JP4396666B2 - 電源システムおよびそれを備える車両 - Google Patents

Description

この発明は、複数の蓄電部を有する電源システムおよびそれを備える車両に関し、特に高効率性および過渡安定性を両立するための技術に関する。

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えたりするために、二次電池やキャパシタなどからなる蓄電部を搭載している。

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は、蓄電部の充放電容量をより大きくすることが望ましい。蓄電部の充放電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、特開２００３−２０９９６９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か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。

一方、複数の蓄電部を搭載する場合には、各蓄電部に対応付けて同数の電圧変換部（上記のブースト／バック直流・直流コンバータに相当）が必要となる。このような電圧変換部では、電圧変換動作に係る損失が発生するので、可能な限りこのような損失を低減することが望ましい。

電圧変換動作に係る損失を低減する方法として、特開平０９−２１９９６８号公報（特許文献２）には、軽負荷の場合に消費電力を低減可能な昇圧型電源装置が開示されている。この昇圧型電源装置によれば、負荷が軽いときに大きなインダクタンス値を示し、負荷が重いときに小さなインダクタンス値を示す、インダクタ切替手段を備える。
特開２００３−２０９９６９号公報 特開平０９−２１９９６８号公報 特開２００４−１６６４４３号公報 特開平０８−２８９４１０号公報

一般的に、車両に搭載されるようなインダクタは、積層されたケイ素鋼板などからなるコア（磁心）と、コアに巻回されたコイルとで構成され、体積および重量が比較的大きくなる。そのため、特開２００３−２０９９６９号公報（特許文献１）に開示されるような複数の蓄電部を搭載する車両において、複数の電圧変換部の各々について、負荷に応じて切替えられる少なくとも２個のインダクタを配置することは、配置スペースおよび搭載重量などの観点から好ましくない。さらに、搭載重量の増加により、電圧変換動作に係る損失の低減による省エネ効果を打消してしまうことも想定される。

一方、電圧変換動作に係る損失を低減するために、高効率のインダクタを用いることも考えられる。しかしながら、このような高効率のインダクタは、コアに生じるヒステリシス損失などを低減するように設計されているため、インダクタに流れる電流が比較的小さくても、コアに磁化飽和を生じてしまう。このような磁化飽和の結果、インダクタのインダクタンス値が変動して、過渡安定性が低下するという別の問題が生じる可能性がある。

そこで、この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高効率性および過渡安定性を両立させた、複数の蓄電部を有する電源システムおよびそれを備える車両を提供することである。

この発明のある局面に従えば、この発明は、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る。こ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、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各々は、インダクタと、対応の蓄電部からインダクタに流れる電流を制御可能に構成され、インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含み、複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなる。さらに、第１群および第２群の電圧変換部に含まれるインダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、第１群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなり、第２群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和を維持可能である。さらに、第１群および第２群の電圧変換部は、互いに分担して負荷装置に電力を供給する。

この発明のある局面によれば、第１群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなる。一方、第２群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和を維持可能である。

このため、第１群の電圧変換部の各々においては、インダクタのコアを磁化飽和させるまでの電流が許容されるので、高効率ながら少ない電流磁界で磁化飽和を生じるインダクタを用いることができる。したがって、第１群の電圧変換部の各々における電圧変換動作に係る損失を低減できる。一方、第２群の電圧変換部の各々においては、インダクタのコアが磁化不飽和を維持するので、インダクタのインダクタンス値が安定する。したがって、第２群の電圧変換部の各々における電圧変換動作の過渡安定性を維持できる。よって、電圧変換部における電圧変換動作に係る損失を低減しつつ、過渡安定性の低下を抑制できる。

この発明の別の局面に従えば、この発明は、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る。こ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、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各々は、インダクタと、対応の蓄電部からインダクタに流れる電流を制御可能に構成され、インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含む。さらに、複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなり、第１群および第２群の電圧変換部に含まれるインダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、第１群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、第２群の電圧変換部に含まれるコアに比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さい。さらに、第１群および第２群の電圧変換部は、互いに分担して負荷装置に電力を供給する。

この発明の別の局面によれば、第１群の電圧変換部に含まれるコアの各々は、第２群の電圧変換部に含まれるコアに比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さい。このため、第１群の電圧変換部の各々は、電圧変換動作に係る損失を低減できる。一方、第２群の電圧変換部の各々は、第１群の電圧変換部に含まれるコアに比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が大きいので、コアに磁化飽和を生じ難い。したがって、第２群の電圧変換部の各々における電圧変換動作の過渡安定性を維持できる。よって、電圧変換部における電圧変換動作に係る損失を低減しつつ、過渡安定性の低下を抑制できる。

好ましくは、負荷装置からの電力要求の定常成分を第１群の電圧変換部に分担させるとともに、電力要求の変動成分を第２群の電圧変換部に分担させるための分担電力決定手段をさらに備える。

より好ましくは、分担電力決定手段は、電力要求から定常成分を抽出する定常成分抽出手段と、電力要求から変動成分を抽出する変動成分抽出手段と、定常成分抽出手段によって抽出された定常成分に応じて、第１群の電圧変換部におけるスイッチング回路の各々を制御するための制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、変動成分抽出手段によって抽出された変動成分に応じて、第２群の電圧変換部におけるスイッチング回路の各々を制御するための制御信号を生成する第２の制御信号生成手段とを含む。

より好ましくは、分担電力決定手段は、変動成分抽出手段によって抽出された変動成分の大きさを判定する変動成分判定手段をさらに含み、変動成分判定手段によって変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判定されると、第１の制御信号生成手段は、第１群の電圧変換部に電力要求のすべてを負担させるための制御信号を生成する一方、第２の制御信号生成手段は、第２群の電圧変換部の各々における電圧変換動作を停止させるための制御信号を生成する。

また好ましくは、第１群および第２群の電圧変換部の各々は、インダクタを含んで構成されるチョッパ回路を含む。

この発明のさらに別の局面に従えば、この発明は、上述の電源システムと、当該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。

この発明によれば、高効率性および過渡安定性を両立させた、複数の蓄電部を有する電源システムおよびそれを備える車両を実現できる。

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。

図１は、本発明の実施の形態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ための駆動力発生部３との間で電力授受を行なう構成について例示する。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。

本実施の形態においては、２つの蓄電部を有する電源システム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へ返還するように構成されてもよい。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によって車輪（図示しない）へ伝達する。

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）とも機械的に連結される。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、一方のモータジェネレータをもっぱら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータをもっぱら発電機として機能させるように構成することもできる。

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Ｖｍ１，Ｖｍ２を取得し、当該逆起電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２に基づいて決定される電圧要求Ｖ_Ｌ ^＊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Ｖｍ１，Ｖｍ２より大きい電圧を電圧要求Ｖ_Ｌ ^＊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、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊を算出して電源システム１へ出力する。なお、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の符号を変化させることで、電力消費（正値）および電力回生（負値）といった駆動力発生部３における電力需給状態を電源システム１へ伝達する。

一方、電源システム１は、平滑コンデンサＣと、供給電流検出部１６と、供給電圧検出部１８と、第１のコンバータＣＯＮＶ１と、第２のコンバータＣＯＮＶ２と、第１の蓄電部ＢＡＴ１と、第２の蓄電部ＢＡＴ２と、出力電流検出部１０−１，１０−２と、出力電圧検出部１２−１，１２−２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交流分を低減する。

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

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や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子から構成される。

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、それぞれ対応の蓄電部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からの放電電流を目標電圧まで昇圧して供給電力を生成可能である。コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２のより詳細な構成については、後述する。

出力電流検出部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２本の電力線の一方に介挿され、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の入出力に係る出力電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

出力電圧検出部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２本の電力線の線間に接続され、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の出力電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２を検出し、その検出結果を制御部２へ出力する。

制御部２は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求Ｖ_Ｌ ^＊および電力要求Ｐ_Ｌ ^＊と、供給電流検出部１６から受けた供給電流Ｉｈと、供給電圧検出部１８から受けた供給電圧Ｖｈと、出力電流検出部１０−１，１０−２から受けた出力電流Ｉｂ１，Ｉｂ２と、出力電圧検出部１２−１，１２−２から受けた出力電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２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における電圧変換動作を制御する。特に、制御部２は、駆動力発生部３からの電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の定常成分をコンバータＣＯＮＶ１に分担させるとともに、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分をＣＯＮＶ２に分担させる。

本発明の実施の形態においては、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が「第１群の電圧変換部」に相当し、ＣＯＮＶ２が「第２群の電圧変換部」に相当する。また、制御部２が「分担電力決定手段」を実現する。

（コンバータの構成）
図２は、図１に示すコンバータ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、昇降圧型のチョッパ回路であり、インダクタＬ１と、スイッチング回路ＳＷ１と、平滑コンデンサＣ１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂとを含む。また、スイッチング回路ＳＷ１は、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とを含む。

正母線ＬＮ１Ａは、その一端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、その一端が蓄電部ＢＡＴ１の負側に接続され、他端が主負母線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の一端は、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、他端は、配線ＬＮ１Ｂに接続される。配線ＬＮ１Ｂは、インダクタＬ１と蓄電部ＢＡＴ１の正側とを電気的に接続する。

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。

スイッチング回路ＳＷ１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からインダクタＬ１に流れる電流を制御可能に構成される。すなわち、昇圧動作時には、トランジスタＱ１Ａがオン状態に維持される一方、トランジスタＱ１Ｂが、スイッチング指令ＰＷＣ１に応じてオン／オフされる。

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、トランジスタＱ１Ｂ、および負母線ＬＮ１Ｃの順に、蓄電部ＢＡＴ１からインダクタＬ１にポンプ電流Ｉｐが流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流Ｉｐにより電磁エネルギーとして電力を蓄積する。続いて、トランジスタＱ１Ｂがオンからオフに遷移すると、トランジスタＱ１Ｂを流れるポンプ電流Ｉｐは遮断される。すると、インダクタにおける電流の連続性から、インダクタＬ１は、トランジスタＱ１Ｂがオフになる直前に流れていた電流値を維持しようとする。その結果、インダクタＬ１は、ポンプ電流Ｉｐにより蓄積した電力（電磁エネルギー）をトランジスタＱ１Ａを介して、主正母線ＭＰＬへ放出する。以下、同様の動作が繰返される。

このように、スイッチング回路ＳＷ１は、インダクタＬ１における電力の蓄積／放出の繰返しによりコンバータＣＯＮＶ１における電圧変換動作を実現する。なお、コンバータＣＯＮＶ１の電圧変換動作に係る昇圧比（主正母線ＭＰＬ−主負母線ＭＮＬ間の電圧／配線ＬＮ１Ｂ−負母線ＬＮ１Ｃ間の電圧）は、スイッチング指令ＰＷＣ１のデューティー比に応じて定まる。

なお、本発明の実施の形態に従うコンバータＣＯＮＶ１は、双方向型のチョッパ回路であり、駆動力発生部３（図１）側から供給される電力を降圧して蓄電部ＢＡＴ１を充電することも可能である。このような降圧動作時においては、トランジスタＱ１Ａが、スイッチング指令ＰＷＣ１に応じてオン／オフされる一方、トランジスタＱ１Ｂがオフ状態に維持される。すなわち、トランジスタＱ１Ａのオン／オフに応じて、インダクタＬ１が電力の蓄積／放出を繰返す結果、降圧動作が実現される。なお、コンバータＣＯＮＶ１の電圧変換動作に係る降圧比（配線ＬＮ１Ｂ−負母線ＬＮ１Ｃ間の電圧／主正母線ＭＰＬ−主負母線ＭＮＬ間の電圧）についても、スイッチング指令ＰＷＣ１のデューティー比に応じて定まる。

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。

（インダクタの構成）
さらに、インダクタＬ１は、コア（磁心）ＣＲ１と、コアＣＲ１に巻回されたコイルＷＤ１とを含む。コイルＷＤ１は、らせん状に形成され、インダクタＬ１に流れる電流に応じた磁界（電流磁界）をコアＣＲ１に印加する。コアＣＲ１は、積層されたケイ素鋼板などの磁性体で構成され、インダクタＬ１に蓄積／放出される電力に応じて磁化される。すなわち、コアＣＲ１は、コイルＷＤ１に流れる電流により生じる磁界に応じて、透磁率に比例した磁束を内部に発生させる。

インダクタＬ２についても、上述したインダクタＬ１と同様に、コアＣＲ２と、コアに巻回されたコイルＷＤ２とを含む。

一般的に、コアは、形状的特性（積層方向や積層枚数など）および磁性体の物理的特性（方向性／無方向性など）に応じて、その磁化特性は比較的自由に選定することができる。コアの磁化特性を示す１つの指標として、磁化ヒステリシス（磁化履歴）がよく知られている。磁化ヒステリシスは、無磁化状態のコアに対して、所定の軸方向に沿って、交互に反対方向の磁界を印加した場合に生じる磁化の量を示す特性である。なお、インダクタＬ１，Ｌ２における所定の軸方向は、電力の蓄積／放出に伴って流れる電流により、コイルＷＤ１，ＷＤ２が生じる磁界方向に対応する。

図３は、コアＣＲ１，ＣＲ２の磁化特性の一例を示す図である。なお、図３は、コアＣＲ１，ＣＲ２の単位体積当たりの特性を示す。

図３を参照して、磁化特性は、横軸に印加される磁界の大きさおよび向きをとり、縦軸にコアＣＲ１，ＣＲ２に生じる単位体積当たりの磁化の量および向きをとった二次元のグラフで表わされる。図３に示すように、コアＣＲ１，ＣＲ２に生じる磁化は、印加された磁界の履歴（大きさおよび向き）に応じて定まる。すなわち、コアＣＲ１，ＣＲ２は、磁界を印加して一旦磁化されると、印加磁界をゼロにしたとしても、所定の残留磁化が残る。このような残留磁化などに起因して、コアＣＲ１，ＣＲ２には磁化ヒステリシスが生じる。このように、磁化特性の座標上において、磁化ヒステリシスを規定する曲線（曲線＃Ｐ１−Ｐ２−＃Ｐ３−＃Ｐ４−Ｐ５−＃Ｐ６−＃Ｐ１、および曲線Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５−Ｐ６−Ｐ１）を磁化ヒステリシスループと称す。

さらに、このような磁気ヒステリシスループで囲まれる面積は、インダクタＬ１，Ｌ２における電力の蓄積／放出の１サイクルあたりのヒステリシス損失に相当する。ヒステリシス損失は、インダクタにおけるいわゆる鉄損の主要素となる。したがって、ヒステリシスループで囲まれる面積が小さいほど、ヒステリシス損失が小さくなり、電圧変換動作に係る損失を低減できる。

後述するように、本発明の実施の形態においては、コアＣＲ１は、コアＣＲ２に比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さくなるように選定される。

一方、コアＣＲ１，ＣＲ２は、有限個の磁区で構成されると考えることができ、このような有限個の磁区のうち、磁化された数に応じて磁化量が定まる。そのため、コアＣＲ１，ＣＲ２が磁化される量も有限である。そこで、印加する磁界に応じて、磁化の量が増加する状態を磁化不飽和と称する一方、印加する磁界を大きくしても、それ以上に磁化の量が増加しない状態を磁化飽和と称する。すなわち、点＃Ｐ１および＃Ｐ４、もしくは点Ｐ１およびＰ４が磁化不飽和と磁化飽和との境界に相当する。そして、点＃Ｐ１，＃Ｐ４、および点Ｐ１，Ｐ４にそれぞれ対応する磁界を飽和磁界＃ＨｓおよびＨｓと称す。

特に、コアＣＲ１およびＣＲ２について、磁化飽和における磁化の量が同一の飽和磁化量Ｂｓであれば、コアＣＲ１は、コアＣＲ２に比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さくなるように選定されるので、飽和磁界＃Ｈｓ＜飽和磁界Ｈｓの関係が成立する。

一般的に、コアを有するインダクタは、コアを磁化不飽和に維持可能な電流範囲内で、電力の蓄積／放出が行なわれる。これは、コアの磁化飽和への到達により、インダクタンス値がしだいに減少して、コンバータの過渡安定性が低下することを回避するためである。すなわち、インダクタを流れるインダクタ電流によってコアが磁化飽和される場合には、当該電流値に応じて、インダクタのインダクタンス値に変動を生じるため、電圧変換能力が不安定化する。

そこで、本発明の実施の形態においては、各インダクタ電流の最大値において、飽和磁界＃Ｈｓを超え、かつ飽和磁界Ｈｓ以下であるような磁界がコアＣＲ１，ＣＲ２に対して印加されるように、コイルＷＤ１，ＷＤ２の巻数などが選定される。すなわち、インダクタＬ１に含まれるコアＣＲ１は、インダクタ電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなる一方で、インダクタＬ２に含まれるコアＣＲ２は、インダクタ電流の範囲内において磁化不飽和を維持可能である。

図４は、本発明の実施の形態に従うインダクタＬ１およびＬ２の直流重畳特性を示す。直流重畳特性は、インダクタ電流（絶対値）に対するインダクタンス値の関係を示すグラフである。なお、実際のインダクタ電流は、インダクタにおける電力の蓄積／放出に対応して流れる方向が交互に切り替わるが、直流重畳特性ではインダクタ電流の絶対値のみに着目している。

図４を参照して、インダクタ電流が流れていない状態、すなわちコアＣＲ１，ＣＲ２に何らの磁界も印加されていない状態において、インダクタＬ１のインダクタンス値はＺ１であり、インダクタＬ２のインダクタンス値はＺ２（＜Ｚ１）となる。

そして、インダクタＬ１は、コアＣＲ１に飽和磁界＃Ｈｓ（図３）が生じるインダクタ電流＃Ｉｓに到達するまでは、磁化不飽和を維持するので、インダクタンス値Ｚ１を維持する。インダクタ電流が＃Ｉｓを超えて増加すると、インダクタＬ１は、磁化飽和に到達し、そのインダクタンス値は漸減する。一方、インダクタＬ２は、コアＣＲ２に飽和磁界Ｈｓ（図３）が生じるインダクタ電流Ｉｓまで磁化不飽和を維持するので、インダクタンス値Ｚ２を維持する。

図４に示すように、インダクタＬ１は、インダクタＬ２に比較してヒステリシス損失を低減して高効率化を図れる一方、インダクタ電流が＃Ｉｓ以上となる領域において、インダクタンス値が漸減し、過渡安定性が低下する。一方、インダクタＬ２は、インダクタＬ１に比較してヒステリシス損失は大きいが、いずれのインダクタ電流に対してもインダクタンス値を維持できるため、コンバータにおける電圧変換動作の状態にかかわらず、高い過渡安定性を維持できる。

よって、それぞれインダクタＬ１およびＬ２を含むコンバータＣＯＮＶ１およびＣＯＮＶ２が互いに分担して駆動力発生部３に電力を供給することにより、電圧変換動作に係る損失を低減しつつ、過渡安定性を維持できる。また、インダクタＬ１およびＬ２の動作特性に着目して、制御部２（図１）は、駆動力発生部３からの電力要求に応じて、コンバータＣＯＮＶ１およびＣＯＮＶ２の各々に分担させる電力を最適化する。

なお、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の定格を必ずしも同一にする必要はない。コンバータでは、その定格電力（もしくは定格電流）に応じて必要なコアの量が定まるため、定格電力に対するインダクタでの損失の割合は、定格電力によらず、ほぼ一定値をとる。そして、この値は、コアの単位体積当たりのヒステリシス損失に依存する。本発明の実施の形態では、単位体積当たりのヒステリシス損失の大小関係でコアが特定される。そのため、定格値に対する損失で比較すると、いずれの定格値においても、コンバータＣＯＮＶ１は、コンバータＣＯＮＶ２に比較して高効率となる。すなわち、コンバータＣＯＮＶ１とコンバータＣＯＮＶ２との定格値比に応じて、得られる効果量に違いは生じるが、いずれの定格値であっても、高効率化の効果を得ることができる。

また、コンバータの定格値が異なる場合には、インダクタ電流の最大値およびそれにより生じる磁界も異なる。そのため、上述したような、コアＣＲ１を磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもするインダクタ電流の範囲、およびコアＣＲ２を磁化不飽和に維持可能なインダクタ電流の範囲を実現するために、コンバータの定格値に応じて、コイルＷＤ１，ＷＤ２の巻数などが最適に設計される。

（コンバータにおける電力の分担）
上述したようなコンバータＣＯＮＶ１およびＣＯＮＶ２の特性に基づいて、さまざまな規則に従って、電力の分担を最適化することが可能である。本発明の実施の形態においては、一例として、駆動力発生部３からの電力要求の定常成分をコンバータＣＯＮＶ１に分担させるとともに、駆動力発生部３からの電力要求の変動成分をコンバータＣＯＮＶ２に分担させる構成について示す。すなわち、高効率なコンバータＣＯＮＶ１に一定量の電力を分担させるとともに、高い過渡安定性を有するコンバータＣＯＮＶ２に変動する電力を分担させることで、高効率性および過渡安定性を両立できる。

ところで、負荷装置として駆動力発生部３が用いられる本実施の形態においては、車両１００の走行状況に応じて、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊は時間的に変化する。さらに、その変化の大きさも車両１００の走行状況に応じて変化する。

図５は、各コンバータにおける電力の分担の概略を説明するための図である。
図５（ａ）は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分が比較的大きい場合を示す。

図５（ｂ）は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分が比較的小さい場合を示す。
図５（ａ）を参照して、駆動力発生部３からの電力要求Ｐ_Ｌ ^＊は、車両１００の走行状況などに応じて時間的に変動する変動成分、および時間的に一定な定常成分に分けることができる。

そこで、制御部２は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の定常成分をコンバータＣＯＮＶ１に分担させるとともに、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分をコンバータＣＯＮＶ２に分担させる。具体的には、制御部２は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から定常成分および変動成分を抽出する。そして、制御部２は、抽出した定常成分に応じて、コンバータＣＯＮＶ１のスイッチング回路ＳＷ１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する一方、抽出した変動成分に応じて、コンバータＣＯＮＶ２のスイッチング回路ＳＷ２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２を生成する。

図５（ｂ）を参照して、車両１００が平坦な道路などを走行する場合などには、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分は比較的小さくなる。そこで、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊に占める変動成分が小さい場合には、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊のすべてをコンバータＣＯＮＶ１が負担するようにしてもよい。具体的には、制御部２は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から抽出された変動成分の大きさを判定する。そして、変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判断すると、制御部２は、コンバータＣＯＮＶ１に電力要求Ｐ_Ｌ ^＊を負担させるためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する一方、コンバータＣＯＮＶ２の電圧変換動作を停止させるためのスイッチング指令ＰＷＣ２（ゼロ信号）を生成する。

（制御構造）
図６は、制御部２における制御構造を示すブロック図である。

図６を参照して、制御部２は、定常成分抽出部３０と、変動成分抽出部４０と、第１の制御信号生成部３２と、第２の制御信号生成部４２と、変動成分判定部５０とを含む。

定常成分抽出部３０は、駆動力発生部３からの電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から定常成分Ｐｓｔ^＊を抽出し、第１の制御信号生成部３２および変動成分抽出部４０へ出力する。一例として、定常成分抽出部３０は、時間的に変動する電力要求Ｐ_Ｌ ^＊についての所定期間毎の最小値を、定常成分Ｐｓｔ^＊として抽出する。また、別の方法として、所定期間毎の電力要求Ｐ_Ｌ ^＊についての平均値を定常成分Ｐｓｔ^＊として抽出するようにしてもよい。

変動成分抽出部４０は、駆動力発生部３からの電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から変動成分Ｐｖａｒ^＊を抽出し、第２の制御信号生成部４２および変動成分判定部５０へ出力する。一例として、変動成分抽出部４０は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から定常成分抽出部３０によって抽出される定常成分Ｐｓｔ^＊を差引くことで、変動成分Ｐｖａｒ^＊を抽出する。また、別の方法として、所定の周波数以上の成分だけを抽出する高帯域フィルタなどを用いて、変動成分Ｐｖａｒ^＊を抽出してもよい。

第１の制御信号生成部３２は、定常成分抽出部３０によって抽出される定常成分Ｐｓｔ^＊に応じて、コンバータＣＯＮＶ１のスイッチング回路ＳＷ１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する。具体的には、第１の制御信号生成部３２は、電力コントローラ３４と、電圧コントローラ３６と、変調部（ＭＯＤ）３２とを含む。

電力コントローラ３４は、蓄電部ＢＡＴ１の出力電流Ｉｂ１と出力電圧Ｖｂ１との積に基づいて、コンバータＣＯＮＶ１の出力電力を算出する。そして、電力コントローラ３４は、当該算出したコンバータＣＯＮＶ１の出力電力が定常成分抽出部３０から受けた定常成分Ｐｓｔ^＊に一致するように制御出力（デューティー比）を決定し、電圧コントローラ３６へ出力する。また、後述するように、電力コントローラ３４は、変動成分判定部５０からの出力を受けるための割込入力（ＩＮＴ）を備える。

電圧コントローラ３６は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の供給電圧Ｖｈが駆動力発生部３から受けた電圧要求Ｖ_Ｌ ^＊に一致するように、電力コントローラ３４から受けた制御出力（デューティー比）を補償し、変調部（ＭＯＤ）３８へ出力する。

変調部３８は、電圧コントローラ３６から受けた制御出力（デューティー比）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。

第２の制御信号生成部４２は、変動成分抽出部４０によって抽出される変動成分Ｐｖａｒ^＊に応じて、コンバータＣＯＮＶ２のスイッチング回路ＳＷ２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２を生成する。具体的には、第２の制御信号生成部４２は、電力コントローラ４４と、電圧コントローラ４６と、変調部（ＭＯＤ）４８とを含む。

電力コントローラ４４は、上述した電力コントローラ３４において、蓄電部ＢＡＴ１の出力電流Ｉｂ１および出力電圧Ｖｂ１に代えて、蓄電部ＢＡＴ２の出力電流Ｉｂ２および出力電圧Ｖｂ２を用いたものと同様である。また、後述するように、電力コントローラ４４は、変動成分判定部５０からの出力を受けるための割込入力（ＩＮＴ）を備える。

電圧コントローラ４６および変調部４８は、それぞれ電圧コントローラ３６および変調部３８と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

変動成分判定部５０は、変動成分抽出部４０によって抽出される変動成分Ｐｖａｒ^＊の大きさを判定する。具体的には、変動成分判定部５０は、変動成分Ｐｖａｒ^＊の大きさが所定のしきい値以下であるか否かを判定する。そして、変動成分判定部５０は、変動成分Ｐｖａｒ^＊の大きさが所定のしきい値以下であると判定すると、コンバータＣＯＮＶ１に電力要求Ｐ_Ｌ ^＊のすべてを負担させるためのスイッチング指令ＰＷＣ１を生成させる一方、コンバータＣＯＮＶ２における電圧変換動作を停止させるためのスイッチング指令ＰＷＣ２を生成させる。

具体的には、変動成分判定部５０は、電力コントローラ３４に電力要求Ｐ_Ｌ ^＊を出力するとともに、電力コントローラ４４に「０」値（ゼロ）を出力する。そして、電力コントローラ３４は、割込入力として、変動成分判定部５０から電力要求Ｐ_Ｌ ^＊を与えられると、コンバータＣＯＮＶ１の出力電力が電力要求Ｐ_Ｌ ^＊に一致するように制御出力を決定し、電圧コントローラ３６へ出力する。また、電力コントローラ４４は、割込入力として、「０」値を与えられると、コンバータＣＯＮＶ２の出力電力が「０」値になるように制御出力を決定し、電圧コントローラ４６へ出力する。

なお、変動成分判定部５０は、車両１００の走行状況などに基づいて、電圧要求Ｖ_Ｌ ^＊の変動を予測し、当該予測に応じて、コンバータＣＯＮＶ２の電圧変換動作を停止するようにしてもよい。

図７は、制御部２における処理手順を示すフローチャートである。
図７を参照して、制御部２は、駆動力発生部３から電力要求Ｐ_Ｌ ^＊を取得する（ステップＳ１００）。そして、制御部２は、取得した電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から定常成分を抽出する（ステップＳ１０２）とともに、取得した電力要求Ｐ_Ｌ ^＊から変動成分を抽出する（ステップＳ１０４）。

さらに、制御部２は、抽出した電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分の大きさが所定のしきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

抽出した電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分の大きさが所定のしきい値以下でない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）には、制御部２は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の定常成分をコンバータＣＯＮＶ１の分担電力に決定するとともに、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分をコンバータＣＯＮＶ２の分担電力に決定する（ステップＳ１０８）。

抽出した電力要求Ｐ_Ｌ ^＊の変動成分の大きさが所定のしきい値以下である場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）には、制御部２は、電力要求Ｐ_Ｌ ^＊のすべてをコンバータＣＯＮＶ１の分担電力に決定するとともに、コンバータＣＯＮＶ２の分担電力をゼロに決定する（ステップＳ１１０）。

その後、制御部２は、上述のステップＳ１０６またはステップＳ１０８において決定したコンバータＣＯＮＶ１の分担電力に応じて、コンバータＣＯＮＶ１に対するスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する（ステップＳ１１２）。同時に、制御部２は、上述のステップＳ１０８またはステップＳ１１０において決定したコンバータＣＯＮＶ２の分担電力に応じて、コンバータＣＯＮＶ２に対するスイッチング指令ＰＷＣ２を生成する（ステップＳ１１４）。

以下、制御部２は、上述のステップＳ１００〜ステップＳ１１４の処理を電力要求Ｐ_Ｌ ^＊が遮断される、すなわち車両１００の作動が停止されるまで繰返す。

本発明の実施の形態によれば、コンバータＣＯＮＶ１に含まれるコアＣＲ１は、インダクタ電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなる。一方、コンバータＣＯＮＶ２に含まれるコアＣＲ２は、インダクタ電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和を維持可能である。このため、コンバータＣＯＮＶ１においては、コアＣＲ１を磁化飽和させるまでのインダクタ電流が許容されるので、高効率ながら少ない電流磁界で磁化飽和を生じるインダクタを用いることができる。したがって、コンバータＣＯＮＶ１における電圧変換動作に係る損失を低減できる。一方、コンバータＣＯＮＶ２においては、コアＣＲ２が磁化不飽和に維持されるので、インダクタＬ２のインダクタンス値が安定する。したがって、コンバータＣＯＮＶ２における電圧変換動作の過渡安定性を維持できる。よって、高効率性および過渡安定性を両立させた、電源システムおよびそれを備える車両を実現できる。

また、本発明の実施の形態によれば、コンバータＣＯＮＶ１におけるインダクタＬ１に含まれるコアＣＲ１は、コンバータＣＯＮＶ２におけるインダクタＬ２に含まれるコアＣＲ２に比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さい。このため、コンバータＣＯＮＶ１は、電圧変換動作に係る損失を低減できる。一方、コンバータＣＯＮＶ２のコアＣＲ２は、コンバータＣＯＮＶ１のコアＣＲ１に比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が大きいので、磁化飽和を生じ難い。したがって、コンバータＣＯＮＶ２における電圧変換動作の過渡安定性を維持できる。よって、高効率性および過渡安定性を両立させた、電源システムおよびそれを備える車両を実現できる。

また、本発明の実施の形態によれば、コンバータＣＯＮＶ１が駆動力発生部３からの電力要求の定常成分を分担するとともに、コンバータＣＯＮＶ２が変動成分を分担するように要求電力の分担が決定される。これにより、高効率なコンバータＣＯＮＶ１に一定量の電力を分担させることでより高効率化を図るとともに、高い過渡安定性を有するコンバータＣＯＮＶ２に変動する電力を分担させることでより過渡安定性を図ることができる。

また、本発明の実施の形態によれば、電力要求の変動成分が小さい場合には、コンバータＣＯＮＶ２の電圧変換動作が停止されるとともに、コンバータＣＯＮＶ１ですべての電力要求を負担する。これにより、高効率なコンバータＣＯＮＶ１の稼働率を高めることができ、電源システム全体としての効率をより高めることができる。

（変形例）
本発明は、上述したインダクタＬ１とインダクタＬ２との関係が保たれるのであれば、さらに複数の蓄電部およびコンバータを備える電源システムについても適用可能である。

図８は、本発明の実施の形態の変形例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８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り、駆動力発生部３およびＨＶ＿ＥＣＵ４については同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

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および対応の蓄電部ＢＡＴ１をＮ組に拡張した第１群電源部２００Ａと、コンバータＣＯＮＶ２および対応の蓄電部ＢＡＴ２をＭ組に拡張した第２群電源部２００Ｂとを含む。また、電源システム１＃は、図１に示す電源システム１と同様に、各コンバータに対応した出力電流検出部および出力電圧検出部、ならびに平滑コンデンサＣ、供給電流検出部１６、および供給電圧検出部１８（いずれも図示しない）を含む。

第１群電源部２００Ａは、コンバータＣＯＮＶ１−１〜ＣＯＮＶ１−Ｎおよび対応の蓄電部ＢＡＴ１−１〜ＢＡＴ１−Ｎを含む。また、第２群電源部２００Ｂは、コンバータＣＯＮＶ２−１〜ＣＯＮＶ２−Ｍおよび対応の蓄電部ＢＡＴ２−１〜ＢＡＴ２−Ｍを含む。

コンバータＣＯＮＶ１−１〜ＣＯＮＶ１−Ｎの各々は、必ずしも定格などを互いに同一にする必要はなく、コンバータＣＯＮＶ２−１〜ＣＯＮＶ２−Ｍの各々も、必ずしも定格などを互いに同一とする必要はない。しかしながら、コンバータＣＯＮＶ１−１〜ＣＯＮＶ１−Ｎの各々と、コンバータＣＯＮＶ２−１〜ＣＯＮＶ２−Ｍの各々とは、コンバータＣＯＮＶ１とコンバータＣＯＮＶ２との関係を保つように選定される。

すなわち、コンバータＣＯＮＶ１−１〜ＣＯＮＶ１−Ｎを構成するインダクタに含まれるコアの各々は、コンバータＣＯＮＶ２−１〜ＣＯＮＶ２−Ｍを構成するインダクタに含まれるコアに比較して、単位体積当たりの磁化ヒステリシスループの面積が小さくなるように選定される。

また、別の観点から見ると、コンバータＣＯＮＶ１−１〜ＣＯＮＶ１−Ｎに含まれるコアの各々は、当該インダクタ電流の範囲内において、磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなる。一方、コンバータＣＯＮＶ２−１〜ＣＯＮＶ２−Ｍに含まれるコアの各々は、当該インダクタ電流の範囲内において、磁化不飽和を維持可能である。

なお、上述の本発明の実施の形態においても言及したが、基本的に、各コンバータの定格値についての制限はない。そのため、第１群電源部２００Ａおよび第２群電源部２００Ｂのそれぞれに含まれる各コンバータについての定格値を必ずしも一致させる必要はない。そのため、各コンバータの定格値に応じて、上述したコアＣＲ１もしくはＣＲ２の特性を実現するように、各インダクタのコイルの巻数などを最適に選定する。

そして、制御部２＃は、第１群電源部２００Ａおよび第２群電源部２００Ｂの特性に基づいて、分担電力を決定する。一例として、制御部２＃は、駆動力発生部３からの電力要求の定常成分を第１群電源部２００Ａのコンバータに分担させるとともに、駆動力発生部３からの電力要求の変動成分を第２群電源部２００Ｂのコンバータに分担させる。

すなわち、高効率な第１群電源部２００Ａの各コンバータに一定量の電力を分担させるとともに、高い過渡安定性を有する第２群電源部２００Ｂの各コンバータに変動する電力を分担させることで、高効率性および過渡安定性を両立できる。

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

本発明の実施の形態の変形例においては、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ＣＯＮＶ１−１〜１−Ｎが「第１群の電圧変換部」に相当し、ＣＯＮＶ２−１〜２−Ｍが「第２群の電圧変換部」に相当する。また、制御部２＃が「分担電力決定手段」を実現する。

本発明の実施の形態の変形例によれば、３台以上のコンバータおよび蓄電部を備える構成であっても、上述の本発明の実施の形態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、駆動力発生部などの負荷装置の電力要求に応じて、コンバータおよび蓄電部の数を比較的自由に選定することができる。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、電力供給可能な電源システムおよびそれを備えた車両を実現できる。

なお、本発明の実施の形態およびそ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。 図１に示すコンバータの概略構成図である。 コアの磁化特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に従うインダクタの直流重畳特性を示す。 コンバータにおける電力の分担の概略を説明するための図である。 制御部における制御構造を示すブロック図である。 制御部における処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例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。

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 出力電流検出部、１２ 出力電圧検出部、１６ 供給電流検出部、１８ 供給電圧検出部、３０ 定常成分抽出部、３２ 第１の制御信号生成部、３４，４４ 電力コントローラ、３６，４６ 電圧コントローラ、３８，４８ 変調部、４０ 変動成分抽出部、４２ 第２の制御信号生成部、５０ 変動成分判定部、１００，１００＃ 車両、２００Ａ 第１群電源部、２００Ｂ 第２群電源部、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２ 蓄電部、Ｂｓ 飽和磁化量、Ｃ，Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２ コンバータ、ＣＲ１，ＣＲ２ コア、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ ダイオード、＃Ｈｓ，Ｈｓ 飽和磁界、Ｉｂ１，Ｉｂ２ 出力電流、Ｉｈ 供給電流、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２ インバータ、Ｉｐ ポンプ電流、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、Ｐ_Ｌ ^＊ 電力要求、Ｐｓｔ^＊ 定常成分、Ｐｖａｒ^＊ 変動成分、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ スイッチング指令、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ トランジスタ、ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング回路、Ｖｂ１，Ｖｂ２ 出力電圧、Ｖｈ 供給電圧、Ｖ_Ｌ ^＊ 電圧要求、Ｖｍ１，Ｖｍ２ 逆起電圧、ＷＤ１，ＷＤ２ コイル、Ｚ１，Ｚ２ インダクタンス値。

Claims (7)

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、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各々は、
   インダクタと、
   対応の前記蓄電部から前記インダクタに流れる電流を制御可能に構成され、前記インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含み、
   前記複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなり、
   前記第１群および第２群の電圧変換部に含まれる前記インダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、
   前記第１群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなり、
   前記第２群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和を維持可能であり、
   前記第１群および前記第２群の電圧変換部は、互いに分担して前記負荷装置に電力を供給するように構成され、
   前記電源システムは、前記負荷装置からの電力要求を前記第１群の電圧変換部および前記第２群の電圧変換部に分担させるための分担電力決定手段をさらに備え、
   前記分担電力決定手段は、
   前記電力要求から定常成分を抽出する定常成分抽出手段と、
   前記電力要求から変動成分を抽出する変動成分抽出手段と、
   前記変動成分抽出手段によって抽出された前記変動成分の大きさを判定する変動成分判定手段と、
   前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記電力要求の前記定常成分を前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記電力要求の前記変動成分を前記第２群の電圧変換部に分担させ、一方、前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判定された場合に、前記電力要求のすべてを前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記第２群の電圧変換部における電圧変換動作を停止させる制御手段とを含む、電源システム。
2. 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、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各々は、
   インダクタと、
   対応の前記蓄電部から前記インダクタに流れる電流を制御可能に構成され、前記インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含み、
   前記複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなり、
   前記第１群および第２群の電圧変換部に含まれる前記インダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、
   前記第１群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、前記第２群の電圧変換部に含まれる前記コアに比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さく、
   前記第１群および前記第２群の電圧変換部は、互いに分担して前記負荷装置に電力を供給するように構成され、
   前記電源システムは、前記負荷装置からの電力要求を前記第１群の電圧変換部および前記第２群の電圧変換部に分担させるための分担電力決定手段をさらに備え、
   前記分担電力決定手段は、
   前記電力要求から定常成分を抽出する定常成分抽出手段と、
   前記電力要求から変動成分を抽出する変動成分抽出手段と、
   前記変動成分抽出手段によって抽出された前記変動成分の大きさを判定する変動成分判定手段と、
   前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記電力要求の前記定常成分を前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記電力要求の前記変動成分を前記第２群の電圧変換部に分担させ、一方、前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判定された場合に、前記電力要求のすべてを前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記第２群の電圧変換部における電圧変換動作を停止させる制御手段とを含む、電源システム。
3. 前記分担電力決定手段は、
   前記定常成分抽出手段によって抽出された前記定常成分に応じて、前記第１群の電圧変換部における前記スイッチング回路の各々を制御するための制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、
   前記変動成分抽出手段によって抽出された前記変動成分に応じて、前記第２群の電圧変換部における前記スイッチング回路の各々を制御するための制御信号を生成する第２の制御信号生成手段とを含む、請求項１または２に記載の電源システム。
4. 前記第１群および第２群の電圧変換部の各々は、前記インダクタを含んで構成されるチョッパ回路を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記複数の蓄電部は、同一の種類である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 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、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各々は、
   インダクタと、
   対応の前記蓄電部から前記インダクタに流れる電流を制御可能に構成され、前記インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含み、
   前記複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなり、
   前記第１群および第２群の電圧変換部に含まれる前記インダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、
   前記第１群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和および磁化飽和のいずれにもなり、
   前記第２群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、当該インダクタを流れる電流の範囲内において磁化不飽和を維持可能であり、
   前記第１群および前記第２群の電圧変換部は、互いに分担して前記駆動力発生部に電力を供給するように構成され、
   前記電源システムは、前記負荷装置からの電力要求を前記第１群の電圧変換部および前記第２群の電圧変換部に分担させるための分担電力決定手段をさらに備え、
   前記分担電力決定手段は、
   前記電力要求から定常成分を抽出する定常成分抽出手段と、
   前記電力要求から変動成分を抽出する変動成分抽出手段と、
   前記変動成分抽出手段によって抽出された前記変動成分の大きさを判定する変動成分判定手段と、
   前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記電力要求の前記定常成分を前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記電力要求の前記変動成分を前記第２群の電圧変換部に分担させ、一方、前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判定された場合に、前記電力要求のすべてを前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記第２群の電圧変換部における電圧変換動作を停止させる制御手段とを含む、車両。
7. 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、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各々は、
   インダクタと、
   対応の前記蓄電部から前記インダクタに流れる電流を制御可能に構成され、前記インダクタにおける電力の蓄積／放出の繰返しにより電圧変換動作を実現するスイッチング回路とを含み、
   前記複数の電圧変換部は、少なくとも１つの電圧変換部を含む第１群の電圧変換部と、少なくとも１つの電圧変換部を含む第２群の電圧変換部とからなり、
   前記第１群および第２群の電圧変換部に含まれる前記インダクタの各々は、電力の蓄積／放出に応じて磁化されるコアを含み、
   前記第１群の電圧変換部に含まれる前記コアの各々は、前記第２群の電圧変換部に含まれる前記コアに比較して、単位体積当たりのヒステリシス損失が小さく、
   前記第１群および前記第２群の電圧変換部は、互いに分担して前記駆動力発生部に電力を供給するように構成され、
   前記電源システムは、前記負荷装置からの電力要求を前記第１群の電圧変換部および前記第２群の電圧変換部に分担させるための分担電力決定手段をさらに備え、
   前記分担電力決定手段は、
   前記電力要求から定常成分を抽出する定常成分抽出手段と、
   前記電力要求から変動成分を抽出する変動成分抽出手段と、
   前記変動成分抽出手段によって抽出された前記変動成分の大きさを判定する変動成分判定手段と、
   前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値を超えていると判定された場合に、前記電力要求の前記定常成分を前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記電力要求の前記変動成分を前記第２群の電圧変換部に分担させ、一方、前記変動成分判定手段によって前記変動成分の大きさが所定のしきい値以下であると判定された場合に、前記電力要求のすべてを前記第１群の電圧変換部に分担させるとともに、前記第２群の電圧変換部における電圧変換動作を停止させる制御手段とを含む、車両。

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