JP2022178394A - 電源システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正常に動作する他の電圧変換器から、異常状態の電気回路又は電圧変換器を切り離すことにより、他の電圧変換器を適切に保護することが可能な電源システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】電源システム１０では、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４に複数のバッテリ１２ａ～１２ｄが接続される。複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６は、互いに並列接続される。電源システム１０及びその制御方法では、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６の並列接続位置３９よりも電圧変換器２４ａ～２４ｄ側での電気回路５１の異常か又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電圧変換器を互いに並列接続した電源システム、及び、該電源システムの制御方法に関する。

特許文献１には、複数の電圧変換部を備える電源システムが開示されている。複数の電圧変換器の各々の入力側には、蓄電部が接続される。複数の電圧変換器の出力側は、互いに並列に接続される。複数の電圧変換器の各々は、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、外部から供給されるパルス信号によってオン又はオフする。この場合、パルス信号のデューティが変化することで、電圧変換器の変圧率が変化する。これにより、複数の電圧変換器の各々は、蓄電部の電圧を変圧率に応じた所望の電圧に変換できる。

国際公開第２０２０／０５４８２８号

しかしながら、電圧変換器側の電気回路の異常、又は、電圧変換器の異常があると、電圧変換器は、蓄電部の電圧を変換できない場合がある。具体的に、断線等によってスイッチング素子へのパルス信号の供給が途切れている場合、スイッチング素子をオン又はオフできない。スイッチング素子に異常がある場合でも、スイッチング素子をオン又はオフできない。さらに、電圧変換器の入力側又は出力側の電気回路に異常がある場合には、蓄電部の電圧を変換できないか、又は、変換した電圧を出力できない。このような異常状態の電気回路又は電圧変換器は、正常に動作する他の電圧変換器から電気的に切り離す必要がある。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明の第１の態様は、放電可能な複数の蓄電部と、入力側が複数の前記蓄電部に接続されると共に出力側が互いに並列接続され、前記入力側に接続される複数の前記蓄電部の電圧を変換し、変換した前記電圧を前記出力側に出力する複数の電圧変換器とを備える電源システムに関する。前記電源システムは、複数の前記電圧変換器の前記出力側の並列接続位置よりも前記電圧変換器側での電気回路の異常、又は、前記電圧変換器の異常を取得する取得部を備える。

本発明の第２の態様は、放電可能な複数の蓄電部を複数の電圧変換器の入力側に接続し、複数の前記電圧変換器の出力側を互いに並列接続した電源システムの制御方法に関する。前記制御方法では、先ず、複数の前記電圧変換器の前記出力側の並列接続位置よりも前記電圧変換器側での電気回路の異常、又は、前記電圧変換器の異常を取得する。次に、前記電気回路に配置され又は前記電圧変換器内に配置された断続部を遮断状態に切り替える。

本発明によれば、正常に動作する他の電圧変換器から、異常状態の電気回路又は電圧変換器を切り離すことができる。これにより、他の電圧変換器を適切に保護できる。

本実施形態に係る電源システムの回路構成図である。 図１の電圧変換器の回路構成図である。 図２の断続部の回路構成図である。 ゲート信号のタイミングチャートである。 第１変形例の回路構成図である。 第２変形例の回路構成図である。

本実施形態に係る電源システム１０は、図１に示すように、複数のバッテリ１２ａ～１２ｄ（蓄電部）と、均等化ユニット１４と、制御装置１６と、モータジェネレータＥＣＵ（ＭＧ－ＥＣＵ）１８と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２０とを有する。図１では、４個のバッテリ１２ａ～１２ｄが配置される場合を図示する。以下、４個のバッテリ１２ａ～１２ｄを、第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄともいう。電源システム１０では、少なくとも２個のバッテリが配置されていればよい。電源システム１０は、例えば、二輪車又は四輪車等の電動車両２２の電源システムに適用される。

複数のバッテリ１２ａ～１２ｄは、充放電可能である。複数のバッテリ１２ａ～１２ｄは、不図示のバッテリパックにそれぞれ収容される。バッテリパックは、電源システム１０に対して着脱可能である。バッテリパックは、バッテリ１２ａ～１２ｄを監視するバッテリマネジメントシステム（ＢＭＵ）を有する。

本実施形態では、少なくとも１つのバッテリパックが電源システム１０に対して着脱可能であればよい。各バッテリパック、均等化ユニット１４、制御装置１６、ＭＧ－ＥＣＵ１８及びＰＤＵ２０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する不図示の通信線等を介して、信号又は情報の送受信が可能である。

均等化ユニット１４は、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄと、複数の電流計測器２６ａ～２６ｄと、複数の入力側電圧計測器２８ａ～２８ｄと、出力側電圧計測器３０と、複数の温度センサ３２とを有する。

複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの各々は、例えば、１次側である入力側３４と２次側である出力側３６とを有するＤＣ／ＤＣコンバータである。複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄは、それぞれ、入力側３４に接続されるバッテリ１２ａ～１２ｄの電圧を任意の変圧率Ｔｒで変換する。変換された電圧は、出力電圧Ｖ０として出力側３６に出力される。以下、バッテリ１２ａ～１２ｄの電圧をバッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４ともいう。変圧率Ｔｒには、昇圧率Ｔｒｕと降圧率Ｔｒｄとがある。

均等化ユニット１４内には、第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄに対応して、４個の電圧変換器２４ａ～２４ｄが配置される。以下、４個の電圧変換器２４ａ～２４ｄを、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄともいう。以下の説明では、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄが任意の降圧率Ｔｒ１～Ｔｒ４でバッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４を降圧する場合を説明する。従って、降圧されたバッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４は、出力電圧Ｖ０として出力側３６に出力される。

第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４は、バッテリ１２ａ～１２ｄにそれぞれ接続される。すなわち、第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄの正極端子は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４の正極端子３８ｐに接続される。第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄの負極端子は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４の負極端子３８ｍに接続される。

第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６は、並列接続位置３９で互いに並列接続される。これにより、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄは、ＰＤＵ２０に対して並列に接続される。この場合、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６の正極端子４０ｐは、ＰＤＵ２０の正極端子に接続される。第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６の負極端子４０ｍは、ＰＤＵ２０の負極端子に接続される。

複数の入力側電圧計測器２８ａ～２８ｄは、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４に接続された電圧センサである。すなわち、複数の入力側電圧計測器２８ａ～２８ｄの正極端子は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４の正極端子３８ｐに接続される。複数の入力側電圧計測器２８ａ～２８ｄの負極端子は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４の負極端子３８ｍに接続される。以下の説明では、均等化ユニット１４内の４個の入力側電圧計測器２８ａ～２８ｄを、第１～第４電圧計測器２８ａ～２８ｄともいう。

複数の電流計測器２６ａ～２６ｄは、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４で、第１～第４電圧計測器２８ａ～２８ｄの正極端子と第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの正極端子３８ｐとの間に接続された電流センサである。以下の説明では、均等化ユニット１４内の４個の電流計測器２６ａ～２６ｄを、第１～第４電流計測器２６ａ～２６ｄともいう。

出力側電圧計測器３０は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６で、ＰＤＵ２０の正極端子と負極端子との間に接続された電圧センサである。

複数の温度センサ３２は、それぞれ、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄが有するスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌ（図２参照）の温度を検出する。図１では、２個の温度センサ３２を設けた場合を図示する。

ＰＤＵ２０は、三相ブリッジ型のインバータを有する。ＰＤＵ２０の入力側には、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄが並列に接続される。ＰＤＵ２０の出力側には、三相交流のモータ４４が電気的に接続される。モータ４４は、電源システム１０の負荷である。

力行時には、第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄから第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄを介してＰＤＵ２０に直流電力が供給される。ＰＤＵ２０は、直流電力を三相の交流電力に変換してモータ４４に供給する。これにより、電動車両２２は、モータ４４の駆動によって走行する。

回生時には、ＰＤＵ２０は、モータ４４が発電した交流電力を直流電力に変換する。これにより、ＰＤＵ２０は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄを介して第１～第４バッテリ１２ａ～１２ｄを充電する。

ＭＧ－ＥＣＵ１８は、ＰＤＵ２０及びモータ４４を制御するためのＥＣＵ（電子制御装置）である。ＭＧ－ＥＣＵ１８は、制御装置１６及びＰＤＵ２０との間で信号又は情報の送受信が可能である。

すなわち、ＭＧ－ＥＣＵ１８は、制御信号をＰＤＵ２０に供給する。制御信号は、モータ４４のトルクの指令値を示す信号である。これにより、ＰＤＵ２０のインバータが有するスイッチング素子は、制御信号の供給によって動作する。一方、ＰＤＵ２０は、ＰＤＵ２０の状態等をＭＧ－ＥＣＵ１８に送信する。モータ４４は、該モータ４４の状態等をＭＧ－ＥＣＵ１８に送信する。ＭＧ－ＥＣＵ１８は、ＰＤＵ２０及びモータ４４から送信された情報等に基づいて、モータ４４の要求出力を算出する。算出された要求出力は、制御装置１６に送信される。

制御装置１６は、均等化ユニット１４を制御するためのＥＣＵである。制御装置１６は、異常判断部４５（第１検出部）、制御部４６、指令部４８及びテーブル５０を有する。

異常判断部４５は、制御装置１６からスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌに供給される制御信号としてのゲート信号を、均等化ユニット１４から取得する。異常判断部４５は、取得したゲート信号に基づいて、電圧変換器２４ａ～２４ｄに関わる異常の有無を判断する。この場合、当該異常には、均等化ユニット１４における並列接続位置３９よりも電圧変換器２４ａ～２４ｄ側での電気回路５１の異常と、電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常とがある。異常の有無の判断手法については後述する。

なお、電気回路５１とは、均等化ユニット１４内において、該均等化ユニット１４でのバッテリ１２ａ～１２ｄとの接続箇所と、並列接続位置３９との間の電気的な構成要素をいう。このような構成要素としては、電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４及び出力側３６の配線と、電圧変換器２４ａ～２４ｄ内のスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌ等の回路素子及び配線とがある。電気回路５１の異常とは、配線の断線等のように、電気回路５１が正常な機能を奏しない状況をいう。電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常とは、電圧変換器２４ａ～２４ｄが正常な電圧変換動作を行えない状況をいう。

第１～第４電圧計測器２８ａ～２８ｄは、バッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４をそれぞれ計測する。第１～第４電流計測器２６ａ～２６ｄは、第１～第４電流Ｉ１～Ｉ４をそれぞれ計測する。出力側電圧計測器３０は、出力電圧Ｖ０を計測する。複数の温度センサ３２は、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの温度をそれぞれ計測する。制御部４６は、第１～第４電圧計測器２８ａ～２８ｄ、第１～第４電流計測器２６ａ～２６ｄ、及び、第１～第４電流Ｉ１～Ｉ４の各計測結果と、異常判断部４５の判断結果とを取得する。

制御部４６は、ＭＧ－ＥＣＵ１８からの要求出力と、テーブル５０に格納された入力側３４を流れる電流の目標値とに基づいて、変圧率Ｔｒ等を算出する。制御部４６は、異常判断部４５の判断結果が電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を示す判断結果である場合、当該電気回路５１に関わる電圧変換器２４ａ～２４ｄ、又は、異常状態の電圧変換器２４ａ～２４ｄの動作を停止させることを決定する。

指令部４８は、制御部４６が算出した変圧率Ｔｒに基づく制御信号であるゲート信号を、均等化ユニット１４に出力する。ゲート信号は、変圧率Ｔｒに応じたデューティを有するパルス信号である。デューティを変更することで、変圧率Ｔｒが変化する。指令部４８は、電圧変換器２４ａ～２４ｄの動作停止を制御部４６が決定した場合、当該電圧変換器２４ａ～２４ｄの動作停止を均等化ユニット１４に指示する。

次に、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの構成例について、図２を参照しながら説明する。第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄは、例えば、降圧型又は昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータの構成及び動作は、周知である。ここでは、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの各構成要素の接続関係について簡単に説明する。

入力側３４の正極端子３８ｐと負極端子３８ｍとの間には、コンデンサ５２が接続される。コンデンサ５２には、下記の２組の回路が並列接続される。すなわち、コンデンサ５２には、直列接続された２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌが並列に接続される。２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌの中点位置には、コイル５４の一端が接続される。この場合、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌとコイル５４とで１組の回路が構成される。コンデンサ５２には、２組の回路が並列接続される。

各回路において、一方のスイッチング素子４２Ｈは、コンデンサ５２の正極端子３８ｐ側に接続されるハイサイドのスイッチング素子である。他方のスイッチング素子４２Ｌは、コンデンサ５２の負極端子３８ｍ側と出力側３６の負極端子４０ｍとに接続されるローサイドのスイッチング素子である。コイル５４の他端は、出力側３６の正極端子４０ｐに接続される。出力側３６の正極端子４０ｐと負極端子４０ｍとの間には、コンデンサ５６が接続される。

各スイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５８と、ツェナダイオード６０とを有する。ＭＯＳＦＥＴ５８とツェナダイオード６０とは、並列に接続される。ツェナダイオード６０は、寄生ダイオードである。

各スイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌのゲート端子６２は、ゲート信号供給線６４と監視線６６とに接続される。ゲート信号供給線６４は、指令部４８からのゲート信号をゲート端子６２に供給する。前述のように、各スイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、ＭＯＳＦＥＴである。そのため、ゲート信号は、変圧率Ｔｒに応じたデューティを有する電圧パルス信号である。

監視線６６の一端は、ゲート信号供給線６４とゲート端子６２との接続箇所に接続される。監視線６６の他端は、異常判断部４５（図１参照）に接続される。従って、監視線６６は、ゲート端子６２から異常判断部４５にまで延びている。監視線６６は、ゲート端子６２に供給されるゲート信号を異常判断部４５に出力する。監視線６６及び異常判断部４５は、後述する取得部６７を構成する。図１では煩雑さを避けるため、ゲート信号供給線６４及び監視線６６の図示を省略している。

上記各回路において、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌの中点位置には、断続部６８が配置される。図２には、中点位置におけるスイッチング素子４２Ｈ寄りの箇所に断続部６８を配置した場合を図示する。なお、断続部６８は、中点位置におけるスイッチング素子４２Ｌ寄りの箇所に配置されてもよい。

断続部６８には、指令部４８からの制御信号を供給するための信号供給線７０が接続される。断続部６８は、制御信号の供給に基づき遮断状態又は接続状態に切り替わる。断続部６８が接続状態の場合、スイッチング素子４２Ｈとスイッチング素子４２Ｌとが電気的に接続される。これにより、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作が可能となる。一方、断続部６８が遮断状態の場合、スイッチング素子４２Ｈとスイッチング素子４２Ｌとが電気的に遮断される。これにより、第１～第４電圧変換器２４ａ～２４ｄの電圧変換動作は不能となる。

図３は、断続部６８の回路構成を示す。断続部６８は、スイッチング素子７２、２つのダイオード７４、７６及び２つのコンデンサ７８、８０を有する。断続部６８は、信号供給端子８２、高電位側端子８４及び低電位側端子８６をさらに有する。信号供給端子８２は、信号供給線７０（図２参照）に接続される。高電位側端子８４は、スイッチング素子４２Ｈに接続される。低電位側端子８６は、スイッチング素子４２Ｌに接続される。

スイッチング素子７２は、ＭＯＳＦＥＴである。この場合、ダイオード７６のアノードは、信号供給端子８２に接続される。ダイオード７６のカソードは、コンデンサ８０を介して、スイッチング素子７２のゲート端子に接続される。ゲート端子には、信号供給線７０から信号供給端子８２、ダイオード７６及びコンデンサ８０を介して、制御信号が供給される。制御信号は、電圧信号である。スイッチング素子７２は、電圧信号の供給によってオン又はオフする。

スイッチング素子７２のゲート端子とドレイン端子との間には、コンデンサ７８が接続される。スイッチング素子７２のゲート端子とソース端子との間には、ダイオード７４が接続される。ダイオード７４のアノードは、スイッチング素子７２のソース端子に接続される。ダイオード７４のカソードは、スイッチング素子７２のゲート端子に接続される。

各ダイオード７４、７６は、逆流防止ダイオードである。また、コンデンサ７８の静電容量を変化させることで、スイッチング素子２４のスイッチング速度を調整できる。コンデンサ８０は、カップリングコンデンサである。

ここで、指令部４８（図１参照）は、信号供給線７０、信号供給端子８２、ダイオード７６及びコンデンサ８０を介してスイッチング素子７２のゲート端子にハイレベルの電圧信号を供給する。これにより、スイッチング素子７２はオンとなる。この結果、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、電気的に接続される。すなわち、断続部６８は、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌを電気的に接続する接続状態に切り替わる。

指令部４８は、信号供給線７０、信号供給端子８２、ダイオード７６及びコンデンサ８０を介してスイッチング素子７２のゲート端子にローレベルの電圧信号を供給する。これにより、スイッチング素子７２はオフとなる。この結果、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、電気的に遮断される。すなわち、断続部６８は、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌを電気的に遮断する遮断状態に切り替わる。

次に、本実施形態に係る電源システム１０の動作について、図４を参照しながら説明する。ここでは、図１～図３も参照しながら説明する。この動作説明では、電源システム１０の動作中、電気回路５１の異常、又は、電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を、取得部６７が取得する場合について説明する。

指令部４８は、制御部４６による制御に基づき、信号供給線７０を介して断続部６８にハイレベルの電圧信号を供給する。これにより、断続部６８のスイッチング素子７２はオンとなる。この結果、断続部６８は、接続状態に切り替わる。２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、断続部６８を介して電気的に接続される。

次に、指令部４８は、制御部４６による制御に基づき、ゲート信号供給線６４を介して、スイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌのゲート端子６２にゲート信号を供給する。これにより、スイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌは、供給されたゲート信号のデューティに応じてオン又はオフする。この結果、電圧変換器２４ａ～２４ｄは、該デューティに応じた変圧率Ｔｒで、入力側３４のバッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４を変換する。変換された電圧は、出力側３６に出力される。

この場合、取得部６７の監視線６６は、ゲート端子６２に供給されるゲート信号を異常判断部４５に出力する。取得部６７の異常判断部４５は、監視線６６を介してゲート信号を取得する。異常判断部４５は、取得したゲート信号に基づいて、電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常の有無を判断する。異常判断部４５は、異常の有無の判断結果を制御部４６に出力する。

図４は、監視線６６（図２参照）から異常判断部４５（図１参照）に入力されるゲート信号のタイミングチャートである。異常判断部４５は、時点ｔ１でゲート信号の入力が途絶した場合、途絶した状態が一定時間Ｔ継続するかどうかを判断する。その後、時点ｔ１から一定時間Ｔ経過した時点ｔ２において、ゲート信号の入力が途絶している場合、異常判断部４５は、電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄに何らかの異常が発生したと判断する。

均等化ユニット１４には、４個の電圧変換器２４ａ～２４ｄが配置される。そのため、４個の電圧変換器２４ａ～２４ｄの各々と異常判断部４５との間に監視線６６が接続される。従って、異常判断部４５は、４個の電圧変換器２４ａ～２４ｄ及び電気回路５１の各々について、異常の有無を判断する。

ゲート信号の入力が継続する場合、又は、ゲート信号の入力が途絶しても一定時間Ｔ経過前にゲート信号の入力が再開した場合、異常判断部４５は、電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄが正常であると判断する。

異常判断部４５は、監視線６６を介して入力されるゲート信号と、指令部４８から均等化ユニット１４に送信されるゲート信号とを比較してもよい。これにより、電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常の有無を正確に判断できる。

制御部４６は、異常判断部４５の判断結果に基づき、断続部６８の接続状態を維持するか、又は、遮断状態に切り替えるかを決定する。制御部４６は、決定した結果を指令部４８に通知する。ここで、電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を示す判断結果である場合、制御部４６は、断続部６８を遮断状態に切り替えることを決定する。電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄが正常であることを示す判断結果である場合、制御部４６は、断続部６８を接続状態に維持することを決定する。

断続部６８を遮断状態に切り替える旨の決定が通知された場合、指令部４８は、信号供給線７０を介して断続部６８にローレベルの電圧信号を供給する。これにより、スイッチング素子７２はオフとなる。この結果、断続部６８は、遮断状態に切り替わる。そのため、２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌの電気的な接続は遮断される。従って、異常と判断された電気回路５１に関わる電圧変換器２４ａ～２４ｄ、又は、異常と判断された電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作が不能となる。この結果、当該電圧変換器２４ａ～２４ｄは、正常に動作する他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから電気的に切り離される。

一方、断続部６８の接続状態を維持する旨の決定が通知された場合、指令部４８は、信号供給線７０を介した断続部６８へのハイレベルの電圧信号の供給を継続する。これにより、断続部６８は、接続状態を維持する。この結果、電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作を継続して行える。

図５は、本実施形態に係る電源システム１０の第１変形例を示す。図１～図３中の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて詳細な説明を省略する。第１変形例において、取得部６７の異常判断部４５は、電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６を流れる電流に基づいて、電気回路５１の異常の有無を判断する。

第１変形例において、２つのコイル５４の各々には、電流計測器９０（第２検出部）が直列に接続される。各電流計測器９０は、コイル５４を流れる電流を逐次検出する。各電流計測器９０の検出結果は、監視線６６を介して異常判断部４５に逐次出力される。従って、第１変形例では、取得部６７が各電流計測器９０、監視線６６及び異常判断部４５を有する。

出力側３６の正極端子４０ｐと、２つのコイル５４の他端側の接続点との間には、２つの断続部６８ａ、６８ｂが直列に接続される。

一方の断続部６８ａ（第１一方向断続部）は、ＭＯＳＦＥＴ９２ａとダイオード９４ａとを有する。ＭＯＳＦＥＴ９２ａとダイオード９４ａとは、並列に接続される。

ＭＯＳＦＥＴ９２ａは、指令部４８から信号供給線７０ａを介してゲート端子に供給される電圧信号によってオン又はオフする。この場合、ゲート端子にハイレベルの電圧信号が供給されると、ＭＯＳＦＥＴ９２ａがオンとなる。これにより、断続部６８ａは、接続状態となる。この結果、各コイル５４と他方の断続部６８ｂとは、電気的に接続される。一方、ゲート端子にローレベルの電圧信号が供給されると、ＭＯＳＦＥＴ９２ａがオフとなる。これにより、断続部６８ａは、遮断状態となる。この結果、各コイル５４と他方の断続部６８ｂとは、電気的に遮断される。

ダイオード９４ａは、各コイル５４から正極端子４０ｐへの電流の流れを許容する。ダイオード９４ａは、正極端子４０ｐから各コイル５４への電流の流れを阻害する。従って、断続部６８ａは、電圧変換器２４ａ～２４ｄから並列接続位置３９への電流の流れを許容する。断続部６８ａは、並列接続位置３９から電圧変換器２４ａ～２４ｄへの電流の流れを阻害する。

他方の断続部６８ｂ（第２一方向断続部）は、ＭＯＳＦＥＴ９２ｂとダイオード９４ｂとを有する。ＭＯＳＦＥＴ９２ｂとダイオード９４ｂとは、並列に接続される。

ＭＯＳＦＥＴ９２ｂは、指令部４８から信号供給線７０ｂを介してゲート端子に供給される電圧信号によってオン又はオフする。この場合、ゲート端子にハイレベルの電圧信号が供給されると、ＭＯＳＦＥＴ９２ｂがオンとなる。これにより、断続部６８ｂは、接続状態となる。この結果、一方の断続部６８ａと正極端子４０ｐとは、電気的に接続される。一方、ゲート端子にローレベルの電圧信号が供給されると、ＭＯＳＦＥＴ９２ｂがオフとなる。これにより、断続部６８ｂは、遮断状態となる。この結果、一方の断続部６８ａと正極端子４０ｐとは、電気的に遮断される。

ダイオード９４ｂは、正極端子４０ｐから一方の断続部６８ａへの電流の流れを許容する。ダイオード９４ｂは、一方の断続部６８ａから正極端子４０ｐへの電流の流れを阻害する。従って、断続部６８ｂは、並列接続位置３９から電圧変換器２４ａ～２４ｄへの電流の流れを許容する。断続部６８ｂは、電圧変換器２４ａ～２４ｄから並列接続位置３９への電流の流れを阻害する。

第１変形例において、異常判断部４５は、２つの電流計測器９０から監視線６６を介して入力される検出結果、すなわち、電流の値が所定値以上であるか否かを判断する。２つの電流計測器９０での検出結果のうち、少なくとも一方の検出結果が所定値以上である場合、異常判断部４５は、電気回路５１に何らかの異常が発生したと判断する。すなわち、異常判断部４５は、電圧変換器２４ａ～２４ｄを含む電気回路５１に異常が発生したと判断する。

制御部４６は、電気回路５１の異常を示す判断結果である場合、断続部６８ａ、６８ｂを遮断状態に切り替えることを決定する。指令部４８は、制御部４６の決定を受け、信号供給線７０ａ、７０ｂを介してＭＯＳＦＥＴ９２ａ、９２ｂにローレベルの電圧信号を供給する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ９２ａ、９２ｂはオフする。この結果、断続部６８ａ、６８ｂは、接続状態から遮断状態に切り替わる。そのため、異常と判断された電気回路５１に関わる電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作が不能となる。従って、当該電圧変換器２４ａ～２４ｄは、正常に動作する他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから電気的に切り離される。

制御部４６は、電気回路５１が正常であることを示す判断結果である場合、断続部６８ａ、６８ｂを接続状態に維持することを決定する。指令部４８は、制御部４６の決定を受け、信号供給線７０ａ、７０ｂを介したＭＯＳＦＥＴ９２ａ、９２ｂへのハイレベルの電圧信号の供給を維持する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ９２ａ、９２ｂは、オン状態を維持する。この結果、断続部６８ａ、６８ｂは、接続状態を維持する。従って、電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作を継続して行える。

図６の第２変形例では、２つのコイル５４の接続点と一方の断続部６８ａとの間に１個の電流計測器９０が配置される。従って、取得部６７は、１個の電流計測器９０と監視線６６と異常判断部４５（図１参照）とを有する。第２変形例において、電流計測器９０は、出力側３６を流れる電流を逐次検出する。電流計測器９０の計測結果は、監視線６６を介して異常判断部４５に逐次出力される。これにより、第２変形例でも、第１変形例（図５参照）と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態は、放電可能な複数のバッテリ１２ａ～１２ｄ（蓄電部）と、入力側３４が複数のバッテリ１２ａ～１２ｄに接続されると共に出力側３６が互いに並列接続され、入力側３４に接続される複数のバッテリ１２ａ～１２ｄの電圧（バッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４）を変換し、変換したバッテリ電圧Ｖ１～Ｖ４を出力側３６に出力する複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄとを備える電源システム１０に関する。電源システム１０は、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６の並列接続位置３９よりも電圧変換器２４ａ～２４ｄ側での電気回路５１の異常、又は、電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を取得する取得部６７を備える。

また、本実施形態は、放電可能な複数のバッテリ１２ａ～１２ｄを複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの入力側３４に接続し、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６を互いに並列接続した電源システム１０の制御方法に関する。この制御方法では、先ず、複数の電圧変換器２４ａ～２４ｄの出力側３６の並列接続位置３９よりも電圧変換器２４ａ～２４ｄ側での電気回路５１の異常、又は、電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を取得する。次に、電気回路５１に配置され又は電圧変換器２４ａ～２４ｄ内に配置された断続部６８、６８ａ、６８ｂを遮断状態に切り替える。

このように、正常に動作する他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから、異常状態の電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄを切り離すことができる。これにより、他の電圧変換器２４ａ～２４ｄを適切に保護できる。

ここで、電源システム１０は、電気回路５１に配置され又は電圧変換器２４ａ～２４ｄ内に配置され、遮断状態又は接続状態に切り替える断続部６８、６８ａ、６８ｂと、断続部６８、６８ａ、６８ｂを制御する制御部４６とを備える。

これにより、異常状態の電気回路５１又は電圧変換器２４ａ～２４ｄを、正常な他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから容易に切り離すことができる。

この場合、制御部４６は、電気回路５１の異常又は電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常を取得部６７が取得したときに、断続部６８、６８ａ、６８ｂを遮断状態に制御する。

これにより、断続部６８、６８ａ、６８ｂを正確且つ確実に遮断状態に切り替えることができる。

電圧変換器２４ａ～２４ｄは、直列接続された２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌを１組の回路とし、入力側３４と出力側３６との間で、２つの組の回路を並列接続して構成される。この場合、断続部６８は、直列接続された２つのスイッチング素子４２Ｈ、４２Ｌの中点位置に配置される。

これにより、断続部６８を遮断状態に切り替えると、電圧変換器２４ａ～２４ｄは、電圧変換動作が不能となる。この結果、異常な電圧変換器２４ａ～２４ｄを、正常な他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから容易且つ確実に切り離すことができる。

取得部６７は、電圧変換器２４ａ～２４ｄを制御するためのゲート信号（制御信号）を取得（検出）する異常判断部４５（第１検出部）を有する。異常判断部４５は、一定時間Ｔ（所定時間）以上、ゲート信号を検出できないときに、電圧変換器２４ａ～２４ｄの異常と判断する。

ゲート信号を検出できない場合、電圧変換器２４ａ～２４ｄの電圧変換動作が適切に行われていない可能性がある。従って、一定時間Ｔ以上、ゲート信号を検出できなければ、当該電圧変換器２４ａ～２４ｄを異常と判断する。これにより、異常と判断した電圧変換器２４ａ～２４ｄを、正常な他の電圧変換器２４ａ～２４ｄから確実に切り離すことができる。

複数の断続部６８ａ、６８ｂは、電気回路５１で互いに直列に配置される。この場合、一方の断続部６８ａは、電圧変換器２４ａ～２４ｄから並列接続位置３９への電流の流れを許容し、並列接続位置３９から電圧変換器２４ａ～２４ｄへの電流の流れを阻害する第１一方向断続部として機能する。他方の断続部６８ｂは、並列接続位置３９から電圧変換器２４ａ～２４ｄへの電流の流れを許容し、電圧変換器２４ａ～２４ｄから並列接続位置３９への電流の流れを阻害する第２一方向断続部として機能する。

これにより、異常な電気回路５１から正常に動作する電圧変換器２４ａ～２４ｄを容易且つ確実に切り離すことができる。異常な電気回路５１から当該電圧変換器２４ａ～２４ｄに流れる循環電流等の過電流を遮断できる。

取得部６７は、電気回路５１を流れる電流を検出する電流計測器９０（第２検出部）を有する。取得部６７は、電流計測器９０が所定値以上の電流を検出したときに、電気回路５１の異常と判断する。

これにより、異常な電気回路５１から正常に動作する電圧変換器２４ａ～２４ｄを容易且つ確実に切り離すことができる。この結果、異常な電気回路５１から当該電圧変換器２４ａ～２４ｄに流れる循環電流等の過電流を遮断できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

１０…電源システム
１２ａ～１２ｄ…バッテリ（蓄電部） ２４ａ～２４ｄ…電圧変換器
３４…入力側 ３６…出力側
３９…並列接続位置 ４５…異常判断部
５１…電気回路 ６７…取得部
６８、６８ａ、６８ｂ…断続部

Claims (8)

1. 放電可能な複数の蓄電部と、
   入力側が複数の前記蓄電部に接続されると共に出力側が互いに並列接続され、前記入力側に接続される複数の前記蓄電部の電圧を変換し、変換した前記電圧を前記出力側に出力する複数の電圧変換器と、
   を備える電源システムにおいて、
   複数の前記電圧変換器の前記出力側の並列接続位置よりも前記電圧変換器側での電気回路の異常、又は、前記電圧変換器の異常を取得する取得部を備える、電源システム。
2. 請求項１記載の電源システムにおいて、
   前記電気回路に配置され又は前記電圧変換器内に配置され、遮断状態又は接続状態に切り替える断続部と、
   前記断続部を制御する制御部と、
   を備える、電源システム。
3. 請求項２記載の電源システムにおいて、
   前記制御部は、前記電気回路の前記異常又は前記電圧変換器の前記異常を前記取得部が取得したときに、前記断続部を前記遮断状態に制御する、電源システム。
4. 請求項２又は３記載の電源システムにおいて、
   前記電圧変換器は、直列接続された２つのスイッチング素子を１組の回路とし、前記入力側と前記出力側との間で、２つの組の前記回路を並列接続して構成され、
   前記断続部は、直列接続された２つの前記スイッチング素子の中点位置に配置される、電源システム。
5. 請求項２～４のいずれか１項に記載の電源システムにおいて、
   前記取得部は、前記電圧変換器を制御するための制御信号を検出する第１検出部を有し、前記第１検出部が所定時間以上、前記制御信号を検出できないときに、前記電圧変換器の前記異常と判断する、電源システム。
6. 請求項２又は３記載の電源システムにおいて、
   複数の前記断続部が前記電気回路で互いに直列に配置され、
   複数の前記断続部は、
   前記電圧変換器から前記並列接続位置への電流の流れを許容し、前記並列接続位置から前記電圧変換器への電流の流れを阻害する第１一方向断続部と、
   前記並列接続位置から前記電圧変換器への電流の流れを許容し、前記電圧変換器から前記並列接続位置への電流の流れを阻害する第２一方向断続部と、
   である、電源システム。
7. 請求項２、３又は６のいずれか１項に記載の電源システムにおいて、
   前記取得部は、前記電気回路を流れる電流を検出する第２検出部を有し、前記第２検出部が所定値以上の電流を検出したときに、前記電気回路の前記異常と判断する、電源システム。
8. 放電可能な複数の蓄電部を複数の電圧変換器の入力側に接続し、複数の前記電圧変換器の出力側を互いに並列接続した電源システムの制御方法において、
   複数の前記電圧変換器の前記出力側の並列接続位置よりも前記電圧変換器側での電気回路の異常、又は、前記電圧変換器の異常を取得し、
   前記電気回路に配置され又は前記電圧変換器内に配置された断続部を遮断状態に切り替える、電源システムの制御方法。

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