JP2017112809A - 駆動装置、輸送機器及び制御方法 - Google Patents

駆動装置、輸送機器及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に他方の蓄電器の電力を高効率に使用可能かつ補機部への過電圧の印加を防止可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＥＳ−Ｅ又はＥＳ−Ｐの出力電圧を変換する変換部ＶＣＵ１０３と、ＥＳ−Ｅ又はＥＳ−Ｐに接続された電装部１１５、１１７と、ＥＳ−Ｅ及びＥＳ−Ｐの少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部（ＭＧ１０１、ＰＤＵ１０５）と、ＥＳ−Ｅ及びＥＳ−Ｐの少なくとも一方の故障を検出し、変換部を制御するＥＣＵ１１９と、を備える。ＥＣＵは、ＥＳ−Ｅ又はＥＳ−Ｐの故障を検出すると、変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、電装部の動作保証上限電圧及び駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、変換部を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、２つの蓄電器を備えた駆動装置、輸送機器及び制御方法に関する。
特許文献１には、３つの蓄電装置と、３つの蓄電装置からの電力を用いて、駆動力を発生するように構成された駆動装置と、３つの蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、３つの蓄電装置からの電力の供給と遮断とを切替えるための３つのリレーとを含む車両が記載されている。当該車両のＥＣＵは、３つの蓄電装置の故障を検出し、検出された蓄電装置の故障状態に応じて、駆動装置と３つの蓄電装置との接続状態を変更するように３つのリレーを制御する。
特開２０１１−０４１３８６号公報 特開２０１４−１５５２９７号公報
特許文献１に記載の車両は、検出された３つの蓄電装置の故障状態に応じて、駆動装置と３つの蓄電装置との接続状態を３つのリレーの開閉によって制御し、走行の継続を図っている。また、３つの蓄電装置の１つに対して並列に、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して補機が接続されているが、蓄電装置の故障が発生した場合の補機への電力供給については、何ら記載がない。特に特性の異なる２つの蓄電装置を含む駆動装置においては、一方の蓄電装置が使用不能になると、車両の航続可能距離をできるだけ長くするためにコンバータの制御方式を切り替えるが、切り替え後の制御方式によって制御された電圧が補機の動作保証上限電圧を超過すると、補機の故障を招くおそれがあり補機にとって望ましくない。
本発明の目的は、２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に他方の蓄電器の電力を高効率に使用可能かつ補機部への過電圧の印加を防止可能な駆動装置、輸送機器及び制御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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備え、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、駆動装置である。
請求項２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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記変換部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方から前記駆動部に供給される電力と目標電力との差分に応じて前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の出力電圧を変換するよう制御する電流制御モードと、前記変換部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方の出力電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧に応じて前記一方の出力電圧を変換するよう制御する電圧制御モードと、のいずれかに基づいて、前記変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備え、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、
前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、駆動装置である。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
前記補機部は、前記第２蓄電器に接続され、
前記制御部は、前記第２蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記変換部が前記第１蓄電器の電圧を昇圧して前記動作保証上限電圧以下の電圧を出力するよう制御する。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
前記補機部は、前記第２蓄電器に接続され、
前記制御部は、前記第２蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記変換部が前記第１蓄電器の電圧を昇圧して前記目標電圧を出力するよう制御する。
請求項５に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
前記補機部は、前記第１蓄電器と前記変換部の間に接続され、
前記制御部は、前記第１蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記変換部が前記第２蓄電器の電圧を降圧して前記動作保証上限電圧を前記補機部側に出力するよう制御する。
請求項６に記載の発明では、請求項１、２又は５に記載の発明において、
前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
前記補機部は、前記第１蓄電器と前記変換部の間に接続され、
前記制御部は、前記第１蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記変換部が前記第２蓄電器の電圧を変換せずに前記補機部側に出力するよう制御する。
請求項７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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ２０３，１０３）と、
前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３，２０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記第１変換部又は前記第２変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備え、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、駆動装置である。
請求項８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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ２０３，１０３）と、
前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３，２０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記第１変換部及び前記第２変換部のうち一方の変換部が、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方から前記駆動部に供給される電力と目標電力との差分に応じて前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の出力電圧を変換するよう制御する電流制御モードと、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち一方の変換部が、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方の出力電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧に応じて前記一方の出力電圧を変換するよう制御する電圧制御モードと、のいずれかに基づいて、前記一方の変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備え、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、
前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、駆動装置である。
請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の発明において、
前記補機部は、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器のうち前記検出部によって故障が検出された蓄電器に接続され、
前記制御部は、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記故障側変換部が前記正常側変換部の出力電圧を降圧して前記動作保証上限電圧以下の電圧を前記補機部側に出力するよう制御する。
請求項１０に記載の発明は、請求項７から９のいずれか１項に記載の発明において、
前記補機部は、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器のうち前記検出部によって故障が検出された蓄電器に接続され、
前記制御部は、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記故障側変換部が前記正常側変換部の出力電圧を変換せずに前記補機部側に出力するよう制御する。
請求項１１に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の故障を検出しないときは、前記駆動部に供給可能な電力を前記第１蓄電器と前記第２蓄電器が出力可能な電力の総和に設定して、前記変換部を前記電流制御モードで制御し、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記駆動部に供給可能な電力を故障していない蓄電器が出力可能な電力に設定した後に前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、前記故障していない蓄電器の出力電圧を変換する前記変換部を前記電圧制御モードで制御する。
請求項１２に記載の発明は、請求項７から１０のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の故障を検出しないときは、前記駆動部に供給可能な電力を前記第１蓄電器と前記第２蓄電器が出力可能な電力の総和に設定して、前記第１変換部及び前記第２変換部を前記電流制御モードで制御し、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記駆動部に供給可能な電力を故障していない蓄電器が出力可能な電力に設定した後に前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する。
請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれか１項に記載の発明において、
前記目標電圧は、前記駆動部への要求出力における駆動効率が閾値以上である最適電圧である。
請求項１４に記載の発明は、請求項１から１３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１５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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、制御方法である。
請求項１６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又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
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又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ２０３，１０３）と、
前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３，２０３）と、
前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部（例えば、後述の実施形態での電装部１１７又は電装部１１５）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供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５及び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の故障を検出する検出部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、
前記第１変換部又は前記第２変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１９）と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、制御方法である。
請求項１の発明、請求項２の発明、請求項１４の発明及び請求項１５の発明によれば、２つの蓄電器のいずれか一方が故障して、電動車両の動力を出力する駆動部に印加する電力の制御を、２つの蓄電器の特性を活かした充放電によって劣化抑制を重視した制御（電流制御モード）から、駆動部を最大またはそれに順ずる効率で駆動する航続可能距離の延長を重視した制御（電圧制御モード）に変更した状態で変換部を介して補機部に印加される電圧は補機部の動作保証上限電圧以下であるため、補機部には動作保証上限電圧を超過する過電圧は印加されない。したがって、２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に、正常な蓄電器の電力を高効率に使用でき、かつ、補機部への過電圧の印加による補機部の故障を防止できる。
請求項３の発明及び請求項４の発明によれば、補機部が接続された第２蓄電器が故障して、変換部が電圧制御モードで制御される状態であっても、変換部を介して補機部に印加される電圧は補機部の動作保証上限電圧以下であるため、過電圧の印加による補機部の故障を防止できる。
請求項５の発明及び請求項６の発明によれば、補機部が接続された第１蓄電器が故障して、変換部が電圧制御モードで制御される状態であっても、変換部を介して補機部に印加される電圧は補機部の動作保証上限電圧以下であるため、過電圧の印加による補機部の故障を防止できる。
請求項７の発明、請求項８の発明、請求項１４の発明及び請求項１６の発明によれば、２つの蓄電器のいずれか一方が故障して、電動車両の動力を出力する駆動部に印加する電力の制御を、２つの蓄電器の特性を活かした充放電によって劣化抑制を重視した制御（電流制御モード）から、駆動部を最大またはそれに順ずる効率で駆動する航続可能距離の延長を重視した制御（電圧制御モード）に変更した状態で故障側変換部を介して補機部に印加される電圧は補機部の動作保証上限電圧以下であるため、補機部には動作保証上限電圧を超過する過電圧は印加されない。したがって、２つの蓄電器のいずれか一方が故障した際に、正常な蓄電器の電力を高効率に使用でき、かつ、過電圧の印加による補機部の故障を防止できる。
請求項９の発明及び請求項１０の発明によれば、補機部が接続された蓄電器が故障して、正常側変換部が電圧制御モードで制御される状態であっても、故障側変換部を介して補機部に印加される電圧は補機部の動作保証上限電圧以下であるため、過電圧の印加による補機部の故障を防止できる。
第１蓄電器又は第２蓄電器が故障した際、駆動部に供給可能な電力を第１蓄電器と第２蓄電器が出力可能な電力との総和に設定されたまま電圧制御モードに切替えると、変換部及び駆動部によって正常な蓄電器から本来２つの蓄電器より出力されるべき電力が持ち出されることによって、当該正常な蓄電器の出力電力が過大となる可能性がある。その結果、正常な蓄電器を適切に使用できないばかりか、その劣化を促進させるおそれがあるため望ましくない。
しかし、請求項１１の発明及び請求項１２の発明では、第１蓄電器又は第２蓄電器が故障した際には、駆動部に供給可能な電力を正常な蓄電器が出力可能な電力に設定するまでは電流制御モードが継続され、当該設定を行った後に電圧制御モードに切り替えるため、当該電圧制御モードに基づいて、変換部が正常な蓄電器の出力電圧を目標電圧まで変換しても、当該正常な蓄電器の出力電力は前記設定された駆動部に供給可能な電力以下、すなわち、正常な蓄電器が出力可能な電力以下に抑えられる。このように、当該発明によれば、駆動部に供給可能な電力を正常な蓄電器が出力可能な電力に設定する前に電圧制御モードへの切り替えを行った場合と比べて、蓄電器に故障が発生した際の正常な蓄電器の出力電力は過大とならずに適正値に抑えられるため、当該正常な蓄電器の電力を適切に使用できる。また、過大な電力の出力は蓄電器の劣化を促進するが、当該発明によれば、正常な蓄電器の出力電力は過大とならずに適正値に抑えられるため、当該正常な蓄電器の劣化の促進を防止できる。
請求項１３の発明によれば、第１蓄電器又は第２蓄電器の故障が発生した後の駆動部の駆動効率を最適化できる。
第１の実施形態の駆動装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるモータジェネレータ、高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ、ＥＣＵ及び電装部の関係を示す電気回路図である。 高容量型バッテリの故障時に電圧制御モードでＶＣＵを制御する際の高出力型バッテリからモータジェネレータ及び電装部への電流の流れを示す図である。 高出力型バッテリの故障時に電圧制御モードでＶＣＵを制御する際の高容量型バッテリからモータジェネレータ及び電装部への電流の流れを示す図である。 高容量型バッテリに故障の前兆が発生した後、高容量型バッテリが実際に故障した際のＥＣＵの制御による各パラメータの経時変化を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態の駆動装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるモータジェネレータ、高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ、ＥＣＵ及び電装部の関係を示す電気回路図である。 高容量型バッテリの故障時に電圧制御モードでＶＣＵを制御する際の高出力型バッテリからモータジェネレータ及び電装部への電流の流れを示す図である。
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。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の駆動装置を搭載した電動車両の概略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、電装部１１５と、電装部１１７と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１９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の少なくともいずれか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の少なくともいずれか一方に蓄えられる。
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や、電池外部より活物質の供給を必要とする燃料電池や空気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。
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、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。なお、ＶＣＵ１０３が出力する直流電力の電圧レベル又は電流レベルは、ＥＣＵ１１９によって制御される。
図２は、第１の実施形態におけるモータジェネレータ１０１、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ、ＶＣＵ１０３、ＰＤＵ１０５、ＥＣＵ１１９、電装部１１５及び電装部１１７の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧を昇圧して出力したり、回生電圧又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧を降圧して出力する。これら２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作せずに、上アームスイッチング素子をオン状態、下アームスイッチング素子をオフ状態とすれば、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び電装部１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、電装部１１７及びＰＤＵ１０５と電気系統的に直結された状態になる。
ＰＤＵ１０５は、図２に示した６つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、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ＥＣＵ１１９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ＥＣＵ１１９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ＥＣＵ１１９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ＥＣＵ１１９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ＥＣＵ１１９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ＥＣＵ１１９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、ＥＣＵ１１９の制御によって開閉される。
電装部１１５は、高出力型バッテリＥＳ−ＰとＶＣＵ１０３との間に設けられたジャンクションボックスＪＢを介して、高出力型バッテリＥＳ−ＰとＶＣＵ１０３との間に接続された補機である。電装部１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及びＶＣＵ１０３と並列に接続された普通充電器、高出力型バッテリＥＳ−Ｐを加温するヒータ、及びエアコンディショナーと低圧補器類のためのＤＣ／ＤＣコンバータを含む。なお、エアコンディショナーは電動コンプレッサと水加熱ヒータから主に構成される。普通充電器は、商用電源等の外部からの交流電力を高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧レベルの直流電力に変換する。また、ヒータは、高出力型バッテリＥＳ−ＰとＶＣＵ１０３との間に接続されているため、ＶＣＵ１０３を動作させることなく効率よく高出力型バッテリＥＳ−Ｐを加温する。
電装部１１７は、高容量型バッテリＥＳ−ＥとＰＤＵ１０５との間に設けられたジャンクションボックスＪＢを介して、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと並列に接続された補機である。電装部１１７は、例えば商用電源等の外部からの交流電力を高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧レベルの直流電力に変換する急速充電器を含んでいる。また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと同様に高容量型バッテリＥＳ−Ｅを加温するヒータを、電装部１１７の一部としてジャンクションボックスＪＢに接続して、設けても良い。
ＥＣＵ１１９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、ＥＣＵ１１９は、電圧センサ１０７ｐ，１０７ｅが検出した各電圧及び電流センサ１０９ｐ，１０９ｅが検出した各入出力電流に基づき、電流積算方式及び／又はＯＣＶ（開路電圧）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、ＥＣＵ１１９は、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部に供給可能な電力の上限値（以下「システム許可電力」という。）を管理する。通常は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが出力可能な電力と高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力の合計がシステム許可電力として設定される。なお、過大な電力の持出しに起因する劣化や故障の促進を抑制するため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力可能な電力は、それぞれのバッテリが出力可能な最大電力より小さな値が設定される。
また、ＥＣＵ１１９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、ＥＣＵ１１９は、電圧センサ１０７ｅが検出した電圧、電流センサ１０９ｅが検出した電流、及び温度センサ１１１ｅが検出した温度に基づいて、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの故障及びその前兆を検出する。同様に、ＥＣＵ１１９は、電圧センサ１０７ｐが検出した電圧、電流センサ１０９ｐが検出した電流、及び温度センサ１１１ｐが検出した温度に基づいて、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障及びその前兆を検出する。高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリ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に検出される。また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障の前兆は、温度センサ１１１ｅ，１１１ｐが検出した温度が極端に高い場合に検出される。ＥＣＵ１１９は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれかに故障の前兆を検出すると、当該前兆が検出されたバッテリからもう一方のバッテリへ電力を移行するよう、ＶＣＵ１０３を制御する。
さらに、ＥＣＵ１１９は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの双方が正常であれば「電流制御モード」でＶＣＵ１０３を制御し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐに故障が発生した際には「電圧制御モード」でＶＣＵ１０３を制御する。以下、ＥＣＵ１１９がＶＣＵ１０３を制御する際の上記２つの制御モード（電流制御モードと電圧制御モード）について説明する。
電流制御モードは、原則、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの双方のバッテリが正常な状態のとき用いられる。電流制御モードでは、上述したＶＣＵ１０３の電力分配制御によって、モータジェネレータ１０１には高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧が印加され、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの供給電力がモータジェネレータ１０１への要求駆動力に応じた要求電力に満たない場合は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが不足電力分を出力する。但し、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐは、モータジェネレータ１０１に印加される高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅよりも低いため、ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅに等しい電圧まで昇圧する。このように、電流制御モードでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅに等しい電圧まで一律に昇圧され、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力する電流Ｉｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに求められる不足電力の大きさによって異なる。したがって、電流制御モードでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐと電流ＩｐがＶＣＵ１０３にフィードバックされる。なお、電流制御モードでの制御が行われると、当該制御が安定する。
一方、電圧制御モードは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの一方は正常であるが、もう一方が故障した状態のときに用いられる。電圧制御モードでは、正常なバッテリのみからモータジェネレータ１０１に電力が供給される。特に高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障した場合、ＥＣＵ１１９は、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部に印加される電圧が当該駆動部への要求駆動力における駆動効率が閾値以上である最適電圧となるよう、ＶＣＵ１０３による高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐの昇圧率を制御する。したがって、電圧制御モードでは、駆動部の最適電圧を指令値とするフィード・フォワード制御、又は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐと駆動部の最適電圧の差分を指令値とするフィード・バック制御が行われ、駆動部の駆動効率を最適化できる。
本実施形態では、図３に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの故障時に電圧制御モードでＶＣＵ１０３を制御するＥＣＵ１１９は、電装部１１７の動作保証上限電圧と駆動部の最適電圧を比較して、低い方の電圧に基づきＶＣＵ１０３を制御する。すなわち、駆動部の最適電圧が電装部１１７の動作保証上限電圧より高い場合、ＥＣＵ１１９は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを電装部１１７の動作保証上限電圧またはそれよりも若干低い電圧まで昇圧して出力するようＶＣＵ１０３を制御し、駆動部の最適電圧が電装部１１７の動作保証上限電圧より低い場合、ＥＣＵ１１９は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを駆動部の最適電圧まで昇圧して出力するようＶＣＵ１０３を制御する。この制御によれば、原則はＶＣＵ１０３が正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを駆動部の最適電圧まで昇圧する電圧制御モードであっても、故障した高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側に設けられた補機である電装部１１７に印加される電圧は、この電装部１１７の動作保証上限電圧以下に抑えられる。
また、本実施形態では、図４に示すように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの故障時に電圧制御モードでＶＣＵ１０３を制御するＥＣＵ１１９は、電装部１１５の動作保証上限電圧と高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅを比較して、低い方の電圧に基づきＶＣＵ１０３を制御する。すなわち、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅが電装部１１５の動作保証上限電圧よりも高い場合、ＥＣＵ１１９は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅを電装部１１５の動作保証上限電圧またはそれよりも若干低い電圧まで降圧して出力するようＶＣＵ１０３を制御し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅが電装部１１５の動作保証上限電圧よりも低い場合、ＥＣＵ１１９は、ＶＣＵ１０３の上アームスイッチング素子をオン状態、下アームスイッチング素子をオフ状態とした直結状態として、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅを降圧せずにそのまま出力するようＶＣＵ１０３を制御する。この制御によれば、電圧制御モードであっても、故障した高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側に設けられた補機である電装部１１５に印加される電圧は、この電装部１１５の動作保証上限電圧以下に抑えられる。
図５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに故障の前兆が発生した後、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが実際に故障した際のＥＣＵ１１９の制御による各パラメータの経時変化を示すタイミングチャートである。図５に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに故障の前兆が発生し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅから高出力型バッテリＥＳ−Ｐへの電力の移行が行われると、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは増加する。
その後、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障すると、ＥＣＵ１１９は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの故障を示す故障フラグを立てる。その後、ＥＣＵ１１９は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開き、かつ、システム許可電力の設定値を高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）へと徐々に下げる。ＥＣＵ１１９は、システム許可電力の設定値を高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）まで下げた後、ＶＣＵ１０３の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替える。その後、ＥＣＵ１１９は、電圧制御モードでＶＣＵ１０３を制御する。
このように、ＶＣＵ１０３による制御モードの切替えは、システム許可電力の設定値が高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）に低下するまで行われないため、図５に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが故障してＶＣＵ１０３の制御モードが切り替わる前に電動車両のアクセルペダルが踏まれてＡＰ開度が増加しても、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが出力可能な電力と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの合計（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｅ＋ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）にシステム許可電力は設定されているが、電流制御モードであるＶＣＵ１０３によって、正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐから放電される電流量が制御されるため、正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電力はモータジェネレータ１０１への要求駆動力に応じた要求電力を上限として抑制される。
また、電圧制御モードに切替えられた時点ではシステム許可電力の設定値は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）まで低下しているため、正常な高出力型バッテリＥＳ−Ｐから放電される電流量が制御せずとも、ＶＣＵ１０３が高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧をモータジェネレータ１０１の最適電圧まで昇圧しても、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電力は高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力可能な電力（ＰＭＡＸ＿ＥＳ−Ｐ）を上限として抑制される。
以上説明したように、本実施形態によれば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれか一方が故障して、電動車両の動力を出力する駆動部に印加する電力の制御を電流制御モードから電圧制御モードに変更した状態でＶＣＵ１０３を介して電装部１１７又は電装部１１５に印加される電圧はこれら補機の動作保証上限電圧以下であるため、当該補機には動作保証上限電圧を超過する過電圧は印加されない。したがって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれか一方が故障した際に、電圧制御モードにより正常なバッテリの電力を高効率に使用でき、かつ、補機への過電圧の印加による当該補機の故障を防止できる。
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の駆動装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。また、図７は、第２の実施形態におけるモータジェネレータ１０１、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ、ＶＣＵ１０３，２０３、ＰＤＵ１０５、ＥＣＵ１１９、電装部１１５及び電装部１１７の関係を示す電気回路図である。第２の実施形態の電動車両が第１の実施形態の電動車両と異なる点は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧を変換するＶＣＵ２０３が設けられたことである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図６及び図７に示された構成要素に関して、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
ＶＣＵ２０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ２０３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、ＶＣＵ２０３は、ＶＣＵ１０３の出力電圧を直流のまま降圧する。ＶＣＵ２０３によって降圧された電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに充電される。図７に示すように、ＶＣＵ２０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧を昇圧して出力する。
ＥＣＵ２１９は、ＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３，２０３の制御、並びに、スイッチ部１１３の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ２１９は、第１の実施形態のＥＣＵ１１９と同様に、システム許可電力を管理する。また、ＥＣＵ２１９は、ＶＣＵ１０３，２０３を用いた電力分配制御を行う。また、ＥＣＵ２１９は、電圧センサ１０７ｐ，１０７ｅが検出した電圧、電流センサ１０９ｐ，１０９ｅが検出した電流、及び温度センサ１１１ｐ，１１１ｅが検出した温度に基づいて、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各故障及びその前兆を検出する。
さらに、ＥＣＵ２１９は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐにも高容量型バッテリＥＳ−Ｅにも故障が発生していなければ「電流制御モード」でＶＣＵ１０３，２０３を制御し、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅに故障が発生した際には、正常なバッテリを昇圧するＶＣＵを「電圧制御モード」で制御する。以下、ＥＣＵ１１９がＶＣＵ１０３，２０３を制御する際の上記２つの制御モード（電流制御モードと電圧制御モード）について説明する。
電流制御モードは、原則、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの双方のバッテリが正常な状態のとき用いられる。電流制御モードでは、ＶＣＵ１０３，２０３の電力分配制御によって、モータジェネレータ１０１には高容量型バッテリＥＳ−Ｅが出力した電圧ＶｅをＶＣＵ２０３が昇圧した電圧Ｖが印加され、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの供給電力がモータジェネレータ１０１への要求駆動力に応じた要求電力に満たない場合は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが不足電力分を出力するように、フィード・バック制御又はフィード・フォワード制御でＶＣＵ１０３を制御する。ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧ＶｐをＶＣＵ２０３の出力電圧Ｖに等しい電圧まで昇圧する。このように、電流制御モードでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐは、ＶＣＵ２０３の出力電圧Ｖに等しい電圧まで昇圧され、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが出力する電流Ｉｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに求められる不足電力の大きさによって異なる。したがって、電流制御モードでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐと電流ＩｐがＶＣＵ１０３にフィードバックされる。なお、電流制御モードでの制御が行われると、当該制御が安定する。
一方、電圧制御モードは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの一方は正常であるが、もう一方が故障した状態のときに用いられる。電圧制御モードでは、正常なバッテリのみからモータジェネレータ１０１に電力が供給され、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部に印加される電圧が当該駆動部への要求駆動力における駆動効率が閾値以上である最適電圧となるよう、１正常なバッテリの電圧を昇圧するＶＣＵは当該正常なバッテリの電圧を昇圧する。したがって、電圧制御モードでは、駆動部の最適電圧を指令値とするフィード・フォワード制御、又は、正常なバッテリの電圧と駆動部の最適電圧の差分を指令値とするフィード・バック制御が行われ、駆動部の駆動効率を最適化できる。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの双方が正常であるためＥＣＵ２１９が電流制御モードでＶＣＵ１０３，２０３を制御しているときに、いずれ一方のバッテリに故障の前兆が発生すると、ＥＣＵ２１９は、前兆が発生したバッテリから他のバッテリへ電力を供給するようＶＣＵ１０３，２０３を制御する。その後、一方のバッテリが故障すると、ＥＣＵ２１９は、当該一方のバッテリの故障を示す故障フラグを立てる。その後、ＥＣＵ２１９は、故障したバッテリ側のコンタクタを開き、かつ、システム許可電力の設定値を正常なバッテリが出力可能な電力へと徐々に下げる。ＥＣＵ２１９は、システム許可電力の設定値を正常なバッテリが出力可能な電力まで下げた後、正常なバッテリを昇圧するＶＣＵの制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替える。その後、ＥＣＵ２１９は、電圧制御モードで当該ＶＣＵを制御する。
本実施形態では、図８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のいずれか一方の故障時に電圧制御モードでＶＣＵ１０３，２０３を制御するＥＣＵ２１９は、正常なバッテリ（高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）の電圧（電圧Ｖｐ）を駆動部の最適電圧まで昇圧して出力するよう一方のＶＣＵ（ＶＣＵ１０３：以下「正常側ＶＣＵ」という。）を制御し、他方のＶＣＵ（ＶＣＵ２０３：以下「故障側ＶＣＵ」という。）に対しては、故障したバッテリ（高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）側に設けられた補機（電装部１１７）の動作保証上限電圧と正常側ＶＣＵの出力電圧を比較して、低い方の電圧に基づき故障側ＶＣＵを制御する。すなわち、正常側ＶＣＵの出力電圧が補機の動作保証上限電圧より高い場合、ＥＣＵ１１９は、正常側ＶＣＵの出力電圧を補機の動作保証上限電圧またはそれよりも若干低い電圧まで降圧して出力するよう故障側ＶＣＵを制御し、正常側ＶＣＵの出力電圧が補機の動作保証上限電圧より低い場合、ＥＣＵ１１９は、故障側ＶＣＵの上アームスイッチング素子をオン状態、下アームスイッチング素子をオフ状態とした直結状態として、正常側ＶＣＵの出力電圧を降圧せずにそのまま出力するよう故障側ＶＣＵを制御する。この制御によれば、電圧制御モードであっても、故障したバッテリ側に設けられた補機に印加される電圧は、この補機の動作保証上限電圧以下に抑えられる。
以上説明したように、本実施形態によれば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれか一方が故障して、電動車両の動力を出力する駆動部に印加する電力の制御を電流制御モードから電圧制御モードに変更した状態で故障側ＶＣＵを介して電装部１１７又は電装部１１５に印加される電圧はこれら補機の動作保証上限電圧以下であるため、当該補機には動作保証上限電圧を超過する過電圧は印加されない。したがって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐのいずれか一方が故障した際に、電圧制御モードにより正常なバッテリの電力を高効率に使用でき、かつ、補機への過電圧の印加による当該補機の故障を防止できる。
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）や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）
１０３，２０３ ＶＣＵ
１０５ ＰＤＵ
１０７ｅ，１０７ｐ 電圧センサ
１０９ｅ，１０９ｐ 電流センサ
１１１ｅ，１１１ｐ 温度センサ
１１３ スイッチ部
１１５，１１７ 電装部
１１９，２１９ 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 (16)

  1. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記変換部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蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
    前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、駆動装置。
  2. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記変換部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方から前記駆動部に供給される電力と目標電力との差分に応じて前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の出力電圧を変換するよう制御する電流制御モードと、前記変換部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方の出力電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧に応じて前記一方の出力電圧を変換するよう制御する電圧制御モードと、のいずれかに基づいて、前記変換部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蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、
    前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、駆動装置。
  3. 請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
    前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
    前記補機部は、前記第２蓄電器に接続され、
    前記制御部は、前記第２蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記変換部が前記第１蓄電器の電圧を昇圧して前記動作保証上限電圧以下の電圧を出力するよう制御する、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、
    前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
    前記補機部は、前記第２蓄電器に接続され、
    前記制御部は、前記第２蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記変換部が前記第１蓄電器の電圧を昇圧して前記目標電圧を出力するよう制御する、駆動装置。
  5. 請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
    前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
    前記補機部は、前記第１蓄電器と前記変換部の間に接続され、
    前記制御部は、前記第１蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記変換部が前記第２蓄電器の電圧を降圧して前記動作保証上限電圧を前記補機部側に出力するよう制御する、駆動装置。
  6. 請求項１、２又は５に記載の駆動装置であって、
    前記変換部は、前記第１蓄電器と前記駆動部の間に設けられ、
    前記補機部は、前記第１蓄電器と前記変換部の間に接続され、
    前記制御部は、前記第１蓄電器の故障を検知して前記変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記変換部が前記第２蓄電器の電圧を変換せずに前記補機部側に出力するよう制御する、駆動装置。
  7. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部と、
    前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記第１変換部又は前記第２変換部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蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
    前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、駆動装置。
  8. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部と、
    前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記第１変換部及び前記第２変換部のうち一方の変換部が、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方から前記駆動部に供給される電力と目標電力との差分に応じて前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の他方の出力電圧を変換するよう制御する電流制御モードと、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち一方の変換部が、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の一方の出力電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧に応じて前記一方の出力電圧を変換するよう制御する電圧制御モードと、のいずれかに基づいて、前記一方の変換部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蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、
    前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、駆動装置。
  9. 請求項７又は８に記載の駆動装置であって、
    前記補機部は、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器のうち前記検出部によって故障が検出された蓄電器に接続され、
    前記制御部は、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より高い場合は、前記故障側変換部が前記正常側変換部の出力電圧を降圧して前記動作保証上限電圧以下の電圧を前記補機部側に出力するよう制御する、駆動装置。
  10. 請求項７から９のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記補機部は、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器のうち前記検出部によって故障が検出された蓄電器に接続され、
    前記制御部は、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する際、前記目標電圧が前記補機部の動作保証上限電圧より低い場合は、前記故障側変換部が前記正常側変換部の出力電圧を変換せずに前記補機部側に出力するよう制御する、駆動装置。
  11. 請求項１から６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、
    前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の故障を検出しないときは、前記駆動部に供給可能な電力を前記第１蓄電器と前記第２蓄電器が出力可能な電力の総和に設定して、前記変換部を前記電流制御モードで制御し、
    前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記駆動部に供給可能な電力を故障していない蓄電器が出力可能な電力に設定した後に前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、前記故障していない蓄電器の出力電圧を変換する前記変換部を前記電圧制御モードで制御する、駆動装置。
  12. 請求項７から１０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、
    前記検出部が前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の故障を検出しないときは、前記駆動部に供給可能な電力を前記第１蓄電器と前記第２蓄電器が出力可能な電力の総和に設定して、前記第１変換部及び前記第２変換部を前記電流制御モードで制御し、
    前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記駆動部に供給可能な電力を故障していない蓄電器が出力可能な電力に設定した後に前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替え、前記正常側変換部を前記電圧制御モードで制御する、駆動装置。
  13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記目標電圧は、前記駆動部への要求出力における駆動効率が閾値以上である最適電圧である、駆動装置。
  14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
  15. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧又は前記第２蓄電器の出力電圧を変換する変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記変換部を制御する制御部と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
    前記制御部は、
    前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
    前記変換部が前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記変換部を制御する、制御方法。
  16. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部と、
    前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部と、
    前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器に接続された補機部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方の故障を検出する検出部と、
    前記第１変換部又は前記第２変換部を制御する制御部と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
    前記制御部は、
    前記検出部が前記第１蓄電器又は前記第２蓄電器の故障を検出すると、前記第１変換部及び前記第２変換部のうち正常な蓄電器の出力電圧を変換する正常側変換部の制御モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り替え、
    前記第１変換部及び前記第２変換部のうち前記故障が検出された蓄電器の出力電圧を変換する故障側変換部が、前記補機部の動作保証上限電圧及び前記駆動部に印加する予定の目標電圧のうち低い方の電圧に基づき、前記故障側変換部を制御する、制御方法。
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