(57)【要約】【課題】複数の蓄電装置を搭載する場合に、エネルギー損失が低減された車両の電源装置および車両の電源装置の制御方法を提供する。【解決手段】車両の電源装置は、車輪を駆動させるモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための複数の直流電源であるバッテリＢＡ，ＢＢ１と、複数の直流電源と共通電源ラインＰＬ２との間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部３９Ａ，３９Ｂと、複数の電圧変換部を制御する制御装置３０とを備える。制御装置は、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させた後に複数の直流電源の各電源ノードが共通電源ノードに接続されるように複数の電圧変換部を制御する。【選択図】図１
2008220084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動させるモータに電力を供給するための複数の直流電源と、
前記複数の直流電源と共通電源ノードとの間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部と、
前記複数の電圧変換部を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数の直流電源の電源電圧の差を減少させた後に前記複数の直流電源の各電源ノードが前記共通電源ノードに接続されるように前記複数の電圧変換部を制御する、車両の電源装置。
【請求項２】
前記複数の電圧変換部のうちの第１の電圧変換部は、
前記複数の直流電源のうちの第１の直流電源の電圧を昇圧して前記共通電源ノードに供給し得る第１の昇圧コンバータと、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとを接続する第１の接続部を含み、
前記第１の接続部は、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとの間に配置される直列に接続された第１のリレーおよび制限抵抗と、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとを直接接続する第２のリレーとを含み、
前記制御装置は、前記第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が所定値以下になるまで前記第２のリレーを解放しかつ前記第１のリレーを接続した状態を保ち、前記第１の直流電源と他の直流電源の電圧の差が所定値以下になった後には前記第２のリレーを接続状態に制御する、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、車両負荷からの前記車両の電源装置に対する出力要求が所定値以下である場合には、前記複数の直流電源の電源電圧の差を減少させ、車両負荷からの前記車両の電源装置に対する出力要求が所定値より大きい場合には、前記複数の電圧変換部の少なくともいずれかによって対応する直流電源の電源電圧を昇圧させて前記共通電源ノードに出力させる、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置であり、
前記第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、
スイッチング素子およびコイルを含み、
前記制御装置は、前記複数の電圧変換部の各々のスイッチング素子のスイッチングを制御することによって、前記第１、第２の蓄電装置の電圧差が減少するように一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に対して電力を移す、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項５】
前記複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置であり、
前記第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、
コイルと、
前記共通電源ノードと前記コイルとの間に設けられるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に並列に設けられる整流素子と、
前記コイルを流れる電流を検知する電流センサとを含み、
前記制御装置は、前記第１、第２の蓄電装置のうちの電源電圧が高い方に対応する一方の電圧変換部のスイッチング素子を導通状態に制御し、他方の電圧変換部のスイッチング素子を非導通状態に制御し、前記他方の電圧変換部の電流センサにおいて電流が検出されたことをもって前記第１、第２の蓄電装置の電源電圧の差が所定値以下となったと判断する、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項６】
前記複数の直流電源のうちの少なくとも１つは蓄電装置であり、
前記蓄電装置に対して外部電源から充電を行なうために前記外部電源から電力を受ける受電部をさらに備える、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項７】
車輪を駆動させるモータに電力を供給するための複数の直流電源と、前記複数の直流電源と共通電源ノードとの間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部とを備える車両の電源装置の制御方法であって、
前記複数の直流電源の電源電圧の差を減少させるように前記複数の電圧変換部を制御する第１のステップと、
前記複数の直流電源の電源電圧の差が所定値よりも小さくなった場合に、前記複数の直流電源の各電源ノードが前記共通電源ノードに接続されるように前記複数の電圧変換部を制御する第２のステップとを備える、車両の電源装置の制御方法。
【請求項８】
前記複数の電圧変換部のうちの第１の電圧変換部は、
前記複数の直流電源のうちの第１の直流電源の電圧を昇圧して前記共通電源ノードに供給し得る第１の昇圧コンバータと、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとを接続する第１の接続部を含み、
前記第１の接続部は、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとの間に配置される直列に接続された第１のリレーおよび制限抵抗と、
前記第１の直流電源と前記第１の昇圧コンバータとを直接接続する第２のリレーとを含み、
前記第１のステップは、
前記第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が前記所定値以下になるまで、前記第２のリレーを解放した状態を保つステップと、
前記第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が前記所定値以下になるまで、前記第１のリレーを接続した状態を保つステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記第１の直流電源と他の直流電源の電圧の差が前記所定値以下になった後には前記第２のリレーを接続状態に制御するステップを含む、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
【請求項９】
前記制御方法は、
車両負荷からの前記車両の電源装置に対する出力要求がしきい値以下であるか否かを判断するステップをさらに備え、
前記第１のステップは、前記出力要求が前記しきい値以下である場合に実行される、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
【請求項１０】
前記複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置であり、
前記第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、
スイッチング素子およびコイルを含み、
前記第１のステップは、前記複数の電圧変換部の各々のスイッチング素子のスイッチングを制御することによって、前記第１、第２の蓄電装置の電圧差が減少するように一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に対して電力を移す、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
【請求項１１】
前記複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置であり、
前記第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、
コイルと、
前記共通電源ノードと前記コイルとの間に設けられるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に並列に設けられる整流素子と、
前記コイルを流れる電流を検知する電流センサとを含み、
前記第１のステップは、
前記第１、第２の蓄電装置のうちの電源電圧が高い方に対応する一方の電圧変換部のスイッチング素子を導通状態に制御するステップと、
他方の電圧変換部のスイッチング素子を非導通状態に制御するステップと、
前記他方の電圧変換部の電流センサにおいて電流が検出されたことをもって前記第１、第２の蓄電装置の電源電圧の差が所定値以下となったと判断するステップとを含む、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
【請求項１２】
前記複数の直流電源のうちの少なくとも１つは蓄電装置であり、
前記車両の電源装置は、
前記蓄電装置に対して外部電源から充電を行なうために前記外部電源から電力を受ける受電部をさらに備える、請求項７に記載の車両の電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源装置および車両の電源装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車などのように、電源装置を搭載し、その電力でモータを駆動する車両が注目されている。
【０００３】
このような車両では、外部から充電可能な構成とすることも検討されている。充電した電力で走行可能な距離を伸ばすためには、蓄電装置の大容量化が必要となる。蓄電装置を大容量にするには、多数の蓄電池を並列接続して使用することも考えられるが、充電や放電のばらつきが問題となる。
【０００４】
特開２００２−１０５０２号公報（特許文献１）は、複数の蓄電池の充電と放電とを同時に行なう蓄電池用充放電装置を開示する。この蓄電池用充放電装置には、交流電源を整流する充電用整流回路と，この充電用整流回路と並列に蓄電池の電気量を上記交流電源に回生する回生用整流回路とが設けられており、さらに、充電用整流回路の出力部に、スイッチング素子を有する昇降圧コンバータが設けられている。
【特許文献１】特開２００２−１０５０２号公報
【特許文献２】特開平８−１２６１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータは、回転速度が高速になるにつれて逆起電力が増大する。モータの電源電圧が逆起電力より低いと制御性を維持できない。弱め界磁制御を行なって逆起電力をモータ電源電圧よりも低く抑えることで制御性を維持できるが、その分出力トルクは低くなってしまう。したがって、逆起電力よりもモータ電源電圧を高く維持し、制御性と高出力の両立を図るために、バッテリ電圧を昇圧コンバータで昇圧してモータに供給することも行なわれている。
【０００６】
一方、モータの回転数が低い領域では、逆起電力がバッテリ電圧よりも十分低いので、昇圧コンバータで昇圧を行なう必要がない。昇圧コンバータは、内部にスイッチング素子を有しており、動作させるとスイッチング損失が発生する。したがって、モータの回転数が低い領域では、昇圧コンバータのスイッチングを停止させてバッテリ電圧をそのままモータに供給するようにしたい。
【０００７】
しかしながら、複数の蓄電装置を並列に搭載する場合には、各蓄電装置の電源電圧に差が生じている場合に、昇圧コンバータを短絡状態に設定すると、高い電圧の蓄電装置から低い電圧の蓄電装置に向けて過大電流が流れてしまう。
【０００８】
この発明の目的は、複数の蓄電装置を搭載する場合に、エネルギー損失が低減された車両の電源装置および車両の電源装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、車輪を駆動させるモータに電力を供給するための複数の直流電源と、複数の直流電源と共通電源ノードとの間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部と、複数の電圧変換部を制御する制御装置とを備える。制御装置は、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させた後に複数の直流電源の各電源ノードが共通電源ノードに接続されるように複数の電圧変換部を制御する。
【００１０】
好ましくは、複数の電圧変換部のうちの第１の電圧変換部は、複数の直流電源のうちの第１の直流電源の電圧を昇圧して共通電源ノードに供給し得る第１の昇圧コンバータと、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとを接続する第１の接続部を含む。第１の接続部は、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとの間に配置される直列に接続された第１のリレーおよび制限抵抗と、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとを直接接続する第２のリレーとを含む。制御装置は、第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が所定値以下になるまで第２のリレーを解放しかつ第１のリレーを接続した状態を保ち、第１の直流電源と他の直流電源の電圧の差が所定値以下になった後には第２のリレーを接続状態に制御する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、車両負荷からの車両の電源装置に対する出力要求が所定値以下である場合には、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させ、車両負荷からの車両の電源装置に対する出力要求が所定値より大きい場合には、複数の電圧変換部の少なくともいずれかによって対応する直流電源の電源電圧を昇圧させて共通電源ノードに出力させる。
【００１２】
好ましくは、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置である。第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、スイッチング素子およびコイルを含む。制御装置は、複数の電圧変換部の各々のスイッチング素子のスイッチングを制御することによって、第１、第２の蓄電装置の電圧差が減少するように一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に対して電力を移す。
【００１３】
好ましくは、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置である。第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、コイルと、共通電源ノードとコイルとの間に設けられるスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に設けられる整流素子と、コイルを流れる電流を検知する電流センサとを含む。制御装置は、第１、第２の蓄電装置のうちの電源電圧が高い方に対応する一方の電圧変換部のスイッチング素子を導通状態に制御し、他方の電圧変換部のスイッチング素子を非導通状態に制御し、他方の電圧変換部の電流センサにおいて電流が検出されたことをもって第１、第２の蓄電装置の電源電圧の差が所定値以下となったと判断する。
【００１４】
好ましくは、複数の直流電源のうちの少なくとも１つは蓄電装置であり、車両の電源装置は、蓄電装置に対して外部電源から充電を行なうために外部電源から電力を受ける受電部をさらに備える。
【００１５】
この発明は、他の局面に従うと、車輪を駆動させるモータに電力を供給するための複数の直流電源と、複数の直流電源と共通電源ノードとの間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部とを備える車両の電源装置の制御方法であって、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させるように複数の電圧変換部を制御する第１のステップと、複数の直流電源の電源電圧の差が所定値よりも小さくなった場合に、複数の直流電源の各電源ノードが共通電源ノードに接続されるように複数の電圧変換部を制御する第２のステップとを備える。
【００１６】
好ましくは、複数の電圧変換部のうちの第１の電圧変換部は、複数の直流電源のうちの第１の直流電源の電圧を昇圧して共通電源ノードに供給し得る第１の昇圧コンバータと、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとを接続する第１の接続部を含む。第１の接続部は、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとの間に配置される直列に接続された第１のリレーおよび制限抵抗と、第１の直流電源と第１の昇圧コンバータとを直接接続する第２のリレーとを含む。第１のステップは、第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が所定値以下になるまで、第２のリレーを解放した状態を保つステップと、第１の直流電源と他の直流電源の電圧差が所定値以下になるまで、第１のリレーを接続した状態を保つステップとを含む。第２のステップは、第１の直流電源と他の直流電源の電圧の差が所定値以下になった後には第２のリレーを接続状態に制御するステップを含む。
【００１７】
好ましくは、制御方法は、車両負荷からの車両の電源装置に対する出力要求がしきい値以下であるか否かを判断するステップをさらに備える。第１のステップは、出力要求がしきい値以下である場合に実行される。
【００１８】
好ましくは、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置である。第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、スイッチング素子およびコイルを含む。第１のステップは、複数の電圧変換部の各々のスイッチング素子のスイッチングを制御することによって、第１、第２の蓄電装置の電圧差が減少するように一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に対して電力を移す。
【００１９】
好ましくは、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置である。第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する第１、第２の電圧変換部の各々は、コイルと、共通電源ノードとコイルとの間に設けられるスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に設けられる整流素子と、コイルを流れる電流を検知する電流センサとを含む。第１のステップは、第１、第２の蓄電装置のうちの電源電圧が高い方に対応する一方の電圧変換部のスイッチング素子を導通状態に制御するステップと、他方の電圧変換部のスイッチング素子を非導通状態に制御するステップと、他方の電圧変換部の電流センサにおいて電流が検出されたことをもって第１、第２の蓄電装置の電源電圧の差が所定値以下となったと判断するステップとを含む。
【００２０】
好ましくは、複数の直流電源のうちの少なくとも１つは蓄電装置である。車両の電源装置は、蓄電装置に対して外部電源から充電を行なうために外部電源から電力を受ける受電部をさらに備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の蓄電装置を搭載する場合に、エネルギー損失が低減され効率のよい走行が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
図１を参照して、車両１は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢ１と、電圧変換部３９Ａ，３９Ｂと、平滑用コンデンサＣＨと、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ１，１３と、インバータ１４，２２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。
【００２４】
電圧変換部３９Ａ，３９Ｂは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ２１Ａ，２１Ｂとを含む。
【００２５】
この車両に搭載される蓄電装置は外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、リレー回路５１と、入力端子５０と、電圧センサ７４とを含む。
【００２６】
リレー回路５１は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。そして、リレーＲＹ１の一端に電力入力ラインＡＣＬ１の一方端が接続され、電力入力ラインＡＣＬ１の他方端は、モータジェネレータＭＧ１の三相コイルの中性点Ｎ１に接続される。また、リレーＲＹ２の一端に電力入力ラインＡＣＬ２の一方端が接続され、電力入力ラインＡＣＬ２の他方端は、モータジェネレータＭＧ２の三相コイルの中性点Ｎ２に接続される。さらに、リレーＲＹ１，ＲＹ２の他端に入力端子５０が接続される。
【００２７】
リレー回路５１は、制御装置３０からの入力許可信号ＥＮが活性化されると、入力端子５０を電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と電気的に接続する。具体的には、リレー回路５１は、入力許可信号ＥＮが活性化されると、リレーＲＹ１，ＲＹ２をオンし、入力許可信号ＥＮが非活性化されると、リレーＲＹ１，ＲＹ２をオフする。
【００２８】
入力端子５０は、車両外部の商用電源９０をこのハイブリッド車両１に接続するための端子である。そして、このハイブリッド車両１においては、入力端子５０に接続される車両外部の商用電源９０からバッテリＢＡまたはＢＢ１を充電することができる。
【００２９】
なお、以上の構成は、２つの回転電機のステータコイルの中性点を利用するものであるが、そのような構成に代えて、たとえば、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続するために車載型または車外に設置されるバッテリ充電装置を使用しても良いし、また昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。
【００３０】
平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ａは、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬＡを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ａは、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。
【００３１】
平滑用コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ１Ｂと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の両端間の電圧ＶＬＢを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧を昇圧する。
【００３２】
平滑用コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。
【００３３】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。
【００３４】
動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んだり、自動変速機を組み込んだりしてもよい。
【００３５】
電圧変換部３９Ａは、正極側に設けられる接続部４０Ａと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＭＲＧとを含む。接続部４０Ａは、バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＢと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒ０とを含む。システムメインリレーＳＭＲＧは、バッテリＢＡの負極（接地ラインＳＬ１）と接地ラインＳＬ２との間に接続される。
【００３６】
システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。
【００３７】
電圧センサ１０Ａは、バッテリＢＡの端子間の電圧ＶＡを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＡとともにバッテリＢＡの充電状態を監視するために、バッテリＢＡに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
【００３８】
電圧変換部３９Ｂは、正極側に設けられる接続部４０Ｂと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＲ１Ｇとを含む。接続部４０Ｂは、バッテリＢＢ１の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲ１Ｂと、システムメインリレーＳＲ１Ｂと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＲ１Ｐおよび制限抵抗Ｒ１とを含む。システムメインリレーＳＲ１Ｇは、バッテリＢＢ１の負極と接地ラインＳＬ２との間に接続される。
【００３９】
システムメインリレーＳＲ１Ｐ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４〜ＣＯＮＴ６にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。
【００４０】
接地ラインＳＬ２は、後に説明するように昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの中を通ってインバータ１４および２２側に延びている。
【００４１】
電圧センサ１０Ｂ１は、バッテリＢＢ１の端子間の電圧ＶＢＢ１を測定する。図示しないが、電圧センサ１０Ｂ１とともにバッテリＢＢ１の充電状態を監視するために、各バッテリに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＢ１としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
【００４２】
インバータ１４は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００４３】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。
【００４４】
インバータ２２は、インバータ１４と並列的に、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００４５】
電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００４６】
制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１，ＶＢＢ２，ＶＬＡ，ＶＬＢ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂに対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵＢ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤＢおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。
【００４７】
さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００４８】
同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。
【００４９】
図２は、図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。
図１、図２を参照して、インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に並列に接続される。
【００５０】
Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００５１】
Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００５２】
Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００５３】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードから引出されたラインＵＬに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードから引出されたラインＶＬに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードから引出されたラインＷＬに接続される。
【００５４】
なお、図１のインバータ２２についても、モータジェネレータＭＧ２に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ１４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図２には、インバータに制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＣ１と制御信号ＰＷＭＩ２，ＰＷＭＣ２がそれぞれインバータ１４，２２に入力される。
【００５５】
図３は、図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。
図１、図３を参照して、昇圧コンバータ１２Ａは、一方端が電源ラインＰＬ１Ａに接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００５６】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００５７】
なお、図１の昇圧コンバータ１２Ｂについては、電源ラインＰＬ１Ａに代えて電源ラインＰＬ１Ｂに接続される点が昇圧コンバータ１２Ａと異なるが、内部の回路構成については昇圧コンバータ１２Ａと同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図３には、昇圧コンバータに制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＵＡ，ＰＷＤＡと制御信号ＰＷＵＢ，ＰＷＤＢがそれぞれインバータ１４，２２に入力される。
【００５８】
ここで、再び図１を参照して、本願実施の形態に共通する動作を説明する。本願実施の形態の車両の電源装置は、車輪を駆動させるモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための複数の直流電源であるバッテリＢＡ，ＢＢ１と、複数の直流電源と共通電源ラインＰＬ２との間にそれぞれ接続されて電圧変換を行なう複数の電圧変換部３９Ａ，３９Ｂと、複数の電圧変換部を制御する制御装置３０とを備える。制御装置は、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させた後に複数の直流電源の各電源ノードが共通電源ノードに接続されるように複数の電圧変換部を制御する。
【００５９】
電源電圧の差を減少させた後に、複数の直流電源の各電源ノードが共通電源ノードに接続されるので、接続時に電源電圧が高い直流電源から電源電圧が低い直流電源に過大な電流が流れることが防止される。
【００６０】
［実施の形態１］
図４は、本発明の実施の形態１における電圧変換部３９Ａ，３９Ｂに対する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
【００６１】
図１、図４を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ１において上アームＯＮ要求が有るか否かが判断される。上アームとは、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの各々のＩＧＢＴ素子Ｑ１のことである。また上アームＯＮ要求というのは、昇圧コンバータのＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを停止し、上アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ１を導通状態に固定し、下アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通状態に固定することによって、電源ラインＰＬ２と電源ラインＰＬ１ＡまたはＰＬ１Ｂとが接続された状態にすることである。昇圧が不要な場合にはこのようにすることによって、スイッチング損失が低減され、エネルギー効率が改善される。
【００６２】
たとえば、通電電流が０Ａであるときに昇圧コンバータのスイッチングをしていると消費電力は４５Ｗ程度である。これが上アームＯＮ状態にすると消費電力は０Ｗとなる。また、通電電流が２０Ａであるときに昇圧コンバータのスイッチングをしていると消費電力は１００Ｗ程度である。これが上アームＯＮ状態にすると消費電力は２５Ｗに低減される。
【００６３】
ただし、昇圧コンバータで昇圧が不要となる条件は限られている。
図５は、昇圧コンバータで昇圧が不要となる条件について説明するための図である。
【００６４】
図５を参照して、横軸はモータ回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）であり、波形Ｗ１は、モータの最大パワー曲線であり、これに対する縦軸はモータトルクＴｍ（Ｎ・ｍ）である。また、波形Ｗ２は昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの制御値であり、これに対する縦軸はＶＨ（Ｖ）である。
【００６５】
モータの逆起電力は回転数が増加するにしたがって増加する。しかし、波形Ｗ２は、回転数が０からＮｍ０までのしばらくの間は、バッテリ電圧が逆起電力よりも高いので、バッテリ電圧ＶＢＡＴ（一定値）である。
【００６６】
回転数が増加して逆起電力がバッテリ電圧ＶＢＡＴを超えるようになると、回転数の増加にしたがって昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが逆起電力よりも高い電圧になるように制御される。
【００６７】
しかし、昇圧コンバータの昇圧電圧には最大値ＶＭＡＸが存在する。このため、昇圧電圧がＶＭＡＸに到達した回転数Ｎｍ１以降は、モータ回転数Ｎｍが増加しても波形Ｗ２に示された昇圧電圧はＶＭＡＸのまま変化しなくなる。モータ回転数Ｎｍが回転数Ｎｍ１より大の領域では、回転数が増加すると弱め界磁制御が行なわれるので、波形Ｗ１に示すように、回転数が増加すると最大トルクはそれに伴い次第に低下する。
【００６８】
図５において、波形Ｗ３を境界として領域Ａ１，Ａ２が示されている。領域Ａ１は、昇圧コンバータを停止させバッテリ電圧ＶＢＡＴをインバータに与えても良い領域である。領域Ａ２は昇圧コンバータによってバッテリ電圧を昇圧させる必要がある領域である。そして、図４のステップＳ１では、現在の車両の動作状態におけるモータ回転数とトルクで定まる動作点が図５のマップ上の領域Ａ１に属するかが判断されている。そして、動作点が領域Ａ１に属する場合に上アームＯＮ要求が発生する。
【００６９】
ステップＳ１において上アームＯＮ要求が有ると判断された場合には、ステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２では、電池出力の要求値がしきい値であるＡ（ｋＷ）以下であるか否かが判断される。なお、ステップＳ１では、モータがどれだけ出力を要求しているかを検出しているのに対し、ステップＳ２ではモータの出力要求に加えて他の電力消費（補機等）も考慮したバッテリに対する出力要求が検出される。後に説明するように制限抵抗を介して電流を供給すると、この要求値が大きい場合には熱損失が大きくなるからである。
【００７０】
ステップＳ２において、電池出力要求がしきい値Ａ（ｋｗ）以下であった場合には、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では電池電圧のチェックが行なわれる。ここでバッテリＢＡとバッテリＢＢ１の電圧が測定されても良いし、予め定期的に測定されていたバッテリの電圧がメモリから読み出されても良い。
【００７１】
ステップＳ３に続いてステップＳ４の処理が実行される。ステップＳ４では、バッテリ電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１の比較が行なわれる。
【００７２】
ステップＳ４においてＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立した場合には、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、システムメインリレーＳＲ１ＰがＯＦＦ状態からＯＮ状態に状態が変更される。そしてステップＳ６において、システムメインリレーＳＲ１ＢがＯＮ状態からＯＦＦ状態に状態が変更される。これにより、バッテリＢＢ１に対する電流の出入りは制限抵抗Ｒ１を介して行なわれるように接続が変更されたことになる。
【００７３】
さらに、ステップＳ７では、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの各々において上アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ１がＯＮ状態に制御される。すると、２つのバッテリが制限抵抗Ｒ１を介して接続されたことになり、ステップＳ８に示すように電圧が高い方のバッテリＢＡから電圧が低い方のバッテリＢＢ１に対して充電が実行される。
【００７４】
図６は、図４のステップＳ８において行なわれる充電の様子を説明するための回路図である。
【００７５】
図６の電流Ｉに示すように、電圧ＶＢＡのほうが電圧ＶＢＢ１よりも高い場合には、システムメインリレーＳＭＲＢおよび昇圧コンバータ１２Ａの上アームを経由して、バッテリＢＡから電流Ｉが流出し、昇圧コンバータ１２Ｂの上アームとシステムメインリレーＳＲ１Ｐおよび制限抵抗Ｒ１とを経由してバッテリＢＢ１に電流が流入する。
【００７６】
なお、図４および図６では、制限抵抗Ｒ１で充電電流を制限する例を示したが、これに代えて制限抵抗Ｒ０で充電電流を制限したり、また制限抵抗Ｒ０，Ｒ１の両方を使用して電流を制限したりするように制御を変形しても良い。
【００７７】
再び図４を参照して、ステップＳ８に続くステップＳ９においてバッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったか否かが判断される。実際には、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１の差の絶対値が所定のしきい値以下となったか否かが判断される。この所定のしきい値は、システムメインリレーＳＲ１Ｂを導通させる際にスパークにより溶着が起こらないことやコンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨ等の部品に許容値を超える過熱が発生しないことが考慮されて決定される。
【００７８】
ステップＳ９において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがまだ等しくなっていない場合には、ステップＳ８に処理が戻りバッテリの充電が継続される。一方、ステップＳ９において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったと判断された場合には、ステップＳ１０に処理が進む。
【００７９】
ステップＳ１０では、システムメインリレーＳＲ１ＢがＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更され、続いてステップＳ１１においてシステムメインリレーＳＲ１ＰがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更される。これにより、バッテリＢＢ１から制限抵抗Ｒ１を介さずに電流が供給されるように接続が変更されたことになる。
【００８０】
他方、ステップＳ４において、ＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立しなかった場合には、ステップＳ１５に処理が進む。ステップＳ１５では、システムメインリレーＳＭＲＰがＯＦＦ状態からＯＮ状態に状態が変更される。そしてステップＳ１６において、システムメインリレーＳＭＲＢがＯＮ状態からＯＦＦ状態に状態が変更される。これにより、バッテリＢＡに対する電流の出入りは制限抵抗Ｒ０を介して行なわれるように接続が変更されたことになる。
【００８１】
さらに、ステップＳ１７では、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの各々において上アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ１がＯＮ状態に制御される。すると、２つのバッテリが制限抵抗Ｒ１を介して接続されたことになり、ステップＳ１８に示すように電圧が高い方のバッテリＢＢ１から電圧が低い方のバッテリＢＡに対して充電が実行される。
【００８２】
そしてステップＳ１９においてバッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったか否かが判断される。実際には、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１の差の絶対値が所定のしきい値以下となったか否かが判断される。この所定のしきい値は、システムメインリレーＳＭＲＢを導通させる際にスパークにより溶着が起こらないことやコンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨ等の部品に許容値を超える過熱が発生しないことが考慮されて決定される。
【００８３】
ステップＳ１９において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがまだ等しくなっていない場合には、ステップＳ１８に処理が戻りバッテリの充電が継続される。一方、ステップＳ１９において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったと判断された場合には、ステップＳ２０に処理が進む。
【００８４】
ステップＳ２０では、システムメインリレーＳＭＲＢがＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更され、続いてステップＳ２１においてシステムメインリレーＳＭＲＰがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更される。これにより、バッテリＢＡから制限抵抗Ｒ０を介さずに電流が供給されるように接続が変更されたことになる。
【００８５】
最後に、ステップＳ１，Ｓ２の条件が成立しなかった場合や、ステップＳ１１，Ｓ２１の処理が終了した場合には、ステップＳ２２に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００８６】
ここで、再び図１を参照して、実施の形態１における動作を説明する。複数の電圧変換部のうちの第１の電圧変換部３９Ａは、複数の直流電源のうちのバッテリＢＡの電圧を昇圧して共通電源ラインＰＬ２に供給し得る昇圧コンバータ１２Ａと、バッテリＢＡと昇圧コンバータ１２Ａとを接続する接続部４０Ａを含む。接続部４０Ａは、バッテリＢＡと昇圧コンバータ１２Ａとの間に配置される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒ０と、バッテリＢＡと昇圧コンバータ１２Ａとを直接接続するシステムメインリレーＳＭＲＢとを含む。制御装置３０は、バッテリＢＡと他の直流電源の電圧差が所定値以下になるまでシステムメインリレーＳＭＲＢを解放しかつシステムメインリレーＳＭＲＰを接続した状態を保ち、バッテリＢＡと他の直流電源の電圧の差が所定値以下になった後にはシステムメインリレーＳＭＲＢを接続状態に制御する。
【００８７】
したがって、バッテリＢＡとバッテリＢＢ１との間で電源電圧に差がある場合には、制限抵抗で電流が制限されてその状態で電源電圧が等しくなってから電流制限が解除されるので、過大な電流が生じることなく、並列に設けられた複数のバッテリを昇圧コンバータで電流が制御された状態から負荷に直結された状態に遷移させることができる。
【００８８】
制御装置３０は、車両負荷からの車両の電源装置に対する出力要求が所定値以下である場合（たとえば、動作点が図５の領域Ａ１に属する場合）には、複数の直流電源の電源電圧の差を減少させる。また、制御装置３０は、車両負荷からの車両の電源装置に対する出力要求が所定値より大きい場合（たとえば、動作点が図５の領域Ａ２に属する場合）には、電圧変換部３９Ａ，３９Ｂの少なくともいずれかに含まれる昇圧コンバータによって対応するバッテリの電源電圧を昇圧させて共通電源ラインＰＬ２に出力させる。これにより、低回転の低負荷における車両の電源装置の効率が改善される。
【００８９】
［実施の形態２］
実施の形態１では、システムメインリレー部分に設けられた電流制限抵抗を介して充電を行なってからバッテリをインバータに直結する制御を示した。他の方法として、２つの昇圧コンバータの通過電流を制御して電流制限をしながら電圧の高いバッテリから低いバッテリに充電を行なってもよい。
【００９０】
図７は、本発明の実施の形態２における電圧変換部３９Ａ，３９Ｂに対する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
【００９１】
図１、図７を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ３１において上アームＯＮ要求が有るか否かが判断される。上アームＯＮ要求については実施の形態１の場合と同様であるので説明は繰返さない。
【００９２】
ステップＳ３１において、上アームＯＮ要求が有った場合には、ステップＳ３２に処理が進む。ステップＳ３２では電池電圧のチェックが行なわれる。ここでバッテリＢＡとバッテリＢＢ１の電圧が測定されても良いし、予め定期的に測定されていたバッテリの電圧がメモリから読み出されても良い。
【００９３】
ステップＳ３２に続いてステップＳ３３の処理が実行される。ステップＳ３３では、バッテリ電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１の比較が行なわれる。
【００９４】
ステップＳ３３においてＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立した場合には、ステップＳ３４に処理が進む。ステップＳ３４では、電圧が高い方のバッテリＢＡから電圧が低いほうのバッテリＢＢ１に適切なレートで充電が行なわれるように、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの制御が行なわれる。このとき昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂのスイッチング素子のスイッチングのデューティー比を制御することにより、充電電流の制限が行なわれることになる。
【００９５】
そして、ステップＳ３５において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったか否かが判断される。実際には、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１の差の絶対値が所定のしきい値以下となったか否かが判断される。この所定のしきい値は、コンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨ等の部品に許容値を超える過熱が発生しないことが考慮されて決定される。
【００９６】
ステップＳ３５において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがまだ等しくなっていない場合には、ステップＳ３４に処理が戻りバッテリの充電が継続される。一方、ステップＳ３５において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったと判断された場合には、ステップＳ３８に処理が進む。
【００９７】
他方、ステップＳ３３においてＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立しなかった場合には、ステップＳ３６に処理が進む。ステップＳ３６では、電圧が高い方のバッテリＢＢ１から電圧が低いほうのバッテリＢＡに適切なレートで充電が行なわれるように、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの制御が行なわれる。このとき昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂのスイッチング素子のスイッチングのデューティー比を制御することにより、充電電流の制限が行なわれることになる。
【００９８】
そして、ステップＳ３７において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったか否かが判断される。実際には、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１の差の絶対値が所定のしきい値以下となったか否かが判断される。この所定のしきい値は、コンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨ等の部品に許容値を超える過熱が発生しないことが考慮されて決定される。
【００９９】
ステップＳ３７において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがまだ等しくなっていない場合には、ステップＳ３６に処理が戻りバッテリの充電が継続される。一方、ステップＳ３７において、バッテリ電圧ＶＢＡとバッテリ電圧ＶＢＢ１とがほぼ等しくなったと判断された場合には、ステップＳ３８に処理が進む。
【０１００】
ステップＳ３８では、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの各々において上アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ１がＯＮ状態に制御される。これにより、２つのバッテリが直接的に（ただしリアクトルを介して）インバータに接続されるので、以後昇圧コンバータにおけるスイッチング損失が低減される。
【０１０１】
ステップＳ３１で上アームＯＮ要求が無かった場合および、ステップＳ３８の処理が終了した場合には、ステップＳ３９に処理が進み制御はメインルーチンに移される。
【０１０２】
ここで、再び図１を参照して、実施の形態２における動作を説明する。実施の形態２においては、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢ１である。バッテリＢＡ，ＢＢ１にそれぞれ対応する電圧変換部３９Ａ，３９Ｂの各々は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ素子Ｑ１およびリアクトルＬ１を含む。制御装置３０は、電圧変換部３９Ａ，３９Ｂの各々のスイッチング素子のスイッチングを制御することによって、バッテリＢＡ，ＢＢ１の電圧差が減少するように一方のバッテリから他方のバッテリに対して電力を移す。
【０１０３】
実施の形態２では、実施の形態１と同様な効果が得られ、かつ実施の形態１のような機械的な接続変更を伴わないので、たとえばリレーの接続待ち時間などをとる必要がなく、高速な制御が可能となる。
【０１０４】
［実施の形態３］
実施の形態３では、電圧が高いバッテリの電力を負荷で消費させて電圧を等しくする例を説明する。その際に、電圧検出精度を高めるために電流センサを使用している。
【０１０５】
図８は、実施の形態３における制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
【０１０６】
図１、図８を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、まず、ステップＳ５１において上アームＯＮ要求が有るか否かが判断される。上アームＯＮ要求については実施の形態１、実施の形態２の場合と同様であるので説明は繰返さない。
【０１０７】
ステップＳ５１において、上アームＯＮ要求が有った場合には、ステップＳ５２に処理が進む。ステップＳ５２では電池電圧のチェックが行なわれる。ここでバッテリＢＡとバッテリＢＢ１の電圧が測定されても良いし、予め定期的に測定されていたバッテリの電圧がメモリから読み出されても良い。
【０１０８】
ステップＳ５２に続いてステップＳ５３の処理が実行される。ステップＳ５３では、バッテリ電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１の比較が行なわれる。
【０１０９】
ステップＳ５３においてＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立した場合には、ステップＳ５４に処理が進む。ステップＳ５４では、電圧が高かったバッテリ側に接続されている昇圧コンバータ１２Ａの上アーム（ＩＧＢＴ素子Ｑ１）をＯＮ状態に制御する。続いてステップＳ５５において昇圧コンバータ１２Ｂの上下アーム（ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２）を両方ともＯＦＦ状態に制御する。これにより、まず最初は電圧が高いバッテリＢＡから電流が負荷に供給される。なお、ステップＳ５４とステップＳ５５の順序は入れ替えても良い。また、ダイオードＤ１が存在するのでこれを用いて電流を供給することとすれば、ステップＳ５４もステップＳ５５と同じく上下アームともＯＦＦ状態に制御するのでも良い。
【０１１０】
ステップＳ５５に続くステップＳ５６では、車両の走行時のモータやエアコンなどの負荷でのパワーの消費が行なわれる。すると、電圧が高い方のバッテリの電力が消費されそれに伴いバッテリ電圧が低下する。
【０１１１】
ステップＳ５７では、電圧が低かったほうのバッテリＢＢ１からの電流が、昇圧コンバータ１２ＢのダイオードＤ１を通って流れ始めるのを検出する。
【０１１２】
図９は、実施の形態３における電流の流れを説明するための回路図である。
図８、図９を参照して、昇圧コンバータ１２Ａでは上アーム（素子Ｑ１Ａ）はＯＮ状態に制御され、下アーム（素子Ｑ２Ａ）はＯＦＦ状態に制御されている。また昇圧コンバータ１２Ｂでは上アーム（素子Ｑ１Ｂ）も下アーム（素子Ｑ２Ｂ）もＯＦＦ状態に制御されている。まだ電圧ＶＢＡが電圧ＶＢＢ１よりも高い間は、ダイオードＤ１Ｂには逆方向の電圧がかかるので、電流ＩＢＢ１は流れず、電流ＩＢＡのみが流れる。この状態が電流センサ１００Ａおよび１００Ｂで検出されている。
【０１１３】
ステップＳ５７において、電流ＩＢＢ＞０（Ａ）となり電流が流れ始めるか否かが判断される。そして、まだ電流ＩＢＢが流れ始めない場合にはステップＳ５６に処理が戻りさらにバッテリＢＡの電力が消費される。
【０１１４】
バッテリＢＡの電力が消費された結果、バッテリＢＡの電圧がバッテリＢＢ１と同程度に低下した場合には、ステップＳ５７において、電流ＩＢＢ＞０（Ａ）となり電流が流れ始めたことが検出される。すると、ステップＳ５７からステップＳ５８に処理が進み、昇圧コンバータ１２Ｂの上アーム（Ｑ１）がオン状態に制御される。
【０１１５】
以後は、バッテリＢＢ１からも負荷に対する電力供給が行なわれる。
他方、ステップＳ５３においてＶＢＡ＞ＶＢＢ１が成立しなかった場合には、ステップＳ６４に処理が進む。ステップＳ６４では、電圧が高かったバッテリ側に接続されている昇圧コンバータ１２Ｂの上アーム（ＩＧＢＴ素子Ｑ１）をＯＮ状態に制御する。続いてステップＳ６５において昇圧コンバータ１２Ａの上下アーム（ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２）を両方ともＯＦＦ状態に制御する。これにより、まず最初は電圧が高いバッテリＢＢ１から電流が負荷に供給される。なお、ステップＳ６４とステップＳ６５の順序は入れ替えても良い。また、ダイオードＤ１が存在するのでこれを用いて電流を供給することとすれば、ステップＳ６４もステップＳ６５と同じく上下アームともＯＦＦ状態に制御するのでも良い。
【０１１６】
ステップＳ６５に続くステップＳ６６では、車両の走行時のモータやエアコンなどの負荷でのパワーの消費が行なわれる。すると、電圧が高い方のバッテリＢＢ１の電力が消費されそれに伴いバッテリ電圧ＶＢＢ１が低下する。
【０１１７】
ステップＳ６７では、電圧が低かったほうのバッテリＢＡからの電流が、昇圧コンバータ１２ＢのダイオードＤ１を通って流れ始めるのを電流センサ１００Ａを用いて検出する。
【０１１８】
ステップＳ６７において、電流ＩＢＡ＞０（Ａ）となり電流が流れ始めるか否かが判断される。そして、まだ電流ＩＢＡが流れ始めない場合にはステップＳ６６に処理が戻りさらにバッテリＢＢ１の電力が消費される。
【０１１９】
バッテリＢＢ１の電力が消費された結果、バッテリＢＡの電圧がバッテリＢＡと同程度に低下した場合には、ステップＳ６７において、電流ＩＢＡ＞０（Ａ）となり電流が流れ始めたことが検出される。すると、ステップＳ６７からステップＳ６８に処理が進み、昇圧コンバータ１２Ａの上アーム（Ｑ１）がオン状態に制御される。
【０１２０】
以後は、バッテリＢＡからも負荷に対する電力供給が行なわれる。
ステップＳ５１において上アームＯＮ要求が無かった場合や、ステップＳ５８またはＳ６８の処理が終了した場合には、ステップＳ６９に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【０１２１】
ここで、再び図１を参照して、実施の形態３における動作を説明する。実施の形態３においては、複数の直流電源のうちの２つの直流電源は、第１、第２の蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢ１である。第１、第２の蓄電装置にそれぞれ対応する電圧変換部３９Ａ，３９Ｂの各々は、図９に示すように、コイルと、共通電源ラインＰＬ２とコイルとの間に設けられるスイッチング素子Ｑ１Ａ、Ｑ１Ｂと、スイッチング素子に並列に設けられる整流素子Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂと、コイルを流れる電流を検知する電流センサ１００Ａ，１００Ｂとを含む。制御装置３０は、バッテリＢＡ，ＢＢ１のうちの電源電圧が高い方に対応する一方の電圧変換部のスイッチング素子（図９ではＱ１Ａ）を導通状態に制御し、他方の電圧変換部のスイッチング素子（図９ではＱ１Ｂ）を非導通状態に制御し、他方の電圧変換部の電流センサ（図９では１００Ｂ）において電流が検出されたことをもって第１、第２の蓄電装置の電源電圧の差が所定値以下となったと判断する。
【０１２２】
実施の形態３では、２つのバッテリの電圧が等しくなったことを電流センサによっても検出するので、電圧の検出精度が向上する。
【０１２３】
［変形例］
実施の形態１〜３では、バッテリ２つを使用する例を紹介したが、バッテリ数をさらに追加し、次々と切換えてバッテリを使用するようにした構成に本願発明を適用することもできる。
【０１２４】
図１０は、主バッテリに対して複数の副バッテリを搭載した車両の構成を示した回路図である。
【０１２５】
図１０を参照して、車両１Ａは、図１に示した車両１の構成において、電圧変換部３９Ｂに代えて電圧変換部３９Ｃを含み、さらにバッテリＢＢ２および電圧センサ１０Ｂ２を含む。他の構成については、車両１Ａは車両１と同様であるので説明は繰返さない。
【０１２６】
電圧変換部３９Ｃは、図１に示した電圧変換部３９Ｂの構成に加えて、バッテリＢＢ２の負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＲ２Ｇと、接続部４０Ｃとを含む。接続部４０Ｃは、バッテリＢＢ２の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲ２Ｂと、システムメインリレーＳＲ２Ｂと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＲ２Ｐおよび制限抵抗Ｒ２とを含む。システムメインリレーＳＲ２Ｇは、バッテリＢＢ２の負極と接地ラインＳＬ２との間に接続される。
【０１２７】
システムメインリレーＳＲ２Ｐ，ＳＲ２Ｂ，ＳＲ２Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ７〜ＣＯＮＴ９に応じて導通／非導通状態が制御される。
【０１２８】
昇圧コンバータ１２Ｂは、複数の副バッテリＢＢ１，ＢＢ２のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう。
【０１２９】
副バッテリＢＢ１，ＢＢ２の一方と主バッテリＢＡとは、たとえば、同時使用することにより電源ラインに接続される電気負荷（インバータ２２およびモータジェネレータＭＧ２など）に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しないＥＶ（Electric Vehicle）走行において最大パワーの走行が可能である。副バッテリの蓄電状態が悪化したら、副バッテリを交換してさらに走行させればよい。そして副バッテリの電力が消費されてしまったら、主バッテリに加えてエンジンを使用することによって、副バッテリを使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。
【０１３０】
また、このような構成とすることにより、昇圧コンバータ１２Ｂを複数の副バッテリで兼用するので、昇圧コンバータの数をバッテリの数ほど増やさなくて良くなる。ＥＶ走行距離をさらに伸ばすには、バッテリＢＢ１，ＢＢ２に並列にさらにバッテリを追加すればよい。
【０１３１】
図１０のような構成を採用した場合でも、使用している方の副バッテリを図４、図７、図８のフローチャートにおけるバッテリＢＢ１と置き換えて制御することによって、本発明を容易に適用することができる。
【０１３２】
また、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。
【０１３３】
なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車、燃料電池自動車にも適用できる。
【０１３４】
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】
【０１３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
【図２】図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１における電圧変換部３９Ａ，３９Ｂに対する制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】昇圧コンバータで昇圧が不要となる条件について説明するための図である。
【図６】図４のステップＳ８において行なわれる充電の様子を説明するための回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２における電圧変換部３９Ａ，３９Ｂに対する制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態３における制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態３における電流の流れを説明するための回路図である。
【図１０】主バッテリに対して複数の副バッテリを搭載した車両の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１，１Ａ  車両、２  車輪、３  動力分割機構、４  エンジン、１０Ａ，１０Ｂ１，１０Ｂ２，１３，２１Ａ，２１Ｂ，７４  電圧センサ、１２Ａ，１２Ｂ  昇圧コンバータ、１４，２２  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２４，２５，１００Ａ，１００Ｂ  電流センサ、３０  制御装置、３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ  電圧変換部、４０Ａ，４０Ｂ  接続部、５０  入力端子、５１  リレー回路、９０  商用電源、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２  電力入力ライン、ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２  バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ  平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２  中性点、ＰＬ１Ａ，ＰＬ１Ｂ，ＰＬ２  電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８  ＩＧＢＴ素子、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２  制限抵抗、ＲＹ１，ＲＹ２  リレー、ＳＬ１，ＳＬ２  接地ライン、ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＲ１Ｐ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇ，ＳＲ２Ｐ，ＳＲ２Ｂ，ＳＲ２Ｇ  システムメインリレー。
【図１】
2008220084.tif 000003
【図２】
2008220084.tif 000004
【図３】
2008220084.tif 000005
【図４】
2008220084.tif 000006
【図５】
2008220084.tif 000007
【図６】
2008220084.tif 000008
【図７】
2008220084.tif 000009
【図８】
2008220084.tif 000010
【図９】
2008220084.tif 000011
【図１０】
2008220084.tif 000012