JP2007274830A - 車両用電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術同様の直並列切換が可能であり、さらに接続する充電抵抗及びスイッチ数を低減し、構成回路のコスト削減を実現する車両用電力供給装置を提供する。
【解決手段】車両用電力供給装置は、モータ５に接続されたインバータ４と電気的に接続される第１と第２の蓄電手段１１、１２と、蓄電手段をインバータに直列接続するための回路に配置された第１のスイッチ手段２２と、蓄電手段をインバータに並列接続するための回路に配置された第２のスイッチ手段２４、２５と、第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段２１及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗３と、第３のスイッチ手段と１つの充電抵抗との間から分岐し、一方の蓄電手段を１つの充電抵抗を介してインバータに接続するための回路に配置された第４のスイッチ手段２３と、複数のスイッチ手段のそれぞれの作動を制御する制御手段９と、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用電力供給装置に関する。

電気自動車には、車両駆動用のモータに電気的に接続可能な複数の蓄電手段を有する車両用電力供給装置が組み込まれている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用電力供給装置は、複数の蓄電手段を直列接続又は並列接続に切り換えることが可能に構成され、複数の蓄電手段の直並列を切り換えることによって、複数の蓄電手段からの出力電圧を変化させている。具体的には、要求される印加電圧が小さい場合には、複数の蓄電手段のすべてを並列接続して出力電圧を小さくし、要求される印加電圧が大きい場合には、複数の蓄電手段のすべてを直列接続して出力電圧を大きくしている。
特開平５−２３６６０８号公報

特許文献１に示されるような車両用電力供給装置にあっては、複数の蓄電手段の直並列接続を切り換えるときには、接続する蓄電手段とインバータとの電位差によって生じる異常電流（突入電流）を抑制することが必要である。このため、車両用電力供給装置には一般的に、異常電流を抑制する充電抵抗や、電流が充電抵抗を流れる回路と電流が充電抵抗を迂回して流れる回路とを選択的に切り換えるためのスイッチなどが設けられている。

しかしながら、複数の蓄電手段のそれぞれに、専用の充電抵抗やスイッチなどを設けると、コストの増加を伴う結果となる。

本発明は、２個の蓄電手段の直並列接続の切り換えを従来技術と同様に行うとともに、その上で、異常電流を抑制するための充電抵抗の個数やスイッチの個数の増加を抑え、もって、コスト的に有利な車両用電力供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車両駆動用電動機に接続されたインバータと電気的に接続される第１と第２の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を前記インバータに直列接続するための回路に配置された第１のスイッチ手段と、
前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を前記インバータに並列接続するための回路に配置された第２のスイッチ手段と、
前記第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗と、
前記第３のスイッチ手段と前記１つの充電抵抗との間から分岐し、一方の前記蓄電手段を前記１つの充電抵抗を介して前記インバータに接続するための回路に配置された第４のスイッチ手段と、
前記複数のスイッチ手段のそれぞれの作動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、２個の蓄電手段の直並列接続の切り換えを従来技術と同様に行うことができ、その上で、異常電流を抑制するための充電抵抗の個数やスイッチの個数の増加を抑え、もって、コスト的に有利な車両用電力供給装置を得ることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る車両用電力供給装置を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両の概略、及び車両用電力供給装置１の構成を示す図である。

図１に示すように、車両としての電気自動車は、電力供給装置１（車両用電力供給装置に相当する）からインバータ４を介して供給される電力によって回転駆動されるモータ５（車両駆動用電動機に相当する）と、モータ５の出力軸に接続される減速機６と、減速機６に接続される差動装置７と、差動装置７に接続されモータ５の回転動が伝達されて回転駆動される車輪８とを有する。電力供給装置１は、回路部２と、回路部２の作動を制御する制御部９（制御手段に相当する）とを有する。制御部９は、コントローラ９１と、スイッチドライブ回路９２とを有する。また、電気自動車は、車両の運転状態を表す所定の情報を検出する図示しない複数のセンサを有する。センサは、コントローラ９１に接続されている。センサからの出力信号がコントローラ９１に入力される。センサには、アクセルペダルに取り付けられアクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ（ＡＰＳ）や、車輪速センサなどが含まれる。

図２は、図１に示す回路部２の詳細図である。回路部２は、概説すれば、モータ５に接続されたインバータ４と電気的に接続される電池１１、１２（第１と第２の蓄電手段に相当する）と、電池１１、１２をインバータ４に直列接続するための回路に配置されたスイッチ２２（第１のスイッチ手段に相当する）と、電池１１をインバータ４に並列接続するための回路に配置されたスイッチ２４（第２のスイッチ手段に相当する）と、電池１２をインバータ４に並列接続するための回路に配置されたスイッチ２５（第２のスイッチ手段に相当する）と、スイッチ２２に対して並列接続されるスイッチ２１（第３のスイッチ手段に相当する）及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗３と、スイッチ２１と１つの充電抵抗３との間から分岐し、一方の電池１１を１つの充電抵抗３を介してインバータ４に接続するための回路に配置されたスイッチ２３（第４のスイッチ手段に相当する）と、インバータ４との接続を遮断するコンダクタスイッチ２６とを有する。スイッチ２１〜２５、及びコンダクタスイッチ２６のそれぞれの作動は、制御部９によって制御される。

前記電池１１、は、単一の単位電池又は複数の単位電池を直列接続して構成されている。電池１２も同様に、単一の単位電池又は複数の単位電池を直列接続して構成されている。電池１１、１２は、インバータ４を介してモータ５に電気的に直並列接続可能な二次電池である。

スイッチ２１は、電池１１の正極と電池１２の負極とをつなぐ経路上に配置され、電池１１の正極とスイッチ２１との間に充電抵抗３が配置されている。

スイッチ２２は、電池１１の正極と充電抵抗３をつなぐ経路上から電池１２の負極へとつながる経路上に配置されている。

スイッチ２３は、充電抵抗３とスイッチ２１とをつなぐ経路上からインバータ４の正極（以降、インバータの接続部であって、電池の正極と接続する側をインバータの正極とし、また負極と接続する側をインバータの負極と称して説明する）へとつながる経路上に配置されている。

スイッチ２４は電池１１の正極とインバータ４の正極とをつなぐ経路上に配置され、スイッチ２５は電池１２の負極とインバータ４の負極とをつなぐ経路上に配置されている。また、電池１１の負極はインバータ４の負極と、電池１２の正極はインバータ４の正極とそれぞれ接続する。

これにより、スイッチ２１のみをオンすると、インバータ４に対し、電池１１と電池１２とが充電抵抗３を介して直列接続する経路を形成し、また、スイッチ２２のみをオンすると、インバータ４に対し、電池１１と電池１２とが充電抵抗３を介さずに直列接続する経路を形成する。さらにまた、スイッチ２３のみをオンすると、電池１１が充電抵抗３を介してインバータ４と接続する経路を形成し、スイッチ２４のみをオンすると、電池１１が充電抵抗３を介さずにインバータ４と接続する経路を形成する。さらにまた、スイッチ２５のみをオンすると、電池１２が充電抵抗３を介さずにインバータ４と接続する経路を形成する。

次に、本実施形態における回路部２の制御方法について説明する。図１に示すコントローラ９１は、車両の運転状態を検知し、種々の運転状態に応じてスイッチドライブ回路９２を駆動させ複数のスイッチ２１〜２６を制御する。車両が運転中の場合、コントローラ９１はモータ５の要求電圧に応じて電池１１と電池１２との直並列接続を切り換えるように制御する。また、電池１１と電池１２とがモータ５に接続するとき、モータ５の要求電圧に応じて、直列に接続又は並列に接続するように制御する。

以下に、代表的なスイッチ切換動作を、図３〜図１５に示す各スイッチ操作に基づく電流経路及び各部の電圧を示す図を参照し説明する。なお、図３〜図１５の各図において、（Ａ）に回路図を、（Ｂ）に等価回路図を示す。

（直列に接続するとき）
本回路において電池１１と電池１２とがモータ５に接続していない状態から、電池１１と電池１２とを直列に接続する場合、図３に示すように、まず、スイッチ２１のみをオンする。このときのインバータ４の電位Ｖｉｎｖ１を下記の式（１）に示す。なお、抵抗値がＲである充電抵抗３においては、電流Ｉ_Ｒの向きに逆らう方向に電圧変化が生じるため、直列に接続する場合、電池１１の電圧Ｖ_１１と電池１２の電圧Ｖ_１２との和から、充電抵抗３における電圧変化量Ｉ_ＲＲを引いた電圧がインバータ４に印加されることになる。また、各電池１１、１２の電圧Ｖ_１１、Ｖ_１２は、それら電池１１、１２の開放電圧と通電時の内部抵抗による電圧変化量との和からなることを意味し、以降別段の定めがないときはこれを前提とし説明する。

Ｖｉｎｖ１＝Ｖ_１１＋Ｖ_１２−Ｉ_ＲＲ ・・・（１）
である。

スイッチ２１をオンした後に、図４に示すようにスイッチ２１をオフするとともにスイッチ２２のみをオンすることにより、電池１１と電池１２とは充電抵抗３を介さずにインバータ４に対し直列に接続される。このときのインバータ４の電位Ｖｉｎｖ２を下記の式（２）に示す。

Ｖｉｎｖ２＝Ｖ_１１＋Ｖ_１２ ・・・（２）
である。

なお、この切換に伴うインバータ４の電位変化（電位の大小関係）は、
Ｖｉｎｖ１→Ｖｉｎｖ２（Ｖｉｎｖ１＜Ｖｉｎｖ２）
のとおりである。

このように、インバータ４に対し、電池１１と電池１２とを直列に接続するとき、最初にスイッチ２１をオンして充電抵抗３に通電させた後にスイッチ２２をオンして直列に接続するための回路を形成することにより、異常電流を抑制することができる。

（並列に接続するとき）
本回路において電池１１と電池１２とがモータ５に接続していない状態から、電池１１と電池１２とを並列に接続する場合、図５に示すように、まず、スイッチ２３のみをオンする。このときのインバータ４の電位Ｖｉｎｖ３を下記の式（３）に示す。なお、充電抵抗３においては、電流Ｉ_Ｒの向きに逆らう方向に電圧変化が生じるため、この接続の場合、電池１１の電圧Ｖ_１１から、充電抵抗３における電圧変化量Ｉ_ＲＲを引いた電圧がインバータ４に印加されることになる。

Ｖｉｎｖ３＝Ｖ_１１−Ｉ_ＲＲ ・・・（３）
である。

スイッチ２３をオンした後に、図６に示すようにスイッチ２３をオフするとともにスイッチ２４とスイッチ２５をオンすることにより、電池１１と電池１２とは充電抵抗３を介さずにインバータ４に対し並列に接続される。このときのインバータ４の電位Ｖｉｎｖ４を下記の式（４）に示す。

Ｖｉｎｖ４＝Ｖ_Ａ＝Ｖ_Ｂ ・・・（４）
である。

なお、この切換に伴うインバータ４の電位変化（電位の大小関係）は、
Ｖｉｎｖ３→Ｖｉｎｖ４（Ｖｉｎｖ３＜Ｖｉｎｖ４）
のとおりである。

このように、インバータ４に対し、電池１１と電池１２とを並列に接続するとき、最初にスイッチ２３をオンして充電抵抗３に通電させた後にスイッチ２４及びスイッチ２５をオンして並列に接続するための回路を形成することにより、異常電流を抑制することができる。

（並直列切換）
次に、並列接続されている電池１１と電池１２とを直列接続に切り換えるときのスイッチの切換動作を説明する。本スイッチ切換動作における初期状態である並列接続状態とは、図６に示すスイッチ２４とスイッチ２５がオンしている状態であり、インバータ４の電位はＶｉｎｖ４である。まず、図６の状態から図３に示すようにスイッチ２４とスイッチ２５をオフし、スイッチ２１のみオンする。このときのインバータ４の電位はＶｉｎｖ１である。そして、スイッチ２１をオンした後に、図４に示すように、スイッチ２１をオフするとともにスイッチ２２のみをオンすることにより電池１１と電池１２とは完全に並列接続から直列接続に切り換わる。このときのインバータ４の電位はＶｉｎｖ２である。この切換に伴うインバータ４の電位変化（電位の大小関係）は、
Ｖｉｎｖ４→Ｖｉｎｖ１→Ｖｉｎｖ２（Ｖｉｎｖ４＜Ｖｉｎｖ１＜Ｖｉｎｖ２）
のとおりである。

このように、インバータ４に対し、並列接続されている電池１１と電池１２とを直列接続に切り換えるとき、スイッチ２１をオンして充電抵抗３に通電させた後にスイッチ２２をオンして直列接続するための回路を形成することにより、異常電流を抑制することができる。

（直並列切換１）
次に、直列接続されている電池１１と電池１２とを並列接続に切り換えるときのスイッチの切換動作を説明する。本スイッチ切換動作における初期状態である直列接続状態とは、図４に示すスイッチ２２のみがオンしている状態であり、インバータ４の電位はＶｉｎｖ２である。まず、図４の状態から図７に示すようにスイッチ２２をオフし、スイッチ２３のみオンする。このときのインバータ４の電位Ｖｉｎｖ５を下記の式（５）に示す。なお、スイッチ２３をオンした瞬間は、接続する電池１１よりもインバータ４の電位のほうが高くなっており、インバータ４から電池１１の方向に電流が流れるため、接続する充電抵抗３における電圧変化量Ｉ_ＲＲを電池１１の電圧Ｖ_１１に足した電圧がインバータ４の電位Ｖｉｎｖ５となる。

Ｖｉｎｖ５＝Ｖ_１１＋Ｉ_ＲＲ ・・・（５）
である。

そして、図８に示すようにスイッチ２３をオンした状態を保ったまま、スイッチ２５をさらにオンする。このスイッチ２５をオンした瞬間は、Ｖｉｎｖ５と電池１２の電圧Ｖ_１２では差が生じているが、各電池の内部抵抗によって電池１１と電池１２の電圧は等しくなり、充電抵抗３における電圧変化は生じなくなる。充電抵抗３における電圧変化が生じなくなったら、図６に示すように、スイッチ２５をオンしたまま、スイッチ２３をオフしスイッチ２４をさらにオンすることにより電池１１と電池１２とは完全に直列接続から並列接続に切り換わる。このときのインバータ４の電位はＶｉｎｖ４である。この切換に伴うインバータ４の電位変化（電位の大小関係）は、
Ｖｉｎｖ２→Ｖｉｎｖ５→Ｖｉｎｖ４（Ｖｉｎｖ２＞Ｖｉｎｖ５＞Ｖｉｎｖ４）
のとおりである。

このように、インバータ４に対し、直列接続されている電池１１と電池１２とを並列接続に切り換えるとき、スイッチ２３をオンして充電抵抗３に通電させた後にスイッチ２４及びスイッチ２５をオンして並列接続するための回路を形成することにより、異常電流を抑制することができる。

（直並列切換２）
直並列切換１の改変例を説明する。本改変例は、直並列を切り換えるときに、充電抵抗３を介さずに異常電流を抑制するようにしたものである。なお、本切換動作は、接続する電池１１と電池１２との電位に差があるときに特に効果的なものである。

まず、モータ５が力行状態（力行状態とは、電池が放電している状態である）であり、かつ電池１１の電圧Ｖ_１１が電池１２の電圧Ｖ_１２よりも大きい（Ｖ_１１＞Ｖ_１２）場合の説明をする。ここでは直並列切換直前の電池１１の電圧Ｖ_１１が１１０Ｖ、電池１２の電圧Ｖ_１２が９０Ｖのときの一例を説明する。図９は、直並列切換１と同様に、スイッチ２２をオンし、出力電圧がＶ_１１＝１１０Ｖ、Ｖ_１２＝９０Ｖとなっている状態を示している。インバータ４の電圧は、電圧Ｖ_１１と電圧Ｖ_１２との和からＶｉｎｖ２＝２００Ｖである。まず、図１０に示すように、スイッチ２２をオフし、インバータ４への電圧印加をなくす。ただしスイッチ２６はオンしたままでよい。なお、以下のスイッチ切換においてスイッチ２６は常にオンしているものとする。すると、電池１１、１２には電流が流れないため、通電時にそれぞれの電池１１、１２において生じていた内部抵抗による電圧変化がなくなり、電池１１、１２の電圧は、それぞれの開放電圧に近づく（以降、ここでいう変化後の各電池の電圧をＶ_１１’、Ｖ_１２’と記す）。ここでは変化後の各電池１１、１２の電圧をＶ_１１’＝１２０Ｖ、Ｖ_１２’＝１００Ｖとする。一方、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖはモータ５への出力により低下する。そしてインバータ４の電圧Ｖｉｎｖが、高電位側である電池１１の電圧Ｖ_１１’＝１２０Ｖに近づいたら、図１１に示すようにスイッチ２４をオンする。さらに、この状態で出力を続け、図１２に示すように電池１１の出力電圧及びインバータ４の電圧が電池１２の電圧Ｖ_１２’＝１００Ｖに近づいたら、図１３に示すようにスイッチ２５をさらにオンすることにより電池１１と電池１２とは完全に直列接続から並列接続に切り換わる。

このように、電池１１、１２が放電する場合であって、インバータ４に対し直列接続されている電池１１と電池１２とを並列接続に切り換えるとき、スイッチ２１〜２５のうちオンしているスイッチを一旦すべてオフさせ、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖが電池１１及び電池１２のうち高電位側の電池の出力電圧に近づいたら、出力電圧がインバータ４の電圧Ｖｉｎｖに近い高電位側の電池から順に接続するように、スイッチ２４又はスイッチ２５を順にオンさせることにより、異常電流の抑制を可能とする。なお、本実施形態においては、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖが、高電位である電池１１の電圧Ｖ_１１’に近づいたら、スイッチ２４をオンするとしているが、このスイッチのオンタイミングは、完全にインバータ４の電圧Ｖｉｎｖと電池１１の電圧Ｖ_１１’とが同じ値になった時でなくてもよく、若干の許容範囲を有する。この許容範囲は、電池の内部抵抗での損失や、回路を通電する際の損失による電圧変化量に相当する。

次に、モータ５が回生状態（回生状態とは、電池が充電している状態である）であり、かつ電池１１の電圧Ｖ_１１が電池１２の電圧Ｖ_１２よりも大きい（Ｖ_１１＞Ｖ_１２）場合の説明をする。ここでは直並列切換直前の電池１１の電圧Ｖ_１１が１１０Ｖ、電池１２の電圧Ｖ_１２が９０Ｖのときの一例を説明する。図９は、直並列切換１と同様に、スイッチ２２をオンし、出力電圧がＶ_１１＝１１０Ｖ、Ｖ_１２＝９０Ｖとなっている状態を示している。インバータ４の電圧は、電圧Ｖ_１１と電圧Ｖ_１２との和からＶｉｎｖ２＝２００Ｖである。まず、図１０に示すように、スイッチ２２をオフし、インバータ４への電圧印加をなくす。すると、電池１１、１２には電流が流れないため、通電時にそれぞれの電池１１、１２において生じていた内部抵抗による電圧変化がなくなり、電池１１、１２の電圧は、それぞれの開放電圧に近づく（以降、ここでいう変化後の各電池の電圧をＶ_１１’’、Ｖ_１２’’と記す）。ここでは力行時同様に変化後の各電池１１、１２の電圧をＶ_１１’’＝１２０Ｖ、Ｖ_１２’’＝１００Ｖとする。一方、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖは、回生中であるため、モータ損失など（モータ消費量）を意図的に増加させ低下させる。そしてインバータ４の電圧Ｖｉｎｖが、少なくとも低電位側である電池１２の切換前の電圧Ｖ_１２＝９０Ｖ以下になったら、図１４に示すようにスイッチ２５をオンする。さらに、この状態で充電を続け、少なくとも電池１２の電圧及びインバータ４の電圧が電池１１の切換前の電圧Ｖ_１１＝１１０Ｖに近づいたら、図１５に示すようにスイッチ２４をさらにオンすることにより電池１１と電池１２とは完全に直列接続から並列接続に切り換わる。

このように、電池１１、１２が充電する場合であって、インバータ４に対し直列接続されている電池１１と電池１２とを並列接続に切り換えるとき、オンしているスイッチを一旦すべてオフさせ、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖを電池１１及び電池１２の出力電圧よりも小さくした後に、電池１１及び電池１２のうち低電位側の電池から順に接続するように、スイッチ２４又はスイッチ２５を順にオンさせることにより、異常電流の抑制を可能とし、順次充電することができる。なお、本実施形態においては、一旦すべてのスイッチがオフした後、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖが、低電位である電池１２の切換前の電圧Ｖ_１２に近づいたら、スイッチ２５をオンするとし、また電池１１を接続する際にも電池１２及びインバータ４の電圧Ｖｉｎｖが電池１１の切換前の電圧Ｖ_１１に近づいたらスイッチ２４をオンするとしているが、このスイッチのオンタイミングは、上述する力行時同様に若干の許容範囲を有する。この許容範囲は、電池の内部抵抗での損失や、回路を通電する際の損失による電圧変化量に相当する。

図１６は、特許文献１に示される回路において、２個の電池のそれぞれに、専用の充電抵抗やスイッチを設けてなる対比例に係る電力供給装置を示す図である。図示するように、２つの電池を有する電力供給装置において、それら電池の単数、複数及び直並列の接続を切り換え可能にするとともに、各切り換え時の異常電流を防ぐためには、６つのスイッチと、３つの充電抵抗とを設ける必要がある。

これに対して、本実施形態にあっては、５つのスイッチ２１〜２５と、１つの充電抵抗３とを設けることによって、直列接続時、並列接続時、並直列切換時及び直並列切換時に対比例と同様に異常電流を抑制することができ、その上で、異常電流を抑制するための充電抵抗の個数やスイッチの個数を対比例に比べて減少させることができる。充電抵抗の個数やスイッチの個数の増加を抑えられることに伴い、コスト的に有利な車両用電力供給装置を得ることができる。

また、本実施形態の電力供給装置の直並列切換時においては、充電抵抗を介さずに異常電流を抑制する切換をも可能とし、スイッチ及び充電抵抗の数の減少を可能とし、電力供給装置のさらなるコスト削減を実現する。

なお、本実施形態においては、図２に示す回路を前提とし、電池１１及び電池１２のうちいずれか一方と充電抵抗３とが接続する場合、常に電池１１と接続しているが、図１７に示す回路を用いれば、常に電池１２が充電抵抗３と接続するようになり、それに対応する制御を行うことによりこの回路においても本実施形態同様の効果を得ることができる。

さらにまた、充電抵抗３を介さずに切換を行う場合、Ｖ_１１＞Ｖ_１２を条件としたが、Ｖ_１１＜Ｖ_１２の場合でも、対応する切換制御を行うことにより同様の効果を得る。

さらにまた、本実施形態において数値限定しているものは、あくまでも一実施形態であり、定義する条件を満たしていれば、他の数値であっても同様の効果を得る。

（第２の実施形態）
図１８は、第２の実施形態に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した直並列切換１のときに、さらに制御を行うものである。前述したように、第１の実施形態における直並列切換１においては、電池１１と電池１２とを直列接続から並列接続に切り換える際に、直列接続から並列接続に一気に切り換えるのではなく、まず電池１１と充電抵抗３とを接続して充電抵抗３において異常電流を抑制し、その後に、電池１１と電池１２とを並列に接続している。図１８は、このような直並列切換１の一連の過程のうち、図７と同様に、スイッチ２３のみがオンし、電池１１のみが充電抵抗３と接続している状態を示している。

第２の実施形態は、図１８に示す接続状態で、充電抵抗３に電流が流れるときにさらに制御を行うものであり、以下、第１の実施形態の直並列切換１との差異について説明する。

第２の実施形態の電力供給装置１は、図１８に示すように、１つの充電抵抗３にかかる電圧を測定する電圧測定器３ａ（充電抵抗部電圧測定手段に相当する）をさらに備えている。電圧測定器３ａによって測定された電圧をＶ_Ｒと記す。第２の実施形態における直並列切換の基本的なスイッチ操作は、第１の実施形態で説明したものと同様であり、ここでは制御についてのみ図１９に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、コントローラ９１から直並列切換１の切換指令によって（ステップＳ１（以降「ステップＳ」を「Ｓ」と記す）、電池１１と電池１２とを直列に接続していたスイッチ２２がＯＦＦし、スイッチ２３がＯＮする（Ｓ２）。なお、このときの電流の経路は、図１８に示すとおりである。

次に、充電抵抗３の電圧Ｖ_Ｒを電圧測定器３ａによって測定し（Ｓ３）、測定された電圧Ｖ_Ｒと充電抵抗３の既知の抵抗値Ｒとから、実際に充電抵抗３に通電する電流Ｉ_ＤＲｒを算出する。Ｉ_ＤＲｒの添え字「Ｄ」はＤｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ（直流電流）の略、添え字「ｒ」はｒｅａｌの略であり、「Ｒ」は充電抵抗に流れる電流を意味するものである。算出した電流Ｉ_ＤＲｒが、予め設定されている上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満かどうかを判断する（Ｓ４）。

電流Ｉ_ＤＲｒが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ以上の場合（Ｓ４；Ｎｏ）、モータ５に印加する交流電流の電流位相βを遅角化させ（Ｓ５）、再度Ｓ３以降を実行する。電流Ｉ_ＤＲｒが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満である場合（Ｓ４；Ｙｅｓ）は、第１の実施形態の直並列切換１で説明したように、スイッチ２５をＯＮし（Ｓ６）、さらにスイッチ２３をＯＦＦ、スイッチ２４をＯＮすることにより（Ｓ７）、電池１１と電池１２とは並列接続に切り換わる。

なお、モータ５に印加する交流電流の電流位相βは、コントローラ９１によりモータ・インバータドライブ回路９３（図１を参照）を駆動し、インバータ４を制御することで変化する。

電流Ｉ_ＤＲｒの上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸは、スイッチ２３をオンするときに形成される経路（図１８中の太線経路）の上限電流である。まず電流Ｉ_ＤＲｒからスイッチ２３の素子温度を推定する。ただし、素子温度は温度センサなどで測定してもよい。そして、図２０に示す素子温度と上限電流との関係図を参照し、上限電流Ｉ_ＤＭＡＸを設定する。

電流位相βとは、モータ５に印加する交流電流の電流位相を意味し、一般的に電流制御を実行するときのベクトル制御に用いる指令値ｉｄ、ｉｑからなる角度を意味し、ｉｄ、ｉｑは各電圧ごとにモータ回転数とトルクとから決定される。さらに、電流位相βの遅角化とは、図２５に示す一般的な電流位相とモータ効率との相関ＭＡＰの、「損失最小・効率最大」の位相位置から効率が急激に低下する電流位相増角方向（条件：０°≦β≦９０°）に変更することである。なお本実施形態における遅角化の程度は、モータのトルクが要求発電トルク以下とならない範囲で遅角化させる。

本実施形態は、第１の実施形態の直並列切換１を行う場合であって、電池１１と充電抵抗３がインバータ４に接続し、かつインバータ４と電池１１との電位差が大きく、通電する電流Ｉ_ＤＲｒが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ以上のとき、モータ５に印加する交流電流の電流位相βを遅角化しモータ効率を下げる。そして、モータ効率低下に伴いモータ・インバータ損失が増加することにより、相当する電流Ｉ_ＤＲｒが低下し、図１８に示すスイッチ２３をオンするときに形成される経路に通電する電流Ｉ_ＤＲｒを上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満に抑えることを可能とする。充電抵抗３にかかる電圧が大きいときに、電流Ｉ_ＤＲｒが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ以上とならないようにするためには、充電抵抗３の大型化が要求される。本実施形態によれば、充電抵抗３を大型化させなくても電流Ｉ_ＤＲｒを上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満に抑えることが可能となり、充電抵抗３の小型化を通してコストの削減が可能となる。なお、図２５の相関ＭＡＰからもわかるように、モータ効率は電流位相を進角化しても遅角化しても下がるが、瞬時に効率低下を図るためには遅角化することがより好ましい。

さらにまた、本実施形態においては、図２に示す回路を前提とし、一つの電池と充電抵抗３がインバータ４に接続する場合、常に電池１１と充電抵抗３とが接続しているが、図１７に示す回路を用いれば、常に電池１２が充電抵抗と接続するようになり、それに対応する制御を行うことによりこの回路においても本実施形態同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２の実施形態の更なる改変例である。第３の実施形態は、直並列切換指令（Ｓ１１）の後、スイッチ制御を実行する前に、切換判断をさらに行うものである。以下、図２１及び図２２に示すフローチャートに沿って説明する。ただし、図２１に示す、ステップ１１、ステップ１３〜ステップ１５、ステップ１７、及びステップ１８のそれぞれは、図１９に示したステップ１、ステップ２〜ステップ４、ステップ６、及びステップ７と同様の制御を行っている。ここではステップ１２及びステップ１６の詳細を説明し、重複する制御フローの説明は省略する。

図２２に、図２１に示す切換判断（ステップＳ１２（以降「ステップＳ」を「Ｓ」と記す））の詳細を示す。図２２に示す切換判断では、まず電池１１の状態を推定する（Ｓ１２１）。なお、電池１１の状態には、主に、電圧、温度、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）などが含まれる。電池の電圧及び温度は、図示しない電圧測定器及び温度センサによって検出される。ＳＯＣは、電力演算によって推定される。

次に、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖを検出し（Ｓ１２２）、電池１１の電圧Ｖ_１１とインバータ４の電圧Ｖｉｎｖと充電抵抗３の抵抗値Ｒとから、図１８のように接続した場合に充電抵抗３に通電する電流Ｉ_ＤＲｅ（ｅ：ｅｓｔｉｍａｔｅ＝推定の電流）を算出し（式（６）参照）、その算出した電流Ｉ_ＤＲｅが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満かどうか判断する（Ｓ１２３）。

｜Ｖｉｎｖ−Ｖ_１１｜／Ｒ＝Ｉ_ＤＲｅ ・・・（６）
である。

本実施形態における上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸは、第２の実施形態で説明するものと同様である。そして、電流Ｉ_ＤＲｅが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ未満である場合（Ｓ１２３；Ｙｅｓ）直並列切換を許可する（Ｓ１２６）。一方、電流Ｉ_ＤＲｅが上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸ以上である場合（Ｓ１２３；Ｎｏ）、電流位相βの遅角化によって発電トルクを変えずに実際の電流Ｉ_ＤＲｒを低減可能かどうかを判断する（Ｓ１２４）。ここで、電流Ｉ_ＤＲｒをステップ１２４の条件のもと低減可能であるならば（Ｓ１２４；Ｙｅｓ）、目標遅角量Δβを演算し（Ｓ１２５）、直並列切換を許可する（Ｓ１２６）。しかし、ステップ１２４にて、発電トルクを変えずに電流Ｉ_ＤＲｒの低減が不可能な場合（Ｓ１２４；Ｎｏ）、直並列切換を禁止し（Ｓ１２７）、処理を終了する。

ここで、ステップ１２５の目標遅角量Δβの演算を図２３に沿って説明する。図２３は、目標遅角量Δβの演算手順を示しているが、演算に必要なデータは予め検出及び設定しておくものとし、ここではそれらデータを利用した演算手順のみを説明する。また図２４（Ａ）に示すＭＡＰは、縦軸にモータの発電トルク、横軸にモータ５へ印加する交流電流の電流位相βをとるグラフである。振幅の異なる任意の交流電流Ｉ_ＡＸ（Ａ＝Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ：交流電流、ｘ＝複数の交流電流に付す任意の番号）を示す。本実施形態では、Ｉ_Ａ１、Ｉ_Ａ２、Ｉ_Ａ３の３つを用い、これら３つの交流電流の大小関係はＩ_Ａ１＜Ｉ_Ａ２＜Ｉ_Ａ３とし、任意の要求発電トルクを設定するときの各交流電流Ｉ_Ａ１、Ｉ_Ａ２、Ｉ_Ａ３の電流位相βｘをβ１、β２、β３とする。なお、図２４（Ｂ）に各交流電流Ｉ_Ａ１、Ｉ_Ａ２、Ｉ_Ａ３をモータに印加するときのモータ・インバータ損失Ｐ、及び損失変化量ΔＰｘの関係を簡素化して示す。

まず、図２３の目標モータ・インバータ損失演算部では、電流Ｉ_ＤＲｅの値と上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸとから目標直流電流低下量ΔＩ_Ｄを決定し、目標直流電流低下量ΔＩ_Ｄと、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖと、電流変化にともなうモータ・インバータ損失変化量ΔＰｘとの関係式から、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖを一定とする場合であって、目標直流電流低下量ΔＩ_Ｄ分の電流を低下させるときの損失変化量ΔＰｘを演算する（下記の式（７）参照）。なお、インバータ４の電圧Ｖｉｎｖを一定としたのは、ここでいう電圧がインバータ４に接続する平滑コンデンサの電圧に相当するため、コンデンサの特性上、本演算を行う上では一定とみなせるからである。

ΔＩ_Ｄ＝ΔＰｘ／Ｖｉｎｖ ・・・（７）
である。

そして、図２３の、目標遅角量演算部では、算出した損失変化量ΔＰｘと、要求発電トルクと、モータ５に印加する実交流電流Ｉ_ＡＸと、実交流電流Ｉ_ＡＸの電流位相βｘとから、図２４（Ａ）（Ｂ）のマップを参照し、目標遅角量Δβを演算する。一例を説明する。目標モータ・インバータ損失変化量ΔＰｘ（本演算においては、前記損失変化量ΔＰｘを算出目標値として演算するため、前記損失変化量ΔＰｘを目標モータ・インバータ損失変化量ΔＰｘと言い替えている）をΔＰ２、実交流電流Ｉ_ＡＸをＩ_Ａ１と、実交流電流Ｉ_ＡＸの電流位相βｘをβ１とすると、図２４（Ｂ）より、実交流電流Ｉ_Ａ１をＩ_Ａ２に変化させれば、目標モータ・インバータ損失変化量ΔＰ２を得られる。この実交流電流Ｉ_Ａｘを変化させるためには、図２４（Ａ）より電流位相をβ１からβ２へ変化させればよい。そしてこのときの、電流位相変化量｜β２−β１｜が目標遅角量Δβに相当する。なお、この電流位相変化に伴い生じる実交流電流変化量｜Ｉ_Ａ２−Ｉ_Ａ１｜は、追加交流電流ΔＩ_Ａとしてさらに印加する。

そして、ステップ１６における電流位相βの遅角化は、第２の実施形態のステップ５における遅角化とは異なり、ステップ１２５にて算出した目標遅角量Δβだけ変化させる。

本実施形態は、第２の実施形態と同様の効果を得るとともに、直並列切換指令の後、スイッチ２３をオンする前に、さらに直並列切換の可否判断をすることにより、充電抵抗３に大電流が流れることをより確実に抑制し、第２の実施形態の効果を一層確実に得ることを可能とする。また、電流位相βの遅角量Δβを予め推定（演算）することにより、より効率良く第２の実施形態の効果を得ることを可能とする。

（第４の実施形態）
図２６は、第４の実施形態に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。第４の実施形態の車両用電力供給装置は、スイッチ２１〜２５を、ダイオードのように一方向の電流のみ任意に遮断可能なスイッチから構成した点で、双方向の電流を任意に遮断可能なスイッチ（機械式スイッチ、双方向スイッチなど）から構成した第１〜第３の実施形態と相違している。第４の実施形態は、特に、車両用電力供給装置を起動する際に、スイッチ２１〜２５の起動診断を可能とし安全かつ無駄なく（迅速）に行い得るように構成されている。以下、回路構成と診断シーケンスを説明する。

図２６に示すように、第４の実施形態の車両用電力供給装置は、スイッチ２１〜２５がダイオードのように一方向の電流のみ任意に遮断可能なスイッチから構成され、さらに、出力端電圧を測定する電圧測定器３ｂ（出力端電圧測定手段に相当する）と、１つの充電抵抗３にかかる電圧を測定する電圧測定器３ａ（充電抵抗部電圧測定手段に相当する）と、ヒューズ２７と、を有する。

電池１１、１２、スイッチ２１〜２５及び充電抵抗３は第１〜第３の実施形態で説明した車両用電力供給装置１と同様に接続されている。スイッチ２１〜２５の切り換え制御については、第１〜第３の実施形態と同様に行うことができる。

図２６には、スイッチ２１又はスイッチ２２をオンするときに考えられる３つの短絡経路が、破線、一点鎖線、及び二点鎖線によって示されており、短絡経路にヒューズ２７を接続する。なお、図２６で示すヒューズ２７の位置は、短絡経路上で、かつ３つの短絡経路の一部が重なり合う位置であり、下記の各診断シーケンスにおいて、必ずしもこの位置に配置しなければならないわけではなく、スイッチ診断時に最初にオンするスイッチが含まれる短絡経路上であれば図２６に示すヒューズの位置と異なってもよい。

次に、スイッチ診断シーケンスについて説明する。本診断シーケンスは第１の実施形態で説明した電池１１と電池１２とを直列接続するスイッチ２１又はスイッチ２２から診断を開始する。なお、本スイッチ診断は、コンダクタスイッチ２６がオフの状態であり、電池１１及び電池１２はモータ５と接続していない状態で行うものである。また、図２８及び図３０に示す表内の記号は、診断結果を○、△、×、？の記号で表示する。診断結果○は、スイッチが正常で、制御部９からの信号によってオンすることができることを意味する。診断結果△は、スイッチが正常で制御部９からの信号によってオフしているのか、スイッチが異常で常時オフ（断線）しているのかまだ判断できていないことを意味する。診断結果×は、スイッチが異常で常時オン（短絡）していることを意味する。そして、診断結果？は、シーケンス上まだ診断前であり、スイッチが正常であるか異常であるか不明な状態を意味する。

以下に、スイッチ２１から診断を開始した場合と、スイッチ２２から診断を開始した場合のそれぞれの診断シーケンスの詳細を順に説明する。

まず、スイッチ２１から診断を開始するシーケンスを説明する。

図２７には、スイッチ２１から診断を開始する際に、スイッチ２１をオンするときに考えられる短絡経路を示す。また、図２８にスイッチ２１から診断を開始するときの、診断シーケンスを示す。まず診断ステップを説明する。まずすべてのスイッチをＯＦＦにする（ステップ＃１１（以降ステップは単に＃と記す））。次にスイッチ２１のみをＯＮする（＃１２）。次にスイッチ２１とスイッチ２４のみをＯＮする（＃１３）。次にスイッチ２１とスイッチ２５のみをＯＮする（＃１４）。次にスイッチ２２のみをＯＮする（＃１５）。そして、最後にスイッチ２２とスイッチ２３のみをＯＮする（＃１６）。

次に、各ステップ（＃１１〜＃１６）での電圧測定手段３ａ及び３ｂ（以降図中の表と共に、電圧測定手段３ｂにおいて計測された電圧をＶ１、３ａにおいて計測された電圧をＶ２と記す）の電圧及び診断結果を表に沿って説明する。なお、表中のＶｂａｔｔは複数の電池の電圧が等しいときの電池一つ当たりの出力電圧を意味する。

ステップ＃１１において、Ｖ１がＶｂａｔｔで、Ｖ２が０であるならば、少なくともスイッチ２１、スイッチ２２は正常異常を問わずＯＦＦしていることがわかる。

ステップ＃１２においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２が０であるならば、スイッチ２１は正常にＯＮしていることがわかるとともに、スイッチ２２、スイッチ２３は正常異常問わずＯＦＦしていることがわかる。なお、スイッチ２２はステップ＃１１の状態のままなのでＯＦＦであり、またスイッチ２１をＯＮした瞬間に、スイッチ２３が異常ＯＮしているとすれば図２７に示す充電抵抗３を介さない経路はすでに短絡しヒューズ２７により通電が遮断されるので、ここでは以降診断シーケンスを続行させるうえで、スイッチ２３は異常ＯＮ以外で少なくともＯＦＦする状態であるとする診断結果を表中では示している。

ステップ＃１３においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２４が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。

ステップ＃１４においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２５が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。ステップ＃１３と当ステップ＃１４は順不同である。

ステップ＃１５においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２が０であるならば、スイッチ２２が正常にＯＮしていることがわかる。なお、このステップにおける経路は充電抵抗３を介していないが、既にスイッチ２１、スイッチ２４及びスイッチ２５は正常であることが診断されているとともに、仮にスイッチ２３が異常ＯＮしたとしても、それによる短絡経路には充電抵抗３が介される。ここではＶ２が０のときとしているので、スイッチ２３の異常ＯＮによる経路短絡を考慮する必要はない。

そして、最後のステップ＃１６においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２３が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。

次に、スイッチ２２から診断を開始するシーケンスを説明する。

図２９には、スイッチ２２から診断を開始する際に、スイッチ２２をオンするときに考えられる短絡経路を示す。なお、この回路においてヒューズ２７は、短絡経路上であり、かつ２つの短絡経路を含む、図２９に示す一点鎖線及び二点鎖線部分に配置すればよい。また、図３０にスイッチ２２から診断を開始するときの、診断シーケンスを示す。まず診断ステップを説明する。まずすべてのスイッチをＯＦＦにする（＃２１）。次にスイッチ２２のみをＯＮする（＃２２）。次にスイッチ２２とスイッチ２３のみをＯＮする（＃２３）。次にスイッチ２１のみをＯＮする（＃２４）。次にスイッチ２１とスイッチ２４のみをＯＮする（＃２５）。そして、最後にスイッチ２１とスイッチ２５のみをＯＮする（＃２６）。

次に、各ステップ（＃２１〜＃２６）での電圧測定手段３ａ及び３ｂにおいて計測される電圧及び診断結果を表に沿って説明する。

ステップ＃２１において、Ｖ１がＶｂａｔｔで、Ｖ２が０であるならば、少なくともスイッチ２１、スイッチ２２は正常異常を問わずＯＦＦしていることがわかる。

ステップ＃２２においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２が０であるならば、スイッチ２２は正常にＯＮしていることがわかるとともに、スイッチ２１、スイッチ２４及びスイッチ２５は正常異常問わずＯＦＦしていることがわかる。なお、スイッチ２１はステップ＃２１の状態のままなのでＯＦＦであり、またスイッチ２２をＯＮした瞬間に、スイッチ２４又はスイッチ２５が異常ＯＮしているとすれば図２９に示す充電抵抗３を介さない経路はすでに短絡しヒューズ２７により通電が遮断されるので、ここでは以降診断シーケンスを続行させるうえで、スイッチ２４及びスイッチ２５は異常ＯＮ以外で少なくともＯＦＦする状態であるとする診断結果を表中では示している。

ステップ＃２３においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２３が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。

ステップ＃２４においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２が０であるならば、スイッチ２１が正常にＯＮしていることがわかる。なお、このステップにおける経路は充電抵抗３を介していないが、既にスイッチ２２及びスイッチ２３は正常であることが診断されているとともに、仮にスイッチ２４又はスイッチ２５が異常ＯＮしたとしても、それによる短絡経路には充電抵抗３が介される。ここではＶ２が０のときとしているので、スイッチ２４又はスイッチ２５の異常ＯＮによる経路短絡を考慮する必要はない。

ステップ＃２５においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２４が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。

そして、最後のステップ＃２６においては、Ｖ１がＶｂａｔｔ×２でＶ２がＶｂａｔｔであるならば、スイッチ２５が正常にＯＮしていることがわかる。なおこのステップにおける経路は充電抵抗３を介している。ステップ＃２５と当ステップ＃２６は順不同である。

一般に、双方向の電流を任意に遮断可能なスイッチ（機械式スイッチ、双方向スイッチなど）を含む回路であれば、個々のスイッチをそれぞれオン・オフすることにより出力端電圧Ｖ１が変化し、短絡の危険は無い。

本実施形態では、電力供給装置においてスイッチ２１〜２５が、一方向の電流のみを遮断可能なダイオードなどを含むスイッチである場合に、出力端電圧と充電抵抗３の端子間電圧を測定する電圧測定器３ｂ、３ａを設けるとともに、スイッチ診断時に形成される短絡経路上には充電抵抗３を介する診断経路を提供し、また、充電抵抗３を介することができない短絡経路上にはヒューズ２７を設けることにより、異常電流を抑制して安全にスイッチ診断をすることを可能とする。

本実施形態においては、図２６に示す回路構成の電力供給装置においてスイッチ２１〜２５が、一方向の電流のみを遮断可能なダイオードなどを含むスイッチである場合の起動診断である。しかし、図２６に示すような短絡経路がすでに形成されているため、すべてのスイッチがオフするときでも出力端電圧にＶ１＝Ｖｂａｔｔが発生してしまう。これにより、スイッチ２３〜２５から診断を開始しようとしても、出力端電圧Ｖ１＝Ｖｂａｔｔに電圧変化を生じさせることができずスイッチが正常に作動しオンしているのか異常オンしているのか診断することが不可能である。そこで、電池１１と電池１２を直列に接続し出力端電圧Ｖ１をＶ１＝ＶｂａｔｔからＶ１＝Ｖｂａｔｔ×２に電圧変化を生じさせるスイッチ２１またはスイッチ２２から診断を開始すれば、上述する短絡経路を有していてもスイッチ２１またはスイッチ２２の正常・異常の診断をすることが可能となり、よって、以降の各スイッチの起動診断も可能となる。これにより、図２６に示す回路構成においてスイッチの起動診断を可能とし安全且つ無駄なく迅速に行うことが実現できる。

さらにまた、本実施形態は図１に示す回路構成を基準としたが、図１７に示す回路においても同様の効果を得る。さらにまた、本実施形態ではダイオードを含むスイッチを基準としたが、ダイオード以外でも一方向の電流のみを任意に遮断可能な半導体素子を含むスイッチが接続する場合であれば同様の効果を得る。さらにまた、本実施形態では回路中の２つの電池の出力電圧が等しいことを前提としたが、それらの電圧が異なる場合であっても同様の効果を得る。

（その他の改変例）
第１の蓄電手段を１個の電池１１から構成し、第２の蓄電手段を１個の電池１２から構成した実施形態について種々説明したが、第１と第２の蓄電手段は、この構成に限定されるものはない。例えば、第１の蓄電手段を、複数の電池を直列および／または並列に接続した電池群から構成したり、第２の蓄電手段を、複数の電池を直列および／または並列に接続した電池群から構成したりしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る車両の概略、及び車両用電力供給装置の構成を示す図である。 図１に示す回路部の詳細図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、スイッチ（２１）をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、スイッチ２２をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、スイッチ２３をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、スイッチ２４及びスイッチ２５をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが回生状態で、スイッチ２３をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、スイッチ２３及びスイッチ２５をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、スイッチ２２をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが力行状態で、図９の状態から、スイッチ２２のオフするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、図１０の状態から、スイッチ２４をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、図１１の状態で、スイッチ２４をオンし続けるときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、図１２の状態から、さらにスイッチ２５をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、モータが回生状態で、図９の状態から、スイッチ２２をオフし、表記の条件を満たすときにさらにスイッチ２５をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 図２に示す車両用電力供給装置において、図１４の状態から、スイッチ２４をオンするときの回路図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）を示す図である。 対比例に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。 第１の実施形態の改変例に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。 第２の実施形態に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。 第２の実施形態における、直並列切換時の電流位相の遅角化の詳細を示すフローチャートである。 第２の実施形態及び第３の実施形態における上限電流値Ｉ_ＤＭＡＸを決定するマップである。 第３の実施形態における、直並列切換時の電流位相の遅角化の詳細を示すフローチャートである。 第３の実施形態における、切換判断の詳細を示すフローチャートである。 第３の実施形態における、目標遅角量の演算手順の詳細を示す概略図である。 図２４（Ａ）は第３の実施形態における、任意の交流電流の電流位相と発電トルクとの関係の一例を示すマップであり、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）に示す、任意の交流電流とモータ・インバータ損失との関係を示す概略マップである。 電流位相と、モータ効率との関係を示すマップである。 第４の実施形態に係る車両用電力供給装置の回路部の詳細図である。 図２６に示す車両用電力供給装置において、スイッチ２１をオンするときの短絡経路図である。 第４の実施形態における、スイッチ２１から診断を開始するときの、診断シーケンスである。 図２６に示す車両用電力供給装置において、スイッチ２２をオンするときの短絡経路図である。 第４の実施形態における、スイッチ２２から診断を開始するときの、診断シーケンスである。

符号の説明

１ 車両用電力供給装置、
１１、１２ 電池（第１と第２の蓄電手段）、
２ 回路部、
３ 充電抵抗、
４ インバータ、
５ モータ（車両駆動用電動機）、
６ 減速機、
７ 差動装置、
８ 車輪、
９ 制御部（制御手段）、
９１ コントローラ、
９２ スイッチドライブ回路、
９３ モータ・インバータドライブ回路、
２１ スイッチ（第３のスイッチ手段）、
２２ スイッチ（第１のスイッチ手段）、
２３ スイッチ（第４のスイッチ手段）、
２４ スイッチ（第２のスイッチ手段）、
２５ スイッチ（第２のスイッチ手段）、
２６ コンダクタスイッチ、
２７ ヒューズ。

Claims (11)

1. 車両駆動用電動機に接続されたインバータと電気的に接続される第１と第２の蓄電手段と、
   前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を前記インバータに直列接続するための回路に配置された第１のスイッチ手段と、
   前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を前記インバータに並列接続するための回路に配置された第２のスイッチ手段と、
   前記第１のスイッチ手段に対して並列接続される第３のスイッチ手段及び異常電流を抑制する１つの充電抵抗と、
   前記第３のスイッチ手段と前記１つの充電抵抗との間から分岐し、一方の前記蓄電手段を前記１つの充電抵抗を介して前記インバータに接続するための回路に配置された第４のスイッチ手段と、
   前記複数のスイッチ手段のそれぞれの作動を制御する制御手段と、
   を有してなる車両用電力供給装置。
2. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを前記インバータに対して直列に接続するとき、前記第３のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第１のスイッチ手段をオンして前記直列接続するための回路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
3. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを前記インバータに対して並列に接続するとき、前記第４のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第２のスイッチ手段をオンして前記並列接続するための回路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
4. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、
   並列接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを前記インバータに対して直列接続に切り換えるとき、前記第３のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第１のスイッチ手段をオンして前記直列接続するための回路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
5. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、
   直列接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを前記インバータに対して並列接続に切り換えるとき、前記第４のスイッチ手段をオンして前記１つの充電抵抗に通電させた後に、前記第２のスイッチ手段をオンして前記並列接続するための回路を形成することを特徴とする車両用電力供給装置。
6. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、前記車両用電力供給装置が放電する場合であって、前記インバータに対し直列接続されている前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを並列接続に切り換える場合、前記第１〜第４のスイッチ手段を一旦すべてオフさせ、前記インバータの電圧が前記第１と第２の蓄電手段のうち高電位側の蓄電手段の出力電圧に近づいたときに、前記高電位側の蓄電手段から順に接続するように、前記第２のスイッチ手段をオンさせること特徴とする車両用電力供給装置。
7. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、前記車両用電力供給装置が充電する場合であって、前記インバータに対し直列接続する前記第１の蓄電手段と前記第２の蓄電手段とを並列接続に切り換える場合、前記第１〜第４のスイッチ手段を一旦すべてオフさせ、前記インバータの電圧を前記第１と第２の蓄電手段のいずれの出力電圧よりも小さくした後に、前記第１の蓄電手段又は第２の蓄電手段のうち低電位側の蓄電手段から順に接続するように、前記第２のスイッチ手段をオンさせること特徴とする車両用電力供給装置。
8. 請求項５に記載の車両用電力供給装置において、
   前記１つの充電抵抗にかかる電圧を測定する充電抵抗部電圧測定手段を備え、
   前記制御手段は前記インバータに対して、前記第４のスイッチ手段がオンする場合であって、算出される前記充電抵抗を通電する電流が上限電流値以上のとき、前記インバータから前記車両駆動用電動機への印加電流の電流位相を変化させ、前記車両駆動用電動機の効率を低下させるように指令をすることを特徴とする車両用電力供給装置。
9. 請求項８に記載の車両用電力供給装置において、
   前記制御手段は、前記第４のスイッチ手段をオンする前に、直並列切換の可否判断をすると共に、前記電流位相の変化量を予め算出することを特徴とする車両用電力供給装置。
10. 請求項８に記載の車両用電力供給装置において、
    前記電流位相を変化させる場合、電流位相を遅角化させることを特徴とする車両用電力供給装置。
11. 請求項１に記載の車両用電力供給装置において、
    前記第１〜第４のスイッチ手段が、一方向の電流のみ任意に遮断可能なスイッチから構成され、
    出力端電圧を測定する出力端電圧測定手段と、
    前記１つの充電抵抗にかかる電圧を測定する充電抵抗部電圧測定手段と、
    前記第１の蓄電手段又は前記第２の蓄電手段のうち少なくとも一方を含み、且つ前記一つの充電抵抗を介さずに形成される短絡経路に設けられるヒューズとを備え、
    前記第１〜第４のスイッチ手段の起動診断をするとき、前記第１のスイッチ手段または前記第３のスイッチ手段から診断を開始することを特徴とする車両用電力供給装置。

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