JP5234179B2 - 電動車両の電源システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、複数の蓄電装置を備えた電源システムの充放電制御に関する。

環境にやさしい車両として、ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池自動車等の、電気エネルギによって走行可能な電動車両が開発され実用化されている。電動車両には、車両駆動力を発生する電動機と、電動機の駆動電力を蓄積する蓄電装置とが搭載される。

ハイブリッド車両では、車載の蓄電装置を車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によって充電する構成が提案されていることもあり、蓄電装置に蓄積された電力による走行距離を長くすることが求められている。なお、以下では、外部電源による車載蓄電装置の充電について、単に「外部充電」とも称する。

たとえば、特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）には、複数個の蓄電装置（バッテリ）を並列接続した電源システムが記載されている。特許文献１に記載の電源システムでは、蓄電装置（バッテリ）ごとに充放電調整機構としての電圧変換器（コンバータ）が設けられている。これに対して、特開２００８−１６７６２０号公報（特許文献２）には、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを搭載した車両において、主蓄電装置に対応するコンバータと、複数の副蓄電装置により共有されるコンバータとを設ける電源装置の構成が記載されている。この構成によれば、コンバータの数を抑制しつつ蓄電可能なエネルギ量を増やすことができる。

特に、特許文献２に記載された構成では、複数の副蓄電装置のうちの１つが選択的にコンバータと接続されて、主蓄電装置および選択副蓄電装置によって、車両駆動用電動機の駆動電力が供給される。この電源装置では、蓄電装置の残容量を示すＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて、電力の供給が制御される。具体的には、使用中の副蓄電装置のＳＯＣが低下すると、新たな副蓄電装置がコンバータに接続される。複数個の副蓄電装置を順次使用することによって、車両に蓄えられた電気エネルギによる走行距離（ＥＶ（Electric Vehicle）走行距離）を延ばすことが可能になる。

特開２００８−１０９８４０号公報 特開２００８−１６７６２０号公報

特許文献２に記載された電源システムでは、使用中の副蓄電装置のＳＯＣが低下したときには、その副蓄電装置がコンバータから電気的に切離される。しかしながら、副蓄電装置の自己放電等により、副蓄電装置のＳＯＣは、その副蓄電装置がコンバータから切離された後も下がり続ける可能性がある。副蓄電装置が充電されない場合には、副蓄電装置の放電が継続されることによって副蓄電装置が過放電状態となるおそれがある。

本発明は、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、本発明の目的は、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを備えた電源システムを搭載する電動車両において、複数の副蓄電装置の各々の過放電を回避することである。

本発明のある局面に従う電動車両の電源システムは、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムであって、再充電可能に構成された主蓄電装置と、第１および第２の電圧変換器と、互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置と、接続部と、充電部と、複数の検出部と、充電状態算出部と、選択部と、走行モード制御部と、接続制御部とを備える。第１の電圧変換器は、電動機および発電機構に電気的に接続された給電ラインと、主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成される。第２の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの１つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成される。接続部は、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間に設けられ、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成される。充電部は、電動車両の外部の電源によって主蓄電装置および各複数の副蓄電装置を充電するように構成される。複数の検出部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の状態をそれぞれ検出するように構成される。充電状態算出部は、複数の検出部の各々の検出結果に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各々の残容量推定値を算出するように構成される。選択部は、複数の副蓄電装置のいずれかの残容量推定値が所定値を下回る場合に、複数の副蓄電装置の中から、充電対象として、所定値を下回る残容量推定値を有する１つの副蓄電装置を選択する。走行モード制御部は、電動車両に蓄えられた電気エネルギを使用して走行する第１のモードと、発電機構を用いて電気エネルギを一定範囲内に維持する第２のモードとを有する。走行モード制御部は、充電対象が選択された場合に、第２のモードを選択する。接続制御部は、充電対象が選択された場合に、充電対象が第２の電圧変換器に接続されるよう接続部を制御する。

好ましくは、複数の検出部の各々は、対応する蓄電装置から電力を受けるとともに、対応する蓄電装置の状態を検出する。

好ましくは、電源システムは、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各々の残容量の制御目標を設定するように構成された制御目標設定部をさらに備える。所定値は、複数の副蓄電装置の各々の制御目標よりも小さく、かつ、複数の副蓄電装置の各々の過放電状態に対応する残容量の値よりも大きい。走行モード制御部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は、第１のモードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２のモードを選択する。接続制御部は、第１のモードにおいて、複数の副蓄電装置の中から順次選択された１つの副蓄電装置を第２の電圧変換器に接続する一方、第１のモードから第２のモードへの切換えに応じて、複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離す。

好ましくは、制御目標設定部は、充電対象が第２の電圧変換器に接続された場合には、充電対象の残容量の制御目標を、第１のモードにおける複数の副蓄電装置の各々の制御目標よりも高くする。

好ましくは、選択部は、電動車両の走行が終了した時に、充電対象を選択する。
本発明の他の局面に従う電動車両の電源システムの制御方法は、動力源としての電動機と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法である。電源システムは、再充電可能に構成された主蓄電装置と、第１および第２の電圧変換器と、互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置と、接続部と、充電部と、複数の検出部とを備える。第１の電圧変換器は、電動機および発電機構に電気的に接続された給電ラインと、主蓄電装置との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成される。第２の電圧変換器は、複数の副蓄電装置と給電ラインとの間に設けられ、複数の副蓄電装置のうちの１つと給電ラインの間で双方向の電圧変換を行なうように構成される。接続部は、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間に設けられ、複数の副蓄電装置と第２の電圧変換器との間の接続および切離を制御するように構成される。充電部は、電動車両の外部の電源によって主蓄電装置および各複数の副蓄電装置を充電するように構成される。複数の検出部は、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の状態をそれぞれ検出するように構成される。制御方法は、複数の検出部の各々の検出結果に基づいて、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の各々の残容量推定値を算出するステップと、複数の副蓄電装置のいずれかの残容量推定値が所定値を下回る場合に、複数の副蓄電装置の中から、充電対象として、所定値を下回る残容量推定値を有する１つの副蓄電装置を選択するステップと、電動車両に蓄えられた電気エネルギを使用して走行する第１のモードと、発電機構を用いて電気エネルギを一定範囲内に維持する第２のモードとのうちの一方のモードを選択するステップとを備える。一方のモードを選択するステップは、充電対象が選択された場合に、第２のモードを選択する。制御方法は、充電対象が選択された場合に、充電対象が第２の電圧変換器に接続されるよう接続部を制御するステップをさらに備える。

好ましくは、複数の検出部の各々は、対応する蓄電装置から電力を受けるとともに、対応する蓄電装置の状態を検出する。

好ましくは、所定値は、複数の副蓄電装置の各々の制御目標よりも小さく、かつ、複数の副蓄電装置の各々の過放電状態に対応する残容量の値よりも大きい。一方のモードを選択するステップは、主蓄電装置および複数の副蓄電装置の残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下するまでの間は、第１のモードを選択する一方で、残容量推定値の全てがそれぞれの制御目標まで低下した後は第２のモードを選択する。制御方法は、第１のモードにおいて、複数の副蓄電装置の中から順次選択された１つの副蓄電装置を第２の電圧変換器に接続するステップと、第１のモードから第２のモードへの切換えに応じて、複数の副蓄電装置の各々を第２の電圧変換器から切離すステップとをさらに備える。

好ましくは、充電対象の残容量の制御目標は、第１のモードにおける複数の副蓄電装置の各々の制御目標よりも高い。

好ましくは、１つの副蓄電装置を選択するステップは、電動車両の走行が終了した時に充電対象を選択する。

本発明によれば、主蓄電装置と複数の副蓄電装置とを備えた電源システムを搭載する電動車両において、複数の副蓄電装置の過放電を回避することができる。

本発明の実施の形態による電源システムを備えた電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示した第１および第２コンバータ１２−１，１２−２の構成を示す回路図である。 本実施の形態による電動車両の電源システムにおける蓄電装置の使用態様の一例を示す概念図である。 ＨＶ走行モードにおける副蓄電装置の充電を説明する概念図である。 蓄電装置の選択および走行モードの選択のためのＥＣＵの制御構成を説明する機能ブロック図である。 走行モードおよび電動車両の走行時に使用される蓄電装置を選択するための処理を説明するフローチャートである。 車両の走行時における副蓄電装置の接続制御処理を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお以下図中の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。

図１は、本発明の実施の形態による電源システムを備えた電動車両の代表例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部２とを備える。駆動力発生部２は、第１インバータ３０−１と、第２インバータ３０−２と、第１ＭＧ（Motor-Generator）３２−１と、第２ＭＧ３２−２と、動力分割装置３４と、エンジン３６と、駆動輪３８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０とを含む。

第１ＭＧ３２−１、第２ＭＧ３２−２およびエンジン３６は、動力分割装置３４に連結される。そして、このハイブリッド車両１００は、エンジン３６および第２ＭＧ３２−２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン３６が発生する動力は、動力分割装置３４によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪３８へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ３２−１へ伝達される経路である。

第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の各々は、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を備える三相交流回転電機により構成される。第１ＭＧ３２−１は、動力分割装置３４によって分割されたエンジン３６の動力を用いて発電する。たとえば、電源システム１に含まれる蓄電装置（後述）のＳＯＣが低下すると、エンジン３６が始動して第１ＭＧ３２−１により発電が行なわれ、その発電された電力が電源システム１へ供給される。すなわち、ハイブリッド車両１００において、第１ＭＧ３２−１は、「発電機構」を構成する。

なお、本実施形態では、ＳＯＣは、蓄電装置の満充電時の容量に対する現在の残容量を百分率で示したものである。

第２ＭＧ３２−２は、電源システム１から供給される電力および第１ＭＧ３２−１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３２−２の駆動力は、駆動輪３８に伝達される。車両の制動時には、駆動輪３８により第２ＭＧ３２−２が駆動されて、第２ＭＧ３２−２は発電機として作動する。これにより、第２ＭＧ３２−２は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、第２ＭＧ３２−２により発電された電力は、電源システム１へ供給される。

動力分割装置３４は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン３６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ３２−１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３２−２の回転軸に連結される。

第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬに接続される。そして、第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２は、電源システム１から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２へ出力する。また、第１インバータ３０−１は、第１ＭＧ３２−１が発電する交流電力を直流電力に変換する。第２インバータ３０−２は、第２ＭＧ３２−２が発電する交流電力を直流電力に変換する。第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２からの直流電力は、回生電力として電源システム１に出力される。

第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２の各々は、複数の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」と称する）によって構成された一般的な三相インバータの回路構成を有する。各インバータは、ＥＣＵ４０からの駆動信号に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のＭＧを駆動する。

ＥＣＵ４０は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、電源システム１への要求パワーＰｓを算出する。ＥＣＵ４０は、その算出された要求パワーＰｓに基づいて第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２のトルク目標値および回転数目標値を算出する。ＥＣＵ４０は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の発生トルクおよび回転数が目標値となるように第１インバータ３０−１および第２インバータ３０−２を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、算出した要求パワーＰｓを電源システム１のＥＣＵ２２（後述）へ出力する。要求パワーＰｓが正値のときは、電源システム１から駆動力発生部２へ電力が供給される。一方、要求パワーＰｓが負値のときは、駆動力発生部２から電源システム１へ、蓄電装置の充電電力が供給される。

電源システム１は、第１蓄電装置１０−１と、第２蓄電装置１０−２と、第３蓄電装置１０−３と、第１コンバータ１２−１と、第２コンバータ１２−２と、接続部１８と、給電ラインＭＰＬと、接地ラインＭＮＬと、平滑コンデンサＣとを含む。電源システム１は、さらに、電源システム１の動作を制御するＥＣＵ２２と、監視ユニット５−１〜５−３と、電圧センサ２０と、外部充電に用いられる充電器２６と、車両インレット２７とを含む。

上記ＥＣＵ２２および４０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサおよび各監視ユニットによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

第１蓄電装置１０−１、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３の各々は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池や、大容量のキャパシタ等により構成される。第１蓄電装置１０−１は、第１コンバータ１２−１に接続される。第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３は、接続部１８を介して、第２コンバータ１２−２に接続される。

接続部１８は、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に設けられる。接続部１８は、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２を含む。開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の各々は、代表的には、電磁リレーにより構成される。

開閉器ＲＹ１は、第２蓄電装置１０−２と第２コンバータ１２−２との間に配設される。開閉器ＲＹ２は、第３蓄電装置１０−３と第２コンバータ１２−２との間に配設される。開閉器ＲＹ１，ＲＹ２のオン／オフは、ＥＣＵ２２からの制御信号ＳＷによって制御される。

以下では、電源システム１の作動時には常時使用される第１蓄電装置１０−１について「主蓄電装置」とも称し、電源システム１から切離され得る、第２蓄電装置１０−２および第３蓄電装置１０−３については「副蓄電装置」とも称する。さらに、蓄電装置１０−１〜１０−３を総称する場合には、単に「蓄電装置」と表記する。

第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２は、互いに並列して給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬに接続される。第１コンバータ１２−１は、ＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、主蓄電装置１０−１と給電ラインＭＰＬとの間で双方向の電圧変換を行なう。

第２コンバータ１２−２は、ＥＣＵ２２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、接続部１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続される１つの副蓄電装置（副蓄電装置１０−２または副蓄電装置１０−３）と給電ラインＭＰＬとの間で双方向の電圧変換を行なう。なお、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータから切離される場合には、第２コンバータ１２−２の動作は停止される。

平滑コンデンサＣは、給電ラインＭＰＬと接地ラインＭＮＬとの間に接続され、給電ラインＭＰＬ上の直流電圧の高周波成分を低減する。電圧センサ２０は、給電ラインＭＰＬと接地ラインＭＮＬとの間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をＥＣＵ２２へ出力する。

監視ユニット５−１は、主蓄電装置１０−１に蓄えられた電力の一部を使用することにより、主蓄電装置１０−１の状態を検出する。具体的には、監視ユニット５−１は、主蓄電装置１０−１の温度Ｔｂ１、電圧Ｖｂ１および主蓄電装置１０−１に対して入出力される電流Ｉｂ１を検出する。監視ユニット５−１は、温度Ｔｂ１、電圧Ｖｂ１および電流Ｉｂ１の各値を検出値としてＥＣＵ２２に出力する。

監視ユニット５−２は、副蓄電装置１０−２に蓄えられた電力の一部を使用することにより、副蓄電装置１０−２の状態を検出する。具体的には、監視ユニット５−２は、副蓄電装置１０−２の温度Ｔｂ２、電圧Ｖｂ２および副蓄電装置１０−２に対して入出力される電流Ｉｂ２を検出する。監視ユニット５−２は、温度Ｔｂ２、電圧Ｖｂ２および電流Ｉｂ２の各値を検出値としてＥＣＵ２２に出力する。

監視ユニット５−３は、副蓄電装置１０−３に蓄えられた電力の一部を使用することにより、副蓄電装置１０−３の状態を検出する。具体的には、監視ユニット５−３は、蓄電装置１０−３の温度Ｔｂ３、電圧Ｖｂ３および副蓄電装置１０−３に対して入出力される電流Ｉｂ３を検出する。監視ユニット５−３は、温度Ｔｂ３、電圧Ｖｂ３および電流Ｉｂ３の各値を検出値としてＥＣＵ２２に出力する。監視ユニット５−１〜５−３の各々は、たとえば半導体集積回路である。

ＥＣＵ２２は、制御信号ＳＷを生成して接続部１８へ出力する。上述のように、制御信号ＳＷは、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の一方をオンするように、あるいは、開閉器ＲＹ１，ＲＹ２の各々をオフするように設定される。

ＥＣＵ２２は、監視ユニット５−１〜５−３、電圧センサ２０からの各検出値、およびＥＣＵ４０からの要求パワーＰｓに基づいて、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。ＥＣＵ２２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へそれぞれ出力して、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２を制御する。

ＥＣＵ２２は、さらに、ハイブリッド車両１００の走行モードを制御する。具体的には、ＥＣＵ２２は、後述の充電器２６により各蓄電装置の充電が行なわれると、初期の走行モードをＥＶモードに設定する。ＥＶモードとは、各蓄電装置のＳＯＣを維持することなくその蓄電電力を主に用いてハイブリッド車両１００が走行するためのモードである。ＥＶモードによる車両走行において、各蓄電装置のＳＯＣが対応する制御目標値まで低下した場合、ＥＣＵ２２は、走行モードを、ＥＶモードからＨＶモードへと変更する。ＨＶモードとは、各蓄電装置のＳＯＣを維持しつつハイブリッド車両１００が走行するためのモードである。

ＥＶモードでは、ハイブリッド車両１００全体で、使用される蓄電装置の放電可能電力を超える出力パワーが要求されない限り、ハイブリッド車両１００は、エンジン３６を停止して第２ＭＧ３２−２の出力により走行する。このため、使用される蓄電装置のＳＯＣは次第に低下する。一方、ＨＶモードでは、エンジン３６が適宜動作することにより第１ＭＧ３２−１が発電するので、各蓄電装置のＳＯＣは一定範囲内に維持される。この「一定範囲」とは、たとえば走行モードがＥＶモードからＨＶモードに切り換わるときのＳＯＣのしきい値を中心とする所定の範囲である。

さらに、ＥＣＵ２２は、蓄電装置の充放電を制御する。ＥＣＵ２２は、主蓄電装置１０−１と、接続部１８によって第２コンバータ１２−２に電気的に接続された副蓄電装置（以下、「選択副蓄電装置」とも称する）との間の充放電電力の分配比を示す電力分配比を算出する。なお、ＥＣＵ２２は、ＥＶモードにおいて用いられる電力分配比とＨＶモードにおいて用いられる電力分配比とを互いに区別して算出する。

さらに、ＥＣＵ２２は、電圧Ｖｈを所定の目標電圧に調整するように第１コンバータ１２−１を制御する。ＥＣＵ２２は、選択副蓄電装置の充放電電流が目標量と一致するように第２コンバータ１２−２を制御する。この結果、選択副蓄電装置の充放電電力が制御される。主蓄電装置１０−１の充放電電力は、電源システム１全体での充放電電力（要求パワーＰｓ）から選択副蓄電装置の充放電電力を引いたものである。算出された電力分配比に従って第２コンバータ１２−２による電流制御の目標値を設定することにより、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置の間の電力分配比を制御することが可能となる。

各蓄電装置を外部電源により充電するために、充電器２６および車両インレット２７がハイブリッド車両１００に設けられる。充電器２６は、外部電源２８からの電力を用いて各蓄電装置を充電する。充電器２６は、たとえば、第２コンバータ１２−２と接続部１８との間に接続されて、車両インレット２７から入力される電力（たとえば交流電力）を、蓄電装置の充電のための電力（直流電力）に変換する。さらに充電器は、変換された電力を第２コンバータ１２−２と接続部１８との間の電力線へ出力する。

充電器２６により主蓄電装置１０−１の充電が行なわれるときは、第１および第２コンバータ１２−１，１２−２が適宜駆動される。具体的には、充電器２６からの電力は、第２コンバータ１２−２、給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬおよび第１コンバータ１２−１をこの順に経由して主蓄電装置１０−１に供給される。さらに、開閉器ＲＹ１がオンすることにより、充電器２６からの電力は副蓄電装置１０−２に供給される。さらに、開閉器ＲＹ２がオンすることにより、充電器２６からの電力は、副蓄電装置１０−３に供給される。

外部電源により蓄電装置を充電するための構成は、図１に示す構成に限定されるものではない。たとえば、第１ＭＧ３２−１のステータコイルの中性点と第２ＭＧ３２−２のステータコイルの中性点とが交流電源に接続可能なようにハイブリッド車両１００が構成されてもよい。この構成によれば、インバータ３０−１，３０−２による交流−直流変換によって各蓄電装置を充電するための電力を生成することができる。あるいは、車両と外部電源との電磁的結合を利用する非接触充電方式に従った構成をハイブリッド車両１００に適用してもよい。具体的には外部電源側に一次コイルが設けられて、車両側（車両インレット２７）に二次コイルが設けられる。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することによって、車両は、外部電源に接触しなくともその外部電源から電力を受けることが可能となる。

ＥＣＵ２２は、図１に示す車両システムを起動するための信号ＩＧの状態がオフ状態からオン状態に遷移したときに、電源システム１を起動する。これにより車両は、走行を開始可能な状態となる。たとえばユーザが図示しないアクセルペダルを踏むと車両が走行を開始する。一方、信号ＩＧの状態がオン状態からオフ状態に遷移したときに、ＥＣＵ２２は、次回の車両の走行における走行モードを設定するとともに、その走行に使用される少なくとも１つの蓄電装置を主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３の中から選択する。

図２は、図１に示した第１および第２コンバータ１２−１，１２−２の構成を示す回路図である。各コンバータの構成および動作は同様であるので、第１コンバータ１２−１の構成および動作について代表的に説明する。

図２を参照して、第１コンバータ１２−１は、チョッパ回路４２−１と、電源ラインＬＮ１Ａと、接地ラインＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ１とを含む。チョッパ回路４２−１は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。本実施例では、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」と称する）として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を例示する。なお電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは電力用バイポーラトランジスタ等をスイッチング素子として用いることも可能である。

電源ラインＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が給電ラインＭＰＬに接続される。接地ラインＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が接地ラインＭＮＬに接続される。

スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、接地ラインＬＮ１Ｃと電源ラインＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが接地ラインＬＮ１Ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが電源ラインＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードと配線ＬＮ１Ｂとの間に接続される。

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと接地ラインＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび接地ラインＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

チョッパ回路４２−１は、ＥＣＵ２２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、主蓄電装置１０−１（図１）と給電ラインＭＰＬおよび接地ラインＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ｂとを含む。基本的には、一定のデューティサイクル（オン期間およびオフ期間の和）内で、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、デッドタイム期間を除いて相補的にオン／オフ制御される。

ＥＣＵ２２は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティ比（オン／オフ期間比率）を制御する。スイッチング素子Ｑ１Ａのオンデューティが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると、蓄電装置１０−１からインダクタＬ１に流れるポンプ電流量が増大することによって、インダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギが大きくなる。スイッチング素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１からダイオードＤ１Ｂを介して給電ラインＭＰＬに電流が流れる。インダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギが大きいため、このときの電流量は大きくなる。したがって給電ラインＭＰＬの電圧が上昇する。

一方、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオンデューティが大きくなるようにスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂが制御されると、給電ラインＭＰＬからスイッチング素子Ｑ１ＢおよびインダクタＬ１を介して蓄電装置１０−１へ電流が流れる。このときの電流量が増大することによって、給電ラインＭＰＬの電圧が下降する。

このように、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのデューティ比を制御することによって、コンバータ１２−１,１２−２は、給電ラインＭＰＬの電圧、あるいは、蓄電装置１０−１および給電ラインＭＰＬの間で入出力される電流（電力）の方向および電流量（電力量）を制御することができる。

また、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ｂがオン状態に固定され、かつ下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ａがオフ状態に固定された場合には、給電ラインＭＰＬの電圧が蓄電装置１０−１の出力電圧に実質的に等しくなる。このようにコンバータ１２−１が制御された場合には、スイッチング素子Ｑ１ＡおよびＱ１Ｂのオン／オフによる電力損失が発生しない。よってコンバータの効率、ひいては、ハイブリッド車両１００の燃費が相対的に向上する。

ここで、図１および図２より、接続部１８によって副蓄電装置１０−２または１０−３が第２コンバータ１２−２と接続されている場合には、第２コンバータ１２−２の上アームのダイオード素子（Ｄ１Ｂ）によって主蓄電装置１０−１と選択副蓄電装置（１０−２または１０−３）とが短絡することを防ぐ必要がある。このため、給電ラインＭＰＬの電圧Ｖｈは、主蓄電装置１０−１および選択副蓄電装置の各出力電圧よりも高くする必要がある。

また、電圧Ｖｈの下限値は、ＭＧ３２−１，３２−２の制御の観点からも制約を受ける。具体的には、ＭＧ制御の観点からは、電圧Ｖｈは、ＭＧ３２−１，３２−２の誘起電圧よりも高くすることが好ましい。このため、実際には、電圧Ｖｈは、バッテリ制約からの下限値およびＭＧモータ制御からの下限値のいずれよりも高くなるように制御される。

したがって、副蓄電装置１０−２または１０−３が第２コンバータ１２−２と接続されている場合には、ＭＧ制御面からは電圧Ｖｈを低下可能であるケース、特に、コンバータ１２−１，１２−２での昇圧が不要となるケースであっても、バッテリ制約からの下限値を満たすために、コンバータ１２−１，１２−２を昇圧動作させることが必要となる。

副蓄電装置１０−２，１０−３の両方、すなわち全ての副蓄電装置の電力を使い切った後においても１つの副蓄電装置が第２コンバータ１２−２へ接続されたままである場合、電力バッファとして使用可能な蓄電装置の数は減らない。しかしその一方で、コンバータ１２−１，１２−２を昇圧モードで動作させ続けなければならないため、コンバータの損失を低減させることは容易ではない。

このため、各副蓄電装置の使用が完了した後（すなわちＨＶモード）では、接続部１８の各開閉器ＲＹ１，ＲＹ２をオフすることにより、全ての副蓄電装置を電源システムから電気的に切離すと、バッテリ制約面からの昇圧を不要とすることができる。この結果、第２コンバータ１２−２の動作を停止できるとともに、ＭＧ制御上、第１コンバータ１２−１の昇圧が不要となった場合には、コンバータ１２−１を電圧固定モード動作させることにより、コンバータ１２−１，１２−２での電力消費を抑制できる。

なお、蓄電装置の温度が極低温あるいは高温である場合、蓄電装置の入出力可能電量が低下する。このような状況においては、ＨＶモードが選択された場合であっても副蓄電装置１０−２または１０−３が第２コンバータ１２−２に接続される。これにより電力バッファとしての機能を確保することができる。

図３には、本実施の形態による電動車両の電源システムの基本的な使用パターンに従う蓄電装置の使用態様が示される。図３を参照して、主蓄電装置１０−１のＳＯＣの制御目標値（以下、「ＳＯＣ制御目標」とも呼ぶ）がＳＡに設定される。一方で、副蓄電装置１０−２，１０−３の各々のＳＯＣ制御目標はＳＢに設定される。なおＳＡ＞ＳＢである。

電動車両の走行開始前には、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３は外部電源により充電される。これにより、電動車両の走行開始時には、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３の各々のＳＯＣは初期値Ｓ０である。初期値Ｓ０はたとえば８０（％）である。

走行開始（時刻＝０）から、ハイブリッド車両１００は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２の電力を用いてＥＶモードで走行する。このとき、副蓄電装置１０−２の電力が主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用される。この結果、時刻ｔｃにおいて、副蓄電装置１０−２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は、制御目標ＳＢまで低下する。時刻ｔｃからは、副蓄電装置１０−２に代えて副蓄電装置１０−３が、選択副蓄電装置として第２コンバータ１２−２と接続される。

主蓄電装置１０−１のＳＯＣ（ＳＯＣ１）が時刻ｔｃにおいて所定値となるように、時刻ｔｃまでの主蓄電装置および選択副蓄電装置間の電力分配比が設定される。この所定値は、たとえば、初期値Ｓ０（時刻＝０における値）と、主蓄電装置１０−１の制御目標ＳＢとの中間値となる。

時刻ｔｃからは、ハイブリッド車両１００は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−３の電力を用いてＥＶモードで走行する。副蓄電装置１０−３の電力は主蓄電装置１０−１の電力よりも優先的に使用される。時刻ｔｃ以降では、ＳＯＣ１が制御目標ＳＡに達するときの時刻と、ＳＯＣ３が制御目標ＳＢに達する時刻とが同じになるように、電力分配比が設定される。この結果、時刻ｔｄにおいて、ＳＯＣ１が制御目標ＳＡに達するとともに、ＳＯＣ３が制御目標ＳＢに達する。したがって時刻ｔｄにおいて走行モードがＥＶモードからＨＶモードに切換わる。

ＨＶモードでは、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から電気的に切離される一方で、主蓄電装置１０−１が第１コンバータ１２−１に接続されたままとなる。ＨＶモードでは、ＳＯＣ１が制御目標ＳＡに維持されるようにハイブリッド車両１００が走行する。したがってＨＶモードでは、第２コンバータ１２−２を停止させることができるとともに第１コンバータ１２−１の上アームをオン状態に固定させることが可能となる。この結果、電源システム１の効率の向上を図ることができるのでＨＶモードでの燃費を向上できる。

副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から電気的に切離された後においても、監視ユニット５−２および５−３は副蓄電装置１０−２の状態および副蓄電装置１０−３の状態をそれぞれ検出する。監視ユニット５−２および５−３の動作のために副蓄電装置１０−２および１０−３は、監視ユニット５−２および５−３に電力をそれぞれ供給する。したがって副蓄電装置１０−２および１０−３の放電が継続される。さらに、副蓄電装置１０−２および１０−３の各々の自己放電が生じ得る。このため外部電源２８による副蓄電装置１０−２および１０−３の充電が長期間行なわれない場合には、副蓄電装置１０−２および１０−３が過放電状態になるおそれがある。図３に示したＳＣは、副蓄電装置１０−２（および１０−３）が過放電状態に達したときのＳＯＣを表わす。副蓄電装置１０−２（および１０−３）が第２コンバータ１２−２から電気的に切離された後、ＳＯＣ２（およびＳＯＣ３）はＳＣに次第に近づく。

そこで本実施の形態では、２つの副蓄電装置の少なくとも一方のＳＯＣが所定値Ｓ１を下回る場合には、その副蓄電装置が充電対象として選択される。充電対象は、接続部１８によって第２コンバータ１２−２に接続される。さらに走行モードとしてＨＶモードが選択される。なお、ＨＶモードにおける副蓄電装置（充電対象）のＳＯＣ制御目標は、主蓄電装置のＳＯＣの制御目標ＳＡと同じである。

ＥＣＵ２２は車両の走行の終了時に充電対象を選択するとともに、走行モードをＨＶモードに設定する。次回の走行においては、走行モードがＨＶモードに固定される。

ＨＶモードにおいては、エンジン３６が適宜動作することにより第１ＭＧ３２−１が発電する。第１ＭＧ３２−１が生成した電力が副蓄電装置（充電対象）に供給されることにより、その副蓄電装置が充電される。これによって副蓄電装置の過放電を防ぐことができる。

さらに、所定値Ｓ１は、副蓄電装置のＳＯＣ制御目標ＳＢと副蓄電装置の過放電状態に対応するＳＯＣとの間の値である。したがって、副蓄電装置が過放電状態に達する前に副蓄電装置が充電される可能性を高めることができる。

さらに、ＨＶモードにおける副蓄電装置（充電対象）のＳＯＣ制御目標ＳＡは、ＥＶモードからＨＶモードへの切換えのためのＳＯＣ制御目標（ＳＢ）よりも大きい。副蓄電装置（充電対象）が第２コンバータ１２−２に接続された時点において、充電対象のＳＯＣはＳＡより小さい。このため、第１ＭＧ３２−１が生成した電力は副蓄電装置に優先的に供給される。したがって、副蓄電装置が充電される可能性をより高めることができる。さらに充電対象のＳＯＣの制御目標をＳＢより高くすることによって、充電対象のＳＯＣの制御目標をＳＢに設定した場合に比較して、副蓄電装置に多くの電気エネルギが蓄積される。これにより副蓄電装置が過放電状態となる可能性を小さくすることができる。

図４は、ＨＶ走行モードにおける副蓄電装置の充電を説明する概念図である。図４は、副蓄電装置１０−２が充電対象として選択された場合を示すものである。図４を参照して、副蓄電装置１０−２のＳＯＣ、すなわちＳＯＣ２は所定値Ｓ１よりも低い。このため副蓄電装置１０−２が充電対象に選択されるとともに、ＨＶモードが選択される。車両の走行にともなって副蓄電装置１０−２が充電される。これにより副蓄電装置１０−２のＳＯＣは、制御目標ＳＡに近づくように上昇する。したがって副蓄電装置１０−２の過放電を回避できる。

なお、副蓄電装置１０−２のＳＯＣが制御目標ＳＡに達した後には、副蓄電装置１０−２のＳＯＣが制御目標ＳＡに保たれるように、副蓄電装置１０−２が充電あるいは放電される。また主蓄電装置１０−１のＳＯＣは、制御目標ＳＡに保たれるように制御される。

図５は、蓄電装置の選択および走行モードの選択のためのＥＣＵの制御構成を説明する機能ブロック図である。なお、図５に記載された各ブロックについては、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）をＥＣＵ２２内に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってＥＣＵ２２がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

図５を参照して、ＥＣＵ２２は、ＳＯＣ算出部５０と、判定部５２と、選択部５４と、走行モード制御部５６と、接続制御部５８と、電力分配比算出部６０と、指令生成部６４と、駆動信号生成部６６と、充電制御部６８とを含む。

ＳＯＣ算出部５０は、温度Ｔｂ１、電流Ｉｂ１、電圧Ｖｂ１の各検出値に基づいて、第１蓄電装置１０−１の残容量推定値であるＳＯＣ１を算出する。さらに、ＳＯＣ算出部５０は、温度Ｔｂ２、電流Ｉｂ２および電圧Ｖｂ２の各検出値に基づいて、第２蓄電装置１０−２の残容量推定値であるＳＯＣ２を算出する。さらに、ＳＯＣ算出部５０は、温度Ｔｂ３、電流Ｉｂ３および電圧Ｖｂ３の各検出値に基づいて、第３蓄電装置１０−３の残容量推定値であるＳＯＣ３を算出する。なお、ＳＯＣの算出手法については、種々の公知の手法を用いることができるので、ここでは詳細な説明は繰返さない。

判定部５２は、信号ＩＧの状態がオン状態からオフ状態に切り換わったとき、あるいは信号ＩＧの状態がオフ状態からオン状態に切り換わったときに、充電対象が副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれるか否かを判定する。具体的には、判定部５２は、ＳＯＣ算出部５０によって算出されたＳＯＣ２およびＳＯＣ３に基づいて、残容量推定値（ＳＯＣ）が所定値Ｓ１を下回る副蓄電装置が、副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれるか否かを判定する。

選択部５４は、判定部５２の判定結果およびＳＯＣ算出部５０によって算出されたＳＯＣ２およびＳＯＣ３に基づいて、残容量推定値（ＳＯＣ）が所定値Ｓ１を下回る副蓄電装置、すなわち充電対象を副蓄電装置１０−２および１０−３の中から選択する。判定部５２によって充電対象が副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれると判定された場合、選択部５４は、ＳＯＣ２およびＳＯＣ３に基づいて、副蓄電装置１０−２および１０−３のいずれか１つを充電対象として選択する。そして選択部５４は、その充電対象を表わす変数ＩＤを出力する。

具体的に説明すると、副蓄電装置１０−２のＳＯＣのみが所定値Ｓ１を下回る場合には、選択部５４は、副蓄電装置１０−２を充電対象として選択する。副蓄電装置１０−３のＳＯＣのみが所定値Ｓ１を下回る場合には、選択部５４は、副蓄電装置１０−３を充電対象として選択する。副蓄電装置１０−２のＳＯＣおよび副蓄電装置１０−３のＳＯＣの両方が所定値を下回る場合には、選択部５４は、副蓄電装置１０−２のＳＯＣおよび副蓄電装置１０−３のＳＯＣのうちの小さいほうに対応する副蓄電装置を充電対象として選択する。

ＳＯＣ制御目標設定部５５は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３のそれぞれのＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３を設定する。具体的には、図３に示した走行パターンにおいては、Ｓｒ１＝ＳＡかつＳｒ２＝Ｓｒ３＝ＳＢである。また、図４に示した走行パターンにおいては、Ｓｒ１＝Ｓｒ２＝ＳＡである。

走行モード制御部５６は、ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれか一方を選択するとともに、その選択されたモードを示す信号ＭＤを出力する。走行モード制御部５６は、基本的には、ＳＯＣ算出部５０によって算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３とＳＯＣ制御目標Ｓｒ１〜Ｓｒ３との比較に基づいて、車両の走行モードを制御する。車両の走行中においては、ＥＶモードで使用される蓄電装置のＳＯＣが全てＳＯＣ制御目標まで低下するまでの期間はＥＶモードが選択される一方で、以降の期間ではＨＶモードが選択される。

走行モード制御部５６は、車両の走行終了時（信号ＩＧの状態がオン状態からオフ状態に変化したとき）に、ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれか一方を選択する。判定部５２により充電対象が副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれると判定された場合、すなわち充電対象が選択された場合、走行モード制御部５４は、ＨＶモードを選択する。一方、充電対象が副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれていないと判定された場合には、走行モード制御部５４は、ＥＶモードを選択する。

なお、車両の走行を開始するために電源システム１が起動されたとき（信号ＩＧの状態がオフ状態からオン状態に遷移したとき）に、走行モード制御部５６は、判定部５２の判定結果に基づいて、車両の走行終了時に設定されたモードの変更が必要か否かを判定する。たとえば、車両の走行終了時に副蓄電装置１０−２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が所定値Ｓ１を下回っていた場合、走行モードとしてＨＶモードが選択される。車両の停止期間に外部電源によって副蓄電装置１０−２が充電されて、副蓄電装置１０−２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が所定値Ｓ１を上回ったとする。この場合には、判定部５２により、充電対象が副蓄電装置１０−２および１０−３の中に含まれていないと判定される。これにより走行モード制御部５６は、車両の走行終了時に設定されたモードの変更が必要と判定するとともに、走行モードとしてＥＶモードを選択する。

接続制御部５８は、ＳＯＣ算出部５０によって算出されたＳＯＣ２，ＳＯＣ３と、ＳＯＣ制御目標Ｓｒ２，Ｓｒ３と、変数ＩＤとに従って、接続部１８の開閉器ＲＹ１、ＲＹ２のオン／オフを制御するための制御信号ＳＷを生成する。

ＥＶモードでは、制御信号ＳＷは、ＳＯＣ２またはＳＯＣ３と、Ｓｒ２またはＳｒ３との比較に基づいて、第２コンバータ１２−２と接続される選択副蓄電装置を、副蓄電装置１０−２，１０−３の間で切換えるように生成される。一方、ＨＶモードでは、変数ＩＤの有無に応じて開閉器ＲＹ１、ＲＹ２が制御される。具体的には、変数ＩＤが発生した場合、すなわち充電対象が選択された場合には、その充電対象が第２コンバータ１２−２と接続されるように、制御信号ＳＷが生成される。一方、変数ＩＤが発生していない場合、すなわち充電対象が存在しない場合には、副蓄電装置１０−２，１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から切離されるように制御信号ＳＷが生成される。

電力分配比算出部６０は、走行モード制御部５６からの信号ＭＤ、ＳＯＣ算出部５０によって算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３、電源システム１への要求パワーＰｓ、および接続制御部の制御信号ＳＷに基づいて、ＥＶモードあるいはＨＶモードにおいて用いられる電力分配比を算出する。

指令生成部６４は、第２コンバータ１２−２に接続される選択副蓄電装置の充放電電力の目標値を示す目標電力ＰＲを、要求パワーＰｓおよび電力分配比に基づいて算出する。

さらに指令生成部６４は、電圧Ｖｈの目標電圧ＶＲを設定する。ここで、副蓄電装置１０−２．１０−３のいずれかが第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合には、電圧Ｖｈを電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値より高くする必要がある。すなわち、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ３の最大値よりも高い電圧が、電圧Ｖｈの下限電圧とされる。さらに、ＭＧ制御の観点からも、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２の動作状態に応じて、電圧Ｖｈの要求値（要求電圧）が設定される。したがって、指令生成部６４は、副蓄電装置１０−２，１０−３のいずれかが第２コンバータ１２−２と電気的に接続されている場合には、ＭＧ制御面からの要求電圧と、下限電圧との高い方を、目標電圧ＶＲに設定する。一方で、指令生成部６４は、副蓄電装置１０−２．１０−３の両方が第２コンバータ１２−２から電気的に切離されている場合には、下限電圧を考慮する必要がなくなるので、要求電圧に従って目標電圧ＶＲを設定する。

なお、指令生成部６４は、制御信号ＳＷに基づいて、全ての副蓄電装置が第２コンバータ１２−２から切離されているか否かを判断することができる。また、ＭＧ制御からの要求電圧は、ＥＣＵ４０にて算出することができる。

駆動信号生成部６６は、電圧Ｖｈ，Ｖｂ１〜Ｖｂ３および電流Ｉｂ２，Ｉｂ３の各検出値、指令生成部６４からの目標電圧ＶＲおよび目標電力ＰＲ、ならびに制御信号ＳＷに基づいて、第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を後述の手法により生成する。そして、駆動信号生成部６６は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれ第１コンバータ１２−１および第２コンバータ１２−２へ出力する。

充電制御部６８は、ＳＯＣ算出部５０により算出されたＳＯＣ１〜ＳＯＣ３に基づいて、充電器２６（図１参照）を制御するための制御信号を生成する。充電制御部６８は、その制御信号を充電器２６に出力する。

図６は、走行モードおよび電動車両の走行時に使用される蓄電装置を選択するための処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、少なくとも車両の走行終了時に行なわれる。ただし車両の走行終了時だけでなく電源システムの起動時にも図６のフローチャートに示す処理が実行されてもよい。

図６を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１０において、ＥＣＵ２２は、各蓄電装置の温度、電流および電圧に基づいて、各蓄電装置のＳＯＣ推定値を算出する。ステップＳ１１において、ＥＣＵ２２は、算出された副蓄電装置のＳＯＣ推定値に基づいて、ＳＯＣが所定値Ｓ１以下の副蓄電装置、すなわち充電対象の有無を判定する。

充電対象が存在すると判定された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１２において、ＨＶモードを次回の車両の走行時における走行モードとして選択する。次にステップＳ１３においてＥＣＵ２２は、ＳＯＣ２およびＳＯＣ３に基づいて、副蓄電装置１０−２および１０−３の中から充電対象を選択する。これにより、次回の車両の走行時にその充電対象（副蓄電装置）が第２コンバータ１２−２に接続される。ステップＳ１３の処理が終了すると全体の処理が終了する。

一方、ＳＯＣが所定値以下の副蓄電装置が存在しない判定された場合、すなわち２つの副蓄電装置のいずれのＳＯＣも所定値Ｓ１より高い場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、ステップＳ１４においてＥＣＵ２２はＥＶモードを次回の車両の走行時における走行モードとして選択する。次にステップＳ１５において、ＥＣＵ２２は、２つの副蓄電装置のＳＯＣの差が基準値以上であるか否かを判定する。この基準値は特に限定されないが、たとえば１０（％）と定義される。

２つの副蓄電装置のＳＯＣの差が基準値以上であると判定された場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１６において、ＳＯＣが高いほうの副蓄電装置を車両の走行に使用される副蓄電装置として選択する。これにより、次回の車両の走行時にその副蓄電装置が第２コンバータ１２−２に接続される。

２つの副蓄電装置のＳＯＣの差が基準値未満であると判定された場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１７において副蓄電装置の今回の使用が車両の走行のための使用であるか否かを判定する。副蓄電装置の使用とは、副蓄電装置の充電あるいは放電を意味する。副蓄電装置は、車両の走行時のみならず、外部電源と車両との接続時にも充電される。ステップＳ１７において副蓄電装置の今回の使用が車両の走行のための使用であるか否かが判定される。たとえばＥＣＵ２２は充電器２６の使用の日時に関する履歴および電動車両の走行の日時に関する履歴を記憶するとともに、それらの履歴に基づいて副蓄電装置の使用が車両の走行のための使用であるか否かを判定する。

副蓄電装置の使用が車両の走行のための使用であると判定された場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２は、ステップＳ１８において、２つの副蓄電装置のうち、今回は未使用であった副蓄電装置を選択する。なお、２つの副蓄電装置がともに使用された場合には、ＥＣＵ２２は、たとえば先に使用された副蓄電装置を選択する。

ステップＳ１６の処理およびステップＳ１８の処理のいずれかが終了すると全体の処理が終了する。また、副蓄電装置の使用が車両の走行のための使用でない、すなわち充電のための使用であると判定された場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、全体の処理が終了する。

図７は、車両の走行時における副蓄電装置の接続制御処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、図６のフローチャートの処理が終了した後、より具体的には車両の走行開始時に実行される。

図７を参照して、ステップＳ２１において、ＥＣＵ２２は、選択された副蓄電装置をコンバータ１２−２に接続するために接続部１８を制御する。選択された副蓄電装置とは、充電対象あるいは、車両の走行のために使用される副蓄電装置である。ステップＳ２２において、ＥＣＵ２２は走行開始時の走行モードがＥＶモードであるか否かを判定する。

走行モードがＥＶモードであると判定された場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２３に進む。走行モードがＥＶモードではないと判定された場合、すなわち走行モードがＨＶモードであると判定された場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理はステップＳ３０に進む。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ２２は、２つの副蓄電装置１０−２および１０−３のいずれか一方をコンバータ１２−２に接続する一方、他方の副蓄電装置がコンバータ１２−２から切り離されるように接続部１８を制御する。ステップＳ２４において、ＥＣＵ２４は、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３のＳＯＣがいずれも制御目標に達したか否かを判定する。主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３のＳＯＣのいずれも制御目標に達したと判定された場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２５に進む。一方、副蓄電装置１０−２，１０−３のＳＯＣのいずれかが制御目標に達していないと判定された場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、処理はステップＳ２３に戻される。したがって主蓄電装置１０−１および副蓄電装置１０−２，１０−３の各々のＳＯＣが制御目標に達するまで、ステップＳ２３およびステップＳ２４の処理が繰返される。これにより、ＥＶモードでは、２つの副蓄電装置の中から順次選択された１つの副蓄電装置がコンバータ１２−２に接続される。

ステップＳ２５において、ＥＣＵ２２は、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに移行させる。次にステップＳ２６において、ＥＣＵ２２は、２つの副蓄電装置の両方を第２コンバータ１２−２から切り離すために接続部１８を制御する。これにより主蓄電装置１０−１が第１コンバータ１２−１に接続されたままとなる。ステップＳ２７において、ＥＣＵ２２は、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ制御目標ＳＡに従って、主蓄電装置１０−１の充放電を制御する。

一方、ステップＳ３０では、ＥＣＵ２２は、主蓄電装置１０−１のＳＯＣ制御目標および副蓄電装置（充電対象）のＳＯＣ制御目標に従って、主蓄電装置１０−１および副蓄電装置（充電対象）の充放電を制御する。なお、ステップＳ３０の処理が実行される場合、充電対象はコンバータ１２−２に接続されたままである。

以上説明したように、本実施の形態による電動車両の電源システムでは、２つの副蓄電装置の少なくとも一方のＳＯＣが所定値（制御目標よりも低い値）以下である場合には、その副蓄電装置および主蓄電装置がハイブリッド車両１００の次回の走行に使用される蓄電装置として選択される。さらに走行モードとしてＨＶモードが選択される。ＨＶモードではエンジン３６が適宜動作することにより第１ＭＧ３２−１が発電する。これにより副蓄電装置が充電されるため、その副蓄電装置の過放電を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、車両の走行終了後に充電対象および走行モードが選択される。ただしハイブリッド車両の走行中に充電対象が選択されるとともに、走行モードがＨＶモードに設定されてもよい。

また、上記の実施の形態では、副蓄電装置が２個配置された構成を例示したが、副蓄電装置については３個以上配置してもよい。また、ＥＶモードにおける複数個の副蓄電装置の使用順序は特に限定されない。

さらに、上記の実施の形態では、駆動力発生部２は、第１ＭＧ３２−１および第２ＭＧ３２−２を含むものとしたが、駆動力発生部２が含むＭＧの数は、２つに限定されるものではない。

さらに、本発明は車両駆動力を発生する電動機と、電動機の駆動電力を蓄積する蓄電装置とを搭載した電動車両に適用可能である。したがって本発明はハイブリッド車両に限定されず、たとえば電気自動車等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て請求の範囲によって示され、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。

１ 電源システム、２ 駆動力発生部、５−１〜５−３ 監視ユニット、１０−１ 主蓄電装置、１０−２，１０−３ 副蓄電装置、１２−１ 第１コンバータ、１２−２ 第２コンバータ、１８ 接続部、２０ 電圧センサ、２２ ＥＣＵ（電源システム）、２６ 充電器、２７ 車両インレット、２８ 外部電源、３０−１，３０−２ インバータ、３２−１ 第１ＭＧ、３２−２ 第２ＭＧ、３４ 動力分割装置、３６ エンジン、３８ 駆動輪、４２−１ チョッパ回路、５０ ＳＯＣ算出部、５２ 判定部、５４ 選択部、５５ ＳＯＣ制御目標設定部、５６ 走行モード制御部、５８ 接続制御部、６０ 電力分配比算出部、６４ 指令生成部、６６ 駆動信号生成部、６８ 充電制御部、１００ ハイブリッド車両、Ｃ，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ ダイオード、Ｌ１ インダクタ、ＬＮ１Ａ 電源ライン、ＬＮ１Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ，ＭＮＬ 接地ライン、ＭＰＬ 給電ライン、ＮＬ１ 負極線、ＰＬ１ 正極線、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ 電力用半導体スイッチング素子、ＲＹ１，ＲＹ２ 開閉器、Ｓ０ 初期値、Ｓ１ 所定値、ＳＡ，ＳＢ，Ｓｒ１〜Ｓｒ３ 制御目標。

Claims (8)

1. 動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムであって、
   再充電可能に構成された主蓄電装置（１０−１）と、
   前記電動機（３２−２）および前記発電機構（３２−１）に電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置（１０−１）との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
   互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記給電ライン（ＭＰＬ）との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）のうちの１つと前記給電ライン（ＭＰＬ）の間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記第２の電圧変換器（１２−２）との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記第２の電圧変換器（１２−２）との間の接続および切離を制御するように構成された接続部（１８）と、
   前記電動車両の外部の電源によって前記主蓄電装置（１０−１）および各前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）を充電するように構成された充電部（２６，２７）と、
   前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の状態をそれぞれ検出するように構成された複数の検出部（５−１〜５−３）と、
   前記複数の検出部（５−１〜５−３）の各々の検出結果に基づいて、前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の残容量推定値を算出するように構成された充電状態算出部（５０）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）のいずれかの前記残容量推定値（ＳＯＣ２，ＳＯＣ３）が所定値（Ｓ１）を下回る場合に、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の中から、充電対象として、前記所定値（Ｓ１）を下回る前記残容量推定値を有する１つの副蓄電装置を選択するための選択部（５４）と、
   前記電動車両に蓄えられた電気エネルギを使用して走行する第１のモードと、前記発電機構を用いて前記電気エネルギを一定範囲内に維持する第２のモードとを有する走行モード制御部（５６）とを備え、
   前記走行モード制御部（５６）は、前記充電対象が選択された場合に、前記第２のモードを選択し、
   前記充電対象が選択された場合に、前記充電対象が前記第２の電圧変換器（１２−２）に接続されるよう前記接続部（１８）を制御するための接続制御部（５８）をさらに備え、
   前記選択部（５４）は、前記電動車両の走行が終了したときに、前記充電対象を選択する、電動車両の電源システム。
2. 前記複数の検出部（５−１〜５−３）の各々は、対応する蓄電装置から電力を受けるとともに、前記対応する蓄電装置の状態を検出する、請求項１に記載の電動車両の電源システム。
3. 前記電源システムは、
   前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の残容量の制御目標を設定するように構成された制御目標設定部（５５）をさらに備え、
   前記所定値（Ｓ１）は、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の前記制御目標よりも小さく、かつ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の過放電状態に対応する残容量の値よりも大きく、
   前記走行モード制御部（５６）は、前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の前記残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は、前記第１のモードを選択する一方で、前記残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２のモードを選択し、
   前記接続制御部（５８）は、前記第１のモードにおいて、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の中から順次選択された１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器（１２−２）に接続する一方、前記第１のモードから前記第２のモードへの切換えに応じて、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々を前記第２の電圧変換器（１２−２）から切離す、請求項２に記載の電動車両の電源システム。
4. 前記制御目標設定部（５５）は、前記充電対象が前記第２の電圧変換器（１２−２）に接続された場合には、前記充電対象の残容量の制御目標を、前記第１のモードにおける前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の前記制御目標よりも高くする、請求項３に記載の電動車両の電源システム。
5. 動力源としての電動機（３２−２）と、車両走行中に発電可能に構成された発電機構（３２−１）とを搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   再充電可能に構成された主蓄電装置（１０−１）と、
   前記電動機（３２−２）および前記発電機構（３２−１）に電気的に接続された給電ライン（ＭＰＬ）と、前記主蓄電装置（１０−１）との間に設けられ、双方向の電圧変換を行なうように構成された第１の電圧変換器（１２−１）と、
   互いに並列に設けられた、各々が再充電可能な複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記給電ライン（ＭＰＬ）との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）のうちの１つと前記給電ライン（ＭＰＬ）の間で双方向の電圧変換を行なうように構成された第２の電圧変換器（１２−２）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記第２の電圧変換器（１２−２）との間に設けられ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）と前記第２の電圧変換器（１２−２）との間の接続および切離を制御するように構成された接続部（１８）と、
   前記電動車両の外部の電源によって前記主蓄電装置（１０−１）および各前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）を充電するように構成された充電部（２６，２７）と、
   前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の状態をそれぞれ検出するための複数の検出部（５−１〜５−３）とを備え、
   前記制御方法は、
   前記複数の検出部（５−１〜５−３）の各々の検出結果に基づいて、前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の残容量推定値（ＳＯＣ１〜ＳＯＣ３）を算出するステップ（Ｓ１０）と、
   前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）のいずれかの前記残容量推定値が所定値（Ｓ１）を下回る場合に、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の中から、充電対象として、前記所定値（Ｓ１）を下回る前記残容量推定値を有する１つの副蓄電装置を選択するステップ（Ｓ１３）と、
   前記電動車両に蓄えられた電気エネルギを使用して走行する第１のモードと、前記発電機構を用いて前記電気エネルギを一定範囲内に維持する第２のモードとのうちの一方のモードを選択するステップ（Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ２５）とを備え、
   前記一方のモードを選択するステップ（Ｓ１２）は、前記充電対象が選択された場合に、前記第２のモードを選択し、
   前記充電対象が選択された場合に、前記充電対象が前記第２の電圧変換器（１２−２）に接続されるよう前記接続部（１８）を制御するステップ（Ｓ２１）をさらに備え、
   前記１つの副蓄電装置を選択するステップは、前記電動車両の走行が終了したときに前記充電対象を選択する、電動車両の電源システムの制御方法。
6. 前記複数の検出部（５−１〜５−３）の各々は、対応する蓄電装置から電力を受けるとともに、前記対応する蓄電装置の状態を検出する、請求項５に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
7. 前記所定値（Ｓ１）は、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の制御目標よりも小さく、かつ、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の過放電状態に対応する残容量の値よりも大きく、
   前記一方のモードを選択するステップ（Ｓ２４，Ｓ２５）は、前記主蓄電装置（１０−１）および前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下するまでの間は、前記第１のモードを選択する一方で、前記残容量推定値の全てがそれぞれの前記制御目標まで低下した後は前記第２のモードを選択し、
   前記制御方法は、
   前記第１のモードにおいて、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の中から順次選択された１つの副蓄電装置を前記第２の電圧変換器（１２−２）に接続するステップ（Ｓ２３）と、
   前記第１のモードから前記第２のモードへの切換えに応じて、前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々を前記第２の電圧変換器（１２−２）から切離すステップ（Ｓ２６）とをさらに備える、請求項６に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
8. 前記充電対象の残容量の制御目標は、前記第１のモードにおける前記複数の副蓄電装置（１０−２，１０−３）の各々の前記制御目標よりも高い、請求項７に記載の電動車両の電源システムの制御方法。

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