電源システムおよびそれを搭載する車両
【課題】コンバータを有する電源システムにおいて、電圧変換動作が不要な場合の効率を改善する。
【解決手段】電源システム１０５は、直流電源１１０と、コンバータ１２０と、バイパス回路１７０と、ＥＣＵ３００とを備え、負荷装置１３０に電源電圧を供給する。コンバータ１２０は、スイッチング動作によって直流電源１１０と負荷装置１３０との間で電圧変換を行なう。バイパス回路１７０は、コンバータ１２０のスイッチング動作とは独立して、直流電源１１０から負荷装置１３０に対して、コンバータ１２０をバイパスするように構成される。ＥＣＵ３００は、コンバータ１２０を流れる電流ＩＬおよびコンバータ１２０の負荷装置１３０側の電圧ＶＨの少なくともいずれかが、バイパス回路１７０の切替えに適した条件となったときに、バイパス回路１７０を切替える。
【解決手段】電源システム１０５は、直流電源１１０と、コンバータ１２０と、バイパス回路１７０と、ＥＣＵ３００とを備え、負荷装置１３０に電源電圧を供給する。コンバータ１２０は、スイッチング動作によって直流電源１１０と負荷装置１３０との間で電圧変換を行なう。バイパス回路１７０は、コンバータ１２０のスイッチング動作とは独立して、直流電源１１０から負荷装置１３０に対して、コンバータ１２０をバイパスするように構成される。ＥＣＵ３００は、コンバータ１２０を流れる電流ＩＬおよびコンバータ１２０の負荷装置１３０側の電圧ＶＨの少なくともいずれかが、バイパス回路１７０の切替えに適した条件となったときに、バイパス回路１７０を切替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、蓄電装置および電力変換装置を備える電源システムの損失を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
これらの車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるための回転電機（モータジェネレータ）を備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、車両にはインバータが搭載される。
【０００４】
また、このような車両においては、インバータが必要とする電力は車両状態によって変動する。そして、インバータが必要とする電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間にコンバータが備えられる場合がある。このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高く昇圧して、モータの高出力化ができるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータおよびモータの小型化，低コスト化を図ることができる。
【０００５】
特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）は、昇圧コンバータを含み、電気機器などの負荷と電力をやり取りする電源装置において、所定の条件において、昇圧コンバータをバイパスするためのバイパス回路（調整回路）を備える構成を開示する。特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）によれば、バイパス回路を用いて昇圧コンバータをバイパスすることによって、昇圧コンバータの負荷側の電圧を電池電圧よりも低くならないようにし、昇圧コンバータの負荷側における電圧の予期しない低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９５７４９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８６２９号公報
【特許文献３】特開平７−０８７７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようなコンバータを備える車両においては、昇圧動作が不要の場合に、コンバータ内のスイッチング素子のスイッチング損失を低減して効率を向上させるために、スイッチング動作を停止させる手法が行なわれる場合がある。この場合、スイッチング損失については削減可能であるが、コンバータ内に含まれるリアクトル成分や、スイッチング素子などを電流が流れることで発生する導通損失については改善できない場合がある。
【０００８】
また、特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）に開示される構成においては、負荷の電力消費量が急激に高くなった場合に、昇圧コンバータの負荷側の電圧が電池電圧よりも低くならないように、調整回路によって昇圧コンバータがバイパスされるが、昇圧動作が不要な場合の損失低減については考慮されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンバータを有する電源システムにおいて、電圧変換動作が不要な場合の効率を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電源システムは、直流電源と、電圧変換装置と、バイパス回路とを備え、負荷装置に電源電圧を供給する。電圧変換装置は、直流電源と負荷装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なう。バイパス回路は、上記スイッチング動作とは独立して、直流電源から負荷装置に対して、電圧変換装置をバイパスする。
【００１１】
好ましくは、電源システムは、電圧変換装置を流れる電流および電圧変換装置の負荷装置の第１の電圧の少なくともいずれかが、バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、バイパス回路を切替えるための制御装置をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１の電圧と、電圧変換装置の直流電源側の第２の電圧との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、電圧変換装置をバイパスするようにバイパス回路を制御する。
【００１３】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、制御装置は、リアクトルに流れるリアクトル電流に基づいて、バイパス回路による電圧変換装置のバイパスを停止するようにバイパス回路を制御する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、リアクトル電流と、直流電源から出力される電流との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、バイパス回路による電圧変換装置のバイパスを停止するようにバイパス回路を制御する。
【００１５】
好ましくは、制御装置は、直流電源から負荷装置へ向かう方向に電流が流れる場合、および負荷装置から直流電源へ向かう方向に電流が流れる場合の両方の場合において、バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、バイパス回路を制御する。
【００１６】
好ましくは、バイパス回路は、直流電源の正極端子と負荷装置の電力線との間に接続されたリレーを含む。
【００１７】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、バイパス回路は、正極端子と電力線との間に接続され、正極端子から電力線に向かう方向を順方向とする第３の整流素子を含む。
【００１８】
好ましくは、第３の整流素子は、第１の整流素子に比べて、通電時の抵抗が小さい。
好ましくは、バイパス回路は、第３の整流素子に並列に、かつ逆接続される第３のスイッチング素子をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、バイパス回路は、第３のスイッチング素子に直列に、かつ第３のスイッチング素子と逆向きに接続される第４のスイッチング素子と、第４のスイッチング素子に並列に、かつ逆接続される第４の整流素子をさらに含む。
【００２０】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、直流電源の正極端子と負極端子との間に直列接続される第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、負極端子から正極端子に向かう方向を順方向として、第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第３の整流素子および第４の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと、第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子の接続ノードとを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、バイパス回路は正極端子と電力線に接続される。
【００２１】
本発明による車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両の駆動力を生成するための駆動装置とを備える。電源システムは、直流電源と、直流電源と駆動装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、スイッチング動作とは独立して、直流電源から駆動装置に対して、電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コンバータを有する電源システムにおいて、電圧変換動作が不要な場合の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図２】比較例において、バイパス回路を切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１において、バイパス回路を切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１における、切替制御を説明するための機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１において、ＥＣＵにおいて実行される切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態１の変形例１に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図７】実施の形態１における、力行時に回路を流れる電流を説明するための第１の図である。
【図８】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第２の図である。
【図９】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第３の図である。
【図１０】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第４の図である。
【図１１】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第１の図である。
【図１２】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第２の図である。
【図１３】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第３の図である。
【図１４】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第４の図である。
【図１５】実施の形態２に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図１６】実施の形態３に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図１７】実施の形態３における電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態３の他の例に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２５】
［実施の形態１］
実施の形態１に従う電源システム１０５を含む車両１００の全体ブロック図である。
【００２６】
図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、負荷装置１３０とを備える。電源システム１０５は、直流電源１１０と、コンバータ１２０と、電圧センサ１４０，１４５，１５０と、電流センサ１６０，１６５と、バイパス回路１７０と、システムメインリレーＳＭＲと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。
【００２７】
直流電源１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。直流電源１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２８】
直流電源１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。また、直流電源１１０は、モータジェネレータ１３３，１３４で発電された電力を蓄電する。直流電源１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２９】
なお、実施の形態１では、電源システム１０５が車両１００の電源装置である例の場合を示すが、負荷装置１３０は、直流電力を用いて駆動可能な電気機器であればどのようなものであってもよい。また、直流電源１１０については、電源システム１０５に含まれる場合の例を示すが、直流電力の入出力が可能であれば、電源システム１０５の外部から供給される構成であってもよい。
【００３０】
電圧センサ１４５は、直流電源１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１６５は、直流電源１１０に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。なお、図１においては、電流センサ１６５は、電力線ＰＬ１に設けられる構成となっているが、接地線ＮＬ１に設けられるようにしてもよい。
【００３１】
システムメインリレーＳＭＲに含まれるリレーは、直流電源１１０とコンバータ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、直流電源１１０とコンバータ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００３２】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１４０は、コンデンサＣ１にかかる電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３３】
コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００３４】
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと、電力線ＰＬ１との間に設けられる。
【００３６】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。
【００３７】
コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨ（負荷装置１３０への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する。）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＨＰＬへ供給することにより行なわれる。
【００３８】
また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。
【００３９】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合（すなわち、ＶＨ＝ＶＬ）には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。
【００４０】
電流センサ１６０は、電力線ＰＬ１におけるコンデンサＣ１の接続ノードとリアクトルＬ１との間に設けられる。電流センサ１６０は、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４１】
コンデンサＣ２は、コンバータ１２０と負荷装置１３０とを結ぶ電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＨＰＬと接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１５０は、コンデンサＣ２にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４２】
負荷装置１３０は、インバータ１３１，１３２と、モータジェネレータ１３３，１３４と、動力伝達ギア１３５と、駆動輪１３６とを含む。
【００４３】
インバータ１３１，１３２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１により、コンバータ１２０に対して並列に接続される。インバータ１３１，１３２は、ＥＣＵ３００からの制御指令ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によりそれぞれ制御され、コンバータ１２０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１３３，１３４をそれぞれ駆動するための交流電力に電力変換する。
【００４４】
モータジェネレータ１３３，１３４は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００４５】
モータジェネレータ１３３，１３４の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１３５を介して駆動輪１３６に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３３，１３４は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１３６の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ１３１，１３２によって直流電源１１０の充電電力に変換される。
【００４６】
バイパス回路１７０は、スイッチＳ１を含む。スイッチＳ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＨＰＬとの間に接続される。スイッチＳ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御される。スイッチＳ１は、基本的には、コンバータ１２０において昇圧動作および降圧動作が不要であるときに接続され、コンバータ１２０に流れる電流をバイパスする。
【００４７】
このようにスイッチＳ１は、コンバータ１２０の昇圧動作および降圧動作が不要であるとき、すなわちスイッチング素子Ｑ１がオンに固定され、スイッチング素子Ｑ２がオフに固定されているときに接続される。しかしながら、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作の停止，再開と、スイッチＳ１の切替えとを同時に行なうと、回路に対して影響をおよぼすおそれがある。
【００４８】
たとえば、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの差が大きい状態で、スイッチＳ１が接続された場合、直流電源１１０やコンデンサＣ１などに過大な電圧が印加される可能性があり、これが機器や素子の故障や破損の原因となり得る。また、スイッチＳ１の切替えによって、電流経路が突然変更されるので、スイッチＳ１の切替え直後の過渡期において、回路内の電圧，電流が急激に増加したり振動的になったりする可能性がある。
【００４９】
そのため、本実施の形態においては、バイパス回路内を切替える際に、コンバータ１２０おスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作とは独立した予め切替えに適した条件を設定し、その条件が整った後に実際にバイパス回路を切替える切替制御を行なう。このようにすることによって、バイパス回路切替時に発生し得る影響を抑制することが期待できる。
【００５０】
次に、図２，３を用いて、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御の概要について説明する。
【００５１】
図２は、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御を適用しない比較例において、バイパス回路をオンからオフに切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。図２および後述する図３においては、横軸に時間が示されており、縦軸には、電圧ＶＨ，バイパス回路１７０に流れる電流ＩＳ、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の状態、およびバイパス回路１７０内のスイッチＳ１の開閉状態が示される。なお、図２は、直流電源１１０からの電力が負荷装置１３０に伝達される力行状態の場合を示す。
【００５２】
図１および図２を参照して、図２の時刻ｔ１までは、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成された状態、すなわちコンバータ１２０がバイパスされた状態である。この状態においては、電圧ＶＨは電圧ＶＬとほぼ同じであり、直流電源１１０から出力される電流は、すべてバイパス回路１７０を経由して負荷装置１３０へ供給される。このとき、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、スイッチング損失を低減するために、スイッチング素子Ｑ１がオンに固定され、スイッチング素子Ｑ２がオフに固定される。
【００５３】
そして、時刻ｔ１において、コンバータ１２０において昇圧動作を開始するために、スイッチＳ１がオフされるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。このとき、スイッチＳ１に流れる電流は即座にゼロに低下するが、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬは、リアクトルＬ１により電流の急変が阻害されるために電流ＩＬの立ち上がりが遅れてしまう。そのため、リアクトル電流ＩＬが立ち上がるまでの間に、電圧ＶＨが低下する。そして、スイッチＳ１の切替え直後の過渡期において、電圧ＶＨおよび電流ＩＬの大きな変動および変動が発生してしまうおそれがある。そうすると、この過渡期における電圧，電流の変動に対応するために、回路内の部品の電圧，電流の耐量をアップすることが必要となるので、コストアップにつながってしまう。
【００５４】
一方、図３は、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御を適用した場合に、バイパス回路をオンからオフに切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【００５５】
図３を参照して、図３の時刻ｔ１１までは、図２の時刻ｔ１までと同様である。時刻ｔ１１にて、コンバータ１２０において昇圧動作を開始してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始されるが、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御においては、時刻ｔ１１の時点では、スイッチＳ１はまだオンの状態のままである。そうすると、コンバータ１２０による昇圧動作によって、リアクトル電流ＩＬが徐々に増加し、それに伴ってバイパス回路１７０を流れる電流ＩＳが低下する。そして、電流ＩＳがほぼゼロに到達する時刻ｔ１２となった時点で、スイッチＳ１をオフとする。このように、バイパス回路１７０を流れる電流ＩＳの低下後に、スイッチＳ１を切替えることによって、スイッチＳ１切替え直後の過渡期における電圧ＶＨおよび電流ＩＬのオーバーシュートや振動などの変動を抑制することが可能となる。これにより、回路内の部品の耐量をアップする必要がなくなるのでコストアップを抑制することが期待できる。
【００５６】
なお、スイッチＳ１を閉成する場合については図示していないが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの差が小さくなったことに基づいて実行される。そのため、スイッチＳ１を閉成する場合には、電圧や電流の大きな変動は基本的には発生しない場合が多い。
【００５７】
図４は、実施の形態１における、バイパス回路の切替制御を説明するための機能ブロック図である。図６で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５８】
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ＶＨ指令決定部３１０と、指令デューティ決定部３２０と、ゲート駆動信号生成部３３０と、バイパス回路信号生成部３４０とを含む。
【００５９】
ＶＨ指令決定部３１０は、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の操作などによって決定されるモータジェネレータのトルク指令値ＴＲに基づいて、たとえば予め定められたマップなどを用いて、システム電圧の目標値ＶＨ＊を決定する。そして、ＶＨ指令決定部３１０は、決定した目標値ＶＨ＊を、指令デューティ決定部３２０へ出力する。
【００６０】
指令デューティ決定部３２０は、ＶＨ指令決定部３１０からの目標値ＶＨ＊と、電圧センサ１４０，１５０からのそれぞれ電圧検出値ＶＬ，ＶＨとを受ける。指令デューティ決定部３２０は、これらの情報に基づいて、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ信号ＤＵＴＹを決定する。そして、指令デューティ決定部３２０は、決定したデューティ信号ＤＵＴＹを、ゲート駆動信号生成部３３０およびバイパス回路信号生成部３４０へ出力する。
【００６１】
ゲート駆動信号生成部３３０は、指令デューティ決定部３２０からのデューティ信号ＤＵＴＹを受け、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを駆動するための制御信号ＰＷＣを生成する。ゲート駆動信号生成部３３０は、この制御信号ＰＷＣをコンバータ１２０へ出力し、コンバータ１２０を駆動する。
【００６２】
バイパス回路信号生成部３４０は、指令デューティ決定部３２０からのデューティ信号ＤＵＴＹと、電流センサ１６０，１６５からのそれぞれの電流検出値ＩＬ，ＩＢを受ける。そして、バイパス回路信号生成部３４０は、これらの情報に基づいて、スイッチＳ１の開閉を制御するための制御信号ＳＥ２を生成し、バイパス回路１７０へ出力する。
【００６３】
図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００において実行されるバイパス回路の切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期でメインプログラムから呼び出して実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００６４】
図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）４００にて、電圧センサ１４０，１５０によって検出される電圧ＶＬ，ＶＨを取得する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ４１０にて、電流センサ１６０，１６５によって検出される電流ＩＬ、ＩＢを取得する。なお、リアクトル電流ＩＬは、スイッチング動作に起因する変動（リプル）を含み得るので、ＥＣＵ３００は、このＳ４１０において、検出したリアクトル電流ＩＬを時間軸方向に平滑化した平均電流ＩＬａｖｅについても演算する。
【００６６】
引き続き、ＥＣＵ３００は、Ｓ４２０にて、取得した情報に基づいて、コンバータ１２０のデューティ信号ＤＵＴＹを演算する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ４３０にて、演算したデューティ信号ＤＵＴＹが、上アーム（スイッチング素子Ｑ１）をオン固定とするような指令（すなわち、ＤＵＴＹ＝１００％）であるか否かを判定する。
【００６７】
上アームオン固定の場合（Ｓ４３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ４４０に進められ、ＥＣＵ３００は、スイッチング素子Ｑ１をオンに固定し、かつスイッチング素子Ｑ２をオフに設定するような制御信号ＰＷＣを生成して、コンバータ１２０のスイッチング動作を停止する。
【００６８】
そして、次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ４５０にて、電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が、所定のしきい値α以下であるか否かを判定する。これは、万一電圧ＶＨとＶＬとの差が大きい状態でバイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成された場合に、直流電源１１０等に過大な電圧が印加されることを防止するためである。
【００６９】
電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が所定のしきい値α以下である場合（Ｓ４５０にてＹＥＳ）は、処理がＳ４６０に進められて、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ２をオンに設定してバイパス回路１７０に出力することによって、スイッチＳ１を閉成する。
【００７０】
電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が所定のしきい値αより大きい場合（Ｓ４５０にてＮＯ）は、Ｓ４７０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、バイパス回路１７０を前回の制御周期と同じ状態、すなわちスイッチＳ１が開放された状態に維持する。なお、すでにスイッチＳ１が閉成された状態において、電圧センサの検出誤差やノイズ等によってＳ４５０においてＮＯと判定された場合には、Ｓ４７０においては、スイッチＳ１が閉成された状態を維持する。
【００７１】
一方、上アームオン固定ではない場合（Ｓ４３０にてＮＯ）は、Ｓ４４５に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、デューティ信号ＤＵＴＹにしたがってコンバータ１２０のスイッチング動作を実行する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ４５５にて、直流電源１１０からの電流ＩＢとリアクトル電流の平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値β以下であるか否かを判定する。
【００７２】
電流ＩＢとリアクトル平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値β以下である場合（Ｓ４５５にてＹＥＳ）は、Ｓ４６５に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ２をオフに設定してバイパス回路１７０に出力することによって、スイッチＳ１を開放する。なお、もともとスイッチＳ１が開放されていた状態の場合には、開放した状態が維持される。
【００７３】
電流ＩＢとリアクトル平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値βより大きい場合（Ｓ４５５にてＮＯ）は、Ｓ４７０に処理が進められて、バイパス回路１７０を前回の制御周期と同じ状態に維持する。
【００７４】
以上のような処理に従って制御することによって、電圧ＶＨおよびＶＬの状態、あるいは電流ＩＢおよびＩＬの状態が、スイッチＳ１の切替に適切な状態となったときに、スイッチＳ１を切替えることが可能となる。これによって、バイパス回路の切替え直後の過渡期における電圧，電流の変動を抑制できるとともに、回路内の部品の耐量アップが必要なくなることによってコストアップを抑制することができる。
【００７５】
なお、図５のフローチャートにおいては、スイッチング素子Ｑ１のオン固定を条件を判定後に、バイパス回路１７０の切替えを判定したが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング状態とは独立して、電圧ＶＨおよび電流ＩＬに基づいてバイパス回路を切替えるようにしてもよい。
【００７６】
［実施の形態１の変形例］
上述のバイパス回路１７０のスイッチＳ１については、図１のような開閉器以外にも様々な形態を採用することが可能である。
【００７７】
図６に、他の例のバイパス回路を備える車両１００Ａを示す全体ブロック図を示す。図６においては、図１のバイパス回路１７０に代えてバイパス回路１７０Ａが備えられる。バイパス回路１７０Ａは、逆耐圧を有しない一般的なＩＧＢＴ（スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４）を含んでスイッチＳ１が構成されている。
【００７８】
スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、互いのコレクタが接続されるように、電力線ＰＬ１とＨＰＬとの間に直列に接続される。そして、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４には、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続される。
【００７９】
スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤによって制御される。力行時にコンバータ１２０をバイパスする際には、スイッチング素子Ｑ３がオフに設定されるとともに、スイッチング素子Ｑ４がオンに設定される。一方、回生時にコンバータ１２０をバイパスする際には、スイッチング素子Ｑ３がオンに設定されるとともに、スイッチング素子Ｑ４がオフに設定される。バイパス回路をこのような構成とすることによっても、図１と同様の構成が実現できる。
【００８０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、力行状態においてコンバータ１２０をバイパスするときについて説明を行なった。しかし、負荷装置１３０の状態については、たとえば車両１００の減速時などのように、負荷装置１３０で発電された電力により直流電源１１０を充電する回生状態になる場合がある。ところが、図１（または図６）に示したバイパス回路の構成においては、以下に説明するように、回生状態においてバイパス回路１７０のスイッチＳ１を開放しようとした場合に、図５のフローチャートのステップＳ４５５に示す電流判定の条件が成立しない場合が発生し得る。以下、図７から図１４を用いて、上記の場合が発生する理由を説明する。
【００８１】
図７から図１４は、図１の回路において、スイッチング動作により回路を流れる電流を説明するための図である。なお、図７から図１０は力行時の場合を示し、図１１から図１４は回生時の場合を示す。
【００８２】
図７を参照して、力行時に、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成されてコンバータ１２０がバイパスされた状態では、実線矢印ＡＲ１のように、直流電源１１０から出力された電流は、バイパス回路１７０を通って負荷装置１３０に供給され、接地線ＮＬ１を通って直流電源１１０に戻ってくるルートで流れる。このとき、スイッチング素子Ｑ１はオンであり、スイッチング素子Ｑ２はオフである。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接続ノードが、電力線ＨＰＬ，ＰＬ１と同電位となるので、ダイオードＤ１には電流は流れない。
【００８３】
実施の形態１での切替制御のように、バイパス状態から昇圧状態に切替える場合は、スイッチＳ１の切替え直後における電圧，電流の変動を抑制するために、スイッチＳ１をオンとして状態で、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。
【００８４】
図８のように、スイッチＳ１をオンにしたままの状態で、スイッチング素子Ｑ１をオフとし、スイッチング素子Ｑ２をオンにすると、図７と同様に破線矢印ＡＲ２で示される電流が流れるとともに、電流の一部は、実線矢印ＡＲ３で示すような、リアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｑ２を通って接地線ＮＬ１により直流電源１１０に戻るように流れて、リアクトルＬ１にエネルギを蓄える。
【００８５】
そして、次に図９のように、再びスイッチング素子Ｑ１がオン，スイッチング素子Ｑ２がオフにスイッチングされると、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギが放出されて、実線矢印ＡＲ５のような電流が流れる。この実線矢印ＡＲ５の電流は、破線矢印ＡＲ４のように流れる電流を打ち消すような向きの電流であるため、破線矢印ＡＲ４の電流が徐々に低下する。
【００８６】
その後、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が継続されて、図８および図９の状態が繰り返され、図９の実線矢印ＡＲ５のルートの電流の大きさと、破線矢印ＡＲ４のルートの電流の大きさとが等しくなると、バイパス回路１７０を流れる電流がほぼゼロとなる。これによって、図５のフローチャートのステップＳ４５５での電流判定条件が成立するので、スイッチＳ１をオフとでき、バイパス状態が解除されて図１０の実線矢印ＡＲ６に示されるルートの電流が流れる。これによって、通常の昇圧動作が可能となる。
【００８７】
一方、回生時に、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成されてコンバータ１２０がバイパスされた状態では、電流は、図１１の実線矢印ＡＲ１１のように、負荷装置１３０からバイパス回路１７０を経由して直流電源１１０に供給され、接地線ＮＬ１を通って負荷装置１３０に戻ってくるルートを流れる。
【００８８】
そして、図１２のように、スイッチング素子Ｑ１がオフに設定され、かつスイッチング素子Ｑ２がオンに設定されると、破線矢印ＡＲ１２のように流れる電流の一部が、力行時の図８と同じように実線矢印ＡＲ１３のルートで流れてリアクトルＬ１にエネルギを蓄える。
【００８９】
その後、再びスイッチング素子Ｑ１がオン，スイッチング素子Ｑ２がオフに設定されると、力行時の図９と同様に、リアクトルＬ１に蓄えらたエネルギが放出されることによって、図１３の実線矢印ＡＲ１５のような電流が流れる。
【００９０】
このとき、図１３に示されるように、バイパス回路１７０においては、破線矢印ＡＲ１４の電流および実線矢印ＡＲ１５の電流が同じ方向に流れるので、実線矢印ＡＲ１５のルートの電流によって、破線矢印ＡＲ１４のルートの電流を打ち消すことができない。そのため、図５のフローチャートのステップＳ４５５での電流判定条件が成立しないため、電圧，電流の変動なしにスイッチＳ１を開放することができない状態が発生し得る（図１４）。
【００９１】
そこで、実施の形態２においては、図１５のように、実施の形態１のコンバータ１２０にスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７およびダイオードＤ６，Ｄ７を追加したコンバータ１２０Ａを、コンバータ１２０に代えて設ける構成について説明する。
【００９２】
図１５は、実施の形態２に従う電源システム１０５Ｂを含む車両１００Ｂの全体ブロック図である。なお、図１５において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【００９３】
図１５を参照して、コンバータ１２０Ａに含まれるスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７は、直列に接続され、かつ図１のバイパス回路１７０の直流電源１１０側の端子と接地線ＮＬ１との間に接続される。
【００９４】
コンバータ１２０Ａは、力行時には、スイッチング素子Ｑ６をオン、スイッチング素子Ｑ７をオフとしたまま、実施の形態１のコンバータ１２０で説明した図７から図１０のように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が制御される。
【００９５】
一方、回生時において昇圧動作に切替える場合は、ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＣ＃によって、スイッチング素子Ｑ１をオンとしたままで、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７を交互にオンとオフとを切替えるように制御する。このように制御することによって、スイッチング素子Ｑ７がオンし、かつスイッチング素子Ｑ６がオフしているときには、図１５中の実線矢印ＡＲ２１のように電流が流れ、リアクトルＬ１にエネルギが蓄えられる。そして、逆に、スイッチング素子Ｑ６がオン、かつスイッチング素子Ｑ７がオフとされると、リアクトルＬ１からのエネルギの放出によって、図１５の実線矢印ＡＲ２２のような電流が流れる。これによって、バイパス回路１７０において、破線矢印ＡＲ２０で示される回生電流を打ち消す向きに電流が流れるので、スイッチＳ１を流れる電流を低下することができる。これによって、回生時においても電圧，電流の変動なしにスイッチＳ１を開放することができる。
【００９６】
［実施の形態３］
上述のように、実施の形態１の構成においては、回生時にバイパス状態を解除する際に、スイッチＳ１に流れる電流を低下させることができない場合がある。しかしながら、たとえば、図１に示されるように、電源システム１０５が車両に対して適用されるような場合には、回生時にコンバータをバイパスしているときに、昇圧動作に移行するような状態となることは非常に少ない。
【００９７】
一般的に、モータに電流を流すには、モータの回転による逆起電力に打ち勝つ電圧をインバータから出力する必要がある。この逆起電力はモータ回転数に依存するため、必要となる電圧（すなわち、システム電圧ＶＨ）は、モータ回転数によってほぼ決まることになる。そして、バイパス状態となるのは、昇圧が不要の場合、すなわちモータ回転数が低い場合であるので、「回生時のバイパス状態」とは「モータ回転数が低く、かつ、減速制動中」であり、モータ回転数が上昇していくことは通常考えにくい状態となる。ちなみに、「回生時にコンバータをバイパスしているときに昇圧動作に移行する」条件が成立する場合は、たとえば、急な下り坂をブレーキを踏みながら進んでいるにもかかわらず、減速する力が不足して速度が上昇する場合である。
【００９８】
このように、発生頻度が低い、「回生時にコンバータをバイパスしているときに昇圧動作に移行するような状態」に対応して、実施の形態２のようなコンバータとすることは、かえって回路や制御を複雑化してしまい、コストアップにつながるおそれがある。
【００９９】
また、このような電源装置が車両に対して適用されるような場合は、力行状態で使用される頻度が高いため、力行時のみコンバータをバイパスする構成とするかわりに付加回路をシンプルなものとすることで、期待していた効果の大部分を享受しつつコストを低減することが可能な場合があり得る。
【０１００】
そのため、実施の形態３においては、図１のスイッチＳ１に代えてダイオードを設けることによって、回生時にはコンバータのバイパスは行なわないが、力行時において、ＥＣＵ３００による制御を行なうことなく実施の形態１と同等の効果を得られる構成について説明する。
【０１０１】
図１６は、実施の形態３に従う電源システム１０５Ｃを含む車両１００Ｃの全体ブロック図である。なお、図１６においては、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【０１０２】
図１６を参照して、上述のように、電源システム１０５Ｃは、図１のバイパス回路１７０に代えて、ダイオードＤ５を含むバイパス回路１７０Ｃを含む。
【０１０３】
ダイオードＤ５は、アノードが電力線ＰＬ１に接続され、カソードが電力線ＨＰＬに接続される。さらにダイオードＤ５は、コンバータ１２０に含まれるダイオードＤ１以上の素子サイズ（チップ面積）を有するように、すなわち導通時のオン抵抗がＤ１よりも低くなるようなものが選択される。このようにすることによって、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１をオン固定した場合の導通損失に比べて、バイパス回路１７０Ｂの導通損失を低くすることができる。
【０１０４】
図１６の回路においては、ＥＣＵ３００は、ダイオードＤ５の導通を制御する必要がなく、電圧ＶＨが電圧ＶＬよりも低下するとダイオードＤ５が導通する。
【０１０５】
図１７は、バイパス回路１７０Ｂによるバイパス状態が解除されるときの、電圧，電流波形の一例を示す図である。図１７においては、横軸に時間が示されており、縦軸には、電圧ＶＨ，バイパス回路１７０Ｂに流れる電流ＩＳ、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の状態、およびバイパス回路１７０内のダイオードＤ５の導通状態が示される。
【０１０６】
図１７を参照して、時刻ｔ２１までは、ダイオードＤ５が導通した状態であり、バイパス回路１７０Ｂ側に電流が流れている。時刻ｔ２１において、昇圧動作を行なうためにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。これによって、実施の形態１の図８，９と同様に、リアクトル電流ＩＬが徐々に増加し、それに伴って電流ＩＳが低下する。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間は、ダイオードＤ５は導通したままである。
【０１０７】
そして、時刻ｔ２２において、電流ＩＳが正から負に達した時点で、ダイオードＤ５が非導通となり、バイパス状態が解除される。
【０１０８】
このように、コンバータ１２０を動作させてリアクトル電流ＩＬを増加させ、電流ＩＳを減少させることによって、力行時において実施の形態１の図３と同様にバイパス状態を解除する際に、電圧ＶＨおよびリアクトル電流ＩＬの変動を抑制することができる。さらに、ＥＣＵ３００による制御を不要としたシンプルな回路構成とすることによって、コストアップを抑制することが可能となる。
【０１０９】
なお、図１６の構成において、さらに回生時にもバイパスを行ないたい場合には、図１８に示す車両１００Ｄにように、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、図１７のダイオードＤ５に逆並列に接続されたスイッチング素子Ｑ５を追加したバイパス回路１７０Ｄを備える構成としてもよい。
【０１１０】
なお、上述のように、実施の形態１およびその変形例、そして実施の形態３の図１８に示す構成において、回生時にバイパス状態を解除する場合、一時的に回生動作を停止するとともにバイパス状態を解除し、その後再度回生動作を行なうようにモータジェネレータやインバータを制御することによって、バイパス状態の解除時に発生する電圧，電流の変動を抑制する構成とすることも可能である。
【０１１１】
この場合、一時的に回生状態が解除されるために、その間回生制動力が低下するおそれがあるが、機械式ブレーキの制動力を強めたり、ハイブリッド自動車のようなエンジンや複数のモータジェネレータを備える車両の場合には、エンジンブレーキや他方のモータジェネレータによって制動力を補完したりするような制御をあわせて行なうことによって、一時的な制動力低下を抑制するようにしてもよい。
【０１１２】
なお、本実施の形態における「コンバータ１２０，１２０Ａ」は、本発明の「電圧変換装置」の一例である。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 車両、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ，１０５Ｄ 電源システム、１１０ 直流電源、１２０，１２０Ａ コンバータ、１３０ 負荷装置、１３１，１３２ インバータ、１３３，１３４ モータジェネレータ、１３５ 動力伝達ギア、１３６ 駆動輪、１４０，１４５，１５０ 電圧センサ、１５０，１６０，１６５ 電流センサ、１７０，１７０Ａ，１７０Ｃ，１７０Ｄ バイパス回路、３００ ＥＣＵ、３１０ ＶＨ指令決定部、３２０ 指令デューティ決定部、３３０ ゲート駆動信号生成部、３４０ バイパス回路信号生成部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード、ＨＰＬ，ＰＬ１ 電力線、Ｌ１ リアクトル、ＮＬ１ 接地線、Ｑ１〜Ｑ７ スイッチング素子、Ｓ１ スイッチ、ＳＭＲ システムメインリレー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、蓄電装置および電力変換装置を備える電源システムの損失を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
【０００３】
これらの車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるための回転電機（モータジェネレータ）を備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、車両にはインバータが搭載される。
【０００４】
また、このような車両においては、インバータが必要とする電力は車両状態によって変動する。そして、インバータが必要とする電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間にコンバータが備えられる場合がある。このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高く昇圧して、モータの高出力化ができるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータおよびモータの小型化，低コスト化を図ることができる。
【０００５】
特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）は、昇圧コンバータを含み、電気機器などの負荷と電力をやり取りする電源装置において、所定の条件において、昇圧コンバータをバイパスするためのバイパス回路（調整回路）を備える構成を開示する。特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）によれば、バイパス回路を用いて昇圧コンバータをバイパスすることによって、昇圧コンバータの負荷側の電圧を電池電圧よりも低くならないようにし、昇圧コンバータの負荷側における電圧の予期しない低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９５７４９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８６２９号公報
【特許文献３】特開平７−０８７７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようなコンバータを備える車両においては、昇圧動作が不要の場合に、コンバータ内のスイッチング素子のスイッチング損失を低減して効率を向上させるために、スイッチング動作を停止させる手法が行なわれる場合がある。この場合、スイッチング損失については削減可能であるが、コンバータ内に含まれるリアクトル成分や、スイッチング素子などを電流が流れることで発生する導通損失については改善できない場合がある。
【０００８】
また、特開２００７−２９５７４９号公報（特許文献１）に開示される構成においては、負荷の電力消費量が急激に高くなった場合に、昇圧コンバータの負荷側の電圧が電池電圧よりも低くならないように、調整回路によって昇圧コンバータがバイパスされるが、昇圧動作が不要な場合の損失低減については考慮されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンバータを有する電源システムにおいて、電圧変換動作が不要な場合の効率を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電源システムは、直流電源と、電圧変換装置と、バイパス回路とを備え、負荷装置に電源電圧を供給する。電圧変換装置は、直流電源と負荷装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なう。バイパス回路は、上記スイッチング動作とは独立して、直流電源から負荷装置に対して、電圧変換装置をバイパスする。
【００１１】
好ましくは、電源システムは、電圧変換装置を流れる電流および電圧変換装置の負荷装置の第１の電圧の少なくともいずれかが、バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、バイパス回路を切替えるための制御装置をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１の電圧と、電圧変換装置の直流電源側の第２の電圧との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、電圧変換装置をバイパスするようにバイパス回路を制御する。
【００１３】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、制御装置は、リアクトルに流れるリアクトル電流に基づいて、バイパス回路による電圧変換装置のバイパスを停止するようにバイパス回路を制御する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、リアクトル電流と、直流電源から出力される電流との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、バイパス回路による電圧変換装置のバイパスを停止するようにバイパス回路を制御する。
【００１５】
好ましくは、制御装置は、直流電源から負荷装置へ向かう方向に電流が流れる場合、および負荷装置から直流電源へ向かう方向に電流が流れる場合の両方の場合において、バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、バイパス回路を制御する。
【００１６】
好ましくは、バイパス回路は、直流電源の正極端子と負荷装置の電力線との間に接続されたリレーを含む。
【００１７】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、バイパス回路は、正極端子と電力線との間に接続され、正極端子から電力線に向かう方向を順方向とする第３の整流素子を含む。
【００１８】
好ましくは、第３の整流素子は、第１の整流素子に比べて、通電時の抵抗が小さい。
好ましくは、バイパス回路は、第３の整流素子に並列に、かつ逆接続される第３のスイッチング素子をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、バイパス回路は、第３のスイッチング素子に直列に、かつ第３のスイッチング素子と逆向きに接続される第４のスイッチング素子と、第４のスイッチング素子に並列に、かつ逆接続される第４の整流素子をさらに含む。
【００２０】
好ましくは、電圧変換装置は、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、直流電源の正極端子と負極端子との間に直列接続される第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、負極端子から正極端子に向かう方向を順方向として、第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第３の整流素子および第４の整流素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子の接続ノードと、第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子の接続ノードとを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含む。そして、バイパス回路は正極端子と電力線に接続される。
【００２１】
本発明による車両は、電源システムと、電源システムからの電力を用いて車両の駆動力を生成するための駆動装置とを備える。電源システムは、直流電源と、直流電源と駆動装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、スイッチング動作とは独立して、直流電源から駆動装置に対して、電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コンバータを有する電源システムにおいて、電圧変換動作が不要な場合の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図２】比較例において、バイパス回路を切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１において、バイパス回路を切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１における、切替制御を説明するための機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１において、ＥＣＵにおいて実行される切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態１の変形例１に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図７】実施の形態１における、力行時に回路を流れる電流を説明するための第１の図である。
【図８】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第２の図である。
【図９】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第３の図である。
【図１０】実施の形態１の構成において、力行時に回路を流れる電流を説明するための第４の図である。
【図１１】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第１の図である。
【図１２】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第２の図である。
【図１３】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第３の図である。
【図１４】実施の形態１の構成において、回生時に回路を流れる電流を説明するための第４の図である。
【図１５】実施の形態２に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図１６】実施の形態３に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【図１７】実施の形態３における電流，電圧波形の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態３の他の例に従う電源システムを含む車両の全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２５】
［実施の形態１］
実施の形態１に従う電源システム１０５を含む車両１００の全体ブロック図である。
【００２６】
図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、負荷装置１３０とを備える。電源システム１０５は、直流電源１１０と、コンバータ１２０と、電圧センサ１４０，１４５，１５０と、電流センサ１６０，１６５と、バイパス回路１７０と、システムメインリレーＳＭＲと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。
【００２７】
直流電源１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。直流電源１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２８】
直流電源１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。また、直流電源１１０は、モータジェネレータ１３３，１３４で発電された電力を蓄電する。直流電源１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２９】
なお、実施の形態１では、電源システム１０５が車両１００の電源装置である例の場合を示すが、負荷装置１３０は、直流電力を用いて駆動可能な電気機器であればどのようなものであってもよい。また、直流電源１１０については、電源システム１０５に含まれる場合の例を示すが、直流電力の入出力が可能であれば、電源システム１０５の外部から供給される構成であってもよい。
【００３０】
電圧センサ１４５は、直流電源１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１６５は、直流電源１１０に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。なお、図１においては、電流センサ１６５は、電力線ＰＬ１に設けられる構成となっているが、接地線ＮＬ１に設けられるようにしてもよい。
【００３１】
システムメインリレーＳＭＲに含まれるリレーは、直流電源１１０とコンバータ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、直流電源１１０とコンバータ１２０との間での電力の供給と遮断とを切替える。
【００３２】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１４０は、コンデンサＣ１にかかる電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００３３】
コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００３４】
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと、電力線ＰＬ１との間に設けられる。
【００３６】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。
【００３７】
コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨ（負荷装置１３０への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する。）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＨＰＬへ供給することにより行なわれる。
【００３８】
また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。
【００３９】
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合（すなわち、ＶＨ＝ＶＬ）には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。
【００４０】
電流センサ１６０は、電力線ＰＬ１におけるコンデンサＣ１の接続ノードとリアクトルＬ１との間に設けられる。電流センサ１６０は、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４１】
コンデンサＣ２は、コンバータ１２０と負荷装置１３０とを結ぶ電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＨＰＬと接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１５０は、コンデンサＣ２にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。
【００４２】
負荷装置１３０は、インバータ１３１，１３２と、モータジェネレータ１３３，１３４と、動力伝達ギア１３５と、駆動輪１３６とを含む。
【００４３】
インバータ１３１，１３２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１により、コンバータ１２０に対して並列に接続される。インバータ１３１，１３２は、ＥＣＵ３００からの制御指令ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によりそれぞれ制御され、コンバータ１２０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１３３，１３４をそれぞれ駆動するための交流電力に電力変換する。
【００４４】
モータジェネレータ１３３，１３４は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００４５】
モータジェネレータ１３３，１３４の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１３５を介して駆動輪１３６に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３３，１３４は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１３６の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ１３１，１３２によって直流電源１１０の充電電力に変換される。
【００４６】
バイパス回路１７０は、スイッチＳ１を含む。スイッチＳ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＨＰＬとの間に接続される。スイッチＳ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御される。スイッチＳ１は、基本的には、コンバータ１２０において昇圧動作および降圧動作が不要であるときに接続され、コンバータ１２０に流れる電流をバイパスする。
【００４７】
このようにスイッチＳ１は、コンバータ１２０の昇圧動作および降圧動作が不要であるとき、すなわちスイッチング素子Ｑ１がオンに固定され、スイッチング素子Ｑ２がオフに固定されているときに接続される。しかしながら、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作の停止，再開と、スイッチＳ１の切替えとを同時に行なうと、回路に対して影響をおよぼすおそれがある。
【００４８】
たとえば、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの差が大きい状態で、スイッチＳ１が接続された場合、直流電源１１０やコンデンサＣ１などに過大な電圧が印加される可能性があり、これが機器や素子の故障や破損の原因となり得る。また、スイッチＳ１の切替えによって、電流経路が突然変更されるので、スイッチＳ１の切替え直後の過渡期において、回路内の電圧，電流が急激に増加したり振動的になったりする可能性がある。
【００４９】
そのため、本実施の形態においては、バイパス回路内を切替える際に、コンバータ１２０おスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作とは独立した予め切替えに適した条件を設定し、その条件が整った後に実際にバイパス回路を切替える切替制御を行なう。このようにすることによって、バイパス回路切替時に発生し得る影響を抑制することが期待できる。
【００５０】
次に、図２，３を用いて、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御の概要について説明する。
【００５１】
図２は、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御を適用しない比較例において、バイパス回路をオンからオフに切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。図２および後述する図３においては、横軸に時間が示されており、縦軸には、電圧ＶＨ，バイパス回路１７０に流れる電流ＩＳ、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の状態、およびバイパス回路１７０内のスイッチＳ１の開閉状態が示される。なお、図２は、直流電源１１０からの電力が負荷装置１３０に伝達される力行状態の場合を示す。
【００５２】
図１および図２を参照して、図２の時刻ｔ１までは、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成された状態、すなわちコンバータ１２０がバイパスされた状態である。この状態においては、電圧ＶＨは電圧ＶＬとほぼ同じであり、直流電源１１０から出力される電流は、すべてバイパス回路１７０を経由して負荷装置１３０へ供給される。このとき、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、スイッチング損失を低減するために、スイッチング素子Ｑ１がオンに固定され、スイッチング素子Ｑ２がオフに固定される。
【００５３】
そして、時刻ｔ１において、コンバータ１２０において昇圧動作を開始するために、スイッチＳ１がオフされるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。このとき、スイッチＳ１に流れる電流は即座にゼロに低下するが、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬは、リアクトルＬ１により電流の急変が阻害されるために電流ＩＬの立ち上がりが遅れてしまう。そのため、リアクトル電流ＩＬが立ち上がるまでの間に、電圧ＶＨが低下する。そして、スイッチＳ１の切替え直後の過渡期において、電圧ＶＨおよび電流ＩＬの大きな変動および変動が発生してしまうおそれがある。そうすると、この過渡期における電圧，電流の変動に対応するために、回路内の部品の電圧，電流の耐量をアップすることが必要となるので、コストアップにつながってしまう。
【００５４】
一方、図３は、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御を適用した場合に、バイパス回路をオンからオフに切替えた時の電流，電圧波形の一例を示す図である。
【００５５】
図３を参照して、図３の時刻ｔ１１までは、図２の時刻ｔ１までと同様である。時刻ｔ１１にて、コンバータ１２０において昇圧動作を開始してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始されるが、本実施の形態１によるバイパス回路の切替制御においては、時刻ｔ１１の時点では、スイッチＳ１はまだオンの状態のままである。そうすると、コンバータ１２０による昇圧動作によって、リアクトル電流ＩＬが徐々に増加し、それに伴ってバイパス回路１７０を流れる電流ＩＳが低下する。そして、電流ＩＳがほぼゼロに到達する時刻ｔ１２となった時点で、スイッチＳ１をオフとする。このように、バイパス回路１７０を流れる電流ＩＳの低下後に、スイッチＳ１を切替えることによって、スイッチＳ１切替え直後の過渡期における電圧ＶＨおよび電流ＩＬのオーバーシュートや振動などの変動を抑制することが可能となる。これにより、回路内の部品の耐量をアップする必要がなくなるのでコストアップを抑制することが期待できる。
【００５６】
なお、スイッチＳ１を閉成する場合については図示していないが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの差が小さくなったことに基づいて実行される。そのため、スイッチＳ１を閉成する場合には、電圧や電流の大きな変動は基本的には発生しない場合が多い。
【００５７】
図４は、実施の形態１における、バイパス回路の切替制御を説明するための機能ブロック図である。図６で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５８】
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ＶＨ指令決定部３１０と、指令デューティ決定部３２０と、ゲート駆動信号生成部３３０と、バイパス回路信号生成部３４０とを含む。
【００５９】
ＶＨ指令決定部３１０は、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の操作などによって決定されるモータジェネレータのトルク指令値ＴＲに基づいて、たとえば予め定められたマップなどを用いて、システム電圧の目標値ＶＨ＊を決定する。そして、ＶＨ指令決定部３１０は、決定した目標値ＶＨ＊を、指令デューティ決定部３２０へ出力する。
【００６０】
指令デューティ決定部３２０は、ＶＨ指令決定部３１０からの目標値ＶＨ＊と、電圧センサ１４０，１５０からのそれぞれ電圧検出値ＶＬ，ＶＨとを受ける。指令デューティ決定部３２０は、これらの情報に基づいて、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ信号ＤＵＴＹを決定する。そして、指令デューティ決定部３２０は、決定したデューティ信号ＤＵＴＹを、ゲート駆動信号生成部３３０およびバイパス回路信号生成部３４０へ出力する。
【００６１】
ゲート駆動信号生成部３３０は、指令デューティ決定部３２０からのデューティ信号ＤＵＴＹを受け、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを駆動するための制御信号ＰＷＣを生成する。ゲート駆動信号生成部３３０は、この制御信号ＰＷＣをコンバータ１２０へ出力し、コンバータ１２０を駆動する。
【００６２】
バイパス回路信号生成部３４０は、指令デューティ決定部３２０からのデューティ信号ＤＵＴＹと、電流センサ１６０，１６５からのそれぞれの電流検出値ＩＬ，ＩＢを受ける。そして、バイパス回路信号生成部３４０は、これらの情報に基づいて、スイッチＳ１の開閉を制御するための制御信号ＳＥ２を生成し、バイパス回路１７０へ出力する。
【００６３】
図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００において実行されるバイパス回路の切替制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期でメインプログラムから呼び出して実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００６４】
図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）４００にて、電圧センサ１４０，１５０によって検出される電圧ＶＬ，ＶＨを取得する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ４１０にて、電流センサ１６０，１６５によって検出される電流ＩＬ、ＩＢを取得する。なお、リアクトル電流ＩＬは、スイッチング動作に起因する変動（リプル）を含み得るので、ＥＣＵ３００は、このＳ４１０において、検出したリアクトル電流ＩＬを時間軸方向に平滑化した平均電流ＩＬａｖｅについても演算する。
【００６６】
引き続き、ＥＣＵ３００は、Ｓ４２０にて、取得した情報に基づいて、コンバータ１２０のデューティ信号ＤＵＴＹを演算する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ４３０にて、演算したデューティ信号ＤＵＴＹが、上アーム（スイッチング素子Ｑ１）をオン固定とするような指令（すなわち、ＤＵＴＹ＝１００％）であるか否かを判定する。
【００６７】
上アームオン固定の場合（Ｓ４３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ４４０に進められ、ＥＣＵ３００は、スイッチング素子Ｑ１をオンに固定し、かつスイッチング素子Ｑ２をオフに設定するような制御信号ＰＷＣを生成して、コンバータ１２０のスイッチング動作を停止する。
【００６８】
そして、次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ４５０にて、電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が、所定のしきい値α以下であるか否かを判定する。これは、万一電圧ＶＨとＶＬとの差が大きい状態でバイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成された場合に、直流電源１１０等に過大な電圧が印加されることを防止するためである。
【００６９】
電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が所定のしきい値α以下である場合（Ｓ４５０にてＹＥＳ）は、処理がＳ４６０に進められて、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ２をオンに設定してバイパス回路１７０に出力することによって、スイッチＳ１を閉成する。
【００７０】
電圧ＶＨとＶＬとの差の絶対値が所定のしきい値αより大きい場合（Ｓ４５０にてＮＯ）は、Ｓ４７０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、バイパス回路１７０を前回の制御周期と同じ状態、すなわちスイッチＳ１が開放された状態に維持する。なお、すでにスイッチＳ１が閉成された状態において、電圧センサの検出誤差やノイズ等によってＳ４５０においてＮＯと判定された場合には、Ｓ４７０においては、スイッチＳ１が閉成された状態を維持する。
【００７１】
一方、上アームオン固定ではない場合（Ｓ４３０にてＮＯ）は、Ｓ４４５に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、デューティ信号ＤＵＴＹにしたがってコンバータ１２０のスイッチング動作を実行する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ４５５にて、直流電源１１０からの電流ＩＢとリアクトル電流の平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値β以下であるか否かを判定する。
【００７２】
電流ＩＢとリアクトル平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値β以下である場合（Ｓ４５５にてＹＥＳ）は、Ｓ４６５に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ２をオフに設定してバイパス回路１７０に出力することによって、スイッチＳ１を開放する。なお、もともとスイッチＳ１が開放されていた状態の場合には、開放した状態が維持される。
【００７３】
電流ＩＢとリアクトル平均電流ＩＬａｖｅとの差の絶対値が所定のしきい値βより大きい場合（Ｓ４５５にてＮＯ）は、Ｓ４７０に処理が進められて、バイパス回路１７０を前回の制御周期と同じ状態に維持する。
【００７４】
以上のような処理に従って制御することによって、電圧ＶＨおよびＶＬの状態、あるいは電流ＩＢおよびＩＬの状態が、スイッチＳ１の切替に適切な状態となったときに、スイッチＳ１を切替えることが可能となる。これによって、バイパス回路の切替え直後の過渡期における電圧，電流の変動を抑制できるとともに、回路内の部品の耐量アップが必要なくなることによってコストアップを抑制することができる。
【００７５】
なお、図５のフローチャートにおいては、スイッチング素子Ｑ１のオン固定を条件を判定後に、バイパス回路１７０の切替えを判定したが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング状態とは独立して、電圧ＶＨおよび電流ＩＬに基づいてバイパス回路を切替えるようにしてもよい。
【００７６】
［実施の形態１の変形例］
上述のバイパス回路１７０のスイッチＳ１については、図１のような開閉器以外にも様々な形態を採用することが可能である。
【００７７】
図６に、他の例のバイパス回路を備える車両１００Ａを示す全体ブロック図を示す。図６においては、図１のバイパス回路１７０に代えてバイパス回路１７０Ａが備えられる。バイパス回路１７０Ａは、逆耐圧を有しない一般的なＩＧＢＴ（スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４）を含んでスイッチＳ１が構成されている。
【００７８】
スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、互いのコレクタが接続されるように、電力線ＰＬ１とＨＰＬとの間に直列に接続される。そして、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４には、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続される。
【００７９】
スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤによって制御される。力行時にコンバータ１２０をバイパスする際には、スイッチング素子Ｑ３がオフに設定されるとともに、スイッチング素子Ｑ４がオンに設定される。一方、回生時にコンバータ１２０をバイパスする際には、スイッチング素子Ｑ３がオンに設定されるとともに、スイッチング素子Ｑ４がオフに設定される。バイパス回路をこのような構成とすることによっても、図１と同様の構成が実現できる。
【００８０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、力行状態においてコンバータ１２０をバイパスするときについて説明を行なった。しかし、負荷装置１３０の状態については、たとえば車両１００の減速時などのように、負荷装置１３０で発電された電力により直流電源１１０を充電する回生状態になる場合がある。ところが、図１（または図６）に示したバイパス回路の構成においては、以下に説明するように、回生状態においてバイパス回路１７０のスイッチＳ１を開放しようとした場合に、図５のフローチャートのステップＳ４５５に示す電流判定の条件が成立しない場合が発生し得る。以下、図７から図１４を用いて、上記の場合が発生する理由を説明する。
【００８１】
図７から図１４は、図１の回路において、スイッチング動作により回路を流れる電流を説明するための図である。なお、図７から図１０は力行時の場合を示し、図１１から図１４は回生時の場合を示す。
【００８２】
図７を参照して、力行時に、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成されてコンバータ１２０がバイパスされた状態では、実線矢印ＡＲ１のように、直流電源１１０から出力された電流は、バイパス回路１７０を通って負荷装置１３０に供給され、接地線ＮＬ１を通って直流電源１１０に戻ってくるルートで流れる。このとき、スイッチング素子Ｑ１はオンであり、スイッチング素子Ｑ２はオフである。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接続ノードが、電力線ＨＰＬ，ＰＬ１と同電位となるので、ダイオードＤ１には電流は流れない。
【００８３】
実施の形態１での切替制御のように、バイパス状態から昇圧状態に切替える場合は、スイッチＳ１の切替え直後における電圧，電流の変動を抑制するために、スイッチＳ１をオンとして状態で、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。
【００８４】
図８のように、スイッチＳ１をオンにしたままの状態で、スイッチング素子Ｑ１をオフとし、スイッチング素子Ｑ２をオンにすると、図７と同様に破線矢印ＡＲ２で示される電流が流れるとともに、電流の一部は、実線矢印ＡＲ３で示すような、リアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｑ２を通って接地線ＮＬ１により直流電源１１０に戻るように流れて、リアクトルＬ１にエネルギを蓄える。
【００８５】
そして、次に図９のように、再びスイッチング素子Ｑ１がオン，スイッチング素子Ｑ２がオフにスイッチングされると、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギが放出されて、実線矢印ＡＲ５のような電流が流れる。この実線矢印ＡＲ５の電流は、破線矢印ＡＲ４のように流れる電流を打ち消すような向きの電流であるため、破線矢印ＡＲ４の電流が徐々に低下する。
【００８６】
その後、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が継続されて、図８および図９の状態が繰り返され、図９の実線矢印ＡＲ５のルートの電流の大きさと、破線矢印ＡＲ４のルートの電流の大きさとが等しくなると、バイパス回路１７０を流れる電流がほぼゼロとなる。これによって、図５のフローチャートのステップＳ４５５での電流判定条件が成立するので、スイッチＳ１をオフとでき、バイパス状態が解除されて図１０の実線矢印ＡＲ６に示されるルートの電流が流れる。これによって、通常の昇圧動作が可能となる。
【００８７】
一方、回生時に、バイパス回路１７０のスイッチＳ１が閉成されてコンバータ１２０がバイパスされた状態では、電流は、図１１の実線矢印ＡＲ１１のように、負荷装置１３０からバイパス回路１７０を経由して直流電源１１０に供給され、接地線ＮＬ１を通って負荷装置１３０に戻ってくるルートを流れる。
【００８８】
そして、図１２のように、スイッチング素子Ｑ１がオフに設定され、かつスイッチング素子Ｑ２がオンに設定されると、破線矢印ＡＲ１２のように流れる電流の一部が、力行時の図８と同じように実線矢印ＡＲ１３のルートで流れてリアクトルＬ１にエネルギを蓄える。
【００８９】
その後、再びスイッチング素子Ｑ１がオン，スイッチング素子Ｑ２がオフに設定されると、力行時の図９と同様に、リアクトルＬ１に蓄えらたエネルギが放出されることによって、図１３の実線矢印ＡＲ１５のような電流が流れる。
【００９０】
このとき、図１３に示されるように、バイパス回路１７０においては、破線矢印ＡＲ１４の電流および実線矢印ＡＲ１５の電流が同じ方向に流れるので、実線矢印ＡＲ１５のルートの電流によって、破線矢印ＡＲ１４のルートの電流を打ち消すことができない。そのため、図５のフローチャートのステップＳ４５５での電流判定条件が成立しないため、電圧，電流の変動なしにスイッチＳ１を開放することができない状態が発生し得る（図１４）。
【００９１】
そこで、実施の形態２においては、図１５のように、実施の形態１のコンバータ１２０にスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７およびダイオードＤ６，Ｄ７を追加したコンバータ１２０Ａを、コンバータ１２０に代えて設ける構成について説明する。
【００９２】
図１５は、実施の形態２に従う電源システム１０５Ｂを含む車両１００Ｂの全体ブロック図である。なお、図１５において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【００９３】
図１５を参照して、コンバータ１２０Ａに含まれるスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７は、直列に接続され、かつ図１のバイパス回路１７０の直流電源１１０側の端子と接地線ＮＬ１との間に接続される。
【００９４】
コンバータ１２０Ａは、力行時には、スイッチング素子Ｑ６をオン、スイッチング素子Ｑ７をオフとしたまま、実施の形態１のコンバータ１２０で説明した図７から図１０のように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が制御される。
【００９５】
一方、回生時において昇圧動作に切替える場合は、ＥＣＵ３００は、制御信号ＰＷＣ＃によって、スイッチング素子Ｑ１をオンとしたままで、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７を交互にオンとオフとを切替えるように制御する。このように制御することによって、スイッチング素子Ｑ７がオンし、かつスイッチング素子Ｑ６がオフしているときには、図１５中の実線矢印ＡＲ２１のように電流が流れ、リアクトルＬ１にエネルギが蓄えられる。そして、逆に、スイッチング素子Ｑ６がオン、かつスイッチング素子Ｑ７がオフとされると、リアクトルＬ１からのエネルギの放出によって、図１５の実線矢印ＡＲ２２のような電流が流れる。これによって、バイパス回路１７０において、破線矢印ＡＲ２０で示される回生電流を打ち消す向きに電流が流れるので、スイッチＳ１を流れる電流を低下することができる。これによって、回生時においても電圧，電流の変動なしにスイッチＳ１を開放することができる。
【００９６】
［実施の形態３］
上述のように、実施の形態１の構成においては、回生時にバイパス状態を解除する際に、スイッチＳ１に流れる電流を低下させることができない場合がある。しかしながら、たとえば、図１に示されるように、電源システム１０５が車両に対して適用されるような場合には、回生時にコンバータをバイパスしているときに、昇圧動作に移行するような状態となることは非常に少ない。
【００９７】
一般的に、モータに電流を流すには、モータの回転による逆起電力に打ち勝つ電圧をインバータから出力する必要がある。この逆起電力はモータ回転数に依存するため、必要となる電圧（すなわち、システム電圧ＶＨ）は、モータ回転数によってほぼ決まることになる。そして、バイパス状態となるのは、昇圧が不要の場合、すなわちモータ回転数が低い場合であるので、「回生時のバイパス状態」とは「モータ回転数が低く、かつ、減速制動中」であり、モータ回転数が上昇していくことは通常考えにくい状態となる。ちなみに、「回生時にコンバータをバイパスしているときに昇圧動作に移行する」条件が成立する場合は、たとえば、急な下り坂をブレーキを踏みながら進んでいるにもかかわらず、減速する力が不足して速度が上昇する場合である。
【００９８】
このように、発生頻度が低い、「回生時にコンバータをバイパスしているときに昇圧動作に移行するような状態」に対応して、実施の形態２のようなコンバータとすることは、かえって回路や制御を複雑化してしまい、コストアップにつながるおそれがある。
【００９９】
また、このような電源装置が車両に対して適用されるような場合は、力行状態で使用される頻度が高いため、力行時のみコンバータをバイパスする構成とするかわりに付加回路をシンプルなものとすることで、期待していた効果の大部分を享受しつつコストを低減することが可能な場合があり得る。
【０１００】
そのため、実施の形態３においては、図１のスイッチＳ１に代えてダイオードを設けることによって、回生時にはコンバータのバイパスは行なわないが、力行時において、ＥＣＵ３００による制御を行なうことなく実施の形態１と同等の効果を得られる構成について説明する。
【０１０１】
図１６は、実施の形態３に従う電源システム１０５Ｃを含む車両１００Ｃの全体ブロック図である。なお、図１６においては、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【０１０２】
図１６を参照して、上述のように、電源システム１０５Ｃは、図１のバイパス回路１７０に代えて、ダイオードＤ５を含むバイパス回路１７０Ｃを含む。
【０１０３】
ダイオードＤ５は、アノードが電力線ＰＬ１に接続され、カソードが電力線ＨＰＬに接続される。さらにダイオードＤ５は、コンバータ１２０に含まれるダイオードＤ１以上の素子サイズ（チップ面積）を有するように、すなわち導通時のオン抵抗がＤ１よりも低くなるようなものが選択される。このようにすることによって、コンバータ１２０のスイッチング素子Ｑ１をオン固定した場合の導通損失に比べて、バイパス回路１７０Ｂの導通損失を低くすることができる。
【０１０４】
図１６の回路においては、ＥＣＵ３００は、ダイオードＤ５の導通を制御する必要がなく、電圧ＶＨが電圧ＶＬよりも低下するとダイオードＤ５が導通する。
【０１０５】
図１７は、バイパス回路１７０Ｂによるバイパス状態が解除されるときの、電圧，電流波形の一例を示す図である。図１７においては、横軸に時間が示されており、縦軸には、電圧ＶＨ，バイパス回路１７０Ｂに流れる電流ＩＳ、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の状態、およびバイパス回路１７０内のダイオードＤ５の導通状態が示される。
【０１０６】
図１７を参照して、時刻ｔ２１までは、ダイオードＤ５が導通した状態であり、バイパス回路１７０Ｂ側に電流が流れている。時刻ｔ２１において、昇圧動作を行なうためにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作が開始される。これによって、実施の形態１の図８，９と同様に、リアクトル電流ＩＬが徐々に増加し、それに伴って電流ＩＳが低下する。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間は、ダイオードＤ５は導通したままである。
【０１０７】
そして、時刻ｔ２２において、電流ＩＳが正から負に達した時点で、ダイオードＤ５が非導通となり、バイパス状態が解除される。
【０１０８】
このように、コンバータ１２０を動作させてリアクトル電流ＩＬを増加させ、電流ＩＳを減少させることによって、力行時において実施の形態１の図３と同様にバイパス状態を解除する際に、電圧ＶＨおよびリアクトル電流ＩＬの変動を抑制することができる。さらに、ＥＣＵ３００による制御を不要としたシンプルな回路構成とすることによって、コストアップを抑制することが可能となる。
【０１０９】
なお、図１６の構成において、さらに回生時にもバイパスを行ないたい場合には、図１８に示す車両１００Ｄにように、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、図１７のダイオードＤ５に逆並列に接続されたスイッチング素子Ｑ５を追加したバイパス回路１７０Ｄを備える構成としてもよい。
【０１１０】
なお、上述のように、実施の形態１およびその変形例、そして実施の形態３の図１８に示す構成において、回生時にバイパス状態を解除する場合、一時的に回生動作を停止するとともにバイパス状態を解除し、その後再度回生動作を行なうようにモータジェネレータやインバータを制御することによって、バイパス状態の解除時に発生する電圧，電流の変動を抑制する構成とすることも可能である。
【０１１１】
この場合、一時的に回生状態が解除されるために、その間回生制動力が低下するおそれがあるが、機械式ブレーキの制動力を強めたり、ハイブリッド自動車のようなエンジンや複数のモータジェネレータを備える車両の場合には、エンジンブレーキや他方のモータジェネレータによって制動力を補完したりするような制御をあわせて行なうことによって、一時的な制動力低下を抑制するようにしてもよい。
【０１１２】
なお、本実施の形態における「コンバータ１２０，１２０Ａ」は、本発明の「電圧変換装置」の一例である。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 車両、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ，１０５Ｄ 電源システム、１１０ 直流電源、１２０，１２０Ａ コンバータ、１３０ 負荷装置、１３１，１３２ インバータ、１３３，１３４ モータジェネレータ、１３５ 動力伝達ギア、１３６ 駆動輪、１４０，１４５，１５０ 電圧センサ、１５０，１６０，１６５ 電流センサ、１７０，１７０Ａ，１７０Ｃ，１７０Ｄ バイパス回路、３００ ＥＣＵ、３１０ ＶＨ指令決定部、３２０ 指令デューティ決定部、３３０ ゲート駆動信号生成部、３４０ バイパス回路信号生成部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード、ＨＰＬ，ＰＬ１ 電力線、Ｌ１ リアクトル、ＮＬ１ 接地線、Ｑ１〜Ｑ７ スイッチング素子、Ｓ１ スイッチ、ＳＭＲ システムメインリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に電源電圧を供給するための電源システムであって、
直流電源と、
前記直流電源と前記負荷装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、
前記スイッチング動作とは独立して、前記直流電源から前記負荷装置に対して、前記電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを備える、電源システム。
【請求項２】
前記電圧変換装置を流れる電流および前記電圧変換装置の前記負荷装置の第１の電圧の少なくともいずれかが、前記バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、前記バイパス回路を切替えるための制御装置をさらに備える、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の電圧と、前記電圧変換装置の前記直流電源側の第２の電圧との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、前記電圧変換装置をバイパスするように前記バイパス回路を制御する、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと前記直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記制御装置は、前記リアクトルに流れるリアクトル電流に基づいて、前記バイパス回路による前記電圧変換装置のバイパスを停止するように前記バイパス回路を制御する、請求項２に記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記リアクトル電流と、前記直流電源から出力される電流との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、前記バイパス回路による前記電圧変換装置のバイパスを停止するように前記バイパス回路を制御する、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記直流電源から前記負荷装置へ向かう方向に電流が流れる場合、および前記負荷装置から前記直流電源へ向かう方向に電流が流れる場合の両方の場合において、前記バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、前記バイパス回路を制御する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記バイパス回路は、
前記直流電源の正極端子と前記負荷装置の電力線との間に接続されたリレーを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項８】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと前記直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記バイパス回路は、
前記正極端子と前記電力線との間に接続され、前記正極端子から前記電力線に向かう方向を順方向とする第３の整流素子を含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項９】
前記第３の整流素子は、前記第１の整流素子に比べて、通電時の抵抗が小さい、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記バイパス回路は、
前記第３の整流素子に並列に、かつ逆接続される第３のスイッチング素子をさらに含む、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記バイパス回路は、
前記第３のスイッチング素子に直列に、かつ前記第３のスイッチング素子と逆向きに接続される第４のスイッチング素子と、
前記第４のスイッチング素子に並列に、かつ逆接続される第４の整流素子をさらに含む、請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記直流電源の正極端子と負極端子との間に直列接続される第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、
前記負極端子から前記正極端子に向かう方向を順方向として、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第３の整流素子および第４の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子の接続ノードとを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記バイパス回路は、前記正極端子と前記電力線に接続される、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１３】
車両であって、
電源システムと、
前記電源システムからの電力を用いて、前記車両の駆動力を生成するための駆動装置とを備え、
前記電源システムは、
直流電源と、
前記直流電源と前記駆動装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、
前記スイッチング動作とは独立して、前記直流電源から前記駆動装置に対して、前記電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを含む、車両。
【請求項１】
負荷装置に電源電圧を供給するための電源システムであって、
直流電源と、
前記直流電源と前記負荷装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、
前記スイッチング動作とは独立して、前記直流電源から前記負荷装置に対して、前記電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを備える、電源システム。
【請求項２】
前記電圧変換装置を流れる電流および前記電圧変換装置の前記負荷装置の第１の電圧の少なくともいずれかが、前記バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、前記バイパス回路を切替えるための制御装置をさらに備える、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の電圧と、前記電圧変換装置の前記直流電源側の第２の電圧との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、前記電圧変換装置をバイパスするように前記バイパス回路を制御する、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと前記直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記制御装置は、前記リアクトルに流れるリアクトル電流に基づいて、前記バイパス回路による前記電圧変換装置のバイパスを停止するように前記バイパス回路を制御する、請求項２に記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記リアクトル電流と、前記直流電源から出力される電流との差の絶対値が、しきい値より小さい場合に、前記バイパス回路による前記電圧変換装置のバイパスを停止するように前記バイパス回路を制御する、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記直流電源から前記負荷装置へ向かう方向に電流が流れる場合、および前記負荷装置から前記直流電源へ向かう方向に電流が流れる場合の両方の場合において、前記バイパス回路の切替えに適した条件となった場合に、前記バイパス回路を制御する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記バイパス回路は、
前記直流電源の正極端子と前記負荷装置の電力線との間に接続されたリレーを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項８】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと前記直流電源の正極端子とを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記バイパス回路は、
前記正極端子と前記電力線との間に接続され、前記正極端子から前記電力線に向かう方向を順方向とする第３の整流素子を含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項９】
前記第３の整流素子は、前記第１の整流素子に比べて、通電時の抵抗が小さい、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記バイパス回路は、
前記第３の整流素子に並列に、かつ逆接続される第３のスイッチング素子をさらに含む、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記バイパス回路は、
前記第３のスイッチング素子に直列に、かつ前記第３のスイッチング素子と逆向きに接続される第４のスイッチング素子と、
前記第４のスイッチング素子に並列に、かつ逆接続される第４の整流素子をさらに含む、請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記電圧変換装置は、
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第１の整流素子および第２の整流素子と、
前記直流電源の正極端子と負極端子との間に直列接続される第３のスイッチング素子および第４のスイッチング素子と、
前記負極端子から前記正極端子に向かう方向を順方向として、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第３の整流素子および第４の整流素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子の接続ノードと、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子の接続ノードとを結ぶ経路に設けられたリアクトルとを含み、
前記バイパス回路は、前記正極端子と前記電力線に接続される、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１３】
車両であって、
電源システムと、
前記電源システムからの電力を用いて、前記車両の駆動力を生成するための駆動装置とを備え、
前記電源システムは、
直流電源と、
前記直流電源と前記駆動装置との間で、スイッチング動作によって電圧変換を行なうように構成された電圧変換装置と、
前記スイッチング動作とは独立して、前記直流電源から前記駆動装置に対して、前記電圧変換装置をバイパスするように構成されたバイパス回路とを含む、車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１８２５２１（Ｐ２０１１−１８２５２１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２８２５（Ｐ２０１０−４２８２５）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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