JP2017099245A - 電力供給システム及び輸送機器、並びに、電力伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の制御モードでの作動を実現すると共に、各制御モードでの2つの蓄電装置の一方又は両方の劣化の進行を極力抑制し得る電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム1の制御装置5は、第2蓄電装置3の残容量が所定の第1閾値以下である場合に、複数の制御モードにおいて、第1蓄電装置2から所定の基本給電量を出力しつつ、基本給電量のうちの要求出力に対応する給電量を電気負荷100に給電し、基本給電量のうちの余剰分の給電量を第2蓄電装置3に充電する。複数の制御モードは、基本給電量と第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる。
【選択図】図1
【解決手段】電力供給システム1の制御装置5は、第2蓄電装置3の残容量が所定の第1閾値以下である場合に、複数の制御モードにおいて、第1蓄電装置2から所定の基本給電量を出力しつつ、基本給電量のうちの要求出力に対応する給電量を電気負荷100に給電し、基本給電量のうちの余剰分の給電量を第2蓄電装置3に充電する。複数の制御モードは、基本給電量と第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる。
【選択図】図1
Description
本発明は、2つの蓄電装置を用いて電動モータ等の電気負荷に給電をおこなう電力供給システムに関する。
従来、この種の電力供給システムとしては、例えば特許文献1に見られるものが知られている。特許文献1には、バッテリBとキャパシタC0とを用いて、車両の電動モータに給電を行うシステムが提案されている。
このシステムでは、運転者が燃費重視モードと応答性重視モードとを選択的に設定可能とされている。そして、燃費重視モードでは、キャパシタC0が電気的に切り離された状態で、バッテリBだけから電動モータに給電される。
また、応答性重視モードでは、バッテリBからキャパシタC0への充電が行われつつ、電動モータの要求出力が急激に変動した場合に、キャパシタC0から電動モータへの給電が優先的に行われるようになっている。
なお、特許文献1にみられるシステムでは、バッテリB1は高容量型の蓄電装置、キャパシタC0は、高出力型の蓄電装置に相当するものとなる。、
特許文献1に見られる技術では、燃費重視モードでの運転中は、高出力型の蓄電装置たるキャパシタC0への充電が行われないため、該キャパシタC0が長時間にわたって残容量が小さい状態に維持される虞がある。
また、応答性重視モードでは、電動モータの要求出力の変動が小さい状況(車両のクルーズ走行時等)において、キャパシタC0がバッテリBにより継続的に充電されることで、キャパシタC0が長時間にわたって満充電状態又はそれに近い状態に維持される虞がある。
そして、高出力型の蓄電装置たるキャパシタC0は、上記の如く、低残容量側または高残容量側に偏った状態に維持されると、一般に劣化が進行しやすい。
また、特許文献1に見られる技術では、燃費重視モードでの運転中は、バッテリBの出力は、電動モータの要求出力が頻繁に変動する状況では、常に、バッテリBの出力も頻繁に生じることとなる。
そして、高容量型の蓄電装置たるバッテリBは、その出力が頻繁に変動する状況では劣化が進行しやすい。
従って、特許文献1に見られる技術では、バッテリBあるいはキャパシタC0の劣化が進行する状況が発生しやすい。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、2つの蓄電装置を使用して電気負荷に給電を行うシステムにおいて、複数の制御モードでの作動を実現すると共に、各制御モードでの2つの蓄電装置の一方又は両方の劣化の進行を極力抑制し得る電力供給システムを提供することを目的とする。
さらに、かかる電力供給システムを備える輸送機器を提供することを目的とする。
また、2つの蓄電装置を使用して電気負荷に給電を行うシステムにおいて、複数の制御モードでの作動を実現すると共に、各制御モードでの2つの蓄電装置の一方又は両方の劣化の進行を極力抑制し得る電力伝送方法を提供することを目的とする。
本発明の電力供給システムは、上記目的を達成するために、
第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置よりも出力密度が高く、且つ、エネルギー密度が低い第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方からの給電を受けて作動する電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送路に介装されており、該電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送を、与えられる制御信号に応じて制御し得るように構成された電力伝送回路部と、
前記電力伝送回路部を制御する機能を有するように構成された制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記電気負荷の要求出力と、前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量とを取得可能であり、前記第1蓄電装置から所定の基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電するように前記電力伝送回路部を制御する第1給電制御処理を、前記第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記要求出力に対応する給電量が前記基本給電量以下である場合に実行する機能と、前記電力伝送回路部の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替える機能とを有するように構成されており、
前記複数の制御モードのそれぞれは、前記第1給電制御処理を実行可能であり、且つ、該第1給電制御処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる2つ以上の制御モードを含むことを特徴とする(第1発明)。
第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置よりも出力密度が高く、且つ、エネルギー密度が低い第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方からの給電を受けて作動する電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送路に介装されており、該電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送を、与えられる制御信号に応じて制御し得るように構成された電力伝送回路部と、
前記電力伝送回路部を制御する機能を有するように構成された制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記電気負荷の要求出力と、前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量とを取得可能であり、前記第1蓄電装置から所定の基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電するように前記電力伝送回路部を制御する第1給電制御処理を、前記第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記要求出力に対応する給電量が前記基本給電量以下である場合に実行する機能と、前記電力伝送回路部の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替える機能とを有するように構成されており、
前記複数の制御モードのそれぞれは、前記第1給電制御処理を実行可能であり、且つ、該第1給電制御処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる2つ以上の制御モードを含むことを特徴とする(第1発明)。
ここで、本発明に係る用語について補足しておく。「給電量」は電力の供給対象に供給される電気量を意味する。この場合、電力の供給対象は、前記電気負荷に限らず、蓄電装置(第1蓄電装置又は第2蓄電装置)、もしくは、容量素子等であってもよい。また、第1蓄電装置又は第2蓄電装置の「入力」は、該第2蓄電装置の充電量を意味する。この場合、「電気量」、「給電量」、「充電量」及び各蓄電装置の「出力」もしくは「入力」は、例えば、単位時間当たりの電気エネルギー量(例えば電力値)、又は、単位時間当たりの電荷量(例えば電流値)により表される。
また、電気負荷の「要求出力」は、電気負荷の作動に必要な電気量の要求値を規定するものを意味する。該「要求出力」としては、電気量の要求値そのものを用いることができる。また、電気負荷が、例えば、給電される電気量に応じた機械的な出力(動力又は運動エネルギー)を発生するものである場合には、当該機械的な出力の要求値を、電気負荷の「要求出力」として用いることもできる。
また、電気負荷の「要求出力」に対応する給電量というのは、「要求出力」を実現するために電気負荷に給電すべき給電量を意味する。さらに、要求出力に関する任意の閾値(後述する第A閾値等)に対応する給電量というのは、要求出力を該閾値に一致させた場合における該要求出力に対応する給電量を意味する。
また、前記「電力伝送回路部」が、前記電気負荷と前記第1蓄電装置と前記第2蓄電装置との間の電力伝送を制御し得るということは、「電力伝送回路部」が、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれから前記電気負荷への給電量を制御し得る機能を少なくとも有すること、あるいは、該機能に加えて、前記電気負荷と前記第1蓄電装置と前記第2蓄電装置との間の電力の供給元及び供給先の選択的な切替制御を行い得る機能を有することを意味する。
以上を前提として本発明を説明する。
前記第1発明によれば、前記複数の制御モードは、それぞれ前記第1給電制御処理を実行可能である。この第1給電制御処理では、第1蓄電装置から基本給電量が出力されると共に、該基本給電量の一部の余剰分給電量が第2蓄電装置に充電される。このため、出力密度が相対的に高い第2蓄電装置は、各制御モードにおける前記第1給電制御処理によって充電されることとなる。これにより、第2残容量が、継続的に低残容量側に偏った状態になるのを防止することが可能となる。
また、各制御モードにおける第1給電制御処理は、第2残容量が前記第1閾値以下ある場合に実行される。このため、第2残容量が、継続的に高残容量側に偏った状態になるのを防止することが可能となる。
また、前記複数の制御モードは、前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の制御モードである。このため、第2蓄電装置の充電が行われる第2残容量の範囲、あるいは要求出力の範囲を制御モード毎に異ならせることができる。
従って、制御モード毎に、第2蓄電装置の残容量(第2残容量)に応じた該第2蓄電装置の充電の開始タイミング、前記要求出力に応じた充電量等を異ならせることができる。
よって、、第1発明によれば、複数の制御モードでの作動を実現すると共に、各制御モードでの第2蓄電装置の劣化の進行を極力抑制することが可能となる。
上記第1発明では、前記複数の制御モードは、前記第1給電制御処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値との両方が互いに異なる2つ以上の制御モードを含み得る(第2発明)。
これによれば、上記2つ以上の制御モードは前記基本給電量と前記第1閾値との両方が互いに異なるので、それぞれ制御モードでの第1給電制御処理の実行による第2蓄電装置の充電形態を明瞭に区別化することができる。
上記第1発明又は第2発明では、前記基本給電量は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記要求出力の変化に対する該基本給電量の変化の感度が、前記要求出力の変化に対する前記余剰分給電量の変化の感度よりも低感度となるように設定される給電量であることが好ましい(第3発明)。
これによれば、前記第1給電制御処理の実行中に、要求出力の変動に応じた第1蓄電装置の出力の変動が発生しないか、もしくは発生し難いようにすることができる。このため、エネルギー密度が相対的に高い第1蓄電装置の出力の安定性を高めることができる。ひいては、該第1蓄電装置の劣化の進行を抑制すること可能となる。
上記第1〜第3発明では、前記基本給電量は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記要求出力の値によらずに設定される給電量であることが好ましい(第4発明)。
これによれば、前記基本給電量は、前記要求出力の値の関数値として設定されるものではないため、前記要求出力の変動の影響を受けないか、もしくは、受け難いものとすることができる。このため、第1蓄電装置の出力の安定性を適切に確保できる。
上記第1〜第4発明では、前記制御装置は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記基本給電量を、前記第2残容量に応じて可変的に設定する機能を含むように構成されていることが好ましい(第5発明)。
これによれば、前記要求出力に対応する給電量が前記基本給電量よりも小さい状況での第2蓄電装置の充電量を、第2残容量の状態に応じて調整することが可能となる。
また、要求出力の変動に対する第2残容量の応答性は、第2蓄電装置の瞬時的な出力の応答性よりも低いので、前記基本給電量は、前記要求出力の変動の影響を受けにくい。このため、第1蓄電装置の出力の安定性を確保できる。ひいては、第1蓄電装置の劣化の進行を抑制することが可能となる。
より具体的には、上記第5発明では、前記制御装置は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記基本給電量が、前記第2残容量が小さいほど、大きくなるように該基本給電量を設定するように構成されていることが好ましい(第6発明)。
上記第6発明によれば、第2残容量が小さいほど、第2蓄電装置の充電を行うこととなる要求出力の範囲が拡大すると共に、要求出力に対応する給電量が前記基本給電量よりも小さい場合における第2蓄電装置への充電量が第2残容量が小さいほど大きくなる。
このため、前記第1給電制御処理の実行中に、第2残容量が低下するに伴い、該第2残容量のさらなる低下が抑制される。また、第2蓄電装置の充電によって、第2残容量が上昇する(第1閾値に近づいていく)に伴い、第2蓄電装置が充電され難くなるため、該第2残容量のさらなる上昇が抑制される。従って、第2残容量が、低残容量側又は高残容量側に偏らない状態に保たれやすくなる。ひいては、第2蓄電装置の劣化の進行の抑制を好適に実現することが可能となる。
上記第1〜第6発明では、前記複数の制御モードが、第1制御モード及び第2制御モードを含む場合、第2制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれは、第1制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれよりも大きな値となるように設定され得る(第7発明)。
これによれば、第2制御モードは、前記第1給電制御処理により第2蓄電装置が充電されることとなる要求出力の範囲と、第2残容量の範囲とが、第1制御モードに比して拡大する。このため、第2制御モードでは、第1制御モードに比べて、第2蓄電装置が充電される状況が発生しやすくなる。そのため、大きな要求出力が発生した場合、あるいは、要求出力が急増した場合に、第2蓄電装置から素早く電気負荷に給電することが可能となる。
さらに、第1蓄電装置から電気負荷に比較的大きな給電量を出力することが必要となる状況を少なくすることが可能となる。ひいては、第1蓄電装置の劣化の進行を抑制することが可能となる。
また、上記第1〜第7発明では、前記複数の制御モードが、第1制御モード及び第3制御モードを含む場合、第3制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれは、第1制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれよりも小さな値となるように設定され得る(第8発明)。
これによれば、第3制御モードは、前記第1給電制御処理により第2蓄電装置が充電されることとなる要求出力の範囲と、第2残容量の範囲とが、第1制御モードに比して縮小する。このため、第3制御モードでは、第1制御モードに比して、第1蓄電装置のエネルギー損失を低減できる。従って、第3制御モードでは、電気負荷の一定量のエネルギー消費量に対する、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のトータルのエネルギー消費量を、第1制御モードに比して低減することが可能となる。
なお、第8発明は、第7発明と組み合わせることができる。この場合には、前記複数の制御モードは、上記第1制御モード、第2制御モード及び第3制御モードを含むこととなる。
なお、以上説明した第1〜第8発明において、前記電気負荷として、例えば、電動モータを採用し得る(第9発明)。
また、上記第9発明では、前記電力伝送回路部は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくともいずれか一方の出力電圧を変換して出力する電圧変換器と、前記第1蓄電装置又は前記第2蓄電装置又は前記電圧変換器から入力される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに給電するインバータとを含むことが好ましい(第10発明)。
これによれば、前記電気負荷としての電動モータと第1蓄電装置と第2蓄電装置との電力伝送を適切に制御できる。
そして、上記第9発明又は第10発明では、前記複数の制御モードは、前記電動モータの回生運転時に該電動モータで発生する回生電力を前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置に充電することを禁止する制御モードが含まれており、該制御モードでは、前記制御装置は、前記電動モータから前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置への回生電力の給電を遮断するように前記電力伝送回路部を制御するように構成されているという態様を採用し得る(第11発明)。
これによれば、回生電力を第1蓄電装置又は第2蓄電装置に充電することに伴う該第1蓄電装置又は第2蓄電装置の劣化の進行を回避することができる。
また、本発明の輸送機器は、上記第1〜第11発明の電力供給システムを備える(第12発明)。この輸送機器によれば、上記第1〜第11発明に関して説明した効果を奏する輸送機器を実現できる。
また、本発明の電力伝送方法は、第1蓄電装置と、前記第1蓄電装置よりも出力密度が高く、且つ、エネルギー密度が低い第2蓄電装置とを備え、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方から電気負荷への給電を行う電力供給システムにおいて、前記電気負荷と第1蓄電装置と第2蓄電装置との間の電力伝送を行う方法であって、
前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記電気負荷の要求出力に対応する給電量が所定の基本給電量以下である場合に、前記第1蓄電装置から該基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電する第1ステップと、前記電力伝送の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替えて前記電力伝送を実行する第2ステップとを有し、
前記複数の制御モードは、それぞれ前記第1ステップの処理を実行可能であり、且つ、該第1ステップの処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の制御モードであることを特徴とする(第13発明)。
前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記電気負荷の要求出力に対応する給電量が所定の基本給電量以下である場合に、前記第1蓄電装置から該基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電する第1ステップと、前記電力伝送の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替えて前記電力伝送を実行する第2ステップとを有し、
前記複数の制御モードは、それぞれ前記第1ステップの処理を実行可能であり、且つ、該第1ステップの処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の制御モードであることを特徴とする(第13発明)。
これによれば、前記第1発明と同様に、制御モード毎に、第2蓄電装置の残容量(第2残容量)に応じた該第2蓄電装置の充電の開始タイミング、前記要求出力に応じた充電量等を異ならせることができる。
よって、複数の制御モードでの作動を実現すると共に、各制御モードでの第2蓄電装置の劣化の進行を極力抑制することが可能となる。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図19を参照して以下に説明する。図1を参照して、本実施形態の電力供給システム1は、電気負荷の一例としての電動モータ100に電力を供給するシステムである。
本発明の第1実施形態を図1〜図19を参照して以下に説明する。図1を参照して、本実施形態の電力供給システム1は、電気負荷の一例としての電動モータ100に電力を供給するシステムである。
この電力供給システム1は、本実施形態の一例では、電動モータ100を推進力発生源として使用する輸送機器、例えば電動車両(図示省略)に搭載される。この場合、電動モータ100は、電力の供給を受けて駆動力を発生する力行運転の他、電動車両(以降、単に車両ということがある)の運動エネルギーにより回生電力を出力する回生運転を行うことが可能である。
電力供給システム1は、電源としての第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3と、電動モータ100、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の間に配設された電力伝送路4と、電力供給システム1の作動制御を行う機能を有する制御装置5とを備える。なお、電力供給システム1の電気負荷は、電動モータ100の他、補機類等の電気負荷がさらに含まれていてもよい。
第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3は、それぞれの特性が異なる蓄電装置である。第1蓄電装置2は、第2蓄電装置3よりもエネルギー密度が高い蓄電装置である。該エネルギー密度は、単位重量当たり又は単位体積当たりに貯蔵し得る電気エネルギー量である。かかる第1蓄電装置2としては、例えば、リチウムイオン電池、燃料電池、空気電池等により構成され得る。
また、第2蓄電装置3は、第1蓄電装置2よりも出力密度が高い蓄電装置である。該出力密度は、単位重量当たり、又は単位体積当たりに出力可能な電気量(単位時間当たりの電気エネルギー量又は単位時間当たりの電荷量)である。かかる第2蓄電装置3としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタ等により構成され得る。
エネルギー密度が相対的に高い第1蓄電装置2は、第2蓄電装置3に比して、多くの電気エネルギーを貯蔵し得る。そして、第1蓄電装置2は、その出力の変動が頻繁に生じるような形態で放電を行うよりも、該出力の変動が生じ難い形態で定常的な放電を行う方が劣化の進行が抑制されるという特性を有する。
また、出力密度が相対的に高い第2蓄電装置3は、第1蓄電装置2に比して、内部抵抗(インピーダンス)が小さいために、瞬時的に大きな電力を出力することが可能である。そして、第2蓄電装置3は、その残容量が高容量側又は低容量側に偏った状態で放電又は充電を行うよりも、該残容量が中程度の値に維持されるようにして放電又は充電を行う方が劣化の進行が抑制されるという特性を有する。より詳しく言えば、第2蓄電装置3は、その残容量が中程度の値から、高容量側又は低用量側に増加又は減少するほど、該第2蓄電装置3の劣化が進行しやすくなるという特性を有する。
なお、本実施形態では、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3は、いずれも充電可能な蓄電装置である。
電力伝送路4は、通電線、あるいは、基板の配線パターン等により構成される。この電力伝送路4には、第1蓄電装置2、第2蓄電装置3及び電動モータ100の間の電力伝送を制御するための電力伝送回路部11が介装されている。
そして、電力伝送路4は、第1蓄電装置2及び電力伝送回路部11の間の電力伝送を行う電力伝送路4aと、第2蓄電装置3及び電力伝送回路部11の間の電力伝送を行う電力伝送路4bと、電動モータ100と電力伝送回路部11との間の電力伝送を行う電力伝送路4cとを含む。電力伝送路4a,4bには、それぞれの継断を行うスイッチ部としてのコンタクタ12,13が介装されている。
電力伝送回路部11は、制御装置5から与えられる制御信号に応じて、第1蓄電装置2、第2蓄電装置3及び電動モータ100の間の電力伝送を制御し得るように構成されている。より詳しくは、電力伝送回路部11は、電力の供給元及び供給先の選択的な切替え、並びに、供給元から供給先への電力の供給量(給電量)を、与えられる制御信号に応じて制御することが可能である。
具体的には、電力伝送回路部11は、第1蓄電装置2から入力される電圧を昇圧又は降圧して出力可能な電圧変換器15と、第2蓄電装置3から入力される電圧を昇圧又は降圧して出力可能な電圧変換器16と、直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータ17とを備える。
この場合、電圧変換器15,16は、インバータ17の入力側に並列に接続されている。また、インバータ17の入力側(電圧変換器15,16の出力側)には、インバータ17に入力される直流電圧(電圧変換器15又は16から出力される直流電圧)を平滑化するコンデンサ18が介装されている。
なお、電力伝送回路部11は、前記コンタクタ12,13を含めた回路部であってもよい。
電圧変換器15,16は、所謂、DC/DCコンバータであり、それぞれ公知のものを採用し得る。かかる電圧変換器15,16の一例の回路構成を図2に示す。図示の回路構成の電圧変換器15又は16は、第1蓄電装置2又は第2蓄電装置3の出力電圧を昇圧して出力可能な電圧変換器である。この電圧変換器15又は16は、第1蓄電装置2又は第2蓄電装置3に接続される一対の一次側端子21a,21bと、インバータ17に接続される一対の二次側端子22a,22bとの間に、コンデンサ23と、コイル24と、ハイサイド及びローサイドの2つのスイッチ部27a,27bとを図示の如く接続して構成されている。該スイッチ部27a,27bのそれぞれは、トランジスタ等の半導体スイッチ素子25とダイオード26とを並列に接続して構成されている。
かかる構成の電圧変換器15又は16は、スイッチ部27a,27bのそれぞれの半導体スイッチ素子25のオン・オフを所定のデューティー比を有する制御信号(所謂、デューティー信号)により制御することで、一次側端子21a,21bに入力される直流電圧を所要の昇圧率で昇圧してなる直流電圧を二次側端子22a,22bから出力すること、あるいは、二次側端子22a,22bに入力される直流電圧を所要の降圧率で降圧してなる直流電圧を一次側端子21a,21bから出力することが可能である。そして、上記昇圧率又は降圧率を可変的に制御することも可能である。
さらに電圧変換器15又は16は、両方のスイッチ部27a,27bの半導体スイッチ素子25,25をオフに制御することで、二次側から一次側への通電(電力伝送)を遮断することも可能である。
補足すると、電圧変換器15,16は、図2に示したもの以外の回路構成のものであってもよい。また、電圧変換器15,16のいずれか一方又は両方は、第1蓄電装置2又は第2蓄電装置3から入力される電圧を降圧して出力し得るように構成されていてもよい。また、電圧変換器15,16のいずれか一方を省略することもできる。電圧変換器15又は16の要否、あるいは、電圧変換器15又は16の電圧変換の種別(昇圧又は降圧)は、電気負荷の作動に必要な電圧、並びに、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力電圧等に応じて種々様々な組合せパターンで選定し得る。
例えば、第1蓄電装置2が第2蓄電装置3よりも高電圧の蓄電装置である場合において、前記電圧変換器15,16のいずれか一方を省略する場合には、第1蓄電装置2に接続された電圧変換器15を省略することが好ましい。このように、電圧変換器15,16の一方を省略することで、電力供給システムの実現に要するコストを削減できる。
インバータ17は、公知の回路構成のものを採用し得る。例えば電動モータ100が3相の電動モータである場合におけるインバータ17の一例の回路構成を図3に示す。図示のインバータ17は、直流電圧が印加される一対の電源端子31a,31bの間に、U相、V相、W相の3相のアーム32u,32v,32wを並列に接続して構成されたものである。各相のアーム32u,32v,32wは、ハイサイド及びローサイドの2つのスイッチ部35a,35bを直列に接続して構成されている。該スイッチ部35a,35bのそれぞれは、トランジスタ等の半導体スイッチ素子33及びダイオード34を並列に接続して構成されている。そして、各相のアーム32u,32v,32wのスイッチ部35a,35bの間の中点が、3相の交流電力の出力部となっている。
かかる構成のインバータ17は、各相のアーム32u,32v,32wのスイッチ部35a,35bのそれぞれの半導体スイッチ素子33のオン・オフをPWM制御方式等により生成した制御信号により制御することで、電源端子31a,31bに入力される直流電力を3相の交流電力に変換し、該交流電力を電動モータ100(力行運転時の電動モータ100)に出力することが可能である。
さらに、電動モータ100の回生運転時(発電時)には、各相のアーム32u,32v,32wのスイッチ部35a,35bのそれぞれの半導体スイッチ素子33のオン・オフを所定のデューティー比を有する制御信号(所謂、デューティー信号)により制御することで、電動モータ100から入力される3相の交流電力を直流電力に変換して電源端子31a,31bから出力させることも可能である。
補足すると、インバータ17の相数(アームの個数)は、電気負荷の作動に必要な交流電力の相数に合わせて設定される。また、電気負荷が直流電力の通電により作動する電気負荷(例えば直流モータ)である場合には、インバータ17を省略できる。
以上の如く構成された電力伝送回路部11は、電圧変換器15,16及びインバータ17を制御する(詳しくは、前記半導体スイッチ素子25,33をオン・オフさせる制御信号(所定のデューティー比を有するデューティー信号)を電圧変換器15,16及びインバータ17のそれぞれに与える)ことで、第1蓄電装置2、第2蓄電装置3及び電動モータ100の間の電力伝送を制御することができる。
例えば、電動モータ100の力行運転時に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の一方又は両方から電動モータ100に給電すること、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3に給電して、該第2蓄電装置3を充電すること、あるいは、電動モータ100の回生運転時の回生電力を第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の一方又は両方に充電すること等を行うことができる。
なお、本実施形態では、第2蓄電装置3により第1蓄電装置2を充電することは行わないものの、当該充電を行うように電力伝送回路部11を制御することも可能である。
制御装置5は、CPU、RAM、ROM、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成されている。なお、制御装置5は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットにより構成されていてもよい。
この制御装置5は、実装されるハードウェア構成又は実装されるプログラム(ソフトウェア構成)により実現される機能として、電力伝送回路部11を制御することで、第1蓄電装置2、第2蓄電装置3及び電動モータ100の間の電力伝送を制御する電力伝送制御部41と、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの残容量(所謂、SOC)を検出する残容量検出部42とを含む。
そして、制御装置5には、上記の機能を実現するために必要な情報として、力行運転時の電動モータ100で発生すべき駆動力(駆動トルク)の要求値である要求駆動力又は回生運転時の電動モータ100で発生すべき制動力(回生トルク)の要求値である要求制動力から成る要求駆動/制動力と、電力伝送回路部11の制御形態を規定する制御モードと、各種のセンシングデータとが入力される。
上記要求駆動/制動力は、本実施形態の電力供給システム1が搭載された電動車両の走行時に、例えばアクセルペダルの操作量及びブレーキペダルの操作量のそれぞれの検出値等に応じて図示しない車両制御装置により設定される。
なお、要求駆動/制動力を設定する機能を制御装置5に持たせることも可能である。
上記制御モードは、例えば電動車両の運転者が、図示しないモード切替操作器を操作することで設定される。本実施形態では、後述する第1〜第3制御モードの3種類の制御モードが選択的に制御装置5に対して設定される。なお、制御モードは、電動車両の走行状態、走行環境等に応じて自動的に設定されるようになっていてもよい。
上記センシングデータとしては、例えば次のようなデータが制御装置5に入力される。すなわち、第1蓄電装置2の通電電流を検出する電流センサ51、第1蓄電装置2の出力電圧を検出する電圧センサ52、第1蓄電装置2の温度を検出する温度センサ53、第2蓄電装置3の通電電流を検出する電流センサ54、第2蓄電装置3の出力電圧を検出する電圧センサ55、第2蓄電装置3の温度を検出する温度センサ56、電圧変換器15の入力側(第1蓄電装置2側)の電流及び電圧をそれぞれ検出する電流センサ57及び電圧センサ58、電圧変換器15の出力側(インバータ17側)の電流を検出する電流センサ59、電圧変換器16の入力側(第2蓄電装置3側)の電流及び電圧をそれぞれ検出する電流センサ60及び電圧センサ61、電圧変換器16の出力側(インバータ17)側の電流を検出する電流センサ62、並びに、インバータ17の入力側の電圧(電圧変換器15,16のそれぞれの出力側の電圧)を検出する電圧センサ63のそれぞれの検出データが制御装置5に入力される。
そして、制御装置5の残容量検出部42は、例えば、第1蓄電装置2に係る上記電流センサ51、電圧センサ52、及び温度センサ53の検出データを用いて第1蓄電装置2の残容量を逐次検出(推定)する。また、残容量検出部42は、例えば、第2蓄電装置3に係る上記電流センサ54、電圧センサ55、及び温度センサ56の検出データを用いて第2蓄電装置3の残容量を逐次検出(推定)する。
ここで、蓄電装置の残容量の検出手法は、従来より種々様々な手法が提案されている。そして、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の残容量を検出する手法としては、公知の手法を採用できる。
なお、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの残容量を検出する手法は、通電電流、出力電圧及び温度のいずれかの検出データを使用しない手法、あるいは、その他の検出データを使用する手法であってもよい。また、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの残容量の検出処理は、制御装置5とは別の検出装置で行ってもよい。
また、電力伝送回路部11は、例えば、上記電流センサ57,59,60,62及び電圧センサ58,61,63の検出データと、電動モータ100の要求駆動/制動力と、残容量検出部42による第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの残容量の検出値とを適宜使用して、電力伝送回路部11の電圧変換器15,16及びインバータ17を制御する。
(電力伝送制御部の制御処理)
次に、制御装置5の電力伝送制御部41の制御処理を以下に詳細に説明する。
次に、制御装置5の電力伝送制御部41の制御処理を以下に詳細に説明する。
車両の走行時において、制御装置5は、電力伝送制御部41により図4のフローチャートに示す制御処理を所定の制御処理周期で逐次実行する。なお、図4のフローチャートに示す制御処理は、電動モータ100の力行運転時の制御処理である。
STEP1において、電力伝送制御部41は現在設定されている制御モードを取得する。さらにSTEP2において、電力伝送制御部41は、第1蓄電装置2の残容量SOC1(以降、第1残容量SOC1ということがある)の検出値と、第2蓄電装置3の残容量SOC2(以降、第2残容量SOC2ということがある)の検出値とをそれぞれ残容量検出部42から取得する。
次いで、電力伝送制御部41は、第1残容量SOC1の検出値が所定の閾値B1_th1以上であり、且つ、第2残容量SOC2の検出値が所定の下限値B2_min以上であるという条件が成立するか否かをSTEP3で判断する。
第1残容量SOC1に関する上記閾値B1_th1は、後述の通常併用制御処理を行う上で必要な第1残容量SOC1の限界値としてあらかじめ定められた閾値である。この閾値B1_th1としては、例えば、電動モータ100に一定の出力を発生させるために必要な給電量(例えば、車両を所定の車速でクルーズ走行させるために必要な給電量)を第1蓄電装置2だけから電動モータ100に給電することが可能な限界の残容量値を採用することができる。該閾値B1_th1は、第1蓄電装置2の劣化を生じさせないように該第1蓄電装置2から外部に給電を行い得る限界の残容量値である下限値B1_min(ゼロに近い値)よりも若干高い値に設定されている。
また、第2残容量SOC2に関する下限値B2_minは、第2蓄電装置3の劣化を生じさせないように該第2蓄電装置3から外部に給電を行い得る限界の残容量値(ゼロに近い値)である。
上記STEP3の判断結果が肯定的となる状況は、第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2が通常的な範囲(常用域)の値となっている状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、現在設定されている制御モードに対応する通常併用制御処理をSTEP4で実行する。詳細は後述するが、該通常併用制御処理は、制御モードに応じた態様で、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の一方又は両方から電動モータ100への給電を行うと共に、第1蓄電装置2から電動モータ100への給電時に、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電を適宜行うように電力伝送回路部11を制御する処理である。
上記通常併用制御処理の実行により、第2蓄電装置3は、適宜、第1蓄電装置2から充電されるものの、第1蓄電装置2の残容量SOC1は減少していく。このため、第1残容量SOC1が、やがて閾値B1_th1よりも小さくなってSTEP3の判断結果が否定的となる。
このようにSTEP3の判断結果が否定的になると、電力伝送制御部41は、次に、第1残容量SOC1の検出値が前記下限値B1_min以上であり、且つ、第2残容量SOC2の検出値が前記下限値B2_min以上であるという条件が成立するか否かをSTEP5で判断する。
このSTEP5の判断結果が肯定的となる状況は、特に、第1蓄電装置2の残容量が残り少ない状況であるものの、ある程度の期間は、第1蓄電装置2と第2蓄電装置3との協働によって、電動モータ100に要求駆動力を発生せるように該電動モータ100に給電し得る状況である。
この状況では、電力伝送制御部41は、停止延長制御処理をSTEP6で実行する。詳細は後述するが、停止延長制御処理は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方の残容量を極力消費するように電力伝送回路部11を制御する処理である。
また、STEP5の判断結果が否定的となる状況は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3から電動モータ100に給電することが困難な状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、停止処理を実行する。この停止処理では、電力伝送制御部41は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の出力(負荷側への放電)を遮断し、且つその遮断状態を保持するように、電圧変換器15,16又はコンタクタ12,13を制御する。
なお、この停止処理では、制御装置5は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の残容量不足によって、車両の走行を行うことができなくなった旨、あるいは、電動モータ100を作動させることができなくなった旨等を車両の運転者に報知するための報知出力(視覚的な出力又は聴覚的な出力)を発生する。
(通常併用制御処理)
次に、前記STEP4の通常併用制御処理を詳細に説明する。ここで、以降の説明における用語に関して補足しておく。
次に、前記STEP4の通常併用制御処理を詳細に説明する。ここで、以降の説明における用語に関して補足しておく。
以降の説明においては、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの「出力」もしくは「入力」、あるいは、「給電量」もしくは「充電量」は、例えば電力値(単位時間当たりの電気エネルギー量)により表される電気量であるとする。
また、電動モータ100の「要求駆動力DT_dmdに対応する給電量」というのは、その給電量を電動モータ100に給電したときに、該電動モータ100が発生する駆動力が要求駆動力DT_dmdに一致もしくはほぼ一致することとなる給電量を意味する。
この「要求駆動力DT_dmdに対応する給電量」は、「給電量」が電力値により表される電気量である場合、要求駆動力DT_dmdと電動モータ100の回転速度(詳しくは電動モータ100のロータ又は出力軸の回転速度)とに応じたものとなる。この場合、「要求駆動力DT_dmdに対応する給電量」の値は、例えば、該要求駆動力DT_dmdと電動モータ100の回転速度の検出値とから、マップ又は演算式により求めることができる。
また、要求駆動力DT__dmdに関する任意の「閾値に対応する給電量」というのは、要求駆動力DT_dmdを該閾値に一致させた場合における該要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を意味する。
(第1制御モード)
以上を前提事項として、制御モードが、第1〜第3制御モードのうちの基本の制御モードとしての第1制御モードに設定されている場合について図5〜図10を参照して説明する。
以上を前提事項として、制御モードが、第1〜第3制御モードのうちの基本の制御モードとしての第1制御モードに設定されている場合について図5〜図10を参照して説明する。
第1制御モードは、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の劣化の進行をできるだけ抑制し得るように電力伝送回路部11の制御を行う制御モードである。
この第1制御モードにおける通常併用制御処理の概要を図5を参照して説明しておく。図5は、第1制御モードにおいて、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに応じて該電動モータ100に給電すべき電気量(給電量)に対する第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態と、第2残容量SOC2との関係をマップ形態で表した図である。
図5の斜線領域は、電動モータ100への給電量の全体又は一部を第1蓄電装置2が負担する領域、点描領域は、該給電量の全体又は一部を第2蓄電装置3が負担する領域を表している。
より詳しくは、要求駆動力DT_dmd=0となるライン(横軸)に接する斜線領域は、第1蓄電装置2だけが、電動モータ100への給電量の全体を負担する領域を表し、該ライン(横軸)に接する点描領域は、第2蓄電装置3だけが、電動モータ100への給電量の全体を負担する領域を表している。
また、斜線領域の上側の点描領域、又は点描領域の上側の斜線領域は、電動モータ100への給電量を、第1蓄電装置2と第2蓄電装置との両方が負担する領域を表している。
第1制御モードにおける通常併用制御処理では、図5に示すように、第2残容量SOC2の値が、SOC2≧B2_th1となる高残容量領域(満充電状態の残容量値(100%)を含む)に属する場合と、B2_th1>SOC2≧B2_th2となる中残容量領域に属する場合と、B2_th2>SOC2となる低残容量領域に属する場合とで、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに応じた第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態が大別されている。そして、高、中、低の各残容量領域に対応する負担形態で、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の一方、又は両方から電動モータ100に給電される。
なお、本実施形態では、通常併用制御処理は、第2残容量SOC2の検出値が前記下限値B2_min以上である場合に行われる処理であるので、前記低残容量領域は、より詳しくは、B2_th2>SOC2≧B2_minとなる残容量領域である。
ここで、図5において、第2残容量SOC2を区分する上記閾値B2_th1,B2_th2は、第1制御モード用として、あらかじめ定められた閾値(固定値)である。これらの閾値B2_th1,B2_th2は、該閾値B2_th1,B2_th2により範囲が規定される中残容量領域が、第2蓄電装置3の劣化の進行を極力抑制する上で、実際の第2残容量SOC2の値が属することが好ましい残容量領域となるように、あらかじめ実験等に基づき設定されている。従って、閾値B2_th1,B2_th2により範囲が規定される中残容量領域は、実際の第2残容量SOC2の値を極力、該中残容量領域に維持するようにして第2蓄電装置3の充放電を行った場合に、第2蓄電装置3の劣化の進行を好適に抑制し得る残容量領域である。
以下、第1制御モードにおける通常併用制御処理を具体的に説明する。
通常併用制御処理では、電力伝送制御部41は、図6〜図8のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で逐次実行する。
STEP11において、電力伝送制御部41は、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdを取得する。そして、電力伝送制御部41は、前記STEP2で取得した第2残容量SOC2の検出値が、前記高残容量領域の下限値である前記閾値B2_th1以上であるか否かをSTEP12で判断する。
このSTEP12の判断結果が肯定的となる状況は、SOC2の検出値が高残容量領域に属する状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、次に、STEP13において、要求駆動力DT_dmdが所定の閾値DT_th1よりも大きいか否かを判断する。
上記閾値DT_th1は、本実施形態の一例では、あらかじめ定められた所定の一定値(固定値)である。この閾値DT_th1としては、例えば、第2残容量SOC2が高残容量領域に属する状態で、第2蓄電装置3だけからの給電によって電動モータ100で発生させ得る上限の駆動力値又はそれに近い駆動力値を採用し得る。なお、より適切に第2蓄電装置3の劣化を抑制すべく、閾値DT_th1は温度センサ56による第2蓄電装置3の温度の検出値などによって可変に設定されてもよい。
STEP13の判断結果が肯定的となる状況は、図5の高残容量領域のうちの斜線領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP14において、第2蓄電装置3の出力P2が、閾値DT_th1に対応する給電量に一致し、且つ、第1蓄電装置2の出力P1が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第2蓄電装置3の負担分の出力P2を差し引いた不足分の給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
なお、第1蓄電装置2の出力P1は、詳しくは、第1蓄電装置2から出力される電気量(放電量)であり、第2蓄電装置3の出力P2は、詳しくは、第1蓄電装置2から出力される電気量(放電量)である。
これにより、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力P1,P2の総和が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するようにして、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が給電される。また、このとき、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量のうちの第2蓄電装置3の負担分(出力P2)は、閾値DT_th1に対応する給電量とされる。
上記STEP14の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17のを制御する入力電圧(=電圧変換器15,16の出力電圧)の目標値が設定される。さらに、閾値DT_th1に対応する給電量が、電圧変換器16の出力電力の目標値として設定されると共に、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第2蓄電装置3の負担分の出力P2(=閾値DT_th1に対応する給電量)を差し引いた給電量が、電圧変換器15の出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の入力電圧の目標値と電圧変換器15,16のそれぞれの出力電力の目標値を実現するように電圧変換器15,16が制御信号(デューティ信号)により制御される。同時に、インバータ17は、要求駆動力DT_dmdに応じて設定される目標電力、又は該目標電力をリミット処理(各蓄電装置2,3の出力を制限するためのリミット処理)により制限してなる目標電力を実現し得る目標電流を電動モータ100に通電するように、制御信号(デューティー信号)を通じてフィードバック制御される。
一方、STEP13の判断結果が否定的となる状況は、図5の高残容量領域のうちの点描領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP15において、第2蓄電装置3の出力P2が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
これにより、第1蓄電装置2を使用せずに、第2蓄電装置3だけから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が電動モータ100に給電される。
上記STEP15の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の入力電圧(=電圧変換器16の出力電圧)の目標値が設定される。さらに、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、電圧変換器16の出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の入力電圧の目標値と電圧変換器16の出力電力の目標値を実現するように電圧変換器16が制御される。同時に、インバータ17は、要求駆動力DT_dmdに対応する目標電流を電動モータ100に通電するようにフィードバック制御される。
また、電圧変換器15は通電遮断状態に制御される。あるいは、第1蓄電装置2側のコンタクタ12がオフ状態に制御される。
以上のように、第2残容量SOC2の検出値が高残容量領域に属する場合には、電動モータ100の力行運転中に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のうちの少なくとも第2蓄電装置3を含む蓄電装置から電動モータ100への給電が行われる。従って、第2蓄電装置3を積極的に放電させ、該第2蓄電装置3の残容量SOC2を中残容量領域に近づけていくようにすることができる。従って、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdを満たしつつ、前記第2蓄電装置3の劣化の抑制を図ることができる。
補足すると、前記STEP13の判断処理で使用する閾値DT_th1は、上記と異なる態様で設定することも可能である。例えば、閾値DT_th1に対応する給電量が所定の一定値(例えば、第2蓄電装置3が高残容量領域において出力可能な上限の給電量又はそれに近い一定値の給電量)となるように該閾値DT_th1を設定してもよい。また、閾値DT_th1を、第2残容量SOC2の検出値に応じて変化させるように設定してもよい。
前記STEP12の判断結果が否定的である場合には、電力伝送制御部41は、さらに、STEP16において、第2残容量SOC2の検出値が、前記中残容量領域の下限値である前記閾値B2_th2以上であるか否かを判断する。
このSTEP16の判断結果が肯定的となる状況は、SOC2の検出値が中残容量領域に属する状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、次に、STEP17(図7を参照)において、要求駆動力DT_dmdが所定の閾値DT_th2よりも大きいか否かを判断する。
この場合、所定の閾値DT_th2は、本実施形態の一例では、例えば図5に示すように、第2残容量SOC2の検出値に応じて可変的に設定される閾値である。詳しくは、SOC2の検出値が小さくなるに伴い、閾値DT_th2が大きくなるように設定される。また、閾値DT_th2は、後述する基本給電量P1_baseを電動モータ100に給電した場合に該電動モータ100が発生し得る駆動力よりも大きい駆動力値に設定される。
STEP17の判断結果が肯定的となる状況は、図5の中残容量領域のうちの点描領域の上側の斜線領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP18において、第2蓄電装置3の出力P2が、所定値の給電量に一致し、且つ、第1蓄電装置2の出力P1が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第2蓄電装置3の負担分の出力P2を差し引いた不足分の給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図6のSTEP14と同様に行うことができる。
これにより、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力P1,P2の総和が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するようにして、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が給電される。また、このとき、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量のうちの第2蓄電装置3の負担分は、所定値の給電量とされる。
この場合、第2蓄電装置3から出力させる所定値の給電量としては、例えば、第2蓄電装置3が中残容量領域において出力可能な上限の給電量又はそれに近い一定値の給電量を採用し得る。また、当該所定値の給電量として、例えば、第2残容量SOC2の検出値に応じて変化するように設定した給電量を使用することも可能である。
一方、STEP17の判断結果が否定的となる場合には、電力伝送制御部41は、次に、STEP19において、第1蓄電装置2の出力P1の基本値である基本給電量P1_baseを第2残容量SOC2の検出値に応じて決定する。
ここで、上記基本給電量P1_baseは、第2残容量SOC2の検出値が中残容量領域又は低残容量領域に属する状態で、要求駆動力DT_dmdによらずに、第1蓄電装置2から出力させる下限の電気量である。すなわち、本実施形態では、第2残容量SOC2の検出値が中残容量領域又は低残容量領域に属する状態では、要求駆動力DT_dmdによらずに、第1蓄電装置2から、基本給電量P1_base、又はそれよりも大きい給電量が出力されるように電力伝送回路部11が制御される。
上記基本給電量P1_baseは、例えば図9のフローチャートで示す如く設定される。すなわち、電力伝送制御部41は、STEP31において、第2残容量SOC2の検出値に応じた基本給電量P1_baseの変化のパターンを規定する係数αを該SOC2の検出値に応じて決定する。
この場合、係数αは、SOC2の検出値から、あらかじめ作成されたマップあるいは演算式を用いて、例えば図10のグラフで示すパターンで設定される。この例では、係数αの値は、「0」から「1」までの範囲内の値である。そして、該係数αの値は、第2蓄電装置3の中残容量領域及び低残容量領域を合わせた残容量領域(低側残容量領域)において、基本的には、SOC2の検出値が小さいほど、大きくなるように設定される。
より詳しくは、SOC2の検出値が中残容量領域に属する場合には、係数αの値は、SOC2の検出値が中残容量領域の上限の閾値B2_th1から下限の閾値B2_th2まで減少するに伴い、「0」から「1」まで連続的に増加していくように設定される。
また、第2残容量SOC2の検出値が低残容量領域に属する場合には、αの値は、最大値「1」に設定される。
次いで、STEP32において、電力伝送制御部41は、上記の如く決定した係数αの値を、あらかじめ定めた所定値(固定値)の給電量P1bに乗じることによって、基本給電量P1_base(=α×P1b)を算出する。給電量P1bは、基本給電量P1_baseの最大値である。
これにより、基本給電量P1_baseは、第2残容量SOC2の検出値に応じて、係数αと同じパターンで変化するように決定される。
なお、例えば、第1残容量SOC1の検出値等に応じて第1蓄電装置2の出力P1の上限値を設定しておき、上記の如く算出した基本給電量P1_baseが当該上限値を超えた場合に、該基本給電量P1_baseを強制的に当該上限値に制限するリミット処理をSTEP32の処理に続いて実行することで、基本給電量P1_baseを確定するようにしてもよい。
また、例えば、STEP31,32の処理の代わりに、第2残容量SOC2の検出値から、あらかじめ作成されたマップあるいは演算式を用いて、直接的に基本給電量P1_baseを決定するようにしてもよい。
図7に戻って、上記の如くSTEP19の処理を実行した後、電力伝送制御部41は、次に、STEP20において、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、基本給電量P1_base以下であるか否かを判断する。このSTEP20の判断処理は、要求駆動力DT_dmdが、基本給電量P1_baseを電動モータ100の回転速度の検出値に応じて駆動力値に換算してなる閾値以下であるか否かを判断する処理と等価である。そして、この場合における当該閾値が、図5に破線で示す閾値DT_th4である。なお、図5に破線で示す閾値DT_th4は、電動モータ100の回転速度を一定とした場合の閾値である。
STEP20の判断結果が肯定的となる状況は、図5の中残容量領域のうちの最下段の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP21において、第1蓄電装置2の出力P1が、基本給電量P1_baseに一致し、第2蓄電装置3の入力、すなわち充電量が、基本給電量P1_baseから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を差し引いた余剰分の給電量(余剰分給電量)に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
これにより、要求駆動力DT_dmdによらずに、第2残容量SOC2の検出値に応じて前記した如く設定された基本給電量P1_baseを第1蓄電装置2から出力させつつ、該基本給電量P1_baseのうちの要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が第1蓄電装置2から電動モータ100に給電され、且つ、基本給電量P1_baseから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を差し引いた余剰分給電量が第1蓄電装置2から第2蓄電装置3に充電される。
上記STEP21の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の入力電圧(=電圧変換器15の出力電圧)の目標値が設定される。さらに、基本給電量P1_baseが、電圧変換器15の出力電力の目標値として設定されると共に、基本給電量P1_baseから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を差し引いた給電量が、電圧変換器16の入力側(第2蓄電装置3側)から第2蓄電装置3への供給電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の入力電圧の目標値と電圧変換器15の出力電力の目標値を実現するように電圧変換器15が制御されると共に、電圧変換器16から第2蓄電装置3への供給電力の目標値を実現するように電圧変換器16が制御される。同時に、インバータ17は、要求駆動力DT_dmdに対応する目標電流を電動モータ100に通電するようにフィードバック制御される。
なお、基本給電量P1_baseが、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致する場合には、第2蓄電装置3の入力(充電量)がゼロとなるので、電圧変換器16は通電遮断状態に制御され、あるいは、第2蓄電装置3側のコンタクタ13がオフ状態に制御される。
一方、STEP20の判断結果が否定的となる状況は、図5の中残容量領域のうちの点描領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP22において、第1蓄電装置2の出力P1が、基本給電量P1_baseに一致し、且つ、第2蓄電装置の出力P2が要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から基本給電量P1_baseを差し引いた不足分の給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図5のSTEP14と同様に行うことができる。
これにより、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力P1,P2の総和が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するようにして、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が給電される。また、このとき、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量のうちの第1蓄電装置2の負担分(出力P1)は、第2残容量SOC2の検出値に応じて前記の如く設定された基本給電量P1_baseとされる。
補足すると、上記STEP22において、第2蓄電装置の出力P2(要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から基本給電量P1_baseを差し引いた不足分の給電量)が、中残容量領域における第2蓄電装置3が出力可能な上限の給電量を超える場合には、該第2蓄電装置3の出力P2を当該上限の給電量に制限し、前記STEP18と同様の処理により電力伝送回路部11を制御するようにしてもよい。
あるいは、前記STEP7の判断処理における閾値DT_th2を、該閾値DT_th2に対応する給電量が、前記基本給電量P1_baseに、第2蓄電装置3の上限の給電量又はそれに近い一定値の給電量を加算した値に一致するように設定してもよい。
以上のように、第2残容量SOC2の検出値が中残容量領域に属する場合には、電動モータ100の力行運転中に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のうちの少なくとも第1蓄電装置2を含む蓄電装置から電動モータ100への給電が行われる。
また、要求駆動力DT_dmdが前記閾値DT_th2以下である場合において、第1蓄電装置2の出力P1は、第2残容量SOC2の検出値に応じて設定された基本給電量P1_baseに保持される。そして、基本給電量P1_baseが、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量よりも大きい場合(換言すれば、要求駆動力DT_dmdが、基本給電量P1_baseを電動モータ100の駆動力値に換算してなる閾値DT_th4よりも小さい場合)には、基本給電量P1_baseのうちの要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が第1蓄電装置2だけから電動モータ100に給電されると同時に、余剰分の給電量が第2蓄電装置3に充電される。
さらに、要求駆動力DT_dmdが前記閾値DT_th2以下である場合において、基本給電量P1_baseが、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量よりも小さい場合(換言すれば、要求駆動力DT_dmdが、閾値DT_th4よりも大きい場合)には、第1蓄電装置2から基本給電量P1_baseが電動モータ100に給電されると共に、不足分の給電量が第2蓄電装置3から電動モータ100に給電される。
従って、第2残容量SOC2の検出値が中残容量領域に属する場合には、高残容量領域に属する場合に比して、第2蓄電装置3から電動モータ100への給電を行う状況が生じ難くなる。さらに、第2残容量SOC2が低下していくに伴い、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が行われることとなる要求駆動力DT_dmdの範囲が拡大すると共に、第2蓄電装置3の充電量が増加しやすくなる。
この結果、第2残容量SOC2が、中残容量領域に極力保たれるようにすることができる。ひいては、第2蓄電装置3の劣化の進行を極力抑制することができる。
また、要求駆動力DT_dmdが前記閾値DT_th2以下である場合においては、第1蓄電装置2から出力させる基本給電量P1_baseが、要求駆動力DT_dmdによらずに、第2残容量SOC2に応じて設定される。このため、第2蓄電装置3の出力P2又は入力は、要求駆動力DT_dmdの変動に追従して変動する一方、第1蓄電装置2の出力P1の変動は、要求駆動力DT_dmdの変動に対して低感度なものとなる。
この結果、第1蓄電装置2の出力P1は、頻繁な変動を生じ難い、安定性の高いものとなる。ひいては、第1蓄電装置2の劣化の進行を極力抑制できることとなる。
次に、前記STEP16の判断結果が否定的となる状況は、第2残容量SOC2の検出値が低残容量領域に属する状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、次に、STEP23(図8を参照)において、要求駆動力DT_dmdが所定の閾値DT_th3よりも大きいか否かを判断する。
この場合、所定の閾値DT_th3は、本実施形態の一例では、所定の一定値に設定される。また、閾値DT_th3は、第2残容量SOC2に応じて前記した如く設定される基本給電量P1_baseを電動モータ100に給電した場合に該電動モータ100が発生し得る駆動力よりも大きい駆動力値に設定される。
なお、閾値DT_th3を、該閾値DT_th3に対応する給電量が、第1蓄電装置2の上限の給電量(>P1_base)又はそれに近い一定値の給電量となるように設定してもよい。
STEP23の判断結果が肯定的となる状況は、図5の低残容量領域のうちの点描領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP24において、第1蓄電装置2の出力P1が、所定値の給電量に一致し、且つ、第2蓄電装置3の出力P2が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第1蓄電装置2の負担分の出力P1を差し引いた不足分の給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図6のSTEP14と同様に行うことができる。
これにより、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力P1,P2の総和が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するようにして、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が給電される。また、このとき、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量のうちの第1蓄電装置2の負担分は、所定値の給電量とされる。
この場合、第1蓄電装置2から出力させる所定値の給電量としては、例えば、第1蓄電装置2が出力可能な上限の給電量又はそれに近い一定値の給電量を採用し得る。また、当該所定値の給電量として、第1残容量SOC1の検出値及び第2残容量SOC2の検出値の一方又は両方に応じて変化するように設定した給電量を使用することも可能である。
一方、STEP23の判断結果が否定的となる場合には、電力伝送制御部41は、次に、STEP25において、第1蓄電装置2の出力P1の基本値である基本給電量P1_baseを第2残容量SOC2の検出値に応じて決定する。
このSTEP25の処理は、前記STEP19の処理と同じである。ここで、本実施形態では、低残容量領域における前記係数αが最大値「1」であるので、STEP25で決定される基本給電量P1_baseは、最大値P1bである。
なお、STEP19の処理の場合と同様に、例えば、第1残容量SOC1の検出値等に応じて第1蓄電装置2の出力P1の上限値を設定しておき、第2残容量SOC2に応じて決定した基本給電量P1_baseが当該上限値を超えた場合に、該基本給電量P1_baseを強制的に当該上限値に制限するようにしてもよい。
また、例えば、STEP25で図9のフローチャートの処理を実行する代わりに、第2残容量SOC2の検出値から、あらかじめ作成されたマップあるいは演算式を用いて、直接的に基本給電量P1_baseを決定するようにしてもよい。
STEP25の処理を実行した後、電力伝送制御部41は、次に、STEP26において、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、基本給電量P1_base以下であるか否かを判断する。このSTEP26の判断処理は、前記STEP20の判断処理と同様に、要求駆動力DT_dmdが、基本給電量P1を電動モータ100の回転速度の検出値に応じて駆動力値に換算してなる閾値DT_th4(図5参照)以下であるか否かを判断する処理と等価である。
STEP26の判断結果が肯定的となる状況は、図5の低残容量領域のうちの斜線領域で、且つ、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th4以下となる状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP27において、第1蓄電装置2の出力P1が、基本給電量P1_baseに一致し、且つ、第2蓄電装置3の入力(充電量)が、基本給電量P1_baseから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を差し引いた余剰分の給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図7のSTEP21と同様に行うことができる。
これにより、要求駆動力DT_dmdによらずに、第2残容量SOC2の検出値に応じて前記した如く設定された基本給電量P1_baseを第1蓄電装置2から出力させつつ、該基本給電量P1_baseのうちの要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が第1蓄電装置2から電動モータ100に給電され、且つ、基本給電量P1_baseから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量を差し引いた余剰分の給電量が第1蓄電装置2から第2蓄電装置3に充電される。
一方、STEP26の判断結果が否定的となる状況は、図5の低残容量領域のうちの斜線領域で、且つ要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th4よりも大きい状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP28において、第1蓄電装置2の出力P1が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するように電力伝送回路部11を制御する。
これにより、第2蓄電装置3を使用せずに、第1蓄電装置2だけから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が電動モータ100に給電される。
上記STEP28の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の入力電圧(=電圧変換器15の出力電圧)の目標値が設定される。さらに、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、電圧変換器15の出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の入力電圧の目標値と電圧変換器15の出力電力の目標値を実現するように電圧変換器15が制御信号(デューティ信号)により制御される。同時に、インバータ17は、要求駆動力DT_dmdに応じて設定される目標電力、又は該目標電力をリミット処理(第1蓄電装置2の出力を制限するためのリミット処理)により制限してなる目標電力を実現し得る目標電流を電動モータ100に通電するように、制御信号(デューティー信号)を通じてフィードバック制御される。
また、電圧変換器16は通電遮断状態に制御される。あるいは、第2蓄電装置3側のコンタクタ13がオフ状態に制御される。
以上のように、第2残容量SOC2の検出値が低残容量領域に属する場合には、電動モータ100の力行運転中に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のうちの少なくとも第1蓄電装置2を含む蓄電装置から電動モータ100への給電が行われる。
また、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、基本給電量P1_base以下である場合には、第1蓄電装置2の出力P1は、要求駆動力DT_dmdによらずに、基本給電量P1_baseに保持される。そして、基本給電量P1_baseのうちの要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が第1蓄電装置2だけから電動モータ100に給電されると同時に、余剰分の給電量が第2蓄電装置3の充電に使用される。このため、第2蓄電装置3の入力は、要求駆動力DT_dmdの変動に追従して変動する一方、第1蓄電装置2の出力P1(=P1_base)の変動は、要求駆動力DT_dmdの変動に対して低感度なものとなる。
また、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、基本給電量P1_baseよりも大きい場合には、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th3を超えるまでは、第1蓄電装置2だけから電動モータ100に要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が給電され、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th3を超えた場合にだけ、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量の一部を第2蓄電装置3が負担する。
従って、第2残容量SOC2の検出値が低残容量領域に属する場合には、高残容量領域又は中残容量領域に属する場合に比して、第2蓄電装置3から電動モータ100への給電を行う状況が生じ難くなる。
さらに、低残容量領域での基本給電量P1_baseが最大値P1bであることから、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が行われることとなる要求駆動力DT_dmdの範囲及び充電量が中残容量領域に比して大きいものとなる。
この結果、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th3よりも大きなものとなる状態が継続しない限り、第2残容量SOC2が、低残容量領域から中残容量領域に復帰しやすくなる。
また、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が、基本給電量P1_base以下である場合においては、第1蓄電装置2から出力させる基本給電量P1_baseが、要求駆動力DT_dmdによらずに、第2残容量SOC2に応じて設定される。そして、特に、低残容量領域における基本給電量P1_baseは、一定値(=P1b)である。このため、第1蓄電装置2の出力P1は、要求駆動力DT_dmdの変動に応じた変動が生じないものとなる。
さらに、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th3よりも大きい状況で、第1蓄電装置2の出力P1を所定の一定値とすることで、該第1蓄電装置2の出力P1が要求駆動力DT_dmdに応じて変動することがないようにすることができる。
この結果、低残容量領域における第1蓄電装置2の出力P1は、頻繁な変動を生じ難い、安定性の高いものとなる。ひいては、第1蓄電装置2の劣化の進行を極力抑制できることとなる。
以上が、制御モードが、第1〜第3制御モードのうちの基本の制御モードとしての第1制御モードに設定されている場合における通常併用制御処理の詳細である。
(第2制御モード)
次に、制御モードが、第2制御モードに設定されている場合の通常併用制御処理を説明する。
次に、制御モードが、第2制御モードに設定されている場合の通常併用制御処理を説明する。
図11は、第2制御モードにおいて、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに応じて該電動モータ100に給電すべき電気量(給電量)に対する第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態と、第2残容量SOC2との関係をマップ形態で表した図である。なお、図11における視線領域及び点描領域の意味は図5と同様である。また、図11中の二点鎖線は、第1制御モードとの比較のために、図5に破線で示した閾値DT_th4のラインを示している。
第1制御モードに係る図5と、第2制御モードに係る図11とを対比して判るように、第2制御モードは、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態を区分する閾値を第1制御モードと異ならせた制御モードである。
本実施形態における第2制御モードでは、第2残容量SOC2が比較的低い状態では、第1制御モードに比して第2蓄電装置3が充電されやすくなり、また、第2残容量SOC2が比較的高い状態では、第2蓄電装置3から電動モータ100に給電を行うこととなる要求駆動力DT_dmdの範囲が第1制御モードに比して拡大される。
より詳しくは、本実施形態における第2制御モードでは、第2残容量SOC2の中残容量領域の上限の閾値B2_th1が、あらかじめ第1制御モードよりも高い値に設定されている。
また、第2蓄電装置3の低残容量領域及び中残容量領域における第1蓄電装置2の基本給電量P1_baseが、第1制御モードよりも大きくなるように(換言すれば、基本給電量P1_baseを、電動モータ100の回転速度に応じて駆動力値に換算してなる閾値DT_th4(回転速度を一定とした場合の換算値)が、第1制御モードよりも大きくなるように)、第2残容量SOC2の検出値に応じて決定される。
このような基本給電量P1_baseは、第1制御モードの場合と同様の仕方で決定できる。例えば、第1制御モードの場合と同様に、図9のフローチャートに示す処理と同様の処理により、基本給電量P1_base(=α×P1b)を決定できる。ただし、この場合、基本給電量P1_baseの最大値P1bは、あらかじめ、第1制御モードよりも大きい値に設定される。第2制御モードにおける基本給電量P1_baseの最大値P1bとしては、例えば、第1蓄電装置2から出力可能な上限の給電量又はこれに近い給電量を採用し得る。
なお、第2制御モードにおける基本給電量P1_baseを、例えば第2残容量SOC2の検出値から、あらかじめ作成されたマップあるいは演算式を用いて、直接的に決定することも可能である。
また、第2制御モードでは、高残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th1と、中残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th2とがいずれも、第1制御モードよりも大きな値になるように設定されている。
さらに、図11に示す例では、低残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th3は、これに対応する給電量が、基本給電量P1_baseに一致するように設定されている。ただし、閾値DT_th3に対応する給電量は、第1蓄電装置2から出力可能な上限の給電量以下であれば、基本給電量P1_baseよりも大きくてもよい。
第2制御モードにおける第2残容量SOC2及び要求駆動力DT_dmdに関する閾値の設定態様は、以上説明した事項以外は、第1制御モードと同じである。
そして、第2制御モードにおける通常併用制御処理は、第1制御モードと同様に、前記した図6〜図8のフローチャートに従って実行される。なお、低残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th3を、これに対応する給電量が、基本給電量P1_baseに一致するように設定した場合、図8のSTEP26,28の処理は省略できる。
第2制御モードにおける通常併用制御処理は、以上の如く実行される。
この第2制御モードでは、低残容量領域及び中残容量領域を合わせた残容量領域(低側残容量領域)が、第1制御モードよりも広いと共に、該残容量領域において、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が行われることとなる要求駆動力DT_dmdの範囲が第1制御モードよりも拡大されている。このため、第2残容量SOC2は、高残容量領域に近い状態に保たれやすくなる。
また、中残容量領域及び高残容量領域において、第2蓄電装置3から電動モータ100に給電を行うこととなる要求駆動力DT_dmdの範囲も、第1制御モードよりも拡大されている。
この結果、要求駆動力DT_dmdが比較的大きい状態(DT_dmd>DT_th4となる状態)では、幅広い要求駆動力DT_dmdの範囲で、該要求駆動力DT_dmdの変動に対して高い応答性で、電動モータ100への給電量を変化させることができる。ひいては、要求駆動力DT_dmdの変化に対する電動モータ100の実際の駆動力の応答性を高めることができる。
なお、本実施形態では、第2残容量SOC2の中残容量領域の上限の閾値B2_th1と、第1蓄電装置2の基本給電量P1_baseとの両方を、第1制御モードよりも大きな値に設定したが、閾値B2_th1及び基本給電量P1_baseのいずれか一方だけを第1制御モードよりも大きな値に設定してもよい。このようにしても第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が行われることとなる領域を第1制御モードよりも拡大することができる。
(第3制御モード)
次に、制御モードが、第3制御モードに設定されている場合の通常併用制御処理を説明する。
次に、制御モードが、第3制御モードに設定されている場合の通常併用制御処理を説明する。
図12は、第3制御モードにおいて、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに応じて該電動モータ100に給電すべき電気量(給電量)に対する第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態と、第2残容量SOC2との関係をマップ形態で表した図である。なお、図12における視線領域及び点描領域の意味は図5と同様である。また、図12中の二点鎖線は、第1制御モードとの比較のために、図5に破線で示した閾値DT_th4のラインを示している。
第1制御モードに係る図5と、第3制御モードに係る図12とを対比して判るように、第3制御モードは、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力の負担形態を区分する閾値を第1制御モードと異ならせた制御モードである。
本実施形態における第3制御モードでは、第2残容量SOC2が比較的低い状態でも第2蓄電装置3が第1制御モードに比して充電され難くなり、また、第2残容量SOC2が比較的高い状態では、第1蓄電装置2から電動モータ100に給電を行うこととなる要求駆動力DT_dmdの範囲が第1制御モードに比して拡大される。
より詳しくは、本実施形態における第3制御モードでは、第2残容量SOC2の中残容量領域の上限の閾値B2_th1が、第1制御モードよりも低い値にあらかじめ設定されている。
また、第2蓄電装置3の低残容量領域及び中残容量領域における第1蓄電装置2の基本給電量P1_baseが、第1制御モードよりも小さくなるように(換言すれば、基本給電量P1_baseを、電動モータ100の回転速度に応じて駆動力値に換算してなる閾値DT_th4(回転速度を一定とした場合の換算値)が、第1制御モードよりも小さくなるように)、第2残容量SOC2の検出値に応じて設定される。
このような基本給電量P1_baseは、第1制御モードの場合と同様の仕方で決定できる。例えば、第1制御モードの場合と同様に、図9のフローチャートに示す処理と同様の処理により、基本給電量P1_base(=α×P1b)を決定できる。ただし、この場合、基本給電量P1_baseの最大値P1bは、あらかじめ、第1制御モードよりも小さい値に設定される。
なお、第3制御モードにおける基本給電量P1_baseを、例えば第2残容量SOC2の検出値から、あらかじめ作成されたマップあるいは演算式を用いて、直接的に設定することも可能である。
また、第3制御モードでは、高残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th1と、中残容量領域における要求駆動力DT_dmdの閾値DT_th2とがいずれも、第1制御モードよりも小さい値になるように設定されている。
第3制御モードにおける第2残容量SOC2及び要求駆動力DT_dmdに関する閾値の設定態様は、以上説明した事項以外は、第1制御モードと同じである。
そして、第3制御モードにおける通常併用制御処理は、第1制御モードと同様に、前記した図6〜図8のフローチャートに従って実行される。
第3制御モードにおける通常併用制御処理は、以上の如く実行される。
この第3制御モードでは、低残容量領域及び中残容量領域を合わせた残容量領域(低側残容量領域)が、第1制御モードよりも狭いと共に、該残容量領域において、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が行われることとなる要求駆動力DT_dmdの範囲が第1制御モードよりも縮小されている。このため、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電を行う状態は発生し難くなる。
このため、当該充電に伴う電力損失を第1制御モード及び第2制御モードに比して低減することができる。その結果、車両の単位走行距離当たりに第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の全体が消費する電気エネルギー量を、第1制御モード及び第2制御モードに比して低減できる。ひいては、車両の航続可能距離を伸ばすことができる。
なお、本実施形態では、第2残容量SOC2の中残容量領域の上限の閾値B2_th1と、第1蓄電装置2の基本給電量P1_baseとの両方を、第1制御モードよりも小さな値に設定したが、閾値B2_th1及び基本給電量P1_baseのいずれか一方だけを第1制御モードよりも小さな値に設定してもよい。このようにしても、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電を行うこととなる領域を第1制御モードよりも縮小できる。
これまで述べてきた第1〜3制御モードを整理すると、第1制御モードは、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3を極力劣化させないことを主目的とした、いわゆる「長持ちモード」である。第2制御モードは、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdに対する応答性を高めることを主目的とした、いわゆる「スポーツモード」である。第3制御モードは、車両の電費性能(電気エネルギーの単位消費量当たりの車両の航続距離)を高める点を主目的とした、いわゆる「エコモード」である。
(停止延長制御処理)
次に、前記STEP6の停止延長制御処理を詳細に説明する。
次に、前記STEP6の停止延長制御処理を詳細に説明する。
停止延長制御処理では、電力伝送制御部41は、電動モータ100の力行運転時に、第1蓄電装置2からできるだけ継続的に電動モータ100に給電しつつ、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に対する不足分だけを第2蓄電装置3から電動モータ100に給電するように電力伝送回路部11を制御する。
この停止延長制御処理では、電力伝送制御部41は、図13のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行する。具体的には、電力伝送制御部41は、STEP41において、第1残容量SOC1の検出値に応じて、第1蓄電装置2から出力可能な上限給電量P1_maxを決定する。
該上限給電量P1_maxは、例えば、図15のグラフで示す形態で、SOC1の検出値から、あらかじめ作成されたマップ又は演算式により決定される。該上限給電量P1_maxは、SOC1が小さいほど、小さい値となるように決定される。
次いで、電力伝送制御部41は、上記上限給電量P1_maxが、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量よりも大きいか否かをSTEP42で判断する。
このSTEP42の判断結果が肯定的である場合には、電力伝送制御部41は、STEP43において、第1蓄電装置2の出力P1が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図8のSTEP28と同様に行うことができる。
一方、STEP42の判断結果が否定的である場合には、電力伝送制御部41は、STEP44において、第1蓄電装置2の出力P1が、上限給電量P1_maxに一致し、且つ、第2蓄電装置3の出力P2が、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から第1蓄電装置2の出力P1(=P1_max)を差し引いた不足分の給電量に一致するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御は、図6のSTEP14と同様に行うことができる。
なお、STEP44では、第1残容量SOC1の検出値が下限値B1_minに達して、上限給電量P1_max=0となっている状態では、第2蓄電装置3だけから要求駆動力DT_dmdに対応する給電量が電動モータ100に給電されることとなる。この状況では、電力伝送回路部11の電圧変換器15は、通電遮断状態に制御され、あるいは、第1蓄電装置2側のコンタクタ12がオフ状態に制御される。
停止延長制御処理は、以上の如く実行される。かかる停止延長制御処理では、大きな給電量を出力し難い第1蓄電装置2を優先的に使用して、電動モータ100への給電が行われる。そして、第1蓄電装置2が出力可能な上限給電量P1_maxが要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に満たない場合でも、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に給電することで、第1蓄電装置2を下限値B1_minの残容量まで放電させることができる。
そして、その後は、大きな給電量を出力し易い第2蓄電装置3から電動モータ100への給電を行うことで、第2蓄電装置3を下限値B2_minの残容量もしくはこれに近い残容量まで放電させることができる。
ここで、以上説明した通常併用制御処理及び停止延長制御処理によって、第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2がどのような形態で変化していくかの一例を図14〜図16を参照して説明する。
なお、この例では、通常併用制御処理における制御モードは、例えば、第1制御モードであるとする。
図14に示すグラフSは、通常併用制御処理を実行しながら、車両の走行が行われている状況で、第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2の組がどのようなパターンで変化していくかを例示するものである。
このグラフSに見られるように、第2残容量SOC2は、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電が適宜行われることで、例えば閾値B2_th1の近辺の値に保たれるように増減する一方、第1残容量SOC1は減少していく。
また、図14中の太線矢印a1〜a4は、例えば、第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2の組が点Qの状態となっている時点(時刻t0)から、車両のクルーズ走行を開始した場合における第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2の組の変化の仕方を示している。クルーズ走行は、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdと回転速度とがほぼ一定に維持される状態での車両の走行である。
そして、図15中の点b1及び太線矢印b2〜b4は、上記時刻t0からの第1残容量SOC1の変化を示し、図16中の太線矢印c1,c2、点c3、及び太線矢印c4は、上記時刻t0からの第2残容量SOC2の変化を示している。
a1,b1,c1は、時刻t0からt1までの期間、a2,b2,c2は、時刻t1からt2までの期間,a3,b3,c3は、時刻t2からt3までの期間、a4,b4,c4は、時刻t3以後の期間のものである。なお、時刻t3は、第1残容量SOC1が閾値B1_th1に達することで、停止延長制御処理が開始される時刻である。また、クルーズ走行における電動モータ100の要求駆動力DT_dmdは、例えば、図16のc1,c2,c3,c4の高さ位置の値である。
時刻t0〜t1の期間では、第1制御モードでの通常併用制御処理によって、第1蓄電装置2から電動モータ100への給電又は第2蓄電装置3への充電は行われず、第2蓄電装置3だけから電動モータ100への給電が行われる(図16を参照)。このため、図14の矢印a1及び図15の点b1で例示するように、第1残容量SOC1は一定に維持される。また、図14の矢印a1及び図16の矢印c1で例示するように、第2残容量SOC2は減少していく。
時刻t1で第2残容量SOC2が閾値B2_th1に到達すると、次に、時刻t1〜t2の期間では、第1制御モードでの通常併用制御処理によって、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100に給電される(図16を参照)。このため、図14の矢印a2及び図15の矢印b2で例示するように、第1残容量SOC1が減少していくと共に、図14の矢印a2及び図16の矢印c2で例示するように、第2残容量SOC2が減少していく。
時刻t2において、第2残容量SOC2が図16の点c3に対応する値に達すると、第1制御モードでの通常併用制御処理によって、第1蓄電装置2だけから電動モータ100に給電されるようになる。このため、時刻t2〜t3の期間では、図14の矢印a3及び図16の点c3で例示するように、第2残容量SOC2は一定に維持される。そして、図14の矢印a3及び図15の矢印b3で例示するように、第1残容量SOC1が減少していく。
時刻t3において、第1残容量SOC1が閾値B1_th1まで減少すると、停止延長制御処理が開始される。このため、時刻t3以後は、図14の矢印a4及び図15の矢印b4で例示するように、第1蓄電装置2が前記上限給電量P1_maxを出力しつつ、第1残容量SOC1が下限値B1_minまで減少していく。また、図14の矢印a4及び図16の矢印c4で例示するように、第2残容量SOC2が下限値B2_minまで減少していく。
図17は、停止延長制御処理での第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2の経時変化の一例を示している。図示例は、停止延長制御処理の開始後、電動モータ100への出力(給電量)がある一定値に維持される状況(すなわち、車両のクルーズ走行状態)での、第1残容量SOC1及び第2残容量SOC2の経時変化の一例を示している。
図示の如く、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方から電動モータ100への給電を行うことで、電動モータ100への一定値の給電量を確保しつつ、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの残容量SOC1,SOC2をそれぞれの下限値B1_min,B2_minまで消費することが可能となる。
このように第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の双方によって電動モータ100への給電可能期間の延長を図ることで、一方の蓄電装置(例えば、第1蓄電装置2)のみで給電可能期間の延長を図る場合よりも、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の双方の電力を十分に使いきれるため、より一層、電動モータ100への給電可能期間、ひいては、車両の航続可能距離を延長できる。
以上のように、特に第1制御モードでの通常併用制御処理では、第2残容量SOC2を中残容量領域又はその近辺の値に保持するようにしつつ、第1残容量SOC1を減少させていくようにすることができる。
また、停止延長制御処理では、電動モータ100への給電による第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の放電を、それぞれの下限値B1_min,B2_minまで、もしくはこれに近い残容量値まで十分に行うことができる。
(回生運転時の制御処理)
次に、電動モータ100の回生運転時における電力伝送制御部41の制御処理を説明する。
次に、電動モータ100の回生運転時における電力伝送制御部41の制御処理を説明する。
本実施形態では、電動モータ100の回生運転時における電力伝送制御部41の制御処理は、所定の制御処理周期で、図18のフローチャートに示す如く実行される。
具体的には、電力伝送制御部41は、STEP51において、第2残容量SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとを取得する。該要求回生量G_dmdは、本実施形態では、電動モータ100の発電電力(単位時間当たりの発電エネルギー量)の要求値である。
かかる要求回生量G_dmdは、例えば、電動モータ100の回生運転時の要求制動力と、電動モータ100の回転速度の検出値とから、あらかじめ作成されたマップ又は演算式により求められる。
次いで、STEP52において、電力伝送制御部41は、SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとから、あらかじめ作成されたマップに基づいて、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの目標入力Pc1,Pc2(目標充電量)を決定する。
図19は当該マップを視覚的に表している。このマップにおいて、要求回生量G_dmdが所定の閾値G_th1以下となる点描領域は、第2蓄電装置3だけに充電を行う領域(Pc1=0とする領域)を表し、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも大きなものとなる斜線領域は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方に充電を行う領域を表している。
上記閾値G_th1は、第2残容量SOC2の検出値に応じて設定された閾値である。図示例では、閾値G_th1は、第2残容量SOC2が所定値SOC2a以下となる領域では、あらかじめ定められた一定値(固定値)であり、所定値SOC2aよりも大きい領域では、第2残容量SOC2の増加に伴い小さくなるように設定されている。所定値SOC2a以下の領域における閾値G_th1は、要求回生量G_dmdの最大値G_maxに近い値に設定されている。
上記STEP52では、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、点描領域に属する場合には、第1蓄電装置2の目標入力Pc1がゼロに設定されると共に、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として要求回生量G_dmdが設定される。従って、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも小さい場合には、第2蓄電装置3だけに回生電力を充電するように目標入力Pc1,Pc2が設定される。
また、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、斜線領域に属する場合には、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、閾値G_th1に一致する回生量が設定されると共に、要求回生量G_dmdから第2蓄電装置3の目標入力Pc2を差し引いた残余の回生量が第1蓄電装置2の目標入力Pc1として設定される。
従って、要求回生量G_dmdが、閾値G_th1よりも大きく、且つ、第2残容量SOC2の検出値が所定値SOC2aよりも大きい場合には、要求回生量G_dmdのうちの第2蓄電装置3の目標入力Pc2の割合が、SOC2の検出値が大きいほど、小さくなるように(換言すれば、要求回生量G_dmdのうちの第1蓄電装置2の目標入力Pc1の割合が、SOC2の検出値が大きいほど、大きくなるように)、目標入力Pc1,Pc2が設定される。
次いで、STEP53において、電力伝送制御部41は、要求回生量G_dmdが、上記閾値G_th1よりも大きいか否かを判断する。
このSTEP53の判断結果が肯定的となる状況は、図19の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP54において、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3をそれぞれ目標入力Pc1,Pc2で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
上記STEP54の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の出力電圧(=電圧変換器15,16の入力電圧)の目標値が設定される。さらに、目標入力Pc1が電圧変換器15から第1蓄電装置2への出力電力の目標値として設定されると共に、目標入力Pc2が電圧変換器16から第2蓄電装置3への出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の出力電圧の目標値を実現するようにインバータ17が制御される。同時に、電圧変換器15,16のそれぞれから第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれへの出力電力の目標値を実現するように電圧変換器15,16が制御される。
一方、前記STEP53の判断結果が否定的となる状況は、図19の点描領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP55において、第2蓄電装置3だけを目標入力Pc2で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
上記STEP55の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の出力電圧(=電圧変換器16の入力電圧)の目標値が設定される。さらに、目標入力Pc2が電圧変換器16から第2蓄電装置3への出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の出力電圧の目標値を実現するようにインバータ17が制御される。同時に、電圧変換器16から第2蓄電装置3への出力電力の目標値を実現するように電圧変換器16が制御される。
さらに、電圧変換器15は通電遮断状態に制御される。あるいは、第1蓄電装置2側のコンタクタ12がオフ状態に制御される。これにより、第1蓄電装置2からの放電が禁止される。
以上の如く、電動モータ100の回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理が実行される。
上記の如く回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理を実行することで、回生電力は、基本的には第2蓄電装置3に充電される。そして、第2蓄電装置3に充電し切れない回生電力(閾値G_th1を超える回生量)だけが第1蓄電装置2に充電される。
これにより、第1蓄電装置2による第2蓄電装置3の充電を行うことが必要となる状況の発生が極力少なくなるようにしつつ、第2残容量SOC2を、中残容量領域又はその近辺の残容量値に維持するようにすることができる。
また、第1蓄電装置2は、一般に高レートでの充電(単位時間当たりの充電量が大きい高速充電)に対する耐性が低いものの、第1蓄電装置2に対する回生量を極力削減することで、第1蓄電装置2の劣化を極力抑制できる。
ここで、以上説明した第1実施形態と本発明との対応関係について補足しておく。
本実施形態では、電動モータ100(電気負荷)の要求駆動力DT_dmdは、本発明における要求出力に相当する。また、第2残容量SOC2に関する閾値B2_th1は、本発明における第1閾値に相当する。また、前記通常併用制御処理におけるSTEP21,27の処理が本発明における第1給電制御処理に相当する。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図20及び図21を参照して説明する。なお、本実施形態は、電動モータ100の回生運転時の制御処理だけが第1実施形態と相違するものである。このため、第1実施形態と同一事項については説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態を図20及び図21を参照して説明する。なお、本実施形態は、電動モータ100の回生運転時の制御処理だけが第1実施形態と相違するものである。このため、第1実施形態と同一事項については説明を省略する。
本実施形態では、電動モータ100の回生運転時における電力伝送制御部41の制御処理は、所定の制御処理周期で、図20のフローチャートに示す如く実行される。
具体的には、電力伝送制御部41は、STEP61において、第2残容量SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとを取得する。このSTEP61の処理は、第1実施形態のSTEP51の処理と同じである。
次いで、STEP62において、電力伝送制御部41は、SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとからあらかじめ作成されたマップに基づいて、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの目標入力Pc1,Pc2(目標充電量)を決定する。
図21は本実施形態における当該マップを視覚的に表している。このマップにおいて、要求回生量G_dmdが所定の閾値G_th2以下となる斜線領域は、第1蓄電装置2だけに充電を行う領域(Pc2=0とする領域)を表し、要求回生量G_dmdが閾値G_th2よりも大きく、且つ、所定の閾値G_th1以下となる点描領域と、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも大きなものとなる斜線領域とは、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方に充電を行う領域を表している。
上記閾値G_th1,G_th2のうち、閾値G_th1は第1実施形態と同様に、SOC2の検出値に応じて設定される閾値である。
また、閾値G_th2は、本実施形態では、あらかじめ定められた所定の一定値である。該閾値G_th2は、比較的小さい値(ゼロに近い値)である。
上記STEP62では、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、最下段の斜線領域に属する場合には、第2蓄電装置3の目標入力Pc2がゼロに設定されると共に、第1蓄電装置2の目標入力Pc1として要求回生量G_dmdが設定される。
従って、回生電力を第1蓄電装置2だけに充電するように、目標入力Pc1,Pc2が設定される。
また、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、点描領域に属する場合には、第1蓄電装置2の目標入力Pc1として、閾値G_th2に一致する回生量が設定されると共に、要求回生量G_dmdから第1蓄電装置2の目標入力Pc1を差し引いた残余の回生量が第2蓄電装置3の目標入力Pc2として設定される。
また、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、最上段の斜線領域に属する場合には、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、閾値G_th1に一致する給電量が設定されると共に、要求回生量G_dmdから第2蓄電装置3の目標入力Pc2を差し引いた残余の回生量が第1蓄電装置2の目標入力Pc1として設定される。
次いで、STEP63において、電力伝送制御部41は、要求回生量G_dmdが、上記閾値G_th2以下であるか否かを判断する。
このSTEP63の判断結果が肯定的となる状況は、図21の最下段の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP64において、第1蓄電装置2だけを目標入力Pc1で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
上記STEP64の処理は、具体的には、例えば次のように実行することができる。すなわち、電動モータ100の回転速度の検出値等に応じて、インバータ17の出力電圧(=電圧変換器15の入力電圧)の目標値が設定される。さらに、目標入力Pc1が電圧変換器15から第1蓄電装置2への出力電力の目標値として設定される。
そして、インバータ17の出力電圧の目標値を実現するようにインバータ17が制御される。同時に、電圧変換器15から第1蓄電装置2への出力電力の目標値を実現するように電圧変換器15が制御される。
さらに、電圧変換器16は通電遮断状態に制御される。あるいは、第2蓄電装置3側のコンタクタ13がオフ状態に制御される。これにより、第2蓄電装置3からの放電が禁止される。
一方、STEP63の判断結果が否定的となる状況は、図21の点描領域又は最上段の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP65において、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3をそれぞれ目標入力Pc1,Pc2で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御処理は、第1実施形態のSTEP54の処理を同様に実行できる。
本実施形態では、以上の如く、電動モータ100の回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理が実行される。
上記の如く回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理を実行することで、要求回生量が閾値G_th1よりも大きい場合を除いて、閾値G_th2以下の少量の回生電力が第1蓄電装置2に充電される。この場合、第1蓄電装置2の充電量が小さいので、小さな充電レート(低レート)で第1蓄電装置2の充電を行うことができる。そのため、回生運転時に、第1蓄電装置2の劣化の進行を抑制しつつ、第1蓄電装置2の充電を行うことができる。ひいては、車両の航続可能距離を延ばすことができる。
また、閾値G_th2を超える分の回生電力は、第2蓄電装置3に充電されるので、第1蓄電装置2による第2蓄電装置3の充電を行うことが必要となる状況の発生が少なくなるようにしつつ、第2残容量SOC2を、中残容量領域又はその近辺の残容量値に維持するようにすることができる。
なお、本実施形態と本発明との対応関係は、第1実施形態と同じである。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図22を参照して説明する。なお、本実施形態は、電動モータ100の回生運転時の制御処理だけが第2実施形態と相違するものである。このため、第1実施形態と同一事項については説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態を図22を参照して説明する。なお、本実施形態は、電動モータ100の回生運転時の制御処理だけが第2実施形態と相違するものである。このため、第1実施形態と同一事項については説明を省略する。
本実施形態では、電動モータ100の回生運転時における電力伝送制御部41の制御処理は、所定の制御処理周期で、図22のフローチャートに示す如く実行される。
具体的には、電力伝送制御部41は、STEP71において、第2残容量SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとを取得する。このSTEP71の処理は、第1実施形態のSTEP51の処理と同じである。
次いで、STEP72において、電力伝送制御部41は、SOC2の検出値と、電動モータ100の要求回生量G_dmdとからあらかじめ作成されたマップに基づいて、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの目標入力Pc1,Pc2(目標充電量)を決定する。
この場合、本実施形態における上記マップの形態(閾値G_th1,G_th2による領域の区分形態)は、第2実施形態のもの(図21に示したもの)と同じである。ただし、本実施形態では、要求回生量G_dmdが閾値G_th2よりも大きく、且つ、閾値G_th1以下となる点描領域における充電対象の蓄電装置が第2実施形態と相違する。
すなわち、本実施形態では、図21の点描領域は、第2蓄電装置3だけに充電を行う領域である。そして、SOC2の検出値と、要求回生量G_dmdとの組が、図21の点描領域に属する場合には、第1蓄電装置2の目標入力Pc1がゼロに設定されると共に、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、要求回生量G_cmdが設定される。
なお、図21の最下段の斜線領域と、最上段の斜線領域とにおける目標入力Pc1,Pc2の設定の仕方は第2実施形態と同じである。
次いで、STEP73において、電力伝送制御部41は、要求回生量G_dmdが、閾値G_th2以下であるか否かを判断する。
このSTEP73の判断結果が肯定的となる状況は、図21の最下段の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP74において、第1蓄電装置2だけを目標入力Pc1で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御処理は、第2実施形態におけるSTEP64の処理と同様に実行できる。
一方、STEP73の判断結果が否定的である場合には、電力伝送制御部41は、さらに、STEP75において、要求回生量G_dmdが、閾値G_th1よりも大きいか否かを判断する。
このSTEP75の判断結果が肯定的となる状況は、図21の最上段の斜線領域の状況である。この状況では、電力伝送制御部41は、STEP76において、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3をそれぞれ目標入力Pc1,Pc2で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御処理は、第1実施形態におけるSTEP54の処理と同様に実行できる。
また、STEP75の判断結果が否定的となる状況は、図21の点描領域の状況である。この場合には、電力伝送制御部41は、STEP77において、第2蓄電装置3だけを目標入力Pc2で充電するように、電力伝送回路部11を制御する。
この場合の電力伝送回路部11の具体的な制御処理は、第1実施形態におけるSTEP55の処理と同様に実行できる。
本実施形態では、以上の如く、電動モータ100の回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理が実行される。
上記の如く回生運転時の電力伝送制御部41の制御処理を実行することで、要求回生量がG_th2以下の少量の回生量である場合に、当該少量の回生量の電力が第1蓄電装置2に充電される。この場合、第2実施形態と同様に、小さな充電レートで第1蓄電装置2の充電をゆっくり行うことができるため、第1蓄電装置2の劣化の進行を抑制しつつ、第1蓄電装置2の充電を行うことができる。ひいては、車両の航続可能距離を延ばすことができる。
また、要求回生量がG_th2よりも大きい場合には、閾値G_th1を超えない限り、第2蓄電装置3だけに要求回生量に対応する回生電力が充電される。そして、この場合は、第2蓄電装置3は、小さい充電レートで充電せずとも、劣化の進行が生じ難いので、該第2蓄電装置3を素早く充電することもできる。このため、回生運転時の電力伝送回路部11の制御の安定性を高めることができる。
なお、本実施形態と本発明との対応関係は、第1実施形態と同じである。
補足すると、前記第2実施形態、又は第3実施形態では、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも大きい場合には、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、閾値Gth1と閾値G_th2との差分の回生量(閾値G_th1に一致する回生量から、閾値G_th2に一致する回生量を差し引いた差分の回生量)を設定し、要求回生量G_dmdから第2蓄電装置3の目標入力Pc2を差し引いた残余の回生量を、第1蓄電装置2の目標入力Pc1として設定するようにしてもよい。
[変形態様]
次に、以上説明した第1〜第3実施形態に関連する変形態様をいくつか説明する。
次に、以上説明した第1〜第3実施形態に関連する変形態様をいくつか説明する。
前記各実施形態では、第1〜第3制御モードの3つの制御モードで電力伝送回路部11の制御を行う電力供給システム1を示した。電力伝送回路部11の制御モードは、2つ又は4つ以上であってもよい。さらに、第1〜第3制御モードのいずれか1つの制御モードだけで、電力伝送回路部11を行うように電力供給システム1を構成してもよい。
また、互いに異なる制御モードは、基本給電量P1_baseと、第2残容量に関する閾値B2_th1とのうちのいずれか一方だけが異なっていてもよい。例えば、基本給電量P1_baseの最大値P1bと、閾値B2_th1とのうちの一方だけが、第1制御モードと異なる制御モードをさらに追加し、あるいは第2制御モード又は第3制御モードの代わりに採用するようにしてもよい。
また、前記停止延長制御処理、あるいは、回生運転時の制御処理を省略してもよい。
また、第1〜第3制御モードのうちの特定の制御モードが制御装置5に対して設定されている状態で、電動モータ100の回生運転時に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の両方の劣化の進行を極力抑制するために、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3に回生電力を充電することを両方の蓄電装置2,3について禁止するようにしてもよい。この場合、制御装置5は、例えば、インバータ17を通電遮断状態に制御すること、あるいは、電圧変換器15,16の両方を通電遮断状態に制御すること、あるいは、コンタクタ12,13の両方をオフ状態に制御することで、電動モータ100から両蓄電装置2,3への回生電力の充電を禁止できる。
これにより、電動モータ100の回生運転時に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの充電に伴う劣化の進行を回避できる。特に、前記第1制御モードが設定されている場合に、両蓄電装置2,3への回生電力の充電を禁止することで、両蓄電装置2,3の劣化の進行を効果的に遅らせることができる。
なお、両蓄電装置2,3への回生電力の充電を禁止することを、第1〜第3制御モードのうちの複数又は全ての制御モードについて行うようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、電動モータ100の要求駆動力DT_dmdを電動モータ100(電気負荷)の要求出力として使用した。ただし、例えば、要求駆動力DT_dmdに対応して電動モータ100に単位時間当たりに給電すべきエネルギー量、あるいは、要求駆動力DT_dmdに対応する電動モータ100の通電電流の要求値(単位時間当たりの電荷量の要求値)を電動モータ100(電気負荷)の要求出力として使用することも可能である。
また、前記各実施形態では、電気負荷が電動モータ100である場合を一例として説明した。ただし、電気負荷は、電動モータ100以外の電動アクチュエータであってもよく、あるいは、機械的な動力を出力しない電気機器であってもよい。
また、電力供給システム1を搭載する輸送機器は、電動車両に限らない。例えば、該輸送機器は、ハイブリッド車両であってもよく、あるいは、船舶、鉄道車両等であってもよい。
1…電力供給システム、2…第1蓄電装置、3…第2蓄電装置、4…電力伝送路、5…制御装置、11…電力伝送回路部、15,16…電圧変換器、17…インバータ、100…電動モータ(電気負荷)。
Claims (13)
- 第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置よりも出力密度が高く、且つ、エネルギー密度が低い第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方からの給電を受けて作動する電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送路に介装されており、該電気負荷と該第1蓄電装置と該第2蓄電装置との間の電力伝送を、与えられる制御信号に応じて制御し得るように構成された電力伝送回路部と、
前記電力伝送回路部を制御する機能を有するように構成された制御装置とを備えており、
前記制御装置は、前記電気負荷の要求出力と、前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量とを取得可能であり、前記第1蓄電装置から所定の基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電するように前記電力伝送回路部を制御する第1給電制御処理を、前記第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記要求出力に対応する給電量が前記基本給電量以下である場合に実行する機能と、前記電力伝送回路部の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替える機能とを有するように構成されており、
前記複数の制御モードは、それぞれ前記第1給電制御処理を実行可能であり、且つ、該第1給電制御処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の制御モードであることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1記載の電力供給システムにおいて、
前記複数の制御モードは、前記第1給電制御処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値との両方が互いに異なる2つ以上の制御モードが含むことを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1又は2記載の電力供給システムにおいて、
前記基本給電量は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記要求出力の変化に対する該基本給電量の変化の感度が、前記要求出力の変化に対する前記余剰分給電量の変化の感度よりも低感度となるように設定される給電量であることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記基本給電量は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記要求出力の値によらずに設定される給電量であることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記基本給電量を、前記第2残容量に応じて可変的に設定する機能を含むように構成されていることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項5記載の電力供給システムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の制御モードのそれぞれにおいて、前記基本給電量が、前記第2残容量が小さいほど、大きくなるように該基本給電量を設定するように構成されていることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記複数の制御モードは、第1制御モード及び第2制御モードを含み、第2制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれは、第1制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれよりも大きな値となるように設定されることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記複数の制御モードは、第1制御モード及び第3制御モードを含み、第3制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれは、第1制御モードにおける前記基本給電量及び前記第1閾値のそれぞれよりも小さな値となるように設定されることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記電気負荷は、電動モータであることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項9記載の電力供給システムにおいて、
前記電力伝送回路部は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくともいずれか一方の出力電圧を変換して出力する電圧変換器と、前記第1蓄電装置又は前記第2蓄電装置又は前記電圧変換器から入力される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに給電するインバータとを含むことを特徴とする電力供給システム。 - 請求項9又は10記載の電力供給システムにおいて、
前記複数の制御モードは、前記電動モータの回生運転時に該電動モータで発生する回生電力を前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置に充電することを禁止する制御モードが含まれており、該制御モードでは、前記制御装置は、前記電動モータから前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置への回生電力の給電を遮断するように前記電力伝送回路部を制御するように構成されていることを特徴とする電力供給システム。 - 請求項1〜11のいずれか1項の電力供給システムを備えることを特徴とする輸送機器。
- 第1蓄電装置と、
前記第1蓄電装置よりも出力密度が高く、且つ、エネルギー密度が低い第2蓄電装置とを備え、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方から電気負荷への給電を行う電力供給システムにおいて、前記電気負荷と第1蓄電装置と第2蓄電装置との間の電力伝送を行う方法であって、
前記第2蓄電装置の残容量である第2残容量が所定の第1閾値以下であり、且つ、前記電気負荷の要求出力に対応する給電量が所定の基本給電量以下である場合に、前記第1蓄電装置から該基本給電量を出力させつつ、該基本給電量のうちの前記要求出力に対応する給電量を前記電気負荷に給電し、且つ、前記基本給電量から前記要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量である余剰分給電量を前記第2蓄電装置に充電する第1ステップと、前記電力伝送の制御の形態を互いに複数の制御モードに選択的に切替えて前記電力伝送を実行する第2ステップとを有し、
前記複数の制御モードは、それぞれ前記第1ステップの処理を実行可能であり、且つ、該第1ステップの処理に係る前記基本給電量と前記第1閾値とのうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の制御モードであることを特徴とする電力伝送方法。
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