JP5109958B2 - 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、より特定的には、複数の蓄電部を備えた電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに該電源システムの制御方法に関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池や電気二重層キャパシタなどからなる蓄電部が搭載されている。

このような電動機を駆動力源とする車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電部の充放電容量を大きくすることが望ましい。蓄電部の充放電容量を大きくするための一つの方法として、複数の蓄電部を搭載する構成が提案されている。このような構成では、各蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部（コンバータなど）が各蓄電部に対応付けて設けられる。各蓄電部に対する充放電を独立に行なうことで、各々を適正な充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、「ＳＯＣ」とも称す）に維持し、過放電や過充電などを回避することができる。

各蓄電部に対する充放電を独立に実行可能な構成の一例として、特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）には、２つの蓄電部のいずれもが正常であるときには、２つのコンバータのうちいずれか一方を、電源システムから駆動力発生部へ供給される電力の電圧値を所定の電圧目標値とするための制御モード（電圧制御モード）に従って制御する一方、他方を、電源システムから駆動力発生部へ供給される電力のうち、対応する蓄電部が分担する電力を所定の電力目標値とするための制御モード（電力制御モード）に従って制御する構成が開示されている。
特開２００８−１８７８８４号公報 特開２００８−１０９８４０号公報

特許文献１に開示される電源システムでは、上述した電力制御モードは、対応の蓄電部に入出力される電流値を、該蓄電部と電圧変換部とを接続する電力線の一方に介挿された電流検出部にて検出するとともに、対応の蓄電部に入出力される電圧値を、該蓄電部と電圧変換部とを接続する電力線間に接続された電圧検出部にて検出し、その検出した電流値と電圧値とを乗じて算出した該蓄電部からの放電電力を電力目標値と一致させるための電力フィードバック制御要素と、蓄電部の電圧値と電圧目標値との比に応じた値（電圧変換比）を加算する電力フィードフォワード制御要素とを含む制御演算結果に応じて、電圧変換動作を実行するように構成されている。

しかしながら、このような構成において、たとえば電流検出部または電圧検出部が故障した場合には、電力フィードバック制御要素が予め定められた許容範囲内の上限値もしくは下限値に張り付いてしまうため、駆動力発生部へ供給される電力の電圧値が電圧目標値を超えて増大するという制御破綻が発生する問題がある。

そして、複数の電圧変換部のうちのいずれか１つにおいて、このような制御破綻が生じると、電力線に対して並列に接続される残余の電圧変換部では、増大した供給電圧値を電圧目標値と一致させるように電圧変換動作が行なわれる。そのため、該残余の電圧変換部に対応する蓄電部には、電力線を介して他の蓄電部から過大な電流が流入される可能性がある。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の蓄電部を搭載した電源システムおよび当該電源システムを搭載した車両において、蓄電部間に過大な電流が流れるのを抑制することである。

この発明のある局面に従えば、負荷装置に電力を供給する電源システムであって、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、複数の蓄電部と電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部と、複数の電圧変換部における電圧変換動作を制御する制御部とを備える。複数の電圧変換部の各々は、電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて電圧変換動作を実行する。制御部は、複数の電圧変換部のうち、電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の蓄電部の電流値の電流目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子への第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御する第１の電圧変換制御部と、複数の電圧変換部のうち、電圧制御モードに設定された第２の電圧変換部に対して、電力線対の電圧値の電圧目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子への第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御する第２の電圧変換制御部とを含む。第１の電圧変換制御部は、第２の電圧変換制御部から第２のスイッチング制御信号のデューティー比を取得し、その取得した第２のスイッチング制御信号のデューティー比に応じて、第１のスイッチング制御信号のデューティー比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、第１のスイッチング制御信号のデューティー比が許容範囲内となるように、該デューティー比を制限するデューティー比制限手段とを含む。

好ましくは、第１の電圧変換制御部は、電流フィードバック制御要素と電流フィードフォワード制御要素とを含む制御演算により第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整する。第２の電圧変換制御部は、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整する。許容範囲設定手段は、電圧フィードバック制御要素から出力される電圧フィードバック成分を取得し、その取得した電圧フィードバック成分に応じて、電流フィードバック制御要素から出力される電流フィードバック成分の出力範囲を設定する。デューティー比制限手段は、電流フィードバック成分が出力範囲内となるように、電流フィードバック成分を制限する。

好ましくは、許容範囲設定手段は、許容範囲の上限値および下限値を、各々が、第２のスイッチング制御信号のデューティー比に対して予め定められた偏差を有するように設定する。

好ましくは、許容範囲設定手段は、偏差を、第１の電圧変換部に対応する蓄電部と第２の電圧変換部に対応する蓄電部との開回路電圧値の電圧差に応じて設定する。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々は、電力線対の間に直列に接続された少なくとも１組のスイッチング素子を有するチョッパ回路を含む。許容範囲設定手段は、偏差を、第１の電圧変換部のチョッパ回路におけるキャリア周波数に応じて設定する。

好ましくは、第１の電圧変換制御部は、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに含む。許容範囲設定手段は、偏差を、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて設定する。

好ましくは、第１の電圧変換制御部は、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段をさらに含む。許容範囲設定手段は、偏差を、推定された対応の蓄電部の劣化度合いに応じて設定する。

この発明の別の局面に従えば、上記のいずれかの電源システムと、電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両である。

この発明のさらに別の局面に従えば、負荷装置に電力を供給する電源システムの制御方法であって、電源システムは、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、複数の蓄電部と電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを含む。複数の電圧変換部の各々は、電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて電圧変換動作を実行する。制御方法は、複数の電圧変換部のうち、電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の蓄電部の電流値の電流目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子への第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御するステップと、複数の電圧変換部のうち、電圧制御モードに設定された第２の電圧変換部に対して、電力線対の電圧値の電圧目標値に対する偏差に応じてスイッチング素子への第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御するステップとを備える。第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、第２の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップから第２のスイッチング制御信号のデューティー比を取得し、その取得した第２のスイッチング制御信号のデューティー比に応じて、第１のスイッチング制御信号のデューティー比の許容範囲を設定するステップと、第１のスイッチング制御信号のデューティー比が許容範囲内となるように、該デューティー比を制限するステップとを含む。

好ましくは、第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、電流フィードバック制御要素と電流フィードフォワード制御要素とを含む制御演算により第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整する。第２の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整する。許容範囲を設定するステップは、電圧フィードバック制御要素から出力される電圧フィードバック成分を取得し、その取得した電圧フィードバック成分に応じて、電流フィードバック制御要素から出力される電流フィードバック成分の出力範囲を設定する。デューティー比を制限するステップは、電流フィードバック成分が出力範囲内となるように、電流フィードバック成分を制限する。

好ましくは、許容範囲を設定するステップは、許容範囲の上限値および下限値を、各々が、第２のスイッチング制御信号のデューティー比に対して予め定められた偏差を有するように設定する。

好ましくは、許容範囲を設定するステップは、偏差を、第１の電圧変換部に対応する蓄電部と第２の電圧変換部に対応する蓄電部との開回路電圧値の電圧差に応じて設定する。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々は、電力線対の間に直列に接続された少なくとも１組のスイッチング素子を有するチョッパ回路を含む。許容範囲を設定するステップは、偏差を、第１の電圧変換部のチョッパ回路におけるキャリア周波数に応じて設定する。

好ましくは、第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の内部抵抗を取得するステップをさらに含む。許容範囲を設定するステップは、偏差を、取得された対応の蓄電部の内部抵抗値に応じて設定する。

好ましくは、第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、第１の電圧変換部に対応する蓄電部の劣化度合いを推定するステップをさらに含む。許容範囲を設定するステップは、偏差を、推定された対応の蓄電部の劣化度合いに応じて設定する。

この発明によれば、複数の蓄電部を搭載した電源システムおよび当該電源システムを搭載した車両において、蓄電部間に過大な電流が流れるのを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
（車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に従う電源システム１を備える車両１００の要部を示す概略構成図である。

図１を参照して、本実施の形態１においては、車両１００の駆動力を発生する駆動力発生部３を負荷装置とする場合について例示する。そして、車両１００は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力により生じる駆動力を駆動輪３８に伝達することで走行する。また、車両１００は、回生時において、駆動力発生部３によって運動エネルギーから電力を生じさせて電源システム１に回収する。

また、本実施の形態１においては、複数の蓄電部の一例として、２つの蓄電部を備える電源システム１について説明する。電源システム１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して、駆動力発生部３との間で直流電力の授受を行なう。なお、以下の説明においては、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力を「駆動電力」とも称し、駆動力発生部３から電源システム１へ供給される電力を「回生電力」とも称する。

駆動力発生部３は、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２と、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２と、エンジン（ＥＮＧ）３４と、動力分割機構３６と、駆動輪３８とを備える。

インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、それぞれ電源システム１との間で電力の授受を行なう。すなわち、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれ主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して受ける駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ供給する一方、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ供給する。なお、インバータ３０−１，３０−２は、一例として、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成され、それぞれ駆動ＥＣＵ３２から受けたスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて、スイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、三相交流電力を発生する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、外部からの回転駆動力を受けて発電可能に構成される。一例として、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ動力分割機構３６と連結され、発生した駆動力を駆動軸によって駆動輪３８へ伝達する。

本実施の形態１に従う車両１００は、代表的にハイブリッド車両であり、エンジン３４と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを駆動力源として備え、これらは動力分割機構３６を介して機械的に連結される。そして、車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構３６を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪３８が駆動される。

車両１００の走行時において、動力分割機構３６は、エンジン３４の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方を第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部を第２モータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構３６から第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は発電動作に用いられる一方、第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪３８の駆動に使用される。

駆動ＥＣＵ３２は、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、および格納しているマップなどに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。そして、駆動ＥＣＵ３２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２となるように、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成してインバータ３０−１，３０−２を制御する。また、駆動ＥＣＵ３２は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１へ出力する。

（電源システムの構成）
電源システム１は、平滑コンデンサＣと、第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８−１と、第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８−２と、第１蓄電部（ＢＡＴ１）６−１と、第２蓄電部（ＢＡＴ２）６−２と、電流検出部１０−１，１０−２，１６と、電圧検出部１２−１，１２−２，１８と、温度検出部１４−１，１４−２と、電池ＥＣＵ４と、コンバータＥＣＵ２とを備える。

平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、コンバータ８−１，８−２から出力される駆動電力および駆動力発生部３から出力される回生電力に含まれる変動成分を低減する。

電圧検出部１８は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に接続され、電源システム１と駆動力発生部３との間で授受される電力の電圧値である母線電圧値ＶＨを検出し、その検出結果をコンバータＥＣＵ２へ出力する。また、電流検出部１６は、主正母線ＭＰＬに介挿され、電源システム１と駆動力発生部３との間で授受される電力の母線電流値ＩＨを検出し、その検出結果をコンバータＥＣＵ２へ出力する。

コンバータ８−１，８−２は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに対して並列接続されるとともに、それぞれ対応する蓄電部６−１，６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電力変換動作を行なうように構成された電圧変換部である。具体的には、コンバータ８−１，８−２は、蓄電部６−１，６−２からの放電電力を所定の電圧に昇圧して駆動電力として供給する一方、駆動力発生部３から供給される回生電力を所定の電圧に降圧して蓄電部６−１，６−２を充電する。一例として、コンバータ８−１，８−２は、いずれも昇降圧チョッパ回路により構成される。

蓄電部６−１，６−２は、それぞれ、コンバータ８−１，８−２を介して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。蓄電部６−１，６−２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池、もしくは電気二重層キャパシタからなる。

電流検出部１０−１，１０−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２とコンバータ８−１，８−２とを接続する一方の電力線に介挿され、蓄電部６−１，６−２の充放電に係る電流値ＩＬ１，ＩＬ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４およびコンバータＥＣＵ２へ出力する。

電圧検出部１２−１，１２−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２とコンバータ８−１，８−２とを接続する電力線間に接続され、蓄電部６−１，６−２の入出力に係る電圧値ＶＬ１，ＶＬ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４およびコンバータＥＣＵ２へ出力する。

温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２を構成する電池セルなどに近接して配置され、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２を検出し、その検出結果を電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ、蓄電部６−１，６−２を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果に基づいて、平均化処理などにより代表値を出力するように構成してもよい。

車両１００を構成する各部位は、コンバータＥＣＵ２、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２の連携制御によって実現される。コンバータＥＣＵ２、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２は、互いに通信線を介して接続され、各種情報や信号の授受が可能となっている。

電池ＥＣＵ４は、蓄電部６−１，６−２の充電状態の管理や異常検出を司る制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、電池ＥＣＵ４は、電流検出部１０−１，１０−２で検出される電流値ＩＬ１，ＩＬ２、電圧検出部１２−１，１２−２で検出される電圧値ＶＬ１，ＶＬ２および温度検出部１４−１，１４−２で検出される温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２のそれぞれについての充電状態値（ＳＯＣ：State Of Charge；以下、「ＳＯＣ」と記す）ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する。充電状態値（ＳＯＣ）とは、蓄電部の満充電状態を基準にしたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表わされる。なお、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣを算出する構成については、様々な周知技術を用いることができる。

さらに、電池ＥＣＵ４は、算出したそれぞれ蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、許容電力（許容充電電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および許容放電電力Ｗｏｕt１，Ｗｏｕｔ２）を導出する。許容充電電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および許容放電電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、その化学反応的な限界で規定される、各時点における充電電力および放電電力の短時間の制限値である。

そのため、電池ＥＣＵ４は、予め実験的に取得された蓄電部６−１，６−２のＳＯＣおよび温度Ｔｂをパラメータとして規定された許容電力のマップを格納しておき、算出されるＳＯＣ１，ＳＯＣ２および温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、各時点の許容電力を導出する。なお、許容電力を規定するマップには、ＳＯＣおよび蓄電部の温度以外のパラメータ、たとえば蓄電部の劣化度などを含ませることもできる。

コンバータＥＣＵ２は、電池ＥＣＵ４および駆動ＥＣＵ３２と連携して、駆動力発生部３が要求する電力値を蓄電部６−１，６−２が所定の比率で分担できるように、それぞれコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御する。具体的には、コンバータＥＣＵ２は、コンバータ８−１，８−２のそれぞれについて、後述する複数の制御モードのうち予め選択される制御モードに従ってスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。

特に、本実施の形態に従う電源システム１においては、蓄電部６−１，６−２のいずれも正常であるときには、コンバータ８−１，８−２のうち第１コンバータ８−１が「マスター」として作動するとともに、第２コンバータ８−２が「スレーブ」として作動する。「マスター」として作動する第１コンバータ８−１は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力の電圧値（主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の母線電圧値ＶＨ）を所定の電圧目標値とするための「電圧制御モード」に従って制御される。一方、「スレーブ」として作動する第２コンバータ８−２は、電源システム１から駆動力発生部３へ供給される電力のうち、対応の蓄電部が分担する電力（当該蓄電部と主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間で授受される電力）を所定の電力目標値となるように、該蓄電部の充放電に係る電流値を所定の電流目標値とするための「電流制御モード」に従って制御される。

本実施の形態１においては、駆動力発生部３が「負荷装置」に相当し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬが「電力線対」に相当し、コンバータ８−１，８−２が「複数の電圧変換部」に相当する。そして、コンバータＥＣＵ２が「制御部」に相当する。

（コンバータの構成）
図２は、本発明の実施の形態１に従うコンバータ８−１，８−２の概略構成図である。

図２を参照して、第１コンバータ８−１は、チョッパ回路４０−１と、平滑コンデンサＣ１とからなる。

チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からのスイッチング指令ＰＷＣ１に応じて、放電時には第１蓄電部６−１から受けた直流電力を昇圧する一方、充電時には主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから受けた直流電力を降圧する。そして、チョッパ回路４０−１は、それぞれ正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、スイッチング素子であるトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。

正母線ＬＮ１Ａは、その一方端がトランジスタＱ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、その一方端が第１蓄電部６−１の負極側に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。

トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。そして、トランジスタＱ１Ａのエミッタは負母線ＬＮ１Ｃに接続され、トランジスタＱ１Ｂのコレクタは正母線ＬＮ１Ａに接続される。また、各トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂがそれぞれ接続されている。さらに、インダクタＬ１は、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続点に接続される。

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が第１蓄電部６−１の正極側に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。

平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

以下、第１コンバータ８−１の電圧変換動作（昇圧動作および降圧動作）について説明する。

昇圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂを所定のデューティー比でオン／オフさせる。トランジスタＱ１Ａのオン期間においては、第１蓄電部６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ｂ、および正母線ＬＮ１Ａを順に介して、放電電流が主正母線ＭＰＬへ流れる。同時に、第１蓄電部６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、トランジスタＱ１Ａおよび負母線ＬＮ１Ｃを順に介して、ポンプ電流が流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。続いて、トランジスタＱ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は、蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、第１コンバータ８−１から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される直流電力の平均電圧は、デューティー比に応じてインダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。

一方、降圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂを所定のデューティー比でオン／オフさせる。トランジスタＱ１Ｂのオン期間においては、主正母線ＭＰＬから正母線ＬＮ１Ａ、トランジスタＱ１Ｂ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して、充電電流が第１蓄電部６−１へ流れる。続いて、トランジスタＱ１Ｂがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１の電流変化を妨げるように磁束が発生するので、充電電流は、ダイオードＤ１Ａ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的に見ると、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して直流電力が供給されるのはトランジスタＱ１Ｂのオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると（インダクタＬ１のインダクタンスが十分に大きいとすると）、第１コンバータ８−１から第１蓄電部６−１へ供給される直流電力の平均電圧は、主正母線ＭＰＬ−主負母線ＭＮＬ間の直流電圧にデューティー比を乗じた値となる。

このような第１コンバータ８−１の電圧変換動作を制御するため、コンバータＥＣＵ２は、トランジスタＱ１Ａのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ａ、およびトランジスタＱ１Ｂのオン／オフを制御するスイッチング指令ＰＷＣ１Ｂからなるスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する。

第２コンバータ８−２についても上述した第１コンバータ８−１と同様の構成および動作であるため、詳細な説明は繰り返さない。

（コンバータＥＣＵの制御構造）
以下、コンバータＥＣＵ２におけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造について説明する。最初に、図３に、コンバータＥＣＵ２の一般的な制御構造を示すとともに、図３の制御構造における問題点について図４〜図６を用いて説明する。なお、コンバータＥＣＵ２は、駆動電力および回生電力のいずれに対しても同様の制御を実行するが、理解を容易にするため、本実施の形態１においては、駆動電力についての制御構造を例示して説明する。

上述したように、本実施の形態１においては、第１コンバータ８−１が「マスター」として作動するとともに、第２コンバータ８−２が「スレーブ」として作動する。

具体的には、駆動力発生部３へ供給される電力の電圧値、すなわち、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧値(母線電圧値ＶＨ）を安定化するために、「マスター」として作動する第１コンバータ８−１は、電圧制御モードに従って電圧変換動作を行なう。すなわち、第１コンバータ８−１は、母線電圧値ＶＨが所定の電圧目標値ＶＨ^＊となるように制御される。

一方、「スレーブ」として作動する第２コンバータ８−２は、蓄電部６−１および６−２での電力配分を実現するために、電流制御モードに従って電圧変換動作を行なう。すなわち、第２コンバータ８−２は、対応の第２蓄電部６−２からの電流値ＩＬ２が所定の電流目標値ＩＬ２^＊となるように制御される。これにより、第２蓄電部６−２からの放電電力Ｐ２を任意に調整できるため、間接的に第１蓄電部６−１からの放電電力Ｐ１についても制御できる。

図３は、コンバータＥＣＵ２におけるスイッチング指令の生成を実現するの制御構造の一般的な例を示すブロック図である。

図３を参照して、コンバータＥＣＵ２は、目標値決定部２００と、第１コンバータ制御部２１０と、第２コンバータ制御部２３０とを含む。

目標値決定部２００は、許容放電電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、駆動力発生部３（図１）の要求電圧を算出し、電圧目標値ＶＨ^＊を決定する。また、目標値決定部２００は、許容放電電力Ｗｏｕｔ２の範囲内において、第２コンバータ８−２が分担すべき電力目標値Ｐ２^＊を決定する。目標値決定部２００が決定した電圧目標値ＶＨ^＊および電力目標値Ｐ２^＊は、それぞれ第１コンバータ制御部２１０および第２コンバータ制御部２３０へ出力される。

第１コンバータ制御部２１０は、第１コンバータ８−１を電圧制御モードに従って制御するための構成として、減算部２１２，２１８と、ＰＩ制御部２１４と、上下限値制限部２１６と、変調部（ＭＯＤ）２２０とを含む。

減算部２１２は、電圧目標値ＶＨ^＊と母線電圧値ＶＨとの差から電圧偏差ΔＶＨを演算し、ＰＩ制御部２１４へ出力する。ＰＩ制御部２１４は、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って、電圧偏差ΔＶＨに応じたＰＩ出力を生成し、上下限値制限部２１６へ出力する。

具体的には、ＰＩ制御部２１４は、比例要素（Ｐ：proportional element）と、積分要素（Ｉ：integral element）と、加算部とを含む。比例要素は、電圧偏差ΔＶＨに所定の比例ゲインＫｐを乗じて加算部へ出力し、積分要素は、所定の積分ゲインＫｉ（積分時間：１／Ｋｉ）で電圧偏差ΔＶＨを積分して加算部へ出力する。そして、加算部は、比例要素および積分要素からの出力を加算してＰＩ出力を生成する。このＰＩ出力は、電圧制御モードを実現するためのフィードバック成分に相当する。

上下限値制限部２１６は、予め定められたＰＩ出力の上下限値範囲内となるようにＰＩ出力を制限して、減算部２１８へ出力する。この上下限値範囲は、電圧検出部１２−２の検出値にセンサ誤差が含まれている場合を考慮して、電圧フィードバック制御の安定性を確保するために設けられている。ここで、減算部２１２、ＰＩ制御部２１４および上下限値制限部２１６は、電圧フィードバック制御要素を構成する。

減算部２１８は、第１蓄電部６−１の電圧値ＶＬ１を電圧目標値ＶＨ^＊で割り算して算出された第１コンバータ８−１での昇圧比に相当する理論デューティー比（＝ＶＬ１／ＶＨ^＊）に対して、ＰＩ出力を減じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとして変調部２２０へ与える。減算部２１８は、電圧フィードフォワード制御要素を構成する。また、理論デューティー比は、電圧制御モードを実現するためのフィードフォワード成分に相当する。ここで、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは、電圧制御モードにおける第１コンバータ８−１のトランジスタＱ１Ａ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令である。

変調部２２０は、図示しない発振部から与えられる搬送波（キャリア波）とデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとを比較して、第１コンバータ８−１のトランジスタＱ１Ａ（図２）を駆動するための第１スイッチング指令ＰＷＣ１Ａを生成して、第１コンバータ８−１を制御する。

第２コンバータ制御部２３０は、第２コンバータ８−２を電流制御モードに従って制御するための構成として、除算部２３２と、減算部２３４，２４０と、ＰＩ制御部２３６と、上下限値制限部２３８と、下限値制限部２４２と、変調部（ＭＯＤ）２４４とを含む。

除算部２３２は、電力目標値Ｐ２^＊を第２蓄電部６−２の電圧値ＶＬ２で割り算し、第２蓄電部６−２の電流目標値ＩＬ２^＊を算出し、減算部２３４へ出力する。

減算部２３４は、電流目標値ＩＬ２^＊と電流値ＩＬ２との差から電流偏差ΔＩＬ２を演算し、ＰＩ制御部２３６へ出力する。ＰＩ制御部２３６は、上述したＰＩ制御部２１４と同様に、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って、電流偏差ΔＩＬ２に応じたＰＩ出力を生成し、上下限値制限部２３８へ出力する。

具体的には、ＰＩ制御部２３６は、比例要素と、積分要素と、加算部とを含む。比例要素は、電流偏差ΔＩＬ２に所定の比例ゲインＫｐを乗じて加算部へ出力し、積分要素は、所定の積分ゲインＫｉ（積分時間：１／Ｋｉ）で電流偏差ΔＩＬ２を積分して加算部へ出力する。そして、加算部は、比例要素および積分要素からの出力を加算してＰＩ出力を生成する。このＰＩ出力は、電流制御モードを実現するためのフィードバック成分に相当する。

上下限値制限部２３８は、予め定められたＰＩ出力の上下限値範囲内となるようにＰＩ出力を制限して、減算部２４０へ出力する。この上下限値範囲は、電流検出部１０−２および電圧検出部１２−２の検出値にセンサ誤差が含まれている場合を考慮して、電流フィードバック制御の安定性を確保するために設けられている。ここで、減算部２３４、ＰＩ制御部２３６および上下限値制限部２３８は、電流フィードバック制御要素を構成する。

減算部２４０は、第２蓄電部６−１の電圧値ＶＬ２を母線電圧値ＶＨで割り算して算出された第２コンバータ８−２での昇圧比に相当する理論デューティー比（＝ＶＬ２／ＶＨ）に対して、ＰＩ出力を減じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとして下限値制限部２４２へ与える。減算部２４０は、電流フィードフォワード制御要素を構成する。また、理論デューティー比は、電流制御モードを実現するためのフィードフォワード成分に相当する。ここで、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、電流制御モードにおける第２コンバータ８−２のトランジスタＱ２Ａ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令である。

下限値制限部２４２は、減算部２４０から受けたデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが予め定められた下限値を下回らないように制限して、制限後の値を変調部２４４へ出力する。この下限値は、第２蓄電部６−２から第２コンバータ８−２を介して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの間で授受される電力（以下、「コンバータ通過電力」とも称す）Ｐが最大電力Ｐｍａｘとなるときのデューティー比に設定されている。

変調部２４４は、図示しない発振部から与えられる搬送波（キャリア波）と下限値制限部２４２から与えられる制限後のデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとを比較して、第２コンバータ８−２のトランジスタＱ２Ａ（図２）を駆動するための第１スイッチング指令ＰＷＣ２Ａを生成して、第２コンバータ８−２を制御する。

上述したように、第１コンバータ８−１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１は、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成され、第２コンバータ８−２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２は、電流フィードバック制御要素および電流フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成される。

（一般的な制御構造における問題点）
ここで、第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２を検出する電流検出部１０−２に異常が発生した場合には、電流フィードバック制御要素を含む制御演算が破綻する。同じく、第２蓄電部６−２の電圧値ＶＬ２を検出する電圧検出部１２−２に異常が発生した場合には、電流フィードフォワード制御要素を含む制御演算が破綻する。その結果、第２コンバータ８−２における電圧変換動作の制御が不安定となるため、第１蓄電部６−１および第２蓄電部６−２の間において過大な電流が流れてしまう可能性がある。

図４には、電流検出部１０−２に異常が発生した場合におけるコンバータ８−１，８−２の一態様が示される。図５には、電流検出部１０−２に異常が発生したことによって蓄電部間に過電流が流れる仕組みの概要が示される。

図４および図５を参照して、たとえば、電流検出部１０−２に接地レベルと短絡する短絡故障が発生した場合には、電流検出部１０−２により検出される電流値ＩＬ２は、実際の電流値とは一致せず、電流検出部１０−２の出力範囲の下限値（−Ｉ１［Ａ］）に固着される場合が起こり得る。

このような場合に、電流フィードバック制御要素を構成するＰＩ制御部２３６が電流目標値ＩＬ２^＊と電流値ＩＬ２との電流偏差ΔＩＬ２（＝ＩＬ２^＊−ＩＬ２）に応じたＰＩ出力（＝ＰＩ（ＩＬ２^＊−ＩＬ２））を生成すると、生成されたＰＩ出力が極端に大きくなり、上下限値制限部２３８の制限を受けて上限値に張り付いてしまうことになる。これにより、電流フィードフォワード制御要素を構成する減算部２４０から出力されるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、所望のデューティー比指令に対して極端に小さくなってしまうため、第２蓄電部６−２から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される電力を受けて母線電圧値ＶＨが電圧目標値ＶＨ^＊を超えて昇圧される。

そして、このような母線電圧値ＶＨの過昇圧に対して、第１コンバータ８−１では、母線電圧値ＶＨを電圧目標値ＶＨ^＊に一致させるための電圧制御モードに従って電圧変換動作（降圧動作）が制御される。その結果、第２蓄電部６−２から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給された電力は、第１コンバータ８−１を通過して第１蓄電部６−１へ供給される。これにより、第１蓄電部６−１および第２蓄電部６−２の間には過大な電流が流れることとなり、蓄電部６−１，６−２を劣化させる可能性が生じる。

図６には、電流検出部１０−２に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍ，Ｄｕｔｙ＿ｓおよび第２蓄電部６−２の放電電流Ｉｂ２の時間的変化の一態様が示される。この短絡故障によって、電流検出部１０−２により検出される電流値ＩＬ２は、電流検出部１０−２の出力範囲の下限値に固着されているものとする。

図６を参照して、時刻ｔ０から電流検出部１０−２に短絡故障が発生する時刻ｔ１までの期間においては、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは略一定であり、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、このデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍを前後するように変化しているが、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの偏差は比較的小さい値に抑えられている。

これに対して、電流検出部１０−２に短絡故障が発生する時刻ｔ１以降においては、図５で述べたように、フィードバック成分であるＰＩ出力が上限値に張り付くことによってデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが減少する。すなわち、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、母線電圧値ＶＨを昇圧させる方向（昇圧方向）へと変化する。そのため、第２蓄電部６−２からの放電電流Ｉｂ２は、時刻ｔ１以降において増大することとなる。

そして、母線電圧値ＶＨの過昇圧を受けて第１コンバータ８−１では、母線電圧値ＶＨを電圧目標値ＶＨ^＊に一致させるために電圧制御モードに従って電圧変換動作（降圧動作）が制御されることにより、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍが増加する。すなわち、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは、母線電圧値ＶＨを降圧させる方向（降圧方向）へと変化する。この結果、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびＤｕｔｙ＿ｓの間の偏差は、第２蓄電部６−２からの放電電流Ｉｂ２の増加に伴なって増大する。そして、この増大した放電電流Ｉｂ２は、第１コンバータ８−１を介して第１蓄電部６−１へと流れ込む。

（本実施の形態１によるコンバータＥＣＵの制御構造）
以上のように、電流検出部１０−２の異常発生に起因して蓄電部間に過電流が流れるのを未然に回避するために、本発明の実施の形態１による電源システムでは、図７に示すようにコンバータＥＣＵ２Ａを構成する。

図７を参照して、コンバータＥＣＵ２Ａは、図３に比較例として示したコンバータＥＣＵ２と比較して、減算部２４０と下限値制限部２４２との間にさらに上下限値制限部２５０Ａを含む点で異なる。

上下限値制限部２５０Ａは、第１コンバータ制御部２１０の減算部２１８からデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍを受けると、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍに応じて、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓの上下限値（以下、「デューティー比上下限値」とも称す）を設定する。そして、減算部２４０から受けたデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが予め定められたデューティー比上下限値範囲内となるように制限する。

図８は、上下限値制限部２５０Ａにより設定されるデューティー比上下限値を示す図である。

図８を参照して、デューティー比上限値およびデューティー比下限値は、それぞれ、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍに対して予め定められた偏差ｘ％（ｘ＞０）を持つように設定される。すなわち、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、Ｄｕｔｙ＿ｍ＋ｘ％をデューティー比上限値とし、かつＤｕｔｙ＿ｍ−ｘ％をデューティー比下限値とする上下限値範囲内となるように制限される。

図９には、本発明の実施の形態１に従う電流検出部１０−２に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍ，Ｄｕｔｙ＿ｓの時間的変化の一態様が示される。この短絡故障によって、電流検出部１０−２により検出される電流値ＩＬ２は、電流検出部１０−２の出力範囲の下限値に固着されているものとする。

図９を参照して、電流検出部１０−２に短絡故障が発生する時刻ｔ１以降においては、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの偏差が所定値ｘ％を超えないように制限されることから、昇圧方向への変化に歯止めがかけられる。これにより、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過電流が流れるのを回避することができる。

図１０には、本発明の実施の形態１に従う電流検出部１０−２に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍ，Ｄｕｔｙ＿ｓおよび第２蓄電部６−２の放電電流Ｉｂ２の時間的変化の一態様が示される。

図１０を参照して、時刻ｔ０から電流検出部１０−２に短絡故障が発生する時刻ｔ１までの期間においては、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは略一定であり、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、このデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍを前後するように変化している。

これに対して、電流検出部１０−２に短絡故障が発生する時刻ｔ１以降においては、図５で述べたように、フィードバック成分であるＰＩ出力が上限値に張り付くことによってデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが昇圧方向へ変化する。しかしながら、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、上下限値制限部２５０Ａによってデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの差が所定値ｘ％を超えないように制限されるため、昇圧方向への変化に歯止めがかかる。これにより、時刻ｔ１以降においては、第２蓄電部６−２の放電電流Ｉｂ２の増大が抑制され、結果として、増大した放電電流Ｉｂ２が第１コンバータ８−１を介して第１蓄電部６−１へ流れ込むのを回避することができる。

［変更例］
図１１は、本発明の実施の形態１の変更例に従うコンバータＥＣＵ２Ｂにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。

図１１を参照して、コンバータＥＣＵ２Ｂは、図７に示すコンバータＥＣＵ２Ａと比較して、減算部２４０と下限値制限部２４２との間に設けられている上下限値制限部２５０Ａに代えて、ＰＩ制御部２３６と減算部２４０との間に上下限値制限部２５０Ｂを含む点で異なる。コンバータＥＣＵ２Ｂのその他の構成は、図７に示したコンバータＥＣＵ２Ａと同様である。

本構成において、上下限値制限部２５０Ｂは、第１コンバータ制御部２１０のＰＩ制御部２１４からＰＩ出力（＝ＰＩ（ＶＨ^＊−ＶＨ））Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍを受けると、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍに応じて、ＰＩ出力（＝ＰＩ（ＩＬ２^＊−ＩＬ２））Ｄｕｔｙｐｉ＿ｓの上下限値（以下、「ＰＩ出力上下限値」とも称す）を設定する。そして、ＰＩ制御部２３６から受けたＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｓが予め定められたＰＩ出力上下限値範囲内となるように制限する。

このＰＩ出力上下限値は、上限値および下限値が、それぞれ、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍに対して所定値ｘ％の偏差を持つように設定される。すなわち、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｓは、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍ±ｘ％で規定される範囲内となるように制限される。

このようにフィードバック成分であるＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｓを、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍに基づいて予め定められた上下限値範囲内となるように制限する構成とすることにより、電流フィードフォワード制御要素を構成する減算部２４０から出力されるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの偏差が所定値を超えないように制限される。したがって、先述の実施の形態１と同様に、第２蓄電部６−２の放電電流Ｉｂ２の増大が抑制されるため、増大した放電電流Ｉｂ２が第１コンバータ８−１を介して第１蓄電部６−１へ流れ込むのを回避することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比の上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比に応じて設定する構成としたことにより、２つのデューティー比の偏差を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、第２コンバータ８−１の電流検出部１０−２または電圧検出部１２−２に異常が生じた場合であっても、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

［実施の形態２］
上述した実施の形態１は、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓ（または、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｓ）の上下限値を、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍ（または、ＰＩ出力Ｄｕｔｙｐｉ＿ｍ）に対して一定の偏差ｘ％を有するように設定することで、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが昇圧方向へ変化するのを制限するものであった。

ところが、このようにデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびＤｕｔｙ＿ｓの間の偏差一定値ｘ％に固定する構成では、第１蓄電部６−１および第２蓄電部６−２の間で、電圧値ＶＬ１，ＶＬ２そのものに電圧差があるときには、電流検出部１０−２が正常な場合であっても、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびＤｕｔｙ＿ｓの間には、この電圧差に応じた偏差が初期的に生じているため、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓをデューティー比上下限値範囲内に制限することによっても、蓄電部間の過電流を回避できないという不具合が生じてしまう。

詳細には、図１２を参照して、電流検出部１０−２が正常である時刻ｔ０において、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍがデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓよりも高く、かつ、これらのデューティー比指令の間には、Ａ％（Ａ＞０）の偏差が生じているものとする。

なお、このデューティー比指令の偏差Ａ％は、第１蓄電部６−１の開回路電圧値ＶＬ１＿ｏｃｖ，第２蓄電部６−２の開回路電圧値ＶＬ２＿ｏｃｖを用いて、下記（１）式のように近似することができる。

Ａ＝Ｄｕｔｙ＿ｍ−Ｄｕｔｙ＿ｓ
＝ＶＬ１＿ｏｃｖ／ＶＨ−ＶＬ２＿ｏｃｖ／ＶＨ ・・・（１）
そして、時刻ｔ１において、電流検出部１０−２に異常が発生すると、上述した仕組みによって、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓが昇圧方向へ変化する。これにより、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍは降圧方向へ変化する。そのため、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびＤｕｔｙ＿ｓの偏差は、初期値Ａ％から増加する。

しかしながら、一方で、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、デューティー比下限値Ｄｕｔｙ＿ｍ−ｘ％を下回らないように制限される。これにより、時刻ｔ１前後におけるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびＤｕｔｙ−ｓの間の偏差の変化量は、（ｘ−Ａ）％に抑えられている。

これに対して、図１３に示すように、時刻ｔ０において、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓがデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍよりも高く、かつ、これらのデューティー比指令の間にＡ％の偏差が生じている場合には、電流検出部１０−２に異常が発生する時刻ｔ１以降において、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓがデューティー比下限値Ｄｕｔｙ＿ｍ−ｘ％を下回らないように制限することによっても、時刻ｔ１前後におけるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差の変化量は（ｘ＋Ａ）％となり、初期値Ａ％の分だけ変化量が増大することとなる。これにより、母線電圧値ＶＨの過昇圧が促されるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避できない可能性がある。

このような問題点を解決するため、本実施の形態２に従う電源システムでは、上下限値制限部２５０Ａ（図７）は、デューティー比上下限値のデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍに対する偏差を、蓄電部間の開回路電圧値の電圧差に応じて可変に設定する構成とする。

図１４は、本発明の実施の形態２に従う上下限値制限部２５０Ａにより設定されるデューティー比上下限値を説明するための図である。

図１４を参照して、図１２および図１３で示すように、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍおよびデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓの間に初期値Ａ％の偏差が生じている場合には、デューティー比上下限値は、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍに対して（ｘ−Ａ）％の偏差を持つように設定される。すなわち、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓは、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍ±（ｘ−Ａ）％に規定された上下限値範囲内となるように制限される。

これにより、図１３のように、時刻ｔ１前後でデューティー比指令間の大小関係が反転する場合であっても、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差が増大するのを抑制できるため、蓄電部間に過電流が流れるを回避することができる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比の上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比との偏差が、蓄電部間の電圧差に応じて可変となるように設定する構成としたことにより、蓄電部間の電圧差に拘わらず、２つのデューティー比の偏差を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、第２コンバータ８−１の電流検出部１０−２または電圧検出部１２−２に異常が生じた場合であっても、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

［実施の形態３］
上述した実施の形態１および２では、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比に応じて設定することにより、２つのデューティー比指令の偏差が増大するのを抑制して蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避する構成について説明した。

ここで、第１コンバータ８−１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１においては、搬送波（キャリア波）とデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの比較結果に対して、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂ間での短絡電流を防止するために、トランジスタのオン・オフ切替（スイッチング）時には、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂの両方をオフさせるデッドタイムを付加することが実用上不可欠である。同様に、第２コンバータ８−２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２においても、搬送波とデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとの比較結果に対して、トランジスタＱ２Ａ，Ｑ２Ｂの両方をオフさせるデッドタイムを付加することが実用上不可欠となる。

そのため、各コンバータ８−１，８−２においては、デューティー比指令と、実際にトランジスタのスイッチング動作が行なわれるときのデューティー比（以下、実デューティー比とも称す）との間には偏差が生じる。この偏差は、デッドタイムの影響の大きさに応じて変化することから、第１コンバータ８−１での実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｍと、第２コンバータ８−２での実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差は、デッドタイムの影響の大きさに応じて変化する。すなわち、デューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍとデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差が一定であっても、実デューティー比間の偏差には、デッドタイムの影響の大小に起因した違いが生じる。この結果、蓄電部間の流れる過電流の大きさにも、この実デューティー比指令間の違いが反映されることとなる。

図１５は、実デューティー比に与えるデッドタイムの影響と蓄電部間を流れる過電流との関係を説明するための図である。図１５（ａ）には、搬送波（キャリア波）の周波数（キャリア周波数）が相対的に高い場合におけるデッドタイムの影響と過電流と関係が示される。また、図１５（ｂ）には、キャリア周波数が相対的に低い場合におけるデッドタイムの影響と過電流との関係が示される。

図１５（ａ）を参照して、キャリア周波数が相対的に高い場合には、１制御周期に占めるデッドタイムの割合が相対的に高くなる、すなわち、デッドタイムの影響が相対的に大きくなる。そのため、デューティー比指令と実デューティー比との偏差も相対的に大きくなる。

なお、コンバータ８−１，８−２の各々において、実デューティー比は、対応の蓄電部の電流値が正の場合、すなわち、コンバータが対応の蓄電部からの電圧値を昇圧して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給する放電時である場合には、デューティー比指令に対してデッドタイム分だけ減少する。その一方で、対応の蓄電部の電流値が負である場合、すなわち、コンバータが母線電圧値ＶＨを降圧して対応の蓄電部に供給する充電時である場合には、デューティー比指令に対してデッドタイム分だけ増加する。

したがって、たとえば、第１コンバータ８−１が昇圧動作（放電）を行ない、かつ、第２コンバータ８−２が降圧動作（充電）を行なっているような場合では、実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｍがデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍから減少する一方で、実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｓがデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｓから増加する。そのため、実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｍと実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差は、当初のデューティー比指令間の偏差ｘ％を下回るａ％（ａ＞０）に変化する。したがって、蓄電部間を流れる電流は、相対的に小さい電流値に抑えられる。

これに対して、図１５（ｂ）を参照して、キャリア周波数が相対的に低い場合には、１制御周期に占めるデッドタイムの割合が相対的に低くなる、すなわち、デッドタイムの影響が相対的に小さくなるため、デューティー比指令と実デューティー比との偏差も相対的に小さくなる。その結果、実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｍと実デューティー比♯Ｄｕｔｙ＿ｓとの偏差は、当初のデューティー比指令間の偏差ｘ％からｂ％（ｂ＞０）に減少するものの、図１５（ａ）での実デューティー比間の差ａ％よりも大きな値となっている。そのため、蓄電部間を流れる電流は、相対的に大きい電流値となる。

このように、デッドタイムの影響の大きさに応じて実デューティー比間の偏差が変化することに起因して、蓄電部間を流れる電流も変化する。特に、デッドタイムの影響が小さくなるに従って実デューティー比間の偏差が大きくなるため、蓄電部間を流れる電流が増えることになる。

そこで、本実施の形態３に従うコンバータＥＣＵ２Ｃは、本来のデューティー比指令間の偏差を、デッドタイムの影響に応じて可変に設定する構成とする。なお、上述したように、デッドタイムの影響の大きさはキャリア周波数に応じて変化することから、本構成において、コンバータＥＣＵ２Ｃは、キャリア周波数に応じて当該偏差を設定するものとする。

図１６は、本発明の実施の形態３に従うコンバータＥＣＵ２Ｃにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。

図１６を参照して、コンバータＥＣＵ２Ｃは、図７に示すコンバータＥＣＵ２Ａと比較して、上下限値制限部２５０に代えて、上下限値制限部２５０Ｃを含む点で異なる。コンバータＥＣＵ２Ｃのその他の構成は、図７に示したコンバータＥＣＵ２Ａと同様である。

上下限値制限部２５０Ｃは、変調部２４４から搬送波（キャリア波）の周波数（キャリア周波数）ｆｃを受けると、キャリア周波数ｆｃに応じてデューティー比指令間の偏差を設定する。そして、上下限値制限部２５０は、第１コンバータ制御部２１０から与えられるデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍに対して当該偏差を持つように、デューティー比上下限値を設定する。

図１７に、キャリア周波数ｆｃおよびデューティー比指令間の偏差の関係を示す。
図１７を参照して、デューティー比指令間の偏差は、キャリア周波数が低くなるほど、すなわち、デッドタイムの影響が小さくなるほど、高くなるように設定される。これにより、図１５（ｂ）のようにデッドタイムの影響が相対的に小さいために、実デューティー比の差が相対的に大きくなる場合では、デューティー比指令間の偏差自体が小さい値に設定されるため、蓄電部間に過電流が流れるのを効果的に抑制することができる。

なお、上下限値制限部２５０Ｃは、予め実験的に取得されたキャリア周波数ｆｃをパラメータとして規定された偏差をマップ形式で格納しておき、変調部２４４から与えられるキャリア周波数ｆｃに基づいて、ディーティー比指令の偏差を設定する。

以上のように、この発明の実施の形態３によれば、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比の上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比との偏差が、デッドタイムの影響の大きさに応じて可変となるように設定する構成としたことにより、デッドタイムの影響の大小に拘わらず、２つのデューティー比の偏差を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、第２コンバータ８−１の電流検出部１０−２または電圧検出部１２−２に異常が生じた場合であっても、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

［実施の形態４］
図１８は、本発明の実施の形態４に従うコンバータＥＣＵ２Ｄにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。

図１８を参照して、コンバータＥＣＵ２Ｄは、図７に示すコンバータＥＣＵ２Ａと比較して、上下限値制限部２５０に代えて、上下限値制限部２５０Ｄを含む点で異なる。コンバータＥＣＵ２Ｄのその他の構成は、図７に示したコンバータＥＣＵ２Ａと同様である。

上下限値制限部２５０Ｄは、第１コンバータ制御部２１０からデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍを受け、電池ＥＣＵ４（図１）から第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２を受ける。なお、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２は、上述したように、第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２、電圧値ＶＬ２および温度Ｔｂ２に基づいて電池ＥＣＵ４が算出したものが与えられる。

そして、上下限値制限部２５０Ｄは、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２に基づいて、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２を算出する。ここで、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２と内部抵抗値Ｒｂ２とは、図１９に示すような関係にある。したがって、上下限値制限部２５０Ｄは、入力された第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２から第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２を検出することができる。

詳細には、図１９において、ラインｋ１は、第２蓄電部６−２が高温時の内部抵抗値Ｒｂ２およびＳＯＣ２の関係を示し、ラインｋ２は、第２蓄電部６−２が低温時の内部抵抗値Ｒｂ２およびＳＯＣ２の関係を示す。これらの関係からは、ＳＯＣ２が高くなるに従って内部抵抗値Ｒｂ２が低くなることが分かる。また、第２蓄電部６−２が高温になるほど、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなっている。したがって、図１９に示す関係によれば、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２が高く、かつ、高温である場合には、内部抵抗値Ｒｂ２が低いことに起因して第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２が相対的に高くなる。これにより、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２が低い場合、または低温である場合と比較して、電流検出部１０−２等に異常が生じたときに蓄電部間に過大な電流が流れる可能性が高いことが予想される。

そこで、上下限値制限部２５０Ｄは、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２に応じて、デューティー比指令間の偏差を可変に設定する。このとき、上下限値制限部２５０Ｄは、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなるほど、デューティー比指令間の偏差に対する制限を強化する。図２０には、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２とデューティー比指令間の偏差との関係が示される。なお、上下限値制限部２５０Ｄは、予め実験的に取得された第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２をパラメータとして規定された偏差をマップ形式で格納しておき、電池ＥＣＵ４から与えられるＳＯＣ２および温度Ｔｂ２に基づいて、ディーティー比指令の偏差を設定する。

これにより、デューティー比指令間の偏差は、第２蓄電部６−２の温度Ｔｂ２が高くなるほど、すなわち、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなるほど、小さくなるように設定される。さらに、デューティー比指令間の偏差は、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２が高くなるほど、すなわち、内部抵抗値Ｒｂ２が低くなるほど、小さくなるように設定される。この結果、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２の変化に拘わらず、第２蓄電部６−２からの放電電流の増大が抑制されるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

以上のように、この発明の実施の形態４によれば、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比の上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比との偏差が、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２に応じて可変となるように設定する構成としたことにより、内部抵抗値Ｒｂ２の変化に拘わらず、２つのデューティー比の差を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、第２コンバータ８−１の電流検出部１０−２または電圧検出部１２−２に異常が生じた場合であっても、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

［実施の形態５］
上述の実施の形態４では、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２が、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２によって変化することに基づいて、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２に応じてデューティー比指令間の偏差を設定する構成について説明した。

しかしながら、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２は、第２蓄電部６−２のＳＯＣ２および温度Ｔｂ２以外にも、第２蓄電部６−２の劣化度合いによっても変化する。具体的には、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなるほど、内部抵抗値Ｒｂ２が増大する。

したがって、本実施の形態５に従うコンバータＥＣＵ２５０Ｅは、以下に述べるように、第２蓄電部６−２の劣化度合いに応じてデューティー比指令間の偏差を設定する構成とする。これにより、内部抵抗値Ｒｂ２の変化に拘わらず、第２蓄電部６−２からの放電電流の増大が抑制されるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

図２１は、本発明の実施の形態５に従うコンバータＥＣＵ２Ｅにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。

図２１を参照して、コンバータＥＣＵ２Ｅは、図７に示すコンバータＥＣＵ２Ａと比較して、上下限値制限部２５０に代えて、上下限値制限部２５０Ｅを含む点で異なる。コンバータＥＣＵ２Ｅのその他の構成は、図７に示したコンバータＥＣＵ２Ａと同様である。

上下限値制限部２５０Ｅは、第１コンバータ制御部２１０からデューティー比指令Ｄｕｔｙ＿ｍを受け、車両１００（図１）を統括制御する上位ＥＣＵ（図示せず）から車両１００の走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数を受ける。

なお、車両１００の走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数は、第２蓄電部６−２の劣化度合いを示す指標の一例である。このうち、車両走行距離については、上記ＥＣＵにおいて、トリップごとの走行距離を累積することによって算出される。車両走行距離は、車両１００の動作時期に対応しており、ひいては、第２蓄電部６−２の使用時期に対応している。したがって、車両走行距離が長くなるほど第２蓄電部６−２の使用時期が長くなるため、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなる。同様に、第２蓄電部６−２の使用年数が長くなるほど、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなる。

このように第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなると、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２が高くなることから、第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２が相対的に低くなる。その一方で、第２蓄電部６−２の劣化度合いが小さいときには、内部抵抗値Ｒｂ２が低いため、第２蓄電部６−２の電流値ＩＬ２が相対的に高くなる。これにより、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きい場合と比較して、電流検出部１０−２等に異常が生じたときに蓄電部間に過大な電流が流れる可能性が高いことが予想される。

そこで、上下限値制限部２５０Ｅは、車両１００の走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数に基づいて、第２蓄電部６−２の劣化度合いを推定し、その推定した劣化度合いに応じてデューティー比指令間の偏差を可変に設定する。このとき、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きいほど、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２が大きくなることから、上下限値制限部２５０Ｅは、デューティー比指令間の偏差に対する制限を緩和する。

図２２には、車両走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数とデューティー比指令間の偏差との関係が示される。なお、上下限値制限部２５０Ｅは、予め実験的に取得された車両走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数をパラメータとして規定された偏差をマップ形式で格納しておき、上記ＥＣＵから与えられる車両走行距離および第２蓄電部６−２の使用年数に基づいて、ディーティー比指令の偏差を設定する。

これによれば、デューティー比指令間の偏差は、車両走行距離が長くなるほど、すなわち、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなるほど、小さくなるように設定される。さらに、デューティー比指令間の偏差は、第２蓄電部６−２の使用年数が長くなるほど、すなわち、第２蓄電部６−２の劣化度合いが大きくなるほど、小さくなるように設定される。この結果、第２蓄電部６−２の劣化度合いに拘わらず、第２蓄電部６−２からの放電電流の増大が抑制されるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

以上のように、この発明の実施の形態５によれば、電流制御モードに従って制御される第２コンバータ８−２におけるデューティー比の上下限値を、電圧制御モードに従って制御される第１コンバータ８−１におけるデューティー比との偏差が、第２蓄電部６−２の劣化度合いに応じて可変となるように設定する構成としたことにより、劣化度合い、すなわち、内部抵抗値Ｒｂ２の変化に拘わらず、２つのデューティー比の差を所望の制限値以下に制限することができる。これにより、第２コンバータ８−１の電流検出部１０−２または電圧検出部１２−２に異常が生じた場合であっても、母線電圧値ＶＨの過昇圧が抑えられるため、蓄電部間に過大な電流が流れるのを回避することができる。

なお、上述の実施の形態３〜５においては、それぞれ、キャリア周波数、第２蓄電部６−２の内部抵抗値Ｒｂ２および第２蓄電部６−２の劣化度合いに応じて、第２コンバータ８−２におけるデューティー比上下限値と第１コンバータ８−１におけるデューティー比との偏差を設定する構成について説明したが、これらの実施の形態のうちの２以上の組合せによって、該偏差を設定するように構成してもよい。

また、上述の実施の形態１〜５においては、複数の蓄電部を備える電源システムの代表例として、２個の蓄電部６−１，６−２を備える電源システムについて例示したが、本願発明は、３個以上の蓄電部を備える電源システムについても適用できることは自明である。

また、上述の実施の形態１〜５においては、負荷装置の一例として、２つのモータジェネレータを含む駆動力発生部を用いる構成について説明したが、モータジェネレータの数は限定されない。さらに、負荷装置としては、車両の駆動力を発生する駆動力発生部に限られず、電力消費の実を行なう装置および電力消費および発電の両方が可能な装置のいずれにも適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に従う電源システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態１に従うコンバータの概略構成図である。 コンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するの制御構造の一般的な例を示すブロック図である。 電流検出部に異常が発生した場合におけるコンバータの一態様を示す図である。 電流検出部に異常が発生したことによって蓄電部間に過電流が流れる仕組みの概要を説明するための図である。 一般的な制御構造において、電流検出部に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令および第２蓄電部の放電電流の時間的変化の一態様を示す図である。 この発明の実施の形態１に従うコンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に従う上下限値制限部により設定されるデューティー比上下限値を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に従う電流検出部に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令および第２蓄電部の放電電流の時間的変化の一態様を示す図である。 この発明の実施の形態１に従う電流検出部に短絡故障が発生した場合におけるデューティー比指令および第２蓄電部の放電電流の時間的変化の一態様を示す図である。 この発明の実施の形態１の変更例に従うコンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 蓄電部間に電圧差がある場合のデューティー比指令の時間的変化の一態様を示す図である。 蓄電部間に電圧差がある場合のデューティー比指令の時間的変化の他の態様を示す図である。 この発明の実施の形態２に従う上下限値制限部により設定されるデューティー比上下限値を説明するための図である。 実デューティー比に与えるデッドタイムの影響と蓄電部間を流れる過電流との関係を説明するための図である。 この発明の実施の形態３に従うコンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 キャリア周波数およびデューティー比指令間の偏差の関係を示す図である。 この発明の実施の形態４に従うコンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 第２蓄電部のＳＯＣおよび温度と内部抵抗値との関係を示す図である。 第２蓄電部のＳＯＣおよび温度とデューティー比指令間の偏差との関係を示す図である。 この発明の実施の形態５に従うコンバータＥＣＵにおけるスイッチング指令の生成を実現するための制御構造を示すブロック図である。 車両走行距離および第２蓄電部の使用年数とデューティー比指令間の偏差との関係が示す図である。

符号の説明

１ 電源システム、２，２Ａ〜２Ｅ コンバータＥＣＵ、３ 駆動力発生部、４ 電池ＥＣＵ、６−１ 第１蓄電部、６−２ 第２蓄電部、８−１ 第１コンバータ、８−２ 第２コンバータ、１０−１，１０−２，１６ 電流検出部、１２−１，１２−２，１８ 電圧検出部、１４−１，１４−２ 温度検出部、３０−１ 第１インバータ、３０−２ 第２インバータ、３２ 駆動ＥＣＵ、３４ エンジン、３６ 動力分割機構、３８ 駆動輪、４０−１，４０−２ チョッパ回路、１００ 車両、２００ 目標値決定部、２１０ 第１コンバータ制御部、２１２，２１８，２３４，２４０ 減算部、２１４，２３６ ＰＩ制御部、２１６，２３８ 上下限値制限部、２２０，２４４ 変調部、２３０ 第２コンバータ制御部、２３２ 除算部、２４２ 下限値制限部、２５０Ａ〜２５０Ｅ 上下限値制限部、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ２Ａ 正母線、ＬＮ１Ｂ，ＬＮ２Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ，ＬＮ２Ｃ 負母線、ＭＧ１ 第１モータジェネレータ、ＭＧ２ 第２モータジェネレータ、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ トランジスタ。

Claims (15)

1. 負荷装置に電力を供給する電源システムであって、
   各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、
   前記負荷装置と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、
   前記複数の蓄電部と前記電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と前記電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部と、
   前記複数の電圧変換部における前記電圧変換動作を制御する制御部とを備え、
   前記複数の電圧変換部の各々は、前記電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の前記蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて前記電圧変換動作を実行し、
   前記制御部は、
   前記複数の電圧変換部のうち、前記電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の前記蓄電部の電流値の前記電流目標値に対する偏差に応じて前記スイッチング素子への第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御する第１の電圧変換制御部と、
   前記複数の電圧変換部のうち、前記電圧制御モードに設定された第２の電圧変換部に対して、前記電力線対の電圧値の前記電圧目標値に対する偏差に応じて前記スイッチング素子への第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御する第２の電圧変換制御部とを含み、
   前記第１の電圧変換制御部は、
   前記第２の電圧変換制御部から前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比を取得し、その取得した前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比に応じて、前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
   前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比が前記許容範囲内となるように、該デューティー比を制限するデューティー比制限手段とを含む、電源システム。
2. 前記第１の電圧変換制御部は、電流フィードバック制御要素と電流フィードフォワード制御要素とを含む制御演算により前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整し、
   前記第２の電圧変換制御部は、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整し、
   前記許容範囲設定手段は、前記電圧フィードバック制御要素から出力される電圧フィードバック成分を取得し、その取得した電圧フィードバック成分に応じて、前記電流フィードバック制御要素から出力される電流フィードバック成分の出力範囲を設定し、
   前記デューティー比制限手段は、前記電流フィードバック成分が前記出力範囲内となるように、前記電流フィードバック成分を制限する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記許容範囲設定手段は、前記許容範囲の上限値および下限値を、各々が、前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比に対して予め定められた偏差を有するように設定する、請求項１に記載の電源システム。
4. 前記許容範囲設定手段は、前記偏差を、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部と前記第２の電圧変換部に対応する前記蓄電部との開回路電圧値の電圧差に応じて設定する、請求項３に記載の電源システム。
5. 前記複数の電圧変換部の各々は、前記電力線対の間に直列に接続された少なくとも１組の前記スイッチング素子を有するチョッパ回路を含み、
   前記許容範囲設定手段は、前記偏差を、前記第１の電圧変換部の前記チョッパ回路におけるキャリア周波数に応じて設定する、請求項３に記載の電源システム。
6. 前記第１の電圧変換制御部は、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに含み、
   前記許容範囲設定手段は、前記偏差を、取得された対応の前記蓄電部の内部抵抗値に応じて設定する、請求項３に記載の電源システム。
7. 前記第１の電圧変換制御部は、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段をさらに含み、
   前記許容範囲設定手段は、前記偏差を、推定された対応の前記蓄電部の劣化度合いに応じて設定する、請求項３に記載の電源システム。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電源システムと、
   前記電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備える、車両。
9. 負荷装置に電力を供給する電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部と、
   前記負荷装置と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線対と、
   前記複数の蓄電部と前記電力線対との間にそれぞれ設けられ、各々が、スイッチング素子のスイッチング動作により対応の蓄電部と前記電力線対との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを含み、
   前記複数の電圧変換部の各々は、前記電力線対の電圧値が電圧目標値となるように制御する電圧制御モード、および対応の前記蓄電部の電流値が電流目標値となるように制御する電流制御モードのいずれかに設定されて前記電圧変換動作を実行し、
   前記制御方法は、
   前記複数の電圧変換部のうち、前記電流制御モードに設定された第１の電圧変換部に対して、対応の前記蓄電部の電流値の前記電流目標値に対する偏差に応じて前記スイッチング素子への第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御するステップと、
   前記複数の電圧変換部のうち、前記電圧制御モードに設定された第２の電圧変換部に対して、前記電力線対の電圧値の前記電圧目標値に対する偏差に応じて前記スイッチング素子への第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整することにより、電圧変換比を制御するステップとを備え、
   前記第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、
   前記第２の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップから前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比を取得し、その取得した前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比に応じて、前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比の許容範囲を設定するステップと、
   前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比が前記許容範囲内となるように、該デューティー比を制限するステップとを含む、電源システムの制御方法。
10. 前記第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、電流フィードバック制御要素と電流フィードフォワード制御要素とを含む制御演算により前記第１のスイッチング制御信号のデューティー比を調整し、
    前記第２の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比を調整し、
    前記許容範囲を設定するステップは、前記電圧フィードバック制御要素から出力される電圧フィードバック成分を取得し、その取得した電圧フィードバック成分に応じて、前記電流フィードバック制御要素から出力される電流フィードバック成分の出力範囲を設定し、
    前記デューティー比を制限するステップは、前記電流フィードバック成分が前記出力範囲内となるように、前記電流フィードバック成分を制限する、請求項９に記載の電源システムの制御方法。
11. 前記許容範囲を設定するステップは、前記許容範囲の上限値および下限値を、各々が、前記第２のスイッチング制御信号のデューティー比に対して予め定められた偏差を有するように設定する、請求項９に記載の電源システムの制御方法。
12. 前記許容範囲を設定するステップは、前記偏差を、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部と前記第２の電圧変換部に対応する前記蓄電部との開回路電圧値の電圧差に応じて設定する、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
13. 前記複数の電圧変換部の各々は、前記電力線対の間に直列に接続された少なくとも１組の前記スイッチング素子を有するチョッパ回路を含み、
    前記許容範囲を設定するステップは、前記偏差を、前記第１の電圧変換部の前記チョッパ回路におけるキャリア周波数に応じて設定する、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
14. 前記第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部の内部抵抗を取得するステップをさらに含み、
    前記許容範囲を設定するステップは、前記偏差を、取得された対応の前記蓄電部の内部抵抗値に応じて設定する、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
15. 前記第１の電圧変換部の電圧変換比を制御するステップは、前記第１の電圧変換部に対応する前記蓄電部の劣化度合いを推定するステップをさらに含み、
    前記許容範囲を設定するステップは、前記偏差を、推定された対応の前記蓄電部の劣化度合いに応じて設定する、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。

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