JP6922820B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源制御装置に関する。

特許文献１には、複数の蓄電装置の入出力電力を制御する電源制御装置において、第１蓄電装置の内部抵抗損失と第２蓄電装置の内部抵抗損失との合計損失が低下するよう二つの蓄電装置に入出力電力を分配することが開示されている。

特開２０１４−０２３３７４号公報

ところで、各蓄電装置の残容量を考慮して分配を実施する場合、力行時と回生時とでは、分配により電力量を調整する量（電力調整量）が同じであっても、発生する損失の大きさは異なる。そのため、車両に搭載された場合など、複数の蓄電装置が力行状態と回生状態に切り替わる構成では、力行状態で電力量調整のための分配を実施するのか、あるいは回生状態で電力量調整のための分配を実施するのかは、走行全体での損失を低減するために重要である。特許文献１に記載の構成では、複数の損失を考慮して分配を実施するものの、その損失は現在の状態で生じる損失であり、力行時と回生時とが考慮されていないため、走行全体での損失が最小とならない虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、車両に搭載された複数の蓄電装置について電力量を調整する際に走行全体での損失を低減させることができる電源制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の蓄電装置を備える車両に搭載され、複数の蓄電装置に対する充放電を制御する電源制御装置であって、各蓄電装置が充放電する際に第１蓄電装置の残容量と第２蓄電装置の残容量との差が小さくなるように電力量を調整するとともに、その電力量を調整する際に第１蓄電装置の残容量と第２蓄電装置の残容量との残容量比に基づいて、第１蓄電装置と第２蓄電装置とに入出力電力を分配する分配調整手段と、電力量を調整する量が力行時と回生時で同量となる場合での力行時の損失と回生時の損失とを比較し、力行と回生について現在の状態での損失の方が小さいか否かを判定する損失比較手段と、を備え、分配調整手段は、現在の状態が力行状態であるときに力行時の損失の方が小さいと判定された場合、または現在の状態が回生状態であるときに回生時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態で残容量比に応じた分配を実施して電力量を調整することを特徴とする。

また、分配調整手段は、現在の状態が力行状態であるときに回生時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態では残容量比に応じた分配は実施せず、蓄電装置が回生状態となった場合に残容量比に応じた分配を実施し、分配調整手段は、現在の状態が回生状態であるときに力行時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態では残容量比に応じた分配は実施せず、蓄電装置が力行状態となった場合に残容量比に応じた分配を実施してもよい。

この構成によれば、力行時と回生時とで比較して損失が小さい方で電力量を調整するため、走行全体での損失を小さくすることが可能である。

また、残容量比に基づいて第１蓄電装置の入出力電力と第２蓄電装置の入出力電力との分配比を算出する分配比算出手段、をさらに備え、損失比較手段は、分配比に基づいて、力行時と回生時で電力量を調整する量が同量となる場合での力行時の損失と回生時の損失とを算出してもよい。

この構成によれば、残容量比に基づいた分配比を設定することができるとともに、その分配比を用いて電力量を調整することができる。

また、第１蓄電装置の残容量が変化した履歴および第２蓄電装置の残容量が変化した履歴を学習する履歴学習手段、をさらに備え、分配比算出手段は、履歴による残容量の変化傾向を反映させて、残容量比に対する分配比の関係を変更してもよい。

この構成によれば、各蓄電装置における残容量の変化傾向を反映させた分配比に変更することができる。これにより、運転者の運転傾向や道路勾配や交通状況に応じて、二つの蓄電装置の残容量を適切に管理することが可能になる。

また、分配比算出手段は、履歴が、第１蓄電装置の残容量が少なくなりやすい傾向を表す履歴である場合には、力行時に第１蓄電装置の放電量が少なくなるよう残容量比に対する分配比の関係を変更し、または、履歴が、第１蓄電装置の残容量が多くなりやすい傾向を表す履歴である場合には、力行時に第１蓄電装置の放電量が多くなるよう残容量比に対する分配比の関係を変更してもよい。

この構成によれば、残容量の変化傾向を反映させた分配比に変更される。そのため、力行と回生のうちのどちらかの頻度が高い場合であっても、力行時と回生時の両方で電力量を調整しきれなくなる状態となることを回避することができる。

また、第１蓄電装置と第２蓄電装置とは、異なる種類の二次電池により構成されてもよい。

この構成によれば、第１蓄電装置と第２蓄電装置とが異なる種類であっても適用可能であるため、適用可能な車両範囲が広くなる。

本発明によれば、車両に搭載された複数の蓄電装置について電力量を調整する際、力行時と回生時とで損失が小さい方の状態で分配を実施するため、走行全体での損失を低減することができる。

図１は、実施形態の電源システムを搭載した車両を模式的に示す概略構成図である。 図２は、力行時に第１電池を放電する場合を説明するための図である。 図３は、力行時の残容量比と分配比との関係を示す図である。 図４は、回生時の残容量比と分配比との関係を示す図である。 図５は、電力調整量と損失との関係を説明するための図である。 図６は、電力量調整の制御フローを示すフローチャートである。 図７は、現在の状態が力行状態であるときに力行時の損失を算出する場合の一例を説明するための図である。 図８は、現在の状態とは逆の状態が回生状態であるときに回生時の損失を算出する場合の一例を説明するための図である。 図９は、力行時に第２電池を放電する場合を説明するための図である。 図１０は、回生時に第１電池を充電する場合を説明するための図である。 図１１は、回生時に第２電池を充電する場合を説明するための図である。 図１２は、力行時の残容量比と分配比との関係に残容量の履歴を反映させた場合を示す図である。 図１３は、残容量の履歴を用いる電力量調整の制御フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電源制御装置について具体的に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

図１は、実施形態の電源システムを搭載した車両を模式的に示す概略構成図である。電源システム１００は、第１電池Ｂ１と、第２電池Ｂ２と、電力調整部１０と、インバータ（ＩＮＶ）２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）３０と、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）４０とを備える。電源システム１００を搭載した車両Ｖｅは、モータジェネレータ３０から出力された動力がデファレンシャル装置５０を介して左右の駆動輪６０ａ，６０ｂに伝達するように構成された電気自動車である。また、実施形態の電源制御装置は、ＥＣＵ４０を含んで構成される。

第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２は、充放電が可能な直流電源であり、例えばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池により構成される。電源システム１００では、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とが並列に接続された電気回路を備える。力行時には、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２に充電された電力が、負荷であるモータジェネレータ３０に供給される。回生時には、モータジェネレータ３０が発電機として機能するため、モータジェネレータ３０で発電した電力が第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２に充電される。また、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とは、異なる種類の二次電池により構成されている。第１電池Ｂ１は、本発明の第１蓄電装置に相当する。第２電池Ｂ２は、本発明の第２蓄電装置に相当する。

電力調整部１０は、第１昇圧コンバータ１１と、第２昇圧コンバータ１２とを含んで構成される。第１昇圧コンバータ１１は、二つのトランジスタＴ１，Ｔ２と、二つのダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。第２昇圧コンバータ１２は、二つのトランジスタＴ３，Ｔ４と、二つのダイオードＤ３，Ｄ４と、リアクトルＬ２とを含む。電源システム１００の電気回路では、第１昇圧コンバータ１１が第１電池Ｂ１とインバータ２０との間に配置され、第２昇圧コンバータ１２が第２電池Ｂ２とインバータ２０との間に配置される。電力調整部１０は、ＥＣＵ４０によってトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４からなる複数のスイッチング素子のオン・オフ制御（スイッチング制御）されることにより、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の入出力電力を調整する。

インバータ２０は、各電池Ｂ１，Ｂ２とモータジェネレータ３０との間に設けられている。インバータ２０は、三相の電流をコイルに通電できるように複数のスイッチング素子を備えた電気回路（インバータ回路）によって構成されている。インバータ２０はインバータ回路に接続されたそれぞれのコイルに対して相ごとに電流を流すことができる。

モータジェネレータ３０は、インバータ２０と電気的に接続されており、電動機および発電機として機能することが可能である。モータジェネレータ３０は、各電池Ｂ１，Ｂ２から供給された電力によって駆動するモータ機能と、外力によって駆動されることにより発電する発電機能とを発揮する。モータジェネレータ３０は、ＥＣＵ４０によってインバータ２０の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動する。力行状態では、走行用動力源であるモータジェネレータ３０から出力された動力によって車両Ｖｅが走行する。回生状態では、左右の駆動輪６０ａ，６０ｂから入力される外力によってモータジェネレータ３０が駆動され、モータジェネレータ３０で発電が行われる。モータジェネレータ３０で発電された電力は、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２に充電される。

ＥＣＵ４０は、電源システム１００を制御する制御装置であって、第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２の充放電を制御する制御装置である。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、各種の演算を行う演算処理部とを備える。演算の結果、ＥＣＵ４０は指令信号を電力調整部１０やインバータ２０に出力する。電源システム１００では、複数の電池Ｂ１，Ｂ２の電力を独立して出力できる回路構成を有し、ＥＣＵ４０によって電力調整部１０を制御することにより、第１電池Ｂ１の入出力電力と第２電池Ｂ２の入出力電力とをそれぞれに制御することができる。また、電源システム１００は、各種センサ（いずれも図示せず）として、第１電池Ｂ１の電圧を検出する第１電圧センサと、第２電池Ｂ２の電圧を検出する第２電圧センサと、第１電池Ｂ１から出力される電流を検出する第１電流センサと、第２電池Ｂ２から出力される電流を検出する第２電流センサとを有してもよい。この各種センサからの信号（測定値に関する信号）がＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は電圧センサおよび電流センサから入力される信号に基づいて、第１電池Ｂ１の残容量と第２電池Ｂ２の残容量とを算出することができる。

第１電池Ｂ１および第２電池Ｂ２が充放電する際、ＥＣＵ４０は、第１電池Ｂ１の残容量と第２電池Ｂ２の残容量との差（電力量差）が小さくなるように電力量を調整する制御（電力量調整制御）を実施する。また、ＥＣＵ４０は電力量を調整する際に、第１電池Ｂ１の残容量と第２電池Ｂ２の残容量との残容量比に基づいて、入出力電力を第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに分配する。さらに、ＥＣＵ４０は第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに入出力電力を分配する際に、力行時に電力量を調整する場合に生じる損失と、回生時に電力量を調整する場合に生じる損失とを比較して、損失が小さい方の状態で電力量を調整する。これは、同じ電力調整量であっても力行時と回生時とでは発生する損失の大きさが異なるためである。このように、ＥＣＵ４０は、電力量調整のために残容量比に応じた分配を実施する際に、力行による電力量調整と回生による電力量調整との両方の損失を比較し、現在の状態での損失の方が小さい場合には、現在の状態で残容量比に応じた分配を実施する。一例として、現在の状態が力行状態のときに力行時の損失が小さい場合に電力量調整が実施されるケースを図２に示す。

図２は、力行時に第１電池Ｂ１を放電する場合を説明するための図である。図２に示す例は、第１電池Ｂ１の電圧Ｖ１が第２電池Ｂ２の電圧Ｖ２よりも高い場合、かつ第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が第２電池Ｂ２の残容量Ａ２よりも多い場合である。この場合（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）、残容量Ａ１と残容量Ａ２との差を小さくするためには、力行時に第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を多く減らすか、回生時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く増やすか、のどちらかを実施することになる。つまり、電力量を調整するタイミングとして、力行時と回生時とが選択可能である。さらに、電力量を調整する際は、残容量比αに応じた入出力電力を第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに分配する。残容量比αは、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２との和に対する第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を表す。残容量比αは０以上１以下の範囲内（０≦α≦１）の所定値となる。そして、ＥＣＵ４０は、残容量比αと分配比βとを用いて電力量を調整する。

図３は、力行時の残容量比αと分配比βとの関係を示す図である。分配比βは、第１電池Ｂ１の入出力電力と第２電池の入出力電力との和に対する第１電池Ｂ１の入出力電力を表す。分配比βは０以上１以下の範囲内（０≦β≦１）の所定値となる。ＥＣＵ４０は、図３に示す関係のように、残容量比αに基づいて分配比βを定める。そして、ＥＣＵ４０は、電源システム１００に要求される要求電力に対して、分配比βに応じた入出力電力を第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに分配する。図３に示す例は力行時を表すため、図３に示す分配比βは、力行時の分配比であり、第１電池Ｂ１の出力電力（放電量）と第２電池Ｂ２の出力電力（放電量）との和に対する第１電池Ｂ１の出力電力（放電量）を表す。力行時では、残容量比αが1.0に向けて増加するにつれて分配比βが大きくなるように変化する。また、残容量比αが0.5のときに分配比βは0.5となる。残容量比αが0.5よりも大きいときは、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が多いことを表すため、力行による残容量Ａ１の減少量が多くなるよう分配比βは0.5よりも大きい値となる。さらに、力行時、残容量比αが０に近い値（所定範囲内）の場合には分配比βは０になり、反対に残容量比αが１に近い値（所定範囲内）の場合には分配比βは1.0になる。力行時については、図３に示す関係に基づいて、残容量比αに応じた分配比βを決定する。例えば、図２に示す例（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）における残容量比αをα１とすると、残容量比α１は0.5よりも大きい値となり、この残容量比α１に対応する力行時の分配比βを0.7とする（図３参照）。一方、回生時については、分配比βの関係が力行時とは逆転する。

図４は、回生時の残容量比αと分配比βとの関係を示す図である。図４に示す例は回生時を表すため、図４に示す分配比βは、回生時の分配比であり、第１電池Ｂ１の入力電力（充電量）と第２電池Ｂ２の入力電力（充電量）との合計に対する第１電池Ｂ１の入力電力（充電量）を表す。回生時では、残容量比αが1.0に向けて増加するにつれて分配比βが小さくなるように変化する。また、残容量比αが0.5のときには、回生時の分配比βも0.5となる。残容量比αが0.5よりも大きいときは、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が多いことを表すため、回生により残容量Ａ１があまり増えないよう、回生時の分配比βは0.5よりも小さい値となる。さらに、回生時、残容量比αが０に近い値（所定範囲内）の場合には分配比βは1.0になり、反対に残容量比αが１に近い値（所定範囲内）の場合には分配比βは０になる。回生時については、図４に示す関係に基づいて、残容量比αに応じた分配比βを決定する。例えば、上述した図２に示す例（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）における残容量比α１について、残容量比α１に対応する回生時の分配比βは0.3となる（図４参照）。図３，図４に示すように、残容量比αと分配比βとの関係は力行時と回生時とで対称の関係となる。

そして、ＥＣＵ４０は、残容量比αと分配比βとの関係を用いて入出力電力を分配する際、力行時に電力量を調整する際に生じる損失と、回生時に電力量を調整する際に生じる損失とを比較して、相対的に損失が小さい方で分配を実施する。

図５は、電力調整量と損失との関係を説明するための図である。電力調整量Ｑとは、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２との差を縮小する量である。この電力調整量Ｑは力行時と回生時のそれぞれで分配比βに対応している。そして、力行時と回生時とで電力調整量Ｑが同じ値（等電力調整量）となる場合が存在する。例えば、力行で第１電池Ｂ１の分配比βを0.7にする場合と、回生で第１電池Ｂ１の分配比βを0.3にする場合とでは、電力調整量Ｑが同じ（電力調整量Ｑ１）になる。この電力調整量Ｑ１のように等調整量となる場合であっても、力行時に発生する損失と回生時に発生する損失とは異なる大きさになる。図５に示すように、力行時の分配比βが0.7のときに電力調整量Ｑ１となる場合での損失は、回生時の分配比βが0.3のときに電力調整量Ｑ１となる場合での損失よりも小さい。図５に示す例では、等電力調整量ならば、力行時に電力量を調整した方が低損失となる。そして、車両Ｖｅによる通常の走行では、電源システム１００の使用について力行状態と回生状態とが繰り返されるため、力行時と回生時とで損失の小さい方で電力量調整を実施することにより、走行全体での損失を低減することが可能になる。

また、図５に示す損失のグラフは、上述した図２に示す関係（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）で発生する損失を表したものである。電池の損失は電流の二乗と内部抵抗との積により表される。電池の内部抵抗が一定の場合、電流値が小さいほうが損失は小さくなる。そして、電力は電流値と電圧値との積で表されるため、電力が一定の場合に電圧値と電流値とは反比例する。これらの関係から、電池の内部抵抗が一定の場合には、電圧値が大きい方が損失は小さくなる。図２に示す関係では、第１電池Ｂ１の電圧Ｖ１が第２電池Ｂ２の電圧Ｖ２よりも高いため、第１電池Ｂ１を対象として電力量を調整する方が損失は小さくなる。さらに、第１電池Ｂ１は残容量が第２電池Ｂ２よりも多いため、力行時に残容量Ａ１を減らす方が損失は小さい。このため、図５に示す損失のグラフでは、力行時の分配比βが0.5よりも大きい側に、損失の最小値（極小値）が存在する。

図６は、電力量調整の制御フローを示すフローチャートである。図６に示す制御はＥＣＵ４０によって実施される。

ＥＣＵ４０は電力量調整条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２との差が所定値以上であるか否かが判定される。残容量Ａ１と残容量Ａ２との差が所定値以上である場合には、電力量調整条件が成立したと判定される。あるいは、ステップＳ１では、電源システム１００に対する要求電力（出力要求）が所定値以上であるか否かが判定される。要求電力が所定値以上である場合には、電力量調整条件が成立したと判定される。ＥＣＵ４０は、アクセル開度と車速とに基づいて要求電力を算出することができる。そして、電力量調整条件が成立しないことによりステップＳ１で否定的に判定された場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。

電力量調整条件が成立することによりステップＳ１で肯定的に判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は現在の状態で残容量比αによる分配を実施した際に発生する損失を算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、残容量比αに応じて決定された分配比βを用いて損失を算出する。また、現在の状態とは、現在が力行状態と回生状態のどちらの状態であるかを表す。現在の状態が力行状態であるとき、ステップＳ２では、力行時の分配比βを用いて電力量調整を実施した際に生じる力行時の損失が算出される。一方、現在の状態が回生状態であるとき、ステップＳ２では、回生時の分配比βを用いて電力量調整を実施した際に生じる回生時の損失が算出される。そして、ステップＳ２で算出される損失は電気系の総損失である。電気系の総損失は、電源システム１００全体で発生する損失であって、第１電池Ｂ１の損失と、第２電池Ｂ２の損失と、第１昇圧コンバータ１１の損失と、第２昇圧コンバータ１２の損失と、インバータ２０の損失と、モータジェネレータ３０の損失との総和である。ステップＳ２の処理手段は、現在の状態で分配を実施した際に発生する電力損失を推定する手段である。

ＥＣＵ４０は、現在の状態とは入出力が逆になるが電力調整量は等しくなる状態で分配を実施した際に発生する損失を算出する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、ステップＳ２の現在の状態とは逆の状態、つまり電力の絶対値が同じであるが符号の正負が逆になり、力行と回生とが逆となる状態について、ステップＳ２と等しい量の電力量を調整するよう分配を実施した際に発生する損失を算出する。電力の符号が正の場合は、力行による出力（放電）を意味し、電力の符号が負の場合は、回生による入力（充電）を意味する。ステップＳ３の処理手段は、現在の状態とは逆の状態で分配を実施した際に発生する損失を推定する手段である。

ここで、現在の状態が力行状態であるときに実施されるステップＳ２およびステップＳ３の処理について、図７および図８を参照して説明する。図７に示すように、力行時の出力要求（要求電力）が３０ｋＷであるときに、残容量比αによる分配比βが７：３となる場合では、第１電池Ｂ１は２１ｋＷ出力し、第２電池Ｂ２は９ｋＷ出力する。この力行時の電力調整量は１２ｋＷとなる。ステップＳ２では、図７に示す関係について、現在の状態での損失（力行時の損失）を算出する。この図７に示す関係に対する逆の状態とは、図８に示すように、回生時の入力要求（要求電力）が３０ｋＷであり、回生時の分配比βが３：７となり、力行時と同じ電力調整量１２ｋＷとなる場合である。この回生時では、第１電池Ｂ１は９ｋＷ入力し、第２電池Ｂ２は２１ｋＷ入力する。ステップＳ３では、図８に示す関係について、現在とは逆の状態での損失（回生時の損失）を算出する。

図６に戻る。ＥＣＵ４０は、現在の状態および逆の状態についての損失を算出すると、現在の状態での損失が、現在とは逆の状態での損失よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、ステップＳ２で算出された損失とステップＳ３で算出された損失とを比較して、どちらの損失が小さいかを判断する。例えば、ステップＳ２の現在の状態が力行状態である場合には、ステップＳ４では、力行状態で分配を実施した際に生じると推定した損失が、その後の回生状態にて分配を実施した際に生じると推定される損失よりも小さいか否かが判定される。あるいは、ステップＳ２で現在の状態が回生状態である場合には、ステップＳ４では、回生状態で分配を実施した際に生じると推定した損失が、その後の力行状態にて分配を実施した際に生じると推定される損失よりも小さいか否かが判定される。

ステップＳ４で肯定的に判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は現在の状態で残容量比αによる分配を実施する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、現在の状態が力行状態の場合には、力行時の分配比βに応じた出力電力を第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに分配して電力量を調整する。あるいは、ステップＳ５では、現在の状態が回生状態の場合には、回生時の分配比βに応じた入力電力を第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とに分配して電力量を調整する。このステップＳ５では、要求電力に基づいた入出力電力が分配比βに応じて分配されることになる。そして、ステップＳ５の制御が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ４で否定的に判定された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、現在の状態では残容量比αに応じた分配を実施せず、この制御ルーチンは終了する。このステップＳ４で否定的に判定された場合とは、現在の状態とは逆の状態で同じ電力調整量となる分配を実施する方が損失は小さいことを表す。そのため、ステップＳ４で否定的に判定された場合には、その後に現在の状態とは逆の状態となった場合にＥＣＵ４０が同じ電力調整量となる分配を実施する。例えば、現在の状態が力行状態であるときに、ステップＳ４で否定的に判定された場合には、回生状態となったときにＥＣＵ４０は残容量比αに応じた等電力調整量の分配を実施する。あるいは、現在の状態が回生状態であるときに、ステップＳ４で否定的に判定された場合には、力行状態となったときにＥＣＵ４０は残容量比αに応じた等電力調整量の分配を実施する。

以上説明した通り、実施形態では、電力量調整のために残容量比αに応じた分配を実施する際、力行時に生じる損失と回生時に生じる損失とを比較し、現在の状態での損失の方が小さい場合には、現在の状態で残容量比αに応じた分配を実施する。一方、現在の状態とは逆の状態で等電力調整量となる分配を実施した方が低損失となる場合には、現在の状態では分配を実施せず、その後に現在の状態とは逆の状態になった際に分配を実施する。これにより、力行時と回生時とを考慮して、走行全体での損失を小さくすることができる。

上述した実施形態では、図２に示す例（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）において、力行時に第１電池Ｂ１を放電して残容量Ａ１を減らすケースについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９，図１０，図１１に示すように、上述したケースとは異なるケースで分配を実施することが可能である。

図９は、力行時に第２電池Ｂ２を放電する場合を説明するための図である。図９に示す例は、第２電池Ｂ２の電圧Ｖ２が第１電池Ｂ１の電圧Ｖ１よりも高い場合、かつ第２電池Ｂ２の残容量Ａ２が第１電池Ｂ１の残容量Ａ１よりも多い場合である。この場合（Ｖ１＜Ｖ２かつＡ１＜Ａ２）、残容量Ａ１と残容量Ａ２との差を小さくするためには、回生時に第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を多く増やすか、力行時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く減らすか、のどちらかを実施することになる。図９に示す例で損失が小さくなるのは、相対的に電圧が高い第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を調整する場合である。この調整対象となる第２電池Ｂ２は第１電池Ｂ１よりも残容量が多いため、力行時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く減らすように分配を実施する。これにより、電力量を調整する際に、力行時と回生時とを考慮して、走行全体での損失を低減させることができる。

図１０は、回生時に第１電池Ｂ１を充電する場合を説明するための図である。図１０に示す例は、第１電池Ｂ１の電圧Ｖ１が第２電池Ｂ２の電圧Ｖ２よりも高い場合、かつ第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が第２電池Ｂ２の残容量Ａ２よりも少ない場合である。この場合（Ｖ１＞Ｖ２かつＡ１＜Ａ２）、残容量Ａ１と残容量Ａ２との差を小さくするためには、力行時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く減らすか、回生時に第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を多く増やすか、のどちらかを実施することになる。図１０に示す例で損失が小さくなるのは、相対的に電圧が高い第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を調整する場合である。この調整対象となる第１電池Ｂ１は第２電池Ｂ２よりも残容量が少ないため、回生時に第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を多く増やすように分配を実施する。これにより、電力量を調整する際に、力行時と回生時とを考慮して、走行全体での損失を低減させることができる。

図１１は、回生時に第２電池Ｂ２を充電する場合を説明するための図である。図１１に示す例は、第２電池Ｂ２の電圧Ｖ２が第１電池Ｂ１の電圧Ｖ１よりも高い場合、かつ第２電池Ｂ２の残容量Ａ２が第１電池Ｂ１の残容量Ａ１よりも少ない場合である。この場合（Ｖ１＜Ｖ２かつＡ１＞Ａ２）、残容量Ａ１と残容量Ａ２との差を小さくするためには、力行時に第１電池Ｂ１の残容量Ａ１を多く減らすか、回生時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く増やすか、のどちらかを実施することになる。図１１に示す例で損失が小さくなるのは、相対的に電圧が高い第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を調整する場合である。この調整対象となる第２電池Ｂ２は第１電池Ｂ１よりも残容量が少ないため、回生時に第２電池Ｂ２の残容量Ａ２を多く増やすように分配を実施して電力量を調整する。これにより、電力量を調整する際に、力行時と回生時とを考慮して、走行全体での損失を低減させることができる。

また、上述した実施形態の変形例として、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が変化した履歴と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２が変化した履歴とをＥＣＵ４０が学習して、その履歴に応じた傾向を反映させた分配制御を実施してもよい。このＥＣＵ４０は残容量の履歴を学習する履歴学習部を有する。例えば、力行の頻度が高く、回生の頻度が低い場合には、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が減少しやすい傾向で使用された履歴となることが考えられる。反対に、力行の頻度が低く、回生の頻度が高い場合には、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が増加しやすい傾向で使用された履歴となることが考えられる。そこで、変形例のＥＣＵ４０は、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１の変化傾向と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２の変化傾向とを学習して、その学習結果に応じて残容量比αに対する分配比βの関係を変化させることができる。この変形例について、図１２，図１３を参照して説明する。なお、変形例の説明では、上述した実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

図１２は、力行時の残容量比αと分配比βとの関係に残容量の履歴を反映させた場合を示す図である。残容量の履歴を反映させない場合、残容量比αと分配比βとの関係は上述した図３に示す関係と同様であり、残容量比αが0.5のときに分配比βは0.5となる。例えば、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が少なくなる傾向にあるという履歴を学習した場合、力行時に第１電池Ｂ１からの放電量を少なくするように、分配比βを第２電池Ｂ２側に寄せる。この変更後では、図１２に破線で示すように、残容量比αが0.5のときに分配比βは0.5よりも小さい値となる。あるいは、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が多くなる傾向にあるという履歴を学習した場合、力行時に第１電池Ｂ１からの放電量を多くするように、分配比βを第１電池Ｂ１側に寄せる。この変更後では、図１２に太い実線で示すように、残容量比αが0.5のときに分配比βは0.5よりも大きい値となる。なお、図示しないが、第１電池Ｂ１への充電量を多くするように、回生時の分配比βを第１電池Ｂ１側に寄せるように関係を変更してもよい。同様に、第１電池Ｂ１への充電量を少なくするように、回生時の分配比βを第２電池Ｂ２側に寄せるように関係を変更してもよい。

図１３は、残容量の履歴を用いる電力量調整の制御フローを示すフローチャートである。図１３に示す制御はＥＣＵ４０により実施される。

ＥＣＵ４０は電力量調整条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、図６のステップＳ１と同様である。ステップＳ１１で否定的に判定された場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。

ステップＳ１１で肯定的に判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は残容量の履歴により変更した後の分配比βについて、現在の残容量比αに対応する分配比βを算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、残容量比αに対する分配比βとして、上述した図１２の破線や太い実線で示された分配比βが算出される。なお、図１３のステップＳ１３〜Ｓ１６は、ステップＳ１２で決定された分配比βを用いる点を除き、上述した図６のステップＳ２〜Ｓ５と同様であるため説明を省略する。

このように、変形例によれば、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１が変化した履歴と、第２電池Ｂ２の残容量Ａ２が変化した履歴とを用いて分配比βを変更するため、適切に電力量を調整しつつ、走行全体での損失を低減させることができる。つまり、変形例によれば、力行と回生のうちのどちらかの頻度が高い場合であっても、残容量の変化傾向を反映させた分配比βに変更されるため、力行時と回生時の両方で電力量を調整しきれなくなる状態となることを回避することができる。そのため、運転者の運転傾向や道路勾配や交通状況に応じて、第１電池Ｂ１の残容量Ａ１と第２電池Ｂ２の残容量Ａ２とを適切に管理することが可能になる。

なお、車両Ｖｅは、走行用動力源としてのモータジェネレータ３０を搭載している車両であればよいため、上述した電動自動車に限らず、エンジンとモータジェネレータ３０とを搭載したハイブリッド車両であってもよい。また、電源システム１００は、複数のモータジェネレータと、複数のインバータとを含んで構成されてもよい。電源システム１００の回路構成は、図示しない平滑コンデンサを含む電気回路であってもよい。さらに、電力調整部１０の回路構成についても、上述した第１昇圧コンバータ１１や第２昇圧コンバータ１２に限らず、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とが独立に出力できるよう複数のスイッチング素子が適宜配置された電気回路であればよい。加えて、第１電池Ｂ１と第２電池Ｂ２とは、出力可能な最大電力や蓄電可能な最大容量が異なる二次電池により構成されてもよい。

１０ 電力調整部
１１ 第１昇圧コンバータ
１２ 第２昇圧コンバータ
２０ インバータ
３０ モータジェネレータレータ
４０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
５０ デファレンシャル装置
６０ａ，６０ｂ 駆動輪
１００ 電源システム
Ｂ１ 第１電池
Ｂ２ 第２電池
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ダイオード
Ｌ１，Ｌ２ リアクトル
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ トランジスタ
Ｖｅ 車両

Claims (6)

1. 複数の蓄電装置を備える車両に搭載され、前記複数の蓄電装置に対する充放電を制御する電源制御装置であって、
   各蓄電装置が充放電する際に第１蓄電装置の残容量と第２蓄電装置の残容量との差が小さくなるように電力量を調整するとともに、その電力量を調整する際に前記第１蓄電装置の残容量と前記第２蓄電装置の残容量との残容量比に基づいて、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とに入出力電力を分配する分配調整手段と、
   前記電力量を調整する量が力行時と回生時で同量となる場合での力行時の損失と回生時の損失とを比較し、力行と回生について現在の状態での損失の方が小さいか否かを判定する損失比較手段と、
   を備え、
   前記分配調整手段は、現在の状態が力行状態であるときに前記力行時の損失の方が小さいと判定された場合、または現在の状態が回生状態であるときに前記回生時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態で前記残容量比に応じた前記分配を実施して前記電力量を調整する
   ことを特徴とする電源制御装置。
2. 前記分配調整手段は、現在の状態が力行状態であるときに前記回生時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態では前記残容量比に応じた前記分配は実施せず、前記蓄電装置が回生状態となった場合に前記残容量比に応じた前記分配を実施し、
   前記分配調整手段は、現在の状態が回生状態であるときに前記力行時の損失の方が小さいと判定された場合には、現在の状態では前記残容量比に応じた前記分配は実施せず、前記蓄電装置が力行状態となった場合に前記残容量比に応じた前記分配を実施する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記残容量比に基づいて前記第１蓄電装置の入出力電力と前記第２蓄電装置の入出力電力との分配比を算出する分配比算出手段、
   をさらに備え、
   前記損失比較手段は、前記分配比に基づいて、力行時と回生時で前記電力量を調整する量が同量となる場合での前記力行時の損失と前記回生時の損失とを算出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源制御装置。
4. 前記第１蓄電装置の残容量が変化した履歴および前記第２蓄電装置の残容量が変化した履歴を学習する履歴学習手段、
   をさらに備え、
   前記分配比算出手段は、前記履歴による前記残容量の変化傾向を反映させて、前記残容量比に対する前記分配比の関係を変更する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電源制御装置。
5. 前記分配比算出手段は、
   前記履歴が、前記第１蓄電装置の残容量が少なくなる傾向を表す履歴である場合には、力行時に前記第１蓄電装置の放電量が少なくなるよう前記残容量比に対する前記分配比の関係を変更し、
   または、前記履歴が、前記第１蓄電装置の残容量が多くなる傾向を表す履歴である場合には、力行時に前記第１蓄電装置の放電量が多くなるよう前記残容量比に対する前記分配比の関係を変更する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電源制御装置。
6. 前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置とは、異なる種類の二次電池により構成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の電源制御装置。

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