JP7032249B2

JP7032249B2 - 電源システム

Info

Publication number: JP7032249B2
Application number: JP2018122316A
Authority: JP
Inventors: 芳光高橋; 満孝伊藤; 哲也山田; 隆士小俣; 誠中村; 清隆松原; 大悟野辺
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: JP2020005389A

Description

本発明は、電源システムに関する。

従来、車両外部からの電力によって複数の電池を充電する充電装置が知られている。例えば特許文献１では、電圧が高い方の電池の電力エネルギを、外部コンデンサを介して電圧が低い方の電池に移動させ、電圧を均等化している。

特開２０１２－５１７３号公報

ところで、例えば、２つの電圧源がモータのオープン巻線の両端にインバータを介して接続されている「２電源２インバータ」の構成において、インバータに平滑コンデンサが接続されていることがある。当該構成において、特許文献１のように、外部コンデンサを用いて電圧を揃えようとすると、外部コンデンサと接続した瞬間に外部コンデンサと平滑コンデンサとの間に突入電流が流れ、外部コンデンサとの断接を切り替えるリレーやコンデンサが損傷する虞がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列充電時の過電流を回避可能な電源システムを提供することにある。

本発明の電源システムは、第１蓄電部（１１）と、第２蓄電部（２１）と、第１コンデンサ（６９）と、第２コンデンサ（７９）と、開閉器（９３、９４）と、第１電圧検出部（１５）と、第２電圧検出部（２５）と、制御部（３０）と、を備える。

第１蓄電部は、充電器（１００）からの電力により充電可能である。第２蓄電部は、充電器からの電力により第１蓄電部と並列に充電可能である。第１コンデンサは、第１蓄電部と並列に接続される。第２コンデンサは、第２蓄電部と並列に接続される。開閉器は、充電器、第１蓄電部および第１コンデンサと、第２蓄電部および第２コンデンサとの断接を切り替え可能である。第１電圧検出部は、第１蓄電部の電圧である第１蓄電部電圧を検出する。第２電圧検出部は、第２蓄電部の電圧である第２蓄電部電圧を検出する。

制御部は、第１蓄電部電圧および第２蓄電部電圧に基づき、第１蓄電部および第２蓄電部の充電量を制御する。制御部は、充電器による充電を行っていない場合、第１蓄電部電圧が第２蓄電部電圧以下となるように、第１蓄電部および第２蓄電部の充電量を制御する。また、制御部は、充電器による充電を行う場合、第１蓄電部電圧と第２蓄電部電圧との電圧差が電圧判定閾値以上である場合、リレーを開とし、第１蓄電部を片側充電し、電圧差が電圧判定閾値より小さい場合、リレーを閉とし、第１蓄電部および第２蓄電部を並列充電する。これにより、並列充電時の過電流を回避することができる。

一実施形態による電源システムを示すブロック図である。一実施形態による駆動領域を説明する説明図である。一実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートである。一実施形態による充電制御処理を説明するフローチャートである。

（一実施形態）
以下、電源システムを図面に基づいて説明する。図１に示すように、電源システム１は、車両９８に搭載される。車両９８は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両である。車両９８には、インレット９９が設けられる。インレット９９は、充電器１００の充電器コネクタ１１５と接続可能であり、インレット９９と充電器コネクタ１１５とを接続することで、電源システム１には、充電器１００から給電される。

充電器１００は、例えば急速充電器であって、電力供給部１０１、リレー１０２、１０３、および、充電器コネクタ１１５を有する。電力供給部１０１は、図示しない商用電源等から供給される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を、リレー１０２、１０３、ケーブル１１６および充電器コネクタ１１５を経由して、車両９８に供給する。

電源システム１は、バッテリ１１、２１、メインリレー１２、１３、２２、２３、電圧検出部１５、２５、制御部３０、第１インバータ６０、第２インバータ７０、コンデンサ６９、７９、回転電機としてのモータジェネレータ８０、並列リレー９３、９４等を備える。以下適宜、モータジェネレータを「ＭＧ」と記載する。

第１バッテリ１１は、第１インバータ６０と接続され、第１インバータ６０を経由してＭＧ８０と電力を授受可能に設けられる。第２バッテリ２１は、第２インバータ７０と接続され、第２インバータ７０を経由してＭＧ８０と電力を授受可能に設けられる。バッテリ１１、２１は、充電器１００にて充電可能に設けられる。バッテリ１１、２１の充電方法の詳細は、後述する。

メインリレー１２は第１バッテリ１１の高電位側に設けられ、メインリレー１３は第１バッテリ１１の低電位側に設けられる。メインリレー２２は第２バッテリ２１の高電位側に設けられ、メインリレー２３は第２バッテリ２１の低電位側に設けられる。

電圧検出部１５は、第１バッテリ１１の電圧である第１バッテリ電圧Ｖ１を検出する。電圧検出部２５は、第２バッテリ２１の電圧である第２バッテリ電圧Ｖ２を検出する。電圧検出部１５、２５の検出値は、制御部３０に出力される。

ＭＧ８０は、例えば永久磁石式同期型の３相交流モータであって、Ｕ相コイル８１、Ｖ相コイル８２、および、Ｗ相コイル８３を有する。ＭＧ８０は、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する、いわゆる主機モータであり、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギによって駆動されて発電する発電機としての機能を有する。

ＭＧ８０には、第１バッテリ１１および第２バッテリ２１から電力が供給される。第１バッテリ１１と第２バッテリ２１とは、絶縁されている。バッテリ１１、２１は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置である。二次電池に替えて、電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。本実施形態では、バッテリ１１、２１は、同電圧、同容量であって同等の性能とするが、例えば一方に出力型のものを用い、他方に容量型のものを用いる、といった具合に、電池性能が異なっていてもよい。本実施形態では、バッテリ１１、２１の定格電圧が異なる場合、定格電圧が小さいものを第１バッテリ１１とし、定格電圧が大きいものを第２バッテリ２１とする。第１バッテリ１１に流すことのできる最大電流を許容電流Ｉｌｉｍ１、第２バッテリ２１に流すことのできる最大電流を許容電流Ｉｌｉｍ２とする。

第１インバータ６０は、コイル８１～８３の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子６１～６６を有し、第１バッテリ１１およびＭＧ８０に接続される。第２インバータ７０は、コイル８１～８３の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子７１～７６を有し、第２バッテリ２１およびＭＧ８０に接続される。

スイッチング素子６１～６６、７１～７６は、それぞれ、スイッチ部および還流ダイオードを有する。スイッチ部は、制御部３０によりオンオフ作動が制御される。本実施形態では、スイッチ部はＩＧＢＴであるが、ＭＯＳＦＥＴ等、他の素子を用いてもよい。また、第１スイッチング素子６１～６６と第２スイッチング素子７１～７６とで、用いる素子の種類が異なっていてもよい。

還流ダイオードは、各スイッチ部と並列に接続され、低電位側から高電位側への通電を許容する。還流ダイオードは、例えばＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードのように内蔵されていてもよいし、外付けされたものであってもよい。また、還流できるように接続されたＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチであってもよい。

第１インバータ６０において、高電位側にスイッチング素子６１～６３が接続され、低電位側にスイッチング素子６４～６６が接続される。以下適宜、高電位側のスイッチング素子６１～６３を「第１上アーム素子」、低電位側のスイッチング素子６４～６６を「第１下アーム素子」とする。第１上アーム素子６１～６３の高電位側を接続する第１高電位側配線１１１が第１バッテリ１１の正極と接続され、第１下アーム素子６４～６６の低電位側を接続する第１低電位側配線１１２が第１バッテリ１１の負極と接続される。

Ｕ相のスイッチング素子６１、６４の接続点にはＵ相コイル８１の一端８１１が接続され、Ｖ相のスイッチング素子６２、６５の接続点にはＶ相コイル８２の一端８２１が接続され、Ｗ相のスイッチング素子６３、６６の接続点にはＷ相コイル８３の一端８３１が接続される。

第２インバータ７０において、高電位側にスイッチング素子７１～７３が接続され、低電位側にスイッチング素子７４～７６が接続される。以下適宜、高電位側のスイッチング素子７１～７３を「第２上アーム素子」、低電位側のスイッチング素子７４～７６を「第２下アーム素子」とする。第２上アーム素子７１～７３の高電位側を接続する第２高電位側配線１２１が第２バッテリ２１の正極と接続され、第２下アーム素子７４～７６の低電位側を接続する第２低電位側配線１２２が第２バッテリ２１の負極と接続される。

Ｕ相のスイッチング素子７１、７４の接続点にはＵ相コイル８１の他端８１２が接続され、Ｖ相のスイッチング素子７２、７５の接続点にはＶ相コイル８２の他端８２２が接続され、Ｗ相のスイッチング素子７３、７６の接続点にはＷ相コイル８３の他端８３２が接続される。

このように、本実施形態では、ＭＧ８０のコイル８１～８３は、オープン巻線化されており、第１インバータ６０および第２インバータ７０が、コイル８１～８３の両側に接続されてる「２電源２インバータ」の電動機駆動システムとなっている。

第１高電位側配線１１１と第２高電位側配線１２１とは、高電位側接続線９１にて接続される。第１低電位側配線１１２と第２低電位側配線１２２とは、低電位側接続線９２にて接続される。

第１コンデンサ６９は、高電位側配線１１１と低電位側配線１１２とに接続され、第１インバータ６０と並列に設けられる。第２コンデンサ７９は、高電位側配線１２１と低電位側配線１２２とに接続され、第２インバータ７０と並列に設けられる。コンデンサ６９、７９は、平滑コンデンサであって、インバータ６０、７０に印加される電圧を平滑化する。

本実施形態では、第１バッテリ１１側に充電器１００が設けられる。詳細には、第１高電位側配線１１１および第１低電位側配線１１２が、インレット９９に接続されている。高電位側接続線９１には高電位側並列リレー９３が設けられ、低電位側接続線９２には低電位側並列リレー９４が設けられる。高電位側並列リレー９３を閉とすることで高電位側配線１１１、１２１が接続され、低電位側並列リレー９４を閉とすることで低電位側配線１１２、１２２が接続される。並列リレー９３、９４を閉とすることで、バッテリ１１、２１が並列接続され、充電器１００からの電力を第２バッテリ２１側へ供給可能となる。

以下適宜、並列リレー９３、９４を介さずに充電器１００と接続される第１バッテリ１１を「充電器１００と直接的に接続されている」とし、並列リレー９３、９４を介して充電器１００と接続される第２バッテリ２１を「充電器１００と間接的に接続されている」とする。

制御部３０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれもＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部３０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）のような電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

制御部３０は、インバータ制御部３１、リレー制御部３２、および、充電量制御部３３等を有する。インバータ制御部３１、リレー制御部３２、および、充電量制御部３３は、１つのマイコンにて構成されていてもよいし、別途のマイコンにて構成されていてもよい。また、第１インバータ６０を制御するマイコンと第２インバータ７０を制御するマイコンとが別途に設けられていてもよい。

インバータ制御部３１は、スイッチング素子６１～６６、７１～７６のオンオフ作動を制御する。第１インバータ６０の駆動制御に係る制御信号は、ドライブ回路３６を経由して第１インバータ６０に出力される。第２インバータ７０の駆動制御に係る制御信号は、ドライブ回路３７を経由して第２インバータ７０に出力される。リレー制御部３２は、メインリレー１２、１３、２２、２３、および、並列リレー９３、９４の開閉作動を制御する。なお、メインリレー１２、１３、２２、２３は、例えば、車両９８の全体の制御を司る上位制御部を構成するマイコンにより開閉が制御されるようにしてもよい。

充電量制御部３３は、バッテリ１１、２１の充電に係る充電電流指令値Ｉｃ^*を演算し、バッテリ１１、２１の充電を制御する。充電電流指令値Ｉｃ^*は、通信等にて、充電器１００に送信される。これにより、充電電流指令値Ｉｃ^*に応じた電力が充電器１００から電源システム１に供給される。

インバータ制御部３１は、例えば第１基本波Ｆ１とキャリア波とに基づいて第１インバータ６０を制御し、第２基本波Ｆ２とキャリア波とに基づいて第２インバータ７０を制御する。基本波Ｆ１、Ｆ２に応じた制御には、基本波Ｆ１、Ｆ２の振幅がキャリア波の振幅以下である、すなわち変調率が１以下である正弦波ＰＷＭ制御や、基本波Ｆ１、Ｆ２の振幅がキャリア波の振幅より大きい、すなわち変調率が１より大きい過変調ＰＷＭ制御が含まれる。また、基本波Ｆ１、Ｆ２の振幅を無限大とみなし、基本波Ｆ１、Ｆ２の半周期ごとに各素子のオンオフが切り替えられる矩形波制御としてもよい。矩形波制御は、電気角の１８０°ごとに各素子のオンオフを切り替える１８０°通電制御と捉えることもできる。また、矩形波制御において、例えば１２０°通電等、通電位相は１８０°以外であってもよい。

ここで、ＭＧ８０の駆動モードを説明する。本実施形態では、ＭＧ８０の駆動に、第１バッテリ１１または第２バッテリ２１の電力を用いる「片側駆動モード」、第１バッテリ１１および第２バッテリ２１の電力を用いる「両側駆動モード」が含まれる。図２は、横軸をＭＧ回転数Ｎ、縦軸をＭＧトルクｔｒｑとした動作点マップであり、破線Ｌより低負荷側を片側駆動領域、破線Ｌより高負荷側を両側駆動領域とする。ここでは、動作点に応じた駆動領域を、便宜上、「片側駆動領域」、「両側駆動領域」とするが、運転条件等に応じ、片側駆動領域において、両側駆動を行ってもよい。

片側駆動モードでは、第１バッテリ１１の電力にてＭＧ８０を駆動する場合、第２インバータ７０の上アーム素子７１～７３の全相、または、下アーム素子７４～７６の全相の一方をオン、他方をオフとし、第２インバータ７０を中性点化する。また、ＭＧ８０の駆動要求に応じ、ＰＷＭ制御や矩形波制御等により、第１インバータ６０を制御する。

また、第２バッテリ２１の電力にてＭＧ８０を駆動する場合、第１インバータ６０の上アーム素子６１～６３の全相、または、下アーム素子６４～６６の全相の一方をオン、他方をオフとし、第１インバータ６０を中性点化する。また、ＭＧ８０の駆動要求に応じ、ＰＷＭ制御や矩形波制御等により、第２インバータ７０を制御する。

両側駆動モードでは、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２の位相が反転される。換言すると、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２とは、位相が略１８０［°］ずれている。第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２との位相差を１８０［°］とすることで、第１バッテリ１１と第２バッテリ２１とが電気的に直列接続されている状態とみなすことができ、第１バッテリ１１の電圧と第２バッテリ２１の電圧との和に相当する電圧をＭＧ８０に印加可能である。なお、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２との位相差は、１８０［°］とするが、第１バッテリ１１の電圧および第２バッテリ２１の電圧の和に相当する電圧をＭＧ８０に印加可能な程度のずれは許容されるものとする。

ところで、本実施形態では、バッテリ１１、２１を、１つの充電器１００により充電する。絶縁された２つのバッテリ１１、２１を並列充電する場合、電圧差があると、電圧差に応じた電流がバッテリ１１、２１間で流れるため、充電器１００から投入できる電流が減少し、充電時間が長くなる。参考例として、外部コンデンサを用いて電圧の高い方から低い方へと電力を受け渡すことで、電圧差を解消することが考えられる。

しかしながら、本実施形態のように、２電源２インバータの構成の場合、電源システム１と外部コンデンサとを接続した瞬間に、インバータ６０、７０に接続されているコンデンサ６９、７９と、外部コンデンサとの間で大きなパルス電流が流れるため、開閉器やコンデンサ６９、７９が損傷する虞がある。一般に、コンデンサ６９、７９の内部インピーダンスは、バッテリ１１、２１の内部インピーダンスよりも小さいため、バッテリ１１、２１と外部コンデンサとの間のパルス電流よりも、コンデンサ６９、７９と外部コンデンサとの間のパルス電流の方が大きくなる蓋然性が高い。そのため、参考例のように、外部コンデンサを用いてバッテリ１１、２１の電圧を揃える場合、コンデンサ６９、７９と外部コンデンサとを切り離すための開閉器を追加で設ける必要があり、部品点数が増大する。

そこで本実施形態では、外部コンデンサを用いずに、充電器１００からバッテリ１１、２１の並列充電を実現する。具体的には、充電器１００に接続されている側の第１バッテリ１１の電圧である第１バッテリ電圧Ｖ１が、充電器１００に接続されていない側の第２バッテリ２１の電圧である第２バッテリ電圧Ｖ２よりも常時低くなるようにしておく。本実施形態では、片側駆動モードにおいて、力行時、第２インバータ７０を中性点化することで第１バッテリ１１の電力を優先的に用い、回生時、第１インバータ６０を中性点化することで第２バッテリ２１を優先的に充電することで、Ｖ１＜Ｖ２の関係を維持する。

そして、並列充電を行う前に、並列リレー９３、９４を開とし、低電圧となっている第１バッテリ１１の片側充電を行うことで第１バッテリ電圧Ｖ１を高める。第１バッテリ電圧Ｖ１の上昇により、バッテリ１１、２１の電圧差が許容範囲内になった場合、並列リレー９３、９４を閉とし、並列充電に移行する。例えば、バッテリ電圧Ｖ１、Ｖ２の電圧差ΔＶが、並列充電可能な電圧判定閾値Ｖｔｈより小さくなった場合、並列リレー９３、９４を閉とし、並列充電に移行する。以下適宜、バッテリ電圧Ｖ１、Ｖ２の差の絶対値を電圧差ΔＶとする。

本実施形態の駆動制御処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、インバータ制御部３１にて、駆動モードとして片側駆動モードが選択されている場合に、所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。図中、第１バッテリ１１を「バッテリ１」、第２バッテリ２１を「バッテリ２」と記載した。

Ｓ１０１では、インバータ制御部３１は、バッテリ電圧Ｖ１、Ｖ２を取得する。Ｓ１０２では、インバータ制御部３１は、第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が０以上か否かを判断する。第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が０未満であると判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわち第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２未満の場合、Ｓ１０４へ移行する。第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が０以上であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、すなわち第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２以上の場合、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、インバータ制御部３１は、力行時、第２インバータ７０を中性点化し、駆動要求に応じて第１インバータ６０を制御する。これにより、第１バッテリ１１の電力を用いてＭＧ８０が駆動され、第１バッテリ電圧Ｖ１が低下する。また、インバータ制御部３１は、回生時、第１インバータ６０を中性点化し、回生要求に応じて第２インバータ７０を制御する。これにより、ＭＧ８０の回生駆動により第２バッテリ２１が充電され、第２バッテリ電圧Ｖ２が上昇する。片側駆動において、第１バッテリ電圧Ｖ１を下げ、第２バッテリ電圧Ｖ２を上げることで、第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２よりも低くなるように制御する。

Ｓ１０４では、インバータ制御部３１は、第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が、電圧差閾値Ｄｔｈより大きく、０より小さいか否かを判断する。電圧差閾値Ｄｔｈは、許容されるバッテリ電圧差に応じて設定される値である。第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が、電圧差閾値Ｄｔｈより大きく、０より小さいと判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。第１バッテリ電圧Ｖ１から第２バッテリ電圧Ｖ２を引いた値が、電圧差閾値Ｄｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０５では、インバータ制御部３１は、力行時、回生時ともに、第１インバータ６０を中性点化し、要求に応じて第２インバータ７０を制御する。これにより、力行時、第２バッテリ２１の電力が用いられ、回生時、第２バッテリ２１が充電される。

Ｓ１０６では、インバータ制御部３１は、力行時、第１インバータ６０を中性点化し、駆動要求に応じて第２インバータ７０を制御する。これにより、第２バッテリ２１の電力を用いてＭＧ８０が駆動され、第２バッテリ電圧Ｖ２が低下する。また、インバータ制御部３１は、回生時、第２インバータ７０を中性点化し、回生要求に応じて第１インバータ６０を制御する。これにより、ＭＧ８０の回生駆動により第１バッテリ１１が充電され、第１バッテリ電圧Ｖ１が上昇する。第１バッテリ電圧Ｖ１を上げ、第２バッテリ電圧Ｖ２を下げることで、第１バッテリ電圧Ｖ１の方が低い状態にて、電圧差が所定範囲内に収まるように制御する。

本実施形態の充電制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、充電器１００が接続されているときに制御部３０にて実行される処理である。図４では、第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２以下、すなわちＶ１≦Ｖ２であるものとして説明する。

Ｓ２０１では、制御部３０は、バッテリ電圧Ｖ１、Ｖ２を取得する。Ｓ２０２では、制御部３０は、並列充電が可能か否かを判断する。バッテリ１１、２１の電圧差が電圧判定閾値Ｖｔｈより小さい場合、並列充電可能と判定する。電圧判定閾値Ｖｔｈを０とみなせる程度の値とし、バッテリ電圧Ｖ１、Ｖ２が揃ってから並列充電するようにしてもよい。また、電圧判定閾値Ｖｔｈは、電圧差に応じて流れる電池間電流、および、許容電流Ｉｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２に応じた値であってもよい。並列充電ができないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、すなわち電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈ以上の場合、Ｓ２０３へ移行する。並列充電が可能であると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、すなわち電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈより小さい場合、Ｓ２０４へ移行する。

Ｓ２０３では、リレー制御部３２は、並列リレー９３、９４を開とし、第１バッテリ１１を片側充電する。並列リレー９３、９４が開であるので、第２バッテリ２１は、充電器１００から切り離されており、充電されない。Ｓ２０４では、リレー制御部３２は、並列リレー９３、９４を閉とし、バッテリ１１、２１を並列充電する。Ｓ２０３およびＳ２０４において、充電量制御部３３は、充電電流指令値Ｉｃ^*を演算し、充電器１００の図示しない制御部に通信等により送信する。

本実施形態では、充電器１００と直接的に接続されている第１バッテリ１１の電圧を、充電器１００と間接的に接続されている第２バッテリ２１の電圧よりも低くなるようにしておく。そして、バッテリ１１、２１を充電する場合、第１バッテリ１１を片側充電することで、第１バッテリ電圧Ｖ１を高め、並列充電が可能になった場合、並列充電に移行する。換言すると、本実施形態では、片側充電を行うのは、充電器１００と直接的に接続されている第１バッテリ１１とし、第２バッテリ２１の片側充電を原則として行わないようにしている。これにより、追加の開閉器を設けることなく、複数のバッテリ１１、２１を１つの充電器１００にて適切に充電することができる。

以上説明したように、電源システム１は、第１バッテリ１１と、第２バッテリ２１と、第１コンデンサ６９と、第２コンデンサ７９と、並列リレー９３、９４と、第１電圧検出部１５と、第２電圧検出部２５と、制御部３０と、を備える。

第１バッテリ１１は、充電器１００からの電力により充電可能である。第２バッテリ２１は、充電器１００からの電力により、第１バッテリ１１と並列に充電可能である。第１コンデンサ６９は、第１バッテリ１１と並列に接続される。第２コンデンサ７９は、第２バッテリ２１と並列に接続される。並列リレー９３、９４は、充電器１００、第１バッテリ１１および第１コンデンサ６９と、第２バッテリ２１および第２コンデンサ７９との断接を切り替え可能である。第１電圧検出部１５は、第１バッテリ１１の電圧である第１バッテリ電圧Ｖ１を検出する。第２電圧検出部２５は、第２バッテリ２１の電圧である第２バッテリ電圧Ｖ２を検出する。

制御部３０は、第１バッテリ電圧Ｖ１および第２バッテリ電圧Ｖ２に基づき、第１バッテリ１１および第２バッテリ２１の充電量を制御する。制御部３０は、充電器１００による充電を行っていない場合、第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２以下となるように、第１バッテリ１１および第２バッテリ２１の充電量を制御する。また制御部３０は、充電器１００による充電を行う場合、第１バッテリ電圧Ｖ１と第２バッテリ電圧Ｖ２との電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈ以上である場合、並列リレー９３、９４を開とし、第１バッテリ１１を片側充電し、電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈより小さい場合、並列リレー９３、９４を閉とし、第１バッテリ１１および第２バッテリ２１を並列充電する。

本実施形態では、充電器１００と直接的に接続されている第１バッテリ１１の電圧が、第２バッテリ２１の電圧よりも低くなるようにしておく。また、充電器１００による充電時、電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈより小さくなるまでは、並列リレー９３、９４を開として第１バッテリ１１の片側充電を行い、電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下となったら、並列充電に移行する。電圧差ΔＶが大きい状態にてバッテリ１１、２１を並列接続したとき、電池間電流Ｉｂがバッテリ１１、２１の許容電流Ｌｉｍ１、Ｉｌｉｍ２を超えると、バッテリ１１、２１が劣化する虞がある。本実施形態では、電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈより大きい場合、第１バッテリ１１の片側充電とすることで、バッテリ１１、１２を並列接続したときの突入電流を回避可能である。これにより、バッテリ１１、２１およびコンデンサ６９、７９の劣化を抑制し、バッテリ１１、２１を適切に充電することができる。

電源システム１は、第１インバータ６０と、第２インバータ７０と、をさらに備える。第１インバータ６０は、ＭＧ８０のコイル８１、８２、８３の一端８１１、８２１、８３１、第１バッテリ１１および第１コンデンサ６９と接続される。第２インバータ７０は、コイル８１、８２、８３の他端８１２、８２２、８３２、第２バッテリ２１および第２コンデンサ７９と接続される。並列リレー９３、９４は、第１インバータ６０の高電位側と第２インバータ７０の高電位側とを接続する高電位側接続線９１、および、第１インバータ６０の低電位側と第２インバータ７０の低電位側とを接続する低電位側接続線９２に設けられる。

本実施形態の電源システム１は、２電源２インバータの構成である。本実施形態では、電圧差ΔＶが電圧判定閾値Ｖｔｈより小さくなってから並列充電を行うことで、突入電流を低減しているので、インバータ６０、７０に設けられる平滑コンデンサであるコンデンサ６９、７９の損傷を防ぐことができる。

制御部３０は、第１インバータ６０または第２インバータ７０の一方を中性点化してＭＧ８０を駆動する片側駆動モードにおいて、第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２より大きい場合、力行時、第２インバータ７０を中性点化し第１バッテリ１１の電力によりＭＧ８０を駆動し、回生時、第１インバータ６０を中性点化しＭＧ８０の駆動により生じる回生電力を第２バッテリ２１に充電する。これにより、第１バッテリ電圧Ｖ１が第２バッテリ電圧Ｖ２より小さい状態を適切に実現することができる。

第１バッテリ１１の定格電圧は、第２バッテリ２１の定格電圧より小さい。これにより、第１バッテリ電圧Ｖ１を第２バッテリ電圧Ｖ２より小さい状態を実現しやすい。

本実施形態では、電源システム１が「電源システム」、第１バッテリ１１が「第１蓄電部」、第２バッテリ２１が「第２蓄電部」、ＭＧ８０が「回転電機」、コイル８１～８３が「多相巻線」、並列リレー９３、９４が「開閉器」に対応する。また、第１バッテリ電圧Ｖ１が「第１蓄電部電圧」、第２バッテリ電圧Ｖ２が「第２蓄電部電圧」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、第１蓄電部の定格電圧は、第２蓄電部の定格電圧より小さい。他の実施形態では、第１蓄電部の定格電圧は、第２蓄電部の定格電圧以上であってもよい。上記実施形態の回転電機は３相である。他の実施形態では、回転電機は４相以上としてもよい。上記実施形態では、回転電機は電動車両の主機モータとして用いられている。他の実施形態では、回転電機は、主機モータに限らず、例えばスタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）や、補機モータであってもよい。また、電源システムを車両以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・電源システム
１１・・・第１バッテリ（第１蓄電部）２１・・・第２バッテリ（第２蓄電部）
１５・・・第１電圧検出部２５・・・第２電圧検出部
３０・・・制御部
６０・・・第１インバータ７０・・・第２インバータ
６９・・・第１コンデンサ７９・・・第２コンデンサ
８０・・・ＭＧ（回転電機）
９３、９４・・・並列リレー（開閉器）１００・・・充電器

Claims

充電器（１００）からの電力により充電可能な第１蓄電部（１１）と、
前記充電器からの電力により前記第１蓄電部と並列に充電可能である第２蓄電部（２１）と、
前記第１蓄電部と並列に接続される第１コンデンサ（６９）と、
前記第２蓄電部と並列に接続される第２コンデンサ（７９）と、
前記充電器、前記第１蓄電部および前記第１コンデンサと、前記第２蓄電部および前記第２コンデンサとの断接を切り替え可能である開閉器（９３、９４）と、
前記第１蓄電部の電圧である第１蓄電部電圧を検出する第１電圧検出部（１５）と、
前記第２蓄電部の電圧である第２蓄電部電圧を検出する第２電圧検出部（２５）と、
前記第１蓄電部電圧および前記第２蓄電部電圧に基づき、前記第１蓄電部および前記第２蓄電部の充電量を制御する制御部（３０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記充電器による充電を行っていない場合、前記第１蓄電部電圧が前記第２蓄電部電圧以下となるように前記第１蓄電部および前記第２蓄電部の充電量を制御し、
前記充電器による充電を行う場合、前記第１蓄電部電圧と前記第２蓄電部電圧との電圧差が電圧判定閾値以上である場合、前記開閉器を開とし、前記第１蓄電部を片側充電し、前記電圧差が前記電圧判定閾値より小さい場合、前記開閉器を閉とし、前記第１蓄電部および前記第２蓄電部を並列充電する電源システム。
回転電機（８０）の多相巻線（８１、８２、８３）の一端（８１１、８２１、８３１）、前記第１蓄電部および前記第１コンデンサと接続される第１インバータ（６０）と、
前記多相巻線（８１、８２、８３）の他端（８１２、８２２、８３２）、前記第２蓄電部および前記第２コンデンサと接続される第２インバータ（７０）と、
を備え、
前記開閉器は、前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線（９１）、および、前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線（９２）に設けられる請求項１に記載の電源システム。
前記制御部は、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方を中性点化して前記回転電機を駆動する片側駆動モードにおいて、前記第１蓄電部電圧が前記第２蓄電部電圧より大きい場合、力行時、前記第２インバータを中性点化し前記第１蓄電部の電力により前記回転電機を駆動し、回生時、前記第１インバータを中性点化し前記回転電機の駆動により生じる回生電力を前記第２蓄電部に充電する請求項２に記載の電源システム。
前記第１蓄電部の定格電圧は、前記第２蓄電部の定格電圧より小さい請求項１～３のいずれか一項に記載の電源システム。