JP6881246B2

JP6881246B2 - 電源装置

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Publication number: JP6881246B2
Application number: JP2017214582A
Authority: JP
Inventors: 貴志浅見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: JP2019088098A

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、メインバッテリと昇圧回路と第１コンデンサと第２コンデンサとシステムメインリレーと補機バッテリと双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータと第１電圧センサと第２電圧センサとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、昇圧回路は、モータを駆動するインバータが接続された第１電力ラインとメインバッテリが接続された第２電力ラインとに接続され、第２電力ラインの電力を昇圧して第１電力ラインに供給する。第１コンデンサは、第１電力ラインに取り付けられている。第２コンデンサは、第２電力ラインに取り付けられている。システムメインリレーは、第２電力ラインにおける第２コンデンサや双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータよりもメインバッテリ側に設けられている。双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２電力ラインと補機バッテリが接続された第３電力ラインとに接続され、第３電力ラインの電力を昇圧して第２電力ラインに供給したり、第２電力ラインの電力を降圧して第３電力ラインに供給したりする。第１電圧センサは、メインバッテリの電圧を検出する。第２電圧センサは、第２電力ラインの電圧を検出する。この電源装置では、イグニッションスイッチがオンされたときには、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作により第１，第２コンデンサを充電（プリチャージ）し、第２電圧センサにより検出される第２電力ラインの電圧が第１電圧センサにより検出される第１電圧以上に至ったときに、システムメインリレーをオンにする。

特開２０１６−２０１８７１号公報

こうした電源装置では、第２電圧センサが昇圧回路の制御用に設計され、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作用に、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータの高電圧側（第２電力ライン側）に別の第３電圧センサが設けられる場合がある。この場合、第３電圧センサが正常であるときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作の終了を適切なタイミング（メインバッテリの実電圧と第２電力ラインの実電圧との電位差が十分に小さいタイミング）で行なうことができるものの、第３電圧センサが異常であるときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作の終了を適切なタイミングで行なえない可能性がある。すると、システムメインリレーをオンにできなかったり、オンにできても耐久性が低下するなどの不都合を生じたりする可能性がある。

本発明の電源装置は、第３電圧センサが異常であるときでも、システムメインリレーを不都合を生じさせることなくオンにできるようにすることを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
メイン蓄電装置と、
電気機器が接続された第１電力ラインと前記メイン蓄電装置が接続された第２電力ラインとに接続され、前記第２電力ラインの電力を昇圧して前記第１電力ラインに供給する昇圧駆動が可能な第１コンバータと、
前記第１電力ラインに取り付けられた第１コンデンサと、
前記第２電力ラインに取り付けられた第２コンデンサと、
前記第２電力ラインにおける前記第２コンデンサよりも前記メイン蓄電装置側に設けられたリレーと、
前記メイン蓄電装置よりも定格電圧の低い補機蓄電装置と、
前記第２電力ラインにおける前記リレーよりも前記第１コンバータ側と前記補機蓄電装置が接続された第３電力ラインとに接続され、前記第３電力ラインの電力を昇圧して前記第２電力ラインに供給する昇圧駆動が可能な第２コンバータと、
前記メイン蓄電装置の電圧を第１電圧として検出する第１電圧センサと、
前記第２電力ラインの電圧を第２電圧として検出する第２電圧センサと、
前記第２コンバータの前記第２電力ライン側の電圧を第３電圧として検出する第３電圧センサと、
システム起動時には、前記第２コンバータの昇圧駆動を前記第３電圧が前記第１電圧を含む第１許容範囲内に至るまで実行し、その後に前記リレーをオンにする制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、前記システム起動時に前記第３電圧センサが異常であるときには、前記第２コンバータの昇圧駆動を、前記第２電圧が、前記第１電圧よりも高い前記第２電力ラインの第１目標電圧以上に至るまで実行してから、前記第１コンバータの昇圧駆動を、前記第２電圧が、前記第１電圧に基づく前記第２電力ラインの第２目標電圧を含む第２許容範囲内に至るまで実行し、その後に前記リレーをオンにする、
ことを要旨とする。

この本発明の電源装置では、メイン蓄電装置の電圧を第１電圧として検出する第１電圧センサと、第２電力ラインの電圧を第２電圧として検出する第２電圧センサと、第２コンバータの第２電力ライン側の電圧を第３電圧として検出する第３電圧センサと、を備える。そして、システム起動時に第３電圧センサが異常であるときには、第２コンバータの昇圧駆動を、第２電圧が、第１電圧よりも高い第２電力ラインの第１目標電圧以上に至るまで実行してから、第１コンバータの昇圧駆動を、第２電圧が、第１電圧に基づく第２電力ラインの第２目標電圧を含む第２許容範囲内に至るまで実行し、その後にリレーをオンにする。これにより、第２電力ラインの実電圧とメインバッテリの実電圧との差分が十分に小さい状態でリレーをオンにすることができる。この結果、第３電圧センサが異常であるときでも、システムメインリレーを、耐久性が低下するなどの不都合を生じさせることなくオンにすることができる。ここで、「第１コンバータ」は、第２電力ラインの電力を昇圧して第１電力ラインに供給する昇圧駆動が可能なものであればよいから、第１電力ラインの電力を降圧して第２電力ラインに供給する降圧駆動も可能なコンバータを用いるものとしてもよい。「第２コンバータ」は、第３電力ラインの電力を昇圧して第２電力ラインに供給する昇圧駆動が可能なものであればよいから、第２電力ラインの電力を降圧して第３電力ラインに供給する降圧駆動も可能なコンバータを用いるものとしてもよい。

こうした本発明の電源装置において、前記制御装置は、前記リレーがオンの状態で前記メイン蓄電装置の電流が値０のときの前記第１電圧と前記第２電圧とのずれを前記第２電圧センサのセンサ誤差として学習し、前記第２目標電圧は、前記第１電圧と前記センサ誤差とに基づいて定められるものとしてもよい。こうすれば、第２目標電圧をより適切な値とすることができる。この場合、前記制御装置は、前記第１電圧と前記センサ誤差とを関連づけて学習するものとしてもよい。こうすれば、各第１電圧についてセンサ誤差を学習することができる。

電源装置２０を搭載する電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。ＤＣＤＣＥＣＵ４６により実行されるプリチャージルーチンの一例を示すフローチャートである。モータＥＣＵ５０により実行される電圧調節ルーチンの一例を示すフローチャートである。センサ誤差テーブルの一例を示す説明図である。モータＥＣＵ５０により実行されるテーブル更新ルーチンの一例を示すフローチャートである。モータＥＣＵ５０により実行される電圧調節ルーチンの一例を示すフローチャートである。メインＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０を搭載する電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車１０は、図示するように、電源装置２０に加えて、駆動輪１１ａ，１１ｂにデファレンシャルギヤ１２を介して連結された駆動軸１３に接続されたモータ１４と、モータ１４を駆動するインバータ１５と、を備える。実施例では、モータ１４およびインバータ１５が「電気機器」に相当する。

電源装置２０は、メイン蓄電装置としてのメインバッテリ３０と、第１コンバータとしての昇降圧コンバータ３２と、コンデンサ３４，３６と、システムメインリレーＳＭＲと、補機蓄電装置としての補機バッテリ３８と、第２コンバータとしての双方向ＤＣＤＣコンバータ装置４０と、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）５０と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）６０と、メイン電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という）７０と、を備える。

メインバッテリ３０は、例えば、定格電圧が２００Ｖや２５０Ｖなどのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。メインバッテリ３０の端子間には、電圧センサ３０ａが取り付けられており、メインバッテリ３０の出力端子には、電流センサ３０ｂが取り付けられている。

昇降圧コンバータ３２は、インバータ１５が接続された第１電力ライン２１とメインバッテリ３０が接続された第２電力ライン２２とに接続されており、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２と、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ１１は、第１電力ライン２１の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ１２は、トランジスタＴ１１と、第１電力ライン２１および第２電力ライン２２の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ１１，Ｔ１２同士の接続点と、第２電力ライン２２の正極側ラインと、に接続されている。この昇降圧コンバータ３２は、モータＥＣＵ５０によってトランジスタＴ１１，Ｔ１２のオン時間の割合が調節されることにより、第２電力ライン２２の電力を昇圧して第１電力ライン２１に供給したり、第１電力ライン２１の電力を降圧して第２電力ライン２２に供給したりする。

コンデンサ３４は、第１電力ライン２１の正極側ラインと負極側ラインとに取り付けられており、コンデンサ３４の端子間には、電圧センサ３４ａが取り付けられている。コンデンサ３６は、第２電力ライン２２の正極側ラインと負極側ラインとに取り付けられており、コンデンサ３６の端子間には、電圧センサ３６ａが取り付けられている。

システムメインリレーＳＭＲは、第２電力ライン２２におけるコンデンサ３６よりもメインバッテリ３０側に設けられている。このシステムメインリレーＳＭＲは、第２電力ライン２２の正極側ラインに設けられた正極側リレーＳＭＲＢと、第２電力ライン２２の負極側ラインに設けられた負極側リレーＳＭＲＧと、を有する。このシステムメインリレーＳＭＲは、バッテリＥＣＵ６０によってオンオフ制御されることにより、メインバッテリ３０側と昇降圧コンバータ３２との接続および接続の解除を行なう。

補機バッテリ３８は、定格電圧が１２Ｖなどの鉛蓄電池として構成されており、モータＥＣＵ５０やバッテリＥＣＵ６０、メインＥＣＵ７０、図示しない補機などに作動用の電力を供給する。

双方向ＤＣＤＣコンバータ装置４０は、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２と、電圧センサ４４と、ＤＣＤＣコンバータ用電子制御ユニット（以下、「ＤＣＤＣＥＣＵ」という）４６と、を備える。双方向ＤＣＤＣコンバータ４２は、第２電力ライン２２と補機バッテリ３８が接続された第３電力ライン２３とに接続されている。この双方向ＤＣＤＣコンバータ４２は、ＤＣＤＣＥＣＵ４６によって制御されることにより、第３電力ライン２３の電力を昇圧して第２電力ライン２２に供給したり、第２電力ライン２２の電力を降圧して第３電力ライン２３に供給したりする。電圧センサ４４は、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側（第２電力ライン２２側）に取り付けられている。実施例では、電圧センサ４４として、電圧センサ３４ａや電圧センサ３６ａよりも高精度のもの（双方向ＤＣＤＣコンバータ４２による第２電力ライン２２の実電圧の調節に適したもの）が用いられるものとした。

ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、図示しないが、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＤＣＤＣＥＣＵ４６には、電圧センサ４４からの双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側（第２電力ライン２２側）の電圧ＶＤなどが入力ポートを介して入力されている。ＤＣＤＣＥＣＵ４６からは、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。このＤＣＤＣＥＣＵ４６は、通信線およびジカ線（信号線）を介してメインＥＣＵ７０に接続されている。

モータＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、電圧センサ３４ａからのコンデンサ３４（第１電力ライン２１）の電圧ＶＨや、電圧センサ３６ａからのコンデンサ３６（第２電力ライン２２）の電圧ＶＬを挙げることができる。また、モータ１４の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（図示省略）からのモータ１４の回転子の回転位置θｍや、モータ１４の各相に流れる電流を検出する電流センサ（図示省略）からのモータ１４の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗも挙げることができる。モータＥＣＵ５０からは、昇降圧コンバータ３２（トランジスタＴ１１，Ｔ１２）への制御信号やインバータ１５への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ５０は、通信線を介してメインＥＣＵ７０に接続されている。

バッテリＥＣＵ６０は、図示しないが、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ６０には、電圧センサ３０ａからのメインバッテリ３０の電圧ＶＢや、電流センサ３０ｂからのメインバッテリ３０の電流ＩＢなどが入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ６０からは、システムメインリレーＳＭＲ（正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＲＧ）への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。バッテリＥＣＵ６０は、通信線を介してメインＥＣＵ７０に接続されている。

メインＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。メインＥＣＵ７０は、上述したように、通信線およびジカ線（信号線）を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６に接続されると共に、通信を介してモータＥＣＵ５０やバッテリＥＣＵ６０に接続されている。

次に、こうして構成された実施例の電源装置２０の動作、特に、システム起動時にシステムメインリレーＳＭＲをオンにする際の動作について説明する。図２は、ＤＣＤＣＥＣＵ４６により実行されるプリチャージルーチンの一例を示すフローチャートである。実施例では、システム起動時に、メインＥＣＵ７０は、通信線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にコンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージ指令（システムメインリレーＳＭＲをオンにする前の充電指令）を送信し、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、プリチャージ指令を受信すると、図２のプリチャージルーチンを実行するものとした。

図２のプリチャージルーチンが実行されると、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、メインバッテリ３０の電圧ＶＢとセンサ異常フラグＦｖｄとを入力し（ステップＳ１００）、入力したセンサ異常フラグＦｖｄの値を調べる（ステップＳ１１０）。ここで、メインバッテリ３０の電圧ＶＢは、電圧センサ３０ａにより検出されたものがバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力される。センサ異常フラグＦｖｄは、電圧センサ４４が正常であるときには値０が設定され、電圧センサ４４が異常であるときには値１が設定されたものが入力される。なお、電圧センサ４４が正常であるか異常であるかの判定は、電圧センサ４４から双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側（第２電力ライン２２側）の電圧ＶＤが入力されているか否かや、電圧センサ４４により検出された（電圧センサ４４から入力された）双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側の電圧ＶＤが通常取り得る範囲内であるか否かなどを判定することにより行なわれる。

センサ異常フラグＦｖｄが値０のときには、電圧センサ４４が正常であると判断し、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を開始することにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを開始する（ステップＳ１２０）。双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動により、補機バッテリ３８からの電力が、第３電力ライン２３と双方向ＤＣＤＣコンバータ４２と第２電力ライン２２とを介してコンデンサ３６に供給されると共に、第３電力ライン２３と双方向ＤＣＤＣコンバータ４２と第２電力ライン２２とに加えて昇降圧コンバータ３２（リアクトルＬおよびダイオードＤ１１）と第１電力ライン２１とを介してコンデンサ３４にも供給され、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージが行なわれる。

続いて、電圧センサ４４から双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側の電圧ＶＤを入力し（ステップＳ１３０）、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側の電圧ＶＤとメインバッテリ３０の電圧ＶＢとの差分（｜ＶＤ−ＶＢ｜）を所定電圧ΔＶ１と比較し（ステップＳ１４０）、差分（｜ＶＤ−ＶＢ｜）が所定電圧ΔＶ１よりも大きいときには、ステップＳ１３０に戻る。このようにしてステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理を繰り返し実行して、差分（｜ＶＤ−ＶＢ｜）が所定電圧ΔＶ１以下に至るのを待つ。そして、ステップＳ１３０で差分（｜ＶＤ−ＶＢ｜）が所定電圧ΔＶ１以下に至ると、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を終了する（駆動停止する）ことにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを終了し（ステップＳ１５０）、システムメインリレーＳＭＲのオン指令をメインＥＣＵ７０を介してバッテリＥＣＵ６０に送信して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。バッテリＥＣＵ６０は、システムメインリレーＳＭＲのオン指令を受信すると、システムメインリレーＳＭＲをオンにする。

ここで、所定電圧ΔＶ１は、システムメインリレーＳＭＲ（正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＲＧ）をオンにしたときにシステムメインリレーＳＭＲが溶着しない範囲内の値として定められ、例えば、１０Ｖや１５Ｖ、２０Ｖなどが用いられる。

このように、電圧センサ４４が正常であるときには、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側の電圧ＶＤとメインバッテリ３０の電圧ＶＢとの差分（｜ＶＤ−ＶＢ｜）が所定電圧ΔＶ１以下に至るまで実行し、その後にシステムメインリレーＳＭＲをオンにするのである。

ステップＳ１１０でセンサ異常フラグＦｖｄが値１のときには、電圧センサ４４が異常であると判断し、メインバッテリ３０の電圧ＶＢよりも所定電圧ΔＶ２だけ高い電圧（ＶＢ＋ΔＶ２）をコンデンサ３６の目標電圧ＶＬ１＊に設定し（ステップＳ１７０）、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を開始することにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを開始する（ステップＳ１８０）。ここで、所定電圧ΔＶ２は、所定電圧ΔＶ１よりも大きい値として定められ、例えば、３０Ｖや４０Ｖ、５０Ｖなどが用いられる。

続いて、電圧センサ３６ａにより検出された第２電力ライン２２の電圧ＶＬをモータＥＣＵ５０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力し（ステップＳ１９０）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬを目標電圧ＶＬ１＊と比較し（ステップＳ２００）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ１＊未満のときには、ステップＳ１９０に戻る。このようにしてステップＳ１９０，Ｓ２００の処理を繰り返し実行して第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ１＊以上に至るのを待つ。そして、第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ１＊以上に至ると、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を終了する（駆動停止する）ことにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを終了し（ステップＳ２１０）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬを調節するための電圧調節指令をメインＥＣＵ７０を介してモータＥＣＵ５０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。モータＥＣＵ５０は、電圧調節指令を受信すると、図３の電圧調節ルーチンを実行する。

図３の電圧調節ルーチンについて説明する。このルーチンが実行されると、モータＥＣＵ５０は、メインバッテリ３０の電圧ＶＢと、電圧センサ３６ａのセンサ誤差の学習値ＶＬｅｒと、を入力する（ステップＳ３００）。ここで、メインバッテリ３０の電圧ＶＢは、電圧センサ３０ａにより検出されたものがバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力される。電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒは、メインバッテリ３０の電圧ＶＢと電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒとの関係を定めたセンサ誤差テーブルにメインバッテリ３０の電圧ＶＢを適用して得られる値が入力される。図４は、センサ誤差テーブルの一例を示す説明図である。

こうしてデータを入力すると、メインバッテリ３０の電圧ＶＢにセンサ誤差学習値ＶＬｅｒを加えて第２電力ライン２２の目標電圧ＶＬ２＊を設定し（ステップＳ３１０）、昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動を開始することにより、第２電力ライン２２の電圧ＶＬの調節を開始する（ステップＳ３２０）。昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動により、第２電力ライン２２の電力（コンデンサ３６の電荷）が昇圧されて第１電力ライン２１（コンデンサ３４）に供給される。これにより、第２電力ライン２２の電圧ＶＬが低下すると共に第１電力ライン２１の電圧ＶＨが増加する。

続いて、電圧センサ３６ａから第２電力ライン２２の電圧ＶＬを入力し（ステップＳ３３０）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬと目標電圧ＶＬ２＊との差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）を所定電圧ΔＶ３と比較し（ステップＳ３４０）、差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３よりも大きいときには、ステップＳ３３０に戻る。このようにしてステップＳ３３０，Ｓ３４０の処理を繰り返し実行して差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３以下に至るのを待つ。そして、ステップＳ３４０で差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３以下に至ると、昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動を終了することにより、第２電力ライン２２の電圧ＶＬの調節を終了し（ステップＳ３５０）、システムメインリレーＳＭＲのオン指令をメインＥＣＵ７０を介してバッテリＥＣＵ６０に送信して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。バッテリＥＣＵ６０は、システムメインリレーＳＭＲのオン指令を受信すると、システムメインリレーＳＭＲをオンにする。

ここで、所定電圧ΔＶ３は、所定電圧ΔＶ１と同様に、システムメインリレーＳＭＲ（正極側リレーＳＭＲＢおよび負極側リレーＳＭＲＧ）をオンにしたときにシステムメインリレーＳＭＲが溶着しない範囲内の値として定められ、例えば、上述の所定電圧ΔＶ１と同一の値が用いられる。なお、所定電圧ΔＶ３は、電圧センサ４４による双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の高電圧側（第２電力ライン２２側）の電圧ＶＤの検出精度と電圧センサ３６ａによる第２電力ライン２２の電圧ＶＬの検出精度との相違などを考慮して、所定電圧ΔＶ１とは異なる値が用いられるものとしてもよい。

電圧センサ４４が異常であるときにコンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを実行するときには、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動に、電圧センサ３６ａからモータＥＣＵ５０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力される第２電力ライン２２の電圧ＶＬを用いるから、電圧センサ４４からの電圧ＶＤを用いる場合に比して、通信遅れ（センサにより検出してからＤＣＤＣＥＣＵ４６に入力されるまでのタイムラグ）が大きい。このため、電圧センサ４４が正常であるときとは異なり、差分（｜ＶＬ−ＶＢ｜）が所定電圧ΔＶ１（ΔＶ３）以下の間に昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動を適切に終了するのが難しい。これを考慮して、実施例では、電圧センサ４４が異常であるときには、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ１＊（＝ＶＢ＋ΔＶ２）以上に至るまで実行してから、昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動を第２電力ライン２２の電圧ＶＬと目標電圧ＶＬ２＊（＝ＶＢ＋ＶＬｅｒ）との差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３以下に至るまで実行し、その後にシステムメインリレーＳＭＲをオンにするものとした。これにより、差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）を所定電圧ΔＶ３以下にした後に、即ち、第２電力ライン２２の実電圧とメインバッテリ３０の実電圧との差分が十分に小さい状態で、システムメインリレーＳＭＲをオンにすることができる。この結果、システムメインリレーＳＭＲを、耐久性が低下するなどの不都合を生じさせることなくオンにすることができる。

次に、センサ誤差テーブル（図４参照）を更新する処理について説明する。図５は、モータＥＣＵ５０により実行されるテーブル更新ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、システムメインリレーＳＭＲがオンにされたときに（システムメインリレーＳＭＲのオンをバッテリＥＣＵ６０からメインＥＣＵ７０を介して通信により把握したたときに）実行される。

図５のテーブル更新ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ５０は、メインバッテリ３０の電圧ＶＢや電流ＩＢ、第２電力ライン２２の電圧ＶＬを入力する（ステップＳ４００）。ここで、メインバッテリ３０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢは、それぞれ、電圧センサ３０ａ、電流センサ３０ｂにより検出されたものがバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力される。第２電力ライン２２の電圧ＶＬは、電圧センサ３６ａにより検出されたものが入力される。

こうしてデータを入力すると、メインバッテリ３０の電流ＩＢが値０であるか否かを判定し（ステップＳ４１０）、メインバッテリ３０の電流ＩＢが値０でないと判定したときには、ステップＳ４００に戻る。ステップＳ４１０の処理は、メインバッテリ３０の実電圧と第２電力ライン２２の実電圧とが等電位であると想定されるか否かを判定する処理である。

ステップＳ４１０でメインバッテリ３０の電流ＩＢが値０であると判定したときには、メインバッテリ３０の実電圧と第２電力ライン２２の実電圧とが等電位であると想定されると判断し、メインバッテリ３０の電圧ＶＢから第２電力ライン２２の電圧ＶＬを減じて電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒを演算し（ステップＳ４２０）、メインバッテリ３０の電圧ＶＢと電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒとを関連づけてセンサ誤差テーブルを更新して、即ち、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒを学習して（ステップＳ４３０）、本ルーチンを終了する。このようにしてセンサ誤差テーブルを更新することにより、メインバッテリ３０の各電圧ＶＢについて電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒを学習することができ、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒひいては上述の第２電力ライン２２の目標電圧ＶＬ２＊（＝ＶＢ＋ＶＬｅｒ）をより適切なものとすることができる。なお、実施例では、１トリップに１回の頻度でセンサ誤差テーブルを更新するものとした。

以上説明した実施例の電源装置２０では、システム起動時に電圧センサ４４が異常であるときには、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ１＊（＝ＶＢ＋ΔＶ２）以上に至るまで実行してから、昇降圧コンバータ３２の昇圧駆動を第２電力ライン２２の電圧ＶＬと目標電圧ＶＬ２＊（＝ＶＢ＋ＶＬｅｒ）との差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３以下に至るまで実行し、その後にシステムメインリレーＳＭＲをオンにする。これにより、差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）を所定電圧ΔＶ３以下にした後に、即ち、第２電力ライン２２の実電圧とメインバッテリ３０の実電圧との差分が十分に小さい状態で、システムメインリレーＳＭＲをオンにすることができる。この結果、システムメインリレーＳＭＲを、耐久性が低下するなどの不都合を生じさせることなくオンにすることができる。

実施例の電源装置２０では、システム起動時に電圧センサ４４が異常であるときには、ＤＣＤＣＥＣＵ４６により図２のプリチャージルーチンのステップＳ１７０〜Ｓ２２０の処理を実行すると共に、モータＥＣＵ５０により図３の電圧調節ルーチンを実行するものとした。しかし、モータＥＣＵ５０により、図３の電圧調節ルーチンに代えて、図６の電圧調節ルーチンを実行するものとしてもよい。図６の電圧調節ルーチンは、ステップＳ３００の処理に代えてステップＳ５００〜５４０の処理を実行する点を除いて、図３の電圧調節ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６の電圧調節ルーチンでは、モータＥＣＵ５０は、電圧センサ３０ａにより検出されたメインバッテリ３０の電圧ＶＢをバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力し（ステップＳ５００）、センサ誤差テーブルにおいて、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定（学習）されているか否かを判定する（ステップＳ５１０，Ｓ５２０）。

ステップＳ５１０，Ｓ５２０で、センサ誤差テーブルにメインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定されていると判定したときには、その電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒを入力し（ステップＳ５３０）、入力した電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒをメインバッテリ３０の電圧ＶＢに加えて第２電力ライン２２の目標電圧ＶＬ２＊を設定し（ステップＳ３１０）、ステップＳ３２０以降の処理を実行する。

ステップＳ５１０，Ｓ５２０で、センサ誤差テーブルにメインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定されていないと判定したときには、メインバッテリ３０の電圧ＶＢをそのまま第２電力ライン２２の目標電圧ＶＬ２＊に設定して（ステップＳ５４０）、ステップＳ３２０以降の処理を実行する。これにより、電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒを考慮して第２電力ライン２２の目標電圧ＶＬ＊を設定する場合に比して、ステップＳ３４０で差分（｜ＶＬ−ＶＬ２＊｜）が所定電圧ΔＶ３以下に至ったときの第２電力ライン２２の実電圧とメインバッテリ３０の実電圧との差分が若干大きくなる可能性があるものの、システムメインリレーＳＭＲをオンにすることができる。

実施例の電源装置２０では、システム起動時に電圧センサ４４が異常であるときには、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、図２のプリチャージルーチンのステップＳ１７０〜Ｓ２２０の処理を実行し、モータＥＣＵ５０は、図３の電圧調節ルーチンを実行するものとした。しかし、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を開始する前に（ステップＳ１７０の処理を実行する前に）、センサ誤差テーブルに、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定（学習）されているか否かを判定するものとしてもよい。この場合、センサ誤差テーブルにメインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定（学習）されていると判定したときには、ステップＳ１７０以降の処理を実行し、センサ誤差テーブルに、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに対応する電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒが設定（学習）されていないと判定したときには、ステップＳ１７０以降の処理を実行しない（コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを実行しない）ものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、センサ誤差テーブルは、１トリップに１回の頻度で更新するものとしたが、数トリップに１回の頻度で更新するものとしてもよいし、１トリップに複数回の頻度（例えば、前回の更新から所定時間が経過していて且つメインバッテリ３０の電流ＩＢが値０のとき）で更新するものとしてもよい。また、センサ誤差テーブルは、出荷前に作成しておき、出荷後には更新しないものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、メインバッテリ３０の電圧ＶＢと電圧センサ３６ａのセンサ誤差ＶＬｅｒとの関係を定めたセンサ誤差テーブルを備えるものとしたが、センサ誤差テーブルを備えずに、メインバッテリ３０の電圧ＶＢに拘わらずに一律のセンサ誤差ＶＬｅｒを用いるものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、システム起動時に、メインＥＣＵ７０は、通信線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にコンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージ指令（システムメインリレーＳＭＲをオンにする前の充電指令）を送信し、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、プリチャージ指令を受信すると、図２のプリチャージルーチンを実行するものとした。しかし、システム起動時に、メインＥＣＵ７０は、図７の処理ルーチンを実行するものとしてもよい。

図７の処理ルーチンが実行されると、メインＥＣＵ７０は、通信異常フラグＦｄｃを入力する（ステップＳ６００）。ここで、通信異常フラグＦｄｃは、メインＥＣＵ７０とＤＣＤＣＥＣＵ４６とで通信線を介した通信を正常に行なえるときには値０が設定され、この通信を正常に行なえないときには値１が設定されたものが入力される。なお、メインＥＣＵ７０とＤＣＤＣＥＣＵ４６とで通信線を介した通信を正常に行なえないときには、ＤＣＤＣＥＣＵ４６が、メインバッテリ３０の電圧ＶＢや第２電力ライン２２の電圧ＶＬを把握することができない。

こうしてデータを入力すると、入力した通信異常フラグＦｄｃの値を調べ（ステップＳ６１０）、通信異常フラグＦｄｃが値０のときには、メインＥＣＵ７０とＤＣＤＣＥＣＵ４６との通信線を介した通信を正常に行なえると判断し、通信線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にプリチャージ指令を送信して（ステップＳ６２０）、本ルーチンを終了する。この場合、ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、図２のプリチャージルーチンを実行する。

ステップＳ６１０で通信異常フラグＦｄｃが値１のときには、ジカ線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にプリチャージ開始指令を送信する（ステップＳ６３０）。ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、ジカ線を介してプリチャージ開始指令を受信すると、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を開始することにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを開始する。

続いて、メインＥＣＵ７０は、電圧センサ３０ａにより検出されたメインバッテリ３０の電圧ＶＢをバッテリＥＣＵ６０を介して通信により入力し（ステップＳ６４０）、メインバッテリ３０の電圧ＶＢよりも所定電圧ΔＶ４だけ高い電圧（ＶＢ＋ΔＶ４）をコンデンサ３６の目標電圧ＶＬ３＊に設定する（ステップＳ６５０）。ここで、所定電圧ΔＶ４は、上述の所定電圧ΔＶ１，ΔＶ３よりも大きい値として定められ、例えば、上述の所定電圧ΔＶ２と同一の値が用いられる。

そして、電圧センサ３６ａにより検出された第２電力ライン２２の電圧ＶＬをモータＥＣＵ５０とメインＥＣＵ７０とを介して通信により入力し（ステップＳ６６０）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬを目標電圧ＶＬ３＊と比較し（ステップＳ６７０）、第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ３＊未満のときには、ステップＳ６６０に戻る。このようにしてステップＳ６６０，Ｓ６７０の処理を繰り返し実行して第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ３＊以上に至るのを待つ。

そして、第２電力ライン２２の電圧ＶＬが目標電圧ＶＬ３＊以上に至ると、ジカ線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にプリチャージ終了指令を送信する（ステップＳ６８０）。ＤＣＤＣＥＣＵ４６は、ジカ線を介してプリチャージ終了指令を受信すると、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２の昇圧駆動を終了することにより、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを終了する。

そして、メインＥＣＵ７０は、電圧調節指令をモータＥＣＵ５０に送信して（ステップＳ６９０）、本ルーチンを終了する。モータＥＣＵ５０は、電圧調節指令を受信すると、図３や図６の電圧調節ルーチンを実行する。

上述したように、メインＥＣＵ７０とＤＣＤＣＥＣＵ４６とで通信線を介した通信を正常に行なえないときには、ＤＣＤＣＥＣＵ４６が、メインバッテリ３０の電圧ＶＢや第２電力ライン２２の電圧ＶＬを把握することができない。このとき、メインＥＣＵ７０からジカ線を介してＤＣＤＣＥＣＵ４６にプリチャージ開始指令やプリチャージ終了指令を送信することにより、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２に昇圧駆動を実行させて、コンデンサ３４およびコンデンサ３６のプリチャージを行なうことができる。

実施例の電源装置２０では、モータＥＣＵ５０とバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つが単一の電子制御ユニットとして構成されるものとしてもよい。

実施例では、走行用のモータ１４を備える電気自動車１０に搭載される電源装置２０の形態とした。しかし、モータ１４に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される電源装置の形態としてもよいし、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載される電源装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載される電源装置の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、メインバッテリ３０が「メイン蓄電装置」に相当し、昇降圧コンバータ３２が「第１コンバータ」に相当し、コンデンサ３４が「第１コンデンサ」に相当し、コンデンサ３６が「第２コンデンサ」に相当し、システムメインリレーＳＭＲが「リレー」に相当し、補機バッテリ３８が「補機蓄電装置」に相当し、双方向ＤＣＤＣコンバータ４２が「第２コンバータ」に相当し、電圧センサ３０ａが「第１電圧センサ」に相当し、電圧センサ４４が「第２電圧センサ」に相当し、ＤＣＤＣＥＣＵ４６とモータＥＣＵ５０とバッテリＥＣＵ６０とメインＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当し、電圧センサ３６ａが「第３電圧センサ」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

１０電気自動車、１１ａ，１１ｂ駆動輪、１２デファレンシャルギヤ、１３駆動軸、１４モータ、１５インバータ、２０電源装置、２１第１電力ライン、２２第２電力ライン、２３第３電力ライン、３０メインバッテリ、３０ａ，３４ａ，３６ａ，４４電圧センサ、３０ｂ電流センサ、３２昇降圧コンバータ、３４，３６コンデンサ、３８補機バッテリ、４０双方向ＤＣＤＣコンバータ装置、４２双方向ＤＣＤＣコンバータ、４６ＤＣＤＣコンバータ用電子制御ユニット（ＤＣＤＣＥＣＵ）、５０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、６０バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、Ｄ１１，Ｄ１２ダイオード、Ｌリアクトル、Ｔ１１，Ｔ１２トランジスタ。

Claims

メイン蓄電装置と、
電気機器が接続された第１電力ラインと前記メイン蓄電装置が接続された第２電力ラインとに接続され、前記第２電力ラインの電力を昇圧して前記第１電力ラインに供給する昇圧駆動が可能な第１コンバータと、
前記第１電力ラインに取り付けられた第１コンデンサと、
前記第２電力ラインに取り付けられた第２コンデンサと、
前記第２電力ラインにおける前記第２コンデンサよりも前記メイン蓄電装置側に設けられたリレーと、
前記メイン蓄電装置よりも定格電圧の低い補機蓄電装置と、
前記第２電力ラインにおける前記リレーよりも前記第１コンバータ側と前記補機蓄電装置が接続された第３電力ラインとに接続され、前記第３電力ラインの電力を昇圧して前記第２電力ラインに供給する昇圧駆動が可能な第２コンバータと、
前記メイン蓄電装置の電圧を第１電圧として検出する第１電圧センサと、
前記第２電力ラインの電圧を第２電圧として検出する第２電圧センサと、
前記第２コンバータの前記第２電力ライン側の電圧を第３電圧として検出する第３電圧センサと、
システム起動時には、前記第２コンバータの昇圧駆動を前記第３電圧が前記第１電圧を含む第１許容範囲内に至るまで実行し、その後に前記リレーをオンにする制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、前記システム起動時に前記第３電圧センサが異常であるときには、前記第２コンバータの昇圧駆動を、前記第２電圧が、前記第１電圧よりも高い前記第２電力ラインの第１目標電圧以上に至るまで実行してから、前記第１コンバータの昇圧駆動を、前記第２電圧が、前記第１電圧に基づく前記第２電力ラインの第２目標電圧を含む第２許容範囲内に至るまで実行し、その後に前記リレーをオンにする、
電源装置。
請求項１記載の電源装置であって、
前記制御装置は、
前記リレーがオンの状態で前記メイン蓄電装置の電流が値０のときの前記第１電圧と前記第２電圧とのずれをセンサ誤差として学習し、
前記第２目標電圧は、前記第１電圧と前記センサ誤差とに基づいて定められる、
電源装置。