JP2019187061A - 電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの故障時に航続距離を適切に延長することを可能とする。【解決手段】第１，第２モータジェネレータと、第１，第２モータジェネレータとそれぞれ第１，第２インバータを介して接続されるバッテリと、バッテリ、第１インバータ及び第２インバータの接続部よりバッテリ側、第１インバータ側及び第２インバータ側にそれぞれ設けられるメインリレー、第１サブリレー及び第２サブリレーと、第１，第２インバータを制御することによって、第１，第２モータジェネレータへ供給される電力を制御する制御部を有する制御装置と、を備え、制御部は、第１，第２インバータのうちの一方が故障した際に、メインリレーを開状態にし、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する、電力制御システムが提供される。【選択図】図４

Description

本発明は、電力制御システムに関する。

近年、バッテリに蓄電される電力を用いて駆動されるモータジェネレータの出力により走行する電動車両が開発されている。具体的には、電動車両として、駆動輪を駆動する２以上のモータジェネレータを備える車両がある。このような電動車両における電力の供給を制御するための電力制御システムでは、例えば、特許文献１に開示されているように、各モータジェネレータはインバータを介してバッテリと接続されており、各インバータを制御することによって各モータジェネレータへ供給される電力を制御することができる。

特開２００３−３０９９９７号公報

ところで、上記のようにインバータが制御されることによりモータジェネレータへ供給される電力が制御される電力制御システムでは、インバータが故障した場合、当該インバータを適切に制御することが困難になるので、当該インバータと接続されるモータジェネレータを適切に制御することが困難となる。このような場合、例えば車両を修理工場まで走行させるために、航続距離を十分に確保する必要が生じる。そこで、例えば、バッテリに蓄電されている電力を用いて、故障していない正常なインバータと接続されるモータジェネレータの出力により車両を走行させることが考えられる。しかしながら、目的地までの距離によっては、航続距離が不足する場合がある。ゆえに、インバータの故障時に航続距離を適切に延長させることが望ましいと考えられる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、インバータの故障時に航続距離を適切に延長することが可能な、新規かつ改良された電力制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の駆動輪を駆動するための動力を出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータとそれぞれ第１インバータ及び第２インバータを介して接続され、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータへ供給される電力を蓄電するバッテリと、前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記バッテリ側に設けられるメインリレーと、前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記第１インバータ側に設けられる第１サブリレーと、前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記第２インバータ側に設けられる第２サブリレーと、前記第１インバータ及び前記第２インバータを制御することによって、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータへ供給される電力を制御する制御部を有する制御装置と、を備え、前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記メインリレーを開状態にし、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する、電力制御システムが提供される。

前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力が前記バッテリの許容電圧より大きい場合、前記回生走行制御を実行してもよい。

前記制御部は、前記回生走行制御の実行中において、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力が前記許容電圧まで低下した場合、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行してもよい。

前記制御部は、前記バッテリの温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を前記許容電圧として用いてもよい。

前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記車両の車速が閾値より大きい場合、前記回生走行制御を実行してもよい。

前記制御部は、前記回生走行制御の実行中において、前記車両の車速が前記閾値まで低下した場合、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行してもよい。

前記制御部は、前記バッテリの温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を前記閾値として用いてもよい。

前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータの双方が正常である場合、前記メインリレー、前記第１サブリレー及び前記第２サブリレーを閉状態にして前記車両を走行させ、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記回生走行制御を実行し、その後、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行してもよい。

以上説明したように本発明によれば、インバータの故障時に航続距離を効果的に延長することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電力制御システムが搭載される電動車両の概略構成を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 回生走行制御の実行時における同実施形態に係る電力制御システムの様子を示す模式図である。 バッテリ走行制御の実行時における同実施形態に係る電力制御システムの様子を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの図３と異なる例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．電力制御システムの構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る電力制御システム１０の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る電力制御システム１０が搭載される電動車両１の概略構成を示す模式図である。図１では、電動車両１の進行方向を前方向とし、進行方向に対して逆方向を後方向とし、進行方向を向いた状態における左側及び右側をそれぞれ左方向及び右方向として、電動車両１が示されている。

なお、電動車両１はあくまでも本実施形態に係る電力制御システム１０が搭載される車両の一例であり、電力制御システム１０が搭載される車両の構成はこのような例に特に限定されない。

図１に示されるように、電力制御システム１０は、第１モータジェネレータ３１と、第２モータジェネレータ３２と、第１インバータ４１と、第２インバータ４２と、バッテリ５１と、メインリレー６１と、第１サブリレー７１と、第２サブリレー７２と、第１起電力センサ８１と、第２起電力センサ８２と、第１故障センサ８３と、第２故障センサ８４と、バッテリセンサ８５と、車速センサ８６と、制御装置１００とを備える。

第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２は、電動車両１の駆動輪を駆動するための動力を出力する駆動源であり、具体的には、多相交流式のモータジェネレータである。

第１モータジェネレータ３１は、具体的には、駆動輪としての左前輪１１及び右前輪１２を駆動するための動力を出力する。さらに、第１モータジェネレータ３１は、左前輪１１及び右前輪１２の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有する。

第１モータジェネレータ３１は、第１インバータ４１を介してバッテリ５１と接続されている。バッテリ５１から放電される直流電力は、第１インバータ４１によって交流電力に変換されて第１モータジェネレータ３１へ供給される。第１モータジェネレータ３１は、このように第１インバータ４１を介してバッテリ５１から供給される電力を用いて動力を生成する。

また、第１モータジェネレータ３１の出力軸は、例えば、図示しない減速装置を介して、フロントディファレンシャル装置２１と接続されている。第１モータジェネレータ３１から出力された動力は、フロントディファレンシャル装置２１に伝達され、フロントディファレンシャル装置２１によって左前輪１１及び右前輪１２へ分配して伝達される。

第２モータジェネレータ３２は、具体的には、駆動輪としての左後輪１３及び右後輪１４を駆動するための動力を出力する。さらに、第２モータジェネレータ３２は、左後輪１３及び右後輪１４の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有する。

第２モータジェネレータ３２は、第２インバータ４２を介してバッテリ５１と接続されている。バッテリ５１から放電される直流電力は、第２インバータ４２によって交流電力に変換されて第２モータジェネレータ３２へ供給される。第２モータジェネレータ３２は、このように第２インバータ４２を介してバッテリ５１から供給される電力を用いて動力を生成する。

また、第２モータジェネレータ３２の出力軸は、例えば、図示しない減速装置を介して、リヤディファレンシャル装置２２と接続されている。第２モータジェネレータ３２から出力された動力は、リヤディファレンシャル装置２２に伝達され、リヤディファレンシャル装置２２によって左後輪１３及び右後輪１４へ分配して伝達される。

第１インバータ４１及び第２インバータ４２は、双方向の電力変換を行う電力変換装置であり、具体的には、多相ブリッジ回路を含む。

第１インバータ４１は、具体的には、バッテリ５１から供給される直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータ３１へ供給可能である。また、第１インバータ４１は、第１モータジェネレータ３１により回生発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５１側へ供給可能である。第１インバータ４１にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、第１インバータ４１による電力の変換が制御される。

第２インバータ４２は、具体的には、バッテリ５１から供給される直流電力を交流電力に変換して第２モータジェネレータ３２へ供給可能である。また、第２インバータ４２は、第２モータジェネレータ３２により回生発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５１側へ供給可能である。第２インバータ４２にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、第２インバータ４２による電力の変換が制御される。

バッテリ５１は、電力を充放電可能な二次電池である。バッテリ５１としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の電池が用いられてもよい。

バッテリ５１は、具体的には、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２へ供給される電力を蓄電する。バッテリ５１は、例えば、図示しない充電回路及びコネクタを介して電動車両１の外部の外部充電装置に接続可能に構成され、駐車時に外部充電装置と接続された状態で外部充電装置から供給される電力によって充電され得る。また、バッテリ５１は、第１モータジェネレータ３１又は第２モータジェネレータ３２により回生発電される電力を用いて充電されてもよい。

メインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２の各リレーは、図示しない駆動装置により駆動されることによって開閉し、設置部分の通電状態を切り替える。以下では、リレーが閉じられてリレーの設置部分が通電可能となる状態を閉状態と呼び、リレーが開かれてリレーの設置部分が通電不可能となる状態を開状態と呼ぶ。ここで、図１では、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の正極側の接続部９１ｐ及び負極側の接続部９１ｍがそれぞれ示されている。

メインリレー６１は、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍよりバッテリ５１側に設けられる。具体的には、メインリレー６１は、バッテリ５１の正極側と接続部９１ｐとの間及びバッテリ５１の負極側と接続部９１ｍとの間にそれぞれ設けられる。

第１サブリレー７１は、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍより第１インバータ４１側に設けられる。具体的には、第１サブリレー７１は、第１インバータ４１の正極側と接続部９１ｐとの間及び第１インバータ４１の負極側と接続部９１ｍとの間にそれぞれ設けられる。

第２サブリレー７２は、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍより第２インバータ４２側に設けられる。具体的には、第２サブリレー７２は、第２インバータ４２の正極側と接続部９１ｐとの間及び第２インバータ４２の負極側と接続部９１ｍとの間にそれぞれ設けられる。

第１起電力センサ８１は、第１モータジェネレータ３１が回生発電を行っているときの第１モータジェネレータ３１の起電力を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

第２起電力センサ８２は、第２モータジェネレータ３２が回生発電を行っているときの第２モータジェネレータ３２の起電力を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

第１故障センサ８３は、第１インバータ４１が故障しているか否かを検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

第２故障センサ８４は、第２インバータ４２が故障しているか否かを検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

バッテリセンサ８５は、バッテリ５１に関する情報を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。具体的には、バッテリセンサ８５は、バッテリ５１の温度及び残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）をバッテリ５１に関する情報として検出する。

車速センサ８６は、電動車両１の車速を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

また、制御装置１００は、電動車両１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。制御装置１００は、各リレーを駆動する駆動装置、各インバータ及び各センサと通信を行う。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

図２は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２に示されるように、制御装置１００は、例えば、取得部１１０と、制御部１３０とを備える。

取得部１１０は、制御装置１００が行う処理において用いられる各種情報を取得する。また、取得部１１０は、取得した情報を制御部１３０へ出力する。例えば、取得部１１０は、電動車両１における各センサと通信することによって、各センサから出力される検出結果を取得する。

制御部１３０は、取得部１１０により取得された情報を用いて各処理を実行する。制御部１３０は、具体的には、各リレー及び各モータジェネレータの動作を制御する。

制御部１３０は、例えば、リレー制御部１３１と、モータ制御部１３２と、判定部１３３とを備える。

リレー制御部１３１は、メインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２の動作を制御する。具体的には、リレー制御部１３１は、各リレーを駆動する図示しない駆動装置の動作を制御することによって、各リレーの開閉動作を制御する。それにより、リレー制御部１３１は、各リレーの開閉状態を制御し得る。

リレー制御部１３１は、電力制御システム１０の起動後において、基本的に、メインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２を閉状態に維持することによって、バッテリ５１から各インバータへ電力が供給され得る状態を維持する。

ここで、本実施形態では、リレー制御部１３１は、インバータの故障の有無に基づいて、リレーの開閉状態を制御する。具体的には、リレー制御部１３１は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、メインリレー６１を開状態にする。それにより、故障しているインバータ側（以下、故障側とも称ぶ）のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側（以下、正常側とも称ぶ）のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行することができる。それにより、インバータの故障時に航続距離を適切に延長することが可能となる。なお、このようなインバータの故障時における制御については、後述にて詳細に説明する。

モータ制御部１３２は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２を制御することによって、第１モータジェネレータ３１及び記第２モータジェネレータ３２へ供給される電力を制御する。具体的には、モータ制御部１３２は、第１インバータ４１に対して動作指令を出力して第１インバータ４１のスイッチング素子の動作を制御することによって、第１モータジェネレータ３１による動力の生成及び発電を制御し得る。また、モータ制御部１３２は、第２インバータ４２に対して動作指令を出力して第２インバータ４２のスイッチング素子の動作を制御することによって、第２モータジェネレータ３２による動力の生成及び発電を制御し得る。

このように、各モータジェネレータの動作は、各モータジェネレータと接続されるインバータのスイッチング素子の動作が制御されることによって制御される。ゆえに、インバータが故障した場合、当該インバータを適切に制御することが困難になるので、当該インバータと接続されるモータジェネレータを適切に制御することが困難となる。なお、インバータの故障は、インバータを適切に制御することを困難にする要因となるものであればよく、スイッチング素子が熱又は振動により破壊されること等のハード的な故障と、スイッチング素子を作動させるための信号の出力に関する異常等のソフト的な故障とを含む。これらの故障が第１故障センサ８３及び第２故障センサ８４により検出される。

ここで、インバータの故障時には、故障しているインバータを整流器として機能させ、故障側のモータジェネレータにより回生発電が行わせることができる。具体的には、インバータは、上述したように多相ブリッジ回路を含み、当該多相ブリッジ回路においてモータジェネレータの各相のコイルと接続されている各アーム回路には、互いに並列に接続されたダイオード及びスイッチング素子が設けられている。インバータの故障時には、例えば、スイッチング素子が開状態となることにより、多相ブリッジ回路に設けられているダイオードによってダイオードブリッジが形成される。ゆえに、インバータの故障時には、故障しているインバータを整流器として機能させ、例えば、故障側のモータジェネレータにより回生発電される交流電力を全波整流することができる。

モータ制御部１３２は、例えば、アクセル開度に基づいて算出される加速要求に応じて、各モータジェネレータの出力を制御する。具体的には、モータ制御部１３２は、加速要求に応じてトルク目標値を算出し、第１モータジェネレータ３１のトルク及び第２モータジェネレータ３２のトルクの合計がトルク目標値と一致するように、各モータジェネレータの動作を制御する。

判定部１３３は、取得部１１０によって取得された情報を用いて各判定処理を行う。各判定処理による判定結果はリレー制御部１３１及びモータ制御部１３２が行う制御に用いられる。

＜２．電力制御システムの動作＞
続いて、図３〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る電力制御システム１０の動作について説明する。

図３は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示される制御フローは、例えば、電力制御システム１０の起動後に開始される。

図３に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、判定部１３３は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方のインバータが故障しているか否かを判定する。第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方のインバータが故障していると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、ステップＳ５０３へ進む。一方、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方のインバータが故障していると判定されなかった場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、ステップＳ５０１の判定処理が繰り返される。

なお、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の双方が同時に故障した場合には、リレー制御部１３１は、例えば、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２により回生発電される電力によってバッテリ５１が過充電されることを抑制するために、メインリレー６１を開状態にし、バッテリ５１と第１インバータ４１及び第２インバータ４２との電気的な接続を遮断する。

ステップＳ５０３において、判定部１３３は、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きいか否かを判定する。故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きいと判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、ステップＳ５０５へ進む。一方、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きいと判定されなかった場合（ステップＳ５０３／ＮＯ）、ステップＳ５０９へ進む。

バッテリ５１の許容電圧は、具体的には、バッテリ５１の端子電圧より高い電圧であり、バッテリ５１が過充電されることなくバッテリ５１を適切に充電し得る電圧に相当する。バッテリ５１の状態（例えば、内部抵抗や端子電圧等）はバッテリ５１の温度や残存容量等によって変化し得るので、判定部１３３は、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を許容電圧として用いることが好ましい。例えば、バッテリ５１の温度及び残存容量と許容電圧として用いる値との関係性を規定するマップが予め制御装置１００の記憶素子に記憶されており、判定部１３３は、当該マップに基づいて許容電圧として用いる値を決定し得る。具体的には、判定部１３３は、バッテリ５１の温度に応じて内部抵抗が変化する特性、及びバッテリ５１の残存容量に応じて端子電圧が変化する特性に基づいて、許容電圧として用いる値を決定することが好ましい。なお、より詳細には、判定部１３３により用いられる許容電圧の値は、バッテリ５１の仕様に基づいて設定されることが好ましい。

ステップＳ５０５において、制御部１３０は、メインリレー６１を開状態にし、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する。

図４は、回生走行制御の実行時における電力制御システム１０の様子を示す模式図である。具体的には、図４では、第１インバータ４１が故障している場合の回生走行制御の実行時における電力制御システム１０の様子が示されている。なお、図４では、二点鎖線矢印によって電力の流れが模式的に示されている。

図４に示されるように、回生走行制御では、リレー制御部１３１は、メインリレー６１を開状態にし、バッテリ５１と接続部９１ｐ，９１ｍとの間の電気的な接続を遮断する。一方、リレー制御部１３１は、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２を閉状態に維持し、第１インバータ４１と第２インバータ４２とが電気的に接続された状態を維持する。それにより、第１インバータ４１と第２インバータ４２とが電気的に接続され、バッテリ５１と第１インバータ４１及び第２インバータ４２との電気的な接続が遮断された状態となる。そして、モータ制御部１３２は、第１インバータ４１が故障している場合、図４に示されるように、故障している第１インバータを整流器として機能させ、故障側のモータジェネレータである第１モータジェネレータ３１により回生発電される電力を用いて正常側のモータジェネレータである第２モータジェネレータ３２を駆動させる。

上記のように、回生走行制御では、バッテリ５１に蓄電されている電力を消費することなく、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力を利用して電動車両１を走行させることができる。また、回生走行制御では、故障しているインバータとバッテリ５１との電気的な接続は遮断されているので、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力によってバッテリ５１が過充電されることを抑制することができる。よって、バッテリ５１が過充電されることを抑制しつつ、航続距離を延長することができる。

故障側のモータジェネレータの起電力が大きいほど、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力によって大きな駆動力で正常側のモータジェネレータを駆動することができる。一方、故障側のモータジェネレータの起電力が比較的大きい（具体的には、バッテリ５１の許容電圧より大きい）ときに故障しているインバータとバッテリ５１とを電気的に接続した場合、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力によってバッテリ５１が過充電されやすくなる。ゆえに、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きい場合に回生走行制御を実行することによって、バッテリ５１が過充電されることをより適切に抑制しつつ、航続距離をより効果的に延長することができる。

ステップＳ５０７において、判定部１３３は、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧まで低下したか否かを判定する。故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧まで低下したと判定された場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、ステップＳ５０９へ進む。一方、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧まで低下したと判定されなかった場合（ステップＳ５０７／ＮＯ）、ステップＳ５０５へ戻り、回生走行制御が実行されている状態が維持される。

ここで、インバータの故障時には、基本的には、電動車両１の車速は時間経過に伴って低下する。また、電動車両１の車速が低下するにつれて、故障側のモータジェネレータの起電力は低下する。ゆえに、インバータの故障時には、故障側のモータジェネレータの起電力は時間経過に伴って低下する。

ステップＳ５０９において、制御部１３０は、メインリレー６１及び故障側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、バッテリ５１に蓄電されている電力を用いて正常側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行する。

図５は、バッテリ走行制御の実行時における電力制御システム１０の様子を示す模式図である。具体的には、図５では、第１インバータ４１が故障している場合のバッテリ走行制御の実行時における電力制御システム１０の様子が示されている。なお、図５では、図４と同様に、二点鎖線矢印によって電力の流れが模式的に示されている。

図５に示されるように、バッテリ走行制御では、リレー制御部１３１は、メインリレー６１を閉状態にし、バッテリ５１と接続部９１ｐ，９１ｍとを電気的に接続する。さらに、リレー制御部１３１は、第１インバータ４１が故障している場合、故障側のサブリレーである第１サブリレー７１を開状態にし、第１インバータ４１と接続部９１ｐ，９１ｍとの電気的な接続を遮断する。それにより、バッテリ５１と第２インバータ４２とが電気的に接続され、第１インバータ４１とバッテリ５１及び第２インバータ４２との電気的な接続が遮断された状態となる。そして、モータ制御部１３２は、図５に示されるように、バッテリ５１に蓄電されている電力を用いて正常側のモータジェネレータである第２モータジェネレータ３２を駆動させる。

故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力による正常側のモータジェネレータを駆動する駆動力は、故障側のモータジェネレータの起電力の低下に伴って低下する。ここで、故障側のモータジェネレータの起電力が許容電圧まで低下した時点において、電力制御システム１０におけるメインリレー６１に対してバッテリ５１側と各インバータ側との間で電圧は略一致している。ゆえに、回生走行制御の実行中において、故障側のモータジェネレータの起電力が許容電圧まで低下した場合にバッテリ走行制御を実行することによって、正常側のモータジェネレータの駆動に用いる電力の供給源を故障側のモータジェネレータからバッテリ５１へ適切に切り替えることができる。

なお、バッテリ走行制御では、電力の供給経路を円滑に切り替える観点から、まず、メインリレー６１を閉状態にし、その後、故障側のサブリレーである第１サブリレー７１を開状態にすることが好ましい。

そして、例えば電力制御システム１０が停止した際に、図３に示される制御フローは終了する。

ここで、リレー制御部１３１は、上述したように、電力制御システム１０の起動後において、基本的に、メインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２を閉状態に維持することによって、バッテリ５１から各インバータへ電力が供給され得る状態を維持する。このように、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の双方が正常である場合、メインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２を閉状態にして電動車両１を走行させる。そして、制御部１３０は、図３を参照して説明したように、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、まず、回生走行制御を実行し、その後、バッテリ走行制御を実行し得る。なお、ステップＳ５０３の判定処理でＮＯと判定された場合には、制御部１３０は、回生走行制御を実行せずにバッテリ走行制御を実行する。

図６は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの図３と異なる例を示すフローチャートである。図６に示される制御フローは、例えば、電力制御システム１０の起動後に開始される。

図６に示される制御フローは、図３に示される制御フローと比較して、ステップＳ５０１の判定処理でＹＥＳと判定された場合に行われる判定処理及びステップＳ５０５の次の判定処理について異なる。

図６に示される制御フローでは、ステップＳ５０１の判定処理でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３において、判定部１３３は、電動車両１の車速が閾値より大きいか否かを判定する。電動車両１の車速が閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ６０３／ＹＥＳ）、ステップＳ５０５へ進む。一方、電動車両１の車速が閾値より大きいと判定されなかった場合（ステップＳ６０３／ＮＯ）、ステップＳ５０９へ進む。

閾値は、具体的には、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きくなる程度に電動車両１の車速が大きいか否かを判定し得る値に相当する。バッテリ５１の状態（例えば、内部抵抗や端子電圧等）は上述したようにバッテリ５１の温度や残存容量等によって変化し得るので、判定部１３３は、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を閾値として用いることが好ましい。例えば、バッテリ５１の温度及び残存容量と閾値として用いる値との関係性を規定するマップが予め制御装置１００の記憶素子に記憶されており、判定部１３３は、当該マップに基づいて閾値として用いる値を決定し得る。具体的には、判定部１３３は、バッテリ５１の温度に応じて内部抵抗が変化する特性、及びバッテリ５１の残存容量に応じて端子電圧が変化する特性に基づいて、閾値として用いる値を決定することが好ましい。なお、より詳細には、判定部１３３により用いられる閾値の値は、バッテリ５１の仕様、各モータジェネレータの仕様及び各モータジェネレータと接続される減速装置の仕様に基づいて設定されることが好ましい。

ステップＳ５０５において、図３に示される制御フローと同様に、制御部１３０は、回生走行制御を実行する。

上記のように、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、電動車両１の車速が閾値より大きい場合、回生走行制御を実行してもよい。ここで、電動車両１の車速が閾値より大きい場合は、故障側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きい場合に相当する。ゆえに、電動車両１の車速が閾値より大きい場合に回生走行制御を実行することによって、バッテリ５１が過充電されることをより適切に抑制しつつ、航続距離をより効果的に延長することができる。このように、制御部１３０は、図３に示される制御フローと異なるパラメータを用いて回生走行制御を実行するか否かの判定を行ってもよい。

次に、ステップＳ６０７において、判定部１３３は、電動車両１の車速が閾値まで低下したか否かを判定する。電動車両１の車速が閾値まで低下したと判定された場合（ステップＳ６０７／ＹＥＳ）、ステップＳ５０９へ進む。一方、電動車両１の車速が閾値まで低下したと判定されなかった場合（ステップＳ６０７／ＮＯ）、ステップＳ５０５へ戻り、回生走行制御が実行されている状態が維持される。

ステップＳ５０９において、図３に示される制御フローと同様に、制御部１３０は、バッテリ走行制御を実行する。

上記のように、制御部１３０は、回生走行制御の実行中において、電動車両１の車速が閾値まで低下した場合、バッテリ走行制御を実行してもよい。ここで、電動車両１の車速が閾値まで低下した場合は、故障側のモータジェネレータの起電力が許容電圧まで低下した場合に相当する。ゆえに、電動車両１の車速が閾値まで低下した場合にバッテリ走行制御を実行することによって、正常側のモータジェネレータの駆動に用いる電力の供給源を故障側のモータジェネレータからバッテリ５１へ適切に切り替えることができる。このように、制御部１３０は、回生走行制御の実行中において、図３に示される制御フローと異なるパラメータを用いてバッテリ走行制御を実行するか否かの判定を行ってもよい。

＜３．電力制御システムの効果＞
続いて、本発明の実施形態に係る電力制御システム１０の効果について説明する。

本実施形態に係る電力制御システム１０では、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍよりバッテリ５１側にメインリレー６１が設けられる。また、接続部９１ｐ，９１ｍより第１インバータ４１側に第１サブリレー７１が設けられる。また、接続部９１ｐ，９１ｍより第２インバータ４２側に第２サブリレー７２が設けられる。また、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、メインリレー６１を開状態にし、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する。それにより、バッテリ５１に蓄電されている電力を消費することなく電動車両１を走行させることができる。さらに、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力によってバッテリ５１が過充電されることを抑制することができる。ゆえに、バッテリ５１が過充電されることを抑制しつつ、航続距離を延長することができる。よって、インバータの故障時に航続距離を適切に延長することができる。

また、本実施形態に係る電力制御システム１０では、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力がバッテリ５１の許容電圧より大きい場合、回生走行制御を実行することが好ましい。それにより、バッテリ５１が過充電されることをより適切に抑制しつつ、航続距離をより効果的に延長することができる。ゆえに、インバータの故障時に航続距離をより適切に延長することができる。

また、本実施形態に係る電力制御システム１０では、制御部１３０は、回生走行制御の実行中において、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力が許容電圧まで低下した場合、メインリレー６１及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、バッテリ５１に蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行することが好ましい。それにより、正常側のモータジェネレータの駆動に用いる電力の供給源を故障側のモータジェネレータからバッテリ５１へ適切に切り替えることができる。ゆえに、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力による正常側のモータジェネレータを駆動する駆動力が時間の経過に伴って低下して比較的小さくなった後に、バッテリ５１に蓄電されている電力を利用して電動車両１を走行させることができる。

また、本実施形態に係る電力制御システム１０では、制御部１３０は、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値をバッテリ５１の許容電圧として用いることが好ましい。それにより、許容電圧として用いる値を、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つの変化に応じて適正化することができる。ゆえに、許容電圧を用いた各判定処理を適切に行うことができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、電動車両１の車速が閾値より大きい場合、回生走行制御を実行することが好ましい。それにより、バッテリ５１が過充電されることをより適切に抑制しつつ、航続距離をより効果的に延長することができる。ゆえに、インバータの故障時に航続距離をより適切に延長することができる。

また、本実施形態に係る電力制御システム１０では、制御部１３０は、回生走行制御の実行中において、電動車両１の車速が閾値まで低下した場合、メインリレー６１及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、バッテリ５１に蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行することが好ましい。それにより、正常側のモータジェネレータの駆動に用いる電力の供給源を故障側のモータジェネレータからバッテリ５１へ適切に切り替えることができる。ゆえに、故障側のモータジェネレータにより回生発電される電力による正常側のモータジェネレータを駆動する駆動力が時間の経過に伴って低下して比較的小さくなった後に、バッテリ５１に蓄電されている電力を利用して電動車両１を走行させることができる。

また、本実施形態に係る電力制御システム１０では、制御部１３０は、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を閾値として用いることが好ましい。それにより、閾値として用いる値を、バッテリ５１の温度及び残存容量の少なくとも１つの変化に応じて適正化することができる。ゆえに、閾値を用いた各判定処理を適切に行うことができる。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る電力制御システム１０では、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍよりバッテリ５１側、第１インバータ４１側及び第２インバータ４２側にメインリレー６１、第１サブリレー７１及び第２サブリレー７２がそれぞれ設けられる。また、制御部１３０は、第１インバータ４１及び第２インバータ４２のうちの一方が故障した際に、メインリレー６１を開状態にし、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する。それにより、バッテリ５１が過充電されることを抑制しつつ、バッテリ５１に蓄電されている電力を消費することなく電動車両１を走行させることにより航続距離を延長することができる。よって、インバータの故障時に航続距離を適切に延長することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

また、例えば、電力制御システム１０に設けられるモータジェネレータの数は、少なくとも２個以上であればよく、３個以上であってもよい。例えば、電力制御システム１０が搭載される車両の各車輪について互いに異なるモータジェネレータ（合計４個のモータジェネレータ）が駆動源として設けられていてもよい。その場合、例えば、各モータジェネレータがバッテリとインバータを介してそれぞれ接続されており、各インバータについてサブリレーが設けられる。それにより、いずれかのモータジェネレータが故障した際に、上記で説明した回生走行制御と同様の制御を行うことによって、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて車両を走行させることができる。

また、例えば、電力制御システム１０には、図１を参照して説明した構成要素以外の他の構成要素が追加的に設けられてもよい。例えば、バッテリ５１、第１インバータ４１及び第２インバータ４２の接続部９１ｐ，９１ｍよりバッテリ５１側に昇圧コンバータが設けられていてもよい。

１ 電動車両
１０ 電力制御システム
１１ 左前輪
１２ 右前輪
１３ 左後輪
１４ 右後輪
２１ フロントディファレンシャル装置
２２ リヤディファレンシャル装置
３１ 第１モータジェネレータ
３２ 第２モータジェネレータ
４１ 第１インバータ
４２ 第２インバータ
５１ バッテリ
６１ メインリレー
７１ 第１サブリレー
７２ 第２サブリレー
８１ 第１起電力センサ
８２ 第２起電力センサ
８３ 第１故障センサ
８４ 第２故障センサ
８５ バッテリセンサ
８６ 車速センサ
１００ 制御装置
１１０ 取得部
１３０ 制御部
１３１ リレー制御部
１３２ モータ制御部
１３３ 判定部

Claims (8)

1. 車両の駆動輪を駆動するための動力を出力する第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
   前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータとそれぞれ第１インバータ及び第２インバータを介して接続され、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータへ供給される電力を蓄電するバッテリと、
   前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記バッテリ側に設けられるメインリレーと、
   前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記第１インバータ側に設けられる第１サブリレーと、
   前記バッテリ、前記第１インバータ及び前記第２インバータの接続部より前記第２インバータ側に設けられる第２サブリレーと、
   前記第１インバータ及び前記第２インバータを制御することによって、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータへ供給される電力を制御する制御部を有する制御装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記メインリレーを開状態にし、故障しているインバータ側のモータジェネレータにより回生発電される電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させる回生走行制御を実行する、
   電力制御システム。
2. 前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力が前記バッテリの許容電圧より大きい場合、前記回生走行制御を実行する、
   請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記制御部は、前記回生走行制御の実行中において、故障しているインバータ側のモータジェネレータの起電力が前記許容電圧まで低下した場合、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行する、
   請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記制御部は、前記バッテリの温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を前記許容電圧として用いる、
   請求項２又は３に記載の電力制御システム。
5. 前記制御部は、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記車両の車速が閾値より大きい場合、前記回生走行制御を実行する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
6. 前記制御部は、前記回生走行制御の実行中において、前記車両の車速が前記閾値まで低下した場合、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行する、
   請求項５に記載の電力制御システム。
7. 前記制御部は、前記バッテリの温度及び残存容量の少なくとも１つに応じた値を前記閾値として用いる、
   請求項５又は６に記載の電力制御システム。
8. 前記制御部は、
   前記第１インバータ及び前記第２インバータの双方が正常である場合、前記メインリレー、前記第１サブリレー及び前記第２サブリレーを閉状態にして前記車両を走行させ、
   前記第１インバータ及び前記第２インバータのうちの一方が故障した際に、前記回生走行制御を実行し、
   その後、前記メインリレー及び故障しているインバータ側のサブリレーをそれぞれ閉状態及び開状態にし、前記バッテリに蓄電されている電力を用いて正常なインバータ側のモータジェネレータを駆動させるバッテリ走行制御を実行する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力制御システム。

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