JPWO2013042243A1 - 車両の電源システム - Google Patents

Abstract

車両の電源システムは、ＰＣＵ（１２０）に接続される第１および第２の電力線（ＰＬ１，ＮＬ１）と、各々が再充電可能に構成された第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）と、第１の電力線（ＰＬ１）および第２の電力線（ＮＬ１）の間に接続されるコンデンサ（Ｃ１）と、第１の電力線（ＰＬ１）および第２の電力線（ＮＬ１）の間に第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）のうちのいずれか一方の蓄電装置が接続された第１の状態と、第１の電力線（ＰＬ１）および第２の電力線（ＮＬ１）の間に第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）が直列に接続された第２の状態とを切替え可能に構成された切替部と、切替部を第１の状態とすることによりコンデンサ（Ｃ１）を充電した後に、切替部を第２の状態とすることによりコンデンサ（Ｃ１）を充電するための制御装置（３００）とを備える。

Description

この発明は、車両の電源システムに関し、より特定的には、複数の蓄電装置を搭載した車両の電源システムの制御に関する。

電動車両に適用される電源システムにおいては、複数の蓄電装置を直列に接続して、当該複数の蓄電装置から走行用電動機に電力を供給可能とする構成が採用されている。複数の蓄電装置を直列接続して使用する例として、特開２００８−２８８１０９号公報（特許文献１）には、複数のセルで構成される電池モジュールを複数直列に接続された組電池を備え、この組電池から負荷に電力を供給する電池システムが開示される。

特開２００８−２８８１０９号公報

特許文献１に開示された電池システムでは、組電池から負荷への電源供給開始時において、負荷に大きな突入電流（代表的には、コンデンサのプリチャージ電流）が流れ込む虞がある。そのため、組電池と負荷との間に電流制限抵抗を配置し、この電流制限抵抗によって負荷への突入電流を制限する構成が必要となる。しかしながら、直列接続される電池モジュールの個数が増えるに従って、より大きな容量を有する電流制限抵抗を配置させる必要があり、回路構成の大型化およびコスト上昇を招いてしまう。

それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の蓄電装置を直列接続して使用する電源システムにおいて、簡易かつ効率的な構成で、電源投入時の突入電流を抑制することである。

この発明のある局面に従えば、車両の電源システムは、走行用電動機を駆動する電力変換ユニットと、電力変換ユニットに対して入出力される電力を伝達するための第１および第２の電力線と、各々が再充電可能に構成された第１および第２の蓄電装置と、第１の電力線および第２の電力線の間に接続されるコンデンサと、第１の電力線および第２の電力線の間に第１および第２の蓄電装置のうちのいずれか一方の蓄電装置が接続された第１の状態と、第１の電力線および第２の電力線の間に第１および第２の蓄電装置が直列に接続された第２の状態とを切替え可能に構成された切替部と、切替部を第１の状態とすることによりコンデンサを充電した後に、切替部を第２の状態とすることによりコンデンサを充電するための制御装置とを備える。

好ましくは、車両の電源システムは、車両外部の電源による車両の充電時、第１および第２の蓄電装置を充電するための充電器から出力される電力を伝達するための第３および第４の電力線をさらに備える。切替部は、第１の蓄電装置の負極端子と第２の蓄電装置の正極端子との間に接続された第１の開閉器と、第１の蓄電装置の正極端子と第１の電力線との間に接続された第２の開閉器と、第２の蓄電装置の負極端子と第２の電力線との間に接続された第３の開閉器と、第１の蓄電装置の正極端子と第３の電力線との間に接続された第４の開閉器と、第１の蓄電装置の負極端子と第４の電力線との間に接続された第５の開閉器と、第２の電力線と第４の電力線との間に接続された接続線とを含む。制御装置は、第２および第５の開閉器をオンし、かつ、第１、第３および第４の開閉器をオフすることにより、切替部を第１の状態とする一方で、第１、第２および第３の開閉器をオンし、かつ、第４および第５の開閉器をオフすることにより、切替部を第２の状態とする。

好ましくは、第２の開閉器は、第１の蓄電装置の正極端子と第１の電力線との間に接続されたリレーと、リレーと直列に接続された抵抗とを含む。

好ましくは、車両の電源システムは、車両外部の電源による車両の充電時、第１および第２の蓄電装置を充電するための充電器から出力される電力を伝達するための第３および第４の電力線をさらに備える。切替部は、第１の蓄電装置の負極端子と第２の蓄電装置の正極端子との間に接続された第１の開閉器と、第１の蓄電装置の正極端子と第１の電力線との間に接続された第２の開閉器と、第２の蓄電装置の負極端子と第２の電力線との間に接続された第３の開閉器と、第２の蓄電装置の正極端子と第３の電力線との間に接続された第４の開閉器と、第２の蓄電装置の負極端子と第４の電力線との間に接続された第５の開閉器と、第１の電力線と第３の電力線との間に接続された接続線とを含む。制御装置は、第３および第４の開閉器をオンし、かつ、第１、第２および第５の開閉器をオフすることにより切替部を第１の状態とする一方で、第１、第２および第３の開閉器をオンし、かつ、第４および第５の開閉器をオフすることにより切替部を第２の状態とする。

好ましくは、第３の開閉器は、第２の蓄電装置の負極端子と第２の電力線との間に接続されたリレーと、リレーと直列に接続された抵抗とを含む。

本発明によれば、複数の蓄電装置を直列接続して使用する電源システムにおいて、簡易かつ効率的な構成で、電源投入時の突入電流を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に従う電源システムが適用される車両の概略構成図である。 車両走行時のシステムメインリレーおよび充電リレーの制御を説明する図である。 蓄電装置に故障が発生した場合におけるシステムリレーおよび充電リレーの制御を説明する図である。 本発明の実施の形態１による電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。 車両のシステム起動時におけるシステムメインリレーおよび充電リレーの制御を説明するためのタイミングンチャートである。 本発明の実施の形態２による電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態による電源システムの他の構成例を説明する図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
［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が適用される車両１０の概略構成図である。

図１を参照して、車両１０は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（エンジン）１６０と電動機（ＭＧ：Motor Generator）とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両１０は、このモータジェネレータに電力を供給するための複数（たとえば２個）の蓄電装置を搭載する。これらの蓄電装置は、車両１０のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも記す）において、エンジン１６０の作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１０のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、接続部２２０を介して外部電源５００と電気的に接続されて充電可能である。以下の説明では、それぞれの充電動作を区別するために、外部電源５００による蓄電部の充電を「外部充電」とも記し、エンジン１６０の作動による蓄電部の充電を「内部充電」とも記す。

車両１０は、「第１の電池パック」に対応する電池パック１００と、「第２の電池パック」に対応する電池パック１１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、エンジン１６０と、制御装置３００とを備える。

電池パック１００は、「第１の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ１と、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，ＳＭＲＮ１と、抵抗Ｒ１と、充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２とを含む。蓄電装置ＢＡＴ１は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。蓄電装置ＢＡＴ１には、電池電圧ＶＢ１、電池電流ＩＢ１、電池温度ＴＢ１を検出するための電池センサ１０５が設けられる。電池センサ１０５の検出値は、制御装置３００へ伝達される。

システムメインリレーＳＭＲＢ１は、蓄電装置ＢＡＴ１の正極端子とＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＰ１は、抵抗Ｒ１に直列に接続され、抵抗Ｒ１とともにシステムメインリレーＳＭＲＢ１に並列に接続される。システムメインリレーＳＭＲＮ１は、蓄電装置ＢＡＴ１の負極端子とシステムメインリレーＳＭＲＢ２（後述）との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，ＳＭＲＮ１のオン（閉成）／オフ（開放）は、制御装置３００からのリレー制御信号ＳＥ１によって制御される。

充電リレーＲＬＹ１は、蓄電装置ＢＡＴ１の正極端子と充電器２００に接続される電力線ＰＬ３との間に接続される。充電リレーＲＬＹ２は、蓄電装置ＢＡＴ１の負極端子と充電器２００に接続される電力線（接地線）ＮＬ３との間に接続される。充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２のオン（閉成）／オフ（開放）は、制御装置３００からのリレー制御信号ＲＥによって制御される。

電池パック１１０は、「第２の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ２と、システムメインリレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２とを含む。蓄電装置ＢＡＴ２は、蓄電装置ＢＡＴ１と同様に、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。蓄電装置ＢＡＴ２には、電池電圧ＶＢ２、電池電流ＩＢ２および電池温度ＴＢ２を検出するための電池センサ１１５が設けられる。電池センサ１１５の検出値は、制御装置３００へ伝達される。

システムメインリレーＳＭＲＢ２は、蓄電装置ＢＡＴ２の正極端子とシステムメインリレーＳＭＲＮ１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＮ２は、蓄電装置ＢＡＴ２の負極端子と電力線（接地線）ＮＬ１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２のオン（閉成）／オフ（開放）は、制御装置３００からのリレー制御信号ＳＥ２によって制御される。

本発明の実施の形態１による電源システムでは、電池パック１００，１１０は、ＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１および電力線（接地線）ＮＬ１の間に直列に接続される。車両１０のＩＧオン状態では、電池パック１００内のシステムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１、および電池パック１１０内のシステムメインリレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２がオンされる。これにより、図２に示すように、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に直列に接続される。そして、車両１０の走行時には、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、図２中の通電経路ｋ１を経由して、車両１０の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、車両１０の回生制動時には、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄積する。

本実施の形態に示される各リレーは、代表的には、通電時に接点間を接続することによって閉成（オン）される一方で、非通電時には接点間を非接続とすることによって開放（オフ）される電磁リレーによって構成される。ただし、閉成（オフ）および開放（オフ）を制御可能な構成であれば、半導体リレーを始めとして、任意の開閉器を適用することができる。

本実施の形態１による電源システムにおいて、システムメインリレーＳＭＲＮ１およびＳＭＲＢ２は、蓄電装置ＢＡＴ１の負極端子と蓄電装置ＢＡＴ２の正極端子との間に接続された「第１の開閉器」の代表例として用いられる。また、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１は、蓄電装置ＢＡＴ１の正極端子と「第１の電力線」に対応する電力線ＰＬ１との間に接続された「第２の開閉器」の代表例として用いられる。システムメインリレーＳＭＲＮ２は、蓄電装置ＢＡＴ２の負極端子と「第２の電力線」に対応する電力線ＮＬ１との間に接続された「第３の開閉器」の代表例として用いられる。

さらに、充電リレーＲＬＹ１は、蓄電装置ＢＡＴ１の正極端子と「第３の電力線」に対応する電力線ＰＬ３との間に接続された「第４の開閉器」の代表例として用いられる。充電リレーＲＬＹ２は、蓄電装置ＢＡＴ１の負極端子と「第４の電力線」に対応する電力線ＮＬ３との間に接続された「第５の開閉器」の代表例として用いられる。

なお、電池パック１００，１１０の各々は、蓄電装置の正極端子および負極端子のそれぞれにリレーが接続される。これらのリレーをオフすることにより電池パックを完全に電源システムから切り離すことができるため、安全上好ましい構成とすることができる。ただし、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を単一の電池パックに一体的に収容する構成とした場合には、「第１の開閉器」に対応するリレーＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２は、配置を省略することが可能である。

さらに、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３とは、上記第２の電力線と第４の電力線とを接続する「接続線」に対応する接続線ＮＬ４で接続されている。電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３との間には、充電リレーＲＬＹ２、システムメインリレーＳＭＲＮ１、システムメインリレーＳＭＲＢ２、蓄電装置ＢＡＴ２およびシステムメインリレーＳＭＲＮ２が介挿された通電経路が形成される。接続線ＮＬ４は、電力線ＮＬ３と電力線ＮＬ４との間に、この通電経路を迂回するバイパス経路を形成する。

ＰＣＵ１２０は、モータジェネレータ１３０，１３５と蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２との間で双方向に電力変換するように構成される。ＰＣＵ１２０は、コンバータ（ＣＯＮＶ）１２１と、モータジェネレータ１３０および１３５にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）１２２および第２インバータ（ＩＮＶ２）１２３とを含む。

コンバータ１２１は、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２とインバータ１２２，１２３の直流リンク電圧を伝達する電力線ＰＬ２との間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。すなわち、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の入出力電圧と、電力線ＰＬ２および電力線（接地線）ＮＬ１間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。電力線ＮＬ１は、コンバータ１２１の中を通ってインバータ１２２，１２３側に延びている。コンバータ１２１における昇降圧動作は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＣに従ってそれぞれ制御される。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に接続され、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１の間に接続され、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

第１インバータ１２２および第２インバータ１２３は、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１の直流電力と、モータジェネレータ１３０および１３５に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第１インバータ１２２は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ１に応じて、エンジン１６０の出力によってモータジェネレータ１３０が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１へ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン１６０の出力によって蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を能動的に充電できる。

また、第１インバータ１２２は、エンジン１６０の始動時には、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＭＩ１に応じて、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０へ供給する。これにより、エンジン１６０は、モータジェネレータ１３０をスタータとして始動することができる。

第２インバータ１２３は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ２に応じて、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１を介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３５へ供給する。これによりモータジェネレータ１３５は、車両１０の駆動力を発生する。

一方、車両１０の回生制動時には、モータジェネレータ１３５は、駆動輪１５０の減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第２インバータ１２３は、制御装置３００からのスイッチング指令ＰＷＩ２に応じて、モータジェネレータ１３５が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線ＰＬ２よび電力線ＮＬ１へ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２が充電される。

制御装置３００は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。そして、制御装置３００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

制御装置３００に入力される情報として、図１には、電池センサ１０５，１１５からの電池データを例示する。電池データには、蓄電装置ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１、電池電流ＩＢ１および電池温度ＴＢ１と、蓄電装置ＢＡＴ２の電池電圧ＶＢ２、電池電流ＩＢ２および電池温度ＴＢ２とが含まれる。図示しないが、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との線間に配置された電圧センサ（図示せず）による直流電圧検出値ＶＬ、モータジェネレータ１３０，１３５の各相の電流検出値およびモータジェネレータ１３０，１３５の回転角検出値についても、制御装置３００に入力される。

また、制御装置３００は、イグニッションキー（図示せず）から信号ＩＧを受ける。信号ＩＧは、イグニッションキーのオン期間にはＨ（論理ハイ）レベルに設定され、イグニッションキーのオフ期間にはＬ（論理ロー）レベルに設定される。

モータジェネレータ１３０，１３５は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０およびエンジン１６０に伝達されて、車両１０を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１０の回生制動時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の充電電力に変換される。本実施の形態においては、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０によって駆動されて発電するための発電機として動作させ、モータジェネレータ１３５を、専ら駆動輪１５０を駆動して車両１０を走行させるための電動機として動作させるものとする。

なお、本実施の形態１においては、モータジェネレータおよびインバータの対が２つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対は１つであっても、２つより多く備える構成としてもよい。

また、本実施の形態１においては、車両１０は、ハイブリッド自動車を例として説明するが、車両１０の構成は、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力を用いて車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両であればその構成は限定されない。すなわち、車両１０は、図１のようなエンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車の他に、エンジンを搭載しない電気自動車あるいは燃料電池自動車などを含む。

図示された車両１０の構成から、モータジェネレータ１３０，１３５、動力伝達ギヤ１４０、エンジン１６０および駆動輪１５０を除いた部分によって、車両１０の電源システムが構成される。

本実施の形態１による電源システムは、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を外部電源５００からの電力を用いて充電する機能を有する。すなわち、電源システムは、外部電源５００から蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の充電（外部充電）が可能に構成される。

具体的には、電源システムは、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２の外部充電を行なうための構成として、充電器２００と、接続部２２０とをさらに備える。

接続部２２０は、車両１０のボディに設けられる。車両１０が外部電源５００からの電力を受ける場合には、接続部２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、充電ケーブル４００のプラグ４２０が、外部電源５００のコンセント５１０に接続されることによって、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００の電線部４３０を介して車両１０に伝達される。外部電源５００は、たとえば交流１００Ｖの商用電源である。

なお、外部充電可能とするために、他にも、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互コンダクタンスを利用して電力供給を行なう構成により、外部電源から電力を受入れてもよい。

充電器２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して接続部２２０に接続される。また、充電器２００は、電力線ＰＬ３，ＮＬ３を介して電池パック１００と接続される。そして、充電器２００は、外部充電時には、制御装置３００からの制御信号ＰＷＤに応じて、外部電源５００から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２へ供給する。なお、充電器２００は、図示は省略するが、このような交流電力と直流電力との間で電力変換を行なうためのＡＣ／ＤＣ変換器を含んでいる。

図２で説明したように、車両１０のＩＧオン状態では、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に直列に接続される。したがって、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、モータジェネレータ１３０，１３５の発電電力によって車両走行中に内部充電が可能である。また、車両１０のＩＧオフ状態には、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を電力線ＰＬ３と電力線ＮＬ３との間に直列に接続することにより、車両走行後に蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を外部充電することができる。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２に蓄えられた電力を用いることにより、エンジン１６０を可能な限り停止状態に維持して走行することができる。その結果、蓄電装置ＢＡＴ１のみを搭載した車両と比較して、モータジェネレータ１３５からの駆動力のみを用いて走行する、いわゆるＥＶ（Electric Vehicle）走行での走行可能距離を拡大することが可能となり、車両１０のエネルギー効率を向上できる。

その一方で、上記のような構成において蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、電池パック１１０内のシステムメインリレーＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオフすることによって蓄電装置ＢＡＴ２を電源システムから電気的に切り離すと、実質的に、蓄電装置ＢＡＴ１も電源システムから切り離されることとなる。したがって、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、正常な蓄電装置ＢＡＴ１に蓄えられた電力をＰＣＵ１２０に供給することができなくなる。

このように蓄電装置ＢＡＴ１から電力が供給できない状態が生じた場合、蓄電装置ＢＡＴ１からの電力を用いてモータジェネレータ１３５による駆動力を得ることはできない。特に、ＥＶ走行を行なっている最中に、蓄電装置ＢＡＴ２の故障により、蓄電装置ＢＡＴ１から電力が供給できない状態が発生した場合には、モータジェネレータ１３５による駆動力を得ることができないだけでなく、蓄電装置ＢＡＴ１からの電力を用いてモータジェネレータ１３０を駆動してエンジン１６０を始動させることもできない。その結果、退避走行での走行可能距離が制限されてしまう虞がある。

したがって、本発明の実施の形態１による電源システムでは、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、システムリレーおよび充電リレーの制御を図３のように切替える。

図３は、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合におけるシステムリレーおよび充電リレーの制御を説明する図である。

蓄電装置ＢＡＴ２が正常である場合には、制御装置３００は、システムメインリレーおよび充電リレーを図２に示される状態とする。すなわち、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンする一方で、充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２をオフする。

この状態で蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、制御装置３００は、図３に示すように、システムメインリレーＳＭＲＢ１および充電リレーＲＬＹ２をオンする一方で、システムメインリレーＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオフする。すなわち、制御装置３００は、蓄電装置ＢＡＴ１および蓄電装置ＢＡＴ２を電気的に切り離すとともに、バイパス経路を形成する接続線ＮＬ４を介して蓄電装置ＢＡＴ１と電力線ＰＬ１およびＮＬ１とを電気的に接続する。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１とＰＣＵ１２０との間には通電経路ｋ２が形成される。そして、この通電経路ｋ２を経由して、蓄電装置ＢＡＴ１は。車両１０の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、車両１０の回生制動時には、蓄電装置ＢＡＴ１は、モータジェネレータ１３５で発電された電力を蓄積する。このように、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、正常な蓄電装置ＢＡＴ１を活用して走行のための電力を供給することができるため、退避走行での走行可能距離を確保できる。

このように、本発明の実施の形態１による電源システムは、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に蓄電装置ＢＡＴ１が接続された状態（以下、「第１の状態」とも称する）と、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２が直列に接続された状態（以下、「第２の状態」とも称する）とが切替え可能に構成される。「第１の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２、「第２の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１、「第３の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＮ２、「第４の開閉器」に対応する充電リレーＲＬＹ１、「第５の開閉器」に対応する充電リレーＲＬＹ２および「接続線」に対応する接続線ＮＬ４は、上記第１の状態と第２の状態とを切替えるための「切替部」を構成する。

図４は、本発明の実施の形態１による電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。図４を始めとして、以下に示すフローチャートの各ステップの処理は、制御装置３００によるソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実行される。また、以下に示すフローチャートの各々による一連の制御処理は、制御装置３００によって所定の制御周期毎に実行される。

図４を参照して、制御装置３００は、ステップＳ０１により、ユーザにより車両１０のシステムの起動を要求する操作（ＩＧオン操作）が行なわれたか否かを判定する。制御装置３００は、イグニッションキーから入力される信号ＩＧがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、ＩＧオン操作が行なわれたと判定する。ＩＧオン操作が行なわれていない場合（ステップＳ０１のＮＯ判定時）には、処理は最初に戻される。

一方、ＩＧオン操作が行なわれた場合（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０２により、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生しているか否かを判定する。たとえば、蓄電装置ＢＡＴ２を構成する二次電池や電池センサ１１５の異常が検知されている場合には、制御装置３００は、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生していると判定する。

蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生していると判定された場合（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０３に進み、リレー制御信号ＳＥ１およびＲＥにより、システムメインリレーＳＭＲＰ１および充電リレーＲＬＹ２をオンする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して電力線ＰＬ１に接続されるとともに、充電リレーＲＬＹ２および接続線ＮＬ４を介して電力線ＮＬ１に接続される。

ステップＳ０３によって蓄電装置ＢＡＴ１から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、コンデンサＣ１のプリチャージが開始される。システムメインリレーＳＭＲＰ１をオンすることにより、コンデンサＣ１のプリチャージ電流が抵抗Ｒ１によって制限される。したがって、蓄電装置ＢＡＴ１からの電力供給開始時における突入電流を制限することができる。

制御装置３００は、コンデンサＣ１の端子間電圧である直流電圧ＶＬを、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間の配置された電圧センサ（図示せず）によって検出する。ステップＳ０４では、制御装置３００は、この電圧センサからの直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１のプリチャージが完了したか否かを判定する。電圧センサからの直流電圧ＶＬが蓄電装置ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１に到達していない場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ１のプリチャージが完了していないと判定し（ステップＳ０４のＮＯ判定時）、処理をステップＳ０３に戻す。

一方、電圧センサからの直流電圧ＶＬが電池電圧ＶＢ１に到達した場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ１のプリチャージが完了したと判定し（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）、処理をステップＳ０５に進める。ステップＳ０５では、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＢ１および充電リレーＲＬＹ２をオンするとともに、システムメインリレーＳＭＲＰ１をオフする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１およびＰＣＵ１２０の間には、図３に示した通電経路ｋ２が形成される。そして、この通電経路ｋ２を経由して蓄電装置ＢＡＴ１からの電力がＰＣＵ１２０へ供給されることにより、モータジェネレータ１３５は、車両１０の駆動力を発生する。

これに対して、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生していないと判定された場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０６に進み、リレー制御信号ＳＥ１，ＳＥ２により、システムメインリレーＳＭＲＰ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に直列に接続される。

ステップＳ０６によって蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、コンデンサＣ１のプリチャージが開始される。ステップＳ０３と同様に、システムメインリレーＳＭＲＰ１をオンすることにより、コンデンサＣ１のプリチャージ電流が抵抗Ｒ１によって制限されるため、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力供給開始時における突入電流を制限することができる。

制御装置３００は、ステップＳ０７では、電圧センサからの直流電圧ＶＬに基づいて、コンデンサＣ１のプリチャージが完了したか否かを判定する。電圧センサからの直流電圧ＶＬが蓄電装置ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１および蓄電装置ＢＡＴ２の電池電圧ＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）に到達していない場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ１のプリチャージが完了していないと判定し（ステップＳ０７のＮＯ判定時）、処理をステップＳ０６に戻す。

一方、電圧センサからの直流電圧ＶＬが合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）に到達した場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ１のプリチャージが完了したと判定し（ステップＳ０６のＹＥＳ判定時）、処理をステップＳ０８に進める。ステップＳ０８では、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンするとともに、システムメインリレーＳＭＲＰ１をオフする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２およびＰＣＵ１２０の間には、図２に示した通電経路ｋ１が形成される。そして、この通電経路ｋ１を経由して蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力がＰＣＵ１２０へ供給されることにより、モータジェネレータ１３５は、車両１０の駆動力を発生する。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、直列接続された複数の蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を備えた電源システムにおいて、蓄電装置ＢＡＴ１のみからの電力を用いて車両の駆動力を発生させることができる。これにより、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、正常な蓄電装置ＢＡＴ１を活用して走行のための電力を供給することができるため、退避走行での走行可能距離を確保できる。

また、電源システムにおいて、電力線ＮＬ１および電力線ＮＬ３の間に接続線ＮＬ４を配したことにより、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を直列接続した状態と、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に蓄電装置ＢＡＴ１のみを接続した状態との切替えは、電池パック内部に設けられたリレー（システムメインリレー、充電リレー）のオンオフによって簡易に行なうことができる。その結果、複数の蓄電装置を有効に活用できる電源システムを、小型かつ低コストで構成することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１による車両の電源システムにおいて、直列接続された複数の蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力供給開始時における突入電流をさらに制限できるような、リレーの制御を説明する。

図５は、図１に示した車両１０のシステム起動時におけるシステムメインリレーおよび充電リレーの制御を説明するためのタイミングンチャートである。

図５を参照して、時刻ｔ０においてユーザによりＩＧオン操作がなされると、時刻ｔ１において、システムメインリレーＳＭＲＰ１および充電リレーＲＬＹ２がオンされる。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して電力線ＰＬ１に接続されるとともに、充電リレーＲＬＹ２および接続線ＮＬ４を介して電力線ＮＬ１に接続される。

蓄電装置ＢＡＴ１が電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力を供給することにより、コンデンサＣ１のプリチャージが開始される。このとき、電力線ＰＬ１に流れる直流電流（プリチャージ電流）ＩＬは、コンデンサＣ１のプリチャージが開始される時刻ｔ１において上昇すると、その後、直流電圧ＶＬが増加するに従って徐々に減少する。

時刻ｔ２において直流電圧ＶＬが電池電圧ＶＢ１に到達すると、充電リレーＲＬＹ２がオフされる。さらに時刻ｔ３において、システムメインリレーＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２がオンされる。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に直列に接続される。

蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２が電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力を供給することにより、コンデンサＣ１がプリチャージされる。これにより、時刻ｔ３以降において、直流電圧ＶＬは、電池電圧ＶＢ１を初期値として上昇する。

ここで、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２と電力線ＰＬ１，ＮＬ１との接続時（時刻ｔ３）において、蓄電装置ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１および蓄電装置ＢＡＴ２の電池電圧ＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）と、直流電圧ＶＬとの電圧差ΔＶ（ΔＶ＝ＶＢ１＋ＶＢ２−ＶＬ）が大きい場合、コンデンサＣ１に対して大きな突入電流が流れ込む虞がある。システムメインリレーでは、この突入電流によってアークが発生することにより、接点が溶着してしまう虞がある。また、電流制限用の抵抗Ｒ１が損傷する虞がある。

システムメインリレーおよび抵抗Ｒ１の損傷を防ぐためには、容量の大きいリレーおよび抵抗を用いることが必要となる。このように構成すると、電源システムの大型化およびコスト上昇を招いてしまう。

本実施の形態２による電源システムでは、複数の蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電源供給開始時には、コンデンサＣ１のプリチャージを２段階で行なう。すなわち、第１段階では、蓄電装置ＢＡＴ１のみから電力線ＰＬ１，ＮＬ１に電力を供給することによってコンデンサＣ１を充電する。そして、コンデンサＣ１が電池電圧ＶＢ１まで充電されると、第１段階から第２段階に切替わる。第２段階では、蓄電装置ＢＡＴ１およびＢＡＴ１から電力線ＰＬ１，ＮＬ１に電力を供給することによってコンデンサＣ１を充電する。コンデンサＣ１は電池電圧ＶＢ１およびＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）まで充電される。

このような構成とすることにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２と電力線ＰＬ１，ＮＬ１との接続時（時刻ｔ３）には、直流電圧ＶＬは電池電圧ＶＢ１と略等しくなっている。そのため、電池電圧ＶＢ１，ＶＢ２の合計値と直流電圧ＶＬとの電圧差ΔＶは、実質的に、蓄電装置ＢＡＴ２の電池電圧ＶＢ２に低減される。これにより、時刻ｔ３において電力線ＰＬ１を流れる電流ＩＬが急激に増加するのが抑えられるため、コンデンサＣ１に大きな突入電流が流れ込むのを防止できる。

なお、蓄電装置ＢＡＴ１およびＢＡＴ２のそれぞれの出力電圧の定格値が等しくなるように、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を構成した場合には、蓄電装置ＢＡＴ１と電力線ＰＬ１，ＮＬ１の接続時（時刻ｔ１）における電圧差ΔＶと、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２と電力線ＰＬ１，ＮＬ１の接続時（時刻ｔ３）における電圧差ΔＶとが略等しくなる。したがって、時刻ｔ１での直流電流ＩＬと、時刻ｔ３での直流電流ＩＬとは、略等しい電流値となる。このようにすると、単一の蓄電装置ＢＡＴ１を搭載した車両の電源システムに使用されるシステムメインリレーおよび電流制限抵抗を、設計変更なしに、本発明による車両の電源システムにも使用することが可能となる。

時刻ｔ４において、直流電圧ＶＬが電圧ＶＢ１＋ＶＢ２に到達すると、システムメインリレーＳＭＲＢ１がオンされ、続いて時刻ｔ５において、システムメインリレーＳＭＲＰ１がオフされる。

図６は、本発明の実施の形態２による電源システムの制御処理手順を示したフローチャートである。

図６を参照して、制御装置３００は、ステップＳ１１により、ユーザによりＩＧオン操作が行なわれたか否かを判定する。ＩＧオン操作が行なわれていない場合（ステップＳ１１のＮＯ判定時）には、処理は最初に戻される。

一方、ＩＧオン操作が行なわれた場合（ステップＳ１１のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１２により、リレー制御信号ＳＥ１およびＲＥにより、システムメインリレーＳＭＲＰ１および充電リレーＲＬＹ２をオンする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して電力線ＰＬ１に接続されるとともに、充電リレーＲＬＹ２および接続線ＮＬ４を介して電力線ＮＬ１に接続される。

ステップＳ０３によって蓄電装置ＢＡＴ１から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、コンデンサＣ１の第１段階目のプリチャージが開始される。すなわち、コンデンサＣ１は、電池電圧ＶＢ１まで充電される。このとき、コンデンサＣ１のプリチャージ電流は、抵抗Ｒ１によって制限される。

ステップＳ１４では、制御装置３００は、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間の配置された電圧センサ（図示せず）からの直流電圧ＶＬに基づいて、第１段階目のプリチャージが完了したか否かを判定する。電圧センサからの直流電圧ＶＬが蓄電装置ＢＡＴ１の電池電圧ＶＢ１に到達していない場合には、制御装置３００は、第１段階目のプリチャージが完了していないと判定し（ステップＳ１４のＮＯ判定時）、処理をステップＳ１３に戻す。

一方、電圧センサからの直流電圧ＶＬが電池電圧ＶＢ１に到達した場合には、制御装置３００は、第１段階目のプリチャージが完了したと判定し（ステップＳ１４のＹＥＳ判定時）、処理をステップＳ１５に進める。ステップＳ１５では、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＰ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンするとともに、充電リレーＲＬＹ２をオフする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、システムメインリレーＳＭＲＰ１および抵抗Ｒ１を介して、電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に直列に接続される。

ステップＳ１５によって蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、第２段階目のプリチャージが開始される。すなわち、コンデンサＣ１は、電池電圧ＶＢ１およびＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）まで充電される。このとき、コンデンサＣ１のプリチャージ電流が抵抗Ｒ１によって制限される。

制御装置３００は、ステップＳ１７では、電圧センサからの直流電圧ＶＬに基づいて、第２段階目のプリチャージが完了したか否かを判定する。電圧センサからの直流電圧ＶＬが電池電圧ＶＢ１およびＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）に到達していない場合には、制御装置３００は、第２段階目のプリチャージが完了していないと判定し（ステップＳ１７のＮＯ判定時）、処理をステップＳ１６に戻す。

一方、電圧センサからの直流電圧ＶＬが合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）に到達した場合には、制御装置３００は、第２段階目のプリチャージが完了したと判定し（ステップＳ１７のＹＥＳ判定時）、処理をステップＳ１８に進める。ステップＳ１８では、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンするとともに、システムメインリレーＳＭＲＰ１をオフする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２およびＰＣＵ１２０の間には、図２に示した通電経路ｋ１が形成される。そして、この通電経路ｋ１を経由して蓄電装置ＢＡＴ１およびＢＡＴ２からの電力がＰＣＵ１２０へ供給される。これにより、モータジェネレータ１３５は、車両１０の駆動力を発生する。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、直列接続された複数の蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を備えた電源システムにおいて、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電源供給開始時には、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続させる蓄電装置を段階的に増やすことにより、コンデンサＣ１に大きな突入電流が流れ込むのを防止できる。

また、複数の蓄電装置の間で出力電圧の定格値を等しくすることにより、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続させる蓄電装置を増やしても、コンデンサＣ１のプリチャージ電流ＩＬは略一定電流に維持される。これにより、単一の蓄電装置を搭載した車両の電源システムに使用されるシステムメインリレーおよび電流制限抵抗を、設計変更なしに、本発明による車両の電源システムにも使用できるため、電源システムを簡素かつ効率的に構成することができる。

なお、上記の実施の形態１，２による電源システムでは、「第１の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ１と電力線ＰＬ３，ＮＬ３とを充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２を介して接続し、かつ、電力線ＮＬ１および電力線ＮＬ３の間に接続線ＮＬ４を接続する構成について例示したが、電源システムの構成はこれに限定されるものではない。たとえば、図７に示すように、「第２の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ２と、電力線ＰＬ３，ＬＮ３とを充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２を介して接続するとともに、電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ３の間に接続線ＰＬ４を接続する構成についても、本発明を適用することができる。

図７の電源システムでは、システムメインリレーＳＭＲＰ２は、抵抗Ｒ２に直列に接続され、抵抗Ｒ２とともにシステムメインリレーＳＭＲＮ２に並列に接続される。システムメインリレーＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２および抵抗Ｒ２は「第３の開閉器」に対応し、システムメインリレーＳＭＲＢ１は「第２の開閉器」に対応する。

また、「第１の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２、「第２の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＢ１、「第３の開閉器」に対応するシステムメインリレーＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２および抵抗Ｒ２、「第４の開閉器」に対応する充電リレーＲＬＹ１、「第５の開閉器」に対応する充電リレーＲＬＹ２および「接続線」に対応する接続線ＰＬ４は、本発明での「切替部」を構成する。

具体的には、ユーザによりＩＧオン操作が行なわれると、制御装置３００は、最初に、充電リレーＲＬＹ１、システムメインリレーＳＭＲＮ２をオンする一方で、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＰ２をオフする。蓄電装置ＢＡＴ２と電力線ＰＬ１，ＮＬ１とが電気的に接続され、蓄電装置ＢＡＴ２から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、コンデンサＣ１の第１段階目のプリチャージが行なわれる。

次に、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＰ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンする一方で、充電リレーＲＬＹ１をオフすることにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２を電力線ＰＬ１および電力線ＮＬ１の間に直列に接続する。蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、第２段階目のプリチャージが行なわれる。なお、第１段階目のプリチャージおよび第２段階目のプリチャージのいずれにおいても、コンデンサＣ１のプリチャージ電流ＩＬは、システムメインリレーＳＭＲＰ２に直列接続された抵抗Ｒ２によって制限される。

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て請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、直列接続された複数の蓄電装置を搭載した車両の電源システムに適用することができる。

１０ 車両、１００，１１０ 電池パック、１０５，１１５ 電池センサ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、２００ 充電器、２２０ 接続部、３００ 制御装置、４００ 充電ケーブル、４１０ 充電コネクタ、４２０ プラグ、４３０ 電線部、５００ 外部電源、５１０ コンセント、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＮＬ３ 電力線、ＢＡＴ１，ＢＡＴ２ 蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ４，ＰＬ４ 接続線、ＲＬＹ１，ＲＬＹ２ 充電リレー、ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ１，ＳＭＲＰ２ システムメインリレー、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗。

本実施の形態に示される各リレーは、代表的には、通電時に接点間を接続することによって閉成（オン）される一方で、非通電時には接点間を非接続とすることによって開放（オフ）される電磁リレーによって構成される。ただし、閉成（オン）および開放（オフ）を制御可能な構成であれば、半導体リレーを始めとして、任意の開閉器を適用することができる。

さらに、電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３とは、上記第２の電力線と第４の電力線とを接続する「接続線」に対応する接続線ＮＬ４で接続されている。電力線ＮＬ１と電力線ＮＬ３との間には、充電リレーＲＬＹ２、システムメインリレーＳＭＲＮ１、システムメインリレーＳＭＲＢ２、蓄電装置ＢＡＴ２およびシステムメインリレーＳＭＲＮ２が介挿された通電経路が形成される。接続線ＮＬ４は、電力線ＮＬ３と電力線ＮＬ１との間に、この通電経路を迂回するバイパス経路を形成する。

したがって、本発明の実施の形態１による電源システムでは、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合には、システムメインリレーおよび充電リレーの制御を図３のように切替える。

図３は、蓄電装置ＢＡＴ２に故障が発生した場合におけるシステムメインリレーおよび充電リレーの制御を説明する図である。

一方、電圧センサからの直流電圧ＶＬが合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）に到達した場合には、制御装置３００は、コンデンサＣ１のプリチャージが完了したと判定し（ステップＳ０７のＹＥＳ判定時）、処理をステップＳ０８に進める。ステップＳ０８では、制御装置３００は、システムメインリレーＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２をオンするとともに、システムメインリレーＳＭＲＰ１をオフする。これにより、蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２およびＰＣＵ１２０の間には、図２に示した通電経路ｋ１が形成される。そして、この通電経路ｋ１を経由して蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電力がＰＣＵ１２０へ供給されることにより、モータジェネレータ１３５は、車両１０の駆動力を発生する。

本実施の形態２による電源システムでは、複数の蓄電装置ＢＡＴ１，ＢＡＴ２からの電源供給開始時には、コンデンサＣ１のプリチャージを２段階で行なう。すなわち、第１段階では、蓄電装置ＢＡＴ１のみから電力線ＰＬ１，ＮＬ１に電力を供給することによってコンデンサＣ１を充電する。そして、コンデンサＣ１が電池電圧ＶＢ１まで充電されると、第１段階から第２段階に切替わる。第２段階では、蓄電装置ＢＡＴ１およびＢＡＴ２から電力線ＰＬ１，ＮＬ１に電力を供給することによってコンデンサＣ１を充電する。コンデンサＣ１は電池電圧ＶＢ１およびＶＢ２の合計値（ＶＢ１＋ＶＢ２）まで充電される。

ステップＳ１３によって蓄電装置ＢＡＴ１から電力線ＰＬ１，ＮＬ１へ電力が供給されることにより、コンデンサＣ１の第１段階目のプリチャージが開始される。すなわち、コンデンサＣ１は、電池電圧ＶＢ１まで充電される。このとき、コンデンサＣ１のプリチャージ電流は、抵抗Ｒ１によって制限される。

なお、上記の実施の形態１，２による電源システムでは、「第１の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ１と電力線ＰＬ３，ＮＬ３とを充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２を介して接続し、かつ、電力線ＮＬ１および電力線ＮＬ３の間に接続線ＮＬ４を接続する構成について例示したが、電源システムの構成はこれに限定されるものではない。たとえば、図７に示すように、「第２の蓄電装置」に対応する蓄電装置ＢＡＴ２と、電力線ＰＬ３，ＮＬ３とを充電リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２を介して接続するとともに、電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ３の間に接続線ＰＬ４を接続する構成についても、本発明を適用することができる。

Claims (5)

1. 走行用電動機を駆動する電力変換ユニット（１２０）と、
   前記電力変換ユニット（１２０）に対して入出力される電力を伝達するための第１および第２の電力線（ＰＬ１，ＮＬ１）と、
   各々が再充電可能に構成された第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）と、
   前記第１の電力線（ＰＬ１）および前記第２の電力線（ＮＬ１）の間に接続されるコンデンサ（Ｃ１）と、
   前記第１の電力線（ＰＬ１）および前記第２の電力線（ＮＬ１）の間に前記第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）のうちのいずれか一方の蓄電装置が接続された第１の状態と、前記第１の電力線（ＰＬ１）および前記第２の電力線（ＮＬ１）の間に前記第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）が直列に接続された第２の状態とを切替え可能に構成された切替部と、
   前記切替部を前記第１の状態とすることにより前記コンデンサ（Ｃ１）を充電した後に、前記切替部を前記第２の状態とすることにより前記コンデンサ（Ｃ１）を充電するための制御装置（３００）とを備える、車両の電源システム。
2. 車両外部の電源による前記車両の充電時、前記第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）を充電するための充電器（２００）から出力される電力を伝達するための第３および第４の電力線（ＰＬ３，ＮＬ３）をさらに備え、
   前記切替部は、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の負極端子と前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の正極端子との間に接続された第１の開閉器（ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２）と、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の正極端子と前記第１の電力線（ＰＬ１）との間に接続された第２の開閉器（ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，Ｒ１）と、
   前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の負極端子と前記第２の電力線（ＮＬ１）との間に接続された第３の開閉器（ＳＭＲＮ２）と、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の正極端子と前記第３の電力線（ＰＬ３）との間に接続された第４の開閉器（ＲＬＹ１）と、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の負極端子と前記第４の電力線（ＮＬ３）との間に接続された第５の開閉器（ＲＬＹ２）と、
   前記第２の電力線（ＮＬ１）と前記第４の電力線（ＮＬ３）との間に接続された接続線（ＮＬ４）とを含み、
   前記制御装置（３００）は、前記第２および第５の開閉器（ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，Ｒ１，ＲＬＹ２）をオンし、かつ、前記第１、第３および第４の開閉器（ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２，ＲＬＹ１）をオフすることにより、前記切替部を前記第１の状態とする一方で、前記第１、第２および第３の開閉器（ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，Ｒ１，ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＮ２）をオンし、かつ、前記第４および第５の開閉器（ＲＬＹ１，ＲＬＹ２）をオフすることにより、前記切替部を前記第２の状態とする、請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記第２の開閉器（ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＰ１，Ｒ１）は、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の正極端子と前記第１の電力線（ＰＬ１）との間に接続されたリレー（ＳＭＲＰ１）と、
   前記リレー（ＳＭＲＰ１）と直列に接続された抵抗（Ｒ１）とを含む、請求項２に記載の車両の電源システム。
4. 車両外部の電源による前記車両の充電時、前記第１および第２の蓄電装置（ＢＡＴ１，ＢＡＴ２）を充電するための充電器（２００）から出力される電力を伝達するための第３および第４の電力線（ＰＬ３，ＮＬ３）をさらに備え、
   前記切替部は、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の負極端子と前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の正極端子との間に接続された第１の開閉器（ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２）と、
   前記第１の蓄電装置（ＢＡＴ１）の正極端子と前記第１の電力線（ＰＬ１）との間に接続された第２の開閉器（ＳＭＲＢ１）と、
   前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の負極端子と前記第２の電力線（ＮＬ１）との間に接続された第３の開閉器（ＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２，Ｒ２）と、
   前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の正極端子と前記第３の電力線（ＰＬ３）との間に接続された第４の開閉器（ＲＬＹ１）と、
   前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の負極端子と前記第４の電力線（ＮＬ３）との間に接続された第５の開閉器（ＲＬＹ２）と、
   前記第１の電力線（ＰＬ１）と前記第３の電力線（ＰＬ３）との間に接続された接続線（ＰＬ４）とを含み、
   前記制御装置（３００）は、前記第３および第４の開閉器（ＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２，Ｒ２，ＲＬＹ１）をオンし、かつ、前記第１、第２および第５の開閉器（ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＢ１，ＲＬＹ２）をオフすることにより前記切替部を前記第１の状態とする一方で、前記第１、第２および第３の開閉器（ＳＭＲＮ１，ＳＭＲＢ２，ＳＭＲＢ１，ＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２，Ｒ２）をオンし、かつ、前記第４および第５の開閉器（ＲＬＹ１，ＲＬＹ２）をオフすることにより前記切替部を前記第２の状態とする、請求項１に記載の車両の電源システム。
5. 前記第３の開閉器（ＳＭＲＮ２，ＳＭＲＰ２，Ｒ２）は、
   前記第２の蓄電装置（ＢＡＴ２）の負極端子と前記第２の電力線（ＮＬ１）との間に接続されたリレー（ＳＭＲＰ２）と、
   前記リレー（ＳＭＲＰ２）と直列に接続された抵抗（Ｒ２）とを含む、請求項４に記載の車両の電源システム。

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