(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両に搭載された電源システムであって、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の温度状態を検出するための検出器と、
前記蓄電装置および負荷の間に接続された、第１のリアクトルおよびスイッチング素子を含むコンバータと、
前記蓄電装置に対して前記第１のリアクトルと直列に電気的に接続された第１の開閉器と、
前記蓄電装置との間で熱伝達経路を有するように配置された第２のリアクトルと、
前記蓄電装置に対して前記第２のリアクトルと直列に電気的に接続された第２の開閉器と、
前記コンバータならびに前記第１および第２の開閉器を制御するように構成された制御装置とを備え、
前記第１および第２のリアクトルのインダクタンスは同等であり、
前記第２のリアクトルおよび前記第２の開閉器は、前記蓄電装置に対して、前記第１のリアクトルおよび前記第１の開閉器と並列に電気的に接続され、
前記制御装置は、前記検出器の出力に基づき、前記蓄電装置の低温状態時には前記第２の開閉器を閉成するとともに前記第１の開閉器を開放し、
前記第２のリアクトルは、前記蓄電装置を格納する筐体内に配置され、
前記制御装置は、前記ハイブリッド車両が静粛性を要求される走行状態である場合には、前記第２の開閉器を閉成するとともに前記第１の開閉器を開放する、電源システム。
【請求項２】
前記蓄電装置は、前記ハイブリッド車両の外部の電源からの電力によって充電される際に、前記コンバータを含む電流経路によって充電される、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記蓄電装置の低温状態時には、前記蓄電装置の充放電電流が平均値ゼロの交流電流となるように前記コンバータの前記スイッチング素子のオンオフを制御する、請求項１記載の電源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ハイブリッド車両が静粛性を要求される走行状態である場合であっても、前記蓄電装置が高温状態であるときには、前記第１の開閉器を閉成するとともに前記第２の開閉器を開放する、請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ハイブリッド車両の走行時において、前記第１のリアクトルに異常が発生している場合には、前記蓄電装置の低温状態時には前記第２の開閉器を閉成するとともに前記第１の開閉器を開放する、請求項１記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１のリアクトルに異常が発生している場合であって、かつ、前記蓄電装置が高温状態であるときには、前記第１の開閉器を開放するとともに前記第２の開閉器を開放する、請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記蓄電装置は、筒形状を有する複数の電池セルを含み、
前記複数の電池セルは、平板状の散熱板に穿設された複数の孔に取り付けられ、
前記第２のリアクトルは、前記散熱板との間に熱伝達経路を有するように配置される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項８】
前記蓄電装置を構成する複数の電池セルは、複数の蓄電装置ユニットに分割配置され、
前記第２のリアクトルは、直列接続された複数のリアクトル素子を含み、
前記複数のリアクトル素子は、前記複数の蓄電装置ユニットとの間でそれぞれ熱伝達経路を有するように配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電源システムに関し、より特定的には、蓄電装置およびリアクトルを含むコンバータとを具備する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置と、リアクトルおよびスイッチング素子を含むコンバータとを備えた電源システムが、特開２０１４−８７０８１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
特許文献１では、インダクタンスの異なる第１および第２のリアクトルをリレーによって切換えて使用するように、コンバータが構成される。さらに、リプル電流を流すことによるジュール熱によって蓄電装置を昇温する際には、走行時に用いる第１のリアクトルよりもインダクタンスが小さい、第２のリアクトルに通電することが記載されている。これにより、リプル電流振幅を大きくすることによって、蓄電装置の昇温効果を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８７０８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、蓄電装置の通過電流のエネルギからは、蓄電装置の内部からのジュール熱による発熱しか蓄電装置の昇温に用いることができないので、エネルギ効率に改善の余地がある。
【０００６】
また、一般的に、コンバータのリアクトルは、スイッチング素子と近接して配置される。このため、蓄電装置の昇温時には、リアクトルでの通過電流による発熱によってスイッチング素子が過高温とならないようにも配慮する必要がある。この面から、蓄電装置の昇温時の電流が制限されることが懸念される。
【０００７】
このように、特許文献１の構成では、低温状態の蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温する点で改善の余地があることが理解される。この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、蓄電装置およびリアクトルを含むコンバータを具備する電源システムにおいて、低温状態の蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、電源システムは、蓄電装置と、蓄電装置の温度状態を検出するための検出器と、第１のリアクトルおよびスイッチング素子を含むコンバータと、第２のリアクトルと、第１および第２の開閉器と、制御装置とを備える。コンバータは、蓄電装置および負荷の間に接続される。第１の開閉器は、蓄電装置に対して第１のリアクトルと直列に電気的に接続される。第２のリアクトルは、蓄電装置との間で熱伝達経路を有するように配置される。第２の開閉器は、蓄電装置に対して第２のリアクトルと直列に接続される。制御装置は、コンバータならびに第１および第２の開閉器を制御するように構成される。第２のリアクトルおよび第２の開閉器は、蓄電装置に対して、第１のリアクトルおよび第１の開閉器と並列に接続される。制御装置は、検出器の出力に基づき、蓄電装置の低温状態時には第２の開閉器を閉成するとともに第１の開閉器を開放する。
【０００９】
上記電源システムによれば、蓄電装置が低温状態であるときには、蓄電装置との間で熱伝達経路を有する第２のリアクトルによってコンバータのリアクトルを構成することができる。したがって、コンバータによって蓄電装置に電流を流す時に、蓄電装置の内部抵抗によって発生する熱量に加えて、当該電流によって第２のリアクトルで発生した熱量をさらに用いて、蓄電装置を昇温することができる。この結果、低温状態の蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温することができる。
【００１０】
好ましくは、第２のリアクトルは、蓄電装置を格納する筐体内に配置される。このようにすると、第２のリアクトルで発生した熱量を効果的に蓄電装置に伝達することができる。
【００１１】
また好ましくは、電源システムは車両に搭載される。蓄電装置は、車両外部の電源からの電力によって充電される際に、コンバータを含む電流経路によって充電される。
【００１２】
このようにすると、車両外部の電源からの電力でコンバータを用いて車載蓄電装置を充電する際に、コンバータの第２のリアクトルで発生した熱量を蓄電装置の昇温に用いることができる。したがって、車載蓄電装置の外部充電時に、低温状態の蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温することができる。
【００１３】
あるいは好ましくは、記制御装置は、蓄電装置の低温状態時には、蓄電装置の充放電電流が平均値ゼロの交流電流となるようにコンバータのスイッチング素子のオンオフを制御する。
【００１４】
このようにすると、蓄電装置の昇温のための交流電流を発生するようにコンバータを動作させる制御（リプル昇温制御）において、コンバータの第２のリアクトルで発生した熱量を蓄電装置の昇温に用いることにより、蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温することができる。
【００１５】
また好ましくは、電源システムは車両に搭載される。制御装置は、車両の走行時において、第１のリアクトルに異常が発生している場合には、蓄電装置の低温状態時には第２の開閉器を閉成するとともに第１の開閉器を開放する。
【００１６】
このようにすると、第１のリアクトルに異常が発生した場合にも、第２のリアクトルを代替的に用いることによって、車両の走行を継続することができる。
【００１７】
さらに好ましくは、電源システムは、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両に搭載される。制御装置は、ハイブリッド車両が静粛性を要求される走行状態である場合には、第２の開閉器を閉成するとともに第１の開閉器を開放する。
【００１８】
このようにすると、ハイブリッド車両が静粛性を要求される走行状態である場合には、蓄電装置の筐体内に格納された第２のリアクトルによってコンバータのリアクトルを構成することにより、車両外部から感知される騒音を低下することができる。
【００１９】
さらに好ましくは、制御装置は、ハイブリッド車両が静粛性を要求される走行状態である場合であっても、蓄電装置が高温状態であるときには、第１の開閉器を閉成するとともに第２の開閉器を開放する。
【００２０】
このようにすると、蓄電装置が過高温状態となることを回避した上で、静粛性を要求される走行状態、または、第１のリアクトルの故障に対応することができる。
【００２１】
好ましくは、蓄電装置は、筒形状を有する複数の電池セルを含む。複数の電池セルは、平板状の散熱板に穿設された複数の孔に取り付けられる。第２のリアクトルは、散熱板との間に熱伝達経路を有するように配置される。
【００２２】
このようにすると、第２のリアクトルを用いたコンバータの動作を伴って蓄電装置を昇温する際に、第２のリアクトルが発生した熱量を散熱版を経由して各電池セルへ伝達することができる。この結果、電池セル間の温度ばらつきを抑制して、蓄電装置を均一に昇温することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、蓄電装置を構成する複数の電池セルは、複数の蓄電装置ユニットに分割配置される。第２のリアクトルは、直列接続された複数のリアクトル素子を含む。複数のリアクトル素子は、複数の蓄電装置ユニットとの間でそれぞれ熱伝達経路を有するように配置される。
【００２４】
このようにすると、第２のリアクトルを用いたコンバータの動作を伴って蓄電装置を昇温する際に、複数個のユニットに分割配置された電池セルの温度ばらつきを抑制して、蓄電装置を均一に昇温することが可能となる。
【００２５】
好ましくは、第１および第２のリアクトルのインダクタンスは同等である。
このようにすると、第１および第２の開閉器の制御によって第１および第２のリアクトルの選択を切換えた際に、切換え前後でのコンバータの動作を安定化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、蓄電装置およびリアクトルを含むコンバータを具備する電源システムにおいて、低温状態の蓄電装置を効率的かつ速やかに昇温することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に従う電源システムが適用されるハイブリッド車両の構成例を説明するブロック図である。
【図２】図１に示された２つのリアクトルの配置個所を説明するための概念図である。
【図３】本実施の形態に従う電源システムにおけるコンバータのリアクトル切換制御の処理を説明するフローチャートである。
【図４】コンバータによるリプル昇温制御を説明するための動作波形図である。
【図５】本実施の形態に従う電源システムが搭載されたハイブリッド自動車の外部充電のための構成を説明するブロック図である。
【図６】昇温用リアクトルの回路図である。
【図７】バッテリパック内における昇温用リアクトルの配置態様を概念的に説明するためのブロック図である。
【図８】伝熱板を内蔵したバッテリパックの構造を説明するための分解斜視図である。
【図９】図８中のバッテリユニット単体の斜視図である。
【図１０】実施の形態２に従うコンバータのリアクトル切換制御の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】ＰＣＵおよびバッテリパックの筐体形状を比較するための概念図が示される。
【図１２】リアクトル切換制御におけるメインバッテリの温度条件を比較するための概念図が示される。
【図１３】実施の形態３に従うコンバータのリアクトル切換制御の処理を説明するフローチャートである。
【図１４】バッテリパック内における昇温用リアクトルの配置態様の他の例を概念的に説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２９】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う電源システムが適用されるハイブリッド自動車の構成例を説明するブロック図である。
【００３０】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１１０と、動力分割機構１２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、減速機１３０と、駆動軸１４０および車輪（駆動輪）１５０を備える。
【００３１】
エンジン１１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１１０には、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ１１２が設けられる。冷却水温センサ１１２の出力は、制御装置５０へ送出される。
【００３２】
動力分割機構１２０は、エンジン１１０の発生する動力を、駆動軸１４０への経路とモータジェネレータＭＧ１への経路とに分割可能に構成される。動力分割機構１２０としては、サンギヤ、プラネタリギヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。
【００３３】
たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン１１０のクランク軸を通すことで、動力分割機構１２０にエンジン１１０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。具体的には、モータジェネレータＭＧ１のロータをサンギヤに接続し、エンジン１１０の出力軸をプラネタリギヤに接続し、かつ、出力軸１２５をリングギヤに接続する。モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも接続された出力軸１２５は、減速機１３０を介して車輪１５０を回転駆動するための駆動軸１４０に接続される。なお、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込んでもよい。
【００３４】
モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、三相交流電動機によって構成される。モータジェネレータＭＧ１は、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ１、Ｖ相コイル巻線Ｖ１およびＷ相コイル巻線Ｗ１と、図示しない回転子とを含む。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に構成されて、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ２、Ｖ相コイル巻線Ｖ２およびＷ相コイル巻線Ｗ２と、図示しない回転子とを含む。
【００３５】
モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１１０によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン１１０の始動を行なう電動機として動作するものとして、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成される。同様に、モータジェネレータＭＧ２は、出力軸１２５および減速機１３０を介して、駆動軸１４０へ出力が伝達されるようにハイブリッド自動車１００に組込まれる。さらに、モータジェネレータＭＧ２は、車輪１５０の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することによって回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成される。
【００３６】
このように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１１０の出力軸が動力分割機構１２０を介して連結される。したがって、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１１０を停止したモータジェネレータＭＧ２の出力のみでの走行と（以下「ＥＶ走行」とも称する）、エンジン１１０の作動を伴う走行（以下「ＨＶ走行」とも称する）とを選択して走行することができる。
【００３７】
ＨＶ走行において、エンジン１１０の出力は、動力分割機構１２０を経由して、駆動軸１４０の回転による車両走行および／またはモータジェネレータＭＧ１による発電に用いられる。
【００３８】
ハイブリッド自動車１００には、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するための、インバータ２０，３０と、平滑コンデンサＣ０と、制御装置５０と、蓄電装置およびコンバータを含む電源システム１０１とを備える。電源システム１０１に対しては、平滑コンデンサＣ０、インバータ２０，３０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって、電気的な負荷１０２が構成される。
【００３９】
電源システム１０１は、「蓄電装置」の代表例として設けられるメインバッテリ１０と、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰと、コンバータ１５とを含む。
【００４０】
メインバッテリ１０は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池により構成される。メインバッテリ１０が出力するバッテリ電圧Ｖｂは電圧センサ１３によって検知され、メインバッテリ１０に入出力されるバッテリ電流Ｉｂは電流センサ１４によって検知される。さらに、メインバッテリ１０には、温度センサ１６が設けられる。電圧センサ１３、電流センサ１４および温度センサ１６によって検出された、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂは、制御装置５０へ出力される。
【００４１】
コンバータ１５は、いわゆる双方向チョッパで構成され、リアクトルＬ１ａと、スイッチング制御される電力用半導体素子（以下、「スイッチング素子」と称する）Ｑ１，Ｑ２とを含む。リアクトルＬ１ａは、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードＮ０とメインバッテリ１０との間に、電力線６を経由して接続される。
【００４２】
電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線７および電力線５の間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号ＳＣＮＶによって制御される。本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。
【００４３】
インバータ２０および３０の直流電圧側は、高電圧側の電力線５および低電圧側の電力線７を介して、コンバータ１５と接続される。電力線５および７は、インバータ２０および３０に共通である。インバータ２０および３０の各々は、図示しない複数のスイッチング素子により構成される一般的な３相インバータであるため、詳細な構成については説明を省略する。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ１の各相コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の一端は、インバータ２０の各相アーム（図示せず）とそれぞれ接続される、他端同士は中性点Ｎ１で互いに接続される。同様に、モータジェネレータＭＧ２の各相コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の一端は、インバータ３０の各相アーム（図示せず）とそれぞれ接続される、他端同士は中性点Ｎ２で互いに接続される。
【００４５】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々には電流センサ２７および回転角センサ（レゾルバ）２８が設けられる。三相電流の瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２７は２相分のモータ電流を検出するように配置すれば足りる。回転角センサ２８は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の図示しない回転子の回転角θを検出する。これらのセンサによって検出された、モータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ（１）およびロータ回転角θ（１）ならびに、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ（２）およびロータ回転角θ（２）は、制御装置５０へ入力される。
【００４６】
インバータ２０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号ＳＩＮＶ１に応答したスイッチング素子（図示せず）のオンオフ制御（スイッチング制御）により、双方向の直流／交流電力変換を行なう。同様に、インバータ３０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号ＳＩＮＶ２に応答したスイッチング素子（図示せず）のオンオフ制御（スイッチング制御）により、インバータ２０と同様に、双方向の直流／交流電力変換を行なう。
【００４７】
次に、電源システム１０１の構成を説明する。
メインバッテリ１０およびコンバータ１５は、電力線５および電力線６によって接続される。電力線６には、リレーＳＭＲＢ１が介挿接続される。リレーＳＭＲＢ１は、メインバッテリ１０に対して、リアクトルＬ１ａと直列に電気的に接続される。電力線５には、リレーＳＭＲＧが介挿接続される。さらに、リレーＳＭＲＧと並列に、直列接続されたリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒｐが配置される。
【００４８】
さらに、電源システム１０１は、さらに、メインバッテリ１０に対して直列に電気的に接続された、リアクトルＬ１ｂおよびリレーＳＭＲＢ２をさらに含む。リアクトルＬ１ｂおよびリレーＳＭＲＢ２は、メインバッテリ１０に対して、リアクトルＬ１ａおよびリレーＳＭＲＢ１と電気的に並列に接続される。
【００４９】
これらのリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰは、制御装置５０からの指令に応じて閉成（オン）または開放（オフ）される。たとえば、リレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰは、電源システム１０１の起動時において、突入電流を抑制するためにリレーＳＭＲＰを一定期間オン（リレーＳＭＲＧはオフ）した後に、リレーＳＭＲＰをオフするとともにリレーＳＭＲＧがオンされるように制御される。リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２のオンオフの制御については、後程詳細に説明する。
【００５０】
図１の構成例において、リアクトルＬ１ａは「第１のリアクトル」に対応し、リアクトルＬ１ｂは「第２のリアクトル」に対応する。また、リレーＳＭＲＢ１は「第１の開閉器」に対応し、リレーＳＭＲＢ２は「第２の開閉器」に対応する。なお、図１の構成例とリレー配置を入れ替えて、リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂおよびリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２を電力線５側に介挿接続するとともに、リレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒｐを電力線６側に介挿接続してもよい。
【００５１】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成される制御装置５０は、マイクロコンピュータ（図示せず）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）５１およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）５２を含んで構成される。制御装置５０は、ＲＯＭ５２に予め格納された所定プログラム処理に従って、ハイブリッド自動車１００の各種機器の動作を制御する。あるいは、制御装置５０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００５２】
制御装置５０には、メインバッテリ１０に関するデータとして、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂが入力される。制御装置５０は、これらのデータに基づき、充電率（ＳＯＣ：State of Charge）や充放電制限を示す入力電力上限値Ｗｉｎ，出力電力上限値Ｗｏｕｔを算出する。さらに、制御装置５０は、メインバッテリ１０の過充電あるいは過放電が発生しないように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での消費電力および発電電力（回生電力）を必要に応じて制限するパワー管理機能を有する。
【００５３】
周知のように、運転者によるハイブリッド自動車１００の加速および減速・停止指令は、アクセルペダル７０およびブレーキペダル７１の操作により入力される。運転者によるアクセルペダル７０の操作量ＡＣＣは、アクセル開度センサ７３によって検出される。同様に、ブレーキペダル７１の操作量ＢＲＫは、ブレーキペダル踏込量センサ７４によって検出される。検出された操作量ＡＣＣおよびＢＲＫは、制御装置５０へ入力される。
【００５４】
ハイブリッド自動車１００には、ＥＶ走行スイッチ７５および外気温センサ７６がさらに配置される。外気温センサ７６は、ハイブリッド自動車１００の車外の外気温Ｔａｒを検出する。検出された外気温Ｔａｒは制御装置５０に送出される。
【００５５】
ＥＶ走行スイッチ７５は、運転者がＥＶ走行を選択したいときに操作される。制御装置５０は、ＥＶ走行スイッチ７５の操作時には、所定条件（たとえばメインバッテリ１０のＳＯＣが所定以上確保されている）が成立するときには、ＥＶ走行を選択する。
【００５６】
制御装置５０は、ハイブリッド自動車１００が運転者のアクセル操作およびブレーキ操作に従って適切に加速または減速するように、エンジン１１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力を制御する。このような走行制御の一環として、上述したような、ＥＶ走行およびＨＶ走行の選択が実行される。
【００５７】
たとえば、エンジン走行が低燃費領域となる低速走行時には、エンジン１１０を停止したＥＶ走行を選択することができる。ＥＶ走行は、エンジン１１０の停止により車両周辺へ出力される騒音が小さくなるので、静粛性にも優れている。一方で、ハイブリッド自動車１００全体での必要パワーが上昇すると、エンジン１１０を作動してＨＶ走行を選択することができる。なお、ＨＶ走行では、エンジン１１０の回転数を燃費上好ましい領域に固定した上で、運転者のアクセルペダル７０の操作による加速要求に対しては、モータジェネレータＭＧ２のトルク増加（回転数増加）によって対応できる。
【００５８】
制御装置５０は、上記走行制御のために、エンジン１１０の動作指令値（たとえば、トルクおよび回転数）ならびに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作指令値（たとえば、トルク指令値）を生成する。なお、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体に対するメインバッテリ１０からの入出力電力が、入力電力上限値Ｗｉｎ〜出力電力上限値Ｗｏｕｔの範囲内に収まるように制限して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作指令値を生成する。
【００５９】
制御装置５０は、動作指令値に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作するように、コンバータ１５およびインバータ２０，３０のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号ＳＣＮＶ，ＳＩＮＶ１，ＳＩＮＶ２を生成する。
【００６０】
電源システム１０１に対しては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御のために電力線７の電圧が適切に制御されるように、スイッチング制御信号ＳＣＮＶが生成される。これにより、コンバータ１５によるＤＣ／ＤＣ変換の電圧比が制御される。コンバータ１５は、電力線６の電圧を昇圧して電力線７へ出力する昇圧動作、および、電力線７の電圧を降圧して電力線６へ出力する降圧動作の両方に対応することができる、双方向型のコンバータとして構成されている。
【００６１】
このように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作指令値に従って駆動制御されることにより、ハイブリッド自動車１００では、モータジェネレータＭＧ２での電力消費による車両駆動力の発生、モータジェネレータＭＧ１での発電によるメインバッテリ１０の充電電力またはモータジェネレータＭＧ２の消費電力の発生、およびモータジェネレータＭＧ２での回生制動動作（発電）によるメインバッテリ１０の充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。
【００６２】
図１に示されたように、本実施の形態に従う電源システム１０１では、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２のオンオフによって、２つのリアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂをコンバータ１５のリアクトルとして選択的に使用することができる。
【００６３】
図２は、図１に示された２つのリアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの配置箇所を説明するための概念図である。
【００６４】
図２を参照して、コンバータ１５は、インバータ２０，３０と一体的に構成された、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）６０として配置される。ＰＣＵ６０は、たとえば、ボデー１０５内の空間（たとえば、エンジンコンパートメント内）に配置される。リアクトルＬ１ａは、ＰＣＵ６０の構成部品として、ＰＣＵ６０の筐体６０♯内に格納配置される。
【００６５】
通常、ＰＣＵ６０では、コンバータ１５およびインバータ２０，３０を構成するスイッチング素子の発熱が問題となるので、各素子に対して筐体６０♯外部への排熱を含む冷却構造が設けられている。このため、リアクトルＬ１ａについても、周囲の部品に対する放熱を抑制するために、冷却構造が設けられることが好ましい。
【００６６】
一方で、メインバッテリ１０は、メインバッテリ１０を構成する電池セルや、図１に示されたセンサ類が一体的に構成されたバッテリパック８０として、ＰＣＵとは別個に配置される。たとえば、バッテリパック８０は、ボデー１０５のフロア下の領域に配置される。
【００６７】
バッテリパック８０内のメインバッテリ１０およびＰＣＵ６０内のコンバータ１５の間は、パワーケーブル６５によって電気的に接続される。パワーケーブル６５によって、図１に示された電力線５，６を構成することができる。
【００６８】
リアクトルＬ１ｂは、バッテリパック８０の筐体８０♯内に配置される。すなわち、リアクトルＬ１ｂは、バッテリパック８０の構成部品として配置される。リアクトルＬ１ｂの具体的な配置例については後述するが、リアクトルＬ１ｂは、メインバッテリ１０（具体的には、メインバッテリ１０を構成する電池セル）との間で熱伝達経路９０を構成するように配置される。たとえば、リアクトルＬ１ａおよびメインバッテリ１０の物理的接触により、両者の間に熱伝達経路９０を構成することができる。
【００６９】
これにより、リアクトルＬ１ｂが電流通過により発熱した際に、当該熱エネルギがメインバッテリ１０に伝達される。したがって、リアクトルＬ１ｂは、通電時にメインバッテリ１０を昇温することができる。以下では、リアクトルＬ１ｂを「昇温用リアクトル」とも称する。一方で、リアクトルＬ１ａについては、「通常リアクトル」とも称する。
【００７０】
二次電池等の蓄電装置では、低温状態時に内部抵抗の増加等によって充放電性能が低下することが知られている。したがって、本実施の形態に従う電源システム１０１では、コンバータ１５におけるリアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの切換制御（以下、「リアクトル切換制御」）によって、低温状態のメインバッテリ１０を効率的かつ速やかに昇温する。
【００７１】
図３は、本実施の形態に従う電源システムにおけるコンバータのリアクトル切換制御の処理を説明するフローチャートである。図３に示されたフローチャートに従う制御処理は、制御装置５０によって所定周期で繰り返し実行される。
【００７２】
図３を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１００により、外気温センサ７６の出力に基づいて外気温Ｔａｒを取得する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１１０により、温度センサ１６の出力に基づいてバッテリ温度Ｔｂを取得する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１２０により、メインバッテリ１０が低温状態であるか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ１２０による判定は、最も単純には、ステップＳ１１０で取得されたバッテリ温度Ｔｂがしきい値よりも高いか否かによって判定することができる。あるいは、ステップＳ１００で取得された外気温Ｔａｒおよびバッテリ温度Ｔｂの両方に基づいて、メインバッテリ１０が低温状態であるか否かを判定することも可能である。この場合には、外気温が所定温度よりも低い低温環境下で、かつ、バッテリ温度Ｔｂがしきい値よりも低いときに、メインバッテリ１０が低温状態であると判定することができる。すなわち、温度センサ１６および／または外気温センサ７６は、「検出器」に対応する。
【００７４】
制御装置５０は、メインバッテリ１０が低温状態（バッテリ低温状態）であるときには（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２００に処理を進める。
【００７５】
制御装置５０は、ステップＳ２００では、リレーＳＭＲＢ２をオンする一方で、ＳＭＲＢ１をオフする。これにより、バッテリパック８０内に配置された昇温用リアクトルＬ１ｂを用いてコンバータ１５のリアクトルが構成される。
【００７６】
一方で、バッテリが低温状態でないとき（すなわち、メインバッテリ１０がバッテリ非低温状態であるとき）には（Ｓ１２０のＮＯ判定時）、制御装置５０は、ステップＳ２１０に処理を進める。
【００７７】
制御装置５０は、ステップＳ２１０では、リレーＳＭＲＢ１をオフする一方でＳＭＲＢ２をオンする。これにより、バッテリ非低温状態では、通常リアクトルＬ１ａをコンバータのリアクトルとして使用することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態に従う電源システムでは、メインバッテリ１０の昇温が必要なバッテリ低温状態では、メインバッテリ１０との間に熱伝達経路を有する昇温用リアクトルＬ１ｂによって、コンバータ１５のリアクトルが構成される。
【００７９】
したがって、コンバータ１５の動作時には、メインバッテリ１０の通過電流による内部抵抗でのジュール熱に加えて、昇温用リアクトルＬ１ｂでの電流通過による発生熱をさらに用いて、メインバッテリ１０を昇温することができる。
【００８０】
一方で、メインバッテリ１０の非低温状態では、ＰＣＵ６０内の通常リアクトルＬ１ａを用いてコンバータのリアクトルが構成されるので、リアクトルからの熱によってメインバッテリ１０が過高温となることを回避できる。
【００８１】
次に、バッテリ低温状態時における、メインバッテリ１０を昇温するためのコンバータ１５の動作について説明する。
【００８２】
第１の例として、特許文献１に記載された、平均値がゼロの交流電流（リプル電流）をバッテリ昇温のために発生させるコンバータ制御（以下、「リプル昇温制御」とも称する）によってメインバッテリ１０を昇温することができる。リプル昇温制御は、メインバッテリ１０の昇温が必要なとき、たとえば、図３のステップＳ１２０においてメインバッテリ１０が低温状態と判定されたときに実行される。すなわち、リプル昇温制御時には、コンバータ１５のリアクトルが昇温用リアクトルＬ１ｂによって構成されている。
【００８３】
図４は、コンバータによるリプル昇温制御を説明するための動作波形図である。なお、図４におけるバッテリ電流Ｉｂは、充電時を正値、放電時を負値として記載する。
【００８４】
図４を参照して、コンバータ１５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフは、三角波等のパルス信号で構成されるキャリア信号ＣＲとデューティ指令値ｄとの比較に従ってＰＷＭ（Pulse  Width  Control）制御される。具体的には、ＣＲ＞ｄの期間では、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２がオンされる一方で、ＣＲ＜ｄの期間では、スイッチング素子Ｑ２がオフされる。スイッチング素子Ｑ１は、スイッチング素子Ｑ２と相補的にオンオフされる。デューティ指令値ｄは、０≦ｄ＜１の範囲内で設定される。ｄ＝１．０は、キャリア信号ＣＲのパルス振幅（最大値−最小値）に相当する。車両走行時を含む通常のコンバータ制御では、デューティ指令値ｄは、電力線７の電圧を電圧指令値と一致させるように調整される。
【００８５】
リプル昇温制御時には、上記ＰＷＭ制御におけるキャリア信号ＣＲの周波数は、メインバッテリ１０のインピーダンスの周波数特性に従って設定することが好ましい。たとえば、インピーダンスの絶対値が相対的に低下する周波数領域を予め実機実験等によって求めることにより、リプル昇温制御時におけるキャリア信号ＣＲの周波数を定めることができる。
【００８６】
さらに、リプル昇温制御時には、上記ＰＷＭ制御におけるデューティ指令値ｄ＝０．５に固定される。時刻ｔ１等においてキャリア信号ＣＲがデューティ指令値ｄ（＝０．５）よりも大きくなると、上アームのスイッチング素子Ｑ１がオフされ、下アームのスイッチング素子Ｑ２がオンされる。そうすると、スイッチング素子Ｑ１および昇温用リアクトルＬ１ｂを経由した、メインバッテリ１０からの放電経路が形成される。これにより、バッテリ電流Ｉｂは、負方向（放電方向）への増加に転じる。Ｉｂ＜０の期間では、メインバッテリ１０から放電されたエネルギが昇温用リアクトルＬ１ｂに蓄積される。なお、メインバッテリ１０が放電するスイッチング素子Ｑ２（下アーム）のオン期間において、バッテリ電圧Ｖｂは低下する。
【００８７】
時刻ｔ２等においてキャリア信号ＣＲがデューティ指令値ｄ（ｄ＝０．５）よりも小さくなると、上アームのスイッチング素子Ｑ１がオンされ、下アームのスイッチング素子Ｑ２がオフされる。そうすると、下アームオン期間で昇温用リアクトルＬ１ｂに蓄えられたエネルギによるメインバッテリ１０の充電経路が、スイッチング素子Ｑ２、昇温用リアクトルＬ１ｂおよび平滑コンデンサＣ０を経由して形成される。これにより、バッテリ電流Ｉｂは、正方向（充電方向）への増加に転じる。なお、メインバッテリ１０が充電されるスイッチング素子Ｑ１（上アーム）のオン期間において、バッテリ電圧Ｖｂは上昇する。
【００８８】
そして、時刻ｔ３において再びキャリア信号ＣＲがデューティ指令値ｄよりも大きくなると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がそれぞれオフ，オンされ、バッテリ電流Ｉｂは、再び負方向への増加に転じるとともに、バッテリ電圧Ｖｂは低下する。
【００８９】
このように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を５０％デューティで交互にオンオフすることにより、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂは、キャリア信号ＣＲの周波数に従って変動する。この際に、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧ＶＢが一定範囲内（たとえば、図４でのＩＣ〜ＩＤの電流範囲およびＶＬ〜ＶＵの電圧範囲）に収まるように、キャリア周波数を調整することが好ましい。
【００９０】
これにより、リプル昇温制御時には、メインバッテリ１０および昇温用リアクトルＬ１ｂに、交流電流（リプル電流）を通過させることができる。これにより、メインバッテリ１０の内部抵抗および昇温用リアクトルＬ１ｂが発生する熱によって、メインバッテリ１０を内部発熱および外部からの受熱でよって昇温することができる。
【００９１】
第２の例として、車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によってメインバッテリ１０を充電可能なように、すあなわち、ハイブリッド自動車１００を、いわゆるプラグインハイブリッド自動車として構成する場合には、図５に示すような充電構成とすることによって、メインバッテリ１０を効果的に昇温することができる。以下では、外部電源によるメインバッテリ１０の充電を、単に「外部充電」とも称する。
【００９２】
図５は、本実施の形態に従う電源システムが適用されたハイブリッド自動車１００を外部充電するための構成を説明する概略ブロック図である。
【００９３】
図５を参照して、図１に示されたハイブリッド自動車１００は、外部充電のための充電器２１０をさらに備える。
【００９４】
充電器２１０は、外部電源２００からの交流電圧Ｖａｃ（たとえば、１００ＶＡＣまたは２００ＶＡＣ）を直流電圧Ｖｄｃに変換して、電力線５および電力線７の間に出力する。たとえば、充電器２１０は、変圧器を内蔵した絶縁型のＡＣ／ＤＣ変換器として構成することができる。
【００９５】
コンバータ１５は、外部充電時には、充電器２１０から出力された直流電圧Ｖｄｃを、メインバッテリ１０の充電電圧に変換して、電力線５および６の間に出力する。これにより、外部電源２００からの電力によってメインバッテリ１０を外部充電することができる。
【００９６】
外部充電の際にも、コンバータ１５のリアクトルには電圧変換に伴って電流が流れる。したがって、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いてコンバータ１５のリアクトルを構成することにより（図３のステップＳ２００）、外部充電時におけるコンバータ１５でのリアクトル発熱を、メインバッテリ１０の昇温に用いることができる。
【００９７】
一方で、外部充電時にメインバッテリ１０が非低温状態であり、昇熱不要であるときには、図３のステップＳ２１０により、通常リアクトルＬ１ａを用いてコンバータ１５のリアクトルを構成することができる。したがって、外部充電によってメインバッテリ１０の温度が過度に上昇することを防止できる。
【００９８】
このように、本実施の形態に従う電源システムによれば、メインバッテリ１０の低温状態時には、メインバッテリ１０との間に熱伝達経路を有するように配置された昇温用リアクトルＬ１ｂをコンバータ１５のリアクトルとして用いることができる。この結果、メインバッテリ１０の充放電の際に、メインバッテリ１０の通過電流による内部発熱に加えて、コンバータ１５のリアクトルでの電流通過によって発生する熱量をメインバッテリ１０の昇温に利用することができる。この結果、低温状態のメインバッテリ１０を効率的かつ速やかに昇温することが可能となる。
【００９９】
さらに、メインバッテリ１０の非低温状態時には、ＰＣＵ６０内の通常リアクトルＬ１ａをコンバータ１５のリアクトルとして用いることができるので、メインバッテリ１０の温度が過度に上昇することを防止できる。
【０１００】
なお、昇温用リアクトルＬ１ｂのインダクタンスは、通常リアクトルＬ１ａのインダクタンスと同等に設計することが好ましい。このようにすると、メインバッテリ１０の温度状態の変化に応じて、昇温用リアクトルＬ１ｂおよび通常リアクトルＬ１ａの間で使用を切換えても、切換え前後でのコンバータ１５の動作を安定化することができる。
【０１０１】
一方で、昇温用リアクトルＬ１ｂをメインバッテリ１０の昇温時のみに使用する場合には、昇温用リアクトルＬ１ｂのインダクタンスは、通常リアクトルＬ１ａのインダクタンスとは異なる、昇温に最適の値とすることも可能である。たとえば、特許文献１にも記載されるように、昇温用リアクトルＬ１ｂのインダクタンスを、通常リアクトルＬ１ａのインダクタンスよりも小さくすることができる。
【０１０２】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１の変形例では、バッテリパック８０内における昇温用リアクトルＬ１ｂの好ましい配置構造について説明する。
【０１０３】
図６は、昇温用リアクトルの回路図であり、図７は、バッテリパック内における昇温用リアクトルの配置態様を概念的に説明するためのブロック図である。
【０１０４】
図６および図７を参照して、昇温用リアクトルＬ１ｂは、直列接続された複数のリアクトル素子１２ａ〜１２ｄによって構成される。さらに、メインバッテリ１０は、複数のバッテリユニット１１ａ〜１１ｄに分割される。バッテリユニット１１ａ〜１１ｄの各々は、電気的に接続された複数の電池セル（図示せず）を含むように構成されている。バッテリユニット１１ａ〜１１ｄは、互いに電気的に接続されている。たとえば、直列接続されたバッテリユニット１１ａ〜１１ｄによって、メインバッテリ１０が構成される。
【０１０５】
図７に示されるように、リアクトル素子１２ａ〜１２ｄは、バッテリユニット１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対応して配置される。たとえば、リアクトル素子１２ａ〜１２ｄは、バッテリユニット１１ａ〜１１ｄとそれぞれ物理的に接触するように配置される。すなわち、リアクトル素子１２ａ〜１２ｄは、バッテリユニット１１ａ〜１１ｄのそれぞれとの間で熱伝達経路を構成するように配置される。
【０１０６】
このような構成とすることにより、複数のバッテリユニット１１ａ〜１１ｄに分割配置された電池セルに対して、昇温用リアクトルＬ１ｂの通電によって発生した熱量を均等に伝達することができる。この結果、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いたメインバッテリ１０の昇温時において、メインバッテリ１０内部、具体的には、メインバッテリ１０を構成する複数の電池セル間での温度ばらつきを減少することができる。
【０１０７】
あるいは、図８および図９に示すように、バッテリパック内部に散熱板を内蔵させてメインバッテリ内部での温度ばらつきを減少することも可能である。
【０１０８】
図８は、散熱板を内蔵したバッテリパックの構造を説明するための分解斜視図である。また、図９は、図８中のバッテリユニット単体の斜視図である。図８および図９に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する３軸であり、図８および図９の間で共通である。
【０１０９】
図８を参照して、バッテリパック８０は、筐体８０♯を構成するパックケース８１，８２と固定板８６と、少なくとも１個のバッテリユニット１１を含む。バッテリユニット１１は、筒形状の電池セル１０♯の集合体として構成される。ここでは、電池セル１０♯は、円筒状の形状を有する。図８および図９では、バッテリユニット１１を構成する電池セル１０♯の一部のみを模式的に表記するが、実際には、電池セル１０♯は連続的に任意の個数を配置することができる。
【０１１０】
バッテリユニット１１において、複数の電池セル１０♯は、互いに電気的に接続されている。なお、バッテリユニット１１が複数個設けられた場合には、バッテリユニット１１間についても、互いに電気的に接続されている。たとえば、直列接続された複数個のバッテリユニット１１によって、メインバッテリ１０が構成される。
【０１１１】
バッテリユニット１１は、固定板８６に対して、締結ボルト８７によって固定される。固定板８６は、バッテリパック８０の搭載位置に固定される。たとえば、固定板８６は、ボデー１０５（図２）の底面に取り付けることができる。
【０１１２】
さらに、パックケース８１および８２が固定板８６に取り付けられることによって、バッテリユニット１１は、筐体８０♯内に格納される。パックケース８２（筐体８０♯）には、スリット８３が設けられる。スリット８３によって、電池セル１０♯の高温時に放熱経路を設けることができる。
【０１１３】
図９を参照して、バッテリユニット１１は、平板状の散熱板８５に取り付けられた複数の電池セル１０を有する。散熱板８５には、筒状の電池セル１０♯を固定するための複数の取付孔８８が穿設されている。散熱板８５のＸ−Ｚ平面に設けられた複数の取付孔８８に対して、複数の電池セル１０♯が嵌合固定される。
【０１１４】
バッテリユニット１１において、散熱板８５に対して、リアクトル素子１２♯が取り付けられる。リアクトル素子１２♯は、散熱板８５との間に熱伝達経路を有するように配置される。各バッテリユニット１１に配置されたリアクトル素子１２♯を電気的に接続することによって、昇温用リアクトルＬ１ｂが構成される。
【０１１５】
散熱板８５は、たとえば中実の金属（アルミニウム等）で構成することができる。ここで中実の金属とは、内部が金属で満たされ、内部に中空がない金属体のことである。散熱板８５が中実の金属で構成されることにより、リアクトル素子１２♯から散熱板８５に伝達された熱を、各電池セル１０♯に対して伝熱することができる。これにより、バッテリユニット１１内での電池セル１０♯間における温度ばらつきを抑制することができる。
【０１１６】
あるいは、図１４に示されるように、筐体８０♯内において、メインバッテリ１０を構成する電池セル１０♯の集合体の四隅に対応させて、分割されたリアクトル素子１２ａ〜１２ｄを配置することも可能である。図６と同様に、リアクトル素子１２ａ〜１２ｄは、直列に電気的に接続されることによって、昇温用リアクトルＬ１ｂを構成する。
【０１１７】
このように配置すると、バッテリパック８０の四隅に位置しているために相対的に放熱量が大きくなる電池セルに対して、昇温用リアクトルＬ１ｂからの熱量を優先的に与えることができる。この結果、メインバッテリ１０を構成する複数の電池セル間での温度ばらつきを減少することができる。なお、図１４を含む各構成例において、昇温用リアクトルＬ１ｂを分割配置するためのリアクトル素子の分割個数は４個に限定されるものではない、特に、図１４の構成例においても、分割配置された複数個のリアクトル素子の一部をバッテリパック８０の四隅に対応して配置することも可能である。
【０１１８】
実施の形態１の変形例で説明したように昇温用リアクトルＬ１ｂを配置することにより、昇温用リアクトルＬ１ｂから各電池セル１０♯への伝熱のばらつきを抑制することができる。したがって、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いたメインバッテリ１０の昇温時において、メインバッテリ１０内部での温度ばらつきを抑制することが可能である。
【０１１９】
［実施の形態２］
以降の実施の形態２，３では、実施の形態１でのリアクトル切換制御に加えて、さらに追加的に実施されるリアクトル切換制御について説明する。以下の実施の形態において、実施の形態１と同様の構成ないし制御の適用される部分については、説明を繰り返さないものとする。
【０１２０】
図１０は、実施の形態２に従う電源システムにおける、コンバータのリアクトル切換のための制御処理を示すフリーチャートである。図１０に示されるフローチャートによる制御処理は、メインバッテリ１０の非高温状態時（図３のＳ１２０のＮＯ判定時）に所定周期で繰り返し実行される。
【０１２１】
図１０を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１５０により、ハイブリッド自動車１００が静粛走行モードであるかどうかを判定する。本実施の形態において、「静粛走行モード」とは、ハイブリッド自動車１００が静粛性を要求される走行状態であることをいう。たとえば、運転者によって、ＥＶ走行スイッチ７５（図１）が操作されているときに、制御装置５０は、「静粛走行モード」であると判定する。あるいは、ナビゲーションシステムでの現在地情報に基づいて、住宅地を深夜に走行しているときなどに、「静粛走行モード」であると判定することも可能である。
【０１２２】
制御装置５０は、静粛走行モードであるとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６０に処理を進めて、メインバッテリ１０が高温状態であるかどうかを判定する。
【０１２３】
そして、制御装置５０は、静粛走行モードであって、かつ、メインバッテリ１０が高温状態でないとき（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）には、図３と同様のステップＳ２００に処理を進める。これにより、バッテリパック８０内に配置された昇温用リアクトルＬ１ｂによってコンバータ１５のリアクトルが構成される。
【０１２４】
これに対して、制御装置５０は、静粛走行モードでないとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）、または、静粛走行モードであってもメインバッテリ１０が高温状態であるとき（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）には、図３と同様のステップＳ２１０に処理を進める。これにより、ＰＣＵ６０内に配置された通常リアクトルＬ１ａを用いて、コンバータのリアクトルが構成される。
【０１２５】
コンバータ１５のリアクトルは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ周波数（キャリア周波数）の交流電流成分が流れることによる電磁力の周期的な変動に起因して、当該周波数での振動が発生する。したがって、コンバータ１５による電圧変換動作を伴ってハイブリッド自動車１００が走行しているときには、通常リアクトルＬ１ａまたは昇温用リアクトルＬ１ｂの振動音が車両外部に対して、騒音として出力されることが懸念される。
【０１２６】
通常リアクトルＬ１ａによってコンバータ１５のリアクトルが構成される場合には、通常リアクトルＬ１ａに生じた振動は、筐体６０♯に伝達される。一方で、昇温用リアクトルＬ１ｂによってコンバータ１５のリアクトルが構成される場合には、昇温用リアクトルＬ１ｂに生じた振動は、筐体８０♯に伝達される。
【０１２７】
図１１には、ＰＣＵ６０およびバッテリパック８０の筐体形状を比較するための概念図が示される。
【０１２８】
通常リアクトルＬ１ａは、ＰＣＵ６０を格納する筐体６０♯の内部に配置される。これに対して、昇温用リアクトルＬ１ｂは、バッテリパック８０を格納する筐体８０♯の内部に配置される。
【０１２９】
バッテリパック８０は、複数の電池セル１０♯の集合体で構成されるため、比較的大容量となる。このため、筐体８０♯は、比較的底面寸法に対する高さの比が小さくなる。また、筐体８０♯は、一般的には、比較的薄手の金属板を板金加工することで作成される。
【０１３０】
一方で、ＰＣＵ６０の筐体６０♯については、バッテリパック８０の筐体８０♯と比べると、底面寸法に対する高さの比が大きくなる。筐体６０♯は、アルミ等の鋳物で作成されること一般的であるため、筐体８０♯と比較して厚肉化される。
【０１３１】
両者の形状および厚みの違いにより、通常リアクトルＬ１ａおよび昇温用リアクトルＬ１ｂから筐体６０♯および筐体８０♯に振動が伝達された場合における、騒音の発生態様が異なってくる。具体的には、底面積が広く薄肉の筐体８０♯の方が、筐体６０♯と比較して、リアクトルの振動時に発生する騒音の周波数が低くなる傾向にある。したがって、ハイブリッド自動車１００の外部からは、筐体８０♯に格納された昇温用リアクトルＬ１ｂからの振動音の方が、筐体６０♯に格納された通常リアクトルＬ１ａからの振動音よりも人に感知され難いことが期待できる。
【０１３２】
したがって、図１３に示したように、静粛走行モード時には、コンバータ１５では昇温用リアクトルＬ１ｂを使用すること、ハイブリッド自動車１００の外部に対する騒音感知性の面からは好ましい。
【０１３３】
図１２には、リアクトル切換制御におけるメインバッテリの温度条件を比較するための概念図が示される。
【０１３４】
図１２を参照して、図３のステップＳ１２０での「バッテリ低温状態」は、バッテリ温度Ｔｂと閾値Ｔ１との比較により判定される。すなわち、Ｔｂ＜Ｔ１のときは「バッテリ低温状態」であると判定される一方で、そうでないとき（Ｔｂ≧Ｔｂ）には、「バッテリ非低温状態」であると判定される。
【０１３５】
一方で、図１０のステップＳ１６０での「バッテリ高温状態」は、バッテリ温度Ｔｂと閾値Ｔ２との比較により判定される。すなわち、Ｔｂ＞Ｔ２のときは「バッテリ高温状態」であると判定される。ここで、閾値Ｔ２＞Ｔ１である。すなわち、「バッテリ高温状態」であると判定される温度領域（Ｔ１＞Ｔ２）は、「バッテリ非低温状態」と判定される温度領域（Ｔｂ≧Ｔ１）のうちの、高温側の一部の領域である。
【０１３６】
したがって、実施の形態２に従うリアクトル切換制御によれば、Ｔｂ≧Ｔ１の温度領域（バッテリ非低温状態）では、静粛走行モードにおいて、通常リアクトルＬ１ａに代えて、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いることにより、コンバータ１５のリアクトル振動に起因する騒音を車両外部から感知され難くすることができる。
【０１３７】
一方で、メインバッテリ１０の温度上昇に対応して、Ｔｂ＞Ｔ２の温度領域（バッテリ高温状態）では、通常リアクトルＬ１ａを使用することにより、昇温用リアクトルＬ１ｂへの通電を中止できる。したがって、メインバッテリ１０を過高温から保護することができる。
【０１３８】
このように、実施の形態２に従うリアクトル切換制御が適用されたハイブリッド自動車によれば、実施の形態１での効果に加えて、メインバッテリ１０の過度の温度上昇を防止しながら、静粛走行が要求される車両状態では、コンバータ１５のリアクトルの振動に起因する車両外部への騒音を抑制することができる。
【０１３９】
［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３に従うコンバータ１５のリアクトルの切換処理を説明するためのフローチャートである。図１３に示されるフローチャートに従う制御処理は、メインバッテリ１０の非高温状態時（図３のＳ１２０のＮＯ判定時）に所定周期で繰り返し実行される。
【０１４０】
図１３を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１７０により、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生しているかどうかを判定する。ステップＳ１７０による判定は、ハイブリッド自動車１００でのダイアグコードに基づいて行なうことができる。
【０１４１】
制御装置５０は、通常リアクトルＬ１ａの異常時には、ステップＳ１８０に処理を進めて、メインバッテリ１０が高温状態であるかどうかを判定する。ステップＳ１８０による判定は、図１０のステップＳ１６０と同様に実行することができる。
【０１４２】
制御装置５０は、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生しており、かつ、メインバッテリ１０が高温状態でないとき（Ｓ１８０のＮＯ判定時）には、図３と同様のステップＳ２００に処理を進めて、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いてコンバータ１５のリアクトルを構成する。
【０１４３】
これにより、異常が発生した通常リアクトルＬ１ａに代えて、昇温用リアクトルＬ１ｂを用いることによって、コンバータ１５を動作させることができる。これにより、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生しても、ハイブリッド自動車１００の走行を継続することができる。
【０１４４】
一方で、制御装置５０は、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生していないとき（Ｓ１７０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２１０に処理を進めて、通常リアクトルＬ１ａによってコンバータ１５のリアクトルを構成する。これにより、コンバータ１５は、メインバッテリ１０の無用の温度上昇を防止するために、リアクトルＬ１ａを用いて車両走行のための電圧変換を実行する。
【０１４５】
制御装置５０は、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生し、かつ、メインバッテリ１０が高温状態であるとき（Ｓ１８０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２０に処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ２２０では、リレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２、ＳＭＲＰ，ＳＭＲＧをオフする。すなわち、電源システム１０１による電力供給が停止される。
【０１４６】
これにより、通常リアクトルＬ１ａに異常が発生しており、かつ、メインバッテリ１０の温度状況から昇温用リアクトルＬ１ｂを使用できない場合には、ハイブリッド自動車１００の走行が禁止される。さらに、運転者に対して修理を促す旨のメッセージを出力することが好ましい。
【０１４７】
このように、実施の形態３に従う電源システムによれば、バッテリパック８０内に設けられた昇温用リアクトルＬ１ｂを、通常リアクトルＬ１ａの代替部品として用いることにより、通常リアクトルＬ１ａの異常時にも電源システムの動作を継続することができる。一方で、バッテリ高温状態では、昇温用リアクトルＬ１ｂの使用を禁止することにより、メインバッテリ１０が過高温とならないように防止することができる。
【０１４８】
なお、実施の形態２および３では、メインバッテリ１０の非低温状態において、通常リアクトルＬ１ａおよび昇温用リアクトルＬ１ｂがコンバータ１５で選択的に用いられる。したがって、リアクトルＬ１ａおよび昇温用リアクトルＬ１ｂのインダクタンスは同等に設計されることが好ましい。
【０１４９】
本実施の形態では、二次電池で構成されたメインバッテリ１０を「蓄電装置」とする構成について説明したが、低温時に昇温が必要な蓄電装置であれば、二次電池以外を適用することも可能である。
【０１５０】
また、本実施の形態に従う電源システムの適用例として、ハイブリッド自動車を示したが、ハイブリッド自動車の構成は図１での例示に限定されるものではない。さらに、走行状態に応じた制御が適用される実施の形態２を除けば、ハイブリッド自動車以外の電気的負荷に対して、蓄電装置からの電力を供給する電源システムであっても、リアクトルを含むコンバータを具備する構成に対して共通に本発明を適用することが可能である。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５２】
５，６，７  電力線、１０  メインバッテリ、１０♯  電池セル、１１，１１ａ〜１１ｄ  バッテリユニット、１２ａ〜１２ｄ，１２♯  リアクトル素子、１３  電圧センサ、１４，２７  電流センサ、１５  コンバータ、１６  温度センサ、２０，３０  インバータ、２８  回転角センサ、５０  制御装置、５１  ＲＡＭ、５２  ＲＯＭ、６０  ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、６０♯，８０♯  筐体、６５  パワーケーブル、７０  アクセルペダル、７１  ブレーキペダル、７３  アクセル開度センサ、７４  ブレーキペダル踏込量センサ、７５  走行スイッチ、７６  外気温センサ、８０  バッテリパック、８１，８２  パックケース、８３  スリット、８５  散熱板、８６  固定板、８７  締結ボルト、８８  取付孔、９０  熱伝達経路、１００  ハイブリッド自動車、１０１  電源システム、１０２  負荷、１０５  ボデー、１１０  エンジン、１１２  冷却水温センサ、１２０  動力分割機構、１２５  出力軸、１３０  減速機、１４０  駆動軸、１５０  車輪、２００  外部電源、２１０  充電器、ＢＲＫ  操作量、Ｃ０  平滑コンデンサ、ＣＲ  キャリア信号、Ｄ１，Ｄ２  逆並列ダイオード、Ｉｂ  バッテリ電流、Ｌ１ａ  通常リアクトル、Ｌ１ｂ  昇温用リアクトル、ＭＣＲＴ  モータ電流、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ０  接続ノード、Ｎ１，Ｎ２  中性点、Ｑ１，Ｑ２  電力用半導体スイッチング素子、Ｒｐ  制限抵抗、ＳＣＮＶ，ＳＩＮＶ１，ＳＩＮＶ２  スイッチング制御信号、ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ  リレー、Ｔ１，Ｔ２  閾値、Ｔａｒ  外気温、Ｔｂ  バッテリ温度、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２  コイル巻線、Ｖｂ  バッテリ電圧、Ｖｄｃ  直流電圧、ｄ  デューティ指令値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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