WO2014136592A1 - 電源制御装置および電源制御方法 - Google Patents

Abstract

　直列又は並列に切り替えられる複数のバッテリを有する蓄電器と、蓄電器との間で電力授受が可能なデバイスと、バッテリの接続形態を直列又は並列に切り替える切替部とを備える車両の電源制御装置は、蓄電器及びデバイスの各状態に基づき、バッテリの接続形態に関する蓄電器及びデバイスの各要求を出力する要求部と、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断する判断部と、当該判断に基づいて接続形態を決定する決定部とを有する。

Description

電源制御装置および電源制御方法

　本発明は、複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切替可能な電源制御装置および電源制御方法に関する。

　図７は、特許文献１に開示された電動車両用電源装置の構成図である。図７に示す電動車両用電源装置１では、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、第１スイッチ（ＳＷ１）１４をオフ（開）かつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５をオン（閉）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。一方、電動機（Ｍ）２の負荷が大きく、電動機（Ｍ）２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（ＳＷ１）１４をオンかつ第２スイッチ（ＳＷ２）１５をオフとして、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とを直列に接続する。このように、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。

　また、電動車両用電源装置１において、電動機（Ｍ）２の負荷の増大に応じて、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を並列から直列に切り替える場合には、第１スイッチ（ＳＷ１）１４及び第２スイッチ（ＳＷ２）１５をオフとして第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をオンとする。このように、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。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、ＤＣ－ＤＣコンバータ３を常時動作させる場合に比べて、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３でのスイッチング損失の増大を抑制することができる。

日本国特開２０１２－１５２０７９号公報 日本国特開２０１２－１５２０８０号公報 日本国特開２０１０－０５７２８８号公報 日本国特開２００８－１３１８３０号公報 日本国特開２０１２－０６０８３８号公報 日本国特開２０１２－０７０５１４号公報

　上記説明した特許文献１の電動車両用電源装置１を搭載した車両において、直列接続と並列接続との切替は、電動機で必要とされる駆動電圧の大きさのほか、電動機や発電機、蓄電器等、車両が搭載する種々のデバイスの状態に応じ、所定のルールに基づいて制御される。車両が搭載するデバイスに変更や追加があった場合には、変更や追加に応じたルールの変更が必要となってしまう。

　本発明の目的は、複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切替可能な電源制御装置および電源制御方法であって、車両が搭載するデバイスに変更や追加があった場合にも大きな変更なく適用することができる電源制御装置および電源制御方法を提供することである。

　上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、接続形態が直列又は並列に切り替えられる複数のバッテリ（例えば後述する実施形態における第１バッテリ１１０３ａ，２１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂ，２１０３ｂ）を有する蓄電器（例えば後述する実施形態における蓄電器１１０１，２１０１）と、前記蓄電器との間で電力の授受が可能な少なくとも１つのデバイス（例えば後述する実施形態における電動機１１０７，２１０７、発電機１１１１，２１１１）と、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替える直並列切替部（例えば後述する実施形態における直並列切替部１１２０，２１２０）と、を備える車両の電源制御装置であって、前記蓄電器、および前記デバイスのそれぞれに対して設けられ、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの状態に基づき、前記複数のバッテリの接続形態に関する前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を出力する複数の直並列要求部（例えば後述する実施形態における昇降圧ＥＣＵ１１２２，２１２２、電動機ＥＣＵ１１２２，２１２２、発電機ＥＣＵ１１２４，２１２４、蓄電器ＥＣＵ１１２８，２１２８）と、前記直並列要求部から出力された要求において、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断する直並列要求判断部（例えば後述する実施形態における直並列決定部１１２９）と、前記直並列要求判断部の判断に少なくとも基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定する直並列決定部（例えば後述する実施形態における直並列決定部１１２９）と、を有し、前記直並列切替部は、前記直並列決定部の決定に基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替えることを特徴とする。

　請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記デバイスは、少なくとも前記車両の駆動源であって前記蓄電器との間で電力の授受が可能な電動機（例えば後述する実施形態における電動機１１０７，２１０７）を含み、前記直並列要求部は、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を、その優先度合と共に出力し、前記直並列要求判断部は、前記直並列要求部のそれぞれが出力した要求を優先度合別に振り分け、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする。

　請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記直並列要求判断部が、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定部は、前記最も高い優先度合に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする。

　請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記直並列決定部は、前記直並列要求判断部が多いと判断した要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする。

　請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記車両全体の効率に基づいて、前記複数のバッテリの接続形態に関する要求を出力するシステム直並列要求部（例えば後述する実施形態におけるシステム直並列要求部１１２５）をさらに有し、前記直並列要求判断部は、前記直並列要求部および前記システム直並列要求部から出力された要求に基づいて、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする。

　請求項６に係る発明は、請求項５に記載の発明において、前記直並列要求判断部が直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定部は、前記システム直並列要求部の要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする。

　請求項７に係る発明は、請求項１～６のいずれかに記載の発明において、前記複数のバッテリが並列接続されている状態で、前記車両に対する要求出力に応じた前記デバイスの出力増大時、前記接続形態が切替状態での出力制限値に前記デバイスの出力が到達する前に、前記直並列決定部は、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする。

　請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値と、前記接続形態が並列から直列へ切り替わるために要する時間との積算値を、前記出力制限値から引いた値に、前記デバイスの出力が到達した時、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする。

　請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値は、前記車両のドライバによりアクセルペダルが最大限踏まれ、前記要求出力の増大変化率が最大であるときの値であることを特徴とする。

　上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、接続形態が直列又は並列に切り替えられる複数のバッテリ（例えば後述する実施形態における第１バッテリ１１０３ａ，２１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂ，２１０３ｂ）を有する蓄電器（例えば後述する実施形態における蓄電器１１０１，２１０１）と、前記蓄電器との間で電力の授受が可能な少なくとも１つのデバイス（例えば後述する実施形態における電動機１１０７，２１０７、発電機２１１１，２１１１）と、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替える直並列切替部（例えば後述する実施形態における直並列切替部１１２０，２１２０）と、を備える車両の電源制御方法であって、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの状態に基づく、前記複数のバッテリの接続形態に関する前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を受け付ける直並列要求受付ステップと、前記要求において、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断する直並列要求判断ステップと、前記判断に少なくとも基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定する直並列決定ステップと、を有し、前記直並列切替部が、前記決定に基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替え、前記デバイスは、少なくとも前記車両の駆動源であって前記蓄電器との間で電力の授受が可能な電動機を含み、前記直並列要求受付ステップでは、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を、その優先度合と共に受け付け、前記直並列要求判断ステップでは、前記直並列要求受付ステップで受け付けた要求を優先度合別に振り分け、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする。

　請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記車両全体の効率に基づいて、前記複数のバッテリの接続形態に関する要求を受け付けるシステム直並列要求受付ステップをさらに有し、前記直並列要求判断ステップでは、前記直並列要求受付ステップおよび前記システム直並列要求受付ステップで受け付けた要求に基づいて、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断し、前記直並列要求判断ステップにおいて直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定ステップでは、前記システム直並列要求受付ステップで受け付けた要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする。

　請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、前記複数のバッテリが並列接続されている状態で、前記車両に対する要求出力に応じた前記デバイスの出力増大時、前記接続形態が切替状態での出力制限値に前記デバイスの出力が到達する前に、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする。

　請求項１に係る発明によれば、蓄電器、電動機、およびデバイスのそれぞれの状態に応じて蓄電器の直列または並列の切替を制御することができると共に、車両が搭載するデバイスに変更や追加があった場合にも大きな変更なく適切な対応が可能となる。

　請求項２、３、１０に係る発明によれば、蓄電器、電動機、およびデバイスのそれぞれの要求が優先度合と共に出力され、最も高い優先度合を有する要求に基づいて判断が行われるので、重要度の高い要求を優先した制御を行うことが可能となる。

　請求項４に係る発明によれば、優先度合が同じ直列要求および並列要求のうち、多い要求に基づいて蓄電器の接続形態を決定するので、多くのデバイスの要求を満たした制御を行うことが可能となる。

　請求項５、６、１１に係る発明によれば、車両のシステム全体の効率をも考慮して蓄電器の接続形態を決定することにより、車両全体のエネルギー効率を向上することが可能となる。

　請求項７～９、１２に係る発明によれば、複数のバッテリの接続形態が並列から直列に切り替わる間にも駆動源から十分な出力を得ることができる。

　請求項８～９に係る発明によれば、切替期間の間に要求出力が最大の変化率で増大しても、駆動源から十分な出力を得ることができる。

シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 図１に示した車両の駆動系の概略構成及び当該駆動系を制御する第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１１９の内部構成を示す図 蓄電器の接続形態を決定する処理を説明するための図 各デバイスに関連して出力される要求の一例を説明するための図 蓄電器の接続形態を決定するルールを説明するための図 第１の実施形態における直並列決定部１１２９の動作を説明するためのフローチャート シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 図７に示した車両の駆動系の概略構成を示す図 車両のドライバによりアクセルペダルが最大限踏まれ、要求出力の増大変化率が最大である状態を含む、第１インバータ２１０５に印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）２１０７の出力の変化の一例を示す図 車両のドライバによりアクセルペダルが踏まれているが、要求出力の増大変化率が最大ではない状態を含む、第１インバータ２１０５に印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）２１０７の出力の変化の一例を示す図 接続形態切替制御部２１６３による直並列切替部２１２０の制御を示すフローチャート シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 特許文献１に開示された電動車両用電源装置の構成図 （Ａ）は図１３の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り、（Ｂ）は並列接続された状態で回生が行われたときの各ノードの電位を示す図 （Ａ）は図１３の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する状態を示す図であり、（Ｂ）は直列接続された状態で回生が行われたときの各ノードの電位を示す図 図１３に示した電動車両用電源装置を搭載した電動車両で要求出力が一定して増大するときの、駆動用インバータに印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）の出力の変化の一例を示す図

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

　本発明に係る電源制御装置を搭載するＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のために用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。上記両方式を複合したシリーズ／パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。上記ＨＥＶでは、エンジンブレーキ相当の制動力を得るために、減速時に電動機を発電機として動作させる回生制動が利用される。

（第１の実施形態）
　図１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示した車両の駆動系の概略構成及び当該駆動系を制御する第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１１９の内部構成を示す図である。

　図１又は図２に示すように、シリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）１１０１と、コンバータ（CONV）１１０３と、第１インバータ（第１INV）１１０５と、電動機（MOT）１１０７と、内燃機関（ENG）１１０９と、発電機（GEN）１１１１と、第２インバータ（第２INV）１１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１１５と、車速センサ１１１７と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１１１９と、昇降圧ＥＣＵ１１２２と、電動機ＥＣＵ１１２４と、発電機ＥＣＵ１１２６と、蓄電器ＥＣＵ１１２８と、直並列切替部１１２０と、接続形態切替制御部１１６３と、を備える。なお、図１中の実線の矢印は値データを示し、点線は指示内容を含む制御信号を示す。

　蓄電器１１０１は、直列又は並列に接続される第１バッテリ１１０３ａ及び第２バッテリ１１０３ｂを有する。図２に示すように、第１バッテリ１１０３ａは、第１ノードＡと第２ノードＢの間に設けられ、第２バッテリ１１０３ｂは、第３ノードＣと第４ノードＤの間に設けられている。各バッテリは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の複数の蓄電セルを含む。

　コンバータ１１０３は、例えばチョッパ型のＤＣ－ＤＣコンバータであり、蓄電器１１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧する。図２に示すように、コンバータ１１０３は、直列接続された２つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）１１３１Ｈ，１１３１Ｌと、リアクトル１１３３と、平滑コンデンサ１１３５，１１３７とを有する。スイッチング素子１１３１Ｈのコレクタは高電圧側端子１１３Ｈに接続され、スイッチング素子１１３１Ｌのエミッタは共通端子１１３Ｃに接続されている。また、スイッチング素子１１３１Ｈのエミッタはスイッチング素子１１３１Ｌのコレクタに接続されている。

　スイッチング素子１１３１Ｈ，１１３１Ｌの各ゲートには、マネジメントＥＣＵ１１１９からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力される。スイッチング素子１１３１Ｈがオンかつスイッチング素子１１３１Ｌがオフになる状態と、スイッチング素子１１３１Ｈがオフかつスイッチング素子１１３１Ｌがオンになる状態とが交互に切り替えられることによって、コンバータ１１０３は、蓄電器１１０１の出力電圧を昇圧する。

　第１インバータ１１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１１０７に供給する。また、第１インバータ１１０５は、電動機１１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

　電動機１１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１１０７で発生したトルクは、ギア１１１５及び駆動軸１１２１を介して駆動輪１１２３に伝達される。なお、電動機１１０７の回転子はギア１１１５に直結されている。また、電動機１１０７は、回生制動時には発電機として動作する。

　内燃機関１１０９は、発電機１１１１を駆動するために用いられる。発電機１１１１は、内燃機関１１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１１が発電した電力は、蓄電器１１０１に充電されるか、第２インバータ１１１３及び第１インバータ１１０５を介して電動機１１０７に供給される。第２インバータ１１１３は、発電機１１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１１３によって変換された電力は、蓄電器１１０１に充電されるか、第１インバータ１１０５を介して電動機１１０７に供給される。

　ギア１１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１１５は、電動機１１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１１２１に伝達する。車速センサ１１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機１１０７の回転数が用いられても良い。

　マネジメントＥＣＵ１１１９は、車速ＶＰ及び車両の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す各情報の取得を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１１９は、車速ＶＰ及びＡＰ開度に基づいて、駆動源である電動機１１０７に要求される出力（以下「要求出力」という）を導出する。また、マネジメントＥＣＵ１１１９は、電動機１１０７の出力を監視する。

　さらに、マネジメントＥＣＵ１１１９には、図２に示すように、電圧センサ１１４１ａが検出した第１ノードＡと第２ノードＢの間の電位差（電圧Ｖｂ１）を示す情報と、電圧センサ１１４１ｂが検出した第３ノードＣと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖｂ２）を示す情報と、電圧センサ１１４１ｃが検出した第２ノードＢと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖ１）を示す情報とが入力される。また、マネジメントＥＣＵ１１１９には、図２に示すように、電流センサ１１４３ａが検出した第１バッテリ１１０３ａを流れる実バッテリ電流Ｉｂ１と、電流センサ１１４３ｂが検出した第２バッテリ１１０３ｂを流れる実バッテリ電流Ｉｂ２とが入力される。

　また、マネジメントＥＣＵ１１１９は、システム直並列要求部１１２５と、直並列決定部１１２９と、を有する。システム直並列要求部１１２５は、車両のシステムの電圧を監視すると共に、システム全体としてのエネルギー効率を導出する。直並列決定部１１２９は、蓄電器１１０１が有する第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂを直列接続とするか、または並列接続とするかを決定する。この直並列決定部１１２９をはじめとしたマネジメントＥＣＵ１１１９の一部または全体が、本実施形態の電源制御装置として機能する。

　昇降圧ＥＣＵ１１２２は、コンバータ１１０３を構成するスイッチング素子１１３１Ｈ，１１３１Ｌのスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御する。また、昇降圧ＥＣＵ１１２２は、リアクトル１１３３の温度に関する情報を取得する。電動機ＥＣＵ１１２４は、第１インバータ１１０５を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、電動機１１０７の制御を行う。また、電動機ＥＣＵ１１２４は、第１インバータ１１０５の温度に関する情報を取得する。また、電動機ＥＣＵ１１２４は、車両の減速時に、当該車両の制動力を得るために電動機１１０７を回生制御する。

　発電機ＥＣＵ１１２６は、第２インバータ１１１３を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、発電機１１１１の制御を行う。蓄電器ＥＣＵ１１２８は、蓄電器１１０１の各バッテリの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）及び温度等に関する情報を取得する。

　直並列切替部１１２０は、接続形態切替制御部１１６３からの指示に応じて、蓄電器１１０１が有する２つのバッテリの接続形態を直列または並列に切り替える。図２に示すように、直並列切替部１１２０は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）１１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１１５３を有する。第１スイッチ（ＳＷ１）１１５１は、第２ノードＢと第３ノードＣの間に設けられ、第２スイッチ（ＳＷ２）１１５３は、第１ノードＡと第３ノードＣの間に設けられている。直並列切替部１１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）１１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１１５３の各ゲートに入力される接続形態切替制御部１１６３からの信号に応じて、第１バッテリ１１０３ａと第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列または並列に切り替える。なお、第１バッテリ１１０３ａと第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列から直列に切り替える場合、直並列切替部１１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）１１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１１５３の双方ともオフして第２バッテリ１１０３ｂを電動機１１０７から切り離した切替状態とし、コンバータ１１０３は、電動機１１０７に対する電圧が徐々に増大するよう昇圧動作を行う。

　接続形態切替制御部１１６３は、直並列決定部１１２９からの要求に応じて、直並列切替部１１２０を構成する第１スイッチ（ＳＷ１）１１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）１１５３のオンオフ切替を制御する。

　直並列決定部１１２９は、蓄電器１１０１が有する第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を決定する上で、車両のシステム全体の状態に基づき、直列接続と並列接続のいずれが適しているかを検討する。これに加え、直並列決定部１１２９は、蓄電器１１０１単体の状態、および蓄電器１１０１との間で電力授受を行う電動機１１０７等の諸構成要素（以後、電動機１１０７等の諸構成要素を「デバイス」とも呼ぶ。すなわち、電動機１１０７は「デバイス」の一例である。）単体の状態に基づき、直列接続と並列接続のいずれが適しているかを検討する。以下、直並列決定部１１２９により、蓄電器１１０１が有する第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を決定する手順について、図３～５を参照して詳細に説明する。

　図３は、蓄電器１１０１が有する第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を決定する処理を説明するための図である。図３に示すように、直並列決定部１１２９には、システム直並列要求部１１２５、昇降圧ＥＣＵ１１２２、電動機ＥＣＵ１１２４、発電機ＥＣＵ１１２６、および蓄電器ＥＣＵ１１２８から、直列要求、並列要求又は維持要求が、その優先度合と共に送られている。

　図４は、各デバイスに関連して出力される要求Ａ～Ｇの一例を説明するための図である。図４に示すように、要求Ａ～Ｇは、直列、並列又は維持の何れかを選択する必要度合に応じて、高中低の３つの優先度合が付されている。優先度合（高）が付された要求は、システム、デバイス、または部品を、過負荷や過熱による劣化等から保護することを目的としたものである。優先度合（中）が付された要求は、ＡＰ開度や車速ＶＰに基づいて求められる、加速や減速をはじめとした運転者の要求（ドライバ要求）を満たすことを目的としたものである。優先度合（低）が付された要求は、エネルギー効率を向上することを目的としたものである。

　要求Ａは、車両のシステム全体の効率に関する要求（システム効率要求）である。システム直並列要求部１１２５は、蓄電器１１０１、内燃機関１１０９、及び車両に搭載されたデバイス全てを含む車両のシステム全体のエネルギー効率を導出し、その結果に基づいて直列要求または並列要求を出力する。このように、要求Ａはエネルギー効率を向上するためのものであり、優先度合（低）が付されている。尚、接続形態が直列および並列のいずれであっても、エネルギー効率に一定の差しか生じない場合には、切替動作の頻発を防止するため、要求Ａは出力されなくてもよい。

　要求Ｂは、第１インバータ１１０５に関連する要求である。電動機１１０７の負荷が大きいときには、第１インバータ１１０５を構成するスイッチ素子に継続的に電流が流れることにより、第１インバータ１１０５の温度が上昇することがある。第１インバータ１１０５の温度上昇は、電圧が高い場合にはより顕著となる。したがって、第１インバータ１１０５の温度が所定値以上高くなった場合等には、これ以上の温度上昇を抑止するため、電動機ＥＣＵ１１２４は並列要求を出力する。このように、要求Ｂは、第１インバータ１１０５を保護するためのものであり、優先度合（高）が付されている。

　要求Ｃは、蓄電器１１０１の出力制限に関連する要求である。前述したように、蓄電器１１０１の直並列切替動作中には第２バッテリ１１０３ｂが切り離されるため、蓄電器１１０１の最大出力は第１バッテリ１１０３ａのみから得られる出力となる。そのため、現在の要求出力が第１バッテリ１１０３ａのみから得られる出力よりも大きい場合に直並列切替動作が行われると、第１バッテリ１１０３ａが劣化してしまうおそれがある。したがって、このような場合には直並列切替動作を禁止するため、蓄電器ＥＣＵ１１２８は現在の接続形態の維持要求を出力する。このように、要求Ｃは、蓄電器１１０１を保護するためのものであり、優先度合（高）が付されている。

　要求Ｄは、電動機１１０７の出力確保に関連する要求である。第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態が並列である場合には、直列である場合と比較して、電動機１１０７から出力可能な上限値が低い。したがって、要求出力が所定値を超えて大きい場合には、電動機ＥＣＵ１１２４は直列要求を出力して、電動機１１０７から十分な出力が得られるようにする。このように、要求Ｄは、ドライバ要求を満足するためのものであり、優先度合（中）が付されている。
　同様に、要求Ｅは発電機１１１１の出力確保に関連する要求である。要求出力が所定値を超えて大きい場合には、発電機ＥＣＵ１１２６は直列要求を出力して、発電機１１１１から十分な出力が得られるようにする。このように、要求Ｅは、ドライバ要求を満足するためのものであり、優先度合（中）が付されている。

　要求Ｆは、過電圧からのシステム保護に関連する要求である。蓄電器１１０１が有する第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態が直列のとき、減速等によって大きな回生電流が流れ込むと、蓄電器１１０１の電圧が急激に上昇して、出力端で許容可能な電圧の上限値を超えてしまうおそれがある。このような場合、システム直並列要求部１１２５は並列要求を出力し、電圧の上昇を抑制するようにする。したがって、要求Ｆは、蓄電器１１０１をはじめとしたシステムを保護するためのものであり、優先度合（高）が付されている。

　要求Ｇは、リアクトル１１３３に関連する要求である。前述したように、直並列切替時にはコンバータ１１０３によって昇降圧動作が行われ、このときコンバータ１１０３が有するリアクトル１１３３が発熱する。直並列切替が頻発するとリアクトル１１３３に過熱が生じてしまうおそれがある。したがって、リアクトル１１３３の温度が所定値以上高くなった場合等には、直並列切替動作を禁止するため、昇降圧ＥＣＵ１１２２は現在の接続形態の維持要求を出力する。このように、要求Ｇは、リアクトル１１３３を保護するためのものであり、優先度合（高）が付されている。

　直並列決定部１１２９は、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスに関して出力された要求Ａ～Ｇについて検討し、蓄電器１１０１の接続形態について、直列と並列のいずれを選択するのかを決定する。尚、蓄電器ＥＣＵ１１２８から出力された要求Ｃおよび昇降圧ＥＣＵ１１２２から出力された要求Ｇは、現在の接続形態の維持要求であるため、直並列決定部１１２９に送られた後、接続形態切替制御部１１６３から得られる現在の接続形態に基づいて、直列要求または並列要求に読み替えられる（後述するルールｅ）。直並列決定部１１２９は、所定のルールａ～ｄに基づき、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスに関して出力された要求Ａ～Ｇについての検討を行う。

　図５は、蓄電器１１０１の接続形態を決定するために用いるルールを説明するための図である。図５に示すように、蓄電器１１０１の接続形態を決定するルールａ～ｄは所定の優先順位を付されており、不図示のメモリに予め格納されている。直並列決定部１１２９は、ルールａ～ｄを優先順位に従って適用し、蓄電器１１０１の接続形態について直列と並列のいずれを選択するのかを決定する。

　ルールａは、優先順位が第１位であり、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスから出力された要求の中に、直列要求（高）と並列要求（高）が同時にある場合には、並列要求を選択するという規則である。優先度合が高である要求はいずれもシステム、デバイス、または部品を保護するためのものであるため、直列接続と比較して低電圧の並列接続を選択することによって安全性を確保することができる。

　ルールｂは、優先順位が第２位であり、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスから出力された要求の中に、直列要求（中）と並列要求（中）が同時に同数ある場合には、直列要求を選択するという規則である。優先度合が中である要求はいずれもドライバ要求を満足するためのものであるため、並列接続と比較して高電圧の直列接続を選択することによって要求出力を確保することができる。

　ルールｃは、優先順位が同じく第２位であり、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスから出力された要求のうち、優先順位の最も高い要求の中で、並列要求と直列要求が同数でない場合には、数が多い要求を採用するという規則である。これによって、より多くのデバイスの要求を満足することができる。

　ルールｄは、優先順位が第３位であり、システム全体、蓄電器１１０１、および各デバイスから出力された要求のうち、優先順位の最も高い要求の中で、並列要求と直列要求が同数ある場合には、車両のシステム全体の効率に関する要求（前述した要求Ａ）の内容に沿って、直列または並列を選択するという規則である。例えば、２つの直列要求（低）と２つの並列要求（低）が出力されているとき、システム効率に関する要求（前述した要求Ａ）が並列要求（低）である場合、直並列決定部１１２９は並列要求を選択する。優先度合が低である要求はいずれもエネルギー効率に関するものであるため、システム効率要求に沿って直並列を選択することにより、車両全体としてエネルギー効率を向上することができる。

　尚、図５に示すルールｅは、優先順位はなく、維持要求の置換のルールを示す。具体的には、現在の切替状態が並列状態の場合は維持要求（高）を並列要求（高）に置換し、現在の切替状態が直列状態の場合は維持要求（高）を直列要求（高）に置換する。維持要求（高）は、前述したように、デバイスが過渡状態にあるときに直並列切替動作を行わないようにし、デバイスを保護する要求である。しかしながら、切替状態は、直列又は並列とで選択しているため、維持要求をいずれか一方の要求に置換する必要がある。直並列決定部１１２９は、維持要求（高）を現在の切替状態と同じ状態となるよう要求に置換する。

　このようにして直並列決定部１１２９が決定した直列要求または並列要求は、接続形態切替制御部１１６３へと送られる。直並列切替部１１２０は、この直列要求または並列要求に基づき、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を切り替えることができる。

　図６は、本実施形態における直並列決定部１１２９の動作を説明するためのフローチャートである。まず、直並列決定部１１２９は、各ＥＣＵやシステム直並列要求部１１２５から出力された、各デバイスやシステム全体に関する要求の中に、維持要求（高）の要求があるかどうかを判断し、ある場合は維持要求（高）を現在の切替状態の要求に置換してステップＳ１に移行する。維持要求（高）がない場合は、そのままステップＳ１に移行する。そして、直並列決定部１１２９は、各デバイスやシステム全体に関する要求及び置換された要求の中に、優先度合（高）の要求があるかどうかを判断する（ステップＳ１）。

　優先順位（高）の要求があると判断された場合、直並列決定部１１２９は、優先度合（高）の並列要求と優先度合（高）の直列要求とが同時に存在しているかどうかを判断する（ステップＳ２）。同時にあると判断された場合には、直並列決定部１１２９は、前述したルールａに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列に決定する（ステップＳ３）。

　ステップＳ２で、優先度合（高）の並列要求と優先度合（高）の直列要求とが同時に存在しないと判断された場合、直並列決定部１１２９は、優先度合（高）の要求が並列要求であるかどうかを判断する（ステップＳ４）。優先度合（高）の要求が並列要求であると判断された場合、すなわち優先度合（高）の要求が並列要求のみである場合には、直並列決定部１１２９は、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列に決定する（ステップＳ５）。反対に、ステップＳ４で優先度合（高）の要求が並列要求でないと判断された場合、すなわち優先度合（高）の要求が直列要求のみである場合には、直並列決定部１１２９は、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列に決定する（ステップＳ６）。

　ステップＳ１で、優先度合（高）の要求が存在しないと判断された場合、直並列決定部１１２９は、優先度合（中）の要求が存在するかどうかを判断する（ステップＳ７）。優先度合（中）の要求があると判断された場合には、直並列決定部１１２９は、優先度合（中）の並列要求の数と、優先度合（中）の直列要求の数とが等しいかどうかを判断する（ステップＳ８）。優先度合（中）の並列要求の数と優先度合（中）の直列要求の数とが等しいと判断された場合、直並列決定部１１２９は、前述したルールｂに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列に決定する（ステップＳ９）。

　ステップＳ８で、優先度合（中）の並列要求の数と優先度合（中）の直列要求の数とが等しくないと判断された場合には、直並列決定部１１２９は、優先度合「中」の並列要求の数が、優先度合（中）の直列要求の数よりも多いかどうかを判断する（ステップＳ１０）。優先度合（中）の並列要求の数が、優先度合（中）の直列要求の数よりも多いと判断された場合には、直並列決定部１１２９は、前述したルールｃに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列に決定する（ステップＳ１１）。反対に、ステップＳ１０で優先度合（中）の並列要求の数が、優先度合（中）の直列要求の数よりも少ないと判断された場合には、直並列決定部１１２９は、前述したルールｃに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列に決定する（ステップＳ１２）。

　ステップＳ７で優先順位（中）の要求がないと判断された場合、直並列決定部１１２９は、優先度合（低）の並列要求の数と、優先度合（低）の直列要求の数とが等しいかどうかを判断する（ステップＳ１３）。優先度合（低）の並列要求の数と優先度合（低）の直列要求の数とが等しいと判断された場合、直並列決定部１１２９は、システム直並列要求部１１２５から出力された、システム効率要求が並列要求であるかどうかを判断する（ステップＳ１４）。ステップＳ１３でシステム効率要求が並列要求であると判断された場合には、前述したルールｄに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列に決定し（ステップＳ１５）、直列要求であると判断された場合には、前述したルールｄに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列に決定する（ステップＳ１６）。

　ステップＳ１３で、優先度合（低）の並列要求の数と優先度合（低）の直列要求の数とが等しくないと判断された場合には、直並列決定部１１２９は、優先度合「低」の並列要求の数が、優先度合（低）の直列要求の数よりも多いかどうかを判断する（ステップＳ１７）。優先度合（低）の並列要求の数が、優先度合（低）の直列要求の数よりも多かった場合には、直並列決定部１１２９は、前述したルールｃに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を並列に決定する（ステップＳ１８）。反対に、ステップＳ１０で優先度合（低）の並列要求の数が、優先度合（低）の直列要求の数よりも少なかった場合には、直並列決定部１１２９は、前述したルールｃに従って、第１バッテリ１１０３ａおよび第２バッテリ１１０３ｂの接続形態を直列に決定する（ステップＳ１９）。

　このように、本実施形態の電源制御装置および電源制御方法によれば、蓄電器１１０１およびデバイスのそれぞれの状態に応じて蓄電器１１０１の直列または並列の切替を制御することができると共に、車両が搭載するデバイスに変更や追加があった場合にも大きな変更なく適切な対応が可能となる。また、蓄電器１１０１およびデバイスのそれぞれの要求が優先度合と共に出力され、最も高い優先度合を有する要求に基づいて判断が行われるので、重要度の高い要求を優先した制御を行うことが可能となる。また、優先度合が同じ直列要求および並列要求のうち、多い要求に基づいて蓄電器１１０１の接続形態を決定するので、多くのデバイスの要求を満たした制御を行うことが可能となる。また、車両のシステム全体の効率をも考慮して蓄電器１１０１の接続形態を決定することにより、車両全体のエネルギー効率を向上することが可能となる。

　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。上記実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、シリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。また、ＨＥＶに限らず、内燃機関１１０９を含まないＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）であっても良い。さらに、蓄電器１１０１を構成する直並列切替可能なバッテリの数は２つに限らず、３つ以上であっても良い。また、蓄電器１１０１の接続携帯に関する要求の優先度合は、高中低の３つに限られず、２つであっても、４つ以上であってもよい。また、デバイスの内容や要求の内容は追加、変更が可能である。

（第２の実施形態）
＜第２の実施形態の内容に至る経緯＞
　上記説明した特許文献１の電動車両用電源装置１では、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２が並列に接続された図１４（Ａ）に示す状態であるとき、駆動用インバータ３に印加される電圧は、図１４（Ｂ）に示すように、第１バッテリ１１の電圧（第１バッテリ電圧）Ｖｂ１又は第２バッテリ１２の電圧（第２バッテリ電圧）Ｖｂ２の一定電圧である。一方、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２が直列に接続された図１５（Ａ）に示す状態であるとき、駆動用インバータ３に印加される電圧は、図１５（Ｂ）に示すように、第２バッテリ１２の電圧（第２バッテリ電圧）Ｖｂ２に第１バッテリ１１の電圧（第１バッテリ電圧）Ｖｂ１を加えた値の一定電圧である。このように、駆動用インバータ３に印加される電圧は並列接続時及び直列接続時でそれぞれ一定値であるが、制御装置１７の電動機制御部３３が駆動用インバータ３の電力変換動作を制御することで、電動機（Ｍ）２の出力は変化する。

　図１６は、図１３に示した電動車両用電源装置１を搭載した電動車両で要求出力が一定して増大するときの、駆動用インバータ３に印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）２の出力の変化の一例を示す図である。図１６に示すように、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２の接続形態（以下、単に「接続形態」という）が並列のとき、要求出力の増大に応じて電動機（Ｍ）２の出力が上昇して、接続形態が並列でも直列でもない切替状態での出力制限値PSVSlmtに到達すると、制御装置１７の接続切替制御部３１は、接続形態を並列から直列に切り替えるべく、図１３に示した第１スイッチ（ＳＷ１）１４を開（オフ）状態のまま、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）する。この状態は、第２バッテリ１２が駆動用インバータ３から切り離された状態であり、接続形態が並列でも直列でもない切替状態である。なお、出力制限値PSVSlmtは、第１バッテリ１１の容量に応じて予め設定された値である。

　その後、図１３に示した第２ノードＢの電位ＶＢが第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなるまで、制御装置１７の可変電圧制御部３２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を行う。第２ノードＢの電位ＶＢが第３ノードＣの電位ＶＣに等しくなると、可変電圧制御部３２はＤＣ－ＤＣコンバータ１３の昇圧動作を停止し、接続切替制御部３１は、第２スイッチ（ＳＷ２）１５を開（オフ）状態のまま、第１スイッチ（ＳＷ１）１４を閉（オン）する。こうして、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２の接続形態が並列から切替状態を経て直列に切り替えられる。

　図１６には、斜線で示された時間が並列接続から直列接続への切替期間として表されている。切替期間でも要求出力が増大し続けても、図１６に示すように、電動機（Ｍ）２の出力は、電動機制御部３３の制御によって出力制限値PSVSlmtに制限される。このように、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２の接続形態が並列から直列に切り替えられるとき、切替期間は要求出力に応じた十分な出力が電動機（Ｍ）２から得られずに、ドライバビリティが低下する場合がある。

＜第２の実施形態の説明＞
　第２の実施形態では、複数のバッテリの接続形態が並列から直列に切り替わる間にも駆動源から十分な出力を得ることができる電源制御装置及び直並列切替制御方法について、図面を参照して説明する。

　図７は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。また、図８は、図７に示した車両の駆動系の概略構成を示す図である。

　図７又は図８に示すように、シリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）２１０１と、コンバータ（CONV）２１０３と、第１インバータ（第１INV）２１０５と、電動機（Mot）２１０７と、内燃機関（ENG）２１０９と、発電機（GEN）２１１１と、第２インバータ（第２INV）２１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）２１１５と、車速センサ２１１７と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）２１１９と、昇降圧ＥＣＵ２１２２と、電動機ＥＣＵ２１２４と、発電機ＥＣＵ２１２６と、図示しない蓄電器ＥＣＵ２１２８と、直並列切替部２１２０と、接続形態切替制御部２１６３とを備える。なお、図７中の実線の矢印は値データを示し、点線は指示内容を含む制御信号を示す。

　蓄電器２１０１は、直列又は並列に接続される第１バッテリ２１０３ａ及び第２バッテリ２１０３ｂを有する。図８に示すように、第１バッテリ２１０３ａは、第１ノードＡと第２ノードＢの間に設けられ、第２バッテリ２１０３ｂは、第３ノードＣと第４ノードＤの間に設けられている。各バッテリは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の複数の蓄電セルを含む。

　コンバータ２１０３は、例えばチョッパ型のＤＣ－ＤＣコンバータであり、蓄電器２１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧する。図８に示すように、コンバータ２１０３は、直列接続された２つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）２１３１Ｈ，２１３１Ｌと、リアクトル２１３３と、平滑コンデンサ２１３５，２１３７とを有する。スイッチング素子２１３１Ｈのコレクタは高電圧側端子２１３Ｈに接続され、スイッチング素子２１３１Ｌのエミッタは共通端子２１３Ｃに接続されている。また、スイッチング素子２１３１Ｈのエミッタはスイッチング素子２１３１Ｌのコレクタに接続されている。

　スイッチング素子２１３１Ｈ，２１３１Ｌの各ゲートには、マネジメントＥＣＵ２１１９からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力される。スイッチング素子２１３１Ｈがオンかつスイッチング素子２１３１Ｌがオフになる状態と、スイッチング素子２１３１Ｈがオフかつスイッチング素子２１３１Ｌがオンになる状態とが交互に切り替えられることによって、コンバータ２１０３は、蓄電器２１０１の出力電圧を昇圧する。

　第１インバータ２１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機２１０７に供給する。また、第１インバータ２１０５は、電動機２１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

　電動機２１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機２１０７で発生したトルクは、ギア２１１５及び駆動軸２１２１を介して駆動輪２１２３に伝達される。なお、電動機２１０７の回転子はギア２１１５に直結されている。また、電動機２１０７は、回生制動時には発電機として動作する。

　内燃機関２１０９は、発電機２１１１を駆動するために用いられる。発電機２１１１は、内燃機関２１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機２１１１が発電した電力は、蓄電器２１０１に充電されるか、第２インバータ２１１３及び第１インバータ２１０５を介して電動機２１０７に供給される。第２インバータ２１１３は、発電機２１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ２１１３によって変換された電力は、蓄電器２１０１に充電されるか、第１インバータ２１０５を介して電動機２１０７に供給される。

　ギア２１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア２１１５は、電動機２１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸２１２１に伝達する。車速センサ２１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ２１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ２１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機２１０７の回転数が用いられても良い。

　マネジメントＥＣＵ２１１９は、車速ＶＰ及び車両の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す各情報の取得を行う。また、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車速ＶＰ及びＡＰ開度に基づいて、駆動源である電動機２１０７に要求される出力（以下「要求出力」という）を導出する。また、マネジメントＥＣＵ２１１９は、電動機２１０７の出力を監視する。

　さらに、マネジメントＥＣＵ２１１９には、図８に示すように、電圧センサ２１４１ａが検出した第１ノードＡと第２ノードＢの間の電位差（電圧Ｖｂ１）を示す情報と、電圧センサ２１４１ｂが検出した第３ノードＣと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖｂ２）を示す情報と、電圧センサ２１４１ｃが検出した第２ノードＢと第４ノードＤの間の電位差（電圧Ｖ１）を示す情報とが入力される。また、マネジメントＥＣＵ２１１９には、図８に示すように、電流センサ２１４３ａが検出した第１バッテリ２１０３ａを流れる実バッテリ電流Ｉｂ１と、電流センサ２１４３ｂが検出した第２バッテリ２１０３ｂを流れる実バッテリ電流Ｉｂ２とが入力される。

　昇降圧ＥＣＵ２１２２は、コンバータ２１０３を構成するスイッチング素子２１３１Ｈ，２１３１Ｌのスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御する。電動機ＥＣＵ２１２４は、第１インバータ２１０５を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、電動機２１０７の制御を行う。なお、電動機ＥＣＵ２１２４は、車両の減速時に、当該車両の制動力を得るために電動機２１０７を回生制御する。

　発電機ＥＣＵ２１２６は、第２インバータ２１１３を構成する各スイッチング素子のスイッチング動作を２相変調方式でＰＷＭ制御することによって、発電機２１１１の制御を行う。蓄電器ＥＣＵ２１２８は、蓄電器２１０１の各バッテリの残容量（ＳＯＣ：State of Charge）及び温度等に関する情報を取得する。

　直並列切替部２１２０は、接続形態切替制御部２１６３からの指示に応じて、蓄電器２１０１が有する２つのバッテリの接続形態を直列、並列、及び並列でも直列でもない切替状態（以下、単に「切替状態」という）のいずれかに切り替える。図８に示すように、直並列切替部２１２０は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を有する。第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１は、第２ノードＢと第３ノードＣの間に設けられ、第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３は、第１ノードＡと第３ノードＣの間に設けられている。直並列切替部２１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３の各ゲートに入力される接続形態切替制御部２１６３からの信号に応じて、第１バッテリ２１０３ａと第２バッテリ２１０３ｂの接続形態を直列、並列及び切替状態のいずれかに切り替える。なお、第１バッテリ２１０３ａと第２バッテリ２１０３ｂの接続形態を並列から直列に切り替える場合、直並列切替部２１２０は、第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３の双方とも開（オフ）して第２バッテリ２１０３ｂを電動機２１０７から切り離した切替状態とし、コンバータ２１０３は、電動機２１０７に対する電圧が徐々に増大するよう昇圧動作を行う。

　接続形態切替制御部２１６３は、直並列切替部２１２０を構成する第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１及び第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３のオンオフ切替を制御する。

　以下、接続形態切替制御部２１６３による直並列切替部２１２０の制御について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。図９は、車両のドライバによりアクセルペダルが最大限踏まれ、要求出力の増大変化率が最大である状態を含む、第１インバータ２１０５に印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）２１０７の出力の変化の一例を示す図である。図１０は、車両のドライバによりアクセルペダルが踏まれているが、要求出力の増大変化率が最大ではない状態を含む、第１インバータ２１０５に印加される電圧の変化及び電動機（Ｍ）２１０７の出力の変化の一例を示す図である。

　図９に示すように、接続形態切替制御部２１６３は、第１バッテリ２１０３ａと第２バッテリ２１０３ｂの接続形態（以下、単に「接続形態」という）が並列であり、マネジメントＥＣＵ２１１９によって導出された要求出力が最大変化率で増大しているとき、電動機２１０７の出力が切替動作開始出力値PSWstartに到達すると、接続形態を並列から直列に切り替えるべく、図８に示した直並列切替部２１２０の第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１を開（オフ）状態のまま、第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を開（オフ）する。図９には、第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を開（オフ）するタイミングが時間ｔ１で示される。

　切替動作開始出力値PSWstartは、第１バッテリ２１１の容量に応じて予め設定される切替状態での出力制限値PSVSlmtから、図９に示すΔPSWmaxを引いた値である（PSWstart＝PSVSlmt－ΔPSWmax）。図９に示すΔPSWmaxは、要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値ΔPSVSmaxと、接続形態が並列から直列へ切り替わるために要する時間（以下「切替時間」という）TSVSとの積算値（ΔPSWmax＝ΔPSVSmax×TSVS）であり、切替時間中の要求出力の変化量の最大値である。要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値ΔPSVSmaxは、車両のドライバによりアクセルペダルが最大限踏まれたときの要求出力の単位時間当たりの変化量であり、接続形態切替制御部２１６３に予め設定された固定値である。また、切替時間TSVSも、接続形態切替制御部２１６３に予め設定された固定値である。

　接続形態が並列の状態から切替状態に移行して切替時間TSVSが経過した時、接続形態切替制御部２１６３は、直並列切替部２１２０の第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を開（オフ）状態のまま、第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１を閉（オン）する。図９には、第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１を閉（オン）するタイミングが時間ｔ２で示される。

　このように、本実施形態では、電動機２１０７の出力が切替動作開始出力値PSWstartに到達した時点（ｔ１）で並列の接続形態から切替状態に移行するため、その後、要求出力が最大の変化率で増大しても、切替状態中に電動機２１０７の出力が出力制限値PSVSlmtを超えることはない。例えば図１０に示すように、接続形態が直列に切り替えられるまでの電動機２１０７の出力は、要求出力に応じて変化しても出力制限値PSVSlmt以下であり、電動機２１０７の出力が出力制限値PSVSlmtに到達する時には既に接続形態が直列に切り替わっている。

　図１１は、接続形態切替制御部２１６３による直並列切替部２１２０の制御を示すフローチャートである。図１１に示すように、接続形態切替制御部２１６３は、接続形態が並列か否かを判断し（ステップＳ１０１）、並列であればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、接続形態切替制御部２１６３は、要求出力に応じた電動機２１０７の出力が切替動作開始出力値PSWstart以上であるか否かを判断し、電動機２１０７の出力≧PSWstartであればステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、接続形態切替制御部２１６３は、接続形態を並列から直列に切り替えるべく、直並列切替部２１２０の第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１を開（オフ）状態のまま、第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を開（オフ）して、並列の接続形態から切替状態に移行する。次に、接続形態切替制御部２１６３は、ステップＳ１０５の処理から切替時間TSVSが経過したとき、直並列切替部２１２０の第２スイッチ（ＳＷ２）２１５３を開（オフ）状態のまま、第１スイッチ（ＳＷ１）２１５１を閉（オン）する（ステップＳ１０９）ことで、接続形態が直列に切り替わる。

　以上説明したように、本実施形態では、蓄電器２１０１を構成する第１バッテリ２１０３ａと第２バッテリ２１０３ｂの接続形態が並列であるとき、電動機２１０７の出力が出力制限値PSVSlmtよりも低い切替動作開始出力値PSWstartに到達した時点で並列の接続形態から切替状態に移行する。したがって、その後、要求出力が最大の変化率で増大しても、切替状態中に電動機２１０７の出力が出力制限値PSVSlmtを超えることはない。その結果、接続形態が並列から直列に切り替わる間であっても電動機２１０７からは要求出力に応じた出力が得られ、十分なドライバビリティを実現することができる。

　なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。上記実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、図１２に示すシリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。また、ＨＥＶに限らず、内燃機関２１０９を含まないＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）であっても良い。さらに、蓄電器２１０１を構成する直並列切替可能なバッテリの数は２つに限らず、３つ以上であっても良い。

　本出願は、2013年3月7日出願の日本特許出願（特願2013-045708）、2013年3月29日出願の日本特許出願（特願2013-074747）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１１０１　蓄電器（BATT）
１１０３　コンバータ（CONV）
１１０５　第１インバータ（第１INV）
１１０７　電動機（Mot）
１１０９　内燃機関（ENG）
１１１１　発電機（GEN）
１１１３　第２インバータ（第２INV）
１１１５　ギアボックス（ギア）
１１１７　車速センサ
１１１９，１２１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１１２０　直並列切替部
１１２１　システム直並列要求部
１１２２　昇降圧ＥＣＵ
１１２４　電動機ＥＣＵ
１１２６　発電機ＥＣＵ
１１２８　蓄電器ＥＣＵ
１１２９　直並列決定部
１１０３ａ　第１バッテリ
１１０３ｂ　第２バッテリ
１１３１Ｈ，１１３１Ｌ　スイッチング素子
１１３３　リアクトル
１１３５，１３７　平滑コンデンサ
１１５１　第１スイッチ（ＳＷ１）
１１５３　第２スイッチ（ＳＷ２）
１１６３　接続形態切替制御部
２１０１　蓄電器（BATT）
２１０３　コンバータ（CONV）
２１０５　第１インバータ（第１INV）
２１０７　電動機（Mot）
２１０９　内燃機関（ENG）
２１１１　発電機（GEN）
２１１３　第２インバータ（第２INV）
２１１５　ギアボックス（ギア）
２１１７　車速センサ
２１１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
２１２２　昇降圧ＥＣＵ
２１２４　電動機ＥＣＵ
２１２６　発電機ＥＣＵ
２１２８　蓄電器ＥＣＵ
２１２０　直並列切替部
２１６３　接続形態切替制御部
２１０３ａ　第１バッテリ
２１０３ｂ　第２バッテリ
２１３１Ｈ，２１３１Ｌ　スイッチング素子
２１３３　リアクトル
２１３５，２１３７　平滑コンデンサ
２１４１ａ，２１４１ｂ，２１４１ｃ　電圧センサ
２１４３ａ，２１４３ｂ　電流センサ
２１５１　第１スイッチ（ＳＷ１）
２１５３　第２スイッチ（ＳＷ２）

Claims (12)

1. 　接続形態が直列又は並列に切り替えられる複数のバッテリを有する蓄電器と、
   　前記蓄電器との間で電力の授受が可能な少なくとも１つのデバイスと、
   　前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替える直並列切替部と、を備える車両の電源制御装置であって、
   　前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれに対して設けられ、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの状態に基づき、前記複数のバッテリの接続形態に関する前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を出力する複数の直並列要求部と、
   　前記直並列要求部から出力された要求において、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断する直並列要求判断部と、
   　前記直並列要求判断部の判断に少なくとも基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定する直並列決定部と、
   を有し、
   　前記直並列切替部は、前記直並列決定部の決定に基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替えることを特徴とする電源制御装置。
2. 　前記デバイスは、少なくとも前記車両の駆動源であって前記蓄電器との間で電力の授受が可能な電動機を含み、
   　前記直並列要求部は、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を、その優先度合と共に出力し、
   　前記直並列要求判断部は、前記直並列要求部のそれぞれが出力した要求を優先度合別に振り分け、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 　前記直並列要求判断部が、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定部は、前記最も高い優先度合に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。
4. 　前記直並列決定部は、前記直並列要求判断部が多いと判断した要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする請求項１または２に記載の電源制御装置。
5. 　前記車両全体の効率に基づいて、前記複数のバッテリの接続形態に関する要求を出力するシステム直並列要求部をさらに有し、
   　前記直並列要求判断部は、前記直並列要求部および前記システム直並列要求部から出力された要求に基づいて、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする請求項１または２に記載の電源制御装置。
6. 　前記直並列要求判断部が直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定部は、前記システム直並列要求部の要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする請求項５に記載の電源制御装置。
7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の電源制御装置であって、
   　前記複数のバッテリが並列接続されている状態で、前記車両に対する要求出力に応じた前記デバイスの出力増大時、前記接続形態が切替状態での出力制限値に前記デバイスの出力が到達する前に、前記直並列決定部は、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする電源制御装置。
8. 　請求項７に記載の電源制御装置であって、
   　前記要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値と、前記接続形態が並列から直列へ切り替わるために要する時間との積算値を、前記出力制限値から引いた値に、前記デバイスの出力が到達した時、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする電源制御装置。
9. 　請求項８に記載の電源制御装置であって、
   　前記要求出力の単位時間当たりの変化量の最大値は、前記車両のドライバによりアクセルペダルが最大限踏まれ、前記要求出力の増大変化率が最大であるときの値であることを特徴とする電源制御装置。
10. 　接続形態が直列又は並列に切り替えられる複数のバッテリを有する蓄電器と、
    　前記蓄電器との間で電力の授受が可能な少なくとも１つのデバイスと、
    　前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替える直並列切替部と、を備える車両の電源制御方法であって、
    　前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの状態に基づく、前記複数のバッテリの接続形態に関する前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を受け付ける直並列要求受付ステップと、
    　前記要求において、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断する直並列要求判断ステップと、
    　前記判断に少なくとも基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定する直並列決定ステップと、を有し、
    　前記直並列切替部が、前記決定に基づき、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に切り替え、
    　前記デバイスは、少なくとも前記車両の駆動源であって前記蓄電器との間で電力の授受が可能な電動機を含み、
    　前記直並列要求受付ステップでは、前記蓄電器および前記デバイスのそれぞれの要求を、その優先度合と共に受け付け、
    　前記直並列要求判断ステップでは、前記直並列要求受付ステップで受け付けた要求を優先度合別に振り分け、振り分けられた要求のうち最も高い優先度合を有する要求において直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断することを特徴とする電源制御方法。
11. 　請求項１０に記載の電源制御方法であって、
    　前記車両全体の効率に基づいて、前記複数のバッテリの接続形態に関する要求を受け付けるシステム直並列要求受付ステップをさらに有し、
    　前記直並列要求判断ステップでは、前記直並列要求受付ステップおよび前記システム直並列要求受付ステップで受け付けた要求に基づいて、直列要求と並列要求のどちらが多いかを判断し、
    　前記直並列要求判断ステップにおいて直列要求と並列要求が同数であると判断した場合、前記直並列決定ステップでは、前記システム直並列要求受付ステップで受け付けた要求に応じて、前記複数のバッテリの接続形態を直列又は並列に決定することを特徴とする電源制御方法。
12. 　請求項１０または１１に記載の電源制御方法であって、
    　前記複数のバッテリが並列接続されている状態で、前記車両に対する要求出力に応じた前記デバイスの出力増大時、前記接続形態が切替状態での出力制限値に前記デバイスの出力が到達する前に、前記接続形態を並列から直列に切り替える動作を開始することを特徴とする電源制御方法。

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