JP7017082B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、車両用電源システムに関する。特に、走行用モータのための高電圧電源と、補機のための低電圧電源を備えた車両用電源システムに関する。

電気自動車（燃料電池車とハイブリッド車を含む）は、走行用モータのための高電圧電源（主電源）と、補機のための低電圧電源（補機電源）を備えている。「補機」とは、走行用モータの電圧よりも低い電圧で動作する車載機器であって、動作電圧が概ね５０ボルト以下の車載機器の総称である。走行用モータの駆動電圧は１００ボルトよりも大きく、主電源の出力電圧は１００ボルトを超える。即ち、補機電源の出力電圧は主電源の出力電圧よりも低い。主電源の典型は、リチウムイオンバッテリや燃料電池である。補機電源には、再充電可能な二次電池が採用される。補機電源の典型は鉛バッテリである。特許文献１に、そのような電源システムが例示されている。

主電源は、システムメインリレ－を介して電力変換器に接続されている。電力変換器は、主電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換するデバイスである。電力変換器は、主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを備えている。コンデンサは、主電源から供給される電流を平滑化するために備えられている。あるいは、コンデンサは、チョッパタイプの電圧コンバータなどにおいて電力エネルギを一時的に蓄えるために備えられている。主電源から供給される大電力用のコンデンサは容量が大きい。車両のメインスイッチがオンされたとき、システムメインリレ－を閉じて電力変換器を高電圧電源に接続すると、システムメインリレ－を通じてコンデンサへ大きな電流が流れる。いきなり大電流が流れるとシステムメインリレ－が溶着するおそれがある。そこで、特許文献１の電源システムでは、システムメインリレ－を閉じて電力変換器に主電源を接続するのに先立って、補機バッテリを使ってコンデンサを充電する。システムメインリレ－を開放状態から接続状態に切り換える前のコンデンサの充電は、プリチャージと称される。

特許文献１の電源システムは、低電圧端が補機電源に接続されており、高電圧端がシステムメインリレ－を介さずに電力変換器に接続されている昇圧コンバータを備えている。電源システムのコントローラは、システムメインリレ－を閉じて電力変換器に主電源を接続するのに先立って、昇圧コンバータを作動させ、補機電源の電力でコンデンサをプリチャージする。

特開２０１７－０８５８６９号公報

補機電源は、様々な補機に電力を供給する。エアコン、ルームランプ、カーナビゲーションなどのほか、電源システムのコントローラを含む種々のコントローラも補機に属し、補機電源から電力供給を受ける。一方、コンデンサのプリチャージには相応の電力が必要とされる。プリチャージの際に補機電源から十分な電力の供給を受けられないと、プリチャージ中に電源システムのコントローラが停止してしまうおそれがある。その場合、ユーザがメインスイッチを入れ直しても、同じ事象が生じてプリチャージが完遂できない。本明細書が開示する電源システムは、何らかの要因でプリチャージが完遂できなかった場合、次回のプリチャージが完遂できる可能性を高める。

本明細書が開示する電源システムは、主電源と補機電源と電力変換器とリレーと昇圧コンバータとコントローラを備えている。電力変換器は、主電源の出力電力を変換するデバイスであり、主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを有している。リレーは、電力変換器と主電源の間の接続と遮断を切り換える。補機電源は、出力電圧が主電源の出力電圧よりも低い。昇圧コンバータは、低電圧端が補機電源に接続されており、高電圧端がリレーを介さずに電力変換器に接続されている。コントローラは、リレーを閉じて電力変換器を主電源に接続するのに先立って昇圧コンバータを作動させてコンデンサをプリチャージする。コントローラは、コンデンサのプリチャージを開始するときにプリチャージ開始を示すデータを記憶する。コントローラは、コンデンサのプリチャージが正常に終了したとき、プリチャージ完了を示すデータで上記「プリチャージ開始を示すデータ」を消去する。そして、コントローラは、コンデンサのプリチャージを開始するときに上記「プリチャージ開始を示すデータ」が記憶されていた場合、前回のプリチャージのときよりも補機電源の出力電流が低くなるようにコンデンサのプリチャージを行う。以下では、プリチャージ開始を示すデータを「プリチャージ確認データ」と称する。

本明細書が開示する電源システムは、プリチャージ確認データの記憶と消去によって、コントローラは前回のプリチャージが完遂できたか否かを判断することができる。前回にプリチャージが完遂できなかった場合、コントローラは、補機電源の出力電流を抑えてプリチャージを試行し、完遂できる可能性を高める。

前回のプリチャージのときよりも補機電源の出力電流を抑える手段としては、次の手段がある。コントローラは、コンデンサのプリチャージを開始するときにプリチャージ確認データが記憶されていた場合、前回のプリチャージのときよりも昇圧コンバータの出力電流を低くする。昇圧コンバータの出力を抑えることで、前回のプリチャージのときよりも補機電源の出力電流を抑えることができ、プリチャージ完遂の可能性が高まる。

補機電源の出力電流を抑える手段は、次の手段であってもよい。コントローラは、コンデンサのプリチャージを開始するときにプリチャージ確認データが記憶されていた場合、補機電源に接続されている特定の補機の動作が停止した後にコンデンサのプリチャージを開始する。補機のなかには、車両のメインスイッチがオンされた後に初期化処理を行うデバイスがある。例えば、電動シフト装置などは、初期化処理のときにアクチュエータを駆動し、シフトレバーのゼロ点を調整する。アクチュエータの動作を伴うような初期化動作は消費電力が大きい。そこで、コントローラは、消費電力の大きい初期化処理が終了してから（初期化動作を終了して補機が停止してから）、プリチャージを行うとよい。初期化動作とプリチャージが同時に行われないようにすることで、補機電源の出力電流を抑えることができ、プリチャージ完遂の可能性が高まる。

あるいは、補機電源の出力電流を抑える手段は、次の手段であってもよい。コントローラは、コンデンサのプリチャージを開始するときにデータが記憶されていた場合、補機電源に接続されている特定の補機の動作を禁止してからコンデンサのプリチャージを開始する。先に述べたように、補機電源は、様々な補機に電力を供給する。例えばエアコンは消費電力が大きい。プリチャージの際にエアコンが動作していたら、プリチャージとエアコンの両方への電力供給によって電力不足が生じ、コントローラがダウン（異常停止）する可能性がある。エアコンの動作を禁止してエアコンの動作とプリチャージが同時に行われないようにすることで、補機電源の出力電流を抑えることができ、プリチャージ完遂の可能性が高まる。

なお、コントローラは、プリチャージ確認データが消去されていなかった場合、特定の補機が動作していたら動作を強制的に停止させた後にプリチャージを開始してもよい。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電源システムを含むハイブリッド車の電力系のブロック図である。 コントローラが実行するプリチャージ処理のフローチャートである。

図面を参照して実施例の電源システム１０を説明する。実施例の電源システム１０はハイブリッド車１００に搭載されている。図１に、電源システム１０を含むハイブリッド車１００の電力系のブロック図を示す。ハイブリッド車１００は、走行用モータ５０とエンジン５１を備えている。走行用モータ５０の出力トルクとエンジン５１の出力トルクはギアセット５２で合成されて車軸５３へ伝達される。

ハイブリッド車１００は、電源システム１０と走行用モータ５０とエンジン５１のほか、メインスイッチ４１、電動シフト装置３２、エアコン３３、カーナビゲーション３４を備えている。電動シフト装置３２、エアコン３３、カーナビゲーション３４は、補機電力線３１を通じて補機バッテリ１５から電力の供給を受ける。電源システム１０が備えているコントローラ１３も補機バッテリ１５から電力の供給を受ける。補機バッテリ１５から電力の供給を受けるデバイスの総称が「補機」である。以下では、電動シフト装置３２、エアコン３３、カーナビゲーション３４、コントローラ１３などの補機を総称する場合には補機３０と表記する。

電源システム１０は、走行用モータ５０と補機３０に電力を供給するシステムである。電源システム１０は、メインバッテリ１１、補機バッテリ１５、システムメインリレ－１２、電力変換器２０、昇圧コンバータ１４、コントローラ１３を備えている。

メインバッテリ１１は、主に、走行用モータ５０のための電源である。メインバッテリ１１は、例えば、再充電が可能なリチウムイオンバッテリである。メインバッテリ１１の出力電圧は例えば２００ボルトである。

先に述べたように、補機バッテリ１５は、補機３０に電力を供給するための電源である。補機バッテリ１５の出力電圧は、メインバッテリ１１の出力電圧よりも低く、例えば、１２ボルト、２４ボルト、あるいは、４８ボルトである。補機バッテリ１５も再充電が可能な二次バッテリであり、例えば鉛バッテリである。補機バッテリ１５は、車両に張り巡らされている補機電力線３１を介して、補機３０のほか、図示されていない多数の他の補機に電力を供給する。なお、補機バッテリ１５の負極と補機３０の負極は、グランドを介して接続される。補機電力系は、車両のボディがグランド端子に相当する。

電力変換器２０は、システムメインリレ－１２を介してメインバッテリ１１と接続される。電力変換器２０は、メインバッテリ１１の出力電力を走行用モータ５０の駆動電力に変換する。電力変換器２０は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ回路２１、インバータ回路２２、コンデンサ２３を備えている。走行用モータ５０の駆動電圧は２００ボルトから６００ボルトの間である。走行用モータ５０の駆動電圧目標がメインバッテリ１１の出力電圧よりも高い場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ回路２１が、メインバッテリ１１の出力電圧を走行用モータ５０の駆動電圧まで昇圧する。インバータ回路２２が、昇圧された直流電力を、走行用モータ５０を駆動するための交流電力に変換する。以下では、説明の便宜のため、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ回路２１を単純に双方向コンバータ回路２１と称する。

走行用モータ５０は、運転者がブレーキペダルを踏んだとき、車両の慣性力を利用して発電する。走行用モータ５０が発電した電力は回生電力と称される。インバータ回路２２は、交流の回生電力を直流電力に変換して双方向コンバータ回路２１に送ることもできる。双方向コンバータ回路２１は、直流電力に変換された回生電力をメインバッテリ１１の電圧まで降圧する。降圧された回生電力でメインバッテリ１１が充電される。

双方向コンバータ回路２１の回路構成を説明する。双方向コンバータ回路２１は、２個のトランジスタ２１１、２１２、２個のダイオード２１５、２１６、リアクトル２１３、コンデンサ２１４で構成されている。２個のトランジスタ２１１、２１２は、双方向コンバータ回路２１のインバータ側の端子（正極端子２０３と負極端子２０４）の間で直列に接続されている。ダイオード２１５はトランジスタ２１１に逆並列に接続されており、ダイオード２１６はトランジスタ２１２に逆並列に接続されている。ダイオード２１５、２１６は、オフ時のトランジスタ２１１、２１２を迂回して電流を流すために備えられている。そのようなダイオードは還流ダイオードと呼ばれることがある。

リアクトル２１３の一端は、トランジスタ２１１、２１２の直列接続の中点に接続されており、他端は、双方向コンバータ回路２１のバッテリ側の正極端子２０１に接続されている。コンデンサ２１４は、双方向コンバータ回路２１のバッテリ側の正極端子２０１と負極端子２０２の間に接続されている。双方向コンバータ回路２１のバッテリ側の負極端子２０２とインバータ側の負極端子２０４は直接に接続されている。

双方向コンバータ回路２１のバッテリ側の正極端子２０１と負極端子２０２の間には電圧センサ１６が接続されており、コントローラ１３は、電圧センサ１６によって、コンデンサ２１４の両端電圧をモニタすることができる。

直列接続の正極側のトランジスタ２１１が主に降圧動作に関与し、負極側のトランジスタ２１２が主に昇圧動作に関与する。図１の双方向コンバータ回路２１の回路構成と動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。

コンデンサ２１４は、双方向コンバータ回路２１において、電気エネルギを一時的に蓄える役割を果たす。双方向コンバータ回路２１とインバータ回路２２の間には、メインバッテリ１１から送られる電流を平滑化するコンデンサ２３が並列に接続されている。図１に示されているように、コンデンサ２１４、２３は、システムメインリレ－１２を介してメインバッテリ１１の正極と負極の間に接続される。

システムメインリレ－１２は、電力変換器２０とメインバッテリ１１の間を接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレ－１２は、電源システム１０のコントローラ１３によって制御される。コントローラ１３は、車両のメインスイッチ４１がオンされると、コンデンサ２１４、２３のプリチャージ（後述）の後、システムメインリレ－１２を閉じ、電力変換器２０をメインバッテリ１１に接続する。なお、図１における点線矢印線は、信号線を表している。電源システム１０のコントローラ１３、電動シフト装置３２、エアコン３３、カーナビゲーション３４などの補機３０は、車内ネットワーク３５によって、相互に通信が可能になっている。

昇圧コンバータ１４は、低電圧端１４２が補機バッテリ１５に接続されており、高電圧端１４１がシステムメインリレ－１２よりも電力変換器２０の側で電力変換器２０に接続されている。別言すれば、昇圧コンバータ１４の高電圧端１４１は、システムメインリレ－１２を介さずに常に電力変換器２０のコンデンサ２１４、２３に接続されている。昇圧コンバータ１４は、補機バッテリ１５の出力電圧を昇圧して電力変換器２０（コンデンサ２１４、２３）に供給することができる。

コントローラ１３は、システムメインリレ－１２と昇圧コンバータ１４を制御する。コントローラ１３は、ＣＰＵ１３１とメモリ１３２を備えており、メモリ１３２に格納されたプログラムをＣＰＵ１３１が実行することで、様々な処理を実行することができる。メモリ１３２は不揮発性メモリであり、電力供給がなくとも記憶データを保持できる。コントローラ１３は、後述するプリチャージ処理において、プリチャージの開始を示すデータ（プリチャージ確認データ）をメモリ１３２に記憶したり、消去したりする。コントローラ１３は、プリチャージ開始に先立って、プリチャージ確認データを参照し、前回のプリチャージが正常に終了したか否かを判断する。コントローラ１３が実行するプリチャージ処理については後に詳しく説明する。

図１のブロック図から理解されるように、システムメインリレ－１２を開放状態（開）から接続状態（閉）に切り換えると、電力変換器２０がメインバッテリ１１に接続され、メインバッテリ１１の電流が電力変換器２０のコンデンサ２１４、２３に流れ込む。トランジスタ２１１がオフしていても、メインバッテリ１１の電流はダイオード２１５を通じてコンデンサ２３へ流れ込む。コンデンサ２１４、２３が完全に放電された状態でシステムメインリレ－１２を接続状態に切り換えると、システムメインリレ－１２を通じてメインバッテリ１１の電流が急激にコンデンサ２１４、２３に流れ込む。大電流がシステムメインリレ－１２を流れるとシステムメインリレ－１２が溶着するおそれがある。そこで、コントローラ１３は、メインスイッチ４１がオンされると、システムメインリレ－１２を閉じて電力変換器２０（コンデンサ２１４、２３）をメインバッテリ１１に接続するのに先立って、補機バッテリ１５と昇圧コンバータ１４を使って予めコンデンサ２１４、２３を充電する。システムメインリレ－１２を閉じる前のコンデンサ２１４、２３の充電をプリチャージと称する。コントローラ１３は、電圧センサ１６の計測値をモニタしながら、コンデンサ２１４、２３の両端電圧が所定の電圧に達するまでプリチャージを行う。

コンデンサ２１４、２３のプリチャージには相応の電力が必要である。また、車両のメインスイッチ４１がオンされた後、プリチャージが完了しないとシステムメインリレ－１２を閉じることができない。従ってプリチャージは、速やかに達成されることが望ましい。

一方、車両のメインスイッチ４１がオンされると、車内のいくつかの補機が起動時の初期化処理を実行する。補機は、補機バッテリ１５から電力の供給を受けて動作する。例えば、アクチュエータでシフトレバーを動かす電動シフト装置３２は、シフトポジションのゼロ点リセットのため、アクチュエータを動作させてシフトレバーを動かす。また、補機に属する電子制御ブレーキ装置は、アキュムレータに予備圧力を蓄積する。アクチュエータやアキュムレータなどは消費電力が相応に大きい。

あるいは、気温が低いときにはユーザはメインスイッチ４１をオンにするとともにエアコン３３を起動する場合がある。エアコン３３も消費電力が大きい。

消費電力が大きい補機３０の動作中にプリチャージが開始されると、補機バッテリ１５の電力が不足し、プリチャージを行う昇圧コンバータ１４、あるいは、コントローラ１３の動作が不安定になりかねない。場合によっては、プリチャージが完遂する前にコントローラ１３が電力不足で停止することも起こり得る。

ユーザがメインスイッチ４１をオンした後、補機バッテリ１５の電力不足によりプリチャージの完遂前にコントローラ１３が停止すると、車両システムが起動されないことになる。そのような場合、ユーザは、再度、メインスイッチ４１をオンして車両システムの再起動を試みる。しかしながら、同じ手順でプリチャージを繰り返すと、同じようにコントローラ１３が停止してしまい、プリチャージが完遂できない。その場合、車両を動かすことができなくなってしまう。コントローラ１３は、前回のプリチャージが完遂できなかった場合は、その次にプリチャージを行うときには前回と異なる手順でプリチャージを実行し、プリチャージの完遂を試みる。コントローラ１３は、前回のプリチャージのときよりも補機バッテリ１５の出力電流を抑えてプリチャージを実行し、プリチャージの完遂を試みる。

図２を参照してコントローラ１３が実行するプリチャージ処理を実行する。図２は、プリチャージ処理のフローチャートである。図２の処理は、車両のメインスイッチ４１がオンされると開始される。

コントローラ１３は、まず、メモリ１３２からプリチャージ完了フラグを読み込む（ステップＳ２）。プリチャージ完了フラグは、プログラム上のフラグであり、実体は、メモリ１３２の所定の記憶領域である。メモリ１３２は不揮発性メモリであり、書き込まれたデータ（設定されたフラグの値）は電源が停止しても保持される。プリチャージ完了フラグの役割については後に説明する。

コントローラ１３は、プリチャージ完了フラグが「１」の場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、プリチャージモードを通常モードに設定し（ステップＳ４）、プリチャージ完了フラグに「０」をセットする（ステップＳ５）。プリチャージ完了フラグに数値をセットすることは、その数値を、プリチャージ完了フラグに対応するメモリ１３２の領域に記憶することに等しい。

ステップＳ３の判断においてプリチャージ完了フラグが「０」の場合（ステップＳ３：ＮＯ）、コントローラ１３は、プリチャージモードを緊急モードに設定する（ステップＳ６）。「通常モード」と「緊急モード」については後に説明する。

次にコントローラ１３は、昇圧コンバータ１４を起動し、設定されたモードでプリチャージを開始する（ステップＳ７）。コントローラ１３は、コンデンサ２１４、２３の両端電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈに達するまで昇圧コンバータ１４を駆動する（ステップＳ８：ＮＯ）。コンデンサ２１４、２３の両端電圧が閾値電圧Ｖｔｈに達したら（ステップＳ８：ＹＥＳ）、コントローラ１３は、昇圧コンバータ１４を停止し、プリチャージを終了する（ステップＳ９）。最後にコントローラ１３は、プリチャージ完了フラグに「１」をセットし（ステップＳ１０）、処理を終了する。

「通常モード」（ステップＳ４）では、コントローラ１３は、コンデンサ２１４、２３の電圧ができるだけ早く閾値電圧Ｖｔｈに達するように、出力電流が最大となるように昇圧コンバータ１４を駆動する。「緊急モード」（ステップＳ６）では、コントローラ１３は、昇圧コンバータの出力電流が最大出力電流の５０％となるように昇圧コンバータ１４を駆動する。緊急モードでは、通常モードと比較してプリチャージに要する時間が長くなる。一方、緊急モードでは、通常モードと比較して、昇圧コンバータ１４の消費電力が抑えられる。

プリチャージ完了フラグと、プリチャージモード（通常モードと緊急モード）について説明する。コントローラ１３は、プリチャージの開始前にプリチャージ完了フラグに「０」をセットし（ステップＳ６）、プリチャージが正常に終了したらプリチャージ完了フラグに「１」をセットする（ステップＳ１０）。プリチャージの実行中にコントローラ１３が停止してしまうと、ステップＳ１０の処理が実行されず、プリチャージ完了フラグは「０」に保持されたままとなる。先に述べたように、プリチャージは相応の電力を消費する処理であり、プリチャージ中に補機バッテリ１５の電力が不足すると、コントローラ１３が停止する可能性がある。

プリチャージの途中でコントローラ１３が停止すると、車両のシステムが起動されない。このとき、ユーザはメインスイッチ４１をオフに切り換え、再度オンにする。そのような場合、コントローラ１３は再び図２の処理を開始する。このとき、ステップＳ３において、プリチャージ完了フラグにゼロが設定されているという状況が生じる。ステップＳ３の判断がＮＯの場合、前回のプリチャージが完遂しなかったことを意味する。その場合、コントローラ１３は、緊急モードでプリチャージを行う。即ち、コントローラ１３は、出力電流が最大出力電流の５０％となるように昇圧コンバータ１４を駆動し、プリチャージを行う。このとき、昇圧コンバータ１４の単位時間当たりの消費電力は前回のプリチャージの場合（通常プリチャージモードの場合）の半分となる。その結果、補機バッテリ１５の電力不足が生じる可能性を低減することができ、プリチャージを完遂できる可能性が高くなる。

上記の通り、電源システム１０のコントローラは、前回にプリチャージが完遂できなかった場合、昇圧コンバータ１４の出力電流を、前回のプリチャージのときの出力電流よりも下げてプリチャージする。昇圧コンバータ１４の出力電流を抑えることで、プリチャージ中の補機バッテリ１５の出力電流を抑える。実施例の電源システム１０は、コントローラ１３が途中で停止したときよりも補機バッテリ１５の出力電流を抑えることで、プリチャージが完遂できる可能性を高める。

コントローラ１３は、緊急モードにおいて、昇圧コンバータ１４の出力電流を抑える代わりに次の処理を行ってもよい。コントローラは、補機バッテリ１５に接続されている特定の補機３０の動作が停止した後にプリチャージを開始する。特定の補機３０とは、例えば、前述の電動シフト装置３２である。電動シフト装置３２の初期化処理では、アクチュエータが動作し、このとき消費電力が大きくなる。他の補機の消費電力が大きいときにプリチャージが重なると、補機バッテリ１５の電力不足が生じ易くなる。そこで、コントローラ１３は、特定の補機（電動シフト装置３２）の初期化処理が終わって停止してから、プリチャージを開始する。そうすることで、プリチャージのときの補機バッテリ１５の出力電流を前回のプリチャージのときよりも抑えることができ、プリチャージが完遂できる可能性が高まる。

あるいは、コントローラ１３は、補機バッテリ１５に接続されている特定の補機３０の動作を禁止してからプリチャージを開始してもよい。例えば、エアコン３３は消費電力が大きい。そこで、コントローラ１３は、エアコン３３の動作とプリチャージの実行が重ならないように、エアコン３３の動作を禁止する。この処理によっても、プリチャージのときの補機バッテリ１５の出力電流を前回のプリチャージのときよりも抑えることができ、プリチャージが完遂できる可能性が高まる。コントローラ１３は、動作している補機を強制的に停止させてからプリチャージを行ってもよい。

上記の通り、電源システム１０は、プリチャージが完遂できなかった場合、次にプリチャージを実行する際には前回のプリチャージのときよりも補機の消費電力を抑え、補機バッテリ１５の出力電流を抑えてプリチャージを実行する。そうすることで、プリチャージが完遂できる可能性を高めることができる。

実施例で説明した電源システム１０の特徴は次の通りである。電源システム１０は、メインバッテリ１１と、電力変換器２０と、システムメインリレ－１２と、補機バッテリ１５と、昇圧コンバータ１４と、コントローラ１３を備えている。電力変換器２０は、システムメインリレ－１２を介してメインバッテリ１１に接続されるコンデンサ２１４、２３を備えている。昇圧コンバータ１４は、低電圧端１４２が補機バッテリ１５に接続されており、高電圧端１４１がシステムメインリレ－１２を介さずに電力変換器２０に接続されている。別言すれば、昇圧コンバータ１４の高電圧端１４１は、システムメインリレ－１２を介さずに電力変換器２０のコンデンサ２１４、２３に接続されている。

コントローラ１３は、車両のメインスイッチ４１が入れられたとき、システムメインリレ－１２を閉じて電力変換器２０をメインバッテリ１１に接続するのに先立って昇圧コンバータ１４を作動させてコンデンサ２１４、２３をプリチャージする。

コントローラ１３は、コンデンサ２１４、２３のプリチャージを開始するときにプリチャージ開始を示すデータ（プリチャージ確認データ）を記憶する。図２のステップＳ５において、プリチャージ完了フラグに「０」がセットされる。プリチャージ完了フラグにセットされた数値「０」は、プリチャージ完了フラグに対応する特定のメモリに記憶される。特定のメモリに記憶された「０」（即ち、プリチャージ完了フラグにセットされた「０」）が、プリチャージ確認データの一例に相当する。

コントローラ１３は、コンデンサ２１４、２３のプリチャージが終了したときにプリチャージ確認データを消去する。図２のステップＳ１０において、プリチャージ完了フラグに「１」がセットされる。即ち、その直前のステップＳ５でセットされた数値「０」が消去される。ステップＳ１０でプリチャージ完了フラグに「０」をセットする処理が、プリチャージ確認データの消去に相当する。

コントローラ１３は、プリチャージを開始するときにプリチャージ確認データが記憶されていた場合は、前回のプリチャージのときよりも補機バッテリ１５の出力電流が低くなるようにコンデンサ２１４、２３のプリチャージを行う。図２のステップＳ３の判断がＮＯの場合が、「プリチャージ確認データが記憶されていた場合」に相当する。そして、先に述べたように、ステップＳ６で設定される緊急モードでは、昇圧コンバータ１４の出力電流が前回のプリチャージのときの５０％に低減される。この処理が、前回のプリチャージのときよりも補機バッテリ１５の出力電流が低くなるようにコンデンサ２１４、２３のプリチャージを行うことに対応する。前回のプリチャージのときよりも補機バッテリ１５の出力電流が低くなるようにプリチャージを行うことは、前回のプリチャージのときよりも補機全体の単位時間当たりの消費電力を抑えてプリチャージを行うことと等価である。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。メインバッテリ１１が主電源の一例に相当する。主電源は、燃料電池であってもよい。補機バッテリ１５が補機電源の一例に相当する。「特定の補機」には、少なくとも１個の補機が含まれていればよい。特定の補機は、初期化処理のときにアクチュエータが動作するなど、起動時に実行される特定の処理に要する電流が所定の電流閾値よりも大きくなる可能性のある補機に限られていてよい。

補機電源は、主電源に接続された降圧コンバータであってもよい。システムメインリレ－を介さずにメインバッテリ１１に接続されている降圧コンバータを搭載すれば、システムメインリレ－を閉じるのに先立って降圧コンバータと昇圧コンバータを介してコンデンサをプリチャージすることができる。

昇圧コンバータ１４は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。その場合、システムメインリレ－１２を閉じて電力変換器２０をメインバッテリ１１に接続した後、メインバッテリ１１の電力（あるいは回生電力）を降圧して補機バッテリ１５を充電することが可能となる。

実施例で説明した技術は、車両のメインスイッチ４１がオンされたときのみならず、他の要因でプリチャージを開始する場合にも適用できる。

実施例で説明したプリチャージ処理は、車内ネットワークで相互に通信可能な複数のコンピュータによって実行されてもよい。即ち、実施例で説明したコントローラ１３の実態は、ネットワークで相互に通信可能に接続された複数のコンピュータであってもよい。

実施例の車両は走行用モータ５０とエンジン５１を備えるハイブリッド車であった。本明細書が開示する車両用電源システムは、燃料電池車、エンジンを備えない電気自動車にも適用できる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：電源システム
１１：メインバッテリ
１３：コントローラ
１４：昇圧コンバータ
１５：補機バッテリ
１６：電圧センサ
２０：電力変換器
２１：双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ回路
２２：インバータ回路
２３、２１４：コンデンサ
３０：補機
３１：補機電力線
３２：電動シフト装置
３３：エアコン
３４：カーナビゲーション
３５：車内ネットワーク
４１：メインスイッチ
５０：走行用モータ
５１：エンジン
５２：ギアセット
５３：車軸
１００：ハイブリッド車

Claims (4)

1. 主電源と、
   前記主電源の出力電力を変換する電力変換器であって、前記主電源の正極と負極の間に接続されるコンデンサを有している電力変換器と、
   前記電力変換器と前記主電源の間の接続と遮断を切り換えるリレーと、
   出力電圧が前記主電源の出力電圧よりも低い補機電源と、
   低電圧端が前記補機電源に接続されており、高電圧端が前記リレーを介さずに前記電力変換器に接続されている昇圧コンバータと、
   前記リレーを閉じて前記電力変換器を前記主電源に接続するのに先立って前記昇圧コンバータを作動させて前記コンデンサをプリチャージするコントローラと、
   を備えており、
   前記コントローラは、
   前記コンデンサのプリチャージを開始するときにプリチャージ開始を示すデータを記憶し、
   前記プリチャージが正常に終了したとき、プリチャージ完了を示すデータで前記「プリチャージ開始を示すデータ」を消去し、
   前記プリチャージを開始するときに前記「プリチャージ開始を示すデータ」が記憶されていた場合は、前回のプリチャージのときよりも前記補機電源の出力電流が低くなるように前記プリチャージを行う、車両用電源システム。
2. 前記コントローラは、前記コンデンサのプリチャージを開始するときに前記データが記憶されていた場合、前回のプリチャージのときよりも前記昇圧コンバータの出力電流を低くして前記コンデンサをプリチャージする、請求項１に記載の車両用電源システム。
3. 前記コントローラは、前記コンデンサのプリチャージを開始するときに前記データが記憶されていた場合、前記補機電源に接続されている特定の補機の動作が停止した後に前記コンデンサのプリチャージを開始する、請求項１に記載の車両用電源システム。
4. 前記コントローラは、前記コンデンサのプリチャージを開始するときに前記データが記憶されていた場合、前記補機電源に接続されている特定の補機の動作を禁止してから前記コンデンサのプリチャージを開始する、請求項１に記載の車両用電源システム。

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