JP2017135797A - 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】2つの蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の蓄電装置の残容量を該蓄電装置の温度状態に適した残容量領域に保つことができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】第1蓄電装置2、第2蓄電装置3及び電気負荷100の間の電力伝送回路部11を制御する制御装置は、第2蓄電装置3の目標残容量領域を第2蓄電装置3の温度に応じて可変的に設定する処理と、第2蓄電装置3の残容量を目標残容量領域内の値に収束させるように電力伝送回路部11を制御する処理とを実行する機能を有する。
【選択図】図5

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行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、2に見られるように、2つの蓄電装置を用いて、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。
特許文献1には、2つの蓄電装置として、バッテリとキャパシタとを備え、燃費重視モードと応答性重視モードとで、バッテリ及びキャパシタから電動モータへの給電制御の形態を異ならせる技術が提案されている。
また、特許文献2には、2つの蓄電装置のそれぞれの温度の差又はSOC(State Of Charge、残容量)の差を低減するように、トータルの要求電力値に対する2つの蓄電装置の目標電力値の分担割合を調整する技術が提案されている。
特開2007−89262号公報 特開2008−154302号公報
ところで、蓄電装置は、一般に、その性能等が該蓄電装置の温度の影響を受ける。例えば、一般に、蓄電装置の温度が低いほど、蓄電装置のインピーダンス(内部抵抗)が増加するため、該蓄電装置の放電時又は充電時に、該インピーダンスによる電力消費量(電力損失)が増加する。ひいては、蓄電装置から電動モータ等の電気負荷に給電し得る電気エネルギーの総量が低下する。また、該蓄電装置の充電時には、充電効率が低下する。
一方、一般に、蓄電装置の温度が高いほど、蓄電装置の材料の分解が進行することにより、該蓄電装置の性能等が劣化しやすい。
このため、2つの蓄電装置を備えた電力供給システムでは、温度環境等によらずに、電動モータ等の電気負荷への給電を適切に行い得る状態を極力確保するためには、少なくとも一方の蓄電装置の実際の残容量が、該蓄電装置の温度状態に適した残容量領域に極力保たれるようにすることが望ましいと考えられる。
しかるに、前記特許文献1,2に見られる如き従来の技術では、2つの蓄電装置の温度差には着目しているものの、2つの蓄電装置の一方又は両方の残容量を、該蓄電装置のそれぞれの温度に応じて調整する如き技術は備えられていない。
このため、特許文献1,2に見られる技術では、例えば2つの蓄電装置の両方が低温になっている状況で、電気負荷の作動に必要な電力を該電気負荷に給電することができなくなる状況が発生しやすい。
一方、2つの蓄電装置の両方が高温になっている状況では、2つの蓄電装置の両方の劣化が進行する虞がある。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、2つの蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の蓄電装置の残容量を該蓄電装置の温度状態に適した残容量領域に保つことができる電力供給システムを提供することを目的とする。
また、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つの蓄電装置のうちの少なくともいずれか一方の蓄電装置の残容量を該蓄電装置の温度状態に適した残容量領域に極力保つようにすることができ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蓄電装置及び第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、前記第2蓄電装置の残容量と温度とを取得可能であり、前記第2蓄電装置の目標残容量領域を該第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定する目標残容量領域設定処理と、前記第2蓄電装置の残容量を前記目標残容量領域内の値に収束させるように前記電力伝送回路部を制御する残容量調整処理とを実行する機能を有するように構成されていることを特徴とする。
ここで、本発明に係る用語について補足しておく。前記「電力伝送回路部」が、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制御し得るということは、「電力伝送回路部」が、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の供給元及び供給先の選択的な切替制御と、該供給元から供給先への給電量を制御し得る機能とを少なくも有することを意味する。
なお、上記「給電量」は、 電力の供給先から出力され、又は供給先に供給される「電気量」を意味する。該「電気量」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、上記「残容量」は、蓄電装置(第1蓄電装置又は第2蓄電装置)に蓄えられている電力量(例えば[Ah]の単位での電力量)と、該電力量を蓄電装置の満充電容量で除算して得られる充電率[%]とのいずれでもよい。
以上を前提として本発明を説明する。
上記第1発明によれば、前記制御装置が目標残容量領域設定処理を実行することによって、前記第2蓄電装置の目標残容量領域が該第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定される。そして、前記制御装置が残容量調整処理を実行することによって、第2蓄電装置の残容量を目標残容量領域内の値に収束させるように前記電力伝送回路部が制御される。
なお、上記残容量調整処理において、第2蓄電装置の残容量を、目標残容量領域よりも高い残容量値から該目標残容量領域内の値に収束させることは、第2蓄電装置から前記電気負荷及び第1蓄電装置の一方又は両方への給電を行う(第2蓄電装置の放電を行う)ように電力伝送回路部を制御することで実現し得る。
また、第2蓄電装置の残容量を、目標残容量領域よりも低い残容量値から該目標残容量領域内の値に収束させることは、第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電を行う(該充電と並行して第1蓄電装置から電気負荷の給電を行う場合と含む)ように電力伝送回路部を制御し、あるいは、前記電気負荷が発生する回生電力を第2蓄電装置に充電する(該回生電力を第1蓄電装置及び第2蓄電装置の両方に充電する場合を含む)ように電力伝送回路部を制御することで実現し得る。
かかる第1発明によれば、上記の如く、制御装置が目標残容量領域設定処理及び残容量調整処理を実行することで、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のうちの少なくとも第2蓄電装置の残容量が該第2蓄電装置の温度状態に適した残容量領域(目標残容量領域)に極力保たれるようにすることが可能となる。
上記第1発明では、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置として、互いに特性もしくは仕様が異なる蓄電装置を採用し得る。この場合、前記第2蓄電装置は、前記第1蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が高い蓄電装置であることが好ましい(第2発明)。
なお、前記第2蓄電装置が、前記第1蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が高いということ(換言すれば、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が低いということ)は、前記第2蓄電装置が、前記第1蓄電装置に比して、充電に起因する劣化の進行が生じ難いこと、あるいは、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置に比して、充電に起因する劣化の進行が生じ易いことを意味する。
上記第2発明によれば、前記第2蓄電装置の充電に対する劣化耐性が前記第1蓄電装置に比して高いため、前記残容量調整処理における前記第2蓄電装置の充電に起因して、該第2蓄電装置の劣化が早期に進行するのが回避される。
上記第2発明では、前記制御装置は、前記第2蓄電装置から前記第1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機能を前記残容量調整処理に含まないように構成されていることが好ましい(第3発明)。
これによれば、充電に対する劣化耐性が第2蓄電装置に比して低い第1蓄電装置は、前記残容量調整処理における第2蓄電装置の放電時等に、該第2蓄電装置からの給電によって充電されることが無い。このため、第1蓄電装置の劣化が早期に進行するのを防止できる。
また、上記第1〜第3発明では、前記第2蓄電装置は、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蓄電装置であることが好ましい(第4発明)。
これによれば、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のうちの第2蓄電装置は、出力密度が相対的に高いと共に、前記残容量調整処理による残容量の調整がなされるため、電気負荷の要求出力が比較的大きな変動幅で変動しても、高い応答性で電気負荷の要求出力に対応する給電量を給電し得る。
また、第1蓄電装置は、エネルギー密度が相対的に高いため、電気負荷への給電を持続し得る期間を長くすることができる。
従って、第1蓄電装置及び第2蓄電装置の全体によって、出力密度とエネルギー密度との両方を高めたエネルギー源という単一の種類の蓄電装置では実現困難なエネルギー源を実現できる。
なお、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、「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。
上記第1〜第4発明では、前記制御装置が実行する前記残容量調整処理は、前記第1蓄電装置から前記第2蓄電装置への充電を行いつつ、該第1蓄電装置から前記電気負荷への給電を行うように前記電力伝送回路部を制御する第1処理と、前記1蓄電装置及び第2蓄電装置のうちの少なくとも第2蓄電装置を含む一方又は両方の蓄電装置から前記電気負荷への給電を行うように前記電力伝送回路部を制御する第2処理とを含むことが好ましい(第5発明)。
これによれば、第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域の下限値よりも低い場合には、前記第1処理を実行することで、前記電気負荷への給電を行いつつ、前記第2蓄電装置の残容量を目標残容量領域内の値に上昇させることが可能となる。
また、第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域の上限値よりも高い場合には、前記第2処理を実行することで、前記電気負荷への給電を行いつつ、前記第2蓄電装置の残容量を目標残容量領域内の値に下降させることが可能となる。
さらに、第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域内の値である場合には、例えば、第1処理又は第2処理を適宜実行することで、前記第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域から下限値側又は上限値側に逸脱するのを抑制することも可能となる。
従って、前記残容量調整処理を、電気負荷への給電中に(電気負荷の作動中に)適切に実行することが可能となる。
上記第5発明では、前記電気負荷が、給電を受けていない状態で回生電力を出力可能な電気負荷である場合には、前記制御装置は、前記電気負荷からの回生電力の出力時に、該回生電力の全部又は一部を前記第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回生電力充電処理を実行する機能をさらに有すると共に、前記目標残容量領域設定処理において、前記第2蓄電装置の温度が所定の閾値温度よりも低い場合に、該閾値温度よりも高い場合よりも前記目標残容量領域の上限値及び下限値のうちの少なくとも上限値を低くするように、該目標残容量領域を前記第2蓄電装置の温度に応じて可変的に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)。
これによれば、前記第2蓄電装置の温度が所定の閾値温度よりも低い状況(以降、第2蓄電装置の低温状況といういことがある)では、該所定の閾値温度よりも高い状況(以降、第2蓄電装置の非低温状況ということがある)よりも、目標残容量領域の上限値が低く設定される。このため、第2蓄電装置のインピーダンスが比較的大きなものとなる低温状況において、前記第1処理により第2蓄電装置の充電を行うことを必要としない第2蓄電装置の残容量領域(目標残容量領域の上限値よりも高い残容量領域)が、第2蓄電装置の非低温状況よりも拡大される。
この結果、第2蓄電装置の低温状況では、第1蓄電装置の電気エネルギーが、第2蓄電装置のインピーダンスでの電力損失として消耗される状況(第1蓄電装置から第2蓄電装置に充電を行う状況)が発生するのを抑制できる。
また、第2蓄電装置の低温状況では、非低温状況よりも目標残容量領域の上限値が低いため、前記残容量調整処理によって、第2蓄電装置の残容量が、非低温状況よりも低い残容量値に保たれるようになる。このため、第2蓄電装置の低温状況では、非低温状況よりも、より多くの前記回生電力を第2蓄電装置に充電させることができる。その結果、第2蓄電装置から電気負荷に給電し得る給電量が不足する状況が発生するのを極力回避することが可能となる。
上記第6発明では、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が低い蓄電装置である場合には、前記制御装置は、前記回生電力充電処理において、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の両方に前記回生電力を充電するとき、該回生電力のうちの前記第1蓄電装置への充電割合が前記第2蓄電装置への充電割合よりも小さくなるように、又は前記第1蓄電装置への充電量が所定量以下とな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が好ましい(第7発明)。
これによれば、充電に対する劣化耐性が第2蓄電装置に比して低い第1蓄電装置への回生電力の充電が抑制されるので、該第1蓄電装置の充電に起因する劣化が早期に進行するのを抑制することができる。特に、第7発明を前記第3発明と組合わせた場合には、第1蓄電装置の充電に起因する劣化の進行の抑制効果を高めることができる。
上記第5〜第7発明では、前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第2蓄電装置の残容量に応じて変化させるように該第1処理を実行するように構成されていることが好ましい(第8発明)。
これによれば、前記第1処理における第2蓄電装置の充電量を、該第2蓄電装置の残容量に適合させて調整できる。
上記第8発明では、より具体的には、前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第2蓄電装置の残容量が前記目標残容量領域の上限値に近いほど小さくするように該第1処理を実行するように構成されていることが好ましい(第9発明)。
これによれば、第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域の下限値よりも小さい状況では、第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量が比較的多いものとなるので、第2蓄電装置の残容量を速やかに、目標残容量領域内に復帰させることができる。
また、第2蓄電装置の残容量が目標残容量領域の上限値に近づいていくと、第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量が少なくなるので、第2蓄電装置の残容量が、目標残容量領域の上限値側に逸脱してしまうのを防止できる。
従って、第2蓄電装置の残容量が、目標残容量領域内に収まりやすいように前記第1処理を実行できる。
上記第5〜第9発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置の温度を取得可能であり、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第1蓄電装置の温度に応じて変化させるように該第1処理を実行するように構成されていることが好ましい(第10発明)。
これによれば、前記第1処理における第2蓄電装置の充電量を、前記第1蓄電装置の温度に適合させて調整できる。
上記第10発明では、より具体的には、前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第1蓄電装置の温度が低いほど小さくするように該第1処理を実行するように構成されていることが好ましい(第11発明)。
これによれば、第1蓄電装置の温度が相対的に低い状況(該第1蓄電装置のインピーダンスが相対的に高い状況)では、第1蓄電装置の温度が相対的に高い状況に比して、第1蓄電装置から電気負荷及び第2蓄電装置に出力されるトータルの給電量が抑制される。このため、第1蓄電装置の温度が相対的に低い状況で、第1蓄電装置の電気エネルギーが、該第1蓄電装置のインピーダンスでの電力損失として過剰に消耗されてしまうのを防止できる。
上記第5〜第11発明では、前記第1蓄電装置が、その入出力の変動に対する劣化耐性が前記第2蓄電装置よりも低い蓄電装置である場合には、前記制御装置は、前記第1処理における前記電気負荷の要求出力の変化に応じた前記第1蓄電装置の出力の変化の感度が、該電気負荷の要求出力の変化に応じた前記第2蓄電装置の入力の変化の感度よりも相対的に低くなる態様で該第1処理を実行するように構成されていることが好ましい(第12発明)。
なお、前記第1蓄電装置が、その入出力の変動に対する劣化耐性が前記第2蓄電装置よりも低いということは、第1蓄電装置の入力又は出力が頻繁に変動する状況での該第1蓄電装置の劣化の進行度合いと、第2蓄電装置の入力又は出力が頻繁に変動する状況での該第2蓄電装置の劣化の進行度合いとを比較した場合、第2蓄電装置よりも第1蓄電装置の方が劣化の進行が生じ易い(換言すれば、第1蓄電装置よりも第2蓄電装置の方が劣化の進行が生じ難い)ことを意味する。
また、第1蓄電装置の入力は、第1蓄電装置に入力する電気量(充電量)を意味し、第1蓄電装置の出力は、第1蓄電装置から出力される電気量(放電量)を意味する。第2蓄電装置の入力及び出力についても同様である。
上記第12発明によれば、前記電気負荷の要求出力の変動に伴う第1蓄電装置の出力の変動が、第2蓄電装置の入力の変動よりも生じ難い態様で前記第1処理を実行できる。このため、第1蓄電装置の劣化の進行を抑制できる。
上記第12発明では、例えば、次のような態様を採用し得る。すなわち、前記制御装置は、前記第1処理において、前記第1蓄電装置から前記電気負荷の要求出力によらずに設定した基本給電量を出力させ、且つ、該基本給電量のうちの前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を該電気負荷に給電し、且つ、該基本給電量から前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量を前記第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ように構成され得る(第13発明)。
これによれば、前記第1処理において、前記第1蓄電装置から出力させる給電量である前記基本給電量は、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、前記第1処理の実行中における第1蓄電装置の出力の安定性を確保できる。これにより、第1蓄電装置の劣化の進行を抑制できる。
そして、基本給電量のうちの前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を該電気負荷に給電し、且つ、該基本給電量から前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量を前記第2蓄電装置に充電することで、要求出力に対応する給電量を電気負荷に給電しつつ、第1蓄電装置から第2蓄電装置に充電することができる。
この場合、第2蓄電装置の入力(充電量)は、電気負荷の要求出力の変動に追従して変動することとなるものの、該第2蓄電装置は、その入出力の変動に対する劣化耐性が相対的に高い。このため、該第2蓄電装置の劣化の進行は生じ難い。
なお、上記第13発明では、電気負荷の要求出力が、前記基本給電量よりも小さいことを必要条件として、前記第1処理が実行されることとなる。
上記第13発明では、前記制御装置は、前記基本給電量を前記第2蓄電装置の残容量に応じて可変的に設定するように構成されていることが好ましい(第14発明)。
これによれば、第1蓄電装置の劣化の進行を抑制しつつ、前記第1処理における第2蓄電装置の充電量を、第2蓄電装置の残容量に応じて調整することが可能となる。
また、第2蓄電装置が出力密度が高い蓄電装置である場合のように、該第2蓄電装置の容量維持率等に関する劣化の進行が、該第2蓄電装置の残容量の影響を受けやすい場合には、第2蓄電装置の劣化の進行に対する第2蓄電装置の残容量の影響度合を反映させて、前記基本給電量を設定することが可能となる。ひいては、第2蓄電装置の劣化の進行を抑制することも可能となる。
上記第13発明又は第14発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置の温度を取得可能であり、前記基本給電量を前記第1蓄電装置の温度に応じて可変的に設定するように構成されていることが好ましい(第15発明)。
これによれば、前記第10発明の如く、前記第1処理における第2蓄電装置の充電量を、前記第1蓄電装置の温度に適合させて調整できる。
上記第15発明では、より具体的には、前記制御装置は、前記基本給電量を、前記第1蓄電装置の温度が低いほど小さくするように設定するように構成されていることが好ましい(第16発明)。
これによれば、前記第1処理における第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、第1蓄電装置の温度が低いほど小さくことができる。
その結果、前記第11発明と同様に、第1蓄電装置の温度が相対的に低い状況で、第1蓄電装置の電気エネルギーが、該第1蓄電装置のインピーダンスでの電力損失として過剰に消耗されてしまうのを防止できる。
上記第1〜第16発明では、前記制御装置は、前記電気負荷への給電時に、前記電力伝送回路部の制御の形態が互いに異なる複数の制御モードで該電力伝送回路部を制御する機能を有し、各制御モードにおいて、前記残容量調整処理と前記目標残容量領域設定処理とを実行するように構成されていると共に、前記目標残容量領域設定処理において、前記第2蓄電装置の温度と前記制御モードとに応じて前記目標残容量領域を可変的に設定するように構成され得る(第17発明)。
これによれば、各制御モード毎に、第2蓄電装置の温度に適した目標残容量領域を設定できる。
上記第17発明では、前記複数の制御モードは、前記目標残容量領域の上限値が互いに相違する制御モードである場合には、例えば、前記制御装置は、各制御モード毎に、前記目標残容量領域設定処理において、前記目標残容量領域の上限値を前記第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定するように構成されていると共に、前記複数の制御モードのそれぞれの前記目標残容量領域の上限値の相互の大小関係が、前記第2蓄電装置の温度の変化に対して一定に保たれるように、前記目標残容量領域設定処理を実行するように構成されているという態様を採用し得る(第18発明)。
これによれば、複数の制御モードのそれぞれに対応する電力伝送システムの動作特性の相互の特徴差が、第2蓄電装置の温度に応じて変化しないようにしつつ、各制御モード毎に、第2蓄電装置の温度に適した目標残容量領域を設定できる。
補足すると、上記第18発明において、例えば、前記第2蓄電装置が、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蓄電装置であるという態様を採用し得る。この場合において、前記複数の制御モードのうち、第2制御モードが第1制御モードよりも目標残容量領域の上限値が大きい制御モードであるとした場合、第2制御モードでは、第1制御モードよりも第2蓄電装置の残容量がより高い状態に保たれ易い。そのため、第2制御モードは、第1制御モードに比して、電気負荷への給電量を、電気負荷の要求出力の変動に対して高い応答性で追従させ得る制御モードとなる。
また、前記複数の制御モードのうち、第3制御モードが第1制御モードよりも目標残容量領域の上限値が小さい制御モードであるとした場合、第3制御モードでは、第1制御モードよりも、第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電が行われる状況が生じ難くなる。そのため、第3制御モードでは、第1制御モードよりも、第1蓄電装置の電気エネルギーが第2蓄電装置への充電に伴う電力損失として消耗されるのが抑制される。ひいては、第3制御モードは、第1制御モードに比して、電気負荷への給電を持続し得る期間を長くし得る制御モードとなる。
上記第1〜第18発明では、前記電気負荷として、例えば、電動モータを採用し得る(第19発明)。
そして、上記第19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20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。
また、本発明の輸送機器は、上記第1〜第20発明の電力供給システムを備える(第21発明)。この輸送機器によれば、上記第1〜第20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蓄電装置及び第2蓄電装置を備え、該第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蓄電装置の目標残容量領域を該第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定するステップと、前記第2蓄電装置の残容量を前記目標残容量領域内の値に収束させるように前記電力伝送を行うステップとを備えることを特徴とする(第22発明)。
これによれば、前記第1発明と同様に、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のうちの少なくとも第2蓄電装置の残容量が該第2蓄電装置の温度状態に適した残容量領域(目標残容量領域)に極力保たれるようにすることが可能となる。
本発明の実施形態における電力供給システムの全体構成を示す図。 実施形態の電力供給システムに備える電圧変換器の一例の回路構成を示す図。 実施形態の電力供給システムに備えるインバータの一例の回路構成を示す図。 実施形態の電力供給システムに備える制御装置の制御処理をフローチャート。 図5A及び図5Bは図4のSTEP4で実行する第1制御モードでの通常併用制御処理における要求駆動力と第2蓄電装置の残容量との関係をマップ形態で示す図。 図4のSTEP4で実行する通常併用制御処理を示すフローチャート。 図4のSTEP4で実行する通常併用制御処理を示すフローチャート。 図4のSTEP4で実行する通常併用制御処理を示すフローチャート。 第1〜第3制御モードのそれぞれでの目標残容量領域の設定パターンを示す図。 図7のSTEP20又は図8のSTEP26の処理を示すフローチャート。 図10の処理で使用する係数αと第2蓄電装置の残容量との関係を示すグラフ。 図10の処理により決定する基本給電量P1_baseと、第2蓄電装置の残容量との関係を示すグラフ。 図13A及び図13Bは図4のSTEP4で実行する第2制御モードでの通常併用制御処理における要求駆動力と第2蓄電装置の残容量との関係をマップ形態で示す図。 図14A及び図14Bは図4のSTEP4で実行する第3制御モードでの通常併用制御処理における要求駆動力と第2蓄電装置の残容量との関係をマップ形態で示す図。 図4のSTEP6で実行する停止延長制御処理を示すフローチャート。 第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの残容量の組の経時変化の形態の一例を示すグラフ。 第1蓄電装置の残容量の経時変化の形態の一例を示すグラフ。 第2蓄電装置の残容量の経時変化の形態の一例を示すグラフ。 停止延長制御処理の実行期間における第1蓄電装置及び第2蓄電装置の残容量の経時変化の一例を示すグラフ。 電動モータの回生運転時における制御装置の制御処理(第1実施形態)を示すフローチャート。 図20の処理に関するマップを示す図。 電動モータの回生運転時における制御装置の制御処理(第2実施形態)を示すフローチャート。 図22(又は図24)の処理に関するマップを示す図。 電動モータの回生運転時における制御装置の制御処理(第3実施形態)を示すフローチャート。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図21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、本実施形態では、それぞれの特性が異なる蓄電装置であると共に、いずれも充電可能な蓄電装置である。具体的には、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3は以下のような特性を有する。
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は、例えば、リチウムイオン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。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、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。
さらに、第1蓄電装置2は、その入出力(放電量又は充電量)の変動に対する劣化耐性が第2蓄電装置3に比して低い蓄電装置である。このため、第1蓄電装置2は、その入出力の変動が頻繁に生じるような形態で放電又は充電を行うと、第2蓄電装置3に比して、劣化の進行が生じ易い。かかる第1蓄電装置2は、その入出力の変動が頻繁に生じるような形態で放電又は充電を行うよりも、該入出力の変動が生じ難い形態で定常的な放電又は充電を行う方が、劣化の進行が抑制される。
これに対して、入出力の変動に対する劣化耐性が相対的に高い第2蓄電装置3は、その入出力の変動が頻繁に生じるような形態で放電を行っても、第1蓄電装置に比して、劣化の進行が生じ難い。
また、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの充電に関する特性については、第1蓄電装置2は、第2蓄電装置3よりも、充電(特に、高レートでの充電)に対する劣化耐性が低い(充電に起因する劣化が進行し易い)。これに対して、第2蓄電装置3は、第1蓄電装置2よりも充電に対する劣化耐性が高い(充電に起因する劣化が進行し難い)。
また、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、高容量側に増加又は低容量側に減少するほど、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。
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、上記温度センサ53,56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。
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STEP7で実行する。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。
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。
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5A及び図5Bを参照して説明しておく。図5A及び図5Bのそれぞれは、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。
そして、図5Aは、第2蓄電装置3の温度T2(以降、第2温度T2ということがある)が、所定の閾値温度T2_th以上の温度である場合の図、図5Bは、第2温度T2が閾値温度T2_thよりも小さい温度である場合の図である。閾値温度T2_th以上の温度は、例えば常温環境下での第2蓄電装置3の通常的な温度域であり、閾値温度T2_thよりも低い温度は、冬季等の低温環境下で生じる第2蓄電装置3の温度域である。以降、第2温度T2が閾値温度T2_thよりも低温となる状況を、第2蓄電装置3の低温状況、第2温度T2が閾値温度T2_th以上となる状況を第2蓄電装置3の非低温状況ということがある。
図5A及び図5Bのそれぞれの斜線領域は、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、図5A及び図5Bのそれぞれにおいて、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5A又は図5B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。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。
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。さらに、中残容量領域及び低残容量領域では、電動モータ100への給電と並行して、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。
ここで、第2蓄電装置3の非低温状況(T2≧T2_thである場合)と低温状況(T2<T2_thである場合)のいずれの状況においても、上記の閾値B2_th1,B2_th2をそれぞれ上限値、下限値とする中残容量領域は、第2蓄電装置3の目標残容量領域である。そして、電動モータ100への給電と第2蓄電装置3への充電とは、実際の第2残容量SOC2(検出値)を、目標残容量領域たる中残容量領域内の値(本実施形態では、該中残容量領域のほぼ中心値)に極力収束させるように(ひいては、第2残容量SOC2(検出値)が極力、中残容量領域内に維持されるように)、第2蓄電装置3の充放電が行われる。
また、中残容量領域の上限値B2_th1及び下限値B2_th2は、制御モードと第2温度T2(検出値)とに応じて設定される。
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と、第1蓄電装置2の温度T1の検出値と、第2蓄電装置3の温度T2の検出値とを取得する。
さらに、電力伝送制御部41は、STEP12において、第2蓄電装置3の目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2を、制御モードと第2温度T2の検出値とに応じて設定する。
この場合、制御モードが第1制御モードであり、且つ、第2温度T2の検出値がT2≧T2_thである場合(第2蓄電装置3の非低温状況である場合)における目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2は、第1制御モード用としてあらかじめ定められた値(固定値)に設定される。これらの上限値B2_th1及び下限値B2_th2は、それにより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。
換言すれば、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ように、該中残容量領域の上限値B2_th1及び下限値B2_th2があらかじめ実験等に基づき設定されている。
また、第2温度T2がT2<T2_thである場合(第2蓄電装置3の低温状況である場合)における第1制御モード用の目標残容量領域の上限値B2_th1及び下限値B2_th2のそれぞれは、図9に示すように、T2≧T2_thである場合における第1制御モード用の目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2のそれぞれよりもあらかじめ定めた所定量ΔB2a,ΔB2bだけ小さい値に設定される。
ここで、一般に、第1蓄電装置2又は第2蓄電装置3の如き蓄電装置は、その温度が比較的低温である場合に、インピーダンスが大きくなるために、該蓄電装置の充放電時に、該インピーダンスでの消費電力が電力損失として増加する。このため、第2蓄電装置3の低温状況で、該第2蓄電装置3を第1蓄電装置2により充電する場合、第2蓄電装置の非低温状況で該第2蓄電装置3を充電する場合に比して、第1蓄電装置2から第2蓄電装置3の供給される電気量のうち、第2蓄電装置3のインピーダンスでの電力損失として消耗されてしまう量が多くなる。従って、第2蓄電装置3の低温状況では、非低温状況よりも、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が発生するのを抑制することが望ましい。
そこで、本実施形態では、電力伝送制御部41は、STEP12において、第2温度T2がT2<T2_thとなる低温状況では、T2≧T2_thとなる非低温状況よりも、第2蓄電装置3の目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2のそれぞれを上記の如く設定する。このようにすることにより、第2蓄電装置3の低温状況では、非低温状況よりも、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が必要となる状況が発生するのが抑制される。
同時に、第2蓄電装置3の低温状況では、非低温状況に比べて、目標残容量領域の上限値B2_th1及び下限値B2_th2が低いために、電動モータ100の回生運転時の回生電力を、非低温状況よりも、第2蓄電装置3に多めに充電することが可能となる。この充電による第2蓄電装置3の発熱作用によって、第2蓄電装置3を低温状況から非低温状況に早期に移行させることができる。
上記の如く目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2を設定した後、STEP13において、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、前記目標残容量領域の上限値B2_th1以上であるか否かを判断する。
このSTEP13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、STEP14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。
STEP14の判断結果が肯定的となる状況は、図5A又は図5B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、STEP15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2蓄電装置3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、STEP14の判断結果が否定的となる状況は、図5A又は図5B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、STEP16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STEP16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(目標残容量領域)に近づけていくようにすることができる。
補足すると、前記STEP14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STEP13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、STEP17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STEP17の判断結果が肯定的となる状況は、SOC2の検出値が目標残容量領域たる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、STEP18(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5A又は図5B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(換言すれば、SOC2の検出値が目標残容量領域の上限値B2_th1に近づくに伴い、閾値DT_th2が小さくなる)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。
STEP18の判断結果が肯定的となる状況は、図5A又は図5Bの中残容量領域(目標残容量領域)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、STEP19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STEP15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、STEP18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、STEP20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、制御モードと、第2残容量SOC2の検出値と、第1温度T1の検出値とに応じて決定する。
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10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、制御モードと第1蓄電装置2の温度T1(第1温度T1)の検出値とに応じて、基本給電量P1_baseの最大値としての給電量P1bを決定する。
この場合、第1温度T1の検出値が、あらかじめ定められた所定の閾値温度T1_th以上である場合(以降、第1蓄電装置2の非低温状況ということがある)における給電量P1bの値は、制御モード毎にあらかじめ定められた固定値に設定される。T1≧T1_thとなる温度は、例えば常温環境下での第1蓄電装置2の通常的な温度域である。
そして、本実施形態では、T1≧T1_thである場合における第1制御モード用の給電量P1bの値は、第2制御モード用の値よりも小さく、且つ、第3制御モード用の値よりも大きい値である。
また、第1温度T1の検出値が上記閾値温度T1_thよりも小さい場合(以降、第1蓄電装置2の低温状況ということがある)における給電量P1bの値は、いずれの制御モードにおいても、図12に示す如く、T1≧T1_thである場合における値(各制御モード毎の固定値)よりも、あらかじめ定められた所定量(各制御モード毎にあらかじめ定められた所定量)だけ小さい値に設定される。T1<T1_thとなる温度は、冬季等の低温環境下で生じる第1蓄電装置2の温度域である。
なお、第1温度T1に係る閾値温度T1_thは、第2温度T2に係る前記閾値温度T2_thと同じ温度、あるいは異なる温度のいずれであってもよい。T1_thをT2_thと同じ温度に設定した場合には、制御処理の構築が容易になる。さらに、第1温度T1がT1_th以上であるか否かに応じた制御の変更と、第2温度T2がT2_th以上であるか否かに応じた制御の変更とが同時に、又は近いタイミングで行われるため、頻繁の制御の変更を防止できる。
電力伝送制御部41は、さらにSTEP32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11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(目標残容量領域)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値B2_th1から下限値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、STEP33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、STEP31で決定した給電量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。
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と同傾向のパターンで変化するように決定される。また、この場合、基本給電量P1_baseの最大値の給電量P1b(=第2残容量SOC2の低残容量領域でのP1_baseの値)は、各制御モード毎に、第1温度T1がT1≧T1_thである場合(第1蓄電装置2の非低温状況)よりもT1<T1_thである場合(第1蓄電装置2の低温状況)の方が相対的に小さくな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STEP33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、STEP31〜33の処理の代わりに、各制御モード毎に、第1温度T1の検出値と、第2残容量SOC2の検出値とから、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STEP20の処理を実行した後、電力伝送制御部41は、次に、STEP21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STEP21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5A又は図5Bに破線で示す閾値DT_th4である。なお、図5A又は図5B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。
STEP21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、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、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STEP22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、STEP21の判断結果が否定的となる状況は、図5A又は図5Bの中残容量領域(目標残容量領域)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、STEP23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6のSTEP15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STEP23において、第2蓄電装置3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STEP19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STEP18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(目標残容量領域)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、制御モードと第1温度T1の検出値と第2残容量SOC2の検出値と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。
この場合、第2残容量SOC2の検出値の増加に伴い、基本給電量P1_baseが減少するため、要求駆動力DT_dmdが一定である場合、第2残容量SOC2の検出値の増加に伴い、第2蓄電装置3の充電量が低下していくこととなる。
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(目標残容量領域)の中心値(上限値B2_th1と下限値B2_th2との平均値)又はこれに近い値に極力収束するようにすることができる。ひいては、第2残容量SOC2が、極力、中残容量領域内に保たれるようになる。この結果、第2蓄電装置3の劣化の進行を抑制できる。
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、制御モードと第1温度T1と第2残容量SOC2と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STEP17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、STEP24(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、制御モード、第2残容量SOC2及び第1温度T1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。
STEP24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、STEP25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STEP15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、STEP24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、STEP26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を制御モードと第2残容量SOC2の検出値と第1温度T1の検出値とに応じて決定する。
このSTEP26の処理は、前記STEP20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、STEP26で決定される基本給電量P1_baseは、制御モードと第1温度T1とに応じた最大値の給電量P1bである。
なお、STEP20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、制御モードと第1温度T1と第2残容量SOC2と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、STEP26で図10のフローチャートの処理を実行する代わりに、各制御モード毎に、第2残容量SOC2の検出値と第1温度T1の検出値とから、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。
STEP26の処理を実行した後、電力伝送制御部41は、次に、STEP27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STEP27の判断処理は、前記STEP21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5A又は図5B参照)以下であるか否かを判断する処理と等価である。
STEP27の判断結果が肯定的となる状況は、図5A又は図5B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、STEP28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STEP22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、制御モード、第2残容量SOC2の検出値及び第1温度T1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、STEP27の判断結果が否定的となる状況は、図5A又は図5B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、STEP29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STEP29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が最大値の給電量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の範囲と第2蓄電装置3への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(目標残容量領域)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、制御モード、第2残容量SOC2及び第1温度T1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、第2残容量SOC2が変化しても一定に維持される。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。
図13A及び図13B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、第2温度T2が前記閾値温度T2_th以上である場合(第2蓄電装置3の非低温状況)と、該閾値温度T2_thよりも低い場合(第2蓄電装置3の低温状況)とのそれぞれについて、マップ形態で表した図である。なお、図13A及び図13Bにおける斜線領域及び点描領域の意味は図5A及び図5Bと同様である。また、図13A中の二点鎖線は、T2≧T2_thである場合における第1制御モードとの比較のために、図5Aに破線で示した閾値DT_th4のラインを示し、図13B中の二点鎖線は、T2<T2_thである場合における第1制御モードとの比較のために、図5B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5A及び図5Bのそれぞれと、第2制御モードに係る図13A及び図13Bのそれぞれ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、前記STEP12において、第2温度T2がT2≧T2_thである場合と、T2<T2_thである場合とのいずれの場合でも、図9に示すように、第2残容量SOC2の中残容量領域(目標残容量領域)の上限値B2_th1が、第1制御モードよりもあらかじめ定めた所定量ΔB2cだけ高い値に設定される。このため、第1制御モードと第2制御モードとのそれぞれにおける目標残容量領域の上限値B2_th1の大小関係は、第2蓄電装置3の非低温状況と低温状況とのいずれの場合でも同じ大小関係に保たれる。
なお、本実施形態では、第2蓄電装置3の非低温状況と低温状況とで、上記所定量ΔB2cは同じ値であるが、互いに異なる値であってもよい。
また、本実施形態では、第2制御モードにおける第2残容量SOC2の中残容量領域(目標残容量領域)の下限値B2_th2は、図9に示す如く、第2温度T2がT2≧T2_thである場合とT2<T2_thである場合とのいずれの場合でも第1制御モードにおける下限値B2_th2と同じ値に設定される。ただし、T2≧T2_thである場合とT2<T2_thである場合との一方又は両方の場合において、第2制御モードにおける下限値B2_th2を第1制御モードにおける下限値B2_th2と異なる値(例えば、第1制御モードにおける下限値B2_thよりも若干大きい値)に設定するようにしてもよい。
また、第2制御モードでの前記STEP20,26においては、第1温度T1がT1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのいずれの場合であっても、図13A及び図13Bに示すように、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)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10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の最大値の給電量P1bは、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのいずれの場合であっても、第1制御モードよりも大きい値となり、且つ、T1≧T1_thである場合よりも、T1<T1_thである場合の方が小さい値となるように設定される。第2制御モードにおける基本給電量P1_baseの最大値の給電量P1bとしては、例えば、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのそれぞれの場合において、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の検出値と第1温度T1の検出値とから、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、本実施形態では、第2制御モードでは、電力伝送制御部41は、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのそれぞれの場合において、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とをいずれも、第1制御モードよりも大きな値に設定する。
さらに、図13A及び図13Bに示す例では、電力伝送制御部41は、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのそれぞれの場合において、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する。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STEP27,29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、第1制御モードよりも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。
図14A及び図14B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、第2温度T2が前記閾値温度T2_th以上である場合(第2蓄電装置3の非低温状況)と、該閾値温度T2_thよりも低い場合(第2蓄電装置3の低温状況)とのそれぞれについて、マップ形態で表した図である。なお、図14A及び図14Bにおける斜線領域及び点描領域の意味は図5A及び図5Bと同様である。また、図14A中の二点鎖線は、T2≧T2_thである場合における第1制御モードとの比較のために、図5Aに破線で示した閾値DT_th4のラインを示し、図14B中の二点鎖線は、T2<T2_thである場合における第1制御モードとの比較のために、図5B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5A及び図5Bのそれぞれと、第3制御モードに係る図14A及び図14Bのそれぞれ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、前記STEP12において、第2温度T2がT2≧T2_thである場合と、T2<T2_thである場合とのいずれの場合でも、図9に示すように、第2残容量SOC2の中残容量領域(目標残容量領域)の上限値B2_th1が、第1制御モードよりもあらかじめ定めた所定量ΔB2dだけ低い値に設定される。このため、第1制御モード又は第2制御モードと第3制御モードとのそれぞれにおける目標残容量領域の上限値B2_th1の大小関係は、第2蓄電装置3の非低温状況と低温状況とのいずれの場合でも同じ大小関係に保たれる。
なお、本実施形態では、第2蓄電装置3の非低温状況と低温状況とで、上記所定量ΔB2dは同じ値であるが、互いに異なる値であってもよい。
また、本実施形態では、第2制御モードにおける第2残容量SOC2の中残容量領域(目標残容量領域)の下限値B2_th2は、図9に示す如く、第2温度T2がT2≧T2_thである場合とT2<T2_thである場合とのいずれの場合でも第1制御モードにおける下限値B2_th2と同じ値に設定される。ただし、T2≧T2_thである場合とT2<T2_thである場合との一方又は両方の場合において、第2制御モードにおける下限値B2_th2を第1制御モードにおける下限値B2_th2と異なる値(例えば、第1制御モードにおける下限値B2_thよりも若干小さい値)に設定するようにしてもよい。
また、第3制御モードでの前記STEP20,26においては、第1温度T1がT1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのいずれの場合であっても、図14A及び図14Bに示すように、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)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10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の最大値の給電量P1bは、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのいずれの場合であっても、第1制御モードよりも小さい値となり、且つ、T1≧T1_thである場合よりも、T1<T1_thである場合の方が小さい値となるように設定される。
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の検出値と第1温度T1の検出値とから、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、本実施形態では、第3制御モードでは、電力伝送制御部41は、T1≧T1_thである場合とT1<T1_thである場合とのそれぞれの場合において、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設定される。
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。
以上説明した通常併用制御処理によって、第1制御モード、第2制御モード、第3制御モードのいずれの制御モードでも、第2残容量SOC2が、各制御モードに対応する目標残容量領域(中残容量領域)内の値(目標残容量領域の中心値又はそれに近い値)に収束して、該目標残容量領域内に保たれるように、第2蓄電装置3の充放電が行わる。
この場合、目標残容量領域は、いずれの制御モードでも、T2<T2_thとなる第2蓄電装置3の低温状況では、T2≧T2_thとなる第2蓄電装置3の非低温状況よりも、該目標残容量領域の上限値B2_th1及び下限値B2_th2が小さい値に設定される。このため、第2蓄電装置3のインピーダンスが大きなものとなる低温状況では、該インピーダンスが比較的小さい非低温状況よりも、第1蓄電装置2による第2蓄電装置3の充電が行われる状況が発生し難くなる。この結果、当該充電に伴う第1蓄電装置2の電力損失が大きくなるのを防止できる。
また、T2<T2_thとなる第2蓄電装置3の低温状況では、T2≧T2_thとなる第2蓄電装置3の非低温状況よりも第2蓄電装置3に多くの回生電力を充電することができるため、該回生電力の充電に伴う第2蓄電装置3の発熱を利用して、第2蓄電装置を低温状況から非低温状況に早期に移行させることができる。
ひいては、第2蓄電装置3の低温状況において、通常併用制御処理により車両の走行を継続し得る航続可能距離が非低温状況に比して低下するのを抑制できる。
また、いずれの制御モードでも、第2蓄電装置3の低温状況では、非低温状況よりも、該目標残容量領域の上限値B2_th1が低いため、第2残容量SOC2は、非低温状況よりも低い残容量値に保たれやすくなる。このため、第2蓄電装置3の低温状況では、後述の回生運転時における回生電力を非低温状況よりも、より多く充電することができる。その結果、第2蓄電装置3の低温状況であっても、電動モータ100の力行運転のために、第2蓄電装置3の残容量が不足するような事態が発生するのを極力防止できる。
(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。
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15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17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。
なお、上限給電量P1_maxを、第1残容量SOC1の検出値と第1温度T1の検出値に応じて設定してもよい。この場合、第1温度T1が低いほど、上限給電量P1_maxを小さくするように設定することが好ましい。
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STEP29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STEP15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16〜図18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制御モードであり、且つ、第2温度T2の検出値はT2≧T2_th1となる温度であるとする。
図16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16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17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18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18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18を参照)。このため、図16の矢印a1及び図17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16の矢印a1及び図18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18を参照)。このため、図16の矢印a2及び図17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16の矢印a2及び図18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18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18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16の矢印a3及び図17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16の矢印a4及び図17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16の矢印a4及び図18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19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、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。
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、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21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。また、閾値G_th1は、要求回生量G_dmdの最大値G_maxとゼロとのうちの最大値G_maxにより近い値に設定され、あるいは、最大値G_maxと閾値G_th1との差が所定値以下となるように設定されている。
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。また、目標入力Pc1は、所定値以下で、Pc2よりも小さい値に設定される。
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21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21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。
以上説明した第1実施形態によれば、第1〜第3制御モードのいずれの制御モードでも、第2蓄電装置3の低温状況における目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2が非低温状況よりも低いため、第2蓄電装置3の低温状況で、該第2蓄電装置3に充電し得る回生電力が多くなる。そのため、第2蓄電装置3の低温状況で、第2残容量SOC2が不足する状態が生じるのを極力防止することができる。
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)に対する劣化耐性が低いものの、通常併用制御処理、あるいは、停止延長制御処理において、第1蓄電装置2を第2蓄電装置3により充電する如き制御処理は行われない。また、電動モータ100の回生運転時の制御処理では、第1蓄電装置2に対する回生量は、極力削減される。このため、充電に起因する第1蓄電装置2の劣化の進行を極力抑制できる。
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、第1〜第3制御モードのいずれの制御モードでも、第2残容量SOC2の検出値が、中残容量領域(目標残容量領域)又は低残容量領域に属する場合に、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DT_th4よりも小さい状態にて、電力伝送制御部41が実行する前記STEP22又は28の処理が本発明における第1処理に相当する。
また、いずれの制御モードでも、第2残容量SOC2の検出値が、高残容量領域に属する場合に、電力伝送制御部41が実行する前記STEP15又は16の処理が本発明における第2処理に相当する。
そして、これらの第1処理(STEP22又は28の処理)及び第2処理(STEP15又は16の処理)の全体により本発明における残容量調整処理が実現される。
また、通常併用制御処理における前記STEP12の処理が、本発明における目標残容量領域設定処理に相当する。
また、図20に示した回生運転時の制御処理が、本発明における回生電力充電処理に相当する。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図22及び図23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、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23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から閾値G_th2を差し引いた値(=G_th1−G_th2)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23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23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。
なお、本実施形態では、第1蓄電装置2の目標入力Pc1は、所定値以下に保たれるように、閾値G_th1,Gth2が設定されている。
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。
以上説明した第2実施形態においては、第1実施形態と同様に、第1〜第3制御モードのいずれの制御モードでも、第2蓄電装置3の低温状況における目標残容量領域(中残容量領域)の上限値B2_th1及び下限値B2_th2が非低温状況よりも低いため、第2蓄電装置3の低温状況で、該第2蓄電装置3に充電し得る回生電力が多くなる。そのため、第2蓄電装置3の低温状況で、第2残容量SOC2が不足する状態が生じるのを極力防止することができる。
また、通常併用制御処理、あるいは、停止延長制御処理においても、充電に対する劣化耐性が相対的に低い第1蓄電装置2を第2蓄電装置3により充電する如き制御処理は行われない。また、電動モータ100の回生運転時の制御処理では、第1蓄電装置2に対する回生量は、小さな回生量に制限される。このため、充電に起因する第1蓄電装置2の劣化の進行を極力抑制できる。
ここで、本実施形態と本発明との対応関係について、補足すると、本実施形態では、図22に示した回生運転時の制御処理が、本発明における回生電力充電処理に相当する。
これ以外は、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24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24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23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23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23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23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23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23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23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。
ここで、本実施形態と本発明との対応関係について、補足すると、本実施形態では、図23に示した回生運転時の制御処理が、本発明における回生電力充電処理に相当する。
これ以外は、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。
前記各実施形態では、通常併用制御処理における各制御モード毎に、第2温度T2を、T2≧T2_thである場合と、T2<T2_thである場合との2種類の範囲に分類して、第2温度T2の各範囲に対応する目標残容量領域を設定するようにした。ただし、各制御モードにおいて、第2温度T2を3種類以上の範囲に分類して、各範囲に対応する目標残容量領域を設定するようにしてもよい。
あるいは、各制御モード毎に、第2温度T2の範囲の分類数を異ならせるようにすることも可能である。
また、前記各実施形態では、通常併用制御処理における各制御モード毎に、第1蓄電装置2から出力させる基本給電量P1_baseを、第1温度T1に応じて変化させる処理において、第1温度T1を、T1≧T1_thである場合と、T1<T1_thである場合との2種類の範囲に分類し、該第1温度T1の各範囲に対応する基本給電量P1_baseを設定することで、第1温度T1に応じて第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電量を変化させるようにした。ただし、各制御モードにおいて、第1温度T1を3種類以上の範囲に分類して、各範囲に対応する基本給電量P1_baseを設定するようにしてもよい。
あるいは、各制御モード毎に、第1温度T1の範囲の分類数を異ならせるようにすることも可能である。
また、第1温度T1に応じて第1蓄電装置2から第2蓄電装置3への充電量を変化させることを省略することも可能である。例えば、各制御モードにおける基本給電量P1_baseの最大値P1bを第1温度T1によらずに一定値に設定してもよい。
また、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。ただし、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、目標残容領域(中残容量領域)の上限値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、上限値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、前記各実施形態では、電動モータ100の回生運転時に、回生電力を第1蓄電装置2に充電し得るようにした。ただし、回生電力を第1蓄電装置2に充電することなく、第2蓄電装置3だけに充電するようにしてもよい。この場合、前記第1蓄電装置2として、充電を行うことができない蓄電装置、例えば燃焼電池もしくは空気電池等を採用することもできる。
また、前記各実施形態では、前記停止延長制御処理を実行するようにしたが、該停止延長制御処理を省略してもよい。
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 (22)

  1. 第1蓄電装置及び第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、前記第2蓄電装置の残容量と温度とを取得可能であり、前記第2蓄電装置の目標残容量領域を該第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定する目標残容量領域設定処理と、前記第2蓄電装置の残容量を前記目標残容量領域内の値に収束させるように前記電力伝送回路部を制御する残容量調整処理とを実行する機能を有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。
  2. 請求項1記載の電力供給システムにおいて、
    前記第2蓄電装置は、前記第1蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が高い蓄電装置であることを特徴とする電力供給システム。
  3. 請求項2記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第2蓄電装置から前記第1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機能を前記残容量調整処理に含まない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。
  4. 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、
    前記第2蓄電装置は、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蓄電装置であることを特徴とする電力供給システム。
  5. 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、
    前記制御装置が実行する前記残容量調整処理は、前記第1蓄電装置から前記第2蓄電装置への充電を行いつつ、該第1蓄電装置から前記電気負荷への給電を行うように前記電力伝送回路部を制御する第1処理と、前記1蓄電装置及び第2蓄電装置のうちの少なくとも第2蓄電装置を含む一方又は両方の蓄電装置から前記電気負荷への給電を行うように前記電力伝送回路部を制御する第2処理とを含むことを特徴とする電力供給システム。
  6. 請求項5記載の電力供給システムにおいて、
    前記電気負荷は、給電を受けていない状態で回生電力を出力可能な電気負荷であり、
    前記制御装置は、前記電気負荷からの回生電力の出力時に、該回生電力の全部又は一部を前記第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回生電力充電処理を実行する機能をさらに有すると共に、前記目標残容量領域設定処理において、前記第2蓄電装置の温度が所定の閾値温度よりも低い場合に、該閾値温度よりも高い場合よりも前記目標残容量領域の上限値及び下限値のうちの少なくとも上限値を低くするように、該目標残容量領域を前記第2蓄電装置の温度に応じて可変的に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。
  7. 請求項6記載の電力供給システムにおいて、
    前記第1蓄電装置は、前記第2蓄電装置よりも充電に対する劣化耐性が低い蓄電装置であり、
    前記制御装置は、前記回生電力充電処理において、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の両方に前記回生電力を充電するとき、該回生電力のうちの前記第1蓄電装置への充電割合が前記第2蓄電装置への充電割合よりも小さくなるように、又は前記第1蓄電装置のへの充電量が所定量以下とな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。
  8. 請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第2蓄電装置の残容量に応じて変化させるように該第1処理を実行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。
  9. 請求項8記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第2蓄電装置の残容量が前記目標残容量領域の上限値に近いほど小さくするように該第1処理を実行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。
  10. 請求項5〜9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、前記第1蓄電装置の温度を取得可能であり、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第1蓄電装置の温度に応じて変化させるように該第1処理を実行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。
  11. 請求項10記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1処理における前記第1蓄電装置から第2蓄電装置への充電量を、前記第1蓄電装置の温度が低いほど小さくするように該第1処理を実行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。
  12. 請求項5〜11のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記第1蓄電装置は、その出力の変動に対する劣化耐性が前記第2蓄電装置よりも低い蓄電装置であり、
    前記制御装置は、前記第1処理における前記電気負荷の要求出力の変化に応じた前記第1蓄電装置の出力の変化の感度が、該電気負荷の要求出力の変化に応じた前記第2蓄電装置の入力の変化の感度よりも相対的に低くなる態様で該第1処理を実行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。
  13. 請求項12記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1処理において、前記第1蓄電装置から前記電気負荷の要求出力によらずに設定した基本給電量を出力させ、且つ、該基本給電量のうちの前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を該電気負荷に給電し、且つ、該基本給電量から前記電気負荷の要求出力に対応する給電量を差し引いた差分の給電量を前記第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。
  14. 請求項13記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記基本給電量を前記第2蓄電装置の残容量に応じて可変的に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。
  15. 請求項13又は14記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1蓄電装置の温度を取得可能であり、前記基本給電量を前記第1蓄電装置の温度に応じて可変的に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。
  16. 請求項15記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記基本給電量を、前記第1蓄電装置の温度が低いほど小さくするように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。
  17. 請求項1〜16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、前記電気負荷への給電時に、前記電力伝送回路部の制御の形態が互いに異なる複数の制御モードで該電力伝送回路部を制御する機能を有し、各制御モードにおいて、前記残容量調整処理と前記目標残容量領域設定処理とを実行するように構成されていると共に、前記目標残容量領域設定処理において、前記第2蓄電装置の温度と前記制御モードとに応じて前記目標残容量領域を可変的に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。
  18. 請求項17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、前記目標残容量領域の上限値が互いに相違する制御モードであり、
    前記制御装置は、各制御モード毎に、前記目標残容量領域設定処理において、前記目標残容量領域の上限値を前記第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定するように構成されていると共に、前記複数の制御モードのそれぞれの前記目標残容量領域の上限値の相互の大小関係が、前記第2蓄電装置の温度の変化に対して一定に保たれるように、前記目標残容量領域設定処理を実行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。
  19. 請求項1〜18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。
  20. 請求項19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。
  21. 請求項1〜20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。
  22. 第1蓄電装置及び第2蓄電装置を備え、該第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蓄電装置の目標残容量領域を該第2蓄電装置の温度に応じて可変的に設定するステップと、前記第2蓄電装置の残容量を前記目標残容量領域内の値に収束させるように前記電力伝送を行うステップとを備えることを特徴とする電力伝送方法。
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