(57)【要約】【課題】蓄電装置および電源電力変換装置の組を複数個備える電源システムにおいて、負荷装置の状態に応じて損失を適切に抑制する。【解決手段】モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む負荷装置の状態に応じて、電源システムへの要求パワーおよびコンバータ１０，１２の出力電圧の目標電圧が設定される。要求パワーが基準値より低く、かつ、目標電圧に照らしてコンバータ１０，１２による昇圧動作が不要のときに上アームＯＮモードが選択される。上アームＯＮモードにおいて蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の出力電圧が異なる場合、出力電圧の高い方に対応するコンバータの上アーム（スイッチング素子Ｑ１またはＱ３）および下アームがそれぞれオンおよびオフに固定され、他方のコンバータは停止する。蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の出力電圧が等しい場合には、２つのコンバータ（１０，１２）の各々の上アームがオンに固定される。【選択図】図２
2010074885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源配線に接続された負荷装置への電力の入出力を制御する電源システムであって、
複数の蓄電装置と、
前記複数の蓄電装置に対応してそれぞれ設けられ、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電源配線との間で双方向の直流電力変換を行なうための複数の電力変換装置と、
前記複数の電力変換装置の各々の動作を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電力変換装置の各々は、
前記対応する蓄電装置および前記電源配線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子と、
前記対応する蓄電装置から前記電源配線へ向かう方向を順方向として、前記電力用半導体スイッチング素子と並列に接続されるダイオード素子とを含み、
前記制御装置は、
前記複数の蓄電装置の中に、出力電圧が互いに等しい少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する電圧判定部と、
前記負荷装置の状態に応じて、前記電源配線の電圧目標値を設定する目標値設定部と、
前記負荷装置からの要求パワーが基準値より低く、かつ、設定された前記電圧目標値が各前記電力変換装置による昇圧動作を不要とする値であるときに、前記複数の電力変換装置のうち少なくとも１つの電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン状態に固定する第１の動作モードを選択するモード判定部とを含み、
前記モード判定部は、前記少なくとも２つの蓄電装置が存在すると前記電圧判定部により判定された場合には、前記少なくとも２つの蓄電装置の各々に対応する電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン固定する動作モードを前記第１の動作モードとして選択し、前記少なくとも２つの蓄電装置が存在しないと前記電圧判定部により判定された場合には、１つの電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン固定し、残余の電力変換装置を停止する動作モードを前記第１の動作モードとして選択する、電源システム。
【請求項２】
前記電圧判定部は、前記複数の蓄電装置の各々の出力電流に基づいて、前記少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記電圧判定部は、前記１つの電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子がオン固定され、かつ前記残余の電力変換装置が停止した状態において、前記少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する、請求項１または２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記モード判定部は、前記要求パワーが前記基準値以上であるときには、前記複数の電力変換装置のうちの１つによって前記電源配線の電圧を前記目標電圧とするための電圧制御を実行するとともに、残余の電力変換装置では、対応する蓄電装置の入出力電流を制御する電流制御を実行する第２の動作モードを選択する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記モード判定部は、前記要求パワーが前記基準値より低く、かつ、前記電圧目標値が前記複数の電力変換装置のいずれか１つによる昇圧動作を必要とする値であるときに、前記複数の電力変換装置のうちの１つによって前記電源配線の電圧を前記目標電圧とするための電圧制御を実行するとともに、残余の電力変換装置の動作を停止させる第３の動作モードを選択する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電源システムは車両に搭載され、
前記負荷装置は、
前記車両の駆動力を発生させる交流回転電機と、
前記交流回転電機と前記電源配線との間で、前記交流回転電機が指令値に従って動作するように双方向の電力変換を行なうように構成されたインバータとを含み、
前記目標値設定部は、前記交流回転電機の回転速度およびトルクに応じて、前記目標電圧を設定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
電源配線に接続された負荷装置への電力の入出力を制御する電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、複数の蓄電装置と、前記複数の蓄電装置に対応してそれぞれ設けられ、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電源配線との間で双方向の直流電力変換を行なうための複数の電力変換装置とを備え、
前記複数の電力変換装置の各々は、
前記対応する蓄電装置および前記電源配線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子と、
前記対応する蓄電装置から前記電源配線へ向かう方向を順方向として、前記電力用半導体スイッチング素子と並列に接続されるダイオード素子とを含み、
前記制御方法は、
前記複数の蓄電装置の中に、出力電圧が互いに等しい少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定するステップと、
前記負荷装置の状態に応じて、前記電源配線の電圧目標値を設定するステップと、
前記負荷装置からの要求パワーが基準値より低く、かつ、設定された前記電圧目標値が各前記電力変換装置による昇圧動作を不要とする値であるときに、前記複数の電力変換装置のうち少なくとも１つの電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン状態に固定する動作モードを選択するステップとを含み、
前記動作モードを選択するステップは、
前記少なくとも２つの蓄電装置が存在すると判定された場合には、前記少なくとも２つの蓄電装置の各々に対応する電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン固定するモードを、前記動作モードとして選択するステップと、
前記少なくとも２つの蓄電装置が存在しないと判定された場合には、１つの電力変換装置に含まれる前記電力用半導体スイッチング素子をオン固定し、残余の電力変換装置を停止するモードを、前記動作モードとして選択するステップとを含む、電源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置および電力変換装置の組を複数個備える電源システムの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行駆動力源として電動機を搭載するハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の大容量化が進んでいる。そして、蓄電機構を大容量化するための一手法として、複数個の蓄電装置を並列に配置する構成が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００８−１７６６１号公報（特許文献１）には、蓄電装置およびコンバータの２つの組が並列接続された構成において、要求パワーが基準値よりも小さいときにはコンバータのいずれか一方が動作し、かつ他方が停止するように制御することが記載されている。上記文献によれば、このような制御により、要求パワーが小さい動作時においてコンバータでの電力損失を抑制することが可能になると説明されている。
【特許文献１】特開２００８−１７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように蓄電装置および電力変換装置の組を複数個備えた電源システムでは、負荷装置の要求パワーに従った電力が入出力されるように、複数の電力変換装置が制御される。この際に、要求パワーが低いときには、当該要求パワーに制御するための電力変換装置の動作によって生じる電力損失が無視できなくなる状況が生じる。すなわち、要求パワーが小さい領域では、コンバータの損失が相対的に大きくなりやすい。特開２００８−１７６６１号公報（特許文献１）に記載の技術によれば、要求パワーが小さい場合にも複数（具体的には２つ）のコンバータのうちの少なくとも１つが動作するので、コンバータの損失が相対的に大きくなる可能性が考えられる。また、要求パワーが小さい一方でコンバータの損失が大きくなると、たとえば負荷装置からの電力（たとえば電動車両に含まれる電動機の回生動作により生じた電力）を蓄電装置が受け入れる際に蓄電装置に入力される電力がより小さくなる。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、蓄電装置および電源電力変換装置の組を複数個備える電源システムにおいて、負荷装置の状態に応じて損失を適切に抑制することが可能な電源システムの構成および制御を提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、要求パワーが低い状態においても、できるだけ多くの電力を蓄電装置に入力可能な電源システムの構成および制御を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、要約すれば電源配線に接続された負荷装置への電力の入出力を制御する電源システムである。電源システムは、複数の蓄電装置と、複数の蓄電装置に対応してそれぞれ設けられ、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電源配線との間で双方向の直流電力変換を行なうための複数の電力変換装置と、複数の電力変換装置の各々の動作を制御する制御装置とを備える。複数の電力変換装置の各々は、対応する蓄電装置および電源配線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子と、対応する蓄電装置から電源配線へ向かう方向を順方向として、電力用半導体スイッチング素子と並列に接続されるダイオード素子とを含む。制御装置は、複数の蓄電装置の中に、出力電圧が互いに等しい少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する電圧判定部と、負荷装置の状態に応じて、電源配線の電圧目標値を設定する目標値設定部と、モード判定部とを含む。モード判定部は、負荷装置からの要求パワーが基準値より低く、かつ、設定された電圧目標値が各電力変換装置による昇圧動作を不要とする値であるときに、複数の電力変換装置のうち少なくとも１つの電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン状態に固定する第１の動作モードを選択する。モード判定部は、少なくとも２つの蓄電装置が存在すると電圧判定部により判定された場合には、少なくとも２つの蓄電装置の各々に対応する電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン固定する動作モードを第１の動作モードとして選択する。モード判定部は、少なくとも２つの蓄電装置が存在しないと電圧判定部により判定された場合には、１つの電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン固定し、残余の電力変換装置を停止する動作モードを第１の動作モードとして選択する、電源システム。
【０００８】
好ましくは、電圧判定部は、複数の蓄電装置の各々の出力電流に基づいて、少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する。
【０００９】
好ましくは、電圧判定部は、１つの電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子がオン固定され、かつ残余の電力変換装置が停止した状態において、少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する。
【００１０】
好ましくは、モード判定部は、要求パワーが基準値以上であるときには、複数の電力変換装置のうちの１つによって電源配線の電圧を目標電圧とするための電圧制御を実行するとともに、残余の電力変換装置では、対応する蓄電装置の入出力電流を制御する電流制御を実行する第２の動作モードを選択する。
【００１１】
好ましくは、モード判定部は、要求パワーが基準値より低く、かつ、電圧目標値が複数の電力変換装置のいずれか１つによる昇圧動作を必要とする値であるときに、複数の電力変換装置のうちの１つによって電源配線の電圧を目標電圧とするための電圧制御を実行するとともに、残余の電力変換装置の動作を停止させる第３の動作モードを選択する。
【００１２】
好ましくは、電源システムは車両に搭載される。負荷装置は、車両の駆動力を発生させる交流回転電機と、交流回転電機と電源配線との間で、交流回転電機が指令値に従って動作するように双方向の電力変換を行なうように構成されたインバータとを含む。目標値設定部は、交流回転電機の回転速度およびトルクに応じて、目標電圧を設定する。
【００１３】
本発明の他の局面に従うと、電源配線に接続された負荷装置への電力の入出力を制御する電源システムの制御方法である。電源システムは、複数の蓄電装置と、複数の蓄電装置に対応してそれぞれ設けられ、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電源配線との間で双方向の直流電力変換を行なうための複数の電力変換装置とを備える。複数の電力変換装置の各々は、対応する蓄電装置および電源配線の間の電流経路に介挿接続される電力用半導体スイッチング素子と、対応する蓄電装置から電源配線へ向かう方向を順方向として、電力用半導体スイッチング素子と並列に接続されるダイオード素子とを含む。制御方法は、複数の蓄電装置の中に、出力電圧が互いに等しい少なくとも２つの蓄電装置が存在するか否かを判定するステップと、負荷装置の状態に応じて、電源配線の電圧目標値を設定するステップと、負荷装置からの要求パワーが基準値より低く、かつ、設定された電圧目標値が各電力変換装置による昇圧動作を不要とする値であるときに、複数の電力変換装置のうち少なくとも１つの電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン状態に固定する動作モードを選択するステップとを含む。動作モードを選択するステップは、少なくとも２つの蓄電装置が存在すると判定された場合には、少なくとも２つの蓄電装置の各々に対応する電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン固定するモードを、動作モードとして選択するステップと、少なくとも２つの蓄電装置が存在しないと判定された場合には、１つの電力変換装置に含まれる電力用半導体スイッチング素子をオン固定し、残余の電力変換装置を停止するモードを、動作モードとして選択するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、蓄電装置および電源電力変換装置の組を複数個備える電源システムにおいて、負荷装置の状態に応じて損失を適切に抑制することが可能である。
【００１５】
また、この発明によれば、上記構成を有する電源システムにおいて、要求パワーが低い状態においても、より多くの電力を蓄電装置に入力することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中における同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
図１は、本発明による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１０００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構４と、車輪６とを備える。また、ハイブリッド車両１０００は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２と、コンバータ１０，１２と、コンデンサＣと、インバータ２０，２２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とをさらに備える。
【００１８】
なお、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２は、本発明における「複数の蓄電装置」に対応し、コンバータ１０，１２は、本発明における「複数の電圧変換装置」に対応する。また、インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「負荷装置」を構成する。また、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２およびコンバータ１０，１２、ならびに、これらに付随するセンサ、制御要素によって、本発明の「電源システム」が構成される。
【００１９】
ハイブリッド車両１０００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構４は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。動力分割機構４は、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構から成り、この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空にしてその中心にエンジン２のクランク軸を通すことにより、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力分割機構４に機械的に接続することができる。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪６に結合される。
【００２０】
そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１０００に組込まれる。モータジェネレータＭＧ２は、車輪６を駆動する電動機としてハイブリッド車両１０００に組込まれる。
【００２１】
蓄電装置Ｂ１，Ｂ２は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂ１は、コンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０によって充電される。蓄電装置Ｂ２は、コンバータ１２へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１２によって充電される。
【００２２】
なお、たとえば、蓄電装置Ｂ１には、蓄電装置Ｂ２よりも出力可能最大電力が大きい二次電池を用いることができ、蓄電装置Ｂ２には、蓄電装置Ｂ１よりも蓄電容量が大きい二次電池を用いることができる。これにより、２つの蓄電装置Ｂ１，Ｂ２を用いてハイパワーかつ大容量の直流電源を構成することができる。また、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の少なくとも一方に大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２３】
コンバータ１０は、ＥＣＵ１００からの信号ＰＷＣ１に基づいて蓄電装置Ｂ１からの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬＭへ出力する。また、コンバータ１０は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬＭを介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ１に基づいて蓄電装置Ｂ１の電圧レベルに降圧し、蓄電装置Ｂ１を充電する。さらに、コンバータ１０は、ＥＣＵ１００からシャットダウン信号ＳＤ１を受けるとスイッチング動作を停止する。
【００２４】
コンバータ１２は、コンバータ１０に並列して正極ラインＰＬＭおよび負極ラインＮＬに接続される。そして、コンバータ１２は、ＥＣＵ１００からの信号ＰＷＣ２に基づいて蓄電装置Ｂ２からの電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬＭへ出力する。また、コンバータ１２は、インバータ２０，２２から正極ラインＰＬＭを介して供給される回生電力を信号ＰＷＣ２に基づいて蓄電装置Ｂ２の電圧レベルに降圧し、蓄電装置Ｂ２を充電する。さらに、コンバータ１２は、ＥＣＵ１００からシャットダウン信号ＳＤ２を受けるとスイッチング動作を停止する。
【００２５】
コンデンサＣは、正極ラインＰＬＭと負極ラインＮＬとの間に接続され、正極ラインＰＬＭと負極ラインＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。正極ラインＰＬＭおよび負極ラインＮＬの間の直流電圧ＶＨは、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２およびコンバータ１０，１２によって構成される「電源システム」から、インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による「負荷装置」への出力電圧に相当する。この直流電圧ＶＨについて、以下では、システム電圧ＶＨとも称する。また、正極ラインＰＬＭは、本発明での「電源配線」に対応する。
【００２６】
インバータ２０は、ＥＣＵ１００からの信号ＰＷＩ１に基づいて正極ラインＰＬＭからの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、エンジン２の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬＭへ出力する。
【００２７】
インバータ２２は、ＥＣＵ１００からの信号ＰＷＩ２に基づいて正極ラインＰＬＭからの直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ２２は、車両の回生制動時、車輪６からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬＭへ出力する。
【００２８】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、三相交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動発電機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０によって回生駆動され、エンジン２の動力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２の始動時、インバータ２０によって力行駆動され、エンジン２をクランキングする。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ２２によって力行駆動され、車輪６を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、インバータ２２によって回生駆動され、車輪６から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２２へ出力する。
【００２９】
上記電源システムには、蓄電装置Ｂ１に対して配置される、電圧センサ４２、電流センサ５２、および温度センサ６２と、蓄電装置Ｂ２に対して配置される、電圧センサ４４、電流センサ５４、および温度センサ６４が設けられる。
【００３０】
電圧センサ４２は、蓄電装置Ｂ１の電圧ＶＢ１を検出してＥＣＵ１００へ出力する。温度センサ６２は、蓄電装置Ｂ１の温度Ｔ１を検出してＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ５２は、蓄電装置Ｂ１からコンバータ１０へ入出力される電流Ｉ１を検出してＥＣＵ１００へ出力する。
【００３１】
電圧センサ４４は、蓄電装置Ｂ２の電圧ＶＢ２を検出してＥＣＵ１００へ出力する。温度センサ６４は、蓄電装置Ｂ２の温度Ｔ２を検出してＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ５４は、蓄電装置Ｂ２からコンバータ１２へ入出力される電流Ｉ２を検出してＥＣＵ１００へ出力する。
【００３２】
さらに、コンデンサＣの端子間電圧、すなわちシステム電圧ＶＨを検出するための電圧センサ４６が配置される。電圧センサ４６による検出値は、ＥＣＵ１００へ出力される。
【００３３】
ＥＣＵ１００は、コンバータ１０を制御するための信号ＰＷＣ１，ＳＤ１，ＵＡ１を生成し、負荷装置の状態に応じて選択されたいずれかの信号をコンバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ１００は、コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣ２，ＳＤ２，ＵＡ２を生成し、いずれかの信号をコンバータ１２へ出力する。
【００３４】
また、ＥＣＵ１００は、負荷装置の駆動のために電源システムに対して要求されるパワー（以下では「要求パワー」と称する。）ＰＲを受ける。たとえば、要求パワーＰＲは、アクセルペダルの開度や車両速度などに基づいて、ハイブリッド車両１０００の全体を統合制御する車両ＥＣＵ（図示せず）によって演算される。
【００３５】
さらに、ＥＣＵ１００は、インバータ２０，２２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ２０，２２へ出力する。
【００３６】
図２は、図１に示したコンバータ１０，１２の構成を示す回路図である。
図２を参照して、コンバータ１０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００３７】
本実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用されるものとするが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタ等についても用いることができる。
【００３８】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極ラインＰＬＭと負極ラインＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続ノードに接続され、その他方端は、正極ラインＰＬ１に接続される。
【００３９】
コンバータ１２は、コンバータ１０と同様の構成を有する。コンバータ１０の構成において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４にそれぞれ置き換え、ダイオードＤ１，Ｄ２をダイオードＤ３，Ｄ４にそれぞれ置き換え、リアクトルＬ１、正極ラインＰＬ１をリアクトルＬ２、正極ラインＰＬ２にそれぞれ置き換えた構成がコンバータ１２の構成に対応する。
【００４０】
コンバータ１０，１２は、チョッパ回路から成る。そして、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ１００（図１）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）の電圧をリアクトルＬ１（Ｌ２）を用いて昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬＭへ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１（Ｑ３）および／またはスイッチング素子Ｑ２（Ｑ４）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２からの出力電圧の昇圧比を制御できる。
【００４１】
一方、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ１００（図示せず）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬＭの電圧を降圧し、その降圧した電圧を正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）へ出力する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１（Ｑ３）および／またはスイッチング素子Ｑ２（Ｑ４）のオン・オフ期間比（デューティ）を制御することによって、正極ラインＰＬＭの電圧の降圧比を制御できる。
【００４２】
図３は、図１に示したＥＣＵ１００の機能ブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ１００は、コンバータ制御部２００と、インバータ制御部１１０，１２０とを含む。
【００４３】
コンバータ制御部２００は、電圧センサ４２によって検出された電圧ＶＢ１、電圧センサ４６によって検出された電圧ＶＨ、および電流センサ５２によって検出された電流Ｉ１に基づいて、コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン・オフするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号ＰＷＣ１を生成する。また、コンバータ１０を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ１および、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上アームオン信号ＵＡ１を生成する。
【００４４】
そして、コンバータ制御部２００は、負荷装置の状態に応じて選択される動作モードに従って、ＰＷＭ信号ＰＷＣ１、シャットダウン信号ＳＤ１および上アームオン信号ＵＡ１のうちの１つを選択的にコンバータ１０へ出力する。動作モードの選択については、後程詳細に説明する。
【００４５】
コンバータ制御部２００は、同様に、電圧センサ４４によって検出された電圧ＶＢ２、電圧ＶＨ、および電流センサ５４によって検出された電流Ｉ２に基づいて、コンバータ１２のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオン・オフするためのＰＷＭ信号ＰＷＣ２を生成する。また、コンバータ１２を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ２および、スイッチング素子Ｑ３およびＱ４をオンおよびオフにそれぞれ固定する上アームオン信号ＵＡ２を生成する。
【００４６】
そして、コンバータ制御部２００は、負荷装置の状態に応じて選択される動作モードに従って、ＰＷＭ信号ＰＷＣ２、シャットダウン信号ＳＤ２および上アームオン信号ＵＡ２のうちの１つを選択的にコンバータ１０へ出力する。
【００４７】
コンバータ制御部２００は、さらに、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のそれぞれの残存容量（ＳＯＣ（State of Charge）とも呼ばれる）である残存容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を受ける。この残存容量は、たとえば蓄電装置が満充電状態であるときに１００％であると定義され、蓄電装置が完全に放電した状態であるときに０％であると定義される。残存容量ＳＯＣ１（ＳＯＣ２）は、電圧ＶＢ１（ＶＢ２）や電流Ｉ１（またはＩ２）、温度Ｔ１（またはＴ２）などを用いて、種々の公知の手法により算出することができる。
【００４８】
インバータ制御部１１０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１およびロータ回転角θ１、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２０に含まれるパワートランジスタをオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ１としてインバータ２０へ出力する。
【００４９】
インバータ制御部１２０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ２、ならびに電圧ＶＨに基づいて、インバータ２２に含まれるパワートランジスタをオン・オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ２としてインバータ２２へ出力する。
【００５０】
なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、たとえば、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度などに基づいて、図示されない車両ＥＣＵによって算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ１，θ２の各々は、図示されないセンサによって検出される。
【００５１】
次に、コンバータ１０，１２の制御について詳細に説明する。まず、図４および図５を用いて、ＰＷＭ信号を生成するコンバータ制御について説明する。
【００５２】
図４は、コンバータ１０，１２の通常制御（電圧／電流制御）を説明する機能ブロック図である。
【００５３】
図４を参照して、コンバータ制御部２００（図３）は、目標値設定部２１０と、電圧制御部２１５−１と、電流制御部２１５−２とを含む。図４の例では、通常制御時には、コンバータ１０が電圧制御されてシステム電圧ＶＨを目標電圧ＶＲに制御する一方で、コンバータ１２が電流制御されて、対応の蓄電装置Ｂ２の充放電電流を目標電流ＩＲに制御するものとする。
【００５４】
目標値設定部２１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（代表的には、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２）および回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２（指令値あるいは、回転角θ１，θ２の検出に基づく検出値）、ならびに蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の残存容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、電圧制御されるコンバータの目標電圧ＶＲおよび、電流制御されるコンバータの目標電流ＩＲを生成する。
【００５５】
目標値設定部２１０は、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２の力行動作時および回生制動時においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に応じて、システム電圧ＶＨが適切なレベルとなるように目標電圧ＶＲを設定する。たとえば、図５に示すマップＭＰ０に従って、目標電圧ＶＲは設定される。
【００５６】
図５を参照して、マップＭＰ０は、回転速度ＭＲＮ（ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を総括的に示すもの、以下同じ）およびトルク指令値ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２を総括的に示すもの、以下同じ）の組合わせによって示されるモータ動作点毎に、マップ値として目標電圧ＶＲを有する。マップＭＰ０の参照により、回転速度ＭＲＮおよびトルク（トルク指令値ＴＲ）に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に応じて適切な目標電圧ＶＲを設定できる。
【００５７】
基本的には、モータジェネレータＭＧ（ＭＧ１，ＭＧ２を総括的に示すもの、以下同じ）による誘起電圧よりも高い電圧にシステム電圧ＶＨを設定して、モータ電流の制御が可能となるように、目標電圧ＶＲが設定される。また、システム電圧ＶＨに応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での損失（銅損、鉄損）、インバータ２０，２２での損失（オン損失、スイッチング損失）、コンバータ１０，１２での損失（オン損失、スイッチング損失）、リアクトルＬ１，Ｌ２での損失（銅損、鉄損）等が変化するので、これらの損失特性についても考慮した上で、各モータ動作点でのマップ値（目標電圧ＶＲ）を設定することが好ましい。
【００５８】
具体的には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれに対してマップＭＰ０が別個に設定され、かつ、回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２およびトルク（トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２）に基づいたマップＭＰ０の参照により求められた、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれの目標電圧の最大値が、電源システム全体での目標電圧ＶＲに設定される。また、目標電流ＩＲは、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２間の充電レベル（ＳＯＣ）が均衡するように考慮して設定される。
【００５９】
なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２の算出は、ユーザによるペダル操作を反映したハイブリッド車両１０００全体での要求パワーに基づいて実行される。特に、ハイブリッド自動車では、エンジンの出力パワーとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生パワーとの配分が最適なものとなるように、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が算出される。また、一般的に、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の入出力可能電力の制限値や、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２あるいはインバータ２０，２２等の温度上昇度合を反映して、必要に応じて制限される。
【００６０】
再び図４を参照して、電圧制御部２１５−１は、減算部２２２−１，２２６−１と、ＰＩ制御部２２４−１と、変調部２２８−１とを含む。減算部２２２−１は、目標電圧ＶＲからシステム電圧ＶＨを減算し、その演算結果をＰＩ制御部２２４−１へ出力する。ＰＩ制御部２２４−１は、目標電圧ＶＲとシステム電圧ＶＨとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部２２６−１へ出力する。
【００６１】
減算部２２６−１は、電圧ＶＢ１／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１０の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部２２４−１の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ１として変調部２２８−１へ出力する。変調部２２８−１は、デューティ指令Ｔｏｎ１と図示しない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいてＰＷＭ信号ＰＷＣ１を生成する。
【００６２】
電流制御部２１５−２は、減算部２２２−２，２２６−２と、ＰＩ制御部２２４−２と、変調部２２８−２とを含む。減算部２２２−２は、目標電流ＩＲから電流Ｉ２を減算し、その演算結果をＰＩ制御部２２４−２へ出力する。ＰＩ制御部２２４−２は、目標電流ＩＲと電流Ｉ２との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部２２６−２へ出力する。
【００６３】
減算部２２６−２は、ＶＢ２／ＶＲで示されるコンバータ１２の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部２２４−２の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ２として変調部２２８−２へ出力する。変調部２２８−２は、デューティ指令Ｔｏｎ２と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいてＰＷＭ信号ＰＷＣ２を生成する。
【００６４】
電圧制御部２１５−１は、目標電圧ＶＲに対してシステム電圧ＶＨが低い場合、および理論昇圧比の逆数（ＶＢ１／ＶＲ）が低下した場合には、下アーム素子（Ｑ２）のオン期間比が上昇（または、上アーム素子（Ｑ１）のオフ期間比が上昇）するように、ＰＷＭ信号ＰＷＣ１を生成する。
【００６５】
一方、電流制御部２１５−２は、蓄電装置Ｂ２から出力される電流Ｉ２が目標電流ＩＲよりも低いとき、および理論昇圧比の逆数（ＶＢ２／ＶＲ）が上昇した場合には、下アーム素子（Ｑ４）のオン期間比が上昇するようにＰＷＭ信号ＰＷＣ２を生成する。
【００６６】
なお、電流制御部２１５−２は、蓄電装置Ｂ２の充電時、すなわち目標電流ＩＲが負値（ＩＲ＜０）に設定される場合には、目標電流ＩＲよりも電流Ｉ２（Ｉ２＜０）が低いときに（｜ＩＲ｜＜｜Ｉ２｜、すなわち充電電流過大時）、上アーム素子（Ｑ３）のオン期間比が低下するようにＰＷＭ信号ＰＷＣ２を生成する。反対に、充電電流不足時（ＩＲ＜Ｉ２、すなわち｜ＩＲ｜＞｜Ｉ２｜のとき）には、上アーム素子（Ｑ３）のオン期間比が上昇するようにＰＷＭ信号ＰＷＣ２が生成される。
【００６７】
図４に示した制御構成によって、スイッチング素子Ｑ１および／またはＱ２ならびにスイッチングＱ３および／またはＱ４のスイッチング（オン・オフ）動作による、コンバータ１０の電圧制御およびコンバータ１２の電流制御によって、システム電圧ＶＨおよび蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の充放電バランスを制御することができる。
【００６８】
これにより、本実施の形態の電源システムでは、力行動作時には、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２から放電された電力を、負荷装置の入力電圧としてのシステム電圧ＶＨに変換して、電源配線（正極ラインＰＬＭ）に出力するように電力変換動作が実行される。一方、回生制動動作時には、電源配線（正極ラインＰＬＭ）上の充電電力により、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２を充電するように電力変換動作が実行される。
【００６９】
なお、図４では、コンバータ１０によって電圧制御が実行される一方で、コンバータ１２によって電流制御が実行される構成例が示されるが、電圧制御および電流制御をいずれのコンバータで実行するかについては切換可能である。たとえば、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ等に応じて、電圧制御／電流制御を行なうコンバータを切換えることが可能である。
【００７０】
（本実施の形態によるコンバータの動作モード制御）
図６は、図３に示したコンバータ制御部２００によるコンバータ１０，１２の動作モード制御の構成を説明する機能ブロック図である。
【００７１】
図６を参照して、コンバータ制御部２００（図３）は、コンバータ１０を制御するための、電圧／電流制御部２２０−１、上アームＯＮ指示部２３０−１、シャットダウン指示部２３５−１および指示選択部２４０−１を含む。
【００７２】
さらに、コンバータ制御部２００（図３）は、コンバータ１２を制御するための、電圧／電流制御部２２０−２、上アームＯＮ指示部２３０−２、シャットダウン指示部２３５−２および指示選択部２４０−２と、電圧判定部２５０と、モード判定部２６０とを含む。
【００７３】
電圧／電流制御部２２０−１は、たとえば、図４に示した電圧制御部２１５−１および電流制御部２１５−２の一方によって構成され、目標電圧ＶＲに従った電圧制御または目標電流ＩＲに従った電流制御のためのＰＷＭ信号ＰＷＣ１を発生する。上アームＯＮ指示部２３０−１は、コンバータ１０を上アームオン固定するための上アームオン信号ＵＡ１を発生する。上アームオン信号ＵＡ１に従えば、コンバータ１０において、上アームのスイッチング素子Ｑ１がオンに固定される一方で、下アームのスイッチング素子Ｑ２はオフに固定される。
【００７４】
シャットダウン指示部２３５−１は、コンバータ１０の動作を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ１を出力する。シャットダウン信号ＳＤ１に従えば、コンバータ１０において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はいずれもオフに固定される。
【００７５】
指示選択部２４０−１は、モード判定部２６０からのモード制御信号ＭＳ１に従って、ＰＷＭ信号ＰＷＣ１、上アームオン信号ＵＡ１およびシャットダウン信号ＳＤ１のうちの１つをコンバータ１０へ出力する。
【００７６】
同様に、電圧／電流制御部２２０−２は、たとえば、図４に示した電圧制御部２１５−１および電流制御部２１５−２の他方によって構成され、目標電流ＩＲに従った電流制御または目標電圧ＶＲに従った電圧制御のためのＰＷＭ信号ＰＷＣ２を発生する。上アームＯＮ指示部２３０−２は、コンバータ１２を上アームオン固定するための上アームオン信号ＵＡ２を発生する。上アームオン信号ＵＡ２に従えば、コンバータ１２において、上アームのスイッチング素子Ｑ３がオンに固定される一方で、下アームのスイッチング素子Ｑ４はオフに固定される。
【００７７】
シャットダウン指示部２３５−２は、コンバータ１２の動作を停止するためのシャットダウン信号ＳＤ２を出力する。シャットダウン信号ＳＤ２に従えば、コンバータ１２において、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はいずれもオフに固定される。
【００７８】
指示選択部２４０−２は、モード判定部２６０からのモード制御信号ＭＳ２に従って、ＰＷＭ信号ＰＷＣ２、上アームオン信号ＵＡ２およびシャットダウン信号ＳＤ２のうちの１つをコンバータ１０へ出力する。
【００７９】
電圧判定部２５０は、電流センサ５２，５４によって検出された電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて、蓄電装置Ｂ１およびＢ２のいずれの出力電圧が高いかを判定して、その判定結果を示す信号ＦＶ、および、蓄電装置Ｂ１およびＢ２の出力電圧が互いに等しいか否かを示す判定フラグＦＬＧを出力する。すなわち信号ＦＶによって、複数の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のうちの、出力電圧が最高である蓄電装置（以下、「最高電圧蓄電装置」とも称する）が示されることとなる。また判定フラグＦＬＧによって、出力電圧が互いに等しい２つの蓄電装置が存在するか否かが示されることとなる。
【００８０】
電圧判定部２５０は、電流Ｉ１，Ｉ２が略等しい場合に蓄電装置Ｂ１およびＢ２の出力電圧が互いに等しいと判定して判定フラグＦＬＧをオンする。電圧判定部２５０は、電流Ｉ１が電流Ｉ２より大きい場合に、判定フラグＦＬＧをオフするとともに最高電圧蓄電装置が蓄電装置Ｂ１であることを示す信号ＦＶを出力する。さらに、電圧判定部２５０は、電流Ｉ２が電流Ｉ１より大きい場合に、判定フラグＦＬＧをオフするとともに最高電圧蓄電装置が蓄電装置Ｂ２であることを示す信号ＦＶを出力する。
【００８１】
なお、「判定フラグＦＬＧのオン状態」および「判定フラグＦＬＧのオフ状態」とは、たとえば判定フラグＦＬＧの値がそれぞれ１および０である状態である。ただし判定フラグＦＬＧの制御は上記制御に限定されるものではなく、たとえば判定フラグＦＬＧの値が０および１である状態がそれぞれ「判定フラグＦＬＧのオン状態」および「判定フラグＦＬＧのオフ状態」であってもよい。また電流Ｉ１，Ｉ２が異なる場合（すなわち蓄電装置Ｂ１およびＢ２の出力電圧が異なると判定された場合）に判定フラグＦＬＧがオンし、電流Ｉ１，Ｉ２が等しい場合（すなわち蓄電装置Ｂ１およびＢ２の出力電圧が等しいと判定された場合）に判定フラグがオフしてもよい。
【００８２】
モード判定部２６０は、負荷装置（インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）の駆動のために、電源システムに対して要求される要求パワーＰＲと、目標値設定部２１０によって設定された目標電圧ＶＲとに基づいて、コンバータ１０，１２の動作モードを判定する。具体的には、モード判定部２６０は、コンバータ１０，１２の双方を動作させる「２ＣＮＶモード」、コンバータ１０，１２の一方のみを動作させて電圧制御を実行する「１ＣＮＶモード」、コンバータ１０，１２の両方の上アームのうち少なくとも１つの上アームに含まれるスイッチング素子をオンに固定する「上アームＯＮモード」のいずれかを選択する。
【００８３】
より詳細には、モード判定部２６０は、２ＣＮＶモードの選択時には、指示選択部２４０−１，２４０−２が、ＰＷＭ信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を選択してコンバータ１０，１２へ出力するように、モード制御信号ＭＳ１，ＭＳ２を設定する。また、モード判定部２６０は、１ＣＮＶモードの選択時には、電圧制御を実行させるコンバータ１０，１２の一方において、ＰＷＭ信号ＰＷＣ（ＰＷＣ１およびＰＷＣ２を総括的に表記するもの）が選択され、他方のコンバータにおいて、シャットダウン信号ＳＤ（ＳＤ１およびＳＤ２を総括的に表記するもの）が選択されるように、モード制御信号ＭＳ１，ＭＳ２を設定する。なお、１ＣＮＶモードにおいて電圧制御を実行させるコンバータについては、コンバータ１０，１２の所定の一方を固定的に選択するようにしてもよく、そのときの出力電圧やＳＯＣに応じて、電圧制御を実行させるコンバータを都度選択するようにしてもよい。
【００８４】
モード判定部２６０は、上アームＯＮモードの選択時には、電圧判定部２５０からの判定フラグＦＬＧおよび信号ＦＶに従って、１つの上アームに含まれるスイッチング素子をオンに固定するモード（ステージ１）と、２つの上アームの各々に含まれるスイッチング素子をオンに固定するモード（ステージ２）とのいずれかを上アームＯＮモードとして選択する。詳細には、モード判定部２６０は、判定フラグＦＬＧがオフである場合には、上アームＯＮモードとして「ステージ１」を選択する。この場合、モード判定部２６０は、信号ＦＶによって示される最高電圧蓄電装置（蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のいずれか）に対応するコンバータに対して上アームオン信号ＵＡ（ＵＡ１，ＵＡ２を総括的に表記するもの）が出力され、他方のコンバータに対して、シャットダウン信号ＳＤが出力されるように、モード制御信号ＭＳ１，ＭＳ２を設定する。一方、モード判定部２６０は、判定フラグＦＬＧがオンの場合には、上アームＯＮモードとして「ステージ２」を選択する。この場合、モード判定部２６０は、上アームＯＮ指示部２３０−１，２３０−２が上アームオン信号ＵＡ１，ＵＡ２をそれぞれ出力するように、モード制御信号ＭＳ１，ＭＳ２を設定する。
【００８５】
図７は、モード判定部２６０による動作モード選択の制御処理を説明するフローチャートである。図７に示したフローチャートは、ＥＣＵ１００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。
【００８６】
図７を参照して、ＥＣＵ１００は、負荷装置の状態に応じて、より具体的には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクおよび回転数に応じて、システム電圧ＶＨの目標電圧ＶＲを設定する（ステップＳ１００）。そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０により、負荷装置（インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）の駆動のために、電源システムに対して要求される要求パワーＰＲを取得する。この要求パワーＰＲは、上位の車両ＥＣＵ（図示せず）によって車両状態に基づいて決定される。あるいは、ＥＣＵ１００によって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値および回転数の積に基づく演算が実行されてもよい。
【００８７】
さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０により、ステップＳ１１０で取得された要求パワーＰＲが、基準値Ｐｔｈよりも高いかどうかを判定する。この基準値Ｐｔｈは、一方のコンバータを停止させても、すなわち一方の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の一方によって、要求パワーＰＲを供給可能な範囲に合わせて設定される。基準値Ｐｔｈは、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のスペックに応じた固定値であってもよく、ＳＯＣ１、ＳＯＣ２によって可変な値としてもよい。
【００８８】
要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈよりも高い場合（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０により、動作モードを２ＣＮＶモードに設定する。２ＣＮＶモードでは、コンバータ１０，１２の一方が電圧制御され、他方が電流制御される。すなわち、２ＣＮＶモードは、本発明での「第２の動作モード」に対応する。
【００８９】
なお、上述のように、電圧制御および電流制御の分担は予め固定されてもよく、そのときの蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の状態に応じて、適宜選択するようにしてもよい。
【００９０】
一方、要求パワーＰＲが基準値Ｐｔｈ以下のとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０に処理を進めて、目標電圧ＶＲに照らしてコンバータ１０，１２による昇圧動作が必要であるかどうかを判断する。
【００９１】
そして、ＥＣＵ１００は、昇圧動作が必要であるとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５０により、動作モードを１ＣＮＶモードに設定する。１ＣＮＶモードでは、コンバータ１０，１２の一方で電圧制御が実行され、他方のコンバータがシャットダウン、すなわち動作を停止するように制御される。すなわち、１ＣＮＶモードは、本発明での「第３の動作モード」に対応する。なお、電圧制御を実行するコンバータは、コンバータ１０，１２のうちの一方を固定的に指定してもよく、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の状態（代表的には出力電圧あるいはＳＯＣの高・低）に応じて都度選択するようにしてもよい。
【００９２】
これに対して、ステップＳ１３０がＮＯ判定時のとき、すなわち要求パワーＰＲが一方の蓄電装置によって供給可能な範囲であり、かつ、コンバータ１０，１２による昇圧が不要であるときには、ＥＣＵ１００は、コンバータ１０，１２全体での損失をできるだけ抑制するために、ステップＳ１６０により上アームＯＮモードを選択する。この上アームＯＮモードは、本発明での「第１の動作モード」に対応する。上アームＯＮモードが動作モードとして選択された場合、上記「ステージ１」および「ステージ２」のいずれかに従う制御が実行される。
【００９３】
なお、モード判定部２６０は、上アームＯＮモードの選択時（たとえば１ＣＮＶモードから上アームＯＮモードへの移行時）には、まず動作モードとして「ステージ１」を選択する。そして、モード判定部２６０は「ステージ１」に従う制御が実行されている間に２つの蓄電装置の出力電圧が等しいか否かを判定する。２つの蓄電装置の出力電圧が等しいと判定された場合には、動作モードは「ステージ１」から「ステージ２」に移行する。上アームＯＮモードの選択時においては、２つの蓄電装置の出力電圧が異なる可能性が考えられる。したがって「ステージ２」に従う制御が最初に実行されると、２つの蓄電装置間に短絡電流が流れる可能性がある。モード判定部２６０が「ステージ１」を最初に選択することにより、このような短絡電流の発生を防止できる。
【００９４】
ステップＳ１４０，Ｓ１５０，Ｓ２００のいずれかの処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。
【００９５】
図８は、ステップＳ２００における上アームＯＮモードでの処理を詳細に説明するフローチャートである。
【００９６】
図８を参照して、ＥＣＵ１００（モード判定部２６０）は、ステップＳ２１０により、判定フラグＦＬＧがオンしているか否かを判定する。これにより蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のそれぞれの出力電圧ＶＢ１，ＶＢ２が等しいか否かが判断される。言い換えると、モード判定部２６０により、出力電圧が互いに等しい２つの蓄電装置が存在するか否かが判定され、その判定結果が判定フラグＦＬＧとしてモード判定部２６０より出力される。
【００９７】
ＥＣＵ１００は、判定フラグＦＬＧがオフ状態であると判断したとき（ステップＳ２１０のＮＯ判定時）には、「ステージ１」の制御を実行する（ステップＳ２２０）。すなわち、ＥＣＵ１００は、信号ＦＶに応じて蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の中から最高電圧蓄電装置を特定する。そしてＥＣＵ１００は、その最高電圧蓄電装置に特定するコンバータ（コンバータ１０，１２のいずれか）を上アームＯＮ固定とする一方で、他方のコンバータをシャットダウンする。すなわち、最高電圧蓄電装置に対応するコンバータが上アームＯＮ固定の対象とされ、残余のコンバータは動作を停止される。
【００９８】
一方、ＥＣＵ１００は、判定フラグＦＬＧがオン状態であると判断したとき（ステップＳ２１０のＹＥＳ判定時）には、「ステージ２」の制御を実行する（ステップＳ２３０）。この場合、ＥＣＵ１００は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ対応するコンバータ１０，１２の両方を上アームＯＮ固定とする。すなわちＥＣＵ１００は、互いに出力電圧が等しい２つの蓄電装置（Ｂ１，Ｂ２）の各々に対応するコンバータ（１０，１２）を上アームＯＮ固定とする。
【００９９】
ステージ１またはステージ２の制御が実行された後に、ＥＣＵ１００（電圧判定部２５０）は、フラグ設定処理を実行する（ステップＳ２４０）。フラグ設定処理が終了するとステップＳ２００における上アームＯＮモードでの処理が終了する。
【０１００】
図９は、ステップＳ２４０におけるフラグ設定処理を詳細に説明するフローチャートである。
【０１０１】
図９を参照して、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４１により、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２が現時点において力行動作中か否か、すなわち蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の少なくとも一方から電流が出力されているか否かを判定する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれも力行中ではない場合（ステップＳ２４１のＮＯ判定時）、フラグ設定処理は終了する。したがって判定フラグＦＬＧの状態は図９に示す処理が実行される前の状態に維持される。
【０１０２】
なお、コンバータ１０，１２の制御が「ステージ１」に従う制御である場合、モータジェネレータＭＧ１および／またはＭＧ２の力行動作中に最高電圧蓄電装置から電流が出力される結果、２つの蓄電装置の出力電圧がほぼ等しくなったとする。最高電圧蓄電装置であった蓄電装置に対応するコンバータの上アームはＯＮ固定されているので、その蓄電装置から上アームのスイッチング素子を経由して電流が出力される。一方、残りの蓄電装置に対応するコンバータの上アームのスイッチング素子はオフしているものの、そのスイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを介して蓄電装置から電流が出力される。この結果、２つの蓄電装置から出力される電流は略等しくなる。
【０１０３】
ハイブリッド車両１０００が力行中である場合（ステップＳ２４１のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ２１０（電圧判定部２５０）は、電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値（＝｜Ｉ１−Ｉ２｜）が所定値Ｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４２）。電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値（＝｜Ｉ１−Ｉ２｜）が所定値Ｘよりも小さい場合に、電圧判定部２５０は蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の出力電圧が互いに等しいと判定する。所定値Ｘは理想的には０であるが、たとえば電流センサの検出誤差等を考慮した値に定められる。
【０１０４】
電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値（＝｜Ｉ１−Ｉ２｜）が所定値Ｘよりも小さい場合（ステップＳ２４２のＹＥＳ判定時）、電圧判定部２５０は判定フラグＦＬＧをオン状態に設定する（ステップＳ２４３）。一方、電流Ｉ１，Ｉ２の差の絶対値（＝｜Ｉ１−Ｉ２｜）が所定値Ｘ以上である場合（ステップＳ２４２のＮＯ判定時）、電圧判定部２５０は判定フラグＦＬＧをオフ状態に設定する（ステップＳ２４４）。ステップＳ２４３またはＳ２４４の処理が終了した場合には、フラグ設定処理が終了する。
【０１０５】
ステップＳ２４２での判定処理は、ステージ１からステージ２への移行の可否を判定する処理に相当する。判定フラグＦＬＧがオン状態であるということはステージ１からステージ２への移行を許可するという判定結果（ＯＫ）が得られたことを意味している。したがって、ステップＳ２４３の処理により判定フラグＦＬＧがオン状態に設定され、その後に図８に示す処理が実行された場合、上アームＯＮモードはステージ１からステージ２に移行する。
【０１０６】
判定フラグＦＬＧがオフ状態であるということはステージ１からステージ２への移行を許可しないという判定結果（ＮＧ）が得られたことを意味している。したがって、ステップＳ２４４の処理により判定フラグＦＬＧがオン状態に設定され、その後に図８に示す処理が実行された場合、上アームＯＮモードはステージ１の状態に維持される。
【０１０７】
このように図７〜図９に従った制御処理を行なうことにより、電源システムへの要求パワーが単一の蓄電装置によって供給可能な範囲であり、かつ、コンバータ１０、１２による昇圧動作が不要な目標電圧ＶＲが設定されているときには、上アームＯＮモードを選択して、コンバータ１０，１２での損失を抑制した上で、電源システムおよび負荷装置間の電力授受を実行できる。
【０１０８】
さらに、上アームＯＮモードでは、出力電力の等しい２つの蓄電装置が存在しない場合、最高電圧蓄電装置に対応したコンバータが上アームＯＮ固定のコンバータに指定される（ステージ１）。これにより、蓄電装置間での短絡電流を生じさせることなく、上アームＯＮモードを開始できる。すなわち、蓄電装置およびコンバータ間を都度リレー等で遮断することなく、他の動作モードから上アームＯＮモードへの移行を実現できる。
【０１０９】
ここで蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の出力電圧の大小を判別する方法としては、電圧センサ４２，４４によりそれぞれ検出された蓄電装置Ｂ１の電圧ＶＢ１および蓄電装置Ｂ２の電圧ＶＢ２を比較する方法が考えられる。しかしこの方法では、電圧センサ４２，４４の精度がその比較結果に影響を与える可能性が考えられる。すなわち検出精度の低い電圧センサの出力値に基づいて、図９に示すフラグ設定処理を実行すれば、本来、１つの上アームのみＯＮ固定とすべきである状態であっても、２つのコンバータの上アームがともにＯＮ固定されることにより２つの蓄電装置間に短絡電流が生じるおそれがある。その一方で、電圧センサ４２，４４の高精度化を図れば、コストアップを招いてしまう。本実施の形態では、電流センサにより検出された蓄電装置の電流に基づいて、出力電圧の等しい２つの蓄電装置が存在するか否かを判定する。これにより電圧センサの検出精度を考慮することなく２つの蓄電装置の出力電圧の大小を判別できるとともに、その判別処理を簡素化できる。
【０１１０】
さらに、本実施の形態では、上アームＯＮモードにおいて、出力電力が等しい２つの蓄電装置が存在する場合には２つの蓄電装置の各々に対応するコンバータが上アームＯＮ固定のコンバータに指定される（ステージ２）。この場合、出力電圧が等しい蓄電装置間では短絡電流が生じなく、かつ、２つの蓄電装置の各々が電力を入出力可能な状態となる。これにより、回生時において回収可能な電力量を、１つの蓄電装置のみにより電力を受け入れる場合よりも増やすことができる。
【０１１１】
また、ハイブリッド車両１０００が滑りやすい路面を走行している時、あるいは段差を乗り越えている時などに車輪がスリップし、その後に車輪が路面にグリップすることが考えられる。この場合、スリップ時に持ち出される蓄電装置からのエネルギーが、グリップ時のモータ回転数の急変により蓄電装置に逆流する可能性がある。本実施の形態によれば、その逆流するエネルギーを２つの蓄電装置により受け入れることができる。
【０１１２】
図１０は、スリップ発生後のグリップ時のエネルギーの流れを示した図である。
図１０を参照して、スリップで車輪が空転してその後車輪が路面をグリップすると、モータ回転数の急減によって、図１０に示した経路に沿って電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。モータジェネレータのエネルギーは、トルク×回転数で表わされるが、グリップ時には回転数が急減する一方、トルクは急には変えることができないので、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の少なくとも一方から供給されていたエネルギーがグリップ時に余剰となり、蓄電装置Ｂ１あるいはＢ２に電流が逆流する。
【０１１３】
本実施の形態では、２つの上アームの両方をオン固定することによって、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の両方に電流を受け入れることができる。これにより蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の一方のみ電流を受け入れる構成に比較して、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の各々に逆流する電流を小さくできる。たとえば電池の発熱量は、直流電流を印加した場合の電圧降下によって求められる電池の内部抵抗により支配され、この内部抵抗値と電流値の二乗との積（ＲＩ2）によって表されるので、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の各々に逆流する電流を小さくすることで電池の発熱量を抑制できる。また、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の各々に電流を受け入れることができるので、スリップ発生後のグリップ時において、蓄電装置に逆流するエネルギーを受け入れる能力を高めることができる。これによりスリップ発生後のグリップといった外乱に対する緩衝作用を高めることができる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態による電源システムによれば、負荷装置（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）の状態に応じて、コンバータ１０，１２による昇圧動作の要否および要求パワーＰＲのレベルに応じて、１つまたは２つのコンバータで上アームのスイッチング素子をオン状態に固定する動作モード（上アームＯＮモード）を選択することができる。したがって、スイッチング損失を抑制するための上アームＯＮモードを、負荷装置の状態に応じて適切に選択できる。
【０１１５】
さらに、本実施の形態による電源システムによれば、出力電圧の等しい２つの蓄電装置が存在しない場合には、最高電圧蓄電装置に対応するコンバータで上アームのスイッチング素子をオン状態に固定するとともに、他のコンバータをシャットダウンさせる動作モード（ステージ１）を選択することができる。したがって、上アーム素子のオンによって蓄電装置間に短絡電流が発生することを防止できる上に、スイッチング損失を抑制するための上アームＯＮモードを、負荷装置の状態に応じて適切に選択できる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態による電源システムによれば、上アームＯＮモードにおいて出力電圧の等しい２つの蓄電装置が存在する場合には、その２つの蓄電装置の各々に対応するコンバータで上アームのスイッチング素子をオン状態に固定する動作モード（ステージ２）を選択することができる。２つの蓄電装置の出力電圧が等しいため、各上アーム素子がオンしても２つの蓄電装置間に短絡電流が発生することを防止できる上に、スイッチング損失を抑制するための上アームＯＮモードを、負荷装置の状態に応じて適切に選択できる。さらに、その２つの蓄電装置の各々が電力を入出力できるため、回生時に回収可能な電力量を大きくすることができる。また、スリップ発生後のグリップといった外乱に対する緩衝作用を高めることができる。
【０１１７】
（変形例）
以上説明した実施の形態では、蓄電装置Ｂ１、Ｂ２およびそれぞれに対応するコンバータ１０，１２が備えられる、すなわち、蓄電装置およびコンバータの組が２個備えられる電源システムについて説明したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。
【０１１８】
すなわち、図１１に示すように、蓄電装置および対応のコンバータの組が３以上の複数個並列接続される構成の電源システムにおいても、本実施の形態による動作モード制御を適用できる。
【０１１９】
なお、蓄電装置が３個以上の場合には、負荷装置からの要求パワーＰＲに応じて、動作させるコンバータの個数をさらに細分化して設定することができる。そして、２個以上の蓄電装置によって電力を供給する場合には、これらの蓄電装置に対応する２個以上の電力変換装置について、いずれか１個によって電圧制御を実行するとともに、残余のコンバータには電流制御を実行させればよい。
【０１２０】
そして、１個の蓄電装置によって要求パワーＰＲがカバー可能であり、かつ、各コンバータによる昇圧が不要であるときに、上アームＯＮモードを選択すればよい。
【０１２１】
蓄電装置が３個以上存在するときも、各蓄電装置の出力電流に基づいて複数の蓄電装置から最高電圧蓄電装置を判別したり、その複数の蓄電装置の中に、出力電圧が等しい少なくとも２個の蓄電装置が存在するか否かを判定できる。そして「出力電圧が等しい少なくとも２個の蓄電装置が存在しない場合」、すなわち各蓄電装置の出力電圧が互いに異なることによって最高電圧蓄電装置が存在する場合には、その最高電圧蓄電装置に対応するコンバータの上アームをオン固定するとともに、残余のコンバータを停止すればよい。
【０１２２】
たとえば蓄電装置の総数が３個である場合には、「出力電圧が互いに等しい少なくとも２個の蓄電装置が存在する場合」として、２個の蓄電装置の出力電圧が等しい場合、あるいは３個の蓄電装置の出力電圧がすべて等しい場合がある。これらの場合には、出力電圧が等しい蓄電装置に対応するコンバータの上アームをオン固定すればよい。
【０１２３】
なお、ハイブリッド車両１０００に代えて、内燃機関を搭載しない電気自動車、燃料を用いて電気エネルギーを発生する燃料電池（Fuel Cell）をさらに搭載した燃料電池車にも本発明を適用できる。また、負荷装置を車両駆動力発生用の電動機（モータジェネレータ）に限定することなく、その他の負荷装置に適用される電源システムについても、蓄電装置およびコンバータ（電力変換装置）の組を複数個備える構成であれば、本願発明の適用が可能である。
【０１２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明による電源システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示したコンバータ１０，１２の構成を示す回路図である。
【図３】図１に示したＥＣＵ１００の機能ブロック図である。
【図４】コンバータ１０，１２の通常制御（電圧／電流制御）を説明する機能ブロック図である。
【図５】目標電圧を設定するためのマップ構成を説明する概念図である。
【図６】図３に示したコンバータ制御部２００によるコンバータ１０，１２の動作モード制御の構成を説明する機能ブロック図である。
【図７】モード判定部２６０による動作モード選択の制御処理を説明するフローチャートである。
【図８】ステップＳ２００における上アームＯＮモードでの処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図９】ステップＳ２４０におけるフラグ設定処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図１０】スリップ発生後のグリップ時のエネルギーの流れを示した図である。
【図１１】電源システムの構成の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２６】
２  エンジン、４  動力分割機構、６  車輪、１０，１２  コンバータ、２０，２２  インバータ、４２，４４，４６  電圧センサ、５２，５４  電流センサ、６２，６４  温度センサ、１１０，１２０  インバータ制御部、２００  コンバータ制御部、２１０  目標値設定部、２１５−１  電圧制御部、２１５−２  電流制御部、２２０−１  電圧／電流制御部、２２２−１，２２２−２，２２６−１，２２６−２  減算部、２２４−１，２２４−２  ＰＩ制御部、２２８−１，２２８−２  変調部、２３０−１，２３０−２  上アームＯＮ指示部、２３５−１，２３５−１  シャットダウン指示部、２４０−１，２４０−２  指示選択部、２５０  電圧判定部、２６０  モード判定部、１０００  ハイブリッド車両、Ｂ１，Ｂ２  蓄電装置、Ｃ  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＭＰ０  マップ、ＮＬ  負極ライン、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬＭ  正極ライン、Ｑ１〜Ｑ４  電力用半導体スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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