JP2018057244A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流の発生時における処置の適正化を図ることができる電源制御装置を提供する。
【解決手段】電源システムとして、発電及び力行の作動を可能とする回転電機２１と、回転電機２１において相ごとの通電を行わせるインバータ２２と、インバータ２２に接続される蓄電池１１，１２と、インバータ２２と蓄電池１１，１２との間の電気経路に設けられるスイッチ３１，３２と、を備えており、回転電機２１及びインバータ２２の少なくともいずれかに過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部が設けられている。そして、電源制御装置は、インバータ２２に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、過電流が流れたことを判定する過電流判定部と、過電流判定部の判定結果に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させるスイッチ制御部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載等に搭載される電源システムに適用され、該電源システムに関する制御を実施する電源制御装置に関するものである。

従来、例えば車両用の電源システムとして、複数の蓄電池（例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池）を備えるとともに、これら各蓄電池に対して並列接続された回転電機を備える構成が知られている（例えば特許文献１参照）。また、回転電機では発電状態と力行状態との切り替えが可能であり、インバータにおいて発電時及び力行時における各相の通電状態が調整される。

ここで、例えばインバータにおいて電源ラインとグランドラインとが短絡すると、インバータに過電流が流れるため、それに起因する不具合の発生が懸念される。この場合、フェイルセーフ処理として、各蓄電池からインバータへの電力供給を停止させるべく、インバータと各蓄電池との間に設けられたスイッチが強制開放される。

特開２０１４−１７７２１３号公報

ところで、インバータに過電流が流れる場合には、その過電流による不具合の軽減を図るべく、フェイルセーフ処理としていち早く通電経路を遮断する必要がある。ただし、通電経路に大電流が流れている状態下でスイッチを遮断すると、スイッチがサージ破壊されることが懸念される。なお、かかる不都合は、複数の蓄電池を具備する電源システムに限ったことではないと考えられる。こうした実情を踏まえると、既存技術について改善の余地があると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、過電流の発生時における処置の適正化を図ることができる電源制御装置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説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
発電及び力行の作動を可能とする回転電機（２１）と、
複数のスイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとの通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、
前記スイッチング回路部に接続される蓄電部（１１，１２）と、
前記スイッチング回路部と前記蓄電部との間の電気経路に設けられるスイッチ（３１，３２）と、を備え、
前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部（５２ａ）が設けられている電源システムに適用される電源制御装置（２３，３７，４０）であって、
前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値（ＴＨ１）まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、前記過電流が流れたことを判定する過電流判定部と、
前記過電流判定部の判定結果に基づいて、前記スイッチを開放させるスイッチ制御部と、
を備えることを特徴とする。

回転電機及びスイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れることにより通電経路を遮断する遮断部が設けられている構成では、過電流が流れる場合において通電電流が一旦上昇した後に、遮断部による経路遮断により一気に低下する。こうした様相を考慮し、上記構成では、スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、過電流が流れたことを判定するとともに、その判定結果に基づいてスイッチを開放させるようにした。この場合、スイッチの開放に伴い生じるサージ電流を抑えつつ、好適に通電電流を遮断できる。つまり、過電流が流れている状況下で、その通電経路のスイッチを開放すると、通電経路にサージ電流が発生し、そのサージ電流に起因してスイッチが破損することが懸念される。この点、上記構成によれば、過電流が一旦治まった状態でスイッチが開放されるため、スイッチ開放時のサージ電流が抑制され、ひいてはサージ電流に起因するスイッチ破壊を抑制できる。その結果、過電流の発生時における処置の適正化を図ることができる。

第２の手段では、前記過電流判定部は、前記第２判定として、前記通電電流が前記過電流閾値まで上昇した後に、前記過電流閾値よりも小さい第２閾値（ＴＨ２）まで低下したことを判定する。

上記構成によれば、回転電機又はスイッチング回路部で短絡異常が生じた場合において、過電流の発生に伴う電流上昇と、その後の遮断部による経路遮断に伴う電流低下とを確実に判定できる。これにより、適正にスイッチ開放処置を実施できる。

第３の手段では、前記スイッチ制御部は、前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定された場合において、前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから所定時間が経過した後に前記スイッチを開放させる。

上記構成によれば、通電電流の上昇変化及び低下変化に応じて過電流判定が行われる場合に、通電電流の低下判定がなされて直ちにスイッチが開放されるのではなく、所定時間が経過した後にスイッチが開放される。この場合、通電電流の上昇変化及び低下変化が生じたことは、過電流が流れ、かつその直後に遮断部による経路遮断が行われたことを意味し、少なくとも過電流に対する一次対応は実施されたとみなすことができる。そして、この状態下において、時間的な余裕をもってスイッチ開放を行うことで、適正なる電源遮断処置を実施できる。例えば、通電遮断が他の機器等に影響することを加味して、通電遮断に対する事前処置等を実施することができる。

第４の手段では、前記電源システムにおいては、前記蓄電部と前記スイッチング回路部との間の電気経路に電気負荷（１５）が接続されており、前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから前記所定時間が経過するまでに、前記電気負荷に対する電源遮断の事前処理を実施する遮断処理部を備える。

上記構成によれば、通電電流が第２閾値まで低下した場合（すなわち過電流判定がなされた場合）において、その電流低下からスイッチ開放が行われるまでの間に、電気負荷の作動状態を記憶したり、出力を低下させたり、駆動を停止させたりする等の事前処理を実施することができる。

第５の手段では、前記電源システムにおいては、前記蓄電部として、第１蓄電部（１１）及び第２蓄電部（１２）を有し、これら各蓄電部からの給電を可能とする電気経路に電気負荷（１６）が接続される一方、当該電気経路に、前記スイッチを迂回して前記第１蓄電部と前記電気負荷とを接続するバイパス経路（Ｌ６，Ｌ７）が設けられるとともに、そのバイパス経路にバイパススイッチ（６１，６２）が設けられており、前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから前記所定時間が経過するまでに、前記バイパススイッチを閉鎖するバイパス処理部を備える。

上記構成によれば、通電電流が第２閾値まで低下した場合（すなわち過電流判定がなされた場合）において、その電流低下からスイッチ開放が行われるまでの間に、バイパススイッチの動作時間を加味しつつ確実にバイパス経路を導通させることができる。この場合、電気負荷に対する意図しない電源遮断を生じさせることなく、バイパス経路を用いての第１蓄電部から電気負荷への電力供給を継続的に実施することが可能となる。

第６の手段では、前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定された場合に、一旦低下した前記通電電流が再上昇することを判定する再上昇判定部を備え、前記スイッチ制御部は、前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定され、かつ前記再上昇判定部により前記通電電流が再上昇したと判定された場合に、前記スイッチを開放させる。

回転電機又はスイッチング回路部で短絡異常が生じたことに応じて、遮断部が遮断（例えば溶断）された場合には、その遮断部の遮断によって、過電流停止の処置自体は実施済みの状態となる。ただし、遮断部においては、遮断された後に導通状態に戻ることがあると考えられる。この点、上記構成によれば、遮断部における導通復帰が生じたことを条件にスイッチ開放が行われる。つまり、第１判定及び第２判定による過電流判定後において、スイッチ開放による電源遮断が限定的な条件下で実施されることになる。これにより、スイッチ開放により電源遮断が行われることに起因する他の機器等への影響を最小限に抑えることが可能となる。

第７の手段では、前記回転電機の発電及び力行の作動を制御する第１制御装置（２２）と、前記第１制御装置から信号を受信可能であり、前記スイッチの開閉により前記蓄電部の充放電を制御する第２制御装置（３７）と、前記第１制御装置は、前記過電流判定部を有しており、その過電流判定部の判定結果を示す判定信号を前記第２制御装置に送信し、前記第２制御装置は、前記スイッチ制御部を有しており、前記第１制御装置からの前記判定信号に基づいて、前記スイッチを開放させる。

上記構成によれば、第１制御装置が、過電流判定部の判定結果を示す判定信号を第２制御装置に送信し、第２制御装置が、第１制御装置からの判定信号に基づいて、スイッチを開放させる。この場合、第２制御装置では、第１制御装置から判定信号を直接受け取ることで、その判定信号に基づく応急的な処置を実施が可能となる。

第８の手段では、前記第１制御装置及び前記第２制御装置が、これら各制御装置を統括的に管理する第３制御装置（４０）に相互に通信可能に接続される電源制御装置であって、前記第１制御装置は、前記判定信号を前記第２制御装置及び前記第３制御装置に対して送信し、前記第３制御装置は、前記第１制御装置から受信した前記判定信号に基づいて、前記第２制御装置に対して、前記スイッチを強制開放させる旨の強制開放信号を送信し、前記第２制御装置は、前記第１制御装置からの前記判定信号の受信、及び前記第３制御装置からの前記強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、前記スイッチを強制開放させる。

上記構成によれば、第２制御装置では、上位制御装置である第３制御装置からの強制開放信号の受信を待たずとも、第１制御装置から判定信号を直接受け取り、その判定信号に基づいて応急的な処置を実施することができる。また、第２制御装置によりいち早い対応が可能になることに加え、第３制御装置による確実性の高い対応が可能となっている。なお、第２制御装置は、蓄電部の充放電を制御対象とする局所的な演算処理を実施するものであるのに対し、第３制御装置は、他の制御装置を統括的に管理するものであるため、第３制御装置によれば、確実性（信頼性とも言える）の高い対応を実施できる。

第９の手段では、前記遮断部は、前記スイッチング回路部において前記スイッチング素子を実装位置に接続するリード部（５２）の幅狭部（５２ａ）として設けられている。

上記構成によれば、回転電機又はスイッチング回路部で短絡異常が生じ、それに伴いスイッチング回路部に過電流が流れる場合に、スイッチング素子のリード部が遮断されることで、迅速なる過電流処置を実施できる。

第１実施形態の電源システムを示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す回路図。 スイッチモジュールの一部を示す斜視図。 回転電機ＥＣＵによる過電流異常判定の処理手順を示すフローチャート。 エンジンＥＣＵによる異常監視の処理手順を示すフローチャート。 電池ＥＣＵによるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャート。 インバータでの過電流発生時の処理を具体的に説明するためのタイムチャート。 回転電機の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 回転電機の力行駆動の開始当初における電流制御をより具体的に示すタイムチャート。 第２実施形態の電源システムを示す電気回路図。 第２実施形態においてエンジンＥＣＵによる異常監視の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態において電池ユニットにおけるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャート。 インバータでの過電流発生時の処理を具体的に説明するためのタイムチャート。 第３実施形態において過電流異常判定の処理手順を示すフローチャート。 インバータでの過電流発生時の処理を具体的に説明するためのタイムチャート。 電源制御装置としての別の構成を示す回路図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。

図１に示すように、本電源システムは、第１蓄電部としての鉛蓄電池１１と第２蓄電部としてのリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムであり、各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット２０への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機ユニット２０による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット２０に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１４，１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ０を有しており、このうち出力端子Ｐ１，Ｐ０に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット２０とが接続されている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１４は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１４は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１５は、電気負荷１４に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット２０は、３相交流モータとしての回転電機２１と、電力変換装置（スイッチング回路部）としてのインバータ２２と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２３とを備えている。回転電機ユニット２０は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。

ここで、回転電機ユニット２０の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は、３相電機子巻線としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗと、界磁巻線２５とを備えている。各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗは星形結線され、中性点にて互いに接続されている。回転電機２１の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルトにより駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機２１の回転軸が回転する一方、回転電機２１の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。つまり、回転電機２１は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。例えば、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時や車両加速のための動力アシスト時に、回転電機２１が力行駆動される。

インバータ２２は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。また、インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えており、これら各スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフにより相ごとに通電が行われる。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いる構成としており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。

各スイッチＳｐ，Ｓｎの構成について補足説明をしておく。図３は、各スイッチＳｐ，Ｓｎを構成するスイッチモジュール５０の一部を示す斜視図である。スイッチモジュール５０は、半導体スイッチング素子や周辺回路を樹脂モールドして構成された本体部５１と、その半導体スイッチング素子等に接続され、かつ本体部５１の側部から突出するリード部５２（バスバー）とを有している。リード部５２は、その先端部において基板やその所定部位である実装位置に溶接等により実装される。リード部５２においては、その一部に幅狭部５２ａが設けられている。そのため、リード部５２を通じてスイッチモジュール５０に過大な電流（過電流）が流れる場合には、発熱により幅狭部５２ａが溶断されるようになっている。

各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの一端にそれぞれ接続されている。また、インバータ２２の高圧側経路と低圧側経路との間には、インバータ２２の入出力の電圧を検出する電圧センサ２６が設けられている。その他、回転電機ユニット２０には、例えばインバータ２２の通電経路を流れる電流を検出する電流センサ２７や、界磁巻線２５に流れる電流を検出する電流センサ２８が設けられている。なお、電流センサ２７は、インバータ２２と各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとの間に設けられていてもよいし、下アームスイッチＳｎとグランドラインとの間に相ごとに設けられていてもよい。上記各センサ２６〜２８の検出信号は回転電機ＥＣＵ２３に適宜入力される。また、図示は略すが、回転電機２１には、回転子の角度情報を検出する回転角度センサが設けられ、インバータ２２には、その回転角度センサからの信号を処理する信号処理回路が設けられている。

回転電機ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２３は、その内部の図示しないＩＣレギュレータにより、界磁巻線２５に流す励磁電流を調整する。これにより、回転電機ユニット２０の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）が制御される。また、回転電機ＥＣＵ２３は、通電位相に応じて各相のスイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを制御するとともに、各相の通電時にオンオフ比率（例えばデューティ比）を調整することで通電電流を制御する。ここで、回転電機ＥＣＵ２３は、車両の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジンの駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時にクランク軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。

次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。図１に示すように、電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。なお、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路で言えば、当該電気経路における回転電機ユニット２０との接続点Ｎ０よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチ３１が設けられ、接続点Ｎ０よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ３２が設けられている。

これら各スイッチ３１，３２は、例えば２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ３１，３２をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、スイッチ３１，３２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。スイッチ３１，３２としてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合、上記の寄生ダイオードの代わりに、スイッチ３１，３２それぞれに逆向きのダイオードを並列接続させてもよい。

また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ０が設けられている。バイパス経路Ｌ０は、出力端子Ｐ０と電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ０はヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。バイパス経路Ｌ０によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ０には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０とが電気的に接続される。

電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット２０の回転電機ＥＣＵ２３や電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、これら各ＥＣＵ２３，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、エンジン４２の運転を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有している。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。

これら各ＥＣＵ２３，３７，４０や、その他図示しない各種の車載ＥＣＵは、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２３，３７，４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。なお、インバータ２２及び回転電機ＥＣＵ２３が「第１制御装置」に相当し、電池ＥＣＵ３７が「第２制御装置」に相当し、エンジンＥＣＵ４０が「第３制御装置」に相当する。また、通信線４１が「信号伝達部」に相当する。

ところで、インバータ２２では、各スイッチＳｐ，Ｓｎにおいて閉故障が生じるおそれがあり、万が一同じ相において上アームスイッチＳｐの閉故障と下アームスイッチＳｎの閉故障とが生じると、電源ラインとグランドラインとの短絡により各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることが懸念される。この場合、仮に各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れると、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い、過電流が継続的に流れることが抑制される。

なお、回転電機ユニット２０においては、インバータ２２での短絡以外に、回転電機２１で短絡が生じるおそれがあり、例えば各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのいずれかの部位で短絡が生じると、やはりインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることとなる。

本実施形態では、過電流に伴いリード部５２が溶断される場合に、その溶断により、通電経路における電流が大電流から急低下する点に着目し、電流低下した状態で、電池ユニットＵのフェイルセーフ処理としてスイッチ３１，３２を強制開放させるようにしている。この場合、スイッチ３１，３２の開放により、鉛蓄電池１１やリチウムイオン蓄電池１２からインバータ２２への電力供給が停止される。本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３が、インバータ２２に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、インバータ２２に過電流が流れたことを判定する（過電流判定部に相当）。また、電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３における過電流判定の結果に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させる（スイッチ制御部に相当）。

また、本システムにおいては、各ＥＣＵ２３，３７，４０のうちエンジンＥＣＵ４０が上位ＥＣＵとしての役目を担っており、エンジンＥＣＵ４０からの指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ２３による回転電機２１の制御や電池ＥＣＵ３７による充放電制御等が実施される。こうした事情から、インバータ２２の過電流異常が生じた場合には、まず回転電機ＥＣＵ２３で過電流異常発生の旨が判定された後、通信線４１を介して異常信号がエンジンＥＣＵ４０に送信され、その後、エンジンＥＣＵ４０から、異常信号に対応するフェイルセーフ信号が通信線４１を介して電池ＥＣＵ３７に送信される。ただしこの場合、異常発生後において、回転電機ＥＣＵ２３からエンジンＥＣＵ４０への通信、及びエンジンＥＣＵ４０から電池ＥＣＵ３７への通信が行われた後に、電池ユニットＵでスイッチ開放（フェイルセーフ処理）が行われることになるため、スイッチ開放までに時間を要し、二次的な不具合が生じることも懸念される。各ＥＣＵ間では離散的に通信が行われることを想定すると、やはりスイッチ開放までの所要時間が長引くことが懸念される。

そこで本実施形態では、各ＥＣＵ２３，３７，４０が通信線４１により相互に通信可能となっている構成を前提として、以下の特徴的な構成を採用している。すなわち、
（１）回転電機ＥＣＵ２３は、インバータ２２において過電流が流れたことを示す過電流異常信号を電池ＥＣＵ３７及びエンジンＥＣＵ４０に対して送信する。
（２）エンジンＥＣＵ４０は、回転電機ＥＣＵ２３から受信した過電流異常信号に基づいて、電池ＥＣＵ３７に対して,スイッチ３１，３２を強制開放させる旨の強制開放信号を送信する。
（３）電池ＥＣＵ３７は、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号の受信、及びエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、スイッチ３１，３２を強制開放させる。

この場合、電池ＥＣＵ３７では、エンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たずとも、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を直接受け取り、その過電流異常信号に基づいて応急的な処置を実施することができる。

また、インバータ２２では上記のとおり短絡に起因して過電流が流れる一方、回転電機２１の力行駆動の開始当初においては突入電流として大電流が流れる。この場合、突入電流としての大電流が検出されると、それが過電流とみなされ、結果として短絡異常（すなわち過電流異常）が生じたと誤判定されることが懸念される。

そこで本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３が、回転電機２１の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する（電流制限部に相当）。この場合、突入電流を、過電流判定値よりも小さい電流に制限することにより、突入電流なのか過電流なのかを明確に特定できるようにしている。

より具体的には、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１の力行駆動の開始当初において電流目標値を所定の制限値により制限し、その制限された目標値に基づいて、インバータ２２の通電電流のフィードバック制御を実施する。例えば過電流判定値を４００Ａ、制限値を３００Ａとする。この場合、電流制限を実施しないと、突入電流として過電流判定値を超える大電流が流れることが考えられるが、電流制限により、突入電流が過電流判定値よりも小電流に抑えられる。

また、回転電機２１の力行駆動の開始後においては、回転電機２１の回転速度が上昇することに伴いモータ起電力により中性点電圧が上昇する。そのため、突入電流が次第に低減される。そこで、回転電機ＥＣＵ２３は、回転電機２１の力行駆動の開始後において、回転電機２１の回転速度が所定回転速度まで上昇したことに基づいて、電流目標値の制限を解除する。

次に、各ＥＣＵ２３，３７，４０により実施される演算処理をフローチャート等を用いて具体的に説明する。

図４は、過電流異常判定の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で繰り返し実施される。

図４において、ステップＳ１１では、電流センサ２７により検出された検出電流Ｉａを取得する。続くステップＳ１２では、インバータ２２での過電流発生を示すフラグが０であるか否かを判定する。そして、フラグ＝０であればステップＳ１３に進み、検出電流Ｉａが所定の第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。第１閾値ＴＨ１が「過電流閾値」に相当し、例えばＴＨ１＝４００Ａである。検出電流Ｉａが第１閾値ＴＨ１未満であれば、そのまま本処理を終了する。また、検出電流Ｉａが第１閾値ＴＨ１以上であれば、ステップＳ１４に進んでフラグに１をセットした後、本処理を終了する。

フラグに１がセットされた後は、ステップＳ１２を否定してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、検出電流Ｉａが所定の第２閾値ＴＨ２未満であるか否かを判定する。第２閾値ＴＨ２は、第１閾値ＴＨ１よりも小さい電流値として定められており、例えばＴＨ２＝２００Ａである。

検出電流Ｉａが第２閾値ＴＨ２以上であれば、そのまま本処理を終了する。また、検出電流Ｉａが第２閾値ＴＨ２未満であれば、ステップＳ１６に進み、通信線４１を用いて過電流異常信号を電池ＥＣＵ３７とエンジンＥＣＵ４０に対して送信した後、本処理を終了する。

図５は、異常監視の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はエンジンＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。

図５において、ステップＳ２１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ２２に進み、通信線４１を用い、スイッチ３１，３２の強制開放信号を電池ＥＣＵ３７に対して送信する。

図６は、電池ユニットＵにおけるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は電池ＥＣＵ３７により所定周期で繰り返し実施される。

図６において、ステップＳ３１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ３２に進み、フェイルセーフ処理として、スイッチ３１，３２をオフ（開放）する旨を指令する。なお、バイパススイッチ３６については開放状態のままとする。

また、過電流異常信号を受信していなければ、ステップＳ３３に進み、エンジンＥＣＵ４０から強制開放信号を受信したか否かを判定する。そして、強制開放信号を受信していれば、ステップＳ３２に進み、フェイルセーフ処理を実施する。この場合、ステップＳ３１〜Ｓ３３によれば、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号とエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号とのうち先に受信した信号に基づいて、フェイルセーフ処理が実施される。

次に、図７のタイムチャートを用い、インバータ２２での過電流発生時の処理を具体的に説明する。

図７において、タイミングｔ１以前は、インバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎが回転電機２１の作動要求に応じてオンオフされており、回転電機２１の作動状態に応じた通電電流がインバータ２２に流れている。つまり、回転電機ユニット２０が正常動作している。この状態では、インバータ２２の通電電流（電流センサ２７の検出電流Ｉａ）が第１閾値ＴＨ１未満となっている。このとき、電池ユニットＵでは、スイッチ３１，３２が閉鎖（状況によっては一方のみが開放）の状態となっている。

そして、タイミングｔ１で、例えばインバータ２２での短絡発生によりインバータ２２の通電電流が急増すると、タイミングｔ２で、通電電流が第１閾値ＴＨ１を超える。これにより、フラグに１がセットされる。このとき、各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることにより、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い通電電流が急減する。

その後、タイミングｔ３で通電電流が第２閾値ＴＨ２未満となることにより、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号が出力される。そして、タイミングｔ４では、電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７において、過電流異常信号の受信に基づいて回転電機ユニット２０での過電流発生の旨が認識され、それに伴いフェイルセーフ処理、すなわちスイッチ３１，３２の強制開放が実施される。

この場合、タイミングｔ４の時点では、通電電流が小電流に抑えられており、スイッチ保護を図りつつ好適にスイッチ３１，３２を開放させることができる。つまり、過電流が流れている状況下で、その通電経路のスイッチ３１，３２を開放すると、通電経路にサージ電流が発生し、そのサージ電流に起因してスイッチ３１，３２が破損することが懸念される。この点、上記構成によれば、過電流が一旦治まった状態でスイッチ３１，３２が開放されるため、スイッチ開放時のサージ電流が抑制され、ひいてはサージ電流に起因するスイッチ破壊が抑制される。

なお本実施形態では、フェイルセーフ処理としてスイッチ３１，３２が強制開放され、バイパススイッチ３６については開放状態のまま保持されるが、これに代えて、フェイルセーフ処理として、スイッチ３１，３２の強制開放と、バイパススイッチ３６の閉鎖とが実施される構成であってもよい。バイパススイッチ３６が開放状態のまま保持される場合、スイッチ３１，３２の開放により鉛蓄電池１１とインバータ２２とが完全に遮断される。これに対して、バイパススイッチ３６が閉鎖される場合、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１とインバータ２２とが接続される。

ここで、エンジンＥＣＵ４０では、タイミングｔ４（場合によってはその前後）で過電流異常信号の受信に基づいて過電流発生の旨が認識され、それに伴い強制開放信号が電池ＥＣＵ３７に対して送信される。そのため、上位ＥＣＵであるエンジンＥＣＵ３０からの指令を待って電池ユニットＵでのフェイルセーフ処理を実施する構成では、タイミングｔ４よりも後のタイミングでフェイルセーフ処理が実施されるが、本実施形態では、エンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たず、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号に基づいて電池ＥＣＵ３７がフェイルセーフ処理を実施するため、いち早い処置の実施が可能となっている。

次に、回転電機２１の力行駆動の開始時における突入電流の制限処理について説明する。図８は、回転電機２１の力行駆動制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で繰り返し実施される。

図８において、ステップＳ４１では、力行駆動の要求があるか否かを判定する。例えば、エンジン再始動時や動力アシスト時において力行駆動の要求があると判定される。力行駆動の要求があれば後続のステップＳ４２に進み、要求が無ければそのまま本処理を終了する。

ステップＳ４２では、回転電機２１に対して要求される駆動態様に応じて、インバータ通電電流の目標値を設定する。このとき、例えばエンジン再始動時であれば、エンジン再始動のための初期回転速度（クランキング速度）に基づいて、インバータ通電電流の目標値を設定する。また、動力アシスト時であれば、アクセル操作量に応じたアシスト量に基づいて、インバータ通電電流の目標値を設定する。

ステップＳ４３では、回転電機２１の回転速度Ｎｍが所定回転速度Ｎｔｈ未満であるか否かを判定する。所定回転速度Ｎｔｈは、回転電機２１においてモータ起電力により中性点電圧が所定以上に上昇したことを判定するための判定値であり、例えばＮｔｈ＝４００ｒｐｍである。そして、Ｎｍ＜ｔｈであることを条件に、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、回転電機２１の力行駆動の開始当初における突入電流を制限すべく、インバータ通電電流の目標値を所定の制限値Ｉｘで制限する。制限値Ｉｘは、インバータ２２での過電流判定のための第１閾値ＴＨ１よりも小さい値であり、例えばＩｘ＝３００Ａである。この場合、今回の力行駆動要求がエンジン再始動要求なのか動力アシスト要求なのかに応じて、制限値Ｉｘを設定することも可能である。例えば、エンジン再始動要求であれば、動力アシスト要求である場合よりも制限値Ｉｘを小さい値とする。

その後、ステップＳ４５では、インバータ通電電流についてフィードバック制御を実施する。このとき、インバータ通電電流の目標値と実際値（検出電流Ｉａ）との偏差に基づいて制御デューティを算出し、その制御デューティによりインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎについてスイッチング制御を実施する。

図９は、回転電機２１の力行駆動の開始当初における電流制御をより具体的に示すタイムチャートである。ここでは、エンジン再始動時について説明する。

図９において、タイミングｔ１１では、回転電機２１の力行駆動の要求（エンジン再始動要求）が生じ、それに伴いインバータ２２の通電が開始される。ここではまず、インバータ通電電流の目標値が制限値Ｉｘで制限され、そのＩｘを目標値としてインバータ通電電流のフィードバック制御が実施される。このとき、インバータ通電電流が、過電流判定のための第１閾値ＴＨ１よりも小さい値で制限されるため、突入電流によって過電流が流れたと誤判定されることが抑制される。なお、仮に電流制限を行わずにフィードバック制御を実施すると、１００％デューティで各スイッチＳｐ，Ｓｎが通電され、その際に大きな突入電流が流れることとなる。

その後、回転電機２１の回転速度Ｎｍが次第に上昇し、タイミングｔ１２で回転速度Ｎｍが所定回転速度Ｎｔｈに達すると、インバータ２２における電流制限が解除される。タイミングｔ１２の時点では、突入電流の発生要因がなくなっており、過電流の誤判定要因も解消されている。つまり、図示のように１００％デューティで各スイッチＳｐ，Ｓｎが通電されても、過電流が誤判定されることが生じないものとなっている。タイミングｔ２以降、回転電機２１に対して要求される駆動態様に応じて、インバータ通電電流のフィードバック制御が実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機２１又はインバータ２２に過電流が流れる場合にスイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断される構成では、過電流異常の発生時において通電電流が一旦上昇した後に、幅狭部５２ａの溶断による経路遮断により一気に低下する。こうした様相を考慮し、上記構成では、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、過電流が流れたことを判定するとともに、その判定結果に基づいてスイッチ３１，３２を開放させるようにした。この場合、スイッチ３１，３２の開放に伴い生じるサージ電流を抑えつつ、好適に通電電流を遮断できる。その結果、過電流の発生時における処置の適正化を図ることができる。

インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇した後に電流低下したことの第２判定として、通電電流が第１閾値ＴＨ１よりも小さい第２閾値ＴＨ２まで低下したことを判定する構成とした。これにより、回転電機２１又はインバータ２２で短絡異常が生じた場合において、過電流の発生に伴う電流上昇と、経路遮断に伴う電流低下とを確実に判定できる。これにより、適正にスイッチ開放処置を実施できる。

回転電機ＥＣＵ２３が、過電流判定の結果を示す判定信号（過電流異常信号）を電池ＥＣＵ３７に送信し、電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３からの判定信号に基づいて、スイッチ３１，３２を開放させる構成とした。この場合、電池ＥＣＵ３７では、回転電機ＥＣＵ２３から判定信号を直接受け取ることで、その判定信号に基づく応急的な処置を実施が可能となる。

また特に、
（１）回転電機ＥＣＵ２３が、過電流判定の結果を示す判定信号（過電流異常信号）を電池ＥＣＵ３７及びエンジンＥＣＵ４０に対して送信し、
（２）エンジンＥＣＵ４０が、回転電機ＥＣＵ２３から受信した判定信号に基づいて、電池ＥＣＵ３７に対して、スイッチ３１，３２を強制開放させる旨の強制開放信号を送信し、
（３）電池ＥＣＵ３７が、回転電機ＥＣＵ２３からの判定信号の受信、及びエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、スイッチ３１，３２を強制開放させる、ように構成した。

したがって、電池ＥＣＵ３７では、上位ＥＣＵであるエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号の受信を待たずとも、回転電機ＥＣＵ２３から判定信号を直接受け取り、その判定信号に基づいて応急的な処置を実施することができる。また、電池ＥＣＵ３７によりいち早い対応が可能になることに加え、エンジンＥＣＵ４０による確実性の高い対応が可能となっている。なお、電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の充放電を制御対象とする局所的な演算処理を実施するものであるのに対し、エンジンＥＣＵ４０は、他のＥＣＵを統括的に管理するものであるため、エンジンＥＣＵ４０によれば、確実性（信頼性とも言える）の高い対応を実施できる。

インバータ２２において、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａを「遮断部」として用いる構成とした。したがって、インバータ２２に過電流が流れる場合に、迅速なる過電流処置を実施できる。

回転電機２１の力行駆動の開始時においてその駆動開始に伴い生じる突入電流を制限する構成にした。そのため、突入電流が過電流とみなされることが抑制され、ひいては短絡異常（すなわち過電流異常）の誤判定を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、第１閾値ＴＨ１に基づく第１判定と、第２閾値ＴＨ２に基づく第２判定とによりインバータ２２に過電流が流れたと判定された場合において、インバータ通電電流が第２閾値まで低下してから所定時間が経過した後にスイッチ３１，３２を開放させることとしている。

図１０は、本実施形態における電源システムの構成を示す図である。図１０においては、説明の便宜上、上述の図１に準ずる構成については同じ符号を付すとともに説明を適宜割愛する。

図１０に示す電池ユニットＵでは、出力端子Ｐ１，Ｐ０に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット２０とが接続され、出力端子Ｐ３に電気負荷１６が接続されている。本実施形態では、各電気負荷１４〜１６のうち、電気負荷１６に定電圧要求負荷が含まれる。

電池ユニットＵにおいて、電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。また、電気経路Ｌ１において出力端子Ｐ１とスイッチ３１との間の点Ｎ１には分岐経路Ｌ３の一端が接続されるとともに、電気経路Ｌ２においてリチウムイオン蓄電池１２とスイッチ３２との間の点Ｎ２には分岐経路Ｌ４の一端が接続されており、これら分岐経路Ｌ３，Ｌ４の他端同士が中間点Ｎ３で接続されている。また、中間点Ｎ３と出力端子Ｐ３とが給電経路Ｌ５により接続されている。分岐経路Ｌ３，Ｌ４にはそれぞれスイッチ３３，３４が設けられている。スイッチ３３，３４はそれぞれＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子により構成されている。そして、各経路Ｌ３〜Ｌ５を通じて、各蓄電池１１，１２からそれぞれ電気負荷１６への給電が可能となっている。

また、電池ユニットＵには、ユニット内のスイッチ３１〜３４を介さずに、鉛蓄電池１１を電気負荷１５，１６に対して接続可能とするバイパス経路Ｌ６，Ｌ７が設けられている。具体的には、電池ユニットＵには、出力端子Ｐ０と電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ０とを接続するバイパス経路Ｌ６が設けられるとともに、接続点Ｎ０と出力端子Ｐ３とを接続するバイパス経路Ｌ７が設けられている。そして、バイパス経路Ｌ６上には第１バイパススイッチ６１が設けられ、バイパス経路Ｌ７上には第２バイパススイッチ６２が設けられている。各バイパススイッチ６１，６２は例えば常閉式のリレースイッチである。

第１バイパススイッチ６１を閉鎖することで、スイッチ３１がオフ（開放）であっても鉛蓄電池１１と電気負荷１５とが電気的に接続される。また、両方のバイパススイッチ６１，６２を閉鎖することで、各スイッチ３１〜３４が全てオフ（開放）であっても鉛蓄電池１１と電気負荷１６とが電気的に接続される。

上記の各スイッチ３１〜３４やバイパススイッチ６１，６２は、電池ＥＣＵ３７によってオンオフ制御（開閉制御）される。この場合、例えば各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ３１〜３４のオンオフが制御される。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。なお、バイパススイッチ６１，６２は、本電源システムの稼働時において基本的には開放状態で保持され、稼働停止状態において閉鎖状態に切り替えられる。

本実施形態では、各ＥＣＵ２３，３７，４０により実施される各演算処理（上述の図４〜図６）のうち、エンジンＥＣＵ４０により実施される演算処理（図５）と、電池ＥＣＵ３７により実施される演算処理（図６）がそれぞれ変更されており、以下にそれら各処理について説明する。

図１１は、異常監視の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はエンジンＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。

図１１において、ステップＳ５１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ５２に進み、電気負荷１５に対する電源遮断の事前処理を実施する（遮断処理部に相当）。ここでは、電気負荷１５が作動状態である場合に急な電源遮断が行われることに起因する不具合を抑制すべく、電気負荷１５の作動状態を記憶したり、出力を低下させたり、駆動を停止させたりする等の事前処理が実施される。

その後、ステップＳ５３では、スイッチ３１〜３４の強制開放信号を電池ＥＣＵ３７に対して送信する。

図１２は、電池ユニットＵにおけるフェイルセーフ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は電池ＥＣＵ３７により所定周期で繰り返し実施される。

図１２において、ステップＳ６１では、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号を受信したか否かを判定する。そして、過電流異常信号を受信していれば、ステップＳ６２に進み、バイパススイッチ６１，６２を閉鎖する旨を指令する（バイパス処理部に相当）。この場合詳しくは、バイパススイッチ６１，６２の閉鎖が指令されると、バイパススイッチ６１，６２を構成するコイルの通電が停止される。そして、バネ等の付勢力によりリレー接点が閉鎖され、それに伴いスイッチオフの状態となる。

その後、ステップＳ６３では、過電流異常信号を受信してから所定時間ＴＡが経過したか否かを判定する。所定時間ＴＡは、例えば０．３〜１秒程度の時間である。なお、過電流異常信号の送信から受信までの時間はある程度定まった時間であるため、ステップＳ６３は、インバータ通電電流（検出電流Ｉａ）が第２閾値ＴＨ２まで低下してから所定時間が経過したか否かを判定する処理に相当する。ステップＳ６３がＹＥＳであればステップＳ６４に進み、ステップＳ６３がＮＯであれば本処理を一旦終了する。ステップＳ６４では、スイッチ３１〜３４をオフ（開放）する旨を指令する。

また、過電流異常信号を受信していなければ、ステップＳ６５に進み、エンジンＥＣＵ４０から強制開放信号を受信したか否かを判定する。そして、強制開放信号を受信していれば、ステップＳ６２に進み、上述したとおりステップＳ６２〜Ｓ６４を実施する。この場合、回転電機ＥＣＵ２３からの過電流異常信号とエンジンＥＣＵ４０からの強制開放信号とのうち先に受信した信号に基づいて、フェイルセーフ処理が実施される。

次に、図１３のタイムチャートを用い、インバータ２２での過電流発生時の処理を具体的に説明する。

図１３では、図７で説明したとおり、例えばインバータ２２での短絡発生によりインバータ２２の通電電流が急増し（タイミングｔ２１）、通電電流が第１閾値ＴＨ１を超える（タイミングｔ２２）。そして、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い通電電流が急減する。

その後、タイミングｔ２３で通電電流が第２閾値ＴＨ２未満となることにより、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号が出力される。そして、タイミングｔ２４では、エンジンＥＣＵ４０により、電気負荷１５に対する電源遮断の事前処理が実施される。このとき、例えば電気負荷１５の通電が停止される。また、タイミングｔ２４（場合によってはその前後）では、電池ＥＣＵ３７により、バイパススイッチ６１，６２が閉鎖される。

その後、過電流異常信号を受信してから所定時間ＴＡが経過したタイミングｔ２５では、スイッチ３１〜３４がオフ（開放）される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が付加的に得られる。

本実施形態では、インバータ通電電流の上昇変化及び低下変化に応じて過電流判定が行われる場合に、通電電流の低下判定がなされて直ちにスイッチ３１〜３４が開放されるのではなく、所定時間ＴＡが経過した後にスイッチ３１〜３４が開放される構成とした。この場合、通電電流の上昇変化及び低下変化が生じたことは、過電流が流れ、かつその直後に遮断部（幅狭部５２ａ）による経路遮断が行われたことを意味し、少なくとも過電流に対する一次対応は実施されたとみなすことができる。そして、この状態下において、時間的な余裕をもってスイッチ開放を行うことで、適正なる電源遮断処置を実施できる。例えば、通電遮断が他の機器等に影響することを加味して、通電遮断に対する事前処置等を実施することができる。

インバータ通電電流が第２閾値ＴＨ２まで低下した場合（すなわち過電流判定がなされた場合）において、その電流低下からスイッチ３１〜３４の開放が行われるまでの間に、電気負荷１５に対する電源遮断の事前処理を実施する構成とした。この場合、電気負荷１５の作動状態を記憶したり、出力を低下させたり、駆動を停止させたりする等の事前処理を実施することができる。

インバータ通電電流が第２閾値ＴＨ２まで低下した場合（すなわち過電流判定がなされた場合）において、その電流低下からスイッチ３１〜３４の開放が行われるまでの間に、バイパススイッチ６１，６２を閉鎖する構成とした。この場合、バイパススイッチ６１，６２の動作時間を加味しつつ確実にバイパス経路Ｌ６，Ｌ７を導通させることができる。したがって、電気負荷１６に対する意図しない電源遮断を生じさせることなく、バイパス経路Ｌ６，Ｌ７を用いての鉛蓄電池１１から電気負荷１６への電力供給を継続的に実施することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお本実施形態では、図１に示すシステム構成を前提にするものとなっている。本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２３が、第１閾値ＴＨ１に基づく第１判定と、第２閾値ＴＨ２に基づく第２判定とによりインバータ２２に過電流が流れたと判定した場合に、一旦低下したインバータ通電電流が再上昇することを判定する（再上昇判定部に相当）。また、回転電機ＥＣＵ２３により過電流判定と通電電流の再上昇判定とがなされた場合に、電池ＥＣＵ３７が、スイッチ３１，３２を開放させる。

本実施形態では、各ＥＣＵ２３，３７，４０により実施される各演算処理（上述の図４〜図６）のうち、回転電機ＥＣＵ２３により実施される演算処理（図４）が変更されており、以下に当該処理について説明する。

図１４は、過電流異常判定の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で繰り返し実施される。本処理においては、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１以上になったことを示す第１フラグと、その後、インバータ通電電流が第２閾値ＴＨ２未満になったことを示す第２フラグとを用いる構成としている。

図１４では、ステップＳ７１で検出電流Ｉａを取得した後、第１フラグ及び第２フラグが共に０の場合（ステップＳ７２，Ｓ７３がＹＥＳの場合）に、ステップＳ７４に進み、検出電流Ｉａが所定の第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。そして、検出電流Ｉａが第１閾値ＴＨ１以上であれば、ステップＳ７５に進んで第１フラグに１をセットする。

第１フラグに１がセットされた後は、ステップＳ７６に進み、検出電流Ｉａが所定の第２閾値ＴＨ２未満であるか否かを判定する。そして、検出電流Ｉａが第２閾値ＴＨ２未満であれば、ステップＳ７７に進んで第２フラグに１をセットする。

第２フラグに１がセットされた後は、ステップＳ７８に進み、検出電流Ｉａが所定の第３閾値ＴＨ３以上であるか否かを判定する。なお、第３閾値ＴＨ３は、スイッチモジュール５０のリード部５２の溶断後に電流が流れることを判定できるものであればよく、例えばＴＨ３＝５０Ａである。そして、検出電流Ｉａが第３閾値ＴＨ３以上であれば、ステップＳ７９に進み、通信線４１を用いて過電流異常信号を電池ＥＣＵ３７とエンジンＥＣＵ４０に対して送信する。

次に、図１５のタイムチャートを用い、インバータ２２での過電流発生時の処理を具体的に説明する。

図１５では、図７で説明したとおり、例えばインバータ２２での短絡発生によりインバータ２２の通電電流が急増し（タイミングｔ３１）、通電電流が第１閾値ＴＨ１を超えると第１フラグがセットされる（タイミングｔ３２）。そして、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａが溶断され、それに伴い通電電流が急減する。その後、タイミングｔ３３で通電電流が第２閾値ＴＨ２未満となることにより、第２フラグがセットされる。

リード部５２の溶断後においては、例えばその溶断部分が導通状態に戻ることでインバータ通電電流が再上昇することがあると考えられる。つまり、図示のようにインバータ通電電流が一旦０になった後に再上昇する。この場合、タイミングｔ３４で通電電流が第３閾値ＴＨ３を超えると、回転電機ＥＣＵ２３から過電流異常信号が出力される。そして、タイミングｔ３５では、電池ＥＣＵ３７により、スイッチ３１，３２がオフ（開放）される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が付加的に得られる。

回転電機２１又はインバータ２２で短絡異常が生じたことに応じて、遮断部（幅狭部５２ａ）が遮断された場合には、その遮断部の遮断によって、過電流停止の処置自体は実施済みの状態となる。ただし、遮断部においては、遮断された後に導通状態に戻ることがあると考えられる。この点、本実施形態によれば、遮断部における導通復帰が生じたことを条件にスイッチ３１，３２が開放される。つまり、第１判定及び第２判定による過電流判定後において、スイッチ開放による電源遮断が限定的な条件下で実施されることになる。これにより、スイッチ開放により電源遮断が行われることに起因する他の機器等への影響を最小限に抑えることが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定とを実施する場合において、第２判定として、インバータ通電電流が第１閾値ＴＨ１まで上昇してから所定時間（例えば０．５〜１秒程度）が経過した時点で電流低下した旨の第２判定を実施するようにしてもよい。

・回転電機２１及びインバータ２２の少なくともいずれかに過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部として、スイッチモジュール５０におけるリード部５２の幅狭部５２ａ以外の構成を用いてもよい。例えば、インバータ２２の通電経路にヒューズ等の溶断部を設けてもよい。また、遮断部（溶断部）が回転電機２１に設けられていてもよい。

・回転電機２１の力行駆動の開始当初において、インバータ通電電流の目標値を制限することに代えて、インバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎに対する駆動デューティに制限を付加し、それに伴い突入電流の制限を図るようにしてもよい。

・図１６は、電源制御装置としての別の構成を示す回路図である。図１６（ａ）では、各ＥＣＵ２３，３７，４０が通信線４１により接続されるとともに、電池ＥＣＵ３７と回転電機ＥＣＵ２３とがハードワイヤ４５により接続されている。この場合特に、ハードワイヤ４５が電池ＥＣＵ３７の割り込みポート４６に接続されている。ハードワイヤ４５は、出力側ＥＣＵの出力ポートにおける電圧信号を、入力側ＥＣＵの入力ポートに伝達する信号線である。なお、通信線４１は、少なくともＥＣＵ２３，３７とＥＣＵ４０との間で信号伝達を可能とする通信線であればよい。

この場合、回転電機ユニット２０側での過電流発生時には、ハードワイヤ４５を介して、回転電機ＥＣＵ２３から電池ＥＣＵ３７の割り込みポート４６に対して異常信号が送信される。そして、割り込みポート４６への信号入力に伴い、電池ユニットＵのフェイルセーフ処理が実施される。

図１６（ｂ）では、各ＥＣＵ２３，３７，４０が通信線４１により接続されるとともに、電池ＥＣＵ３７とインバータ２２とがハードワイヤ４５により接続されている。この場合、インバータ２２側の電圧信号が電池ＥＣＵ３７の割り込みポート４６に直接伝達され、その電圧信号により電池ユニットＵのフェイルセーフ処理が実施される。

図１６のように、電池ＥＣＵ３７と回転電機ユニット２０（回転電機ＥＣＵ２３又はインバータ２２）とがハードワイヤ４５により接続される構成では、各ＥＣＵでの通信周期を待つことなく、電池ＥＣＵ３７と回転電機ユニット２０（回転電機ＥＣＵ２３又はインバータ２２）との間の信号伝達が可能となる。これにより、一層迅速なる情報伝達が可能となる。

・回転電機ＥＣＵ２３により過電流判定部を実現し、電池ＥＣＵ３７によりスイッチ制御部を実現する構成に限定されない。例えば、回転電機ＥＣＵ２３以外のＥＣＵ（例えば電池ＥＣＵ３７又はエンジンＥＣＵ４０）により過電流判定部を実現してもよい。また、電源制御装置を１つのＥＣＵにて実現することも可能である。

・図１の構成では、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１の側、すなわち鉛蓄電池１１の側に定電圧要求負荷である電気負荷１４を接続し、出力端子Ｐ２の側、すなわち回転電機ユニット２０の側に一般負荷である電気負荷１５を接続する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、電池ユニットＵの出力端子Ｐ１の側に電気負荷１５（一般負荷）を接続し、出力端子Ｐ２の側に電気負荷１４（定電圧要求負荷）を接続する構成としてもよい。

・上記実施形態では、第１蓄電部として鉛蓄電池１１を設けるとともに、第２蓄電部としてリチウムイオン蓄電池１２を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第２蓄電部として、リチウムイオン蓄電池１２以外の高密度蓄電池、例えばニッケル−水素電池を用いてもよい。その他、少なくともいずれかの蓄電部としてキャパシタを用いることも可能である。

・２つの蓄電部を有する電源システム以外への適用も可能である。例えば蓄電部として、鉛蓄電池１１のみを有する構成、又はリチウムイオン蓄電池１２のみを有する構成であってもよい。

・本発明が適用される電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、２１…回転電機、２２…インバータ（スイッチング回路部）、２３…回転電機ＥＣＵ、３１，３２…スイッチ、３７…電池ＥＣＵ、４０…エンジンＥＣＵ、５２ａ…幅狭部（遮断部）。

Claims (9)

1. 発電及び力行の作動を可能とする回転電機（２１）と、
   複数のスイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとの通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、
   前記スイッチング回路部に接続される蓄電部（１１，１２）と、
   前記スイッチング回路部と前記蓄電部との間の電気経路に設けられるスイッチ（３１，３２）と、を備え、
   前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れることに伴い通電経路を遮断する遮断部（５２ａ）が設けられている電源システムに適用される電源制御装置（２３，３７，４０）であって、
   前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値（ＴＨ１）まで上昇したことの第１判定と、その後電流低下したことの第２判定との結果に基づいて、前記過電流が流れたことを判定する過電流判定部と、
   前記過電流判定部の判定結果に基づいて、前記スイッチを開放させるスイッチ制御部と、
   を備える電源制御装置。
2. 前記過電流判定部は、前記第２判定として、前記通電電流が前記過電流閾値まで上昇した後に、前記過電流閾値よりも小さい第２閾値（ＴＨ２）まで低下したことを判定する請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記スイッチ制御部は、前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定された場合において、前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから所定時間が経過した後に前記スイッチを開放させる請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記電源システムにおいては、前記蓄電部と前記スイッチング回路部との間の電気経路に電気負荷（１５）が接続されており、
   前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから前記所定時間が経過するまでに、前記電気負荷に対する電源遮断の事前処理を実施する遮断処理部を備える請求項３に記載の電源制御装置。
5. 前記電源システムにおいては、前記蓄電部として第１蓄電部（１１）及び第２蓄電部（１２）を有し、これら各蓄電部からの給電を可能とする電気経路に電気負荷（１６）が接続される一方、当該電気経路に、前記スイッチを迂回して前記第１蓄電部と前記電気負荷とを接続するバイパス経路（Ｌ６，Ｌ７）が設けられるとともに、そのバイパス経路にバイパススイッチ（６１，６２）が設けられており、
   前記通電電流が前記第２閾値まで低下してから前記所定時間が経過するまでに、前記バイパススイッチを閉鎖するバイパス処理部を備える請求項３又は４に記載の電源制御装置。
6. 前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定された場合に、一旦低下した前記通電電流が再上昇することを判定する再上昇判定部を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記過電流判定部により前記過電流が流れたと判定され、かつ前記再上昇判定部により前記通電電流が再上昇したと判定された場合に、前記スイッチを開放させる請求項１に記載の電源制御装置。
7. 前記回転電機の発電及び力行の作動を制御する第１制御装置（２２）と、
   前記第１制御装置から信号を受信可能であり、前記スイッチの開閉により前記蓄電部の充放電を制御する第２制御装置（３７）と、
   前記第１制御装置は、前記過電流判定部を有しており、その過電流判定部の判定結果を示す判定信号を前記第２制御装置に送信し、
   前記第２制御装置は、前記スイッチ制御部を有しており、前記第１制御装置からの前記判定信号に基づいて、前記スイッチを開放させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源制御装置。
8. 前記第１制御装置及び前記第２制御装置が、これら各制御装置を統括的に管理する第３制御装置（４０）に相互に通信可能に接続される電源制御装置であって、
   前記第１制御装置は、前記判定信号を前記第２制御装置及び前記第３制御装置に対して送信し、
   前記第３制御装置は、前記第１制御装置から受信した前記判定信号に基づいて、前記第２制御装置に対して、前記スイッチを強制開放させる旨の強制開放信号を送信し、
   前記第２制御装置は、前記第１制御装置からの前記判定信号の受信、及び前記第３制御装置からの前記強制開放信号の受信のうち早い方に基づいて、前記スイッチを強制開放させる請求項７に記載の電源制御装置。
9. 前記遮断部は、前記スイッチング回路部において前記スイッチング素子を実装位置に接続するリード部（５２）の幅狭部（５２ａ）として設けられている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源制御装置。

Images