JP2015220772A - ２電源システム及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内部抵抗の高い方のサブバッテリの劣化を抑制する２電源システム及び電動車両を提供する。
【解決手段】サブバッテリ２２は放電のみを行い、加速時は駆動モータ２５へ出力し、減速時は駆動モータ２５で回生電流が発生してもダイオードＤ２にてブロックし、回生電流及びサブバッテリ２２の出力を全て内部抵抗の低い方のメインバッテリ２１に充電する。このため、サブバッテリ２２が過渡状態（充放電）を繰り返すことによる電力損失の発生が防止され、且つ放電の開始と停止を頻繁に繰り返すことによる抵抗上昇分が低減されるため、サブバッテリ２２の温度上昇及び劣化が抑制（防止）される。
【選択図】図３

Description

この発明は、負荷に電力を供給する第１蓄電器及び第２蓄電器を備える２電源システム及び前記負荷を駆動モータとする前記２電源システムを搭載した電動車両に関する。

近時、グリーンウェイブ活動が提唱され、ＣＯ₂排出低減等の観点から環境性能に優れた電動車両が注目を集めている。

ここで、電動車両には、動力源を駆動モータとし、少なくとも蓄電器を動力資源とする、いわゆるＥＶ（電気自動車）の他、ＨＥＶ（ハイブリッド自動車）、ＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド自動車）及びＦＣＶ（燃料電池自動車）等が含まれる。

特許文献１には、第１蓄電器及び第２蓄電器を有する２電源システムからなる電気自動車用バッテリが提案されている。

特許文献１に記載された電気自動車用バッテリは、高出力密度型二次電池（リチウムイオン電池）と高エネルギ密度型二次電池（リチウムイオン電池又はリチウムポリマ電池）とを並列に接続し、これら並列接続された二次電池の直流充電電力を交流電力に変換して駆動モータに供給すると共に、前記駆動モータの交流発電電力である回生電力を直流電力に変換して前記並列接続二次電池を充電するように構成されている（特許文献１の［００１３］）。

特開平１１−３３２０２３号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示された電気自動車用バッテリにおいては、電動車両の駆動モータの力行動作と回生動作とが頻繁に繰り返されることから、特に、高出力密度型二次電池に比較して内部抵抗の高い高エネルギ密度型二次電池の発熱回数が多く、温度上昇により劣化が促進されて電池寿命が短くなり、ひいては２電源システムの電気自動車用バッテリの寿命が短くなるという課題がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、２電源システムを構成する内部抵抗の高い方の蓄電器（この発明では第２蓄電器という。）の劣化を抑制することを可能とする２電源システム及び電動車両を提供することを目的とする。

この発明に係る２電源システムは、負荷と、前記負荷に電力を供給する第１蓄電器と、前記負荷に電力を供給し、且つ前記第１蓄電器よりも内部抵抗の高い第２蓄電器と、少なくとも前記第２蓄電器の放電を制御する電力制御器と、を備える２電源システムであって、前記電力制御器は、前記負荷が動作中であるとき、前記第２蓄電器への充電を行わないことにしている。

この発明によれば、負荷が動作中であるとき、内部抵抗の高い第２蓄電器への充電を行わないようにしたので、前記第２蓄電器の充電過渡状態の発生が防止されることから、前記第２蓄電器の温度上昇が抑制され、結果として前記第２蓄電器の劣化を抑制することができる。

この場合、前記電力制御器は、放電開始条件を満たすときに前記第２蓄電器の放電を開始し、放電終了条件を満たすまで前記第２蓄電器の放電をし続けることが好ましい。

このように、第２蓄電器が一度放電を開始したら放電中はもちろん、例えば負荷から第１蓄電器へ電力を回生している間も放電終了条件を満たすまでは、第２蓄電器は放電をし続けることができる。その結果、放電初期には内部抵抗が高くなり温度が高くなり易い第２蓄電器の放電初期状態の発生回数を少なくできるため、第２蓄電器の温度上昇を防止することができる。

なお、放電開始条件と放電終了条件とは、例えば温度が、上限温度を下回っているとき（放電開始条件）、上限温度を上回ったとき（放電終了条件）と同一条件に設定してもよく、異なる条件としてもよい。なお、同一条件に設定する場合には、ハンチングを防止するために、ヒステリシスを設けてもよい。

異なる条件としては、前記放電開始条件は、前記第２蓄電器の温度が上限温度を下回る温度になっていることを含み、前記放電終了条件は、前記第２蓄電器の残容量がゼロ値となったときとしてもよい。これにより内部抵抗の高い第２蓄電器の劣化を抑制しつつ、第１及び第２蓄電器のエネルギを使い切ることができるので、２電源システムが適用された装置の動作時間を長くすることができる。

また、前記電力制御器は、前記第２蓄電器からの放電電流が、一定の電流値となるように制御することが好ましい。このように、内部抵抗の高い前記第２蓄電器からの放電は、一定の電流値で行うよう放電電流を制御することで、電流値の変化を抑制できるため第２蓄電器の温度上昇が抑制され、結果として第２蓄電器の劣化を抑制することができる。

さらに、前記電力制御器は、前記第１蓄電器の充電時内部抵抗が所定値以下になるまで放電したときに前記放電開始条件を満たすものとして前記第２蓄電器から放電を開始させ、前記放電電流を前記第１蓄電器の充電電流として受け入れさせるようにしてもよい。これによれば、前記第１蓄電器が前記第２蓄電器からの放電電流を充電電流として受け入れる前に、前記第１蓄電器の充電時内部抵抗が所定値以下になる迄、前記第１蓄電器を放電させた後に、前記第２蓄電器から前記充電電流を受け入れることになるので、充電電流による第１蓄電器の充電損失（充電時内部抵抗×充電電流）が小さくなり、２電源システムの総合効率であるシステム効率を上げることができる。

さらにまた、前記電力制御器は、前記第１蓄電器の残容量が所定値以下になるまで放電したときに前記放電開始条件を満たすものとして前記第２蓄電器から放電を開始させ、前記放電電流を前記第１蓄電器の充電電流として受け入れさせるようにしてもよい。これによれば、前記第１蓄電器が前記第２蓄電器からの放電電流を充電電流として受け入れる前に、前記第１蓄電器の残容量が所定値以下になる迄（上述した充電時内部抵抗が所定値以下になる迄と等価な条件）、前記第１蓄電器を放電させた後に、前記第２蓄電器から前記充電電流を受け入れることになるので、この場合においても、充電電流による第１蓄電器の電力損失（充電時内部抵抗×充電電流）が小さくなり、２電源システムの総合効率であるシステム効率を上げることができる。

さらにまた、前記負荷を、前記動作中に力行動作又は回生動作を行う駆動モータとして、前記電力制御器は、前記駆動モータの回生動作に伴う回生電流を、前記第１蓄電器のみに充電電流として受け入れさせることが好ましい。つまり、駆動モータの回生動作に伴う回生電流を、内部抵抗の低い第１蓄電器のみに充電電流として受け入れさせるように構成したので、内部抵抗の高い第２蓄電器の温度上昇及び劣化を回避することができる。加えてシステムとしての回生効率を向上させることが可能となる。

上記の２電源システムを搭載した電動車両であって、当該電動車両の前後方向に沿って、前記駆動モータ、前記第１蓄電器、及び前記第２蓄電器の順に配置されている電動車両もこの発明に含まれる。

このように、駆動モータに電力を供給する、内部抵抗の低い第１蓄電器を前記駆動モータに近い側に配置した（内部抵抗の高い第２蓄電器を前記駆動モータから遠い側に配置した）ので駆動モータと前記第１蓄電器を電気的に接続する線路を短くすることができ前記駆動モータの力行時における前記線路での損失を低減でき、また、前記駆動モータが動作中であるときに、前記駆動モータの回生電力が前記第１蓄電器のみに充電されることとしたので、前記駆動モータの回生時にも前記線路での損失を小さくすることができ、頻繁に充放電電流が流れる前記線路を短くできるので、前記線路からの不要輻射も小さくすることができる。

この発明によれば、負荷が動作中であるとき、内部抵抗の高い第２蓄電器への充電を行わないようにしたので、前記第２蓄電器の充電過渡状態の発生が防止されることから、前記第２蓄電器の温度上昇が抑制され、結果として前記第２蓄電器の劣化を抑制することができる。

この実施形態に係る２電源システムが提供された電動車両の概略回路ブロック図である。 前記電動車両の模式的構成図である。 コンバータが降圧コンバータとして降圧モードで動作する際の電動車両の概略回路ブロック図である。 降圧モード時の動作概要表の説明図である。 図５Ａはメインバッテリの残容量が所定値より低いときの力行動作時の２電源システムの概略動作説明図、図５Ｂはメインバッテリの残容量が所定値より低いときの回生動作時の２電源システムの概略動作説明図、図５Ｃはメインバッテリの残容量が所定値より高いときの力行動作時の２電源システムの概略動作説明図、図５Ｄはメインバッテリの残容量が所定値より高いときの回生動作時の２電源システムの概略動作説明図である。 コンバータが昇圧コンバータとして昇圧モードで動作する際の電動車両の概略回路ブロック図である。 昇圧モード時の動作概要表の説明図である。 メインバッテリの残容量に対する放電時内部抵抗の変化特性と充電時内部抵抗の変化特性とを示す特性図である。 サブバッテリ電圧がメインバッテリ電圧より高いときのサブバッテリの降圧時の動作説明に供されるフローチャートである。 サブバッテリ電圧がメインバッテリ電圧より高いときのサブバッテリの降圧時の動作説明に供されるタイムチャートである。 サブバッテリ電圧がメインバッテリ電圧より低いときのサブバッテリの昇圧時の動作説明に供されるフローチャートである。 サブバッテリ電圧がメインバッテリ電圧より低いときのサブバッテリの昇圧時の動作説明に供されるタイムチャートである。 実施形態の動作概略説明図である。

以下、この発明に係る２電源システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この実施形態に係る２電源システム１０が適用された電動車両１２の概略回路ブロック図である。

図２は、前部シート１４と後部シート１６を備える２人乗りの前記電動車両１２の模式的構成図である。この電動車両１２では、前部シート１４に着座したドライバが走行時にステアリング１５等を操作する。

図２において、電動車両１２には、前部シート１４のシート下の床下部に相対的に高出力・高価な内部抵抗の低い第１蓄電器としてのメインバッテリ（メインＢＡＴ）２１が配置されると共に、後部シート１６下であって後輪ＷＲの上方のシャーシ上に相対的に内部抵抗の高い廉価な第２蓄電器としてのサブバッテリ（サブＢＡＴ）２２が配置される。サブバッテリ２２は、４本のサブバッテリ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが並列接続されて使用に供され、充電する場合には車載充電器４０だけでなく電動車両１２から取り外して図示しない外部充電器により家庭等でも充電することが可能になっている。

電動車両１２には、前輪ＷＦを駆動する駆動モータ２５がフロントフード下に配置され、さらに直流電圧変換用のコンバータ２７が後輪ＷＲのタイヤハウス近傍のシャーシ上に配置され、外部充電用のプラグ２８が電動車両１２の後側部に配置される。

このように、電動車両１２には、電動車両１２の前後方向に沿って、駆動モータ２５、メインバッテリ２１、コンバータ２７、及びサブバッテリ２２の順に配置されている。このように配置することで、駆動モータ２５とメインバッテリ２１間の電力線である線路２３、２４（図１参照）の配線（線路）長さ、メインバッテリ２１からコンバータ２７を介してのサブバッテリ２２までの間の電力線である線路（電力線）５５、５６、５３、５４（図１参照）の配線（線路）長さを、それぞれ最短にすることができる。

なお、駆動モータ２５が、後輪ＷＲを駆動するために後輪ＷＲの近傍に配置されている場合、電動車両１２の前後方向に沿って、後ろ側から前側に向かって、同様に、駆動モータ２５、メインバッテリ２１、コンバータ２７、及びサブバッテリ２２の順に配置すれば、同様に配線（線路）長さを最短にすることができる。

また、コンバータ２７、電流センサ４６、及びサブバッテリＥＣＵ３２をサブバッテリ２２に一体的に組み付けて製作したサブバッテリアセンブリ（サブバッテリ組立体）とすることも可能であり、この場合には、電動車両１２のシステム構成をよりコンパクトで簡易な構成にすることができる。

図１に示すように、２電源システム１０は、基本的には、負荷（力行負荷、回生負荷）としての駆動モータ２５と、駆動モータ２５に相対的に大電力を供給（放電）可能とされ且つ駆動モータ２５からの回生電力が充電されるメインバッテリ２１と、駆動モータ２５に相対的に小電力を供給（放電）可能とされ且つメインバッテリ２１に充電用の電力の供給可能なサブバッテリ２２と、サブバッテリ２２とメインバッテリ２１との間で状態が、直結状態、昇圧状態、又は降圧状態に切替制御される電圧変換器であり電力制御器としても機能するコンバータ２７と、各種ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０〜３２と、を備える。

ＥＣＵ３０〜３２は、共通の通信線３６に接続され、通信線３６を介しての相互間での各種データの共有の他、指令信号、及び確認信号の送受等の通信が可能に構成されている。なお、前記各種データには、後述する各種センサからのデータも含まれる。

コンバータ２７の２次側２Ｓ、２Ｓ´が、電力線である線路５５、５６及び線路２３、２４を介し、直流交流変換器であるインバータ（ＩＮＶ）３８を通じて駆動モータ２５に接続されると共に、コンバータ２７の２次側２Ｓ、２Ｓ´に線路５５、５６を介して接続されるメインバッテリ２１が、線路２３、２４を介して、前記インバータ３８を通じて駆動モータ２５に接続される。

線路２３、２４間には、車載充電器４０が配されている。車載充電器４０は、外部充電用のプラグ２８に接続されている。

車載充電器４０及びインバータ３８は、車両ＥＣＵ３０により制御される。

インバータ３８は、例えば、３相フルブリッジ型の回路構成とされ、加速時及び定速走行時（力行動作時）には、メインバッテリ２１等により２次側２Ｓ、２Ｓ´に発生する直流電圧を交流電圧に変換して駆動モータ２５に印加すると共に、減速時（回生動作時）等には、駆動モータ２５により発生する回生電力（交流電圧）を直流電圧の回生電力に変換してメインバッテリ２１に供給する。

メインバッテリ２１には、起動スイッチ（電源スイッチ）を兼ねるコンタクタ４２と電流センサ４４が直列に接続され、メインバッテリ２１及びコンタクタ４２は、メインバッテリＥＣＵ３１により制御管理される。電流センサ４４により検出されるメインバッテリ２１に対する充放電電流値はメインバッテリ電流値ＩｍａｉｎとしてメインバッテリＥＣＵ３１に取り込まれる。

また、メインバッテリ２１の端子間電圧値（メインバッテリ電圧値、メインバッテリ電圧）Ｖｍａｉｎや温度値（メインバッテリ温度値、メインバッテリ温度）Ｔｍａｉｎも図示しない電圧センサ及び温度センサを通じてメインバッテリＥＣＵ３１に取り込まれる。よって、メインバッテリＥＣＵ３１は、メインバッテリ２１の残容量であるＳＯＣ（ＳＯＣｍ、又はメインバッテリ残容量ＳＯＣｍという。）を計算し制御することができる。

一方、コンバータ２７の１次側１Ｓ、１Ｓ´間に接続されているサブバッテリ２２には、電流センサ４６が直列に接続され、サブバッテリ２２はサブバッテリＥＣＵ３２により制御管理される。電流センサ４６により検出されるサブバッテリ２２からの放電電流値はサブバッテリ電流値ＩｓｕｂとしてサブバッテリＥＣＵ３２に取り込まれる。

また、サブバッテリ２２の端子間電圧値（サブバッテリ電圧値、サブバッテリ電圧）Ｖｓｕｂ及び温度値（サブバッテリ温度値、サブバッテリ温度）Ｔｓｕｂが図示しない電圧センサ及び温度センサを通じてサブバッテリＥＣＵ３２に取り込まれる。よって、サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ２２の残容量であるＳＯＣ（ＳＯＣｓ、又はサブバッテリ残容量ＳＯＣｓという。）を算出し制御することができる。

コンバータ２７は、公知のＨ型の昇降圧コンバータの構成とされており、サブバッテリＥＣＵ３２からのゲート駆動信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、Ｓｇ３、Ｓｇ４のレベルによりオンオフ駆動されるＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等のスイッチング素子であるトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と、これらトランジスタＱ１〜Ｑ４にそれぞれ逆方向接続されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と、リアクトル５０とから構成される。なお、この実施形態では、図１に素子シンボルを示すようにＭＯＳＦＥＴを使用している。

トランジスタＱ１とダイオードＤ１とで１次側１Ｓ、１Ｓ´の上アーム素子Ｕ１を、トランジスタＱ２とダイオードＤ２とで２次側２Ｓ、２Ｓ´の上アーム素子Ｕ２を構成する。また、トランジスタＱ３とダイオードＤ３で２次側２Ｓ、２Ｓ´の下アーム素子Ｕ３を、トランジスタＱ４とダイオードＤ４とで１次側１Ｓ、１Ｓ´の下アーム素子Ｕ４を構成する。

各トランジスタＱ１〜Ｑ４には、コンバータ２７の動作モード（後述する昇圧モード、降圧モード、及び直結モード）に対応したゲート駆動信号Ｓｇ１〜Ｓｇ４がサブバッテリＥＣＵ３２から供給される。

リアクトル５０は、１次側１Ｓ、１Ｓ´の上アーム素子Ｕ１と下アーム素子Ｕ４の中点と、２次側２Ｓ、２Ｓ´の上アーム素子Ｕ２と下アーム素子Ｕ３の中点との間に接続されている。

１次側１Ｓ、１Ｓ´間、及び２次側２Ｓ、２Ｓ´間には、それぞれ、平滑用のコンデンサ５１、５２が接続されている。

上記した車両ＥＣＵ３０、メインバッテリＥＣＵ３１、及びサブバッテリＥＣＵ３２は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、例えば制御器、演算部、及び処理部等として機能する。

なお、この実施形態では、２電源システム１０を構成するメインバッテリＥＣＵ３１と車両ＥＣＵ３０とが一体部品とされ、また、２電源システム１０を構成するサブバッテリＥＣＵ３２とコンバータ２７とを、一体部品にすることが可能である。

ここで、コンバータ２７の動作モードについて、Ａ．降圧モード及びＢ．昇圧モードの順に回路動作を説明する。

Ａ．コンバータ２７の降圧モード
この場合には、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂがメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎよりも高くなる（Ｖｓｕｂ＞Ｖｍａｉｎ）ように設定している。具体的には、メインバッテリやサブバッテリを構成するセルの数を調整することにより、そのような電圧の関係が実現される。

コンバータ２７がサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂを基準として降圧コンバータとして機能する動作モード（降圧モード）の動作について、図３のコンバータ２７の降圧コンバータの結線状態を示す概略回路ブロック図（基本的に、下アーム素子Ｕ３、Ｕ４を構成するトランジスタＱ３、Ｑ４が共にＯＦＦになっている。）、及び図４のサブバッテリＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている降圧モード時の動作概要表６０を参照して説明する。

走行時の力行状態（降圧放電、直結放電）において、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂとメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎ（Ｖｓｕｂ＞Ｖｍａｉｎ）とが近づいてきた場合、サブバッテリＥＣＵ３２は、トランジスタＱ１、Ｑ２をＱ１、Ｑ２＝ＯＮ（直結状態：直結モード）にして、サブバッテリ２２からの放電電流（直結放電電流）を、トランジスタＱ１、リアクトル５０、ダイオードＤ２を通じて２次側２Ｓ、２Ｓ´側に供給する。サブバッテリ２２を降圧放電する場合にはＶｓｕｂ＞ＶｍａｉｎでありＱ２＝ＯＮでも電流が逆流することはない。コンバータ２７を直結状態にすることで、コンバータ２７のスイッチング損失をゼロ値にすることができる。

走行時の力行状態（降圧放電、電流制御）において、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂを降圧しつつサブバッテリ２２から流れ出る放電電流を制御する場合、トランジスタＱ１をＱ１＝ＰＷＭ（パルス幅変調）制御し、トランジスタＱ２をＱ２＝ＯＦＦにする。なお、トランジスタＱ２は、ＭＯＳＦＥＴであるので、放電時はＱ２＝ＯＮ、回生時のみＱ２＝ＯＦＦにする制御を行うことでダイオードＤ２による通電損失（順方向電力損失）をなくすことが可能となりサブバッテリ２２の電力利用効率を上げることが可能となる。

トランジスタＱ１をＰＷＭ制御しているとき、そのトランジスタＱ１のＯＮ時には、サブバッテリ２２の放電電流が、トランジスタＱ１、リアクトル５０、及びトランジスタＱ２（ダイオードＤ２）を通じて２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給され、そのトランジスタＱ１のＯＦＦ時には、リアクトル５０に蓄えられた電気エネルギが、ダイオードＤ４、リアクトル５０、及びトランジスタＱ２（ダイオードＤ２）を通じて２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給される。

なお、トランジスタＱ１をＰＷＭ制御しているとき、トランジスタＱ１のＯＦＦ、ＯＮ時に対応して、トランジスタＱ４をＯＮ、ＯＦＦ時とする相補ＰＷＭ制御をすることで、リアクトル５０に蓄えられた電気エネルギを効率よく２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給することができる。

次に、走行時の回生状態（放電は継続）においては、トランジスタＱ２をＱ２＝ＯＦＦにし、駆動モータ２５からインバータ３８を通じて供給される回生電力を、ダイオードＤ２でブロック（遮断）し、回生電力をメインバッテリ２１のみに充電すると共に、サブバッテリ２２がオフ状態にならないように（放電状態を継続するように）、トランジスタＱ１をＰＷＭ制御状態又はオン状態にし、サブバッテリ２２の放電電流がトランジスタＱ１及びダイオードＤ２を通じてメインバッテリ２１に充電されるように制御する。

上述したように、走行時の力行状態において、図５Ａに示すように、メインバッテリ２１のメインバッテリ残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈ（後述する。）を下回っている（ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈ）場合、又はメインバッテリ２１とサブバッテリ２２の電圧差が閾値よりも大きい（後述するように、Ｖｓｕｂ−Ｖｍａｉｎ＞ΔＶｓｔａｒｔｔｈ１）場合には、駆動モータ２５にメインバッテリ２１から電流を供給すると共にサブバッテリ２２から定格電流以下の一定電流Ｉｄ１（後述）を供給するように制御する。

走行時の回生状態においては、図５Ｂに示すように、回生電流が、全てメインバッテリ２１を充電するように制御すると共にサブバッテリ２２の放電を停止しないで、前記一定電流Ｉｄ１をメインバッテリ２１に供給するように制御する。

このように制御することでサブバッテリ２２が、定格電流よりも少ない一定電流Ｉｄ１を連続的に流すことになり、サブバッテリ２２の放電開始と放電停止を繰り返す頻度が少なくなり、且つサブバッテリ２２の放電量の変化も小さいため、放電開始時及び放電量が変化する際の抵抗上昇が無く、サブバッテリ２２の発熱を抑制することができる。

なお、走行時の力行状態において、図５Ｃに示すように、メインバッテリ２１のメインバッテリ残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈを上回っている（ＳＯＣｍ＞ＳＯＣｍｔｈ）場合、又はメインバッテリ２１とサブバッテリ２２の電圧差が閾値よりも小さい（後述するように、Ｖｍａｉｎ−Ｖｓｕｂ＜ΔＶｓｔａｒｔｔｈ２）場合には、駆動モータ２５にはメインバッテリ２１から電流を供給し、サブバッテリ２２からは電流供給しないよう（サブバッテリ２２を非動作状態）に制御する。

走行時の回生状態においては、図５Ｄに示すように、回生電流は、全てメインバッテリ２１を充電するように制御し、サブバッテリ２２からは電流供給しないよう（サブバッテリ２２を非動作状態）に制御する。このように制御することで、２電源システム１０として、低抵抗のメインバッテリ２１のみで充放電を行うことになり、発熱を少なくでき、且つサブバッテリ２２は、動作させないので、２電源システム１０の総合効率であるシステム効率を高くすることができる。

次に、停車時の車載充電器４０によるメインバッテリ２１の充電時においては、外部電力による充電電流がプラグ２８及び車載充電器４０を通じてメインバッテリ２１に供給されると共に、サブバッテリ２２にもメインバッテリ２１のＳＯＣｍを考慮して供給される。

停車時の電動車両１２の放置時においては、コンタクタ４２が開状態とされ、且つトランジスタＱ１、Ｑ２がＱ１、Ｑ２＝ＯＦＦとされて、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２が共にオフ状態とされ、２電源システム１０での電池保護状態にされる。

以上が、コンバータ２７のＡ．降圧モードの回路動作説明である。

Ｂ．コンバータ２７の昇圧モード
次に、コンバータ２７が昇圧コンバータとして機能する動作モード（昇圧モード）の動作について、図６の概略回路ブロック図（基本的に、下アーム素子Ｕ４を構成するトランジスタＱ４がＱ４＝ＯＦＦになっている。）及び図７の動作概要表６２を参照して説明する。この場合には、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂがメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎよりも低くなるように設定している。具体的には、メインバッテリ２１やサブバッテリ２２を構成するセルの数を調整することにより、そのような電圧の関係が実現される。

走行時の力行状態（昇圧放電、直結放電）において、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂがメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎより低下している（Ｖｓｕｂ＜Ｖｍａｉｎ）場合には、直結状態は採り得ないので、Ｑ１〜Ｑ３は、Ｑ１〜Ｑ３＝ＯＦＦとする。

走行時の力行状態（昇圧放電）において、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂをメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎまで昇圧してサブバッテリ２２から流れ出る放電電流を制御する場合、トランジスタＱ１をＱ１＝ＯＮ、トランジスタＱ２をＱ２＝ＯＦＦ（トランジスタＱ２は、ＭＯＳＦＥＴであるので、降圧モードと同様に、放電時はＱ２＝ＯＮ、回生時のみＱ２＝ＯＦＦとしてもよい。）、トランジスタＱ３をＰＷＭ制御することで、Ｑ１＝ＯＮ、Ｑ３＝ＯＮ時にサブバッテリ２２の放電電流によりリアクトル５０にエネルギが蓄えられ、Ｑ１＝ＯＮ、Ｑ３＝ＯＦＦ時にリアクトル５０に蓄えられたエネルギがダイオードＤ４、リアクトル５０及びダイオードＤ２を通じてコンバータ２７の２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給される。

なお、この場合においても、トランジスタＱ３のＯＦＦ、ＯＮ時に対応して、トランジスタＱ２をＯＮ、ＯＦＦ時とする相補ＰＷＭ制御することで、リアクトル５０に蓄えられた電気エネルギを効率よく２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給することができる。

走行時の回生状態であって、サブバッテリ２２から放電電流を流さない場合には、トランジスタＱ２、Ｑ３をＱ２、Ｑ３＝ＯＦＦにして、駆動モータ２５からインバータ３８を通じて供給される回生電力を、ダイオードＤ２にて遮断（ブロック）し、メインバッテリ２１のみに充電する。ここでＱ２にＭＯＳＦＥＴを使用する場合については放電時はＱ２＝ＯＮ、回生時のみＱ２＝ＯＦＦにする制御を行うことでダイオードＤ２による通電損失をなくすことが可能となり電力利用効率を上げることが可能となる。

一方、走行時の回生状態であって、サブバッテリ２２から放電電流を継続して流す場合には、サブバッテリ２２がオフ状態にならないように、トランジスタＱ１をＯＮ状態にし、トランジスタＱ３をＱ３＝ＰＷＭ状態に制御して昇圧を継続し、サブバッテリ２２の放電電流がトランジスタＱ１及びダイオードＤ２を通じてメインバッテリ２１に充電されるように制御する。

停車時の車載充電器４０によるメインバッテリ２１の充電時においては外部電力による充電電流がプラグ２８及び車載充電器４０を通じてメインバッテリ２１に供給されると共に、サブバッテリ２２にもメインバッテリ２１のＳＯＣｍを考慮して供給される。

停車時の電動車両１２の放置時においては、コンタクタ４２が開状態とされ、且つトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３がＱ１、Ｑ２、Ｑ３＝ＯＦＦとされて、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２が共にオフ状態とされ、２電源システム１０での電池保護状態にされる。

以上が、コンバータ２７のＢ．昇圧モードの回路動作の説明である。

図８は、例として、メインバッテリ２１のバッテリ温度Ｔｍａｉｎが常温（Ｔｍａｉｎ＝２５［℃］）であるときのメインバッテリ２１のメインバッテリ残容量ＳＯＣｍ［％］の変化に対する直流抵抗の内部抵抗Ｒｄｃ（充電時内部抵抗Ｒｃｄｃと放電時内部抵抗Ｒｄｄｃ）の変化を示す代表的な特性７１、７２を示している。

メインバッテリ残容量ＳＯＣｍが３５〜７０［％］（メインバッテリ電圧ＶｍａｉｎがＶｍａｉｎｓｔｏｐ〜Ｖｍａｉｎｓｔａｒｔ）の範囲では、実線で示す充電時内部抵抗Ｒｃｄｃ及び破線で示す放電時内部抵抗Ｒｄｄｃ共に、内部抵抗Ｒｄｃが最小で充分に小さい基準抵抗値（基準値）Ｒｒとなっている。

放電時内部抵抗Ｒｄｄｃは、メインバッテリ残容量ＳＯＣｍが９０［％］程度（メインバッテリ電圧ＶｍａｉｎがＶｍａｉｎ＝Ｖｍａｉｎｍａｘ程度）まで上がっても基準抵抗値Ｒｒから変化しないが、充電時内部抵抗Ｒｃｄｃは、内部抵抗Ｒｄｃが基準抵抗値Ｒｒの約１．２倍の内部抵抗１．２Ｒｒと増加している点に留意する。また、メインバッテリ残容量ＳＯＣｍが３５［％］以下では、充電時内部抵抗Ｒｃｄｃ及び放電時内部抵抗Ｒｄｄｃも基準抵抗値Ｒｒから増加していく点に留意する。なお、この実施形態において、サブバッテリ２２をメインバッテリ２１のＳＯＣｍが３５［％］（Ｖｍａｉｎ＝Ｖｍａｉｎｓｔｏｐ）〜９０［％］（Ｖｍａｉｎ＝Ｖｍａｉｎｍａｘ）程度の範囲で使用するものとしている。

ここで、Ｖｍａｉｎ＝Ｖｍａｉｎｓｔｏｐの電圧を、メインバッテリ２１の使用下限電圧Ｖｍａｉｎｓｔｏｐという。なお、この実施形態においては、サブバッテリ２２の使用下限電圧をＶｓｕｂ＝Ｖｓｕｂｓｔｏｐ（後述）に設定している。この実施形態において、各電圧の大小関係は、Ｖｍａｉｎｓｔｏｐ＜Ｖｓｕｂｓｔｏｐ＜Ｖｍａｉｎｓｔａｒｔ＜Ｖｍａｉｎｍａｘの大小関係になっている。

次に、基本的には、以上のように構成され且つ動作する、この実施形態に係る２電源システム１０が適用された電動車両１２のサブバッテリ２２の放電動作の詳細について、Ｃ．サブバッテリ２２の降圧時（コンバータ２７を降圧コンバータとして動作させる時）の動作フローチャートとタイムチャート、及びＤ．サブバッテリ２２の昇圧時（コンバータ２７を昇圧コンバータとして動作させる時）の動作フローチャートとタイムチャートに基づきより詳しく説明する。なお、コンバータ２７の降圧コンバータ及び昇圧コンバータ並びに直結の各動作自体については既に説明しているので、省略するか簡易に説明する。

Ｃ．サブバッテリ２２の降圧時の詳細動作
サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂがメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎより高い（Ｖｓｕｂ＞Ｖｍａｉｎ）ときのサブバッテリ２２の降圧時の動作について、図９のフローチャート及び図１０のタイムチャートに基づき説明する。なお、図９のフローチャートに係るプログラムの実行主体はサブバッテリＥＣＵ３２である。また、図９のフローチャートのステップＳ１の判定処理からそのステップＳ１の判定処理にもどるまでの処理周期は、電動車両１２の走行に支障をきたさない極めて短い時間間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１にて、電動車両１２の駆動源である駆動モータ２５の動作停止を切り替えるイグニッションスイッチに対応する駆動スイッチ（起動ＳＷ、不図示）がオン（ＯＮ）状態とされているとき、例えば走行中に、ステップＳ２にて、極めて短い時間間隔で、サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ２２のサブバッテリ電圧値Ｖｓｕｂ、サブバッテリ温度値Ｔｓｕｂ及びサブバッテリ電流値Ｉｓｕｂを検出する。

一方、そのステップＳ２にて、メインバッテリＥＣＵ３１は、メインバッテリ２１のメインバッテリ電圧値Ｖｍａｉｎ、メインバッテリ温度値Ｔｍａｉｎ及びメインバッテリ電流値Ｉｍａｉｎを検出すると共に、サブバッテリＥＣＵ３２は通信線３６を介してメインバッテリ電圧値Ｖｍａｉｎ及びメインバッテリ温度値Ｔｍａｉｎを取り込む。このステップＳ２の各種センサでの電圧・温度の検出処理は、起動ＳＷがオン（ＯＮ）状態となっている間、極めて短い前記時間間隔で実行される。

以降の説明において、通信線３６を通じてのデータの送受及び指令の送受については煩雑さを回避するために基本的には省略する。

次いでステップＳ３にてメインバッテリ２１の残容量ＳＯＣｍが、内部抵抗Ｒｄｃが基準抵抗値Ｒｒまで低下する閾値残容量ＳＯＣｍｔｈを下回っているかを判定する。下回っていない（ステップＳ３：ＮＯ）場合には、ステップＳ２にもどり、下回っている（ステップＳ３：ＹＥＳ）場合には、ステップＳ４にて、サブバッテリＥＣＵ３２は、メインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎとサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂとの差電圧ΔＶ（ΔＶ＝Ｖｓｕｂ−Ｖｍａｉｎ）を算出し、算出した差電圧ΔＶがサブバッテリ２２の放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ１を上回る値になったか否かを判定する。

ここで、サブバッテリ２２の放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ１は、例えば、差電圧ΔＶの下限値は、意図した放電制御が確実に実施できるという理由で電圧検知誤差及び実使用時における電圧の急な変動範囲等を加味して決定され、差電圧ΔＶの上限値は、サブバッテリ２２が短周期の断続運転になり抵抗値の上昇が起こらない様にメインバッテリ２１の電圧低下予測等を加味して決定される。

また、昇圧と降圧を組み合わせてサブバッテリ２２から放電を行う場合にはメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎに関係なく放電を行うことが可能であるために差電圧ΔＶを算出する必要はない。

ステップＳ４の判定が否定的（ステップＳ４：ＮＯ）である場合には、ステップＳ２にもどり、ステップＳ４の判定が肯定的（ステップＳ４：ＹＥＳ）になった場合には、サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度になっている（Ｔｓｕｂ＜Ｔｃ）か否かを判定する。この上限温度Ｔｃは、サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが、この上限温度Ｔｃを上回るとサブバッテリ２２の劣化が促進される温度に予め設定される。

サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度でない（ステップＳ５：ＮＯ）場合には、ステップＳ２にもどり、サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度である（ステップＳ５：ＹＥＳ）と判定したとき、ステップＳ６にて、サブバッテリ２２から定格電流以下の一定電流Ｉｄ１での放電が開始される（時点ｔ１）。

次いで、ステップＳ７にて、放電によりサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂが低下し、差電圧ΔＶが放電休止（停止）閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ１を下回る値となったか、又は放電によりサブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上昇し上限温度Ｔｃを上回る値となったか、又はサブバッテリ２２の残容量ＳＯＣｓがゼロ値になったか（ＳＯＣｓ＝０）、又は起動ＳＷがオフになったかが判定され、いずれの判定も否定的である（ステップＳ７：ＮＯ）とき、ステップＳ６で始めたサブバッテリ２２からの放電を継続し、いずれかの判定が肯定的となった（ステップＳ７：ＹＥＳ）ときにサブバッテリ２２からの放電が休止される。例えば、差電圧ΔＶが放電休止閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ１を下回る値となりサブバッテリ２２からの放電が休止（停止）される（時点ｔ２）。

ここで、サブバッテリ２２の放電休止閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ１は、例えば、コンバータ２７の電圧降下により放電できない電圧差領域では微小な放電と充電が繰り返されてしまう可能性があるという理由で確実に放電を停止させる必要があり、電圧検知誤差及び実使用時における電圧の急な変動範囲等を加味して決定される。

以降、時点ｔ３では、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５が肯定的となり、時点ｔ４では、フローチャートには反映していないが、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂが、サブバッテリ停止電圧Ｖｓｕｂｓｔｏｐとなったので、放電を停止している。時点ｔ５では、メインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎが、メインバッテリ停止電圧Ｖｍａｉｎｓｔｏｐとなったので、放電を停止している。

以上がＣ．サブバッテリ２２の降圧時の詳細動作の説明である。

Ｄ．サブバッテリ２２の昇圧時の詳細動作
次に、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂがメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎより低いときのサブバッテリ２の昇圧時の動作について、図１１の、サブバッテリＥＣＵ３２により実行されるフローチャート及び図１２のタイムチャートに基づき説明する。この図１１のフローチャートの各処理は、図９のフローチャートの各処理に比較して、ステップＳ４、Ｓ７の処理が、ステップＳ４´、Ｓ７´の処理に代替された点で相違しているので、残りのステップの処理については、省略乃至簡単に説明する。

図１１のステップＳ１にて、電動車両１２の起動ＳＷがオン状態とされているとき、ステップＳ２にて、サブバッテリ電圧値Ｖｓｕｂ、サブバッテリ温度値Ｔｓｕｂ、及びサブバッテリ電流値Ｉｓｕｂの他、メインバッテリ電圧値Ｖｍａｉｎ、メインバッテリ温度値Ｔｍａｉｎ及びメインバッテリ電流値Ｉｍａｉｎを検出する。

次いでステップＳ３にてメインバッテリ２１の残容量ＳＯＣｍが、内部抵抗Ｒｄｃが基準抵抗値Ｒｒまで低下する閾値残容量ＳＯＣｍｔｈを下回っているかを判定する。下回っていない（ステップＳ３：ＮＯ）場合には、ステップＳ２にもどり、下回っている（ステップＳ３：ＹＥＳ）場合には、ステップＳ４´にて、サブバッテリＥＣＵ３２は、メインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎとサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂとの差電圧ΔＶｉ（ΔＶｉ＝Ｖｍａｉｎ−Ｖｓｕｂ）を算出し、算出した差電圧ΔＶｉがサブバッテリ２２の放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ２を下回る値になったか否かを判定する。

ここで、サブバッテリ２２の放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ２は、例えば、差電圧ΔＶの下限値が、意図した放電制御が確実に実施できるという理由で電圧検知誤差及び実使用時における電圧の急な変動範囲等を加味して決定され、差電圧ΔＶの上限値が、サブバッテリ２２が短周期の断続運転になり抵抗値の上昇が起こらない様にメインバッテリ２１の電圧低下予測等を加味して決定される。

ステップＳ４´の判定が否定的（ステップＳ４´：ＮＯ）である場合には、ステップＳ２にもどり、ステップＳ４´の判定が肯定的（ステップＳ４´：ＹＥＳ）になった場合には、サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度になっている（Ｔｓｕｂ＜Ｔｃ）か否かを判定する。

サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度になっていない場合には、ステップＳ２にもどり、サブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃを下回る温度である（ステップＳ５：ＹＥＳ）と判定したとき、ステップＳ６にて、サブバッテリ２２から一定電流Ｉｄ１での放電が開始される（時点ｔ１１）。

次いで、ステップＳ７´にて、放電によりサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂが低下し、差電圧ΔＶｉが放電休止（停止）閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ２を上回る値となったか、放電によりサブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上昇し上限温度Ｔｃを上回る値となったか、又は、サブバッテリ２２の残量がゼロになったか（ＳＯＣｓ＝０）、又は起動ＳＷがオフになったかが判定され、いずれの判定も否定的である（ステップＳ７´：ＮＯ）とき、ステップＳ６で始めたサブバッテリ２２からの放電を継続し、いずれかの判定が肯定的となった（ステップＳ７´：ＹＥＳ）ときにサブバッテリ２２からの放電が休止される。例えば放電によりサブバッテリ電圧Ｖｓｕｂが低下し、差電圧ΔＶｉが放電停止閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ２を上回る値となった場合を図１２に示す（時点ｔ１２）。

ここで、サブバッテリ２２の放電休止閾値差電圧ΔＶｓｔｏｐｔｈ２は、例えば、コンバータ２７の電圧変換損失を考慮して決定される。

以降、時点ｔ１３では、ステップＳ４´、Ｓ５が肯定的となり、時点ｔ１４では、フローチャートには反映していないが、サブバッテリ電圧Ｖｓｕｂが、サブバッテリ停止電圧Ｖｓｕｂｓｔｏｐとなったので放電を停止している。時点ｔ１５では、メインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎが、メインバッテリ停止電圧Ｖｍａｉｎｓｔｏｐとなったので、放電を停止している。

［実施形態のまとめ］
以上説明したように、上述した電動車両１２に適用されたこの実施形態に係る２電源システム１０は、負荷としての駆動モータ２５と、この駆動モータ２５に電力を供給する第１蓄電器としてのメインバッテリ２１と、駆動モータ２５に電力を供給し、且つ前記メインバッテリ２１よりも内部抵抗の高い第２蓄電器としてのサブバッテリ２２と、少なくとも前記サブバッテリ２２の放電を制御する電力制御器としてのサブバッテリＥＣＵ３２と、を備える２電源システム１０である。

なお、サブバッテリＥＣＵ３２により制御されるコンバータ２７は、サブバッテリ２２が配置された１次側１Ｓ、１Ｓ´からメインバッテリ２１が配置された２次側２Ｓ、２Ｓ´に向かって、降圧モード（降圧コンバータして機能するモード）、昇圧モード（昇圧コンバータとして機能するモード）、及び直結モードに制御される。２次側２Ｓ、２Ｓ´側には、直流／交流の電力変換器であるインバータ３８を介して駆動モータ２５が配置されている。

この実施形態において、電力制御器は、サブバッテリＥＣＵ３２及びコンバータ２７から構成されているが、サブバッテリＥＣＵ３２又はコンバータ２７としてもよい。

サブバッテリＥＣＵ３２は、前記駆動モータ２５が回生動作中であるとき、コンバータ２７を構成するトランジスタＱ２をＱ２＝ＯＦＦとして、駆動モータ２５からインバータ３８を介して２次側２Ｓ、２Ｓ´に供給される回生電流を電流遮断器として機能するダイオードＤ２によりブロックし、サブバッテリ２２への充電を行わないようにしたので、内部抵抗の高いサブバッテリ２２の充電電流によるジュール熱の発生が抑制できることから、サブバッテリ２２の温度上昇が抑制され、結果としてサブバッテリ２２の劣化を抑制することができる。なお、メインバッテリ２１に比較して内部抵抗の高いサブバッテリ２２は、特に充電開始初期時に内部抵抗が高くなるので、劣化を効果的に抑制（防止）することができる。

また、サブバッテリ２２が放電中である、例えば時点ｔ１〜ｔ２（時点ｔ１１〜ｔ１２）の間、及び時点ｔ３〜ｔ４（時点ｔ１３〜ｔ１４）の間に、たとえ回生電流が発生しても、ダイオードＤ２にて回生電流をブロックし、回生電流は、全て内部抵抗の低いメインバッテリ２１へ充電するようにしているので、サブバッテリ２２が過渡状態（充電）を繰り返すことによる電力損失の発生を未然に防止できると共に、サブバッテリ２２の温度上昇が抑制されることから劣化が抑制（防止）される。

ここで、サブバッテリＥＣＵ３２は、放電開始条件（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ４´、Ｓ５）を満たすときにサブバッテリ２２の放電を開始し、放電終了条件（ステップＳ７、Ｓ７´）を満たすまでサブバッテリ２２の放電をし続けることが好ましい。

このように、サブバッテリ２２が一度放電を開始したら放電中はもちろん負荷である駆動モータ２５からメインバッテリ２１へ電力を回生している間も放電終了条件（ステップＳ７、Ｓ７´）を満たすまでサブバッテリ２２は放電をし続ける（ステップＳ６）ことができる。これにより、放電初期には内部抵抗が高くなりサブバッテリ２２の温度Ｔｓｕｂが高くなり易いが、放電初期状態の発生回数を少なくできるため、サブバッテリ２２の温度上昇を防止することができる。

なお、放電開始条件と放電終了条件とは、例えば温度が、上限温度Ｔｃ｛閾値温度（設定温度）、又は定格温度｝を下回っているとき（放電開始条件）、上限温度Ｔｃを上回ったとき（放電終了条件）と同一条件に設定してもよく、異なる条件としてもよい。なお、同一条件に設定する場合には、ハンチングを防止するために、ヒステリシスを設けることが好ましい。

異なる条件としては、前記放電開始条件は、サブバッテリ２２の温度（サブバッテリ温度Ｔｓｕｂ）が上限温度Ｔｃを下回る温度になっていることを含み、前記放電終了条件は、サブバッテリ２２の残容量ＳＯＣｓがゼロ値となったときとしてもよい。これにより内部抵抗の高いサブバッテリ２２の劣化を抑制しつつ、メイン及びサブバッテリ２１、２２のエネルギを使い切ることができるので、２電源システム１０が適用された装置、ここでは電動車両１２の航続距離等を長くする等、動作時間を長くすることができる。

サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ２２からの放電電流Ｉｄｓｕｂが、一定の電流値Ｉｄ１となるように制御することが好ましい。このように、内部抵抗の高いサブバッテリ２２からの放電は、一定の電流値Ｉｄ１で行うよう放電電流Ｉｄｓｕｂを制御することで、電流値の変化を抑制できるためサブバッテリ２２の温度上昇が抑制され、結果としてサブバッテリ２２の劣化を抑制することができる。放電は可能な限り連続放電として、且つ変動幅を小さくするように制御することが好ましい。

ここで、サブバッテリＥＣＵ３２は、メインバッテリ２１の充電時内部抵抗Ｒｃｄｃが低くなってメインバッテリ２１の充電損失が低い（充電効率が高い）状態になっているとき（例えば、残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈより下がっているとき、あるいはサブバッテリ温度Ｔｓｕｂが上限温度Ｔｃより下がっているとき、又はメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈに対応する充電開始電圧Ｖｍａｉｎｓｔａｒｔまで下がっているとき）は放電開始条件を満たすものとして、サブバッテリ２２からの放電を開始させる一方、前記充電損失が高い（充電効率が低い）状態となったとき（例えば、残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈを上回ったとき、あるいはサブバッテリ２２の残容量ＳＯＣｓがゼロ値なったとき、又はメインバッテリ電圧Ｖｍａｉｎが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈに対応する充電開始電圧Ｖｍａｉｎｓｔａｒｔを上回ったとき）、サブバッテリ２２からの放電を終了させることで、サブバッテリ２２からの放電は、メインバッテリ２１の充電損失が低い（充電効率が高い）状態になっているときに行われるので、サブバッテリ２２からメインバッテリ２１への電力の伝達効率の低い状態での放電を回避すること、換言すればサブバッテリ２２からメインバッテリ２１への放電電力の伝達損失を抑制することができる。

また、サブバッテリ２２が放電を開始した後には、メインバッテリ２１の充電効率が低い状態となったときに、放電を終了させるので、サブバッテリ２２からメインバッテリ２１への電力の伝達効率を低い状態でのサブバッテリ２２の放電（メインバッテリ２１の充電）を回避できる。

ここで、サブバッテリＥＣＵ３２は、サブバッテリ２２からの放電電流Ｉｄｓｕｂが、電流閾値Ｉｄｔｈ以下の電流（図１０、図１２では電流値Ｉｄ１）となるように制御することで、サブバッテリ２２の温度上昇が抑制され、結果としてサブバッテリ２２の劣化を抑制することができる。電流閾値Ｉｄｔｈは、定格電流値より低い値に設定される。

なお、サブバッテリＥＣＵ３２は、メインバッテリ２１の前記充電損失が低い状態になっているときを、メインバッテリ２１の充電時内部抵抗Ｒｃｄｃが所定値、例えば最小の基準抵抗値Ｒｒ（Ｒｃｄｃ≦Ｒｒ）になっているときであるとしている。実際にはＲｃｄｃは高精度で測定することが困難であるためにＳＯＣとメインバッテリ温度Ｔｍａｉｎで作成したマップを読み込むことで制御を行う。例えばメインバッテリ温度Ｔｍａｉｎから閾値残容量ＳＯＣｍｔｈの値を引用して、充電時内部抵抗Ｒｃｄｃが基準抵抗値Ｒｒになったと判断する。

このように、メインバッテリ２１がサブバッテリ２２から充電電流を受け入れる前に、メインバッテリ２１の充電時内部抵抗Ｒｃｄｃが所定値以下になる迄、メインバッテリ２１を放電させた後、サブバッテリ２２から前記充電電流を受け入れるように構成することで、充電電流によるメインバッテリ２１の電力損失（充電時内部抵抗値Ｒｃｄｃ×充電電流）が小さくなり、２電源システム１０の総合効率であるシステム効率を上げることができる。

また、メインバッテリＥＣＵ３１は、メインバッテリ２１の前記充電損失が低い（充電効率が高い）状態になっているときとは、メインバッテリ２１の残容量ＳＯＣｍが、例えば５０［％］以上で閾値残容量ＳＯＣｍｔｈ以下、例えば６５［％］以下になっているときであるとしてもよい。

なお、駆動モータ２５に電力を供給する内部抵抗の低いメインバッテリ２１を、前記駆動モータ２５に近い側に配置した（充電が行われないサブバッテリ２２を駆動モータ２５から遠い側に配置した）ので、駆動モータ２５とメインバッテリ２１とを電気的に接続する線路２３、２４を短くすることができ駆動モータ２５の力行時における線路２３、２４での損失を低減でき、また、駆動モータ２５が動作中であるときに、駆動モータ２５の回生電力が前記線路２３、２４を通じてメインバッテリ２１のみに充電される際にも前記線路２３、２４での損失を小さくすることができる。このように、頻繁に充放電電流が流れ、且つ電流値が大きい駆動モータ２５とメインバッテリ２１との間の線路２３、２４を短くできるので、線路２３、２４からの不要輻射も小さくすることができる。加えて、大電流に対応する配線は太く、重いものであるために配線重量や費用の削減が可能となる。

上述した実施形態によれば、図１３及び図５Ａ〜図５Ｄに示すように、負荷としての駆動モータ２５が通常の運転（電力入出力）動作中であるとき、メインバッテリ２１の残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈより小さい（ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈ）場合、又はメインバッテリ２１とサブバッテリ２２の差電圧ΔＶ＝Ｖｓｕｂ−Ｖｍａｉｎが放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ１よりも大きい（ΔＶ＞ΔＶｓｔａｒｔｔｈ１）場合には、駆動モータ２５に対してメインバッテリ２１及びサブバッテリ２２により力行動作（メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２の放電）を行う（図５Ａ）と共に、回生動作に伴う回生電力の充電をメインバッテリ２１にのみ行う（図５Ｂ）。また、ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈである場合の力行動作時及び回生動作時に、サブバッテリ２２からの放電電流を、定格電流より小さい一定電流Ｉｄ１としているので、従来技術のように、サブバッテリ２２に対する充放電電流の頻繁な増減を原因とするサブバッテリ２２の温度上昇を防止することができる。

また、負荷としての駆動モータ２５が通常の運転（電力入出力）動作中であるとき、メインバッテリ２１の残容量ＳＯＣｍが閾値残容量ＳＯＣｍｔｈより大きい（ＳＯＣｍ＞ＳＯＣｍｔｈ）場合、又はメインバッテリ２１とサブバッテリ２２の差電圧ΔＶｉ＝Ｖｍａｉｎ−Ｖｓｕｂが放電開始差電圧閾値ΔＶｓｔａｒｔｔｈ２よりも小さい（ΔＶｉ＜ΔＶｓｔａｒｔｔｈ２）場合には、駆動モータ２５に対してメインバッテリ２１のみにより力行動作（メインバッテリ２１の放電のみ）を行う（図５Ｃ）と共に、回生動作に伴う回生電力の充電をメインバッテリ２１に対してのみ行う（図５Ｄ）。ＳＯＣｍ＞ＳＯＣｍｔｈである場合の力行動作時及び回生動作時に、サブバッテリ２２に対する充放電電流値を、ゼロ値とする。

いずれの場合（ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈ 又はＳＯＣｍ＞ＳＯＣｍｔｈ）にも、メインバッテリ２１は、低い内部抵抗で動作するので、温度上昇が抑制される。

ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈの場合、コンバータ２７は、サブバッテリ２２から２次側２Ｓ、２Ｓ´側への放電電流をサブバッテリ２２の定格電流より低い一定電流Ｉｄ１で行うようにしたので、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２の温度上昇を抑制することができる。サブバッテリ２２は、定格電流以下で放電電流の出力を行い、また一定電流で放電を行うようにしているので過渡状態の発生が少なくなって、過渡状態の発生に伴う内部抵抗の増加を回避することができる。

いずれの場合（ＳＯＣｍ＜ＳＯＣｍｔｈ 又はＳＯＣｍ＞ＳＯＣｍｔｈ）にも、サブバッテリ２２には、回生電力を供給しないようにしたので、サブバッテリ２２の過渡状態の発生自体を抑制することができる。結果として、サブバッテリ２２の劣化を抑制（防止）することができる。

このように上述した実施形態によれば、サブバッテリ２２は定格電流以下、好ましくは、定格電流より少ない一定電流（放電電流）Ｉｄ１での放電のみを行うこととして、電動車両１２の加速時及び定速走行時は、駆動モータ２５へその一定電流の放電電流Ｉｄ１を出力し（図５Ａ参照）、電動車両１２の減速時は駆動モータ２５から回生電流が発生しても、コンバータ２７を構成するダイオードＤ２にて回生電流をブロックし、回生電流及びサブバッテリ２２の放電電流Ｉｄ１の出力は、全て内部抵抗の低いメインバッテリ２１へ充電する（図５Ｂ参照）。そして、電動車両１２の停止時はサブバッテリ２２の放電電流Ｉｄ１の出力はメインバッテリ２１へ充電する。このため、サブバッテリ２２が過渡状態（充放電）を繰り返すことによる電力損失の発生を未然に防止できると共に放電の開始と停止を頻繁に繰り返すことによる抵抗上昇分が低減されるため、サブバッテリ２２の温度上昇が抑制され、劣化が抑制（防止）される。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…２電源システム １２…電動車両
１４…前部シート １５…ステアリング
１６…後部シート ２１…メインバッテリ
２２、２２ａ〜２２ｄ…サブバッテリ ２３、２４、５３〜５６…線路
２５…駆動モータ ２７…コンバータ
２８…プラグ ３０〜３２…ＥＣＵ
３６…通信線 ３８…インバータ
４０…車載充電器 ６０、６２…動作概要表

Claims (8)

1. 負荷と、
   前記負荷に電力を供給する第１蓄電器と、
   前記負荷に電力を供給し、且つ前記第１蓄電器よりも内部抵抗の高い第２蓄電器と、
   少なくとも前記第２蓄電器の放電を制御する電力制御器と、を備える２電源システムであって、
   前記電力制御器は、
   前記負荷が動作中であるとき、前記第２蓄電器への充電を行わない
   ことを特徴とする２電源システム。
2. 請求項１に記載の２電源システムにおいて、
   前記電力制御器は、
   放電開始条件を満たすときに前記第２蓄電器の放電を開始し、放電終了条件を満たすまで前記第２蓄電器の放電をし続ける
   ことを特徴とする２電源システム。
3. 請求項２に記載の２電源システムにおいて、
   前記放電開始条件は、前記第２蓄電器の温度が上限温度を下回る温度になっていることを含み、前記放電終了条件は、前記第２蓄電器の残容量がゼロ値となったときとする
   ことを特徴とする２電源システム。
4. 請求項２又は３に記載の２電源システムにおいて、
   前記電力制御器は、
   前記第２蓄電器からの放電電流が、一定の電流値となるように制御する
   ことを特徴とする２電源システム。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の２電源システムにおいて、
   前記電力制御器は、
   前記第１蓄電器の充電時内部抵抗が所定値以下になるまで放電したときに前記放電開始条件を満たすものとして前記第２蓄電器からの放電電流を前記第１蓄電器に充電電流として受け入れさせる
   ことを特徴とする２電源システム。
6. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の２電源システムにおいて、
   前記電力制御器は、
   前記第１蓄電器の残容量が所定値以下になるまで放電したときに前記放電開始条件を満たすものとして前記第２蓄電器からの放電電流を前記第１蓄電器に充電電流として受け入れさせる
   ことを特徴とする２電源システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の２電源システムにおいて、
   前記負荷は、前記動作中に、力行動作又は回生動作を行う駆動モータであり、
   前記電力制御器は、
   前記駆動モータの回生動作に伴う回生電流を、前記第１蓄電器のみに充電電流として受け入れさせる
   ことを特徴とする２電源システム。
8. 請求項７の２電源システムを搭載した電動車両であって、
   当該電動車両の前後方向に沿って、前記駆動モータ、前記第１蓄電器、及び前記第２蓄電器の順に配置されている
   ことを特徴とする電動車両。

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