JP4501893B2

JP4501893B2 - 電源システムおよび車両

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Publication number: JP4501893B2
Application number: JP2006119401A
Authority: JP
Inventors: 真士市川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: US20090058329A1; EP2012406A1; US7750505B2; KR101038041B1; CN101427438B; EP2012406B1; RU2388130C1; BRPI0710911B1; CN101427438A; EP2012406A4; WO2007123222A1; KR20090003351A; BRPI0710911A2; JP2007295701A; BRPI0710911A8

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電源システムを搭載した車両に関し、特に蓄電部間における不要な電力移動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。しかしながら、たとえ、互いに同じＳＯＣをもつ電池同士であっても、それぞれの蓄電電圧値（開放端電圧値）が一致するとは限らない。各電池の電圧値は、ＳＯＣに加えて、電池温度や劣化度合などによって大きく変化するからである。

一方、システム起動時などにおいては、特許文献１の図１中において、バック・スイッチ３８がいずれもオンになるので、それぞれのブースト／バック直流・直流コンバータ１３（電圧変換部）を介して各電池同士が同一の高電圧直流バス４８（電力線）に並列接続される。そのため、各電池の電圧値が互いに異なっている場合には、電池間においてその電圧差に応じた電流が流れてしまい、電池間で不要な電力移動が生じて損失が増大するという問題点があった。

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、蓄電部間の不要な電力移動を抑制して損失発生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る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、複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値を取得する蓄電電圧値取得手段と、負荷装置の動作状況に応じて負荷装置への供給電力の電圧目標値を決定する電圧目標値決定手段とを備える。そして、複数の電圧変換部の各々は、電圧目標値決定手段によって決定された電圧目標値に従って電圧変換動作を実行し、電圧目標値決定手段は、蓄電電圧値取得手段によって取得された蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように電圧目標値を制限する。

この第１の発明によれば、複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように電圧目標値が制限され、この電圧目標値に従って複数の電圧変換部の各々が電圧変換動作を実行する。この電圧目標値は、電圧変換部の制御開始前において蓄電部により充電され得る電力線の電圧値以上になるので、各電圧変換部は、制御開始直後から電圧変換動作を開始する。これにより、各電圧変換部は、対応の蓄電部から電力線側へ電力を供給するように動作するので、電力線を介して他の蓄電部からの電力流入を回避できる。したがって、蓄電部間に電圧差が生じている場合であっても、蓄電部間の不要な電力移動を抑制できる。

好ましくは、この発明に係る電源システムは、負荷装置についての少なくとも１つの電圧要求値を取得する電圧要求値取得手段をさらに備え、電圧目標値決定手段は、さらに、電圧要求値取得手段によって取得された少なくとも１つの電圧要求値のうち最大の電圧要求値以上となるように、電圧目標値を決定する。

好ましくは、この発明に係る電源システムは、電力線の電圧値を検出する電圧値検出手段をさらに備え、複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、電圧値検出手段によって検出された電力線の電圧値を電圧目標値と一致させるための電圧フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行する。

好ましくは、複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、対応の蓄電部についての蓄電電圧値と電圧目標値との比に応じた値を反映する電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行する。

好ましくは、この発明に係る電源システムは、複数の蓄電部のうち少なくとも１つに入出力する電池電流値を検出する電池電流値検出手段をさらに備え、電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行される少なくとも１つの電圧変換部は、電池電流値検出手段によって検出された対応の蓄電部の電池電流値を各電流目標値と一致させるための電流フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行する。

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、複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値を取得する蓄電電圧値取得手段と、駆動力発生部の動作状況に応じて駆動力発生部への供給電力の電圧目標値を決定する電圧目標値決定手段とを含む。さらに、複数の電圧変換部の各々は、電圧目標値決定手段によって決定された電圧目標値に従って電圧変換動作を実行し、電圧目標値決定手段は、蓄電電圧値取得手段によって取得された蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように電圧目標値を制限する。

この第２の発明によれば、複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように電圧目標値が制限され、この電圧目標値に従って複数の電圧変換部の各々が電圧変換動作を実行する。この電圧目標値は、電圧変換部の制御開始前において蓄電部により充電され得る電力線の電圧値以上になるので、各電圧変換部は、制御開始直後から電圧変換動作を開始する。これにより、各電圧変換部は、対応の蓄電部から電力線側へ電力を供給するように動作するので、電力線を介して他の蓄電部からの電力流入を回避できる。したがって、蓄電部間に電圧差が生じている場合であっても、蓄電部間の不要な電力移動を抑制できる。

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、電源システムは、駆動力発生部についての少なくとも１つの電圧要求値を取得する電圧要求値取得手段をさらに備え、電圧目標値決定手段は、さらに、電圧要求値取得手段によって取得された少なくとも１つの電圧要求値のうち最大の電圧要求値以上となるように、電圧目標値を決定する。

好ましくは、電源システムは、電力線の電圧値を検出する電圧値検出手段をさらに備え、複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、電圧値検出手段によって検出された電力線の電圧値を電圧目標値と一致させるための電圧フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行する。

好ましくは、電源システムは、複数の蓄電部のうち少なくとも１つに入出力する電池電流値を検出する電池電流値検出手段をさらに備え、電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行される少なくとも１つの電圧変換部は、電池電流値検出手段によって検出された対応の蓄電部の電池電流値を各電流目標値と一致させるための電流フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて電圧変換動作を実行する。

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、蓄電部間の不要な電力移動を抑制して損失発生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可能に構成される。

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。また、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。

さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ４は、運転者などの操作により車両１００の起動指令であるイグニッションオン信号ＩＧＯＮを受けると、当該イグニッションオン信号ＩＧＯＮを制御部２へ出力する。

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、蓄電電圧値検出部１２−１，１２−２と、電池温度検出部１４−１，１４−２と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２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の放電電力を電圧目標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る。

蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、それぞれシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２およびコンバータ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、もしくは電気二重層キャパシタなどの比較的大容量の静電容量素子などからなる。

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。

蓄電電圧値検出部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の蓄電電圧値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。

システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、それぞれコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２と蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２との間に介挿され、制御部２から受けるリレー指令ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に応じて、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２と蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２とを電気的に接続／遮断する。

制御部２は、ＨＶ＿ＥＣＵ４からイグニッションオン信号ＩＧＯＮを受けると、リレー指令ＳＲＣ１，ＳＲＣ２を活性化し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンさせる。続いて、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、蓄電電圧値検出部１２−１，１２−２から受けた蓄電電圧値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へ与える。

具体的には、制御部２は、蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように、すなわち当該最大の蓄電電圧値を電圧目標値Ｖｈ^＊の最低値に制限しつつ、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求値Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊のうち高い方の値を供給電力の電圧目標値Ｖｈ^＊として決定する。そして、制御部２は、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２が電圧目標値Ｖｈ^＊に従って電圧変換動作を行なうようにスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。

特に本発明の実施の形態１においては、コンバータＣＯＮＶ１は、供給電圧値Ｖｈを電圧目標値Ｖｈ^＊と一致させるための電圧フィードバック制御要素と、蓄電部ＢＡＴ１の蓄電電圧値Ｖｂ１と電圧目標値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制御要素とを含む制御演算の結果に応じて、電圧変換動作を実行する。一方、コンバータＣＯＮＶ２は、電池電流値Ｉｂ２を電流目標値Ｉｂ２^＊と一致させるための電流フィードバック制御要素と、蓄電部ＢＡＴ２の蓄電電圧値Ｖｂ２と電圧目標値Ｖｈ^＊との比に応じた値（電圧変換比）を加算する電圧フィードフォワード制御要素とを含む制御演算の結果に応じて、電圧変換動作を実行する。なお、電流目標値Ｉｂ２^＊は、蓄電部ＢＡＴ２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge；以下では単に「ＳＯＣ」とも称す）および駆動力発生部３の電力要求値に基づいて決定される。

このように、電圧目標値Ｖｈ^＊が蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２を考慮して決定されることにより、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間における不要な電力移動を抑制できる。また、電圧フィードフォワード制御要素により、それぞれ蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２と電圧目標値Ｖｈ^＊との比に応じた値（電圧変換比）が初期値として出力されるので、制御開始直後からコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は電圧変換動作を開始する。これにより、制御開始直後における蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間の循環電流を抑制することもできる。

制御部２は、電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２、蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２、および電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２のそれぞれにおける充電状態ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する。蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２のＳＯＣを算出する構成については、さまざまな周知技術を用いることができるが、一例として、制御部２は、開回路時の蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２（開回路電圧値）から算出される暫定ＳＯＣと、電池電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２の積算値から算出される補正ＳＯＣとを加算することでＳＯＣを逐次検出する。さらに、制御部２は、検出した蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を導出する。放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、その化学反応的な限界で規定される、各時点における充電電力および放電電力の短時間の制限値である。一例として、制御部２は、予め実験的に取得されたＳＯＣおよび電池温度をパラメータとして規定された許容電力のマップを格納しておき、検出されるＳＯＣ１，ＳＯＣ２および電池温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、各時点の放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を導出する。このように導出した放電許容電力Ｗｏｕｔ２を超過しないように、制御部２は、蓄電部ＢＡＴ２の電流目標値Ｉｂ２^＊を決定する。

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、制御部２が「蓄電電圧値取得手段」、「電圧要求値取得手段」、「電圧目標値決定手段」、「電圧値検出手段」、および「電池電流値検出手段」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。

図３は、コンバータＣＯＮＶ１の電圧変換動作に係るシステムリレーＳＲ１およびトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂの状態を説明するための図である。

図３を参照して、制御部２は、ＨＶ＿ＥＣＵ４からイグニッションオン信号ＩＧＯＮを受けると、システムリレーＳＲ１をオンさせて制御準備状態になる。この制御準備状態において、蓄電部ＢＡＴ１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ａおよび主正母線ＭＰＬを介して放電電流が流れ、平滑コンデンサＣが充電される。

その後、制御が開始されると、制御部２は、トランジスタＱ１Ａをオン状態に活性化する一方、供給電圧値Ｖｈ（実績値）が電圧目標値Ｖｈ^＊と一致するようにトランジスタＱ１Ｂをオン／オフ制御する。すなわち、制御部２は、供給電圧値Ｖｈ≦電圧目標値Ｖｈ^＊であれば、その偏差に応じたデューティー比でＱ１Ｂをオン／オフさせる一方、供給電圧値Ｖｈ＞電圧目標値Ｖｈ^＊であれば、さらなる昇圧動作が不要であると判断してＱ１Ｂをオフ状態（デューティー比＝０）に維持する。このように、コンバータＣＯＮＶ１の昇圧動作中においては、トランジスタＱ１Ａは常にオン状態に維持される。

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。

図４は、昇圧動作制御の開始時に生じる蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間の電力移動を説明するための図である。

図４（ａ）は、制御準備中から制御準備状態におけるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の一態様を示す。

図４（ｂ）は、制御開始直後におけるコンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２の一態様を示す。

図４（ａ）を参照して、制御部２は、イグニッションオン信号ＩＧＯＮを受けると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするので、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの放電電流により平滑コンデンサＣが充電される。一例として、蓄電電圧値Ｖｂ１＜蓄電電圧値Ｖｂ２が成立する場合には、平滑コンデンサＣは、その充電電圧が蓄電電圧値Ｖｂ１となるまで、蓄電部ＢＡＴ１およびＢＡＴ２からの放電電流により充電される。そして、充電電圧が蓄電電圧値Ｖｂ１を超えると、平滑コンデンサＣは、蓄電部ＢＡＴ２からの充電電圧Ｉｃにより充電され、その最終的な充電電圧（供給電圧値Ｖｈ）は、蓄電部ＢＡＴ２の蓄電電圧値Ｖｂ２と略一致する。

図４（ｂ）を参照して、昇圧動作制御の開始直後において、供給電圧値Ｖｈ＞電圧目標値Ｖｈ^＊となるような電圧目標値Ｖｈ^＊が決定されてしまうと、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２は、いずれも昇圧動作を行なわない。その結果、主正母線ＭＰＬおよびオン状態に維持されるトランジスタＱ１Ａを介して、蓄電部ＢＡＴ２から蓄電部ＢＡＴ１への循環電流Ｉｓが生じる。このような循環電流Ｉｓにより蓄電部間の不要な電力移動を生じてしまう。また、循環電流Ｉｓの大きさは、蓄電電圧値Ｖｂ１と蓄電電圧値Ｖｂ２との電圧差に応じて定まる一方、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２間の電気抵抗は小さくなるように設計されるため、電圧差が比較的大きな（たとえば、５０Ｖ程度）場合には、非常に大きな循環電流Ｉｓが生じ、蓄電部ＢＡＴ１，ＢＡＴ２にダメージを与えてしまうおそれもある。

そのため、本発明の実施の形態１においては、蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように電圧目標値Ｖｈ^＊を制限する。

図５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５を参照して、制御ブロック２００は、最大値選択部５０，５２と、下限値制限部５４と、電流目標値決定部（ＲＥＦ）８０と、減算部５６，６２，６６，７２と、比例積分部（ＰＩ）５８，６８と、除算部６０，７０と、変調部６４，７４とを含む。

最大値選択部５０は、蓄電電圧値Ｖｂ１およびＶｂ２を受け、その中の最大値を下限値制限部５４へ出力する。また、最大値選択部５２は、電圧要求値Ｖｍ１^＊およびＶｍ２^＊を受け、その中の最大値を下限値制限部５４へ出力する。

下限値制限部５４は、最大値選択部５２からの出力値を入力として受け、最大値選択部５０からの出力値を下限値として受ける。そして、下限値制限部５４は、入力として受けた値が下限値を下回らないように制限して、制限後の値を電圧目標値Ｖｈ^＊として出力する。すなわち、最大値選択部５２の出力値が最大値選択部５０の出力値より小さい場合には、最大値選択部５０の出力値が電圧目標値Ｖｈ^＊として出力され、最大値選択部５０の出力値が最大値選択部５２の出力値より小さい場合には、最大値選択部５２の出力値が電圧目標値Ｖｈ^＊として出力される。

減算部５６は、電圧目標値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（ＰＩ）５８へ出力する。比例積分部５８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操作信号を減算部６２へ出力する。減算部５６および比例積分部５８は、電圧フィードバック制御要素を構成する。

減算部６２は、比例積分部５８から出力された操作信号の符号を反転させ、除算部６０で算出される蓄電部ＢＡＴ１の蓄電電圧値Ｖｂ１／電圧目標値Ｖｈ^＊を加算して、デューティー指令Ｔｏｎ１を出力する。なお、蓄電電圧値Ｖｂ１／電圧目標値Ｖｈ^＊は、コンバータＣＯＮＶ１における理論昇圧比の逆数である。除算部６０および減算部６２は、電圧フィードフォワード制御要素を構成する。制御開始直後において比例積分部５８からの出力値がゼロであっても、このフィードフォワード制御要素による値がデューティー指令Ｔｏｎ１として出力される。ここで、デューティー指令Ｔｏｎ１は、コンバータＣＯＮＶ１のトランジスタＱ１Ｂ（図２）のオン・デューティーを規定する制御指令である。

変調部６４は、図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）とデューティー指令Ｔｏｎ１とを比較して、スイッチング指令ＰＷＣ１を生成して、コンバータＣＯＮＶ１へ与える。

一方、電流目標値決定部８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電力実績Ｐ１，Ｐ２から、放電許容電力Ｗｏｕｔ２を超過しないように蓄電部ＢＡＴ２が分担する放電電力を決定し、さらに蓄電電圧値Ｖｂ２で除算することで電流目標値Ｉｂ２^＊を決定する。なお、蓄電部ＢＡＴ２に分担させる放電電力は、放電許容電力Ｗｏｕｔ２を超過しない範囲内であれば任意に決定することができる。

減算部６６は、電流目標値Ｉｂ２^＊と電池電流値Ｉｂ２との差から電流偏差を演算し、比例積分部（ＰＩ）６８へ出力する。比例積分部６８は、上述した比例積分部５８と同様に、少なくとも比例要素および積分要素を含んで構成され、入力された電流偏差に応じた操作信号を減算部７２へ出力する。ここで、減算部６６および比例積分部６８は、電流フィードバック制御要素を構成する。

減算部７２は、比例積分部６８から出力された操作信号の符号を反転させ、除算部７０で算出される蓄電部ＢＡＴ２の蓄電電圧値Ｖｂ２／電圧目標値Ｖｈ^＊を加算して、デューティー指令Ｔｏｎ２を出力する。なお、蓄電電圧値Ｖｂ２／電圧目標値Ｖｈ^＊は、コンバータＣＯＮＶ２における理論昇圧比の逆数である。除算部７０および減算部７２は、電圧フィードフォワード制御要素を構成する。制御開始直後において比例積分部６８からの出力値がゼロであっても、このフィードフォワード制御要素による値がデューティー指令Ｔｏｎ２として出力される。ここで、デューティー指令Ｔｏｎ２は、コンバータＣＯＮＶ２のトランジスタＱ２Ａ（図３）のオン・デューティーを規定する制御指令である。

上述したように、コンバータＣＯＮＶ１を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ１は、電圧フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成され、コンバータＣＯＮＶ２を制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ２は、電流フィードバック制御要素および電圧フィードフォワード制御要素を含む制御演算により生成される。

なお、図５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。

本発明の実施の形態１によれば、第１および第２蓄電部の蓄電電圧値のうち最大値を下回らないように電圧目標値が制限され、この目標値に従って第１および第２コンバータがそれぞれ電圧変換動作を実行する。この電圧目標値は、コンバータの制御開始前において蓄電部により充電され得る電力線の電圧値以上となるので、各コンバータは、制御開始直後から電圧変換動作を開始する。これにより、各コンバータは、接続される蓄電部から電力線側へ電力を供給するように動作するので、電力線を介して他の蓄電部からの電力流入を回避できる。したがって、蓄電部間に電圧差が生じている場合であっても、蓄電部間の不要な電力移動を抑制できる。

また、本発明の実施の形態１によれば、第１および第２コンバータを制御するためのスイッチング指令は、それぞれ電圧フィードフォワード制御要素を含んだ制御演算により生成されるので、制御開始直後から当該電圧フィードフォワード制御要素による値が出力される。そのため、フィードバック制御要素を構成する比例積分部の積分要素に起因する時間遅れが生じる場合であっても、各コンバータは制御開始直後から電圧変換動作を行なうので、特に過渡的に流れる蓄電部間の循環電流を抑制できる。

また、本発明の実施の形態１によれば、第２コンバータは、電流フィードバック制御要素を含んだ制御演算により制御されるので、第２コンバータと第２蓄電部との電力授受、すなわち第２蓄電部の分担電力を制御できる。これに伴い、第１蓄電部の分担電力も必然的に制御される。これにより、第１および第２蓄電部の電力管理を行なうこともできる。

（変形例）
本発明の実施の形態１においては、コンバータＣＯＮＶ１およびＣＯＮＶ２をそれぞれ電圧フィードバック制御要素および電流フィードバック制御要素を含む制御演算により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、コンバータＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２をいずれも電圧フィードバック制御要素を含む制御演算により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、最大値選択部５０，５２と、下限値制限部５４と、減算部５６−１，５６−２，６２−１，６２−２と、比例積分部（ＰＩ）５８−１，５８−２と、除算部６０−１，６０−２と、変調部６４−１，６４−２とを含む。

最大値選択部５０，５２および下限値制限部５４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。

また、減算部５６−１，５６−２、比例積分部５８−１，５８−２、除算部６０−１，６０−２、減算部６２−１，６２−２、および変調部６４−１，６４−２は、それぞれ上述した本発明の実施の形態における減算部５６、比例積分部５８、除算部６０、減算部６２、および変調部６４と同様である。

すなわち、制御ブロック２０２は、それぞれ供給電圧値Ｖｈを電圧目標値Ｖｈ^＊と一致させるための電圧フィードバック制御要素と、蓄電電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２と電圧目標値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制御要素とを含む制御演算に基づいて、デューティー指令Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２を出力する。

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１の変形例によれば、本発明の実施の形態１の効果に加えて、同様の制御演算により各コンバータに対するスイッチング指令が生成されるので、制御構造を簡素化でき、かつ制御ゲインなどの調整を比較的容易に行なうことができる。

［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およびＨＶ＿ＥＣＵ４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、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２、電池電流値検出部１０−１，１０−２、蓄電電圧値検出部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、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２，・・・，ＳＲＮ、電池電流値検出部１０−１，１０−２，・・・，１０−Ｎ、蓄電電圧値検出部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、それぞれシステムリレーＳＲ１〜ＳＲＮおよびコンバータ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。電池電流値検出部１０−１〜１０−Ｎ、蓄電電圧値検出部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、ＨＶ＿ＥＣＵ４からイグニッションオン信号ＩＧＯＮを受けると、リレー指令ＳＲＣ１〜ＳＲＣＮを活性化し、システムリレーＳＲ１〜ＳＲＮをオンさせる。そして、制御部２＃は、蓄電電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮのうち最大の蓄電電圧値を下回らないように、すなわち最大の蓄電電圧値を電圧目標値Ｖｈ^＊の最低値に制限しつつ、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電圧要求値Ｖｍ１^＊〜ＶｍＮ^＊のうち最大値を供給電力の電圧目標値Ｖｈ^＊として決定する。そして、制御部２＃は、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮが電圧目標値Ｖｈ^＊に従って電圧変換動作を行なうようにスイッチング指令ＰＷＣ１〜ＰＷＣＮを生成する。

特に本発明の実施の形態２においては、コンバータＣＯＮＶ１は、供給電圧値Ｖｈを電圧目標値Ｖｈ^＊と一致させるための電圧フィードバック制御要素と、蓄電部ＢＡＴ１の蓄電電圧値Ｖｂ１と電圧目標値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制御要素とを含む制御演算の結果に応じて、電圧変換動作を実行する。一方、コンバータＣＯＮＶ２〜ＣＯＮＶＮはそれぞれ、電池電流値Ｉｂ２〜ＩｂＮを電流目標値Ｉｂ２^＊〜ＩｂＮ^＊と一致させるための電流フィードバック制御要素と、蓄電部ＢＡＴ２〜ＢＡＴＮの蓄電電圧値Ｖｂ２〜ＶｂＮと電圧目標値Ｖｈ^＊との比に応じた値（電圧変換比）を加算する電圧フィードフォワード制御要素とを含む制御演算の結果に応じて、電圧変換動作を実行する。なお、電流目標値Ｉｂ２^＊〜ＩｂＮ^＊は、蓄電部ＢＡＴ２〜ＢＡＴＮのＳＯＣおよび駆動力発生部３の電力要求値に基づいて決定される。

このように、電圧目標値Ｖｈ^＊が蓄電電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮを考慮して決定されることにより、蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮの間における不要な電力移動を抑制できる。また、電圧フィードフォワード制御要素により、それぞれ蓄電電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮと電圧目標値Ｖｈ^＊との比に応じた値（電圧変換比）が初期値として出力されるので、制御開始直後からコンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮは電圧変換動作を行なうことができる。これにより、制御開始直後における蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮの循環電流を抑制することができる。

また、制御部２は、電池電流値Ｉｂ１〜ＩｂＮ、蓄電電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮ、および電池温度Ｔｂ１〜ＴｂＮに基づいて、蓄電部ＢＡＴ１〜ＢＡＴＮのそれぞれにおける充電状態ＳＯＣ１〜ＳＯＣＮを算出する。

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、制御部２＃が「蓄電電圧値取得手段」、「電圧要求値取得手段」、「電圧目標値決定手段」、「電圧値検出手段」、および「電池電流値検出手段」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５に示す制御ブロック２００において、減算部６６，７２、比例積分部６８、除算部７０および変調部７４に代えて、減算部６６−２，・・・，６６−Ｎ，７２−２，・・・，７２−Ｎ、比例積分部６８−２，・・・，６８−Ｎ、除算部７０−２，・・・，７０−Ｎおよび変調部７４−２，・・・，７４−Ｎを配置し、さらに、電流目標値決定部（ＲＥＦ）８０に代えて、電流目標値決定部（ＲＥＦ）８０＃を配置したものである。

電流目標値決定部８０＃は、ＨＶ＿ＥＣＵ４から受けた電力実績Ｐ１，Ｐ２から、それぞれ放電許容電力Ｗｏｕｔ２〜ＷｏｕｔＮを超過しないように蓄電部ＢＡＴ２〜ＢＡＴＮが分担する放電電力を決定する、さらに、電流目標値決定部８０＃は、各放電電力を蓄電電圧値Ｖｂ２〜ＶｂＮで除算することで電流目標値Ｉｂ２^＊〜ＩｂＮ^＊を決定する。

減算部６６−２〜６６−Ｎは、それぞれ電流目標値Ｉｂ２^＊〜ＩｂＮ^＊と電池電流値Ｉｂ２〜ＩｂＮとの差から電流偏差を演算し、比例積分部６８−２〜６８−Ｎへ出力する。比例積分部６８−２〜６８−Ｎは、それぞれ少なくとも比例要素および積分要素を含んで構成され、入力された電流偏差に応じた操作信号を減算部７２−２〜７２−Ｎへ出力する。ここで、減算部６６−２〜６６−Ｎおよび比例積分部６８−２〜６８−Ｎは、それぞれ電流フィードバック制御要素を構成する。

減算部７２−２〜７２−Ｎは、それぞれ比例積分部６８−２〜６８−Ｎから出力された操作信号の符号を反転させ、除算部７０−２〜７０−Ｎで算出される蓄電電圧値Ｖｂ２／電圧目標値Ｖｈ^＊〜蓄電電圧値ＶｂＮ／電圧目標値Ｖｈ^＊を加算して、デューティー指令Ｔｏｎ２〜ＴｏｎＮを出力する。なお、蓄電電圧値Ｖｂ２／電圧目標値Ｖｈ^＊〜蓄電電圧値ＶｂＮ／電圧目標値Ｖｈ^＊は、コンバータＣＯＮＶ２〜ＣＯＮＶＮにおける理論昇圧比の逆数である。除算部７０−２〜７０−Ｎおよび減算部７２−２〜７２−Ｎは、それぞれ電圧フィードフォワード制御要素を構成する。

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、コンバータＣＯＮＶ１〜ＣＯＮＶＮをいずれも電圧フィードバック制御要素を含む制御演算により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２００＃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、減算部５６−１，５６−２，６２−１，６２−２と、比例積分部５８−１，５８−２と、除算部６０−１，６０−２と、変調部６４−１，６４−２とに代えて、減算部５６−１〜５６−Ｎ，６２−１〜６２−Ｎと、比例積分部５８−１〜５８−Ｎと、除算部６０−１〜６０−Ｎと、変調部６４−１〜６４−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、制御ブロック２０２＃は、それぞれ供給電圧値Ｖｈを電圧目標値Ｖｈ^＊と一致させるための電圧フィードバック制御要素と、蓄電電圧値Ｖｂ１〜ＶｂＮと電圧目標値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制御要素とを含む制御演算に基づいて、デューティー指令Ｔｏｎ１〜ＴｏｎＮを出力する。

その他については、上述した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、同様の制御演算により各コンバータに対するスイッチング指令が生成されるので、多数のコンバータを含んで構成される場合であっても、制御構造を簡素化でき、かつ制御ゲインなどの調整を比較的容易に行なうことができる。

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、電圧フィードバック制御要素と電圧フィードフォワード要素との組合せ、もしくは電流フィードバック制御要素と電圧フィードフォワード要素との組合せによる制御演算に基づいて、各コンバータを制御する構成について例示したが、電圧目標値に従って電圧変換動作が実行されるように構成されたものであれば、いずれの制御演算を用いてもよい。たとえば、電圧フィードバック制御要素のみを含む制御演算や、電圧フィードフォワード制御要素のみを含む制御演算を用いてもよい。

また、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。コンバータの電圧変換動作に係るシステムリレーおよびトランジスタの状態を説明するための図である。昇圧動作制御の開始時に生じる蓄電部間の電力移動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。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蓄電電圧値検出部、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、５０，５２最大値選択部、５４下限値制限部、５６，６２，６６，７２減算部、５８，６８比例積分部（ＰＩ）、６０，７０除算部、６４，７４変調部（ＭＯＤ）、８０，８０＃電流目標値決定部、１００，１００＃車両、２００，２００＃，２０２，２０２＃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、Ｉｂ２^＊電流目標値、Ｉｃ充電電圧、ＩＧＯＮイグニッションオン信号、Ｉｈ供給電流値、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２インバータ、Ｉｓ循環電流、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、Ｐ１，Ｐ２電力実績、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２，・・・，ＰＷＣＮ，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２スイッチング指令、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂトランジスタ、ＳＲ１，ＳＲ２，・・・，ＳＲＮシステムリレー、Ｔｂ１，Ｔｂ２，・・・，ＴｂＮ電池温度、Ｖｂ１，Ｖｂ２，・・・，ＶｂＮ蓄電電圧値、Ｖｈ供給電圧値、Ｖｈ^＊電圧目標値、Ｖｍ１，Ｖｍ２逆起電圧値、Ｖｍ１^＊，Ｖｍ２^＊電圧要求値、Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２，・・・，ＷｏｕｔＮ放電許容電力。

Claims

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、
前記複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値を取得する蓄電電圧値取得手段と、
前記負荷装置の動作状況に応じて前記負荷装置への供給電力の電圧目標値を決定する電圧目標値決定手段とを備え、
前記複数の電圧変換部の各々は、前記電圧目標値決定手段によって決定された前記電圧目標値に従って前記電圧変換動作を実行し、
前記電圧目標値決定手段は、前記蓄電電圧値取得手段によって取得された前記蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように前記電圧目標値を制限する、電源システム。
前記電源システムは、前記負荷装置についての少なくとも１つの電圧要求値を取得する電圧要求値取得手段をさらに備え、
前記電圧目標値決定手段は、さらに、前記電圧要求値取得手段によって取得された前記少なくとも１つの前記電圧要求値のうち最大の電圧要求値以上となるように、前記電圧目標値を決定する、請求項１に記載の電源システム。
前記電源システムは、前記電力線の電圧値を検出する電圧値検出手段をさらに備え、
前記複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、前記電圧値検出手段によって検出された前記電力線の電圧値を前記電圧目標値と一致させるための電圧フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項１または２に記載の電源システム。
前記複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、対応の前記蓄電部についての蓄電電圧値と前記電圧目標値との比に応じた値を反映する電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項１または２に記載の電源システム。
前記電源システムは、前記複数の蓄電部のうち少なくとも１つに入出力する電池電流値を検出する電池電流値検出手段をさらに備え、
前記電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行される少なくとも１つの前記電圧変換部は、前記電池電流値検出手段によって検出された対応の前記蓄電部の電池電流値を各電流目標値と一致させるための電流フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項４に記載の電源システム。
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１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
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、
前記複数の蓄電部のそれぞれについての蓄電電圧値を取得する蓄電電圧値取得手段と、
前記駆動力発生部の動作状況に応じて前記駆動力発生部への供給電力の電圧目標値を決定する電圧目標値決定手段とを含み、
前記複数の電圧変換部の各々は、前記電圧目標値決定手段によって決定された前記電圧目標値に従って前記電圧変換動作を実行し、
前記電圧目標値決定手段は、前記蓄電電圧値取得手段によって取得された前記蓄電電圧値のうち最大の蓄電電圧値を下回らないように前記電圧目標値を制限する、車両。
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７に記載の車両。
前記電源システムは、前記駆動力発生部についての少なくとも１つの電圧要求値を取得する電圧要求値取得手段をさらに備え、
前記電圧目標値決定手段は、さらに、前記電圧要求値取得手段によって取得された前記少なくとも１つの前記電圧要求値のうち最大の電圧要求値以上となるように、前記電圧目標値を決定する、請求項７または８に記載の車両。
前記電源システムは、前記電力線の電圧値を検出する電圧値検出手段をさらに備え、
前記複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、前記電圧値検出手段によって検出された前記電力線の電圧値を前記電圧目標値と一致させるための電圧フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の車両。
前記複数の電圧変換部のうち少なくとも１つは、対応の前記蓄電部についての蓄電電圧値と前記電圧目標値との比に応じた値を反映する電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の車両。
前記電源システムは、前記複数の蓄電部のうち少なくとも１つに入出力する電池電流値を検出する電池電流値検出手段をさらに備え、
前記電圧フィードフォワード制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行される少なくとも１つの前記電圧変換部は、前記電池電流値検出手段によって検出された対応の前記蓄電部の電池電流値を各電流目標値と一致させるための電流フィードバック制御要素を含む演算の結果に応じて前記電圧変換動作を実行する、請求項１１に記載の車両。
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７〜１２のいずれか１項に記載の車両。