(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御装置は、前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの少なくとも一部の蓄電装置を充電対象に選択するとともに、前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記電力線の電圧および前記選択された蓄電装置の充電電流を制御することなく前記第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記第１のスイッチング素子をオフに固定することによって、前記複数の蓄電装置を充電する、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記所定モードにおいて、前記前記複数の蓄電装置の各々を並列に充電対象に選択するとともに、充電開始時における前記蓄電装置間の突入電流防止のための調整動作を実行した後に、各前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定モードにおいて、前記調整動作として、前記複数のコンバータのうちの少なくとも１つによる、前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つのオンオフ制御によって、前記電力線の電圧を前記複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧と同等に制御した後に、各前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する、請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記所定モードの開始時点において、前記複数の蓄電装置の間の充電レベル差が所定より大きいときには、前記調整動作として、前記充電レベル差が前記所定以下となるように前記複数の蓄電装置を充放電させるために前記複数のコンバータを制御した後に、各前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する、請求項２記載の電源システム。
【請求項５】
前記複数のコンバータと前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともに、前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する、前記第１のスイッチング素子をオフに固定するとともに前記開閉装置をオフする、請求項１記載の電源システム。
【請求項６】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する
ための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御装置は、前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記対応の蓄電装置の充電電流を目標電流に制御するように前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、前記一部の蓄電装置以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、電圧制御および電流制御を行なうことなく前記第１のスイッチング素子をオンに固定することによって、前記複数の蓄電装置を充電する、電源システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記複数の蓄電装置の間の充電レベルの差に従って、前記目標電流を設定する、請求項６記載の電源システム。
【請求項８】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
前記複数のコンバータと前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置と、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御装置は、前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともに、前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記電力線の電圧を目標電圧に制御するように前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記第１のスイッチング素子をオフに固定することによって、前記複数の蓄電装置を充電し、さらに、
前記制御装置は、前記所定モードにおいて、前記充電対象以外の蓄電装置に対応する各前記開閉装置をオフする、電源システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記目標電圧を、前記複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧よりも高く設定する、請求項８記載の電源システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記充電対象の蓄電装置が目標レベルまで充電されるのに応答して前記充電対象の選択を切換え、
前記目標レベルは、各前記蓄電装置が満充電レベルまで充電される迄に複数回ずつ前記充電対象に選択されるように設定される、請求項５または８記載の電源システム。
【請求項１１】
前記所定モードにおいて、前記電動車両の外部電源からの電力が前記電力線へ供給される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電源システムと、
星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含む第１の交流回転電機と、
星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含む第２の交流回転電機と、
前記第１の多相巻線に接続され、前記第１の交流回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう第１のインバータと、
前記第２の多相巻線に接続され、前記第２の交流回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう第２のインバータと、
前記所定モードにおいて、前記第１の多相巻線の第１の中性点および前記第２の多相巻線の第２の中性点と、電動車両の外部の交流電源との間を電気的に接続するためのコネクタ部と、
前記第１および第２のインバータの電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するインバータ制御装置とをさらに備え、
前記第１および第２の交流回転電機の少なくとも一方は、前記走行駆動力の発生に用いられ、
前記インバータ制御装置は、前記所定モードにおいて、前記コネクタ部を経由して前記第１および第２の中性点へ供給された前記交流電源からの交流電圧を、直流電圧に変換して前記電力線に出力するように、前記第１および第２のインバータの各々を制御する、電動車両。
【請求項１３】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御方法は、
前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの少なくとも一部の蓄電装置を充電対象に選択するステップと、
前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、電圧制御および電流制御を行なうことなく前記第１のスイッチング素子をオフに固定することによって充電動作を行なうステップとを備える、電源システムの制御方法。
【請求項１４】
前記選択するステップは、前記所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置の各々を並列に充電対象に選択し、
前記制御方法は、
前記充電動作に先立って、充電開始時における前記複数の蓄電装置間での突入電流防止のための調整動作を実行するステップをさらに備え、
前記充電動作を実行するステップは、前記調整動作の後に、各前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する、請求項１３記載の電源システムの制御方法。
【請求項１５】
前記調整動作を実行するステップは、前記複数のコンバータのうちの少なくとも１つによる、前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つのオンオフ制御によって、前記電力線の電圧を前記複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧と同等に制御するステップを含む、請求項１４記載の電源システムの制御方法。
【請求項１６】
前記調整動作を実行するステップは、前記複数の蓄電装置の間の充電レベル差が所定より大きいときには、前記充電レベル差が前記所定以下となるように前記複数の蓄電装置を充放電させるために前記複数のコンバータを制御するステップを含む、請求項１４記載の電源システムの制御方法。
【請求項１７】
前記電源システムは、
複数のコンバータと前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備え、
前記選択するステップは、前記所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択し、
前記充電動作を実行するステップは、前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて前記第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する、前記第１のスイッチング素子をオフに固定するとともに前記開閉装置をオフする、請求項１３記載の電源システムの制御方法。
【請求項１８】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御方法は、
前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記対応の蓄電装置の充電電流を目標電流に制御するように前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、前記一部の蓄電装置以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、電圧制御および電流制御を行なうことなく前記第１のスイッチング素子をオンに固定することによって充電動作を行なうステップを備える、電源システムの制御方法。
【請求項１９】
前記複数の蓄電装置の間の充電レベルの差に従って、前記充電動作における前記目標電流を設定するステップをさらに備える、請求項１８記載の電源システムの制御方法。
【請求項２０】
電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された複数のコンバータと、
前記複数のコンバータと前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置と、
各前記コンバータの各前記電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するための制御装置とを備え、
前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、前記電力線と前記対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含み、
前記制御方法は、
前記電力線に供給された電力により前記複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するステップと、
前記充電対象に選択された蓄電装置に対応する前記コンバータにおいて、前記電力線の電圧を目標電圧に制御するように前記複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、前記充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する前記コンバ
ータにおいて、少なくとも前記第１のスイッチング素子をオフに固定することによって充電動作を実行するステップと、
前記充電動作を実行するステップに先立って、前記残余の蓄電装置に対応する前記開閉装置を開放するステップとを備える、電源システムの制御方法。
【請求項２１】
前記充電動作を実行するステップにおいて、前記目標電圧は、前記複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧よりも高く設定される、請求項２０記載の電源システムの制御方法。
【請求項２２】
前記充電対象の蓄電装置が目標レベルまで充電されたことを検知するステップと、
前記検知するステップでの検知に応答して前記充電対象の選択を切換えるステップとをさらに備え、
前記検知するステップにおいて、前記目標レベルは、各前記蓄電装置が満充電レベルまで充電される迄に複数回ずつ前記充電対象に選択されるように設定される、請求項１７または２０記載の電源システムの制御方法。
【請求項２３】
前記所定モードにおいて、前記電動車両の外部電源からの電力が前記電力線へ供給される、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の電源システムの制御方法。
【請求項２４】
前記電動車両は、
星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含む第１の交流回転電機と、
星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含む第２の交流回転電機と、
前記第１の多相巻線に接続され、前記第１の交流回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう第１のインバータと、
前記第２の多相巻線に接続され、前記第２の交流回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう第２のインバータと、
前記所定モードにおいて、前記第１の多相巻線の第１の中性点および前記第２の多相巻線の第２の中性点と、前記電動車両の外部の交流電源との間を電気的に接続するためのコネクタ部と、
前記第１および第２のインバータの電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するインバータ制御装置とをさらに備え、
前記第１および第２の交流回転電機の少なくとも一方は、前記走行駆動力の発生に用いられ、
前記インバータ制御装置は、前記所定モードにおいて、前記コネクタ部を経由して前記第１および第２の中性点へ供給された前記交流電源からの交流電圧を、直流電圧に変換して前記電力線に出力するように、前記第１および第２のインバータの各々を制御する、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の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た電動車両ならびに電源システムの制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置に蓄積された電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムにおける蓄電装置の充電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）などの走行駆動力源として電動機を搭載する電動車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の大容量化が進んでいる。そして、蓄電機構を大容量化するための一手法として、複数個の蓄電装置を並列に配置する構成が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００３−２０９９６９号公報（特許文献１）には、低電圧電池とコンバータとの組で構成される電源ステージを複数個備えて、車両駆動力を発生するモータの電源制御システムを構成することが開示されている。特に、特許文献１では、これらの各電源ステージに対する個別の電流制限制御を行なうことにより、電池間での電池充電率を均衡させる制御構成が開示されている。
【０００４】
また、特開２００３−１３４６０６号公報（特許文献２）には、単一の電池および昇降圧型コンバータの組合せによって電動機ユニットを駆動制御する構成において、電池の故障時等には、昇降圧型コンバータ中のスイッチを定常的にオン状態として、電動機ユニットからの供給電力によって、補機への給電を確保することが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０９９６９号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両では、車両運転時に回生制動時の電動機の発電電力を蓄電装置の充電電力として用いることにより、燃費を向上させる手法が一般的に用いられている。
【０００６】
さらに近年では、運転停止後の駐車中に、電動車両を外部電源によって充電する構成が提案されている。このような、外部電源による充電は、夜間等に比較的長時間を要して実行されるため、充電時の効率が問題となることが懸念される。
【０００７】
特に、コンバータを介して蓄電装置と電動機との間での電力変換を行なう電源システム構成では、外部電源による充電時にも、コンバータを介して各蓄電装置を充電する構成となるため、その際のコンバータ効率の向上が必要となる。
【０００８】
特に、特許文献１のように、複数個の蓄電装置およびコンバータが並列に配置される電源システムでは、複数個のコンバータでの損失によって、外部電源による充電の効率が低下することを防止する必要がある。しかしながら、特許文献１および２は、上記の様な電源システムにおいて、蓄電装置の充電時、とりわけ外部電源による長時間の充電時にコンバータをどのように制御すべきかについて言及してない。
【０００９】
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、複数の蓄電装置およびコンバータの組が並列に配置された、電動車両に搭載される電源システムにおいて、蓄電装置の充電時におけるコンバータでの電力損失を低減して、充電効率を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による電源システムは、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御装置は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの少なくとも一部の蓄電装置を充電対象に選択するとともに、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオフすることによって、複数の蓄電装置を充電する。
【００１１】
上記電源システムによれば、所定モードにおいて、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータでは、スイッチング素子（第１のスイッチング素子）をオンに固定して、オンオフ動作（スイッチング動作）によるスイッチング損失を発生させることなく、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を充電することができる。このため、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、所定モードにおいて、複数の蓄電装置の各々を並列に充電対象に選択するとともに、各コンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンに固定する。
【００１３】
このような構成とすることにより、各コンバータでスイッチング損失を発生させることなく、各蓄電装置を並列に充電することができる。
【００１４】
さらに好ましくは、制御装置は、所定モードにおいて、複数のコンバータのうちの少なくとも１つによる、複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つのオンオフ制御によって、電力線の電圧を複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧と同等に制御した後に、各コンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンする。
【００１５】
このような構成とすることにより、各コンバータの第１のスイッチング素子をターンオンして充電を開始する際に、電力線から各蓄電装置へ過大な突入電流が流入することを防止できる。
【００１６】
あるいは、さらに好ましくは、制御装置は、所定モードの開始時点において、複数の蓄電装置の間の充電レベル差が所定より大きいときには、充電レベル差が所定以下となるように複数の蓄電装置を充放電させるために複数のコンバータを制御する調整制御を実行した後に、各コンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンする。
【００１７】
このような構成とすることにより、各コンバータの第１のスイッチング素子をターンオンして充電を開始する際に、蓄電装置間で充電レベル差に起因する短絡電流が生じることを防止できる。
【００１８】
また好ましくは、電源システムは、複数のコンバータと複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備える。そして、制御装置は、所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともに、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する、第１のスイッチング素子および開閉装置をオフする。
【００１９】
このような構成とすることにより、複数の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともにして、充電対象に選択された蓄電装置について、対応のコンバータでスイッチング損失を発生させることなく充電することができる。さらに、開閉装置をオフすることにより、充電対象に対応する第１のスイッチング素子のターンオン時に、充電対象および非充電対象の蓄電装置間で短絡電流が発生することを物理的に防止できる。
【００２０】
この発明の他の局面による電源システムは、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御装置は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、対応の蓄電装置の充電電流を目標電流に制御するように複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、一部の蓄電装置以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオンに固定することによって、複数の蓄電装置を充電する。
【００２１】
上記電源システムでは、所定モードにおいて、複数のコンバータの一部のコンバータのみを、充電電流を制御するようにスイッチング動作させる一方で、残余のコンバータでは、スイッチング素子（第１のスイッチング素子）をオンに固定して、スイッチング損失を発生させることなく、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を並列に充電することができる。これにより、各コンバータを並列にスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。この結果、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００２２】
好ましくは、制御装置は、複数の蓄電装置の間の充電レベルの差に従って、目標電流を設定する。
【００２３】
このような構成とすることにより、複数の蓄電装置間の充電レベル差を解消するように、複数の蓄電装置を均等かつ並列に充電することができる。
【００２４】
この発明のさらに他の局面による電源システムは、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御装置は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともに、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて、電力線の電圧を目標電圧に制御するように複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオフすることによって、複数の蓄電装置を充電する。
【００２５】
上記電源システムでは、所定モードにおいて、充電対象に選択された蓄電装置に対応する一部のコンバータのみをスイッチング動作させることによって、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を充電する。このため、各コンバータを並列にスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。この結果、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００２６】
好ましくは、制御装置は、目標電圧を、複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧よりも高く設定する、
このような構成とすることにより、非充電対象の蓄電装置から充電対象の蓄電装置へ流れる電流の発生を防止することができる。
【００２７】
また好ましくは、電源システムは、複数のコンバータと複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備え、制御装置は、所定モードにおいて、充電対象以外の蓄電装置に対応する各開閉装置をオフする。
【００２８】
このような構成とすることにより、非充電対象の蓄電装置から充電対象の蓄電装置へ流れる電流の発生を物理的に防止することができる。
【００２９】
さらに好ましくは、制御装置は、充電対象の蓄電装置が目標レベルまで充電されるのに応答して充電対象を入換える。そして、目標レベルは、各蓄電装置が満充電レベルまで充電される迄に複数回ずつ充電対象に選択されるように設定される。
【００３０】
このような構成とすることにより、複数の蓄電装置の全てが満充電レベルに達する前に所定モードが終了されたとしても、各蓄電装置間の充電レベルに大きな差が発生することを防止できる。
【００３１】
好ましくは、所定モードにおいて、電動車両の外部電源からの電力が電力線へ供給される。
【００３２】
このような構成とすることにより、外部電源からの電力によって複数の蓄電装置を充電する際に、複数のコンバータにおける電力損失を低減することによって充電効率を向上できる。
【００３３】
この発明による電動車両は、上記のいずれかの電源システムと、星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含む第１の交流回転電機と、星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含む第２の交流回転電機と、第１および第２のインバータと、コネクタ部と、第１および第２のインバータの電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するインバータ制御装置とをさらに備える。第１のインバータは、第１の多相巻線に接続され、第１の交流回転電機と電力線との間で電力変換を行なう。第２のインバータは、第２の多相巻線に接続され、第２の交流回転電機と電力線との間で電力変換を行なう。コネクタ部は、所定モードにおいて、第１の多相巻線の第１の中性点および第２の多相巻線の第２の中性点と、電動車両の外部の交流電源との間を電気的に接続するために設けられる。第１および第２の交流回転電機の少なくとも一方は、走行駆動力の発生に用いられる。そして、インバータ制御装置は、所定モードにおいて、コネクタ部を経由して第１および第２の中性点へ供給された交流電源からの交流電圧を、直流電圧に変換して電力線に出力するように、第１および第２のインバータの各々を制御する。
【００３４】
上記電動車両によれば、外部電源からの電力によって複数の蓄電装置を充電する際に、複数のコンバータにおける電力損失を低減することによって充電効率を向上できるととともに、走行駆動力発生に用いられる第１および第２交流回転電機およびそれらを制御するインバータを用いて、新たな機器を設けることなく、外部電源からの供給電力を複数の蓄電装置を充電する電力に変換できる。
【００３５】
この発明による電源システムの制御方法は、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御方法は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの少なくとも一部の蓄電装置を充電対象に選択するステップと、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオフすることによって充電動作を行なうステップとを備える。
【００３６】
上記電源システムの制御方法によれば、所定モードにおいて、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータでは、スイッチング素子（第１のスイッチング素子）をオンに固定して、オンオフ動作（スイッチング動作）によるスイッチング損失を発生させることなく、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を充電することができる。このため、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００３７】
好ましくは、選択するステップは、所定モードにおいて、複数の蓄電装置の各々を並列に充電対象に選択する。そして、充電動作を実行するステップは、各コンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンに固定する。
【００３８】
このような制御構造とすることにより、各コンバータでスイッチング損失を発生させることなく、各蓄電装置を並列に充電することができる。
【００３９】
さらに好ましくは、制御方法は、充電動作に先立って、複数のコンバータのうちの少なくとも１つによる、複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つのオンオフ制御によって、電力線の電圧を複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧と同等に制御するステップをさらに備える。
【００４０】
このような制御構造とすることにより、各コンバータの第１のスイッチング素子をターンオンして充電を開始する際に、電力線から各蓄電装置へ過大な突入電流が流入することを防止できる。
【００４１】
あるいは、さらに好ましくは、制御方法は、充電動作に先立って、複数の蓄電装置の間の充電レベル差が所定より大きいときには、充電レベル差が所定以下となるように複数の蓄電装置を充放電させるために複数のコンバータを制御するステップをさらに備える。
【００４２】
このような制御構造とすることにより、各コンバータの第１のスイッチング素子をターンオンして充電を開始する際に、蓄電装置間で充電レベル差に起因する短絡電流が生じることを防止できる。
【００４３】
また好ましくは、電源システムは、複数のコンバータと複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備える。そして、選択するステップは、所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択し、かつ、充電動作を実行するステップは、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて第１のスイッチング素子をオンに固定する一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応する、第１のスイッチング素子および開閉装置をオフする。
【００４４】
このような制御構造とすることにより、複数の蓄電装置を充電対象に順次選択するとともにして、充電対象に選択された蓄電装置について、対応のコンバータでスイッチング損失を発生させることなく充電することができる。さらに、開閉装置をオフすることにより、充電対象に対応する第１のスイッチング素子のターンオン時に、充電対象および非充電対象の蓄電装置間で短絡電流が発生することを物理的に防止できる。
【００４５】
この発明の他の局面による電源システムの制御方法は、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御方法は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、対応の蓄電装置の充電電流を目標電流に制御するように複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、一部の蓄電装置以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、第１のスイッチング素子をオンに固定することによって充電動作を行なうステップを備える。
【００４６】
上記電源システムの制御方法によれば、所定モードにおいて、所定モードにおいて、複数のコンバータの一部のコンバータのみを、充電電流を制御するようにスイッチング動作させる一方で、残余のコンバータでは、スイッチング素子（第１のスイッチング素子）をオンに固定してスイッチング損失を発生させることなく、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を並列に充電することができる。これにより、各コンバータを並列にスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。この結果、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００４７】
好ましくは、制御方法は、複数の蓄電装置の間の充電レベルの差に従って、充電動作における目標電流を設定するステップをさらに備える。
【００４８】
このような制御構造とすることにより、複数の蓄電装置間の充電レベル差を解消するように、複数の蓄電装置を均等かつ並列に充電することができる。
【００４９】
この発明の他の局面による電源システムの制御方法は、電力線上の電力を用いて走行駆動力を発生可能な電動車両に搭載される電源システムの制御方法であって、電源システムであって、充放電可能な複数の蓄電装置と、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続された複数のコンバータと、制御装置とを備える。各コンバータは、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成される。そして、複数の電力用半導体スイッチング素子は、電力線と対応する蓄電装置との間に電気的に接続された第１のスイッチング素子を含む。制御装置は、各コンバータの各電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御する。そして、制御方法は、電力線に供給された電力により複数の蓄電装置を充電する所定モードにおいて、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に順次選択するステップと、充電対象に選択された蓄電装置に対応するコンバータにおいて、電力線の電圧を目標電圧に制御するように複数の電力用半導体スイッチング素子の少なくとも１つをオンオフさせる一方で、充電対象以外の残余の蓄電装置に対応するコンバータにおいて、少なくとも第１のスイッチング素子をオフすることによって充電動作を実行するステップとを備える。
【００５０】
上記電源システムの制御方法によれば、所定モードにおいて、充電対象に選択された蓄電装置に対応する一部のコンバータのみをスイッチング動作させることによって、電力線上の電力を用いて複数の蓄電装置を充電する。このため、各コンバータを並列にスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。この結果、比較的長時間に亘る外部充電モード等に当該所定モードを適用することにより、コンバータでの電力損失を低減して蓄電装置の充電効率を上昇させることができる。
【００５１】
好ましくは、充電動作を実行するステップにおいて、目標電圧は、複数の蓄電装置の出力電圧のうちの最高電圧よりも高く設定される。
【００５２】
このような制御構造とすることにより、非充電対象の蓄電装置から充電対象の蓄電装置へ流れる電流の発生を防止することができる。
【００５３】
また好ましくは、電源システムは、複数のコンバータと複数の蓄電装置との間にそれぞれ設けられた複数の開閉装置をさらに備える。そして、充電動作を実行するステップにおいて、残余の蓄電装置に対応する開閉装置はオフされる。
【００５４】
このような制御構造とすることにより、非充電対象の蓄電装置から充電対象の蓄電装置へ流れる電流の発生を物理的に防止することができる。
【００５５】
さらに好ましくは、制御方法は、充電対象の蓄電装置が目標レベルまで充電されたことを検知するステップと、検知するステップでの検知に応答して充電対象を入換えるステップとをさらに備える。そして、検知するステップにおいて、目標レベルは、各蓄電装置が満充電レベルまで充電される迄に複数回ずつ充電対象に選択されるように設定される。
【００５６】
このような制御構造とすることにより、複数の蓄電装置の全てが満充電レベルに達する前に所定モードが終了されたとしても、各蓄電装置間の充電レベルに大きな差が発生することを防止できる。
【００５７】
好ましくは、所定モードにおいて、電動車両の外部電源からの電力が電力線へ供給される。
【００５８】
これにより、外部電源からの電力によって複数の蓄電装置を充電する際に、複数のコンバータにおける電力損失を低減することによって充電効率を向上できる。
【００５９】
また好ましくは、電動車両は、星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含む第１の交流回転電機と、星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含む第２の交流回転電機と、第１および第２のインバータと、コネクタ部と、第１および第２のインバータの電力用半導体スイッチング素子のオンおよびオフを制御するインバータ制御装置とをさらに備える。第１のインバータは、第１の多相巻線に接続され、第１の交流回転電機と電力線との間で電力変換を行なう。第２のインバータは、第２の多相巻線に接続され、第２の交流回転電機と電力線との間で電力変換を行なう。コネクタ部は、所定モードにおいて、第１の多相巻線の第１の中性点および第２の多相巻線の第２の中性点と、電動車両の外部の交流電源との間を電気的に接続するために設けられる。第１および第２の交流回転電機の少なくとも一方は、走行駆動力の発生に用いられる。そして、インバータ制御装置は、所定モードにおいて、コネクタ部を経由して第１および第２の中性点へ供給された交流電源からの交流電圧を、直流電圧に変換して電力線に出力するように、第１および第２のインバータの各々を制御する。
【００６０】
これにより、外部電源からの電力によって電源システムの複数の蓄電装置を充電する際に、複数のコンバータにおける電力損失を低減することによって充電効率を向上できるととともに、走行駆動力発生に用いられる第１および第２交流回転電機およびそれらを制御するインバータを用いて、新たな機器を設けることなく、外部電源からの供給電力を複数の蓄電装置を充電する電力に変換できる。
【発明の効果】
【００６１】
この発明によれば、複数の蓄電装置およびコンバータの組が並列に配置された、電動車両に搭載された電源システムにおいて、蓄電装置の充電時におけるコンバータでの電力損失を低減して、充電効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中における同一または相当部分には同一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。
【００６３】
［実施の形態１］
（電源システムの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態による電源システムを搭載した電動車両１００の全体ブロック図である。
【００６４】
図１を参照して、電動車両１００は、電源システム１０１と、駆動力発生部１０３とを備える。駆動力発生部１０３は、インバータ３０−１，３０−２と、モータジェネレータ３４−１，３４−２と、動力伝達機構３６と、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２とを含む。
【００６５】
インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。そして、インバータ３０−１，３０−２は、電源システム１０１から供給される駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータ３４−１，３４−２へ出力する。また、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１，３４−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１０１へ出力する。
【００６６】
後述するように、各インバータ３０−１，３０−２は、一般的な三相インバータにより構成され、それぞれ駆動ＥＣＵ３２からの駆動信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のモータジェネレータを駆動する。
【００６７】
モータジェネレータ３４−１，３４−２は、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、外部からの回転力を受けて交流電力を発生する。モータジェネレータ３４−１，３４−２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機から成る。そして、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６と連結され、動力伝達機構３６にさらに連結される駆動軸３８を介して回転駆動力が車輪（図示せず）へ伝達される。
【００６８】
なお、電動車両１００がハイブリッド車両の場合には、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６または駆動軸３８を介してエンジン（図示せず）にも連結される。そして、駆動ＥＣＵ３２によって、エンジンの発生する駆動力とモータジェネレータ３４−１，３４−２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御が実行される。なお、モータジェネレータ３４−１，３４−２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。
【００６９】
駆動ＥＣＵ３２は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。一般的に、モータジェネレータ３４−１，３４−２が走行駆動力を発生する力行動作時には、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は正値に設定され、回生制動時には、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は負値に設定される。
【００７０】
そして、駆動ＥＣＵ３２は、モータジェネレータ３４−１の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１および回転数目標値ＭＲＮ１となるように駆動信号ＰＷＭ１を生成してインバータ３０−１を制御し、モータジェネレータ３４−２の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ２となるように駆動信号ＰＷＭ２を生成してインバータ３０−２を制御する。また、駆動ＥＣＵ３２は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１０１のコンバータＥＣＵ２（後述）へ出力する。
【００７１】
このように、電動車両１００は、電源システム１０１からの主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電力を用いて、モータジェネレータ３４−１および３４−２の少なくとも一方によって、走行駆動力を発生可能に構成されている。
【００７２】
一方、電源システム１０１は、蓄電装置６−１，６−２と、コンバータ８−１，８−２と、平滑コンデンサＣ１と、コンバータＥＣＵ２と、電流センサ１０−１，１０−２と、電圧センサ１２−１，１２−２，１８とを含む。
【００７３】
蓄電装置６−１，６−２は、代表的には、ニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池等の二次電池によって構成されるので、以下では、蓄電装置６−１，６−２について、単に二次電池あるいはバッテリとも称する。ただし、電気二重層キャパシタ等の二次電池以外の蓄電装置を、二次電池６−１，６−２に代えて適用可能である点について、確認的に記載する。
【００７４】
二次電池６−１は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介してコンバータ８−１に接続され、二次電池６−２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２を介してコンバータ８−２に接続される。
【００７５】
コンバータ８−１は、二次電池６−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられ、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、二次電池６−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。コンバータ８−２は、二次電池６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられ、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、二次電池６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。
【００７６】
平滑コンデンサＣ１は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ１８は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２へ出力する。
【００７７】
電流センサ１０−１，１０−２は、二次電池６−１に対して入出力される電流Ｉｂ１および二次電池６−２に対して入出力される電流Ｉｂ２をそれぞれ検出し、対応の検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、電流センサ１０−１，１０−２は、対応の二次電池から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、対応の二次電池に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。
【００７８】
なお、この図１では、電流センサ１０−１，１０−２がそれぞれ正極線ＰＬ１，ＰＬ２の電流を検出する場合が示されているが、電流センサ１０−１，１０−２は、それぞれ負極線ＮＬ１，ＮＬ２の電流を検出してもよい。電圧センサ１２−１，１２−２は、二次電池６−１の電圧Ｖｂ１および二次電池６−２の電圧Ｖｂ２をそれぞれ検出し、対応の検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、コンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４の動作について、後程詳細に説明する。
【００７９】
図２は、図１に示された駆動力発生部１０３の構成を詳細に示す回路図である。
図２を参照して、インバータ３０−１は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６および逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６からなる一般的な三相インバータである。電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「半導体スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が代表的に適用されるが、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）等のパワースイッチング素子を適用することも可能である。同様に、インバータ３０−２は、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６および逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６からなる通常の三相インバータである。
【００８０】
インバータ３０−１のＵ、Ｖ、Ｗ相はモータジェネレータ３４−１の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とそれぞれ接続されている。同様に、インバータ３０−２のＵ、Ｖ、Ｗ相は、モータジェネレータ３４−２の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とそれぞれ接続されている。
【００８１】
電動車両１００は、さらに、モータジェネレータ３４−１の中性点ＮＰ１およびモータジェネレータ３４−２の中性点ＮＰ２を、外部電源９０と接続するためのコネクタ５０と、コンデンサＣ２とを備える。すなわち、電動車両１００は、コネクタ９２によってコネクタ５０に接続される外部電源９０（代表的には商用電源）から入力された交流電源を、中性点ＮＰ１，ＮＰ２間に供給できるように構成されている。コンデンサＣ２は、コネクタ５０およびコネクタ９２が接続されたときに、外部電源９０から供給される交流電圧の高周波成分を除去するために配置される。
【００８２】
したがって、電動車両１００の停車中に、コネクタ５０およびコネクタ９２を接続することによって、外部電源９０を中性点ＮＰ１およびＮＰ２と電気的に接続することができる。この場合には、モータジェネレータ３４−１，３４−２のリアクトル成分（コイル巻線）と、インバータ３０−１，３０−２とによって、外部電源９０からの交流電圧を直流電圧に変換する電力変換器が構成される。そして、変換された直流電圧が、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬの間に出力されて、蓄電装置６−１，６−２の充電に用いられる。
【００８３】
あるいは、上述のような中性点充電方式ではなく、インバータ３０−１，３０−２を介することなく、外部電源９０♯からの交流電圧を直流電圧に変換する外部充電用の電力変換器９５を別途備える構成としてもよい。その場合には、コネクタ５０♯およびコネクタ９２♯の接続により、電動車両１００と接続された外部電源９０♯からの交流電圧が、コンデンサＣ２♯により高周波成分を除去された後、電力変換器９５によって直流電圧に変換される。そして、電力変換器９５から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間に出力された直流電圧が、蓄電装置６−１，６−２の充電に用いられる。
【００８４】
このように、本実施の形態による電動車両１００は、車両走行中の回生制動発電による蓄電装置６−１，６−２の充電に加えて、外部電源９０，９０♯からの供給電力によって、蓄電装置６−１，６−２を充電することができる。以下では、このような外部電源９０，９０♯によって蓄電装置６−１，６−２を充電する動作モードを、「外部充電モード」と称することとする。一般的に、外部充電モードは、車両駐車時に比較的長時間（たとえば夜間）に渡り実行される。
【００８５】
再び図１を参照して、電源システム１０１の動作について説明する。
電池ＥＣＵ４は、電圧センサ１２−１，１２−２および電流センサ１０−１，１０−２からの各検出値に基づいて、二次電池６−１、６−２の充電レベルを推定する。代表的には、充電レベルを示す状態量として、ＳＯＣ（State of Charge）が推定される。ここでは、ＳＯＣは、満充電レベルを示す１００（％）〜完放電レベルを示す０（％）の間の値を示す。
【００８６】
たとえば、電池ＥＣＵ４は、電流検出値の積算や、電流検出値および電圧検出値から推定される開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）、あるいはこれらの組合わせに基づいて、二次電池６−１、６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を推定して、その推定値をコンバータＥＣＵ２へ出力する。なお、図示しない温度センサによる、二次電池６−１，６−２の温度検出値をさらに用いて、ＳＯＣ推定を行なう構成としてもよい。
【００８７】
コンバータＥＣＵ２は、電流センサ１０−１，１０−２および電圧センサ１２−１，１２−２，１８からの各検出値、電池ＥＣＵ４からの状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２、ならびに駆動ＥＣＵ３２からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、コンバータ８−１，８−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれコンバータ８−１，８−２へ出力し、コンバータ８−１，８−２を制御する。
【００８８】
次に、図３を用いて図１に示した電源システム１０１の構成を詳細に説明する。
図３は、図１に示した本発明の実施の形態による電源システム１０１の構成を詳細に説明する回路図である。
【００８９】
図３を参照して、コンバータ８−１は、チョッパ回路４０−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ０１とを含む。チョッパ回路４０−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。
【００９０】
正母線ＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００９１】
スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａとスイッチング素子Ｑ１Ｂとの接続点に接続される。
【００９２】
配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００９３】
そして、チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて動作する。チョッパ回路４０−１は、基本的には、二次電池６−１の放電時には、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧し、二次電池６−１の充電時には、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから受ける直流電力（回生電力）を降圧するように動作する。
【００９４】
コンバータ８−２は、チョッパ回路４０−２と、正母線ＬＮ２Ａと、負母線ＬＮ２Ｃと、配線ＬＮ２Ｂと、平滑コンデンサＣ０２とを含む。チョッパ回路４０−２は、スイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂと、ダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂと、インダクタＬ２とを含む。コンバータ８−２の構成および動作は、コンバータ８−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９５】
さらに、二次電池６−１およびコンバータ８−１の間には、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に介挿接続される、「開閉装置」としてのリレー７−１が配置される。同様に、二次電池６−２およびコンバータ８−２の間には、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に介挿接続される、「開閉装置」としてのリレー７−２が配置される。
【００９６】
また、コンバータ８−１の入力側には、補機あるいはＥＣＵ等で構成される負荷１３０の駆動に用いられる補機バッテリ１２０を充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、複数個設けられたコンバータ８−１，８−２のうちの１つに接続される構成が一般的である。
【００９７】
チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、二次電池６−１と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ｂとを含む。そして、一定のスイッチング周期（オン期間およびオフ期間の和）内でのスイッチング素子Ｑ１Ａおよび／またはＱ１Ｂのデューティ比（オン／オフ期間比率）が、コンバータＥＣＵ２により制御される。
【００９８】
昇圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、基本的な動作としては、上アーム素子Ｑ１Ｂ（Ｑ２Ｂ）をオフ状態に維持し、かつ、下アーム素子Ｑ１Ａ（Ｑ２Ａ）をオンオフさせて、そのデューティ比を制御する。これにより、たとえばコンバータ８−１では、下アーム素子Ｑ１Ａのオン期間においては、二次電池６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ｂ、および正母線ＬＮ１Ａを順に介して、放電電流が主正母線ＭＰＬへ流れる。同時に、二次電池６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、下アーム素子Ｑ１Ａ、および負母線ＬＮ１Ｃを順に介して、ポンプ電流が流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。そして、下アーム素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は、蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、コンバータ８−１から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される直流電力の平均電圧は、デューティ比に従ってインダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。なお、昇圧動作時について、下アーム素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）のオフ期間に、上アーム素子（Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ）をオン状態として、上アーム素子および下アーム素子が相補的かつ交互にオンオフするように、各コンバータ８−１，８−２を制御することも可能である。
【００９９】
一方、降圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、基本的な動作としては、下アーム素子Ｑ１Ａ（Ｑ２Ａ）をオフ状態に維持し、かつ、上アーム素子Ｑ１Ｂ（Ｑ２Ｂ）をオンオフさせて、そのデューティ比を制御する。これにより、たとえばコンバータ８−１では、上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間においては、主正母線ＭＰＬから正母線ＬＮ１Ａ、上アーム素子Ｑ１Ｂ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して、充電電流が二次電池６−１へ流れる。そして、上アーム素子Ｑ１Ｂがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１が電流変化を妨げるように磁束を発生するので、充電電流は、ダイオードＤ１Ａ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的にみると、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから直流電力が供給されるのは上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると（インダクタＬ１のインダクタンスが十分に大きいとすると）、コンバータ８−１から二次電池６−１へ供給される直流電力の平均電圧は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電圧をデューティ比に従って降圧した値となる。なお、降圧動作時についても、上アーム素子（Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ）のオフ期間に、下アーム素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）をオン状態として、上アーム素子および下アーム素子が相補的かつ交互にオンオフするように、各コンバータ８−１，８−２を制御することも可能である。
【０１００】
同様に、コンバータ８−２も、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ２に応じて、二次電池６−２と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ２は、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ２Ａと、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ２Ｂとを含む。そして、一定のスイッチング周期内でのスイッチング素子Ｑ２Ａおよび／またはＱ２Ｂのデューティ比が、コンバータＥＣＵ２により制御される。
【０１０１】
周知のように、昇降圧型のチョッパ回路４０−１，４０−２では、昇圧動作時の下アーム素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａのオン期間比が高くなるほど、昇圧動作が強調されて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電圧Ｖｈが高くなる。また、降圧動作時には、上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂのオン期間比が低くなるほど（逆に言うとオフ期間比が高くなるほど）、電圧比Ｖｈ／Ｖｂ１（またはＶｈ／Ｖｂ２）の高い電圧変換が行なわれる。
【０１０２】
図１〜３の構成において、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは本発明における「電力線」に対応する。また、コンバータ８−１，８−２を構成するスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂは本発明での「複数のスイッチング素子」に対応し、そのうちの上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂが本発明での「第１のスイッチング素子」に対応する。さらに、リレー７−１，７−２は本発明での「開閉装置」に対応する。
【０１０３】
また、コンバータＥＣＵ２は本発明での「制御装置」に対応し、駆動ＥＣＵ３２は本発明での「インバータ制御装置」に対応する。さらに、インバータ３０−１，３０−２は本発明での「第１のインバータ」および「第２のインバータ」に対応し、モータジェネレータ３４−１，３４−２は本発明での「第１の交流回転電機」および「第２の交流回転電機」に対応する。
【０１０４】
次に、図４を用いて、コンバータＥＣＵ２によるコンバータ８−１，８−２（チョッパ回路４０−１，４０−２）の制御について説明する。
【０１０５】
図４は、コンバータＥＣＵ２による通常動作時のコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【０１０６】
図４を参照して、コンバータＥＣＵ２は、目標値設定部７０と、電圧制御部７２−１と、電流制御部７２−２とを含む。
【０１０７】
目標値設定部７０は、駆動ＥＣＵ３２からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、ならびに電池ＥＣＵ４からのＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈの目標値を示す目標電圧ＶＲおよび二次電池６−２の充放電電流の目標値を示す目標電流ＩＲを生成する。
【０１０８】
電圧制御部７２−１は、減算部７４−１，７８−１と、ＰＩ制御部７６−１と、変調部８０−１とを含む。減算部７４−１は、目標電圧ＶＲから電圧Ｖｈを減算し、その演算結果をＰＩ制御部７６−１へ出力する。ＰＩ制御部７６−１は、目標電圧ＶＲと電圧Ｖｈとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７８−１へ出力する。
【０１０９】
演算部７８−１は、電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ８−１の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部７６−１の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ１として変調部８０−１へ出力する。変調部８０−１は、デューティ指令Ｔｏｎ１と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ８−１へ出力する。
【０１１０】
電流制御部７２−２は、減算部７４−２，７８−２と、ＰＩ制御部７６−２と、変調部８０−２とを含む。減算部７４−２は、目標電流ＩＲから電流Ｉｂ２を減算し、その演算結果をＰＩ制御部７６−２へ出力する。ＰＩ制御部７６−２は、目標電流ＩＲと電流Ｉｂ２との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７８−２へ出力する。
【０１１１】
演算部７８−２は、電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ８−２の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部７６−２の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ２として変調部８０−２へ出力する。変調部８０−２は、デューティ指令Ｔｏｎ２と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ８−２へ出力する。
【０１１２】
電圧制御部７２−１は、目標電圧ＶＲに対して直流電圧Ｖｈが低い場合、および理論昇圧比の逆数（Ｖｂ１／ＶＲ）が低下した場合には、下アーム素子Ｑ１Ａのオン期間比が上昇（または、上アーム素子Ｑ１Ｂのオフ期間比が上昇）するように、駆動信号ＰＷＣ１を生成する。
【０１１３】
一方、電流制御部７２−２は、二次電池６−２からの出力電流Ｉｂ２が目標電流ＩＲよりも低いとき、および理論昇圧比の逆数（Ｖｂ２／ＶＲ）が上昇した場合には、下アーム素子Ｑ２Ａのオン期間比が上昇するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。
【０１１４】
なお、電流制御部７２−２は、二次電池６−２の充電時、すなわち目標電流ＩＲが負値（ＩＲ＜０）に設定される場合には、目標電流ＩＲよりも電流Ｉｂ２（Ｉｂ２＜０）が低いときに（｜ＩＲ｜＜｜Ｉｂ２｜、すなわち充電電流過大時）、上アーム素子Ｑ２Ｂのオン期間比が低下するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。反対に、充電電流不足時（ＩＲ＜Ｉｂ２、すなわち｜ＩＲ｜＞｜Ｉｂ２｜のとき）には、上アーム素子Ｑ２Ｂのオン期間比が上昇するように駆動信号ＰＷＣ２が生成される。
【０１１５】
目標値設定部７０は、モータジェネレータ３４−１および／または３４−２の力行動作時および回生制動時においては、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に応じて、直流電圧Ｖｈが適切なレベルとなるように目標電圧ＶＲを設定する。さらに、目標値設定部７０は、二次電池６−１，６−２間の充電レベル（ＳＯＣ）が均衡するように考慮して、目標電流ＩＲを設定する。
【０１１６】
電源システム１０１は、通常動作時には、上アーム素子Ｑ１Ｂおよび／またはＱ２Ｂならびに下アーム素子Ｑ１Ａおよび／またはＱ２Ａのスイッチング（オンオフ）動作による、コンバータ８−１の電圧制御およびコンバータ８−２の電流制御によって、直流電圧Ｖｈおよび二次電池６−１，６−２の充放電バランスを制御する。
【０１１７】
これにより、力行動作時には、二次電池６−１，６−２から放電された電力を、駆動力発生部１０３の入力電圧としての電圧Ｖｈに変換して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間に出力するように電力変換動作が実行される。一方、電源システム１０１は、回生制動動作時および外部充電モード時には、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ上の充電電力により、二次電池６−１，６−２を充電するように電力変換動作を実行する。
【０１１８】
ただし、コンバータ８−１，８−２の双方で、上アーム素子および／または下アーム素子のスイッチング動作を実行すると、コンバータ８−１，８−２の両方でスイッチング損失が発生してしまう。このため、外部充電モードのような長時間の充電を行なう場合には、コンバータ８−１，８−２でのスイッチング損失により、効率が低下することが懸念される。
【０１１９】
したがって、以下では、外部充電モードのような長時間の継続的な充電に適した、コンバータ８−１，８−２の「効率充電モード」による制御動作について説明する。効率充電モードは、本発明における「所定モード」に対応する。
【０１２０】
なお、以下に説明する効率充電モードは、基本的には外部充電モードにおいて適用されるものとするが、長時間の緩やかな降坂走行時等、走行中に所定の条件が成立した場合に、この効率充電モードを適用する構成としてもよい。
【０１２１】
（コンバータの効率充電モード）
図５は、本発明の実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【０１２２】
図５を参照して、実施の形態１による電源システムでは、効率充電モードにおいて、複数の二次電池６−１，６−２のうちの一方（一部）が充電対象に選択され、充電対象以外の二次電池については、非充電対象とされる。
【０１２３】
そして、充電対象の二次電池（蓄電装置）に対応するコンバータ（充電コンバータ）は、図４で説明した電圧制御の実行を通じて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の充電電力により、対応の二次電池（蓄電装置）を充電する。一方、非充電対象の二次電池（蓄電装置）に対応するコンバータ（非充電コンバータ）では、上下アーム素子の両方をオフに固定するゲートオフが実行される。
【０１２４】
図５の例示では、二次電池６−１が充電対象に選択され、対応するコンバータ８−１（充電コンバータ）は、直流電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに制御するための電圧制御を実行する。そして、上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間において、二次電池６−１が充電される。一方、非充電対象である二次電池６−２に対応するコンバータ８−２（非充電コンバータ）では、上アーム素子Ｑ２Ｂおよび下アーム素子Ｑ２Ａが共にオフに固定される。
【０１２５】
後述するが、実施の形態１による電源システムでは、充電対象に選択された二次電池（蓄電装置）が目標レベルまで充電されると充電対象が切換えられる。そして、新たな充電対象に選択された二次電池（蓄電装置）に対応するコンバータが、新たに充電コンバータとなって、同様に電圧制御を通じた充電を行なう。すなわち、２個の二次電池６−１，６−２を備えた電源システムでは、二次電池６−１，６−２が交互に充電対象に選択されることとなる。
【０１２６】
図６は、実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【０１２７】
図６を参照して、充電制御部２１０は、効率充電モードを指示するモード信号ＥＣＨおよび二次電池６−１，６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を受けて、充電対象を選択するための制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を生成する。制御信号ＣＴ１は、二次電池６−１が充電対象であるときにオンされ、非充電対象であるときにオフされる。同様に、制御信号ＣＴ２は、二次電池６−２が充電対象であるときにオンされ、非充電対象であるときにオフされる。
【０１２８】
コンバータ８−１の充電を制御するための制御部２２０は、電圧制御部７２−１（図４）と同様に構成された電圧制御部２２２と、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂをオフ固定とするためのゲートオフ指令部２２４とを含む。同様に、コンバータ８−２を制御するための制御部２３０は、電圧制御部７２−１（図４）と同様に構成された電圧制御部２３２と、スイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂをオフ固定とするためのゲートオフ指令部２３４とを含む。
【０１２９】
効率充電モードにおいて、目標値設定部７０は、電圧制御の目標電圧ＶＲを、二次電池６−１，６−２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の最大値よりも高い電圧に設定する。すなわち、ＶＲ＝Ｍａｘ（Ｖｂ１，Ｖｂ２）＋α（α：マージン値）に設定する。これにより、目標電圧ＶＲは、電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２のいずれよりも高く設定されるので、非充電コンバータの上アーム素子（オフ固定）に接続された逆並列ダイオード（Ｄ１ＢまたはＤ２Ｂ）を介して、二次電池６−１，６−２間で電流経路が形成されることを回避できる。
【０１３０】
電圧制御部２２２は、電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに制御するようにコンバータ８−１をスイッチング動作させるための駆動信号を出力し、電圧制御部２３２は、電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに制御するようにコンバータ８−２をスイッチング動作させるための駆動信号を出力する。ゲートオフ指令部２２４および２３４は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂをオフ固定するための駆動信号および、スイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂをオフ固定するための駆動信号をそれぞれ出力する。
【０１３１】
セレクタ２２６は、電圧制御部２２２およびゲートオフ指令部２２４のそれぞれから駆動信号を受けて、制御信号ＣＴ１のオン時には電圧制御部２２２からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ１として生成し、制御信号ＣＴ１のオフ時には、ゲートオフ指令部２２４からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ１として出力する。同様に、セレクタ２３６は、電圧制御部２３２およびゲートオフ指令部２３４のそれぞれから駆動信号を受けて、制御信号ＣＴ２のオン時には電圧制御部２３２からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ２として生成し、制御信号ＣＴ２のオフ時には、ゲートオフ指令部２３４からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ２として出力する。
【０１３２】
これにより、図５に示したように、充電対象に選択された二次電池に対応する充電コンバータにおいては、目標電圧ＶＲに従った電圧制御を行なうために少なくとも上アーム素子（Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ）をスイッチングする一方で、非充電コンバータでは、上アーム素子および下アーム素子がオフ固定される。
【０１３３】
次に、図７を用いて実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードにおける一連の充電動作の流れについて説明する。図７に示すフローチャートは、たとえばコンバータＥＣＵ２に予め記憶された所定プログラムの実行によって実現される。
【０１３４】
図７を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１００により、充電対象を選択する。たとえば、充電対象は、二次電池６−１，６−２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２に基づいて決定される。あるいは、図３に示したように、一方の二次電池６−１に対して補機バッテリ１２０が接続される構成では、補機バッテリが接続される二次電池（蓄電装置）を優先的に充電対象に選択することが好ましい。
【０１３５】
コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で選択した充電対象への充電動作を開始する。たとえば、二次電池６−１が充電対象に、二次電池６−２が非充電対象に選択された場合には、上述のように、充電コンバータであるコンバータ８−１では、目標電圧ＶＲに従った電圧制御が実行され、非充電コンバータ（コンバータ８−２）では、ゲートオフが実行される。これにより、二次電池６−１が、コンバータ８−１の上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間に充電される。
【０１３６】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１２０では、充電対象の充電レベル（ＳＯＣ）が目標レベル（目標値）を超えたかどうかを判定する。二次電池６−１が充電対象であるときには、ＳＯＣ１が目標値を超えたか否かが判定される。そして、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えるまで（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１１０による充電動作が継続される。
【０１３７】
一方、コンバータＥＣＵ２は、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えると（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１３０より、ステップＳ１１０での充電動作を停止する。すなわち、充電コンバータ（たとえばコンバータ８−１）についても一旦ゲートオフされる。
【０１３８】
さらに、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１４０により、充電対象の選択を切換える。たとえば、二次電池６−２が新たに充電対象とされて、これまで充電対象であった二次電池６−１は、非充電対象とされる。目標電圧ＶＲは、ステップＳ１１０と同様に設定される。
【０１３９】
続いて、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０で充電対象に選択した二次電池６−２を充電するための充電動作を開始する。具体的には、新たに充電コンバータとなったコンバータ８−２を電圧制御する一方で、新たに非充電コンバータとなったコンバータ８−１ではゲートオフされる。
【０１４０】
そしてコンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１６０では、ステップＳ１４０で選択した充電対象の充電レベル（ＳＯＣ）が目標レベル（目標値）を超えたかどうかを判定する。二次電池６−２が充電対象であるときには、ＳＯＣ２が目標値を超えたか否かが判定される。そして、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えるまで（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１５０による充電動作が継続される。
【０１４１】
一方、コンバータＥＣＵ２は、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えると（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１７０より、ステップＳ１５０での充電動作を停止する。すなわち、充電コンバータ（たとえばコンバータ８−２）についてもゲートオフされて、各コンバータ８−１，８−２がゲートオフされる。これにより、一連の処理が終了する。
【０１４２】
なお、図７のステップＳ１２０，Ｓ１６０における、充電対象の充電レベルについての目標レベル（ＳＯＣ目標値）は、満充電レベルに対応して設定することができる。あるいは、各二次電池（蓄電装置）が満充電レベルまで充電となる前に、効率充電モードが終了されてしまう場合を想定して、図７に示した一連の処理を複数回実行することによって、各二次電池（蓄電装置）が順次、満充電レベルに向けて徐々に充電される制御構造としてもよい。
【０１４３】
この際には、ステップＳ１２０，Ｓ１６０での目標レベルを徐々に更新しつつ、図７に示した一連の処理が繰り返し実行される。すなわち、当該目標レベルは、各二次電池（蓄電装置）が満充電レベルまで充電される迄に複数回充電対象に選択されるように、図７の一連の処理が終了するたびに満充電レベルへ向けて徐々に上昇する態様にて設定される。このようにすると、すべての二次電池６−１，６−２が満充電レベルに達する前に外部充電（効率充電モード）が終了されたとしても、二次電池（蓄電装置）間の充電レベル（ＳＯＣ）に大きな差が発生することを防止できる。
【０１４４】
このように、実施の形態１による電源システムでは、効率充電モードにおいて、コンバータ８−１，８−２のうちの一方のみをスイッチング動作させて二次電池（蓄電装置）の充電を実行するので、通常動作時と同様に各コンバータをスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。このため、比較的長時間に亘る外部充電モード等に効率充電モードを適用することにより、蓄電装置の充電効率を上昇させることが可能である。
【０１４５】
［実施の形態１の変形例］
図８は、本発明の実施の形態１の変形例による電源システムにおける効率充電モードの制御動作を説明する概念図である。
【０１４６】
実施の形態１の変形例では、電源システム１０１およびそれを搭載する電動車両１００の構成は実施の形態１と同様であり、上述の効率充電モードにおけるコンバータ制御のみが実施の形態１と異なる。
【０１４７】
図８を参照して、実施の形態１の変形例による電源システムでは、効率充電モードにおいて、ゲートオフされる非充電コンバータでは、実施の形態１と同様に、上アーム素子および下アーム素子がオフ固定されるとともに、すなわち対応のリレーについてもオフされる点が実施の形態１と異なる。その他の点については、充電コンバータの制御を含めて、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１４８】
図８に例示されるように、二次電池６−１が充電対象である場合には、非充電コンバータであるコンバータ８−２および対応の二次電池６−２の間に接続されるリレー７−２がオフされる。一方、充電対象が入替わって、二次電池６−２が充電対象となった場合には、非充電コンバータとなったコンバータ８−１と二次電池６−１との間に接続されたリレー７−１がオフされる。
【０１４９】
このようにすると、ゲートオフされた非充電コンバータの上アームのダイオード（Ｄ１ＢまたはＤ２Ｂ）を介して、二次電池６−１および６−２の間に電流経路が形成されることを、物理的に防止することが可能となる。
【０１５０】
図９は、実施の形態１の変形例による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【０１５１】
図９を参照して、実施の形態１の変形例による効率充電モードでは、コンバータＥＣＵ２は、図７に示したフローチャートと比較して、ステップＳ１００の後にステップＳ１８０を実行し、ステップＳ１４０の後にステップＳ１９０をさらに実行する点が異なる。なお、ステップＳ１１０〜Ｓ１７０の処理については、図７と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１５２】
コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１００により充電対象が選択されると、ステップＳ１８０により、充電対象に対応するリレーをオンし、その他のリレー、すなわち非充電対象に対応するリレーについてはオフする。たとえば、二次電池６−１がステップＳ１００により充電対象に選択されると、リレー７−１がオンされる一方で、リレー７−２がオフされることになる。
【０１５３】
同様に、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１４０により充電対象の選択が切換えられると、ステップＳ１９０により、ステップＳ１４０で新たに選択された充電対象に対応するリレーをオンする一方で、その他のリレー、すなわちこれまでの充電対象に対応するリレーについてもオフする。たとえば、二次電池６−１に代えて二次電池６−２が充電対象に選択されることにより、ステップＳ１９０では、リレー７−１がオフされる一方で、リレー７−２がオンされる。
【０１５４】
このように、実施の形態１の変形例による電源システムでは、実施の形態１と同様の効率充電モードによる効果に加えて、二次電池（蓄電装置）間で短絡経路が発生することを確実に防止することが可能となる。
【０１５５】
［実施の形態２］
以下、実施の形態２以降において、実施の形態１に説明したのと同様の構成の電源システムにおける、コンバータ８−１，８−２の効率充電モードのバリエーションについて順次説明していく。したがって、電源システム１０１およびそれを搭載する電動車両１００の構成や、その基本動作については実施の形態１と同様であるので、その説明は繰返さない。すなわち、実施の形態２以降では、コンバータ８−１，８−２の効率充電モードにおける制御動作について説明する。
【０１５６】
実施の形態２では、複数のコンバータのうちの一部のみをスイッチング動作させる一方で、複数の蓄電装置（二次電池）について並列に充電可能な効率充電モードについて説明する。
【０１５７】
図１０は、実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【０１５８】
図１０を参照して、実施の形態２による電源システムの効率充電モードでは、通常動作時に電流制御が実行されるコンバータ８−２を電流制御することにより二次電池６−２を充電する一方で、残りのコンバータ８−１については、非制御コンバータとして、上アーム素子Ｑ１Ｂをオン固定することによって二次電池６−１を充電する。すなわち、実施の形態２による効率充電モードでは、二次電池６−１および６−２が並列に充電される。
【０１５９】
このようにすると、通常のスイッチング動作が実行されるコンバータ８−２（電流制御コンバータ）に対して、コンバータ８−１（非制御コンバータ）では、スイッチング素子がオンオフされないのでスイッチング損失が発生しない。このため、実施の形態１と同様に、通常動作時と同様に各コンバータをスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。また、コンバータ８−２により二次電池６−２の充電電流を制御できるので、各二次電池の充電レベルについても調整することが可能である。
【０１６０】
図１１は、実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【０１６１】
図１１を参照して、コンバータ８−１を制御する充電制御部２２０は、上アームオン固定指令部２３７を含む。上アームオン固定指令部２３７は、上アーム素子Ｑ１Ｂをオンに固定するとともに、下アーム素子Ｑ１Ａをオフ固定するように、駆動信号ＰＷＣ１を生成する。
【０１６２】
コンバータ８−２を制御するための制御部２３０は、電流制御部７２−２（図４）と同様に構成されて、目標電流ＩＲおよび目標電圧ＶＲに従って電流Ｉｂ２および電圧Ｖｈを制御するスイッチング動作を行なうように、駆動信号ＰＷＣ２を生成する。
【０１６３】
なお、実施の形態２による効率充電モードでは、目標値設定部７０は、二次電池６−１，６−２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２および状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に従って、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲを設定する。目標電圧ＶＲは、電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２のうちの高い方と同等のレベルに設定される。
【０１６４】
また、目標電流ＩＲは、状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に応じて、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２が均等となるように生成される。すなわち、ＳＯＣ２がＳＯＣ１よりも低い場合には、目標電流ＩＲは相対的に高く設定され、ＳＯＣ２がＳＯＣ１より高い場合には、目標電流ＩＲは相対的に低く設定される。外部充電モードでは、商用電源で構成される外部電源９０，９０♯から供給される充電電力は既知であるので、上記のように目標電流ＩＲを設定することにより、二次電池６−１，６−２を均等に並列充電することが可能となる。
【０１６５】
これにより、図１０に示したように、電流制御を行なう電流制御コンバータと、上アーム素子がオン固定される非制御コンバータとによって、各二次電池６−１，６−２を並列に充電することができる。
【０１６６】
図１２は、実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【０１６７】
図１２を参照して、コンバータＥＣＵ２は、効率充電モードが開始されると、ステップＳ２００により、リレー７−１，７−２をオンに維持する。そして、ステップＳ２１０により、二次電池６−１，６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、各二次電池の充電レベル（ＳＯＣ）が均等となるように、電流制御コンバータ（コンバータ８−２）の目標電流ＩＲを設定する。
【０１６８】
さらに、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２２０により、電流制御コンバータ（コンバータ８−２）および非制御コンバータ（コンバータ８−１）による充電動作を開始する。ステップＳ２２０では、電流制御コンバータは、目標電流ＩＲに従った電流制御を行なうように、少なくとも上アーム素子Ｑ２Ｂをスイッチングする中で、二次電池６−２を充電する。一方、非制御コンバータ（コンバータ８−１）は、上アーム素子Ｑ１Ｂをオンに固定して、二次電池６−１を充電する。
【０１６９】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２３０では、ステップＳ２１０，Ｓ２２０による充電により、二次電池６−１，６−２の充電レベルが目標レベルに到達したかどうかを判定する。具体的には、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の両方が目標値を超えたかどうかを判定する。そして、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２の両方が目標値に到達するまでの間（Ｓ２３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２１０，Ｓ２２０による充電動作が継続される。この際に、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の推移に従って、ステップＳ２１０により、必要に応じて目標電流ＩＲが修正される。これにより、二次電池６−１，６−２を均等かつ並列に充電することができる。
【０１７０】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２の両方が目標値に達すると（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２４０により充電停止処理を実行する。これにより、各コンバータ８−１，８−２はゲートオフされる。
【０１７１】
このように、実施の形態２による電源システムでは、効率充電モードにおいて、コンバータ８−１，８−２のうちの一方のみをスイッチング動作させて二次電池（蓄電装置）の充電を実行するので、通常動作時と同様に各コンバータをスイッチング動作させて充電する場合と比較して、コンバータでの電力損失を抑制することができる。さらに、各二次電池の充電電力を電流制御により調整しつつ、各二次電池（蓄電装置）を並列に充電することができる。このため、比較的長時間に亘る外部充電モード等に効率充電モードを適用することにより、蓄電装置の充電効率を上昇させるとともに、各蓄電装置を均等かつ並列に充電することが可能となる。
【０１７２】
［実施の形態３］
実施の形態３では、コンバータによる電力損失をさらに抑制するために、各コンバータにおいてスイッチング動作を非実行とする効率充電モードについて説明する。
【０１７３】
図１３は、実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【０１７４】
図１３を参照して、実施の形態３による電源システムの効率充電モードでは、コンバータ８−１，８−２の各々において、上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂをオンに固定して、二次電池６−１，６−２の充電が実行される。これにより、コンバータ８−１，８−２の双方で、上アーム素子の下アーム素子の少なくとも一方についてのオンオフ動作（スイッチング動作）を実行することなく、すなわちスイッチング動作に伴うスイッチング損失を発生させることなく二次電池６−１，６−２を充電することが可能となる。
【０１７５】
しかしながら、図１３に示すように、各コンバータ８−１，８−２で上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂを同時にオンするため、二次電池６−１，６−２の間で充電レベル差（電圧差あるいはＳＯＣ差）が生じていると、ターンオン時に、二次電池６−１，６−２間に大きな短絡電流Ｉｓｃが発生する可能性がある。したがって、実施の形態３による電源システムでは、上アーム素子のオンによる充電開始に先立って、以下に説明する充電差調整動作が必要となる。
【０１７６】
図１４は、実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【０１７７】
図１４を参照して、実施の形態３では、充電差調整部２４０が設けられる。充電差調整部２４０は、コンバータ８−１の駆動信号ＰＷＣ１を生成するための電圧制御部２４１と、コンバータ８−２の駆動信号ＰＷＣ２を生成するための電流制御部２４２とを含む。電圧制御部２４１は、図４に示した電圧制御部７２−１と同様に構成され、電流制御部２４２は、図４に示した電流制御部７２−２と同様に構成される。すなわち、充電差調整部２４０によるコンバータ８−１，８−２の制御は、通常動作時におけるコンバータ制御と同様である。
【０１７８】
目標値設定部７０は、電圧制御部２４１，二次電池６−１，６−２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２および状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、二次電池６−１，６−２間の充電レベルを解消するように、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲを設定する。
【０１７９】
上アームオン固定指令部２４４は、コンバータ８−１において、上アーム素子Ｑ１Ｂをオンに固定し、下アーム素子Ｑ１Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ１を生成する。同様に、上アームオン固定指令部２４６は、コンバータ８−２において、上アーム素子Ｑ２Ｂをオンに固定し、下アーム素子Ｑ２Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。
【０１８０】
セレクタ２４８は、充電差調整部２４０によって生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２の組２４７ａおよび上アームオン固定指令部２４４，２４６によって生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２の組２４７ｂを受けるとともに、その一方を充電制御部２１０による指示に従って選択することによって駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。
【０１８１】
充電制御部２１０は、効率充電モードの開始を指示するモード信号ＥＣＨと、二次電池６−１，６−２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２および状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を受ける。そして、効率充電モードの開始後に、二次電池６−１，６−２の充電レベル差（ＳＯＣ差および出力電圧差）が所定より大きいときに、充電差調整部２４０によって生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を選択するようにセレクタ２４８を制御する。一方、効率充電モードの開始後に、二次電池６−１，６−２の充電レベル差が所定以下であると、上アームオン固定指令部２４４，２４６によって生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を選択するように、セレクタ２４８を制御する。
【０１８２】
これにより、図１３に示したように、充電開始に先立って充電差調整動作を行なうとともに、各コンバータ８−１，８−２において上アーム素子をオンに固定して、各二次電池６−１，６−２を充電することができる。
【０１８３】
図１５は、実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【０１８４】
図１５を参照して、コンバータＥＣＵ２は、効率充電モードが開始されると、ステップＳ３００により、各リレー７−１，７−２をオンのまま維持する。そして、ステップＳ３１０およびＳ３２０により、二次電池６−１，６−２間の充電レベル差が所定以下であるかどうかを判定する。具体的には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３１０では、二次電池６−１，６−２間の電圧差（｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜）が所定以下であるかどうかを判定し、ステップＳ３２０では、二次電池６−１，６−２間のＳＯＣ差、すなわち｜ＳＯＣ１−ＳＯＣ２｜が所定以下であるかどうかを判定する。
【０１８５】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３１０およびＳ３２０の少なくとも一方がＮＯ判定であると、図１０に示した充電差調整部２４０によるコンバータ制御が必要であると判定する。そして、ステップＳ３３０により、充電を開始することなく、二次電池６−１，６−２間での充電レベルを調整するために、通常動作時と同様のコンバータ制御、すなわち、コンバータ８−１の電圧制御とコンバータ８−２の電流制御とを継続する。
【０１８６】
上述のように、この際に目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲは、二次電池６−１，６−２間の充電レベル差を減少させるように、電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２およびＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて生成される。これにより、充電レベル差が所定以下となるように、二次電池６−１，６−２を充放電させるように、コンバータ８−１，８−２を制御することができる。
【０１８７】
コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３１０，Ｓ３２０の両方がＹＥＳ判定のとき、すなわち、二次電池６−１，６−２間の充電レベル差が所定以下と判定すると、ステップＳ３４０により、直流電圧Ｖｈを充電用レベルに制御する。すなわち、目標電圧ＶＲを、電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２とほぼ同等の電圧に設定して、通常動作時と同様のコンバータ制御を継続する。すなわち、ステップＳ３４０では、目標電圧ＶＲは、Ｍａｘ（Ｖｂ１，Ｖｂ２）と同等レベルに設定されることになる。
【０１８８】
コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３４０により電圧Ｖｈが充電用レベル、すなわち、電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２とほぼ同等の電圧へ設定されたことが確認されると、ステップＳ３５０により、各コンバータ８−１，８−２で上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂをオンに固定することによって、二次電池６−１，６−２の充電を開始する。
【０１８９】
この際に、ステップＳ３４０により事前に電圧Ｖｈを充電用レベルへ制御しているので、上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂのターンオン時に、過大な突入電流が発生することを防止できる。
【０１９０】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３６０では、ステップＳ３５０による充電により、二次電池６−１，６−２の充電レベルが目標レベルに到達したかどうかを判定する。具体的には、ＳＯＣ１および／またはＳＯＣ２が目標値を超えたかどうかを判定する。そして、ＳＯＣ１および／またはＳＯＣ２の両方が目標値に到達するまでの間（Ｓ３６０のＮＯ判定時）には、ステップＳ３５０による充電動作が継続されて、二次電池６−１，６−２が、オンに固定された上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂを介して並列に充電される。
【０１９１】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ＳＯＣ１および／またはＳＯＣ２が目標値に達すると（Ｓ３６０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３７０により充電停止処理を実行する。
【０１９２】
なお、ステップＳ３５０による充電時には、各二次電池への充電量は制御されていないため、ステップＳ３６０がＹＥＳ判定となった時点で、二次電池６−１，６−２間に充電レベル差が発生している可能性がある。したがって、ステップＳ３７０による充電停止処理の一環として、ステップＳ３１０〜Ｓ３３０と同様の処理により、二次電池６−１，６−２間で充電レベルの最終調整を行なうことが好ましい。そして、充電停止処理の終了時には、各コンバータ８−１，８−２がゲートオフされる。
【０１９３】
このように、実施の形態３による電源システムでは、効率充電モードにおいて、コンバータ８−１，８−２の各々について、上アーム素子をオン固定して各二次電池（蓄電装置）を充電するので、各コンバータでスイッチング動作による電力損失が発生しない。このため、このため、比較的長時間に亘る外部充電モード等に効率充電モードを適用することにより、蓄電装置の充電効率を上昇させることが可能である。
【０１９４】
［実施の形態３の変形例］
実施の形態３の変形例では、実施の形態３と同様に、コンバータにおけるスイッチング動作を非実行とするとともに、各二次電池（蓄電装置）を順次充電することによって、充電前の充電差調整動作を不要とした効率充電モードについて説明する。
【０１９５】
図１６は、実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【０１９６】
図１６を参照して、実施の形態３の変形例による電源システムの効率充電モードでは、実施の形態１と同様に、複数の二次電池６−１，６−２のうちの一方（一部）が充電対象に選択され、充電対象以外の二次電池については、非充電対象とされる。そして、充電対象の二次電池に対応するコンバータ（充電コンバータ）では、上アーム素子がオン固定されて二次電池が充電される。一方、非充電対象の二次電池に対応するコンバータ（非充電コンバータ）はゲートオフされて、上アーム素子および下アーム素子がオフされる。さらに、非充電対象の二次電池と接続されるリレーについてもオフされる。
【０１９７】
図１６の例では、二次電池６−１が充電対象とされ、二次電池６−２が非充電対象とされるので、充電コンバータとなるコンバータ８−１では、上アーム素子Ｑ１Ｂがオンに固定される一方で下アーム素子Ｑ１Ａがオフに固定される。一方、非充電コンバータであるコンバータ８−２では、上アーム素子Ｑ２ＢおよびＱ２Ａがオフに固定される。さらに、リレー７−２についてもオフされる。
【０１９８】
これにより、充電コンバータで上アーム素子をオンする場合に、二次電池６−１，６−２間で短絡電流が生じることを物理的に防止できるので、実施の形態３のような充電前の充電差調整動作が不要となり、制御動作を簡素化することができる。
【０１９９】
図１７は、実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【０２００】
図１７を参照して、充電制御部２１０は、図６と同様に構成されて、効率充電モードを指示するモード信号ＥＣＨおよび二次電池６−１，６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を受けて、充電対象を選択するための制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を生成する。すなわち、いずれの二次電池を充電対象とするかを選択するとともに、選択結果に基づいて、制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を選択的にオンする。
【０２０１】
上アームオン固定指令部２５０は、コンバータ８−１において、上アーム素子Ｑ１Ｂをオンに固定し、下アーム素子Ｑ１Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ１を生成するとともに、コンバータ８−２において、上アーム素子Ｑ２Ｂをオンに固定し、下アーム素子Ｑ２Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。
【０２０２】
ゲートオフ指令部２５２は、コンバータ８−１において、上アーム素子Ｑ１Ｂおよび下アーム素子Ｑ１Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ１を生成し、コンバータ８−２において、上アーム素子Ｑ２Ｂおよび下アーム素子Ｑ２Ａをオフに固定するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。さらに、ゲートオフ指令部２５２は、非充電対象に接続されたリレーをオフするためのリレーオフ指令を生成する。
【０２０３】
セレクタ２５４は、上アームオン固定指令部２５０およびゲートオフ指令部２５２のそれぞれから駆動信号を受けて、制御信号ＣＴ１のオン時には上アームオン固定指令部２５０からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ１として生成し、制御信号ＣＴ１のオフ時には、ゲートオフ指令部２５２からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ１として出力する。さらに、制御信号ＣＴ１のオフ時には、ゲートオフ指令部２５２からのリレーオフ指令を、リレー７−１へ出力する。
【０２０４】
同様に、セレクタ２５６は、上アームオン固定指令部２５０およびゲートオフ指令部２５２のそれぞれから駆動信号を受けて、制御信号ＣＴ２のオン時には上アームオン固定指令部２５０からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ２として生成し、制御信号ＣＴ２のオフ時には、ゲートオフ指令部２５２からの駆動信号を駆動信号ＰＷＣ２として出力する。また、制御信号ＣＴ２のオフ時には、ゲートオフ指令部２５２からのリレーオフ指令を、リレー７−２へ出力する。
【０２０５】
これにより、図１６に示したように、充電対象に選択された二次電池に対応する充電コンバータでは上アーム素子をオンに固定して充電動作を実行する一方で、非充電コンバータでは、上アーム素子および下アーム素子がオフ固定され、さらに、対応のリレーについてもオフすることができる。
【０２０６】
図１８は、実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【０２０７】
図１８を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４００では、図９のＳ１００と同様の処理により、充電対象となる二次電池（蓄電装置）を選択する。そして、ステップＳ４１０では、充電対象に対応するリレーをオンし、その他のリレー、すなわち非充電対象に対応するリレーについてはオフする。たとえば、二次電池６−１がステップＳ４００により充電対象に選択されると、リレー７−１がオンされる一方で、リレー７−２がオフされることになる。
【０２０８】
さらに、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４２０により、ステップＳ４００で選択した充電対象への充電動作を開始する。この際に、充電コンバータ（コンバータ８−１）では上アーム素子をオンに固定するとともに、それ以外の非充電コンバータ（コンバータ８−２）では、ゲートオフ、すなわち各スイッチング素子をオフに固定する。
【０２０９】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４３０により、充電対象の充電レベル（ＳＯＣ）が目標レベル（目標値）を超えたかどうかを判定する。二次電池６−１が充電対象であるときには、ＳＯＣ１が目標値を超えたか否かが判定される。そして、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えるまで（Ｓ４３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４２０による充電動作が継続される。
【０２１０】
一方、コンバータＥＣＵ２は、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えると（Ｓ４３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ４４０より、ステップＳ４２０による充電動作を停止する。すなわち、充電コンバータ（たとえばコンバータ８−１）についても一旦ゲートオフされる。
【０２１１】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４５０により、充電対象の選択を切換える。たとえば、二次電池６−２が新たに充電対象とされて、これまで充電対象であった二次電池６−１は、非充電対象とされる。さらに、ステップＳ４６０により、ステップＳ４５０で新たに選択された充電対象に対応するリレーをオンする一方で、その他のリレー、すなわちこれまでの充電対象に対応するリレーについてもオフする。たとえば、二次電池６−２がステップＳ４５０により充電対象に選択されると、リレー７−２がオンされる一方で、リレー７−１がオフされることになる。
【０２１２】
さらに、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４７０により、ステップＳ４５０で充電対象に選択した二次電池６−２を充電するための充電動作を開始する。具体的には、充電コンバータ（コンバータ８−２）では上アーム素子をオンに固定するとともに、それ以外の非充電コンバータ（コンバータ８−１）では、ゲートオフ、すなわち各スイッチング素子をオフに固定する。
【０２１３】
そして、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ４８０では、ステップＳ４５０で選択した充電対象の充電レベル（ＳＯＣ）が目標レベル（目標値）を超えたかどうかを判定する。二次電池６−２が充電対象であるときには、ＳＯＣ２が目標値を超えたか否かが判定される。そして、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えるまで（Ｓ４８０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４７０による充電動作が継続される。
【０２１４】
一方、コンバータＥＣＵ２は、充電対象の充電レベルが目標レベルを超えると（Ｓ４８０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ４９０より、ステップＳ４７０での充電動作を停止する。すなわち、充電コンバータ（たとえばコンバータ８−２）についても一旦ゲートオフされる。これにより、一連の処理が終了する。
【０２１５】
なお、実施の形態３の変形例においても、各二次電池（蓄電装置）が順次選択されて充電されるので、各二次電池が満充電レベルとなる前に効率充電モードが終了された場合に対処するために、ステップＳ４３０，Ｓ４８０における充電目標レベルについては、図７のステップＳ１２０，Ｓ１６０と同様に設定することが好ましい。すなわち、図１８による制御動作を複数回繰返し実行する構成とすることが好ましい。
【０２１６】
このように、実施の形態３の変形例による電源システムの効率充電モードでは、実施の形態３と同様に、各コンバータ８−１，８−２でスイッチング動作を行なうことなく、すなわち、スイッチング素子損失を発生させることなく、各二次電池６−１，６−２を充電することができる。
【０２１７】
さらに、非充電コンバータでゲートオフするとともに、対応のリレーをオフするので、充電開始時に二次電池６−１，６−２間に短絡電流が生じることを確実に防止できる。したがって、実施の形態３のような充電前の充電差調整動作が不要となり、制御動作を簡素化することができる。
【０２１８】
なお、以上説明した、実施の形態１〜３およびそれらの変形例では、２個の二次電池（蓄電装置）６−１，６−２および、それぞれに対応するコンバータ８−１，８−２が備えられる電源システムについて説明したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。
【０２１９】
すなわち、図１９に示すように、蓄電装置（二次電池）および対応のコンバータが３つ以上の複数個設けられる構成の電源システムにおいても、実施の形態１〜３およびそれらの変形例による効率充電モードを適用することができる。
【０２２０】
このような構成の電源システムでは、二次電池６−１，６−２に追加された二次電池６−３，…に対するコンバータ８−３，…については、これまで説明した、コンバータ８−１，８−２のいずれか一方と同様に制御することにより、上述の実施の形態１〜３およびそれらの変形例による効率充電モードを適用できる。たとえば、各二次電池（蓄電装置）が、順次充電対象に選択される、実施の形態１およびその変形例ならびに、実施の形態３の変形例では、コンバータ８−３，…の各々は、充電対象の選択に従って、順次、充電コンバータまたは非充電コンバータとして制御される。また、各二次電池（蓄電装置）が並列に充電される実施の形態２および３では、コンバータ８−３，…の各々は、コンバータ８−１，８−２の一方と同様に制御される。
【０２２１】
また、上記の各実施の形態において、電動車両１００は、燃料を用いて運動エネルギーを発生する内燃機関を搭載したハイブリッド車両や、内燃機関を搭載しない電気自動車、燃料を用いて電気エネルギーを発生する燃料電池（Fuel Cell）をさらに搭載した燃料電池車であってもよい。
【０２２２】
なお、上記において、コンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４における各制御は、実際には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行され、ＣＰＵは、各実施の形態において説明したフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したプログラムを実行してフローチャートに従って処理を実行する構成とすることができる。したがって、ＲＯＭは、各実施の形態において説明したフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取可能な記録媒体に相当する。
【０２２３】
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】
【０２２４】
【図１】本発明の実施の形態による電源システムを搭載した電動車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示された駆動力発生部の構成を詳細に示す回路図である。
【図３】図１に示した電源システムの構成を詳細に説明する回路図である。
【図４】コンバータＥＣＵによる通常動作時のコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【図６】実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【図７】実施の形態１による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１の変形例による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【図９】実施の形態１の変形例による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【図１１】実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【図１２】実施の形態２による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【図１３】実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【図１４】実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【図１５】実施の形態３による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【図１６】実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する概念図である。
【図１７】実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードでのコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。
【図１８】実施の形態３の変形例による電源システムにおける効率充電モードの一連動作を説明するフローチャートである。
【図１９】電源システムの構成の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２２５】
２  コンバータＥＣＵ、４  電池ＥＣＵ、６−１，６−２，６−３  二次電池（蓄電装置）、７−１，７−２  リレー（開閉装置）、８−１，８−２，８−３  コンバータ、１０−１，１０−２  電流センサ、１２−１，１２−２  電圧センサ、１８  電圧センサ、３０−１，３０−２  インバータ、３２  駆動ＥＣＵ、３４−１（ＭＧ１），３４−２（ＭＧ２）  モータジェネレータ、３６  動力伝達機構、３８  駆動軸、４０−１，４０−２  チョッパ回路、５０，９２  コネクタ、７０  目標値設定部、７２−１，２３２，２４１，２２２  電圧制御部、７２−２，２４２  電流制御部、７４−１，７４−２，７８−１，７８−２  減算部、７６−１，７６−２  ＰＩ制御部、７８−１，７８−２  演算部、８０−１，８０−２  変調部、９０，９０♯  外部電源、９５  電力変換器（充電用）、１００  電動車両、１０１  電源システム、１０３  駆動力発生部、１１０  ＤＣ／ＤＣコンバータ（補機）、１２０  補機バッテリ、１３０  負荷、２１０  充電制御部、２２０，２３０  制御部、２２４，２３４，２５２  ゲートオフ指令部、２２６，２３６，２４８，２５４，２５６  セレクタ、２３７，２４４，２４６，２５０  上アームオン固定指令部、２４０  充電差調整部、２４７ａ，２４７ｂ  駆動信号、Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ１  平滑コンデンサ、Ｃ２  コンデンサ、ＣＴ１，ＣＴ２  制御信号、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２１〜Ｄ２６  逆並列ダイオード、ＥＣＨ  モード信号（効率充電モード）、Ｉｂ１，Ｉｂ２  電流（二次電池）、ＩＲ  目標電流（電流制御）、Ｉｓｃ  短絡電流、Ｌ１，Ｌ２  インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ２Ａ  正母線、ＬＮ１Ｂ，ＬＮ２Ｂ  配線、ＬＮ１Ｃ，ＬＮ２Ｃ  負母線、ＭＮＬ  主負母線、ＭＰＬ  主正母線、ＭＲＮ１，ＭＲＮ２  回転数目標値（モータジェネレータ）、ＮＬ１，ＮＬ２  負極線、ＮＰ１，ＮＰ２  中性点、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＰＷＣ１，ＰＷＣ１Ａ，ＰＷＣ１Ｂ，ＰＷＣ２，ＰＷＣ２Ａ，ＰＷＣ２Ｂ  駆動信号（コンバータ）、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２  駆動信号（インバータ）、Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  電力用半導体スイッチング素子（インバータ）、Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ  電力用半導体スイッチング素子（コンバータ下アーム素子）、Ｑ１Ｂ，Ｑ１Ｂ  電力用半導体スイッチング素子（コンバータ上アーム素子）、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２  状態量（充電レベル）、Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２  デューティ指令、ＴＲ１，ＴＲ２  トルク目標値（モータジェネレータ）、Ｕ１，Ｕ２  Ｕ相コイル巻線、Ｖ１，Ｖ２  Ｖ相コイル巻線、Ｖｂ１，Ｖｂ２  電圧（二次電池）、Ｖｈ  直流電圧、ＶＲ  目標電圧（電圧制御）、Ｗ１，Ｗ２  Ｗ相コイル巻線。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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