JP2011083106A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次電池と二次電池の両方を搭載することが可能な車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】車両１００は、交換可能なバッテリＢと、バッテリＢからの電力を受け、車輪２を駆動するモータＭ１と、車輪２に制動力を与えるためのブレーキ３６と、モータＭ１およびブレーキ３６を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、バッテリＢが再充電可能な種類の装置（二次電池やキャパシタ）である場合には、車両の制動時にモータＭ１による回生制動を併用して制動力を発生させ、バッテリＢが再充電不可能な種類の装置（一次電池）である場合には、車両の制動時にモータＭ１による回生制動を禁止しブレーキ３６により制動力を発生させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の駆動装置であって、特に交換可能な蓄電装置を搭載した車両の駆動装置に関する。

近年、環境に配慮した自動車として電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電気モータおよびそれを駆動するバッテリを使用する車両が大きな注目を集めている。

ガソリンエンジンを搭載する車両に比べ、バッテリに充電でエネルギ補給をすると時間がかかるという観点から、電気自動車においてバッテリを交換してエネルギ補給を行なうことが検討されている。

たとえば、国際公開第９７／１０９６７号パンフレット（特許文献１）には、バッテリ交換可能な車両が記載されている。

国際公開第９７／１０９６７号パンフレット 特開２００７−１１３５４２号公報 特開２００６−２２８５２６号公報

電気自動車の普及のためには、一度のエネルギ補給で走行可能な距離を延ばすことが望ましい。現状の電気自動車は、再充電可能な蓄電装置（二次電池）を搭載し、充電スタンドで充電する形式を採用しているものが多い。つまり、電気自動車は再充電可能な二次電池を用いて、充電を行なうことを前提として設計されているのが通常である。

充電するには時間がかかるので、エネルギ補給に不便である。短時間でエネルギを補給するには、蓄電装置を充電済みのものと交換するということも考えられる。ここで、蓄電装置を交換する方式を採用するならば、蓄電装置としてエネルギ密度が高い一次電池を用いての走行も可能となり、無補給走行距離の点でメリットがある。

しかし、一次電池と二次電池とでは充電の可否という大きな特性の違いがあるので、電気自動車に一次電池を搭載することは種々の検討が必要である。

この発明の目的は、一次電池と二次電池の両方を搭載することが可能な車両の駆動装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の駆動装置であって、交換可能な蓄電装置と、蓄電装置からの電力を受け、車輪を駆動するモータと、車輪に制動力を与えるためのブレーキと、モータおよびブレーキを制御する制御装置とを備える。制御装置は、蓄電装置が再充電可能な種類の装置である場合と、蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合とで、モータおよびブレーキに対する制御を変更する。

好ましくは、制御装置は、蓄電装置が再充電可能な種類の装置である場合には、車両の制動時にモータによる回生制動を併用して制動力を発生させ、蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合には、車両の制動時にモータによる回生制動を禁止しブレーキにより制動力を発生させる。

好ましくは、車両の駆動装置は、再充電可能な補助蓄電装置と、蓄電装置と補助蓄電装置との間の電力収支の配分を行なう電力配分部とをさらに備える。制御装置は、蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合には、車両の制動時にモータによる回生制動を併用し、発生した回生電力が補助蓄電装置に充電されるように電力配分部を制御する。

より好ましくは、補助蓄電装置は、車両から着脱可能であって、蓄電装置として一次電池が搭載される場合に車両に装着される。

本発明によれば、一次電池と二次電池の両方を搭載することが可能な車両が実現でき、各々の電池を採用した場合に適した制御を実行することができる。

実施の形態１に係る車両の駆動装置の主たる構成を示す回路図である。 車両１００の蓄電装置の交換について説明するための図である。 一次電池使用時と二次電池使用時の制動力の配分の違いを説明するための図である。 実施の形態１で制御装置３０によって実行される制動力の配分の切り替え制御を示したフローチャートである。 実施の形態２に係る車両の駆動装置の主たる構成を示す回路図である。 車両１０１の蓄電装置の交換について説明するための図である。 一次電池使用時と二次電池使用時の制動力の配分の違いを説明するための図である。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両の駆動装置の主たる構成を示す回路図である。

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、電圧センサ１０，１３と、システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサ１１，２４と、制御装置３０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端はバッテリＢの電源ラインＰＬ１に接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。

ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインＰＬ２に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは接地ラインＳＬに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８を含む。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ向けて電流を流すようにダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

なお、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８等に代えて、他のパワースイッチング素子たとえばＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。

バッテリＢは、交換可能な電池パックのような態様で車両１００に搭載される。直流電源としては、一次電池または二次電池が搭載される。二次電池としては、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などを使用することができる。また二次電池に代えて、やはり充電が可能な大容量キャパシタを用いてもよい。一方、一次電池としては、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、ニッケル系一次電池、ニッケルマンガン電池、酸化銀電池、水銀電池、空気亜鉛電池、リチウム電池などを使用することができる。これら一次電池は、二次電池よりもエネルギ密度が高くすることができるため、同じ体積であれば走行距離を延ばすことができる。

時と場合によって、搭載する電池の種類を変えてもよい。たとえば、自宅の近隣を走行する場合には、１回あたりの走行距離が短いので、自宅で充電を行なうこととし二次電池を搭載しておく。二次電池であれば、下り坂や制動時にモータＭ１を使用して回生制動を行ない、そのとき発電される電力エネルギを二次電池に回収することが可能となり、エネルギ効率面で有利となる。他方、遠距離ドライブを行なう場合には、無補給走行可能距離を重視して、エネルギ密度の高い一次電池を搭載する。そうすれば、出先で充電や電池交換等を行なわずに自宅まで帰ってくることが可能となる。

電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧ＶＢを検出し、その検出した直流電圧ＶＢを制御装置３０へ出力する。電流センサ１１は、バッテリＢから出力される直流電流Ｉｂを検出し、その検出した直流電流Ｉｂを制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧは、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。

コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。

昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＵを受けると、信号ＰＷＭＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＭＵによってオフされている。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧ＶＨ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧ＶＨを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ１４は、車両１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に変換する。その変換された直流電圧はコンデンサＣ２によって平滑化され昇圧コンバータ１２へ供給される。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。そして、この回生制動は、後に図３で説明するように、搭載する電池が一次電池である場合には禁止される。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

車両１００は、さらに、補機バッテリ４４と、補機バッテリにより駆動される補機負荷４６と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧を変換して補機バッテリ４４に充電を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬから電力の供給を受けるエアコン４０とを含む。車両１００は、さらに、交流１００Ｖまたは２００Ｖの外部電源８からインレットを介して電力を受け、バッテリＢとして二次電池が搭載されている場合にこれを充電するためのバッテリ充電用コンバータ６とを含む。

制御装置３０は、アクセル開度に基づいてトルク指令値ＴＲを決定する。そしてトルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、電圧センサ１０からの直流電圧ＶＢ、電圧センサ１３からの出力電圧ＶＨ、および電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。

なお、車両１００は、モータからの駆動力が伝達され得るように構成された車輪２と、摩擦力によって車輪２の制動力を発生させる油圧ブレーキ３６と、制御装置３０からの信号に基づいて油圧ブレーキ３６の油圧の制御を行なう油圧制御部３４とを含む。

信号ＰＷＭＵは、昇圧コンバータ１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を出力電圧ＶＨに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が直流電圧を出力電圧ＶＨに変換する場合に、出力電圧ＶＨをフィードバック制御し、出力電圧ＶＨが目標値と一致するように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。

また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。

さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されてバッテリＢに供給される。

さらに、制御装置３０は、システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧをオン／オフするための信号ＳＥを生成して、システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＧへ出力する。

制御装置３０は、搭載しているバッテリＢの種類に応じて、ブレーキペダルセンサ３２からの情報に基づき実行するインバータ１４の制御を変更する。

図２は、車両１００の蓄電装置の交換について説明するための図である。
図１、図２を参照して、車両１００は、バッテリＢとして、一次バッテリＢ１と二次バッテリＢ２のいずれか一方を搭載することが可能である。そしてバッテリＢは、交換し易いようなバッテリパックのような態様で搭載されている。バッテリＢの交換は、自宅で行なってもよいが、近隣のガソリンスタンドや自動車販売店などで行なってもよい。

ここで、バッテリの種類については、電子タグ、コネクタ形状、バッテリからの通信などで車両が自動的に認識してもよいし、また運転者や販売店、ガソリンスタンドの店員などによって車両に設定されるようにしてもよい。

一次電池が二次電池と大きく違うのは、制動時や下り坂での回生制動によるエネルギ回収をできない点である。したがって、運転者がブレーキペダルを踏んだ時やアクセルペダルを離したときの減速時の制御を、搭載する電池の種別によって変更する必要がある。

図３は、一次電池使用時と二次電池使用時の制動力の配分の違いを説明するための図である。

図３を参照して、車両１００のバッテリＢとして一次電池が搭載される時には、マップＰ１が適用される。マップＰ１では、ブレーキ踏力が増加するに従って増加するトータル制動力Ｆｔｏｔは、すべて油圧ブレーキによって生じる制動力Ｆ１である。これに対し、車両１００のバッテリＢとして二次電池が搭載される時には、マップＰ２が適用される。マップＰ２では、ブレーキ踏力が増加するに従って増加するトータル制動力Ｆｔｏｔは、モータＭ１の回生制動による制動力Ｆ２と、油圧ブレーキによって生じる制動力Ｆ１とに分担される。

図４は、実施の形態１で制御装置３０によって実行される制動力の配分の切り替え制御を示したフローチャートである。

図１、図４を参照して、まず、車両が起動されると、ステップＳ１において制御装置３０は、バッテリ種類の判別処理を行なう。たとえば、バッテリパックに取り付けられている電子タグによって制御装置３０がバッテリ種類を判別してもよいし、バッテリパックに内蔵された記憶媒体などと通信を行なうことによって制御装置３０がバッテリ種別を判別してもよい。また、運転者等がバッテリパック交換直後にスイッチやタッチパネル等の入力装置によって、制御装置３０にバッテリ種別を入力するようにしてもよい。

続いて、ステップＳ２においてバッテリ種類が二次電池であるか否かが判断される。ステップＳ２においてバッテリ種類が二次電池であった場合には、ステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では、制動力の配分を図３のマップＰ２に基づいて実行するように、すなわち回生ブレーキを許可するように制御が行なわれる。

一方、ステップＳ２においてバッテリ種類が二次電池でなかった場合には、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、バッテリ種類が一次電池であるか否かが判断される。ステップＳ４においてバッテリ種類が一次電池であった場合には、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、制動力の配分を図３のマップＰ１に基づいて実行するように、すなわち回生ブレーキを禁止するように制御が行なわれる。なお、ステップＳ４において、バッテリ種類が一次電池でもなかったと判断された場合には、ステップＳ６において「電池の接続不良です。」などのエラーメッセージを表示装置に表示させる。

ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６のいずれかの処理が終了すると、ステップＳ７において制御はメインルーチンに移される。

電気自動車はモータＭ１による回生ブレーキだけではなく油圧ブレーキを併用することが一般的である。本実施の形態では、電池パック交換が可能な車両に対して、電池パックが一次電池の電池パックに交換されたときにはモータＭ１の回生を禁止し、油圧ブレーキを優先利用する。電池パックが二次電池の電池パックに交換されたときは、従来と同様、回生ブレーキによって電力を回収しつつ油圧ブレーキによって確実に車両を停止させる。

再び、図１を参照して、実施の形態１に示す車両の駆動装置は、交換可能なバッテリＢと、バッテリＢからの電力を受け、車輪２を駆動するモータＭ１と、車輪２に制動力を与えるためのブレーキ３６と、モータＭ１およびブレーキ３６を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、バッテリＢが再充電可能な種類の装置である場合と、バッテリＢが再充電不可能な種類の装置である場合とで、モータＭ１およびブレーキ３６に対する制御を変更する。

好ましくは、制御装置３０は、バッテリＢが再充電可能な種類の装置（二次電池やキャパシタ）である場合には、車両の制動時にモータＭ１による回生制動を併用して制動力を発生させ、バッテリＢが再充電不可能な種類の装置（一次電池）である場合には、車両の制動時にモータＭ１による回生制動を禁止しブレーキ３６により制動力を発生させる。

これにより、エネルギ回収面で有利な二次電池と走行距離面で有利な一次電池との両方を蓄電装置として１つの車両に使用することができ、ユーザの使用状況に合わせて好ましい方を選択して用いることができる。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を双方向に電力の送電が可能な構成とし、補機バッテリ４４を適切に容量を設定することで、補機バッテリ４４およびＤＣ／ＤＣコンバータ４２によってモータＭ１で生じた回生電力を回収し、モータＭ１の力行時に供給するようにしても良い。

この場合には、車両の駆動装置は、再充電可能な補機バッテリ４４と、バッテリＢと補機バッテリ４４との間の電力収支の配分を行なう電力配分部として動作するＤＣ／ＤＣコンバータ４２とをさらに備える。制御装置３０は、バッテリＢが再充電不可能な種類の装置（一次電池）である場合には、車両の制動時にモータＭ１による回生制動を併用し、発生した回生電力が補機バッテリ４４に充電されるように電力配分部を制御する。

このようにすることによって、回生制動を行なって発生した電力をモータＭ１の力行時に使用できるので、エネルギ効率を高めることができる。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に係る車両の駆動装置の主たる構成を示す回路図である。

図５を参照して、車両１０１は、蓄電装置であるバッテリＢＡ，ＢＢと、接続部３９Ａ，３９Ｂと、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２と、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ，１３，２１Ａ，２１Ｂと、インバータ１４１，１４２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

この車両に搭載されるバッテリＢＡは外部から充電が可能である。このために、車両１０１は、さらに、たとえばＡＣ１００Ｖの外部電源８に接続するためのバッテリ充電用コンバータ６を含む。バッテリ充電用コンバータ６は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリＢＡに与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式や昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。

平滑用コンデンサＣ１Ａは、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ａは、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬＡを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ａは、平滑用コンデンサＣ１Ａの端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣ１Ｂは、電源ラインＰＬ１Ｂと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ｂは、平滑用コンデンサＣ１Ｂの両端間の電圧ＶＬＢを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ｂは、平滑用コンデンサＣ１Ｂの端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

インバータ１４１は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ１４２は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば、エンジン４の回転軸は、モータジェネレータＭＧ１の中空のロータの軸心を貫通して動力分割機構３に接続される。たとえば動力分割機構３としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

接続部３９Ａは、バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒと、バッテリＢＡの負極（接地ラインＳＬ１）とノードＮ２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３とを含む。

システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１０Ａは、バッテリＢＡの端子間の電圧ＶＢＡを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＡとともにバッテリＢＡの充電状態を監視するために、バッテリＢＡに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡは交換可能な電池パックなどの態様で車両に搭載される。バッテリＢＡとしては、再充電可能な蓄電装置、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。また、バッテリＢＡとして再充電ができないがエネルギ密度が高い一次電池、たとえば、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、ニッケル系一次電池、ニッケルマンガン電池、酸化銀電池、水銀電池、空気亜鉛電池、リチウム電池などを使用することができる。これら一次電池は、二次電池よりもエネルギ密度が高いため、同じ体積であれば走行距離を延ばすことができる。

接続部３９Ｂは、電源ラインＰＬ１Ｂおよび接地ラインＳＬ２とバッテリＢＢとの間に設けられている。接続部３９Ｂは、バッテリＢＢの正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるリレーＳＲ１と、バッテリＢＢの負極と接地ラインＳＬ２との間に接続されるリレーＳＲ１Ｇとを含む。リレーＳＲ１，ＳＲ１Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４，ＣＯＮＴ５にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。接地ラインＳＬ２は、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの中を通ってインバータ１４１および１４２側に延びている。

電圧センサ１０Ｂは、バッテリＢＢの端子間の電圧ＶＢＢを測定する。図示しないが、電圧センサ１０ＢとともにバッテリＢＢの充電状態を監視するために、バッテリＢＢに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。バッテリＢＡとして再充電できない一次電池が搭載されているときに回生電力を蓄えられるように、バッテリＢＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。この場合、回生電力を一次的に吸収できれば良いので、バッテリＢＢの容量はバッテリＢＡの容量ほど大きくしなくてもよい。

なお、バッテリＢＡとして二次電池が搭載されている場合には、バッテリＢＡで回生電力を吸収可能であるのでバッテリＢＢは必ずしも搭載しなくてもよい。

インバータ１４１は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４１は、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４１は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

あるいは、インバータ１４１は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力をインバータ１４２およびモータジェネレータＭＧ２に送る。

電流センサ２４１は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ１４２は、インバータ１４１と並列的に、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ１４２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２４２は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ，ＶＬＡ，ＶＬＢ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂに対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵＢ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤＢおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４１に対して、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ１４２に対して、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。

車両１０１は、さらに、補機バッテリ４４と、補機バッテリにより駆動される補機負荷４６と、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２との間の電圧を変換して補機バッテリ４４に充電を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２から電力の供給を受けるエアコン４０とを含む。車両１０１は、さらに、交流１００Ｖまたは２００Ｖの外部電源８からインレットを介して電力を受け、バッテリＢＡとして二次電池が搭載されている場合にこれを充電するためのバッテリ充電用コンバータ６とを含む。

なお、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの内部構成は、図１に示した昇圧コンバータ１２と同様であり、また、インバータ１４１，１４２の内部構成は、図１に示したインバータ１４と同様であるので説明は繰返さない。

車両１０１は、さらに、モータジェネレータＭＧ２からの駆動力が伝達され得るように構成された車輪２と、摩擦力によって車輪２の制動力を発生させる油圧ブレーキ３６と、制御装置３０からの信号に基づいて油圧ブレーキ３６の油圧の制御を行なう油圧制御部３４とを含む。

制御装置３０は、搭載しているバッテリＢＡ，ＢＢの種類に応じて、ブレーキペダルセンサ３２からの情報に基づき実行する昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ、インバータ１４１，１４２の制御を変更する。

図６は、車両１０１の蓄電装置の交換について説明するための図である。
図５、図６を参照して、車両１０１は、バッテリＢＡとして、一次バッテリＢＡ１と二次バッテリＢＡ２のいずれか一方を搭載することが可能である。そしてバッテリＢＡは、交換可能なバッテリパックのような態様で搭載されている。バッテリＢＡの交換は、自宅で行なってもよいが、近隣のガソリンスタンドや自動車販売店などで行なってもよい。また、一次電池ＢＡ１を搭載する場合には、回生電力を回収させ利用させるために、容量の小さい二次電池ＢＢを搭載する。

ここで、バッテリの種類については、電子タグ、コネクタ形状、バッテリからの通信などで車両が自動的に認識してもよいし、また運転者や販売店、ガソリンスタンドの店員などによって車両に設定されるようにしてもよい。

一次電池が二次電池と大きく違うのは、制動時や下り坂での回生制動によるエネルギ回収をできない点である。したがって、運転者がブレーキペダルを踏んだ時やアクセルペダルを離したときの減速時の制御を搭載する電池の種別によって変更する必要がある。

図７は、一次電池使用時と二次電池使用時の制動力の配分の違いを説明するための図である。

図７を参照して、車両１０１のバッテリＢＡとして一次電池が搭載され、二次電池を搭載していない場合またはシフトポジションがＮ（ニュートラル）ポジションである場合には、マップＰ１が適用される。マップＰ１では、ブレーキ踏力が増加するに従って増加するトータル制動力Ｆｔｏｔはすべて油圧ブレーキによって生じる制動力Ｆ１である。

これに対し、車両１０１のバッテリＢＡとして二次電池が搭載される時には、マップＰ２が適用される。マップＰ２では、ブレーキ踏力が増加するに従って増加するトータル制動力Ｆｔｏｔは、モータＭＧ２の回生制動による制動力Ｆ２と、油圧ブレーキによって生じる制動力Ｆ１とに分担される。バッテリＢＡとして一次電池を搭載した場合でも、回生電力回収用に二次電池のバッテリＢＢを搭載している場合にもマップＰ２を適用できる。

さらに、二次電池使用時であって、エンジン運転時には、マップＰ３が適用される。マップＰ３では、ブレーキ踏力が増加するに従って増加するトータル制動力Ｆｔｏｔは、モータＭＧ２の回生制動による制動力Ｆ２と、油圧ブレーキによって生じる制動力Ｆ１と、エンジン４のフリクションによるエンジンブレーキＦ３とに分担される。

実施の形態の車両の駆動装置は、交換可能なバッテリＢＡと、バッテリＢＡからの電力を受け、車輪２を駆動するモータＭＧ２と、車輪２に制動力を与えるためのブレーキ３６と、モータＭ１およびブレーキ３６を制御する制御装置３０とを備える。制御装置３０は、バッテリＢＡが再充電可能な種類の装置である場合と、バッテリＢＡが再充電不可能な種類の装置である場合とで、モータＭＧ２およびブレーキ３６に対する制御を変更する。

好ましくは、制御装置３０は、バッテリＢＡが再充電可能な種類の装置（二次電池やキャパシタ）である場合には、車両の制動時にモータＭＧ２による回生制動を併用して制動力を発生させ、バッテリＢＡが再充電不可能な種類の装置（一次電池）である場合には、バッテリＢＢとして二次電池が搭載されていなければ車両の制動時にモータＭ１による回生制動を禁止しブレーキ３６により制動力を発生させる。

好ましくは、車両の駆動装置は、再充電可能なバッテリＢＢと、バッテリＢＡとバッテリＢＢとの間の電力収支の配分を行なう電力配分部として動作する昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂとをさらに備える。制御装置３０は、バッテリＢＡが再充電不可能な種類の装置（一次電池）である場合には、車両の制動時にモータＭＧ２による回生制動を併用し、発生した回生電力がバッテリＢＢに充電されるように昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを制御する。

より好ましくは、バッテリＢＢは、車両から着脱可能な二次電池であって、バッテリＢＡとして一次電池が搭載される場合に車両に装着される。

実施の形態２の車両の駆動装置は、走行距離の点で有利な一次電池を搭載した場合でも、制動時にエネルギ回収をしてエネルギ効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、電気自動車やハイブリッド自動車を例示したが、本願発明は、交換可能な蓄電装置を搭載し搭載する蓄電装置の種類に応じてブレーキに関する制御を変更するものであればこれらの自動車に限定されず、他の車両（たとえば、燃料電池車）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。

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、５ ＣＯＮＴ、６ バッテリ充電用コンバータ、８ 外部電源、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１３，２１Ａ，２１Ｂ 電圧センサ、１１，２４，２４１，２４２ 電流センサ、１２，１２Ａ，１２Ｂ 昇圧コンバータ、１４，１４１，１４２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、３２ ブレーキペダルセンサ、３４ 油圧制御部、３６ 油圧ブレーキ、３９Ａ，３９Ｂ 接続部、４０ エアコン、４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４ 補機バッテリ、４６ 補機負荷、１００，１０１ 車両、Ｂ，ＢＡ，ＢＢ バッテリ、Ｂ１，ＢＡ１ 一次バッテリ、Ｂ２，ＢＡ２ 二次バッテリ、Ｃ１，Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２，ＣＨ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ モータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ１Ａ，ＰＬ１Ｂ，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、Ｒ 制限抵抗、ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２ 接地ライン、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＭＲ３，ＳＭＲＰ システムメインリレー、ＳＲ１，ＳＲ１Ｇ リレー。

Claims (4)

1. 交換可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力を受け、車輪を駆動するモータと、
   前記車輪に制動力を与えるためのブレーキと、
   前記モータおよび前記ブレーキを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記蓄電装置が再充電可能な種類の装置である場合と、前記蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合とで、前記モータおよび前記ブレーキに対する制御を変更する、車両の駆動装置。
2. 前記制御装置は、前記蓄電装置が再充電可能な種類の装置である場合には、車両の制動時に前記モータによる回生制動を併用して前記制動力を発生させ、前記蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合には、車両の制動時に前記モータによる回生制動を禁止し前記ブレーキにより前記制動力を発生させる、請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 再充電可能な補助蓄電装置と、
   前記蓄電装置と前記補助蓄電装置との間の電力収支の配分を行なう電力配分部とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記蓄電装置が再充電不可能な種類の装置である場合には、車両の制動時に前記モータによる回生制動を併用し、発生した回生電力が前記補助蓄電装置に充電されるように前記電力配分部を制御する、請求項１に記載の車両の駆動装置。
4. 前記補助蓄電装置は、車両から着脱可能であって、前記蓄電装置として一次電池が搭載される場合に車両に装着される、請求項３に記載の車両の駆動装置。

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