(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、
前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、
前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、
前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態及び回生状態の中間状態にあるとき、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、
前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、
前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、
前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態であるとき、２つ以上の発電スイッチング素子を同時にオンさせる
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項３】
それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、
前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、
前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、
前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記電気自動車が回生状態であるとき、２つ以上の充電スイッチング素子を同時にオンさせる
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項４】
それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、
前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、
前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、
前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
前記電気自動車の力行状態と回生状態を判断し、
力行状態のときに少なくとも２つ以上の発電スイッチング素子を接続し、
回生状態のときに少なくとも２つ以上の充電スイッチング素子を接続する
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項５】
請求項４記載の電気自動車において、
さらに、前記力行状態と前記回生状態の中間状態を判定し、
前記電気自動車が前記中間状態にあるとき、前記制御装置は、ある電源の双方向の通電を可能とし、他の電源を双方向に遮断するように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項６】
請求項１又は５記載の電気自動車において、
前記中間状態は、前記インバータの入力電力及び入力電流並びに前記駆動モータのトルク及び負荷電力の少なくとも１つの指令値又は実測値に基づいて判定される
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項７】
請求項１又は５記載の電気自動車において、
前記中間状態は実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間によって定められる
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項８】
それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、
インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、
前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、
前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、
前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置と
を含む電気自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替え、
さらに、前記制御装置は、前記インバータにおいて３相短絡状態が発生している間に前記半導体スイッチの通電又は遮断の切替えを行う
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気自動車において、
前記半導体スイッチは、双方向スイッチである
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気自動車において、
第１番目から第Ｎ番目までの電圧センサを備え、前記電圧センサに基づき前記電源間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行う
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気自動車において、
ある電源の発電経路と他の電源の充電経路とを切り替える際、前記半導体スイッチの駆動信号にデッドタイムを挟む
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１２】
請求項２〜４、８のいずれか１項に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御する
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気自動車において、
前記電源は、蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気自動車において、
前記電源は、燃料電池及び蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気自動車において、
前記電源は、発電機及び蓄電装置を含む
ことを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、それぞれ独立して電源電圧が変動する複数の電源を含む１次側と、インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側とを備える電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両やハイブリッド車両を含む電気自動車の開発が盛んである。電気自動車の中には、複数の電源からの電力を駆動モータに選択的に供給すると共に前記駆動モータからの回生電力を前記複数の電源に選択的に充電可能なものがある（特許文献１）。特許文献１では、車両の力行時には、複数のバッテリ（１４）の中から一定電圧以上のものを選別し、さらにその中から最も電圧の低いものを選んで用いる（同文献の図２、段落［００３１］〜［００４１］参照）。また、車両の回生時には、複数のバッテリの中から残容量が最も低いものを選択して充電する（同文献の図４、段落［００４２］〜［００５０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、特許文献１では、車両の力行及び回生に応じて使用するバッテリを選択するが、バッテリの選択方法が限られている。
【０００５】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能な電気自動車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】
【０００６】
この発明に係る電気自動車は、それぞれ独立して電源電圧が変動するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電源を含む１次側と、インバータと該インバータに接続される駆動モータとを含む２次側と、前記１次側と前記２次側を前記Ｎ個の電源が互いに並列になるように接続する第１番目から第Ｎ番目までの電力系統と、前記第１番目から第Ｎ番目までの電力系統それぞれに設けられ、発電方向及び充電方向からなる双方向の通電を別々に遮断可能なＮ個の半導体スイッチと、前記Ｎ個の半導体スイッチによる遮断を制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、少なくとも１スイッチング周期毎に前記半導体スイッチの通電又は遮断を固定する固定制御を行っているとき、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる第１遮断状態、又は、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる第２遮断状態の少なくともいずれか一方の状態になるように前記半導体スイッチの通電又は遮断を切り替えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、半導体スイッチの通電又は遮断を切り替える際、第１遮断状態又は第２遮断状態の少なくとも一方の状態となる。第１遮断状態では、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧発電経路からいずれかの充電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。また、第２遮断状態では、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧充電経路からいずれかの発電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。
【０００８】
従って、第１遮断状態又は第２遮断状態のいずれの状態であっても、上記短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、電源間の電圧差に起因する過大な電流（特に、電源の切替え時におけるもの）の発生を防止することが可能になると共に、電源同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。
【０００９】
以上より、上記のような効果を伴って、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。
【００１０】
前記半導体スイッチは、例えば、双方向スイッチとすることができる。これにより、双方向の通電及び遮断を別々に制御することが可能となる。
【００１１】
第１番目から第Ｎ番目までの電圧センサを備え、前記電圧センサに基づき前記電源間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行ってもよい。これにより、把握した電圧に基づく制御を行うことで、確実に電源間の短絡を防止することが可能となる。
【００１２】
ある電源の発電経路と他の電源の充電経路とを切り替える際、前記半導体スイッチの駆動信号にデッドタイムを挟んでもよい。これにより、より確実に電源間の短絡を防止することができる。
【００１３】
前記制御装置は、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、電源を切り替えながら発電及び充電を行うことが可能となる。
【００１４】
前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態及び回生状態の中間状態にあるとき、ある電源の双方向通電状態から他の電源の双方向通電状態に移行させるように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、発電用の電源と充電用の電源を区別して利用することが可能となる。
【００１５】
前記制御装置は、前記電気自動車が力行状態であるとき、２つ以上の発電スイッチング素子を同時にオンさせてもよい。これにより、電源の電圧差を比較しなくても電圧の高い方の電源から電力が供給されるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、蓄電容量が低い電源からの発電を防止することができる。
【００１６】
前記制御装置は、前記電気自動車が回生状態であるとき、２つ以上の充電スイッチング素子を同時にオンさせてもよい。これにより、電源の電圧差を比較しなくても自動的に電圧の低い電源に積極的に充電することが可能となる。すなわち、蓄電容量の少ない電源に積極的に充電することとなるため、蓄電装置の過放電防止が可能となる。
【００１７】
前記電気自動車の力行状態と回生状態を判断し、力行状態のときに少なくとも２つ以上の発電スイッチング素子を接続し、回生状態のときに少なくとも２つ以上の充電スイッチング素子を接続してもよい。これにより、力行状態のとき、電源間の電圧差を比較しなくても電圧の高い方の電源から電力が供給されるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、蓄電容量が低い電源からの発電を防止することができる。加えて、回生状態のとき、電源間の電圧差を比較しなくても自動的に電圧の低い電源に積極的に充電することが可能となる。すなわち、蓄電容量の少ない電源に積極的に充電することとなるため、蓄電装置の過放電防止が可能となる。従って、状態に合わせた適切な制御が可能となる。
【００１８】
さらに、前記力行状態と前記回生状態の中間状態を判定し、前記電気自動車が前記中間状態にあるとき、前記制御装置は、ある電源の双方向の通電を可能とし、他の電源を双方向に遮断するように前記半導体スイッチを制御してもよい。これにより、電気自動車が中間状態にあるとき、単一の電源による充放電を行うこととなる。このため、中間状態においても電源や制御装置は安定して動作することが可能となると共に、電源間の短絡を確実に防止することができる。
【００１９】
前記中間状態は、前記インバータの入力電力及び入力電流並びに前記駆動モータのトルク及び負荷電力の少なくとも１つの指令値又は実測値に基づいて判定してもよい。
【００２０】
前記中間状態は実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間によって定めてもよい。
【００２１】
前記制御装置は、前記インバータにおいて３相短絡状態が発生している間に前記半導体スイッチの通電又は遮断の切替えを行ってもよい。これにより、より確実に電源間の短絡を防止することができる。
【００２２】
前記電源は、例えば、蓄電装置、燃料電池及び発電機の少なくとも１つを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、半導体スイッチの通電又は遮断を切り替える際、第１遮断状態又は第２遮断状態の少なくとも一方の状態となる。第１遮断状態では、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧発電経路からいずれかの充電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。また、第２遮断状態では、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧充電経路からいずれかの発電経路に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。
【００２４】
従って、第１遮断状態又は第２遮断状態のいずれの状態であっても、上記短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、電源間の電圧差に起因する過大な電流（特に、電源の切替え時におけるもの）の発生を防止することが可能になると共に、電源同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。
【００２５】
以上より、上記のような効果を伴って、電源の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第１変形例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第２変形例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第３変形例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る電気自動車で用いられる双方向スイッチの第４変形例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る電力電子制御装置の機能的なブロック図である。
【図８】第１実施形態に係る双方向スイッチ論理生成部の機能的なブロック図である。
【図９】第１実施形態に係るＰＷＭ生成部の機能的なブロック図である。
【図１０】インバータにおいて３相の下アーム素子が短絡している状態を示す図である。
【図１１】インバータにおいて３相の上アーム素子が短絡している状態を示す図である。
【図１２】キャリア信号と電圧指令値と駆動信号との関係の一例を示す図である。
【図１３】強制短絡を行う際の駆動信号の波形の例を示す図である。
【図１４】第１実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。
【図１５】インバータの入力電流が正から負に切り替わる様子と各スイッチング素子の制御との関係を示す図である。
【図１６】インバータの入力電流が負から正に切り替わる様子と各スイッチング素子の制御との関係を示す図である。
【図１７】第１実施形態の電気自動車における各種信号の出力波形の一例を示す図である。
【図１８】図１７の一部を拡大して示す図である。
【図１９】この発明の第２実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図２０】第２実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。
【図２１】この発明の第３実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図２２】第３実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。
【図２３】第３実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。
【図２４】この発明の第４実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図２５】第４実施形態に係る電気自動車の回路構成の一部を示す図である。
【図２６】第４実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。
【図２７】この発明の第５実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図２８】第５実施形態において用いる各モードと各スイッチング素子のオンオフの関係を示す図である。
【図２９】電源電圧を用いない場合の第１制御法則の説明図である。
【図３０】電源電圧を用いない場合の第２制御法則の説明図である。
【図３１】電源電圧を用いる場合の第１制御法則の説明図である。
【図３２】電源電圧を用いる場合の第２制御法則の説明図である。
【図３３】図７の電力電子制御装置の第１変形例の機能的なブロック図である。
【図３４】図３３の電力電子制御装置で用いる双方向スイッチ論理生成部の機能的なブロック図である。
【図３５】図７の電力電子制御装置の第２変形例の機能的なブロック図である。
【図３６】図７の電力電子制御装置の第３変形例の機能的なブロック図である。
【図３７】図７の電力電子制御装置の第４変形例の機能的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
Ｉ．第１実施形態
Ａ．構成の説明
１．電気自動車１０全体
図１は、この発明の第１実施形態に係る電気自動車１０の概略構成図である。図２は、電気自動車１０の回路構成の一部を示す図である。電気自動車１０は、走行用のモータ１２と、トランスミッション１４と、車輪１６と、統合電子制御装置１８（以下「統合ＥＣＵ１８」という。）と、電力系２０とを有する。
【００２８】
２．モータ１２
モータ１２は、３相交流ブラシレス式であり、電力系２０から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション１４を通じて車輪１６を回転する。また、モータ１２は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］を電力系２０に出力する。回生電力Ｐｒｅｇは、図示しない補機に対して出力してもよい。
【００２９】
モータ１２の具体的な構成としては、例えば、特開２００９−２４０１２５号公報に記載の構成を用いることができる。
【００３０】
３．統合ＥＣＵ１８
統合ＥＣＵ１８は、電気自動車１０全体の制御系を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第１実施形態において、統合ＥＣＵ１８は、発電に使用するバッテリ及び充電に使用するバッテリそれぞれとして第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの少なくとも一方を選択する（詳細は後述する。）。
【００３１】
４．電力系２０
（１）電力系２０の全体構成
電力系２０は、モータ１２に電力を供給すると共に、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇが供給されるものである。電力系２０は、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂに加え、第１双方向スイッチ２４ａ（以下「第１双方向ＳＷ２４ａ」という。）と、第２双方向スイッチ２４ｂ（以下「第２双方向ＳＷ２４ｂ」という。）と、インバータ２６と、電圧センサ２８、３０、３２と、電流センサ３８、４０、４２、４４、４６と、レゾルバ４８と、電力電子制御装置５０（以下「電力ＥＣＵ５０」と称する。）とを有する。
【００３２】
（２）第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ
第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂのそれぞれは、複数のバッテリセルを含み、高電圧（第１実施形態では数百ボルト）を出力可能な蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。第１実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。
【００３３】
第１バッテリ２２ａの出力電圧（以下「第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１」という。）［Ｖ］は、電圧センサ２８により検出され、第１バッテリ２２ａの出力電流（以下「第１バッテリ電流Ｉｂａｔ１」という。）［Ａ］は、電流センサ３８により検出され、それぞれ電力ＥＣＵ５０に出力される。
【００３４】
同様に、第２バッテリ２２ｂの出力電圧（以下「第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２」という。）［Ｖ］は、電圧センサ３０により検出され、第２バッテリ２２ｂの出力電流（以下「第２バッテリ電流Ｉｂａｔ２」という。）［Ａ］は、電流センサ４０により検出され、それぞれ電力ＥＣＵ５０に出力される。
【００３５】
第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの正極側は接続点５２において連結し、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの負極側は接続点５４において連結する。正極側の接続点５２は、インバータ２６の接続点５６に接続し、負極側の接続点５４は、インバータ２６の接続点５８に接続する。従って、第１バッテリ２２ａを含む電源経路及び第２バッテリ２２ｂを含む電源経路は、インバータ２６及びモータ１２に対して並列に接続されている。
【００３６】
なお、以下では、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ（並びに第３実施形態以降についてはバッテリ１５４）をバッテリ２２と総称し、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ（並びに第３実施形態以降についてはバッテリ１５４）からの出力電圧をバッテリ電圧Ｖｂａｔと総称し、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ（並びに第３実施形態以降についてはバッテリ１５４）からの出力電流をバッテリ電流Ｉｂａｔと総称する。
【００３７】
（３）第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂ
第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂは、電力ＥＣＵ５０からの指令に応じて、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの発電方向と充電方向のオンオフ（通電／遮断）を別々に切り替えることができる。
【００３８】
第１実施形態の第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂは、双方向型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。すなわち、第１双方向ＳＷ２４ａは、発電方向（電力系２０からモータ１２への方向）への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子６０ａ（以下「発電ＳＷ素子６０ａ」又は「ＳＷ素子６０ａ」という。）と、充電方向（モータ１２から電力系２０への方向）への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子６２ａ（以下「充電ＳＷ素子６２ａ」又は「ＳＷ素子６２ａ」という。）とを有する。
【００３９】
同様に、第２双方向ＳＷ２４ｂは、発電方向への通電及び遮断を切り替える発電スイッチング素子６０ｂ（以下「発電ＳＷ素子６０ｂ」又は「ＳＷ素子６０ｂ」という。）と、充電方向への通電及び遮断を切り替える充電スイッチング素子６２ｂ（以下「充電ＳＷ素子６２ｂ」又は「ＳＷ素子６２ｂ」という。）とを有する。
【００４０】
各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂは、電力ＥＣＵ５０からの駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２によりオンオフが制御される。
【００４１】
なお、双方向型のＩＧＢＴである第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂの代わりに、図３に示すダイオードブリッジ７０、図４及び図５に示す逆導通ＩＧＢＴ７２、７４、又は図６に示す逆阻止ＩＧＢＴ７６を用いることもできる。
【００４２】
また、図２に示すように、第１バッテリ２２ａと第１双方向ＳＷ２４ａとの間には、第１平滑コンデンサ７８ａが配置され、第２バッテリ２２ｂと第２双方向ＳＷ２４ｂとの間には、第２平滑コンデンサ７８ｂが配置される。
【００４３】
なお、以下では、第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂ（並びに第４実施形態以降では後述する第３双方向スイッチ２４ｃ）を双方向スイッチ２４又は双方向ＳＷ２４と総称する。また、発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ（及び第４実施形態以降では後述する発電スイッチング素子６０ｃ）を発電スイッチング素子６０又はＳＷ素子６０と総称する。充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂ（及び第４実施形態以降では後述する充電スイッチング素子６２ｃ）を充電スイッチング素子６２又はＳＷ素子６２と総称する。
【００４４】
（４）インバータ２６
インバータ２６は、３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１２に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流を第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの少なくとも一方に供給する。
【００４５】
図２に示すように、インバータ２６は、３相の相アーム８２ｕ、８２ｖ、８２ｗを有する。
【００４６】
Ｕ相アーム８２ｕは、上アームスイッチング素子８６ｕ（以下「上アームＳＷ素子８６ｕ」という。）及びダイオード８８ｕを有する上アーム素子８４ｕと、下アームスイッチング素子９２ｕ（以下「下アームＳＷ素子９２ｕ」という。）及びダイオード９４ｕとを有する下アーム素子９０ｕとで構成される。
【００４７】
同様に、Ｖ相アーム８２ｖは、上アームスイッチング素子８６ｖ（以下「上アームＳＷ素子８６ｖ」という。）及びダイオード８８ｖを有する上アーム素子８４ｖと、下アームスイッチング素子９２ｖ（以下「下アームＳＷ素子９２ｖ」という。）及びダイオード９４ｖを有する下アーム素子９０ｖとで構成される。Ｗ相アーム８２ｗは、上アームスイッチング素子８６ｗ（以下「上アームＳＷ素子８６ｗ」という。）とダイオード８８ｗを有する上アーム素子８４ｗと、下アームスイッチング素子９２ｗ（以下「下アームＳＷ素子９２ｗ」という。）とダイオード９４ｗを有する下アーム素子９０ｗとで構成される。
【００４８】
上アームＳＷ素子８６ｕ、８６ｖ、８６ｗと下アームＳＷ素子９２ｕ、９２ｖ、９２ｗには、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が採用される。
【００４９】
なお、以下では、各相アーム８２ｕ、８２ｖ、８２ｗを相アーム８２と総称し、各上アーム素子８４ｕ、８４ｖ、８４ｗを上アーム素子８４と総称し、各下アーム素子９０ｕ、９０ｖ、９０ｗを下アーム素子９０と総称し、各上アームＳＷ素子８６ｕ、８６ｖ、８６ｗを上アームＳＷ素子８６と総称し、各下アームＳＷ素子９２ｕ、９２ｖ、９２ｗを下アームＳＷ素子９２と総称する。
【００５０】
各相アーム８２において、上アーム素子８４と下アーム素子９０の中点９６ｕ、９６ｖ、９６ｗは、モータ１２の巻線９８ｕ、９８ｖ、９８ｗに連結されている。以下では、巻線９８ｕ、９８ｖ、９８ｗを巻線９８と総称する。
【００５１】
各上アームＳＷ素子８６及び各下アームＳＷ素子９２は、電力ＥＣＵ５０からの駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬにより駆動される。
【００５２】
（５）電圧センサ２８、３０、３２
上述のように、電圧センサ２８は、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。電圧センサ３０は、第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。
【００５３】
電圧センサ３２は、接続点５２、５６を結ぶ経路と接続点５４、５８を結ぶ経路との間に接続され、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖ［Ｖ］を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。
【００５４】
（６）電流センサ３８、４０、４２、４４、４６
上述のように、電流センサ３８は、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電流Ｉｂａｔ１を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。電流センサ４０は、第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電流Ｉｂａｔ２を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。
【００５５】
電流センサ４２は、接続点５２、５６を結ぶ経路上においてインバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖ［Ａ］を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。
【００５６】
電流センサ４４は、モータ１２の巻線９８ｕにおけるＵ相の電流（Ｕ相電流Ｉｕ）を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。同様に、電流センサ４６は、巻線９８ｗにおけるＷ相の電流（Ｗ相電流Ｉｗ）を検出し、電力ＥＣＵ５０に出力する。
【００５７】
なお、電流センサ４４、４６は、モータ１２の３相のうちの２つの相を検出するものであれば、Ｕ相とＷ相の組合せ以外の電流を検出するものであってもよい。
【００５８】
（７）レゾルバ４８
レゾルバ４８は、モータ１２の図示しない出力軸又は外ロータの回転角度（モータ１２の図示しないステータに対して固定された座標系での回転角度）である電気角θを検出する。レゾルバ４８の構成としては、例えば、特開２００９−２４０１２５号公報に記載のものを用いることができる。
【００５９】
（８）電力ＥＣＵ５０
（ａ）全体構成
電力ＥＣＵ５０は、電力系２０全体を制御するものであり、図示しない入出力装置、演算装置、記憶装置等を有する。第１実施形態における電力ＥＣＵ５０は、主として、インバータ２６の制御と双方向ＳＷ２４の制御とを行う。
【００６０】
図７には、電力ＥＣＵ５０の機能的なブロック図が示されている。図７に示すように、電力ＥＣＵ５０は、双方向スイッチ論理生成部１０２（以下「双方向ＳＷ論理生成部１０２」又は「論理生成部１０２」という。）と、電気角速度算出部１０４と、３相−ｄｑ変換部１０６と、電流指令算出部１０８と、減算器１１０、１１２と、電流フィードバック制御部１１４（以下「電流ＦＢ制御部１１４」という。）と、ｄｑ−３相変換部１１６と、ＰＷＭ生成部１１８とを有する。
【００６１】
各双方向ＳＷ２４のオンオフは、論理生成部１０２により制御される。各双方向ＳＷ２４のオンオフを切り替える際は、論理生成部１０２によりインバータ２６が３相短絡状態にされる（詳細は後述する。）。
【００６２】
インバータ２６の制御は、電気角速度算出部１０４と、３相−ｄｑ変換部１０６と、電流指令算出部１０８と、減算器１１０、１１２と、電流ＦＢ制御部１１４と、ｄｑ−３相変換部１１６と、ＰＷＭ生成部１１８とを用いて行われる。
【００６３】
（ｂ）ＳＷ２４のオンオフの制御系
上記のように、各双方向ＳＷ２４のオンオフは、論理生成部１０２により制御される。
【００６４】
図８には、双方向ＳＷ論理生成部１０２の機能的なブロック図が示されている。図８に示すように、論理生成部１０２は、双方向スイッチ論理決定部１２２（以下「双方向ＳＷ論理決定部１２２」又は「論理決定部１２２」という。）と、双方向スイッチ論理更新指令部１２４（以下「双方向ＳＷ論理更新指令部１２４」又は「論理更新指令部１２４」という。）と、双方向スイッチ論理出力部１２６（以下「双方向ＳＷ論理出力部１２６」又は「論理出力部１２６」という。）と、デッドタイム生成部１２８と、記憶部１３０とを有する。
【００６５】
論理決定部１２２は、統合ＥＣＵ１８からの電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３と、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖと、記憶部１３０からの電流閾値ＴＨｉ１、ＴＨｉ２とに基づいて、スイッチング素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４（以下「ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４」という。）を生成し、論理出力部１２６に送信する。
【００６６】
電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３は、発電用、発電／充電切替え用、充電用の電源（第１実施形態では、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ）を指定するものである。より具体的には、電源指定信号Ｓｄ１は、発電用の電源を指定するものであり、電源指定信号Ｓｄ２は、発電／充電切替え用の電源を指定するものであり、電源指定信号Ｓｄ３は、充電用の電源を指定するものである。
【００６７】
論理決定部１２２は、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖと電流閾値ＴＨｉ１、ＴＨｉ２とを用いて、電気自動車１０の力行状態（バッテリ２２の発電時）、回生状態（バッテリ２２の充電状態）及びこれらの中間状態（バッテリ２２の発電／充電切替え時）を判定し、利用する電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３を選択する（詳細は後述する。）。
【００６８】
ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４は、各双方向ＳＷ２４の各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのうち、いずれをオンとし、いずれをオフとするかを選択するものである。より具体的には、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１は、発電ＳＷ素子６０ａをオンさせるものであり、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ２は、発電ＳＷ素子６０ｂをオンさせるものであり、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ３は、充電ＳＷ素子６２ａをオンさせるものであり、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ４は、充電ＳＷ素子６２ｂをオンさせるものである。換言すると、各ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４がハイのとき、これに対応するＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂをオンとし、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４がローのとき、これに対応するＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂをオフとする。
【００６９】
なお、後述する第４実施形態及び第５実施形態のように、電源が３つ以上ある場合、電源の数に２を乗じた数のＳＷ素子選択信号が出力される。
【００７０】
また、論理決定部１２２は、ＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４の論理（ハイ又はロー）を変更したときは、その旨（すなわち、論理の更新の準備が完了した旨）を通知する更新準備完了信号Ｓｕを論理更新指令部１２４に出力する。
【００７１】
論理更新指令部１２４は、論理決定部１２２からの更新準備完了信号Ｓｕと、ＰＷＭ生成部１１８からの双方向スイッチ論理切替許可信号Ｓａｌ（以下「切替許可信号Ｓａｌ」という。）とに基づいて論理更新実行信号Ｓｃを生成し、論理出力部１２６に送信する。
【００７２】
切替許可信号Ｓａｌは、双方向ＳＷ２４の切替えが許可される際に、ＰＷＭ生成部１１８から論理更新指令部１２４に対して送信されるものである（詳細は後述する。）。
【００７３】
論理更新指令部１２４は、論理決定部１２２においてＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４の論理の更新の準備が完了し、且つ双方向ＳＷ２４の切替えが可能となったときに論理更新実行信号Ｓｃを論理出力部１２６に出力する。
【００７４】
論理出力部１２６は、論理決定部１２２からのＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４と、論理更新指令部１２４からの論理更新実行信号Ｓｃとに基づいて、各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂへの駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２を生成し、デッドタイム生成部１２８に出力する。
【００７５】
より具体的には、論理更新指令部１２４から論理更新実行信号Ｓｃを受信しないとき｛論理更新実行信号Ｓｃがロー（論理０）であるとき｝、論理出力部１２６は、論理決定部１２２からのＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４の論理が変更されていても（ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのオンオフの切替えを求めていても）、変更前の論理を維持し、ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのオンオフを切り替えることなく、駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２を同じ論理で出力し続ける。この場合、ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのオンオフを切り替えてしまうと、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡が生じてしまう等の不具合が発生するおそれがあるためである。
【００７６】
一方、論理出力部１２６は、論理更新指令部１２４から論理更新実行信号Ｓｃを受信しているとき｛論理更新実行信号Ｓｃがハイ（論理１）であるとき｝、論理決定部１２２からのＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４に応じた論理で駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２を出力する。この場合、そのタイミングでＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのオンオフを切り替えても、上記不具合が発生するおそれがないためである。
【００７７】
デッドタイム生成部１２８は、論理出力部１２６からの駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２にデッドタイムｄｔを挿入して各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂに出力する。デッドタイムｄｔを挿入するのは、意図しない短絡を防止するためである。
【００７８】
（ｃ）インバータ２６の制御系
上記のように、インバータ２６の制御は、電気角速度算出部１０４と、３相−ｄｑ変換部１０６と、電流指令算出部１０８と、減算器１１０、１１２と、電流ＦＢ制御部１１４と、ｄｑ−３相変換部１１６と、ＰＷＭ生成部１１８とを用いて行われる。なお、インバータ２６の制御系としては、基本的に、特開２００９−２４０１２５号公報に記載のものを用いることが可能であり、第１実施形態において省略されている構成要素についても付加的に適用可能である。
【００７９】
図７の電気角速度算出部１０４は、レゾルバ４８からの電気角θを微分することで、モータ１２の出力軸の回転速度（＝外ロータの回転速度）の検出値（観測値）としての電気角速度ωを算出し、電流指令算出部１０８に出力する。
【００８０】
３相−ｄｑ変換部１０６は、電流センサ４４からのＵ相電流Ｉｕと、電流センサ４６からのＷ相電流Ｉｗと、レゾルバ４８からの電気角θとを用いて３相−ｄｑ変換を行い、ｄ軸方向の電流成分としてのｄ軸電機子の電流（以下「ｄ軸電流Ｉｄ」という。）と、ｑ軸方向の電流成分としてのｑ軸電機子の電流（以下「ｑ軸電流Ｉｑ」という。）を算出する。そして、３相−ｄｑ変換部１０６は、ｄ軸電流Ｉｄを減算器１１０に出力し、ｑ軸電流Ｉｑを減算器１１２に出力する。
【００８１】
なお、３相−ｄｑ変換は、Ｕ相電流Ｉｕと、Ｗ相電流Ｉｗと、これらから求められるＶ相電流Ｉｗ（＝−Ｉｕ−Ｉｗ）との組を、電気角θ（より詳しくは電気角θでの出力軸の回転角度）に応じた変換行列によりｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとの組に変換する処理である。
【００８２】
電流指令算出部１０８は、ｄ軸電流Ｉｄの指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｃとｑ軸電流Ｉｑの指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｃとを算出する。すなわち、電流指令算出部１０８には、統合ＥＣＵ１８から与えられるトルク指令値Ｔ＿ｃと、電気角速度算出部１０４で求められた電気角速度ωとが入力される。そして、電流指令算出部１０８は、これらの入力値から、予め設定されたマップに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｃを算出する。このｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｃは、トルク指令値Ｔ＿ｃのトルクをモータ１２の出力軸に発生させるためのｄ軸電流及びｑ軸電流のフィードフォワード指令値としての意味を持つ。
【００８３】
なお、トルク指令値Ｔ＿ｃは、例えばモータ１２を推進力発生源として搭載した電気自動車１０のアクセル操作量（アクセルペダルの踏込み量）や走行速度に応じて決定される。また、トルク指令値Ｔ＿ｃには、力行トルクの指令値と回生トルクの指令値とがあり、それらの指令値は、正負の極性が異なるものとされる。
【００８４】
減算器１１０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｃとｄ軸電流Ｉｄとの偏差（＝Ｉｄ＿ｃ−Ｉｄ）（以下「ｄ軸電流偏差ΔＩｄ」という。）を演算し、電流ＦＢ制御部１１４に出力する。減算器１１２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｃとｑ軸電流Ｉｑとの偏差（＝Ｉｑ＿ｃ−Ｉｑ）（以下「ｑ軸電流偏差ΔＩｑ」という。）を演算し、電流ＦＢ制御部１１４に出力する。
【００８５】
電流ＦＢ制御部１１４は、減算器１１０、１１２からのｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑに応じて、ｄ軸電機子の電圧指令値（ｄ軸電圧の目標値）であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃと、ｑ軸電機子の電圧指令値（ｑ軸電圧の目標値）であるｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃとを演算し、ｄｑ−３相変換部１１６に出力する。
【００８６】
電流ＦＢ制御部１１４は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに応じて、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを０に近づけるようにＰＩ制御（比例・積分制御）等のフィードバック制御によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃを決定する。同様に、電流ＦＢ制御部１１４は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに応じて、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを０に近づけるようにＰＩ制御などのフィードバック制御によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃを決定する。
【００８７】
なお、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃとｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃとを決定するとき、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ、ｑ軸電流偏差ΔＩｑからフィードバック制御によりそれぞれ求められるｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に、ｄ軸とｑ軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃとｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃを求めることが好ましい。
【００８８】
ｄｑ−３相変換部１１６は、電流ＦＢ制御部１１４からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃと、レゾルバ４８からの電気角θとを用いてｄｑ−３相変換を行い、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃを算出し、ＰＷＭ生成部１１８に出力する。なお、ｄｑ−３相変換は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃの組を、電気角θ（より詳しくは電気角での出力軸の回転角度）に応じた変換行列により相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃの組に変換する処理である。
【００８９】
ＰＷＭ生成部１１８は、これらの相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃに応じて、モータ１２の各相の巻線９８にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりインバータ２６を介して通電する。ＰＷＭ生成部１１８は、インバータ２６の各ＳＷ素子８６、９２のオンオフを制御することで、各相の巻線９８に通電する。
【００９０】
図９には、ＰＷＭ生成部１１８の機能的なブロック図が示されている。図９に示すように、ＰＷＭ生成部１１８は、デューティ値演算部１３２（以下「ＤＵＴ演算部１３２」という。）と、キャリア信号生成部１３４と、コンパレータ１３６ｕ、１３６ｖ、１３６ｗと、３相論理強制変換部１３８と、３相論理判定部１４０と、ＮＯＴ回路１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗと、デッドタイム生成部１４４とを有する。
【００９１】
ＤＵＴ演算部１３２は、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖと、相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃとに応じて各上アームＳＷ素子８６のディーティ値ＤＵＴ１［％］を規定する３相の電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗを演算し、コンパレータ１３６ｕ、１３６ｖ、１３６ｗに出力する。すなわち、Ｕ相の電圧指令値ＴＨｕはコンパレータ１３６ｕに、Ｖ相の電圧指令値ＴＨｖはコンパレータ１３６ｖに、Ｗ相の電圧指令値ＴＨｗはコンパレータ１３６ｗに出力される。
【００９２】
キャリア信号生成部１３４は、キャリア信号Ｓｃａを生成し、各コンパレータ１３６ｕ、１３６ｖ、１３６ｗに出力する。
【００９３】
コンパレータ１３６ｕは、電圧指令値ＴＨｕとキャリア信号Ｓｃａとを比較し、キャリア信号Ｓｃａが電圧指令値ＴＨｕ未満であるとき、論理０を出力し、キャリア信号Ｓｃａが電圧指令値ＴＨｕ以上であるとき、論理１を出力する。コンパレータ１３６ｖ、１３６ｗも同様である。
【００９４】
３相論理強制変換部１３８は、統合ＥＣＵ１８からの強制短絡要求Ｒｓを受信しないとき（強制短絡要求Ｒｓの信号線が論理０のとき）、コンパレータ１３６ｕ、１３６ｖ、１３６ｗからの出力をそのまま３相論理判定部１４０に出力する。一方、統合ＥＣＵ１８からの強制短絡要求Ｒｓを受信したとき（強制短絡要求Ｒｓの信号線が論理１のとき）は、コンパレータ１３６ｕ、１３６ｖ、１３６ｗからの出力にかかわらず、３相全てについて強制的に論理０を３相論理判定部１４０に出力する。或いは、論理０にする代わりに３相全てについて論理１を出力してもよい。
【００９５】
３相論理判定部１４０は、３相全てについて論理０又は論理１であるかどうかを判定し、３相全てについて論理０又は論理１である場合、切替許可信号Ｓａｌを論理生成部１０２に出力する。また、３相論理判定部１４０は、３相論理強制変換部１３８からの論理をそのままＮＯＴ回路１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗ及びデッドタイム生成部１４４に出力する。
【００９６】
ＮＯＴ回路１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗは、各下アームＳＷ素子９２のデューティ値ＤＵＴ２［％］を演算するものであり、３相論理判定部１４０から通知された論理を反転させてデッドタイム生成部１４４に出力する。なお、上アームＳＷ素子８６のデューティ値ＤＵＴ１と下アームＳＷ素子９２のデューティ値ＤＵＴ２の和は、１００％となる。
【００９７】
デッドタイム生成部１４４は、３相論理判定部１４０から通知された３相の論理信号にデッドタイムｄｔを挿入して各上アームＳＷ素子８６に駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力する。また、デッドタイム生成部１４４は、ＮＯＴ回路１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗから通知された３相の論理信号にデッドタイムｄｔを挿入して各下アームＳＷ素子９２に駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。
【００９８】
以上説明したインバータ２６の制御系によって、ｄ軸電圧とｑ軸電圧との合成電圧が、電源電圧に応じた目標値（電圧円の半径）を超えないようにしつつ、モータ１２の出力軸に発生するトルク（モータ１２の出力トルク）をトルク指令値Ｔ＿ｃに従わせるように（ｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑが０に収束するように）、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃの組が決定される。そして、このｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃに応じて、モータ１２の各相の巻線９８の通電電流が制御される。
【００９９】
Ｂ．各種制御
１．インバータ２６の短絡制御
上記のように、各双方向ＳＷ２４のオンオフの際は、ＰＷＭ生成部１１８によりインバータ２６が３相短絡状態にされる。
【０１００】
具体的には、ＰＷＭ生成部１１８は、３相の下アームＳＷ素子９２を全てオンにする（図１０参照）、又は３相の上アームＳＷ素子８６を全てオンにする（図１１参照）。これにより、インバータ２６は３相短絡状態となり、インバータ２６には、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂのいずれからも電力が供給されなくなる。
【０１０１】
ＰＷＭ生成部１１８は、ｄｑ−３相変換部１１６からの相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃに基づいて上記３相短絡状態を発生させる。或いは、ＰＷＭ生成部１１８は、統合ＥＣＵ１８からの強制短絡要求Ｒｓに基づいて上記３相短絡状態を強制的に発生させる。
【０１０２】
ｄｑ−３相変換部１１６からの相電圧指令値Ｖｕ＿ｃ、Ｖｖ＿ｃ、Ｖｗ＿ｃに基づいて上記短絡状態を発生させる場合、次のような処理がなされる。
【０１０３】
まず前提として、第１実施形態において、ＰＷＭ生成部１１８は、スイッチング周期毎に各相アーム８２への駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成する。ここで、上記のように、１スイッチング周期全体におけるデューティ値ＤＵＴを１００％とすると、下アームＳＷ素子９２のデューティ値ＤＵＴ２は、１００％から上アームＳＷ素子８６へのデューティ値ＤＵＴ１を引いたものとして演算され、さらに、上アームＳＷ素子８６及び下アームＳＷ素子９２それぞれのデューティ値ＤＵＴ１、ＤＵＴ２にデッドタイムｄｔを反映させたものが、実際に出力される駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬとなる。
【０１０４】
また、各相の上アームＳＷ素子８６のデューティ値ＤＵＴ１は、各相で電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗを設定しておき、キャリア信号Ｓｃａが各電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗ以上となったときに、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが出力されるように設定される。
【０１０５】
このため、図１２に示す例の場合、時点ｔ１以前及び時点ｔ１から時点ｔ２の間は、キャリア信号Ｓｃａは、各電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗ未満であるため、いずれの上アームＳＷ素子８６にも駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨは出力されない｛駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨはロー（論理０）である。｝。従って、各下アームＳＷ素子９２の全てに駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬが出力される｛駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがハイ（論理１）になる。｝。この場合、全ての下アームＳＷ素子９２がオンとなるため、図１０に示すような短絡状態が発生する。
【０１０６】
また、時点ｔ２から時点ｔ３まではキャリア信号Ｓｃａは、電圧指令値ＴＨｕ以上となるため、Ｕ相の上アームＳＷ素子８６ｕはオンとなるが、Ｖ相及びＷ相の上アームＳＷ素子８６はオフであり、３相短絡状態は発生しない。同様に、時点ｔ３から時点ｔ４まではキャリア信号Ｓｃａは、電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ以上となるため、Ｕ相及びＶ相の上アームＳＷ素子８６ｕ、８６ｖはオンとなるが、Ｗ相の上アームＳＷ素子８６ｗはオフであり、３相短絡状態は発生しない。
【０１０７】
時点ｔ４から時点ｔ５まではキャリア信号Ｓｃａは、全ての電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗ以上となり、全ての相の上アームＳＷ素子８６がオンとなるため、図１１に示すような３相短絡状態が発生する。
【０１０８】
統合ＥＣＵ１８からの強制短絡要求Ｒｓに基づいて３相短絡状態を強制的に発生させる場合、ＰＷＭ生成部１１８は、例えば、図１３に示すように、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの全てをオンとする（具体的な処理については後述する。）。
【０１０９】
２．双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
次に、各双方向ＳＷ２４のオンオフ制御について説明する。
【０１１０】
第１実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１と第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を比較することなしに、いずれのバッテリ２２を用いるかを設定する。
【０１１１】
統合ＥＣＵ１８は、例えば、図１４に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第１実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、「停止時」、「１電源発電」、「１電源充電」、「１電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
【０１１２】
これらのモードの切替えは、インバータ２６に対する駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成のように、１スイッチング周期においてオンオフ（ハイ／ロー）を切り替えるものではなく、切替えの必要が生じたときに適宜行うものである。換言すると、１スイッチング周期では、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを固定する制御（固定制御）を用いる（第２〜第５実施形態においても同様である。）。
【０１１３】
「停止時」モードは、電気自動車１０の停止時に用いるモードであり、各双方向ＳＷ２４のいずれのスイッチング素子６０、６２もオフにする。
【０１１４】
「１電源発電」モードは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を発電用として用いるモードである。「１電源発電」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が力行状態であるとき、一方のバッテリ２２に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ２２があるときに用いられる。
【０１１５】
「１電源充電」モードは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を充電用として用いるモードである。「１電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が回生状態であるとき、一方のバッテリ２２に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ２２があるときに用いられる。
【０１１６】
なお、「１電源発電」モードと「１電源充電」モードを組み合わせることにより、発電に用いるバッテリ２２と充電に用いるバッテリ２２とを切り替えることができる。
【０１１７】
「１電源利用」モードは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードである。「１電源利用」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が力行状態か回生状態かの区別が難しい状態（すなわち、中間状態）であるとき、一方のバッテリ２２に不具合が生じたとき、ユーザの意志により使用したいバッテリ２２があるときに用いられる。
【０１１８】
「高電圧バッテリ発電」モードは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が高いバッテリ２２から発電を行うモードである。すなわち、電気自動車１０が力行状態にある場合、発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂの両方がオンであれば、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの少なくとも一方からモータ１２に電力が供給される。ここで、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間に電圧差がある場合、より電圧の高いバッテリ２２からモータ１２に電力が供給され、より電圧の低いバッテリ２２からは電力が供給されない。従って、発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の高いバッテリ２２のみを選択して電力供給させることとなる。「高電圧バッテリ発電」モードは、例えば、電圧の高いバッテリ２２でモータ１２を駆動したい場合、電圧の高いバッテリ２２は蓄電容量（ＳＯＣ）が高いバッテリ２２であるため、余裕のあるバッテリ２２から優先的に出力したいときに用いられる。
【０１１９】
「低電圧バッテリ充電」モードは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂのそれぞれをオンとし、相対的に電圧が低いバッテリに充電を行うモードである。すなわち、電気自動車１０が回生状態にある場合、充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂの両方がオンであれば、モータ１２から第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの少なくとも一方に電力が供給される。ここで、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間に電圧差がある場合、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇは、より電圧の低いバッテリ２２に供給され易くなり、より電圧の高いバッテリ２２には供給され難くなる。従って、充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂの両方をオンにしているにもかかわらず、実質的に、より電圧の低いバッテリ２２を優先的に充電させることとなる。「低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、電圧の低いバッテリ２２を充電したいとき、電圧の低いバッテリ２２はＳＯＣが低いバッテリ２２であるため、ＳＯＣの低下しているバッテリ２２に優先的に充電したいときに用いられる。
【０１２０】
図１４からもわかるように、第１実施形態では、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方が発電しているときは他方は充電できないように各ＳＷ素子６０、６２を制御する。同様に、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方が充電しているときは他方は発電できないように各ＳＷ素子６０、６２を制御する。言い換えると、図１４では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること（発電ＳＷ素子６０ａがオン且つ充電ＳＷ素子６２ｂがオンとなること、又は発電ＳＷ素子６０ｂがオン且つ充電ＳＷ素子６２ａがオンとなること）がないようにしている。これにより、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡が発生することを防止することができる。
【０１２１】
さらに換言すると、第１実施形態では、次の第１制御法則と第２制御法則の少なくとも一方が成立するように各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂのオンオフを選択することで、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂの間における短絡の発生を防止する。
【０１２２】
すなわち、第１制御法則とは、双方向ＳＷ２４がＮ個（Ｎは、２以上の整数）ある場合、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２がいずれもオフとなる双方向ＳＷ２４がＮ−１個存在するものである。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がＮ−１個存在する。この場合、残りの１つの電力系統の双方向ＳＷ２４については、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２の一方のみがオンであってもよく、また、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２の両方がオンであってもよい。
【０１２３】
第２制御法則とは、全て（Ｎ個）の双方向ＳＷ２４の発電ＳＷ素子６０又は充電ＳＷ素子６２全てがオフとなるものである。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。
【０１２４】
上記の第１制御法則及び第２制御法則を用いることにより、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間における短絡を防止することができる。
【０１２５】
３．双方向ＳＷ２４の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各ＳＷ素子６０、６２の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ２６では、各下アームＳＷ素子９２の３相短絡状態（図１０）又は各上アームＳＷ素子８６の３相短絡状態（図１１）を発生させる。
【０１２６】
（１）単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合（例えば、「停止時」から「１電源発電」への切替え又はその逆）、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図１４に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８においてデッドタイムｄｔを挿入する。
【０１２７】
同様に、「１電源発電（第１バッテリ）」から「１電源発電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源充電（第１バッテリ）」から「１電源充電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（第１バッテリ）」若しくは「１電源発電（第２バッテリ）」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源充電（第１バッテリ）」若しくは「１電源充電（第２バッテリ）」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図１４に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８においてデッドタイムｄｔを挿入する。
【０１２８】
（２）段階的な切替え
上記のような単純な切替えでは、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡が発生する場合、例えば、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
【０１２９】
（ａ）電気自動車１０の力行時には一方のバッテリ２２について「１電源利用」モードを実行し、回生時には他方のバッテリ２２について「１電源利用」モードを実行する場合
例えば、電気自動車１０の力行状態では「１電源利用（第１バッテリ）」モードを実行して第１バッテリ２２ａから発電し、回生状態では「１電源利用（第２バッテリ）」モードを実行して第２バッテリ２２ｂに充電する場合、次のように、各ＳＷ素子６０、６２を切り替える。
【０１３０】
図１５に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１を超える場合（便宜的に、この状態を「発電状態」という。）、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方をオンにする。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオフにする。
【０１３１】
時点ｔ１１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以下になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方をオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合（便宜的に、この状態を「発電／充電切替え状態」という。）、このオンオフ制御を継続する。
【０１３２】
時点ｔ１２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満になった場合（便宜的に、この状態を「充電状態」という。）、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方はオフのまま保持する。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂでは、発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンのまま維持する。
【０１３３】
次に、図１６に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満である場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方をオフにする。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。
【０１３４】
時点ｔ２１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上になった場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオフにする。その後、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
【０１３５】
時点ｔ２２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以上になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方はオンのまま保持する。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂでは、発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオフのまま維持する。
【０１３６】
なお、上記では、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖに基づいて第１双方向ＳＷ２４ａと第２双方向ＳＷ２４ｂのオンオフを制御したが、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖ又はモータ１２の消費電力（回生電力）によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってＳＷ素子６０、６２のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
【０１３７】
（ｂ）「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合
「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる場合、次のように、各ＳＷ素子６０、６２を切り替える。なお、以下では、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１よりも第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２の方が高いものとする。
【０１３８】
図１５に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１を超える場合、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂをオンにし、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂをオフにする。この場合、より電圧が高い第２バッテリ２２ｂからの電力がインバータ２６に供給され、より電圧が低い第１バッテリ２２ａからは電力が供給されない。また、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂはオフであるため、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生せず、第２バッテリ２２ｂからの電力が第１バッテリ２２ａに供給されることはない。
【０１３９】
時点ｔ１１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以下になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの充電ＳＷ素子６２ｂをオンにする。その結果、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａはオフとなり、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂはオンになる。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ状態を継続する。
【０１４０】
時点ｔ１２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満になった場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂをオフにする。その後、第１双方向ＳＷ２４ａの充電ＳＷ素子６２ａをオンにする。その結果、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂはオフとなり、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂはオンになる。この場合、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇは、より電圧が低い第１バッテリ２２ａに優先的に充電される。また、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂはオフであるため、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生せず、第２バッテリ２２ｂからの電力が第１バッテリ２２ａに供給されることはない。
【０１４１】
次に、図１６に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満である場合、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂをオフにし、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂをオンにする。この場合、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇは、より電圧が低い第１バッテリ２２ａに優先的に充電される。また、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂはオフであるため、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生せず、第２バッテリ２２ｂからの電力が第１バッテリ２２ａに供給されることはない。
【０１４２】
時点ｔ２１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの充電ＳＷ素子６２ａをオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂをオンにする。その結果、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａはオフとなり、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂはオンになる。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
【０１４３】
時点ｔ２２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以上になった場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの充電ＳＷ素子６２ｂをオフにする。その後、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオンにする。その結果、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂはオンとなり、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂはオフになる。この場合、より電圧が高い第２バッテリ２２ｂからの電力がインバータ２６に供給され、より電圧が低い第１バッテリ２２ａからは電力が供給されない。また、各充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂはオフであるため、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間で短絡は発生せず、第２バッテリ２２ｂからの電力が第１バッテリ２２ａに供給されることはない。
【０１４４】
なお、上記では、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖに基づいて第１双方向ＳＷ２４ａと第２双方向ＳＷ２４ｂのオンオフを制御したが、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖ又はモータ１２の消費電力（回生電力）によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってＳＷ素子６０、６２のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
【０１４５】
Ｃ．出力波形の例
図１７には、第１実施形態の電気自動車１０における強制短絡要求Ｒｓ、各ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂへの駆動信号Ｓｈ１、Ｓｈ２、Ｓｌ１、Ｓｌ２、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１、第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２、インバータ２６の出力電圧Ｖｉｎｖ、第１バッテリ電流Ｉｂａｔ１、第２バッテリ電流Ｉｂａｔ２、インバータ２６の出力電流Ｉｉｎｖ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの出力波形の一例が示されている。図１８には、図１７の時点ｔ３１周辺を拡大した出力波形が示されている。
【０１４６】
図１７及び図１８に示されるように、時点ｔ３１より前は、駆動信号Ｓｈ１、Ｓｌ１がハイ（論理１）、駆動信号Ｓｈ２、Ｓｌ２がロー（論理０）であるため、ＳＷ素子６０ａ、６２ａがオン、ＳＷ素子６０ｂ、６２ｂがオフである。このため、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖは、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１と等しく、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖは、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電流Ｉｂａｔ１と略等しい。
【０１４７】
時点ｔ３１において強制短絡要求Ｒｓがなされると（論理が１になると）、例えば、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを全てハイ（論理１）とし、インバータ２６で３相短絡状態を強制的に発生させ、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖを一旦ゼロにさせる。ここで、駆動信号Ｓｈ１、Ｓｌ１をロー（論理０）に、駆動信号Ｓｈ２、Ｓｌ２をハイ（論理１）に切り替え、ＳＷ素子６０ａ、６２ａをオフに、ＳＷ素子６０ｂ、６２ｂをオンにする。そして、３相短絡が終了すると、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖは、第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２と等しく、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖは、第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電流Ｉｂａｔ２と等しくなる。
【０１４８】
Ｄ．第１実施形態の効果
以上のように、第１実施形態によれば、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を用いない場合の第２制御法則（第２遮断制御）を用いず、第１制御法則のみを用いる場合、すなわち、１電力系統の発電経路と充電経路が遮断する第１遮断制御のみを行う場合、第１遮断制御を行う電力系統がＮ−１個となるように双方向ＳＷ２４の通電又は遮断を制御する（図１４参照）。このため、第１遮断制御のみを行う場合、双方向ＳＷ２４を通電させるのは、１電力系統のみである。従って、並列回路を通じて一方のバッテリ２２から他方のバッテリ２２に電流が流れ込む短絡状態の発生を防止することが可能となる。
【０１４９】
また、第２制御法則のみを用いる場合、発電時には全ての充電ＳＷ素子６２がオフとされ（充電経路が遮断され）、充電時には全ての発電ＳＷ素子６０がオフとされる（発電経路が遮断される）こととなる。このため、第２制御法則のみを用いる場合も、バッテリ２２間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。
【０１５０】
よって、第１制御法則及び第２制御法則のいずれを用いる場合も、バッテリ２２間の短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ２２間の電圧差に起因する過大な電流（特に、バッテリ２２の切替え時におけるもの）の発生を防止することが可能となると共に、バッテリ２２同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。また、第１制御法則及び第２制御法則の少なくとも一方を用いる場合、バッテリ２２間の電圧の高低を用いた処理を伴わなくても確実に短絡状態の発生を回避することができる。
【０１５１】
以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ２２の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。
【０１５２】
第１実施形態では、双方向の通電を別々に遮断可能な半導体スイッチとして、双方向ＳＷ２４を用いる。これにより、双方向の通電及び遮断を別々に制御することが可能となる。
【０１５３】
第１実施形態では、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを切り替える際、例えば、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方の発電経路と他方の充電経路とを切り替える際、各ＳＷ素子６０、６２の駆動信号Ｓｈ１、Ｓｌ１、Ｓｈ２、Ｓｌ２にデッドタイムｄｔを挟む。これにより、より確実に第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間の短絡を防止することができる。
【０１５４】
第１実施形態では、「１電源利用（第１バッテリ）」モードから「１電源利用（第２バッテリ）」モードに切り替わる場合、又はその逆の場合、電力ＥＣＵ５０は、一方のバッテリ２２の双方向通電状態から他方のバッテリ２２の双方向通電状態に移行するように各ＳＷ素子６０、６２を制御する。これにより、バッテリ２２を切り替えながら発電及び充電を行うことが可能となる。
【０１５５】
第１実施形態では、「１電源利用（第１バッテリ）」モードから「１電源利用（第２バッテリ）」モードへの切替え又はその逆の切替えは、電気自動車１０の力行状態及び回生状態の中間状態としての「発電／充電切替え状態」（図１５及び図１６参照）において行う。これにより、発電用のバッテリ２２と充電用のバッテリ２２を区別して利用することが可能となる。
【０１５６】
第１実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードの際、電気自動車１０が力行状態であるとき、電力ＥＣＵ５０は、発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂを同時にオンさせる（図１４参照）。これにより、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を比較しなくても電圧の高い方のバッテリ２２から電力供給がなされるため、高負荷で効率よく電力供給することが可能となる。また、電圧が低い、すなわち、ＳＯＣが低いバッテリ２２からの発電を防止することができる。
【０１５７】
第１実施形態では、「低電圧バッテリ充電」モードの際、電気自動車１０が回生状態であるとき、電力ＥＣＵ５０は、充電ＳＷ素子６２ａ、６２ｂを同時にオンさせる（図１４参照）。これにより、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を比較しなくても自動的に電圧の低いバッテリ２２に積極的に充電することが可能となる。すなわち、ＳＯＣの少ないバッテリ２２に積極的に充電することとなるため、バッテリ２２の過放電防止が可能となる。
【０１５８】
第１実施形態では、電気自動車１０の力行状態において「高電圧バッテリ発電」モードを用い、回生状態において「低電圧バッテリ充電」モードを用いることができる。これにより、状態に合わせた適切な制御が可能となる。
【０１５９】
第１実施形態では、「高電圧バッテリ発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードを組み合わせて用いる際、電気自動車１０の力行状態（発電状態）と回生状態（充電状態）の中間状態としての「発電／充電切替え状態」を判断し、発電／充電切替え状態にあるとき、ＳＷ素子６０ｂ、６２ｂをオンとすることで第２バッテリ２２ｂの双方向の通電を可能とし、ＳＷ素子６０ａ、６２ａをオフとすることで第１バッテリ２２ａを双方向に遮断することができる。これにより、発電／充電切替え状態にあるとき、単一のバッテリ２２による充放電を行うこととなる。このため、発電／充電切替え状態においても、電力ＥＣＵ５０及びバッテリ２２は安定して動作することが可能となると共に、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間の短絡を確実に防止できる。
【０１６０】
第１実施形態では、電力ＥＣＵ５０は、インバータ２６において３相短絡状態が発生している間に各ＳＷ素子６０、６２のオンオフの切替えを行う。これにより、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間の短絡をより確実に防止することができる。
【０１６１】
第１実施形態によれば、インバータ２６に３相短絡状態が発生した状態で、各スイッチング素子６０、６２のオンオフの切替え、すなわち、バッテリ２２の切替えを行う。このため、バッテリ２２の切替えに伴う電圧変動がモータ１２に伝達しない。従って、モータ１２の意図しないトルク変動を防止することができる。
【０１６２】
第１実施形態では、電力ＥＣＵ５０は、３相それぞれの電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗとキャリア信号Ｓｃａの比較結果に基づき各相の上アームＳＷ素子８６及び下アームＳＷ素子９２のオンオフを制御し、３相全ての電圧指令値電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗよりキャリア信号Ｓｃａが高くなった場合、又は３相全ての電圧指令値ＴＨｕ、ＴＨｖ、ＴＨｗよりキャリア信号Ｓｃａが低くなった場合を検知して３相短絡状態であると検知する（図１２参照）。
【０１６３】
これにより、インバータ２６の通常制御中、３相全ての上アームＳＷ素子８６又は下アームＳＷ素子９２がオンになったときを３相短絡状態であると判定し、当該３相短絡状態において各ＳＷ素子６０、６２を切り替えることが可能となる。従って、インバータ２６の通常制御中、モータ１２の意図しないトルク変動を防止しつつ、各ＳＷ素子６０、６２を切り替えることができる。
【０１６４】
第１実施形態では、電力ＥＣＵ５０は、バッテリ２２を切り替えるための強制短絡要求Ｒｓを受けると、３相全ての上アームＳＷ素子８６に駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力し又は下アームＳＷ素子９２に駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力し、強制的に３相短絡状態を発生させる。これにより、バッテリ２２の切替えが必要なとき、適切なタイミングで当該切替えを行うことが可能となる。
【０１６５】
ＩＩ．第２実施形態
Ａ．構成の説明（第１実施形態との相違）
図１９は、この発明の第２実施形態に係る電気自動車１０Ａの概略構成図である。電気自動車１０Ａは、第１実施形態の電気自動車１０と同様の構成を有するが、電圧センサ２８、３０の検出値（第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２）を統合ＥＣＵ１８に入力することが必須である点や統合ＥＣＵ１８によるバッテリ２２の選択等で、第１実施形態と異なる。
【０１６６】
以下では、第１実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１６７】
Ｂ．双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
次に、各双方向ＳＷ２４のオンオフ制御について説明する。
【０１６８】
第２実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、第１バッテリ２２ａの第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１と第２バッテリ２２ｂの第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を比較して、いずれのバッテリ２２を用いるかを設定する。
【０１６９】
統合ＥＣＵ１８は、例えば、図２０に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第２実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、第１実施形態と同様、「停止時」、「１電源発電」、「１電源充電」、「１電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択可能である。これに加え、統合ＥＣＵ１８は、「１電源発電及び１電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」及び「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
【０１７０】
但し、第１実施形態と異なり、第２実施形態で用いる「１電源発電」、「１電源充電」及び「１電源利用」の各モードは、電圧の高低に応じて設定可能である。
【０１７１】
具体的には、「１電源発電」モードは、第１実施形態と同様、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を発電用として用いるモードであるが、第２実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ（図２０では第１バッテリ２２ａ）を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ（図２０では第２バッテリ２２ｂ）を用いるモードとを選択できる。
【０１７２】
「１電源充電」モードは、第１実施形態と同様、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を充電用として用いるモードであるが、第２実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ（図２０では第１バッテリ２２ａ）を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ（図２０では第２バッテリ２２ｂ）を用いるモードとを選択できる。
【０１７３】
「１電源利用」モードは、第１実施形態と同様、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの一方を発電用及び充電用に用い、他方を発電用及び充電用のいずれにも用いないモードであるが、第２実施形態では、相対的に電圧が高いバッテリ（図２０では第１バッテリ２２ａ）を用いるモードと、相対的に電圧が低いバッテリ（図２０では第２バッテリ２２ｂ）を用いるモードとを選択できる。
【０１７４】
なお、「１電源発電」、「１電源充電」及び「１電源停止」のいずれのモードにおいても、電圧の高低は、電圧センサ２８からの第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１と、電圧センサ３０からの第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２とを用いて統合ＥＣＵ１８が判定する。電圧判定を要するその他のモードについても同様である。
【０１７５】
また、第１実施形態で用いた「１電源発電」、「１電源充電」及び「１電源停止」モード（バッテリ電圧の判定なしに選択可能なもの）を併せて用いることもできる。
【０１７６】
次に、第２実施形態で加わった「１電源発電及び１電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」及び「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードについて説明する。
【０１７７】
「１電源発電及び１電源充電」モードは、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂのうち電圧の低い方について「１電源発電」モードを、電圧の高い方について「１電源充電」モードを行うモードである。「１電源発電及び１電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が力行か回生かの判断がつかない状態であり、交換予定のバッテリ２２から出力したい場合に用いることができる。「１電源発電」モードと「１電源充電」モードとの切替えは、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。
【０１７８】
「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」モードは、電気自動車１０が力行状態のとき、「高電圧バッテリ発電」モードを行い、電気自動車１０が回生状態のとき、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂのうち電圧の高い方について「１電源充電」モードを行うモードである。「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換予定のバッテリ２２から出力したい場合に用いることができる。「高電圧バッテリ発電」モードと「１電源充電」モードとの切替えは、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。
【０１７９】
「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、電気自動車１０が力行状態のとき、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂのうち電圧の低い方について「１電源発電」モードを行い、電気自動車１０が回生状態のとき、「低電圧バッテリ充電」モードを行うモードである。「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、例えば、一方のバッテリ２２が直ぐ後に交換されることがわかっている場合でモータ１２が力行か回生かの判断がつかない状態であり、できるだけ交換しないバッテリ２２に充電したい場合に用いることができる。「１電源発電」モードと「低電圧バッテリ充電」モードとの切替えは、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。
【０１８０】
上述の通り、第１実施形態では、バッテリ２２の一方が発電しているときは他方は充電できないようにＳＷ素子６０、６２を制御し、バッテリ２２の一方が充電しているときは他方は発電できないようにＳＷ素子６０、６２を制御する。言い換えると、図１４では、各モードにおいてオンが斜めに存在すること（発電ＳＷ素子６０ａがオン且つ充電ＳＷ素子６２ｂがオンとなること、又は発電ＳＷ素子６０ｂがオン且つ充電ＳＷ素子６２ａがオンとなること）がないようにしている。これにより、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡が発生することを防止することができる。
【０１８１】
これに対し、第２実施形態で加わった「１電源発電及び１電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」及び「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」モードは、上記の規則（すなわち、第１実施形態における第１制御法則及び第２制御法則）に反するものである。
【０１８２】
しかし、第２実施形態では、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を用いた次の第１制御法則及び第２制御法則を用いて、短絡の発生を防止している。
【０１８３】
すなわち、第２実施形態の第１制御法則とは、対応する発電ＳＷ素子６０がオンとされるバッテリ２２のうち最もバッテリ電圧Ｖｂａｔが高いもの（以下「最高電圧バッテリ」という。）よりも低いバッテリ電圧のバッテリ２２に対応する充電ＳＷ素子６２をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路（以下「最高電圧発電経路」という。）より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧バッテリ以上の電圧のバッテリ２２については、対応する充電ＳＷ素子６２をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。
【０１８４】
例えば、図２０の「１電源発電及び１電源充電」モードでは、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１の方が第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２よりも高いため、第２バッテリ２２ｂに対応する充電ＳＷ素子６２ｂがオフにされる。これにより、第１バッテリ２２ａからの電力が第２バッテリ２２ｂに供給されることがなくなり、両バッテリ２２間の短絡を防止することができる。
【０１８５】
第２実施形態の第２制御法則とは、対応する充電ＳＷ素子６２がオンとされるバッテリ２２のうち最も電圧が低いもの（以下「最低電圧バッテリ」という。）よりも高い電圧のバッテリ２２に対応する発電ＳＷ素子６０をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路（以下「最低電圧充電経路」という。）よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧バッテリ以下の電圧のバッテリ２２については、対応する発電ＳＷ素子６０をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。
【０１８６】
例えば、図２０の「１電源発電及び１電源充電」モードでは、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１の方が第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２よりも高いため、第１バッテリ２２ａに対応する発電ＳＷ素子６０ａがオフにされる。これにより、第１バッテリ２２ａからの電力が第２バッテリ２２ｂに供給されることがなくなり、両バッテリ２２間の短絡を防止することができる。
【０１８７】
上記のような第２実施形態の第１制御法則及び第２制御法則を用いることにより、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間における短絡を防止することができる。
【０１８８】
Ｃ．第２実施形態の効果
以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、下記の効果を奏することができる。
【０１８９】
すなわち、第２実施形態によれば、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２を用いる場合の第１制御法則及び第２制御法則に基づいて各ＳＷ素子６０、６２を制御する。第１制御法則（第１遮断状態）では、対応する発電ＳＷ素子６０がオンになるバッテリ２２の中でも最も電圧の高い最高電圧バッテリより低い電圧であるバッテリ２２に対応する充電ＳＷ素子６２がオフとなる。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い最高電圧発電経路より低い電圧である充電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最高電圧バッテリ（最高電圧発電経路）からいずれかのバッテリ２２（充電経路）に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。
【０１９０】
また、第２制御法則（第２遮断状態）では、対応する充電ＳＷ素子６２がオンになるバッテリ２２の中でも最も電圧の低い最低電圧バッテリより高い電圧であるバッテリ２２に対応する発電ＳＷ素子６０がオフとなる。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い最低電圧充電経路より高い電圧である発電経路が遮断となる。このため、並列回路を通じて最低電圧バッテリ（最低電圧充電経路）からいずれかのバッテリ２２（発電経路）に電流が流れ込む短絡状態が発生しない。
【０１９１】
従って、第１制御法則又は第２制御法則のいずれを用いる場合であっても、バッテリ２２間での短絡状態の発生を防止することが可能となる。このため、バッテリ２２間の電圧差に起因する過大な電流（特に、バッテリ２２の切替え時におけるもの）の発生を防止することが可能になると共に、バッテリ２２同士の均等化に伴う電力損失を防ぐことができる。
【０１９２】
以上より、上記のような効果を伴って、バッテリ２２の使用方法の選択枝を拡げることが可能となる。
【０１９３】
第２実施形態では、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂそれぞれの電圧センサ２８、３０を備え、電圧センサ２８、３０に基づきバッテリ２２間の電圧の大小を把握し、把握した電圧に基づき制御を行う。これにより、把握した電圧に基づく制御を行うことで、確実にバッテリ２２間の短絡を防止できる。
【０１９４】
ＩＩＩ．第３実施形態
Ａ．構成の説明（上記各実施形態との相違）
図２１は、この発明の第３実施形態に係る電気自動車１０Ｂの概略構成図である。図２２は、電気自動車１０Ｂの回路構成の一部を示す図である。電気自動車１０Ｂは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ１２と、トランスミッション１４と、車輪１６と、統合ＥＣＵ１８と、電力系２０ｂとを有する。
【０１９５】
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１９６】
電力系２０ｂは、モータ１２に電力を供給すると共に、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇが供給されるものである。電力系２０ｂは、燃料電池１５２（以下「ＦＣ１５２」という。）と、バッテリ１５４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５６と、第１双方向ＳＷ２４ａと、第２双方向ＳＷ２４ｂと、インバータ２６と、電圧センサ３２、１５８、１６０と、電流センサ４２、４４、４６、１６２、１６４と、レゾルバ４８と、電力電子制御装置５０ｂ（以下「電力ＥＣＵ５０ｂ」と称する。）とを有する。電力系２０ｂはＦＣ１５２を有するため、電気自動車１０Ｂは燃料電池車両である。
【０１９７】
ＦＣ１５２は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。ＦＣ１５２には、図示しない反応ガス供給部が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部は、一方の反応ガスである水素（燃料ガス）を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気（酸化剤ガス）を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部からＦＣ１５２に供給された水素と空気のＦＣ１５２内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ１２とバッテリ１５４に供給される。
【０１９８】
バッテリ１５４は、第１実施形態の第１バッテリ２２ａ又は第２バッテリ２２ｂと同様のものである。
【０１９９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５６は、一方側（１次側）がバッテリ１５４に接続され、他方側（１次側）がＦＣ１５２とインバータ２６との接続点５２に接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５６は、１次側の電圧（以下「１次電圧Ｖ１」という。）を２次側の電圧（以下「２次電圧Ｖ２」という。）に電圧変換（昇圧変換）するとともに、２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に電圧変換（降圧変換）する昇降圧型の電圧変換装置である（Ｖ１≦Ｖ２）。
【０２００】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５６により２次電圧Ｖ２を制御することにより、ＦＣ１５２の出力を制御することが可能である。当該制御としては、例えば、特開２００９−２３２６３１号公報に記載のものを用いることができる。
【０２０１】
電圧センサ１５８は、ＦＣ１５２の出力電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）［Ｖ］を検出する。電圧センサ１６０は、バッテリ１５４の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］を検出する。
【０２０２】
電流センサ１６２は、ＦＣ１５２の出力電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）［Ａ］を検出する。電流センサ１６４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５６の２次側の出力電流（以下「コンバータ出力電流Ｉｃｏｎ」という。）［Ａ］を検出する。
【０２０３】
Ｂ．各種制御
１．双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
次に、各双方向ＳＷ２４のオンオフ制御について説明する。
【０２０４】
第３実施形態では、ＦＣ１５２は発電を行うのみで充電することができない。この点を踏まえ、統合ＥＣＵ１８は、以下のように各双方向ＳＷ２４を制御する。
【０２０５】
統合ＥＣＵ１８は、例えば、図２３に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第３実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、第１実施形態と同様、「停止時」、「１電源発電」、「１電源充電」及び「１電源利用」の各モードを選択して用いる。このうち、「１電源発電（ＦＣ）」モードでは、バッテリ１５４に対応する発電スイッチング素子６０ｂもオンとなっているが、これは、バッテリ電圧ＶｂａｔをＤＣ／ＤＣコンバータ１５６により昇圧してＦＣ１５２の出力を調整するためである。また、「１電源充電」モードは、バッテリ１５４のみを対象とする。さらに、ＦＣ１５２については、「１電源発電」と「１電源利用」が実質的に同じであるため、図２３では「１電源利用（ＦＣ）」は表示していない。さらにまた、「１電源発電及び１電源充電」モードでは、ＦＣ１５２で発電し、バッテリ１５４に充電する。
【０２０６】
第３実施形態では、第１実施形態と同様、ＦＣ電圧Ｖｆｃとバッテリ電圧Ｖｂａｔとを比較していない。
【０２０７】
２．双方向ＳＷ２４の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各ＳＷ素子６０、６２の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ２６では、各上アームＳＷ素子８６の３相短絡状態又は各下アームＳＷ素子９２の３相短絡状態を発生させる。また、第１双方向ＳＷ２４ａの充電ＳＷ素子６２ａは常にオフのままである。このため、第１双方向ＳＷ２４ａの代わりに、発電ＳＷ素子６０ａのみを設けてもよい。
【０２０８】
（１）単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合（例えば、「停止時」から「１電源発電」への切替え又はその逆）、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図２３に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、ＦＣ１５２とバッテリ１５４との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８（図８）によりデッドタイムｄｔを挿入する。
【０２０９】
同様に、「１電源発電（ＦＣ）」から「１電源発電（バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図２３に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、ＦＣ１５２とバッテリ１５４との間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８によりデッドタイムｄｔを挿入する。
【０２１０】
（２）段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、ＦＣ１５２とバッテリ１５４との間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車１０の力行状態では「１電源発電（ＦＣ）」モードを実行してＦＣ１５２から発電し、回生状態では「１電源利用（バッテリ）」モードを実行してバッテリ１５４を充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
【０２１１】
図１５に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１を超える場合、第１双方向ＳＷ２４ａにおいて、発電ＳＷ素子６０ａをオンにし、充電ＳＷ素子６２ａをオフにする。また、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂをオンにし、充電ＳＷ素子６２ｂをオフにする。
【０２１２】
時点ｔ１１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以下になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。これにより、ＦＣ１５２からの電力が充電ＳＷ素子６２ｂを介してバッテリ１５４に供給される短絡状態を防ぐことができる（但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、バッテリ１５４を充電することも可能である。）。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
【０２１３】
時点ｔ１２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方はオフのまま保持する。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂでは、発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンのまま維持する。
【０２１４】
次に、図１６に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満である場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方をオフにする。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。
【０２１５】
時点ｔ２１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上になった後、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１未満である場合も、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方をオフのまま維持する。一方、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンのまま維持する。
【０２１６】
時点ｔ２２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以上になった場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオフにする。その後、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオンにする。
【０２１７】
なお、上記では、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖに基づいて第１双方向ＳＷ２４ａと第２双方向ＳＷ２４ｂのオンオフを制御したが、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖ又はモータ１２の消費電力（回生電力）によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってＳＷ素子６０、６２のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
【０２１８】
Ｃ．第３実施形態の効果
以上のように、第３実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、ＦＣ１５２を有する電力系２０ｂにおいても、各ＳＷ素子６０、６２を適切に制御することが可能となる。
【０２１９】
ＩＶ．第４実施形態
Ａ．構成の説明（上記各実施形態との相違）
図２４は、この発明の第４実施形態に係る電気自動車１０Ｃの概略構成図である。図２５は、電気自動車１０Ｃの回路構成の一部を示す図である。電気自動車１０Ｃは、上記各実施形態と同様、走行用のモータ１２と、トランスミッション１４と、車輪１６と、統合ＥＣＵ１８と、電力系２０ｃとを有する。
【０２２０】
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０２２１】
電力系２０ｃは、モータ１２に電力を供給すると共に、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇが供給されるものである。電力系２０ｃは、ＦＣ１５２と、第１バッテリ２２ａと、第２バッテリ２２ｂと、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１７２と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４と、第１双方向ＳＷ２４ａと、第２双方向ＳＷ２４ｂと、第３双方向スイッチ２４ｃ（以下「第３双方向ＳＷ２４ｃ」という。）と、インバータ２６と、電圧センサ２８、３０、３２、１５８と、電流センサ３８、４０、４２、４４、４６、１６２と、レゾルバ４８と、電力電子制御装置５０ｃ（以下「電力ＥＣＵ５０ｃ」という。）とを有する。電力系２０ｃはＦＣ１５２を有するため、電気自動車１０Ｃは燃料電池車両である。
【０２２２】
第３双方向ＳＷ２４ｃは、第１双方向ＳＷ２４ａ及び第２双方向ＳＷ２４ｂと同様の構成を有する。
【０２２３】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１７２と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、第３実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１５６と同様のものである。図２５において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１７２と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、省略されている。
【０２２４】
Ｂ．各種制御
１．双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
次に、各双方向ＳＷ２４のオンオフ制御について説明する。
【０２２５】
第４実施形態では、電源としてＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂが存在し、各電源の選択に各電源の電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２）を用いないため、基本的に、第１実施形態の制御（図１４）と第３実施形態の制御（図２３）を組み合わせて用いる。
【０２２６】
統合ＥＣＵ１８は、例えば、図２６に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第４実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、「停止時」、「１電源発電」、「１電源充電」、「１電源利用」、「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いる。
【０２２７】
ＦＣ１５２による発電を行う場合、上記の通り、ＦＣ１５２の出力制御にはバッテリ２２の出力を用いる。このため、ＦＣ１５２を用いる「１電源発電」には、第１バッテリ２２ａにより出力制御する「１電源発電（ＦＣ、第１バッテリ）」と、第２バッテリ２２ｂにより出力制御する「１電源発電（ＦＣ、第２バッテリ）」とがある。「高電圧バッテリ発電」及び「低電圧バッテリ充電」モードでは、ＦＣ１５２を休止する点を除き、第１実施形態と同じである。
【０２２８】
２．双方向ＳＷ２４の切替え時の制御
次に、各モードを切り替える際の各ＳＷ素子６０、６２の制御について説明する。上記のように、各モードを切り替える際は、インバータ２６では、各上アームＳＷ素子８６の３相短絡状態又は各下アームＳＷ素子９２の３相短絡状態を発生させる。また、第１双方向ＳＷ２４ａの充電ＳＷ素子６２ａは常にオフのままである。このため、第１双方向ＳＷ２４ａの代わりに、発電ＳＷ素子６０ａのみを設けてもよい。
【０２２９】
（１）単純な切替え
「停止時」モードとその他のモードとを切り替える場合（例えば、「停止時」から「１電源発電」への切替え又はその逆）、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図２６に示した状態に単純に切り替える。このような切替えによっても、ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８（図８）においてデッドタイムｄｔを挿入する。
【０２３０】
同様に、「１電源発電（ＦＣ、第１バッテリ）」から「１電源発電（第１バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（ＦＣ、第２バッテリ）」から「１電源発電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（ＦＣ、第１バッテリ）」から「１電源発電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（ＦＣ、第２バッテリ）」から「１電源発電（第１バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（第１バッテリ）」から「１電源発電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源充電（第１バッテリ）」から「１電源充電（第２バッテリ）」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源発電（ＦＣ、第１バッテリ）」若しくは「第１電源発電（ＦＣ、第２バッテリ）」若しくは「１電源発電（第１バッテリ）」若しくは「１電源発電（第２バッテリ）」から「高電圧バッテリ発電」に切り替える場合、その逆の場合、「１電源充電（第１バッテリ）」若しくは「１電源充電（第２バッテリ）」から「低電圧バッテリ充電」に切り替える場合、その逆の場合、電力ＥＣＵ５０は、各ＳＷ素子６０、６２のオンオフを図１４に示した状態にそのまま切り替える。このような切替えによっても、ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡は発生しない。但し、切替え時にはデッドタイム生成部１２８（図８）においてデッドタイムｄｔを挿入する。
【０２３１】
（２）段階的な切替え
上記のような単純切替えでは、ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡が発生する場合、例えば、電気自動車１０の力行時には「１電源発電（ＦＣ、第１バッテリ）」モードを実行し、回生時には「低電圧バッテリ充電」モードで第１バッテリ２２ａ又は第２バッテリ２２ｂを充電する場合、次のような制御を用いて短絡を防止することができる。
【０２３２】
図１５に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが正から負に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が力行状態から回生状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１を超える場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオンにし、充電ＳＷ素子６２ａをオフにする。また、第２双方向ＳＷ２４ｂにおいて、発電ＳＷ素子６０ｂをオンにし、充電ＳＷ素子６２ｂをオフにする。一方、第３双方向ＳＷ２４ｃにおいて、発電ＳＷ素子６０ｃ及び充電ＳＷ素子６２ｃの両方をオフにする。
【０２３３】
時点ｔ１１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以下になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂの両方をオンにする。これにより、ＦＣ１５２からの電力が充電ＳＷ素子６２ｂを介して第１バッテリ２２ａに供給される短絡状態を防ぐことができる（但し、意図的にこのような短絡状態を発生させ、第１バッテリ２２ａを充電することも可能である。）。第３双方向ＳＷ２４ｃでは、発電ＳＷ素子６０ｃ及び充電ＳＷ素子６２ｃの両方をオフのまま維持する。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
【０２３４】
なお、第３双方向ＳＷ２４ｃの発電ＳＷ素子６０ｃ及び充電ＳＷ素子６２ｃではなく、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂ及び充電ＳＷ素子６２ｂをオンにしたのは、事前にそのような設定をしていたためである。代わりに、第３双方向ＳＷ２４ｃの発電ＳＷ素子６０ｃ及び充電ＳＷ素子６２ｃをオンにしてもよい。
【０２３５】
時点ｔ１２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満になった場合、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａ及び充電ＳＷ素子６２ａの両方はオフのまま保持する。また、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂをオフにする。その後、第３双方向ＳＷ２４ｃの充電ＳＷ素子６２ｃをオンにする。これにより、第２双方向ＳＷ２４ｂの充電ＳＷ素子６２ｂ及び第３双方向ＳＷ２４ｃの充電ＳＷ素子６２ｃがオンとなり、その他のＳＷ素子はオフとなる。この場合、モータ１２からの回生電力Ｐｒｅｇは、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂのうち電圧が低い方に優先的に充電される。また、各発電ＳＷ素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃはオフであるため、ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂの間で短絡は発生しない。
【０２３６】
次に、図１６に示すように、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが負から正に切り替わる場合、すなわち、電気自動車１０が回生状態から力行状態に切り替わる場合について説明する。まず、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２未満である場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの充電ＳＷ素子６２ｂ及び第３双方向ＳＷ２４ｃの充電ＳＷ素子６２ｃをオンにし、その他のＳＷ素子をオフにする。
【０２３７】
時点ｔ２１において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上になった場合、第３双方向ＳＷ２４ｃの充電ＳＷ素子６２ｃをオフにする。その後、第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂをオンにする。これにより、第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂとの間の短絡なしに、第１バッテリ２２ａによる充放電をすることが可能となる。インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ２以上、電流閾値ＴＨｉ１以下である場合、このオンオフ制御を継続する。
【０２３８】
時点ｔ２２において、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖが電流閾値ＴＨｉ１以上になった場合、第２双方向ＳＷ２４ｂの充電ＳＷ素子６２ｂをオフにする。その後、第１双方向ＳＷ２４ａの発電ＳＷ素子６０ａをオンにする。第２双方向ＳＷ２４ｂの発電ＳＷ素子６０ｂはオンのままとする。これにより、ＦＣ１５２と第１バッテリ２２ａとの間の短絡なしにＦＣ１５２による発電に切り替えることができる。
【０２３９】
なお、上記では、インバータ２６の入力電流Ｉｉｎｖに基づいて第１双方向ＳＷ２４ａと第２双方向ＳＷ２４ｂのオンオフを制御したが、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖ又はモータ１２の消費電力（回生電力）によって制御することも可能である。或いは、発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合、当該切り替わり時点の前後の所定時点によってＳＷ素子６０、６２のオンオフ切替えをすることも可能である。発電と充電との切り替わり時点が判別可能である場合としては、例えば、実電力がゼロを跨ぐまでの予測時間を用いる場合がある。
【０２４０】
Ｃ．第４実施形態の効果
以上のように、第４実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
【０２４１】
すなわち、第４実施形態では、３つの電源（ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ）を用いた電力系２０ｃにおいて、各電源の電圧値を用いずに、ＳＷ素子６０、６２を適切に制御することが可能となる。
【０２４２】
Ｖ．第５実施形態
Ａ．構成の説明（第４実施形態との相違）
図２７は、この発明の第５実施形態に係る電気自動車１０Ｄの概略構成図である。電気自動車１０Ｄは、第４実施形態の電気自動車１０Ｃと同様、走行用のモータ１２と、トランスミッション１４と、車輪１６と、統合ＥＣＵ１８と、電力系２０ｄとを有する。第４実施形態の電気自動車１０Ｃと同様の構成を有するが、電圧センサ１５８、２８、３０の検出値（ＦＣ電圧Ｖｆｃ、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２）を統合ＥＣＵ１８に入力することが必須である点や統合ＥＣＵ１８によるＦＣ１５２及びバッテリ２２の選択等で、第４実施形態と異なる。
【０２４３】
以下では、上記各実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０２４４】
Ｂ．双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
次に、各双方向ＳＷ２４のオンオフ制御について説明する。
【０２４５】
第５実施形態では、電源としてＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂが存在し、ＦＣ１５２の出力は、第１バッテリ２２ａ又は第２バッテリ２２ｂの出力を用いて制御すると共に、各電源の電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ、第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１及び第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２）を用いて各電源の選択をする。このため、基本的に、第１実施形態の制御（図１４）、第２実施形態の制御（図２０）、第３実施形態の制御（図２３）及び第４実施形態の制御（図２６）を組み合わせて用いる。
【０２４６】
統合ＥＣＵ１８は、図２８に示すモードを適宜切り替えて用いる。すなわち、第５実施形態では、統合ＥＣＵ１８は、「停止時」、「１電源発電」、「１電源充電」、「１電源利用」、「高電圧バッテリ発電」、「低電圧バッテリ充電」、「１電源発電及び１電源充電」、「高電圧バッテリ発電及び１電源充電」及び「１電源発電及び低電圧バッテリ充電」の各モードを選択して用いることができる。
【０２４７】
なお、「１電源発電」モードについては、ＦＣ１５２による発電を行う際、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂのいずれを用いてＦＣ１５２の出力を制御するのかを両バッテリ２２の電圧の高低に基づいて設定することができる。
【０２４８】
Ｃ．第５実施形態の効果
以上のように、第５実施形態によれば、上記各実施形態の効果に加え、次の効果を奏することが可能となる。
【０２４９】
すなわち、第５実施形態では、３つの電源（ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂ）を用いた電力系２０ｄにおいて、各電源の電圧値を用いて、ＳＷ素子６０、６２を適切に制御することが可能となる。
【０２５０】
ＶＩ．変形例
なお、この発明は、上記各実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
【０２５１】
Ａ．電源の数
第１〜第３実施形態では、電力系２０、２０ａ、２０ｂは、２つの電源（第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂの組合せ、及びＦＣ１５２とバッテリ１５４の組合せ）を有し、第４及び第５実施形態では、電力系２０ｃ、２０ｄは、３つの電源（ＦＣ１５２と第１バッテリ２２ａと第２バッテリ２２ｂの組合せ）を有したが、電源の数はこれに限らず、４つ以上であってもよい。
【０２５２】
Ｂ．電源の数が４つ以上である場合の双方向ＳＷ２４のオンオフ制御
１．電源電圧を用いない場合
第１、第３及び第５実施形態では、電源電圧（第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１、第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２、ＦＣ電圧Ｖｆｃ、バッテリ電圧Ｖｂａｔ）が不明であっても、各双方向ＳＷ２４のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が４つ以上である場合、電源電圧を用いなくても、第１実施形態で述べたような第１制御法則及び第２制御法則の少なくとも一方が成立すれば、短絡を発生させることなしに、双方向ＳＷ２４のオンオフを選択することができる。
【０２５３】
すなわち、電源電圧を用いない場合の第１制御法則とは、双方向ＳＷ２４がＮ個（Ｎは、２以上の整数）ある場合、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２がいずれもオフとなる双方向ＳＷ２４がＮ−１個存在する。換言すると、発電経路と充電経路の両方がオフとなる電力系統がＮ−１個存在する。この場合、残りの１つの双方向ＳＷ２４については、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２の一方のみがオンであってもよく、また、発電ＳＷ素子６０と充電ＳＷ素子６２の両方がオンであってもよい。
【０２５４】
例えば、図２９に示すように、第４電源に対応する発電ＳＷ素子６０（第４電源の発電経路）がオンであり、その他の発電経路がオフである場合、第４電源に対応する充電ＳＷ素子６２（第４電源の充電経路）はオンオフいずれでも構わないが、その他の充電経路はオフにする必要がある。
【０２５５】
電源電圧を用いない場合の第２制御法則とは、全て（Ｎ個）の双方向ＳＷ２４の発電ＳＷ素子６０又は充電ＳＷ素子６２がオフとなる。換言すると、全ての電力系統の発電経路又は充電経路がオフとなる。この場合、全てがオンとなる発電経路又は充電経路とは逆の充電経路又は発電経路は、一部又は全てをオンとすることができる。
【０２５６】
例えば、図３０に示すように、全ての電源の発電経路がオフである場合、各充電経路はオンオフいずれでも構わない。
【０２５７】
上記の第１制御法則及び第２制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。
【０２５８】
２．電源電圧を用いる場合
第２及び第４実施形態では、電源電圧（第１バッテリ電圧Ｖｂａｔ１、第２バッテリ電圧Ｖｂａｔ２、ＦＣ電圧Ｖｆｃ、バッテリ電圧Ｖｂａｔ）を用いて、各双方向ＳＷ２４のオンオフの切替えを行った。同様に、電源が４つ以上である場合、バッテリの電圧を用いて、次の第１制御法則及び第２制御法則の少なくとも一方が成立すれば、電源間に短絡を発生させることなしに、双方向ＳＷ２４のオンオフを選択することができる。
【０２５９】
すなわち、電源電圧を用いる場合の第１制御法則とは、対応する発電ＳＷ素子６０がオンとされる電源のうち最も電源電圧が高いもの（以下「最高電圧電源」という。）よりも低い電源電圧の電源に対応する充電ＳＷ素子６２をオフにする。換言すると、通電する発電経路の中で最も電圧の高い発電経路（以下「最高電圧発電経路」という。）より低い電圧の充電経路を遮断する。この場合、最高電圧電源以上の電圧の電源については、対応する充電ＳＷ素子６２をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最高電圧発電経路以上の電圧の充電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。
【０２６０】
図３１の例では、電圧の高い順に並べた第１電源から第Ｎ電源のうち対応する発電ＳＷ素子６０（発電経路）がオンとなり且つ最も電圧が高いのは、第４電源である。この場合、第４電源よりも電圧が低い第５〜第Ｎ電源の充電経路はオフとし、第１〜第４電源の充電経路はオンオフいずれでも構わない。
【０２６１】
電源電圧を用いる場合の第２制御法則とは、対応する充電ＳＷ素子６０がオンとされる電源のうち最も電圧が低いもの（以下「最低電圧電源」という。）よりも高い電圧の電源に対応する発電ＳＷ素子６０をオフにする。換言すると、通電する充電経路の中で最も電圧の低い充電経路（以下「最低電圧充電経路」という。）よりも高い電圧の発電経路を遮断する。この場合、最低電圧電源以下の電圧の電源については、対応する発電ＳＷ素子６０をオンオフいずれにしてもよい。換言すると、最低電圧充電経路以下の電圧の発電経路についてはオンオフいずれにしてもよい。
【０２６２】
図３２の例では、電圧の低い順に並べた第１電源から第Ｎ電源のうち充電経路がオンとなり且つ最も電圧が低いのは、第６電源である。この場合、第６電源よりも電圧が高い第１〜第５電源の発電経路はオフとし、第６〜第ｎ電源の発電経路はオンオフいずれでも構わない。
【０２６３】
上記の第１制御法則及び第２制御法則を用いることにより、電源の数が増えていっても、電源間における短絡を防止することができる。
【０２６４】
Ｃ．電源の種類
上記各第１実施形態及び第２実施形態では、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂを用い、第３実施形態では、ＦＣ１５２及びバッテリ１５４を用い、第４実施形態及び第５実施形態では、ＦＣ１５２、第１バッテリ２２ａ及び第２バッテリ２２ｂを用いたが、利用可能な電源は、これに限らない。例えば、エンジンとオルタネータを組み合わせたものを電源とすることもできる。
【０２６５】
Ｄ．モードの切替え
上記各実施形態では、双方向ＳＷ２４の切替え時の制御として、いくつかの単純な切替えやいくつかの段階的な切替えについて言及したが、モード切替え時の制御はこれに限らない。例えば、モードを切り替える際、一旦、全てのスイッチング素子６０、６２をオフにした後、新たなモードに切り替えることもできる。
【０２６６】
Ｅ．電力ＥＣＵ５０
上記各実施形態では、図７に示す構成の電力ＥＣＵ５０を用いたが（図１、図１９、図２１、図２４及び図２７参照）、電力ＥＣＵ５０の構成はこれに限らない。例えば、以下に示す変形例を用いることができる。
【０２６７】
１．第１変形例
図３３に示す電力ＥＣＵ５０ａは、負荷電力演算部１８０を有する点等で、図７の電力ＥＣＵ５０と異なる。負荷電力演算部１８０は、インバータ２６の入力電圧Ｖｉｎｖと入力電流Ｉｉｎｖを乗算して負荷電力Ｐ１を演算し、双方向スイッチ論理生成部１０２ａ（以下「双方向ＳＷ論理生成部１０２ａ」又は「論理生成部１０２ａ」という。）に出力する（Ｐ１＝Ｖｉｎｖ＊Ｉｉｎｖ）。
【０２６８】
図３４には、論理生成部１０２ａの機能的なブロック図が示されている。論理生成部１０２ａの双方向スイッチ論理決定部１２２ａ（以下「双方向ＳＷ論理決定部１２２ａ」又は「論理決定部１２２ａ」という。）は、統合ＥＣＵ１８からの電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３と、負荷電力演算部１８０からの負荷電力Ｐ１と、記憶部１３０ａからの電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２（ＴＨｐ１＞ＴＨｐ２）とに基づいてＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４を出力する。
【０２６９】
より具体的には、負荷電力Ｐ１と電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２を比較し、負荷電力Ｐ１が電力閾値ＴＨｐ１より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力Ｐ１が電力閾値ＴＨｐ２以上、電力閾値ＴＨｐ１以下であるとき「発電／充電切替え状態」であると判定し、負荷電力Ｐ１が電力閾値ＴＨｐ２未満であるとき「充電状態」であると判定する（図１５及び図１６参照）。
【０２７０】
２．第２変形例
図３５に示す電力ＥＣＵ５０ｂは、負荷電力演算部１８０ａを有する点で、図７の電力ＥＣＵ５０と異なる。負荷電力演算部１８０ａは、電気角速度ωとトルク指令値Ｔ＿ｃを乗算したものをモータ１２の極対数で除算して負荷電力Ｐ２を演算し、双方向スイッチ論理生成部１０２ｂ（以下「双方向ＳＷ論理生成部１０２ｂ」又は「論理生成部１０２ｂ」という。）に出力する（Ｐ２＝ω＊Ｔ／極対数）。
【０２７１】
論理生成部１０２ｂは、第１変形例における論理生成部１０２ａと同様のものであり、統合ＥＣＵ１８からの電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３と、負荷電力演算部１８０ａからの負荷電力Ｐ２と、記憶部１３０ａからの電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２（ＴＨｐ１＞ＴＨｐ２）とに基づいてＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４を出力する。
【０２７２】
より具体的には、負荷電力Ｐ２と電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２を比較し、負荷電力Ｐ２が電力閾値ＴＨｐ１より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力Ｐ２が電力閾値ＴＨｐ２以上、電力閾値ＴＨｐ１以下であるとき「発電／充電切替え状態」であると判定し、負荷電力Ｐ２が電力閾値ＴＨｐ２未満であるとき「充電状態」であると判定する（図１５及び図１６参照）。
【０２７３】
３．第３変形例
図３６に示す電力ＥＣＵ５０ｃは、負荷電力演算部１８０ｂを有する点で、図７の電力ＥＣＵ５０と異なる。負荷電力演算部１８０ｂは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＿ｃとｄ軸電流Ｉｄの積とｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｃとｑ軸電流Ｉｑの積とを加算して負荷電力Ｐ３を演算し、双方向スイッチ論理生成部１０２ｃ（以下「双方向ＳＷ論理生成部１０２ｃ」又は「論理生成部１０２ｃ」という。）に出力する（Ｐ３＝Ｖｄ＿ｃ＊Ｉｄ＋Ｖｑ＿ｃ＊Ｉｑ）。
【０２７４】
論理生成部１０２ｃは、第１変形例における論理生成部１０２ａと同様のものであり、統合ＥＣＵ１８からの電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３と、負荷電力演算部１８０ｂからの負荷電力Ｐ３と、記憶部１３０ａからの電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２（ＴＨｐ１＞ＴＨｐ２）とに基づいてＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４を出力する。
【０２７５】
より具体的には、負荷電力Ｐ３と電力閾値ＴＨｐ１、ＴＨｐ２を比較し、負荷電力Ｐ３が電力閾値ＴＨｐ１より大きいとき「発電状態」であると判定し、負荷電力Ｐ３が電力閾値ＴＨｐ２以上、電力閾値ＴＨｐ１以下であるとき「発電／充電切替え状態」であると判定し、負荷電力Ｐ３が電力閾値ＴＨｐ２未満であるとき「充電状態」であると判定する（図１５及び図１６参照）。
【０２７６】
４．第４変形例
図３７に示す電力ＥＣＵ５０ｄは、トルク指令値Ｔ＿ｃが双方向スイッチ論理生成部１０２ｄ（以下「双方向ＳＷ論理生成部１０２ｄ」又は「論理生成部１０２ｄ」という。）に入力される点で、図７の電力ＥＣＵ５０と異なる。
【０２７７】
論理生成部１０２ｄは、統合ＥＣＵ１８からの電源指定信号Ｓｄ１、Ｓｄ２、Ｓｄ３と、統合ＥＣＵ１８からのトルク指令値Ｔ＿ｃと、記憶部１３０ａからのトルク閾値ＴＨｔ１、ＴＨｔ２（ＴＨｔ１＞ＴＨｔ２）とに基づいてＳＷ素子選択信号Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４を出力する。
【０２７８】
より具体的には、トルク指令値Ｔ＿ｃとトルク閾値ＴＨｔ１、ＴＨｔ２を比較し、トルク指令値Ｔ＿ｃがトルク閾値ＴＨｔ１より大きいとき「発電状態」であると判定し、トルク指令値Ｔ＿ｃがトルク閾値ＴＨｔ２以上、トルク閾値ＴＨｔ１以下であるとき「発電／充電切替え状態」であると判定し、トルク指令値Ｔ＿ｃがトルク閾値ＴＨｔ２未満であるとき「充電状態」であると判定する（図１５及び図１６参照）。
【符号の説明】
【０２７９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…電気自動車
１２…モータ                              ２２ａ…第１バッテリ（電源）
２２ｂ…第２バッテリ（電源）
２４ａ…第１双方向スイッチ（半導体スイッチ）
２４ｂ…第２双方向スイッチ（半導体スイッチ）
２４ｃ…第３双方向スイッチ（半導体スイッチ）
２６…インバータ
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…電力ＥＣＵ（制御装置）
１５２…ＦＣ（電源）                      １５４…バッテリ（電源）
【図１】
0005430506.tif 000002
【図２】
0005430506.tif 000003
【図３】
0005430506.tif 000004
【図４】
0005430506.tif 000005
【図５】
0005430506.tif 000006
【図６】
0005430506.tif 000007
【図７】
0005430506.tif 000008
【図８】
0005430506.tif 000009
【図９】
0005430506.tif 000010
【図１０】
0005430506.tif 000011
【図１１】
0005430506.tif 000012
【図１２】
0005430506.tif 000013
【図１３】
0005430506.tif 000014
【図１４】
0005430506.tif 000015
【図１５】
0005430506.tif 000016
【図１６】
0005430506.tif 000017
【図１７】
0005430506.tif 000018
【図１８】
0005430506.tif 000019
【図１９】
0005430506.tif 000020
【図２０】
0005430506.tif 000021
【図２１】
0005430506.tif 000022
【図２２】
0005430506.tif 000023
【図２３】
0005430506.tif 000024
【図２４】
0005430506.tif 000025
【図２５】
0005430506.tif 000026
【図２６】
0005430506.tif 000027
【図２７】
0005430506.tif 000028
【図２８】
0005430506.tif 000029
【図２９】
0005430506.tif 000030
【図３０】
0005430506.tif 000031
【図３１】
0005430506.tif 000032
【図３２】
0005430506.tif 000033
【図３３】
0005430506.tif 000034
【図３４】
0005430506.tif 000035
【図３５】
0005430506.tif 000036
【図３６】
0005430506.tif 000037
【図３７】
0005430506.tif 000038