電源装置および電源装置の制御方法
【課題】モータが力行状態・回生状態を頻繁に繰り返す場合であっても、電力変換装置が備えるコンデンサの充放電電流による損失の増大を抑制する。
【解決手段】回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行う。
【解決手段】回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、それぞれが独立した複数の電源を備える電源装置が知られており、例えば、この電源装置は、インバータ（電力変換装置）を介してモータに電力を供給する。例えば、特許文献１には、電気自動車の低出力運転時にインバータの入力電圧を下げ、スイッチング損失を低減させることにより、システム効率の向上を図る手法が開示されている。具体的には、アクセルペダル踏込量、モータの出力、あるいは、ブレーキペダル踏込量が大の時は、複数の電源を直列接続し、これらの値が小の時は、複数の電源を並列接続する。
【０００３】
なお、この類の電源装置では、個々の電源電圧間に差があるときには電源同士を並列接続することができないため、モータの回生時には、複数の電源間を直列接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、渋滞時といったようにアクセルペダル踏込量が小さく、モータ速度が低いシーンでは、力行状態時に複数の電源を並列接続し、回生状態時に複数の電源を直列接続するといった状態が頻繁に繰り返されることとなる。そのため、インバータ（電力変換装置）が備える平滑コンデンサの電圧変化に伴い充放電電流による損失が増大してしまうといった問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータが力行状態・回生状態を頻繁に繰り返す場合であっても、電力変換装置が備えるコンデンサの充放電電流による損失の増大を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明は、回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回生状態から力行状態へ移行後、直列固定処理を行うことにより、回生状態における電気的接続状態と同じ直列接続がそのまま維持される。これにより、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。そのため、インバータのコンデンサの電圧変化が抑制され、平滑コンデンサの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかる電源装置３０および当該電源装置３０を用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図
【図２】第１の実施形態にかかるコントロールユニット４０の構成を模式的に示すブロック図
【図３】第１の実施形態にかかる電源装置３０に関する第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図
【図４】第１の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図５】第２の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図６】第３の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図７】第４の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図８】第５の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図９】第６の実施形態にかかる電源装置３０ａおよび当該電源装置３０ａを用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図
【図１０】第６の実施形態にかかるコントロールユニット４０ａの構成を模式的に示すブロック図
【図１１】第６の実施形態にかかる電源装置３０ａにおける第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる電源装置３０および当該電源装置３０を用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図である。本実施形態では、電気自動車の駆動用モータとして適用されたモータ１０を制御する制御システムについて説明を行う。この電気自動車は、モータ１０、インバータ２０、電源装置３０およびコントロールユニット４０を備えている。
【００１１】
モータ１０は、例えば、中性点を中心に星形結線された複数の相巻線（本実施形態では、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる３つの相巻線）を有する３相交流同期モータである。このモータ１０は、インバータ２０内で変換された３相の交流電力が各相巻線に供給されることにより生じる磁界と、回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により駆動する。モータ１０のロータは、自動変速機の入力軸に連結されている。
【００１２】
モータ１０は、電源装置３０から電力の供給を受けて回転駆動することにより、電動機として動作することができる（以下、この運転状態を「力行状態」と呼ぶ）。一方、モータ１０は、ロータが外力により回転している場合、ステータ巻線の両端に起電力を生じさせることにより、発電機として機能する（以下、この運転状態を「回生状態」と呼ぶ）。モータ１０により発電された電力は、電源装置３０を充電することができる。本明細書では、電動機および発電機の双方の機能を併せもつ意味でモータという用語を用いる。
【００１３】
インバータ２０は、モータ１０の力行状態時、コントロールユニット４０から出力されるインバータ駆動信号に応じてＰＷＭ制御されることにより、電源装置３０から供給される直流電力を、多相交流電力（本実施形態では、Ｕ相交流電力、Ｖ相交流電力およびＷ相交流電力で構成される３相交流電力）に変換し、当該３相の交流電力をモータ１０の各相巻線に供給する。また、インバータ２０は、モータ１０の回生状態時、モータ１０によって発電された３相交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、電源装置３０または後述する平滑コンデンサＣに蓄電される。
【００１４】
インバータ２０は、モータ１０の各相に対応する３つのスイッチ回路を主体に構成されている。具体的には、インバータ２０は、電源装置３０の正極側の正極母線と、電源装置３０の負極側の負極母線との間に、Ｕ相用のスイッチ回路と、Ｖ相用のスイッチ回路と、Ｗ相用のスイッチ回路とを備える。また、正極母線と負極母線との間には、各相用のスイッチ回路よりも電源装置３０側に、平滑コンデンサＣが接続されている。
【００１５】
Ｕ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されており、Ｖ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されている。また、Ｗ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されている。個々のスイッチは、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、個々のトランジスタには、コレクタ・エミッタ間に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されている。これらのスイッチのオンオフ状態は、コントロールユニット４０から出力されるインバータ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００１６】
Ｕ相用の一対のスイッチの相互接続点、Ｖ相用の一対のスイッチの相互接続点、および、Ｗ相用の一対のスイッチの相互接続点は、それぞれが各相電流の出力点として機能している。各出力点には、モータ１０の対応する相巻線がそれぞれ接続される。インバータ２０により生成される３相交流電流をそれぞれＵ相交流電流Ｉｕ、Ｖ相交流電流ＩｖおよびＷ相交流電流Ｉｗとする。例えば、各交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、モータ１０側へ電流が流れる方向を正とする。
【００１７】
電源装置３０は、インバータ２０を介してモータ１０に接続されており、モータ１０に電力を供給するとともに、モータ１０において発電された電力を充電する電源装置である。電源装置３０は、それぞれが独立して直流電源として機能する複数の電源（本実施形態では、２つの電源（第１および第２の電源））を有している。個々の電源としては、例えば、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池といったバッテリを用いることができる。
【００１８】
また、電源装置３０は、第１および第２の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチ回路を備えており、このスイッチ回路は、単スイッチＳＷ０（スイッチング手段）を主体に構成されている。単スイッチＳＷ０は、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、トランジスタは、コレクタ・エミッタ間に、還流用ダイオードが逆並列接続されている。また、スイッチ回路において、単スイッチＳＷ０のコレクタ端子側およびエミッタ端子側には、単スイッチＳＷ０の還流用ダイオードの順方向と対応させたダイオードがそれぞれ直列接続されている。単スイッチＳＷ０のオンオフ状態は、コントロールユニット４０から出力されるスイッチ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００１９】
ここで、単スイッチＳＷ０と、コレクタ端子側のダイオードとの接続点は、第１の電源（電源電圧Ｅａ）の正極が接続され、単スイッチＳＷ０と、エミッタ端子側のダイオードとの接続点は、第２の電源（電源電圧Ｅｂ）の負極が接続されている。コレクタ端子側のダイオードの他方の端子と、第２の電源の正極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０の正極側の出力端として機能する。この正極側の出力端は、インバータ２０の正極母線が接続される。また、エミッタ端子側のダイオードの他方の端子と、第１の電源の負極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０の負極側の出力端として機能する。この負極側の出力端は、インバータ２０の負極母線が接続される。なお、第１および第２の電源を並列接続から直列接続へ切り替えるときの突入電流を抑制するため、インバータ２０と、電源装置３０との間には、フィルタ用リアクトルＬが設けられている。
【００２０】
コントロールユニット４０は、インバータ２０を介してモータ１０を制御する制御手段であるとともに、電源装置３０を制御する制御手段でもある。コントロールユニット４０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。コントロールユニット４０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、インバータ２０および電源装置３０を制御するための演算を行う。そして、コントロールユニット４０は、この演算によって算出された制御信号をインバータ２０または電源装置３０に対して出力する。
【００２１】
図２は、コントロールユニット４０の構成を模式的に示すブロック図である。コントロールユニット４０は、インバータ２０を構成する各スイッチを制御することにより、モータ１０の出力トルクを制御する。また、コントロールユニット４０は、電源装置３０を構成する単スイッチＳＷ０を制御することにより、電源装置３０における第１および第２の電源の電気的接続状態の設定を行う。
【００２２】
コントロールユニット４０には、各種センサからセンサ信号などの必要な情報が入力されている。電流センサ５０は、モータ１０の各相の交流電流、すなわち、Ｕ相交流電流Ｉｕと、Ｖ相交流電流Ｉｖと、Ｗ相交流電流Ｉｗとをそれぞれ検出する。電気角検出部５１は、モータ１０のロータ位置を表す電気的な位相（電気角）θを検出する。また、モータ速度検出部５２は、モータ１０のロータの回転角速度（モータ速度）ωを検出する。例えば、電気角検出部５１およびモータ速度検出部５２は、モータ１０のロータ位置を検出するエンコーダやレゾルバなどの回転位置センサからの検出結果に基づいて、電気角θおよびモータ速度ωを検出する。さらに、コントロールユニット４０には、上位装置において演算されるトルク指令値Ｔ*が入力される。
【００２３】
また、車速センサ５３は、車両の速度Ｖcaを検出するセンサである。障害物センサ５４は、車両の走行の妨げとなる障害物の情報（以下「障害物情報」という）Ｌobを検出する障害物検出手段であり、例えば、対象物までの距離を検出するレーザレーダやミリ波レーダなどを用いることができる。気温センサ５５は、気温を検出する気温検出手段である。
【００２４】
さらに、コントロールユニット４０は、必要に応じてナビゲーションシステム５６の保有する情報Ｉinfoを取得することができる。ナビゲーションシステム５６は、自己位置周辺の地図情報および経路情報を提示する装置であり、地図データベース、現在位置を検出する位置検出手段、外部システムから情報を受信する情報受信手段、および各種の演算処理を行う処理手段を主体に構成されている。地図データベースは、ナビゲーション用の道路情報を保持するデータベースである。この地図データベースにおける道路情報は、必要に応じて、処理手段によって参照される。道路情報は、自車両が走行する道路に位置情報などが関連付けられた情報であり、この道路情報を通じて、道路の曲率、道路の勾配、道路の幅員などを把握することができる。また、この道路情報には、道路の周囲に存在する施設などの情報も含まれている。位置検出手段は、例えば、ＧＰＳ受信器、方位センサおよび車速センサから出力される情報に基づいて、車両の現在位置を検出する。情報受信手段は、外部インフラからＶＩＣＳ情報などの交通情報（例えば、渋滞情報）を受信する。処理手段は、現在位置表示および経路誘導に必要な各種の処理を行うとともに、コントロールユニット４０からの要求に応じて各種の処理を行い、これにより、自己の保有する情報を走行環境に関する情報（以下「環境情報」という）Ｉinfoとしてコントロールユニット４０に出力することができる。換言すれば、ナビゲーションシステム５６は、コントロールユニット４０にとって車両の走行環境を検出する走行環境検出手段として機能する。
【００２５】
コントロールユニット４０は、これを機能的に捉えた場合、トルク制御部４１と、電流制御部４２と、電源制御部４３と、メモリ４４とを有している。これらの機能的な要素のうち、トルク制御部４１と電流制御部４２とは、主としてモータ１０の制御手段としての機能を担い、また、電源制御部４３と、メモリ４４とは、主として電源装置３０の制御手段としての機能を担っている。
【００２６】
トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*とモータ速度ωとに基づいて、ベクトル制御用の電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ*を演算する。具体的には、トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*とモータ速度ωとに基づいて、トルク指令値Ｔ*に一致するトルクをモータ１０が出力するためのｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*とをそれぞれ演算する。演算されたｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*は、電流制御部４２に出力される。トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*およびモータ速度ωの各パラメータと、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*との対応関係を記述したマップを保持しており、当該マップを参照することにより、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*を演算する。この対応関係を記述したマップは、実験やシミュレーションを通じて予め取得されている。
【００２７】
ここで、ｄｑ軸座標系は、モータ１０の機械的な回転速度の整数倍の電気的な回転速度で回転するｄ軸とｑ軸とから成る直交座標系である。３相同期モータであるモータ１０において、ｄｑ軸座標系はモータ回転に同期して回転する。ｄｑ軸座標系により、モータ１０の固定子巻線に供給される電流は、界磁分電流（ｄ軸電流）とトルク分電流（ｑ軸電流）とに分けてベクトル表示される。
【００２８】
電流制御部４２は、トルク制御部４１から出力されるｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*と、電気角θと、各相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとに基づいて、インバータ駆動信号Ｓdinvを出力する。具体的には、電流制御部４２は、電気角θに基づいて、３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄ軸およびｑ軸の実電流であるｄ軸およびｑ軸電流に座標変換を行う。電流制御部４２は、ｄ軸およびｑ軸電流と、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*との偏差が小さくなるように、ＰＩ制御或いはＰＩＤ制御等の制御則を用いて、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値をそれぞれ演算する。
【００２９】
電流制御部４２は、電気角θに基づいて、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値を、各相の電圧指令値に座標変換を行う。そして、電流制御部４２は、キャリアの電圧レベルと、各相の電圧指令値との比較に基づいて、インバータ２０を駆動するインバータ駆動信号Ｓdinvを生成する。生成されたインバータ駆動信号Ｓdinvはインバータ２０に対して出力され、このインバータ駆動信号Ｓdinvに応じて各スイッチ（具体的には、スイッチング素子）のオンオフ状態が制御される。
【００３０】
電源制御部４３は、モータ速度ωと、車速Ｖcaと、障害物情報Ｌobと、気温Ｔemと、環境情報Ｉinfoと、後述するメモリ４４に記憶される走行履歴とに基づいて、電源装置３０における単スイッチＳＷ０を駆動するためのスイッチ駆動信号Ｓdsw0を生成する。電源制御部４３は、スイッチ駆動信号Ｓdsw0を通じて制御される単スイッチＳＷ０のオンオフ状態の切り替えに応じて、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続または並列接続とで切り替える。また、電源制御部４３は、モータ速度ωに基づいて、回生状態と力行状態との切り替わりを判定する。なお、電源制御部４３は、モータ速度ω以外にも、モータ１０のトルクまたはモータ１０における各相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのいずれか一つ、またはこれらの組み合わせに基づいて、回生状態と力行状態との切り替わりを判定してもよい。
【００３１】
メモリ（記憶手段）４４は、モータ１０による走行状態を走行履歴として記憶する。本実施形態において、メモリ４４には、走行履歴として、車両を駆動するモータ１０の回生状態と力行状態との状態履歴が記憶されている。
【００３２】
図３は、本実施形態にかかる電源装置３０における第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図である。モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３は、単スイッチＳＷ０をオン状態に制御する（同図（ａ）参照）。また、モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を並列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３は、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する。この場合、第１の電源または第２の電源からモータ１０への電流は、単スイッチＳＷ０の両側に接続されたダイオードをそれぞれ流れる。これに対して、モータ１０が回生状態の場合、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を充電すべく、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する。この場合、モータ１０からの電力は、単スイッチＳＷ０における還流用ダイオードを流れて、第１および第２の電源に電流が流れる。
【００３３】
図４は、本発明の第１の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００３４】
まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から渋滞情報と現在位置とを取得し、現在渋滞区間を走行しているか否かを判定する。ステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、渋滞区間を走行している場合には、ステップ１１（Ｓ１１）に進む。一方、ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、渋滞区間を走行していない場合には、ステップ１４（Ｓ１４）に進む。
【００３５】
ステップ１１において、電源制御部４３は、気温Ｔemに基づいて、判定回数Ｊｖthを設定する。判定回数Ｊｖthは、力行状態と回生状態との切り替えが頻繁に行われたか否かを判定するための判定値であり、この判定回数Ｊｖthにより、後述する直列固定処理を行うシーンに該当するか否かを判定する。この判定回数Ｊｖthは、平滑コンデンサＣの上限温度までの余裕しろを考慮すべく、気温Ｔemに応じて可変的に設定される値であり、具体的には、気温Ｔemが高いほどその回数が小さな値となるように設定されている。電源制御部４３は、気温Ｔemと、判定回数Ｊｖthとの対応関係を規定したマップまたは演算式を保持しており、このマップまたは演算式を用いて、気温Ｔemに応じて判定回数Ｊｖthを設定する。
【００３６】
ステップ１２において、電源制御部４３は、メモリ４４を参照し、現在から所定時間前（例えば、１０分前）までの走行履歴を抽出し、当該抽出された区間における回生状態と力行状態との切り替えが繰り返された回数を切替回数Ｊvconとして演算する。そして、電源制御部４３は、演算された切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖth（例えば、３０回）以上であるか否かを判定する。このステップ１２において肯定判定された場合、すなわち、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖth以上の場合には（Ｊvcon≧Ｊｖth）、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。一方、ステップ１２において否定判定された場合、すなわち、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖthよりも小さい場合には（Ｊvcon＜Ｊｖth）、ステップ１４に進む。
【００３７】
ステップ１３において、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３は、モータ１０が力行状態の場合、単スイッチＳＷ０をオン状態に制御し（図３（ａ）参照）、一方、モータ１０が回生状態の場合、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する（図３（ｂ）参照）。
【００３８】
ステップ１４において、電源制御部４３は、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcath以下であるか否かを判断する。モータ１０の力行状態において、高速シーンでは、第１の電源および第２の電源を並列接続よりも直列接続とした方が、モータ１０への供給電圧が高くなり、モータトルク・出力増加に対応することができるため好ましい。そこで、このステップ１４では、車速Ｖcaに基づいて、低速シーンであるか否か、すなわち、第１の電源および第２の電源を直列接続にしない方がよいシーンであるか否かが判断される。速度判定値Ｖcathは、力行状態時に直列接続を選択した方がよいか、あるいは、並列接続を選択した方がよいかを切り分けるための車速Ｖcaが、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。
【００３９】
このステップ１４において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcath以下の場合には（Ｖca≦Ｖcath）、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。一方、ステップ１４において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcathよりも大きい場合には（Ｖca＞Ｖcath）、ステップ１３に進む。
【００４０】
ステップ１５において、電源制御部４３は、現在力行状態であるか否かを判定する。このステップ１５において否定判定された場合、すなわち、回生状態である場合には、ステップ１３に進む。一方、ステップ１５において肯定判定された場合、すなわち、力行状態である場合には、ステップ１６（Ｓ１６）に進む。そして、ステップ１６において、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を並列接続に設定すべく、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する（図３（ｂ）参照）。
【００４１】
ステップ１７（Ｓ１７）において、電源制御部４３は、車速Ｖcaがゼロであるか否かを判定する。このステップ１７において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaがゼロの場合には（Ｖca＝０）、本ルーチンを抜ける。一方、ステップ１７において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaがゼロでない場合には（Ｖca≠０）、再びステップ１０に戻る。
【００４２】
以下、上述した一連の制御処理によって具体化される電源制御部４３の制御概念について説明する。例えば、渋滞区間を走行中といった場合には、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。力行状態時には、基本的に、モータ１０の状態、具体的には、車速Ｖcaに応じて電気的接続状態が直列接続および並列接続のうちの一方に設定される。そのため、低速シーンにおいて回生状態から力行状態へ移行した際には、回生状態の直列接続から力行状態の並設接続へと電気的接続状態が切り替えられることとなる。同様に、低速シーンにおいて力行状態から回生状態へ移行した際には、力行状態の並列接続から回生状態の直列接続へ電気的接続状態が切り替えられることとなる。
【００４３】
力行状態と回生状態との繰り返しに対応して、直列接続と並列接続とが繰り返されると、回生状態時にインバータ２０の平滑コンデンサＣが充電され、力行状態時に平滑コンデンサＣから放電が行われる。このように、直列接続と並列接続との接続が切り換わる際には、インバータ２０の平滑コンデンサＣを直列電圧・並列電圧に変化させるための充放電電流がコンデンサＣと電源装置３０との間に流れる。そのため、その内部抵抗により損失が発生するとともに、内部抵抗で熱を生じさせることとなる。
【００４４】
この点、本実施形態によれば、上述したステップ１１における判断処理に示すように、回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理が行われる。具体的には、渋滞区間の走行が検出され、かつ、力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理が行われる。本来ならば、モータ１０の状態、具体的には、車速Ｖcaに基づいて電気的接続状態を判断するため、低速シーン（車速Ｖca≦Ｖcath）では、回生状態から力行状態へ移行した後は並列接続が設定されるものであるが、直列固定処理により、直接接続が維持されることとなる。これにより、直列固定処理の間に力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われた場合であっても、直列接続と並列接続との切り替えが行われず、電圧変化を伴う平滑コンデンサＣの充放電は行われず、平滑コンデンサＣの温度上昇や損失を抑制することができる。
【００４５】
特に、電気自動車では、渋滞区間の走行において、低い速度でトルク指令値が力行状態と回生状態とを頻繁に繰り返すことになる。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、直列固定処理が実行された場合、カーブ区間を抜けること、あるいは、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖthより小さくなった場合に、直列接続の維持状態が解除される。しかしながら、直列固定処理は、これを開始したタイミングから、気温Ｔemに応じて可変に設定される基準時間の経過を条件として、これを終了してもよい。この場合、基準時間は、気温Ｔemが低い程、短い時間となるように設定することが好ましい。この場合、第１および第２の電源について直列固定処理を行う時間を短縮することが可能となり、これにより、並列接続の選択が可能となる。低速シーンで並列接続を設定した場合には、低い電圧でインバータ２０を駆動することができるので、効率のよい駆動が可能となるとともに、平滑コンデンサＣの小型化を図ることができる。なお、かかる手法は、後述する実施形態についても同様に適用可能である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００４８】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００４９】
まず、ステップ２０（Ｓ２０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両がカーブ区間、具体的には、規定値以上の曲率を有する複数のカーブ（例えば、１０個のカーブ）が存在する区間を走行しているか否かを判定する。カーブ区間と判定するための曲率規定値は、当該カーブ区間を走行した際に車両が加減速を頻繁に繰り返すような小さなカーブを想定して設定されている。
【００５０】
このステップ２０において肯定判定された場合、すなわち、現在カーブ区間を走行している場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。一方、ステップ２０において否定判定された場合、すなわち、現在カーブ区間を走行していない場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。
【００５１】
なお、ステップ２１からステップ２７（Ｓ２７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ２２（Ｓ２２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｖthは、カーブ区間の走行の特性を考慮して、渋滞区間走行時のそれと相違させることができる。
【００５２】
このように本実施形態によれば、小さなカーブが複数存在するカーブ区間では、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００５４】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００５５】
まず、ステップ３０（Ｓ３０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、坂道区間、具体的には、規定値以上の勾配を有する複数の坂道（例えば、１０個の坂道）が存在する区間を走行しているか否かを判定する。坂道区間と判定するための勾配規定値は、当該坂道区間を走行した際に車両が加減速を頻繁に繰り返すような大きな勾配を想定して設定されている。
【００５６】
このステップ３０において肯定判定された場合、すなわち、現在坂道区間を走行している場合には、ステップ３１（Ｓ３１）に進む。一方、ステップ３０において否定判定された場合、すなわち、現在坂道区間を走行していない場合には、ステップ３４（Ｓ３４）に進む。
【００５７】
なお、ステップ３１からステップ３７（Ｓ３７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ３２（Ｓ３２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｖthは、坂道区間の走行の特性を考慮して、渋滞区間走行時のそれと相違させることができる。
【００５８】
このように本実施形態によれば、大きな勾配の坂道が複数存在する坂道区間では、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００５９】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００６０】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。なお、本実施形態では、コントロールユニット４０のメモリ４４には、回生状態と力行状態との状態履歴に代えて、障害物センサ５４によって検出される障害物情報Ｌobから、障害物の検出履歴が記憶される。
【００６１】
まず、ステップ４０（Ｓ４０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、規定の施設領域内を走行しているか否かを判定する。規定の施設は、例えば駐車場のように、当該施設内を走行した際に障害物などの影響により車両が加減速を頻繁に繰り返すことが想定される施設として設定されている。
【００６２】
このステップ４０において肯定判定された場合、すなわち、現在施設領域内を走行している場合には、ステップ４１（Ｓ４１）に進む。一方、ステップ４０において否定判定された場合、すなわち、現在施設領域内を走行していない場合には、ステップ４４（Ｓ４４）に進む。
【００６３】
ステップ４１において、電源制御部４３は、第１の実施形態においてステップ１１の処理で示すように、気温Ｔemに基づいて、判定回数Ｊｏthを設定する。
【００６４】
ステップ４２において、電源制御部４３は、メモリ４４において現在から所定時間前（例えば、５分前）までの走行履歴を抽出し、当該抽出された区間における障害物の検出回数を演算する。そして、電源制御部４３は、演算された検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏth（例えば、５回）以上であるか否かを判定する。このステップ４２において肯定判定された場合、すなわち、検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏth以上の場合には（Ｊocon≧Ｊｏth）、ステップ４３（Ｓ４３）に進む。一方、ステップ４２において否定判定された場合、すなわち、検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏthよりも小さい場合には（Ｊocon＜Ｊｏth）、ステップ４４に進む。
【００６５】
なお、ステップ４３からステップ４７（Ｓ４７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１３からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
このように本実施形態によれば、駐車場のような規定の施設領域内における走行環境では障害物（駐車車両や施設構造物など）により、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第４の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第４の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００６８】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００６９】
まず、ステップ５０（Ｓ５０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、挟道路、具体的には、例えば山間部の道路のように規定値以下の幅員の道路を走行しているか否かを判定する。挟道路と判定するための幅員規定値は、当該道路を走行した際に障害物やその幅員の影響により車両が加減速を頻繁に繰り返すことが想定される道路幅員を想定して設定されている。
【００７０】
このステップ５０において肯定判定された場合、すなわち、挟道路を走行している場合には、ステップ５１（Ｓ５１）に進む。一方、ステップ５０において否定判定された場合、すなわち、現在挟道路を走行していない場合には、ステップ５４（Ｓ５４）に進む。
【００７１】
なお、ステップ５１からステップ５７（Ｓ５７）までの処理は、第４の実施形態に示すステップ４１からステップ４７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ５２（Ｓ５２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｏthは、挟道路の走行の特性を考慮して、施設領域内の走行時のそれと相違させることができる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、挟道路のような走行環境では障害物および道路自体の狭さにより、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態にかかる電源装置３０ａおよび当該電源装置３０ａを用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図である。本実施形態のシステム構成は、第１の実施形態に示す電源装置３０、コントロールユニット４０に代えて、電源装置３０ａ、コントロールユニット４０ａを有する点において第１の実施形態と相違する。そこで、本実施形態では、第１の実施形態との相違点である電源装置３０ａ、コントロールユニット４０ａを中心に説明を行う。また、第１の実施形態と共通する構成については、符号を引用することにより重複する説明を省略する。
【００７４】
電源装置３０ａは、第１の実施形態の電源装置３０と同様に、インバータ２０を介してモータ１０に接続されており、モータ１０に電力を供給するとともに、モータ１０において発電された電力を充電する電源装置である。電源装置３０ａは、それぞれが独立して直流電源として機能する複数の電源（本実施形態では、２つの電源（第１および第２の電源））を有している。
【００７５】
電源装置３０ａは、第１および第２の電源間の電気的接続状態を、直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチ回路を備えており、このスイッチ回路は、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３（スイッチング手段）を主体に構成されている。第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ１、第３のスイッチＳＷ３の順番に従って直列接続されている。個々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、個々のトランジスタは、コレクタ・エミッタ間に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ状態は、コントロールユニット４０ａから出力されるスイッチ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００７６】
ここで、スイッチ回路において、第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２との接続点は、第１の電源（電源電圧Ｅａ）の正極が接続され、第２のスイッチＳＷ２と第３のスイッチＳＷ３との接続点は、第２の電源（電源電圧Ｅｂ）の負極が接続されている。第１のスイッチＳＷ１のコレクタ端子と、第２の電源の正極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０ａの正極側の出力端として機能する。この正極側の出力端は、インバータ２０の正極母線が接続される。また、第３のスイッチＳＷ３のエミッタ端子と、第１の電源の負極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０ａの負極側の出力端として機能する。この負極側の出力端は、インバータ２０の負極母線が接続される。
【００７７】
図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるコントロールユニット４０ａの構成を模式的に示すブロック図である。コントロールユニット４０ａは、トルク制御部４１と、電流制御部４２と、電源制御部４３ａと、メモリ４４とで構成されている。トルク制御部４１と、電流制御部４２と、メモリ４４とは第１の実施形態と同様の機能を担っている。
【００７８】
電源制御部４３ａは、モータ速度ωと、車速Ｖcaと、障害物情報Ｌobと、気温Ｔemと、環境情報Ｉinfoと、メモリ４４に記憶される走行履歴とに基づいて、電源装置３０ａにおける第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を駆動するためのスイッチ駆動信号Ｓdsw1〜Ｓdsw3を生成する。電源制御部４３ｂは、スイッチ駆動信号Ｓdsw1〜Ｓdsw３を通じて制御される各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ状態の切り替えに応じて、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続または並列接続とで切り替える。
【００７９】
図１１は、電源装置３０ａにおける第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図である。モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３ａは、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態に、第２のスイッチＳＷ２をオン状態に制御する（同図（ａ）参照）。また、モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を並列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３ａは、第２のスイッチＳＷ２をオフ状態に制御する。ここで、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３は、第１の電源電圧Ｅａと第２の電源電圧Ｅｂとがほぼ等しい場合、オン状態にそれぞれ制御され、第１の電源電圧Ｅａと第２の電源電圧Ｅｂとが等しくない場合、高電位側から低電位側へと電流が流れることを抑制するために、オフ状態にそれぞれ制御される（同図（ｂ）参照）。この場合、第１の電源または第２の電源からモータ１０への電流は、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３における還流用ダイオードをそれぞれ流れる。一方、モータ１０が回生状態の場合、電源制御部４３ａは、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を充電すべく、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（同図（ｃ）参照）。この場合、モータ１０からの電力は、第２のスイッチＳＷ２における還流用ダイオードを流れて、第１および第２の電源に電流が流れる。
【００８０】
このような構成において、コントロールユニット４０ａ（具体的には、電源制御部４３ａ）は、上述した各実施形態に示す電源装置３０の制御方法と同様に、電源装置３０ａの第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定することができる。この場合、各実施形態に示されるステップ１３，２３，３３，４３，５３の処理において、電源制御部４３ａは、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３ａは、モータ１０が力行状態の場合、第２のスイッチＳＷ２をオン状態に制御するとともに、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ａ）参照）。一方、電源制御部４３ａは、モータ１０が回生状態の場合、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ｃ）参照）。
【００８１】
また、各実施形態に示されるステップ１６，２６，３６，４６，５６の処理において、電源制御部４３ａは、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を並列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３ａは、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとを図示しない電圧センサでモニタリングした上で、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとが対応している場合には、第２のスイッチＳＷ２をオフ状態に制御するとともに、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオン状態に制御する（図１１（ｂ）参照）。一方、電源制御部４３ａは、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとが対応していない場合には、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ｂ）参照）。
【００８２】
このように本実施形態によれば、第１の電源と第２の電源との電気的接続状態を３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって切り替えることができる。これにより、低い速度でトルク指令値が力行状態と回生状態とを頻繁に繰り返すことになる。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態にかかる電源装置およびその制御方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、電源装置を構成する電源の数は３つ以上であってもよい。また、上述した各実施形態に示す直列固定処理の判定手法は、互いに組み合わせて判定することも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…モータ
２０…インバータ
３０…電源装置
４０…コントロールユニット
４１…トルク制御部
４２…電流制御部
４３…電源制御部
４４…メモリ
５０…電流センサ
５１…電気角検出部
５２…モータ速度検出部
５３…車速センサ
５４…障害物センサ
５５…気温センサ
５６…ナビゲーションシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、それぞれが独立した複数の電源を備える電源装置が知られており、例えば、この電源装置は、インバータ（電力変換装置）を介してモータに電力を供給する。例えば、特許文献１には、電気自動車の低出力運転時にインバータの入力電圧を下げ、スイッチング損失を低減させることにより、システム効率の向上を図る手法が開示されている。具体的には、アクセルペダル踏込量、モータの出力、あるいは、ブレーキペダル踏込量が大の時は、複数の電源を直列接続し、これらの値が小の時は、複数の電源を並列接続する。
【０００３】
なお、この類の電源装置では、個々の電源電圧間に差があるときには電源同士を並列接続することができないため、モータの回生時には、複数の電源間を直列接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、渋滞時といったようにアクセルペダル踏込量が小さく、モータ速度が低いシーンでは、力行状態時に複数の電源を並列接続し、回生状態時に複数の電源を直列接続するといった状態が頻繁に繰り返されることとなる。そのため、インバータ（電力変換装置）が備える平滑コンデンサの電圧変化に伴い充放電電流による損失が増大してしまうといった問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータが力行状態・回生状態を頻繁に繰り返す場合であっても、電力変換装置が備えるコンデンサの充放電電流による損失の増大を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本発明は、回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回生状態から力行状態へ移行後、直列固定処理を行うことにより、回生状態における電気的接続状態と同じ直列接続がそのまま維持される。これにより、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。そのため、インバータのコンデンサの電圧変化が抑制され、平滑コンデンサの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかる電源装置３０および当該電源装置３０を用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図
【図２】第１の実施形態にかかるコントロールユニット４０の構成を模式的に示すブロック図
【図３】第１の実施形態にかかる電源装置３０に関する第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図
【図４】第１の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図５】第２の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図６】第３の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図７】第４の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図８】第５の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャート
【図９】第６の実施形態にかかる電源装置３０ａおよび当該電源装置３０ａを用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図
【図１０】第６の実施形態にかかるコントロールユニット４０ａの構成を模式的に示すブロック図
【図１１】第６の実施形態にかかる電源装置３０ａにおける第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる電源装置３０および当該電源装置３０を用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図である。本実施形態では、電気自動車の駆動用モータとして適用されたモータ１０を制御する制御システムについて説明を行う。この電気自動車は、モータ１０、インバータ２０、電源装置３０およびコントロールユニット４０を備えている。
【００１１】
モータ１０は、例えば、中性点を中心に星形結線された複数の相巻線（本実施形態では、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる３つの相巻線）を有する３相交流同期モータである。このモータ１０は、インバータ２０内で変換された３相の交流電力が各相巻線に供給されることにより生じる磁界と、回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により駆動する。モータ１０のロータは、自動変速機の入力軸に連結されている。
【００１２】
モータ１０は、電源装置３０から電力の供給を受けて回転駆動することにより、電動機として動作することができる（以下、この運転状態を「力行状態」と呼ぶ）。一方、モータ１０は、ロータが外力により回転している場合、ステータ巻線の両端に起電力を生じさせることにより、発電機として機能する（以下、この運転状態を「回生状態」と呼ぶ）。モータ１０により発電された電力は、電源装置３０を充電することができる。本明細書では、電動機および発電機の双方の機能を併せもつ意味でモータという用語を用いる。
【００１３】
インバータ２０は、モータ１０の力行状態時、コントロールユニット４０から出力されるインバータ駆動信号に応じてＰＷＭ制御されることにより、電源装置３０から供給される直流電力を、多相交流電力（本実施形態では、Ｕ相交流電力、Ｖ相交流電力およびＷ相交流電力で構成される３相交流電力）に変換し、当該３相の交流電力をモータ１０の各相巻線に供給する。また、インバータ２０は、モータ１０の回生状態時、モータ１０によって発電された３相交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、電源装置３０または後述する平滑コンデンサＣに蓄電される。
【００１４】
インバータ２０は、モータ１０の各相に対応する３つのスイッチ回路を主体に構成されている。具体的には、インバータ２０は、電源装置３０の正極側の正極母線と、電源装置３０の負極側の負極母線との間に、Ｕ相用のスイッチ回路と、Ｖ相用のスイッチ回路と、Ｗ相用のスイッチ回路とを備える。また、正極母線と負極母線との間には、各相用のスイッチ回路よりも電源装置３０側に、平滑コンデンサＣが接続されている。
【００１５】
Ｕ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されており、Ｖ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されている。また、Ｗ相用のスイッチ回路は、互いに直列接続された一対のスイッチ（アーム）を主体に構成されている。個々のスイッチは、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、個々のトランジスタには、コレクタ・エミッタ間に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されている。これらのスイッチのオンオフ状態は、コントロールユニット４０から出力されるインバータ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００１６】
Ｕ相用の一対のスイッチの相互接続点、Ｖ相用の一対のスイッチの相互接続点、および、Ｗ相用の一対のスイッチの相互接続点は、それぞれが各相電流の出力点として機能している。各出力点には、モータ１０の対応する相巻線がそれぞれ接続される。インバータ２０により生成される３相交流電流をそれぞれＵ相交流電流Ｉｕ、Ｖ相交流電流ＩｖおよびＷ相交流電流Ｉｗとする。例えば、各交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、モータ１０側へ電流が流れる方向を正とする。
【００１７】
電源装置３０は、インバータ２０を介してモータ１０に接続されており、モータ１０に電力を供給するとともに、モータ１０において発電された電力を充電する電源装置である。電源装置３０は、それぞれが独立して直流電源として機能する複数の電源（本実施形態では、２つの電源（第１および第２の電源））を有している。個々の電源としては、例えば、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池といったバッテリを用いることができる。
【００１８】
また、電源装置３０は、第１および第２の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチ回路を備えており、このスイッチ回路は、単スイッチＳＷ０（スイッチング手段）を主体に構成されている。単スイッチＳＷ０は、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、トランジスタは、コレクタ・エミッタ間に、還流用ダイオードが逆並列接続されている。また、スイッチ回路において、単スイッチＳＷ０のコレクタ端子側およびエミッタ端子側には、単スイッチＳＷ０の還流用ダイオードの順方向と対応させたダイオードがそれぞれ直列接続されている。単スイッチＳＷ０のオンオフ状態は、コントロールユニット４０から出力されるスイッチ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００１９】
ここで、単スイッチＳＷ０と、コレクタ端子側のダイオードとの接続点は、第１の電源（電源電圧Ｅａ）の正極が接続され、単スイッチＳＷ０と、エミッタ端子側のダイオードとの接続点は、第２の電源（電源電圧Ｅｂ）の負極が接続されている。コレクタ端子側のダイオードの他方の端子と、第２の電源の正極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０の正極側の出力端として機能する。この正極側の出力端は、インバータ２０の正極母線が接続される。また、エミッタ端子側のダイオードの他方の端子と、第１の電源の負極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０の負極側の出力端として機能する。この負極側の出力端は、インバータ２０の負極母線が接続される。なお、第１および第２の電源を並列接続から直列接続へ切り替えるときの突入電流を抑制するため、インバータ２０と、電源装置３０との間には、フィルタ用リアクトルＬが設けられている。
【００２０】
コントロールユニット４０は、インバータ２０を介してモータ１０を制御する制御手段であるとともに、電源装置３０を制御する制御手段でもある。コントロールユニット４０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。コントロールユニット４０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、インバータ２０および電源装置３０を制御するための演算を行う。そして、コントロールユニット４０は、この演算によって算出された制御信号をインバータ２０または電源装置３０に対して出力する。
【００２１】
図２は、コントロールユニット４０の構成を模式的に示すブロック図である。コントロールユニット４０は、インバータ２０を構成する各スイッチを制御することにより、モータ１０の出力トルクを制御する。また、コントロールユニット４０は、電源装置３０を構成する単スイッチＳＷ０を制御することにより、電源装置３０における第１および第２の電源の電気的接続状態の設定を行う。
【００２２】
コントロールユニット４０には、各種センサからセンサ信号などの必要な情報が入力されている。電流センサ５０は、モータ１０の各相の交流電流、すなわち、Ｕ相交流電流Ｉｕと、Ｖ相交流電流Ｉｖと、Ｗ相交流電流Ｉｗとをそれぞれ検出する。電気角検出部５１は、モータ１０のロータ位置を表す電気的な位相（電気角）θを検出する。また、モータ速度検出部５２は、モータ１０のロータの回転角速度（モータ速度）ωを検出する。例えば、電気角検出部５１およびモータ速度検出部５２は、モータ１０のロータ位置を検出するエンコーダやレゾルバなどの回転位置センサからの検出結果に基づいて、電気角θおよびモータ速度ωを検出する。さらに、コントロールユニット４０には、上位装置において演算されるトルク指令値Ｔ*が入力される。
【００２３】
また、車速センサ５３は、車両の速度Ｖcaを検出するセンサである。障害物センサ５４は、車両の走行の妨げとなる障害物の情報（以下「障害物情報」という）Ｌobを検出する障害物検出手段であり、例えば、対象物までの距離を検出するレーザレーダやミリ波レーダなどを用いることができる。気温センサ５５は、気温を検出する気温検出手段である。
【００２４】
さらに、コントロールユニット４０は、必要に応じてナビゲーションシステム５６の保有する情報Ｉinfoを取得することができる。ナビゲーションシステム５６は、自己位置周辺の地図情報および経路情報を提示する装置であり、地図データベース、現在位置を検出する位置検出手段、外部システムから情報を受信する情報受信手段、および各種の演算処理を行う処理手段を主体に構成されている。地図データベースは、ナビゲーション用の道路情報を保持するデータベースである。この地図データベースにおける道路情報は、必要に応じて、処理手段によって参照される。道路情報は、自車両が走行する道路に位置情報などが関連付けられた情報であり、この道路情報を通じて、道路の曲率、道路の勾配、道路の幅員などを把握することができる。また、この道路情報には、道路の周囲に存在する施設などの情報も含まれている。位置検出手段は、例えば、ＧＰＳ受信器、方位センサおよび車速センサから出力される情報に基づいて、車両の現在位置を検出する。情報受信手段は、外部インフラからＶＩＣＳ情報などの交通情報（例えば、渋滞情報）を受信する。処理手段は、現在位置表示および経路誘導に必要な各種の処理を行うとともに、コントロールユニット４０からの要求に応じて各種の処理を行い、これにより、自己の保有する情報を走行環境に関する情報（以下「環境情報」という）Ｉinfoとしてコントロールユニット４０に出力することができる。換言すれば、ナビゲーションシステム５６は、コントロールユニット４０にとって車両の走行環境を検出する走行環境検出手段として機能する。
【００２５】
コントロールユニット４０は、これを機能的に捉えた場合、トルク制御部４１と、電流制御部４２と、電源制御部４３と、メモリ４４とを有している。これらの機能的な要素のうち、トルク制御部４１と電流制御部４２とは、主としてモータ１０の制御手段としての機能を担い、また、電源制御部４３と、メモリ４４とは、主として電源装置３０の制御手段としての機能を担っている。
【００２６】
トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*とモータ速度ωとに基づいて、ベクトル制御用の電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ*を演算する。具体的には、トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*とモータ速度ωとに基づいて、トルク指令値Ｔ*に一致するトルクをモータ１０が出力するためのｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*とをそれぞれ演算する。演算されたｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*は、電流制御部４２に出力される。トルク制御部４１は、トルク指令値Ｔ*およびモータ速度ωの各パラメータと、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*との対応関係を記述したマップを保持しており、当該マップを参照することにより、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*を演算する。この対応関係を記述したマップは、実験やシミュレーションを通じて予め取得されている。
【００２７】
ここで、ｄｑ軸座標系は、モータ１０の機械的な回転速度の整数倍の電気的な回転速度で回転するｄ軸とｑ軸とから成る直交座標系である。３相同期モータであるモータ１０において、ｄｑ軸座標系はモータ回転に同期して回転する。ｄｑ軸座標系により、モータ１０の固定子巻線に供給される電流は、界磁分電流（ｄ軸電流）とトルク分電流（ｑ軸電流）とに分けてベクトル表示される。
【００２８】
電流制御部４２は、トルク制御部４１から出力されるｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*と、電気角θと、各相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとに基づいて、インバータ駆動信号Ｓdinvを出力する。具体的には、電流制御部４２は、電気角θに基づいて、３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄ軸およびｑ軸の実電流であるｄ軸およびｑ軸電流に座標変換を行う。電流制御部４２は、ｄ軸およびｑ軸電流と、ｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉｄ*，Ｉｑ*との偏差が小さくなるように、ＰＩ制御或いはＰＩＤ制御等の制御則を用いて、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値をそれぞれ演算する。
【００２９】
電流制御部４２は、電気角θに基づいて、ｄ軸およびｑ軸電圧指令値を、各相の電圧指令値に座標変換を行う。そして、電流制御部４２は、キャリアの電圧レベルと、各相の電圧指令値との比較に基づいて、インバータ２０を駆動するインバータ駆動信号Ｓdinvを生成する。生成されたインバータ駆動信号Ｓdinvはインバータ２０に対して出力され、このインバータ駆動信号Ｓdinvに応じて各スイッチ（具体的には、スイッチング素子）のオンオフ状態が制御される。
【００３０】
電源制御部４３は、モータ速度ωと、車速Ｖcaと、障害物情報Ｌobと、気温Ｔemと、環境情報Ｉinfoと、後述するメモリ４４に記憶される走行履歴とに基づいて、電源装置３０における単スイッチＳＷ０を駆動するためのスイッチ駆動信号Ｓdsw0を生成する。電源制御部４３は、スイッチ駆動信号Ｓdsw0を通じて制御される単スイッチＳＷ０のオンオフ状態の切り替えに応じて、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続または並列接続とで切り替える。また、電源制御部４３は、モータ速度ωに基づいて、回生状態と力行状態との切り替わりを判定する。なお、電源制御部４３は、モータ速度ω以外にも、モータ１０のトルクまたはモータ１０における各相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのいずれか一つ、またはこれらの組み合わせに基づいて、回生状態と力行状態との切り替わりを判定してもよい。
【００３１】
メモリ（記憶手段）４４は、モータ１０による走行状態を走行履歴として記憶する。本実施形態において、メモリ４４には、走行履歴として、車両を駆動するモータ１０の回生状態と力行状態との状態履歴が記憶されている。
【００３２】
図３は、本実施形態にかかる電源装置３０における第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図である。モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３は、単スイッチＳＷ０をオン状態に制御する（同図（ａ）参照）。また、モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を並列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３は、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する。この場合、第１の電源または第２の電源からモータ１０への電流は、単スイッチＳＷ０の両側に接続されたダイオードをそれぞれ流れる。これに対して、モータ１０が回生状態の場合、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を充電すべく、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する。この場合、モータ１０からの電力は、単スイッチＳＷ０における還流用ダイオードを流れて、第１および第２の電源に電流が流れる。
【００３３】
図４は、本発明の第１の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００３４】
まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から渋滞情報と現在位置とを取得し、現在渋滞区間を走行しているか否かを判定する。ステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、渋滞区間を走行している場合には、ステップ１１（Ｓ１１）に進む。一方、ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、渋滞区間を走行していない場合には、ステップ１４（Ｓ１４）に進む。
【００３５】
ステップ１１において、電源制御部４３は、気温Ｔemに基づいて、判定回数Ｊｖthを設定する。判定回数Ｊｖthは、力行状態と回生状態との切り替えが頻繁に行われたか否かを判定するための判定値であり、この判定回数Ｊｖthにより、後述する直列固定処理を行うシーンに該当するか否かを判定する。この判定回数Ｊｖthは、平滑コンデンサＣの上限温度までの余裕しろを考慮すべく、気温Ｔemに応じて可変的に設定される値であり、具体的には、気温Ｔemが高いほどその回数が小さな値となるように設定されている。電源制御部４３は、気温Ｔemと、判定回数Ｊｖthとの対応関係を規定したマップまたは演算式を保持しており、このマップまたは演算式を用いて、気温Ｔemに応じて判定回数Ｊｖthを設定する。
【００３６】
ステップ１２において、電源制御部４３は、メモリ４４を参照し、現在から所定時間前（例えば、１０分前）までの走行履歴を抽出し、当該抽出された区間における回生状態と力行状態との切り替えが繰り返された回数を切替回数Ｊvconとして演算する。そして、電源制御部４３は、演算された切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖth（例えば、３０回）以上であるか否かを判定する。このステップ１２において肯定判定された場合、すなわち、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖth以上の場合には（Ｊvcon≧Ｊｖth）、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。一方、ステップ１２において否定判定された場合、すなわち、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖthよりも小さい場合には（Ｊvcon＜Ｊｖth）、ステップ１４に進む。
【００３７】
ステップ１３において、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３は、モータ１０が力行状態の場合、単スイッチＳＷ０をオン状態に制御し（図３（ａ）参照）、一方、モータ１０が回生状態の場合、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する（図３（ｂ）参照）。
【００３８】
ステップ１４において、電源制御部４３は、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcath以下であるか否かを判断する。モータ１０の力行状態において、高速シーンでは、第１の電源および第２の電源を並列接続よりも直列接続とした方が、モータ１０への供給電圧が高くなり、モータトルク・出力増加に対応することができるため好ましい。そこで、このステップ１４では、車速Ｖcaに基づいて、低速シーンであるか否か、すなわち、第１の電源および第２の電源を直列接続にしない方がよいシーンであるか否かが判断される。速度判定値Ｖcathは、力行状態時に直列接続を選択した方がよいか、あるいは、並列接続を選択した方がよいかを切り分けるための車速Ｖcaが、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。
【００３９】
このステップ１４において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcath以下の場合には（Ｖca≦Ｖcath）、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。一方、ステップ１４において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaが速度判定値Ｖcathよりも大きい場合には（Ｖca＞Ｖcath）、ステップ１３に進む。
【００４０】
ステップ１５において、電源制御部４３は、現在力行状態であるか否かを判定する。このステップ１５において否定判定された場合、すなわち、回生状態である場合には、ステップ１３に進む。一方、ステップ１５において肯定判定された場合、すなわち、力行状態である場合には、ステップ１６（Ｓ１６）に進む。そして、ステップ１６において、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を並列接続に設定すべく、単スイッチＳＷ０をオフ状態に制御する（図３（ｂ）参照）。
【００４１】
ステップ１７（Ｓ１７）において、電源制御部４３は、車速Ｖcaがゼロであるか否かを判定する。このステップ１７において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaがゼロの場合には（Ｖca＝０）、本ルーチンを抜ける。一方、ステップ１７において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖcaがゼロでない場合には（Ｖca≠０）、再びステップ１０に戻る。
【００４２】
以下、上述した一連の制御処理によって具体化される電源制御部４３の制御概念について説明する。例えば、渋滞区間を走行中といった場合には、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。力行状態時には、基本的に、モータ１０の状態、具体的には、車速Ｖcaに応じて電気的接続状態が直列接続および並列接続のうちの一方に設定される。そのため、低速シーンにおいて回生状態から力行状態へ移行した際には、回生状態の直列接続から力行状態の並設接続へと電気的接続状態が切り替えられることとなる。同様に、低速シーンにおいて力行状態から回生状態へ移行した際には、力行状態の並列接続から回生状態の直列接続へ電気的接続状態が切り替えられることとなる。
【００４３】
力行状態と回生状態との繰り返しに対応して、直列接続と並列接続とが繰り返されると、回生状態時にインバータ２０の平滑コンデンサＣが充電され、力行状態時に平滑コンデンサＣから放電が行われる。このように、直列接続と並列接続との接続が切り換わる際には、インバータ２０の平滑コンデンサＣを直列電圧・並列電圧に変化させるための充放電電流がコンデンサＣと電源装置３０との間に流れる。そのため、その内部抵抗により損失が発生するとともに、内部抵抗で熱を生じさせることとなる。
【００４４】
この点、本実施形態によれば、上述したステップ１１における判断処理に示すように、回生状態から力行状態への移行時、車両の走行環境と走行履歴とに基づいて、第１および第２の電源の電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理が行われる。具体的には、渋滞区間の走行が検出され、かつ、力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理が行われる。本来ならば、モータ１０の状態、具体的には、車速Ｖcaに基づいて電気的接続状態を判断するため、低速シーン（車速Ｖca≦Ｖcath）では、回生状態から力行状態へ移行した後は並列接続が設定されるものであるが、直列固定処理により、直接接続が維持されることとなる。これにより、直列固定処理の間に力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われた場合であっても、直列接続と並列接続との切り替えが行われず、電圧変化を伴う平滑コンデンサＣの充放電は行われず、平滑コンデンサＣの温度上昇や損失を抑制することができる。
【００４５】
特に、電気自動車では、渋滞区間の走行において、低い速度でトルク指令値が力行状態と回生状態とを頻繁に繰り返すことになる。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、直列固定処理が実行された場合、カーブ区間を抜けること、あるいは、切替回数Ｊvconが判定回数Ｊｖthより小さくなった場合に、直列接続の維持状態が解除される。しかしながら、直列固定処理は、これを開始したタイミングから、気温Ｔemに応じて可変に設定される基準時間の経過を条件として、これを終了してもよい。この場合、基準時間は、気温Ｔemが低い程、短い時間となるように設定することが好ましい。この場合、第１および第２の電源について直列固定処理を行う時間を短縮することが可能となり、これにより、並列接続の選択が可能となる。低速シーンで並列接続を設定した場合には、低い電圧でインバータ２０を駆動することができるので、効率のよい駆動が可能となるとともに、平滑コンデンサＣの小型化を図ることができる。なお、かかる手法は、後述する実施形態についても同様に適用可能である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００４８】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００４９】
まず、ステップ２０（Ｓ２０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両がカーブ区間、具体的には、規定値以上の曲率を有する複数のカーブ（例えば、１０個のカーブ）が存在する区間を走行しているか否かを判定する。カーブ区間と判定するための曲率規定値は、当該カーブ区間を走行した際に車両が加減速を頻繁に繰り返すような小さなカーブを想定して設定されている。
【００５０】
このステップ２０において肯定判定された場合、すなわち、現在カーブ区間を走行している場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。一方、ステップ２０において否定判定された場合、すなわち、現在カーブ区間を走行していない場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。
【００５１】
なお、ステップ２１からステップ２７（Ｓ２７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ２２（Ｓ２２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｖthは、カーブ区間の走行の特性を考慮して、渋滞区間走行時のそれと相違させることができる。
【００５２】
このように本実施形態によれば、小さなカーブが複数存在するカーブ区間では、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００５４】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００５５】
まず、ステップ３０（Ｓ３０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、坂道区間、具体的には、規定値以上の勾配を有する複数の坂道（例えば、１０個の坂道）が存在する区間を走行しているか否かを判定する。坂道区間と判定するための勾配規定値は、当該坂道区間を走行した際に車両が加減速を頻繁に繰り返すような大きな勾配を想定して設定されている。
【００５６】
このステップ３０において肯定判定された場合、すなわち、現在坂道区間を走行している場合には、ステップ３１（Ｓ３１）に進む。一方、ステップ３０において否定判定された場合、すなわち、現在坂道区間を走行していない場合には、ステップ３４（Ｓ３４）に進む。
【００５７】
なお、ステップ３１からステップ３７（Ｓ３７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ３２（Ｓ３２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｖthは、坂道区間の走行の特性を考慮して、渋滞区間走行時のそれと相違させることができる。
【００５８】
このように本実施形態によれば、大きな勾配の坂道が複数存在する坂道区間では、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００５９】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第１の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第１の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００６０】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。なお、本実施形態では、コントロールユニット４０のメモリ４４には、回生状態と力行状態との状態履歴に代えて、障害物センサ５４によって検出される障害物情報Ｌobから、障害物の検出履歴が記憶される。
【００６１】
まず、ステップ４０（Ｓ４０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、規定の施設領域内を走行しているか否かを判定する。規定の施設は、例えば駐車場のように、当該施設内を走行した際に障害物などの影響により車両が加減速を頻繁に繰り返すことが想定される施設として設定されている。
【００６２】
このステップ４０において肯定判定された場合、すなわち、現在施設領域内を走行している場合には、ステップ４１（Ｓ４１）に進む。一方、ステップ４０において否定判定された場合、すなわち、現在施設領域内を走行していない場合には、ステップ４４（Ｓ４４）に進む。
【００６３】
ステップ４１において、電源制御部４３は、第１の実施形態においてステップ１１の処理で示すように、気温Ｔemに基づいて、判定回数Ｊｏthを設定する。
【００６４】
ステップ４２において、電源制御部４３は、メモリ４４において現在から所定時間前（例えば、５分前）までの走行履歴を抽出し、当該抽出された区間における障害物の検出回数を演算する。そして、電源制御部４３は、演算された検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏth（例えば、５回）以上であるか否かを判定する。このステップ４２において肯定判定された場合、すなわち、検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏth以上の場合には（Ｊocon≧Ｊｏth）、ステップ４３（Ｓ４３）に進む。一方、ステップ４２において否定判定された場合、すなわち、検出回数Ｊoconが判定回数Ｊｏthよりも小さい場合には（Ｊocon＜Ｊｏth）、ステップ４４に進む。
【００６５】
なお、ステップ４３からステップ４７（Ｓ４７）までの処理は、第１の実施形態に示すステップ１３からステップ１７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
このように本実施形態によれば、駐車場のような規定の施設領域内における走行環境では障害物（駐車車両や施設構造物など）により、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる電源装置３０の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態の電源装置３０が、上述した第４の実施形態と相違する点は電源装置３０の制御方法である。なお、電源装置３０を含む全体的なシステム構成は、第４の実施形態と同様であり、以下、制御手法の相違点を中心に説明を行う。
【００６８】
同図のフローチャートに示す処理は、電源装置３０の第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定手順を示しており、車両が走行を開始すると、すなわち、車速Ｖcaがゼロよりも大きくなると、コントロールユニット４０（具体的には、電源制御部４３）によって実行される。
【００６９】
まず、ステップ５０（Ｓ５０）において、電源制御部４３は、環境情報Ｉinfoとしてナビゲーションシステム５６から車両周辺の道路情報および位置情報を取得する。そして、電源制御部４３は、現在車両が、挟道路、具体的には、例えば山間部の道路のように規定値以下の幅員の道路を走行しているか否かを判定する。挟道路と判定するための幅員規定値は、当該道路を走行した際に障害物やその幅員の影響により車両が加減速を頻繁に繰り返すことが想定される道路幅員を想定して設定されている。
【００７０】
このステップ５０において肯定判定された場合、すなわち、挟道路を走行している場合には、ステップ５１（Ｓ５１）に進む。一方、ステップ５０において否定判定された場合、すなわち、現在挟道路を走行していない場合には、ステップ５４（Ｓ５４）に進む。
【００７１】
なお、ステップ５１からステップ５７（Ｓ５７）までの処理は、第４の実施形態に示すステップ４１からステップ４７のまでの処理とそれぞれ対応しており、その詳細な説明は省略する。ただし、ステップ５２（Ｓ５２）の判定処理において、走行履歴を抽出するための抽出区間、および、判定回数Ｊｏthは、挟道路の走行の特性を考慮して、施設領域内の走行時のそれと相違させることができる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、挟道路のような走行環境では障害物および道路自体の狭さにより、車両が加減速を頻繁に繰り返すことがあり、この場合、低速シーンにおいて力行状態と回生状態とが交互に繰り返される。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態にかかる電源装置３０ａおよび当該電源装置３０ａを用いたモータ１０の制御システムを模式的に示す構成図である。本実施形態のシステム構成は、第１の実施形態に示す電源装置３０、コントロールユニット４０に代えて、電源装置３０ａ、コントロールユニット４０ａを有する点において第１の実施形態と相違する。そこで、本実施形態では、第１の実施形態との相違点である電源装置３０ａ、コントロールユニット４０ａを中心に説明を行う。また、第１の実施形態と共通する構成については、符号を引用することにより重複する説明を省略する。
【００７４】
電源装置３０ａは、第１の実施形態の電源装置３０と同様に、インバータ２０を介してモータ１０に接続されており、モータ１０に電力を供給するとともに、モータ１０において発電された電力を充電する電源装置である。電源装置３０ａは、それぞれが独立して直流電源として機能する複数の電源（本実施形態では、２つの電源（第１および第２の電源））を有している。
【００７５】
電源装置３０ａは、第１および第２の電源間の電気的接続状態を、直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチ回路を備えており、このスイッチ回路は、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３（スイッチング手段）を主体に構成されている。第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ１、第３のスイッチＳＷ３の順番に従って直列接続されている。個々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＮＰＮ型のトランジスタ等のスイッチング素子を主体に構成されており、個々のトランジスタは、コレクタ・エミッタ間に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ状態は、コントロールユニット４０ａから出力されるスイッチ駆動信号に応じて切り替えられる。
【００７６】
ここで、スイッチ回路において、第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２との接続点は、第１の電源（電源電圧Ｅａ）の正極が接続され、第２のスイッチＳＷ２と第３のスイッチＳＷ３との接続点は、第２の電源（電源電圧Ｅｂ）の負極が接続されている。第１のスイッチＳＷ１のコレクタ端子と、第２の電源の正極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０ａの正極側の出力端として機能する。この正極側の出力端は、インバータ２０の正極母線が接続される。また、第３のスイッチＳＷ３のエミッタ端子と、第１の電源の負極とは相互に接続されており、この接続端は電源装置３０ａの負極側の出力端として機能する。この負極側の出力端は、インバータ２０の負極母線が接続される。
【００７７】
図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるコントロールユニット４０ａの構成を模式的に示すブロック図である。コントロールユニット４０ａは、トルク制御部４１と、電流制御部４２と、電源制御部４３ａと、メモリ４４とで構成されている。トルク制御部４１と、電流制御部４２と、メモリ４４とは第１の実施形態と同様の機能を担っている。
【００７８】
電源制御部４３ａは、モータ速度ωと、車速Ｖcaと、障害物情報Ｌobと、気温Ｔemと、環境情報Ｉinfoと、メモリ４４に記憶される走行履歴とに基づいて、電源装置３０ａにおける第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を駆動するためのスイッチ駆動信号Ｓdsw1〜Ｓdsw3を生成する。電源制御部４３ｂは、スイッチ駆動信号Ｓdsw1〜Ｓdsw３を通じて制御される各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオンオフ状態の切り替えに応じて、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続または並列接続とで切り替える。
【００７９】
図１１は、電源装置３０ａにおける第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の説明図である。モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３ａは、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態に、第２のスイッチＳＷ２をオン状態に制御する（同図（ａ）参照）。また、モータ１０の力行状態時、第１の電源および第２の電源を並列接続して電力を供給する場合、電源制御部４３ａは、第２のスイッチＳＷ２をオフ状態に制御する。ここで、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３は、第１の電源電圧Ｅａと第２の電源電圧Ｅｂとがほぼ等しい場合、オン状態にそれぞれ制御され、第１の電源電圧Ｅａと第２の電源電圧Ｅｂとが等しくない場合、高電位側から低電位側へと電流が流れることを抑制するために、オフ状態にそれぞれ制御される（同図（ｂ）参照）。この場合、第１の電源または第２の電源からモータ１０への電流は、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３における還流用ダイオードをそれぞれ流れる。一方、モータ１０が回生状態の場合、電源制御部４３ａは、第１の電源および第２の電源を直列接続して電力を充電すべく、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（同図（ｃ）参照）。この場合、モータ１０からの電力は、第２のスイッチＳＷ２における還流用ダイオードを流れて、第１および第２の電源に電流が流れる。
【００８０】
このような構成において、コントロールユニット４０ａ（具体的には、電源制御部４３ａ）は、上述した各実施形態に示す電源装置３０の制御方法と同様に、電源装置３０ａの第１の電源および第２の電源の電気的接続状態の設定することができる。この場合、各実施形態に示されるステップ１３，２３，３３，４３，５３の処理において、電源制御部４３ａは、電源制御部４３は、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を直列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３ａは、モータ１０が力行状態の場合、第２のスイッチＳＷ２をオン状態に制御するとともに、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ａ）参照）。一方、電源制御部４３ａは、モータ１０が回生状態の場合、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ｃ）参照）。
【００８１】
また、各実施形態に示されるステップ１６，２６，３６，４６，５６の処理において、電源制御部４３ａは、第１の電源および第２の電源の電気的接続状態を並列接続に設定する。具体的には、電源制御部４３ａは、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとを図示しない電圧センサでモニタリングした上で、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとが対応している場合には、第２のスイッチＳＷ２をオフ状態に制御するとともに、第１および第３のスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオン状態に制御する（図１１（ｂ）参照）。一方、電源制御部４３ａは、第１の電源の電圧Ｅａと第２の電源の電圧Ｅｂとが対応していない場合には、第１から第３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフ状態に制御する（図１１（ｂ）参照）。
【００８２】
このように本実施形態によれば、第１の電源と第２の電源との電気的接続状態を３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって切り替えることができる。これにより、低い速度でトルク指令値が力行状態と回生状態とを頻繁に繰り返すことになる。本実施形態の構成および制御方法によれば、そのような力行状態と回生状態を繰り返す場合であっても、第１および第２の電源を直列接続のまま固定することで、直列接続と並列接続との切り替え回数を低減することができる。これにより、平滑コンデンサＣの充放電電流による発熱を抑制することができるとともに、充放電電流による損失の増大を抑制することができる。その結果、電気自動車の１充電あたりの走行距離を延ばすことができるとともに、コンデンサＣの寿命を延ばすことができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態にかかる電源装置およびその制御方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、電源装置を構成する電源の数は３つ以上であってもよい。また、上述した各実施形態に示す直列固定処理の判定手法は、互いに組み合わせて判定することも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…モータ
２０…インバータ
３０…電源装置
４０…コントロールユニット
４１…トルク制御部
４２…電流制御部
４３…電源制御部
４４…メモリ
５０…電流センサ
５１…電気角検出部
５２…モータ速度検出部
５３…車速センサ
５４…障害物センサ
５５…気温センサ
５６…ナビゲーションシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置を介してモータに接続される複数の電源と、
前記複数の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチング手段を有するスイッチ回路と、
前記スイッチング手段を制御することにより、前記モータが回生状態である場合、前記電気的接続状態を直列接続に設定し、前記モータが力行状態である場合、前記モータの状態に基づいて前記電気的接続状態を直列接続および並列接続のうちの一方に設定する制御手段と、
車両の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記モータによる走行状態を走行履歴として記憶する記憶手段とを有し、
前記制御手段は、回生状態から力行状態への移行時、前記記憶手段に記憶される走行履歴と、前記走行環境検出手段によって検出される前記車両の走行環境とに応じて、前記電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、渋滞区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって渋滞区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、規定値以上の曲率を有する複数のカーブが存在するカーブ区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によってカーブ区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項４】
前記記憶手段には、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、規定値以上の勾配を有する複数の坂道が存在する坂道区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって坂道区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項５】
車両の走行の妨げとなる障害物を検出する障害物検出手段をさらに有し、
前記走行環境検出手段は、規定の施設領域内を走行しているかを検出し、
前記記憶手段は、前記障害物検出手段による障害物の検出履歴を記憶し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって規定の施設領域内の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して障害物の検出が繰り返されたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項６】
車両の走行の妨げとなる障害物を検出する障害物検出手段をさらに有し、
前記走行環境検出手段は、規定値以下の幅員の道路である挟道路を走行しているかを検出し、
前記記憶手段は、前記障害物検出手段による障害物の検出履歴を記憶し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって前記挟道路の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して障害物の検出が繰り返されたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項７】
気温を検出する気温検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記気温検出手段によって検出される気温に基づいて基準時間を設定し、前記直列固定処理を前記基準時間の経過により終了することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載された電源装置。
【請求項８】
前記スイッチ回路は、スイッチング素子と当該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを有するスイッチと、当該スイッチを中央に配置して当該スイッチの端子にそれぞれ直列接続される２つのダイオードとで構成されており、
前記スイッチと一方のダイオードとの接続点は、第１の電源の正極が接続され、前記スイッチと他方のダイオードとの接続点は、第２の電源の負極が接続されており、
前記一方のダイオードは、他方の端子が第２の電源の正極と接続されて、前記他方のダイオードは、他方の端子が第１の電源の負極と接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載された電源装置。
【請求項９】
電力変換装置を介してモータに接続される複数の電源を有し、当該複数の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替え可能な電源装置の制御方法において、
前記モータの回生状態の場合、前記電気的接続状態を直列接続に設定する第１のステップと、
前記モータの力行状態の場合、前記モータの状態に基づいて前記電気的接続状態を直列接続および並列接続のうちの一方に設定する第２のステップと、
車両の走行環境を検出する第３のステップと、
前記モータによる走行状態を走行履歴として記憶する第４のステップとを有し、
前記第２のステップは、回生状態から力行状態への移行時、前記走行履歴と、前記検出された車両の走行環境とに応じて、前記電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行うステップを含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１】
電力変換装置を介してモータに接続される複数の電源と、
前記複数の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替えるスイッチング手段を有するスイッチ回路と、
前記スイッチング手段を制御することにより、前記モータが回生状態である場合、前記電気的接続状態を直列接続に設定し、前記モータが力行状態である場合、前記モータの状態に基づいて前記電気的接続状態を直列接続および並列接続のうちの一方に設定する制御手段と、
車両の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記モータによる走行状態を走行履歴として記憶する記憶手段とを有し、
前記制御手段は、回生状態から力行状態への移行時、前記記憶手段に記憶される走行履歴と、前記走行環境検出手段によって検出される前記車両の走行環境とに応じて、前記電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、渋滞区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって渋滞区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、規定値以上の曲率を有する複数のカーブが存在するカーブ区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によってカーブ区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項４】
前記記憶手段には、前記走行履歴として、前記モータの回生状態と力行状態との状態履歴を記憶し、
前記走行環境検出手段は、規定値以上の勾配を有する複数の坂道が存在する坂道区間を走行しているかを検出し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって坂道区間の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して力行状態と回生状態との切り替えが繰り返し行われたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項５】
車両の走行の妨げとなる障害物を検出する障害物検出手段をさらに有し、
前記走行環境検出手段は、規定の施設領域内を走行しているかを検出し、
前記記憶手段は、前記障害物検出手段による障害物の検出履歴を記憶し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって規定の施設領域内の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して障害物の検出が繰り返されたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項６】
車両の走行の妨げとなる障害物を検出する障害物検出手段をさらに有し、
前記走行環境検出手段は、規定値以下の幅員の道路である挟道路を走行しているかを検出し、
前記記憶手段は、前記障害物検出手段による障害物の検出履歴を記憶し、
前記制御手段は、前記走行環境検出手段によって前記挟道路の走行が検出され、かつ、前記記憶手段を参照して障害物の検出が繰り返されたことを判定したことを条件に、直列固定処理を行う請求項１に記載された電源装置。
【請求項７】
気温を検出する気温検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記気温検出手段によって検出される気温に基づいて基準時間を設定し、前記直列固定処理を前記基準時間の経過により終了することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載された電源装置。
【請求項８】
前記スイッチ回路は、スイッチング素子と当該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを有するスイッチと、当該スイッチを中央に配置して当該スイッチの端子にそれぞれ直列接続される２つのダイオードとで構成されており、
前記スイッチと一方のダイオードとの接続点は、第１の電源の正極が接続され、前記スイッチと他方のダイオードとの接続点は、第２の電源の負極が接続されており、
前記一方のダイオードは、他方の端子が第２の電源の正極と接続されて、前記他方のダイオードは、他方の端子が第１の電源の負極と接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載された電源装置。
【請求項９】
電力変換装置を介してモータに接続される複数の電源を有し、当該複数の電源間の電気的接続状態を直列接続と並列接続とで切り替え可能な電源装置の制御方法において、
前記モータの回生状態の場合、前記電気的接続状態を直列接続に設定する第１のステップと、
前記モータの力行状態の場合、前記モータの状態に基づいて前記電気的接続状態を直列接続および並列接続のうちの一方に設定する第２のステップと、
車両の走行環境を検出する第３のステップと、
前記モータによる走行状態を走行履歴として記憶する第４のステップとを有し、
前記第２のステップは、回生状態から力行状態への移行時、前記走行履歴と、前記検出された車両の走行環境とに応じて、前記電気的接続状態を直列接続のままで固定とする直列固定処理を行うステップを含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１８３７６７（Ｐ２０１０−１８３７６７Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９５８（Ｐ２００９−２５９５８）
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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