JP2021145460A - 電源制御装置 - Google Patents

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将義 廣田
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貴史 川上
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一輝 増田
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Abstract

【課題】外部電源からの電力に基づく高圧バッテリの充電及び高圧バッテリからの電力に基づくプリチャージをいずれも行うことができ且つ小型化を図りやすい電源制御装置を提供する。【解決手段】電源制御装置１は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に第４変換回路４０及び第１変換回路１０が動作しつつ高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する第１動作を行う。電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２から第１変換回路１０に電力が供給される場合に第１変換回路１０及び第２変換回路２０が動作しつつコンデンサ１１２に向けて電力を供給する第２動作を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、電源制御装置に関する。
プラグインハイブリッド車や電気自動車などの電動車両には、モータ駆動用の高圧バッテリ（例えば、出力電圧３００Ｖ）から、低圧バッテリ（例えば、出力電圧１２Ｖの鉛蓄電池）又は低圧負荷へ電力を供給するための降圧ＤＣ／ＤＣコンバータが搭載されている。以下では、プラグインハイブリッド車は、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とも称される。電気自動車は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）とも称される。これらＰＨＥＶ及びＥＶには、外部からの給電を可能とするための充電器も併せて搭載されている。特許文献１には、この種の電動車両に搭載される電源システムの一例が開示され、この電源システムは、高圧バッテリとしてのメインバッテリと、低圧バッテリとしてのサブバッテリとを備える。
特開２０１９−１８７１４２号
特許文献１の電源システムは、電力制御ユニットに電力を供給するにあたって、電力制御ユニットに設けられたコンデンサを充電するプリチャージ動作を行う。この電源システムは、プリチャージ用の専用の第２ＤＣ／ＡＣ変換回路を備えており、メインバッテリとプリチャージ対象のコンデンサとの間に第１リレーが介在し、メインバッテリと第２ＤＣ／ＡＣ変換回路との間に第２リレーが介在する。そして、この電源システムは、第１リレーをオン動作させるのに先立って、第２リレーをオン動作させ、メインバッテリの電力を、専用の第２ＤＣ／ＡＣ変換回路とトランスと第１ＤＣ／ＡＣ変換回路とを経由させてコンデンサにプリチャージする。
しかし、特許文献１の電源システムは、プリチャージを行うためにプリチャージ専用の第２ＤＣ／ＡＣ変換回路を用いなければならず、この点で回路の大型化を招く恐れがある。
本開示は、外部電源からの電力に基づく高圧バッテリの充電及び高圧バッテリからの電力に基づくプリチャージをいずれも行うことができ且つ小型化を図りやすい電源制御装置を提供する。
本開示の一つである電源制御装置は、
高圧バッテリと、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、コンデンサを有するとともに前記高圧バッテリから出力される電力を変換して駆動電力を生じさせる電力制御ユニットと、を備え、前記高圧バッテリから前記電力制御ユニットへ電力が供給されるときに前記高圧バッテリからの電力に基づく電圧が前記コンデンサの両電極に印加される電源システムにおいて、前記高圧バッテリへの電力供給及び前記コンデンサのプリチャージを制御する電源制御装置であって、
第１コイルと第２コイルと第３コイルと第４コイルとが磁気結合しているトランスと、
第１直流端と第１交流端とを備え、前記第１交流端が前記第１コイルに電気的に接続され、前記第１直流端を介して前記高圧バッテリとの間で電力を伝送する第１変換回路と、
第２直流端と第２交流端とを備え、前記第２交流端が前記第２コイルに電気的に接続され、前記第２直流端を介して前記コンデンサとの間で電力を伝送する第２変換回路と、
第３直流端と第３交流端とを備え、前記第３交流端が前記第３コイルに電気的に接続され、前記第３直流端を介して前記低圧バッテリとの間で電力を伝送する第３変換回路と、
前記第４コイルに電気的に接続される第４交流端を備え、前記高圧バッテリ及び前記低圧バッテリとは異なる外部電源に基づく電力を交流電力に変換し、前記第４交流端を介して前記第４コイルに供給する第４変換回路と、を備え
前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に前記第４変換回路及び前記第１変換回路が動作しつつ前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第１動作と、前記高圧バッテリから前記第１変換回路に電力が供給される場合に前記第１変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記コンデンサに向けて電力を供給する第２動作と、を行う。
本開示の一つである電源制御装置は、外部電源からの電力に基づく高圧バッテリの充電及び高圧バッテリからの電力に基づくプリチャージをいずれも行うことができ、且つ小型化を図りやすい構成である。
図１は、第１実施形態の電源制御装置を備えた車載システムを概略的に例示する回路図である。 図２は、図１の車載システムを備えた車両を模式的に示す模式図である。 図３は、第１実施形態の電源制御装置においてＯＢＣ（On Board Charger)として機能し得る部分を示す回路図である。 図４は、第１実施形態の電源制御装置においてＤＣＤＣコンバータとして機能し得る部分及びその周辺構成を示す回路図である。 図５は、第１実施形態の電源制御装置が行う第２動作を説明する説明図である。 図６は、第１実施形態の電源制御装置において高圧バッテリからの電力に基づいて低圧バッテリを充電する第１の例を示す説明図である。 図７は、第１実施形態の電源制御装置において高圧バッテリからの電力に基づいて低圧バッテリを充電する第２の例を示す説明図である。 図８は、第１実施形態の電源制御装置が行う第１動作を説明する説明図である。 図９は、第１実施形態の電源制御装置が行う第３動作を説明する説明図である。 図１０は、他の実施形態の電源制御装置が適用される電源システムの一部を説明する説明図である。
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔１〕〜〔１１〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。
〔１〕高圧バッテリと、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、コンデンサを有するとともに前記高圧バッテリから出力される電力を変換して駆動電力を生じさせる電力制御ユニットと、を備え、前記高圧バッテリから前記電力制御ユニットへ電力が供給されるときに前記高圧バッテリからの電力に基づく電圧が前記コンデンサの両電極に印加される電源システムにおいて、前記高圧バッテリへの電力供給及び前記コンデンサのプリチャージを制御する電源制御装置であって、第１コイルと第２コイルと第３コイルと第４コイルとが磁気結合しているトランスと、第１直流端と第１交流端とを備え、前記第１交流端が前記第１コイルに電気的に接続され、前記第１直流端を介して前記高圧バッテリとの間で電力を伝送する第１変換回路と、第２直流端と第２交流端とを備え、前記第２交流端が前記第２コイルに電気的に接続され、前記第２直流端を介して前記コンデンサとの間で電力を伝送する第２変換回路と、第３直流端と第３交流端とを備え、前記第３交流端が前記第３コイルに電気的に接続され、前記第３直流端を介して前記低圧バッテリとの間で電力を伝送する第３変換回路と、前記第４コイルに電気的に接続される第４交流端を備え、前記高圧バッテリ及び前記低圧バッテリとは異なる外部電源に基づく電力を交流電力に変換し、前記第４交流端を介して前記第４コイルに供給する第４変換回路と、を備え、前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に前記第４変換回路及び前記第１変換回路が動作しつつ前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第１動作と、前記高圧バッテリから前記第１変換回路に電力が供給される場合に前記第１変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記コンデンサに向けて電力を供給する第２動作と、を行う。
〔１〕の電源制御装置は、外部電源から第４変換回路に電力が供給される場合に、第４変換回路及び第１変換回路が動作しつつ高圧バッテリに向けて電力を供給するように第１動作を行うことができる。よって、この電源制御装置は、外部電源からの電力に基づいて高圧バッテリの充電を行うことができる。また、この電源制御装置は、高圧バッテリから第１変換回路に電力が供給される場合には、第１変換回路及び第２変換回路が動作しつつ電力制御ユニットのコンデンサに向けて電力を供給するように第２動作を行うことができる。よって、この電源制御装置は、高圧バッテリからの電力に基づいて電力制御ユニットのコンデンサを充電するプリチャージ動作を行うことができる。更に、この電源制御装置は、第１変換回路を、外部電源からの電力に基づく高圧バッテリの充電動作と高圧バッテリからの電力に基づく電力制御ユニットのプリチャージ動作とに兼用することができる。よって、この電源制御装置は、プリチャージのためだけに専用の変換回路を設ける構成と比較して小型化を図りやすい構成である。
〔２〕前記高圧バッテリと前記コンデンサとの間に設けられるとともに前記高圧バッテリと前記電力制御ユニットとの間で電力を伝送する経路である第１電力路と、前記第１電力路において導通を遮断する遮断状態と前記遮断状態を解除した解除状態とに切り替わる第１リレーと、一端が前記第１電力路における前記高圧バッテリと前記第１リレーの間の部位に電気的に接続され、他端が前記第１直流端に電気的に接続され、前記高圧バッテリと前記第１直流端との間で電力を伝送する経路である第２電力路と、前記第２電力路において導通を遮断する遮断状態と前記遮断状態を解除した解除状態とに切り替わる第２リレーと、を備える〔１〕に記載の電源制御装置。
〔２〕の電源制御装置は、電力制御ユニットのコンデンサを充電するプリチャージ動作を行う際に、高圧バッテリとコンデンサとの間に介在する第１リレーを経由せずに、第２電力路、第１変換回路、トランス、第２変換回路を介してコンデンサを充電することができる。つまり、上記の電源制御装置は、電力制御ユニットのコンデンサを充電する上で第１リレーをオンさせることが必須にならず、第１リレーのオンオフ回数を抑えることができる。よって、上記の電源制御装置は、第１リレーの長寿命化を図ることができる。
〔３〕前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を許容する状態と遮断する状態とに切り替える切替部を有する〔１〕又は〔２〕に記載の電源制御装置。
〔３〕の電源制御装置では、切替部が、第２変換回路から電力制御ユニットのコンデンサへ電力を供給することを許容する状態と遮断する状態とに切り替えることができる。よって、上記の電源制御装置は、意図しない時期に第２変換回路からの電力によって電力制御ユニットのコンデンサが充電されてしまうことを抑えることができる。
〔４〕前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を許容する状態と遮断する状態とに切り替える切替部を有し、前記第１動作は、前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に、前記第１リレーが遮断状態とされ且つ前記第２リレーが解除状態とされつつ前記第４変換回路及び前記第１変換回路が動作することにより前記第１変換回路から前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第１供給動作と、前記切替部が前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を遮断した状態で前記第４変換回路及び前記第３変換回路が動作することにより前記低圧バッテリに向けて電力を供給する第２供給動作と、を並行して行う動作を含む〔２〕に記載の電源制御装置。
〔４〕の電源制御装置は、外部電源からの電力に基づいて高圧バッテリを充電する第１供給動作と外部電源からの電力に基づいて低圧バッテリを充電する第２供給動作とを並行して行うことができる。しかも、この電源制御装置は、外部電源からの電力に基づいて高圧バッテリ及び低圧バッテリを並行して充電する際に、外部電源からの電力によってコンデンサが充電されることを遮断し得る。よって、この電源制御装置は、高圧バッテリ及び低圧バッテリをより効率的に充電することができるとともに、外部電源に基づく充電時にコンデンサを充電させたくない場合に有利である。
〔５〕前記切替部は、前記第１動作時に前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を遮断し、前記第２動作時に前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を許容する〔３〕又は〔４〕に記載の電源制御装置。
〔５〕の電源制御装置は、第１動作時に外部電源からの電力によってコンデンサが充電されることを抑制することができる。よって、上記の電源制御装置は、外部電源からの電力に基づいて高圧バッテリを充電する場合にコンデンサの充電を抑えることが望まれる環境において有利になる。
〔６〕前記切替部は、前記第２変換回路と前記コンデンサとの間に配置されるスイッチと、前記スイッチを制御する切替制御部と、を備え、前記スイッチのオン動作時に前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給が許容される導通状態となり、前記スイッチのオフ動作時に前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給が遮断される遮断状態となる〔３〕から〔５〕のいずれか１つに記載の電源制御装置。
〔６〕の電源制御装置は、第２変換回路とコンデンサとの間を導通させる動作及び遮断する動作を、これらの間に介在するスイッチと当該スイッチを制御する切替制御部によって簡易な構成で実現することができる。
〔７〕前記第４変換回路は、前記外部電源からの電力に基づく直流電力が伝送される一対の導電路と、前記一対の導電路に入力される直流電力を交流電力に変換して前記第４コイルに供給するインバータ回路と、前記一対の導電路間に電気的に接続される第２コンデンサと、を備え、前記第２動作時に前記第４コイルから前記第２コンデンサに電力が供給されることを遮断する遮断部を有する〔１〕から〔６〕のいずれか一つに記載の電源制御装置。
〔７〕の電源制御装置は、第１変換回路及び第２変換回路を経由してコンデンサを充電するプリチャージ動作時に、第１変換回路に接続された第１コイルと磁気結合した第４コイルからの電力によって第２コンデンサが充電されてしまうことを抑えることができる。
〔８〕前記電源制御装置は、前記インバータ回路と前記第２コンデンサとの間に配置される第２スイッチと、前記第２スイッチを制御する遮断制御部と、を備え、前記第２スイッチは、前記第４コイルから前記第２コンデンサに電力が供給されることを遮断するオフ状態と前記第４コイルから前記第２コンデンサに電力が供給されることを許容するオン状態とに切り替わり、前記遮断制御部は、前記第１動作時に前記第２スイッチをオフ状態とし、前記第２動作時に前記第２スイッチをオン状態とする〔７〕に記載の電源制御装置。
〔８〕の電源制御装置は、インバータ回路と第２コンデンサとの間を導通させる動作及び遮断する動作を、これらの間に介在する第２スイッチと当該第２スイッチを制御する遮断制御部によって簡易な構成で実現することができる。
〔９〕前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に前記第４変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第３動作を行う〔１〕から〔８〕のいずれか一つに記載の電源制御装置。
〔９〕の電源制御装置は、外部電源からの電力に基づいて高圧バッテリを充電する場合に、第１変換回路を経由する経路とは別の経路で高圧バッテリを充電することができる。この電源制御装置は、第１変換回路に代えて第２変換回路を用いて高圧バッテリを充電することが求められる場合、又は第１変換回路と共に第２変換回路を用いて高圧バッテリを充電することが求められる場合に、特に有利である。
〔１０〕前記第１変換回路から前記高圧バッテリへ正常に電力が供給されない異常を検出する異常検出部を備え、前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合且つ前記異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第１動作を行わず前記第３動作を行う〔９〕に記載の電源制御装置。
〔１０〕の電源制御装置は、第１変換回路を経由して高圧バッテリに正常に電力が供給されないような異常を検出することができ、このような異常が生じた場合には、第２変換回路を経由して別ルートで高圧バッテリを充電することができる。この電源制御装置は、上記異常時であっても高圧バッテリを充電する動作が可能であり、しかも、異常時に別ルートで充電を行うための回路として、コンデンサのプリチャージに用いる第２変換回路を兼用させることができる。
〔１１〕前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に、前記第４変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記第４変換回路及び前記第２変換回路を経由させて前記コンデンサに向けて電力を供給する動作を行う〔１〕から〔１０〕のいずれか一つに記載の電源制御装置。
〔１１〕の電源制御装置は、高圧バッテリからの電力に基づいて電力制御ユニットのコンデンサを充電するプリチャージ動作だけでなく、外部電源からの電力に基づいて電力制御ユニットのコンデンサを充電するプリチャージ動作も行うことができる。
〔１２〕前記第１変換回路、前記第２変換回路、前記第３変換回路、前記第４変換回路を制御する制御部を有する〔１〕から〔１１〕のいずれか一項に記載の電源制御装置。
〔１２〕の電源制御装置は、第１変換回路、第２変換回路、第３変換回路、第４変換回路を連携させた制御を制御部によって行うことができる。
＜第１実施形態＞
図１には、第１実施形態の電源制御装置１を備えた電源システム１００が示される。電源システム１００は車両用の電源システムとして構成されている。図２に示されるように、電源システム１００は、車両１９０に搭載される車載システム１８０の一部として用いられる。車両１９０は、電源システム１００を搭載した車両であり、例えば、ＰＨＥＶ、ＥＶ等の車両である。図２のように、車載システム１８０は、電源システム１００、駆動部１７２、高圧負荷１７４、低圧負荷１７６などを含む。
図１で示される車載システム１８０では、駆動部１７２は、主機系モータ等の電気的駆動装置である。駆動部１７２は、高圧バッテリ１０２から供給される電力に基づいて車両１９０の車輪を回転させる駆動力を与える装置である。
低圧負荷１７６は、エンジン及びモータを稼動するのに必要な付属機器を含む。例えば、付属機器は、主としてセルモータ、オルタネータ及びラジエータクーリングファン等である。低圧負荷１７６は、電動パワーステアリングシステム、電動パーキングブレーキ、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置等を含んでいてもよい。また、低圧負荷１７６は、例えば、ミリ波レーダやステレオカメラなどのセンシングシステム、速度制御システム、車間制御システム、操舵制御システム、車線逸脱防止支援システム、などの自動運転用の負荷を含んでいてもよい。
高圧負荷１７４は、高電圧が与えられる負荷である。高圧負荷１７４は、例えばエアコンやヒータなどであってもよく、これら以外の負荷であってもよい。高圧負荷１７４に与えられる高電圧は例えば３００Ｖ程度であり、低圧負荷１７６に与えられる低電圧よりも高い電圧である。
本明細書において、車両走行時とは、車両が移動している状態を含むが、車両が移動している状態に限らない。車両走行時は、ブレーキを解除してアクセルを踏めば車両が移動する状態も含む。例えば、車両走行時は、車両が移動せずに停止しつつ照明等の負荷へと給電している状態を含む。ＰＨＥＶであれば、車両走行時はエンジンのアイドリング状態をも含む。
図１のように、電源システム１００は、高圧バッテリ１０２、低圧バッテリ１０４、電力制御ユニット１１０、電源制御装置１などを備える。
高圧バッテリ１０２は、リチウムイオン電池などの二次電池によって構成されてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されてもよい。高圧バッテリ１０２は、駆動部１７２を駆動するために高電圧を出力する。高圧バッテリ１０２は、満充電時に所定電圧（例えば、約３００Ｖ）を導電路５１Ａに印加する。高圧バッテリ１０２の満充電時の出力電圧は、低圧バッテリ１０４の満充電時の出力電圧よりも高い。
低圧バッテリ１０４は、鉛蓄電池などの二次電池によって構成されていてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されていてもよい。低圧バッテリ１０４は、満充電時に所定電圧（例えば１２Ｖ）を導電路５４Ａに印加する。
電力制御ユニット１１０は、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として構成されている。電力制御ユニット１１０は、コンデンサ１１２及びインバータ１１４を備える。電力制御ユニット１１０は、第１リレー６１がオン状態のときに高圧バッテリ１０２と導通する。電力制御ユニット１１０は、高圧バッテリ１０２から電力制御ユニット１１０へ電力が供給されるときに高圧バッテリ１０２からの出力に基づく電圧がコンデンサ１１２の両電極に印加される。リレー６１Ａ，６１Ｂがいずれもオン状態のときには、コンデンサ１１２の一方の電極と導電路５１Ａが導通し、他方の電極と導電路５１Ｂが導通する。電力制御ユニット１１０は、高圧バッテリ１０２から出力される直流電力を交流の駆動電力に変換し、駆動部１７２に供給する。制御部９０は、第１電力路５１を介して供給される直流電力から三相交流電力を生成するようにインバータ１１４を制御する。インバータ１１４で生成された三相交流は、三相交流モータである駆動部１７２に供給される。
電源制御装置１は、主に、接続回路部４、ＤＣＤＣコンバータ６、電力変換装置８、第１電力路５１、第２電力路５２、第３電力路５３、第４電力路５４を備える。電源制御装置１は、電源システム１００においてコンデンサ１１２のプリチャージを制御し得る。ＤＣＤＣコンバータ６は、主に、第２変換回路２０とトランス８０と第３変換回路３０とによって構成される。電力変換装置８は、ＯＢＣとして機能し得る部分であり、主に第１変換回路１０とトランス８０と第４変換回路４０とによって構成される。
接続回路部４は、高圧ジャンクションボックス内の回路部である。接続回路部４は、第１電力路５１、第１リレー６１、第２リレー６２、抵抗６２Ｄ、ヒューズ７２、第３リレー６３を備える。
第１電力路５１は、高圧バッテリ１０２とコンデンサ１１２との間に設けられるとともに高圧バッテリ１０２と電力制御ユニット１１０との間で電力を伝送する経路である。第１電力路５１は、高圧バッテリ１０２の正極に電気的に接続される導電路５１Ａと、高圧バッテリ１０２の負極に電気的に接続される導電路５１Ｂとを備え、導電路５１Ａ，５１Ｂ間に高圧バッテリ１０２の出力電圧が印加される。
第１リレー６１は、第１電力路５１において導通を遮断する遮断状態と遮断状態を解除した解除状態とに切り替わるリレーである。第１リレー６１は、導電路５１Ａに設けられるリレー６１Ａと、導電路５１Ｂに設けられるリレー６１Ｂとを備える。リレー６１Ａは、高圧バッテリ１０２の正極とコンデンサ１１２の一方の電極との間に介在し、これらの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。リレー６１Ｂは、高圧バッテリ１０２の負極とコンデンサ１１２の他方の電極との間に介在し、これらの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。
第２電力路５２は、高圧バッテリ１０２と第１変換回路１０の第１直流端１１Ａ，１１Ｂとの間で電力を伝送する経路である。第２電力路５２は、一端が第１電力路５１における高圧バッテリ１０２と第１リレー６１の間の部位に電気的に接続され、他端が第１直流端１１Ａ，１１Ｂに電気的に接続される。第２電力路５２は、導電路５２Ａ，５２Ｂを備える。導電路５２Ａは、一端が導電路５１Ａにおける高圧バッテリ１０２の正極とリレー６１Ａとの間に電気的に接続される。導電路５２Ｂは、一端が導電路５１Ｂにおける高圧バッテリ１０２の負極とリレー６１Ｂとの間に電気的に接続される。
第２リレー６２は、第２電力路５２において導通を遮断する遮断状態と遮断状態を解除した解除状態とに切り替わるリレーである。第２リレー６２は、リレー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを備える。リレー６２Ａは、導電路５１Ａと一方の第１直流端１１Ａとの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。リレー６２Ｂ及びリレー６２Ｃは、導電路５１Ｂと他方の第１直流端１１Ｂとの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。リレー６２Ｂは、リレー６２Ｃ及び抵抗６２Ｄが直列に接続された直列構成部に対して並列に接続されている。リレー６２Ｂ及びリレー６２Ｃがオフ状態のときには、導電路５２Ｂの導通が遮断される。リレー６２Ｂ及びリレー６２Ｃのいずれかがオン状態のときには、オン状態となっているリレーを介して導電路５１Ｂと他方の第１直流端１１Ｂとの間が導通する。
第３電力路５３は、第１電力路５１と第２変換回路２０との間で電力を伝送する電力路である。第３電力路５３は、一端が第１電力路５１における第１リレー６１とコンデンサ１１２の間の部位に電気的に接続され、他端が第２変換回路２０の第２直流端２１Ａ，２１Ｂに電気的に接続される。第３電力路５３は、導電路５３Ａ，５３Ｂを備える。導電路５３Ａは、一端が導電路５１Ａにおけるリレー６１Ａとコンデンサ１１２の一方の電極の間に電気的に接続される。導電路５３Ｂは、一端が導電路５１Ｂにおけるリレー６１Ｂとコンデンサ１１２の他方の電極の間に電気的に接続される。
第３リレー６３は、第２変換回路２０とコンデンサ１１２との間に配置されるスイッチである。制御部９０は、第３リレー６３のオンオフを制御する切替制御部の一例に相当する。第３リレー６３は、第３電力路５３を導通状態と非導通状態とに切り替える。第３リレー６３は、第３電力路５３に設けられるリレー６３Ａ，６３Ｂを備える。リレー６３Ａの一端は、コンデンサ１１２の一方の電極とリレー６１Ａとの間に電気的に接続され、リレー６３Ａの他端は第２変換回路２０の一方の第２直流端２１Ａの電気的に接続される。リレー６３Ｂの一端は、コンデンサ１１２の他方の電極とリレー６１Ｂとの間に電気的に接続され、リレー６３Ｂの他端は第２変換回路２０の他方の第２直流端２１Ｂに電気的に接続される。リレー６３Ａ，６３Ｂのオン動作時には、第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給が許容される導通状態となる。リレー６３Ａ，６３Ｂのオフ動作時には、第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給が遮断される遮断状態となる。第３リレー６３及び制御部９０は、切替部の一例に相当し、第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給を許容する状態（リレー６３Ａ，６３Ｂをオンさせた状態）と遮断する状態（リレー６３Ａ，６３Ｂをオフさせた状態）とに切り替える。
第１電力路５１の導電路５１Ａ，５１Ｂには、リレー６５Ａ，６５Ｂを介して急速充電用の端子７８Ａ，７８Ｂが接続されている。図示されていない急速充電器が端子７８Ａ，７８Ｂに接続された状態でリレー６５Ａ，６５Ｂがオン状態であり且つリレー６１Ａ，ｍ６１Ｂがオン状態であるときには、急速充電器からの電力によって高圧バッテリ１０２が充電され得る。
トランス８０は、第１コイル８１と第２コイル８２と第３コイル８３と第４コイル８４とを備え、第１コイル８１と第２コイル８２と第３コイル８３と第４コイル８４とが磁気結合している。
図３のように、第１変換回路１０は、第１直流端１１Ａ，１１Ｂと、第１交流端１２Ａ，１２Ｂと、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、コンデンサ１０Ｅと、を備える。第１変換回路１０は、第１交流端１２Ａ，１２Ｂが第１コイル８１に電気的に接続される。第１変換回路１０は、第１直流端１１Ａ，１１Ｂを介して高圧バッテリ１０２との間で電力を伝送する。第１直流端１１Ａ，１１Ｂは、第１変換回路１０の一対の端部であり、直流電圧が印加される一対の端子又は一対の導電路である。第１交流端１２Ａ，１２Ｂは、第１変換回路１０の一対の端部であり、交流電圧が印加される一対の端子又は一対の導電路である。第１交流端１２Ａ，１２Ｂは、第１コイル８１の両端にそれぞれ電気的に接続される。第１変換回路１０は、第１交流端１２Ａ，１２Ｂを介して入力される交流電力を直流電力に変換して第１直流端１１Ａ，１１Ｂに出力する電力変換回路として機能する。また、第１変換回路１０は、第１直流端１１Ａ，１１Ｂを介して入力される直流電力を交流電力に変換して第１交流端１２Ａ，１２Ｂに出力する電力変換回路として機能する。
図４のように、第２変換回路２０は、第２直流端２１Ａ，２１Ｂと、第２交流端２２Ａ，２２Ｂと、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、コンデンサ２０Ｅと、を備える。第２変換回路２０は、第２交流端２２Ａ，２２Ｂが第２コイル８２に電気的に接続される。第２変換回路２０は、第２直流端２１Ａ，２１Ｂを介してコンデンサ１１２又は高圧バッテリ１０２との間で電力を伝送する。第２直流端２１Ａ，２１Ｂは、第２変換回路２０の一対の端部であり、直流電圧が印加される一対の端子又は一対の導電路である。第２交流端２２Ａ，２２Ｂは、第２変換回路２０の一対の端部であり、交流電圧が印加される一対の端子又は一対の導電路である。第２交流端２２Ａ，２２Ｂは、第２コイル８２の両端にそれぞれ電気的に接続される。第２変換回路２０は、第２交流端２２Ａ，２２Ｂを介して入力される交流電力を直流電力に変換して第２直流端２１Ａ，２１Ｂに出力する電力変換回路として機能する。また、第２変換回路２０は、第２直流端２１Ａ，２１Ｂを介して入力される直流電力を交流電力に変換して第２交流端２２Ａ，２２Ｂに出力する電力変換回路として機能する。
第３変換回路３０は、整流回路として構成される。第３直流端３１Ａと第３交流端３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを備える。第３交流端３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、第３コイル８３に電気的に接続される。第３変換回路３０は、第３直流端３１Ａを介して低圧バッテリ１０４との間で電力を伝送する。第３変換回路３０は、第３交流端３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃから入力される交流電圧を整流及び平滑化し、第３直流端３１Ａから直流電圧を出力する。第３直流端３１Ａは、低圧バッテリ１０４の正極に電気的に接続される。第３変換回路３０は、スイッチ素子３０Ａ，３０Ｂと、インダクタ３０Ｃと、キャパシタ３０Ｄとを含む。第３変換回路３０の入力側に接続される第３コイル８３は、コイル８３Ａ，８３Ｂを有するセンタータップのコイルである。第３変換回路３０は、第３コイル８３に発生する交流電圧を整流し、平滑して直流電圧として第３直流端３１Ａから出力する。
第４変換回路４０は、第４交流端４７Ａ，４７Ｂと、第５交流端４３Ａ，４３Ｂと、コンバータ回路として機能し得る変換部４２と、インバータ回路として機能し得る変換部４４と、コンデンサ４６と、スイッチ６４と、を備える。
変換部４２は、少なくともコンバータ回路として機能し、第５交流端４３Ａ，４３Ｂから入力される交流電力を直流電力に変換して直流端４５Ａ，４５Ｂから出力する機能する。変換部４２は、力率改善回路として機能する。変換部４２は、インダクタ４２Ａ，４２Ｂと、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆとを含む。スイッチ素子４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆにより構成されるフルブリッジ回路の一方の端部（一対の端部）は、それぞれインダクタ４２Ａ，４２Ｂに電気的に接続されている。このフルブリッジ回路の他方の端部（一対の端部）はコンデンサ４６の両端に電気的に接続されている。変換部４２は、外部充電時に、外部電源１９８（商用の交流電源等）から第５交流端４３Ａ，４３Ｂに入力される交流電圧から直流電圧を生成して、コンデンサ４６の両端に供給できる。
変換部４４は、少なくともインバータ回路として機能し、直流端４１Ａ，４１Ｂから入力される直流電力を交流電力に変換して交流端４７Ａ，４７Ｂから出力する電力変換回路として機能する。変換部４４（インバータ回路）は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄと、インダクタ４４Ｅとを含む。インダクタ４４Ｅの一方の端子は、スイッチ素子４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄにより構成されるフルブリッジ回路の２つの端子の一方に電気的に接続されている。インダクタ４４Ｅの他方の端子は、第４コイル８４の一方の端子に電気的に接続されている。スイッチ素子４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄにより構成されるフルブリッジ回路の２つの端子の他方は、第４コイル８４の他方の端子に電気的に接続されている。変換部４４は、スイッチ６４がオン状態であるときにコンデンサ４６側から入力される直流電圧を交流電圧に変換して第４コイル８４に出力する。
コンデンサ４６は、第２コンデンサの一例に相当する。コンデンサ４６は、一対の導電路４８Ａ，４８Ｂの間に接続されている。一対の導電路４８Ａ，４８Ｂは、図８、図９のように外部電源１９８が接続された場合に、外部電源１９８からの電力に基づく直流電力が伝送される導電路である。変換部４２は、一対の導電路４８Ａ，４８Ｂに入力される直流電力を交流電力に変換して第４コイル８４に供給するように機能し得る。
変換部４４（インバータ回路）とコンデンサ４６（第２コンデンサ）との間には、スイッチ６４が配置されている。スイッチ６４は、第２スイッチの一例に相当する。スイッチ６４（第２スイッチ）は、第４コイル８４からコンデンサ４６（第２コンデンサ）に電力が供給されることを遮断するオフ状態と第４コイル８４からコンデンサ４６に電力が供給されることを許容するオン状態とに切り替わる。スイッチ６４を構成するスイッチ素子６４Ａ，６４Ｂは、一対の導電路４８Ａ，４８Ｂのそれぞれに設けられている。スイッチ素子６４Ａは、導電路４８Ａにおいて変換部４２の一方の直流端４１Ａとコンデンサ４６の一方の電極との間に設けられ、これらの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。スイッチ素子６４Ｂは、導電路４８Ｂにおいて変換部４２の他方の直流端４１Ｂとコンデンサ４６の他方の電極との間に設けられ、これらの間を導通状態と非導通状態とに切り替える。制御部９０は、スイッチ６４（第２スイッチ）のオンオフを制御する遮断制御部の一例に相当する。
第４変換回路４０は、変換部４２から外部の系統に電力を戻す、或いは非常用電源として外部（例えば車外）の機器に電力を出力するように双方向としてもよい。この場合、変換部４４は、交流端４７Ａ，４７Ｂに入力される交流電力から直流電力を生成して直流端４５Ａ，４５Ｂに直流電力を出力するように動作する。そして、変換部４２は、直流端４５Ａ，４５Ｂに入力される直流電圧から交流電圧を生成して第５交流端４３Ａ，４３Ｂから交流電力を出力するように動作する。
制御部９０は、車載システム１８０内の装置に対して各種制御を行う装置である。制御部９０は、少なくとも第１変換回路１０、第２変換回路２０、第３変換回路３０、第４変換回路４０を制御する。制御部９０は、情報処理機能や外部装置を制御する機能を有していればよく、例えば、１以上の電子制御装置（ＥＣＵ）によって構成することができる。
（車両走行時の動作）
電源システム１００は、少なくとも車両走行時に、駆動部１７２、高圧負荷１７４、低圧負荷１７６、に電力を供給するシステムである。電源システム１００が搭載される車両１９０（図２）がＥＶであれば、図１に示される構成によりＥＶが走行し得る。電源システム１００が搭載される車両１９０（図２）がＰＨＥＶであれば、当該車両１９０は駆動部１７２の他にエンジンを備えている。従って、車両１９０がＰＨＥＶであれば、エンジンと駆動部１７２とが協調して動作することによりＰＨＥＶが走行し得る。電源システム１００は、車両１９０に対して外部電源１９８（交流電源）が接続された際に、外部電源１９８から供給される交流電力に基づいて高圧バッテリ１０２や低圧バッテリ１０４を充電し得るシステムでもある。
電源制御装置１は、所定の開始条件の成立に応じて、高圧バッテリ１０２からの電力に基づいてコンデンサ１１２をプリチャージする動作（第２動作）を行う。所定の開始条件は、例えば、車両を始動させる始動スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったことであってもよく、その他の条件であってもよい。このプリチャージ動作（第２動作）の際には、制御部９０は、リレー６２Ａ及びリレー６２Ｃをオン状態とし、リレー６２Ｂをオフ状態とする。これにより、高圧バッテリ１０２から第２電力路５２を介して第１変換回路１０に電力が供給される。制御部９０は,このように高圧バッテリ１０２からの直流電力が第１直流端１１Ａ，１１Ｂから入力される状態で、第１変換回路１０において第１直流端１１Ａ，１１Ｂに入力される直流電力を変換して第１交流端１２Ａ，１２Ｂから交流電力を出力させる動作を行わせる。この動作に応じて、第１コイル８１及び第２コイル８２には交流電力が発生する。制御部９０は、このように交流電力が第２交流端２２Ａ，２２Ｂから入力される状態で、第２変換回路２０において第２交流端２２Ａ，２２Ｂに入力される交流電力を変換して第２直流端２１Ａ，２１Ｂから直流電力を出力させる動作を行わせる。このようにして、電源制御装置１は、第１変換回路１０及び第２変換回路２０が動作しつつコンデンサ１１２に向けて電力を供給する動作（第２動作）を行うことができる。
制御部９０は、上述の第２動作を行っているときには、第１リレー６１をオフ状態とし、高圧バッテリ１０２から第１リレー６１を介してコンデンサ１１２に電力が供給されることを禁止する。また、制御部９０は、上述の第２動作を行っているときには、リレー６３Ａ，６３Ｂをオン状態とし、第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給を許容する。また、制御部９０は、上述の第２動作を行っているときには、スイッチ６４をオフ状態とし、第４コイル８４からコンデンサ４６（第２コンデンサ）に電力が供給されることを遮断する。
電源制御装置１は、車両走行時には、図６のように高圧バッテリ１０２からの電力に基づいて低圧バッテリ１０４を充電する動作を行い得る。図６の例では、制御部９０は、第１リレー６１及び第３リレー６３をオン状態とし、第２リレー６２をオフ状態とする。また、制御部９０は、第２変換回路２０に対し、第２直流端２１Ａ，２１Ｂに入力された直流電圧を交流電圧に変換して第２コイル８２に出力する電力変換動作を行わせる。また、制御部９０は、第３変換回路３０に対し、第３コイル８３で生じる交流電力を整流して直流端３１Ａから直流電力を出力する電力変換動作を行わせる。
電源制御装置１は、車両走行時には、図７のような動作を行うこともできる。図７の例でも、電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２からの電力に基づいて低圧バッテリ１０４を充電する。図７の例では、制御部９０は、第１リレー６１及び第３リレー６３をオフ状態とし、第２リレー６２をオン状態とする。また、制御部９０は、第１変換回路１０に対し、第１直流端１１Ａ，１１Ｂに入力された直流電圧を交流電圧に変換して第１コイル８１に出力する電力変換動作を行わせる。また、制御部９０は、第３変換回路３０に対し、第３コイル８３で生じる交流電力を整流して直流端３１Ａから直流電力を出力する電力変換動作を行わせる。
（外部充電時の動作）
次の説明は、主に図８、図９を参照した説明であり、外部充電時の電源制御装置１の動作の説明である。図８、図９のように、外部充電時には、電源制御装置１は、図示が省略されたケーブルなどを介して商用交流電源などの外部電源１９８に接続される。図８、図９の例では、外部電源１９８から第５交流端４３Ａ，４３Ｂを介して交流電力が入力される。
電源制御装置１は、図８のように外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に第４変換回路４０及び第１変換回路１０が動作しつつ高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する動作（第１動作）を行うことができる。制御部９０は、図８のような第１動作の際には、第１リレー６１のリレー６１Ａ，６１Ｂをオフ状態とし、第３リレー６３のリレー６３Ａ，６３Ｂをオフ状態とする。一方で、第２リレー６２のリレー６２Ａ及びリレー６２Ｂをオン状態とする。更に、スイッチ素子６４Ａ，６４Ｂはいずれもオン状態とする。制御部９０は、外部電源１９８からの交流電力が第５交流端４３Ａ，４３Ｂに入力される状態で、変換部４２に対し、第５交流端４３Ａ，４３Ｂに入力される交流電力を変換して直流端４５Ａ，４５Ｂから直流電力を出力させる動作を行わせる。更に、制御部９０は、この動作と並行して、変換部４４に対し、直流端４１Ａ，４１Ｂに入力される直流電力を変換して第４交流端４７Ａ，４７Ｂから交流電力を出力させる動作を行わせる。このような動作に応じて、第４コイル８４及び第１コイル８１には交流電力が発生する。更に、制御部９０は、第１変換回路１０に対し、第１交流端１２Ａ，１２Ｂに入力される交流電力を変換して第１直流端１１Ａ，１１Ｂから直流電力を出力させる動作を行わせる。このようにして、第１直流端１１Ａ，１１Ｂから高圧バッテリ１０２へと電力が供給され、高圧バッテリ１０２が充電される。
図８の例では、制御部９０が第１動作を行っているときに第３リレー６３をオフ状態にすることで、第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給を遮断し、外部充電時にコンデンサ１１２が充電されることを防いでいる。
具体的には、電源制御装置１は、第１動作として、高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する第１供給動作と、低圧バッテリ１０４に向けて電力を供給する第２供給動作とを並行して行う。つまり、図８の例では、第１動作は、上記第１供給動作と上記第２供給動作とを並行して行う動作である。第１供給動作は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に第１リレー６１が遮断状態（オフ状態）とされ且つ第２リレー６２が解除状態（オン状態）とされつつ第４変換回路４０及び第１変換回路１０が動作することにより第１変換回路１０から高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する動作である。第２供給動作は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に、切替部（第３リレー６３及び制御部９０）が第２変換回路２０からコンデンサ１１２への電力供給を遮断した状態（第３リレー６３のオフ状態）で第４変換回路４０及び第３変換回路３０が動作することにより低圧バッテリ１０４に向けて電力を供給する動作である。この電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２及び低圧バッテリ１０４をより効率的に充電することができるとともに、外部電源１９８に基づく充電時にコンデンサ１１２を充電させたくない場合に有利である。
電源制御装置１は、第１動作として高圧バッテリ１０２の充電とともに低圧バッテリ１０４の充電を行う構成であったが、第１動作として高圧バッテリ１０２の充電とともに低圧バッテリ１０４の充電を行わない構成であってもよい。或いは、外部電源１９８からの電力に基づいて高圧バッテリ１０２の充電と低圧バッテリ１０４の充電を並行して行う動作と、高圧バッテリ１０２のみを充電する動作と、低圧バッテリ１０４のみを充電する動作とを切り替え得る構成であってもよい。
電源制御装置１は、図９のように外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に第４変換回路４０及び第２変換回路２０が動作しつつ高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する動作（第３動作）を行うこともできる。制御部９０は、図９のような第３動作の際には、第１リレー６１のリレー６１Ａ，６１Ｂをオン状態とし、第３リレー６３のリレー６３Ａ，６３Ｂもオン状態とする。一方で、第２リレー６２のリレー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃはオフ状態とする。更に、スイッチ素子６４Ａ，６４Ｂはいずれもオン状態とする。制御部９０は、外部電源１９８からの交流電力が第５交流端４３Ａ，４３Ｂに入力される状態で、変換部４２に対し、第５交流端４３Ａ，４３Ｂに入力される交流電力を変換して直流端４５Ａ，４５Ｂから直流電力を出力させる動作を行わせる。更に、制御部９０は、この動作と並行して、変換部４４に対し、直流端４１Ａ，４１Ｂに入力される直流電力を変換して第４交流端４７Ａ，４７Ｂから交流電力を出力させる動作を行わせる。このような動作に応じて、第４コイル８４及び第２コイル８２には交流電力が発生する。更に、制御部９０は、第２変換回路２０に対し、第２交流端２２Ａ，２２Ｂに入力される交流電力を変換して第２直流端２１Ａ，２１Ｂから直流電力を出力させる動作を行わせる。このようにして、第２直流端２１Ａ，２１Ｂから高圧バッテリ１０２へと電力が供給され、高圧バッテリ１０２が充電される。
図９のような第３動作は、「外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に、第４変換回路４０及び第２変換回路２０が動作しつつ第４変換回路４０及び第２変換回路２０を経由させてコンデンサ１１２に向けて電力を供給する動作」でもある。
図９のような動作は、例えば、制御部９０が「第１変換回路１０から高圧バッテリ１０２へ正常に電力が供給されない異常」を検出した場合に行うことができる。この場合、制御部９０は、異常検出部の一例に相当する。つまり、電源制御装置１は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合且つ制御部９０（異常検出部）が異常を検出した場合に、図８のような第１動作を行わず、図９のような第３動作を行うようにすることができる。「第１変換回路１０から高圧バッテリ１０２へ正常に電力が供給されない異常」は、例えば、第２リレー６２のリレー６２Ａ，６２Ｂがいずれもオン状態のときに第２電力路５２の導電路５２Ａ，５２Ｂ間の電圧が所定値以下となる異常（例えば、地絡状態）であってもよい。或いは、第２リレー６２のリレー６２Ａ，６２Ｂがいずれもオン状態のときに、第２電力路５２を流れる電流が閾値電流以上となる異常（過電流状態）であってもよい。あるいは、リレー６２Ａ，６２Ｂがオフ状態に切り替わらない故障や、オン状態に切り替わらない故障が生じたことを制御部９０が検出した場合であってもよい。
具体的には、電源制御装置１は、第３動作として、高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する供給動作と、低圧バッテリ１０４に向けて電力を供給する供給動作とを並行して行ってもよい。この場合、第３動作の一つとして高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する供給動作は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に、第１リレー６１が解除状態（オン状態）とされ、第２リレー６２が遮断状態（オフ状態）とされ、第３リレー６３が解除状態（オン状態）とされつつ、第４変換回路４０及び第２変換回路２０が動作することにより第２変換回路２０から高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給する動作である。第３動作の一つとして低圧バッテリ１０４に向けて電力を供給する供給動作は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に、第４変換回路４０及び第３変換回路３０が動作することにより低圧バッテリ１０４に向けて電力を供給する動作である。
上述した例では、電源制御装置１は、第３動作として高圧バッテリ１０２の充電とともに低圧バッテリ１０４の充電を行う構成であったが、第３動作として高圧バッテリ１０２の充電とともに低圧バッテリ１０４の充電を行わない構成であってもよい。或いは、外部電源１９８からの電力に基づいて高圧バッテリ１０２の充電と低圧バッテリ１０４の充電を並行して行う動作と、高圧バッテリ１０２のみを充電する動作と、低圧バッテリ１０４のみを充電する動作とを切り替え得る構成であってもよい。
本開示の効果の例示は、以下の通りである。
電源制御装置１は、外部電源１９８から第４変換回路４０に電力が供給される場合に、第４変換回路４０及び第１変換回路１０が動作しつつ高圧バッテリ１０２に向けて電力を供給するように第１動作を行うことができる。よって、電源制御装置１は、外部電源１９８からの電力に基づいて高圧バッテリ１０２の充電を行うことができる。また、電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２から第１変換回路１０に電力が供給される場合には、第１変換回路１０及び第２変換回路２０が動作しつつ電力制御ユニット１１０のコンデンサ１１２に向けて電力を供給するように第２動作を行うことができる。よって、電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２からの電力に基づいて電力制御ユニット１１０のコンデンサ１１２を充電するプリチャージ動作を行うことができる。更に、電源制御装置１は、第１変換回路１０を、外部電源１９８からの電力に基づく高圧バッテリ１０２の充電動作と高圧バッテリ１０２からの電力に基づく電力制御ユニット１１０のプリチャージ動作とに兼用することができる。よって、電源制御装置１は、プリチャージのためだけに専用の変換回路を設ける構成と比較して小型化を図りやすい構成である。
電源制御装置１は、コンデンサ１１２を充電するプリチャージ動作の際に、第１リレー６１を経由せずに、第２電力路５２、第１変換回路１０、トランス８０、第２変換回路２０を介してコンデンサ１１２を充電することができる。つまり、電源制御装置１は、電力制御ユニット１１０のコンデンサ１１２を充電する上で第１リレーをオンさせることが必須にならず、第１リレー６１のオンオフ回数を抑えることができる。よって、電源制御装置１は、第１リレー６１の長寿命化を図ることができる。
電源制御装置１では、切替部（第３リレー６３及び制御部９０）が、第２変換回路２０からコンデンサ１１２へ電力を供給することを許容する状態と遮断する状態とに切り替えることができる。よって、電源制御装置１は、意図しない時期に第２変換回路２０からの電力によってコンデンサ１１２が充電されてしまうことを抑えることができる。
電源制御装置１は、第１動作時に切替部によって第３電力路５３を遮断すれば、第１動作時に外部電源１９８からの電力によってコンデンサ１１２が充電されることを抑制することができる。
電源制御装置１は、第２変換回路２０とコンデンサ１１２との間を導通させる動作及び遮断する動作を、これらの間に介在する第３リレー６３（スイッチ）と第３リレー６３を制御する制御部９０（切替制御部）によって簡易な構成で実現することができる。
電源制御装置１は、第１変換回路１０及び第２変換回路２０を経由してコンデンサ１１２を充電するプリチャージ動作時に、第１変換回路１０に接続された第１コイル８１と磁気結合した第４コイル８４からの電力によってコンデンサ４６（第２コンデンサ）が充電されてしまうことを抑えることができる。
電源制御装置１は、変換部４４（インバータ回路）とコンデンサ４６（第２コンデンサ）との間を導通させる動作及び遮断する動作を、これらの間に介在するスイッチ６４（第２スイッチ）とスイッチ６４を制御する制御部９０（遮断制御部）によって簡易な構成で実現することができる。
電源制御装置１は、外部電源１９８からの電力に基づいて高圧バッテリ１０２を充電する場合に、図９のように第１変換回路１０を経由する経路とは別の経路で高圧バッテリ１０２を充電することもできる。この電源制御装置１は、第１変換回路１０に代えて第２変換回路２０を用いて高圧バッテリ１０２を充電することが求められる場合、又は第１変換回路１０と共に第２変換回路２０を用いて高圧バッテリ１０２を充電することが求められる場合に、特に有利である。
電源制御装置１は、第１変換回路１０を経由して高圧バッテリ１０２に正常に電力が供給されないような異常を検出することができ、このような異常が生じた場合には、第２変換回路２０を経由して別ルートで高圧バッテリ１０２を充電することができる。この電源制御装置１は、上記異常時であっても高圧バッテリ１０２を充電する動作が可能であり、しかも、異常時に別ルートで充電を行うための回路として、コンデンサ１１２のプリチャージに用いる第２変換回路２０を兼用させることができる。
電源制御装置１は、高圧バッテリ１０２からの電力に基づいてコンデンサ１１２を充電するプリチャージ動作だけでなく、外部電源１９８からの電力に基づいてコンデンサ１１２を充電するプリチャージ動作も行うことができる。
電源制御装置１は、第１変換回路１０、第２変換回路２０、第３変換回路３０、第４変換回路４０を連携させた制御を制御部によって行うことができる。
＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
図８の例では、上述の第３動作の一例を示したが、この第３動作から若干変更し、第１リレー６１をオフ状態にするように第４動作を行ってもよい。第４動作は、第１リレー６１をオフ状態にする点以外は図９の第３動作と同一である。この例では、外部電源１９８からの電力によって高圧バッテリ１０２を充電せずにコンデンサ１１２のプリチャージを行うことができる。
上記実施形態では、図１のような電力制御ユニット１１０が用いられた電源システム１００が例示されたが、図１０のような電力制御ユニット１１０が用いられてもよい。図１０に例示される電源システム１００は、電力制御ユニット１１０の構成以外は、第１実施形態の電源システム１００と同一であり、図１０では、電源システム１００の一部が省略された形で示されている。図１０の例では、第１電力路５１と第３電力路５３との接続部Ｐ１，Ｐ２とインバータ１１４との間に、昇圧コンバータ２０１が設けられている。昇圧コンバータ２０１は、インダクタ２０２及びスイッチ素子２０４，２０６を備えてなる昇圧回路部（非絶縁型ＤＣＤＣコンバータ部）を有する。この昇圧回路部と接続部Ｐ１，Ｐ２との間にコンデンサ１１２が設けられている。接続部Ｐ１は、導電路５１Ａと導電路５３Ａとの接続部である。接続部Ｐ２は、導電路５１Ｂと導電路５３Ｂとの接続部である。コンデンサ１１２は、昇圧コンバータ２０１の入力側のコンデンサとして機能する。更に、上記昇圧回路部とインバータ１１４との間にコンデンサ２０８が設けられている。コンデンサ２０８は昇圧コンバータ２０１の出力側のコンデンサとして機能する。図１０の電源システム１００では、電源制御装置１は、第１実施形態の電源制御装置１と同様の動作を行う。図１０の例では、電源制御装置１は、第１実施形態の電源制御装置１が行う第２動作と同一の第２動作を行うことでコンデンサ１１２を充電するようにプリチャージするが、この第２動作のときには、コンデンサ２０８を充電するようにプリチャージすることもできる。なお、図１０の電源システム１００は、第１リレー６１がオン状態となった場合に高圧バッテリ１０２から第１電力路６１を介して電力制御ユニット１１０へ電力が供給される。このように高圧バッテリ１０２から電力制御ユニット１１０へ電力が供給されるときには高圧バッテリ１０２からの電力に基づく電圧がコンデンサ１１２の両電極及びコンデンサ２０８の両電極に印加される。このとき、コンデンサ１１２の両電極には、高圧バッテリ１０２の出力電圧に基づく電圧が印加される。
上記実施形態では、切替部の一例が示されたが、この例に限定されない。第２変換回路２０とコンデンサ１１２とコンデンサとの間を導通させる状態と、遮断する状態とに切り替える構成であれば他の構成を採用してもよい。
上記実施形態では、遮断部の一例が示されたが、この例に限定されない。変換部４４とコンデンサ４６との間を導通させる状態と、遮断する状態とに切り替える構成であれば他の構成を採用してもよい。
上記実施形態では、電源システム１００に高圧バッテリ１０２が含まれていたが、電源システム１００に高圧バッテリ１０２が含まれていなくてもよい。つまり、電源システム１００は、高圧バッテリ１０２とは別の装置であってもよい。
上記実施形態では、電源システム１００に低圧バッテリ１０４が含まれていたが、電源システム１００に低圧バッテリ１０４が含まれていなくてもよい。つまり、電源システム１００は、低圧バッテリ１０４とは別の装置であってもよい。
上記実施形態では、電源制御装置１や電源システム１００が、ＰＨＥＶ、ＥＶなどの車両に搭載される場合を説明したが、これに限定されない。電源制御装置１や電源システム１００は、これら以外の種類の車両（例えば、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ））に搭載されてもよく、車両以外の装置に搭載されてもよい。
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ ：電源制御装置
４ ：接続回路部
６ ：ＤＣＤＣコンバータ
８ ：電力変換装置
１０ ：第１変換回路
１０Ａ ：スイッチ素子
１０Ｂ ：スイッチ素子
１０Ｃ ：スイッチ素子
１０Ｄ ：スイッチ素子
１０Ｅ ：コンデンサ
１１Ａ ：第１直流端
１１Ｂ ：第１直流端
１２Ａ ：第１交流端
１２Ｂ ：第１交流端
２０ ：第２変換回路
２０Ａ ：スイッチ素子
２０Ｂ ：スイッチ素子
２０Ｃ ：スイッチ素子
２０Ｄ ：スイッチ素子
２０Ｅ ：コンデンサ
２１Ａ ：第２直流端
２１Ｂ ：第２直流端
２２Ａ ：第２交流端
２２Ｂ ：第２交流端
３０ ：第３変換回路
３０Ａ ：スイッチ素子
３０Ｂ ：スイッチ素子
３０Ｃ ：インダクタ
３０Ｄ ：キャパシタ
３１Ａ ：第３直流端
３２Ａ ：第３交流端
３２Ｂ ：第３交流端
３２Ｃ ：第３交流端
４０ ：第４変換回路
４１Ａ ：直流端
４１Ｂ ：直流端
４２ ：変換部
４２Ａ ：インダクタ
４２Ｂ ：インダクタ
４２Ｃ ：スイッチ素子
４２Ｄ ：スイッチ素子
４２Ｅ ：スイッチ素子
４２Ｆ ：スイッチ素子
４３Ａ ：第５交流端
４３Ｂ ：第５交流端
４４ ：変換部
４４Ａ ：スイッチ素子
４４Ｂ ：スイッチ素子
４４Ｃ ：スイッチ素子
４４Ｄ ：スイッチ素子
４４Ｅ ：インダクタ
４５Ａ ：直流端
４５Ｂ ：直流端
４６ ：コンデンサ（第２コンデンサ）
４７Ａ ：第４交流端
４７Ｂ ：第４交流端
４８Ａ ：導電路
４８Ｂ ：導電路
５１ ：第１電力路
５１Ａ ：導電路
５１Ｂ ：導電路
５２ ：第２電力路
５２Ａ ：導電路
５２Ｂ ：導電路
５３ ：第３電力路
５３Ａ ：導電路
５３Ｂ ：導電路
５４ ：第４電力路
５４Ａ ：導電路
６１ ：第１リレー
６１Ａ ：リレー
６１Ｂ ：リレー
６２ ：第２リレー
６２Ａ ：リレー
６２Ｂ ：リレー
６２Ｃ ：リレー
６２Ｄ ：抵抗
６３ ：第３リレー
６３Ａ ：リレー
６３Ｂ ：リレー
６４ ：スイッチ
６４Ａ ：スイッチ素子
６４Ｂ ：スイッチ素子
６５Ａ ：リレー
６５Ｂ ：リレー
７２ ：ヒューズ
７８Ａ ：端子
７８Ｂ ：端子
８０ ：トランス
８１ ：第１コイル
８２ ：第２コイル
８３ ：第３コイル
８３Ａ ：コイル
８３Ｂ ：コイル
８４ ：第４コイル
９０ ：制御部
１００ ：電源システム
１０２ ：高圧バッテリ
１０４ ：低圧バッテリ
１１０ ：電力制御ユニット
１１２ ：コンデンサ
１１４ ：インバータ
１７２ ：駆動部
１７４ ：高圧負荷
１７６ ：低圧負荷
１８０ ：車載システム
１９０ ：車両
１９８ ：外部電源
２０１ ：昇圧コンバータ
２０２ ：インダクタ
２０４ ：スイッチ素子
２０６ ：スイッチ素子
２０８ ：コンデンサ

Claims (8)

  1. 高圧バッテリと、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、コンデンサを有するとともに前記高圧バッテリから出力される電力を変換して駆動電力を生じさせる電力制御ユニットと、を備え、前記高圧バッテリから前記電力制御ユニットへ電力が供給されるときに前記高圧バッテリからの電力に基づく電圧が前記コンデンサの両電極に印加される電源システムにおいて、前記高圧バッテリへの電力供給及び前記コンデンサのプリチャージを制御する電源制御装置であって、
    第１コイルと第２コイルと第３コイルと第４コイルとが磁気結合しているトランスと、
    第１直流端と第１交流端とを備え、前記第１交流端が前記第１コイルに電気的に接続され、前記第１直流端を介して前記高圧バッテリとの間で電力を伝送する第１変換回路と、
    第２直流端と第２交流端とを備え、前記第２交流端が前記第２コイルに電気的に接続され、前記第２直流端を介して前記コンデンサとの間で電力を伝送する第２変換回路と、
    第３直流端と第３交流端とを備え、前記第３交流端が前記第３コイルに電気的に接続され、前記第３直流端を介して前記低圧バッテリとの間で電力を伝送する第３変換回路と、
    前記第４コイルに電気的に接続される第４交流端を備え、前記高圧バッテリ及び前記低圧バッテリとは異なる外部電源に基づく電力を交流電力に変換し、前記第４交流端を介して前記第４コイルに供給する第４変換回路と、を備え、
    前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に前記第４変換回路及び前記第１変換回路が動作しつつ前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第１動作と、前記高圧バッテリから前記第１変換回路に電力が供給される場合に前記第１変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記コンデンサに向けて電力を供給する第２動作と、を行う電源制御装置。
  2. 前記高圧バッテリと前記コンデンサとの間に設けられるとともに前記高圧バッテリと前記電力制御ユニットとの間で電力を伝送する経路である第１電力路と、
    前記第１電力路において導通を遮断する遮断状態と前記遮断状態を解除した解除状態とに切り替わる第１リレーと、
    一端が前記第１電力路における前記高圧バッテリと前記第１リレーの間の部位に電気的に接続され、他端が前記第１直流端に電気的に接続され、前記高圧バッテリと前記第１直流端との間で電力を伝送する経路である第２電力路と、
    前記第２電力路において導通を遮断する遮断状態と前記遮断状態を解除した解除状態とに切り替わる第２リレーと、
    を備える請求項１に記載の電源制御装置。
  3. 前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を許容する状態と遮断する状態とに切り替える切替部を有する請求項１又は請求項２に記載の電源制御装置。
  4. 前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を許容する状態と遮断する状態とに切り替える切替部を有し、
    前記第１動作は、前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に、前記第１リレーが遮断状態とされ且つ前記第２リレーが解除状態とされつつ前記第４変換回路及び前記第１変換回路が動作することにより前記第１変換回路から前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第１供給動作と、前記切替部が前記第２変換回路から前記コンデンサへの電力供給を遮断した状態で前記第４変換回路及び前記第３変換回路が動作することにより前記低圧バッテリに向けて電力を供給する第２供給動作と、を並行して行う動作を含む請求項２に記載の電源制御装置。
  5. 前記第４変換回路は、前記外部電源からの電力に基づく直流電力が伝送される一対の導電路と、前記一対の導電路に入力される直流電力を交流電力に変換して前記第４コイルに供給するインバータ回路と、前記一対の導電路間に電気的に接続される第２コンデンサと、を備え、
    前記第２動作時に前記第４コイルから前記第２コンデンサに電力が供給されることを遮断する遮断部を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源制御装置。
  6. 前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に前記第４変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記高圧バッテリに向けて電力を供給する第３動作を行う請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電源制御装置。
  7. 前記第１変換回路から前記高圧バッテリへ正常に電力が供給されない異常を検出する異常検出部を備え、
    前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合且つ前記異常検出部が前記異常を検出した場合に、前記第１動作を行わず前記第３動作を行う請求項６に記載の電源制御装置。
  8. 前記外部電源から前記第４変換回路に電力が供給される場合に、前記第４変換回路及び前記第２変換回路が動作しつつ前記第４変換回路及び前記第２変換回路を経由させて前記コンデンサに向けて電力を供給する動作を行う請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電源制御装置。
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