JP2017147830A - 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

電力供給システム及び輸送機器、並びに、電力伝送方法 Download PDF

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Abstract

【課題】2つの蓄電装置のうちの少なくとも一方の入出力が不連続的に変化するのを防止して、当該少なくとも一方の蓄電装置の劣化の進行を極力抑制することを可能とす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、電気負荷100の作動要求値を含む状態量の変化に応じて規定される第1蓄電装置2の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、第1蓄電装置2の実際の入出力を、不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させるように電力伝送回路部11を制御する。
【選択図】図13

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に見られるものが知られている。特許文献1には、容量が相対的に大きい高容量型の蓄電装置(電池)と、出力可能な電力の上限値が相対的に高い高出力型の蓄電装置(キャパシタ)との2つの蓄電装置を用いて、車両の電動モータに給電を行い得るシステムが提案されている。
このシステムでは、各蓄電装置の残容量を表すSOC(State Of Charge)を、車速に応じて設定したSOC中心に近づけるように、2つの蓄電装置の間で、適宜、電力の授受が行われる。
特開2014−187757号公報
特許文献1に見られる技術では、2つの蓄電装置の一方の蓄電装置の実際のSOC(検出値)のSOC中心に対する大小関係と、他方の蓄電装置の実際のSOC(検出値)のSOC中心に対する大小関係とに応じて、2つの蓄電装置の間での電力の授受の制御の形態が切替えられることになる。
このため、この切替えを行ったときに、2つの蓄電装置の一方又は両方の入出力(放電量又は充電量)が急激に(不連続的に)変化しやすい。
ここで、一般に蓄電装置は、その入出力を急激に変化させることを頻繁に繰り返すと、該蓄電装置の劣化が進行しやすい。そして、かかる劣化の進行は、特に高容量型の蓄電装置において顕著に発生しやすい。
従って、特許文献1に見られる従来の技術では、2つの蓄電装置の劣化、特に、高容量型の蓄電装置の劣化が進行しやすいという不都合がある。
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一方の入出力が不連続的に変化するのを防止して、当該少なくとも一方の蓄電装置の劣化の進行を極力抑制することを可能とする電力供給システム及び電力伝送方法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。
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1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置からの前記電気負荷への給電時における該電気負荷への給電量を規定する該電気負荷の作動要求値と、該電気負荷から前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置への回生電力の充電時における該電気負荷からの回生電力の出力量を規定する該電気負荷の作動要求値とのうちの少なくとも一方の作動要求値を取得可能であり、少なくとも前記作動要求値を含む1つ以上の状態量に応じて前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力を変化させるように当該それぞれの入出力の目標値である入出力目標値を決定し、該入出力目標値を満たすように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ていると共に、前記状態量の変化に応じて規定される前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、当該不連続的に変化する入出力目標値に制御すべき実際の入出力を、当該不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させ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(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。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、該「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と、供給元から供給先への給電量の制御とを行い得る機能を有することを意味する。この場合、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、該電気負荷が電力(回生電力)の供給元、第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方又は両方が電力の供給先(回生電力の充電対象)となり得る。
また、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの「入出力」は、各蓄電装置の「入力」又は「出力」を意味する。そして、各蓄電装置の「入力」は該蓄電装置の充電量、「出力」は該蓄電装置の放電量を意味する。
また、電気負荷への給電量は、該電気負荷に給電される電気量を意味し、電気負荷からの回生電力の出力量は、電気負荷から出力される回生電力の電気量を意味する。
なお、上記充電量(入力)、放電量(出力)、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、「電気負荷への給電量を規定する該電気負荷の作動要求値」は、電気負荷への給電時における該電気負荷の作動状態に関する要求値であって、前記電気負荷への給電量との間の相関関係が、該要求値の増減に応じて該電気負荷への給電量が単調に増減するという関係となる要求値を意味する。当該作動要求値としては、例えば、電気負荷への給電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、当該作動要求値として用いることもできる。
また、「電気負荷からの回生電力の出力量を規定する該電気負荷の作動要求値」は、電気負荷からの回生電力の出力時における該電気負荷の作動状態に関する要求値であって、前記回生電力との間の相関関係が、該要求値の増減に応じて該回生電力の大きさが単調に増減するという関係となる要求値を意味する。当該作動要求値としては、例えば、回生運転時の電気負荷から出力される電気量の要求値(例えば回生電力そのものの要求値)を用いることができる。また、電気負荷が、例えば、出力する回生電力に応じた制動力を発生する電気負荷(例えば電動モータ)である場合には、該制動力の要求値を、当該作動要求値として用いることもできる。
また、前記入出力目標値の「不連続的な変化」は、前記状態量の変化に応じた前記入出力目標値の変化度合(これは該入出力目標値を前記状態量により偏微分してなる値に相当する)の大きさが、所定値以上の大きなものとなる入出力目標値の変化を意味する。
また、「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、前記制御装置は、前記状態量の変化に応じて規定される前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、当該不連続的に変化する入出力目標値に制御すべき実際の入出力を当該不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させるように前記電力伝送回路部を制御する。
これにより、第1蓄電装置又は第2蓄電装置の実際の入出力が、不連続的に変化するのが防止される。
よって、第1発明によれば、2つの蓄電装置のうちの少なくとも一方の入出力が不連続的に変化するのを防止して、当該少なくとも一方の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、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置として、互いに特性が異なる蓄電装置を採用し得る。この場合、例えば、前記第1蓄電装置は、前記第2蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置であることが好ましい(第2発明)。
これによれば、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。
この場合、前記第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極力長くすることができる。
また、前記第2蓄電装置は、出力密度が相対的に高いため、電気負荷への給電時に、電気負荷の作動要求値が比較的大きな変動幅で変動しても、高い応答性で該作動要求値に対応する給電量を電気負荷に給電し得る。
なお、電気負荷への給電時において、「作動要求値に対応する給電量」というのは、該作動要求値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発明又は第2発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の入出力目標値が不連続的に増加する場合における該一方の蓄電装置の実際の入出力の増加速度の大きさと、前記一方の蓄電装置の入出力目標値が不連続的に減少する場合における該一方の蓄電装置の実際の入出力の減少速度の大きさとが互いに異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得る(第3発明)。
これによれば、前記一方の蓄電装置の入出力が増加する場合と減少する場合との特性差を反映させて、該一方の蓄電装置の実際の入出力を変化させることができる。
例えば、前記第2発明の如く、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置である場合には、該第1蓄電装置は、一般に、その入出力が急激に減少した場合よりも、急激に増加した場合の方が、劣化の進行が生じ易い。
従って、上記第2発明では、前記第1蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的に増加する場合における該第1蓄電装置の実際の入出力の増加速度の大きさが、前記第1蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の入出力の減少速度の大きさよりも小さく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4発明)。
これによれば、第1蓄電装置の実際の入出力が急激に増加することの抑制効果を高めることができるので、第1蓄電装置の劣化の進行を効果的に抑制できる。特に、第1蓄電装置は、電気負荷への給電を持続し得る期間に支配的な影響を持つ。このため、第4発明によれば、電気負荷への給電を持続し得る期間を極力長くできる。
また、上記第1〜第4発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の出力の目標値が不連続的に変化する場合における該一方の蓄電装置の実際の出力の変化速度の大きさと、該一方の蓄電装置の入力の目標値が不連続的に変化する場合における該一方の蓄電装置の実際の入力の変化速度の大きさとが互いに異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得る(第5発明)。
これによれば、前記一方の蓄電装置の出力(放電量)が増減する場合と入力(充電量)が増減する場合との特性差を反映させて、該一方の蓄電装置の実際の入出力を変化させることができる。
例えば、前記第2発明の如く、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置である場合には、該第1蓄電装置は、一般に、その出力(放電量)が急激に増加した場合よりも、入力(充電量)が急激に増加した場合の方が、劣化の進行が生じ易い。
また、該第1蓄電装置は、一般に、その入力(充電量)が急激に減少した場合よりも、出力(放電量)が急激に減少した場合の方が、劣化の進行が生じ易い。
従って、上記第2発明又は第4発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置の入力の目標値が不連続的に増加する場合における該第1蓄電装置の実際の入力の増加速度の大きさが、該第1蓄電装置の出力の目標値が不連続的に変化する場合における該第1蓄電装置の実際の出力の変化速度の大きさよりも小さく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6発明)。
さらに、上記第2発明、第4発明、又は第6発明では、前記制御装置は、前記第1蓄電装置の出力の目標値が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の出力の減少速度の大きさが、該第1蓄電装置の入力の目標値が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の入力の減少速度の大きさよりも小さく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)。
上記第6発明によれば、第1蓄電装置の実際の入力(充電量)が急激に増加することの抑制効果を高めることができるので、第1蓄電装置の劣化の進行を効果的に抑制できる。
また、上記第7発明によれば、第1蓄電装置の実際の出力(放電量)が急激に減少することの抑制効果を高めることができるので、第1蓄電装置の劣化の進行を効果的に抑制できる。
上記第1〜第7発明では、前記状態量は、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蓄電装置の残容量を含み得る(第8発明)。
これによれば、前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の残容量を反映させて、各蓄電装置の入出力目標値を決定できるので、第1蓄電装置又は第2蓄電装置の残容量の高低状態等に適した形態で、各蓄電装置からの電気負荷への給電、あるいは、各電気負荷への回生電力の充電を行うことが可能となる。
上記第1〜第8発明では、前記制御装置は、例えば、前記電気負荷への給電時における前記作動要求値と前記電気負荷からの回生電力の出力時における前記作動要求値とのうちの一方の作動要求値に対して、該一方の作動要求値が所定の第A閾値よりも小さい場合には、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の入力が他方の蓄電装置の入力よりも大きくなり、且つ、該一方の作動要求値が前記第A閾値よりも大きい場合には、前記他方の蓄電装置の入力が前記一方の蓄電装置の入力よりも大きく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得る(第9発明)。
これによれば、前記一方の作動要求値が前記第A閾値よりも大きい状態と前記第A閾値よりも小さい状態とのうちの一方の状態から他方の状態に移行することに起因して、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力目標値の不連続的な変化が生じ得る。
従って、第9発明によれば、前記一方の作動要求値が前記第A閾値よりも大きい状態と前記第A閾値よりも小さい状態とのうちの一方の状態から他方の状態に移行するときに、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの実際の入出力が不連続的に変化するのを防止することができる。
上記第9発明では、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置である場合、前記一方の作動要求値は、前記電気負荷からの回生電力の出力値における作動要求値であり、前記一方の蓄電装置は前記第1蓄電装置であることが好ましい(第10発明)。
これによれば、前記電気負荷からの回生電力の出力時において、前記作動要求値が前記第A閾値よりも小さい状態では、主に、第1蓄電装置に回生電力が充電されることになる。また、前記電気負荷からの回生電力の出力時において、前記作動要求値が前記第A閾値よりも大きい状態では、主に、第2蓄電装置に回生電力が充電されることになる。
このため、第1蓄電装置に、比較的小さな充電量(低レートの充電量)で回生電力を充電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し得るように、該第1蓄電装置に回生電力を充電することが可能となる。
併せて、出力密度が相対的に高い第2蓄電装置に、比較的大きな充電量で回生電力を充電することが可能となる。ひいては、第2蓄電装置の残容量が小さくなり過ぎるのを極力防止して、該第2蓄電装置から電気負荷に給電し得る状態を極力維持することが可能となる。
また、上記第1〜第8発明では、前記状態量は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の残容量を含み、前記制御装置は、前記前記電動モータへの給電時における前記作動要求値と前記電動モータからの回生電力の出力時における前記作動要求値とのうちの一方の作動要求値をゼロから増加させた場合において、前記一方の蓄電装置の残容量が所定の第1閾値よりも大きい状態では、該一方の蓄電装置の出力が他方の蓄電装置の出力よりも先行して上限値まで増加し、且つ、前記一方の蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも小さい状態では、該一方の蓄電装置の出力よりも他方の蓄電装置の出力が先行して上限値まで増加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11発明)。
これによれば、前記一方の蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも大きい状態と前記第1閾値よりも小さい状態とのうちの一方の状態から他方の状態に移行することに起因して、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力目標値の不連続的な変化が生じ得る。
従って、第11発明によれば、前記一方の蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも大きい状態と前記第1閾値よりも小さい状態とのうちの一方の状態から他方の状態に移行するときに、第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの実際の入出力が不連続的に変化するのを防止することができる。
上記第11発明では、前記第1蓄電装置が、前記第2蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置である場合、前記一方の作動要求値は、前記電気負荷への給電時における作動要求値であり、前記一方の蓄電装置は前記第2蓄電装置であることが好ましい(第12発明)。
これによれば、前記電気負荷への給電時において、前記第2蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも大きい状態では、前記作動要求値がある程度大きなものとなるまでは、第1蓄電装置に比して第2蓄電装置の放電が進行しやすいので、該第2蓄電装置の残容量が高くなり過ぎるのを防止し得る。
一方、前記第2蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも小さい状態では、前記作動要求値がある程度大きなものとなるまでは、第1蓄電装置に比して第2蓄電装置の放電が進行し難いので、該第2蓄電装置の残容量が低くなり過ぎるのを防止し得る。
従って、第2蓄電装置の残容量が中程度の残容量に保たれやすくなる。ひいては、出力密度が相対的に高い第2蓄電装置の劣化の進行を抑制することが可能となる。
以上説明した第1〜第12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13発明)。
そして、上記第13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14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14発明の電力供給システムを備える(第15発明)。この輸送機器によれば、上記第1〜第14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、前記の目的を達成するために、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1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置からの前記電気負荷への給電時における該電気負荷への給電量を規定する該電気負荷の作動要求値と、該電気負荷から前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置への回生電力の充電時における該電気負荷からの回生電力の出力量を規定する該電気負荷の作動要求値とのうちの少なくとも一方の作動要求値を含む1つ以上の状態量に応じて前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力を変化させるように当該それぞれの入出力の目標値である入出力目標値を決定する第1ステップと、
該入出力目標値を満たすように前記電気負荷と第1蓄電装置と第2蓄電装置との間の電力伝送を実行する第2ステップとを備え、
該第2ステップでは、前記状態量の変化に応じて規定される前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、当該不連続的に変化する入出力目標値に制御すべき実際の入出力を当該不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させることを特徴とする(第16発明)。
これによれば、前記第1発明と同様に、2つの蓄電装置のうちの少なくとも一方の入出力が不連続的に変化するのを防止して、当該少なくとも一方の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。
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。 図7のSTEP19又は図8のSTEP25の処理を示すフローチャート。 図9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。 第1蓄電装置の出力の不連続的な変化を防止するための処理を示すフローチャート。 図13のSTEP103,104又は図25のSTEP113,114で設定する移行時間の大小関係を示す図。 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蓄電装置の入力の不連続的な変化を防止するための処理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。
より詳しくは、第1蓄電装置2は、その出力(放電量)を急激に増加させると、該出力を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。また、第1蓄電装置2は、その入力(充電量)を急激に増加させると、該入力を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。また、第1蓄電装置2は、その入力(充電量)を急激に増加させると、その出力(放電量)を急激に増加させる場合よりも、劣化が進行しやすい。また、第1蓄電装置2は、その出力(放電量)を急激に減少させると、その入力(充電量)を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。
一方、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、電力伝送制御部41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。
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に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の出力の目標値(目標出力)P2を、閾値DT_th1に対応する給電量に一致させ、且つ、第1蓄電装置2の出力の目標値(目標出力)P1を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第2蓄電装置3の負担分の目標出力P2を差し引いた不足分の給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1,P2に応じて電力伝送回路部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の出力は、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、目標出力P1,P2がそれぞれ電圧変換器15,16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。
なお、上記のSTEP14の処理は、より詳しくは、第1蓄電装置2の目標出力P1又は第2蓄電装置3の目標出力P2が不連続的に変化することのない状態で設定された場合の処理である。P1,P2が不連続的に変化した場合の処理についての説明は後述する。このことは、後述するSTEP15,18,21,22,24,27,28の処理についても同様である。
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の目標出力P2を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、この目標出力P2に応じて電力伝送回路部11を制御する。なお、この制御では、第1蓄電装置2の目標出力P1はゼロである。
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(P1,P2が不連続的に変化しない状態での処理)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、目標出力P2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の目標出力P2を、所定値の給電量に一致させ、且つ、第1蓄電装置2の目標出力P1を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第2蓄電装置3の目標出力P2を差し引いた不足分の給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、
これらの目標出力P1,P2に応じて電力伝送回路部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の目標出力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の目標出力P1を、基本給電量P1_baseに一致させ、第2蓄電装置3の入力、すなわち充電量の目標値(目標入力)Pc2を、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)に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1及び目標入力Pc2に応じて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(P1,Pc2が不連続的に変化しない状態での処理)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、第1蓄電装置2の目標出力P1(=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、第2蓄電装置3の目標入力Pc2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の目標入力Pc1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の目標出力P1を、基本給電量P1_baseに一致させ、且つ、第2蓄電装置の目標出力P2を、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させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1,P2に応じて電力伝送回路部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(P1,P2が不連続的に変化しない状態での処理)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の出力は、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3の目標出力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の目標出力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STEP17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になる要求駆動力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になる。
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の目標出力P1を、所定値の給電量に一致させ、且つ、第2蓄電装置3の目標出力P2を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から、第1蓄電装置2の目標出力P1を差し引いた不足分の給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1,P2に応じて電力伝送回路部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(P1,P2が不連続的に変化しない状態での処理)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の目標出力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_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(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の目標出力P1を、基本給電量P1_baseに一致させ、且つ、第2蓄電装置3の目標入力Pc2を、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させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1及び目標入力Pc2に応じて電力伝送回路部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(P1,P2が不連続的に変化しない状態での処理)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の目標出力P1を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、この目標出力P1に応じて電力伝送回路部11を制御する。なお、この場合には、第2蓄電装置3の目標出力P2はゼロである。
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(P1,P2が不連続的に変化しない状態での処理)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、第1蓄電装置2の目標出力P1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_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になる要求駆動力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の出力を所定の一定値とすることで、該第1蓄電装置2の出力が要求駆動力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になる。
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における斜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に給電を行うことになる要求駆動力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になる要求駆動力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に給電を行うことになる要求駆動力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になる領域を第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における斜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に給電を行うことになる要求駆動力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になる要求駆動力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になる領域を第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。
(第1蓄電装置及び第2蓄電装置の出力の不連続的変化の防止処理)
ところで、前記したSTEP14,15,18,21,22,24,27,28の処理(目標出力P1,P2(又は目標入力Pc2)に応じた電力伝送回路部11の制御処理)の説明では、第1蓄電装置2の目標出力P1と第2蓄電装置3の目標出力P2(又は目標入力Pc2)の不連続的な変化が生じない場合に関して説明した。ただし、本実施形態では、前記第1制御モードあるいは第3制御モードにおいては、要求駆動力DT_dmdの変化、あるいは、第2残容量SOC2(検出値)の変化に応じて目標出力P1,P2が不連続的に変化する場合がある。
例えば図5を参照して、第1制御モードにおいて、要求駆動力DT_dmdが閾値DT_th4よりも大きく、且つ、最大値DT_maxよりも小さい値であり、且つ、第2残容量SOC2の検出値が閾値B2_th1(中残容量領域の上限値)よりも小さい場合において、図中に白抜きの矢印で示す如く、第2残容量SOC2の検出値が閾値B2_th2(中残容量領域の下限値)よりも大きい状態と、該閾値B2_th2よりも小さい状態とのうちの一方の状態から他方の状態に変化した場合に、目標出力P1,P2が不連続的に変化することになる。
このことは、前記第3制御モード(図12を参照)においても同様である。
目標出力P1,P2が上記の如く不連続的に変化した場合、該目標出力P1,P2をそのまま用いて電力伝送回路部11を制御すると、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの実際の出力(放電量)が急激に変化してしまう。そして、特に、第1蓄電装置2は、その出力が急激に変化すると、劣化が進行しやすい。
そこで、本実施形態では、特に第1蓄電装置2の実際の出力(放電量)が急激に変化してしまうのを防止するために、電力伝送制御部41は、図13のフローチャートに示す処理により、電力伝送回路部11を制御する。この処理は、STEP14,15,18,21,22,24,27,28の処理内で実行される処理である。
電力伝送制御部41は、STEP101において、第1蓄電装置2の目標出力P1が不連続に変化したか否かを判断する。この場合、電力伝送制御部41は、例えば、現在の制御処理周期で決定した目標出力P1と、前回の(1つ前の)制御処理周期で決定した目標出力P1との差の絶対値があらかじめ定められた所定値よりも大きい場合に、目標出力P1が不連続的に変化したと判断する。
なお、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に給電する状況では、目標出力P1が不連続的に変化する場合、第2蓄電装置3の目標出力P1も不連続的に変化することになるので、STEP101では、目標出力P2が不連続的に変化したか否かを判断してもよい。
また、STEP101において、例えば、現在の制御処理周期でのSOC2の検出値と、前回の制御処理周期でのSOC2の検出値との間の範囲内に、前記閾値B2_th2(中残容量領域の下限値)があるという条件を、目標出力P1が不連続的に変化したと判断するための必要条件としてもよい。
補足すると、本実施形態では、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状況では、第1蓄電装置2の目標出力P1は、前記基本給電量P1_baseに一致するので、STEP101の判断結果は肯定的とはならない。
STEP101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、STEP106において、現在の制御処理周期で決定された目標出力P1,P2(又はP1,Pc2)をそのまま用いて、前記した如く電力伝送回路部11を制御する。
一方、STEP101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、次に、STEP102において、目標出力P1の不連続的な変化が該目標出力P1の増加であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合(目標出力P1の増加の場合)には、電力伝送制御部41は、STEP103において、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力を、前回の制御処理周期で決定した目標出力P1(k-1),P2(k-1)から、現在の制御処理周期で新たに決定した目標出力P1(k),P2(k)まで変化させるのに必要な所要時間としての移行時間Tpとして、あらかじめ定められた所定値T3を設定する。
また、STEP102の判断結果が否定的である場合(目標出力P1の減少の場合)には、電力伝送制御部41は、STEP104において、上記移行時間Tpとして、あらかじめ定められた所定値T2を設定する。該所定値T2は、図14に示す如く、STEP103での所定値T3よりも短い時間である。なお、図14におけるT4,T1は、後述の実施形態に関するものである。
ここで、前記したように、第1蓄電装置2は、その出力(放電量)を急激に増加させると、該出力を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。そこで、本実施形態では、目標出力P1の不連続的な変化が、該目標出力P1の増加である場合には、該目標出力P1の減少である場合よりも、第1蓄電装置2の出力を緩やかに変化させるために、T3>T2という大小関係で、所定値T3,T2を設定している。
次いで、電力伝送制御部41は、STEP105において、次式(1),(2)により第1蓄電装置2の出力(放電量)の指令値である出力指令値P1’と、第2蓄電装置3の出力(放電量)の指令値である出力指令値P2’とを決定する。これらの出力指令値P1’,P2’は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの実際の出力の制御に使用する指令値である。

P1’=P1(k-1)+((P1(k)−P1(k-1))/Tp)・t ……(1)
P2’=P2(k-1)+((P2(k)−P2(k-1))/Tp)・t ……(2)

上記式(1)、(2)におけるtは、ゼロ(現在の制御処理周期の時刻)から、Tpの時間経過後の時刻まで、制御処理周期毎に、1制御処理周期の時間ずつ、増加するように更新される時刻値である。
そして、STEP105では、電力伝送制御部41は、上記式(1),(2)により決定した出力指令値P1’,P2’を、目標出力P1,P2の代わりに用いて(P1’,P2’をそれぞれ電圧変換器15,16の出力電力の目標値として)、電力伝送回路部11を制御する。
この場合、((P1(k)−P1(k-1))/Tp)、((P2(k)−P2(k-1))/Tp)は、それぞれ、P1’,P2’の変化速度に相当し、移行時間Tpが長いほど遅くなる。そして、移行時間Tpは、上記の如く、第1蓄電装置2の目標入力P1の不連続的な変化が増加であるか減少であるかに応じて設定されている。
従って、出力指令値P1’,P2’は、第1蓄電装置2の目標出力P1の不連続的な変化が増加である場合には、減少である場合よりも遅い速度で、徐々に変化していくように決定されることになる。
なお、STEP105の処理で、時刻値tがTpに達した後は、STEP101からの処理が再開される。
図13に示す処理は、以上の如く実行される。これにより、第1蓄電装置2の実際の出力が徐々に変化することになって、不連続的に急激に変化するのが防止される。また、第1蓄電装置2の目標出力P1が不連続的に増加する場合には、不連続的に減少する場合に比して、遅い変化速度で、第1蓄電装置2の出力を変化させるように、出力指令値P1’が決定される。
このため、電動モータ100への給電時における第1蓄電装置2の劣化の進行を適切に抑制することができる。
また、本実施形態では、第2蓄電装置3についても、その出力の不連続的な変化が防止されるので、該第2蓄電装置3についても、その出力の過大な変動を抑制して、該第2蓄電装置3の劣化の進行を抑制することができる。
(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。
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の目標出力P1を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、この目標出力P1に応じて電力伝送回路部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の目標出力P1を、上限給電量P1_maxに一致させ、且つ、第2蓄電装置3の目標出力P2を、要求駆動力DT_dmdに対応する給電量から第1蓄電装置2の目標出力P1(=P1_max)を差し引いた不足分の給電量に一致させる。そして、電力伝送制御部41は、これらの目標出力P1,P2に応じて電力伝送回路部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に給電されることになる。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。
補足すると、本実施形態では、通常併用制御処理から停止延長制御処理に移行したときにも、第1蓄電装置2の目標出力P1が不連続的に変化する場合がある。このため、本実施形態では、通常併用制御処理から停止延長制御処理に移行するときには、電力伝送制御部41は、上記STEP43又は44において、前記した図13の処理を実行する。
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。
さらに、また、通常併用制御処理から停止延長制御処理への移行時に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の出力が不連続的に変化するのを防止することができる。
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16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、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。
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。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。
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。
補足すると、本実施形態では、電動モータ100の回生運転時の目標入力Pc1,Pcは、図21のマップに基づいて、要求回生量G_dmd及び第2残容量SOC2の変化に対して連続的に変化するように設定されることになる。このため、本実施形態では、電動モータ100の回生運転時には、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の入力を不連続的に変化させる処理は不要である。
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と、要求回生量G_dmdとは、本発明における作動要求値に相当する。
また、目標出力P1,P2及び目標入力Pc1,Pc2が本発明における入出力目標値に相当する。
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。この場合、第1制御モードまたは第2制御モードでは、要求駆動力DT_cmdをゼロから増加させていった場合に、SOC2が閾値B2_th2よりも大きい状態では、該第2蓄電装置3の出力が第1蓄電装置2の出力よりも先行して上限値(DT_th1に対応する給電量)まで増加し、且つ、SOC2が閾値B2_th2よりも小さい状態では、第2蓄電装置3の出力よりも第1蓄電装置2の出力が先行して上限値(DT_th3に対応する給電量)まで増加することになる。
[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)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。
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。
補足すると、本実施形態では、電動モータ100の回生運転時の目標入力Pc1,Pcは、図23のマップに基づいて、要求回生量G_dmd及び第2残容量SOC2の変化に対して連続的に変化するように設定されることになる。このため、本実施形態では、電動モータ100の回生運転時には、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の入力を不連続的に変化させる処理は不要である。
また、本実施形態においては、電動モータ100の力行運転時には、第1実施形態と同様に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の出力の不連続的な変化が防止される。このため、電動モータ100への給電時に第1蓄電装置2の劣化の進行を抑制することができる。
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24及び図25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。さらに、本実施形態では、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも大きくなる斜線領域(最上段の斜線領域)における第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の充電量の割合が第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。
また、本実施形態では、最上段の斜線領域では、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、閾値Gth1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。
なお、図23の最下段の斜線領域における目標入力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、第2蓄電装置3の目標入力Pc2はゼロとされる。
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。
ただし、本実施形態では、目標入力Pc1,Pc2に応じて電力伝送回路部11を制御するとき、第1蓄電装置2の目標入力Pc1が不連続的に変化する状況では、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の実際の入力が不連続的に変化することを防止するための処理も実行する。これについては、後述する。
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。
ところで、本実施形態では、基本的には、要求回生量G_dmdが、前記閾値G_th2よりも小さい場合には、第1蓄電装置2だけに回生電力の充電を行い、該閾値G_th2よりも大きく且つ前記閾値G_th1よりも小さい場合には、第2蓄電装置3だけに回生電力の充電を行うように、電力伝送回路部11が制御される。このため、図23に白抜きの矢印で示す如く、要求回生量G_dmdが、閾値G_th2よりも小さい状態と、該閾値G_th2よりも大きい状態との一方の状態から他方の状態に変化した場合に、目標入力Pc1,Pc2が不連続的に急激に変化することになる。
そして、特に、第1蓄電装置2の入力が急激に変化すると、該第1蓄電装置の劣化の進行が生じ易い。
そこで、本実施形態では、電力伝送制御部41は、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のそれぞれの実際の入力(充電量)が不連続的に変化するのを防止するための処理を実行する。
この処理は、前記STEP74,76,77において、図25に示す如く実行される。
具体的には、電力伝送制御部41は、STEP111において、第1蓄電装置2の目標入力Pc1が不連続に変化したか否かを判断する。この場合、電力伝送制御部41は、例えば、現在の制御処理周期で決定した目標入力Pc1と、前回の(1つ前の)制御処理周期で決定した目標入力Pc1との差の絶対値があらかじめ定められた所定値よりも大きい場合に、目標入力Pc1が不連続的に変化したと判断する。
なお、要求回生量G_dmdが閾値G_th2の上下に変化する場合、第1蓄電装置2の目標入力Pc1が不連続的に変化すると、第2蓄電装置3の目標入力Pc2も不連続的に変化することになるので、STEP111では、目標入力Pc2が不連続的に変化したか否かを判断してもよい。
また、STEP111において、例えば、現在の制御処理周期でのSOC2の検出値と、前回の制御処理周期でのSOC2の検出値との間の範囲内に、前記閾値G_th2があるという条件を、目標入力Pc1が不連続的に変化したと判断するための必要条件としてもよい。
STEP111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、STEP116において、現在の制御処理周期で決定された目標入力Pc1,Pc2をそのまま用いて、前記した如く電力伝送回路部11を制御する。
一方、STEP111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、次に、STEP112において、目標入力Pc1の不連続的な変化が該目標入力Pc1の増加であるか否かを判断する。この判断結果が肯定的である場合(目標入力Pc1の増加の場合)には、電力伝送制御部41は、STEP113において、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの出力を、前回の制御処理周期で決定した目標入力Pc1(k-1),P2(k-1)から、現在の制御処理周期で新たに決定した目標入力Pc1(k),Pc2(k)まで変化させるのに必要な所要時間としての移行時間Tpとして、あらかじめ定められた所定値T4を設定する。
また、STEP112の判断結果が否定的である場合(目標入力Pc1の減少の増加)には、電力伝送制御部41は、STEP114において、上記移行時間Tpとして、あらかじめ定められた所定値T1を設定する。該所定値T1は、図14に示したように、STEP113での所定値T4よりも短い時間である。
ここで、前記したように、第1蓄電装置2は、その入力(充電量)を急激に増加させると、該入力を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。そこで、本実施形態では、目標入力Pc1の不連続的な変化が、該目標入力Pc1の増加である場合には、該目標入力Pc1の減少である場合よりも、第1蓄電装置2の入力を緩やかに変化させるために、T4>T1という大小関係で、所定値T4,T1を設定している。
さらに、前記したように、第1蓄電装置2は、その入力(充電量)を急激に増加させると、その出力(放電量)を急激に増加させる場合よりも、劣化が進行しやすい。また、第1蓄電装置2は、その出力(放電量)を急激に減少させると、その入力(充電量)を急激に減少させる場合よりも、劣化が進行しやすい。
そこで、本実施形態では、さらに、所定値T4,T1は、電動モータ100への給電時(力行運転時)における移行時間Tpの所定値T3,T2に対して、図14に示したように、T4>T3,T1<T2となるように設定されている。
図25に戻って、電力伝送制御部41は、STEP113,114の処理の次に、STEP115において、次式(3),(4)により第1蓄電装置2の入力(充電量)の指令値である入力指令値Pc1’と、第2蓄電装置3の入力(充電量)の指令値である入力指令値Pc2’とを決定する。これらの入力指令値Pc1’,Pc2’は、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの実際の入力の制御に使用する指令値である。

Pc1’=Pc1(k-1)+((Pc1(k)−Pc1(k-1))/Tp)・t ……(3)
Pc2’=Pc2(k-1)+((Pc2(k)−Pc2(k-1))/Tp)・t ……(4)

上記式(3)、(4)におけるtは、前記式(1),(2)の場合と同様に、ゼロ(現在の制御処理周期の時刻)から、Tpの時間経過後の時刻まで、制御処理周期毎に、1制御処理周期の時間ずつ、増加するように更新される時刻値である。
そして、STEP115では、電力伝送制御部41は、上記式(3),(4)により決定した入力指令値Pc1’,Pc2’を、目標入力Pc1,Pc2の代わりに用いて(Pc1’,Pc2’をそれぞれ電圧変換器15,16の出力電力(各蓄電装置2,3側への出力電力)の目標値として)、電力伝送回路部11を制御する。
この場合、((Pc1(k)−Pc1(k-1))/Tp)、((Pc2(k)−Pc2(k-1))/Tp)は、それぞれ、Pc1’,Pc2’の変化速度に相当し、移行時間Tpが長いほど遅くなる。そして、移行時間Tpは、上記の如く、第1蓄電装置2の目標入力Pc1の不連続的な変化が増加であるか減少であるかに応じて設定されている。
従って、入力指令値Pc1’,Pc2’は、第1蓄電装置2の目標入力Pc1不連続的な変化が増加である場合には、減少である場合よりも遅い速度で、徐々に変化していくように決定されることになる。
加えて、入力指令値Pc1’は、目標入力Pc1の不連続的な変化が増加である場合、目標出力P1が増加である場合よりも遅い速度で、徐々に変化していくように決定されることになる。
さらに、入力指令値Pc1’は、目標入力Pc1の不連続的な変化が減少である場合、目標出力P1が減少である場合よりも早い速度で、変化していくように決定されることになる。
なお、STEP115の処理で、時刻値tがTpに達した後は、STEP111からの処理が再開される。
図25に示す処理は、以上の如く実行される。これにより、第1蓄電装置2の実際の入力が徐々に変化することになって、不連続的に急激に変化するのが防止される。
また、移行時間Tpは、T1<T4であるから、第1蓄電装置2の目標入力P1が不連続的に増加する場合には、不連続的に減少する場合に比して、遅い変化速度で、第1蓄電装置2の入力を変化させるように、入力指令値Pc1’が決定される。
加えて、T3<T4であるから、電動モータ100の回生運転時において、目標入力Pc1の不連続的な変化が増加である場合に決定される入力指令値Pc1’は、電動モータ100の力行運転時において、目標出力P1の不連続的な変化が増加である場合に決定される出力指令値P1’よりも遅い速度で、徐々に変化していくように決定される。
さらに、T2>T1であるから、電動モータ100の力行運転時において、目標出力P1の不連続的な変化が減少である場合に決定される出力指令値P1’は、電動モータ100の回生運転時において、目標入力Pc1の不連続的な変化が減少である場合に決定される入力指令値Pc1’よりも遅い速度で、徐々に変化していくように決定される。
このため、電動モータ100への給電時における第1蓄電装置2の劣化の進行を適切に抑制することができる。
また、本実施形態では、第2蓄電装置3についても、その入力の不連続的な変化が防止されるので、該第2蓄電装置3についても、その入力の過大な変動を抑制して、該第2蓄電装置3の劣化の進行を抑制することができる。
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。
また、本実施形態においては、電動モータ100の力行運転時には、第1実施形態と同様に、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3の出力の不連続的な変化が防止される。このため、電動モータ100への給電時にも、第1蓄電装置2の劣化の進行を抑制することができる。
ここで、以上説明した第3実施形態と本発明との対応関係について補足しておく。
本実施形態においては、要求回生量G_dmdに係る閾値G_th2が本発明における第A閾値に相当する。この場合、要求回生量G_dmd(回生運転時の作動要求値)が前記閾値G_th2よりも小さい場合には、第1蓄電装置2の入力が第2蓄電装置3の入力よりも大きくなり、且つ、要求回生量G_dmdが前記閾値G_th2よりも大きい場合には、第2蓄電装置3の入力が第2蓄電装置3の入力よりも大きくなるように電力伝送回路部11が制御されることになる。
本実施形態と本発明との対応関係は、上記以外は、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3実施形態と同様に、第2蓄電装置3の目標入力Pc2として、閾値Gth1に一致する回生量を設定し、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。
あるいは、前記第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実施形態と同様に、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。
第2実施形態及び第3実施形態のそれぞれにおいて、上記のようにした場合には、要求回生量G_dmdが閾値G_th1よりも大きい状態及び小さい状態の一方から他方に変化するときに、目標入力Pc1,Pc2が不連続的に変化することになる。この場合には、図25の処理を実行することで、第1蓄電装置2及び第2蓄電装置3のそれぞれの実際の入力が不連続的に変化するのを防止することができる。
[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、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、通常併用制御処理における目標出力P1,P2の設定態様は、前記した実施形態の態様に限られない。例えば、目標出力P1,P2を、要求駆動力DT_dmd及び第2残容量SOC2だけでなく、第1残容量SOC1の検出値、あるいは、各蓄電装置2,3の温度の検出値を適宜反映させて設定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 (16)

  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1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置からの前記電気負荷への給電時における該電気負荷への給電量を規定する該電気負荷の作動要求値と、該電気負荷から前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置への回生電力の充電時における該電気負荷からの回生電力の出力量を規定する該電気負荷の作動要求値とのうちの少なくとも一方の作動要求値を取得可能であり、少なくとも前記作動要求値を含む1つ以上の状態量に応じて前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力を変化させるように当該それぞれの入出力の目標値である入出力目標値を決定し、該入出力目標値を満たすように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ていると共に、前記状態量の変化に応じて規定される前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、当該不連続的に変化する入出力目標値に制御すべき実際の入出力を、当該不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させ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。
  2. 請求項1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蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力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。
  3. 請求項1又は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1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の入出力目標値が不連続的に増加する場合における該一方の蓄電装置の実際の入出力の増加速度の大きさと、前記一方の蓄電装置の入出力目標値が不連続的に減少する場合における該一方の蓄電装置の実際の入出力の減少速度の大きさとが互いに異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。
  4. 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1蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的に増加する場合における該第1蓄電装置の実際の入出力の増加速度の大きさが、前記第1蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の入出力の減少速度の大きさよりも小さく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。
  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、
    前記制御装置は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の出力の目標値が不連続的に変化する場合における該一方の蓄電装置の実際の出力の変化速度の大きさと、該一方の蓄電装置の入力の目標値が不連続的に変化する場合における該一方の蓄電装置の実際の入力の変化速度の大きさとが互いに異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。
  6. 請求項2又は4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蓄電装置の入力の目標値が不連続的に増加する場合における該第1蓄電装置の実際の入力の増加速度の大きさが、該第1蓄電装置の出力の目標値が不連続的に変化する場合における該第1蓄電装置の実際の出力の変化速度の大きさよりも小さく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。
  7. 請求項2、4、6のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第1蓄電装置の出力の目標値が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の出力の減少速度の大きさが、該第1蓄電装置の入力の目標値が不連続的に減少する場合における該第1蓄電装置の実際の入力の減少速度の大きさよりも小さく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、
    前記状態量は、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蓄電装置の残容量を含むことを特徴とする電力供給システム。
  9. 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、
    前記制御装置は、前記電気負荷への給電時における前記作動要求値と前記電気負荷からの回生電力の出力時における前記作動要求値とのうちの一方の作動要求値に対して、該一方の作動要求値が所定の第A閾値よりも小さい場合には、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の入力が他方の蓄電装置の入力よりも大きくなり、且つ、該一方の作動要求値が前記第A閾値よりも大きい場合には、前記他方の蓄電装置の入力が前記一方の蓄電装置の入力よりも大きく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。
  10. 請求項9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蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置であり、
    前記一方の作動要求値は、前記電気負荷からの回生電力の出力時における作動要求値であり、前記一方の蓄電装置は前記第1蓄電装置であることを特徴とする電力供給システム。
  11. 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、
    前記状態量は、前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の一方の蓄電装置の残容量を含み、
    前記制御装置は、前記電気負荷への給電時における前記作動要求値と前記電気負荷からの回生電力の出力時における前記作動要求値とのうちの一方の作動要求値をゼロから増加させた場合において、前記一方の蓄電装置の残容量が所定の第1閾値よりも大きい状態では、該一方の蓄電装置の出力が他方の蓄電装置の出力よりも先行して上限値まで増加し、且つ、前記一方の蓄電装置の残容量が前記第1閾値よりも小さい状態では、該一方の蓄電装置の出力よりも他方の蓄電装置の出力が先行して上限値まで増加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。
  12. 請求項11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蓄電装置よりもエネルギー密度が高く、且つ、出力密度が低い蓄電装置であり、
    前記一方の作動要求値は、前記電気負荷への給電時における作動要求値であり、前記一方の蓄電装置は前記第2蓄電装置であることを特徴とする電力供給システム。
  13. 請求項1〜12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。
  14. 請求項13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。
  15. 請求項1〜14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。
  16. 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1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置からの前記電気負荷への給電時における該電気負荷への給電量を規定する該電気負荷の作動要求値と、該電気負荷から前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置の少なくとも一方の蓄電装置への回生電力の充電時における該電気負荷からの回生電力の出力量を規定する該電気負荷の作動要求値とのうちの少なくとも一方の作動要求値を含む1つ以上の状態量に応じて前記第1蓄電装置及び第2蓄電装置のそれぞれの入出力を変化させるように当該それぞれの入出力の目標値である入出力目標値を決定する第1ステップと、
    該入出力目標値を満たすように前記電気負荷と第1蓄電装置と第2蓄電装置との間の電力伝送を実行する第2ステップとを備え、
    該第2ステップでは、前記状態量の変化に応じて規定される前記第1蓄電装置又は第2蓄電装置の蓄電装置の入出力目標値の変化が不連続的な変化であるとき、当該不連続的に変化する入出力目標値に制御すべき実際の入出力を当該不連続的に変化する入出力目標値よりも徐々に変化させることを特徴とする電力伝送方法。
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