特開 2024-64573 電源システム

(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】P2024064573

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20240507BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173264

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100171583

【弁理士】

【氏名又は名称】梅景 篤

(72)【発明者】

【氏名】秋田 義文

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA01

5H730AA15

5H730BB81

5H730BB88

5H730EE60

5H730FG12

(57)【要約】

【課題】大型化を抑制可能な電源システムを提供すること。
【解決手段】電源システム１は、外部電源から直流電力が供給される配線Ｌ１と、配線Ｌ１に接続されるバッテリ２と、配線Ｌ１に供給される直流電力を異なる電圧値に変換して負荷群５０に出力するＤＣ／ＤＣ変換器５，６と、第１カットオフ周波数を有し、配線Ｌ１及びＤＣ／ＤＣ変換器５と接続されるフィルタ部７と、第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有し、配線Ｌ１及びＤＣ／ＤＣ変換器６と接続されるフィルタ部８と、ＤＣ／ＤＣ変換器５，６を制御する制御部１０とを備え、制御部１０は、外部電源から直流電力が配線Ｌ１に供給され、かつ、負荷群５０に直流電力を供給する必要がある場合、ＤＣ／ＤＣ変換器５を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される電源システムであって、
外部電源から直流電力が供給される配線と、
前記配線に接続される直流電源と、
前記配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換して少なくとも１つの負荷を含む負荷群に出力する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、
第１カットオフ周波数を有し、前記配線及び前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器と接続される第１フィルタ部と、
前記配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換して前記負荷群に出力する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有し、前記配線及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器と接続される第２フィルタ部と、
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記外部電源から直流電力が前記配線に供給される場合であって、かつ、前記負荷群に直流電力を供給する必要がある場合、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する、電源システム。

【請求項2】

前記第１カットオフ周波数及び前記第２カットオフ周波数は、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、前記負荷群の入力電圧の許容範囲内に収まるように設定されている、請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器から前記配線に向かって前記第１フィルタ部を信号が通過する場合の前記第１フィルタ部の共振周波数と、前記配線から前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって前記第２フィルタ部を信号が通過する場合の前記第２フィルタ部の共振周波数とが、一致せず、かつ、前記配線から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって前記第１フィルタ部を信号が通過する場合の前記第１フィルタ部の共振周波数と、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器から前記配線に向かって前記第２フィルタ部を信号が通過する場合の前記第２フィルタ部の共振周波数とが、一致しないように、前記第１カットオフ周波数と前記第２カットオフ周波数とが設定されている、請求項２に記載の電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

外部電源から供給される電力を車載バッテリに充電可能な充電装置を搭載した車両が知られている。特許文献１には、高圧バッテリと、低圧バッテリと、高圧バッテリと低圧バッテリとの間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電動車両が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１９１３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両の動作モードに応じて、要求されるノイズレベルが異なっている。これらの要求を満たすために、ＤＣ／ＤＣコンバータにはノイズフィルタが搭載される。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータの大電流化に伴い、ノイズフィルタが大型化している。

【0005】

本開示は、大型化を抑制可能な電源システムを説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る電源システムは、車両に搭載される電源システムであって、外部電源から直流電力が供給される配線と、配線に接続される直流電源と、配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換して少なくとも１つの負荷を含む負荷群に出力する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、第１カットオフ周波数を有し、配線及び第１ＤＣ／ＤＣ変換器と接続される第１フィルタ部と、配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換して負荷群に出力する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有し、配線及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器と接続される第２フィルタ部と、第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する制御部と、を備える。制御部は、外部電源から直流電力が配線に供給される場合であって、かつ、負荷群に直流電力を供給する必要がある場合、第１ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する。

【0007】

この電源システムでは、外部電源から直流電力が供給される配線と、当該配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、が第１カットオフ周波数を有する第１フィルタ部を介して電気的に接続され、上記配線と、当該配線に供給される直流電力を異なる電圧値に変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、が第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有する第２フィルタ部を介して電気的に接続される。外部電源から直流電力が配線に供給される場合であって、かつ、負荷群に直流電力を供給する必要がある場合、第１ＤＣ／ＤＣ変換器が制御される。これにより、第２フィルタ部よりも低周波数帯域のノイズを低減することができる第１フィルタ部を介して、配線と第１ＤＣ／ＤＣ変換器とが電気的に接続されるので、外部電源に低周波数帯域のノイズが伝送されることを抑制することができる。一方、車両が走行している場合には、第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器が、外部電源と電気的に接続されることがないので、第１フィルタ部で抑制できるが第２フィルタ部で抑制できない低周波数帯域のノイズを抑制する必要がなく、第２ＤＣ／ＤＣ変換器を駆動させることが可能となる。これにより、負荷群で多くの直流電力を要する場合に、第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器を駆動させることで、負荷群に多くの直流電力を供給することが可能となる。また、第２フィルタ部は、第１フィルタ部よりも高い周波数帯域のノイズしか抑制することができないが、第１フィルタ部よりも回路規模が小さい。よって、負荷群に大きな電力を供給でき、かつ、外部電源に低周波数帯域のノイズが伝送されることを抑制できる電源システムを安価に提供することができ、電源システムの大型化を抑制することが可能となる。

【0008】

いくつかの実施形態において、第１カットオフ周波数及び第２カットオフ周波数は、第１ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、負荷群の入力電圧の許容範囲内に収まるように設定されていてもよい。第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器を同時に動作させると、一方のＤＣ／ＤＣ変換器に他方のＤＣ／ＤＣ変換器で発生したノイズが入力され、当該ノイズによって出力端子の電圧値が変動し得る。上記構成によれば、第１ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、負荷群の入力電圧の許容範囲内に収まるので、負荷群に安定した電力を供給することができる。

【0009】

いくつかの実施形態において、第１ＤＣ／ＤＣ変換器から配線に向かって第１フィルタ部を信号が通過する場合の第１フィルタ部の共振周波数と、配線から第２ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって第２フィルタ部を信号が通過する場合の第２フィルタ部の共振周波数とが、一致せず、かつ、配線から第１ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって第１フィルタ部を信号が通過する場合の第１フィルタ部の共振周波数と、第２ＤＣ／ＤＣ変換器から配線に向かって第２フィルタ部を信号が通過する場合の第２フィルタ部の共振周波数とが、一致しないように、第１カットオフ周波数と第２カットオフ周波数とが設定されてもよい。

【0010】

第１ＤＣ／ＤＣ変換器において発生したノイズが、第１フィルタ部、配線、第２フィルタ部、及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器を順に通る経路で伝送されることがある。この場合、第１ＤＣ／ＤＣ変換器から配線に向かって第１フィルタ部を信号が通過する場合の第１フィルタ部の共振周波数と、配線から第２ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって第２フィルタ部を信号が通過する場合の第２フィルタ部の共振周波数とが、一致している場合には、共振により第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、負荷群の入力電圧の許容範囲を超えてしまうおそれがある。同様に、第２ＤＣ／ＤＣ変換器において発生したノイズが、第２フィルタ部、配線、第１フィルタ部、及び第１ＤＣ／ＤＣ変換器を順に通る経路で伝送されることがある。この場合、配線から第１ＤＣ／ＤＣ変換器に向かって第１フィルタ部を信号が通過する場合の第１フィルタ部の共振周波数と、第２ＤＣ／ＤＣ変換器から配線に向かって第２フィルタ部を信号が通過する場合の第２フィルタ部の共振周波数とが一致している場合には、共振により第１ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、負荷群の入力電圧の許容範囲を超えてしまうおそれがある。上記構成によれば、各経路における第１フィルタ部の共振周波数と第２フィルタ部の共振周波数とが一致していないので、第１ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力端子における電圧値の変動幅が、負荷群の入力電圧の許容範囲を超えてしまうことを抑制することができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、電源システムの大型化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、一実施形態に係る電源システムの概略構成図である。

【図2】図２の（ａ）は、ＤＣ／ＤＣ変換器５から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合のフィルタ回路７１のゲイン特性を示す図である。図２の（ｂ）は、配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器５に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合のフィルタ回路７１のゲイン特性を示す図である。

【図3】図３の（ａ）は、ＤＣ／ＤＣ変換器６から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合のフィルタ回路８１のゲイン特性を示す図である。図３の（ｂ）は、配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器６に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合のフィルタ回路８１のゲイン特性を示す図である。

【図4】図４は、図１に示される制御部が行う切替制御の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、電源システムの動作の一例を説明するための図である。

【図6】図６は、電源システムの動作の別の例を説明するための図である。

【図7】図７は、電源システムの動作の更に別の例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照しながら一実施形態に係る電源システムを詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

【0014】

図１を参照しながら、一実施形態に係る電源システムの概略構成を説明する。図１は、一実施形態に係る電源システムの概略構成図である。図１に示される電源システム１は、車両Ｖに搭載されており、車両Ｖに搭載されている負荷群５０に直流電力を供給する。車両Ｖの例としては、フォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車が挙げられる。負荷群５０は、少なくとも１つの負荷５１を含む。負荷５１の例としては、ナビゲーションシステム及び車載ラジオが挙げられる。

【0015】

電源システム１は、バッテリ２（直流電源）と、車載充電器３と、スイッチ４と、ＤＣ／ＤＣ変換器５（第１ＤＣ／ＤＣ変換器）と、ＤＣ／ＤＣ変換器６（第２ＤＣ／ＤＣ変換器）と、フィルタ部７（第１フィルタ部）と、フィルタ部８（第２フィルタ部）と、制御部１０と、コネクタＣＮ１と、コネクタＣＮ２と、配線Ｌ１と、配線Ｌ２と、を含む。

【0016】

コネクタＣＮ１は、直流電力を出力する直流充電器（外部電源）を接続するためのコネクタである。直流充電器は、コネクタＣＮ１を介して配線Ｌ１に直流電力を供給する。コネクタＣＮ２は、交流電力を出力する交流充電器（外部電源）を接続するためのコネクタであり、車載充電器３と接続される。配線Ｌ１には、直流充電器から出力された直流電力が供給される。また、配線Ｌ１には、車載充電器３から出力された直流電力が供給される。車載充電器３は、交流充電器からコネクタＣＮ２を介して供給された交流電力を直流電力に変換して配線Ｌ１に出力するものであり、配線Ｌ１には、交流充電器からコネクタＣＮ２及び車載充電器３を介して直流電力が供給されるといえる。配線Ｌ２は、負荷群５０に直流電力を供給するための配線である。配線Ｌ２には、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６の一方又は両方から直流電力が供給される。配線Ｌ２に供給される直流電力の電圧値は、配線Ｌ１に供給される直流電力の電圧値とは異なっている。配線Ｌ２に供給される直流電力の電圧値は、例えば、１２Ｖである。

【0017】

バッテリ２は、充放電可能な二次電池である。バッテリ２の例としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池が挙げられる。バッテリ２は、複数の電池セルを含む電池モジュールであってもよい。バッテリ２は、配線Ｌ１に接続されており、直流充電器又は車載充電器３によって配線Ｌ１に供給された直流電力によって充電される。

【0018】

車載充電器３は、ＡＣ／ＤＣ変換器を含み、前述したとおり、交流充電器からコネクタＣＮ２を介して供給された交流電力を直流電力に変換して配線Ｌ１に出力する。

【0019】

スイッチ４は、その両端の電気的な接続状態を導通状態（オン状態）と非導通状態（オフ状態）との間で切り替え可能な回路要素である。スイッチ４は、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体で構成されてもよく、リレーで構成されてもよい。スイッチ４は、車載充電器３と配線Ｌ１との間に設けられている。スイッチ４が導通状態に設定されることによって、車載充電器３が配線Ｌ１に電気的に接続される。スイッチ４が非導通状態に設定されることによって、車載充電器３が配線Ｌ１から電気的に切り離される。

【0020】

ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６のそれぞれは、配線Ｌ１に供給される直流電力の電圧値を異なる電圧値に変換して、配線Ｌ２を介して負荷群５０に直流電力を供給する回路である。ＤＣ／ＤＣ変換器５は、入力端子５ａと、出力端子５ｂと、を含む。入力端子５ａは、フィルタ部７を介して配線Ｌ１に接続されている。出力端子５ｂは、配線Ｌ２に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換器６は、入力端子６ａと、出力端子６ｂと、を含む。入力端子６ａは、フィルタ部８を介して配線Ｌ１に接続されている。出力端子６ｂは、配線Ｌ２に接続されている。

【0021】

ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６は、制御部１０によって駆動される。ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６のスイッチング周波数は、例えば、１７０ｋＨｚ程度である。車両Ｖが充電モードである場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器５のみが用いられる。充電モードは、バッテリ２を充電する動作モードである。車両Ｖが走行モードである場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６のいずれが用いられてもよく、両方が用いられてもよい。走行モードは、車両Ｖが走行する動作モードである。

【0022】

フィルタ部７は、配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器５とを電気的に接続するための部分であり、配線Ｌ１及びＤＣ／ＤＣ変換器５と接続されている。フィルタ部７は、フィルタ回路７１（第１フィルタ回路）と、スイッチ７２（第１スイッチ）と、を含む。

【0023】

フィルタ回路７１は、ローパスフィルタであり、カットオフ周波数ｆｃ１（第１カットオフ周波数）を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器５は車両Ｖが充電モードである場合に用いられるので、カットオフ周波数ｆｃ１は、低周波数帯域のノイズを除去可能な周波数に設定されている。フィルタ回路７１は、端子７１ａと端子７１ｂとを含む。端子７１ａは、スイッチ７２を介して配線Ｌ１に接続され、端子７１ｂはＤＣ／ＤＣ変換器５の入力端子５ａに接続されている。フィルタ回路７１のゲイン特性については後述する。

【0024】

スイッチ７２は、その両端の電気的な接続状態を導通状態（オン状態）と非導通状態（オフ状態）との間で切り替え可能な回路要素である。スイッチ７２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴなどの半導体で構成されてもよく、リレーで構成されてもよい。スイッチ７２の一端は配線Ｌ１におけるスイッチ４とバッテリ２との間に接続され、スイッチ７２の他端はフィルタ回路７１の端子７１ａに接続されている。フィルタ部７は、スイッチ７２が導通状態に設定されることによって、フィルタ回路７１を介して配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器５とを電気的に接続する。フィルタ部７は、スイッチ７２が非導通状態に設定されることによって、ＤＣ／ＤＣ変換器５を配線Ｌ１から電気的に切り離す。

【0025】

フィルタ部８は、配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器６とを電気的に接続するための部分であり、配線Ｌ１及びＤＣ／ＤＣ変換器６と接続されている。フィルタ部８は、フィルタ回路８１（第２フィルタ回路）と、スイッチ８２（第２スイッチ）と、を含む。

【0026】

フィルタ回路８１は、ローパスフィルタであり、カットオフ周波数ｆｃ２（第２カットオフ周波数）を有する。カットオフ周波数ｆｃ２は、カットオフ周波数ｆｃ１よりも高い。ＤＣ／ＤＣ変換器６は車両Ｖが走行モードである場合に用いられるので、カットオフ周波数ｆｃ２は、例えば、ＦＭ帯域以上のノイズを除去可能な周波数に設定されている。フィルタ回路８１は、端子８１ａと端子８１ｂとを含む。端子８１ａは、スイッチ８２を介して配線Ｌ１に接続され、端子８１ｂはＤＣ／ＤＣ変換器６の入力端子６ａに接続されている。フィルタ回路８１のゲイン特性については後述する。

【0027】

スイッチ８２は、その両端の電気的な接続状態を導通状態（オン状態）と非導通状態（オフ状態）との間で切り替え可能な回路要素である。スイッチ８２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴなどの半導体で構成されてもよく、リレーで構成されてもよい。スイッチ８２の一端は配線Ｌ１におけるスイッチ４とバッテリ２との間に接続され、スイッチ８２の他端はフィルタ回路８１の端子８１ａに接続されている。フィルタ部８は、スイッチ８２が導通状態に設定されることによって、フィルタ回路８１を介して配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器６とを電気的に接続する。フィルタ部８は、スイッチ８２が非導通状態に設定されることによって、ＤＣ／ＤＣ変換器６を配線Ｌ１から電気的に切り離す。

【0028】

制御部１０は、電源システム１を統括制御する装置（コントローラ）である。制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及び入出力インターフェース等によって構成されている。制御部１０は、例えば、車載充電器３、スイッチ４、ＤＣ／ＤＣ変換器５、ＤＣ／ＤＣ変換器６、スイッチ７２、及びスイッチ８２を制御する。制御部１０は、車両Ｖの動作モードに応じて、スイッチ４、スイッチ７２、及びスイッチ８２の接続状態を切り替える。制御部１０が行う切替制御については後述する。

【0029】

次に、図２の（ａ）、図２の（ｂ）、図３の（ａ）、及び図３の（ｂ）を参照しながら、フィルタ回路７１及びフィルタ回路８１のゲイン特性を説明する。図２の（ａ）は、ＤＣ／ＤＣ変換器５から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合のフィルタ回路７１のゲイン特性を示す図である。図２の（ｂ）は、配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器５に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合のフィルタ回路７１のゲイン特性を示す図である。図３の（ａ）は、ＤＣ／ＤＣ変換器６から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合のフィルタ回路８１のゲイン特性を示す図である。図３の（ｂ）は、配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器６に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合のフィルタ回路８１のゲイン特性を示す図である。各図において、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示し、縦軸はゲイン（単位：ｄＢ）を示す。

【0030】

図２の（ａ）及び図２の（ｂ）に示されるように、フィルタ回路７１は、フィルタ回路７１を信号が通過する方向に応じて異なるゲイン特性を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器５から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合（端子７１ｂから端子７１ａに向かってフィルタ回路７１を信号が通過する場合）のフィルタ回路７１のゲイン特性Ｇ１１においては、７ＭＨｚ付近に共振周波数ｆｒ１１が生じている。配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器５に向かって信号がフィルタ回路７１を通過する場合（端子７１ａから端子７１ｂに向かってフィルタ回路７１を信号が通過する場合）のフィルタ回路７１のゲイン特性Ｇ１２においては、２．５ＭＨｚ付近に共振周波数ｆｒ１２が生じている。

【0031】

図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示されるように、フィルタ回路８１は、フィルタ回路８１を信号が通過する方向に応じて異なるゲイン特性を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器６から配線Ｌ１に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合（端子８１ｂから端子８１ａに向かってフィルタ回路８１を信号が通過する場合）のフィルタ回路８１のゲイン特性Ｇ２１においては、９００ｋＨｚ及び１３ＭＨｚ付近に共振周波数ｆｒ２１が生じている。配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器６に向かって信号がフィルタ回路８１を通過する場合（端子８１ａから端子８１ｂに向かってフィルタ回路８１を信号が通過する場合）のフィルタ回路８１のゲイン特性Ｇ２２においては、２．２ＭＨｚ及び１３ＭＨｚ付近に共振周波数ｆｒ２２が生じている。

【0032】

後述するように、共振周波数ｆｒ１１と共振周波数ｆｒ２２とが一致せず、かつ、共振周波数ｆｒ１２と共振周波数ｆｒ２１とが一致しないように、カットオフ周波数ｆｃ１及びカットオフ周波数ｆｃ２が設定される。

【0033】

次に、図４～図７を参照しながら、電源システム１の動作を説明する。図４は、図１に示される制御部が行う切替制御の一例を示すフローチャートである。図５～図７は、電源システムの動作の一例を説明するための図である。図４に示される処理は、例えば、所定の時間間隔で繰り返し行われる。

【0034】

図４に示されるように、制御部１０は、まず、車両Ｖが充電モードであるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、制御部１０は、コネクタＣＮ１に直流充電器が接続されていることを検出した場合、又は、コネクタＣＮ２に交流充電器が接続されていることを検出した場合に、車両Ｖが充電モードであると判定する。なお、制御部１０は、コネクタＣＮ２に交流充電器が接続されたことを検出すると、スイッチ４を導通状態に設定するとともに、車載充電器３を動作させる。これにより、コネクタＣＮ２に交流充電器が接続されている場合には、交流充電器から供給された交流電力が直流電力に変換されて配線Ｌ１に供給され、バッテリ２が充電される。コネクタＣＮ１に直流充電器が接続されている場合には、直流充電器から配線Ｌ１に直流電力が供給され、バッテリ２が充電される。

【0035】

ステップＳ１において車両Ｖが充電モードであると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部１０は、負荷群５０に直流電力を供給する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、制御部１０は、いずれかの負荷５１が動作していることを検出すると、負荷群５０に直流電力を供給する必要があると判定する。ここで、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６が動作していない場合でも、各負荷５１には、負荷５１が起動するのに必要な直流電力が不図示の補機用バッテリから供給されている。

【0036】

ステップＳ２において負荷群５０に直流電力を供給する必要があると判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、図５に示されるように、制御部１０は、スイッチ７２を導通状態に設定し、スイッチ８２を非導通状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器５を動作させる（ステップＳ３）。このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器６は動作していない。これにより、配線Ｌ１に供給されている直流電力がＤＣ／ＤＣ変換器５によって異なる電圧値に変換されて配線Ｌ２に供給される。以上により、図４に示される一連の処理が終了する。

【0037】

一方、ステップＳ２において負荷群５０に直流電力を供給する必要が無いと判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部１０は、スイッチ７２及びスイッチ８２を非導通状態に設定する（ステップＳ４）。このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６は動作していない。以上により、図４に示される一連の処理が終了する。

【0038】

ステップＳ１において車両Ｖが充電モードではないと判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ２と同様に、負荷群５０に直流電力を供給する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において負荷群５０に直流電力を供給する必要があると判定された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御部１０は、負荷群５０に供給される直流電力が不足するか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、制御部１０は、動作している負荷５１の消費電力の合計とＤＣ／ＤＣ変換器６によって供給可能な最大電力とを比較し、消費電力の合計が供給可能な最大電力を上回る場合に、負荷群５０に供給される直流電力が不足すると判定する。

【0039】

ステップＳ６において負荷群５０に供給される直流電力が不足しないと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、図６に示されるように、制御部１０は、スイッチ４及びスイッチ７２を非導通状態に設定し、スイッチ８２を導通状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器６を動作させる（ステップＳ７）。このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器５は動作していない。これにより、バッテリ２から配線Ｌ１に供給されている直流電力がＤＣ／ＤＣ変換器６によって異なる電圧値に変換されて配線Ｌ２に供給される。以上により、図４に示される一連の処理が終了する。

【0040】

ステップＳ６において負荷群５０に供給される直流電力が不足すると判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、図７に示されるように、制御部１０は、スイッチ４を非導通状態に設定し、スイッチ７２及びスイッチ８２を導通状態に設定する（ステップＳ８）。そして、制御部１０は、ＤＣ／ＤＣ変換器６に加えてＤＣ／ＤＣ変換器５を動作させる。これにより、バッテリ２から配線Ｌ１に供給されている直流電力がＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６によって異なる電圧値に変換されて配線Ｌ２に供給される。以上により、図４に示される一連の処理が終了する。

【0041】

ステップＳ５において負荷群５０に直流電力を供給する必要がないと判定された場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御部１０は、スイッチ４、スイッチ７２及びスイッチ８２を非導通状態に設定する（ステップＳ９）。このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６は動作していない。以上により、図４に示される一連の処理が終了する。

【0042】

以上説明した電源システム１では、スイッチ７２が導通状態に設定されることによって、配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器５とがフィルタ回路７１を介して電気的に接続され、スイッチ８２が導通状態に設定されることによって、配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器６とがフィルタ回路８１を介して電気的に接続される。車載充電器３又は直流充電器から出力された直流電力が配線Ｌ１に供給される場合（つまり、車両Ｖが充電モードである場合）であり、かつ、負荷群５０に直流電力を供給する必要があると判定された場合、スイッチ４及びスイッチ７２が導通状態に設定され、スイッチ８２が非導通状態に設定され、ＤＣ／ＤＣ変換器５が制御される。これにより、フィルタ回路８１よりも低周波数帯域のノイズを低減することができるフィルタ回路７１を介して、配線Ｌ１とＤＣ／ＤＣ変換器５とが電気的に接続されるので、交流充電器又は直流充電器に低周波数帯域のノイズが伝送されることを抑制することができる。

【0043】

一方、車両Ｖが走行している場合（車両Ｖが走行モードである場合）には、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６が、外部電源と電気的に接続されることがないので、フィルタ回路７１で抑制できるがフィルタ回路８１で抑制できない低周波数帯域のノイズを抑制する必要がなく、ＤＣ／ＤＣ変換器６を駆動させることが可能となる。これにより、負荷群５０で多くの直流電力を要する場合に、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６を駆動させることで、負荷群５０に多くの直流電力を供給することが可能となる。また、フィルタ回路８１は、フィルタ回路７１よりも高い周波数帯域のノイズしか抑制することができないが、フィルタ回路７１よりも回路規模が小さく、安価である。よって、負荷群に大きな電力を供給でき、かつ、外部電源に低周波数帯域のノイズが伝送されることを抑制できる電源システム１を安価に提供することができ、電源システム１の大型化を抑制することが可能となる。

【0044】

図７に示されるように、スイッチ７２及びスイッチ８２が導通状態に設定されている場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６が同時に動作するので、一方のＤＣ／ＤＣ変換器に他方のＤＣ／ＤＣ変換器で発生したノイズが入力され、当該ノイズによって出力端子の電圧値が変動し得る。具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器５のスイッチング動作によって生じたノイズが、フィルタ回路７１、スイッチ７２、配線Ｌ１、スイッチ８２、フィルタ回路８１、及びＤＣ／ＤＣ変換器６を順に通る経路Ｐ１で伝送されることがある。この場合、フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１１（ＤＣ／ＤＣ変換器５から配線Ｌ１に向かってフィルタ回路７１を信号が通過する場合のフィルタ回路７１の共振周波数）とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２２（配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器６に向かってフィルタ回路８１を信号が通過する場合のフィルタ回路８１の共振周波数）とが一致している場合には、共振によりノイズが十分に低減されず、ＤＣ／ＤＣ変換器６の出力端子６ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲を超えてしまうおそれがある。

【0045】

同様に、ＤＣ／ＤＣ変換器６のスイッチング動作によって生じたノイズが、フィルタ回路８１、スイッチ８２、配線Ｌ１、スイッチ７２、フィルタ回路７１、及びＤＣ／ＤＣ変換器５を順に通る経路Ｐ２で伝送されることがある。この場合、フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１２（配線Ｌ１からＤＣ／ＤＣ変換器５に向かってフィルタ回路７１を信号が通過する場合のフィルタ回路７１の共振周波数）とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２１（ＤＣ／ＤＣ変換器６から配線Ｌ１に向かってフィルタ回路８１を信号が通過する場合のフィルタ回路８１の共振周波数）とが一致している場合には、共振によりノイズが十分に低減されず、ＤＣ／ＤＣ変換器５の出力端子５ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲を超えてしまうおそれがある。

【0046】

これに対して、電源システム１では、フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１１とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２２とが一致せず、かつ、フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１２とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２１とが一致しないように、カットオフ周波数ｆｃ１とカットオフ周波数ｆｃ２とが設定されている。この構成によれば、各経路におけるフィルタ回路７１の共振周波数とフィルタ回路８１の共振周波数とが一致していないので、ＤＣ／ＤＣ変換器５の出力端子５ｂにおける電圧値の変動幅及びＤＣ／ＤＣ変換器６の出力端子６ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲を超えてしまうことを抑制することができる。したがって、負荷群５０に安定して電力を供給することができる。

【0047】

電源システム１では、走行モードにおいて負荷群５０に直流電力を供給する必要がある場合にはＤＣ／ＤＣ変換器６から先に使用される。この制御によれば、走行モードにおいてＤＣ／ＤＣ変換器５から先に使用される構成と比較して、ＤＣ／ＤＣ変換器５が使用される頻度を低減することができるので、ＤＣ／ＤＣ変換器５が故障する可能性を低減することができる。

【0048】

以上、本開示の一実施形態について詳細に説明されたが、本開示に係る電源システムは上記実施形態に限定されない。

【0049】

上記実施形態では、ステップＳ７において、制御部１０は、スイッチ７２を非導通状態に設定し、スイッチ８２を導通状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器６を駆動している。これに代えて、制御部１０は、スイッチ７２を導通状態に設定し、スイッチ８２を非導通状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器５を駆動してもよい。つまり、走行モードにおいて、ＤＣ／ＤＣ変換器５が先に使用され、ＤＣ／ＤＣ変換器５だけでは十分な電力を供給できない場合に、ＤＣ／ＤＣ変換器６が使用されてもよい。

【0050】

走行モードにおいて負荷群５０に直流電力を供給する必要があると判定された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、電力が不足するか否かに関わらず、制御部１０は、スイッチ７２及びスイッチ８２を導通状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器５及びＤＣ／ＤＣ変換器６を駆動してもよい。

【0051】

フィルタ回路７１及びフィルタ回路８１は、固定フィルタに限られず、可変フィルタであってもよい。

【0052】

フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１１とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２２とが一致している場合でも、当該周波数におけるノイズレベルによっては、ＤＣ／ＤＣ変換器６の出力端子６ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲内に収まることがある。同様に、フィルタ回路７１の共振周波数ｆｒ１２とフィルタ回路８１の共振周波数ｆｒ２１とが一致している場合でも、当該周波数におけるノイズレベルによっては、ＤＣ／ＤＣ変換器５の出力端子５ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲内に収まることがある。

【0053】

したがって、カットオフ周波数ｆｃ１及びカットオフ周波数ｆｃ２は、スイッチ７２及びスイッチ８２が導通状態に設定されている場合のＤＣ／ＤＣ変換器５の出力端子５ｂにおける電圧値の変動幅及びＤＣ／ＤＣ変換器６の出力端子６ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲内に収まるように設定されていればよい。この構成によれば、ＤＣ／ＤＣ変換器５の出力端子５ｂにおける電圧値の変動幅及びＤＣ／ＤＣ変換器６の出力端子６ｂにおける電圧値の変動幅が、負荷群５０の入力電圧の許容範囲内に収まるので、負荷群５０に安定した直流電力を供給することができる。

【0054】

フィルタ部７は、スイッチ７２を含んでいなくてもよく、フィルタ部８は、スイッチ８２を含んでいなくてもよい。さらに、電源システム１は、スイッチ４を含んでいなくてもよい。言い換えると、スイッチ４、スイッチ７２及びスイッチ８２の少なくとも１つは設けられていなくてもよい。

【0055】

スイッチ４が設けられる位置は、車載充電器３と配線Ｌ１との間に限られない。例えば、スイッチ４は、配線Ｌ１上の車載充電器３が接続されている接続点よりもバッテリ２に近く、かつ、配線Ｌ１上のフィルタ部７が接続されている接続点及び配線Ｌ１上のフィルタ部８が接続されている接続点のいずれよりも車載充電器３が接続されている接続点に近い位置に設けられてもよい。この構成においても、フィルタ部７はスイッチ７２を含んでいなくてもよく、フィルタ部８はスイッチ８２を含んでいなくてもよい。

【0056】

スイッチ４は、配線Ｌ１上のフィルタ部７が接続されている接続点及び配線Ｌ１上のフィルタ部８が接続されている接続点と、配線Ｌ１上のバッテリ２が接続されている接続点との間に設けられてもよい。この構成においても、フィルタ部７はスイッチ７２を含んでいなくてもよく、フィルタ部８はスイッチ８２を含んでいなくてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１…電源システム、２…バッテリ（直流電源）、３…車載充電器、５…ＤＣ／ＤＣ変換器（第１ＤＣ／ＤＣ変換器）、５ｂ…出力端子、６…ＤＣ／ＤＣ変換器（第２ＤＣ／ＤＣ変換器）、６ｂ…出力端子、７…フィルタ部（第１フィルタ部）、８…フィルタ部（第２フィルタ部）、１０…制御部、５０…負荷群、５１…負荷、７１…フィルタ回路、７２…スイッチ、８１…フィルタ回路、８２…スイッチ、Ｌ１…配線、Ｌ２…配線、Ｖ…車両。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】