JP6665719B2 - 電源制御装置、及び電源システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電手段を備える電源システムに適用される電源制御装置、及び電源システムに関するものである。

従来、複数の蓄電池を備える電源装置において、エンジン運転状態に応じて、複数の蓄電池を並列接続した状態と直列接続した状態とを切り替えるようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、エンジン自動始動システムにおいて、エンジン運転中は、接続切替手段としてのリレーにより各蓄電池を並列接続の状態にして、発電機により各蓄電池を充電する。また、エンジン自動停止後の再始動時には、リレーにより各蓄電池を直列接続の状態に切り替え、始動機への給電を実施する。そして上記構成により、エンジン始動を円滑にし、かつ蓄電池が劣化することを抑制することができるとしていた。

特開２００３−１５５９６８号公報

しかしながら、上記のように複数の蓄電池の並列接続と直列接続との切り替えを可能にするシステムでは、複数の蓄電池に通じる各通電経路上にそれぞれリレーやスイッチ等の接続切替手段が設けられていること、直列／並列状態で通電経路上のリレーやスイッチ等の個数に違いが生じることにより、各蓄電池で通電経路の抵抗値に違いが生じる。そのため、複数の蓄電池に流れる充放電電流に差違が生じ、結果として各蓄電池で電気残容量（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。そして、各蓄電池でＳＯＣばらつきが生じると、例えば複数の蓄電池を直列状態から並列状態に切り替えた際に、ＳＯＣ差に起因して蓄電池間の相互で過電流が流れ、ひいては蓄電池やスイッチ等の破損が懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、直並列の切り替えが可能な複数の蓄電手段を有するシステムにおいて過剰な電流の発生を抑制し、ひいては蓄電手段やスイッチ等の保護を図ることができる電源制御装置、及び電源システムを提供することにある。

本発明の電源制御装置は、複数の蓄電手段（１２，１３）と、前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段（２１〜２５）を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、を備える電源システムに適用される。そして、電源制御装置は、前記複数の蓄電手段の状態を示すパラメータとして、前記並列状態又は前記直列状態での前記各蓄電手段の間の経路を含む通電経路に流れる電流の大きさに相関を持つ蓄電状態パラメータを取得する取得部と、前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記並列状態又は前記直列状態で前記通電経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整する抵抗制御部と、を備えることを特徴とする。

複数の蓄電手段を備え、複数のスイッチ手段のオンオフにより各蓄電手段の並列接続と直列接続との切り替えを可能とする電源システムでは、各蓄電手段でのＳＯＣ（電気残容量）等に起因して、例えば各蓄電手段間において容量自己調整による過電流が流れることが懸念される。この点、上記構成では、複数の蓄電手段の状態を示すパラメータとして、並列状態又は直列状態での各蓄電手段の間の経路を含む通電経路に流れる電流の大きさに相関を持つ蓄電状態パラメータを取得し、その蓄電状態パラメータに基づいて、並列状態又は直列状態で通電経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整するようにした。かかる場合、抵抗可変部の抵抗値の調整により、並列状態又は直列状態で通電経路に流れる電流、すなわち蓄電手段どうしで流れる電流等を制御でき、仮に蓄電手段間でＳＯＣばらつきが生じていても蓄電手段間に過電流が流れること等が抑制される。その結果、蓄電手段やスイッチ等の保護を図りつつ、各蓄電手段の適正な使用を実現できる。

各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値を調整することで、通電経路上における各スイッチ２１〜２５の熱破壊の抑制も可能となる。つまり、各スイッチ２１〜２５の損失は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差から生じる出力電圧差又は通電電流や、スイッチオン抵抗により「損失＝Ｖ・Ｉ＝（Ｖ^2）／Ｒ」で決まる。この場合、スイッチオン抵抗の調整により熱損失の低減を図ることができる。

なお、複数の蓄電手段（例えばリチウムイオン蓄電池）の直並列の切り替えが行われる構成としては、直並列切り替え可能な２つ以上の蓄電手段を有する構成であればよく、例えば３つ以上の蓄電手段を備える電源システムにおいて、そのうち少なくとも２つの蓄電手段について直並列の切り替えが行われる構成も含まれる。

第１実施形態における電源システムを示す電気回路図。 スイッチの具体的構成を示す図。 （ａ）は各リチウムイオン蓄電池を並列接続した状態を示す図、（ｂ）は各リチウムイオン蓄電池を直列接続した状態を示す図。 （ａ）は並列充電時の電流の流れを示す図、（ｂ）は並列放電時の電流の流れを示す図。 直列放電時の電流の流れを示す図。 ゲート電圧とドレインソース間抵抗との関係を示す図。 リチウムイオン蓄電池の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャート。 端子電圧の差ΔＶとスイッチ抵抗値との関係を示す図。 スイッチ温度とスイッチ抵抗値との関係を示す図。 端子電圧の差ΔＶとスイッチ温度とスイッチ抵抗値との関係を示す図。 リチウムイオン蓄電池の直並列切り替えに伴う抵抗値制御をより具体的に説明するためのタイムチャート。 リチウムイオン蓄電池を直列状態から並列状態に切り替える際における通電電流の変化を示すタイムチャート。 通電電流とスイッチ抵抗値との関係を示す図。 通電電流とスイッチ温度とスイッチ抵抗値との関係を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源装置を具体化するものとしている。また、本電源システムは、蓄電装置として、鉛蓄電池を有してなる第１蓄電装置と、複数のリチウムイオン蓄電池を有してなる第２蓄電装置とを備える、いわゆる２電源システムとなっている。

図１に示すように、本電源システムは、鉛蓄電池１１と２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３とを有しており、各蓄電池１１〜１３からは各種の電気負荷１４，１５と回転電機１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１〜１３に対しては回転電機１６による充電が可能となっている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２，１３は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２，１３は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２，１３は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１〜１３の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による詳細な説明は割愛するが、２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３は、収容ケースに収容されて一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、２つの出力端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機１６とが接続されている。

出力端子Ｐ１に接続される電気負荷１４は、鉛蓄電池１１又はリチウムイオン蓄電池１２，１３からの１２Ｖ給電に基づいて駆動される１２Ｖ系負荷である。その電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷と、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷とが含まれている。定電圧要求負荷は被保護負荷であって、電源失陥が許容されない負荷である。定電圧要求負荷の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。また、一般的な電気負荷の具体例としては、ヘッドライト等のランプ類やワイパ装置、電動ポンプが挙げられる。

また、電気負荷１５は、例えば車両走行時において一時的に大きな駆動力が要求される、すなわち高電力要求が生じることがある高電圧系の負荷である。具体例としては、電動ステアリング装置が挙げられる。なお、出力端子Ｐ１に接続される電気負荷１４が低電圧電気負荷に相当し、出力端子Ｐ２に接続される電気負荷１５及び回転電機１６が高電圧電気負荷に相当する。

回転電機１６の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルト等により駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機１６の回転軸が回転する一方、回転電機１６の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。回転電機１６は、ＭＧ（Motor Generator）であり、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機１６は、一体又は別体に設けられた電力変換装置としてのインバータにより、発電時の発電電流の調整や力行駆動時のトルク調整が行われるものとなっている。回転電機１６の駆動により、エンジンの始動やトルクアシストが行われる。回転電機１６は、エンジン出力軸に対して動力を付加する観点から言えば電気負荷であり、しかも電気負荷１４との比較で言えば高電力／高電流負荷である。

電気負荷１５と回転電機１６との間にはスイッチ１７が設けられており、そのスイッチ１７のオンオフにより、各蓄電池１１〜１３や回転電機１６と電気負荷１５とが電気的に接続又は遮断されるようになっている。

次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。本実施形態では、２つのリチウムイオン蓄電池１２，１３について並列接続の状態と直列接続の状態との切り替えを可能としており、その点について詳しく説明する。

電池ユニットＵでは、出力端子Ｐ１，Ｐ２の間の電気経路Ｌ１にスイッチ２１，２２が直列に設けられている。なお、電気経路Ｌ１は、本システムにおいて鉛蓄電池１１に対して電気負荷１４，１５や回転電機１６が接続される通電経路の一部でもある。そして、スイッチ２１，２２の間の第１点Ｎ１にリチウムイオン蓄電池１２の＋端子（正極端子）が接続され、スイッチ２２と出力端子Ｐ２との第２点Ｎ２にリチウムイオン蓄電池１３の＋端子が接続されている。また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の−端子（負極端子）とグランドとの間には、それぞれスイッチ２３，２４が設けられている。さらに、第１点Ｎ１は、リチウムイオン蓄電池１３の−端子とスイッチ２４との間の第３点Ｎ３に接続されており、その接続経路にスイッチ２５が設けられている。スイッチ２１〜２５が「切替部」に相当する。

上記の各スイッチ２１〜２５は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子により構成されている。本実施形態では、各スイッチ２１〜２５がＭＯＳＦＥＴにより構成されており、所定のゲート電圧の印加に応じてスイッチ２１〜２５のオンオフが切り替えられる。

なお、図２に示すように、各スイッチ２１〜２５をそれぞれ２つ一組のＭＯＳＦＥＴを有する構成とし、各一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されているとよい。この互いに逆向きの寄生ダイオードによって、各スイッチ２１〜２５をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。ただし、各スイッチ２１〜２５において半導体スイッチング素子を用いた構成は任意でよく、例えばＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きに配置されていない構成であってもよい。

そして、これら各スイッチ２１〜２５のオンオフを適宜切り替えることにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態と、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態とが切り替えられるようになっている。

図３において（ａ）には、各リチウムイオン蓄電池１２，１３を並列接続した状態を示し、（ｂ）には各リチウムイオン蓄電池１２，１３を直列接続した状態を示している。図３では、理解を容易にするために、スイッチ２１〜２５についてオン状態のスイッチのみを示し、オフ状態のスイッチの図示を省略している。図３（ａ）に示された通電経路が「並列通電経路」であり、図３（ｂ）に示された通電経路が「直列通電経路」である。なお、スイッチ１７は、並列状態ではオフされ、直列状態では必要に応じてオンされるようになっている。

図３（ａ）では、各スイッチ２１〜２５のうちスイッチ２１〜２４がオン、スイッチ２５がオフされており、かかる状態では、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列の関係となっている。この場合、出力端子Ｐ１，Ｐ２の出力電圧はいずれも概ね１２Ｖとなっている。並列接続状態では、Ｐ１側の電気負荷１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されるとともに、Ｐ２側の回転電機１６に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されている。並列接続状態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の正極どうしを接続する経路上の中間位置（第１点Ｎ１）に電気負荷１４が接続されるようになっている。

また、図３（ｂ）では、各スイッチ２１〜２５のうちスイッチ２１，２３，２５がオン、スイッチ２２，２４がオフされており、かかる状態では、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列の関係となっている。この場合、出力端子Ｐ１の出力電圧は概ね１２Ｖ、出力端子Ｐ２の出力電圧は概ね２４Ｖとなっている。直列接続状態では、Ｐ１側の電気負荷１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。また、Ｐ２側の回転電機１６に対して直列にリチウムイオン蓄電池１２，１３が接続されている。直列接続状態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のうち高電圧側の蓄電池１３の正極側の位置（第２点Ｎ２）に回転電機１６が接続されるようになっている。

回転電機１６は、電源電圧を１２Ｖとする１２Ｖ力行駆動と、電源電圧を２４Ｖとする２４Ｖ力行駆動とが可能になっており、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態では回転電機１６が１２Ｖ駆動され、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態では回転電機１６が２４Ｖ駆動される。出力端子Ｐ２に接続された電気負荷１５は、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列接続された状態で２４Ｖ駆動される。

また、図１において、電池ユニットＵは、電池制御手段を構成する制御部３０を有している。制御部３０は、電池ユニットＵ内の各スイッチ２１〜２５のオンオフ（開閉）の切り替えを実施する。この場合、制御部３０は、車両の走行状態や各蓄電池１１〜１３の蓄電状態に基づいて、各スイッチ２１〜２５のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２，１３とを選択的に用いて充放電が実施される。各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づく充放電制御について簡単に説明する。なお、図示は省略するが、各リチウムイオン蓄電池１２，１３には、蓄電池ごとに端子電圧を検出する電圧センサと、蓄電池ごとに通電電流を検出する電流センサとがそれぞれ設けられており、それら各センサの検出結果は制御部３０に入力される。

制御部３０は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の検出値を逐次取得するとともに、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電電流を逐次取得する。そして、これらの取得値に基づいて、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２，１３のＯＣＶ（開放電圧：Open Circuit Voltage）やＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出するとともに、そのＯＣＶやＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２，１３への充電量及び放電量を制御する。

また、電池ユニットＵでは、車両へのメイン電源の投入後において、基本的には各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態とされ、出力端子Ｐ２側における負荷駆動要求や回転電機１６に対する高電圧発電の要求に応じて、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態に切り替えられるようになっている。この場合、制御部３０は、例えば電動ステアリング装置（電気負荷１５）の駆動要求や、回転電機１６によるトルクアシスト要求に基づいて、リチウムイオン蓄電池１２，１３を一時的に並列状態から直列状態に切り替える制御を実施する。

制御部３０にはＥＣＵ４０が接続されている。制御部３０及びＥＣＵ４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部３０及びＥＣＵ４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ４０は、車両のアイドリングストップ制御を実施する機能を有する電子制御装置である。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。車両においては、アイドリングストップ制御の自動再始動時に回転電機１６によりエンジンが始動されるようになっている。

次に、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態で回転電機１６からの充電が行われる並列充電時と、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列接続された状態で電気負荷１４への放電が行われる並列放電時とについて説明する。図４（ａ）には、並列充電時の電流の流れを示し、（ｂ）には、並列放電時の電流の流れを示している。

図４（ａ）の並列充電時には、回転電機１６から発電電流が出力され、その発電電流により鉛蓄電池１１及び各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充電や、電気負荷１４への給電が行われる。このとき、電池ユニットＵにおいて、リチウムイオン蓄電池１２の充電経路にはスイッチ２２，２３が存在しており、そのスイッチ２２，２３を含む経路抵抗に応じて充電電流Ｉｉｎ１が流れる。また、リチウムイオン蓄電池１３への充電経路にはスイッチ２４が存在しており、そのスイッチ２４を含む経路抵抗に応じて充電電流Ｉｉｎ２が流れる。充電電流Ｉｉｎ１，Ｉｉｎ２を比べると、Ｉｉｎ１≠Ｉｉｎ２となり、特に経路抵抗の違いから「Ｉｉｎ１＜Ｉｉｎ２」になることが想定される。

また、図４（ｂ）の並列放電時には、各リチウムイオン蓄電池１２，１３から電気負荷１４への給電が行われる。このとき、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４への放電経路にはスイッチ２１，２３が存在しており、そのスイッチ２１，２３を含む経路抵抗に応じて放電電流Ｉｏｕｔ１が流れる。また、リチウムイオン蓄電池１３から電気負荷１４への放電経路にはスイッチ２１，２２，２４が存在しており、そのスイッチ２１，２２，２４を含む経路抵抗に応じて放電電流Ｉｏｕｔ２が流れる。放電電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２を比べると、Ｉｏｕｔ１≠Ｉｏｕｔ２となり、特に経路抵抗の違いから「Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ２」になることが想定される。

上記のとおり各リチウムイオン蓄電池１２，１３の並列状態下では、それら各蓄電池１２，１３に流れる電流の大きさが相違する。そのため、各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣ（電気容量）にばらつきが生じることが懸念される。この点についてさらに補足する。上記図４（ａ）の並列充電状態では、経路抵抗の違いから「Ｉｉｎ１＜Ｉｉｎ２」になる一方、上記図４（ｂ）の並列放電状態では、経路抵抗の違いから「Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ２」になり、こうした電流の差からリチウムイオン蓄電池１３の方がリチウムイオン蓄電池１２よりも高ＳＯＣになることが想定されるが、その状態から直列接続状態（図３（ｂ）参照）に移行すると、各蓄電池１２，１３のＳＯＣの差がより大きくなると考えられる。

つまり、直列放電状態では、図５に示すように、リチウムイオン蓄電池１３は、電気負荷１５や回転電機１６を放電対象として放電を行うのに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、電気負荷１５や回転電機１６に加え、電気負荷１４を放電対象として放電を行う。ゆえにリチウムイオン蓄電池１２の放電電流Ｉｏｕｔ１が、リチウムイオン蓄電池１３の放電電流Ｉｏｕｔ２よりも大きくなり、これにより各蓄電池１２，１３のＳＯＣ差がさらに大きくなる。各リチウムイオン蓄電池１２，１３でＳＯＣのばらつきが生じると、それら各蓄電池１２，１３の使用領域を十分に活用することができないといった不都合を招来する。

ところで、リチウムイオン蓄電池１２，１３間のＳＯＣ差が大きい状態で、直列状態から並列状態への切り替えが行われると、両蓄電池１２，１３間のＳＯＣ差(もしくは電圧差)に起因して容量自己調整電流が流れる。容量自己調整電流は、リチウムイオン蓄電池１２，１３間のＳＯＣ差と経路抵抗値とに応じて流れる電流であり、例えば「Ｉ＝蓄電池間の出力電圧差×経路抵抗値」として定義される。この場合、蓄電池間において大きな電流が流れ、通電経路上のスイッチや蓄電池に悪影響が及ぶことが懸念される。

そこで本実施形態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３間で流れる電流の大きさに相関を持つパラメータを取得し、そのパラメータに基づいて、電流抑制の制御を適宜実施することとしている。ここでは、各リチウムイオン蓄電池１２，１３間の電流に相関するパラメータとして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の状態を示す蓄電状態パラメータと、各スイッチ２１〜２５の状態を示すスイッチ状態パラメータとを取得し、それら各パラメータに基づいて、スイッチ２１〜２５のいずれかを調整対象としてスイッチ抵抗値を調整する。本実施形態では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態であれば、スイッチ２２を調整対象としてスイッチ抵抗値を調整する。また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態であれば、スイッチ２５を調整対象としてスイッチ抵抗値を調整する。なお、制御部３０が「取得部」、「抵抗制御部」に相当する。

蓄電状態パラメータとしては、例えば各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧、ＳＯＣ、充放電電流の少なくともいずれかが取得される。またこれに加えて、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の温度が取得される。また、スイッチ状態パラメータとしては、例えばスイッチ２１〜２５の温度が取得される。

制御部３０により実施される並列状態での抵抗値制御と、直列状態での抵抗値制御とについて説明する。

並列状態では、電池ユニットＵにおいて図３（ａ）に示す通電経路が形成されており、各リチウムイオン蓄電池１２，１３にＳＯＣ差が生じている状況下では、蓄電池１２，１３間に過電流が流れることが懸念される。そこで、制御部３０は、過電流の抑制を図るべく、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータに基づいて、並列状態の通電経路で各蓄電池１２，１３の間の中間位置に存在しているスイッチ２２の抵抗値を大きくする側に調整する。このとき、制御部３０は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の差ΔＶを取得し、そのΔＶに基づいてフィードバック制御を実施することで、スイッチ２２の抵抗値を所望の値に制御する。より具体的には、スイッチ２２のゲート電圧制御を実施することにより、スイッチ２２の抵抗値を制御する。これにより、スイッチ２２についてオン状態での抵抗値が大きくなり、それに伴い蓄電池間の電流が低減される。本制御により、蓄電池間の電流が所望の値にフィードバック制御される。

スイッチ２２の抵抗値制御においては、例えば図６に示すゲート電圧Ｖｇとドレインソース間抵抗との関係を用い、ゲート電圧Ｖｇの制御によりドレインソース間抵抗を調整することで、スイッチ２２の抵抗値、ひいてはリチウムイオン蓄電池１２，１３間の経路抵抗値を変更する。図６では、通常オン状態の抵抗値Ｒｍｉｎを基準に、ゲート電圧Ｖｇを低下させることでドレインソース間抵抗が増加する関係が定められており、スイッチ抵抗値（ドレインソース間抵抗）がＲｍｉｎよりも大きくする側に可変設定される。

なお、蓄電状態パラメータとして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣや充放電電流を用いて、過電流が流れる状況か否かを判定するとともに、過電流が流れる状況下において、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣや充放電電流に基づいてスイッチ２２の抵抗値を制御することも可能である。

また、本実施形態では、蓄電状態パラメータに加えて、スイッチ状態パラメータを用いて電流抑制の制御を実施することとしている。この場合、制御部３０は、並列状態ではスイッチ２２を調整対象とし、スイッチ状態パラメータとしてスイッチ２２の温度を取得する。そして、蓄電池間の電流を低減させるべく、スイッチ温度に基づいてスイッチ２２の抵抗値を大きくする側に調整する。このとき、制御部３０は、スイッチ２２の温度をフィードバック制御することで、スイッチ２２の抵抗値を所望の値に制御する。これにより、スイッチ２２についてオン状態での抵抗値が大きくなり、それに伴い蓄電池間の電流が低減される。

また、直列状態では、電池ユニットＵにおいて図３（ｂ）に示す通電経路が形成されており、両リチウムイオン蓄電池１２，１３よりなる電源電圧が大きいと、これら蓄電池１２，１３と電気負荷１５又は回転電機１６との間の通電経路で過電流が流れることが懸念される。実際には、電気負荷１５や回転電機１６に設けられた平滑コンデンサを通じて過電流が流れることが懸念される。そこで、制御部３０は、過電流の抑制を図るべく、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータに基づいて、直列状態の通電経路で各蓄電池１２，１３の間の中間位置に存在しているスイッチ２５の抵抗値を大きくする側に調整する。このとき、制御部３０は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の和により直列電源電圧（合成電圧Ｖｈｉ）を取得し、そのＶｈｉに基づいてフィードバック制御を実施することで、スイッチ２５の抵抗値を所望の値に制御する。より具体的には、スイッチ２５のゲート電圧制御を実施することにより、スイッチ２５の抵抗値を制御する。これにより、スイッチ２５についてオン状態での抵抗値が大きくなり、それに伴い蓄電池間の電流が低減される。本制御により、蓄電池間の電流が所望の値にフィードバック制御される。

直列状態でのスイッチ２５の抵抗値制御では、並列状態時と同様に、例えば図６の関係を用い、ゲート電圧Ｖｇの制御によりドレインソース間抵抗を調整することで、スイッチ２５の抵抗値、ひいては蓄電池１２，１３と電気負荷１５又は回転電機１６との間の通電経路の経路抵抗値を変更する。

また、制御部３０は、直列状態ではスイッチ２５を調整対象とし、スイッチ状態パラメータとしてスイッチ２５の温度を取得する。そして、蓄電池間の電流を低減させるべく、スイッチ温度に基づいてスイッチ２５の抵抗値を大きくする側に調整する。このとき、制御部３０は、スイッチ２５の温度をフィードバック制御することで、スイッチ２５の抵抗値を所望の値に制御する。これにより、スイッチ２５についてオン状態での抵抗値が大きくなり、それに伴い蓄電池間の電流が低減される。

また、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の直並列状態が必要に応じて切り替えられる構成では、直並列の切り替え直後において、接続状態の変化に伴い各蓄電池間の電気経路を通じて過電流が流れることが懸念されるが、特にその切り替え直後はフィードバック制御の遅れに起因して一時的に過電流を抑制できないことが懸念される。

そこで本実施形態では、直並列の切り替え要求が生じた場合に、その要求時から、少なくとも切り替えが完了するまでの所定期間においてフィードフォワード制御を実施することとし、それにより直並列の切り替え直後における過電流の発生を抑制することとしている。このフィードフォワード制御では、直列状態及び並列状態のうち切り替え後の状態を考慮して、当該切り替え後の状態でのパラメータを用いて抵抗値制御を実施する。

直列状態から並列状態への切り替え時には、制御部３０は、切り替え要求時からの所定期間において、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、並列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２２の状態パラメータとを取得し、それら各パラメータに基づいてフィードフォワード制御を実施する。

また、並列状態から直列状態への切り替え時には、制御部３０は、切り替え要求時からの所定期間において、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、直列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２５の状態パラメータとを取得し、それら各パラメータに基づいてフィードフォワード制御を実施する。

図７は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の接続状態と充放電電流とを制御する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御部３０により所定周期で繰り返し実施される。なお、本処理は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の放電時及び充電時のいずれにおいても実施される。ただし、放電時及び充電時のいずれかのみで実施されるものであってもよい。

図７において、ステップＳ１１では、蓄電状態パラメータを取得し、ステップＳ１２では、スイッチ状態パラメータを取得する。本実施形態では、蓄電状態パラメータとして、リチウムイオン蓄電池１２，１３ごとに検出された充放電電流、端子電圧、ＳＯＣの少なくともいずれかを取得する。また、スイッチ状態パラメータとして、リチウムイオン蓄電池１２，１３の間に設けられたスイッチ２２，２５の温度を取得する。

その後、ステップＳ１３では、リチウムイオン蓄電池１２，１３を並列・直列のいずれの状態にするかを指示するための状態フラグが１であるか否かを判定する。状態フラグ＝１は並列状態にすることを示し、状態フラグ＝０は直列状態にすることを示す。そして、状態フラグ＝１であればステップＳ１４に進み、状態フラグ＝０であればステップＳ１９に進む。なお、状態フラグ＝１である場合には、直列状態から並列状態への切り替え要求時と、その切り替え後の期間とが含まれ、状態フラグ＝０である場合には、並列状態から直列状態への切り替え要求時と、その切り替え後の期間とが含まれる。

ステップＳ１４では、リチウムイオン蓄電池１２，１３について直列状態から並列状態への切り替え要求時であるか否か、すなわち状態フラグの「０⇒１」の切り替え時であるか否かを判定する。例えば、電気負荷１５や回転電機１６の２４Ｖ駆動が終了される場合に、直列状態から並列状態への切り替え要求が発生する。

そして、切り替え要求時であれば、ステップＳ１５に進み、リチウムイオン蓄電池１２，１３について直列状態から並列状態への切り替えの実施を指令する。具体的には、電池ユニットＵの各スイッチ２１〜２５のうち、スイッチ２２，２４を「ＯＦＦ→ＯＮ」に、スイッチ２５を「ＯＮ→ＯＦＦ」にそれぞれ切り替える。なお、スイッチ２２，２４のＯＮ切り替えよりも先に、スイッチ２５のＯＦＦ切り替えを実施するとよい。また、スイッチ２２，２４のＯＮ切り替えは、いずれか一方を先に他方を後に実施してもよい。これら各スイッチ２２，２４，２５のオンオフの切り替えにより、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態に移行する。

ステップＳ１５において並列状態への切り替えが行われた場合、又はステップＳ１４において否定判定がなされた場合にはステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、直列状態から並列状態への切り替え要求から所定時間が経過した後であるか否かを判定する。この所定時間は、直列から並列への状態切り替えに要する所要時間と、フィードバック制御遅れ時間とを加味した時間であり、例えば数〜数１０ｍｓｅｃ程度の時間である。ステップＳ１６がＹＥＳであればステップＳ１７に進み、ステップＳ１６がＮＯであればステップＳ１８に進む。なお、車両起動後において初期状態として並列状態になっている場合にはステップＳ１６が肯定される。

ステップＳ１７では、フィードバック制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値の調整処理を実施する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、並列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２２の状態パラメータとに基づいて、フィードバック制御を実施する。これにより、リチウムイオン蓄電池１２，１３間を流れる電流が所望の値に制御される。なお、制御部３０は、デジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御によりスイッチ抵抗値を調整する（後述のステップＳ１８，Ｓ２２，Ｓ２３も同様）。

具体的には、制御部３０は、蓄電状態パラメータとしての各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧を用いて、その端子電圧の差ΔＶを算出する。そして、図８の関係を用い、端子電圧の差ΔＶに基づいてスイッチ２２の調整抵抗値を決定する。図８では、端子電圧の差ΔＶが大きいほど、スイッチ２２の調整抵抗値が大きい値となる関係が定められている。調整抵抗値は、スイッチ２２のフルオン状態での抵抗値（最小値Ｒｍｉｎ）に対して大きい値が設定される（後述の図９，図１０も同様）。

又は、制御部３０は、図９の関係を用い、スイッチ状態パラメータとしてのスイッチ２２の温度に基づいてスイッチ２２の調整抵抗値を決定する。図９では、スイッチ温度が大きいほど、スイッチ２２の調整抵抗値が大きい値となる関係が定められている。

上記のとおり、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出されるとともに、スイッチ状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出される場合、それらの各々で算出されるスイッチ２２の抵抗値のうち大きい方を、今回採用するスイッチ２２の調整抵抗値として決定するとよい。例えば、図８の関係を用いて算出される抵抗値がＲ１、図９の関係を用いて算出される抵抗値がＲ２であり、Ｒ１＞Ｒ２であれば、抵抗値Ｒ１を、今回採用するスイッチ２２の調整抵抗値として決定する。これ以外に、蓄電状態パラメータに基づき算出されたスイッチ抵抗値と、スイッチ状態パラメータに基づき算出されたスイッチ抵抗値とのうち小さい方を、今回採用するスイッチ２２の調整抵抗値として決定する構成や、各スイッチ抵抗値の平均値を今回採用するスイッチ２２の調整抵抗値として決定する構成であってもよい。

なお、図１０の関係を用いて、スイッチ２２の調整抵抗値を決定するようにしてもよい。図１０では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の差ΔＶと、スイッチ２２の温度と、スイッチ２２の調整抵抗値との関係が定められている。この場合、上記の各パラメータに基づいて、スイッチ２２の調整抵抗値が設定される。

また、ステップＳ１８では、フィードフォワード制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の並列通電経路におけるスイッチ抵抗値の調整処理を実施する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、並列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２２の状態パラメータとに基づいて、フィードフォワード制御を実施する。

ここで、直列状態から並列状態への切り替え要求が生じた後で、かつ並列状態への切り替えが完了する以前にはステップＳ１８が実施されるが、この時点では、並列状態への切り替えが未完了であるために並列状態下での蓄電状態パラメータを取得することはできない。そのため、制御部３０は、直列状態において、蓄電状態パラメータとしての各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧を取得するとともに、それら各端子電圧に基づいて、各蓄電池１２，１３の端子電圧の差ΔＶを算出する。そして、端子電圧の差ΔＶに基づいてスイッチ２２の調整抵抗値を決定する。このとき、図８の関係を用いて、スイッチ２２の調整抵抗値が設定されるとよい。なお、ステップＳ１８では、直列状態下での蓄電状態パラメータが、並列状態での蓄電状態パラメータとして取得されるようになっている。

又は、制御部３０は、スイッチ状態パラメータとして並列通電経路上のスイッチ２２の温度を取得し、そのスイッチ温度に基づいてスイッチ２２の調整抵抗値を決定する。このとき、図９の関係を用いて、スイッチ２２の調整抵抗値が設定されるとよい。

上記のとおり、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出されるとともに、スイッチ状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出される場合、例えばステップＳ１７と同様に、それらの各々で算出されるスイッチ２２の抵抗値のうち大きい方を、今回採用するスイッチ２２の抵抗値として決定するとよい。又は、ステップＳ１７と同様に、図１０の関係を用いて、スイッチ２２の抵抗値を決定するようにしてもよい。

また、ステップＳ１３で状態フラグ＝０であると判定された場合、すなわち直列状態であると判定された場合、ステップＳ１９では、リチウムイオン蓄電池１２，１３について並列状態から直列状態への切り替え要求時であるか否か、すなわち状態フラグの「１⇒０」の切り替え時であるか否かを判定する。例えば、電気負荷１５や回転電機１６の２４Ｖ駆動が開始される場合に、並列状態から直列状態への切り替え要求が発生する。

そして、切り替え要求時であれば、ステップＳ２０に進み、リチウムイオン蓄電池１２，１３について並列状態から直列状態への切り替えの実施を指令する。具体的には、電池ユニットＵの各スイッチ２１〜２５のうち、スイッチ２２，２４を「ＯＮ→ＯＦＦ」に、スイッチ２５を「ＯＦＦ→ＯＮ」にそれぞれ切り替える。なおこのとき、スイッチ２２，２４のＯＦＦ切り替えを先に、スイッチ２５のＯＮ切り替えを後に実施するとよい。また、スイッチ２２，２４のＯＦＦ切り替えは、いずれか一方を先に他方を後に実施してもよい。これら各スイッチ２２，２４，２５のオンオフの切り替えにより、リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態に移行する。

ステップＳ２０において並列状態への切り替えが行われた場合、又はステップＳ１９において否定判定がなされた場合にはステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、並列状態から直列状態への切り替え要求から所定時間が経過した後であるか否かを判定する。この所定時間は、並列から直列への状態切り替えに要する所要時間と、フィードバック制御遅れ時間とを加味した時間であり、例えば数〜数１０ｍｓｅｃ程度の時間である。ステップＳ２１がＹＥＳであればステップＳ２２に進み、ステップＳ２１がＮＯであればステップＳ２３に進む。

ステップＳ２２では、フィードバック制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値の調整処理を実施する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、直列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２５の状態パラメータとに基づいて、フィードバック制御を実施する。これにより、リチウムイオン蓄電池１２，１３間を流れる電流が所望の値に制御される。

具体的には、制御部３０は、蓄電状態パラメータとしての各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧を用いて、直列状態にあるリチウムイオン蓄電池１２，１３の合成電圧Ｖｈｉ（すなわち、出力端子Ｐ２の電圧値）を算出する。そして、図８の関係（ただし横軸はＶｈｉ）を用い、電圧Ｖｈｉに基づいてスイッチ２５の調整抵抗値を決定する。図８では、電圧Ｖｈｉが大きいほど、スイッチ２５の調整抵抗値が大きい値となる関係が定められている。又は、制御部３０は、図９の関係を用い、スイッチ状態パラメータとしてのスイッチ２５の温度に基づいてスイッチ２５の調整抵抗値を決定する。

上記のとおり、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出されるとともに、スイッチ状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出される場合、例えば、それらの各々で算出されるスイッチ２５の抵抗値のうち大きい方を、今回採用するスイッチ２５の調整抵抗値として決定するとよい。

なお、図１０の関係（ただし横軸はＶｈｉ）を用いて、スイッチ２５の調整抵抗値を決定するようにしてもよい。図１０では、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の合成電圧Ｖｈｉと、スイッチ２５の温度と、スイッチ２５の調整抵抗値との関係が定められている。この場合、上記の各パラメータに基づいて、スイッチ２５の調整抵抗値が設定される。

また、ステップＳ２３では、フィードフォワード制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の直列通電経路におけるスイッチ抵抗値の調整処理を実施する。このとき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータと、直列状態での通電経路上に存在する調整対象のスイッチ２５の状態パラメータとに基づいて、フィードフォワード制御を実施する。

ここで、並列状態から直列状態への切り替え要求が生じた後で、かつ直列状態への切り替えが完了する以前にはステップＳ２３が実施されるが、この時点では、直列状態への切り替えが未完了であるために直列状態下での蓄電状態パラメータを取得することはできない。そのため、制御部３０は、並列状態において、蓄電状態パラメータとしての各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧を取得するとともに、それら各端子電圧に基づいて、各蓄電池１２，１３の合成電圧Ｖｈｉを算出する。そして、合成電圧Ｖｈｉに基づいてスイッチ２５の調整抵抗値を決定する。このとき、図８の関係（ただし横軸はＶｈｉ）を用いて、スイッチ２５の調整抵抗値が設定されるとよい。なお、ステップＳ２３では、並列状態下での蓄電状態パラメータが、直列状態での蓄電状態パラメータとして取得されるようになっている。

又は、制御部３０は、スイッチ状態パラメータとして直列通電経路上のスイッチ２５の温度を取得し、そのスイッチ温度に基づいてスイッチ２５の調整抵抗値を決定する。このとき、図９の関係を用いて、スイッチ２５の調整抵抗値が設定されるとよい。

上記のとおり、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出されるとともに、スイッチ状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値が算出される場合、例えばステップＳ２２と同様に、それらの各々で算出されるスイッチ２５の抵抗値のうち大きい方を、今回採用するスイッチ２５の抵抗値として決定するとよい。又は、ステップＳ２２と同様に、図１０の関係（ただし横軸はＶｈｉ）を用いて、スイッチ２５の抵抗値を決定するようにしてもよい。

図１１は、リチウムイオン蓄電池１２，１３の直並列切り替えに伴う抵抗値制御をより具体的に説明するためのタイムチャートである。

図１１では、タイミングｔ１で直列状態から並列状態への切り替え要求が生じると、ｔ１〜ｔ３の期間では、スイッチ２１〜２５の切り替え操作により直列状態から並列状態への切り替えが行われる。具体的には、タイミングｔ２では、電池ユニットＵの各スイッチ２１〜２５のうち先にスイッチ２５が「ＯＮ→ＯＦＦ」に切り替えられ、その後のタイミングｔ３ではスイッチ２２，２４が「ＯＦＦ→ＯＮ」に切り替えられる。タイミングｔ３で並列状態への切り替えが完了する。このとき、スイッチ２５が先にＯＦＦに切り替えられることにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３における地絡が抑制されるようになっている。

また、タイミングｔ１〜ｔ４では、フィードフォワード制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値が調整される。このとき、次に並列状態に移行するのを見越して、並列状態での電池間経路に存在するスイッチ２２を調整対象にし、並列状態下においてスイッチ２２を介して過大な電流が流れないようにスイッチ抵抗値が調整される。つまり、並列切り替え完了時点であるタイミングｔ３を含む所定期間「ｔ１〜ｔ４」では、並列状態での各パラメータとして取得された直列状態下でのパラメータを用い、フィードフォワード制御によりスイッチ抵抗値が調整される。

その後、タイミングｔ４以降においては、フィードバック制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値が調整される。このとき、直前のフィードフォワード制御と同様に、スイッチ２２を調整対象にし、そのスイッチ２２を介して過大な電流が流れないようにスイッチ抵抗値が調整される。

また、タイミングｔ５で並列状態から直列状態への切り替え要求が生じると、ｔ５〜ｔ７の期間では、スイッチ２１〜２５の切り替え操作により並列状態から直列状態への切り替えが行われる。具体的には、タイミングｔ６では、電池ユニットＵの各スイッチ２１〜２５のうち先にスイッチ２２，２４が「ＯＮ→ＯＦＦ」に切り替えられ、その後のタイミングｔ７ではスイッチ２５が「ＯＦＦ→ＯＮ」に切り替えられる。タイミングｔ７で直列状態への切り替えが完了する。このとき、スイッチ２５が後にＯＮに切り替えられることにより、各リチウムイオン蓄電池１２，１３における地絡が抑制されるようになっている。

また、タイミングｔ５〜ｔ８では、フィードフォワード制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値が調整される。このとき、次に直列状態に移行するのを見越して、直列状態での電池間経路に存在するスイッチ２５を調整対象にし、直列状態下においてスイッチ２５を介して過大な電流が流れないようにスイッチ抵抗値が調整される。つまり、直列切り替え完了時点であるタイミングｔ７を含む所定期間「ｔ５〜ｔ８」では、直列状態での各パラメータとして取得された並列状態下でのパラメータを用い、フィードフォワード制御によりスイッチ抵抗値が調整される。

図１２は、リチウムイオン蓄電池１２，１３を直列状態から並列状態に切り替える際における通電電流の変化を示すタイムチャートである。図１２に示す通電電流値は、並列状態下でリチウムイオン蓄電池１２，１３間の通電経路に位置するスイッチ２２に流れる電流値であり、実線は本実施形態の制御により得られる電流変化を示し、一点鎖線は本実施形態の制御を実施しない場合の電流変化を示す。

図１２では、タイミングｔ１１で直列状態から並列状態への切り替え要求が生じ、タイミングｔ１２で各スイッチ２１〜２５の切り替え操作により直列状態から並列状態への切り替えが完了する。そしてこのタイミングｔ１２を含む期間ＴＸ（ｔ１１〜ｔ１３）でフィードフォワード制御が実施される。このとき、既存の従来技術では、タイミングｔ１２の直後には、並列状態のリチウムイオン蓄電池１２，１３間、すなわちスイッチ２２に、一点鎖線で示すように各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣ差に起因する過電流の発生が懸念される。これに対し、本実施形態では、フィードフォワード制御でのスイッチ抵抗値の調整により、電流値の低減が図られている。

また、タイミングｔ１３以降においては、フィードバック制御により、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電経路におけるスイッチ抵抗値が調整される。ここでは、例えば各リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧の差ΔＶに基づいてスイッチ２２の調整抵抗値が決定される。このとき、過電流閾値Ｔｈを上限として通電電流値が制御される。タイミングｔ１４において、通電電流値が過電流閾値Ｔｈ未満になると、スイッチ抵抗値が小さい値（Ｒｍｉｎ）となる。以上により、不要なロスの発生が抑制される。

図示による説明は省略するが、並列状態から直列状態への切り替えに際しては、フィードフォワード制御の実施により、切り替え直後において電気負荷１５や回転電機１６への突入電流の発生が抑制される。つまり、リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態から直列状態に切り替えられると、回転電機１６等への出力電圧（出力端子Ｐ２の電圧）が１２Ｖから２４Ｖに切り替えられ、その電圧差分から例えば回転電機１６内の平滑コンデンサに対して突入電流が流れることが懸念される。この点、フィードフォワード制御でのスイッチ抵抗値の調整により突入電流の低減が可能となる。

なお、電気負荷１５や回転電機１６が平滑コンデンサを有していることを加味すると、直列状態から並列状態への切り替え時にも、平滑コンデンサからの放電による突入電流の発生が懸念される。ただしこの点についても、フィードフォワード制御でのスイッチ抵抗値の調整により突入電流の低減が可能となる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成では、複数のリチウムイオン蓄電池１２，１３の状態を示す蓄電状態パラメータを取得し、その蓄電状態パラメータに基づいて、並列状態又は直列状態で通電経路に存在しているスイッチの抵抗値を調整するようにした。かかる場合、スイッチ抵抗値の調整により、並列状態又は直列状態で通電経路に流れる電流、すなわちリチウムイオン蓄電池１２，１３どうしで流れる電流等を制御でき、仮にその蓄電池間でＳＯＣばらつきが生じていても蓄電池間に過電流が流れること等が抑制される。その結果、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の適正な使用を実現できる。各リチウムイオン蓄電池１２，１３の使用を適正化できることで、各蓄電池１２，１３や、スイッチ２１〜２５を構成する半導体スイッチング素子、ハーネス等の劣化や破壊の抑制が可能となる。

各リチウムイオン蓄電池１２，１３の蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値を調整することで、通電経路上における各スイッチ２１〜２５の熱破壊の抑制も可能となる。つまり、各スイッチ２１〜２５の損失は、各リチウムイオン蓄電池１２，１３のＳＯＣ差から生じる出力電圧差又は通電電流や、スイッチオン抵抗により「損失＝Ｖ・Ｉ＝（Ｖ^2）／Ｒ」で決まる。この場合、スイッチオン抵抗の調整により熱損失の低減を図ることができる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３間における過電流の抑制が可能になれば、過電流に対する設計の余裕度を下げることができる。この場合、過電流抑制に関する設計の省略が可能となり、ひいてはコストの削減が可能となる。また、過電流の発生を見越して、各リチウムイオン蓄電池１２，１３でのＳＯＣばらつきを抑制すべく出力制限をかけることが不要となる。そのため、蓄電池の能力を制限することが不要となり、蓄電池の能力を十分に活かすことができる。

電池ユニットＵ内の並列通電経路又は直列通電経路の経路抵抗値を変更する場合に、並列通電経路上のスイッチ２２の抵抗値、又は直列通電経路上のスイッチ２５の抵抗値を、大きくする側に変更する構成とした。つまり、各スイッチ２２，２５のフルオン状態の抵抗値（最小抵抗値Ｒｍｉｎ）に対して抵抗値を大きくする側に変更する構成とした。この場合、充放電電流が過剰に大きくなることを抑制でき、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の保護を図ることができる。また、スイッチ２２，２５をＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子により構成することを考えると、その半導体スイッチング素子のゲート電圧制御により容易に抵抗値の調整を実現できる。

各リチウムイオン蓄電池１２，１３においてＳＯＣ差が生じている場合には、これら各蓄電池１２，１３が並列接続された状態において蓄電池１２，１３間にＳＯＣ差に起因する過電流が生じることが考えられる。リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態から並列状態に切り替えられる場合には、その切り替えに伴い過電流が生じることが考えられる。この点、並列状態下において、蓄電状態パラメータに基づいて、並列通電経路上のスイッチ２２を調整対象として抵抗値を調整するようにしたため、過電流の発生を好適に抑制できる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態から並列状態に切り替えられる際には、接続状態の変化に伴い瞬時電流が流れるが、切り替え完了後にスイッチ抵抗値を調整したのでは瞬時電流への対応が遅れることが考えられる。この点、並列接続の状態への切り替え要求後において切り替え完了前及び切り替え完了後に、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値を調整するようにしたため、並列状態への切り替え完了時における瞬時電流の発生を抑制できる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３が直列状態から並列状態に切り替えられる際には、切り替え完了の時点で並列状態での蓄電状態パラメータが取得されていない等の理由から、瞬時電流への対応が遅れることが考えられる。この点、並列状態への切り替え要求後であってかつ並列切り替え完了前に、直列状態下での蓄電状態パラメータを並列状態での蓄電状態パラメータとして取得するとともに、並列切り替え完了時点を含む所定期間で、並列状態での蓄電状態パラメータとして取得された直列状態下での蓄電状態パラメータを用い、フィードフォワード制御によりスイッチ抵抗値を調整するようにしたため、並列状態への切り替え時において瞬時電流への対応をいち早く実施できる。

並列状態下において、並列通電経路上に存在するスイッチ２２〜２４のうち、リチウムイオン蓄電池１２，１３間に存在するスイッチ２２について抵抗値を調整するようにした。この場合、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の保護を図る上で好適な構成を実現できる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態から直列状態に切り替えられる際には、直列状態への切り替え完了時において瞬時電流（負荷突入電流）の発生が懸念される。この点、直列状態下において、蓄電状態パラメータに基づいて、直列通電経路上のスイッチ２５を調整対象として抵抗値を調整するようにしたため、過電流の発生を好適に抑制できる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態から直列状態に切り替えられる際には、接続状態の変化に伴い瞬時電流（負荷突入電流）が流れるが、切り替え完了後にスイッチ抵抗値を調整したのでは瞬時電流への対応が遅れることが考えられる。この点、直列接続の状態への切り替え要求後において切り替え完了前及び切り替え完了後に、蓄電状態パラメータに基づいてスイッチ抵抗値を調整するようにしたため、直列状態への切り替え完了時における瞬時電流の発生を抑制できる。

リチウムイオン蓄電池１２，１３が並列状態から直列状態に切り替えられる際には、切り替え完了の時点で直列状態での蓄電状態パラメータが取得されていない等の理由から、瞬時電流への対応が遅れることが考えられる。この点、直列状態への切り替え要求後であってかつ直列切り替え完了前に、並列状態下での蓄電状態パラメータを直列状態での蓄電状態パラメータとして取得するとともに、直列切り替え完了時点を含む所定期間で、直列状態での蓄電状態パラメータとして取得された並列状態下での蓄電状態パラメータを用い、フィードフォワード制御によりスイッチ抵抗値を調整するようにしたため、直列状態への切り替え時において瞬時電流への対応をいち早く実施できる。

直列状態下において、直列通電経路上に存在するスイッチ２３，２５のうち、リチウムイオン蓄電池１２，１３間に存在するスイッチ２５について抵抗値を調整するようにした。この場合、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の保護を図る上で好適な構成を実現できる。

蓄電状態パラメータとして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の充放電電流、端子電圧、ＳＯＣの少なくとも１つを取得し、その取得結果に基づいてスイッチ抵抗値を調整する構成とした。この場合、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の実際の蓄電状態に則してフィードバック制御やフィードフォワード制御を好適に実現できる。

各リチウムイオン蓄電池１２，１３の放電時及び充電時の少なくともいずれかで、スイッチ抵抗値を調整する構成とした。これにより、二次電池としてのリチウムイオン蓄電池１２，１３を有する電池ユニットＵにおいて好適なる使用を実現できる。

スイッチ２１〜２５を半導体スイッチング素子により構成したため、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧制御等により、所望の電流制御を簡易に実施できる。

スイッチ２１〜２５として半導体スイッチング素子を用いたことにより、接点切替式のスイッチ（いわゆるメカスイッチ）を用いる場合に比べて、動作信頼性の高いシステムを構築できる。また、半導体スイッチング素子では、メカスイッチに比べて抵抗値を小さくすることができるため、通電経路での損失を低減することができる。

各スイッチ２１〜２５として、２つ一組のＭＯＳＦＥＴを用い、それら各ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続される構成を採用した。これにより、各スイッチ２１〜２５をオフする際において通電経路に流れる電流を好適に遮断することができる。

直並列切り替え用のスイッチ２１〜２５を抵抗可変部として用い、スイッチ抵抗値を調整することで電流制御を実施する構成とした。この場合、各スイッチ２１〜２５でオン抵抗が生じることを利用して電流制御を実施することにより、構成の煩雑化を伴うことなく、各リチウムイオン蓄電池１２，１３やスイッチに流れる電流を所望のとおりに制御することができる。

抵抗値調整対象の各スイッチ２１〜２５についてデジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御によりゲート電圧制御を実施する構成とした。これにより、所望とする抵抗値の調整を容易に実施することができる。ＰＷＭ制御では、理論的にはデューティオフの時は電流による損失がゼロとなるため、高効率のシステムを実現できる。

また、電池ユニットＵの基本機能として具備されている直並列切り替え用のスイッチと、その切り替え制御を行う制御部３０とを用いて経路抵抗値の制御を行うことで、ユニット基本構成に対して何ら素子等の追加を行うこと無く、所望の抵抗値の調整処理を実現できる。

スイッチ状態パラメータとしてのスイッチ温度を用いて、各リチウムイオン蓄電池１２，１３に流れる充放電電流を制御することで、熱的要因を加味して好適な電流制御を実現できる。これにより、リチウムイオン蓄電池１２，１３や各スイッチの熱破壊の防止を図ることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記図７にて実施されるフィードバック制御やフィードフォワード制御において、蓄電状態パラメータとして、リチウムイオン蓄電池１２，１３の端子電圧に代えて又は加えて、リチウムイオン蓄電池１２，１３の通電電流、ＳＯＣの少なくともいずれかを用いて、上記のフィードバック制御やフィードフォワード制御を実施してもよい。ここで、蓄電状態パラメータとして、充放電電流、端子電圧、ＳＯＣのうち２以上を取得し、それらを用いてスイッチ抵抗値の調整を実施する構成であってもよい。この場合、取得パラメータを増やすことで、電流制御の精度向上や、破壊に対するマージンの拡大を図ることができる。

・蓄電状態パラメータとして、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の温度を取得し、その取得結果に基づいてスイッチ抵抗値を調整する構成としてもよい。具体的には、図９又は図１０における「温度」を電池温度とした上で、これら図９又は図１０の関係に基づいてスイッチ抵抗値を設定するとよい。この場合、電池温度を加味してフィードバック制御やフィードフォワード制御を実施することで、各蓄電池１２，１３の保護を図る上でより好適な構成を実現できる。電池温度は、充放電電流や端子電圧、ＳＯＣといった電気的なパラメータとは異なり、直並列の状態（すなわちスイッチの状態）に関係なく任意のタイミングで取得できるパラメータであり、各リチウムイオン蓄電池１２，１３の状態を好適に監視できる。

・スイッチ状態パラメータとして、並列通電経路又は直列通電経路に存在しているスイッチの少なくともいずれかの通電電流を取得し、その取得結果に基づいてスイッチ抵抗値を調整する構成としてもよい。具体的には、図１３の関係を用い、スイッチ通電電流に基づいてスイッチ抵抗値を設定する。又は、図１４の関係を用い、スイッチ通電電流とスイッチ温度とに基づいて、スイッチ抵抗値を設定する。この場合にもやはり、実際のスイッチ状態に則してフィードバック制御を実現できる。

・上記実施形態では、蓄電状態パラメータとスイッチ状態パラメータとの両方を用いてスイッチ抵抗値を調整する構成としたが、これを変更し、それら各パラメータのうちいずれか一方のみを用いてスイッチ抵抗値を調整する構成としてもよい。

・上記実施形態は、並列状態においてスイッチ２２を調整対象として抵抗値調整を行い、直列状態においてスイッチ２５を調整対象として抵抗値調整を行う構成としたが、これを変更してもよい。並列状態において並列通電経路に存在するスイッチ２２，２３，２４の少なくとも１つを調整対象として抵抗値調整を行う構成であればよい。また、直列状態において直列通電経路に存在するスイッチ２３，２５の少なくとも１つを調整対象として抵抗値調整を行う構成であればよい。

・スイッチ状態パラメータを取得するスイッチと、抵抗調整対象のスイッチとが相違する構成であってもよい。例えば、並列状態において並列通電経路に存在するスイッチ２２，２３，２４のうち、スイッチ２２についてスイッチ状態パラメータを取得し、スイッチ２３，２４のいずれかについて抵抗値調整を行う構成とする。また、直列状態において直列通電経路に存在するスイッチ２３，２５のうち、スイッチ２３についてスイッチ状態パラメータを取得し、スイッチ２５について抵抗値調整を行う構成とする。

・リチウムイオン蓄電池１２，１３間の経路を含む通電経路に過電流が流れたことを判定するための過電流閾値を定めておき、制御部３０が、過電流閾値に基づいて過電流の有無を判定する構成としてもよい。かかる場合に、制御部３０は、蓄電状態パラメータとしての充放電電流、端子電圧、ＳＯＣ、電池温度の少なくともいずれかに基づいて過電流閾値を設定する構成とする。このとき、過電流が流れやすい状態であれば、過電流閾値を小さくするとよい。また、スイッチ状態パラメータとしてのスイッチ通電電流、スイッチ温度の少なくともいずれかに基づいて過電流閾値を設定する構成とすることも可能である。

・上記実施形態では、複数のリチウムイオン蓄電池が並列接続された状態において、スイッチ抵抗値を大きくする側に変更することによって、各リチウムイオン蓄電池の充放電電流を個々に制御する構成としたが、これを変更し、スイッチ抵抗値を小さくする側に変更することによって、各リチウムイオン蓄電池の充放電電流を個々に制御する構成であってもよい。例えば、スイッチの通常オン時におけるスイッチ抵抗値（初期抵抗値）が最小値でない場合に、スイッチ抵抗値を小さくする側に変更する。

・複数の蓄電手段として、リチウムイオン蓄電池以外を用いる構成であってもよい。例えば、複数の蓄電手段として、リチウムイオン蓄電池以外の蓄電池を用いる構成や、蓄電池及びコンデンサを用いる構成、複数のコンデンサを用いる構成のいずれかであってもよい。

・上記実施形態では、複数のリチウムイオン蓄電池の直並列切り替え用のスイッチについてスイッチオン時の抵抗値を調整し、それによりリチウムイオン蓄電池ごとの充放電電流を個々に制御する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、電池ユニットＵの通電経路に、直並列切り替え用のスイッチ以外に半導体スイッチング素子からなる別のスイッチを設け、その別のスイッチのオン抵抗値を調整し、それによりリチウムイオン蓄電池ごとの充放電電流を個々に制御する構成としてもよい。

・抵抗可変部として半導体スイッチング素子を用いること以外に、可変抵抗器を用いることも可能である。

１２，１３…リチウムイオン蓄電池（蓄電手段）、２１〜２５…スイッチ（スイッチ手段、切替部）、３０…制御部（取得部、抵抗制御部）。

Claims (18)

1. 複数の蓄電手段（１２，１３）と、
   前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段（２１〜２５）を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、
   を備える電源システムに適用される電源制御装置（３０）であって、
   前記切替部は、切り替え要求に応じて、前記複数の蓄電手段を直列状態と並列状態とで切り替えるものであり、
   前記複数の蓄電手段の状態を示すパラメータとして、前記並列状態又は前記直列状態での前記各蓄電手段の間の経路を含む通電経路に流れる電流の大きさに相関を持つ蓄電状態パラメータを取得する取得部と、
   前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記並列状態又は前記直列状態で前記通電経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整する抵抗制御部と、
   を備え、
   前記取得部は、前記直列状態から前記並列状態への切り替え要求が生じた場合に、前記切替部による切り替え完了前及び切り替え完了後においてそれぞれ前記蓄電状態パラメータを取得し、
   前記抵抗制御部は、前記並列状態への切り替え要求後において切り替え完了前及び切り替え完了後に、前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記並列状態で前記通電経路に存在している前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する電源制御装置。
2. 前記取得部は、前記並列状態への切り替え要求後であってかつ並列切り替え完了前に、前記直列状態下での前記蓄電状態パラメータを、前記並列状態での前記蓄電状態パラメータとして取得し、
   前記抵抗制御部は、前記並列状態への切り替え要求後において並列切り替え完了時点を含む所定期間で、前記並列状態での蓄電状態パラメータとして取得された前記直列状態下での蓄電状態パラメータを用い、フィードフォワード制御により前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記抵抗制御部は、前記並列状態での前記通電経路において前記複数の蓄電手段の間に存在している前記抵抗可変部（２２）の抵抗値を調整する請求項１又は２に記載の電源制御装置。
4. 前記取得部は、前記並列状態から前記直列状態への切り替え要求が生じた場合に、前記切替部による切り替え完了前及び切り替え完了後においてそれぞれ前記蓄電状態パラメータを取得し、
   前記抵抗制御部は、前記直列状態への切り替え要求後において切り替え完了前及び切り替え完了後に、前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記直列状態で前記通電経路に存在している前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
5. 前記取得部は、前記直列状態への切り替え要求後であってかつ直列切り替え完了前に、前記並列状態下での前記蓄電状態パラメータを、前記直列状態での前記蓄電状態パラメータとして取得し、
   前記抵抗制御部は、前記直列状態への切り替え要求後において直列切り替え完了時点を含む所定期間で、前記直列状態での蓄電状態パラメータとして取得された前記並列状態下での蓄電状態パラメータを用い、フィードフォワード制御により前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する請求項４に記載の電源制御装置。
6. 前記抵抗制御部は、前記直列状態での前記通電経路において前記複数の蓄電手段の間に存在している前記抵抗可変部（２５）の抵抗値を調整する請求項４又は５に記載の電源制御装置。
7. 複数の蓄電手段（１２，１３）と、
   前記各蓄電手段に通じる電気経路に設けられた複数のスイッチ手段（２１〜２５）を含み、前記複数の蓄電手段について互いに並列接続された並列状態と互いに直列接続された直列状態とを切り替える切替部と、
   を備える電源システムに適用される電源制御装置（３０）であって、
   前記切替部は、切り替え要求に応じて、前記複数の蓄電手段を直列状態と並列状態とで切り替えるものであり、
   前記複数の蓄電手段の状態を示すパラメータとして、前記並列状態又は前記直列状態での前記各蓄電手段の間の経路を含む通電経路に流れる電流の大きさに相関を持つ蓄電状態パラメータを取得する取得部と、
   前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記並列状態又は前記直列状態で前記通電経路に存在している抵抗可変部の抵抗値を調整する抵抗制御部と、
   を備え、
   前記取得部は、前記並列状態から前記直列状態への切り替え要求が生じた場合に、前記切替部による切り替え完了前及び切り替え完了後においてそれぞれ前記蓄電状態パラメータを取得し、
   前記抵抗制御部は、前記直列状態への切り替え要求後において切り替え完了前及び切り替え完了後に、前記蓄電状態パラメータに基づいて、前記直列状態で前記通電経路に存在している前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する電源制御装置。
8. 前記取得部は、前記直列状態への切り替え要求後であってかつ直列切り替え完了前に、前記並列状態下での前記蓄電状態パラメータを、前記直列状態での前記蓄電状態パラメータとして取得し、
   前記抵抗制御部は、前記直列状態への切り替え要求後において直列切り替え完了時点を含む所定期間で、前記直列状態での蓄電状態パラメータとして取得された前記並列状態下での蓄電状態パラメータを用い、フィードフォワード制御により前記抵抗可変部の抵抗値の調整を実施する請求項７に記載の電源制御装置。
9. 前記抵抗制御部は、前記直列状態での前記通電経路において前記複数の蓄電手段の間に存在している前記抵抗可変部（２５）の抵抗値を調整する請求項７又は８に記載の電源制御装置。
10. 前記抵抗制御部は、前記蓄電状態パラメータに基づき、前記並列状態又は前記直列状態で前記通電経路において所定値よりも大きい過電流が流れる状況であるとみなされる場合に、前記抵抗可変部の抵抗値を大きくする側に変更する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電源制御装置。
11. 前記取得部は、前記蓄電状態パラメータとして、前記複数の蓄電手段の少なくともいずれかにおいて充放電電流、端子電圧、電気残容量の少なくとも１つを取得し、
    前記抵抗制御部は、前記取得部による取得結果に基づいて、前記抵抗可変部の抵抗値を調整する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電源制御装置。
12. 前記取得部は、前記蓄電状態パラメータとして、前記複数の蓄電手段の少なくともいずれかの温度を取得し、
    前記抵抗制御部は、前記取得部による取得結果に基づいて、前記抵抗可変部の抵抗値を調整する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電源制御装置。
13. 前記抵抗制御部は、前記複数の蓄電手段の放電時及び充電時の少なくともいずれかで、前記抵抗可変部の抵抗値を調整する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電源制御装置。
14. 前記抵抗可変部は、半導体スイッチング素子により構成されており、
    前記抵抗制御部は、前記半導体スイッチング素子のオン状態での抵抗値を調整するものである請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
15. 前記抵抗制御部は、前記複数のスイッチ手段のいずれかを前記抵抗可変部として用い、そのスイッチ手段の抵抗値を調整する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
16. 前記スイッチ手段は、半導体スイッチング素子により構成されており、
    前記抵抗制御部は、前記半導体スイッチング素子のオン状態での抵抗値を調整するものである請求項１５に記載の電源制御装置。
17. 前記抵抗制御部は、デジタルアナログ制御又はＰＷＭ制御により前記半導体スイッチング素子の抵抗値を調整する請求項１４又は１６に記載の電源制御装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の電源制御装置と、
    前記複数の蓄電手段と、
    前記切替部と、
    を備える電源システム。

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