JP6428563B2

JP6428563B2 - 電源制御装置

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Publication number: JP6428563B2
Application number: JP2015210596A
Authority: JP
Inventors: 豊明栗田; 森　勝之; 勝之森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP2017081348A

Description

本発明は、車載主機となる回転電機とインバータを介して電力の授受を行う第１電源と、前記回転電機以外の電気機器に電力を供給する第２電源と、を備える車両に適用される電源制御装置に関する。

従来、下記特許文献１に見られるように、第１電源と、第１電源よりも容量が大きくてかつ出力が小さい第２電源と、第１電源及び第２電源の間で電力伝達を可能とする電力変換器とを備える車両に適用される電源制御装置が知られている。下記特許文献１では、第１電源としてキャパシタが用いられており、第２電源として電池が用いられている。

特許第５５８０９１４号公報

電源制御装置としては、第１電源及び電力変換器の間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第１遮断部と、第２電源及び電力変換器の間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第２遮断部とを備える車両に適用されるものもある。この制御装置は、第１電源及び第２電源のうちいずれかに異常が生じたか否かを判定する機能を有している。電源制御装置は、第１遮断部及び第２遮断部のうち、異常が生じたと判定した電源に対応する遮断部である対象遮断部を導通状態から遮断状態に切り替える。これにより、車両安全の確保を図っている。

ここで、対象遮断部が遮断状態に切り替えられると、第１電源及び第２電源のうち対象遮断部に対応する電源に、電力変換器からの電力を蓄積できなくなる。このため、対象遮断部に対応する電源に接続された車載電気機器の入力電圧の変動が大きくなる懸念がある。この場合、電気機器の入力電圧が過度に高くなる又は過度に低くなることにより、電気機器の信頼性が低下する懸念がある。

本発明は、第１遮断部及び第２遮断部のうち、異常が生じたと判定された電源に対応する遮断部である対象遮断部が導通状態から遮断状態に切り替えられた場合であっても、対象遮断部に対応する電源に接続された車載電気機器の信頼性の低下を回避できる電源制御装置を提供することを主たる目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

本発明は、車載主機となる回転電機（６１）とインバータ（６３）を介して電力の授受を行う第１電源（１０）と、前記第１電源とは異なる第２電源（２０）と、前記第２電源から電力が供給されて、かつ、前記回転電機以外の電気機器である第２電源側機器（５０）と、前記第１電源及び前記インバータのそれぞれと、前記第２電源及び前記第２電源側機器のそれぞれとの間を双方向に電力伝達可能に接続する電力変換器（３０）と、前記電力変換器及び前記インバータのそれぞれと前記第１電源との間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第１遮断部（６８）と、前記電力変換器及び前記第２電源側機器のそれぞれと前記第２電源との間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第２遮断部（５１）と、を備える車両に適用され、前記第１電源及び前記第２電源のうちいずれか一方から他方へと供給される電力を目標電力に制御する電力制御を行うために前記電力変換器を操作する通常時操作部（８０）と、前記第１電源及び前記第２電源のうちいずれかに異常が生じたか否かを判定する異常判定部（８０）と、前記第１遮断部及び前記第２遮断部のうち、前記異常判定部により異常が生じたと判定された電源に対応する遮断部である対象遮断部を導通状態から遮断状態に切り替える切替部（８０）と、前記異常判定部により異常が生じたと判定された場合、前記電力制御に代えて、前記第１電源及び前記第２電源のうち、前記異常判定部により異常が生じたと判定されてない方から異常が生じたと判定された方へと印加される電圧を目標電圧に制御する電圧制御を行うために前記電力変換器を操作する異常時操作部（８０）と、を備える。

上記発明は、通常時操作部を備えている。通常時操作部により、第１電源及び第２電源のうちいずれか一方から他方へと供給される電力を目標電力に制御する電力制御を行うために電力変換器が操作される。ここで上記発明は、異常判定部及び異常時操作部をさらに備えている。異常判定部により異常が生じたと判定された場合、電力制御に代えて、第１電源及び第２電源のうち、異常判定部により異常が生じたと判定されてない方から異常が生じたと判定された方へと印加される電圧を目標電圧に制御する電圧制御を行うために、異常時操作部により電力変換器が操作される。

このように上記発明では、異常判定部により異常が生じたと判定された場合、制御量を電力から電圧に変更する。これにより、電力変換器のうち異常が生じたと判定された電源側に接続された車載電気機器の入力電圧の変動を抑制でき、車載電気機器の信頼性の低下を回避することができる。具体的には例えば、第１電源に異常が生じたと判定された場合、異常時操作部により電力変換器が操作されることで、インバータの入力電圧の変動を抑制でき、インバータの信頼性の低下を回避できる。また例えば、第２電源に異常が生じたと判定された場合、異常時操作部により電力変換器が操作されることで、第２電源側機器の入力電圧の変動を抑制でき、第２電源側機器の信頼性の低下を回避できる。

車載電源システムの全体構成図。高圧電源異常時におけるフェールセーフ処理の手順を示すフローチャート。低圧電源異常時におけるフェールセーフ処理の手順を示すフローチャート。

以下、本発明に係る電源制御装置を車両に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る車両は、走行動力源として、回転電機及びエンジンが搭載されたハイブリッド車両である。

図１に示すように、車両は、第１電源としての高圧電源１０と、第２電源としての中圧電源２０とを有している。本実施形態では、高圧電源１０として出力型電源を用い、中圧電源２０として容量型電源を用いている。容量型電源は、出力型電源よりもエネルギ密度が大きく、電池容量、すなわち蓄積可能な最大電力量が大きいものである。出力型電源は、容量型電源よりも出力密度が大きく、容量型電源よりも最大出力が大きいものである。

高圧電源１０の出力電圧Ｖ１は、中圧電源２０の出力電圧Ｖ２よりも高い。具体的には、高圧電源１０の出力電圧は、例えば１００Ｖを超える電圧であり、中圧電源２０の出力電圧は、例えば４８Ｖ程度の電圧である。なお、高圧電源１０としては、例えばリチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）を用いることができ、中圧電源２０としては、例えばリチウムイオン２次電池（ＬｉＢ）を用いることができる。

車両は、高圧電源１０と中圧電源２０との間で直流電力の授受を行うために、高圧電源１０と中圧電源２０との間を変圧可能に接続する電力変換器３０を備えている。本実施形態では、電力変換器３０として、高圧電源１０と中圧電源２０との間を電気的に絶縁しつつ、高圧電源１０と中圧電源２０との間を変圧可能に接続する双方向絶縁型ＤＣＤＣコンバータを用いている。詳しくは、電力変換器３０は、中圧部３１、高圧部３２、及び中圧部３１と高圧部３２との間を電気的に絶縁しつつ中圧部３１と高圧部３２との間で電力伝達を行う変圧器３３を備えている。中圧部３１及び高圧部３２は、スイッチング素子を備えている。なお、双方向絶縁型ＤＣＤＣコンバータは周知であるため、その詳細な説明は省略する。

電力変換器３０は、上記スイッチング素子の操作によって中圧電源２０の出力電圧を昇圧して高圧電源１０に印加することにより、中圧電源２０から高圧電源１０へと電力を供給する昇圧動作を行う。電力変換器３０は、上記スイッチング素子の操作によって高圧電源１０の出力電圧を降圧して中圧電源２０に印加することにより、高圧電源１０から中圧電源２０へと電力を供給する降圧動作を行う。

車両は、中圧電源２０の出力電圧を降圧して補機負荷４０及び低圧電源４１に印加するチョッパ方式の降圧コンバータ５０を備えている。補機負荷４０及び低圧電源４１には、例えば１４Ｖ程度の電圧が印加される。本実施形態において、補機負荷４０には、電動パワーステアリング装置、パワーウインドウ装置、ブロワ、及びファン等が含まれる。低圧電源４１は、その出力電圧Ｖ３が中圧電源２０の出力電圧Ｖ２よりも低いものであり、例えば鉛蓄電池を用いることができる。低圧電源４１は、補機負荷４０の電力供給源となり得る。

車両は、高圧負荷として、第１モータジェネレータ６０、第２モータジェネレータ６１、第１インバータ６２、及び第２インバータ６３を備えている。本実施形態において、第１インバータ６２及び第２インバータ６３は、３相インバータである。また本実施形態において、第１モータジェネレータ６０及び第２モータジェネレータ６１は、３相のものであり、例えば同期機である。

第１モータジェネレータ６０は、第１インバータ６２に電気的に接続されている。第１モータジェネレータ６０は、車載エンジン６４のクランク軸に初期回転を付与してクランキングを行うスタータ等の役割を果たす。一方、第２モータジェネレータ６１は、第２インバータ６３に電気的に接続され、車載主機等の役割を果たす。エンジン６４のクランク軸及び第２モータジェネレータ６１は、動力分割機構６５を介して車両の駆動輪６６と動力伝達可能とされている。なお、第１インバータ６２及び第２インバータ６３と、高圧電源１０との間に昇圧コンバータが設けられていてもよい。

第１モータジェネレータ６０の力行運転時においては、第１モータジェネレータ６０には、第１インバータ６２から交流電圧が印加される。第１モータジェネレータ６０の回生運転時においては、第１モータジェネレータ６０により回生発電された電力が、第１インバータ６２を介して高圧電源１０に供給されたり、さらに電力変換器３０を介して中圧電源２０に供給されたりする。

車両は、第１電源側機器として、車室内空調用の電動コンプレッサ６７を備えている。電動コンプレッサ６７は、電力変換器３０及び高圧電源１０の少なくとも一方を電力供給源として、冷凍サイクル内の冷媒を圧送する。これにより、車室内を冷房するための冷熱を生成する。本実施形態において、電動コンプレッサ６７は、冷媒を圧送するためのモータと、このモータを駆動するインバータとを備えている。なお、第１電源側機器には、電動コンプレッサ６７に加え、他の電気機器が含まれていてもよい。

第１インバータ６２の高圧部３２側には、平滑コンデンサ６２ａが設けられており、第２インバータ６３の高圧部３２側にも、第１インバータ６２と同様に、平滑コンデンサが設けられている。また、降圧コンバータ５０の入力側である中圧部３１側にも、平滑コンデンサが設けられている。

第１インバータ６２、第２インバータ６３、電動コンプレッサ６７のインバータ、及び電力変換器３０は、第１遮断部としての高圧側リレー６８を介して、高圧電源１０と電力の授受を行う。詳しくは、高圧側リレー６８が導通状態とされる場合、第１インバータ６２、第２インバータ６３、電動コンプレッサ６７のインバータ、及び電力変換器３０の高圧部３２のそれぞれは、高圧電源１０と電気的に接続される。一方、高圧側リレー６８が遮断状態とされる場合、第１インバータ６２、第２インバータ６３、電動コンプレッサ６７のインバータ、及び電力変換器３０の高圧部３２のそれぞれは、高圧電源１０と電気的に遮断される。

降圧コンバータ５０及び電力変換器３０は、第２遮断部としての低圧側リレー５１を介して、中圧電源２０と電力の授受を行う。詳しくは、低圧側リレー５１が導通状態とされる場合、降圧コンバータ５０、及び電力変換器３０の中圧部３１側のそれぞれは、中圧電源２０と電気的に接続される。一方、低圧側リレー５１が遮断状態とされる場合、降圧コンバータ５０、及び電力変換器３０の中圧部３１側のそれぞれは、中圧電源２０と電気的に遮断される。

なお、高圧電源１０、中圧電源２０及び電力変換器３０を備える電源システムは、蓄積可能な最大電力量が大きい方の電源である中圧電源２０を高圧負荷及び補機負荷４０のメイン電源とするために構成されている。この構成によれば、中圧電源２０が備えられる中圧システムとは電気的に絶縁された高圧システムに備えられる高圧負荷及び第１電源側機器に対しては、必要に応じて中圧電源２０から電力が供給される。また、低圧システムに備えられる補機負荷４０及び低圧電源４１に対しても、必要に応じて、中圧電源２０から降圧コンバータ５０を介して電力が供給される。

車両は、摩擦ブレーキにより車輪に制動力を付与するブレーキ装置７０を備えている。本実施形態では、ブレーキ装置７０として、油圧式のものを用いている。

車両は、高圧部３２の出力電圧を検出可能な高圧電圧検出部７１と、中圧部３１の出力電圧を検出可能な中圧電圧検出部７２とを備えている。車両は、高圧部３２の出力電流及び高圧電源１０に流れる電流を検出可能な高圧電流検出部７３、及び中圧部３１の出力電流及び中圧電源２０に流れる電流を検出可能な中圧電流検出部７４を備えている。各検出部の検出値は、車載制御装置８０に入力される。

制御装置８０は、電力変換器３０、降圧コンバータ５０、第１インバータ６２、第２インバータ６３、及びエンジン６４等を制御する。具体的には例えば、制御装置８０は、第２モータジェネレータ６１のトルクを目標トルクに制御すべく、第２インバータ６３を操作する。

なお、実際には、電力変換器３０、第１インバータ６２、第２インバータ６３、及びエンジン６４等のそれぞれに対応して個別に制御装置が設けられる。本実施形態では、制御装置が個別設けられる点が要部ではないため、便宜上、これら制御装置を単一の制御装置８０として図示した。

制御装置８０は、回生協調ブレーキ制御を行う回生制御部８０ａを備えている。回生制御部８０ａは、車両の車輪に付与する要求制動トルクを算出する要求制動トルク算出部と、第２モータジェネレータ６１の回生発電により生成される回生制動トルクと、ブレーキ装置７０の制動トルクとの合計値が要求制動トルクとなるように、第２インバータ６３及びブレーキ装置７０を操作するブレーキ操作部とを含む。なお、要求制動トルクは、図示しないブレーキペダルの踏み込み量に基づいて算出されればよい。

制御装置８０は、低圧側リレー５１及び高圧側リレー６８のそれぞれを導通状態及び遮断状態のうちいずれかに操作する。制御装置８０は、低圧側リレー５１及び高圧側リレー６８のそれぞれを導通状態としつつ、中圧電源２０を電力供給源として高圧電源１０側へと電力を供給する制御を行う。この制御は、高圧部３２の出力電力を目標電力にフィードバック制御すべく電力変換器３０のスイッチング素子を操作する電力制御となる。なお、高圧部３２の出力電力は、高圧電圧検出部７１により検出された電圧である第１電圧ＶＨｒと、高圧電流検出部７３により検出された電流である第１電流ＩＨｒとに基づいて算出されればよい。

一方、制御装置８０は、低圧側リレー５１及び高圧側リレー６８のそれぞれを導通状態としつつ、高圧電源１０と第２モータジェネレータ６１の回生発電電力とのうち少なくとも一方を電力供給源として中圧電源２０側へと電力を供給する制御を行う。この制御は、中圧部３１の出力電力を目標電力にフィードバック制御すべく電力変換器３０のスイッチング素子を操作する電力制御となる。なお、中圧部３１の出力電力は、中圧電圧検出部７２により検出された電圧である第２電圧ＶＭｒと、中圧電流検出部７４により検出された電流である第２電流ＩＭｒとに基づいて算出されればよい。

ところで、高圧電源１０及び中圧電源２０のうちいずれかに異常が生じた場合、車両安全を確保する観点から、異常が生じた電源に対応するリレーを導通状態から遮断状態に切り替える必要がある。そして、異常が生じていない電源を第２モータジェネレータ６１の電力供給源として車両を退避走行させる。しかしながら、リレーを遮断状態に切り替えると、以下に説明する不都合が生じ得る。

高圧電源１０に異常が生じた場合に高圧側リレー６８が遮断状態に切り替えられると、高圧電源１０が、高圧部３２の出力電力及び第２モータジェネレータ６１の回生発電電力の受け皿として機能しなくなる。この場合、高圧部３２の出力電力及び第２モータジェネレータ６１の回生発電電力の受け皿が、第１インバータ６２及び第２インバータ６３の平滑コンデンサ等のみとなり、回生発電電力の受け皿が減ることとなる。その結果、第２インバータ６３の入力電圧が変動しやすくなり、第２インバータ６３の入力電圧の変動幅が大きくなる。これにより、第２モータジェネレータ６１のトルク変動が大きくなり、ドライバビリティが低下する懸念がある。また、高圧側リレー６８を遮断状態に切り替えると、第１インバータ６２、第２インバータ６３及び電動コンプレッサ６７の入力電圧の変動幅が大きくなり、第１インバータ６２、第２インバータ６３及び電動コンプレッサ６７の入力電圧が過度に高くなる又は過度に低くなる。これにより、第１インバータ６２、第２インバータ６３及び電動コンプレッサ６７の信頼性が低下する懸念がある。

一方、中圧電源２０に異常が生じた場合に低圧側リレー５１が遮断状態に切り替えられると、中圧電源２０が、中圧部３１の出力電力の受け皿として機能しなくなる。この場合、中圧部３１の出力電力の受け皿が、降圧コンバータ５０の平滑コンデンサ等のみとなる。その結果、降圧コンバータ５０の入力電圧の変動幅が大きくなり、降圧コンバータ５０の信頼性が低下する懸念がある。なお、実際には、降圧コンバータ５０の入力電圧の変動幅が大きくなる場合、降圧コンバータ５０の保護機能により、降圧コンバータ５０が異常停止される。

上述した問題を解決すべく、本実施形態では、高圧電源１０及び中圧電源２０のいずれかに異常が生じた場合、制御装置８０は、図２及び図３に示すフェールセーフ処理を行う。

まず、図２を用いて、高圧電源１０に異常が生じた場合のフェールセーフ処理について説明する。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、高圧電源１０に異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、高圧電源１０に異常が生じているか否かを、高圧電圧検出部７１により検出された電圧である第１電圧ＶＨｒに基づいて判定する。具体的には例えば、第１電圧ＶＨｒがその制御範囲からはずれた場合に高圧電源１０に異常が生じている旨判定すればよい。なお本実施形態において、ステップＳ１０の処理が異常判定部に相当する。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、電力変換器３０の電力制御において電力変換器３０の高圧部３２側から出力する目標電力を第２インバータ６３の入力電力と等しくする処理、電動コンプレッサ６７の動作を停止させる処理、及び回生協調ブレーキ制御を禁止する処理を行う。本実施形態において、ステップＳ１１の処理が第１電源側操作部及び停止部を含む。

まず、目標電力を第２インバータ６３の入力電力と等しくする処理について説明する。この処理は、高圧側リレー６８に流れる電流を０に近づけた状態で高圧側リレー６８を遮断状態に切り替え、高圧側リレー６８の溶着の発生を回避するための処理である。

つまり、高圧側リレー６８に流れる電流を０に近づけるには、第２インバータ６３の動作を停止させることも考えられる。しかしながらこの場合、第２モータジェネレータ６１による力行運転を行うことができず、ドライバビリティが低下する懸念がある。そこで、第２インバータ６３の動作を停止させずに高圧側リレー６８に流れる電流を０に近づけるために、電力変換器３０から出力する目標電力を第２インバータ６３の入力電力と等しくする処理を行う。特に本実施形態では、電動コンプレッサ６７の動作を停止させる処理を行うことにより、高圧側リレー６８に流れる電流を０に確実に０近づける。これにより、高圧側リレー６８が遮断状態に切り替えられた場合における高圧側リレー６８の溶着の発生を回避する。なお、第２インバータ６３に電力が入力されることから、第２モータジェネレータ６１の駆動トルクにより車両の走行がアシストされる。

ちなみに、高圧側リレー６８が遮断状態に切り替えられた場合における第２インバータ６３の電力供給源は、中圧電源２０となる。このため、第２インバータ６３の入力電力が、中圧電源２０の許容出力電力以下となるように第２インバータ６３の入力電力にガードをかける処理を行うのが望ましい。

続いて、回生協調ブレーキ制御を禁止する処理について説明する。この処理は、ドライバビリティの低下を回避するための処理である。つまり、高圧電源１０に異常が生じて高圧側リレー６８が遮断状態に切り替えられると、第２モータジェネレータ６１の回生発電電力が第２インバータ６３を介して高圧電源１０に蓄積することができなくなり、電源システムの受け入れ可能な回生発電電力の最大値が減少する。この場合、減少した回生発電電力に対応する回生制動トルクを、ブレーキ装置７０の制動トルクによって補完する必要がある。しかしながら、ブレーキ装置７０の応答性が低いことに起因して、要求制動トルクに対して実際の制動トルクが一時的に不足し、ドライバビリティが低下する懸念がある。

そこで、高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、第２モータジェネレータ６１の回生発電を禁止し、ブレーキ装置７０の制動トルクが要求制動トルクとなるように、ブレーキ装置７０を操作する。これにより、要求制動トルクに対して実際の制動トルクが一時的に不足することを抑制し、ドライバビリティの低下を回避する。

続くステップＳ１２では、第１電流ＩＨｒが高圧側閾値ＩＨｔｈ以下になったとの第１条件、及びステップＳ１２の処理が開始されてからの経過時間ＴＨｒが高圧側閾値時間ＴＨｔｈ経過したとの第２条件の論理和が真であるか否かを判定する。第１条件は、高圧側リレー６８に流れる電流が０に近づいたか否かを判定するための条件である。なお、第２条件は、ドライバの要求する走行動力源の出力パワーに対して実際の出力パワーが不足する状態が継続されるのを回避するための条件である。つまり、ステップＳ１２の処理が開始されてから、第１電流ＩＨｒが高圧側閾値ＩＨｔｈ以下になるまでの時間が長くなると、実際の出力パワーが不足する状態が長くなり、ドライバビリティが低下し得る。このため、第２条件を設けることにより、その後ステップＳ１８においてエンジン６４の始動処理が実行されるまでの時間が長くなることを抑制し、ドライバビリティの低下を回避する。

ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、高圧側リレー６８を導通状態から遮断状態に切り替える。なお本実施形態において、ステップＳ１３の処理が切替部に相当する。

続くステップＳ１４では、第１電圧ＶＨｒが所定範囲から外れたとの第３条件、及びステップＳ１４の処理が開始されてからの経過時間ＴＨ１が第１所定時間Ｔα１以上になったとの第４条件の論理和が真であるか否かを判定する。ここで、第３条件は、高圧部３２の出力電圧が不安定になったことを捉え、電力制御から電圧制御に切り替えるタイミングであるか否かを判定するための条件である。なお、第４条件は、上記第２条件と同様の趣旨で設けられる条件である。

続くステップＳ１５では、電力制御から電圧制御に切り替える。この処理は、電力変換器３０の制御量を出力電力から出力電圧に変更することにより、第２インバータ６３等の入力電圧の変動を抑制するための処理である。電圧制御は、第１電圧ＶＨｒをその目標電圧ＶＨｔｇｔにフィードバック制御すべく、電力変換器３０のスイッチング素子を操作する制御である。なお本実施形態では、電圧制御に切り替えられた場合であっても、電力変換器３０の昇圧動作及び降圧動作の双方が制限されることはない。ちなみに本実施形態において、ステップＳ１５の処理が異常時操作部に相当する。

続くステップＳ１６では、第１電圧ＶＨｒが目標電圧ＶＨｔｇｔに収束したとの第５条件、及びステップＳ１６の処理が開始されてからの経過時間ＴＨ２が第２所定時間Ｔα２以上になったとの第６条件の論理和が真であるか否かを判定する。なお、第６条件は、上記第２条件と同様の趣旨で設けられる条件である。

続くステップＳ１７では、エンジン６４が停止しているか否かを判定する。ステップＳ１７において肯定判定した場合には、ステップＳ１８，Ｓ１９において、第１モータジェネレータ６０によりクランキングを行う処理と、エンジン６４の燃焼制御処理とにより、エンジン６４に初爆を発生させてエンジン６４を始動させる。なお本実施形態において、ステップＳ１７〜Ｓ１９の処理がエンジン始動部に相当する。

ステップＳ１９において肯定判定した場合、又はステップＳ１７において否定判定した場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、電動コンプレッサ６７を含む第１電源側機器の動作を復帰させる。電動コンプレッサ６７の動作の再開により、車室内の冷房に必要な冷熱の生成を再開させることができる。なお本実施形態において、ステップＳ２０の処理が復帰部に相当する。

次に、図３を用いて、中圧電源２０に異常が生じた場合のフェールセーフ処理について説明する。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、中圧電源２０に異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、中圧電源２０に異常が生じているか否かを、第２電圧ＶＭｒに基づいて判定する。具体的には例えば、第２電圧ＶＭｒがその制御範囲からはずれた場合に中圧電源２０に異常が生じている旨判定すればよい。なお本実施形態において、ステップＳ３０の処理が異常判定部に相当する。

ステップＳ３０において肯定判定した場合には、ステップＳ３１に進み、電力変換器３０及び降圧コンバータ５０の動作を停止させる。この処理は、低圧側リレー５１に流れる電流を０にした状態又は０に近づけた状態で低圧側リレー５１を遮断状態に切り替え、低圧側リレー５１の溶着の発生を回避するための処理である。本実施形態において、ステップＳ３１の処理が第２電源側操作部及び停止部を含む。

続くステップＳ３２では、エンジン６４が停止しているか否かを判定する。ステップＳ３２において肯定判定した場合には、ステップＳ３３，Ｓ３４において、第１モータジェネレータ６０によりクランキングを行う処理と、エンジン６４の燃焼制御処理とにより、エンジン６４に初爆を発生させてエンジン６４を始動させる。

ステップＳ３４において肯定判定した場合、又はステップＳ３２において否定判定した場合には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、第２電流ＩＭｒが低圧側閾値ＩＭｔｈ以下になったとの第７条件、及びステップＳ３５の処理が開始されてからの経過時間ＴＭｒが低圧側閾値時間ＴＭｔｈ経過したとの第８条件の論理和が真であるか否かを判定する。第７条件は、低圧側リレー５１に流れる電流が０になったか否か又は０に近づいたか否かを判定するための条件である。

ステップＳ３５において肯定判定した場合には、ステップＳ３６に進み、低圧側リレー５１を導通状態から遮断状態に切り替える。なお本実施形態において、ステップＳ３６の処理が切替部に相当する。

続くステップＳ３７では、ステップＳ３７の処理が開始されてからの経過時間ＴＭ１が第３所定時間Ｔα３以上になったとの条件が成立しているか否かを判定する。

ステップＳ３７で肯定判定した場合には、ステップＳ３８に進み、電力制御から電圧制御に切り替える。電圧制御は、第２電圧ＶＭｒをその目標電圧ＶＭｔｇｔにフィードバック制御すべく、電力変換器３０のスイッチング素子を操作する制御である。本実施形態では、電圧制御において、電力変換器３０の降圧動作のみ許容し、昇圧動作を禁止する。ちなみに本実施形態において、ステップＳ３８の処理が異常時操作部に相当する。

続くステップＳ３９では、第２電圧ＶＭｒが目標電圧ＶＭｔｇｔに収束したとの条件、及びステップＳ３９の処理が開始されてからの経過時間ＴＭ２が第４所定時間Ｔα４以上になったとの条件の論理和が真であるか否かを判定する。

ステップＳ３９において肯定判定した場合には、ステップＳ４０に進み、降圧コンバータ５０の動作を復帰させる。なお本実施形態において、ステップＳ４０の処理が復帰部に相当する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、高圧部３２側からの出力電力を目標電力に制御する電力制御に代えて、第１電圧ＶＨｒを目標電圧ＶＨｔｇｔに制御する電圧制御に切り替えた。このため、第２モータジェネレータ６１のトルク変動を抑制してドライバビリティの低下を回避したり、第２インバータ６３等の信頼性の低下を回避したりすることができる。

また、中圧電源２０に異常が生じたと判定した場合、中圧部３１側からの出力電力を目標電力に制御する電力制御に代えて、第２電圧ＶＭｒを目標電圧ＶＭｔｇｔに制御する電圧制御に切り替えた。このため、降圧コンバータ５０の入力電圧の変動を抑制し、降圧コンバータ５０の信頼性の低下を回避できる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、高圧電源１０の入出力電力を０に近づけるように電力変換器３０及び第２インバータ６３を操作した。そして、高圧電源１０の入出力電力が０に近づけられた状態で高圧側リレー６８を遮断状態に切り替えた。これにより、高圧側リレー６８の溶着の発生を回避することができる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、電動コンプレッサ６７を含む第１電源側機器の動作を停止させた。車両の走行に関与しない電気機器の動作を停止させることにより、高圧電源１０の入出力電力をより０に近づけることができる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、回生協調ブレーキ制御を禁止し、ブレーキ装置７０の制動トルクが要求制動トルクとなるようにブレーキ装置７０を操作した。これにより、要求制動トルクに対して実際の制動トルクが一時的に不足することを抑制でき、ドライバビリティの低下を回避することができる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合にエンジン６４が停止されているとき、エンジン６４を始動させた。高圧側リレー６８が遮断状態に切り替えられると、第２モータジェネレータ６１の電力供給源が中圧電源２０のみとなるため、第２モータジェネレータ６１に要求される電力が不足し、第２モータジェネレータ６１の出力パワーが不足する懸念がある。特に高圧電源１０が高出力型電源であるため、加速要求にこたえることができず、ドライバビリティが低下する懸念がある。この点本実施形態では、第２モータジェネレータ６１の出力パワーの不足をエンジン６４によってカバーできる。このため、ドライバビリティの低下を回避でき、車両の退避走行を適正に行うことができる。

特に本実施形態では、高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合にエンジン６４が停止されているとき、電動コンプレッサ６７を含む第１電源側機器の動作を停止させた状態でエンジン６４を始動させた。このため、第１モータジェネレータ６０によるクランキングに要する電力が不足する事態を回避でき、エンジン６４を的確に始動させることができる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、第１電圧ＶＨｒが目標電圧ＶＨｔｇｔに収束した状態で、第１モータジェネレータ６０によりクランキングを行った。このため、第１モータジェネレータ６０の動作が不安定となることを回避でき、エンジン６４を的確に始動させることができる。

高圧電源１０に異常が生じたと判定した場合、電動コンプレッサ６７を含む第１電源側機器の動作を停止させ、エンジン６４の始動後に第１電源側機器の動作を復帰させた。このため、車両の退避走行時における車室内の快適性を極力維持することができる。

中圧電源２０に異常が生じたと判定した場合、電力変換器３０及び降圧コンバータ５０の動作を停止させた状態で低圧側リレー５１を遮断状態に切り替えた。これにより、低圧側リレー５１の溶着の発生を回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態において、クランキングを行う電動機としては、第１モータジェネレータ６０に限らない。例えば、クランキングを行う電動機として、第１モータジェネレータ６０及び第１インバータ６２が備えられない車両において、低圧電源４１を電力供給源とする補機負荷４０であるスタータを用いてもよい。

・上記実施形態では、中圧電源２０の異常時に降圧コンバータ５０の動作を停止させたがこれに限らない。例えば、中圧部３１側からの出力電力と、降圧コンバータ５０を介して補機負荷４０側へと持ち出される電力とを等しくするように電力変換器３０及び降圧コンバータ５０を操作することにより、低圧側リレー５１に流れる電流を０に近づけてもよい。

・第２電源側機器には、降圧コンバータ５０以外の電気機器が含まれていてもよい。

・上記実施形態において、高圧電源を容量型電源とし、中圧電源を出力型電源としてもよい。

・遮断部としては、リレーに限らず、リレーと同様の機能を持つものであれば他の遮断部であってもよい。

・上記実施形態では、電源システムに備えられる２つの電源である高圧電源１０及び中圧電源２０の出力電圧が異なっていたがこれに限らず、同等であってもよい。この場合、電力変換器として、２つの電源の間を電気的に絶縁しない非絶縁型ＤＣＤＣコンバータを用いてもよい。

・車両としては、ハイブリッド車両に限らず、燃料電池を有する車両等、他の発電源を持つ車両であってもよい。なお車両としては、走行動力源としてモータジェネレータのみを備える車両であってもよい。

１０…高圧電源、２０…中圧電源、３０…電力変換器、４０…補機負荷、５１…低圧側リレー、６１…第２モータジェネレータ、６３…第２インバータ、６８…高圧側リレー、８０…制御装置。

Claims

車載主機となる回転電機（６１）とインバータ（６３）を介して電力の授受を行う第１電源（１０）と、
前記第１電源とは異なる第２電源（２０）と、
前記第２電源から電力が供給されて、かつ、前記回転電機以外の電気機器である第２電源側機器（５０）と、
前記第１電源及び前記インバータのそれぞれと、前記第２電源及び前記第２電源側機器のそれぞれとの間を双方向に電力伝達可能に接続する電力変換器（３０）と、
前記電力変換器及び前記インバータのそれぞれと前記第１電源との間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第１遮断部（６８）と、
前記電力変換器及び前記第２電源側機器のそれぞれと前記第２電源との間を導通状態及び遮断状態のいずれかに切り替え可能な第２遮断部（５１）と、を備える車両に適用され、
前記第１電源及び前記第２電源のうちいずれか一方から他方へと供給される電力を目標電力に制御する電力制御を行うために前記電力変換器を操作する通常時操作部（８０）と、
前記第１電源及び前記第２電源のうちいずれかに異常が生じたか否かを判定する異常判定部（８０）と、
前記第１遮断部及び前記第２遮断部のうち、前記異常判定部により異常が生じたと判定された電源に対応する遮断部である対象遮断部を導通状態から遮断状態に切り替える切替部（８０）と、
前記異常判定部により異常が生じたと判定された場合、前記電力制御に代えて、前記第１電源及び前記第２電源のうち、前記異常判定部により異常が生じたと判定されてない方から異常が生じたと判定された方へと印加される電圧を目標電圧に制御する電圧制御を行うために前記電力変換器を操作する異常時操作部（８０）と、を備える電源制御装置。
前記異常判定部により前記第１電源に異常が生じたと判定された場合、前記電力変換器から前記第１電源側への出力電力と前記インバータの入力電力とを等しくすることで前記第１電源の入出力電力を０に近づけるように、前記電力変換器及び前記インバータを操作する第１電源側操作部（８０）を備え、
前記切替部は、前記第１電源側操作部により前記第１電源の入出力電力が０に近づけられた状態で前記第１遮断部を遮断状態に切り替え、
前記異常時操作部は、前記第１遮断部が遮断状態に切り替えられた状態で、前記電圧制御を行うために前記電力変換器を操作する請求項１に記載の電源制御装置。
前記車両には、前記電力変換器及び前記インバータ以外の電気機器であって、かつ、前記電力変換器の前記第１電源側に電気的に接続された第１電源側機器（６７）が備えられ、
前記異常判定部により前記第１電源に異常が生じたと判定された場合、前記第１電源側機器の動作を停止させる停止部を備える請求項２に記載の電源制御装置。
前記車両には、車輪に制動力を付与する摩擦ブレーキ装置（７０）が備えられ、
前記回転電機の回生発電により前記車輪に付与される回生制動トルクと、前記摩擦ブレーキ装置の制動トルクとによって前記車輪に付与すべき要求制動トルクを実現するように、前記インバータ及び前記摩擦ブレーキ装置を操作するブレーキ操作部（８０）を備え、
前記ブレーキ操作部は、前記異常判定部により前記第１電源に異常が生じたと判定された場合、前記回転電機の回生発電を禁止し、前記摩擦ブレーキ装置の制動トルクが前記要求制動トルクとなるように前記摩擦ブレーキ装置を操作する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
前記車両には、車載主機となるエンジン（６４）が備えられ、
前記異常判定部により前記第１電源に異常が生じたと判定された場合に前記エンジンが停止されているとき、前記エンジンを始動させるエンジン始動部（８０）を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
前記車両には、前記電力変換器の前記第１電源側に電気的に接続されてかつ前記エンジンのクランキングを行う電動機（６２）が備えられ、
前記エンジン始動部は、前記電力変換器から前記電動機へと印加される電圧が前記目標電圧に収束した状態で、前記電動機により前記クランキングを行うことで前記エンジンを始動させる請求項５に記載の電源制御装置。
前記車両には、前記電力変換器及び前記インバータ以外の電気機器であって、かつ、前記電力変換器の前記第１電源側に電気的に接続された第１電源側機器（６７）が備えられ、
前記異常判定部により前記第１電源に異常が生じたと判定された場合、前記第１電源側機器の動作を停止させる停止部と、
前記エンジン始動部による前記エンジンの始動後に前記第１電源側機器の動作を復帰させる復帰部（８０）と、を備える請求項５又は６に記載の電源制御装置。
前記異常判定部により前記第２電源に異常が生じたと判定された場合、前記第２電源の入出力電力を０に近づけるように前記電力変換器及び前記第２電源側機器を操作する第２電源側操作部（８０）を備え、
前記切替部は、前記第２電源側操作部により前記第２電源の入出力電力が０に近づけられた状態で前記第２遮断部を遮断状態に切り替え、
前記異常時操作部は、前記第２遮断部が遮断状態に切り替えられた状態で、前記電圧制御を行うために前記電力変換器を操作する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源制御装置。
前記第２電源側機器には、前記第２電源の出力電圧を降圧して出力する降圧コンバータ（５０）が含まれ、
前記第２電源側操作部は、前記電力変換器及び前記降圧コンバータのそれぞれの動作を停止させることにより前記第２電源の入出力電力を０にし、
前記切替部は、前記第２電源側操作部により前記第２電源の入出力電力が０にされた状態で前記第２遮断部を遮断状態に切り替える請求項８に記載の電源制御装置。
前記第２電源は、前記第１電源よりも出力電圧が低いものであり、
前記電力変換器は、前記第１電源及び前記インバータのそれぞれと、前記第２電源及び前記第２電源側機器のそれぞれとの間を双方向に変圧可能に接続するものである請求項１〜９のいずれか１項に記載の電源制御装置。
前記電力変換器は、前記第１電源及び前記インバータのそれぞれと、前記第２電源及び前記第２電源側機器のそれぞれとの間を電気的に絶縁しつつ、前記第１電源及び前記インバータのそれぞれと、前記第２電源及び前記第２電源側機器のそれぞれとの間を双方向に変圧可能に接続する請求項１０に記載の電源制御装置。
前記第１電源は、出力型電源であり、
前記第２電源は、前記出力型電源よりも蓄積可能な電力量が大きくて、かつ、前記出力型電源よりも出力が小さい容量型電源である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電源制御装置。