JP5326905B2 - 電源システムおよびそれを備える電動車両、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る電動車両、ならびに電源システムの制御方法に関し、特に、複数の蓄電部および複数のコンバータを備える電源システムにおいて、複数のコンバータのシャットダウンが解除された直後のコンバータの制御技術に関する。

近年、環境問題を背景にハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両が大きく注目されている。これらの電動車両は、動力源として電動機を搭載し、その電力源として二次電池やキャパシタなどの再充電可能な蓄電装置を搭載する。

このような電動車両においては、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大容量化が進んでいる。蓄電部を大容量化するための手段としては、複数の蓄電部を有する構成が考えられる。

特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）は、そのような複数の蓄電部を有する電源システムの構成および制御方法を開示する。この電源システムにおいては、蓄電部１０および２０がいずれも正常であれば、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２がオン状態に維持される。そして、「マスター」として作動するコンバータ１８は、電圧制御モード（昇圧）に従って電圧変換動作を行ない、「スレーブ」として作動するコンバータ２８は、電流（電力）制御モードに従って昇圧動作を行なう。なお、蓄電部１０に何らかの異常が発生してシステムリレーＳＭＲ１がオフ状態に駆動されると、コンバータ１８および２８は、電圧変換動作を停止するとともに、それぞれ蓄電部１０および２０と主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間を電気的な導通状態に維持する（特許文献１参照）。

特開２００８−１８７８８４号公報

上記公報に開示されるような電源システムの構成において、「マスター」として作動するコンバータ（以下「マスターコンバータ」とも称する。）および「スレーブ」として作動するコンバータ（以下「スレーブコンバータ」とも称する。）のシャットダウンが同時に解除される場合を考える（システム起動時など）。シャットダウンが解除されると、マスターコンバータは、電圧制御モードに従って、所定の昇圧レートで昇圧動作を開始する。スレーブコンバータは、電流（電力）制御モードに従って、たとえばマスターコンバータによる昇圧が完了するまで電流（電力）が所定値（たとえば０）に制御される。このとき、マスターコンバータの昇圧動作に対してスレーブコンバータの制御が追従できないと、マスターコンバータおよびスレーブコンバータ間に過渡的に過大な電流が流れ、その結果、蓄電部の劣化が促進される。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のコンバータのシャットダウン解除に伴ないコンバータ間に過大な電流が流れるのを防止可能な電源システムおよびそれを備える電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数のコンバータのシャットダウン解除に伴ないコンバータ間に過大な電流が流れるのを防止可能な電源システムの制御方法を提供することである。

この発明によれば、電源システムは、第１および第２の蓄電部と、第１および第２のコンバータと、制御装置とを備える。第１および第２のコンバータは、電気負荷に接続される電力母線と第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる。制御装置は、電力母線の電圧が第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように第１のコンバータを制御し、第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように第２のコンバータを制御する。そして、制御装置は、目標電圧の変化率を制限し、第１および第２のコンバータのシャットダウンが解除された後の第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧時は、目標電圧の変化率を通常時よりも制限する。

好ましくは、制御装置は、シャットダウンが解除された後の第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧時、さらに、第２のコンバータの制御に用いられる制御ゲインを通常時よりも大きくする。

好ましくは、制御装置は、シャットダウンが解除された後の第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧時、第２のコンバータの通電量の目標量を零に設定する。

また、この発明によれば、電源システムは、第１および第２の蓄電部と、第１および第２のコンバータと、制御装置とを備える。第１および第２のコンバータは、電気負荷に接続される電力母線と第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる。制御装置は、電力母線の電圧が第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように第１のコンバータを制御し、第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように第２のコンバータを制御する。そして、制御装置は、第１および第２のコンバータがシャットダウンされているときにシャットダウンの解除が要求されると、第１のコンバータのシャットダウンをまず解除し、第１のコンバータにより電力母線の電圧が昇圧された後、第２のコンバータのシャットダウンを解除する。

また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの電源システムと、電源システムから電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備える。

また、この発明によれば、制御方法は、電源システムの制御方法である。電源システムは、第１および第２の蓄電部と、第１および第２のコンバータとを含む。第１および第２のコンバータは、電気負荷に接続される電力母線と第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる。第１のコンバータは、電力母線の電圧が第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように制御される。第２のコンバータは、第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように制御される。目標電圧は、その変化率を制限するように設定される。そして、制御方法は、第１および第２のコンバータのシャットダウンが解除されたか否かを判定するステップと、シャットダウンが解除されたと判定されると、目標電圧の変化率を通常時よりも制限するステップと、第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧が完了すると、目標電圧の変化率を通常時の変化率に復帰するステップとを備える。

好ましくは、制御方法は、シャットダウンが解除されたと判定されると、第２のコンバータの制御に用いられる制御ゲインを通常時よりも大きくするステップと、第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧が完了すると、制御ゲインを通常時の値に復帰するステップとをさらに備える。

また、この発明によれば、制御方法は、電源システムの制御方法である。電源システムは、第１および第２の蓄電部と、第１および第２のコンバータとを含む。第１および第２のコンバータは、電気負荷に接続される電力母線と第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる。第１のコンバータは、電力母線の電圧が第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように制御される。第２のコンバータは、第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように制御される。そして、制御方法は、第１および第２のコンバータがシャットダウンされているときにシャットダウンの解除が要求されると、第１のコンバータのシャットダウンをまず解除するステップと、第１のコンバータにより電力母線の電圧の昇圧が完了すると、第２のコンバータのシャットダウンを解除するステップとを備える。

この発明においては、目標電圧の変化率が制限されるところ、第１および第２のコンバータのシャットダウンが解除された後の第１のコンバータによる電力母線の電圧の昇圧時は、目標電圧の変化率が通常時よりも制限されるので、マスターコンバータの動作に対してスレーブコンバータの制御が十分に追従できる。好ましくは、上記昇圧時に、さらに、第２のコンバータの制御に用いられる制御ゲインを通常時よりも大きくするとよい。したがって、この発明によれば、複数のコンバータのシャットダウン解除に伴ないコンバータ間に過大な電流が流れるのを防止することができる。

また、この発明においては、第１および第２のコンバータがシャットダウンされているときにシャットダウンの解除が要求されると、第１のコンバータのシャットダウンがまず解除され、第１のコンバータにより電力母線の電圧が昇圧された後、第２のコンバータのシャットダウンが解除されるので、マスターコンバータとスレーブコンバータとの通電が防止される。したがって、この発明によれば、複数のコンバータのシャットダウン解除に伴ないコンバータ間に過大な電流が流れるのを防止することができる。

この発明の実施の形態１による電源システムを備えた電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示すＥＣＵによるマスターコンバータ（第１コンバータ）の制御に関する部分の機能ブロック図である。 図１に示すＥＣＵによるスレーブコンバータ（第２コンバータ）の制御に関する部分の機能ブロック図である。 マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除後におけるシステム電圧およびマスターコンバータのデューティーの変化を示した図である。 従来手法におけるシャットダウン解除後の動作波形を比較のために示した図である。 実施の形態１におけるシャットダウン解除後の動作波形図である。 図１に示すＥＣＵによるシステム電圧の設定処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２におけるＥＣＵによるスレーブコンバータ（第２コンバータ）の制御に関する部分の機能ブロック図である。 実施の形態２におけるシャットダウン解除後の動作波形を示した図である。 実施の形態２におけるＥＣＵによるシステム電圧の設定処理を説明するためのフローチャートである。 マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除が要求された後におけるシステム電圧およびマスターコンバータのデューティーの変化を示した図である。 実施の形態３におけるＥＣＵによるシステム電圧の設定処理を説明するためのフローチャートである。

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］
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムを備えた電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、主蓄電装置ＢＡと、副蓄電装置ＢＢと、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２と、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬ１，ＮＬ２と、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬとを備える。また、ハイブリッド車両１は、第１および第２インバータ３０−１，３０−２と、第１および第２ＭＧ（Motor-Generator）３２−１，３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、電圧センサ４２，４４，５０と、電流センサ５２，５４，５６とをさらに備える。

主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢの各々は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。各蓄電装置には、第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２によって発電される電力が蓄えられる。主蓄電装置ＢＡは、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介して第１コンバータ１２−１に接続され、副蓄電装置ＢＢは、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２を介して第２コンバータ１２−２に接続される。なお、主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢの少なくとも一方に大容量のキャパシタを用いてもよい。

第１コンバータ１２−１は、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する。）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードに接続され、その他方端は、正極線ＰＬ１に接続される。

第１コンバータ１２−１は、リアクトルＬ１を用いて、主正母線ＭＰＬの電圧を正極線ＰＬ１以上の電圧に昇圧する。そして、第１コンバータ１２−１は、ＥＣＵ４０からのシャットダウン信号ＳＤ１に基づきシャットダウンが解除されているとき、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣ１に基づきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフ期間比（デューティー比）を制御することによって、主正母線ＭＰＬの電圧を調整することができる。なお、シャットダウン信号ＳＤ１に基づきシャットダウンが指示されているときは、信号ＰＷＣ１に拘わらずスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオフされる。

第２コンバータ１２−２は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、ダイオードＤ３，Ｄ４と、リアクトルＬ２と、電流センサ５６とを含む。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、ダイオードＤ３，Ｄ４およびリアクトルＬ２の構成は、第１コンバータ１２−１と同様である。電流センサ５６は、リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬを検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。

第２コンバータ１２−２も、リアクトルＬ２を用いて、主正母線ＭＰＬの電圧を正極線ＰＬ２以上の電圧に昇圧する。第２コンバータ１２−２も、ＥＣＵ４０からのシャットダウン信号ＳＤ２に基づきシャットダウンが解除されているとき、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣ２に基づきスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のオン／オフ期間比（デューティー比）を制御することによって、主正母線ＭＰＬの電圧を調整することができる。なお、シャットダウン信号ＳＤ２に基づきシャットダウンが指示されているときは、信号ＰＷＣ２に拘わらずスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はオフされる。

なお、上記のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等を用いることができる。

第１インバータ３０−１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬと第１ＭＧ３２−１との間に設けられる。第２インバータ３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬと第２ＭＧ３２−２との間に設けられる。第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。

第１インバータ３０−１は、ＥＣＵ４０から与えられる信号ＰＷＩ１に基づいて第１ＭＧ３２−１を回生モードで駆動し、第１ＭＧ３２−１によって発電された電力を整流して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。また、第１インバータ３０−１は、エンジン３６の始動時、第１ＭＧ３２−１によってエンジン３６をクランキングするために、信号ＰＷＩ１に基づいて第１ＭＧ３２−１を力行モードで駆動する。第２インバータ３０−２は、第２ＭＧ３２−２によって駆動輪３８を駆動するために、ＥＣＵ４０から与えられる信号ＰＷＩ２に基づいて第２ＭＧ３２−２を力行モードで駆動する。また、車両の制動時、第２インバータ３０−２は、信号ＰＷＩ２に基づいて第２ＭＧ３２−２を回生モードで駆動し、駆動輪３８から運動エネルギーを受けて第２ＭＧ３２−２により発電された電力を整流して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。

第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２の各々は、交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動機である。第１ＭＧ３２−１は、動力分割装置３４を介してエンジン３６に連結され、エンジン３６の動力を受けて発電する。たとえば、主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢの残存容量（ＳＯＣ）が低下すると、エンジン３６が始動して第１ＭＧ３２−１により発電が行なわれる。第２ＭＧ３２−２は、各蓄電装置に蓄えられた電力および第１ＭＧ３２−１により発電された電力の少なくともいずれかを用いて走行駆動力を発生する。

動力分割装置３４は、サンギヤ、ピニオンギヤ、キャリアおよびリングギヤを含む遊星歯車から成る。そして、エンジン３６のクランクシャフトがキャリアに連結され、第１ＭＧ３２−１の回転軸がサンギヤに連結される。また、第２ＭＧ３２−２の回転軸がリングギヤに連結され、リングギヤは、駆動輪３８に連結される。

このような構成により、このハイブリッド車両１は、エンジン３６および第２ＭＧ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪３８へ直接伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ３２−１へ伝達される経路である。

電圧センサ４２は、主蓄電装置ＢＡの電圧ＶＢ１を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電圧センサ４４は、副蓄電装置ＢＢの電圧ＶＢ２を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電流センサ５２は、主蓄電装置ＢＡに入出力される電流ＩＢ１を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電流センサ５４は、副蓄電装置ＢＢに入出力される電流ＩＢ２を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電圧センサ５０は、コンデンサＣの端子間電圧、すなわち主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧（以下「システム電圧」とも称する。）ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。

ＥＣＵ４０は、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２のシャットダウンおよびその解除を制御する。一例として、ＥＣＵ４０は、車両システムの起動を指示する起動信号ＳＴがオンされると、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２へそれぞれ出力されるシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２によって第１および第２コンバータ１２−１，１２−２のシャットダウンを解除し、起動信号ＳＴがオフされると、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２をシャットダウンする。

また、ＥＣＵ４０は、電圧センサ４２，４４，５０および電流センサ５２，５４，５６の各検出値を受ける。そして、ＥＣＵ４０は、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２のシャットダウンが解除されているとき、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を後述の方法により生成し、その生成した信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１および第２コンバータ１２−１，１２−２へ出力する。

ここで、ＥＣＵ４０は、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２のシャットダウンが同時に解除されると、電圧変化率を制限しつつ主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間のシステム電圧ＶＨを電圧ＶＢ１，ＶＢ２以上の所定電圧に昇圧するように第１コンバータ１２−１を制御する。一方、第２コンバータ１２−２については、ＥＣＵ４０は、第２コンバータ１２−２に流れる電流ＩＬが所定の目標（ここでは零とする。）になるように第２コンバータ１２−２を制御する。

なお、第１コンバータ１２−１は、システム電圧ＶＨを所定の目標に一致させるように制御され、以下では「マスターコンバータ」とも称する。また、第２コンバータ１２−２は、第２コンバータ１２−２に流れる電流ＩＬを所定の目標に一致させるように制御され、以下では「スレーブコンバータ」とも称する。

さらに、ＥＣＵ４０は、第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ第１および第２インバータ３０−１，３０−２へ出力する。

図２は、図１に示したＥＣＵ４０によるマスターコンバータ（第１コンバータ１２−１）の制御に関する部分の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ４０は、電圧指令生成部６０と、変化率制限部６２と、減算部６４，６８と、フィードバック（ＦＢ）演算部６６と、変調部７０と、シャットダウン（Ｓ／Ｄ）解除判定部７２とを含む。

電圧指令生成部６０は、システム電圧ＶＨの目標値を示す電圧指令値を生成する。たとえば、電圧指令生成部６０は、第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２の要求パワーに基づいて電圧指令値を生成する。また、電圧指令生成部６０は、Ｓ／Ｄ解除判定部７２から受ける信号ＣＴＬが活性化されると、予め定められた昇圧電圧目標値を上記電圧指令値として設定する。

変化率制限部６２は、電圧指令生成部６０によって生成された電圧指令値の変化率に所定の制限をかけ、その制限処理の演算結果を電圧指令値ＶＲとして減算部６４へ出力する。ここで、変化率制限部６２は、Ｓ／Ｄ解除判定部７２から受ける信号ＣＴＬが活性化されると、信号ＣＴＬが非活性化されているときよりも電圧指令値の変化率の制限を厳しくする。具体的には、変化率制限部６２は、信号ＣＴＬが非活性化されているときの変化率制限値を所定のＲ１とし、信号ＣＴＬが活性化されると、変化率制限値をＲ１よりも小さい所定のＲ２（＜Ｒ１）に変更する。

信号ＣＴＬが活性化されると電圧指令値の変化率の制限を厳しくするのは、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時にスレーブコンバータの制御が十分に追従できるようにするためである。すなわち、信号ＣＴＬが活性化されるのは、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが解除されたときである。ここで、シャットダウン解除後のマスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時にスレーブコンバータの制御が追従できないと、マスターコンバータとスレーブコンバータとの間に過大な電流が流れてしまう。そこで、この実施の形態１では、スレーブコンバータの制御が追従できるようにシステム電圧ＶＨの変化率を通常時よりも小さくしたものである。

減算部６４は、電圧センサ５０（図１）によって検出されるシステム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＲから減算し、その演算結果をフィードバック演算部６６へ出力する。フィードバック演算部６６は、電圧指令値ＶＲとシステム電圧ＶＨとの偏差を入力としてフィードバック制御演算（たとえば比例・積分演算）を行ない、その演算結果を減算部６８へ出力する。減算部６８は、電圧ＶＢ１／電圧指令値ＶＲで示されるマスターコンバータの理論昇圧比の逆数からフィードバック演算部６６の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令Ｔｏｎ１として変調部７０へ出力する。なお、この減算部６８における入力項（ＶＢ１／ＶＲ）は、マスターコンバータの理論昇圧比に基づくフィードフォワード補償項である。変調部７０は、デューティー指令Ｔｏｎ１と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した信号ＰＷＣ１をマスターコンバータである第１コンバータ１２−１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ出力する。

これにより、マスターコンバータは、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＲに一致させるように制御される（電圧制御）。

Ｓ／Ｄ解除判定部７２は、マスターコンバータおよびスレーブコンバータ（第２コンバータ１２−２）へそれぞれ出力されるシャットダウン信号ＳＤ１，ＳＤ２に基づいて、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除されたか否かを判定する。そして、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除されたと判定されると、Ｓ／Ｄ解除判定部７２は、電圧指令生成部６０および変化率制限部６２へ出力される信号ＣＴＬを所定期間活性化する。

なお、この所定期間には、たとえば、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧が完了するまでの期間が設定される。

図３は、図１に示したＥＣＵ４０によるスレーブコンバータ（第２コンバータ１２−２）の制御に関する部分の機能ブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ４０は、電流指令生成部８０と、減算部８２，８６と、フィードバック（ＦＢ）演算部８４と、変調部８８とを含む。

電流指令生成部８０は、スレーブコンバータに流れる電流ＩＬの目標値を示す電流指令値ＩＲを生成する。たとえば、第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２の要求パワーを主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢで均等に負担する場合、電流指令生成部８０は、第１および第２ＭＧ３２−１，３２−２の要求パワーの１／２を副蓄電装置ＢＢの電圧ＶＢ２で割った値を電流指令値ＩＲとして算出する。

ここで、電流指令生成部８０は、図２に示したＳ／Ｄ解除判定部７２から受ける信号ＣＴＬが活性化されると、電流指令値ＩＲを０に設定する。すなわち、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧が完了するまでの期間、電流ＩＬが０となるようにスレーブコンバータが制御される。

減算部８２は、電流センサ５６（図１）によって検出される電流ＩＬを電流指令値ＩＲから減算し、その演算結果をフィードバック演算部８４へ出力する。フィードバック演算部８４は、電流指令値ＩＲと電流ＩＬとの偏差を入力としてフィードバック制御演算（たとえば比例・積分演算）を行ない、その演算結果を減算部８６へ出力する。減算部８６は、電圧ＶＢ２／システム電圧ＶＨで示されるスレーブコンバータの昇圧比の逆数からフィードバック演算部８４の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令Ｔｏｎ２として変調部８８へ出力する。なお、この減算部８６における入力項（ＶＢ１／ＶＨ）は、スレーブコンバータの昇圧比に基づくフィードフォワード補償項である。変調部８８は、デューティー指令Ｔｏｎ２と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ２をスレーブコンバータである第２コンバータ１２−２のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４へ出力する。

図４は、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除後におけるシステム電圧ＶＨおよびマスターコンバータのデューティーの変化を示した図である。なお、マスターコンバータのデューティーは、０から１の値で示され、デューティーが小さいほど、下アームのスイッチング素子Ｑ２のオン期間が長くなり、昇圧比が大きくなることを意味する。

図４を参照して、時刻ｔ１において、たとえば車両システムの起動に伴ないマスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除されると、マスターコンバータによりシステム電圧ＶＨが所定の変化率で電圧ＶＢ１から所定の電圧ＶＨ１まで昇圧される。

ここで、この実施の形態１においては、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除後におけるシステム電圧ＶＨの昇圧時、上述のように電圧指令値の変化率を通常時（上記のシステム電圧ＶＨの昇圧時以外のとき）よりも制限することによってマスターコンバータのデューティーの変化率が通常時よりも制限され、その結果、システム電圧ＶＨの変化率が通常時よりも制限される。なお、図中、点線で示されるシステム電圧ＶＨおよびマスターコンバータのデューティーの変化は、比較として従来手法を用いたときの変化（すなわち、通常時の変化に相当する。）を示す。

図５，図６は、この実施の形態１の効果を説明するための図である。図５は、従来手法におけるシャットダウン解除後の動作波形を比較のために示したものであり、図６は、この実施の形態１におけるシャットダウン解除後の動作波形図を示す。

図５を参照して、たとえば車両システムの起動に伴ない、時刻ｔ１において、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが解除されると、マスターコンバータにより主蓄電装置ＢＡの電圧ＶＢ１から所定の電圧ＶＨ１までシステム電圧ＶＨが昇圧される。ここで、上述のように、スレーブコンバータは、スレーブコンバータに流れる電流ＩＬが０となるように電流制御されるところ、マスターコンバータの電圧制御とスレーブコンバータの電流制御との応答性の差異により、マスターコンバータのデューティーとスレーブコンバータのデューティーとにずれが生じる。このマスターコンバータのデューティーとスレーブコンバータのデューティーとのずれによってマスターコンバータからスレーブコンバータを介して副蓄電装置ＢＢへ大電流が流れ（電流ＩＢ２）、副蓄電装置ＢＢの電圧ＶＢ２が上限値を超え得る。電圧ＶＢ２の過電圧は、副蓄電装置ＢＢの劣化を招く。

そこで、この実施の形態１では、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが解除された後、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時の電圧変化率を通常時よりも制限し、システム電圧ＶＨの変化に対するスレーブコンバータの電流制御の追従性を高めることによってマスターコンバータのデューティーとスレーブコンバータのデューティーとのずれを抑制し、マスターコンバータおよびスレーブコンバータ間に流れる電流を抑制することとしたものである。

図６を参照して、この実施の形態１では、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが解除された後、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時の電圧変化率が、図５に示した変化率（通常時のものに相当する。）よりも小さい。これにより、マスターコンバータのデューティーとスレーブコンバータのデューティーとのずれが抑制され、その結果、マスターコンバータおよびスレーブコンバータ間に流れる電流およびそれに伴なう副蓄電装置ＢＢの電圧変動が抑制される。

図７は、図１に示したＥＣＵ４０によるシステム電圧ＶＨの設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ４０は、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。両コンバータのシャットダウンが同時に解除されたと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、マスターコンバータの電圧制御におけるシステム電圧ＶＨの変化率を通常時よりも制限する（ステップＳ２０）。具体的には、ＥＣＵ４０は、システム電圧ＶＨの目標値を示す電圧指令値の変化率の制限値を通常時の所定のＲ１からＲ１よりも小さい所定のＲ２に変更する。

そして、ＥＣＵ４０は、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧制御（電圧制御）を実行する（ステップＳ３０）。なお、スレーブコンバータは、上述のように、たとえば電流ＩＬが０となるようにＥＣＵ４０により電流制御される。続いて、ＥＣＵ４０は、システム電圧ＶＨが所定の電圧ＶＨ１に達することによりシステム電圧ＶＨの昇圧が完了したか否かを判定する（ステップＳ４０）。昇圧が完了していないと判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３０へ処理を戻す。

ステップＳ４０においてシステム電圧ＶＨの昇圧が完了したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、システム電圧ＶＨの変化率を通常時の値に復帰する（ステップＳ５０）。具体的には、ＥＣＵ４０は、電圧指令値の変化率の制限値を所定のＲ２から通常時の所定のＲ１に戻す。

なお、ステップＳ１０において、マスターコンバータおよびスレーブコンバータの同時シャットダウン解除は発生していないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０は、マスターコンバータの電圧制御におけるシステム電圧ＶＨの変化率を変更することなく、通常制御を実行する（ステップＳ６０）。

以上のように、この実施の形態１においては、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後のマスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時、システム電圧ＶＨの目標値を示す電圧指令値の変化率の制限値が通常時よりも制限される。これにより、マスターコンバータの動作に対してスレーブコンバータの制御（電流制御）が十分に追従できる。したがって、この実施の形態１によれば、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除に伴ない両コンバータ間に過大な電流が流れるのを防止することができる。

［実施の形態２］
この実施の形態２では、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後のマスターコンバータのデューティーとスレーブコンバータのデューティーとのずれを抑制するために、システム電圧ＶＨの変化率を通常時よりも制限するとともにスレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりも高める。

この実施の形態２におけるハイブリッド車両の全体構成は、図１に示したハイブリッド車両１と同じである。また、この実施の形態２におけるＥＣＵ４０Ａによるマスターコンバータ（第１コンバータ１２−１）の制御に関する構成は、図２に示した実施の形態１と同じである。

図８は、実施の形態２におけるＥＣＵ４０Ａによるスレーブコンバータ（第２コンバータ１２−２）の制御に関する部分の機能ブロック図である。図８を参照して、ＥＣＵ４０Ａは、図３に示した実施の形態１の構成において、フィードバック演算部８４に代えてフィードバック演算部８４Ａを含む。

フィードバック演算部８４Ａは、電流指令生成部８０により生成される電流指令値ＩＲと電流センサ５６（図１）により検出される電流ＩＬとの偏差を入力としてフィードバック制御演算（たとえば比例・積分演算）を行ない、その演算結果を減算部８６へ出力する。ここで、フィードバック演算部８４Ａは、Ｓ／Ｄ解除判定部７２（図２）から受ける信号ＣＴＬが活性化されると、制御ゲイン（たとえば比例ゲインおよび／または積分ゲイン）を通常時よりも大きくするように制御ゲインを変更する。すなわち、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後、所定期間（たとえば、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧が完了するまでの期間）フィードバック演算部８４Ａの制御ゲインが通常時よりも高められる。

図９は、実施の形態２におけるシャットダウン解除後の動作波形を示した図である。図９を参照して、たとえば車両システムの起動に伴ない、時刻ｔ１において、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが解除されると、スレーブコンバータの電流制御を実現するフィードバック演算部８４Ａ（図８）の制御ゲインが通常時よりもＡ倍（Ａ＞１．０）される。そして、時刻ｔ３において、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧が完了すると、フィードバック演算部８４Ａの制御ゲインが通常時の値に復帰する。

図１０は、実施の形態２におけるＥＣＵ４０Ａによるシステム電圧ＶＨの設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１０を参照して、このフローチャートは、図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２５をさらに含み、ステップＳ５０に代えてステップＳ５５を含む。すなわち、ステップＳ２０において、マスターコンバータの電圧制御におけるシステム電圧ＶＨの変化率が通常時よりも制限されると、ＥＣＵ４０Ａは、スレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりも大きくなるように変更する（ステップＳ２５）。具体的には、ＥＣＵ４０Ａは、スレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりもＡ倍（Ａ＞１．０）する。そして、ＥＣＵ４０Ａは、ステップＳ３０へ処理を移行する。

また、ステップＳ４０においてシステム電圧ＶＨの昇圧が完了したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０Ａは、システム電圧ＶＨの変化率を通常時の値に復帰するとともに、スレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時の値に復帰する（ステップＳ５５）。

以上のように、この実施の形態２においては、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後のマスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時、スレーブコンバータの電流制御の制御ゲインが通常時よりも大きくなるように変更される。これにより、マスターコンバータの動作に対するスレーブコンバータの制御（電流制御）の追従性がさらに高まる。したがって、この実施の形態２によれば、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除に伴ない両コンバータ間に過大な電流が流れるのをより効果的に防止することができる。

［実施の形態３］
上述のように、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後のマスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時に、スレーブコンバータの電流制御の追従遅れによってマスターコンバータとスレーブコンバータとの間に電流が流れる。

そして、上記の実施の形態１では、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時の電圧変化率を通常時よりも制限し、実施の形態２では、さらにスレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりも大きくすることとした。

この実施の形態３では、たとえば車両のシステム起動時等において、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除が要求された場合、スレーブコンバータのシャットダウンを解除するタイミングを遅延させ、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧が完了した後、スレーブコンバータのシャットダウンが解除される。

図１１は、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除が要求された後におけるシステム電圧ＶＨおよびマスターコンバータのデューティーの変化を示した図である。図１１を参照して、時刻ｔ１において、たとえば車両システムの起動に伴ないマスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除が要求されると、まず、マスターコンバータのみシャットダウンが解除され、マスターコンバータによりシステム電圧ＶＨが昇圧される。

そして、時刻ｔ２において、システム電圧ＶＨの昇圧が完了すると、時刻ｔ６においてスレーブコンバータのシャットダウンが解除される。なお、スレーブコンバータのシャットダウンが解除されるときのスレーブコンバータのデューティーには、スレーブコンバータの実際の昇圧比に基づくデューティー（図３のフィードフォワード補償項）が設定され、このデューティーは、ＶＢ１＝ＶＢ２のときマスターコンバータのデューティーと同等である。

図１２は、実施の形態３におけるＥＣＵ４０Ｂによるシステム電圧ＶＨの設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１２を参照して、ＥＣＵ４０Ｂは、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除要求が有ったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除要求が有ったものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０Ｂは、まず、マスターコンバータのシャットダウンのみを解除する（ステップＳ１２０）。

そして、ＥＣＵ４０Ｂは、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧制御（電圧制御）を実行する（ステップＳ１３０）。続いて、ＥＣＵ４０Ｂは、システム電圧ＶＨが所定の電圧ＶＨ１に達することによりシステム電圧ＶＨの昇圧が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。昇圧が完了していないと判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０Ｂは、ステップＳ１３０へ処理を戻す。

ステップＳ１４０においてシステム電圧ＶＨの昇圧が完了したと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４０Ｂは、スレーブコンバータのシャットダウンを解除する（ステップＳ１５０）。

以上のように、この実施の形態３においては、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除が同時に要求されると、まず、マスターコンバータのみシャットダウンが解除される。そして、マスターコンバータによりシステム電圧ＶＨの昇圧が完了した後、スレーブコンバータのシャットダウンが解除されるので、マスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時にマスターコンバータおよびスレーブコンバータ間に電流は流れない。したがって、この実施の形態３によっても、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウン解除に伴ない両コンバータ間に過大な電流が流れるのを防止することができる。

なお、マスターコンバータおよびスレーブコンバータのシャットダウンが同時に解除された後のマスターコンバータによるシステム電圧ＶＨの昇圧時、上記の実施の形態１では、システム電圧ＶＨの変化率を通常時よりも制限し、上記の実施の形態２では、さらにスレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりも高めるものとしたが、スレーブコンバータの電流制御の制御ゲインを通常時よりも高めるだけでもよい。

なお、上記の各実施の形態においては、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに第１おおび第２コンバータ１２−１，１２−２が並列接続され、第１おおび第２コンバータ１２−１，１２−２にそれぞれ主蓄電装置ＢＡおよび副蓄電装置ＢＢが接続されるものとしたが、コンバータおよび蓄電装置の構成および数はこれに限定されるものではない。第２コンバータ１２−２に接続される副蓄電装置をさらに設けてもよいし、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続されるスレーブコンバータおよびそれに接続される副蓄電装置をさらに設けてもよい。

また、上記においては、動力分割装置３４によりエンジン３６の動力を分割して駆動輪３８と第１ＭＧ３２−１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。たとえば、第１ＭＧ３２−１を駆動するためにのみエンジン３６を用い、第２ＭＧ３２−２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン３６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。

さらに、この発明は、エンジン３６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、車載電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、主蓄電装置ＢＡは、この発明における「第１の蓄電部」の一実施例に対応し、副蓄電装置ＢＢは、この発明における「第２の蓄電部」の一実施例に対応する。また、マスターコンバータ（第１コンバータ１２−１）は、この発明における「第１のコンバータ」の一実施例に対応し、スレーブコンバータ（第２コンバータ１２−２）は、この発明における「第２のコンバータ」の一実施例に対応する。さらに、ＥＣＵ４０，４０Ａ，４０Ｂは、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、第２ＭＧ３２−２は、この発明における「電動機」の一実施例に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

１ ハイブリッド車両、１２−１，１２−２ コンバータ、３０−１，３０−２ インバータ、３２−１，３２−２ ＭＧ、３４ 動力分割装置、３６ エンジン、３８ 駆動輪、４０，４０Ａ，４０Ｂ ＥＣＵ、４２，４４，５０ 電圧センサ、５２，５４，５６ 電流センサ、６０ 電圧指令生成部、６２ 変化率制限部、６４，６８，８２，８６ 減算部、６６，８４，８４Ａ フィードバック演算部、７０，８８ 変調部、７２ Ｓ／Ｄ解除判定部、８０ 電流指令生成部、ＢＡ 主蓄電装置、ＢＢ 副蓄電装置、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル。

Claims (6)

1. 第１および第２の蓄電部と、
   電気負荷に接続される電力母線と前記第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる第１および第２のコンバータと、
   前記電力母線の電圧が前記第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように前記第１のコンバータを制御し、前記第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように前記第２のコンバータを制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記目標電圧の変化率を制限し、前記第１および第２のコンバータのシャットダウンが解除された後の前記第１のコンバータによる前記電力母線の電圧の昇圧時は、前記目標電圧の変化率を通常時よりも制限する、電源システム。
2. 前記制御装置は、前記シャットダウンが解除された後の前記第１のコンバータによる前記電力母線の電圧の昇圧時、さらに、前記第２のコンバータの制御に用いられる制御ゲインを通常時よりも大きくする、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記シャットダウンが解除された後の前記第１のコンバータによる前記電力母線の電圧の昇圧時、前記目標量を零に設定する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
4. 請求項１から３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電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備える電動車両。
5. 電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   第１および第２の蓄電部と、
   電気負荷に接続される電力母線と前記第１および第２の蓄電部との間にそれぞれ設けられる第１および第２のコンバータとを含み、
   前記第１のコンバータは、前記電力母線の電圧が前記第１および第２の蓄電部の電圧以上の所定の目標電圧に一致するように制御され、
   前記第２のコンバータは、前記第２のコンバータの通電量が所定の目標量に一致するように制御され、
   前記目標電圧は、その変化率を制限するように設定され、
   前記制御方法は、
   前記第１および第２のコンバータのシャットダウンが解除されたか否かを判定するステップと、
   前記シャットダウンが解除されたと判定されると、前記目標電圧の変化率を通常時よりも制限するステップと、
   前記第１のコンバータによる前記電力母線の電圧の昇圧が完了すると、前記目標電圧の変化率を前記通常時の変化率に復帰するステップとを備える、電源システムの制御方法。
6. 前記シャットダウンが解除されたと判定されると、前記第２のコンバータの制御に用いられる制御ゲインを通常時よりも大きくするステップと、
   前記第１のコンバータによる前記電力母線の電圧の昇圧が完了すると、前記制御ゲインを前記通常時の値に復帰するステップとをさらに備える、請求項５に記載の電源システムの制御方法。

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