(57)【要約】【課題】電力駆動システムを実現すること。【解決手段】モータを有する電気自動車のための電力駆動システムは、複数のバッテリーボックス、第１ＤＣバス、第２ＤＣバス、及び電力変換器を含む。第１ＤＣバスは、バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取るためのバッテリーボックスと電気的に接続される。第２ＤＣバスは、バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取るためのバッテリーボックスと電気的に接続される。電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において接続される。電力駆動システムが定常電力モードから駆動電圧切替モードに変更されると、駆動電圧切替処理が実行される。電力変換器によって、第１ＤＣバス及び第２ＤＣバスのうち定常状態である一方の電圧に、第１ＤＣバス及び第２ＤＣバスのうちの他方の電圧が調整される。【選択図】図１
2016519561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを備える電気自動車のための電力駆動システムであって、
前記電力駆動システムは、
複数の可変構成直列型バッテリーボックスと、第１ＤＣバスと、第２ＤＣバスと、電力変換器を備え、
第１ＤＣバスは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと電気的に接続され、これにより、当該可変構成直列型バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取り、
第２ＤＣバスは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと電気的に接続され、これにより、当該可変構成直列型バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取り、
前記電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
前記電力駆動システムが定常電力モードから駆動電圧切替モードに変更されると、駆動電圧切替処理が実行され、
前記駆動電圧切替処理の実行中においては、第１ＤＣバスが定常状態にあり且つ第２ＤＣバスが待機状態である場合は、前記電力変換器は、第１ＤＣバスの電圧を用いて第２ＤＣバスの電圧を調整し、第２ＤＣバスが定常状態にあり且つ第１ＤＣバスが待機状態である場合は、前記電力変換器は、第２ＤＣバスの電圧を用いて第１ＤＣバスの電圧を調整する、
電力駆動システム。
【請求項２】
前記電力駆動システムが前記定常電力モードである間、第１ＤＣバス及び第２ＤＣバスのうちの一方は、定常状態にあり、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスの電気エネルギーを使用して前記モータを駆動させ、第１ＤＣバス及び第２ＤＣバスのうちの他方は、待機状態である、請求項１に記載の電力駆動システム。
【請求項３】
前記駆動電圧切替処理は、バス電圧調整処理を備え、待機状態である第１ＤＣバス又は第２ＤＣバスは、前記電力変換器により充放電され、これにより、当該待機状態である第１ＤＣバス又は第２ＤＣバスは、目標駆動電圧に調整される、請求項２に記載の電力駆動システム。
【請求項４】
前記駆動電圧切替処理は、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理を備え、
前記可変構成直列型バッテリーボックス切替処理の実行中においては、前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおける複数のバッテリーモジュールの直列接続構成が変更され、これにより、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧は、目標駆動電圧に排他的に調整され、
前記電力駆動システムは、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールを更に含み、第１駆動パワートランジスタモジュールは、第１ＤＣバス−モータ間において電気的に接続され、第２駆動パワートランジスタモジュールは、第２ＤＣバス−モータ間において電気的に接続され、
前記モータは、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールによって駆動される、
請求項３に記載の電力駆動システム。
【請求項５】
前記駆動電圧切替処理は、電流負荷分散処理を備え、前記可変構成直列型バッテリーボックス切替処理が実行される間、第１ＤＣバス及び第２ＤＣバスは、所定の比率で第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールを介して前記モータに電気エネルギーを出力する、請求項４に記載の電力駆動システム。
【請求項６】
電力駆動システムであって、
モータと、第１ＤＣバスと、第１駆動パワートランジスタモジュールと、第２ＤＣバスと、第２駆動パワートランジスタモジュールと、電力変換器と、第１可変構成直列型バッテリーボックスと、第１パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、第２可変構成直列型バッテリーボックスと、第２パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、第３可変構成直列型バッテリーボックスと、第３パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、制御部を備え、
第１駆動パワートランジスタモジュールは、前記モータ−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、これにより、前記モータを切替可能に駆動させ、
第２駆動パワートランジスタモジュールは、前記モータ−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、これにより、前記モータを切替可能に駆動させ、
前記電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、第１ＤＣバスから第２ＤＣバスに又は第２ＤＣバスから第１ＤＣバスに電気エネルギーを送信し、
第１可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、前記複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第１バイパスループと接続されると、第１可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少し、
第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
第２可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、前記複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第２バイパスループと接続されると、第２可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少し、
第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
第３可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、前記複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第３バイパスループと接続されると、第３可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少し、
第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
前記制御部は、前記電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタを制御する、
電力駆動システム。
【請求項７】
前記電力駆動システムの起動中においては、前記制御部は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタのオン／オフ状態をオンにし、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第２可変構成直列型バッテリーボックス、及び第３可変構成直列型バッテリーボックスの電気エネルギーが、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタを介して、第１ＤＣバスに送信される、請求項６に記載の電力駆動システム。
【請求項８】
前記電力駆動システムが定常電力モードから駆動電圧切替モードに変更されると、前記制御部は、前記電力変換器を制御し、これにより、待機状態の第２ＤＣバスの電圧を増加させる、請求項７に記載の電力駆動システム。
【請求項９】
待機状態である第２ＤＣバスの電圧が前記電力変換器によって増加されると、前記制御部は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタのオン／オフ状態をオフにし、第１可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧を変更し、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタのオン／オフ状態をオンにする、請求項８に記載の電力駆動システム。
【請求項１０】
第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタのオン／オフ状態がオンにされると、前記制御部は、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタのオン／オフ状態をオフにし、第２可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧を変更し、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタのオン／オフ状態をオンにする、請求項９に記載の電力駆動システム。
【請求項１１】
第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタのオン／オフ状態がオンにされると、前記制御部は、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタのオン／オフ状態をオフにし、第３可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧を変更し、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタのオン／オフ状態をオンにする、請求項１０に記載の電力駆動システム。
【請求項１２】
前記制御部は、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールの動作を制御し、前記制御部が第１駆動パワートランジスタモジュールを制御して出力電力が減少する間、前記制御部は、第２駆動パワートランジスタモジュールを制御して出力電力を増加させる、請求項１１に記載の電力駆動システム。
【請求項１３】
前記制御部は、目標駆動電圧を設定し、第１ＤＣバスが定常状態にあり且つ第２ＤＣバスが待機状態である場合においては、第１ＤＣバスの電圧を用いて、第２ＤＣバスの電圧が前記目標駆動電圧に調整される、請求項１１に記載の電力駆動システム。
【請求項１４】
電力駆動システムであって、
第１モータと、第２モータと、第１ＤＣバスと、第１駆動パワートランジスタモジュールと、第２ＤＣバスと、第２駆動パワートランジスタモジュールと、第３ＤＣバスと、第２モータドライブと、第２ＤＣバスと、第１電力変換器と、第２電力変換器と、第３電力変換器と、第１可変構成直列型バッテリーボックスと、第１パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、第２可変構成直列型バッテリーボックスと、第２パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、第３可変構成直列型バッテリーボックスと、第３パワートランジスタセットにおける第１及び第２パワートランジスタと、制御部を備え、
第１駆動パワートランジスタモジュールは、第１モータ−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、これにより、第１モータを切替可能に駆動させ、
第２駆動パワートランジスタモジュールは、第１モータ−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、第１駆動パワートランジスタモジュールと連動することで第１モータドライブを構成し、これにより、第１モータを切替可能に駆動させ、
第２モータドライブは、第２モータ−第３ＤＣバス間において電気的に接続され、これにより、第２モータを駆動させ、
第１電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、第１ＤＣバスから第２ＤＣバスに又は第２ＤＣバスから第１ＤＣバスに電気エネルギーを送信し、
第２電力変換器は、第１ＤＣバス−第３ＤＣバス間において電気的に接続され、第１ＤＣバスから第３ＤＣバスに電気エネルギーを送信し、
第３電力変換器は、第２ＤＣバス−第３ＤＣバス間において電気的に接続され、第２ＤＣバスから第３ＤＣバスに電気エネルギーを送信し、
第１可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、当該複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数は、第１バイパスループと接続されると、第１可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少し、
第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
第２可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、当該複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数は、第２バイパスループと接続されると、第２可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少し、
第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
第３可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを有し、当該複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数は、第３バイパスループと接続されると、第３可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧が減少する、
第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、
第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、
前記制御部は、第１電力変換器、第２電力変換器、第３電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタを制御する、
電力駆動システム。
【請求項１５】
前記制御部が第１駆動パワートランジスタモジュールを制御して出力電力を減少させる間において、前記制御部は、第２駆動パワートランジスタモジュールを制御して出力電力を増加させ、且つ前記制御部は、第２モータドライブの出力電力に基いて第２電力変換器及び第３電力変換器からの出力電力を制御し、これにより、第３ＤＣバスの電圧を安定させる、請求項１４に記載の電力駆動システム。
【請求項１６】
電力駆動システムであって、
モータと、複数のＤＣバスと、制御部を備え、
前記複数のＤＣバスは、前記モータに電気エネルギーを供給するように構成され、前記複数のＤＣバスのうちの１つは、他のＤＣバスに比して電圧値が高く、
前記制御部は、前記電力駆動システムを制御するように構成され駆動電圧切替処理を実行し、
前記駆動電圧切替処理は、バス電圧調整処理、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理、及び電流負荷分散処理を備え、
前記電力駆動システムは、第１駆動パワートランジスタモジュールと、第２駆動パワートランジスタモジュールを更に備え、
第１駆動パワートランジスタモジュールは、第１ＤＣバス−前記モータ間において電気的に接続され、
第２駆動パワートランジスタモジュールは、第２ＤＣバス−前記モータ間において電気的に接続され、
前記モータは、第１及び第２駆動パワートランジスタモジュールによって駆動される、
電力駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力駆動システムに関し、より詳細には、特に電圧を徐々に増減するために複数のＤＣバスを制御する車両コンピュータを使用し、且つリアルタイムに動的にバッテリーモジュールの蓄電エネルギーを均衡させるために、モータに電気エネルギーを供給する複数の可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールの直列接続構成を最適化する、電力駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、世界のエネルギー源は徐々に減少している。更に、環境意識や環境保護の人気が上昇し、再生可能エネルギーへの需要が高まっている。その結果、従来のガソリン車から徐々に電気自動車への移行が進み、電気自動車は、近年では、一般的な輸送手段となっている。
【０００３】
最近では、電気自動車（特に大型電気自動車）は、電力駆動システムとモータを備えている。電力駆動システムによって、モータが駆動され、電気自動車を走行させる。従来では、電力駆動システムは、バッテリーボックスから一定のＤＣバス電圧を受け取り、電力駆動システムのパワートランジスタは、モータを駆動させる正弦波を発生させるためにパルス幅変調モードで動作している。パワートランジスタをパルス幅変調モードで動作させることで、電力損失及び発熱を抑制することができる。しかし、モータの回転速度が非常に低いため、パワートランジスタのデューティ・サイクルが非常に低い値にならざるを得ない。このような状況の下では、モータドライブから出力される正弦波は、歪んでしまう。歪んだ正弦波は、トルクリップルを発生させる。トルクリップルは、モータパワーや電気自動車の乗り心地に悪影響を及ぼす。
【０００４】
一般的にＤＣバス電圧を減少させれば、低いモータ速度に起因するトルクリップルを克服することができる。しかしこの場合、最大モータ速度も減少してしまう。低いモータ速度でトルクリップルの生成を抑制する方法では、低い電圧の電源が用いられるので、電源とＤＣバスの間には、昇圧回路がつながれることになる。モータ速度が低い場合は、電源は直接ＤＣバスに電気エネルギーを供給すればよい。一方、モータ速度が所定の速度に達する場合は、昇圧回路によってＤＣバス電圧を上昇させる必要がある。しかし、モータパワーを徐々に高くすると、結局、昇圧回路のコストも上がってしまい、その結果、電力駆動システムの製造コストも高くなってしまう。更に、昇圧回路のパワートランジスタは、わずかではあるが電圧降下を生じさせるため、電力効率も損なわれてしまう。
【０００５】
トルクリップルを低減させる別の方法として、電圧切替可能電源を使うものもある。一般的に、大型電気自動車等の電気自動車は、複数のバッテリーを装備している。更に、複数のバッテリーは、電圧切替機能を達成するために、リレーを介して互いに直列接続される。しかし、リレーが切り替えられる間、生成された電気の円弧はリレーのコンタクトを損うかもしれない。更に、リレーが切り替えられる際に生じたサージ電流が、バッテリーの寿命に悪影響を与える可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、上記の問題点を克服するために、電力駆動システムの改良を実現させるべきという需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、電力駆動システムを実現することにある。電力変換器は、待機状態である第１ＤＣバス又は第２ＤＣバスの電圧を、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数に対応する電圧になるように調整する。更に、各可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループの電圧を切り替えるために、駆動電圧切替処理を実行する。更に、安定した出力電力を生成するために、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールは、異なる段階で且つトランジスタの最適なデューティ・サイクルで同時に電気エネルギーを供給できる。更に、可変構成直列型バッテリーボックスにおける互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数を調整することによって、可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧を調整する。その結果、従来の電力駆動システムの問題点（例えば電圧駆動処理中における、トルクリップルの発生、高額な製造コスト、及びサージ電流の発生等）が克服される。
【０００８】
本発明の側面によれば、電気自動車のための電力駆動システムが実現される。電気自動車は、モータを含む。電力駆動システムは、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、第１ＤＣバス、第２ＤＣバス、及び電力変換器を含む。第１ＤＣバスは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスと電気的に接続され、これにより、複数の可変構成直列型バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取る。第２ＤＣバスは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスと電気的に接続され、これにより、複数の可変構成直列型バッテリーボックスから電気エネルギーを切替可能に受け取る。電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間に電気的に接続される。電力駆動システムが定常電力モードから駆動電圧切替モードに変更されると、駆動電圧切替処理を実行する。駆動電圧切替処理の実行中に第１ＤＣバスが定常状態にあり且つ第２ＤＣバスが待機状態であるときは、電力変換器は、第１ＤＣバスの電圧を用いて第２ＤＣバスの電圧を調整する。一方、駆動電圧切替処理の実行中に第２ＤＣバスが定常状態にあり且つ第１ＤＣバスが待機状態であるときは、電力変換器は、第２ＤＣバスの電圧を用いて第１ＤＣバスの電圧を調整する。
【０００９】
本発明の別の側面によれば、電力駆動システムが実現される。電力駆動システムは、モータ、第１ＤＣバス、第１駆動パワートランジスタモジュール、第２ＤＣバス、電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、及び制御部を含む。第１駆動パワートランジスタモジュールは、モータ−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、モータを切替可能に駆動させる。第２駆動パワートランジスタモジュールは、モータ−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、モータを切替可能に駆動させる。電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、電気エネルギーを第１ＤＣバスから第２ＤＣバスに又は第２ＤＣバスから第１ＤＣバスに送信する。第１可変構成直列型バッテリーボックスは複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第１バイパスループと接続されるとき、第１可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において、電気的に接続される。第２可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第２バイパスループと接続されるとき、第２可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続される。第３可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第３バイパスループと接続されるとき、第３可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続される。制御部は、電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタを制御する。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、電力駆動システムが実現される。電力駆動システムは、第１モータ、第２モータ、第１ＤＣバス、第１駆動パワートランジスタモジュール、第２ＤＣバス、第２駆動パワートランジスタモジュール、第３ＤＣバス、第２モータドライブ、第１電力変換器、第２電力変換器、第３電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、及び制御部を含む。第１駆動パワートランジスタモジュールは、第１モータ−第１ＤＣバス間において電気的に接続され、第１モータを切替可能に駆動させる。第２駆動パワートランジスタモジュールは、第１モータ−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールは、第１モータドライブと連動することにより第１モータを切替可能に駆動させる。第２モータドライブは、第２モータ−第３ＤＣバス間において電気的に接続され、第２モータを駆動させる。第１電力変換器は、第１ＤＣバス−第２ＤＣバス間において電気的に接続され、電気エネルギーを第１ＤＣバスから第２ＤＣバスに又は第２ＤＣバスから第１ＤＣバスに送信する。第２電力変換器は、第１ＤＣバス−第３ＤＣバス間で電気的に接続され、電気エネルギーを第１ＤＣバスから第３ＤＣバスに送信する。第３電力変換器は、第２ＤＣバス−第３ＤＣバス間において電気的に接続され、電気エネルギーを第２ＤＣバスから第３ＤＣバスに送信する。第１可変構成直列型バッテリーボックスは複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第１バイパスループと接続されるとき、第１可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第１可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続される。第２可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第２バイパスループと接続されるとき、第２可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第２可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続される。第３可変構成直列型バッテリーボックスは、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールのうちの１つ又は複数が第３バイパスループと接続されるとき、第３可変構成直列型バッテリーボックスからの出力電圧は減少する。第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第１ＤＣバス間において電気的に接続される。第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタは、第３可変構成直列型バッテリーボックス−第２ＤＣバス間において電気的に接続される。制御部は、第１電力変換器、第２電力変換器、第３電力変換器、第１可変構成直列型バッテリーボックス、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第２可変構成直列型バッテリーボックス、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ、第３可変構成直列型バッテリーボックス、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタの動作を制御する。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、電力駆動システムが実現される。電力駆動システムは、モータ、複数のＤＣバス、及び制御部を含む。複数のＤＣバスはモータに電気エネルギーを供給し、ＤＣバスのうちの１つは、他に比して電圧値が高い。制御部は、電力駆動システムを制御する駆動電圧切替処理を実行する。駆動電圧切替処理は、バス電圧調整処理、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理、及び電流負荷分散処理を含む。
【００１２】
以下の添付の図面とともに発明の詳細な説明を参照することにより、本発明の上記の内容は、当業者にとってより容易に明らかなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係り、複数の可変構成直列型バッテリーボックスを備える電力駆動システムのアーキテクチャを模式的に示す図である。
【図２】図１の第１可変構成直列型バッテリーボックスのアーキテクチャを模式的に示す図である。
【図３Ａ】図１の電力駆動システムを動作に関するフローチャートである。
【図３Ｂ】図１の電力駆動システムを動作に関するフローチャートである。
【図４】図１の電力駆動システムにより処理される関連する電圧信号又は電流信号の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係り、複数の可変構成直列型バッテリーボックスを備える電力駆動システムのアーキテクチャを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１及び２を参照する。図１は、本発明の第１実施形態に係り、複数の可変構成直列型バッテリーボックスを備える電力駆動システムのアーキテクチャを模式的に示している。図２は、図１の第１可変構成直列型バッテリーボックスの内部回路アーキテクチャを模式的に示している。図１及び２に示すように、本実施形態の電力駆動システム１は、電気自動車、特に大型電気自動車（例えば、電気バス又は電気トラック）に適用される。電力駆動システム１によって、電気自動車を走行させる第１モータ１７０が、駆動される。本実施形態では、電力駆動システム１は、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、複数のパワートランジスタ、第１ＤＣバス１４１、第２ＤＣバス１４２、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２、第１電力変換器１５０、及び制御部を備える。制御部の例は、図１に示す車両コンピュータ２０１を含むものだが、これに限定するものではない。更に、車両コンピュータ２０１によって、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、複数のパワートランジスタ、第１ＤＣバス１４１、第２ＤＣバス１４２、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２と第１電力変換器１５０の動作が制御され、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、複数のパワートランジスタ、第１ＤＣバス１４１、第２ＤＣバス１４２、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２、第１電力変換器１５０、及び第１モータ１７０についての動作情報及び電気エネルギー情報が取得される。
【００１５】
図１に示すように、複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０、及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０を備える。第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、同じ内部回路アーキテクチャを有するため、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の内部回路アーキテクチャのみを以下説明するものとする。図２では、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の内部回路アーキテクチャが示されているが、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の内部回路アーキテクチャ及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、ここでは詳細説明を省略する。第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、複数のバッテリーモジュールを備える。複数のバッテリーモジュールの直列接続構造を再編成することができる。例えば、図２に示すように、複数のバッテリーモジュールは、第１バッテリーモジュール２１１、第２バッテリーモジュール２２１、第３バッテリーモジュール２３１、及び第４バッテリーモジュール２４１を備える。更に、車両コンピュータ２０１からの指令によって、バッテリーモジュール２１１、２２１、２３１、及び２４１各々におけるリレーモジュールは、バイパスループと切替可能に接続される。所定のバッテリーモジュールにおけるリレーモジュールがバイパスループと接続されると、当該バッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる。すなわち、バッテリーモジュール２１１、２２１、２３１、及び２４１各々は、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループから切替可能に断絶される。第１バッテリーモジュール２１１におけるリレーモジュールは、第１正リレー２１２及び第１負リレー２１３を備える。第２バッテリーモジュール２２１におけるリレーモジュールは、第２正リレー２２２及び第２負リレー２２３を備える。第３バッテリーモジュール２３１におけるリレーモジュールは、第３正リレー２３２及び第３負リレー２３３を備える。第４バッテリーモジュール２４１におけるリレーモジュールは、第４正リレー２４２及び第４負リレー２４３を備える。第１正リレー２１２、第１負リレー２１３、第２正リレー２２２、第２負リレー２２３、第３正リレー２３２、第３負リレー２３３、第４正リレー２４２、及び第４負リレー２４３は、切替可能に互いに直列に接続される。更に、第４負リレー２４３は、アース端子Ｇと電気的に接続される。第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０と同様に、図１に示す第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、かかる電力系統に接続している。
【００１６】
第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、第１バッテリーボックスモニタボード２０２を更に含む。更に、第１バッテリーモジュール２１１、第２バッテリーモジュール２２１、第３バッテリーモジュール２３１、及び第４バッテリーモジュール２４１は、それぞれのバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）２１４、２２４、２３４、及び２４４を有する。バッテリー管理システム２１４、２２４、２３４、及び２４４各々によって、充電状態やバッテリーコア温度情報などの、対応するバッテリーモジュールについての関連情報が測定され出力される。更に、測定結果は、第１バッテリーボックスモニタボード２０２に送信される。第１バッテリーボックスモニタボード２０２が、これらの測定結果を車両コンピュータ２０１に送信すると、車両コンピュータ２０１は、第１バッテリーモジュール２１１、第２バッテリーモジュール２２１、第３バッテリーモジュール２３１、及び第４バッテリーモジュール２４１の優先度を計算する。第１バッテリーボックスモニタボード２０２は、バッテリー管理システム２１４、２２４、２３４、及び２４４と通信状態にあり、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０におけるすべてのバッテリー管理システムの情報を収集することができる。すなわち、第１バッテリーボックスモニタボード２０２によって、バッテリー管理システム２１４、２２４、２３４、及び２４４に受信されたバッテリーモジュールの情報が収集される。更に、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第１バッテリーボックスモニタボード２０２は、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０におけるすべてのリレーモジュールを管理し制御する。これらのリレーモジュールは、図２に示すように、第１正リレー２１２、第１負リレー２１３、第２正リレー２２２、第２負リレー２２３、第３正リレー２３２、第３負リレー２３３、第４正リレー２４２、及び第４負リレー２４３である。その結果、これらのリレーモジュールを使用するか否かを切り替えることができる。更に、第１バッテリーモジュール２１１は、シングルバッテリーコアストリング２１５を有し、第２バッテリーモジュール２２１は、シングルバッテリーコアストリング２２５を有し、第３バッテリーモジュール２３１は、シングルバッテリーコアストリング２３５を有し、第４バッテリーモジュール２４１は、シングルバッテリーコアストリング２４５を有する。
【００１７】
本実施形態において、電力駆動システム１は、駆動電圧切替処理を実行するために、複数の可変構成直列型バッテリーボックスを使用する。更に、図１に示すように、複数のパワートランジスタは、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２を備える。第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１及び第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２と電気的に接続される。第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０は、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１及び第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２と電気的に接続される。第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２と電気的に接続される。更に、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１、及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１は、第１ＤＣバス１４１と電気的に接続される。第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２、及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２は、第２ＤＣバス１４２と電気的に接続される。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１及び第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２を介して、第１ＤＣバス１４１及び第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーをそれぞれ供給する。第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０は、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１及び第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２を介して、第１ＤＣバス１４１及び第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーをそれぞれ供給する。第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２を介して、第１ＤＣバス１４１及び第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーをそれぞれ供給する。
【００１８】
本実施形態において、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、連動することで第１モータドライブ１６３として第１モータ１７０を駆動させる。第１駆動パワートランジスタモジュール１６１は、第１ＤＣバス１４１−第１モータ１７０間において電気的に接続され、第１ＤＣバス１４１は、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１に電気を供給する。第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、第２ＤＣバス１４２−第１モータ１７０間において電気的に接続され、第２ＤＣバス１４２は、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２に電気を供給する。第１電力変換器１５０は、第１ＤＣバス１４１−第２ＤＣバス１４２間において電気的に接続される。車両コンピュータ２０１からの指令により電力駆動システム１が駆動電圧切替処理を実行する間、定常電力モードのＤＣバスの電気によって、第１電力変換器１５０を介して待機状態のＤＣバスの電圧が目標駆動電圧となるように調整される。限定するものではないが好ましくは、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、ＤＣ-ＡＣコンバータである。
【００１９】
第１モータ１７０によって、電気自動車が走行する。車両コンピュータ２０１からの指令により電力駆動システム１が定常電力モードである間は、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２のうちの一方のみが第１モータ１７０に電気エネルギーを送信する。この状況の下では、複数の可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０は、第１モータ１７０に電気エネルギーを供給する駆動パワートランジスタモジュールに対応するＤＣバスに対してのみ、電気を供給する。第１モータ１７０に電気エネルギーを供給しない他の駆動パワートランジスタモジュールは、車両コンピュータ２０１からの指令を待つ待機状態となる。
【００２０】
車両コンピュータ２０１からの指令によって電力駆動システム１が駆動電圧切替モードである間、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０が出力電圧を調整するバッテリーモジュール間の直列接続を逐次再編成することで出力電圧を調整する。そして、待機状態である駆動パワートランジスタモジュールと対応するＤＣバスに接続されると、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２のうち元々定常電力モードである方は、出力電力及び出力電流を徐々に減少させ、元々待機状態である他方は、車両コンピュータ２０１により要求された目標駆動電圧に基づいて出力電力及び出力電流を徐々に増加させる。可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０の全てが待機状態である駆動パワートランジスタモジュールに対応するＤＣバスと接続されると、待機状態である駆動パワートランジスタモジュールは、電気エネルギーを供給する定常電力モードに変更される。この状況の下では元々定常電力モードである駆動パワートランジスタモジュールは、電気エネルギーを供給しないように待機状態に切り替えられる。
【００２１】
車両コンピュータ２０１からの指令によって電力駆動システム１は駆動電圧切替処理を実行している間、電力駆動システム１は、バス電圧調整処理、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理、及び電流負荷分散処理を実行する。バス電圧調整処理において、待機状態であるＤＣバスは、第１電力変換器１５０によって充電又は放電され、これによりＤＣバスの電圧は、車両コンピュータ２０１により設定された目標駆動電圧に調整される。可変構成直列型バッテリーボックス切替処理において、可変構成直列型バッテリーボックスの複数のバッテリーモジュールの直列接続構成が変更される。その結果、少なくとも２つの可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧は、目標駆動電圧に排他的に調整される。可変構成直列型バッテリーボックスの出力電圧が切り替えられた後に、可変構成直列型バッテリーボックスは待機状態であるＤＣバスに電気エネルギーを供給し始める。電流負荷分散処理では、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２からの出力電流の比率が調整される。換言すると、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理の実行中には、第１ＤＣバス１４１及び第２ＤＣバス１４２は、所定の比率で且つ対応する駆動パワートランジスタモジュールを介して第１モータ１７０に電気エネルギーを出力する。
【００２２】
電力駆動システム１が駆動電圧切替モードである間は、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、出力電力比率及び出力電流比率を調整する。その結果、対応するＤＣバスにおける種々の電圧は、第１モータ１７０に電気エネルギーを同時に出力する。
【００２３】
以下、図３Ａ及び３Ｂのフローチャートを参照し、本発明の電力駆動システム１の動作を詳細に説明する。なお、シンボルＡ及びＢは、フローチャートにおける対応するステップを示す。図３Ａ、３Ｂ、及び４を参照する。図３Ａ及び３Ｂは、図１の電力駆動システムの動作に関するフローチャートである。図４は、図１の電力駆動システムにより処理される関連する電圧信号又は電流信号の時間変化を示す図である。図３Ａ及び３Ｂにおいて、ステップＳ５０１〜Ｓ５０６は、電力駆動システム１の基本的な起動処理を示し、ステップＳ５０７〜Ｓ５１９は、電力駆動システム１の第１駆動電圧切替処理を示し、ステップＳ５２０は電力駆動システム１の定常状態を示し、ステップＳ５２１〜Ｓ５３２は、電力駆動システム１の第２駆動電圧切替処理を示す。
【００２４】
まず、電力駆動システム１を起動する。その間、車両コンピュータ２０１は、電力駆動システム１における第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０、及び内部の構成要素又は回路が正常であるかどうかを確認する（ステップＳ５０１）。
【００２５】
そして、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０各々において互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎが計算される。ここで、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎは、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０各々において互いに直列接続されたバッテリーモジュールの数である（ステップＳ５０２）。
【００２６】
一実施形態では、ステップＳ５０２の起動処理の後に車両コンピュータ２０１が、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０各々においてバッテリーモジュールが１つだけ有効となるように設定してもよい。すなわち、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎは１と設定される。
【００２７】
そして、車両コンピュータ２０１からの指令によって、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０の各々において互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが有効化され、可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０のリレーとバイパスループは、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールを対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループと接続するように構成される（ステップＳ５０３）。
【００２８】
そして、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１が、逐次オン（オン／オフ状態におけるオン：以下単にオンやオフと表記）にされる。その結果、対応する可変構成直列型バッテリーボックスは、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１、及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１を介して第１ＤＣバス１４１に電気エネルギーを供給する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４において、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２、及び第３パワートランジスタセットの第２パワートランジスタ１３２は全てオフにされる。その結果、可変構成直列型バッテリーボックスは、第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーを供給せず、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２もオフにされる。更に、ステップＳ５０４の動作は、図４における時刻ｔ１〜時刻ｔ３にも表れている。
【００２９】
続いて、車両コンピュータ２０１からの指令によって電力駆動システム１が定常電力モードとなる。この状況の下では、全ての可変構成直列型バッテリーボックスが、第１モータ１７０を動かすために、第１ＤＣバス１４１及び第１駆動パワートランジスタモジュール１６１に安定した電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５０５）。更に、ステップＳ５０５の動作は、図４の時刻ｔ３〜時刻ｔ４にも表れている。
【００３０】
次に、車両コンピュータ２０１は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを増加又は減少させる必要があるかどうかを電気自動車の駆動条件に基づいて判定する（ステップＳ５０６）。例えば、電気自動車の速度が増加しより多くの電気エネルギーが必要な場合、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを増加させる。一方、電気自動車の速度が減少しより少ない電気エネルギーでよい場合、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを減少させる。いくつかの実施形態では、ステップＳ５０６の車両コンピュータ２０１が、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを増加又は減少させるかを第１モータ１７０の回転速度に基づいて決定することができる。例えば図４に示すように第１モータ１７０の回転速度が増加し駆動電圧を増加させる必要がある場合、又は第１モータ１７０の回転速度が減少し駆動電圧を１単位分だけ減少（Ｏｎｅ  Ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ）させる必要である場合、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを車両コンピュータ２０１からの指令に基づく必要数に変更する。
【００３１】
車両コンピュータ２０１が、電気自動車の駆動条件に基づいて互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを増加も減少もさせる必要はないと判定する場合、電力駆動システム１は再びステップＳ５０６を実行する。一方、車両コンピュータ２０１が、電気自動車の駆動条件に基づいて互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎを、増加又は減少させる必要があると判定する場合、ステップＳ５０７を実行する。すなわち、車両コンピュータ２０１からの指令に従って第１電力変換器１５０は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの現在の目標数Ｎに対応する電圧と等しくなるように第２ＤＣバス１４２の電圧を調整する。加えて、第２ＤＣバス１４２は、複数の可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０の電源ループと接続する準備が整う。第１電力変換器１５０は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの現在の目標数Ｎに対応する電圧と等しくなるように第２ＤＣバス１４２の電圧を調整する（ステップＳ５０７）ので、対応する第２駆動パワートランジスタモジュールが電気エネルギーの供給を開始するときには、可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループにはサージ電流が生じない。更に、ステップＳ５０７の動作はまた、図４の時刻ｔ５〜時刻ｔ７にも表れている。ステップＳ５０７において、車両コンピュータ２０１からの指令によって第２ＤＣバス１４２の電圧を、第１ＤＣバス１４１の電圧より１単位分だけ増加（Ｏｎｅ  Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）させる。
【００３２】
ステップＳ５０７の後、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第２パワートランジスタセットの第１パワートランジスタ１２１及び第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１を介して、第１ＤＣバス１４１に電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５０８）。更に、ステップＳ５０８の動作は、図４の時刻ｔ５〜時刻ｔ６にも表れている。時刻ｔ６の後に、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１は、オフにされる。
【００３３】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１により選択され且つ第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループに接続される。そして、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０のバッテリーボックスモニタボードは、対応するリレーモジュールのリレーを制御する。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０における互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュール以外の非選択のバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５０９）。更に、ステップＳ５０９の動作は、図４の時刻ｔ６〜時刻ｔ７にも表れている。時刻ｔ７では、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０におけるバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００３４】
そして、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２を介して第２ＤＣバス１４２への電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５１０）。更に、ステップＳ５１０の動作は、図４の時刻ｔ７〜時刻ｔ８にも表れている。
【００３５】
次に、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１の出力電流及び出力電力は徐々に減少し、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２の出力電流及び出力電力は徐々に増加する（ステップＳ５１１）。この状況の下では、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、種々の強度で同時に出力電流及び出力電力を生成する。更に、ステップＳ５１１の動作はまた、図４の時刻ｔ８〜時刻ｔ９にも表れている。時刻ｔ８の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２を介して第１モータ１７０への出力電力の供給を開始する。
【００３６】
そして、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１を介して第１ＤＣバス１４１に電気エネルギーを継続的に供給し、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２を介して第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５１２）。更に、ステップＳ５１２の動作はまた、図４の時刻ｔ９〜時刻ｔ１０にも表れている。
【００３７】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１により選択され且つ第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループと接続される。そして、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０のバッテリーボックスモニタボードは、対応するリレーモジュールのリレーを制御する。その結果、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュール以外の非選択の第２可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５１３）。更に、ステップＳ５１３の動作はまた、図４の時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１にも表れている。時刻ｔ１１では、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０におけるバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００３８】
そして、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第２パワートランジスタセットの第２パワートランジスタ１２２を介して第２ＤＣバス１４２への電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５１４）。更に、ステップＳ５１４の動作はまた、図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２に差し向けられる。時刻ｔ１１の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０及び第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２を介して第１モータ１７０に出力電力を供給する。
【００３９】
次に、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１が第１モータ１７０への電気エネルギーの供給を停止するまで、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１のデューティ・サイクルは、０に向かって徐々に減少し、且つ第１駆動パワートランジスタモジュール１６１の出力電流及び出力電力は、０に向かって徐々に減少する。そして、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２の出力電流及び出力電力は、車両コンピュータ２０１により設定された目標駆動電圧に基いて徐々に増加する（ステップＳ５１５）。更に、ステップＳ５１５の動作はまた、図４の時刻ｔ１２〜時刻ｔ１７にも表れている。時刻ｔ１７の後に、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１は、第１モータ１７０への電気エネルギーの供給を停止する。
【００４０】
そして、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０及び第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０は、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２及び第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２を介して第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５１６）。更に、ステップＳ５１６の動作はまた、図４の時刻ｔ１６〜時刻ｔ１７にも表れている。
【００４１】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１により選択され且つ第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループと接続され、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０のバッテリーボックスモニタボードが、対応するリレーモジュールのリレーを制御する。その結果、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュール以外の非選択の第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０のバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５１７）。更に、ステップＳ５１７の動作はまた、図４の時刻ｔ１７〜時刻ｔ１８にも表れている。時刻ｔ１８では、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０におけるバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００４２】
そして、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２を介して第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５１８）。更に、ステップＳ５１８の動作はまた、図４の時刻ｔ１８〜時刻ｔ１９にも表れている。時刻ｔ１９の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０、及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２を介して第１モータ１７０に出力電力を供給する。
【００４３】
そして、車両コンピュータ２０１からの指令によって、電力駆動システム１が定常電力モードとなる。この状況の下では、全ての可変構成直列型バッテリーボックスのは、第２ＤＣバス１４２及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２に、安定した電気エネルギーを継続的に供給し、第１モータ１７０を駆動させる（ステップＳ５１９）。更に、ステップＳ５０５の動作はまた、図４の時刻ｔ１９〜時刻ｔ２０にも表れている。
【００４４】
次に、車両コンピュータ２０１は、電気自動車の駆動条件に基づいて互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールを増加又は減少させる必要があるかを判定する（ステップＳ５２０）。時刻ｔ５及び時刻ｔ２０では、車両コンピュータ２０１は、駆動電圧の１単位分の増加を決定している。
【００４５】
車両コンピュータ２０１が、電気自動車の駆動条件に基づいて互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールを増加も減少もさせる必要はないと判定する場合、電力駆動システム１は再びステップＳ５２０を実行する。一方で、車両コンピュータ２０１が、電気自動車の駆動条件に基づいて互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールを増加又は減少させる必要があると判定する場合、ステップＳ５２１を実行する。すなわち、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第１電力変換器１５０は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの現在の目標数Ｎと対応する電圧と等しくなるように、第１ＤＣバス１４１の電圧を調整する。加えて、第１ＤＣバス１４１は、複数の可変構成直列型バッテリーボックス１１０、１２０、及び１３０の電源ループと接続する準備が整う。第１電力変換器１５０は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの現在の目標数Ｎに対応する電圧と等しくなるように、第１ＤＣバス１４１の電圧を調整する（ステップＳ５２１）ので、対応する第２駆動パワートランジスタモジュールが電気エネルギーの供給を開始するときには、可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループにはサージ電流が生じない。更に、ステップＳ５２１の動作はまた、図４の時刻ｔ２０への時刻ｔ２２にも表れている。ステップＳ５２１において、車両コンピュータ２０１からの指令によって第１ＤＣバス１４１の電圧は、第２ＤＣバス１４２の電圧を、第１ＤＣバス１４１の電圧より１単位分増加させる。
【００４６】
ステップＳ５２１の後に、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２及び第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２を介して第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーを継続的に供給する。更に、ステップＳ５２２の動作はまた、図４の時刻ｔ２４〜時刻ｔ２３にも表れている。時刻ｔ２４の後に、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２がオフにされる。
【００４７】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１により選択され且つ第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループと接続される。そして、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０のバッテリーボックスモニタボードが、対応するリレーモジュールのリレーを制御する。その結果、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎ以外の非選択の第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０のバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５２３）。更に、ステップＳ５２３の動作はまた、図４の時刻ｔ２４〜時刻ｔ２５にも表れている。時刻ｔ２５では、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０におけるバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００４８】
そして、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１を介して第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５２４）。更に、ステップＳ５２４の動作はまた、図４の時刻ｔ２５〜時刻ｔ２６にも表れている。
【００４９】
次に、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２の出力電流及び出力電力は徐々に減少し、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１の出力電流及び出力電力は徐々に増加する（ステップＳ５２５）。この状況の下では、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２及び第１駆動パワートランジスタモジュール１６１は、種々の強度で同時に出力電流及び出力電力を生成する。更に、ステップＳ５２５の動作はまた、図４の時刻ｔ２６〜時刻ｔ２７にも表れている。時刻ｔ２７の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１及び第１駆動パワートランジスタモジュール１６１を介して第１モータ１７０への出力電力の供給を開始する。
【００５０】
そして、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０は、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２を介して第２ＤＣバス１４２に電気エネルギーを継続的に供給し、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１を介して第１ＤＣバス１４１に電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５２６）。更に、ステップＳ５２６の動作はまた、図４の時刻ｔ２７〜時刻ｔ２８にも表れている。
【００５１】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１によって選択され且つ第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループと接続される。そして、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０のバッテリーボックスモニタボードが、対応するリレーモジュールのリレーを制御する。その結果、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュール以外の非選択の第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０のバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５２７）。更に、ステップＳ５２７の動作はまた、図４の時刻ｔ２８〜時刻ｔ２９にも表れている。時刻ｔ２９では、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０におけるバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００５２】
そして、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１を介して第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５２８）。更に、ステップＳ５２８の動作はまた、図４の時刻ｔ２９〜時刻ｔ３０にも表れている。時刻ｔ３０の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０及び第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１及び第１駆動パワートランジスタモジュール１６１を介して第１モータ１７０に出力電力を供給する。
【００５３】
次に、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２が第１モータ１７０への電気エネルギーの供給を停止するまで、車両コンピュータ２０１からの指令によって、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２のデューティ・サイクルは、０に向かって徐々に減少し、且つ第１駆動パワートランジスタモジュール１６１の出力電流及び出力電力は、０に向かって徐々に減少する。そして、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１の出力電流及び出力電力は、車両コンピュータ２０１により設定された目標駆動電圧に基いて徐々に増加する（ステップＳ５２９）。更に、ステップＳ５２９の動作はまた、図４の時刻ｔ３０〜時刻ｔ３５にも表れている。時刻ｔ３５の後に、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は第１モータ１７０への電気エネルギーの供給を停止する。
【００５４】
そして、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオフにされる。その結果、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第２ＤＣバス１４２への電気エネルギーの供給を停止する。その間、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０及び第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０は、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１及び第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１を介して第１ＤＣバス１４１に電気エネルギーを継続的に供給する（ステップＳ５３０）。更に、ステップＳ５３０の動作はまた、図４の時刻ｔ３４〜時刻ｔ３５にも表れている。
【００５５】
次に、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュールが車両コンピュータ２０１により選択され且つ第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループと接続され、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０が、対応するリレーモジュールのバッテリーボックスモニタボードがリレーを制御する。その結果、互いに直列接続された目標数Ｎのバッテリーモジュール以外の非選択の第３可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールは、休止モードに切り替えられる（ステップＳ５３１）。更に、ステップＳ５３１の動作はまた、図４の時刻ｔ３５〜時刻ｔ３６にも表れている。時刻ｔ３６では、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０のバッテリーモジュール間の直列接続が再編成され、電源ループの電圧が調整される。
【００５６】
そして、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１は、車両コンピュータ２０１からの指令によってオンにされる。その結果、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１を介して第１ＤＣバス１４１への電気エネルギーの供給を開始する（ステップＳ５３２）。更に、ステップＳ５３２の動作はまた、図４の時刻ｔ３６〜時刻ｔ３７にも表れている。時刻ｔ３７の後に、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０、及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０の電源ループは、第１ＤＣバス１４１及び第１駆動パワートランジスタモジュール１６１を介して第１モータ１７０に出力電力を供給する。
【００５７】
ステップＳ５３２の後、電力駆動システム１は再びステップＳ５０６に戻り、定常状態となる。
【００５８】
電力駆動システム１が駆動電圧切替モードである場合、バス電圧調整処理は、ステップＳ５０７及びステップＳ５２１を備える。電力駆動システム１が駆動電圧切替モードである場合、可変構成直列型バッテリーボックス切替処理は、ステップＳ５０９、ステップＳ５１３、ステップＳ５１７、ステップＳ５２３、ステップＳ５２７、及びステップＳ５３１を備える。電力駆動システム１が駆動電圧切替モードである場合、電流負荷分散処理は、ステップＳ５１１、ステップＳ５１５、ステップＳ５２５、及びステップＳ５２９を備える。
【００５９】
上記の説明にあるように、本発明は、電力駆動システム１を実現するものである。互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎは、第１モータ１７０の回転速度に基づいて増加又は減少する。第１モータ１７０の回転速度が増加し駆動電圧に係る１単位分の増加が必要な場合、又は第１モータ１７０の回転速度が減少し駆動電圧に係る１単位分の減少が必要な場合は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数は、モータ速度に対応する互いに直列接続されたバッテリーモジュールの必要数に調整される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループにより供給された電圧が、より正確に切り替えられて、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの直列接続構成が変更される。更に電力駆動システム１が駆動電圧切替処理を実行する際、第１ＤＣバス１４１又は待機状態の第２ＤＣバス１４２の電圧は、第１電力変換器１５０によって、互いに直列接続された目標数のバッテリーモジュールに対応する電圧に調整される。その結果、駆動電圧が切り替えられる際に、サージ電流が生じる問題を抑制することができる。可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループ及びバッテリーモジュールを効果的に保護することができるので、特にバッテリーモジュールの寿命が増加する。更に、電気自動車の駆動条件に基づいて電力駆動システム１における互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎが増加又は減少されるので、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける互いに直列接続されたバッテリーモジュールの数を調整することができる。すなわち、電気自動車の走行中に、バッテリーモジュールの蓄電エネルギーは、リアルタイムで動的な方法によって均衡させることができる。各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの蓄電エネルギーを均衡させることができるので、追加の平衡回路の設置が不要である。換言すると、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの整合にかかるコストが低減される。本発明の電力駆動システム１を有する大型電気自動車のバッテリーモジュールの整合にかかるコストは、小型電気自動車における同整合にかかるコストに近いので、大型電気自動車が広く普及することが予想される。更に、駆動電圧切替処理を実行し、各可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループの電圧を切り替える。更に、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２は、種々のステップで且つ最適なトランジスタデューティ・サイクルで同時に電気エネルギーを供給することができ、オートマチックシフトのガソリン車（オートマ車）を走行させるパワーのような安定した出力電力が生成されることとなる。その結果、たとえ第１モータ１７０の回転速度が非常に低い場合やパワートランジスタのデューティ・サイクルが非常に低い場合であっても、トルクリップルが生じる可能性を最小限に抑えることができる。更に、可変構成直列型バッテリーボックスの互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数に基づいて可変構成直列型バッテリーボックスの電源電圧が調整されるので、ＤＣバス電圧を増加させるための追加の昇圧回路の設置が不要となる。このように、電力駆動システム１を用いることで、電気自動車の製造コストを抑えることができる。
【００６０】
図５は、本発明の第２実施形態に係り、複数の可変構成直列型バッテリーボックスを備える電力駆動システムのアーキテクチャを模式的に示す図である。図５の電力駆動システム２のアーキテクチャは、図１の電力駆動システム１のアーキテクチャと同様である。本実施形態に係る、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１０、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２０、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３０、第１パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１１１、第１パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１１２、第２パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１２１、第２パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１２２、第３パワートランジスタセットにおける第１パワートランジスタ１３１、第３パワートランジスタセットにおける第２パワートランジスタ１３２、第１ＤＣバス１４１、第２ＤＣバス１４２、電力変換器１５０、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１、第２駆動パワートランジスタモジュール１６２、及びモータ１７０、の動作機能は、図１の上記と同様で、ここでは詳細説明を省略する。
【００６１】
本実施形態において、電力駆動システム２は、第３ＤＣバス３４３、第２電力変換器３５１、第３電力変換器３５２、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、及び第４モータドライブ３６５を更に含む。第３ＤＣバス３４３を用いることで、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、及び第４モータドライブ３６５に電気エネルギーが送信される。第１ＤＣバス１４１の電気エネルギーは、第２電力変換器３５１を介して第３ＤＣバス３４３に送信される。第２ＤＣバス１４２の電気エネルギーは、第３電力変換器３５２を介して第３ＤＣバス３４３に送信される。
【００６２】
第２モータドライブ３６３は、電気自動車の第２モータ３７１を駆動させる。第２モータ３７１は、電気自動車の転換予備のシステムを動作させる。第３モータドライブ３６４は、電気自動車の第３モータ３７２を駆動させる。第３モータ３７２は、電気自動車のエアコンプレッサを動作させる。第４モータドライブ３６５は、電気自動車の第４モータ３７３を駆動させる。第４モータ３７３は、電気自動車の空調システムを動作させる。
【００６３】
本実施形態において、第１モータ１７０は、電気自動車を駆動（走行）させるもので、第１モータ１７０は、電気自動車の中で最も大きいモータである。第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３は、電気自動車における他の補助デバイスを動作させるために使われる。第１モータ１７０の回転速度は電気自動車の速度によって変わるので、電圧可変ＤＣバスを用いることによって、第１モータ１７０の機械効率を増加させることができる。しかし、電圧可変ＤＣバスは、第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３を制御するのには適当ではない。なぜなら、第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３によって動作（駆動）する補助デバイスが、一定の速度で回転してしまうからである。つまり、第３ＤＣバス３４３の電圧は一定である。電力駆動システム２は第３ＤＣバス３４３を更に含むので、電力駆動システム２は、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、及び第４モータドライブ３６５に、安定なＤＣバス電圧を供給することができる。その結果、制御性能及び機械効率を強化することができる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、及び第４モータドライブ３６５の構造は、第１モータドライブ１６３の構造と同様である。すなわち、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、及び第４モータドライブ３６５の動作及び構成は、第１モータドライブ１６３のそれらと同様に、２つの駆動パワートランジスタモジュールにより構成されている（すなわち、第１駆動パワートランジスタモジュール１６１及び第２駆動パワートランジスタモジュール１６２）。
【００６５】
いくつかの実施形態では、車両コンピュータ２０１は、第３ＤＣバス３４３、第２電力変換器３５１、第３電力変換器３５２、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、第４モータドライブ３６５、第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３と通信状態にある。車両コンピュータ２０１は、第３ＤＣバス３４３、第２電力変換器３５１、第３電力変換器３５２、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、第４モータドライブ３６５、第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３の動作を制御し、第３ＤＣバス３４３、第２電力変換器３５１、第３電力変換器３５２、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４、第４モータドライブ３６５、第２モータ３７１、第３モータ３７２、及び第４モータ３７３についての動作情報及び電気エネルギー情報を取得する。加えて、車両コンピュータ２０１は、第２モータドライブ３６３、第３モータドライブ３６４と第４モータドライブ３６５からの出力電力に基づいて、第２電力変換器３５１及び第３電力変換器３５２の出力電力を更に制御する。その結果、第３ＤＣバス３４３の電圧が安定する。
【００６６】
上記の説明の通り、本発明は、電力駆動システムを実現するものである。互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数は、第１モータの回転速度に基づいて増加又は減少する。第１モータの回転速度が増加し駆動電圧に係る１単位分の増加が必要な場合、又は第１モータの回転速度が減少し駆動電圧に係る１単位分の減少が必要な場合は、互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数は、モータ速度に対応する互いに直列接続されたバッテリーモジュールの必要数に調整される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループにより供給された電圧はより正確に切り替えられて、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの直列接続構成が変更される。更に電力駆動システムが駆動電圧切替処理を実行する際、第１ＤＣバス又は待機状態の第２ＤＣバスのの電圧は、電力変換器によって、互いに直列接続された目標数のバッテリーモジュールに対応する電圧に調整される。その結果、駆動電圧が切り替えられる際に、サージ電流が生じる問題を抑制することができる。可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループ及びバッテリーモジュールを効果的に保護することができるので、特にバッテリーモジュールの寿命が増加する。更に、電気自動車の駆動条件に基づいて電力駆動システムにおける互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数Ｎが増加又は減少されるので、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける互いに直列接続されたバッテリーモジュールの数を調整することができる。すなわち、電気自動車の走行中に、バッテリーモジュールの蓄電エネルギーは、リアルタイムで動的な方法によって均衡させることができる。各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの蓄電エネルギーを均衡させることができるので、追加の平衡回路の設置が不要である。換言すると、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの整合にかかるコストが低減される。本発明の電力駆動システムを有する大型電気自動車のバッテリーモジュールの整合にかかるコストは、小型電気自動車における同整合にかかるコストに近いので、大型電気自動車が広く普及することが予想される。更に、駆動電圧切替処理を実行し、各可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループの電圧を切り替える。更に、第１駆動パワートランジスタモジュール及び第２駆動パワートランジスタモジュールは、種々のステップで且つ最適なトランジスタデューティ・サイクルで同時に電気エネルギーを供給することができ、オートマチックシフトのガソリン車（オートマ車）を走行させるパワーのような安定した出力電力が生成されることとなる。その結果、たとえ第１モータの回転速度が非常に低い場合やパワートランジスタのデューティ・サイクルが非常に低い場合であっても、トルクリップルが生じる可能性を最小限に抑えることができる。更に、可変構成直列型バッテリーボックスの互いに直列接続されたバッテリーモジュールの目標数に基づいて可変構成直列型バッテリーボックスの電源電圧が調整されるので、ＤＣバス電圧を増加させるための追加の昇圧回路の設置が不要となる。このように、電力駆動システムを用いることで、電気自動車の製造コストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１        電力駆動システム
１１０    第１可変構成直列型バッテリーボックス
１１１    第１パワートランジスタ
１１２    第２パワートランジスタ
１２０    第２可変構成直列型バッテリーボックス
１２１    第１パワートランジスタ
１２２    第２パワートランジスタ
１３０    第３可変構成直列型バッテリーボックス
１３１    第１パワートランジスタ
１３２    第２パワートランジスタ
１４１    第１ＤＣバス
１４２    第２ＤＣバス
１５０    電力変換器
１６１    第１駆動パワートランジスタモジュール
１６２    第２駆動パワートランジスタモジュール
１６３    第１モータドライブ
１７０    第１モータ
２        電力駆動システム
２０１    車両コンピュータ
２０２    第１バッテリーボックスモニタボード
２１１    第１バッテリーモジュール
２１２    リレー
２１３    リレー
２１４    バッテリー管理システム
２１５    シングルバッテリーコアストリング
２２１    第２バッテリーモジュール
２２２    リレー
２２３    リレー
２２５    シングルバッテリーコアストリング
２３１    第３バッテリーモジュール
２３２    リレー
２３３    リレー
２３５    シングルバッテリーコアストリング
２４１    第４バッテリーモジュール
２４２    リレー
２４３    リレー
２４５    シングルバッテリーコアストリング
３４３    第３ＤＣバス
３５１    第２電力変換器
３５２    第３電力変換器
３６３    第２モータドライブ
３６４    第３モータドライブ
３６５    第４モータドライブ
３７１    第２モータ
３７２    第３モータ
３７３    第４モータ
【図１】
2016519561.tif 000003
【図２】
2016519561.tif 000004
【図３Ａ】
2016519561.tif 000005
【図３Ｂ】
2016519561.tif 000006
【図４】
2016519561.tif 000007
【図５】
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【国際調査報告】
2016519561.tif 000009
2016519561.tif 000010
2016519561.tif 000011
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