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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022156170
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】電源システム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20221006BHJP
H02M 3/155 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
H02M7/48 M
H02M3/155 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021059727
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100160794
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 寛明
(72)【発明者】
【氏名】高橋 雅也
(72)【発明者】
【氏名】田中 俊秀
【テーマコード（参考）】
5H730
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H730AA17
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS17
5H730BB13
5H730BB14
5H730EE13
5H730FD01
5H730FD11
5H770BA02
5H770CA01
5H770DA03
5H770DA10
5H770DA41
5H770EA01
5H770HA03W
5H770HA03Z
5H770HA06Z
5H770HA07Z
5H770LA08W
(57)【要約】
【課題】放電開始条件が成立した後、制御装置が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源を安定して作動させることができる電源システムを提供すること。
【解決手段】電源システムは、高電圧バッテリが接続された１次側電力線とフロント駆動モータが接続された２次側電力線との間で電圧を変換する高電圧ＤＣＤＣコンバータと、放電開始条件が成立した場合に、１次側電力線に設けられた１次側コンデンサ及び２次側電力線に設けられた２次側コンデンサの電荷を放電させる放電制御を実行するシステムＥＣＵと、１次側電力線における電力をシステムＥＣＵに供給するバックアップ電源と、１次側電力線に接続された１次側負荷回路と、を備え、システムＥＣＵは、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった場合、１次側負荷回路における消費電力である１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限しながら放電制御を実行する。
【選択図】図６
【解決手段】電源システムは、高電圧バッテリが接続された１次側電力線とフロント駆動モータが接続された２次側電力線との間で電圧を変換する高電圧ＤＣＤＣコンバータと、放電開始条件が成立した場合に、１次側電力線に設けられた１次側コンデンサ及び２次側電力線に設けられた２次側コンデンサの電荷を放電させる放電制御を実行するシステムＥＣＵと、１次側電力線における電力をシステムＥＣＵに供給するバックアップ電源と、１次側電力線に接続された１次側負荷回路と、を備え、システムＥＣＵは、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった場合、１次側負荷回路における消費電力である１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限しながら放電制御を実行する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主電源が接続された１次側電力線と、
第１回転電機が接続された２次側電力線と、
前記１次側電力線と前記２次側電力線との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記２次側電力線と前記第１回転電機との間で電力を変換する第１電力変換器と、
前記１次側電力線の電圧である１次側電圧を取得する１次側電圧取得手段と、
放電開始条件が成立した場合に、前記１次側電力線に設けられた１次側コンデンサ及び前記２次側電力線に設けられた２次側コンデンサの電荷を放電させる放電制御を実行する制御装置と、
前記１次側電力線における電力を前記制御装置に供給するバックアップ電源と、
前記１次側電力線に接続された１次側負荷回路と、を備える電源システムであって、
前記制御装置は、前記１次側電圧が第１電圧以下になった場合、前記１次側負荷回路における消費電力を第１電力未満に制限しながら前記放電制御を実行することを特徴とする電源システム。
第１回転電機が接続された２次側電力線と、
前記１次側電力線と前記２次側電力線との間で電圧を変換する電圧変換器と、
前記２次側電力線と前記第１回転電機との間で電力を変換する第１電力変換器と、
前記１次側電力線の電圧である１次側電圧を取得する１次側電圧取得手段と、
放電開始条件が成立した場合に、前記１次側電力線に設けられた１次側コンデンサ及び前記２次側電力線に設けられた２次側コンデンサの電荷を放電させる放電制御を実行する制御装置と、
前記１次側電力線における電力を前記制御装置に供給するバックアップ電源と、
前記１次側電力線に接続された１次側負荷回路と、を備える電源システムであって、
前記制御装置は、前記１次側電圧が第１電圧以下になった場合、前記１次側負荷回路における消費電力を第１電力未満に制限しながら前記放電制御を実行することを特徴とする電源システム。
【請求項2】
前記第１回転電機は、車両の第１駆動輪と連結され、
前記１次側負荷回路は、前記１次側電力線と接続された負荷電力線と、前記車両の第２駆動輪と連結された第２回転電機と、前記負荷電力線と前記第２回転電機との間で電力を変換する第２電力変換器と、を備え、
前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になった場合、前記第２電力変換器の駆動を停止することにより前記１次側負荷回路における消費電力を前記第１電力未満に制限することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
前記１次側負荷回路は、前記１次側電力線と接続された負荷電力線と、前記車両の第２駆動輪と連結された第２回転電機と、前記負荷電力線と前記第２回転電機との間で電力を変換する第２電力変換器と、を備え、
前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になった場合、前記第２電力変換器の駆動を停止することにより前記１次側負荷回路における消費電力を前記第１電力未満に制限することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項3】
前記１次側負荷回路は、複数の電気負荷を備え、
前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になったことに応じて、前記２次側電力線から前記１次側電力線へ供給される電力によって前記１次側電圧が目標電圧に維持されるように前記電圧変換器を操作する１次側充電制御を実行し、
前記目標電圧は、前記バックアップ電源の動作電圧の下限よりも高くかつ前記複数の電気負荷の各々の復帰電圧よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になったことに応じて、前記２次側電力線から前記１次側電力線へ供給される電力によって前記１次側電圧が目標電圧に維持されるように前記電圧変換器を操作する１次側充電制御を実行し、
前記目標電圧は、前記バックアップ電源の動作電圧の下限よりも高くかつ前記複数の電気負荷の各々の復帰電圧よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項4】
前記目標電圧は、前記複数の電気負荷の各々の動作電圧の下限よりも低いことを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電源システムに関する。より詳しくは、主電源と回転電機とを接続する電力線に接続されたコンデンサの電荷を、所定の放電開始条件が成立した場合に放電させる放電機能を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、電源システムを搭載しており、この電源システムから供給される電力を用いてモータを駆動することによって走行する。電源システムは、高電圧バッテリと、この高電圧バッテリの出力電圧を変換するＤＣＤＣコンバータと、ＤＣＤＣコンバータの直流出力を交流に変換し、モータに供給するインバータと、を備える。またこれらＤＣＤＣコンバータやインバータ等によって構成される主回路には、複数の大容量の平滑コンデンサが設けられる。
【0003】
車両の走行中は、電源システムの直流電力を安定化させるため、上記複数の平滑コンデンサには電荷を蓄積しておく必要があるが、例えば車両が衝突した場合には、これら平滑コンデンサに蓄積されている電荷は速やかに放電することが求められている。そこで多くの車両では、衝突時には平滑コンデンサに蓄積されている電荷を何らかの負荷に放電させ、主回路の電圧を速やかに低下させる放電制御が実行される。
【0004】
このような放電制御は、高電圧バッテリよりも低電圧の補機バッテリから供給される電力によって作動する制御装置を主体として実行されるが、衝突時には衝撃によって制御装置と補機バッテリとの接続が遮断される場合がある。このため多くの車両には、補機バッテリと制御装置との接続が遮断された場合であっても放電制御を実行できるよう、主回路の電力を降圧して制御装置に供給するバックアップ電源が設けられている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、バックアップ電源をＤＣＤＣコンバータよりもインバータ側である２次側に接続した例が示され、特許文献２には、バックアップ電源をＤＣＤＣコンバータよりも高電圧バッテリ側である１次側に接続した例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－１０７８７３号公報
【特許文献2】国際公開第２０１０／１３１３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで主回路の１次側には、１次側における電力によって作動するヒータや電動コンプレッサ等の様々な電気負荷を接続する場合がある。このため特許文献２に示す例のようにバックアップ電源を１次側に接続した場合、車両の衝突後、制御装置による放電制御によって主回路の２次側の電圧が十分に低下する前に、１次側に接続された電気負荷で電力を消費してしまうことで１次側の電圧がバックアップ電源の動作電圧以下まで低下してしまい、バックアップ電源から制御装置へ電力を供給できなくなってしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、放電開始条件が成立した後、制御装置が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源を安定して作動させることができる電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１）本発明に係る電源システム（例えば、後述の電源システム１）は、主電源（例えば、後述の高電圧バッテリ２１）が接続された１次側電力線（例えば、後述の１次側電力線２６ｐ，２６ｎ）と、第１回転電機（例えば、後述のフロント駆動モータＭｆ）が接続された２次側電力線（例えば、後述の２次側電力線２７ｐ，２７ｎ）と、前記１次側電力線と前記２次側電力線との間で電圧を変換する電圧変換器（例えば、後述の高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２）と、前記２次側電力線と前記第１回転電機との間で電力を変換する第１電力変換器（例えば、後述の第１インバータ２３）と、前記１次側電力線の電圧である１次側電圧（例えば、後述の１次側電圧Ｖ１）を取得する１次側電圧取得手段（例えば、後述の１次側電圧センサ９３）と、放電開始条件が成立した場合に、前記１次側電力線に設けられた１次側コンデンサ（例えば、後述のコンデンサ１１）及び前記２次側電力線に設けられた２次側コンデンサ（例えば、後述のコンデンサ１２）の電荷を放電させる放電制御を実行する制御装置（例えば、後述のシステムＥＣＵ８）と、前記１次側電力線における電力を前記制御装置に供給するバックアップ電源（例えば、後述のバックアップ電源５）と、前記１次側電力線に接続された１次側負荷回路（例えば、後述の１次側負荷回路４）と、を備え、前記制御装置は、前記１次側電圧が第１電圧（例えば、後述の低電圧閾値ＶＵＶ）以下になった場合、前記１次側負荷回路における消費電力（例えば、後述の１次側負荷電力Ｐ１）を第１電力（例えば、後述の放電時上限電力Ｐｌｉｍ）未満に制限しながら前記放電制御を実行することを特徴とする。
【0009】
（２）この場合、前記第１回転電機は、車両（例えば、後述の車両Ｖ）の第１駆動輪（例えば、後述の前輪Ｗｆ）と連結され、前記１次側負荷回路は、前記１次側電力線と接続された負荷電力線（例えば、後述の負荷電力線４０ｐ，４０ｎ）と、前記車両の第２駆動輪（例えば、後述の後輪Ｗｒ）と連結された第２回転電機（例えば、後述のリア駆動モータＭｒ）と、前記負荷電力線と前記第２回転電機との間で電力を変換する第２電力変換器（例えば、後述の第３インバータ４１）と、を備え、前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になった場合、前記第２電力変換器の駆動を停止することにより前記１次側負荷回路における消費電力を前記第１電力未満に制限することが好ましい。
【0010】
（３）この場合、前記１次側負荷回路は、複数の電気負荷（例えば、後述のリア駆動モータＭｒ、第３インバータ４１、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６等）を備え、前記制御装置は、前記１次側電圧が前記第１電圧以下になったことに応じて、前記２次側電力線から前記１次側電力線へ供給される電力によって前記１次側電圧が目標電圧（例えば、後述の目標電圧Ｖ１ｔｒｇ）に維持されるように前記電圧変換器を操作する１次側充電制御を実行し、前記目標電圧は、前記バックアップ電源の動作電圧の下限（例えば、後述の電圧ＶＢＵＰ）よりも高くかつ前記複数の電気負荷の各々の復帰電圧よりも低いことが好ましい。
【0011】
（４）この場合、前記目標電圧は、前記複数の電気負荷の各々の動作電圧の下限よりも低いことが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
（１）本発明において、バックアップ電源は１次側電力線における電力を制御装置に供給し、制御装置は、放電開始条件が成立した場合には、バックアップ電源から供給される電力によって放電制御を実行することにより、１次側及び２次側電力線に設けられた１次側及び２次側コンデンサの電荷を放電させる。また制御装置は、１次側電力線の１次側電圧が第１電圧以下になった場合、１次側電力線に接続された１次側負荷回路における消費電力を第１電力未満に制限しながら上記放電制御を実行する。これにより、バックアップ電源を介して１次側電力線から供給される電力を消費することによって制御装置が放電制御を実行し、２次側コンデンサの電荷を放電させている最中は、１次側負荷回路における消費電力を第１電力未満に抑制し、１次側電圧がバックアップ電源の動作電圧の下限を下回らないようにできるので、制御装置が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源を安定して作動させることができる。
【0013】
（２）本発明において、制御装置は、１次側電圧が第１電圧以下になった場合、１次側負荷回路に設けられた複数の電気負荷のうち比較的消費電力が大きい第２回転電機の第２電力変換器の駆動を停止することにより、１次側負荷回路における消費電力を第１電力未満に制限する。これにより制御装置が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源を安定して作動させることができる。
【0014】
（３）本発明において、制御装置は、１次側電圧が第１電圧以下になったことに応じて、２次側電力線から１次側電力線へ供給される電力によって１次側電圧が目標電圧に維持されるように電圧変換器を操作する１次側充電制御を実行する。これにより、バックアップ電源が安定して作動するように１次側電圧を目標電圧に維持しながら、２次側コンデンサの電荷の放電を促進することができる。また本発明では、１次側充電制御における目標電圧を、１次側負荷回路に含まれる複数の電気負荷の各々の復帰電圧よりも低くする。これにより、１次側電圧が第１電圧以下になった後、１次側充電制御によって１次側電力線に供給される電力によって１次側負荷回路に含まれる複数の電気負荷が再度稼働してしまい、１次側負荷回路の消費電力が第１電力を超えてしまうのを防止できる。また本発明では、１次側充電制御における目標電圧を、バックアップ電源の動作電圧の下限よりも高くする。これにより、１次側負荷回路に含まれる複数の電気負荷の再稼働を防止しつつ、バックアップ電源のみを安定して作動させることができる。
【0015】
（４）本発明では、１次側充電制御における目標電圧を、上記複数の電気負荷の各々の動作電圧の下限よりも低くする。これにより、１次側充電制御によって１次側電力線に供給される電力によって１次側負荷回路に含まれる複数の電気負荷の再稼働をより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1A】本発明の第１実施形態に係る電源システムを搭載する電動車両の構成を示す図である。
【図1B】高電圧ＤＣＤＣコンバータの回路構成の一例を示す図である。
【図1C】１次側負荷回路の回路構成の一例を示す図である。
【図2】１次側の急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図3】２次側の急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図4】１次側負荷回路を構成する複数の電気負荷の、衝突時における消費電力の一例を示す図である。
【図5】１次側充電制御における目標電圧と１次側負荷回路に含まれる電気負荷の動作電圧等とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、本実施形態に係る電源システム１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）の構成を示す図である。なお本実施形態では、車両Ｖとして、エンジンＥとフロント駆動モータＭｆと発電機Ｇとを備える所謂ハイブリッド車両を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る電源システムは、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車や燃料電池自動車等、バッテリに蓄電された電力を用いて走行する車両であれば、どのような車両にも適用可能である。
図１Ａは、本実施形態に係る電源システム１を搭載する電動車両Ｖ（以下、単に「車両」という）の構成を示す図である。なお本実施形態では、車両Ｖとして、エンジンＥとフロント駆動モータＭｆと発電機Ｇとを備える所謂ハイブリッド車両を例に説明するが、本発明はこれに限るものではない。本発明に係る電源システムは、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車や燃料電池自動車等、バッテリに蓄電された電力を用いて走行する車両であれば、どのような車両にも適用可能である。
【0018】
車両Ｖは、電源システム１と、エンジンＥと、第１回転電機としてのフロント駆動モータＭｆと、発電機Ｇと、第１駆動輪としての前輪Ｗｆと、を備える。フロント駆動モータＭｆは、主として車両Ｖが走行するための動力を発生する。フロント駆動モータＭｆの出力軸は、図示しない動力伝達機構を介して前輪Ｗｆに連結されている。電源システム１からフロント駆動モータＭｆに電力を供給することにより、フロント駆動モータＭｆで発生させたトルクは、図示しない動力伝達機構を介して前輪Ｗｆに伝達され、前輪Ｗｆを回転させ、車両Ｖを走行させる。またフロント駆動モータＭｆは、車両Ｖの減速回生時には発電機として作用する。フロント駆動モータＭｆによって発電された電力は、電源システム１が備える後述の高電圧バッテリ２１に充電される。
【0019】
またフロント駆動モータＭｆの出力軸には、出力軸の回転角度を検出するための第１レゾルバＲ１が取り付けられている。第１レゾルバＲ１は、電源システム１のシステムＥＣＵ８から交流電力が供給されると励磁し、フロント駆動モータＭｆの出力軸の回転角度に応じた信号をシステムＥＣＵ８に送信する。
【0020】
エンジンＥの出力軸であるクランクシャフトは、図示しない動力伝達機構を介して発電機Ｇに接続されている。発電機Ｇは、エンジンＥの動力によって駆動され、電力を発生する。発電機Ｇによって発電された電力は、高電圧バッテリ２１に充電される。なおエンジンＥは、図示しない動力伝達機構を介して前輪Ｗｆに接続されており、エンジンＥの動力を用いて前輪Ｗｆを駆動させることも可能となっている。
【0021】
また発電機Ｇの出力軸には、出力軸の回転角度を検出するための第２レゾルバＲ２が取り付けられている。第２レゾルバＲ２は、電源システム１のシステムＥＣＵ８から交流電力が供給されると励磁し、発電機Ｇの出力軸の回転角度に応じた信号をシステムＥＣＵ８に送信する。
【0022】
電源システム１は、高電圧バッテリ２１とフロント駆動モータＭｆ及び発電機Ｇとを接続し、高電圧バッテリ２１とフロント駆動モータＭｆ及び発電機Ｇとの間で電力の授受を行う高電圧回路２と、低電圧バッテリ３１が設けられた低電圧回路３と、バックアップ電源５と、フロント駆動モータＭｆ、発電機Ｇ、高電圧回路２、低電圧回路３、及びバックアップ電源５等を制御するシステムＥＣＵ８と、を備える。
【0023】
高電圧回路２は、主電源としての高電圧バッテリ２１と、電圧変換器としての高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と、高電圧バッテリ２１の正負両極と高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低圧側の正負両極端子とを接続する１次側電力線２６ｐ，２６ｎと、第１電力変換器としての第１インバータ２３と、第２インバータ２４と、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高圧側の正負両極端子と各インバータ２３，２４の直流入出力側とを接続する２次側電力線２７ｐ，２７ｎと、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続された低電圧ＤＣＤＣコンバータ２５と、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続された１次側コンデンサ１１と、２次側電力線２７ｐ，２７ｎに接続された２次側コンデンサ１２と、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続された１次側負荷回路４と、を備える。なお図１Ａには、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおいて互いに並列に接続されている複数のコンデンサをまとめたものを１次側コンデンサ１１として図示し、２次側電力線２７ｐ，２７ｎにおいて互いに並列に接続されている複数のコンデンサをまとめたものを２次側コンデンサ１２として図示する。また以下では、１次側コンデンサ１１の静電容量をＣ１とし、２次側コンデンサ１２の静電容量をＣ２とする。
【0024】
高電圧バッテリ２１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高電圧バッテリ２１として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
【0025】
１次側電力線２６ｐ，２６ｎには、それぞれ正極コンタクタ２８ｐ及び負極コンタクタ２８ｎが設けられている。これらコンタクタ２８ｐ，２８ｎは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成して高電圧バッテリ２１の両電極と１次側電力線２６ｐ，２６ｎとの導通を絶ち、指令信号が入力されている状態では閉成して高電圧バッテリ２１と１次側電力線２６ｐ，２６ｎとを接続するノーマルオープン型である。これらコンタクタ２８ｐ，２８ｎは、後述のバッテリＥＣＵ３６から送信される指令信号に応じ、低電圧バッテリ３１から供給される電力を用いて開閉する。なお正極コンタクタ２８ｐは、高電圧回路２に設けられる複数のコンデンサ１１，１２への突入電流を緩和するためのプリチャージ抵抗を有するプリチャージコンタクタとなっている。
【0026】
図１Ｂは、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の回路構成の一例を示す図である。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎと２次側電力線２７ｐ，２７ｎとの間に設けられ、これら１次側電力線２６ｐ，２６ｎ及び２次側電力線２７ｐ，２７ｎの間で電圧を変換する。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の低圧側正極端子２２１及び低圧側負極端子２２２は、それぞれ１次側コンデンサ１１の両端に接続される。高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２の高圧側正極端子２２３及び高圧側負極端子２２４は、それぞれ２次側コンデンサ１２の両端に接続される。
【0027】
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、リアクトルＬと、ハイアーム素子２２５Ｈと、ローアーム素子２２５Ｌと、負母線２２７と、を組み合わせて構成される双方向ＤＣＤＣコンバータである。
【0028】
負母線２２７は、低圧側負極端子２２２と高圧側負極端子２２４とを接続する配線である。リアクトルＬは、その一端側が低圧側正極端子２２１に接続され、その他端側がハイアーム素子２２５Ｈとローアーム素子２２５Ｌとの接続ノード２２８に接続される。
【0029】
ハイアーム素子２２５Ｈは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。ローアーム素子２２５Ｌは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の既知のパワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を備える。これらハイアーム素子２２５Ｈ、及びローアーム素子２２５Ｌは、高圧側正極端子２２３と負極母線２２７との間で、直列に、この順で接続される。
【0030】
ハイアーム素子２２５Ｈのパワースイッチング素子のコレクタは高圧側正極端子２２３に接続され、そのエミッタはローアーム素子２２５Ｌのコレクタに接続される。ローアーム素子２２５Ｌのパワースイッチング素子のエミッタは、負母線２２７に接続される。ハイアーム素子２２５Ｈに設けられるダイオードの順方向は、リアクトルＬから高圧側正極端子２２３へ向かう向きである。またローアーム素子２２５Ｌに設けられるダイオードの順方向は、負母線２２７からリアクトルＬへ向かう向きである。
【0031】
これらハイアーム素子２２５Ｈ及びローアーム素子２２５Ｌは、それぞれシステムＥＣＵ８が備えるゲートドライブ回路（図示せず）によって生成されるゲート駆動信号によってオン又はオフにされる。
【0032】
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２は、システムＥＣＵ８のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記素子２２５Ｈ，２２５Ｌをオン／オフ駆動することにより、昇圧機能と降圧機能を発揮する。昇圧機能とは、低圧側の端子２２１，２２２に印加される電圧を昇圧して高圧側の端子２２３，２２４に出力する機能をいい、これにより１次側電力線２６ｐ，２６ｎから２次側電力線２７ｐ，２７ｎへ電流が流れる。また降圧機能とは、高圧側の端子２２３，２２４に印加される電圧を降圧して低圧側の端子２２１，２２２に出力する機能をいい、これにより２次側電力線２７ｐ，２７ｎから１次側電力線２６ｐ，２６ｎへ電流が流れる。なお以下では、１次側電力線２６ｐ，２６ｎの間の電位差、より具体的には１次側コンデンサ１１の両端の電圧を１次側電圧Ｖ１という。また２次側電力線２７ｐ，２７ｎの間の電位差、より具体的には２次側コンデンサ１２の両端の電圧を２次側電圧Ｖ２という。
【0033】
図１Ａに戻り、第１インバータ２３及び第２インバータ２４は、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第１インバータ２３は、その直流入出力側において２次側電力線２７ｐ，２７ｎに接続され、交流入出力側においてフロント駆動モータＭｆのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されており、これら２次側電力線２７ｐ，２７ｎとフロント駆動モータＭｆとの間で電力を変換する。第２インバータ２４は、その直流入出力側において２次側電力線２７ｐ，２７ｎに接続され、交流入出力側において発電機ＧのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されており、これら２次側電力線２７ｐ，２７ｎと発電機Ｇとの間で電力を変換する。
【0034】
第１インバータ２３は、フロント駆動モータＭｆのＵ相に接続されたハイ側Ｕ相スイッチング素子及びロー側Ｕ相スイッチング素子と、フロント駆動モータＭｆのＶ相に接続されたハイ側Ｖ相スイッチング素子及びロー側Ｖ相スイッチング素子と、フロント駆動モータＭｆのＷ相に接続されたハイ側Ｗ相スイッチング素子及びロー側Ｗ相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。
【0035】
第１インバータ２３は、システムＥＣＵ８のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換してフロント駆動モータＭｆに供給したり、フロント駆動モータＭｆから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。
【0036】
第２インバータ２４は、発電機ＧのＵ相に接続されたハイ側Ｕ相スイッチング素子及びロー側Ｕ相スイッチング素子と、発電機ＧのＶ相に接続されたハイ側Ｖ相スイッチング素子及びロー側Ｖ相スイッチング素子と、発電機ＧのＷ相に接続されたハイ側Ｗ相スイッチング素子及びロー側Ｗ相スイッチング素子と、を相毎にブリッジ接続して構成される。
【0037】
第２インバータ２４は、システムＥＣＵ８のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って上記各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機Ｇに供給したり、発電機Ｇから供給される交流電力を直流電力に変換して高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２に供給したりする。
【0038】
低電圧ＤＣＤＣコンバータ２５は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに対し、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２と並列に接続されている。制御回路２５ｄは、バックアップ電源５から供給される電力を用いることによって低電圧ＤＣＤＣコンバータ２５のスイッチング素子をオン／オフ駆動することによって、１次側電力線２６ｐ，２６ｎ間の電圧Ｖ１を降圧し、低電圧バッテリ３１に供給し、低電圧バッテリ３１を充電する。
【0039】
低電圧回路３は、低電圧バッテリ３１と、第１システム制御電力線３２と、第１ダイオード３３と、衝突検知部３５と、バッテリＥＣＵ３６と、を備える。
【0040】
低電圧バッテリ３１は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。本実施形態では、低電圧バッテリ３１として、電極に鉛を用いた鉛バッテリを用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。また以下では、低電圧バッテリ３１として、その出力電圧は高電圧バッテリ２１の出力電圧よりも低いものを用いた場合について説明する。なお以下では、この低電圧バッテリ３１を、作業者によるメンテナンス性を考慮して、車両Ｖの図示しないエンジンルームのうち車両前方側に設けた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。
【0041】
第１システム制御電力線３２は、低電圧バッテリ３１とシステムＥＣＵ８とを接続し、低電圧バッテリ３１からシステムＥＣＵ８へ電力を供給する給電線である。なお以下では、第１システム制御電力線３２の電圧、すなわち低電圧バッテリ３１の出力電圧をＶＢと表記する。
【0042】
第１ダイオード３３は、第１システム制御電力線３２に設けられる。第１ダイオード３３の順方向は、低電圧バッテリ３１からシステムＥＣＵ８へ向かう向きであり、低電圧バッテリ３１からシステムＥＣＵ８への電流を許容する。
【0043】
衝突検知部３５は、加速度センサ（図示せず）の検出信号を用いることによって、車両Ｖが衝突又は横転したか否かを判定し、衝突又は横転したと判定した場合には、バッテリＥＣＵ３６へ衝突検知信号を送信する。衝突検知部３５は、低電圧バッテリ３１から供給される電力を用いて作動する。
【0044】
バッテリＥＣＵ３６は、コンタクタ２８ｐ，２８ｎのオン／オフや高電圧バッテリ２１及び低電圧バッテリ３１の状態の監視等に関する制御を担うマイクロコンピュータである。バッテリＥＣＵ３６は、低電圧バッテリ３１から供給される電力を用いて作動する。
【0045】
バッテリＥＣＵ３６は、図示しないバッテリセンサユニットを備える。このバッテリセンサユニットは、高電圧バッテリ２１の電圧、電流、及び温度など、高電圧バッテリ２１の内部状態を推定するために必要な複数のセンサによって構成される。バッテリＥＣＵ３６は、このバッテリセンサユニットによる検出信号を用いることによって高電圧バッテリ２１の内部状態（例えば、バッテリ温度や充電状態等）を推定する。
【0046】
バッテリＥＣＵ３６は、運転者によってスタートスイッチがオンにされると、低電圧バッテリ３１から供給される電力の下で起動し、高電圧回路２に設けられている複数のコンデンサ１１，１２のプリチャージを開始する。より具体的には、バッテリＥＣＵ３６は、コンタクタ２８ｐ，２８ｎをオンにし、高電圧バッテリ２１を１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続することによってコンデンサ１１，１２のプリチャージを行う。なおバッテリＥＣＵ３６は、コンデンサ１１，１２のプリチャージを行う際には、負極コンタクタ２８ｎをオンにするとともに、正極コンタクタ２８ｐのうちプリチャージ抵抗を有するコンタクタをオンにする。またバッテリＥＣＵ３６は、コンデンサ１１，１２のプリチャージが完了した後、正極コンタクタ２８ｐのうちプリチャージ抵抗を有さないコンタクタをオンにする。これにより、プリチャージの実行時におけるコンデンサ１１，１２への突入電流を緩和することができる。
【0047】
バッテリＥＣＵ３６は、以上のようにしてコンタクタ２８ｐ，２８ｎをオンにした後、運転者によって電源システム１を停止するためにスタートスイッチがオフにされた場合、は衝突検知部３５から衝突検知信号を受信した場合には、コンタクタ２８ｐ，２８ｎをオフにし、高電圧バッテリ２１を１次側電力線２６ｐ，２６ｎから切り離す。また何等かの理由によって低電圧バッテリ３１の接続が消失したり、低電圧バッテリ３１の電圧が低下したりすると、バッテリＥＣＵ３６が停止する。このような場合、バッテリＥＣＵ３６はコンタクタ２８ｐ，２８ｎをオンで保持できず、これらコンタクタ２８ｐ，２８ｎはオフになる。
【0048】
またこのバッテリＥＣＵ３６は、システムＥＣＵ８とＣＡＮバス（図示せず）を介してＣＡＮ通信を行うことが可能となっている。そこでバッテリＥＣＵ３６は、バッテリセンサユニットを用いることで推定した高電圧バッテリ２１の内部状態に関する情報を、ＣＡＮ通信を介してシステムＥＣＵ８へ送信する。またバッテリＥＣＵ３６は、衝突検知部３５から衝突検知信号を受信した場合には、上記のようにコンタクタ２８ｐ、２８ｎをオフにするとともに、ＣＡＮ通信を介して放電指令信号をシステムＥＣＵ８へ送信する。放電指令信号とは、後述の急速放電処理（図２参照）の実行を指令する信号である。
【0049】
図１Ｃは、１次側負荷回路４の回路構成の一例を示す図である。
１次側負荷回路４は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎと接続された負荷電力線４０ｐ，４０ｎと、これら負荷電力線４０ｐ，４０ｎに接続された第２回転電機としてのリア駆動モータＭｒ、第２電力変換器としての第３インバータ４１、平滑コンデンサ４２、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６等を備える。図１Ｃに示すように、負荷電力線４０ｐ，４０ｎは１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続されているため、負荷電力線４０ｐ，４０ｎの間の電位差、より具体的には平滑コンデンサ４２の両端の電圧は、１次側電圧Ｖ１と等しい。
１次側負荷回路４は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎと接続された負荷電力線４０ｐ，４０ｎと、これら負荷電力線４０ｐ，４０ｎに接続された第２回転電機としてのリア駆動モータＭｒ、第２電力変換器としての第３インバータ４１、平滑コンデンサ４２、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６等を備える。図１Ｃに示すように、負荷電力線４０ｐ，４０ｎは１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続されているため、負荷電力線４０ｐ，４０ｎの間の電位差、より具体的には平滑コンデンサ４２の両端の電圧は、１次側電圧Ｖ１と等しい。
【0050】
リア駆動モータＭｒの出力軸は、図示しない動力伝達機構を介して第２駆動輪としての後輪Ｗｒに連結されている。
【0051】
第３インバータ４１は、上述のインバータ２３，２４と同様に、例えば、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）をブリッジ接続して構成されるブリッジ回路を備えた、パルス幅変調によるＰＷＭインバータであり、直流電力と交流電力とを変換する機能を備える。第３インバータ４１は、その直流入出力側において負荷電力線４０ｐ，４０ｎに接続され、交流入出力側においてリア駆動モータＭｒのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されており、これら負荷電力線４０ｐ，４０ｎとリア駆動モータＭｒとの間で電力を変換する。第３インバータ４１は、システムＥＣＵ８のゲートドライブ回路から所定のタイミングで生成されるゲート駆動信号に従って各相のスイッチング素子をオン／オフ駆動することにより、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける直流電力を交流電力に変換してリア駆動モータＭｒに供給したり、リア駆動モータＭｒから供給される交流電力を直流電力に変換して１次側電力線２６ｐ，２６ｎに供給したりする。
【0052】
双方向充電器４３は、図示しない給電ケーブルを介して外部の電力供給源から供給される交流電力を直流電力に変換し高電圧バッテリ２１を充電する外部充電と、高電圧バッテリ２１から供給される直流電力を交流電力に変換し図示しない給電ケーブルを介して接続された電気機器に給電する外部給電と、を実行可能なインバータである。
【0053】
電気ヒータ４４は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を消費して発熱し、所定の加熱対象（例えば、高電圧バッテリ２１）を加温する。電動エアコンプレッサ４６は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を消費して図示しない車室内の温度を調節する。
【0054】
図１Ａに戻り、バックアップ電源５は、バックアップ電力線５１ｐ，５１ｎと、第２システム制御電力線５３と、第２ダイオード５４と、降圧装置５５と、電源ＩＣ５６と、を備える。
【0055】
バックアップ電力線５１ｐ，５１ｎは、高電圧回路２の１次側電力線２６ｐ，２６ｎと降圧装置５５とを接続し、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を降圧装置５５へ供給する給電線である。第２システム制御電力線５３は、降圧装置５５と第１システム制御電力線３２のうち第１ダイオード３３よりもシステムＥＣＣＵ８側とを接続し、降圧装置５５からシステムＥＣＵ８へ電力を供給する給電線である。
【0056】
降圧装置５５は、例えば絶縁型のＤＣＤＣコンバータであり、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を降圧し、第２システム制御電力線５３を介してシステムＥＣＵ８へ供給する。電源ＩＣ５６は、スタートスイッチがオンにされ、上述のようにコンタクタ２８ｐ，２８ｎがオンにされた後、１次側電力線２６ｐ，２６ｎから供給される電力を用いて降圧装置５５のスイッチング素子をオン／オフ駆動する。なお以下では、第２システム制御電力線５３の電圧、すなわち降圧装置５５の出力電圧をＶｃｃと表記する。なお以下では、第２システム制御電力線５３を第１システム制御電力線３２に接続する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。第２システム制御電力線５３は、第１システム制御電力線３２を介さずにシステムＥＣＵ８に直接接続してもよい。
【0057】
第２ダイオード５４は、第２システム制御電力線５３に設けられる。第２ダイオード５４の順方向は、降圧装置５５からシステムＥＣＵ８へ向かう向きであり、降圧装置５５からシステムＥＣＵ８への電流を許容する。
【0058】
ここで降圧装置５５の出力電圧Ｖｃｃの設定について説明する。図１Ａに示すように、車両Ｖの走行制御を担うシステムＥＣＵ８には、電力供給源である低電圧バッテリ３１及び降圧装置５５がそれぞれダイオード３３，５４を介して接続されている。このためシステムＥＣＵ８には、これら２つの電力供給源のうちより高電位である方から選択的に電力を供給することが可能となっている。本実施形態では、低電圧バッテリ３１をシステムＥＣＵ８に対する主電源とし、降圧装置５５を低電圧バッテリ３１に不具合が生じ（より具体的には、車両Ｖが衝突することにより、低電圧バッテリ３１とシステムＥＣＵ８との接続が消失した場合や、低電圧バッテリ３１が正常でない状態になった場合等）、低電圧バッテリ３１からシステムＥＣＵ８への電力の供給ができなくなった場合におけるシステムＥＣＵ８のバックアップ電源として用いるようにするため、降圧装置５５の出力電圧Ｖｃｃは、システムＥＣＵ８の動作電圧範囲内でありかつ低電圧バッテリ３１が正常である状態における出力電圧ＶＢより低くなるように設定される。ここで低電圧バッテリ３１が正常でない状態とは、例えば低電圧バッテリ３１の劣化が過度に進行することにより、その出力電圧が新品時よりも大きく低下した状態をいう。
【0059】
システムＥＣＵ８は、車両Ｖの走行制御や後述の図２に示す急速放電処理を実行するマイクロコンピュータや、このマイクロコンピュータから送信される指令信号に応じて高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２、第１インバータ２３、第２インバータ２４、及び第３インバータ４１等のスイッチング素子をオン／オフ駆動する複数のゲートドライブ回路等によって構成される。ここで急速放電処理とは、車両Ｖの衝突時に、高電圧となっている高電圧回路２のコンデンサ１１，１２及び１次側負荷回路４のコンデンサ４２に蓄えられている電荷を放電させ、１次側電圧Ｖ１及び２次側電圧Ｖ２を所定電圧まで低下させる一連の処理をいう。
【0060】
システムＥＣＵ８を構成するメインマイコンやゲートドライブ回路等は、低電圧バッテリ３１又はバックアップ電源５から供給される電力を用いて車両Ｖの走行制御や急速放電処理を実行する。システムＥＣＵ８は、運転者によって電源システム１を始動するためにスタートスイッチ（図示せず）がオンにされると、低電圧バッテリ３１から供給される電力の下で起動し、その後は低電圧バッテリ３１又はバックアップ電源５から供給される電力を用いて走行制御や急速放電制御を実行する。
【0061】
以下では、上述のようにマイクロコンピュータやゲートドライブ回路等によって構成されるシステムＥＣＵ８のうち、主に１次側負荷回路４の第３インバータ４１の制御に係る部分を１次側制御部８１といい、主に高電圧回路２の高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２、第１インバータ２３、及び第２インバータ２４の制御に係る部分を２次側制御部８２という。
【0062】
また高電圧回路２には、高電圧回路２の電圧を検出する１次側電圧センサ９３及び２次側電圧センサ９４が設けられている。１次側電圧センサ９３は、１次側電圧Ｖ１を検出し、検出値に応じた信号をシステムＥＣＵ８へ送信する。２次側電圧センサ９４は、２次側電圧Ｖ２を検出し、検出値に応じた信号をシステムＥＣＵ８へ送信する。
【0063】
図２は、１次側制御部８１による１次側の急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートであり、図３は、２次側制御部８２による２次側の急速放電処理の具体的な手順を示すフローチャートである。１次側の急速放電処理は、車両衝突時にコンデンサ１１，４２の電荷を放電させ、１次側電圧Ｖ１を所定電圧まで低下させる処理であり、２次側の急速放電処理は、車両衝突時にコンデンサ１２の電荷を放電させ、２次側電圧Ｖ２を所定電圧まで低下させる処理である。これら１次側及び２次側の急速放電処理は、それぞれ１次側制御部８１及び２次側制御部８２において、所定の放電開始条件が成立したと判定されたことに応じて、所定の制御周期で繰り返し実行される。ここで放電開始条件とは、例えば、システムＥＣＵ８がＣＡＮ通信を介してバッテリＥＣＵ３６から放電指令信号を受信することや、システムＥＣＵ８においてＣＡＮ通信が途絶しかつ低電圧バッテリ３１の出力電圧ＶＢが正常時の電圧よりも十分に低く設定された閾値以下まで低下したと判定したこと等、車両が衝突した場合に成立し得る条件によって構成される。
【0064】
先ず、図２を参照しながら１次側の急速放電処理の具体的な手順について説明する。
始めにステップＳＴ１では、１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１は低電圧閾値ＶＵＶ以下であるか否かを判定する。この低電圧閾値ＶＵＶは、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰの近傍、より具体的にはバックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰよりやや高く設定される。
始めにステップＳＴ１では、１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１は低電圧閾値ＶＵＶ以下であるか否かを判定する。この低電圧閾値ＶＵＶは、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰの近傍、より具体的にはバックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰよりやや高く設定される。
【0065】
１次側制御部８１は、ステップＳＴ１の判定結果がＮＯである場合、すなわち１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶまで低下しておらず、バックアップ電源５の動作が停止するおそれがない場合には、ステップＳＴ２に移る。
【0066】
ステップＳＴ２では、１次側制御部８１は、第３インバータ４１を駆動することによって、リア駆動モータＭｒの回転を停止させた後、コンデンサ１１，４１の電荷を放電させる１次側の空転停止／放電制御を実行し、ステップＳＴ１に戻る。この１次側の空転停止／放電制御では、１次側制御部８１は、例えば第３インバータ４１の三相短絡制御を実行することによってリア駆動モータＭｒの回転を停止させる。また１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１を低下させる既知の制御手法（例えば、第３インバータ４１のスイッチング制御によってコンデンサ１１，４１の電荷を放電させる手法や、図示しない放電抵抗を用いてコンデンサ１１，４１に蓄えられている電荷を放電させる手法等）を実行することによって、コンデンサ１１，４１の電荷を放電させる。すなわち１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶより高い場合、第３インバータ４１を駆動することにより、この第３インバータ４１で１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を消費することにより、１次側電圧Ｖ１を低電圧閾値ＶＵＶへ向けて低下させる。
【0067】
また１次側制御部８１は、ステップＳＴ１の判定結果がＹＥＳである場合、すなわち１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下である場合には、ステップＳＴ３に移る。上述のように低電圧閾値ＶＵＶは、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰの近傍に設定されているため、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶをさらに下回ると、バックアップ電源５の動作が停止してしまい、２次側制御部８２が２次側の急速放電処理（図３参照）を継続できなくなってしまうおそれがある。そこでステップＳＴ３では、１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１のさらなる低下を抑制するため、第３インバータ４１を含む１次側負荷回路４全体の消費電力である１次側負荷電力Ｐ１を、予め定められた放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限する。より具体的には、１次側制御部８１は、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷（第３インバータ４１、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６）のうち少なくとも１つを停止することによって１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限する。
【0068】
図４は、１次側負荷回路４を構成する複数の電気負荷の、衝突時における消費電力の一例を示す図である。図４において、横軸は１次側電圧であり、縦軸は消費電力である。図４において太実線は１次側負荷回路４全体の消費電力を示し、細実線は第３インバータ４１の消費電力を示し、太一点鎖線は電動エアコンプレッサ４６の消費電力を示し、太破線は１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下であるときに第３インバータ４１の駆動を停止した場合における１次側負荷回路４全体の消費電力を示す。なお双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６の消費電力は、図４において太一点鎖線で示す電動エアコンプレッサの消費電力と重複する部分が多い。従って図４では、図示を明確にするため、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６の消費電力の図示を省略する。
【0069】
図４に示すように、１次側負荷回路４全体の消費電力の中では、第３インバータ４１の消費電力の占める割合が最も大きい。そこでステップＳＴ３では、１次側制御部８１は、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下である場合には、第３インバータ４１の駆動を停止することにより、図４において太破線で示すように、１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限する。
【0070】
次に、図３を参照しながら２次側の急速放電処理の具体的な手順について説明する。
始めにステップＳＴ１１では、２次側制御部８２は、第１インバータ２３及び第２インバータ２４を駆動することによって、フロント駆動モータＭｆの回転を停止させた後、コンデンサ１２の電荷を放電させる２次側の空転停止／放電制御を実行し、ステップＳＴ１２に移る。この２次側の空転停止／放電制御では、２次側制御部８２は、例えば第１インバータ２３及び第２インバータ２４の三相短絡制御を実行することによってフロント駆動モータＭｆの回転を停止させる。また２次側制御部８２は、２次側電圧Ｖ２を低下させる既知の制御手法（例えば、第１インバータ２３及び第２インバータ２４のスイッチング制御によってコンデンサ１２の電荷を放電させる手法や、図示しない放電抵抗を用いてコンデンサ１２に蓄えられている電荷を放電させる手法等）を実行することによって、コンデンサ１２の電荷を放電させる。
始めにステップＳＴ１１では、２次側制御部８２は、第１インバータ２３及び第２インバータ２４を駆動することによって、フロント駆動モータＭｆの回転を停止させた後、コンデンサ１２の電荷を放電させる２次側の空転停止／放電制御を実行し、ステップＳＴ１２に移る。この２次側の空転停止／放電制御では、２次側制御部８２は、例えば第１インバータ２３及び第２インバータ２４の三相短絡制御を実行することによってフロント駆動モータＭｆの回転を停止させる。また２次側制御部８２は、２次側電圧Ｖ２を低下させる既知の制御手法（例えば、第１インバータ２３及び第２インバータ２４のスイッチング制御によってコンデンサ１２の電荷を放電させる手法や、図示しない放電抵抗を用いてコンデンサ１２に蓄えられている電荷を放電させる手法等）を実行することによって、コンデンサ１２の電荷を放電させる。
【0071】
次にステップＳＴ１２では、２次側制御部８２は、１次側電圧Ｖ１は低電圧閾値ＶＵＶ以下であるか否かを判定する。２次側制御部８２は、ステップＳＴ１２の判定結果がＮＯである場合、すなわち１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶまで低下しておらず、システムＥＣＵ８に２次側の空転停止／放電制御を実行させるための電力供給源であるバックアップ電源５の動作が停止するおそれがない場合には、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２をオフの状態で維持したままオフにし（ステップＳＴ１３参照）、ステップＳＴ１１に戻る。このため、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下である場合、２次側電圧Ｖ２が１次側電圧Ｖ１未満まで低下しない限り、２次側電力線２７ｐ，２７ｎから１次側電力線２６ｐ，２６ｎへ電流が流れることはない。
【0072】
また２次側制御部８２は、ステップＳＴ１２の判定結果がＹＥＳである場合、すなわち１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下である場合には、ステップＳＴ１４に移る。ステップＳＴ１４では、２次側制御部８２は、２次側電力線２７ｐ，２７ｎから１次側電力線２６ｐ，２６ｎへ電力が供給されるように高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を駆動する１次側充電制御を実行し、ステップＳＴ１１に戻る。より具体的には、この１次側充電制御では、２次側制御部８２は、２次側電力線２７ｐ，２７ｎから１次側電力線２６ｐ，２６ｎへ供給される電力によって１次側電圧Ｖ１が予め定められた目標電圧Ｖ１ｔｒｇに維持されるように高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を駆動する。
【0073】
図５は、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇと１次側負荷回路４に含まれる電気負荷の動作電圧等とを比較した図である。
【0074】
図５において、低電圧保護範囲とは、１次側負荷回路４に含まれる各電気負荷（例えば、第３インバータ４１、双方向充電器４３、電気ヒータ４４、及び電動エアコンプレッサ４６）の動作電圧の下限によって構成される電圧範囲である。すなわち１次側電圧Ｖ１が低電圧保護範囲の下限を下回ると、１次側負荷回路４に含まれる全ての電気負荷は全てオフになり、その動作を停止する。また図５において、低電圧復帰範囲とは、１次側負荷回路４に含まれる各電気負荷の復帰電圧によって構成される電圧範囲である。すなわち１次側負荷回路４に含まれる全ての電気負荷の動作が停止した状態で１次側電圧Ｖ１が低電圧復帰範囲の下限を超えると、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷のうち少なくとも１つの動作が再開する。図５に示すように、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰは、低電圧保護範囲及び低電圧復帰範囲の下限よりも低くなるように設定されている。
【0075】
図５に示すように、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇは、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰと１次側負荷回路４の低電圧復帰範囲の下限との間に定められた目標電圧設定範囲内に設定される。これにより１次側充電制御の実行中には、バックアップ電源５を動作させながら１次側負荷回路４に含まれる電気負荷の動作が再開するのを抑制することができる。また１次側充電制御の実行中に１次側負荷回路４に含まれる電気負荷の動作をできるだけ停止させるためには、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇは、上記目標電圧設定範囲内でありかつ低電圧保護範囲の下限よりも低く設定することが好ましい。また１次側充電制御の実行中における１次側電圧Ｖ１は、１次側負荷回路４における負荷変動により瞬間的に変動することから、目標電圧Ｖ１ｔｒｇは、目標電圧設定範囲の上限及び下限に対し十分に離れた高さに設定することが好ましい。
【0076】
次に、図２～図３に示す急速放電処理によって実現される１次側電圧Ｖ１及び２次側電圧Ｖ２等の車両衝突後の時間変化の例について、図６のタイムチャートを参照しながら説明する。図６には、上段から順に、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに設けられたコンタクタ２８ｐ，２８ｎの状態、２次側制御部８２の制御状態、２次側電圧Ｖ２、１次側電圧Ｖ１、１次側負荷回路４における１次側負荷電力Ｐ１、バックアップ電源５の出力電圧、及び１次側負荷回路４の状態を示す。また図６には、時刻ｔ０において車両が衝突し、またこの衝撃によって低電圧バッテリ３１とシステムＥＣＵ８及びバッテリＥＣＵ３６との接続が消失した場合を示す。
【0077】
始めに時刻ｔ１では、低電圧バッテリ３１とバッテリＥＣＵ３６との接続が消失することにより、バッテリＥＣＵ３６がオフになり、またこのバッテリＥＣＵ３６によって制御されるコンタクタ２８ｐ，２８ｎはオンからオフになる。これにより高電圧バッテリ２１は１次側電力線２６ｐ，２６ｎから切り離される。また時刻ｔ１では、低電圧バッテリ３１とシステムＥＣＵ８との接続が消失することにより、システムＥＣＵ８の電力供給源が低電圧バッテリ３１からバックアップ電源５に切り替わる。このためバックアップ電源５の出力電圧は、時刻ｔ１においてステップ状に低下する。
【0078】
なお１次側電力線２６ｐ，２６ｎには、１次側負荷回路４が接続されている。このため、１次側負荷回路４に含まれる電気負荷は、時刻ｔ０において車両が衝突した後も１次側電力線２６ｐ，２６ｎから供給される電力によって動作を継続する。したがって時刻ｔ１において高電圧バッテリ２１が１次側電力線２６ｐ，２６ｎから切り離されることにより、時刻ｔ１以降、１次側負荷回路４に含まれる電気負荷はコンデンサ１１，４２の電荷を消費する。このため時刻ｔ１以降では、１次側電圧Ｖ１が低下し始める。また１次側電圧Ｖ１が低下し始めることにより、時刻ｔ１から時刻ｔ８にかけて、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷は、動作電圧が高いものから順に停止する。このため時刻ｔ１以降では、１次側負荷電力Ｐ１も低下する。図６には、このように１次側電圧Ｖ１がその動作電圧の下限を下回っているものの、電気負荷の動作が完全に停止していない状態を「ＵＶ（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）状態」と表記する。すなわち時刻ｔ１から時刻ｔ８の間では、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷は、適切には動作していないものの、１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力を僅かながらも消費し、動作を継続している。
【0079】
【0080】
その後時刻ｔ３では、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶを初めて下回る。またその後時刻ｔ４では、１次側電圧Ｖ１がバックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰを下回る。このため時刻ｔ４以降、バックアップ電源５の出力電圧が低下し始める。このため時刻ｔ４からバックアップ電源５の確定時間（電圧が動作電圧の下限を下回った状態で、動作を継続できる時間）が経過するまでの間に１次側電圧Ｖ１が上昇しなければ、バックアップ電源５の動作が停止し、その出力電圧は０となってしまう。
【0081】
その後時刻ｔ５では、２次側制御部８２は、時刻ｔ３において１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶを下回ったことに応じて１次側充電制御を開始する（図３のステップＳＴ１４参照）。これにより時刻ｔ５以降では、１次側電圧Ｖ１は、２次側電力線２７ｐ，２７ｎから供給される電力によって目標電圧Ｖ１ｔｒｇへ向けて上昇し始める。その後時刻ｔ６では、１次側電圧Ｖ１はバックアップ電源５の動作開始電圧を上回り、時刻ｔ７において目標電圧Ｖ１ｔｒｇに到達する。このため、時刻ｔ６以降バックアップ電源５の出力電圧も上昇し始める。
【0082】
また時刻ｔ５では、１次側制御部８１は、時刻ｔ３において１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶを下回ったことに応じて、時刻ｔ２において開始した２次側の空転停止／放電制御を停止する。すなわち１次側制御部８１は、第３インバータ４１の駆動を停止する。このため時刻ｔ５以降における１次側負荷電力Ｐ１は、放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限される。
【0083】
したがって時刻ｔ５から時刻ｔ９において２次側電圧Ｖ２が所定電圧まで低下するまで、すなわちコンデンサ１１，１２，４１に蓄えられた電荷が適切に放電されるまで、バックアップ電源５を動作させ続けることができる。
【0084】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）バックアップ電源５は１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力をシステムＥＣＵ８に供給し、システムＥＣＵ８は、放電開始条件が成立した場合には、バックアップ電源５から供給される電力によって放電制御を実行することにより、１次側電力線２６ｐ，２６ｎ及び２次側電力線２７ｐ，２７ｎに設けられたコンデンサ１１，１２の電荷を放電させる。またシステムＥＣＵ８は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎの１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった場合、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続された１次側負荷回路４における消費電力である１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限しながら上記放電制御を実行する。これにより、バックアップ電源５を介して１次側電力線２６ｐ，２６ｎから供給される電力を消費することによってシステムＥＣＵ８が放電制御を実行し、コンデンサ１２の電荷を放電させている最中は、１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に抑制し、１次側電圧Ｖ１がバックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰを下回らないようにできるので、システムＥＣＵ８が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源５を安定して作動させることができる。
（１）バックアップ電源５は１次側電力線２６ｐ，２６ｎにおける電力をシステムＥＣＵ８に供給し、システムＥＣＵ８は、放電開始条件が成立した場合には、バックアップ電源５から供給される電力によって放電制御を実行することにより、１次側電力線２６ｐ，２６ｎ及び２次側電力線２７ｐ，２７ｎに設けられたコンデンサ１１，１２の電荷を放電させる。またシステムＥＣＵ８は、１次側電力線２６ｐ，２６ｎの１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった場合、１次側電力線２６ｐ，２６ｎに接続された１次側負荷回路４における消費電力である１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限しながら上記放電制御を実行する。これにより、バックアップ電源５を介して１次側電力線２６ｐ，２６ｎから供給される電力を消費することによってシステムＥＣＵ８が放電制御を実行し、コンデンサ１２の電荷を放電させている最中は、１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に抑制し、１次側電圧Ｖ１がバックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰを下回らないようにできるので、システムＥＣＵ８が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源５を安定して作動させることができる。
【0085】
（２）システムＥＣＵ８は、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった場合、１次側負荷回路４に設けられた複数の電気負荷のうち比較的消費電力が大きいリア駆動モータＭｒの第３インバータ４１の駆動を停止することにより、１次側負荷電力Ｐ１を放電時上限電力Ｐｌｉｍ未満に制限する。これによりシステムＥＣＵ８が適切に放電制御を実行できるようバックアップ電源５を安定して作動させることができる。
【0086】
（３）システムＥＣＵ８は、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になったことに応じて、２次側電力線２７ｐ，２７ｎから１次側電力線２６ｐ，２６ｎへ供給される電力によって１次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ１ｔｒｇに維持されるように高電圧ＤＣＤＣコンバータ２２を操作する１次側充電制御を実行する。これにより、バックアップ電源５が安定して動作するように１次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ１ｔｒｇに維持しながら、コンデンサ１２の電荷の放電を促進することができる。また電源システム１では、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇを、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷の低電圧復帰範囲の下限よりも低くする。これにより、１次側電圧Ｖ１が低電圧閾値ＶＵＶ以下になった後、１次側充電制御によって１次側電力線２６ｐ，２６ｎに供給される電力によって１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷が再度稼働してしまい、１次側負荷電力Ｐ１が放電時上限電力Ｐｌｉｍを超えてしまうのを防止できる。また電源システム１では、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇを、バックアップ電源５の動作電圧の下限ＶＢＵＰよりも高くする。これにより、１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷の再稼働を防止しつつ、バックアップ電源５のみを安定して動作させることができる。
【0087】
（４）電源システム１では、１次側充電制御における目標電圧Ｖ１ｔｒｇを、上記複数の電気負荷の低電圧保護範囲の下限よりも低くする。これにより、１次側充電制御によって１次側電力線２６ｐ，２６ｎに供給される電力によって１次側負荷回路４に含まれる複数の電気負荷の再稼働をより確実に防ぐことができる。
【0088】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【0089】
Ｖ…車両
Ｍｆ…フロント駆動モータ（第１回転電機）
Ｍｒ…リア駆動モータ（第２回転電機、電気負荷）
Ｗｆ…前輪（第１駆動輪）
Ｗｒ…後輪（第２駆動輪）
１…電源システム
１１…１次側コンデンサ
１２…２次側コンデンサ
２…高電圧回路２
２１…高電圧バッテリ（主電源）
２２…高電圧ＤＣＤＣコンバータ（電圧変換器）
２３…第１インバータ（第１電力変換器）
２６ｐ，２６ｎ…１次側電力線
２７ｐ，２７ｎ…２次側電力線
２８ｐ，２８ｎ…コンタクタ
４…１次側負荷回路
４０ｐ，４０ｎ…負荷電力線
４１…第３インバータ（第２電力変換器、電気負荷）
４２…平滑コンデンサ
４３…双方向充電器（電気負荷）
４４…電気ヒータ（電気負荷）
４６…電動エアコンプレッサ（電気負荷）
５…バックアップ電源
８…システムＥＣＵ（制御装置）
８１…１次側制御部
８２…２次側制御部
９３…１次側電圧センサ（１次側電圧取得手段）
Ｍｆ…フロント駆動モータ（第１回転電機）
Ｍｒ…リア駆動モータ（第２回転電機、電気負荷）
Ｗｆ…前輪（第１駆動輪）
Ｗｒ…後輪（第２駆動輪）
１…電源システム
１１…１次側コンデンサ
１２…２次側コンデンサ
２…高電圧回路２
２１…高電圧バッテリ（主電源）
２２…高電圧ＤＣＤＣコンバータ（電圧変換器）
２３…第１インバータ（第１電力変換器）
２６ｐ，２６ｎ…１次側電力線
２７ｐ，２７ｎ…２次側電力線
２８ｐ，２８ｎ…コンタクタ
４…１次側負荷回路
４０ｐ，４０ｎ…負荷電力線
４１…第３インバータ（第２電力変換器、電気負荷）
４２…平滑コンデンサ
４３…双方向充電器（電気負荷）
４４…電気ヒータ（電気負荷）
４６…電動エアコンプレッサ（電気負荷）
５…バックアップ電源
８…システムＥＣＵ（制御装置）
８１…１次側制御部
８２…２次側制御部
９３…１次側電圧センサ（１次側電圧取得手段）
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】