WO2021182363A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

電力変換装置（１０１）は、第１電源（１０４）に対して並列に接続される第２電源（１０６）を備える。第２電源（１０６）の駆動部は、電流制限値に基づく定電流モードで電力変換部を動作させる第１制御と、定電流モードとは異なるモードで電力変換部を動作させる第２制御と、を切り替える。駆動部は、第１制御中に第２電源（１０６）の出力電圧が所定の上昇状態となった場合又は定電流モードを解除する解除条件が成立した場合に、電流制限値よりも低い電流を電力変換部に出力させる第３制御を行う。

Description

電力変換装置

　本開示は、電力変換装置に関する。

　電気自動車等においては、高電圧バッテリ（例えば、直流３００Ｖ）の電圧をＤＣ－ＤＣコンバータにより低電圧（例えば、直流１４Ｖ）に変換して負荷に供給する技術が採用されている。この種の電力変換装置では、電力供給先の負荷の必要電流が大きい場合、１つのＤＣ－ＤＣコンバータでは電流容量が不足してしまうことがある。その対策として、例えば、複数のＤＣ－ＤＣコンバータを並列接続して使用することが考えられる。特許文献１には、その一例が開示されている。

特開２０１５－１４４５３４号公報

　本願の発明者は、複数の電源を並列に接続した電源システムとして、定電圧を出力する第１電源と定電流を出力する第２電源とを並列に接続した電源システムを想定した。この電源システムは、負荷電流の急低下などによって第１電源の出力電流が低下又は停止した場合などにおいて第２電源の出力電圧が電源システムの目標電圧を超えて上昇してしまう懸念がある。このような電圧上昇を抑えるためには、定電流制御を行うための電流制限値をより小さい値に速やかに変更する必要がある。しかし、通信によって電流制限値を変更する指令を与える方法では、指令の送信、指令の受信、電流制限値の演算、電流制限値の再設定などを全て行う過程で時間がかかるため、第２電源の出力電流を迅速に抑制することはできない。

　本開示は、定電圧を出力する第１電源に対して第２電源が並列に接続された電源システムにおいて、第２電源の定電流動作中に電源システムの出力電圧が上昇する場合に第２電源の出力電流を迅速に抑制することを目的の一つとする。

　本開示の一つである電力変換装置は、
　第１目標電圧に基づいて定電圧を出力する第１電源を備え且つ前記第１電源が第１導電路と第２導電路との間で電力変換を行う電源システムに用いられる電力変換装置であって、
　前記第１導電路と前記第２導電路との間において前記第１電源に対して並列に接続される第２電源を備え、
　前記第２電源は、前記第１導電路と前記第２導電路との間で電力変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を駆動する駆動部と、を有し、
　前記駆動部は、電流制限値に基づく定電流モードで前記電力変換部を動作させる第１制御と、前記定電流モードとは異なるモードで前記電力変換部を動作させる第２制御と、を切り替え、
　前記駆動部は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧が所定の上昇状態となった場合又は前記定電流モードを解除する解除条件が成立した場合に、前記電流制限値よりも低い電流を前記電力変換部に出力させる第３制御を行う。

　本開示の一つである電力変換装置は、定電圧を出力する第１電源に対して第２電源が並列に接続された電源システムにおいて、第２電源の定電流動作中に電源システムの出力電圧が上昇する場合に第２電源の出力電流を迅速に抑制することができる。

図１は、本開示の第１実施形態の電力変換装置を含む車載用の電源システムを概略的に例示するブロック図である。 図２は、第１実施形態の電力変換装置の電気的構成を模式的に例示するブロック図である。 図３は、第１実施形態の電力変換装置における第１電力変換部の具体的構成を例示する回路図である。 図４は、第１実施形態の電力変換装置における第２電力変換部の具体的構成を例示する回路図である。 図５は、電源内制御部が実行する機能をブロックによって示す機能ブロック図である。 図６は、第１実施形態の電力変換装置における制御部の構成を模式的に例示するブロック図である。 図７は、第１実施形態の電力変換装置における第２電源の電源内制御部（駆動部）で行われる制御の流れを例示するフローチャートである。 図８は、図１の電力変換装置において第１制御（定電流制御）中に負荷電流の急減が生じた場合のグラフである。図８は、第２電源の電源内制御部が第３制御（電流抑制制御）を行わない場合の第１電源の出力電流値Ｉ１と第２電源の出力電流値Ｉ２と総電流値Ｉｚとの関係を示すグラフである。 図９は、図８と同様の状況下での第１実施形態の電力変換装置の動作に関するグラフであり、第１制御（定電流制御）中に負荷電流の急減が生じた場合のグラフである。図９は、第２電源の電源内制御部が第３制御（電流抑制制御）を行い得る場合の第１電源の出力電流値Ｉ１と第２電源の出力電流値Ｉ２と総電流値Ｉｚとの関係を示すグラフである。 図１０は、第２電源の電源内制御部が第３制御（電流抑制制御）を行わない場合の第１電源の出力電流値Ｉ１と第２電源の出力電流値Ｉ２と総電流値Ｉｚとの関係を示すグラフである。図１０は、負荷電流の急減に応じて第１電源の出力電流値Ｉ１が０になる場合のグラフである。 図１１は、図１０と同様の状況下での第１実施形態の電力変換装置の動作に関するグラフである。図１１は、第２電源の電源内制御部が第３制御（電流抑制制御）を行い得る場合の第１電源の出力電流値Ｉ１と第２電源の出力電流値Ｉ２と総電流値Ｉｚとの関係を示すグラフである。

　以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔１〕～〔１２〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。

　〔１〕第１目標電圧に基づいて定電圧を出力する第１電源を備え且つ前記第１電源が第１導電路と第２導電路との間で電力変換を行う電源システムに用いられる電力変換装置であって、前記第１導電路と前記第２導電路との間において前記第１電源に対して並列に接続される第２電源を備え、前記第２電源は、前記第１導電路と前記第２導電路との間で電力変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を駆動する駆動部と、を有し、前記駆動部は、電流制限値に基づく定電流モードで前記電力変換部を動作させる第１制御と、前記定電流モードとは異なるモードで前記電力変換部を動作させる第２制御と、を切り替え、前記駆動部は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧が所定の上昇状態となった場合又は前記定電流モードを解除する解除条件が成立した場合に、前記電流制限値よりも低い電流を前記電力変換部に出力させる第３制御を行う電力変換装置。

　上記〔１〕の電力変換装置は、定電圧を出力する第１電源に対して第２電源が並列に接続された電源システムにおいて、第２電源が定電流動作を行うことを可能とする。更に、上記の電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に電源システムの出力電圧が実際に「所定の上昇状態」となるまで上昇した場合に第２電源自身が迅速に第３制御（電流を抑制する制御）に切り替わり得る。或いは、上記の電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に定電流モードの解除条件が成立して電源システムの出力電圧が上昇し得る状態となった場合に第２電源自身が迅速に第３制御（電流を抑制する制御）に切り替わり得る。つまり、この電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に電源システムの出力電圧の上昇が懸念される状態となっても第２電源の出力電流を抑制する第３制御に迅速に移行し、電源システムの出力電圧の上昇を迅速に抑え得る。

　〔２〕前記所定の上昇状態は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧が閾値に達した状態である〔１〕に記載の電力変換装置。

　上記〔２〕の電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に電源システムの出力電圧が上昇したか否かを判断し得る構成を、より簡易に実現することができる。

　〔３〕前記所定の上昇状態は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧の増加率が一定値に達した状態である〔１〕に記載の電力変換装置。

　上記〔３〕の電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に電源システムの出力電圧が所定の上昇度合いを超えて急上昇したか否かをより正確に判断し得る。上記電力変換装置は、出力電圧をモニタする周期及び出力電圧と閾値とを比較する周期が短いほど応答性が高くなり有利になる。

　〔４〕前記第２制御は、前記第１目標電圧よりも高い第２目標電圧に基づく定電圧モードで前記電力変換部を動作させる制御であり、前記駆動部は、切替条件が成立した場合に前記定電流モードから前記定電圧モードに切り替わり、前記駆動部は、前記第１制御中に前記定電流モードから前記定電圧モードに切り替わった場合に前記第３制御を行う〔１〕に記載の電力変換装置。

　上記〔４〕の電力変換装置は、第２電源の第１制御（定電流モードで動作させる制御）中に定電圧モードに切り替わって相対的に高い第２目標電圧を出力させる定電圧制御が始まった場合に、第３制御に迅速に移行することができる。上記電力変換装置は、いずれのモードを採用するかを判定する演算周期がより短いほど、応答性が高くなり有利になる。

　〔５〕前記駆動部は、前記第３制御中に前記第２電源の出力電圧が前記所定の上昇状態のときよりも低い所定値に低下した場合に前記第１制御を行う〔２〕から〔４〕のいずれか一つに記載の電力変換装置。

　上記〔５〕の電力変換装置は、電源システムの出力電圧の上昇が懸念される状態に応じて第２電源の出力電流を迅速に抑制した後、第２電源の出力電圧が所定値に達するまで第３制御（電流抑制制御）を続けることができる。そして、この電力変換装置は、第２電源の出力電圧が所定値まで抑えられたことを確認してから、第２電源を第１制御（定電流制御）に戻すことができる。

　〔６〕前記第２電源は、第２切替条件が成立した場合に前記定電圧モードから前記定電流モードに切り替わり、前記駆動部は、前記第３制御中に前記定電圧モードから前記定電流モードに切り替わった場合に前記第１制御を行う〔４〕に記載の電力変換装置。

　上記〔６〕の電力変換装置は、第２電源の第３制御（電流抑制制御）中に定電圧モードから定電流モードに切り替わった場合に、即ち、相対的に高い第２目標電圧を出力する状況が解消された場合に、迅速に第３制御を解除して第１制御に移行することができる。上記電力変換装置は、いずれのモードを採用するかを判定する演算周期がより短いほど、応答性が高くなり有利になる。

　〔７〕前記第２電源は、前記第２電源の外部の装置から指令値を受信する受信部を有し、前記駆動部は、前記第１制御を行う場合に前記受信部が受信した前記指令値に基づいて前記電流制限値を設定する〔１〕から〔６〕のいずれか一つに記載の電力変換装置。

　上記〔７〕の電力変換装置は、第１制御（定電流制御）を行う場合に受信部が受信した指令値に基づいて電流制限値を設定する。このような構成のものでは、仮に、出力電圧の上昇が懸念される状況となった場合に、外部から発せられる指令値に基づいて電流制限値を更新する方法のみを採用すると、出力電圧の上昇に応じた電流制限値に設定されるまでに時間がかかる懸念がある。しかし、上記の電力変換装置は、出力電圧の上昇が懸念される状況に応じて第２電源自身が第３制御（電流抑制制御）に切り替えることができるため、通信の遅延等に起因する切り替わりの遅れが生じにくくなる。

　〔８〕前記指令値は、前記電源システムが供給する総電流値又は前記第１電源が供給する第１電流の値に応じた値であり、前記駆動部は、前記第１制御を行う場合に前記指令値に基づいて前記総電流値又は前記第１電流の値に応じた前記電流制限値を設定する〔７〕に記載の電力変換装置。

　上記〔８〕の電力変換装置では、第２電源は、第１制御（定電流制御）を行う場合に外部との通信に基づいて総電流値又は第１電流の値に応じた電流制限値を設定することができる。つまり、上記の電力変換装置は、第１制御（定電流制御）中には上記総電流値又は上記第１電流の値をより正確に反映して第２電源の出力電流を調整することができる。但し、この電力変換装置は、出力電圧の上昇が懸念される状況となった場合、この状況に応じた新たな指令値が通信によって送信され、この指令値に応じた電流設定値に更新されるまでは、前回の「総電流値又は第１電流の値に応じた電流制限値」が維持されてしまう。つまり、この電力変換装置は、何も対策を講じないと、出力電圧の上昇が懸念される状況となってから第２電源の出力電流が実際に抑制されるまでに時間がかかってしまう懸念がある。しかし、上記の電力変換装置は、出力電圧の上昇が懸念される状況を第２電源自身が判断して第３制御（電流抑制制御）に迅速に切り替えることができるため、通信の遅延等に起因して電流制限値の更新が遅れることによる出力電圧の過度な上昇を抑え得る。

　〔９〕前記駆動部は、前記第１制御中に前記第１電流の値と前記電流制限値との割合を前記総電流値又は前記第１電流の値に基づいて所定割合にするように前記電流制限値を設定する〔８〕に記載の電力変換装置。

　上記〔９〕の電力変換装置は、第１制御（定電流制御）中には第１電源からの出力電流の値と第２電源からの出力電流の値とを所定割合に保ちやすくなる。そして、第１制御（定電流制御）中に出力電圧の上昇が懸念される状態になった場合には、上記電力変換装置は、上記所定割合に保ち続けることよりも出力電流を抑制することを迅速に優先させることができる。

　〔１０〕前記第１電源と、前記第１電源及び前記第２電源を制御する制御部と、を含み、前記第１電源又は前記制御部が前記指令値を送信する〔７〕から〔９〕のいずれか一つに記載の電力変換装置。

　上記〔１０〕の電力変換装置では、第２電源は、第１制御（定電流制御）中には制御部又は第１電源との通信によって電流制限値を設定することができる。そして、第１制御（定電流制御）中に出力電圧の上昇が懸念される状態になった場合には、第２電源は、第２電源自身の判定及び駆動によって電流を抑制する制御に迅速に切り替えることができる。

　〔１１〕前記第１電源を含み、前記第１電源は、前記第１導電路と前記第２導電路との間で電力変換を行う第１電力変換部と、前記第１電力変換部を駆動する第１駆動部と、前記第１電力変換部から出力される出力電流の値を検出する検出部と、前記出力電流の値を特定する情報を送信する送信部と、を含み、前記第２電源は、第２電力変換部である前記電力変換部と、第２駆動部である前記駆動部と、を含み、前記受信部は少なくとも前記出力電流の値を特定する情報を受信し、前記駆動部は、前記第１制御中に前記第１電流の値と前記電流制限値との割合を前記特定する情報に基づいて前記所定割合にするように前記電流制限値を設定する〔１０〕に記載の電力変換装置。

　上記〔１１〕の電力変換装置は、第１制御（定電流制御）中には第１電源で実際に検出された検出値に基づき、第１電源からの出力電流の値と第２電源からの出力電流の値とをより正確に所定割合に保ちやすくなる。

　〔１２〕前記第１電源の定格電流値よりも前記第２電源の定格電流値のほうが小さい〔１〕から〔１１〕のいずれか一つに記載の電力変換装置。

　上記〔１２〕の電力変換装置は、第２電源の定格電流値を相対的に抑えることができ、定格電流値の抑えられた第２電源によって特徴的な動作を行うことができる。

　＜第１実施形態＞
　１．全体構成
　図１で示される第１実施形態に係る車載用の電源システム１００は、例えば電気自動車等の車両に搭載される車載用の直流電圧供給システムとして機能し得る。電源システム１００は、負荷１１０に直流電圧を供給し得る。電源システム１００は、電力変換装置１０１とバッテリ１０２とを備える。

　負荷１１０は、車両に搭載される電気機器であればよく、例えば、エンジンやモータを稼動するのに必要な付属機器（セルモータ、オルタネータ及びラジエータクーリングファン等）であってもよい。負荷１１０の種類は限定されず、電動パワーステアリングシステム、電動パーキングブレーキ、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置等を含んでいてもよい。

　バッテリ１０２は、例えば高電圧（例えば３００Ｖ）を供給するバッテリ（例えば２次電池）である。バッテリ１０２における高電位側の正極端子は、第１導電路１１に電気的に接続されている。バッテリ１０２における低電位側の負極端子は、図示されていないグラウンドに電気的に接続されている。

　電力変換装置１０１は、第１導電路１１と第２導電路１２との間で電力変換を行う装置である。電力変換装置１０１は、主に、第１電源１０４と第２電源１０６と制御部１０８とを備える。第１電源１０４及び第２電源１０６は、第１導電路１１と第２導電路１２との間に並列に接続されている。図２のように、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２が第１導電路１１と第２導電路１２との間に並列に接続されている。電力変換装置１０１は、バッテリ１０２から第１導電路１１を介して入力される入力電圧を降圧し、第２導電路１２に対して第１導電路１１の電圧よりも低い出力電圧を印加する動作を行い得る。

　なお、本明細書において、特別な説明が無い限り、電圧とはグラウンドとの電位差を意味する。例えば、第１導電路１１の電圧は、第１導電路１１とグラウンドとの電位差を意味し、第２導電路１２の電圧は、第２導電路１２とグラウンドとの電位差を意味する。

　第１電源１０４及び第２電源１０６は、いずれもＤＣ－ＤＣコンバータとして機能する。第１電源１０４及び第２電源１０６はそれぞれ、バッテリ１０２から入力される直流電圧ＶＨを所定の出力電圧Ｖ１及びＶ２にそれぞれ変換して、各々の出力端子から出力する。

　第１電源１０４は、第１導電路１１と第２導電路１２との間に設けられ、第２導電路に定電圧を出力するように電力変換を行い得る装置である。図２に示されるように、第１電源１０４は、電力変換を行う第１電力変換部２１と、第１電力変換部２１を駆動する電源内制御部３１と、インタフェース部６１と、第１電圧値検出部４１と、第１電流値検出部５１と、を有する。電源内制御部３１は、第１電力変換部２１を駆動する第１駆動部の一例に相当する。以下の説明では、インタフェース部６１は、ＩＦ部６１とも称される。

　第１電力変換部２１は、第１導電路１１と第２導電路１２との間で電力変換を行う装置であり、具体的には、第１導電路１１から第１入力路７１を介して入力される電力を変換し、第１出力路８１を介して第２導電路１２に電力を出力する動作を行う。第１入力路７１は、第１導電路１１から分岐した導電路であり、一端が第１導電路１１に電気的に接続され、他端が第１電力変換部２１に電気的に接続される。第１出力路８１は、一端が第１電力変換部２１に電気的に接続され、他端が第２導電路１２に電気的に接続される。

　第１電力変換部２１は、例えば、図３のようなフルブリッジ方式の絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。図３では、第１電圧値検出部４１や第１電流値検出部５１などは省略されている。第１電力変換部２１は、入力回路部２１Ｘ、トランス部２１Ｙ、出力回路部２１Ｚを有する。入力回路部２１Ｘは、複数の半導体スイッチ素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄと、コンデンサ２１Ｅとを備え、トランス部２１Ｙの一次側コイル２１Ｆに電気的に接続される。入力回路部２１Ｘは、複数の半導体スイッチ素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのスイッチング動作に応じて一次側コイル２１Ｆに交流電圧を生じさせる。複数の半導体スイッチ素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのスイッチング動作の制御は電源内制御部３１によって行われ、具体的には後述のＣＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ）制御が行われる。出力回路部２１Ｚは、ダイオード２１Ｊ，２１Ｋ、インダクタ２１Ｌ、コンデンサ２１Ｍを備え、トランス部２１Ｙの二次側コイル２１Ｇ，２１Ｈに電気的に接続され、二次側コイル２１Ｇ，２１Ｈに印加される交流電圧を整流して直流電圧を出力する。第１電力変換部２１は、半導体スイッチ素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのスイッチング動作によって電圧変換を行う。第１電力変換部２１は、第１導電路１１に印加された入力電圧ＶＨ（第１導電路１１とグラウンド側の導電路１３Ａとの間の電位差）を降圧し、第１出力路８１に出力電圧（第１出力路８１とグラウンド側の導電路１３Ｂとの間の電位差）を生じさせる。導電路１３Ａ，１３Ｂは、例えば０Ｖ程度に維持される基準導電路である。

　図２のように、第１電流値検出部５１は、第１出力路８１の途中に介在する。第１電流値検出部５１は、第１出力路８１を流れる電流の値（第１電流値Ｉ１）を検出し、第１電流値Ｉ１を示す信号を電源内制御部３１に入力する。第１電力変換部２１が電力変換動作（具体的には降圧動作）を行う場合、第１電流値検出部５１は、第１電力変換部２１が第１出力路８１を介して出力する出力電流の値を第１電流値Ｉ１として検出する。この例では、第１電流値検出部５１が検出部の一例に相当し、第１電力変換部２１から出力される出力電流の値（第１電流値Ｉ１）を検出する。

　第１電圧値検出部４１は、第１出力路８１の電圧値（第１電圧値Ｖ１）を検出し、電源内制御部３１に第１電圧値Ｖ１を示す信号を入力する。第１電力変換部２１が電力変換動作を行う場合、第１電圧値検出部４１は、第１電力変換部２１が第１出力路８１に印加する出力電圧の値を第１電圧値Ｖ１として検出し、この出力電圧を示す信号を電源内制御部３１に入力する。

　ＩＦ部６１は、制御部１０８から伝送されるデータを受信し、電源内制御部３１に入力する。更に、ＩＦ部６１は、電源内制御部３１と協働し、電源内制御部３１が取得した第１電流値Ｉ１、第１電圧値Ｖ１を制御部１０８に送信し得る。ＩＦ部６１は、送信部の一例に相当し、第１電力変換部２１が出力する出力電流の値（第１電流値Ｉ１）を特定する情報を送信する機能を有する。この例では、出力電流の値（第１電流値Ｉ１）を特定する情報が指令値の一例に相当する。出力電流の値（第１電流値Ｉ１）を特定する情報は、出力電流の値（第１電流値Ｉ１）そのものであってもよく、出力電流の値（第１電流値Ｉ１）に一定値を加算した値であってもよく、出力電流の値（第１電流値Ｉ１）に一定係数を乗算した値であってもよい。

　電源内制御部３１は、情報処理機能を有する制御装置として構成され、例えば、内部メモリを含むマイクロコンピュータによって構成されている。内部メモリには、電源内制御部３１が実行すべきプログラム及び必要なパラメータ等が記憶されている。電源内制御部３１は、ＩＦ部６１から受信したデータに基づき、第１電力変換部２１を制御し得る。例えば、電源内制御部３１は、第１電力変換部２１の動作に必要な設定値を算出し、第１電力変換部２１に設定する。

　本構成では、制御部１０８は、第１電源１０４に対して一定の出力電圧目標値を与えるように動作する。以下の説明では、制御部１０８が第１電源１０４に与える出力電圧目標値は「第１目標電圧」とも称される。また、以下の説明では、上記のＣＶ制御によって一定の目標電圧を出力するモードは、定電圧モードとも称される。

　第１電源１０４は、制御部１０８から上記第１目標電圧が与えられた場合、第１出力路８１の電圧を上記第１目標電圧とするように電圧変換動作（降圧動作）を行い得る。具体的には、電源内制御部３１は、第１出力路８１に上記第１目標電圧を出力させるように第１電力変換部２１を駆動する。第１電力変換部２１は、電源内制御部３１による駆動（上記ＣＶ制御）によって定電圧モードで動作し、バッテリ１０２から入力される直流電圧ＶＨを降圧し、第１出力路８１の電圧を上記第１目標電圧とするように電圧変換動作を行い得る。

　具体的には、電源内制御部３１が周期的にフィードバック演算を行い、半導体スイッチ素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに与えるＰＷＭ信号のデューティを更新する。電源内制御部３１は、各周期のフィードバック演算において、上記第１目標電圧と第１電圧値検出部４１によって検出される第１電圧値Ｖ１（第１出力路８１の電圧）との偏差を算出する。そして、電源内制御部３１は、各周期のフィードバック演算において、その偏差と予め定められたゲインとに基づいてＰＩ演算式又はＰＩＤ演算式によって第１出力路８１の電圧を第１目標電圧に近づけるための操作量（デューティの増減量）を決定する。そして、電源内制御部３１は、このように決定された操作量（デューティの増減量）を現在の制御量（変更前のデューティ）に加えて新たなデューティを算出する。このように、電源内制御部３１は、各周期のフィードバック演算により各周期においてＰＷＭ信号のデューティを更新し得る。

　第２電源１０６は、第１導電路１１と第２導電路１２との間で電力変換を行い得る装置である。図２に示されるように、第２電源１０６は、電力変換を行う第２電力変換部２２と、第２電力変換部２２を駆動する電源内制御部３２と、インタフェース部６２と、第２電圧値検出部４２と、第２電流値検出部５２と、を有する。第２電力変換部２２は、電力変換部の一例に相当する。電源内制御部３２は、駆動部の一例に相当し、第２駆動部の一例に相当する。以下の説明では、インタフェース部６２は、ＩＦ部６２とも称される。

　第２電力変換部２２は、第１電力変換部２１に対して並列に接続され、第１導電路１１から第２入力路７２を介して入力される電力を変換し、第２出力路８２を介して第２導電路１２に電力を出力する動作を行う。第２入力路７２は、第１導電路１１から分岐した導電路であり、一端が第１導電路１１に電気的に接続され、他端が第２電力変換部２２に電気的に接続される。第２出力路８２は、一端が第２電力変換部２２に電気的に接続され、他端が第２導電路１２に電気的に接続される。

　図４で示されるように、第２電力変換部２２は、図３で示される第１電力変換部２１と同様のフルブリッジ方式の絶縁型のＤＣＤＣコンバータとして構成されている。図４では、第２電圧値検出部４２や第２電流値検出部５２などは図示が省略されている。第２電力変換部２２は、入力回路部２２Ｘ、トランス部２２Ｙ、出力回路部２２Ｚを有する。入力回路部２２Ｘは、複数の半導体スイッチ素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄと、コンデンサ２２Ｅとを備え、トランス部２２Ｙの一次側コイル２２Ｆに電気的に接続される。入力回路部２２Ｘは、複数の半導体スイッチ素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄのスイッチング動作に応じて一次側コイル２２Ｆに交流電圧を生じさせる。複数の半導体スイッチ素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄのスイッチング動作の制御は電源内制御部３２によって行われ、具体的にはＣＶＣＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）制御が行われる。出力回路部２２Ｚは、ダイオード２２Ｊ，２２Ｋ、インダクタ２２Ｌ、コンデンサ２２Ｍを備え、トランス部２２Ｙの二次側コイル２２Ｇ，２２Ｈに電気的に接続され、二次側コイル２２Ｇ，２２Ｈに印加される交流電圧を整流して直流電圧を出力する。第２電力変換部２２は、半導体スイッチ素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄのスイッチング動作によって電圧変換を行う。第２電力変換部２２は、第１導電路１１に印加された入力電圧ＶＨ（第１導電路１１とグラウンド側の導電路１３Ｃとの間の電位差）を降圧し、第２出力路８２に出力電圧（第２出力路８２とグラウンド側の導電路１３Ｄとの間の電位差）を生じさせる。導電路１３Ｃ，１３Ｄは、例えば０Ｖ程度に維持される基準導電路である。

　図２のように、第２電流値検出部５２は、第２出力路８２の途中に介在する。第２電流値検出部５２は、第２出力路８２を流れる電流の値（第２電流値Ｉ２）を検出し、第２電流値Ｉ２を示す信号を電源内制御部３２に入力する。第２電力変換部２２が電力変換動作（具体的には降圧動作）を行う場合、第２電流値検出部５２は、第２電力変換部２２が第２出力路８２を介して出力する出力電流の値を第２電流値Ｉ２として検出する。

　第２電圧値検出部４２は、第２出力路８２の電圧値（第２電圧値Ｖ２）を検出し、電源内制御部３２に第２電圧値Ｖ２を示す信号を入力する。第２電力変換部２２が電力変換動作を行う場合、第２電圧値検出部４２は、第２電力変換部２２が第２出力路８２に印加する出力電圧の値を第２電圧値Ｖ２として検出し、この出力電圧を示す信号を電源内制御部３２に入力する。

　ＩＦ部６２は、制御部１０８から伝送されるデータを受信し、電源内制御部３２に入力する。更に、ＩＦ部６２は、電源内制御部３２と協働し、電源内制御部３２が取得した第２電流値Ｉ２、第２電圧値Ｖ２を制御部１０８に送信し得る。ＩＦ部６２は、受信部の一例に相当し、第２電源１０６の外部の装置から指令値を受信するように機能する。具体的には、ＩＦ６２は、ＩＦ６１が送信した情報（例えば、第１電力変換部２１が出力する出力電流の値（第１電流値Ｉ１）を特定する情報）を受信する機能を有する。

　電源内制御部３２は、情報処理機能を有する制御装置として構成され、例えば、内部メモリを含むマイクロコンピュータによって構成されている。内部メモリには、電源内制御部３２が実行すべきプログラム及び必要なパラメータ等が記憶されている。電源内制御部３２は、ＩＦ部６２から受信したデータに基づき、第２電力変換部２２を制御し得る。例えば、電源内制御部３２は、第２電力変換部２２の動作に必要な設定値を算出し、第２電力変換部２２に設定する。

　本構成では、制御部１０８又は第１電源１０４は、第２電源１０６に対して出力電圧目標値又は出力電圧目標値を決定するための値を与えるように動作する。以下の説明では、第２電源１０６の出力電圧目標値は「第２目標電圧」とも称される。第２目標電圧は、例えば、第１目標電圧よりも少し高い値とされる。第２目標電圧は、制御部１０８又は第１電源１０４から第２電源１０６に直接与えられてもよい。或いは、制御部１０８又は第１電源１０４から第２電源１０６に第１目標電圧が与えられ、第２電源１０６が第１目標電圧よりも一定レベル高い電圧を第２目標電圧が設定してもよい。

　更に、制御部１０８又は第１電源１０４は、第２電源１０６に対して電流制限値又は電流制限値を決定するための値を与えるように動作する。電流制限値は、制御部１０８又は第１電源１０４から第２電源１０６に直接与えられてもよく、制御部１０８から第２電源１０６に負荷電流値が与えられ、第２電源１０６が負荷電流値の一定割合の電流値を電流制限値としてもよい。この場合の負荷電流値は、電源システム１００から負荷１１０に供給する電流値である。或いは、第１電源１０４から第２電源１０６に対して第１電流値Ｉ１が与えられ、第２電源１０６が第１電流値Ｉ１に基づいて電流制限値を設定してもよい。

　本構成では、電源内制御部３２（駆動部）が、第１制御（定電流制御）を行う場合にＩＦ部６２（受信部）が受信した指令値に基づいて電流制限値を指令値に応じた値（例えば、第１電流値Ｉ１に応じた値）に設定する。なお、以下で説明される代表例は、第１電源１０４から第２電源１０６に対して第１電流値Ｉ１が与えられ、第２電源１０６がこの第１電流値Ｉ１に基づいて第１電流値Ｉ１と電流制限値との割合を所定割合にするように電流制限値を設定する例である。具体的には、電源内制御部３２（駆動部）が、定電流制御中に第１電流値Ｉ１と電流制限値との割合をＩＦ部６２（受信部）がＩＦ部６１から受信した情報（第１電流値Ｉ１を特定する情報）に基づいて所定割合にするように電流制限値を設定する。

　第２電源１０６は、上記第２目標電圧及び上記電流制限値に基づき、ＣＶＣＣ制御により動作する。第２電源１０６は、上述のＣＶ制御により、指定された一定電圧（第２目標電圧）を出力する定電圧モードでも動作することができる。第２電源１０６が行うＣＶ制御は第２制御の一例に相当する。また、第２電源１０６は、ＣＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）制御により、指定された一定電流値（上記電流制限値）を出力するように動作することもできる。第２電源１０６が行うＣＣ制御は第１制御の一例に相当する。以下の説明では、指定された一定電流値を出力するモードは定電流モードとも称される。つまり、第２電源１０６は、定電圧モードでの動作と定電流モードとを切り替えて動作し得る。

　図５は、電源内制御部３２が実行する機能をブロックによって概念的に示す機能ブロック図である。図５における目標値設定部３２Ａ、定電流モード演算部３２Ｂ、定電圧モード演算部３２Ｃ、調停部３２Ｄ、ＰＷＭ信号生成部３２Ｅの各機能は、マイクロコンピュータ等によってソフトウエア的に実現されてもよく、ハードウェア回路によって実現されてもよい。目標値設定部３２Ａは、インタフェース部６２からの情報に基づき、電流制限値Ｉｔｂを定電流モード演算部３２Ｂに与え、第２目標電圧Ｖｔｂを定電圧モード演算部３２Ｃに与える。

　第２電力変換部２２は、定電流モードで動作する場合、即ち電源内制御部３２によって第１制御（定電流制御）が行われる場合、バッテリ１０２から入力される直流電圧ＶＨを降圧し、第２出力路８２の電流を上記電流制限値とする電圧変換動作を行う。電源内制御部３２は、第２電力変換部２２を定電流モードで動作させるためのフィードバック演算を所定の演算周期で周期的に行い得る。具体的には、定電流モード演算部３２Ｂが上記演算周期で周期的にフィードバック演算を行い、操作量（第２出力路８２の電流値を電流制限値に近づけるための新たなデューティ）を算出する。定電流モード演算部３２Ｂは、各周期のフィードバック演算において、演算を行う周期における上記電流制限値Ｉｔｂと第２電流値検出部５２によって検出される第２電流値Ｉ２（第２出力路８２の電流値）との偏差を算出する。そして、定電流モード演算部３２Ｂは、演算を行う周期において、当該周期の上記偏差と予め定められたゲインとに予め定められた演算式とによって第２出力路８２の電流値を上記電流制限値Ｉｔｂに近づけるための操作量（新たなデューティ）を決定する。上記演算式は、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）演算式であってもよく、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）演算式であってもよい。例えば、定電流モード演算部３２Ｂは、ＰＩ演算式によって操作量（新たなデューティ）を算出する場合、上記偏差と予め定められた比例ゲイン及び積分ゲインとに基づいてＰＩ演算式によって操作量（新たなデューティ）を算出する。この操作量は、演算を行った周期のフィードバック演算結果であり、定電流モードの場合に現在のデューティから変化させるべき新たなデューティである。

　第２電力変換部２２は、定電圧モードで動作する場合、即ち電源内制御部３２によって第２制御（定電圧制御）が行われる場合、バッテリ１０２から入力される直流電圧ＶＨを降圧し、第２出力路８２の電圧を上記第２目標電圧とする電圧変換動作を行う。電源内制御部３２は、第２電力変換部２２を定電圧モードで動作させるためのフィードバック演算を上記演算周期で周期的に行う。具体的には、定電圧モード演算部３２Ｃが上記演算周期で周期的にフィードバック演算を行い、操作量（第２出力路の電圧値を第２目標電圧に近づけるための新たなデューティ）を算出する。定電圧モード演算部３２Ｃは、各周期のフィードバック演算において、演算を行う周期における上記第２目標電圧Ｖｔｂと第２電圧値検出部４２によって検出される第２電圧値Ｖ２（第２出力路８２の電圧）との偏差を算出する。そして、定電圧モード演算部３２Ｃは、演算を行う周期において、当該周期の上記偏差と予め定められたゲインとに基づいてＰＩ演算式又はＰＩＤ演算式によって第２出力路８２の電圧を第２目標電圧Ｖｔｂに近づけるための操作量を決定する。例えば、定電圧モード演算部３２Ｃは、ＰＩ演算式によって操作量（新たなデューティ）を算出する場合、上記偏差と予め定められた比例ゲイン及び積分ゲインとに基づいてＰＩ演算式によって操作量（新たなデューティ）を算出する。この操作量は、演算を行った周期のフィードバック演算結果であり、定電圧モードの場合に現在のデューティから変化させるべき新たなデューティである。

　調停部３２Ｄは、定電流モード演算部３２Ｂによって算出された操作量（デューティ）と定電圧モード演算部３２Ｃによって算出された操作量（デューティ）のうちのいずれを選択するかを、予め定められた選択方式によって決定する。以下で説明される代表例では、定電流モード演算部３２Ｂ及び定電圧モード演算部３２Ｃによって算出された両操作量のうち小さい操作量（デューティ比が小さくなる演算結果）を選択する方法が採用される。本明細書において、切替条件が成立した場合とは、調停部３２Ｄが、定電流モード演算部３２Ｂが算出した操作量を選択している状態から定電圧モード演算部３２Ｃが算出した操作量を選択する状態に切り替わった場合である。また、第２切替条件が成立した場合とは、調停部３２Ｄが、定電圧モード演算部３２Ｃが算出した操作量を選択している状態から定電流モード演算部３２Ｂが算出した操作量を選択する状態に切り替わった場合である。なお、調停方法はこの決定方法に限定されず、他の決定方法が採用されてもよい。本開示では、第３制御（電流抑制制御）が行われていない期間（通信に基づく通常制御が行われている期間）において定電流モード演算部３２Ｂが算出した操作量を調停部３２Ｄが選択する場合の制御が第１制御（定電流制御）である。また、第３制御（電流抑制制御）が行われていない期間（通信に基づく通常制御が行われている期間）において定電圧モード演算部３２Ｃが算出した操作量を調停部３２Ｄが選択する場合の制御が第２制御（定電圧制御）である。このように電源内制御部３２（駆動部）は、電流制限値に基づく定電流モードで第２電力変換部２２（電力変換部）を動作させる第１制御と、定電流モードとは異なるモードで第２電力変換部２２を動作させる第２制御と、を切り替える。

　調停部３２Ｄは、定電流モード演算部３２Ｂによって算出された操作量（デューティ）と定電圧モード演算部３２Ｃによって算出された操作量（デューティ）のうちの小さい操作量を選択する。そして、ＰＷＭ信号生成部３２Ｅは、調停部３２Ｄで選択された操作量（デューティ）のＰＷＭ信号を、例えば、この操作量が決定された演算周期の次の周期のＰＷＭ信号として出力する。

　このような動作がなされるため、電源内制御部３２では、定電流モード演算部３２Ｂが算出した操作量が調停部３２Ｄによって採用される期間は、第２電力変換部２２を定電流モードで動作させる定電流制御が継続する。また、電源内制御部３２では、定電圧モード演算部３２Ｃが算出する操作量が調停部３２Ｄによって採用される期間は、第２電力変換部２２を定電圧モードで動作させる定電圧制御が継続する。

　図６に示されるように、制御部１０８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１２０、メモリ１２２、インタフェース部（以下、ＩＦ部という）１２４及びバス１２６を含む。制御部１０８における各部の間のデータ伝送は、バス１２６を介して行われる。メモリ１２２は、１以上の記憶媒体を有し、例えば、書換可能な半導体不揮発性メモリ等を含む。メモリ１２２には、ＣＰＵ１２０が実行するプログラム及び所定のパラメータ等が記憶されている。メモリ１２２の一部の領域は、ＣＰＵ１２０がプログラムを実行するときにワークエリアとして使用される。制御部１０８は、例えば、電気自動車等のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。

　ＣＰＵ１２０は、第１電源１０４及び第２電源１０６の動作を制御する機能を有し、第１電源１０４に指示を与えることで第１電力変換部２１を制御し、第２電源１０６に指示を与えることで第２電力変換部２２を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２０は、ＩＦ部１２４を介して第１電源１０４に対して、第１目標電圧を伝送する。第１電源１０４は、上記第１目標電圧に基づいて定電圧モードで動作しうるようになっており、第１目標電圧に等しい電圧を出力するように動作する。また、ＣＰＵ１２０は、ＩＦ部１２４を介して第２電源１０６に対して、第１目標電圧又は第２目標電圧、及び、負荷電流値又は電流制限値を伝送してもよい。第２電源１０６は、定電流モードで動作するときには上記電流制限値に等しい電流を出力するように動作し、定電圧モードで動作するときには上記第２目標電圧に等しい電圧を出力するように動作する。

　２．電力変換制御
　次の説明は、第２電源１０６が行う電力変換制御に関する。
　図７の制御は、所定の開始条件が成立した後に第２電源１０６（具体的には電源内制御部３２）が繰り返し実行する制御である。所定の開始条件は、例えば、車両が始動状態となった場合、電源内制御部３２に対して電力供給が開始された場合、その他の開始条件が成立した場合などである。なお、第２電源１０６は、上記開始条件が成立した直後の初期動作として通信に基づく通常制御を開始するようになっている。通信に基づく通常制御は、通信で得られる上述の指令値（例えば第１電流値Ｉ１）に基づいて電流制限値Ｉｔｂを設定した上で定電流モード演算部３２Ｂ及び定電圧モード演算部３２Ｃが演算を行い、調停部３２Ｄが上述の調停によって操作量を決定する制御である。通信に基づく通常制御は、上述の第１制御（定電流制御）又は第２制御（定電圧制御）のいずれかである。通信に基づく通常制御では、調停部３２Ｄが決定した操作量（デューティ）のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号生成部３２Ｅが出力する。なお、通信に基づく通常制御が行われている場合、定電流モード演算部３２Ｂが算出した操作量を調停部３２Ｄが採用し続ける期間は、第２電力変換部２２を定電流モードで動作させる第１制御（定電流制御）が継続する。なお、電源内制御部３２は、第１電源１０４の出力電圧が第１目標電圧であり且つ第２電源１０６の出力電流が電流制限値である限り、通信に基づく通常制御として上述の第１制御（定電流制御）を行う。

　電源内制御部３２は、上記開始条件が成立した場合又は図７の制御が終了した場合に、図７の制御を開始し、ステップＳ１の処理を行う。電源内制御部３２は、ステップＳ１では、第２電源１０６の制御が通信に基づく通常制御であるか否かを判断し、通信に基づく通常制御である場合には処理をステップＳ２に進める。電源内制御部３２は、ステップＳ１において第２電源１０６の制御が第３制御（電流抑制制御）であると判断した場合には処理をステップＳ５に進める。なお、上記開始条件が成立した後の初回のステップＳ１の時点では、電源内制御部３２は、デフォルトの制御として通信に基づく通常制御を行っているため、ステップＳ１においてＹｅｓと判断する。また、ステップＳ３、Ｓ６の処理の後に図７の制御が再び開始された場合の次のステップＳ１の時点では、電源内制御部３２は、通信に基づく通常制御を行っているため、ステップＳ１においてＹｅｓと判断する。また、ステップＳ４、Ｓ７の処理の後に再び図７の制御が開始された場合の次のステップＳ１では、電源内制御部３２は、第３制御（電流抑制制御）を行っているため、ステップＳ１においてＹｅｓと判断する。

　電源内制御部３２は、ステップＳ１において、第２電源１０６が通信に基づく通常制御を行っていると判断した場合、ステップＳ２において第２電源１０６の出力電圧値が予め定められた第１閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判断する。第１閾値Ｖｔｈ１は、第１電源１０４の定電圧（第１目標電圧）よりも高い値である。また、第１閾値Ｖｔｈ１は、第２電源１０６の定電圧モードの目標電圧（第２目標電圧）よりも低い値である。電源内制御部３２は、ステップＳ２において第２電源１０６の出力電圧値（即ち、第２電力変換部２２の出力電圧値）が第１閾位Ｖｔｈ１以上でないと判断した場合、ステップＳ４において通信に基づく通常制御を継続する。

　電源内制御部３２は、ステップＳ２において第２電源１０６の出力電圧値が第１閾値Ｖｔｈ１以上であると判断した場合、ステップＳ３において電流抑制制御（第３制御）を行う。この電流抑制制御は、第３制御の一例に相当する。この電流抑制制御は、例えば、第２電源１０６の目標電流値を現在の電流制限値（通信によって取得された指令値に基づいて決定された値）から徐々に減少させる制御である。電源内制御部３２は、電流抑制制御が継続している間は、目標電流値を現在の電流制限値から徐々に減少させて設定するとともに、第２電力変換部２２の出力電流値Ｉ２を目標電流値にするように第２電力変換部２２を動作させる。目標電流値を減少させる速度は、電源内制御部３２において予め定められている。

　このように、電源内制御部３２（駆動部）は、第１制御（定電流制御）中に第２電源１０６の出力電圧が所定の上昇状態となった場合に、電流制限値よりも低い電流を第２電力変換部２２（電力変換部）に出力させる第３制御（電流抑制制御）を行い得る。そして、本実施形態では、所定の上昇状態は、第１制御（定電流制御）中に第２電源１０６の出力電圧が閾値（具体的には第１閾値Ｖｔｈ１）に達した状態である。

　電源内制御部３２は、ステップＳ１において第２電源１０６の制御が通信に基づく通常制御でないと判断した場合（即ち、電流抑制制御であると判定した場合）、ステップＳ５において第２電源１０６の出力電圧値が第２閾値Ｖｔｈ２以上であるか否かを判断する。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い値である。更に、第２閾値Ｖｔｈ２は、第１電源１０４が出力する定電圧（第１目標電圧）よりも低い値である。

　電源内制御部３２は、ステップＳ５において第２電源１０６の出力電圧値が第２閾値Ｖｔｈ２以上でないと判断した場合、ステップＳ７において通信に基づく通常制御を継続する。電源内制御部３２は、第１電源１０４の出力電圧が第１目標電圧であり且つ第２電源１０６の出力電流が電流制限値である限り、通信に基づく通常制御として上述の第１制御（定電流制御）を行うようになっている。電源内制御部３２は、ステップＳ５において第２電源１０６の出力電圧値が第２閾値Ｖｔｈ２未満であると判断した場合、ステップＳ６において第３制御（電流抑制制御）を行う。

　このように、電源内制御部３２（駆動部）は、第３制御（電流抑制制御）中に第２電源１０６の出力電圧が上述の「所定の上昇状態」のときよりも低い所定値（第２閾値Ｖｔｈ２）未満に低下した場合に第１制御（定電流制御）を行う。

　本開示の効果の例は、以下の通りである。
　電力変換装置１０１は、定電圧を出力する第１電源１０４に対して第２電源１０６が並列に接続された電源システム１００において、第２電源１０６が定電流動作を行うことを可能とする。但し、単に第２電源１０６が定電流動作を行う構成では、図８のような問題があるため、電力変換装置１０１はこの問題を図９のように解消し得る。

　図８の例は、図１～図６のような構成のものにおいて上記第３制御（電流抑制制御）を行わない例である。図８の例では、時間ｔａからの期間Ｔ４において負荷電流の急低下が生じ、総電流値Ｉｚ（第１電源１０４の電流値Ｉ１と第２電源１０６の電流値Ｉ２との和）が急減している。図８の例では、負荷電流の急減によって第１電源１０４の出力電流が急減しても、通信によって第２電源１０６の電流制限値が時間ｔｄに更新されるまでは、期間Ｔ１２のように第２電源１０６の出力電流値Ｉ２は現在の電流制限値で維持されようとする。図８の例では、時間ｔｄにて電流制限値が更新され、その後の期間Ｔ１３に第２電源１０６の出力電流値Ｉ２が減少しているが、それまでの期間Ｔ１２は、第２電源１０６の出力電流を抑えることができない。図８の例では、期間Ｔ１２の後半の期間において、第２電源１０６は、負荷が要求する電流よりも大きな電流を定電流として出力しようする。すると、第２電源１０６は、定電流モードを維持できなくなり、定電圧モードでの動作に切り替わり、これによって第２電源１０６の出力電圧の上昇、ひいては電源システム１００の出力電圧の上昇が生じてしまう。しかし、本開示の電力変換装置１０１は、図９のように、第３制御（電流抑制制御）によって出力電流を迅速に減少させることができるため、このような出力電圧の上昇を確実に抑えることができる。

　図９の例では、図８の例と同様に、時間ｔａからの期間Ｔ４において負荷電流の急低下が生じ、総電流値Ｉｚ（第１電源１０４の電流値Ｉ１と第２電源１０６の電流値Ｉ２との和）が急減している。電力変換装置１０１は、第２電源１０６の第１制御中（期間Ｔ２１の定電流制御中）に期間Ｔ４のように負荷電流が急減し、電源システム１００の出力電圧が上昇しても、第２電源１０６自身が「所定の上昇状態」を迅速に検出し得る。そして、第２電源１０６は、「所定の上昇状態」の検出に応じて第１制御（定電流制御）から第３制御（電流抑制制御）に切り替わり得る。図９の例では、時間ｔｂよりも前は、第２電源１０６の出力電圧が第１閾位Ｖｔｈ１未満であり、期間Ｔ４の負荷電流の急減によって時間ｔｂに第２電源１０６の出力電圧が第１閾値Ｖｔｈ１以上となっている。電源内制御部３２は、このように第２電源１０６の出力電圧が第１閾位Ｖｔｈ１以上となった場合に、期間Ｔ２２のように第２電力変換部２２に対する制御を第１制御（定電流制御）から第３制御（電流抑制制御）に切り替え、出力電流値Ｉ２を減少させる。

　このように、電力変換装置１０１は、第２電源１０６の第１制御（定電流制御）中に第２電源１０６から過大に電流が出力される事態が生じ、それに伴う出力電圧の上昇が生じても、第２電源１０６の出力電流を迅速に減少させて出力電圧を回復し得る。

　電源内制御部３２（駆動部）は、図９の期間Ｔ２２のように第３制御（電流抑制制御）を行っているときに第２電源１０６の出力電圧が第２閾値Ｖｔｈ２に達した場合には第３制御（電流抑制制御）から第１制御（定電流制御）に切り替える。図９の例では、第３制御（電流抑制制御）の時間ｔｃにおいて第２電力変換部２２（電力変換部）の出力電圧が第２閾値Ｖｔｈ２に達している。そして、電源内制御部３２（駆動部）は、時間ｔｃ直後に、第２電力変換部２２に対する制御を第３制御（電流抑制制御）から第２制御（定電流制御）に切り替えている。

　このように、電力変換装置１０１は、電源システム１００の出力電圧の上昇が懸念される状態に応じて第２電源１０６の出力電流を迅速に抑制した後、第２電源１０６の出力電圧が所定値（第２閾値Ｖｔｈ２）に達するまで第３制御を続けることができる。そして、電力変換装置１０１は、第２電源１０６の出力電圧が所定値（第２閾値Ｖｔｈ２）まで抑えられたことを確認してから、第２電源１０６を第１制御（定電流制御）に戻すことができる。

　一方、図８の例では、期間Ｔ４での負荷電流の急減によって第１電源１０４の出力電流が減少しても、通信結果に応じて第２電源１０６の電流制限値が時間ｔｄに更新されるまでは第２電源１０６の出力電流が維持されようとする。つまり、図８の例では、時間ｔｄ後の期間Ｔ１３までは第２電源１０６の出力電流を抑えることができず、第２電源１０６の出力電圧の上昇、ひいては電源システム１００の出力電圧の上昇が生じてしまうことになる。これに対し、本開示の電力変換装置１０１は、図９のようにこの問題を解消することができる。なお、図９における一点鎖線Ｉｘは、図８のように動作させる場合の第１電源１０４の出力電流値の変化であり、図９における一点鎖線Ｉｙは、図８のように動作させる場合の第２電源１０６の出力電流値の変化である。

　図１０は、負荷電流の急減によって第１電源１０４の電流値Ｉ１が０になる場合のグラフである。図１０は、図８と同様の装置に関するグラフであり、図１～図６のような構成のものにおいて上記電流抑制制御を行わない例である。図１０の例では、時間ｔａから負荷電流の急減が生じ、総電流値Ｉｚ（第１電源１０４の電流値Ｉ１と第２電源１０６の電流値Ｉ２との和）が急減している。そして、図１０の例では、時間ｔａの後に行われる通信に応じて時間ｔｄから電流制限値が変更され、第２電源１０６の電流値Ｉ２が減少している。但し、図１０の例では、第１電源１０４の電流値Ｉ１は、負荷電流の急減に伴って時間ｔｅに０に達した後、時間ｔｅから０で維持されている。この図１０の例では、負荷電流の急減によって第１電源１０４の出力電流が急減する期間Ｔ１４は、過渡的な電圧上昇が生じてしまう。更に、その後の期間Ｔ１５では、第１電源１０４の電流値Ｉ１が０となり、第２電源１０６が定電圧モードで維持されるため、定常的に出力電圧が高くなってしまう。

　これに対し、本開示の電力変換装置１０１は、図１１のように、第２電源１０６の第１制御中（期間Ｔ２１の定電流制御中）に図１０と同様の負荷電流の急減が生じても、「所定の上昇状態」が生じた時間ｔｂから第３制御（電流抑制制御）を行うことができる。これにより、電力変換装置１０１は、時間ｔｂから出力電流値Ｉ２を減少させることができ、期間Ｔ４で懸念される過渡的な電圧上昇を抑えることができる。しかも、電力変換装置１０１は、第１電源１０４の電流値Ｉ１が０まで到達することを抑制又は防止することができるため、図１０の期間Ｔ１５のような定常的な出力電圧の上昇も抑えることができる。なお、図１１における一点鎖線Ｉｘは、図１０のように動作させる場合の第１電源１０４の出力電流値の変化であり、図１１における一点鎖線Ｉｙは、図１０のように動作させる場合の第２電源１０６の出力電流値の変化である。

　電力変換装置１０１は、第１制御（定電流制御）を行う場合に受信部が受信した指令値に基づいて電流制限値を設定する。このような構成のものでは、仮に、出力電圧の上昇が懸念される状況となった場合に、外部から発せられる指令値に基づいて電流制限値を更新する方法のみを採用すると、出力電圧の上昇に応じた電流制限値に設定されるまでに時間がかかる懸念がある。しかし、電力変換装置１０１は、出力電圧の上昇が懸念される状況に応じて第２電源１０６自身が第３制御（電流抑制制御）に切り替えることができるため、通信の遅延等に起因する切り替わりの遅れが生じにくくなる。

　電力変換装置１０１では、第２電源１０６は、第１制御（定電流制御）を行う場合に外部との通信に基づいて第１電源１０４の出力電流の値（第１電流値Ｉ１）に応じた電流制限値を設定することができる。つまり、電力変換装置１０１は、第１制御（定電流制御）中には第１電流値Ｉ１をより正確に反映して第２電源１０６の出力電流を調整することができる。但し、この電力変換装置１０１は、出力電圧の上昇が懸念される状況となった場合、この状況に応じた新たな指令値が送信され、この指令値に応じた電流設定値に更新されるまでは、前回の「第１電流値Ｉ１に応じた電流制限値」が維持されてしまう。つまり、この電力変換装置１０１は、何も対策を講じないと、出力電圧の上昇が懸念される状況となってから第２電源１０６の出力電流が実際に抑制されるまでに時間がかかってしまう懸念がある。しかし、電力変換装置１０１は、出力電圧の上昇が懸念される状況を第２電源１０６自身が判断して第３制御（電流抑制制御）に迅速に切り替えることができるため、通信の遅延等に起因して電流制限値の更新が遅れることによる出力電圧の過度な上昇を抑え得る。

　電源内制御部３２（駆動部）は、第１制御（定電流制御）中に第１電流の値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとの割合を第１電流の値Ｉ１に基づいて所定割合にするように電流制限値Ｉｔｂを設定する。この電力変換装置は、第１制御（定電流制御）中には第１電源１０４からの出力電流の値Ｉ１と第２電源からの出力電流の値Ｉ２とを所定割合に保ちやすくなる。そして、この電力変換装置１０１は、第１制御（定電流制御）中に電源システム１００の出力電圧の上昇が懸念される状態になった場合には、上記所定割合に保ち続けることよりも出力電流を抑制することを迅速に優先させることができる。

　第２電源１０６は、第１制御（定電流制御）中には第１電源１０４との通信によって電流制限値Ｉｔｂを設定することができる。そして、第２電源１０６は、第１制御（定電流制御）中に電源システム１００の出力電圧の上昇が懸念される状態になった場合、第２電源１０６自身の判定及び駆動によって電流を抑制する制御に迅速に切り替えることができる。

　電力変換装置１０１は、第１制御（定電流制御）中には第１電源１０４で実際に検出された検出値（第１電流の値Ｉ１）に基づき、第１電源１０４からの出力電流の値Ｉ１と第２電源１０６からの出力電流の値Ｉ２とをより正確に所定割合に保ちやすくなる。

　電力変換装置１０１は、第１電源１０４の定格電流値よりも第２電源１０６の定格電流値のほうが小さい。この電力変換装置１０１は、第２電源１０６の定格電流値を相対的に抑えることができ、定格電流値の抑えられた第２電源１０６によって特徴的な動作を行うことができる。

　＜他の実施形態＞
　本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。

　上記実施形態では、「所定の上昇状態」は、第１制御中に第２電源１０６の出力電圧が第１閾値Ｖｔｈ１に達した状態であるがこの例に限定されない。例えば、「所定の上昇状態」は、第１制御中に第２電源１０６の出力電圧の増加率が一定値に達した状態であってもよい。この例は、電源内制御部３２が行う図７のステップＳ２の判断を、「第２電源１０６の出力電圧の増加率が一定値以上か否か」の判断に変更すればよい。そして、電源内制御部３２は、ステップＳ２において第２電源１０６の出力電圧の増加率が一定値以上と判断した場合にはステップＳ３の処理を行い、増加率が一定値未満と判断した場合にはステップＳ４の処理を行うようにすればよい。

　上記実施形態では、「所定の上昇状態」は、第１制御中に第２電源１０６の出力電圧が第１閾値Ｖｔｈ１に達した状態であるがこの例に限定されない。例えば、「所定の上昇状態」は、「第１制御（定電流制御）中に定電流モードから定電圧モードに切り替わったこと」であってもよい。「定電流モードから定電圧モードに切り替わったこと」とは、調停部３２Ｄが定電流モード演算部３２Ｂの演算結果を選択している状態から定電圧モード演算部３２Ｃの演算結果を選択している状態に切り替わったことである。この例は、電源内制御部３２が行う図７のステップＳ２の判断を、「第１制御（定電流制御）中に定電流モードから定電圧モードに切り替わったか否か」の判断に変更すればよい。そして、電源内制御部３２は、ステップＳ２において定電流モードから定電圧モードに切り替わったと判断した場合にはステップＳ３の処理を行い、そうでない場合にはステップＳ４の処理を行うようにすればよい。

　上記実施形態では、「所定の上昇状態」は、第１制御（定電流制御）中に第２電源１０６の出力電圧が第１閾値Ｖｔｈ１に達した状態であるがこの例に限定されない。例えば、「所定の上昇状態」は、「第１制御（定電流制御）中に定電流モードから定電圧モードに切り替わったこと」であってもよい。「定電流モードから定電圧モードに切り替わったこと」とは、調停部３２Ｄが定電流モード演算部３２Ｂの演算結果を選択している状態から定電圧モード演算部３２Ｃの演算結果を選択している状態に切り替わったことである。この例は、電源内制御部３２が行う図７のステップＳ２の判断を、「第１制御（定電流制御）中に定電流モードから定電圧モードに切り替わったか否か」の判断に変更すればよい。そして、電源内制御部３２は、ステップＳ２において定電流モードから定電圧モードに切り替わったと判断した場合にはステップＳ３の処理を行い、そうでない場合にはステップＳ４の処理を行うようにすればよい。

　上記実施形態において、図７のステップＳ５の判断は、「定電圧モードから定電流モードに切り替わったか否か」の判断に変更されてもよい。ここでいう「定電圧モードから定電流モードに切り替わったこと」とは、調停部３２Ｄが定電圧モード演算部３２Ｃの演算結果を選択している状態から定電流モード演算部３２Ｂの演算結果を選択している状態に切り替わったことである。この場合、電源内制御部３２は、ステップＳ５において定電圧モードから定電流モードに切り替わったと判断した場合にはステップＳ７の処理を行い、そうでない場合にはステップＳ６の処理を行うようにすればよい。

　上記実施形態では、第１電源１０４が当該第１電源１０４の電流値Ｉ１を指令値として第２電源１０６に送信し、第２電源１０６がこの指令値に基づいて電流制限値を設定するがこの例に限定されない。例えば、第１電源１０４が自身の電流値Ｉ１に基づいて電流値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとが所定割合となるように電流制限値Ｉｔｂを算出し、この電流制限値Ｉｔｂを指令値として第２電源１０６に送信してもよい。或いは、制御部１０８が、第１電源１０４から取得した第１電源１０４の電流値Ｉ１を指令値として第２電源１０６に送信してもよい。或いは、制御部１０８が電流値Ｉ１に基づいて電流値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとが所定割合となるように電流制限値Ｉｔｂを算出し、この電流制限値Ｉｔｂを指令値として第２電源に送信してもよい。或いは、制御部１０８が、第１電源１０４から取得した第１電源１０４の電流値Ｉ１と第２電源１０６から取得した第２電源１０６の電流値Ｉ２との和（総電流値Ｉｚ）を第２電源１０６に送信してもよい。或いは、制御部１０８が、上記総電流値Ｉｚの所定割合の値を電流制限値Ｉｔｂとして第２電源１０６に送信してもよい。

　上記実施形態は、電源内制御部３２（駆動部）が、第１制御（定電流制御）中に第１電流値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとの割合を第１電流値Ｉ１に基づいて所定割合にするように電流制限値Ｉｔｂを設定するが、この例に限定されない。電源内制御部３２（駆動部）は、第１制御（定電流制御）中に第１電流値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとの割合を制御部１０８から取得する総電流値Ｉｚ（Ｉ１＋Ｉ２）に基づいて総電流値Ｉｚの所定割合にするように電流制限値Ｉｔｂを設定してもよい。この場合、総電流値Ｉｚが指令値の一例に相当する。この場合、制御部１０８が、総電流値Ｉｚ（第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２との和）を継続的に監視し、最新の総電流値Ｉｚを短い時間間隔で第２電源１０６に送信すればよい。また、これらの例に限定されるわけではなく、電源内制御部３２（駆動部）は、第１電流値Ｉ１を指令値とするとともに第１電流値Ｉ１と電流制限値Ｉｔｂとを変数とする所定演算式を用い、第１電流値Ｉ１に応じて電流制限値Ｉｔｂを決定してもよい。或いは、電源内制御部３２（駆動部）は、上記総電流値Ｉｚを指令値とするとともに上記総電流値Ｉｚと電流制限値Ｉｔｂとを変数とする所定演算式を用い、上記総電流値Ｉｚに応じて電流制限値Ｉｔｂを決定してもよい。

　上記実施形態では、電力変換装置１０１が制御部１０８を含む装置であったが、上記制御部１０８のような制御を含まない装置が電力変換装置とされてもよい。例えば、電力変換装置１０１から上記制御部１０８を除いた部分が電力変換装置とされてもよい。

　上記実施形態では、電力変換装置１０１が第１電源１０４を含む装置であったが、第１電源を含まない装置が電力変換装置とされてもよい。例えば、電力変換装置１０１から第１電源１０４を除いた部分が電力変換装置とされてもよく、電力変換装置１０１から第１電源１０４及び制御部１０８を除いた部分が電力変換装置とされてもよい。

　上記実施形態では、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の具体的構成として、図３、図４のような絶縁型ＤＣＤＣコンバータが例示されたが、図３、図４の構成以外のＤＣＤＣコンバータが用いられてもよい。

　上記実施形態では、電源システム１００が電気自動車などの車両に搭載されるが、これに限定されない。電源システム１００は、これら以外の種類の車両、例えば、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載されてもよく、車両以外の装置に搭載されてもよい。

　なお、今回開示された実施の形態は全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、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１１　　　：第１導電路
１２　　　：第２導電路
１３Ａ　　：導電路
１３Ｂ　　：導電路
１３Ｃ　　：導電路
１３Ｄ　　：導電路
２１　　　：第１電力変換部
２１Ａ　　：半導体スイッチ素子
２１Ｂ　　：半導体スイッチ素子
２１Ｃ　　：半導体スイッチ素子
２１Ｄ　　：半導体スイッチ素子
２１Ｅ　　：コンデンサ
２１Ｆ　　：一次側コイル
２１Ｇ　　：二次側コイル
２１Ｈ　　：二次側コイル
２１Ｊ　　：ダイオード
２１Ｋ　　：ダイオード
２１Ｌ　　：インダクタ
２１Ｍ　　：コンデンサ
２１Ｘ　　：入力回路部
２１Ｙ　　：トランス部
２１Ｚ　　：出力回路部
２２　　　：第２電力変換部
２２Ａ　　：半導体スイッチ素子
２２Ｂ　　：半導体スイッチ素子
２２Ｃ　　：半導体スイッチ素子
２２Ｄ　　：半導体スイッチ素子
２２Ｅ　　：コンデンサ
２２Ｆ　　：一次側コイル
２２Ｇ　　：二次側コイル
２２Ｈ　　：二次側コイル
２２Ｊ　　：ダイオード
２２Ｋ　　：ダイオード
２２Ｌ　　：インダクタ
２２Ｍ　　：コンデンサ
２２Ｘ　　：入力回路部
２２Ｙ　　：トランス部
２２Ｚ　　：出力回路部
３１　　　：電源内制御部
３２　　　：電源内制御部
３２Ａ　　：目標値設定部
３２Ｂ　　：定電流モード演算部
３２Ｃ　　：定電圧モード演算部
３２Ｄ　　：調停部
３２Ｅ　　：ＰＷＭ信号生成部
４１　　　：第１電圧値検出部
４２　　　：第２電圧値検出部
５１　　　：第１電流値検出部
５２　　　：第２電流値検出部
６１　　　：インタフェース部
６２　　　：インタフェース部
７１　　　：第１入力路
７２　　　：第２入力路
８１　　　：第１出力路
８２　　　：第２出力路
１００　　：電源システム
１０１　　：電力変換装置
１０２　　：バッテリ
１０４　　：第１電源
１０６　　：第２電源
１０８　　：制御部
１１０　　：負荷
１２０　　：ＣＰＵ
１２２　　：メモリ
１２４　　：ＩＦ部
１２６　　：バス

Claims (10)

1. 　第１目標電圧に基づいて定電圧を出力する第１電源を備え且つ前記第１電源が第１導電路と第２導電路との間で電力変換を行う電源システムに用いられる電力変換装置であって、
   　前記第１導電路と前記第２導電路との間において前記第１電源に対して並列に接続される第２電源を備え、
   　前記第２電源は、前記第１導電路と前記第２導電路との間で電力変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を駆動する駆動部と、を有し、
   　前記駆動部は、電流制限値に基づく定電流モードで前記電力変換部を動作させる第１制御と、前記定電流モードとは異なるモードで前記電力変換部を動作させる第２制御と、を切り替え、
   　前記駆動部は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧が所定の上昇状態となった場合又は前記定電流モードを解除する解除条件が成立した場合に、前記電流制限値よりも低い電流を前記電力変換部に出力させる第３制御を行う電力変換装置。
2. 　前記所定の上昇状態は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧が閾値に達した状態である請求項１に記載の電力変換装置。
3. 　前記所定の上昇状態は、前記第１制御中に前記第２電源の出力電圧の増加率が一定値に達した状態である請求項１に記載の電力変換装置。
4. 　前記第２制御は、前記第１目標電圧よりも高い第２目標電圧に基づく定電圧モードで前記電力変換部を動作させる制御であり、
   　前記駆動部は、切替条件が成立した場合に前記定電流モードから前記定電圧モードに切り替わり、
   　前記駆動部は、前記第１制御中に前記定電流モードから前記定電圧モードに切り替わった場合に前記第３制御を行う請求項１に記載の電力変換装置。
5. 　前記駆動部は、前記第３制御中に前記第２電源の出力電圧が前記所定の上昇状態のときよりも低い所定値に低下した場合に前記第１制御を行う請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 　前記第２電源は、第２切替条件が成立した場合に前記定電圧モードから前記定電流モードに切り替わり、
   　前記駆動部は、前記第３制御中に前記定電圧モードから前記定電流モードに切り替わった場合に前記第１制御を行う請求項４に記載の電力変換装置。
7. 　前記第２電源は、前記第２電源の外部の装置から指令値を受信する受信部を有し、
   　前記駆動部は、前記第１制御を行う場合に前記受信部が受信した前記指令値に基づいて前記電流制限値を設定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 　前記指令値は、前記電源システムが供給する総電流値又は前記第１電源が供給する第１電流の値に応じた値であり、
   　前記駆動部は、前記第１制御を行う場合に前記指令値に基づいて前記総電流値又は前記第１電流の値に応じた前記電流制限値を設定する請求項７に記載の電力変換装置。
9. 　前記駆動部は、前記第１制御中に前記第１電流の値と前記電流制限値との割合を前記総電流値又は前記第１電流の値に基づいて所定割合にするように前記電流制限値を設定する請求項８に記載の電力変換装置。
10. 　前記第１電源と、
    　前記第１電源及び前記第２電源を制御する制御部と、
    　を含み、
    　前記第１電源又は前記制御部が前記指令値を送信する請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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