JP5960070B2 - 電力供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、１個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池の直列接続体としての組電池を複数備える電力供給システムに適用される電力供給装置に関する。

従来、下記特許文献１に見られるように、複数のバッテリを備える電力供給システムに適用され、これらバッテリの電力供給先であるインバータの要求電圧に応じてこれらバッテリの接続状態を直列接続又は並列接続に切り替えるための複数のスイッチを備える電力供給装置が知られている。

特開２００８−６７４３２号公報

ところで、複数のスイッチの操作によって複数のバッテリの接続状態を直列接続から並列接続に切り替える場合、複数のバッテリ同士の端子間電圧の差が大きいと、端子間電圧が低いバッテリから端子間電圧が高いバッテリへと大電流が流れ得る。このとき、バッテリの信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の組電池を備える電力供給システムに適用され、組電池を並列接続に切り替える場合に組電池の信頼性が低下することを好適に回避できる電力供給装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、１個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池（Ｃｉｊ；ｉ＝１，２：ｊ＝１〜Ｎ）の直列接続体としての組電池（１０，２０）を複数備える電力供給システムに適用され、電気エネルギを蓄える蓄電手段（４０，４０ａ，４０ｂ）を有し、該蓄電手段及び前記単位電池の間で電荷を移動させる充放電回路（Ｓｐｉｊ，Ｓｎｉｊ，Ｌα，Ｌβ）と、複数の前記組電池のうち少なくとも２つを直列接続又は並列接続させるべく、複数の前記組電池の接続状態を切り替える切替手段（Ｒ１〜Ｒ４）と、前記切替手段によって前記組電池を並列接続に切り替えるに先立ち、該並列接続に切り替える前記組電池同士の端子間電圧を前記蓄電手段を介して均等化する組電池均等化手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、組電池均等化手段を備えることで、複数の組電池のうち少なくとも２つを並列接続に切り替えるに先立ち、並列接続に切り替える組電池同士の端子間電圧を均等化することができる。このため、組電池を並列接続に切り替えた場合に端子間電圧の高い組電池から端子間電圧の低い組電池へと大電流が流れることを回避でき、ひいては組電池の信頼性の低下を回避できる。

さらに、上記発明では、蓄電手段を有する充放電回路を流用して並列接続に切り替える組電池同士の端子間電圧を均等化するため、上記端子間電圧を均等化するための追加部品数を低減させることもできる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるセル電圧均等化処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる直列接続切替処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる並列接続切替処理及びバッテリ電圧均等化処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる充電電圧漸増処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる充電電圧漸減処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるバッテリ電圧均等化処理を示すタイムチャート。 同実施形態にかかるバッテリ電圧均等化処理を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる地絡電流抑制処理を示すタイムチャート。 第４の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる出力電圧調節処理の手順を示す流れ図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力供給装置を車載主機として回転機のみを備える電気自動車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０は、メインリレーＳＭＲ及び平滑コンデンサ３０を介してインバータ３２（３相インバータ）に電気的に接続可能とされている。ここで、インバータ３２は、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０から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３４（３相回転機）に供給する機能を有する。また、メインリレーＳＭＲは、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０とインバータ３２との間を電気的に開閉する機能を有する。メインリレーＳＭＲは、例えば、車両のユーザによってイグニッションスイッチがオンされることで閉操作（オン操作）される。ちなみに、モータジェネレータ３４の回転子は、駆動輪３６に連結されている。

第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０は、車載高電圧システムを構成し、モータジェネレータ３４等の電源となる組電池である。第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０は、隣接する複数個の単電池（電池セル）の直列接続体であり、その端子間電圧は、所定の高電圧（例えば数百Ｖ）となる。ここで、１つの電池セルの端子間電圧は、例えば数Ｖである。また、第２のバッテリ２０の負極端子は、接地部位（例えば、車体電位を有する部位）に接続されている。なお、本実施形態では、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０のそれぞれを構成する電池セルの数が互いに等しく設定されることで、これらバッテリ１０，２０の端子間電圧が互いに等しく設定されている。また、本実施形態では、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０として、リチウムイオン２次電池を用いている。

ちなみに、本実施形態では、以降、第１のバッテリ１０を構成する電池セルを第１ｊの電池セル（ｊ＝１〜Ｎ）と称し、第２のバッテリ２０を構成する電池セルを第２ｊの電池セルと称すこととする。

電力供給装置は、充放電回路を備えている。充放電回路は、「蓄電手段」としてのコンデンサ４０、第１の電気経路Ｌα、第２の電気経路Ｌβ、「正極側開閉手段」としてのｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｊ（ｉ＝１，２）、及び「負極側開閉手段」としてのｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊを備えている。詳しくは、コンデンサ４０の一端には、第１の電気経路Ｌαが接続され、他端には、第２の電気経路Ｌβが接続されている。また、第ｉｊの電池セルＣｉｊの正極端子と第１の電気経路Ｌαとを接続する経路には、この経路を開閉する第ｉｊのｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｊが設けられ、第ｉｊの電池セルＣｉｊの負極端子と第２の電気経路Ｌβとを接続する経路には、この経路を開閉する第ｉｊのｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊが設けられている。ちなみに、コンデンサ４０の静電容量は、コンデンサ４０の充電電圧が第１のバッテリ１０又は第２のバッテリ２０の正常時の端子間電圧に一致する際、第１のバッテリ１０又は第２のバッテリ２０よりも充電エネルギ量が非常に小さくなるように設定されている。

なお、本実施形態では、これらスイッチング素子Ｓｐｉｊ，Ｓｎｉｊとして、互いにソース同士が短絡された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。ここで、ソース同士を短絡させたのは、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのオン操作又は開操作（オフ操作）を容易とするための設定である。つまり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴは、ソースに対するゲートの電位によってオンオフ操作されるため、ソース同士を短絡させることで、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのソースの電位を同一とすることができ、ひいてはオンオフ操作を単一の開閉操作信号（電圧信号）によって行うことができる。

第ｉｊの電池セルＣｉｊの正極端子には、信号線Ｌｉ（ｊ＋１）が接続され、第ｉｊの電池セルＣｉｊの負極端子には、信号線Ｌｉｊが接続されている。すなわち、信号線Ｌｉ１，ＬｉＮを除いて、互いに隣接する電池セルのうちの高電位側の電池セルの負極端子側の信号線と低電位側の電池セルの正極端子側の信号線とは共有化されている。なお、第ｉｊの電池セルＣｉｊの電圧は、信号線Ｌｉｊ，Ｌｉ（ｊ＋１）を介して制御回路３８に取り込まれる。

続いて、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の接続状態を切り替えるための構成について説明する。

本実施形態では、メインリレーＳＭＲの両端のうちインバータ３２とは反対側に一対の接続点（以下、第１の接続点ＴＬ１，第２の接続点ＴＬ２）を設けている。そして、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を直列接続する場合において、最も高電位側の組電池である第１のバッテリ１０の正極端子は、第１の接続点ＴＬ１に接続され、第１のバッテリ１０の負極端子は、後述する第４のリレーＲ４を介して第２の接続点ＴＬ２に接続されている。また、隣接する対となる第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０について、第１のバッテリ１０の負極端子及び第２のバッテリ２０の正極端子の間は、「第１の開閉手段」としての第１のリレーＲ１によって開閉される。

第２のバッテリ２０の正極端子と第１の接続点ＴＬ１との間は、「第２の開閉手段」としての第２のリレーＲ２によって開閉される。また、第２のバッテリ２０の負極端子と第２の接続点ＴＬ２との間は、「第３の開閉手段」としての第３のリレーＲ３によって開閉される。さらに、第１のバッテリ１０の負極端子と第２の接続点ＴＬ２との間は、「第４の開閉手段」としての上記第４のリレーＲ４によって開閉される。

制御回路３８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、第ｉｊのｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｊ、第ｉｊのｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊ、第１〜第４のリレーＲ１〜Ｒ４、及びメインリレーＳＭＲをオンオフ操作する。

次に、図２を用いて、本実施形態にかかるセル電圧均等化処理について説明する。この処理は、車両の航続距離を拡大すべく、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０のそれぞれを構成するＮ個の電池セルの端子間電圧のばらつきを低減する処理である。

図２に、セル電圧均等化処理の手順を示す。この処理は、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０のそれぞれについて異なる期間に、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、Ｎ個の電池セルＣｉ１〜ＣｉＮのそれぞれの電圧Ｖｉ１〜ＶｉＮを検出する。

続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１０における検出値に基づき、Ｎ個の電池セルＣｉ１〜ＣｉＮの中から、端子間電圧が最高の電池セル（以下、最高電圧セルＣｍａｘ）と、端子間電圧が最低の電池セル（以下、最低電圧セルＣｍｉｎ）とを選択する。

続くステップＳ１４では、最高電圧セルＣｍａｘの端子間電圧Ｖｍａｘ及び最低電圧セルＣｍｉｎの端子間電圧Ｖｍｉｎの電位差が規定値Ｖｅ（＞０）を超えたか否かを判断する。この処理は、電池セルの端子間電圧のばらつきが小さく、セル電圧均等化処理を実行する必要がない状況下においてこの処理が実行されることで、電池セルの端子間電圧が変動する現象（ハンチング）の発生を抑制するための処理である。

ステップＳ１４において肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、最高電圧セルＣｍａｘを含む電力供給元の電池セルＣｄｉｓを複数選択する。本実施形態では、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、最高電圧セルＣｍａｘを含む３つの電池セルを選択する。具体的には、最高電圧セルＣｍａｘをＣｉｒ（ｒ＝１，２，…，Ｎ）とすると、基本的には、最高電圧セルＣｉｒと、最高電圧セルＣｉｒに隣接する一対の電池セルＣｉ（ｒ−１），Ｃｉ（ｒ＋１）とを電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして選択する。ただし、「ｒ＝１」（最高電圧セルＣｍａｘがＣｉ１）の場合、最高電圧セルＣｍａｘの負極端子側に隣接する電池セルが存在しないことから、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ３を選択する。また、「ｒ＝Ｎ」（最高電圧セルＣｍａｘがＣｉＮ）の場合、最高電圧セルＣｍａｘの正極端子側に隣接する電池セルが存在しないことから、電力供給元の電池セルＣｄｉｓとして、電池セルＣｉ（Ｎ−２）〜ＣｉＮを選択する。なお、本実施形態において、本ステップ及び上記ステップＳ１２の処理が「単位電池選択手段」を構成する。

本ステップにおいて電力供給元の電池セルＣｄｉｓを複数選択することで、後述する放電処理時において、コンデンサ４０から電力供給先の電池セルへ供給される充電電流を大きくすることができ、電池セルの端子間電圧の均等化に要する時間を短縮できる。

続くステップＳ１８では、コンデンサ４０の充電処理を開始する。ここで、充電処理は、選択された電力供給元の電池セルの直列接続体の両端のうち正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子と、負極端子に接続されるｎ側スイッチング素子とをオン操作する処理となる。ここで、例えば、最高電圧セルＣｍａｘが電池セルＣｉ（Ｎ−１）となる場合の充電処理は、第ｉＮのｐ側スイッチング素子ＳｐｉＮと、第ｉ（Ｎ−２）のｎ側スイッチング素子Ｓｎｉ（Ｎ−２）とをオン操作する処理となる。これにより、電池セルＣｉ（Ｎ−２）〜ＣｉＮの直列接続体、第ｉＮのｐ側スイッチング素子ＳｐｉＮ、第１の電気経路Ｌα、コンデンサ４０、第２の電気経路Ｌβ及び第ｉ（Ｎ−２）のｎ側スイッチング素子Ｓｎｉ（Ｎ−２）からなる閉回路が形成されてコンデンサ４０の充電が開始される。

続くステップＳ２０では、上記ステップＳ１８の充電処理が開始されてから第１の規定時間Ｔ１が経過するまで待機する。ここで、第１の規定時間Ｔ１は、電力供給元の電池セルＣｄｉｓの電気エネルギによってコンデンサ４０の充電が完了したと想定される時間に設定される。具体的には、以下に説明する手法によって設定することができる。

コンデンサ４０の端子間電圧Ｖ（ｔ）は、下式（ｅｑ１）によって表すことができ、また、コンデンサ４０の充電電流ｉ（ｔ）は、下式（ｅｑ２）によって表すことができる。

上式（ｅｑ１），（ｅｑ２）において、「Ｖ０」はコンデンサ４０の端子間電圧の初期値を示し、「Ｅ」は電力供給元の電池セルＣｄｉｓの端子間電圧を示し、「ｔ」はコンデンサ４０の充電処理が開始されてからの経過時間を示し、「Ｒ」は充電処理時に形成される上記閉回路の抵抗（電力供給元の電池セルＣｄｉｓの内部抵抗、スイッチング素子ＳｐｉＮ，Ｓｎｉ（Ｎ−２）のオン抵抗、配線抵抗及びコンデンサ４０のＥＳＲを含む抵抗）を示し、「Ｃ」はコンデンサ４０の静電容量を示す。

ここで、上式（ｅｑ１），（ｅｑ２）によれば、充電処理が開始されてからのコンデンサ４０の端子間電圧ｖ（ｔ）及びコンデンサ４０の充電電流ｉ（ｔ）の推移を把握することができる。このため、例えば、時定数「ＲＣ」に基づき第１の規定時間Ｔ１を設定（より具体的には、例えば、第１の規定時間Ｔ１を時定数「ＲＣ」に設定）することができる。また、例えば、上式（ｅｑ２）において、「ｉ（ｔ）＝０」なる条件を課して算出された時間を第１の規定時間Ｔ１として設定することもできる。

続くステップＳ２２では、上記ステップＳ１８の処理においてオン操作されたスイッチング素子をオフ操作に切り替えることでコンデンサ４０の充電処理を終了する。

続くステップＳ２４では、コンデンサ４０の放電処理を開始する。本実施形態では、電力供給先の電池セルを最低電圧セルＣｍｉｎのみとする。そして、放電処理は、電力供給先の最低電圧セルＣｍｉｎをＣｉｑ（ｑ＝１，２，…，Ｎ）とすると、第ｉｑのｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｑ及び第ｉｑのｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｑをオン操作する処理となる。ここで、例えば、最低電圧セルＣｍｉｎが電池セルＣｉ１となる場合の放電処理は、第ｉ１のｐ側スイッチング素子Ｓｐｉ１及び第ｉ１のｎ側スイッチング素子Ｓｎｉ１をオン操作する処理となる。これにより、コンデンサ４０、第１の電気経路Ｌα、第ｉ１のｐ側スイッチング素子Ｓｐｉ１、電池セルＣｉ１、第ｉ１のｎ側スイッチング素子Ｓｎｉ１及び第２の電気経路Ｌβからなる閉回路が形成され、コンデンサ４０に蓄えられた電気エネルギが放電されて電池セルＣｉ１が充電される。

ちなみに、放電処理において、電力供給先の電池セルは、電力供給元の電池セルＣｄｉｓのうち一部の電池セルと重複し得る。

続くステップＳ２６では、上記ステップＳ２４の放電処理が開始されてから第２の規定時間Ｔ２が経過するまで待機する。ここで、第２の規定時間Ｔ２は、コンデンサ４０に蓄えられた電気エネルギによって最低電圧セルＣｍｉｎの充電が完了したと想定される時間に設定される。具体的には、第２の規定時間Ｔ２は、先のステップＳ２０の処理において説明した手法と同様の手法で設定することができる。ここでは、上式（ｅｑ１），（ｅｑ２）において、コンデンサ４０の端子間電圧の初期値「Ｖ０」と、電池セルの端子間電圧「Ｅ」とを入れ替えることとなる。

続くステップＳ２８では、上記ステップＳ２４の処理でオン操作されたスイッチング素子をオフ操作に切り替えることで放電処理を終了する。

なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ２８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、セル電圧均等化処理は、実際には、隣接する複数個の電池セルの直列接続体であるモジュール同士の端子間電圧のばらつきを低減させる処理と、これらモジュールのそれぞれを構成する電池セル同士の端子間電圧のばらつきを低減させる処理とからなる。このため、本実施形態では、電池セル又はモジュールが「単位電池」に相当する。ここで、モジュール同士の端子間電圧の均等化は、電池セル同士の端子間電圧の均等化と同じ手法によって行われることから、その詳細な説明を省略した。

次に、本実施形態にかかる接続状態切替処理について説明する。

この処理は、モータジェネレータ３４の要求出力に応じて、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の接続状態を直列接続から並列接続、又は並列接続から直列接続に切り替えるべく、第１〜第４のリレーＲ１〜Ｒ４等をオンオフ操作する処理である。

まず、図３を用いて、接続状態切替処理のうち第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続から直列接続に切り替える直列接続切替処理について説明する。図３は、上記処理の手順を示すフローチャートである。なお、この処理は、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。また、この処理が実行される状況は、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０が並列接続された状況である。ここで、これらバッテリ１０，２０が並列接続された状況とは、第１のリレーＲ１がオフ操作されてかつ、第２〜第４のリレーＲ２〜Ｒ４がオン操作された状況である。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の直列接続要求があるか否かを判断する。ここで、直列接続要求があるか否かは、例えば、モータジェネレータ３４の要求出力が第１の所定出力以上であるか否かで判断すればよい。

ステップＳ３０において肯定判断された場合には、ステップＳ３２に進み、メインリレーＳＭＲをオフ操作する。

続くステップＳ３４では、第２のリレーＲ２及び第４のリレーＲ４をオフ操作する。そして、ステップＳ３６では、第１のリレーＲ１をオン操作する。これにより、第１のリレーＲ１及び第３のリレーＲ３がオン操作されてかつ、第２のリレーＲ２及び第４のリレーＲ４がオフ操作され、第１の接続点ＴＬ１及び第２の接続点ＴＬ２を一対の端子として第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の接続状態が並列接続から直列接続に切り替えられる。ちなみに、本実施形態において、ステップＳ３４，Ｓ３６の処理が「第１の操作手段」を構成する。

続くステップＳ３８では、メインリレーＳＭＲをオン操作する。

なお、上記ステップＳ３０において否定判断された場合や、ステップＳ３８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

続いて、接続状態切替処理のうち第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を直列接続から並列接続に切り替える並列接続切替処理と、直列接続から並列接続に切り替えるに先立ち実行されるバッテリ電圧均等化処理とについて説明する。バッテリ電圧均等化処理は、第１のバッテリ１０の端子間電圧及び第２のバッテリ２０の端子間電圧の差の絶対値が閾値電圧を超えることを条件として、これらバッテリ１０，２０同士の端子間電圧のばらつきを低減するための処理である。この処理は、これらバッテリ１０，２０の接続状態を直列接続から並列接続に切り替えた場合にこれらバッテリ１０，２０を含む閉回路に大電流が流れることを回避するための処理である。

図４に、並列接続切替処理とバッテリ電圧均等化処理との手順を示す。この処理は、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、並列接続要求があるか否かを判断する。ここで、並列接続要求があるか否かは、例えば、モータジェネレータ３４の要求出力が第２の所定出力未満であるか否かで判断すればよい。なお、第２の所定出力と上記第１の所定出力とを同じ値に設定してもよいし、第２の所定出力を第１の所定出力よりもやや低い値に設定してもよい。

ステップＳ４０において肯定判断された場合には、ステップＳ４２に進み、メインリレーＳＭＲをオフ操作する。そして、ステップＳ４４では、第１のリレーＲ１及び第３のリレーＲ３をオフ操作する。

続くステップＳ４６では、第１のバッテリ１０の端子間電圧Ｖ１（第１１の電池セルＣ１１の負極端子と第１Ｎの電池セルＣ１Ｎの正極端子との電位差）、及び第２のバッテリ２０の端子間電圧Ｖ２（第２１の電池セルＣ２１の負極端子と第２Ｎの電池セルＣ２Ｎの正極端子との電位差）を検出するとともに、これら端子間電圧の差ΔＶの絶対値が閾値電圧Ｖｔｈを上回るか否かを判断する。ここで、閾値電圧Ｖｔｈは、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の接続状態を並列接続に切り替えた場合にこれらバッテリ１０，２０間に流れる電流が十分に小さくなるとの観点から設定され、具体的には例えば、１個の電池セルの端子間電圧程度に設定されている。

ステップＳ４６において肯定判断された場合には、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の端子間電圧のばらつきが大きいと判断し、ステップＳ４７に進む。ステップＳ４７では、上記端子間電圧の差ΔＶの符号に基づき、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の中から、端子間電圧が最高の組電池（以下、高電圧バッテリ）と、端子間電圧が最低の組電池（以下、低電圧バッテリ）とを選択する。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「組電池選択手段」を構成する。

続くステップＳ４８では、判定フラグＦの値が「０」であるか否かを判断する。ここで、判定フラグＦは、「０」によって後述する充電電圧漸増処理が未だ実行されていないことを示し、「１」によって充電電圧漸増処理が完了したことを示す。

ステップＳ４８において肯定判断された場合には、ステップＳ５０に進み、充電電圧漸増処理を行う。この処理は、バッテリ電圧均等化処理に先立ち、コンデンサ４０に対する高電圧バッテリを構成する電池セルの接続数を漸増させる処理である。この処理は、高電圧バッテリによってコンデンサ４０を充電する場合において、高電圧バッテリ及びコンデンサ４０を含む閉回路に過剰な電流が流れることを回避するための処理である。つまり、例えば、高電圧バッテリの正極端子に接続されたｐ側スイッチング素子及び負極端子に接続されたｎ側スイッチング素子をオン操作すると、高電圧バッテリの端子間電圧及びコンデンサ４０の端子間電圧の差が大きいことから、これらスイッチング素子、高電圧バッテリ及びコンデンサ４０を含む閉回路に過剰な電流が流れる懸念がある。これを回避すべく、充電電圧漸増処理を行う。

図５に、充電電圧漸増処理の手順を示す。この処理は、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、この処理が「漸増手段」を構成する。

この一連の処理では、まずステップＳ１００において、高電圧バッテリを構成する最も低電位側の電池セルの正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子Ｓｐｄ１と、上記電池セルの負極端子に接続されるｎ側スイッチング素子Ｓｎｄ１とをオン操作する。

続くステップＳ１０２ではパラメータｋを「２」とする。そして、ステップＳ１０４では、パラメータｋが高電圧バッテリを構成する電池セルの数である「Ｎ」を超えたか否かを判断する。

ステップＳ１０４において否定判断された場合には、ステップＳ１０６に進み、高電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側から「ｋ−１」番目の電池セルの正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子Ｓｐｄ（ｋ−１）をオフ操作する。そして、ステップＳ１０８では、高電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側からｋ番目の電池セルの正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子Ｓｐｄｋをオン操作する。

続くステップＳ１１０では、上記ステップＳ１０８の処理によってｐ側スイッチング素子Ｓｐｄｋのオン操作が開始されてから第３の規定時間Ｔ３が経過するまで待機する。ここで、第３の規定時間Ｔ３は、高電圧バッテリを構成する電池セルのうち低電位側からｋ個の電池セルの直列接続体の電気エネルギによってコンデンサ４０の充電が完了したと想定される時間に設定される。具体的には、第３の規定時間Ｔ３は、先の図２のステップＳ２０の処理において説明した手法と同様の手法で設定することができる。

続くステップＳ１１２では、パラメータｋを１インクリメントし、上記ステップＳ１０４に戻る。

上記ステップＳ１０４において肯定判断された場合には、ステップＳ１１４に進み、高電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も高電位側の電池セルの正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子ＳｐｄＮと、最も低電位側の電池セルの負極端子に接続されるｎ側スイッチング素子Ｓｎｄ１とをオフ操作する。

なお、ステップＳ１１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

先の図４の説明に戻り、ステップＳ５０において、充電電圧漸増処理の完了後、判定フラグＦの値を「１」とする。

続くステップＳ５２では、低電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も高電位側の電池セルの正極端子に接続されたｐ側スイッチング素子ＳｐｃＮと、最も低電位側の電池セルの負極端子に接続されたｎ側スイッチング素子Ｓｎｃ１とをオン操作する。

続くステップＳ５４では、上記ステップＳ５２の処理によってスイッチング素子ＳｐｃＮ，Ｓｎｃ１のオン操作が開始されてから第４の規定時間Ｔ４が経過するまで待機する。ここで、第４の規定時間Ｔ４は、コンデンサ４０に蓄えられた電気エネルギによって低電圧バッテリの充電が完了したと想定される時間に設定される。具体的には、第４の規定時間Ｔ４は、先の図２のステップＳ２６の処理において説明した手法と同様の手法で設定することができる。

続くステップＳ５６では、上記ステップＳ５２の処理においてオン操作されたスイッチング素子ＳｐｃＮ，Ｓｎｃ１をオフ操作する。その後、上記ステップＳ４６に戻る。

一方、上記ステップＳ４８において充電電圧漸増処理が完了していると判断された場合には、ステップＳ５８に進み、高電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も高電位側の電池セルの正極端子に接続されたｐ側スイッチング素子ＳｐｄＮと、最も低電位側の電池セルの負極端子に接続されたｎ側スイッチング素子Ｓｎｄ１とをオン操作する。

続くステップＳ６０では、上記ステップＳ５８の処理によってスイッチング素子ＳｐｄＮ，Ｓｎｄ１のオン操作が開始されてから第５の規定時間Ｔ５が経過するまで待機する。ここで、第５の規定時間Ｔ５は、高電圧バッテリの電気エネルギによってコンデンサ４０の充電が完了したと想定される時間に設定される。具体的には、第５の規定時間Ｔ５は、先の図２のステップＳ２０の処理において説明した手法と同様の手法で設定することができる。

続くステップＳ６２では、上記ステップＳ５８の処理においてオン操作されたスイッチング素子ＳｐｄＮ，Ｓｎｄ１をオフ操作する。その後、上記ステップＳ５２に移行する。

一方、上記ステップＳ４６において否定判断された場合には、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の端子間電圧の均等化が完了したと判断するとともに、判定フラグＦの値を「０」としてステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では、充電電圧漸減処理を行う。この処理は、バッテリ電圧均等化処理の完了後、コンデンサ４０に対する低電圧バッテリを構成する電池セルの接続数を漸減させる処理である。この処理は、その後実行されるセル電圧均等化処理に備えてコンデンサ４０の端子間電圧を低下させる場合において、コンデンサ４０を含む閉回路に過剰な電流が流れることを回避するための処理である。

つまり、コンデンサ４０の電圧を低下させるに際し、例えば、低電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側の電池セルの正極端子及び負極端子に接続されたスイッチング素子Ｓｐｃ１，Ｓｎｃ１をオン操作すると、この電池セルの端子間電圧及びコンデンサ４０の端子間電圧の差が大きいことから、上記電池セル、これらスイッチング素子及びコンデンサ４０を含む閉回路に大電流が流れる懸念がある。これを回避すべく、充電電圧漸減処理を行う。

図６に、充電電圧漸減処理の手順を示す。この処理は、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、この処理が「漸減手段」を構成する。

この一連の処理では、まずステップＳ２００において、低電圧バッテリの負極端子に接続されるｎ側スイッチング素子Ｓｎｃ１をオン操作する。

続くステップＳ２０２ではパラメータｋを「Ｎ」とする。そして、ステップＳ２０４では、パラメータｋが「１」であるか否かを判断する。

ステップＳ２０４において否定判断された場合には、ステップＳ２０６に進み、低電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側からｋ番目の電池セルの正極端子に接続されたｐ側スイッチング素子Ｓｐｃｋをオフ操作し、その後ステップＳ２０８において、上記最も低電位側から「ｋ−１」番目の電池セルの正極端子に接続されるｐ側スイッチング素子Ｓｐｃ（ｋ−１）をオン操作する。

続くステップＳ２１０では、上記ステップＳ２０８の処理によってｐ側スイッチング素子Ｓｐｃ（ｋ−１）のオン操作が開始されてから第６の規定時間Ｔ６が経過するまで待機する。ここで、第６の規定時間Ｔ６は、コンデンサ４０の端子間電圧が、低電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側から「ｋ−１」個の電池セルの直列接続体の端子間電圧まで低下したと想定される時間に設定される。

続くステップＳ２１２では、パラメータｋを１デクリメントし、上記ステップＳ２０４に戻る。

上記ステップＳ２０４において肯定判断された場合には、ステップＳ２１４に進み、低電圧バッテリを構成する電池セルのうち最も低電位側の電池セルの正極端子に接続されたｐ側スイッチング素子Ｓｐｃ１と、最も低電位側の電池セルの負極端子に接続されたｎ側スイッチング素子Ｓｎｃ１とをオフ操作する。

なお、ステップＳ２１４の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

先の図４の説明に戻り、続くステップＳ６６では、第２〜第４のリレーＲ２〜Ｒ４をオン操作する。これにより、第１のリレーＲ１がオフ操作されてかつ、第２〜第４のリレーＲ２〜Ｒ４がオン操作され、第１の接続点ＴＬ１及び第２の接続点ＴＬ２を一対の端子として第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の接続状態が並列接続に切り替えられる。なお、本実施形態において、本ステップ及び上記ステップＳ４４の処理が「第２の操作手段」を構成する。

続くステップＳ６８では、メインリレーＳＭＲをオン操作する。

なお、上記ステップＳ４０において否定判断された場合や、ステップＳ６８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、本実施形態において、上記ステップＳ４６〜Ｓ４８，Ｓ５２〜Ｓ６２の処理が、ｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｊ及びｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊをオンオフ操作することで高電圧バッテリから低電圧バッテリへとコンデンサ４０を介して電荷を移動させ、これによって第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０同士の端子間電圧を均等化する「組電池均等化手段」を構成する。

次に、図７及び図８に、本実施形態にかかるバッテリ電圧均等化処理等の一例を示す。ここで、図７は、バッテリ電圧均等化処理等が行われる場合におけるコンデンサ４０の端子間電圧Ｖｃの推移を示し、図８は、バッテリ電圧均等化処理が行われる場合における第１のバッテリ１０の端子間電圧Ｖ１及び第２のバッテリ２０の端子間電圧Ｖ２の推移を示す。なお、図７及び図８では、高電圧バッテリを第１のバッテリ１０とし、低電圧バッテリを第２のバッテリ２０としている。

図７に示すように、バッテリ電圧均等化処理に先立ち、時刻ｔ１において充電電圧漸増処理が開始される。これにより、コンデンサ４０の端子間電圧Ｖｃが漸増し、その後時刻ｔ２において、コンデンサ４０の端子間電圧Ｖｃが第１のバッテリ１０の端子間電圧Ｖ１まで上昇する。

そして、時刻ｔ２において、バッテリ電圧均等化処理が開始される。その後、第１のバッテリ１０の端子間電圧Ｖ１及び第２のバッテリ２０の端子間電圧Ｖ２の差ΔＶの絶対値が閾値電圧Ｖｔｈ以下になると判断される時刻ｔ３において（図８参照）、バッテリ電圧均等化処理が完了し、充電電圧漸減処理を開始する。これにより、コンデンサ４０の端子間電圧Ｖｃが漸減し、その後時刻ｔ４において、第２のバッテリ２０を構成する１個の電池セルの端子間電圧Ｃ０までコンデンサ４０の端子間電圧Ｖｃが低下する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えるに先立ち、バッテリ電圧均等化処理を行った。このため、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えた場合にこれらバッテリ１０，２０間に大電流が流れることを回避でき、ひいてはこれらバッテリ１０，２０の信頼性の低下を回避できる。

さらに、本実施形態では、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０同士の端子間電圧の均等化をセル電圧均等化処理で用いる充放電回路を流用して行った。このため、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０同士の端子間電圧を均等化するための電力供給装置の追加部品数を低減させることもできる。

（２）充電電圧漸増処理を行った。この処理によれば、コンデンサ４０に対する高電圧バッテリを構成する電池セルの接続数を１個ずつ増加させることができるため、コンデンサ４０の端子間電圧を漸増させることができる。これにより、過剰な電流を流すことなく第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０同士の端子間電圧を均等化することができ、ひいては均等化に伴う電力損失を低減させることなどができる。

（３）充電電圧漸減処理を行った。この処理によれば、コンデンサ４０の端子間電圧を低下させる場合にコンデンサ４０に接続される電池セル数の急減を回避でき、コンデンサ４０の端子間電圧の急減を回避できる。これにより、過剰な電流を流すことなくコンデンサ４０の端子間電圧を低下させることができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、セル電圧均等化処理で用いられるコンデンサ４０を第１のバッテリ１０と第２のバッテリ２０とで共通とした。本実施形態では、上記処理で用いられるコンデンサを第１のバッテリ１０と第２のバッテリ２０とで個別に設けることとする。

図９に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図９において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、セル電圧均等化処理で用いられるコンデンサとして、第１のコンデンサ４０ａ及び第２のコンデンサ４０ｂが設けられている。ここで、第１のコンデンサ４０ａは、第１のバッテリ１０に対応して設けられ、第２のコンデンサ４０ｂは、第２のバッテリ２０に対応して設けられている。

第１の電気経路Ｌαのうち第１１のｐ側スイッチング素子Ｓｐ１１の接続点及び第２Ｎのｐ側スイッチング素子Ｓｐ２Ｎの接続点の間は、第５のリレーＲ５によって開閉される。また、第２の電気経路Ｌβのうち第１１のｎ側スイッチング素子Ｓｎ１１の接続点及び第２Ｎのｎ側スイッチング素子Ｓｎ２Ｎの接続点の間は、第６のリレーＲ６によって開閉される。第５のリレーＲ５及び第６のリレーＲ６は、制御回路３８によってオンオフ操作される。

第１の電気経路Ｌαのうち第５のリレーＲ５よりも第１ｊのｐ側スイッチング素子Ｓｐ１ｊ側には、第１のコンデンサ４０ａの一端が接続され、第２の電気経路Ｌβのうち第６のリレーＲ６よりも第１ｊのｎ側スイッチング素子Ｓｎ１ｊ側には、第１のコンデンサ４０ａの他端が接続されている。また、第１の電気経路Ｌαのうち第５のリレーＲ５よりも第２ｊのｐ側スイッチング素子Ｓｐ２ｊ側には、第２のコンデンサ４０ｂの一端が接続され、第２の電気経路Ｌβのうち第６のリレーＲ６よりも第２ｊのｎ側スイッチング素子Ｓｎ２ｊ側には、第２のコンデンサ４０ｂの他端が接続されている。

続いて、本実施形態にかかるセル電圧均等化処理について説明する。

本実施形態では、第１のバッテリ１０については、第１のコンデンサ４０ａを用いてセル電圧均等化処理を行い、第２のバッテリ２０については、第２のコンデンサ４０ｂを用いてセル電圧均等化処理を行う。本実施形態では、第５のリレーＲ５及び第６のリレーＲ６をオフ操作することで、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０のそれぞれのセル電圧均等化処理を同時に行う。こうした構成によれば、これらバッテリ１０，２０のそれぞれを構成する電池セル同士の端子間電圧の均等化を迅速に完了させることができる。

なお、本実施形態において、バッテリ電圧均等化処理は、例えば、第５のリレーＲ５及び第６のリレーＲ６をオン操作する状況下において行えばよい。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で得られた効果に加えて、セル電圧均等化処理を迅速に完了できるといった効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えた場合に第１のバッテリ１０の負極端子から接地部位へと流れる地絡電流の抑制を図る。

図１０に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図１０において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、コンデンサ４０の両端のうち第２の電気経路Ｌβ側と接地部位とを「第５の開閉手段」としてのスイッチング素子４２を介して接続する。スイッチング素子４２は、制御回路３８によってオンオフ操作される。なお、本実施形態では、スイッチング素子４２として、互いにソース同士が短絡された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。

続いて、本実施形態にかかる地絡電流抑制処理について説明する。

第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０が並列接続に切り替えられるに先立ち、第１〜第４のリレーＲ１〜Ｒ４がオフ操作される状況下（例えば先の図４のステップＳ４４の処理の完了後）において、接地部位の電位に対する第１のバッテリ１０の負極端子の電位（対地電圧）が高くなることがある。この場合、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えるべく、第３のリレーＲ３をオン操作すると、第１のバッテリ１０の負極端子から接地部位へと地絡電流が流れるおそれがある。こうした問題に対処すべく、地絡電流抑制処理を行う。なお、本実施形態において、この処理が「処理手段」を構成する。

本実施形態では、上記処理として、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えるに先立ち（例えば先の図４のステップＳ４４の完了後）、スイッチング素子４２を断続的にオン操作する処理を行う。

図１１に、本実施形態にかかる地絡電流抑制処理を示す。ここで、図１１（ａ）は、第１１のｎ側スイッチング素子Ｓｎ１１の操作状態の推移を示し、図１１（ｂ）は、スイッチング素子４２の操作状態の推移を示す。

並列接続に切り替えるに先立ち、図示されるように、時刻ｔ１〜ｔ２において、第１１のｎ側スイッチング素子Ｓｎ１１をオン操作するとともに、スイッチング素子４２を断続的にオン操作する。スイッチング素子４２の断続的なオン操作によれば、第１のバッテリ１０の負極端子側からスイッチング素子４２を介して接地部位に流れる電流を低減させつつ、上記負極端子の対地電圧を低下させることができる。このため、その後時刻ｔ３において、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えた場合に地絡電流が流れることを抑制できる。

なお、スイッチング素子４２を断続的にオン操作する時間は、固定時間としてもよいし、制御回路３８によって検出された対地電圧が所定値未満となったと判断されるまでの時間としてもよい。また、スイッチング素子４２を断続的にオン操作する場合のスイッチング素子４２のゲート電圧は、スイッチング素子４２を構成するＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間電圧の上昇に伴ってドレイン電流が増大する非飽和領域でＭＯＳＦＥＴを駆動させる電圧に設定されている。すなわち、スイッチング素子４２がオン操作される場合のこの素子のオン抵抗は略０とされる。

ちなみに、本実施形態では、スイッチング素子４２をオフ操作に戻した後、バッテリ電圧均等化処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で得られた効果に加えて、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えた場合に地絡電流が流れることを抑制できるといった効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、電力供給装置を車載主機として回転機及び内燃機関を備えるハイブリッド車に適用する。

図１２に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図１２において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。また、本実施形態において、メインリレーＳＭＲを第１のメインリレーＳＭＲ１と称すこととする。

図示されるように、本実施形態では、車載主機として、モータジェネレータ３４に加えてエンジン４３が備えられている。モータジェネレータ３４の回転子及びエンジン４３のクランク軸は、動力分割機構４４を介して駆動輪３６に連結されている。

本実施形態では、モータジェネレータ３４の電源として、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０に加えて、これらバッテリ１０，２０とは別の主蓄電池（以下、メインバッテリ４６）が備えられている。本実施形態では、モータジェネレータ３４の電源として、基本的にはメインバッテリ４６を用いる構成であり、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０は、車両の航続距離の拡大を狙って備えられる。なお、メインバッテリ４６は、例えば、リチウムイオン２次電池であってもよいし、ニッケル水素２次電池であってもよい。

メインバッテリ４６は、昇圧コンバータ５０及びインバータ３２を介してモータジェネレータ３４に接続されている。ここで、昇圧コンバータ５０は、上記平滑コンデンサ３０、平滑コンデンサ３０に並列接続された一対のスイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎ（ＩＧＢＴ）、及び一対のスイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎの接続点とメインバッテリ４６の正極端子とを接続するリアクトル５２を備えている。詳しくは、昇圧コンバータ５０は、スイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎのオンオフ操作によって、メインバッテリ４６の出力電圧（例えば「２８８Ｖ」）を所定の電圧（例えば「６６６Ｖ」）を上限として昇圧する機能を有する。昇圧コンバータ５０の出力電圧（平滑コンデンサ３０の端子間電圧）は、電圧センサ５４によって検出される。電圧センサ５４の検出値は、制御回路３８に入力される。

なお、スイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎにはそれぞれ、フリーホイールダイオードＤｃｐ，Ｄｃｎが逆並列に接続されている。また、メインバッテリ４６と昇圧コンバータ５０との間は、第２のメインリレーＳＭＲ２によって開閉される。第２のメインリレーＳＭＲ２は、例えば、車両のユーザによってイグニッションスイッチがオンされることでオン操作される。

ちなみに、本実施形態において、スイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎ、第２のメインリレーＳＭＲ２は、制御回路３８によってオンオフ操作されるものとする。ただし、これに限らず、スイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎ、第２のメインリレーＳＭＲ２は、制御回路３８とは別の制御回路によって操作されてもよい。

続いて、図１３を用いて、出力電圧調節処理について説明する。ここで、図１３は、出力電圧調節処理を含む車両制御処理の手順を示すフローチャートである。上記処理は、制御回路３８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ７０において、車両をモータジェネレータ３４のみによって走行（以下、ＥＶ走行）させるか否かを判断する。

ステップＳ７０において否定判断された場合には、モータジェネレータ３４及びエンジン４３の双方を走行動力源として走行（以下、ＨＶ走行）させると判断し、ステップＳ７２に進む。ステップＳ７２では、モータジェネレータ３４の電源をメインバッテリ４６のみとすべく、第１のメインリレーＳＭＲ１をオフ操作する。

一方、上記ステップＳ７０において肯定判断された場合には、ＥＶ走行させると判断し、ステップＳ７４に進む。ステップＳ７４では、モータジェネレータ３４の電源をメインバッテリ４６と、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０とすべく、第１のメインリレーＳＭＲ１をオン操作する。

続くステップＳ７６では、上記出力電圧調節処理を行う。この処理は、直列接続又は並列接続された第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の出力電圧Ｖｓと、電圧センサ５４によって検出された昇圧コンバータ５０の出力電圧Ｖｍとの差の絶対値が所定値γ以下となるように昇圧コンバータ５０を操作する処理である。この処理は、昇圧コンバータ５０の出力電圧と第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０の出力電圧との差が大きくなることで、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０と、メインバッテリ４６とのうち一方から他方へと電流が流れることを回避するための処理である。なお、本実施形態において、本ステップの処理が「電圧操作手段」を構成する。

なお、ステップＳ７２、Ｓ７６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、メインバッテリ４６が備えられる本実施形態によれば、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を直列接続又は並列接続に切り替える場合に第１のメインリレーＳＭＲ１が一時的にオフ操作されても、メインバッテリ４６を電源としてモータジェネレータ３４を駆動させて車両を走行させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果が得られるようになる。

（４）出力電圧調節処理を行った。このため、ＥＶ走行時において、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０と、メインバッテリ４６とのうち一方から他方へと電流が流れることを回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・「切替手段」としては、電力供給システムに備えられる複数の組電池の全てを直列接続又は並列接続させるべく、複数の組電池の接続状態を切り替えるものに限らない。例えば、組電池が３つ以上備えられる電力供給システムにおいて、複数の組電池のうち一部であってかつ２つ以上を直列接続又は並列接続させるべく、複数の組電池の接続状態を切り替えるものであってもよい。

・「単位電池選択手段」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、電力供給元の単位電池として、複数の単位電池の平均電圧よりも高い単位電池を選択してかつ、電力供給先の単位電池として、上記平均電圧よりも低い単位電池を選択してもよい。

また、「単位電池選択手段」によって選択される電力供給元及び電力供給先のそれぞれの数を、固定せずに可変設定してもよい。具体的には例えば、充電処理及び放電処理の一対の処理の一周期における電力供給先の単位電池への充電電流を大きくしたいほど、電力供給元の単位電池の数と電力供給先の単位電池の数の差の絶対値が大きくなるように、これら単位電池の数を可変設定すればよい。

・「単位電池選択手段」によって選択される電力供給元の単位電池の数としては、３つに限らず、それ以外であってもよい。また、電力供給先の単位電池の数としては、１つに限らず複数であってもよい。さらに、電力供給先の単位電池の数を電力供給元の単位電池の数よりも多くしてもよい。

・「充放電回路」の用途としては、組電池を構成する電池セル同士の端子間電圧の均等化に限らない。例えば、組電池の温度が低い場合、電池セル間やモジュール間で充放電処理を繰り返すことで組電池の温度を上昇させる用途に用いてもよい。この場合、充放電電流が大きいほど、電池セルの内部抵抗による発熱量が大きくなって温度上昇速度が高くなる。このため、組電池の温度が低いほど、電力供給元の電池セルの数を多くしたり、電力供給先の電池セルの数を少なくしたりしてもよい。

また、「充放電回路」の用途としては、電力供給元の単位電池から電力供給先の単位電池へと蓄電手段を介して電荷を移動させるものに限らない。例えば、蓄電手段に交流電圧が印加されるようにｐ側，ｎ側スイッチング素子Ｓｐｉｊ，Ｓｎｉｊを開閉操作する処理が行われるものであってもよい。この処理によれば、組電池の直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を蓄電手段を介して外部に出力することができる。

・「組電池均等化手段」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、３つ以上組電池を備える電力供給システムにおいては、これら組電池の中から端子間電圧が最高の組電池を高電圧バッテリとし、端子間電圧が最低の組電池を低電圧バッテリとしてバッテリ電圧均等化処理を行えばよい。ここでは、３つ以上の組電池のうち高電圧バッテリの端子間電圧及び低電圧バッテリの端子間電圧の差が閾値電圧Ｖｔｈ以下になったと判断されることをもって、これら組電池同士の端子間電圧の均等化が完了したと判断すればよい。

・「充放電回路」としては、バッテリを構成する複数の電池セルＣｉｊのそれぞれの正極端子にｐ側スイッチング素子Ｓｐｉｊが接続されてかつ、複数の電池セルＣｉｊのそれぞれの負極端子にｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊが接続されるものに限らない。例えば、特願２０１２−２３１５５４の図２等に示されているように、ｐ側スイッチング素子ｓｐｉｊ及びｎ側スイッチング素子Ｓｎｉｊの数を低減させることを狙った充放電回路であってもよい。

・「処理手段」としては、上記第３の実施形態に例示したものに限らない。例えば、並列接続に切り替えるに先立ち、スイッチング素子４２をオン操作しつつスイッチング素子４２の抵抗値を増大させる処理を行うものであってもよい。これは、スイッチング素子４２のゲート電圧を、飽和領域でスイッチング素子４２を駆動させる電圧に設定することで実現できる。ここで、飽和領域とは、スイッチング素子４２を構成するＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間電圧の大きさにかかわらずドレイン電流が一定となる領域である。

また、「処理手段」としては、並列接続に切り替える毎に地絡電流抑制処理を行うものに限らない。例えば、第１のバッテリ１０及び第２のバッテリ２０を並列接続に切り替えるに先立ち、第１のバッテリ１０の負極端子及び第２のバッテリ２０の負極端子の電位差を制御回路３８によって検出し、検出された電位差（対地電圧）が所定以上であると判断された場合にのみ地絡電流抑制処理を行うものであってもよい。

・上記第３の実施形態において、第１のバッテリ１０の負極端子を接地部位に接続してもよい。この場合、例えば、第２のバッテリ２０の負極端子を、第２１のｎ側スイッチング素子Ｓｎ２１及びスイッチング素子４２を介して接地部位に接続すればよい。

また、上記第３の実施形態において、組電池が３つ以上備えられる場合、複数の組電池のうち負極端子が接地部位に接続された組電池以外の組電池のそれぞれの負極端子と接地部位との間を、地絡電流抑制用のスイッチング素子によって開閉する構成を採用すればよい。

・上記第４の実施形態において、ＥＶ走行時にサブバッテリのみを用いてもよい。この場合、出力電圧調節処理は不要となる。

・「蓄電手段」としては、コンデンサに限らず、これと同様な機能を有するものであれば、他の手段であってもよい。

・「組電池」としては、リチウムイオン等の２次電池に限らず、例えば燃料電池であってもよい。

１０…第１のバッテリ、２０…第２のバッテリ、４０…コンデンサ、Ｃｉｊ…電池セル、Ｓｐｉｊ…ｐ側スイッチング素子、Ｓｎｉｊ…ｎ側スイッチング素子、Ｌα…第１の電気経路、Ｌβ…第２の電気経路、Ｒ１〜Ｒ４…第１〜第４のリレー。

Claims (10)

1. １個又は隣接する複数個の電池セルである単位電池（Ｃｉｊ；ｉ＝１，２：ｊ＝１〜Ｎ）の直列接続体としての組電池（１０，２０）を複数備える電力供給システムに適用され、
   電気エネルギを蓄える蓄電手段（４０，４０ａ，４０ｂ）を有し、該蓄電手段及び前記単位電池の間で電荷を移動させる充放電回路（Ｓｐｉｊ，Ｓｎｉｊ，Ｌα，Ｌβ）と、
   複数の前記組電池のうち少なくとも２つを直列接続又は並列接続させるべく、複数の前記組電池の接続状態を切り替える切替手段（Ｒ１〜Ｒ４）と、
   前記切替手段によって前記組電池を並列接続に切り替えるに先立ち、該並列接続に切り替える前記組電池同士の端子間電圧を前記蓄電手段を介して均等化する組電池均等化手段と、
   を備え、
   前記充放電回路は、
   前記蓄電手段の一端に接続された第１の電気経路（Ｌα）と、
   前記蓄電手段の他端に接続された第２の電気経路（Ｌβ）と、
   前記組電池を構成する前記単位電池のそれぞれの正極端子と前記第１の電気経路との間を開閉する正極側開閉手段（Ｓｐｉｊ）と、
   前記組電池を構成する前記単位電池のそれぞれの負極端子と前記第２の電気経路との間を開閉する負極側開閉手段（Ｓｎｉｊ）と、
   を有し、
   前記組電池均等化手段による均等化を開始するに先立ち、前記並列接続に切り替える前記組電池のうち前記蓄電手段を充電する組電池を構成する前記単位電池の前記蓄電手段に対する接続数を、前記蓄電手段を充電する組電池に対応する前記正極側開閉手段及び前記負極側開閉手段を開閉操作することによって漸増させる漸増手段を備えることを特徴とする電力供給装置。
2. 前記並列接続に切り替える前記組電池の中から、端子間電圧が最高の組電池と、端子間電圧が最低の組電池とを選択する組電池選択手段を更に備え、
   前記組電池均等化手段は、前記正極側開閉手段及び前記負極側開閉手段を開閉操作することによって前記最高の組電池から前記最低の組電池へと前記蓄電手段を介して電荷を移動させることで、前記並列接続に切り替える前記組電池同士の端子間電圧を均等化することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
3. 前記漸増手段は、前記最高の組電池を構成する前記単位電池の前記蓄電手段に対する接続数を、前記最高の組電池に対応する前記正極側開閉手段及び前記負極側開閉手段を開閉操作することによって漸増させることを特徴とする請求項２記載の電力供給装置。
4. 前記組電池均等化手段による均等化の完了後、前記蓄電手段に対する前記最低の組電池を構成する前記単位電池の接続数を漸減させる漸減手段を更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載の電力供給装置。
5. 複数の前記組電池のそれぞれについて、該組電池を構成する複数の前記単位電池の中から、電力供給元の単位電池と、電力供給先の単位電池とを選択する単位電池選択手段を更に備え、
   前記充放電回路は、前記単位電池選択手段によって選択された前記電力供給元の単位電池から前記電力供給先の単位電池へと前記蓄電手段を介して電荷を移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給装置。
6. 前記充放電回路は、前記電力供給元の単位電池から前記電力供給先の単位電池へと前記蓄電手段を介して電荷を移動させることで、前記組電池を構成する複数の前記単位電池同士の端子間電圧を均等化することを特徴とする請求項５記載の電力供給装置。
7. 前記蓄電手段は、複数の前記組電池のそれぞれに対して個別に設けられていることを特徴とする請求項６記載の電力供給装置。
8. 複数の前記組電池を直列接続する場合において、複数の該組電池のうち最も高電位側の組電池（１０）の正極端子は、第１の接続点（ＴＬ１）に接続され、前記最も高電位側の組電池の負極端子は、第２の接続点（ＴＬ２）に接続され、
   前記切替手段は、
   複数の前記組電池を直列接続する場合において、隣接する対となる該組電池の負極端子及び正極端子の間を開閉する第１の開閉手段（Ｒ１）と、
   複数の前記組電池を直列接続する場合において、複数の該組電池のうち最も高電位側の組電池以外の組電池（２０）の正極端子と前記第１の接続点との間を開閉する第２の開閉手段（Ｒ２）と、
   複数の前記組電池を直列接続する場合において、複数の該組電池のうち最も低電位側の組電池（２０）の負極端子と前記第２の接続点との間を開閉する第３の開閉手段（Ｒ３）と、
   複数の前記組電池を直列接続する場合において、複数の該組電池のうち最も低電位側の組電池以外の組電池（１０）の負極端子と前記第２の接続点との間を開閉する第４の開閉手段（Ｒ４）と、
   前記第１の接続点及び前記第２の接続点を一対の端子として複数の前記組電池の接続状態を直列接続に切り替えるべく、前記第１の開閉手段及び前記第３の開閉手段を閉操作してかつ、前記第２の開閉手段及び前記第４の開閉手段を開操作する第１の操作手段と、
   前記第１の接続点及び前記第２の接続点を一対の端子として複数の前記組電池の接続状態を並列接続に切り替えるべく、前記第１の開閉手段を開操作してかつ、前記第２の開閉手段、前記第３の開閉手段及び前記第４の開閉手段を閉操作する第２の操作手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給装置。
9. 複数の前記組電池のうちいずれか１つ（２０）の負極端子は接地部位に接続され、
   複数の前記組電池のうち負極端子が前記接地部位に接続された組電池以外の組電池（１０）の負極端子と前記接地部位との間を開閉する第５の開閉手段（４２）と、
   前記切替手段によって並列接続に切り替えるに先立ち、前記第５の開閉手段を断続的に閉操作する処理、又は前記第５の開閉手段を閉操作しつつ該第５の開閉手段の抵抗値を増大させる処理を行う処理手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項８記載の電力供給装置。
10. 車載主機として回転機（３４）を備える車両に適用され、
    複数の前記組電池は、前記車載主機の電源であり、
    前記車両は、
    複数の前記組電池とは別の蓄電池であってかつ前記車載主機の電源となる主蓄電池（４６）と、
    前記主蓄電池の出力電圧を昇圧して前記回転機に対して出力する昇圧コンバータ（５０）と、
    を更に備え、
    直列接続又は並列接続された前記組電池の出力電圧と前記昇圧コンバータの出力電圧との差の絶対値が所定値以下となるように該昇圧コンバータを操作する電圧操作手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力供給装置。

Images