(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低出力高密度型のエネルギ電源と、高出力低密度型のパワー電源と、これらの電源から電力の供給を受けて作動する電動機と、を有する、ハイブリッド電源式電動車両であって、
上記エネルギ電源及び上記パワー電源から上記電動機に供給される電力を調整する電力調整器と、
上記電動車両の加速時における上記電動機の要求出力を上記電動機の許容発熱量に基づいて加速開始時に決定する電動機要求出力決定手段と、
上記決定された電動機の要求出力を、当該電動機が持続することができる所定の最大出力時間を上記電動機の許容発熱量に基づいて設定する出力時間設定手段と、
上記所定の最大出力時間の間、上記エネルギ電源の出力電力を、上記電動機の要求出力に対して出力可能な最大の電力に設定し、上記パワー電源の出力電力を、上記電動機の要求出力に対して上記エネルギ電源の出力電力を補う電力に設定する電源要求出力設定手段と、
上記電動車両の加速時、上記電源要求出力設定手段により設定されたエネルギ電源の出力電力及びパワー電源の出力電力が得られるよう、上記電力調整器を制御する制御手段と、
を有し、
上記電源要求出力設定手段は、
１）上記電動機の要求出力が上記エネルギ電源の最大の出力電力より小さい場合、上記エネルギ電源のみから上記電動機に電力を供給するよう設定し、
２）上記電動機の要求出力が上記エネルギ電源の最大の出力電力より大きい場合、上記所定の最大出力時間の間、上記パワー電源が持続して出力可能な最大の電力を算出し、
２−１）算出された上記パワー電源が持続して出力可能な最大の電力が、上記電動機の要求出力と、上記エネルギ電源の最大の出力電力との差よりも大きいとき、前記パワー電源の出力電力を、上記電動機の要求出力と上記エネルギ電源の最大の出力電力との差として設定し、
２−２）算出された上記パワー電源が持続して出力可能な最大の電力が、上記電動機の要求出力と、上記エネルギ電源の最大の出力電力との差よりも小さいとき、上記パワー電源の出力電力を上記決定された出力可能な最大電力に設定することを特徴とするハイブリッド電源式電動車両。
【請求項２】
さらに、上記電動車両のアクセルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
この検出されたアクセル開度からアクセル開速度を算出するアクセル開速度算出手段と、
加速開始時における上記電動機の出力とアクセル開度との関係をアクセル開速度に応じて規定した電動機出力決定マップと、を有し、
上記電動機要求出力決定手段は、上記電動機出力決定マップに基づいて、上記検出されたアクセル開度及び上記算出されたアクセル開速度から上記電動機の要求出力を決定する請求項１に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項３】
さらに、上記電動機の定格出力時間と定格出力との関係を規定した電動機定格出力マップを有し、
上記出力時間設定手段は、この電動機定格出力マップにおいて、上記定格出力を上記電動機の要求出力とし、上記電動機定格出力マップに基づいて、上記電動機の要求出力を持続可能な定格出力時間の最大値を算出し、この算出された定格出力時間の最大値を上記電動機の要求出力の最大出力時間として設定する請求項１又は２に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項４】
さらに、上記エネルギ電源のエネルギ容量の残量を検出するエネルギ電源残量検出手段と、
上記エネルギ電源の出力密度、出力持続時間の関係をエネルギ電源のエネルギ残量に応じて規定したエネルギ電源ＳＯＣマップと、
このエネルギ電源ＳＯＣマップにおいて、その出力持続時間を上記電動機の要求出力の最大出力時間とし、上記エネルギ電源ＳＯＣマップに基づいて、上記最大出力時間とした出力持続時間及び上記検出されたエネルギ電源のエネルギ残量から上記エネルギ電源の出力可能な出力密度を算出し、この算出された出力密度及び上記エネルギ電源の搭載重量に基づいて、上記エネルギ電源の出力可能な電力を決定するエネルギ電源出力可能電力決定手段と、を有し、
上記電源要求出力設定手段は、この決定された出力可能な電力を上記エネルギ電源の最大の電力として設定する請求項３に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項５】
さらに、上記パワー電源のエネルギ容量の残量を検出するパワー電源残量検出手段と、  上記パワー電源の出力密度、出力持続時間の関係をパワー電源のエネルギ残量に応じて規定したパワー電源ＳＯＣマップと、
このパワー電源ＳＯＣマップにおいて、その出力持続時間を上記電動機の要求出力の最大出力時間とし、上記パワー電源ＳＯＣマップに基づいて、上記最大出力時間とした出力持続時間及び上記検出されたパワー電源のエネルギ残量から上記パワー電源の出力可能な出力密度を算出し、この算出された出力密度及び上記パワー電源の搭載重量に基づいて、上記パワー電源の出力可能な電力を決定するパワー電源出力可能電力決定手段と、を有する請求項３又は４に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項６】
上記パワー電源及び上記エネルギ電源は、いずれもリチウムイオン電池である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項７】
上記パワー電源は、リチウムイオンキャパシタ、コンデンサ又はニッケル−カドミウム電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【請求項８】
上記エネルギ電源は、金属空気電池、Ｌｉ−Ｓ電池、多価電池、燃料電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のハイブリッド電源式電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電源式電動車両に係り、特に、低出力高密度型のエネルギ電源と、高出力低密度型のパワー電源と、これらの電源から電力の供給を受けて作動する電動機と、を有する、ハイブリッド電源式電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、エネルギ電池とパワー電池とを組み合わせたバッテリハイブリッド電源及びその負荷電流制御装置が開示されている。
特許文献１に開示された技術では、エネルギ電源からの出力電流を一定値以下に制限するので、加速状態が連続する場合や加速頻度が高い場合等に、パワー電池からの電力放出量が大きくなり、エネルギ電池からの充電が間に合わずに加速時にパワー電池の容量が不足する、という問題がある。
また、特許文献２に開示された技術では、車両の走行状況を考慮せずに一定の制御を行っているので、加速状態が連続する場合や加速頻度が高い場合等に、パワー電池の容量が不足し、十分な加速ができなくなる、という問題がある。
【０００３】
従来、このような問題を解決するために、特許文献３に開示された技術では、加速状態が連続する場合や加速頻度が高い場合等の走行状況を考慮した電力制御が提案されている。この特許文献３の電力制御では、走行状況を表すパラメータに基づいて充電電力、出力電力を算出し、要求される負荷電力が大きい場合、パワー電池から車両駆動用モータに電力を供給し、また、要求される負荷電力が大きく且つ所定加速度以上の状態が所定時間以上継続した場合、エネルギ電池から供給される電力量を増加し且つパワー電池から供給される電力量を減少するよう制御している。
【０００４】
この特許文献３の技術では、例えば、図１のパターン１で示すような走行状態における時刻ｔ１からｔ２の間の加速時に、図２に実線で示すように、エネルギ電池から所定の電力がモータに供給されると共にパワー電池から所定の電力がモータに供給される。そして、時刻ｔ２からｔ３の間の定常走行時に、エネルギ電池から、定常走行に必要な電力がモータに供給されると共にパワー電池を充電するための電力が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−１５３２２７号公報
【特許文献２】特開昭５０−１５３２２８号公報
【特許文献３】特開平８−３３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載のエネルギ電池とパワー電池の各々の出力電力制御は、加速度と加速連続時間との関数で決定される値のみに基づいたものであるので、要求モータ出力と実際に得られるモータ出力との間に差が出る場合があることが問題となる。即ち、例えば、要求されるパワー電池の電力供給量に対する出力可能時間が考慮されていないので、加速状態が一定時間以上続く場合等に、パワー電池の容量が不足してしまう、という問題が生じる。
【０００７】
例えば、特許文献３の技術では、図１のパターン２で示すように、時刻ｔ１からｔ２の間の加速の後、時刻ｔ２からｔ３にかけてさらに加速をするような場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に一点鎖線で示すような出力がそれぞれエネルギ電池及びパワー電池に要求される。しかしながら、パワー電池の容量は、時刻ｔ１からｔ２の間に所定量減少しており、時刻ｔ２からｔ３にかけてのさらなる加速時に、図２（ｃ）に二点鎖線で示すように、パワー電池のエネルギ不足が生じることが懸念される。このようなエネルギ供給不足が生じると、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、モータに供給されるトータル電力（総要求電力Ｐｍ）が不足し、モータの出力が低下する。このようなパワー電池の容量不足による出力低下は、運転者が意図しないものであり、違和感を与える可能性が高い。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、加速状態が一定時間以上続く場合においても、モータ出力の低下を起こすことなく、効果的に要求出力を所定時間維持することが出来るハイブリッド電源式電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明は、低出力高密度型のエネルギ電源と、高出力低密度型のパワー電源と、これらの電源から電力の供給を受けて作動する電動機と、を有する、ハイブリッド電源式電動車両であって、エネルギ電源及びパワー電源から電動機に供給される電力を調整する電力調整器と、電動車両の加速時における電動機の要求出力を電動機の許容発熱量に基づいて加速開始時に決定する電動機要求出力決定手段と、決定された電動機の要求出力を、当該電動機が持続することができる所定の最大出力時間を電動機の許容熱量に基づいて設定する出力時間設定手段と、所定の最大出力時間の間、エネルギ電源の出力電力を、電動機の要求出力に対して出力可能な最大の電力に設定し、パワー電源の出力電力を、電動機の要求出力に対してエネルギ電源の出力電力を補う電力に設定する電源要求出力設定手段と、電動車両の加速時、電源要求出力設定手段により設定されたエネルギ電源の出力電力及びパワー電源の出力電力が得られるよう、電力調整器を制御する制御手段と、を有し、電源要求出力設定手段は、１）電動機の要求出力がエネルギ電源の最大の出力電力より小さい場合、エネルギ電源のみから電動機に電力を供給するよう設定し、２）電動機の要求出力がエネルギ電源の最大の出力電力より大きい場合、所定の最大出力時間の間、パワー電源が持続して出力可能な最大の電力を算出し、２−１）算出されたパワー電源が持続して出力可能な最大の電力が、電動機の要求出力と、エネルギ電源の最大の出力電力との差よりも大きいとき、前記パワー電源の出力電力を、電動機の要求出力とエネルギ電源の最大の出力電力との差として設定し、２−２）算出されたパワー電源が持続して出力可能な最大の電力が、電動機の要求出力と、エネルギ電源の最大の出力電力との差よりも小さいとき、パワー電源の出力電力を決定された出力可能な最大電力に設定することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、加速開始時に、電動車両の加速時における電動機の要求出力が決定され、この電動機の要求出力の所定の最大出力時間が決定され、この所定の最大出力時間の間、エネルギ電源の出力電力が、電動機の要求出力に対して出力可能な最大の電力に設定され、パワー電源の出力電力が、電動機の要求出力に対してエネルギ電源の出力電力を補う電力に設定され、加速時、それらの設定された電力がエネルギ電源及びパワー電源からそれぞれ電動機に供給されるので、車両の加速が一定時間以上続く場合においても、少なくとも決定された最大出力時間の間、パワー電源の容量不足（充電不足）に起因する電動機の出力低下が発生することを抑制することが出来、それにより、運転者に違和感を与えることなく、効果的に、要求されるモータ出力を高出力要求通り維持することが出来る。
さらに、このように構成された本発明においては、パワー電源の劣化等に伴いパワー電源の出力密度が極端に低下するような場合であっても、パワー電源のエネルギ残量等に応じて出力制限をかけ、その制限された出力電力が、上述した電源要求出力設定手段及び制御手段により電動機の要求出力の最大出力時間の間維持される。このように、加速時、あえて出力を一定に制限する代わりに、その制限された出力電力を最大出力時間、一定に維持することが出来、これにより、加速時に運転者の意図に反した大幅な速度低下が生じるようなことを防止して、運転者に与える違和感を少なく抑えることが出来る。
【００１１】
本発明において、好ましくは、さらに、電動車両のアクセルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、この検出されたアクセル開度からアクセル開速度を算出するアクセル開速度算出手段と、加速開始時における電動機の出力とアクセル開度との関係をアクセル開速度に応じて規定した電動機出力決定マップと、を有し、電動機要求出力決定手段は、電動機出力決定マップに基づいて、検出されたアクセル開度及び算出されたアクセル開速度から電動機の要求出力を決定する。
このように構成された本発明においては、加速開始時、運転者の意図に沿った電動機の要求出力を得ることが出来る。また、上述した電源要求出力設定手段及び制御手段により、加速時、このようなモータ要求出力が維持されるので、より確実に、運転者に違和感を与えることを防止することが出来る。
【００１２】
本発明において、好ましくは、さらに、電動機の定格出力時間と定格出力との関係を規定した電動機定格出力マップを有し、出力時間設定手段は、この電動機定格出力マップにおいて、定格出力を電動機の要求出力とし、電動機定格出力マップに基づいて、電動機の要求出力を持続可能な定格出力時間の最大値を算出し、この算出された定格出力時間の最大値を電動機の要求出力の最大出力時間として設定する。
このように構成された本発明においては、電動機の定格出力時間と定格出力との関係に基づいて、電動機の性能を最大限引き出した最大の出力時間を設定することが出来る。これにより、最大出力時間の間、要求される電動機出力が維持されるので、加速状態が一定時間以上続く場合にも、より効果的に、要求通りの出力を得ることが出来る。
【００１４】
本発明において、好ましくは、さらに、エネルギ電源のエネルギ容量の残量を検出するエネルギ電源残量検出手段と、エネルギ電源の出力密度、出力持続時間の関係をエネルギ電源のエネルギ残量に応じて規定したエネルギ電源ＳＯＣマップと、このエネルギ電源ＳＯＣマップにおいて、その出力持続時間を電動機の要求出力の最大出力時間とし、エネルギ電源ＳＯＣマップに基づいて、最大出力時間とした出力持続時間及び検出されたエネルギ電源のエネルギ残量からエネルギ電源の出力可能な出力密度を算出し、この算出された出力密度及びエネルギ電源の搭載重量に基づいて、エネルギ電源の出力可能な電力を決定するエネルギ電源出力可能電力決定手段と、を有し、電源要求出力設定手段は、この決定された出力可能な電力をエネルギ電源の最大の電力として設定する。
このように構成された本発明においては、エネルギ電源のエネルギ残量、出力密度及び搭載重量に応じて、適切に、エネルギ電源の出力可能な最大の電力を設定することが出来ると共に、エネルギ電源に要求される出力電力を安定して出力させることが出来る。
【００１５】
本発明において、好ましくは、さらに、パワー電源のエネルギ容量の残量を検出するパワー電源残量検出手段と、パワー電源の出力密度、出力持続時間の関係をパワー電源のエネルギ残量に応じて規定したパワー電源ＳＯＣマップと、このパワー電源ＳＯＣマップにおいて、その出力持続時間を電動機の要求出力の最大出力時間とし、パワー電源ＳＯＣマップに基づいて、最大出力時間とした出力持続時間及び検出されたパワー電源のエネルギ残量からパワー電源の出力可能な出力密度を算出し、この算出された出力密度及びパワー電源の搭載重量に基づいて、パワー電源の出力可能な電力を決定するパワー電源出力可能電力決定手段と、を有する。
このように構成された本発明においては、パワー電源のエネルギ残量（充電量）、出力密度及び搭載重量に応じて、適切に、パワー電源からモータへの出力電力を設定することが出来ると共に、パワー電源に要求される出力電力を安定して出力させることが出来る。
【００１７】
本発明において、好ましくは、パワー電源及びエネルギ電源は、いずれもリチウムイオン電池である。
このように構成された本発明においては、高エネルギ／低パワー型（エネルギ電源）と高パワー／低エネルギ型（パワー電源）の互いのエネルギ容量性能及びパワー性能差が比較的小さいリチウムイオン電池を用いる。ここで、一般的に、エネルギ電源の最大パワーの出力時間内における出力変動はパワー電源より小さく、また、エネルギ電源は、通常、パワー電源より多く積載されるので、このようなエネルギ電源のパワー性能をより大きなものに確保することが出来る。これにより、加速状態が一定時間以上続く場合にも、より確実に、電動機出力を要求通り維持することが出来る。
【００１８】
本発明において、好ましくは、パワー電源は、リチウムイオンキャパシタ、コンデンサ又はニッケル−カドミウム電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源である。
このように構成された本発明においては、車両の発進時等の高出力が必要な場合に、モータに電力を有効に供給することが出来ると共に、制動時には電力の吸収（充電）を行うことが出来る。
【００１９】
本発明において、好ましくは、エネルギ電源は、金属空気電池、Ｌｉ−Ｓ電池、多価電池、燃料電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源である。
このように構成された本発明においては、車両の発進時等の高出力が必要な場合に、モータに電力を有効に供給することが出来ると共に、車両の一定速走行時又は慣性走行時に必要な電力を有効に供給することが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるハイブリッド電源式電動車両によれば、加速状態が一定時間以上続く場合においても、モータ出力の低下を起こすことなく、効果的に要求出力を所定時間維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電動車両の車速Ｖと時間ｔとの関係を示す線図である。
【図２】従来技術による電動車両の電動機の総出力Ｐｍ（図２（ａ））、エネルギ電池の出力Ｐｅ（図２（ｂ））、パワー電池の出力Ｐｐ（図２（ｃ））と時間ｔとの関係を示す線図である。
【図３】本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両のハイブリッド電源システムの構成を示すブロック図である。
【図４】電動車両に用いられるハイブリッド電源のリチウムイオン電池のパワー密度とエネルギ密度との関係を示す概念図である。
【図５】本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両のエネルギ電源（図５（ａ））及びパワー電源（図５（ｂ））における最大出力密度と出力持続時間との関係を充電状態に応じて示す線図である。
【図６】本発明の実施形態による電動車両のモータの発熱量に基づいて定められたモータ定格出力時間ｔとモータ定格出力ｐとの関係を示す線図である。
【図７】本発明の実施形態による電動車両の車速Ｖと時間ｔとの関係の一例を示す線図である。
【図８】本発明の実施形態による電動車両のアクセル開度（図８（ａ））及びモータの要求総出力Ｐｍ（図８（ｂ））と時間ｔとの関係の一例を示す線図である。
【図９】本発明の実施形態による電動車両の制御機により行われるハイブリッド電源の制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による電動車両のモータの要求総出力Ｐｍとアクセル開度ａとの関係を、アクセル開速度ａｖに応じて示す線図である。
【図１１】本発明の実施形態による電動車両の要求エネルギ電源出力Ｐｅ（図１１（ａ））及び要求パワー電源出力Ｐｐ（図１１（ｂ））と時間ｔとの関係の一例を示す線図である。
【図１２】本発明の実施形態による電動車両の通常時の総出力Ｐｍ（図１２（ａ））及び制限時の総出力Ｐｍ（図１２（ｂ））と時間ｔとの関係を示す線図である。
【図１３】本発明の実施形態による電動車両におけるアクセル開度（図１３（ａ））、出力される総出力Ｐｍ（図１３（ｂ））及び車速Ｖ（図１３（ｃ））と時間ｔとの関係の他の例を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両を説明する。
先ず、図３乃至図５により、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両に適用されるハイブリッド電源システムの概略構成を説明する。図３は、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両のハイブリッド電源システムの構成を示すブロック図であり、図４は、電動車両に用いられるハイブリッド電源のリチウムイオン電池のパワー密度とエネルギ密度との関係を示す概念図であり、図５は、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両のエネルギ電源（図５（ａ））及びパワー電源（図５（ｂ））における最大出力密度と出力持続時間との関係を充電状態に応じて示す線図である。
【００２３】
図３に示すように、ハイブリッド電源式電動車両１は、そのハイブリッド電源システムとして、エネルギ電源（Ｅ電池）２及びパワー電源（Ｐ電池）４を備える。本実施形態では、エネルギ電源２及びパワー電源４として、それぞれリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が用いられる。ここで、図４に示すように、リチウムイオン電池には、大きく分けて、ＨＥＶ（ハイブリッド）用の高パワー密度／低エネルギ密度型、ＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド）用の中パワー密度／中エネルギ密度型、ＥＶ用の低パワー密度／高エネルギ密度型があり、それぞれＥＶ走行が可能な車両に搭載される。本実施形態では、エネルギ電源２として、低パワー密度／高エネルギ密度型（低出力高密度型）のリチウムイオン電池を、パワー電源４として、高パワー密度／低エネルギ密度型（高出力低密度型）のリチウムイオン電池をそれぞれ用いる。
【００２４】
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、エネルギ電源２及びパワー電源４は、いずれも、最大出力密度と出力持続時間との関係を有する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、この関係は、ＳＯＣ（State of Charge）で表される充電状態、即ち、充電容量に対する充電残量の比率によって変化する。
例えば、エネルギ電源２の場合、図５（ａ）に示すように、ＳＯＣ５０％であるとすると、要求されるパワー密度がＰｄｅｍａｘであるとき、その出力での出力持続時間はＴｍとなる。言い換えれば、後述するように、要求される出力持続時間（最大出力時間）がＴｍであれば、その時間、持続可能な最大出力密度はＰｄｅｍａｘとなる。
パワー電源４の場合も同様に、要求されるパワー密度がＰｄｐ（ＴＤ）であるとき、その出力での出力持続時間はＴＤとなる。言い換えれば、要求される出力持続時間（最大出力時間）がＴＤであれば、その時間、持続可能な最大出力密度はＰｄｅｍａｘとなる。
【００２５】
得られる出力は、例えば、パワー密度Ｐｄｅ、Ｐｄｐに、それぞれ、エネルギ電源２、パワー電源４の搭載重量を乗算したものになる。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）を比較して分かるように、同じＯＳＣの場合、エネルギ電源２の方が、パワー電源４よりも、最大出力密度が低い。
なお、図５に示すようなマップは、エネルギ電源２及びパワー電源４とも、温度毎（例えば、５℃毎）に規定されている（図示せず）。
【００２６】
次に、図３に示すように、ハイブリッド電源式電動車両１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力調整器）６、インバータ８、モータ（電動機）１０及びＤＣ−ＤＣ制御器１２を備える。
エネルギ電源２及びパワー電源４は、並列にインバータ８に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、ＤＣ−ＤＣ制御器１２により制御され、各電源２、４の電圧を調整する。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、この電圧調整により、各電源２、４からモータ１０に供給されるそれぞれの出力電力を調整する。インバータ８は、直流電流を、周波数を制御した交流電流に変換し、モータ１０を作動させる。
【００２７】
次に、図３に示すように、ＤＣ−ＤＣ制御器１２及びインバータ８には、ＶＣＭ（車両制御機）１４が接続されている。ＶＣＭ１４は、後述するモータ１０の要求総出力、エネルギ電源２の要求出力、パワー電源４の要求出力等に応じて、ＤＣ−ＤＣ制御器１２及びインバータ８を制御する。
このＶＣＭ１４には、エネルギ電源２及びパワー電源４の状態を検出するバッテリ状態検出器１６が接続され、上述したエネルギ電源２及びパワー電源４の各ＳＯＣ及び各温度に関する信号が入力される。
また、ＶＣＭ１４には、アクセル開度センサ１８が接続され、運転者のアクセル操作によるアクセル開度に関する信号が入力される。このＶＣＭ１４では、アクセル開度の信号から、アクセル開速度、即ち、運転者がアクセルを踏み込む速度を算出する。
【００２８】
次に、図６により、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両に適用されるモータ１０の定格出力特性を説明する。図６は、本発明の実施形態による電動車両のモータの発熱量に基づいて定められたモータ定格出力時間とモータ定格出力との関係を示す線図である。
図６に示すように、モータ定格出力時間ｔとモータ定格出力ｐとの関係は、モータ１０の発熱及びその冷却性能により予め規定され、そのデータは、ＶＣＭ１４の記憶装置に記憶されている。
ここで、モータ定格出力時間ｔとモータ定格出力ｐとの関係の前提事項を説明する。
短時間定格出力Ｐでの出力時には、モータの発熱量は、（Ｐ／Ｖ）2Ｒと表される。Ｖはモータ作動電圧であり、Ｒはモータの内部抵抗である。
一方、連続定格出力（１／２）Ｐでの出力時には、モータの発熱量は、（Ｐ／２Ｖ）2Ｒと表される。この発熱量（Ｐ／２Ｖ）2Ｒは、モータの冷却システムで放熱が前提となる。即ち、連続定格出力時間＝無限である。
そして、（Ｐ／Ｖ）2Ｒ＝４Ｕとすると、（Ｐ／２Ｖ）2Ｒ＝Ｕとなる。このＵの分の熱量は冷却除熱可能であるので、短時間定格出力時間をＴとすると、短時間定格出力時の発熱量は３ＵＴとなる。この３ＵＴがモータの許容発熱量を超えると出力低下を起こす。
このような許容発熱量を考慮して得られるモータ定格出力時間ｔとモータ定格出力ｐとの関係が図６に示すようなものとなるのである。
図６に示すように、いわゆる連続定格出力は、いわゆる短時間定格出力Ｐの１／２（＝１／２×Ｐ）となり、短時間定格出力Ｐの出力時間Ｔはおよそ３０秒である。
【００２９】
次に、図７乃至図９により、本発明の実施形態によるハイブリッド電源式電動車両の制御内容を説明する。図７は、本発明の実施形態による電動車両の車速Ｖと時間ｔとの関係の一例を示す線図であり、図８は、本発明の実施形態による電動車両のアクセル開度（図８（ａ））及びモータの要求総出力Ｐｍ（図８（ｂ））と時間ｔとの関係の一例を示す線図であり、図９は、本発明の実施形態による電動車両の制御機により行われるハイブリッド電源の制御内容を示すフローチャートである。
【００３０】
先ず、本実施形態の制御内容を説明するにあたり、図７に示すような走行パターンを想定する。図７に示すような走行パターンでは、時刻ｔ１からｔ２までの、車速＝０の状態からの加速時（第１の加速時）と、その後、アクセル開度が一定（アクセル開速度＝０）の状態から再度アクセルを踏み込んだときの時刻ｔ２からｔ３までの再加速時（第２の加速時）と、時刻ｔ３からｔ４までの減速時と、時刻ｔ４以降の一定速走行時と、に分けられる。即ち、車両が、先ず、車速＝０の状態から時刻ｔ１で加速を開始した後、時刻ｔ２にはその加速を終了し、時刻ｔ２において再び加速を開始した後、時刻ｔ３にはその加速を終了する。そして、車両は、時刻ｔ３に減速を開始し、時刻ｔ４にその減速を終了すると共に一定速走行に移行する。
【００３１】
次に、図８（ａ）に、図７に示すような走行パターンを得るためのアクセル開度を示す。図８（ａ）に示すように、時刻ｔ１において、運転者によるアクセルの踏み込みが開始され、その後、時刻ｔ２に至るまでの間にアクセル開度が一定に保たれる。そして、時刻ｔ２において、再び、アクセルの踏み込みが開始され、その後、時刻ｔ２に至るまでの間にアクセル開度が一定に保たれる。そして、時刻ｔ３において、アクセルが戻され、一定のアクセル開度に保たれる。
【００３２】
次に、図８（ｂ）に、図７に示すような走行パターンを得るためのモータ１０の要求総出力を示す。図８（ｂ）に示すように、モータ１０の要求総出力は、時刻ｔ１からｔ２に至るまでの間では、加速に必要な一定値Ｐｍ１となり、時刻ｔ２からｔ３に至るまでの間では、加速に必要な一定値Ｐｍ２となる。これらの値Ｐｍ１、Ｐｍ２は、後述するように、アクセル開度及びアクセル開速度により決定される。そして、モータ１０の要求総出力は、時刻ｔ３から時刻ｔ４に至るまでの減速時には、減速度合いに応じて減少し、時刻ｔ４以降の一定速走行時には、一定速度を保つための一定値となる。
【００３３】
次に、主に図９により、ＶＣＭ１４（図３参照）で実行される制御フローを説明する。
図９は、加速時における制御内容であり、以下では、図８（ａ）の時刻ｔ１からｔ２に至るまでの加速時を例として説明する。なお、時刻ｔ２からｔ３までの再加速時も同様の制御であるので、以下では、その説明を省略する。図９において、Ｓは各ステップを示す。
本実施形態では、ＶＣＭ１４が、アクセル開度センサ１８から入力されるアクセル開度ａの信号に基づき、（１）アクセル開度ａ＞０、（２）アクセル開速度ａｖ＞０の２つの条件を満たした時に、加速開始と判定して、図９による加速時の制御を実行する。なお、アクセル開速度ａｖは、アクセルを開く方向での速度をプラス（＋）、閉じる方向での速度をマイナス（−）とする。なお、時刻ｔ２からの再加速時には、アクセル開速度ａｖが、０からプラスに変化するので、その時を、加速開始時と判定する。
【００３４】
先ず、Ｓ１において、アクセル開度センサ１８（図３参照）により検出されたアクセル開度ａを表す信号を読み込む。次に、Ｓ２において、Ｓ１で読み込んだアクセル開度から、加速開始時のアクセル開速度ａｖを算出する。具体的には、このＳ２では、加速開始時、例えば図８（ａ）のＡ点で示すような所定のアクセル開度に至るまでの時間と、その所定のアクセル開度とから、アクセル開速度ａｖを算出する。
【００３５】
次に、Ｓ３において、加速時におけるモータ１０の要求総出力Ｐｍを、加速開始時に決定する。このＳ３においては、図１０に示すようなマップを用いて要求総出力Ｐｍを決定する。
ここで、図１０には、加速時にモータ１０に要求される総出力Ｐｍとアクセル開度との関係が、アクセル開速度ａｖが高い場合（所定のアクセル開度に至るまでの時間が短い場合）、アクセル開速度ａｖが低い場合（所定のアクセル開度に至るまでの時間が長い場合）に応じてマップ化されて規定されている。
Ｓ３では、図１０のマップに基づいて、Ｓ１で読み込んだアクセル開度ａと、Ｓ２で算出したアクセル開速度ａｖとから、加速時のモータ１０の要求総出力Ｐｍを決定する。より詳細には、図１０に示すマップにおいて用いるアクセル開度ａは、例えば図８（ａ）のＢ点で示すようなアクセル開度ａが一定になったときのアクセル開度ａを用いる。又は、加速開始時のプラスのアクセル開速度ａｖとなっている間に、そのアクセル開速度ａｖの変化量に基づいて運転者が要求するアクセル開度ａを推定し、この推定したアクセル開度を用いても良い。
【００３６】
なお、アクセル開速度ａｖが所定値以下となる、緩やかなアクセル踏み込み操作における加速時（緩加速時）おいては、要求モータ総出力Ｐｍをアクセル開度ａに連動させ、且つ、エネルギ電源２のみから出力する。このような緩加速時においては、要求モータ総出力Ｐｍは小さいので、パワー電源４から出力を補わなくても、エネルギ不足で運転者に違和感を与えることはない。
【００３７】
次に、Ｓ４において、Ｓ３で決定した要求モータ総出力Ｐｍで持続可能なモータ出力時間Ｔｍを、上述した図６に示すマップを用いて決定する。具体的には、図６に示すように、Ｓ３で決定した要求モータ総出力Ｐｍ＝Ｐｍ１であるとき、モータ出力時間Ｔｍ＝Ｔｍ１と決定される。このようにモータの許容発熱量を考慮して規定された図６に示す定格出力マップを用いてモータ出力時間を決定することにより、要求モータ総出力Ｐｍでの、モータ１０の出力が発熱により低下しない最大出力時間を決定する。
【００３８】
次に、Ｓ５において、エネルギ電源２及びパワー電源４のＳＯＣ及び温度を読み込む。
次に、Ｓ６において、先ず、Ｓ４で決定したモータ出力時間Ｔｍの間出力可能なエネルギ電池２の最大出力密度Ｐｄｅｍａｘを、上述した図５（ａ）に示すマップを用いて決定する。具体的には、Ｓ５で読み込んだエネルギ電源２のＳＯＣ及び温度（ここでは、ＳＯＣ＝５０％、温度＝２５℃であるものとする）に基づいて、図５（ａ）に示すように、Ｓ４で決定したモータ出力時間Ｔｍから、エネルギ電源２の出力可能な最大パワー密度Ｐｄｅ＝Ｐｄｅｍａｘが決定される。
ここで、エネルギ電源２の最大出力Ｐ１は、以下の式（１）により算出される。
エネルギ電源最大出力Ｐ１［Ｗ］＝最大パワー密度Ｐｄｅｍａｘ［Ｗ／ｋｇ］×エネルギ電源搭載重量［ｋｇ］・・・式（１）
即ち、このＳ６では、図５（ａ）により決定した最大パワー密度Ｐｄｅｍａｘに、車両に搭載されるエネルギ電源の総重量を掛けて、エネルギ電源２の最大出力Ｐ１を算出する。
【００３９】
次に、Ｓ７において、パワー電源４に要求される出力ＰＤを、以下の式（２）により算出する。
要求パワー電源出力ＰＤ［Ｗ］＝要求モータ総出力Ｐｍ［Ｗ］−エネルギ電池最大出力Ｐ１［Ｗ］・・・式（２）
即ち、Ｓ３で決定した要求モータ総出力Ｐｍの値から、Ｓ６で算出されたエネルギ電池最大出力Ｐ１を引いて、要求パワー電源出力ＰＤを算出する。
【００４０】
次に、Ｓ８において、要求パワー電源出力ＰＤが０より大きいか否かを判定する。
要求パワー電源出力ＰＤが０以下（ＰＤ≦０）のとき、Ｓ９に進み、要求モータ総出力Ｐｍがエネルギ電源２のみからモータ１０に供給されるよう、電力調整器６を制御して、モータ１０の要求出力Ｐｍを得る。ＰＤ＝０の場合、エネルギ電源２の出力電力（エネルギ電源２からモータ１０に供給される電力）は、Ｓ６で決定したエネルギ電池４の最大出力Ｐ１となり、ＰＤ＜０の場合、エネルギ電源２の出力は、その最大出力Ｐ１より小さい出力となる。
このＳ９の処理は、Ｓ１０の判定により加速終了時（図７の時刻ｔ２参照）まで行われる。Ｓ１０においては、アクセル開速度ａｖがマイナスとなったとき、加速終了と判定する。
この場合、エネルギ電源２の出力電力のみで要求モータ総出力Ｐｍを供給することが出来、また、Ｓ４においてモータの許容発熱量を考慮した最大出力時間Ｔｍを設定しているので、加速時において、パワー電源４のエネルギを消費することなく、効果的に要求モータ総出力Ｐｍを維持することが出来る。
【００４１】
一方、Ｓ８において、要求パワー電源出力ＰＤが０を超える値のとき、Ｓ１１に進み、Ｓ７で算出した要求パワー電源出力ＰＤの出力時間ＴＤを設定する。このＳ１１では、Ｓ４で決定されたモータ出力時間Ｔｍを、要求パワー電源出力時間ＴＤとして設定する。
【００４２】
次に、Ｓ１２において、Ｓ１１で設定した出力時間ＴＤ（＝Ｔｍ）の間出力可能なパワー電池４の最大出力Ｐｄｐｍａｘを、上述した図５（ｂ）に示すマップを用いて決定する。具体的には、Ｓ５で読み込んだパワー電源４のＳＯＣ及び温度（ここでは、ＳＯＣ＝５０％、温度＝２５℃であるものとする）に基づいて、図５（ｂ）に示すように、Ｓ１１で設定した要求パワー電源出力時間ＴＤ（＝Ｔｍ）から、パワー電源４の出力可能な最大パワー密度Ｐｄｐ＝Ｐｄｐｍａｘが決定される。
ここで、パワー電源４の最大出力Ｐ２は、以下の式（３）により算出される。
パワー電源最大出力Ｐ２［Ｗ］＝最大パワー密度Ｐｄｐｍａｘ［Ｗ／ｋｇ］×パワー電源搭載重量［ｋｇ］・・・式（３）
即ち、このＳ１２では、パワー電源４の最大出力Ｐ２を、図５（ｂ）により決定した最大パワー密度Ｐｄｐｍａｘに、車両に搭載されるパワー電源の総重量を掛けて算出する。
【００４３】
次に、Ｓ１３において、Ｓ７で算出された要求パワー電源出力ＰＤが、Ｓ１２で算出された最大出力Ｐ２以下であるか否かを判定する。
要求パワー電源出力ＰＤが最大出力Ｐ２以下のとき、Ｓ１４に進み、パワー電池４の出力ＰＳを要求パワー電源出力ＰＤとする。
次に、Ｓ１５において、エネルギ電源２からその最大出力Ｐ１（Ｓ６参照）がモータ１０に供給され、且つ、パワー電源４から要求パワー電源出力ＰＤがモータ１０に供給されるよう、電力調整器６を制御して、モータ１０の要求出力Ｐｍを得る。
このＳ１５の処理は、Ｓ１６の判定により加速終了時（図７の時刻ｔ２参照）まで行われる。Ｓ１６においては、アクセル開速度ａｖがマイナスとなったとき、加速終了と判定する。
【００４４】
ここで、図１１は、本発明の実施形態による電動車両の要求エネルギ電源出力Ｐｅ（図１１（ａ））及び要求パワー電源出力Ｐｐ（図１１（ｂ））と時間ｔとの関係の一例を示す線図である。この図１１では、本実施形態における要求出力Ｐｅ、Ｐｐを実線で、比較例として、従来技術（特開平８−３３１２０号公報）による要求出力を一点鎖線で示す。
図１１の時刻ｔ１〜ｔ２、及び、時刻ｔ２〜ｔ３における線図に示すように、本実施形態では、エネルギ電源２の出力を最大にしているので、エネルギ電源からの出力が従来技術より大きく、一方、パワー電源４の出力を、エネルギ電源２の出力で不足する電力を補うようにしているので、パワー電源からの出力が従来技術より小さくなる。
従って、本実施形態では、例えば、図８の時刻ｔ２〜ｔ３に示すようなさらなる加速時において、上述した従来技術（図２参照）のような、パワー電源のエネルギ供給不足に起因した、モータの出力低下を抑制することが出来る。
このように、本実施形態では、エネルギ電源２の出力電力（＝最大出力Ｐ１）で不足する電力（要求パワー電源出力ＰＤ）をパワー電源４で補うので、再加速時等に、パワー電源４の容量が不足してしまうことを効果的に抑制しつつ、有効に要求モータ総出力Ｐｍを得ることが出来る。また、Ｓ４においてモータの許容発熱量を考慮した最大出力時間Ｔｍを設定しているので、加速時において、効果的に要求モータ総出力Ｐｍを維持することが出来る。
【００４５】
一方、Ｓ１３において、要求パワー電源出力ＰＤが最大出力Ｐ２を超えると判定されたとき、Ｓ１７に進み、パワー電池４の要求出力ＰＳを最大出力Ｐ２に制限する。
次に、Ｓ１８において、エネルギ電源２から、その最大出力Ｐ１（Ｓ６参照）がモータ１０に供給され、且つ、パワー電源４から、制限された出力Ｐ２がモータ１０に供給されるよう、電力調整器６を制御する。
このＳ１８の処理は、Ｓ１９の判定により加速終了時（図７の時刻ｔ２参照）まで行われる。Ｓ１９においては、アクセル開速度ａｖがマイナスとなったとき、加速終了と判定する。
【００４６】
ここで、図１２は、本発明の実施形態による電動車両の通常時の総出力Ｐｍ（図１２（ａ））及び制限時の総出力Ｐｍ（図１２（ｂ））と時間ｔとの関係を示す線図である。ここで、通常時とは、上述したＳ９又はＳ１５による出力制御が実行されるときであり、制限時とは、Ｓ１８による出力制御が実行されるときである。
図１２に示すように、モータ１０の総出力は、パワー電源４の出力を要求出力ＰＤからＰ２に制限した分、Ｐｍ１からＰｍ２に出力制限される。
このような出力制限処理は、例えば、パワー電源４の劣化等に起因して極端にその出力密度（図５（ｂ）参照）が低下した場合等に有効である。本実施形態では、このような場合、モータ１０の総出力に制限をかける一方、その制限出力を最大出力時間Ｔｍ出力するようにしているので、加速時に、運転者に与える違和感を小さく抑えながら、効果的に一定のモータ総出力を維持することが出来る。
【００４７】
次に、図１３により、時刻ｔ１からｔ３にかけて加速が長時間続く場合の例を説明する。図１３は、本発明の実施形態による電動車両におけるアクセル開度（図１３（ａ））、出力される総出力Ｐｍ（図１３（ｂ））及び車速Ｖ（図１３（ｃ））と時間ｔとの関係の他の例を示す線図である。
本実施形態では、図１３（ａ）に示すようなアクセル開度要求が入力された場合、上述した制御フロー（図９）により、図１３（ｂ）の実線で示すように、モータ１０の総出力Ｐｍが得られ、図１３（ｃ）の実線で示すような車速Ｖが得られる。一方、一点鎖線で示すような従来技術では、図１３（ｂ）に示すようにモータの出力が低下し、そのような出力低下により、図１３（ｃ）に示すように車速が低下する場合がある。本実施形態では、このようなモータの出力低下を抑制することが出来る。
【００４８】
なお、本実施形態では、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの減速時（図７及び図８参照）には、エネルギ電源２は、基本的にパワー電源４への充電電力を出力し、また、減速に必要な電力を出力する。時刻ｔ４以降の一定速走行時には、エネルギ電源２は、減速時に充電しきれなかったパワー電源４への充電電力分を出力し、また、一定速走行に必要な電力を出力する。
【００４９】
なお、本実施形態では、エネルギ電源２及びパワー電源４として、それぞれリチウムイオン電池を用いたが、エネルギ電源は、金属空気電池、Ｌｉ−Ｓ電池、多価電池、燃料電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源であっても良く、また、パワー電源は、リチウムイオンキャパシタ、コンデンサ又はニッケル−カドミウム電池及びその他の電気化学式反応式電源の何れか１つ又はそれらを複合した電源であっても良い。
【符号の説明】
【００５０】
２  エネルギ電源（エネルギ電池）
４  パワー電源（パワー電池）
６  ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力調整器）
１０  モータ（電動機）
１４  車両制御器（電力調整器の制御手段、電動機要求出力決定手段、出力時間設定手段、電源要求出力設定手段、エネルギ電源／パワー電源出力可能電力決定手段）
１６  バッテリ状態検出器（エネルギ電源／パワー電源残量検出手段）
【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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