JP2016158430A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の故障によって、２つの直流電源が互いに直列に接続され、且つ負荷回路が含まれない閉回路が発生したときであっても、負荷回路への電力供給を継続できる電源システムを提供する。
【解決手段】２つの直流電源２１、３１が互いに並列に接続された状態で、負荷回路（インバータ）６０に電力を供給するパラレル接続モードと、互いに直列に接続された状態で、負荷回路に電力を供給するシリーズ接続モードと、を選択的に実行する電源システム１０において、電源システムは、２つの直流電源２１、３１のそれぞれの端子間電圧の大小関係に基づいて閉回路発生を検出するための判定条件を使い分け、更に、判定条件が成立したときは２つの直流電源のうちの一方に流れる電流を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの直流電源を備え、これらの直流電源を負荷回路に対し直列又は並列に選択的に接続可能な電源システムに関する。

２つの直流電源、４つのスイッチング素子及び２つのリアクトルを含む電源システム（以下、「従来装置」とも称呼される。）が特許文献１に記載されている。従来装置においては、４つのスイッチング素子のうち、特定のスイッチング素子を導通状態（オン状態）に維持することによって２つの直流電源が互いに並列に接続された状態にて負荷回路に電力を供給するパラレル接続モードが実行される。更に、従来装置においては、４つのスイッチング素子のうち、別のスイッチング素子を導通状態に維持することによって２つの直流電源が互いに直列に接続された状態にて負荷回路に電力を供給するシリーズ接続モードが実行される。

加えて、従来装置は、４つのスイッチング素子のうち、導通状態に維持されていないスイッチング素子を導通状態と遮断状態（オフ状態）との間で切り替え、以て、リアクトルに蓄積されるエネルギーを制御することによって２つの直流電源の出力電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を負荷回路に印加することができる。

従来装置は、例えば、負荷回路が要求する電圧（要求電圧）が低いときにはパラレル接続モードを実行し、要求電圧が高いときにはシリーズ接続モードを実行する。より具体的に述べると、要求電圧が２つの直流電源の端子間電圧の和よりも低ければ、従来装置は、パラレル接続モードを実行する。一方、要求電圧が２つの直流電源の端子間電圧の和よりも高ければ、従来装置は、シリーズ接続モードを実行する。

特開２０１３−９３９２３号公報

ところで、スイッチング素子が導通した状態でスイッチング不能に故障（以下、「短絡故障」とも称呼される。）したとき、２つの直流電源が互いに直列に接続され且つ負荷回路が含まれない閉回路が形成される場合がある。この閉回路が形成される現象は「電池間短絡」とも称呼される。電池間短絡が発生したとき、２つの直流電源の電圧差が大きければ、この閉回路に過剰な電流が流れ得る。その場合、従来装置は負荷回路に対して安定して電力を供給することが困難となる虞がある。

そこで、本発明の目的の一つは、スイッチング素子の短絡故障に起因する電池間短絡の発生を検出し、電池間短絡の発生時であっても負荷回路に対する電力の供給を継続することが可能な電源システムを提供することである。

上記目的を達成するための電源システム（以下、「本発明装置」とも称呼される。）は、負荷回路が接続され、同負荷回路に対して直流電力を供給するために用いられる正極接続点及び負極接続点と、特定給電線と、第１直流電源及び第２直流電源と、を備えている。更に、本発明装置は、第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチと、第１電圧センサ及び第２電圧センサと、第１電流センサ及び第２電流センサと、システムメインリレーと、制御部と、を備えている。

前記特定給電線は、前記正極接続点と前記負極接続点とを接続し、同正極接続点と同負極接続点との間にある第１接続点、同第１接続点と同負極接続点との間にある第２接続点、同第２接続点と同負極接続点との間にある第３接続点、及び、同第３接続点と同負極接続点との間に第４接続点を有する。

前記第１直流電源の正極は前記第１接続点に接続され、前記第１直流電源の負極は前記第３接続点に接続されている。前記第２直流電源の正極は前記第２接続点に接続され、前記第２直流電源の負極は前記第４接続点に接続されている。

前記第１半導体スイッチは、前記給電線の前記第１接続点と前記第２接続点との間の部分に介装され、同第１接続点から同第２接続点へ流れる電流のみを遮断することができる。前記第２半導体スイッチは、前記給電線の前記第２接続点と前記第３接続点との間の部分に介装され、同第２接続点から同第３接続点へ流れる電流のみを遮断することができる。前記第３半導体スイッチは、前記給電線の前記第３接続点と前記第４接続点との間の部分に介装され、同第３接続点から同第４接続点へ流れる電流のみを遮断することができる。

前記第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチのそれぞれは、例えば、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子と、同スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードと、を組み合わせることによって構成される。第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチのそれぞれは、内包するスイッチング素子が遮断状態にあるときに片方向の電流のみを遮断し、このときの半導体スイッチの状態は「遮断状態」とも称呼される。一方、第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチのそれぞれは、内包するスイッチング素子が導通状態にあるときに両方向の電流を導通し、このときの半導体スイッチの状態は「導通状態」とも称呼される。

例えば、第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチのそれぞれが内包するスイッチング素子のいずれかに短絡故障が発生すると、その半導体スイッチは何れの方向に流れる電流も遮断できなくなる。このときの半導体スイッチの状態は「短絡故障」とも称呼される。

前記第１電圧センサは、前記第１直流電源の端子間電圧である第１電圧を検出する。
前記第２電圧センサは、前記第２直流電源の端子間電圧である第２電圧を検出する。
前記第１電流センサは、前記第１直流電源の正極と前記第１接続点とを結ぶ給電線から前記第１接続点に流入する電流である第１電流を検出する。
前記第２電流センサは、前記第２直流電源の正極と前記第２接続点とを結ぶ給電線から前記第２接続点に流入する電流である第２電流を検出する。

前記システムメインリレーは、前記第１直流電源及び前記第２直流電源のいずれか一方に流れる電流を遮断することができる。

前記制御部は、前記第１半導体スイッチ乃至前記第３半導体スイッチのそれぞれの導通状態を制御することによって、前記第１直流電源と前記第２直流電源とを前記負荷回路に対して並列に接続するパラレル接続モードと、同第１直流電源と同第２直流電源とを同負荷回路に対して直列に接続するシリーズ接続モードと、を選択的に実行する。

加えて、前記制御部は、前記第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチを遮断状態に制御しているときに電池間短絡発生の有無を判定する。前記制御部は、電池間短絡が発生していると判定したとき、前記システムメインリレーを遮断する。即ち、前記制御部は、前記第１直流電源及び前記第２直流電源のいずれか一方に流れる電流を遮断する。

前記制御部による電池間短絡発生の有無の判定方法について説明する。第１電圧が第２電圧よりも高い場合、第１半導体スイッチに短絡故障が発生すれば、第１直流電源が出力する電力によって第２直流電源が充電される電池間短絡が発生する（図７の太線Ｂ１を参照。）。この場合、第１直流電源から前記給電線を介して第２直流電源へ流入する電流が発生するので、第１電流は正の値となり、第２電流は負の値となる。

一方、第１電圧が第２電圧よりも低い場合、第３半導体スイッチに短絡故障が発生すれば、第２直流電源が出力する電力によって第１直流電源が充電される電池間短絡が発生する（図８の太線Ｂ２を参照。）。この場合、第２直流電源から前記給電線を介して第１直流電源へ流入する電流が発生するので、第２電流は正の値となり、第１電流は負の値となる。

いずれの場合であっても電池間短絡が発生すれば、第１直流電源及び第２直流電源の両方が電力を負荷回路へ正常に供給している場合と比較して、第１直流電源と第２直流電源とのうち端子間電圧の高い直流電源から端子間電圧の低い直流電源へ流入する電流が増加する。その結果、第１電流の大きさと第２電流の大きさとの差分の大きさは小さくなる。

従って、前記制御部は、以下の第１条件及び第２条件のいずれか一方の条件が成立しているとき、電池間短絡が発生していると判定することができる。
（第１条件）前記第１電圧が前記第２電圧より高い場合
前記第１電流が所定の正の第１電流閾値より大きく、
前記第２電流が所定の負の第２電流閾値より小さく、且つ、
同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第３電流閾値より小さい。
（第２条件）前記第１電圧が前記第２電圧より小さい場合
前記第２電流が所定の正の第４電流閾値より大きく、
前記第１電流が所定の負の第５電流閾値より小さく、且つ、
同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第６電流閾値より小さい。

電池間短絡発生の有無の判定に用いられる上記判定条件は「短絡判定条件」とも称呼される。例えば、第１直流電源及び／又は第２直流電源に対して並列に接続されたコンデンサが存在していても、電池間短絡が発生したとき、コンデンサの端子間電圧が直流電源の端子間電圧と等しくなれば短絡判定条件が成立する。同様に、第１直流電源と第１接続点と間に介装されたリアクトル及び／又は第２直流電源と第２接続点と間に介装されたリアクトルが存在していても、電池間短絡が発生したとき、リアクトルに発生する自己誘導起電力が「０」となれば短絡判定条件が成立する。

このように、本システムは、短絡判定条件に基づいて電池間短絡の発生を検出することができる。本システムは、電池間短絡の発生を検出したとき、システムメインリレーを遮断することによって第１直流電源及び第２直流電源のいずれか一方に流れる電流を遮断する。その結果、第１直流電源及び第２直流電源のうちの他方の直流電源が出力する電力を上記負荷回路に供給することができる。

従って、本発明装置によれば、スイッチング素子の短絡故障に起因して電池間短絡が発生した場合であっても負荷回路への直流電力の供給を継続することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電源システム（本システム）が搭載される車両の概略図である。 ２つの蓄電池の端子間電圧と高圧側電圧との関係に基づいて決定される本システムの接続モード及び昇圧動作の有無を示した表である。 本システムの接続モードのそれぞれに対するスイッチング素子のそれぞれの状態を示した表である。 本システムがパラレル接続モードを実行する場合の等価回路を表した概略図である。 本システムが別のパラレル接続モードを実行する場合の等価回路を表した概略図である。 本システムがシリーズ接続モードを実行する場合の等価回路を表した概略図である。 本システムに電池間短絡が発生したときの電流経路を表す部分回路図である。 本システムに別の電池間短絡が発生したときの電流経路を表す部分回路図である。 本システムの制御部が実行する電池間短絡検出処理ルーチンを表したフローチャートである。

（構成）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る電源システム１０（以下、「本システム」とも称呼される。）について説明する。本システムは、図１に概略構成が表された車両１に搭載されている。車両１は、電気自動車である。

本システムは、第１給電部２０、第２給電部３０、スイッチ部４０及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０を含んでいる。車両１は、更に、インバータ６０及び電動機７０を備えている。

第１給電部２０は、第１蓄電池２１、第１コンデンサ２２、第１リアクトル２３、第１システムメインリレー（ＳＭＲ）２４を含んでいる。

第１蓄電池２１は、充放電が可能なリチウムイオン電池である。第１蓄電池２１の正極（Ｐ１）及び負極（Ｎ１）は、一対の給電線（ＰＬ１、ＮＬ１）のそれぞれの一端と接続されている。一対の給電線（ＰＬ１、ＮＬ１）のそれぞれの他端は、スイッチ部４０に接続されている。

第１コンデンサ２２は、一対の給電線（ＰＬ１、ＮＬ１）の間に接続されている。即ち、第１コンデンサ２２は、第１蓄電池２１と並列に接続されている。第１コンデンサ２２は、第１蓄電池２１の正極と負極との間の端子間電圧Ｖ１を平滑化する。
第１リアクトル２３は、給電線（ＰＬ１）の第１コンデンサ２２とスイッチ部４０との間の部分に介装されている。

第１システムメインリレー２４は、第１正極開閉器２４ａ及び第１負極開閉器２４ｂを含んでいる。第１正極開閉器２４ａは、給電線（ＰＬ１）の第１蓄電池２１と第１コンデンサ２２との間の部分に介装されている。第１負極開閉器２４ｂは、給電線（ＮＬ１）の第１蓄電池２１と第１コンデンサ２２との間の部分に介装されている。第１システムメインリレー２４は、第１蓄電池２１に流れる電流を遮断することができる。

第２給電部３０は、第２蓄電池３１、第２コンデンサ３２、第２リアクトル３３、第２システムメインリレー（ＳＭＲ）３４を含んでいる。

第２蓄電池３１は、充放電が可能なリチウムイオン電池である。第２蓄電池３１の正極（Ｐ２）及び負極（Ｎ２）は、一対の給電線（ＰＬ２、ＮＬ２）のそれぞれの一端と接続されている。一対の給電線（ＰＬ２、ＮＬ２）のそれぞれの他端は、スイッチ部４０に接続されている。

第２コンデンサ３２は、一対の給電線（ＰＬ２、ＮＬ２）の間に接続されている。即ち、第２コンデンサ３２は、第２蓄電池３１と並列に接続されている。第２コンデンサ３２は、第２蓄電池３１の正極と負極との間の端子間電圧Ｖ２を平滑化する。
第２リアクトル３３は、給電線（ＰＬ２）の第２コンデンサ３２とスイッチ部４０との間の部分に介装されている。

第２システムメインリレー３４は、第２正極開閉器３４ａ及び第２負極開閉器３４ｂを含んでいる。第２正極開閉器３４ａは、給電線（ＰＬ２）の第２蓄電池３１と第２コンデンサ３２との間の部分に介装されている。第２負極開閉器３４ｂは、給電線（ＮＬ２）の第２蓄電池３１と第２コンデンサ３２との間の部分に介装されている。第２システムメインリレー３４は、第２蓄電池３１に流れる電流を遮断することができる。

スイッチ部４０は、第１ダイオード４１ａ〜第３ダイオード４３ａ及び上端ダイオード４４ａ、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂ並びに給電線（ＦＲ）を含んでいる。第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのそれぞれは、図示しない過電流検出装置を備えている。即ち、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのそれぞれに所定の閾値を超える電流が流れたとき、後述するＥＣＵ５０に対して過電流の発生が通知される。

給電線（ＦＲ）は、接続点Ｃ０〜接続点Ｃ４を含んでいる。接続点Ｃ０〜接続点Ｃ４は、接続点Ｃ０、接続点Ｃ１、接続点Ｃ２、接続点Ｃ３及び接続点Ｃ４の順に並んでいる。給電線（ＦＲ）の一端にある接続点Ｃ０は、給電線（ＰＨ）の一端と接続されている。給電線（ＦＲ）の他端にある接続点Ｃ４は、給電線（ＮＨ）の一端と接続されている。

第１ダイオード４１ａ（便宜上、「第１ダイオードＤ１」とも称呼される。）は、給電線（ＦＲ）の接続点Ｃ１と接続点Ｃ２との間の部分に介装され、カソードが接続点Ｃ１側にあり且つアノードが接続点Ｃ２側にある。第１ＩＧＢＴ４１ｂ（便宜上、「第１スイッチング素子ＳＷ１」とも称呼される。）は、第１ダイオード４１ａに逆並列接続されている。第１ダイオード４１ａと第１ＩＧＢＴ４１ｂとの組合せは、便宜上「第１半導体スイッチ」とも称呼される。

第２ダイオード４２ａ（便宜上、「第２ダイオードＤ２」とも称呼される。）は、給電線（ＦＲ）の接続点Ｃ２と接続点Ｃ３との間の部分に介装され、カソードが接続点Ｃ２側にあり且つアノードが接続点Ｃ３側にある。第２ＩＧＢＴ４２ｂ（便宜上、「第２スイッチング素子ＳＷ２」とも称呼される。）は、第２ダイオード４２ａに逆並列接続されている。第２ダイオード４２ａと第２ＩＧＢＴ４２ｂとの組合せは、便宜上「第２半導体スイッチ」とも称呼される。

第３ダイオード４３ａ（便宜上、「第３ダイオードＤ３」とも称呼される。）は、給電線（ＦＲ）の接続点Ｃ３と接続点Ｃ４との間の部分に介装され、カソードが接続点Ｃ３側にあり且つアノードが接続点Ｃ４側にある。第３ＩＧＢＴ４３ｂ（便宜上、「第３スイッチング素子ＳＷ３」とも称呼される。）は、第３ダイオード４３ａに逆並列接続されている。第３ダイオード４３ａと第３ＩＧＢＴ４３ｂとの組合せは、便宜上「第３半導体スイッチ」とも称呼される。

上端ダイオード４４ａは、給電線（ＦＲ）の接続点Ｃ０と接続点Ｃ１との間の部分に介装され、カソードが接続点Ｃ０側にあり且つアノードが接続点Ｃ１側にある。上端ＩＧＢＴ４４ｂは、上端ダイオード４４ａに逆並列接続されている。

接続点Ｃ１には第１給電部２０の給電線（ＰＬ１）が接続されている。接続点Ｃ２には第２給電部３０の給電線（ＰＬ２）が接続されている。接続点Ｃ３には第１給電部２０の給電線（ＮＬ１）が接続されている。接続点Ｃ４には第２給電部３０の給電線（ＮＬ２）が接続されている。

給電線（ＰＨ）の他端は正極接続点（Ｐ３）に接続されている。給電線（ＮＨ）の他端は負極接続点（Ｎ３）に接続されている。正極接続点（Ｐ３）及び負極接続点（Ｎ３）のそれぞれは、後述するインバータ６０に接続されている。

スイッチ部４０は、後述する第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂの導通状態の制御によって、第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１の出力する直流電圧を昇圧し、その昇圧された電圧をインバータ６０に印加する。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１、ＣＰＵ５１が実行するプログラム及びマップ等を記憶するＲＯＭ５２並びにデータを一時的に記憶するＲＡＭ５３を含むマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５０は、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂ、第１システムメインリレー２４及び第２システムメインリレー３４の状態（導通状態及び遮断状態）並びにインバータ６０を制御する。ＥＣＵ５０は、後述する第１電流センサ８１、第２電流センサ８２、第１電圧センサ８３及び第２電圧センサ８４と接続されている。

インバータ６０は、スイッチ部４０が正極接続点（Ｐ３）と負極接続点（Ｎ３）との間に出力した直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電力に変換して電動機７０に出力する。便宜上、インバータ６０は「負荷回路」とも称呼される。

インバータ６０は、電動機７０が発電機として動作するとき、電動機７０が出力した交流電力を直流電力に変換して正極接続点（Ｐ３）と負極接続点（Ｎ３）との間、即ち、スイッチ部４０に出力する。この場合、スイッチ部４０は、後述する第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂの導通状態の制御によって、その直流電圧を降圧し、その降圧された電圧を第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１に印加する。その結果、第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１が充電される。

電動機７０は、回転磁界を発生させる３相巻線（コイル）を備えるステータと、その回転磁界と吸引又は反発する磁気力によってトルクを発生させる永久磁石を備えるロータと、を含む。電動機７０は、電動機として動作するとともに発電機として動作することも可能である。電動機７０は、電動機として動作するとき、車両１の駆動力（車両を走行させるためのトルク）を発生させる。

第１電流センサ８１は、第１リアクトル２３に流れる電流Ａ１を表す信号を発生させる。第１リアクトル２３から接続点Ｃ１の方向に電流が流れているとき、電流Ａ１は正の値となる。換言すれば、第１電流センサ８１は、給電線（ＰＬ１）から接続点Ｃ１に流入する電流を検出する。便宜上、電流Ａ１は「第１電流」とも称呼される。

第２電流センサ８２は、第２リアクトル３３に流れる電流Ａ２を表す信号を発生させる。第２リアクトル３３から接続点Ｃ２の方向に電流が流れているとき、電流Ａ２は正の値となる。換言すれば、第２電流センサ８２は、給電線（ＰＬ２）から接続点Ｃ２に流入する電流を検出する。便宜上、電流Ａ２は「第２電流」とも称呼される。

第１電圧センサ８３は、第１蓄電池２１の端子間電圧Ｖ１を表す信号を発生させる。第２電圧センサ８４は、第２蓄電池３１の端子間電圧Ｖ２を表す信号を発生させる。便宜上、端子間電圧Ｖ１は「第１電圧」とも称呼され、端子間電圧Ｖ２は「第２電圧」とも称呼される。

（作動）
ＥＣＵ５０のＣＰＵ５１（以下、単に「ＣＰＵ」とも称呼される。）は、第１ＩＧＢＴ４１ｂ又は第３ＩＧＢＴ４３ｂの短絡故障に起因する電池間短絡の発生を検出するため、後述する電池間短絡検出処理を実行する。電池間短絡の発生時、ＣＰＵは、第２蓄電池３１の電力のみによって車両１を走行させる縮退運転を実行する。

先ず、ＣＰＵが実行する第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂの状態（導通状態及び遮断状態）の制御について説明する。ＣＰＵは、車両１の作動中、第１システムメインリレー２４及び第２システムメインリレー３４を導通状態に維持する。

ＣＰＵは、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂのいずれか一方を導通状態に維持することによって第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１が互いに並列接続された状態でインバータ６０に電力を供給するパラレル接続モードを実行する。パラレル接続モードを実行する要求があるとき、第１蓄電池２１の端子間電圧Ｖ１及び第２蓄電池３１の端子間電圧Ｖ２のそれぞれが、高圧側電圧ＶＨとなる（即ち、Ｖ１＝Ｖ２＝ＶＨ）。更に、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２が後述する昇圧動作によって昇圧される場合、昇圧後の電圧Ｖ１及び昇圧後の電圧Ｖ２のそれぞれが、高圧側電圧ＶＨと等しくなる。

或いは、ＣＰＵは、第２ＩＧＢＴ４２ｂを導通状態に維持することによって第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１が互いに直列接続された状態でインバータ６０に電力を供給するシリーズ接続モードを実行する。シリーズ接続モードを実行する要求があるとき、第１蓄電池２１の端子間電圧Ｖ１と第２蓄電池３１の端子間電圧Ｖ２との和が高圧側電圧ＶＨとなる（即ち、Ｖ１＋Ｖ２＝ＶＨ）。更に、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２が後述する昇圧動作によって昇圧される場合、昇圧後の電圧Ｖ１及び昇圧後の電圧Ｖ２の和が、高圧側電圧ＶＨと等しくなる。

ＣＰＵは、パラレル接続モードとシリーズ接続モードとを選択的に実行する。図２は、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２並びに目標高圧側電圧ＶＨ＊の間の大小関係に基づいて決定される接続モード及び昇圧動作の有無を示している。図３は、接続モードのそれぞれに対する第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂの状態（導通状態及び遮断状態）を示している。パラレル接続モード及びシリーズ接続モードの詳細について以下に説明する。

１ パラレル接続モード
パラレル接続モードを実行する要求があるとき、ＣＰＵは、第１蓄電池２１の端子間電圧Ｖ１と第２蓄電池３１の端子間電圧Ｖ２との大小関係に応じて本システムの作動状態を切り替える。

１−１ 電圧Ｖ１＜電圧Ｖ２の場合
パラレル接続モードを実行する要求があるとき、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも低ければ、ＣＰＵは、第１ＩＧＢＴ４１ｂを導通状態に維持する。その結果、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１がインバータ６０に対して並列に接続される。この場合における本システムの等価回路を図４に示す。第１ＩＧＢＴ４１ｂを導通状態に維持することによって実現されるパラレル接続モードは「第１パラレル接続モード」とも称呼される。

（１ａ）この状態において、第２ＩＧＢＴ４２ｂが導通状態にあり且つ第３ＩＧＢＴ４３ｂが遮断状態にあるとき、第１蓄電池２１の正極から第１リアクトル２３を経て第１蓄電池２１の負極へ電流が流れるので、第１リアクトル２３にエネルギーが蓄積される。その後、第２ＩＧＢＴ４２ｂが遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３に蓄積されたエネルギーが解放され、インバータ６０に供給される。その結果、第１蓄電池２１が発生させる電圧Ｖ１が昇圧後電圧Ｖｐａ１に昇圧され、昇圧後電圧Ｖｐａ１がインバータ６０に印加される。即ち、この場合、第１給電部２０及びスイッチ部４０は、第２ＩＧＢＴ４２ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第２ＩＧＢＴ４２ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｐａ１とすると、昇圧後電圧Ｖｐａ１は下記式（１）により表される。

Ｖｐａ１＝｛１／（１−Ｄｐａ１）｝・Ｖ１ ……（１）

ここで、デューティー比（通流率）は、スイッチング素子が遮断状態から導通状態に切り替わった時点から、その後、遮断状態に切り替わり、再度、導通状態に切り替わる時点までの時間（即ち、スイッチング周期）に対してスイッチング素子が導通状態にある時間の比である。

（１ｂ）一方、第２ＩＧＢＴ４２ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが共に導通状態にあるとき、第２蓄電池３１の正極から第２リアクトル３３を経て第２蓄電池３１の負極へ電流が流れるので、第１リアクトル２３に加えて第２リアクトル３３にもエネルギーが蓄積される。その後、第２ＩＧＢＴ４２ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂの少なくとも一方が遮断状態に変化すると、第２リアクトル３３に蓄積されたエネルギーが解放され、インバータ６０に供給される。その結果、第２蓄電池３１が発生させる電圧Ｖ２が昇圧後電圧Ｖｐａ２に昇圧され、昇圧後電圧Ｖｐａ２がインバータ６０に印加される。即ち、この場合、第２給電部３０及びスイッチ部４０は、第２ＩＧＢＴ４２ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第２ＩＧＢＴ４２ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｐａ２とすると、昇圧後電圧Ｖｐａ２は下記式（２）により表される。

Ｖｐａ２＝｛１／（１−Ｄｐａ２）｝・Ｖ２ ……（２）

上記式（１）及び式（２）から理解されるように、第１蓄電池２１の昇圧率Ｒｖ１（昇圧率Ｒｖ１＝昇圧後電圧Ｖｐａ１／端子間電圧Ｖ１）は、デューティー比Ｄｐａ１が大きいほど大きくなる。更に、第２蓄電池３１の昇圧率Ｒｖ２（昇圧率Ｒｖ２＝昇圧後電圧Ｖｐａ２／端子間電圧Ｖ２）は、デューティー比Ｄｐａ２が大きいほど大きくなる。

第２ＩＧＢＴ４２ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが共に導通状態である時間は、第２ＩＧＢＴ４２ｂのみが導通状態である時間よりも短い或いは等しいので、デューティー比Ｄｐａ２は、デューティー比Ｄｐａ１以下である（即ち、Ｄｐａ１≧Ｄｐａ２）。従って、昇圧率Ｒｖ１≧昇圧率Ｒｖ２である。

一方、昇圧後電圧Ｖｐａ１及び昇圧後電圧Ｖｐａ２は、いずれも高圧側電圧ＶＨと等しい（即ち、Ｖｐａ１＝Ｖｐａ２＝ＶＨ）。昇圧率Ｒｖ１≧昇圧率Ｒｖ２であるので、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を共に高圧側電圧ＶＨまで昇圧させるためには電圧Ｖ１≦電圧Ｖ２である必要がある。換言すれば、ＣＰＵは、パラレル接続モードの実行要求が発生しているとき、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも低ければ（即ち、Ｖ１＜Ｖ２）、第１パラレル接続モードを選択する。他方、ＣＰＵは、パラレル接続モードの実行要求が発生しているとき、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも高ければ（即ち、Ｖ１＞Ｖ２）、後述する第２パラレル接続モードを選択する。

（２ａ）インバータ６０の発生させる直流電圧によって第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１が充電されるとき、上端ＩＧＢＴ４４ｂが制御される。より具体的に述べると、上端ＩＧＢＴ４４ｂが導通状態にあり且つ第３ＩＧＢＴ４３ｂが遮断状態にあるとき、インバータ６０が発生させる直流電圧（即ち、高圧側電圧ＶＨ）によって正極接続点（Ｐ３）から第２リアクトル３３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、第２リアクトル３３にエネルギーが蓄積される。その後、上端ＩＧＢＴ４４ｂが遮断状態に変化すると、第２リアクトル３３に蓄積されたエネルギーが解放される。即ち、この場合、インバータ６０の発生させる電圧が降圧され、その降圧された電圧が第２蓄電池３１に印加される。即ち、第２給電部３０及びスイッチ部４０は、上端ＩＧＢＴ４４ｂが上アーム素子として機能する降圧チョッパ回路として作動する。

（２ｂ）上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが共に導通状態にあるとき、インバータ６０が発生させる直流電圧によって正極接続点（Ｐ３）から第１リアクトル２３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、第２リアクトル３３に加えて第１リアクトル２３にもエネルギーが蓄積される。その後、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂの少なくとも一方が遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３に蓄積されたエネルギーが解放される。即ち、この場合、インバータ６０の発生させる電圧が降圧され、その降圧された電圧が第１蓄電池２１に印加される。換言すれば、第１給電部２０及びスイッチ部４０は、上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが上アーム素子として機能する降圧チョッパ回路として作動する。

１−２ 電圧Ｖ１＞電圧Ｖ２の場合
前述したように、パラレル接続モードを実行する要求がある場合、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも高ければ、ＣＰＵは、第３ＩＧＢＴ４３ｂを導通状態に維持する。その結果、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１がインバータ６０に対して並列に接続される。この場合における本システムの等価回路を図５に示す。第３ＩＧＢＴ４３ｂを導通状態に維持することによって実現されるパラレル接続モードは「第２パラレル接続モード」とも称呼される。

（１ａ）この状態において、第２ＩＧＢＴ４２ｂが導通状態にあり且つ第１ＩＧＢＴ４１ｂが遮断状態にあるとき、第２蓄電池３１の正極から第２リアクトル３３を経て第２蓄電池３１の負極へ電流が流れるので、第２リアクトル３３にエネルギーが蓄積される。その後、第２ＩＧＢＴ４２ｂが遮断状態に変化すると、第２リアクトル３３に蓄積されたエネルギーが解放され、インバータ６０に供給される。その結果、第２蓄電池３１が発生させる電圧Ｖ２が昇圧後電圧Ｖｐｂ２に昇圧され、昇圧後電圧Ｖｐｂ２がインバータ６０に印加される。即ち、この場合、第２給電部３０及びスイッチ部４０は、第２ＩＧＢＴ４２ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第２ＩＧＢＴ４２ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｐｂ２とすると、昇圧後電圧Ｖｐｂ２は下記式（３）により表される。

Ｖｐｂ２＝｛１／（１−Ｄｐｂ２）｝・Ｖ２ ……（３）

（１ｂ）一方、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第２ＩＧＢＴ４２ｂが共に導通状態にあるとき、第１蓄電池２１の正極から第１リアクトル２３を経て第１蓄電池２１の負極へ電流が流れるので、第２リアクトル３３に加えて第１リアクトル２３にもエネルギーが蓄積される。その後、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第２ＩＧＢＴ４２ｂの少なくとも一方が遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３に蓄積されたエネルギーが解放され、インバータ６０に供給される。その結果、第１蓄電池２１が発生させる電圧Ｖ１が昇圧後電圧Ｖｐｂ１に昇圧され、昇圧後電圧Ｖｐｂ１がインバータ６０に印加される。即ち、この場合、第１給電部２０及びスイッチ部４０は、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第２ＩＧＢＴ４２ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第１ＩＧＢＴ４１ｂ及び第２ＩＧＢＴ４２ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｐｂ１とすると、昇圧後電圧Ｖｐｂ１は下記式（４）により表される。

Ｖｐｂ１＝｛１／（１−Ｄｐｂ１）｝・Ｖ１ ……（４）

（２ａ）インバータ６０の発生させる直流電圧によって第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１を充電されるとき、上端ＩＧＢＴ４４ｂが制御される。より具体的に述べると、上端ＩＧＢＴ４４ｂが導通状態にあり且つ第１ＩＧＢＴ４１ｂが遮断状態にあるとき、インバータ６０が発生させる直流電圧（高圧側電圧ＶＨ）によって正極接続点（Ｐ３）から第１リアクトル２３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、によって第１リアクトル２３にエネルギーが蓄積される。その後、上端ＩＧＢＴ４４ｂが遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３に蓄積されたエネルギーが解放される。即ち、この場合、インバータ６０の発生させる電圧が降圧され、その降圧された電圧が第１蓄電池２１に印加される。即ち、第１給電部２０及びスイッチ部４０は、上端ＩＧＢＴ４４ｂが上アーム素子として機能する降圧チョッパ回路として作動する。

（２ｂ）上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第１ＩＧＢＴ４１ｂが共に導通状態にあるとき、インバータ６０が発生させる直流電圧によって正極接続点（Ｐ３）から第２リアクトル３３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、第１リアクトル２３に加えて第２リアクトル３３にもエネルギーが蓄積される。その後、上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第１ＩＧＢＴ４１ｂの少なくとも一方が遮断状態に変化すると、第２リアクトル３３に蓄積されたエネルギーが解放される。即ち、この場合、インバータ６０の発生させる電圧が降圧され、その降圧された電圧が第２蓄電池３１に印加される。換言すれば、第２給電部３０及びスイッチ部４０は、上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第１ＩＧＢＴ４１ｂが上アーム素子として機能する降圧チョッパ回路として作動する。

２ シリーズ接続モード
シリーズ接続モードを実行する要求があるとき、ＣＰＵは、第２ＩＧＢＴ４２ｂを導通状態に維持する。その結果、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１がインバータ６０に対して直列に接続される。この場合における本システムの等価回路を図６に示す。

（１ａ）この状態において、第１ＩＧＢＴ４１ｂが導通状態にあるとき、第１蓄電池２１の正極から第１リアクトル２３を経て第１蓄電池２１の負極へ電流が流れるので、第１リアクトル２３にエネルギーが蓄積される。その後、第１ＩＧＢＴ４１ｂが遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３に蓄積されたエネルギーが開放され、インバータ６０に供給される。その結果、第１蓄電池２１が発生させる電圧Ｖ１が昇圧後電圧Ｖｓ１に昇圧される。即ち、この場合、第１給電部２０及びスイッチ部４０は、第１ＩＧＢＴ４１ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第１ＩＧＢＴ４１ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｓ１とすると、昇圧後電圧Ｖｓ１は下記式（５）により表される。

Ｖｓ１＝｛１／（１−Ｄｓ１）｝・Ｖ１ ……（５）

（１ｂ）一方、第３ＩＧＢＴ４３ｂが導通状態にあるとき、第２蓄電池３１の正極から第２リアクトル３３を経て第２蓄電池３１の負極へ電流が流れるので、第２リアクトル３３にエネルギーが蓄積される。その後、第３ＩＧＢＴ４３ｂが遮断状態に変化すると、第２リアクトル３３に蓄積されたエネルギーが開放され、インバータ６０に供給される。その結果、第２蓄電池３１が発生させる電圧Ｖ２が昇圧後電圧Ｖｓ２に昇圧される。即ち、この場合、第２給電部３０及びスイッチ部４０は、第３ＩＧＢＴ４３ｂが下アーム素子として機能する昇圧チョッパ回路として作動する。

下アーム素子（即ち、第３ＩＧＢＴ４３ｂ）の通流率をデューティー比Ｄｓ２とすると、昇圧後電圧Ｖｓ２は下記式（６）により表される。

Ｖｓ２＝｛１／（１−Ｄｓ２）｝・Ｖ２ ……（６）

シリーズ接続モードの実行時、高圧側電圧ＶＨは、昇圧後電圧Ｖｓ１及び昇圧後電圧Ｖｓ２の和に等しい（即ち、ＶＨ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２）。即ち、昇圧後電圧Ｖｓ１及び昇圧後電圧Ｖｓ２の和に等しい電圧がインバータ６０に印加される。

（２）インバータ６０の発生させる直流電圧によって第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１が充電されるとき、上端ＩＧＢＴ４４ｂが制御される。より具体的に述べると、上端ＩＧＢＴ４４ｂが導通状態にあるとき、インバータ６０が発生させる直流電圧（高圧側電圧ＶＨ）によって正極接続点（Ｐ３）から第１リアクトル２３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、第１リアクトル２３にエネルギーが蓄積される。同様に、上端ＩＧＢＴ４４ｂが導通状態にあるとき、正極接続点（Ｐ３）から第２リアクトル３３を経て負極接続点（Ｎ３）に電流が流れるので、第２リアクトル３３にエネルギーが蓄積される。

或いは、上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂが共に導通状態にあるとき、第１リアクトル２３にのみエネルギーが蓄積される。一方、上端ＩＧＢＴ４４ｂ及び第１ＩＧＢＴ４１ｂが共に導通状態にあるとき、第２リアクトル３３にのみエネルギーが蓄積される。

その後、上端ＩＧＢＴ４４ｂが遮断状態に変化すると、第１リアクトル２３及び第２リアクトル３３のそれぞれに蓄積されたエネルギーが解放される。この場合、インバータ６０の発生させる電圧が降圧され、その降圧された電圧が第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１のそれぞれに印加される。即ち、この場合、第１給電部２０及び／又は第２給電部３０並びにスイッチ部４０は、上端ＩＧＢＴ４４ｂが上アーム素子として機能する降圧チョッパ回路として作動する。

３ パラレル接続モード及びシリーズ接続モードの選択
ＣＰＵは、高圧側電圧ＶＨの目標値である目標高圧側電圧ＶＨ＊に応じてパラレル接続モード及びシリーズ接続モードのいずれか一方を接続モードとして選択する。ＣＰＵは、電動機７０の要求出力が高くなるほど目標高圧側電圧ＶＨ＊を高い値に設定する。

ＣＰＵは、目標高圧側電圧ＶＨ＊が低いとき、パラレル接続モード（具体的には、第１パラレル接続モード及び第２パラレル接続モードのいずれか一方）を選択する。ＣＰＵは、パラレル接続モードを実行する要求があるとき、電圧Ｖ１及び／又は電圧Ｖ２が目標高圧側電圧ＶＨ＊よりも低ければ（即ち、Ｖ１＜ＶＨ＊及び／又はＶ２＜ＶＨ＊が成立すれば）、上述したパラレル接続モードにおける昇圧処理を実行する。

ＣＰＵは、目標高圧側電圧ＶＨ＊が高くなるほど、デューティー比Ｄｐａ１及びデューティー比Ｄｐａ２、又は、デューティー比Ｄｐｂ１及びデューティー比Ｄｐｂ２を高い値に設定する。デューティー比が高くなるほど第１リアクトル２３及び／又は第２リアクトル３３に蓄積されるエネルギーが大きくなる。そのため、デューティー比が高いとき、蓄積されるエネルギーが第１リアクトル２３及び／又は第２リアクトル３３の容量（蓄積できるエネルギーの実質的な最大値）を越える可能性がある。

一方、デューティー比が同一であれば上記スイッチング周期が短くなるほどスイッチング素子（本例において、上記下アーム素子）の導通状態が継続する時間が短くなるので、リアクトルに蓄積されるエネルギー量の最大値が小さくなる。そのため、デューティー比が高いとき、第１リアクトル２３及び／又は第２リアクトル３３に蓄積されるエネルギー量の最大値を低下させるため、スイッチング素子のスイッチング周期を短くする必要がある。

しかし、デューティー比が同一であればスイッチング周期が短くなるほどスイッチング素子が導通状態と遮断状態との間で切り替わる単位時間当たりの回数が増加するので、スイッチング損失が、スイッチング周期が長い場合と比較して大きくなる。換言すれば、デューティー比が高くなるとスイッチング損失が増大し得る。そこで、目標高圧側電圧ＶＨ＊が電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の和よりも高くなると（即ち、電圧Ｖ１＋電圧Ｖ２＜目標高圧側電圧ＶＨ＊が成立すれば）、ＣＰＵは、シリーズ接続モードを選択する。

シリーズ接続モードにおける昇圧処理が実行されるとき、デューティー比は、目標高圧側電圧ＶＨ＊が同一であれば、パラレル接続モードにおいて昇圧処理を実行される場合と比較して小さくなる。その結果、目標高圧側電圧ＶＨ＊が上昇した場合であっても、スイッチング損失の増大を回避することができる。

（電池間短絡検出処理の概要）
次に、ＣＰＵが実行する電池間短絡検出処理について説明する。

第１ＩＧＢＴ４１ｂが常に導通した状態となる短絡故障が発生した場合、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも高ければ（即ち、電圧Ｖ１＞電圧Ｖ２であれば）、第３ＩＧＢＴ４３ｂが導通状態であるか遮断状態であるかに拘わらず第３ダイオード４３ａが導通する。そのため、図７の太線Ｂ１によって表されるように、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１が互いに直列に接続される閉回路が形成される電池間短絡が発生する。このとき、第１蓄電池２１が出力する電力によって第２蓄電池３１が充電される。更に、上述した第１ＩＧＢＴ４１ｂのスイッチング（導通状態と遮断状態との間の切り替え）に基づく昇圧動作及び降圧動作並びに第１パラレル接続モードの実行が不可能となる。

或いは、第３ＩＧＢＴ４３ｂに短絡故障が発生した場合、電圧Ｖ２が電圧Ｖ１よりも高ければ（即ち、電圧Ｖ１＜電圧Ｖ２であれば）、第１ＩＧＢＴ４１ｂが導通状態であるか遮断状態であるかに拘わらず第１ダイオード４１ａが導通する。そのため、図８の太線Ｂ１によって表されるように、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１が互いに直列に接続される閉回路が形成される電池間短絡が発生する。このとき、第２蓄電池３１が出力する電力によって第１蓄電池２１が充電される電池間短絡が発生する。更に、上述した第３ＩＧＢＴ４３ｂのスイッチングに基づく昇圧動作及び降圧動作並びに第２パラレル接続モードの実行が不可能となる。

加えて、電池間短絡が発生したとき、第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１の電圧差が大きければ、この閉回路に流れる電流が過大となる。そこで、ＣＰＵは、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのそれぞれが備える過電流検出装置のいずれかが、過電流（所定値を上回る大きさの電流）を検出したとき、電池間短絡検出処理を実行する。

より具体的に述べると、ＣＰＵは、過電流の検出時、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのそれぞれを遮断状態に制御する。更に、ＣＰＵは、電池間短絡発生の有無を判定する。

電池間短絡の有無を判定するための条件は「短絡判定条件」とも称呼される。電圧Ｖ１＞電圧Ｖ２である場合、短絡判定条件は、
（ａ１）電流Ａ１が正の定数αより大きく（即ち、０＜α＜Ａ１）、
（ｂ１）電流Ａ２が「定数αの符号が反転した値」より小さく（即ち、Ａ２＜−α＜０）、且つ、
（ｃ）電流Ａ１の大きさと電流Ａ２の大きさとの差分が正の定数βより小さい（即ち、−β＜｜Ａ１｜−｜Ａ２｜＜β）、
ときに成立する。即ち、Ｖ１＞Ｖ２、Ａ１＞α、Ａ２＜−α且つ｜Ａ１＋Ａ２｜＜βであるとき、短絡判定条件が成立する。この条件は便宜上「第１条件」とも称呼される。

一方、電圧Ｖ１＜電圧Ｖ２である場合、短絡判定条件は、
（ａ２）電流Ａ２が正の定数αより大きく（即ち、０＜α＜Ａ２）、
（ｂ２）電流Ａ１が「定数αの符号が反転した値」より小さく（即ち、Ａ１＜−α＜０）、且つ、
（ｃ）電流Ａ１の大きさと電流Ａ２の大きさとの間の差が正の定数βより小さい（即ち、−β＜｜Ａ１｜−｜Ａ２｜＜β）、
ときに成立する。即ち、Ｖ１＜Ｖ２、Ａ１＜−α、Ａ２＞α且つ｜Ａ１＋Ａ２｜＜βであるとき、短絡判定条件が成立する。この条件は便宜上「第２条件」とも称呼される。

なお、定数αは便宜上「第１電流閾値」又は「第４電流閾値」とも称呼され、「定数αの符号が反転した値（即ち、−α）」は便宜上「第２電流閾値」又は「第５電流閾値」とも称呼される。定数βは便宜上「第３電流閾値」又は「第６電流閾値」とも称呼される。

ＣＰＵは、短絡判定条件が成立したとき、第１システムメインリレー２４を遮断することによって第１蓄電池２１を電源システム１０から電気的に切り離す。車両１は、第２蓄電池３１が出力する電力によって走行を継続することができる。即ち、ＣＰＵは、車両１の縮退運転を実行する。

短絡判定条件の成立時、第１ＩＧＢＴ４１ｂ又は第３ＩＧＢＴ４３ｂが短絡故障によって常に導通状態となっているので、上述した昇圧動作及び降圧動作を正常に実行することができない虞がある。そのため、ＣＰＵは、縮退運転の実行中、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂを遮断状態に制御する。従って、インバータ６０には第２蓄電池３１の端子間電圧Ｖ２が印加される（即ち、電圧ＶＨ＝電圧Ｖ２となる）。

（具体的作動）
電池間短絡検出処理の実行時におけるＣＰＵの具体的な作動を、図９にフローチャートにより表された「電池間短絡検出処理ルーチン」を参照しながら説明する。ＣＰＵは、本ルーチンを所定の時間が経過する毎に実行する。

即ち、適当なタイミングになると、ＣＰＵはステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのいずれかが過電流を検出しているか否かを判定する。この時点で過電流が検出されていなければ、ＣＰＵは、ステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、過電流が検出されていれば、ＣＰＵは、ステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂのそれぞれを遮断状態に制御する。次いで、ＣＰＵは、ステップ９１５に進み、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも高いか否かを判定する。

電圧Ｖ１が電圧Ｖ２よりも高ければ、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、上記条件（ａ１）、（ｂ１）及び（ｃ）がすべて成立しているか否かを判定する。これらの条件が成立していれば、ＣＰＵは、ステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９２５乃至ステップ９４０の処理を順に実行する。

ステップ９２５：ＣＰＵは、第１ＩＧＢＴ４１ｂに短絡故障が発生していると判定する。
ステップ９３０：ＣＰＵは、第１システムメインリレー２４（即ち、第１正極開閉器２４ａ及び第１負極開閉器２４ｂ）を遮断する。
ステップ９３５：ＣＰＵは、車両１の運転席のダッシュボードに配設された警告灯（不図示）を点灯させる。
ステップ９４０：ＣＰＵは、第１蓄電池２１に流れる電流を遮断した状態で上記縮退運転を開始する。
次いで、ＣＰＵは、ステップ９９５に進み本ルーチンを終了する。

一方、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２以下であれば、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４５に進み、上記条件（ａ２）、（ｂ２）及び（ｃ）がすべて成立しているか否かを判定する。これらの条件が成立していれば、ＣＰＵは、ステップ９４５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９５０に進んで第３ＩＧＢＴ４３ｂに短絡故障が発生していると判定する。次いで、ＣＰＵは、ステップ９３０に進む。

なお、短絡判定条件が成立していなければ、ＣＰＵは、ステップ９２０又はステップ９４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直接進む。

以上、説明したように、本システム（電源システム１０）は、
負荷回路（インバータ６０）が接続され、同負荷回路に対して直流電力を供給するために用いられる正極接続点（Ｐ３）及び負極接続点（Ｎ３）と、
前記正極接続点と前記負極接続点とを接続し、同正極接続点と同負極接続点との間にある第１接続点（Ｃ１）、同第１接続点と同負極接続点との間にある第２接続点（Ｃ２）、同第２接続点と同負極接続点との間にある第３接続点（Ｃ３）、及び、同第３接続点と同負極接続点との間に第４接続点（Ｃ４）を有する給電線と、
前記第１接続点に正極が接続され、前記第３接続点に負極が接続された第１直流電源（２１）と、
前記第２接続点に正極が接続され、前記第４接続点に負極が接続された第２直流電源（３１）と、
前記給電線の前記第１接続点と前記第２接続点との間の部分に介装され、同第１接続点から同第２接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第１半導体スイッチ（第１ダイオード４１ａ及び第１ＩＧＢＴ４１ｂ）と、
前記給電線の前記第２接続点と前記第３接続点との間の部分に介装され、同第２接続点から同第３接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第２半導体スイッチ（第２ダイオード４２ａ及び第２ＩＧＢＴ４２ｂ）と、
前記給電線の前記第３接続点と前記第４接続点との間の部分に介装され、同第３接続点から同第４接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第３半導体スイッチ（第３ダイオード４３ａ及び第３ＩＧＢＴ４３ｂ）と、
前記第１半導体スイッチ乃至前記第３半導体スイッチのそれぞれの導通状態を制御することによって、前記第１直流電源と前記第２直流電源とを前記負荷回路に対して並列に接続するパラレル接続モードと、同第１直流電源と同第２直流電源とを同負荷回路に対して直列に接続するシリーズ接続モードと、を選択的に実行する制御部（ＥＣＵ５０）と、
を備える電源システムであって、
前記第１直流電源の端子間電圧である第１電圧（電圧Ｖ１）を検出する第１電圧センサ（８３）と、
前記第２直流電源の端子間電圧である第２電圧（電圧Ｖ２）を検出する第２電圧センサ（８４）と、
前記第１直流電源の正極と前記第１接続点とを結ぶ給電線（ＰＬ１）から前記第１接続点に流入する電流である第１電流（電流Ａ１）を検出する第１電流センサ（８１）と、
前記第２直流電源の正極と前記第２接続点とを結ぶ給電線（ＰＬ２）から前記第２接続点に流入する電流である第２電流（電流Ａ２）を検出する第２電流センサ（８２）と、
前記第１直流電源及び前記第２直流電源のいずれか一方に流れる電流を遮断することができるシステムメインリレー（第１システムメインリレー２４又は第２システムメインリレー３４）
を備え、
前記制御部は、
前記第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチを遮断状態に制御しているときであって（図９のステップ９０５）、前記第１電圧が前記第２電圧より高く（図９のステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定）、前記第１電流が所定の正の第１電流閾値より大きく、前記第２電流が所定の負の第２電流閾値より小さく、且つ、同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第３電流閾値より小さい（図９のステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定）、及び、前記第１電圧が前記第２電圧より小さく（図９のステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定）、前記第２電流が所定の正の第４電流閾値より大きく、前記第１電流が所定の負の第５電流閾値より小さく、且つ、同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第６電流閾値より小さい（図９のステップ９４５にて「Ｙｅｓ」と判定）、のいずれか一方が成立するとき、前記システムメインリレーを遮断する（図９のステップ９３０）ように構成されている。

本システムによれば、電池間短絡の発生を速やかに検出することができる。更に、本システムは、電池間短絡の発生時、その電池間短絡を解消しインバータ６０への電力供給を継続することができる。

以上、本発明に係る電源システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、本発明は、駆動力源として電動機を搭載した車両に適用される車両の電源システムはもとより、駆動力源として更に内燃機関を搭載した車両（即ち、ハイブリッド車両）に適用される電源システムにも及ぶ。

加えて、本実施形態において、第１電流閾値及び第２電流閾値並びに第４電流閾値及び第５電流閾値のそれぞれは、絶対値が互いに等しい値（即ち、α）であった。しかし、これら４つの電流閾値の絶対値は互いに異なっていても良い。更に、本実施形態において、第３電流閾値及び第６電流閾値は、互いに等しい値（即ち、β）であった。しかし、これら２つの電流閾値は互いに異なっていても良い。

加えて、本実施形態に係るＥＣＵ５０は、過電流の検出時に電池間短絡発生の有無を判定していた。しかし、ＥＣＵ５０は、過電流の検出時以外のタイミング（例えば、車両１の始動時）にて電池間短絡発生の有無を判定しても良い。

加えて、ＥＣＵ５０は、電池間短絡の検出時、第１システムメインリレー２４を遮断することによって車両１の縮退運転を実行していた。しかし、ＥＣＵ５０は、電池間短絡の検出時、第２システムメインリレー３４を遮断することによって車両１の縮退運転を実行しても良い。

加えて、ＥＣＵ５０は、上記短絡判定条件が成立するとき、電池間短絡が発生していると判定していた。しかし、ＥＣＵ５０は、上記短絡判定条件が成立した状態が所定の期間継続したとき、電池間短絡が発生していると判定しても良い。

加えて、本実施形態において第１蓄電池２１及び第２蓄電池３１は、リチウムイオン電池であった。しかし、第１蓄電池２１及び／又は第２蓄電池３１は、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタ等のリチウムイオン電池とは異なる種類の充放電可能な直流電源であっても良い。

加えて、本実施形態においてスイッチ部４０は、スイッチング素子として第１ＩＧＢＴ４１ｂ〜第３ＩＧＢＴ４３ｂ及び上端ＩＧＢＴ４４ｂを備えていた。しかし、スイッチ部４０は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ及びＧＴＯサイリスタ等を備えていても良い。

車両…１、電源システム…１０、第１蓄電池…２１、第１システムメインリレー…２４、第２蓄電池…３１、第２システムメインリレー…３４、スイッチ部…４０、ＥＣＵ…５０、インバータ…６０、電動機…７０。

Claims (1)

1. 負荷回路が接続され、同負荷回路に対して直流電力を供給するために用いられる正極接続点及び負極接続点と、
   前記正極接続点と前記負極接続点とを接続し、同正極接続点と同負極接続点との間にある第１接続点、同第１接続点と同負極接続点との間にある第２接続点、同第２接続点と同負極接続点との間にある第３接続点、及び、同第３接続点と同負極接続点との間にある第４接続点を有する特定給電線と、
   前記第１接続点に正極が接続され、前記第３接続点に負極が接続された第１直流電源と、
   前記第２接続点に正極が接続され、前記第４接続点に負極が接続された第２直流電源と、
   前記給電線の前記第１接続点と前記第２接続点との間の部分に介装され、同第１接続点から同第２接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第１半導体スイッチと、
   前記給電線の前記第２接続点と前記第３接続点との間の部分に介装され、同第２接続点から同第３接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第２半導体スイッチと、
   前記給電線の前記第３接続点と前記第４接続点との間の部分に介装され、同第３接続点から同第４接続点へ流れる電流のみを遮断することができる第３半導体スイッチと、
   前記第１半導体スイッチ乃至前記第３半導体スイッチのそれぞれの導通状態を制御することによって、前記第１直流電源と前記第２直流電源とを前記負荷回路に対して並列に接続するパラレル接続モードと、同第１直流電源と同第２直流電源とを同負荷回路に対して直列に接続するシリーズ接続モードと、を選択的に実行する制御部と、
   を備える電源システムであって、
   前記第１直流電源の端子間電圧である第１電圧を検出する第１電圧センサと、
   前記第２直流電源の端子間電圧である第２電圧を検出する第２電圧センサと、
   前記第１直流電源の正極と前記第１接続点とを結ぶ給電線から前記第１接続点に流入する電流である第１電流を検出する第１電流センサと、
   前記第２直流電源の正極と前記第２接続点とを結ぶ給電線から前記第２接続点に流入する電流である第２電流を検出する第２電流センサと、
   前記第１直流電源及び前記第２直流電源のいずれか一方に流れる電流を遮断することができるシステムメインリレーと、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１半導体スイッチ乃至第３半導体スイッチを遮断状態に制御しているときであって、前記第１電圧が前記第２電圧より高く、前記第１電流が所定の正の第１電流閾値より大きく、前記第２電流が所定の負の第２電流閾値より小さく、且つ、同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第３電流閾値より小さいという第１条件、及び、前記第１電圧が前記第２電圧より小さく、前記第２電流が所定の正の第４電流閾値より大きく、前記第１電流が所定の負の第５電流閾値より小さく、且つ、同第１電流の大きさと同第２電流の大きさとの差分の大きさが所定の第６電流閾値より小さいという第２条件、のいずれか一方の条件が成立するとき、前記システムメインリレーを遮断するように構成された、
   電源システム。
   

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