JP5264940B2 - 電動車両用電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両用電源装置に関する。

従来、例えば内燃機関に連結された第１のモータジェネレータと、駆動輪に連結された第２のモータジェネレータと、各モータジェネレータを駆動制御するインバータにスイッチを介して接続される電圧可変バッテリとを備え、電圧可変バッテリを構成する複数のバッテリモジュールの接続を並列接続と直列接続との間で切り替える際に、各モータジェネレータによる電圧調整を行ない、スイッチを開放するハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３５３０９３号公報

ところで、上記従来技術に係るハイブリッド車両においては、電圧可変バッテリの複数のバッテリモジュールの接続を並列接続と直列接続との間で切り替える際に、各モータジェネレータの運転を制御して電圧調整を行なう必要がある。
このため、内燃機関の動力を用いずにバッテリから供給される電力のみで走行を行なうＡＥＲ（All Electric Range）走行時においては、電圧調整を行なうことができずに、複数のバッテリモジュールの接続を切り替えることができないという問題が生じる。

しかも、複数のバッテリモジュールの接続を切り替えるときには、スイッチが開放されることで、各モータジェネレータを駆動制御するインバータに対してバッテリからの電力供給が遮断されてしまうことに加えて、バッテリ以外にインバータに対して電力供給可能な電力バッファ装置などが備えられていないことから、走行制御が中断されてしまうという問題が生じる。
また、スイッチを締結する際にスイッチング動作によって電圧を制御することで、電力差を解消して急激な電圧変動を抑制することが記載されているが、このようなスイッチング動作の実行は容易ではなく、複数のバッテリモジュールの接続の切り替えが完了した後に再びスイッチが締結されるときに、過大な電流が急激に流れてしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電源から負荷への電力供給を維持しつつ電源の接続状態を切り替えることが可能な電動車両用電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電動車両用電源装置は、第１ノード（例えば、実施の形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施の形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施の形態での第１バッテリ１１）と、前記第２ノードと第３ノード（例えば、実施の形態での第３ノードＣ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施の形態での第１スイッチ（ＳＷ１）１４）と、前記第３ノードと第４ノード（例えば、実施の形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施の形態での第２バッテリ１２）と、前記第１ノードと前記第３ノードとの間に接続された第２スイッチ（例えば、実施の形態での第２スイッチ（ＳＷ２）１５）と、前記第２ノードに接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、実施の形態でのＤＣ−ＤＣコンバータ１３）と、前記第１スイッチを開かつ前記第２スイッチを閉として前記第１ノードと前記第３ノードとを接続する第１接続状態と、前記第１スイッチを閉かつ前記第２スイッチを開として前記第２ノードと前記第３ノードとを接続する第２接続状態と、前記第１スイッチを開かつ前記第２スイッチを開として前記第３ノードと前記第１ノード及び前記第２ノードとを切り離すとともに、前記第１電源から電動機（例えば、実施の形態での電動機（Ｍ）２）へ給電可能な第３接続状態とを切り替え可能な切替手段（例えば、実施の形態での接続切替制御部３１）と、を備え、前記切替手段は、前記第３接続状態を経由して前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り替え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記第２接続状態から前記第１接続状態に切り替える場合の前記第３接続状態において、前記第２ノードの電位を前記第４ノードの電位に等しくする状態に向かうようにして、スイッチングデューティーを変化させて前記第２ノードの電位を変更する、又は、前記第１接続状態から前記第２接続状態に切り替える場合の前記第３接続状態において、前記第２ノードの電位を前記第３ノードの電位に等しくする状態に向かうようにして、スイッチングデューティーを変化させて前記第２ノードの電位を変更しており、前記第１ノードと前記第４ノードとの間から取り出される出力電力は前記電動機に供給される。

さらに、本発明の第２態様に係る電動車両用電源装置では、前記第１電源および前記第２電源は２次電池であり、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記第２接続状態において、前記第１電源の残容量と前記第２電源の残容量との差に応じて、間欠的に動作する。

さらに、本発明の第３態様に係る電動車両用電源装置では、前記第３ノードと前記第４ノードとの間に補機（例えば、実施の形態での補機１６）が接続されている。

さらに、本発明の第４態様に係る電動車両用電源装置では、前記切替手段は、前記第１接続状態における前記電動機の損失と、前記第２接続状態における前記電動機の損失とを比較し、前記第１接続状態および前記第２接続状態のうち前記損失が小さい方に切り替える。

さらに、本発明の第５態様に係る電動車両用電源装置は、前記第１ノードと前記第４ノードとの間で前記電動機に並列に接続された発電機（例えば、実施の形態での発電機（Ｇ）４）を備え、前記切替手段は、前記第１接続状態における前記電動機の損失および前記発電機の損失の合計と、前記第２接続状態における前記電動機の損失および前記発電機の損失の合計とを比較し、前記第１接続状態および前記第２接続状態のうち前記損失の合計が小さい方に切り替える。

さらに、本発明の第６態様に係る電動車両用電源装置では、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧側端子（例えば、実施の形態での低電圧側端子１３Ｌ）は前記第２ノードに接続され、高電圧側端子（例えば、実施の形態での高電圧側端子１３Ｈ）は前記第１ノードに接続され、共通端子（例えば、実施の形態での共通端子１３Ｃ）は前記第４ノードに接続されている。

さらに、本発明の第７態様に係る電動車両用電源装置では、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧側端子（例えば、実施の形態での低電圧側端子１３Ｌ）は前記第２ノードに接続され、高電圧側端子（例えば、実施の形態での高電圧側端子１３Ｈ）は前記第４ノードに接続され、共通端子（例えば、実施の形態での共通端子１３Ｃ）は前記第１ノードに接続されている。

本発明の第１態様に係る電動車両用電源装置によれば、電動機の負荷が小さく、電動機で必要とされる駆動電圧が小さい場合には、第１スイッチを開かつ第２スイッチを閉として電動機に対して第１電源と第２電源とを並列に接続する。
一方、電動機の負荷が大きく、電動機で必要とされる駆動電圧が大きい場合には、第１スイッチを閉かつ第２スイッチを開として電動機に対して第１電源と第２電源とを直列に接続する。

これらにより、電動機の負荷が大きい場合には、電動機の駆動電圧を増大させて所望の動力性能を確保することができ、電動機の負荷が小さい場合には、電動機の駆動電圧が過大になることを防止して電動機および電動機を駆動制御するインバータの運転効率を増大させることができる。

さらに、電動機に対する第１電源と第２電源との並列の接続を、電動機の負荷の増大に応じて、直列の接続に切り替える場合には、第１スイッチおよび第２スイッチを開として第２電源を電動機から切り離し、第１電源のみによって電動機に電力を供給する。
そして、第１スイッチに接続された第２ノードの電位が、第１スイッチに接続された第３ノードの電位に等しくなるまで、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を行ない、この後、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を停止すると共に第１スイッチを閉とする。

これにより、電動機に対する電力供給を維持した状態で電動機の負荷の大きさに応じて、電動機に対する第１電源と第２電源との接続を並列と直列との間で切り替えることができ、例えば内燃機関などの動力を用いずに電源から供給される電力のみで走行を行なうＡＥＲ（All Electric Range）走行時であっても、少なくとも第１電源から供給される電力により走行制御を継続することができる。
しかも、ＤＣ−ＤＣコンバータを第１電源と第２電源との接続の切り替え時にのみ動作させることにより、スイッチング損失の増大を抑制することができる。

また、例えば発電機などから成る補助電源（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）を備える場合であっても、少なくとも第１電源をバッテリとすることで補助電源と電動機との間の入出力差分を少なくとも第１電源により吸収することができ、電圧変動を低減した走行制御を行なうことができる。

また、例えば第１電源および第２電源をバッテリとして直列に接続する場合には、第１電源と第２電源との間の残容量ＳＯＣの差をＤＣ−ＤＣコンバータの動作により調整可能である。
そして、補機を直列電圧が印加される電動機側に接続する必要が無いことから、補機として低耐圧の機器を用いることができ、装置構成に要する費用の増大を防止することができる。
さらに、第１電源と第２電源との間の残容量ＳＯＣの差を調整する場合に、例えば残容量ＳＯＣの差が所定差以上である場合にのみＤＣ−ＤＣコンバータの作動を許可して、ＤＣ−ＤＣコンバータを間欠的に動作させることにより、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを常時動作させる場合に比べて、スイッチング損失を低減することができる。

さらに、電動機に対する第１電源と第２電源との接続を、電動機の負荷の増大に応じて、並列と直列との間で切り替える場合には、第１スイッチおよび第２スイッチを開として第２電源を電動機から切り離し、第３ノードと第１ノード及び第２ノードとを切り離し、第１電源のみによって電動機に電力を供給する第３接続状態を経由する。

これにより、電動機に対する電力供給を維持した状態で電動機の負荷の大きさに応じて、電動機に対する第１電源と第２電源との接続を並列と直列との間で切り替えることができ、例えば内燃機関などの動力を用いずに電源から供給される電力のみで走行を行なうＡＥＲ（All Electric Range）走行時であっても、少なくとも第１電源から供給される電力により走行制御を継続することができる。

本発明の第３態様に係る電動車両用電源装置によれば、補機の消費電力を第２電源から供給することができ、電動機に対する第１電源と第２電源との接続を並列と直列との間で切り替えるときに電動機の消費電力を負担する第１電源からより多くの電力を電動機に供給することができる。

本発明の第４態様に係る電動車両用電源装置によれば、第１接続状態における電動機の損失と第２接続状態における電動機の損失とを比較して第１電源と第２電源との接続を直列または並列に切り替えることから、この電動車両用電源装置を搭載する電動車両の効率の良い運転を行なうことができる。

本発明の第５態様に係る電動車両用電源装置によれば、第１接続状態における電動機および発電機の損失の合計と第２接続状態における電動機および発電機の損失の合計とを比較して第１電源と第２電源との接続を直列または並列に切り替えることから、この電動車両用電源装置を搭載する電動車両の効率の良い運転を行なうことができる。

本発明の第６態様に係る電動車両用電源装置によれば、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータのハイサイドアームのスイッチング素子は第１ノードに接続され、ローサイドアームのスイッチング素子は第４ノードに接続され、チョークコイルは第２ノードに接続される。

本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを並列に接続する状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対する第１バッテリと第２バッテリとの接続状態と、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作とに対応するバッテリ電流および電動機駆動電圧の変化の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとの接続を並列から直列に切り替える状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとの接続を並列から直列に切り替える状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータを停止させた状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータを停止させた状態とスイッチング動作を実行した状態とにおける第１バッテリおよび第２バッテリの動作点の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を実行した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動機損失マップの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る発電機損失マップの例を示す図である。 図９に示す直列接続から並列接続への切替処理を示すフローチャートである。 図９に示す並列接続から直列接続への切替処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続した状態でＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を一時的に実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続した状態でＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を常時実行する場合と間欠スイッチングを行なう場合とに対して、通過電流による損失と電圧昇圧による損失との例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置の構成図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを並列に接続する状態を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとの接続を並列から直列に切り替える状態を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとの接続を並列から直列に切り替える状態を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータを停止させた状態を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータを停止させた状態とスイッチング動作を実行した状態とにおける第１バッテリおよび第２バッテリの動作点の例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電動車両用電源装置において電動機（Ｍ）の駆動用インバータに対して第１バッテリと第２バッテリとを直列に接続したときにＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を実行した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る電動車両用電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電動車両用電源装置１は、例えば図１に示すように、車両の走行駆動力を発生する電動機（Ｍ）２を駆動制御する駆動用インバータ３に電力を供給する電源を成している。
なお、駆動用インバータ３には発電機（Ｇ）４の発電を制御する発電用インバータ５が電動車両用電源装置１に対して並列に接続され、発電用インバータ５から駆動用インバータ３に電力の供給が可能とされている。

電動車両用電源装置１は、第１ノードＡおよび第２ノードＢおよび第３ノードＣおよび第４ノードＤと、第１バッテリ１１と、第２バッテリ１２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３と、第１スイッチ（ＳＷ１）１４および第２スイッチ（ＳＷ２）１５と、補機１６と、制御装置１７とを備えて構成されている。
そして、第１ノードＡおよび第４ノードＤに対して駆動用インバータ３および発電用インバータ５が並列に接続されている。

第１バッテリ１１は第１ノードＡと第２ノードＢとの間に接続されている。
第２バッテリ１２は第３ノードＣと第４ノードＤとの間に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は第２ノードＢに接続され、より詳細には、低電圧側端子１３Ｌが第２ノードＢに接続され、高電圧側端子１３Ｈが第１ノードＡに接続され、共通端子１３Ｃが第４ノードＤに接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）が接続されてなるスイッチング回路２１と、チョークコイル２２と、第１および第２平滑コンデンサ２３，２４とを備えて構成されている。

スイッチング回路２１は、例えば、対をなすハイ側スイッチング素子２１Ｈおよびロー側スイッチング素子２１Ｌが接続されて構成されている。
そして、ハイ側スイッチング素子２１Ｈのコレクタは高電圧側端子１３Ｈに接続され、ロー側スイッチング素子２１Ｌのエミッタは共通端子１３Ｃに接続され、ハイ側スイッチング素子２１Ｈのエミッタはロー側スイッチング素子２１Ｌのコレクタに接続されている。
そして、各ハイ側およびロー側スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌ毎のエミッタ−コレクタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにしてダイオードが接続されている。

このスイッチング回路２１は、制御装置１７から出力されて各スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオンかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオフになる状態と、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオフかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオンになる状態とが、交互に切り替えられる。

例えばＰＷＭ信号の１周期におけるハイ側スイッチング素子２１Ｈのオン時間ＴＨｏｎとロー側スイッチング素子２１Ｌのオン時間ＴＬｏｎとなどにより定義されるスイッチングデューティーｄｕｔｙ（＝ＴＨｏｎ／（ＴＨｏｎ＋ＴＬｏｎ）など）に応じて、ハイ側およびロー側スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌのオン／オフが切り替えられる。
なお、ハイ側およびロー側スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌは、オン／オフの切り換え時に、同時にオンとなることが禁止され、同時にオフとなる適宜のデッドタイムが設けられている。

チョークコイル２２は、一端がスイッチング回路２１のハイ側およびロー側スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌのエミッタ−コレクタ間に接続され、他端が低電圧側端子１３Ｌに接続されている。
第１平滑コンデンサ２３は低電圧側端子１３Ｌおよび共通端子１３Ｃ間に接続され、第２平滑コンデンサ２４は高電圧側端子１３Ｈおよび共通端子１３Ｃ間に接続されている。

このＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、低電圧側から高電圧側への昇圧動作時には、先ず、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオフかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオンとされ、低電圧側端子１３Ｌから入力される電流によってチョークコイル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
次に、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオンかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオフとされ、チョークコイル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。
これに伴い、チョークコイル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が低電圧側の入力電圧に上積みされて低電圧側の入力電圧よりも高い昇圧電圧が高電圧側に印加される。
この切替動作に伴って発生する電圧変動は第１および第２平滑コンデンサ２３，２４により平滑化され、昇圧電圧が高電圧側端子１３Ｈから出力される。

なお、高電圧側から低電圧側への降圧動作時には、先ず、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオフかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオンとされ、高電圧側から入力される電流によってチョークコイル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
次に、ハイ側スイッチング素子２１Ｈがオンかつロー側スイッチング素子２１Ｌがオフとされ、チョークコイル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。
このチョークコイル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は、スイッチングデューティーｄｕｔｙに応じて高電圧側の入力電圧が降圧された降圧電圧となり、降圧電圧が低電圧側に印加される。

第１スイッチ（ＳＷ１）１４は第２ノードＢと第３ノードＣとの間に接続されている。
第２スイッチ（ＳＷ２）１５は第１ノードＡと第３ノードＣとの間に接続されている。
第１および第２スイッチ１４，１５は、例えばスイッチング素子（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistorなど）であって、制御装置１７から出力される信号に応じてオン／オフが制御される。

なお、例えばスイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）１４は、エミッタが第２ノードＢに接続され、コレクタが第３ノードＣに接続され、エミッタ−コレクタ間にはエミッタからコレクタに向けて順方向になるようにしてダイオードが接続されている。
また、例えばスイッチング素子である第２スイッチ（ＳＷ２）１５は、コレクタが第１ノードＡに接続され、エミッタが第３ノードＣに接続され、エミッタ−コレクタ間にはエミッタからコレクタに向けて順方向になるようにしてダイオードが接続されている。

補機１６は第３ノードＣと第４ノードＤとの間に接続され、第２バッテリ１２から電力が供給される。

制御装置１７は、例えば、接続切替制御部３１と、可変電圧制御部３２と、電動機制御部３３と、発電機制御部３４とを備えて構成されている。

そして、制御装置１７には、例えば、第１バッテリ１１の電圧（第１バッテリ電圧）Ｖｂ１を検出する電圧センサ４１ａおよび電流（第１バッテリ電流）Ｉｂ１を検出する電流センサ４２ａから出力される信号と、第２バッテリ１２の電圧（第２バッテリ電圧）Ｖｂ２を検出する電圧センサ４１ｂおよび電流（第２バッテリ電流）Ｉｂ２を検出する電流センサ４２ｂから出力される信号と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第１平滑コンデンサ２３の電圧つまり低電圧側端子１３Ｌと共通端子１３Ｃとの間の電圧（第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧）Ｖ１を検出する電圧センサ４１ｃおよびＤＣ−ＤＣコンバータ１３の入力電流（ＤＣ−ＤＣコンバータ入力電流）Ｉｄｃを検出する電流センサ４２ｃから出力される信号と、電動機（Ｍ）２の回転数および発生トルクを検出する各センサ（図示略）から出力される信号と、発電機（Ｇ）４の回転数および発生トルクを検出する各センサ（図示略）から出力される信号とが入力されている。

接続切替制御部３１は、第１スイッチ（ＳＷ１）１４および第２スイッチ（ＳＷ２）１５のオン／オフを制御する。
可変電圧制御部３２は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作、つまり各スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌのオン／オフを制御する。
なお、スイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）は、例えばＰＷＭ信号の１周期における各スイッチング素子２１Ｈ，２１Ｌのオン期間の比率などである。

そして、可変電圧制御部３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作によって、例えば第２ノードＢを第４ノードＤに接続可能にするようにして第２ノードＢの電位を変更する、あるいは、例えば第２ノードＢを第３ノードＣに接続可能にするようにして第２ノードＢの電位を変更する。

電動機制御部３３は、例えば３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機（Ｍ）２の駆動時において、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）を行ない、各バッテリ１１，１２から供給される直流電力を交流電力に変換する駆動用インバータ３の電力変換動作を制御する。

例えば、電動機制御部３３は、電動機（Ｍ）２に対するトルク指令に応じた目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流を演算し、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流に基づいて３相の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて駆動用インバータ３にゲート信号であるＰＷＭ信号を入力する。
そして、実際に駆動用インバータ３から電動機（Ｍ）２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出値をｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流及びｑ軸電流と、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流との各偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行なう。

発電機制御部３４は、例えば、発電機（Ｇ）４の回転子の回転角の出力波形に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて発電用インバータ５の各スイッチング素子をオン／オフ駆動させ、発電機（Ｇ）４から出力される交流電力を直流電力に変換する。
例えば、発電機制御部３４は、発電用インバータ５の各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるゲート信号のデューティーに応じた発電電圧のフィードバック制御を行ない、所定の直流電圧を発電用インバータ５の１次側に出力させる。

本発明の実施形態による電動車両用電源装置１は上記構成を備えており、次に、電動車両用電源装置１の動作について説明する。

制御装置１７は、例えば電動機（Ｍ）２の負荷が小さく、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が小さい場合などには、図２（Ａ）に示すように、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）かつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉（オン）として、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを並列に接続する。

この並列接続時において、例えば図３に示す時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間のようにＤＣ−ＤＣコンバータ１３は直結可能であって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の直結状態では、スイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）が１とされてロー側スイッチング素子２１Ｌがオンに固定される。

これに伴い、例えば図２（Ｂ）に示すように、第１ノードＡの電位ＶＡと第３ノードＣの電位ＶＣとは同一、かつ、第２ノードＢの電位ＶＢと第４ノードＤの電位ＶＤとは同一になり、第１バッテリ電圧Ｖｂ１と第２バッテリ電圧Ｖｂ２とは同一、かつ、第１バッテリ電流Ｉｂ１と第２バッテリ電流Ｉｂ２とは同一であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１はゼロになる。
そして、第１ノードＡの電位ＶＡおよび第３ノードＣの電位ＶＣは、第２ノードＢの電位ＶＢおよび第４ノードＤの電位ＶＤよりも第１バッテリ電圧Ｖｂ１または第２バッテリ電圧Ｖｂ２だけ高くなる。

この並列接続の状態において、例えば電動機（Ｍ）２の負荷の増大に伴い、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が大きくなった場合などには、制御装置１７は、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続するように切り替える。

この接続切替時において、制御装置１７は、先ず、例えば図４（Ａ）に示すように、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）に維持しつつ、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉（オン）から開（オフ）へと切り替える。
そして、例えば下記数式（１）に示すように記述されるＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）を１未満の値に低下傾向に変化させてスイッチング動作を実行させる。

これに伴い、例えば図４（Ｂ）および下記数式（２）に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１はゼロよりも大きな値に増大傾向に変化し、第２ノードＢの電位ＶＢは第４ノードＤの電位ＶＤよりも第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１だけ高くなり、第１ノードＡの電位ＶＡは第４ノードＤの電位ＶＤよりも第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１および第１バッテリ電圧Ｖｂ１の加算値（＝Ｖ１＋Ｖｂ１）だけ高くなる。

さらに、この接続切替時においては、例えば図３に示す時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間のように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１の増大に伴い、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に供給される電動機駆動電圧は増大傾向に変化する。
また、第１バッテリ電流Ｉｂ１は、所定のハイ側電流値まで増大傾向に変化した後に、このハイ側電流値を維持する。
また、第２バッテリ電流Ｉｂ２は、所定のロー側電流値まで減少傾向に変化した後に、このロー側電流値を維持する。

次に、制御装置１７は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖｂ２に到達した時点、つまり第２ノードＢを第３ノードＣに接続可能になった時点で、例えば図５（Ａ）に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を継続しつつ、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）から閉（オン）へと切り替える。これと共に、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）に維持し、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続する。

これに伴い、例えば図５（Ｂ）に示すように、第２ノードＢの電位ＶＢと第３ノードＣの電位ＶＣとは同一かつ第４ノードＤの電位ＶＤよりも第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１（つまり第２バッテリ電圧Ｖｂ２と同一の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１）だけ高くなり、第１ノードＡの電位ＶＡは第３ノードＣの電位ＶＣよりも第１バッテリ電圧Ｖｂ１だけ高くなる。
そして、この直列接続の状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）は、例えば下記数式（３）に示すように記述される。

この直列接続時においては、例えば図３に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、第１バッテリ電流Ｉｂ１は、所定のハイ側電流値から減少傾向に変化し、第２バッテリ電流Ｉｂ２は、所定のロー側電流値から増大傾向に変化する。

そして、制御装置１７は、この直列接続時においては、例えば図３に示す時刻ｔ４から時刻ｔ６の期間のように、基本的にはＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を停止し、例えば補機１６に電力を供給する第２バッテリ１２の状態などに応じて一時的にスイッチング動作を行なうようにして、間欠スイッチングを実行する。

例えば図６（Ａ），（Ｂ）に示すように直列接続時にＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作が停止される状態では、スイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）はゼロである。そして、例えば図７に示すように、第１バッテリ１１の動作点での第１バッテリ電流Ｉｂ１は、第２バッテリ１２の動作点での第２バッテリ電流Ｉｂ２よりも、第２バッテリ１２から補機１６に供給される電流Ｉａｕｘだけ小さくなる。

また、例えば図８（Ａ），（Ｂ）に示すように直列接続時にＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作が実行されと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の停止時に比べて第２バッテリ１２の動作点はずれる。
例えばスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）が０．５に設定されると、第２バッテリ１２から補機１６に供給される電流Ｉａｕｘと同一の電流ＩａｕｘがＤＣ−ＤＣコンバータ１３の低電圧側端子１３Ｌに流れる。
そして、例えば図７に示すように、第２バッテリ１２の動作点は第１バッテリ１１の動作点と同一になり、第１バッテリ電圧Ｖｂ１と第２バッテリ電圧Ｖｂ２’とは同一、かつ、第１バッテリ電流Ｉｂ１と第２バッテリ電流Ｉｂ２’とは同一になる。

以下に、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対する第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列または直列に切り替える処理について説明する。
先ず、例えば図９に示すステップＳ０１においては、第１バッテリ電圧Ｖｂ１と第２バッテリ電圧Ｖｂ２とを検出する。

次に、ステップＳ０２においては、例えば並列接続時においてＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）が１の状態に対応する並列電圧Ｖｐ（＝Ｖｂ１＝Ｖｂ２）と、例えば直列接続時においてＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）がゼロの状態に対応する直列電圧Ｖｓ（＝Ｖｂ１＋Ｖｂ２）とを算出する。

次に、ステップＳ０３においては、並列電圧Ｖｐと、電動機（Ｍ）２の回転数および発生トルクと応じて、例えば図１０に示すような電動機損失マップを検索して、第１電動機損失値Ｑｍｏｔ１を取得する。
なお、電動機損失マップは、予め実施される試験の試験結果などに応じて作成されており、例えば、電動機（Ｍ）２の回転数または発生トルクの増大に伴い、電動機損失値が増大傾向に変化し、電圧の増大に伴い、電動機損失値が減少傾向に変化するような特性を有している。

次に、ステップＳ０４においては、並列電圧Ｖｐと、発電機（Ｇ）４の回転数および発生トルクと応じて、例えば図１１に示すような発電機損失マップを検索して、第１発電機損失値Ｑｇｅｎ１を取得する。
なお、発電機損失マップは、予め実施される試験の試験結果などに応じて作成されており、例えば、発電機（Ｇ）４の回転数または発生トルクの増大に伴い、発電機損失値が増大傾向に変化し、電圧の増大に伴い、発電機損失値が減少傾向に変化するような特性を有している。

次に、ステップＳ０５においては、並列電圧Ｖｐにおける第１電動機損失値Ｑｍｏｔ１および第１発電機損失値Ｑｇｅｎ１を加算して、電動機（Ｍ）２および発電機（Ｇ）４の総損失予測値Ｑｐ（＝Ｑｍｏｔ１＋Ｑｇｅｎ１）を算出する。

次に、ステップＳ０６においては、直列電圧Ｖｓと、電動機（Ｍ）２の回転数および発生トルクと応じて、例えば図１０に示すような電動機損失マップを検索して、第２電動機損失値Ｑｍｏｔ２を取得する。

次に、ステップＳ０７においては、直列電圧Ｖｓと、発電機（Ｇ）４の回転数および発生トルクと応じて、例えば図１１に示すような発電機損失マップを検索して、第２発電機損失値Ｑｇｅｎ２を取得する。

次に、ステップＳ０８においては、直列電圧Ｖｓにおける第２電動機損失値Ｑｍｏｔ２および第２発電機損失値Ｑｇｅｎ２を加算して、電動機（Ｍ）２および発電機（Ｇ）４の総損失予測値Ｑｓ（＝Ｑｍｏｔ２＋Ｑｇｅｎ２）を算出する。

次に、ステップＳ０９においては、並列電圧Ｖｐにおける総損失予測値Ｑｐは直列電圧Ｖｓにおける総損失予測値Ｑｓ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０に進む。

そして、ステップＳ１０においては、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とは直列に接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進み、このステップＳ１１においては、後述する直列接続から並列接続への切替処理を実行し、エンドに進む。

また、ステップＳ１２においては、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とは並列に接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進み、このステップＳ１３においては、後述する並列接続から直列接続への切替処理を実行し、エンドに進む。

以下に、上述したステップＳ１１での直列接続から並列接続への切替処理について説明する。
先ず、例えば図１２に示すステップＳ２１においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ入力電流Ｉｄｃが第１バッテリ電流Ｉｂ１と同一になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を実行する。

次に、ステップＳ２２においては、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉（オン）から開（オフ）へと切り替える。
次に、ステップＳ２３においては、第２ノードＢを第４ノードＤに接続可能にするようにして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１がゼロになるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を実行する。
次に、ステップＳ２４においては、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）から閉（オン）へと切り替え、リターンに進む。

以下に、上述したステップＳ１３での並列接続から直列接続への切替処理について説明する。
先ず、例えば図１３に示すステップＳ３１においては、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉（オン）から開（オフ）へと切り替える。
次に、ステップＳ３２においては、第２ノードＢを第３ノードＣに接続可能にするようにして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖｂ２と同一になるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を実行する。

次に、ステップＳ３３においては、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）から閉（オン）へと切り替える。
次に、ステップＳ３４においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を停止して、リターンに進む。

以下に、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続した状態において、基本的に停止しているＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を一時的に実行する処理について説明する。
先ず、例えば図１４に示すステップＳ４１においては、第１バッテリ電流Ｉｂ１と第２バッテリ電流Ｉｂ２とを検出する。

次に、ステップＳ４２においては、第１バッテリ電流Ｉｂ１を逐次積算して得られる第１バッテリ電流時間積算値ΣＩｂ１と、第２バッテリ電流Ｉｂ２を逐次積算して得られる第２バッテリ電流時間積算値ΣＩｂ２との差ΔＩｂ（＝ΣＩｂ１−ΣＩｂ２）を算出する。
この差ΔＩｂは、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との間の残容量ＳＯＣの差に相当する値となる。

次に、ステップＳ４３においては、差ΔＩｂは所定値以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４４に進む。

そして、ステップＳ４４においては、差ΔＩｂを所定時間Ｔで除算して得られる電流Ｉｒｅｓｅｔ（＝ΔＩｂ／Ｔ）をＤＣ−ＤＣコンバータ入力電流Ｉｄｃの目標値として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を所定時間Ｔに亘って実行し、エンドに進む。

なお、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続した状態において実行される間欠スイッチングでは、例えば図１５に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を常時実行する場合に比べて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の通過電流による損失はほぼ等しいのに対して、電圧昇圧による損失はより小さくなる。

上述したように、本発明の実施形態による電動車両用電源装置１によれば、電動機（Ｍ）２の負荷が小さく、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が小さい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを並列に接続する。
一方、電動機の負荷が大きく、電動機で必要とされる駆動電圧が大きい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続する。

これらにより、電動機（Ｍ）２の負荷が大きい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動電圧を増大させて所望の動力性能を確保することができ、電動機（Ｍ）２の負荷が小さい場合には、電動機（Ｍ）２の駆動電圧が過大になることを防止して電動機（Ｍ）２および駆動用インバータ３の運転効率を増大させることができる。
しかも、並列電圧Ｖｐにおける総損失予測値Ｑｐと直列電圧Ｖｓにおける総損失予測値Ｑｓとを比較して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を直列または並列に切り替えることから、この電動車両用電源装置１を搭載する電動車両の効率の良い運転を行なうことができる。

さらに、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との並列の接続を、電動機（Ｍ）２の負荷の増大に応じて、直列の接続に切り替える場合には、先ず、第１スイッチ（ＳＷ１）１４および第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）として第２バッテリ１２を電動機（Ｍ）２から切り離し、第１バッテリ１１のみによって電動機（Ｍ）２に電力を供給する。
そして、第１スイッチ（ＳＷ１）１４に接続された第２ノードＢの電位ＶＢが、第１スイッチ（ＳＷ１）１４に接続された第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなるまで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を行ない、この後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を停止すると共に第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉（オン）とする。

これにより、電動機（Ｍ）２に対する電力供給を維持した状態で電動機（Ｍ）２の負荷の大きさに応じて、電動機（Ｍ）２に対する第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列と直列との間で切り替えることができ、例えば内燃機関などの動力を用いずに電源から供給される電力のみで走行を行なうＡＥＲ（All Electric Range）走行時であっても、少なくとも第１バッテリ１１から供給される電力により走行制御を継続することができる。
しかも、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続の切り替え時にのみ動作させることにより、スイッチング損失の増大を抑制することができる。

また、例えば発電機（Ｇ）４などから成る補助電源（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）を備える場合であっても、補助電源と電動機（Ｍ）２との間の入出力差分を少なくとも第１バッテリ１１により吸収することができ、電圧変動を低減した走行制御を行なうことができる。

また、例えば第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して直列に接続する場合には、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との間の残容量ＳＯＣの差をＤＣ−ＤＣコンバータ１３の動作により調整可能である。
そして、補機１６を直列電圧が印加される電動機（Ｍ）２側に接続する必要が無いことから、補機１６として低耐圧の機器を用いることができ、装置構成に要する費用の増大を防止することができる。

さらに、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との間の残容量ＳＯＣの差を調整する場合に、例えば残容量ＳＯＣの差が所定差以上である場合にのみＤＣ−ＤＣコンバータ１３の作動を許可して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を間欠的に動作させることにより、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１３を常時動作させる場合に比べて、スイッチング損失を低減することができる。

さらに、補機１６の消費電力を第２バッテリ１２から供給することができ、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対する第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列と直列との間で切り替えるときに、電動機（Ｍ）２の消費電力を負担する第１バッテリ１１からより多くの電力を電動機（Ｍ）２に供給することができる。

なお、上述した実施の形態においては、例えば電動車両用電源装置１を電気自動車に搭載する場合などにおいて、発電機（Ｇ）４および発電用インバータ５は省略されてもよい。
この場合、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対する第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列または直列に切り替える処理は、第１電動機損失値Ｑｍｏｔ１と第２電動機損失値Ｑｍｏｔ２との比較結果に応じて実行される。
すなわち、第１電動機損失値Ｑｍｏｔ１が第２電動機損失値Ｑｍｏｔ２未満の場合において、直列接続であれば、直列接続から並列接続への切替処理を実行し、並列接続であれば、切替処理を実行せずに状態を維持する。
一方、第１電動機損失値Ｑｍｏｔ１が第２電動機損失値Ｑｍｏｔ２以上の場合において、並列接続であれば、並列接続から直列接続への切替処理を実行し、直列接続であれば、切替処理を実行せずに状態を維持する。

なお、上述した実施の形態においては、例えば図１６に示す変形例のように、電動車両用電源装置１を構成する各要素の極性を反転させてもよい。
この変形例に係る電動車両用電源装置１において、上述した実施の形態に係る電動車両用電源装置１と異なる点は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の高電圧側端子１３Ｈが第４ノードＤに接続され、共通端子１３Ｃが第１ノードＡに接続され、電圧センサ４１ｃの代わりに高電圧側端子１３Ｈと低電圧側端子１３Ｌとの間の電圧（第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧）Ｖ２を検出する電圧センサ４１ｄを備えている点である。

以下に、上述した実施の形態の変形例に係る電動車両用電源装置１の動作について説明する。

制御装置１７は、例えば電動機（Ｍ）２の負荷が小さく、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が小さい場合などには、図１７（Ａ）に示すように、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）かつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉（オン）として、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを並列に接続する。
この並列接続時において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）はゼロに設定される。

これに伴い、例えば図１７（Ｂ）に示すように、第１ノードＡの電位ＶＡと第３ノードＣの電位ＶＣとは同一、かつ、第２ノードＢの電位ＶＢと第４ノードＤの電位ＶＤとは同一になり、第１バッテリ電圧Ｖｂ１と第２バッテリ電圧Ｖｂ２とは同一、かつ、第１バッテリ電流Ｉｂ１と第２バッテリ電流Ｉｂ２とは同一であって、電圧Ｖ２はゼロになる。
そして、第２ノードＢの電位ＶＢおよび第４ノードＤの電位ＶＤは、第１ノードＡの電位ＶＡおよび第３ノードＣの電位ＶＣよりも第１バッテリ電圧Ｖｂ１または第２バッテリ電圧Ｖｂ２だけ高くなる。

この並列接続の状態において、例えば電動機（Ｍ）２の負荷の増大に伴い、電動機（Ｍ）２で必要とされる駆動電圧が大きくなった場合などには、制御装置１７は、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続するように切り替える。

この接続切替時において、制御装置１７は、先ず、例えば図１８（Ａ）に示すように、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）に維持しつつ、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を閉（オン）から開（オフ）へと切り替える。
そして、例えば下記数式（４）に示すように記述されるＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）を１未満の範囲で増大傾向に変化させてスイッチング動作を実行させる。

これに伴い、例えば図１８（Ｂ）および下記数式（５）に示すように、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２はゼロよりも大きな値に増大傾向に変化し、第２ノードＢの電位ＶＢは第４ノードＤの電位ＶＤよりも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２だけ低くなり、第１ノードＡの電位ＶＡは第４ノードＤの電位ＶＤよりも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２および第１バッテリ電圧Ｖｂ１の加算値（＝Ｖ２＋Ｖｂ１）だけ低くなる。

次に、制御装置１７は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２が第２バッテリ電圧Ｖｂ２に到達した時点、つまり第２ノードＢを第３ノードＣに接続可能になった時点で、例えば図１９（Ａ）に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を継続しつつ、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）から閉（オン）へと切り替える。これと共に、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）に維持し、電動機（Ｍ）２の駆動用インバータ３に対して第１バッテリ１１と第２バッテリ１２とを直列に接続する。

これに伴い、例えば図１９（Ｂ）に示すように、第２ノードＢの電位ＶＢと第３ノードＣの電位ＶＣとは同一かつ第４ノードＤの電位ＶＤよりも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２（つまり第２バッテリ電圧Ｖｂ２と同一の第２ＤＣ−ＤＣコンバータ電圧Ｖ２）だけ低くなり、第１ノードＡの電位ＶＡは第３ノードＣの電位ＶＣよりも第１バッテリ電圧Ｖｂ１だけ低くなる。
そして、この直列接続の状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）は、例えば下記数式（６）に示すように記述される。

そして、制御装置１７は、この直列接続時においては、基本的にはＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作を停止し、例えば補機１６に電力を供給する第２バッテリ１２の状態などに応じて一時的にスイッチング動作を行なうようにして、間欠スイッチングを実行する。

例えば図２０（Ａ），（Ｂ）に示すように直列接続時にＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作が停止される状態では、スイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）はゼロである。そして、例えば図２１に示すように、第１バッテリ１１の動作点での第１バッテリ電流Ｉｂ１は、第２バッテリ１２の動作点での第２バッテリ電流Ｉｂ２よりも、第２バッテリ１２から補機１６に供給される電流Ｉａｕｘだけ小さくなる。

また、例えば図２２（Ａ），（Ｂ）に示すように直列接続時にＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチング動作が実行されと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の停止時に比べて第２バッテリ１２の動作点はずれる。
例えばスイッチングデューティー（ｄｕｔｙ）が０．５に設定されると、第２バッテリ１２から補機１６に供給される電流Ｉａｕｘと同一の電流ＩａｕｘがＤＣ−ＤＣコンバータ１３の低電圧側端子１３Ｌに流れる。
そして、例えば図２１に示すように、第２バッテリ１２の動作点は第１バッテリ１１の動作点と同一になり、第１バッテリ電圧Ｖｂ１と第２バッテリ電圧Ｖｂ２’とは同一、かつ、第１バッテリ電流Ｉｂ１と第２バッテリ電流Ｉｂ２’とは同一になる。

１ 電動車両用電源装置
２ 電動機（Ｍ）
３ 駆動用インバータ
４ 発電機（Ｇ）
５ 発電用インバータ
１１ 第１バッテリ（第１電源）
１２ 第２バッテリ（第２電源）
１３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３Ｌ 低電圧側端子
１３Ｈ 高電圧側端子
１３Ｃ 共通端子
１４ 第１スイッチ（ＳＷ１）
１５ 第２スイッチ（ＳＷ２）
１６ 補機
１７ 制御装置
３１ 接続切替制御部
３２ 可変電圧制御部
３３ 電動機制御部
３４ 発電機制御部

Claims (7)

1. 第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
   前記第２ノードと第３ノードとの間に接続された第１スイッチと、
   前記第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
   前記第１ノードと前記第３ノードとの間に接続された第２スイッチと、
   前記第２ノードに接続されたＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記第１スイッチを開かつ前記第２スイッチを閉として前記第１ノードと前記第３ノードとを接続する第１接続状態と、
   前記第１スイッチを閉かつ前記第２スイッチを開として前記第２ノードと前記第３ノードとを接続する第２接続状態と、
   前記第１スイッチを開かつ前記第２スイッチを開として前記第３ノードと前記第１ノード及び前記第２ノードとを切り離すとともに、前記第１電源から電動機へ給電可能な第３接続状態とを切り替え可能な切替手段と、
   を備え、
   前記切替手段は、前記第３接続状態を経由して前記第１接続状態と前記第２接続状態とを切り替え、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
   前記第２接続状態から前記第１接続状態に切り替える場合の前記第３接続状態において、前記第２ノードの電位を前記第４ノードの電位に等しくする状態に向かうようにして、スイッチングデューティーを変化させて前記第２ノードの電位を変更する、又は、
   前記第１接続状態から前記第２接続状態に切り替える場合の前記第３接続状態において、前記第２ノードの電位を前記第３ノードの電位に等しくする状態に向かうようにして、スイッチングデューティーを変化させて前記第２ノードの電位を変更しており、
   前記第１ノードと前記第４ノードとの間から取り出される出力電力は前記電動機に供給されることを特徴とする電動車両用電源装置。
2. 前記第１電源および前記第２電源は２次電池であり、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記第２接続状態において、前記第１電源の残容量と前記第２電源の残容量との差に応じて、間欠的に動作することを特徴とする請求項１に記載の電動車両用電源装置。
3. 前記第３ノードと前記第４ノードとの間に補機が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両用電源装置。
4. 前記切替手段は、前記第１接続状態における前記電動機の損失と、前記第２接続状態における前記電動機の損失とを比較し、前記第１接続状態および前記第２接続状態のうち前記損失が小さい方に切り替えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の電動車両用電源装置。
5. 前記第１ノードと前記第４ノードとの間で前記電動機に並列に接続された発電機を備え、
   前記切替手段は、前記第１接続状態における前記電動機の損失および前記発電機の損失の合計と、前記第２接続状態における前記電動機の損失および前記発電機の損失の合計とを比較し、前記第１接続状態および前記第２接続状態のうち前記損失の合計が小さい方に切り替えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の電動車両用電源装置。
6. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧側端子は前記第２ノードに接続され、高電圧側端子は前記第１ノードに接続され、共通端子は前記第４ノードに接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の電動車両用電源装置。
7. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧側端子は前記第２ノードに接続され、高電圧側端子は前記第４ノードに接続され、共通端子は前記第１ノードに接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の電動車両用電源装置。

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