JP2017073917A - 駆動装置、輸送機器及び管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特性の異なる２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に十分な航続可能距離を確保可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置は、第１蓄電器と、第１蓄電器に比べて出力重量密度が優れかつエネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動して電動車両の動力を出力する駆動部と、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも一方に発生した故障を検出する検出部と、第１蓄電器及び第２蓄電器の各蓄電容量を管理して、第１蓄電器及び第２蓄電器の各充放電を制御する制御部を備える。制御部は、検出部が第１蓄電器及び第２蓄電器の一方における故障を検出すると、第１蓄電器及び第２蓄電器の他方の放電を許容する放電許容蓄電容量、並びに、駆動部から他方の蓄電器への回生電力の充電を許容する充電許容蓄電容量の少なくとも一方を変更して、他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を拡張する。【選択図】図５

Description

本発明は、特性の異なる複数の蓄電器を備えた駆動装置、輸送機器及び管理方法に関する。

特許文献１には、ＥＶをはじめとする電動車両の駆動用バッテリとして、大容量であり、通常のＳＯＣ使用域よりも狭い劣化小の領域で使用されるメインバッテリと、小容量であり、通常のＳＯＣ使用域の上限値と下限値の間の範囲で使用されるサブバッテリを具備し、メインバッテリのＳＯＣが長寿命化の観点で好適値になる様に、メインバッテリとサブバッテリ間で適宜電力の移動を行うバッテリ制御装置が記載されている。サブバッテリは定期交換を前提とし、サブバッテリのＳＯＣ設定値は、メインバッテリ１の寿命を優先した設定値とされる。

特開２０１４−１４７１９７号公報

上述した特許文献１に記載の電動車両は、サブバッテリの分だけ付帯コストは必要であるが、バッテリ制御装置によるメインバッテリの長寿命化によってトータルの生涯コストを安くして、ユーザの負担が低減することを目的としている。しかし、メインバッテリ及びサブバッテリのいずれか一方に故障が発生すると、正常なバッテリのみで走行する必要がある。加えて、メインバッテリとサブバッテリの双方を使用して走行していた際の充放電に関する制御を、正常なバッテリのみに適した制御に変更することで、電動車両の航続可能距離を確保する必要がある。しかし、特許文献１にこの点に関する開示はない。

本発明の目的は、特性の異なる２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に十分な航続可能距離を確保可能な駆動装置、輸送機器及び管理方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動して電動車両の動力を出力する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５，モータジェネレータ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方に発生した故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各蓄電容量を管理して、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５）と、を備え、
前記制御部は、前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方における故障を検出すると、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の放電を許容する放電許容蓄電容量、並びに、前記駆動部から前記他方の蓄電器への回生電力の充電を許容する充電許容蓄電容量の少なくとも一方を変更して、前記他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を拡張する、駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲と前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲は異なる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲は、前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲より広い。

請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１蓄電器が故障した場合の前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲の拡張は、前記第２蓄電器が故障した場合の前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲の拡張よりも大きい。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１蓄電器が故障した場合に変更する前記第２蓄電器の前記放電許容蓄電容量の変更は、前記第２蓄電器の前記充電許容蓄電容量の変更よりも大きい。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量の大きさに応じて、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を変更する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量がしきい値未満であれば、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を高く変更する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量が前記しきい値未満であれば、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を前記しきい値以上の値に変更する。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
前記駆動部に対する要求動力を検知する検知部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５）を備え、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器における故障を検出すると、前記第２蓄電器の放電によって前記駆動部が前記要求動力よりも低い動力を出力するよう前記第２蓄電器の放電レートを低減し、
前記検出部が前記第２蓄電器における故障を検出すると、前記第１蓄電器の放電によって前記駆動部が前記要求動力よりも低い動力を出力するよう前記第１蓄電器の放電レートを低減し、
前記第１蓄電器の放電レートの低減は、前記第２蓄電器の放電レートの低減と異なる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
前記第１蓄電器の放電レートの低減は、前記第２蓄電器の放電レートの低減よりも大きい。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器である。

請求項１２に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動して電動車両の動力を出力する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５，モータジェネレータ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方に発生した故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各蓄電容量を管理して、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５）と、を備えた駆動装置での管理方法であって、
前記制御部は、前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方における故障を検出すると、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の放電を許容する蓄電容量の下限値、並びに、前記駆動部から前記他方の蓄電器への回生電力の充電を許容する蓄電容量の上限値の少なくとも一方を変更して、前記他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を拡張する、管理方法である。

請求項１の発明、請求項１１の発明及び請求項１２の発明によれば、特性の異なる２つの蓄電器のいずれか一方が故障しても、故障していない他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を２つの蓄電器が正常である際よりも拡張することによって、充放電に関する制御を、劣化抑制を重視した制御から航続可能距離の延長を重視した制御に変更し、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

請求項２の発明によれば、第１蓄電器及び第２蓄電器は、各特性に適した蓄電容量の範囲で使用され、制御部は、蓄電器毎に適した範囲に拡張できる。

請求項３の発明によれば、第１蓄電器及び第２蓄電器は、各特性に適した蓄電容量の範囲で使用され、制御部は、蓄電器毎に適した範囲に拡張できる。

請求項４の発明によれば、第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を大きく拡張すれば、前記第１蓄電器が故障した場合には、一般的に第１蓄電器より小容量な第２蓄電器であっても電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

請求項５の発明によれば、第２蓄電器の劣化係数は高ＳＯＣ時よりも低ＳＯＣ時の方が小さいため、第２蓄電器の放電許容蓄電容量を充電許容蓄電容量よりも大きく変更することで、故障していない第２蓄電器からの電力による走行時における第２蓄電器の劣化を抑制できる。

請求項６の発明によれば、第１蓄電器は回生電力の充電によって劣化が進行するが、第１蓄電器の蓄電容量が十分に高ければ第２蓄電器が故障していても電動車両は十分な距離を走行できる。第１蓄電器の充電許容蓄電容量は非常に低い値又は“０”に設定されており、当該充電許容蓄電容量が変更されなければ回生電力が第１蓄電器に充電されないため、故障していない第１蓄電器からの電力による走行時に回生電力の充電による第１蓄電器の劣化を抑制できる。

請求項７の発明によれば、第１蓄電器の蓄電容量が十分に高ければ第２蓄電器が故障していても電動車両は十分な距離を走行できるが、第１蓄電器の蓄電容量がしきい値未満であると電動車両は十分な距離を走行できない。このため、第１蓄電器の充電許容蓄電容量を高く変更して充電許容蓄電容量回生電力を受け入れることで、故障していない第１蓄電器の蓄電容量によって電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

請求項８の発明によれば、第１蓄電器の蓄電容量が十分に高ければ第２蓄電器が故障していても電動車両は十分な距離を走行できるが、第１蓄電器の蓄電容量がしきい値未満であると電動車両は十分な距離を走行できない。このため、第１蓄電器の充電許容蓄電容量をしきい値以上に変更して回生電力を受け入れることで、故障していない第１蓄電器の蓄電容量によって電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

請求項９の発明によれば、第１蓄電器と第２蓄電器とでは放電レートの低減による劣化影響が異なるため、蓄電器毎に適切な放電レートの低減を行うことによって蓄電器の劣化を抑制し、かつ、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

請求項１０の発明によれば、第１蓄電器は高い放電レートに対する劣化影響が大きいため、第１蓄電器の放電レートの低減を大きくして第１蓄電器の放電レートを下げることによって、第１蓄電器の劣化を抑制し、かつ、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。一方、第２蓄電器は高い放電レートに対する劣化影響が小さいため、第２蓄電器の放電レートの低減を小さくして第２蓄電器の放電レートをあまり下げないことによって、第２蓄電器からの電力によって駆動する駆動部の出力不足を避けることができる。

本発明に係る一実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。 （ａ）は充放電サイクル数の増加に伴う高容量型バッテリＥＳ−Ｅの容量維持率の変化を示す図であり、（ｂ）は充放電サイクル数の増加に伴う高出力型バッテリＥＳ−Ｐの容量維持率の変化を示す図である。 （ａ）は高容量型バッテリＥＳ−Ｅの充放電時に連続通電した際のＣレートに応じた容量劣化係数の相違を示す図であり、（ｂ）は高出力型バッテリＥＳ−Ｐの充放電時に連続通電した際のＣレートに応じた容量劣化係数の相違を示す図である。 高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した際にＥＣＵ１１５が行う充放電管理の流れを示すフローチャートである。 高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障した場合及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した場合にＥＣＵ１１５が行う各処理を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す１ＭＯＴ型の電動車両は、モータジェネレータ（MG）１０１と、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０３と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１０５と、電圧センサ１０７ｐ，１０７ｅと、電流センサ１０９ｐ，１０９ｅと、温度センサ１１１ｐ，１１１ｅと、スイッチ部１１３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１５とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線は制御信号を示す。

モータジェネレータ１０１は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくとも一方から得られる電力によって駆動して、電動車両が走行するための動力を発生する。モータジェネレータ１０１で発生したトルクは、変速段又は固定段を含むギヤボックスＧＢ及びデファレンシャル・ギアＤを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、モータジェネレータ１０１は、電動車両の減速時には発電機として動作して、電動車両の制動力を出力する。なお、モータジェネレータ１０１を発電機として動作させることで生じた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくとも一方に蓄えられる。

高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、モータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐも、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、ＶＣＵ１０３を介してモータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、ＶＣＵ１０３を介して、ＰＤＵ１０５に対して高容量型バッテリＥＳ−Ｅと並列に接続されている。また、一般的に高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも低い。したがって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力は、ＶＣＵ１０３によって高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧と同レベルまで昇圧された後、ＰＤＵ１０５を介してモータジェネレータ１０１に供給される。

なお、高容量型バッテリＥＳ−Ｅや高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、前述したニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池に限定される訳ではない。例えば、蓄電容量が少ないものの、短時間に大量の電力を充放電可能なコンデンサやキャパシタを高出力型バッテリＥＳ−Ｐとして用いても構わない。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの特性と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性は互いに異なる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐよりも、出力重量密度は低いが、エネルギー重量密度は高い。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも、エネルギー重量密度は低いが、出力重量密度は高い。このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、エネルギー重量密度の点で相対的に優れ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、出力重量密度の点で相対的に優れる。なお、エネルギー重量密度とは、単位重量あたりの電力量（Ｗｈ／ｋｇ）であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力（Ｗ／ｋｇ）である。したがって、エネルギー重量密度が優れている高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高出力を主目的とした蓄電器である。

このような高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性の違いは、例えば電極や活物質、電解質／液といった電池の構成要素の構造や材質等により定まる種々のパラメータに起因するものである。例えば、充放電可能な電気の総量を示すパラメータである蓄電可能容量は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐより高容量型バッテリＥＳ−Ｅの方が優れる。一方、充放電に対する蓄電可能容量の劣化耐性を示すパラメータであるＣレート特性や充放電に対する電気抵抗値を示すパラメータである内部抵抗（インピーダンス）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅより高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が優れる。

図２（ａ）は、充放電サイクル数の増加に伴う高容量型バッテリＥＳ−Ｅの容量維持率の変化を示す図であり、図２（ｂ）は、充放電サイクル数の増加に伴う高出力型バッテリＥＳ−Ｐの容量維持率の変化を示す図である。また、図３（ａ）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの充放電時に連続通電した際のＣレートに応じた容量劣化係数の相違を示す図であり、図３（ｂ）は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの充放電時に連続通電した際のＣレートに応じた容量劣化係数の相違を示す図である。図２（ａ）と図２（ｂ）を比較すると、充放電サイクル数の増加に伴う容量維持率の低下は図２（ｂ）、すなわち高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が小さい。図２（ａ）及び図２（ｂ）は充放電をそれぞれ同程度のレート（Ｃレート）で行った場合を示すが、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各容量劣化係数は、充放電時のＣレートが低いほど小さく、特に放電時よりも充電時の方がＣレートによる差が大きい。また、図３（ａ）と図３（ｂ）を比較すると、Ｃレートに応じた容量劣化係数の差は図３（ｂ）、すなわち高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が小さい。このように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも充放電に対する蓄電可能容量の劣化耐性が優れる。

ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１０３は、電動車両の減速時にモータジェネレータ１０１が発電して直流に変換された電力を降圧する。さらに、ＶＣＵ１０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま降圧する。ＶＣＵ１０３によって降圧された電力は、主に高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。

ＰＤＵ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流をモータジェネレータ１０１に供給する。また、ＰＤＵ１０５は、モータジェネレータ１０１の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

電圧センサ１０７ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを検出する。電圧センサ１０７ｐが検出した電圧Ｖｐを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。電圧センサ１０７ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅを検出する。なお、電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧ＶｐをＶＣＵ１０３が昇圧した値に等しい。電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。

電流センサ１０９ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの入出力電流Ｉｐを検出する。電流センサ１０９ｐが検出した入出力電流Ｉｐを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。電流センサ１０９ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの入出力電流Ｉｅを検出する。電流センサ１０９ｅが検出した入出力電流Ｉｅを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。

温度センサ１１１ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの温度Ｔｐを検出する。温度センサ１１１ｐが検出した温度Ｔｐを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。温度センサ１１１ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの温度Ｔｅを検出する。温度センサ１１１ｅが検出した温度Ｔｅを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。

スイッチ部１１３は、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１０５又はＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｅと、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｐとを有する。各コンタクタＭＣｅ，ＭＣｐは、ＥＣＵ１１５の制御によって開閉される。

ＥＣＵ１１５は、ＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３の制御、並びに、スイッチ部１１３の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１１３は、電流積算方式及び／又はＯＣＶ（開放電圧）推定方式によって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各蓄電容量（ＳＯＣ：State of Charge、「残容量」ともいう。）を導出する。また、ＥＣＵ１１５は、電動車両の走行速度とアクセルペダル開度に応じたモータジェネレータ１０１への要求駆動力を算出する。

続いて、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性についてさらに説明する。高容量型バッテリＥＳ−ＥはＳＯＣに対する容量劣化係数の変動が小さく、満充電電圧や放電終止電圧においても大幅に劣化することはない。一方、高出力型バッテリＥＳ−ＰはＳＯＣに対する容量劣化係数の変動が大きく、中間域のＳＯＣにおいて最も容量劣化係数が小さい。

ＥＣＵ１１５は、特性の異なる高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各々の特性を活かすよう、ＶＣＵ１０３を用いた電力分配制御を行う。この電力分配制御を行えば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の走行時に一定の電力をモータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、電動車両の走行のために大きな駆動力が必要なときに、モータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられる。また、モータジェネレータ１０１が発電した回生電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに優先的に入力される。したがって、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは、０％〜１００％までの略全域が使用範囲として設定され、走行に伴い継続的に低下する。一方、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは、例えば４０％〜７０％の略中間域が使用範囲として設定され、この中間域に属する所定の中間値を維持するようその近傍で変動する。このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが使用されるＳＯＣの範囲は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが使用されるＳＯＣの範囲より広い。

また、ＥＣＵ１１５は、電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅ、電流センサ１０９ｅが検出した電流Ｉｅ、及び温度センサ１１１ｅが検出した温度Ｔｅに基づいて、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの故障を検出する。同様に、ＥＣＵ１１５は、電圧センサ１０７ｐが検出した電圧Ｖｐ、電流センサ１０９ｐが検出した電流Ｉｐ、及び温度センサ１１１ｐが検出した温度Ｔｐに基づいて、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障を検出する。高容量型バッテリＥＳ−Ｅの故障及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障は、例えば断線等が発生して電流が極端に小さい場合やバッテリの温度が極端に高い場合に検出される。

さらに、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した際には、正常なバッテリのＳＯＣの使用範囲の拡張等による充放電管理を行う。以下、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した際にＥＣＵ１１５が行う充放電管理の方法について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。図４は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した際にＥＣＵ１１５が行う充放電管理の流れを示すフローチャートである。また、図５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障した場合及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した場合にＥＣＵ１１５が行う各処理を示す図である。

図４に示すように、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに故障が発生したか否かを判断し（ステップＳ１０１）、故障が発生したと判断すればステップＳ１０３に進み、故障が発生していないと判断すればステップＳ１１３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに故障が発生したか否かを判断し、故障が発生したと判断すればステップＳ１０５に進み、故障が発生していないと判断すればステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０５では、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐが共に故障しているため、ＥＣＵ１１５は、スイッチ部１１３を構成する双方のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐを開く。また、ステップＳ１０７では、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが故障しているため、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開いて、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１０５までの電流経路を遮断する。

次に、ＥＣＵ１１５は、正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐのパワーセーブを実行する（ステップＳ１０９）。高出力型バッテリＥＳ−Ｐのパワーセーブとは、モータジェネレータ１０１への要求駆動力よりも低い動力をモータジェネレータ１０１が出力するよう高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電レートを低減することである。高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電レートを低減すれば、図３（ｂ）に示したように容量劣化係数が低下するため、図５に示すように、当該パワーセーブによって高出力型バッテリＥＳ−Ｐを保護しつつ電動車両の走行距離は延長される。

次に、ＥＣＵ１１５は、正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐが使用されるＳＯＣの範囲（以下「ＳＯＣ使用範囲」という。）の下限値を下方に、上限値を上方に変更して、図５に示すように、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲を拡張する（ステップＳ１１１）。なお、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲の下限値は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電を許容するＳＯＣの下限値である放電許容下限ＳＯＣに等しく、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲の上限値は、モータジェネレータ１０１から高出力型バッテリＥＳ−Ｐへの回生電力の充電を許容するＳＯＣの上限値である回生許容上限ＳＯＣに等しい。また、図３（ｂ）に示したように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの容量劣化係数は、充電時よりも放電時の方が小さいため、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲の下限値は上限値よりも大きく変更される。

ステップＳ１０１で高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障していないと判断されたときに進むステップＳ１１３では、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに故障が発生したか否かを判断し、故障が発生したと判断すればステップＳ１１５に進み、故障が発生していないと判断すれば一連の処理を終了する。ステップＳ１１５では、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが故障しているため、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側のコンタクタＭＣｐを開いて、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１０３までの電流経路を遮断する。

次に、ＥＣＵ１１５は、正常な高容量型バッテリＥＳ−Ｅのパワーセーブを実行する（ステップＳ１１７）。高容量型バッテリＥＳ−Ｅのパワーセーブとは、モータジェネレータ１０１への要求駆動力よりも低い動力をモータジェネレータ１０１が出力するよう高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電レートを低減することである。高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電レートを低減すれば、図３（ａ）に示したように容量劣化係数が低下するため、図５に示すように、当該パワーセーブによって電動車両の走行距離は大きく延長される。なお、図３（ａ），（ｂ）に示したように、放電時のＣレート（放電レート）の低減による容量劣化係数の変化は高容量型バッテリＥＳ−Ｅの方が大きく、このため図５に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのパワーセーブによる延長距離は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのパワーセーブによる延長距離よりも長い。したがって、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのパワーセーブを行う際の放電レートの低減率を、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのパワーセーブを行う際の放電レートの低減率よりも大きくして、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのパワーセーブを積極的に行う。

次に、ＥＣＵ１１５は、正常な高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲の下限値を下方に変更して、図５に示すように、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲を拡張する（ステップＳ１１９）。なお、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲の下限値は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電を許容するＳＯＣの下限値である放電許容下限ＳＯＣに等しいが、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲の上限値は単なるＳＯＣの上限である。高容量型バッテリＥＳ−Ｅにおけるモータジェネレータ１０１から高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの回生電力の充電を許容するＳＯＣの上限値である回生許容上限ＳＯＣは、通常は０％に設定されている。また、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲の拡張は、上述したステップＳ１１１における高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲の拡張よりも小さい。

次に、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障を検出したときの高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣがしきい値未満か否かを判断し（ステップＳ１２１）、当該ＳＯＣがしきい値未満であればステップＳ１２３に進み、しきい値以上であれば一連の処理を終了する。ステップＳ１２３では、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの回生許容上限ＳＯＣを０％からしきい値以上の値に変更する。当該変更によって、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが変更後の回生許容上限ＳＯＣを下回れば、回生電力は高容量型バッテリＥＳ−Ｅに充電される。

以上説明したように、本実施形態によれば、特性の異なる高容量型バッテリＥＳ−Ｅの及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれか一方が故障しても、故障していない他方のバッテリが使用されるＳＯＣ使用範囲を２つのバッテリが正常である際よりも各バッテリの特性に応じて拡張することによって、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。特に、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障した際、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲の拡張は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障した際の高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣ使用範囲の拡張よりも大きいため、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣのみによっても電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの容量劣化係数は充電時よりも放電時の方が小さいため、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ使用範囲を拡張する際に、当該ＳＯＣ使用範囲の下限値を上限値よりも大きく変更することで、故障していない高出力型バッテリＥＳ−Ｐからの電力による走行時における高出力型バッテリＥＳ−Ｐの劣化を抑制できる。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは回生電力の充電による劣化の進行が大きいが、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣがしきい値以上であり十分に高ければ高出力型バッテリＥＳ−Ｐが故障していても電動車両は十分な距離を走行できる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅの回生許容上限ＳＯＣは通常は０％に設定されており、当該回生許容上限ＳＯＣが変更されなければ回生電力が高容量型バッテリＥＳ−Ｅに充電されないため、故障していない高容量型バッテリＥＳ−Ｅからの電力による走行時に回生電力の充電による高容量型バッテリＥＳ−Ｅの劣化を抑制できる。一方、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣがしきい値未満であると電動車両は十分な距離を走行できない。このため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの回生許容上限ＳＯＣをしきい値以上に高く変更して、高容量型バッテリＥＳ−Ｅを充電することで、故障していない高容量型バッテリＥＳ−Ｅの蓄電容量によって電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐとでは放電レートの低減による劣化影響が異なる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅは高い放電レートに対する劣化影響が大きいため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電レートの低減を大きくして高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電レートを下げることによって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの劣化を抑制し、かつ、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは高い放電レートに対する劣化影響が小さいため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電レートの低減を小さくして高出力型バッテリＥＳ−Ｐの放電レートをあまり下げないことによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐからの電力によって駆動するモータジェネレータ１０１の出力不足を避けることができる。このように、パワーセーブ時にはバッテリ毎に適切な放電レートの低減を行うことによって蓄電器の劣化を抑制し、かつ、電動車両の航続可能距離を十分に確保できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明した電動車両は、１ＭＯＴ型のＥＶ（Electrical Vehicle）であるが、複数のモータジェネレータを搭載したＥＶであっても、少なくとも１つのモータジェネレータと共に内燃機関を搭載したＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）又はＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）であっても、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）であっても良い。

１０１ モータジェネレータ（MG）
１０３ ＶＣＵ
１０５ ＰＤＵ
１０７ｐ，１０７ｅ 電圧センサ
１０９ｐ，１０９ｅ 電流センサ
１１１ｐ，１１１ｅ 温度センサ
１１３ スイッチ部
１１５ ＥＣＵ
ＥＳ−Ｅ 高容量型バッテリ
ＥＳ−Ｐ 高出力型バッテリ
ＭＣｅ，ＭＣｐ コンタクタ

Claims (12)

1. 第１蓄電器と、
   前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動して電動車両の動力を出力する駆動部と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方に発生した故障を検出する検出部と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各蓄電容量を管理して、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各充放電を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方における故障を検出すると、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の放電を許容する放電許容蓄電容量、並びに、前記駆動部から前記他方の蓄電器への回生電力の充電を許容する充電許容蓄電容量の少なくとも一方を変更して、前記他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を拡張する、駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲と前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲は異なる、駆動装置。
3. 請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲は、前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲より広い、駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記第１蓄電器が故障した場合の前記第２蓄電器が使用される蓄電容量の範囲の拡張は、前記第２蓄電器が故障した場合の前記第１蓄電器が使用される蓄電容量の範囲の拡張よりも大きい、駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１蓄電器が故障した場合に変更する前記第２蓄電器の前記放電許容蓄電容量の変更は、前記第２蓄電器の前記充電許容蓄電容量の変更よりも大きい、駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量の大きさに応じて、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を変更する、駆動装置。
7. 請求項６に記載の駆動装置であって、
   前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量がしきい値未満であれば、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を高く変更する、駆動装置。
8. 請求項７に記載の駆動装置であって、
   前記第２蓄電器が故障した際、前記制御部は、前記第１蓄電器の蓄電容量が前記しきい値未満であれば、前記第１蓄電器の前記充電許容蓄電容量を前記しきい値以上の値に変更する、駆動装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記駆動部に対する要求動力を検知する検知部を備え、
   前記制御部は、
   前記検出部が前記第１蓄電器における故障を検出すると、前記第２蓄電器の放電によって前記駆動部が前記要求動力よりも低い動力を出力するよう前記第２蓄電器の放電レートを低減し、
   前記検出部が前記第２蓄電器における故障を検出すると、前記第１蓄電器の放電によって前記駆動部が前記要求動力よりも低い動力を出力するよう前記第１蓄電器の放電レートを低減し、
   前記第１蓄電器の放電レートの低減は、前記第２蓄電器の放電レートの低減と異なる、駆動装置。
10. 請求項９に記載の駆動装置であって、
    前記第１蓄電器の放電レートの低減は、前記第２蓄電器の放電レートの低減よりも大きい、駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
12. 第１蓄電器と、
    前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られる電力によって駆動して電動車両の動力を出力する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方に発生した故障を検出する検出部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各蓄電容量を管理して、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の各充放電を制御する制御部と、を備えた駆動装置での管理方法であって、
    前記制御部は、前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方における故障を検出すると、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の放電を許容する蓄電容量の下限値、並びに、前記駆動部から前記他方の蓄電器への回生電力の充電を許容する蓄電容量の上限値の少なくとも一方を変更して、前記他方の蓄電器が使用される蓄電容量の範囲を拡張する、管理方法。

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