CN102958745A - 电动汽车 - Google Patents

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Abstract

电动汽车(10)的控制装置(50)在执行每隔至少1个开关周期对半导体开关(24a、24b)的通电或关断进行固定的固定控制时，执行对1个电力系统的发电路径和充电路径的两者进行关断的第1关断控制、以及对所有电力系统的发电路径或充电路径全部进行关断的第2关断控制之中的至少任意一者，而且，在仅进行所述第1关断控制的情况下，对半导体开关(24a、24b)的通电或关断进行控制，以使进行所述第1关断控制的电力系统变为N-1个{N为表示电源(22a、22b)以及半导体开关(24a、24b)的数量的2以上的整数}。

Description

电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车，其具备：包含各自独立且电源电压变动的多个电源在内的1次侧、以及包含逆变器和与该逆变器连接的驱动电动机在内的2次侧。
背景技术
包括燃料电池车辆和混合动力车辆在内的电动汽车的开发盛行。电动汽车之中存在如下电动汽车：不仅将来自多个电源的电力选择性地供应给驱动电动机，还能将来自所述驱动电动机的再生电力选择性地充电至所述多个电源{特开2005-237064号公报(以下称为“JP2005-237064A”。)}。在JP2005-237064A中，在车辆的动力行驶时，从多个蓄电池(14)之中挑选一定电压以上的蓄电池，进而从中挑选电压最低的蓄电池进行使用(参照图2、段落[0031]～[0041])。另外，在车辆的再生时，从多个蓄电池之中挑选剩余容量最低的蓄电池进行充电(图4、段落[0042]～[0050])。
发明的概要
如上所述，在JP2005-237064A中，根据车辆的动力行驶以及再生来选择使用的蓄电池，但蓄电池的选择方法受到局限。
发明内容
本发明考虑这样的课题而提出，其目的在于，提供一种能扩展电源的使用方法的选项的电动汽车。
本发明所涉及的电动汽车的特征在于，包括：1次侧，其包含各自独立且电源电压变动的N个(N为2以上的整数)电源；2次侧，其包含逆变器和与该逆变器连接的驱动电动机；第1个到第N个的电力系统，其按照所述N个电源彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；N个半导体开关，其分别被设置在所述第1个到第N个的电力系统中，且能对于由发电方向以及充电方向构成的双向的通电分别进行关断；和控制装置，其对所述N个半导体开关的关断进行控制，所述控制装置在执行每隔至少1个开关周期对所述半导体开关的通电或关断进行固定的固定控制时，执行对1个电力系统的发电路径和充电路径的两者进行关断的第1关断控制、以及对所有电力系统的发电路径或充电路径全部进行关断的第2关断控制之中的至少任意一者，而且，在仅进行所述第1关断控制的情况下，对所述半导体开关的通电或关断进行控制，以使进行所述第1关断控制的电力系统变为N-1个。
根据本发明，在仅进行对1个电力系统的发电路径和充电路径的两者进行关断的第1关断控制的情况下，对半导体开关的通电或关断进行控制，以使进行第1关断控制的电力系统变为N-1个。故而，在仅进行第1关断控制的情况下，使半导体开关通电的仅是1个电力系统。因此，能防止电流通过并联电路从某个电源流入别的电源的短路状态的发生。
另外，在仅进行对所有电力系统的发电路径或充电路径全部进行关断的第2关断控制的情况下，在发电时全部的充电路径被关断，而在充电时全部的发电路径被关断。故而，在仅进行第2关断控制的情况下，也能防止上述短路状态的发生。
因此，在进行第1关断控制以及第2关断控制的任一种的情况下，均能防止上述短路状态的发生。故而，不仅能防止因电源间的电压差而引起的过大电流(特别是电源的切换时的电流)的发生，还能防止伴随电源彼此的均衡化时的电力损失。另外，在使用第1关断控制以及第2关断控制的至少一者的情况下，即使不伴有使用了电源间的电压的高低的处理，也能可靠地避免短路状态的发生。
以上，伴随上述那样的效果，能扩展电源的使用方法的选项。
本发明所涉及的电动汽车其特征在于，包括：1次侧，其包含各自独立且电源电压变动的N个(N为2以上的整数)电源；2次侧，其包含逆变器和与该逆变器连接的驱动电动机；第1个到第N个的电力系统，其按照所述N个电源彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；N个半导体开关，其分别被设置在所述第1个到第N个的电力系统中，且能对于由发电方向以及充电方向构成的双向的通电分别进行关断；和控制装置，其对所述N个半导体开关的关断进行控制，所述控制装置在执行每隔至少1个开关周期对所述半导体开关的通电或关断进行固定的固定控制时，对所述半导体开关的通电或关断进行切换，以使得成为第1关断状态和第2关断状态中的至少任意一者的状态，所述第1关断状态是使得与进行通电的发电路径中电压最高的最高电压发电路径相比电压更低的充电路径变为关断的状态，所述第2关断状态是使得与进行通电的充电路径中电压最低的最低电压充电路径相比电压更高的发电路径变为关断的状态。
根据本发明，在对半导体开关的通电或关断进行切换时，变为第1关断状态或第2关断状态的至少一者的状态。在第1关断状态下，与进行通电的发电路径之中电压最高的最高电压发电路径相比电压更低的充电路径变为关断。故而，不会发生电流通过并联电路从最高电压发电路径流入某一充电路径的短路状态。另外，在第2关断状态下，与进行通电的充电路径之中电压最低的最低电压充电路径相比电压更高的发电路径变为关断。故而，不会发生电流通过并联电路从最低电压充电路径流入某一发电路径的短路状态。
因此，在第1关断状态或第2关断状态的任一状态下，均能防止上述短路状态的发生。故而，不仅能防止因电源间的电压差而引起的过大电流(特别是电源的切换时的电流)的发生，而且能防止伴随电源彼此的均衡化时的电力损失。
通过以上，伴随上述那样的效果，能扩展电源的使用方法的选项。
所述半导体开关例如能设为双向开关。由此，能分别地控制双向的通电以及关断。
在对某个电源的发电路径与其他的电源的充电路径进行切换时，可以在所述半导体开关的驱动信号中插入死区时间。由此，能更可靠地防止电源间的短路。
所述控制装置可对所述半导体开关进行控制，以使从某个电源的双向通电状态转移到其他的电源的双向通电状态。由此，能在切换电源的同时进行发电以及充电。
所述控制装置可在所述电动汽车处于动力行驶状态与再生状态的中间状态时，对所述半导体开关进行控制，以使从某个电源的双向通电状态转移到其他的电源的双向通电状态。由此，能将发电用的电源与充电用的电源区分开来进行利用。
所述控制装置可在所述电动汽车处于动力行驶状态时，使2个以上的发电开关元件同时导通。由此，即使不比较电源间的电压差也从电压高的一方的电源供应电力，因此能高负载且效率良好地进行电力供应。另外，能防止电压低的，即蓄电容量低的电源的发电。
所述控制装置可以在所述电动汽车处于再生状态时，使2个以上的充电开关元件同时导通。由此，即使不比较电源间的电压差也能自动地对电压低的电源积极地充电。即，对蓄电容量少的电源积极地充电，因此能防止蓄电装置的过放电。
可以对所述电动汽车的动力行驶状态和再生状态进行判断，在动力行驶状态时连接至少2个以上的发电开关元件，在再生状态时连接至少2个以上的充电开关元件。由此，在动力行驶状态时，即使不比较电源间的电压差也能从电压高的一方的电源供应电力，因此能高负载且效率良好地进行电力供应。另外，能防止电压低的，即，蓄电容量低的电源的发电。此外，在再生状态时，即使不比较电源间的电压差，也能自动地对电压低的电源积极地充电。即，对蓄电容量少的电源积极地充电，因此能防止蓄电装置的过放电。因此，能与状态相适应地进行适当的控制。
进而，可对所述动力行驶状态与所述再生状态的中间状态进行判定，在所述电动汽车处于所述中间状态时，所述控制装置对所述半导体开关进行控制，以使某个电源能双向地通电且其他的电源双向地关断。由此，当电动汽车处于中间状态时，将进行单个电源的充放电。故而，即使处于中间状态，电源或控制装置也能稳定地进行动作，而且能可靠地防止电源间的短路。
可以是，所述中间状态基于所述逆变器的输入功率及输入电流以及所述驱动电动机的转矩及负载功率之中的至少1个的指令值或实测值来进行判定。
可以是，所述中间状态根据实际功率至跨零为止的预测时间来确定。
可以是，在所述逆变器中发生了3相短路状态的期间，所述控制装置进行所述半导体开关的通电或关断的切换。由此，能更可靠地防止电源间的短路。
所述电源例如可以包括蓄电装置、燃料电池以及发电机的至少1个。
可具备第1个到第N个的电压传感器，并基于所述电压传感器来掌握所述电源间的电压的大小，且基于已掌握的电压来进行控制。由此，通过进行基于已掌握的电压的控制，能可靠地防止电源间的短路。
本发明所涉及的电动汽车的特征在于，具有：1次侧，其包含电源电压变动的第1电源以及第2电源的至少2个电源；2次侧，其包括：对车辆进行驱动的3相交流无刷式的电动机(12)、以及与串联连接的一对的上臂元件(84u、84v、84w)和下臂元件(90u、90v、90w)3相并联地连接且在所述上臂元件(84u、84v、84w)与下臂元件(90u、90v、90w)的中间分别与所述电动机(12)的3相线连接的逆变器(26)；第1电力系统以及第2电力系统，其按照所述第1电源与所述第2电源彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；开关，其对使用所述第1电源和所述第2电源中的哪一个来作为所述电动机的电源进行切换；和控制装置，其在3相短路状态下切换所述开关，所述3相短路状态是所述逆变器的上臂元件全部导通且下臂元件全部截止的状态、或者所述上臂元件全部截止且所述下臂元件全部导通的状态。
根据本发明，在逆变器发生了3相短路状态的状态下，对作为电动机的电源的第1电源与第2电源进行切换。故而，伴随第1电源与第2电源的切换的电压变动不会传递到电动机。因此，能防止电动机进行非本意的转矩变动。
所述控制装置可基于3相各自的电压指令值与载波信号的比较结果，来对各相的上臂开关元件以及下臂开关元件的导通截止进行控制，对载波信号变得比3相全部的所述电压指令值高的情况、或载波信号变得比3相全部的所述电压指令值低的情况进行探测，并将探测出的该情况作为3相短路状态。
由此，在逆变器的通常控制中，将在3相全部的上臂开关元件或下臂开关元件变为导通的时刻判定为处于3相短路状态，并能在该3相短路状态下切换开关。因此，在逆变器的通常控制中，能一边防止电动机进行非本意的转矩变动，一边切换开关。
所述控制装置可在接受到对所述第1电源与所述第2电源进行切换的切换请求时，对3相全部的上臂开关元件或下臂开关元件输出驱动信号，使3相短路状态强制地发生。由此，在需要第1电源与第2电源的切换时，能以适当的定时来进行该切换。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动汽车的概略构成图。
图2是表示第1实施方式所涉及的电动汽车的电路构成的一部分的图。
图3是表示在第1实施方式所涉及的电动汽车中所使用的双向开关的第1变形例的图。
图4是表示在第1实施方式所涉及的电动汽车中所使用的双向开关的第2变形例的图。
图5是表示在第1实施方式所涉及的电动汽车中所使用的双向开关的第3变形例的图。
图6是表示在第1实施方式所涉及的电动汽车中所使用的双向开关的第4变形例的图。
图7是第1实施方式所涉及的电力电子控制装置的功能性的框图。
图8是第1实施方式所涉及的双向开关逻辑生成部的功能性的框图。
图9是第1实施方式所涉及的PWM生成部的功能性的框图。
图10是表示在逆变器中3相的下臂元件短路时的状态的图。
图11是表示在逆变器中3相的上臂元件短路时的状态的图。
图12是表示载波信号和电压指令值和驱动信号的关系的一例的图。
图13是表示进行强制短路时的驱动信号的波形的例子的图。
图14是表示在第1实施方式中使用的各模式与各开关元件的导通截止的关系的图。
图15是表示逆变器的输入电流从正切换到负的状况与各开关元件的控制的关系的图。
图16是表示逆变器的输入电流从负切换到正的状况与各开关元件的控制的关系的图。
图17是表示第1实施方式的电动汽车中的各种信号的输出波形的一例的图。
图18是对图17的一部分进行放大表示的图。
图19是本发明的第2实施方式所涉及的电动汽车的概略构成图。
图20是表示在第2实施方式中使用的各模式与各开关元件的导通截止的关系的图。
图21是本发明的第3实施方式所涉及的电动汽车的概略构成图。
图22是表示第3实施方式所涉及的电动汽车的电路构成的一部分的图。
图23是表示在第3实施方式中使用的各模式与各开关元件的导通截止的关系的图。
图24是本发明的第4实施方式所涉及的电动汽车的概略构成图。
图25是表示第4实施方式所涉及的电动汽车的电路构成的一部分的图。
图26是表示在第4实施方式中使用的各模式与各开关元件的导通截止的关系的图。
图27是本发明的第5实施方式所涉及的电动汽车的概略构成图。
图28是表示在第5实施方式中使用的各模式与各开关元件的导通截止的关系的图。
图29是在不使用电源电压的情况下的第1控制法则的说明图。
图30是在不使用电源电压的情况下的第2控制法则的说明图。
图31是在使用电源电压的情况下的第1控制法则的说明图。
图32是在使用电源电压的情况下的第2控制法则的说明图。
图33是图7的电力电子控制装置的第1变形例的功能性的框图。
图34是在图33的电力电子控制装置中使用的双向开关逻辑生成部的功能性的框图。
图35是图7的电力电子控制装置的第2变形例的功能性的框图。
图36是图7的电力电子控制装置的第3变形例的功能性的框图。
图37是图7的电力电子控制装置的第4变形例的功能性的框图。
具体实施方式
I.第1实施方式
A.构成的说明
1.电动汽车10整体
图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动汽车10的概略构成图。图2是表示电动汽车10的电路构成的一部分的图。电动汽车10具有：行驶用的电动机12、变速器14、车轮16、综合电子控制装置18(以下称为“综合ECU18”。)、电力系统20。
2.电动机12
电动机12是3相交流无刷式，基于从电力系统20供应的电力来生成驱动力，并通过该驱动力经由变速器14来转动车轮16。另外，电动机12将通过再生而生成的电力(再生电力Preg)[W]输出至电力系统20。再生电力Preg可以对未图示的辅助设备进行输出。
作为电动机12的具体的构成，例如，能使用在{特开2009-240125号公报(以下称为“JP2009-240125A”。)}中记载的构成。
3.综合ECU18
综合ECU18用于对电动汽车10整体的控制系统进行控制，具有未图示的输入输出装置、运算装置、存储装置等。在第1实施方式中，综合ECU18选择第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的至少一者来分别作为发电中使用的蓄电池以及充电中使用的蓄电池(细节将后述。)。
4.电力系统20
(1)电力系统20的整体构成
电力系统20不仅对电动机12供应电力，还被供应来自电动机12的再生电力Preg。电力系统20除了具有第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b，还具有：第1双向开关24a(以下称为“第1双向SW24a”。)；第2双向开关24b(以下称为“第2双向SW24b”。)；逆变器26；电压传感器28、30、32；电流传感器38、40、42、44、46；解析器(resolver)48；电力电子控制装置50(以下称为“电力ECU50”。)。
(2)第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b
第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b各自包含多个蓄电池单体电池，是能输出高电压(在第1实施方式中为数百伏特)的蓄电装置(储能器)，例如能利用锂离子2次电池或电容等。在第1实施方式中利用了锂离子2次电池。
第1蓄电池22a的输出电压(以下称为“第1蓄电池电压Vbat1”。)[V]由电压传感器28检测，第1蓄电池22a的输出电流(以下称为“第1蓄电池电流Ibat1”。)[A]由电流传感器38检测，并分别被输出至电力ECU50。
同样地，第2蓄电池22b的输出电压(以下称为“第2蓄电池电压Vbat2”。)[V]由电压传感器30检测，第2蓄电池22b的输出电流(以下称为“第2蓄电池电流Ibat2”。)[A]由电流传感器40检测，并被分别输出至电力ECU50。
第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b的正极侧在连接点52连结，第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b的负极侧在连接点54连结。正极侧的连接点52与逆变器26的连接点56连接，负极侧的连接点54与逆变器26的连接点58连接。因此，包含第1蓄电池22a的电源路径以及包含第2蓄电池22b的电源路径相对于逆变器26以及电动机12并联连接。
此外，以下，将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b(以及从第3实施方式起以后为蓄电池154)统称为蓄电池22，将来自第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b(以及从第3实施方式起以后为蓄电池154)的输出电压统称为蓄电池电压Vbat，将来自第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b(以及从第3实施方式起以后为蓄电池154)的输出电流统称为蓄电池电流Ibat。
(3)第1双向SW24a以及第2双向SW24b
第1双向SW24a以及第2双向SW24b能根据来自电力ECU50的指令，分别切换第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b的发电方向与充电方向的导通截止(通电/关断)。
第1实施方式的第1双向SW24a以及第2双向SW24b是双向型的绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)。即，第1双向SW24a具有：对到发电方向(从电力系统20到电动机12的方向)的通电以及关断进行切换的发电开关元件60a(以下称为“发电SW元件60a”或“SW元件60a”。)、以及对到充电方向(从电动机12到电力系统20的方向)的通电以及关断进行切换的充电开关元件62a(以下称为“充电SW元件62a”或“SW元件62a”。)。
同样地，第2双向SW24b具有：对到发电方向的通电以及关断进行切换的发电开关元件60b(以下称为“发电SW元件60b”或“SW元件60b”。)、以及对到充电方向的通电以及关断进行切换的充电开关元件62b(以下称为“充电SW元件62b”或“SW元件62b”。)。
各SW元件60a、60b、62a、62b通过来自电力ECU50的驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2被控制导通截止。
此外，还能取代作为双向型的IGBT的第1双向SW24a以及第2双向SW24b，而使用图3所示的二极管电桥70、图4以及图5所示的逆导通IGBT72、74、或图6所示的逆阻止IGBT76。
另外，如图2所示，在第1蓄电池22a与第1双向SW24a之间配置第1平滑电容器78a，在第2蓄电池22b与第2双向SW24b之间配置第2平滑电容器78b。
此外，以下，将第1双向SW24a以及第2双向SW24b(以及从第4实施方式起以后为后述的第3双向开关24c)统称为双向开关24或双向SW24。另外，将发电SW元件60a、60b(以及从第4实施方式起以后为后述的发电开关元件60c)统称为发电开关元件60或SW元件60。将充电SW元件62a、62b(以及从第4实施方式起以后为后述的充电开关元件62c)统称为充电开关元件62或SW元件62。
(4)逆变器26
逆变器26被设为3相全桥型的构成，进行直流/交流变换，将直流变换成3相的交流且供应给电动机12，另一方面，将伴随再生动作的交流/直流变换后的直流供应给第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的至少一者。
如图2所示，逆变器26具有3相的相臂82u、82v、82w。
U相臂82u由以下构成：具有上臂开关元件86u(以下称为“上臂SW元件86u”。)和二极管88u的上臂元件84u、以及具有下臂开关元件92u(以下称为“下臂SW元件92u”。)和二极管94u的下臂元件90u。
同样地，V相臂82v由以下构成：具有上臂开关元件86v(以下称为“上臂SW元件86v”。)和二极管88v的上臂元件84v、以及具有下臂开关元件92v(以下称为“下臂SW元件92v”。)和二极管94v的下臂元件90v。W相臂82w由以下构成：具有上臂开关元件86w(以下称为“上臂SW元件86w”。)和二极管88w的上臂元件84w、以及具有下臂开关元件92w(以下称为“下臂SW元件92w”。)和二极管94w的下臂元件90w。
上臂SW元件86u、86v、86w和下臂SW元件92u、92v、92w例如采用MOSFET或IGBT等。
此外，以下，将各相臂82u、82v、82w统称为相臂82，将各上臂元件84u、84v、84w统称为上臂元件84，将各下臂元件90u、90v、90w统称为下臂元件90，将各上臂SW元件86u、86v、86w统称为上臂SW元件86，将各下臂SW元件92u、92v、92w统称为下臂SW元件92。
在各相臂82，上臂元件84与下臂元件90的中点96u、96v、96w与电动机12的绕组98u、98v、98w连结。以下，将绕组98u、98v、98w统称为绕组98。
各上臂SW元件86以及各下臂SW元件92通过来自电力ECU50的驱动信号UH、VH、WH、UL、VL、WL而被驱动。
(5)电压传感器28、30、32
如上所述，电压传感器28检测第1蓄电池22a的第1蓄电池电压Vbat1，并输出至电力ECU50。电压传感器30检测第2蓄电池22b的第2蓄电池电压Vbat2，并输出至电力ECU50。
电压传感器32被连接在对连接点52、56进行连接的路径与对连接点54、58进行连接的路径之间，检测逆变器26的输入电压Vinv[V]，并输出至电力ECU50。
(6)电流传感器38、40、42、44、46
如上所述，电流传感器38检测第1蓄电池22a的第1蓄电池电流Ibat1，并输出至电力ECU50。电流传感器40检测第2蓄电池22b的第2蓄电池电流Ibat2，并输出至电力ECU50。
电流传感器42在对连接点52、56进行连接的路径上检测逆变器26的输入电流Iinv[A]，并输出至电力ECU50。
电流传感器44检测电动机12的绕组98u中的U相的电流(U相电流Iu)，并输出至电力ECU50。同样地，电流传感器46检测绕组98w中的W相的电流(W相电流Iw)，并输出至电力ECU50。
此外，电流传感器44、46只要对电动机12的3相中的2个相进行检测，则可对U相与W相的组合以外的电流进行检测。
(7)解析器48
解析器48(图1)对电动机12的未图示的输出轴或外转子的转动角度(电动机12相对于未图示的定子在固定的座标系下的转动角度)即电角0进行检测。作为解析器48的构成，例如，能使用JP2009-240125A中记载的解析器。
(8)电力ECU50
(a)整体构成
电力ECU50对电力系统20整体进行控制，具有未图示的输入输出装置、运算装置、存储装置等。第1实施方式中的电力ECU50主要进行逆变器26的控制和双向SW24的控制。
图7示出了电力ECU50的功能性的框图。如图7所示，电力ECU50具有：双向开关逻辑生成部102(以下称为“双向SW逻辑生成部102”或“逻辑生成部102”。)、电角速度计算部104、3相-dq变换部106、电流指令计算部108、减法器110、112、电流反馈控制部114(以下称为“电流FB控制部114”。)、dq-3相变换部116、PWM生成部118。
各双向SW24的导通截止由逻辑生成部102控制。在对各双向SW24的导通截止进行切换时，由逻辑生成部102将逆变器26设为3相短路状态(细节将后述。)。
逆变器26的控制使用电角速度计算部104、3相-dq变换部106、电流指令计算部108、减法器110、112、电流FB控制部114、dq-3相变换部116、PWM生成部118来进行。
(b)SW24的导通截止的控制系统
如上所述，各双向SW24的导通截止由逻辑生成部102控制。
图8示出了双向SW逻辑生成部102的功能性的框图。如图8所示，逻辑生成部102具有：双向开关逻辑决定部122(以下称为“双向SW逻辑决定部122”或“逻辑决定部122”。)、双向开关逻辑更新指令部124(以下称为“双向SW逻辑更新指令部124”或“逻辑更新指令部124”。)、双向开关逻辑输出部126(以下称为“双向SW逻辑输出部126”或“逻辑输出部126”。)、死区时间生成部128、存储部130。
逻辑决定部122基于来自综合ECU18的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3、逆变器26的输入电流Iinv、来自存储部130的电流阈值THi1、THi2，来生成开关元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4(以下称为“SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4”。)，并发送至逻辑输出部126。
电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3对发电用、发电/充电切换用、充电用的电源(在第1实施方式中为第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b)进行指定。更具体而言，电源指定信号Sd1用于指定发电用的电源，电源指定信号Sd2用于指定发电/充电切换用的电源，电源指定信号Sd3用于指定充电用的电源。
逻辑决定部122使用逆变器26的输入电流Iinv和电流阈值THi1、THi2，判定电动汽车10的动力行驶状态(蓄电池22的发电时)、再生状态(蓄电池22的充电状态)以及它们的中间状态(蓄电池22的发电/充电切换时)，来选择要利用的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3(细节将后述。)。
SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4用于选择各双向SW24的各SW元件60a、60b、62a、62b中的哪些导通，哪些截止。更具体而言，SW元件选择信号Ss1使发电SW元件60a导通，SW元件选择信号Ss2使发电SW元件60b导通，SW元件选择信号Ss3使充电SW元件62a导通，SW元件选择信号Ss4使充电SW元件62b导通。换言之，当各SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4为高(high)时，将与之对应的SW元件60a、60b、62a、62b设为导通，而当SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4为低(low)时，将与之对应的SW元件60a、60b、62a、62b设为截止。
此外，如后述的第4实施方式以及第5实施方式所述，在电源有3个以上的情况下，将对电源的数量乘以2所得到的数量的SW元件选择信号进行输出。
另外，逻辑决定部122在对SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4的逻辑(高或低)进行了变更时，将通知该意思(即，逻辑的更新的准备已完成的意思)的更新准备完成信号Su输出至逻辑更新指令部124。
逻辑更新指令部124基于来自逻辑决定部122的更新准备完成信号Su、来自PWM生成部118的双向开关逻辑切换许可信号Sal(以下称为“切换许可信号Sal”。)来生成逻辑更新执行信号Sc，并发送至逻辑输出部126。
切换许可信号Sal在双向SW24的切换被许可时，从PWM生成部118对逻辑更新指令部124进行发送(细节将后述。)。
在逻辑决定部122中完成SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4的逻辑的更新的准备、且双向SW24的切换变得可能时，逻辑更新指令部124将逻辑更新执行信号Sc输出至逻辑输出部126。
逻辑输出部126基于来自逻辑决定部122的SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4、来自逻辑更新指令部124的逻辑更新执行信号Sc，生成对各SW元件60a、60b、62a、62b的驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2，并输出至死区时间生成部128。
更具体而言，在未从逻辑更新指令部124接收到逻辑更新执行信号Sc时{逻辑更新执行信号Sc为低(逻辑0)时}，即使来自逻辑决定部122的SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4的逻辑被变更(即使要求SW元件60a、60b、62a、62b的导通截止的切换)，逻辑输出部126也维持变更前的逻辑，不切换SW元件60a、60b、62a、62b的导通截止地，以相同的逻辑来持续输出驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2。这是由于，在此情况下存在若切换SW元件60a、60b、62a、62b的导通截止则第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间会发生短路等的不良状况的风险。
另一方面，逻辑输出部126在从逻辑更新指令部124接收到逻辑更新执行信号Sc时{逻辑更新执行信号Sc为高(逻辑1)时}，以与来自逻辑决定部122的SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4相应的逻辑来输出驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2。这是由于，在此情况下，即使在该定时对SW元件60a、60b、62a、62b的导通截止进行切换，也不存在产生上述不良状况的风险。
死区时间生成部128在来自逻辑输出部126的驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2中插入死区时间dt，并输出至各SW元件60a、60b、62a、62b。插入死区时间dt是为了防止意外的短路。
(c)逆变器26的控制系统
如上所述，逆变器26的控制使用电角速度计算部104、3相-dq变换部106、电流指令计算部108、减法器110、112、电流FB控制部114、dq-3相变换部116、PWM生成部118来进行。此外，作为逆变器26的控制系统，基本上能使用JP2009-240125A中记载的系统，针对第1实施方式中所省略的构成要素也能附加性地应用。
图7的电角速度计算部104通过对来自解析器48的电角θ进行微分，来计算作为电动机12的输出轴的转动速度(＝外转子的转动速度)的检测值(观测值)的电角速度ω，并输出至电流指令计算部108。
3相-dq变换部106使用来自电流传感器44的U相电流Iu、来自电流传感器46的W相电流Iw、来自解析器48的电角θ来进行3相-dq变换，并计算作为d轴方向的电流成分的d轴电枢的电流(以下称为“d轴电流Id”。)、以及作为q轴方向的电流成分的q轴电枢的电流(以下称为“q轴电流Iq”。)。然后，3相-dq变换部106将d轴电流Id输出至减法器110，并将q轴电流Iq输出至减法器112。
此外，3相-dq变换是如下处理：通过与电角θ(更详细地说，电角θ下的输出轴的转动角度)相应的变换矩阵，将U相电流Iu、W相电流Iw、与根据它们所求取的V相电流Iw(＝-Iu-Iw)的组变换成d轴电流Id与q轴电流Iq的组。
电流指令计算部108计算作为d轴电流Id的指令值的d轴电流指令值Id_c和作为q轴电流Iq的指令值的q轴电流指令值Iq_c。即，对电流指令计算部108输入从综合ECU18给予的转矩指令值T_c、以及在电角速度计算部104中所求出的电角速度ω。然后，电流指令计算部108根据这些输入值，基于预先设定的图，计算d轴电流指令值Id_c以及q轴电流指令值Iq_c。该d轴电流指令值Id_c以及q轴电流指令值Iq_c具有作为用于使转矩指令值T_c的转矩产生于电动机12的输出轴的、d轴电流以及q轴电流的前馈指令值的含义。
此外，转矩指令值T_c例如根据以电动机12作为推进力发生源而搭载的电动汽车10的加速器操作量(加速器踏板的踩踏量)或行驶速度来决定。另外，转矩指令值T_c有动力行驶转矩的指令值和再生转矩的指令值，且这些指令值的正负极性被设为不同。
减法器110对d轴电流指令值Id_c与d轴电流Id之间的偏差(＝Id_c-Id)(以下称为“d轴电流偏差ΔId”。)进行运算，并输出至电流FB控制部114。减法器112对q轴电流指令值Iq_c与q轴电流Iq之间的偏差(＝Iq_c-Iq)(以下称为“q轴电流偏差ΔIq”。)进行运算，并输出至电流FB控制部114。
电流FB控制部114根据来自减法器110、112的d轴电流偏差ΔId以及q轴电流偏差ΔIq，运算作为d轴电枢的电压指令值(d轴电压的目标值)的d轴电压指令值Vd_c、以及作为q轴电枢的电压指令值(q轴电压的目标值)的q轴电压指令值Vq_c，并输出至dq-3相变换部116。
电流FB控制部114根据d轴电流偏差ΔId，按照使d轴电流偏差ΔId接近0的方式通过PI控制(比例/积分控制)等反馈控制来决定d轴电压指令值Vd_c。同样地，电流FB控制部114根据q轴电流偏差ΔIq，按照使q轴电流偏差ΔIq接近0的方式通过PI控制等反馈控制来决定q轴电压指令值Vq_c。
此外，在决定d轴电压指令值Vd_c和q轴电压指令值Vq_c时，优选通过对根据d轴电流偏差ΔId、q轴电流偏差ΔIq基于反馈控制而分别所求取的d轴电压指令值、q轴电压指令值附加用于抵消d轴与q轴之间相互干扰的速度电动势的影响的非干扰成分，来求取d轴电压指令值Vd_c和q轴电压指令值Vq_c。
dq-3相变换部116使用来自电流FB控制部114的d轴电压指令值Vd_c以及q轴电压指令值Vq_c、来自解析器48的电角θ，进行dq-3相变换，计算U相、V相、W相的各相的相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c，并输出至PWM生成部118。此外，dq-3相变换是如下处理：通过与电角θ(更详细地说电角下的输出轴的转动角度)相应的变换矩阵，将d轴电压指令值Vd_c与q轴电压指令值Vq_c的组变换成相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c的组。
PWM生成部118根据这些相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c，通过脉冲幅宽调制(PWM)控制经由逆变器26对电动机12的各相的绕组98进行通电。PWM生成部118通过对逆变器26的各SW元件86，92的导通截止进行控制，而对各相的绕组98通电。
图9示出了PWM生成部118的功能性的框图。如图9所示，PWM生成部118具有：占空比值运算部132(以下称为“DUT运算部132”。)、载波信号生成部134、比较器136u、136v、136w、3相逻辑强制变换部138、3相逻辑判定部140、NOT电路142u、142v、142w、死区时间生成部144。
DUT运算部132对根据逆变器26的输入电压Vinv、相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c来规定各上臂SW元件86的占空比值DUT1[％]的、3相的电压指令值Thu、THv、THw进行运算，并输出至比较器136u、136v、136w。即，U相的电压指令值Thu被输出至比较器136u，V相的电压指令值THv被输出至比较器136v，W相的电压指令值THw被输出至比较器136w。
载波信号生成部134生成载波信号Sca，并输出至各比较器136u、136v、136w。
比较器136u比较电压指令值Thu和载波信号Sca，并在载波信号Sca小于电压指令值Thu时，输出逻辑0，在载波信号Sca为电压指令值THu以上时，输出逻辑1。比较器136v、136w也同样。
3相逻辑强制变换部138在未接收到来自综合ECU18的强制短路请求Rs时(强制短路请求Rs的信号线为逻辑0时)，将来自比较器136u、136v、136w的输出直接输出至3相逻辑判定部140。另一方面，在接收到来自综合ECU18的强制短路请求Rs时(强制短路请求Rs的信号线为逻辑1时)，与来自比较器136u、136v、136w的输出无关地，针对全部3相，强制将逻辑0输出至3相逻辑判定部140。或者，可以取代设为逻辑0而针对全部3相输出逻辑1。
3相逻辑判定部140针对全部3相来判定是否为逻辑0或逻辑1，在针对全部3相为逻辑0或逻辑1的情况下，将切换许可信号Sal输出至逻辑生成部102。另外，3相逻辑判定部140将来自3相逻辑强制变换部138的逻辑直接输出至NOT电路142u、142v、142w以及死区时间生成部144。
NOT电路142u、142v、142w对各下臂SW元件92的占空比值DUT2[％]进行运算，使从3相逻辑判定部140通知的逻辑反相并输出至死区时间生成部144。此外，上臂SW元件86的占空比值DUT1与下臂SW元件92的占空比值DUT2之和成为100％。
死区时间生成部144在从3相逻辑判定部140通知的3相的逻辑信号中插入死区时间dt并对各上臂SW元件86输出驱动信号UH、VH、WH。另外，死区时间生成部144在从NOT电路142u、142v、142w通知的3相的逻辑信号中插入死区时间dt，并对各下臂SW元件92输出驱动信号UL、VL、WL。
根据以上说明的逆变器26的控制系统，按照d轴电压与q轴电压的合成电压不超过与电源电压相应的目标值(电压圆的半径)、且使在电动机12的输出轴产生的转矩(电动机12的输出转矩)依照转矩指令值T_c的方式(按照d轴电流偏差ΔId以及q轴电流偏差ΔIq收敛于0的方式)，来决定d轴电压指令值Vd_c与q轴电压指令值Vq_c的组。然后，根据该d轴电压指令值Vd_c以及q轴电压指令值Vq_c，对电动机12的各相的绕组98的通电电流进行控制。
B.各种控制
1.逆变器26的短路控制
如上所述，在各双向SW24的导通截止时，由PWM生成部118将逆变器26设为3相短路状态。
具体而言，PWM生成部118使3相的下臂SW元件92全部导通(参照图10)，或使3相的上臂SW元件86全部导通(参照图11)。由此，逆变器26变为3相短路状态，从第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b均不能对逆变器26供应电力。
PWM生成部118基于来自dq-3相变换部116的相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c来使上述3相短路状态发生。或者，PWM生成部118基于来自综合ECU18的强制短路请求Rs来使上述3相短路状态强制发生。
在基于来自dq-3相变换部116的相电压指令值Vu_c、Vv_c、Vw_c使上述短路状态发生的情况下，执行下面那样的处理。
首先，作为前提，在第1实施方式中，PWM生成部118按照每个开关周期，生成对各相臂82的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。在此，如上所述，若将1个开关周期整体中的占空比值DUT设为100％，则下臂SW元件92的占空比值DUT2作为从100％中减去对上臂SW元件86的占空比值DUT1后的值来进行运算，进而，使死区时间dt反映于上臂SW元件86以及下臂SW元件92各自的占空比值DUT1、DUT2所得到的值，成为实际输出的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。
另外，各相的上臂SW元件86的占空比值DUT1被设定为：以各相设定电压指令值THu、THv、THw，在载波信号Sca变为各电压指令值THu、THv、THw以上时，对驱动信号UH、VH、WH进行输出。
故而，在图12所示的例子的情况下，时间点t1以前以及时间点t1至时间点t2的期间，载波信号Sca小于各电压指令值THu、THv、THw，因此对每一个上臂SW元件86均不输出驱动信号UH、VH、WH{驱动信号UH、VH、WH低(逻辑0)。}。因此，对各下臂SW元件92的全部输出驱动信号UL、VL、WL{驱动信号UL、VL、WL变为高(逻辑1)。}。在此情况下，全部的下臂SW元件92变为导通，因此如图10所示的短路状态发生。
另外，从时间点t2起到时间点t3为止，载波信号Sca变为电压指令值THu以上，因此U相的上臂SW元件86u变为导通，而V相以及W相的上臂SW元件86为截止，故3相短路状态不会发生。同样地，从时间点t3起到时间点t4为止，载波信号Sca变为电压指令值Thu、THv以上，因此U相以及V相的上臂SW元件86u、86v变为导通，而W相的上臂SW元件86w为截止，故3相短路状态不会发生。
从时间点t4起到时间点t5为止，载波信号Sca变为全部的电压指令值THu、THv、THw以上，全部的相的上臂SW元件86变为导通，因此图11所示那样的3相短路状态发生。
在基于来自综合ECU18的强制短路请求Rs来使3相短路状态强制发生的情况下，PWM生成部118例如，如图13所示，将驱动信号UH、VH、WH全部设为导通(具体的处理将后述。)。
2.双向SW24的导通截止控制
接下来，说明各双向SW24的导通截止控制。
在第1实施方式中，综合ECU18不用对第1蓄电池22a的第1蓄电池电压Vbat1与第2蓄电池22b的第2蓄电池电压Vbat2进行比较，而能设定使用哪一个蓄电池22。
综合ECU18例如适当地切换图14所示的模式来使用。即，在第1实施方式中，综合ECU18选择“停止时”、“1电源发电”、“1电源充电”、“1电源利用”、“高电压蓄电池发电”以及“低电压蓄电池充电”的各模式来使用。
这些模式的切换，如针对逆变器26的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的生成那样，不是在1个开关周期中切换导通截止(高/低)，而是在产生了切换的必要时适当进行。换言之，在1个开关周期中，使用对各SW元件60、62的导通截止进行固定的控制(固定控制)(在第2～第5实施方式中也同样。)。
“停止时”模式是在电动汽车10的停止时使用的模式，将各双向SW24的每一个开关元件60、62均设为截止。
“1电源发电”模式是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者作为发电用而使用的模式。“1电源发电”模式例如在如下场景使用：在得知马上要交换一者的蓄电池22的情况下电动机12处于动力行驶状态时、当一者的蓄电池22产生不良状况时、以及存在根据用户的意愿而想使用的蓄电池22时。
“1电源充电”模式是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者作为充电用而使用的模式。“1电源充电”模式例如在如下场景使用：在得知马上要交换一者的蓄电池22的情况下电动机12处于再生状态时、当一者的蓄电池22产生不良状况时、以及存在根据用户的意愿而想使用的蓄电池22时。
此外，通过对“1电源发电”模式与“1电源充电”模式进行组合，能对在发电中使用的蓄电池22与在充电中使用的蓄电池22进行切换。
“1电源利用”模式是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者用于发电用以及充电用、而将另一者在发电用以及充电用均不使用的模式。“1电源利用”模式例如在如下场景使用：在得知要马上交换一者的蓄电池22的情况下处于难以区分电动机12是动力行驶状态还是再生状态的状态(即，中间状态)时、当一者的蓄电池22产生不良状况时、以及存在根据用户的意愿而想使用的蓄电池22时。
“高电压蓄电池发电”模式是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b的发电SW元件60a、60b各自设为导通、并从电压相对高的蓄电池22进行发电的模式。即，若在电动汽车10处于动力行驶状态的情况下发电SW元件60a、60b的两者为导通，则从第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的至少一者对电动机12供应电力。在此，在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间存在电压差的情况下，从电压更高的蓄电池22对电动机12供应电力，不从电压更低的蓄电池22供应电力。因此，与是否将发电SW元件60a、60b的两者设为导通无关，实质上，仅选择电压更高的蓄电池22来进行电力供应。“高电压蓄电池发电”模式例如在如下场景使用：在想以电压高的蓄电池22对电动机12进行驱动的情况下，由于电压高的蓄电池22是蓄电容量(SOC)高的蓄电池22，因此想优先从容量充裕的蓄电池22输出。
“低电压蓄电池充电”模式是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b的充电SW元件62a、62b各自设为导通、且对电压相对低的蓄电池进行充电的模式。即，若在电动汽车10处于再生状态的情况下充电SW元件62a、62b的两者导通，则从电动机12对第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的至少一者供应电力。在此，在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间存在电压差的情况下，来自电动机12的再生电力Preg易于被供应给电压低的蓄电池22，难以被供应给电压更高的蓄电池22。因此，与是否将充电SW元件62a、62b的两者设为导通无关地，实质上，使电压更低的蓄电池22优先地充电。“低电压蓄电池充电”模式例如在如下场景使用：在想对电压低的蓄电池22进行充电时，由于电压低的蓄电池22是SOC低的蓄电池22，因此优先地充电至SOC已下降的蓄电池22。
从图14也可知，在第1实施方式中，按照在第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者发电时另一者不能充电的方式来控制各SW元件60、62。同样地，按照在第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者充电时另一者不能发电的方式来控制各SW元件60、62。换言之，在图14中，使各模式下导通不斜向存在(发电SW元件60a导通且充电SW元件62b导通、或者发电SW元件60b导通且充电SW元件62a导通)。由此，能防止在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间发生短路。
再换句话说，在第1实施方式中，通过按照使下面的第1控制法则和第2控制法则中的至少一者成立的方式选择各SW元件60a、60b、62a、62b的导通截止，来防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路发生。
即，第1控制法则是指，在双向SW24存在N个(N为2以上的整数)的情况下，发电SW元件60与充电SW元件62均变为截止的双向SW24存在N-1个。换言之，发电路径与充电路径的两者变为截止的电力系统存在N-1个。在此情况下，关于余下的1个电力系统的双向SW24，可以是仅发电SW元件60和充电SW元件62中的一者导通，另外，也可以是发电SW元件60和充电SW元件62的两者导通。
第2控制法则是指，全部(N个)的双向SW24的发电SW元件60或充电SW元件62全部变为截止。换言之，全部的电力系统的发电路径或充电路径变为截止。在此情况下，针对与全部变为导通的发电路径或充电路径相反的充电路径或发电路径，能将一部分或全部设为导通。
通过使用上述的第1控制法则以及第2控制法则，能防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路。
3.双向SW24的切换时的控制
接下来，说明在切换各模式时的各SW元件60、62的控制。如上所述，在切换各模式时，在逆变器26中使各下臂SW元件92的3相短路状态(图10)或各上臂SW元件86的3相短路状态(图11)发生。
(1)简单的切换
在对“停止时”模式和其他的模式进行切换的情况下(例如，从“停止时”到“1电源发电”的切换或反之)，电力ECU50简单地将各SW元件60、62的导通截止切换为图14所示的状态。通过这样的切换，也能使在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不会发生短路。但在切换时在死区时间生成部128中要插入死区时间dt。
同样地，在从“1电源发电(第1蓄电池)”切换至“1电源发电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源充电(第1蓄电池)”切换至“1电源充电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源发电(第1蓄电池)”或者“1电源发电(第2蓄电池)”切换至“高电压蓄电池发电”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源充电(第1蓄电池)”或者“1电源充电(第2蓄电池)”切换至“低电压蓄电池充电”的情况以及与其相反的情况下，电力ECU50将各SW元件60、62的导通截止直接切换为图14所示的状态。通过这样的切换，也能使在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不会发生短路。但在切换时在死区时间生成部128中插入死区时间dt。
(2)阶段性的切换
在上述那样的简单的切换中在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间发生短路的情况下，例如能使用下面那样的控制来防止短路。
(a)在电动汽车10的动力行驶时对一者的蓄电池22执行“1电源利用”模式，在再生时对另一者的蓄电池22执行“1电源利用”模式的情况
例如，在电动汽车10的动力行驶状态下执行“1电源利用(第1蓄电池)”模式，从第1蓄电池22a发电、且在再生状态下执行“1电源利用(第2蓄电池)”模式而充电至第2蓄电池22b的情况下，如下切换各SW元件60、62。
如图15所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从正切换至负的情况，即，电动汽车10从动力行驶状态切换至再生状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv超过电流阈值THi1的情况下(为了方便，将此状态称为“发电状态”。)，将第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者设为导通。另一方面，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为截止。
在时间点t11，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以下的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者设为截止。其后，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为导通。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下(为了方便，将此状态称为“发电/充电切换状态”。)，继续该导通截止控制。
在时间点t12，逆变器26的输入电流Iinv变为小于阈值THi2的情况下(为了方便，将该状态称为“充电状态”。)，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者保持截止。另一方面，在第2双向SW24b中，将发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者维持导通。
接下来，如图16所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从负切换为正的情况，即，电动汽车10从再生状态切换为动力行驶状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv小于电流阈值THi2的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者设为截止。另一方面，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为导通。
在时间点t21，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi2以上的情况下，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为截止。其后，将第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62b的两者设为导通。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止控制。
在时间点t22，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以上的情况下，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者保持导通。另一方面，在第2双向SW24b中，发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者维持截止。
此外，上述基于逆变器26的输入电流Iinv来控制了第1双向SW24a和第2双向SW24b的导通截止，但还能通过逆变器26的输入电压Vinv或电动机12的功耗(再生电力)来进行控制。或者，在能判别发电与充电的切换时间点的情况下，还能根据该切换时间点的前后的给定时间点来进行SW元件60、62的导通截止切换。作为能判别发电与充电的切换时间点的情况，例如存在使用实际功率至跨零为止的预测时间的情况。
(b)组合使用“高电压蓄电池发电”模式和“低电压蓄电池充电”模式的情况
在组合使用“高电压蓄电池发电”模式和“低电压蓄电池充电”模式的情况下，如下切换各SW元件60、62。此外，以下，设第2蓄电池电压Vbat2比第1蓄电池电压Vbat1高(Vbat1＜Vbat2)。
如图15所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从正切换至负的情况，即，电动汽车10从动力行驶状态切换至再生状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv超过电流阈值THi1的情况下，将各发电SW元件60a、60b设为导通，将各充电SW元件62a、62b设为截止。在此情况下，来自电压更高的第2蓄电池22b的电力被供应给逆变器26，而不从电压更低的第1蓄电池22a供应电力。另外，各充电SW元件62a、62b为截止，因此在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不发生短路，来自第2蓄电池22b的电力不会被供应给第1蓄电池22a。
在时间点t11，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以下的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为截止。其后，将第2双向SW24b的充电SW元件62b设为导通。其结果，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a变为截止，第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b变为导通。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止状态。
在时间点t12，逆变器26的输入电流Iinv变为小于电流阈值THi2的情况下，将第2双向SW24b的发电SW元件60b设为截止。其后，将第1双向SW24a的充电SW元件62a设为导通。其结果，各发电SW元件60a、60b变为截止，各充电SW元件62a、62b变为导通。在此情况下，来自电动机12的再生电力Preg被优选充电至电压更低的第1蓄电池22a。另外，各发电SW元件60a、60b为截止，因此在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不会发生短路，来自第2蓄电池22b的电力不会被供应给第1蓄电池22a。
接下来，如图16所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从负切换至正的情况，即，电动汽车10从再生状态切换至动力行驶状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv小于电流阈值THi2的情况下，将各发电SW元件60a、60b设为截止，将各充电SW元件62a、62b设为导通。在此情况下，来自电动机12的再生电力Preg被优先充电至电压更低的第1蓄电池22a。另外，各发电SW元件60a、60b为截止，因此在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不会发生短路，来自第2蓄电池22b的电力不会被供应给第1蓄电池22a。
在时间点t21，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi2以上的情况下，将第1双向SW24a的充电SW元件62a设为截止。其后，将第2双向SW24b的发电SW元件60b设为导通。其结果，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a变为截止，第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b变为导通。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止控制。
在时间点t22，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以上的情况下，将第2双向SW24b的充电SW元件62b设为截止。其后，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为导通。其结果，各发电SW元件60a、60b变为导通，各充电SW元件62a、62b变为截止。在此情况下，来自电压更高的第2蓄电池22b的电力被供应给逆变器26，而不从电压更低的第1蓄电池22a供应电力。另外，各充电SW元件62a、62b为截止，因此在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间不发生短路，来自第2蓄电池22b的电力不会被供应给第1蓄电池22a。
此外，上述基于逆变器26的输入电流Iinv来对第1双向SW24a和第2双向SW24b的导通截止进行了控制，但还能通过逆变器26的输入电压Vinv或电动机12的功耗(再生电力)来进行控制。或者，在能判别发电与充电的切换时间点的情况下，还能根据该切换时间点的前后的给定时间点来进行SW元件60、62的导通截止切换。作为能判别发电与充电的切换时间点的情况，例如存在使用实际功率至跨零为止的预测时间的情况。
C.输出波形的例子
图17示出了第1实施方式的电动汽车10中的强制短路请求Rs、对各SW元件60a、60b、62a、62b的驱动信号Sh1、Sh2、Sl1、Sl2、第1蓄电池电压Vbat1、第2蓄电池电压Vbat2、逆变器26的输出电压Vinv、第1蓄电池电流Ibat1、第2蓄电池电流Ibat2、逆变器26的输出电流Iinv、U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw的输出波形的一例。图18示出了对图17的时间点t31周边进行放大输出的波形。
如图17以及图18所示，在时间点t31之前，驱动信号Sh1、Sl1为高(逻辑1)，驱动信号Sh2、Sl2为低(逻辑0)，因此SW元件60a、62a为导通，SW元件60b、62b为截止。故而，逆变器26的输入电压Vinv与第1蓄电池22a的第1蓄电池电压Vbat1相等，逆变器26的输入电流Iinv与第1蓄电池22a的第1蓄电池电流Ibat1大致相等。
若在时间点t31执行强制短路请求Rs(逻辑变为1时)，则例如将驱动信号UH、VH、WH全部设为高(逻辑1)，在逆变器26中使3相短路状态强制性地发生，并使逆变器26的输入电压Vinv为零。在此，将驱动信号Sh1、Sl1切换为低(逻辑0)，将驱动信号Sh2、Sl2切换为高(逻辑1)，将SW元件60a、62a设为截止，将SW元件60b、62b设为导通。然后，若3相短路结束，则逆变器26的输入电压Vinv与第2蓄电池22b的第2蓄电池电压Vbat2相等，逆变器26的输入电流Iinv与第2蓄电池22b的第2蓄电池电流Ibat2相等。
D.第1实施方式的效果
如上所述，根据第1实施方式，在不使用第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2时不使用第2控制法则(第2关断控制)而仅使用第1控制法则的情况下，即，仅进行1个电力系统的发电路径与充电路径关断的第1关断控制的情况下，按照进行第1关断控制的电力系统变为N-1个的方式来对双向SW24的通电或关断进行控制(参照图14)。故而，在仅进行第1关断控制的情况下，使双向SW24通电的仅有1个电力系统。因此，能防止电流通过并联电路从一者的蓄电池22流入另一者的蓄电池22的短路状态的发生。
另外，在仅使用第2控制法则的情况下，发电时将全部的充电SW元件62设为截止(充电路径被关断)，充电时将全部的发电SW元件60设为截止(发电路径被关断)。故而，在仅使用第2控制法则的情况下也能防止蓄电池22间的短路状态的发生。
由此，在使用第1控制法则以及第2控制法则中的任一者的情况下，均能防止蓄电池22间的短路状态的发生。故而，不仅能防止因蓄电池22间的电压差而引起的过大的电流(特别是蓄电池22的切换时的电流)的发生，还能防止伴随蓄电池22彼此的均衡化时的电力损失。另外，在使用第1控制法则以及第2控制法则中的至少一者的情况下，即使不进行伴随使用了蓄电池22间的电压的高低的处理，也能可靠地避免短路状态的发生。
以上，伴随上述那样的效果，能扩展蓄电池22的使用方法的选项。
在第1实施方式中，使用双向SW24作为能分别对双向的通电进行关断的半导体开关。由此，能分别控制双向的通电以及关断。
在第1实施方式中，在对各SW元件60、62的导通截止进行切换时，例如，对第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者的发电路径和另一者的充电路径进行切换时，在各SW元件60、62的驱动信号Sh1、Sl1、Sh2、Sl2中插入死区时间dt。由此，能更可靠地防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路。
在第1实施方式中，从“1电源利用(第1蓄电池)”模式切换至“1电源利用(第2蓄电池)”模式的情况下，或与之相反的情况下，电力ECU50按照从一者的蓄电池22的双向通电状态转移至另一者的蓄电池22的双向通电状态的方式来控制各SW元件60、62。由此，能在切换蓄电池22的同时进行发电以及充电。
在第1实施方式中，从“1电源利用(第1蓄电池)”模式到“1电源利用(第2蓄电池)”模式的切换或反向的切换，是在作为电动汽车10的动力行驶状态与再生状态的中间状态的“发电/充电切换状态”(参照图15以及图16)下进行的。由此，能将发电用的蓄电池22与充电用的蓄电池22区分开来进行利用。
在第1实施方式中，在“高电压蓄电池发电”模式之际电动汽车10处于动力行驶状态时，电力ECU50使发电SW元件60a、60b同时导通(参照图14)。由此，即使不比较第1蓄电池电压Vbat1与第2蓄电池电压Vbat2也从电压高的蓄电池22进行电力供应，因此能高负载且效率良好地进行电力供应。另外，能防止从电压低的，即SOC低的蓄电池22的发电。
在第1实施方式中，在“低电压蓄电池充电”模式之际电动汽车10处于再生状态时，电力ECU50使充电SW元件62a、62b同时导通(参照图14)。由此，即使不比较第1蓄电池电压Vbat1与第2蓄电池电压Vbat2也能自动地对电压低的蓄电池22积极地充电。即，对SOC少的蓄电池22积极地充电，因此能防止蓄电池22的过放电。
在第1实施方式中，能在电动汽车10的动力行驶状态下使用“高电压蓄电池发电”模式，在再生状态下使用“低电压蓄电池充电”模式。由此，能进行与状态相应的适当的控制。
在第1实施方式中，在对“高电压蓄电池发电”模式与“低电压蓄电池充电”模式进行组合使用时，判断作为电动汽车10的动力行驶状态(发电状态)与再生状态(充电状态)的中间状态的“发电/充电切换状态”，在处于发电/充电切换状态时，通过将SW元件60b、62b设为导通而能进行第2蓄电池22b的双向的通电，通过将SW元件60a、62a设为截止而能对第1蓄电池22a双向地关断。由此，在处于发电/充电切换状态时，将进行基于单个蓄电池22的充放电。故而，即使在发电/充电切换状态下，电力ECU50以及蓄电池22也能稳定地动作，而且能可靠地防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路。
在第1实施方式中，在逆变器26中发生了3相短路状态的期间，电力ECU50进行各SW元件60、62的导通截止的切换。由此，能更可靠地防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路。
根据第1实施方式，在逆变器26发生了3相短路状态的状态下进行各开关元件60、62的导通截止的切换，即，进行蓄电池22的切换。故而，伴随着蓄电池22的切换的电压变动不会传递到电动机12。因此，能防止电动机12非本意的转矩变动。
在第1实施方式中，电力ECU50基于3相各自的电压指令值THu、THv、THw与载波信号Sca的比较结果来对各相的上臂SW元件86以及下臂SW元件92的导通截止进行控制，并对载波信号Sca变得比3相全部的电压指令值电压指令值THu、THv、THw高的情况、或载波信号Sca变得比3相全部的电压指令值THu、THv、THw低的情况进行探测，并将探测出的该情况作为3相短路状态(参照图12)。
由此，逆变器26的通常控制中，将在3相全部的上臂SW元件86或下臂SW元件92变为导通的时刻判定为处于3相短路状态，并能在该3相短路状态下对各SW元件60、62进行切换。因此，在逆变器26的通常控制中，能一边防止电动机12非本意的转矩变动，一边切换各SW元件60、62。
在第1实施方式中，电力ECU50在接受到用于切换蓄电池22的强制短路请求Rs时，对3相全部的上臂SW元件86输出驱动信号UH、VH、WH或对下臂SW元件92输出驱动信号UL、VL、WL，来使3相短路状态强制地发生。由此，在需要蓄电池22的切换时，能在适当的定时进行该切换。
II.第2实施方式
A.构成的说明(与第1实施方式的差异)
图19是本发明的第2实施方式所涉及的电动汽车10A的概略构成图。电动汽车10A具有与第1实施方式的电动汽车10同样的构成，但在必须对综合ECU18输入电压传感器28、30的检测值(第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2)这一点和由综合ECU18执行的蓄电池22的选择等与第1实施方式不同。
以下，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的参照标号并省略其说明。
B.双向SW24的导通截止控制
接下来，说明各双向SW24的导通截止控制。
在第2实施方式中，综合ECU18将第1蓄电池22a的第1蓄电池电压Vbat1与第2蓄电池22b的第2蓄电池电压Vbat2进行比较，并设定使用哪一个蓄电池22。
综合ECU18例如适当地切换图20所示的模式来进行使用。即，在第2实施方式中，综合ECU18与第1实施方式同样地，能选择“停止时”、“1电源发电”、“1电源充电”、“1电源利用”、“高电压蓄电池发电”以及“低电压蓄电池充电”的各模式。除此之外，综合ECU18选择“1电源发电以及1电源充电”、“高电压蓄电池发电以及1电源充电”以及“1电源发电以及低电压蓄电池充电”的各模式进行使用。
但与第1实施方式不同，第2实施方式中使用的“1电源发电”、“1电源充电”以及“1电源利用”的各模式能根据电压的高低来进行设定。
具体而言，“1电源发电”模式与第1实施方式同样，是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者作为发电用进行使用的模式，而在第2实施方式中，能对使用电压相对高的蓄电池(在图20中为第1蓄电池22a)的模式、以及使用电压相对低的蓄电池(在图20中为第2蓄电池22b)的模式进行选择。
“1电源充电”模式与第1实施方式同样，是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者作为充电用进行使用的模式，但在第2实施方式中，能对使用电压相对高的蓄电池(在图20中为第1蓄电池22a)的模式、以及使用电压相对低的蓄电池(在图20中为第2蓄电池22b)的模式进行选择。
“1电源利用”模式与第1实施方式同样，是将第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的一者用于发电用以及充电用、而将另一者在发电用以及充电用均不使用的模式，但在第2实施方式中，能对使用电压相对高的蓄电池(在图20中为第1蓄电池22a)的模式、以及使用电压相对低的蓄电池(在图20中为第2蓄电池22b)的模式进行选择。
此外，在“1电源发电”、“1电源充电”以及“1电源停止”的每种模式下，电压的高低均由综合ECU18使用来自电压传感器28的第1蓄电池电压Vbat1、来自电压传感器30的第2蓄电池电压Vbat2来进行判定。针对需要电压判定的其他的模式也同样。
另外，还能兼用在第1实施方式中用到的“1电源发电”、“1电源充电”以及“1电源停止”模式(能不进行蓄电池电压的判定而选择的模式)。
接下来，针对第2实施方式中添加的“1电源发电以及1电源充电”、“高电压蓄电池发电以及1电源充电”以及“1电源发电以及低电压蓄电池充电”模式进行说明。
“1电源发电以及1电源充电”模式是针对第1蓄电池22a和第2蓄电池22b中电压低的一者执行“1电源发电”模式、且对电压高的一者执行“1电源充电”模式的模式。“1电源发电以及1电源充电”模式例如能在如下场景使用：在得知马上要交换一者的蓄电池22的情况下处于判断不了电动机12是动力行驶还是再生的状态下，想从预备交换的蓄电池22进行输出。“1电源发电”模式与“1电源充电”模式的切换能使用第1实施方式中说明的方法。
“高电压蓄电池发电以及1电源充电”模式是在电动汽车10处于动力行驶状态时执行“高电压蓄电池发电”模式、且在电动汽车10处于再生状态时针对第1蓄电池22a和第2蓄电池22b中电压高的一者执行“1电源充电”模式的模式。“高电压蓄电池发电以及1电源充电”模式例如能在如下场景使用：在得知马上要交换一者的蓄电池22的情况下处于不能判断电动机12是动力行驶还是再生的状态，想尽量从预备交换的蓄电池22进行输出。“高电压蓄电池发电”模式与“1电源充电”模式的切换能使用第1实施方式中说明的方法。
“1电源发电以及低电压蓄电池充电”模式是在电动汽车10为动力行驶状态时针对第1蓄电池22a和第2蓄电池22b中电压低的一者执行“1电源发电”模式、在电动汽车10为再生状态时执行“低电压蓄电池充电”模式的模式。“1电源发电以及低电压蓄电池充电”模式例如能在如下场景使用：在得知马上要交换一者的蓄电池22的情况下处于不能判断电动机12是动力行驶还是再生的状态下，想尽量对不交换的蓄电池22进行充电。“1电源发电”模式与“低电压蓄电池充电”模式的切换能使用第1实施方式中说明的方法。
如上所述，在第1实施方式中，按照在蓄电池22的一者发电时另一者不能充电的方式控制SW元件60、62，按照蓄电池22的一者充电时另一者不能发电的方式控制SW元件60、62。换言之，在图14中，使各模式下导通不斜向存在(发电SW元件60a导通且充电SW元件62b导通、或者发电SW元件60b导通且充电SW元件62a导通)。由此，能防止在第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间发生短路。
与此相对，第2实施方式中添加的“1电源发电以及1电源充电”、“高电压蓄电池发电以及1电源充电”以及“1电源发电以及低电压蓄电池充电”模式不遵循上述的规则(即，第1实施方式下的第1控制法则以及第2控制法则)。
但在第2实施方式中，使用对第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2进行了利用的下面的第1控制法则以及第2控制法则，防止了短路的发生。
即，第2实施方式的第1控制法则是指，对应的发电SW元件60被设为导通的蓄电池22中，将与比最高的蓄电池电压Vbat(以下称为“最高电压蓄电池”。)低的蓄电池电压的蓄电池22对应的充电SW元件62设为截止。换言之，对进行通电的发电路径之中比电压最高的发电路径(以下称为“最高电压发电路径”。)低的电压的充电路径进行关断。在此情况下，针对最高电压蓄电池以上的电压的蓄电池22，使对应的充电SW元件62导通截止均可。换言之，针对最高电压发电路径以上的电压的充电路径，设为导通截止均可。
例如，在图20的“1电源发电以及1电源充电”模式下，第1蓄电池电压Vbat1比第2蓄电池电压Vbat2高，因此与第2蓄电池22b对应的充电SW元件62b被截止。由此，来自第1蓄电池22a的电力不会被供应给第2蓄电池22b，能防止两蓄电池22间的短路。
第2实施方式的第2控制法则是指，对应的充电SW元件62被设为导通的蓄电池22中，将与较最低电压(以下称为“最低电压蓄电池”。)高的电压的蓄电池22对应的发电SW元件60设为截止。换言之，对进行通电的充电路径之中比电压最低的充电路径(以下称为“最低电压充电路径”。)高的电压的发电路径进行关断。在此情况下，针对最低电压蓄电池以下的电压的蓄电池22，将对应的发电SW元件60设为导通截止均可。换言之，针对最低电压充电路径以下的电压的发电路径，设为导通截止均可。
例如，在图20的“1电源发电以及1电源充电”模式下，第1蓄电池电压Vbat1比第2蓄电池电压Vbat2高，因此与第1蓄电池22a对应的发电SW元件60a被截止。由此，来自第1蓄电池22a的功率不会被供应给第2蓄电池22b，不能防止两蓄电池22间的短路。
通过使用上述那样的第2实施方式的第1控制法则以及第2控制法则，能防止第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间的短路。
C.第2实施方式的效果
如上所述，根据第2实施方式，除了第1实施方式的效果以外，还能起到下述的效果。
即，根据第2实施方式，基于在使用第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2的情况下的第1控制法则以及第2控制法则，来控制各SW元件60、62。在第1控制法则(第1关断状态)下，对应的发电SW元件60变为导通的蓄电池22之中，与处于比电压最高的最高电压蓄电池低的电压的蓄电池22对应的充电SW元件62变为截止。换言之，进行通电的发电路径之中，处于比电压最高的最高电压发电路径低的电压的充电路径变为关断。故而，电流通过并联电路从最高电压蓄电池(最高电压发电路径)流入任一蓄电池22(充电路径)的短路状态则不会发生。
另外，在第2控制法则(第2关断状态)下，对应的充电SW元件62变为导通的蓄电池22之中，与处于比电压最低的最低电压蓄电池高的电压的蓄电池22对应的发电SW元件60变为截止。换言之，进行通电的充电路径之中，处于比电压最低的最低电压充电路径高的电压的发电路径变为关断。故而，电流通过并联电路从最低电压蓄电池(最低电压充电路径)流入任一蓄电池22(发电路径)的短路状态不会发生。
因此，即使使用第1控制法则或第2控制法则的任意一者，均能防止蓄电池22间的短路状态的发生。故而，不仅能防止因蓄电池22间的电压差而引起的过大的电流(特别是在蓄电池22的切换时的电流)的发生，还能防止伴随蓄电池22彼此的均衡化时的功率损失。
以上，伴随上述那样的效果，能扩展蓄电池22的使用方法的选项。
在第2实施方式中，具备第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b各自的电压传感器28、30，基于电压传感器28，30来掌握蓄电池22间的电压的大小，并基于已掌握的电压来进行控制。由此，通过进行基于已掌握的电压的控制，能可靠地防止蓄电池22间的短路。
III.第3实施方式
A.构成的说明(与上述各实施方式的差异)
图21是本发明的第3实施方式所涉及的电动汽车10B的概略构成图。图22是表示电动汽车10B的电路构成的一部分的图。电动汽车10B与上述各实施方式同样，具有：行驶用的电动机12、变速器14、车轮16、综合ECU18、电力系统20b。
以下，针对与上述各实施方式相同的构成要素赋予相同的参照标号并省略其说明。
电力系统20b不仅对电动机12供应电力，还被供应来自电动机12的再生电力Preg。电力系统20b具有：燃料电池152(以下称为“FC152”。)、蓄电池154、DC/DC转换器156、第1双向SW24a、第2双向SW24b、逆变器26、电压传感器32、158、160、电流传感器42、44、46、162、164、解析器48、电力ECU50。电力系统20b具有FC152，因此电动汽车10B是燃料电池车辆。
FC152例如被设为对于以阳极电极和阴极电极从两侧包夹固体高分子电解质膜而形成的单体电池进行层叠而得到的堆构造。通过配管与FC152连接有未图示的反应气体供应部。反应气体供应部具备：对作为一者的反应气体的氢(燃料气体)进行贮留的氢罐、以及对作为另一者的反应气体的空气(氧化剂气体)进行压缩的压缩机。通过从反应气体供应部供应给FC152的氢和空气在FC152内的电化学反应而生成的发电电流被供应给电动机12和蓄电池154。
蓄电池154与第1实施方式的第1蓄电池22a或第2蓄电池22b同样。
DC/DC转换器156是一侧(1次侧)与蓄电池154连接、另一侧(1次侧)与FC152和逆变器26之间的连接点52连接的斩波型的电压变换装置。DC/DC转换器156是将1次侧的电压(以下称为“1次电压V1”。)电压变换(升压变换)成2次侧的电压(以下称为“2次电压V2”。)、且将2次电压V2电压变换(降压变换)成1次电压V1的升降压型的电压变换装置(V1≤V2)。
通过由DC/DC转换器156对2次电压V2进行控制，能控制FC152的输出。作为该控制，例如能使用美国专利申请公开第2009/0243386号公报中记载的控制。
电压传感器158对FC152的输出电压(以下称为“FC电压Vfc”。)[V]进行检测。电压传感器160对蓄电池154的输出电压(以下称为“蓄电池电压Vbat”。)[V]进行检测。
电流传感器162对FC152的输出电流(以下称为“FC电流Ifc”。)[A]进行检测。电流传感器164对DC/DC转换器156的2次侧的输出电流(以下称为“转换器输出电流Icon”。)[A]进行检测。
B.各种控制
1.双向SW24的导通截止控制
接下来，说明各双向SW24的导通截止控制。
在第3实施方式中，FC152仅进行发电而不能进行充电。基于该点，综合ECU18如下控制各双向SW24。
综合ECU18例如适当切换图23所示的模式来使用。即，在第3实施方式中，综合ECU18与第1实施方式同样，选择“停止时”、“1电源发电”、“1电源充电”以及“1电源利用”的各模式进行使用。其中，在“1电源发电(FC)”模式下，与蓄电池154对应的发电开关元件60b也变为导通，但这是为了由DC/DC转换器156对蓄电池电压Vbat进行升压来调整FC152的输出。另外，“1电源充电”模式仅以蓄电池154作为对象。进而，针对FC152，“1电源发电”与“1电源利用”实质上相同，因此在图23中不显示“1电源利用(FC)”。另外，在“1电源发电以及1电源充电”模式下，以FC152进行发电，并对蓄电池154充电。
在第3实施方式中，与第1实施方式同样，未对FC电压Vfc与蓄电池电压Vbat进行比较。
2.双向SW24的切换时的控制
接下来，针对在切换各模式时的各SW元件60、62的控制进行说明。如上所述，在切换各模式时，在逆变器26中，使各上臂SW元件86的3相短路状态或各下臂SW元件92的3相短路状态发生。另外，第1双向SW24a的充电SW元件62a始终保持截止。故而，可以取代第1双向SW24a，而仅设置发电SW元件60a。
(1)简单的切换
在对“停止时”模式与其他的模式进行切换的情况下(例如，从“停止时”到“1电源发电”的切换或反之)，电力ECU50简单地将各SW元件60、62的导通截止切换成图23所示的状态。通过这样的切换，在FC152与蓄电池154之间也不会发生短路。但在切换时，由死区时间生成部128(图8)插入死区时间dt。
同样地，在从“1电源发电(FC)”切换至“1电源发电(蓄电池)”的情况下，或反向的情况下，电力ECU50将各SW元件60、62的导通截止直接切换成图23所示的状态。通过这样的切换，在FC152与蓄电池154之间也不会发生短路。但在切换时，由死区时间生成部128插入死区时间dt。
(2)阶段性的切换
在上述那样的简单切换中FC152与蓄电池154之间发生短路的情况下，例如，在电动汽车10的动力行驶状态下执行“1电源发电(FC)”模式来从FC152发电，在再生状态下执行“1电源利用(蓄电池)”模式来对蓄电池154进行充电的情况下，能使用下面那样的控制来防止短路。
如图15所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从正切换至负的情况，即，电动汽车10从动力行驶状态切换至再生状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv超过电流阈值THi1的情况下，在第1双向SW24a中，将发电SW元件60a设为导通，将充电SW元件62a设为截止。另外，将第2双向SW24b的发电SW元件60b设为导通，将充电SW元件62b设为截止。
在时间点t11，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以下的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为截止。其后，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为导通。由此，能防止来自FC152的电力经由充电SW元件62b被供应至蓄电池154的短路状态(但是，还能故意使这样的短路状态发生，来对蓄电池154进行充电。)。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止控制。
在时间点t12，逆变器26的输入电流Iinv变为小于阈值THi2的情况下，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者保持截止。另一方面，在第2双向SW24b中，将发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者维持导通。
接下来，如图16所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从负切换为正的情况，即，电动汽车10从再生状态切换为动力行驶状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv小于电流阈值THi2的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者设为截止。另一方面，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为导通。
在时间点t21，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi2以上后，逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、且小于电流阈值THi1的情况下，使第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者维持截止。另一方面，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者维持导通。
在时间点t22，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以上的情况下，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为截止。其后，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为导通。
此外，上述基于逆变器26的输入电流Iinv来对第1双向SW24a和第2双向SW24b的导通截止进行了控制，但还能通过逆变器26的输入电压Vinv或电动机12的功耗(再生电力)来进行控制。或者，在能判别发电与充电的切换时间点的情况下，还能根据该切换时间点的前后的给定时间点来进行SW元件60、62的导通截止切换。作为能判别发电与充电的切换时间点的情况，例如存在使用实际功率至跨零为止的预测时间的情况。
C.第3实施方式的效果
如上所述，根据第3实施方式，除了上述各实施方式的效果之外，在具有FC152的电力系统20b中，还能适当控制各SW元件60、62。
IV.第4实施方式
A.构成的说明(与上述各实施方式的差异)
图24是本发明的第4实施方式所涉及的电动汽车10C的概略构成图。图25是表示电动汽车10C的电路构成的一部分的图。电动汽车10C与上述各实施方式同样，具有：行驶用的电动机12、变速器14、车轮16、综合ECU18、电力系统20c。
以下，针对与上述各实施方式相同的构成要素，赋予相同的参照标号并省略其说明。
电力系统20c不仅对电动机12供应电力，还被供应来自电动机12的再生电力Preg。电力系统20c具有：燃料电池152、第1蓄电池22a、第2蓄电池22b、第1DC/DC转换器172、第2DC/DC转换器174、第1双向SW24a、第2双向SW24b、第3双向开关24c(以下称为“第3双向SW24c”。)、逆变器26、电压传感器28、30、32、158、电流传感器38、40、42、44、46，162、解析器48、电力ECU50。电力系统20c具有FC152，因此，电动汽车10C是燃料电池车辆。
第3双向SW24c具有与第1双向SW24a以及第2双向SW24b同样的构成。
第1DC/DC转换器172和第2DC/DC转换器174与第3实施方式的DC/DC转换器156相同。在图25中，省略了第1DC/DC转换器172和第2DC/DC转换器174。
B.各种控制
1.双向SW24的导通截止控制
接下来，说明各双向SW24的导通截止控制。
在第4实施方式中，作为电源，存在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b，在各电源的选择上不使用各电源的电压(FC电压Vfc、第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2)，因此，基本上是将第1实施方式的控制(图14)与第3实施方式的控制(图23)进行组合来使用。
综合ECU18例如适当切换图26所示的模式来进行使用。即，在第4实施方式中，综合ECU18选择“停止时”、“1电源发电”、“1电源充电”、“1电源利用”、“高电压蓄电池发电”以及“低电压蓄电池充电”的各模式来进行使用。
在进行基于FC152的发电的情况下，如上所述，在FC152的输出控制中使用蓄电池22的输出。故而，在使用FC152的“1电源发电”中，存在由第1蓄电池22a进行输出控制的“1电源发电(FC、第1蓄电池)”、以及由第2蓄电池22b进行输出控制的“1电源发电(FC、第2蓄电池)”。在“高电压蓄电池发电”以及“低电压蓄电池充电”模式下，除了使FC152休止这一点外，与第1实施方式相同。
2.双向SW24的切换时的控制
接下来，说明在切换各模式时的各SW元件60、62的控制。如上所述，在切换各模式时，在逆变器26中，使各上臂SW元件86的3相短路状态或各下臂SW元件92的3相短路状态发生。另外，第1双向SW24a的充电SW元件62a始终保持截止。故而，可以取代第1双向SW24a而仅设置发电SW元件60a。
(1)简单的切换
在对“停止时”模式与其他的模式进行切换的情况下(例如，从“停止时”到“1电源发电”的切换或反之)，电力ECU50简单地将各SW元件60、62的导通截止切换成图26所示的状态。通过这样的切换，在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b之间也不会发生短路。但在切换时，由死区时间生成部128(图8)插入死区时间dt。
同样地，在从“1电源发电(FC、第1蓄电池)”切换至“1电源发电(第1蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、在从“1电源发电(FC、第2蓄电池)”切换至“1电源发电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、在从“1电源发电(FC、第1蓄电池)”切换至“1电源发电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、在从“1电源发电(FC、第2蓄电池)”切换至“1电源发电(第1蓄电池)”的情况下、与其相反的情况下、在从“1电源发电(第1蓄电池)”切换至“1电源发电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源充电(第1蓄电池)”切换至“1电源充电(第2蓄电池)”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源发电(FC、第1蓄电池)”或者“第1电源发电(FC、第2蓄电池)”或者“1电源发电(第1蓄电池)”或者“1电源发电(第2蓄电池)切换至“高电压蓄电池发电”的情况以及与其相反的情况下、从“1电源充电(第1蓄电池)”或者“1电源充电(第2蓄电池)”切换至“低电压蓄电池充电”的情况以及与其相反的情况下，电力ECU50将各SW元件60、62的导通截止直接切换为图26所示的状态。通过这样的切换，也能使在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b之间不会发生短路。但在切换时在死区时间生成部128(图8)中要插入死区时间dt。
(2)阶段性的切换
在通过上述那样的简单切换在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b之间发生短路的情况下，例如在电动汽车10的动力行驶时执行“1电源发电(FC、第1蓄电池)”模式，在再生时以“低电压蓄电池充电”模式来对第1蓄电池22a或第2蓄电池22b进行充电的情况下，能使用下面那样的控制来防止短路。
如图15所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从正切换至负的情况，即，电动汽车10从动力行驶状态切换至再生状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv超过电流阈值THi1的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为导通，将充电SW元件62a设为截止。另外，在第2双向SW24b中，将发电SW元件60b设为导通，将充电SW元件62b设为截止。另一方面，在第3双向SW24c中，将发电SW元件60c以及充电SW元件62c的两者设为截止。
在时间点t11，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以下的情况下，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为截止。其后，将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b的两者设为导通。由此，能防止来自FC152的电力经由充电SW元件62b被供应至第1蓄电池22a的短路状态(但是，还能故意使这样的短路状态发生，来对第1蓄电池22a进行充电。)。在第3双向SW24c中，将发电SW元件60c以及充电SW元件62c的两者维持截止。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止控制。
此外，不是将第3双向SW24c的发电SW元件60c以及充电SW元件62c设为导通，而是将第2双向SW24b的发电SW元件60b以及充电SW元件62b设为了导通，是由于事先进行了这样的设定。取而代之地，可以将第3双向SW24c的发电SW元件60c以及充电SW元件62c设为导通。
在时间点t12，逆变器26的输入电流Iinv变为小于电流阈值THi2的情况下，第1双向SW24a的发电SW元件60a以及充电SW元件62a的两者保持截止。另外，将第2双向SW24b的发电SW元件60b设为截止。其后，将第3双向SW24c的充电SW元件62c设为导通。由此，第2双向SW24b的充电SW元件62b以及第3双向SW24c的充电SW元件62c变为导通，其他的SW元件变为截止。在此情况下，来自电动机12的再生电力Preg被优先充电至第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中电压低的一者。另外，各发电SW元件60a、60b、60c为截止，因此在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b之间不会发生短路。
接下来，如图16所示，针对逆变器26的输入电流Iinv从负切换至正的情况，即，电动汽车10从再生状态切换至动力行驶状态的情况进行说明。首先，在逆变器26的输入电流Iinv小于电流阈值THi2的情况下，将第2双向SW24b的充电SW元件62b以及第3双向SW24c的充电SW元件62c设为导通，将其他的SW元件设为截止。
在时间点t21，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi2以上的情况下，将第3双向SW24c的充电SW元件62c设为截止。其后，将第2双向SW24b的发电SW元件60b设为导通。由此，能够无会出现第1蓄电池22a与第2蓄电池22b之间短路地进行基于第1蓄电池22a的充放电。在逆变器26的输入电流Iinv为电流阈值THi2以上、电流阈值THi1以下的情况下，继续该导通截止控制。
在时间点t22，逆变器26的输入电流Iinv变为电流阈值THi1以上的情况下，将第2双向SW24b的充电SW元件62b设为截止。其后，将第1双向SW24a的发电SW元件60a设为导通。使第2双向SW24b的发电SW元件60b保持导通。由此，能够不出现FC152与第1蓄电池22a之间短路地切换成由FC152执行的发电。
此外，上述基于逆变器26的输入电流Iinv来对第1双向SW24a和第2双向SW24b的导通截止进行了控制，但还能通过逆变器26的输入电压Vinv或电动机12的功耗(再生电力)来进行控制。或者，在能判别发电与充电的切换时间点的情况下，还能根据该切换时间点的前后的给定时间点来进行SW元件60、62的导通截止切换。作为能判别发电与充电的切换时间点的情况，例如存在使用实际功率至跨零为止的预测时间的情况。
C.第4实施方式的效果
如上所述，根据第4实施方式，除了上述各实施方式的效果之外，还能起到下面的效果。
即，在第4实施方式中，在使用了3个电源(FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b)的电力系统20c中，不使用各电源的电压值而能适当地控制SW元件60、62。
V.第5实施方式
A.构成的说明(与第4实施方式的差异)
图27是本发明的第5实施方式所涉及的电动汽车10D的概略构成图。电动汽车10D与第4实施方式的电动汽车10C同样，具有：行驶用的电动机12、变速器14、车轮16、综合ECU18、电力系统20d。尽管具有与第4实施方式的电动汽车10C同样的构成，但在必须将电压传感器158、28、30的检测值(FC电压Vfc、第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2)输入到综合ECU18这一点和由综合ECU18执行的FC152以及蓄电池22的选择等，是与第4实施方式为不同的。
以下，针对与上述各实施方式相同的构成要素，赋予同一参照标号并省略其说明。
B.双向SW24的导通截止控制
接下来，说明各双向SW24的导通截止控制。
在第5实施方式中，作为电源，存在FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b，FC152的输出不仅使用第1蓄电池22a或第2蓄电池22b的输出来进行控制，而且使用各电源的电压(FC电压Vfc、第1蓄电池电压Vbat1以及第2蓄电池电压Vbat2)来进行各电源的选择。故而，基本上，是将第1实施方式的控制(图14)、第2实施方式的控制(图20)、第3实施方式的控制(图23)以及第4实施方式的控制(图26)进行组合来使用。
例如，综合ECU18适当切换图28所示的模式来使用。即，在第5实施方式中，综合ECU18能选择“停止时”、“1电源发电”、“1电源充电”、“1电源利用”、“高电压蓄电池发电”、“低电压蓄电池充电”、“1电源发电以及1电源充电”、“高电压蓄电池发电以及1电源充电”以及“1电源发电以及低电压蓄电池充电”的各模式来使用。
此外，针对“1电源发电”模式，在进行由FC152执行的发电时，能基于两蓄电池22的电压的高低来设定是使用第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b中的哪一个来对FC152的输出进行控制。
C.第5实施方式的效果
如上所述，根据第5实施方式，除了上述各实施方式的效果之外，还能起到下面的效果。
即，在第5实施方式中，在使用了3个电源(FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b)的电力系统20d中，能使用各电源的电压值来适当地控制SW元件60、62。
VI.变形例
此外，本发明不限于上述各实施方式，当然还能基于本说明书的记载内容而采用各种构成。例如，能采用以下的构成。
A.电源的数量
在第1～第3实施方式中，电力系统20、20a、20b具有2个电源(第1蓄电池22a与第2蓄电池22b的组合、以及FC152与蓄电池154的组合)，在第4以及第5实施方式中，电力系统20c、20d具有3个电源(FC152、第1蓄电池22a和第2蓄电池22b的组合)，但电源的数量不限于此，还可以是4个以上。
B.电源的数量为4个以上的情况下的双向SW24的导通截止控制
1.不使用电源电压的情况
在第1、第3以及第5实施方式中，即使电源电压(第1蓄电池电压Vbat1、第2蓄电池电压Vbat2、FC电压Vfc、蓄电池电压Vbat)不明，也进行了各双向SW24的导通截止的切换。同样地，在电源为4个以上的情况下，即使不使用电源电压，若第1实施方式中所述那样的第1控制法则以及第2控制法则中的至少一者成立，也能不使短路发生地选择双向SW24的导通截止。
即，在不使用电源电压的情况下的第1控制法则是指，在双向SW24存在N个(N为2以上的整数)的情况下，发电SW元件60和充电SW元件62均变为截止的双向SW24存在N-1个。换言之，发电路径和充电路径的两者变为截止的电力系统存在N-1个。在此情况下，针对剩余的1个双向SW24，既可以是仅发电SW元件60和充电SW元件62中的一者导通，另外，还可以是发电SW元件60和充电SW元件62的两者导通。
例如，如图29所示，在与第4电源对应的发电SW元件60(第4电源的发电路径)为导通、其他的发电路径为截止的情况下，与第4电源对应的充电SW元件62(第4电源的充电路径)为导通截止均可，但需要将其他充电路径设为截止。
在不使用电源电压的情况下的第2控制法则是指，全部(N个)的双向SW24的发电SW元件60或充电SW元件62变为截止。换言之，全部的电力系统的发电路径或充电路径变为截止。在此情况下，对于与全部变为导通的发电路径或充电路径相反的充电路径或发电路径，能将其一部分或全部设为导通。
例如，如图30所示，在全部的电源的发电路径为截止的情况下，各充电路径为导通截止均可。
通过使用上述的第1控制法则以及第2控制法则，即使电源的数量增加，也能防止电源间的短路。
2.使用电源电压的情况
在第2以及在第4实施方式中，使用电源电压(第1蓄电池电压Vbat1、第2蓄电池电压Vbat2、FC电压Vfc、蓄电池电压Vbat)，进行了各双向SW24的导通截止的切换。同样地，在电源为4个以上的情况下，若使用蓄电池的电压，下面的第1控制法则以及第2控制法则中的至少一者成立，则能在电源间不发生短路地，选择双向SW24的导通截止。
即，在使用电源电压的情况下的第1控制法则是指，对应的发电SW元件60被设为导通的电源中，将与较最高电源电压(以下称为“最高电压电源”。)低的电源电压的电源对应的充电SW元件62设为截止。换言之，对进行通电的发电路径之中比电压最高的发电路径(以下称为“最高电压发电路径”。)低的电压的充电路径进行关断。在此情况下，针对最高电压电源以上的电压的电源，将对应的充电SW元件62设为导通截止均可。换言之，针对最高电压发电路径以上的电压的充电路径，设为导通截止均可。
在图31的例子中，按电压从高到低的顺序排列的第1电源至第n电源中，对应的发电SW元件60(发电路径)变为导通且电压最高的是第4电源。在此情况下，将电压比第4电源低的第5～第n电源的充电路径设为截止，第1～第4电源的充电路径为导通截止均可。
在使用电源电压的情况下的第2控制法则是指，对应的充电SW元件60被设为导通的电源中将与较最低电压(以下称为“最低电压电源”。)高的电压的电源对应的发电SW元件60截止。换言之，对进行通电的充电路径之中比电压最低的充电路径(以下称为“最低电压充电路径”。)高的电压的发电路径进行关断。在此情况下，针对最低电压电源以下的电压的电源，使对应的发电SW元件60导通截止均可。换言之，针对最低电压充电路径以下的电压的发电路径，导通截止均可。
在图32的例子中，按电压从高到低的顺序排列的第1电源至第n电源中，充电路径变为导通且电压最低的是第6电源。在此情况下，将电压比第6电源高的第1～第5电源的发电路径设为截止，第6～第n电源的发电路径为导通截止均可。
通过使用上述的第1控制法则以及第2控制法则，即使电源的数量增加，也能防止电源间的短路。
C.电源的种类
在上述各第1实施方式以及第2实施方式中，使用第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b，在第3实施方式中，使用FC152以及蓄电池154，在第4实施方式以及第5实施方式中，使用FC152、第1蓄电池22a以及第2蓄电池22b，但可利用的电源不限于此。例如，还能将对发动机与发电机进行了组合后的产物设为电源。
D.模式的切换
在上述各实施方式中，作为双向SW24的切换时的控制，提到了几个简单的切换或几个阶段性的切换，但模式切换时的控制不限于此。例如，在切换模式时，还能先将全部的开关元件60、62截止后切换为新的模式。
E.电力ECU50
在上述各实施方式中使用了图7所示的构成的电力ECU50(参照图1、图19、图21、图24以及图27)，但电力ECU50的构成不限于此。例如，能使用以下所示的变形例。
1.第1变形例
图33所示的电力电子控制装置50a(以下称为“电力ECU50a”。)在具有负载功率运算部180等的点上与图7的电力ECU50不同。负载功率运算部180将逆变器26的输入电压Vinv与输入电流Iinv相乘来运算负载功率P1，并输出至双向开关逻辑生成部102a(以下称为“双向SW逻辑生成部102a”或“逻辑生成部102a”。)(P1＝Vinv×Iinv)。
图34示出了逻辑生成部102a的功能性的框图。逻辑生成部102a的双向开关逻辑决定部122a(以下称为“双向SW逻辑决定部122a”或“逻辑决定部122a”。)基于来自综合ECU18的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3、来自负载功率运算部180的负载功率P1、来自存储部130a的功率阈值THp1、THp2(THp1＞THp2)，输出SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4。
更具体而言，对负载功率P1与功率阈值THp1、THp2进行比较，当负载功率P1比功率阈值THp1大时判定为处于“发电状态”，当负载功率P1为功率阈值THp2以上、功率阈值THp1以下时判定为处于“发电/充电切换状态”，当负载功率P1小于功率阈值THp2时判定为处于“充电状态”(参照图15以及图16)。
2.第2变形例
图35所示的电力电子控制装置50b(以下称为“电力ECU50b”。)在具有负载功率运算部180a的点上与图7的电力ECU50不同。负载功率运算部180a将电角速度ω与转矩指令值T_c的乘积除以电动机12的极对数来运算负载功率P2，并输出至双向开关逻辑生成部102b(以下称为“双向SW逻辑生成部102b”或“逻辑生成部102b”。)(P2＝ω×T/极对数)。
逻辑生成部102b与第1变形例中的逻辑生成部102a相同，基于来自综合ECU18的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3、来自负载功率运算部180a的负载功率P2、来自存储部130a的功率阈值THp1、THp2(THp1＞THp2)，来输出SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4。
更具体而言，对负载功率P2与功率阈值THp1、THp2进行比较，当负载功率P2比功率阈值THp1大时判定为处于“发电状态”，当负载功率P2为功率阈值THp2以上、功率阈值THp1以下时判定为处于“发电/充电切换状态”，当负载功率P2小于功率阈值THp2时判定为处于“充电状态”(参照图15以及图16)。
3.第3变形例
图36所示的电力电子控制装置50c(以下称为“电力ECU50c”。)在具有负载功率运算部180b这一点上与图7的电力ECU50不同。负载功率运算部180b对d轴电压指令值Vd_c和d轴电流Id之积与q轴电压指令值Vq_c与q轴电流Iq之积进行相加来运算负载功率P3，并输出至双向开关逻辑生成部102c(以下称为“双向SW逻辑生成部102c”或“逻辑生成部102c”。)(P3＝Vd_c×Id+Vq_c×Iq)。
逻辑生成部102c与第1变形例中的逻辑生成部102a同样，基于来自综合ECU18的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3、来自负载功率运算部180b的负载功率P3、来自存储部130a的功率阈值THp1、THp2(THp1＞THp2)，输出SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4。
更具体而言，对负载功率P3与功率阈值THp1、THp2进行比较，当负载功率P3比功率阈值THp1大时判定为处于“发电状态”，当负载功率P3为功率阈值THp2以上、功率阈值THp1以下时判定为处于“发电/充电切换状态”，当负载功率P3小于功率阈值THp2时判定为处于“充电状态”(参照图15以及图16)。
4.第4变形例
图37所示的电力电子控制装置50d(以下称为“电力ECU50d”。)在将转矩指令值T_c输入至双向开关逻辑生成部102d(以下称为“双向SW逻辑生成部102d”或“逻辑生成部102d”。)这一点上与图7的电力ECU50不同。
逻辑生成部102d基于来自综合ECU18的电源指定信号Sd1、Sd2、Sd3、来自综合ECU18的转矩指令值T_c、来自存储部130a的转矩阈值THt1、THt2(THt1＞THt2)，输出SW元件选择信号Ss1、Ss2、Ss3、Ss4。
更具体而言，对转矩指令值T_c与转矩阈值THt1、THt2进行比较，当转矩指令值T_c比转矩阈值THt1大时判定为处于“发电状态”，当转矩指令值T_c为转矩阈值THt2以上、转矩阈值THt1以下时判定为处于“发电/充电切换状态”，当转矩指令值T_c小于转矩阈值THt2时判定为处于“充电状态”(参照图15以及图16)。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电源系统(10、10A～10D)，其包括：
1次侧，其包含各自独立且电源电压变动的N个电源(22a、22b、152、154)，N为2以上的整数；
2次侧，其包含逆变器(26)和与该逆变器(26)连接的驱动电动机(12)；
第1个到第N个的电力系统，其按照所述N个电源(22a、22b、152、154)彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；
N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)，其分别被设置在所述第1个到第N个的电力系统中，且能对于由发电方向以及充电方向构成的双向的通电分别进行关断；和
控制装置(50、50a～50d)，其对所述N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)所进行的关断进行控制，
所述电源系统(10、10A～10D)的特征在于：
所述1次侧的所述电源(22a、22b、152、154)按每个电源而并联连接有平滑电容器(78a、78b、78c)，在所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)中所述发电方向上处于通电状态的情况下，来自所述平滑电容器(78a、78b、78c)的电流直接在电动机绕组(98u、98v、98w)中流通。
2.根据权利要求1所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)选择性地执行使至少一个电力系统的发电路径和充电路径的两者关断的第1关断控制、以及使所有电力系统的发电路径或充电路径全部关断的第2关断控制，
至少在所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的1个开关周期的期间进行将所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)固定为通电状态或关断状态的固定控制时，进行所述第1关断控制和所述第2关断控制中的至少任意一者，而且，
在仅进行所述第1关断控制的情况下，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断进行控制，以使进行所述第1关断控制的电力系统变为N-1个。
3.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述半导体开关是双向开关(24a～24c、72、74、76)。
4.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
在对某个电源(22a、22b、152、154)的发电路径与其他的电源(22a、22b、152、154)的充电路径进行切换时，在所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的驱动信号中插入死区时间。
5.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使得从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
6.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述电源系统搭载于电动汽车(10、10A、10C、10D)，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于动力行驶状态与再生状态的中间状态时，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使得从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
7.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源系统搭载于电动汽车(10、10A～10D)，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A～10D)处于动力行驶状态时，使2个以上的发电开关元件(60a～60c)同时导通。
8.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述电源系统搭载于电动汽车(10、10A、10C、10D)，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于再生状态时，使2个以上的充电开关元件(62a～62c)同时导通。
9.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述电源系统搭载于电动汽车(10、10A、10C、10D)，
对所述电动汽车(10、10A、10C、10D)的动力行驶状态和再生状态进行判断，
在动力行驶状态时连接至少2个以上的发电开关元件(60a～60c)，
在再生状态时连接至少2个以上的充电开关元件(62a～62c)。
10.根据权利要求9所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
还对所述动力行驶状态与所述再生状态的中间状态进行判定，
在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于所述中间状态时，所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使某个电源(22a、22b、154)能双向地通电且其他的电源(22a、22b、152、154)双向地关断。
11.根据权利要求6或10所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述中间状态基于所述逆变器(26)的输入功率及输入电流以及所述驱动电动机(12)的转矩及负载功率之中的至少1个的指令值或实测值来进行判定。
12.根据权利要求6或10所述的电源系统(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述中间状态根据实际功率至跨零为止的预测时间来确定。
13.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
在所述逆变器(26)中发生了3相短路状态的期间，所述控制装置(50、50a～50d)进行所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断的切换。
14.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括蓄电装置(22a、22b、154)。
15.根据权利要求2所述的电源系统(10B～10D)，其特征在于，
所述电源包括燃料电池(152)以及蓄电装置(22a、22b、154)。
16.根据权利要求2所述的电源系统(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括发电机以及蓄电装置(22a、22b、154)。

Claims (34)

1.一种电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
包括：
1次侧，其包含各自独立且电源电压变动的N个电源(22a、22b、152、154)，N为2以上的整数；
2次侧，其包含逆变器(26)和与该逆变器(26)连接的驱动电动机(12)；
第1个到第N个的电力系统，其按照所述N个电源(22a、22b、152、154)彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；
N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)，其分别被设置在所述第1个到第N个的电力系统中，且能对于由发电方向以及充电方向构成的双向的通电分别进行关断；和
控制装置(50、50a～50d)，其对所述N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的关断进行控制，
所述控制装置(50、50a～50d)，
在执行每隔至少1个开关周期对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断进行固定的固定控制时，执行对1个电力系统的发电路径和充电路径的两者进行关断的第1关断控制、以及对所有电力系统的发电路径或充电路径全部进行关断的第2关断控制之中的至少任意一者，而且，
在仅进行所述第1关断控制的情况下，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断进行控制，以使进行所述第1关断控制的电力系统变为N-1个。
2.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述半导体开关是双向开关(24a～24c、72、74、76)。
3.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
在对某个电源(22a、22b、152、154)的发电路径与其他的电源(22a、22b、152、154)的充电路径进行切换时，在所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的驱动信号中插入死区时间。
4.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
5.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于动力行驶状态与再生状态的中间状态时，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
6.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A～10D)处于动力行驶状态时，使2个以上的发电开关元件(60a～60c)同时导通。
7.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A～10D)处于再生状态时，使2个以上的充电开关元件(62a～62c)同时导通。
8.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
对所述电动汽车(10、10A、10C、10D)的动力行驶状态和再生状态进行判断，
在动力行驶状态时连接至少2个以上的发电开关元件(60a～60c)，
在再生状态时连接至少2个以上的充电开关元件(62a～62c)。
9.根据权利要求8所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
还对所述动力行驶状态与所述再生状态的中间状态进行判定，
在所述电动汽车(10、10A～10D)处于所述中间状态时，所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使某个电源(22a、22b、154)能双向地通电且其他的电源(22a、22b、152、154)双向地关断。
10.根据权利要求5或9所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述中间状态基于所述逆变器(26)的输入功率及输入电流以及所述驱动电动机(12)的转矩及负载功率之中的至少1个的指令值或实测值来进行判定。
11.根据权利要求5或9所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述中间状态根据实际功率至跨零为止的预测时间来确定。
12.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
在所述逆变器(26)中发生了3相短路状态的期间，所述控制装置(50、50a～50d)进行所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断的切换。
13.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括蓄电装置(22a、22b、154)。
14.根据权利要求1所述的电动汽车(10B～10D)，其特征在于，
所述电源包括燃料电池(152)以及蓄电装置(22a、22b、154)。
15.根据权利要求1所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括发电机以及蓄电装置(22a、22b、154)。
16.一种电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
包括：
1次侧，其包含各自独立且电源电压变动的N个电源(22a、22b、152、154)，N为2以上的整数；
2次侧，其包含逆变器(26)和与该逆变器(26)连接的驱动电动机(12)；
第1个到第N个的电力系统，其按照所述N个电源(22a、22b、152、154)彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；
N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)，其分别被设置在所述第1个到第N个的电力系统中，且能对于由发电方向以及充电方向构成的双向的通电分别进行关断；和
控制装置(50、50a～50d)，其对所述N个半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的关断进行控制，
所述控制装置(50、50a～50d)，
在执行每隔至少1个开关周期对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断进行固定的固定控制时，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断进行切换，以使成为第1关断状态和第2关断状态中的至少任意一者的状态，所述第1关断状态是使得与进行通电的发电路径中电压最高的最高电压发电路径相比电压更低的充电路径变为关断的状态，所述第2关断状态是使得与进行通电的充电路径中电压最低的最低电压充电路径相比电压更高的发电路径变为关断的状态。
17.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述半导体开关是双向开关(24a～24c、72、74、76)。
18.根据权利要求16所述的电动汽车(10A、10D)，其特征在于，
具备第1个到第N个的电压传感器(28、30、158、160)，并基于所述电压传感器(28、30、158、160)来掌握所述电源(22a、22b、152、154)间的电压的大小，且基于已掌握的电压来进行控制。
19.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
在对某个电源(22a、22b、152、154)的发电路径与其他的电源(22a、22b、152、154)的充电路径进行切换时，在所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的驱动信号中插入死区时间。
20.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
21.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于动力行驶状态与再生状态的中间状态时，对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使从某个电源(22a、22b、154)的双向通电状态转移到其他的电源(22a、22b、154)的双向通电状态。
22.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A～10D)处于动力行驶状态时，使2个以上的发电开关元件(60a～60c)同时导通。
23.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在所述电动汽车(10、10A～10D)处于再生状态时，使2个以上的充电开关元件(62a～62c)同时导通。
24.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
对所述电动汽车(10、10A～10D)的动力行驶状态和再生状态进行判断，
在动力行驶状态时连接至少2个以上的发电开关元件(60a～60c)，
在再生状态时连接至少2个以上的充电开关元件(62a～62c)。
25.根据权利要求24所述的电动汽车(10、10A、10C、10D)，其特征在于，
还对所述动力行驶状态与所述再生状态的中间状态进行判定，
在所述电动汽车(10、10A、10C、10D)处于所述中间状态时，所述控制装置(50、50a～50d)对所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)进行控制，以使某个电源(22a、22b、154)能双向地通电且其他的电源(22a、22b、152、154)双向地关断。
26.根据权利要求21或25所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述中间状态基于所述逆变器(26)的输入功率及输入电流以及所述驱动电动机(12)的转矩及负载功率之中的至少1个的指令值或实测值来进行判定。
27.根据权利要求21或25所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述中间状态根据实际功率至跨零为止的预测时间来确定。
28.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
在所述逆变器(26)中发生了3相短路状态的期间，所述控制装置(50、50a～50d)进行所述半导体开关(24a～24c、70、72、74、76)的通电或关断的切换。
29.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括蓄电装置(22a、22b、154)。
30.根据权利要求16所述的电动汽车(10B～10D)，其特征在于，
所述电源包括燃料电池(152)以及蓄电装置(22a、22b、154)。
31.根据权利要求16所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述电源包括发电机以及蓄电装置(22a、22b、154)。
32.一种电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
具有：
1次侧，其包含电源电压变动的第1电源以及第2电源的至少2个电源(22a、22b、152、154)；
2次侧，其包括将对车辆进行驱动的3相交流无刷式的电动机(12)、以及与串联连接的一对的上臂元件(84u、84v、84w)和下臂元件(90u、90v、90w)3相并联地连接且在所述上臂元件(84u、84v、84w)与下臂元件(90u、90v、90w)的中间分别与所述电动机(12)的3相线连接的逆变器(26)；
第1电力系统以及第2电力系统，其按照所述第1电源与所述第2电源彼此并联的方式将所述1次侧与所述2次侧进行连接；
开关(24a～24c、70、72、74、76)，其对使用所述第1电源和所述第2电源中的哪一个来作为所述电动机(12)的电源进行切换；和
控制装置(50、50a～50d)，其在3相短路状态下切换所述开关(24a～24c、70、72、74、76)，所述3相短路状态是所述逆变器(26)的上臂元件(84u、84v、84w)全部导通且下臂元件(90u、90v、90w)全部截止的状态、或者所述上臂元件(84u、84v、84w)全部截止且所述下臂元件(90u、90v、90w)全部导通的状态。
33.根据权利要求32所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)，
基于3相各自的电压指令值与载波信号的比较结果，来对各相的上臂开关元件(86u、86v、86w)以及下臂开关元件(92u、92v、92w)的导通截止进行控制，
对载波信号比3相全部的所述电压指令值高的情况、或载波信号比3相全部的所述电压指令值低的情况进行探测，并将探测出的该情况作为3相短路状态。
34.根据权利要求32所述的电动汽车(10、10A～10D)，其特征在于，
所述控制装置(50、50a～50d)在接受到对所述第1电源与所述第2电源进行切换的切换请求时，对3相全部的上臂开关元件(86u、86v、86w)或下臂开关元件(92u、92v、92w)输出驱动信号，使3相短路状态强制地发生。
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