JP2009213288A - 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電装置を備え、特定の蓄電装置に負担が集中するのを防止可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供する。
【解決手段】コンバータＥＣＵ２２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するようにコンバータ１２−１〜１２−３のいずれか１つをマスターとして制御し、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータをスレーブとして制御する。コンバータＥＣＵ２２は、予め定められた基準に基づいてマスターを切替える。すなわち、コンバータＥＣＵ２２は、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータをマスターとして選定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の蓄電装置を備える電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに複数の蓄電装置を備える電源システムの制御方法に関する。

昨今、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）など、車両走行用の電動機および電源システムを搭載した電動車両が注目されている。これらの車両においては、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、電源システムの大容量化が進められている。そして、電源システムを大容量化するための手法として、複数の蓄電装置と複数のコンバータとを有する構成が提案されている。

たとえば、ディ・ナポリらの「ハイブリッド車両推進システムに向けられた多入力ＤＣ−ＤＣパワーコンバータのための制御ストラテジー」（非特許文献１）には、複数の蓄電装置としてキャパシタ、バッテリおよび燃料電池（Fuel Cell）を備え、キャパシタ、バッテリおよび燃料電池の各々に対応する昇降圧コンバータを備えた電源システムの構成が開示されている。そして、このディ・ナポリらでは、キャパシタおよび燃料電池にそれぞれ対応するコンバータを制御することによって各コンバータの入力電流が所望の目標に調整され、バッテリに対応するコンバータを制御することによってコンバータの出力電圧が所望の目標に調整されることが開示されている（非特許文献１参照）。
特開平９−２３３７１０号公報 特開２００２−１８６１９５号公報 ディ・ナポリ（Di Napoli, A）他３名、「ハイブリッド車両推進システムに向けられた多入力ＤＣ−ＤＣパワーコンバータのための制御ストラテジー（Control strategy for multiple input DC-DC power converters devoted to hybrid vehicle propulsion systems）」，（米国），２００２年産業エレクトロニクス・ＩＳＩＥ２００２・２００２年米国電気電子学会国際シンポジウム会報（Industrial Electronics, 2002. ISIE 2002. Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on），２００２年５月２６日−２９日，第３巻，ｐ．１０３６−１０４１

しかしながら、上記のディ・ナポリらに開示される電源システムでは、負荷変動が発生したとき、キャパシタ、バッテリおよび燃料電池間でのパワー配分の修正に遅延が発生するなどの理由により、負荷に接続された直流電力線の電圧に基づいて制御されるコンバータに対応する蓄電装置（上記のディ・ナポリらにおいてはバッテリ）に負担が集中する可能性がある。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の蓄電装置を備える電源システムであって、特定の蓄電装置に負担が集中するのを防止可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数の蓄電装置を備える電源システムにおいて特定の蓄電装置に負担が集中するのを防止可能な電源システムの制御方法を提供することである。

この発明によれば、負荷装置と電力を授受可能な電源システムは、複数の蓄電装置と、電力線と、複数のコンバータと、コンバータ制御部と、切替制御部とを備える。各蓄電装置は、再充電可能である。電力線は、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受可能に構成される。複数のコンバータは、複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各コンバータは、対応の蓄電装置と電力線との間に接続される。コンバータ制御部は、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように複数のコンバータの１つをマスターとして制御し、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータをスレーブとして制御する。切替制御部は、予め定められた基準に基づいてマスターを切替える。

好ましくは、切替制御部は、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータをマスターとして選定する。

さらに好ましくは、切替制御部は、複数の蓄電装置の各々の容量、充電状態および温度に基づいて、最大出力を確保可能な蓄電装置を決定する。

好ましくは、コンバータ制御部は、複数のコンバータをそれぞれ制御する複数の制御部を含む。各制御部は、制御偏差を積分することによって操作量を算出する積分要素を含む。複数のコンバータは、少なくとも３つのコンバータを含む。そして、切替制御部は、マスターの切替時、切替中に発生した負荷変動を非切替対象のコンバータの目標量に重畳させ、マスターを切替えるとともに切替対象の２つのコンバータに対応する積分要素を互いに入替える。

また、好ましくは、複数のコンバータは、２つのコンバータを含む。そして、切替制御部は、マスターの切替時、マスターに切替えられるコンバータをスレーブからマスターへ切替えた後、他方のコンバータをマスターからスレーブへ切替える。

好ましくは、電源システムは、補機用コンバータをさらに備える。補機用コンバータは、複数の蓄電装置のいずれかに接続される。そして、切替制御部は、補機用コンバータと非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかをマスターとして選定する。

また、好ましくは、電源システムは、外部出力用インバータをさらに備える。外部出力用インバータは、複数の蓄電装置のいずれかに接続される。そして、切替制御部は、外部出力用インバータと非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかをマスターとして選定する。

また、好ましくは、電源システムは、外部充電器をさらに備える。外部充電器は、当該電源システムおよび負荷装置の外部の電源から充電電力を受け、複数の蓄電装置のいずれかに接続される。そして、切替制御部は、外部充電器と非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかをマスターとして選定する。

また、好ましくは、電源システムは、複数の制御装置と、電圧センサとをさらに備える。複数の制御装置は、複数のコンバータにそれぞれ対応して設けられ、各制御装置は、対応のコンバータを制御する。電圧センサは、電力線の電圧を検出する。電圧センサの検出値は、複数の制御装置のいずれかに入力される。そして、切替制御部は、電圧センサの検出値が入力される制御装置によって制御されるコンバータをマスターとして選定する。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムと、駆動装置と、電動機と、車輪とを備える。駆動装置は、電源システムから電力の供給を受ける。電動機は、駆動装置によって駆動される。車輪は、電動機によって駆動される。

また、この発明によれば、電源システムの制御方法は、負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法である。電源システムは、複数の蓄電装置と、電力線と、複数のコンバータとを含む。各蓄電装置は、再充電可能である。電力線は、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受可能に構成される。複数のコンバータは、複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各コンバータは、対応の蓄電装置と電力線との間に接続される。そして、制御方法は、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように複数のコンバータの１つをマスターとして制御するステップと、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータをスレーブとして制御するステップと、予め定められた基準に基づいてマスターを切替えるステップとを備える。

好ましくは、マスターを切替えるステップにおいて、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータがマスターとして選定される。

さらに好ましくは、マスターを切替えるステップにおいて、複数の蓄電装置の各々の容量、充電状態および温度に基づいて、最大出力を確保可能な蓄電装置が決定される。

好ましくは、電源システムは、複数のコンバータをそれぞれ制御する複数の制御部を含む。各制御部は、制御偏差を積分することによって操作量を算出する積分要素を含む。複数のコンバータは、少なくとも３つのコンバータを含む。そして、マスターを切替えるステップは、マスターの切替中に発生した負荷変動を非切替対象のコンバータの目標量に重畳させるサブステップと、マスターを切替えるとともに切替対象の２つのコンバータに対応する積分要素を互いに入替えるサブステップとを含む。

また、好ましくは、複数のコンバータは、２つのコンバータを含む。そして、マスターを切替えるステップは、マスターに切替えられるコンバータをスレーブからマスターへ切替えるサブステップと、その後、他方のコンバータをマスターからスレーブへ切替えるサブステップとを含む。

この発明においては、複数の蓄電装置に対応して複数のコンバータが設けられ、複数のコンバータが互いに並列して電力線に接続される。そして、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように複数のコンバータの１つがマスターとして制御され、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータがスレーブとして制御されるところ、予め定められた基準に基づいてマスターが切替えられるので、マスターとして動作するコンバータが特定のコンバータに固定されない。

したがって、この発明によれば、特定の蓄電装置に負担が集中するのを防止することができる。

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

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、この車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部２とを備える。

駆動力発生部２は、インバータ３０−１，３０−２と、モータジェネレータ３２−１，３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０とを含む。

モータジェネレータ３２−１，３２−２およびエンジン３６は、動力分割装置３４に連結される。そして、この車両１００は、エンジン３６およびモータジェネレータ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪３８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ３２−１へ伝達される経路である。

モータジェネレータ３２−１，３２−２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機から成る。モータジェネレータ３２−１は、動力分割装置３４によって分割されたエンジン３６の動力を用いて発電する。たとえば、電源システム１に含まれる蓄電装置（後述）の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）が予め定められた値よりも低くなると、エンジン３６が始動してモータジェネレータ３２−１により発電が行なわれ、その発電された電力が電源システム１へ供給される。

モータジェネレータ３２−２は、電源システム１から供給される電力およびモータジェネレータ３２−１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ３２−２の駆動力は、駆動輪３８に伝達される。なお、車両の制動時等には、駆動輪３８によりモータジェネレータ３２−２が駆動され、モータジェネレータ３２−２が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ３２−２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ３２−２により発電された電力は、電源システム１へ供給される。

動力分割装置３４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン３６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ３２−１の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ３２−２の回転軸に連結される。

インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。そして、インバータ３０−１，３０−２は、電源システム１から供給される駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータ３２−１，３２−２へ出力する。また、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれモータジェネレータ３２−１，３２−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ出力する。

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

ＭＧ−ＥＣＵ４０は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、モータジェネレータ３２−１，３２−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、モータジェネレータ３２−１の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１および回転数目標値ＭＲＮ１となるようにインバータ３０−１を制御し、モータジェネレータ３２−２の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ２となるようにインバータ３０−２を制御する。また、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１のコンバータＥＣＵ２２（後述）へ出力する。

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

蓄電装置１０−１〜１０−３の各々は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置１０−１〜１０−３は、それぞれコンバータ１２−１〜１２−３に接続される。

コンバータ１２−１〜１２−３は、蓄電装置１０−１〜１０−３にそれぞれ対応して設けられ、互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。コンバータ１２−１〜１２−３は、それぞれコンバータＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣ３に基づいて、対応の蓄電装置と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

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

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

電圧センサ１６−１〜１６−３は、蓄電装置１０−１の電圧Ｖｂ１、蓄電装置１０−２の電圧Ｖｂ２、および蓄電装置１０−３の電圧Ｖｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。温度センサ１８−１〜１８−３は、蓄電装置１０−１の温度Ｔｂ１、蓄電装置１０−２の温度Ｔｂ２、および蓄電装置１０−３の温度Ｔｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。

コンバータＥＣＵ２２は、電流センサ１４−１〜１４−３、電圧センサ１６−１〜１６−３，２０および温度センサ１８−１〜１８−３からの各検出値、ならびにＭＧ−ＥＣＵ４０からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、コンバータ１２−１〜１２−３をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣ３を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣ３をそれぞれコンバータ１２−１〜１２−３へ出力し、コンバータ１２−１〜１２−３を制御する。

ここで、コンバータＥＣＵ２２は、予め定められた基準に基づいてコンバータ１２−１〜１２−３の中から１つをマスターとして選定する。具体的には、コンバータＥＣＵ２２は、各蓄電装置１０−１〜１０−３の容量、ＳＯＣ、温度、ならびに各蓄電装置を構成する複数のブロックの温度ばらつきおよび容量ばらつき等に基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータをマスターとして選定する（以下、マスターとして選定されたコンバータを「マスターコンバータ」とも称する。）。

そして、コンバータＥＣＵ２２は、電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するようにマスターコンバータを制御し、残余のコンバータ（以下「スレーブコンバータ」とも称する。）については、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように制御する。

最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータを、電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するように制御されるマスターコンバータとして選定するのは、上述のようにマスターコンバータに対応する蓄電装置の負担が大きくなるからである。すなわち、後述のように各蓄電装置間のパワー配分は駆動力発生部２の要求パワーに基づいて決定され、スレーブコンバータはその決定されたパワー配分に基づいて電力制御されるところ、負荷変動の発生時にパワー配分の修正に遅延が発生するなどの理由により、電圧制御されるマスターコンバータに対応する蓄電装置が負荷変動分を一時的に負担する。

そこで、この実施の形態１では、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータを、電圧制御されるマスターコンバータとして選定することとしたものである。そして、コンバータＥＣＵ２２は、各コンバータ１２−１〜１２−３の動作中、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置を判定し、その判定結果に基づいてマスターコンバータを切替える。なお、コンバータＥＣＵ２２の構成については、後ほど詳しく説明する。

図２は、図１に示したコンバータ１２−１〜１２−３の概略構成図である。なお、各コンバータ１２−１〜１２−３の構成および動作は同様であるので、以下ではコンバータ１２−１の構成および動作について説明する。図２を参照して、コンバータ１２−１は、チョッパ回路４２−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４２−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。

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

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

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線Ｌ
Ｎ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

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

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

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

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

図３は、図１に示したコンバータＥＣＵ２２の機能ブロック図である。図３を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、第１コンバータ制御部５２と、第２コンバータ制御部５４と、第３コンバータ制御部５６と、切替制御部５８と、パワー配分制御部６０とを含む。

第１コンバータ制御部５２は、電圧Ｖｂ１、電流Ｉｂ１および電圧Ｖｈの各検出値を対応のセンサから受け、マスター信号ＭＳＴＲ１、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲ１を切替制御部５８（後述）から受ける。なお、マスター信号ＭＳＴＲ１は、この第１コンバータ制御部５２によって制御されるコンバータ１２−１がマスターとして選定されているとき活性化され、コンバータ１２−１がスレーブのときは非活性化される信号である。また、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲ１は、それぞれ電圧Ｖｈおよび電流Ｉｂ１の目標値である。

そして、第１コンバータ制御部５２は、マスター信号ＭＳＴＲ１が活性化されているとき、電圧Ｖｂ１，Ｖｈの各検出値および目標電圧ＶＲに基づいて、電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに調整するようにコンバータ１２−１を駆動するための駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ１２−１へ出力する。また、第１コンバータ制御部５２は、マスター信号ＭＳＴＲ１が非活性化されているとき、電流Ｉｂ１および電圧Ｖｂ１の各検出値、目標電流ＩＲ１ならびに目標電圧ＶＲに基づいて、電流Ｉｂ１を目標電流ＩＲ１に調整するようにコンバータ１２−１を駆動するための駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ１２−１へ出力する。

第２コンバータ制御部５４は、電圧Ｖｂ２、電流Ｉｂ２および電圧Ｖｈの各検出値を対応のセンサから受け、マスター信号ＭＳＴＲ２、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲ２を切替制御部５８から受ける。第３コンバータ制御部５６は、電圧Ｖｂ３、電流Ｉｂ３および電圧Ｖｈの各検出値を対応のセンサから受け、マスター信号ＭＳＴＲ３、目標電圧ＶＲおよび目標電流ＩＲ３を切替制御部５８から受ける。第２コンバータ制御部５４および第３コンバータ制御部５６の動作は、上述した第１コンバータ制御部５２の動作と同様である。

切替制御部５８は、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３、電流Ｉｂ１〜Ｉｂ３および温度Ｔｂ１〜Ｔｂ３の各検出値を受ける。そして、切替制御部５８は、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３および電流Ｉｂ１〜Ｉｂ３の各検出値に基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３のＳＯＣをそれぞれ示す状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３を算出する。なお、状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３の各々は、公知のＳＯＣ算出方法により算出することができる。また、切替制御部５８は、蓄電装置１０−１〜１０−３の充放電電力の目標値をそれぞれ示す目標電力ＰＲ１〜ＰＲ３をパワー配分制御部６０から受ける。

そして、切替制御部５８は、後述の方法により、各蓄電装置１０−１〜１０−３の容量、各状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３、温度Ｔｂ１〜Ｔｂ３の各検出値、ならびに各蓄電装置を構成する複数のブロックの温度ばらつきおよび容量ばらつき等に基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置を判定し、その判定結果に基づいてマスターコンバータの切替制御を実行する。

また、切替制御部５８は、電圧Ｖｈの目標電圧ＶＲを設定する。一例として、切替制御部５８は、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値よりも大きな所定値を目標電圧ＶＲとして設定することができる。さらに、切替制御部５８は、スレーブコンバータを制御するための目標電流を設定する。一例として、切替制御部５８は、スレーブコンバータに対応するパワー配分制御部６０からの目標電力を対応の蓄電装置の電圧で除算することによって、スレーブコンバータの目標電流を設定することができる。

そして、切替制御部５８は、マスターコンバータに対応するコンバータ制御部に対しては、マスター信号を活性化するとともに目標電圧ＶＲを出力し、スレーブコンバータに対応するコンバータ制御部に対しては、マスター信号を非活性化するとともに対応の目標電流および目標電圧ＶＲを出力する。

パワー配分制御部６０は、ＭＧ−ＥＣＵ４０（図１）からトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受ける。そして、パワー配分制御部６０は、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、駆動力発生部２から電源システム１に対して要求されるパワーを算出し、その算出された要求パワーに基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３の目標電力ＰＲ１〜ＰＲ３を算出する。一例として、パワー配分制御部６０は、算出された要求パワーを電源システム１に含まれる蓄電装置の数（この実施の形態１では３つ）で除算することによって目標電力ＰＲ１〜ＰＲ３を算出する。

図４は、図３に示した第１コンバータ制御部５２の詳細な機能ブロック図である。なお、図３に示したその他の第２コンバータ制御部５４および第３コンバータ制御部５６の構成は、第１コンバータ制御部５２と同様であるので、この図４では、第１コンバータ制御部５２の構成が代表的に示される。

図４を参照して、第１コンバータ制御部５２は、切替スイッチ６２，６４と、減算部６６，７０と、フィードバック制御部６８と、変調部７２とから成る。

切替スイッチ６２は、切替制御部５８（図３）からのマスター信号ＭＳＴＲ１が活性化されているとき、切替制御部５８から受ける目標電圧ＶＲを減算部６６へ出力する。一方、切替スイッチ６２は、マスター信号ＭＳＴＲ１が非活性化されているとき、切替制御部５８から受ける目標電流ＩＲ１を減算部６６へ出力する。

切替スイッチ６４は、マスター信号ＭＳＴＲ１が活性化されているとき、電圧Ｖｈの検出値を減算部６６へ出力する。一方、切替スイッチ６４は、マスター信号ＭＳＴＲ１が非活性化されているとき、電流Ｉｂ１の検出値を減算部６６へ出力する。

減算部６６は、切替スイッチ６２の出力から切替スイッチ６４の出力を減算し、その演算結果をフィードバック制御部６８へ出力する。フィードバック制御部６８は、減算部６６からの出力に基づいてフィードバック補償量を算出し、その演算結果を減算部７０へ出力する。一例として、フィードバック制御部６８は、減算部６６からの出力に基づいて比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７０へ出力する。

なお、フィードバック制御部６８が積分項ＳＩを有している場合には、フィードバック制御部６８は、積分項ＳＩを外部へ出力可能であるとともに、積分項ＳＩを外部から設定可能に構成される。そして、マスターコンバータの切替時、切替対象の２つのコンバータ間で積分項が入替えられる。

減算部７０は、電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１２−１の理論昇圧比の逆数からフィードバック制御部６８の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令として変調部７２へ出力する。なお、この減算部７０における入力項（電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲ）は、コンバータ１２−１の理論昇圧比に基づくフィードフォワード補償項である。

変調部７２は、減算部７０から出力されるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ１２−１へ出力する。

図５は、図３に示した切替制御部５８の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、切替制御部５８は、温度センサ１８−１〜１８−３からそれぞれ温度Ｔｂ１〜Ｔｂ３の検出値を取得する（ステップＳ１０）。次いで、切替制御部５８は、電圧センサ１６−１〜１６−３からの電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３および電流センサ１４−１〜１４−３からの電流Ｉｂ１〜Ｉｂ３の各検出値に基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３の状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３を算出する（ステップＳ２０）。

そして、切替制御部５８は、予め定められた基準に基づいて、マスターコンバータの切替が必要か否かを判定する（ステップＳ３０）。具体的には、切替制御部５８は、各蓄電装置１０−１〜１０−３の容量、ＳＯＣ、温度、ならびに各蓄電装置を構成する複数のブロックの温度ばらつきおよび容量ばらつき等に基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータをマスターとして選定する。そして、最大出力を確保可能な蓄電装置が入替わったとき、切替制御部５８は、マスターコンバータの切替が必要と判定する。

なお、蓄電装置の容量が大きいほど、またはＳＯＣが高いほど、大きな出力を確保可能であり、一方、蓄電装置の温度が低温または高温であると、蓄電装置の出力は低下する。また、複数のブロックの温度ばらつきおよび容量ばらつきの少なくとも一方が大きいときも、蓄電装置の出力は低下する。そして、これらのパラメータに基づいて、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置が選定される。

ステップＳ３０においてマスターの切替は必要ないと判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、切替制御部５８は、以降の一連の処理を実行することなく、ステップＳ８０へ処理を移行する。

ステップＳ３０においてマスターの切替が必要であると判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、切替制御部５８は、実際にマスターの切替制御を実行する。具体的には、切替制御部５８は、マスター切替中の駆動力発生部２の負荷変動を算出する（ステップＳ４０）。一例として、切替制御部５８は、ＭＧ−ＥＣＵ４０からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を用いて算出される駆動力発生部２の要求パワーの変動に基づいて、駆動力発生部２の負荷変動を算出可能である。

そして、切替制御部５８は、その算出された負荷変動を、非切替対象のコンバータに対応する目標電力に重畳する（ステップＳ５０）。すなわち、マスター切替中の駆動力発生部２の負荷変動は、非切替対象のコンバータに対応する蓄電装置が負担する。

次いで、切替制御部５８は、切替対象の２つのコンバータにそれぞれ対応するコンバータ制御部のフィードバック制御部６８の積分項を互いに入替える（ステップＳ６０）。具体的には、切替制御部５８は、切替対象の２つのコンバータに対応するコンバータ制御部におけるフィードバック制御部６８の積分項を取得し、その取得された積分項を互いに入替えて対応のフィードバック制御部６８へ出力する。これにより、マスターコンバータの切替に伴なう制御の連続性が担保される。

そして、切替制御部５８は、新たにマスターとなるコンバータに対応するコンバータ制御部へ出力されるマスター信号を活性化するとともに、マスターからスレーブとなるコンバータに対応するコンバータ制御部へ出力されるマスター信号を非活性化する（ステップＳ７０）。

以上のように、この実施の形態１においては、予め定められた基準（各蓄電装置１０−１〜１０−３の容量、ＳＯＣ、温度、ならびに各蓄電装置を構成する複数のブロックの温度ばらつきおよび容量ばらつき等の大小）に基づいてマスターコンバータが切替えられるので、マスターとして動作するコンバータが特定のコンバータに固定されない。したがって、この実施の形態１によれば、特定の蓄電装置に負担が集中するのを防止することができる。

また、この実施の形態１においては、蓄電装置１０−１〜１０−３のうち最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータがマスターとして選定されるので、相対的に能力が劣る蓄電装置は、マスターよりも負担の小さいスレーブとして動作する。したがって、この実施の形態１によれば、相対的に能力が劣る蓄電装置を保護することができる。

さらに、この実施の形態１においては、マスターコンバータの切替時、切替中に発生した負荷変動を非切替対象のコンバータに負担させるとともに、切替対象の２つのコンバータの積分項が互いに入替えられる。したがって、この実施の形態１によれば、マスターコンバータの切替に伴なう制御の連続性が担保される。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図６を参照して、車両１００Ａは、図１に示した車両１００の構成において、電源システム１に代えて電源システム１Ａを備える。電源システム１Ａは、電源システム１の構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４をさらに含み、コンバータＥＣＵ２２に代えてコンバータＥＣＵ２２Ａを含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、蓄電装置１０−３とコンバータ１２−３との間に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、蓄電装置１０−３およびコンバータ１２−３の少なくとも一方から受ける電圧を補機電圧のレベルに降圧し、図示されない補機用蓄電装置および／または補機へ電力を供給する。

コンバータＥＣＵ２２Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されていないコンバータ１２−１，１２−２の中から予め定められた基準に基づいてマスターを選定する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されたコンバータ１２−３は、常時スレーブとして動作する。コンバータＥＣＵ２２Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるコンバータＥＣＵ２２と同じである。

この実施の形態２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されていないコンバータ１２−１，１２−２の中からマスターを選定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の耐圧低減、およびＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続される蓄電装置の負担軽減を図ることができる。

すなわち、上述のように、マスターコンバータに対応する蓄電装置の負担は相対的に他の蓄電装置よりも大きく、その結果、マスターコンバータに対応する蓄電装置の電圧は大きく変動する。また、マスターコンバータに対応する蓄電装置が補機電力をさらに負担すると、その蓄電装置の負担が過大になる。

そこで、この実施の形態２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されていないコンバータ１２−１，１２−２の中からマスターが選定され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されたコンバータ１２−３は常時スレーブとして動作する。したがって、この実施の形態２によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の耐圧低減、およびＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続された蓄電装置の負担軽減を図ることができる。

［実施の形態２の変形例１］
図７は、実施の形態２の変形例１による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図７を参照して、車両１００Ｂは、図６に示した車両１００Ａの構成において、電源システム１Ａに代えて電源システム１Ｂを備える。電源システム１Ｂは、電源システム１Ａの構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に代えてＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａを含む。

ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａは、蓄電装置１０−３とコンバータ１２−３との間に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａは、蓄電装置１０−３およびコンバータ１２−３の少なくとも一方から受ける直流電圧を交流電圧に変換可能に構成される。一例として、ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａは、直流電圧を商用交流電圧に変換し、その商用交流電圧を車室内等に設けられた電源コンセントへ出力する。

この実施の形態２の変形例１によれば、ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａの耐圧低減、およびＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａが接続された蓄電装置の負担軽減を図ることができる。また、ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａから供給される電力も安定する。

［実施の形態２の変形例２］
図８は、実施の形態２の変形例２による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図８を参照して、車両１００Ｃは、図６に示した車両１００Ａの構成において、電源システム１Ａに代えて電源システム１Ｃを備える。電源システム１Ｃは、電源システム１Ａの構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に代えてＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂを含む。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂは、蓄電装置１０−３とコンバータ１２−３との間に接続される。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂは、車両外部の電源４４から供給される交流電力を直流電力に変換し、蓄電装置１０−３を充電可能に構成される。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂから出力される直流電力をコンバータ１２−３を介して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ出力し、コンバータ１２−１，１２−２を用いて蓄電装置１０−１，１０−２をそれぞれ充電することもできる。

この実施の形態２の変形例２によっても、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂの耐圧低減を図ることができる。

［実施の形態３］
上記の各実施の形態では、各コンバータ１２−１〜１２−３は、１つのコンバータＥＣＵ２２（２２Ａ）によって制御されるものとした。この実施の形態３では、コンバータ１２−１〜１２−３毎にＥＣＵが設けられ、各コンバータ１２−１〜１２−３は、対応のＥＣＵによって制御される。

図９は、実施の形態３による電源システム１Ｄのブロック図である。図９を参照して、電源システム１Ｄは、図１に示した電源システム１の構成において、コンバータＥＣＵ２２に代えてＥＣＵ２２−１〜２２−３を含む。

ＥＣＵ２２−１は、電流センサ１４−１、電圧センサ１６−１，２０および温度センサ１８−１からの各検出値を受ける。そして、ＥＣＵ２２−１は、上記の各検出値に基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ１２−１へ出力する。

ＥＣＵ２２−２（２２−３）は、電流センサ１４−２（１４−３）、電圧センサ１６−２（１６−３）および温度センサ１８−２（１８−３）の各検出値を受ける。また、ＥＣＵ２２−２（２２−３）は、電圧センサ２０の検出値をＥＣＵ２２−１から受ける。そして、ＥＣＵ２２−２（２２−３）は、上記の各検出値に基づいて駆動信号ＰＷＣ２（ＰＷＣ３）を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２（ＰＷＣ３）をコンバータ１２−２（１２−３）へ出力する。

また、ＥＣＵ２２−１は、図３に示した切替制御部５８およびパワー配分制御部６０を含み、コンバータ１２−１〜１２−３のマスター切替制御を実行する。ここで、この実施の形態３では、電圧センサ２０による電圧Ｖｈの検出値がＥＣＵ２２−１に取り込まれているところ、ＥＣＵ２２−１は、電圧Ｖｈの検出値が取り込まれるＥＣＵ２２−１に対応するコンバータ１２−１をマスターとして選定し、コンバータ１２−２，１２−３をスレーブとする。

電圧Ｖｈの検出値が取り込まれるＥＣＵ２２−１に対応するコンバータ１２−１をマスターとするのは、電圧Ｖｈを用いた電圧フィードバック制御において、電圧Ｖｈの伝送遅れによる制御性劣化を防止するためである。

なお、ＥＣＵ２２−２または２２−３が切替制御部５８およびパワー配分制御部６０を含み、マスター切替制御を実行してもよい。この場合でも、電圧Ｖｈの検出値が取り込まれるＥＣＵ２２−１に対応するコンバータ１２−１がマスターとして選定される。

また、ＥＣＵ２２−１に代えてＥＣＵ２２−２または２２−３に電圧Ｖｈを取込んでもよい。この場合は、切替制御部５８およびパワー配分制御部６０がどのＥＣＵに含まれるかに拘わらず、電圧Ｖｈが取込まれるＥＣＵによって制御されるコンバータがマスターとして選定される。

以上のように、この実施の形態３によれば、電圧Ｖｈを用いた電圧フィードバック制御において、電圧Ｖｈの伝送遅れによる制御性劣化を防止することができる。

［実施の形態４］
この実施の形態４では、蓄電装置および対応のコンバータが２セットの場合のマスター切替方法が示される。この実施の形態４による電源システムは、２つの蓄電装置とそれらに対応する２つのコンバータとを含む。一例として、実施の形態４による電源システムは、図１に示した電源システム１の構成において、蓄電装置１０−３およびコンバータ１２−３を含まない構成から成る。

図１０は、実施の形態４におけるコンバータＥＣＵの切替制御部の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１０を参照して、切替制御部は、図５に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１００〜Ｓ１５０をさらに含む。すなわち、ステップＳ３０においてマスターの切替が必要であると判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、切替制御部は、マスターに切替えられるコンバータに対応するマスター信号を活性化する（ステップＳ１００）。したがって、この時点でマスターコンバータが一時的に２つ存在することになる。

このとき、切替制御部は、電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の大きさをチェックし、電流Ｉｂ１の絶対値｜Ｉｂ１｜または電流Ｉｂ２の絶対値｜Ｉｂ２｜が規定のしきい値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この電流チェックは、主に２つの蓄電装置間で過大な電流が流れるのを防止するために実施される。そして、絶対値｜Ｉｂ１｜または｜Ｉｂ２｜がしきい値を超えたと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、切替制御部は、フィードバック制御をオフするように、すなわち、フィードバック制御部の出力を一時的に固定するように、各コンバータ制御部へ指令を出力する（ステップＳ１２０）。

次いで、切替制御部は、スレーブに切替えられるコンバータに対応するマスター信号を非活性化する（ステップＳ１３０）。そして、切替制御部は、各コンバータ制御部のフィードバック制御がオフされているか否かを判定し（ステップＳ１４０）、フィードバック制御がオフされていると判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、切替制御部は、フィードバック制御をオンするように、すなわち、フィードバック制御部の出力固定を解除するように、各コンバータ制御部へ指令を出力する。

以上のように、この実施の形態４によっても、いずれかの蓄電装置に負担が集中するのを防止することができる。また、この実施の形態４によれば、マスターコンバータの切替時に電圧Ｖｈが過電圧になるのを防止することができる。

なお、この実施の形態４においては、スレーブのコンバータをマスターに切替えてから他方のコンバータをスレーブに切替えるものとしたが、マスターのコンバータをスレーブに切替えてから他方のコンバータをマスターに切替えることも可能である。しかしながら、この場合は電圧Ｖｈが過電圧になる可能性があるので、実施の形態４のように、スレーブのコンバータをマスターに切替えてから他方のコンバータをスレーブに切替える方が望ましい。

なお、上記の実施の形態１〜３においては、電源システム１，１Ａ〜１Ｄは、蓄電装置およびコンバータを３つずつ含むものとしたが、蓄電装置およびコンバータの数は、４つ以上であってもよい。

また、上記の実施の形態２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、ＤＣ／ＡＣインバータ２４ＡおよびＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂは、蓄電装置１０−３とコンバータ１２−３との間に接続されるものとしたが、他の蓄電装置とコンバータとの間に接続されてもよい。

また、上記の各実施の形態においては、動力分割装置３４によりエンジン３６の動力を分割して駆動輪３８とモータジェネレータ３２−１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ３２−１を駆動するためにのみエンジン３６を用い、モータジェネレータ３２−２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン３６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。

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

なお、上記において、駆動力発生部２は、この発明における「負荷装置」に対応し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは、この発明における「電力線」に対応する。また、フィードバック制御部６８の積分項は、この発明における「積分要素」に対応し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、この発明における「補機用コンバータ」に対応する。さらに、ＤＣ／ＡＣインバータ２４Ａは、この発明における「外部出力用インバータ」に対応し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４Ｂは、この発明における「外部充電器」に対応する。

また、さらに、ＥＣＵ２２−１〜２２−３は、この発明における「複数の制御装置」に対応し、電圧センサ２０は、この発明における「電圧センサ」に対応する。また、さらに、インバータ３０−２は、この発明における「駆動装置」に対応し、モータジェネレータ３２−２は、この発明における「電動機」に対応する。

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

この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 図１に示す各コンバータの概略構成図である。 図１に示すコンバータＥＣＵの機能ブロック図である。 図３に示す第１コンバータ制御部の詳細な機能ブロック図である。 図３に示す切替制御部の制御構造を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 実施の形態２の変形例１による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 実施の形態２の変形例２による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 実施の形態３による電源システムのブロック図である。 実施の形態４におけるコンバータＥＣＵの切替制御部の制御構造を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｄ 電源システム、２ 駆動力発生部、１０−１〜１０−３ 蓄電装置、１２−１〜１２−３ コンバータ、１４−１〜１４−３ 電流センサ、１６−１〜１６−３，２０ 電圧センサ、１８−１〜１８−３ 温度センサ、２２，２２Ａ コンバータＥＣＵ、２２−１〜２２−３ ＥＣＵ、２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４Ａ ＤＣ／ＡＣインバータ、２４Ｂ ＡＣ／ＤＣコンバータ、３０−１，３０−２ インバータ、３２−１，３２−２ モータジェネレータ、３４ 動力分割装置、３６ エンジン、３８ 駆動輪、４０ ＭＧ−ＥＣＵ、４２−１ チョッパ回路、４４ 電源、５２ 第１コンバータ制御部、５４ 第２コンバータ制御部、５６ 第３コンバータ制御部、５８ 切替制御部、６０ パワー配分制御部、６２，６４ 切替スイッチ、６６，７０ 減算部、６８ フィードバック制御部、７２ 変調部、１００，１００Ａ〜１００Ｃ 車両、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｃ，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｌ１ インダクタ、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ スイッチング素子、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ ダイオード。

Claims (15)

1. 負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、
   各々が再充電可能な複数の蓄電装置と、
   当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受可能に構成された電力線と、
   前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間に接続される複数のコンバータと、
   前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように前記複数のコンバータの１つをマスターとして制御し、対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータをスレーブとして制御するコンバータ制御部と、
   予め定められた基準に基づいて前記マスターを切替える切替制御部とを備える電源システム。
2. 前記切替制御部は、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータを前記マスターとして選定する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記切替制御部は、前記複数の蓄電装置の各々の容量、充電状態および温度に基づいて、最大出力を確保可能な前記蓄電装置を決定する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記コンバータ制御部は、前記複数のコンバータをそれぞれ制御する複数の制御部を含み、
   前記複数の制御部の各々は、制御偏差を積分することによって操作量を算出する積分要素を含み、
   前記複数のコンバータは、少なくとも３つのコンバータを含み、
   前記切替制御部は、前記マスターの切替時、切替中に発生した負荷変動を非切替対象のコンバータの前記目標量に重畳させ、前記マスターを切替えるとともに切替対象の２つのコンバータに対応する前記積分要素を互いに入替える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記複数のコンバータは、２つのコンバータを含み、
   前記切替制御部は、前記マスターの切替時、前記マスターに切替えられるコンバータを前記スレーブから前記マスターへ切替えた後、他方のコンバータを前記マスターから前記スレーブへ切替える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記複数の蓄電装置のいずれかに接続される補機用コンバータをさらに備え、
   前記切替制御部は、前記補機用コンバータと非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかを前記マスターとして選定する、請求項１に記載の電源システム。
7. 前記複数の蓄電装置のいずれかに接続される外部出力用インバータをさらに備え、
   前記切替制御部は、前記外部出力用インバータと非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかを前記マスターとして選定する、請求項１に記載の電源システム。
8. 当該電源システムおよび前記負荷装置の外部の電源から充電電力を受け、前記複数の蓄電装置のいずれかに接続される外部充電器をさらに備え、
   前記切替制御部は、前記外部充電器と非接続の蓄電装置に対応するコンバータのいずれかを前記マスターとして選定する、請求項１に記載の電源システム。
9. 前記複数のコンバータにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応のコンバータを制御する複数の制御装置と、
   前記電力線の電圧を検出する電圧センサとをさらに備え、
   前記電圧センサの検出値は、前記複数の制御装置のいずれかに入力され、
   前記切替制御部は、前記電圧センサの検出値が入力される制御装置によって制御されるコンバータを前記マスターとして選定する、請求項１に記載の電源システム。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電源システムと、
    前記電源システムから電力の供給を受ける駆動装置と、
    前記駆動装置によって駆動される電動機と、
    前記電動機によって駆動される車輪とを備える車両。
11. 負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法であって、
    前記電源システムは、
    各々が再充電可能な複数の蓄電装置と、
    当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受可能に構成された電力線と、
    前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間に接続される複数のコンバータとを含み、
    前記制御方法は、
    前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように前記複数のコンバータの１つをマスターとして制御するステップと、
    対応の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように残余のコンバータをスレーブとして制御するステップと、
    予め定められた基準に基づいて前記マスターを切替えるステップとを備える、電源システムの制御方法。
12. 前記マスターを切替えるステップにおいて、最大出力を確保可能な蓄電装置に対応するコンバータが前記マスターとして選定される、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
13. 前記マスターを切替えるステップにおいて、前記複数の蓄電装置の各々の容量、充電状態および温度に基づいて、最大出力を確保可能な前記蓄電装置が決定される、請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
14. 前記電源システムは、前記複数のコンバータをそれぞれ制御する複数の制御部を含み、
    前記複数の制御部の各々は、制御偏差を積分することによって操作量を算出する積分要素を含み、
    前記複数のコンバータは、少なくとも３つのコンバータを含み、
    前記マスターを切替えるステップは、
    前記マスターの切替中に発生した負荷変動を非切替対象のコンバータの前記目標量に重畳させるサブステップと、
    前記マスターを切替えるとともに切替対象の２つのコンバータに対応する前記積分要素を互いに入替えるサブステップとを含む、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の電源システムの制御方法。
15. 前記複数のコンバータは、２つのコンバータを含み、
    前記マスターを切替えるステップは、
    前記マスターに切替えられるコンバータを前記スレーブから前記マスターへ切替えるサブステップと、
    その後、他方のコンバータを前記マスターから前記スレーブへ切替えるサブステップとを含む、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の電源システムの制御方法。

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