JP2008035670A - 車両の電力供給装置、電力供給装置の制御方法、その制御方法を実現するためのプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用の回転電機に電力を供給する特性の異なる複数の蓄電機構を備える車両において、出力特性が他より優れる蓄電機構の充電量を、高出力が要求されるまで確保する。
【解決手段】走行用モータとバッテリとの間に接続されるコンバータと、コンバータと走行用モータとの間にバッテリと並列に接続されるキャパシタとを備える車両において、ＥＣＵは、コンバータの出力電圧値ＶＨがコンバータの入力電圧値ＶＬであり（Ｓ１０４にてＮＯ）、コンバータが作動状態であったことを示すフラグがセットされていると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、コンバータが作動状態から非作動状態に変化したと判断するステップ（Ｓ１１８）と、キャパシタの放電電流が流れない状態となるようにスイッチング回路に制御信号を送信するステップ（Ｓ１２０）と、を含むプログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の走行用モータにキャパシタからの電力を供給する技術に関し、特に、キャパシタからの放電を制御する技術に関する。

近年、環境問題対策の一環として、エンジンおよびモータの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行するハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車においては、モータに供給する電力を蓄えるため、バッテリやキャパシタ（コンデンサ）などが搭載されている。このようなバッテリおよびキャパシタが搭載されたハイブリッド車両が、特開２００５−６１４９８号公報（特許文献１）に開示されている。

この公報に開示されたハイブリッド車両は、エンジンと、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じる第１モータジェネレータと、エンジンの動力を第１モータジェネレータおよび伝達軸に分配する動力分配機構と、伝達軸に接続され、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じる第２モータジェネレータと、伝達軸に接続され、伝達軸の回転数を変えて出力する変速機と、変速機の出力軸にディファレンシャルを介して接続されるドライブシャフトと、ドライブシャフトに接続される駆動輪と、インバータを介してモータジェネレータ（第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータ）に電気的に接続されるバッテリとキャパシタとを含む。

この公報に開示されたハイブリッド車両によると、車両の発進時には、バッテリおよびキャパシタに蓄電される電力をモータジェネレータに放電する。車両の減速時には、モータジェネレータで発生した回生電力をバッテリおよびキャパシタに充電する。この充放電の際、瞬間的な大電流が発生する場合には、入出力特性がバッテリより優れるキャパシタが使用される。そのため、バッテリの大型化を抑制することができる。
特開２００５−６１４９８号公報

ところで、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の構成に加えて、バッテリとモータジェネレータとの間にコンバータが接続され、このコンバータとモータジェネレータとの間に、バッテリよりも定格電圧が高く定格放電電力が大きいキャパシタが接続される場合がある。このような構成において、コンバータが作動状態であると、バッテリの定格電圧を昇圧した電圧（昇圧電圧）の電力がモータジェネレータに供給される。昇圧電圧よりもキャパシタの電圧が低い場合は、キャパシタにも電力が供給され、キャパシタの電圧は昇圧電圧まで上昇する。

しかしながら、作動状態であったコンバータが非作動状態になると、コンバータの出力電圧はバッテリの定格電圧となる。これにより、昇圧電圧に上昇していたキャパシタの電圧がバッテリの定格電圧まで降下する間は、バッテリからの電力を供給するだけでよい場合であっても、バッテリではなくキャパシタの電力がモータジェネレータに供給される。そのため、実際にモータジェネレータに瞬時の高出力が要求されたときに、バッテリよりも定格放電電力が大きく出力特性が優れるキャパシタから十分な電力を供給できない場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、走行用の回転電機に電力を供給する特性の異なる複数の蓄電機構を備える車両において、出力特性が他より優れる蓄電機構の充電量を、高出力が要求されるまで確保することができる電力供給装置、電力供給装置の制御方法、その制御方法を実現するためのプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る電力供給装置は、車両に搭載される第１の蓄電機構と、第１の蓄電機構と車両の走行用の回転電機との間に接続され、作動状態では第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧して出力し、非作動状態では第１の蓄電機構の定格電圧を出力する電力変換機構と、電力変換機構と回転電機との間に第１の蓄電機構と並列に接続され、第１の蓄電機構よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きい第２の蓄電機構と、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えるための切換手段と、切換手段に接続され、切換手段を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、電力変換機構が作動状態および非作動状態のいずれの状態であるのかを判断するための判断手段と、判断手段による判断結果に基づいて、切換手段を制御するための切換制御手段とを含む。

第１の発明によると、電力変換機構が作動状態であると、第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧した電圧（昇圧電圧）の電力が回転電機に供給される。昇圧電圧よりも第２の蓄電機構の電圧が低い場合は、第２の蓄電機構にも電力が供給され、第２の蓄電機構の電圧は昇圧電圧まで上昇する。作動状態であった電力変換機構が非作動状態になると、電力変換機構の出力電圧は第１の蓄電機構の定格電圧となる。そのため、昇圧電圧に上昇していた第２の蓄電機構の電圧が第１の蓄電機構の定格電圧に降下するまでは、回転電機の負荷が低く第１の蓄電機構の定格電圧の電力を供給すれば足りる場合であっても、第１の蓄電機構ではなく第２の蓄電機構の電力が回転電機に供給されてしまう。そこで、電力変換機構が作動状態および非作動状態のいずれの状態であるのかを判断した判断結果に基づいて、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えられる。たとえば、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した場合に、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が非作動状態であっても、第２の蓄電機構ではなく第１の蓄電機構から電力を回転電機に供給することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第１の蓄電機構よりも定格放電電力が大きく出力特性が優れる第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。その結果、走行用の回転電機に電力を供給する特性の異なる複数の蓄電機構を備える車両において、出力特性が他より優れる蓄電機構の充電量を、高出力が要求されるまで確保することができる電力供給装置を提供することができる。

第２の発明に係る電力供給装置においては、第１の発明の構成に加えて、切換制御手段は、判断手段による判断結果が作動状態から非作動状態に変化したか否かに基づいて、切換手段を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した否かに基づいて、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えられる。たとえば、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した場合であっても、第２の蓄電機構ではなく第１の蓄電機構から電力を回転電機に供給することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。

第３の発明に係る電力供給装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、切換制御手段は、判断手段による判断結果が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えるように、切換手段を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電を抑制することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第２の蓄電機構の電圧を電力変換機構の昇圧電圧の値に保持したまま、第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。

第４の発明に係る電力供給装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第１の蓄電機構は、二次電池であり、第２の蓄電機構は、キャパシタである。

第４の発明によると、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、二次電池よりも定格放電電力が大きく出力特性が優れるキャパシタの充電量を確保することができる。

第５の発明に係る電力供給装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、切換手段は、半導体スイッチング素子で構成される。

第５の発明によると、半導体スイッチング素子により、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えることができる。

第６の発明に係る電力供給装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、電気自動車およびハイブリッド自動車のいずれかである。

第６の発明によると、走行用の回転電機に電力を供給する特性の異なる第１の蓄電機構および第２の蓄電機構を備える電気自動車およびハイブリッド自動車のいずれかにおいて、第１の蓄電機構よりも定格放電電力が大きく出力特性が優れる第２の蓄電機構の充電量を、高出力が要求されるまで確保することができる。

第７の発明に係る電力供給装置の制御方法は、車両に搭載される第１の蓄電機構と、第１の蓄電機構と車両の走行用の回転電機との間に接続され、作動状態では第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧して出力し、非作動状態では第１の蓄電機構の定格電圧を出力する電力変換機構と、電力変換機構と回転電機との間に第１の蓄電機構と並列に接続され、第１の蓄電機構よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きい第２の蓄電機構と、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換える切換部とを含む電力供給装置を制御する。この制御方法は、電力変換機構が作動状態および非作動状態のいずれの状態であるのかを判断する判断ステップと、判断ステップによる判断結果に基づいて、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えるように、切換部を制御する切換制御ステップとを含む。

第７の発明によると、電力変換機構が作動状態であると、第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧した電圧（昇圧電圧）の電力が回転電機に供給される。昇圧電圧よりも第２の蓄電機構の電圧が低い場合は、第２の蓄電機構にも電力が供給され、第２の蓄電機構の電圧は昇圧電圧まで上昇する。作動状態であった電力変換機構が非作動状態になると、電力変換機構の出力電圧は第１の蓄電機構の定格電圧となる。そのため、昇圧電圧に上昇していた第２の蓄電機構の電圧が第１の蓄電機構の定格電圧に降下するまでは、回転電機の負荷が低く第１の蓄電機構の定格電圧の電力を供給すれば足りる場合であっても、第１の蓄電機構ではなく第２の蓄電機構の電力が回転電機に供給されてしまう。そこで、電力変換機構が作動状態および非作動状態のいずれの状態であるのかが判断され、その判断結果に基づいて、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えられる。たとえば、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した場合に、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が非作動状態であっても、第２の蓄電機構ではなく第１の蓄電機構から電力を回転電機に供給することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第１の蓄電機構よりも定格放電電力が大きく出力特性が優れる第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。その結果、走行用の回転電機に電力を供給する特性の異なる複数の蓄電機構を備える車両において、出力特性が他より優れる蓄電機構の充電量を、高出力が要求されるまで確保することができる電力供給装置の制御方法を提供することができる。

第８の発明に係る電力供給装置の制御方法においては、第７の発明の構成に加えて、切換制御ステップは、判断ステップによる判断結果が作動状態から非作動状態に変化したか否かに基づいて、切換部を制御するステップを含む。

第８の発明によると、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した否かに基づいて、第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えられる。たとえば、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した場合に、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化した場合であっても、第２の蓄電機構ではなく第１の蓄電機構から電力を回転電機に供給することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。

第９の発明に係る電力供給装置の制御方法においては、第７または８の発明の構成に加えて、切換制御ステップは、判断ステップによる判断結果が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えるように、切換部を制御するステップを含む。

第９の発明によると、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えられる。これにより、電力変換機構が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、第２の蓄電機構からの放電を抑制することができる。そのため、実際に回転電機に瞬時の高出力が要求されるまで、第２の蓄電機構の電圧を電力変換機構の昇圧電圧の値に保持したまま、第２の蓄電機構の充電量を確保することができる。

第１０の発明に係るプログラムは、第７〜９のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータにおいて実現するプログラムである。これにより、第１０の発明に係るプログラムを、たとえばコンピュータにインストールすることで、第７〜第９のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータにおいて実現させることができる。

第１１の発明に係る記録媒体は、第１０の発明に係るプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。これにより、第１１の発明に係る記録媒体から第１０の発明に係るプログラムをコンピュータに読取らせることにより、第７〜第９のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータにおいて実現させることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る電力供給装置が搭載された車両について説明する。なお、本実施の形態において、車両はモータジェネレータ３００からの駆動力のみにより走行する電気自動車として説明するが、本発明に係る電力供給装置が搭載される車両は電気自動車に限られず、その他、ハイブリッド車などに搭載してもよい。

この車両は、バッテリ１００と、インバータ２００と、モータジェネレータ３００と、平滑コンデンサ４００と、システムメインリレー５１０（ＳＭＲ（１）５００、制限抵抗５０２、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６）と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００と、キャパシタ７００とを含む。

バッテリ１００は、複数のセルを直列に接続したモジュールをさらに複数直列に接続した組電池である。車両には、バッテリ１００に加えて、キャパシタ７００が備えられ、ともにそれぞれの特性に応じて、モータジェネレータ３００に電力を供給する。

インバータ２００は、６つのＩＧＢＴ（Ｉnsulated Gate Bipolar Transistor）と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオードとを含む。

インバータ２００は、ＥＣＵ６００からの制御信号に基づいて、モータジェネレータ３００をモータまたはジェネレータとして機能させる。インバータ２００は、モータジェネレータ３００をモータとして機能させる場合、バッテリ１００やキャパシタ７００から供給された直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ３００に供給する。インバータ２００は、各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフ（通電／遮断）してモータジェネレータ３００に供給する電力を制御することにより、モータジェネレータ３００がＥＣＵ６００からの制御信号で要求される出力状態になるように制御する。

インバータ２００は、モータジェネレータ３００をジェネレータとして機能させる場合、モータジェネレータ３００が発電した交流電力を直流電力に変換し、バッテリ１００やキャパシタ７００に充電する。インバータ２００は、各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフ（通電／遮断）してモータジェネレータ３００が発電する電力（回生電力）を制御することにより、ＥＣＵ６００からの制御信号で要求される回生制動力（回生トルク）が車両に作用するように制御する。

モータジェネレータ３００は、三相交流モータであるとともに、車両の回生制動時に発電するジェネレータである。モータジェネレータ３００の回転軸は、最終的には車両のドライブシャフト（図示せず）に接続される。車両は、モータジェネレータ３００からの駆動力により走行する。

平滑コンデンサ４００は、インバータ２００と並列に接続されている。平滑コンデンサ４００は、バッテリ１００から供給された電力、またはインバータ２００から供給された電力を平滑化するため、電荷を一旦蓄積する。平滑化された電力は、インバータ２００またはバッテリ１００に供給される。

システムメインリレー５１０は、正極側のＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４および負極側のＳＭＲ（３）５０６から構成される。ＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４、ＳＭＲ（３）５０６は、コイルに対して励磁電流を通電したときにオンする接点を閉じるリレーである。ＳＭＲ（１）５００およびＳＭＲ（２）５０４は、バッテリ１００の正極側に設けられている。ＳＭＲ（１）５００とＳＭＲ（２）５０４とは、並列に接続されている。ＳＭＲ（１）５００には、制限抵抗５０２が直列に接続されている。インバータ２００に突入電流が流れることを防止するため、ＳＭＲ（１）５００は、ＳＭＲ（２）５０４が接続される前に接続され、平滑コンデンサ４００をプリチャージする。ＳＭＲ（２）５０４は、ＳＭＲ（１）５００が接続され、プリチャージが終了した後に接続される正側ＳＭＲである。ＳＭＲ（３）５０６は、バッテリ１００の負極側に設けられている負側ＳＭＲである。各ＳＭＲは、ＥＣＵ６００により制御される。

電源オン時（イグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置からＳＴＡ位置に切換えられる時）、ＥＣＵ６００は、先ず、ＳＭＲ（３）５０６をオンし、次にＳＭＲ（１）５００をオンして平滑コンデンサ４００のプリチャージを実行する。ＳＭＲ（１）５００には制限抵抗５０２が接続されているので、ＳＭＲ（１）５００をオンしても平滑コンデンサ４００にかかる電圧は緩やかに上昇し、インバータ２００への突入電流の発生を防止することができる。プリチャージ実行後、ＥＣＵ６００は、ＳＭＲ（２）５０４をオンにする。

電源オフ時（イグニッションスイッチのポジションがＳＴＡ位置からＯＦＦ位置に切換えられる時）、ＥＣＵ６００は、バッテリ１００からの漏電防止などのため、ＳＭＲ（１）５００、ＳＭＲ（２）５０４およびＳＭＲ（３）５０６をオフする。

キャパシタ７００は、インバータ２００の入力側端子と平滑コンデンサ４００との間に接続される。キャパシタ７００は、バッテリ１００よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きい。また、キャパシタ７００は、バッテリ１００よりも蓄電容量が少なく充電時には短時間で満充電状態となる。

なお、本実施の形態において、蓄電機構としてバッテリ１００とキャパシタ７００とを備える車両について説明するが、本発明に係る電力供給装置が搭載される車両に適用される蓄電機構は、入出力特性（特に放電能力）の異なる蓄電機構であればこれらに限定されない。たとえば、キャパシタ７００に代えて、バッテリ１００よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きいバッテリを備えてもよい。また、バッテリ１００に代えて、キャパシタ７００よりも定格電圧が低く定格放電電力が小さいキャパシタを備えてもよい。

さらに、この車両には、バッテリ１００とインバータ２００との間に、２つのＩＧＢＴや電流変化を低減させるリアクトルから構成される昇圧コンバータ８００が設けられる。昇圧コンバータ８００は、ＥＣＵ６００に接続される。

モータジェネレータ３００に電力を供給する際には、昇圧コンバータ８００は、モータジェネレータ３００に要求される負荷に基づいて、ＥＣＵ６００により制御される。

モータジェネレータ３００に要求される負荷が高くバッテリ１００からの入力電圧値ＶＬ（通常はバッテリ１００の定格電圧値）を昇圧する必要がある場合、昇圧コンバータ８００は作動状態に制御される。これにより、昇圧コンバータ８００は、入力電圧値ＶＬを出力電圧値ＶＨ（入力電圧値ＶＬより高く、最大でモータジェネレータ３００の定格電圧）に昇圧して出力する。

モータジェネレータ３００に要求される出力が低く入力電圧値ＶＬを昇圧する必要がない場合は、昇圧コンバータ８００は非作動状態に制御される。これにより、昇圧コンバータ８００は、入力電圧値ＶＬを昇圧せずにそのまま出力する。

車両の回生制動時の回生電力を充電する際には、昇圧コンバータ８００は、インバータ２００で直流電圧に変換された回生電圧を、バッテリ１００の定格電圧に降圧し、バッテリ１００に供給する。

昇圧コンバータ８００には、入力電圧値ＶＬを検出する第１電圧計８０２と、出力電圧値ＶＨを検出する第２電圧計８０４とが備えられる。第１電圧計８０２は、入力電圧値ＶＬを検出し、入力電圧値ＶＬを表わす信号をＥＣＵ６００に送信する。第２電圧計８０４は、出力電圧値ＶＨを検出し、出力電圧値ＶＨを表わす信号をＥＣＵ６００に送信する。

キャパシタ７００とインバータ２００との間には、リレー７０２およびリレー７０４が設けられる。リレー７０２およびリレー７０４は、ＥＣＵ６００から送信される制御信号により励磁電流がコイルに対して通電されたときに、オンする接点を閉じるリレーである。電源オン時には、リレー７０２およびリレー７０４はオンされる。電源オフ時には、キャパシタ７００からの漏電防止などのため、リレー７０２およびリレー７０４はオフされる。

リレー７０２とインバータ２００との間には、スイッチング回路７１０が設けられる。スイッチング回路７１０は、トランジスタ７１２と、トランジスタ７１２に並列に接続されるダイオード７１４とを含む。

トランジスタ７１２は、リレー７０２の入出力端子の一端にコレクタ側が接続され、インバータ２００の入出力端子の一端にエミッタ側が接続され、ＥＣＵ６００の入出力端子の一端にベース側が接続される。

トランジスタ７１２は、ＥＣＵ６００から送信される制御信号によりベース電流が流されると、キャパシタ７００からインバータ２００への放電電流が流れる状態になる（以下、トランジスタ７１２をこのような状態に制御することを、スイッチング回路７１０を「オンにする」とも記載する）。

トランジスタ７１２は、ＥＣＵ６００から送信される制御信号によりベース電流が遮断されると、キャパシタ７００とインバータ２００とを遮断して、キャパシタ７００からインバータ２００への放電電流が流れない状態にする（以下、トランジスタ７１２をこのような状態に制御することを、スイッチング回路７１０を「オフにする」とも記載する）。

ダイオード７１４は、トランジスタ７１２と並列に接続され、リレー７０２の入出力端子の一端にカソード側が接続され、インバータ２００の入出力端子の一端にアノード側が接続される。これにより、インバータ２００からの回生電流は、トランジスタ７１２の状態に関わらず、ダイオード７１４およびリレー７０２側を通ってキャパシタ７００に流れる。

なお、本実施の形態において、トランジスタ７１２とダイオード７１４とを含むスイッチング回路７１０について説明するが、キャパシタ７００からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかに切換えるスイッチであれば、本発明に係る電力供給装置が適用されるスイッチは、スイッチング回路７１０に限定されない。

ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチ（図示せず）、アクセルペダルの踏込み量センサ（図示せず）、昇圧コンバータ８００などから送信される信号などに基づいて、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行する。このプログラムにより、インバータ２００、昇圧コンバータ８００およびスイッチング回路７１０等が制御されて、車両は所望の状態で走行するように制御される。このプログラムは記録媒体に記録されて市場を流通する場合もある。

図２を参照して、本実施の形態に係る電力供給装置を構成するＥＣＵ６００のキャパシタ７００の放電を抑制する際の機能について説明する。

ＥＣＵ６００は、ＶＬ検出部６１０と、ＶＨ検出部６２０と、比較部６３０と、コンバータ状態判断部６４０と、制御信号送信部６５０とを含む。

ＶＬ検出部６１０は、第１電圧計８０２からの信号に基づいて、入力電圧値ＶＬを検出する。ＶＨ検出部６２０は、第２電圧計８０４からの信号に基づいて、出力電圧値ＶＨを検出する。

比較部６３０は、ＶＬ検出部６１０で検出された入力電圧値ＶＬと、ＶＨ検出部６２０で検出された出力電圧値ＶＨとを比較し、比較結果をコンバータ状態判断部６４０に送信する。

コンバータ状態判断部６４０は、比較部６３０から送信される比較結果に基づいて、コンバータの状態が作動状態であるのか非作動状態であるのかを判断する。コンバータ状態判断部６４０は、判断結果に基づいて、制御信号送信部６５０にスイッチング回路７１０へ制御信号を送信するように指令する。

制御信号送信部６５０は、コンバータ状態判断部６４０からの指令を受けると、スイッチング回路７１０へ制御信号を送信する。

本実施の形態において、ＶＬ検出部６１０、ＶＨ検出部６２０、比較部６３０、コンバータ状態判断部６４０、および制御信号送信部６５０の機能は、ＥＣＵ６００で実行されるプログラムにより実現される。なお、これらの機能は、プログラム（ソフトウェア）ではなく、ハードウェアで構成してもよい。

図３を参照して、本実施の形態に係る電力供給装置を構成するＥＣＵ６００がキャパシタ７００の放電を抑制する際に実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ６００は、第１電圧計８０２からの信号に基づいて、入力電圧値ＶＬを検出する。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ６００は、第２電圧計８０４からの信号に基づいて、出力電圧値ＶＨを検出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ６００は、出力電圧値ＶＨが入力電圧値ＶＬより大きいか否かを判断する。出力電圧値ＶＨが入力電圧値ＶＬより大きいと（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。そうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ６００は、昇圧コンバータ８００が作動状態であると判断する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ６００は、フラグをセットする。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ６００は、スイッチング回路７１０をオンにする制御信号を、スイッチング回路７１０に送信する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ６００は、昇圧コンバータ８００が非作動状態であると判断する。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ６００は、フラグがセットされているか否かを判断する。セットされていると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでないと（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ６００は、フラグをリセットする。Ｓ１１８にて、ＥＣＵ６００は、昇圧コンバータ８００が作動状態から非作動状態に変化したと判断する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ６００は、スイッチング回路７１０をオフにする制御信号を、スイッチング回路７１０に送信する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ６００は、スイッチング回路７１０をオフ状態に維持する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電力供給装置の動作について説明する。

昇圧コンバータ８００の出力電圧値ＶＨが入力電圧値ＶＬより大きいと（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、昇圧コンバータ８００が作動状態であると判断され（Ｓ１０６）、フラグがセットされた後（Ｓ１０８）、スイッチング回路７１０がオンにされる（Ｓ１１０）。昇圧コンバータ８００の出力電圧値ＶＨよりもキャパシタ７００の電圧が低い場合は、昇圧コンバータ８００からの電力がインバータ２００を介してモータジェネレータ３００に供給されるとともに、キャパシタ７００にも供給される。そのため、キャパシタ７００の電圧は出力電圧値ＶＨまで上昇する。

このような状態で、図４に示すように、作動状態であった昇圧コンバータ８００が時刻Ｔ（１）で非作動状態になると、昇圧コンバータ８００からは入力電圧値ＶＬ（通常はバッテリ１００の定格電圧）がそのまま出力される。そのため、図４に示すように、出力電圧値ＶＨに上昇していたキャパシタ７００の電圧が入力電圧値ＶＬに降下する時刻Ｔ（２）までは、モータジェネレータ３００にキャパシタ７００からのみ電力が供給される。これにより、モータジェネレータ３００の負荷が低くバッテリ１００の定格電圧の電力を供給すれば足りる場合であっても、バッテリ１００ではなくキャパシタ７００の電力がモータジェネレータ３００に供給されてしまう。そのため、実際にモータジェネレータ３００に高出力が要求されたときに、バッテリ１００よりも高電圧の電力を瞬時に放電できるキャパシタ７００から電力を供給することができない。

そこで、出力電圧値ＶＨと入力電圧値ＶＬとが同じ値となると（Ｓ１０４にてＮＯ）、昇圧コンバータ８００が非作動状態であると判断される（Ｓ１１２）。昇圧コンバータ８００が作動状態であったことを示すフラグがセットされていると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、フラグがリセットされ（Ｓ１１６）、昇圧コンバータ８００が作動状態から非作動状態に変化したと判断される（Ｓ１１８）。このように判断されたことに対応して、スイッチング回路７１０がオフにされ（Ｓ１２０）、キャパシタ７００からインバータ２００への放電電流が流れない状態になる。そのため、図５に示すように、昇圧コンバータ８００が非作動状態になってもキャパシタ７００の電圧は出力電圧値ＶＨに保持されるとともに、バッテリ１００からの電力供給が可能になる。これにより、実際にモータジェネレータ３００に高出力が要求されるまで、キャパシタ７００の充電量を確保することができる。

以上のように、本実施の形態に係る電力供給装置によれば、走行用のモータジェネレータとバッテリとの間にコンバータが接続される。コンバータとモータジェネレータとの間に、バッテリより定格電圧が高く定格放電電力が大きいキャパシタが接続される。コンバータが作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、キャパシタからの放電電流が流れない状態になるようにスイッチング回路が制御される。そのため、バッテリよりも定格放電電力が大きく出力特性が優れるキャパシタの充電量を、モータジェネレータに高出力が要求されるまで確保することができる。

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。

本発明の実施の形態に係る電力供給装置が搭載される車両の構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電力供給装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電力供給装置を構成するＥＣＵの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電力供給装置を備える車両に搭載されるキャパシタ電圧値のタイミングチャートである。 比較のためのキャパシタ電圧値のタイミングチャートである。

符号の説明

１００ バッテリ、２００ インバータ、３００ モータジェネレータ、４００ 平滑コンデンサ、５１０ システムメインリレー、５００，５０４，５０６ ＳＭＲ、５０２ 制限抵抗、６００ ＥＣＵ、６１０ ＶＬ検出部、６２０ ＶＨ検出部、６３０ 比較部、６４０ コンバータ状態判断部、６５０ 制御信号送信部、７００ キャパシタ、７０２，７０４ リレー、７１０ スイッチング回路、７１２ トランジスタ、７１４ ダイオード、８００ 昇圧コンバータ、８０２ 第１電圧計、８０４ 第２電圧計。

Claims (11)

1. 車両に搭載される第１の蓄電機構と、
   前記第１の蓄電機構と前記車両の走行用の回転電機との間に接続され、作動状態では前記第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧して出力し、非作動状態では前記第１の蓄電機構の定格電圧を出力する電力変換機構と、
   前記電力変換機構と前記回転電機との間に前記第１の蓄電機構と並列に接続され、前記第１の蓄電機構よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きい第２の蓄電機構と、
   前記第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えるための切換手段と、
   前記切換手段に接続され、前記切換手段を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記電力変換機構が前記作動状態および前記非作動状態のいずれの状態であるのかを判断するための判断手段と、
   前記判断手段による判断結果に基づいて、前記切換手段を制御するための切換制御手段とを含む、電力供給装置。
2. 前記切換制御手段は、前記判断手段による判断結果が前記作動状態から前記非作動状態に変化したか否かに基づいて、前記切換手段を制御するための手段を含む、請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記切換制御手段は、前記判断手段による判断結果が作動状態から非作動状態に変化したことに対応して、前記第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えるように、前記切換手段を制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の電力供給装置。
4. 前記第１の蓄電機構は、二次電池であり、
   前記第２の蓄電機構は、キャパシタである、請求項１〜３のいずれかに記載の電力供給装置。
5. 前記切換手段は、半導体スイッチング素子で構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の電力供給装置。
6. 前記車両は、電気自動車およびハイブリッド自動車のいずれかである、請求項１〜５のいずれかに記載の電力供給装置。
7. 車両に搭載される第１の蓄電機構と、前記第１の蓄電機構と前記車両の走行用の回転電機との間に接続され、作動状態では前記第１の蓄電機構の定格電圧を昇圧して出力し、非作動状態では前記第１の蓄電機構の定格電圧を出力する電力変換機構と、前記電力変換機構と前記回転電機との間に前記第１の蓄電機構と並列に接続され、前記第１の蓄電機構よりも定格電圧が高く定格放電電力が大きい第２の蓄電機構と、前記第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換える切換部とを含む電力供給装置の制御方法であって、
   前記電力変換機構が前記作動状態および前記非作動状態のいずれの状態であるのかを判断する判断ステップと、
   前記判断ステップによる判断結果に基づいて、前記第２の蓄電機構からの放電電流が流れる状態および流れない状態のいずれかの状態に切換えるように、前記切換部を制御する切換制御ステップとを含む、電力供給装置の制御方法。
8. 前記切換制御ステップは、前記判断ステップによる判断結果が前記作動状態から前記非作動状態に変化したか否かに基づいて、前記切換部を制御するステップを含む、請求項７に記載の電力供給装置の制御方法。
9. 前記切換制御ステップは、前記判断ステップによる判断結果が前記作動状態から前記非作動状態に変化したことに対応して、前記第２の蓄電機構からの放電電流が流れない状態に切換えるように、前記切換部を制御するステップを含む、請求項７または８に記載の電力供給装置の制御方法。
10. 請求項７〜９のいずれかに記載の制御方法をコンピュータにおいて実現するプログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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