(57)【要約】【課題】蓄電器の充放電が行われても当該蓄電器の充放電に関する制御の成立性を担保可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置は、第１蓄電器と、第１蓄電器に比べエネルギー重量密度が優れ出力重量密度が劣る第２蓄電器と、第１蓄電器の出力電圧を昇圧し電力分配制御を行う昇圧部と、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも一方からの電力によって駆動する電動機を備える。第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧の２次元座標上で、第２蓄電器の電圧が電動機の耐圧限界値以下である条件と、第２蓄電器の電圧が、第１蓄電器の電圧を昇圧部が最大の昇圧率で昇圧した値以下である条件と、第２蓄電器の電圧が、第１蓄電器の電圧を昇圧部が最小の昇圧率で昇圧した値以上である条件の全てを充足する領域内に、第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蓄電器と、
前記第１蓄電器に比べて、エネルギー重量密度が優れ、かつ、出力重量密度が劣る第２蓄電器と、
前記第１蓄電器の出力電圧を昇圧し電力分配制御を行う昇圧部と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動する電動機と、
を備え、
前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧とを変数とする２次元座標上で、
前記第２蓄電器の電圧が前記電動機の耐圧限界値以下である第１条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最大の昇圧率で昇圧した値以下である第２条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最小の昇圧率で昇圧した値以上である第３条件と、
の全てを充足する領域内に、前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属する、駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置であって、
前記昇圧部を制御する制御部を備え、
前記最大の昇圧率は、前記制御部による前記昇圧部の制御成立性を保つことができる限界値である、駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
前記第１蓄電器の電圧を検出する第１センサと、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が昇圧した値を検出する第２センサと、を備え、
前記最小の昇圧率は、前記昇圧部の製品公差、並びに、前記第１センサ及び前記第２センサによる検出誤差に基づく値である、駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器は、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１条件に対して第１マージンを設けた値以下である第１推奨条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第２条件に対して前記昇圧部の昇圧率が小さくなるよう第２マージンを設けた値以下である第２推奨条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第３条件に対して前記昇圧部の昇圧率が大きくなるよう第３マージンを設けた値以上である第３推奨条件と、
の全てを充足する領域内に前記電圧点が属する、駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動装置であって、
前記第１マージン、前記第２マージン及び前記第３マージンは、それぞれ大きさが異なる、駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置であって、
前記第１マージン、前記第２マージン及び前記第３マージンのうち、前記第１マージンが最も小さく、前記第３マージンが最も大きい、駆動装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
前記電圧点が前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件の全てを充足する領域内に属するよう前記昇圧部を制御する制御部を備えた、駆動装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
【請求項９】
第１蓄電器と、
前記第１蓄電器に比べて、エネルギー重量密度が優れ、かつ、出力重量密度が劣る第２蓄電器と、
前記第１蓄電器の出力電圧を昇圧し電力分配制御を行う昇圧部と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動する電動機と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧とを変数とする２次元座標上で、
前記第２蓄電器の電圧が前記電動機の耐圧限界値以下である第１条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最大の昇圧率で昇圧した値以下である第２条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最小の昇圧率で昇圧した値以上である第３条件と、
の全てを充足する領域内に、前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性の異なる２つの蓄電器及び電動機を備えた駆動装置及びその制御方法、並びに、輸送機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の電動車両は、電気エネルギーのみによって走行する（内燃機関を併用しない）いわゆる電気自動車であり、車輪を駆動する電気モータと、電気モータに電力を供給する第１電池及び第２電池と、各電池から電気モータへの電力の供給を制御する電力制御部とを備えている。
【０００３】
特許文献１に記載の電池の選定方法によれば、要求モータ出力と要求電池エネルギー容量とを決定し、電池の出力密度とエネルギー密度とをパラメータとする２次元の電池性能マップ上で、上記要求モータ出力と要求電池エネルギー容量との比に一致する一定の傾きをもった直線を要求Ｐ／Ｅラインとして設定し、この要求Ｐ／Ｅラインよりも出力密度の大きいパワー電池の中から選ばれた第１電池と要求Ｐ／Ｅラインよりもエネルギー密度の大きいエネルギー電池の中から選ばれた第２電池とを並列に組み合わせて車両に搭載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０６１３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記説明した特許文献１に記載の技術は、所望の走行性能を有する車両に搭載すべき電池を車両の設計時に選定するものである。すなわち、充放電が行われる前のパワー電池及びエネルギー電池の中から少なくとも１つの電池が選定され、車両の走行時には、充放電前の電池に固有の特性に応じた制御が行われる。しかし、実際に車両が走行する場面では電池の充放電が行われ、充放電によって電池の電圧や温度等といった状態が変化する。このため、充放電前には成立していた充放電前の電池に固有の特性に応じた制御が、電池の状態変化によって成立しなくなり破綻する場合があり得る。こういった制御の破綻は、各電池の電圧として、充放電前の無負荷状態では開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が得られ、充放電後の負荷状態では閉路電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が得られるといった、充放電の前後で得られる電圧の違いが考慮されないために生じる。
【０００６】
本発明の目的は、蓄電器の充放電が行われても当該蓄電器の充放電に関する制御の成立性を担保可能な駆動装置及びその制御方法、並びに、輸送機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第１蓄電器に比べて、エネルギー重量密度が優れ、かつ、出力重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を昇圧し電力分配制御を行う昇圧部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動する電動機（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータＭＧ）と、
を備え、
前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧とを変数とする２次元座標上で、
前記第２蓄電器の電圧が前記電動機の耐圧限界値以下である第１条件（例えば、後述の実施形態での第１絶対制約条件）と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最大の昇圧率で昇圧した値以下である第２条件（例えば、後述の実施形態での第２絶対制約条件）と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最小の昇圧率で昇圧した値以上である第３条件（例えば、後述の実施形態での第３絶対制約条件）と、
の全てを充足する領域内に、前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属する、駆動装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記昇圧部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１１）を備え、
前記最大の昇圧率は、前記制御部による前記昇圧部の制御成立性を保つことができる限界値である。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記第１蓄電器の電圧を検出する第１センサ（例えば、後述の実施形態でのＶ１センサ１０７）と、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が昇圧した値を検出する第２センサ（例えば、後述の実施形態でのＶ２センサ１０５）と、を備え、
前記最小の昇圧率は、前記昇圧部の製品公差、並びに、前記第１センサ及び前記第２センサによる検出誤差に基づく値である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器は、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１条件に対して第１マージンを設けた値以下である第１推奨条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第２条件に対して前記昇圧部の昇圧率が小さくなるよう第２マージンを設けた値以下である第２推奨条件と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第３条件に対して前記昇圧部の昇圧率が大きくなるよう第３マージンを設けた値以上である第３推奨条件と、
の全てを充足する領域内に前記電圧点が属する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第１マージン、前記第２マージン及び前記第３マージンは、それぞれ大きさが異なる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記第１マージン、前記第２マージン及び前記第３マージンのうち、前記第１マージンが最も小さく、前記第３マージンが最も大きい。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記電圧点が前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件の全てを充足する領域内に属するよう前記昇圧部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１１）を備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第１蓄電器に比べて、エネルギー重量密度が優れ、かつ、出力重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を昇圧し電力分配制御を行う昇圧部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動する電動機（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータＭＧ）と、を備えた駆動装置での制御方法であって、
前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧とを変数とする２次元座標上で、
前記第２蓄電器の電圧が前記電動機の耐圧限界値以下である第１条件（例えば、後述の実施形態での第１絶対制約条件）と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最大の昇圧率で昇圧した値以下である第２条件（例えば、後述の実施形態での第２絶対制約条件）と、
前記第２蓄電器の電圧が、前記第１蓄電器の電圧を前記昇圧部が最小の昇圧率で昇圧した値以上である第３条件（例えば、後述の実施形態での第１絶対制約条件）と、
の全てを充足する領域内に、前記第１蓄電器の電圧と前記第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属する、制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明、請求項８の発明及び請求項９の発明によれば、第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点は、制御成立域における第１〜第３条件の全てを充足する領域内に属するため、第１蓄電器及び第２蓄電器の充放電が行われても、第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が、制御可能域から制御破綻域へ移行することを抑制できる。このため、これら２つの蓄電器の充放電が行われても、当該２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性を担保することができる。また、第１〜第３条件の全てを充足する領域内に電圧点が属する際には、昇圧部を介して第１蓄電部が第２蓄電部及び電動機と電力のやりとりが可能であるため、第１蓄電器と第２蓄電器のそれぞれの特性を活かした充放電に関する制御が成立する。
【００１７】
請求項２の発明によれば、制御部による昇圧部の制御成立性を考慮して、２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性を担保することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、制御部による昇圧部の昇圧率に係るバラツキから不可避的に生じる１より大きい最小昇圧率を考慮して、２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性を担保することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、第１〜第３条件にマージンを加えた第１〜第３推奨条件の全てを充足する領域であって制御成立域の中心に近いより内部の領域に、第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が属するように、第１蓄電部と第２蓄電部が選択される。よって、第１蓄電器の電圧と第２蓄電器の電圧との関係を示す電圧点が、制御成立域から制御破綻域に向かって移動しても、制御成立域と制御破綻域の境界付近に設けたマージンが制御破綻域への移行を防止する緩衝域としての役割を果たす。このため、これら２つの蓄電器の充放電が行われても、当該２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性をより一層担保することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、充放電前後での電圧点の移動傾向を考慮して、２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性を適切に担保することができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、充放電前後での電圧点の移動傾向を考慮して適切にマージンが設定されるため、２つの蓄電器の充放電に関する制御の成立性をより適切に担保することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、電圧点が３つの条件の全てを充足する領域内に属するよう、昇圧部による電力分配制御を制御部が制御するため、第１蓄電器及び第２蓄電器の充放電が行われても、電圧点が制御可能域から制御破綻域へ移行することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電動車両の内部構成を示すブロック図である。
【図２】高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係を示す電気回路図である。
【図３】高容量型バッテリの電圧と高出力型バッテリの電圧との関係に応じた２つの領域と、充放電前後の電圧点の移動について示す図である。
【図４】制御成立域内の第１〜第３絶対制約条件の全てを充足する絶対領域を示す図である。
【図５】制御成立域内の絶対領域と第１〜第３推奨制約条件の全てを充足する中心領域とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、電動車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す１ＭＯＴ型の電動車両は、モータジェネレータＭＧと、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｄｒｉｖｅ  Ｕｎｉｔ）１０３と、Ｖ２センサ１０５と、Ｖ１センサ１０７と、スイッチ群１０９と、ＥＣＵ１１１とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線は制御信号を示す。
【００２６】
モータジェネレータＭＧは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくとも一方から得られる電力によって駆動して、電動車両が走行するための動力を発生する。モータジェネレータＭＧで発生したトルクは、変速段又は固定段を含むギヤボックスＧＢ及び減速機Ｄを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、モータジェネレータＭＧは、電動車両の減速時には発電機として動作して、電動車両の制動力を出力する。なお、モータジェネレータＭＧを発電機として動作させることで生じた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれかに蓄えられる。
【００２７】
高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、モータジェネレータＭＧに高電圧の電力を供給する。また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐも、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、ＶＣＵ１０１を介してモータジェネレータＭＧに高電圧の電力を供給する。高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、ＶＣＵ１０１を介して、ＰＤＵ１０３に対して高容量型バッテリＥＳ−Ｅと並列に接続されている。また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも低い。したがって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力は、ＶＣＵ１０１によって高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧と同レベルまで昇圧された後、ＰＤＵ１０３を介してモータジェネレータＭＧに供給される。
【００２８】
なお、高容量型バッテリＥＳ−Ｅや高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、前述したニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池や、電池外部より活物質の供給を必要とする燃料電池や空気電池に限定される訳ではない。例えば、蓄電容量が少ないものの、短時間に大量の電力を充放電可能なコンデンサやキャパシタを高出力型バッテリＥＳ−Ｐとして用いても構わない。
【００２９】
また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの特性と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性は互いに異なる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐよりも、出力重量密度は低いが、エネルギー重量密度は高い。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも、エネルギー重量密度は低いが、出力重量密度は高い。このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、エネルギー重量密度の点で相対的に優れ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、出力重量密度の点で相対的に優れる。なお、エネルギー重量密度とは、単位重量あたりの電力量（Ｗｈ／ｋｇ）であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力（Ｗ／ｋｇ）である。したがって、エネルギー重量密度が優れている高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高出力を主目的とした蓄電器である。
【００３０】
このような高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性の違いは、例えば電極や活物質、電解室といった電池の構成要素の構造や材質等により定まる種々のパラメータに起因するものである。例えば、充放電可能な電気の総量を示すパラメータである蓄電容量は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐより高容量型バッテリＥＳ−Ｅの方が優れる、一方、充放電に対する劣化耐性を示すパラメータであるレート特性や充放電に対する電気抵抗値を示すパラメータである内部抵抗（インピーダンス）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅより高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が優れる。
【００３１】
ＶＣＵ１０１は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１０１は、電動車両の減速時にモータジェネレータＭＧが発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０１によって降圧された電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。図２は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ、ＶＣＵ１０１、ＰＤＵ１０３及びモータジェネレータＭＧの関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０１は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と同レベルまで昇圧する。
【００３２】
ＰＤＵ１０３は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流をモータジェネレータＭＧに供給する。また、ＰＤＵ１０３は、電動車両の減速時にモータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３３】
Ｖ２センサ１０５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２を検出する。なお、Ｖ２センサ１０５が検出した電圧Ｖ２は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１をＶＣＵ１０１が昇圧した値に等しい。Ｖ２センサ１０５が検出した電圧Ｖ２を示す信号はＥＣＵ１１１に送られる。Ｖ１センサ１０７は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１を検出する。Ｖ１センサ１０７が検出した電圧Ｖ１を示す信号はＥＣＵ１１１に送られる。
【００３４】
スイッチ群１０９は、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１０３までの電流経路を断接するスイッチＳＷｅと、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１０１までの電流経路を断接するスイッチＳＷｐとを有する。各スイッチＳＷｅ，ＳＷｐは、ＥＣＵによるバッテリの選択結果に応じてオン又はオフされる。
【００３５】
ＥＣＵ１１１は、後述する電力分配制御を行うＶＣＵ１０１及びＰＤＵ１０３の制御、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅ並びにモータジェネレータＭＧの間における充放電の制御、さらに、スイッチ群１０９のオンオフ制御を行う。ＥＣＵ１１１の詳細については後述する。
【００３６】
次に、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの使用形態について説明する。
【００３７】
高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、電動車両の走行のために大きな駆動力が必要なときに、モータジェネレータＭＧに電力を供給する。また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の走行時に常に一定の電力をモータジェネレータＭＧに電力を供給する。また、モータジェネレータＭＧが発電した回生電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに優先的に入力される。したがって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）は、走行に伴い継続的に低下する。一方、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは、中間値を維持するようにその近傍で変動する。
【００３８】
このように、特性の異なる高出力型バッテリＥＳ−Ｐと高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各々の特性を活かして、モータジェネレータＭＧや他方のバッテリと電力のやりとりを行う制御を「電力分配制御」と呼ぶ。本実施形態においては高出力型バッテリＥＳ−Ｐに入出力される電力をＶＣＵ１０１が昇降圧することによって、電力分配制御が実施される。
【００３９】
本実施形態の電動車両では、ＰＤＵ１０３に対して高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐとが並列に接続されており、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２はそのままＰＤＵ１０３に入力されるが、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも低い高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１は、ＶＣＵ１０１によって高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と同レベルまで昇圧された後、ＰＤＵ１０３に入力される。したがって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１よりも高い状態でなくては、少なくとも本実施形態の構成に対する制御は成立せずに破綻する。図３には、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１との関係に応じた２つの領域のうち、ハッチングされた領域を「制御成立域」と示し、ハッチングされていない領域を「制御破綻域」と示す。
【００４０】
なお、図３においては高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１よりも高い領域を一律に「制御成立域」としたが、実際には後述するようにＶＣＵ１０１の１よりも大きい最小昇圧率と最大昇圧率を考慮する必要がある。よって、これらを考慮した「制御成立域」は図３における「制御成立域」の内部に存在し、かつ、小さい。
【００４１】
図３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１と高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２を変数とした二次元座標であり、横軸を高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１、縦軸を高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２としている。この二次元座標上では高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が高いほど上に位置し、充電又は回生により上側に移動し、放電により下側に移動する。また、この二次元座標上では高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１が高いほど右に位置し、充電又は回生により右側に移動し、放電により左側に移動する。
【００４２】
前述したようにこの二次元座標は高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１と高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２を変数としているため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１との関係を示す点（以下「電圧点」という。）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの充放電によってこの二次元座標上を移動する。
【００４３】
例えば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが放電し、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが充電又は回生されたとすると、電圧点は高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電による下側への動きと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの充電又は回生による右側への動きを合成した右下へのベクトルで表される。この場合、電圧点が制御破綻域へ移行する畏れが生じ得る。一方、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐが放電したとすると、電圧点は高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電による下側への動きと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電による左側への動きを合成した左下へのベクトルで表される。
【００４４】
上述したように、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは継続的に低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは中間値を維持するようにその近傍で変動する。このため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２は図３に一点鎖線の矢印で示すように低下し、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１は図３に二点鎖線の矢印で示すように所定値を中心に変動する。したがって、電圧点は、これら２つのバッテリの充放電が進むと太線の２本のベクトルで囲まれる範囲の方向に移動する傾向がある。このため、充放電前の２つのバッテリの電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が図３に電圧点Ａで示す関係にある状態のときに電動車両が走行を開始し、２つのバッテリの充放電が進むと、充放電後の２つのバッテリの電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が図３に電圧点Ｂで示す関係に移行してしまい、本実施形態の構成に対する制御が成立せずに破綻する可能性がある。
【００４５】
本実施形態では、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１との関係を示す電圧点が図３に示す制御破綻域に移行する可能性を極力小さくするために、制御成立域内に電圧点が属するよう制御する。
【００４６】
（実施例１）
実施例１では、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１との関係を示す電圧点が属する領域は、図４に斜線でハッチングされた第１〜第３絶対制約条件の全てを充足する領域（以下「絶対領域」という。）によって示される。
【００４７】
第１絶対制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２がモータジェネレータＭＧ及びＰＤＵ１０３の耐圧限界値以下であることである。図２にもあるように高容量型バッテリＥＳ−Ｅ並びにモータジェネレータＭＧ及びＰＤＵ１０３の間には電圧の調整手段が存在しないため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２がモータジェネレータＭＧ及びＰＤＵ１０３の耐圧限界値以下でないと、モータジェネレータＭＧやＰＤＵ１０３の保護を図れない。
【００４８】
第２絶対制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１をＶＣＵ１０１が４倍の昇圧率で昇圧した値以下（Ｖ２≦４×Ｖ１）であることである。なお、この昇圧率（４倍）は、ＶＣＵ１０１の制御成立性を高確率で保つことができる最大値（最大昇圧率）の一例である。ＶＣＵ１０１の制御成立性とは、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されるＶＣＵ１０１のデューティ比に対する昇圧率の線形性を担保できることである。高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１に最大昇圧率を掛けた値より大きいと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−ＥやモータジェネレータＭＧに電力を供給できない。よって、制御が破綻する。
【００４９】
なお、最大昇圧率はＶＣＵ１０１によって異なる値である。つまり、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの選択に先立って、ＶＣＵ１０１を選択する必要がある。換言すれば、後述する第３絶対制約条件と併せて、選択したＶＣＵ１０１の性能が高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの選択に支配的な影響を与えるのである。
【００５０】
第３絶対制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１をＶＣＵ１０１が１．０９倍の昇圧率で昇圧した値以上（Ｖ２≧１．０９×Ｖ１）であることである。なお、この昇圧率（１．０９倍）は、ＶＣＵ１０１における昇圧率の最小値（最小昇圧率）の一例であり、ＶＣＵ１０１によって異なる値であり、ＶＣＵ１０１を構成するチップの公差と、Ｖ２センサ１０５による検出誤差＋Ｖ１センサ１０７による検出誤差の誤差積み上げから得られる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１に最小昇圧率を掛けた値より小さいと、高容量型バッテリＥＳ−Ｅから高出力型バッテリＥＳ−ＰやモータジェネレータＭＧに電力を供給できない。よって、制御が破綻する。なお、ＶＣＵ１０１の最小昇圧率は、ＶＣＵ１０１の個体差によるバラツキから不可避的に生じるものである。
【００５１】
このように、本実施例では、制御成立域における第１〜第３絶対制約条件の全てを充足する図４に斜線でハッチングされた絶対領域内に電圧点が属するよう、バッテリが選択される。従って、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの充放電が行われても、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１と高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２との関係を示す電圧点が制御可能域から制御破綻域へ移行することを抑制できる。このため、これら２つのバッテリの充放電が行われても、当該２つのバッテリの充放電に関する制御の成立性を担保することができる。また、第１〜第３絶対制約条件の全てを充足する領域内に電圧点が属する際には、ＶＣＵ１０１を介して高出力型バッテリＥＳ−Ｐが高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及びモータジェネレータＭＧと電力のやりとりが可能であるため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと高容量型バッテリＥＳ−Ｅのそれぞれの特性を活かした充放電に関する制御が成立する。
【００５２】
なお、第２絶対制約条件の代わりに、図４に一点鎖線で示した第２’絶対制約条件を用いても良い。第２’絶対制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１をＶＣＵ１０１が３倍の昇圧率で昇圧した値以下（Ｖ２≦３×Ｖ１）であることである。なお、この昇圧率（３倍）は、ＶＣＵ１０１の制御成立性を確実に保つことができる最大値の一例である。第２絶対制約条件に代えて第２’絶対制約条件を採用することで、選択できる高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの組み合わせの数が減るものの、制御の安定性が向上する。加えて、電圧点が制御成立域の中心に一層近づくため、制御の成立性を一層担保できる。
【００５３】
（実施例２）
実施例２では、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１との関係を示す電圧点が属する領域は、図５に点でハッチングされた第１〜第３推奨制約条件の全てを充足する領域（以下「中心領域」という。）によって示される。第１推奨制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、実施例１で説明した第１絶対制約条件に対して制御成立域の内部に向けたマージンを設けた値以下であることである。第２推奨制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、実施例１で説明した第２絶対制約条件に対してＶＣＵ１０１の昇圧率が小さくなるよう制御成立域の内部に向けたマージンを設けた値以下であることである。第３推奨制約条件は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２が、実施例１で説明した第３絶対制約条件に対してＶＣＵ１０１の昇圧率が大きくなるよう制御成立域の内部に向けたマージンを設けた値以上であることである。
【００５４】
なお、図５では第２絶対制約条件に基づき第２推奨制約条件を設定した場合を示しているが、第２絶対制約条件に代えて前述した第２’絶対制約条件を使用しても良いことはもちろんである。第２絶対制約条件に代わる第２’絶対制約条件に基づき第２推奨制約条件を設定すると、選択できる高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの組み合わせの数が減るものの、制御の安定性が向上する。加えて、電圧点が制御成立域の中心により一層近づくため、制御の成立性をより一層担保できる。
【００５５】
なお、第１絶対制約条件と第１推奨制約条件との間に設けられたマージン（以下「第１マージン」という。）、第２絶対制約条件と第２推奨制約条件との間に設けられたマージン（以下「第２マージン」という。）及び第３絶対制約条件と第３推奨制約条件との間に設けられたマージン（以下「第３マージン」という。）のうち、第１マージンが最も小さく、第３マージンが最も大きく、第２マージンは第１マージンと第３マージンの間の中間の大きさである。このマージンの大きさの相違は、図３に示した電圧点の移動の傾向に基づく。
【００５６】
前述したようにモータジェネレータＭＧが発電した回生電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに優先的に入力されるため、電圧点は、２つのバッテリの充放電が進むと、電圧Ｖ２が増加する方向には移動しにくい。従って、第１マージンは最も小さい。
【００５７】
ここで、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは、中間値を維持するようにその近傍で変動することに対して、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは、走行に伴い継続的に低下する。従って、図４における傾きが小さい条件ほど、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの充放電によって、中心領域内に電圧点が属さなくなる可能性が高い。
【００５８】
図４における第２絶対制約条件の傾きは４若しくは３（第２’絶対制約条件を使用した場合）であり、図４における第３絶対制約条件の傾きは１．０９であるため、第３絶対制約条件の傾きが最も小さい。よって、第３マージンが最も大きい。
【００５９】
このように、本実施例では、図５に点でハッチングされた第１〜第３推奨制約条件の全てを充足する中心領域内に電圧点が属するよう、モータジェネレータＭＧに電力を供給するバッテリの選択が行われる。すなわち、第１〜第３絶対制約条件にマージンを加えた制御成立域の中心に近いより内部の領域に、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖ１と高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖ２との関係を示す電圧点が属するように高出力型バッテリＥＳ−Ｐと高容量型バッテリＥＳ−Ｅが選択される。よって、当該電圧点が、制御成立域から制御破綻域に向かって移動しても、制御成立域と制御破綻域の境界付近に設けたマージンが制御破綻域への移行を防止する緩衝域としての役割を果たす。なお、図５に示した中心領域は図４に示した絶対領域よりも狭く、かつ、中心領域の形状は、充放電前後での電圧点の移動傾向を考慮して形成された、絶対領域とは非相似の形状であるため、電圧点の制御破綻域への移行を確実に抑制することができる。
【００６０】
なお、第１〜第３マージンは大きければ大きいほど良いというわけではない。第１〜第３マージンが大きいほど、電圧点は制御成立域の中心に近く位置することになる。しかし、その反面、選択できる高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの組み合わせの数が減少する。よって、第１〜第３マージンはそれぞれの特性に応じて適切に設定する必要がある。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、このため、これら２つのバッテリの充放電が行われても、当該２つのバッテリの制御の成立性を担保することができる。
【００６２】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明した電動車両は、１ＭＯＴ型のＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）であるが、複数のモータジェネレータを搭載したＥＶであっても、少なくとも１つのモータジェネレータと共に内燃機関を搭載したＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）であっても、ＦＣＶ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）であっても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０１  ＶＣＵ
１０３  ＰＤＵ
１０５  Ｖ２センサ
１０７  Ｖ１センサ
１０９  スイッチ群
１１１  ＥＣＵ
ＥＳ−Ｅ  高容量型バッテリ
ＥＳ−Ｐ  高出力型バッテリ
ＭＧ  モータジェネレータ
ＳＷｅ，ＳＷｐ  スイッチ
【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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