CN101573849A - 车辆的电源装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

车辆的电源装置，具备：作为主蓄电装置的电池(BA)；向用于驱动电动机发电机(MG2)的逆变器(22)进行供电的供电线(PL2)；设置在电池(BA)和供电线(PL2)之间的进行电压变换的升压变换器(12A)；相互并联设置的作为多个副蓄电装置的电池(BB1、BB2)；设置在多个副蓄电装置和供电线(PL2)之间的进行电压变换的升压变换器(12B)。升压变换器(12B)选择性地与多个副蓄电装置中的任意一个连接，来进行电压变换。

Description

车辆的电源装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆的电源装置及车辆，特别涉及搭载主蓄电装置和多个副蓄电装置的车辆的电源装置及车辆。
背景技术
近年来，作为重视环境的车辆，开发了电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车等，并已实用化。在这些车辆中搭载了电动机和用于驱动电动机的电源装置。
在日本特开2003-209969号公报中公开了车辆的电动牵引电动机的电源控制系统。此系统具备：对电动牵引电动机提供已调整的电力的至少一个逆变器，分别具有电池和升降压DC-DC变换器且并联布线的、向至少一个逆变器提供直流电力的多个电源级，使多个电源级的电池均等地充放电，为了使多个电源级维持针对至少一个逆变器的输出电压而控制多个电源级的控制器。
人们期望着电动汽车一次充电可行驶的距离较长。即使是搭载了内燃机和蓄电池及电动机的混合动力汽车，在采用可从外部向蓄电池充电的构成时，同样期望不使用内燃机而每1次充电可行驶的距离较长。
为了使1次充电可行驶的距离变长，需要增加车辆上搭载的电池的能量。作为增加此能量的方法，有如下的方法：1)增加每个电池单元的能量容量、2)增加搭载电池单元的数目。
但是，对于上述1)的方法，鉴于电池单元的壳体的强度等有上限，所以，难于确保希望的容量。另一方面，对于上述2)的方法，可以考虑通过串联或并联增加单元数目。
如果通过串联增加电池单元数目，电压会变高。然而，由于作为电气负载的逆变器、电动机有耐压，所以对于通过串联连接增加电池单元数目，由于此耐压其上限存在界限。另一方面，如果并联连接电池单元，虽然能够确保需要的容量，但是，如果无电力调整装置而进行并联连接，则只一部分的电池发生劣化，不能发挥所有的电池的性能。
另外，如果是对每个电池设置了电力调整装置的如日本特开2003-209969号公报中所记载的那样的电源控制系统，则构成复杂、装置的成本也增大。另外，在通过切换电源进行使用时，需要在各电源中设置电流容量大的继电器，构成变得复杂，且在切换时需要想办法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够抑制装置的要素的数目的同时增加了可蓄电的能量的车辆的电源装置及车辆。
本发明概括地说，是车辆的电源装置，具备：主蓄电装置；用于向驱动电动机的逆变器供电的供电线；设置在主蓄电装置和供电线之间的进行电压变换的第1电压变换器；相互并联设置的多个副蓄电装置；设置在多个副蓄电装置和供电线之间的进行电压变换的第2电压变换器。
优选，第2电压变换器选择性地与多个副蓄电装置中的任意一个连接，来进行电压变换。
优选，车辆的电源装置，还具备：设置在主蓄电装置和第1电压变换器之间的进行电气连接的开闭的第1连接部；设置在多个副蓄电装置和第2电压变换器之间的进行电气连接的开闭的第2连接部。第2连接部被控制成如下的状态：选择性地将多个副蓄电装置中的任意一个连接到第2电压变换器的连接状态；和不使第2电压变换器与多个副蓄电装置中的任何一个连接的非连接状态。
进一步优选，第1连接部包含：连接在主蓄电装置和第1电压变换器之间的第1继电器；被串联连接的第2继电器和限制电阻。被串联连接的第2继电器和限制电阻，与第1继电器并联连接。第2连接部包含：连接在多个副蓄电装置中的第1副蓄电装置和第2电压变换器之间的第3继电器；连接在多个副蓄电装置中的第2副蓄电装置和第2电压变换器之间的第4继电器。
进一步优选，第1～第4继电器被设置在对应的蓄电装置的相同极性的一方电极侧。主蓄电装置和多个副蓄电装置的各另一方电极，被连接在共同的节点，各另一方电极具有与一方电极相反的极性。车辆的电源装置，还具备设置在共同节点和第1、第2电压变换器之间的第5继电器。
进一步优选，车辆的电源装置，还具备进行第1、第2电压变换器的控制，并进行第1～第4继电器的开闭控制的控制部。控制部，在使第1、第2继电器的至少一方导通，并且通过第1电压变换器使供电线的电压变换成第1副蓄电装置的电压后，使第3继电器导通。
进一步优选，车辆的电源装置还具备进行第1、第2电压变换器的控制，并进行第1～第4继电器的开闭控制的控制部。控制部，在使第3继电器从导通状态变为非导通状态时，控制第1、第2电压变换器，以使第1副蓄电装置和供电线间的电力传输变为零。
进一步优选，控制部，使第1、第2电压变换器和逆变器的任意一个作动，并使供电线的电压比第1副蓄电装置的电压高，然后停止第2电压变换器的动作，使第1副蓄电装置和供电线之间的电力传输为零。
进一步优选，车辆的电源装置还具备进行第1、第2电压变换器的控制，并进行第1～第4继电器的开闭控制的控制部。控制部，在使第3继电器成为非导通状态后，使第1电压变换器作动，并将供电线的电压调压到第2副蓄电装置的电压，然后使第4继电器导通。
优选，多个副蓄电装置中的第1副蓄电装置和主蓄电装置，能够输出供电线连接的电气负载所容许的最大功率。
优选，车辆的电源装置还具备进行第1、第2电压变换器的控制，并进行第1～第4继电器的开闭控制的单一的控制部。控制部还进行上述逆变器的控制。
本发明的其他方面，是搭载上述任一车辆的电源装置的车辆。
根据本发明，能够抑制搭载在车辆上的装置的要素的数目的同时增加可蓄电的能量。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的车辆1的主构成的图。
图2是表示图1的逆变器14和22的详细构成的电路图。
图3是表示图1的升压变换器12A和12B的详细构成的电路图。
图4是表示作为图1所示车辆1的变形例的车辆100的构成的图。
图5是用于说明控制装置30在电源系统起动时进行的控制的流程图。
图6是表示根据图5的流程图进行动作时的一例的动作波形图。
图7是表示根据图5的流程图进行动作时的其他一例的动作波形图。
图8是用于说明控制装置30进行作为副蓄电装置的电池BB1的切离的控制的流程图。
图9是用于说明控制装置30切换副蓄电装置的控制的流程图。
图10是表示根据图9的流程图进行动作时的一例的动作波形图。
图11是表示根据图9的流程图进行动作时的其他一例的动作波形图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，对图中相同或相当部分标以相同符号，不重复其说明。
图1是表示本发明的实施方式涉及的车辆1的主要构成的图。
参照图1，车辆1包含：作为蓄电装置的电池BA、BB1、BB2；连接部39A、39B；升压变换器12A、12B；平滑用电容C1、C2、CH；电压传感器10A、10B1、10B2、13、21A、21B；逆变器14、22；发动机4；电动机发电机MG1、MG2；动力分割机构3；车轮2；控制装置30。
本实施方式所示的车辆的电源装置，具备：作为主蓄电装置的电池BA；向用于驱动电动机发电机MG2的逆变器22进行供电的供电线PL2；设置在主蓄电装置(BA)和供电线PL2之间的、进行电压变换的作为电压变换器的升压变换器12A；相互并联设置的作为多个副蓄电装置的电池BB1、BB2；设置在多个副蓄电装置(BB1、BB2)和供电线PL2之间的、进行电压变换的作为电压变换器的升压变换器12B。
电压变换器(12B)选择性地与多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任意一个连接，并进行电压变换。
对于副蓄电装置(BB1或BB1的一方)和主蓄电装置(BA)，例如通过同时使用，能够输出供电线连接的电气负载(22和MG2)所容许的最大功率，如此设定可蓄电容量。由此，能够在不使用发动机的EV(ElectricVehicle)行驶中，进行最大功率行驶。如果副蓄电装置的蓄电状态发生了恶化，只要通过交换副蓄电装置再进行行驶即可。而且，如果副蓄电装置的电力消耗完毕，除了主蓄电装置以外还使用发动机，由此，即使不使用副蓄电装置，也能够进行最大功率行驶。
另外，通过这样的构成，由于由多个副蓄电装置兼用升压变换器12B，所以可以不使升压变换器的数目随着蓄电装置的数目增加而增加。对于进一步延长EV行驶距离，只要进一步与电池BB1、BB2并联地追加电池即可。
优选，可以对搭载在此车辆中的蓄电装置从外部进行充电。为此，车辆1还包含例如用于连接AC100V商用电源8的电池充电装置(6)。电池充电装置(6)将交流变换成直流，并且对电压进行调压，然后供给到电池。此外，为了能够进行外部充电，除此之外也可采用将电动机发电机MG1、MG2的定子线圈的中性点连接到交流电源的方式，或采用结合升压变换器12A、12B并使其作为交流直流变换装置发挥功能的方式。
平滑用电容C1，被连接在电源线PL1A和接地线SL2之间。电压传感器21A，检测平滑用电容C1的两端间的电压VLA，并对控制装置30输出。升压变换器12A，对平滑用电容C1的端子间电压进行升压。
平滑用电容C2，被连接在电源线PL1B和接地线SL2之间。电压传感器21B，检测平滑用电容C2的两端间的电压VLB，并对控制装置30输出。升压变换器12B，对平滑用电容C2的端子间电压进行升压。
平滑用电容CH对由升压变换器12A、12B升压后的电压进行平滑。电压传感器13，检测平滑用电容CH的端子间电压VH，并输出给控制装置30。
逆变器14，将由升压变换器12B或12A提供的直流电压变换成三相交流电压，并输出给电动机发电机MG1。逆变器22，将由升压变换器12B或12A提供的直流电压变换成三相交流电压，并输出给电动机发电机MG2。
动力分割机构3是与发动机4和电动机发电机MG1、MG2结合，并在它们之间分配动力的机构。例如，作为动力分割机构，可以采用具有太阳轮、行星架、齿圈三个旋转轴的行星齿轮机构。对于行星齿轮机构，如果定了3个旋转轴中的2个旋转轴的旋转，则其他一个旋转轴的旋转被强制性地决定。此3个旋转轴分别与发动机4、电动机发电机MG1、MG2的各旋转轴连接。此外，电动机发电机MG2的旋转轴，通过未图示的减速齿轮、差动齿轮与车轮2结合。另外，在动力分割机构3的内部还装入了针对电动机发电机MG2的旋转轴的减速机。
连接部39A，包含：连接在电池BA的正极和电源线PL1A之间的系统主继电器SMR2；与系统主继电器SMR2并联连接的、并已被串联连接的系统主继电器SMR1和限制电阻R，连接在电池BA的负极(接地线SL1)和节点N2之间的系统主继电器SMR3。
系统主继电器SMR1～SMR3，分别根据控制装置30供给的控制信号CONT1～CONT3，被控制成导通/非导通状态。
电压传感器10A，测定电池BA的端子间电压VBA。虽未图示，但是，设置了电压传感器10A，并且为了监视电池BA的充电状态而设置了用于检测流过电池BA的电流的电流传感器。作为电池BA，例如可使用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、双电荷层电容器等大容量电容器等。
连接部39B，设置在电源线PL1B及接地线SL2与电池BB1、BB2之间。连接部39B包含：连接在电池BB1的正极和电源线PL1B之间的继电器SR1；连接在电池BB1的负极和接地线SL2之间的继电器SR1G；连接在电池BB2的正极和电源线PL1B之间的继电器SR2；连接在电池BB2的负极和接地线SL2之间的继电器SR2G。继电器SR1、SR2分别根据从控制装置30供给的控制信号CONT4、CONT5，被控制成导通/非导通状态。继电器SR1G、SR2G，分别根据从控制装置30供给的控制信号CONT6、CONT7，被控制成导通/非导通状态。接地线SL2如在后说明的那样，在升压变换器12A、12B中通过并延伸到逆变器14及22侧。
电压传感器10B1，测定电池BB1的端子间电压VBB1。电压传感器10B2，测定电池BB2的端子间电压VBB2。虽未图示，但是，设置了电压传感器10B1、10B2，并且为了监视电池BB1、BB2的充电状态而设置了检测流过各电池的电流的电流传感器。作为电池BB1、BB2，例如可使用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等的二次电池、双电荷层电容器等大容量电容器等。
逆变器14，与供电线PL2和接地线SL2连接。逆变器14接受由升压变换器12A及12B升压后的电压，例如为了使发动机4起动，而驱动电动机发电机MG1。另外，逆变器14，将由于发动机4传递的动力而在电动机发电机MG1中发电的电力返回给升压变换器12A及12B。此时，升压变换器12A及12B，作为降压电路进行动作，如此被控制装置30控制。
电流传感器24，检测流过电动机发电机MG1的电流作为电动机电流值MCRT1，并向控制装置30输出电动机电流值MCRT1。
逆变器22，与逆变器14并联，并与供电线PL2和接地线SL2连接。逆变器22，将升压变换器12A及12B输出的直流电压变换成三相交流电压并输出给驱动车轮2的电动机发电机MG2。另外，逆变器22，伴随着再生制动，将在电动机发电机MG2中发电的电力返还给升压变换器12A及12B。此时，升压变换器12A及12B，作为降压电路而动作，如此被控制装置30控制。
电流传感器25，检测流过电动机发电机MG2的电流作为电动机电流值MCRT2，并将电动机电流值MCRT2输出给控制装置30。
控制装置30，接受电动机发电机MG1、MG2的各转矩指令值及转速、电压VBA、VBB1、VBB2、VLA、VLB、VH的各值、电动机电流值MCRT1、MCRT2及起动信号IGON。而且，控制装置30对升压变换器12B输出进行升压指示的控制信号PWUB、进行降压指示的控制信号PWDB及指示动作禁止的关闭信号。
并且，控制装置30，对逆变器14输出进行驱动指示的控制信号PWMI1和进行再生指示的控制信号PWMC1，且其中驱动指示用于将作为升压变换器12A、12B的输出的直流电压变换成用于驱动电动机发电机MG1的交流电压，再生指示用于将在电动机发电机MG1中发电的交流电压变换成直流电压，并返还到升压变换器12A、12B侧。
同样，控制装置30，对逆变器22输出进行驱动指示的控制信号PWMI2和进行再生指示的控制信号PWMC2，且其中驱动指示用于将直流电压变换成用于驱动电动机发电机MG2的交流电压，再生指示用于将在电动机发电机MG2中发电的交流电压变换成直流电压，并返还到升压变换器12A、12B侧。
图2是表示图1的逆变器14及22的详细构成的电路图。
参照图1、图2，逆变器14包含U相支路15，V相支路16及W相支路17。U相支路15、V相支路16及W相支路17，在供电线PL2和接地线SL2之间并联连接。
U相支路15，包含：在供电线PL2和接地线SL2之间串联连接的IGBT元件Q3、Q4；分别与IGBT元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极连接IGBT元件Q3的集电极，二极管D3的阳极连接IGBT元件Q3的发射极。二极管D4的阴极连接IGBT元件Q4的集电极，二极管D4的阳极连接IGBT元件Q4的发射极。
V相支路16，包含：在供电线PL2和接地线SL2之间串联连接的IGBT元件Q5、Q6；分别与IGBT元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极连接IGBT元件Q5的集电极，二极管D5的阳极连接IGBT元件Q5的发射极。二极管D6的阴极连接IGBT元件Q6的集电极，二极管D6的阳极连接IGBT元件Q6的发射极。
W相支路17，包含：在供电线PL2和接地线SL2之间串联连接的IGBT元件Q7、Q8；分别与IGBT元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极连接IGBT元件Q7的集电极，二极管D7的阳极连接IGBT元件Q7的发射极。二极管D8的阴极连接IGBT元件Q8的集电极，二极管D8的阳极连接IGBT元件Q8的发射极。
各相支路的中间点与电动机发电机MG1的各相线圈的各相端子连接。也就是说，电动机发电机MG1是三相永磁同步电机，U、V、W相的3个线圈的各一方端子都同时连接中点。而且，U相线圈的另一方端子被连接到从IGBT元件Q3、Q4的连接节点引出的线UL。另外，V相线圈的另一方端子连接到从IGBT元件Q5、Q6的连接节点引出的线VL。另外，W相线圈的另一方端子连接到从IGBT元件Q7、Q8的连接节点引出的线WL。
此外，对于图1的逆变器22，被连接到电动机发电机MG2这一点与逆变器14不同，但是，对于内部的电路构成，由于都与逆变器14相同，所以详细的说明不再重复。另外，在图2中记载了向逆变器供给控制信号PMWI、PWMC，但是，为了避免记载变得复杂，如图1所示那样，各个控制信号PWMI1、PWMC1和控制信号PWMI2、PWMC2分别被输入给逆变器14、22。
图3是表示图1的升压变换器12A及12B详细构成的电路图。
参照图1、图3，升压变换器12A包含：一方端子连接电源线PL1A的电抗器L1；串联连接在供电线PL2和接地线SL2之间的IGBT元件Q1、Q2；分别与IGBT元件Q1、Q2并联连接的二极管D1、D2。
电抗器L1的另一方端子连接IGBT元件Q1的发射极及IGBT元件Q2的集电极。二极管D1的阴极连接IGBT元件Q1的集电极，二极管D1的阳极连接IGBT元件Q1的发射极。二极管D2的阴极连接IGBT元件Q2的集电极，二极管D2的阳极连接IGBT元件Q2的发射极。
此外，对于图1的升压变换器12B，代替电源线PL1A，连接电源线PL1B这一点与升压变换器12A不同，而对于其内部的电路构成，与升压变换器12A相同，所以详细的说明不再重复。另外，在图3中记载了向升压变换器供给控制信号PWU、PWD，但是，为了避免记载变得复杂，如图1所示，各个控制信号PWUA、PWDA和控制信号PWUB、PWDB分别被输入给升压变换器12A、12B。
图4是表示了图1所示的车辆1的变形例的车辆100的构成图。
参照图4，车辆100包含：作为蓄电装置的电池BA、BB1、BB2；连接部40A、40B；系统主继电器SMR3；升压变换器12A、12B；平滑用电容C1、C2、CH；电压传感器10A、10B1、10B2、13、21A、21B；逆变器14、22；发动机4；电动机发电机MG1、MG2；动力分割机构3；车轮2；控制装置30。也就是说，代替连接部39A、39B，包含连接部40A、40B，由电池BA、BB1、BB2共用的负极侧的系统主继电器SMR3与连接部40A分开设置这一点，是车辆100和车辆1的不同点。
连接部40A包含：连接在电池BA的正极和电源线PL1A之间的系统主继电器SMR2；与系统主继电器SMR2并联连接的、并已被串联连接的系统主继电器SMR1和限制电阻R。电池BA的负极与接地线SL1连接。
连接部40B，设置在电源线PL1B和电池BB1、BB2的正极之间。连接部40B包含：连接在电池BB1的正极和电源线PL1B之间的继电器SR1；连接在电池BB2的正极和电源线PL1B之间的继电器SR2。继电器SR1、SR2分别根据由控制装置30供给的控制信号CONT4、CONT5，被控制成导通/非导通状态。电池BB1、BB2的负极都与接地线SL1连接。
在图4中，与图1不同，系统主继电器SMR3被连接在节点N1和接地线SL2之间，节点N1将来自作为主蓄电装置的电池BA的负极的路径和来自作为副蓄电装置的电池BB1、BB2的各负极的路径合流。也就是说，利用1个系统主继电器SMR3来兼用于使主蓄电装置的负极从系统切离的继电器和使副蓄电装置的负极从系统切离的继电器，由此能够减少继电器的数目。
此外，由于车辆100的其他部分的构成及动作，与图1的车辆1相同，这里不重复其说明。
图5是用于说明控制装置30在电源系统起动时进行的控制的流程图。此流程图的处理，在每经过一定时间或每次规定的条件成立时由规定的主程序调用并执行。
图6是表示根据图5的流程图进行动作时的一例的动作波形图。此动作波形图，表示了电池BB1的电源电压VBB1比电池BA的电源电压VBA高的电池组合及充电状态的情况下所执行的例子。
此外，以下的动作说明对搭载在图4的车辆100上的电源装置进行，但是，即使是搭载在图1的车辆1上的电源装置，例如也可以通过使继电器SR1G、SR2G与系统主继电器SMR3同时地进行连接及断开，来实现同样的动作。
参照图5、图6，首先在步骤S1中，检测起动信号IG已从OFF状态变成ON状态的情况。因此，在时刻t1之前，在步骤S1中未检测到起动信号的上升，所以处理进入步骤S16，控制被转移到主程序中。
当在时刻t1起动信号IG被激活成ON状态时，控制装置30在步骤S1中对其进行检测，并使处理进入步骤S2。在步骤S2中，控制装置30使控制信号CONT3、CONT1变化，并使系统主继电器SMR3从非导通状态变成导通状态，而且使系统主继电器SMR1从非导通状态变成导通状态。与此相应，在时刻t2，系统主继电器SMR1、SMR3都导通。
于是，通过限制电阻R，电流从电池BA被提供给电源线PL1A。在系统起动前，由于电容CH通常已被放电，所以多数情况电压VH为零。因此，在升压变换器12A内部的二极管D1中流过正向的电流，在时刻t2～时刻t3，电容CH被逐渐充电，由此，电压VH上升到电池BA的电源电压VBA。经由限制电阻R对电容CH进行预充电，是为了避免由于过大的冲击电流使系统主继电器熔接。
在步骤S3中，控制装置30利用电压传感器13观测电压VH，判断其是否上升到电池电压VBA附近。对于此判断，例如也可以根据|VH-VBA|是否已比规定的阈值小来进行判断。在步骤S3中，当判断为电压VH的上升还不足，电容CH的预充电未完成时，再次执行步骤S3的处理，在电压上升之前进行时间等待。此外，代替这样的步骤S3的判断，也可进行电容CH的预充电所需的最大时间的时间等待的处理。
在步骤S3中，当电容CH的预充电完成时，处理进入步骤S4。在步骤S4中，控制装置30如时刻t3所示，使系统主继电器SMR2的状态从非导通状态变更到导通状态，而且使系统主继电器SMR1的状态从导通状态变更到非导通状态。由此，电流可不经由限制电阻R，从电池BA供给到升压变换器12A。
当步骤S4的继电器的切换完成时，在步骤S5中，判断电池BB1的电压VBB1是否比电压VH高。此外，对于步骤S5的判断，根据电池BB1和电池BA的充电状态的管理，和对于各个电池BB1和电池BA采用的电池种类、电池单元数的选择结果，知道了必然VBB1＞VBA时也可省略。
由于图6所示的例子是VBB1＞VBA的情况，所以处理从步骤S5进入步骤S6。此外，对于VBB1＜VBA的情况，后面利用图7进行说明。在步骤S6中，升压变换器12B的上支路即图3的IGBT元件Q1被设定为ON状态。因此，在时刻t4～t5，电容C2上也被充电，电压VLB上升到与电压VH相同的程度。
之后，在步骤S7中，控制装置30将电压VH的目标电压设定为电压VBB1，并使升压变换器12A的升压动作开始。此时，在升压变换器12A中，设定占空比，进行IGBT元件Q1、Q2的开闭，以进行升压动作。其结果，在时刻t5～t6，使电压VH向电压VBB1升压，与此相伴，电压VLB也向电压VBB1上升。
接着，在步骤S8中，判断电压VLB是否变得与电压VBB1相等。对于此判断，例如，只要判断|VLB-VBB1|是否为规定阈值以下即可。
在步骤S8中，当电压VLB的上升不足并还未到达电压VBB1时，处理返回到步骤S7，继续升压动作。
另一方面，如果电压VLB变得与电压VBB1几乎相等，则在连接了继电器SR1时，不会有过大的冲击电流流过。因此，控制装置30使电压VLB上升到电压VBB1附近，使处理从步骤S8进入步骤S9，如时刻t6所示那样，停止升压变换器12A的升压动作。
之后，在步骤S10中，如时刻t7所示那样，使升压变换器12B的上支路从ON状态回到OFF状态，在步骤S14中，如时刻t8所示那样，使继电器SR1导通。而且，在步骤S15中，如时刻t9所示那样，使表示起动完成的Ready灯点亮。
接着，对在步骤S5中电压VH比电压VBB1高的情况进行说明。在此情况下，处理从步骤S5进入步骤S11。
图7是表示根据图5的流程图进行动作时的其他一例的动作波形图。此动作波形图表示了电池BB1的电源电压VBB1比电池BA的电源电压VBA低那样的电池组合及充电状态的情况下所执行的例子。
在图7中，时刻t11、t12、t13分别对应图6的时刻t1、t2、t3，在时刻t13之前，图7表示了与图6相同的波形变化，所以说明不再重复。
在图7中，在时刻t13，电容CH的预充电完成，在完成了从系统主继电器SMR1向系统主继电器SMR2的切换的时间点，VH变得比VBB1高。因此，在图5中，处理从步骤S5进入步骤S11。
在步骤S11中，对升压变换器12输出降压指令，将电压VLB的目标电压设定为电压VBB1。而且，在步骤S12中，判断电压VLB是否变得与电压VBB1几乎相等。例如，对于此判断，也可以根据|VLB-VBB1|是否已比规定的阈值小来进行判断。
在步骤S12中，当电压VLB还未接近电压VBB1时，处理返回到步骤S11中，继续降压动作。
在如时刻t14所示那样，刚刚开始升压变换器12B的动作后，向电容C2进行充电，由此，电压VLB最初上升，但是，之后，电压VLB向电压VBB1收敛。
在时刻t15，电压VLB充分接近电压VBB1，当步骤S12的条件成立时，处理从步骤S12进入步骤S13，控制装置30停止升压变换器12B的转换。
之后，控制装置30，如时刻t16所示那样，在步骤S14使继电器SR1导通，如时刻t17所示那样，使表示动作完成的Ready灯点亮。
当步骤S15的处理完成时，在步骤S16中，控制转移到主程序中。
这样，由于利用升压变换器12A，使电压VLB调整到电池BB1的电压VBB的附近后，连接上了继电器SR1，所以关于电池BB1，不设置限制电阻R和系统主继电器SMR1那样的重复的电流路径。连接电池BB2时也进行同样的控制，因此，关于电池BB2，也不设置限制电阻R和系统主继电器SMR1那样的重复的电流路径。
图8是用于说明控制装置30进行作为副蓄电装置的电池BB1的切离的控制的流程图。此流程图的处理，每当经过一定时间或每次规定的条件成立时由规定的主程序调用并执行。
参照图1、图8，在步骤S21中，控制装置30判断当前使用中的电池BB1的充电状态SOC(BB1)(SOC：Sate of Charge)是否变得比规定的阈值小。当充电状态SOC(BB1)仍为规定的阈值以上时，可继续使用电池BB1，所以处理进入步骤S26，控制装置30选择利用电池BA和电池BB1的双方使车辆行驶，并使处理进入步骤S27，使控制转移到主程序中。
当充电状态SOC(BB1)比规定阈值小时，电池BB1不能再继续放电，所以处理进入步骤S22。
在步骤S22中，控制装置30使升压变换器12A进行转换，维持电压VH比电压VBB1高的状态。因此，即使处于已停止升压变换器12B的状态，图3的二极管D1中也不流过正向的电流。因此，在步骤S23中，使升压转换器12B的转换停止，成为将双方的IGBT元件Q1、Q2的栅极都设成OFF的关闭状态。
于是，变成电流不流过继电器SR1的状态，所以不存在在切离继电器SR1时由于放电引起熔接的担心。因此，控制装置30，在步骤S24中切离继电器SR1，在步骤S25中，选择只利用电池BA进行行驶。
在步骤S25的只利用电池BA的行驶中，根据需要使发动机4运转，以产生使车轮旋转的直接传送的转矩和用于使电动机发电机MG1转动进行发电的转矩。
图9是用于说明控制装置30切换副蓄电装置的控制的流程图。此流程图的处理，每当经过一定时间或每次规定的条件成立时由规定的主程序调用并执行。
图10是表示根据图9的流程图进行动作时的一例的动作波形图。此动作波形图表示在是电池BB2的电源电压VBB2比电压VH高那样的电池组合、充电状态、升压状态的情况下被执行的例子。
参照图9、图10，在时刻t21之前，系统主继电器SMR1被设定为OFF状态，系统主继电器SMR2、SMR3被设定为ON状态，继电器SR1处于导通状态，使用电池BB1，继电器SR2处于非导通状态，未使用电池BB2。另外，升压变换器12A是在动作中，电压VH被升压到比电压VBA高。另外，升压变换器12B也是在动作中，电压VH被升压到比电压VLB高。
另外，在时刻t21之前，由于电池BB1的充电状态SOC(BB1)为规定的阈值以上，所以不需要变换电池，处理从步骤S41进入步骤S56，控制被转移到主程序中。
当在时刻t21，控制装置30检测到当前使用中的电池BB1的充电状态SOC(BB1)变得比规定的阈值小时，需要将电池BB1变换成电池BB2，所以处理从步骤S41进入步骤S42。
在步骤S42中，如时刻t21～t25所示那样，控制装置30使升压变换器12A进行转换，维持电压VH比电压VBB1高的状态(图10中被示为升压1)。由此，在时刻t22，即使进行步骤S43的停止升压变换器12B的处理，在图3的二极管D1中也不流过正向的电流。因此，在步骤S43中，使升压变换器12B的转换停止，成为将双方的IGBT元件Q1、Q2的栅极都设成OFF的关闭状态。
于是，成为电流不流过继电器SR1的状态，所以在切离继电器SR1时，不存在由于放电引起熔接的担心。因此，控制装置30在步骤S44中，如时刻t23所示那样，将继电器SR1设定为OFF状态。
接着，在步骤S45中，判断电池BB2的电压VBB2是否比电压VH高。在图10所示的动作波形中，表示了VBB2＞VH的情况，所以处理从步骤S45进入步骤S46。此外，对于VBB2＜VH的情况，之后利用图11进行说明。
在步骤S46中，如时刻t24所示那样，升压变换器12B的上支路即图3的IGBT元件Q1被设定为ON状态。由此，在时刻t24～t25，电容C2上也被充电，电压VLB上升到与电压VH相同的程度。
之后，在步骤S47中，控制装置30将电压VH的目标电压设定为电压VBB2来进行升压变换器12A的升压动作(图10中表示为升压2)。此时，在升压变换器12A中，还以进行升压动作的方式设定占空比，进行IGBT元件Q1、Q2的开闭。其结果，在时刻t25～时刻t26，使电压VH向电压VBB2升压，与此同时，电压VLB也向电压VBB2上升。
接着，在步骤S48中，判断电压VLB是否变得与电压VBB2相等。对于此判断，例如只要判断|VLB-VBB2|是否在规定的阈值以下即可。
在步骤S48中，当电压VLB的上升不足，还未到达电压VBB2时，处理回到步骤S47，继续升压动作。
另一方面，如果电压VLB变得与电压VBB2几乎相等，则在使继电器SR2连接时，不会流过过大的冲击电流。因此，控制装置30使电压VLB上升到电压VBB2附近，使处理从步骤S48进入步骤S49，如时刻t26所示那样，使升压变换器12B回到关闭状态。即，使升压变换器12B的上支路从ON状态回到OFF状态。而且，在步骤S53中，如时刻t27所示那样，使继电器SR2导通。而且，在步骤S54中，如时刻t28所示那样，再次使升压变换器12B作动，成为步骤S55及时刻t29所示的电池切换完成。
下面，对步骤S45中电压VH比电压VBB2高的情况进行说明。在此情况下，处理从步骤S45进入步骤S50。
图11是表示根据图9的流程图进行动作时的其他一例的动作波形图。此动作波形图表示在是电池BB2的电源电压VBB2比电压VH低那样的电池组合、充电状态、升压状态的情况下所执行的例子。
在图11中，时刻t31、t32、t33分别对应图10的时刻t21、t22、t23，在时刻t33之前，图11表示了与图10相同的波形的变化，所以不重复说明。
在图11中，在时刻t33，在已将继电器SR1设定为OFF状态的时间点，电压VH变得比电压VBB2高。因此，在图9的流程图中，处理从步骤S45进入步骤S50。
在步骤S50中，如时刻t34以后被表示为“降压”那样，在已将电压VLB的目标电压设定为VBB2的状态下，开始升压变换器12B的转换动作。而且，在步骤S51中，判断电压VLB是否变得与电压VBB2几乎相等。对于此判断，例如也可以判断|VLB-VBB2|是否变得比规定的阈值小。
在步骤S51中，当电压VLB还未接近电压VBB2时，处理返回步骤S50，继续降压动作。
如时刻t34所示那样，在刚刚开始升压变换器12B的动作后，由于向电容C2充电，电压VLB最初上升，但是，之后，电压VLB向电压VBB2收敛。
如果在时刻t35，电压VLB充分地接近电压VBB2，步骤S51的条件成立，则，处理从步骤S51进入步骤S52，控制装置30停止升压变换器12B的转换。
之后，控制装置30，如时刻t36所示那样，在步骤S53中使继电器SR2导通，如时刻t37所示那样，重新开始升压变换器12B的动作。而且，如步骤S55及时刻t38所示那样，电池切换完成。
这样，利用升压变换器12A、12B，将电压VLB调整到电池BB2的电压VBB2附近，然后，使继电器SR2连接，所以关于电池BB2，不用设置如限制电阻R和系统主继电器SMR1那样的重复的电流路径。
最后，再次参照图1及图4，对本实施方式进行总括说明。
车辆的电源装置具备：主蓄电装置(BA)；向用于驱动电动机(MG2)的逆变器(22)供电的供电线(PL2)；设置在主蓄电装置(BA)和供电线(PL2)之间的进行电压变换的第1电压变换器(12A)；相互并联设置的多个副蓄电装置(BB1、BB2)；设置在多个副蓄电装置(BB1、BB2)和供电线(PL2)之间的进行电压变换的第2电压变换器(12B)。
第2电压变换器(12B)，选择性地与多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任意一个连接，来进行电压变换。
车辆的电源装置，具备：设置在主蓄电装置(BA)和第1电压变换器(12A)之间的、进行电气连接的开闭的第1连接部(39A或40A)；设置在多个副蓄电装置(BB1、BB2)和第2电压变换器(12B)之间的、进行电气连接的开闭的第2连接部(39B或40B)。第2连接部(39B或40B)被控制成如下的状态：选择性地将多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任意一个连接到第2电压变换器(12B)的连接状态；和不使第2电压变换器(12B)与多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任何一个连接的非连接状态。
第1连接部(39A或40A)，包含：连接在主蓄电装置和第1电压变换器之间的第1继电器(SMR2)；被串联连接的第2继电器(SMR1)和限制电阻(R)。串联连接的第2继电器(SMR1)和限制电阻(R)，与第1继电器(SMR2)并联连接。第2连接部(40B)，包含：连接在多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的第1副蓄电装置(BB1)和第2电压变换器(12B)之间的第3继电器(SR1)；连接在多个副蓄电装置中的第2副蓄电装置(BB2)和第2电压变换器(12B)之间的第4继电器(SR2)。
第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)，被设置在对应的蓄电装置的相同极性的一方电极侧。主蓄电装置(BA)和多个副蓄电装置(BB1、BB2)的各另一方电极，被连接在共同的节点(N1)。各另一方电极具有与一方电极相反的极性。车辆的电源装置具备设置在共同节点(N1)和第1、第2电压变换器(12A、12B)之间的第5继电器(SMR3)。
车辆的电源装置，具备进行第1、第2的电压变换器(12A、12B)的控制，并进行第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)。控制部(30)，在使第1、第2继电器(SMR1、SMR2)的至少一方导通，并且通过第1电压变换器(12A)使供电线(PL2)的电压(VH)变换成第1副蓄电装置(BB1)的电压(VBB1)后，使第3继电器(SR1)导通。
车辆的电源装置，具备进行第1、第2的电压变换器(12A、12B)的控制，并进行第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)。控制部(30)，在使第3继电器(SR1)从导通状态变为非导通状态时，控制第1、第2电压变换器(12A、12B)，以使第1副蓄电装置(BB1)和供电线(PL2)间的电力传输变为零。
控制部(30)，使第1、第2电压变换器(12A、12B)和逆变器(22)的任意一个作动，并使供电线(PL2)的电压(VH)比第1副蓄电装置(BB1)的电压(VBB1)高，然后，停止第2电压变换器(12B)的动作，使第1副蓄电装置(BB1)和供电线(PL2)之间的电力传输为零。
车辆的电源装置，具备进行第1、第2电压变换器(12A、12B)的控制，并进行第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)。控制部(30)，在使第3继电器(SR1)成为非导通状态后，使第1电压变换器(12A)和逆变器(22)的任意一个作动，并将供电线(PL2)的电压调压到第2副蓄电装置的电压，然后使第4继电器导通。
通过同时使用多个副蓄电装置中的第1副蓄电装置(BB1)和主蓄电装置(BA)，能够输出供电线连接的电气负载(22和MG2)所容许的最大功率。
此外，在本实施方式中，表示了应用于可以利用动力分割机构，将发动机的动力分割并传递给车轴和发电机的串/并联型混合动力系统的例子。但是，本发明也可以应用于只是为了驱动发电机而使用发动机，只利用使用由发电机发电的电力的电动机产生车轴驱动力的串联型混合汽车，或只利用电动机行驶的电动汽车。这些构成全都搭载了蓄电装置，为了通过切换多个蓄电装置能够长距离行驶，可适用本发明。
应该认为本次公开的实施方式所有点都是例示，并不能限制于此。本发明的范围并非上述的说明，包含权利要求所示的、与权利要求均等意义及范围内的所有的变更。

Claims (12)

1、一种车辆的电源装置，其中，具备：
主蓄电装置(BA)；
供电线(PL2)，其用于向驱动电动机(MG2)的逆变器(22)供电；
第1电压变换器(12A)，其被设置在上述主蓄电装置(BA)和上述供电线(PL2)之间，进行电压变换；
多个副蓄电装置(BB1、BB2)，被相互并联地设置；
第2电压变换器(12B)，其被设置在上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)和上述供电线(PL2)之间，进行电压变换。
2、根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，
上述第2电压变换器(12B)选择性地与上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任意一个连接，来进行电压变换。
3、根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，还具备：
第1连接部(39A或40A)，其被设置在上述主蓄电装置(BA)和上述第1电压变换器(12A)之间，进行电气连接的开闭；
第2连接部(39B或40B)，其被设置在上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)和上述第2电压变换器(12B)之间，进行电气连接的开闭；
上述第2连接部(39B或40B)，被控制成如下的状态：选择性地将上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任意一个连接到上述第2电压变换器(12B)的连接状态；和不使上述第2电压变换器(12B)与上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的任何一个连接的非连接状态。
4、根据权利要求3所述的车辆的电源装置，其中，
上述第1连接部(39A或40A)包含：连接在上述主蓄电装置和上述第1电压变换器之间的第1继电器(SMR2)；被串联连接的第2继电器(SMR1)和限制电阻(R)，
上述被串联连接的上述第2继电器(SMR1)和上述限制电阻(R)，与上述第1继电器(SMR2)并联连接；
上述第2连接部(40B)包含：连接在上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的第1副蓄电装置(BB1)和上述第2电压变换器(12B)之间的第3继电器(SR1)；连接在上述多个副蓄电装置中的第2副蓄电装置(BB2)和上述第2电压变换器(12B)之间的第4继电器(SR2)。
5、根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，
上述第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)，被设置在对应的蓄电装置的相同极性的一方电极侧，
上述主蓄电装置(BA)和上述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的各另一方电极，被连接在共同的节点(N1)，
各上述另一方电极具有与上述一方电极相反的极性，
还具备设置在上述共同节点(N1)和上述第1、第2电压变换器(12A、12B)之间的第5继电器(SMR3)。
6、根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，
还具备进行上述第1、第2电压变换器(12A、12B)的控制，并进行上述第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)，
上述控制部(30)，在使上述第1、第2继电器(SMR1、SMR2)的至少一方导通，并且通过上述第1电压变换器(12A)使上述供电线(PL2)的电压变换成上述第1副蓄电装置(BB1)的电压后，使上述第3继电器(SR1)导通。
7、根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，
还具备进行上述第1、第2电压变换器(12A、12B)的控制，并进行上述第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)，
上述控制部(30)，在使上述第3继电器(SR1)从导通状态变为非导通状态时，控制上述第1、第2电压变换器(12A、12B)，以使上述第1副蓄电装置(BB1)和上述供电线(PL2)之间的电力传输变为零。
8、根据权利要求7所述的车辆的电源装置，其中，
上述控制部(30)，使上述第1、第2电压变换器(12A、12B)和上述逆变器(22)的任意一个作动，并使上述供电线(PL2)的电压比上述第1副蓄电装置(BB1)的电压高，然后，停止上述第2电压变换器(12B)的动作，使上述第1副蓄电装置(BB1)和上述供电线(PL2)之间的电力传输为零。
9、根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，
还具备进行上述第1、第2电压变换器(12A、12B)的控制，并进行上述第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的控制部(30)，
上述控制部(30)，在使上述第3继电器(SR1)成为非导通状态后，使上述第1电压变换器(12A)作动，并将上述供电线(PL2)的电压调压到上述第2副蓄电装置的电压，然后使上述第4继电器(SR2)导通。
10、根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，
上述多个副蓄电装置中的第1副蓄电装置(BB1)和上述主蓄电装置(BA)，能够输出上述供电线连接的电气负载(22和MG2)所容许的最大功率。
11、根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，
还具备进行上述第1、第2电压变换器(12A、12B)的控制，并进行上述第1～第4继电器(SMR1、SMR2、SR1、SR2)的开闭控制的单一的控制部(30)，
上述控制部(30)，还进行上述逆变器(22)的控制。
12、一种车辆(1)，其中，搭载权利要求1～权利要求11任一项所述的车辆的电源装置。
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