JP2009194997A - 電源システムおよびそれを備えた車両ならびに電源システムの出力制限制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電装置の出力制限を適切に制御可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供する。
【解決手段】複数の蓄電装置に対応して複数のコンバータが設けられ、各コンバータは互いに並列して主正母線および主負母線に接続される。各蓄電装置について、出力制限の緩和が可能か否かを判定するＷｏｕｔ緩和許可判定が実行される（Ｓ１０）。また、車両要求パワーに基づいて、出力制限の緩和要求が発生したか否かが判定される（Ｓ４０）。そして、各蓄電装置について、実際に出力制限を緩和するか否かを判定するＷｏｕｔ緩和実行判定が実行され（Ｓ６０）、その判定結果に基づいて対応の蓄電装置の出力制限が緩和される。
【選択図】図３

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備えた車両ならびに電源システムの出力制限制御方法に関し、特に、複数の蓄電装置を備える電源システムの出力制限制御に関する。

特開２００７−１６１１０１号公報（特許文献１）は、バッテリから出力される電力によってモータ走行可能なハイブリッド車を開示する。このハイブリッド車においては、遊星歯車機構のサンギヤおよびキャリアにそれぞれ第１モータおよびエンジンが接続され、遊星歯車機構のリングギヤに駆動軸および第２モータが接続される。そして、リバース走行時、駆動軸に要求される要求パワーと第１モータを用いてエンジンを始動するのに必要な始動用パワーとの和がバッテリの出力制限以上になると、第１モータを用いてエンジンが始動される。

さらに、上記公報には、第１モータを用いてエンジンを始動している最中、バッテリの出力制限を一時的に緩和し、その緩和された出力制限の範囲内で、第１モータによりエンジンを始動するとともに第２モータにより要求パワーを発生することが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００７−１６１１０１号公報 特開２００５−５１８５０号公報 ディ・ナポリ（Di Napoli, A）他４名、「ハイブリッド車両におけるパワーフローマネジメントのための多入力ＤＣ−ＤＣパワーコンバータ（Multiple-Input DC-DC Power Converter for Power-Flow Management in Hybrid Vehicles）」，（米国），２００２年産業応用会議・第３７回ＩＡＳ年次集会・２００２年米国電気電子学会会議録（Industry Applications Conference, 2002. 37th IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2002 IEEE），２００２年，第３巻，ｐ．１５７８−１５８５

昨今、ハイブリッド車や電気自動車など電気走行可能な車両においては、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、電源システムの大容量化の開発が進められている。電源システムを大容量化するための手段としては、複数の蓄電装置と複数のコンバータとを有する構成が提案されている。

そして、このような複数の蓄電装置を有する電源システムを搭載した車両においても、ハイブリッド車におけるエンジン始動時やドライバーのアクセル操作により大きな駆動力が要求された場合には、複数の蓄電装置において出力制限にかかり得るので、複数の蓄電装置の出力制限を適切に制御する必要がある。しかしながら、上記特開２００７−１６１１０１号公報では、そのような複数の蓄電装置を備える電源システムについての検討はなされていない。

それゆえに、この発明の目的は、複数の蓄電装置の出力制限を適切に制御可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、複数の蓄電装置の出力制限を適切に制御可能な電源システムの出力制限制御方法を提供することである。

この発明によれば、電源システムは、負荷装置へ電力を供給可能な電源システムであって、複数の蓄電装置と、電力線と、複数のコンバータと、コンバータ制御部と、出力制限制御部とを備える。電力線は、当該電源システムと負荷装置との間で電力を授受可能に構成される。複数のコンバータは、複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各コンバータは、対応の蓄電装置と電力線との間に設けられる。コンバータ制御部は、複数の蓄電装置の各々に対して設定される出力制限を対応の蓄電装置の出力が超えない範囲で複数のコンバータを制御する。出力制限制御部は、複数の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能か否かを判定し、負荷装置の要求電力に基づいて出力制限を緩和する必要があると判定されたとき、出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限を緩和する。

好ましくは、複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置を含む。複数のコンバータは、第１および第２のコンバータを含む。コンバータ制御部は、第１および第２の制御部を含む。第１の制御部は、電力線の電圧が所定の目標電圧となるように第１のコンバータを制御する。第２の制御部は、第２の蓄電装置の充放電が所定の目標量となるように第２のコンバータを制御する。そして、第１および第２の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能と判定されたとき、出力制限制御部は、第２の蓄電装置の出力制限をまず緩和し、緩和後の出力制限値が所定の上限値を超えるとき、その超過分だけ第１の蓄電装置の出力制限を緩和する。

また、好ましくは、複数の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能と判定されたとき、出力制限制御部は、複数の蓄電装置の各々の出力制限を同時に緩和する。

また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの電源システムと、電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。

また、この発明によれば、出力制限制御方法は、負荷装置へ電力を供給可能な電源システムの出力制限制御方法である。電源システムは、複数の蓄電装置と、電力線と、複数のコンバータと、コンバータ制御部とを備える。電力線は、電源システムと負荷装置との間で電力を授受可能に構成される。複数のコンバータは、複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各コンバータは、対応の蓄電装置と電力線との間に設けられる。コンバータ制御部は、複数の蓄電装置の各々に対して設定される出力制限を対応の蓄電装置の出力が超えない範囲で複数のコンバータを制御する。そして、出力制限制御方法は、複数の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能か否かを判定する第１のステップと、負荷装置の要求電力に基づいて出力制限を緩和する必要があるか否かを判定する第２のステップと、第２のステップにおいて出力制限を緩和する必要があると判定されたとき、第１のステップにおいて出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限を緩和する第３のステップとを含む。

好ましくは、複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置を含む。複数のコンバータは、第１および第２のコンバータを含む。コンバータ制御部は、第１および第２の制御部を含む。第１の制御部は、電力線の電圧が所定の目標電圧となるように第１のコンバータを制御する。第２の制御部は、第２の蓄電装置の充放電が所定の目標量となるように第２のコンバータを制御する。そして、第１のステップにおいて第１および第２の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能と判定されたとき、第３のステップにおいて、第２の蓄電装置の出力制限がまず緩和され、緩和後の出力制限値が所定の上限値を超えるとき、その超過分だけ第１の蓄電装置の出力制限が緩和される。

また、好ましくは、第１のステップにおいて複数の蓄電装置の各々について出力制限を緩和可能と判定されたとき、第３のステップにおいて、複数の蓄電装置の各々の出力制限が同時に緩和される。

この発明においては、複数の蓄電装置にそれぞれ対応して複数のコンバータが設けられ、複数のコンバータは互いに並列して電力線に接続される。各コンバータは、対応の蓄電装置の出力が設定された出力制限値を超えない範囲で制御される。そして、各蓄電装置について出力制限を緩和可能か否かが判定され、負荷装置の要求電力に基づいて出力制限を緩和する必要があると判定されると、出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限が緩和されるので、仮にいずれかの蓄電装置の出力制限を緩和できない場合であっても、他の蓄電装置の出力制限が緩和されることにより負荷装置の要求電力を満足し得る。また、全ての蓄電装置の出力制限を緩和可能な場合には、負荷装置の要求電力を十分に満足し得る。

したがって、この発明によれば、複数の蓄電装置の出力制限を適切に制御することができる。また、この発明によれば、複数の蓄電装置を備えるメリットを十分に発揮することができる。

以下、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、この発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、この車両１００は、電源システム１と、駆動力発生部３とを備える。駆動力発生部３は、インバータ３０−１，３０−２と、モータジェネレータ３４−１，３４−２と、動力伝達機構３６と、駆動軸３８と、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２とを含む。

インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。そして、インバータ３０−１，３０−２は、電源システム１から供給される駆動電力（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３４−１，３４−２へ出力する。また、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１，３４−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１へ出力する。

なお、各インバータ３０−１，３０−２は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれ駆動ＥＣＵ３２からの駆動信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のモータジェネレータを駆動する。

モータジェネレータ３４−１，３４−２は、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、外部からの回転力を受けて交流電力を発電する。モータジェネレータ３４−１，３４−２は、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から成る。そして、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６と連結され、動力伝達機構３６にさらに連結される駆動軸３８を介して回転駆動力が車輪（図示せず）へ伝達される。

なお、この車両１００がハイブリッド車両の場合には、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６または駆動軸３８を介してエンジン（図示せず）にも連結される。そして、駆動ＥＣＵ３２によって、エンジンの発生する駆動力とモータジェネレータ３４−１，３４−２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御が実行される。このようなハイブリッド車両においては、モータジェネレータ３４−１，３４−２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。

駆動ＥＣＵ３２は、図示されない各センサから送信された信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。そして、駆動ＥＣＵ３２は、モータジェネレータ３４−１の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１および回転数目標値ＭＲＮ１に一致するように駆動信号ＰＷＭ１を生成してインバータ３０−１を制御し、モータジェネレータ３４−２の発生トルクおよび回転数がそれぞれトルク目標値ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ２に一致するように駆動信号ＰＷＭ２を生成してインバータ３０−２を制御する。また、駆動ＥＣＵ３２は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１のコンバータＥＣＵ２（後述）へ出力する。

一方、電源システム１は、蓄電装置６−１，６−２と、コンバータ８−１，８−２と、平滑コンデンサＣと、コンバータＥＣＵ２と、電池ＥＣＵ４と、電流センサ１０−１，１０−２と、電圧センサ１２−１，１２−２，１８と、温度センサ１４−１，１４−２とを含む。

蓄電装置６−１，６−２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、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から成る。蓄電装置６−１は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介してコンバータ８−１に接続され、蓄電装置６−２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２を介してコンバータ８−２に接続される。なお、蓄電装置６−１，６−２の少なくとも一方を電気二重層キャパシタで構成してもよい。

コンバータ８−１は、蓄電装置６−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられる。コンバータ８−１は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧を蓄電装置６−１の電圧以上に昇圧する。なお、後述のように、コンバータ８−１は、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、蓄電装置６−１から出力される電力を所定の出力制限値を超えないように制限しつつ、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧が所定の目標電圧に一致するように電圧制御される。

コンバータ８−２は、蓄電装置６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられる。コンバータ８−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧を蓄電装置６−１の電圧以上に昇圧する。なお、後述のように、コンバータ８−２は、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、蓄電装置６−２から出力される電力を所定の出力制限値を超えないように制限しつつ、蓄電装置６−２の充放電電流が所定の目標電流に一致するように電流制御される。

平滑コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ１８は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２へ出力する。

電流センサ１０−１，１０−２は、蓄電装置６−１に対して入出力される電流Ｉｂ１および蓄電装置６−２に対して入出力される電流Ｉｂ２をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、電流センサ１０−１，１０−２は、対応の蓄電装置から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、対応の蓄電装置に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。なお、図１では、電流センサ１０−１，１０−２がそれぞれ正極線ＰＬ１，ＰＬ２の電流値を検出する場合が示されているが、電流センサ１０−１，１０−２は、それぞれ負極線ＮＬ１，ＮＬ２の電流を検出してもよい。

電圧センサ１２−１，１２−２は、蓄電装置６−１の電圧Ｖｂ１および蓄電装置６−２の電圧Ｖｂ２をそれぞれ検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。温度センサ１４−１，１４−２は、蓄電装置６−１の温度Ｔｂ１および蓄電装置６−２の温度Ｔｂ２をそれぞれ検出し、その検出値を電池ＥＣＵ４へ出力する。

電池ＥＣＵ４は、電流センサ１０−１からの電流Ｉｂ１、電圧センサ１２−１からの電圧Ｖｂ１および温度センサ１４−１からの温度Ｔｂ１の各検出値に基づいて、蓄電装置６−１の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を示す状態量ＳＯＣ１を算出し、その算出値を温度Ｔｂ１の検出値とともにコンバータＥＣＵ２へ出力する。

また、電池ＥＣＵ４は、電流センサ１０−２からの電流Ｉｂ２、電圧センサ１２−２からの電圧Ｖｂ２および温度センサ１４−２からの温度Ｔｂ２の各検出値に基づいて、蓄電装置６−２のＳＯＣを示す状態量ＳＯＣ２を算出し、その算出値を温度Ｔｂ２の検出値とともにコンバータＥＣＵ２へ出力する。なお、状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。

コンバータＥＣＵ２は、電流センサ１０−１，１０−２および電圧センサ１２−１，１２−２，１８からの各検出値、電池ＥＣＵ４からの温度Ｔｂ１，Ｔｂ２および状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２、ならびに駆動ＥＣＵ３２からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、コンバータ８−１，８−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２は、その生
成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれコンバータ８−１，８−２へ出力し、コンバータ８−１，８−２を制御する。

図２は、図１に示したコンバータＥＣＵ２の機能ブロック図である。図２を参照して、コンバータＥＣＵ２は、Ｗｏｕｔ制御部５２と、指令生成部５４と、電圧制御部５６と、電流制御部６０と、変調部５８，６２とを含む。

Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１から出力される電力の制限値を示す出力制限値Ｗｏｕｔ１を受け、蓄電装置６−２から出力される電力の制限値を示す出力制限値Ｗｏｕｔ２を受ける。この出力制限値Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、たとえば、それぞれ蓄電装置６−１，６−２の温度Ｔｂ１，Ｔｂ２ごとに予め設定されており、低温領域および高温領域で値が小さくなる。

また、Ｗｏｕｔ制御部５２は、電圧センサ１２−１，１２−２からそれぞれ電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２を受け、蓄電装置６−１，６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２および温度Ｔｂ１，Ｔｂ２を電池ＥＣＵ４から受ける。さらに、Ｗｏｕｔ制御部５２は、シフトレバーのシフト位置を示すシフト位置信号ＳＰを図示されないシフト位置センサから受ける。

そして、Ｗｏｕｔ制御部５２は、後述の方法により、これらの各信号に基づいて、蓄電装置６−１，６−２の出力制限を緩和する必要があるか否かを判定し（たとえば、モータジェネレータ３４−１または３４−２によるエンジンのクランキング時など通常よりも大きなパワーが必要とされる場合）、出力制限を緩和する必要があると判定すると、出力制限を緩和可能な蓄電装置の出力制限を緩和する。そして、Ｗｏｕｔ制御部５２は、緩和された出力制限値Ｗｏｕｔ１Ａ，Ｗｏｕｔ２Ａを指令生成部５４へ出力する。

指令生成部５４は、Ｗｏｕｔ制御部５２から出力制限値Ｗｏｕｔ１Ａ，Ｗｏｕｔ２Ａを受け、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を駆動ＥＣＵ３２から受ける。また、指令生成部５４は、電圧センサ１２−２から電圧Ｖｂ２の検出値を受ける。

そして、指令生成部５４は、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて車両要求パワーを算出し、その算出された車両要求パワーに基づいて蓄電装置６−１，６−２のパワー配分制御を行なう。一例として、指令生成部５４は、蓄電装置６−１，６−２のＳＯＣが均等になるように蓄電装置６−１，６−２のパワー配分を行なう。より具体的には、放電時を例に説明すると、蓄電装置６−１，６−２のＳＯＣを一致させたいＳＯＣ目標値（たとえば２０％）が設定され、その設定されたＳＯＣ目標値までの蓄電装置６−１，６−２の残存電力量の比に応じて蓄電装置６−１，６−２のパワー配分比が設定される。そして、その設定されたパワー配分比と車両要求パワーとに基づいて各蓄電装置の放電電力が算出される。なお、充電時も同様に考えることができ、充電時のＳＯＣ目標値（たとえば８０％）までの蓄電装置６−１，６−２の余裕電力量の比に応じて蓄電装置６−１，６−２のパワー配分比が設定される。

パワー配分制御により蓄電装置６−１，６−２の充放電電力が算出されると、指令生成部５４は、算出された蓄電装置６−１，６−２の放電電力を出力制限値Ｗｏｕｔ１Ａ，Ｗｏｕｔ２Ａとそれぞれ比較する。そして、指令生成部５４は、算出された放電電力が出力制限値を超える場合には、放電電力を出力制限値に制限する。

このようにして蓄電装置６−１，６−２の電力目標値が決定される。そして、指令生成部５４は、蓄電装置６−２の電力目標値を電圧Ｖｂ２で除算し、その演算結果を電流目標値ＩＲ２として電流制御部６０へ出力する。また、指令生成部５４は、車両要求パワーに基づいて主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧目標値ＶＲを設定し、その設定値を電圧制御部５６へ出力する。

電圧制御部５６は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧目標値ＶＲを指令生成部５４から受け、電圧センサ１８から電圧Ｖｈの検出値を受ける。そして、電圧制御部５６は、電圧Ｖｈが電圧目標値ＶＲに一致するようにコンバータ８−１のデューティー比を算出し、その算出されたデューティー比に基づきデューティー指令を生成して変調部５８へ出力する。

変調部５８は、電圧制御部５６から受けるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）ＣＲとに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成された駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ８−１へ出力する。

電流制御部６０は、蓄電装置６−２の電流目標値ＩＲ２を指令生成部５４から受け、電流センサ１０−２から電流Ｉｂ２の検出値を受ける。そして、電流制御部６０は、電流Ｉｂ２が電流目標値ＩＲ２に一致するようにコンバータ８−２のデューティー比を算出し、その算出されたデューティー比に基づきデューティー指令を生成して変調部６２へ出力する。

変調部６２は、電流制御部６０から受けるデューティー指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）ＣＲとに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成された駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ８−２へ出力する。

図３は、図２に示したＷｏｕｔ制御部５２の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図３を参照して、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１，６−２の各々について、出力制限値を一時的に緩和可能な状態にあるか否かを判定するＷｏｕｔ緩和許可判定を実行する（ステップＳ１０）。一例として、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１について、電圧Ｖｂ１および状態量ＳＯＣ１が規定値以上であり、かつ、コンバータ８−１による負荷率制限がかかっていない場合、蓄電装置６−１の出力制限値Ｗｏｕｔ１を一時的に緩和可能と判定する。同様に、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−２について、電圧Ｖｂ２および状態量ＳＯＣ２が規定値以上であり、かつ、コンバータ８−２による負荷率制限がかかっていない場合、蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２を一時的に緩和可能と判定する。

そして、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和許可判定の判定結果に基づいて、蓄電装置６−１，６−２の各々についてＷｏｕｔ緩和許可フラグを設定する（ステップＳ２０）。具体的には、出力制限値を一時的に緩和可能と判定された蓄電装置に対応するフラグがオンされる。

次いで、Ｗｏｕｔ制御部５２は、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて車両要求パワーを算出する（ステップＳ３０）。なお、Ｗｏｕｔ制御部５２は、指令生成部５４（図２）において算出された車両要求パワーを指令生成部５４から受け取ってもよい。

続いて、Ｗｏｕｔ制御部５２は、車両要求パワーに基づいて、一時的に出力制限値の緩和を要求するＷｏｕｔ緩和要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ４０）。一例として、Ｗｏｕｔ制御部５２は、シフト位置信号ＳＰにより示されるシフト位置が走行可能ポジション（ドライブ（Ｄ）レンジやリバース（Ｒ）レンジなど）の場合にエンジン始動が要求されたとき、Ｗｏｕｔ緩和要求が発生したと判定する。そして、Ｗｏｕｔ緩和要求が発生したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和要求フラグをオンする（ステップＳ５０）。一方、ステップＳ４０においてＷｏｕｔ緩和要求は発生していないと判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、以降の処理を行なうことなくステップＳ１１０へ処理を移行する。

ステップＳ５０においてＷｏｕｔ緩和要求フラグがオンされると、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１，６−２の各々について、Ｗｏｕｔ緩和許可フラグおよびＷｏｕｔ緩和要求フラグに基づいて、実際に出力制限の緩和を実施するか否かを判定するＷｏｕｔ緩和実行判定を実行する（ステップＳ６０）。一例として、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和要求フラグがオンされており、かつ、蓄電装置６−１のＷｏｕｔ緩和許可フラグがオンされているとき、蓄電装置６−１の電圧Ｖｂ１が規定値以下でなければ、実際に蓄電装置６−１の出力制限値Ｗｏｕｔ１を一時的に緩和するものと判定する。また、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和要求フラグがオンされており、かつ、蓄電装置６−２のＷｏｕｔ緩和許可フラグがオンされているとき、蓄電装置６−２の電圧Ｖｂ２が規定値以下でなければ、実際に蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２を一時的に緩和するものと判定する。なお、「一時的」とは、たとえば、エンジンのクランキングに伴ないＷｏｕｔ緩和要求が発生した場合には、エンジンのクランキング中だけ出力制限を緩和することを意味し、予め設定された所定時間である。

そして、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和実行判定の判定結果に基づいて、蓄電装置６−１，６−２の各々についてＷｏｕｔ緩和実行フラグを設定する（ステップＳ７０）。具体的には、蓄電装置６−１の出力制限値Ｗｏｕｔ１を一時的に緩和するものと判定されると、Ｗｏｕｔ緩和実行フラグｆ１がオンされ、蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２を一時的に緩和するものと判定されると、Ｗｏｕｔ緩和実行フラグｆ２がオンされる。

そして、Ｗｏｕｔ緩和実行フラグｆ１，ｆ２がそれぞれオン，オフのとき、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１の出力制限値Ｗｏｕｔ１を出力制限値Ｗｏｕｔ１よりも大きい所定の出力制限値Ｗｏｕｔ１Ａに置き換えることにより、蓄電装置６−１の出力制限を緩和する（ステップＳ８０）。

また、Ｗｏｕｔ緩和実行フラグｆ１，ｆ２がそれぞれオフ，オンのとき、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２を出力制限値Ｗｏｕｔ２よりも大きい規定の出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａに置き換えることにより、蓄電装置６−２の出力制限を緩和する（ステップＳ９０）。

また、Ｗｏｕｔ緩和実行フラグｆ１，ｆ２がいずれもオンのとき、Ｗｏｕｔ制御部５２は、出力制限値Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２をそれぞれ出力制限値Ｗｏｕｔ１Ａ，Ｗｏｕｔ２Ａに置き換えることにより、蓄電装置６−１，６−２の出力制限を緩和する（ステップＳ１００）。

なお、この実施の形態では、ステップＳ１００において蓄電装置６−１，６−２の出力制限が緩和される場合、たとえばエンジンのクランキング時など出力制限の緩和量が予測できるときは、その予測量に基づいて蓄電装置６−１，６−２の出力制限緩和量の分担が決定される。具体的には、まず、電流制御されるコンバータ８−２に対応する蓄電装置６−２の出力制限が緩和され、緩和後の出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａが規定の上限値を超える場合には、出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａは上限値に制限され、その超過分だけ蓄電装置６−１の出力制限が緩和される。

蓄電装置６−１よりも蓄電装置６−２の出力制限を先に緩和することとしたのは、電圧制御されるコンバータ８−１に対応する蓄電装置６−１の方が電流制御されるコンバータ８−２に対応する蓄電装置６−２よりも通常負担が大きいので、蓄電装置６−１の負担をできるだけ抑えたいからである。たとえば、駆動輪のスリップ時やスリップ後のグリップ時などは、駆動輪の回転数変動により駆動力発生部３の出力が変動し、電源システム１の入出力電力も変動する。このとき、モータ回転数の検出信号の伝達遅延等により蓄電装置６−１，６−２間のパワー配分制御に実際の出力変動が反映されず、電圧Ｖｈに基づいて電圧制御されるコンバータ８−１に対応する蓄電装置６−１が出力変動分を全て負担することとなるからである。

したがって、この実施の形態においては、たとえばエンジンのクランキング時など要求パワーが予測できることにより出力制限の緩和量が予測できる場合には、まず蓄電装置６−２の出力制限を緩和し、蓄電装置６−２の出力制限値が規定の上限値を超える場合には、その超過分だけ蓄電装置６−１の出力制限を緩和することとしたものである。なお、たとえばアクセルペダルの操作量の急増時など出力制限の緩和量が予測できない場合には、蓄電装置６−１，６−２の出力制限が同時に緩和される。

図４は、図３に示したステップＳ１００における処理をより詳細に説明したフローチャートである。図４を参照して、Ｗｏｕｔ制御部５２は、Ｗｏｕｔ緩和量が算出可能か否かを判定する（ステップＳ２１０）。たとえば、エンジンのクランキング時は、クランキングに要する電力は予測可能であるので、Ｗｏｕｔ緩和量は算出可能と判定される。

ステップＳ２１０においてＷｏｕｔ緩和量を算出可能と判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、そのＷｏｕｔ緩和量を算出する（ステップＳ２２０）。たとえば、エンジンのクランキング時は、クランキング動力を発生するモータジェネレータ３４−１（および／または３４−２）の現在のパワーと予め記憶されたパワー最小値との差をＷｏｕｔ緩和量とすることができる。

そして、ステップＳ２２０においてＷｏｕｔ緩和量が算出されると、Ｗｏｕｔ制御部５２は、まず、蓄電装置６−２の出力制限を実際に緩和する（ステップＳ２３０）。ここで、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａ（緩和後）が規定の上限値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２４０）。なお、一例として、この上限値は、予め設定されたマップ等を用いて、緩和前の出力制限値Ｗｏｕｔ２と蓄電装置６−２のＳＯＣを示す状態量ＳＯＣ２とに基づいて設定される。

ステップＳ２４０において出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａ（緩和後）が上限値を超えると判定されると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａをその上限値に制限する（ステップＳ２５０）。そして、Ｗｏｕｔ制御部５２は、その上限値を超過した分だけ、蓄電装置６−１の出力制限を実際に緩和する（ステップＳ２６０）。なお、ステップＳ２４０において出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａ（緩和後）が上限値を超えないと判定された場合には（ステップＳ２４０においてＮＯ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、ステップＳ２５０，Ｓ２６０を実行することなくステップＳ２８０へ処理を移行する。

一方、エンジンのクランキング時のようにはＷｏｕｔ緩和量が定まっておらず、ステップＳ２１０においてＷｏｕｔ緩和量を算出不可能と判定されると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、Ｗｏｕｔ制御部５２は、蓄電装置６−１，６−２の出力制限を同時に緩和する（ステップＳ２７０）。なお、この場合には、Ｗｏｕｔ緩和量を事前に予測できないので、出力制限値Ｗｏｕｔ１，Ｗｏｕｔ２は、それぞれ規定の上限値まで緩和される。なお、一例として、この上限値は、予め設定されたマップ等を用いて、緩和前の出力制限値と対応の蓄電装置のＳＯＣとに基づいて設定される。

以上のように、この実施の形態においては、複数の蓄電装置６−１，６−２にそれぞれ対応してコンバータ８−１，８−２が設けられ、コンバータ８−１，８−２は互いに並列して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに接続される。各コンバータ８−１，８−２は、対応の蓄電装置の出力が設定された出力制限値を超えない範囲で制御される。そして、蓄電装置６−１，６−２の各々について出力制限を緩和可能か否かが判定され、車両要求パワーに基づいて出力制限を緩和する必要があると判定されると、出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限が緩和されるので、仮に蓄電装置６−１，６−２のいずれかの出力制限を緩和できない場合であっても、他の蓄電装置の出力制限が緩和されることにより車両要求パワーを満足し得る。また、蓄電装置６−１，６−２の双方の出力制限を緩和可能な場合には、車両要求パワーを十分に満足し得る。したがって、この実施の形態によれば、複数の蓄電装置６−１，６−２の出力制限を適切に制御することができる。また、この実施の形態によれば、電源システム１が複数の蓄電装置６−１，６−２を備えるメリットを十分に発揮することができる。

また、この実施の形態においては、蓄電装置６−１，６−２の双方の出力制限を緩和可能な場合、電流制御されるコンバータ８−２に対応する蓄電装置６−２の出力制限がまず緩和される。そして、蓄電装置６−２の出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａが上限を超える場合には、出力制限値Ｗｏｕｔ２Ａは上限値に制限され、その超過分だけ、電圧制御されるコンバータ８−１に対応する蓄電装置６−１の出力制限が緩和される。したがって、この実施の形態によれば、通常負担の大きい蓄電装置６−１の負担を軽減できる。

なお、上記の実施の形態では、蓄電装置およびコンバータはそれぞれ２つ設けられるものとしたが、蓄電装置およびコンバータの数は、３つ以上であってもよい。

図５は、蓄電装置およびコンバータを３つ以上備えた電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。図５を参照して、この車両１００Ａは、図１に示した車両１００の構成において、蓄電装置およびそれに対応するコンバータをさらに備える。この図５では、一例として、蓄電装置６−３およびコンバータ８−３がさらに備えられる場合が示されている。

蓄電装置６−３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から成る。蓄電装置６−３は、コンバータ８−３に接続される。コンバータ８−３は、蓄電装置６−３と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられる。コンバータ８−３は、コンバータ８−２と同様に、コンバータＥＣＵ２によって電流制御される。そして、他の蓄電装置６−１，６−２と同様に蓄電装置６−３についてもＷｏｕｔ緩和の実行可否が判定され、Ｗｏｕｔ緩和の実行可能と判定されると、蓄電装置６−３の出力制限が緩和される。

また、Ｗｏｕｔ緩和量が算出可能のとき、蓄電装置６−２と同様に、電流制御されるコンバータ８−３に対応する蓄電装置６−３についても、蓄電装置６−１に先立って出力制限が緩和される。

なお、車両１００Ａのその他の構成は、図１に示した車両１００と同じである。
なお、上記の実施の形態においては、コンバータ８−１を電圧制御により制御し、コンバータ８−２（８−３）を電流制御により制御するものとしたが、コンバータ８−１を電流制御により制御し、コンバータ８−２（または８−３）を電圧制御により制御してもよい。

また、この発明は、動力源としてエンジンを備えるハイブリッド車両や、エンジンを備えずに電力のみで走行する電気自動車、電源として燃料電池をさらに備える燃料電池車などの車両全般に適用可能である。

また、上記の実施の形態においては、コンバータＥＣＵ２と電池ＥＣＵ４とを別体の制
御ユニットとして構成したが、コンバータＥＣＵ２と電池ＥＣＵ４とを、さらには駆動ＥＣＵ３２も含めて、一つのＥＣＵで構成してもよい。

なお、上記において、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは、この発明における「電力線」に対応し、コンバータＥＣＵ２の指令生成部５４、電圧制御部５６、電流制御部６０および変調部５８，６２は、この発明における「コンバータ制御部」を形成する。また、Ｗｏｕｔ制御部５２は、この発明における「出力制限制御部」に対応し、電圧制御部５６および電流制御部６０は、それぞれこの発明における「第１の制御部」および「第２の制御部」に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態による電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。 図１に示すコンバータＥＣＵの機能ブロック図である。 図２に示すＷｏｕｔ制御部の制御構造を説明するためのフローチャートである。 図３に示すステップＳ１００における処理をより詳細に説明したフローチャートである。 蓄電装置およびコンバータを３つ以上備えた電源システムを搭載した車両の全体ブロック図である。

符号の説明

１ 電源システム、２ コンバータＥＣＵ、３ 駆動力発生部、４ 電池ＥＣＵ、６−１〜６−３ 蓄電装置、８−１〜８−３ コンバータ、１０−１，１０−２ 電流センサ、１２−１，１２−２，１８ 電圧センサ、１４−１，１４−２ 温度センサ、３０−１，３０−２ インバータ、３２ 駆動ＥＣＵ、３４−１，３４−２ モータジェネレータ、３６ 動力伝達機構、３８ 駆動軸、５２ Ｗｏｕｔ制御部、５４ 指令生成部、５６ 電圧制御部、５８，６２ 変調部、６０ 電流制御部、１００，１００Ａ 車両、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｃ 平滑コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線。

Claims (7)

1. 負荷装置へ電力を供給可能な電源システムであって、
   複数の蓄電装置と、
   当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受可能に構成された電力線と、
   前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間に設けられる複数のコンバータと、
   前記複数の蓄電装置の各々に対して設定される出力制限を対応の蓄電装置の出力が超えない範囲で前記複数のコンバータを制御するコンバータ制御部と、
   前記複数の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能か否かを判定し、前記負荷装置の要求電力に基づいて前記出力制限を緩和する必要があると判定されたとき、前記出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限を緩和する出力制限制御部とを備える電源システム。
2. 前記複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置を含み、
   前記複数のコンバータは、第１および第２のコンバータを含み、
   前記コンバータ制御部は、
   前記電力線の電圧が所定の目標電圧となるように前記第１のコンバータを制御する第１の制御部と、
   前記第２の蓄電装置の充放電が所定の目標量となるように前記第２のコンバータを制御する第２の制御部とを含み、
   前記第１および第２の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能と判定されたとき、前記出力制限制御部は、前記第２の蓄電装置の出力制限をまず緩和し、緩和後の出力制限値が所定の上限値を超えるとき、その超過分だけ前記第１の蓄電装置の出力制限を緩和する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記複数の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能と判定されたとき、前記出力制限制御部は、前記複数の蓄電装置の各々の出力制限を同時に緩和する、請求項１に記載の電源システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システムと、
   前記電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える車両。
5. 負荷装置へ電力を供給可能な電源システムの出力制限制御方法であって、
   前記電源システムは、
   複数の蓄電装置と、
   当該電源システムと前記負荷装置との間で電力を授受可能に構成された電力線と、
   前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と前記電力線との間に設けられる複数のコンバータと、
   前記複数の蓄電装置の各々に対して設定される出力制限を対応の蓄電装置の出力が超えない範囲で前記複数のコンバータを制御するコンバータ制御部とを備え、
   前記出力制限制御方法は、
   前記複数の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能か否かを判定する第１のステップと、
   前記負荷装置の要求電力に基づいて前記出力制限を緩和する必要があるか否かを判定する第２のステップと、
   前記第２のステップにおいて前記出力制限を緩和する必要があると判定されたとき、前記第１のステップにおいて前記出力制限を緩和可能と判定された蓄電装置の出力制限を緩和する第３のステップとを含む、電源システムの出力制限制御方法。
6. 前記複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置を含み、
   前記複数のコンバータは、第１および第２のコンバータを含み、
   前記コンバータ制御部は、
   前記電力線の電圧が所定の目標電圧となるように前記第１のコンバータを制御する第１の制御部と、
   前記第２の蓄電装置の充放電が所定の目標量となるように前記第２のコンバータを制御する第２の制御部とを含み、
   前記第１のステップにおいて前記第１および第２の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能と判定されたとき、前記第３のステップにおいて、前記第２の蓄電装置の出力制限がまず緩和され、緩和後の出力制限値が所定の上限値を超えるとき、その超過分だけ前記第１の蓄電装置の出力制限が緩和される、請求項５に記載の電源システムの出力制限制御方法。
7. 前記第１のステップにおいて前記複数の蓄電装置の各々について前記出力制限を緩和可能と判定されたとき、前記第３のステップにおいて、前記複数の蓄電装置の各々の出力制限が同時に緩和される、請求項５に記載の電源システムの出力制限制御方法。

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