(57)【要約】【課題】コストダウンを図りつつ、性能の低下が回避された車両の電源装置を提供する。【解決手段】制御装置１５は、バッテリの電圧が管理下限電圧を下回らないようにバッテリの放電許容電力を演算する放電許容電力演算部１５４と、駆動力指令値に対応するモータの消費電力が、放電許容電力を超えないように、駆動力指令値を出力するＨＶ制御部１５０とを含む。管理下限電圧は、バッテリに許容される下限電圧以上の電圧であり、かつ電圧変換器が一定電圧の出力を維持可能なバッテリの電圧以上に設定される。【選択図】図３
2011223719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の高電圧のモータを駆動すると共に低電圧の補機負荷に電力を供給するための電源装置であって、
高電圧の電源と、
前記電源から電力の供給を受けて、駆動力指令値に従って前記モータを駆動するモータ駆動装置と、
前記電源から第１の電源電圧を受けて、前記補機負荷に第２の電源電圧を出力する電圧変換器と、
前記駆動力指令値を生成する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電源の電圧である前記第１の電源電圧が管理下限電圧を下回らないように前記電源の放電許容電力を演算する放電許容電力演算部と、
前記駆動力指令値に対応する前記モータの消費電力が、前記放電許容電力を超えないように、前記駆動力指令値を出力する制御部とを含み、
前記管理下限電圧は、前記電源に許容される下限電圧以上の電圧であり、かつ前記電圧変換器が前記第２の電源電圧の出力を維持可能な前記電源の電圧以上に設定されることを特徴とする、電源装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記モータによって駆動される車輪のスリップを検出するスリップ検出部と、
前記放電許容電力演算部に前記管理下限電圧を設定する管理下限電圧設定部とをさらに含み、
前記管理下限電圧設定部は、前記スリップ検出部によってスリップが検出されない場合には、前記管理下限電圧を第１の電圧値に設定し、前記スリップ検出部によってスリップが検出された場合には、一時的に前記管理下限電圧を前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電源は、
直列に接続される複数のバッテリパックを含み、
前記複数のバッテリパックの各々には、複数のバッテリセルを収容するためのスペースが設けられ、
前記複数のバッテリパックの少なくとも１つは、前記電源に許容される下限電圧を、前記電圧変換器が前記第２の電源電圧の出力を維持可能な前記電源の電圧に一致させるために、前記複数のバッテリセルの一部を除去して直列に接続される複数のバッテリセルの個数が調整され、前記複数のバッテリセルの一部を除去して開放状態となった部分を導通させるための接続導体を含む、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、車両の駆動用モータに電力を供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、電動機（モータ）を駆動装置に組み込んだハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車が大きな注目を集めており、一部実用化されている。このハイブリッド自動車には、駆動源であるモータに電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池や電気二重層キャパシタなどを含んだ電源が搭載されている。電源からの放電または電源への充電は、たとえば電源の残存容量（ＳＯＣ：State of Charge）を考慮して行なわれる。ＳＯＣを適正な範囲に維持することで、電源の過充電や過放電などを抑制することができる。
【０００３】
ハイブリッド自動車や電気自動車などでは、エンジンによって回転され発電を行なうオルタネータの代用として、高圧電池を電源としてＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して補機バッテリに充電を行なったり、補機負荷に電力を供給したりする構成がとられている。
【０００４】
特開２００９−２１３２２３号公報（特許文献１）は、負荷電流の増加時にＤＣ／ＤＣコンバータのリミッタを働かせる際に、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力特性を、出力電流が増加しても電圧を急に落とすのではなく、電力を一定値に制限するように電圧を降下させる。降下させる目標値は、補機バッテリの電圧とする。補機バッテリの電圧を出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータが動作しているときは、補機バッテリに充電することはできないが、補機バッテリの電流が消費され続けることもないといえる。したがって、走行を継続しても補機バッテリが過放電してしまうことを防ぐことができるので、車両を走行させる上では問題が生じない。
【０００５】
このように電力を一定値に制限する制御を導入することにより、急な電圧変化を起こさないようにすることができる。したがって、運転者にヘッドライトのちらつきのような負荷の挙動の変化を感じにくくさせることができ、不快感を与えることが軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１３２２３号公報
【特許文献２】特開２００８−３１２４００号公報
【特許文献３】特開２００９−０８７７２０号公報
【特許文献４】特開２００９−１６６５１３号公報
【特許文献５】特開２００９−１８４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車においても、普及の促進を図るためコストダウンの要求が高まっている。特に、駆動用モータに電力を供給する高圧バッテリが車両全体のコストに占める割合は大きく、バッテリに対するコストダウン要求は大きい。
【０００８】
バッテリは、複数のバッテリセルが直列に接続されて高電圧を実現しているが、バッテリセル数を削減すると大幅なコストダウンが図れる。この観点からバッテリセル数の最適化は重要である。
【０００９】
一方で、現状のバッテリ電圧に合わせて設計されている機器もある。たとえば、補機バッテリや補機負荷に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどがそのような機器である。バッテリセル数を変更することによってそのような機器の設計を変更することは、機器の共用という面では好ましくない。
【００１０】
この発明の目的は、コストダウンを図りつつ、性能の低下が回避された車両の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、要約すると、車両駆動用の高電圧のモータを駆動すると共に低電圧の補機負荷に電力を供給するための電源装置であって、高電圧の電源と、電源から電力の供給を受けて、駆動力指令値に従ってモータを駆動するモータ駆動装置と、電源から第１の電源電圧を受けて、補機負荷に第２の電源電圧を出力する電圧変換器と、駆動力指令値を生成する制御装置とを備える。制御装置は、電源の電圧である第１の電源電圧が管理下限電圧を下回らないように電源の放電許容電力を演算する放電許容電力演算部と、駆動力指令値に対応するモータの消費電力が、放電許容電力を超えないように、駆動力指令値を出力する制御部とを含む。管理下限電圧は、電源に許容される下限電圧以上の電圧であり、かつ電圧変換器が第２の電源電圧の出力を維持可能な電源の電圧以上に設定される。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、モータによって駆動される車輪のスリップを検出するスリップ検出部と、放電許容電力演算部に管理下限電圧を設定する管理下限電圧設定部とをさらに含む。管理下限電圧設定部は、スリップ検出部によってスリップが検出されない場合には、管理下限電圧を第１の電圧値に設定し、スリップ検出部によってスリップが検出された場合には、一時的に管理下限電圧を第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定する。
【００１３】
好ましくは、電源は、直列に接続される複数のバッテリパックを含む。複数のバッテリパックの各々には、複数のバッテリセルを収容するためのスペースが設けられる。複数のバッテリパックの少なくとも１つは、電源に許容される下限電圧を、電圧変換器が第２の電源電圧の出力を維持可能な電源の電圧に一致させるために、複数のバッテリセルの一部を除去して直列に接続される複数のバッテリセルの個数が調整される。そして、複数のバッテリパックの少なくとも１つは、複数のバッテリセルの一部を除去して開放状態となった部分を導通させるための接続導体を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バッテリのセル数を変更して車両のコストダウンを図った場合において、制御の設定を変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力変動を防止し、ＤＣ／ＤＣコンバータについては設計変更なしに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に従う電源装置が搭載された車両の構成を説明するブロック図である。
【図２】この発明による電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態に従う制御装置１５における制御構造を示すブロック図である。
【図４】ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６の特性を示した図である。
【図５】補機負荷に与えられる電圧の変動について説明するための波形図である。
【図６】制御装置１５によるモータジェネレータの駆動制御を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態１の発明が適用された場合の補機負荷に与えられる電圧の変動について説明するための波形図である。
【図８】実施の形態２で実行される制御装置１５によるモータジェネレータの駆動制御を説明するフローチャートである。
【図９】バッテリ１０の構成を説明するための図である。
【図１０】バッテリセル数が細かく調整されたバッテリパックの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態に従う電源装置が搭載された車両の構成を説明するブロック図である。
【００１８】
図１を参照して、本発明によるハイブリッド車両１００は、バッテリ１０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギヤ（Differential Gear：差動ギヤ）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。
【００１９】
バッテリ１０は、直流電源であり、たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池を含む。バッテリ１０は、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。バッテリ１０は、たとえばリアシート８０の後方部に配置され、ＰＣＵ２０と電気的に接続される。ＰＣＵ２０は、ハイブリッド車両１００内で必要となる電力変換器を統括的に示すものである。
【００２０】
ＥＣＵ１５へは、運転状況・車両状況を示す各種センサからのセンサ出力１７が入力される。センサ出力１７には、アクセルペダル３５に配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量に応じたアクセル開度や、車輪速度センサ出力等が含まれる。ＥＣＵ１５は、入力されたこれらのセンサ出力に基づき、ハイブリッド車両１００に関する種々の制御を統括的に行なう。
【００２１】
動力出力装置３０は、車輪駆動力源として設けられ、エンジンと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを含む。これらは動力分割機構（図示せず）を介して機械的に連結される。そして、ハイブリッド車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構を介して上記３者の間で駆動力の配分および結合が行なわれ、その結果として前輪５０Ｌ，５０Ｒが駆動される。差動ギヤ４０は、動力出力装置３０からの動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３０に伝達する。
【００２２】
これにより、動力出力装置３０は、エンジンおよび／またはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による動力を、差動ギヤ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０ＲによるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。
【００２３】
なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、モータジェネレータＭＧ１が、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２が、主として電動機として動作する。
【００２４】
詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、加速時において、エンジンを始動する電動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０からの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンをクランキングして始動する。
【００２５】
さらに、エンジンの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構を介して伝達されたエンジンの駆動力によって回転されて発電する。
【００２６】
モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、差動ギヤ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒの駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。
【００２７】
また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、前輪５０Ｌ，５０Ｒにより駆動されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、ＰＣＵ２０を介してバッテリ１０に充電される。
【００２８】
ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の力行動作時には、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧するとともに、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。
【００２９】
また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生制動時には、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。
【００３０】
このように、ハイブリッド車両１００では、バッテリ１０と、ＰＣＵ２０と、ＥＣＵ１５のうちのＰＣＵ２０を制御する部分とによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する「電源装置」が構成される。
【００３１】
次に、この発明による電源装置の構成について説明する。
図２は、この発明による電源装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２を参照して、この発明による電源装置は、複数のバッテリセルが直列に接続されたバッテリ１０と、バッテリ１０からの直流電圧Ｖｂを検出する電圧センサ１２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御に関する部分（以下、当該部分について単に「ＰＣＵ２０」と称する）と、ＥＣＵ１５のうちのＰＣＵ２０を制御する部分（以下、「制御装置１５」と称する）とを備える。
【００３３】
ＰＣＵ２０は、コンバータ１１０と、平滑コンデンサ１２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応するモータ駆動装置１３１，１３２と、コンバータ／インバータ制御部１４０とを含む。この実施の形態では、交流モータであるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御されるので、モータ駆動装置１３１，１３２はインバータで構成される。以下では、モータ駆動装置１３１，１３２をインバータ１３１，１３２と称する。
【００３４】
制御装置１５は、各種センサ出力１７に基づき、エンジンＥＮＧとの出力配分等を考慮したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への要求トルクＴｒｑを決定する。さらに、制御装置１５は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態に応じて、最適なモータ動作電圧Ｖｍ＃を算出する。
【００３５】
制御装置１５は、さらに、要求トルクＴｒｑおよび最適モータ動作電圧Ｖｍ＃と、電圧センサ１２からの直流電圧Ｖｂとに基づいて、後述する方法によって、モータ動作電圧Ｖｍの電圧指令値ＶｍｒおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのトルク指令値Ｔｒｅｆを生成する。電圧指令値Ｖｍｒおよびトルク指令値Ｔｒｅｆは、コンバータ／インバータ制御部１４０へ与えられる。
【００３６】
コンバータ／インバータ制御部１４０は、制御装置１５からの電圧指令値Ｖｍｒに従って、コンバータ１１０の動作を制御するコンバータ制御信号Ｓｃｎｖを生成する。また、コンバータ／インバータ制御部１４０は、制御装置１５からのトルク指令値Ｔｒｅｆに従って、インバータ１３１，１３２の動作をそれぞれ制御するインバータ制御信号Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２を生成する。
【００３７】
次に、図３を参照して、この発明による制御装置１５の制御構造を説明する。
図３は、この発明の実施の形態に従う制御装置１５における制御構造を示すブロック図である。図３に示す制御ブロックは、代表的に制御装置１５が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その構成の一部または全部を専用のハードウェアとして実現してもよい。
【００３８】
図３を参照して、制御装置１５は、ＨＶ制御部１５０と、電池管理下限電圧設定部１５２と、放電許容電力演算部１５４とを含む。
【００３９】
ＨＶ制御部１５０は、ハイブリッド車両１００の走行モードＤＭを設定し、その設定した走行モードＤＭを電池管理下限電圧設定部１５２へ出力する。
【００４０】
具体的には、ＨＶ制御部１５０は、各種センサ出力１７に含まれるアクセル開度や車輪速度に応じて、モータジェネレータＭＧ２のみの出力により走行するモード（以下、「ＥＶ走行モード」とも称する）およびエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ２の出力により走行するモード（以下、「ＨＶ走行モード」とも称する）とを切り換える。
【００４１】
たとえば、発進時および低速走行時、あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の低い領域を避けるために、エンジンＥＮＧの出力を用いることなく、モータジェネレータＭＧ２のみによる出力で走行するＥＶ走行モードに設定される。すなわち、アクセル開度の小さい領域では、ハイブリッド車両１００は、モータジェネレータＭＧ２のみの出力により走行する。この場合には、後述するエンジン始動要求条件が成立した場合を除いてエンジンＥＮＧの運転が停止される。
【００４２】
なお、運転者によるＥＶ走行選択スイッチ（図示せず）の操作に応じて、ＥＶ走行モードに設定するようにしてもよい。
【００４３】
一方、アクセル開度が所定値α％より大きい通常走行時には、エンジンＥＮＧが始動され、ＨＶ走行モードに設定される。これにより、エンジンＥＮＧからの出力は動力分割機構によって前輪５０Ｌ，５０Ｒの駆動力と、モータジェネレータＭＧ１での発電用駆動力とに分割される。モータジェネレータＭＧ２による発電電力は、モータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジンＥＮＧによる出力とモータジェネレータＭＧ２からの出力とによって、前輪５０Ｌ，５０Ｒが駆動される。このとき制御装置１５は、動力分割機構による動力分割比率を、全体の効率が最大となるように制御する。
【００４４】
さらに、高加速時には、バッテリ１０から供給される電力がモータジェネレータＭＧ２の駆動にさらに用いられて、前輪５０Ｌ，５０Ｒの駆動力がさらに増加する。
【００４５】
回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、前輪５０Ｌ，５０Ｒによって回転駆動されて発電する。モータジェネレータＭＧ２の回生発電によって回収された電力は、ＰＣＵ２０によって直流電圧に変換されてバッテリ１０の充電に用いられる。さらに、車両停止時には、エンジンＥＮＧは自動的に停止される。
【００４６】
このように、ハイブリッド車両１００では、エンジンＥＮＧからの出力と電気エネルギーを源としたモータジェネレータＭＧ２からの出力との組合せによって、すなわち車両状況に応じてエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ２の運転を制御することにより燃費を向上させた車両運転を行なう。
【００４７】
このとき、アクセル開度の小さい領域では、エンジンＥＮＧの始動が必要とされるエンジン始動要求条件が成立したときに、エンジンＥＮＧの始動制御が行なわれる。エンジン始動要求条件には、運転者から高加速などの駆動力要求が与えられた場合が含まれる。その一例として、アクセル開度が所定値α％を超えたことが含まれる。さらに、バッテリ１０の充電が必要なバッテリ出力低下時、あるいはエンジンＥＮＧの暖機運転時などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合を含むようにしてもよい。
【００４８】
ＨＶ制御部１５０は、エンジン始動要求条件の成立時には、エンジン始動制御として、モータジェネレータＭＧ１を、バッテリ１０からの電力の供給を受けて電動機として駆動することにより、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。さらに、ＨＶ制御部１５０は、Ｈ（論理ハイ）レベルのエンジン始動要求信号を生成して電池管理下限電圧設定部１５２へ出力する。
【００４９】
具体的には、電池管理下限電圧設定部１５２は、通常、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを所定の電圧ＶＩ１に設定する。この所定の電圧ＶＩ１は、バッテリ１０のＳＯＣが適正な範囲から外れて過放電となるおそれがないように、バッテリ１０の充放電特性などに基づいて予め設定されたものである。
【００５０】
放電許容電力演算部１５４は、電池管理下限電圧設定部１５２から管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを受け、電圧センサ１２から直流電圧Ｖｂを受けると、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを下回らないように放電許容電力Ｗｏｕｔを導出する。
【００５１】
具体的には、放電許容電力演算部１５４は、電圧センサ１２からの直流電圧Ｖｂと管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとの大小関係を比較し、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍよりも高い場合には、直流電圧Ｖｂに基づいて放電許容電力Ｗｏｕｔを導出する。このとき、放電許容電力演算部１５４は、直流電圧Ｖｂから周知の技術を用いて算出されたＳＯＣに基づいて放電許容電力Ｗｏｕｔを導出する。なお、このときの放電許容電力Ｗｏｕｔは、バッテリ１０の化学反応的な限界で規定される、各時点における放電電力の制限値である。
【００５２】
放電許容電力演算部１５４は、実際には、予め直流電圧Ｖｂをパラメータとして規定された放電許容電力マップを格納しておき、直流電圧Ｖｂに基づいて各時点の放電許容電力Ｗｏｕｔを導出する。
【００５３】
一方、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍ以下となった場合には、放電許容電力演算部１５４は、放電許容電力Ｗｏｕｔを予め設定された所定の最低許容電力（下限電力）に固定する。このようにして、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを下回らないようにバッテリ１０の電力制限が行なわれる。
【００５４】
ＨＶ制御部１５０は、上述したように、各種センサ出力１７に応じたハイブリッド車両１００の走行モードＤＭを設定するとともに、各種センサ出力１７に基づき、エンジンとの出力配分等を考慮したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求トルクＴｒｑを決定する。さらに、ＨＶ制御部１５０は、決定された要求トルクＴｒｑとモータ回転数とに応じて、最適なモータ動作電圧Ｖｍ＃を算出する。
【００５５】
そして、ＨＶ制御部１５０は、要求トルクＴｒｑおよび最適モータ動作電圧Ｖｍ＃と、放電許容電力Ｗｏｕｔとに基づいて、モータ動作電圧Ｖｍの電圧指令値ＶｍｒおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのトルク指令値Ｔｒｅｆを生成する。
【００５６】
具体的には、ＨＶ制御部１５０は、要求トルクＴｒｑに相当するモータ消費パワーを算出し、その算出したモータ消費パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔを超えるか否かを判定する。このとき、算出されたモータ消費パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔ以下である場合には、要求トルクＴｒｑどおりにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で電力を消費しても、放電許容電力Ｗｏｕｔを超えることがないので、ＨＶ制御部１５０は、トルク指令値Ｔｒｅｆを要求トルクＴｒｑと同等に設定する。また、ＨＶ制御部１５０は、電圧指令値Ｖｍｒを最適モータ動作電圧Ｖｍ＃と同等に設定する。
【００５７】
これに対して、モータ消費パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔを超える場合には、要求トルクＴｒｑどおりにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で電力を消費すると、モータ消費パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔを超えてしまう。したがって、この場合には、放電許容電力Ｗｏｕｔを超えないように、モータ消費パワーが制限される。
【００５８】
具体的には、モータ消費パワー＝放電許容電力Ｗｏｕｔが成立する限界のモータ消費パワーを算出し、その算出したモータ消費パワーに対応させて、トルク指令値Ｔｒｅｆが算出される。すなわち、トルク指令値Ｔｒｅｆは、当初の要求トルクＴｒｑよりも小さくなるように制限される。同様に、電圧指令値Ｖｍｒは、この制限された要求トルクＴｒｑに応じて、当初の最適モータ動作電圧Ｖｍ＃よりも小さくなるように制限される。
【００５９】
このようにして生成されたトルク指令値Ｔｒｅｆおよび電圧指令値Ｖｍｒは、コンバータ／インバータ制御部１４０へ与えられる。コンバータ／インバータ制御部１４０は、電圧指令値Ｖｍｒに基づいてコンバータ１１０（図２）での昇圧比を決定し、この昇圧比が実現されるように、コンバータ制御信号Ｓｃｎｖを発生する。
【００６０】
さらに、コンバータ／インバータ制御部１４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に、トルク指令値Ｔｒｅｆに従ったトルクを生じさせるモータ電流が各相に流れるように、各種センサからの出力値に応じてインバータ制御信号Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２を生成する。たとえば、インバータ制御信号Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２は、一般的な制御方式に従って生成されたＰＷＭ信号波である。また、各種センサからの出力値には、たとえば、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の位置センサ・速度センサからの出力値、各相電流を検出する電流センサからの出力値およびモータ動作電圧Ｖｍを検出する電圧センサからの出力値が含まれる。
【００６１】
図２、図３を参照して総括すると、車両駆動用のモータを駆動するための電源装置は、バッテリ１０と、バッテリ１０から電力の供給を受けて、駆動力指令値に従ってモータを駆動するモータ駆動装置１３１，１３２と、バッテリ１０から電源電圧Ｖｂを受けて、補機負荷に電源電圧Ｖｄｃｏｕｔを出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１４６と、駆動力指令値を生成する制御装置１５とを備える。制御装置１５は、バッテリ１０の電圧である第１の電源電圧が管理下限電圧を下回らないようにバッテリ１０の放電許容電力を演算する放電許容電力演算部１５４と、駆動力指令値に対応するモータの消費電力が、放電許容電力を超えないように、駆動力指令値を出力するＨＶ制御部１５０とを含む。管理下限電圧は、バッテリ１０に許容される下限電圧以上の電圧であり、かつ電圧変換器が第２の電源電圧の出力を維持可能なバッテリ１０の電圧以上に設定される。バッテリ１０に許容される下限電圧は、電圧変換器が電源電圧Ｖｄｃｏｕｔの出力を一定に維持可能なバッテリ１０の電圧以下である。
【００６２】
図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６の特性を示した図である。
図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６は、入力電圧（バッテリ１０の電圧Ｖｂ）がＶＩ１（たとえば、１９５Ｖ）以上であれば、一定値の電圧ＶＯ１（たとえば、１５Ｖ）を出力する。
【００６３】
図示しないがＤＣ／ＤＣコンバータ１４６は、バッテリ１０の電圧を受けて交流波形を発生する交流発生部と、発生された交流を変圧する絶縁トランスと、絶縁トランスで変圧された交流を整流および平滑化して直流電圧を出力する直流出力部とを含む。基本的には絶縁トランスの変圧比によって、一定値の電圧ＶＯ１を維持できる下限の電圧が定まる。
【００６４】
入力電圧がＶＩ１より低い範囲では、入力電圧と出力電圧とは、ほぼ比例の関係にある。入力電圧がＶＩ１より高い範囲では、交流波形のデューディー比を変更したり、交流波形の発生を間欠的に停止したりして出力電圧が一定値ＶＯ１（たとえば１５Ｖ）に維持される。
【００６５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６がこのような特性を有する場合、バッテリ１０の電圧がＶＩ１（たとえば、１９５Ｖ）より下の範囲を含んで変動すると、補機負荷１４８に与えられる電圧もそれに伴い変動してしまう。
【００６６】
図５は、補機負荷に与えられる電圧の変動について説明するための波形図である。
図５を参照して、入力電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）と出力電圧（Ｖｄｃｏｕｔ）が示される。ここで、コストダウンのためにバッテリ１０のセル数を減らすことを考える。たとえば、バッテリパック内のバッテリセル数を１２個とし、１セルあたりの許容される下限電圧を１Ｖとすると、１つのバッテリパックの電圧は１２Ｖとなる。そして、１７個のバッテリパックの合計の電圧（バッテリ１０に許容される下限電圧）は２０４Ｖとなる。ここで、コストダウンのためにバッテリパックを１個減らして１６個とすると、バッテリ１０に許容される下限電圧は、１２Ｖ×１６個＝１９２Ｖとなる。そして、制御装置１５はバッテリ電圧Ｖｂが１９２Ｖを下回らないように、同じ１９２Ｖを管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてＰＣＵ２０に制限をかけるものとする。
【００６７】
しかしながら、これでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６への入力電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定値（たとえば１５Ｖ）を出力できる電圧（１９５Ｖ）より低くなってしまう。すると、バッテリ電圧ＶｂはＰＣＵ２０の負荷変動に伴い図５に示されるように変化を繰り返す。
【００６８】
補機負荷１４８には補機バッテリ１４７も接続されているので、一時的な出力低下は補機バッテリ１４７の電圧（たとえば、１２Ｖ）でクランプされる（ｔ２〜ｔ３）。しかし、ＰＣＵ２０の消費電力が過負荷に近い部分で変動すると、バッテリ１０の電圧がＶＩ１（たとえば１９５Ｖ）より低い範囲を含んで変動する場合があり、この場合、たとえば照明などに与えられる電源電圧１５Ｖ（ｔ４〜ｔ５）と１２Ｖ（ｔ２〜ｔ３）の間で変動し、明滅を繰り返すことがある。
【００６９】
図６は、制御装置１５によるモータジェネレータの駆動制御を説明するフローチャートである。なお、図６に示す各ステップの処理は、制御装置１５（図２）が図３に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００７０】
図３、図６を参照して、電池管理下限電圧設定部１５２は、バッテリ１０の管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを電圧ＶＩ１（たとえば、１９５Ｖ）に設定する（ステップＳ１０）。
【００７１】
管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍは、バッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば１９２Ｖ）以上の電圧であり、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１４６がその出力を一定値（たとえば１５Ｖ）に維持可能なバッテリ１０の電圧（たとえば、図４では１９５Ｖ）以上に設定される。
【００７２】
また、バッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば、１９２Ｖ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定値の出力（たとえば１５Ｖ）を維持可能なバッテリ１０の電圧（たとえば、図４では１９５Ｖ）以下である。
【００７３】
ステップＳ１０において設定された管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍは、放電許容電力演算部１５４へ出力される。
【００７４】
放電許容電力演算部１５４は、電池管理下限電圧設定部１５２から管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを受け、電圧センサ１２（図２）から直流電圧Ｖｂを受けると、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを下回るか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００７５】
直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍ以上である場合（ステップＳ２０においてＮＯの場合）には、放電許容電力演算部１５４は、放電許容電力マップを参照して、直流電圧Ｖｂに応じた放電許容電力Ｗｏｕｔを算出する（ステップＳ４０）。
【００７６】
これに対して、直流電圧Ｖｂが管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを下回る場合（ステップＳ２０においてＹＥＳの場合）には、放電許容電力演算部１５４は、放電許容電力Ｗｏｕｔを予め設定された下限電力に固定することにより、バッテリ１０からの出力電力を制限する（ステップＳ３０）。
【００７７】
ＨＶ制御部１５０は、ステップＳ３０またはＳ４０において算出され設定された放電許容電力Ｗｏｕｔ、および各種センサ出力に応じて算出した要求トルクＴｒｑに基づいて、要求トルクＴｒｑに相当するモータ消費パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔを超えないように、トルク指令値Ｔｒｅｆを算出する（ステップＳ５０）。
【００７８】
このように、ステップＳ５０によって算出されたトルク指令値Ｔｒｅｆに従って、インバータ１３１，１３２のスイッチング制御が行なわれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク（すなわちモータ電流）が制御される（ステップＳ６０）。
【００７９】
図７は、実施の形態１の発明が適用された場合の補機負荷に与えられる電圧の変動について説明するための波形図である。
【００８０】
図７を参照して、入力電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）と出力電圧（Ｖｄｃｏｕｔ）が示される。コストダウンのためにバッテリ１０のセル数を減らすことを考える。減らしたバッテリセル数から定まるバッテリ１０に許容される下限電圧が１９２Ｖであったとする。そして、制御装置１５はバッテリ電圧Ｖｂが１９２Ｖを下回らないように、少し高い１９５Ｖを管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてＰＣＵ２０に制限をかけるものとする。
【００８１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６は、図４に示した特性を有するので、入力電圧が１９５Ｖであっても１５Ｖを出力することができる。したがって、図７に示すようにバッテリ電圧Ｖｂが変動しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６の出力Ｖｄｃｏｕｔは１５Ｖの一定の電圧を出力し続けることができる。
【００８２】
このようにこの発明の実施の形態によれば、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとして、バッテリ１０のセル数によって定まるバッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば１９２Ｖ）よりも少し高い電圧（たとえば１９５Ｖ）に設定する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定電圧（たとえば１５Ｖ）の出力を維持できるので、補機負荷の挙動の変動（たとえば照明の明滅の繰り返しなど）を目立たなくしたり、補機バッテリ上がりを抑制したりすることができる。
【００８３】
すなわち、コストダウンなどのために、バッテリ１０のセル数をなるべく少なくするように検討した場合に、バッテリ１０に許容される下限電圧の方が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定電圧の出力を維持できる電圧よりも低くなる場合が考えられる。このような場合には、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍをＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定電圧の出力を維持できる電圧以上に設定することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６を設計変更せずに使用しても、補機負荷の挙動の変動を目立たなくしたり、補機バッテリ上がりを抑制したりすることができる。
【００８４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとして最適値を設定することにより、バッテリの保護とＤＣ／ＤＣコンバータの性能維持を両立させた。これにより実用性が向上された。しかし、実際の車両走行中には、車輪にスリップ後グリップが発生した時など急激なＰＣＵの消費電力の変動が発生する場合があり、制御の遅れにより、ぴったりとＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を最適値（たとえば１９５Ｖ）で止めることができない場合がある。
【００８５】
このような現象が発生する頻度はかなり少ないが、これを考慮すると管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてより高い電圧を設定する方が望ましい。しかしながら、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてより高い電圧を設定するということは、電池の性能を限界まで使用せずにおくということでもあるので、車両のパワーを出力する性能を低下させる。したがって、このような現象が発生することが予測される場合に限定して、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてより高い電圧を設定する。
【００８６】
再び図３を参照して、実施の形態２について説明すると、制御装置１５は、モータによって駆動される車輪のスリップを検出するスリップ検出部１５６と、放電許容電力演算部に管理下限電圧を設定する電池管理下限電圧設定部１５２とをさらに含む。電池管理下限電圧設定部１５２は、スリップ検出部１５６によってスリップが検出されない場合には、管理下限電圧を第１の電圧値に設定し、スリップ検出部１５６によってスリップが検出された場合には、一時的に管理下限電圧を第１の電圧値よりも高い第２の電圧値に設定する。
【００８７】
図８は、実施の形態２で実行される制御装置１５によるモータジェネレータの駆動制御を説明するフローチャートである。なお、図８に示す各ステップの処理は、制御装置１５（図２）が図３に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００８８】
図３、図８を参照して、ＨＶ制御部１５０は、ステップＳ１Ａにおいて、モータジェネレータの電流Ｉｍ２がしきい値Ｉｔｈより大きいか否かを判断する。これにより、ＨＶ制御部１５０は、車輪にスリップおよびグリップの発生があるか否かを判断する。なお、スリップ、グリップの発生の検出については、車輪の回転を検出したりするなど、他の方法で行なってもよい。
【００８９】
電池管理下限電圧設定部１５２は、スリップの発生の有無の判断結果を受けると、これに応じてバッテリ１０に許容される最低許容電圧（下限電圧）Ｖｂ＿ｌｉｍを可変に設定する。すなわち、ステップＳ１ＡにおいてＩｍ２＞Ｉｔｈが成立する場合にはステップＳ２Ａに処理が進み、Ｉｍ２＞Ｉｔｈが成立しない場合にはステップＳ１０に処理が進む。
【００９０】
ステップＳ２Ａにおいては、電池管理下限電圧設定部１５２は、バッテリ１０の管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを電圧ＶＩ２（たとえば、１９９Ｖ）に設定する。
【００９１】
この場合、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍは、バッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば１９２Ｖ）以上の電圧であり、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１４６がその出力を一定値（たとえば１５Ｖ）に維持可能なバッテリ１０の電圧（たとえば、図４では１９５Ｖ）以上に設定される。
【００９２】
また、バッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば、１９２Ｖ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定値の出力（たとえば１５Ｖ）を維持可能なバッテリ１０の電圧（たとえば、図４では１９５Ｖ）以下である。
【００９３】
一方、ステップＳ１０においては、電池管理下限電圧設定部１５２は、バッテリ１０の管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍを電圧ＶＩ１（たとえば、１９５Ｖ）に設定する。
【００９４】
この場合も、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍは、バッテリ１０に許容される下限電圧（たとえば１９２Ｖ）以上の電圧であり、かつＤＣ／ＤＣコンバータ１４６がその出力を一定値（たとえば１５Ｖ）に維持可能なバッテリ１０の電圧（たとえば、図４では１９５Ｖ）以上に設定される。その中でも、ステップＳ１０の場合は特に、管理下限電圧Ｖｂ＿ｌｉｍとしてＤＣ／ＤＣコンバータ１４６がその出力を一定値（たとえば１５Ｖ）に維持可能なバッテリ１０の電圧に等しく設定されている。
【００９５】
ステップＳ２０〜Ｓ７０の処理については、図６ですでに説明した場合と同様であるので説明は繰り返さない。
【００９６】
実施の形態２に示した電源装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６の出力電圧の変動が一層発生しにくくなる。
【００９７】
［実施の形態３］
バッテリセル数を減らすには、バッテリパック単位で実行することがやりやすい。
【００９８】
図９は、バッテリ１０の構成を説明するための図である。
図９を参照して、バッテリ１０は、直列に接続された１７個のバッテリパック１０−１〜１０−１７を含む。このような構成において、各バッテリパックは、１０個〜１２個の直列接続されたバッテリセルを含む。
【００９９】
たとえば、バッテリパック内のバッテリセル数を１２個とし、１セルあたりの許容される下限電圧を１Ｖとすると、１つのバッテリパックの電圧は１２Ｖとなる。そして、１７個のバッテリパックの合計の電圧（バッテリ１０に許容される下限電圧）は２０４Ｖとなる。ここで、コストダウンのためにバッテリパックを１個減らして１６個とすると、バッテリ１０に許容される下限電圧は、１２Ｖ×１６個＝１９２Ｖとなる。
【０１００】
しかしながら、これでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定値（たとえば１５Ｖ）を出力できる電圧（１９５Ｖ）より低くなってしまう。
【０１０１】
そこで、一部のバッテリパックにおいて、バッテリセル数を細かく調整する。
図１０は、バッテリセル数が細かく調整されたバッテリパックの構成を示した図である。
【０１０２】
図９、図１０を参照して、バッテリ１０は、直列に接続される複数のバッテリパック１０−１〜１０−１７を含む。複数のバッテリパック１０−１〜１０−１７の１つであるバッテリパック１０−１７は、電源に許容される下限電圧を、電圧変換器が第２の電源電圧の出力を維持可能な電源の電圧に一致させるために、複数のバッテリセルの一部を除去して直列に接続される複数のバッテリセルの個数が調整される。そして、バッテリパック１０−１７は、複数のバッテリセルの一部（６個のうちの４個分）を除去して開放状態となった部分を導通させるための接続導体であるバスバーＢＢ１〜ＢＢ４を含む。
【０１０３】
具体的には、バッテリパック１０−１７は、直列に接続される２個のバッテリセルＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２と、４つの空きスペース（ダミースペース）を接続するためのバスバーＢＢ１〜ＢＢ４とを含む。このようにすれば、バッテリ１０に許容される下限電圧は、１２Ｖ×１６個＋１Ｖ×４個＝１９６Ｖとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６が一定値を出力するのに必要な１９５Ｖとほぼ等しくすることができる。そして、図６に示したように管理下限値Ｖｂ＿ｌｉｍを１９５Ｖに設定して放電許容電力Ｗｏｕｔの制限を実行する。
【０１０４】
このようにして、バッテリ保護のための電圧制限を行なう下限値と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４６に必要な電源電圧とを、バッテリセル数を細かく調整することにより合わせておけば、最適なバッテリ保護が実現できる。
【０１０５】
以上の制御手段を構成する各機能ブロックは、いずれも制御装置１５であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明したが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記録媒体に記録されて車両に搭載される。
【０１０６】
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、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  バッテリ、１０−１〜１０−１７  バッテリパック、１２  電圧センサ、１５  制御装置、１７  センサ出力、３０  動力出力装置、３５  アクセルペダル、４０  差動ギヤ、５０Ｌ，５０Ｒ  前輪、６０Ｌ，６０Ｒ  後輪、７０Ｌ，７０Ｒ  フロントシート、８０  リアシート、１００  ハイブリッド車両、１１０  コンバータ、１２０  平滑コンデンサ、１３１，１３２  モータ駆動装置（インバータ）、１４０  コンバータ／インバータ制御部、１４６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４７  補機バッテリ、１４８  補機負荷、１５０  ＨＶ制御部、１５２  電池管理下限電圧設定部、１５４  放電許容電力演算部、１５６  スリップ検出部、ＢＢ１〜ＢＢ４  バスバー、ＣＥＬＬ１，ＣＥＬＬ２  バッテリセル、ＥＮＧ  エンジン、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ。
【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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