JP4469000B2 - 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数の蓄電装置を備えた電源システムの充放電制御に関する。

特許第３６５５２７７号公報（特許文献１）は、複数の電源ステージを備える電源制御システムを開示する。この電源制御システムは、互いに並列に接続されて少なくとも１つのインバータに直流電力を供給する複数の電源ステージを備える。各電源ステージは、電池と、ブースト／バックＤＣ−ＤＣコンバータとを含む。

この電源制御システムにおいては、複数の電源ステージにそれぞれ含まれる複数の電池を均等に充放電させ、各電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）がバランスするように複数の電源ステージが制御される（特許文献１参照）。
特許第３６５５２７７号公報 特開２００４−２１５４５９号公報 特開平９−２９８８０５号公報 特開平９−２３３７１０号公報

しかしながら、上記の特許第３６５５２７７号公報に開示される電源制御システムのように複数の電池を均等に充放電させると、たとえば各電池の充放電特性が異なる場合、いずれかの電池において他の電池よりも早く放電限界または充電限界に達してしまう。そうすると、その後は、電源システム全体としての最大の放電特性または充電特性を得ることができなくなる。

また、上記の電源制御システムは、各電源ステージにブースト／バックＤＣ−ＤＣコンバータが設けられるので、コストが大きく増加する。そこで、いくつかの電池を切替器によって１つのコンバータに切替接続可能とし、使用中の電池のＳＯＣが低下すると他の電池に順次切替える構成が考えられる。しかしながら、このような構成においては、使用中の電池の電力配分が適切に行なわれないと、回生充電時に使用中の電池において過充電が発生する可能性がある。

それゆえに、この発明の目的は、複数の蓄電装置を備えることによる十分な充放電特性を有しつつ、使用中の蓄電装置において過充電が発生するのを防止可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数の蓄電装置を備えることによる十分な充放電特性を有しつつ、使用中の蓄電装置において過充電が発生するのを防止可能な電源システムの制御方法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、負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、電力線と、第１および第２のコンバータと、再充電可能な第１の蓄電装置と、再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、切替装置と、制御装置とを備える。電力線は、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受するために設けられる。第１および第２のコンバータは、互いに並列して電力線に接続される。第１の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される。切替装置は、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って複数の第２の蓄電装置のいずれか１つを第２のコンバータに接続可能に構成される。制御装置は、第１および第２のコンバータならびに切替装置を制御する。ここで、制御装置は、切替制御部と、放電分配率算出部と、充電分配率算出部と、コンバータ制御部とを含む。切替制御部は、第２のコンバータに接続されている第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように、複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための指令を生成して切替装置へ出力する。放電分配率算出部は、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とから放電される電力の配分を示す放電分配率を算出する。充電分配率算出部は、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とへ充電される電力の配分を示す充電分配率を算出する。コンバータ制御部は、当該電源システムから負荷装置へ電力を供給する放電モード時、放電分配率に従って第１および第２のコンバータを制御し、負荷装置から当該電源システムへ電力が供給される充電モード時、充電分配率に従って第１および第２のコンバータを制御する。そして、放電分配率算出部は、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々の放電余裕電力量を算出し、第１の蓄電装置の放電余裕電力量と複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計との比率に応じて放電分配率を算出する。また、充電分配率算出部は、第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量を算出し、第１の蓄電装置の充電余裕電力量と第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて充電分配率を算出する。

好ましくは、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々から出力可能な電力は、対応の蓄電装置の状態量（ＳＯＣ）が規定の下限値よりも低下すると制限される。第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々へ入力可能な電力は、対応の蓄電装置の状態量（ＳＯＣ）が規定の上限値を超えると制限される。

さらに好ましくは、放電分配率算出部は、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々について、現在の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）から下限値を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて放電余裕電力量を算出する。充電分配率算出部は、第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々について、上限値から現在の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて充電余裕電力量を算出する。

好ましくは、コンバータ制御部は、第１および第２の制御部を含む。第１の制御部は、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように第１のコンバータを制御する。第２の制御部は、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように第２のコンバータを制御する。

好ましくは、切替装置は、複数のリレーを含む。複数のリレーは、複数の第２の蓄電装置の各々と第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される。

また、この発明によれば、上述したいずれかの電源システムと、駆動力発生部とを備える。駆動力発生部は、電源システムから電力を受けて車両の駆動力を発生する。

また、この発明によれば、電源システムの制御方法は、負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法である。電源システムは、電力線と、第１および第２のコンバータと、再充電可能な第１の蓄電装置と、再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、切替装置とを含む。電力線は、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受するために設けられる。第１および第２のコンバータは、互いに並列して電力線に接続される。第１の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される。切替装置は、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、複数の第２の蓄電装置のいずれか１つを第２のコンバータに接続可能に構成される。そして、制御方法は、第２のコンバータに接続されている第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように切替装置を制御するステップと、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とから放電される電力の配分を示す放電分配率を算出するステップと、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とへ充電される電力の配分を示す充電分配率を算出するステップと、当該電源システムから負荷装置へ電力を供給する放電モード時、放電分配率に従って第１および第２のコンバータを制御し、負荷装置から当該電源システムへ電力が供給される充電モード時、充電分配率に従って第１および第２のコンバータを制御するステップとを備える。放電分配率を算出するステップは、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々の放電余裕電力量を算出するサブステップと、第１の蓄電装置の放電余裕電力量と複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計との比率に応じて放電分配率を算出するサブステップとを含む。充電分配率を算出するステップは、第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量を算出するサブステップと、第１の蓄電装置の充電余裕電力量と第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて充電分配率を算出するサブステップとを含む。

好ましくは、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々から出力可能な電力は、対応の蓄電装置の状態量（ＳＯＣ）が規定の下限値よりも低下すると制限される。第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々へ入力可能な電力は、対応の蓄電装置の状態量（ＳＯＣ）が規定の上限値を超えると制限される。

さらに好ましくは、放電余裕電力量を算出するサブステップにおいて、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の各々について、現在の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）から下限値を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて放電余裕電力量が算出される。充電余裕電力量を算出するサブステップにおいて、第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々について、上限値から現在の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて充電余裕電力量が算出される。

好ましくは、第１および第２のコンバータを制御するステップにおいて、第１のコンバータは、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように制御され、第２のコンバータは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように制御される。

この発明においては、第２のコンバータに接続されている第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると、状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置が第２のコンバータに接続され、複数の第２の蓄電装置が順次切替えて使用される。そして、放電モード時は、第１の蓄電装置の放電余裕電力量と複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計との比率に応じて放電分配率が算出され、その算出された放電分配率に従って第１および第２のコンバータが制御される。これにより、第１の蓄電装置および順次切替使用される複数の第２の蓄電装置において他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。一方、充電モード時は、第１の蓄電装置の充電余裕電力量と第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて充電分配率が算出され、その算出された充電分配率に従って第１および第２のコンバータが制御される。これにより、第１の蓄電装置および使用中の第２の蓄電装置のいずれかにおいて他方よりも早く充電限界に達してしまうケースが抑制される。また、放電モード時は、複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計を用いて放電分配率が算出されるのに対し、充電モード時は、第２のコンバータに接続された使用中の第２の蓄電装置の充電余裕電力量を用いて充電分配率が算出されるので、使用中の第２の蓄電装置に対する分配率が必要以上に高くなることが防止される。

したがって、この発明によれば、複数の蓄電装置を備えることによる十分な充放電特性を有しつつ、使用中の第２の蓄電装置において過充電が発生するのを防止することができる。

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、この発明の実施の形態による電源システムを備えた車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部２とを備える。駆動力発生部２は、第１インバータ３０−１と、第２インバータ３０−２と、第１ＭＧ（Motor-Generator）３２−１と、第２ＭＧ３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０とを含む。

第１ＭＧ３２−１、第２ＭＧ３２−２およびエンジン３６は、動力分割装置３４に連結される。そして、この車両１００は、エンジン３６および第２ＭＧ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪３８へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ３２−１へ伝達される経路である。

第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機から成る。第１ＭＧ３２−１は、動力分割装置３４によって分割されたエンジン３６の動力を用いて発電する。たとえば、電源システム１に含まれる蓄電装置（後述）のＳＯＣが予め定められた値よりも低くなると、エンジン３６が始動して第１ＭＧ３２−１により発電が行なわれ、その発電された電力が電源システム１へ供給される。

第２ＭＧ３２−２は、電源システム１から供給される電力および第１ＭＧ３２−１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３２−２の駆動力は、駆動輪３８に伝達される。なお、車両の制動時等には、駆動輪３８により第２ＭＧ３２−２が駆動され、第２ＭＧ３２−２が発電機として作動する。これにより、第２ＭＧ３２−２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、第２ＭＧ３２−２により発電された電力は、電源システム１へ供給される。

動力分割装置３４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン３６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ３２−１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３２−２の回転軸に連結される。

第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。そして、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、電源システム１から供給される駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してそれぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２へ出力する。また、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、それぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ出力する。

なお、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２の各々は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、各インバータは、それぞれＭＧ−ＥＣＵ４０からの駆動信号に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のＭＧを駆動する。

ＭＧ−ＥＣＵ４０は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて車両要求パワーＰｓを算出し、その算出した車両要求パワーＰｓに基づいて第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２のトルク目標値および回転数目標値を算出する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の発生トルクおよび回転数が目標値となるように第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２を制御する。また、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、算出した車両要求パワーＰｓを電源システム１のコンバータＥＣＵ２２（後述）へ出力する。

一方、電源システム１は、第１蓄電装置１０−１と、第２蓄電装置１０−２と、第３蓄電装置１０−３と、第１コンバータ１２−１と、第２コンバータ１２−２と、切替装置１８と、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬと、平滑コンデンサＣと、コンバータＥＣＵ２２と、電流センサ１４−１〜１４−３と、電圧センサ１６−１〜１６−３，２０とを含む。

第１蓄電装置１０−１、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３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や、大容量のキャパシタ等から成る。第１蓄電装置１０−１は、第１コンバータ１２−１に接続され、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３は、切替装置１８に接続される。

切替装置１８は、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に設けられ、コンバータＥＣＵ２２からの切替信号ＳＷに従って、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のいずれかを第２コンバータ１２−２に電気的に接続する。より具体的には、切替装置１８は、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。システムリレーＲＹ１は、第２蓄電装置１０−２と第２コンバータ１２−２との間に配設される。システムリレーＲＹ２は、第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に配設される。そして、たとえば、切替信号ＳＷが非活性化されているとき、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２はそれぞれオン，オフされ、切替信号ＳＷが活性化されているとき、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２はそれぞれオフ，オンされる。

第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。第１コンバータ１２−１は、コンバータＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、第１蓄電装置１０−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。第２コンバータ１２−２は、コンバータＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のいずれかと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ２０は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。

電流センサ１４−１〜１４−３は、第１蓄電装置１０−１に対して入出力される電流Ｉｂ１、第２蓄電装置１０−２に対して入出力される電流Ｉｂ２、および第３蓄電装置１０−３に対して入出力される電流Ｉｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。なお、各電流センサ１４−１〜１４−３は、対応の蓄電装置から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、対応の蓄電装置に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。なお、この図１では、各電流センサ１４−１〜１４−３が正極線の電流を検出する場合が示されているが、各電流センサ１４−１〜１４−３は負極線の電流を検出してもよい。

電圧センサ１６−１〜１６−３は、第１蓄電装置１０−１の電圧Ｖｂ１、第２蓄電装置１０−２の電圧Ｖｂ２、および第３蓄電装置１０−３の電圧Ｖｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。

コンバータＥＣＵ２２は、切替装置１８に接続される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３を順次切替えて使用するための切替信号ＳＷを生成して切替装置１８へ出力する。たとえば、コンバータＥＣＵ２２は、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に接続されているとき、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが規定値よりも低下すると、オン状態のシステムリレーＲＹ１をオフさせ、かつ、オフ状態のシステムリレーＲＹ２をオンさせるように切替信号ＳＷを生成する。

また、コンバータＥＣＵ２２は、電流センサ１４−１〜１４−３および電圧センサ１６−１〜１６−３，２０からの各検出値、ならびにＭＧ−ＥＣＵ４０からの車両要求パワーＰｓに基づいて、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する。

ここで、コンバータＥＣＵ２２は、電源システム１から駆動力発生部２へ電力を供給する放電モード時（すなわち車両要求パワーＰｓ＞０）、第１コンバータ１２−１に接続される第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量と、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に接続可能な第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量の合計との比率に応じて、第１蓄電装置１０−１と切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置とから放電される電力の配分を示す放電分配率を算出する。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その算出された放電分配率に従って第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する。

また、コンバータＥＣＵ２２は、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給される充電モード時（すなわち車両要求パワーＰｓ＜０）、第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量と、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置とへ充電される電力の配分を示す充電分配率を算出する。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その算出された充電分配率に従って第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する。

なお、コンバータＥＣＵ２２は、電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するように第１コンバータ１２−１を制御し、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように第２コンバータ１２−２を制御する。なお、以下では、第１コンバータ１２−１を「マスターコンバータ」とも称し、第２コンバータ１２−２を「スレーブコンバータ」とも称する。

図２は、図１に示した第１および第２コンバータ１２−１，１２−２の概略構成図である。なお、各コンバータの構成および動作は同様であるので、以下では第１コンバータ１２−１の構成および動作について説明する。図２を参照して、第１コンバータ１２−１は、チョッパ回路４２−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４２−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。

正母線ＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。

スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードと配線ＬＮ１Ｂとの間に接続される。

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

チョッパ回路４２−１は、コンバータＥＣＵ２２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、第１蓄電装置１０−１（図１）と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ｂとを含む。そして、一定のデューティーサイクル（オン期間およびオフ期間の和）内でのスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比（オン／オフ期間比率）がコンバータＥＣＵ２２によって制御される。

スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂはデッドタイム期間を除いて相補的にオン／オフ制御されるので、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーは小さくなる。）、第１蓄電装置１０−１からインダクタＬ１に流れるポンプ電流量が増大し、インダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーが大きくなる。その結果、スイッチング素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移したタイミングでインダクタＬ１からダイオードＤ１Ｂを介して主正母線ＭＰＬへ放出される電流量が増大し、主正母線ＭＰＬの電圧が上昇する。

一方、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーは小さくなる。）、主正母線ＭＰＬからスイッチング素子Ｑ１ＢおよびインダクタＬ１を介して蓄電装置１０−１へ流れる電流量が増大するので、主正母線ＭＰＬの電圧は下降する。

このように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比を制御することによって、主正母線ＭＰＬの電圧を制御することができるとともに、第１蓄電装置１０−１と主正母線ＭＰＬとの間に流す電流（電力）の方向および電流量（電力量）を制御することができる。

図３は、図１に示した蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。なお、この図３では、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２について示されるが、第３蓄電装置１０−３についても同様である。

図３を参照して、許容放電電力Ｗｏｕｔ１は、第１蓄電装置１０−１から瞬時に出力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣが下限値ＴＬ１を下回ると、許容放電電力Ｗｏｕｔ１が制限される。なお、最下限値ＬＬ１は、第１蓄電装置１０−１の放電限界を示す。許容充電電力Ｗｉｎ１は、第１蓄電装置１０−１へ瞬時に入力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣが上限値ＴＨ１を超えると、許容充電電力Ｗｉｎ１が制限される。なお、最上限値ＨＬ１は、第１蓄電装置１０−１の充電限界を示す。なお、第２蓄電装置１０−２についても同様であるので、第２蓄電装置１０−２については説明を繰り返さない。

この図３を用いて、この実施の形態における電力分配制御の基本的な考え方を説明する。いま、仮に、電源システム１が第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の２台から成るものとする。そして、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣがそれぞれＳ１，Ｓ２であり、放電モード時について考える。

仮に、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２から均等に放電を行なうものとすると（ここで、「均等に放電」とは、放電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のいずれか一方において他方よりも先に許容放電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の放電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の放電能力を合計した電源システム１全体としての放電能力は低下してしまう。

そこで、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば下限値ＴＬ１，ＴＬ２に達するように放電電力の配分を行なうと、電源システム１全体としての放電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。

ここで、実際には、この実施の形態においては、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３が順次切替使用される。そこで、この実施の形態では、切替装置１８によって順次切替使用される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３をあたかも一つの蓄電装置として見做し、第１蓄電装置１０−１と、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３から成る蓄電部とが同時に下限値に達するように放電制御が実行される。

次に、充電モード時について考える。仮に、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２へ均等に充電を行なうものとすると（ここで、「均等に充電」とは、充電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のいずれか一方において他方よりも先に許容充電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の充電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の充電能力を合計した電源システム１全体としての充電能力は低下してしまう。

そこで、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば上限値ＴＨ１，ＴＨ２に達するように充電電力の配分を行なうと、電源システム１全体としての充電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。

ここで、実際には、この実施の形態においては、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３が切替使用される。そこで、この実施の形態では、第１蓄電装置１０−１と、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置とが同時に上限値に達するように充電制御が実行される。

図４は、各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。なお、この図４では、各蓄電装置のＳＯＣの上下限値は等しいものとしている。そして、この図４では、各蓄電装置のＳＯＣが満充電状態の最上限値ＨＬから下限値ＴＬになるまで放電が行なわれる場合について示されている。

図４を参照して、線ｋ１は、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣの変化を示す。線ｋ２１，ｋ２２は、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣの変化を示す。線ｋ３１，ｋ３２は、第３蓄電装置１０−３のＳＯＣの変化を示す。

切替装置１８によって切替使用される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３については、第２蓄電装置１０−２が先に使用される。そして、時刻ｔ０からｔ１までは、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２から放電される。時刻ｔ１において、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値ＴＬに達すると、切替装置１８によって、第２コンバータ１２−２に接続される蓄電装置が第２蓄電装置１０−２から第３蓄電装置１０−３に切替えられる。そして、以降は第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３から放電され、時刻ｔ２において、第１蓄電装置１０−１とともに第３蓄電装置１０−３のＳＯＣが下限値ＴＬに達する。

図５は、放電分配率の演算方法を説明するための図である。なお、ここでは、理解を容易にするため、許容放電電力Ｗｏｕｔの制限が開始されるＳＯＣを示す下限値ＴＬ、および蓄電装置の放電限界を示す最下限値ＬＬは、各蓄電装置で同じ値とする。

図５を参照して、第１蓄電装置１０−１について、許容放電電力Ｗｏｕｔ１が制限される下限値ＴＬにＳＯＣが達するまでの第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量Ｒ１が次式によって算出される。

Ｒ１＝Ａ（Ｓ１−ＴＬ） …（１）
ここで、Ａは、第１蓄電装置１０−１の蓄電容量を示し、Ｓ１は、演算実行時の第１蓄電装置１０−１のＳＯＣを示す。

同様に、第２蓄電装置１０−２についてＳＯＣが下限値ＴＬに達するまでの第２蓄電装置１０−２の放電余裕電力量Ｒ２、および第３蓄電装置１０−３についてＳＯＣが下限値ＴＬに達するまでの第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ３が次式によって算出される。

Ｒ２＝Ｂ１（Ｓ２−ＴＬ） …（２）
Ｒ３＝Ｂ２（Ｓ３−ＴＬ） …（３）
ここで、Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の蓄電容量を示し、Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ演算実行時の第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のＳＯＣを示す。

そして、放電モード時、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２（または第３蓄電装置１０−３）の放電分配率がＲ１：（Ｒ２＋Ｒ３）となるように第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２が制御される。

図６は、充電分配率の演算方法を説明するための図である。なお、この図６では、切替装置１８によって第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合について示されている。なお、ここでも、理解を容易にするため、許容充電電力Ｗｉｎの制限が開始されるＳＯＣを示す上限値ＴＨ、および蓄電装置の充電限界を示す最上限値ＨＬは、各蓄電装置で同じ値とする。

図６を参照して、第１蓄電装置１０−１について、許容充電電力Ｗｉｎ１が制限される上限値ＴＨにＳＯＣが達するまでの第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１が次式によって算出される。

Ｃ１＝Ａ（ＴＨ−Ｓ１） …（４）
同様に、使用中の第３蓄電装置１０−３について、ＳＯＣが上限値ＴＨに達するまでの第３蓄電装置１０−３の充電余裕電力量Ｃ３が次式によって算出される。

Ｃ３＝Ｂ２（ＴＨ−Ｓ３） …（５）
そして、充電モード時、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の充電分配率がＣ１：Ｃ３となるように第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２が制御される。

なお、上記においては、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合の充電分配率の演算方法について説明したが、第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合の充電分配率も同様に算出可能である。

すなわち、使用中の第２蓄電装置１０−２について、ＳＯＣが上限値ＴＨに達するまでの第２蓄電装置１０−２の充電余裕電力量Ｃ２が次式によって算出される。

Ｃ２＝Ｂ１（ＴＨ−Ｓ２） …（６）
そして、充電モード時、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の充電分配率がＣ１：Ｃ２となるように第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２が制御される。

図７は、図１に示したコンバータＥＣＵ２２の機能ブロック図である。図７を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、ＳＯＣ算出部５２と、放電分配率算出部５４と、充電分配率算出部５６と、スレーブ切替制御部５８と、切替部６０と、指令生成部６２と、駆動信号生成部６４とを含む。

ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ１および電圧Ｖｂ１の各検出値に基づいて、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣを示す状態量Ｓ１を算出する。また、ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ２および電圧Ｖｂ２の各検出値に基づいて、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣを示す状態量Ｓ２を算出する。さらに、ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ３および電圧Ｖｂ３の各検出値に基づいて、第３蓄電装置１０−３のＳＯＣを示す状態量Ｓ３を算出する。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。

放電分配率算出部５４は、ＳＯＣ算出部５２によって算出された状態量Ｓ１〜Ｓ３に基づいて、上記（１）〜（３）式を用いて放電余裕電力量Ｒ１〜Ｒ３をそれぞれ算出する。そして、放電分配率算出部５４は、その算出された放電余裕電力量Ｒ１〜Ｒ３に基づいて放電分配率Ｒ１：（Ｒ２＋Ｒ３）を算出し、その算出結果を切替部６０へ出力する。

充電分配率算出部５６は、後述のスレーブ切替制御部５８から受ける切替信号ＳＷが非活性化されているとき、すなわち第２蓄電装置１０−２を使用中のとき、ＳＯＣ算出部５２によって算出された状態量Ｓ１，Ｓ２に基づいて、上記（４），（６）式を用いて充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ算出する。そして、充電分配率算出部５６は、その算出された充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ２に基づいて充電分配率Ｃ１：Ｃ２を算出し、その算出結果を切替部６０へ出力する。

また、充電分配率算出部５６は、切替信号ＳＷが活性化されているとき、すなわち第３蓄電装置１０−３を使用中のときは、ＳＯＣ算出部５２によって算出された状態量Ｓ１，Ｓ３に基づいて、上記（４），（５）式を用いて充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ３をそれぞれ算出する。そして、充電分配率算出部５６は、その算出された充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ３に基づいて充電分配率Ｃ１：Ｃ３を算出し、その算出結果を切替部６０へ出力する。

スレーブ切替制御部５８は、ＳＯＣ算出部５２によって算出された状態量Ｓ２，Ｓ３に基づいて、切替装置１８に接続される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３を順次切替えて使用するための切替信号ＳＷを生成する。一例として、スレーブ切替制御部５８は、状態量Ｓ２が下限値ＴＬよりも多いときは、第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されるように切替信号ＳＷを非活性化し、状態量Ｓ２が下限値ＴＬに達すると、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されるように切替信号ＳＷを活性化する。

なお、この切替信号ＳＷは、切替装置１８へ出力されるとともに、充電分配率算出部５６ならびに後述の指令生成部６２および駆動信号生成部６４へ出力される。

切替部６０は、駆動力発生部２のＭＧ−ＥＣＵ４０から受ける車両要求パワーＰｓが正値のとき、すなわち放電モード時、放電分配率算出部５４から受ける放電分配率を指令生成部６２へ出力する。一方、切替部６０は、車両要求パワーＰｓが負値のとき、すなわち充電モード時、充電分配率算出部５６から受ける充電分配率を指令生成部６２へ出力する。

指令生成部６２は、車両要求パワーＰｓが正値のとき（放電モード時）、切替部６０から受ける放電分配率に基づいて、第２コンバータ１２−２に電気的に接続される蓄電装置が負担する放電電力を示す目標電力ＰＲを次式によって算出する。

ＰＲ＝Ｐｓ×（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） …（７）
一方、指令生成部６２は、車両要求パワーＰｓが負値のとき（充電モード時）、スレーブ切替制御部５８からの切替信号ＳＷが非活性化されている場合には（すなわち第２蓄電装置１０−２を使用中）、切替部６０から受ける充電分配率に基づいて、第２コンバータ１２−２に電気的に接続される第２蓄電装置１０−２が負担する充電電力を示す目標電力ＰＲを次式によって算出する。

ＰＲ＝Ｐｓ×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２） …（８）
また、車両要求パワーＰｓが負値であり（充電モード時）、かつ、切替信号ＳＷが活性化されているときは（すなわち第３蓄電装置１０−３を使用中）、切替部６０から受ける充電分配率に基づいて、第２コンバータ１２−２に電気的に接続される第３蓄電装置１０−３が負担する充電電力を示す目標電力ＰＲを次式によって算出する。

ＰＲ＝Ｐｓ×Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ３） …（９）
さらに、指令生成部６２は、電圧Ｖｈの目標電圧ＶＲを設定する。一例として、指令生成部６２は、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値よりも大きな所定値を目標電圧ＶＲとして設定することができる。

駆動信号生成部６４は、電圧Ｖｈ，Ｖｂ１〜Ｖｂ３および電流Ｉｂ２，Ｉｂ３の各検出値、指令生成部６２からの目標電圧ＶＲおよび目標電力ＰＲ、ならびにスレーブ切替制御部５８からの切替信号ＳＷに基づいて、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を後述の方法により生成する。そして、駆動信号生成部６４は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力する。

図８は、図７に示した駆動信号生成部６４の詳細な機能ブロック図である。図８を参照して、駆動信号生成部６４は、第１制御部７０−１と、第２制御部７０−２とを含む。第１制御部７０−１は、減算部７２−１，７６−１と、フィードバック（ＦＢ）制御部７４−１と、変調部７８−１とを含む。

減算部７２−１は、目標電圧ＶＲから電圧Ｖｈの検出値を減算し、その演算結果をＦＢ制御部７４−１へ出力する。ＦＢ制御部７４−１は、減算部７２−１からの出力に基づいてＦＢ補償量を算出し、その演算結果を減算部７６−１へ出力する。一例として、ＦＢ制御部７４−１は、減算部７２−１からの出力に基づいて比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７６−１へ出力する。

減算部７６−１は、電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲで示される第１コンバータ１２−１の理論昇圧比の逆数からＦＢ制御部７４−１の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令として変調部７８−１へ出力する。なお、この減算部７６−１における入力項（電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲ）は、第１コンバータ１２−１の理論昇圧比に基づくフィードフォワード（ＦＦ）補償項である。

変調部７８−１は、減算部７６−１から出力されるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１を第１コンバータ１２−１へ出力する。

第２制御部７０−２は、減算部７２−２，７６−２と、ＦＢ制御部７４−２と、変調部７８−２と、除算部８０と、切替スイッチ８２，８４とを含む。

切替スイッチ８２は、スレーブ切替制御部５８（図７）からの切替信号ＳＷが非活性化されているとき（第２蓄電装置１０−２を使用中）、電圧Ｖｂ２の検出値を除算部８０へ出力する。一方、切替スイッチ８２は、切替信号ＳＷが活性化されているとき（第３蓄電装置１０−３を使用中）、電圧Ｖｂ３の検出値を除算部８０へ出力する。そして、除算部８０は、切替スイッチ８２からの出力で目標電力ＰＲを除算し、その演算結果を目標電流ＩＲとして減算部７２−２へ出力する。

切替スイッチ８４は、切替信号ＳＷが非活性化されているとき、電流Ｉｂ２の検出値を除算部８０へ出力する。一方、切替スイッチ８４は、切替信号ＳＷが活性化されているとき、電流Ｉｂ３の検出値を除算部８０へ出力する。そして、減算部７２−２は、切替スイッチ８４からの出力を目標電流ＩＲから減算し、その演算結果をＦＢ制御部７４−２へ出力する。ＦＢ制御部７４−２は、減算部７２−２からの出力に基づいてＦＢ補償量を算出し、その演算結果を減算部７６−２へ出力する。一例として、ＦＢ制御部７４−２は、減算部７２−２からの出力に基づいて比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７６−２へ出力する。

減算部７６−２は、電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１２−２の理論昇圧比の逆数からＦＢ制御部７４−２の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令として変調部７８−２へ出力する。なお、この減算部７６−２における入力項（電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲ）は、コンバータ１２−２の理論昇圧比に基づくＦＦ補償項である。

変調部７８−２は、減算部７６−２から出力されるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ１２−２へ出力する。

図９は、図１に示したコンバータＥＣＵ２２の制御構造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の処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図９を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、上記（１）〜（３）式を用いて、第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量Ｒ１、第２蓄電装置１０−２の放電余裕電力量Ｒ２、および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ３を算出する（ステップＳ１０）。次いで、コンバータＥＣＵ２２は、スレーブ側の放電余裕電力量Ｒ２，Ｒ３の総和を算出する（ステップＳ２０）。そして、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ１０，Ｓ２０の算出結果に基づいて放電分配率Ｒ１：（Ｒ２＋Ｒ３）を算出する（ステップＳ３０）。

続いて、コンバータＥＣＵ２２は、上記（４）式を用いて第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１を算出する（ステップＳ４０）。次いで、コンバータＥＣＵ２２は、切替信号ＳＷに基づいて、現在スレーブ側において切替装置１８により第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている蓄電装置が第２蓄電装置１０−２であるか第３蓄電装置１０−３であるかを判定する（ステップＳ５０）。

第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ５０において「第２」）、コンバータＥＣＵ２２は、上記（６）式を用いて第２蓄電装置１０−２の充電余裕電力量Ｃ２を算出する（ステップＳ６０）。一方、ステップＳ５０において、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ５０において「第３」）、コンバータＥＣＵ２２は、上記（５）式を用いて第３蓄電装置１０−３の充電余裕電力量Ｃ３を算出する（ステップＳ７０）。

そして、コンバータＥＣＵ２２は、第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されているときは、算出された充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ２に基づいて充電分配率Ｃ１：Ｃ２を算出する。一方、コンバータＥＣＵ２２は、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されているときは、充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ３に基づいて充電分配率Ｃ１：Ｃ３を算出する（ステップＳ８０）。

次いで、コンバータＥＣＵ２２は、駆動力発生部２のＭＧ−ＥＣＵ４０から受ける車両要求パワーＰｓが正値であるか否かを判定する（ステップＳ９０）。そして、車両要求パワーＰｓが正値であると判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ３０において算出された放電分配率に従って、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ１００）。

一方、ステップＳ９０において車両要求パワーＰｓが正値でないと判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ８０において算出された充電分配率に従って、駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ１１０）。

そして、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ１００またはステップＳ１１０において生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する（ステップＳ１２０）。

以上のように、この実施の形態においては、放電モード時、第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量Ｒ１と、第２蓄電装置１０−２の放電余裕電力量Ｒ２および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ３の総和との比率に応じて放電分配率が算出され、その算出された放電分配率に従って第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２が制御される。これにより、第１蓄電装置１０−１と、順次切替使用される第２および第３蓄電装置１０−２，１０−３とのいずれかにおいて、他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。

一方、充電モード時は、第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１と第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の充電余裕電力量（Ｃ２またはＣ３）との比率に応じて充電分配率が算出され、その算出された充電分配率に従って第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２が制御される。これにより、第１蓄電装置１０−１と、スレーブ側で使用中の蓄電装置１０−２または１０−３とのいずれかにおいて、他方よりも早く充電限界に達してしまうケースが抑制される。

また、放電モード時は、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ２，Ｒ３の合計を用いて放電分配率が算出されるのに対し、充電モード時は、第２コンバータ１２−２に電気的に接続された使用中の蓄電装置の充電余裕電力量（Ｃ２またはＣ３）を用いて充電分配率が算出されるので、第２コンバータ１２−２に電気的に接続された使用中の蓄電装置に対する分配率が必要以上に高くなることが防止される。

したがって、この実施の形態によれば、複数の蓄電装置を備えることによる十分な充放電特性を有しつつ、第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置において過充電が発生するのを防止することができる。

なお、上記の実施の形態においては、スレーブ側において蓄電装置が切替えられる第２蓄電装置１０−２のＳＯＣと、放電余裕電力量を算出する際の基準となるＳＯＣとは、ともに同じ値（下限値ＴＬ）としたが、これらのＳＯＣは異なる値であってもよい。

また、上記においては、スレーブ側の蓄電装置について、第２蓄電装置１０−２を第３蓄電装置１０−３よりも先に使用するものとしたが、第３蓄電装置１０−３を先に使用するようにしてもよい。あるいは、車両システムが起動されるごとに、先に使用する蓄電装置を切り替えるようにしてもよい。

また、上記においては、第２コンバータ１２−２について、目標電力ＰＲから目標電流ＩＲを算出し、その算出された目標電流ＩＲと電流センサの検出値との偏差に基づく電流ＦＢ制御を行なうものとしたが、スレーブ側で使用中の蓄電装置に入出力される電力実績を算出し、目標電力ＰＲとその算出された電力実績との偏差に基づく電力ＦＢ制御をおこなってもよい。

また、上記においては、第１コンバータ１２−１を電圧ＦＢ制御し、第２コンバータ１２−２を電流ＦＢ制御（電力ＦＢ制御も可能）するものとしたが、第１コンバータ１２−１を電流ＦＢ制御（または電力ＦＢ制御）し、第２コンバータ１２−２を電圧ＦＢ制御するようにしてもよい。

また、上記においては、スレーブ側の蓄電装置が２つの場合について説明したが、スレーブ側の蓄電装置を３つ以上で構成してもよい。

また、上記においては、駆動力発生部２は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を含むものとしたが、駆動力発生部２が含むＭＧ数は、２つに限定されるものではない。

また、上記においては、動力分割装置３４によりエンジン３６の動力を分割して駆動輪３８と第１ＭＧ３２−１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、第１ＭＧ３２−１を駆動するためにのみエンジン３６を用い、第２ＭＧ３２−２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン３６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。

また、この発明は、エンジン３６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは、この発明における「電力線」の一実施例に対応し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、それぞれこの発明における「第１のコンバータ」および「第２のコンバータ」の一実施例に対応する。また、第１蓄電装置１０−１は、この発明における「第１の蓄電装置」の一実施例に対応し、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３は、この発明における「複数の第２の蓄電装置」の一実施例に対応する。

さらに、コンバータＥＣＵ２２は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、スレーブ切替制御部５８は、この発明における「切替制御部」の一実施例に対応する。また、さらに、切替部６０、指令生成部６２および駆動信号生成部６４は、この発明における「コンバータ制御部」の一実施例を形成し、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２は、この発明における「複数のリレー」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。

この発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 図１に示す第１および第２コンバータの概略構成図である。 図１に示す蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。 各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。 放電分配率の演算方法を説明するための図である。 充電分配率の演算方法を説明するための図である。 図１に示すコンバータＥＣＵの機能ブロック図である。 図７に示す駆動信号生成部の詳細な機能ブロック図である。 図１に示すコンバータＥＣＵの制御構造を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 電源システム、２ 駆動力発生部、１０−１〜１０−３ 蓄電装置、１２−１，１２−２ コンバータ、１４−１〜１４−３ 電流センサ、１６−１〜１６−３，２０ 電圧センサ、１８ 切替装置、２２ コンバータＥＣＵ、３０−１，３０−２ インバータ、３２−１，３２−２ ＭＧ、３４ 動力分割装置、３６ エンジン、３８ 駆動輪、４０ ＭＧ−ＥＣＵ、４２−１ チョッパ回路、５２ ＳＯＣ算出部、５４ 放電分配率算出部、５６ 充電分配率算出部、５８ スレーブ切替制御部、６０ 切替部、６２ 指令生成部、６４ 駆動信号生成部、７０−１ 第１制御部、７０−２ 第２制御部、７２−１，７２−２，７６−１，７６−２ 減算部、７４−１，７４−２ ＦＢ制御部、７８−１，７８−２ 変調部、８０ 除算部、８２，８４ 切替スイッチ、１００ 車両、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｃ，Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＲＹ１，ＲＹ２ システムリレー、Ｌ１ インダクタ、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ スイッチング素子、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ ダイオード。

Claims (10)

1. 負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、
   当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受するための電力線と、
   互いに並列して前記電力線に接続される第１および第２のコンバータと、
   前記第１のコンバータに接続される再充電可能な第１の蓄電装置と、
   再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、
   前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って前記複数の第２の蓄電装置のいずれか１つを前記第２のコンバータに接続可能に構成された切替装置と、
   前記第１および第２のコンバータならびに前記切替装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記第２のコンバータに接続されている第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が規定値よりも低下すると前記状態量が前記規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように、前記複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための前記指令を生成して前記切替装置へ出力する切替制御部と、
   前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とから放電される電力の配分を示す放電分配率を算出する放電分配率算出部と、
   前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とへ充電される電力の配分を示す充電分配率を算出する充電分配率算出部と、
   当該電源システムから前記負荷装置へ電力を供給する放電モード時、前記放電分配率に従って前記第１および第２のコンバータを制御し、前記負荷装置から当該電源システムへ電力が供給される充電モード時、前記充電分配率に従って前記第１および第２のコンバータを制御するコンバータ制御部とを含み、
   前記放電分配率算出部は、前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々の放電余裕電力量を算出し、前記第１の蓄電装置の放電余裕電力量と前記複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計との比率に応じて前記放電分配率を算出し、
   前記充電分配率算出部は、前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量を算出し、前記第１の蓄電装置の充電余裕電力量と前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて前記充電分配率を算出する、電源システム。
2. 前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々から出力可能な電力は、対応の蓄電装置の前記状態量が規定の下限値よりも低下すると制限され、
   前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々へ入力可能な電力は、対応の蓄電装置の前記状態量が規定の上限値を超えると制限される、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記放電分配率算出部は、前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々について、現在の充電状態を示す前記状態量から前記下限値を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて前記放電余裕電力量を算出し、
   前記充電分配率算出部は、前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々について、前記上限値から前記現在の充電状態を示す状態量を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて前記充電余裕電力量を算出する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記コンバータ制御部は、
   前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように前記第１のコンバータを制御する第１の制御部と、
   前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように前記第２のコンバータを制御する第２の制御部とを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記切替装置は、前記複数の第２の蓄電装置の各々と前記第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される複数のリレーを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 請求項１から請求項５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電力を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両。
7. 負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受するための電力線と、
   互いに並列して前記電力線に接続される第１および第２のコンバータと、
   前記第１のコンバータに接続される再充電可能な第１の蓄電装置と、
   再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、
   前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、前記複数の第２の蓄電装置のいずれか１つを前記第２のコンバータに接続可能に構成された切替装置とを含み、
   前記制御方法は、
   前記第２のコンバータに接続されている第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が規定値よりも低下すると前記状態量が前記規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように前記切替装置を制御するステップと、
   前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とから放電される電力の配分を示す放電分配率を算出するステップと、
   前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置とへ充電される電力の配分を示す充電分配率を算出するステップと、
   当該電源システムから前記負荷装置へ電力を供給する放電モード時、前記放電分配率に従って前記第１および第２のコンバータを制御し、前記負荷装置から当該電源システムへ電力が供給される充電モード時、前記充電分配率に従って前記第１および第２のコンバータを制御するステップとを備え、
   前記放電分配率を算出するステップは、
   前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々の放電余裕電力量を算出するサブステップと、
   前記第１の蓄電装置の放電余裕電力量と前記複数の第２の蓄電装置の放電余裕電力量の合計との比率に応じて前記放電分配率を算出するサブステップとを含み、
   前記充電分配率を算出するステップは、
   前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量を算出するサブステップと、
   前記第１の蓄電装置の充電余裕電力量と前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて前記充電分配率を算出するサブステップとを含む、電源システムの制御方法。
8. 前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々から出力可能な電力は、対応の蓄電装置の前記状態量が規定の下限値よりも低下すると制限され、
   前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々へ入力可能な電力は、対応の蓄電装置の前記状態量が規定の上限値を超えると制限される、請求項７に記載の電源システムの制御方法。
9. 前記放電余裕電力量を算出するサブステップにおいて、前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の各々について、現在の充電状態を示す前記状態量から前記下限値を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて前記放電余裕電力量が算出され、
   前記充電余裕電力量を算出するサブステップにおいて、前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々について、前記上限値から前記現在の充電状態を示す状態量を差引いた値と対応の蓄電装置の蓄電容量とに基づいて前記充電余裕電力量が算出される、請求項８に記載の電源システムの制御方法。
10. 前記第１および第２のコンバータを制御するステップにおいて、前記第１のコンバータは、前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように制御され、前記第２のコンバータは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように制御される、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電源システムの制御方法。

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