(57)【要約】【課題】異常電流を抑制し直並列切換が可能であり、さらに接続する充電抵抗及びスイッチ数を低減し、構成回路のコスト削減を実現する電力供給装置を提供する。【解決手段】車両用電力供給装置１は、モータ４に接続されたインバータ３と電気的に接続される複数の電池１２、１３を備える電池群１４と、電池１１とを直列に接続する第１のスイッチ手段ＳＷ２と、電池群と電池とを並列に接続する第２のスイッチ手段ＳＷ４、５と、第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段ＳＷ１及び充電抵抗２と、第３のスイッチ手段と充電抵抗との間から分岐し、電池群また電池のうちいずれか一方を、充電抵抗を介してインバータと接続する第４のスイッチ手段ＳＷ３と、複数の電池１２、１３を、直列に接続する第５のスイッチ手段ＳＷ１３と、並列に接続する第６のスイッチ手段ＳＷ１１、１２と、複数のスイッチ手段を駆動制御する制御手段１ａとを有する。【選択図】図１
2007274834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用電動機に接続されたインバータと電気的に接続される第１の蓄電手段と、複数の蓄電手段からなる蓄電手段群と、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに直列接続するための回路に配置された第１のスイッチ手段と、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに並列接続するための回路に配置された第２のスイッチ手段と、
前記第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗と、
前記第３のスイッチ手段と前記１つの充電抵抗との間から分岐し、前記第１の蓄電手段または前記蓄電手段群のうちいずれか一方を、前記１つの充電抵抗を介して前記インバータに接続するための回路に配置された第４のスイッチ手段と、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を直列接続するための回路に配置された第５のスイッチ手段と、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列接続するための回路に配置された第６のスイッチ手段と、
前記複数のスイッチ手段を駆動制御する制御手段と、
を有してなる車両用電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列に接続している場合であって、
並列接続されている前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに対して直列接続に切り換えるとき、
前記第３のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第１のスイッチ手段をオンして前記直列接続するための経路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに対して直列に接続している場合であって、
前記蓄電手段群の並列接続している複数の蓄電手段を直列接続に切り換えるとき、前記第３のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させるとともに、前記第５のスイッチ手段をオンして前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を直列接続するための経路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに対して直列に接続している場合であって、
前記蓄電手段群の直列接続している複数の蓄電手段を並列接続に切り換えるとき、前記第３のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させるとともに、前記第６のスイッチ手段をオンして前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列接続するための経路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列に接続している場合であって、
直列接続されている前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに対して並列接続に切り換えるとき、
前記第１のスイッチ手段をオフして前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを切り離すとともに前記第４のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第２のスイッチ手段をオンして前記並列接続するための経路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記第１蓄電手段及び前記蓄電手段群の複数の蓄電手段をすべて並列接続しているとき、前記第１蓄電手段及び前記蓄電手段群の複数の蓄電手段のうち少なくとも１つの蓄電手段を切り離すことを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
前記制御手段は、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列接続し、前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを直列接続しているとき、前記第１の蓄電手段を切り離すとともに、前記蓄電手段群の複数の蓄電手段の接続を切り換え出力電圧を維持するように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする車両用電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車には、車両駆動用のモータに電気的に接続可能な複数の蓄電手段を有する車両用電力供給装置が組み込まれている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用電力供給装置は、複数の蓄電手段を直列接続又は並列接続に切り換えることが可能に構成され、複数の蓄電手段の直並列を切り換えることによって、複数の蓄電手段からの出力電圧を変化させている。具体的には、要求される印加電圧が小さい場合には、複数の蓄電手段のすべてを並列接続して出力電圧を小さくし、要求される印加電圧が大きい場合には、複数の蓄電手段のすべてを直列接続して出力電圧を大きくしている。
【特許文献１】特開平５−２３６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示されるような車両用電力供給装置にあっては、複数の蓄電手段の直並列接続を切り換えるときには、接続する蓄電手段とインバータとの電位差によって生じる異常電流（突入電流）を抑制することが必要である。このため、車両用電力供給装置には一般的に、異常電流を抑制する充電抵抗や、電流が充電抵抗を流れる回路と電流が充電抵抗を迂回して流れる回路とを選択的に切り換えるためのスイッチなどが設けられている。
【０００４】
しかしながら、複数の蓄電手段のそれぞれに、専用の充電抵抗やスイッチなどを設けると、コストの増加を伴う結果となる。
【０００５】
本発明は、複数の蓄電手段の直並列接続の切り換えを従来技術と同様に行うとともに、その上で、異常電流を抑制するための充電抵抗の個数やスイッチの個数の増加を抑え、もって、コスト的に有利な車両用電力供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
車両駆動用電動機に接続されたインバータと電気的に接続される第１の蓄電手段と、複数の蓄電手段からなる蓄電手段群と、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに直列接続するための回路に配置された第１のスイッチ手段と、
前記第１の蓄電手段と前記蓄電手段群とを前記インバータに並列接続するための回路に配置された第２のスイッチ手段と、
前記第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗と、
前記第３のスイッチ手段と前記１つの充電抵抗との間から分岐し、前記第１の蓄電手段または前記蓄電手段群のうちいずれか一方を、前記１つの充電抵抗を介して前記インバータに接続するための回路に配置された第４のスイッチ手段と、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を直列接続するための回路に配置された第５のスイッチ手段と、
前記蓄電手段群の複数の蓄電手段を並列接続するための回路に配置された第６のスイッチ手段と、
前記複数のスイッチ手段を駆動制御する制御手段と、
を有してなる車両用電力供給装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の蓄電手段の直並列接続も切り換えを行うことができ、その上で１つの充電抵抗によって接続切り換え時の異常電流を抑制することを実現し、もってスイッチの個数の増加を抑え、コスト的に有利な車両用電力供給装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る車両用電力供給装置の電力供給制御方法、及び、当該方法を具現化した本発明に係る車両用電力供給装置を、図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両の概略構成及び回路構成を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、車両としての電気自動車は、電力供給装置１（車両用電力供給装置に相当する）からインバータ３を介して供給される電力によって回転駆動されるモータ４（車両駆動用電動機に相当する）と、モータ４の出力軸に接続される減速機５と、減速機５に接続される差動装置６と、差動装置６に接続されモータ４の回転動が伝達されて回転駆動される車輪７とを有する。
【００１１】
電力供給装置１は、概説すれば、回路部１ｂ（図１の一点鎖線部分）と、回路部１ｂの作動を制御する制御部１ａ（制御手段に相当する）とを有する。電力供給装置１は、モータ４に接続されたインバータ３と電気的に接続される電池１１（第１の蓄電手段に相当する）と、電池１２と電池１３とを有する電池群１４（図１の２点鎖線部分であって、複数の蓄電手段からなる蓄電手段群に相当する）と、電池１１と電池群１４とをインバータ３に直列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ２（第１のスイッチ手段に相当する）と、電池１１と電池群１４とをインバータ３に並列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５（第２のスイッチ手段に相当する）と、スイッチＳＷ２に対して並列接続されるスイッチＳＷ１（第３のスイッチ手段に相当する）及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗２と、スイッチＳＷ１と充電抵抗２との間から分岐し、電池１１または電池群１４のうちいずれか一方を、充電抵抗２を介してインバータ３に接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ３（第４のスイッチ手段に相当する）と、電池群１４の電池１２と電池１３とを直列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ１３（第５のスイッチ手段に相当する）と、電池群１４の電池１２と電池１３とを並列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２（第６のスイッチ手段に相当する）と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５及びスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を駆動制御する制御部１ａとを有する。図１に示す制御部１ａは、車両の運転状態を検知し、種々の運転状態に応じて図示しないスイッチドライブ回路を駆動させ複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５及びスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を制御する。車両が運転中の場合、制御部１ａはモータ４の要求電圧に応じて電池１１と電池１２との直並列接続を切り換えるように制御する。また、電池１１と電池１２とをモータ５に接続するとき、モータ５の要求電圧に応じて、直列に接続又は並列に接続するように制御する。
【００１２】
なお、電池群１４における電池の個数は複数個である限りにおいて限定されないが、本実施形態においては、電池群１４は電池１２と電池１３の２個の電池を備えるものとして以下説明する。また、電池１１、は、単一の単位電池又は複数の単位電池を直列接続して構成されている。電池１２、１３も同様に、単一の単位電池又は複数の単位電池を直列接続して構成されている。電池１１、１２、１３は、インバータ４を介してモータ５に電気的に直並列接続可能な二次電池またはキャパシタである。
【００１３】
次に、回路部１ｂについて詳細に説明する。電池１２の正極と電池１３の正極との間にスイッチＳＷ１１が配置され、電池１２の負極と電池１３の負極との間にスイッチＳＷ１２が配置されている。さらに電池１２の負極とスイッチＳＷ１２とを結ぶ経路上から、電池１３の正極とスイッチＳＷ１１とを結ぶ経路上へとつながる経路上にスイッチＳＷ１３が配置されている。なお、前記電池群１４は、上述する電池１２と電池１３、及びスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３とからなるものである。
【００１４】
また、以下説明する電池群１４の正極側に、他の構成要素と結ぶ経路が接続する場合、電池群１４を形成するスイッチＳＷ１１と電池１２とを結ぶ経路上に他の構成要素と結ぶ経路が接続することを意味する。同様に、電池群１４の負極側に、他の構成要素と結ぶ経路が接続する場合、スイッチＳＷ１２と電池１３とを結ぶ経路上に他の構成要素と結ぶ経路が接続することを意味する。
【００１５】
スイッチＳＷ１は、電池群１４の正極と電池１１の負極とをつなぐ経路上に配置され、電池群１４の正極とスイッチＳＷ１との間に充電抵抗２が配置されている。また、スイッチＳＷ２は電池群１４の正極と充電抵抗２をつなぐ経路上から電池１１の負極へとつながる経路上に配置されている。
【００１６】
さらにスイッチＳＷ３は、充電抵抗２とスイッチＳＷ１とをつなぐ経路上からインバータ３の正極（以降、各電池の正極側と接続する側を、インバータ３の正極とする。また、負極も同様である）へとつながる経路上に配置されている。
【００１７】
さらにまた、スイッチＳＷ４は電池群１４の正極とインバータ３の正極をつなぐ経路上に配置され、スイッチＳＷ５は電池１１の負極とインバータ３の負極をつなぐ経路上に配置されている。
【００１８】
さらにまた、電池群１４の負極はインバータ４の負極と、電池１１の正極はインバータ４の正極とそれぞれ接続する。
【００１９】
これにより、電池１１〜１３はスイッチＳＷ１〜ＳＷ５及びスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３をオン・オフすることによって、インバータ３に対し、単一接続、複数並列及び複数直列接続を実現する。なお、本実施形態において使用する経路を形成するスイッチオン・オフ操作の詳細は、以降詳細に説明するが、図１３に示すスイッチオン・オフ操作一覧を参照されたい。ただし、図１３に示すスイッチオン・オフ操作は本実施形態にて使用するものに限り示すものであり一例にすぎない。
【００２０】
本実施形態においては、３つの電池１１、１２、１３を有するが、以降別段の条件を定めない限り、３つの電池１１、１２、１３の出力電圧は一定とみなす。また、以降接続する電池１１、１２、１３からの種々の接続状態における出力電圧レベルを下記式（１）に示すＶ１、Ｖ２、Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）と記す。なお、Ｖ１は電池１１、１２、１３のうち、いずれか１つの電池がインバータ３に接続するときの出力電圧に相当し、Ｖ２は電池１１、１２、１３のうち、いずれか２つの電池がインバータ３に直列接続するときの出力電圧に相当し、Ｖ３は電池１１、１２、１３のすべてがインバータ３に直列接続するときの出力電圧に相当する。  
【００２１】
Ｖ１＝Ｖ１１＝Ｖ１２＝Ｖ１３
Ｖ２＝Ｖ１１＋Ｖ１２＝Ｖ１１＋Ｖ１３＝Ｖ１２＋Ｖ１３      ・・・（１）
Ｖ３＝Ｖ１１＋Ｖ１２＋Ｖ１３
である。
【００２２】
図２〜図８は本実施形態における基本切換操作であり、３つの電池１１、１２、１３をすべて使用し出力電圧を切り換える操作である。図中上段（Ａ）に回路構成を、下段（Ｂ）に等価回路図を示す。以下詳細に説明する。なお、切換状態は、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を用いて表示する。
【００２３】
（Ｖ１→Ｖ２）
出力電圧をＶ１からＶ２に切り換えるときの操作を説明する。本スイッチ切換操作における初期状態である出力電圧Ｖ１とは、図２に示すようにスイッチＳＷ４、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２がオンし（図１３の（１）参照）すべての電池１１、１２、１３がインバータ３に対して並列接続する状態である。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ１（＝Ｖ１）とする。
【００２４】
まず、図２の状態から図３に示すようにスイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５をオフし、スイッチＳＷ１をオンする（図１３の（２）参照）。このときのインバータ３の電位を下記式（２）に示すＶｉｎｖ２とする。なお、この状態における出力電圧（＝インバータ３の電位に相当する）はＶ２から、充電抵抗２における電圧変化量ΔＶ（＝ＩＲ１・Ｒ）を引いた値となる。電流ＩＲ１は、図３の状態に切り換えた瞬間に充電抵抗２に流れる電流である。  
【００２５】
Ｖｉｎｖ２＝Ｖ２−ΔＶ＝Ｖ２−ＩＲ１・Ｒ      ・・・（２）
である。
【００２６】
そして、スイッチＳＷ１をオンした後に、図４に示すように、スイッチＳＷ１をオフするとともにスイッチＳＷ２をオンすることにより電池１１と電池群１４とが完全に並列接続から直列接続に切り換わり、出力電圧がＶ２となる（図１３の（３）参照）。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ３（＝Ｖ２）とする。
【００２７】
この切換に伴うインバータ３の電位変化（電位の大小関係）は下記のとおりである。  
【００２８】
Ｖｉｎｖ１→Ｖｉｎｖ２→Ｖｉｎｖ３
（Ｖｉｎｖ１（＝Ｖ１）＜Ｖｉｎｖ２＜Ｖｉｎｖ３（＝Ｖ２））
である。
【００２９】
このように、制御部１ａは、電池群１４の電池１２と電池１３とを並列に接続している場合であって、並列接続されている電池１１と電池群１４とをインバータ３に対して直列接続に切り換えるとき、スイッチＳＷ１をオンして１つの充電抵抗２に通電させた後に、スイッチＳＷ２をオンして直列接続するための経路を形成することにより異常電流を抑制することができる。
【００３０】
（Ｖ２→Ｖ３）
次に出力電圧をＶ２からＶ３に切り換えるときの操作を説明する。本スイッチ切換操作における初期状態である出力電圧Ｖ２とは、図４に示すようにスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２がオンし（図１３の（３）参照）、電池１２と電池１３とが並列接続する電池群１４と電池１１とがインバータ３に対して直列接続する状態である。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ３である。
【００３１】
まず、図４の状態から図５に示すようにスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２をオフするとともに、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ１３をオンする（図１３の（４）参照）。このときのインバータ３の電位を下記式（３）に示すＶｉｎｖ４とする。なお、この状態における出力電圧（＝インバータ３の電位に相当する）はＶ３から、充電抵抗２における電圧変化量ΔＶ（＝ＩＲ２・Ｒ）を引いた値となる。電流ＩＲ２は、図５の状態に切り換えた瞬間に充電抵抗２に流れる電流である。  
【００３２】
Ｖｉｎｖ４＝Ｖ３−ΔＶ＝Ｖ３−ＩＲ２・Ｒ      ・・・（３）
である。
【００３３】
そして、スイッチＳＷ１をオンした後に、図６に示すように、スイッチＳＷ１をオフするとともにスイッチＳＷ２をオンすることにより電池１１、１２、１３のすべてが完全に直列接続に切り換わり、出力電圧がＶ３となる（図１３の（５）参照）。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ５（＝Ｖ３）とする。
【００３４】
この切換に伴うインバータ３の電位変化（電位の大小関係）は下記のとおりである。  
【００３５】
Ｖｉｎｖ３→Ｖｉｎｖ４→Ｖｉｎｖ５
（Ｖｉｎｖ３（＝Ｖ２）＜Ｖｉｎｖ４＜Ｖｉｎｖ５（＝Ｖ３））
である。
【００３６】
このように、制御部１ａは、電池１１と電池群１４とをインバータ３に対して直列に接続している場合であって、電池群１４の並列接続している電池１２と電池１３とを直列接続に切り換えるとき、スイッチＳＷ１をオンして充電抵抗２に通電させるとともに、スイッチＳＷ１３をオンして電池群１４の電池１２と電池１３とを直列接続するための経路を形成することにより異常電流を抑制することができる。なお、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ１３の接続タイミングに関しては、少なくともインバータ３の電位がＶ２からＶ３へ変化するに先立って、スイッチＳＷ１が接続するものとする。
【００３７】
（Ｖ３→Ｖ２）
次に出力電圧をＶ３からＶ２に切り換えるときの操作を説明する。本スイッチ切換操作における初期状態である出力電圧Ｖ３とは、図６に示すようにスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１３がオンし（図１３の（５）参照）、電池１１，１２，１３のすべてが直列接続する状態である。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ５である。
【００３８】
まず、図６の状態から図７に示すようにスイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ１３をオフするとともに、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２をオンする（図１３の（６）参照）。このときのインバータ３の電位を下記式（４）に示すＶｉｎｖ６とする。なお、Ｖ３からＶ２に切り換える場合、出力電圧が大きい状態から小さい状態への切り換えとなるので、図７に切り換えた瞬間は電池１１、１２、１３側よりもインバータ３側のほうが電位が高くなっている。この切り換えた瞬間の充電抵抗２への電流ＩＲ３は、インバータ３側から電池１１、１２、１３側へ流れるため、このときの出力電圧（＝インバータ３の電位に相当する）はＶ２に、充電抵抗２における電圧変化量ΔＶ（＝ＩＲ３・Ｒ）を足した値となる。  
【００３９】
Ｖｉｎｖ６＝Ｖ２＋ΔＶ＝Ｖ２＋ＩＲ３・Ｒ      ・・・（４）
である。
【００４０】
そして、スイッチＳＷ１をオンした後に、図４に示すように、スイッチＳＷ１をオフするとともにスイッチＳＷ２をオンすることにより電池１２と電池１３とが並列に接続する電池群１４と、電池１１とがインバータ３に対し直列に接続し、出力電圧がＶ２の状態となる（図１３の（３）参照）。このときのインバータ３の電位はＶｉｎｖ３である。
【００４１】
この切換に伴うインバータ３の電位変化（電位の大小関係）は下記のとおりである。  
【００４２】
Ｖｉｎｖ５→Ｖｉｎｖ６→Ｖｉｎｖ３
（Ｖｉｎｖ５（＝Ｖ３）＞Ｖｉｎｖ６＞Ｖｉｎｖ３（＝Ｖ２））
である。
【００４３】
このように、制御部１ａは、電池１１と電池群１４とをインバータ３に対して直列に接続している場合であって、電池群１４の直列接続している電池１２と電池１３とを並列接続に切り換えるとき、スイッチＳＷ１をオンして充電抵抗２に通電させるとともに、スイッチＳＷ１１、１２をオンして電池群１４の電池１２と電池１３とを並列接続するための経路を形成することにより異常電流を抑制することができる。なお、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ１１、１２との接続タイミングに関しては、少なくともインバータ３の電位がＶ３からＶ２へ変化するに先立って、スイッチＳＷ１が接続するものとする。
【００４４】
（Ｖ２→Ｖ１）
次に出力電圧をＶ２からＶ１に切り換えるときの操作を説明する。本スイッチ切換操作における初期状態である出力電圧Ｖ２とは、図４に示すようにスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２がオンし（図１３の（３）参照）、電池１２と電池１３とが並列接続する電池群１４と電池１１とがインバータ３に対して直列接続する状態である。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ３である。
【００４５】
まず、図４の状態から図８に示すようにスイッチＳＷ２をオフするとともに、スイッチＳＷ３をオンする（図１３の（７）参照）。このときのインバータ３の電位を下記式（５）に示すＶｉｎｖ７とする。なお、Ｖ２からＶ１に切り換える場合、出力電圧が大きい状態から小さい状態への切り換えとなるので、図８の状態に切り換えた瞬間は電池１２、１３側よりもインバータ３側のほうが電位が高くなっている。この切り換えた瞬間の充電抵抗２への電流ＩＲ４は、インバータ３側から電池１２、１３側へ流れるため、このときの出力電圧（＝インバータ３の電位に相当する）はＶ１に、充電抵抗２における電圧変化量ΔＶ（＝ＩＲ４・Ｒ）を足した値となる。  
【００４６】
Ｖｉｎｖ７＝Ｖ１＋ΔＶ＝Ｖ１＋ＩＲ４・Ｒ      ・・・（５）
である。
【００４７】
そして、スイッチＳＷ３をオンした後に、図２に示すように、スイッチＳＷ３をオフするとともにスイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５をオンすることにより電池１１、１２、１３のすべてが完全に並列接続に切り換わり、出力電圧がＶ１となる（図１３の（１）参照）。このときのインバータ３の電位はＶｉｎｖ１である。
【００４８】
この切換に伴うインバータ３の電位変化（電位の大小関係）は下記のとおりである。  
【００４９】
Ｖｉｎｖ３→Ｖｉｎｖ７→Ｖｉｎｖ１
（Ｖｉｎｖ３（＝Ｖ２）＞Ｖｉｎｖ７＞Ｖｉｎｖ１（＝Ｖ１））
である。
【００５０】
このように、制御部１ａは、電池群１４の電池１２と電池１３とを並列に接続している場合であって、直列接続されている電池１１と電池群１４とをインバータ３に対して並列接続に切り換えるとき、スイッチＳＷ２をオフして電池１１と電池群１４とを切り離すとともにスイッチＳＷ３をオンして充電抵抗２に通電させた後に、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５をオンして並列接続するための経路を形成するにより異常電流を抑制することができる。
【００５１】
本実施形態において、電力供給装置１は、回路部１ｂと、回路部１ｂの作動を制御部１ａとを有し、回路部１ａは、モータ４に接続されたインバータ３と電気的に接続される電池１１と、電池１２と電池１３とを有する電池群１４と、電池１１と電池群１４とをインバータ３に直列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ２と、電池１１と電池群１４とをインバータ３に並列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ５と、スイッチＳＷ２に対して並列接続されるスイッチＳＷ１及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗２と、スイッチＳＷ１と充電抵抗２との間から分岐し、電池１１または電池群１４のうちいずれか一方を、充電抵抗２を介してインバータ３に接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ３と、電池群１４の電池１２と電池１３とを直列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ１３と、電池群１４の電池１２と電池１３とを並列接続するための回路に配置されたスイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５及びスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を駆動制御する制御部１ａとを有することにより、複数の蓄電手段の直並列接続も切り換えを行うことができ、その上で１つの充電抵抗によって接続切り換え時の異常電流を抑制することを実現し、もってスイッチの個数の増加を抑え、コスト的に有利な車両用電力供給装置を得ることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態と同様の電力供給装置において、電池１１、１２、１３のすべてがインバータ３に対し並列に接続する状態（図２及び図１３の（８）（（１）に相当）参照）において電池１１、１２、１３の状態（ＳＯＣや温度等）に一定値以上の乖離（「一定値」は予め設定するものとする）が生じた場合、つまり、電池の１１，１２，１３における電圧バラツキ、容量バラツキ及び異常状態であることを検出したときのスイッチ切換操作である。図中上段（Ａ）に回路構成を、下段（Ｂ）に等価回路図を示す。以下詳細に説明する。なお、本実施形態においては、スイッチ切換後の出力電圧は、第１の実施形態のＶ１と同等の出力となるが、接続する電池及びオンするスイッチが異なるため、以降本実施形態におけるスイッチ切換操作後の出力電圧をＶ１’（＝Ｖ１、図中も同様）と記す。
【００５３】
上述するように、まず初期状態（図２及び図１３の（８）（（１）に相当）参照）において、電池１１、１２、１３の状態を検出し比較する（なお、ここでいう電池の状態とは、ＳＯＣや電池温度等を指すものであり、検出手段に関しては既知の技術であるので説明及び図示は省略する）。ここで、各電池の状態を検出し比較することにより、各電池間での電力消費及びそれによる電圧降下の偏りが生じていないかを判断する。そして、電池１１、１２、１３の状態に一定値以上の乖離が生じた場合、例えば、電池１１が一定値以上状態が乖離しているとき、図９に示すようにスイッチＳＷ５をオフし（図１３の（９）参照）、電池１１をインバータ３から切り離し、電池１２と電池１３とがインバータ３と並列に接続する状態にする。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ８（＝Ｖ１’）とする。なお、この状態は、単純に電池１１を切り離しただけなのでインバータ３の電位は変わらない。
【００５４】
同様に、電池１２が一定値以上状態が乖離しているときは、スイッチＳＷ１２をオフし（図１３の（１０）参照）、電池１２を切り離し、電池１１と電池１３とがインバータ３と並列に接続する状態にする。また、電池１３が一定値以上状態が乖離しているときは、スイッチＳＷ１１をオフし（図１３の（１１）参照）、電池１３を切り離し、電池１１と電池１２とがインバータ３と並列に接続する状態にする。いずれの状態においても、インバータ３の電圧は変わらずＶｉｎｖ８である（図示は省略する）。
【００５５】
このように、インバータ３に対してすべての電池１１、１２、１３が並列接続し出力電圧Ｖ１を出力する場合であって、各電池間の状態に一定値以上の乖離が生じた場合、状態が他の電池と乖離している電池を切り離すことにより、出力電圧を維持しつつ複数の電池間の偏りを低減することを可能とし、複数の電池間の協調を図り、不具合を低減することを実現する。
【００５６】
本実施形態のおいては、状態が一定値以上乖離する１つの電池を切り離すことに限り説明しているが、インバータ３に対して並列に接続する３つの電池のうち、いずれか２つを切り離し、残りの１つの電池によって出力電圧Ｖ１を出力させることも当然可能である。
【００５７】
なお、電池の状態を比較する以前に、電池１１、電池１２及び電池１３のうち、その電池の状態が予め設定するしきい値（出力するうえで要求される状態（ＳＯＣや温度など）の限界値）を下回る場合は、本実施形態同様の電池の切り離しを行い、しきい値を下回る電池を切り離すことも可能である。
【００５８】
（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態と同様の電力供給装置において、電池１２と１３とが並列接続する電池群１４と、電池１とがインバータ３に対し直列に接続する状態（図４及び図１３の（１２）（（３）に相当）参照）、すなわち出力電圧Ｖ２を出力している状態において電池１１の状態（ＳＯＣや温度等）が、電池１２、１３の状態に比べ一定値以上の乖離（第２の実施形態同様）がある場合のスイッチ切換操作である。図中上段（Ａ）に回路構成を、下段（Ｂ）に等価回路図を示す。以下詳細に説明する。なお、本実施形態においては、スイッチ切換後の出力電圧は、第１の実施形態のＶ２と同等の出力となるが、接続する電池及びオンするスイッチが異なるため、以降本実施形態におけるスイッチ切換操作後の出力電圧をＶ２’（＝Ｖ２、図中も同様）と記す。
【００５９】
上述するように、まず初期状態（図４及び図１３の（１２）（（３）に相当）参照）において、電池１１、１２、１３の状態を検出し比較する（なお、ここでいう電池の状態とは、ＳＯＣや電池温度等を指すものであり、検出手段に関しては既知の技術であるため説明及び図示は省略する）。ここで、各電池の状態を検出し比較することにより、各電池間での電力消費及びそれによる電圧降下の偏りの程度を判断する。そして、電池１１の状態が、電池１２、１３の状態と比べ一定値以上乖離している場合、一旦すべてのスイッチをオフする（図１３の（１３）参照）。その後、図１０に示すようにスイッチＳＷ１３のみをオンし（図１３の（１４）ｉ参照）、次いで、図１１に示すようにスイッチＳＷ３をオンする（図１３の（１４）ｉｉ参照）。このときのインバータ３の電位をＶｉｎｖ９とする。なお、この状態における出力電圧（＝インバータ３の電位に相当する）はＶ２’から、充電抵抗２における電圧変化量ΔＶ（＝ＩＲ５・Ｒ）を考慮した値となる。電流ＩＲ５は、図１１の状態に切り換えた瞬間に充電抵抗２に流れる電流である。Ｖｉｎｖ９に関して、実際には、上述するように、すべてのスイッチをオフした後のインバータ３においては、その特性上すぐに電位が０になるわけではなく、インバータ３の電位は徐々に降下する。図１１の状態に切り換え電池１２と電池１３とが直列接続するときの電池側の電位に比べれば、小さいと考えられるため、ここでは下記式（６）のようにＶｉｎｖ９を定義する。  
【００６０】
Ｖｉｎｖ９＝Ｖ２’−ΔＶ＝Ｖ２’−ＩＲ５・Ｒ      ・・・（６）
である。
【００６１】
そして、スイッチＳＷ３をオンした後に、図１２に示すように、スイッチＳＷ３をオフするとともにスイッチＳＷ４オンすることにより電池１２と１３とがインバータ３に対し直列に接続し、出力電圧がＶ２’となる（図１３の（１５）参照）。このときのインバータ３の電位はＶｉｎｖ１０（＝Ｖ２’）である。
【００６２】
この切換に伴うインバータ３の電位変化（電位の大小関係）は下記のとおりである。  
【００６３】
Ｖｉｎｖ３→Ｖｉｎｖ９→Ｖｉｎｖ１０
（Ｖｉｎｖ３（＝Ｖ２）＞Ｖｉｎｖ９＜Ｖｉｎｖ１０（＝Ｖ２’））  
である。
【００６４】
このように、インバータ３に対し、既に出力電圧をＶ２出力している場合であって、電池１１の状態が、電池１２、１３の状態と比べ一定値以上乖離しているとき、まず一旦すべてのスイッチをオフし電池１１、１２、１３のすべてをインバータ３から切り離す。そして、あらためて電池１２と電池１３をインバータ３に対し直列に接続することにより、状態が乖離している電池１１を切り離し、且つ出力電圧を維持し複数の電池間の偏りを低減することを可能とする。またスイッチ切換に際し、全オフ状態から一旦スイッチＳＷ１３のみをオンすることにより、スイッチ切換を簡素化し、スイッチ切換に伴う不具合を抑制する。さらに、電池１１と電池１２とが直列に接続する電池群１４をインバータ３に接続する際には、スイッチＳＷ３をオンさせた後にスイッチＳＷ４をオンさせることにより、突然切り換えるのではなく、一旦充電抵抗２を介する経路を形成し、異常電流を抑制することができる。
【００６５】
通常、３つの電池（電池１１、１２、１３に相当する）を有する構成において、それらすべてを使用し出力電圧Ｖ２を出力させる場合、３つの電池のうちのいずれか２つが並列に接続し（電池１２と電池１３に相当する）、その並列接続する２つの電池（電池群１４に相当する）と、残りの１つの電池（電池１１に相当する）とがインバータ３に対し直列に接続し出力する。
【００６６】
しかし、このような接続状態で出力をし続けると、形成される回路構成上（図４参照）、通電する電流の量に差があるため（並列接続する２つの電池の電流をＩとすると、残り１つの電池の電流は２Ｉに相当する）並列接続する２つの電池１２と電池１３にかかる負荷と、残り１つの電池１１にかかる負荷に差が生じ、大きな負荷のかかる電池１１における電力消費が増大し、出力電圧が降下してしまう虞があった。
【００６７】
本実施形態は、並列接続する電池１２と電池１３とからなる電池群１４と、電池１１とが直列接続する場合であって、電池１１の状態と、電池群１４との状態に一定値以上の乖離があるとき、電池１１を切り離すとともに、電池群１４の電池１２と電池１３の接続を切り換え出力電圧を維持するように前記複数のスイッチを制御することにより、出力電圧を維持しつつ複数の電池間の協調を図り、不具合を低減することを可能とする。
【００６８】
なお、本実施形態においてはスイッチ切換に伴う不具合を抑制するためにスイッチ切換に際し、一旦すべてのスイッチをオフした後にあらためて電池を接続しているが、図４の状態（図１３の（１２）（（３）に相当）参照）から、図３の状態（図１３の（２）参照）にし、さらに図１１の状態（図１３の（１４）ｉｉ参照）へ切り換え、そして図１２の状態（図１３の（１５）参照）へ切り換えても同様の効果を得ることができる。本実施形態においては、一旦すべてのスイッチをオフし接続状態を切り換えているが、電池１１切り離し、電池１２と電池１３とで出力電圧を維持する回路を形成する際に、充電抵抗を介する回路を形成し接続を切り換えるものであれば、異常電流を抑制することができるので、本実施形態における接続切換手順には限られない。
【００６９】
本実施形態においては、上述するように出力電圧Ｖ２を出力するときの回路構成に起因する電池間の偏りをなくすことを課題とするため、特に電池１１を切り離すスイッチ切換について説明したが、単に電池の劣化などに起因して、電池１２または電池１３の状態が他の電池の状態に比べ一定値以上乖離する場合は、その状態が一定値以上乖離している電池１２または電池１３を切り離し出力電圧Ｖ２を出力することも可能である。例えば、本実施形態同様の初期状態である図４に示す状態（図１３の（３）参照）から、電池１２のみを切り離す場合、スイッチＳＷ１２をオフすれば電池１１と電池１３とが直列に接続し（出力電圧をＶ２’’＝Ｖ２とする。図１３の（１６）参照）、また同様に電池１３のみを切り離す場合は、スイッチＳＷ１１をオフすれば電池１１と電池１２とが直列に接続する（出力電圧をＶ２’’’＝Ｖ２とする。図１３の（１７）参照）。なお、この切換を行うに際しては、過大な異常（突入）電流の発生は考えにくいので、特に充電抵抗を介する経路を形成しなくてもよい。
【００７０】
さらにまた、本実施形態は初期状態として、図４に示すように出力電圧Ｖ２を出力している状態を前提としたが、図３に示すＶ１→Ｖ２切り換え時（Ｖｉｎｖ２時）に電池１１、１２、１３の状態を検出し、同様の切り換えを行うことも可能である。
【００７１】
（その他の改変例）
第１の蓄電手段を１個の電池１１から構成し、蓄電手段群を２個の電池１２、１３から構成した実施形態については種々説明したが、第１の蓄電手段と蓄電手段群とはこの構成に限定されるものではない。例えば、第１の蓄電手段を、複数の電池を直列および／または並列に接続した電池群から構成したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両の概略構成及び回路構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、電池及び並列接続する複数の電池からなる電池群がインバータと並列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、並列接続する複数の電池からなる電池群と、電池とが充電抵抗を介してインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、並列接続する複数の電池からなる電池群と、電池とがインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、直列接続する複数の電池からなる電池群と、電池とが充電抵抗を介してインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、直列接続する複数の電池からなる電池群と、電池とがインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、並列接続する複数の電池からなる電池群と、電池とが充電抵抗を介してインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る車両用電力供給装置において、並列接続する複数の電池からなる電池群が充電抵抗を介してインバータと接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る車両用電力供給装置において、並列接続する複数の電池からなる電池群がインバータと接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る車両用電力供給装置において、直列接続する複数の電池からなる電池群の回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係る車両用電力供給装置において、直列接続する複数の電池からなる電池群が、充電抵抗を介してインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る車両用電力供給装置において、直列接続する複数の電池からなる電池群がインバータと直列接続する回路部の構成図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。
【図１３】本発明に係る、第１、第２及び第３の実施形態におけるスイッチ切換操作の一覧を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      電力供給装置（車両用電力供給装置）、
１ａ    制御部（制御手段）、
１ｂ    回路部、
２      充電抵抗、
３      インバータ、
４      モータ（車両駆動用電動機）、
５      減速機、
６      差動装置、
７      車輪。
【００７４】
１１、１２、１３    電池（蓄電手段）、
１４    電池群（蓄電手段群）、
ＳＷ１                スイッチ（第３のスイッチ手段）、
ＳＷ２                スイッチ（第１のスイッチ手段）、
ＳＷ３                スイッチ（第４のスイッチ手段）、
ＳＷ４、ＳＷ５        スイッチ（第２のスイッチ手段）、
ＳＷ１１、ＳＷ１２    スイッチ（第６のスイッチ手段）、
ＳＷ１３              スイッチ（第５のスイッチ手段）。
【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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