(57)【要約】【課題】外部電源によるバッテリの充電時において、ノイズの発生を抑制することができる電源装置を提供する。【解決手段】少なくともモータ３０に電力を供給する第１バッテリと、モータ３０以外の第１負荷に電力を供給する第２バッテリと、第１バッテリと前記第２バッテリとの間に接続され、少なくとも第１バッテリの直流電力を変換して第１負荷又は前記第２バッテリに直流電力を出力する第１電力変換器と、外部電源により第１バッテリを充電する場合に、第１電力変換器の動作を停止させる制御部とを備える。【選択図】  図１
2013176251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともモータに電力を供給する第１バッテリと、
前記モータ以外の第１負荷に電力を供給する第２バッテリと、
前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に接続され、少なくとも前記第１バッテリの直流電力を変換して前記第１負荷又は前記第２バッテリに直流電力を出力する第１電力変換器と、
外部電源により前記第１バッテリを充電する場合に、前記第１電力変換器の動作を停止させる制御部とを備える
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１バッテリは、前記第１バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータを介して前記モータに接続され、
前記外部電源により供給される充電電力は、前記インバータの直流側から前記第１電力変換器を介さずに前記第１バッテリに供給される
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１バッテリの満充電電圧は、前記第２バッテリの満充電電圧より高い
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第２バッテリの充電状態が予め設定された第１充電状態閾値より高い場合には、前記第１電力変換器の動作を停止させる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第２バッテリの充電状態が予め設定された第１充電状態閾値より低い場合には、前記第１電力変換器を動作させて、前記第１バッテリの直流電力を前記第１電力変換器を介して前記第１負荷に供給する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第２バッテリの充電状態が、前記第１充電状態閾値より低く、かつ、前記第１充電状態閾値より低い第２充電状態閾値より高い場合には、前記第１電力変換器から前記第１負荷に出力される出力電流を制御して、前記第１バッテリの直流電力及び前記第２バッテリの直流電力を前記第１負荷に供給する
ことを特徴とする請求項５記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２バッテリの充電状態が、前記第１充電状態閾値より低い第２充電状態閾値より低い場合には、前記第２バッテリの出力電圧に基づいて、前記第１電力変換器から前記第１負荷への出力電圧を制御して、前記第１バッテリの直流電力を前記第１負荷に供給し、前記第２バッテリからの放電を抑制する
ことを特徴とする請求項５記載の電源装置。
【請求項８】
前記第１バッテリは、前記第１バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータを介して前記モータに接続され、
前記制御部は、
前記第１電力変換器の動作を制御して、前記モータの回生による電力を、前記第１電力変換器及び前記インバータを介して前記第２バッテリ又は前記第１負荷に供給する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記第２バッテリは前記電源装置から取り外し可能なバッテリである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記第１電力変換器と、前記第１負荷と異なる第２負荷との間に、直流電力を変換する第２電力変換器をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１電力変換器に含まれるスイッチング素子をオン状態に維持して、前記第１バッテリの電圧を、前記第２電力変換器の動作電圧の範囲内で、前記第２電力変換器に出力させる
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第１バッテリの充電容量が前記第１バッテリの所定の閾値容量より高く、前記第２バッテリの充電容量が前記第２バッテリの満充電容量より低い場合には、前記第１電力変換器を動作させて、前記第１バッテリの直流電力を前記第１電力変換器を介して前記第２バッテリに供給して前記第２バッテリを充電し、
前記第２バッテリの充電容量が前記第２バッテリの満充電容量である場合には、前記第１電力変換器の動作を停止して、前記外部電源からの電力を前記第１バッテリに供給して前記第１バッテリを充電する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の電動牽引モータの電源制御システムであって、電動牽引モータに調整済みの電力を提供する少なくとも１つのインバータと、それぞれが電池とブースト／バック直流・直流コンバータを有し、並列に配線され、前記少なくとも１つのインバータに直流電力を提供する複数の電源ステージとを備え、電源ステージは前記少なくとも１つのインバータへの出力電圧を維持するよう制御される電源制御システムが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０９９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術では、外部電源により電池を充電する場合には、外部電源からの電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、電池に供給しなければならないため、ＤＣ／ＤＣコンバータを動作することで発生するノイズが、外部電源に悪影響を及ぼす、という問題があった。
【０００５】
本発明は、外部電源によるバッテリの充電時において、ノイズの発生を抑制することができる電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１バッテリと第２バッテリとの間に、少なくとも第１バッテリの直流電力を変換して第１負荷又は第２バッテリに直流電力を出力する第１電力変換器と、外部電源により第１バッテリを充電している場合に、第１電力変換器の動作を停止させる制御部とを備えることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、外部電源により第１バッテリを充電する際には、充電電力が第１電力変換器を介さずに第１バッテリに供給され、第１電力変換器を動作させることなく、第１バッテリを充電することができるため、第１電力変換器からのノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図２】図１のバッテリにおける、充電状態に対する出力電圧の特性を示すグラフである。
【図３】図１の電源装置及び外部充電装置のブロック図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、図１のバッテリにおける、時間に対する充電状態の特性を示すグラフであり、（ｃ）図１の双方向電力変換部における、動作モードの遷移を説明するためのグラフである。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１のバッテリにおける、時間に対する充電状態の特性を示すグラフであり、（ｃ）図１の双方向電力変換部における、動作モードの遷移を説明するためのグラフである。
【図６】図１の電源装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電源装置のブロック図である。
【図１０】図９の電源装置において、（ａ）はバッテリの充電状態（ＳＯＣ１）に対する出力電圧（Ｖ１）の特性を、（ｂ）はバッテリの充電状態（ＳＯＣ１）に対する双方向電力変換部の２次側の出力電圧（Ｖｃ２）の特性を、（ｃ）はバッテリ１１の（ＳＯＣ１）に対する双方向電力変換部の動作状態を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る電源装置において、（ａ）は時間に対するバッテリのＳＯＣ特性を示し、（ｂ）は時間に対するバッテリのＳＯＣ特性を示し、（ｃ）はバッテリの充電制御モードの遷移を説明し、（ｄ）はバッテリの充電制御モードの遷移を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。  
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電源装置のブロック図である。本例の電源装置は、例えば車両に搭載されるが、必ずしも車両に限らず、車両以外の他の装置に適用してもよい。
【００１１】
電源装置１は、バッテリ１１、１２と、インバータ２０と、モータ３０と、双方向電力変換部４１と、負荷５１ａ〜５１ｄと、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、コントローラ１００とを備えている。
【００１２】
バッテリ１１は、二次電池１１１と、リレースイッチ１１２とを有している。二次電池１１１は、リチウムイオン電池等の二次電池であり、複数の二次電池を直列接続されることで構成されている。リレースイッチ１１２は、バッテリ１１と、インバータ２０及び双方向電力変換部４１との間を、電気的に導通し、あるいは、遮断するための接点スイッチです。リレースイッチ１１２は、メンテナンス時などを除いて、オン状態を維持している。バッテリ１１は、高圧のバッテリであり、モータ３０に電力を供給し、モータ３０を駆動させる際の主な電力源となる。
【００１３】
バッテリ１２は、二次電池１１１と、リレースイッチ１１２とを有している。二次電池１１１は、リチウムイオン電池等の二次電池であり、複数の二次電池を直列接続されることで構成されている。二次電池１２１及びスイッチ１２２の構成は、二次電池１１１及びスイッチ１１２の構成と基本的には同じ構成である。バッテリ１２は、バッテリ１１と比較して低圧なバッテリである。そのため、二次電池１１１及び二次電池１２１を同じ電池で構成した場合には、二次電池１１１の数は二次電池１２１の数より多くなる。バッテリ１２の電力は、主に負荷５１ａ、５１ｂに供給される。
【００１４】
図２に、バッテリ１１、１２の充電状態に対する出力電圧特性を示す。二次電池において、充電状態（ＳＯＣ）と出力電圧（Ｖｏ）との間には、相関性が有ることが知られており、図２に示すような特性をもっている。そして、バッテリ１１はバッテリ１２と比較して高圧なバッテリであるため、同じＳＯＣであっても、バッテリ１１の満充電電圧の方が、バッテリ１２の満充電電圧より高くなり、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）及びバッテリ１２の出力電圧（Ｖ２）は０（％）〜１００（％）のＳＯＣで、以下の関係式が成り立つ。
【数１】
2013176251.tif 000003
【００１５】
図１に戻り、インバータ２０は、一対の電源線により、バッテリ１１の両端に接続されている。インバータ２０は、バッテリ１１から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ３０に出力する変換回路であって、ＦＥＴ等の複数のスイッチング素子等を接続した回路で構成されている。また、インバータ２０は、モータ３０の回生時には、モータ３０からの直流電力を交流電力に変換して出力する。
【００１６】
モータ３０は、三相交流電力の永久磁石モータであり、走行駆動源として駆動し、車両の駆動軸（図示しない）に結合されており、駆動軸を介して車両を回転させる。モータ３０は、インバータ２０に接続されている。モータ３０は、回生時には、発電機としても機能する。
【００１７】
負荷５１ａ、５１ｂは、一対の電源線により、バッテリ１２の両端に接続されている。負荷５１ａ、５１ｂはモータ３０とは異なる負荷であり、エアコンなどの装置である。
【００１８】
双方向電力変換部４１は、双方向で、直流電力を直流電力に変換して出力する変換回路である。双方向電力変換部４１は、バッテリ１１とバッテリ１２との間に接続され、バッテリ１１の両端に接続されている電源線とバッテリ１２の両端に接続されている電源線との間に接続されている。バッテリ１１、インバータ２０及びモータ３０で形成される回路側を、１次側とし、バッテリ１２と負荷５１ａ、５１ｂで形成される回路側を２次側とする。双方向電力変換部４１は、１次側から入力される直流電力を降圧して２次側に供給し、また、２次側から入力される直流電力を昇圧して２次側に供給する。
【００１９】
双方向電力変換部４１は、昇降圧チョッパ回路等により形成され、昇降圧チョッパ回路に含まれる、トランジスタなどのスイッチング素子のオン及びオフの切り換え、あるいは、当該スイッチング素子のオン状態を維持させることで、電力を変換する。すなわち双方向電力変換部４１の動作は、１次側から２次側へ電力を出力する場合には、降圧動作となり、２次側から１次側へは昇圧動作となる。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、バッテリ１２からの出力電力、または、バッテリ１１から双方向電力変換部４１を介して出力される出力電力を、直流電力に変換して、バッテリ１３に出力し、バッテリ１３及び負荷５１ｃ、５１ｄに電力を供給する。バッテリ１３及び負荷５１ｃ、５１ｄで形成される回路側を３次側とする。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は２次側から供給される直流電力を降圧して３次側に出力する回路となる。
【００２１】
また、バッテリ１１及びバッテリ１２との間には、上記の式（１）に示す関係式が成り立っており、双方電力変換部４１は１次側から２次側へ降圧させるコンバータである。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側の入力には、バッテリ１１の電圧と比較して、低電圧で電力が入力される。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、２次側（高圧側）で部品耐圧を下げることができ、部品の小型化を図る。
【００２２】
バッテリ１３は、リチウムイオン電池等の二次電池により構成され、低圧バッテリである。バッテリ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力側に接続されている。負荷５１ｃ、５１ｄは、ナビゲーションシステムのディスプレイなどの補機類であり、バッテリ１３に接続されている。バッテリ１３は、主の補機類を駆動させるための電力源となる。
【００２３】
コントローラ１００は、インバータ２０、双方向電力変換部４１及びＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御する制御部である。コントローラ１００は、バッテリ１１からインバータ２０に入力される入力電圧、モータ３０の相電流、及び、外部から入力されるトルク指令に基づき、インバータ２０に含まれるスイッチング素子のスイッチングを切り換える駆動信号を生成して、インバータ２０に出力することで、インバータ２０を制御する。
【００２４】
コントローラ１００は、バッテリ１１、１２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、モータの動作状態に基づいて、双方向電力変換部４１を制御する。コントローラ１００は、車両の運転中に限らず、外部電源によりバッテリ１１を充電している時にも、双方向電力変換部４１を制御する。
【００２５】
また、コントローラ１００は、バッテリ１３の充電状態に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御して、２次側からの電力を３次側に供給し、バッテリ１３を充電する。
【００２６】
次に、バッテリ１１を外部電源により充電している場合における、本例の電源装置について、図３を用いて説明する。図３は、本例の電源装置及び外部充電装置のブロック図である。
【００２７】
外部充電装置７０は、外部電源７１及び充電器７２を備えている。外部充電装置７０は、車両を駐車させる自宅の駐車場や公共施設などに定置されている。外部電源７１は、交流電源である。充電器７２は、外部電源７１の交流電力を直流電力に変換して、車両側のバッテリ１１に供給し、バッテリ１１を充電する装置である。また外部充電装置７０は、バッテリ１１の充電状態に基づいて、充電器７２の制御を行っている。充電器７２に接続される配線の先端部分には、車両に設けられた充電ポート８０に接続するための接続端子が設けられている。なお、図示は省略しているが、外部充電装置７０には、充電器７２を制御するコントローラ等も設けられている。
【００２８】
充電ポート８０は、車両側に設けられている充電口であって、外部充電装置７０と電源装置１とを電気的に接続するための接続部分である。充電ポート８０は、インバータ２０とバッテリ１１との間を接続する電源線に電気的に接続され、インバータ２０の直流側に接続されている。そして、外部充電装置７０の充電電力は、充電ポート８０から入力され、インバータ２０の直流側から双方向電力変換部４１を介さず、バッテリ１１に供給される。
【００２９】
次に、コントローラ１００の制御のうち、外部充電装置７０によるバッテリ１１の充電制御について、説明する。まず、充電ポート８０に、外部充電装置７０が接続され、外部充電装置７０と電源装置１との間で導通状態となると、コントローラ１００は、外部充電装置７０による充電準備になったことを認識する。
【００３０】
コントローラ１００は、外部充電装置７０からバッテリ１１に電力を供給するために、双方向電力変換部４１の動作を停止する。具体的には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１に設けられた昇降圧チョッパ回路のスイッチング素子をオフ状態にする。これにより、電源装置１において、１次側と２次側との間の電気的な導通は遮断される。
【００３１】
また、電源装置１には、バッテリ１１の端子間の電圧を検出する電圧センサ（図示しない）が、バッテリ１１とインバータ２０との間に接続されおり、コントローラ１００は、当該電圧センサの電圧からバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を管理している。
【００３２】
そして、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止させた状態で、外部充電装置７０に対して、電源装置１側も充電準備状態になったことを示す信号を、外部充電装置７０に送信する。またコントローラ１００は、当該信号に、現時点でのバッテリ１１の空容量の情報も、外部充電装置７０に送信する。
【００３３】
外部充電装置７０は、コントローラ１００からの信号を受信し、バッテリ１１を充電するための充電電力を及び充電時間を設定して、外部充電装置７０の使用者による充電を開始させるための操作に基づいて、充電を開始する。そして、バッテリ１１の充電状態が満充電容量または充電開始時に設定された目標充電状態に達すると、外部充電装置７０は、充電制御を終了し、充電ポート８０から接続端子が外される。すなわち、本例の電源装置１は、双方向電力変換部４１の動作を停止させた状態で、バッテリ１１を充電する。
【００３４】
ところで、従来では、外部充電装置７０の接続部分（本例の充電ポート８０に相当）とバッテリ１１との間に、コンバータが接続されていたため、外部電源によりバッテリ１１を充電した場合に、当該コンバータにより充電電力の損失が大きくなっていた。
【００３５】
一方、本例では、充電ポート８０とバッテリ１１との間に、コンバータなどの電力変換装置を接続していないため、外部電源によりバッテリ１１を充電した場合に、充電電力の損失を抑制し、充電時間を短縮化することができる。また、本例は、外部充電装置７０によるバッテリ１１を充電中に、コントローラ１００は双方向電力変換部の動作を停止させている。そのため、バッテリ１１の充電中に、負荷５１ｃ、５１ｄ等の補機類を、バッテリ１３の電力で動作させたとしても、当該補機類の高周波ノイズが、双方向電力変換部４１で遮断される。さらに、双方向電力変換部４１の動作は停止状態のため、双方向電力変換部４１からのノイズの発生も抑制することができる。また、負荷５１ｃ、５１ｄ等の補機類を、バッテリ１２の電力で動作させたとしても、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の高周波ノイズが双方向電力変換部４１で遮断される。これにより、本例は、バッテリ１１の充電中における、２次側あるいは３次側で発生した高周波ノイズが、１次側及び外部充電装置７０に漏洩することを抑制することができる。
【００３６】
次に、コントローラ１００の制御のうち、モータ３０が力行動作している場合の制御について、図１を用いて、説明する。
【００３７】
バッテリ１２には、バッテリ１２を保護するために、放電の限度を示す放電限度閾値（ＳＯＣａ）が予め設定されている。図２において、ＳＯＣの変化に対して出力電圧が急激に下降するＳＯＣを、放電限度閾値（ＳＯＣａ）に設定する。コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が当該閾値（ＳＯＣａ）より低くならないように、バッテリ１２のＳＯＣ２を管理している。また、双方向電力変換部４１を動作させるための動作閾値（ＳＯＣｂ）を、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）で設定している。動作閾値（ＳＯＣｂ）は放電限度閾値（ＳＯＣａ）より高い値に設定されている。そして、バッテリ１２のＳＯＣ２が動作閾値（ＳＯＣｂ）以上である場合には、コントローラ１００は双方向電力変換部４１の動作を停止させ、バッテリ１２のＳＯＣ２が動作閾値（ＳＯＣｂ）未満である場合には、コントローラ１００は双方向電力変換部４１を動作させる。
【００３８】
また、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を動作させる際には、双方向電力変換部４１の出力電流（２次側への出力電流）に基づいて双方向電力変換部４１を制御する電流制御モードと、双方向電力変換部４１の出力電圧（２次側への出力電圧）に基づいて双方向電力変換部４１を制御する電圧制御モードの一方を選択して、双方向電力変換部４１を制御する。
【００３９】
双方電力変換部４１の２次側の出力には、出力電流を検出する電流センサ、及び、出力電圧を検出する電圧センサが、それぞれ接続されている。なお、電流センサ及び電圧センサのいずれ一方のセンサで、出力電圧及び出力電流を検出できる場合には、いずれか一方のセンサを設ければよい。
【００４０】
電流制御モードでは、コントローラ１００は、負荷５１ａ〜５１ｄの要求電力に応じて、バッテリ１１から双方向電力変換部４１を介して２次側に供給する電力を設定する。そして、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の２次側の出力電流が、供給電力を出力するための電流になるように、双方向電力変換部４１に設けられたスイッチング素子をスイッチング動作させる。これにより、本例は、双方向電力変換部４１の２次側の出力電流に基づいて、双方向電力変換部４１の電流制御を行っている。
【００４１】
一方、電圧制御モードでは、コントローラ１００は、バッテリ１２の出力電圧と、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧が同電圧になるように、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させる。バッテリ１２の出力電圧と、双方向変換部４１の２次側の出力電圧が同電圧である場合には、バッテリ１２からの放電が抑制され、双方向電力変換部４１を介してバッテリ１１の出力電力が、負荷５１ａ〜５１ｄに供給される。これにより、本例は、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧に基づいて、双方向電力変換部４１の電圧制御を行っている。
【００４２】
コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より高い場合には、双方向電力変換部４１の動作を停止させる（非動作モード）。また、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下であり、放電限度閾値（ＳＯＣａ）より高い場合には、双方向電力変換部４１を電流制御で動作させる。また、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が放電限度閾値（ＳＯＣａ）以下である場合には、双方向電力変換部４１を電圧制御で動作させる。
【００４３】
次に、図４を用いて、モータ３０が力行動作している場合の、制御モードの遷移について説明する。図４（ａ）は時間に対するバッテリ１１のＳＯＣ特性を、図４（ｂ）は時間に対するバッテリ１２のＳＯＣ特性を、図４（ｃ）は双方向電力変換部４１の動作モードの推移を説明するためのグラフである。なお、バッテリ１１の充電状態をＳＯＣ１とし、バッテリ１２の充電状態をＳＯＣ２とする。また、初期条件として、バッテリ１１のＳＯＣ１は、モータ３０を駆動するために十分に高い状態であり、バッテリ１２のＳＯＣ２は、負荷５１ａ〜５１を動作するために十分に高い状態である。
【００４４】
車両の運転中に、モータ３０が力行動作している場合には、バッテリ１１の電力を消費しているため、図４（ａ）に示すように、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）は時間の経過とともに下がっている。また、負荷５１ａ〜５１ｄを、バッテリ１２の電力で動作させている場合には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）は時間の経過とともに下がっている。この時、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）は、動作閾値（ＳＯＣｂ）より高いため、双方向電力変換部４１の動作は停止される（非動作モード）。これにより、双方向電力変換部４１の動作が停止されているため、負荷５１ａ〜５１ｄ、又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０から発生する高周波ノイズが１次側に漏洩することを防ぐ。また、バッテリ１２のＳＯＣは高いため、バッテリ１１の電力で負荷５１ａ、５１ｂを動作させなくても、バッテリ１２の過放電を防ぐことができる。
【００４５】
そして、車両の運転を継続させて、時間（ｔ１）になると、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）に達するため、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を電流制御モードで動作させる。これにより、バッテリ１１の電力が双方向電力変換部４１を介して負荷５１ａ〜５１ｄに供給されるため、バッテリ１１の放電が抑制される。図４（ｂ）に示すように、時間（０）から時間（ｔ１）までの充電状態（ＳＯＣ２）の傾きより、時間（ｔ１）から時間（ｔ２）までの充電状態（ＳＯＣ２）の傾きの方が小さくなっている。
【００４６】
さらに、車両の運転を継続させて、時間（ｔ２）になると、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が放電限度閾値（ＳＯＣａ）に達するため、コントローラ１００は、電流制御モードから電圧制御モードに切り換えて、双方向電力変換部４１を動作させる。これにより、双方向電力変換部４１を介して、バッテリ１１の電力が負荷５１ａ〜５１ｄに供給される電力が大きくなり、またバッテリ１２の過放電が抑制される。図４（ｂ）に示すように、時間（ｔ１）から時間（ｔ２）までの充電状態（ＳＯＣ２）の傾きより、時間（ｔ２）から時間（ｔ３）までの充電状態（ＳＯＣ２）の傾きの方が小さくなり、時間（ｔ２）から時間（ｔ３）までの充電状態（ＳＯＣ２）の傾きはゼロになっている。
【００４７】
次に、コントローラ１００の制御のうち、モータ３０が回生動作している場合の制御について、図１を用いて説明する。
【００４８】
バッテリ１１には、バッテリ１２を保護するために、モータ３０の回生による充電を制限する回生限度閾値（ＳＯＣｃ）が予め設定されている。コントローラ１００は、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）が回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より低い場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止させて、モータ３０の回生により発電した電力をバッテリ１１に供給して、バッテリ１１を充電する。
【００４９】
一方、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）が回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より高い場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を動作させて、モータ３０の回生により発電した電力を２次側に供給して、バッテリ１２を充電する。この際、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の１次側の入力電圧を、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）に対応するバッテリ１１の出力電圧と同電圧になるように、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させる。すなわち、コントローラ１００は、電圧制御により双方向電力変換部４１を制御して、バッテリ１２を充電する。これにより、回生によるバッテリ１２の充電中に、バッテリ１１の電圧が上昇し、過充電になることを防ぐ。なお、回生による充電の際に、バッテリ１２の充電容量が高く、満充電に近い場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４を動作させず、２次側に電力を供給しない。
【００５０】
次に、図５を用いて、モータが力行動作している場合、及びモータが回生動作している場合の、制御モードの遷移について説明する。図５（ａ）は時間に対するバッテリ１１のＳＯＣ特性を、図５（ｂ）は時間に対するバッテリ１２のＳＯＣ特性を、図５（ｃ）は双方向電力変換部４１の動作モードの推移を説明するためのグラフである。初期条件として、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）は回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より高く、バッテリ１２のＳＯＣ２は動作閾値（ＳＯＣｂ）より高いとする。また、モータ３０は、時間（０）から時間（ｔ１）の間、時間（ｔ２）から時間（ｔ３）の間に、力行動作を行い、時間（ｔ１）から時間（ｔ２）の間、時間（ｔ３）から時間（ｔ４）の間に回生動作をしたとする。
【００５１】
時間（０）から時間（ｔ１）の間には、モータ３０は力行動作をしているため、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）は下がっている。また、バッテリ１２の電力は負荷５１ａ〜５１ｄに供給しているため、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）も下がる。
【００５２】
時間（ｔ１）で、モータ３０が力行動作から回生動作に切り替わると、この時点で、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）は回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より高いため、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を電圧制御して、モータ３０の回生動作により発生した電力を、バッテリ１２に供給する。
【００５３】
時間（ｔ２）で、モータ３０が回生動作から力行動作に切り替わると、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止させる。そして、時間（ｔ３）で、モータ３０が力行動作から回生動作に切り替わると、この時点で、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）は回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より低いため、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止させて、モータ３０の回生動作により発生した電力を、バッテリ１１に供給する。これにより、モータ３０の回生動作時に、バッテリ１１、１２の過充電を防ぎつつ、バッテリ１１、１２を充電する。
【００５４】
次に、図６を用いて、本例の電源装置の制御手順を説明する。図６は、本例の電源装置の制御手順を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップは所定の周期で繰り返し行われている。
【００５５】
ステップＳ１にて、コントローラ１００は、モータ３０の動作状態を確認し、モータ３０が力行動作を行っているか否かを判断する。モータ３０の動作状態は、アクセ開度や車速等により特定してもよい。モータ３０が力行動作中である場合には、ステップＳ２にて、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）と動作閾値（ＳＯＣｂ）とを比較する。
【００５６】
充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下である場合には、ステップＳ３にて、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）と放電制限閾値（ＳＯＣａ）とを比較する。充電状態（ＳＯＣ２）が放電制限閾値（ＳＯＣａ）より高い場合には、ステップＳ４にて、コントローラ１００は、電流制御モードに設定して、双方向電力変換部４１の２次側の出力電流に基づき、双方向電力変換部４１を制御する。これにより、バッテリ１１及びバッテリ１２の電力を負荷５１ａ、５１ｂに供給する。
【００５７】
ステップＳ３に戻り、充電状態（ＳＯＣ２）が放電制限閾値（ＳＯＣａ）以下である場合には、ステップＳ５にて、コントローラ１００は、電圧制御モードに設定して、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧に基づき、双方向電力変換部４１を制御する。これにより、バッテリ１１の電力を負荷５１ａ、５１ｂに供給する。
【００５８】
ステップＳ２に戻り、充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より高い場合には、ステップＳ６にて、コントローラ１００は、非動作モードに設定して、双方向電力変換部４１の動作を停止させる。これにより、バッテリ１２の電力を負荷５１ａ、５１ｂに供給する。
【００５９】
ステップＳ１に戻り、モータ３０が力行動作をしていない場合には、ステップＳ７にて、モータ３０が回生動作を行っているか否かを判断する。モータ３０が回生動作を行っている場合には、ステップＳ８にて、コントローラ１００は、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）と回生限度閾値（ＳＯＣｃ）とを比較する。
【００６０】
充電状態（ＳＯＣ１）が回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より高い場合には、ステップＳ９にて、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）と回生限度閾値（ＳＯＣｄ）とを比較する。なお、回生限度閾値（ＳＯＣｄ）は、バッテリ１１の回生限度閾値（ＳＯＣｃ）と同様な、バッテリ１２に設定される閾値である。
【００６１】
バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が回生限度閾値（ＳＯＣｄ）より低い場合には、ステップＳ１０にて、コントローラ１００は、電圧制御モードに設定して、双方向電力変換部４１の１次側の出力電圧に基づき、双方向電力変換部４１を制御する。これにより、バッテリ１２が充電される。
【００６２】
ステップＳ９に戻り、充電状態（ＳＯＣ２）が回生限度閾値（ＳＯＣｄ）以上である場合には、コントローラ１００は、非動作モードに設定して、双方向電力変換部４１の動作を停止させ、バッテリ１１、１２共に充電しない。
【００６３】
ステップＳ８に戻り、充電状態（ＳＯＣ１）が回生限度閾値（ＳＯＣｃ）以下である場合には、コントローラ１００は、非動作モードに設定して、双方向電力変換部４１の動作を停止させ、バッテリ１１を充電する。ステップＳ７に戻り、モータ３０が回生動作をしていない場合には、ステップＳ１２にて、コントローラ１００は、非動作モードに設定して、双方向電力変換部４１の動作を停止させる。
【００６４】
上記のように、本例は、バッテリ１１とバッテリ１２との間に、双方向電力変換部４１を接続し、外部充電装置７０によりバッテリ１１を充電する場合には、コントローラ１００により双方向電力変換部４１の動作を停止させる。これにより、外部充電装置７０からの電力が双方向電力変換部４１を介さずにバッテリ１１に供給されるため、双方向電力変換部４１の損失を抑制し、充電時間を短縮化することができる。また、双方向電力変換部４１の２次側に接続された補機類やコンバータなどにより発生する高周波ノイズが、バッテリ１１を含む１次側の回路や外部充電装置７０に漏洩することを防ぐことができる。また、外部充電装置７０を用いて、バッテリ１１を充電している場合には、双方向電力変換部４１の動作が停止しているため、双方向電力変換部４１におけるノイズの発生を抑制することができる。
【００６５】
また、本例において、外部電源装置７０の充電電力は、インバータ２０の直流側から双方向電力変換部４１を介さずにバッテリ１１に供給される。これにより、外部充電装置７０を用いて、バッテリ１１を充電している場合には、双方向電力変換部４１の損失を抑制し、充電時間を短縮化することができる。また、外部充電装置７０を用いて、バッテリ１１を充電する場合には、双方向電力変換部４１の動作を停止させることができるため、双方向電力変換部４１におけるノイズの発生を抑制することができる。
【００６６】
また本例において、バッテリ１１の満充電電圧はバッテリ１２の満充電電圧より高い。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０における、２次側（高圧側）の部品耐圧を下げることができ、部品の小型化を図る。
【００６７】
また、本例において、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より高い場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止させる。これにより、２次側又は３次側の負荷５１ａ〜５１ｄあるいはＤＣ／ＤＣコンバータ７０で発生した高周波ノイズが、バッテリ１１を含む１次側の回路に漏洩することを防ぐことができる。また、バッテリ１１の電力を用いず、バッテリ１２の電力で補機５１ａ、５１ｂを動作させることができるため、バッテリ１１の電力消費を抑えることができ、その結果として、走行距離を伸ばすことができる。
【００６８】
また本例は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低い場合には、双方向電力変換部４１を動作させて、バッテリ１１の電力を双方向電力変換部４１を介して負荷５１ａ、５１ｂに供給する。これにより、充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低くなった場合に、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）の降下を緩やかにすることができるため、バッテリ１２の過放電を防ぐことができる。
【００６９】
また本例は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低く、かつ、放電限度閾値（ＳＯＣａ）より高い場合には、双方向電力変換部４１から負荷５１ａ、５１ｂに出力される出力電流を制御して、バッテリ１１及びバッテリ１２の電力を負荷５１ａ、５１ｂに供給する。これにより、充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低くなった場合に、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）の降下を緩やかにすることができるため、バッテリ１２の過放電を防ぐことができる。
【００７０】
また本例は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が放電限度閾値（ＳＯＣａ）より低い場合には、バッテリ１２の出力電圧に基づいて、双方向電力変換部４１から負荷５１ａ、５１ｂへの出力電圧を制御して、バッテリ１１の電力を負荷５１ａ、５１ｂに供給し、バッテリ１２の放電を抑制する。これにより、放電限度閾値（ＳＯＣａ）付近で、バッテリ１２の出力電圧が急激に低下することを防ぐことができる。
【００７１】
また本例は、モータ３０の回生による電力を、インバータ２０及び双方向電力変換部４１を介して、バッテリ１２に供給して、バッテリ１２を充電する。これにより、モータ３０の回生により発生したエネルギーを効率よく利用することができ、またバッテリ１１の過充電を防ぐことができる。
【００７２】
なお、本例において、モータ３０の回生動作中、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）が回生限度閾値（ＳＯＣｃ）より高い場合には、回生により発生した電力をバッテリ１２に供給したが、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）も回生限度閾値（ＳＯＣｄ）より高い場合には、回生により発生した電力を負荷５１ａ〜５１ｄに供給してもよい。これにより、モータ３０の回生により発生したエネルギーを効率よく利用することができ、またバッテリ１１、１２の過充電を防ぐことができる。
【００７３】
なお、本例において、双方向電力変換部４１は、１次側からの電力及び２次側からの電力をそれぞれ変換して出力する、双方向に変換可能なコンバータであるが、少なくとも１次側からの直流電力を変換して、２次側に直流電力を出力するコンバータであってもよい。
【００７４】
上記のバッテリ１１が本発明の「第１バッテリ」に相当し、バッテリ１２が本発明の「第２バッテリ」に相当し、双方向電力変換部４１が「第１電力変換器」に相当し、コントローラ１００が「制御部」に相当する。
【００７５】
《第２実施形態》
図７は、発明の他の実施形態に係る電源装置及び外部充電装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、バッテリ１４及び双方向電力変換部４２を追加する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
【００７６】
電源装置１は、バッテリ１４及び双方向電力変換部４２をさらに備えている。バッテリ１４は、二次電池１４１と、リレースイッチ１４２とを有している。二次電池１４１は、リチウムイオン電池等の二次電池であり、複数の二次電池を直列接続されることで構成されている。リレースイッチ１４２は、バッテリ１４と、双方向電力変換部４２との間を、電気的に導通し、あるいは、遮断するためのスイッチです。リレースイッチ１４２は、メンテナンス時などを除いて、オン状態を維持している。バッテリ１４は、バッテリ１１より低い低圧のバッテリであり、主に負荷５１ａ〜５１ｄを動作するためのバッテリである。
【００７７】
双方向電力変換部４２は、双方向で、直流電力を直流電力に変換して出力する変換回路である。双方向電力変換部４２は、バッテリ１４とバッテリ１２との間に接続され、バッテリ１４の両端に接続されている電源線とバッテリ１２の両端に接続されている電源線との間に接続されている。バッテリ１４と双方向電力変換部４２で形成される回路側を３次側とする。双方向電力変換部４２は、３次側から入力される直流電力を変換して２次側に供給し、また、２次側から入力される直流電力を変換して３次側に供給する。
【００７８】
双方向電力変換部４２は、昇降圧チョッパ回路等により形成されている。これにより、バッテリ１４の電力は、双方向電力変換部４２で変換されて、負荷５１ａ、５１ｂ及びＤＣ／ＤＣコンバータ６０に供給される。コントローラ１００は、バッテリ１２の電圧及びバッテリ１４の電圧に基づき、双方向電力変換部４２を制御する。
【００７９】
次に、コントローラ１００による、双方向電力変換部４２の制御について説明する。負荷５１ｃ、５１ｄの動作中に、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下になった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０への入力電圧が下がり、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の効率が下がるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０への入力電圧を上げなければならない。かかる場合に、第１実施形態では、双方向電力変換部４を動作させて、バッテリ４１の電力を２次側の回路に供給していたが、本例では、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下になった場合に、バッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ４）に応じて、双方向電力変換部４２を動作させて、バッテリ１４の電力を２次側の回路に供給する。すなわち、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下になった場合には、バッテリ１１の電力よりもバッテリ１４の電力を２次側の回路に優先的に供給する。
【００８０】
コントローラ１００は、バッテリ１２の残容量が少なくなり、バッテリ１２のセンサの検出電圧から、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）以下になったことを検出すると、現在の状態で、バッテリ１２からの電力供給を続けると、バッテリ１２が過放電になる可能性があると判断する。そして、コントローラ１００は、バッテリ１４の充電容量と、バッテリ１４の放電限度閾値（ＳＯＣｄ）とを比較する。放電限度閾値は、予め設定されている閾値であって、バッテリ１４を保護するための、放電の限度を示す閾値である。
【００８１】
バッテリ１４の充電容量が放電限度閾値（ＳＯＣｄ）より高い場合には、コントローラ１００は双方向電力変換部４２を電流制御して、バッテリ１４の電力を２次側の回路に供給する。また、コントローラ１００は双方向電力変換部４１の動作を停止させて、バッテリ１１の電力は２次側の回路に供給しないように、双方向電力変換部４１を制御する。これにより、バッテリ１２の電力だけはなく、バッテリ１４の電力も、負荷５１ａ〜５１ｄ及びＤＣ／ＤＣコンバータ６０に供給することができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の効率の低下を防ぎつつ、バッテリ１２の過放電を防ぐことができる。さらに、双方向電力変換部４１は動作していないため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０、負荷５１ａ〜５１ｄ及び双方向電力変換部４２で発生した高周波ノイズが、１次側の回路に漏洩することも防ぐことができる。
【００８２】
外部充電装置７０によりバッテリ１１を充電する際には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１及び双方向電力変換部４２を停止させて、バッテリ１１を充電する。これにより、外部電源７１によるバッテリ１１の充電中に、双方向電力変換部４１及び双方向電力変換部４２からのノイズの発生を抑制することができる。
【００８３】
上記の通り、本例は、バッテリ１２とバッテリ１４との間に、バッテリ１４の直流電力を変換して、負荷５１ａ〜５１ｄ及びＤＣ／ＤＣコンバータ６０に直流電力を供給する双方向電力変換部４２を備えている。これにより、外部充電装置７０からの電力が双方向電力変換部４１、４２を介さずにバッテリ１１に供給されるため、双方向電力変換部４１の損失を抑制し、充電時間を短縮化することができる。また、双方向電力変換部４１、４２からのノイズの発生を抑制することができる。
【００８４】
また本例は、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低い場合には、双方向電力変換部４２を動作させて、バッテリ１４の電力を双方向電力変換部４２を介して負荷５１ａ、５１ｂに供給する。これにより、充電状態（ＳＯＣ２）が動作閾値（ＳＯＣｂ）より低くなった場合に、バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ２）の降下を緩やかにすることができるため、バッテリ１２の過放電を防ぐことができる。また、この際に、双方向電力変換部４１は停止しているため、２次側又は３次側で発生したノイズが１次側に漏洩することを抑制することができる。
【００８５】
《第３実施形態》
図８は、発明の他の実施形態に係る電源装置及び外部充電装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、バッテリ１２が電源装置１から取り外し可能である点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。
【００８６】
本例の電源装置１に設けられているバッテリ１２は、電源装置１から取り外し可能なバッテリであり、外部充電装置９０に接続して、外部電源９１により充電可能なバッテリである。外部充電装置９０は、外部充電装置７０と比較して小型の充電装置であって、住宅内に設定可能な充電装置である。外部電源９１は家庭用の１００Ｖ又は２００Ｖの交流電源である。充電器９２の構成は充電器７２と同じである。バッテリ１５は、バッテリ１２と同様のバッテリであって、バッテリ１２の予備（補助）バッテリである。
【００８７】
これにより、例えば、本例の電源装置を備えた車両のユーザがマンションや団地などの総合住宅に住んでいて、ユーザ所有の駐車場に、外部充電装置が設置されていない場合には、バッテリ１２を住宅内に持ち込み、外部充電装置９０を用いて、家庭用電源である外部電源９１からバッテリ１２を充電することができる。また、バッテリ１２の充電中に、予備のバッテリ１５を電源装置に搭載することで、バッテリ１２の充電中に、車両を駆動させることができる。
【００８８】
またバッテリ１１及び補助バッテリ１５の容量が少なく、バッテリ１２の充電容量が満充電容量に達している場合には、補助バッテリ１５とバッテリ１２を入れ替えることで、電源装置１内で、充電を必要とするバッテリはバッテリ１のみになる。そのため、バッテリ１１及び補助バッテリ１５を電源装置１に搭載していた場合と比べて、本発明は、補助バッテリ１５とバッテリ１２とを入れ替えることで、全体の充電時間を短くすることができる。
【００８９】
《第４実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係る電源装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、バッテリ１２を接続していない点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。
【００９０】
図９に示すように、本例の電源装置１には、バッテリ１２が接続されていない。そのため、電源装置１を備えた車両の走行中、バッテリ１１は、モータ３０だけではなく、負荷５１ａ〜５１ｄにも電力を供給する。
【００９１】
制御部１０は、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）又は出力電圧（Ｖ１）に基づいて、双方向電力変換部４１を制御して、バッテリ１１の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６０に供給する。なお、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）と出力電圧（Ｖ１）との間には、図２に示すような相関性があるため、コントローラ１００において、バッテリ１の出力電圧を検出することは、充電状態を検出することと等価である。
【００９２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０への入力電圧（２次側の回路から入力される入力電圧）に対して、動作する電圧範囲（Ｖｃｄ）が予め設定されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を動作させるためには、入力電圧を動作電圧範囲内に収めなければならない。バッテリ１１は、高圧バッテリであり、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ１）が高い場合には、バッテリ１１の出力電圧は、動作範囲の上限電圧よりも高くなっている。
【００９３】
コントローラ１００は、バッテリ１１の出力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作範囲とを比較して、出力電圧が動作範囲の上限電圧より高い場合には、双方向電力変換部４１のスイッチング素子のオン、オフを切り換えることで、１次側からの入力電圧を降圧させて、２次側への出力電圧を動作電圧範囲内に収める。双方向電力変換部４１の２次側への出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に、大きな電圧変動なく入力される。これにより、コントローラ１００は、バッテリ１１の出力電圧に応じて、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させて、バッテリ１１の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ６０の電圧動作範囲内に降圧させる。
【００９４】
一方、バッテリ１１の出力電圧が、動作電圧範囲の上限電圧より低く、動作電圧範囲内である場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態のままにして、１次側からの入力電圧の降下電圧を小さくして、２次側に出力させる。双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作せず、オン状態のままで維持させた場合には、双方向電力変換部４１の入出力間における電圧降下は、スイッチング素子のオン抵抗による電圧降下となる。すなわち、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態に維持させた場合の電圧降下は、スイッチング素子をスイッチング動作させた場合の電圧降下と比較して、小さくなる。そのため、本例では、バッテリ１１の出力電圧が動作範囲内である場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態のままにして、バッテリ１の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６０に入力させる。
【００９５】
次に、図１０を用いて、バッテリ１１のＳＯＣ１、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧（Ｖｃ２）、及び、双方向電力変換部４１の動作状態の関係を説明する。図１０（ａ）はバッテリ１１のＳＯＣ１に対する出力電圧（Ｖ１）の特性を、図１０（ｂ）はバッテリ１１のＳＯＣ１に対する双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧（Ｖｃ２）の特性を、図１０（ｃ）はバッテリ１１のＳＯＣ１に対する双方向電力変換部４１の動作状態を説明するためのグラフである。
【００９６】
双方向電力変換部４１の電圧の動作電圧範囲をＶｃｄとすると、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）が動作電圧範囲（Ｖｃｄ）の上限電圧（Ｖｈ１）となる点が、双方向電力変換部４１の動作状態の変化点となる。そして、バッテリ１１の充電状態と出力電圧との間には、図２に示す相関性があるため、バッテリ１１の出力電圧（Ｖｈ１）に対応するバッテリ１１の充電状態（ＳＯＣｈ１）が、双方向電力変換部４１の動作状態の変化点となる。
【００９７】
図１０に示すように、バッテリ１１の充電状態がＳＯＣｈ１（％）から１００パーセントの間では、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）が上限電圧（Ｖｈ１）より高い。コントローラ１００は、出力電圧（Ｖ１）を上限電圧（Ｖｈ１）に降圧させるために、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧（Ｖｃ２）は上限電圧（Ｖｈ１）以下となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を動作範囲内で動作させることができる。
【００９８】
また、バッテリ１１の充電状態が０パーセントからＳＯＣｈ１（％）の間では、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）は上限電圧（Ｖｈ１）以下であり、動作電圧範囲（Ｖｃｄ）内である。コントローラ１００は、出力電圧（Ｖ１）を大きく降圧させなくてもよいため、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態で維持させる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、双方向電力変換部４１の２次側の出力電圧（Ｖｃ２）をＤＣ／ＤＣコンバータ６０を動作電圧範囲内に収めることができる。
【００９９】
上記のように、本例において、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態にして、バッテリ１１の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ６０の動作電圧の範囲内で、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に出力させる。これにより、バッテリ１１の出力電圧に応じて、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態にしたままで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に電力を供給させることができるため、双方電力変換部４１における電力損失を抑制することができる。その結果として、本例の電源装置１を備えた車両の走行距離を伸ばすことができる。
【０１００】
なお、本例は、バッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）が上限電圧（Ｖｈ１）以下になった場合に、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をオン状態にしたが、スイッチング素子のオン抵抗による電圧降下分を考慮して、スイッチング素子をオン状態にするバッテリ１１の出力電圧（Ｖ１）の閾値電圧を、上限電圧（Ｖｈ１）より高い電圧に設定してもよい。
【０１０１】
《第５実施形態》
図１１は、発明の他の実施形態に係る電源装置における、バッテリ１１、１２の電圧特性及び充電制御モードを説明するためのグラフである。本例では上述した第１実施形態に対して、バッテリ１２の充電制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１０２】
本例に係る電源装置１について、図３及び図１１を用いて説明する。本例では、充電ポート８０が外部充電装置７０に接続されている場合に、バッテリ１１及びバッテリ１２を充電する。本例の電源装置１及び外部充電装置７０の構成は、図３に示す構成と同様であるため説明を省略する。以下、コントローラ１００による充電制御について説明する。
【０１０３】
コントローラ１００は、外部充電装置７０による充電制御を行う場合に、バッテリ１２よりバッテリ１１の充電を優先させる。そのため、まず、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を停止させて、外部充電装置７０からの電力をバッテリ１１に供給する。
【０１０４】
バッテリ１１には、二次電池１２１の性質及び容量に応じて、満充電を示す充電状態として、満充電状態（ＳＯＣｍａｘ１）が設定されている。同様に、バッテリ１２にも、満充電状態（ＳＯＣｍａｘ２）が設定されている。また、バッテリ１１の充電からバッテリ１２の充電に切り換えるための閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）が設定されている。閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）は満充電状態（ＳＯＣｍａｘ１）より低いＳＯＣが設定されている。
【０１０５】
バッテリ１１の充電状態が閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）以下である場合には、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１を停止させた状態のままで、バッテリ１１を充電する。
【０１０６】
一方、バッテリ１１の充電状態が閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）より高くなると、コントローラ１００は、一旦、外部電源装置７０からの充電を停止させる。外部充電装置７０からの充電を停止させるためには、コントローラ１００が、外部充電装置７０のコントローラ１００に対して、充電を停止させる旨の信号を送信する。もしくは、コントローラ１００が、充電器７２を制御する機能を有している場合には、充電器７２に対して、充電停止の制御信号を送信する。なお、この状態で、外部充電装置７０と電源装置１との間は、電気的に接続されたままであり、外部充電装置７０の接続端子は充電ポート８０に接続された状態である。
【０１０７】
外部充電装置７０からの充電が停止すると、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させて、バッテリ１１に充電された電力を、双方向電力変換部４１を介して、バッテリ１２に供給し、バッテリ１２を充電する。
【０１０８】
コントローラ１００は、バッテリ１２の電圧からバッテリ１２の充電状態を管理している。そして、バッテリ１２の充電状態が満充電状態（ＳＯＣｍａｘ２）より低い場合には、双方向電力変換部４１の動作を継続する。バッテリ１２の充電状態が満充電状態（ＳＯＣｍａｘ２）に達すると、コントローラ１００は、双方向電力変換部４１の動作を停止する。
【０１０９】
そして、コントローラ１００は、再び、外部充電装置７０による、バッテリ１１の充電制御を開始して、バッテリ１１の充電容量が満充電容量（ＳＯＣｍａｘ１）になるまで充電する。
【０１１０】
次に、図１１を用いて、バッテリ１１、１２の充電状態（ＳＯＣ１、ＳＯＣ２）と、バッテリ１１、１２の充電制御モードについて、時系列で説明する。図１１（ａ）は時間に対するバッテリ１１のＳＯＣ特性を示し、図１１（ｂ）は時間に対するバッテリ１２のＳＯＣ特性を示し、図１１（ｃ）はバッテリ１１の充電制御モードの遷移を説明し、図１１（ｄ）はバッテリ１２の充電制御モードの遷移を説明するグラフである。なお、説明を容易にするために、初期条件として、バッテリ１１、１２の充電状態を０パーセントする。
【０１１１】
コントローラ１００は、時間（０）で、外部充電装置７０が接続されたことを認識すると、バッテリ１１の充電制御モードを、充電モードに設定する。バッテリ１１の充電制御モードを充電モードに設定した場合には、コントローラ１００は双方電力変換部４１を停止し、外部充電装置７０からの電力をバッテリ１１に供給する。時間（０）から時間（ｔ１）の間では、充電時間の経過と共に、バッテリ１１の充電状態は徐々に高くなっていく。コントローラ１００は、バッテリ１１の充電中、バッテリ１１の電圧からバッテリ１１の充電状態を管理している。
【０１１２】
そして、時間（ｔ１）で、バッテリ１１の充電状態が閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）に達するため、コントローラ１００は、バッテリ１１の充電制御モードを停止モードにし、バッテリ１２の充電制御モードを充電モードとする。バッテリ１２の充電制御モードを充電モードに設定した場合には、コントローラ１００は双方電力変換部４１のスイッチング素子をスイッチング動作させて、バッテリ１１からの電力をバッテリ１２に供給する。バッテリ１１の充電制御モードは停止モードになり、コントローラ１００は外部充電装置７０からの電力供給を停止させる。
【０１１３】
時間（ｔ１）から時間（ｔ２）の間では、充電時間の経過と共に、バッテリ１２の充電状態は徐々に高くなっていく。一方、バッテリ１１の充電状態は、バッテリ１２への電力供給に伴い、徐々に低下していく。コントローラ１００は、バッテリ１２の充電中、バッテリ１２の電圧から、バッテリ１２の充電状態を管理している。
【０１１４】
時間（ｔ２）で、バッテリ１２の充電状態が満充電状態（ＳＯＣｍａｘ２）に達するため、コントローラ１００は、バッテリ１２の充電制御モードを停止モードにし、バッテリ１１の充電制御モードを充電モードとする。そして、時間（ｔ２）から時間（ｔ３）の間に、バッテリ１１の充電状態は再び上昇し、時間（ｔ３）で、バッテリ１１の充電状態が満充電状態（ＳＯＣｍａｘ１）に達して、コントローラ１００は、バッテリ１１、１２の充電制御を終了する。
【０１１５】
上記のように、本例は、バッテリ１１の充電容量が閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）より高く、バッテリ１２の充電容量が満充電状態（ＳＯＣｍａｘ２）より低い場合には、双方向電力変換部４１を動作させて、バッテリ１１の電力をバッテリ１２に供給することでバッテリ１２を充電し、バッテリ１２の充電容量が満充電容量（ＳＯＣｍａｘ２）である場合には、双方向電力変換部４１の動作を停止して、外部電源７１からの電力をバッテリ１１に供給して、バッテリ１１を充電する。これにより、外部電源７１からの電力による充電時には、双方向電力変換部４１の動作が停止しているため、双方向電力変換部４１によるノイズの発生を抑制することができる。またバッテリ１２を充電させている時には、外部充電装置７０は充電のための電力供給を行っていないため、双方向電力変換部４１によりノイズが発生したとしても、外部充電装置７０への動作に対する影響を防ぐことができる。
【０１１６】
なお、本例の閾値充電状態（ＳＯＣｃｈ）が本発明の「所定の閾値容量」に相当する。
【符号の説明】
【０１１７】
１００…電源装置
１１、１２、１３、１４…バッテリ
１１１、１２１、１４１…二次電池
１１２、１２２、１４２…スイッチ
２０…インバータ
３０…モータ
４１…電力変換部
５１ａ〜５１ｄ…負荷
６０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
７０、９０…外部充電装置
７１、９１…外部電源
７２、９２…充電器
８０…充電ポート
【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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