JP2008167620A - 車両の電源装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の要素の数を抑制しつつ、蓄電可能なエネルギー量を増やした車両の電源装置および車両を提供する。
【解決手段】車両の電源装置は、主蓄電装置であるバッテリＢＡと、モータジェネレータＭＧ２を駆動するインバータ１４に給電を行なう給電ラインＰＬ２と、バッテリＢＡと給電ラインＰＬ２との間に設けられ、電圧変換を行なう昇圧コンバータ１２Ａと、互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置であるバッテリＢＢ１，ＢＢ２と、複数の副蓄電装置と給電ラインＰＬ２との間に設けられ、電圧変換を行なう昇圧コンバータ１２Ｂとを備える。昇圧コンバータ１２Ｂは、複数の副蓄電装置のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の電源装置および車両に関し、特に、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを搭載する車両の電源装置および車両に関する。

近年、環境にやさしい車両として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等が開発され、実用化されている。これらの車両には、モータとそれを駆動するための電源装置が搭載されている。

特許第３６５５２７７号公報（特許文献１）には、車両の電動牽引モータの電源制御システムが開示されている。このシステムは、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、それぞれが電池と昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとを有し且つ並列に配線され、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、複数の電源ステージの電池を均等に充放電させて複数の電源ステージが少なくとも１つのインバータへの出力電圧を維持するよう複数の電源ステージを制御するコントローラとを備える。
特許第３６５５２７７号公報 特開２００２−１０５０２号公報 特開２００３−２３０２６９号公報

電気自動車では、１回の充電で走行可能な距離が長いことが望まれる。内燃機関と蓄電池およびモータを搭載するハイブリッド自動車でも、外部から蓄電池に充電可能にする構成を採用する場合には、同様に内燃機関を使わずに走行可能な距離が１回の充電あたり長いことが望まれる。

１回の充電で走行可能な距離を長くするためには、車両に搭載する電池のエネルギー量を増やす必要がある。このエネルギー量を増やす方法として、１）電池セルあたりのエネルギー容量を増やす、２）搭載電池セル数を増やす、という方法がある。

しかし上記１）の方法は、電池セルのケースの強度等に鑑み上限があるので所望の容量を確保するのが困難である。一方、上記２）の方法では、直列または並列にセル数を増やすことが考えられる。

直列で電池セル数を増やすのは、電圧が高くなる。しかし、電気負荷であるインバータやモータの耐圧があるので、直列つなぎで電池セル数を増やすのはこの耐圧による上限で限界がある。一方、電池セルを並列つなぎにすれば、必要な容量は確保できるが、電力調整装置無しで並列接続すると、一部の電池のみが劣化し、持っている電池の性能を使い切れない。

また、電池ごとに電力調整装置を設けた特許第３６５５２７７号公報に記載されるような電源制御システムでは、構成が複雑で装置のコストも増大する。また、電源を切替えて使用する場合には各電源に電流容量の大きいリレーを設ける必要があり、構成が複雑となるし、切替え時に工夫が必要となる。

この発明の目的は、装置の要素の数を抑制しつつ、蓄電可能なエネルギー量を増やした車両の電源装置および車両を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、主蓄電装置と、モータを駆動するインバータに給電を行なう給電ラインと、主蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、電圧変換を行なう第１の電圧変換器と、互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置と、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２の電圧変換器とを備える。

好ましくは、第２の電圧変換器は、複数の副蓄電装置のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう。

好ましくは、車両の電源装置は、主蓄電装置と第１の電圧変換器との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第１の接続部と、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第２の接続部とをさらに備える。第２の接続部は、複数の副蓄電装置のうちのいずれか１つを選択的に第２の電圧変換器に接続する接続状態と、複数の副蓄電装置のうちのいずれにも第２の電圧変換器を接続しない非接続状態とに制御される。

より好ましくは、第１の接続部は、主蓄電装置と第１の電圧変換器との間に接続される第１のリレーと、直列接続された第２のリレーおよび制限抵抗とを含む。直列接続された第２のリレーおよび制限抵抗は、第１のリレーと並列に接続される。第２の接続部は、複数の副蓄電装置のうちの第１の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間に接続される第３のリレーと、複数の副蓄電装置のうちの第２の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間に接続される第４のリレーとを含む。

さらに好ましくは、第１〜第４のリレーは、対応の蓄電装置の同じ極性の一方電極側に設けられる。主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各他方電極は、共通ノードに接続され、各他方電極は、一方電極と逆の極性を有する。車両の電源装置は、共通ノードと第１、第２の電圧変換器との間に設けられる第５のリレーをさらに備える。

さらに好ましくは、車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備える。制御部は、第１、第２のリレーの少なくとも一方を導通させ、かつ第１の電圧変換器によって給電ラインの電圧を第１の副蓄電装置の電圧に変換した後に、第３のリレーを導通させる。

さらに好ましくは、車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備える。制御部は、第３のリレーを導通状態から非導通状態に変化させる場合に、第１の副蓄電装置と給電ラインとの間の電力授受が零になるように第１、第２の電圧変換器を制御する。

さらに好ましくは、制御部は、第１、第２の電圧変換器およびインバータのいずれかを作動させて給電ラインの電圧を第１の副蓄電装置の電圧よりも高くしてから第２の電圧変換器の動作を停止させ、第１の副蓄電装置と給電ラインとの間の電力授受を零にする。

さらに好ましくは、車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備える。制御部は、第３のリレーを非導通状態にした後に、第１の電圧変換器を作動させて給電ラインの電圧を第２の副蓄電装置の電圧に調圧してから第４のリレーを導通させる。

好ましくは、複数の副蓄電装置のうちの第１の副蓄電装置と主蓄電装置とは、給電ラインに接続される電気負荷に許容された最大パワーを出力可能である。

この発明は、他の局面では、上記いずれかの車両の電源装置を搭載する車両である。

この発明によれば、車両に搭載する装置の要素の数を抑制しつつ、蓄電可能なエネルギー量を増やすことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
図１を参照して、車両１は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２と、接続部３９Ａ，３９Ｂと、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨと、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ１，１０Ｂ２，１３，２１Ａ，２１Ｂと、インバータ１４，２２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

本実施の形態に示される車両の電源装置は、主蓄電装置であるバッテリＢＡと、モータジェネレータＭＧ２を駆動するインバータ１４に給電を行なう給電ラインＰＬ２と、主蓄電装置（ＢＡ）と給電ラインＰＬ２との間に設けられ、電圧変換を行なう電圧変換器である昇圧コンバータ１２Ａと、互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置であるバッテリＢＢ１，ＢＢ２と、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）と給電ラインＰＬ２との間に設けられ、電圧変換を行なう電圧変換器である昇圧コンバータ１２Ｂとを備える。

電圧変換器（１２Ｂ）は、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう。

副蓄電装置（ＢＢ１またはＢＢ１の一方）と主蓄電装置（ＢＡ）とは、たとえば、同時使用することにより給電ラインに接続される電気負荷（２２およびＭＧ２）に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しないＥＶ（Electric Vehicle）走行において最大パワーの走行が可能である。副蓄電装置の蓄電状態が悪化したら、副蓄電装置を交換してさらに走行させればよい。そして副蓄電装置の電力が消費されてしまったら、主蓄電装置に加えてエンジンを使用することによって、副蓄電装置を使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。

また、このような構成とすることにより、昇圧コンバータ１２Ｂを複数の副蓄電装置で兼用するので、昇圧コンバータの数を蓄電装置の数ほど増やさなくて良くなる。ＥＶ走行距離をさらに伸ばすには、バッテリＢＢ１，ＢＢ２に並列にさらにバッテリを追加すればよい。

好ましくは、この車両に搭載される蓄電装置は外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、たとえばＡＣ１００Ｖの商用電源８に接続するためのバッテリ充電装置（６）を含む。バッテリ充電装置（６）は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリに与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式や昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。

平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ａは、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬＡを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ａは、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ１Ｂと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の両端間の電圧ＶＬＢを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

接続部３９Ａは、バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒと、バッテリＢＡの負極（接地ラインＳＬ１）とノードＮ２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３とを含む。

システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１０Ａは、バッテリＢＡの端子間の電圧ＶＡを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＡとともにバッテリＢＡの充電状態を監視するために、バッテリＢＡに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

接続部３９Ｂは、電源ラインＰＬ１Ｂおよび接地ラインＳＬ２とバッテリＢＢ１、ＢＢ２との間に設けられている。接続部３９Ｂは、バッテリＢＢ１の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるリレーＳＲ１と、バッテリＢＢ１の負極と接地ラインＳＬ２との間に接続されるリレーＳＲ１Ｇと、バッテリＢＢ２の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるリレーＳＲ２と、バッテリＢＢ２の負極と接地ラインＳＬ２との間に接続されるリレーＳＲ２Ｇとを含む。リレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４，ＣＯＮＴ５にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。リレーＳＲ１Ｇ，ＳＲ２Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ６，ＣＯＮＴ７にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。接地ラインＳＬ２は、後に説明するように昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの中を通ってインバータ１４および２２側に延びている。

電圧センサ１０Ｂ１は、バッテリＢＢ１の端子間の電圧ＶＢＢ１を測定する。電圧センサ１０Ｂ２は、バッテリＢＢ２の端子間の電圧ＶＢＢ２を測定する。図示しないが、電圧センサ１０Ｂ１，１０Ｂ２とともにバッテリＢＢ１，ＢＢ２の充電状態を監視するために、各バッテリに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＢ１，ＢＢ２としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

インバータ１４は、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、インバータ１４と並列的に、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１，ＶＢＢ２，ＶＬＡ，ＶＬＢ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂに対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵＢ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤＢおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。

図２は、図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。
図１、図２を参照して、インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードから引出されたラインＵＬに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードから引出されたラインＶＬに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードから引出されたラインＷＬに接続される。

なお、図１のインバータ２２についても、モータジェネレータＭＧ２に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ１４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図２には、インバータに制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＣ１と制御信号ＰＷＭＩ２，ＰＷＭＣ２がそれぞれインバータ１４，２２に入力される。

図３は、図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。
図１、図３を参照して、昇圧コンバータ１２Ａは、一方端が電源ラインＰＬ１Ａに接続されるリアクトルＬ１と、給電ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

なお、図１の昇圧コンバータ１２Ｂについても、電源ラインＰＬ１Ａに代えて電源ラインＰＬ１Ｂに接続される点が昇圧コンバータ１２Ａと異なるが、内部の回路構成については昇圧コンバータ１２Ａと同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図３には、昇圧コンバータに制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＵＡ，ＰＷＤＡと制御信号ＰＷＵＢ，ＰＷＤＢがそれぞれインバータ１４，２２に入力される。

図４は、図１に示した車両１の変形例である車両１００の構成を示した図である。
図４を参照して、車両１００は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２と、接続部４０Ａ，４０Ｂと、システムメインリレーＳＭＲ３と、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２，ＣＨと、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ１，１０Ｂ２，１３，２１Ａ，２１Ｂと、インバータ１４，２２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。すなわち、接続部３９Ａ，３９Ｂに代えて接続部４０Ａ，４０Ｂを含み、バッテリＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２に共用される負極側のシステムメインリレーＳＭＲ３が接続部４０Ａとは別に設けられる点が、車両１００と車両１との異なる点である。

接続部４０Ａは、バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。バッテリＢＡの負極は接地ラインＳＬ１に接続されている。

接続部４０Ｂは、電源ラインＰＬ１ＢとバッテリＢＢ１、ＢＢ２の正極との間に設けられている。接続部４０Ｂは、バッテリＢＢ１の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるリレーＳＲ１と、バッテリＢＢ２の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるリレーＳＲ２とを含む。リレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４，ＣＯＮＴ５にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。バッテリＢＢ１，ＢＢ２の負極は、ともに接地ラインＳＬ１に接続されている。

図４では、図１と異なり、システムメインリレーＳＭＲ３は、主蓄電装置であるバッテリＢＡの負極からの経路と副蓄電装置であるバッテリＢＢ１，ＢＢ２の各負極からの経路が合流するノードＮ１と接地ラインＳＬ２との間に接続される。つまり、主蓄電装置の負極をシステムから切離すリレーと副蓄電装置の負極をシステムから切離すリレーを１つのシステムメインリレーＳＭＲ３で兼用することによって、リレーの数を減らすことができる。

なお、車両１００の他の部分の構成および動作は、図１の車両１と同様であるのでここでは説明は繰返さない。

図５は、制御装置３０が電源システム起動時に行なう制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図６は、図５のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。この動作波形図は、バッテリＢＡの電源電圧ＶＢＡよりもバッテリＢＢ１の電源電圧ＶＢＢ１のほうが高いようなバッテリ組合せおよび充電状態の場合に実行される例を示したものである。

なお、以降の動作説明は、図４の車両１００に搭載される電源装置に関して行なうが、図１の車両１に搭載される電源装置であっても、たとえばリレーＳＲ１Ｇ，ＳＲ２ＧをシステムメインリレーＳＭＲ３と同時に接続および開放を行なうことによって、同様な動作が実現可能である。

図５，図６を参照して、まずステップＳ１において起動信号ＩＧがＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化したことが検出される。したがって、時刻ｔ１までは、ステップＳ１において起動信号の立上りが検出されないので、ステップＳ１６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

時刻ｔ１において起動信号ＩＧがＯＮ状態に活性化されると、これを制御装置３０はステップＳ１で検出し、処理をステップＳ２に進める。ステップＳ２では、制御装置３０は、制御信号ＣＯＮＴ３、ＣＯＮＴ１を変化させて、システムメインリレーＳＭＲ３を非導通状態から導通状態に変化させ、そしてシステムメインリレーＳＭＲ１を非導通状態から導通状態に変化させる。これに応じて、時刻ｔ２においてシステムメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ３がともに導通する。

すると、制限抵抗Ｒを介してバッテリＢＡから電源ラインＰＬ１Ａに電流が供給される。システム起動前には、コンデンサＣＨは通常は放電されているので電圧ＶＨはゼロであることが多い。そこで昇圧コンバータ１２Ａの内部のダイオードＤ１には順方向の電流が流れ時刻ｔ２〜時刻ｔ３においてコンデンサＣＨに次第に充電がされることにより電圧ＶＨがバッテリＢＡの電源電圧ＶＢＡまで上昇する。制限抵抗Ｒを介してコンデンサＣＨをプリチャージするのは、過大な突入電流によりシステムメインリレーが溶着してしまうのを避けるためである。

ステップＳ３では、制御装置３０は、電圧センサ１３を用いて電圧ＶＨを観測し、バッテリ電圧ＶＢＡ付近まで上昇したか否かを判断する。たとえばこの判断は｜ＶＨ−ＶＢＡ｜が所定のしきい値より小さくなったかどうかで判断しても良い。ステップＳ３においてまだ電圧ＶＨの上昇が足らず、コンデンサＣＨのプリチャージが完了していないと判断された場合には、再びステップＳ３の処理が実行され電圧が上昇するまで時間待ちを行なう。なお、このようなステップＳ３の判断に代えて、コンデンサＣＨのプリチャージに要する最大の時間の時間待ちを行なう処理を行なっても良い。

ステップＳ３においてコンデンサＣＨのプリチャージが完了した場合には、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、制御装置３０は、時刻ｔ３に示されるように、システムメインリレーＳＭＲ２の状態を非導通状態から導通状態に変更し、そしてシステムメインリレーＳＭＲ１の状態を導通状態から非導通状態に変更する。これによって、昇圧コンバータ１２Ａには、制限抵抗Ｒを介さずにバッテリＢＡから電流が供給可能となる。

ステップＳ４のリレーの切替えが終了すると、ステップＳ５において、電圧ＶＨよりもバッテリＢＢ１の電圧ＶＢＢ１が高いか否かが判断される。なお、このステップＳ５の判断は、バッテリＢＢ１とバッテリＢＡの充電状態の管理やバッテリＢＢ１とバッテリＢＡの各々に用いるバッテリ種類、バッテリセル数の選択の結果、必ずＶＢＢ１＞ＶＢＡであることがわかっている場合には省略しても良い。

図６に示す例はＶＢＢ１＞ＶＢＡの場合であるので、ステップＳ５からステップＳ６に処理が進む。なお、ＶＢＢ１＜ＶＢＡの場合については後に図７を用いて説明する。ステップＳ６では、昇圧コンバータ１２Ｂの上アームつまり図３のＩＧＢＴ素子Ｑ１がＯＮ状態に設定される。これにより、時刻ｔ４〜ｔ５においてコンデンサＣ２にも充電が行なわれ電圧ＶＬＢが電圧ＶＨと同じ程度まで上昇する。

その後、ステップＳ７において制御装置３０は、電圧ＶＨの目標電圧を電圧ＶＢＢ１に設定して昇圧コンバータ１２Ａの昇圧動作を開始させる。このとき昇圧コンバータ１２Ａにおいては、昇圧動作が行なわれるようにデューティー比が設定され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングが行なわれる。その結果時刻ｔ５〜ｔ６において電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ１に向けて昇圧され、これに追従して電圧ＶＬＢも電圧ＶＢＢ１に向けて上昇する。

続いてステップＳ８では、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１に等しくなったか否かが判断される。この判断は、たとえば｜ＶＬＢ−ＶＢＢ１｜が所定のしきい値以下であるか否かを判断すればよい。

ステップＳ８において、電圧ＶＬＢの上昇が不足してまだ電圧ＶＢＢ１に到達しない場合にはステップＳ７に処理が戻り昇圧動作が継続される。

一方、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１にほぼ等しくなれば、リレーＳＲ１を接続したときに過大な突入電流が流れることはない。したがって、制御装置３０は、電圧ＶＬＢを電圧ＶＢＢ１付近まで上昇させ、ステップＳ８からステップＳ９に処理を進め、時刻ｔ６に示すように昇圧コンバータ１２Ａの昇圧動作を停止させる。

その後ステップＳ１０において、時刻ｔ７に示すように昇圧コンバータ１２Ｂの上アームをＯＮ状態からＯＦＦ状態に戻し、ステップＳ１４において、時刻ｔ８に示すようにリレーＳＲ１を導通させる。そして、ステップＳ１５において時刻ｔ９に示すように起動完了を示すＲｅａｄｙランプを点灯させる。

続いて、ステップＳ５において、電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ１より高かった場合について説明する。この場合は、ステップＳ５からステップＳ１１に処理が進められる。

図７は、図５のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の他の一例を示す動作波形図である。この動作波形図は、バッテリＢＡの電源電圧ＶＢＡよりもバッテリＢＢ１の電源電圧ＶＢＢ１のほうが低いようなバッテリ組合せおよび充電状態の場合に実行される例を示したものである。

図７において、時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３は、それぞれ図６の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３に対応するものであり、時刻ｔ１３までは図７には図６と同様な波形の変化が示されているので、説明は繰返さない。

図７では、時刻ｔ１３において、コンデンサＣＨのプリチャージが完了し、システムメインリレーＳＭＲ１からシステムメインリレーＳＭＲ２への切替えが完了した時点において、ＶＨはＶＢＢ１よりも高くなっている。したがって、図５ではステップＳ５からステップＳ１１に処理が進む。

ステップＳ１１では、昇圧コンバータ１２Ｂに対して降圧指令が出力され、電圧ＶＬＢの目標電圧が電圧ＶＢＢ１に設定される。そして、ステップＳ１２において電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１にほぼ等しくなったか否かが判断される。たとえばこの判断は｜ＶＬＢ−ＶＢＢ１｜が所定のしきい値より小さくなったかどうかで判断しても良い。

ステップＳ１２において、まだ電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１に近づいていない場合には、ステップＳ１１に処理が戻り降圧動作が継続される。

時刻ｔ１４に示すように昇圧コンバータ１２Ｂの動作を開始させた直後は、コンデンサＣ２に充電が行なわれることにより電圧ＶＬＢは当初上昇するが、その後、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１に向かって収束していく。

時刻ｔ１５において、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ１に十分近づいて、ステップＳ１２の条件が成立すると、ステップＳ１２からステップＳ１３に処理が進み、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂのスイッチングを停止させる。

その後、制御装置３０は、時刻ｔ１６に示すようにステップＳ１４においてリレーＳＲ１を導通させ、時刻ｔ１７に示すように起動完了を示すＲｅａｄｙランプを点灯させる。

ステップＳ１５の処理が終了するとステップＳ１６において制御はメインルーチンに移される。

このように、昇圧コンバータ１２Ａを用いて電圧ＶＬＢをバッテリＢＢ１の電圧ＶＢＢ付近に調整してからリレーＳＲ１を接続することにしたので、制限抵抗ＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ１のような重複する電流経路をバッテリＢＢ１に関しては設けなくて良くなる。バッテリＢＢ２を接続するときも同様な制御を行なうことで、バッテリＢＢ２に関しても制限抵抗ＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ１のような重複する電流経路を設けなくて良くなる。

図８は、制御装置３０が副蓄電装置であるバッテリＢＢ１の切離しを行なう制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１、図８を参照して、ステップＳ２１では、制御装置３０は、現在使用中であるバッテリＢＢ１の充電状態ＳＯＣ（ＢＢ１）（ただし、ＳＯＣ：State Of Charge）が所定のしきい値より小さくなったか否かを判断する。まだ充電状態ＳＯＣ（ＢＢ１）が所定のしきい値以上である場合は、バッテリＢＢ１は継続して使用することが可能であるので、ステップＳ２６に処理が進み、制御装置３０はバッテリＢＡとバッテリＢＢ１の両方を用いて車両を走行させることを選択してステップＳ２７に処理を進めて制御をメインルーチンに移す。

充電状態ＳＯＣ（ＢＢ１）が所定のしきい値より小さい場合は、バッテリＢＢ１はこれ以上放電させることができないので、ステップＳ２２に処理が進められる。

ステップＳ２２では、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ａをスイッチングし、電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ１より高い状態を維持させる。これにより、昇圧コンバータ１２Ｂを停止させた状態にしても図３のダイオードＤ１に順方向の電流が流れなくなる。したがってステップＳ２３において、昇圧コンバータ１２Ｂのスイッチングを停止させ、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを両方ともオフさせたシャットダウン状態にする。

すると、電流がリレーＳＲ１に流れない状態になっているので、リレーＳＲ１を切離す際に放電によって溶着が起こる心配が無くなる。そこで、制御装置３０は、ステップＳ２４においてリレーＳＲ１を切離して、ステップＳ２５においてバッテリＢＡのみを用いた走行を行なうことを選択する。

ステップＳ２５のバッテリＢＡのみを用いた走行では、必要に応じてエンジン４が運転されて、車輪を回転させる直接伝達されるトルクやモータジェネレータＭＧ１を回して発電をするためのトルクが発生される。

図９は、制御装置３０が副蓄電装置を切替える制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１０は、図９のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。この動作波形図は、電圧ＶＨよりもバッテリＢＢ２の電源電圧ＶＢＢ２のほうが高いようなバッテリ組合せ、充電状態、昇圧状態の場合に実行される例を示したものである。

図９，図１０を参照して、時刻ｔ２１までは、システムメインリレーＳＭＲ１がＯＦＦ状態、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３がＯＮ状態に設定され、リレーＳＲ１が導通状態にあってバッテリＢＢ１が使用されており、リレーＳＲ２が非導通状態にあってバッテリＢＢ２は使用されていない。また、昇圧コンバータ１２Ａが動作中であって電圧ＶＨは電圧ＶＢＡよりも昇圧されている。また、昇圧コンバータ１２Ｂも動作中であって、電圧ＶＨは電圧ＶＬＢよりも昇圧されている。

また、時刻ｔ２１までは、バッテリＢＢ１の充電状態ＳＯＣ（ＢＢ１）が所定のしきい値以上であるので、バッテリ交換の必要がなくステップＳ４１からステップＳ５６に処理が進み、制御はメインルーチンに移されている。

時刻ｔ２１において、制御装置３０は、現在使用中であるバッテリＢＢ１の充電状態ＳＯＣ（ＢＢ１）が所定のしきい値より小さくなったことが検出されると、バッテリＢＢ１をバッテリＢＢ２に交換する必要があるので、ステップＳ４１からステップＳ４２に処理が進む。

ステップＳ４２では、時刻ｔ２１〜ｔ２５に示されるように、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ａをスイッチングし、電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ１より高い状態を維持させる（図１０では昇圧１と示されている）。これにより、時刻ｔ２２において、ステップＳ４３の昇圧コンバータ１２Ｂを停止させる処理を行なっても、図３のダイオードＤ１に順方向の電流が流れなくなる。したがってステップＳ４３において、昇圧コンバータ１２Ｂのスイッチングを停止させ、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートを両方ともオフさせたシャットダウン状態にする。

すると、電流がリレーＳＲ１に流れない状態になっているのでリレーＳＲ１を切離す際に放電によって溶着が起こる心配が無くなる。そこで、制御装置３０は、ステップＳ４４において、時刻ｔ２３で示すように、リレーＳＲ１をＯＦＦ状態に設定する。

続いてステップＳ４５においてバッテリＢＢ２の電圧ＶＢＢ２が電圧ＶＨよりも高いか否かが判断される。図１０に示した動作波形ではＶＢＢ２＞ＶＨの場合が示されているので、処理はステップＳ４５からステップＳ４６に進む。なお、ＶＢＢ２＜ＶＨの場合については、後に図１１を用いて説明する。

ステップＳ４６においては、時刻ｔ２４に示すように、昇圧コンバータ１２Ｂの上アームつまり図３のＩＧＢＴ素子Ｑ１がＯＮ状態に設定される。これにより、時刻ｔ２４〜ｔ２５においてコンデンサＣ２にも充電が行なわれ電圧ＶＬＢが電圧ＶＨと同じ程度まで上昇する。

その後、ステップＳ４７において制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ａの昇圧動作を電圧ＶＨの目標電圧を電圧ＶＢＢ２に設定して行なわせる（図１０では昇圧２と示されている）。このとき昇圧コンバータ１２Ａにおいては、さらに昇圧動作が行なわれるようにデューティー比が設定され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングが行なわれる。その結果時刻ｔ２５〜ｔ２６において電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ２に向けて昇圧され、これに追従して電圧ＶＬＢも電圧ＶＢＢ２に向けて上昇する。

続いてステップＳ４８では、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２に等しくなったか否かが判断される。この判断は、たとえば｜ＶＬＢ−ＶＢＢ２｜が所定のしきい値以下であるか否かを判断すればよい。

ステップＳ４８において、電圧ＶＬＢの上昇が不足してまだ電圧ＶＢＢ２に到達しない場合にはステップＳ４７に処理が戻り昇圧動作が継続される。

一方、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２にほぼ等しくなれば、リレーＳＲ２を接続したときに過大な突入電流が流れることはない。したがって、制御装置３０は、電圧ＶＬＢを電圧ＶＢＢ２付近まで上昇させ、ステップＳ４８からステップＳ４９に処理を進め、時刻ｔ２６に示すように昇圧コンバータ１２Ｂをシャットダウン状態に戻す。すなわち、昇圧コンバータ１２Ｂの上アームをＯＮ状態からＯＦＦ状態に戻す。そして、ステップＳ５３において、時刻ｔ２７に示すようにリレーＳＲ２を導通させる。そして、ステップＳ５４において時刻ｔ２８に示すように再び昇圧コンバータ１２Ｂを作動させ、ステップＳ５５および時刻ｔ２９に示すバッテリ切替え完了となる。

続いて、ステップＳ４５において、電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ２より高かった場合について説明する。この場合は、ステップＳ４５からステップＳ５０に処理が進められる。

図１１は、図９のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の他の一例を示す動作波形図である。この動作波形図は、電圧ＶＨよりもバッテリＢＢ２の電源電圧ＶＢＢ２のほうが低いようなバッテリ組合せ、充電状態、昇圧状態の場合に実行される例を示したものである。

図１１において、時刻ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３は、それぞれ図１０の時刻ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３に対応するものであり、時刻ｔ３３までは図１１は図１０と同様な波形の変化が示されているので、説明は繰返さない。

図１１では、時刻ｔ３３において、リレーＳＲ１がＯＦＦ状態に設定された時点で電圧ＶＨが電圧ＶＢＢ２よりも高くなっている。従って図９のフローチャートではステップＳ４５からステップＳ５０に処理が進む。

ステップＳ５０では、時刻ｔ３４以降「降圧」と示されるように電圧ＶＬＢの目標電圧をＶＢＢ２に設定した状態で昇圧コンバータ１２Ｂのスイッチング動作が開始される。そして、ステップＳ５１において電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２にほぼ等しくなったか否かが判断される。たとえばこの判断は｜ＶＬＢ−ＶＢＢ２｜が所定のしきい値より小さくなったかどうかで判断しても良い。

ステップＳ５１において、まだ電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２に近づいていない場合には、ステップＳ５０に処理が戻り降圧動作が継続される。

時刻ｔ３４に示すように昇圧コンバータ１２Ｂの動作を開始させた直後は、コンデンサＣ２に充電が行なわれることにより電圧ＶＬＢは当初上昇するが、その後、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２に向かって収束していく。

時刻ｔ３５において、電圧ＶＬＢが電圧ＶＢＢ２に十分近づいて、ステップＳ５１の条件が成立すると、ステップＳ５１からステップＳ５２に処理が進み、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂのスイッチングを停止させる。

その後、制御装置３０は、時刻ｔ３６に示すようにステップＳ５３においてリレーＳＲ２を導通させ、時刻ｔ３７に示すように昇圧コンバータ１２Ｂの動作を再開させる。そして、ステップＳ５５および時刻ｔ３８に示すように、バッテリ切替えが完了する。

このように、昇圧コンバータ１２Ａ、１２Ｂを用いて電圧ＶＬＢをバッテリＢＢ２の電圧ＶＢＢ２付近に調整してからリレーＳＲ２を接続することにしたので、制限抵抗ＲおよびシステムメインリレーＳＭＲ１のような重複する電流経路をバッテリＢＢ２に関しては設けなくて良くなる。

最後に、再び図１および図４を参照して本実施の形態について総括的に説明する。
車両の電源装置は、主蓄電装置（ＢＡ）と、モータ（ＭＧ２）を駆動するインバータ（１４）に給電を行なう給電ライン（ＰＬ２）と、主蓄電装置（ＢＡ）と給電ライン（ＰＬ２）との間に設けられ、電圧変換を行なう第１の電圧変換器（１２Ａ）と、互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）と、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）と給電ライン（ＰＬ２）との間に設けられ、電圧変換を行なう第２の電圧変換器（１２Ｂ）とを備える。

第２の電圧変換器（１２Ｂ）は、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう。

車両の電源装置は、主蓄電装置（ＢＡ）と第１の電圧変換器（１２Ａ）との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第１の接続部（３９Ａまたは４０Ａ）と、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）と第２の電圧変換器（１２Ｂ）との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第２の接続部（３９Ｂまたは４０Ｂ）とを備える。第２の接続部（３９Ｂまたは４０Ｂ）は、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）のうちのいずれか１つを選択的に第２の電圧変換器（１２Ｂ）に接続する接続状態と、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）のうちのいずれにも第２の電圧変換器（１２Ｂ）を接続しない非接続状態とに制御される。

第１の接続部（３９Ａまたは４０Ａ）は、主蓄電装置と第１の電圧変換器との間に接続される第１のリレー（ＳＭＲ２）と、直列接続された第２のリレー（ＳＭＲ１）および制限抵抗（Ｒ）とを含む。直列接続された第２のリレー（ＳＭＲ１）および制限抵抗（Ｒ）は、第１のリレー（ＳＭＲ２）と並列に接続される。第２の接続部（４０Ｂ）は、複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）のうちの第１の副蓄電装置（ＢＢ１）と第２の電圧変換器（１２Ｂ）との間に接続される第３のリレー（ＳＲ１）と、複数の副蓄電装置のうちの第２の副蓄電装置（ＢＢ２）と第２の電圧変換器（１２Ｂ）との間に接続される第４のリレー（ＳＲ２）とを含む。

第１〜第４のリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＲ１，ＳＲ２）は、対応の蓄電装置の同じ極性の一方電極側に設けられる。主蓄電装置（ＢＡ）および複数の副蓄電装置（ＢＢ１，ＢＢ２）の各他方電極は、共通ノード（Ｎ１）に接続される。各他方電極は、一方電極と逆の極性を有する。車両の電源装置は、共通ノード（Ｎ１）と第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）との間に設けられる第５のリレー（ＳＭＲ３）を備える。

車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）の制御を行ない、第１〜第４のリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＲ１，ＳＲ２）の開閉制御を行なう制御部（３０）を備える。制御部（３０）は、第１、第２のリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２）の少なくとも一方を導通させ、かつ第１の電圧変換器（１２Ａ）によって給電ライン（ＰＬ２）の電圧（ＶＨ）を第１の副蓄電装置（ＢＢ１）の電圧（ＶＢＢ１）に変換した後に、第３のリレー（ＳＲ１）を導通させる。

車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）の制御を行ない、第１〜第４のリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＲ１，ＳＲ２）の開閉制御を行なう制御部（３０）を備える。制御部（３０）は、第３のリレー（ＳＲ１）を導通状態から非導通状態に変化させる場合に、第１の副蓄電装置（ＢＢ１）と給電ライン（ＰＬ２）との間の電力授受が零になるように第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）を制御する。

制御部（３０）は、第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）およびインバータ（２２）のいずれかを作動させて給電ライン（ＰＬ２）の電圧（ＶＨ）を第１の副蓄電装置（ＢＢ１）の電圧（ＶＢＢ１）よりも高くしてから第２の電圧変換器（１２Ｂ）の動作を停止させ、第１の副蓄電装置（ＢＢ１）と給電ライン（ＰＬ２）との間の電力授受を零にする。

車両の電源装置は、第１、第２の電圧変換器（１２Ａ，１２Ｂ）の制御を行ない、第１〜第４のリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＲ１，ＳＲ２）の開閉制御を行なう制御部（３０）を備える。制御部（３０）は、第３のリレー（ＳＲ１）を非導通状態にした後に、第１の電圧変換器（１２Ａ）およびインバータ（２２）のいずれかを作動させて給電ライン（ＰＬ２）の電圧を第２の副蓄電装置の電圧に調圧してから第４のリレーを導通させる。

複数の副蓄電装置のうちの第１の副蓄電装置（ＢＢ１）と主蓄電装置（ＢＡ）とは、同時使用することにより給電ラインに接続される電気負荷（２２およびＭＧ２）に許容された最大パワーを出力可能である。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。これらの構成は、いずれも蓄電装置を搭載しており、複数の蓄電装置切替えて長距離の走行を可能とするために本発明が適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。 図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。 図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。 図１に示した車両１の変形例である車両１００の構成を示した図である。 制御装置３０が電源システム起動時に行なう制御を説明するためのフローチャートである。 図５のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。 図５のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の他の一例を示す動作波形図である。 制御装置３０が副蓄電装置であるバッテリＢＢ１の切離しを行なう制御を説明するためのフローチャートである。 制御装置３０が副蓄電装置を切替える制御を説明するためのフローチャートである。 図９のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。 図９のフローチャートに基づいて動作が行なわれた場合の他の一例を示す動作波形図である。

符号の説明

１，１００ 車両、２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、６ バッテリ充電用コンバータ、８ 商用電源、１０Ａ，１０Ｂ１，１０Ｂ２，１３，２１Ａ，２１Ｂ 電圧センサ、１２Ａ，１２Ｂ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４，２５ 電流センサ、３０ 制御装置、３９Ａ，３９Ｂ，４０Ａ，４０Ｂ 接続部、ＢＡ，ＢＢ１，ＢＢ２ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１Ａ，ＰＬ１Ｂ 電源ライン、ＰＬ２ 給電ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー、ＳＲ１，ＳＲ２ リレー、ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ ライン。

Claims (11)

1. 主蓄電装置と、
   モータを駆動するインバータに給電を行なう給電ラインと、
   前記主蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、電圧変換を行なう第１の電圧変換器と、
   互いに並列的に設けられた複数の副蓄電装置と、
   前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、電圧変換を行なう第２の電圧変換器とを備える、車両の電源装置。
2. 前記第２の電圧変換器は、前記複数の副蓄電装置のうちのいずれか１つに選択的に接続されて電圧変換を行なう、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記主蓄電装置と前記第１の電圧変換器との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第１の接続部と、
   前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間に設けられ、電気的な接続の開閉を行なう第２の接続部とをさらに備え、
   前記第２の接続部は、前記複数の副蓄電装置のうちのいずれか１つを選択的に前記第２の電圧変換器に接続する接続状態と、前記複数の副蓄電装置のうちのいずれにも前記第２の電圧変換器を接続しない非接続状態とに制御される、請求項１に記載の車両の電源装置。
4. 前記第１の接続部は、
   前記主蓄電装置と前記第１の電圧変換器との間に接続される第１のリレーと、
   直列接続された第２のリレーおよび制限抵抗とを含み、
   前記直列接続された前記第２のリレーおよび前記制限抵抗は、前記第１のリレーと並列に接続され、
   前記第２の接続部は、
   前記複数の副蓄電装置のうちの第１の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間に接続される第３のリレーと、
   前記複数の副蓄電装置のうちの第２の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間に接続される第４のリレーとを含む、請求項３に記載の車両の電源装置。
5. 前記第１〜第４のリレーは、対応の蓄電装置の同じ極性の一方電極側に設けられ、
   前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の各他方電極は、共通ノードに接続され、
   各前記他方電極は、前記一方電極と逆の極性を有し、
   前記共通ノードと前記第１、第２の電圧変換器との間に設けられる第５のリレーをさらに備える、請求項４に記載の車両の電源装置。
6. 前記第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、前記第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１、第２のリレーの少なくとも一方を導通させ、かつ前記第１の電圧変換器によって前記給電ラインの電圧を前記第１の副蓄電装置の電圧に変換した後に、前記第３のリレーを導通させる、請求項４に記載の車両の電源装置。
7. 前記第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、前記第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第３のリレーを導通状態から非導通状態に変化させる場合に、前記第１の副蓄電装置と前記給電ラインとの間の電力授受が零になるように前記第１、第２の電圧変換器を制御する、請求項４に記載の車両の電源装置。
8. 前記制御部は、前記第１、第２の電圧変換器および前記インバータのいずれかを作動させて前記給電ラインの電圧を前記第１の副蓄電装置の電圧よりも高くしてから前記第２の電圧変換器の動作を停止させ、前記第１の副蓄電装置と前記給電ラインとの間の電力授受を零にする、請求項７に記載の車両の電源装置。
9. 前記第１、第２の電圧変換器の制御を行ない、前記第１〜第４のリレーの開閉制御を行なう制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第３のリレーを非導通状態にした後に、前記第１の電圧変換器を作動させて前記給電ラインの電圧を前記第２の副蓄電装置の電圧に調圧してから前記第４のリレーを導通させる、請求項４に記載の車両の電源装置。
10. 前記複数の副蓄電装置のうちの第１の副蓄電装置と前記主蓄電装置とは、前記給電ラインに接続される電気負荷に許容された最大パワーを出力可能である、請求項１に記載の車両の電源装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車両の電源装置を搭載する車両。

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