JP2013038910A - 電源システムおよびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電時の損失を低減可能な電源システムおよびそれを備える車両を提供する。
【解決手段】外部電源５０による蓄電装置１０，１２の外部充電時に、電圧センサ４２によって検出される外部電源５０の電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈよりも高いとき、ＲＬＹ２２，２８およびＳＭＲ３０がオンにされ、ＲＬＹ２４，２６がオフにされる。これにより、蓄電装置１０，１２が正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続される。外部充電時に電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下であるときは、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８がオンにされ、ＳＭＲ３０がオフにされる。これにより、蓄電装置１０，１２が正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続される。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備える車両に関し、特に、外部電源によって充電可能な複数の蓄電装置を備える電源システム、およびそれを搭載した車両に関する。

蓄電装置に蓄えられた電力によって電動機を駆動して走行する、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が知られている。このような車両において、車両外部の電源（以下「外部電源」と称する。）によって蓄電装置を充電する構成が提案されている（以下、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。）。たとえば、特開２００９−２２５５８７号公報には、そのような外部充電可能な車両の構成が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２２５５８７号公報 特開平５−２３６６０８号公報 特開２００５−２１０８４０号公報

外部充電時に外部電源の電圧と蓄電装置の電圧との差が小さいほど、電力変換に要する仕事が少なくて済むので、外部充電時の損失は小さくなる。また、外部電源から供給される充電電力を一定とした場合、蓄電装置の電圧が高いほど、充電電流が小さくなるので、ジュール熱による損失は小さくなる。上記公報では、このような観点での外部充電時の損失低減についての検討は行なわれていない。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部充電時の損失を低減可能な電源システムおよびそれを備える車両を提供することである。

この発明によれば、電源システムは、複数の蓄電装置と、充電装置と、切替装置とを備える。複数の蓄電装置は、外部電源によって充電可能である。充電装置は、外部電源によって複数の蓄電装置を充電する。切替装置は、外部電源による複数の蓄電装置の充電時に、外部電源に応じて複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える。

好ましくは、切替装置は、外部電源の電圧に応じて、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える。

好ましくは、切替装置は、外部電源の電圧が所定のしきい値よりも低いとき、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続し、外部電源の電圧がしきい値以上のとき、複数の蓄電装置を充電装置に直列に接続する。

好ましくは、しきい値は、複数の蓄電装置の電圧により決定される。
また、好ましくは、切替装置は、外部電源から供給される電力に応じて、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える。

好ましくは、切替装置は、外部電源から供給される電力が所定のしきい値よりも大きいとき、複数の蓄電装置を充電装置に直列に接続し、外部電源から供給される電力がしきい値以下のとき、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続する。

好ましくは、しきい値は、充電装置の定格電流により決定される。
また、好ましくは、切替装置は、外部電源が蓄電装置を急速に充電するための急速充電用電源であるか否かによって、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える。

好ましくは、切替装置は、外部電源が急速充電用電源であるとき、複数の蓄電装置を充電装置に直列に接続し、外部電源が急速充電用電源でないとき、複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続する。

好ましくは、切替装置は、複数の第１の開閉器と、少なくとも１つの第２の開閉器と、制御装置とを含む。複数の第１の開閉器は、複数の蓄電装置に対応して設けられ、複数の蓄電装置と充電装置との間の電路にそれぞれ設けられる。少なくとも１つの第２の開閉器は、複数の蓄電装置を直列接続するためのものである。制御装置は、外部電源に応じて複数の第１の開閉器および少なくとも１つの第２の開閉器の開閉動作を制御する。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムと、電源システムから供給される電力によって走行駆動力を発生する電動機とを備える。

この発明においては、充電装置を用いて、外部電源によって複数の蓄電装置が充電される。ここで、切替装置によって、外部充電時に外部電源に応じて複数の蓄電装置を充電装置に並列に接続するか直列に接続するかが切替えられるので、複数の蓄電装置の接続構成（並列または直列）を外部電源に応じて適宜切替えることができる。したがって、この発明によれば、外部充電時の損失を低減することが可能となる。

この発明の実施の形態１による電源装置を搭載した車両の全体ブロック図である。 充電器の構成例を示す回路図である。 ＥＣＵにより実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例１におけるＥＣＵにより実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の変形例２におけるＥＣＵにより実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 蓄電装置のＳＯＣの変化と走行モードとの関係を示した図である。 実施の形態２におけるＥＣＵにより実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の変形例におけるＥＣＵにより実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両は、蓄電装置１０，１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する。）１４，１６，１８，２０，３０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）３２と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３３と、モータジェネレータ（以下「ＭＧ（Motor Generator）」と称する。）３４と、駆動輪３６とを備える。また、車両は、インレット３８と、充電器４０と、リレー（以下「ＲＬＹ」と称する。）２２，２４，２６，２８と、電圧センサ４２と、電流センサ４３と、ＥＣＵ４４とをさらに備える。

蓄電装置１０，１２の各々は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。なお、各蓄電装置１０，１２として、大容量のキャパシタも採用可能であり、外部電源５０やＰＣＵ３２から供給される電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ３２へ出力可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

ＳＭＲ１４は、蓄電装置１０の正極と正極線ＰＬ１との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ１によってオン／オフされる。ＳＭＲ１６は、蓄電装置１０の負極と負極線ＮＬ１との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ２によってオン／オフされる。ＳＭＲ１８は、蓄電装置１２の正極と正極線ＰＬ１との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ３によってオン／オフされる。ＳＭＲ２０は、蓄電装置１２の負極と負極線ＮＬ１との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ４によってオン／オフされる。ＳＭＲ３０は、蓄電装置１０の負極と蓄電装置１２の正極との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ９によってオン／オフされる。

ＰＣＵ３２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続され、ＭＧ−ＥＣＵ３３からの制御信号に基づいてＭＧ３４を駆動する。また、車両の制動時には、ＰＣＵ３２は、駆動輪３６から運動エネルギーを受けてＭＧ３４が発電した電力を電圧変換して正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１へ出力する。ＰＣＵ３２は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含む三相ＰＷＭインバータによって構成される。なお、三相ＰＷＭインバータと正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１との間に電圧コンバータを設けてもよい。

ＭＧ−ＥＣＵ３３は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、ＰＣＵ３２の動作を制御する。

ＭＧ３４は、力行動作および回生動作可能な電動発電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動発電機によって構成される。ＭＧ３４は、ＰＣＵ３２によって駆動され、走行用の駆動トルクを発生して駆動輪３６を駆動する。また、車両の制動時には、ＭＧ３４は、車両の有する運動エネルギーを駆動輪３６から受けて発電する。

インレット３８は、外部電源５０に接続されるコネクタ５２と嵌合可能に構成される。そして、インレット３８は、外部電源５０から供給される電力を受けて充電器４０へ出力する。なお、インレット３８に代えて、外部電源５０のコンセントに接続可能に構成された充電プラグを設けてもよい。

充電器４０は、外部電源５０から電力を受けて蓄電装置１０，１２を充電するように構成される。この充電器４０は、外部電源５０から供給される電力をＥＣＵ４４からの制御信号に基づいて蓄電装置１０，１２の充電電力に変換する。より詳しくは、蓄電装置１０，１２が正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続されているとき、充電器４０は、外部電源５０から供給される電力を蓄電装置１０，１２の電圧レベルに電圧変換して各蓄電装置１０，１２へ出力する。一方、蓄電装置１０，１２が正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続されているとき、充電器４０は、外部電源５０から供給される電力を直列接続された蓄電装置１０，１２の電圧レベルに電圧変換して蓄電装置１０，１２へ出力する。

ＲＬＹ２２は、蓄電装置１０の正極と正極線ＰＬ２との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ５によってオン／オフされる。ＲＬＹ２４は、蓄電装置１０の負極と負極線ＮＬ２との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ６によってオン／オフされる。ＲＬＹ２６は、蓄電装置１２の正極と正極線ＰＬ２との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ７によってオン／オフされる。ＲＬＹ２８は、蓄電装置１２の負極と負極線ＮＬ２との間に設けられ、ＥＣＵ４４からの信号Ｓ８によってオン／オフされる。

電圧センサ４２は、インレット３８から入力される電力の電圧Ｖ（すなわち外部電源５０の電圧）を検出し、その検出値をＥＣＵ４４へ出力する。電流センサ４３は、インレット３８から入力される電流Ｉ（すなわち外部電源５０から供給される電流）を検出し、その検出値をＥＣＵ４４へ出力する。

ＥＣＵ４４は、外部電源５０による蓄電装置１０，１２の充電時（外部充電時）、電圧センサ４２により検出される電圧Ｖに基づいて、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８およびＳＭＲ３０によって構成される切替回路ならびに充電器４０を制御し、蓄電装置１０，１２の充電制御を実行する。

詳しく説明すると、蓄電装置１０，１２の電圧により決定される所定のしきい値よりも電圧Ｖが高いとき、ＥＣＵ４４は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に蓄電装置１０，１２を直列に接続するように上記切替回路を制御し、インレット３８から入力される外部電源５０からの電圧を直列接続された蓄電装置１０，１２の電圧レベルに変換するように充電器４０を制御する。

一方、電圧Ｖが上記しきい値以下のとき、ＥＣＵ４４は、蓄電装置１０，１２を正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続するように上記切替回路を制御し、インレット３８から入力される外部電源５０からの電圧を蓄電装置１０，１２の電圧レベルに変換するように充電器４０を制御する。

なお、上記のしきい値は、たとえば、蓄電装置１０，１２の電圧の高い方に設定される。あるいは、外部電源５０の電圧と直列／並列切替可能な蓄電装置１０，１２側の電圧との差を小さくするとの観点で、上記しきい値を決定してもよい。

図２は、充電器４０の構成例を示す回路図である。図２を参照して、充電器４０は、ノードＮ１に直列に接続されるリアクトルＬ１と、ノードＮ２に直列に接続されるリアクトルＬ２と、平滑コンデンサＣ１と、ブリッジ回路６０，６２，６６と、トランス６４とを含む。

ブリッジ回路６０は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、ノードＮ１，Ｎ２間の交流電圧Ｖａｃを直流電圧に変換して、電力線ＰＬ３，ＮＬ３間へ出力する。電力線ＰＬ３，ＮＬ３間には、平滑コンデンサＣ１が接続される。

ブリッジ回路６２は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、電力線ＰＬ３，ＮＬ３間の直流電圧を交流電力に変換して、トランス６４の一次側へ出力する。トランス６４は、所定の一次／二次側巻線比に従って一次側の交流電圧を電圧変換して、二次側へ出力する。

ブリッジ回路６６は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、トランス６４の二次側の交流電圧を直流電圧に変換し、その変換された直流電圧ＶｄｃをノードＮ３，Ｎ４間へ出力する。

このようにすると、外部電源５０（図１）と蓄電装置１０，１２との間で絶縁を確保しながら、外部電源５０からの交流電圧（たとえばＡＣ１００Ｖ）を、蓄電装置１０，１２を充電する直流電圧Ｖｄｃに変換する、ＡＣ／ＤＣ変換動作を実行できる。

なお、ブリッジ回路６０，６２，６６における、ＡＣ／ＤＣ変換のための電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御については、周知のものを適用可能であるので、詳細な説明は省略する。

図３は、ＥＣＵ４４により実行される蓄電装置１０，１２の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間毎または所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図３とともに図１を参照して、ＥＣＵ４４は、外部電源５０からの外部充電の実行が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。一例として、外部電源５０のコネクタ５２がインレット３８に接続され、所定の充電実行条件が成立しているとき、外部充電の実行が要求されているものと判定される。外部充電の実行が要求されていないと判定されたときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ４４は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ５０へ処理を移行する。

ステップＳ１０において外部充電の実行が要求されているものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４４は、電圧センサ４２によって検出された電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２０）。一例として、しきい値Ｖｔｈは、蓄電装置１０，１２の電圧の高い方に設定されるものとするが、外部電源５０の電圧と直列／並列切替可能な蓄電装置１０，１２側の電圧との差を小さくするとの観点で、しきい値Ｖｔｈを決定してもよい。

電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈよりも高いと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４４は、ＲＬＹ２２，２８をオンにし、ＲＬＹ２４，２６をオフにする。さらに、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ３０をオンにし、ＳＭＲ１４，１６，１８，２０をオフにする（ステップＳ３０）。これにより、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から電気的に切離される。その後、直列接続された蓄電装置１０，１２を外部電源５０によって充電するように充電器４０が制御される。

一方、ステップＳ２０において電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下であると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＥＣＵ４４は、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８をオンにする。さらに、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ３０をオフにし、ＳＭＲ１４，１６，１８，２０をオフにする（ステップＳ４０）。これにより、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から電気的に切離される。その後、並列接続された蓄電装置１０，１２を外部電源５０によって充電するように充電器４０が制御される。

以上のように、この実施の形態１においては、外部電源５０の電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈよりも高いときは、蓄電装置１０，１２を直列に接続して外部電源５０により蓄電装置１０，１２が充電される。一方、電圧Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下であるときは、蓄電装置１０，１２を並列に接続して外部電源５０により蓄電装置１０，１２が充電される。これにより、外部充電時に充電器４０の入出力の電圧差を小さくすることができ、充電器４０の損失が低減される。したがって、この実施の形態１によれば、外部充電時の損失を低減することができる。

［実施の形態１の変形例１］
上記においては、外部電源５０の電圧Ｖに基づいて蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を切替えるものとしたが、この変形例１では、外部電源５０から供給される電力に基づいて蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）が切替えられる。具体的には、外部電源５０から供給される電力が大きい場合には、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続される。一方、外部電源５０から供給される電力が小さい場合には、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続される。

充電器４０の定格電流によって充電電流が制限される場合、外部電源５０の供給能力に制約がなければ、蓄電装置１０，１２を直列に接続することによって充電パワーを大きくすることができる。そこで、この変形例１では、外部電源５０から供給される電力がしきい値よりも大きい場合には、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８およびＳＭＲ３０によって構成される切替回路を制御することによって、蓄電装置１０，１２を直列に接続することとしたものである。なお、上記のしきい値は、たとえば、充電器４０の定格電流によって決定される。すなわち、充電器４０の定格電流が大きいほど、しきい値も大きな値に設定される。

図４は、この変形例１におけるＥＣＵ４４により実行される蓄電装置１０，１２の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図４とともに図１を参照して、このフローチャートは、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０に代えてステップＳ２２を含む。すなわち、ステップＳ１０において外部充電の実行が要求されているものと判定されると、ＥＣＵ４４は、外部電源５０から供給される電力Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。なお、電力Ｐは、たとえば、電圧センサ４２により検出される電圧Ｖおよび電流センサ４３により検出される電流Ｉに基づいて算出することができる。また、しきい値Ｐｔｈは、たとえば、充電器４０の定格電流に基づいて決定され、充電器４０の定格電流が大きいほど大きな値に設定される。

そして、ステップＳ２２において電力Ｐがしきい値Ｐｔｈよりも大きいと判定されると（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ３０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続される。

一方、ステップＳ２２において電力Ｐがしきい値Ｐｔｈ以下であると判定されると（ステップＳ２２においてＮＯ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ４０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続される。

以上のように、この変形例１によれば、外部充電時に蓄電装置１０，１２を直列に接続することによって、蓄電装置１０，１２の並列接続時に比べて、同じ電流値（たとえば充電器４０の定格電流）で充電パワーを大きくすることができる。

［実施の形態１の変形例２］
上記の変形例１では、外部電源５０から供給される電力に基づいて蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を切替えるものとしたが、この変形例２では、外部電源５０が、蓄電装置１０，１２を急速に充電するための急速充電用電源であるか否かによって、蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）が切替えられる。すなわち、供給電力（充電電力）が大きい急速充電用電源によって蓄電装置１０，１２の充電が行なわれる場合には、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続される。一方、急速充電用電源でない通常電源によって蓄電装置１０，１２の充電が行なわれる場合には、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続される。

図５は、この変形例２におけるＥＣＵ４４により実行される蓄電装置１０，１２の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図５とともに図１を参照して、このフローチャートは、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０に代えてステップＳ２４を含む。すなわち、ステップＳ１０において外部充電の実行が要求されているものと判定されると、ＥＣＵ４４は、外部電源５０が急速充電用電源であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。一例として、この判定は、外部電源５０から受ける、外部電源５０の種別（急速充電用電源か通常電源か）や定格電力等に関する信号に基づいて行なわれる。

そして、ステップＳ２４において外部電源５０が急速充電用電源であると判定されると（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ３０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２間に直列に接続される。

一方、ステップＳ２４において、外部電源５０は急速充電用電源ではなく通常電源であると判定されると（ステップＳ２４においてＮＯ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ４０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に並列に接続される。

以上のように、この変形例２によれば、外部電源５０が急速充電用電源であるときに、蓄電装置１０，１２を直列に接続することによって、蓄電装置１０，１２への充電パワーを大きくすることができる。

［実施の形態２］
この実施の形態２では、蓄電装置１０，１２の残存容量（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）に基づいて、車両走行時の走行モードが切替えられる。具体的には、この実施の形態２における車両は、動力源として、ＭＧ３４に加えてエンジンを搭載する。そして、蓄電装置１０，１２のＳＯＣが低下するまでは、エンジンを停止してＭＧ３４のみを用いての走行を優先させるＣＤ（Charge Depleting）モードで走行し、ＳＯＣが低下すると、エンジンを作動させて発電用ＭＧにより発電を行ない、ＳＯＣを目標に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードで走行する。

図６は、蓄電装置１０，１２のＳＯＣの変化と走行モードとの関係を示した図である。図６を参照して、外部電源５０からの外部充電により蓄電装置１０，１２が満充電状態となった後（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）、走行が開始されるものとする。外部充電後、走行モードはＣＤモードに設定される。ＣＤモードでの走行中は、車両の減速時等に回収される回生電力により一時的にＳＯＣが増加することがあるものの、全体としては走行距離の増加に伴ないＳＯＣは減少する。そして、時刻ｔ１においてＳＯＣがしきい値Ｓｔｈに達すると、走行モードがＣＳモードへ切替わり、しきい値Ｓｔｈの近傍にＳＯＣが制御される。

そして、この実施の形態２では、走行モード（ＣＤモード／ＣＳモード）に応じて、蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）が切替えられる。具体的には、走行モードがＣＤモードのときは、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に並列に接続される。一方、走行モードがＣＳモードのときは、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１間に直列に接続される。

ＣＤモードは、主に、外部電源５０によって蓄電装置１０，１２に充電された電力を用いてＭＧ３４のみで走行するモードであり、長距離・高速走行の可能性は小さい。一方、ＣＳモード時は、長距離走行となる可能性が高く、高速走行の可能性も大きい。そこで、この実施の形態２では、高速走行の可能性が小さいＣＤモード時は、蓄電装置１０，１２を並列接続とすることによってＰＣＵ３２への供給電圧を下げ、ＰＣＵ３２における電力変換損失をできる限り低減させて燃費最優先を図ることとしたものである。一方、高速走行の可能性が大きいＣＳモード時は、蓄電装置１０，１２を直列接続とすることによってＰＣＵ３２への供給電圧を高め、走行性能の確保を優先させることとしたものである。

この実施の形態２における電源装置を搭載した車両の全体構成は、図１に示した車両と同じである。

図７は、この実施の形態２におけるＥＣＵ４４により実行される蓄電装置１０，１２の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図７とともに図１を参照して、ＥＣＵ４４は、蓄電装置１０，１２の残存容量（ＳＯＣ）を算出する（ステップＳ１１０）。なお、このＳＯＣは、蓄電装置１０，１２においての満充電状態に対する蓄電量を０〜１００％で表わしたものであり、蓄電装置１０，１２の蓄電残量を示す。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。

次いで、ＥＣＵ４４は、算出された蓄電装置１０，１２のＳＯＣに基づいて、車両の走行モードを制御する（ステップＳ１２０）。具体的には、蓄電装置１０，１２のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（図６）まで低下していなければ、走行モードはＣＤモードとされ、ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈまで低下すると、ＣＤモードからＣＳモードに走行モードが切替えられる。

そして、ステップＳ１３０において走行モードがＣＳモードであると判定されると（ステップＳ１３０において「ＣＳ」）、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ１４，２０をオンにし、ＳＭＲ１６，１８をオフにする。さらに、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ３０をオンにし、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８をオフにする（ステップＳ１４０）。これにより、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１間に直列に接続され、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２から電気的に切離される。

一方、ステップＳ１３０において走行モードがＣＤモードであると判定されると（ステップＳ１３０において「ＣＤ」）、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ１４，１６，１８，２０をオンにする。さらに、ＥＣＵ４４は、ＳＭＲ３０をオフにし、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８をオフにする（ステップＳ１５０）。これにより、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に並列に接続され、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２から電気的に切離される。

以上のように、この実施の形態２によれば、車両の使用状況に応じて、蓄電装置１０，１２からＰＣＵ３２へ適切に電力を供給することができる。

［実施の形態２の変形例］
上記の実施の形態２においては、走行モードに応じて蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を切替えるものとしたが、この変形例では、蓄電装置１０，１２のＳＯＣに基づいて蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）が切替えられる。具体的には、たとえば、蓄電装置１０，１２のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（図６）よりも高い場合には、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に並列に接続され、ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈまで低下すると、蓄電装置１０，１２が正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１間に直列に接続される。

図８は、この変形例におけるＥＣＵ４４により実行される蓄電装置１０，１２の直列／並列切替制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図８とともに図１を参照して、このフローチャートは、図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１２０，Ｓ１３０に代えてステップＳ１３５を含む。すなわち、ステップＳ１１０において蓄電装置１０，１２の残存容量（ＳＯＣ）が算出されると、ＥＣＵ４４は、ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（図６）まで低下したか否かを判定する（ステップＳ１３５）。

そして、残存容量（ＳＯＣ）がしきい値Ｓｔｈまで低下したと判定されると（ステップＳ１３５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ１４０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１間に直列に接続される。

一方、ステップＳ１３５においてＳＯＣはしきい値Ｓｔｈよりも高いと判定されると（ステップＳ１３５においてＮＯ）、ＥＣＵ４４は、ステップＳ１５０へ処理を移行する。すなわち、蓄電装置１０，１２は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に並列に接続される。

以上のように、この変形例によっても、車両の使用状況に応じて、蓄電装置１０，１２からＰＣＵ３２へ適切に電力を供給することができる。

なお、特に図示はしないが、実施の形態２の変形例として、カーナビゲーション装置により設定された走行ルートや目的地などに基づいて、蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を切替えるようにしてもよい。あるいは、蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を利用者が切替えられるようにしてもよい。さらには、部品の温度条件によって蓄電装置１０，１２の接続（直列／並列）を切替えるようにしてもよい。たとえば、ＰＣＵ３２に設けられるインバータと正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１との間に昇圧コンバータが設けられる場合、昇圧コンバータの温度が高いときには、昇圧コンバータの負荷を下げるために蓄電装置１０，１２を直列接続にするなどしてもよい。

また、上記の各実施の形態においては、蓄電装置が２つの場合について代表的に説明したが、この発明は、蓄電装置が２つの場合に限定されるものではなく、蓄電装置が３つ以上設けられる場合にも適用可能である。

また、上記の各実施の形態においては、車両は、ＭＧ３４を動力源とする車両としたが、この発明が適用される車両は、ＭＧ３４のみを動力源とする電気自動車であってもよいし、ＭＧ３４に加えてエンジン（図示せず）をさらに搭載したハイブリッド自動車であってもよい。

なお、上記において、蓄電装置１０，１２は、この発明における「複数の蓄電装置」の一実施例に対応し、充電器４０は、この発明における「充電装置」の一実施例に対応する。また、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８およびＳＭＲ３０は、この発明における「切替装置」の一実施例を形成し、ＲＬＹ２２，２４，２６，２８は、この発明における「複数の第１の開閉器」の一実施例に対応する。さらに、ＳＭＲ３０は、この発明における「少なくとも１つの第２の開閉器」の一実施例に対応し、ＥＣＵ４４は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

１０，１２ 蓄電装置、１４，１６，１８，２０，３０ ＳＭＲ、２２，２４，２６，２８ ＲＬＹ、３２ ＰＣＵ、３３ ＭＧ−ＥＣＵ、３４ ＭＧ、３６ 駆動輪、３８ インレット、４０ 充電器、４２ 電圧センサ、４３ 電流センサ、４４ ＥＣＵ、５０ 外部電源、５２ コネクタ、６０，６２，６６ ブリッジ回路、６４ トランス、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、Ｎ１〜Ｎ４ ノード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、Ｃ１ 平滑コンデンサ。

Claims (11)

1. 外部電源によって充電可能な複数の蓄電装置と、
   前記外部電源によって前記複数の蓄電装置を充電するための充電装置と、
   前記外部電源による前記複数の蓄電装置の充電時に、前記外部電源に応じて前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替えるための切替装置とを備える電源システム。
2. 前記切替装置は、前記外部電源の電圧に応じて、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記切替装置は、前記外部電源の電圧が所定のしきい値よりも低いとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続し、前記外部電源の電圧が前記しきい値以上のとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に直列に接続する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記しきい値は、前記複数の蓄電装置の電圧により決定される、請求項３に記載の電源システム。
5. 前記切替装置は、前記外部電源から供給される電力に応じて、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える、請求項１に記載の電源システム。
6. 前記切替装置は、前記外部電源から供給される電力が所定のしきい値よりも大きいとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に直列に接続し、前記外部電源から供給される電力が前記しきい値以下のとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続する、請求項５に記載の電源システム。
7. 前記しきい値は、前記充電装置の定格電流により決定される、請求項６に記載の電源システム。
8. 前記切替装置は、前記外部電源が前記蓄電装置を急速に充電するための急速充電用電源であるか否かによって、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続するか直列に接続するかを切替える、請求項１に記載の電源システム。
9. 前記切替装置は、前記外部電源が前記急速充電用電源であるとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に直列に接続し、前記外部電源が前記急速充電用電源でないとき、前記複数の蓄電装置を前記充電装置に並列に接続する、請求項８に記載の電源システム。
10. 前記切替装置は、
    前記複数の蓄電装置に対応して設けられ、前記複数の蓄電装置と前記充電装置との間の電路にそれぞれ設けられる複数の第１の開閉器と、
    前記複数の蓄電装置を直列接続するための少なくとも１つの第２の開閉器と、
    前記外部電源に応じて前記複数の第１の開閉器および前記少なくとも１つの第２の開閉器の開閉動作を制御する制御装置とを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の電源システム。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の電源システムと、
    前記電源システムから供給される電力によって走行駆動力を発生する電動機とを備える車両。

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