JP2007295695A - 電源システムおよび車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換能力が互いに異なる複数の電圧変換部間において生じる不要な循環電流を抑制し、蓄電部の損傷を回避する電源システムおよび車両を提供する。
【解決手段】Ｐ１（ｓ），Ｐ２（ｓ）は、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２に対して、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を入力とし、電池電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を出力とする制御モデル７６−１，７６−２の伝達関数である。そして、伝達関数Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ）が遅れ要素について互いに略一致するように制御ゲイン（比例ゲインＫｐ１，Ｋｐ２および積分ゲインＴｉ１，Ｔｉ２）が決定される。
【選択図】図５

Description

この発明は、複数の蓄電部を備えた電源システムおよび当該車両システムを搭載した車両に関し、特に蓄電部間に生じる循環電流を抑制する技術に関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池などからなる蓄電部が搭載されている。

このような電動機を駆動力源とする車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電部の電池容量をより大きくすることが望ましい。蓄電部の電池容量を大きくするための方法として、複数の蓄電部を搭載する構成が提案されている。

たとえば、特許第３６５５２７７号公報（特許文献１）には、高電圧車両牽引システムに所望の直流高電圧レベルを提供する電動モータ電源管理システムが開示されている。この電動モータ電源管理システムは、それぞれが電池とブースト／バック直流・直流コンバータとを有し且つ並列に接続された、少なくとも１つのインバータに直流電力を提供する複数の電源ステージと、複数の電源ステージの電池を均等に充放電させて複数の電源ステージが少なくとも１つのインバータへの出力電圧を維持するように複数の電源ステージを制御するコントローラとを備える。
特許第３６５５２７７号公報 特開２００４−０１５８６６号公報 特開２００２−０１０５０２号公報 特開２００３−３０９９９７号公報

特許文献１に開示される電動モータ電源管理システムでは、各電池がシステム内の他の電池と同じＳＯＣ（State Of Charge）となるように能動的に維持されることが開示されている。このような構成を実現するためには、各電池が互いに同一の電池容量でなければならない。

一方、電池容量を大きくするためには、たとえば車室内などの空間を有効に利用することが重要であり、空間に応じて互いに異なる電池容量をもつ複数の蓄電部を配置することも検討されている。このように互いに電池容量の異なる複数の蓄電部が配置される場合には、各蓄電部の電池容量（もしくは充放電電流）に適合した電圧変換能力（許容変換電力、許容変換電流値および電圧変換可能範囲など）を有する電圧変換部を配置し、電圧変換に伴う損失を低減することが望ましい。

一方、このように電圧変換能力が互いに異なる電圧変換部間では、インダクタンスなどの違いに起因して、その応答特性が必然的に異なってくる。そのため、特許文献１に開示される電動モータ電源管理システムをそのまま適用したのでは、システム起動直後などの過渡時において、電圧変換部間で電圧差が生じ、電圧変換部を介して蓄電部間に不要な循環電流が流れる場合がある。そして、このような循環電流により蓄電部が損傷するおそれがあった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電圧変換能力が互いに異なる複数の電圧変換部間において生じる不要な循環電流を抑制し、蓄電部の損傷を回避する電源システムおよび車両を提供することである。

第１の発明によれば、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有す電源システムである。この第１の発明に係る電源システムは、負荷装置と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、複数の蓄電部と電力線との間にそれぞれ設けられ、各々が対応の蓄電部と電力線との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを備える。そして、複数の電圧変換部の少なくとも１つは、他の電圧変換部と異なる電圧変換能力を有し、複数の電圧変換部の各々は、電圧変換動作により生じる電流値または電圧値を所定の目標値とするように電圧変換動作を行なう第１のフィードバック部を含む制御系により制御され、第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように決定される。

この第１の発明によれば、第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように、第１のフィードバック部における制御ゲインが決定される。これにより、各電圧変換部の過渡時の応答特性を決定する第１のフィードバック部が、各電圧変換部の応答特性の差異を補償するように実行されるので、各電圧変換部の出力の応答特性は略一致する。したがって、制御開始直後などの過渡時における電圧変換部間の電圧差の発生を回避でき、電圧変換部を介して流れる蓄電部間の循環電流を抑制できる。

好ましくは、第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部と対応の電圧変換部とを含む伝達関数が遅れ要素について、他の第１のフィードバック部と対応の他の電圧変換部とを含む伝達関数と略一致するように決定される。

好ましくは、電源システムは、複数の蓄電部のそれぞれについての電池電流値を取得する電池電流値取得手段をさらに備え、複数の電圧変換部の各々は、対応の蓄電部の電池電流値を目標電流値とするように制御される。

好ましくは、電源システムは、電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、目標電流値は、供給電圧値検出手段によって検出された電力線上の電圧値を目標電圧値とするように電圧変換動作を設定する第２のフィードバック部によって決定される。

好ましくは、電源システムは、電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、複数の電圧変換部の各々は、供給電圧値検出手段によって検出された電力線上の電圧値を目標電圧値とするように制御される。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々を制御するための制御系は、対応の蓄電部についての電池電圧値と目標電圧値との比に応じた値を第１のフィードバック部における出力に反映する電圧フィードフォワード部を含む。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々は、チョッパ回路を含んで構成される。
第２の発明によれば、各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムと、電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両である。そして、電源システムは、駆動力発生部と電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、複数の蓄電部と電力線との間にそれぞれ設けられ、各々が対応の蓄電部と電力線との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを含む。さらに、複数の電圧変換部の少なくとも１つは、他の電圧変換部と異なる電圧変換能力を有し、複数の電圧変換部の各々は、電圧変換動作により生じる電流値または電圧値を所定の目標値とするように電圧変換動作を行なう第１のフィードバック部を含む制御系により制御され、第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように決定される。

この第２の発明によれば、第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように、第１のフィードバック部における制御ゲインが決定される。これにより、各電圧変換部の過渡時の応答特性を決定する第１のフィードバック部が、各電圧変換部の応答特性の差異を補償するように実行されるので、各電圧変換部の出力の応答特性は略一致する。したがって、制御開始直後などの過渡時における電圧変換部間の電圧差の発生を回避でき、電圧変換部を介して流れる蓄電部間の循環電流を抑制できる。

好ましくは、駆動力発生部は、電源システムから供給される電力を変換可能に構成された少なくとも１つの電力変換部と、対応の電力変換部と接続され、駆動力を発生可能に構成された少なくとも１つの回転電機とを含む。

好ましくは、第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部と対応の電圧変換部とを含む伝達関数が遅れ要素について、他の第１のフィードバック部と対応の他の電圧変換部とを含む伝達関数と略一致するように決定される。

好ましくは、電源システムは、複数の蓄電部のそれぞれについての電池電流値を取得する電池電流値取得手段をさらに備え、複数の電圧変換部の各々は、対応の蓄電部の電池電流値を目標電流値とするように制御される。

好ましくは、電源システムは、電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、目標電流値は、供給電圧値検出手段によって検出された電力線上の電圧値を目標電圧値とするように電圧変換動作を設定する第２のフィードバック部によって決定される。

好ましくは、電源システムは、電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、複数の電圧変換部の各々は、供給電圧値検出手段によって検出された電力線上の電圧値を目標電圧値とするように制御される。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々を制御するための制御系は、対応の蓄電部についての電池電圧値と目標電圧値との比に応じた値を第１のフィードバック部における出力に反映する電圧フィードフォワード部を含む。

好ましくは、複数の電圧変換部の各々は、チョッパ回路を含んで構成される。

この発明によれば、電圧変換能力が互いに異なる複数の電圧変換部間において生じる不要な循環電流を抑制し、蓄電部の損傷を回避する電源システムおよび車両を実現できる。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う電源システム１を備える車両１００の要部を示す概略構成図である。

図１を参照して、本実施の形態１においては、負荷装置の一例として、車両１００の駆動力を発生する駆動力発生部３を用いる場合について例示する。そして、車両１００は、駆動力発生部３が電源システム１から供給される電力を受けて発生する駆動力を車輪（図示しない）に伝達することで走行する。

本実施の形態１においては、複数の蓄電部の一例として、２つの蓄電部を備える電源システム１について説明する。電源システム１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して、駆動力発生部３との間で直流電力の授受を行なう。

駆動力発生部３は、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを備え、ＨＶ＿ＥＣＵ（Hybrid Vehicle Electrical Control Unit）４からのスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて駆動力を発生する。

インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、それぞれ電源システム１との間で電力の授受を行なう。すなわち、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して受ける直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ供給する。さらに、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、車両１００の回生制動時などにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が車両１００の運動エネルギーを受けて発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ供給するように構成してもよい。一例として、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路で構成され、それぞれＨＶ＿ＥＣＵ４から受けたスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて、スイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、三相交流電力を発生する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生可能であるとともに、外部からの回転駆動力を受けて交流電力を発電可能に構成される。一例として、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ動力伝達機構６と連結され、発生した駆動力を駆動軸８を介して車輪（図示しない）に伝達する。

なお、駆動力発生部３がハイブリッド車両に適用される場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力伝達機構６または駆動軸８を介してエンジン（図示しない）とも連結される。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ４によって、エンジンの発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御が実行される。このようなハイブリッド車両に適用される場合には、モータジェネレータＭＧ１をもっぱら電動機として機能させ、モータジェネレータＭＧ２をもっぱら発電機として機能させることもできる。

ＨＶ＿ＥＣＵ４は、予め格納されたプログラムを実行することで、図示しない各センサから送信された信号、走行状況、アクセル開度の変化率、および格納しているマップなどに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク目標値および回転数目標値を算出する。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生トルクおよび回転数がそれぞれ当該算出したトルク目標値および回転数目標値となるように、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成して駆動力発生部３へ与える。

また、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、当該算出したトルク目標値および回転数目標値、もしくは図示しない各種センサにより検出したトルク実績値および回転数実績値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれにおいて生じる逆起電圧値Ｖｍ１，Ｖｍ２を取得し、当該逆起電圧値Ｖｍ１，Ｖｍ２に基づいて決定される電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊を電源システム１へ出力する。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、電源システム１からモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ電力を供給できるように、逆起電圧値Ｖｍ１，Ｖｍ２より高い電圧値を電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊として決定する。

さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、上述のトルク目標値と回転数目標値との積、もしくはトルク実績値と回転数実績値との積に基づいて、電力実績Ｐ１，Ｐ２を取得して電源システム１へ出力する。なお、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、電力消費（正値）および電力発生（負値）などのように電力実績Ｐ１，Ｐ２の符号を変化させることで、駆動力発生部３における電力需給状態を電源システム１へ知らせる。

一方、電源システム１は、平滑コンデンサＣと、供給電流値検出部１６と、供給電圧値検出部１８と、第１コンバータＣＯＮＶ１と、第２コンバータＣＯＮＶ２と、第１蓄電部ＢＡＴ１と、第２蓄電部ＢＡＴ２と、電池電流値検出部１０−１，１０−２と、電池電圧値検出部１２−１，１２−２と、電池温度検出部１４−１，１４−２と、制御部２とを備える。

平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２からの供給電力に含まれる変動成分を低減する。

供給電流値検出部１６は、主正母線ＭＰＬに直列に介挿され、駆動力発生部３への供給電力の供給電流値Ｉｈを検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

供給電圧値検出部１８は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、駆動力発生部３への供給電力の供給電圧値Ｖｈを検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、それぞれ対応する蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換動作を行なう。具体的には、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の放電電力を目標電圧値まで昇圧して供給電力を生成する。一例として、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は、チョッパ回路を含んで構成され、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池容量に応じて、その電圧変換能力（許容変換電力、許容変換電流値および電圧変換可能範囲など）が選定される。具体的には、インダクタの容量やトランジスタの定格電流値などが最適化される。

蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、それぞれコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を介して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。一例として、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池からなる。特に、本発明の実施の形態１においては、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、互いに異なる電池容量を有する。

電池電流値検出部１０−１，１０−２は、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２とコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２とを接続する電力線の一方線に介挿され、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の入出力に係る電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

電池電圧値検出部１２−１，１２−２は、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２とコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２とを接続する電力線間に接続され、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２を検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

電池温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を構成する電池セルなどに近接して配置され、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の内部温度である電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２を検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。なお、電池温度検出部１４−１，１４−２は、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子の検出結果に基づいて、平均化処理などにより代表値を出力するように構成することもできる。

制御部２は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊および電力実績Ｐ１，Ｐ２と、供給電流値検出部１６から受けた供給電流値Ｉｈと、供給電圧値検出部１８から受けた供給電圧値Ｖｈと、電池電流値検出部１０−１，１０−２から受けた電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２と、電池電圧値検出部１２−１，１２−２から受けた電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２と、電池温度検出部１４−１，１４−２から受けた電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２とに基づいて、後述する制御構造に従ってそれぞれスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成し、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の電圧変換動作を制御する。

具体的には、制御部２は、プロセス値の１つである供給電圧値Ｖｈを目標電圧値Ｖｈ^＊とするように電圧変換動作を設定する電圧フィードバック部（メインループ）と、各電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を電流目標値Ｉｂ１^＊，Ｉｂ２^＊とするように電圧変換動作をさせる２つの電流フィードバック部（マイナーループ）とを含む制御系により、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を生成する。ここで、目標電圧値Ｖｈ^＊は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊に応じて決定される。また、電圧フィードバック部と電流フィードバック部とは、カスケード制御を構成し、電流目標値Ｉｂ１^＊，Ｉｂ２^＊は、それぞれ電圧フィードバック部からの演算結果により決定される。

この２つの電流フィードバック部は、それぞれ比例要素（Ｐ：Proportional element）および積分要素（Ｉ：Integral element）を含んで構成される。そして、各要素の制御ゲインである比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＴｉは、当該電流フィードバック部に基準目標値（電流目標値）が与えられた後に、対応のコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２における電圧変換動作により生じる電池電流値が基準出力値に到達するまでの時間を互いに略同一とするように、決定される。具体的な一例として、各要素の制御ゲインである比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＴｉは、当該電流フィードバック部と対応のコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２とを含む伝達関数が遅れ要素について互いに略一致するように決定される。

さらに、上述の制御系は、それぞれ各蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２と目標電圧値Ｖｈ^＊との比（電圧変換比）に応じた値を加算する電圧フィードフォワード部を含んで構成される。

このように、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を制御する２つの電流フィードバック部における制御ゲインを対象プロセスであるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の応答特性（伝達関数）を含めて決定することにより、電圧変換能力が互いに異なる場合であっても、不要な循環電流を抑制できる。

本発明の実施の形態１においては、駆動力発生部３が「負荷装置」に相当し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬが「電力線」に相当し、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２が「複数の電圧変換部」に相当する。そして、電池電流値検出部１０−１，１０−２が「電池電流値取得手段」を実現し、供給電圧値検出部１８が「供給電圧値検出手段」を実現し、電池電圧値検出部１２−１，１２−２が「電池電圧値検出手段」を実現する。

図２は、本発明の実施の形態１に従うコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の概略構成図である。

図２を参照して、コンバータＣＯＮＶ１は、チョッパ回路４０−１と、平滑コンデンサＣ１とからなる。

チョッパ回路４０−１は、電力を双方向に供給することが可能である。具体的には、チョッパ回路４０−１は、制御部２（図１）からのスイッチング指令ＰＷＣ１に応じて、蓄電部ＢＡＴ１からの放電電力を昇圧して駆動力発生部３（図１）へ供給可能であるとともに、駆動力発生部３から受けた回生電力を降圧して蓄電部ＢＡＴ１へ供給可能である。そして、チョッパ回路４０−１は、それぞれ正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、スイッチング素子であるトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。

正母線ＬＮ１Ａは、その一方端がトランジスタＱ１Ａのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、その一方端が蓄電部ＢＡＴ１の負側に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。

トランジスタＱ１ＡおよびＱ１Ｂは、正母線ＬＮ１Ａと負母線ＬＮ１Ｃとの間に直列に接続される。そして、トランジスタＱ１Ａのコレクタは正母線ＬＮ１Ａに接続され、トランジスタＱ１Ｂのエミッタは負母線ＬＮ１Ｃに接続される。また、各トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂがそれぞれ接続されている。さらに、インダクタＬ１は、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続点に接続される。

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が蓄電部ＢＡＴ１の正側に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。

平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

以下、コンバータＣＯＮＶ１の電圧変換動作について説明する。昇圧動作時において、制御部２（図１）は、トランジスタＱ１Ａをオン状態に維持し、かつ、トランジスタＱ１Ｂを所定のデューティー比でオン／オフさせる。トランジスタＱ１Ｂのオン期間においては、蓄電部ＢＡＴ１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ａ、および正母線ＬＮ１Ａを順に介して、放電電流が主正母線ＭＰＬへ流れる。同時に、蓄電部ＢＡＴ１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、トランジスタＱ１Ｂ、および負母線ＬＮ１Ｃを順に介して、ポンプ電流が流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。続いて、トランジスタＱ１Ｂがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は、蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、コンバータＣＯＮＶ１から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される直流電力の平均電圧は、デューティー比に応じてインダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。

コンバータＣＯＮＶ２についても上述したコンバータＣＯＮＶ１と同様の構成および動作であるので、詳細な説明は繰返さない。

上述したように、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の電圧変換（昇圧）の能力は、スイッチング動作に伴いインダクタＬ１，Ｌ２に蓄積される電磁エネルギーに応じて決定される。そのため、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池容量に応じて、インダクタＬ１，Ｌ２の容量（インダクタンス）およびスイッチング周期が最適に設計される。また、各トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂを流れる許容電流値についても、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池容量（もしくは充放電電力）に応じて、最適に設計される。そのため、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池容量が異なる場合には、必然的にコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を構成する素子の物理定数が異なり、その応答特性も異なってくる。なお、ここでいう応答特性とは、対象プロセスであるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２に対して基準指令を与えたときに、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の電圧変換動作の結果として現れるプロセス値（電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２や供給電圧値Ｖｈなど）の時間的変化を含む総称的な意味である。

図３は、電圧変換動作の開始時において蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間に生じる循環電流を説明するための図である。

図３（ａ）は、電圧変換動作の開始直後におけるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２からの出力電圧値Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の時間的変化を示す。

図３（ｂ）は、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間に生じる循環電流の概略図である。
制御部２は、たとえばイグニッションオン信号（図示しない）を受けると、制御演算式に基づいてデューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２の生成を開始する。上述したように、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を構成するインダクタＬ１，Ｌ２の容量が異なる場合には、電圧変換動作（昇圧）に用いられるスイッチング毎の電磁エネルギーが異なる。そのため、過渡状態においては、図３（ａ）に示すように、各コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の出力電圧値Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の時間的変化は一致しない。

一例として蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２が初期状態において同一であるとしても、各コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の出力電圧値Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の応答特性（立上がり時間）の違いにより、過渡的に出力電圧間には電圧差ΔＶが生じ得る。

図３（ｂ）を参照して、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は互いに並列接続されているので、より高い電圧を発生するコンバータＣＯＮＶ１がその出力電圧値Ｖｏｕｔ１を供給電圧値Ｖｈとして負荷装置（駆動力発生部３）へ供給する。同時に、互いの出力電圧値に電圧差ΔＶが生じるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２間には、コンバータＣＯＮＶ１からＣＯＮＶ２へ循環電流Ｉｃが生じる。この循環電流Ｉｃは、蓄電部ＢＡＴ１から蓄電部ＢＡＴ２へ流れるものであり、流れる経路上に存在する抵抗値は小さいので、電圧差ΔＶが比較的小さい場合であっても、循環電流Ｉｃの値は比較的大きくなる。そのため、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２が損傷するおそれがある。

そのため、本発明の実施の形態１においては、このような循環電流Ｉｃを抑制するために、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の応答特性を考慮して、電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２に係る２つの電流フィードバック部における制御ゲインを決定する。すなわち、電流フィードバック部に基準目標値（電流目標値）が与えられた後に、対応のコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２における電圧変換動作により生じる電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２が基準出力値に到達するまでの時間（応答時間）を互いに略同一とすることで、このような循環電流Ｉｃを抑制する。

図４は、本発明の実施の形態１に従うコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を制御するための制御ブロック２００を示す図である。

図４を参照して、制御ブロック２００は、電圧フィードバック部５０と、除算部５６−１，５６−２と、電流フィードバック部６０−１，６０−２と、電圧フィードフォワード部７０−１，７０−２と、変調部（ＭＯＤ）５８−１，５８−２とを含む。

電圧フィードバック部５０は、目標電圧値Ｖｈ^＊および供給電圧値Ｖｈを受け、供給電圧値Ｖｈを目標電圧値Ｖｈ^＊とするように、その電圧偏差に応じた制御出力を与える。ここで、電圧フィードバック部５０は、当該電圧偏差から所定の定数を乗じて電力偏差を生成し、生成した電力偏差の基づいて、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の供給電力の目標値である電力目標値Ｐｂ^＊を出力する。なお、目標電圧値Ｖｈ^＊は、電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２のうち最大の電池電圧値を下回らないように、すなわち当該最大の電池電圧値が目標電圧値Ｖｈ^＊の最低値に維持されるように決定される。これは、制御開始直後において、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電圧差により生じる循環電流を抑制するためである。

そして、電圧フィードバック部５０は、減算部５２と、比例積算部（ＰＩ）５４とを含む。減算部５２は、目標電圧値Ｖｈ^＊と供給電圧値Ｖｈとの差から電圧偏差を演算し、比例積分部５４へ出力する。比例積分部５４は、少なくとも比例要素（Ｐ：proportional element）および積分要素（Ｉ：integral element）を含んで構成され、入力された電圧偏差に応じた制御出力（電力目標値Ｐｂ^＊）を除算部５６−１，５６−２へ出力する。

除算部５６−１，５６−２は、それぞれ電力目標値Ｐｂ^＊を受け、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電池電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２で除算して、電流目標値Ｉｂ１^＊，Ｉｂ２^＊を算出する。そして、除算部５６−１，５６−２は、算出した電流目標値Ｉｂ１^＊，Ｉｂ２^＊をそれぞれ電流フィードバック部６０−１，６０−２へ出力する。

電流フィードバック部６０−１は、電流目標値Ｉｂ１^＊および電池電流値Ｉｂ１を受け、電池電流値Ｉｂ１を電流目標値Ｉｂ１^＊とするように、その電流偏差に応じた制御出力を与える。また、電流フィードバック部６０−２は、電流目標値Ｉｂ２^＊および電池電流値Ｉｂ２を受け、電池電流値Ｉｂ２を電流目標値Ｉｂ２^＊とするように、その電流偏差に応じた制御出力を与える。

そして、電流フィードバック部６０−１は、減算部６２−１と、比例要素６４−１と、積分要素６６−１と、加算部６８−１とを含む。

減算部６２−１は、電流目標値Ｉｂ１^＊と電池電流値Ｉｂ１との差から電流偏差を演算し、比例要素６４−１へ出力する。比例要素６４−１は、比例ゲインＫｐ１をもち、減算部６２−１から受けた出力に比例ゲインＫｐ１を乗じて、積分要素６６−１および加算部６８−１へ出力する。積分要素６６−１は、積分ゲイン（積分時間もしくはリセットタイム）Ｔｉ１をもち、比例要素６４−１から受けた出力を時間的に積分して加算部６８−１へ出力する。加算部６８−１は、比例要素６４−１および積分要素６６−１から受けた２つの出力を加算して、電圧フィードフォワード部７０−１へ出力する。すなわち、電流フィードバック部６０−１から与えられる制御出力は、Ｋｐ１×（１＋１／ｓＴｉ１）×（Ｉｂ１^＊−Ｉｂ１）となる。なお、「ｓ」は、ラプラス変数である。

一方、電流フィードバック部６０−２は、減算部６２−２と、比例要素６４−２と、積分要素６６−２と、加算部６８−２とを含む。そして、比例要素６４−２が比例ゲインＫｐ２をもち、積分要素６６−２が積分ゲインＴｉ２をもつ点を除いては、上述の電流フィードバック部６０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

電圧フィードフォワード部７０−１は、電流フィードバック部６０−１から受けた制御出力の符号を反転させた後、電池電圧値Ｖｂ１／目標電圧値Ｖｈ^＊を加算して、デューティー指令Ｔｏｎ１を出力する。また、電圧フィードフォワード部７０−２は、電流フィードバック部６０−２から受けた制御出力の符号を反転させた後、電池電圧値Ｖｂ２／目標電圧値Ｖｈ^＊を加算して、デューティー指令Ｔｏｎ２を出力する。なお、電池電圧値Ｖｂ１／目標電圧値Ｖｈ^＊、および電池電圧値Ｖｂ１／目標電圧値Ｖｈ^＊は、それぞれコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２における理論昇圧比の逆数に相当する。

そして、電圧フィードフォワード部７０−１は、除算部７４−１と、減算部７２−１とを含む。除算部７４−１は、蓄電部ＢＡＴ１の電池電圧値Ｖｂ１を目標電圧値Ｖｈ^＊で除算し、その除算結果を減算部７２−１へ出力する。減算部７２−１は、電流フィードバック部６０−２から受けた制御出力の符号を反転させ、除算部７４−１から受けた除算結果を加算して、変調部５８−１へ出力する。

一方、電圧フィードフォワード部７０−２は、除算部７４−２と、減算部７２−２とを含み、その動作は、電圧フィードフォワード部７０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

変調部５８−１は、電圧フィードフォワード部７０−１から受けたデューティー指令Ｔｏｎ１と、図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）とを比較して、スイッチング指令ＰＷＣ１を生成する。また、変調部５８−２は、電圧フィードフォワード部７０−２から受けたデューティー指令Ｔｏｎ２と、図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）とを比較して、スイッチング指令ＰＷＣ２を生成する。なお、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２は、それぞれコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２のトランジスタＱ１Ｂ，Ｑ２Ｂ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令であり、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の昇圧比を決定する。

なお、図４に示す制御ブロック２００は、各ブロックに相当する回路を含むように制御部２を構成することにより実現することもできるが、多くの場合、制御部２が予め設定されたプログラムに従って処理ルーチンを実行することで実現される。

以下、上述の電流フィードバック部６０−１，６０−２を構成する比例要素６４−１，６４−２および積分要素６６−１，６６−２における制御ゲインの決定方法について詳述する。

図５は、電流フィードバック部６０−１，６０−２における制御ゲインの決定方法の一例を説明するための図である。

図４および図５を参照して、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２の生成に共通する電圧フィードバック部５０については、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の別に制御ゲインを選択することはできない。また、電圧フィードフォワード部７０−１，７０−２については、制御開始時の初期値を決定できるものの、過渡的な変化を生じない。

したがって、応答特性が互いに異なるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２における過渡的な変化を一致させるためには、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を時間的に変化させる電流フィードバック部６０−１，６０−２の制御ゲインを適切に選択する必要がある。すなわち、電流フィードバック部６０−１，６０−２およびコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２のみを考慮して制御ゲインを決定できる。

コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２に対して、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を入力とし、電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を出力とする制御モデル７６−１，７６−２の伝達関数をそれぞれＰ１（ｓ），Ｐ２（ｓ）とすると、電流フィードバック部６０−１，６０−２およびコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を考慮した制御系は図５のように表される。

そして、各制御系において、入力をＸ１（ｓ），Ｘ２（ｓ）とし、出力をＹ１（ｓ），Ｙ２（ｓ）とした場合における伝達関数Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ）は、以下のように表される。

Ｇ１（ｓ）＝Ｙ１（ｓ）／Ｘ１（ｓ）＝Ｋｐ１×（１＋１／ｓＴｉ１）×Ｐ１（ｓ）
Ｇ２（ｓ）＝Ｙ２（ｓ）／Ｘ２（ｓ）＝Ｋｐ２×（１＋１／ｓＴｉ２）×Ｐ２（ｓ）
なお、制御モデル７６−１，７６−２は、チョッパ回路４０−１，４０−２（図２）の各素子の物理定数、変調部５８−１，５８−２（図３）のスイッチング周期、および電池電流値検出部１０−１，１０−２（図１）における検出遅れなどに基づいてモデル化できる。

さらに、上述の伝達関数Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ）が遅れ要素について互いに略一致するように制御ゲイン（比例ゲインＫｐ１，Ｋｐ２および積分ゲインＴｉ１，Ｔｉ２）が決定される。具体的には、
Ｇ１（ｓ）≒α×Ｇ２（ｓ）、すなわち
Ｋｐ１×（１＋１／ｓＴｉ１）×Ｐ１（ｓ）≒α×Ｋｐ２×（１＋１／ｓＴｉ２）×Ｐ２（ｓ） （α：換算定数）
が成立するように、制御ゲインが決定される。特に、遅れ要素である１／ｓ（もしくは、１／ｓ^２，・・・，１／ｓ^ｎ）に係る項の係数がそれぞれ互いに略一致するように制御ゲインが決定される。

なお、換算定数αは、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２へ流れる電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２の定格値の差異を補償するための値であり、電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２の定格値の比に相当する。

すなわち、定格値で規格化された目標値（０〜１００％）を入力とした場合の伝達関数Ｐｓ１（ｓ），Ｐｓ２（ｓ）を用いた場合には、
Ｋｐ１×（１＋１／ｓＴｉ１）×Ｐｓ１（ｓ）≒Ｋｐ２×（１＋１／ｓＴｉ２）×Ｐｓ２（ｓ）
が成立するように、制御ゲインが決定される。

このように決定した制御ゲインを用いることで、たとえば、基準目標値としてステップ入力（定格値の１００％）を入力Ｘ１（ｓ）およびＸ２（ｓ）に与えた後、伝達関数Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ）の時間領域における出力値（電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２）が基準出力値（たとえば、定格値の６３％）に到達するまでの時間を互いに略一致することができる。このように、入力Ｘ１（ｓ）およびＸ２（ｓ）に対する伝達関数Ｇ１（ｓ），Ｇ２（ｓ）の時間領域における応答特性を略一致させることで、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２間の過渡的な電圧差の発生などを回避できる。

なお、上述の説明においては、帰還経路に何らかのゲイン要素も挿入されていないフィードバック制御系に対して、開ループ伝達関数を略一致させるように制御ゲインを決定する方法について説明した。しかしながら、対象とするフィードバック制御系の帰還経路に何らかのゲイン要素が挿入されているような場合には、閉ループ伝達関数（一巡伝達関数）を略一致させるように制御ゲインを決定してもよい。

本発明の実施の形態１によれば、電流フィードバック部と対応のコンバータとを含む伝達関数が遅れ要素について他の伝達関数と略一致するように、電流フィードバック部における制御ゲインが決定される。これにより、各コンバータの過渡時の応答特性を決定する電流フィードバック部が、各コンバータの応答特性の差異を補償するように実行されるので、各コンバータの出力電圧の応答特性は略一致する。したがって、制御開始直後などの過渡時におけるコンバータ間の電圧差の発生を回避でき、コンバータを介して流れる蓄電部間の循環電流を抑制できる。よって、電圧変換能力が互いに異なる複数のコンバータ間において生じる不要な循環電流を抑制し、蓄電部の損傷を回避する電源システムおよび当該電源システムを備えた車両を実現できる。

（変形例）
本発明の実施の形態１においては、電圧フィードバック部をメジャーループとして含み、電流フィードバック部をマイナーループとして含む制御系により、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を制御する構成について説明した。一方、本発明の実施の形態１の変形例においては、フィードバックループとして電圧フィードバック部のみを含む制御系により、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を制御する構成について説明する。

対象となる電源システムについては、図１に示す電源システム１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図６は、本発明の実施の形態１の変形例に従うコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２を制御するための制御ブロック２０２を示す図である。

図６を参照して、制御ブロック２０２は、図４に示す制御ブロック２００において、電圧フィードバック部５０と、除算部５６−１，５６−２と、電流フィードバック部６０−１，６０−２に代えて、電圧フィードバック部８０−１，８０−２を配置したものである。

電圧フィードバック部８０−１，８０−２は、それぞれ目標電圧値Ｖｈ^＊および供給電圧値Ｖｈを受け、供給電圧値Ｖｈを目標電圧値Ｖｈ^＊とするように、その電圧偏差に応じた制御出力を与える。

そして、電圧フィードバック部８０−１は、減算部８２−１と、比例要素８４−１と、積分要素８６−１と、加算部８８−１とを含む。

減算部８２−１は、目標電圧値Ｖｈ^＊と供給電圧値Ｖｈとの差から電圧偏差を演算し、比例要素８４−１へ出力する。比例要素８４−１は、比例ゲイン＃Ｋｐ１をもち、減算部８２−１から受けた出力に比例ゲイン＃Ｋｐ１を乗じて、積分要素８６−１および加算部８８−１へ出力する。積分要素８６−１は、積分ゲイン（積分時間もしくはリセットタイム）＃Ｔｉ１をもち、比例要素８４−１から受けた出力を時間的に積分して加算部８８−１へ出力する。加算部８８−１は、比例要素８４−１および積分要素８６−１から受けた２つの出力を加算して、電圧フィードフォワード部７０−１へ出力する。すなわち、電圧フィードバック部８０−１から与えられる制御出力は、＃Ｋｐ１×（１＋１／ｓ＃Ｔｉ１）×（Ｖｈ^＊−Ｖｈ）となる。なお、「ｓ」は、ラプラス変数である。

一方、電圧フィードバック部８０−２は、減算部８２−２と、比例要素８４−２と、積分要素８６−２と、加算部８８−２とを含む。そして、比例要素８４−２が比例ゲイン＃Ｋｐ２をもち、積分要素８６−２が積分ゲイン＃Ｔｉ２をもつ点を除いては、上述の電圧フィードバック部８０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

その他については、上述した本発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

そして、上述の本発明の実施の形態１と同様に、電圧フィードバック部８０−１，８０−２の制御ゲイン（比例ゲイン＃Ｋｐ１，＃Ｋｐ２および積分ゲイン＃Ｔｉ１，＃Ｔｉ２）が決定される。すなわち、電圧フィードバック部８０−１，８０−２の制御ゲインは、電圧フィードバック部８０−１，８０−２と、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２とを含む伝達関数が遅れ要素について他の伝達関数と略一致するように決定される。

なお、本発明の実施の形態１の変形例においては、供給電圧値Ｖｈに関するフィードバックループが構成されるので、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２をモデル化した伝達関数＃Ｐ１（ｓ），＃Ｐ２（ｓ）は、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を入力とし、供給電圧値Ｖｈを出力とするように決定される。

その他については、本発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

本発明の実施の形態１の変形例によれば、本発明の実施の形態１における効果に加えて、単一のフィードバックループで構成されるので、制御構造を簡素化できる。

［実施の形態２］
本発明は、上述した２つの蓄電部からなる電源システムに加えて、３個以上の蓄電部からなる電源システムについても適用できる。

図７は、本発明の実施の形態２に従う電源システム１＃を備える車両１００＃の要部を示す概略構成図である。

図７を参照して、車両１００＃は、図１に示す車両１００において電源システム１に代えて電源システム１＃を配置したものであるので、駆動力発生部３についての詳細な説明は繰返さない。本発明の実施の形態２においては、Ｎ個の蓄電部を備える電源システム１＃について説明する。

電源システム１＃は、図１に示す電源システム１において、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２、電池電流値検出部１０−１，１０−２、電池電圧値検出部１２−１，１２−２、および電池温度検出部１４−１，１４−２に代えて、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２，・・・，ＣＯＮＶＮ、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２，・・・，ＢＡＴＮ、電池電流値検出部１０−１，１０−２，・・・，１０−Ｎ、電池電圧値検出部１２−１，１２−２，・・・，１２−Ｎ、および電池温度検出部１４−１，１４−２，・・・，１４−Ｎを配置し、さらに、制御部２に代えて、制御部２＃を配置したものである。

コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮは、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続され、それぞれ対応の蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換動作を行なう。

蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮは、それぞれコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮを介して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。特に、この発明の実施の形態２においては、蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮの少なくとも１つは、他の蓄電部と異なる電池容量を有する。

電池電流値検出部１０−１〜１０−Ｎ、電池電圧値検出部１２−１〜１２−Ｎ、および電池温度検出部１４−１〜１４−Ｎは、それぞれ蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮと対応付けて配置される。

制御部２＃は、プロセス値の１つである供給電圧値Ｖｈを目標電圧値Ｖｈ^＊とするように電圧変換動作を設定する電圧フィードバック部（メインループ）と、各電池電流値Ｉｂ１〜ＩｂＮを電流目標値Ｉｂ１^＊〜ＩｂＮ^＊とするように電圧変換動作をさせるＮ個の電流フィードバック部（マイナーループ）とを含む制御系により、デューティー指令Ｔｏｎ１〜ＴｏｎＮを生成する。ここで、目標電圧値Ｖｈ^＊は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊に応じて決定される。また、電圧フィードバック部と電流フィードバック部とは、カスケード制御を構成し、電流目標値Ｉｂ１^＊〜ＩｂＮ^＊は、それぞれ電圧フィードバック部からの演算結果により決定される。

このＮ個の電流フィードバック部は、それぞれ比例要素（Ｐ：Proportional element）および積分要素（Ｉ：Integral element）を含んで構成される。そして、各要素の制御ゲインである比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＴｉは、当該電流フィードバック部に基準目標値（電流目標値）が与えられた後に、対応のコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮにおける電圧変換動作により生じる電池電流値が基準出力値に到達するまでの時間を互いに略同一とするように、決定される。具体的な一例として、各要素の制御ゲインである比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＴｉは、当該電流フィードバック部と対応のコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮとを含む伝達関数が遅れ要素について互いに略一致するように決定される。

さらに、上述の制御系は、それぞれ各蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮの電池電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮと目標電圧値Ｖｈ^＊との比（電圧変換比）に応じた値を加算する電圧フィードフォワード部を含んで構成される。

その他については、上述した本発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

本発明の実施の形態２においては、駆動力発生部３が「負荷装置」に相当し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬが「電力線」に相当し、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮが「複数の電圧変換部」に相当する。そして、電池電流値検出部１０−１〜１０−Ｎが「電池電流値取得手段」を実現し、供給電圧値検出部１８が「供給電圧値検出手段」を実現し、電池電圧値検出部１２−１〜１２−Ｎが「電池電圧値検出手段」を実現する。

図８は、本発明の実施の形態２に従うコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮを制御するための制御ブロック２００＃を示す図である。

図８を参照して、制御ブロック２００＃は、図６に示す制御ブロック２００を拡張したものであり、制御ブロック２００において、除算部５６−１，５６−２と、電流フィードバック部６０−１，６０−２と、電圧フィードフォワード部７０−１，７０−２と、変調部（ＭＯＤ）５８−１，５８−２とに代えて、除算部５６−１〜５６−Ｎと、電流フィードバック部６０−１〜６０−Ｎと、電圧フィードフォワード部７０−１〜７０−Ｎと、変調部（ＭＯＤ）５８−１〜５８−Ｎとを配置したものである。その他については、制御ブロック２００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

そして、上述の本発明の実施の形態１と同様に、電流フィードバック部６０−１〜６０−Ｎの制御ゲイン（比例ゲインＫｐ１〜ＫｐＮおよび積分ゲインＴｉ１〜ＴｉＮ）がそれぞれ決定される。すなわち、電流フィードバック部６０−１〜６０−Ｎの制御ゲインは、それぞれ電流フィードバック部６０−１〜６０−Ｎの制御ゲインと、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮとを含む伝達関数が遅れ要素について他の伝達関数と互いに略一致するように決定される。

その他については、本発明の実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

本発明の実施の形態２によれば、３台以上のコンバータおよび蓄電部から構成される場合であっても、本発明の実施の形態１における効果と同様の効果を発揮させることができる。これにより、負荷装置の電力要求値に応じて、コンバータおよび蓄電部の数を比較的自由に設計することができる。よって、さまざまな大きさおよび種類の負荷装置に対して電力供給できる電源システムおよび当該電源システムを備えた車両を実現できる。

（変形例）
本発明の実施の形態１の変形例と同様に、フィードバックループとして電圧フィードバック部のみを含む制御系により、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮを制御する構成について説明する。

対象となる電源システムについては、図７に示す電源システム１＃と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図９は、本発明の実施の形態２の変形例に従うコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮを制御するための制御ブロック２０２＃を示す図である。

図９を参照して、制御ブロック２０２＃は、図６に示す制御ブロック２０２を拡張したものであり、制御ブロック２０２において、電圧フィードバック部８０−１，８０−２と、電圧フィードフォワード部７０−１，７０−２と、変調部（ＭＯＤ）５８−１，５８−２とに代えて、電圧フィードバック部８０−１〜８０−Ｎと、電圧フィードフォワード部７０−１〜７０−Ｎと、変調部（ＭＯＤ）５８−１〜５８−Ｎとを配置したものである。その他については、制御ブロック２０２と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

そして、上述の本発明の実施の形態１の変形例と同様に、電圧フィードバック部８０−１〜８０−Ｎの制御ゲイン（比例ゲイン＃Ｋｐ１〜＃ＫｐＮおよび積分ゲイン＃Ｔｉ１〜＃ＴｉＮ）がそれぞれ決定される。すなわち、電圧フィードバック部８０−１〜８０−Ｎの制御ゲインは、それぞれ電圧フィードバック部８０−１〜８０−Ｎの制御ゲインと、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮとを含む伝達関数が遅れ要素について他の伝達関数と互いに略一致するように決定される。

その他については、本発明の実施の形態１の変形例と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

本発明の実施の形態２の変形例によれば、本発明の実施の形態２の効果に加えて、単一のフィードバックループで構成されるので、制御構造を簡素化できる。

なお、本発明の実施の形態１および２ならびにそれらの変形例においては、負荷装置の一例として、２つのモータジェネレータを含む駆動力発生部を用いる構成について説明したが、モータジェネレータの数は制限されない。さらに、負荷装置としては、車両の駆動力を発生する駆動力発生部に限られず、電力消費のみを行なう装置および電力消費および発電の両方が可能な装置のいずれにも適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従う電源システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に従うコンバータの概略構成図である。 電圧変換動作の開始時において蓄電部間に生じる循環電流を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に従うコンバータを制御するための制御ブロックを示す図である。 電流フィードバック部における制御ゲインの決定方法の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従うコンバータを制御するための制御ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態２に従う電源システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に従うコンバータを制御するための制御ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態２の変形例に従うコンバータを制御するための制御ブロックを示す図である。

符号の説明

１，１＃ 電源システム、２，２＃ 制御部、３ 駆動力発生部、６ 動力伝達機構、８ 駆動軸、１０−１，１０−２，・・・，１０−Ｎ 電池電流値検出部、１２−１，１２−２，・・・，１２−Ｎ 電池電圧値検出部、１４−１，１４−２，・・・，１４−Ｎ 電池温度検出部、１６ 供給電流値検出部、１８ 供給電圧値検出部、４０−１，４０−２ チョッパ回路、５０，８０−１，８０−２，・・・，８０−Ｎ 電圧フィードバック部、５２ 減算部、５４ 比例積分部、５６−１，５６−２，・・・，５６−Ｎ 除算部、５８−１，５８−２，・・・，５８−Ｎ 変調部、６０−１，６０−２，・・・，６０−Ｎ 電流フィードバック部、６２−１，６２−２，・・・，６２−Ｎ 減算部、６４−１，６４−２，・・・，６４−Ｎ 比例要素、６６−１，６６−２，・・・，６６−Ｎ 積分要素、６８−１，６８−２，・・・，６８−Ｎ 加算部、７０−１，７０−２，・・・，７０−Ｎ 電圧フィードフォワード部、７２−１，７２−２，・・・，７２−Ｎ 減算部、７４−１，７４−２，・・・，７４−Ｎ 除算部、７６−１，７６−２ 制御モデル、８２−１，８２−２，・・・，８２−Ｎ 減算部、８４−１，８４−２，・・・，８４−Ｎ 比例要素、８６−１，８６−２，・・・，８６−Ｎ 積分要素、８８−１，８８−２，・・・，８８−Ｎ 加算部、１００ 車両、２００，２０２，２００＃，２０２＃ 制御ブロック、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２，・・・，ＢＡＴＮ 蓄電部、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、ＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２，・・・，ＣＯＮＶＮ コンバータ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、Ｉｂ１，Ｉｂ２，・・・，ＩｂＮ 電池電流値、Ｉｃ 循環電流、Ｉｈ 供給電流値、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２ インバータ、Ｋｐ１，Ｋｐ２，・・・，ＫｐＮ 比例ゲイン、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ、ＬＮ１Ａ 正母線、ＬＮ１Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ 負母線、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｐ１，Ｐ２ 電力実績、Ｐｂ^＊ 電力目標値、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ スイッチング指令、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ トランジスタ、Ｔｂ１，Ｔｂ２ 電池温度、Ｔｉ１，Ｔｉ２，・・・，ＴｉＮ 積分ゲイン、Ｖｂ１，Ｖｂ２，・・・，ＶｂＮ 電池電圧値、Ｖｈ 供給電圧値、Ｖｈ^＊ 目標電圧値、Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊ 電圧要求値。

Claims (15)

1. 各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムであって、
   負荷装置と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、
   前記複数の蓄電部と前記電力線との間にそれぞれ設けられ、各々が対応の前記蓄電部と前記電力線との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを備え、
   前記複数の電圧変換部の少なくとも１つは、他の電圧変換部と異なる電圧変換能力を有し、
   前記複数の電圧変換部の各々は、前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値を所定の目標値とするように前記電圧変換動作を行なう第１のフィードバック部を含む制御系により制御され、
   前記第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように決定される、電源システム。
2. 前記第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部と対応の電圧変換部とを含む伝達関数が遅れ要素について、他の第１のフィードバック部と対応の他の電圧変換部とを含む伝達関数と略一致するように決定される、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記電源システムは、前記複数の蓄電部のそれぞれについての電池電流値を取得する電池電流値取得手段をさらに備え、
   前記複数の電圧変換部の各々は、対応の蓄電部の電池電流値を目標電流値とするように制御される、請求項１または２に記載の電源システム。
4. 前記電源システムは、前記電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、
   前記目標電流値は、前記供給電圧値検出手段によって検出された前記電力線上の電圧値を目標電圧値とするように前記電圧変換動作を設定する第２のフィードバック部によって決定される、請求項３に記載の電源システム。
5. 前記電源システムは、前記電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、
   前記複数の電圧変換部の各々は、前記供給電圧値検出手段によって検出された前記電力線上の電圧値を目標電圧値とするように制御される、請求項１または２に記載の電源システム。
6. 前記複数の電圧変換部の各々を制御するための制御系は、対応の蓄電部についての電池電圧値と前記目標電圧値との比に応じた値を前記第１のフィードバック部における出力に反映する電圧フィードフォワード部を含む、請求項４または５に記載の電源システム。
7. 前記複数の電圧変換部の各々は、チョッパ回路を含んで構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システム。
8. 各々が充放電可能に構成された複数の蓄電部を有する電源システムと、
   前記電源システムから供給される電力を受けて駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両であって、
   前記電源システムは、
   前記駆動力発生部と前記電源システムとの間で電力を授受可能に構成された電力線と、
   前記複数の蓄電部と前記電力線との間にそれぞれ設けられ、各々が対応の前記蓄電部と前記電力線との間で電圧変換動作を行なう複数の電圧変換部とを含み、
   前記複数の電圧変換部の少なくとも１つは、他の電圧変換部と異なる電圧変換能力を有し、
   前記複数の電圧変換部の各々は、前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値を所定の目標値とするように前記電圧変換動作を行なう第１のフィードバック部を含む制御系により制御され、
   前記第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部に基準目標値が与えられた後に対応の電圧変換部における前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間が、他の第１のフィードバック部に基準目標値が与えらた後に対応の他の電圧変換部における前記電圧変換動作により生じる電流値または電圧値が基準出力値に到達するまでの時間と略一致するように決定される、車両。
9. 前記駆動力発生部は、
   前記電源システムから供給される電力を変換可能に構成された少なくとも１つの電力変換部と、
   対応の前記電力変換部と接続され、前記駆動力を発生可能に構成された少なくとも１つの回転電機とを含む、請求項８に記載の車両。
10. 前記第１のフィードバック部における制御ゲインは、当該第１のフィードバック部と対応の電圧変換部とを含む伝達関数が遅れ要素について、他の第１のフィードバック部と対応の他の電圧変換部とを含む伝達関数と略一致するように決定される、請求項８または９に記載の車両。
11. 前記電源システムは、前記複数の蓄電部のそれぞれについての電池電流値を取得する電池電流値取得手段をさらに備え、
    前記複数の電圧変換部の各々は、対応の蓄電部の電池電流値を目標電流値とするように制御される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の車両。
12. 前記電源システムは、前記電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、
    前記目標電流値は、前記供給電圧値検出手段によって検出された前記電力線上の電圧値を目標電圧値とするように前記電圧変換動作を設定する第２のフィードバック部によって決定される、請求項１１に記載の車両。
13. 前記電源システムは、前記電力線上の電圧値を検出する供給電圧値検出手段をさらに備え、
    前記複数の電圧変換部の各々は、前記供給電圧値検出手段によって検出された前記電力線上の電圧値を目標電圧値とするように制御される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の車両。
14. 前記複数の電圧変換部の各々を制御するための制御系は、対応の蓄電部についての電池電圧値と前記目標電圧値との比に応じた値を前記第１のフィードバック部における出力に反映する電圧フィードフォワード部を含む、請求項１２または１３に記載の車両。
15. 前記複数の電圧変換部の各々は、チョッパ回路を含んで構成される、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の車両。

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