JP2011182542A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の観点から適切な電源制御が可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】電源制御装置６は、複数の出力変化抑制関数ｆｔ、複数の目標充電状態関数ｆｐ、及び、複数の充放電電力関数ｆｅを有し、これら関数のそれぞれから、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ、及び、一の充放電電力関数ｆｅをそれぞれ決定する制御関数決定手段２５を備える。制御関数決定手段２５は、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれを求め、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれに重み係数をかけて、これらを総和して得られる評価値を算出し、当該評価値に基づいて、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ、及び、一の充放電電力関数ｆｅをそれぞれ決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両において、主電源及びアシスト電源からの出力を制御する電源制御装置に関するものである。

従来から、電気モータを駆動源として走行する電気自動車について様々な技術が提案されている。電気モータの電源には、リチウムイオン二次電池や燃料電池などが用いられている。しかし、これら電源の負荷応答性は低く、また、出力変化が急峻になると寿命が短くなるという欠点がある。そこで、主電源としてリチウムイオン二次電池などを使用しつつ、主電源をアシストする電源として、小容量ではあるが瞬発性に優れた電気二重層キャパシタなどを使用することが提案されている。

例えば、特許文献１に記載された車両用制御装置においては、車両を駆動するモータと、このモータに対して並列に接続された燃料電池と、キャパシタとが設けられている。そして、入力及び出力が、燃料電池及びキャパシタとそれぞれ接続されたＤＣ−ＤＣコンバータと、少なくとも燃料電池、キャパシタ及びＤＣ−ＤＣコンバータに連絡した制御手段とが設けられている。制御手段には、車速を検出する車速検出手段が接続されており、制御手段は、車速検出手段により検出される車速に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を変化させる電圧制御部を備えている。この発明によると、車速に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を調整することにより、キャパシタに蓄えられたエネルギーを積極的に有効利用することを可能にしている。その一方で、エネルギーを放出したキャパシタには直ちに充電している。以上のような動作により、燃料電池の負荷応答性が低い欠点を補完している。

特許文献２には、二次電池の電圧よりも定格電圧が高い走行用モータに電力を供給する電力供給装置が記載されている。この電力供給装置は、二次電池と、二次電池の電力を変圧するコンバータと、入力電圧を変換するインバータと、二次電池と並列となるようにコンバータとインバータとの間の電力線に設けられたキャパシタと、キャパシタと電力線とを接続及び被接続のいずれかの状態に切り換えるための切換手段と、切換手段を制御する制御手段とを含んでいる。この発明によると、自動車の走行中において近い将来に加速要求があると予測した場合に、キャパシタの充電状態を検知し、二次電池の電力をキャパシタに充電している。これにより、加速要求を満たすことができ、走行性能を向上している。

特許文献３に記載された電動車両駆動制御装置においては、リチウムイオン二次電池とキャパシタとを備え、リチウムイオン二次電池とキャパシタとの電力残量を検出する。そして、キャパシタの残量に余裕があればキャパシタで、当該残量に余裕がなければリチウムイオン二次電池で力行及び回生を行う。さらにリチウムイオン二次電池にも余裕がなければエンジンで駆動する。このように、キャパシタを優先的に使用することによりリチウムイオン二次電池の使用頻度を低くすることで、リチウムイオン二次電池の寿命を長くすること、及び、耐久力を向上させることを可能している。

特開２００７−１８１３２８号公報 特開２００７−３３６７１５号公報 特開２００８−６１４０５号公報

さて、従来技術においては、加速要求に応じてアシスト電源を充電することにより走行性能が向上するが、電源寿命及び消費電力を考慮するものではなかった。また、アシスト電源を優先的に使用することにより、二次電池の寿命が長くなるが、走行性能及び消費電力を考慮するものではなかった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の総合的な観点から適切な電源制御が可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る電源制御装置は、車両に備えられ、主電源及びアシスト電源からの出力を制御する電源制御装置であって、前記車両に対する操作を検出する操作検出手段と、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記主電源に関する温度と、前記アシスト電源の充電状態とを検出する電源状態検出手段と、前記操作と前記走行状態とに基づいて、前記主電源及び前記アシスト電源の全体に要求されている要求出力を決定する要求出力決定手段とを備える。そして、複数の出力変化抑制関数、複数の目標充電状態関数、及び、複数の充放電電力関数を有し、これら関数のそれぞれから、一の前記出力変化抑制関数、一の前記目標充電状態関数、及び、一の前記充放電電力関数をそれぞれ決定する制御関数決定手段と、前記主電源に関する温度と、前記一の出力変化抑制関数とに基づいて、前記要求出力を前記主電源と前記アシスト電源とに配分する要求出力配分手段と、前記走行状態と、前記主電源に関する温度と、前記一の目標充電状態関数とに基づいて、前記アシスト電源に充電されるべき目標充電状態を決定する目標充電状態決定手段とを備える。そして、前記充電状態と、前記目標充電状態と、前記一の充放電電力関数とに基づいて、前記主電源と前記アシスト電源間で行われるべき充放電電力を決定する充放電電力決定手段と、前記充放電電力と、前記主電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記主電源の出力制約内に収まる主電源出力を決定するとともに、前記充放電電力と、前記アシスト電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記アシスト電源の出力制約内に収まるアシスト電源出力を決定する電源出力決定手段と、前記主電源出力に基づいて前記主電源の出力を制御するとともに、前記アシスト電源出力に基づいて前記アシスト電源の出力を制御する電源出力制御手段とを備える。そして、前記制御関数決定手段は、消費電力、不足電力及び電源劣化値を求め、前記消費電力、前記不足電力及び前記電源劣化値のそれぞれに重み係数をかけて、これらを総和して得られる評価値を算出し、当該評価値が所定の範囲に収まるように、前記一の前記出力変化抑制関数、前記一の前記目標充電状態関数、及び、前記一の前記充放電電力関数をそれぞれ決定する。

本発明によれば、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれに予め定められた重み係数をかけて、それらを総和して得られる評価値に基づいて、一の出力変化抑制関数、一の目標充電状態関数及び一の充放電電力関数を決定する。したがって、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の総合的な観点から適切な電源制御を行うことができる。

電源制御装置を備える車両を示す模式図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 二次電池配分出力及びキャパシタ配分出力の時間変化を示す図である。 実施の形態１に係る目標充電状態関数を示す図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態１に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート図である。 実施の形態２に係る充放電電力関数を示す図である。 実施の形態３に係る電源制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る電源制御装置で用いられる表を示す図である。 実施の形態３に係る目標充電状態関数を示す図である。 実施の形態３に係る充放電電力関数を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源制御装置を備える車両の駆動系の構成を示す模式図である。この車両の駆動系の構成は、駆動輪１と、ドライブシャフト２と、減速機３と、電気モータ４と、インバータ５と、電源制御装置６と、リチウムイオン二次電池７と、ＤＣ−ＤＣコンバータ８と、電気二重層キャパシタ９と、電気負荷部１０とを備える。そして、この車両には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置等で構成される、車両の各構成要素を統括的に制御する制御部（図示しない）が設けられている。

本実施の形態に係る車両が備えるリチウムイオン二次電池７は、エネルギー密度が高いという利点を有する。しかし、リチウムイオン二次電池７には、低温環境下では出力が低下してしまう性質があり、また、出力変化が急峻になると、容量が低下あるいは内部抵抗が増大する結果、寿命が短くなるという性質がある。そこで、この車両では、リチウムイオン二次電池７が主電源として使用され、それよりも低温環境、及び、急峻な出力変化に強い電気二重層キャパシタ９が、主電源をアシストするアシスト電源として使用されている。

この車両においては、電気モータ４が、リチウムイオン二次電池７、及び、電気二重層キャパシタ９からの出力を用いて駆動力を発生させることにより、走行可能となっている。そして、電源制御装置６により、リチウムイオン二次電池７及び電気二重層キャパシタ９の出力を、エネルギー効率、走行性能、及び、電源寿命の観点から適切に制御することが可能となっている。

次に、このような車両の各構成要素について説明する。ドライブシャフト２は駆動輪１と一体化されている。減速機３は、電気モータ４の駆動力により回転される回転軸４ａと接続されており、当該回転軸４ａの回転よりも遅い回転速度でドライブシャフト２を回転させる。これにより、電気モータ４の回転は、回転軸４ａ，減速機３を介してドライブシャフト２に伝達可能となっている。また、この伝達方向とは反対に、ドライブシャフト２の回転は、減速機３，回転軸４ａを介して電気モータ４に伝達可能となっている。

リチウムイオン二次電池７及び電気二重層キャパシタ９のそれぞれは、放電時に直流電流を電源制御装置６に出力する。インバータ５は、電源制御装置６を介してリチウムイオン二次電池７から供給される直流電流を交流電流に変換し、その交流電流を電気モータ４に供給する。また、インバータ５は、電源制御装置６及びＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して電気二重層キャパシタ９から供給される直流電流を交流電流に変換し、その交流電流を電気モータ４に供給する。インバータ５から電気モータ４に交流電流が供給されると、電気モータ４が回転軸４ａを回転させる。その結果、駆動輪１が回転する。車両が加速する際に行われる以上の動作を、以下、力行と呼ぶこともある。

一方、車両が減速する際には、電気モータ４が回転軸４ａの回転を受けると発電し、交流電流を生成する。インバータ５は、当該交流電流を直流電流に変換する。インバータ５から電源制御装置６を介してリチウムイオン二次電池７に直流電流が供給されると、リチウムイオン二次電池７において充電が行われる。インバータ５から電源制御装置６及びＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して電気二重層キャパシタ９に直流電流が供給されると、電気二重層キャパシタ９において充電が行われる。このような動作を、以下、回生と呼ぶこともある。

ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、電気二重層キャパシタ９の放電の際には、電気二重層キャパシタ９からの電圧を昇圧し、昇圧後の電圧を電源制御装置６に出力する。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、電気二重層キャパシタ９の充電の際には、電源制御装置６からの電圧を降圧し、降圧後の電圧を電気二重層キャパシタ９に出力する。

電気負荷部１０は、車両で使用される電気負荷全般に含まれる装置や部品であり、例えば、ヘッドライトなどの灯火類、空調、オーディオ機器、映像機器、室内照明、ワイパーである。電気負荷部１０は、リチウムイオン二次電池７の電力を用いて動作する。

図２は、電源制御装置６の構成を示すブロック図である。図に示すように電源制御装置６は、操作検出手段２１と、走行状態検出手段２２と、電源状態検出手段２３と、要求出力決定手段２４と、制御関数決定手段２５と、要求出力配分手段２６と、目標充電状態決定手段２７と、充放電電力決定手段２８と、電源出力決定手段２９と、電源出力制御手段３０とを備える。要求出力決定手段２４、要求出力配分手段２６、目標充電状態決定手段２７、充放電電力決定手段２８及び電源出力決定手段２９は、上述の制御部が動作プログラムを実行することにより機能ブロックとして形成されている。以下、電源制御装置６の各構成要素について説明する。

操作検出手段２１は、例えば、センサーから構成されており、アクセルペダルの踏込み量、及び、ブレーキペダルの踏込み量に基づいて、アクセル操作量Ａｃ及びブレーキ操作量Ｂｃをそれぞれ検出する。車両に対して行われる走行に関する操作たる、アクセル操作量Ａｃ及びブレーキ操作量Ｂｃを、以下総称して、「走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）」と呼ぶこともある。操作検出手段２１は、検出した走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）を要求出力決定手段２４に出力する。

走行状態検出手段２２は、例えば、車速センサー及び勾配センサーなどから構成されており、車両の車速ｖ、及び、車両が走行している道路の勾配θを検出する。以下、車両の車速ｖ及び勾配θを総称して「走行状態（ｖ，θ）」と呼ぶこともある。走行状態検出手段２２は、検出した走行状態（ｖ，θ）を、要求出力決定手段２４及び目標充電状態決定手段２７に出力する。

電源状態検出手段２３は、例えば、温度センサー及び充電状態検知センサーなどから構成され、リチウムイオン二次電池７に関する温度（以下、「二次電池温度Ｔｂ」と呼ぶ）、及び、電気二重層キャパシタ９の充電状態（以下、「キャパシタ充電状態Ｃｓ」と呼ぶ）を検出する。ここで、二次電池温度Ｔｂは、リチウムイオン二次電池７自身の温度、または、リチウムイオン二次電池７周辺の温度を意味し、充電状態は、電源において充電されている電力とほぼ同じ意味である。以下、二次電池温度Ｔｂ及びキャパシタ充電状態Ｃｓを総称して「電源状態（Ｔｂ，Ｃｓ）」と呼ぶこともある。電源状態検出手段２３は、検出した電源状態（Ｔｂ，Ｃｓ）を、要求出力配分手段２６、目標充電状態決定手段２７及び充放電電力決定手段２８に出力する。

要求出力決定手段２４は、走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）、走行状態（ｖ，θ）、及び、車両の既知の特徴を示す車両特徴情報に基づいて、運転者が望む走行が行われるのに必要な出力を決定する。換言すれば、要求出力決定手段２４は、走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）、走行状態（ｖ，θ）、及び、車両特徴情報に基づいて、リチウムイオン二次電池７及び電気二重層キャパシタ９の全体に要求されている出力（以下、「要求出力Ｐｎ」と呼ぶ）を決定する。

要求出力配分手段２６は、要求出力Ｐｎを、リチウムイオン二次電池７と電気二重層キャパシタ９とに配分する。以下、リチウムイオン二次電池７に配分される要求出力Ｐｎを、「二次電池配分出力Ｌｎ」と呼び、電気二重層キャパシタ９に配分される要求出力Ｐｎを、「キャパシタ配分出力Ｄｎ」と呼ぶ。二次電池配分出力Ｌｎとキャパシタ配分出力Ｄｎとの和は、要求出力Ｐｎと等しくなっている。なお、キャパシタ配分出力Ｄｎは、電気二重層キャパシタ９そのものに要求される出力ではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ８と電気二重層キャパシタ９とから構成される部分に要求される出力である。

目標充電状態決定手段２７は、走行状態（ｖ，θ）、及び、二次電池温度Ｔｂ等に基づいて、電気二重層キャパシタ９に充電されるべき適切な目標充電状態（以下、「キャパシタ目標充電状態Ｃｐ」と呼ぶ）を決定する。後述するように、キャパシタ充電状態Ｃｓがキャパシタ目標充電状態Ｃｐに一致する場合には、電力不足が抑制されて走行性能が向上するとともに、エネルギー効率が向上する。そこで、キャパシタ充電状態Ｃｓがキャパシタ目標充電状態Ｃｐとなるべく一致するように、リチウムイオン二次電池７と電気二重層キャパシタ９との間で充放電が行われる。充放電電力決定手段２８は、この際に充放電されるべき電力（以下、「充放電電力Ｐｅ」と呼ぶ）を、キャパシタ目標充電状態Ｃｐ、及び、キャパシタ充電状態Ｃｓ等に基づいて決定する。

電源出力決定手段２９は、充放電電力Ｐｅと、二次電池配分出力Ｌｎとに基づいて、実際にリチウムイオン二次電池７が出力すべき二次電池出力Ｌｍを、リチウムイオン二次電池７に対して予め定められた出力制約内（Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａｘ）に収まるように決定する。また、電源出力決定手段２９は、充放電電力Ｐｅと、キャパシタ配分出力Ｄｎとに基づいて、実際に電気二重層キャパシタ９が出力すべきキャパシタ出力Ｃｍを、電気二重層キャパシタ９に対して予め定められた出力制約内（Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘ）に収まるように決定する。

電源出力制御手段３０は、例えば、複数のスイッチを有するリレーから構成されており、二次電池出力Ｌｍに基づいてリチウムイオン二次電池７の出力を制御するとともに、キャパシタ出力Ｃｍに基づいて電気二重層キャパシタ９の出力を制御する。

制御関数決定手段２５は、各種センサーと、制御部が動作プログラムを実行することによって形成される機能ブロックとから構成されている。制御関数決定手段２５には、複数の出力変化抑制関数ｆｔ、複数の目標充電状態関数ｆｐ及び複数の充放電電力関数ｆｅが予め用意されている。

制御関数決定手段２５は、複数の出力変化抑制関数ｆｔ、複数の目標充電状態関数ｆｐ及び複数の充放電電力関数ｆｅから、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ及び一の充放電電力関数ｆｅをそれぞれ決定する。そして、制御関数決定手段２５は、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ及び一の充放電電力関数ｆｅを、要求出力配分手段２６、目標充電状態決定手段２７及び充放電電力決定手段２８にそれぞれ付与する。

要求出力配分手段２６は、要求出力Ｐｎから二次電池配分出力Ｌｎを生成する際に、制御関数決定手段２５から直近に付与された一の出力変化抑制関数ｆｔを用いる。目標充電状態決定手段２７は、キャパシタ目標充電状態Ｃｐを決定する際に、制御関数決定手段２５から直近に付与された一の目標充電状態関数ｆｐを用いる。充放電電力決定手段２８は、充放電電力Ｐｅを決定する際に、制御関数決定手段２５から直近に付与された一の充放電電力関数ｆｅを用いる。

以下、複数の出力変化抑制関数ｆｔ、複数の目標充電状態関数ｆｐ及び複数の充放電電力関数ｆｅをまとめて「三種類の関数群」と呼ぶこともある。また、要求出力配分手段２６に付与される一の出力変化抑制関数ｆｔ、目標充電状態決定手段２７に付与される一の目標充電状態関数ｆｐ、及び、充放電電力決定手段２８に付与される一の充放電電力関数ｆｅをまとめて「三種類の関数」と呼ぶこともある。

図３は、図２に示される電源制御装置６の動作を示すフローチャートである。以下、図３を参照して、電源制御装置６の動作について説明する。なお、以下の説明に表れる式においては、正の値は放電を、負の値は充電を意味するものとする。

まず、ステップｓ１では、操作検出手段２１が、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作を検出する。そして、操作検出手段２１は、走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）を検出する。次に、ステップｓ２では、走行状態検出手段２２が、走行状態（ｖ，θ）を検出する。それから、ステップｓ３では、電源状態検出手段２３が、電源状態（Ｔｂ，Ｃｓ）を検出する。

ステップｓ４では、要求出力決定手段２４が、走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）、走行状態（ｖ，θ）、及び、車両特徴情報に基づいて、要求出力Ｐｎを決定する。このステップｓ４において、まず、要求出力決定手段２４は、走行操作（Ａｃ，Ｂｃ）、走行状態（ｖ，θ）に基づいて、運転者が望む走行が行なわれるのに必要な加速度ａを次式（１）により算出する。
ａ（ｔ）＝ｆａ（Ａｃ（ｔ），Ｂｃ（ｔ），ｖ（ｔ），θ（ｔ）） ・・・（１）
ここで、ａ（ｔ）、Ａｃ（ｔ）、Ｂｃ（ｔ）、ｖ（ｔ）及びθ（ｔ）は、それぞれ時間ｔにおける、加速度ａ、アクセル操作量Ａｃ、ブレーキ操作量Ｂｃ、車速ｖ，勾配θを示す。

次に、要求出力決定手段２４は、車両特徴情報に基づいて、車両が走行する際の全抵抗Ｒを次式（２）〜（６）により算出する。なお、本実施の形態に係る要求出力決定手段２４は、既知の車両特徴情報として、車両の重量Ｍ、ＣＤ（Constant Drag）値λ、車両前面投影面積Ｓ、転がり抵抗係数μ、及び、回転部分の慣性相当重量ΔＭが与えられている。
Ｒ（ｔ）＝Ｒａ（ｔ）＋Ｒｒ（ｔ）＋Ｒｅ（ｔ）＋Ｒｃ（ｔ） ・・・（２）
Ｒａ（ｔ）＝λ×Ｓ×ｖ²（ｔ） ・・・（３）
Ｒｒ（ｔ）＝μ×Ｍ ・・・（４）
Ｒｅ（ｔ）＝Ｍ×ｓｉｎθ（ｔ） ・・・（５）
Ｒｃ（ｔ）＝ａ（ｔ）×（Ｍ＋ΔＭ）／ｇ ・・・（６）
ここで、Ｒ（ｔ）、Ｒａ（ｔ）、Ｒｒ（ｔ）、Ｒｅ（ｔ）及びＲｃ（ｔ）は、それぞれ時間ｔにおける、全抵抗、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗及び加速抵抗を示し、ｇは重量加速度を示す。

そして、要求出力決定手段２４は、車両が加速度ａ（ｔ）で加速するのに必要な推進力Ｆｎを次式（７）により算出し、その推進力Ｆｎを実現するために必要な要求出力Ｐｎを次式（８）により算出する。
Ｆｎ（ｔ）＝Ｍ×ａ（ｔ）＋Ｒ（ｔ） ・・・（７）
Ｐｎ（ｔ）＝Ｆｎ（ｔ）×ｖ（ｔ） ・・・（８）
ここで、Ｆｎ（ｔ）及びＰｎ（ｔ）は、それぞれ時間ｔにおける、推進力Ｆｎ及び要求出力Ｐｎを示す。以上により、要求出力決定手段２４において要求出力Ｐｎが求まる。

ステップｓ５において、制御関数決定手段２５は、三種類の関数群から三種類の関数を決定する。この動作の詳細な説明については後述する。

ステップｓ６では、要求出力配分手段２６が、二次電池温度Ｔｂと、一の出力変化抑制関数ｆｔとに基づいて、要求出力Ｐｎを、二次電池配分出力Ｌｎとキャパシタ配分出力Ｄｎとに配分する。具体的には、要求出力配分手段２６は、要求出力Ｐｎのうち、時間変化が急峻な成分をキャパシタ配分出力Ｄｎとし、時間変化が抑制された成分を二次電池配分出力Ｌｎとする。以下、この動作について詳細に説明する。

まず、要求出力配分手段２６は、二次電池温度Ｔｂ及び一の出力変化抑制関数ｆｔに基づいて、二次電池配分出力Ｌｎの時間変化が抑制される程度を示す出力変化抑制要素τを次式（９）により算出する。
τ（ｔ）＝ｆｔ（Ｔｂ（ｔ）） ・・・（９）
ここで、τ（ｔ）及びＴｂ（ｔ）は、それぞれ時間ｔにおける、出力変化抑制要素τ及び二次電池温度Ｔｂを示す。式（９）から明らかなように、出力変化抑制関数ｆｔは、出力変化抑制要素τを示す、二次電池温度Ｔｂの関数である。

次に、時刻ｔ＝０で、要求出力Ｐｎが０からＰという値にステップ的に変化した場合に、要求出力配分手段２６は、そのステップ応答として二次電池配分出力Ｌｎを次式（１０）により算出する。
Ｌｎ（ｔ）＝Ｐ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ（ｔ））） ・・・（１０）
ここで、Ｌｎ（ｔ）は、時間ｔにおける二次電池配分出力Ｌｎを示す。式（１０）から明らかなように、出力変化抑制要素τは、一次遅れ要素の時定数に相当する。

図４は、二次電池配分出力Ｌｎを式（１０）により求めたときの、要求出力Ｐｎ及び二次電池配分出力Ｌｎのそれぞれの時間変化を示す図である。この図において、実線、点線、及び、一点鎖線は、要求出力Ｐｎ、二次電池配分出力Ｌｎ、及び、この二次電池配分出力Ｌｎよりも出力変化抑制要素τが大きい別の二次電池配分出力Ｌｎを示す。図から明らかなように、二次電池配分出力Ｌｎの時間変化は、要求出力Ｐｎの時間変化が抑制されたものとなっている。また、出力変化抑制要素τが大きければ大きいほど、二次電池配分出力Ｌｎにおいて変化が抑制される程度が大きくなっている。

要求出力配分手段２６は、このような二次電池配分出力Ｌｎを求めた後、キャパシタ配分出力Ｄｎを、次式（１１）により算出する。
Ｄｎ（ｔ）＝Ｐｎ（ｔ）−Ｌｎ（ｔ） ・・・（１１）
ここで、Ｄｎ（ｔ）は、時間ｔにおけるキャパシタ配分出力Ｄｎを示す。キャパシタ配分出力Ｄｎは、要求出力Ｐｎから、その変化を抑制して得られた二次電池配分出力Ｌｎを減じたものであるから、キャパシタ配分出力Ｄｎの変化は急峻なものとなっている。

このように、リチウムイオン二次電池７に対しては、変化が緩やかな二次電池配分出力Ｌｎが割り当て、電気二重層キャパシタ９に対しては、変化が急峻なキャパシタ配分出力Ｄｎを割り当てることにより、リチウムイオン二次電池７の劣化を抑制することが可能となっている。

なお、以上の説明では、出力変化抑制要素τは二次電池温度Ｔｂの関数であるとしたが、出力変化抑制要素τは、二次電池温度Ｔｂに関わらず一定としてもよい。しかし、一般に、二次電池温度Ｔｂが高いほど、出力変化に起因するリチウムイオン二次電池７の劣化度合が大きくなる傾向にある。そのため、出力変化抑制要素τが、上述のように二次電池温度Ｔｂの関数であるとし、二次電池温度Ｔｂが高くなるほど、二次電池配分出力Ｌｎの変化抑制の程度が大きくなるようにすることが望ましい。例えば、上述のように、出力変化抑制要素τが一次遅れ要素の時定数である場合には、上述した式（９）において、二次電池温度Ｔｂが大きくなればなるほど、出力変化抑制要素τが大きくなるようにして、変化抑制の程度を大きくすればよい。この場合には、二次電池配分出力Ｌｎの挙動を二次電池温度Ｔｂに応じて調整するため、リチウムイオン二次電池７の劣化をさらに抑制することができる。

また、以上の説明においては、出力変化抑制要素τは、一次遅れ要素の時定数としたが、二次電池配分出力Ｌｎの変化抑制の程度を示すものであればこれに限ったものではない。例えば、出力変化抑制要素τを、二次電池配分出力Ｌｎにおける単位時間当たりの出力変化の絶対値の上限値としてもよい。具体的には、要求出力Ｐｎの単位時間当たりの出力変化の絶対値が出力変化抑制要素τ以下であれば、二次電池配分出力Ｌｎを要求出力Ｐｎの出力変化分だけ変化させ、そうでなければ、二次電池配分出力Ｌｎを出力変化抑制要素τだけ変化させる。この場合、出力変化抑制要素τが小さくなればなるほど、二次電池配分出力Ｌｎの変化抑制の程度を大きくすることができる。なお、この場合においても、二次電池配分出力Ｌｎの挙動を二次電池温度Ｔｂにしたがって調整することを望むのであれば、上述した式（９）において、二次電池温度Ｔｂが大きくなればなるほど、出力変化抑制関数ｆｔにより示される出力変化抑制要素τが小さくなるようにして、変化抑制の程度を大きくなるようにすればよい。

さて、図３に戻って、ステップｓ７においては、目標充電状態決定手段２７が、走行状態（ｖ，θ）、二次電池温度Ｔｂ、及び、一の目標充電状態関数ｆｐに基づいて、キャパシタ目標充電状態Ｃｐを次式（１２）により求める。
Ｃｐ（ｔ）＝ｆｐ（ｖ（ｔ），θ（ｔ），Ｔｂ（ｔ）） ・・・（１２）
ここで、Ｃｐ（ｔ）は、時間ｔにおけるキャパシタ目標充電状態Ｃｐを示す。式（１２）から明らかなように、目標充電状態関数ｆｐは、キャパシタ目標充電状態Ｃｐを示す、走行状態（ｖ，θ）と、二次電池温度Ｔｂとの関数である。

図５は、本実施の形態に係る目標充電状態関数ｆｐを示す図である。この目標充電状態関数ｆｐにおいては、低速つまり車速ｖが小さい場合には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが高くなるようにし、高速つまり車速ｖが大きい場合には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが低くなるようにしている。なお、図５に示される目標充電状態関数ｆｐにおいては、低速及び高速における、車速ｖに対するキャパシタ目標充電状態Ｃｐの変化の割合は、中程度の速度における当該変化の割合よりも緩やかになっている。

上述したように、リチウムイオン二次電池７と電気二重層キャパシタ９との間で充放電が行われることにより、キャパシタ充電状態Ｃｓは、キャパシタ目標充電状態Ｃｐになるべく近づけられる。したがって、加速の要求が行われる可能性が高い低速で、車両が走行する際には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐとともにキャパシタ充電状態Ｃｓも高くなっているので、仮に車速ｖを大きくするように加速が要求されたとしても、電力不足を抑制することができる。よって、走行性能を高めることができる。一方、減速の要求が行われる可能性が高い高速で、車両が走行する際には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐとともにキャパシタ充電状態Ｃｓも低くなっているので、回生時のエネルギーを効率よく回収することができる。

なお、目標充電状態関数ｆｐが示すキャパシタ目標充電状態Ｃｐは、車速ｖだけでなく、勾配θ及び二次電池温度Ｔｂによっても変化するようにしている。

具体的には、本実施の形態に係る目標充電状態関数ｆｐにおいては、勾配θが登坂を示す場合には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが高くなるようにし、勾配θが降坂を示す場合には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが低くなるようにする。これにより、加速の要求が行われる可能性が高い登坂を車両が走行する際には、キャパシタ充電状態Ｃｓが高くなることから、車速ｖを大きくするように加速が要求されたとしても、電力不足を抑制することができる。一方、減速の要求が行われる可能性が高い降坂を車両が走行する際には、キャパシタ充電状態Ｃｓが低くなることから、回生時のエネルギーを効率よく回収することができる。

また、リチウムイオン二次電池７は、低温時に動作性能が低下する傾向にあるため、低温時には多少、出力不足となることが考えられる。そこで、二次電池温度Ｔｂが低い場合に、電気二重層キャパシタ９が、リチウムイオン二次電池７の動作性能の低下を補うように積極的に出力すれば、出力不足の回避が期待できる。具体的には、目標充電状態関数ｆｐにおいて、図５に示されるように、二次電池温度Ｔｂが低い場合には、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが高くなるようにする。これにより、低温時の出力不足を確実に抑制することができる。

図３に戻って、ステップｓ８においては、充放電電力決定手段２８が、キャパシタ充電状態Ｃｓ、キャパシタ目標充電状態Ｃｐ、及び、一の充放電電力関数ｆｅに基づいて、リチウムイオン二次電池７と電気二重層キャパシタ９との間で充放電すべき充放電電力Ｐｅを次式（１３）により求める。
Ｐｅ（ｔ）＝ｆｅ（Ｃｐ（ｔ），Ｃｓ（ｔ）） ・・・（１３）
ここで、Ｐｅ（ｔ）は、時間ｔにおける充放電電力Ｐｅを示す。式（１３）から明らかなように、充放電電力関数ｆｅは、充放電電力Ｐｅを示す、キャパシタ充電状態Ｃｓと、キャパシタ目標充電状態Ｃｐとの関数である。

充放電電力Ｐｅが正であれば、リチウムイオン二次電池７が放電することを意味し、この場合には、リチウムイオン二次電池７の電力が電気二重層キャパシタ９に充電される。一方、充放電電力Ｐｅが負であれば、リチウムイオン二次電池７が充電することを意味し、この場合には、電気二重層キャパシタ９の電力がリチウムイオン二次電池７に充電される。

次に、ステップｓ９では、電源出力決定手段２９は、実際にリチウムイオン二次電池７が出力すべき二次電池出力Ｌｍと、実際に電気二重層キャパシタ９が出力すべきキャパシタ出力Ｃｍとを決定する。図６は、電源出力決定手段２９が、二次電池出力Ｌｍを決定する動作を示すフローチャートであり、図７は、電源出力決定手段２９が、キャパシタ出力Ｃｍを決定する動作を示すフローチャートである。

まず、電源出力決定手段２９は、図６に示される動作を行うことにより、充放電電力Ｐｅと、二次電池配分出力Ｌｎとに基づいて、リチウムイオン二次電池７の出力制約内（Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａｘ）に収まる二次電池出力Ｌｍを決定する。

本実施の形態に係る電源出力決定手段２９は、充放電電力Ｐｅを用いて二次電池配分出力Ｌｎを補正し、その補正によって得られる出力（以下、「二次電池暫定出力Ｌｏ」と呼ぶ）を、原則として二次電池出力Ｌｍとする。ただし、二次電池暫定出力Ｌｏが出力制約内（Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａｘ）に収まらない場合には、電源出力決定手段２９は、下限値Ｌｍｉｎ及び上限値Ｌｍａｘのうち二次電池暫定出力Ｌｏに近いものを二次電池出力Ｌｍとする。以下、この動作について図６を参照しながら説明する。

まず、ステップｓ１１において、電源出力決定手段２９は、二次電池配分出力Ｌｎ及び充放電電力Ｐｅに基づいて、二次電池暫定出力Ｌｏを次式（１４）により求める。
Ｌｏ（ｔ）＝Ｌｎ（ｔ）＋Ｐｅ（ｔ） ・・・（１４）
ここで、Ｌｏ（ｔ）は、時間ｔにおける二次電池暫定出力Ｌｏを示す。

次に、ステップｓ１２において、電源出力決定手段２９は、二次電池暫定出力Ｌｏが、リチウムイオン二次電池７の出力制約の下限値Ｌｍｉｎより小さいかを判定する。二次電池暫定出力Ｌｏが下限値Ｌｍｉｎより小さければステップｓ１３に進み、そうでなければステップｓ１４に進む。

ステップｓ１３では、電源出力決定手段２９は、次式（１５）に示されるように、二次電池出力Ｌｍを出力制約の下限値Ｌｍｉｎとし、二次電池出力Ｌｍの決定動作を終了する。
Ｌｍ（ｔ）＝Ｌｍｉｎ ・・・（１５）
ここで、Ｌｍ（ｔ）は、時間ｔにおける二次電池出力Ｌｍを示す。

ステップｓ１４では、電源出力決定手段２９は、二次電池暫定出力Ｌｏが、リチウムイオン二次電池７の出力制約の上限値Ｌｍａｘより大きいかを判定する。二次電池暫定出力Ｌｏが上限値Ｌｍａｘより大きければステップｓ１５に進み、そうでなければステップｓ１６に進む。

ステップｓ１５では、電源出力決定手段２９は、次式（１６）に示されるように、二次電池出力Ｌｍを出力制約の上限値Ｌｍａｘとし、二次電池出力Ｌｍの決定動作を終了する。
Ｌｍ（ｔ）＝Ｌｍａｘ ・・・（１６）。

ステップｓ１６では、電源出力決定手段２９は、次式（１７）に示されるように、二次電池出力Ｌｍを二次電池暫定出力Ｌｏとし、二次電池出力Ｌｍの決定動作を終了する。
Ｌｍ（ｔ）＝Ｌｏ（ｔ） ・・・（１７）。

次に、電源出力決定手段２９は、図７に示される動作を行うことにより、充放電電力Ｐｅと、キャパシタ配分出力Ｄｎとに基づいて、電気二重層キャパシタ９の出力制約内（Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘ）に収まるキャパシタ出力Ｃｍを決定する。

本実施の形態に係る電源出力決定手段２９は、充放電電力Ｐｅ等を用いてキャパシタ配分出力Ｄｎを補正し、その補正によって得られる出力（以下、「キャパシタ暫定出力Ｃｏ」と呼ぶ）を原則として、キャパシタ出力Ｃｍとする。ただし、キャパシタ暫定出力Ｃｏが出力制約内（Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘ）に収まらない場合には、電源出力決定手段２９は、下限値Ｃｍｉｎ及び上限値Ｃｍａｘのうちキャパシタ暫定出力Ｃｏに近いものをキャパシタ出力Ｃｍとする。以下、この動作について図７を参照しながら説明する。

まず、ステップｓ２１において、電源出力決定手段２９は、キャパシタ配分出力Ｄｎ、充放電電力Ｐｅ、二次電池暫定出力Ｌｏ及び二次電池出力Ｌｍに基づいて、電気二重層キャパシタ９において充電及び放電のいずれが行われるべきかを示す充放電判別出力Ｄｏを次式（１８）により求める。
Ｄｏ（ｔ）＝Ｄｎ（ｔ）−Ｐｅ（ｔ）＋（Ｌｏ（ｔ）−Ｌｍ（ｔ）） ・・・（１８）
ここで、Ｄｏ（ｔ）は、時間ｔにおける充放電判別出力Ｄｏを示す。

次に、ステップｓ２２において、電源出力決定手段２９は、充放電判別出力Ｄｏが０以上か否かを判定し、その判定結果に基づいて、電気二重層キャパシタ９において放電及び充電のいずれを行うかを判定する。充放電判別出力Ｄｏが０以上であればステップｓ２３に進み、そうでなければステップｓ２４に進む。

ステップｓ２３では、電源出力決定手段２９は、充放電判別出力ＤｏとＤＣ−ＤＣコンバータ８の変換効率Ｅｄとに基づいて、キャパシタ暫定出力Ｃｏを次式（１９）により算出し、ステップｓ２５に進む。
Ｃｏ（ｔ）＝Ｄｏ（ｔ）／Ｅｄ ・・・（１９）
ここで、Ｃｏ（ｔ）は、時間ｔにおけるキャパシタ暫定出力Ｃｏを示す。この式は、電源制御装置６とＤＣ−ＤＣコンバータ８との間の電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ８によって降圧されてから電気二重層キャパシタ９に充電されることを意味している。

ステップｓ２４では、電源出力決定手段２９は、充放電判別出力ＤｏとＤＣ−ＤＣコンバータ８の変換効率Ｅｄとに基づいて、キャパシタ暫定出力Ｃｏを次式（２０）により算出し、ステップｓ２５に進む。
Ｃｏ（ｔ）＝Ｅｄ×Ｄｏ（ｔ） ・・・（２０）
この式は、電気二重層キャパシタ９から放電された電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ８によって昇圧されてから電源制御装置６に入力されていることを意味している。

ステップｓ２５では、電源出力決定手段２９は、キャパシタ暫定出力Ｃｏが、電気二重層キャパシタ９の出力制約の下限値Ｃｍｉｎより小さいかを判定する。キャパシタ暫定出力Ｃｏが下限値Ｃｍｉｎより小さければステップｓ２６に進み、そうでなければステップｓ２７に進む。

ステップｓ２６では、電源出力決定手段２９は、次式（２１）に示されるように、キャパシタ出力Ｃｍを出力制約の下限値Ｃｍｉｎとし、キャパシタ出力Ｃｍの決定動作を終了する。
Ｃｍ（ｔ）＝Ｃｍｉｎ ・・・（２１）
ここで、Ｃｍ（ｔ）は、時間ｔにおけるキャパシタ出力Ｃｍを示す。

ステップｓ２７では、電源出力決定手段２９は、キャパシタ暫定出力Ｃｏが、電気二重層キャパシタ９の出力制約の上限値Ｃｍａｘより大きいかを判定する。キャパシタ暫定出力Ｃｏが上限値Ｃｍａｘより大きければステップｓ２８に進み、そうでなければステップｓ２９に進む。

ステップｓ２８では、電源出力決定手段２９は、次式（２２）に示されるように、キャパシタ出力Ｃｍを出力制約の上限値Ｃｍａｘとし、キャパシタ出力Ｃｍの決定動作を終了する。
Ｃｍ（ｔ）＝Ｃｍａｘ ・・・（２２）。

ステップｓ２９では、電源出力決定手段２９は、次式（２３）に示されるように、キャパシタ出力Ｃｍをキャパシタ暫定出力Ｃｏとし、キャパシタ出力Ｃｍの決定動作を終了する。
Ｃｍ（ｔ）＝Ｃｏ（ｔ） ・・・（２３）。

図３に戻って、ステップｓ１０では、電源出力制御手段３０は、二次電池出力Ｌｍに基づいてリチウムイオン二次電池７の出力を制御するとともに、キャパシタ出力Ｃｍに基づいて電気二重層キャパシタ９の出力を制御する。

＜制御関数決定手段の動作＞
以上、ステップｓ５以外の動作については詳細に説明した。次に、ステップｓ５において、制御関数決定手段２５が三種類の関数群から三種類の関数を決定する動作について説明する。なお、このステップｓ５は、例えば、車両の出荷時や、リチウムイオン二次電池７または電気二重層キャパシタ９の交換時に行われる。

＜出力変化抑制関数の決定＞
制御関数決定手段２５は、車両が一定時間走行するごとに、複数の出力変化抑制関数ｆｔのうち、要求出力配分手段２６に付与する一の出力変化抑制関数ｆｔを順に変更していく。この際、制御関数決定手段２５は、デフォルトとして予め定められた一の目標充電状態関数ｆｐ、及び、デフォルトとして予め定められた一の充放電電力関数ｆｅを、目標充電状態決定手段２７及び充放電電力決定手段２８にそれぞれ付与する。

ここで、図３に示されるステップｓ９において、二次電池出力Ｌｍ及びキャパシタ出力Ｃｍが求められる際には、ステップｓ６において出力変化抑制関数ｆｔが加味されるため、出力変化抑制関数ｆｔが変わると、二次電池出力Ｌｍ及びキャパシタ出力Ｃｍも変わる。その結果、出力変化抑制関数ｆｔが変わると、車両の走行も変わることになる。

一の出力変化抑制関数ｆｔが順に変更されている状態で車両が走行をしている際に、制御関数決定手段２５は、以下のようにして、「消費電力」、「不足電力」及び「電源劣化値」のそれぞれを、複数の出力変化抑制関数ｆｔのそれぞれに対して求める。

まず、制御関数決定手段２５が、「消費電力」を求める動作について以下説明する。本実施の形態に係る制御関数決定手段２５は、例えば、リチウムイオン二次電池７の充電状態、及び、キャパシタ充電状態Ｃｓを測定し、これら充電状態に基づいて、車両が実際に走行したときに消費された実際のエネルギー（電力）を取得する。それと並行して、制御関数決定手段２５は、車両がその走行を実現するために必要と予測された予測のエネルギーを算出する。そして、制御関数決定手段２５は、（予測のエネルギー）／（実際のエネルギー）をエネルギー効率として求める。

ここで、制御関数決定手段２５は、エネルギー効率と消費電力とが一対一で対応付けられた表を有しており、求めたエネルギー効率と当該表とに基づいて、消費電力を出力変化抑制関数ｆｔごとに求める。なお、この表では、エネルギー効率が高い（実際のエネルギーが低い）と消費電力が低く、エネルギー効率が低い（実際のエネルギーが高い）と消費電力が高くなっている。

次に、制御関数決定手段２５が、「不足電力」を求める動作について説明する。本実施の形態に係る制御関数決定手段２５は、例えば、車速ｖを測定し、この車速ｖに基づいて、車両が要求された速度またはその近傍の速度で走行できなかった時間（以下、「車速逸脱時間」と呼ぶ）を取得する。そして、制御関数決定手段２５は、（全走行時間−車速逸脱時間）／全走行時間を走行性能値として求める。

ここで、制御関数決定手段２５は、走行性能値と不足電力とが一対一で対応付けられた表を有しており、求めた走行性能値と当該表とに基づいて、不足電力を出力変化抑制関数ｆｔごとに求める。なお、この表では、走行性能値が高い（車速逸脱時間が短い）と不足電力が低く、走行性能値が低い（車速逸脱時間が長い）と不足電力が高くなっている。

最後に、制御関数決定手段２５が、「電源劣化値」を求める動作について説明する。本実施の形態に係る制御関数決定手段２５は、例えば、リチウムイオン二次電池７のエネルギー容量の減少量を測定する。ここで、制御関数決定手段２５は、リチウムイオン二次電池７のエネルギー容量の減少量と電源劣化値とが一対一で対応付けられた表を有しており、測定した減少量と当該表とに基づいて、電源劣化値を求める。なお、この表では、エネルギー容量の減少量が大きいと電源劣化値が高く、エネルギー容量の減少量が小さいと電源劣化値が低くなっている。

なお、ここでは、制御関数決定手段２５は、リチウムイオン二次電池７のエネルギー容量の減少量に基づいて電源劣化値を求めたがこれに限ったものではなく、リチウムイオン二次電池７の内部抵抗の増加量に基づいて電源劣化値を求めてもよい。具体的には、制御関数決定手段２５は、例えば、当該内部抵抗の増加量を測定する。ここで、制御関数決定手段２５は、リチウムイオン二次電池７の内部抵抗の増加量と電源劣化値とが一対一で対応付けられた表を有しており、測定した増加量と当該表とに基づいて、電源劣化値を求める。なお、この表では、内部抵抗の増加量が大きいと電源劣化値が高く、内部抵抗の増加量が小さいと電源劣化値が低くなっている。

以上により、制御関数決定手段２５は、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれを、複数の出力変化抑制関数ｆｔのそれぞれに対して算出する。なお、制御関数決定手段２５は、各種センサーを用いて、これらを算出するのに必要な測定を行うが、その各種センサーの一部には、操作検出手段２１を構成するセンサー、走行状態検出手段２２を構成するセンサー、及び、電源状態検出手段２３を構成するセンサーが代用されてもよい。

図８は、消費電力、不足電力及び電源劣化値のシミュレーション結果を、出力変化抑制要素τ（一次遅れ要素の時定数）ごとに示す図である。なお、出力変化抑制関数ｆｔのパターンを変えると、出力変化抑制要素τの値が変わるので、ここでは、出力変化抑制関数ｆｔを出力変化抑制要素τに代えて説明する。このシミュレーション結果により得られる消費電力、不足電力及び電源劣化値は、制御関数決定手段２５により算出される消費電力、不足電力及び電源劣化値と実質的に同じである。図８においては、消費電力、不足電力及び電源劣化値は正規化された状態で、破線、一点鎖線及び二点鎖線によりそれぞれ示されている。

図８において、消費電力、不足電力及び電源劣化値はいずれも小さい方が望ましい。しかし、図８に示されるように、消費電力及び不足電力を小さくしようとすると、電源劣化値が大きくなってしまう。

そこで、制御関数決定手段２５は、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれに予め定められた重み係数をかけて、それらを総和して得られる評価値を、出力変化抑制要素τごとに算出する。図８には、評価値が、正規化された状態で実線によって示されている。制御関数決定手段２５は、評価値が、所定の範囲に収まるように一の出力変化抑制要素τを決定する。本実施の形態では、制御関数決定手段２５は、評価値が、閾値よりも小さくなる一の出力変化抑制要素τを決定する。つまり、制御関数決定手段２５は、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の観点から適切な一の出力変化抑制要素τ（一の出力変化抑制関数ｆｔ）を決定する。

＜目標充電状態関数の決定＞
制御関数決定手段２５は、上述と同様に、車両が一定時間走行するごとに、複数の目標充電状態関数ｆｐのうち、目標充電状態決定手段２７に付与する一の目標充電状態関数ｆｐを順に変更していく。この際、制御関数決定手段２５は、すでに決定した一の出力変化抑制関数ｆｔ、及び、デフォルトとして予め定められた一の充放電電力関数ｆｅを、要求出力配分手段２６及び充放電電力決定手段２８にそれぞれ付与する。

ここで、図３に示されるステップｓ９において、二次電池出力Ｌｍ及びキャパシタ出力Ｃｍが求められる際には、ステップｓ７において目標充電状態関数ｆｐが加味されるため、目標充電状態関数ｆｐが変わると、車両の走行も目標充電状態関数ｆｐによって変わることになる。

一の目標充電状態関数ｆｐが順に変更されている状態で車両が走行をしている際に、制御関数決定手段２５は、上述と同様に、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれを、複数の目標充電状態関数ｆｐのそれぞれに対して求める。

図９は、図８と同様に、消費電力、不足電力及び電源劣化値のシミュレーション結果を、目標充電状態関数ｆｐのパターンごとに示す図である。なお、目標充電状態関数ｆｐのパターン番号が大きくなるにつれて、目標充電状態関数ｆｐにより示されるキャパシタ目標充電状態Ｃｐは低くなるようにしている。

図９には、消費電力及び電源劣化値を小さくすると、不足電力が大きくなってしまうことが示されている。そこで、制御関数決定手段２５は、上述の評価値が、閾値よりも小さくなる一の目標充電状態関数ｆｐを決定する。つまり、制御関数決定手段２５は、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の観点から適切な一の目標充電状態関数ｆｐを決定する。

＜充放電電力関数の決定＞
制御関数決定手段２５は、上述と同様に、車両が一定時間走行するごとに、複数の充放電電力関数ｆｅのうち、充放電電力決定手段２８に付与する一の充放電電力関数ｆｅを順に変更していく。この際、制御関数決定手段２５は、すでに決定した一の出力変化抑制関数ｆｔ、及び、すでに決定した一の目標充電状態関数ｆｐを、要求出力配分手段２６及び目標充電状態決定手段２７にそれぞれ付与する。

ここで、図３に示されるステップｓ９において、二次電池出力Ｌｍ及びキャパシタ出力Ｃｍが求められる際には、ステップｓ８において充放電電力関数ｆｅが加味されているため、充放電電力関数ｆｅが変わると、車両の走行も充放電電力関数ｆｅによって変わることになる。

一の充放電電力関数ｆｅが順に変更されている状態で車両が走行をしている際に、制御関数決定手段２５は、上述と同様に、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれを、複数の充放電電力関数ｆｅのそれぞれに対して求める。

図１０は、図８と同様に、消費電力、不足電力及び電源劣化値のシミュレーション結果を、充放電電力関数ｆｅのパターンごとに示す図である。なお、充放電電力関数ｆｅのパターン番号が大きくなるにつれて、充放電電力関数ｆｅにより示される充放電電力Ｐｅの絶対値は小さくなるようにしている。

図１０には、不足電力及び電源劣化値を小さくすると、消費電力が大きくなってしまうことが示されている。そこで、制御関数決定手段２５は、上述の評価値が、閾値よりも小さくなる一の充放電電力関数ｆｅを決定する。つまり、制御関数決定手段２５は、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の観点から適切な一の充放電電力関数ｆｅを決定する。

以上のような本実施の形態に係る電源制御装置６によれば、消費電力、不足電力及び電源劣化値のそれぞれに予め定められた重み係数をかけて、それらを総和して得られる評価値に基づいて、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ及び一の充放電電力関数ｆｅを決定する。したがって、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の総合的な観点から適切な電源制御を行うことができる。

なお、以上では理解を容易にするために、制御関数決定手段２５が、三種類の関数群のうち二種類の関数群を固定した状態で、残りの一種類の関数群から一の関数を選択し、この選択方法を三種類の関数群に対して順におこなうことにより、三種類の関数を選択した。しかしこれに限ったものではなく、三種類の関数群を同時に変化させて、三種類の関数群から三種類の関数を同時に選択するようにしてもよい。このようにすれば、選択範囲が広がるため、より適切な三種類の関数を決定することができ、さらに満足度の高い電源制御を行うことができる。

また、以上の説明では、例えば、制御関数決定手段２５は、評価値が閾値よりも小さくなる一の関数を決定したが、最も評価値が小さい関数を決定するようにすることが望ましい。

また、以上の説明では、主電源としてリチウムイオン二次電池、アシスト電源として電気二重層キャパシタを用いたが、アシスト電源が主電源よりも出力変化に強く、かつ、主電源とアシスト電源との間で充放電できるものであれば、これに限ったものではない。例えば、主電源として燃料電池を用いてもよく、アシスト電源として二次電池を用いてもよい。また、以上の説明では、電気モータ４により走行する電気自動車について説明したが、電気自動車以外に、エンジンと二次電池を組み合わせたハイブリッド車などに、本実施の形態に係る電源制御装置６が備えられてもよい。

また、以上の説明では、図３に示すように、ステップｓ１〜ｓ４及びステップｓ６〜ｓ１０を直列的に順に行う場合について説明したが、これらステップは部分的に並列的に行われてもよい。

以上、本実施の形態１に関わる電源制御装置６について説明したが、車両の制動時、すなわち回生エネルギーの発生時に、電源制御装置６による電源出力が少なくて、運転者が望む走行ができなくなりそうな場合には、制動力の不足分を機械式ブレーキ（図示しない）で補うようにしてもよい。また、本実施の形態に係る車両がハイブリッド車であれば、車両の駆動時に、電源制御装置６による電源出力が少なくて、運転者が望む走行ができなくなりそうな場合には、駆動力の不足分をエンジン（図示しない）で補うようにしてもよい。

＜実施の形態２＞
キャパシタ充電状態Ｃｓをキャパシタ目標充電状態Ｃｐに追従させるためには、リチウムイオン二次電池７と電気二重層キャパシタ９との間での充放電電力Ｐｅを適切に決定する必要がある。

実施の形態１では、充放電電力決定手段２８は、キャパシタ充電状態Ｃｓ、キャパシタ目標充電状態Ｃｐ、及び、一の充放電電力関数ｆｅに基づいて、充放電電力Ｐｅを求めた。本実施の形態では、充放電電力決定手段２８は、キャパシタ目標充電状態Ｃｐからキャパシタ充電状態Ｃｓを減じた値（キャパシタ充電状態Ｃｓとキャパシタ目標充電状態Ｃｐとの差分）と一の充放電電力関数ｆｅに基づいて、充放電電力Ｐｅを次式（２４）により求める。なお、本実施の形態に係る電源制御装置６は、この点のみ実施の形態１に係る電源制御装置６と異なる。
Ｐｅ（ｔ）＝ｆｅ（Ｃｐ（ｔ）−Ｃｓ（ｔ）） ・・・（２４）。

式（２４）から明らかなように、本実施の形態に係る複数の充放電電力関数ｆｅは、充放電電力Ｐｅを示す、キャパシタ充電状態Ｃｓとキャパシタ目標充電状態Ｃｐとの差分の関数である。図１１は、本実施の形態に係る充放電電力関数ｆｅを示す図である。この充放電電力関数ｆｅにおいては、差分の絶対値が小さい場合には、充放電電力Ｐｅの絶対値を小さくなるようにし、差分の絶対値が大きい場合には、充放電電力Ｐｅの絶対値が大きくなるようにしている。

このような本実施の形態に係る電源制御装置６によれば、差分の絶対値が小さいときは充放電電力Ｐｅの絶対値を高くしてリチウムイオン二次電池７の出力変化を抑えることができ、その一方で、差分の絶対値が大きいときは充放電電力Ｐｅの絶対値を高くしてキャパシタ充電状態Ｃｓのキャパシタ目標充電状態Ｃｐへの追従性を上げることができる。したがって、キャパシタ充電状態Ｃｓをキャパシタ目標充電状態Ｃｐに適切に追従させることができる。

＜実施の形態３＞
図１２は、本実施の形態に係る電源制御装置６の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電源制御装置６は、制御関数決定手段２５の動作が異なる点、事前情報検出手段３１が追加されている点以外は、以上の電源制御装置６と同じである。

本実施の形態に係る電源制御装置６が備える事前情報検出手段３１は、例えば、カーナビなどからなり、車両が近い将来に走行しようとしている道路に関する情報（以下、「事前情報」と呼ぶ）を検出する。本実施の形態では、事前情報検出手段３１は、車両が近い将来に走行しようとしている道路の勾配（以下、「事前勾配θｐ」と呼ぶ）を事前情報として検出するものしている。

また、本実施の形態に係る制御関数決定手段２５は、複数の出力変化抑制関数ｆｔ、複数の目標充電状態関数ｆｐ及び複数の充放電電力関数ｆｅにそれぞれ関連付けられた複数の走行モードを有している。以下、このような本実施の形態に係る制御関数決定手段２５について説明する。なお、以下においても、出力変化抑制関数ｆｔを出力変化抑制要素τに代えて説明する。

図１３は、制御関数決定手段２５が有する走行モードの表を示す。図１３に示される表においては、事前勾配θｐ及び二次電池温度Ｔｂの組に対して、走行モードが一対一で関連付けられている。一つの走行モードは、表中の一つのセルに対応しており、セル中のカッコ内の３つの数字は、その走行モードに関連付けられた、出力変化抑制要素τの値［秒］、目標充電状態関数ｆｐのパターン番号、充放電電力関数ｆｅのパターン番号を順に示している。例えば、（３，２，２）と記載されたセルの走行モードは、値が「３」秒の出力変化抑制要素τと、パターン番号が「２」の目標充電状態関数ｆｐと、パターン番号が「２」の充放電電力関数ｆｅと関連付けられていることを示している。

図１４は、複数の目標充電状態関数ｆｐをパターン番号ごとに示す図である。図に示すように、複数の目標充電状態関数ｆｐにおいては、パターン番号が大きくなると、キャパシタ目標充電状態Ｃｐが小さくなっている。

図１５は、複数の充放電電力関数ｆｅをパターン番号ごとに示す図である。図に示すように、複数の充放電電力関数ｆｅにおいては、パターン番号が大きくなると、充放電電力Ｐｅの絶対値が小さくなっている。

図１３に戻って、出力変化抑制要素τ、目標充電状態関数ｆｐ及び充放電電力関数ｆｅの傾向について説明する。例えば、事前勾配θｐが登坂を示し、かつ、二次電池温度Ｔｂが低温を示す場合には、リチウムイオン二次電池７の出力変化による劣化が比較的小さいと考えられる。そこで、この場合に行う走行モードに対しては、小さい出力変化抑制要素τが割り当てられている。そして、出力不足を回避するために、当該走行モードに対しては、パターン番号が小さくキャパシタ目標充電状態Ｃｐが高い目標充電状態関数ｆｐ、及び、パターン番号が小さく充放電電力Ｐｅが高い充放電電力関数ｆｅが割り当てられている。

一方、事前勾配θｐが降坂を示し、かつ、二次電池温度Ｔｂが高い場合には、リチウムイオン二次電池７の出力変化による劣化が比較的大きいと考えられる。そこで、この場合に行う走行モードに対しては、大きい出力変化抑制要素τが割り当てられている。そして、電気二重層キャパシタ９で回生エネルギーを十分に回収するために、当該走行モードに対しては、パターン番号が大きくキャパシタ目標充電状態Ｃｐが低い目標充電状態関数ｆｐが割り当てられている。なお、この際に、パターン番号が大きく充放電電力Ｐｅが低い充放電電力関数ｆｅが割り当てられることが望ましいが、二次電池温度Ｔｂが高いときに充放電電力Ｐｅが高くなると、リチウムイオン二次電池７が劣化しやすくなる。そこで、二次電池温度Ｔｂが中程度である走行モードに対しては、充放電電力Ｐｅが高い充放電電力関数ｆｅが割り当てられ、二次電池温度Ｔｂが高温である走行モードに対しては、中程度の充放電電力Ｐｅを示す充放電電力関数ｆｅが割り当てられている。

本実施の形態に係る制御関数決定手段２５は、事前情報検出手段３１で検出される事前勾配θｐ及び二次電池温度Ｔｂに基づいて、複数の走行モードから一の走行モードを選択する。そして、制御関数決定手段２５は、当該一の走行モードに関連付けられている、一の出力変化抑制要素τ（一の出力変化抑制関数ｆｔ）、一の目標充電状態関数ｆｐ及び一の充放電電力関数ｆｅを決定する。なお、この決定は、例えば、事前情報が更新される際に行われる。

以上のような本実施の形態に係る電源制御装置６によれば、事前勾配θｐ（事前情報）及び二次電池温度Ｔｂに基づいて、一の出力変化抑制関数ｆｔ、一の目標充電状態関数ｆｐ及び一の充放電電力関数ｆｅを決定する。したがって、エネルギー効率、走行性能及び電源寿命の観点から適切な電源制御を行うことができる。

なお、以上では、事前情報は、事前勾配θｐであるものとして説明した。しかし、事前情報は、これに限ったものではない。例えば、事前情報は、車両が近い将来に走行しようとしている道路（以下、「将来走行道路」と呼ぶ）の制限速度、渋滞の程度、信号による停止の可能性であってもよい。将来走行道路の制限速度が低い場合、あるいは、将来走行道路の渋滞の程度が高い場合、あるいは、将来走行道路における信号の表示が「赤」となる場合には、将来、減速する可能性が高いと考えられる。そこで、これらの場合には、事前勾配θｐが降坂を示す際に割り当てた走行モードのように、回生重視の走行モードを割り当てる。一方、将来走行道路の制限速度が高い場合、あるいは、将来走行道路の渋滞の程度が低い場合には、将来、加速する可能性が高いと考えられる。そこで、これらの場合には、事前勾配θｐが登坂を示す際に割り当てた走行モードのように、力行重視の走行モードを割り当てる。

６ 電源制御装置、２１ 操作検出手段、２２ 走行状態検出手段、２３ 電源状態検出手段、２４ 要求出力決定手段、２５ 制御関数決定手段、２６ 要求出力配分手段、２７ 目標充電状態決定手段、２８ 充放電電力決定手段、２９ 電源出力決定手段、３０ 電源出力制御手段、３１ 事前情報検出手段。

Claims (4)

1. 車両に備えられ、主電源及びアシスト電源からの出力を制御する電源制御装置であって、
   前記車両に対する操作を検出する操作検出手段と、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記主電源に関する温度と、前記アシスト電源の充電状態とを検出する電源状態検出手段と、
   前記操作と前記走行状態とに基づいて、前記主電源及び前記アシスト電源の全体に要求されている要求出力を決定する要求出力決定手段と、
   複数の出力変化抑制関数、複数の目標充電状態関数、及び、複数の充放電電力関数を有し、これら関数のそれぞれから、一の前記出力変化抑制関数、一の前記目標充電状態関数、及び、一の前記充放電電力関数をそれぞれ決定する制御関数決定手段と
   前記主電源に関する温度と、前記一の出力変化抑制関数とに基づいて、前記要求出力を前記主電源と前記アシスト電源とに配分する要求出力配分手段と、
   前記走行状態と、前記主電源に関する温度と、前記一の目標充電状態関数とに基づいて、前記アシスト電源に充電されるべき目標充電状態を決定する目標充電状態決定手段と、
   前記充電状態と、前記目標充電状態と、前記一の充放電電力関数とに基づいて、前記主電源と前記アシスト電源間で行われるべき充放電電力を決定する充放電電力決定手段と、
   前記充放電電力と、前記主電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記主電源の出力制約内に収まる主電源出力を決定するとともに、前記充放電電力と、前記アシスト電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記アシスト電源の出力制約内に収まるアシスト電源出力を決定する電源出力決定手段と、
   前記主電源出力に基づいて前記主電源の出力を制御するとともに、前記アシスト電源出力に基づいて前記アシスト電源の出力を制御する電源出力制御手段と
   を備え、
   前記制御関数決定手段は、
   消費電力、不足電力及び電源劣化値を求め、前記消費電力、前記不足電力及び前記電源劣化値のそれぞれに重み係数をかけて、これらを総和して得られる評価値を算出し、当該評価値が所定の範囲に収まるように、前記一の出力変化抑制関数、前記一の目標充電状態関数、及び、前記一の充放電電力関数をそれぞれ決定する、電源制御装置。
2. 請求項１に記載の電源制御装置であって、
   前記走行状態は車速を含み、
   前記複数の目標充電状態関数のそれぞれは、前記目標充電状態を示す、前記車速の関数であり、
   前記複数の目標充電状態関数のそれぞれにおいて、前記車速が大きい場合には前記目標充電状態は低くなり、前記車速が小さい場合には前記目標充電状態は高くなる、電源制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電源制御装置であって、
   前記複数の充放電電力関数のそれぞれは、前記充放電電力を示す、前記アシスト電源の前記充電状態と前記アシスト電源の前記目標充電状態との差分の関数である、電源制御装置。
4. 車両に備えられ、主電源及びアシスト電源からの出力を制御する電源制御装置であって、
   前記車両に対する操作を検出する操作検出手段と、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記主電源に関する温度と、前記アシスト電源の充電状態とを検出する電源状態検出手段と、
   前記操作と前記走行状態とに基づいて、前記主電源及び前記アシスト電源の全体に要求されている要求出力を決定する要求出力決定手段と、
   複数の出力変化抑制関数、複数の目標充電状態関数、及び、複数の充放電電力関数を有し、これら関数のそれぞれから、一の前記出力変化抑制関数、一の前記目標充電状態関数、及び、一の前記充放電電力関数をそれぞれ決定する制御関数決定手段と
   前記主電源に関する温度と、前記一の出力変化抑制関数とに基づいて、前記要求出力を前記主電源と前記アシスト電源とに配分する要求出力配分手段と、
   前記走行状態と、前記主電源に関する温度と、前記一の目標充電状態関数とに基づいて、前記アシスト電源に充電されるべき目標充電状態を決定する目標充電状態決定手段と、
   前記充電状態と、前記目標充電状態と、前記一の充放電電力関数とに基づいて、前記主電源と前記アシスト電源間で行われるべき充放電電力を決定する充放電電力決定手段と、
   前記充放電電力と、前記主電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記主電源の出力制約内に収まる主電源出力を決定するとともに、前記充放電電力と、前記アシスト電源に配分された前記要求出力とに基づいて、前記アシスト電源の出力制約内に収まるアシスト電源出力を決定する電源出力決定手段と、
   前記主電源出力に基づいて前記主電源の出力を制御するとともに、前記アシスト電源出力に基づいて前記アシスト電源の出力を制御する電源出力制御手段と、
   前記車両が走行しようとしている道路に関する事前情報を検出する事前情報検出手段と
   を備え、
   前記制御関数決定手段は、
   複数の出力変化抑制関数、複数の目標充電状態関数、及び、複数の充放電電力関数にそれぞれ関連付けられた複数の走行モードを有し、前記事前情報と、前記主電源に関する温度とに基づいて、前記複数の走行モードから一の走行モードを選択し、当該一の走行モードに関連付けられている、前記一の出力変化抑制関数、前記一の目標充電状態関数、及び、前記一の充放電電力関数を決定する、電源制御装置。

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