(57)【要約】【課題】２つの直流電源の接続状態を切替可能な電源システムにおいて、直列接続時に直流電源から出力を取り出せないことを抑制する。【解決手段】直流電源１０とインバータ４０との間に電圧変換装置３０が設けられる。直流電源２０は、主正母線ＭＰＬと第２のノードＮＤ２との間に接続される。直流電源１０の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、直流電源２０の電圧が直流電源１０の電圧よりも高いときは、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチＳａ，Ｓｂが閉成され、かつ、スイッチング素子Ｓ２が開放される。【選択図】図１
2014117037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電源と、
前記第１の直流電源と負荷との間に設けられる電圧変換装置とを備え、
前記電圧変換装置は、
前記負荷に接続される主正母線と第１のノードとの間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１のノードと第２のノードとの間に接続される第２のスイッチング素子と、
前記第１のノードと前記第１の直流電源の正極との間に接続されるリアクトルとを含み、
前記第１の直流電源の負極は、前記負荷に接続される主負母線に接続され、さらに
前記主正母線と前記第２のノードとの間に接続される第２の直流電源と、
前記第２のノードと前記主負母線との間に接続され、前記第２のノードと前記主負母線との電気的な接続および切離しを行なうための第１の電気素子と、
前記主正母線と前記第２のノードとの間において前記第２の直流電源に直列に介挿され、前記第２の直流電源の不使用時に前記第２の直流電源の入出力を抑制するための第２の電気素子とを備え、
前記第１の直流電源の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、前記第２の直流電源の電圧が前記第１の直流電源の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチング素子ならびに前記第１および第２の電気素子が閉成され、前記第２のスイッチング素子が開放される、電源システム。
【請求項２】
前記第１の直流電源の充電状態を示す状態量は、前記第１の直流電源の電圧であり、
前記しきい値は、前記第１の直流電源の下限電圧よりも高く、
前記第２の直流電源の下限電圧は、前記しきい値よりも高い、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第２の直流電源の蓄積エネルギ定格は、前記第１の直流電源の蓄積エネルギ定格よりも大きい、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第１の直流電源の出力パワー定格は、前記第２の直流電源の出力パワー定格よりも大きい、請求項１に記載の電源システム。
【請求項５】
請求項１に記載の電源システムを備える車両。
【請求項６】
電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
第１の直流電源と、
前記第１の直流電源と負荷との間に設けられる電圧変換装置とを含み、
前記電圧変換装置は、
前記負荷に接続される主正母線と第１のノードとの間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１のノードと第２のノードとの間に接続される第２のスイッチング素子と、
前記第１のノードと前記第１の直流電源の正極との間に接続されるリアクトルとを含み、
前記第１の直流電源の負極は、前記負荷に接続される主負母線に接続され、さらに
前記主正母線と前記第２のノードとの間に接続される第２の直流電源と、
前記第２のノードと前記主負母線との間に接続され、前記第２のノードと前記主負母線との電気的な接続および切離しを行なうための第１の電気素子と、
前記主正母線と前記第２のノードとの間において前記第２の直流電源に直列に介挿され、前記第２の直流電源の不使用時に前記第２の直流電源の入出力を抑制するための第２の電気素子とを含み、
前記制御方法は、
前記第１の直流電源の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、前記第２の直流電源の電圧が前記第１の直流電源の電圧よりも高いときは、前記第１のスイッチング素子ならびに前記第１および第２の電気素子を閉成し、前記第２のスイッチング素子を開放するステップを含む、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れを備える車両ならびに電源システムの制御方法に関し、特に、２つの直流電源と負荷との間で電力を授受する電源システムおよびそれを備える車両ならびに電源システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−６０８３８号公報（特許文献１）は、第１二次電池および第２二次電池と負荷との間で電力を授受する電源装置において、第１二次電池および第２二次電池の接続状態を切替可能な構成を開示する。この電源装置は、第１二次電池および第２二次電池と、昇圧コンバータとを備え、負荷に対する第１二次電池および第２二次電池の接続状態を切替えるために第１リレーから第４リレーが設けられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６０８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置は、第１リレーから第４リレーを用いて、第１二次電池および第２二次電池の直列接続および並列接続の切替、ならびに第１二次電池および第２二次電池の各々の単独使用を可能とする。しかしながら、上記の電源装置では、いずれかの二次電池の電圧が低下して放電限界に達すると、直列接続時に双方の二次電池から出力を取り出せないという問題がある。
【０００５】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、２つの直流電源の接続状態を切替可能な電源システムおよびそれを備える車両において、直列接続時に直流電源から出力を取り出せないことを抑制することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、２つの直流電源の接続状態を切替可能な電源システムの制御方法において、直列接続時に直流電源から出力を取り出せないことを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、電源システムは、第１および第２の直流電源と、電圧変換装置と、第１および第２の電気素子とを備える。電圧変換装置は、第１の直流電源と負荷との間に設けられる。電圧変換装置は、第１および第２のスイッチング素子と、リアクトルとを含む。第１のスイッチング素子は、負荷に接続される主正母線と第１のノードとの間に接続される。第２のスイッチング素子は、第１のノードと第２のノードとの間に接続される。リアクトルは、第１のノードと第１の直流電源の正極との間に接続される。第１の直流電源の負極は、負荷に接続される主負母線に接続される。第２の直流電源は、主正母線と第２のノードとの間に接続される。第１の電気素子は、第２のノードと主負母線との間に接続され、第２のノードと主負母線との電気的な接続および切離しを行なう。第２の電気素子は、主正母線と第２のノードとの間において第２の直流電源に直列に介挿され、第２の直流電源の不使用時に第２の直流電源の入出力を抑制する。第１の直流電源の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、第２の直流電源の電圧が第１の直流電源の電圧よりも高いときは、第１のスイッチング素子ならびに第１および第２の電気素子が閉成され、第２のスイッチング素子が開放される。
【０００８】
好ましくは、第１の直流電源の充電状態を示す状態量は、第１の直流電源の電圧であり、上記しきい値は、第１の直流電源の下限電圧よりも高く、第２の直流電源の下限電圧は、上記しきい値よりも高い。
【０００９】
好ましくは、第２の直流電源の蓄積エネルギ定格は、第１の直流電源の蓄積エネルギ定格よりも大きい。
【００１０】
好ましくは、第１の直流電源の出力パワー定格は、第２の直流電源の出力パワー定格よりも大きい。
【００１１】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムを備える。
また、この発明によれば、電源システムは、第１および第２の直流電源と、電圧変換装置と、第１および第２の電気素子とを備える。電圧変換装置は、第１の直流電源と負荷との間に設けられる。電圧変換装置は、第１および第２のスイッチング素子と、リアクトルとを含む。第１のスイッチング素子は、負荷に接続される主正母線と第１のノードとの間に接続される。第２のスイッチング素子は、第１のノードと第２のノードとの間に接続される。リアクトルは、第１のノードと第１の直流電源の正極との間に接続される。第１の直流電源の負極は、負荷に接続される主負母線に接続される。第２の直流電源は、主正母線と第２のノードとの間に接続される。第１の電気素子は、第２のノードと主負母線との間に接続され、第２のノードと主負母線との電気的な接続および切離しを行なう。第２の電気素子は、主正母線と第２のノードとの間において第２の直流電源に直列に介挿され、第２の直流電源の不使用時に第２の直流電源の入出力を抑制する。第１の直流電源の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、第２の直流電源の電圧が第１の直流電源の電圧よりも高いときは、第１のスイッチング素子ならびに第１および第２の電気素子を閉成し、第２のスイッチング素子を開放するステップを含む。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、第１の直流電源の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、第２の直流電源の電圧が第１の直流電源の電圧よりも高いときは、第１のスイッチング素子ならびに第１および第２の電気素子が閉成され、第２のスイッチング素子が開放される。これにより、第２の直流電源からの電力によって第１の直流電源が充電されるため、第１の直流電源が放電限界に達することを抑制することができる。したがって、この発明によれば、直列接続時に直流電源から出力を取り出せないことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態による電源システムが適用される負荷駆動装置の全体構成図である。
【図２】直流電源の各接続モードにおける、電圧変換装置のスイッチング素子およびスイッチの状態を説明するための図である。
【図３】モータの負荷に応じた接続モードの切替えを説明するための図である。
【図４】直流電源の各電圧の関係を説明するための図である。
【図５】図１に示す制御部が実行する充電制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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返さない。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態による電源システムが適用される負荷駆動装置の全体構成図である。図１を参照して、負荷駆動装置１は、直流電源１０，２０と、電圧変換装置３０と、インバータ４０と、モータ５０と、電圧センサ６１，６２と、制御部７０と、スイッチＳａ，Ｓｂと、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬと、正極線ＰＬとを備える。
【００１６】
直流電源１０，２０の各々は、再充電可能な蓄電装置であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。なお、二次電池に代えて、電気二重層キャパシタなどの電池以外の蓄電要素、または電池以外の蓄電要素と電池との組合せによって、各直流電源１０，２０を構成してもよい。
【００１７】
このような負荷駆動装置１の電源システムにおいて、電圧変換装置３０を介することなくインバータ４０に直接接続される直流電源２０は、蓄積エネルギが高い、いわゆる高容量型の蓄電装置で構成される。これにより、高容量の直流電源２０に蓄積されたエネルギを長時間に亘って使用することができ、負荷駆動装置１が車両に搭載される場合には、電気エネルギによる走行距離を延ばすことができる。
【００１８】
一方、電圧変換装置３０を介してインバータ４０に接続される直流電源１０は、出力パワーが高い、いわゆる高出力型の蓄電装置で構成される。これにより、必要に応じて直流電源１０からモータ５０へ高パワーを供給することができ、負荷駆動装置１が車両に搭載される場合には、ユーザのアクセル操作に対応した加速性能を速やかに確保することができる。
【００１９】
このように直流電源１０は、直流電源２０に比べて出力パワーは高いものの、蓄積エネルギは低い。このため、直流電源１０は、パワーを出力することによって出力電圧が低下しやすい。一方、直流電源２０は、蓄積エネルギが高いため、直流電源１０の出力電圧が低下したときに直流電源１０を充電することができる。これにより、２つの直流電源１０，２０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。
【００２０】
直流電源１０は、電圧変換装置３０に接続される正極線ＰＬと、インバータ４０に接続される主負母線ＭＮＬとの間に接続される。直流電源２０は、電圧変換装置３０およびインバータ４０間に配設される主正母線ＭＰＬと、電圧変換装置３０の負極側における第２のノードＮＤ２との間に接続される。なお、直流電源２０に対しては、主正母線ＭＰＬと第２のノードＮＤ２との間において直流電源２０に直列にスイッチＳｂ（後述）が介挿される。
【００２１】
電圧変換装置３０は、正極線ＰＬと主正母線ＭＰＬとの間で電圧変換可能に構成される。この電圧変換装置３０は、電流可逆型の昇圧チョッパ回路によって構成され、主正母線ＭＰＬの電圧を直流電源１０の出力電圧よりも高い電圧に昇圧可能である。電圧変換装置３０は、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」と称する。）Ｓ１，Ｓ２と、リアクトルＬとを含む。スイッチング素子Ｓ１は、主正母線ＭＰＬと第１のノードＮＤ１との間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ２は、第１のノードＮＤ１と第２のノードＮＤ２との間に電気的に接続される。そして、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、制御部７０からの制御信号に応答してオン／オフに制御される。リアクトルＬは、第１のノードＮＤ１と正極線ＰＬとの間に電気的に接続される。
【００２２】
なお、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２には、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）、ＧＴＯ（Gate  Turn  Off  thyristor）等を用いることができる。なお、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の各々には、逆並列ダイオードが接続される。
【００２３】
なお、主正母線ＭＰＬの電圧が目標よりも低い場合、スイッチング素子Ｓ２のオンデューティーを大きくすることによって、リアクトルＬを用いて直流電源１０から主正母線ＭＰＬへ電流を流すことができ、主正母線ＭＰＬの電圧を高めることができる。一方、主正母線ＭＰＬの電圧が目標よりも高い場合、スイッチング素子Ｓ１のオンデューティーを大きくすることによって主正母線ＭＰＬから正極線ＰＬへ電流を流すことができ、主正母線ＭＰＬの電圧を低めることができる。
【００２４】
また、この実施の形態においては、電圧変換装置３０のスイッチング素子Ｓ２を常時オン（スイッチング素子Ｓ１はオフ）にすることによって、スイッチング素子Ｓ２および第２のノードＮＤ２を介して直流電源１０，２０を直列に接続することができる。この点については、後ほど詳しく説明する。
【００２５】
スイッチＳａは、第２のノードＮＤ２と主負母線ＭＮＬとの間に接続される。スイッチＳａは、制御部７０からの制御信号に応答してオン／オフに制御され、第２のノードＮＤ２と主負母線ＭＮＬとの電気的な接続および切離しを行なう。スイッチＳｂは、主正母線ＭＰＬと第２のノードＮＤ２との間において直流電源２０に直列に介挿される。スイッチＳｂは、制御部７０からの制御信号に応答してオン／オフに制御され、直流電源２０の不使用時（すなわち直流電源１０の単独使用時）に主正母線ＭＰＬから直流電源２０を電気的に切離す。
【００２６】
なお、スイッチＳａ，Ｓｂは、リレーによって構成してもよいし、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と同様にスイッチング素子によって構成してもよい。スイッチＳａ，Ｓｂがスイッチング素子によって構成される場合、スイッチング素子に逆並列ダイオードを接続してもよい。
【００２７】
また、図１では、スイッチＳｂが主正母線ＭＰＬと直流電源２０の正極との間に接続される構成が代表的に示されているが、スイッチＳｂは、直流電源２０の負極と第２のノードＮＤ２との間に接続されてもよい。直流電源１０，２０の接続状態に応じたスイッチＳａ，Ｓｂの動作については、後ほど説明する。
【００２８】
インバータ４０は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０へ供給し、モータ５０を駆動する。モータ５０は、インバータ４０から供給される電力によって回転駆動力を発生する。たとえば、この負荷駆動装置１が車両に搭載される場合、モータ５０が発生する駆動力を車両の駆動軸に伝達することによって車両を走行させることができる。
【００２９】
なお、モータ５０が発電機能を有する場合には、インバータ４０は、モータ５０によって発電される交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力する。たとえば、負荷駆動装置１が車両に搭載される場合、車両の制動時等に車両の駆動軸から回転力を受けてモータ５０が発電した交流電力をインバータ４０により直流電力に変換して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力することができる。
【００３０】
電圧センサ６１は、直流電源１０の電圧ＶＢ１を検出して制御部７０へ出力する。電圧センサ６２は、直流電源２０の電圧ＶＢ２を検出して制御部７０へ出力する。
【００３１】
制御部７０は、直流電源１０，２０の接続状態がモータ５０の負荷および直流電源１０，２０の状態に応じて切り替わるようにスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂを制御する。具体的には、直流電源１０のみが用いられる接続モード（モードＡ）、直流電源２０のみが用いられる接続モード（モードＢ）、直流電源１０，２０が並列使用される接続モード（モードＣ）、直流電源１０，２０が直列接続される接続モード（モードＤ）、直流電源２０からの電力によって直流電源１０が充電される接続モード（モードＥ）の５つのモードを切替えることができる。
【００３２】
一例として、モータ５０の負荷が低いときは、直流電源２０のみのモードＢが選択される。モータ５０の負荷が中程度のときは、直流電源１０の出力を昇圧して利用可能なモードＡ、または直流電源１０，２０の並列使用のモードＣが選択される。なお、モードＣについては、詳細には、直流電源１０は、直流電源２０が接続される主正母線ＭＰＬに電圧変換装置３０を介して電気的に接続される。そして、モータ５０の負荷が高いときは、直列接続のモードＤが選択される。また、直流電源２０からの電力によって直流電源１０を充電するときは、モードＥが選択される。
【００３３】
図２は、直流電源１０，２０の各接続モードにおける、電圧変換装置３０のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂの状態を説明するための図である。図２とともに図１を参照して、接続モードがモードＡのとき、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、スイッチング制御（オン／オフ）される。スイッチＳａはオンにされ、スイッチＳｂはオフにされる。これにより、電圧変換装置３０は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に電気的に接続され、電圧変換動作（昇圧動作）を行なうことができる。一方、直流電源２０は、スイッチＳｂによって主正母線ＭＰＬから電気的に切離される。したがって、直流電源１０の単独使用状態が形成される。
【００３４】
接続モードがモードＢのときは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、いずれもオフにされる。スイッチＳａ，Ｓｂは、いずれもオンにされる。これにより、電圧変換装置３０は停止し、直流電源２０は、スイッチＳｂによって主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に電気的に接続される。したがって、直流電源２０の単独使用状態が形成される。
【００３５】
接続モードがモードＣのときは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、スイッチング制御（オン／オフ）される。スイッチＳａ，Ｓｂは、いずれもオンにされる。これにより、電圧変換装置３０は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に電気的に接続され、電圧変換動作（昇圧動作）を行なうことができる。直流電源２０も、スイッチＳｂによって主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に電気的に接続される。したがって、直流電源１０，２０の並列使用状態が形成される。
【００３６】
接続モードがモードＤのときは、スイッチング素子Ｓ１はオフにされ、スイッチング素子Ｓ２はオンにされる。スイッチＳａはオフにされ、スイッチＳｂはオンにされる。これにより、電圧変換装置３０のスイッチング素子Ｓ２および第２のノードＮＤ２を介して直流電源１０，２０が直列に接続される状態が形成される。
【００３７】
接続モードがモードＥのときは、スイッチング素子Ｓ１はオンにされ、スイッチング素子Ｓ２はオフにされる。スイッチＳａ，Ｓｂは、いずれもオンにされる。これにより、直流電源２０からの電力によって直流電源１０を充電可能に接続される状態が形成される。
【００３８】
図３は、モータ５０の負荷に応じた接続モードの切替えを説明するための図である。図３を参照して、横軸はモータ５０の回転数を示し、縦軸はモータ５０のトルクを示す。モータ５０の負荷が相対的に小さいときは、直流電源２０のみを使用するモードＢが選択される。
【００３９】
モータ５０の負荷が中程度であるときは、直流電源１０のみを使用するモードＡ、または直流電源１０，２０を並列使用するモードＣが選択される。モードＡは、電圧変換装置３０により直流電源１０の出力電圧を昇圧してインバータ４０（図１）へ供給可能であるので、モードＢよりも高い負荷に対応可能である。モードＣは、モードＡの状態にさらに直流電源２０が接続されるので、モードＡよりも高い負荷に対応可能である。したがって、モータ５０の負荷が中程度の領域については、低負荷側ではモードＡが選択され、高負荷側ではモードＣが選択されるようにさらに細分化してもよい。
【００４０】
そして、モータ５０の負荷が相対的に大きいときは、直流電源１０，２０が直列接続されるモードＤが選択される。
【００４１】
なお、モードＢからモードＣへ接続モードが切替えられるときは、電圧変換装置３０の出力電圧の目標を直流電源２０の電圧レベルに設定して電圧変換装置３０が駆動される。なお、モードＣからモードＢへ接続モードを切替えるときは、電圧変換装置３０を単に停止すればよい。
【００４２】
また、モードＣ，Ｄ間の切替時は、接続状態の切替えに伴なう主正母線ＭＰＬの急激な電圧変動を抑制するために、スイッチＳｂを一旦オフにして直流電源２０を主正母線ＭＰＬから電気的に一旦切離し、モードＡの状態で主正母線ＭＰＬの電圧をモード切替後の電圧レベルに調整してからスイッチＳｂをオンにするのが好ましい。
【００４３】
具体的には、モードＣからモードＤへの切替時は、スイッチＳｂを一旦オフにし、電圧変換装置３０によって主正母線ＭＰＬの電圧を直流電源１０，２０の電圧の和に昇圧してからスイッチＳｂをオンにする。モードＤからモードＣへの切替時も、スイッチＳｂを一旦オフにし、電圧変換装置３０によって主正母線ＭＰＬの電圧を直流電源２０の電圧レベルに降圧してからスイッチＳｂをオンにする。これにより、モードＣ，Ｄ間の切替時における主正母線ＭＰＬの急激な電圧変動を抑制することができる。
【００４４】
ここで、上述のように、直流電源１０は、直流電源２０に比べて出力パワーは高いものの、蓄積エネルギは低い。このため、直流電源１０は、パワーを出力することによって出力電圧が低下しやすい。直流電源１０の電圧ＶＢ１が低下して放電限界に達すると、直列接続時に直流電源１０，２０から出力を取り出せなくなってしまう。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、蓄積エネルギが高い直流電源２０からの電力によって蓄積エネルギが低い直流電源１０を充電するための充電制御が実行される。具体的には、直流電源１０，２０の状態に応じて、モードＥが選択される。これにより、直流電源２０からの電力によって直流電源１０が充電されるため、直流電源１０が放電限界に達することを抑制することができる。以下、この充電制御の内容について詳しく説明する。
【００４６】
図４は、直流電源１０，２０の各電圧の関係を説明するための図である。図４を参照して、制御部７０は、電圧ＶＢ１がしきい値ＶＢ１Ｔを下回った場合に、直流電源２０の電圧ＶＢ２が直流電源１０の電圧ＶＢ１よりも高いときは、モードＥを選択し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂを制御する。これにより、直流電源２０からの電力によって直流電源１０が充電される。なお、制御部７０は、直流電源１０のＳＯＣ（State  of  Charge）が所定のしきい値を下回った場合に、直流電源２０の電圧ＶＢ２が直流電源１０の電圧ＶＢ１よりも高いときに、モードＥを選択してもよい。
【００４７】
ここで、しきい値ＶＢ１Ｔは、直流電源２０の下限電圧ＶＢ２Ｌよりも低い値に設定される。このため、電圧ＶＢ１がしきい値ＶＢ１Ｔが下回った場合に、電圧ＶＢ２が電圧ＶＢ１よりも高い状態となる。よって、直流電源２０からの電力によって直流電源１０を確実に充電することができる。
【００４８】
なお、直流電源２０は、電圧ＶＢ２が下限電圧ＶＢ２Ｌから上限電圧ＶＢ２Ｈまでの範囲内となるように用いられる。具体的には、電圧ＶＢ２が下限電圧ＶＢ２Ｌを下回るおそれがある場合には、直流電源２０からの放電が抑制され、電圧ＶＢ２が上限電圧ＶＢ２Ｈを上回るおそれがある場合には、直流電源２０への充電が抑制される。
【００４９】
また、しきい値ＶＢ１Ｔは、直流電源１０の下限電圧ＶＢ１Ｌよりも高い値に設定される。このため、電圧ＶＢ１が下限電圧ＶＢ１Ｌに達することよって直列接続時に直流電源１０，２０から出力を取り出せなくなることを防止することができる。
【００５０】
直流電源２０と同様に、直流電源１０は、電圧ＶＢ１が下限電圧ＶＢ１Ｌから上限電圧ＶＢ１Ｈまでの範囲内となるように用いられる。具体的には、電圧ＶＢ１が下限電圧ＶＢ１Ｌを下回るおそれがある場合には、直流電源１０からの放電が抑制され、電圧ＶＢ１が上限電圧ＶＢ１Ｈを上回るおそれがある場合には、直流電源１０への充電が抑制される。
【００５１】
図５は、図１に示す制御部７０が実行する充電制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。なお、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、制御部７０に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、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。
【００５２】
図５を参照して、制御部７０は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、上述のように、モータ５０の負荷に応じて接続モードを選択する。続いてＳ２０にて、選択された接続モードが直列接続（モードＤ）であるか否かを判定する。選択された接続モードが直列接続であると判定された場合は（Ｓ２０にてＹＥＳ）、制御部７０は、選択された接続モードに応じて、上述のようにスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂを制御する（Ｓ３０）。
【００５３】
選択された接続モードが直列接続であると判定されない場合は（Ｓ２０にてＮＯ）、制御部７０は、選択された接続モードが直流電源１０から電力が出力されるモード（モードＡまたはモードＣ）であるか否かを判定する（Ｓ４０）。選択された接続モードが直流電源１０から電力が出力されるモードであると判定された場合は（Ｓ４０にてＹＥＳ）、制御部７０は、選択された接続モードに応じて、上述のようにスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂを制御する（Ｓ３０）。
【００５４】
選択された接続モードが直流電源１０から電力が出力されるモードであると判定されない場合（接続モードがモードＢである場合）は（Ｓ４０にてＮＯ）、制御部７０は、直流電源１０の電圧ＶＢ１を検出する（Ｓ５０）。続いてＳ６０にて、制御部７０は、検出された電圧ＶＢ１がしきい値ＶＢ１Ｔよりも高いか否かを判定する。検出された電圧ＶＢ１がしきい値ＶＢ１Ｔよりも高いと判定された場合は（Ｓ６０にてＹＥＳ）、制御部７０は、選択された接続モードに応じて、上述のようにスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチＳａ，Ｓｂを制御する（Ｓ３０）。
【００５５】
検出された電圧ＶＢ１がしきい値ＶＢ１Ｔよりも高いと判定されない場合は（Ｓ６０にてＮＯ）、制御部７０は、スイッチング素子Ｓ１をオンし、スイッチング素子Ｓ２をオフするとともに、スイッチＳａ，Ｓｂをいずれもオンする。続いてＳ８０にて、制御部７０は、接続モードを直流電源１０の充電モード（モードＥ）に設定する。これにより、直流電源２０からの電力によって直流電源１０が充電される。
【００５６】
以上のように、この実施の形態においては、直流電源１０の充電状態を示す状態量がしきい値を下回った場合に、直流電源２０の電圧が直流電源１０の電圧よりも高いときは、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチＳａ，Ｓｂがオンされ、かつ、スイッチング素子Ｓ２がオフされる。これにより、直流電源２０からの電力によって直流電源１０が充電されるため、電圧ＶＢ１が低下して放電限界に達することを抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、直列接続時に直流電源１０，２０から出力を取り出せないことを抑制することができる。
【００５７】
なお、上記の実施の形態における負荷駆動装置１は、好ましくは、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に適用される。この場合、モータ５０は、電動車両を駆動する走行モータであり、または、ハイブリッド車両においてエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータであってもよい。なお、この発明の適用範囲は、電動車両に限定されるものではなく、その他の負荷駆動装置全般に適用可能である。
【００５８】
なお、上記において、直流電源１０は、この発明における「第１の直流電源」の一実施例に対応し、直流電源２０は、この発明における「第２の直流電源」の一実施例に対応する。また、スイッチング素子Ｓ１は、この発明における「第１のスイッチング素子」の一実施例に対応し、スイッチング素子Ｓ２は、この発明における「第２のスイッチング素子」の一実施例に対応する。さらに、スイッチＳａは、この発明における「第１の電気素子」の一実施例に対応し、スイッチＳｂは、この発明における「第２の電気素子」の一実施例に対応する。
【００５９】
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、上記した実施の形態の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】
【００６０】
１  負荷駆動装置、１０，２０  直流電源、３０  電圧変換装置、４０  インバータ、５０  モータ、６１，６２  電圧センサ、７０  制御部、Ｓ１，Ｓ２  スイッチング素子、Ｌ  リアクトル、Ｓａ，Ｓｂ  スイッチ、ＭＰＬ  主正母線、ＭＮＬ  主負母線、ＰＬ  正極線、ＮＤ１  第１のノード、ＮＤ２  第２のノード。
【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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