(57)【要約】【課題】複数の蓄電装置をできるだけ速やかに昇温可能な電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１は、複数の電池６−１〜６−ｎと、複数のコンバータ８−１〜８−ｎとを含む。コンバータ８−１〜８−ｎは、それぞれ電池６−１〜６−ｎに対応して設けられ、各コンバータは、対応の電池と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換可能に構成される。コンバータＥＣＵ５は、車両の必要電力Ｐを確保するのに最低限必要な使用電池数を設定し、使用電池に対応するコンバータを制御するとともに残余のコンバータを停止させる。【選択図】図１
2009011138.tif 000002
【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、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記複数の蓄電装置に対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間で電力変換可能に構成された複数の電力変換装置と、
前記負荷装置の必要電力と前記複数の蓄電装置の各々の状態に基づいて規定される各蓄電装置の許容充放電電力とに基づいて、稼動させる蓄電装置の数を設定し、その設定数の蓄電装置に対応する電力変換装置を駆動するとともに残余の電力変換装置を停止させる制御装置とを備える電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記負荷装置の必要電力を確保するのに最低限必要な蓄電装置の数を前記設定数とする、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、規定の条件が成立するごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替える、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】
前記制御装置は、規定時間ごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替える、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源システムと、
車両の駆動力を発生する駆動力発生部と、
車両外部の電源から電力の供給を受けて前記複数の蓄電装置を充電可能に構成された充電装置とを備え、
前記駆動力発生部は、
内燃機関と、
前記電源システムから電力の供給を受けて前記駆動力を発生する電動機とを含む、車両。
【請求項６】
前記電源システムから電力の供給を受けて動作する空調システムをさらに備え、
前記空調システムが使用可能な電力は、使用中の蓄電装置の許容放電電力の総和から前記駆動力発生部の消費電力を差引いた電力に制限される、請求項５に記載の車両。
【請求項７】
負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、
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、
充放電可能な複数の蓄電装置と、
前記複数の蓄電装置に対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間で電力変換可能に構成された複数の電力変換装置とを備え、
前記制御方法は、
前記複数の蓄電装置の各々の状態に基づいて規定される各蓄電装置の許容充放電電力を算出するステップと、
前記負荷装置の必要電力と各蓄電装置の前記許容充放電電力とに基づいて、稼動させる蓄電装置の数を設定するステップと、
その設定数の蓄電装置に対応する電力変換装置を駆動するステップと、
残余の電力変換装置を停止させるステップとを含む、電源システムの制御方法。
【請求項８】
前記蓄電装置の数を設定するステップにおいて、前記負荷装置の必要電力を確保するのに最低限必要な蓄電装置の数がその設定数とされる、請求項７に記載の電源システムの制御方法。
【請求項９】
規定の条件が成立するごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替えるステップをさらに含む、請求項７または請求項８に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１０】
前記電力変換装置を切替えるステップにおいて、規定時間ごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つが停止中の電力変換装置と切替えられる、請求項９に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の蓄電装置を備えた電源システムにおける蓄電装置の暖機制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）など動力源として電動機を搭載する車両において、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蓄電部の大容量化が進んでいる。そして、蓄電部を大容量化するための手段として、複数の蓄電装置を有する構成が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００４−２１５４５９号公報（特許文献１）は、並列接続される複数の蓄電手段を備える電源システムの充放電制御を開示する。この電源システムによると、複数の蓄電手段に対する充電時間の短縮化や放電電流値に対する容量の低減を図ることができ、かつ、蓄電手段に異常が発生しないように充電または放電制御を実行することができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２１５４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−３９５２３号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９０１号公報
【特許文献４】特開２００３−２７４５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置は、温度が低下すると容量が低下し、その結果、充放電特性が低下する。したがって、蓄電装置の温度が低下している場合、所望の充放電特性を得るためには蓄電装置を早期に昇温することが望ましい。特に、複数の蓄電装置を搭載して電力のみで十分な走行性能を有するハイブリッド自動車や電気自動車などにおいては、蓄電部の大容量化のメリットを十分に享受するためには、蓄電装置を速やかに昇温する必要がある。
【０００５】
上記特開２００４−２１５４５９号公報に開示される技術は、複数の蓄電手段に対する充電時間の短縮化や放電電流値に対する容量の低減を図り得る点で有用であるが、上記公報では、複数の蓄電装置をできるだけ速やかに昇温させる手法については特に検討されていない。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、複数の蓄電装置をできるだけ速やかに昇温可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、複数の蓄電装置をできるだけ速やかに昇温可能な電源システムの制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、充放電可能な複数の蓄電装置と、複数の電力変換装置と、制御装置とを備える。複数の電力変換装置は、複数の蓄電装置に対応して設けられ、各電力変換装置は、対応の蓄電装置と電力線との間で電力変換可能に構成される。制御装置は、負荷装置の必要電力と複数の蓄電装置の各々の状態に基づいて規定される各蓄電装置の許容充放電電力とに基づいて、稼動させる蓄電装置の数を設定し、その設定数の蓄電装置に対応する電力変換装置を駆動するとともに残余の電力変換装置を停止させる。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、負荷装置の必要電力を確保するのに最低限必要な蓄電装置の数を上記設定数とする。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、規定の条件が成立するごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替える。
【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、規定時間ごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替える。
【００１２】
また、この発明によれば、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、充電装置とを備える。駆動力発生部は、車両の駆動力を発生する。充電装置は、車両外部の電源から電力の供給を受けて複数の蓄電装置を充電可能に構成される。駆動力発生部は、内燃機関と、電動機とを含む。電動機は、電源システムから電力の供給を受けて駆動力を発生する。
【００１３】
好ましくは、車両は、空調システムをさらに備える。空調システムは、電源システムから電力の供給を受けて動作する。空調システムが使用可能な電力は、使用中の蓄電装置の許容放電電力の総和から駆動力発生部の消費電力を差引いた電力に制限される。
【００１４】
また、この発明によれば、制御方法は、負荷装置と電力を授受可能な電源システムの制御方法である。電源システムは、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、充放電可能な複数の蓄電装置と、複数の電力変換装置とを備える。複数の電力変換装置は、複数の蓄電装置に対応して設けられ、各電力変換装置は、対応の蓄電装置と電力線との間で電力変換可能に構成される。そして、制御方法は、複数の蓄電装置の各々の状態に基づいて規定される各蓄電装置の許容充放電電力を算出するステップと、負荷装置の必要電力と各蓄電装置の許容充放電電力とに基づいて、稼動させる蓄電装置の数を設定するステップと、その設定数の蓄電装置に対応する電力変換装置を駆動するステップと、残余の電力変換装置を停止させるステップとを含む。
【００１５】
好ましくは、蓄電装置の数を設定するステップにおいて、負荷装置の必要電力を確保するのに最低限必要な蓄電装置の数がその設定数とされる。
【００１６】
好ましくは、制御方法は、規定の条件が成立するごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つを停止中の電力変換装置と切替えるステップをさらに含む。
【００１７】
さらに好ましくは、電力変換装置を切替えるステップにおいて、規定時間ごとに、動作中の電力変換装置の少なくとも１つが停止中の電力変換装置と切替えられる。
【００１８】
また、この発明によれば、記録媒体は、コンピュータ読取可能な記録媒体であって、上述したいずれかの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明においては、複数の蓄電装置に対応して複数の電力変換装置が設けられ、複数の電力変換装置は、電力線に並列接続される。そして、負荷装置の必要電力と複数の蓄電装置の各々の状態に基づいて規定される各蓄電装置の許容充放電電力とに基づいて、稼動させる蓄電装置の数が設定され、その設定数の蓄電装置を用いて負荷装置と電力の授受を行なうので、全ての蓄電装置を用いて負荷装置と電力を授受する場合に比べて、蓄電装置１つあたりの充放電電流が大きくなり、その結果、蓄電装置１つあたりの発熱量が大きくなる。したがって、この発明によれば、蓄電装置を速やかに昇温することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態による車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部２と、空調システム３と、ＨＶ−ＥＣＵ（Hybrid Vehicle Electronic Control Unit）４と、充電用コンバータ３４と、充電プラグ３６とを備える。
【００２２】
電源システム１は、電池６−１〜６−ｎ（ｎは２以上の整数、以下同じ。）と、コンバータ８−１〜８−ｎと、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬと、平滑コンデンサＣと、コンバータＥＣＵ５とを含む。また、電源システム１は、電流センサ１０−１〜１０−ｎと、電圧センサ１２−１〜１２−ｎ，１８と、温度センサ１４−１〜１４−ｎとをさらに含む。
【００２３】
電池６−１〜６−ｎは、充放電可能な二次電池であり、たとえば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などから成る。コンバータ８−１〜８−ｎは、電池６−１〜６−ｎに対応して設けられ、各コンバータ８−ｉ（ｉは１〜ｎの整数、以下同じ。）は、対応の電池６−ｉと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、各コンバータ８−ｉは、コンバータＥＣＵ５からの駆動信号ＰＷＣｉに基づいて、対応の電池６−ｉと主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。
【００２４】
各電流センサ１０−ｉは、電池６−ｉの正極をコンバータ８−ｉと接続する正極線ＰＬｉに流れる電流ＩＢｉを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ５へ出力する。各電圧センサ１２−ｉは、正極線ＰＬｉと負極線ＮＬｉとの間の電圧ＶＢｉを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ５へ出力する。各温度センサ１４−ｉは、電池６−ｉの温度ＴＢｉを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ５へ出力する。
【００２５】
平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ１８は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧ＶＨを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ５へ出力する。
【００２６】
コンバータＥＣＵ５は、上述した各センサによって検出される電圧ＶＢ１〜ＶＢｎ，ＶＨ、電流ＩＢ１〜ＩＢｎおよび温度ＴＢ１〜ＴＢｎの各検出値、ならびにＨＶ−ＥＣＵ４から受ける車両の必要電力Ｐ（駆動力発生部２の必要電力と空調システム３の必要電力との総和）に基づいて、コンバータ８−１〜８−ｎを駆動するための駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣｎを生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣｎをコンバータ８−１〜８−ｎへ出力する。
【００２７】
ここで、電池６−１〜６−ｎの温度低下を示す規定温度を電池６−１〜６−ｎの少なくとも１つが下回ると、コンバータＥＣＵ５は、後述の制御構造に従って、車両の必要電力Ｐを確保するのに最低限必要な電池数を設定するとともに、その設定数に応じて動作させるコンバータを決定する。そして、コンバータＥＣＵ５は、動作させるコンバータに対しては、駆動信号ＰＷＣを生成して出力し、残余のコンバータに対しては、コンバータを停止させるためのシャットダウン信号ＳＤを出力する。
【００２８】
また、コンバータＥＣＵ５は、車両外部の電源３８から電池６−１〜６−ｎの充電が行なわれるとき、充電用コンバータ３４から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに供給される電力を電池６−１〜６−ｎへ出力するように、駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣｎを生成してコンバータ８−１〜８−ｎへ出力する。
【００２９】
また、コンバータＥＣＵ５は、動作中のコンバータに対応する電池の許容放電電力（放電可能な最大電力）の総和ΣＷｏｕｔを算出し、その算出値をＨＶ−ＥＣＵ４へ出力する。
【００３０】
駆動力発生部２は、インバータ２０−１，２０−２と、エンジン２２と、モータジェネレータ２４−１，２４−２と、動力分配機構２６と、駆動軸２８とを含む。
【００３１】
インバータ２０−１，２０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。インバータ２０−１，２０−２は、電源システム１から電力の供給を受け、ＨＶ−ＥＣＵ４からの駆動信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ２４−１，２４−２をそれぞれ駆動する。また、インバータ２０−１，２０−２は、それぞれモータジェネレータ２４−１，２４−２が発電する交流電力を直流電力に変換して電源システム１へ出力する。
【００３２】
動力分配機構２６は、エンジン２２とモータジェネレータ２４−１，２４−２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、モータジェネレータ２４−１のロータを中空としてその中心にエンジン２２のクランク軸を通すことによって、エンジン２２およびモータジェネレータ２４−１，２４−２を動力分配機構２６に機械的に接続することができる。
【００３３】
エンジン２２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換して動力分配機構２６へ出力する。そして、エンジン２２が発生する運動エネルギーは、動力分配機構２６によって車両の駆動軸２８とモータジェネレータ２４−１とに分配される。
【００３４】
モータジェネレータ２４−１は、エンジン２２から出力される運動エネルギーを動力分配機構２６から受けて発電し、その発電電力をインバータ２０−１へ出力する。また、モータジェネレータ２４−１は、インバータ２０−１から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生し、エンジン２２の始動を行なう。
【００３５】
モータジェネレータ２４−２は、インバータ２０−２から供給される交流電力を受けて車両駆動力を発生する。そして、その発生された車両駆動力は、動力分配機構２６を介して駆動軸２８へ伝達される。また、モータジェネレータ２４−２は、車両の制動時、駆動軸２８の回転エネルギーを動力分配機構２６から受けて発電し、その発電電力をインバータ２０−２へ出力する。
【００３６】
空調システム３は、エアコン用インバータ３０と、エアコン用コンプレッサ３２とを含む。エアコン用インバータ３０は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続され、電源システム１から電力の供給を受ける。そして、エアコン用インバータ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ４からの駆動信号ＰＷＩ３に基づいてエアコン用コンプレッサ３２を駆動する。
【００３７】
なお、後述のように、空調システム３の使用電力は、電源システム１が出力可能な電力（動作中のコンバータに対応する電池の許容放電電力の総和ΣＷｏｕｔに相当する。）から駆動力発生部２の消費電力を差引いた電力に制限される。
【００３８】
充電用コンバータ３４は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。そして、充電用コンバータ３４は、車両外部の電源３８（たとえば系統電源）から電池６−１〜６−ｎの充電が行なわれるとき、電源３８から充電プラグ３６に与えられる交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給する。充電プラグ３６は、車両外部の電源３８からの電力を車両１００に入力するための電力インターフェースである。
【００３９】
ＨＶ−ＥＣＵ４は、アクセル開度や車両速度などの車両状態に基づいて車両の要求駆動力を算出し、その算出された要求駆動力および電源システム１の電池６−１〜６−ｎの充電要求量に基づいて、モータジェネレータ２４−１，２４−２のトルク目標値および回転数目標値を算出する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ４は、算出されたトルク目標値および回転数目標値に基づいて、インバータ２０−１，２０−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成するとともに、モータジェネレータ２４−１，２４−２の必要電力すなわち駆動力発生部２の必要電力を算出する。
【００４０】
また、ＨＶ−ＥＣＵ４は、車両の要求駆動力および電池６−１〜６−ｎの充電要求量に基づいて、エンジン２２を動作させるか否かを判定し、エンジン２２を動作させないものと判定するとエンジン２２を停止させる。すなわち、この車両１００では、エンジン２２を停止させ、電源システム１から供給される電力を用いてモータジェネレータ２４−２のみで走行することができる。
【００４１】
また、ＨＶ−ＥＣＵ４は、利用者による空調システム３の作動要求に基づいて、エアコン用インバータ３０を駆動するための駆動信号ＰＷＩ３を生成するとともに、エアコン用コンプレッサ３２の必要電力すなわち空調システム３の必要電力を算出する。
【００４２】
ここで、ＨＶ−ＥＣＵ４は、電源システム１のコンバータＥＣＵ５から受ける値ΣＷｏｕｔすなわち電源システム１が出力可能な電力から駆動力発生部２の必要電力を差引いた電力を空調システム３の消費電力が超えないように、空調システム３の使用電力を制限する。すなわち、電池６−１〜６−ｎの温度が低く、電源システム１の出力電力が十分でないと、空調システム３の使用電力が制限されて空調性能が抑制され得る。
【００４３】
また、ＨＶ−ＥＣＵ４は、駆動力発生部２の必要電力に空調システム３の必要電力を加算して車両の必要電力Ｐを算出し、その算出された車両の必要電力Ｐを電源システム１のコンバータＥＣＵ５へ出力する。
【００４４】
この車両１００においては、電源システム１は、複数の電池６−１〜６−ｎを含むとともに車両外部の電源３８から電池６−１〜６−ｎを充電可能であり、大電力を電池６−１〜６−ｎに蓄電可能である。そして、エンジン２２を停止させ、電源システム１から供給される電力を用いてモータジェネレータ２４−２のみで走行可能である。
【００４５】
ここで、電池６−１〜６−ｎの温度が低下すると容量が低下し、その結果、電池６−１〜６−ｎの充放電特性が低下する。したがって、電池６−１〜６−ｎの温度が低下していると、複数の電池６−１〜６−ｎを備えたことによる大容量化のメリットを十分に享受できなくなるので、電池６−１〜６−ｎの温度が低下している場合には、電池６−１〜６−ｎを速やかに昇温する必要がある。
【００４６】
そこで、この実施の形態では、電池６−１〜６−ｎの温度が低下している場合には、車両の必要電力Ｐを確保可能な範囲で電池の使用数を最低限に抑制し、電池１つあたりの充放電量を増加させることで電池の発熱量の増加させ、電池を速やかに昇温させることとしたものである。
【００４７】
図２は、３つの電池６−１〜６−３を交替的に使用した場合の発熱量を示した図である。図２を参照して、電池６−１〜６−３から合計で電流Ｉを駆動力発生部２および／または空調システム３へ供給するものとする。
【００４８】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間Ｔにおいては、コンバータ８−１を動作させ、かつ、残余のコンバータを停止させることによって、電池６−１のみから電流Ｉが放電される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔにおいては、コンバータ８−２を動作させ、かつ、残余のコンバータを停止させることによって、電池６−２のみから電流Ｉが放電される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｔにおいては、コンバータ８−３を動作させ、かつ、残余のコンバータを停止させることによって、電池６−３のみから電流Ｉが放電される。
【００４９】
この場合、各電池からは、放電中、Ｉ２×Ｒ（Ｒは電池の内部抵抗）の発熱量が発生する。したがって、電池１つあたりの平均発熱量は、（１／３）×Ｉ２×Ｒとなる。
【００５０】
図３は、３つの電池６−１〜６−３を同時に使用した場合の発熱量を示した図である。図３を参照して、図２の場合と同様に、電池６−１〜６−３から合計で電流Ｉを駆動力発生部２および／または空調システム３へ供給するものとする。
【００５１】
この場合、各電池から均等に電流Ｉ／３が放電されるとすると、電池１つあたりの平均発熱量は（Ｉ／３）２×Ｒ＝（１／９）×Ｉ２×Ｒ（電池６−１〜６−３の合計の平均発熱量は（１／３）×Ｉ２×Ｒ）となる。
【００５２】
このように、使用電池数を少なくする方が速やかに電池は昇温する。そこで、この実施の形態では、車両の必要電力Ｐを確保可能な範囲で最小数の電池を稼動させることとするものである。
【００５３】
図４は、図１に示したコンバータＥＣＵ５の機能ブロック図である。図４を参照して、コンバータＥＣＵ５は、ＳＯＣ算出部４０と、電池許容電力算出部４２と、切替制御部４４と、コンバータ制御部４６と、タイマー４８とを含む。
【００５４】
ＳＯＣ算出部４０は、電池６−１〜６−ｎの電圧ＶＢ１〜ＶＢｎおよび電流ＩＢ１〜ＩＢｎの各検出値に基づいて、電池６−１〜６−ｎの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）をそれぞれ示す状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣｎを算出する。なお、ＳＯＣの算出方法については、公知の手法を用いることができる。
【００５５】
電池許容電力算出部４２は、電池６−１〜６−ｎの温度ＴＢ１〜ＴＢｎの各検出値、およびＳＯＣ算出部４０から受ける状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣｎに基づいて、電池６−１〜６−ｎの許容充放電電力ＰＢ１〜ＰＢｎを算出する。具体的には、電池の温度およびＳＯＣをパラメータとする許容放電電力（電池の最大放電電力）および許容充電電力（電池の最大充電電力）が各電池ごとに予めマップ化されており、そのマップを用いて、温度ＴＢ１〜ＴＢｎの各検出値および状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣｎに基づいて許容充放電電力ＰＢ１〜ＰＢｎが算出される。
【００５６】
切替制御部４４は、ＨＶ−ＥＣＵ４（図１）から受ける車両の必要電力Ｐ、温度ＴＢ１〜ＴＢｎの各検出値、および電池許容電力算出部４２から受ける許容充放電電力ＰＢ１〜ＰＢｎに基づいて、車両の必要電力Ｐを確保するのに最低限必要な電池数および動作させるコンバータを設定する。たとえば、切替制御部４４は、温度ＴＢ１〜ＴＢｎに基づいて温度の低い順に電池を選定し、温度の低い電池から許容充放電電力ＰＢを加算して車両の必要電力Ｐを超えるまでの電池数を算出するとともに、その電池数の算出に用いられた電池に対応するコンバータを動作させるコンバータとする。
【００５７】
そして、切替制御部４４は、コンバータ８−１〜８−ｎをそれぞれ動作させるか停止させるかを示す信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬｎを生成してコンバータ制御部４６へ出力する。
【００５８】
また、切替制御部４４は、タイマー４８から規定時間Ｔ（図２）ごとに通知を受ける。そして、切替制御部４４は、タイマー４８から通知を受けると、使用電池の少なくとも１つを不使用電池と切替える。たとえば、切替制御部４４は、最も温度の高い使用電池を最も温度の低い不使用電池と切替えるように、対応の信号ＣＴＬの状態を切替える。なお、使用電池の切替に伴ない車両の必要電力Ｐを確保できなくなる場合には、必要電力Ｐを確保できるまで、不使用電池のうち温度の低い方から順に使用電池として追加される。
【００５９】
コンバータ制御部４６は、車両の必要電力Ｐ、電圧ＶＨの検出値、および切替制御部４４から受ける信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬｎに基づいて、駆動信号ＰＷＣ１〜ＰＷＣｎまたはシャットダウン信号ＳＤ１〜ＳＤｎを生成してコンバータ８−１〜８−ｎへ出力する。たとえば、コンバータ制御部４６は、信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬｎによって示される使用電池数で車両の必要電力Ｐを除算し、動作させるコンバータの１つを電圧ＶＨに基づいて電圧制御するとともに、動作させる残余の各コンバータを先の除算結果に基づいて電力制御（電流制御）する。そして、コンバータ制御部４６は、動作させるコンバータに対しては、対応の駆動信号ＰＷＣを生成して出力するとともに、停止させるコンバータに対しては、対応のシャットダウン信号ＳＤを生成して出力する。
【００６０】
図５は、図１に示したコンバータＥＣＵ５による電池の昇温制御に関する制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。
【００６１】
図５を参照して、コンバータＥＣＵ５は、電池６−１〜６−ｎの温度ＴＢ１〜ＴＢｎの少なくとも１つが規定温度Ｔ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、規定温度Ｔ０は、たとえば、常温時の電池出力のＡ％（Ａは１００よりも小さい規定値）を出力可能な電池温度に設定される。
【００６２】
ステップＳ１０において温度ＴＢ１〜ＴＢｎの全てが規定温度Ｔ０よりも高いと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、コンバータＥＣＵ５は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１２０へ処理を移行し、メインルーチンに処理を返す。
【００６３】
一方、ステップＳ１０において温度ＴＢ１〜ＴＢｎの少なくとも１つが規定温度Ｔ０以下であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、コンバータＥＣＵ５は、車両の必要電力ＰをＨＶ−ＥＣＵ４から取得する（ステップＳ２０）。次いで、コンバータＥＣＵ５は、電池６−１〜６−ｎの電圧ＶＢ１〜ＶＢｎおよび電流ＩＢ１〜ＩＢｎの各検出値に基づいて、各電池のＳＯＣを算出する（ステップＳ３０）。さらに、コンバータＥＣＵ５は、各電池ごとに予め規定された許容充放電マップを用いて、電池６−１〜６−ｎの温度ＴＢ１〜ＴＢｎおよび状態量ＳＯＣ１〜ＳＯＣｎに基づいて電池６−１〜６−ｎの許容充放電電力ＰＢ１〜ＰＢｎをそれぞれ算出する（ステップＳ４０）。
【００６４】
そして、コンバータＥＣＵ５は、車両の必要電力Ｐ、ならびに温度ＴＢ１〜ＴＢｎの各検出値および許容充放電電力ＰＢ１〜ＰＢｎに基づいて、車両の必要電力Ｐを確保するのに最低限必要な電池数を設定するとともに（ステップＳ５０）、使用電池（すなわち動作させるコンバータ）を決定する（ステップＳ６０）。
【００６５】
次いで、コンバータＥＣＵ５は、使用電池の切替時間を計時するタイマーの値がしきい値（時間Ｔに相当）を超えたか否かを判定する（ステップＳ７０）。タイマー値がしきい値以下であると判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、コンバータＥＣＵ５は、ステップＳ１００へ処理を移行する。
【００６６】
一方、タイマー値がしきい値を超えたと判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、コンバータＥＣＵ５は、使用電池の少なくとも１つを不使用電池と切替える（ステップＳ８０）。その後、コンバータＥＣＵ５は、タイマー値を初期値０にリセットする（ステップＳ９０）。
【００６７】
そして、コンバータＥＣＵ５は、選定された使用電池と駆動力発生部２および／または空調システム３との間で必要電力Ｐに相当する電力を授受するように、使用電池に対応するコンバータに対して駆動信号ＰＷＣを生成し、該当のコンバータを制御する（ステップＳ１００）。さらに、コンバータＥＣＵ５は、不使用電池に対応する残余のコンバータに対してシャットダウン信号ＳＤを生成し、該当のコンバータを停止させる（ステップＳ１１０）。
【００６８】
以上のように、この実施の形態においては、複数の電池６−１〜６−ｎに対応して複数のコンバータ８−１〜８−ｎが設けられ、コンバータ８−１〜８−ｎは、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。そして、車両の必要電力Ｐを確保するのに最低限必要な電池数が設定され、その設定数の電池を用いて負荷（駆動力発生部２および／または空調システム３）と電力の授受を行なうので、全ての電池６−１〜６−ｎを用いて負荷と電力を授受する場合に比べて、電池１つあたりの充放電電流が大きくなり、その結果、電池１つあたりの発熱量が大きくなる。したがって、この実施の形態によれば、電池を速やかに昇温することができる。
【００６９】
また、この実施の形態によれば、車両の必要電力Ｐと各電池の状態（温度，ＳＯＣ等）に基づいて規定される各電池の許容充放電電力とに基づいて必要電池数が設定されるので、車両の必要電力Ｐを確実に確保することができる。
【００７０】
さらに、この実施の形態によれば、規定時間Ｔごとに使用電池の少なくとも１つが不使用電池と切替えられるので（すなわち、動作中のコンバータの少なくとも１つが停止中のコンバータと切替えられる。）、各電池のＳＯＣのばらつきを低減できるとともに、全ての電池を規定温度よりも高い温度に昇温することができる。
【００７１】
また、さらに、この実施の形態においては、車両外部の電源３８から電池６−１〜６−ｎを充電可能であり、大電力を電池６−１〜６−ｎに蓄電可能である。また、エンジン２２を停止させ、電源システム１から供給される電力を用いてモータジェネレータ２４−２のみで走行可能である。そして、この実施の形態によれば、上述のように電池６−１〜６−ｎを速やかに昇温可能であるので、電池６−１〜６−ｎの温度低下による充放電特性の低下を抑制することができる。その結果、車両の走行性能が向上する。
【００７２】
また、さらに、この実施の形態においては、電源システム１から電力の供給を受けて動作する空調システム３が設けられる。そして、空調システム３が使用可能な電力は、使用電池の許容放電電力の総和ΣＷｏｕｔから駆動力発生部２の消費電力を差引いた電力に制限されるところ、この実施の形態によれば、上述のように電池６−１〜６−ｎを速やかに昇温可能であり、電池６−１〜６−ｎの放電特性の低下を抑制できるので、空調システム３の使用電力が制限されるのを抑制することができる。その結果、空調システム３の空調性能が向上する。
【００７３】
なお、上記の実施の形態において、電池６−１〜６−ｎの少なくとも１つをキャパシタで構成してもよい。たとえば、電気二重層キャパシタなども、低温下では、電池と同様に充放電特性が低下する。
【００７４】
また、上記の実施の形態においては、規定時間Ｔごとに使用電池の少なくとも１つを不使用電池と切替えるものとしたが、その他の条件成立時に使用電池の少なくとも１つを不使用電池と切替えるようにしてもよい。たとえば、使用電池の温度と電池６−１〜６−ｎの平均温度との差が規定値を超えた場合に、その使用電池を不使用電池と切り替えるようにしてもよい。あるいは、使用電池のＳＯＣが規定値を超えた場合に、その使用電池を不使用電池と切り替えるようにしてもよい。
【００７５】
また、上記においては、動力分配機構２６によりエンジン２２の動力を車軸とモータジェネレータ２４−１とに分配して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、モータジェネレータ２４−１を駆動するためにのみエンジン２２を用い、モータジェネレータ２４−２でのみ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や、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両にも適用可能である。
【００７６】
さらに、この発明の適用範囲は、上記のようなハイブリッド車両に限定されるものではなく、エンジンを搭載しない電気自動車や、燃料を用いて電気エネルギーを発生する燃料電池（Fuel Cell）を搭載した燃料電池車などの電動車両にも、この発明は適用可能である。
【００７７】
なお、上記において、コンバータＥＣＵ５における制御は、実際には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって行なわれ、ＣＰＵは、図５に示したフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したプログラムを実行して図５に示したフローチャートに従って処理を実行する。したがって、ＲＯＭは、図５に示したフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取可能な記録媒体に相当する。
【００７８】
なお、上記において、駆動力発生部２および空調システム３は、この発明における「負荷装置」の一実施例を形成し、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは、この発明における「電力線」の一実施例に対応する。また、電池６−１〜６−ｎは、この発明における「複数の蓄電装置」の一実施例に対応し、コンバータ８−１〜８−ｎは、この発明における「複数の電力変換装置」の一実施例に対応する。
【００７９】
さらに、コンバータＥＣＵ５は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、充電用コンバータ３４および充電プラグ３６は、この発明における「充電装置」の一実施例を形成する。また、さらに、エンジン２２は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、モータジェネレータ２４−２は、この発明における「電動機」の一実施例に対応する。
【００８０】
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】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態による車両の全体ブロック図である。
【図２】３つの電池を交替的に使用した場合の発熱量を示した図である。
【図３】３つの電池を同時に使用した場合の発熱量を示した図である。
【図４】図１に示すコンバータＥＣＵの機能ブロック図である。
【図５】図１に示すコンバータＥＣＵによる電池の昇温制御に関する制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１  電源システム、２  駆動力発生部、３  空調システム、４  ＨＶ−ＥＣＵ、５  コンバータＥＣＵ、６−１〜６−ｎ  電池、８−１〜８−ｎ  コンバータ、１０−１〜１０−ｎ  電流センサ、１２−１〜１２−ｎ，１８  電圧センサ、１４−１〜１４−ｎ  温度センサ、２０−１，２０−２  インバータ、２２  エンジン、２４−１，２４−２  モータジェネレータ、２６  動力分配機構、２８  駆動軸、３０  エアコン用インバータ、３２  エアコン用コンプレッサ、３４  充電用コンバータ、３６  充電プラグ、３８  電源、４０  ＳＯＣ算出部、４２  電池許容電力算出部、４４  切替制御部、４６  コンバータ制御部、４８  タイマー、ＭＰＬ  主正母線、ＭＮＬ  主負母線、Ｃ  平滑コンデンサ、ＰＬ１〜ＰＬｎ  正極線、ＮＬ１〜ＮＬｎ  負極線。
【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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