(57)【要約】【課題】ＣＤモードとＣＳモードとを切替えて走行可能な車両に搭載される、複数の蓄電装置を備えた電源システムにおいて、走行モードに応じて適切な電力分配を行なう。【解決手段】ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、各蓄電装置の残存電力量に基づいて、ＣＤモード時に用いられる、第１蓄電装置と切替装置によって第２コンバータに接続された蓄電装置との電力分配比を算出する。ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、第１蓄電装置および第２コンバータに接続された蓄電装置の各々におけるＳＯＣとその目標値とのずれ量を算出し、その算出されたずれ量に基づいてＣＳモード時に用いられる電力分配比を算出する。【選択図】図５
2010104096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用に蓄えられた電力を維持せずに前記電力を用いて走行する第１の走行モードと前記電力を所定の目標に維持して走行する第２の走行モードとを切替えて走行可能な車両に搭載される電源システムであって、
当該電源システムから電力を受けて走行駆動力を発生する駆動力発生部と当該電源システムとの間で電力を授受するための電力線と、
互いに並列して前記電力線に接続される第１および第２のコンバータと、
前記第１のコンバータに接続される再充電可能な第１の蓄電装置と、
再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、
前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って前記複数の第２の蓄電装置のいずれかを前記第２のコンバータに接続するように構成された切替装置と、
前記第１および第２のコンバータならびに前記切替装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が規定値よりも低下すると前記状態量が前記規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように、前記複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための前記指令を生成して前記切替装置へ出力する切替制御部と、
前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の残存電力量に基づいて、前記第１の走行モード時に用いられる、前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第１の電力分配比を算出する第１の電力分配比算出部と、
前記第１の蓄電装置および前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々における前記状態量とその目標値との差に基づいて、前記第２の走行モード時に用いられる、前記第１の蓄電装置と前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第２の電力分配比を算出する第２の電力分配比算出部と、
前記第１の走行モード時、前記第１の電力分配比に従って前記第１および第２のコンバータを制御し、前記第２の走行モード時、前記第２の電力分配比に従って前記第１および第２のコンバータを制御するコンバータ制御部とを含む、電源システム。
【請求項２】
前記第１の蓄電装置の前記目標値は、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへ移行したときの前記第１の蓄電装置の前記状態量に設定され、
前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記目標値は、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへ移行したときの前記第２の蓄電装置の前記状態量に設定される、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第２の電力分配比算出部は、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第１の値が正値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第２の値が正値の場合、
当該電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように前記第２の電力分配比を算出し、
前記駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との逆比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように前記第２の電力分配比を算出する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第２の電力分配比算出部は、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第１の値が負値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第２の値が負値の場合、
前記駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように前記第２の電力分配比を算出し、
当該電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との逆比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように前記第２の電力分配比を算出する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第２の電力分配比算出部は、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が正値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が負値の場合、
当該電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の蓄電装置のみから放電されるように前記第２の電力分配比を算出し、
前記駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみへ充電されるように前記第２の電力分配比を算出する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記第２の電力分配比算出部は、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が負値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が正値の場合、
当該電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみから放電されるように前記第２の電力分配比を算出し、
前記駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の蓄電装置のみへ充電されるように前記第２の電力分配比を算出する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
【請求項７】
前記コンバータ制御部は、
前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように前記第１のコンバータを制御する第１の制御部と、
前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように前記第２のコンバータを制御する第２の制御部とを含む、請求項１から請求項６のいずれかに記載の電源システム。
【請求項８】
前記切替装置は、前記複数の第２の蓄電装置の各々と前記第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される複数のリレーを含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電源システム。
【請求項９】
車両外部の電源から電力を受けて前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置を充電するための充電器をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれかに記載の電源システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の電源システムと、
前記電源システムから電力を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両。
【請求項１１】
走行用に蓄えられた電力を維持せずに前記電力を用いて走行する第１の走行モードと前記電力を所定の目標に維持して走行する第２の走行モードとを切替えて走行可能な車両に搭載される電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
当該電源システムから電力を受けて走行駆動力を発生する駆動力発生部と当該電源システムとの間で電力を授受するための電力線と、
互いに並列して前記電力線に接続される第１および第２のコンバータと、
前記第１のコンバータに接続される再充電可能な第１の蓄電装置と、
再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、
前記複数の第２の蓄電装置と前記第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って前記複数の第２の蓄電装置のいずれかを前記第２のコンバータに接続するように構成された切替装置とを含み、
前記制御方法は、
前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量が規定値よりも低下すると前記状態量が前記規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を前記第２のコンバータに接続するように前記切替装置を制御するステップと、
前記第１の蓄電装置および前記複数の第２の蓄電装置の残存電力量に基づいて、前記第１の走行モード時に用いられる、前記第１の蓄電装置と前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第１の電力分配比を算出するステップと、
前記第１の蓄電装置および前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々における前記状態量とその目標値との差に基づいて、前記第２の走行モード時に用いられる、前記第１の蓄電装置と前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第２の電力分配比を算出するステップと、
前記第１の走行モード時、前記第１の電力分配比に従って前記第１および第２のコンバータを制御し、前記第２の走行モード時、前記第２の電力分配比に従って前記第１および第２のコンバータを制御するステップとを備える、電源システムの制御方法。
【請求項１２】
前記第１の蓄電装置の前記目標値は、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへ移行したときの前記第１の蓄電装置の前記状態量に設定され、
前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記目標値は、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへ移行したときの前記第２の蓄電装置の前記状態量に設定される、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記第２の電力分配比を算出するステップにおいて、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第１の値が正値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第２の値が正値の場合、
前記電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように前記第２の電力分配比が算出され、
前記駆動力発生部から前記電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との逆比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように前記第２の電力分配比が算出される、請求項１１または請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１４】
前記第２の電力分配比を算出するステップにおいて、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第１の値が負値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた第２の値が負値の場合、
前記駆動力発生部から前記電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように前記第２の電力分配比が算出され、
前記電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の値と前記第２の値との逆比に応じて前記第１の蓄電装置および前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように前記第２の電力分配比が算出される、請求項１１または請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１５】
前記第２の電力分配比を算出するステップにおいて、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が正値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が負値の場合、
前記電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第１の蓄電装置のみから放電されるように前記第２の電力分配比が算出され、
前記駆動力発生部から前記電源システムへ電力が供給されるときは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみへ充電されるように前記第２の電力分配比が算出される、請求項１１または請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１６】
前記第２の電力分配比を算出するステップにおいて、
前記第１の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が負値であり、かつ、前記切替装置によって前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の前記状態量からその目標値を差引いた値が正値の場合、
前記電源システムから前記駆動力発生部へ電力が供給されるときは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみから放電されるように前記第２の電力分配比が算出され、
前記駆動力発生部から前記電源システムへ電力が供給されるときは、前記第１の蓄電装置のみへ充電されるように前記第２の電力分配比が算出される、請求項１１または請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１７】
前記第１および第２のコンバータを制御するステップにおいて、前記第１のコンバータは、前記電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように制御され、前記第２のコンバータは、前記第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように制御される、請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の電源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の蓄電装置を備えた電源システムの充放電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と再充電可能な蓄電装置から電力を受けて動作する電動機との少なくとも一方を用いて走行可能であり、かつ、内燃機関の出力を用いて発電する発電装置により蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両が知られている。そして、このようなハイブリッド車両において、走行用として蓄電装置に蓄えられた電力を維持せずにその電力を用いて電動機のみで主に走行する走行モード（「ＣＤ（Charge  Depleting）モード」や「ＥＶ（Electric  Vehicle）モードなどと称され、以下では「ＣＤモード」と称する。）と、蓄電装置に蓄えられた電力を所定の目標に維持して走行する走行モード（「ＣＳ（Charge  Sustaining）モード」や「ＨＶ（Hybrid  Vehicle）モードなどと称され、以下では「ＣＳモード」と称する。）とを切替えて走行可能な車両も知られている。
【０００３】
このようなハイブリッド車両に搭載される電源システムについて、特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）は、複数の蓄電装置を備えた電源システムを開示する。この電源システムにおいては、蓄電装置から出力可能な許容放電電力が制限されるＳＯＣまでの残存電力量が各蓄電装置について算出され、残存電力量の比率に応じて蓄電装置の放電分配比が算出される。また、蓄電装置へ入力可能な許容充電電力が制限されるＳＯＣまでの充電許容量が各蓄電装置について算出され、充電許容量の比率に応じて蓄電装置の充電分配比が算出される。そして、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、放電分配比に従って各コンバータが制御され、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときは、充電分配比に従って各コンバータが制御される。
【０００４】
この電源システムによれば、複数の蓄電装置の充放電特性が異なる場合にも、システムの性能を最大限に引出すことができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１０９８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
走行モードがＣＤモードのときとＣＳモードのときとでは、上記のように電力の管理方法が異なるので、走行モードに応じて適切な電力分配を行なう必要がある。この電力分配が不適切であると、複数の蓄電装置のうちいずれかの蓄電装置において他の蓄電装置よりも早く放電限界または充電限界に達し、その後、電源システム全体としての最大の放電特性または充電特性を得ることができなくなる。上記の特開２００８−１０９８４０号公報では、走行モード（ＣＤモード／ＣＳモード）に応じた具体的な電力分配については特に検討されていない。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、ＣＤモードとＣＳモードとを切替えて走行可能な車両に搭載される、複数の蓄電装置を備えた電源システムにおいて、走行モードに応じて適切な電力分配を行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、電源システムは、走行用に蓄えられた電力を維持せずに電力を用いて走行する第１の走行モード（ＣＤモード）と電力を所定の目標に維持して走行する第２の走行モード（ＣＳモード）とを切替えて走行可能な車両に搭載される電源システムであって、電力線と、第１および第２のコンバータと、再充電可能な第１の蓄電装置と、再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、切替装置と、制御装置とを備える。電力線は、当該電源システムから電力を受けて走行駆動力を発生する駆動力発生部と当該電源システムとの間で電力を授受するために設けられる。第１および第２のコンバータは、互いに並列して電力線に接続される。第１の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される。切替装置は、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って複数の第２の蓄電装置のいずれかを第２のコンバータに接続するように構成される。制御装置は、第１および第２のコンバータならびに切替装置を制御する。ここで、制御装置は、切替制御部と、第１および第２の電力分配比算出部と、コンバータ制御部とを含む。切替制御部は、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると状態量が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように、複数の第２の蓄電装置を順次切替えて使用するための指令を生成して切替装置へ出力する。第１の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の残存電力量に基づいて、第１の走行モード（ＣＤモード）時に用いられる、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第１の電力分配比を算出する。第２の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置および切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々における状態量とその目標値との偏差に基づいて、第２の走行モード（ＣＳモード）時に用いられる、第１の蓄電装置と第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第２の電力分配比を算出する。コンバータ制御部は、第１の走行モード時、第１の電力分配比に従って第１および第２のコンバータを制御し、第２の走行モード時、第２の電力分配比に従って第１および第２のコンバータを制御する。
【０００８】
好ましくは、第１の蓄電装置の目標値は、第１の走行モードから第２の走行モードへ移行したときの第１の蓄電装置の状態量に設定される。切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の目標値は、第１の走行モードから第２の走行モードへ移行したときの第２の蓄電装置の状態量に設定される。
【０００９】
好ましくは、第２の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第１の値が正値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第２の値が正値の場合、当該電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように第２の電力分配比を算出し、駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との逆比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように第２の電力分配比を算出する。
【００１０】
また、好ましくは、第２の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第１の値が負値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第２の値が負値の場合、駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように第２の電力分配比を算出し、当該電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との逆比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように第２の電力分配比を算出する。
【００１１】
また、好ましくは、第２の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が正値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が負値の場合、当該電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の蓄電装置のみから放電されるように第２の電力分配比を算出し、駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみへ充電されるように第２の電力分配比を算出する。
【００１２】
また、好ましくは、第２の電力分配比算出部は、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が負値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が正値の場合、当該電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみから放電されるように第２の電力分配比を算出し、駆動力発生部から当該電源システムへ電力が供給されるときは、第１の蓄電装置のみへ充電されるように第２の電力分配比を算出する。
【００１３】
好ましくは、コンバータ制御部は、第１および第２の制御部を含む。第１の制御部は、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように第１のコンバータを制御する。第２の制御部は、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように第２のコンバータを制御する。
【００１４】
好ましくは、切替装置は、複数のリレーを含む。複数のリレーは、複数の第２の蓄電装置の各々と第２のコンバータとの間にそれぞれ接続される。
【００１５】
好ましくは、電源システムは、充電器をさらに備える。充電器は、車両外部の電源から電力を受けて第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置を充電するために設けられる。
【００１６】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムと、電源システムから電力を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。
【００１７】
また、この発明によれば、電源システムの制御方法は、走行用に蓄えられた電力を維持せずに電力を用いて走行する第１の走行モード（ＣＤモード）と電力を所定の目標に維持して走行する第２の走行モード（ＣＳモード）とを切替えて走行可能な車両に搭載される電源システムの制御方法である。電源システムは、電力線と、第１および第２のコンバータと、再充電可能な第１の蓄電装置と、再充電可能な複数の第２の蓄電装置と、切替装置とを含む。電力線は、当該電源システムから電力を受けて走行駆動力を発生する駆動力発生部と当該電源システムとの間で電力を授受するために設けられる。第１および第２のコンバータは、互いに並列して電力線に接続される。第１の蓄電装置は、第１のコンバータに接続される。切替装置は、複数の第２の蓄電装置と第２のコンバータとの間に設けられ、与えられる指令に従って複数の第２の蓄電装置のいずれかを第２のコンバータに接続するように構成される。そして、制御方法は、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充電状態を示す状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると状態量が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置を第２のコンバータに接続するように切替装置を制御するステップと、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の残存電力量に基づいて、第１の走行モード（ＣＤモード）時に用いられる、第１の蓄電装置と切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第１の電力分配比を算出するステップと、第１の蓄電装置および切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々における状態量とその目標値との差に基づいて、第２の走行モード（ＣＳモード）時に用いられる、第１の蓄電装置と第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置との充放電電力の分配比を示す第２の電力分配比を算出するステップと、第１の走行モード時、第１の電力分配比に従って第１および第２のコンバータを制御し、第２の走行モード時、第２の電力分配比に従って第１および第２のコンバータを制御するステップとを備える。
【００１８】
好ましくは、第１の蓄電装置の目標値は、第１の走行モードから第２の走行モードへ移行したときの第１の蓄電装置の状態量に設定される。切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の目標値は、第１の走行モードから第２の走行モードへ移行したときの第２の蓄電装置の状態量に設定される。
【００１９】
好ましくは、第２の電力分配比を算出するステップにおいて、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第１の値が正値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第２の値が正値の場合、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように第２の電力分配比が算出され、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との逆比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように第２の電力分配比が算出される。
【００２０】
また、好ましくは、第２の電力分配比を算出するステップにおいて、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第１の値が負値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた第２の値が負値の場合、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置へそれぞれ充電されるように第２の電力分配比が算出され、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の値と第２の値との逆比に応じて第１の蓄電装置および第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置からそれぞれ放電されるように第２の電力分配比が算出される。
【００２１】
また、好ましくは、第２の電力分配比を算出するステップにおいて、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が正値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が負値の場合、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第１の蓄電装置のみから放電されるように第２の電力分配比が算出され、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみへ充電されるように第２の電力分配比が算出される。
【００２２】
また、好ましくは、第２の電力分配比を算出するステップにおいて、第１の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が負値であり、かつ、切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量からその目標値を差引いた値が正値の場合、電源システムから駆動力発生部へ電力が供給されるときは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置のみから放電されるように第２の電力分配比が算出され、駆動力発生部から電源システムへ電力が供給されるときは、第１の蓄電装置のみへ充電されるように第２の電力分配比が算出される。
【００２３】
好ましくは、第１および第２のコンバータを制御するステップにおいて、第１のコンバータは、電力線の電圧を所定の目標電圧に調整するように制御され、第２のコンバータは、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように制御される。
【発明の効果】
【００２４】
この発明においては、第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の状態量（ＳＯＣ）が規定値よりも低下すると、状態量が規定値よりも低下していない残余の第２の蓄電装置が第２のコンバータに接続され、複数の第２の蓄電装置が順次切替えて使用される。そして、第１の走行モード（ＣＤモード）時は、第１の蓄電装置および複数の第２の蓄電装置の残存電力量に基づいて第１の電力分配比が算出され、その算出された第１の電力分配比に従って第１および第２のコンバータが制御される。これにより、第１の蓄電装置と順次切替使用される複数の第２の蓄電装置とのいずれかにおいて他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。ここで、第２の走行モード（ＣＳモード）時は、第１の蓄電装置および切替装置によって第２のコンバータに接続された第２の蓄電装置の各々における状態量とその目標値との差（ずれ量）に基づいて第２の電力分配比が算出され、その算出された第２の電力分配比に従って第１および第２のコンバータが制御される。これにより、第２の走行モード時の状態量（ＳＯＣ）が維持され、第２の走行モードから第１の走行モードへの復帰後においても、第１の蓄電装置と順次切替使用される複数の第２の蓄電装置とのいずれかにおいて他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。
【００２５】
したがって、この発明によれば、走行モード（ＣＤモード／ＣＳモード）を切替えて走行可能な車両に搭載される電源システムの能力を最大限に引出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
図１は、この発明の実施の形態による電源システムを備えた車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部２とを備える。駆動力発生部２は、第１インバータ３０−１と、第２インバータ３０−２と、第１ＭＧ（Motor-Generator）３２−１と、第２ＭＧ３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）４０とを含む。
【００２８】
第１ＭＧ３２−１、第２ＭＧ３２−２およびエンジン３６は、動力分割装置３４に連結される。そして、この車両１００は、エンジン３６および第２ＭＧ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪３８へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ３２−１へ伝達される経路である。
【００２９】
第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機から成る。第１ＭＧ３２−１は、動力分割装置３４によって分割されたエンジン３６の動力を用いて発電する。たとえば、電源システム１に含まれる蓄電装置（後述）のＳＯＣが低下すると、エンジン３６が始動して第１ＭＧ３２−１により発電が行なわれ、その発電された電力が電源システム１へ供給される。
【００３０】
第２ＭＧ３２−２は、電源システム１から供給される電力および第１ＭＧ３２−１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３２−２の駆動力は、駆動輪３８に伝達される。なお、車両の制動時等には、駆動輪３８により第２ＭＧ３２−２が駆動され、第２ＭＧ３２−２が発電機として作動する。これにより、第２ＭＧ３２−２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、第２ＭＧ３２−２により発電された電力は、電源システム１へ供給される。
【００３１】
動力分割装置３４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン３６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ３２−１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３２−２の回転軸に連結される。
【００３２】
第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。そして、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、電源システム１から供給される駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してそれぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２へ出力する。また、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、それぞれ第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ出力する。
【００３３】
なお、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２の各々は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、各インバータは、それぞれＭＧ−ＥＣＵ４０からの駆動信号に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のＭＧを駆動する。
【００３４】
ＭＧ−ＥＣＵ４０は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて車両要求パワーＰｓを算出し、その算出した車両要求パワーＰｓに基づいて第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２のトルク目標値および回転数目標値を算出する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の発生トルクおよび回転数が目標値となるように第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２を制御する。また、ＭＧ−ＥＣＵ４０は、算出した車両要求パワーＰｓを電源システム１のコンバータＥＣＵ２２（後述）へ出力する。なお、車両要求パワーＰｓが正値のときは、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給され、車両要求パワーＰｓが負値のときは、駆動力発生部２から電源システム１へ回生電力が供給される。
【００３５】
一方、電源システム１は、第１蓄電装置１０−１と、第２蓄電装置１０−２と、第３蓄電装置１０−３と、第１コンバータ１２−１と、第２コンバータ１２−２と、切替装置１８と、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬと、平滑コンデンサＣとを含む。また、電源システム１は、コンバータＥＣＵ２２と、ＣＤキャンセルスイッチ２４と、電流センサ１４−１〜１４−３と、電圧センサ１６−１〜１６−３，２０とをさらに含む。さらに、電源システム１は、充電器２６と、車両インレット２７とをさらに含む。
【００３６】
第１蓄電装置１０−１、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の各々は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池や、大容量のキャパシタ等から成る。第１蓄電装置１０−１は、第１コンバータ１２−１に接続され、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３は、切替装置１８に接続される。
【００３７】
切替装置１８は、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に設けられ、コンバータＥＣＵ２２からの切替信号ＳＷに従って、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のいずれかを第２コンバータ１２−２に電気的に接続する。具体的には、切替装置１８は、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。システムリレーＲＹ１は、第２蓄電装置１０−２と第２コンバータ１２−２との間に配設される。システムリレーＲＹ２は、第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に配設される。そして、たとえば、切替信号ＳＷが非活性化されているとき、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２がそれぞれオン，オフされて第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続され、切替信号ＳＷが活性化されると、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２がそれぞれオフ，オンされて第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続される。
【００３８】
第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。第１コンバータ１２−１は、コンバータＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、第１蓄電装置１０−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。第２コンバータ１２−２は、コンバータＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のいずれかと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。
【００３９】
平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ２０は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。
【００４０】
電流センサ１４−１〜１４−３は、第１蓄電装置１０−１に対して入出力される電流Ｉｂ１、第２蓄電装置１０−２に対して入出力される電流Ｉｂ２、および第３蓄電装置１０−３に対して入出力される電流Ｉｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。なお、各電流センサ１４−１〜１４−３は、対応の蓄電装置から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、対応の蓄電装置に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。なお、この図１では、各電流センサ１４−１〜１４−３が正極線の電流を検出する場合が示されているが、各電流センサ１４−１〜１４−３は負極線の電流を検出してもよい。
【００４１】
電圧センサ１６−１〜１６−３は、第１蓄電装置１０−１の電圧Ｖｂ１、第２蓄電装置１０−２の電圧Ｖｂ２、および第３蓄電装置１０−３の電圧Ｖｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２２へ出力する。
【００４２】
コンバータＥＣＵ２２は、切替装置１８に接続される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３を順次切替えて使用するための切替信号ＳＷを生成して切替装置１８へ出力する。たとえば、コンバータＥＣＵ２２は、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に接続されているとき、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが規定値よりも低下すると、オン状態のシステムリレーＲＹ１をオフさせ、かつ、オフ状態のシステムリレーＲＹ２をオンさせるように切替信号ＳＷを生成する。
【００４３】
また、コンバータＥＣＵ２２は、電流センサ１４−１〜１４−３および電圧センサ１６−１〜１６−３，２０からの各検出値、ならびにＭＧ−ＥＣＵ４０からの車両要求パワーＰｓに基づいて、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する。
【００４４】
また、コンバータＥＣＵ２２は、走行モードの制御を行なう。具体的には、コンバータＥＣＵ２２は、後述の充電器２６により各蓄電装置の充電が行なわれると、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持せずにその電力を用いて走行するＣＤモードをデフォルトの走行モードに設定する。そして、運転者によりＣＤキャンセルスイッチ２４がオン操作されると、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持して走行するＣＳモードに走行モードを切替える。また、ＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされなくても、各蓄電装置のＳＯＣが所定の下限値に達すると、コンバータＥＣＵ２２は、ＣＤモードからＣＳモードに走行モードを切替える。
【００４５】
なお、ＣＤモード時は、大きな車両要求パワーＰｓが要求されない限りエンジン３６は停止して第２ＭＧ３２−２のみで走行し、各蓄電装置に蓄えられた電力は減少していく。一方、ＣＳモード時は、エンジン３６が適宜動作して第１ＭＧ３２−１により発電が行なわれ、各蓄電装置に蓄えられた電力が所定の目標に維持される。
【００４６】
また、コンバータＥＣＵ２２は、第１蓄電装置１０−１と切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置との充放電電力の分配比を示す電力分配比を算出する。ここで、コンバータＥＣＵ２２は、ＣＤモード時に用いられる電力分配比とＣＳモード時に用いられる電力分配比とを区別して算出し、走行モードに応じて電力分配比を切替える。
【００４７】
具体的には、ＣＤモード時に用いられる電力分配比については、コンバータＥＣＵ２２は、各蓄電装置の残存電力量に基づいて、第１蓄電装置１０−１と切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置との電力分配比を算出する。より詳しくは、コンバータＥＣＵ２２は、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるとき（すなわち車両要求パワーＰｓ＞０）、第１コンバータ１２−１に接続される第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量と、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に接続可能な第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量の合計との比率に応じて、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置との放電分配比を算出する。また、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるときは（すなわち車両要求パワーＰｓ＜０）、コンバータＥＣＵ２２は、第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量と、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の充電余裕電力量との比率に応じて、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置との充電分配比を算出する。
【００４８】
一方、ＣＳモード時に用いられる電力分配比については、コンバータＥＣＵ２２は、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣおよび切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置のＳＯＣを所定の目標に維持するように、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置との電力分配比を算出する。より詳しくは、コンバータＥＣＵ２２は、第１蓄電装置１０−１および切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の各々におけるＳＯＣとその目標値との差（ずれ量）に基づいて、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置との電力分配比を算出する。なお、上記所定のＳＯＣ目標は、たとえば、ＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされてＣＤモードからＣＳモードへ移行したときのＳＯＣに設定される。
【００４９】
なお、コンバータＥＣＵ２２は、電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するように第１コンバータ１２−１を制御し、切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された蓄電装置の充放電を所定の目標量に調整するように第２コンバータ１２−２を制御する。なお、以下では、第１コンバータ１２−１を「マスターコンバータ」とも称し、第２コンバータ１２−２を「スレーブコンバータ」とも称する。
【００５０】
ＣＤキャンセルスイッチ２４は、デフォルト設定のＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを運転者が切替えるためのスイッチである。このＣＤキャンセルスイッチ２４は、たとえば以下のような状況下で有効である。すなわち、各蓄電装置のＳＯＣが低下すると、走行モードはＣＳモードとなり、エンジン３６が頻繁にあるいは継続して動作する。そこで、ＣＤモードで走行したい走行区間が後にある場合には（たとえば帰宅時の自宅周辺など）、ＣＤキャンセルスイッチ２４をオンすることによって充電電力を維持し、ＣＤモードで走行したい走行区間に到達したときにＣＤキャンセルスイッチ２４をオフすることによって所望の走行区間をＣＤモードで走行することが可能となる。
【００５１】
充電器２６は、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）２８から各蓄電装置を充電するための機器である。充電器２６は、たとえば、第２コンバータ１２−２と切替装置１８との間に接続され、車両インレット２７から入力される電力を直流に変換し、第２コンバータ１２−２と切替装置１８との間の電力線へ出力する。
【００５２】
なお、充電器２６により第１蓄電装置１０−１の充電が行なわれるときは、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２が適宜駆動され、充電器２６から第２コンバータ１２−２、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬおよび第１コンバータ１２−１を順次介して第１蓄電装置１０−１へ充電電力が供給される。また、充電器２６により第２蓄電装置１０−２の充電が行なわれるときは、リレーＲＹ１がオンされて充電器２６から第２蓄電装置１０−２へ充電電力が供給され、充電器２６により第３蓄電装置１０−３の充電が行なわれるときは、リレーＲＹ２がオンされて充電器２６から第３蓄電装置１０−３へ充電電力が供給される。
【００５３】
図２は、図１に示した第１および第２コンバータ１２−１，１２−２の概略構成図である。なお、各コンバータの構成および動作は同様であるので、以下では第１コンバータ１２−１の構成および動作について説明する。図２を参照して、第１コンバータ１２−１は、チョッパ回路４２−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４２−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。
【００５４】
正母線ＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。
【００５５】
スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードと配線ＬＮ１Ｂとの間に接続される。
【００５６】
配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００５７】
チョッパ回路４２−１は、コンバータＥＣＵ２２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、第１蓄電装置１０−１（図１）と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ｂとを含む。そして、一定のデューティーサイクル（オン期間およびオフ期間の和）内でのスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比（オン／オフ期間比率）がコンバータＥＣＵ２２によって制御される。
【００５８】
スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂはデッドタイム期間を除いて相補的にオン／オフ制御されるので、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーは小さくなる。）、第１蓄電装置１０−１からインダクタＬ１に流れるポンプ電流量が増大し、インダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーが大きくなる。その結果、スイッチング素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移したタイミングでインダクタＬ１からダイオードＤ１Ｂを介して主正母線ＭＰＬへ放出される電流量が増大し、主正母線ＭＰＬの電圧が上昇する。
【００５９】
一方、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティーが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると（スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティーは小さくなる。）、主正母線ＭＰＬからスイッチング素子Ｑ１ＢおよびインダクタＬ１を介して蓄電装置１０−１へ流れる電流量が増大するので、主正母線ＭＰＬの電圧は下降する。
【００６０】
このように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティー比を制御することによって、主正母線ＭＰＬの電圧を制御することができるとともに、第１蓄電装置１０−１と主正母線ＭＰＬとの間に流す電流（電力）の方向および電流量（電力量）を制御することができる。
【００６１】
図３は、図１に示した蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。なお、この図３では、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２について示されるが、第３蓄電装置１０−３についても同様である。
【００６２】
図３を参照して、許容放電電力Ｗｏｕｔ１は、第１蓄電装置１０−１から瞬時に出力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣが下限値ＴＬ１を下回ると、許容放電電力Ｗｏｕｔ１が制限される。なお、最下限値ＬＬ１は、第１蓄電装置１０−１の放電限界を示す。許容充電電力Ｗｉｎ１は、第１蓄電装置１０−１へ瞬時に入力可能な電力の最大値であり、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣが上限値ＴＨ１を超えると、許容充電電力Ｗｉｎ１が制限される。なお、最上限値ＨＬ１は、第１蓄電装置１０−１の充電限界を示す。なお、第２蓄電装置１０−２についても同様であるので、第２蓄電装置１０−２については説明を繰り返さない。
【００６３】
この図３を用いて、この実施の形態における電力分配制御の基本的な考え方を説明する。いま、仮に電源システム１が第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の２台から成るものとする。そして、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣはそれぞれＳ１，Ｓ２とする。
【００６４】
走行モードがＣＤモードのときは、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持せずにその電力を用いて走行するところ、仮に第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２から均等に放電を行なうものとすると（ここで、「均等に放電」とは、放電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のいずれか一方において他方よりも先に許容放電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の放電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の放電能力を合計した電源システム１全体としての放電能力は低下してしまう。そこで、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば下限値ＴＬ１，ＴＬ２に達するように第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配を行なうと、電源システム１全体としての放電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。
【００６５】
一方、ＣＤモードであっても、車両の制動時や長い下り坂では、駆動力発生部２から電源システム１へ回生電力が供給されるところ、仮に第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２へ均等に充電を行なうものとすると（ここで、「均等に充電」とは、充電電力が均等であることを意味する。）、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のいずれか一方において他方よりも先に許容充電電力が制限される。そうすると、その後は、その他方の蓄電装置の充電能力がまだ十分あるにも拘わらず、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の充電能力を合計した電源システム１全体としての充電能力は低下してしまう。そこで、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣがそれぞれ同時にたとえば上限値ＴＨ１，ＴＨ２に達するように第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配を行なうと、電源システム１全体としての充電能力を最大限に発揮できる機会（期間）を最大にすることができる。
【００６６】
一方、走行モードがＣＳモードのときは、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持して走行するところ、仮にＣＤモードのときと同様の電力配分を行なうと、放電時においては、ＳＯＣが高い方の蓄電装置からの放電電力が大きくなり、充電時においては、ＳＯＣが低い方の蓄電装置への充電電力が大きくなる。そうすると、充放電を繰り返すうちに第１蓄電装置１０−１のＳＯＣと第２蓄電装置１０−２のＳＯＣとが均等化され、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持できない。
【００６７】
そこで、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持するように第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配が行なわれる。ここで、たとえば第１蓄電装置１０−１の容量と第２蓄電装置１０−２の容量との比に応じて電力分配を行なうことが考えられるが、図３に示されるように、実際には許容放電電力または許容充電電力が制限されて蓄電装置の容量比に応じた電力分配にならないことが起こり得る。そこで、この実施の形態では、各蓄電装置の大きさに応じて電力分配を行なうのではなく、各蓄電装置におけるＳＯＣと維持目標値との差（ずれ量）に基づいて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配を行なう。これにより、走行モードがＣＳモードのとき、各蓄電装置に蓄えられた電力を維持することができる。
【００６８】
図４は、各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。なお、この図４では、各蓄電装置のＳＯＣの上下限値は等しいものとする。また、この図４では、充電器２６によって各蓄電装置が満充電状態の最上限値ＨＬまで充電された状態から走行が開始されるものとする。
【００６９】
図４を参照して、線ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３は、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣの変化を示す。線ｋ２１，ｋ２２，ｋ２３，ｋ２４は、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣの変化を示す。線ｋ３１，ｋ３２は、第３蓄電装置１０−３のＳＯＣの変化を示す。
【００７０】
切替装置１８によって切替使用される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３については、第２蓄電装置１０−２が先に使用される。時刻ｔ０からＣＤモードで走行を開始し、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の電力が消費されることにより第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが減少する。時刻ｔ１において、運転者によりＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされると、ＣＤモードからＣＳモードに切替わり、第１蓄電装置１０−１および使用中の第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが、ＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされたときの値（Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ）に維持される。
【００７１】
時刻ｔ３において、ＣＤキャンセルスイッチ２４がオフされると、ＣＳモードからＣＤモードへ復帰し、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが再び減少を開始する。そして、時刻ｔ４において、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値ＴＬに達すると、切替装置１８によって、第２コンバータ１２−２に接続される蓄電装置が第２蓄電装置１０−２から第３蓄電装置１０−３に切替えられる。時刻ｔ４以降は、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の電力が走行に用いられ、時刻ｔ６において、第１蓄電装置１０−１とともに第３蓄電装置１０−３のＳＯＣが下限値ＴＬに達する。そして、時刻ｔ６以降は、走行モードはＣＳモードとなり、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３のＳＯＣが、下限値ＴＬに維持される。
【００７２】
なお、運転者によりＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされなかった場合には、時刻ｔ２において第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値ＴＬに達すると、第２コンバータ１２−２に接続される蓄電装置が第２蓄電装置１０−２から第３蓄電装置１０−３に切替えられる。そして、時刻ｔ２以降は、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の電力が走行に用いられ、時刻ｔ５において、第１蓄電装置１０−１とともに第３蓄電装置１０−３のＳＯＣが下限値ＴＬに達する。
【００７３】
図５は、図１に示したコンバータＥＣＵ２２の機能ブロック図である。図５を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、ＳＯＣ算出部５２と、走行モード制御部５４と、スレーブ切替制御部５６と、ＣＤモード用電力分配比算出部５８と、ＣＳモード用電力分配比算出部６０と、切替部６２と、指令生成部６４と、駆動信号生成部６６とを含む。
【００７４】
ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ１および電圧Ｖｂ１の各検出値に基づいて、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣを示す状態量Ｓ１を算出する。また、ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ２および電圧Ｖｂ２の各検出値に基づいて、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣを示す状態量Ｓ２を算出する。さらに、ＳＯＣ算出部５２は、電流Ｉｂ３および電圧Ｖｂ３の各検出値に基づいて、第３蓄電装置１０−３のＳＯＣを示す状態量Ｓ３を算出する。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。
【００７５】
走行モード制御部５４は、ＣＤキャンセルスイッチ２４からの信号ＣＳと、ＳＯＣ算出部５２によって算出された各蓄電装置のＳＯＣとに基づいて、車両の走行モードを制御する。詳しくは、走行モード制御部５４は、信号ＣＳに基づきＣＤキャンセルスイッチ２４がオンされたと判断すると、走行モードをＣＳモードとする。また、走行モード制御部５４は、各蓄電装置のＳＯＣが下限値ＴＬに達した場合にも、走行モードをＣＳモードとする。それ以外のときは、走行モード制御部５４は、走行モードをＣＤモードとする。そして、走行モード制御部５４は、走行モードを示す信号ＭＤを出力する。
【００７６】
スレーブ切替制御部５６は、ＳＯＣ算出部５２によって算出された第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のＳＯＣに基づいて、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３を順次切替えて使用するための切替信号ＳＷを生成する。一例として、スレーブ切替制御部５６は、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値よりも高いときは、第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されるように切替信号ＳＷを非活性化し、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値に達すると、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されるように切替信号ＳＷを活性化する。
【００７７】
ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、走行モード制御部５４からの信号ＭＤがＣＤモードを示すとき、ＳＯＣ算出部５２によって算出された各蓄電装置のＳＯＣ（Ｓ１〜Ｓ３）、車両要求パワーＰｓ、およびスレーブ切替制御部５６からの切替信号ＳＷに基づいて、ＣＤモード時に用いられる電力分配比を算出する。
【００７８】
図６，図７は、図５に示したＣＤモード用電力分配比算出部５８による電力分配比の演算方法を説明するための図である。図６は、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給される放電時の演算方法を説明するための図であり、図７は、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給される充電時の演算方法を説明するための図である。
【００７９】
図６を参照して、この図６では、一例として、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合について示されている。ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、スレーブ切替制御部５６からの切替信号ＳＷに基づいて、第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている蓄電装置を判断することができる。なお、理解を容易にするため、許容放電電力Ｗｏｕｔの制限が開始されるＳＯＣを示す下限値ＴＬ、および蓄電装置の放電限界を示す最下限値ＬＬは、各蓄電装置で同じ値とする。
【００８０】
車両要求パワーＰｓが正値のとき、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、第１蓄電装置１０−１について、許容放電電力Ｗｏｕｔ１が制限される下限値ＴＬにＳＯＣが達するまでの第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量Ｒ１を次式によって算出する。
【００８１】
Ｒ１＝Ａ（Ｓ１−ＴＬ）  …（１）
ここで、Ａは、第１蓄電装置１０−１の容量を示し、Ｓ１は、演算実行時の第１蓄電装置１０−１のＳＯＣを示す。
【００８２】
同様に、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、第２蓄電装置１０−２についてＳＯＣが下限値ＴＬに達するまでの第２蓄電装置１０−２の放電余裕電力量Ｒ２、および第３蓄電装置１０−３についてＳＯＣが下限値ＴＬに達するまでの第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ３を次式によって算出する。
【００８３】
Ｒ２＝Ｂ１（Ｓ２−ＴＬ）  …（２）
Ｒ３＝Ｂ２（Ｓ３−ＴＬ）  …（３）
ここで、Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の容量を示し、Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ演算実行時の第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３のＳＯＣを示す。
【００８４】
そして、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２（または第３蓄電装置１０−３）の電力分配比をＲ１：（Ｒ２＋Ｒ３）として算出する。すなわち、順次切替使用される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３が一つの蓄電部として見做され、第１蓄電装置１０−１と、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３から成る蓄電部とが同時に下限値に達するように電力分配比が算出される。
【００８５】
図７を参照して、この図７では、一例として、切替装置１８によって第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合について示されている。なお、ここでも、理解を容易にするため、許容充電電力Ｗｉｎの制限が開始されるＳＯＣを示す上限値ＴＨ、および蓄電装置の充電限界を示す最上限値ＨＬは、各蓄電装置で同じ値とする。
【００８６】
車両要求パワーＰｓが負値のとき、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、第１蓄電装置１０−１について、許容充電電力Ｗｉｎ１が制限される上限値ＴＨにＳＯＣが達するまでの第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１を次式によって算出する。
【００８７】
Ｃ１＝Ａ（ＴＨ−Ｓ１）  …（４）
同様に、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、使用中の第３蓄電装置１０−３について、ＳＯＣが上限値ＴＨに達するまでの第３蓄電装置１０−３の充電余裕電力量Ｃ３を次式によって算出する。
【００８８】
Ｃ３＝Ｂ２（ＴＨ−Ｓ３）  …（５）
そして、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の電力分配比をＣ１：Ｃ３として算出する。すなわち、充電時においては、第１蓄電装置１０−１と使用中の第３蓄電装置１０−３とが同時に上限値に達するように電力分配比が算出される。
【００８９】
なお、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合の電力分配比も同様に算出可能である。
【００９０】
再び図５を参照して、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、走行モード制御部５４からの信号ＭＤがＣＳモードを示すとき、ＳＯＣ算出部５２によって算出された各蓄電装置のＳＯＣ（Ｓ１〜Ｓ３）、車両要求パワーＰｓ、およびスレーブ切替制御部５６からの切替信号ＳＷに基づいて、ＣＳモード時に用いられる電力分配比を算出する。
【００９１】
図８〜図１２は、図５に示したＣＳモード用電力分配比算出部６０による電力分配比の演算方法を説明するための図である。なお、この図８〜図１２では、一例として、切替装置１８によって第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている場合について示されている。なお、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、スレーブ切替制御部５６からの切替信号ＳＷに基づいて、第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている蓄電装置を判断することができる。
【００９２】
図８を参照して、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切替わると、そのときの第１蓄電装置１０−１および第２コンバータ１２−２に電気的に接続された第２蓄電装置１０−２のＳＯＣ（Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ）をラッチする。そして、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、第１蓄電装置１０−１のＳＯＣのＳ１Ｌからのずれ量ΔＳ１、および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣのＳ２Ｌからのずれ量ΔＳ２を算出する。
【００９３】
ΔＳ１＝Ｓ１−Ｓ１Ｌ  …（６）
ΔＳ２＝Ｓ２−Ｓ２Ｌ  …（７）
ここで、Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ演算実行時の第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２のＳＯＣを示す。
【００９４】
この図８は、ΔＳ１≧０，ΔＳ２≧０の場合を示したものである。そして、ΔＳ１≧０，ΔＳ２≧０のとき、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給される放電時と、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給される充電時とで区別して、第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比Ｄ１：Ｄ２を次のように設定する。
【００９５】
（放電時）Ｄ１：Ｄ２＝ΔＳ１：ΔＳ２  …（８）
（充電時）Ｄ１：Ｄ２＝ΔＳ２：ΔＳ１  …（９）
すなわち、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＞０）、第１蓄電装置１０−１のずれ量ΔＳ１と第２蓄電装置１０−２のずれ量ΔＳ２との比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比が設定され、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＜０）、ずれ量ΔＳ１，ΔＳ２の逆比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比が設定される。なお、ΔＳ１≧０，ΔＳ２≧０の場合に駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるとき、ずれ量ΔＳ１，ΔＳ２の逆比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配を行なうことによって、第１蓄電装置１０−１におけるずれ量ΔＳ１と第２蓄電装置１０−２におけるずれ量ΔＳ２とは平準化される。
【００９６】
次に、図９を参照して、この図９は、ΔＳ１≧０，ΔＳ２＜０の場合を示したものである。そして、ΔＳ１≧０，ΔＳ２＜０のとき、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比Ｄ１：Ｄ２を次のように設定する。
【００９７】
（放電時）Ｄ１：Ｄ２＝１００：０  …（１０）
（充電時）Ｄ１：Ｄ２＝０：１００  …（１１）
すなわち、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＞０）、ずれ量が正値の第１蓄電装置１０−１のみから放電されるように電力分配比が設定され、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＜０）、ずれ量が負値の第２蓄電装置１０−２のみへ充電されるように電力分配比が設定される。
【００９８】
図１０を参照して、この図１０は、ΔＳ１＜０，ΔＳ２≧０の場合を示したものである。そして、ΔＳ１＜０，ΔＳ２≧０のとき、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比Ｄ１：Ｄ２を次のように設定する。
【００９９】
（放電時）Ｄ１：Ｄ２＝０：１００  …（１２）
（充電時）Ｄ１：Ｄ２＝１００：０  …（１３）
すなわち、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＞０）、ずれ量が正値の第２蓄電装置１０−２のみから放電されるように電力分配比が設定され、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＜０）、ずれ量が負値の第１蓄電装置１０−１のみへ充電されるように電力分配比が設定される。
【０１００】
図１１を参照して、この図１１は、ΔＳ１＜０，ΔＳ２＜０の場合を示したものである。そして、ΔＳ１＜０，ΔＳ２＜０のとき、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比Ｄ１：Ｄ２を次のように設定する。
【０１０１】
（放電時）Ｄ１：Ｄ２＝ΔＳ２：ΔＳ１  …（１４）
（充電時）Ｄ１：Ｄ２＝ΔＳ１：ΔＳ２  …（１５）
すなわち、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＜０）、第１蓄電装置１０−１のずれ量ΔＳ１と第２蓄電装置１０−２のずれ量ΔＳ２との比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比が設定され、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるときは（車両要求パワーＰｓ＞０）、ずれ量ΔＳ１，ΔＳ２の逆比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配比が設定される。なお、ΔＳ１＜０，ΔＳ２＜０の場合に電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給されるとき、ずれ量ΔＳ１，ΔＳ２の逆比に応じて第１蓄電装置１０−１と第２蓄電装置１０−２との電力分配を行なうことによって、第１蓄電装置１０−１におけるずれ量ΔＳ１と第２蓄電装置１０−２におけるずれ量ΔＳ２とは平準化される。
【０１０２】
図１２は、図５に示した駆動信号生成部６６の詳細な機能ブロック図である。図１２を参照して、駆動信号生成部６６は、第１制御部７０−１と、第２制御部７０−２とを含む。第１制御部７０−１は、減算部７２−１，７６−１と、フィードバック（ＦＢ）制御部７４−１と、変調部７８−１とを含む。
【０１０３】
減算部７２−１は、目標電圧ＶＲから電圧Ｖｈの検出値を減算し、その演算結果をＦＢ制御部７４−１へ出力する。ＦＢ制御部７４−１は、減算部７２−１からの出力に基づいてＦＢ補償量を算出し、その演算結果を減算部７６−１へ出力する。一例として、ＦＢ制御部７４−１は、減算部７２−１からの出力に基づいて比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７６−１へ出力する。
【０１０４】
減算部７６−１は、電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲで示される第１コンバータ１２−１の理論昇圧比の逆数からＦＢ制御部７４−１の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令として変調部７８−１へ出力する。なお、この減算部７６−１における入力項（電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲ）は、第１コンバータ１２−１の理論昇圧比に基づくフィードフォワード（ＦＦ）補償項である。
【０１０５】
変調部７８−１は、減算部７６−１から出力されるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１を第１コンバータ１２−１へ出力する。
【０１０６】
第２制御部７０−２は、減算部７２−２，７６−２と、ＦＢ制御部７４−２と、変調部７８−２と、除算部８０と、切替スイッチ８２，８４とを含む。
【０１０７】
切替スイッチ８２は、スレーブ切替制御部５６（図５）からの切替信号ＳＷが非活性化されているとき（第２蓄電装置１０−２を使用中）、電圧Ｖｂ２の検出値を除算部８０へ出力する。一方、切替スイッチ８２は、切替信号ＳＷが活性化されているとき（第３蓄電装置１０−３を使用中）、電圧Ｖｂ３の検出値を除算部８０へ出力する。そして、除算部８０は、切替スイッチ８２からの出力で目標電力ＰＲを除算し、その演算結果を目標電流ＩＲとして減算部７２−２へ出力する。
【０１０８】
切替スイッチ８４は、切替信号ＳＷが非活性化されているとき、電流Ｉｂ２の検出値を除算部８０へ出力する。一方、切替スイッチ８４は、切替信号ＳＷが活性化されているとき、電流Ｉｂ３の検出値を除算部８０へ出力する。そして、減算部７２−２は、切替スイッチ８４からの出力を目標電流ＩＲから減算し、その演算結果をＦＢ制御部７４−２へ出力する。ＦＢ制御部７４−２は、減算部７２−２からの出力に基づいてＦＢ補償量を算出し、その演算結果を減算部７６−２へ出力する。一例として、ＦＢ制御部７４−２は、減算部７２−２からの出力に基づいて比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７６−２へ出力する。
【０１０９】
減算部７６−２は、電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１２−２の理論昇圧比の逆数からＦＢ制御部７４−２の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令として変調部７８−２へ出力する。なお、この減算部７６−２における入力項（電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲ）は、コンバータ１２−２の理論昇圧比に基づくＦＦ補償項である。
【０１１０】
変調部７８−２は、減算部７６−２から出力されるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ１２−２へ出力する。
【０１１１】
図１３は、図１に示したコンバータＥＣＵ２２の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【０１１２】
図１３を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、走行モードがＣＤモードかＣＳモードかを判定する（ステップＳ１０）。なお、上述のように、ＣＤキャンセルスイッチ２４が運転者によりオンされると、走行モードはＣＳモードとなり、各蓄電装置のＳＯＣが下限値に達した場合にもＣＳモードとなる。それ以外のときはＣＤモードである。
【０１１３】
ステップＳ１０において走行モードがＣＤモードであると判定されると（ステップＳ１０において「ＣＤ」）、コンバータＥＣＵ２２は、ＣＤモード用の電力分配制御を行なうサブルーチンを実行する（ステップＳ２０）。一方、ステップＳ１０において走行モードがＣＳモードであると判定されると（ステップＳ１０において「ＣＳ」）、コンバータＥＣＵ２２は、ＣＳモード用の電力分配制御を行なうサブルーチンを実行する（ステップＳ３０）。
【０１１４】
図１４は、図１３に示したＣＤモード用電力分配制御のサブルーチンの構造を説明するためのフローチャートである。図１４を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、上記（１）〜（３）式を用いて、第１蓄電装置１０−１の放電余裕電力量Ｒ１、第２蓄電装置１０−２の放電余裕電力量Ｒ２、および第３蓄電装置１０−３の放電余裕電力量Ｒ３を算出する（ステップＳ１１０）。次いで、コンバータＥＣＵ２２は、スレーブ側の放電余裕電力量Ｒ２，Ｒ３の総和を算出する（ステップＳ１２０）。そして、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の算出結果に基づいて電力分配比（放電分配比）Ｒ１：（Ｒ２＋Ｒ３）を算出する（ステップＳ１３０）。
【０１１５】
続いて、コンバータＥＣＵ２２は、上記（４）式を用いて第１蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１を算出する（ステップＳ１４０）。次いで、コンバータＥＣＵ２２は、切替信号ＳＷに基づいて、現在スレーブ側において切替装置１８により第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている蓄電装置が第２蓄電装置１０−２であるか第３蓄電装置１０−３であるかを判定する（ステップＳ１５０）。
【０１１６】
第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ１５０において「第２」）、コンバータＥＣＵ２２は、第２蓄電装置１０−２の充電余裕電力量Ｃ２を算出する（ステップＳ１６０）。一方、ステップＳ１５０において、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ１５０において「第３」）、コンバータＥＣＵ２２は、上記（５）式を用いて第３蓄電装置１０−３の充電余裕電力量Ｃ３を算出する（ステップＳ１７０）。
【０１１７】
そして、コンバータＥＣＵ２２は、第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されているときは、算出された充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ２に基づいて電力分配比（充電分配比）Ｃ１：Ｃ２を算出する。一方、コンバータＥＣＵ２２は、第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されているときは、充電余裕電力量Ｃ１，Ｃ３に基づいて電力分配比（充電分配比）Ｃ１：Ｃ３を算出する（ステップＳ１８０）。
【０１１８】
次いで、コンバータＥＣＵ２２は、駆動力発生部２のＭＧ−ＥＣＵ４０から受ける車両要求パワーＰｓが正値であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。そして、車両要求パワーＰｓが正値であると判定されると（ステップＳ１９０においてＹＥＳ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ１３０において算出された電力分配比（放電分配比）に従って、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ２００）。
【０１１９】
一方、ステップＳ１９０において車両要求パワーＰｓが正値でないと判定されると（ステップＳ１９０においてＮＯ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ１８０において算出された電力分配比（充電分配比）に従って、駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ２１０）。
【０１２０】
そして、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ２００またはステップＳ２１０において生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する（ステップＳ２２０）。
【０１２１】
図１５は、図１３に示したＣＳモード用電力分配制御のサブルーチンの構造を説明するためのフローチャートである。図１５を参照して、コンバータＥＣＵ２２は、ＣＤモードからＣＳモードへ移行したときの各蓄電装置のＳＯＣをラッチする（ステップＳ３１０）。なお、このときラッチされたＳＯＣは、ＣＳモード時における目標ＳＯＣとして設定される。
【０１２２】
次いで、コンバータＥＣＵ２２は、切替信号ＳＷに基づいて、現在スレーブ側において切替装置１８により第２コンバータ１２−２に電気的に接続されている蓄電装置が第２蓄電装置１０−２であるか第３蓄電装置１０−３であるかを判定する（ステップＳ３２０）。
【０１２３】
第２蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ３２０において「第２」）、コンバータＥＣＵ２２は、上記（６），（７）式を用いて、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の各々についてＳＯＣの目標ＳＯＣからのずれ量を算出する（ステップＳ３３０）。そして、コンバータＥＣＵ２２は、その算出されたずれ量に基づいて、上記（８）〜（１５）式を用いて第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の電力分配比（放電分配比および充電分配比）を算出する（ステップＳ３４０）。
【０１２４】
より詳しくは、ステップＳ３３０において算出されたずれ量ΔＳ１，ΔＳ２について、ΔＳ１≧０，ΔＳ２≧０のとき、コンバータＥＣＵ２２は、車両要求パワーＰｓ＞０であれば（すなわち、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給される。）上記（８）式に基づいて放電分配比を算出し、車両要求パワーＰｓ＜０であれば（すなわち、駆動力発生部２から電源システム１へ電力が供給される。）上記（９）式に基づいて充電分配比を算出する。また、ΔＳ１≧０，ΔＳ２＜０のときは、コンバータＥＣＵ２２は、車両要求パワーＰｓ＞０であれば上記（１０）式に基づいて放電分配比を算出し、車両要求パワーＰｓ＜０であれば上記（１１）式に基づいて充電分配比を算出する。さらに、ΔＳ１＜０，ΔＳ２≧の０のときは、コンバータＥＣＵ２２は、車両要求パワーＰｓ＞０であれば上記（１２）式に基づいて放電分配比を算出し、車両要求パワーＰｓ＜０であれば上記（１３）式に基づいて充電分配比を算出する。また、さらに、ΔＳ１＜０，ΔＳ２＜の０のときは、コンバータＥＣＵ２２は、車両要求パワーＰｓ＞０であれば上記（１４）式に基づいて放電分配比を算出し、車両要求パワーＰｓ＜０であれば上記（１５）式に基づいて充電分配比を算出する。
【０１２５】
一方、ステップＳ３２０において第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に電気的に接続されていると判定されると（ステップＳ３２０において「第３」）、コンバータＥＣＵ２２は、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の各々についてＳＯＣの目標ＳＯＣからのずれ量を算出する（ステップＳ３５０）。なお、第３蓄電装置１０−３のずれ量ΔＳ３も、上記（６），（７）式に倣って第１および第２蓄電装置１０−１，１０−２と同様にして算出される。
【０１２６】
そして、コンバータＥＣＵ２２は、その算出されたずれ量に基づいて、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の電力分配比（放電分配比および充電分配比）を算出する（ステップＳ３６０）。なお、第１蓄電装置１０−１および第３蓄電装置１０−３の電力分配比も、上記（８）〜（１５）式に倣って第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２の電力分配比と同様にして算出される。
【０１２７】
次いで、コンバータＥＣＵ２２は、駆動力発生部２のＭＧ−ＥＣＵ４０から受ける車両要求パワーＰｓが正値であるか否かを判定する（ステップＳ３７０）。そして、車両要求パワーＰｓが正値であると判定されると（ステップＳ３７０においてＹＥＳ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ３４０またはＳ３６０において算出された電力分配比（放電分配比）に従って、駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ３８０）。
【０１２８】
一方、ステップＳ３７０において車両要求パワーＰｓが正値でないと判定されると（ステップＳ３７０においてＮＯ）、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ３４０またはＳ３６０において算出された電力分配比（充電分配比）に従って、駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を上述の方法により生成する（ステップＳ３９０）。
【０１２９】
そして、コンバータＥＣＵ２２は、ステップＳ３８０またはステップＳ３９０において生成された駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する（ステップＳ４００）。
【０１３０】
以上のように、この実施の形態においては、第２蓄電装置１０−２のＳＯＣが下限値に達すると、切替装置１８により第３蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に接続され、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３が順次切替えて使用される。そして、ＣＤモード時は、第１〜第３蓄電装置１０−１〜１０−３の残存電力量に基づいて、第１蓄電装置１０−１と切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置との電力分配比が算出され、その算出された電力分配比に従って第１および第２コンバータ１２−１，１２−２が制御される。これにより、第１蓄電装置１０−１と順次切替使用される第２および第３蓄電装置１０−２，１０−３とのいずれかにおいて他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。ここで、ＣＳモード時は、第１蓄電装置１０−１および切替装置１８によって第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置の各々におけるＳＯＣとその目標値とのずれ量に基づいて、第１蓄電装置１０−１と第２コンバータ１２−２に接続された蓄電装置との電力分配比が算出され、その算出された電力分配比に従って第１および第２コンバータ１２−１，１２−２が制御される。これにより、ＣＳモード時のＳＯＣが維持され、ＣＳモードからＣＤモードへの復帰後においても、第１蓄電装置１０−１と順次切替使用される第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３とのいずれかにおいて他方よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。したがって、この実施の形態によれば、走行モード（ＣＤモード／ＣＳモード）に応じて適切な電力分配が行なわれ、その結果、複数の蓄電装置を有する電源システム１の能力を最大限に引出すことができる。
【０１３１】
なお、上記の実施の形態においては、スレーブ側の蓄電装置について、第２蓄電装置１０−２を第３蓄電装置１０−３よりも先に使用するものとしたが、第３蓄電装置１０−３を先に使用してもよい。あるいは、車両システムが起動されるごとに、先に使用する蓄電装置を切替えてもよい。
【０１３２】
また、上記においては、第２コンバータ１２−２について、目標電力ＰＲから目標電流ＩＲを算出し、その算出された目標電流ＩＲと電流センサの検出値との偏差に基づく電流ＦＢ制御を行なうものとしたが、スレーブ側で使用中の蓄電装置に入出力される電力実績を算出し、目標電力ＰＲとその算出された電力実績との偏差に基づく電力ＦＢ制御をおこなってもよい。
【０１３３】
また、上記においては、第１コンバータ１２−１を電圧ＦＢ制御し、第２コンバータ１２−２を電流ＦＢ制御（電力ＦＢ制御も可能）するものとしたが、第１コンバータ１２−１を電流ＦＢ制御（または電力ＦＢ制御）し、第２コンバータ１２−２を電圧ＦＢ制御するようにしてもよい。
【０１３４】
また、上記においては、スレーブ側の蓄電装置が２つの場合について説明したが、スレーブ側の蓄電装置を３つ以上で構成してもよい。
【０１３５】
また、上記においては、駆動力発生部２は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を含むものとしたが、駆動力発生部２が含むＭＧ数は、２つに限定されるものではない。
【０１３６】
また、上記においては、動力分割装置３４によりエンジン３６の動力を分割して駆動輪３８と第１ＭＧ３２−１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、第１ＭＧ３２−１を駆動するためにのみエンジン３６を用い、第２ＭＧ３２−２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン３６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。
【０１３７】
また、この発明は、エンジン３６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。
【０１３８】
なお、上記において、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは、この発明における「電力線」の一実施例に対応し、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、それぞれこの発明における「第１のコンバータ」および「第２のコンバータ」の一実施例に対応する。また、第１蓄電装置１０−１は、この発明における「第１の蓄電装置」の一実施例に対応し、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３は、この発明における「複数の第２の蓄電装置」の一実施例に対応する。
【０１３９】
さらに、コンバータＥＣＵ２２は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、スレーブ切替制御部５６は、この発明における「切替制御部」の一実施例に対応する。また、さらに、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、この発明における「第１の電力分配比算出部」の一実施例に対応し、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、この発明における「第２の電力分配比算出部」の一実施例に対応する。また、さらに、切替部６２、指令生成部６４および駆動信号生成部６６は、この発明における「コンバータ制御部」の一実施例を形成し、システムリレーＲＹ１，ＲＹ２は、この発明における「複数のリレー」の一実施例に対応する。
【０１４０】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】この発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示す第１および第２コンバータの概略構成図である。
【図３】図１に示す蓄電装置の許容放電電力および許容充電電力を説明するための図である。
【図４】各蓄電装置の使用方法の考え方を説明するための図である。
【図５】図１に示すコンバータＥＣＵの機能ブロック図である。
【図６】図５に示すＣＤモード用電力分配比算出部による電力分配比（放電時）の演算方法を説明するための図である。
【図７】図５に示すＣＤモード用電力分配比算出部による電力分配比（充電時）の演算方法を説明するための図である。
【図８】図５に示すＣＳモード用電力分配比算出部による電力分配比の演算方法を説明するための第１の図である。
【図９】図５に示すＣＳモード用電力分配比算出部による電力分配比の演算方法を説明するための第２の図である。
【図１０】図５に示すＣＳモード用電力分配比算出部による電力分配比の演算方法を説明するための第３の図である。
【図１１】図５に示すＣＳモード用電力分配比算出部による電力分配比の演算方法を説明するための第４の図である。
【図１２】図５に示す駆動信号生成部の詳細な機能ブロック図である。
【図１３】図１に示すコンバータＥＣＵの制御構造を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１３に示すＣＤモード用電力分配制御のサブルーチンの構造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１３に示すＣＳモード用電力分配制御のサブルーチンの構造を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４２】
１  電源システム、２  駆動力発生部、１０−１〜１０−３  蓄電装置、１２−１，１２−２  コンバータ、１４−１〜１４−３  電流センサ、１６−１〜１６−３，２０  電圧センサ、１８  切替装置、２２  コンバータＥＣＵ、２６  充電器、２７  車両インレット、２８  外部電源、３０−１，３０−２  インバータ、３２−１，３２−２  ＭＧ、３４  動力分割装置、３６  エンジン、３８  駆動輪、４０  ＭＧ−ＥＣＵ、４２−１  チョッパ回路、５２  ＳＯＣ算出部、５４  走行モード制御部、５６  スレーブ切替制御部、５８  ＣＤモード用電力分配比算出部、６０  ＣＳモード用電力分配比算出部、６２  切替部、６４  指令生成部、６６  駆動信号生成部、７０−１  第１制御部、７０−２  第２制御部、７２−１，７２−２，７６−１，７６−２  減算部、７４−１，７４−２  ＦＢ制御部、７８−１，７８−２  変調部、８０  除算部、８２，８４  切替スイッチ、１００  車両、ＭＰＬ  主正母線、ＭＮＬ  主負母線、Ｃ，Ｃ１  平滑コンデンサ、ＲＹ１，ＲＹ２  システムリレー、Ｌ１  インダクタ、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ  スイッチング素子、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ  ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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