前記増大手段は、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータに対応する前記インターフェースを介して前記その旨の情報が入力されることに基づき、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータに対応する前記規定値を増大させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記操作手段は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのそれぞれに備えられて且つ、自身の備えられる前記ＤＣＤＣコンバータを操作し、
   前記電源システム及び前記電力供給対象は、車両に搭載され、
   前記車両には、前記操作手段よりも上位であって且つ前記車両の制御を統括する手段が備えられ、
   前記ＤＣＤＣコンバータの出力電流が前記規定値を超える場合、その旨を前記統括する手段に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。

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