(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、
当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受するための電力線と、
充放電可能な第１および第２の蓄電装置と、
前記第１の蓄電装置に対応して設けられ、前記第１の蓄電装置と前記電力線との間で電圧変換可能に構成された水冷式の第１の電圧変換装置と、
前記第２の蓄電装置に対応して設けられ、前記第２の蓄電装置と前記電力線との間で電圧変換可能に構成された空冷式の第２の電圧変換装置と、
当該電源システムに対する要求パワーが基準値以下のとき、前記第１の電圧変換装置が負担する前記要求パワーの分担比率が前記第２の電圧変換装置の分担比率よりも大きくなるように前記第１および第２の電圧変換装置を制御し、前記要求パワーが前記基準値を超えると、前記要求パワーの増加に従って前記第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように前記第１および第２の電圧変換装置を制御する制御装置とを備える電源システム。
【請求項２】
前記基準値は、前記第１の電圧変換装置が通電可能な最大パワー値である、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記要求パワーが前記基準値以下のとき、前記第２の電圧変換装置を停止させる、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第２の電圧変換装置に供給される冷却風の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度の低下に応じて前記第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように前記第１および第２の電圧変換装置を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第２の電圧変換装置の温度を検出する温度検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度の低下に応じて前記第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように前記第１および第２の電圧変換装置を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源システムと、
前記電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記電源システムに含まれる前記第１の電圧変換装置の冷媒を冷却するラジエータと、
前記電源システムに含まれる前記第２の電圧変換装置を空冷する空冷装置とを備え、
前記ラジエータは、車両最前部に配設され、
前記第１の電圧変換装置は、車両前方に配設され、
前記第２の電圧変換装置および前記空冷装置は、車両後方に配設される、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源システムおよびそれを備えた電動車両に関し、特に、並列接続される複数の電圧変換装置を備える電源システムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第３７９７３６１号公報は、直流電源の出力をインバータを介してモータへ供給し、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置を開示する。このモータ駆動制御装置は、直流電源からの出力電圧を電圧変換してインバータへ供給するコンバータと、インバータをＰＷＭ制御してモータへの供給電流を制御する制御部とを備える。制御部は、モータの回転数および目標出力トルクに基づいて、モータの要求パワーを実現可能な最適なインバータ入力電圧目標値を算出し、この入力電圧目標値となるようにコンバータを制御する。
【０００３】
このモータ駆動制御装置によれば、モータの動作状態に基づいて、最適な電圧の印加によるモータの効率的な運転を実現できる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７９７３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなモータ駆動制御装置を搭載した電動車両において、近年、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、直流電源の大容量化が進んでいる。そして、直流電源を大容量化するための手段として、複数の蓄電装置を並列接続した構成が提案されている。
【０００５】
複数の蓄電装置を並列接続する場合、各蓄電装置の入出力を制御するためには、各蓄電装置ごとにコンバータを設ける必要がある。そして、このような構成の場合、蓄電装置の並列接続に伴ない追加されるコンバータをできる限り低コストで搭載可能とすることが課題となるところ、上記特許第３７９７３６１号公報では、このような課題およびその解決手段について何ら開示されていない。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで直流電源の大容量化が可能な電源システムおよびそれを備えた電動車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、電源システムは、負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受するための電力線と、充放電可能な第１および第２の蓄電装置と、水冷式の第１の電圧変換装置と、空冷式の第２の電圧変換装置と、制御装置とを備える。第１の電圧変換装置は、第１の蓄電装置に対応して設けられ、第１の蓄電装置と電力線との間で電圧変換可能に構成される。第２の電圧変換装置は、第２の蓄電装置に対応して設けられ、第２の蓄電装置と電力線との間で電圧変換可能に構成される。制御装置は、当該電源システムに対する要求パワーが基準値以下のとき、第１の電圧変換装置が負担する要求パワーの分担比率が第２の電圧変換装置の分担比率よりも大きくなるように第１および第２の電圧変換装置を制御する。そして、制御装置は、要求パワーが基準値を超えると、要求パワーの増加に従って第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように第１および第２の電圧変換装置を制御する。
【０００８】
好ましくは、基準値は、第１の電圧変換装置が通電可能な最大パワー値である。
好ましくは、制御装置は、要求パワーが基準値以下のとき、第２の電圧変換装置を停止させる。
【０００９】
好ましくは、電源システムは、第２の電圧変換装置に供給される冷却風の温度を検出する温度検出装置をさらに備える。制御装置は、温度の低下に応じて第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように第１および第２の電圧変換装置を制御する。
【００１０】
また、好ましくは、電源システムは、第２の電圧変換装置の温度を検出する温度検出装置をさらに備える。制御装置は、温度の低下に応じて第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように第１および第２の電圧変換装置を制御する。
【００１１】
また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの電源システムと、駆動力発生部と、ラジエータと、空冷装置とを備える。駆動力発生部は、電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する。ラジエータは、電源システムに含まれる第１の電圧変換装置の冷媒を冷却する。空冷装置は、電源システムに含まれる第２の電圧変換装置を空冷する。そして、ラジエータは、車両最前部に配設され、第１の電圧変換装置は、車両前方に配設され、第２の電圧変換装置および空冷装置は、車両後方に配設される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、第１の蓄電装置および第１の電圧変換装置に並列して、第２の蓄電装置および第２の電圧変換装置が設けられる。ここで、第２の電圧変換装置は、空冷式であるので低コストで追加可能であるけれども、水冷式の第１の電圧変換装置と比べて相対的に冷却性能が劣る。そこで、制御装置は、当該電源システムに対する要求パワーが基準値以下のとき、第１の電圧変換装置が負担する要求パワーの分担比率が第２の電圧変換装置の分担比率よりも大きくなるように第１および第２の電圧変換装置を制御する。これにより、第２の電圧変換装置の通電量が抑えられ、第２の電圧変換装置の温度上昇が抑えられる。そして、制御装置は、要求パワーが基準値を超えると、要求パワーの増加に従って第２の電圧変換装置の分担比率が増加するように第１および第２の電圧変換装置を制御する。これにより、第１の電圧変換装置では不足するパワーが第２の電圧変換装置によってアシストされる。
【００１３】
したがって、この発明によれば、空冷式の第２の電圧変換装置を採用することにより、直流電源の大容量化を低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した電動車両の一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１を参照して、このハイブリッド車両１００は、電源システム１と、インバータ２０，２２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン２と、動力分割機構４と、車輪６とを備える。
【００１６】
このハイブリッド車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構４は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。動力分割機構４は、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構から成り、この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸にそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空にしてその中心にエンジン２のクランク軸を通すことにより、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力分割機構４に機械的に接続することができる。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや差動ギヤによって車輪６に結合される。
【００１７】
そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、車輪６を駆動する電動機としてハイブリッド車両１００に組込まれる。
【００１８】
電源システム１は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２と、コンバータ１０，１２と、コンデンサＣと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、電圧センサ４２，４４，４６と、電流センサ５２，５４と、外気温センサ６２とを含む。
【００１９】
蓄電装置Ｂ１，Ｂ２は、充放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から成る。蓄電装置Ｂ１は、コンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０によって充電される。蓄電装置Ｂ２は、コンバータ１２へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１２によって充電される。
【００２０】
なお、たとえば、蓄電装置Ｂ１には、蓄電装置Ｂ２よりも出力可能最大電力が大きい二次電池を用いることができ、蓄電装置Ｂ２には、蓄電装置Ｂ１よりも蓄電容量が大きい二次電池を用いることができる。これにより、２つの蓄電装置Ｂ１，Ｂ２を用いてハイパワーかつ大容量の直流電源を構成することができる。また、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の少なくとも一方に大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２１】
コンバータ１０は、水冷式の電圧変換装置である。そして、コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ１に基づいて、蓄電装置Ｂ１と正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬから成る電力線対との間で電圧変換を行なう。
【００２２】
コンバータ１２は、空冷式の電圧変換装置であり、コンバータ１０に並列して正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬに接続される。そして、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣ２に基づいて、蓄電装置Ｂ２と正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬから成る電力線対との間で電圧変換を行なう。なお、コンバータ１２は、空冷式であるが故、水冷式のコンバータ１０よりも低コストであるが冷却性能が劣る。なお、コンバータ１０，１２の回路構成については、後ほど詳しく説明する。
【００２３】
コンデンサＣは、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に接続され、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。
【００２４】
インバータ２０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ１に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、エンジン２の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を信号ＰＷＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。
【００２５】
インバータ２２は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ２に基づいて正極ラインＰＬ３からの直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ２２は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、車輪６からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。
【００２６】
なお、各インバータ２０，２２は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、インバータ２０，２２は、それぞれＥＣＵ３０からの信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のモータジェネレータを駆動する。
【００２７】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、３相交流回転電機であり、たとえば３相交流同期電動発電機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０によって回生駆動され、エンジン２の動力を用いて発電した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２の始動時、インバータ２０によって力行駆動され、エンジン２をクランキングする。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ２２によって力行駆動され、車輪６を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、インバータ２２によって回生駆動され、車輪６から受ける回転力を用いて発電した３相交流電圧をインバータ２２へ出力する。
【００２８】
電圧センサ４２は、蓄電装置Ｂ１の電圧ＶＢ１を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。電圧センサ４４は、蓄電装置Ｂ２の電圧ＶＢ２を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５２は、蓄電装置Ｂ１に入出力される電流Ｉ１を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ５４は、蓄電装置Ｂ２に入出力される電流Ｉ２を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。電圧センサ４６は、コンデンサＣの端子間電圧、すなわち負極ラインＮＬに対する正極ラインＰＬ３の電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。
【００２９】
外気温センサ６２は、車両周囲の外気の温度Ｔを検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。この外気温センサ６２は、空冷式のコンバータ１２を冷却するために車両外部から吸気される冷却風の温度を検出するものである。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、コンバータ１０，１２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれコンバータ１０，１２へ出力する。ここで、ＥＣＵ３０は、電源システム１に対して要求されるパワー（以下、単に「要求パワー」と称する。）Ｐに応じてコンバータ１０，１２の分担比率を後述の方法に従って決定し、要求パワーＰおよびその決定された分担比率に従って信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。なお、要求パワーＰは、アクセルペダルの開度や車両速度などに基づいて、図示されない車両ＥＣＵによって算出される。
【００３１】
また、ＥＣＵ３０は、インバータ２０，２２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ２０，２２へ出力する。
【００３２】
図２は、図１に示したコンバータ１０，１２の配置構成を説明するためのハイブリッド車両１００の概略平面図である。なお、この図２では、コンバータ１０，１２の配置構成を説明するのに必要な部分のみが示され、その他の構成については図示を省略している。
【００３３】
図２を参照して、ハイブリッド車両１００は、前輪ＦＲ，ＦＬと、後輪ＲＲ，ＲＬと、蓄電パック７０と、コンバータ１０と、ラジエータ７２と、冷却水路７４と、コンバータ１２と、吸気ダクト７８と、冷却ファン８０と、排気ダクト８２とを備える。
【００３４】
コンバータ１０は、図示されないエンジン２やインバータ２０，２２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２などとともに、車両前方のエンジンルーム内に配設される。そして、車両最前部にはラジエータ７２が設けられ、冷却水路７４を介してコンバータ１０とラジエータ７２との間で冷却水が循環する。
【００３５】
コンバータ１２は、たとえば図示されないリヤシート後方に配設される。そして、車両側方に設けられた吸気口７６から吸気ダクト７８に取込まれた外気が冷却ファン８０によってコンバータ１２へ供給され、コンバータ１２と熱交換を行なった冷却風は、排気ダクト８２を介して車両後方に設けられた排気口８４から車外へ放出される。
【００３６】
なお、蓄電パック７０は、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２（図示せず）を含み、たとえばリヤシート後方やリヤシート下部に配設される。そして、コンバータ１０は、蓄電パック７０内の蓄電装置Ｂ１と電力の授受を行ない、コンバータ１２は、蓄電パック７０内の蓄電装置Ｂ２と電力の授受を行なう。
【００３７】
図３は、図１に示したコンバータ１０，１２の回路図である。図３を参照して、コンバータ１０（１２）は、トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイルＣＬとを含む。トランジスタＱ１，Ｑ２は、正極ラインＰＬ３と負極ラインＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。コイルＣＬの一方端は、トランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノードに接続され、その他方端は、正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）に接続される。なお、上記のトランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００３８】
このコンバータ１０（１２）は、チョッパ回路から成る。そして、コンバータ１０（１２）は、ＥＣＵ３０（図示せず）からの信号ＰＷＣ１（ＰＷＣ２）に基づいて、正極ラインＰＬ１（ＰＬ２）の電圧をコイルＣＬを用いて昇圧し、その昇圧した電圧を正極ラインＰＬ３へ出力する。
【００３９】
具体的には、コンバータ１０（１２）は、トランジスタＱ２のオン時に流れる電流をコイルＣＬに磁場エネルギーとして蓄積し、トランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期して、その蓄積されたエネルギーをダイオードＤ１を介して正極ラインＰＬ３へ放出することによって、正極ラインＰＬ３の電圧を正極ラインＰＬ１以上の電圧に昇圧する。
【００４０】
なお、正極ラインＰＬ１と正極ラインＰＬ３との間で授受される電流量は、トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比によって決まる。すなわち、トランジスタＱ２のオンデューティー比が大きくなると、コイルＣＬに蓄積されるエネルギーが大きくなるので、正極ラインＰＬ１から正極ラインＰＬ３へ流れる電流が大きくなる。一方、トランジスタＱ１のオンデューティー比が大きくなると、高圧側の正極ラインＰＬ３から低圧側の正極ラインＰＬ１へ流れる電流が大きくなる。
【００４１】
図４は、図１に示したＥＣＵ３０の機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ３０は、コンバータ制御部３２と、インバータ制御部３４，３６とを含む。
【００４２】
コンバータ制御部３２は、電圧ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＨ、電流Ｉ１，Ｉ２および温度Ｔの各検出値、ならびに要求パワーＰに基づいて、コンバータ１０，１２の各々のトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を後述の制御構造に従って生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２としてそれぞれコンバータ１０，１２へ出力する。
【００４３】
インバータ制御部３４は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１、モータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびロータ回転角θ１の各検出値、ならびに電圧ＶＨの検出値に基づいて、インバータ２０に含まれるトランジスタをオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ１としてインバータ２０へ出力する。
【００４４】
インバータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ２の各検出値、ならびに電圧ＶＨの検出値に基づいて、インバータ２２に含まれるトランジスタをオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ２としてインバータ２２へ出力する。
【００４５】
なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、たとえば、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度などに基づいて、図示されない車両ＥＣＵによって算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびロータ回転角θ１，θ２の各々は、図示されないセンサによって検出される。
【００４６】
図５は、図４に示したコンバータ制御部３２の詳細な機能ブロック図である。図５を参照して、コンバータ制御部３２は、パワー配分設定部１０２と、目標値設定部１０４と、信号生成部１０６−１，１０６−２とを含む。
【００４７】
パワー配分設定部１０２は、要求パワーＰ、および温度Ｔの検出値に基づいて、要求パワーＰに対するコンバータ１０，１２の分担比率を設定する。
【００４８】
図６は、図５に示したパワー配分設定部１０２により設定されるコンバータ１０，１２の分担比率を示した図である。図６を参照して、横軸は、要求パワーＰを示し、縦軸は、要求パワーＰに対するコンバータ１０の分担比率ｒ（％）を示す。すなわち、コンバータ１２の分担比率は（１００−ｒ）％となる。
【００４９】
要求パワーＰのしきい値Ｐｔｈ１は、たとえばコンバータ１０が通電可能な最大パワー値に設定される。しきい値Ｐｔｈ２は、しきい値Ｐｔｈ１よりも大きな値に設定され、たとえば、コンバータ１０が通電可能な最大パワーにコンバータ１２が通電可能な最大パワーを足し合わせた値に設定される。そして、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のとき、分担比率ｒは（１００−α）％に設定され（αについては後述）、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１を超えると、要求パワーＰの増加に従って分担比率ｒが減少する（すなわち、要求パワーＰの増加に従ってコンバータ１２の分担比率は増加する。）。そして、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ２を超えると、分担比率ｒは５０％に設定される。
【００５０】
このように、要求パワーＰが相対的に小さい領域では、コンバータ１０の分担比率を高くするとともにコンバータ１２の分担比率を低くし、要求パワーＰが相対的に大きい領域では、要求パワーＰの増加に従ってコンバータ１０の分担比率を低下させるとともにコンバータ１２の分担比率を増加させるのは、以下の理由による。
【００５１】
すなわち、上述のように、空冷式のコンバータ１２は、水冷式のコンバータ１０よりも冷却性能が劣り、コンバータ１０に比べて温度上昇による出力制限にかかりやすい。そこで、要求パワーＰが相対的に小さい領域では、コンバータ１２の分担比率を低くすることによってコンバータ１２に熱的な余裕を持たせ、要求パワーＰが増大してコンバータ１２の負担が増加したときにコンバータ１２において温度上昇による出力制限がかかるのをできる限り回避することとしたものである。
【００５２】
ここで、上記の分担比率ｒは、温度Ｔに応じて変化する補正値αによって補正される。
図７は、温度Ｔと補正値αとの関係を示した図である。図７を参照して、温度Ｔが低下するほど、補正値αは大きな値となる。また、温度Ｔがしきい値Ｔｔｈ１を超えると、補正値αは０となる。
【００５３】
したがって、再び図６を参照して、温度Ｔが低いほど、補正値αは大きくなるので、分担比率ｒは低くなる。このように温度Ｔに応じて分担比率ｒを補正するのは、以下の理由による。すなわち、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の蓄電状態（以下「ＳＯＣ（State of Charge）」と称する。）はできるだけバランスさせるのが好ましい。そこで、温度Ｔが低くコンバータ１２の冷却性が高いときは、コンバータ１２において温度上昇による出力制限にかかる可能性は低いので、分担比率ｒを低下させて、すなわちコンバータ１０，１２の分担比率を均等方向に近づけることによって、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣをできるだけバランスさせることとしたものである。
【００５４】
再び図５を参照して、パワー配分設定部１０２は、図６，図７に示した関係に従って分担比率ｒを設定すると、その設定された分担比率ｒを目標値設定部１０４へ出力する。
【００５５】
目標値設定部１０４は、要求パワーＰ、パワー配分設定部１０２によって設定された分担比率ｒ、および電圧ＶＢ１，ＶＢ２の検出値に基づいて、電圧ＶＨの目標値ＶＲおよび電流Ｉ２の目標値ＩＲを設定する。具体的には、目標値設定部１０４は、電圧ＶＢ１，ＶＢ２よりも高い規定の電圧を目標値ＶＲとして設定する。また、目標値設定部１０４は、コンバータ１２の分担比率（１００−ｒ）を要求パワーＰに乗算することによってコンバータ１２のパワー目標値を算出し、その算出されたパワー目標値を電圧ＶＢ２で除算することによって目標値ＩＲを算出する。
【００５６】
信号生成部１０６−１は、減算部１０８−１，１１２−１と、比例積分制御部１１０−１と、変調部１１４−１とを含む。減算部１０８−１は、目標値設定部１０４によって設定された目標値ＶＲから電圧ＶＨを減算し、その演算結果を比例積分制御部１１０−１へ出力する。比例積分制御部１１０−１は、目標値ＶＲと電圧ＶＨとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部１１２−１へ出力する。この減算部１０８−１および比例積分制御部１１０−１は、電圧フィードバック制御要素を構成する。
【００５７】
減算部１１２−１は、電圧値ＶＢ１／目標値ＶＲで示されるコンバータ１０の理論昇圧比の逆数から比例積分制御部１１０−１の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令Ｔｏｎ１として変調部１１４−１へ出力する。
【００５８】
そして、変調部１１４−１は、デューティー指令Ｔｏｎ１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）とに基づいて信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した信号ＰＷＣ１をコンバータ１０のトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００５９】
なお、変調部１１４−１に入力されるデューティー指令Ｔｏｎ１は、コンバータ１０の上アームを構成するトランジスタＱ１のオンデューティー比に相当し、０から１までの値をとる。そして、コンバータ１０は、デューティー指令Ｔｏｎ１が大きいほど昇圧比が低くなるように制御され、デューティー指令Ｔｏｎ１が小さいほど昇圧比が高くなるように制御される。
【００６０】
信号生成部１０６−２は、減算部１０８−２，１１２−２と、比例積分制御部１１０−２と、変調部１１４−２とを含む。減算部１０８−２は、目標値設定部１０４によって設定された目標値ＩＲから電流Ｉ２を減算し、その演算結果を比例積分制御部１１０−２へ出力する。比例積分制御部１１０−２は、目標値ＩＲと電流Ｉ２との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部１１２−２へ出力する。この減算部１０８−２および比例積分制御部１１０−２は、電流フィードバック制御要素を構成する。
【００６１】
減算部１１２−２は、電圧値ＶＢ２／目標値ＶＲで示されるコンバータ１２の理論昇圧比の逆数から比例積分制御部１１０−２の出力を減算し、その演算結果をデューティー指令Ｔｏｎ２として変調部１１４−２へ出力する。
【００６２】
そして、変調部１１４−２は、デューティー指令Ｔｏｎ２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）とに基づいて信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ２をコンバータ１２のトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００６３】
なお、変調部１１４−２に入力されるデューティー指令Ｔｏｎ２は、コンバータ１２の上アームを構成するトランジスタＱ１のオンデューティー比に相当し、０から１までの値をとる。
【００６４】
このコンバータ制御部３２においては、パワー配分設定部１０２によってコンバータ１０，１２の分担比率が設定され、目標値設定部１０４によって電圧ＶＨの目標値ＶＲおよび電流Ｉ２の目標値ＩＲが設定される。そして、信号生成部１０６−１によって、電圧ＶＨを目標値ＶＲに制御するための信号ＰＷＣ１が生成され、信号生成部１０６−２によって、設定された分担比率に従うパワーをコンバータ１２が出力するための信号ＰＷＣ２が生成される。なお、コンバータ１０ではパワーは積極的に制御されないけれども、コンバータ１２のパワーを制御し、かつ、コンバータ１０により電圧ＶＨを目標値ＶＲに制御することによって、コンバータ１０の出力パワーは結果的に分担比率ｒに従う。
【００６５】
なお、上記において、補正値αを常時０とし、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のときはコンバータ１２をシャットダウンするようにしてもよい。この場合、パワー配分設定部１０２は、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のとき、コンバータ１２のシャットダウンを要求する信号ＳＤを生成してコンバータ１２へ出力し、コンバータ１２は、信号ＳＤを受けるとシャットダウンするようにすればよい。
【００６６】
また、上記においては、しきい値Ｐｔｈ１は、コンバータ１０が通電可能な最大パワー値に設定されるものとしたが、コンバータ１０が通電可能な最大パワーよりも小さな値にに設定してもよい。また、しきい値Ｐｔｈ２は、コンバータ１０が通電可能な最大パワーにコンバータ１２が通電可能な最大パワーを足し合わせた値に設定されるものとしたが、しきい値Ｐｔｈ１よりも大きい範囲で、コンバータ１０，１２の最大パワーの合計値よりも小さな値に設定してもよい。
【００６７】
以上のように、この実施の形態１においては、電源システム１は、蓄電装置Ｂ１およびコンバータ１０に加えて、蓄電装置Ｂ２およびコンバータ１２を含む。コンバータ１２は、空冷式であり、低コストであるけれども、水冷式のコンバータ１０と比べて相対的に冷却性能が劣る。そこで、ＥＣＵ３０は、電源システム１に対する要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のとき、コンバータ１０の分担比率がコンバータ１２の分担比率よりも大きくなるようにコンバータ１０，１２を制御する。これにより、コンバータ１２の通電量が抑えられ、コンバータ１２の温度上昇が抑えられる。そして、ＥＣＵ３０は、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１を超えると、要求パワーＰの増加に従ってコンバータ１２の分担比率が増加するようにコンバータ１０，１２を制御する。これにより、コンバータ１０では不足するパワーがコンバータ１２によってアシストされる。したがって、この実施の形態１によれば、空冷式のコンバータ１２を採用することにより、電源システム１の大容量化を低コストで実現することができる。
【００６８】
また、この実施の形態１によれば、コンバータ１２は、車両後方に配設されるので、エンジンルーム内の装置レイアウトを変更することなく、コンバータ１２を容易に追加搭載することができる。
【００６９】
さらに、この実施の形態１によれば、温度Ｔにより変化する補正値αによってコンバータ１０，１２の分担比率を補正するようにしたので、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣのバランスも考慮しつつ、車外の環境に応じてコンバータ１０，１２の分担比率を適切に設定することができる。
【００７０】
なお、補正値αを常時０とし、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のときはコンバータ１２をシャットダウンするようにすれば、コンバータ１２における損失を低減可能である。
【００７１】
［変形例１］
上述のように、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣはできるだけバランスさせるのが好ましいので、コンバータ１０，１２の分担比率を補正値αによって補正するのとは別に、コンバータ１２の発熱が大きくならない範囲でコンバータ１２にパワーを分担させるようにしてもよい。
【００７２】
図８は、この変形例１におけるコンバータ１０，１２の分担比率を示した図である。図８を参照して、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１以下のとき、分担比率ｒは（１００−α−Δｒ）％に設定される。ここで、オフセット値Δｒは、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣのバランスを考慮したうえで、コンバータ１２に熱的な余裕を持たせることが可能な適当な値に設定される。
【００７３】
なお、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ１を超えると、要求パワーＰの増加に従って分担比率ｒが減少し（すなわち、要求パワーＰの増加に従ってコンバータ１２の分担比率は増加する。）、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ２を超えると、分担比率ｒが５０％に設定されるのは、上記の実施の形態１と同様である。
【００７４】
［変形例２］
図９は、変形例２におけるコンバータ１０，１２の分担比率を示した図である。図９を参照して、要求パワーＰが０のとき分担比率ｒが１００％に設定され、要求パワーＰの増加に従って分担比率ｒが減少する。すなわち、要求パワーＰが０のとき、コンバータ１２の分担比率は０であり、要求パワーＰの増加に従ってコンバータ１２の分担比率が増加する。そして、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ２を超えると、分担比率ｒは５０％に設定される。
【００７５】
この変形例２によっても、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣのバランスを考慮しつつ、コンバータ１２に熱的な余裕を持たせることが可能である。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態２では、外気温センサ６２に代えて、コンバータ１０，１２の温度が検出され、その検出温度に応じて補正値αが設定される。
【００７７】
図１０は、実施の形態２による電源システムを搭載した電動車両の一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１０を参照して、このハイブリッド車両１００Ａは、図１に示した実施の形態１におけるハイブリッド車両１００の構成において、電源システム１に代えて電源システム１Ａを備える。電源システム１Ａは、電源システム１の構成において、外気温センサ６２に代えて温度センサ６４，６６を含む。
【００７８】
温度センサ６４は、コンバータ１０の温度Ｔ１を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ６６は、コンバータ１２の温度Ｔ２を検出し、その検出値をＥＣＵ３０へ出力する。
【００７９】
なお、ハイブリッド車両１００Ａのその他の構成は、ハイブリッド車両１００と同じである。
【００８０】
図１１は、この実施の形態２における補正値αを示した図である。図１１を参照して、コンバータ１２の温度Ｔ２が低下するほど、補正値αは大きな値となる。なお、温度Ｔ２がしきい値Ｔｔｈ２以上のときは、補正値αは０となる。
【００８１】
この実施の形態２では、コンバータ１２の温度Ｔ２が低いほど、コンバータ１２において温度上昇による出力制限にかかる可能性は低いので、分担比率ｒを低下させて、すなわちコンバータ１０，１２の分担比率を均等方向に近づけることによって、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣをできるだけバランスさせることとしたものである。
【００８２】
なお、コンバータ１０の温度Ｔ１を補正値αに反映させてもよい。
図１２は、コンバータ１０の温度Ｔ１と補正値αを示した図である。図１２を参照して、コンバータ１０の温度Ｔ１がしきい値Ｔｔｈ３を超えると、温度Ｔ１が上昇するほど補正値αは大きな値となる。
【００８３】
したがって、コンバータ１０の温度Ｔ１が高くなるほど、補正値αは大きくなるので、コンバータ１０の分担比率ｒの最大値は低くなる。すなわち、コンバータ１０の負担が軽減され、コンバータ１０において温度上昇による出力制限がかかるのをできる限り回避することが可能となる。
【００８４】
なお、コンバータ１０の温度Ｔ１とコンバータ１２の温度Ｔ２とに適当な重み付けを付して、温度Ｔ１，Ｔ２に応じて補正値αを決定するようにしてもよい。
【００８５】
以上のように、この実施の形態２によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【００８６】
なお、上記の各実施の形態においては、要求パワーＰがしきい値Ｐｔｈ２を超えると、コンバータ１０，１２の分担比率は５０％に設定されるものとしたが、この設定値は５０％以外であってもよい。たとえば、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の容量に応じた値に設定してもよい。
【００８７】
また、上記の各実施の形態においては、水冷式のコンバータ１０は、電圧ＶＨに基づく電圧フィードバック制御とし、空冷式のコンバータ１２は、電流Ｉ２に基づく電流フィードバック制御（電力フィードバック制御）としたが、コンバータ１０，１２の制御は、これらの制御に限定されるものではない。但し、コンバータ１０，１２の少なくとも一方において、電力制御または電流制御を行なう必要がある。
【００８８】
また、上記の各実施の形態においては、動力分割機構４を用いてエンジン２の動力がモータジェネレータＭＧ１と車輪６とに分配される、いわゆるシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、エンジン２の動力をモータジェネレータＭＧ１による発電のみに用い、モータジェネレータＭＧ２のみを用いて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にも、この発明は適用可能である。
【００８９】
また、この発明は、エンジン２を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。
【００９０】
なお、上記において、インバータ２０，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「負荷装置」および「駆動力発生部」の一実施例を形成し、正極ラインＰＬ３および負極ラインＮＬは、この発明における「電力線」の一実施例に対応する。また、蓄電装置Ｂ１，Ｂ２は、それぞれこの発明における「第１の蓄電装置」および「第２の蓄電装置」の一実施例に対応し、コンバータ１０，１２は、それぞれこの発明における「第１の電圧変換装置」および「第２の電圧変換装置」の一実施例に対応する。
【００９１】
さらに、ＥＣＵ３０のコンバータ制御部３２は、この発明における「制御部」の一実施例に対応し、温度センサ６２，６６の各々は、この発明における「温度検出装置」の一実施例に対応する。また、さらに、吸気ダクト７８、冷却ファン８０および排気ダクト８２は、この発明における「空冷装置」の一実施例を形成する。
【００９２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の実施の形態１による電源システムを搭載した電動車両の一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に示すコンバータの配置構成を説明するためのハイブリッド車両の概略平面図である。
【図３】図１に示すコンバータの回路図である。
【図４】図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。
【図５】図４に示すコンバータ制御部の詳細な機能ブロック図である。
【図６】図５に示すパワー配分設定部により設定されるコンバータの分担比率を示した図である。
【図７】温度と補正値との関係を示した図である。
【図８】変形例１におけるコンバータの分担比率を示した図である。
【図９】変形例２におけるコンバータの分担比率を示した図である。
【図１０】実施の形態２による電源システムを搭載した電動車両の一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１１】この実施の形態２における補正値を示した図である。
【図１２】コンバータの温度と補正値を示した図である。
【符号の説明】
【００９４】
２  エンジン、４  動力分割機構、６  車輪、１０，１２  コンバータ、２０，２２  インバータ、３０  ＥＣＵ、３２  コンバータ制御部、３４，３６  インバータ制御部、４２，４４，４６  電圧センサ、５２，５４  電流センサ、６２  外気温センサ、６４，６６  温度センサ、７０  蓄電パック、７２  ラジエータ、７４  冷却水路、７６  吸気口、７８  吸気ダクト、８０  冷却ファン、８２  排気ダクト、８４  排気口、１００  ハイブリッド車両、１０２  パワー配分設定部、１０４  目標値設定部、１０６−１  信号生成部、１０８−１，１０８−２，１１２−１，１１２−２  減算部、１１０−１，１１０−２  非成績分制御部、１１４−１，１１４−２  変調部、Ｂ１，Ｂ２  蓄電装置、Ｃ  コンデンサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＬ１〜ＰＬ３  正極ライン、ＮＬ  負極ライン、Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、ＣＬ  コイル、ＦＲ，ＦＬ  前輪、ＲＲ，ＲＬ  後輪。
【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】
0004702333.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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