JP4179383B2 - 駆動力発生システムおよびそれを備える車両、ならびにその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数の蓄電部を有する駆動力発生システムおよびそれを備える車両、ならびにその制御方法に関し、特にシステム全体の電力マネジメント技術に関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両は、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えたりするために、充放電可能な蓄電部を搭載している。

このような電動機を駆動力源とする車両において、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は、電源容量をより大きくすることが望ましい。電源容量を大きくするための方法として、複数の蓄電部を搭載する構成が提案されている。

たとえば、特開２００３−２０９９６９号公報（特許文献１）には、高電圧車両牽引システムに所望の直流高電圧レベルを提供する電動モータ電源管理システムが開示されている。この電動モータ電源管理システムは、それぞれが電池とブースト／バック直流・直流コンバータとを有しかつ並列に接続された、少なくとも１つのインバータに直流電力を提供する複数の電源ステージと、複数の電源ステージの電池を均等に充放電させて複数の電源ステージが少なくとも１つのインバータへの電池電圧を維持するように複数の電源ステージを制御するコントローラとを備える。
特開２００３−２０９９６９号公報 特開２００２−０１０５０２号公報 特開２０００−１１６０１４号公報

ところで、電気化学的な作用を利用して電気エネルギーを蓄える蓄電部には、その蓄電状態に応じて、充電および放電が許容される最大の電力（以下、許容電力と称す）が定められている。この許容電力は、各蓄電部を過剰な劣化から保護するための制限値である。

一方で、車両の走行状況に応じて要求される駆動力の決定に際して、このような許容電力は考慮されておらず、車両の走行状況に応じて決定される駆動力に対して、複数の蓄電部のそれぞれについての分担量を最適化することに主眼が置かれていた。たとえば、上述の特開２００３−２０９９６９号公報（特許文献１）に開示される電動モータ電源管理システムでは、予め定められた全体の負荷電源を能動的に分配する構成を開示するのみである。

そのため、複数の蓄電部の全体としての電力供給もしくは電力回生の許容範囲を超えて駆動力の目標値が設定されてしまうと、各蓄電部で過剰な劣化が生じたり、ドライバビリティ（運転性）が低下したりするという問題があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、システム全体としての電力マネジメントが可能な駆動力発生システムおよびそれを備える車両、ならびにその制御方法を提供することである。

この発明のある局面に従えば、電力線と、電力線に対して並列接続された複数の蓄電部と、電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機と、電力線と回転電機との間に接続され、回転電機と電力線との間で電力変換を行なう電力変換部と、複数の蓄電部の各々の充電状態に基づいて、複数の蓄電部の各々における充電または放電についての許容電力を決定する許容電力決定手段と、走行状況に応じて、複数の蓄電部の各々における許容電力を合計した許容電力合計値の範囲内で、電力線と回転電機との間で授受されるべき電力目標値を決定する電力目標値決定手段とを備える駆動力発生システムである。そして、電力変換部は、電力線と回転電機との間で授受される電力が電力目標値となるように電力変換動作を実行する。

この局面によれば、複数の蓄電部の各々における充電または放電についての許容電力が予め決定された上で、複数の蓄電部の各々における許容電力を合計した許容電力合計値が算出される。そして、この算出された許容電力合計値の範囲内で、電力線と回転電機との間で授受されるべき電力目標値が決定される。そのため、回転電機の作動に際して、複数の蓄電部の電力供給または電力回生の許容能力を超える電力が流れることを抑制できる。したがって、複数の蓄電部を保護するためのシステム全体としての電力マネジメントが可能となる。

好ましくは、この局面に従う駆動力発生システムは、電力線と複数の蓄電部のうち対応する蓄電部との間にそれぞれ配置された複数の電圧変換部をさらに備え、複数の電圧変換部のいずれか１つは、電力線の電圧を所定の電圧目標値とするための第１制御モードに従って電圧変換動作を実行し、複数の電圧変換部の残余の各々は、対応の蓄電部と電力線との間で授受される電力を対応の分担電力目標値とするための第２制御モードに従って電圧変換動作を実行する。

さらに好ましくは、この局面に従う駆動力発生システムは、複数の蓄電部の各々が分担すべき電力が対応の許容電力を超過しないように、電力目標値に応じて複数の電圧変換部の残余の各々についての分担電力目標値を決定する分配手段をさらに備える。

また好ましくは、この局面に従う駆動力発生システムは、電力線と複数の蓄電部との間に配置された単一の電圧変換部をさらに備え、電力目標値決定手段は、許容電力合計値に複数の蓄電部の内部抵抗値に応じた均等分担率を乗じた値を超過しないように、電力目標値を決定する。

さらに好ましくは、均等分担率は、複数の蓄電部の充電状態に依存して定められる。
またさらに好ましくは、均等分担率は、複数の蓄電部の温度に依存して定められる。

好ましくは、電圧変換部は、電力線の電圧を所定の電圧目標値とするための制御モードに従って電圧変換動作を実行する。

好ましくは、この局面に従う駆動力発生システムは、複数の回転電機と、複数の回転電機にそれぞれ対応する複数の電力変換部とを備え、複数の電力変換部の各々は、電力線と複数の回転電機との間で授受される電力の合計値が電力目標値となるように電力変換動作を実行する。

この発明の別の局面に従えば、上記のいずれかの駆動力発生システムを備えた車両である。

この発明のさらに別の局面に従えば、駆動力発生システムの制御方法であって、駆動力発生システムは、電力線と、電力線に対して電気的に並列接続された複数の蓄電部と、電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機と、電力線と回転電機との間に接続され、回転電機と電力線との間で電力変換を行なう電力変換部とを備える。そして、この局面に従う制御方法は、複数の蓄電部の各々の充電状態に基づいて、複数の蓄電部の各々における充電または放電についての許容電力を決定するステップと、走行状況に応じて、複数の蓄電部の各々における許容電力を合計した許容電力合計値の範囲内で、電力線と回転電機との間で授受されるべき電力目標値を決定するステップと、電力線と回転電機との間で授受される電力が電力目標値となるように電力変換部における電力変換動作を制御するステップとを含む。

この発明によれば、システム全体としての電力マネジメントが可能な駆動力発生システムおよびそれを備える車両、ならびにその制御方法を実現できる。

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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う駆動力発生システムを備える車両１００の要部を示す概略構成図である。

図１を参照して、車両１００は、一例として、燃料の燃焼によって作動するエンジン１および本実施の形態に係る駆動力発生システムを駆動源とし、発生する駆動力を駆動輪３８に伝達して走行するハイブリッド（Hybrid）車両である。なお、本発明に係る駆動力発生システムの用途は、ハイブリッド車両に限定されることなく、エンジンを搭載しない電気自動車（ＥＶ： Electric Vehicle）などにも適用可能である。

駆動力発生システムは、第１蓄電部６−１と、第２蓄電部６−２と、第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８−１と、第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８−２と、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）３０−２と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）３４−１と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３４−２と、ＨＶ−ＥＣＵ２と、電池ＥＣＵ４とを備える。

蓄電部６−１，６−２は、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、一例として、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタからなる。そして、蓄電部６−１および６−２は、それぞれコンバータ８−１および８−２を介して、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに対して電気的に並列接続される。なお、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬは、本願発明の「電力線」に相当し、以下では「主母線ＭＬ」とも総称する。

コンバータ８−１および８−２は、それぞれ対応する蓄電部６−１および６−２と、主母線ＭＬとの間に配置され、それぞれの間で電圧変換動作を行なうための電圧変換部である。具体的には、コンバータ８−１および８−２は、それぞれ蓄電部６−１および６−２の放電電力を昇圧した後に主母線ＭＬへ供給可能である一方、主母線ＭＬから供給される回生電力を降圧した後にそれぞれ蓄電部６−１，６−２へ供給可能である。このような電圧変換動作は、それぞれ後述するＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＣ１およびＰＷＣ２により制御される。また、コンバータ８−１，８−２は、一例として「チョッパ」型の昇降圧回路で構成される。

第１蓄電部６−１と第１コンバータ８−１との間は、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１を介して電気的に接続される。そして、正線ＰＬ１に介挿された電流検出部１０−１が第１蓄電部６−１と第１コンバータ８−１との間で授受される電流値Ｉｂ１を検出し、正線ＰＬ１と負線ＮＬ１との線間に接続された電圧検出部１２−１が第１蓄電部６−１の充電または放電に係る電圧値Ｖｂ１を検出する、さらに、第１蓄電部６−１を構成する電池セルに近接して、温度検出部１４−１が配置され、第１蓄電部６−１の温度Ｔｂ１を検出する。なお、温度検出部１４−１は、第１蓄電部６−１を構成する複数の電池セルに対応付けて配置された複数の検出素子による検出値から得られる代表値を出力するように構成してもよい。

同様に、第２蓄電部６−２と第２コンバータ８−２との間は、正線ＰＬ２および負線ＮＬ２を介して電気的に接続される。そして、正線ＰＬ２には電流検出部１０−２が介挿され、正線ＰＬ２と負線ＮＬ２との線間には電圧検出部１２−２が接続される。また、第２蓄電部６−２を構成する電池セルに近接して、温度検出部１４−２が配置される。電流検出部１０−２、電圧検出部１２−２および温度検出部１４−２は、それぞれ電流値Ｉｂ２、電圧値Ｖｂ２および温度Ｔｂ２を検出する。

ここで、コンバータ８−１および８−２を流れる電力を供給電力Ｐｓ１およびＰｓ２と記載する。ここで、供給電力Ｐｓ１，Ｐｓ２は、いずれの方向にも流れ得るので、蓄電部６−１，６−２から主母線ＭＬへ流れる場合を「正」と規定する。

主母線ＭＬの他方端には、インバータ３０−１および３０−２が電気的に並列接続される。インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２と電気的に接続され、主母線ＭＬとの間で電力変換を行なう。すなわち、インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２と、主母線ＭＬとの間で授受される電力を制御する。具体的には、インバータ３０−１および３０−２は、主母線ＭＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２へ供給可能であるとともに、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２で発生される交流電力を直流電力に変換して主母線ＭＬへ返還可能である。このような電力変換動作は、それぞれ後述するＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２により制御される。また、インバータ３０−１，３０−２は、一例として、三相分のアーム回路を含むブリッジ回路で構成され、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じて、スイッチング（回路開閉）動作を行なうことで、電力変換を実現する。

モータジェネレータ３４−１および３４−２は、電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機であり、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力から回転駆動力を発生可能であるとともに、エンジン１や車両１００の運動エネルギーによる外部からの回転駆動力を受けて電力を発生可能（発電可能）である。モータジェネレータ３４−１，３４−１は、一例として、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。また、インバータ３０−１とモータジェネレータ３４−１とを接続する三相分の電力線の各々には、電流検出部４０が設けられ、各相電流値Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１が検出される。同様に、インバータ３０−２とモータジェネレータ３４−２とを接続する三相分の電力線の各々には、各相電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２を検出するための電流検出部４０が設けられる。さらに、モータジェネレータ３４−１および３４−２の回転軸には、各モータジェネレータの回転数ＭＲＮ１およびＭＲＮ２を検出するための回転数検出部３２−１および３２−２が設けられる。

モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力分割機構３６を介してエンジン１と機械的に接続される。動力分割機構３６は、一例として、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３要素からなる遊星歯車機構で構成され、エンジン１、モータジェネレータ３４−１および３４−２で発生する駆動力を相互に合成または分配した後に、駆動輪３８へ伝達する。

ハイブリッド車両である車両１００では、総合的な燃料消費効率を最適化するために、各センサからの信号、走行状況、アクセル開度（いずれも図示しない）などに基づいて、エンジン１およびモータジェネレータ３４−１，３４−２がそれぞれ発生する駆動力が決定される。なお、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、電力と回転駆動力とを相互に変換可能、すなわち「モータ（電動機）」または「ジェネレータ（発電機）」として作動することが可能であるので、決定される駆動力は正（力行側）および負（回生側）の範囲で決定される。「正」の駆動力が目標値として決定された場合には、インバータによって、主母線ＭＬから対応のモータジェネレータへ交流電力が供給されるように制御され、「負」の駆動力が目標値として決定された場合には、インバータによって、対応のモータジェネレータで発電された交流電力が主母線ＭＬへ回生されるように制御される。

ここで、インバータ３０−１および３０−２を流れる電力を負荷電力Ｐｃ１およびＰｃ２と記載する。ここで、負荷電力Ｐｃ１，Ｐｃ２は、いずれの方向にも流れ得るので、主母線ＭＬからモータジェネレータ３４−１，３４−２へ流れる場合を「正」と規定する。

なお、本実施の形態１に従う車両１００では、第１モータジェネレータ３４−１をもっぱら発電機として機能させ、第２モータジェネレータ３４−２をもっぱら電動機として機能させることもできる。

主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間には、平滑コンデンサＣが接続され、主母線ＭＬを介して授受される電力に含まれる変動成分を低減する。さらに、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間には、電圧検出部１８が接続され、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に生じる電圧値Ｖｈを検出する。

上述の駆動力発生システムは、互いに制御線３で接続されたＨＶ−ＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４が連携動作することで制御される。

電池ＥＣＵ４は、主として、蓄電部６−１，６−２の充電状態や充放電制御を司る制御装置であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、電池ＥＣＵ４は、温度検出部１４−１，１４−２からの温度Ｔｂ１，Ｔｂ２と、電圧検出部１２−１，１２−２からの電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２と、電流検出部１０−１，１０−２からの電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２とに基づいて、蓄電部６−１，６−２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。充電状態（ＳＯＣ）とは、蓄電部の満充電状態を基準にしたときの充電量を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表される。

さらに、電池ＥＣＵ４は、算出した蓄電部６−１，６−２のＳＯＣに基づいて、蓄電部６−１，６−２における充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔを決定する。充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔは、蓄電部における電気化学的な反応を考慮して、それぞれ蓄電部を劣化させることなく充電および放電を行なうことのできる電力の許容値（制限値）を示したものである。充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔは、蓄電部のＳＯＣや温度などに依存して決定される。

以下では、単に「ＳＯＣ」と記載した場合には、「充電状態」を総称的に意味し、単に「Ｗｉｎ」「Ｗｏｕｔ」と記載した場合には、それぞれ「充電許容電力」「放電許容電力」を総称的に意味する。一方、「ＳＯＣ」「Ｗｉｎ」「Ｗｏｕｔ」に添え字（「１」または「２」）を付した場合には、蓄電部６−１または６−２における特定の値を意味する。

図２は、電池ＥＣＵ４の制御構造の要部を示すブロック図である。
図２を参照して、電池ＥＣＵ４の制御構造は、ＳＯＣ算出部４０２，４０６と、許容電力決定部４０４，４０８とを含む。ＳＯＣ算出部４０２は、蓄電部６−１のＳＯＣ１を算出するための部位であり、許容電力決定部４０４は、蓄電部６−１の充電許容電力Ｗｉｎ１および放電許容電力Ｗｏｕｔ１を決定するための部位である。また、ＳＯＣ算出部４０６は、蓄電部６−２のＳＯＣ２を算出するための部位であり、許容電力決定部４０８は、蓄電部６−２の充電許容電力Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ２を決定するための部位である。

ＳＯＣ算出部４０２では、公知のさまざまな方法を用いてＳＯＣ１を算出可能であるが、一例として、開回路電圧値から算出される暫定ＳＯＣと、電流値Ｉｂ１の積算値から算出される補正ＳＯＣとを用いた方法により算出される。具体的には、各時点における電流値Ｉｂ１および電圧値Ｖｂ１に基づいて蓄電部６−１の開回路電圧値が算出された上で、予め実験的に測定された基準充放電特性上の当該開回路電圧値に対応する値から蓄電部６−１の暫定ＳＯＣが決定される。さらに、電流値Ｉｂ１の積算値から補正ＳＯＣが導出され、この補正ＳＯＣと暫定ＳＯＣとを加算することでＳＯＣ１が算出される。

許容電力決定部４０４には、充電許容電力Ｗｉｎ１および放電許容電力Ｗｏｕｔ１の特性値がＳＯＣ１に対応付けてマップ形式で格納されており、ＳＯＣ算出部４０２で算出されたＳＯＣ１に対応する充電許容電力Ｗｉｎ１および放電許容電力Ｗｏｕｔ１が当該マップから参照される。

それぞれＳＯＣ算出部４０２および許容電力決定部４０４と同様にして、ＳＯＣ算出部４０６および許容電力決定部４０８においても、ＳＯＣ２、充電許容電力Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ２が算出される。

このように、ＳＯＣ算出部４０２，４０６および許容電力決定部４０４，４０８で算出されたＳＯＣ１，ＳＯＣ２、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、制御線３を介してＨＶ−ＥＣＵ２（図１）へ伝送される。

さらに、電池ＥＣＵ４は、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２が所定値を下回った場合には、発電要求をＨＶ−ＥＣＵ２へ送出する。

再度、図１を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２は、運転操作（図示しない）などを反映した走行状況（トルク要求や電池ＥＣＵ４からの発電要求）に応じて、車両１００の総合的な燃料消費効率が最適化されるように、エンジン１およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の各々の作動を最適化するための制御を司る制御装置である。一例として、ＨＶ−ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。

特に、本実施の形態に従うＨＶ−ＥＣＵ２では、蓄電部６−１，６−２における充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２をそれぞれ合計した充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しないように、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１，３４−２との間で授受されるべき負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊が決定される。そして、当該決定した負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊に従って、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２が生成される。これにより、インバータ３０−１，３０−２は、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１，３４−２との間で授受される電力がそれぞれ負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊となるように電力変換動作を実行する。

また、本実施の形態に従う駆動力発生システムでは、コンバータ８−１が主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に生じる電圧値Ｖｈを所定の電圧目標値Ｖｈ^＊となるための「電圧制御モード」に従って電圧変換動作を実行する。一方、残余のコンバータ８−２は、対応の蓄電部６−２と主母線ＭＬとの間で授受される供給電力Ｐｓ２を対応の分担電力目標値Ｐｓ２^＊とするための「電力制御モード」に従って電圧変換動作を実行する。

このように、１つのコンバータを電圧制御モードで電圧変換動作させることで、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に生じる電圧値Ｖｈを安定化させることができるとともに、残余のコンバータを電力制御モードで電圧変換動作させることで、すべての蓄電部の電力マネジメントを実現できる。すなわち、残余のコンバータの各々が対応の蓄電部の充放電電力を制御するとともに、インバータ３０−１，３０−２が主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１，３４−２との間で授受される電力を制御するので、システム全体の電力需給関係から、電圧制御モードで作動するコンバータ（本実施の形態では、コンバータ８−１）に対応する蓄電部（本実施の形態では、蓄電部６−１）の充放電電力を間接的に制御することができる。

なお、「電力制御モード」に代えて、対応の蓄電部と主母線ＭＬとの間を流れる電流値を制御する「電流制御モード」によっても、各蓄電部の電力マネジメントを実現できる。

図３は、ＨＶ−ＥＣＵ２の制御構造の要部を示すブロック図である。
図３を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２の制御構造は、電力目標値決定部２００と、電力目標値監視部２０２と、インバータ１制御系２２０と、インバータ２制御系２２２と、総和部２２４と、供給電力分配部２２６と、コンバータ１制御系２３０と、コンバータ２制御系２３２とを含む。

電力目標値決定部２００は、トルク要求や電池ＥＣＵ４からの発電要求（ＳＯＣ１，ＳＯＣ２）を含む走行状況に応じて、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定する。ここで、電力目標値決定部２００は、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊と負荷電力目標値Ｐｃ２^＊とを合計した負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しないように、すなわち、−ΣＷｉｎ≦ΣＰｃ^＊≦ΣＷｏｕｔが成立するように、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定する。

このような条件下で負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定するために様々な方法を採用することができるが、本実施の形態では、フィードバック型の構成を採用する。すなわち、電力目標値決定部２００で暫定的に決定された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を電力目標値監視部２０２が監視し、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が充電許容電力合計値ΣＷｉｎまたは放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過していれば、電力目標値決定部２００に対して制限指令を与える。

具体的には、電力目標値監視部２０２は、総和部２０４，２１２，２１４と、減算部２０６と、加算部２０８と、電力制限部２１０とを含む。総和部２１２は、蓄電部６−１，６−２における充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２を合計して充電許容電力合計値ΣＷｉｎを算出し、総和部２１４は、蓄電部６−１，６−２における放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を合計して放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを算出する。

また、総和部２０４は、電力目標値決定部２００で決定された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊，Ｐｃ２^＊を合計して負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊を算出し、減算部２０６および加算部２０８へ与える。減算部２０６は、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しているか否かを判断するためのブロックであり、放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔに対する負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊の偏差ΔＷｏｕｔを算出し、電力制限部２１０へ与える。また、加算部２０８は、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が充電許容電力合計値ΣＷｉｎを超過しているか否かを判断するためのブロックであり、充電許容電力合計値ΣＷｉｎに対する負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊の偏差ΔＷｉｎを算出し、電力制限部２１０へ与える。なお、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊については充電側を負値となるように定めている一方、充電許容電力合計値ΣＷｉｎは正値で規定されるので、加算することで偏差ΔＷｉｎが算出される。

電力制限部２１０は、それぞれ減算部２０６および加算部２０８から与えられる偏差ΔＷｏｕｔおよびΔＷｉｎの値に基づいて、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊がそれぞれ充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しているか否かを判断する。すなわち、偏差ΔＷｏｕｔまたはΔＷｉｎが負値であれば、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊がそれぞれ充電許容電力合計値ΣＷｉｎまたは放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過していると判断し、電力目標値決定部２００へ制限指令を与える。この制限指令に応答して、電力目標値決定部２００は、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を制限する。このような動作は、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が充電許容電力合計値ΣＷｉｎと放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔとの範囲内に収まるまで繰返される。

このようにして決定された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊は、それぞれインバータ１制御系２２０およびインバータ２制御系２２２へ与えられ、後述する制御動作が実行されて、スイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２が生成される。

なお、線形計画法などのメソッドを用いて、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔの範囲内で、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊をフィードフォワード的に決定するような構成を採用してもよい。

また、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊が充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔに到達して制限される場合には、トルク要求や発電要求に対する不足分を補うように、エンジン１の回転数の上昇が指示される（図示しない）。これにより、運転者がドライバビリティ（運転性）の低下を感じることを抑制できる。

総和部２２４は、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を加算した負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊を供給電力分配部２２６へ与える。供給電力分配部２２６は、蓄電部６−１，６−２が分担する供給電力Ｐｓ１，Ｐｓ２が対応の充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を超過しないように、分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊を決定する。すなわち、−Ｗｉｎ１≦Ｐｓ１^＊≦Ｗｏｕｔ１、および−Ｗｉｎ２≦Ｐｓ２^＊≦Ｗｏｕｔ２が成立するように、分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊が分配される。

なお、−ΣＷｉｎ≠ΣＰｃ^＊、およびΣＰｃ^＊≠ΣＷｏｕｔの場合には、分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊を分配するための自由度は比較的高いが、一例として、ＳＯＣの相対的な関係に応じて分配することができる。具体的には、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊が放電側（ΣＰｃ^＊＞０）にある場合には、より高いＳＯＣをもつ蓄電部の分担電力目標値が相対的に大きくなるように決定される。

上記のように分配された分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊のうち、分担電力目標値Ｐｓ２^＊のみがコンバータ２制御系２３２へ与えられ、コンバータ１制御系２３０へは、モータジェネレータ３４−１，３４−２の回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に応じた電圧目標値Ｖｈ^＊が与えられる。そして、後述する制御動作が実行されて、スイッチング指令ＰＷＣ１およびＰＷＣ２が生成される。

このように分担電力目標値Ｐｓ１^＊をコンバータ１制御系２３０へ与えなくてもよいのは、Ｐｓ１^＊＋Ｐｓ２^＊＝Ｐｃ１^＊＋Ｐｃ２^＊の関係が成立するので、分担電力目標値Ｐｓ１^＊を除く他の３つの目標値が各制御系に与えられて電力マネジメントが実行されることで、間接的に分担電力目標値Ｐｓ１^＊に応じた電力マネジメントを実現できるからである。なお、コンバータ１制御系２３０へ分担電力目標値Ｐｓ１^＊を与えるとともに、コンバータ２制御系２３２へ電圧目標値Ｖｈ^＊を与えるようにしてもよい。

以上の処理をまとめると、次のような処理フローとなる。
図４は、この発明の実施の形態１に従う駆動力発生システムの制御方法に係るフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図４を参照して、電池ＥＣＵ４は、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２および電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を取得する（ステップＳ１００）。そして、電池ＥＣＵ４は、温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２および電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する（ステップＳ１０２）。さらに、電池ＥＣＵ４は、算出されたＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２における充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を決定する（ステップＳ１０４）。これらの算出されたＳＯＣ１，ＳＯＣ２、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、電池ＥＣＵ４からＨＶ−ＥＣＵ２へ伝送される。

ＨＶ−ＥＣＵ２は、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２をそれぞれ合計して充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを算出する（ステップＳ１０６）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ２は、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しないように、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受されるべき負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定する（ステップＳ１０８）。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ２は、蓄電部６−１，６−２が分担すべき供給電力Ｐｓ１，Ｐｓ２が対応の充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を超過しないように、負荷電力合計目標値ΣＰｃ^＊を分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊に分配する（ステップＳ１１０）。

ＨＶ−ＥＣＵ２は、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受される電力がそれぞれ負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊となるように、インバータ３０−１および３０−２に対するスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する（ステップＳ１１２）。また、ＨＶ−ＥＣＵ２は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に生じる電圧値Ｖｈが所定の電圧目標値Ｖｈ^＊となるように、コンバータ８−１に対するスイッチング指令ＰＷＣ１を生成する（ステップＳ１１４）。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ２は、対応の蓄電部６−２と主母線ＭＬとの間で授受される供給電力Ｐｓ２が分担電力目標値Ｐｓ２^＊となるように、コンバータ８−２に対するスイッチング指令ＰＷＣ２を生成する（ステップＳ１１６）。

以上の処理は、車両１００がＩＧＯＮ（イグニッションオン）状態である限り、繰返し実行される。

次に、インバータ３０−１，３０−２における電力変換動作について説明する。
図５は、インバータ３０−１の概略構成図である。

図５を参照して、インバータ３０−１は、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ１１，Ｑ１２、トランジスタＱ２１，Ｑ２２、トランジスタＱ３１，Ｑ３２を含み、各アーム回路は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３がモータジェネレータ３４−１の対応する相に接続され、モータジェネレータ３４−１へ対応する相電圧が供給される。なお、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２は、一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gated Bipolar Transistor）からなる。

さらに、インバータ３０−１は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２を含み、各ダイオードは、同じ参照番号を有するトランジスタのエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、対応のトランジスタに並列接続される。

インバータ３０−１では、スイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、たとえば、トランジスタＱ１１，Ｑ３２，Ｑ２１，Ｑ１２，Ｑ３１，Ｑ２２の順に逐次的に活性化（導通状態）することで、直流電力と交流電力との電力変換動作が実現される。また、各トランジスタを導通される期間（デューティ比）および位相（タイミング）を調整することで、電力変換量および電力変換方向（直流電力から交流電力、もしくは交流電力から直流電力）を制御できる。

インバータ３０−２についても同様の構成であるので、詳細な説明は繰返さない。
主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受される電力を制御するために、モータジェネレータの回転座標上の電流値を用いるベクトル制御が実行される。ベクトル制御は、各相電流値を回転座標上のｄ軸（直軸）電流およびｑ軸（横軸）電流に変換して制御を行なうものであり、モータジェネレータで生じるトルク制御が容易に実現できるので、モータジェネレータで消費または生成される電力（トルク×回転数）についても制御が可能となる。

図６は、コンバータ１制御系２３０のより詳細な制御構造を示すブロック図である。
図６を参照して、コンバータ１制御系２３０は、ｄ−ｑ目標値生成部３５２と、減算部３５４，３６４と、ＰＩ制御部３５６，３６６と、回転座標変換部３６０と、変調部３６２と、回転座標逆変換部３５８とを含む。

ｄ−ｑ目標値生成部３５２は、電力目標値決定部２００（図３）で生成された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊に基づいて、直軸電流目標値Ｉｄ１^＊および横軸電流目標値Ｉｑ１^＊を生成する。この生成に際して、モータジェネレータ３４−１の回転数ＭＲＮ１およびトルク要求が参照される。そして、生成された直軸電流目標値Ｉｄ１^＊および横軸電流目標値Ｉｑ１^＊は、それぞれ減算部３５４および３６４へ出力される。

減算部３５４および３６４には、それぞれ現在の直軸電流値Ｉｄ１および横軸電流値Ｉｑ１が入力され、直軸電流目標値Ｉｄ１^＊および横軸電流目標値Ｉｑ１^＊に対する偏差がそれぞれ算出される。直軸電流値Ｉｄ１および横軸電流値Ｉｑ１は、回転座標逆変換部３５８によって、実測された相電流値Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１と、回転数ＭＲＮ１（より正確には、モータジェネレータ３４−１の電気角θ１）との基づいて、所定の演算式に従って算出される。このように、減算部３５４および３６４は、目標値と実測値とを比較して制御出力に反映するための、フィードバック制御系を構成する。

ＰＩ制御部３５６および３６６は、それぞれ比例要素（Ｐ：proportional element）および積分要素（Ｉ：integral element）を含み、減算部３５４および３６４から与えられるそれぞれ与えられた電流偏差を受けて、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従ってＰＩ出力値を算出する。

ＰＩ制御部３５６および３６６からそれぞれ出力されたＰＩ出力値（ｄ軸成分およびｑ軸成分）は、回転座標変換部３６０によって、相電流目標値Ｉｕ１^＊，Ｉｖ１^＊，Ｉｗ１^＊に変換され、変調部３６２へ与えられる。

変調部３６２は、相電流目標値Ｉｕ１^＊，Ｉｖ１^＊，Ｉｗ１^＊の各々と、図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）とを比較して、スイッチング指令ＰＷＭ１を生成する。

以上のような制御構造を用いて、インバータ３０−１を流れる負荷電力Ｐｃ１が制御される。なお、インバータ３０−２についても、上述のインバータ３０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

次に、コンバータ８−１，８−２における電力変換動作について説明する。
図７は、コンバータ８−１，８−２の概略構成図である。

図７を参照して、コンバータ８−１および８−２は、チョッパ型の昇降圧回路であり、それぞれ昇降圧チョッパ回路８Ａおよび８Ｂを含む。

昇降圧チョッパ回路８Ａは、直列接続された２個のトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂを含み、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂの一端は、配線ＬＮ１Ａを介して主正母線ＭＰＬに接続されるとともに、その他端は、主負母線ＭＮＬと負線ＮＬ１とを共通接続する配線ＬＮ１Ｃに接続される。また、トランジスタＱ１ＡとトランジスタＱ１Ｂとの接続点は、インダクタＬ１および配線ＬＮ１Ｂを介して正線ＰＬ１に接続される。さらに、トランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂのコレクタ−エミッタ間には、それぞれのエミッタ側からコレクタ側への電流を許容するダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂが並列接続される。

また、正線ＰＬ１と負線ＮＬ１との線間には、蓄電部６−１とコンバータ８−１との間で授受される電力に含まれる交流成分を低減するための平滑コンデンサＣ１が接続される。さらに、平滑コンデンサＣ１は、蓄電部６−１とコンバータ８−１が電気的に接続された瞬間に生じる突入電流を吸収し、当該突入電流によるトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１ＢやダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂなどの破損を防止する効果も発揮する。

スイッチング指令ＰＷＣ１に応じて、トランジスタＱ１ＡおよびＱ１Ｂがスイッチング動作を行なうことで、昇圧動作および降圧動作が実現される。昇圧動作時には、トランジスタＱ１Ｂがオン状態に維持されるとともに、トランジスタＱ１Ａが所定のデューティ比でスイッチング動作する。このトランジスタＱ１Ａのスイッチング動作によって、インダクタＬ１では電磁エネルギーの蓄積および放出が繰返され、当該電磁エネルギーに相当する電圧が主母線ＭＬ側へ重畳されて出力される。一方、降圧動作時には、トランジスタＱ１Ａがオフ状態に維持されるとともに、トランジスタＱ１Ｂが所定のデューティ比でスイッチング動作する。このスイッチング動作によって、トランジスタＱ１Ｂには、そのデューティ比に応じた期間だけ電流が流れるようになるので、当該デューティ比に応じて降圧された電圧が正線ＰＬ１，負線ＮＬ１側へ出力される。

コンバータ８−２に含まれる昇降圧チョッパ回路８Ｂについてもコンバータ８−１に含まれる昇降圧チョッパ回路８Ａと同様の構成および動作であるので、詳細な説明は繰返さない。

上述したように、コンバータ８−１は、電圧値Ｖｈを所定の電圧目標値Ｖｈ^＊となるための「電圧制御モード」に従って電圧変換動作を実行し、コンバータ８−２は、供給電力Ｐｓ２を分担電力目標値Ｐｓ２^＊とするための「電力制御モード」に従って電圧変換動作を実行する。

図８は、コンバータ１制御系２３０およびコンバータ２制御系２３２のより詳細な制御構造を示すブロック図である。

図８を参照して、コンバータ１制御系２３０は、減算部３０２と、ＰＩ制御部３０４と、変調部３０６とを含む。また、コンバータ２制御系２３２は、掛算部３００と、減算部３１２と、ＰＩ制御部３１４と、変調部３１６とを含む。

コンバータ１制御系２３０では、減算部３０２において所定の電圧目標値Ｖｈ^＊に対する実測された電圧値Ｖｈの偏差ΔＶｈが算出され、ＰＩ制御部３０４へ出力される。ＰＩ制御部３０４は、比例要素（Ｐ：proportional element）および積分要素（Ｉ：integral element）を含み、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って偏差ΔＶｈに対するＰＩ出力値を算出する。算出されたＰＩ出力値は変調部３０６へ与えられ、変調部３０６は、ＰＩ出力値を図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）と比較し、スイッチング指令ＰＷＣ１を生成する。

このように、コンバータ１制御系２３０では、実測された電圧値Ｖｈについてのフィードバック制御系が構成され、電圧値Ｖｈを所定の電圧目標値Ｖｈ^＊となるための「電圧制御モード」に従う電圧変換動作が実現される。

一方、コンバータ２制御系２３２では、減算部３１２において所定の分担電力目標値Ｐｓ２^＊に対する実際の供給電力Ｐｓ２の偏差ΔＰｓ２が算出され、ＰＩ制御部３１４へ出力される。ここで、供給電力Ｐｓ２は、掛算部３００によって、実測された電流値Ｉｂ２と電圧値Ｖｂ２とを乗じることで算出される。

ＰＩ制御部３１４は、ＰＩ制御部３０４と同様に、比例要素（Ｐ：proportional element）および積分要素（Ｉ：integral element）を含み、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って偏差ΔＰｓに対するＰＩ出力値を算出する。算出されたＰＩ出力値は変調部３１６へ与えられ、変調部３１６は、ＰＩ出力値を図示しない発振部が発生する搬送波（キャリア波）と比較し、スイッチング指令ＰＷＣ２を生成する。

このように、コンバータ２制御系２３２では、算出（実測）された供給電力Ｐｓ２についてのフィードバック制御系が構成され、供給電力Ｐｓ２を所定の分担電力目標値Ｐｓ２^＊とするための「電力制御モード」に従う電圧変換動作が実現される。

この発明の実施の形態１によれば、複数の蓄電部の各々における充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔが予め決定された上で、各蓄電部の充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔをそれぞれ合計した充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔが算出される。そして、この算出された充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔの範囲内で、主母線ＭＬとモータジェネレータとの間で授受されるべき負荷電力目標値が決定される。そのため、モータジェネレータの作動（駆動力の発生）に際して、各蓄電部の電力供給または電力回生の許容能力を超える電力が流れることを抑制できる。したがって、複数の蓄電部を保護するためのシステム全体としての電力マネジメントが可能となる。

［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２に従う駆動力発生システムを備える車両１００Ａの要部を示す概略構成図である。

図９を参照して、車両１００Ａは、上述した図１に示す車両１００において、コンバータ８−１および８−２を単一のコンバータ８に置き換えたものに相当し、当該コンバータ８の制御を司るＨＶ−ＥＣＵ２Ａの制御構造を除いて、車両１００と同様であるので、その他についての詳細な説明は繰返さない。

コンバータ８は、蓄電部６−１，６−２と、主母線ＭＬとの間に配置され、電力変換動作を実行する。その構成は、コンバータ８−１と同様であり、一例として「チョッパ」型の昇降圧回路で構成される。

このように、複数の蓄電部６−１，６−２に対して単一のコンバータ８を設けることで、スペース的およびコスト的なメリットを得ることができるが、蓄電部６−１，６−２の各々における充放電電力を個別に制御することができない。すなわち、コンバータ８は、蓄電部６−１，６−２の全体としての充放電電力を制御できるのみであり、蓄電部６−１，６−２の各々が分担する供給電力Ｐｓ１，Ｐｓ２の比率は、蓄電部６−１，６−２の内部抵抗値に応じて固有的に定まる。すなわち、内部抵抗値の相対的に小さい蓄電部が相対的に多くの供給電力を必然的に分担することになる。したがって、本実施の形態２に従う駆動力発生装置では、蓄電部６−１，６−２の内部抵抗値が互いに同一でなければ、充電許容電力合計値ΣＷｉｎまたは放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔの範囲を最大限使用することはできない。

そこで、本実施の形態２に従う駆動力発生装置では、蓄電部６−１，６−２の内部抵抗値に応じて定まる分担比率の偏差に基づいて、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔに対して所定の制限値（以下では、「均等分担率」と称す）を乗じた上で、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定する。

図１０は、この発明の実施の形態に従う駆動力発生システムにおける蓄電部６−１，６−２の電力分担比率を示す模式図である。図１０（ａ）は、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に着目した場合を示す。図１０（ｂ）は、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に着目した場合を示す。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、蓄電部６−１，６−２における満充電容量は互いに同一である場合を示す。

一般的に、蓄電部では、ＳＯＣが高くなるほどその内部抵抗値は減少する傾向があるので、２つの蓄電部のうち相対的にＳＯＣが高い方の蓄電部がより多くの電力を分担することになる。

図１０（ａ）に示すＳＯＣ１とＳＯＣ２との偏差に対する電力分担比率Ｒ１の特性を参照して、ＳＯＣ１＝ＳＯＣ２であれば、理論上の内部抵抗値は互いに同一となるので、蓄電部６−１，６−２の電力分担比率Ｒ１はそれぞれ５０％となる。ここで、ＳＯＣ１＞ＳＯＣ２となれば、蓄電部６−１の内部抵抗が相対的に低下し、その電力分担比率Ｒ１は５０％より大きくなる。一方、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２となれば、蓄電部６−１の内部抵抗が相対的に増加し、その電力分担比率Ｒ１は５０％より小さくなる。

また、一般的に、蓄電部では、温度Ｔｂが高くなるほどその内部抵抗値は減少する傾向があるので、２つの蓄電部のうち、相対的に温度Ｔｂが高い方の蓄電部がより多くの電力を分担することになる。

図１０（ｂ）に示す温度Ｔｂ１と温度Ｔｂ２との偏差に対する電力分担比率Ｒ２の特性を参照して、温度Ｔｂ１＝温度Ｔｂ２であれば、理論上の内部抵抗値は互いに同一となるので、蓄電部６−１，６−２の電力分担比率Ｒ２はそれぞれ５０％となる。ここで、温度Ｔｂ１＞温度Ｔｂ２となれば、蓄電部６−１の内部抵抗が相対的に低下し、その電力分担比率Ｒ２は５０％より大きくなる。一方、温度Ｔｂ１＜温度Ｔｂ２となれば、蓄電部６−１の内部抵抗が相対的に増加し、その電力分担比率Ｒ２は５０％より小さくなる。

以上をまとめると、蓄電部６−１，６−２の各々についての分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊は、電力分担比率Ｒ１，Ｒ２を含む以下の条件式をいずれも満足する必要がある。

−Ｗｉｎ１≦Ｐｓ１^＊＝Ｒ１×Ｒ２×ΣＰｃ^＊≦Ｗｏｕｔ１
−Ｗｉｎ２≦Ｐｓ２^＊＝（１−Ｒ１×Ｒ２）×ΣＰｃ^＊≦Ｗｏｕｔ２
すなわち、分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊は、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２に加えて、電力分担比率Ｒ１，Ｒ２によって制限されることになる。そのため、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔに電力分担比率Ｒ１，Ｒ２を反映した均等分担率を乗じて、実質的な許容値を算出した上で、分担電力目標値Ｐｓ１^＊，Ｐｓ２^＊が決定される。

図１１は、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａの制御構造の要部を示すブロック図である。
図１１を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａの制御構造は、図３に示すＨＶ−ＥＣＵ２の制御構造において、掛算部２４２，２４４，２５２，２５４と、均等分担率決定部２４０，２５０とをさらに設けるとともに、総和部２２４、供給電力分配部２２６、コンバータ１制御系２３０、コンバータ２制御系２３２に代えて、電圧目標値決定部２３４と、コンバータ制御系２３６とを設けたものである。

掛算部２４２および２４４は、それぞれ電力目標値決定部２００で決定された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊に対して、均等分担率決定部２４０から与えられる均等分担率Ｋ１（０＜Ｋ１≦１）を乗じ、その結果を出力する。

同様に、掛算部２５２および２５４は、それぞれ掛算部２４２および２４４における乗算結果に対して、均等分担率決定部２５０から与えられる均等分担率Ｋ２（０＜Ｋ２≦１）を乗じ、その結果をそれぞれインバータ１制御系２２０およびインバータ２制御系２２２へ出力する。

均等分担率決定部２４０は、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、均等分担率Ｋ１を決定するブロックであり、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２をパラメータとして規定された均等分担率Ｋ１のマップを格納する。

図１２は、均等分担率決定部２４０に格納されるマップを示す模式図である。
図１２を参照して、均等分担率決定部２４０のマップには、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２のうち低い方のＳＯＣの大きさの区分毎に、ＳＯＣ１とＳＯＣ２との偏差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）に対応付けて均等分担率Ｋ１が規定される。図１２には、一例として、ＳＯＣの大きさの区分を３分類した場合を示す。

図１２に示すように、ＳＯＣ１とＳＯＣ２との偏差が大きくなるにつれて、言い換えれば、蓄電部６−１，６−２の内部抵抗値の偏差が大きくなるにつれて、均等分担率Ｋ１は小さくなる。これは、ＳＯＣ１とＳＯＣ２との偏差が大きくなるにつれて、蓄電部６−１，６−２の各々が分担する電力の不均衡の度合が大きくなるため、許容される電力範囲が実質的に縮小することを意味する。

再度、図１１を参照して、均等分担率決定部２５０は、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、均等分担率Ｋ２を決定するブロックであり、温度Ｔｂ１，Ｔｂ２をパラメータとして規定された均等分担率Ｋ２のマップを格納する。

図１３は、均等分担率決定部２５０に格納されるマップを示す模式図である。
図１３を参照して、均等分担率決定部２５０のマップには、温度Ｔｂ１，Ｔｂ２のうち低い方の温度区分毎に、温度Ｔｂ１と温度Ｔｂ２との偏差（Ｔｂ１−Ｔｂ２）に対応付けて均等分担率Ｋ２が規定される。図１３には、一例として、温度Ｔｂの大きさの区分を３分類した場合を示す。

図１３に示すように、温度Ｔｂ１と温度Ｔｂ２との偏差が大きくなるにつれて、言い換えれば、蓄電部６−１，６−２の内部抵抗値の偏差が大きくなるにつれて、均等分担率Ｋ２は小さくなる。これは、図１２に示す均等分担率Ｋ１と同様に、温度Ｔｂ１と温度Ｔｂ２との偏差が大きくなるにつれて、蓄電部６−１，６−２の各々が分担する電力の不均衡の度合が大きくなるため、許容される電力範囲が実質的に縮小することを意味する。

なお、図１０、図１２および図１３では、説明の便宜上、蓄電部６−１，６−２における満充電容量は互いに同一である場合を例示するが、この場合に限られることはない。すなわち、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２および温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に加えて、蓄電部６−１，６−２の基準状態の内部抵抗値を考慮して均等分担率のマップを生成することで、満充電容量が異なる場合であっても適用できる。このように満充電容量が異なる場合には、均等分担率が「１．０」となる位置がいずれかの方向にシフトし、もしくは特性曲線が対称的にはならないことがある。なお、このようなマップは、実験的に取得されてもよい。

再度、図１１を参照して、負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊は、それぞれ掛算部２４２，２４４および掛算部２５２，２５４で均等分担率Ｋ１およびＫ２が乗じられて、インバータ１制御系２２０およびインバータ２制御系２２２へ与えられる。そして、インバータ１制御系２２０およびインバータ２制御系２２２は、それぞれインバータ３０−１および３０−２が主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受される電力がそれぞれ負荷電力目標値Ｋ１・Ｋ２・Ｐｃ１^＊およびＫ１・Ｋ２・Ｐｃ２^＊となるように、スイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。

一方、本実施の形態２に従う駆動力発生システムでは、各蓄電部で分担可能な電力を考慮して負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊が制限されるので、コンバータ８が蓄電部６−１，６−２と主母線ＭＬとの間で授受される電力を制御しなくてもよい。そのため、コンバータ８は、電圧制御モードに従って電圧変換動作を実行する。このコンバータ８の電圧変換動作を制御するために、電圧目標値決定部２３４がモータジェネレータ３４−１，３４−２の回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を参照して電圧目標値Ｖｈ^＊を決定し、コンバータ制御系２３６へ与える。

図１４は、コンバータ制御系２３６のより詳細な制御構造を示すブロック図である。
図１４を参照して、コンバータ制御系２３６は、図８に示すコンバータ１制御系２３０と同様の構成であり、減算部３０２と、ＰＩ制御部３０４と、変調部３０６とを含む。

コンバータ制御系２３６では、減算部３０２において所定の電圧目標値Ｖｈ^＊に対する実測された電圧値Ｖｈの偏差ΔＶｈが算出され、ＰＩ制御部３０４へ出力される。そして、ＰＩ制御部３０４が所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って偏差ΔＶｈに対するＰＩ出力値を算出し、変調部３０６でＰＩ出力値に応じたスイッチング指令ＰＷＣが生成される。

その他については、本実施の形態１に従う駆動力発生システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

なお、図１１に示すブロック図では、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に依存して定められる均等分担率Ｋ１と、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に依存する均等分担率Ｋ２とを用いる構成について説明したが、均等分担率Ｋ１およびＫ２のうち、いずれか一方のみを用いるようにしてもよい。

以上の処理をまとめると、次のような処理フローとなる。
図１５は、この発明の実施の形態２に従う駆動力発生システムの制御方法に係るフローチャートである。なお、図１５に示すフローチャートは、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａおよび電池ＥＣＵ４において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。

図１５を参照して、電池ＥＣＵ４は、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２および電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２を取得する（ステップＳ２００）。そして、電池ＥＣＵ４は、温度Ｔｂ１，Ｔｂ２、電圧値Ｖｂ１，Ｖｂ２および電流値Ｉｂ１，Ｉｂ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する（ステップＳ２０２）。さらに、電池ＥＣＵ４は、算出されたＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、蓄電部６−１，６−２における充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２を決定する（ステップＳ２０４）。これらの算出されたＳＯＣ１，ＳＯＣ２、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、電池ＥＣＵ４からＨＶ−ＥＣＵ２Ａへ伝送される。

ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、充電許容電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２および放電許容電力Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２をそれぞれ合計して充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを算出する（ステップＳ２０６）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔを超過しないように、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受されるべき負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊を決定する（ステップＳ２０８）。

続いて、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、蓄電部６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、均等分担率Ｋ１を決定する（ステップＳ２１０）。また、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、蓄電部６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて、均等分担率Ｋ２を決定する（ステップＳ２１２）。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、ステップＳ２０８で決定された負荷電力目標値Ｐｃ１^＊およびＰｃ２^＊に対して、均等分担率Ｋ１，Ｋ２を乗じて、制限後の負荷電力目標値を算出する（ステップＳ２１４）。

また、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、モータジェネレータ３４−１，３４−２の回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を参照して電圧目標値Ｖｈ^＊を決定する（ステップＳ２１６）。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、主母線ＭＬとモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受される電力がそれぞれ制限後の負荷電力目標値Ｋ１・Ｋ２・Ｐｃ１^＊およびＫ１・Ｋ２・Ｐｃ２^＊となるように、インバータ３０−１および３０−２に対するスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する（ステップＳ２１８）。また、ＨＶ−ＥＣＵ２Ａは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間に生じる電圧値Ｖｈが所定の電圧目標値Ｖｈ^＊となるように、コンバータ８に対するスイッチング指令ＰＷＣを生成する（ステップＳ２２０）。

以上の処理は、車両１００ＡがＩＧＯＮ（イグニッションオン）状態である限り、繰返し実行される。

この発明の実施の形態２によれば、複数の蓄電部の各々における充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔが予め決定された上で、各蓄電部の充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔをそれぞれ合計した充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔが算出される。そして、この算出された充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔの範囲内で、主母線ＭＬとモータジェネレータとの間で授受されるべき負荷電力目標値が決定される。

さらに、複数の蓄電部の内部抵抗値に応じた均等分担率によって制限された負荷電力目標値を用いて、各インバータの電力制御が実行される。この均等分担率は、複数の蓄電部の各々が対応の充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔを超えないように定められるため、単一のコンバータに複数の蓄電部が接続された構成であっても、各蓄電部の電力供給または電力回生の許容能力を超える電力が流れることを抑制できる。

したがって、複数の蓄電部と一対一で対応する複数のコンバータを配置する構成に比較して、スペース的およびコスト的なメリットを得ることができるとともに、複数の蓄電部を保護するためのシステム全体としての電力マネジメントが可能となる。

なお、上述の本実施の形態１および２では、２個の蓄電部を備える駆動力発生システムについて例示したが、３個以上の蓄電部を備える構成であってもよい。すなわち、充電許容電力合計値ΣＷｉｎおよび放電許容電力合計値ΣＷｏｕｔの算出にあたっては、すべての蓄電部の充電許容電力Ｗｉｎおよび放電許容電力Ｗｏｕｔの合算すればよい。なお、コンバータが蓄電部と同数（３個以上）存在する場合であっても、いずれか１個のコンバータを「電圧制御モード」に従って電圧変換動作を実行させるとともに、残余のコンバータを「電力制御モード」に従って電圧変換動作を実行させればよい。

また、上述の本実施の形態１および２では、２個のモータジェネレータを備える、いわゆるパラレル／シリアル方式のハイブリッド車両の構成について例示したが、本願発明は、複数の蓄電部を備える構成であれば、モータジェネレータ（回転電機）の個数および構成については問わない。すなわち、モータジェネレータを１個だけ搭載するパラレル型もしくはシリアル型のハイブリッド車両にも適用可能である。

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、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。

この発明の実施の形態１に従う駆動力発生システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。 電池ＥＣＵの制御構造の要部を示すブロック図である。 ＨＶ−ＥＣＵの制御構造の要部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に従う駆動力発生システムの制御方法に係るフローチャートである。 インバータの概略構成図である。 コンバータ１制御系のより詳細な制御構造を示すブロック図である。 コンバータの概略構成図である。 コンバータ１制御系およびコンバータ２制御系のより詳細な制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に従う駆動力発生システムを備える車両の要部を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態に従う駆動力発生システムにおける蓄電部の電力分担比率を示す模式図である。 ＨＶ−ＥＣＵの制御構造の要部を示すブロック図である。 均等分担率決定部に格納されるマップを示す模式図である。 均等分担率決定部に格納されるマップを示す模式図である。 コンバータ制御系のより詳細な制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に従う駆動力発生システムの制御方法に係るフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン、２，２Ａ ＨＶ−ＥＣＵ、３ 制御線、４ 電池ＥＣＵ、６−１，６−２ 蓄電部、８，８−１，８−２ コンバータ（ＣＯＮＶ１，ＣＯＮＶ２）、８Ａ，８Ｂ 昇降圧チョッパ回路、１０−１，１０−２，４０ 電流検出部、１２−１，１２−２ 電圧検出部、１４−１，１４−２ 温度検出部、１８ 電圧検出部、３０−１，３０−２ インバータ（ＩＮＶ１，ＩＮＶ２）、３２−１，３２−２ 回転数検出部、３４−１，３４−２ モータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）、３６ 動力分割機構、３８ 駆動輪、１００，１００Ａ 車両、２００ 電力目標値決定部、２０２ 電力目標値監視部、２０４，２１２，２１４，２２４ 総和部、２０６，３０２，３１２，３５４，３６４ 減算部、２０８ 加算部、２１０ 電力制限部、２２０，２３０ インバータ１制御系、２２２，２３２ インバータ２制御系、２２６ 供給電力分配部、２３４ 電圧目標値決定部、２３６ コンバータ制御系、２４０，２５０ 均等分担率決定部、２４２，２４４，２５２，２５４，３００ 掛算部、３０４，３１４，３５６，３６６ ＰＩ制御部、３０６，３１６，３６２ 変調部、３５２ ｄ−ｑ目標値生成部、３５８ 回転座標逆変換部、３６０ 回転座標変換部、４０２，４０６ ＳＯＣ算出部、４０４，４０８ 許容電力決定部、Ｃ，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ ダイオード、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ１Ｂ，ＬＮ１Ｃ 配線、ＭＬ 主母線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ 接続点、ＮＬ１，ＮＬ２ 負線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正線、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ トランジスタ。

Claims (10)

1. 電力線と、
   前記電力線に対して並列接続された複数の蓄電部と、
   電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機と、
   前記電力線と前記回転電機との間に接続され、前記回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう電力変換部と、
   前記複数の蓄電部の各々の充電状態に基づいて、前記複数の蓄電部の各々における充電または放電についての許容電力を決定する許容電力決定手段と、
   走行状況に応じて、前記複数の蓄電部の各々における前記許容電力を合計した許容電力合計値の範囲内で、前記電力線と前記回転電機との間で授受されるべき電力目標値を決定する電力目標値決定手段とを備え、
   前記電力変換部は、前記電力線と前記回転電機との間で授受される電力が前記電力目標値となるように電力変換動作を実行する、駆動力発生システム。
2. 前記電力線と前記複数の蓄電部のうち対応する蓄電部との間にそれぞれ配置された複数の電圧変換部をさらに備え、
   前記複数の電圧変換部のいずれか１つは、前記電力線の電圧を所定の電圧目標値とするための第１制御モードに従って電圧変換動作を実行し、
   前記複数の電圧変換部の残余の各々は、対応の前記蓄電部と前記電力線との間で授受される電力を対応の分担電力目標値とするための第２制御モードに従って電圧変換動作を実行する、請求項１に記載の駆動力発生システム。
3. 前記複数の蓄電部の各々が分担すべき電力が対応の前記許容電力を超過しないように、前記電力目標値に応じて前記複数の電圧変換部の残余の各々についての前記分担電力目標値を決定する分配手段をさらに備える、請求項２に記載の駆動力発生システム。
4. 前記電力線と前記複数の蓄電部との間に配置された単一の電圧変換部をさらに備え、
   前記電力目標値決定手段は、前記許容電力合計値に前記複数の蓄電部の内部抵抗値に応じた均等分担率を乗じた値を超過しないように、前記電力目標値を決定する、請求項１に記載の駆動力発生システム。
5. 前記均等分担率は、前記複数の蓄電部の充電状態に依存して定められる、請求項４に記載の駆動力発生システム。
6. 前記均等分担率は、前記複数の蓄電部の温度に依存して定められる、請求項４または５に記載の駆動力発生システム。
7. 前記電圧変換部は、前記電力線の電圧を所定の電圧目標値とするための制御モードに従って電圧変換動作を実行する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の駆動力発生システム。
8. 前記駆動力発生システムは、
   複数の前記回転電機と、
   前記複数の回転電機にそれぞれ対応する複数の前記電力変換部とを備え、
   前記複数の電力変換部の各々は、前記電力線と前記複数の回転電機との間で授受される電力の合計値が前記電力目標値となるように電力変換動作を実行する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動力発生システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動力発生システムを備えた車両。
10. 駆動力発生システムの制御方法であって、
    前記駆動力発生システムは、
    電力線と、
    前記電力線に対して電気的に並列接続された複数の蓄電部と、
    電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機と、
    前記電力線と前記回転電機との間に接続され、前記回転電機と前記電力線との間で電力変換を行なう電力変換部とを備え、
    前記制御方法は、
    前記複数の蓄電部の各々の充電状態に基づいて、前記複数の蓄電部の各々における充電または放電についての許容電力を決定するステップと、
    走行状況に応じて、前記複数の蓄電部の各々における前記許容電力を合計した許容電力合計値の範囲内で、前記電力線と前記回転電機との間で授受されるべき電力目標値を決定するステップと、
    前記電力線と前記回転電機との間で授受される電力が前記電力目標値となるように前記電力変換部における電力変換動作を制御するステップとを含む、駆動力発生システムの制御方法。

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