(57)【要約】      （修正有）【課題】電流経路の各部品を発熱から適切に保護しつつ、電動車両の運転性能を損なうことがないよう、蓄電装置の充放電を制御する。【解決手段】電動車両５は、車両駆動用の電動機ＭＧ２と、電動機ＭＧ２との間で電力を入出力するように構成された、複数の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２と、電動機ＭＧ２に対する複数の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の接続を、直列接続と並列接続との間で切替え可能に構成された開閉器ＲＬ１〜ＲＬ５と、複数の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２に入出力される電流の経路上に設けられた部品の温度に対する評価関数が判定値以上となったときに、電動機ＭＧ２に対する複数の蓄電装置Ｂ１，Ｂ２の接続を、直列接続から並列接続に切替えるための制御装置３００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の電動機と、
前記電動機との間で電力を入出力するように構成された、複数の蓄電装置と、
前記電動機に対する前記複数の蓄電装置の接続を、直列接続と並列接続との間で切替え可能に構成された開閉器と、
前記複数の蓄電装置に入出力される電流の経路上に設けられた部品の温度に対する評価関数が判定値以上となったときに、前記電動機に対する複数の蓄電装置の接続を、直列接続から並列接続に切替えるための制御装置とを備える、電動車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記評価関数が前記判定値以上となったときには、所定の切替実行条件が成立した場合に、前記開閉器の開閉動作を制御するように構成され、
前記所定の切替実行条件は、前記電動車両の車速が閾値以下であることを含む、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記所定の切替実行条件は、前記複数の蓄電装置に入出力される電流が閾値以下であること、前記複数の蓄電装置の間の電圧差が閾値以下であること、および、前記複数の蓄電装置の状態値を検出するためのセンサが正常であること、をさらに含む、請求項２に記載の電動車両。
【請求項４】
車両駆動用電動機と、
第１の蓄電装置と、
複数の蓄電部を含んで構成された第２の蓄電装置と、
前記車両駆動用電動機に対して入出力される電力を伝達するための電力線と、
前記第１の蓄電装置と前記電力線との間で双方向の直流電圧変換を実行するためのコンバータと、
前記電力線に対する前記複数の蓄電部の接続を、直列接続と並列接続との間で切替え可能に構成された開閉器と、
前記複数の蓄電部に入出力される電流の経路上に設けられた部品の温度に対する評価関数が判定値以上となったときには、前記電力線に対する前記複数の蓄電装置の接続を、直列接続から並列接続に切替えるように前記開閉器を制御する制御装置とを備える、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両に関し、より特定的には、電動車両に搭載され、複数の蓄電部から構成された車載蓄電装置の充放電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（代表的には、二次電池）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて電動機から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。このような電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、電動機の出力による走行による車両の航続距離を延ばすために、これらの車両に搭載される蓄電装置を、車両外部の電源によって充電する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００１−１１９８１３号公報（特許文献１）には、２個の車載バッテリと、これらの車載バッテリから電力供給を受けて走行用のＤＣブラシレスモータを通電制御するインバータ回路と、アクセルの踏込み量に応じてインバータ回路を通電制御する制御回路と、上記２個の車載バッテリの接続状態を切替える切替スイッチとを備える電気自動車が記載されている。この特許文献１によれば、高速走行が要求される高速道路では、２個の車載バッテリが直列接続されるように切替スイッチを切替える。その一方で、低速走行が要求される狭い道や車庫入れでは、２個の車載バッテリが並列接続されるように切替スイッチを切替える。このように、車両走行条件に応じて２個の車載バッテリの接続状態を切替えることによって、車両走行状態に適したアクセルの操作レスポンスが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、電動車両においては、蓄電装置に入出力される電流が流れる電流経路に設けられた部品の過度の発熱を抑制する必要がある。部品の発熱に対する保護対策としては、部品の耐熱仕様のレベルを上げずに、部品に流れる電流を制限することによって発熱自体を抑制する手法を採ることができる。
【０００６】
しかしながら、このような電流制限する手法を上記の特許文献１に記載される構成に適用した場合には、２個の車載バッテリを直列接続したときに電流制限にかかりやすくなる。そのため、高速走行時に所望の出力が確保できなくなって、電動車両の運転性を低下させる可能性がある。また、電動車両の回生制動時においては、電動機が発電した電力による蓄電装置の充電が制限されることによって、電動機の出力による走行による航続距離を延ばすことが出来なくなる虞がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電流経路の各部品を発熱から適切に保護しつつ、電動車両の運転性能を損なうことがないよう、蓄電装置の充放電を制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、電動車両は、車両駆動用の電動機と、電動機との間で電力を入出力するように構成された、複数の蓄電装置と、電動機に対する複数の蓄電装置の接続を、直列接続と並列接続との間で切替え可能に構成された開閉器と、複数の蓄電装置に入出力される電流の経路上に設けられた部品の温度に対する評価関数が判定値以上となったときに、電動機に対する複数の蓄電装置の接続を、直列接続から並列接続に切替えるための制御装置とを備える。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、評価関数が判定値以上となったときには、所定の切替実行条件が成立した場合に、開閉器の開閉動作を制御するように構成される。所定の切替実行条件は、電動車両の車速が閾値以下であることを含む。
【００１０】
好ましくは、所定の切替実行条件は、複数の蓄電装置に入出力される電流が閾値以下であること、複数の蓄電装置の間の電圧差が閾値以下であること、および、複数の蓄電装置の状態値を検出するためのセンサが正常であること、をさらに含む。
【００１１】
この発明の別の局面では、電動車両は、車両駆動用電動機と、第１の蓄電装置と、複数の蓄電部を含んで構成された第２の蓄電装置と、車両駆動用電動機に対して入出力される電力を伝達するための電力線と、第１の蓄電装置と電力線との間で双方向の直流電圧変換を実行するためのコンバータと、電力線に対する複数の蓄電部の接続を、直列接続と並列接続との間で切替え可能に構成された開閉器と、複数の蓄電部に入出力される電流の経路上に設けられた部品の温度に対する評価関数が判定値以上となったときには、電力線に対する複数の蓄電装置の接続を、直列接続から並列接続に切替えるように開閉器を制御する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、電流経路の各部品を発熱から適切に保護しつつ、電動車両の運転性能を損なうことがないよう、蓄電装置の充放電を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態による電動車両の概略構成図である。
【図２】システム電圧とモータジェネレータの動作可能領域との関係を示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態による電動車両における電源システムの制御処理を説明するフローチャートである。
【図４】ある部品について電流を流した場合の、部品温度の時間的変化の一例を示した図である。
【図５】本実施の形態における充放電電力制限値の修正制御の概要を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態による制御装置により実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の概要を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態による制御装置により実行される蓄電装置の直列／並列切替制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【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が繰返さない。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の概略構成図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態による電動車両５は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（エンジン）２２０と電動機（ＭＧ：Motor  Generator）とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。電動車両５は、このモータジェネレータに電力を供給するための複数（たとえば２個）の蓄電装置１００，１５０を搭載する。これらの蓄電装置１００，１５０は、電動車両５のシステム起動状態において、エンジン２２０の作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、電動車両５のシステム停止中において、図示しない接続部を介して車両外部の電源と電気的に接続されて充電可能である。
【００１６】
なお、本実施の形態においては、電動車両５が２つのモータジェネレータおよびそれに対応するインバータを備える例について説明するが、１つのモータジェネレータおよびインバータを備える場合でも、３つ以上のモータジェネレータおよびインバータを備える場合でも本発明を適用可能である。
【００１７】
電動車両５は、負荷１０と、電源システム２０と、制御装置３００とを備える。負荷１０は、インバータ１２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構２５０と、エンジン２２０と、駆動輪２６０とを含む。
【００１８】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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と中性点でＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える永久磁石型同期電動機である。
【００１９】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクは、動力分割機構２５０を介して駆動輪２６０に伝達されて、電動車両５を走行させる。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、電動車両５の回生制動時には、駆動輪２６０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、コンバータ１１０およびインバータ１２０によって蓄電装置１００および／または１５０の充電電力に変換される。
【００２０】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２５０を介してエンジン２２０とも結合される。そして、制御装置３００により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２２０が協働的に運転されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、エンジン２２０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１００および／または１５０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ２を主として駆動輪２６０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータＭＧ１を主としてエンジン２２０により駆動される発電機として用いるものとする。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、車両駆動力を発生するための「電動機」に対応する。
【００２１】
動力分割機構２５０は、エンジン２２０の動力を、駆動輪２６０とモータジェネレータＭＧ１とに振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリギヤ）を含んで構成される。
【００２２】
電流センサ２３０，２４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ流れるモータ電流（すなわち、インバータ出力電流）ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ検出し、その検出したモータ電流を制御装置３００へ出力する。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、電流センサ２３０，２４０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちの２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。
【００２３】
回転角センサ（たとえば、レゾルバ）２７０，２８０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２をそれぞれ検出し、その検出した回転角θ１，θ２を制御装置３００へ送出する。制御装置３００では、回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度および角速度が算出できる。なお、回転角センサ２７０，２８０については、回転角θ１，θ２を制御装置３００にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置を省略してもよい。
【００２４】
インバータ１２０は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の直流電力と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。インバータ１２０は、図示は省略するが、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための第１インバータと、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための第２インバータとを含む。主として、第１インバータは、制御装置３００からの制御信号ＰＷＩに応じて、エンジン２２０の出力によってモータジェネレータＭＧ１が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１へ供給する。このとき、コンバータ１１０は、降圧回路として動作するように制御装置３００によって制御される。これにより、車両走行中も、エンジン２２０の出力によって蓄電装置１００および／または１５０を能動的に充電できる。
【００２５】
また、第１インバータは、エンジン２２０の始動時には、制御装置３００からの制御信号ＰＷＩに応じて、蓄電装置１００および／または１５０からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１へ供給する。これにより、エンジン２２０は、モータジェネレータＭＧ１をスタータとして始動することができる。
【００２６】
第２インバータは、制御装置３００からの制御信号ＰＷＩに応じて、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１を介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ２へ供給する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、電動車両５の駆動力を発生する。
【００２７】
一方、電動車両５の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪２６０の減速に伴なって交流電力を発電する。このとき、第２インバータは、制御装置３００からの制御信号ＰＷＩに応じて、モータジェネレータＭＧ２が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１へ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置１００および／または蓄電装置１５０が充電される。
【００２８】
電源システム２０は、「第１の蓄電装置」に対応する蓄電装置１００と、「第２の蓄電装置」に対応する蓄電装置１５０と、システムメインリレーＳＭＲと、コンバータ１１０と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００２９】
蓄電装置１００は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。ただし、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素、あるいは電池以外の電力貯蔵要素とバッテリとの組合せによって、蓄電装置１００を構成してもよい。
【００３０】
蓄電装置１００は、直列接続された複数の電池セルによって構成される。すなわち、蓄電装置１００の出力電圧の定格値は、直列接続される電池セルの個数に依存する。蓄電装置１００には、蓄電装置１００の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよび温度Ｔｂを検出するための電池センサ１０５が設けられる。電池センサ１０５による検出値は、制御装置３００へ伝達される。
【００３１】
システムメインリレーＳＭＲは、リレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３および抵抗Ｒ１を含む。リレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。リレーＳＭＲ３は、リレーＳＭＲ２に対して並列に、かつ抵抗Ｒ１に対して直列に接続される。すなわち、リレーＳＭＲ３と抵抗Ｒ１とが直列に接続された回路が、リレーＳＭＲ２に対して並列に接続される。リレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３００から与えられるリレー制御信号ＳＥ１〜ＳＥ３に応じてオン（閉成）／オフ（開放）が制御される。
【００３２】
コンバータ１１０は、電力線ＰＬ２と、蓄電装置１００との間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。たとえば、図１の構成例では、コンバータ１１０は、非絶縁型チョッパ回路の構成を有する。
【００３３】
具体的には、コンバータ１１０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、リアクトルＬ１とを含む。本実施の形態において、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」とも称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）を例示する。ただし、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate  Turn  Off  Thyristor）等、オンオフ制御が可能な任意の素子を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。
【００３４】
リアクトルＬ１は、電力線ＰＬ１およびノードＮ１の間に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、電力線ＰＬ２およびノードＮ１の間に接続される。スイッチング素子Ｑ２は、ノードＮ１および接地線ＮＬ１の間に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフは、制御装置３００からの制御信号ＰＷＣによって制御される。
【００３５】
平滑コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に接続される。電圧センサ１７０は、電力線ＰＬ１の直流電圧ＶＬを検出する。平滑コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に接続される。電圧センサ１８０は、電力線ＰＬ２の直流電圧ＶＨを検出する。電圧センサ１７０，１８０の検出値ＶＬ，ＶＨは、制御装置３００へ伝達される。以下では、電力線ＰＬ２の直流電圧（すなわち、インバータ１２０の直流側電圧）ＶＨを、「システム電圧ＶＨ」とも称する。
【００３６】
コンバータ１１０は、スイッチング素子Ｑ１および／またはＱ２のオンオフ制御により、電力線ＰＬ１の直流電圧ＶＬと、電力線ＰＬ２のシステム電圧ＶＨとの電圧変換比（ＶＨ／ＶＬ）を制御する。具体的には、システム電圧ＶＨが電圧指令値ＶＨｒに一致するように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比が制御される。なお、システム電圧ＶＨを直流電圧ＶＬから昇圧する必要がない場合には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定することにより、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。
【００３７】
コンバータ１１０では、基本的に各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。このようにすると、電流方向に応じて特に制御動作を切替えることなく、蓄電装置１００の充電および放電のいずれにも対応して、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨｒに制御することができる。
【００３８】
蓄電装置１５０は、平滑コンデンサＣ２とインバータ１２０との間において、平滑コンデンサＣ２と並列に接続される。蓄電装置１５０は、複数の蓄電部Ｂ１，Ｂ２と、複数のリレーＲＬ１〜ＲＬ５とを含む。図１では、一例として、蓄電装置１５０は、２個の蓄電部Ｂ１，Ｂ２を含む。なお、蓄電部の個数は２個に限定されない。電動車両５に要求される走行性能などに応じて、２個以上の蓄電部を搭載する構成を採用することができる。
【００３９】
第１蓄電部Ｂ１および第２蓄電部Ｂ２は、いずれも再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素、あるいは電池以外の電力貯蔵要素とバッテリとの組合せによって構成される。
【００４０】
リレーＲＬ１は、第１蓄電部Ｂ１の正極端子と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続される。リレーＲＬ２は、第２蓄電部Ｂ２の正極端子と電力線ＰＬ２との間に電気的に接続される。リレーＲＬ３は、第１蓄電部Ｂ１の負極端子と第２蓄電部Ｂ２の正極端子との間に電気的に接続される。なお、リレーＲＬ３は、リレー制御信号ＳＲ３に応じて、第１蓄電部Ｂ１の負極端子をリレーＲＬ４に接続する経路（Ｉ側）と、第１蓄電部Ｂ１の負極端子を第２蓄電部Ｂ２の正極端子に接続する経路（ＩＩ側）とを選択可能に構成される。
【００４１】
リレーＲＬ４は、蓄電部Ｂ１およびＢ２の負極端子と接地線ＮＬ１との間に電気的に接続される。リレーＲＬ５は、リレーＲＬ４に対して並列に、かつ抵抗Ｒ２に対して直列に接続される。すなわち、リレーＲＬ５および抵抗Ｒ２の直列回路が、リレーＲＬ４に対して並列に接続される。
【００４２】
リレーＲＬ１〜ＲＬ５は、制御装置３００から与えられるリレー制御信号ＳＲ１〜ＳＲ５に応じてオン（閉成）／オフ（開放）が制御される。図１のようにリレーＲＬ１〜ＲＬ５を配置することにより、後述するように、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、「直列接続」と「並列接続」との間で切替えることができる。すなわち、リレーＲＬ１〜ＲＬ５は、電力線ＰＬ２に対する複数の蓄電部の接続を、直列接続と並列接続との間で切替えるための「開閉器」に対応する。
【００４３】
蓄電装置１５０には、第１蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ１、電流Ｉｂ１および温度Ｔｂ１を検出するための電池センサ１１１と、第２蓄電部Ｂ２の電圧Ｖｂ２、電流Ｉｂ２および温度Ｔｂ２を検出するための電池センサ１１２が設けられる。さらに、蓄電装置１５０には、蓄電部全体（蓄電部Ｂ１およびＢ２）に流れる電流Ｉｂ０を検出するための電流センサ１５５が設けられる。電池センサ１１１，１１２および電流センサ１５５による検出値は、制御装置３００へ伝達される。
【００４４】
制御装置３００は、代表的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）により構成される。そして、制御装置３００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読み出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部を、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。
【００４５】
制御装置３００は、電流センサ２３０，２４０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれに流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、および回転角センサ２７０，２８０によって検出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θ１，θ２に基づいて、インバータ１２０を駆動するための制御信号ＰＷＩを生成する。
【００４６】
また、制御装置３００は、電源システム２０を適切に動作させるために、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態および各センサの検出値に基づいて、リレー制御信号ＳＥ１〜ＳＥ３、コンバータ１１０の制御信号ＰＷＣ、およびリレー制御信号ＳＲ１〜ＳＲ５を生成する。
【００４７】
具体的には、制御装置３００は、図示しないイグニッションスイッチのオン／オフ状態を示すイグニッション信号ＩＧに基づいて、リレー制御信号ＳＥ１〜ＳＥ３を生成する。
【００４８】
また、制御装置３００は、電力線ＰＬ１の直流電圧ＶＬおよび電力線ＰＬ２の直流電圧（システム電圧）ＶＨに基づいて、コンバータ１１０の制御信号ＰＷＣを生成する。そして、制御装置３００は、制御信号ＰＷＣによってコンバータ１１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することにより、コンバータ１１０に昇圧動作または降圧動作を行なわせる。
【００４９】
制御装置３００は、さらに、蓄電装置１５０に入出力される電流の電流経路に備えられる部品の発熱状態に基づいて、リレー制御信号ＳＲ１〜ＳＲ５を生成する。具体的には、制御装置３００は、後述する方法によって、当該電流経路に設けれる部品の発熱状態を表す評価関数を生成する。そして、評価関数の出力値に基づいて、蓄電装置１５０に設けられたリレーＲＬ１〜ＲＬ５のオンオフを制御することにより、第１蓄電部Ｂ１および第２蓄電部Ｂ２の接続を、直列接続と並列接続とで切替える。このようにすることで、蓄電装置１５０に入出力される電流を、部品の発熱状態に応じて変更することができる。
【００５０】
さらに、電源システム２０は、外部交流電源４００から蓄電装置１００および１５０を充電するための構成として、充電器２９０と、充電リレーＣＨＲと、接続部２９５とをさらに含む。外部交流電源４００としては、一般家庭の電源や充電ステーションなどが考えられ、その電圧は、たとえば、１００Ｖまたは２００Ｖである。
【００５１】
接続部２９５は、外部交流電源４００からの電力を受けるために、電動車両５のボディに設けられる。接続部２９５には、充電ケーブルの充電コネクタ４１０が接続される。そして、図示されないが、充電ケーブルの電源プラグが、外部交流電源４００のコンセントに接続されることによって、外部交流電源４００からの電力が電動車両５に伝達される。
【００５２】
充電器２９０は、電力線を介して接続部２９５に接続される。また、充電器２９０は、充電リレーＣＨＲを介して電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続される。充電器２９０は、制御装置３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、外部交流電源４００から供給される交流電力を、蓄電装置１００および１５０を充電可能な直流電力に変換する。
【００５３】
充電リレーＣＨＲに含まれるリレーの一方端は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ接続される。充電リレーＣＨＲに含まれるリレーの他方端は、充電器２９０に接続される。充電リレーＣＨＲは、制御装置３００から与えられるリレー制御信号ＳＥＣに応じてオン（閉成）／オフ（開放）が制御される。
【００５４】
なお、図１に示す構成に代えて、外部交流電源４００と電動車両５とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部交流電源４００側に一次コイルを設けるとともに、電動車両５側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電力供給を行なう構成により、外部交流電源４００からの電力を受け入れてもよい。
【００５５】
制御装置３００は、外部充電時には、ユーザの指示等によって充電時間や充電量が制限される場合を除き、基本的には蓄電装置１００および１５０を満充電レベルまで充電する。この際に、制御装置３００は、蓄電装置１００および１５０の過充電や充電器２９０での過大電圧・電流の発生を防止するように、制御信号ＰＷＤを生成する。
【００５６】
このように、本発明の実施の形態による電動車両５では、電源システム２０は、複数の蓄電装置１００および１５０を含んで構成される。そして、蓄電装置１５０は、コンバータを介することなく、直接、電力線ＰＬ２に接続される。したがって、システム電圧ＶＨを、蓄電装置１５０の電圧よりも高くすることができない。なお、システム電圧ＶＨは、蓄電部Ｂ１およびＢ２が、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に直列接続されているときには、第１蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ１および第２蓄電部Ｂ２の電圧Ｖｂ２の合計値となる（ＶＨ＝Ｖｂ１＋Ｖｂ２）。一方、蓄電部Ｂ１およびＢ２が電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に並列接続されているときには、システム電圧ＶＨは、蓄電部１個分の電圧となる（ＶＨ＝Ｖｂ１＝Ｖｂ２）。
【００５７】
これに対して、蓄電装置１００は、コンバータ１１０を介して、電力線ＰＬ２に接続される。したがって、蓄電装置１００の電圧Ｖｂがシステム電圧ＶＨよりも低い状態でも、蓄電装置１００から電力線ＰＬ２へ電力を供給できるとともに、電力線ＰＬ２の電力によって蓄電装置１００を充電することができる。
【００５８】
このため、蓄電装置１００の電圧Ｖｂの定格値は、蓄電部Ｂ１，Ｂ２の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の定格値よりも低くすることが好ましい。このようにすると、蓄電装置１００での直列接続される電池セル数を少なくして、蓄電装置１００，１５０を並列に使用することができる。
【００５９】
ここで、モータジェネレータＭＧ（ＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）を円滑に駆動するためには、モータジェネレータＭＧの動作点、具体的には、回転数およびトルクに応じて、システム電圧ＶＨを適切に設定する必要がある。
【００６０】
図２は、システム電圧ＶＨとモータジェネレータＭＧの動作可能領域との関係を示す概念図である。
【００６１】
図２を参照して、モータジェネレータＭＧの動作領域および動作点は、回転数およびトルクの組合せによって示される。最大出力線２００は、システム電圧ＶＨ＝ＶＨｍａｘ（上限電圧）であるときの動作可能領域の限界を示すものである。最大出力線２００は、トルクＴ＜Ｔｍａｘ（最大トルク）かつ回転数Ｎ＜Ｎｍａｘ（最高回転数）であっても、出力電力に相当するＴ×Ｎによって制限される部分を有する。システム電圧ＶＨが低下すると、動作可能領域は狭くなっていく。この図２に示した、システム電圧ＶＨと動作領域の限界線との関係に基づいて、モータジェネレータＭＧの各動作点（回転数、トルク）における、システム電圧ＶＨの下限値（必要最低電圧ＶＨｍｉｎ）を求めることができる。
【００６２】
また、モータジェネレータＭＧには、回転数に比例した誘起電圧が発生する。この誘起電圧がシステム電圧ＶＨよりも高くなると、モータジェネレータＭＧの電流を制御できなくなる。したがって、モータジェネレータＭＧの回転速度が高くなる電動車両５の高速走行時には、システム電圧ＶＨの必要最低電圧ＶＨｍｉｎが上昇する。
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態による電動車両における電源システムの制御処理を説明するフローチャートである。図３に示すフローチャートによる一連の制御処理は、制御装置３００によって所定周期ごとに実行される。
【００６４】
図３を参照して、制御装置３００は、ステップ１００により、モータジェネレータＭＧの動作点に対応させて、当該動作点に従った出力を確保するための必要最低電圧ＶＨｍｉｎを算出する。そして、制御装置３００は、ステップＳ１００では、必要最低電圧ＶＨｍｉｎを考慮して、電圧指令値ＶＨｒを設定する。
【００６５】
電圧指令値ＶＨｒは、ＶＨｒ＝ＶＨｍｉｎまたはＶＨｒ＞ＶＨｍｉｎに設定される。たとえば、ＶＨ＞ＶＨｍｉｎの領域で、ＶＨ＝ＶＨｍｉｎのときよりも、電源システム２０および負荷１０での損失が最小となる電圧が存在するときは、燃費優先の観点から、電圧指令値ＶＨｒを当該電圧に設定することが好ましい。一方、蓄電装置１５０を積極的に使用したい場合には、電圧指令値ＶＨｒが低い方が好ましいので、ＶＨｒ＝ＶＨｍｉｎに設定してもよい。
【００６６】
このように、電圧指令値ＶＨｒは、必要最低電圧ＶＨｍｉｎを考慮した上で、モータジェネレータＭＧの動作点に対応して算出できる。このため、モータジェネレータＭＧの動作点に対応させて、当該動作点に従った電圧指令値ＶＨｒを算出するためのマップ（電圧指令値マップ）を予め作成することが可能である。電圧指令値マップは、制御装置３００の図示しないメモリに記憶される。このように、本実施の形態による電動車両では、モータジェネレータＭＧを円滑かつ効率的に駆動するために、システム電圧ＶＨを可変制御している。すなわち、モータジェネレータＭＧへ印加される電圧振幅（パルス電圧振幅）が、モータジェネレータＭＧの動作状態（回転数・トルク）に応じて可変制御される。
【００６７】
制御装置３００は、ステップＳ１１０では、図１に示した電池センサ１０５，１１１，１１２に検出値に基づいて、蓄電装置１００および１５０の電池情報を読み込む。さらに、ステップＳ１１０では、蓄電部Ｂ１およびＢ２を直列接続したときの蓄電装置１５０の電圧Ｖｂ０（＝Ｖｂ１＋Ｖｂ２）が取得される。
【００６８】
制御装置３００は、ステップＳ１２０により、蓄電装置１５０の電圧Ｖｂ０（＝Ｖｂ１＋Ｖｂ２）と、ステップＳ１００で設定された電圧指令値ＶＨｒとを比較する。Ｖｂ０≧ＶＨｒのとき（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１３０に処理を進めて、蓄電部Ｂ１およびＢ２が、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に直列接続されるように、リレーＲＬ１〜ＲＬ５のオンオフを制御する。
【００６９】
具体的には、制御装置３００は、まず、リレーＲＬ１，ＲＬ２，Ｒ４，Ｒ５をオフにした状態で、リレーＲＬ３によりＩＩ側の経路を選択する。次に、制御装置３００は、リレーＲＬ２，ＲＬ４をオフ状態のまま、リレーＲＬ１およびＲＬ５をオンする。このとき、抵抗Ｒ２により一部の電流が消費されて平滑コンデンサＣ２へ流れ込む電流を小さくできるので、平滑コンデンサＣ２への突入電流を防止できる。その後、平滑コンデンサＣ２のプリチャージが完了すると、リレーＲＬ４がオンされて、リレーＲＬ５がオフされる。
【００７０】
コンバータ１１０は、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨｒと一致させるように、蓄電装置１００の充放電を制御する。これにより、蓄電装置１００，１５０を並列に用いて、負荷１０に対する充放電を制御することが可能となる。この状態で、電動車両５が回生制動を行なうと、蓄電装置１００，１５０を並列に充電することができる。
【００７１】
一方、Ｖｂ０＜ＶＨｒのとき（ステップＳ１２０のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ１４０に処理を進めて、蓄電装置１５０を電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１から切り離すように、リレーＲＬ１〜ＲＬ５のオンオフを制御する。なお、上述のように、ＶＨｒ≧ＶＨｍｉｎであるから、ステップＳ１２０の判定によって、少なくとも、Ｖｂ０＜ＶＨｍｉｎのときには蓄電装置１５０は電力線ＰＬ２から切り離される。
【００７２】
このとき、コンバータ１１０を介して、蓄電装置１００のみを用いて、負荷１０に対する充放電が制御される。この状態で、電動車両５が回生制動を行なうと、蓄電装置１００のみが充電される。
【００７３】
このように、本実施の形態による電動車両５では、複数の蓄電装置１００，１５０を備えた電源システム２０において、蓄電装置１００のみにコンバータを設ける構成としても、モータジェネレータＭＧの動作状態に応じたシステム電圧ＶＨの可変制御を実現することができる。この結果、複数の蓄電装置１００，１５０の電力によりモータジェネレータＭＧ２の出力による走行距離を拡大することができる電源システムを、簡素かつ効率的に構成できる。
【００７４】
特に、車両加速時等に対応したシステム電圧ＶＨの高電圧領域に対しては、電圧指令値（必要最低電圧）ＶＨｒよりも出力電圧が低い蓄電装置１５０を電力線ＰＬ２から切り離すとともに、蓄電装置１００の出力電圧をコンバータ１１０によって昇圧することで対応できる。また、蓄電装置１５０の出力電圧が、電圧指令値（必要最低電圧）ＶＨｒよりも高く、蓄電装置１５０が使用可能であるときには、蓄電装置１００，１５０を並列に使用することができる。このように、複数の蓄電装置１００，１５０を有効に活用して、モータジェネレータＭＧ２の出力による走行のための電力を供給することができるので、電源システムを小型かつ低コストで効率的に構成することが可能となる。
【００７５】
なお、蓄電装置１００，１５０の出力電圧については、上述のように、コンバータ１１０が設けられた蓄電装置１００の出力電圧定格値を、蓄電装置１５０の出力電圧定格値よりも低くすることができる。このようにすると、蓄電装置１００での直列接続される電池セル数を抑制できる。同様に、蓄電装置１５０の出力電圧定格値（Ｖｂ１＋Ｖｂ２）を、システム電圧ＶＨの上限電圧ＶＨｍａｘよりも低い範囲で適切に設計することにより、蓄電装置１５０で直列接続される蓄電部Ｂ１およびＢ２を構成する電池セル数を抑制できる。
【００７６】
また、蓄電装置１５０は、電動車両５の加速や高速走行によってモータジェネレータＭＧ２に高パワーが要求されるとき（すなわち、電圧指令値ＶＨｒが高いとき）には、不使用とされる。したがって、蓄電装置１５０は、モータジェネレータＭＧの出力パワーが比較的低い領域で使用される。このため、蓄電装置１５０については、エネルギ密度が高く、パワー密度が小さい、高エネルギ型の蓄電装置を適用することが好ましい。これにより、電動車両５では、モータジェネレータＭＧ２のみを用いた、いわゆるＥＶ（Electric  Vehicle）走行での航続距離を延ばすことができる。
【００７７】
一方、蓄電装置１００は、モータジェネレータＭＧ２が高パワーを出力する場面での電力供給に対応する必要がある。したがって、蓄電装置１００については、パワー密度が高くエネルギ密度が低い蓄電装置を用いることが好ましい。
【００７８】
本実施の形態による電動車両の電源システムにおいては、出力定格電圧の高い蓄電装置１５０が、コンバータを介することなく、直接、電力線ＰＬ２に接続される。そのため、蓄電装置１５０に入出力される電流の電流経路に備えられた部品には大きな電流が流れる。このとき、当該部品には電流値のほぼ二乗に比例した熱が発生する。そのため、部品の発熱に対する保護対策が必要となる。なお、保護が必要とされる対象部品には、リレーＲＬ１〜ＲＬ５および電力線ＰＬ２などが含まれる。対象部品に流れる電流の大きさは、電流センサ１５５で検出される電流Ｉｂ０である。
【００７９】
本実施の形態では、部品の保護対策として、部品に流れる電流と通電時間とに基づいて当該部品の発熱状態を表す評価関数を生成し、評価関数の出力値に基づいて、蓄電装置への充放電電力の制限値を修正する。すなわち、部品の発熱状態に応じて、当該部品に流れる電流を制限する。
【００８０】
一般的に、部品の発熱は、部品に流れる電流値の二乗に比例することが知られており、また、部品からの放熱については、一次遅れ系で近似できることが知られている。この関係を評価関数Ｆとして表すと、たとえば式（１）のようになる。
【００８１】
Ｆ（ｎ＋１）＝｛（Ｋ（ｎ）−１）×Ｆ（ｎ）＋Ｉ（ｎ）２｝／Ｋ（ｎ）  …（１）
ここで、ｎは制御開始からの制御周期の回数、すなわち経過時間を表す。また、Ｉ（ｎ）は制御周期回数ｎのときの部品に流れる電流値を表し、Ｋ（ｎ）は一次遅れ近似を行なうための係数、すなわち時定数に相当する係数である。この係数Ｋ（ｎ）は、部品ごとに異なる値を有しており、予め実験等に定められたマップ等によって設定される。また、係数Ｋ（ｎ）は、電流の増加時および減少時によって、異なる値を持つようにしてもよい。
【００８２】
図４は、ある部品について電流を流した場合の、部品温度の時間的変化の一例を示した図である。図４においては、時刻ｔ０のとき初期温度Ｔ０であった部品に、時刻ｔ０からｔ１までの間、電流を流した場合の部品温度の時間的変化が示されている。
【００８３】
図４を参照して、通電開始後、部品の温度は、時間に対してほぼ一次遅れの曲線で上昇する。そして、時刻ｔ１で通電を停止すると、それ以降は、時刻ｔ１における温度を初期値として、一次遅れ系の曲線で部品温度が低下する。
【００８４】
また、図４には、部品に流れる電流を変化させた場合の曲線が曲線Ｗ１〜Ｗ４で示されるが、電流Ｉが大きくなるほど部品温度が高くなっており、電流Ｉの二乗値（Ｉ２）に比例して大きくなる。
【００８５】
保護対象となる部品に対して、実験によって、図４に示されたような曲線をそれぞれ求め、その曲線に適合するように式（１）の評価関数Ｆの係数Ｋを定める。これにより、通電電流と通電時間とに基づいて部品の発熱を推定することができる。そして、各部品に対して、評価関数Ｆの出力値が当該部品の耐熱限界から定まる閾値を超えないように電流を調整することで、部品の発熱を抑制することができる。
【００８６】
図５は、本実施の形態における充放電電力制限値の修正制御の概要を説明するための図である。図５においては、横軸に時間が示され、縦軸に蓄電装置１５０の電流経路上の部品についての評価関数の出力値、蓄電装置１５０の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、および当該部品の温度が示される。なお、本実施の形態においては、充放電電力については、放電電力を正値で表し、充電電力を負値で表すものとする。
【００８７】
図５を参照して、時刻ｔ２０から部品への通電を開始すると、時間とともに徐々に部品温度が上昇する。また、当該部品についての評価関数Ｆの出力値も、部品温度に対応して、同じように増加する。時刻ｔ２０からｔ２１までの間の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、蓄電装置１５０のＳＯＣに基づいて定められる制限値Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに設定される。
【００８８】
なお、蓄電装置１５０の充放電電力制限値Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔは、第１蓄電部Ｂ１単体での充電電力制限値Ｗｉｎ１および放電電力制限値Ｗｏｕｔ２、ならびに、第２蓄電部Ｂ２単体での充電電力制限値Ｗｉｎ２および放電電力制限値Ｗｏｕｔ２に基づいて、設定される。詳細には、制御装置３００は、第１蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ１，電流Ｉｂ１および温度Ｔｂ１に基づいて、第１蓄電部Ｂ１のＷｉｎ１，Ｗｏｕｔ１を算出する。同様に、制御装置３００は、第２蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ２，電流Ｉｂ２および温度Ｔｂ２に基づいて、第２蓄電部Ｂ２のＷｉｎ２、Ｗｏｕｔ２を算出する。各蓄電部のＷｉｎ，Ｗｏｕｔの算出については、公知の任意の手法を適用できるので、詳細な説明は省略する。そして、制御装置３００は、第１蓄電部Ｂ１のＷｉｎ１および第２蓄電部Ｂ２のＷｉｎ２を合計した値から電力線ＰＬ１、リレーＲＬ１〜ＲＬ５およびコンバータ１１０などで生じる電力損失を差し引いた値を、蓄電装置１５０の充電電力制限値Ｓｗｉｎに設定する。同様に、制御装置３００は、第１蓄電部Ｂ１のＷｏｕｔ１および第２蓄電部Ｂ２のＷｏｕｔ２を合計した値から電力線ＰＬ１、リレーＲＬ１〜ＲＬ５およびコンバータ１１０などで生じる電力損失を差し引いた値を、蓄電装置１５０の放電電力制限値Ｓｗｏｕｔに設定する。
【００８９】
評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ１となる時刻ｔ２１となったときに、充電電力がさらに制限されるように、充電電力制限値Ｗｉｎの値がＭｗｉｎに修正される。なお、上述のように、充電電力は負値で表されているため、「充電電力が制限される」とは、その大きさ（絶対値に相当）が小さくされることを意味する（すなわち、｜Ｓｗｉｎ｜＞｜Ｍｗｉｎ｜）。これにより、たとえば長い下り坂が継続するような走行時において、モータジェネレータＭＧ２による回生制動によって発電された充電電力が長時間回路に流れる場合においても、評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ１を上回るときには、コンバータ１１０やインバータ１２０などの電力変換装置の効率を低下させる等の処理によって、該当部品への電流を低減するようにしてもよい。
【００９０】
次に、評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ２となる時刻ｔ２２になると、放電電力制限値Ｗｏｕｔの値がＭｗｏｕｔに修正される。これによって、制限された放電電力制限値に基づいて、負荷１０に供給される電力が設定（低減）されるので、部品の発熱が抑制される。  
【００９１】
このようにして、制限された充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて、充電動作および放電動作が行なわれるため、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までは部品温度の上昇が抑えられる。その後、通電が停止され、評価関数Ｆの出力値が閾値を下回ると、それに応じて充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが、ＳＯＣに基づいて定められる制限値Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに戻される。
【００９２】
なお、図５においては、充電電力制限値Ｗｉｎについての閾値ＴＨ１が、放電電力制限値Ｗｏｕｔについての閾値ＴＨ２より小さく設定されているが（ＴＨ１＜ＴＨ２）、これは一例であって、部品に応じて、充電電力制限値Ｗｉｎについての閾値ＴＨ１が、放電電力制限値Ｗｏｕｔについての閾値ＴＨ２より大きく設定されるようにしてもよい。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態による電動車両５では、部品についての評価関数Ｆの出力値に応じて図５に示した充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの修正制御を行なうことによって、当該部品の発熱が抑制される。しかしながら、その一方で、放電電力制限値Ｗｏｕｔが制限されると、蓄電装置１５０の出力可能な電力が低下する。そのため、蓄電装置１５０の過放電を防止するためには、蓄電装置１５０の出力電圧（Ｖｂ０＝Ｖｂ１＋Ｖｂ２）が電圧指令値（必要最低電圧）よりも高い場合であっても、蓄電装置１５０を電力線ＰＬ２から切り離す必要がある。これにより、蓄電装置１００，１５０を並列に使用することが出来なくなる。
【００９４】
また、充電電力制限値Ｗｉｎが制限されると、蓄電装置１５０に入力可能な電力が低下する。そのため、高エネルギ型の蓄電装置を適用したにも拘わらず、電動車両５の回生制動時において、蓄電装置１５０で回収可能な電力が制限されてしまう虞がある。これにより、ＥＶ走行での航続距離を延ばすことが出来なくなる虞がある。
【００９５】
そこで、本実施の形態では、評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＰを上回ったときには、蓄電装置１５０において、電力線ＰＬ２に対する蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続に切替える。蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続に切替えることによって、蓄電装置１５０に入出力される電流Ｉｂ０がほぼ１／２に減少する。これにより、部品に流れる電流もほぼ１／２に低減されるため、当該部品についての評価関数Ｆの出力値も低減する。
【００９６】
図６には、蓄電装置１５０において、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を直列接続から並列接続に切替えた場合の、電流Ｉｂ０の電流経路の部品についての評価関数Ｆの出力値、および蓄電装置１５０の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが示される。図６を用いて、本発明の実施の形態による制御装置３００により実行される蓄電装置１５０の直列／並列切替制御について説明する。
【００９７】
図６を参照して、時刻ｔ１０から部品への通電を開始すると、時間とともに徐々に部品温度が上昇する。時刻ｔ１０からｔ１１までの間の充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、蓄電装置１５０のＳＯＣに基づいて定められる制限値Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔにそれぞれ設定される。
【００９８】
制御装置３００は、評価関数Ｆの出力値に基づく切替条件に従って、蓄電装置１５０における蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続に切替える。具体的には、制御装置３００は、評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＰに達すると（時刻ｔ１１）、切替条件が成立したと判定する。なお、判定値ＴＨＰは、上述した充放電電力制限値の修正制御が実行される可能性があるか否かを判別するための閾値であり、部品の耐熱限界から定まる閾値ＴＨ１，ＴＨ２に対してマージンを有するように設定される。
【００９９】
制御装置３００は、切替条件が成立したと判定された場合には、さらに、所定の切替実行条件が成立しているか否かを判定する。この切替実行条件は、直列接続および並列接続の間の切替え処理の実行可否を判定するための条件であり、車両運転性の確保およびリレーの保護の観点から、以下のように定められる。
【０１００】
第一に、切替実行条件は、電動車両５の車速が所定の閾値Ｖｔｈ以下であることを含む。上述のように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数が高くなる電動車両５の高速走行時には、システム電圧ＶＨの必要最低電圧ＶＨｍｉｎが上昇する。この高速走行中に、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続に切替えると、システム電圧ＶＨがほぼ１／２に低減するため、システム電圧ＶＨが必要最低電圧ＶＨｍｉｎよりも低くなる可能性がある。このような事態となると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電流を制御できなくなる虞がある。また、システム電圧ＶＨが必要最低電圧ＶＨｍｉｎ以上であっても、モータジェネレータＭＧ２の出力が急に低下することにより、車両運転性が低下する虞がある。このような不具合を防止するために、一例として、所定の閾値Ｖｔｈは、ほぼ零に設定される。
【０１０１】
切替実行条件は、さらに、蓄電装置１５０に入出力される電流Ｉｂ０が所定の閾値Ｉｔｈ以下であること、および、第１蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ１と第２蓄電部Ｂ２の電圧Ｖｂ２との電圧差（｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜）が所定値ΔＶｂｔｈ以下であることを含む。蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続へ切替えるためには、リレーＲＬ１〜ＲＬ５のオンオフ制御が実行される。比較的大きな電流が蓄電装置１５０に流れている状態で、リレーＲＬ１〜ＲＬ５がオンまたはオフされると、リレーＲＬ１〜ＲＬ５は、瞬間的に発生するアーク熱により接点部分が溶けて固着された状態（溶着状態）になる虞があるためである。同様に、第１蓄電部Ｂ１および第２蓄電部Ｂ２の間の電圧差｜Ｖｂ１−ＶＢ２｜が比較的大きい状態で、リレーＲＬ１〜ＲＬ５がオンまたはオフされた場合においても、その電圧差に応じた電流がリレーＲＬ１〜ＲＬ５に流れることによって、リレーＲＬ１〜ＲＬ５が溶着状態になる虞があるためである。
【０１０２】
また、切替実行条件は、上記の電流値または電圧値に基づく判定の精度を保つ観点から、電池センサ１１１，１１２および電流センサ１５５が正常であることを含む。
【０１０３】
制御装置３００は、切替条件が成立した時刻ｔ１１以降において、上記の切替実行条件の成否を判定する。時刻ｔ１１から切替実行条件が成立する時刻ｔ１４までの間、評価関数Ｆの出力値に基づいて、充放電電力制限値の修正制御が実行される。図３に示すように、評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ１となる時刻ｔ１２となったときに、充電電力制限値Ｗｉｎの値がＭｗｉｎに修正される。さらに、評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ２となる時刻ｔ１３となると、放電電力制限値Ｗｏｕｔの値がＭｗｏｕｔに修正される。これにより、制限された充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて、充電動作および放電動作が行なわれるため、部品温度の上昇が抑えられる。
【０１０４】
そして、上記の切替実行条件が成立したと判定されると（時刻ｔ１４）、制御装置３００は、リレーＲＬ１〜ＲＬ５のオンオフを制御することにより、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続に切替える。蓄電部Ｂ１およびＢ２が並列接続に切替えられたことによって部品に流れる電流が小さくなると、評価関数Ｆの出力値も低下する。そして、評価関数Ｆの出力値が閾値ＴＨ１，ＴＨ２を下回ると（時刻ｔ１５，ｔ１６）、それに応じて充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが、ＳＯＣに基づいて定められる制限値Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔに戻される。すなわち、充放電電力制限値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制限が解除される。
【０１０５】
なお、時刻ｔ１５以降においては、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に蓄電部Ｂ１，Ｂ２が並列に接続されるため、システム電圧ＶＨを蓄電部Ｂ１，Ｂ２の出力電圧よりも高くすることができない。そのため、電圧指令値ＶＨｒが蓄電部Ｂ１，Ｂ２の出力電圧を上回る場合には、蓄電部Ｂ１およびＢ２を電力線ＰＬ２から切り離すとともに、蓄電装置１００の出力電圧をコンバータ１１０によって昇圧することで対応できる。なお、蓄電部Ｂ１，Ｂ２の出力電圧が、電圧指令値ＶＨｒよりも高い場合には、蓄電装置１００，１５０を並列に使用することができる。
【０１０６】
図７は、本発明の実施の形態による制御装置により実行される蓄電装置１５０の直列／並列切替制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【０１０７】
図７を参照して、制御装置３００は、ステップＳ０１により、電池センサ１１１からの第１蓄電部Ｂ１の電圧Ｖｂ１、電池センサ１１２からの第２蓄電部Ｂ２の電圧Ｖｂ２、および、電流センサ１５５からの蓄電装置１５０全体の電流Ｉｂ０を取得する。制御装置３００はさらに、図示しない車速センサからの車速Ｖを取得する。そして、制御装置３００は、ステップＳ０２により、保護対象となる部品についての評価関数を生成すると、電流センサ１５５からの電流値Ｉｂ０に基づいて、当該部品の評価関数Ｆの出力値を演算する。
【０１０８】
次に、制御装置３００は、蓄電装置１５０についての切替実行条件の成否を判定する。具体的には、まず、制御装置３００は、ステップＳ０３により、車速Ｖと閾値Ｖｔｈとを比較する。そして、制御装置３００は、車速Ｖが閾値Ｖｔｈを上回る場合（ステップＳ０３のＮＯ判定時）には、切替実行条件が成立していないと判定する。制御装置３００は、ステップＳ０４により、現在の蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続状態を維持する。
【０１０９】
一方、車速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下となる場合（ステップＳ０３のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０５に進み、蓄電装置１５０の電流Ｉｂ０と閾値Ｉｔｈとを比較する。制御装置３００はさらに、蓄電部Ｂ１およびＢ２の電圧差｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜と閾値ΔＶｂｔｈとを比較する。また、制御装置３００は、電池センサ１１１，１１２および電流センサ１５５が正常であるか否かを判定する。
【０１１０】
電流Ｉｂ０の大きさが閾値Ｉｔｈより大きい場合、電圧差｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が閾値ΔＶｂｔｈより大きい場合、または、電池センサ１１１，１１２および電流センサ１５５のいずれかが異常である場合（ステップＳ０５のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、切替実行条件が成立していないと判定する。そして、制御装置３００は、ステップＳ０４により、現在の蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続状態を維持する。
【０１１１】
これに対して、電流Ｉｂ０の大きさが閾値Ｉｔｈ以下であって、電圧差｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が閾値ΔＶｂｔｈ以下であり、かつ、電池センサ１１１，１１２および電流センサ１５５が正常である場合（ステップＳ０５のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、切替実行条件が成立していると判定する。そして、制御装置３００は、ステップＳ０６により、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続状態が直列接続状態であるか否かを判定する。蓄電部Ｂ１，Ｂ２が直列接続状態である場合（ステップＳ０６のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０７に進み、評価関数Ｆの出力値と判定値ＴＨＰとを比較する。すなわち、制御装置３００は、直列接続から並列接続へ切替えるための切替条件の成否を判定する。
【０１１２】
評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＰより小さい場合（ステップＳ０７のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、一連の切替え処理を実行せず、ステップＳ０４により、現在の接続状態（直列接続状態）を維持する。
【０１１３】
一方、評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＰ以上である場合（ステップＳ０７のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０９〜Ｓ１４により、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続状態の切替え処理を実行する。
【０１１４】
具体的には、制御装置３００は、最初にステップＳ０９により、リレーＲＬ４をオフする。このとき、制御装置３００は、ステップＳ１０により、リレーＲＬ４の溶着の有無を判定する。たとえば、制御装置３００は、リレーＲＬ４のオフ指令の出力中における電流センサ１５５の検出値Ｉｂ０が所定の閾値を超えている場合には、リレーＲＬ４が溶着していると判定し、そうでない場合には、リレーＲＬ４が正常である（溶着していない）と判定する。
【０１１５】
リレーＲＬ４が正常であると判定されると（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）、制御装置３００は、ステップＳ１１により、リレーＲＬ１をオン状態のまま、リレーＲＬ２をオンする。さらに、リレーＲＬ３によりＩ側の経路を選択する。これにより、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、直列接続から並列接続へ切替える。
【０１１６】
そして、制御装置３００は、ステップＳ１２により、リレーＲＬ４をオフ状態のまま、リレーＲＬ５をオンする。抵抗Ｒ２により一部の電流が消費されるため、平滑コンデンサＣ２から蓄電装置１５０に流れ込む電流を小さくできる。その後、平滑コンデンサＣ２のディスチャージが完了すると、制御装置３００は、ステップＳ１３によりリレーＲＬ４をオンするとともに、ステップＳ１４によりリレーＲＬ５をオフする。これにより、蓄電部Ｂ１およびＢ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に並列接続される。
【０１１７】
これに対して、ステップＳ０６において蓄電部Ｂ１およびＢ２が並列接続状態であると判定された場合（ステップＳ０６のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、ステップＳ０８に進み、評価関数Ｆの出力値と判定値ＴＨＳとを比較する。この判定値ＴＨＳは、蓄電部Ｂ１およびＢ２を並列接続から直列接続に切替え可能か否かを判別するための閾値である。すなわち、制御装置３００は、並列続から直列接続へ切替えるための切替条件の成否を判定する。
【０１１８】
なお、判定値ＴＨＳは、ステップＳ０７における判定値ＴＨＰと等しい値としてもよい。あるいは、評価関数Ｆの変動を受けて蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続が、直列接続と並列接続との間で頻繁に切り替わるのを防止するために、判定値ＴＨＳと判定値ＴＨＰとの間にヒステリシスを設けてもよい。
【０１１９】
評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＳより大きい場合（ステップＳ０８のＮＯ判定時）には、制御装置３００は、一連の切替え処理を実行せず、ステップＳ０４により、現在の接続状態（直列接続状態）を維持する。
【０１２０】
一方、評価関数Ｆの出力値が判定値ＴＨＳ以下である場合（ステップＳ０８のＹＥＳ判定時）には、制御装置３００は、上述したステップＳ０９〜Ｓ１４により、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続状態の切替え処理を実行する。なお、ステップＳ１１の処理については、制御装置３００は、リレーＲＬ１をオン状態のまま、リレーＲＬ２をオフするとともに、リレーＲＬ３によりＩＩ側の経路を選択する。これにより、蓄電部Ｂ１およびＢ２の接続を、並列接続から直列接続へ切替える。
【０１２１】
このように、本発明の実施の形態による電動車両によれば、複数の蓄電部からなる蓄電装置において、当該蓄電装置に入出力される電流の電流経路に設けられた部品の発熱状態に応じて、複数の蓄電部の接続を、直列接続から並列接続に切替えることにより、部品保護のための充放電電力の制限にかかりにくくすることができる。これにより、電動車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２が発生した電力を蓄電装置で回収することができる。また、部品の発熱状態が比較的小さく、充放電電力の制限が不要である場合には、複数の蓄電部の接続を直列接続に切替えることにより、システム電圧ＶＨの高電圧領域においても、蓄電装置を有効に活用して、モータジェネレータＭＧ２の出力による走行のための電力を供給することができる。この結果、蓄電装置からの出力電力を確保できるので、電動車両の運転性を向上できるとともに、ＥＶ走行での航続可能距離を拡大することができる。
【０１２２】
なお、上述の実施の形態では、電動車両の一例として、モータジェネレータＭＧ２およびエンジン２２０を駆動力源として搭載したハイブリッド車両について説明した。しかしながら、本発明の適用はこのような電動車両に限定されるものではない。具体的には、複数の蓄電部から構成され、車両駆動用電動機との間で電力を入出力するように構成された蓄電装置が搭載されていれば、本発明を適用することが可能である点について確認的に記載する。たとえば、図１とは異なるハイブリッド構成のハイブリッド車両や、燃料電池自動車についても本発明は適用可能である。
【０１２３】
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】
【０１２４】
５  電動車両、１０  負荷、２０  電源システム、１００，１５０  蓄電装置、１０５，１１１，１１２  電池センサ、１１０  コンバータ、１２０  インバータ、１７０，１８０  電圧センサ、２２０  エンジン、１６０，２３０，２４０  電流センサ、２６０  駆動輪、２７０，２８０  回転角センサ、２９０  充電器、２９５  接続部、３００  制御装置、４００  外部交流電源、４１０  充電コネクタ、Ｂ１，Ｂ２  蓄電部、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＳＭＲ  システムメインリレー、ＣＨＲ  充電リレー、ＲＬ１〜ＲＬ５  リレー。
【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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