(57)【要約】【課題】二次電池の劣化を防止するとともに、モータの発電電圧がバッテリ定格電圧より低くなる領域も効率よく回生することができる。【解決手段】二次電池１０１と、車両の走行時に駆動トルクを発生し、車両の制動時に回生電力を発生する電動発電機１０４と、二次電池１０１に接続される第１の電力変換器１０２と、第１の電力変換器１０２と電動発電機１０４との間に接続され、電動発電機１０４を制御するインバータと、二次電池１０１と第１の電力変換器１０２との間に、二次電池に並列に接続された第２の電力変換器１０６と、第２の電力変換器１０６に並列に接続された蓄電用の大容量キャパシタ１０７と、第１の電力変換器１０２、インバータ１０３、および、第２の電力変換器１０６の制御を行う制御装置１０５とを備えている。【選択図】図１
2010273454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蓄電装置と、
車両の走行時に駆動トルクを発生し、車両の制動時に回生電力を発生する電動発電機と、
前記第１の蓄電装置に接続される第１の電力変換器と、
前記第１の電力変換器と前記電動発電機との間に接続され、前記電動発電機を制御するインバータと、
前記第１の電力変換器および前記インバータの制御を行う制御装置と
を備える車両搭載用の電源装置であって、
前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換器との間に、前記第１の蓄電装置に並列に接続された第２の電力変換器と、
前記第２の電力変換器に並列に接続され、前記第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置と
を備え、
前記制御装置は、前記第２の電力変換器の制御も行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１の電力変換器と前記第１の蓄電装置および前記第２の電力変換器との間に設けられ、前記第１の電力変換器の接続を、前記第１の蓄電装置側および前記第２の電力変換器を介する前記第２の蓄電装置側のいずれか一方へ切り替えるスイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
第１の蓄電装置と、
車両の走行時に駆動トルクを発生し、前記車両の制動時に回生電力を発生する電動発電機と、
前記第１の蓄電装置に接続される第１の電力変換器と、
前記第１の電力変換器と前記電動発電機との間に接続され、前記電動発電機を制御するインバータと、
前記第１の電力変換器および前記インバータの制御を行う制御装置と
を備える車両搭載用の電源装置であって、
前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換器との間に並列に接続され、前記第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置と、
前記第１の電力変換器と前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置との間に設けられ、前記第１の電力変換器の接続を、前記第１の蓄電装置側および前記第２の蓄電装置側のいずれか一方へ切り替えるスイッチと
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記発電電動機の電力回生時の発電電圧をモニタする発電電圧モニタ手段を備え、
前記制御装置は、前記発電電圧モニタ手段の出力に応じて、前記スイッチを制御することを特徴とする請求項２または３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記発電電圧モニタ手段の出力が前記第１の蓄電装置の電圧よりも高い場合は、前記第１の電力変換器を前記第１の蓄電装置側に接続し、
前記発電電圧モニタ手段の出力が前記第１の蓄電装置の電圧よりも低い場合は、前記第１の電力変換器を前記第２の蓄電装置側に接続する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電源装置。
【請求項６】
前記スイッチは、前記第１の電力変換器と前記第１の蓄電装置および前記第２の電力変換器の両方との接続を別個に可能とする構成であって、
前記第２の蓄電装置から、前記第２の電力変換器を介して、前記第１の蓄電装置を充電可能な構成とした
ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項７】
前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間に設けられ、前記第２の蓄電装置から前記第１の蓄電装置を充電するための第３の電力変換器を備えることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項８】
前記車両の外部から前記第１の蓄電装置を充電するための車載充電装置を備え、
前記車載充電装置は、
外部から入力される商用交流電源を整流する車載充電器用整流回路と、
前記車載充電器用整流回路の出力を前記商用電源とは異なる周波数の交流出力に変換する車載充電器用インバータと、
前記インバータの出力を前記第１の蓄電装置を充電するための直流電圧に変換するための車載充電器用コンバータと
から構成され、
前記第３の電力変換器は、前記車載充電器用インバータ及び前記車載充電器用コンバータとで構成される
ことを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記第２の蓄電装置の電圧をモニタする第２の蓄電装置電圧モニタ手段と、
前記第１の蓄電装置の充電状態をモニタする第１の蓄電装置充電状態モニタ手段と
を備え、
回生制動時に、
前記第１の蓄電装置充電状態モニタ手段と前記第２の蓄電装置電圧モニタ手段の出力に応じて、前記第１の蓄電装置の充電状態が、前記第２の蓄電装置よりも先に、満充電とならないように、前記第２の電力変換器を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記第２の蓄電装置の電圧をモニタする第２の蓄電装置電圧モニタ手段と、
前記第１の蓄電装置の充電状態をモニタする第１の蓄電装置充電状態モニタ手段と
を備え、
回生制動時に、
前記第１の蓄電装置充電状態モニタ手段の出力から前記第１の蓄電装置が満充電と判断され、かつ、前記第２の蓄電装置電圧モニタ手段の出力から前記第２の蓄電装置に回生余裕があると判断されたときは、回生制動を弱め、前記第１の蓄電装置から前記第２の蓄電装置へのチャージを行うよう前記第２の電力変換器を制御し、前記第１の蓄電装置に充電余裕ができたときに、回生制動を再開するよう前記第２の電力変換器を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記第２の蓄電装置の電圧をモニタする第２の蓄電装置電圧モニタ手段と、
前記第１の蓄電装置の充電状態をモニタする第１の蓄電装置充電状態モニタ手段と
を備え、
巡航時または停車時に、
前記第１の蓄電装置充電状態モニタ手段の出力と前記第２の蓄電装置電圧モニタ手段の出力から、次回回生制動時に前記第１の蓄電装置の充電状態が前記第２の蓄電装置より先に満充電となると判断される場合は、前記第１の蓄電装置から前記第２の蓄電装置へのチャージを行い、充電状態の補正を行うよう前記第２の電力変換器を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電源装置に関し、特に、蓄電装置として大容量のキャパシタを搭載する車両、特に電気自動車に用いられる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車が注目されている。電気自動車は、従来のエンジンに代わり、二次電池とインバータとインバータによって駆動される電動発電機（モータージェネレーター）を動力源とする自動車である。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００７−１８９８５４号公報）は、蓄電装置として大容量のキャパシタを搭載する車両の電源装置を開示する。この電源装置は、二次電池と、蓄電用のキャパシタと、二次電池とキャパシタの間に接続される電圧変換回路と、二次電池とキャパシタの間に電圧変換回路と並列的に接続される接続回路と、電圧変換回路のキャパシタ側に接続され車両推進用の回転電機を制御するインバータと、電圧変換回路、接続回路およびインバータの制御を行なう制御装置とを備える。そして、制御装置は、回転電機が回生制動の開始をした時点では、接続回路を開放状態として電圧変換回路を制御して回生電力をキャパシタと二次電池とに配分し、キャパシタの電圧が所定値に到達したら接続回路を閉じて二次電池に充電を行なう。また、キャパシタに回生された電力は、回転電機の駆動時に利用する。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００７−１７４８６７号公報）は、特許文献１のキャパシタと電圧変換器の出力ラインとの間に、別な電圧変換回路を備えた構成となっている。
【０００５】
特許文献３（特開２００１−２７１７２９号公報）は、エンジンのスタータおよびバッテリの充電用の発電機として兼用する永久磁石モータの制御装置を開示する。このモータの制御装置は、車両に搭載されたバッテリと、エンジンの出力軸に連繋された永久磁石モータと、入力端子がコンデンサに接続され、直流を交流に変換して出力端子に接続された永久磁石モータに供給するための駆動回路と、バッテリ側に位置してコンデンサに並列に設けられたチョッパ回路と、チョッパ回路の中性点とバッテリとの間に接続されたリアクトルと、駆動回路およびチョッパ回路のスイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備える。そして、永久磁石モータを発電機として動作させる場合には、永久磁石モータの発電電圧がバッテリの電圧より高いときは、インバータ回路を非動作にして、チョッパ回路を降圧チョッパとして動作させることによりバッテリを充電させ、永久磁石モータの発電電圧がバッテリの電圧より低いときは、チョッパ回路のトランジスタをオンさせた状態にして、インバータ回路の負側のトランジスタをオンオフして、そのインバータ回路を永久磁石モータのステータコイルをリアクトルとする昇圧チョッパをして動作させることによりバッテリを充電させる。
【０００６】
特許文献１の電源装置においては、回生制動の開始時点では回生電力をキャパシタと二次電池に配分し、大容量キャパシタ端子電圧が所定値に到達したら二次電池に充電を行なう。従って、キャパシタ容量によらず、回生電力の回収率を維持しつつ回路構成の最適化を図ることができる。
【０００７】
特許文献３のモータの制御装置においては、モータの発電電圧が、バッテリ定格電圧より高いときは降圧してバッテリを充電させ、バッテリ定格電圧より低いときは昇圧してバッテリを充電させる。従って、モータの発電電圧によらず、バッテリを充電させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１８９８５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７４８６７号公報
【特許文献３】特開２００１−２７１７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ハイブリッド自動車では、エンジン駆動による走行も可能であり、システムを最も効率の良いところで利用するため、及び／または、二次電池の劣化を防止するため、回生電力の一部を捨てることも考えられる。しかしながら、電気自動車では、電動発電機の駆動による走行のみに頼るため、可能な限り電力を無駄にしないシステムを構築した上で、二次電池の劣化を防止する必要がある。電気自動車やハイブリッド自動車用の蓄電装置としては、一般的には、エネルギ密度の高い二次電池と呼ばれるニッケル水素やリチウムイオン電池が搭載される。しかしながら、このようなエネルギ密度の高い電池は、急速（大電流）充放電、過放電や多頻度の充放電を行うと、劣化しやすいという特性をもつ。
【００１０】
特許文献１に記載の装置は、上記のような問題を解決するために、エネルギ密度が高くない代わりに、二次電池に比べて、急速（大電流）充放電や多頻度の充放電に対応可能な電気二重層キャパシタと呼ばれる蓄電装置を二次電池と併用する構成となっている。
【００１１】
しかしながら、近年、電気自動車やハイブリッド自動車の電動発電機の駆動電圧は、高電圧になっており、この構成では、キャパシタの容量を非常に大きくする必要があり、コスト及び搭載性の面で問題がある。
【００１２】
これを解決するために、特許文献２のように、インバータと並列に電圧変換器を備える構成が考えられるが、キャパシタの容量は小さくできても、電圧変換器の容量が非常に大きくなってしまう。
【００１３】
また、別な問題として、電気自動車やハイブリッド自動車用の電動発電機として、小型で高出力な永久磁石式が搭載されはじめているが、この永久磁石式の電動発電機は、回転数に比例して出力電圧が変化してしまう。このため、発電機として動作させ、回生電力を回生する際に、回転数が低く、電源装置の定格電圧を下回る場合には、電力回生できず、捨てざるを得ない場合がある。
【００１４】
そこで、特許文献３に記載するようなバッテリ定格電圧より低いときは昇圧してバッテリを充電させる方法が考えられるが、回生先は二次電池となっている。
【００１５】
従って、特許文献３に記載の制御装置は、モータの発電電圧によらず、バッテリを充電させることができるものの、渋滞時や一般道路走行時には、多頻度の充放電を行うことになり、バッテリの劣化を早める。
【００１６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、二次電池の劣化を防止するとともに、モータの発電電圧がバッテリ定格電圧より低くなる領域も効率よく回生する車両用の電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１の蓄電装置と、車両の走行時に駆動トルクを発生し、車両の制動時に回生電力を発生する電動発電機と、前記第１の蓄電装置に接続される第１の電力変換器と、前記第１の電力変換器と前記電動発電機との間に接続され、前記電動発電機を制御するインバータと、前記第１の電力変換器および前記インバータの制御を行う制御装置とを備える車両搭載用の電源装置であって、前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換器との間に、前記第１の蓄電装置に並列に接続された第２の電力変換器と、前記第２の電力変換器に並列に接続され、前記第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置とを備え、前記制御装置は、前記第２の電力変換器の制御も行うことを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、第１の蓄電装置と、車両の走行時に駆動トルクを発生し、車両の制動時に回生電力を発生する電動発電機と、前記第１の蓄電装置に接続される第１の電力変換器と、前記第１の電力変換器と前記電動発電機との間に接続され、前記電動発電機を制御するインバータと、前記第１の電力変換器および前記インバータの制御を行う制御装置とを備える車両搭載用の電源装置であって、前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換器との間に、前記第１の蓄電装置に並列に接続された第２の電力変換器と、前記第２の電力変換器に並列に接続され、前記第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置とを備え、前記制御装置は、前記第２の電力変換器の制御も行うことを特徴とする電源装置であるので、第１の蓄電装置の劣化を防止するとともに、モータの発電電圧がバッテリ定格電圧より低くなる領域も効率よく回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における第１の電力変換器の回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１における走行状態別の第１および第２の電力変換器の動作状態遷移図である。
【図５】本発明の実施の形態１における発進／加速時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における巡航時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１における減速（回生制動）時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における停車時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における走行状態別の二次電池の充電状態および大容量キャパシタの端子電圧の状態遷移図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における発進／加速時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２における巡航時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態２における減速（回生制動）時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態４における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態１における減速（回生制動）時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態５における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態５における制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態５における巡航時の二次電池のチャージ処理の概要を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態６における車両搭載用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細を説明する。なお、図中、同一部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る、車両搭載用の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態１に係る電源装置１００は、二次電池１０１、第１の電力変換器１０２、インバータ１０３、電動発電機（ＭＧ）１０４、制御装置１０５、第２の電力変換器１０６、大容量キャパシタ１０７から構成される。
【００２２】
この電源装置１００が搭載される車両は、エンジンを搭載しない電気自動車として説明するが、モータとエンジンを併用して走行するハイブリッド自動車に適用しても何ら問題ない。また、このことは、以下の他の実施の形態についても同様である。
【００２３】
ここで、二次電池１０１は、例えば、エネルギ密度の高いニッケル水素電池やリチウムイオン電池と呼ばれるもので、大容量で比較的低コストであるものの、急速（大電流）充放電、過充放電や多頻度の充放電を行うと劣化しやすいという特性をもつものである。
【００２４】
また、大容量キャパシタ１０７は、例えば、エネルギ密度が高くない代わりに、二次電池に比べて、急速（大電流）充放電、過充放電や多頻度の充放電に対応可能な電気二重層キャパシタと呼ばれるものである。
【００２５】
二次電池１０１は直流電圧を第１の電力変換器１０２へ出力する。また、第１の電力変換器１０２から出力される直流電圧によって充電される。なお、第１の電力変換器１０２は、本実施の形態１においては、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されていることとする。以下で説明する。
【００２６】
図２は、第１の電力変換器１０２の構成図である。第１の電力変換器１０２は、駆動用の電力変換器で、リアクトル２０１と、２つのＩＧＢＴ（ＩｎステップＳｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎステップＳｉステップＳｔｏｒ）２０４，２０５とから構成される。ＩＧＢＴ２０４，２０５は、それぞれ、ダイオード２０２，２０３を含んでいる。リアクトル２０１は、二次電池の正極側に一端が接続され、ＩＧＢＴ２０４，２０５の接続点に他端が接続される。ＩＧＢＴ２０４，２０５は、電源ラインＶｏｌと接地ラインＧｏｌとの間に直列に接続され、それぞれ、制御装置１０５からの信号によって制御される。
【００２７】
なお、本実施の形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いたが、この限りではない。
【００２８】
また、電源ラインＶｉｌと接地ラインＧｏｌの間、および、電源ラインＶｏｌと接地ラインＧｏｌの間には、電圧変動の影響を軽減するための平滑用のコンデンサが設けられる。
【００２９】
第１の電力変換器１０２は、制御装置１０５からの制御信号に基づいてＩＧＢＴ２０５をスイッチングし、ＩＧＢＴ２０５がＯＮ時には、二次電池１０１から出力される直流電圧をリアクトル２０１に蓄積し、ＩＧＢＴ２０５がＯＦＦ時には、当該リアクトル２０１に蓄積されたエネルギを、ダイオード２０２を介して、電源ラインＶｏｌへ出力することにより昇圧する。
【００３０】
また、第１の電力変換器１０２は、制御装置１０５からの制御信号に基づいて、電源ラインＶｏｌを介してインバータ１０３から回生される直流電圧を二次電池１０１の電圧レベルに降圧して二次電池１０１を充電する。
【００３１】
インバータ１０３は、電源ラインＶｏｌと接地ラインＧｏｌの間に並列に接続される。インバータ１０３は、制御装置１０５からの制御信号に基づき、第１の電力変換器１０２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換して電動発電機１０４を駆動する。また、インバータ１０３は、回生制動時、駆動軸からの回転力を受けて電動発電機１０４が発電した３相交流電圧を、制御装置１０５からの制御信号に基づき、直流電圧に変換して、第１の電力変換器１０２へ出力する。
【００３２】
電動発電機１０４は、例えば、３相交流同期電動機である。電動発電機１０４は、インバータ１０３からの制御信号によって、車両を駆動する電動機として動作する。
【００３３】
また、電動発電機１０４は、車両の回生制動時、回生電圧を発生してインバータ１０３へ出力する。
【００３４】
第２の電力変換器１０６はキャパシタ電圧変換用の電力変換器で、その構成は、本実施の形態１では、図２に示した第１の電力変換器１０２と同一とする。従って、図示は省略し、図２を参照することとする。第２の電力変換器１０６は、リアクトル２０６（図２の２０１に相当）と、ダイオード２０７，２０８（図２の２０２，２０３に相当）を含む２つのＩＧＢＴ２０９，２１０（図２の２０４，２０５に相当）から構成される。リアクトル２０６は、大容量キャパシタの正極側に一端が接続され、ＩＧＢＴ２０９，２１０の接続点に他端が接続される。ＩＧＢＴ２０９，２１０は、電源ラインＶｏｌと接地ラインＧｏｌとの間に直列に接続され、制御装置１０５からの信号によって制御される。
【００３５】
第２の電力変換器１０６は、制御装置１０５からの制御信号に基づいてＩＧＢＴ２０９，２１０をスイッチングし、ＩＧＢＴ２１０がＯＮ時に、大容量キャパシタ１０７から出力される直流電圧をリアクトル２０６に蓄積し、ＩＧＢＴ２１０がＯＦＦの時に、リアクトル２０６に蓄積されたエネルギをダイオード２０７を介して出力することにより昇圧する。
【００３６】
また、第２の電力変換器１０６は、制御装置１０５からの制御信号に基づいて、第１の電力変換器１０２を介して、インバータ１０３から回生される直流電圧を、大容量キャパシタ１０７の電圧レベルに降圧して、大容量キャパシタ１０７を充電する。
【００３７】
本回路構成にすることで、電動発電機の駆動時には、昇圧チョッパとしてキャパシタ出力電圧を昇圧することができるとともに、電力回生時には、キャパシタ側から見て電流減となり、効率的に回生を行うことができる。
【００３８】
図３は、制御装置１０５の詳細を示すブロック図である。制御装置１０５は、第１の電力変換器制御部３０１と、第２の電力変換器制御部３０２と、インバータ制御部３０３と、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣをモニタする二次電池充電状態モニタ部３０４と、二次電池電圧Ｖｂをモニタする二次電池電圧モニタ部３０５と、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃをモニタする大容量キャパシタ端子電圧モニタ部３０６と、電動発電機の発電電圧（第１の電力変換器の出力電圧）Ｖｄをモニタする発電電圧モニタ部３０７とを備える。
【００３９】
第１の電力変換器制御部３０１は、二次電池電圧Ｖｂ、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃ、電動発電機の発電電圧（第１の電力変換器の出力電圧）Ｖｄ、および、図示しないＥＣＵ等から出力された電動発電機１０４の制御指令値ステップＳｍｇに基づいて、第１の電力変換器１０２のＩＧＢＴ２０４，２０５をＯＮ／ＯＦＦするための信号を生成し出力する。
【００４０】
第２の電力変換器制御部３０２は、二次電池の充電状態ＳＯＣ、二次電池電圧Ｖｂ、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃ、および、電動発電機の発電電圧（第１の電力変換器の出力電圧）Ｖｄに基づいて、第２の電力変換器１０６のＩＧＢＴ２０９，２１０をＯＮ／ＯＦＦするための信号を生成し出力する。
【００４１】
インバータ制御部３０３は、電動発電機１０４の制御指令値ステップＳｍｇおよびモニタした電圧Ｖｄ等に基づき、電動発電機を駆動するための制御信号を生成し、インバータ１０３へ出力する。
【００４２】
次に、電気自動車の発進／加速時および巡航時（駆動時）、減速時（回生制動時）および停車時の各構成要素の動作および制御方法を説明する。
【００４３】
図４は、車両の発進／加速、並びに、巡航および停止時における車速、第１の電力変換器１０２の駆動状況（ＤＣ１の状態）、第２の電力変換器１０６の駆動状況（ＤＣ２の状態）、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）、および、大容量キャパシタ端子電圧１０７（Ｖｃ）の変化の例を示す図である。
【００４４】
発進／加速時の各構成要素の動作および制御方法について、説明する。図４において、発進／加速は、時刻ｔ１〜ｔ３で示される。図５は、発進／加速時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図５に沿って説明する。
【００４５】
ステップＳ１０では、制御装置１０５へ入力される車両情報等により、車両の状態が発進または加速であるかを判断する。
ステップＳ１０で、発進または加速であると判断された場合は、ステップＳ１１へ移行する。
ステップＳ１１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ１未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ１は、大容量キャパシタ１０７に蓄積された電力が、駆動に利用できる限界値の電圧に設定されている。
ステップＳ１１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ１未満であると判断された場合は、ステップＳ１２へ移行する。
ステップＳ１２では、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。ＳＯＣは、一般的には、二次電池の充電可能容量に対する充電残量の比率で示され、過充電や過放電を避けるために、例えば、ＳＯＣの満充電状態４０〜８０％程度の所定範囲内で使用される。ここで、Ｔｓｉは、ＳＯＣの満充電状態４０％に相当するような放電可能な限界値である。
ステップＳ１２で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ１４、ステップＳ１５へ移行する。
ステップＳ１２で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ１６、ステップＳ１７へ移行する。
ステップＳ１１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ１以上であると判断された場合は、ステップＳ１３へ移行する。
ステップＳ１３では、ステップＳ１２と同様、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。
ステップＳ１３で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ１８、ステップＳ１９へ移行する。
ステップＳ１３で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ２０、ステップＳ２１へ移行する。
ステップＳ１４、ステップＳ１５では、それぞれ、第１の電力変換器１０２（以下、ＤＣ１とする）を昇圧し、第２の電力変換器１０６（以下、ＤＣ２とする）を停止する。これにより、電力供給は、主として、二次電池１０１から実施される。図４の時刻ｔ２〜ｔ３がこの状態に相当する。
ステップＳ１６、ステップＳ１７では、それぞれ、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止する。これにより、第１の電力変換器１０２で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。
この状態は、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７に、走行に充分な電力が残されていない状態で、いわゆる退避走行に相当する。
また、ステップＳ１８、ステップＳ１９では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。
理想的には、回生制動後に相当し、発進／加速時にはこの状態に遷移する。図４の時刻ｔ１〜ｔ２がこの状態に相当する。この状態では、二次電池１０１、および、大容量キャパシタ１０７の両方から、電動発電機１０４に電力を供給することができる。ここで第２の電力変換器１０６は、大容量キャパシタ１０７によって、二次電池１０１の急速放電を回避するよう制御するものとする。
ステップＳ２０、ステップＳ２１では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。これにより、ステップＳ１６、ステップＳ１７同様、第１の電力変換器１０２で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで電動発電機１０４が駆動される。
また、ステップＳ１０で、発進または加速でないと判断された場合には、そのまま処理を終了する。
【００４６】
以上により、発進に要する急速放電をキャパシタ併用で対応することで、二次電池の劣化を防止することができる。
【００４７】
巡航時の各構成要素の動作および制御方法について、説明する。図４において、巡航は、時刻ｔ３〜ｔ６で示される。図６は、巡航時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図６に沿って説明する。
【００４８】
ステップＳ３０では、制御装置１０５へ入力される車両情報等により、巡航であるかを判断する。例えば、図４で加速が終了する時刻ｔ３から所定時間の車速変動を見て、時刻ｔ４の時点で判断される（すなわち、車速が、時刻ｔ３〜ｔ４までの間、一定であれば、巡航であると判断する）。
ステップＳ３０で、巡航であると判断された場合は、ステップＳ３１へ移行する。
ステップＳ３１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ２未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ２は、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないために必要だと予測される大容量キャパシタ端子電圧に設定する。
ステップＳ３１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ２未満であると判断された場合は、ステップＳ３２へ移行する。
ステップＳ３２では、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。
ステップＳ３２で、ＳＯＣがＴｓｉ以下と判断されれば、ステップＳ３３へ移行する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ１未満であるか否かを判定する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ１未満であると判断された場合は、ステップＳ３９、ステップＳ４０へ移行する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ１以上であると判断された場合は、ステップＳ４１、ステップＳ４２へ移行する。
ステップＳ３２で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ３４へ移行する。ステップＳ３４は、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないための二次電池１０１からキャパシタ１０７へのチャージ処理である。減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電となると、二次電池１０１の過充電を抑制するために、第１の電力変換器１０２が停止されるとともに、回生制動が中止される。その場合、大容量キャパシタ１０７に電力が回生できる場合でも、電力を無駄にしてしまうことになる。
ステップＳ３５で、ＳＯＣがＴｓｍより大きいと判断されれば、ステップＳ４３、ステップＳ４４へ移行する。
ステップＳ３５で、ＳＯＣがＴｓｍ以下であると判断されれば、ステップＳ４５、ステップＳ４６へ移行する。
ステップＳ３１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ２以上であると判断された場合は、ステップＳ３６へ移行する。
ステップＳ３６で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、所定の閾値ＴＨｃ２より大きいか否かを判定する。
ステップＳ３６で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ２より大きい、すなわち大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ２と等しくない、と判断されれば、ステップＳ３７へ移行する。
ステップＳ３７では、ステップＳ３２と同様、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。
ステップＳ３７で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ４７、ステップＳ４８へ移行する。
ステップＳ３７で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ４９、ステップＳ５０へ移行する。
ステップＳ３６で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ２より以下、すなわち大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ２と等しいと判断されれば、ステップＳ３８へ移行する。
ステップＳ３８では、ステップＳ３２と同様、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。
ステップＳ３８で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ５１、ステップＳ５２へ移行する。
ステップＳ３８で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ５３、ステップＳ５４へ移行する。
ステップＳ３９、ステップＳ４０では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止する。これにより、第１の電力変換器で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。
この状態は、二次電池１０１およびキャパシタ１０７に、走行に充分な電力が残されていない状態で、いわゆる退避走行に相当する。
ステップＳ４１、ステップＳ４２では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。これにより、第１の電力変換器で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。
ステップＳ４３、ステップＳ４４では、第１の電力変換器１０２（以下、ＤＣ１とする）を昇圧し、第２の電力変換器１０６（以下、ＤＣ２とする）を停止する。これにより、電力供給は主として二次電池１０１から実施される。
ステップＳ４５、ステップＳ４６では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。この状態は、二次電池１０１の充電状態が充分であり、キャパシタ１０７を充電する余裕がある状態である。図４の時刻ｔ４〜ｔ５がこの状態に相当する。これにより、二次電池１０１より、第１の電力変換器に供給される電力の一部が、第２の電力変換器を介して、キャパシタ１０７に充電される。
これにより、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないように、二次電池１０１とキャパシタ１０７の充電容量のバランスが確保できる。
ステップＳ４７、ステップＳ４８では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。
理想的には、回生制動後に相当し、発進／加速時にはこの状態に遷移する。この状態では、二次電池１０１およびキャパシタ１０７の両方から、電動発電機１０４に電力を供給することができる。ここで、第２の電力変換器１０６は、大容量キャパシタ１０７によって、二次電池１０１の急速放電を回避するよう制御するものとする。
ステップＳ４９、ステップＳ５０では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。これにより、ステップＳ４１、ステップＳ４２同様、第１の電力変換器１０２で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。
ステップＳ５１、ステップＳ５２では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止する。これにより、ステップＳ４３、ステップＳ４４同様、電力供給は主として二次電池１０１から実施される。
ステップＳ５３、ステップＳ５４では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。これにより、ステップＳ４１、ステップＳ４２同様、第１の電力変換器１０２で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。この状態は、巡航が長時間継続して二次電池１０１のＳＯＣが所定値より低減した場合である。
ステップＳ３０で、巡航でないと判断された場合には、そのまま処理を終了する。
なお、加速が行われることが予測できる場合は、ステップＳ５３、ステップＳ５４同様、大容量キャパシタ１０７に蓄積しておいた電力を用いて走行するようにしてもよい。
【００４９】
以上により、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないように、二次電池１０１とキャパシタ１０７の充電容量のバランスが確保でき、本構成において、回生制動による電力を無駄なく回生できるようにする。
【００５０】
本実施の形態では、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージについて記載したが、必要に応じて、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１へのチャージを行うようにしても良い。
【００５１】
減速時（回生制動時）の各構成要素の動作および制御方法について、説明する。図４において、減速（回生制動）は、時刻ｔ６〜ｔ９で示される。図７は、減速時（回生制動時）における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図７に沿って説明する。
【００５２】
ステップＳ６０では、制御装置１０５へ入力される車両情報等により、減速（回生制動）であるかを判断する。
ステップＳ６０で、減速（回生制動）であると判断された場合は、ステップＳ６１へ移行する。
ステップＳ６１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ３未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ３は、キャパシタに回生可能な電力の最大値に設定する。
ステップＳ６１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ３未満であると判断された場合は、ステップＳ６２へ移行する。
ステップＳ６２では、大容量キャパシタ１０７がチャージ中（以下、キャパシタチャージ中とする。）であるか否かを判断する。ここで、キャパシタチャージ中とは、巡航時に記載した、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないような、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７の充電容量のバランスが確保できておらず、減速（回生制動）中に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電となってしまった際の、二次電池⇒キャパシタへの充電処理をさす。
ステップＳ６２で、キャパシタチャージ中でないと判断されれば、ステップＳ６３へ移行する。
ステップＳ６３で、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣが、予め設定された所定の閾値ＴＳａより小さいと判断されれば、ステップＳ６６、ステップＳ６７へ移行する。ここで、閾値ＴＳａは、上述のステップＳ１２で説明したＳＯＣの満充電状態８０％程度に相当するものである。
ステップＳ６３で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ６４（ステップＳ６８、ステップＳ６９）へ移行する。
ステップＳ６２で、チャージ処理中であると判断されれば、ステップＳ６４（ステップＳ６８、ステップＳ６９）へ移行する。
ステップＳ６５では、ステップＳ６３と同様、ＳＯＣがＴｓａより小さいかどうかを判断する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａより小さいと判断されれば、ステップＳ７０、ステップＳ７１へ移行する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ７２、ステップＳ７３へ移行する。
ステップＳ６６、ステップＳ６７では、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。これにより、減速（回生制動）時のエネルギを、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７で蓄積する。理想的には、回生制動開始直後にはこの状態に遷移する。図４の時刻ｔ６〜ｔ７がこの状態に相当する。この状態では、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７の両方へ、電動発電機１０４の発電電力を回生することができる。ここで第２の電力変換器ＤＣ２は、大容量キャパシタ１０７によって、二次電池１０１の急速充電を回避するよう制御するものとする。さらに、第２の電力変換器ＤＣ２は、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７より先に満充電とならないように制御される。
ステップＳ６８、ステップＳ６９では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。図４の時刻ｔ７〜ｔ８がこの状態に相当する。このとき、制御装置１０５は、同時に回生を弱め、第２の電力変換器ＤＣ２を、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージが行われるように制御する。これにより、回生が弱められるとともに、第１の電力変換器ＤＣ１の降圧動作は行われず、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７間への電力移動のみが行われる。この結果、所定時間経過ののち、二次電池１０１側に充電余裕ができ、回生動作を再開することができ、回生の無駄を低減できる。
ステップＳ７０、ステップＳ７１では、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止する。この状態は、大容量キャパシタ１０７が満充電で、二次電池１０１に充電可能な状態である。図４の時刻ｔ８〜ｔ９がこの状態に相当する。
ステップＳ７２、ステップＳ７３では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止する。この状態は、大容量キャパシタ１０７も二次電池１０１も満充電で、回生不可能な状態である。
ステップＳ６０で、減速（回生制動）でないと判断された場合には、そのまま処理を終了する。
【００５３】
停車時の各構成要素の動作および制御方法について説明する。図４において、停車中の処理の記載は省略する。図８は、停車時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図８に沿って説明する。
【００５４】
ステップＳ８０では、制御装置１０５へ入力される車両情報等により、停車であるかを判断する。
ステップＳ８０で、停車であると判断された場合は、ステップＳ８１へ移行する。
ステップＳ８１では、停車中は電動発電機１０４との電力供受が不要となるため、第１の電力変換器ＤＣ１を停止する。
ステップＳ８１の次に、ステップＳ８２へ移行する。
ステップＳ８２では、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ２未満であるか否かを判定する。
ステップＳ８２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、閾値ＴＨｃ２未満であると判断された場合は、ステップＳ８３へ移行する。
ステップＳ８３では、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７が双方の電力バランスをとるための、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１へのチャージ（以下、（Ｂ）チャージとする。）が済んだか否かを判定する。
ステップＳ８３で、二次電池１０１のチャージ、すなわち（Ｂ）チャージが済みと判定されれば、終了する。
ステップＳ８３で、二次電池１０１のチャージ、すなわち（Ｂ）チャージが済んでいないと判断されれば、ステップＳ８４へ移行する。
ステップＳ８４で、ＳＯＣがＴｓｍより大きいと判断されれば、ステップＳ８７へ移行する。
ステップＳ８４で、ＳＯＣがＴｓｍより以下であると判断されれば、ステップＳ８８へ移行する。
ステップＳ８２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ２以上であると判断された場合は、ステップＳ８５へ移行する。
ステップＳ８５では、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７が双方の電力バランスをとるための、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージ（以下、（Ｃ）チャージとする。）が済んだか否かを判定する。
ステップＳ８５で、大容量キャパシタ１０７のチャージ、すなわち（Ｃ）チャージが済みと判定されれば、終了する。
ステップＳ８５で、大容量キャパシタ１０７のチャージ、すなわち（Ｃ）チャージが済んでいないと判断されれば、ステップＳ８６へ移行する。
ステップＳ８６で、ＳＯＣが予め設定された所定の閾値Ｔｓｍより大きいと判断されれば、ステップＳ８９へ移行する。
ステップＳ８６で、ＳＯＣがＴｓｍより以下であると判断されれば、ステップＳ９０へ移行する。
ステップＳ８７は、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７への充電が必要であると判断された状態であり、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。これにより、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へ電力を供給する。これにより、次回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないように、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７の充電容量のバランスが確保する。
ステップＳ８８またはステップＳ８９は、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７への充電、および、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１への充電が不要であると判断された状態であり、第２の電力変換器ＤＣ２を停止し、終了する。
ステップＳ９０は、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１への充電が必要であると判断された状態であり、第２の電力変換器ＤＣ２を昇圧する。これにより、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１へ電力を供給する。これにより、次回発進／加速時に二次電池１０１の過放電を抑制できる。
ステップＳ８０で、停車でないと判断された場合には、そのまま処理を終了する。
車両の停止時については、特に記載をしなかったが、車両が走行を継続しない状態となった場合には、大容量キャパシタ１０７の残電力を二次電池１０１へチャージするような形としても良い。
【００５５】
なお、図４の時刻ｔ９〜ｔ１０は、電動発電機１０４の発電電圧が、二次電池１０１の電圧を下回り、回生されない領域である。
【００５６】
これにより、回減速時（回生制動時）に、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないように、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７の充電容量のバランスが確保できるとともに、次回発進／加速時に二次電池１０１の過放電を抑制できる。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、回生時または駆動時に、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７を併用することで、二次電池１０１の急速（大電流）充放電、あるいは、過放電や多頻度の充放電を抑制でき、二次電池１０１の劣化を防止することができる。また、大容量キャパシタ１０７の電圧変換用の第２の電力変換器１０６としてＤＣ／ＤＣコンバータを用いることで、キャパシタ容量を必要以上に大きくせず、コスト及びシステム搭載性が良くなる。さらに、大容量キャパシタ１０７とキャパシタ電圧変換用の第２の電力変換器１０６を、二次電池１０１と駆動用の第１の電力変換器１０２との間に搭載することで、キャパシタ電圧変換用の第２の電力変換器１０６の容量を比較的小さくすることができる。また、大容量キャパシタ１０７と二次電池１０１との間で電力移動をさせる場合に、駆動用の第１の電力変換器１０２とインバータ１０３との間に大容量キャパシタ１０７とキャパシタ電圧変換用の第２の電力変換器１０６とを搭載する構成に比べて、電力の経路において電力変換器がひとつ分減るため、比較的効率良く充電することができる。
【００５８】
また、制御装置１０５が、大容量キャパシタ１０７の電圧をモニタするキャパシタ電圧モニタ手段３０６と、二次電池１０１の充電状態をモニタする二次電池充電状態モニタ手段３０４とを備え、回生制動時に、二次電池充電状態モニタ手段３０４とキャパシタ電圧モニタ手段３０６の出力に応じて、二次電池１０１の充電状態が、大容量キャパシタ１０７よりも先に満充電とならないように、第２の電力変換器１０６を制御するようにしたので、二次電池１０１の充電状態と大容量キャパシタ１０７の電圧とをモニタし、双方の充電状態に応じて、第１または第２の電力変換回路１０２，１０６を制御することで、システム全体の回生効率を上げることができる。
【００５９】
また、制御装置１０５は、大容量キャパシタ１０７の電圧をモニタするキャパシタ電圧モニタ手段３０６と、二次電池１０１の充電状態をモニタする二次電池充電状態モニタ手段３０４とを備え、回生制動時に、二次電池充電状態モニタ手段３０４の出力から二次電池１０１が満充電と判断され、かつ、キャパシタ電圧モニタ手段３０６の出力から大容量キャパシタ１０７に回生余裕があると判断されたときは、回生制動を弱め、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージを行うよう第２の電力変換器１０６を制御し、二次電池１０１に充電余裕ができたときに、回生制動を再開するよう第２の電力変換器１０６を制御するようにしたので、二次電池１０１の充電状態と、大容量キャパシタ１０７の電圧をモニタし、双方の充電状態に応じて、第１または第２の電力変換回路１０２，１０６を制御することで、システム全体の回生効率をあげることができる。
【００６０】
さらに、制御装置１０５は、大容量キャパシタ１０７の電圧をモニタするキャパシタ電圧モニタ手段３０６と、二次電池１０１の充電状態をモニタする二次電池充電状態モニタ手段３０４とを備え、巡航時または停車時に、二次電池充電状態モニタ手段３０４の出力とキャパシタ電圧モニタ手段３０６の出力から、次回回生制動時に二次電池１０１の充電状態が大容量キャパシタ１０７より先に満充電となると判断される場合は、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージを行い、充電状態の補正を行うよう第２の電力変換器１０６を制御するようにしたので、二次電池１０１の充電状態と、大容量キャパシタ１０７の電圧をモニタし、双方の充電状態に応じて、第１または第２の電力変換回路１０２，１０６を制御することで、システム全体の回生効率をあげることができる。
【００６１】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る車両の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態２に係る車両搭載用の電源装置１００は、二次電池１０１、第１の電力変換器１０２、インバータ１０３、電動発電機（ＭＧ）１０４、制御装置１０５、大容量キャパシタ１０７、切り替えスイッチ１０８から構成される。
【００６２】
本実施の形態における電源装置１００は、実施の形態１で示した図１の第２の電力変換器１０６を設けずに、切り替えスイッチ１０８を追加した構成である。他の構成については、実施の形態１と同じである。なお、実施の形態１と同一の構成・動作となるものについては、説明を省略する。
【００６３】
第１の電力変換器１０２は、上述の実施の形態１の図２に示した構成と同じ構成を有している。第１の電力変換器１０２は、二次電池１０１または大容量キャパシタ１０７から出力される直流電圧を、制御装置１０５からの制御信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０５をスイッチングし、ＩＧＢＴ２０５がＯＮ時に、リアクトル２０１に蓄積されたエネルギを、ＩＧＢＴ２０５がＯＦＦの時にダイオード２０２を介して電源ラインＶｏｌへ出力することにより昇圧する。
【００６４】
本回路構成にすることで電動発電機の駆動時には、昇圧チョッパとして二次電池１０１または大容量キャパシタ１０７の出力電圧を昇圧することができるとともに、電力回生時には、大容量キャパシタ１０７側から見て電流減となり、効率的に回生を行うことができる。
【００６５】
図１０は、本実施の形態における制御装置１０５の詳細を示すブロック図である。制御装置１０５は、第１の電力変換器制御部３０１と、切り替えスイッチ制御部３０８と、インバータ制御部３０３と、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣをモニタする二次電池充電状態モニタ部３０４と、二次電池電圧Ｖｂをモニタする二次電池電圧モニタ部３０５と、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃをモニタするキャパシタ電圧モニタ部３０６と、電動発電機１０４の発電電圧（第１の電力変換器１０２の出力電圧）Ｖｄをモニタする発電電圧モニタ部３０７とを備える。
【００６６】
第１の電力変換器制御部３０１は、二次電池電圧Ｖｂ、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃ、電動発電機の発電電圧（第１の電力変換器の出力電圧）Ｖｄ、および、図示しないＥＣＵ等から出力された電動発電機１０４の制御指令値ステップＳｍｇに基づいて、第１の電力変換器１０２のＩＧＢＴ２０４，２０５をＯＮ／ＯＦＦするための信号を生成し出力する。
【００６７】
切り替えスイッチ制御部３０８は、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣ、二次電池電圧Ｖｂ、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃ、および、電動発電機１０４の発電電圧（第１の電力変換器の出力電圧）Ｖｄに基づいて、切り替えスイッチ１０８の切り替えを行う信号を生成し出力する。なお、切り替えスイッチ１０８は、第１の電力変換器１０２に一端が接続され、２つの端子のうちの一方が二次電池１０１に、他方が大容量キャパシタ１０７に接続されており、第１の電力変換器１０２の接続先を、二次電池１０１または大容量キャパシタ１０７のいずれか一方に切り替えるためのスイッチである。
【００６８】
インバータ制御部３０３は、電動発電機１０４の制御指令値ステップＳｍｇおよびモニタした電圧Ｖｄ等に基づき、電動発電機１０４を駆動するための制御信号を生成し、インバータ１０３へ出力する。
【００６９】
次に、電気自動車の発進／加速時および巡航時（駆動時）、減速時（回生制動時）および停車時の各構成要素の動作および制御方法を説明する。
【００７０】
図１１は、本実施の形態における車両の発進／加速、巡航、および、停止時における、車速、切り替え１０８の状態（ＳＷの状態）、二次電池１０１の充電状態（ＳＯＣ）、および、大容量キャパシタ端子電圧１０７（Ｖｃ）の変化の例を示す図である。
【００７１】
発進／加速時の各構成要素の動作および制御方法について説明する。図１１において、発進／加速は、時刻ｔ１〜ｔ３で示される。図１２は、発進／加速時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図１２に沿って説明する。
【００７２】
ステップＳ１０〜ステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１８、ステップＳ２０は、図５に示した実施の形態１の各ステップと同様であるので、説明は一部省略する。
ステップＳ１２で、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣが、所定の閾値Ｔｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ１４、ステップＳ５０１へ移行する。
ステップＳ１２で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ１６、ステップＳ５０２へ移行する。
ステップＳ１３で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ１８、ステップＳ５０３へ移行する。
ステップＳ１３で、ＳＯＣがＴｓｉより以下であると判断されれば、ステップＳ２０、ステップＳ５０４へ移行する。
ステップＳ１４、ステップＳ５０１では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、切り替えスイッチ１０８（以下、ＳＷとする）を二次電池１０１側（以下、二次電池Ｂ側とする）へ切り替える。これにより、電力供給は二次電池１０１から実施される。図１１の時刻ｔ２〜ｔ３がこの状態に相当する。
ステップＳ１６、ステップＳ５０２では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える。これにより、第１の電力変換器ＤＣ１で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。この状態は、二次電池１０１およびキャパシタ１０７に、走行に充分な電力が残されていない状態で、いわゆる退避走行に相当する。
ステップＳ１８、ステップＳ５０３では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、切り替えスイッチＳＷを大容量キャパシタ１０７側（以下、キャパシタＣ側とする）へ切り替える。理想的には、回生制動後に相当し、発進／加速時にはこの状態に遷移する。図１１の時刻ｔ１〜ｔ２がこの状態に相当する。この状態では、大容量キャパシタ１０７から、電動発電機１０４に電力を供給することができる。これにより、二次電池１０１の急速放電を回避できる。
ステップＳ２０、ステップＳ５０４では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、キャパシタＣ側へ切り替える。これにより、第１の電力変換器ＤＣ１で昇圧動作は行われず、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃで、電動発電機１０４が駆動される。
【００７３】
以上により、発進に要する急速放電を大容量キャパシタ１０７で対応することで、二次電池１０１の劣化を防止することができる。
【００７４】
巡航時の各構成要素の動作および制御方法について、説明する。図１１において、巡航は、時刻ｔ３〜ｔ６で示される。図１３は、巡航時における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図１３に沿って説明する。
【００７５】
ステップＳ３０、ステップＳ３２、ステップＳ３３、ステップＳ３９、ステップＳ４１、ステップＳ４３は、図６に示した実施の形態１の各ステップと同様であるので、説明は一部省略する。
ステップＳ３２では、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣが予め設定された所定の閾値Ｔｓｉより大きいか否かを判定する。
ステップＳ３２で、ＳＯＣがＴｓｉ以下と判断されれば、ステップＳ４３、ステップＳ６０３へ移行する。
ステップＳ３２で、ＳＯＣがＴｓｉより大きいと判断されれば、ステップＳ３３へ移行する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ１未満であるか否かを判定する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ１未満であると判断された場合は、ステップＳ３９、ステップＳ６０１へ移行する。
ステップＳ３３で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ１以上であると判断された場合は、ステップＳ４１、ステップＳ６０２へ移行する。
ステップＳ３９、ステップＳ６０１では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える。これにより、第１の電力変換器ＤＣ２で昇圧動作は行われず、二次電池電圧Ｖｂで、電動発電機１０４が駆動される。
この状態は、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７に、走行に充分な電力が残されていない状態で、いわゆる退避走行に相当する。
ステップＳ４１、ステップＳ６０２では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える。これにより、第１の電力変換器ＤＣ１で昇圧動作は行われず、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃで、電動発電機１０４が駆動される。
ステップＳ４３、ステップＳ６０３では、第１の電力変換器ＤＣ１を昇圧し、切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える。これにより、電力供給は二次電池１０１から実施される。
【００７６】
減速時（回生制動時）の各構成要素の動作および制御方法について、説明する。図１１において、減速（回生制動）は、時刻ｔ６〜ｔ９で示される。図１４は、減速時（回生制動時）における制御装置１０５の処理の概要を示すフローチャートである。以下、図１４に沿って説明する。
【００７７】
ステップＳ６０では、制御装置１０５へ入力される車両情報等により、減速（回生制動）であるかを判断する。
ステップＳ６０で、減速（回生制動）であると判断された場合は、ステップＳ７０１へ移行する。
ステップＳ７０１で、発電電動機１０４の発電電圧Ｖｄが、予め設定された所定の閾値ＴＨｄより大きいか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｄは、二次電池電圧Ｖｂより大きい、二次電池１０１に充電可能な電圧の最大値に設定する。
ステップＳ７０１で、発電電圧Ｖｄが、所定の閾値ＴＨｄより大きければ、ステップＳ６１へ移行する。
ステップＳ６１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ３未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ３は、キャパシタに回生可能な電力の最大値に設定する。
ステップＳ６１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３未満であると判断された場合は、ステップＳ６３へ移行する。
ステップＳ６３で、ＳＯＣが予め設定された所定の閾値Ｔｓａ未満か否かが判定され、ＳＯＣが閾値Ｔｓａ未満と判断されれば、ステップＳ６６、ステップＳ７０３へ移行する。ここで、閾値Ｔｓａは、上述の実施の形態１のステップＳ１２で説明したＳＯＣの満充電状態８０％程度に相当する値である。
ステップＳ６３で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ６８、ステップＳ７０４へ移行する。
ステップＳ６１で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３以上と判断された場合は、ステップＳ６５へ移行する。
ステップＳ６５では、ステップＳ６３と同様、ＳＯＣがＴｓａより小さいかどうかを判断する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａより小さいと判断されれば、ステップＳ７０、ステップＳ７０５へ移行する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ７２、ステップＳ７０６へ移行する。
ステップＳ７０１で、発電電圧Ｖｄが所定の閾値ＴＨｄ以下ならば、ステップＳ７０２へ移行する。ここで、ステップＳ７０２以下の処理は、電動発電機１０４の発電電圧Ｖｄが、二次電池１０１の電圧Ｖｂを下回り、二次電池１０１への充電ができない状態である。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ３未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ３は、大容量キャパシタ１０７に回生可能な電力の最大値に設定する。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３未満であると判断された場合は、ステップＳ７０７、ステップＳ７０８へ移行する。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３以上と判断された場合は、ステップＳ７０９、ステップＳ７１０へ移行する。
ステップＳ６６、ステップＳ７０３では、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える。これにより、減速（回生制動）時のエネルギを、二次電池１０１で蓄積する。図１１の時刻ｔ６〜ｔ８がこの状態に相当する。本実施の形態では、キャパシタ容量を大きくしない前提で、減速（回生制動）開始時は、二次電池１０１へ充電するように構成したが、大容量キャパシタ１０７のキャパシタ容量を大きめに設定し、二次電池１０１の急速充電を回避するよう大容量キャパシタ１０７への充電を優先するように構成しても良い。
ステップＳ６８、ステップＳ７０４では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止し、切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える。
ステップＳ７０、ステップＳ７０５では、ステップＳ６６、ステップＳ７０３と同様、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える。
ステップＳ７２では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止する。この状態は、大容量キャパシタ１０７も二次電池１０１も満充電で、回生不可能な状態である。この状態にあるときは電動発電機１０４の回生動作を停止し、次回発進／加速に備え、例えば、ステップＳ７０６で、切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える。
ステップＳ７０７、ステップＳ７０８では、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える。この状態は、電動発電機１０４の発電電圧Ｖｄが、二次電池１０１の電圧Ｖｂを下回り、二次電池１０１への充電ができない状態で、大容量キャパシタ１０７への充電を行うようにする。これにより、二次電池１０１への充電ができない回生電力を大容量キャパシタ１０７へ回生でき、回生の無駄を低減できる。図１１の時刻ｔ９〜ｔ１０がこの状態に相当する。
ステップＳ７０９では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止する。この状態は、二次電池１０１への充電ができず、かつ、大容量キャパシタ１０７も満充電となっている状態である。この状態にあるときは電動発電機１０４の回生動作を停止し、次回発進／加速に備え、例えば、ステップＳ７１０で、切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える。
ステップＳ６０で、減速（回生制動）でないと判断された場合には、そのまま処理を終了する。
【００７８】
以上により、電動発電機１０４の発電電圧Ｖｄが、二次電池１０１の電圧Ｖｂを下回り、二次電池１０１への充電ができない場合にも、大容量キャパシタ１０７への充電を行うよう切り替えスイッチ１０８を切り替え、第１の電力変換器１０２を制御することで、回生の無駄を低減できる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、切り替えスイッチ１０８を設けて、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７とを切り替えることができるようにすることで、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７を独立して使用することができ、それぞれへの効率的な充放電を可能とする。
【００８０】
また、制御手段１０５が、発電電動機１０４の電力回生時の発電電圧をモニタする発電電圧モニタ手段３０７を備え、発電電圧モニタ手段３０７の出力に応じて、発電電圧モニタ手段３０７の出力が二次電池１０１の電圧よりも高い場合は、第１の電力変換器１０２を二次電池１０１側に接続し、発電電圧モニタ手段３０７の出力が二次電池１０１の電圧よりも低い場合は、第１の電力変換器１０２を大容量キャパシタ１０７側に接続するようにしたので、電動発電機１０４の発電電圧に応じて、第１の電力変換器１０２との接続を二次電池１０１または大容量キャパシタ１０７に切り替えることで、二次電池１０１よりも発電電圧が低い領域も効率よく回生できる。また、電動発電機１０４の発電電圧が低い領域を大容量キャパシタ１０７で回生することによって、電動発電機１０４の回転数があがらないような渋滞時や一般道走行時において、二次電池１０１への充電頻度を低減することができ、二次電池１０１の劣化を防止することができる。
【００８１】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係る車両搭載用の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態に係る電源装置１００の構成は、上述の実施の形態２で示した図９の構成に、実施の形態１で示した図１の第２の電力変換器１０６を追加したものである。
【００８２】
第２の電力変換器１０６の構成は、実施の形態１に示すものと同等である。本実施の形態では、実施の形態２に示す動作において、減速時（回生制動時）は第２の電力変換器１０６をキャパシタ電圧モニタ部３０６の出力に応じて降圧動作をし、発進／加速時は第２の電力変換器１０６をキャパシタ電圧モニタ部３０６の出力に応じて昇圧するものである。
【００８３】
図１６は、本実施の形態３における制御装置１０５の詳細を示すブロック図である。実施の形態２で示した図１０の構成に、さらに、実施の形態１で示した図３の第２の電力変換器制御部３０２を追加した構成となっている。
【００８４】
以下で、本実施の形態における車両の発進／加速、巡航、減速（回生制動）時における各構成要素の動作および制御方法について、実施の形態２と異なる部分について説明する。なお、本構成においては、停車時には、何も処理を行わないものとする。発進／加速時における制御装置１０５の処理は、図１２に示すものを以下のように変更したものである。従って、図１２を参照し、ここでは図示を省略する。
【００８５】
ステップＳ５０１およびステップＳ５０２の切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える各ステップの前に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を停止させるように制御するステップを設ける。また、ステップＳ５０３およびステップＳ５０４の切り替えスイッチをキャパシタＣ側へ切り替える各ステップの後に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を昇圧するように制御するステップを設ける。このとき、例えば、二次電池電圧１０１まで昇圧する。
【００８６】
巡航時における制御装置１０５の処理は、図１３に示すものを以下のように変更したものである。従って、図１３を参照し、ここでは図示を省略する。
【００８７】
ステップＳ６０１およびステップＳ６０３の切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える各ステップの前に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を停止させるように制御するステップを設ける。また、ステップＳ６０２の切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替えるステップの後に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を昇圧するように制御するステップを設ける。このとき、例えば、二次電池電圧まで昇圧する。
【００８８】
減速時（回生制動）時における制御装置１０５の処理は、図１４に示すものを以下のように変更したものである。従って、図１４を参照し、ここでは図示を省略する。
【００８９】
ステップＳ７０３およびステップＳ７０５の切り替えスイッチＳＷを二次電池Ｂ側へ切り替える各ステップの前に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を停止させるように制御するステップを設ける。また、ステップＳ７０４、ステップＳ７０６、ステップＳ７０８、および、ステップＳ７１０の切り替えスイッチＳＷをキャパシタＣ側へ切り替える各ステップの後に、制御装置１０５が第２の電力変換器１０６を大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃに応じて降圧するように制御するステップを設ける。
【００９０】
これにより、本実施の形態においては、上述の実施の形態１および実施の形態２の効果に加え、さらに、大容量キャパシタ１０７および第１の電力変換器１０２の容量を低減し、小型・低コスト化できる他、キャパシタ充放電の効率をあげることができる。
【００９１】
また、制御手段１０５が、発電電動機１０４の電力回生時の発電電圧をモニタする発電電圧モニタ手段３０７を備え、発電電圧モニタ手段３０７の出力に応じて、発電電圧モニタ手段３０７の出力が二次電池１０１の電圧よりも高い場合は、第１の電力変換器１０２を二次電池１０１側に接続し、発電電圧モニタ手段３０７の出力が二次電池１０１の電圧よりも低い場合は、第１の電力変換器１０２を大容量キャパシタ１０７側に接続するようにしたので、電動発電機１０４の発電電圧に応じて、第１の電力変換器１０２との接続を二次電池１０１または大容量キャパシタ１０７に切り替えることで、二次電池１０１よりも発電電圧が低い領域も効率よく回生できる。また、電動発電機１０４の発電電圧が低い領域を大容量キャパシタ１０７で回生することによって、電動発電機１０４の回転数があがらないような渋滞時や一般道走行時において、二次電池１０１への充電頻度を低減することができ、二次電池１０１の劣化を防止することができる。
【００９２】
実施の形態４．
図１７は、本発明の実施の形態４に係る車両搭載用の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態に係る電源装置１００の構成は、上述の実施の形態３に示す構成の切り替えスイッチ１０８を、２つの切り替えスイッチ（切り替えスイッチ１０９および切り替えスイッチ１１０）に変更したものである。もしくは、実施の形態１において二次電池１０１および（第２の電力変換器１０６を介する）大容量キャパシタ１０７の接続をそれぞれＯＮ／ＯＦＦできる構成に変更したものである。
【００９３】
切り替えスイッチ１０９は、第１の電力変換器１０２と二次電池１０１との間に設けられ、それらの接続のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。また、切り替えスイッチ１１０は、第１の電力変換器１０２と第２の電力変換器１０６との間に設けられ、それらの接続のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
【００９４】
これにより、上述の実施の形態３の動作に加えて、実施の形態１で説明した、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へ、または、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１へのチャージ処理が可能となる。
【００９５】
本実施の形態４における制御装置１０５の詳細を示すブロック図は、上述の実施の形態３で示した図１６と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９６】
以下で、実施の形態１を参照して、異なる部分について説明する。
【００９７】
発進／加速時における制御装置１０５の処理は、図５に示すものを以下のように変更したものである。従って、図５を参照し、ここでは図示を省略する。
【００９８】
ステップＳ１４におけるＤＣ１の昇圧動作のステップ、および、ステップＳ１６におけるＤＣ１の停止動作のステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９をＯＮするステップを設ける。
ステップＳ１５およびステップＳ１７におけるＤＣ２の停止動作のステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１１０をＯＦＦするステップを設ける。
すなわち、図１２に示す切り替えＳＷ１０８をＢ側へ切り替えるステップと同じ接続状態になるように、切り替えＳＷ１０９，１１０を動作させる。
【００９９】
ステップＳ１８におけるＤＣ１の昇圧動作のステップ、および、ステップＳ２０におけるＤＣ１の停止動作のステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９をＯＦＦするステップを設ける。
ステップＳ１９およびステップＳ２１におけるＤＣ２の昇圧動作の各ステップの前に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１１０をＯＮするステップを設ける。
すなわち、図１２に示す切り替えＳＷ１０８をＣ側へ切り替えるステップと同じ接続状態になるように、切り替えＳＷ１０９，１１０を動作させる。
【０１００】
巡航時における制御装置１０５の処理は、図６に示すものを以下のように変更したものである。従って、図６を参照し、ここでは図示を省略する。
【０１０１】
ステップＳ４３、ステップＳ４５、ステップＳ４７、ステップＳ５１におけるＤＣ１の昇圧動作の各ステップ、および、ステップＳ３９におけるＤＣ１の停止動作のステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９をＯＮするステップを設ける。
ステップＳ４０、ステップＳ４４、ステップＳ５２におけるＤＣ２の停止動作の各ステップ、ステップＳ４６のＤＣ２の降圧動作のステップ、ステップＳ４８のＤＣ２の昇圧動作のステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１１０をＯＦＦするステップを設ける。
すなわち、図１３に示す切り替えＳＷ１０８をＢ側へ切り替えるステップと同じ接続状態になるように、切り替えＳＷ１０９，１１０を動作させる。
【０１０２】
ステップＳ４１、ステップＳ４９、ステップＳ５３におけるＤＣ１の停止動作の各ステップの後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９をＯＦＦするステップを設ける。
ステップＳ４２、ステップＳ５０、ステップＳ５４におけるＤＣ２の昇圧動作のステップの前に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１１０をＯＮするステップを設ける。
すなわち、図１３に示す切り替えＳＷ１０８をＣ側へ切り替えるステップと同じ接続状態になるように、切り替えＳＷ１０９，１１０を動作させる。
【０１０３】
図１８は、減速時（回生制動）時における制御装置１０５の処理の概略を示すフローチャートである。本動作は、図７および図１４を組み合わせたもので、重複する部分については説明を省略する。
【０１０４】
ステップＳ６３で、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣが予め設定された所定の閾値Ｔｓａより小さいと判断されれば、ステップＳ７５１、ステップＳ６６、ステップＳ７５２、ステップＳ６７へ移行する。ここで、閾値Ｔｓａは、上述の図５のステップＳ１２で説明したＳＯＣの満充電状態８０％程度に相当するものである。
ステップＳ６３で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ６４（ステップＳ６８、ステップＳ７５３、ステップＳ７５４、ステップＳ６９）へ移行する。
ステップＳ６５では、ステップＳ６３と同様、ＳＯＣがＴｓａより小さいかどうかを判断する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａより小さいと判断されれば、ステップＳ７５５、ステップＳ７０、ステップＳ７１、ステップＳ７５６へ移行する。
ステップＳ６５で、ＳＯＣがＴｓａ以上であると判断されれば、ステップＳ７２、ステップＳ７５７、ステップＳ７３、ステップＳ７５８へ移行する。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが、予め設定された所定の閾値ＴＨｃ３未満であるか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨｃ３は、キャパシタに回生可能な電力の最大値に設定する。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３未満であると判断された場合は、ステップＳ７５９、ステップＳ７０７、ステップＳ７６０、ステップＳ７６１へ移行する。
ステップＳ７０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが閾値ＴＨｃ３以上と判断された場合は、ステップＳ７０９、ステップＳ７６２、ステップＳ７６３、ステップＳ７６４へ移行する。
【０１０５】
ステップＳ７５１、ステップＳ６６、ステップＳ７５２、ステップＳ６７では、切り替えスイッチＳＷ１０９をオンした後、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、切り替えスイッチＳＷ１１０をオンした後、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。これにより、減速（回生制動）時のエネルギを、二次電池とキャパシタで蓄積する。理想的には、回生制動開始直後にはこの状態に遷移する。この状態では、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７の両方へ、電動発電機１０４の発電電力を回生することができる。ここで、第２の電力変換器ＤＣ２は、大容量キャパシタ１０７によって、二次電池１０１の急速充電を回避するよう制御するものとする。さらに、第２の電力変換器ＤＣ２は、二次電池１０１が大容量キャパシタ１０７より先に満充電とならないように制御される。
ステップＳ６８、ステップＳ７５３、ステップＳ７５４、ステップＳ６９では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止した後、切り替えスイッチＳＷ１０９をオフし、切り替えスイッチＳＷ１１０をオンした後、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。このとき、制御装置１０５は、同時に回生を弱め、第２の電力変換器ＤＣ２を、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７へのチャージが行われるように制御される。これにより、回生が弱められるとともに、第１の電力変換器ＤＣ１の降圧動作は行われず、二次電池１０１から大容量キャパシタ１０７間への電力移動のみが行われる。この結果、所定時間経過ののち、二次電池１０１側に充電余裕ができ、回生動作を再開することができ、回生の無駄を低減できる。
ステップＳ７５５、ステップＳ７０、ステップＳ７１、ステップＳ７５６では、切り替えスイッチＳＷ１０９をオンした後、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、第２の電力変換器ＤＣ２を停止した後、切り替えスイッチステップＳＷ１１０をオフする。この状態は、大容量キャパシタ１０７が満充電で、二次電池１０１に充電可能な状態である。
ステップＳ７２、ステップＳ７５７、ステップＳ７３、ステップＳ７５８では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止した後、切り替えスイッチＳＷ１０９をオフし、第２の電力変換器ＤＣ２を停止した後、切り替えスイッチＳＷ１１０をオフする。この状態は、大容量キャパシタ１０７も二次電池１０１も満充電で、回生不可能な状態である。
ステップＳ７５９、ステップＳ７０７、ステップＳ７６０、ステップＳ７６１では、切り替えスイッチＳＷ１０９をオンした後、第１の電力変換器ＤＣ１を降圧し、切り替えスイッチＳＷ１１０をオンした後、第２の電力変換器ＤＣ２を降圧する。この状態は、電動発電機１０４の発電電圧Ｖｄが、二次電池１０１の電圧Ｖｂを下回り、二次電池１０１への充電ができない状態で、大容量キャパシタ１０７への充電を行うようにする。これにより、二次電池１０１への充電ができない回生電力を大容量キャパシタ１０７へ回生でき、回生の無駄を低減できる。
ステップＳ７０９、ステップＳ７６２、ステップＳ７６３、ステップＳ７６４では、第１の電力変換器ＤＣ１を停止した後、切り替えスイッチＳＷ１０９をオンし、第２の電力変換器ＤＣ２を停止した後、切り替えスイッチＳＷ１１０をオンする。この状態は、二次電池１０１への充電ができず、かつ、大容量キャパシタ１０７も満充電となっている状態である。この状態にあるときは電動発電機１０４の回生動作を停止し、次回発進／加速に備え、切り替えスイッチＳＷ１０９，１１０をオンする。
【０１０６】
停車時における制御装置１０５の処理は、図８に示すものを以下のように変更したものである。従って、図８を参照し、ここでは図示を省略する。
【０１０７】
ステップＳ８７におけるＤＣ２の降圧動作のステップの前およびステップＳ９０におけるＤＣ２の昇圧動作の前に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９および１１０をＯＮするステップを設ける。
ステップＳ８８およびステップＳ８９におけるＤＣ２の停止動作の各ステップの後、および、ステップＳ８３およびステップＳ８５におけるチャージ済へ分岐後に、制御装置１０５が切り替えスイッチＳＷ１０９，１１０をＯＮするステップを設ける。これは、次回の発進／加速時に備えるもので、特にこの方法に限ったものではない。
【０１０８】
以上により、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜３に示す効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態においては、切り替えスイッチを２つ設けるようにして、二次電池１０１および大容量キャパシタ１０７の接続をそれぞれ別個にＯＮ／ＯＦＦできる構成にしたので、第１または第２の電力変換器１０２，１０６を停止している間に起こる無駄な放電を抑制できる。
【０１０９】
また、切り替えスイッチ１０９，１１０は、第１の電力変換器１０２と二次電池１０１および第２の電力変換器１０６の両方との接続を別個に可能とする構成であって、大容量キャパシタ１０７から、第２の電力変換器１０６を介して、二次電池１０１を充電可能な構成としたので、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電することを可能にすることで、必要な場合に、大容量キャパシタ１０７の余剰電力を二次電池１０１へ供給することができる。
【０１１０】
実施の形態５．
図１９は、本発明の実施の形態５に係る車両搭載用の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態に係る電源装置１００の構成は、上述の実施の形態２で図９に示した構成に、第３の電力変換器１１１を追加した構成となっている。
【０１１１】
図２０は、本実施の形態５における制御装置１０５の詳細を示すブロック図である。当該構成は、上述の実施の形態２の図１０の構成に、第３の電力変換器制御部３０９を追加した構成となっている。
【０１１２】
以下で、本実施の形態における車両の発進／加速、巡航、減速（回生制動）時における各構成要素の動作および制御方法は、上述の実施の形態２に示すものと同様であるので、説明は省略する。
【０１１３】
本実施の形態では、車両の巡航時に、大容量キャパシタ１０７の残電力を第３の電力変換器１１１を介して二次電池１０１へチャージする。図２１は、巡航時のチャージ処理の概要を示すフローチャートである。以下、図にそって説明する。
【０１１４】
巡航時のチャージ処理は、例えば、図１３に示すステップＳ４３、ステップＳ６０３の状態の時に実施する。
ステップＳ８０１では、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣが予め設定された所定の閾値Ｔｓａより小さいか否かを判定する。
ステップＳ８０１で、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓａより小さいと判断されれば、ステップＳ８０２へ移行する。
ステップＳ８０２では、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが予め設定された所定の閾値ＴＨｃ１より小さいか否かを判定する。
ステップＳ８０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ１より小さいと判断されれば、ステップＳ８０３へ移行する。
ステップＳ８０２で、大容量キャパシタ端子電圧Ｖｃが所定の閾値ＴＨｃ１以上と判断されれば、ステップＳ８０４へ移行する。
ステップＳ８０３では、第３の電力変換器１１１（以下、ＤＣ３とする）を停止させ、チャージ処理は行わない。
ステップＳ８０４では、第３の電力変換器ＤＣ３を昇圧させ、大容量キャパシタ１０７の残電力を二次電池１０１へ供給する。
ステップＳ８０１で、二次電池の充電状態ＳＯＣが所定の閾値Ｔｓａ以上と判断されれば、終了する。
【０１１５】
以上により、二次電池１０１による巡航中に、大容量キャパシタ１０７に余剰電力がある場合には、二次電池１０１の充電状態ＳＯＣに応じて、二次電池１０１へ供給することで、無駄な電力をなくし、かつ、二次電池１０１の過放電を抑制できる。
【０１１６】
なお、急な加速が入ることが予測される場合に、第３の電力変換器１１１を動作させ、二次電池１０１の急速放電を抑制するようにしても良い。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜４と同様の効果が得られるとともに、さらに、二次電池１０１と大容量キャパシタ１０７との間に設けられ、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電するための第３の電力変換器１１１を備えるようにしたので、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電することを可能にしたことで、必要な場合に、大容量キャパシタ１０７の余剰電力を二次電池１０１へ供給することができる。
【０１１８】
実施の形態６．
図２２は、本発明の実施の形態６に係る車両搭載用の電源装置の概略ブロック図である。本実施の形態に係る電源装置１００の構成は、上述の実施の形態５で示した、第３の電力変換器１１１を、車両が停止している場合に、車両の外部の商用電源から充電するための車載充電器９００の一部として利用するものである。
【０１１９】
図２２中、車載充電器９００は、整流回路９０１、車載充電用のインバータ９０２、および、車載充電用のコンバータ９０３で構成される。車載充電器９００を構成する要素のうち、インバータ９０２およびコンバータ９０３を、第３の電力変換器１１１として利用する。
【０１２０】
これにより、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電する回路に車載充電器９００を利用することで、新たにＤＣ／ＤＣコンバータを設けず、大容量キャパシタ１０７の余剰電力を二次電池１０１の充電に利用できる。また、走行中に、二次電池１０１からも電動発電機１０４へ電力を供給しつつ、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電することができる。
【０１２１】
第１の電力変換器１０２が故障した場合に、車載充電器９００を利用して、電動発電機１０４の駆動／回生ができる構成としても良い。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜５と同様の効果が得られるとともに、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電する回路に車載充電器９００を利用することで、新たにＤＣ／ＤＣコンバータを設けず、大容量キャパシタ１０７の余剰電力を二次電池１０１の充電に利用することができる。また、走行中に、二次電池１０１からも電動発電機１０４へ電力を供給しつつ、大容量キャパシタ１０７から二次電池１０１を充電することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１００  電源装置、１０１  二次電池、１０２  第１の電力変換器、１０３  インバータ、１０４  電動発電機（ＭＧ）、１０５  制御装置、１０６  第２の電力変換器、１０７  大容量キャパシタ、１０８，１０９，１１０  切り替えスイッチ、１１１  第３の電力変換器、２０１  リアクトル、２０２，２０３  ダイオード、２０４，２０５  ＩＧＢＴ、３０１  第１の電力変換器制御部、３０２  第２の電力変換器制御部、３０３  インバータ制御部、３０４  二次電池充電状態モニタ部、３０５  二次電池電圧モニタ部、３０６  キャパシタ電圧モニタ部、３０７  発電電圧モニタ部、３０８  切り替えスイッチ制御部、３０９  第３の電力変換器制御部、９００  車載充電器、９０１  整流器、９０２  インバータ、９０３  コンバータ。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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