(57)【要約】  変換装置は、複数のバッテリユニット（１０２，１０４）を含む電源装置から供給される電力を変換する変換装置であって、複数の電力変換部（１０６，１０８）を含み、複数の電力変換部（１０６，１０８）の各々は、当該電力変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニット（１０２，１０４）に接続される。
2020230202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリユニットを含む電源装置から供給される電力を変換する変換装置であって、
複数の電力変換部を含み、
前記複数の電力変換部の各々は、前記電力変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記複数のバッテリユニットに接続される、
変換装置。
【請求項２】
前記複数のバッテリユニットにおける各々の前記バッテリユニットの接続状態は、直列接続状態及び並列接続状態の間で切替えられ、
前記複数の電力変換部は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の前記バッテリユニットの前記接続状態に応じて、互いに直列接続された直列接続状態及び互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えられる、請求項１に記載の変換装置。
【請求項３】
前記複数のバッテリユニットの各々は、前記複数の電力変換部のいずれの耐圧よりも小さい定格電圧を有し、
前記複数の電力変換部の各々は、前記複数のバッテリユニットの各々と対応するように接続される、請求項１又は請求項２に記載の変換装置。
【請求項４】
前記複数のバッテリユニットの接続状態を切替える切替装置をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変換装置。
【請求項５】
前記切替装置を制御する制御部を更に含み、
前記切替装置は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、前記複数のバッテリユニットに対する前記複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなし、
前記制御部は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるように前記切替装置を制御する場合に、前記複数のバッテリユニットにおける一部のバッテリユニットの両端電圧に基づく電圧が前記複数の電力変換部の少なくともいずれかに対して印加されるように、前記複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を前記切替装置に行わせ得る、請求項４に記載の変換装置。
【請求項６】
前記切替装置を制御する制御部を更に含み、
前記切替装置は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、前記複数の電力変換部の各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、前記複数のバッテリユニットに対する前記複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなし、
前記制御部は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるように前記切替装置を制御する場合に、前記複数の電力変換部における各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるとともに、直列接続状態とされた前記複数のバッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた前記複数の電力変換部の両端に印加されるように、前記複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を前記切替装置に行わせ得る、請求項４又は請求項５に記載の変換装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように前記切替装置を制御する場合に、並列接続状態とされた前記バッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が前記複数の電力変換部の少なくともいずれかに対して印加されるように、前記複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を前記切替装置に行わせ得る、請求項５又は請求項６に記載の変換装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように前記切替装置を制御する場合に、並列接続状態とされた前記バッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた前記複数の電力変換部の両端に印加されるように、前記複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を前記切替装置に行わせ得る、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の変換装置。
【請求項９】
前記切替装置を制御する制御部と、
電圧を検出する電圧検出部とをさらに含み、
前記電圧検出部は、前記複数のバッテリユニットが直列接続状態となる場合の前記複数のバッテリユニットの出力電圧を検出し、
前記切替装置は、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、前記複数のバッテリユニットに対する前記複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなし、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出される前記出力電圧が閾値以下であることを条件として、前記複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替え、直列接続状態とされた前記複数のバッテリユニットの出力電圧に応じた電圧が前記複数の電力変換部の少なくともいずれかに印加されるように、前記複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を前記切替装置に行わせ得る、請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の変換装置。
【請求項１０】
複数のバッテリユニットを含む電源装置と、
前記電源装置から供給される電力を変換する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の変換装置とを含む、変換システム。
【請求項１１】
前記電源装置から電力が供給されるインバータと、
前記インバータを介して電力が供給されるモータとをさらに含む、請求項１０に記載の変換システム。
【請求項１２】
複数のバッテリユニットを含む電源装置と、前記複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける前記複数の電力変換装置の接続状態を切替える切替装置であって、
前記複数の電力変換装置の各々は、前記電力変換装置の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記複数のバッテリユニットに接続されており、
前記切替装置は、所定の条件が満たされたことに応じて、前記複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、前記複数の電力変換装置の接続状態を、前記直列接続状態及び前記並列接続状態のいずれかに切替える複数のスイッチを含む、切替装置。
【請求項１３】
前記切替装置は、前記システムとともに、車両に搭載され、
前記所定の条件は、走行状況に関する条件を含む、請求項１２に記載の切替装置。
【請求項１４】
前記複数のスイッチの少なくとも１つは半導体リレーを含む、請求項１２又は請求項１３に記載の切替装置。
【請求項１５】
請求項１０又は請求項１１のいずれか１項に記載の変換システムと、
前記変換システムにより変換された電力が供給される負荷とを含む、車両。
【請求項１６】
複数のバッテリユニットを含む電源装置と前記複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける前記複数の電力変換装置の接続状態の切替えを制御する制御方法であって、
前記複数の電力変換装置の各々は、前記電力変換装置の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記複数のバッテリユニットに接続されており、
前記制御方法は、所定の条件が満たされたことに応じて、前記複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、前記複数の電力変換装置の接続状態を、前記直列接続状態及び前記並列接続状態のいずれかに切替えるステップを含む、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、変換装置、変換システム、切替装置、それらを含む車両、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車においては、航続距離の増大及びバッテリ充電時間の短縮という課題がある。こうした課題に鑑みると、将来的に、バッテリ容量の増大及びバッテリの高圧化（高電圧化）が進むと予測される。【０００３】
バッテリの高圧化により、急速充電出力の向上が望める。その反面、バッテリが高圧化すると、バッテリに接続される機器（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等）の高耐圧化が必要になる。下記特許文献１では、電気自動車における複数のバッテリの接続を切替えて、充電時には直列接続にし、走行時には並列接続にすることによって、充電時間の短縮を図りつつ、機器の高耐圧化を回避する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−８５７９０号公報
【発明の概要】
【０００５】
［本開示が解決しようとする課題］
【０００６】
特許文献１に開示された技術では、上記のように、バッテリに接続される機器の高耐圧化を避けるために、車両の走行時は複数のバッテリが並列接続される。そのため、バッテリを直列接続の状態、即ち高電圧の状態で走行できないという問題がある。バッテリを直列接続の状態で走行するためには、バッテリに繋がる機器を直列接続時の電圧（高電圧）に対応した高耐圧の機器にする必要がある。しかし、このような高耐圧の機器を用いた場合、電気自動車に搭載する機器が大型化してしまうという問題が生じる。また、電気自動車において、モータ出力はシステム電圧（バッテリ電圧）に比例するので、特許文献１に開示の構成では、モータの高出力化に制限が生じてしまう問題もある。
【０００７】
したがって、本開示は、複数のバッテリが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能な変換装置、変換システム、切替装置、それらを含む車両、及び制御方法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】
【０００８】
本開示のある局面に係る変換装置は、複数のバッテリユニットを含む電源装置から供給される電力を変換する変換装置であって、複数の電力変換部を含み、複数の電力変換部の各々は、当該電力変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続される。【０００９】
本開示の別の局面に係る変換システムは、複数のバッテリユニットを含む電源装置と、電源装置から供給される電力を変換する、上記の変換装置とを含む。【００１０】
本開示の別の局面に係る切替装置は、複数のバッテリユニットを含む電源装置と複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける複数の電力変換装置の接続状態を切替える切替装置であって、複数の電力変換部の各々は、当該電力変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続されており、切替装置は、所定の条件が満たされたことに応じて、複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、複数の電力変換装置の接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態のいずれかに切替える複数のスイッチを含む。【００１１】
本開示の別の局面に係る車両は、上記の変換システムと、変換システムにより変換された電力が供給される負荷とを含む。【００１２】
本開示の別の局面に係る制御方法は、複数のバッテリユニットを含む電源装置と複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける複数の電力変換装置の接続状態の切替えを制御する制御方法であって、複数の電力変換装置の各々は、当該電力変換装置の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続されており、制御方法は、所定の条件が満たされたことに応じて、複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、複数の電力変換装置の接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態のいずれかに切替えるステップを含む。【００１３】
［本開示の効果］
本開示によれば、複数のバッテリが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。さらに、車両においては、車両走行時に、モータ出力の増加も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係る電力の変換システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図３】図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータの具体的構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、図１において複数のバッテリユニットが直列接続された状態を示すブロック図である。
【図５】図５は、図１において複数のバッテリユニットが並列接続された状態を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１変形例に係る電力の変換システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、第２変形例に係る電力の変換システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第３変形例に係る電力の変換システムの構成の一部を示すブロック図である。
【図９】図９は、第４変形例に係る電力の変換システムの構成の一部を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９において複数のバッテリユニットが直列接続された状態を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、図９において複数のバッテリユニットが並列接続された状態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１６】
（１）本開示の第１の局面に係る変換装置は、複数のバッテリユニットを含む電源装置から供給される電力を変換する変換装置であって、複数の電力変換部を含み、複数の電力変換部の各々は、当該電力変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続される。これにより、複数のバッテリユニットが高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。即ち、従来の変換装置（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ）を使用して、電源装置からの高電圧出力に対応できる。
【００１７】
（２）好ましくは、複数のバッテリユニットにおける各々のバッテリユニットの接続状態は、直列接続状態及び並列接続状態の間で切替えられ、複数の電力変換部は、複数のバッテリユニットにおける各々のバッテリユニットの接続状態に応じて、互いに直列接続された直列接続状態及び互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えられる。これにより、複数のバッテリユニットが直列接続されて高電圧を出力する場合に、複数の電力変換部も直列接続状態となり、高電圧を分圧した電圧が各電力変換部に入力される。したがって、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能な変換装置を容易に得ることができる。さらに、このように構成することにより、１つの変換装置が故障した場合でも、複数のバッテリユニットの接続状態を変更することにより、残りの変換装置により電圧を変換する機能を維持できる。これにより、冗長性を備えたシステムを提供することもできる。
【００１８】
（３）より好ましくは、複数のバッテリユニットの各々は、複数の電力変換部のいずれの耐圧よりも小さい定格電圧を有し、複数の電力変換部の各々は、複数のバッテリユニットの各々と対応するように接続される。これにより、電力変換部に、当該電力変換部の耐圧を超える電圧が入力されることを防止できる。
【００１９】
（４）さらに好ましくは、複数の電力変換部は、バッテリユニットから供給される電力を降圧して出力する降圧型の電力変換部を含む。これにより、電力変換部は、入力される電圧を降圧して出力できる。
【００２０】
（５）好ましくは、変換装置は、複数のバッテリユニットの接続状態を切替える切替装置をさらに含む。これにより、バッテリユニットの状態に応じて、複数のバッテリユニットを適切な接続状態に変更できる。例えば、バッテリユニットの出力電圧が低下した場合に、複数のバッテリユニットを直列接続して、電源装置からの出力電圧の低下を回避できる。
【００２１】
（６）好ましくは、変換装置は、切替装置を制御する制御部を更に含む。切替装置は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、複数のバッテリユニットに対する複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなす。制御部は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるように切替装置を制御する場合に、複数のバッテリユニットにおける一部のバッテリユニットの両端電圧に基づく電圧が複数の電力変換部の少なくともいずれかに対して印加されるように、複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を切替装置に行わせ得る。これにより、複数のバッテリユニットを直列接続状態と並列接続状態とに切替えることを可能としつつ、複数のバッテリユニットが直列接続状態のときには複数のバッテリユニット全体の両端電圧がいずれかの電力変換部に印加されることを防ぐことができる。つまり、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの全体の両端電圧がいずれかの電力変換部の耐圧を超えるような状態でその電力変換部に印加されるような事態を防ぐことができる。そして、いずれかの電力変換部に対しては、一部のバッテリユニットの両端電圧に基づく電圧が印加されるように動作させることができる。
【００２２】
（７）好ましくは、変換装置は、切替装置を制御する制御部を更に含む。切替装置は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、複数の電力変換部の各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、複数のバッテリユニットに対する複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなす。制御部は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるように切替装置を制御する場合に、複数の電力変換部における各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるとともに、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた複数の電力変換部の両端に印加されるように、複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を切替装置に行わせ得る。これにより、複数のバッテリユニットを直列接続状態と並列接続状態とに切替えることを可能としつつ、複数のバッテリユニットが直列接続状態のときには複数のバッテリユニット全体の両端電圧がいずれかの電力変換部のみに印加されることを防ぐことができる。つまり、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの全体の両端電圧がいずれかの電力変換部の耐圧を超えるような状態でその電力変換部に印加されるような事態を防ぐことができる。そして、複数の電力変換部の各々に対しては、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの全体の両端電圧を分圧した電圧が印加されるように動作させることができる。
【００２３】
（８）好ましくは、制御部は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように切替装置を制御する場合に、並列接続状態とされたバッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が複数の電力変換部の少なくともいずれかに対して印加されるように、複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を切替装置に行わせ得る。これにより、複数のバッテリユニットが並列接続状態とされることで電力変換部の耐圧を超えないようになっている状態のときに、少なくともいずれかの電力変換部を良好に動作させることができる。
【００２４】
（９）好ましくは、制御部は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように切替装置を制御する場合に、並列接続状態とされたバッテリユニットの両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた複数の電力変換部の両端に印加されるように、複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を切替装置に行わせ得る。このようにすれば、各々の電力変換部に印加される電圧がより低くなり、耐圧面での対策がより十分となる。
【００２５】
（１０）好ましくは、変換装置は、切替装置を制御する制御部と、電圧を検出する電圧検出部とをさらに含む。電圧検出部は、複数のバッテリユニットが直列接続状態となる場合の複数のバッテリユニットの出力電圧を検出する。切替装置は、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、複数のバッテリユニットに対する複数の電力変換部の接続状態を切替える構成をなす。制御部は、電圧検出部によって検出される出力電圧が閾値以下であることを条件として、複数のバッテリユニットにおける各々の接続状態を直列接続状態に切り替え、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの出力電圧に応じた電圧が複数の電力変換部の少なくともいずれかに印加されるように、複数の電力変換部の接続状態を切替える動作を切替装置に行わせ得る、
このようにすれば、直列接続状態とされた複数のバッテリユニットの出力電圧に応じた電圧をいずれかの電力変換部に印加して用いるような場合に、その電力変換部に対して閾値を大幅に超えるような高すぎる電圧が印加されることを防ぐことができる。
【００２６】
（１１）本開示の第２の局面に係る変換システムは、複数のバッテリユニットを含む電源装置と、電源装置から供給される電力を変換する、上記の変換装置とを含む。これにより、複数のバッテリユニットが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。
【００２７】
（１２）より好ましくは、変換システムは、電源装置から電力が供給されるインバータと、インバータを介して電力が供給されるモータとを含む。これにより、変換システムが搭載された車両の高速走行時に、複数のバッテリユニットを直列接続して、モータの高速回転に必要な高電圧を供給できる。
【００２８】
（１３）本開示の第３の局面に係る切替装置は、複数のバッテリユニットを含む電源装置と複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける複数の電力変換装置の接続状態を切替える切替装置であって、複数の電力変換装置の各々は、当該電力変換装置の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続されており、切替装置は、所定の条件が満たされたことに応じて、複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、複数の電力変換装置の接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態のいずれかに切替える複数のスイッチを含む。これにより、複数のバッテリユニットが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。
【００２９】
（１４）好ましくは、切替装置は、システムとともに、車両に搭載され、所定の条件は、走行状況に関する条件を含む。これにより、例えば、車両の高速走行時に、複数のバッテリユニットを直列接続して、モータの高速回転に必要な高電圧を供給できる。
【００３０】
（１５）より好ましくは、複数のスイッチの少なくとも１つは半導体リレーを含む。これにより、寿命が長く、応答性よく切替えでき、且つノイズ源とならない切替装置を実現できる。
【００３１】
（１６）本開示の第４の局面に係る車両は、上記の変換システムと、変換システムにより変換された電力が供給される負荷とを含む。これにより、複数のバッテリユニットが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。また、バッテリ直結の他の機器（エアコン等）は、複数のバッテリユニットの１つに接続しておけば、複数のバッテリユニットを直列接続したときにも機器に高い電圧が加わることはなく、機器を高電圧仕様にする必要はない。
【００３２】
（１７）本開示の第５の局面に係る制御方法は、複数のバッテリユニットを含む電源装置と複数のバッテリユニットから供給される電力を変換する複数の電力変換装置とを含むシステムにおける複数の電力変換装置の接続状態の切替えを制御する制御方法であって、複数の電力変換装置の各々は、当該電力変換装置の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように複数のバッテリユニットに接続されており、制御方法は、所定の条件が満たされたことに応じて、複数のバッテリユニットの接続状態を、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えることによって、複数の電力変換装置の接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態のいずれかに切替えるステップを含む。これにより、複数のバッテリユニットが直列接続されて高電圧を出力する場合に、高電圧用の機器を備えることなく駆動可能になる。
【００３３】
［本開示の実施形態の詳細］
以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３４】
（実施形態）
図１を参照して、本開示の実施形態に係る電力の変換システム１００は、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４、変換装置１０５、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８、低圧バッテリ１１０、負荷１１２、インバータ１１４、モータ１１６、電気機器１１８、車載充電器１２０、スイッチ２００〜２０８、及び、スイッチ部２１０〜２１４を含む。
【００３５】
バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、それぞれ、充放電可能な蓄電池で構成されたユニットである。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、電源装置の一例としての高圧バッテリ部１２４を構成する。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、例えば、４００Ｖ仕様（充電電圧及び出力電圧の定格が４００Ｖ）のバッテリユニットであり、スイッチ２００〜２０４により構成される切替装置１２５に接続されている。スイッチ２００〜２０４は、例えば、半導体リレーである。半導体リレーは、寿命が長く、応答性よく切替えでき、且つ、スイッチング時の高周波ノイズが発生せずノイズ源とならないので、スイッチとして好ましい。なお、スイッチ２００〜２０４は電磁式リレーであってもよい。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の一方の端子（同極性（正極）の端子）は、スイッチ２００を介して互いに接続されている。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の他方の端子（一方の端子と異なる極性（負極）の端子）は、スイッチ２０４を介して互いに接続されている。さらに、バッテリユニット１０２の他方の端子及びバッテリユニット１０４の一方の端子（異なる極性の端子）は、スイッチ２０２を介して互いに接続されている。なお、高圧バッテリ部１２４は、切替装置１２５を含む構成であってよい。また、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々は、複数のバッテリがユニット化されたものに限定されず、通常の１つのバッテリであってもよい。
【００３６】
変換装置１０５は、少なくとも第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を含んで構成される。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、高圧バッテリ部１２４から供給される高電圧を低電圧（例えば、１２Ｖ）に変換する降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、変換した電圧を低圧バッテリ１１０に供給する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８には、各々の耐圧の範囲内の電圧が入力される。なお、後述するようにスイッチ２００〜２０４が切替えられても、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８には、各々の耐圧の範囲内の電圧が入力される。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、例えば、入力電圧が４００Ｖ仕様である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の入力端子に接続された配線１３０及び配線１３２は、それぞれ、バッテリユニット１０２の一方の端子及びバッテリユニット１０２の他方の端子に接続されている。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の入力端子に接続された配線１３４及び配線１３６は、それぞれ、バッテリユニット１０４の一方の端子及びバッテリユニット１０４の他方の端子に接続されている。
【００３７】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の出力端子は並列接続されて、低圧バッテリ１１０の入力端子に接続されている。低圧バッテリ１１０の出力端子は、負荷１１２に接続されている。低圧バッテリ１１０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８から入力される電圧により充電され、負荷１１２に対して電力を供給する。
【００３８】
インバータ１１４の入力端子は、スイッチ部２１０のスイッチを介して、配線１３０及び配線１３６に接続されている。インバータ１１４の出力端子はモータ１１６の入力端子に接続されている。モータ１１６は、主機系モータ等の電気的駆動装置である。インバータ１１４は、モータ１１６を駆動するための電力を当該モータ１１６に供給する。なお、インバータ１１４は、例えば昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、入力電圧を昇圧してモータ１１６の駆動に適した電圧を生成してもよい。
【００３９】
電気機器１１８は、エアコン、ヒータ等である。この電気機器１１８は、スイッチ部２１２の４つのスイッチを介して、配線１３０〜１３６に接続されている。スイッチ部２１２の４つのスイッチの出力端子（電気機器１１８の入力端子に接続された端子）Ａ〜Ｄの内、配線１３０に接続されたスイッチの出力端子Ａと、配線１３４に接続されたスイッチの出力端子Ｃとは互いに接続されており、配線１３２に接続されたスイッチの出力端子Ｂと、配線１３６に接続されたスイッチの出力端子Ｄとは互いに接続されている。このように電気機器１１８は、スイッチ部２１２を介して配線１３０〜１３６に接続されていることにより、後述するように、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態が直列接続及び並列接続の間で切替わっても、任意の１つのバッテリユニットから電力が供給される。
【００４０】
車載充電器１２０は、例えば、家庭に供給されている商用電力からバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を充電するための機器である。車載充電器１２０は、ワイヤレス電力伝送の充電機器を含んでいてもよい。車載充電器１２０は、スイッチ部２１４のスイッチを介して、バッテリユニット１０２の一方の端子及びバッテリユニット１０４の他方の端子に接続されている。車載充電器１２０による充電時又はワイヤレス充電時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の機器の耐電圧に応じて、バッテリユニットの直並列を切替えてもよい。
【００４１】
スイッチ２０６及びスイッチ２０８は、充電スタンド等の急速充電装置から供給される電力によりバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を充電するときにオンされるスイッチである。バッテリユニット１０２の一方の端子は、スイッチ２０６を介して急速充電装置の一方の電力線に接続されている。バッテリユニット１０４の他方の端子は、スイッチ２０８を介して急速充電装置の他方の電力線に接続されている。
【００４２】
スイッチ制御部１２２は、スイッチ２００〜２０８と、スイッチ部２１０〜２１４内のスイッチに接続され、各スイッチのオン、オフを制御する。図１において、スイッチ制御部１２２と各スイッチとを接続する配線は図示していない。
【００４３】
図２を参照して、電力の変換システム１００は、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両に搭載される。電力の変換システム１００は、外部の交流電源から供給される交流電力により高圧バッテリ部１２４及び低圧バッテリ１１０を充電する。電力の変換システム１００は、車両走行時には、高圧バッテリ部１２４及び低圧バッテリ１１０の電力を、モータ１１６及び補機系負荷１２６等に供給する。補機系負荷１２６は、エンジン及びモータ等を稼動するのに必要な付属機器であり、主としてセルモータ、オルタネータ、ラジエータクーリングファン等を含む。補機系負荷１２６は、負荷１１２（照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置等）及び電気機器１１８（エアコン、ヒータ等）を含んでいてもよい。
【００４４】
図３を参照して、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、電力変換部及び電力変換装置の一例に相当し、キャパシタ３００、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０２、トランス３０４及び整流部３０６を含む。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も、電力変換部及び電力変換装置の一例に相当し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６と同様に構成されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ３０２は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子３２０、３２２、３２４及び３２６を含む。ＤＣ／ＡＣコンバータ３０２の入力端子は、キャパシタ３００の両端子に接続されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ３０２の出力端子は、トランス３０４の１次側巻線の両端子に接続されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ３０２は、キャパシタ３００側から入力される直流電圧を交流電圧に変換してトランス３０４の１次側巻線に出力する。
【００４５】
整流部３０６は、スイッチ素子３４０及びスイッチ素子３４２と、インダクタ３４４と、キャパシタ３４６とを含む。整流部３０６の入力側はトランス３０４の２次側巻線の両端子に接続されている。トランス３０４の２次側巻線はセンタータップのコイルである。これにより、整流部３０６は、トランス３０４の２次側巻線に発生する交流電圧を整流し、平滑して直流電圧として出力する。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、キャパシタ３００側から入力される直流の高電圧を直流の低電圧に変換し、低圧バッテリ１１０に供給する。
【００４６】
各スイッチ素子は、例えば環流ダイオードを有するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。サージ電流からの保護等を目的として、スイッチ素子及び環流ダイオードは、順バイアス方向が相互に逆向きになるように並列接続されている。スイッチ素子は、ＦＥＴ以外の半導体素子、例えばＧａＮ−ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であってもよい。
【００４７】
図４及び図５を参照して、電力の変換システム１００の機能に関して説明する。図４を参照して、例えば、急速充電装置から、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の電圧仕様を超える電圧（例えば８００Ｖ）が供給されて充電が行われる場合を考える。この場合、スイッチ制御部１２２の制御により、スイッチ２０２と、スイッチ２０６及びスイッチ２０８とがオンされる。スイッチ２００及びスイッチ２０４、並びに、スイッチ部２１０〜２１４の各スイッチはオフである。図４において、電力が供給されるラインを太線で示す。これにより、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は直列接続される。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も直列接続される。直列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続ノードと、直列接続された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続ノードとは、接続されている。したがって、急速充電装置から８００Ｖの充電電圧を供給し、４００Ｖ仕様のバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を充電でき、４００Ｖ仕様の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電圧により、低圧バッテリ１１０を充電できる。
【００４８】
図５を参照して、例えば、急速充電装置から、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の仕様に合った電圧（例えば４００Ｖ）が供給されて充電が行われる場合を考える。この場合、スイッチ制御部１２２の制御により、スイッチ２００及びスイッチ２０４と、スイッチ２０６及びスイッチ２０８とがオンされる。スイッチ２０２、並びに、スイッチ部２１０〜２１４の各スイッチはオフである。図５において、電力が供給されるラインを太線で示す。これにより、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は並列接続される。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も並列接続される。したがって、急速充電装置から４００Ｖの充電電圧を供給し、４００Ｖ仕様のバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を充電でき、４００Ｖ仕様の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電圧により、低圧バッテリ１１０を充電できる。
【００４９】
このように、複数のバッテリユニット１０２及び１０４における各々のバッテリユニットの接続状態は、互いに直列接続された直列接続状態、及び、互いに並列接続された並列接続状態のいずれかに切替えられる。さらに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、バッテリユニット１０２及び１０４の接続状態に応じて、直列接続状態及び並列接続状態のいずれかに切替えられる。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８に、それぞれの耐圧を超える電圧が入力されることを防止できる。
【００５０】
バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、充電時に限らず、搭載されている車両の走行時に、図４に示したように直列接続されるように構成されてもよい（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も直列接続される）。走行時には、スイッチ制御部１２２によりスイッチ２０６及びスイッチ２０８はオフされ、スイッチ部２１０のスイッチがオンされる。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の出力電圧は４００Ｖであるが、インバータ１１４には、直列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の相互接続されていない両端子間の電圧（以下、直列接続電圧という）８００Ｖが供給される。この場合、インバータ１１４は、内部の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに、入力される８００Ｖから直接モータ１１６を駆動させる電力を生成する。即ち、高速走行時にモータ１１６を高速回転させるために必要な高電圧を供給できる。
【００５１】
上記したように、直列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続ノードと、直列接続された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続ノードとは、接続されている。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６はバッテリユニット１０２から供給される４００Ｖを低電圧に変換し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８はバッテリユニット１０４から供給される４００Ｖを低電圧に変換して、低圧バッテリ１１０に供給できる。また、スイッチ部２１２のスイッチを適切にオンすることにより、電気機器１１８の入力端子には、バッテリユニット１０２の両端子間の電圧（例えば４００Ｖ）、又は、バッテリユニット１０４の両端子間の電圧（例えば４００Ｖ）を供給できる。即ち、モータ１１６のための高電圧（８００Ｖ）を高圧バッテリ部１２４から供給した状態で、従来仕様（４００Ｖ）の第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８、並びに電気機器１１８をそのまま使用でき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８、並びに電気機器１１８を高電圧仕様にする必要がない。従来、モータ出力次第では、車両に昇圧コンバータをも搭載する必要が生じる。一方、電力の変換システム１００を用いることにより、モータ１１６のための高電圧を高圧バッテリ部１２４から供給できるので、昇圧コンバータを搭載しなくてもよい。
【００５２】
なお、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、搭載されている車両の走行状況（車速、道路の制限速度、渋滞状況等）に応じて、直列接続に切替えられるように構成されてもよい。例えば、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、搭載されている車両の走行開始時には並列接続されており、車両の速度が所定の速度を超えると直列接続に切替えられるように構成されてもよい。また、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４は、搭載されている車両の走行時に、図５に示したように並列接続されてもよい（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も並列接続される）。このとき、インバータ１１４には、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の出力電圧４００Ｖが供給される。この場合、車両の高速走行時には、インバータ１１４は、内部の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、入力される４００Ｖを８００Ｖに昇圧して、モータ１１６を駆動させる電力を生成する。
【００５３】
また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６はバッテリユニット１０２から供給される４００Ｖを低電圧に変換し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８はバッテリユニット１０４から供給される４００Ｖを低電圧に変換して、低圧バッテリ１１０に供給できる。スイッチ部２１２のスイッチを適切にオンすることにより、電気機器１１８の入力端子には、バッテリユニット１０２の両端子間の電圧（例えば４００Ｖ）、及び、バッテリユニット１０４の両端子間の電圧（例えば４００Ｖ）の内、少なくとも一方の電圧を供給できる。
【００５４】
このように、上述した構成では、変換装置１０５は、切替装置１２５と切替装置１２５を制御するスイッチ制御部１２２とを含む。スイッチ制御部１２２は制御部の一例に相当する。切替装置１２５は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替え、複数のバッテリユニット１０２，１０４に対する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）の接続状態を切替える構成をなす。スイッチ制御部１２２（制御部）は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を図４のように直列接続状態に切り替えるように切替装置１２５を制御する場合に、複数のバッテリユニット１０２，１０４における一部のバッテリユニットの両端電圧に基づく電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）の各々に対して印加されるように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える動作を切替装置１２５に行わせ得る。具体的には、スイッチ制御部１２２は、一部のバッテリユニット１０２の両端電圧に基づく電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６に対して印加され、一部の複数のバッテリユニット１０４の両端電圧に基づく電圧が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８に対して印加されるように切替装置１２５を制御する。
【００５５】
なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の耐圧は予め定められた動作保証電圧であり、予め定められた固定値である。バッテリユニット１０２，１０４はいずれも、満充電時の両端電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の耐圧よりも低くなっている。一方で、複数のバッテリユニット１０２，１０４をそれぞれが満充電時に直列接続状態としたときの複数のバッテリユニット１０２，１０４全体の両端電圧は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の耐圧よりも高くなる。
【００５６】
更に、スイッチ制御部１２２（制御部）は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を図５のように並列接続状態に切り替えるように切替装置１２５を制御する場合に、並列接続状態とされたバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧に応じた電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）に対して印加されるように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える動作を切替装置１２５に行わせ得る。これにより、複数のバッテリユニット１０２，１０４が並列接続状態とされることで電力変換部の耐圧を超えないようになっている状態のときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を良好に動作させることができる。
【００５７】
（第１変形例）
図１の構成において、さらにスイッチを備えていてもよい。図１の構成は、例えば、図６のように変更されてもよい。第１変形例に係る電力の変換システム１５０を示す図６は、図１において、スイッチ２２０〜２２６が追加され、配線１３０とスイッチ部２１０のスイッチとを接続している配線が、バッテリユニット１０２の一方の端子とスイッチ部２１０のスイッチとを接続する配線１５２に変更されたものである。それ以外の構成は、図１と同じであるので、説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。
【００５８】
変換システム１５０の一部を構成する変換装置１５５は、少なくとも第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、切替装置１２５と、スイッチ制御部１２２とを含んで構成される。
【００５９】
スイッチ２２０は、配線１３０とスイッチ２００との間に接続され、スイッチ２２２は、配線１３２とスイッチ２０２の一方の端子との間に接続され、スイッチ２２４は、配線１３４とスイッチ２０２の他方の端子との間に接続され、スイッチ２２６は、配線１３６とスイッチ２０４との間に接続されている。これにより、スイッチ制御部１２２により、スイッチ２００〜２０４のオン／オフが制御され、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４が直列接続（図４参照）又は並列接続（図５参照）された後、スイッチ制御部１２２によりスイッチ２２０〜２２４がオンされることにより、上記したように、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態に応じて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態が適切に設定される。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に、適切な電圧（例えば４００Ｖ）が供給される。スイッチ制御部１２２によりスイッチ部２１０のスイッチがオンされると、インバータ１１４には、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態に応じた電圧（例えば、８００Ｖ又は４００Ｖ）が供給される。スイッチ制御部１２２によりスイッチ部２１２のスイッチが適切にオン／オフされることにより、電気機器１１８には、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４のいずれか一方の電圧（例えば４００Ｖ）、又は、並列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４からの電圧（例えば４００Ｖ）が供給される。
【００６０】
（第２変形例）
図１の構成は、図７に示すように変更されてもよい。第２変形例に係る電力の変換システム１６０を示す図７は、図１において、スイッチ２２０〜２２６が追加され、配線１３０とスイッチ部２１０のスイッチとを接続している配線が、配線１３４とスイッチ部２１０のスイッチとを接続する配線１６２に変更されたものである。それ以外の構成は、図１と同じであるので、説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。
【００６１】
変換システム１６０の一部を構成する変換装置１６５は、少なくとも第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、切替装置１２５と、スイッチ制御部１２２（図１と同様のスイッチ制御部１２２であり、図７では図示を省略）とを含んで構成される。
【００６２】
スイッチ２２０〜２２６は、配線１３０〜１３６に対して、図６と同様に接続されている。したがって、図６と同様に、スイッチ制御部１２２により、スイッチ２００〜２０４のオン／オフが制御され、スイッチ２２０〜２２４がオンされることにより、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態に応じて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態が適切に設定される。したがって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に、適切な電圧（例えば４００Ｖ）が供給される。スイッチ制御部１２２によりスイッチ部２１２のスイッチが適切にオン／オフされることにより、電気機器１１８には、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４のいずれか一方の電圧（例えば４００Ｖ）、又は、並列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４からの電圧（例えば４００Ｖ）が供給される。一方、インバータ１１４には、図６と異なり、スイッチ制御部１２２によりスイッチ部２１０のスイッチがオンされると、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態に応じて、バッテリユニット１０４からの電圧（例えば４００Ｖ）、又は、並列接続されたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４からの電圧（例えば４００Ｖ）が供給される。
【００６３】
（第３変形例）
図１の構成は、図８に示すように変更されてもよい。第３変形例に係る電力の変換システム１７０を示す図８は、図１において、スイッチ２４０〜２４４が追加され、配線１３２及び配線１３４の接続関係が変更されたものである。それ以外の構成は、図８に図示していないものを含めて、図１と同じであるので、説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。
【００６４】
変換システム１７０の一部を構成する変換装置１７５は、少なくとも第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、切替装置１２５，１２７と、スイッチ制御部１２２（図１と同様のスイッチ制御部１２２であり、図８では図示を省略）とを含んで構成される。
【００６５】
スイッチ２４０〜２４４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替えるための切替装置１２７を構成する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の一方の端子（一方の電圧レベル（例えば高電圧）が入力される端子）（配線１３０及び配線１３４に対応）は、スイッチ２４４を介して接続されている。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の他方の端子（一方の電圧レベルと異なる電圧レベル（例えば低電圧）が入力される端子）（配線１３２及び配線１３６に対応）は、スイッチ２４０を介して接続されている。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の他方の端子及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の一方の端子（相互に異なる電圧レベルが入力される端子）（配線１３２及び配線１３４に対応）は、スイッチ２４２を介して接続されている。なお、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の一方の端子（配線１３４に対応）は、バッテリユニット１０４の一方の端子に接続されている。
【００６６】
図８のように構成することにより、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態とを、それぞれ独立に変更できる。即ち、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態は、上記したように、スイッチ２００及びスイッチ２０４をオフした状態で、スイッチ２０２をオンすることにより直列接続状態にでき、スイッチ２０２をオフした状態で、スイッチ２００及びスイッチ２０４をオンすることにより並列接続状態にできる。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態は、スイッチ２４０及びスイッチ２４４をオフした状態で、スイッチ２４２をオンすることにより直列接続状態にでき、スイッチ２４２をオフした状態で、スイッチ２４０及びスイッチ２４４をオンすることにより並列接続状態にできる。即ち、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を直列接続した状態で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続状態にすることも、並列接続状態にすることもできる。また、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を並列接続した状態で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続状態にすることも、並列接続状態にすることもできる。
【００６７】
本構成では、スイッチ制御部１２２（制御部）が切替装置１２５，１２７を制御する。そして、切替装置１２５，１２７は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替える構成をなすとともに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）の各々の接続状態を直列接続状態と並列接続状態とに切替える構成をなす。そして、切替装置１２５，１２７は、複数のバッテリユニット１０２，１０４に対する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える構成をなす。
【００６８】
スイッチ制御部１２２（制御部）は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を直列接続状態に切り替えるように切替装置１２５，１２７を制御する場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８における各々の接続状態を直列接続状態に切り替えることもできる。この場合、スイッチ制御部１２２（制御部）は、直列接続状態とされた複数のバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の両端に印加されるように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える動作を切替装置１２５，１２７に行わせ得る。この場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に対しては、直列接続状態とされた複数のバッテリユニット１０２，１０４の全体の両端電圧を分圧した電圧が印加される。なお、複数のバッテリユニット１０２，１０４のそれぞれが満充電状態であっても、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に印加される電圧（分圧された電圧）が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々の耐圧以下となるように調整されている。
【００６９】
更に、スイッチ制御部１２２（制御部）は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように切替装置１２５，１２７を制御する場合には、並列接続状態とされた複数のバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧に応じた電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）のそれぞれに対して印加されるように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える動作（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を並列接続する動作）を切替装置１２５，１２７に行わせ得る。
【００７０】
更に、スイッチ制御部１２２（制御部）は、複数のバッテリユニット１０２，１０４における各々の接続状態を並列接続状態に切り替えるように切替装置１２５，１２７を制御する場合に、並列接続状態とされた複数のバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧に応じた電圧が、直列接続状態とされた第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（複数の電力変換部）の両端に印加されるように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を切替える動作（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続する動作）を切替装置１２５，１２７に行わせ得る
【００７１】
したがって、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の状態（例えば出力電圧）に応じて、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態、並びに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を変更できる。例えば、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を直列接続した状態で、直列接続電圧が低下した場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続から並列接続に変更してもよい。また、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を並列接続した状態で、出力電圧が低下した場合に、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４を並列接続から直列接続に変更してもよい。これにより、高圧バッテリ部１２４からの出力電圧の低下を回避できる。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４による直列接続電圧は、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の出力電圧を監視し、それらを加算して算出してもよく、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４が直列接続状態のなっているときの全体の出力電圧を検出してもよい。
【００７２】
具体的には、以下のように構成することができる。
図８の例では、電圧検出部２６０がバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の出力電圧を検出し得るように構成されている。更に、電圧検出部２６０は、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の出力電圧を加算して「バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４が直列接続状態となる場合の出力電圧」（バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４が直列接続状態となったときの直列構成部分全体の両端電圧）を算出し得るように構成されている。
【００７３】
スイッチ制御部１２２（制御部）は、電圧検出部２６０によって検出される上記出力電圧が閾値以下となったか否かを監視し、上記出力電圧が閾値以下となった場合には、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の接続状態を直列接続状態としつつ、直列接続状態とされたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の両端（直列構成部分全体の両端）に対して第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８が並列接続されるように切替装置１２５，１２７を制御する。この場合、直列接続状態とされたバッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の上記出力電圧（直列構成部分全体の両端電圧）に応じた電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８のそれぞれに印加される。上記の閾値は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８のそれぞれの耐圧よりも低い値に設定されているため、直列接続されたバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧が各コンバータに印加されても耐圧を超えることはない。
【００７４】
（第４変形例）
上記では、バッテリユニットの数とＤＣ／ＤＣコンバータの数とが同じである場合を説明したが、これに限定されない。バッテリユニットの数とＤＣ／ＤＣコンバータの数とが異なっていてもよい。例えば、図１の構成は、図９に示すように変更されてもよい。
【００７５】
図９を参照して、第４変形例に係る電力の変換システム１８０は、図１において、バッテリユニット１８２、スイッチ２４０〜２５０が追加され、配線１３２及び配線１３４の接続関係が変更されたものである。図１において切替装置１２５を構成しているスイッチ２００〜２０４は、図９においては高圧バッテリ部１８４に含まれている。それ以外の構成は、図９に図示していないものを含めて、図１と同じであるので、説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。
【００７６】
変換システム１８０の一部を構成する変換装置１８５は、少なくとも第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、切替装置１２５、１２９と、スイッチ制御部１２２（図１と同様のスイッチ制御部１２２であり、図９では図示を省略）とを含んで構成される。
【００７７】
バッテリユニット１８２は、バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４と同様に、充放電可能な蓄電池で構成されたユニットである。バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２は、スイッチ２００〜２０４及びスイッチ２４６〜２５０により接続されて、電源装置の一例としての高圧バッテリ部１８４を構成する。なお、図９の例では、高圧バッテリ部１８４からバッテリユニット１０２、１０４、１８２を除いた部分が切替装置１２５である。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の一方の端子（同極性（正極）の端子）は、スイッチ２００を介して接続されている。バッテリユニット１０２及びバッテリユニット１０４の各々の他方の端子（一方の端子と異なる極性（負極）の端子）は、スイッチ２０４を介して接続されている。バッテリユニット１０２の他方の端子及びバッテリユニット１８２の一方の端子（異なる極性の端子）は、スイッチ２４８を介して接続されている。バッテリユニット１８２の一方の端子及びバッテリユニット１０４の一方の端子（同極性（正極）の端子）は、スイッチ２４６を介して接続されている。バッテリユニット１８２の他方の端子及びバッテリユニット１０４の他方の端子（同極性（負極）の端子）は、スイッチ２５０を介して接続されている。バッテリユニット１８２の他方の端子及びバッテリユニット１０４の一方の端子（異なる極性の端子）は、スイッチ２０２を介して接続されている。
【００７８】
切替装置１２９を構成するスイッチ２４０〜２４４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８に対して第３変形例（図８参照）と同様に接続されている。図９のように構成することにより、第３変形例と同様に、複数のバッテリユニット（バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２）の接続状態と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態とを、それぞれ独立に変更できる。即ち、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２を直列接続した状態で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続することも、並列接続することもできる。また、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２を並列接続した状態で、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続することも、並列接続することもできる。
【００７９】
一例を、図１０及び図１１に示す。図１０を参照して、スイッチ制御部１２２（図１参照）の制御により、スイッチ２０２、スイッチ２４２及びスイッチ２４８がオンされる。その他のスイッチはオフが維持される。これにより、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２は直列接続される。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も直列接続される。したがって、直列接続されたバッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の直列接続において相互接続されていない両端子から供給される電圧（直列接続電圧）を、直列接続された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８により分担でき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に入力される電圧は、直列接続電圧よりも小さくなる。
【００８０】
図１１を参照して、スイッチ制御部１２２（図１参照）の制御により、スイッチ２００、スイッチ２０４、スイッチ２４０、スイッチ２４４、スイッチ２４６及びスイッチ２５０がオンされる。その他のスイッチはオフが維持される。これにより、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２は並列接続される。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８も並列接続される。したがって、並列接続されたバッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の各々から供給される電圧（例えば４００Ｖ）は、並列接続された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の各々に供給される。
【００８１】
したがって、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の状態（例えば出力電圧）に応じて、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の接続状態、並びに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の接続状態を変更できる。例えば、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２を直列接続した状態（図１０参照）で、直列接続電圧が低下した場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続から並列接続に変更してもよい。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８を直列接続から並列接続に変更するには、スイッチ２４２をオンからオフに変更し、スイッチ２４０及びスイッチ２４４をオフからオンに変更すればよい（図１１参照）。また、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２を並列接続した状態で、出力電圧が低下した場合に、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２を並列接続から直列接続に変更してもよい。バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の直列接続の電圧は、バッテリユニット１０２、バッテリユニット１０４及びバッテリユニット１８２の各々の出力電圧を監視し、それらを加算して算出してもよく、図１０のような直列接続状態のときの全体の出力電圧を検出してもよい。
【００８２】
図９の例でも、電圧検出部２６０がバッテリユニット１０２、１０４、１８２の各々の出力電圧を検出し得るように構成することができる。更に、電圧検出部２６０は、バッテリユニット１０２、１０４、１８２の各々の出力電圧を加算して「バッテリユニット１０２、１０４、１８２が直列接続状態となる場合の出力電圧」（バッテリユニット１０２、１０４、１８２が直列接続状態となったときの直列構成部分全体の両端電圧）を算出し得るように構成されている。
【００８３】
スイッチ制御部１２２（制御部）は、電圧検出部２６０によって検出される上記出力電圧が閾値以下となったか否かを監視し、上記出力電圧が閾値以下となった場合には、バッテリユニット１０２、１０４、１８２の接続状態を直列接続状態としつつ、直接接続状態とされたバッテリユニット１０２、１０４、１８２の両端（直列構成部分全体の両端）に対して第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８が並列接続されるように切替装置１２５，１２７を制御する。この場合、直列接続状態とされたバッテリユニット１０２、１０４、１８２の上記出力電圧（直列構成部分全体の両端電圧）に応じた電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８のそれぞれに印加される。この例でも、上記の閾値は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８のそれぞれの耐圧よりも低い値に設定されているため、直列接続されたバッテリユニット１０２，１０４の両端電圧が各コンバータに印加されても耐圧を超えることはない。
【００８４】
上記では、バッテリユニットが３台、ＤＣ／ＤＣコンバータが２台である場合を説明したが、これに限定されない。バッテリユニットが４台以上であっても、ＤＣ／ＤＣコンバータが３台以上であってもよい。複数のバッテリユニットの端子間を接続するスイッチを設けることにより、複数のバッテリユニットの接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態の間で変更できる。また、複数のＤＣ／ＤＣコンバータに関しても同様である。即ち、複数のバッテリユニットの接続状態と、複数のＤＣ／ＤＣコンバータの接続状態とを独立に、直列接続状態及び並列接続状態の間で変更できる。
【００８５】
上記では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の具体的回路として図３の回路を示したが、これに限定されない。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、公知のＤＣ／ＤＣコンバータであればよい。また、上記では、各バッテリユニット、並びに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８が４００Ｖ仕様であり、急速充電装置から８００Ｖ又は４００Ｖの充電電圧が供給される場合を説明したが、これに限定されない。各バッテリユニット、並びに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、４００Ｖ以外の仕様のものであってもよい。急速充電装置から８００Ｖ又は４００Ｖと異なる充電電圧が供給されてもよい。
【００８６】
上記では、電力の変換システムが、車両に搭載される場合を説明したが、これに限定されない。電力の変換システムは、車載以外の用途に使用されてもよい。
【００８７】
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００８８】
１００、１５０、１６０、１７０、１８０    電力の変換システム
１０２、１０４、１８２    バッテリユニット
１０５，１５５，１６５，１７５，１８５    変換装置
１０６    第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換部、電力変換装置）
１０８    第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換部、電力変換装置）
１１０    低圧バッテリ
１１２    負荷
１１４    インバータ
１１６    モータ
１１８    電気機器
１２０    車載充電器
１２２    スイッチ制御部（制御部）
１２４、１８４    高圧バッテリ部（電源装置）
１２５、１２７、１２９    切替装置
１２６    補機系負荷
１３０、１３２、１３４、１３６、１５２、１６２    配線
２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２２０、２２２、２２４、２２６、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８、２５０    スイッチ
２１０、２１２、２１４    スイッチ部
２６０    電圧検出部
３００、３４６    キャパシタ
３０２    ＤＣ／ＡＣコンバータ
３０４    トランス
３０６    整流部
３２０、３２２、３２４、３２６、３４０、３４２    スイッチ素子
３４４    インダクタ
【図１】
2020230202.tif 000003
【図２】
2020230202.tif 000004
【図３】
2020230202.tif 000005
【図４】
2020230202.tif 000006
【図５】
2020230202.tif 000007
【図６】
2020230202.tif 000008
【図７】
2020230202.tif 000009
【図８】
2020230202.tif 000010
【図９】
2020230202.tif 000011
【図１０】
2020230202.tif 000012
【図１１】
2020230202.tif 000013
【国際調査報告】
2020230202.tif 000014
2020230202.tif 000015
2020230202.tif 000016