(57)【要約】  ハイブリッド車両（１００）の電源システム（１）は、主蓄電装置（１０−１）と、選択的に使用される複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）とを含む。各蓄電装置のＳＯＣがＳＯＣ制御目標まで低下すると、走行モードは、エンジン（３６）を停止して蓄電エネルギによる走行とするＣＤモードから、エンジン（３６）による発電によって蓄電エネルギを維持した走行とするＣＳモードへ移行する。ＥＣＵ（２２）は、車両運転開始に伴う電源システム（１）の起動時に、ＣＳモードおよびＣＤモードでの蓄電装置の使用パターンを決定する。さらに、ＥＣＵ（２２）は、決定された使用パターンに応じて、ＣＳモード開始時点で使用可能な蓄電エネルギを確保した上で、ＣＤモードで使用する蓄電エネルギをできるだけ多くするように、蓄電装置毎に別個のＳＯＣ目標を適切に設定する。
2010143281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムであって、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するように構成された充電状態算出部（５２）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成された走行モード制御部（５４）と、
少なくとも前記電源システムの起動時に定められる前記複数の副蓄電装置の使用パターンに従って、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）を別個に設定する制御目標設定部（５５）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１および前記第２の走行モードの各々において、前記使用パターンに従って複数の開閉器のオンオフを制御し、
前記走行モード制御部は、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両の電源システム。
【請求項２】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、前記主蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項３】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、前記主蓄電装置の前記制御目標を、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する使用パターンにおける当該制御目標の値（Ｓ１）よりも高い値（Ｓ２）に設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項４】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第１および前記第２の走行モードを通じて、前記複数の副蓄電装置のうちの１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と固定的に接続する使用パターンであるときに、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の前記制御目標の各々を第１の値（Ｓ１）に設定し、
前記第１の値は、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンであるときの、各前記副蓄電装置の前記制御目標である第２の値（Ｓ０）と、前記主蓄電装置の前記制御目標である第３の値（Ｓ２）との中間値である、請求の範囲第２項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項５】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの最後の副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と継続的に接続する使用パターンであるときに、前記主蓄電装置および前記最後の副蓄電装置の前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定し、かつ、それ以外の各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値よりも低い第２の値（Ｓ０）に設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項６】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する第１の使用パターンでは、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の各前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す第２の使用パターンでは、各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より低い第２の値（Ｓ０）に設定し、かつ、前記主蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より高い第３の値（Ｓ２）に設定し、
前記第１から前記第３の値は、前記第２の走行パターンの開始時点における、前記第１の使用パターンでの前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の残容量の合計と、前記第２の使用パターンでの前記主蓄電装置の残容量とが同等となるように決められる、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項７】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムであって、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するように構成された充電状態算出部（５２）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成された走行モード制御部（５４）と、
前記主蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定するように構成された制御目標設定部（５５）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された１つと前記第２の電圧変換器との間を接続する一方で、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器と切離すように、前記複数の開閉器を制御し、
前記走行モード制御部は、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両の電源システム。
【請求項８】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）とを備え、
前記制御方法は、
少なくとも前記電源システムの起動時に、各前記副蓄電装置の状態に応じて前記複数の副蓄電装置の使用パターンを決定するステップ（Ｓ１１０）と、
前記使用パターンに従って、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）を別個に設定するステップ（Ｓ１２０）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するステップ（Ｓ２００）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するステップ（Ｓ２１０）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１および前記第２の走行モードの各々において、前記使用パターンに従って複数の開閉器のオンオフを制御し、
前記選択するステップは、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項９】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、前記主蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１０】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、前記主蓄電装置の前記制御目標を、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する使用パターンにおける当該制御目標の値（Ｓ１）よりも高い値（Ｓ２）に設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１１】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第１および前記第２の走行モードを通じて、前記複数の副蓄電装置のうちの１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と固定的に接続する使用パターンであるときに、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の前記制御目標の各々を第１の値（Ｓ１）に設定し、
前記第１の値は、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンであるときの、各前記副蓄電装置の前記制御目標である第２の値（Ｓ０）と、前記主蓄電装置の前記制御目標である第３の値（Ｓ２）との中間値である、請求の範囲第９項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１２】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの最後の副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と継続的に接続する使用パターンであるときに、前記主蓄電装置および前記最後の副蓄電装置の前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、それ以外の各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値よりも低い第２の値（Ｓ０）に設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する第１の使用パターンでは、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の各前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す第２の使用パターンでは、各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より低い第２の値（Ｓ０）に設定するとともに、前記主蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より高い第３の値（Ｓ２）に設定し、
前記第１から前記第３の値は、前記第２の走行パターンの開始時点における、前記第１の使用パターンでの前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の残容量の合計と、前記第２の使用パターンでの前記主蓄電装置の残容量とが同等となるように決められる、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１４】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）とを備え、
前記制御方法は、
前記電源システムの起動時に、前記主蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の残容量の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定するステップ（Ｓ１２０）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するステップ（Ｓ２００）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するステップ（Ｓ２１０）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１の走行モードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された１つと前記第２の電圧変換器との間を接続する一方で、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器と切離すように、前記複数の開閉器を制御し、
前記選択するステップは、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両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、電動車両の電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、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】
環境にやさしい車両として、ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池自動車等の、電気エネルギによって走行可能な電動車両が開発され実用化されている。電動車両には、車両駆動力を発生する電動機と、電動機の駆動電力を蓄積する蓄電装置とが搭載される。【０００３】
さらに、一部の電動車両は、走行中に蓄電装置の充電電力を発生する機構が搭載されている。たとえば、ハイブリッド車両には、上記電動機および上記蓄電装置の他に内燃機関が搭載される。そして、内燃機関の出力は、車両駆動力および／または蓄電装置を充電する発電動力として用いられる。【０００４】
従来のハイブリッド車両では、電動機による駆動力発生のための電力を確保しつつ、回生制動時の回生電力を受入れ可能とするために、一般的には、蓄電装置の残容量を示すＳＯＣ（State  Of  Charge）について、満充電の５０〜６０％レベルに維持する充放電制御が行なわれている。【０００５】
一方、近年では、ハイブリッド車両の車載蓄電装置を車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によって充電する構成が提案されている。外部電源による充電可能な電動車両では、エネルギ効率を向上させるために、運転開始前に外部充電によって蓄電装置を満充電レベルまで充電する一方で、運転終了時にはＳＯＣ下限値付近まで蓄電エネルギを使い切るような充放電制御が指向される。【０００６】
このため、従来のような、蓄電装置のＳＯＣ、すなわち蓄電エネルギを一定レベルに維持する走行モードに加えて、蓄電装置のＳＯＣを維持せずに電動機のみで主に走行する走行モードが新たに導入されたハイブリッド車両も開発されている。なお、前者の走行モードは、蓄電装置の充電電力を発生するためにエンジンが作動することから「ＨＶ（Hybrid  Vehicle）モード」と呼ばれたり、蓄電装置に充電されている蓄電エネルギが減少することから「ＣＤ（Charge  Depleting）モード」と呼ばれたりする（以下、本明細書では「ＣＤモード」と称する）。また、後者の走行モードは、主に電動機のみで走行するので「ＥＶ（Electric  Vehicle）モード」と呼ばれたり、蓄電エネルギが維持されることから「ＣＳ（Charge  Sustaining）モード」と称されたりする（以下、本明細書では「ＣＳモード」と称する）。【０００７】
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、車載蓄電装置の蓄電エネルギによって走行可能な距離を長くするために、複数個の蓄電装置（バッテリ）を並列接続した構成が、たとえば特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）に記載されている。【０００８】
特許文献１に記載された構成では、各蓄電装置について残容量に応じて充電許容量および放電許容量を算出するとともに、算出された充電許容量および放電許容量に基づいて複数の蓄電装置間での充電分配比および放電分配比が決定される。そして、決定された分配比に従って各蓄電装置の充放電が制御されるので、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可能となる。【０００９】
また、特開２００８−１６７６２０号公報（特許文献２）には、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを搭載した車両において、主蓄電装置に対応するコンバータと、複数の副蓄電装置により共有されるコンバータとを設ける電源装置の構成が記載されている。この構成によれば、コンバータの数を抑制しつつ蓄電可能なエネルギを増やすことができる。【００１０】
特許文献２に記載された構成では、複数の副蓄電装置のうちの１つが選択的にコンバータと接続されて、主蓄電装置および選択副蓄電装置によって、車両駆動用電動機の駆動電力が供給される。このような電源装置では、使用中の副蓄電装置のＳＯＣが低下すると、新たな副蓄電装置とコンバータとを接続するようにして、複数個の副蓄電装置を順次使用することによって、蓄電エネルギによる走行距離（ＥＶ走行距離）を延ばしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１０９８４０号公報
【特許文献２】特開２００８−１６７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のＣＤモードおよびＣＳモードを有する電動車両（代表的には、ハイブリッド車両）では、ＣＤモードによる走行距離を伸ばすことで燃費を向上できる。その一方で、エンジンを作動させるＣＳモードでは、エンジンの動作点を高効率な領域に限定するためには、蓄電装置の電力によって、車両全体の要求パワーのある程度をカバーする必要がある。言い換えると、蓄電エネルギ（ＳＯＣ）に余裕がないと、車両制御の自由度（ハイブリッド車両でのエンジン動作点の自由度）が低下することによって、燃費が低下するおそれがある。【００１３】
通常、蓄電装置のＳＯＣが所定の制御目標まで低下するとＣＤモードからＣＳモードへ移行するように走行モードが選択されるので、上記の理由からＳＯＣ制御目標を適切に設定することが燃費の向上に寄与する。【００１４】
また、特許文献２に記載された電源システムでは、全ての副蓄電装置が使用済になった後、積極的に全ての副蓄電装置をコンバータから電気的に切離すことにより、ＣＳモードでは、電源システムの制御自由度を向上させることによってエネルギ効率を高めることが期待できる。一方で、ＣＳモードでも最後に使用した副蓄電装置を電源システムに接続したままとすると、主蓄電装置および１個の副蓄電装置を使用できるため、電源システム全体での入出力可能な電力を確保できる。【００１５】
したがって、ＣＤモードでの走行距離（ＥＶ走行距離）の拡大および燃費向上を両立するためには、上記のような副蓄電装置の使用パターンや、ＣＳモード移行時に使用可能な電力量を考慮して、蓄電装置のエネルギを有効に活用することが必要である。【００１６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを備えた電源システムを搭載する電動車両において、蓄電装置の使用効率を向上させることによって、ＣＤモードでの走行距離（ＥＶ走行距離）の拡大および燃費向上を両立することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明による電動車両の電源システムは、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムであって、再充電可能な主蓄電装置と、第１および第２の電圧変換器と、互いに並列に設けられた再充電可能な複数の副蓄電装置と、接続制御部と、外部充電部と、充電状態算出部と、走行モード制御部と、制御目標設定部とを備える。第１の電圧変換器は、電動機および発電機構と電気的に接続された給電ラインと、主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成される。第２の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの１つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成される。接続制御部は、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器を制御するように構成される。外部充電部は、車両外部の電源によって主蓄電装置および各副蓄電装置を充電するように構成される。充電状態算出部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値を算出するように構成される。走行モード制御部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値に基づいて、電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、発電機構を用いて蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成される。制御目標設定部は、少なくとも電源システムの起動時に定められる複数の副蓄電装置の使用パターンに従って、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標を別個に設定する。接続制御部は、第１および第２の走行モードの各々において、使用パターンに従って複数の開閉器のオンオフを制御する。そして、走行モード制御部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は第１の走行モードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２の走行モードを選択する。【００１８】
この発明による電動車両の電源システムの制御方法は、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、電源システムは、上記主蓄電装置と、上記第１の電圧変換器と、上記複数の副蓄電装置と、上記第２の電圧変換器と、上記接続制御部と、上記外部充電部とを備える。そして、制御方法は、少なくとも電源システムの起動時に、各副蓄電装置の状態に応じて複数の副蓄電装置の使用パターンを決定するステップと、使用パターンに従って、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標を別個に設定するステップと、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値を算出するステップと、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値に基づいて、電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、発電機構を用いて蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するステップとを備える。そして、選択するステップは、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は第１の走行モードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２の走行モードを選択する。【００１９】
上記電動車両の電源システムおよびその制御方法によれば、第１の走行モード（ＣＤモード）から第２の走行モード（ＣＳモード）への移行時のＳＯＣ制御目標を、複数の副蓄電装置の使用パターン（たとえば、第２の走行モードで各副蓄電装置を電源システムから切離すか否か）に従って、主蓄電装置および副蓄電装置のそれぞれについて適切に設定することができる。この結果、副蓄電装置の蓄電エネルギを有効に活用してＣＤモードでの走行距離を伸ばすとともに、ＣＳモードでは車両制御の自由度を担保することによって（たとえば、ハイブリッド車両において内燃機関の動作点を高効率領域に限定するような車両制御）燃費を向上させるための蓄電エネルギの余裕を確保することができる。したがって、主蓄電装置および副蓄電装置の使用効率を向上させることによって、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）の拡大および燃費向上を両立することができる。【００２０】
好ましくは、制御目標設定部または設定するステップは、第２の走行モードにおいて複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、主蓄電装置の制御目標を、各副蓄電装置の制御目標よりも高く設定する。【００２１】
このようにすると、第２の走行モード（ＣＳモード）で全ての副蓄電装置を電源システムから切離す使用パターンとすることによって、主蓄電装置と副蓄電装置との間で短絡経路が形成されることなく給電ラインの電圧を下げることが可能となる。これにより、第１の電圧変換器でのスイッチング損失を低減することによって電源システムのエネルギ効率を高めることが可能となる。そして、第１の走行モード（ＣＤモード）で使用できる副蓄電装置の蓄電エネルギ（ＳＯＣ）を多くするとともに、ＣＳモードでの主蓄電装置のＳＯＣを確保することができる。この結果、上記使用パターンにおいて、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）の拡大および燃費向上を両立することができる。【００２２】
また好ましくは、制御目標設定部または設定するステップは、第２の走行モードにおいて複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離す使用パターンでは、主蓄電装置の制御目標を、第２の走行モードにおいて複数の副蓄電装置のうちの１つを第２の電圧変換器と接続する使用パターンにおける当該制御目標の値よりも高い値に設定する。
このようにすると、第２の走行モード（ＣＳモード）で副蓄電装置が電源システムから切離されるか否かに応じて、ＣＳモード開始時点における使用可能な蓄電エネルギ（ＳＯＣ）が同等に確保することができる。この結果、ＣＳモードでの燃費向上を図るとともに、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）の拡大を図ることができる。【００２３】
さらに好ましくは、制御目標設定部または設定するステップは、第１および第２の走行モードを通じて、複数の副蓄電装置のうちの１つの副蓄電装置を第２の電圧変換器と固定的に接続する使用パターンであるときに、主蓄電装置および１つの副蓄電装置の制御目標の各々を第１の値に設定する。この第１の値は、第２の走行モードでは複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離す使用パターンであるときの、各副蓄電装置の制御目標である第２の値と、主蓄電装置の制御目標である第３の値との中間値である。【００２４】
このようにすると、低温時等の電力確保が困難な状況では、第１の走行モード（ＣＤモード）および第２の走行モード（ＣＳモード）を通じて、主蓄電装置と特定の副蓄電装置とを固定的に使用することにより、蓄電装置全体での入出力電力を確保できる。そして、この使用パターンにおいて、ＣＳモード開始時点における使用可能な蓄電エネルギ（ＳＯＣ）を適切に確保するように配慮して、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）を確保することができる。【００２５】
あるいは好ましくは、制御目標設定部または設定するステップは、第１の走行モードでは複数の副蓄電装置のうちの１つを順次第２の電圧変換器と接続するとともに、第２の走行モードでは複数の副蓄電装置のうちの最後の副蓄電装置を第２の電圧変換器と継続的に接続する使用パターンであるときに、主蓄電装置および最後の副蓄電装置の制御目標を第１の値に設定し、かつ、それ以外の各副蓄電装置の制御目標を第１の値よりも低い第２の値に設定する。【００２６】
このようにすると、第１の走行モード（ＣＤモード）では各副蓄電装置の蓄電エネルギを使用するとともに、第２の走行モード（ＣＳモード）では、主蓄電装置および１個の副蓄電装置を使用することができるので、電源システムの入出力可能電力を確保できる。そして、この使用パターンにおいて、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）を拡大しつつ、ＣＳモード開始時点における使用可能な蓄電エネルギ（ＳＯＣ）を適切に確保できる。【００２７】
好ましくは、制御目標設定部または設定するステップは、第２の走行モードにおいて複数の副蓄電装置のうちの１つを第２の電圧変換器と接続する第１の使用パターンでは、主蓄電装置および１つの副蓄電装置の各制御目標を第１の値に設定する一方で、第１の走行モードでは複数の副蓄電装置のうちの１つを順次第２の電圧変換器と接続するとともに、第２の走行モードでは複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離す第２の使用パターンでは、各副蓄電装置の制御目標を第１の値より低い第２の値に設定し、かつ、主蓄電装置の制御目標を第１の値より高い第３の値に設定する。そして、第１から第３の値は、第２の走行パターンの開始時点における、第１の使用パターンでの主蓄電装置および１つの副蓄電装置の残容量の合計と、第２の使用パターンでの主蓄電装置の残容量とが同等となるように決められる。【００２８】
このようにすると、複数の蓄電装置の異なる使用パターン間で、ＣＳモード開始時点における使用可能な蓄電エネルギ（ＳＯＣ）を同等に確保できる。【００２９】
この発明の他の局面による電動車両の電源システムは、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムであって、再充電可能な主蓄電装置と、第１および第２の電圧変換器と、互いに並列に設けられた再充電可能な複数の副蓄電装置と、接続制御部と、外部充電部と、充電状態算出部と、走行モード制御部と、制御目標設定部とを備える。第１の電圧変換器は、電動機および発電機構と電気的に接続された給電ラインと、主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成される。第２の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの１つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成される。接続制御部は、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器を制御するように構成される。外部充電部は、車両外部の電源によって主蓄電装置および各副蓄電装置を充電するように構成される。充電状態算出部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値を算出するように構成される。走行モード制御部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値に基づいて、電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、発電機構を用いて蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成される。制御目標設定部は、主蓄電装置の残容量の制御目標を、各副蓄電装置の残容量の制御目標よりも高く設定するように構成される。接続制御部は、第１の走行モードでは複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された１つと第２の電圧変換器との間を接続する一方で、第２の走行モードでは複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器と切離すように、複数の開閉器を制御する。そして、走行モード制御部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は第１の走行モードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２の走行モードを選択する。【００３０】
この発明の他の局面による電動車両の電源システムの制御方法は、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、電源システムは、上記主蓄電装置と、上記第１の電圧変換器と、上記複数の副蓄電装置と、上記第２の電圧変換器と、上記接続制御部と、上記外部充電部とを備える。そして、制御方法は、電源システムの起動時に、主蓄電装置の残容量の制御目標を、各副蓄電装置の残容量の制御目標よりも高く設定するステップと、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値を算出するステップと、主蓄電装置および複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値に基づいて、電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、発電機構を用いて蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するステップとを備える。そして、選択するステップは、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は第１の走行モードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２の走行モードを選択する。【００３１】
上記電動車両の電源システムおよびその制御方法によれば、第１の走行モード（ＣＤモード）では複数の副蓄電装置を順次使用するとともに、第２の走行モード（ＣＳモード）で全ての副蓄電装置を電源システムから切離す使用パターンとすることができる。これにより、ＣＳモードでは、主蓄電装置と副蓄電装置との間で短絡経路が形成されることなく給電ラインの電圧を下げることが可能となるので、第１の電圧変換器でのスイッチング損失を低減することによって電源システムのエネルギ効率を高めることが可能となる。そして、この使用パターンにおいて、第１の走行モード（ＣＤモード）で使用できる副蓄電装置の蓄電エネルギ（ＳＯＣ）を多くするとともに、ＣＳモードでの主蓄電装置のＳＯＣを確保することができる。この結果、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）の拡大および燃費向上を両立することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを備えた電源システムを搭載する電動車両において、蓄電装置の使用効率を向上させることによって、ＥＶ走行距離（ＣＤモードでの走行距離）の拡大および燃費向上を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態による電源システムを備えた電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示された各コンバータの構成を示す回路図である。
【図３】本実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様の比較例を示す概念図である。
【図４】本実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様の第１の例を説明する概念図である。
【図５】本実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様の第２の例を説明する概念図である。
【図６】本実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様の第３の例を説明する概念図である。
【図７】電力分配比の設定および電力分配比に従った充放電制御のための制御構成を説明する機能ブロック図である。
【図８】ＣＤモードにおける電力分配比の演算手法を説明する第１の図である。
【図９】ＣＤモードにおける電力分配比の演算手法を説明する第２の図である。
【図１０】ＣＳモードにおける電力分配比の演算手法を説明するための第１の図である。
【図１１】図７に示された駆動信号生成部の詳細な機能ブロック図である。
【図１２】各蓄電装置のＳＯＣ制御目標の設定処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に従って設定されたＳＯＣ制御目標に従う蓄電装置の充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００３５】
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電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。
【００３６】
図１を参照して、ハイブリッド車両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、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）４０とを含む。
【００３７】
各ＥＣＵは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００３８】
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、このハイブリッド車両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。
【００３９】
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により構成される。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。すなわち、ハイブリッド車両１００において、第１ＭＧ３２−１は、「発電機構」を構成する。
【００４０】
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は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。
【００４１】
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。
【００４２】
第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、給電ラインＭＰＬおよび接地ライン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。
【００４３】
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、複数の電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）によって構成された、一般的な三相インバータの回路構成を有する。そして、各インバータは、それぞれ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。
【００４４】
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、電源システム１への要求パワーＰｓを算出し、その算出した要求パワー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、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、ＥＣＵ４０は、算出した要求パワーＰｓを電源システム１のＥＣＵ２２（後述）へ出力する。なお、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、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、蓄電装置の充電電力が供給される。
【００４５】
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、接続部１８と、給電ラインＭＰＬと、接地ラインＭＮＬと、平滑コンデンサＣとを含む。
【００４６】
また、電源システム１は、電源システム１の動作を制御する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。電源システム１は、外部充電に用いられる充電器２６と、車両インレット２７とをさらに含む。
【００４７】
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により構成される。第１蓄電装置１０−１は、第１コンバータ１２−１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は、接続部１８を介して、第２コンバータ１２−２に接続される。
【００４８】
接続部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との間に設けられる。接続部１８は、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２を含む。開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の各々は、代表的には、電磁リレーにより構成される。
【００４９】
開閉器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。開閉器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。開閉器ＲＹ１，ＲＹ２のオン／オフは、ＥＣＵ２２からの制御信号ＳＷによって制御される。
【００５０】
なお、以下では、電源システム１の作動時には常時使用される第１蓄電装置１０−１について「主蓄電装置」とも称し、電源システム１から切離され得る、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３については「副蓄電装置」とも称する。また、蓄電装置１０−１〜１０−３を総称する場合には、単に「蓄電装置」と表記する。
【００５１】
第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、互いに並列して給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬに接続される。第１コンバータ１２−１は、ＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、主蓄電装置１０−１と給電ラインＭＰＬとの間で双方向の電圧変換を行なう。
【００５２】
第２コンバータ１２−２は、ＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、接続部１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続される１つの副蓄電装置（副蓄電装置１０−２または副蓄電装置１０−３）と給電ラインＭＰＬとの間で双方向の電圧変換を行なう。なお、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータから切離される場合には、第２コンバータ１２−２の動作は停止される。
【００５３】
平滑コンデンサＣは、給電ラインＭＰＬと接地ラインＭＮＬとの間に接続され、給電ラインＭＰＬ上の直流電圧の高周波成分を低減する。電圧センサ２０は、給電ラインＭＰＬと接地ラインＭＮＬとの間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をＥＣＵ２２へ出力する。
【００５４】
電流センサ１４−１〜１４−３は、主蓄電装置１０−１に対して入出力される電流Ｉｂ１、副蓄電装置１０−２に対して入出力される電流Ｉｂ２、および副蓄電装置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。
【００５５】
電圧センサ１６−１〜１６−３は、主蓄電装置１０−１の電圧Ｖｂ１、副蓄電装置１０−２の電圧Ｖｂ２、および副蓄電装置１０−３の電圧Ｖｂ３をそれぞれ検出し、その検出値をＥＣＵ２２へ出力する。なお、図示を省略しているが、各蓄電装置には温度センサが配置されている。
【００５６】
ＥＣＵ２２は、制御信号ＳＷを生成して接続部１８へ出力する。上述のように、制御信号ＳＷは、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の一方をオンするように、あるいは、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の各々をオフするように設定される。
【００５７】
また、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ＥＣＵ４０からの要求パワー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、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。
【００５８】
また、ＥＣＵ２２は、走行モードを制御する。具体的には、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、各蓄電装置のＳＯＣを維持せずにその蓄電電力を主に用いて走行するＣＤモードをデフォルトの走行モードに設定する。
【００５９】
そして、ＣＤモードによる車両走行で、各蓄電装置のＳＯＣがそれぞれの制御目標まで低下すると、ＥＣＵ２２は、ＣＤモードから、各蓄電装置のＳＯＣを維持して走行するＣＳモードへ走行モードを変更する。
【００６０】
ＣＤモード時は、ハイブリッド車両１００全体で、使用される蓄電装置の放電可能電力を超える出力パワーが要求されない限り、ハイブリッド車両１００は、エンジン３６を停止して第２ＭＧ３２−２の出力により走行する。このため、使用される蓄電装置のＳＯＣは低下していく。一方、ＣＳモード時は、エンジン３６が適宜動作することにより第１ＭＧ３２−１が発電するので、各蓄電装置のＳＯＣは一定範囲に維持される。
【００６１】
なお、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、ＥＣＵ２２は、蓄電装置のＳＯＣに関わらず、ＣＳモードに走行モードを変更する。すなわち、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換えるためのスイッチである。
【００６２】
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、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、市街地や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蓄電装置の蓄電エネルギを維持し、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。
【００６３】
さらに、ＥＣＵ２２は、蓄電装置の充放電を制御する。ＥＣＵ２２は、主蓄電装置１０−１と、接続部１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された副蓄電装置（以下、「選択副蓄電装置」とも称する）との間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、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する。電力分配比の算出手法については、後ほど詳細に説明する。
【００６４】
ＣＳモードでのＳＯＣ制御目標は、ＳＯＣ低下によるＣＤモードへの移行時には、ＣＤモードからＣＳモードへの切換判定に用いられるＳＯＣ制御目標（後述）と同等である。一方で、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には、移行時点でのＳＯＣがＳＯＣ制御目標とされる。
【００６５】
さらに、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を制御する。また、ＥＣＵ２２は、第２コンバータ１２−２については、選択副蓄電装置の充放電電流が目標量と一致するように制御する。この結果、選択副蓄電装置の充放電電力が制御される。なお、主蓄電装置１０−１の充放電電力は、電源システム１全体での充放電電力（要求パワーＰｓ）から選択副蓄電装置の充放電電力を差し引いたものとなるので、算出された電力分配比に従って第２コンバータ１２−２による電流制御の目標値を設定すれば、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置の間の電力分配比を制御することが可能となる。
【００６６】
ハイブリッド車両１００には、各蓄電装置を外部充電するための、充電器２６および車両インレット２７が設けられる。
【００６７】
充電器２６は、外部電源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と接続部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、蓄電装置の充電電力（直流）に変換して、変換した直流電力を第２コンバータ１２−２と接続部１８との間の電力線へ出力する。
【００６８】
なお、充電器２６により主蓄電装置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、給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬおよび第１コンバータ１２−１を順次介して主蓄電装置１０−１へ充電電力が供給される。また、充電器２６により副蓄電装置１０−２の充電が行なわれるときは、開閉器ＲＹ１がオンされて充電器２６から副蓄電装置１０−２へ充電電力が供給され、充電器２６により副蓄電装置１０−３の充電が行なわれるときは、開閉器ＲＹ２がオンされて充電器２６から副蓄電装置１０−３へ充電電力が供給される。
【００６９】
なお、外部充電の構成については、図１の例示に限定されるものではない点について確認的に記載する。たとえば、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２のステータコイルの中性点を交流電源に接続するとともに、インバータ３０−１，３０−２の協調動作による交流−直流電力変換によって蓄電装置の充電電力を発生する構成とすることも可能である。あるいは、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合する方式、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側（車両インレット２７）に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して外部充電を行なう構成としてもよい。
【００７０】
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の構成を示す回路図である。
【００７１】
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、電源ラインＬＮ１Ａと、接地ライン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、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。本実施例では、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）として、ＩＧＢＴ（Insulated  gate  Bipolar  Transistor）を例示する。なお、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等をスイッチング素子として用いることも可能である。
【００７２】
電源ライン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、他方端が給電ラインＭＰＬに接続される。接地ラインＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主接地ラインＭＮＬに接続される。
【００７３】
スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、接地ラインＬＮ１Ｃと電源ライン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のエミッタが接地ラインＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが電源ライン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。
【００７４】
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と接地ラインＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび接地ラインＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。
【００７５】
チョッパ回路４２−１は、ＥＣＵ２２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、主蓄電装置１０−１（図１）と給電ラインＭＰＬおよび主接地ライン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。基本的には、一定のデューティサイクル（オン期間およびオフ期間の和）内で、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。
【００７６】
ＥＣＵ２２は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティ比（オン／オフ期間比率）を制御する。スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティ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、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を介して給電ラインＭＰＬへ放出される電流量が増大し、給電ラインＭＰＬの電圧が上昇する。
【００７７】
一方、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティ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、給電ライン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、給電ラインＭＰＬの電圧は下降する。
【００７８】
このように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティ比を制御することによって、コンバータ１２−１,１２−２は、給電ラインＭＰＬの電圧、あるいは、蓄電装置１０−１および給電ラインＭＰＬの間で入出力される電流（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。
【００７９】
また、コンバータ１２−１は、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ｂをオン固定することによって（下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ａはオフ固定）、蓄電装置１０−１の出力電圧と、給電ラインＭＰＬの電圧とを等しく固定する「電圧固定モード」で動作することも可能である。この電圧固定モードでは、スイッチング素子のオン／オフによる電力損失が発生しないので、コンバータの効率、ひいては、ハイブリッド車両１００の燃費が相対的に向上する。
【００８０】
ここで、図１および図２より、接続部１８によって副蓄電装置１０−２または１０−３が第２コンバータ１２−２と接続されている場合には、第２コンバータ１２−２の上アームのダイオード素子（Ｄ１Ｂ）を介して、主蓄電装置１０−１と選択副蓄電装置（１０−２または１０−３）との間に短絡経路が形成されないように、給電ラインＭＰＬの電圧Ｖｈを、最低限、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置の各出力電圧よりも高くする必要があることが理解される。
【００８１】
また、電圧Ｖｈの下限値は、ＭＧ３２−１，３２−２の制御の観点からも制約を受ける。具体的には、ＭＧ制御の観点からは、電圧Ｖｈは、ＭＧ３２−１，３２−２の誘起電圧よりも高くすることが好ましい。このため、実際には、電圧Ｖｈは、バッテリ制約からの下限値およびＭＧモータ制御からの下限値のいずれよりも高くなるように制御される。
【００８２】
したがって、副蓄電装置１０−２または１０−３が第２コンバータ１２−２と接続されている場合には、ＭＧ制御面からは電圧Ｖｈを低下可能であるケース、特に、コンバータ１２−１，１２−２での昇圧が不要となるケースであっても、バッテリ制約からの下限値を満たすために、コンバータ１２−１，１２−２を昇圧動作させることが必要となる。
【００８３】
したがって、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方、すなわち全ての副蓄電装置の電力を使い切った後でも、いずれかの副蓄電装置を接続部１８によって第２コンバータ１２−２へ接続した状態を維持すると、電力バッファとして使用可能な蓄電装置が増える一方で、コンバータ１２−１，１２−２を昇圧モードで動作させることが不可避となる。
【００８４】
このため、各副蓄電装置の使用が完了した後（すなわち、ＣＳモード）では、接続部１８の各開閉器ＲＹ１，ＲＹ２をオフすることにより、全ての副蓄電装置を電源システムから電気的に切離すと、バッテリ制約面からの昇圧を不要とすることができる。この結果、第２コンバータ１２−２の動作を停止できるとともに、ＭＧ制御上、第１コンバータ１２−１の昇圧が不要となった場合には、コンバータ１２−１を電圧固定モード動作させることにより、コンバータ１２−１，１２−２での電力消費を抑制できる。
【００８５】
なお、極低温時等の蓄電装置の入出力可能電量が低下する局面では、電力バッファとしても機能を確保するために、ＣＳモードであっても副蓄電装置１０−２または１０−３を第２コンバータ１２−２と接続しておくことが、車両走行上好ましくなる。
【００８６】
このように、本実施の形態では、副蓄電装置１０−２，１０−３の使用パターンとして、ＣＳモードにおいて、第２コンバータ１２−２から各副蓄電装置１０−２，１０−３を切離すか否か（切離有／無）が決定される。さらに、ＣＤモードにおいて、一方の副蓄電装置を使い切ったときに他方の副蓄電装置への接続切換が可能か否か（接続切換有／無）についても決定される。副蓄電装置１０−２，１０−３の使用パターンについては、少なくとも、ハイブリッド車両１００の運転開始に伴う電源システム１の起動時に、蓄電装置の温度や充電状況（ＳＯＣ）、あるいは機器故障状況等に基づいて決定される。また、電源システム１の作動中に、故障の発生等により当初決定した使用パターンの適用が困難となった場合には、都度、使用パターンが変更される。
【００８７】
さらに、本実施の形態による電源システム１では、上述のように、ＣＤモードでは、主蓄電装置１０−１と、選択副蓄電装置（１０−２または１０−３）の間で、放電時および充電時のそれぞれについて電力分配比を設定した充放電制御が行なわれる。したがって、現在のＳＯＣとＳＯＣ制御目標との偏差や、蓄電装置間に容量差が存在する場合にはその容量比を考慮して電力分配比を設定することにより、放電あるいは充電に伴うＳＯＣ推移、言い換えれば蓄電装置の使用態様を計画的なものとすることができる。蓄電装置の使用態様は、蓄電装置全体で蓄電エネルギが車両走行に有効に使用できるように決める必要がある。
【００８８】
以下、図３〜図６を用いて、この発明の実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様を説明する。図３〜図６の各々では、蓄電装置１０−１〜１０−３のＳＯＣ推移が、それぞれＳＯＣ１〜ＳＯＣ３で表記される。また、以下の説明では、各蓄電装置の容量は同等であるものとする。
【００８９】
図３は、比較例として示される複数の蓄電装置の走行モードに応じた使用態様を説明する概念図である。
【００９０】
図３を参照して、比較例では、ＣＤモードでは、副蓄電装置１０−２および１０−３について、第２コンバータ１２−２との接続が切換えられて順次使用されるとともに（すなわち、ＣＤモードでの接続切換有）、ＣＳモードでは、主蓄電装置１０−１と最後の選択副蓄電装置である副蓄電装置１０−３とが用いられるものとする（すなわち、ＣＳモードでの切離無）。
【００９１】
比較例では、各蓄電装置のＳＯＣ制御目標は、共通値Ｓ１に設定される。このため、ハイブリッド車両１００は、走行開始（時刻＝０）から、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２の電力を用いてＣＤモードで走行する。接続切換有のＣＤモードにおいては、選択副蓄電装置の電力が、主蓄電装置１０−１の電力よりも優先して使用されるように、主蓄電装置および選択副蓄電装置間の電力分配比（充電電力分配比および放電力分配比）が設定される。
【００９２】
この結果、時刻ｔａにおいて、ＳＯＣ２は、ＳＯＣ１よりも先に、ＳＯＣ制御目標であるＳ１まで低下する。そして、時刻ｔａからは、副蓄電装置１０−２に代えて副蓄電装置１０−３が、選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と接続される。なお、時刻ｔａ時点のＳＯＣ１が、初期値（時刻＝０のとき）とＳ１との中間値となるように、時刻ｔａまでの主蓄電装置および選択副蓄電装置間の電力分配比は設定される。
【００９３】
そして、時刻ｔａからは、ハイブリッド車両１００は、副蓄電装置１０−３の電力を主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用しながら、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３の電力を用いてＣＤモードで走行する。時刻ｔａ以降では、ＳＯＣ１およびＳＯＣ３が、ＳＯＣ制御目標であるＳ１に同時に達するように、電力分配比は設定される。この結果、時刻ｔｂにおいて、ＳＯＣ１およびＳＯＣ３の両方がＳ１まで低下するので、走行モードがＣＤモードからＣＳモードへ移行する。
【００９４】
ＣＳモードが適用される時刻ｔｂ以降では、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３が第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２とそれぞれ接続された状態で、ＳＯＣ１およびＳＯＣ３の各々をＳＯＣ制御目標であるＳ１に維持するように、ハイブリッド車両１００は走行する。
【００９５】
このようにすると、ＣＳモードでは、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３の両方を電力バッファとして使用できる。一方で、各コンバータ１２−１，１２−２を昇圧動作させる必要があるため、電力消費の低減が困難である。
【００９６】
図４には、本実施の形態による電動車両の電源システムの基本的な使用パターンにおける蓄電装置の使用態様が示される。
【００９７】
本実施の形態による電動車両の電源システムでは、少なくとも電源システム１の起動時において、そのときの各蓄電装置の状態、具体的には温度やＳＯＣ、電圧等、あるいは故障状況等に基づいて、副蓄電装置の使用パターンを決定する。使用パターンとしては、上述のように、ＣＳモードでの切離有／無およびＣＤモードでの接続切換有／無が決められる。基本的には、すなわち各蓄電装置に異常がない場合には、ＣＳモードでの切離有、および、ＣＤモードでの接続切換有とするように、使用パターンが決定される。
【００９８】
図４に示される基本的な使用パターンでは、副蓄電装置１０−２，１０−３の各々のＳＯＣ制御目標がＳ０に設定される一方で、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ制御目標は、Ｓ２（Ｓ２＞Ｓ０）に設定される。
【００９９】
したがって、走行開始（時刻＝０）から、ハイブリッド車両１００は、副蓄電装置１０−２の電力を主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用しながら、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２の電力を用いてＣＤモードで走行する。この結果、時刻ｔｃにおいて、ＳＯＣ２は、ＳＯＣ制御目標であるＳ１まで低下する。そして、時刻ｔｃからは、副蓄電装置１０−２に代えて副蓄電装置１０−３が、選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と接続される。なお、時刻ｔｃ時点のＳＯＣ１が、初期値（時刻＝０のとき）と、主蓄電装置のＳＯＣ制御目標であるＳ２との中間値となるように、時刻ｔｃまでの主蓄電装置および選択副蓄電装置間の電力分配比は設定される。
【０１００】
そして、時刻ｔｃからは、ハイブリッド車両１００は、副蓄電装置１０−３の電力を主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用しながら、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３の電力を用いてＣＤモードで走行する。時刻ｔｃ以降では、ＳＯＣ１がＳ２に達するのと、ＳＯＣ３がＳ０に達するのとが同時になるように、電力分配比は設定される。この結果、時刻ｔｄにおいて、ＳＯＣ１がＳ２まで低下するとともに、ＳＯＣ３がＳ２まで低下するので、走行モードがＣＤモードからＣＳモードへ移行する。
【０１０１】
そして、ＣＳモードでは、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から電気的に切離される。したがって、ＣＳモードでは、主蓄電装置１０−１が第１コンバータ１２−１と接続された状態で、ＳＯＣ１をＳ２に維持するように、ハイブリッド車両１００は走行する。
【０１０２】
これにより、第２コンバータ１２−２を停止できるとともに、第１コンバータ１２−１については、電圧固定モード（昇圧動作停止）で動作させることが可能となる。したがって、電源システム１の効率を向上させて、ＣＳモードでの燃費を向上できる。
【０１０３】
さらに、ＣＳモードで唯一使用される主蓄電装置１０−１のＳＯＣ制御目標（Ｓ２）は、図３におけるＳＯＣ制御目標（Ｓ１）よりも高く設定される。これにより、ＣＳモード開始時点における、車両走行に利用可能な蓄電エネルギを確保できる。好ましくは、図３の比較例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｂ）における主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３のＳＯＣの合計と、図４の例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｄ）における主蓄電装置１０−１のＳＯＣとが同等となるように、Ｓ２は設定される。
【０１０４】
一方で、ＣＤモードでのＥＶ走行に使用される各副蓄電装置１０−２，１０−３のＳＯＣ制御目標は、図４での主蓄電装置１０−１のＳＯＣ制御目標（Ｓ２）および、図３での各蓄電装置のＳＯＣ制御目標（Ｓ１）よりも低く設定される。これにより、ＣＤモードで使用される蓄電エネルギを増大できるので、ＥＶ走行距離を伸ばすことができる。
【０１０５】
このようにして、上記基本的な使用パターンにおいて、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３の使用効率を向上させることによって、ＥＶ走行距離の拡大および燃費向上を両立することができる。
【０１０６】
図５には、図４とは異なる使用パターンの一例として、ＣＤモードでの接続切換およびＣＳモードでの切離の両方が無い場合が示される。図５の例では、ＣＤモードおよびＣＳモードを通じて、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２が、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２とそれぞれ固定的に接続される。
【０１０７】
図５に示される使用パターンでは、主蓄電装置１０−１および各副蓄電装置１０−２，１０−３の各々のＳＯＣ制御目標はＳ１（Ｓ０＜Ｓ１＜Ｓ２）に設定される。ただし、副蓄電装置の一方（図５では１０−３）は、ＣＤモードおよびＣＳモードを通じて、第２コンバータ１２−２とは非接続、すなわち、不使用とされる。
【０１０８】
図５を参照して、走行開始（時刻＝０）から、ハイブリッド車両１００は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２の電力を均等に使用しながら、両者の電力を用いてＣＤモードで走行する。この結果、時刻ｔｅにおいて、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２は、ＳＯＣ制御目標であるＳ１まで低下する。そして、時刻ｔｅにおいて、走行モードがＣＤモードからＣＳモードへ移行する。
【０１０９】
時刻ｔｅ以降では、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２が第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２とそれぞれ接続された状態で、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２をＳ１に維持するように、ハイブリッド車両１００は走行する。
【０１１０】
これにより、上記使用パターンにおける、ＣＤモードでのＥＶ走行距離の確保と、ＣＳモード開始時点における車両走行に利用可能な蓄電エネルギを確保とがバランスする様に、ＳＯＣ制御目標を設定できる。
【０１１１】
好ましくは、図５の例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｅ）における主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２のＳＯＣの合計と、図４の例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｄ）における主蓄電装置１０−１のＳＯＣとが同等となるように、Ｓ１およびＳ２は設定される。
【０１１２】
図６には、図４とは異なる使用パターンのさらなる一例として、ＣＤモードでの接続切換有の一方で、ＣＳモードでの切離無とする場合が示される。図６の例では、ＣＤモードでは、副蓄電装置１０−２、１０−３の順に使用され、ＣＤモードでは、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３が使用される。
【０１１３】
図６に示される使用パターンでは、ＣＤモードのみで使用される副蓄電装置（１０−２）のＳＯＣ制御目標がＳ０に設定される一方で、主蓄電装置１０−１の制御目標、ならびに、ＣＤモードおよびＣＳモードの両方で使用される副蓄電装置（１０−３）のＳＯＣ制御目標はＳ１に設定される。
【０１１４】
したがって、走行開始（時刻＝０）から、ハイブリッド車両１００は、副蓄電装置１０−２の電力を主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用しながら、両者の電力を用いてＣＤモードで走行する。この結果、時刻ｔｆにおいて、ＳＯＣ２は、ＳＯＣ制御目標であるＳ１まで低下する。そして、時刻ｔｆからは、副蓄電装置１０−２に代えて副蓄電装置１０−３が、選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と接続される。なお、時刻ｔｆ時点のＳＯＣ１が、初期値（時刻＝０のとき）と、主蓄電装置のＳＯＣ制御目標であるＳ１との中間値となるように、時刻ｔｆまでの主蓄電装置および選択副蓄電装置間の電力分配比は設定される。
【０１１５】
そして、時刻ｔｆからは、ハイブリッド車両１００は、副蓄電装置１０−３の電力を主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用しながら、両者の電力を用いてＣＤモードで走行する。時刻ｔｆ以降では、ＳＯＣ１がＳ１に達するのと、ＳＯＣ３がＳ１に達するのとが同時になるように、電力分配比は設定される。この結果、時刻ｔｇにおいて、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２がＳ１まで低下するので、走行モードがＣＤモードからＣＳモードへ移行する。
【０１１６】
そして、ＣＳモードでは、副蓄電装置１０−３が第２コンバータ１２−２に接続された状態のまま、ハイブリッド車両１００は、ＳＯＣ１およびＳＯＣ２の両方を、ＳＯＣ制御目標であるＳ１に維持するように走行する。
【０１１７】
これにより、ＣＤモードでのみ使用される副蓄電装置の蓄電装置エネルギを積極的に使用することによってＥＶ走行距離を伸ばすとともに、ＣＳモード開始時点における車両走行に利用可能な蓄電エネルギを確保できる。
【０１１８】
好ましくは、図６の例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｇ）における主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３のＳＯＣの合計と、図４の例でのＣＳモード開始時（時刻ｔｄ）における主蓄電装置１０−１のＳＯＣとが同等となるように、Ｓ１およびＳ２は設定される。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態による電動車両の電源システムでは、各蓄電装置の状態に応じて決められる副蓄電装置の使用パターンを考慮して、それぞれの蓄電装置に別個のＳＯＣ制御目標が適切に設定される。具体的には、ＣＳモード開始時点で使用可能な蓄電エネルギを確保した上で、ＣＤモードで使用する蓄電エネルギをできるだけ多くするように、それぞれの蓄電装置のＳＯＣ制御目標は定められる。
【０１２０】
次に、図７〜図１０を用いて、電力分配比の設定およびこれに従った充放電制御を説明する。
【０１２１】
図７には、ＥＣＵ２２による、電力分配比の設定および電力分配比に従った充放電制御のための制御構成を説明する機能ブロック図が示される。なお、図７を始めとする各機能ブロック図に記載された各ブロックについては、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）をＥＣＵ２２内に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってＥＣＵ２２がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。
【０１２２】
図７を参照して、ＥＣＵ２２は、ＳＯＣ算出部５２と、走行モード制御部５４と、ＳＯＣ制御目標設定部５５と、副蓄電装置の接続制御部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、切換部６２と、指令生成部６４と、駆動信号生成部６６とを含む。
【０１２３】
ＳＯＣ算出部５２は、主に電流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の残容量推定値であるＳＯＣ１を算出する。また、ＳＯＣ算出部５２は、主に電流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の残容量推定値であるＳＯＣ２を算出する。さらに、ＳＯＣ算出部５２は、主に電流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の残容量推定値であるＳＯＣ３を算出する。図示しない温度センサによる各蓄電装置の温度検出値をＳＯＣ１〜ＳＯＣ３の推定に反映してもよい。なお、ＳＯＣの算出手法については、種々の公知の手法を用いることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１２４】
ＳＯＣ制御目標設定部５５は、ＣＳモードでの接続切離有／無およびＣＤモードでの接続切換有／無を示す使用パターンに従って、図４〜図６で説明したように、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３のそれぞれのＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３を設定する。
【０１２５】
走行モード制御部５４は、基本的には、ＳＯＣ算出部５２によって算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３とＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３との比較に基づいて、車両の走行モードを制御する。たとえば、使用パターンに照らしてＣＤモードで使用される蓄電装置のＳＯＣが全てＳＯＣ制御目標まで低下するまでの期間はＣＤモードが選択される一方で、以降の期間ではＣＳモードが選択される。
【０１２６】
さらに、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を走行モードの制御に反映する。具体的には、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、ＳＯＣ比較に基づくＣＤモードの選択中であっても、走行モードをＣＳモードとする。走行モード制御部５４は、走行モードをＣＤモードとする。走行モード制御部５４は、ＣＤモードおよびＣＳモードのいずれが選択されているかを示す信号ＭＤを出力する。
【０１２７】
接続制御部５６は、ＳＯＣ算出部５２によって算出されたＳＯＣ２，ＳＯＣ３と、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ２，Ｓｒ３と、使用パターンとに従って、接続部１８の開閉器ＲＹ１、ＲＹ２のオン／オフを制御するための制御信号ＳＷを生成する。
【０１２８】
制御信号ＳＷは、ＣＤモードでは、接続切換有の使用パターンのときには、ＳＯＣ２またはＳＯＣ３と、Ｓｒ２またはＳｒ３との比較に基づいて、第２コンバータ１２−２と接続される選択副蓄電装置を、副蓄電装置１０−２，１０−３の間で切換えるように生成される。一方、接続切換無のときには、ＣＤモードを通じて、副蓄電装置１０−２および１０−３の一方を、第２コンバータ１２−２と固定的に接続する。
【０１２９】
制御信号ＳＷは、ＣＳモードでは、切離有の使用パターンのときには、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方を第２コンバータ１２−２から切離すように生成される。一方、切離無の使用パターンのときには、ＣＳモードへの移行時における選択副蓄電装置を、ＣＳモードにおいても第２コンバータ１２−２と接続するように、制御信号ＳＷを生成する。
【０１３０】
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ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３、電源システム１への要求パワーＰｓ、および接続制御部の制御信号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。
【０１３１】
図８，図９は、図７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手法を説明するための図である。
【０１３２】
図８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手法を説明するための図であり、図９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手法を説明するための図である。
【０１３３】
なお、図８では、一例として、接続切換有のＣＤモードにおいて、副蓄電装置１０−２が選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合において、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ１（現在値Ｓ１）と、副蓄電装置１０−２のＳＯＣ２（現在値Ｓ２）とが、目標値ＴＬに同時に達するように、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を均衡させて低下させるケースが示される。
【０１３４】
図８を参照して、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、接続制御部５６からの制御信号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副蓄電装置を判断することができる。
【０１３５】
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、主蓄電装置１０−１について、目標値ＴＬにＳＯＣ１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。
【０１３６】
Ｒ１＝Ａ（Ｓ１−ＴＬ）  …（１）
ここで、Ａは、主蓄電装置１０−１の容量を示す。
【０１３７】
同様に、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、副蓄電装置１０−２（使用中）についてＳＯＣ２が目標値ＴＬに達するまでの放電余裕電力量Ｒ２、および副蓄電装置１０−３についてＳＯＣ３が目標値ＴＬに達するまでの放電余裕電力量Ｒ３を次式によって算出する。
【０１３８】
Ｒ２＝Ｂ１（Ｓ２−ＴＬ）  …（２）
Ｒ３＝Ｂ２（Ｓ３−ＴＬ）  …（３）
ここで、Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ副蓄電装置１０−２および１０−３の容量を示す。
【０１３９】
そして、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２（または、副蓄電装置１０−３）の電力分配比をＲ１：（Ｒ２＋Ｒ３）として算出する。
【０１４０】
すなわち、順次使用される予定の副蓄電装置１０−２，１０−３が等価的に一つの蓄電部と見做され、最終的には、主蓄電装置１０−１と、副蓄電装置１０−２および１０−３から成る蓄電部とが、同時に目標値ＴＬに達するように電力分配比が算出される。
【０１４１】
なお、図８では、理解を容易にするために、目標値ＴＬを各蓄電装置で同じ値としているが、ＳＯＣ制御目標に従って、蓄電装置毎に目標値ＴＬを別個に設定しても、（１）〜（３）式に従って、同様に電力分配比を求めることが可能である点を確認的に記載する。
【０１４２】
また、ＣＤモードでの接続切換無のときには、第２コンバータ１２−２と接続されることがなく、固定的に不使用とされる副蓄電装置については、放電余裕電力量および充電電力量を零とすれば、同様に、電力分配比を決定できる。
【０１４３】
図９では、選択副蓄電装置のＳＯＣと主蓄電装置とのＳＯＣが、上限値ＴＨに向けて均衡して上昇するように、電力分配比を設定するケースが示される。図９の例では、副蓄電装置１０−３が選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている。そして、ＳＯＣ１の現在値はＳ１であり、ＳＯＣ３の現在値はＳ３である。
【０１４４】
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、主蓄電装置１０−１について、上限値ＴＨにＳＯＣ１が達するまでの主蓄電装置１０−１の充電余裕電力量Ｃ１を次式によって算出する。たとえば、上限値ＴＨは、許容充電電力（Ｗｉｎ）が制限されるＳＯＣ値に対応して設定される。
【０１４５】
Ｃ１＝Ａ（ＴＨ−Ｓ１）  …（４）
同様に、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、使用中の副蓄電装置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。
【０１４６】
Ｃ３＝Ｂ２（ＴＨ−Ｓ３）  …（５）
そして、ＣＤモード用電力分配比算出部５８は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置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、主蓄電装置１０−１と使用中の副蓄電装置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。
【０１４７】
なお、副蓄電装置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。
【０１４８】
再び図７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ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３、要求パワーＰｓ、および制御信号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。
【０１４９】
図１０は、図７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手法を説明するための図である。図８の例では、切離無の使用パターンが適用されて、ＣＳモードにおいて、副蓄電装置１０−２が第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合が示されている。
【０１５０】
ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、制御信号ＳＷに基づいて、副蓄電装置１０−２，１０−３のいずれが第２コンバータ１２−２に電気的に接続されているかを判断することができる。
【０１５１】
図１０を参照して、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ１と副蓄電装置１０−２のＳＯＣ２とを維持するように電力分配比を算出する。具体的には、ＳＯＣ１（現在値Ｓ１）およびＳＯＣ２（現在値Ｓ２）が、ＣＤモードからＣＳモードへの移行時の値Ｓ１ＬおよびＳ２Ｌ（ＳＯＣ制御目標Ｓｒ１，Ｓｒ２の設定値に相当）よりも低下すると、駆動力発生部２（図１）は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２の充電電力を発生するように制御される。具体的には、エンジン３６が発生する動力を用いて第１ＭＧ３２−１が発電することにより、第１蓄電装置１０−１および第２蓄電装置１０−２へ電力が供給される。
【０１５２】
ここで、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、たとえば、主蓄電装置１０−１の容量Ａと使用中の副蓄電装置１０−２の容量Ｂ１との比を電力分配比（充電分配比）として算出する。
【０１５３】
一方、ＳＳＯＣ１（現在値Ｓ１）およびＳＯＣ２（現在値Ｓ２）、ＣＤモードからＣＳモードへの移行時の値Ｓ１ＬおよびＳ２Ｌよりも上昇すると、充電電力を発生するためのエンジン出力は零とされる。したがって、車両加速等の駆動力発生のためのエンジン出力が不要であれば、エンジン３６は停止する。これにより、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２から電力が放出される。このときも、ＣＳモード用電力分配比算出部６０は、たとえば、主蓄電装置１０−１の容量Ａと使用中の副蓄電装置１０−２の容量Ｂ１との比を電力分配比（放電分配比）として算出する。
【０１５４】
これにより、ＣＳモードにおいて、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ１および使用される副蓄電装置１０−２のＳＯＣ２を、それぞれＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ（すなわちＳＯＣ制御目標）に維持するように充放電制御を行なうことができる。
【０１５５】
なお、切離有の使用パターンが適用されている場合には、要求パワーＰｓの全てが主蓄電装置１０−１の充放電に用いられるので、電力分配比の演算は不要である。
【０１５６】
再び図５を参照して、切換部６２は、走行モード制御部５４から受ける信号ＭＤがＣＤモードを示すとき、ＣＤモード用電力分配比算出部５８から受ける電力分配比を指令生成部６４へ出力する。一方、切換部６２は、走行モード制御部５４から受ける信号ＭＤがＣＳモードを示すとき、ＣＳモード用電力分配比算出部６０から受ける電力分配比を指令生成部６４へ出力する。
【０１５７】
指令生成部６４は、切換部６２から受ける電力分配比をＤ１：Ｄ２とすると、第２コンバータ１２−２に接続される選択副蓄電装置の充放電電力の目標値を示す目標電力ＰＲを要求パワーＰｓに基づいて次式によって算出する。
【０１５８】
ＰＲ＝Ｐｓ×Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２）  …（６）
ここで、ＣＤモードにおける放電時は、接続切換有の使用パターンのときには、Ｄ１：Ｄ２＝Ｒ１：（Ｒ２＋Ｒ３）であるが、接続切換無の使用パターンのときには、ＣＤモードを通じて不使用となる副蓄電装置に対応するＲ２またはＲ３を零に固定するので、Ｄ１：Ｄ２＝Ｒ１：Ｒ２または、Ｄ１：Ｄ２＝Ｒ１：Ｒ３とされる。
【０１５９】
一方、ＣＤモードにおける充電時は、主蓄電装置１０−１と、選択副蓄電装置である副蓄電装置１０−２または１０−３の間で、Ｄ１：Ｄ２＝Ｃ１：Ｃ２または、Ｄ１：Ｄ２＝Ｃ１：Ｃ３となる。
【０１６０】
また、ＣＳモード時は、切離無の使用パターンのときには、主蓄電装置１０−１と、選択副蓄電装置である副蓄電装置１０−２または１０−３の間で、容量比に従って、Ｄ１：Ｄ２＝Ａ：Ｂ１または、Ｄ１：Ｄ２＝Ａ：Ｂ２となる。また、切離有の使用パターンのときには、要求パワーＰｓの全てが主蓄電装置１０−１の充放電に用いられる。
【０１６１】
また、指令生成部６４は、電圧Ｖｈの目標電圧ＶＲを設定する。ここで、副蓄電装置１０−２．１０−３のいずれかが第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合には、電圧Ｖｈを電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値より高くする必要がある。すなわち、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値よりも高い電圧が、電圧Ｖｈの下限電圧とされる。
【０１６２】
さらに、ＭＧ制御の観点からも、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の動作状態に応じて、電圧Ｖｈの要求値（要求電圧）が設定される。
【０１６３】
したがって、指令生成部６４は、副蓄電装置１０−２，１０−３のいずれかが第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合には、ＭＧ制御面からの要求電圧と、下限電圧との高い方を、目標電圧ＶＲに設定する。一方で、指令生成部６４は、副蓄電装置１０−２．１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から電気的に切離されている場合には、下限電圧を考慮する必要がなくなるので、要求電圧に従って目標電圧ＶＲを設定する。
【０１６４】
なお、指令生成部６４は、制御信号ＳＷに基づいて、全ての副蓄電装置が第２コンバータ１２−２から切離されているか否かを判断することができる。また、ＭＧ制御からの要求電圧は、ＥＣＵ４０にて算出することができる。
【０１６５】
駆動信号生成部６６は、電圧Ｖｈ，Ｖｂ１〜Ｖｂ３および電流Ｉｂ２，Ｉｂ３の各検出値、指令生成部６４からの目標電圧ＶＲおよび目標電力ＰＲ、ならびに制御信号ＳＷ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を後述の手法により生成する。そして、駆動信号生成部６６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へ出力する。
【０１６６】
図１１は、設定された電力分配比に従った充放電制御を実行する駆動信号生成部６６（図５）の詳細な機能ブロック図である。
【０１６７】
図１１を参照して、駆動信号生成部６６は、第１コンバータ１２−１を制御するための第１制御部７０−１と、第２コンバータ１２−２を制御するための第２制御部７０−２とを含む。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
変調部７８−１は、減算部７６−１から出力されるデューティ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。なお、ＣＳモードにおいて、主蓄電装置１０−１の出力電圧Ｖｂ１を昇圧不要であるとき（ＶＲ＝Ｖｂ１）には、第１コンバータ１２−１を電圧固定モードで動作させるように、駆動信号ＰＷＣ１が生成される。
【０１７２】
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、切換スイッチ８２，８４とを含む。
【０１７３】
切換スイッチ８２は、制御信号ＳＷに基づいて、副蓄電装置１０−２が選択副蓄電装置であるときには電圧Ｖｂ２の検出値を除算部８０へ出力する一方で、副蓄電装置１０−２が選択副蓄電装置であるときには電圧Ｖｂ３の検出値を除算部８０へ出力する。そして、除算部８０は、切換スイッチ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。
【０１７４】
切換スイッチ８４は、制御信号ＳＷに基づいて、副蓄電装置１０−２が選択副蓄電装置であるときには電流Ｉｂ２の検出値を減算部７２−２へ出力する一方で、副蓄電装置１０−２が選択副蓄電装置であるときには電流Ｉｂ３の検出値を減算部７２−２へ出力する。そして、減算部７２−２は、切換スイッチ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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
減算部７６−２は、電圧Ｖｂ２／目標電圧ＶＲで示される第２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、第２コンバータ１２−２の理論昇圧比に基づくＦＦ補償項である。
【０１７７】
変調部７８−２は、減算部７６−２から出力されるデューティ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を第２コンバータ１２−２へ出力する。
【０１７８】
このようにして、ＣＤモード用電力分配比算出部５８またはＣＳモード用電力分配比算出部６０によって設定された電力分配比に従って、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置（１０−２または１０−３）の充放電を制御することができる。
【０１７９】
したがって、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムでは、副蓄電装置の使用パターンを考慮して設定された、それぞれの蓄電装置のＳＯＣ制御目標に従って、ＣＤモードおよびＣＳモードでの各蓄電装置のＳＯＣ推移を制御できる。上述のように、それぞれの蓄電装置のＳＯＣ制御目標は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３の使用効率を向上させるように設定されているので、ハイブリッド車両１００では、ＥＶ走行距離の拡大および燃費向上を両立することができる。
【０１８０】
次に、本実施の形態による電動車両の電源システムにおける充放電制御を実現するための、ＥＣＵ２２による制御処理手順をフローチャートを用いて説明する。
【０１８１】
図１２には、電源システム１の起動時に実行される、各蓄電装置のＳＯＣ制御目標の設定処理手順が示される。
【０１８２】
図１２に示したフローチャートは、少なくとも電源システム１の起動時に実行される。さらに、当初の使用パターンの変化が余儀なくされるような異常が発生したときに、図１３の制御処理を再度実行するようにしてもよい。
【０１８３】
図１２を参照して、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１００により、各蓄電装置１０−１〜１０−３の状態を確認する。たとえば、蓄電装置の温度、ＳＯＣ等の状態や、異常有無がステップＳ１００により確認される。
【０１８４】
さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で確認された各蓄電装置の状態に基づいて、蓄電装置の使用パターンを決定する。上述のように、各蓄電装置１０−１〜１０−３に異常がなく通常使用が可能な場合には、通常パターンとして、ＣＤモードでは接続切換有、ＣＳモードでの切離有とした使用パターン（ａ）が適用される。
【０１８５】
一方、極低温時等、蓄電装置全体での入出力電力の確保が困難である場合には、ＣＳモードでの切離無とする使用パターン（ｂ），（ｃ）が適用される。さらに、その他の条件に基づいて、ＣＤモードでの接続切換無の使用パターン（ｂ）と、ＣＤモードでの接続切換有の使用パターン（ｃ）とが選択される。
【０１８６】
さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１２０により、ステップＳ１１０で決定された使用パターンに従って、蓄電装置１０−１〜１０−３のそれぞれのＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３を決定する。具体的には、使用パターン（ａ）では、図４に示すように、Ｓｒ１＝Ｓ２に設定される一方で、Ｓｒ２＝Ｓｒ３＝Ｓ０に設定される。これに対して、使用パターン（ｂ）では、図５に従ってＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３が設定され、使用パターン（ｃ）では図６に従って、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３が設定される。すなわち、ステップＳ１２０の処理は、図７のＳＯＣ制御目標設定部５５の機能に対応する。
【０１８７】
図１４には、図１３に従って設定されたＳＯＣ制御目標に従う蓄電装置１０−１〜１−３の充放電制御の処理手順が示される。図１４に示した制御処理は、電源システム１の作動中に、所定周期で繰返し実行される。
【０１８８】
図１４を参照して、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２００では、各蓄電装置１０−１〜１０−３の状態検出値（電圧・電流・温度等）に基づいて、ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３を算出する。すなわち、ステップＳ２００による処理は、図７のＳＯＣ算出部５２の機能に対応する。
【０１８９】
さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１０では、ステップＳ１３０（図１３）で設定されたＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３と、ステップＳ２００で算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３との比較に基づいて、走行モードをＣＤモード／ＣＳモードのいずれかに決定する。なお、上述のように、ＣＤキャンセルスイッチ２４（図１）へ入力された運転者の指定を優先的に反映して、走行モードを選択してもよい。すなわち、ステップＳ２１０の処理は、図７の走行モード制御部５４の機能に対応する。
【０１９０】
さらに、各走行モードでの使用パターンに従って、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２のオン／オフが制御されて、副蓄電装置１０−２，１０−３と第２コンバータ１２−２との間の接続が制御される。
【０１９１】
ＥＣＵ２２は、ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で決定された走行モードがＣＤモードであるかどうかを判定する。そしてＣＤモードの選択時（Ｓ２２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２３０に処理を進めて、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３に基づき、図８，９で例示したように、各蓄電装置の放電／充電余裕電力量を算出する。さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２４０では、ステップＳ２３０で算出された放電／充電余裕電力量に基づき、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置（１０−２または１０−３）の間での電力分配比を設定する。上述のように電力分配比は、放電電力分配比と、充電電力分配比とが別個に設定される。すなわち、ステップＳ２３０，Ｓ２４０の処理は、図７のＣＤモード用電力分配比算出部５８の機能に対応する。
【０１９２】
一方、ＣＳモードの選択時（Ｓ２２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２５０に処理を進めて、各蓄電装置、具体的には主蓄電装置とそのＳＯＣ制御目標の差、あるいは主蓄電装置および副蓄電装置のＳＯＣとそれぞれのＳＯＣ制御目標との差に基づいて、電力分配比を設定する。すなわち、ステップＳ２５０の処理は、図７のＣＳモード用電力分配比算出部６０の機能に対応する。
【０１９３】
上述のように、ＣＳモードでは、主蓄電装置１０−１または使用される副蓄電装（１０２あるいは１０−３）のＳＯＣがＳＯＣ制御目標よりも低い場合には、必要に応じて充電要求が生成される。これに応じて、エンジン３６の出力による第１ＭＧ３２−１の発電電力によって、蓄電装置が充電されることになる。
【０１９４】
ＥＣＵ２２は、ステップＳ２６０では、ステップＳ２４０またはＳ２５０で設定された電力分配比に従って充放電制御が実行されるように、第１コンバータ１２−１の制御指令あるいは、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２の制御指令を生成する。そして、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２７０により、ステップＳ２６０で生成された制御指令に従って、コンバータ１２−１、あるいは、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２でのスイッチング、すなわちスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する。
【０１９５】
このように、図１３および図１４に従った制御処理をＥＣＵ２２で実行することによっても、図４〜図１１で説明したのと同様に、蓄電装置１０−１〜１０−３の充放電を制御することができる。
【０１９６】
以上説明したように本実施の形態による電動車両の電源システムでは、蓄電装置毎に別個のＳＯＣ制御目標が、各蓄電装置の状態に応じて決められる副蓄電装置の使用パターンに応じて適切に設定される。特に、Ｓモード開始時点で使用可能な蓄電エネルギを確保した上で、ＣＤモードで使用する蓄電エネルギをできるだけ多くするように、使用パターンに対応させて各蓄電装置のＳＯＣ制御目標は定められる。
【０１９７】
したがって、副蓄電装置１０−２，１０−３の蓄電エネルギを有効に活用してＣＤモードでの走行距離を伸ばすとともに、ＣＳモードでは、内燃機関の動作点を高効率領域に限定するような車両制御の自由度を担保するための蓄電エネルギの余裕を確保することができる。したがって、蓄電装置全体の使用効率を向上させることによって、ＥＶ走行距離の拡大および燃費向上を両立することができる。
【０１９８】
なお、上記の実施の形態では、副蓄電装置が２個配置された構成を例示したが、副蓄電装置については３個以上配置してもよい。また、ＣＤモード（接続切換有）における複数個の副蓄電装置の使用順序についても任意である。なお、副蓄電装置が３個以上配置された構成におけるＳＯＣ制御目標は、上記と同様に考慮して、下記のように設定することができる。すなわち、図４の使用パターン（ＣＤ接続切換有、ＣＳ切離有）では、各副蓄電装置のＳＯＣ制御目標はＳ０に設定され、図５の使用パターン（ＣＤ接続切換無、ＣＳ切離無）では、使用される１個の副蓄電装置についてＳＯＣ制御目標はＳ１に設定される。さらに、図６の使用パターン（ＣＤ接続切換有、ＣＳ切離無）では、ＣＤモードのみで使用される各副蓄電装置ＳＯＣ制御目標がＳ０に設定される一方で、ＣＤモードおよびＣＳモードの両方で使用される副蓄電装置のＳＯＣ制御目標はＳ１に設定される。
【０１９９】
また、上記の実施の形態では、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、選択副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。
【０２００】
また、上記の実施の形態では、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、必要に応じて、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。
【０２０１】
さらに、上記の実施の形態では、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の数は、２つに限定されるものではない。
【０２０２】
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、本発明は、車両走行中に蓄電装置の充電電力を発生可能な機構が搭載されていれば、図１以外のパワートレーン構成を有するハイブリッド車両へも適用可能である。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等にもこの発明は適用可能である。あるいは、燃料電池を発電機構として搭載した燃料電池車にも適用可能である。たとえば、燃料電池車では、外部充電による蓄電エネルギによって走行するＣＤモードと、燃料電池によって発電するＣＳモードとの間で、上記と同様の走行モード制御を行なうことができる。すなわち、本発明が適用される電動車両は、実施の形態に例示したハイブリッド車両に限定されるものではなく、上記の車両群を包括するものである。
【０２０３】
なお、上記において、第２ＭＧ３２−２は、この発明における「電動機」の一実施例に対応し、第１ＭＧ３２−１は、この発明における「発電機構」の一実施例に対応する。また、充電器２６および車両インレット２７は、この発明における「外部充電部」の一実施例に対応する。さらに、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の電圧変換器」および「第２の電圧変換器」の一実施例に対応する。また、蓄電装置１０−１は、この発明における「主蓄電装置」の一実施例に対応し、蓄電装置１０−２，１０−３は、この発明における「複数の副蓄電装置」の一実施例に対応する。さらに、ＳＯＣ算出部５２は、この発明における「充電状態算出部」の一実施例に対応し、ＳＯＣ制御目標設定５５は、この発明における「制御目標設定部」の一実施例に対応する。
【０２０４】
また、図１２のＳ１１０およびＳ１２０は、この発明における「決定するステップ」および「設定するステップ」の一実施例にそれぞれ対応する。さらに、図１３のＳ２００およびＳ２１０は、この発明における「算出するステップ」および「選択するステップ」の一実施例にそれぞれ対応する。
【０２０５】
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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置を有する電源システム、ならびに、車両走行中に蓄電装置の充電電力を発電する機構を搭載した電動車両に適用できる。
【符号の説明】
【０２０７】
１  電源システム、２  駆動力発生部、１０−１  蓄電装置、１０−２，１０−３  副蓄電装置、１２−１  コンバータ（主蓄電装置）、１２−２  コンバータ（副蓄電装置）、１４−１，１４−２，１４−３  電流センサ、１６−１．１６−２，１６−３，２０  電圧センサ、１８  接続部、２２  ＥＣＵ（電源システム）、２４  ＣＤキャンセルスイッチ、２６  充電器（外部充電）、２７  車両インレット、２８  外部電源、３０−１，３０−２  インバータ、３４  動力分割装置、３６  エンジン、３８  駆動輪、４２−１  チョッパ回路、５２  ＳＯＣ算出部、５４  走行モード制御部、５５  ＳＯＣ制御目標設定部、５６  接続制御部、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  切換部、６４  指令生成部、６６  駆動信号生成部、７０−１，７０−２  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  切換スイッチ、１００  ハイブリッド車両、Ｃ  平滑コンデンサ、ＣＳ  信号（キャンセルスイッチ）、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ  ダイオード、Ｉｂ１〜Ｉｂ３  電流（蓄電装置）、ＩＲ  目標電流、Ｌ１  インダクタ、ＬＮ１Ａ  電源ライン、ＬＮ１Ｂ  配線、ＬＮ１Ｃ  接地ライン、ＭＤ  信号（走行モード）、ＭＮＬ  接地ライン、ＭＰＬ  給電ライン、ＮＬ１  負極線、ＰＬ１  正極線、ＰＲ  目標電力、Ｐｓ  要求パワー（電源システムに対する）、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２  駆動信号（コンバータ）、ＰＷＣ１Ａ，ＰＷＣ１Ｂ  駆動信号（上アーム素子、下アーム素子）、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ  電力用半導体スイッチング素子、ＲＹ１，ＲＹ２  開閉器、Ｓ１，Ｓ２  ＳＯＣ現在値、Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ  ＳＯＣ値（ＣＳモード移行時点）、Ｓｒ１〜Ｓｒ３  ＳＯＣ制御目標、ＳＷ  制御信号、ＴＨ  ＳＯＣ上限値（ＣＤモード充電時）、ＴＬ  ＳＯＣ目標値（ＣＤモード放電時）、Ｖｂ１〜Ｖｂ３  電圧（蓄電装置）、Ｖｈ  電圧（給電ライン）、ＶＲ  目標電圧（Ｖｈ）。
【図１】
2010143281.tif 000003
【図２】
2010143281.tif 000004
【図３】
2010143281.tif 000005
【図４】
2010143281.tif 000006
【図５】
2010143281.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010143281.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010143281.tif 000011
【図１０】
2010143281.tif 000012
【図１１】
2010143281.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムであって、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するように構成された充電状態算出部（５２）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成された走行モード制御部（５４）と、
前記第１および前記第２の走行モードの各々における前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間の接続態様を規定する複数の使用パターンのうちの選択された使用パターンに従って、前記複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）のオンオフを制御するように構成された接続制御部（５６）と、
前記選択された使用パターンに従って、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）を別個に設定する制御目標設定部（５５）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１および前記第２の走行モードの各々において、前記使用パターンに従って前記複数の開閉器のオンオフを制御し、
前記走行モード制御部は、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択し、
前記制御目標設定部は、前記複数の使用パターンの間で、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記制御目標のうちの少なくとも１つを変化させる、電動車両の電源システム。
【請求項２】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときには、前記主蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項３】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときには、前記主蓄電装置の前記制御目標を、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する使用パターンが選択されたときの当該制御目標の値（Ｓ１）よりも高い値（Ｓ２）に設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項４】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第１および前記第２の走行モードを通じて、前記複数の副蓄電装置のうちの１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と固定的に接続する使用パターンが選択されたときに、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の前記制御目標の各々を第１の値（Ｓ１）に設定し、
前記第１の値は、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときの、各前記副蓄電装置の前記制御目標である第２の値（Ｓ０）と、前記主蓄電装置の前記制御目標である第３の値（Ｓ２）との中間値である、請求の範囲第２項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項５】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの最後の副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と継続的に接続する使用パターンが選択されたときに、前記主蓄電装置および前記最後の副蓄電装置の前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定し、かつ、それ以外の各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値よりも低い第２の値（Ｓ０）に設定する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項６】
前記制御目標設定部（５５）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する第１の使用パターンが選択されたときに、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の各前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す第２の使用パターンが選択されたときには、各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より低い第２の値（Ｓ０）に設定し、かつ、前記主蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より高い第３の値（Ｓ２）に設定し、
前記第１から前記第３の値は、前記第２の走行モードの開始時点における、前記第１の使用パターンでの前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の残容量の合計と、前記第２の使用パターンでの前記主蓄電装置の残容量とが同等となるように決められる、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源システム。
【請求項７】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムであって、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するように構成された充電状態算出部（５２）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するように構成された走行モード制御部（５４）と、
前記主蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定するように構成された制御目標設定部（５５）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された１つと前記第２の電圧変換器との間を接続する一方で、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器と切離すように、前記複数の開閉器を制御し、
前記走行モード制御部は、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両の電源システム。
【請求項８】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）とを備え、
前記制御方法は、
前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードの各々における前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間の接続態様を規定する複数の使用パターンのうちの１つを、各前記副蓄電装置の状態に応じて選択するステップ（Ｓ１１０）と、
選択された前記使用パターンに従って、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量の制御目標（Ｓｒ１〜Ｓｒ３）を別個に設定するステップ（Ｓ１２０）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するステップ（Ｓ２００）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記第１の走行モードと前記第２の走行モードとの一方を選択するステップ（Ｓ２１０）とを備え、
前記複数の開閉器のオンオフは、前記第１および前記第２の走行モードの各々において、選択された前記使用パターンに従って制御され、
前記選択するステップは、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択し、
前記設定するステップは、前記複数の使用パターンの間で、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記制御目標のうちの少なくとも１つを変化させる、電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項９】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときには、前記主蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１０】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときには、前記主蓄電装置の前記制御目標を、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する使用パターンが選択されたときの当該制御目標の値（Ｓ１）よりも高い値（Ｓ２）に設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１１】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第１および前記第２の走行モードを通じて、前記複数の副蓄電装置のうちの１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と固定的に接続する使用パターンが選択されたときに、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の前記制御目標の各々を第１の値（Ｓ１）に設定し、
前記第１の値は、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す使用パターンが選択されたときの、各前記副蓄電装置の前記制御目標である第２の値（Ｓ０）と、前記主蓄電装置の前記制御目標である第３の値（Ｓ２）との中間値である、請求の範囲第９項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１２】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの最後の副蓄電装置を前記第２の電圧変換器と継続的に接続する使用パターンが選択されたときに、前記主蓄電装置および前記最後の副蓄電装置の前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、それ以外の各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値よりも低い第２の値（Ｓ０）に設定する、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記設定するステップ（Ｓ１２０）は、前記第２の走行モードにおいて前記複数の副蓄電装置のうちの１つを前記第２の電圧変換器と接続する第１の使用パターンが選択されたときには、前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の各前記制御目標を第１の値（Ｓ１）に設定する一方で、前記第１の走行モードでは前記複数の副蓄電装置のうちの１つを順次前記第２の電圧変換器と接続するとともに、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器から切離す第２の使用パターンが選択されたときには、各前記副蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より低い第２の値（Ｓ０）に設定するとともに、前記主蓄電装置の前記制御目標を前記第１の値より高い第３の値（Ｓ２）に設定し、
前記第１から前記第３の値は、前記第２の走行モードの開始時点における、前記第１の使用パターンでの前記主蓄電装置および前記１つの副蓄電装置の残容量の合計と、前記第２の使用パターンでの前記主蓄電装置の残容量とが同等となるように決められる、請求の範囲第８項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
【請求項１４】
動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
再充電可能な主蓄電装置（１０−１）と、
前記電動機および前記発電機構と電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
前記複数の副蓄電装置と前記給電ラインとの間に設けられ、前記複数の副蓄電装置のうちの１つと前記給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
前記複数の副蓄電装置と前記第２の電圧変換器との間にそれぞれ設けられた複数の開閉器（ＲＹ１，ＲＹ２）を制御するように構成された接続制御部（５６）と、
車両外部の電源によって前記主蓄電装置および各前記副蓄電装置を充電するように構成された外部充電部（２６，２７）とを備え、
前記制御方法は、
前記電源システムの起動時に、前記主蓄電装置の残容量の制御目標（Ｓｒ１）を、各前記副蓄電装置の残容量の前記制御目標（Ｓｒ２，Ｓｒ３）よりも高く設定するステップ（Ｓ１２０）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの状態検出値に基づいて、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するステップ（Ｓ２００）と、
前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置のそれぞれの前記残容量推定値に基づいて、前記電動車両の蓄電エネルギを維持せずに当該蓄電エネルギを優先的に用いて走行する第１の走行モードと、前記発電機構を用いて前記蓄電エネルギを一定範囲に維持する第２の走行モードとの一方を選択するステップ（Ｓ２１０）とを備え、
前記接続制御部は、前記第１の走行モードでは、前記複数の副蓄電装置のうちの、順次選択された１つと前記第２の電圧変換器との間を接続する一方で、前記第２の走行モードでは前記複数の副蓄電装置の各々を前記第２の電圧変換器と切離すように、前記複数の開閉器を制御し、
前記選択するステップは、前記主蓄電装置および前記複数の副蓄電装置の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は前記第１の走行モードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２の走行モードを選択する、電動車両の電源システムの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
開発されている。なお、前者の走行モードは、蓄電装置の充電電力を発生するためにエンジンが作動することから「ＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）モード」と呼ばれたり、蓄電装置に充電されている蓄電エネルギが維持されることから「ＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ）モード」と呼ばれたりする（以下、本明細書では「ＣＳモード」と称する）。また、後者の走行モードは、主に電動機のみで走行するので「ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）モード」と呼ばれたり、蓄電エネルギが減少することから「ＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｅｐｌｅｔｉｎｇ）モード」と称されたりする（以下、本明細書では「ＣＤモード」と称する）。
［０００７］
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、車載蓄電装置の蓄電エネルギによって走行可能な距離を長くするために、複数個の蓄電装置（バッテリ）を並列接続した構成が、たとえば特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）に記載されている。
［０００８］
特許文献１に記載された構成では、各蓄電装置について残容量に応じて充電許容量および放電許容量を算出するとともに、算出された充電許容量および放電許容量に基づいて複数の蓄電装置間での充電分配比および放電分配比が決定される。そして、決定された分配比に従って各蓄電装置の充放電が制御されるので、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可能となる。
［０００９］
また、特開２００８−１６７６２０号公報（特許文献２）には、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを搭載した車両において、主蓄電装置に対応するコンバータと、複数の副蓄電装置により共有されるコンバータとを設ける電源装置の構成が記載されている。この構成によれば、コンバータの数を抑制しつつ蓄電可能なエネルギを増やすことができる。
［００１０］
特許文献２に記載された構成では、複数の副蓄電装置のうちの１つが選択的にコンバータと接続されて、主蓄電装置および選択副蓄電装置によって、車両駆動用電動機の駆動電力が供給される。このような電源装置では、使用中の副蓄電装置のＳＯＣが低下すると、新たな副蓄電装置とコンバータとを接続するようにして、複数個の副蓄電装置を順次使用することによって、蓄
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ターン（ｂ）と、ＣＤモードでの接続切換有の使用パターン（ｃ）とが選択される。
［０１８６］
さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１２０により、ステップＳ１１０で決定された使用パターンに従って、蓄電装置１０−１〜１０−３のそれぞれのＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３を決定する。具体的には、使用パターン（ａ）では、図４に示すように、Ｓｒ１＝Ｓ２に設定される一方で、Ｓｒ２＝Ｓｒ３＝Ｓ０に設定される。これに対して、使用パターン（ｂ）では、図５に従ってＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３が設定され、使用パターン（ｃ）では図６に従って、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３が設定される。すなわち、ステップＳ１２０の処理は、図７のＳＯＣ制御目標設定部５５の機能に対応する。
［０１８７］
図１３には、図１２に従って設定されたＳＯＣ制御目標に従う蓄電装置１０−１〜１−３の充放電制御の処理手順が示される。図１３に示した制御処理は、電源システム１の作動中に、所定周期で繰返し実行される。
［０１８８］
図１３を参照して、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２００では、各蓄電装置１０−１〜１０−３の状態検出値（電圧・電流・温度等）に基づいて、ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３を算出する。すなわち、ステップＳ２００による処理は、図７のＳＯＣ算出部５２の機能に対応する。
［０１８９］
さらに、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１０では、ステップＳ１２０（図１２）で設定されたＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３と、ステップＳ２００で算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３との比較に基づいて、走行モードをＣＤモード／ＣＳモードのいずれかに決定する。なお、上述のように、ＣＤキャンセルスイッチ２４（図１）へ入力された運転者の指定を優先的に反映して、走行モードを選択してもよい。すなわち、ステップＳ２１０の処理は、図７の走行モード制御部５４の機能に対応する。
［０１９０］
さらに、各走行モードでの使用パターンに従って、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２のオン／オフが制御されて、副蓄電装置１０−２，１０−３と第２コンバータ１２−２との間の接続が制御される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
２−２でのスイッチング、すなわちスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する。
［０１９５］
このように、図１２および図１３に従った制御処理をＥＣＵ２２で実行することによっても、図４〜図１１で説明したのと同様に、蓄電装置１０−１〜１０−３の充放電を制御することができる。
［０１９６］
以上説明したように本実施の形態による電動車両の電源システムでは、蓄電装置毎に別個のＳＯＣ制御目標が、各蓄電装置の状態に応じて決められる副蓄電装置の使用パターンに応じて適切に設定される。特に、ＣＳモード開始時点で使用可能な蓄電エネルギを確保した上で、ＣＤモードで使用する蓄電エネルギをできるだけ多くするように、使用パターンに対応させて各蓄電装置のＳＯＣ制御目標は定められる。
［０１９７］
したがって、副蓄電装置１０−２，１０−３の蓄電エネルギを有効に活用してＣＤモードでの走行距離を伸ばすとともに、ＣＳモードでは、内燃機関の動作点を高効率領域に限定するような車両制御の自由度を担保するための蓄電エネルギの余裕を確保することができる。したがって、蓄電装置全体の使用効率を向上させることによって、ＥＶ走行距離の拡大および燃費向上を両立することができる。
［０１９８］
なお、上記の実施の形態では、副蓄電装置が２個配置された構成を例示したが、副蓄電装置については３個以上配置してもよい。また、ＣＤモード（接続切換有）における複数個の副蓄電装置の使用順序についても任意である。なお、副蓄電装置が３個以上配置された構成におけるＳＯＣ制御目標は、上記と同様に考慮して、下記のように設定することができる。すなわち、図４の使用パターン（ＣＤ接続切換有、ＣＳ切離有）では、各副蓄電装置のＳＯＣ制御目標はＳ０に設定され、図５の使用パターン（ＣＤ接続切換無、ＣＳ切離無）では、使用される１個の副蓄電装置についてＳＯＣ制御目標はＳ１に設定される。さらに、図６の使用パターン（ＣＤ接続切換有、ＣＳ切離無）では、ＣＤモードのみで使用される各副蓄電装置ＳＯＣ制御目標がＳ０に設定される一方で、ＣＤモードおよびＣＳモードの両方で使用される副蓄
【国際調査報告】
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