JP2011097693A - 車両の電源システムおよびそれを搭載する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄電装置および複数のコンバータを備える電源システムにおいて、電力制御モードで動作するコンバータからの出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合においても、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とする。
【解決手段】車両の電源システムは、第１の蓄電装置１１０および第２の蓄電装置１２０を含む複数の蓄電装置と、複数のコンバータと、制御装置１９０とを備える。複数のコンバータは、第１の蓄電装置１１０に対応して設けられ電圧制御される第１のコンバータ１４０と、第２の蓄電装置１２０に対応して設けられ電力制御される第２のコンバータ１５０とを含む。そして、制御装置１９０は、第２の蓄電装置１２０の電力目標値を、第２のコンバータ１５０の電力指令値および第２の蓄電装置１２０の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて第２のコンバータ１５０の電力指令値を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電源システムおよびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、複数の蓄電装置および複数のコンバータを備えた電源システムのパワーマネージメント制御に関する。

近年、環境問題を背景にハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両が大きく注目されている。これらの電動車両は、駆動源として電動機を搭載し、その電力源として二次電池やキャパシタなどの再充電可能な蓄電装置を搭載する。

このような車両において、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、蓄電機構の大容量化が進んでいる。そして、蓄電機構を大容量化するための一手法として、複数個の蓄電装置を並列に配置する構成が提案されている。

特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）は、そのような複数の蓄電部を有する電源システムの構成および制御方法に関する技術を開示する。特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）に開示される電源システムにおいては、蓄電部１０および２０がいずれも正常であれば、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２がオン状態に維持される。そして、「マスター」として作動するコンバータ１８は、電圧制御モード（昇圧）に従って電圧変換動作を行ない、「スレーブ」として作動するコンバータ２８は、電力（電流）制御モードに従って電圧変換動作を行なう。そして、蓄電部１０に何らかの異常が発生してシステムリレーＳＭＲ１がオフ状態に駆動されると、コンバータ１８および２８は、電圧変換動作を停止するとともに、それぞれ蓄電部１０および２０と電力線ＭＰＬ，接地線ＭＮＬとの間を電気的な導通状態に維持する。

特開２００８−１８７８８４号公報

特開２００８−１８７８８４号公報（特許文献１）に開示される電源システムでは、電力制御モードによって駆動される「スレーブ」側のコンバータによって、複数の蓄電部の間での電力配分が制御される。したがって、センサ誤差等の原因によって、「スレーブ」側のコンバータから出力される電力が電力指令値通りに出力されないと、上記電力配分が想定されたものとならず、いずれかの蓄電部において実際の入出力電力が充放電電力の制限値を超過する可能性がある。そして、このような電力配分（パワーマネージメント）が想定と異なる状態が継続すると、蓄電部に蓄えられる電気エネルギのエネルギ収支（エネルギマネージメント）が破綻して蓄電部の過充電や過放電する可能性がある。このような状態は、蓄電部やコンバータなどの機器の劣化や損傷の原因となるおそれがある。

本発明は、このような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、複数の蓄電装置および複数のコンバータを備える電源システムにおいて、電力制御モードで動作するコンバータからの入出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合においても、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とすることである。

本発明による電源システムは、駆動装置に電源を供給するための車両の電源システムであって、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置を含む複数の蓄電装置と、複数のコンバータと、複数のコンバータを制御するための制御装置とを備える。複数のコンバータは、駆動装置への給電ラインに対して並列に接続される。また、複数のコンバータは、第１のコンバータと、第２のコンバータとを含む。第１のコンバータは、給電ラインの電圧を目標電圧値に調整するように、給電ラインおよび第１の蓄電装置の間で直流電力変換を行なう。第２のコンバータは、第２の蓄電装置の入出力電力値を第１の電力指令値に調整するように、給電ラインおよび第２の蓄電装置の間で直流電力変換を行なう。そして、制御装置は、複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される第２の蓄電装置の電力目標値を、第１の電力指令値と第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて修正することによって、第１の電力指令値を設定する。

上記電源システムによれば、駆動装置への給電ラインの電圧を目標電圧値に調整（電圧制御）する第１のコンバータと、第２の蓄電装置の入出力電力値を第１の電力指令値に調整（電力制御）する第２のコンバータとを有し、第２の蓄電装置の電力目標値を、第１の電力指令値と第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて修正することによって、第１の電力指令値が設定される。このような複数の蓄電装置と複数のコンバータとを有する電源システムにおいては、電力制御に用いられるセンサの誤差等の原因によって、電力制御を行なう第２のコンバータから入出力される実際の電力と、電力指令値との間にずれが生じる場合がある。このような場合に、第２のコンバータへの電力指令値と、第２のコンバータに対応する第２の蓄電装置の入出力電力値とのずれに応じて電力指令値を設定することができる。これによって、実際の入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響を解消することができるので、電力制御を行なう第２のコンバータから出力される実際の電力と、電力指令値との間にずれが生じる場合であっても、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とすることができる。

好ましくは、制御装置は、時間軸方向に遅らせるように修正された第１の電力指令値と第２の蓄電装置の実際の入出力電力値との減算値に基づいてずれ量を演算する。

このような構成とすることで、制御装置において、電力指令値を時間軸方向に遅らせるように修正するとともに、修正された電力指令値と入出力電力値との減算値を用いて電力指令値を設定することができる。電源システムにおいては、制御装置内や、制御装置とコンバータとの間などでの信号の授受において、通信遅れや制御周期に起因する演算遅れなどが、一般的に発生することがある。また、電気回路内のリアクトル成分による電流などの遅れや車両本体のイナーシャなどによる動作遅れによって、制御指令値の変化に対して、実際の動作が遅れてしまうことがある。そのため、コンバータへの電力指令値に対して、実際に検出される蓄電装置の入出力電力値は、時間的に遅れを生じ得る。したがって、時間軸方向に遅らせた電力指令値と、実際に検出される入出力電力値との減算値を用いることによって、適切に電力指令値を修正することができる。

好ましくは、制御装置は、減算値を時間軸方向に平滑化するとともに、平滑化された減算値をずれ量として、電力目標値から差し引くことによって第１の電力指令値を設定する。

このような構成とすることで、電力指令値と入出力電力値との減算値の変化に対して、電力目標値を修正するずれ量を緩やかに変化させることができる。これによって、電力指令値の急激な変化によって制御が不安定となることが抑制できる。

好ましくは、制御装置は、減算値を用いて第２の蓄電装置の入出力電力の制限値を修正することによって第１の電力指令値の上下限のガード値を演算するとともに、ガード値の範囲内に制限して第１の電力指令値を設定する。

このような構成とすることで、電力指令値と入出力電力値との減算値に応じて電力指令値のガード値が演算できる。これによって、実際の入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれに起因する過剰な入出力電力を低減することが可能となる。そのため、実際の入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響をより速やかに解消することができる。

好ましくは、制御装置は、減算値を時間軸方向に平滑化することによってずれ量を演算するとともに、制限値からずれ量を差し引くことによってガード値を演算する。

このような構成とすることで、電力指令値と入出力電力値との減算値の変化に対して、ガード値を緩やかに変化させることができる。ガード値の急激な変化に起因する電力指令値の急激な変化によって制御が不安定となることが抑制できる。

好ましくは、制御装置は、第１の時定数を用いて平滑化された減算値に基づいて修正された電力目標値が、第２の時定数を用いて平滑化された減算値に基づいて演算された第１の電力指令値の上下限のガード値の範囲内となるように第１の電力指令値を設定する。

このような構成とすることで、電力目標値および電力指令値の上下限のガード値の両方を、個別に調整することが可能となる。これによって、実際の入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれに応じて適切な電力指令値の設定ができる。

好ましくは、第１の時定数は、第２の時定数よりも相対的に大きい値に設定される。
このような構成とすることで、電力目標値の変化と比較して、ガード値をより速やかに変化させることができる。これによって、電力指令値を緩やかに変化させることに起因して、実際の入出力電力値と電力指令値との間にずれが生じた状態が長期間継続することを抑制することができる。

あるいは好ましくは、第２の蓄電装置は、第２のコンバータに対して並列に設けられる複数の蓄電ユニットを含む。

このような構成とすることで、電力制御を行なう１つのコンバータに対応する蓄電装置が、複数の蓄電ユニットを含む場合においても、蓄電ユニットの入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響を解消することができる。

好ましくは、電源システムは、複数の蓄電ユニットに対応して設けられる複数の開閉器をさらに備える。各複数の開閉器は、対応する蓄電ユニットと第２のコンバータとを結ぶ経路に介挿される。そして、制御装置は、複数の蓄電ユニットのうちのいずれか１つを、第２のコンバータに電力を供給するための蓄電ユニットとして選択するとともに、選択された蓄電ユニットに対応する開閉器を閉成する一方で、選択されていない蓄電ユニットに対応する開閉器を開放するように、複数の開閉器を制御する。

このような構成とすることで、蓄電装置が複数の蓄電ユニットを含む構成において、複数の蓄電ユニットのうちから選択されたいずれか１つの蓄電ユニットからの電力を用いてコンバータが電力制御を行なう場合に、蓄電ユニットの入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響を解消することができる。

あるいは好ましくは、複数の蓄電装置は、第３の蓄電装置をさらに含む。また、複数のコンバータは、第３の蓄電装置の実際の入出力電力値を第２の電力指令値に調整するように、給電ラインおよび第３の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第３のコンバータをさらに含む。そして、制御装置は、複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される第３の蓄電装置の電力目標値を、第２の電力指令値と第３の蓄電装置の実際の入出力電力値とに基づいて修正することによって、第２の電力指令値を設定する。

このような構成とすることで、蓄電装置およびコンバータが３つ以上の場合においても、そのうちの１つのコンバータを電圧制御するとともに、それ以外のコンバータを電力制御することで、蓄電ユニットの入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響を解消することができる。

本発明による車両は、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置を含む複数の蓄電装置からの電力を用いて駆動される車両であって、駆動装置と、複数のコンバータと、複数のコンバータを制御するための制御装置と備える。駆動装置は、複数の蓄電装置から供給される電力によって、車両の駆動力を発生するように構成される。複数のコンバータは、駆動装置への給電ラインに対して並列に接続される。また、複数のコンバータは、第１のコンバータと、第２のコンバータとを含む。第１のコンバータは、給電ラインの電圧を目標電圧値に調整するように、給電ラインおよび第１の蓄電装置の間で直流電力変換を行なう。第２のコンバータは、第２の蓄電装置の入出力電力値を電力指令値に調整するように、給電ラインおよび第２の蓄電装置の間で直流電力変換を行なう。そして、制御装置は、複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される第２の蓄電装置の電力目標値を、電力指令値と第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて修正することによって、電力指令値を設定する。

上記車両によれば、電力制御を行なう第２のコンバータへの電力指令値と、第２のコンバータに対応する第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とを考慮して電力目標値を修正することによって、電力指令値が設定される。これによって、実際の入出力電力値と電力指令値との間に発生するずれによる影響を解消することができるので、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とすることができる。

本発明によれば、複数の蓄電装置および複数のコンバータを備える電源システムにおいて、電力制御モードで動作するコンバータからの入出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合においても、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とすることができる。

本実施の形態１に従う、車両の全体ブロック図である。 図１に示したコンバータの詳細な構成を示す図である。 「スレーブ」側のコンバータから出力される実際の電力と、電力指令値との間にずれが生じた場合の問題点を説明するための図である。 本実施の形態の形態における、制御装置で実行される電力修正制御を説明するための機能ブロック図である。 図４における電力目標設定部の詳細な構成を示す機能ブロック図である。 遅れ補償部による処理を説明するための図である。 ヒステリシス処理について説明するための第１の図である。 ヒステリシス処理について説明するための第２の図である。 ＨＶ−ＥＣＵの、電力目標設定部で実行される電力修正制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に従う、車両の全体ブロック図である。 実施の形態３に従う、車両の全体ブロック図である。

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り返さない。

[実施の形態１]
図１は、本実施の形態に従う、車両１００の全体ブロック図である。なお、図１においては、車両１００がエンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車である場合を例として説明するが、車両１００は充電可能な蓄電装置からの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。車両１００には、ハイブリッド自動車の他に、たとえば電気自動車および燃料電池自動車などが含まれる。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０，１２０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１３，１２３と、コンバータ１４０，１５０と、補機装置１７０と、制御装置１９０と、駆動装置２００と、電圧センサ１１１，１２１，１８０と、電流センサ１１２，１２２と、平滑コンデンサＣ０とを備える。また、制御装置１９０は、ＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００およびＭＧ−ＥＣＵ４００を含む。なお、図１に示される車両１００の構成から、駆動装置２００を除いた部分によって、車両の電源システムが構成される。

蓄電装置１１０，１２０は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０，１２０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ１４０に接続される。また、蓄電装置１２０は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２を介して、コンバータ１５０に接続される。そして、蓄電装置１１０，１２０は、それぞれコンバータ１４０，１５０を介して、車両１００の駆動力を発生させるための電力を駆動装置２００に供給する。また、蓄電装置１１０，１２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０，１２０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

電圧センサ１１１，１２１は、それぞれ蓄電装置１１０，１２０の電圧ＶＢ１，ＶＢ２を検出する。そして、電圧センサ１１１，１２１は、その検出値をＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する。

電流センサ１１２，１２２は、それぞれ蓄電装置１１０，１２０に入出力される電流ＩＢ１，ＩＢ２を検出する。そして、電流センサ１１２，１２２は、その検出値をＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する。なお、本実施の形態においては、蓄電装置から出力される電流を正とする。すなわち、蓄電装置からの放電電力を正とし、蓄電装置への充電電力を負として表わす。

ＳＭＲ１１３に含まれるスイッチは、蓄電装置１１０とコンバータ１４０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１３は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とコンバータ１４０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

また、ＳＭＲ１２３に含まれるスイッチは、蓄電装置１２０とコンバータ１５０とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１２３は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１２０とコンバータ１５０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

コンバータ１４０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介して、蓄電装置１１０に接続される。また、コンバータ１４０は、駆動装置２００への給電ラインである電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬを介して駆動装置２００に接続される。コンバータ１４０は、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＣ１に基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

コンバータ１５０は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２を介して、蓄電装置１１０と電気的に接続される。また、コンバータ１５０は、駆動装置２００に対してコンバータ１４０と並列に、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに接続される。コンバータ１５０は、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＣ２に基づいて、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２と、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

図２は、図１に示したコンバータ１４０，１５０の詳細な構成を示す図である。
図２を参照して、コンバータ１４０は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、リアクトルＬ１と、平滑コンデンサＣ１と、電圧センサ１４２と、電流センサ１４３とを含む。

本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用されるものとして説明するが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタ等を用いてもよい。

スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは電力線ＭＰＬに接続された電力線ＬＮ１Ａと接地線ＭＮＬに接続された接地線ＬＮ１Ｃの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＣ１に従って、図示しないドライバー回路を介してオン・オフの動作を行なう。また、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。

リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードに接続され、他方端は電力線ＰＬ１に接続された電力線ＬＮ１Ｂに接続される。平滑コンデンサＣ１は、電力線ＬＮ１Ｂと、接地線ＮＬ１に接続された接地線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、電力線ＬＮ１Ｂおよび接地線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる電圧変動を低減する。

電圧センサ１４２は、平滑コンデンサＣ１の両端にかかる電圧ＶＬ１を検出する。そして、電圧センサ１４２は、その検出値をＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。

電流センサ１４３は、リアクトルＬ１を流れる電流ＩＬ１を検出する。そして、電流センサ１４３は、その検出値をＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。なお、この電流センサ１４３の検出値ＩＬ１は、コンバータ１４０が「電力制御モード」によって制御される場合の、フィードバック用の電流値として使用される。そのため、コンバータ１４０が固定的に「電圧制御モード」で制御される場合には、この電流センサ１４３の配置を省略してもよい。

コンバータ１４０はチョッパ回路１４１を含んで構成される。コンバータ１４０は、基本的には、各スイッチング周期内でＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＣ１に従って、スイッチング素子Ｑ１ＡおよびＱ１Ｂが相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１４０は、昇圧動作時には、蓄電装置１１０から供給された直流電圧ＶＬ１を直流電圧ＶＨ（以下「システム電圧」とも称する）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ１Ａのオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１Ｂおよび逆並列ダイオードＤ１Ｂを介して、電力線ＬＮ１Ａへ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ１４０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬ１に降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１Ａおよび逆並列ダイオードＤ１Ａを介して、接地線ＬＮ１Ｃへ供給することにより行なわれる。これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＢ１の比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１ＡおよびＱ１Ｂをオフおよびオンにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＢ１（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。

コンバータ１５０は、コンバータ１４０と同様の構成を有する。すなわち、コンバータ１４０における、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂがスイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂにそれぞれ置き換えられ、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１ＢがそれぞれダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂに置き換えられる。また、リアクトルＬ１および平滑コンデンサＣ１が、それぞれリアクトルＬ２および平滑コンデンサＣ２に置き換えられる。さらに、電圧センサ１４２および電流センサ１４３が、それぞれ電圧センサ１５２および電流センサ１５３に置き換えられる。コンバータ１５０の機能はコンバータ１４０と同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

再び図１を参照して、駆動装置２００は、インバータ２１０，２２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構２３０と、エンジン２４０と駆動輪２５０とを含む。なお、図１のようにインバータおよびモータジェネレータを２組備えることは必須ではなく、たとえばインバータ２１０とモータジェネレータＭＧ１、あるいはインバータ２２０とモータジェネレータＭＧ２のいずれか１組のみを備える構成としてもよい。

インバータ２１０は、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに接続される。インバータ２１０は、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＩ１に基づいて、コンバータ１４０，１５０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ２１０は、モータジェネレータＭＧ１により発電された交流電力を蓄電装置１１０，１２０の充電電力に変換する。

インバータ２２０は、インバータ２１０と並列に電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに接続される。インバータ２２０は、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの制御信号ＰＷＩ２に基づいて、コンバータ１４０，１５０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。また、インバータ２２０は、モータジェネレータＭＧ２により発電された交流電力を蓄電装置１１０，１２０の充電電力に変換する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれインバータ２１０，２２０から供給される交流電力を受けて車両走行のための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部から回転力を受け、ＭＧ−ＥＣＵ４００からの回生トルク指令に従って交流電力を発電するとともに回生制動力を車両１００に発生する。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２３０を介してエンジン２４０にも連結される。そして、エンジン２４０の発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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。

動力分割機構２３０には、エンジン２４０の動力を、駆動輪２５０とモータジェネレータＭＧ１との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。

平滑コンデンサＣ０は、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬの間に設けられ、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬ間の電圧変動を減少させる。電圧センサ１８０は、平滑コンデンサＣ０の両端にかかるシステム電圧ＶＨを検出し、その検出値をＨＶ−ＥＣＵ３００およびＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。

補機装置１７０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の、ＳＭＲ１１３よりもコンバータ１４０側の部分に接続される。補機装置１７０には、いずれも図示しないが、車両１００の室内を空調するための空調機や、ランプ類，ワイパー，ヒータ，オーディオなどの低電圧（たとえば１２Ｖ程度）系の補機負荷、およびこの補機負荷に電源電圧を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどが含まれる。さらに、補機装置１７０には、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力によって充電可能に接続された補機バッテリ（図示せず）が含まれる。

補機装置１７０には、蓄電装置１１０からの電力、またはコンバータ１４０により降圧された電力が供給される。

制御装置１９０に含まれるＨＶ−ＥＣＵ３００およびＭＧ−ＥＣＵ４００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行ない、電動車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＨＶ−ＥＣＵ３００およびＭＧ−ＥＣＵ４００は、通信により互いに信号の授受が可能である。

ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧センサ１１１，１２１および電流センサ１１２，１２２により検出された、蓄電装置１１０，１２０の電流，電圧の検出値を受ける。また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電圧センサ１８０からのシステム電圧ＶＨの検出値を受ける。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、コンバータ１４０，１５０およびインバータ２１０，２２０の制御目標値を演算して、ＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を生成して、ＳＭＲ１１３，１２３を制御する。

ＭＧ−ＥＣＵ４００は、ＨＶ−ＥＣＵ３００から、コンバータ１４０，１５０およびインバータ２１０，２２０の制御目標値を受ける。また、ＭＧ−ＥＣＵ４００は、コンバータ１４０から、図２で説明した平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＬ１と、リアクトルＬ１を流れる電流ＩＬ１の検出値を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ４００は、コンバータ１５０から、平滑コンデンサＣ２の電圧ＶＬ２と、リアクトルＬ２を流れる電流ＩＬ２の検出値を受ける。さらに、ＭＧ−ＥＣＵ４００は、電圧センサ１８０からのシステム電圧ＶＨの検出値を受ける。

そして、ＭＧ−ＥＣＵ４００は、これらの情報に基づいて、コンバータ１４０，１５０の制御指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２、およびインバータ２１０，２２０の制御指令ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成して、コンバータ１４０，１５０およびインバータ２１０，２２０を制御する。

図１に示されるような、２つの蓄電装置とそれに対応する２つのコンバータとを備える電源システムにおいては、いずれか一方のコンバータが「マスター」として作動するとともに、他方のコンバータが「スレーブ」として動作する。

「マスター」として動作するコンバータは、電源システムから駆動装置２００へ供給される電力の電圧値（すなわち、システム電圧ＶＨ）を電圧目標値とするための「電圧制御モード」に従って制御される。一方、「スレーブ」として動作するコンバータは、電源システムから駆動装置２００へ供給される電力のうち、対応する蓄電装置が分担する電力を、所定の電力目標値とするための「電力制御モード」に従って制御される。なお、本実施の形態においては、コンバータ１４０が「マスター」として動作し、コンバータ１５０が「スレーブ」として動作するものとして説明する。

ここで、このような構成の電源システムにおいて、センサの誤差などの影響によって、「スレーブ」側のコンバータ１５０から出力される実際の電力と、ＨＶ−ＥＣＵ３００で演算される電力指令値との間にずれが生じた場合について考える。

図３は、「スレーブ」側について実際に出力される電力と、電力指令値との間にずれが生じた場合の問題点を説明するための図である。

図３においては、駆動装置２００から要求される蓄電装置全体からの出力電力が３ｋＷであり、補機装置１７０で消費される電力が１ｋＷである場合を考える。そして、電源システムは、補機装置１７０で消費される電力を「マスター」側の蓄電装置１１０からの電力でまかなうことを前提として、上記の駆動装置２００から要求される３ｋＷの出力電力を、蓄電装置１１０，１２０の状態に応じて適切に分配する。

具体的には、蓄電装置１１０，１２０の充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）に基づいて、それぞれの蓄電装置に分配される電力が充放電電力の許容限界値（以下、「電力制限値」とも称する。）の範囲内となるように最低限考慮した上で、電力制御を行なう「スレーブ」側のコンバータ１５０に対する電力の分配比が決定される。そして、この分配比に従って、蓄電装置１１０，１２０それぞれの電力目標値が設定される。

そして、このようなパワーマネージメント制御に基づいて、蓄電装置１１０から出力される電力目標値が４ｋＷ、蓄電装置１２０から出力される電力目標値が０ｋＷに設定されたとする。このとき、コンバータ１５０に含まれる電流センサ１５３の故障や検出誤差のために、たとえば「スレーブ」側のコンバータ１５０から５ｋＷの電力が出力されてしまうと、駆動装置２００で消費されない電力（２ｋＷ）が「マスター」側に結果的に供給される。その結果、蓄電装置１１０には、最終的に１ｋＷの電力が充電されることになる。

この図３の蓄電装置１１０のように、本来であれば放電を行なう電力目標値であった蓄電装置に充電がされたり、蓄電装置１２０のように、充放電を行なわない電力目標値であった蓄電装置から放電がされたりする状態が継続すると、蓄電装置１１０，１２０の充電状態を適切に制御することができなくなって、エネルギ収支が破綻してしまうおそれがある。その結果、蓄電装置の過充電や過放電が起こり得る。

また、蓄電装置のＳＯＣや「スレーブ」側から出力される電力によっては、蓄電装置に入出力される電力が、蓄電装置の電力制限値を超過してしまうおそれがある。このようにパワー収支が維持できない状態になると、上述のように蓄電装置の過充電や過放電が発生し得るだけでなく、蓄電装置やコンバータの劣化や損傷の原因にもなり得る。

そこで、本実施の形態においては、上述のように「スレーブ」側から出力される実際の電力と、電力指令値との間にずれが生じた場合に、そのずれ量に応じて電力指令値を修正する電力修正制御を行なう。これによって、「スレーブ」側から出力される実際の電力と、電力指令値との間にずれが生じた場合であっても、エネルギ収支およびパワー収支が破綻してしまうことが抑制できるので、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントを可能とすることができる。

図４は、本実施の形態における、制御装置１９０で実行される電力修正制御を説明するための機能ブロック図である。図４および後述する図５で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、制御装置１９０に含まれるＨＶ−ＥＣＵ３００またはＭＧ−ＥＣＵ４００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図４を参照して、制御装置１９０に含まれるＨＶ−ＥＣＵ３００は、目標値設定部３１０を含む。また、目標値設定部３１０は、「マスター」側のコンバータ１４０の電圧目標値を設定するための電圧目標設定部３２０と、「スレーブ」側のコンバータ１５０の電力目標値を設定するための電力目標設定部３３０とを含む。

目標値設定部３１０は、蓄電装置１１０の電力制限値Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１および蓄電装置１２０の電力制限値Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２を受ける。また、目標値設定部３１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求トルクＴＲ１，ＴＲ２、および回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受ける。さらに、目標値設定部３１０は、蓄電装置１１０，１２０に要求されるトータル要求電力のうち蓄電装置１２０から出力されるべき電力の分配比ＫＢと、補機装置１７０の消費電力ＰＨを受ける。

そして、電圧目標設定部３２０は、これらの情報に基づいて「マスター」側のコンバータ１４０の電圧目標値ＶＲを設定して、ＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。また、電力目標設定部３３０は、上記の情報に基づいて「スレーブ」側のコンバータ１５０の電力目標値ＰＲＦ２を設定して、ＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。電力目標設定部３３０の詳細な構成は、図５で詳述する。

制御装置１９０に含まれるＭＧ−ＥＣＵ４００は、電圧制御部４１０と、電力制御部４２０とを含む。

電圧制御部４１０は、減算部４１２，４１４と、ＰＩ制御部４１３と、変調部４１５とを含む。減算部４１２は、目標電圧ＶＲからシステム電圧ＶＨを減算し、その演算結果をＰＩ制御部４１３へ出力する。ＰＩ制御部４１３は、目標電圧ＶＲとシステム電圧ＶＨとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部４１４に出力する。

減算部４１４は、電圧ＶＬ１／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１４０の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部４１３の出力を減算し、その演算結果をコンバータ１４０のデューティ指令として変調部４１５へ出力する。変調部４１５は、減算部４１４からのデューティ指令と、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）とに基づいて制御信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した制御信号ＰＷＣ１をコンバータ１４０へ出力する。

電力制御部４２０は、除算部４２１と、減算部４２２，４２４と、ＰＩ制御部４２３と、変調部４２５とを含む。除算部４２１は、蓄電装置１２０の入出力電力指令値ＰＲＦ２を電圧ＶＬ２で除算することによって、電流指令値ＩＲ２を算出する。

減算部４２２は、電流指令値ＩＲ２から電流ＩＬ２を減算し、その演算結果をＰＩ制御部４２３へ出力する。ＰＩ制御部４２３は、電流指令値ＩＲ２と電流ＩＬ２との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部４２４に出力する。

減算部４２４は、電圧ＶＬ２／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ１５０の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部４２３の出力を減算し、その演算結果をコンバータ１５０のデューティ指令として変調部４２５へ出力する。変調部４２５は、減算部４２４からのデューティ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）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ１５０へ出力する。

なお、本実施の形態では、蓄電装置が２つなので、「スレーブ」側のコンバータ１５０の充放電電力を目標電力ＰＲＦ２となるように制御すれば、結果として、残りの蓄電装置１１０の充放電電力についても目標電力とすることができる。また、上記では、コンバータ１４０を「マスター」とし、コンバータ１５０を「スレーブ」としたが、これとは逆にコンバータ１４０を「スレーブ」とし、コンバータ１５０を「マスター」としてもよい。

図５は、図４における電力目標設定部３３０の構成を示す機能ブロック図である。
図５を参照して、電力目標設定部３３０は、目標電力演算部３１１と、バッテリ電力演算部３１２と、減算部３１３，３１６，３１７と、平滑化部３１４，３１５と、制限部３１８と、遅れ補償部３１９とを含む。

目標電力演算部３１１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求トルクＴＲ１，ＴＲ２および回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２と、補機装置１７０の消費電力ＰＨとを受ける。そして、目標電力演算部３１１は、これらの情報に基づいて蓄電装置に要求されるトータル電力目標値ＰＲを演算する。目標電力演算部３１１は、分配比ＫＢをさらに受ける。そして、目標電力演算部３１１は、トータル電力目標値ＰＲおよび分配比ＫＢに基づいて、蓄電装置１２０から入出力すべき電力目標値ＰＲ２を演算し、その演算結果を減算部３１６へ出力する。

バッテリ電力演算部３１２は、電圧センサ１２１および電流センサ１２２で検出された蓄電装置１２０の電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値を受ける。そして、これらの検出値に基づいて、現在蓄電装置１２０から出力している実電力ＰＢ２を演算して、その演算結果を減算部３１３へ出力する。

遅れ補償部３１９は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力している電力指令値ＰＲＦ２を時間軸方向に遅らせるとともに、電力指令値ＰＲＦ２の変化を緩やかにするためのなまし処理を行なう。そして、遅れ補償部３１９は、上記の処理により演算した演算結果ＰＲＦ２＊を減算部３１３へ出力する。

この遅れ補償部３１９における処理を行なう理由を、以下に説明する。
上述のように、ＨＶ−ＥＣＵ３００によって演算された電力指令値ＰＲＦ２は、ＭＧ−ＥＣＵ４００に伝達され、その後ＭＧ−ＥＣＵ４００によってコンバータ１５０の制御指令ＰＷＣ２を演算するために用いられる。そして、制御指令ＰＷＣ２はコンバータ１５０に伝達され、コンバータ１５０はこの制御指令ＰＷＣ２によって駆動される。これによって出力される電力が駆動装置２００で消費されることで、蓄電装置１２０の電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２が変化する。

この一連の動作において、ＨＶ−ＥＣＵ３００とＭＧ−ＥＣＵ４００との間での信号伝達の際、およびＭＧ−ＥＣＵ４００とコンバータ１５０との間での信号伝達の際に、伝送遅れや信号の認識遅れなどの遅れが発生したり、各ＥＣＵにおける演算周期に伴う演算遅れが発生したりする。また、電力指令値が実際に変化したとしても、コンバータのスイッチング動作や、車両の実際の走行動作の遅れ、さらには電気回路に含まれるリアクトル成分などによる制御応答遅れなどが発生し得る。そのため、電圧センサおよび電流センサの検出値から演算される実際の電力は、センサで検出した時点で出力されている電力指令値に対応するものではなく、上記の伝送遅れ等によるむだ時間と応答遅れが反映された、それ以前の電力指令値に対応するものである。

そのため、減算部３１３において、蓄電装置１２０から出力している実電力ＰＢ２と比較する電力指令値は、この伝送遅れ等によるむだ時間と応答遅れを考慮することが必要となるので、遅れ補償部３１９による処理が行なわれる。

具体的には、所定の期間（たとえば、制御周期のｎ周期（ｎ：自然数））前の電力指令値ＰＲＦ２を用いるとともに、電力指令値ＰＲＦ２の変化に対して、なまし処理としてたとえば一次遅れフィルタを用いて処理することで、遅れ補償部３１９の機能が実現できる。

図６は、この遅れ補償部３１９による処理を説明するための図である。図６を参照して、時刻ｔ１において、破線Ｗ１のように電力指令値ＰＲＦ２が変化した場合を考える。このとき、遅れ補償部３１９におけるむだ時間となまし処理によって修正された電力指令値ＰＲＦ２＊は、たとえば実線Ｗ２のようになる。そして、この実線Ｗ２と蓄電装置１２０の実電力ＰＢ２（図６中の実線Ｗ３）とを比較することにより、減算部３１３において実電力と電力指令値との電力偏差ΔＰＢが演算される。これによって、むだ時間および応答遅れが反映された実質的な電力偏差ΔＰＢが得られる。

再び図５を参照して、平滑化部３１４は、減算部３１３により演算された電力偏差ΔＰＢになまし処理を施すことによって電力偏差ΔＰＢの変化を緩やかにして、電力目標値ＰＲ２の修正量を演算する。これは、電力偏差ΔＰＢの変化が大きい場合に、修正後の最終の電力指令値が急激に変化したり、ハンチングを起こしたりして、かえってコンバータの制御性能が低下してしまうことを抑制するためである。なまし処理としては、たとえば遅れ補償部３１９と同様の一次遅れフィルタを用いることができる。そして、平滑化された電力偏差ΔＰＢ（すなわち、電力目標値の修正量）を減算部３１６へ出力する。

減算部３１６では、目標電力演算部３１１からの電力目標値ＰＲ２から、平滑化部３１４からの修正量を減算する。そして、減算部３１６は、演算された電力目標値ＰＲ２＊を、制限部３１８へ出力する。

平滑化部３１５は、平滑化部３１４と同様に、電力偏差ΔＰＢになまし処理を施して、蓄電装置１２０の充放電電力の電力制限値Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２から修正後の電力目標値ＰＲ２＊の上下限のガード値を演算するための修正量を演算する。そして、その演算結果である修正量を減算部３１７へ出力する。平滑化部３１５においても、なまし処理としては、平滑化部３１４と同様に、たとえば一次遅れフィルタを用いることができる。ただし、平滑化部３１５おけるなまし処理の時定数は、平滑化部３１４の時定数と比べて、相対的に小さく設定することが好適である。これは、たとえば実電力が電力指令値よりも大きい場合に、電力指令値については急激な変化を抑制するために相対的に大きな時定数とする必要があるが、電力制限値については過剰な電力が出力され続けることを迅速に抑制するために、相対的に小さな時定数として応答を高める必要があるためである。

さらに、平滑化部３１５では、電力制限値Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２の修正量の変動方向が変化した場合（たとえば、増加方向から減少方向に変化した場合）に、修正量の正負が切り替わることによって電力制限値が急激に増減することを抑制するために、上述のなまし処理に加えてヒステリシス処理を行なう。

なお、上述の平滑化部３１４，３１５については、比例積分制御（ＰＩ制御）としてもよい。

図７および図８を用いて、このヒステリシス処理について説明する。
図７は、放電側の電力制限値Ｗｏｕｔに、減少方向に対してヒステリシス処理を行なった場合の例を説明するための図である。なお、図７においては、理解を容易にするためになまし処理については行なっていない。

図７を参照して、ヒステリシス処理を行なわない場合の電力制限値Ｗｏｕｔを図７中の破線Ｗ２０に示す。そして、そのときのヒステリシス処理を行なった場合の電力制限値Ｗｏｕｔを図７中の実線Ｗ１０に示す。ヒステリシス処理を行なわない場合は、時刻ｔ２までは電力制限値Ｗｏｕｔは増加しているが、時刻ｔ２において電力制限値Ｗｏｕｔが減少し始める。このとき、ヒステリシス処理を行なった場合には、変動方向の変化が所定のヒステリシス量αになるまでは、時刻ｔ２における電力制限値が維持される。そして、破線Ｗ２０と実線Ｗ１０との差が、しきい値αとなった時刻ｔ３（図７中の点Ｐ１０）において、電力制限値が減少し始める。

また、ヒステリシス処理を行なう場合のヒステリシス量αを時間とともに変化させるようにしてもよい。図８は、ヒステリシス量αを時間とともに減少させる場合の例を説明するための図である。図８においては、ヒステリシス処理を行なわない場合の電力制限値Ｗｏｕｔが破線Ｗ３０に示され、ヒステリシス処理を行なった場合の電力制限値Ｗｏｕｔが実線Ｗ４０に示される。

図８を参照して、時刻ｔ１１において、ヒステリシス処理を行なわない場合の電力制限値Ｗｏｕｔが破線Ｗ３０のようにステップ状に減少した場合を考える。このとき、ヒステリシス処理を行なった場合には、時刻ｔ１１においては、ヒステリシス量の初期値α（０）だけの偏差を有しているが、時間とともにヒステリシス量が減少していき、時刻ｔ１２においてヒステリシス処理を行なわない場合の電力制限値Ｗｏｕｔに追従する。

このようにすることで、変動方向が変化した直後の電力制限値Ｗｏｕｔの急激な変化を抑制しつつ、ヒステリシス処理を行なわない本来の場合の電力制限値Ｗｏｕｔに速やかに追従させることができる。

なお、上述の説明においては、ヒステリシス処理を電力制限値Ｗｏｕｔの減少方向のみに対して行なった例について説明したが、電力制限値Ｗｏｕｔの増加方向についても同様のヒステリシス処理を行なうようにしてもよい。また、電力制限値Ｗｉｎの変化に対しても、同様にヒステリシス処理を行なうようにしてもよい。

再び図５を参照して、減算部３１７は、電力制限値Ｗｉｎ２，Ｗｏｕｔ２から、平滑化部３１５からの修正量を減算する。そして、減算部３１７は、演算により得られた上下限のガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２を制限部３１８へ出力する。

制限部３１８は、減算部３１６からの修正された電力目標値ＰＲ２＊、および減算部３１７で演算されたガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２を受ける。制限部３１８は、電力目標値ＰＲ２＊が、ガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２の範囲内であるか否かを判定する。そして、制限部３１８は、電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２の範囲内である場合（ＬＬＩＭ２≦ＰＲ２＊≦ＵＬＩＭ２）は、電力目標値ＰＲ２＊を電力指令値ＰＲＦ２としてＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２の範囲を超えている場合（ＬＬＩＭ２＞ＰＲ２＊またはＰＲ２＊＞ＵＬＩＭ２）は、ガード値ＬＬＩＭ２，ＵＬＩＭ２を電力指令値ＰＲＦ２としてＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。

なお、図５には図示しないが、上述の電力修正制御においては、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、コンバータ１４０についての電力指令値ＰＲＦ１および電力制限値Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１についても、上記の修正量を用いてガード値を演算する。すなわち、電力指令値ＰＲＦ２を減少するように修正される場合には、トータル要求電力ＰＲを維持するために、コンバータ１４０の電力指令値ＰＲＦ１は、電力指令値ＰＲＦ２で減少された電力を増加するように修正される。また、電力制限値Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１についても、同様に修正される。そして、修正後の電力指令値ＰＲＦ１が、電力制限値Ｗｉｎ１，Ｗｏｕｔ１の修正により演算されたガード値と比較され、上下限のガード処理が行なわれる。なお、修正後の電力指令値ＰＲＦ１が、ガード値を超過する場合には、電力指令値ＰＲＦ１を上下限のガード値に設定して、再度トータル要求電力ＰＲが維持されるように電力指令値ＰＲＦ２を再修正する。

図９は、ＨＶ−ＥＣＵ３００の、電力目標設定部３３０で実行される電力修正制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図９に示すフローチャート中の各ステップについては、ＨＶ−ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図９を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）５００にて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求トルクＴＲ１，ＴＲ２および回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２と、補機装置１７０の消費電力ＰＨとに基づいて、蓄電装置から入出力すべきトータル要求電力ＰＲを演算する。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５１０にて、「スレーブ」側の蓄電装置１２０が分担する電力の分配比ＫＢを取得する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５２０にて、トータル要求電力ＰＲおよび分配比ＫＢを用いて、蓄電装置１２０から出力される電力目標値ＰＲ２を演算する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５３０にて、電圧センサ１２１および電流センサ１２２で検出された電圧ＶＢ２および電流ＩＢ２の検出値に基づいて、現在蓄電装置１２０から入出力されている実際の電力ＰＢ２を演算する。

ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５４０にて、ＭＧ−ＥＣＵ４００に対して現在出力している電力指令値ＰＲＦ２を取得する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５５０にて、図５の遅れ補償部３１９によって、取得した電力指令値ＰＲＦ２を時間軸方向に遅らせるとともに、電力指令値ＰＲＦ２の変化を緩やかにするためのなまし処理を行なう。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５６０にて、蓄電装置１２０から入出力されている実際の電力ＰＢ２と、遅れ補償処理が施された電力指令値ＰＲＦ２＊との偏差ΔＰＢを演算する。次に、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５７０にて、この偏差ΔＰＢになまし処理を施す。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、電力指令値を修正する場合と、電力制限値を修正する場合とで、異なる時定数を用いてなまし処理を実行する。具体的には、電力制限値を修正する場合は、電力指令値を修正する場合と比較して相対的に小さい時定数を用いる。

ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５８０にて、電力指令値の修正用になまし処理が施された偏差ΔＰＢ＊を電力目標値ＰＲ２から減算することによって、修正された電力目標値ＰＲ２＊を生成する。また、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ５９０にて、電力制限値の修正用になまし処理が施された偏差ΔＰＢ＃と、電力制限値Ｗｉｎ２,Ｗｏｕｔ２とから、ガード値ＬＬＩＭ２,ＵＬＩＭ２を生成する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６００にて、修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値の上限値であるＵＬＩＭ２より大きいか否かを判定する。

修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＵＬＩＭ２より大きい場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６２０に処理を進めて、ガード値ＵＬＩＭ２を電力指令値ＰＲＦ２として設定する。その後、処理がＳ６５０に進められる。

一方、修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＵＬＩＭ２以下の場合（Ｓ６００にてＮＯ）は、処理がＳ６１０に進められて、次にＨＶ−ＥＣＵ３００は、修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値の下限値であるＬＬＩＭ２より小さいか否かを判定する。

修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＬＬＩＭ２より小さい場合（Ｓ６１０にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６３０に処理を進めて、ガード値ＬＬＩＭ２を電力指令値ＰＲＦ２として設定する。その後、処理がＳ６５０に進められる。

一方、修正された電力目標値ＰＲ２＊がガード値ＬＬＩＭ２以上の場合（Ｓ６１０にてＮＯ）は、修正された電力目標値ＰＲ２＊はガード値の範囲内であるので、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６４０にて修正された電力目標値ＰＲ２＊を、ＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する電力指令値ＰＲＦ２として設定する。その後、処理がＳ６５０に進められる。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、Ｓ６５０において、設定された電力指令値ＰＲＦ２をＭＧ−ＥＣＵ４００へ出力する。

以上のような処理に従って制御が行なわれることによって、複数の蓄電装置および複数のコンバータを備える電源システムにおいて、電力制御モードで動作するコンバータからの出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合に、そのずれを減少するように電力指令値を修正することができる。その結果、蓄電装置のエネルギ収支およびパワー収支の破綻を回避することができるので、安定的なエネルギマネージメントおよびパワーマネージメントが可能となる。

[実施の形態２]
実施の形態１においては、２つの蓄電装置を備える電源システムについて説明したが、蓄電装置を３つ以上備える構成においても、本実施の形態が適用できる
以下、蓄電装置を３つ以上備える構成の例について説明する
実施の形態２においては、一例として３つ以上の蓄電装置と、それに対応したコンバータとを備える構成について説明する。

図１０は、実施の形態２に従う、車両１００Ａの全体ブロック図である。図１０は、実施の形態１の図１の構成に、蓄電装置１３０、電圧センサ１３１、電流センサ１３２、ＳＭＲ１３３、およびコンバータ１６０が追加されたものになっている。図１０において、図１と重複する要素についての説明は繰り返さない。

図１０を参照して、これらの追加された機器は、図１における蓄電装置１２０、電圧センサ１２１、電流センサ１２２、ＳＭＲ１２３、およびコンバータ１５０と同様の接続構成となっている。すなわち、蓄電装置１３０は、ＳＭＲ１３３を介して、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３によってコンバータ１６０に接続される。そして、コンバータ１６０は、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに対して、コンバータ１４０およびコンバータ１５０と並列に接続される。

電圧センサ１３１および電流センサ１３２は、蓄電装置１３０の電圧ＶＢ３および電流ＩＢ３を検出し、その検出値をＨＶ−ＥＣＵ３００へ出力する。また、ＳＭＲ１３３は、ＨＶ−ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ３により制御されて、蓄電装置１３０とコンバータ１６０との間で、電力の供給と遮断とを切替える。

実施の形態２においては、コンバータ１４０が「電圧制御モード」に従って制御される「マスター」として動作し、コンバータ１５０およびコンバータ１６０が「電力制御モード」に従って制御される「スレーブ」として動作する。

このように、「マスター」として動作するコンバータ以外のコンバータについて、各コンバータが分担する電力目標値を実現するように「電力制御モード」で動作させることによって、結果的に「マスター」として動作するコンバータについての電力も電力目標値に制御される。

このような構成において、実施の形態１でのＨＶ−ＥＣＵ３００の電力目標設定部３３０で説明した電力修正制御を、コンバータ１５０およびコンバータ１６０の両方について適用することで、「スレーブ」側の各コンバータにおいて、実際の出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合に、そのずれを減少するように電力指令値を修正することができる。

なお、蓄電装置およびそれに対応するコンバータが４つ以上でも、「マスター」として動作するコンバータ以外のコンバータを、「スレーブ」として動作させることによって、上述と同様の効果を得ることができる。

[実施の形態３]
実施の形態２においては、３つ以上の蓄電装置の各々が、対応するコンバータを備える構成について説明した。

実施の形態３においては、ある１つのコンバータに対応する蓄電装置が複数の蓄電ユニットを備える場合について説明する。

図１１は、実施の形態３に従う、車両１００Ｂの全体ブロック図である。図１１は、実施の形態１の図１において、蓄電装置１２０が蓄電装置１２５に置き換わり、さらに電圧センサ１３１Ａ、電流センサ１３２ＡおよびＳＭＲ１３３Ａが追加されたものとなっている。図１１において、図１と重複する要素についての説明は繰り返さない。

図１１を参照して、蓄電装置１２５は、蓄電ユニット１２０Ａ，１３０Ａを含む。蓄電ユニット１２０Ａ，１３０Ａは、蓄電装置１１０と同様の構成を有する、充放電可能な電力貯蔵要素である。

蓄電ユニット１２０Ａは、図１の蓄電装置１２０と同様に、ＳＭＲ１２３を介してコンバータ１５０へ接続される。また、蓄電ユニット１３０Ａは、ＳＭＲ１３３Ａを介して、蓄電ユニット１２０Ａに並列に、コンバータ１５０へ接続される。

電圧センサ１２１および電流センサ１２２は、蓄電ユニット１２０Ａの電圧および電流を検出して、その検出結果をＨＶ−ＥＣＵ３００に出力する。また、電圧センサ１３１Ａおよび電流センサ１３２Ａは、蓄電ユニット１３０Ａの電圧および電流を検出して、その検出結果をＨＶ−ＥＣＵ３００に出力する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１２３，１３３Ａを切替えて、蓄電ユニット１２０Ａ，１３０Ａのいずれか一方をコンバータ１５０と接続する。このような構成とすることで、コンバータ１５０には、複数の蓄電ユニット１２０Ａ，１３０Ａのうちのいずれか１つが接続されることになるので、実施の形態１と同様の構成とみなすことができる。

したがって、複数の蓄電ユニット１２０Ａ，１３０Ａのうち、選択された蓄電ユニットについて、実施の形態１と同様の電力修正制御を適用することによって、実施の形態１と同様に、電力制御モードで動作するコンバータからの出力電力と電力指令値との間でずれが生じた場合に、そのずれを減少するように電力指令値を修正することができる。

なお、上述の説明においては、「スレーブ」として動作する蓄電装置１２５が複数の蓄電ユニットを含む場合について説明したが、「マスター」として動作する蓄電装置１１０について複数の蓄電ユニットを含むようにしてもよい。

また、実施の形態２のように、蓄電装置とコンバータのペアが３つ以上の構成において、各蓄電装置が複数の蓄電ユニットを含む場合にも適用可能である。

なお、本実施の形態における蓄電装置１１０は、本発明における「第１の蓄電装置」の一例である。本実施の形態における蓄電装置１２０，１２５，１３０は、本発明における「第２の蓄電装置」の一例である。また、本実施の形態におけるコンバータ１４０は、本発明における「第１のコンバータ」の一例である。本実施の形態におけるコンバータ１５０，１６０は、本発明における「第２のコンバータ」の一例である。さらに、本実施の形態におけるＳＭＲ１２３，１３３Ａは、本発明における「複数の開閉器」の一例である。

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。

１００，１００Ａ，１００Ｂ 車両、１１０，１２０，１２５，１３０ 蓄電装置、１１１，１２１，１３１，１３１Ａ，１４２，１５２，１８０ 電圧センサ、１１２，１２２，１３２，１３２Ａ，１４３，１５３ 電流センサ、１１３，１２３，１３３，１３３Ａ ＳＭＲ、１２０Ａ，１３０Ａ 蓄電ユニット、１４０，１５０，１６０ コンバータ、１４１，１５１ チョッパ回路、１７０ 補機装置、１９０ 制御装置、２００ 駆動装置、２１０，２２０ インバータ、２３０ 動力分割機構、２４０ エンジン、２５０ 駆動輪、３００ ＨＶ−ＥＣＵ、３１０ 目標値設定部、３１１ 目標電力演算部、３１２ バッテリ電力演算部、３１３，３１６，３１７，４１２，４１４，４２２，４２４ 減算部、３１４，３１５ 平滑化部、３１８ 制限部、３１９ 遅れ補償部、３２０ 電圧目標設定部、３３０ 電力目標設定部、４１０ 電圧制御部、４１３，４２３ ＰＩ制御部、４１５，４２５ 変調部、４２０ 電力制御部、４２１ 除算部、Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＬＮ１Ａ，ＬＮ１Ｂ，ＭＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 電力線、ＬＮ１Ｃ，ＭＮＬ，ＮＬ１，ＮＬ２，ＮＬ３ 接地線、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ スイッチング素子。

Claims (11)

1. 駆動装置に電源を供給するための車両の電源システムであって、
   第１の蓄電装置および第２の蓄電装置を含む複数の蓄電装置と、
   前記駆動装置への給電ラインに対して並列に接続された複数のコンバータと、
   前記複数のコンバータを制御するための制御装置とを備え、
   前記複数のコンバータは、
   前記給電ラインの電圧を目標電圧値に調整するように、前記給電ラインおよび前記第１の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第１のコンバータと、
   前記第２の蓄電装置の入出力電力値を第１の電力指令値に調整するように、前記給電ラインおよび前記第２の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第２のコンバータとを含み、
   前記制御装置は、前記複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と前記複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される前記第２の蓄電装置の電力目標値を、前記第１の電力指令値と前記第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて修正することによって、前記第１の電力指令値を設定する、車両の電源システム。
2. 前記制御装置は、時間軸方向に遅らせるように修正された前記第１の電力指令値と前記第２の蓄電装置の実際の入出力電力値との減算値に基づいて前記ずれ量を演算する、請求項１に記載の車両の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記減算値を時間軸方向に平滑化するとともに、平滑化された前記減算値を前記ずれ量として、前記電力目標値から差し引くことによって前記第１の電力指令値を設定する、請求項２に記載の車両の電源システム。
4. 前記制御装置は、前記減算値を用いて前記第２の蓄電装置の入出力電力の制限値を修正することによって前記第１の電力指令値の上下限のガード値を演算するとともに、前記ガード値の範囲内に制限して前記第１の電力指令値を設定する、請求項２に記載の車両の電源システム。
5. 前記制御装置は、前記減算値を時間軸方向に平滑化することによって前記ずれ量を演算するとともに、前記制限値から前記ずれ量を差し引くことによって前記ガード値を演算する、請求項４に記載の車両の電源システム。
6. 前記制御装置は、第１の時定数を用いて平滑化された前記減算値に基づいて修正された前記電力目標値が、第２の時定数を用いて平滑化された前記減算値に基づいて演算された前記第１の電力指令値の上下限のガード値の範囲内となるように前記第１の電力指令値を設定する、請求項２に記載の車両の電源システム。
7. 前記第１の時定数は、前記第２の時定数よりも相対的に大きい値に設定される、請求項６に記載の車両の電源システム。
8. 前記第２の蓄電装置は、
   前記第２のコンバータに対して並列に設けられる複数の蓄電ユニットを含む、請求項１に記載の車両の電源システム。
9. 前記複数の蓄電ユニットにそれぞれ対応して設けられる複数の開閉器をさらに備え、
   各前記複数の開閉器は、対応する蓄電ユニットと前記第２のコンバータとを結ぶ経路に介挿され、
   前記制御装置は、前記複数の蓄電ユニットのうちのいずれか１つを、前記第２のコンバータに電力を供給するための蓄電ユニットとして選択するとともに、選択された蓄電ユニットに対応する開閉器を閉成する一方で、選択されていない蓄電ユニットに対応する開閉器を開放するように、前記複数の開閉器を制御する、請求項８に記載の車両の電源システム。
10. 前記複数の蓄電装置は、
    第３の蓄電装置をさらに含み、
    前記複数のコンバータは、
    前記第３の蓄電装置の実際の入出力電力値を第２の電力指令値に調整するように、前記給電ラインおよび前記第３の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第３のコンバータをさらに含み、
    前記制御装置は、前記複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と前記複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される前記第３の蓄電装置の電力目標値を、前記第２の電力指令値と前記第３の蓄電装置の実際の入出力電力値とに基づいて修正することによって、前記第２の電力指令値を設定する、請求項１に記載の車両の電源システム。
11. 第１の蓄電装置および第２の蓄電装置を含む複数の蓄電装置からの電力を用いて駆動される車両であって、
    前記複数の蓄電装置から供給される電力によって、前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置と、
    前記駆動装置への給電ラインに対して並列に接続された複数のコンバータと、
    前記複数のコンバータを制御するための制御装置とを備え、
    前記複数のコンバータは、
    前記給電ラインの電圧を目標電圧値に調整するように、前記給電ラインおよび前記第１の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第１のコンバータと、
    前記第２の蓄電装置の入出力電力値を電力指令値に調整するように、前記給電ラインおよび前記第２の蓄電装置の間で直流電力変換を行なうための第２のコンバータとを含み、
    前記制御装置は、前記複数の蓄電装置全体に要求される入出力電力と前記複数の蓄電装置間での電力分配比とに従って設定される前記第２の蓄電装置の電力目標値を、前記電力指令値と前記第２の蓄電装置の実際の入出力電力値とのずれ量に基づいて修正することによって、前記電力指令値を設定する、車両。

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