JP2022164962A - 車載用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサの充電を、リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行する。【解決手段】車載用制御装置１は、制御部２３を備える。制御部２３は、第１リレー１２、第２リレー１３Ａ、及び電力変換部１８を制御する。制御部２３は、第１リレー１２を通電状態とし且つ第２リレー１３Ａを遮断状態とする第１制御と、第１リレー１２を遮断状態とし且つ第２リレー１３Ａを通電状態とする第２制御と、低圧バッテリ１７から供給される電力を変換して導電路側に出力させるように電力変換部１８を制御する第３制御と、を実行する。【選択図】図１

Description

本開示は、車載用制御装置に関する。

特許文献１の背景技術には、走行用モータを搭載したハイブリッド車両等において、インバータの直流電圧側端子間に接続されたコンデンサにプリチャージする技術が開示されている。

１つ目の具体例では、ハイブリッド車両等において、突入電流抑制用のプリチャージ抵抗が直列に接続されたプリチャージ用リレーと、プリチャージ抵抗が接続されていないＳＭＲとを並列に備えた構成が記載されている。この構成では、車両の始動時にプリチャージ用リレーをオンすることで、ＳＭＲの損傷を防止しつつ、コンデンサをプリチャージすることができる。

２つ目の具体例では、ハイブリッド車両等において、メインバッテリと補機バッテリとの間にＤＣＤＣコンバータを設けた構成が記載されている。この構成では、ＤＣＤＣコンバータを用いて、コンデンサをプリチャージすることができる。この構成では、メインバッテリ電圧をプリチャージにおける目標電圧とし、プリチャージを完了した後にＳＭＲをオンすれば、ＳＭＲの損傷を防止できる。

特開２０１７－８５８６９号公報

しかし、走行用モータの出力が大きくなると、コンデンサの容量も大きくなる。このため、上述した１つ目の具体例の構成のみでは、プリチャージ抵抗の大型化が懸念される。また、上述した２つ目の具体例の構成のみでは、補機バッテリなどの大型化が懸念される。

本開示は、コンデンサの充電を、リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る技術を提供する。

本開示の車載用制御装置は、
高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において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第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、
前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する。

本開示によれば、コンデンサの充電を、リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。

図１は、第１実施形態の車載システムの構成を概略的に示す回路図である。 図２は、電力変換部の構成を概略的に示す回路図である。 図３は、制御部が実行する処理のフローチャートである。 図４は、充電時間と充電電圧との関係を示すグラフである。 図５は、第２実施形態の車載システムの構成を概略的に示す回路図である。

［本開示の実施形態の説明］
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。

〔１〕高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において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第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する車載用制御装置。

この構成によれば、第２制御を実行することで、第１リレーの損傷を抑制しつつ、高圧バッテリに基づく電力をコンデンサに供給することができる。しかも、第３制御を実行することで、第１リレーの損傷を抑制しつつ、低圧バッテリに基づく電力をコンデンサに供給することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリと低圧バッテリの両方を用いてコンデンサに電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器と低圧バッテリの大型化を抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサの充電を、第１リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。

〔２〕前記制御部は、所定条件が成立した場合に前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する〔１〕に記載の車載用制御装置。

この構成によれば、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。つまり、高圧バッテリと低圧バッテリの両方を用いて並行してコンデンサに電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器と低圧バッテリの大型化をより確実に抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサの充電を、第１リレーの損傷を抑制し且つ装置の大型化をより確実に抑制しつつ実行し得る。

〔３〕前記制御部は、前記第２制御及び前記第３制御のうち前記第２制御のみを実行している状態において前記所定条件が成立した場合に、前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する状態に切り替える〔２〕に記載の車載用制御装置。

第２制御のみでコンデンサを充電しようとした場合、コンデンサの充電電圧が高まるにつれて充電速度が鈍化する。しかし、この構成によれば、第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替えられるため、充電速度の鈍化を抑制することができる。

〔４〕前記所定条件は、前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えたことである
〔２〕又は〔３〕に記載の車載用制御装置。

第３制御を実行する際、コンデンサがある程度充電されていないと、低圧バッテリに過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えた場合に第２制御及び第３制御を並行して実行するため、低圧バッテリに過電流が入力されることを抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。

〔５〕前記電力変換部は、トランスを有し、前記トランスは、互いに磁気結合された第１コイル及び第２コイルを有し、前記制御部は、前記低圧バッテリの充電電圧と、前記第１コイルと前記第２コイルとの巻き数比と、に基づいて前記閾値電圧を設定する〔４〕に記載の車載用制御装置。

第３制御を実行する際、コンデンサの充電電圧が、低圧バッテリ１７の充電電圧が電力変換部によって昇圧される電圧よりも小さい場合、低圧バッテリに過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、低圧バッテリの充電電圧と、第１コイルと第２コイルとの巻き数比と、に基づいて閾値電圧を設定するため、低圧バッテリに過電流が入力されることを抑制するのにより適した閾値電圧を設定することができる。その結果、低圧バッテリに過電流が入力されることをより確実に抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。

〔６〕前記第１コイルは、前記トランスの前記導電路側に設けられ、前記第２コイルは、前記トランスの前記低圧バッテリ側に設けられ、前記制御部は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて前記閾値電圧を設定する〔５〕に記載の車載用制御装置。
（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
Ｎ１：第１コイルの巻き数
Ｎ２：第２コイルの巻き数
ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧

この構成によれば、低圧バッテリの充電電圧と、第１コイルと第２コイルとの巻き数比と、に基づいて閾値電圧を設定する処理が簡素化される。

〔７〕前記車載システムは、前記コンデンサの充電電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記低圧バッテリの充電電圧を検出する第２電圧検出部と、を備え、前記制御部は、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出値が入力される〔１〕から〔６〕のいずれか一項に記載の車載用制御装置。

この構成によれば、コンデンサの充電電圧及び低圧バッテリの充電電圧の実測値に基づいて、制御することができる。

＜第１実施形態＞
図１に示す車載システム１００は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載されるシステムである。車載システム１００は、高圧バッテリ１０と、コンデンサ１１と、第１リレー１２と、直列構成部１３と、第３リレー１４と、インバータ１５と、モータ１６と、第１電力路８１と、第２電力路８２と、を備える。

高圧バッテリ１０は、メインバッテリであり、充放電可能に構成されている。高圧バッテリ１０は、リチウムイオン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。高圧バッテリ１０の満充電時の出力電圧は、０Ｖよりも高く、且つ低圧バッテリ１７の満充電時の出力電圧よりも高い。高圧バッテリ１０の正極側の端子は第１電力路８１に電気的に接続され、高圧バッテリ１０の負極側の端子は、第２電力路８２に電気的に接続される。

コンデンサ１１の一端は第１電力路８１に電気的に接続され、コンデンサ１１の他端は第２電力路８２に電気的に接続される。

第１リレー１２は、第１電力路８１において高圧バッテリ１０とコンデンサ１１との間に設けられる。第１リレー１２は、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第１リレー１２は、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。

直列構成部１３は、第２リレー１３Ａと抵抗器１３Ｂとが直列に設けられた構成をなしている。第２リレー１３Ａは、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第２リレー１３Ａは、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。

第３リレー１４は、第２電力路８２において高圧バッテリ１０とコンデンサ１１との間に設けられる。第３リレー１４は、通電状態と遮断状態とに切り替わる。第３リレー１４は、オン状態となることで通電状態となり、オフ状態となることで遮断状態となる。

第１リレー１２、第２リレー１３Ａ,及び第３リレー１４は、ＦＥＴ等の半導体リレーであってもよいし、機械式リレーであってもよい。

第１電力路８１は、電力路の一例に相当する。第１電力路８１は、第１リレー１２に対して高圧バッテリ１０側に設けられる第１導電路８１Ａと、第１リレー１２に対してコンデンサ１１側に設けられる第２導電路８１Ｂと、を有する。第２導電路８１Ｂは、導電路の一例に相当する。

第２電力路８２は、第３リレー１４に対して高圧バッテリ１０側に設けられる第３導電路８２Ａと、第３リレー１４に対してコンデンサ１１側に設けられる第４導電路８２Ｂと、を有する。

インバータ１５は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂに電気的に接続される。インバータ１５は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂから供給される直流電力から交流電力（例えば三相交流）を生成し、モータ１６に供給する。

モータ１６は、例えば主機系モータである。モータ１６は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂから供給される電力に基づいて回転し、車両の車輪に対して回転力を与える装置である。

車載システム１００は、低圧バッテリ１７と、電力変換部１８と、第１分岐路８３と、第２分岐路８４と、第１接続路８５と、第２接続路８６と、を備える。

低圧バッテリ１７は、補機バッテリであり、充放電可能に構成されている。低圧バッテリ１７は、鉛蓄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１７の満充電時の出力電圧は、０Ｖよりも高く、且つ高圧バッテリ１０の満充電時の出力電圧よりも低い。

電力変換部１８は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂと低圧バッテリ１７との間に設けられる。電力変換部１８は、第１分岐路８３及び第２分岐路８４に電気的に接続されている。第１分岐路８３は、第２導電路８１Ｂに電気的に接続されている。第２分岐路８４は、第４導電路８２Ｂに電気的に接続されている。電力変換部１８は、第１接続路８５及び第２接続路８６に電気的に接続されている。第１接続路８５は、低圧バッテリ１７の正極側の端子に電気的に接続されている。第２接続路８６は、低圧バッテリ１７の負極側の端子に電気的に接続されている。

電力変換部１８は、双方向に電力変換し得る。電力変換部１８は、例えばＤＣＤＣコンバータとして構成されており、より具体的には絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。電力変換部１８は、プッシュプル方式のＤＣＤＣコンバータである。電力変換部１８は、第１分岐路８３及び第２分岐路８４間に印加された電圧を降圧して、第１接続路８５及び第２接続路８６間に印加する降圧動作を実行し得る。電力変換部１８は、第１接続路８５及び第２接続路８６間に印加された電圧を昇圧して、第１分岐路８３及び第２分岐路８４間に印加する昇圧動作を実行し得る。

電力変換部１８は、図２に示すように、トランス３０、第１スイッチング回路４０及び第２スイッチング回路５０を有している。

トランス３０は、互いに磁気結合された第１コイル３１及び第２コイル３２Ａ，３２Ｂを有する。第１コイル３１は、トランス３０の第２導電路８１Ｂ側に設けられている。第２コイル３２Ａ，３２Ｂは、トランス３０の低圧バッテリ１７側に設けられている。第１コイル３１の巻き数をＮ１、第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数をＮ２とした場合、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎは、Ｎ１／Ｎ２で表される。

第１スイッチング回路４０は、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを有する。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチである。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれには、ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが設けられている。ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈのカソードは、それぞれスイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのドレイン側に接続されている。ボディダイオード４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈのアノードは、それぞれスイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのソース側に接続されている。スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄはフルブリッジ接続された構成をなしている。スイッチ素子４０Ａ及びスイッチ素子４０Ｂは、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直列に接続され、互いに第１接続点Ｐ１において電気的に接続されている。スイッチ素子４０Ｃ及びスイッチ素子４０Ｄは、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直列に接続され、互いに第２接続点Ｐ２において電気的に接続されている。第１コイル３１の一端は、第１接続点Ｐ１に電気的に接続されており、第１コイル３１の他端は、第２接続点Ｐ２に電気的に接続されている。

第１スイッチング回路４０は、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に印加される直流電圧を、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄによって交流電圧に変換して、第１コイル３１に印加し得る。また、第１スイッチング回路４０は、第１コイル３１に生じる交流電圧を整流して第１分岐路８３と第２分岐路８４との間に直流電圧を印加し得る。

第２スイッチング回路５０は、スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂと、入出力経路５２、チョークコイル５３、及び平滑コンデンサ５４を有する。スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂは、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチである。スイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのそれぞれには、ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄのカソードは、それぞれスイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのドレイン側に接続されている。ボディダイオード５０Ｃ，５０Ｄのアノードは、それぞれスイッチ素子５０Ａ，５０Ｂのソース側に接続されている。スイッチ素子５０Ａのドレインは、第２コイル３２Ａの一端に電気的に接続されており、スイッチ素子５０Ａのソースは、第２接続路８６に電気的に接続されている。スイッチ素子５０Ｂのドレインは、第２コイル３２Ｂの一端に電気的に接続されており、スイッチ素子５０Ｂのソースは、第２接続路８６に電気的に接続されている。入出力経路５２の一端は、第２コイル３２Ａの他端と第２コイル３２Ｂの他端とが電気的に接続する第３接続点Ｐ３に電気的に接続されている。入出力経路５２の他端にはチョークコイル５３の一端が電気的に接続されている。チョークコイル５３の他端は、第１接続路８５に電気的に接続されている。平滑コンデンサ５４の一端は、第１接続路８５に電気的に接続され、平滑コンデンサ５４の他端は、第２接続路８６に電気的に接続されている。

第２スイッチング回路５０は、第２コイル３２Ａ，３２Ｂに生じる交流電圧を整流して第１接続路８５と第２接続路８６との間に直流電圧を印加し得る。第２スイッチング回路５０は、第１接続路８５と第２接続路８６との間に印加される直流電圧を、スイッチ素子４０Ａ，４０Ｂによって交流電圧に変換して第２コイル３２Ａ，３２Ｂに印加し得る。

車載システム１００は、図１に示すように、車載用制御装置１を備える。車載用制御装置１は、上述した第１リレー１２と、直列構成部１３と、第３リレー１４と、電力変換部１８と、を備える。更に、車載用制御装置１は、第１電圧検出部２１と、第２電圧検出部２２と、制御部２３と、を備える。

第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２は、例えば公知の電圧検出回路として構成される。第１電圧検出部２１は、コンデンサ１１の充電電圧を検出する。具体的には、第１電圧検出部２１は、第２導電路８１Ｂと第４導電路８２Ｂとの間の電圧を検出する。第２電圧検出部２２は、低圧バッテリ１７の充電電圧を検出する。具体的には、第２電圧検出部２２は、第１接続路８５と第２接続路８６との間の電圧を検出する。第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２の検出値は、直接、又は別の装置を介して制御部２３に入力される。

制御部２３は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を有する。制御部２３は、第１電圧検出部２１の検出値に基づいてコンデンサ１１の充電電圧を特定する。また、制御部２３は、第２電圧検出部２２の検出値に基づいて低圧バッテリ１７の充電電圧を特定する。

制御部２３は、第１リレー１２、第２リレー１３Ａ、第３リレー１４、及び電力変換部１８を制御する。制御部２３は、第１制御、第２制御及び第３制御を実行する。

第１制御は、第１リレー１２を通電状態とし且つ第２リレー１３Ａを遮断状態とする制御である。第１制御では、第３リレー１４も通電状態とされる。つまり、本実施形態では、第１制御は、第１リレー１２及び第３リレー１４を通電状態とし且つ第２リレー１３Ａを遮断状態とする制御である。第１制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１電力路８１、第２電力路８２、及びコンデンサ１１に供給される。つまり、第１制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１リレー１２を介してコンデンサ１１に供給される。

第２制御は、第１リレー１２を遮断状態とし且つ第２リレー１３Ａを通電状態とする制御である。第２制御では、第３リレー１４も通電状態とされる。つまり、本実施形態では、第２制御は、第１リレー１２を遮断状態とし且つ第２リレー１３Ａ及び第３リレー１４を通電状態とする制御である。第２制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が第１電力路８１、直列構成部１３、第２電力路８２及びコンデンサ１１に供給される。つまり、第２制御では、高圧バッテリ１０に基づく電力が、直列構成部１３を介してコンデンサ１１に供給される。

第３制御は、低圧バッテリ１７から供給される電力を変換して第２導電路８１Ｂ側に出力させるように電力変換部１８を制御する制御である。より具体的には、第３制御は、低圧バッテリ１７側に印加された電圧を昇圧して第２導電路８１Ｂ側に印加する昇圧動作を電力変換部１８に行わせる制御である。昇圧動作は、具体的には、第１接続路８５（つまり、第１接続路８５と第２接続路８６との間）に印加された電圧を昇圧して第１分岐路８３（つまり、第１分岐路８３と第２分岐路８４との間）に印加する動作である。第３制御では、低圧バッテリ１７に基づく電力がコンデンサ１１に供給される。

制御部２３は、第１制御を実行することで、高圧バッテリ１０に基づく電力を第１電力路８１及び第２電力路８２に供給することができる。但し、コンデンサ１１が充電されていない状態で第１制御が行われると、突入電流が生じて第１リレー１２が損傷するおそれがある。そこで、第２制御及び第３制御が行われる。

制御部２３は、所定条件が成立した場合に第２制御及び第３制御を並行して実行する。所定条件は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたことである。閾値電圧は、０Ｖよりも大きい値であり、且つ高圧バッテリ１０の満充電時の充電電圧よりも小さい値である。制御部２３は、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する。より具体的には、制御部２３は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて閾値電圧を設定する。
（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
Ｎ１：第１コイル３１の巻き数
Ｎ２：第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数
ＶＬ：低圧バッテリ１７の充電電圧
本実施形態では、式（Ａ）によって求められる値をそのまま閾値電圧として設定するが、更に係数を用いて補正した値などを閾値電圧としてもよい。

制御部２３は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する。より具体的には、制御部２３は、第１制御、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第１制御、第２制御及び第３制御のうち第２制御及び第３制御のみを並行して実行する。

制御部２３は、開始条件が成立した場合に、図３に示す処理を実行する。開始条件は、例えば車両の始動スイッチがオン状態に切り替わったことであってもよいし、別の条件であってもよい。制御部２３は、例えば車両の始動スイッチのオンオフ状態を示すオンオフ信号が入力される構成とされ、オンオフ信号に基づいて車両の始動スイッチがオン状態に切り替わったことを判定し得る。開始条件が成立した時点では、コンデンサ１１の充電電圧は、例えば０Ｖである。

制御部２３は、図３に示す処理において、まずステップＳ１０にて、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行する。第２制御が実行されることで、高圧バッテリ１０に基づく電力が、直列構成部１３を介してコンデンサ１１に供給される。これにより、コンデンサ１１の充電電圧が上昇する。

制御部２３は、ステップＳ１０の後、ステップＳ１１にて、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたか否かを判定する。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えていないと判定した場合（ステップＳ１１にてＮｏの場合）、ステップＳ１１に戻る。つまり、制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えるまで、第２制御を実行しつつステップＳ１１を繰り返す。

制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたと判定した場合（ステップＳ１１にてＹｅｓの場合）、ステップＳ１２にて、第３制御を開始して、第２制御及び第３制御を並行して実行する。これにより、高圧バッテリ１０に基づく電力と、低圧バッテリ１７に基づく電力とが、コンデンサ１１に供給される。

制御部２３は、ステップＳ１２の後、ステップＳ１３にて、コンデンサ１１の充電電圧が予め定められた目標電圧を超えたか否かを判定する。目標電圧は、０Ｖよりも大きい値である。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えていないと判定した場合（ステップＳ１３にてＮｏの場合）、ステップＳ１３に戻る。つまり、制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えるまで、第２制御及び第３制御を並行して実行しつつ、ステップＳ１３を繰り返す。

制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えた場合（ステップＳ１３にてＹｅｓの場合）、制御部２３は、ステップＳ１４にて第２制御及び第３制御を終了し、ステップＳ１５にて第１制御を実行する。

以上のように、車載用制御装置１は、第２制御を実行することで、第１リレー１２の損傷を抑制しつつ、高圧バッテリ１０に基づく電力をコンデンサ１１に供給することができる。また、車載用制御装置１は、第３制御を実行することで、第１リレー１２の損傷を抑制しつつ、低圧バッテリ１７に基づく電力をコンデンサ１１に供給することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いてコンデンサ１１に電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器１３Ｂと低圧バッテリ１７の大型化を抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサ１１の充電を、第１リレー１２の損傷を抑制し且つ装置の大型化を抑制しつつ実行し得る。

しかも、この構成によれば、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。つまり、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いて並行してコンデンサ１１に電力を供給することができるため、それぞれの制御に用いられる抵抗器１３Ｂと低圧バッテリ１７の大型化をより確実に抑制することができる。したがって、この構成によれば、コンデンサ１１の充電を、第１リレー１２の損傷を抑制し且つ装置の大型化をより確実に抑制しつつ実行し得る。

また、この構成によれば、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ１７の両方を用いて並行してコンデンサ１１に電力を供給することができる。このため、図４に示すように、片方のみで充電する構成と比較して、早期にコンデンサ１１の充電電圧を目標電圧に到達させることができ、その結果、駆動対象（例えばモータ１６）の起動時間を短縮することができる。なお、図４は、充電時間と充電電圧との関係を例示したグラフである。Ｇ１は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行した場合のグラフであり、Ｇ２は、第２制御及び第３制御のうち第３制御のみを実行した場合のグラフであり、Ｇ３は、第２制御及び第３制御の両方を並行して実行した場合のグラフである。

更に、制御部２３は、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替える。
第２制御のみでコンデンサ１１を充電しようとした場合、図４のＧ１に示すように、コンデンサ１１の充電電圧が高まるにつれて充電速度が鈍化する。しかし、この構成によれば、第２制御のみを実行している状態において所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する状態に切り替えられるため、図４のＧ３に示すように、充電速度の鈍化を抑制することができる。

更に、所定条件は、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えたこととされている。
第３制御を実行する際、コンデンサ１１がある程度充電されていないと、低圧バッテリ１７に過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、コンデンサ１１の充電電圧が閾値電圧を超えた場合に第２制御及び第３制御を並行して実行するため、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることを抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。

更に、電力変換部１８は、トランス３０を有する。トランス３０は、互いに磁気結合された第１コイル３１及び第２コイル３２Ａ，３２Ｂを有する。制御部２３は、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する。
第３制御を実行する際、コンデンサ１１の充電電圧が、低圧バッテリ１７の充電電圧が電力変換部１８によって昇圧される電圧よりも小さい場合、低圧バッテリ１７に過電流が入力されるおそれがある。しかし、この構成によれば、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定するため、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることを抑制するのにより適した閾値電圧を設定することができる。その結果、低圧バッテリ１７に過電流が入力されることをより確実に抑制しつつ、第２制御及び第３制御を並行して実行することができる。

更に、第１コイル３１は、トランス３０の第２導電路８１Ｂ側に設けられ、第２コイル３２Ａ，３２Ｂは、トランス３０の低圧バッテリ１７側に設けられる。制御部２３は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて閾値電圧を設定する。
（Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
Ｎ１：第１コイル３１の巻き数
Ｎ２：第２コイル３２Ａ，３２Ｂの巻き数
ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧
この構成によれば、低圧バッテリ１７の充電電圧と、第１コイル３１と第２コイル３２Ａ，３２Ｂとの巻き数比Ｎと、に基づいて閾値電圧を設定する処理が簡素化される。

更に、車載システム１００は、コンデンサ１１の充電電圧を検出する第１電圧検出部２１と、低圧バッテリ１７の充電電圧を検出する第２電圧検出部２２と、を備える。制御部２３は、第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２の検出値が入力される。
この構成によれば、コンデンサ１１の充電電圧及び低圧バッテリ１７の充電電圧の実測値に基づいて、制御することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、車載用制御装置１が適用される車載システム２００の構成が、第１実施形態とは異なり、車載用制御装置１の構成自体は同じである。なお、以下の第２実施形態の説明は、第１実施形態と共通する構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

第２実施形態の車載システム２００は、第１実施形態の車載システム１００の構成に加え、昇圧回路６０と、第２コンデンサ６２と、第５導電路８７と、第６導電路８８と、を備える。

昇圧回路６０は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂに電気的に接続されている。昇圧回路６０及びインバータ１５は、第５導電路８７及び第６導電路８８によって互いに電気的に接続されている。昇圧回路６０は、例えば非絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。昇圧回路６０は、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂの間に印加された電圧を昇圧して、第５導電路８７及び第６導電路８８の間に印加する昇圧動作を行う。

第２コンデンサ６２の一端は第５導電路８７に電気的に接続されており、第２コンデンサ６２の他端は第６導電路８８に電気的に接続されている。

制御部２３は、開始条件が成立した場合、第２制御及び第３制御のうち第２制御のみを実行する。このとき、制御部２３は、昇圧回路６０を通電状態とする。つまり、制御部２３は、昇圧回路６０が有するスイッチ素子をオン状態とする。これにより、第２コンデンサ６２が、コンデンサ１１と同様に充電される。制御部２３は、所定条件が成立した場合に、第２制御及び第３制御を並行して実行する。このときも、制御部２３は、昇圧回路６０を通電状態とする。これにより、第２コンデンサ６２は引き続き、コンデンサ１１と同様に充電される。制御部２３は、コンデンサ１１の充電電圧が目標電圧を超えたと判定した場合、第２制御及び第３制御を終了して、第１制御を実行する。

この構成によれば、第２導電路８１Ｂ及び第４導電路８２Ｂとインバータ１５との間に昇圧回路６０が設けられ、昇圧回路６０とインバータ１５との間に第２コンデンサ６２が設けられる車載システム２００においても、第２コンデンサ６２をコンデンサ１１と同様に充電することができる。

＜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。

上記各実施形態では、車載システムが第３リレーを備える構成であったが、第３リレーを備えない構成であってもよい。

上記各実施形態では、第１電圧検出部が、第２導電路と第４導電路との間の電圧を検出する構成であったが、コンデンサの充電電圧を検出することができれば別の位置の電圧を検出する構成であってもよい。例えば、第１電圧検出部が、第１分岐路と第２分岐路との間の電圧を検出する構成であってもよい。

上記各実施形態では、第１電圧検出部及び第２電圧検出部を設ける構成としたが、一方又は両方を設けない構成であってもよい。第１電圧検出部を設けない場合、例えばコンデンサの充電時間によってコンデンサの充電電圧を推測する構成としてもよい。第２電圧検出部を設けない場合、例えば低圧バッテリの満充電時の充電電圧として予め記憶された値を、低圧バッテリの充電電圧として利用する構成としてもよい。

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…車載用制御装置
１０…高圧バッテリ
１１…コンデンサ
１２…第１リレー
１３…直列構成部
１３Ａ…第２リレー
１３Ｂ…抵抗器
１４…第３リレー
１５…インバータ
１６…モータ
１７…低圧バッテリ
１８…電力変換部
２１…第１電圧検出部
２２…第２電圧検出部
２３…制御部
３０…トランス
３１…第１コイル
３２Ａ…第２コイル
３２Ｂ…第２コイル
４０…第１スイッチング回路
４０Ａ…スイッチ素子
４０Ｂ…スイッチ素子
４０Ｃ…スイッチ素子
４０Ｄ…スイッチ素子
４０Ｅ…ボディダイオード
４０Ｆ…ボディダイオード
４０Ｇ…ボディダイオード
４０Ｈ…ボディダイオード
５０…第２スイッチング回路
５０Ａ…スイッチ素子
５０Ｂ…スイッチ素子
５０Ｃ…ボディダイオード
５０Ｄ…ボディダイオード
５２…入出力経路
５３…チョークコイル
５４…平滑コンデンサ
６０…昇圧回路
６２…第２コンデンサ
８１…第１電力路（電力路）
８１Ａ…第１導電路
８１Ｂ…第２導電路（導電路）
８２…第２電力路
８２Ａ…第３導電路
８２Ｂ…第４導電路
８３…第１分岐路
８４…第２分岐路
８５…第１接続路
８６…第２接続路
８７…第５導電路
８８…第６導電路
１００…車載システム
２００…車載システム
Ｎ…巻き数比
Ｐ１…第１接続点
Ｐ２…第２接続点
Ｐ３…第３接続点

Claims (7)

1. 高圧バッテリと、コンデンサと、前記高圧バッテリと前記コンデンサとを接続する電力路と、前記電力路において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第１リレーと、第２リレーと抵抗器とが直列に設けられた構成をなし前記第１リレーに対して並列に接続される直列構成部と、低圧バッテリと、前記電力路のうち前記第１リレーに対して前記コンデンサ側に設けられる導電路と前記低圧バッテリとの間に設けられる電力変換部と、を備える車載システムに用いられ、
   前記第１リレー、前記第２リレー、及び前記電力変換部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記第１リレーを通電状態とし且つ前記第２リレーを遮断状態とする第１制御と、前記第１リレーを遮断状態とし且つ前記第２リレーを通電状態とする第２制御と、前記低圧バッテリから供給される電力を変換して前記導電路側に出力させるように前記電力変換部を制御する第３制御と、を実行する車載用制御装置。
2. 前記制御部は、所定条件が成立した場合に前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する請求項１に記載の車載用制御装置。
3. 前記制御部は、前記第２制御及び前記第３制御のうち前記第２制御のみを実行している状態において前記所定条件が成立した場合に、前記第２制御及び前記第３制御を並行して実行する状態に切り替える
   請求項２に記載の車載用制御装置。
4. 前記所定条件は、前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧を超えたことである
   請求項２又は請求項３に記載の車載用制御装置。
5. 前記電力変換部は、トランスを有し、
   前記トランスは、互いに磁気結合された第１コイル及び第２コイルを有し、
   前記制御部は、前記低圧バッテリの充電電圧と、前記第１コイルと前記第２コイルとの巻き数比と、に基づいて前記閾値電圧を設定する
   請求項４に記載の車載用制御装置。
6. 前記第１コイルは、前記トランスの前記導電路側に設けられ、
   前記第２コイルは、前記トランスの前記低圧バッテリ側に設けられ、
   前記制御部は、下記式（Ａ）によって求められる値に基づいて前記閾値電圧を設定する
   請求項５に記載の車載用制御装置。
   （Ｎ１／Ｎ２）・ＶＬ・・・式（Ａ）
   Ｎ１：第１コイルの巻き数
   Ｎ２：第２コイルの巻き数
   ＶＬ：低圧バッテリの充電電圧
7. 前記車載システムは、
   前記コンデンサの充電電圧を検出する第１電圧検出部と、
   前記低圧バッテリの充電電圧を検出する第２電圧検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１電圧検出部及び前記第２電圧検出部の検出値が入力される
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車載用制御装置。

Images