JP4839722B2 - 車両の電源装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の電源装置に関し、特に２つの蓄電装置を備える車両の電源装置に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、車輪の駆動にモータを使用する電気自動車、燃料電池自動車や、モータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車等が注目されている。

たとえば電気自動車では、バッテリに充電を行なうために充電装置が必要となる。充電装置は、車載する場合や、ある地点に固定設置する場合が考えられる。

ある地点に充電装置を固定設置する場合は電気自動車をその場所に移動させ、充電を行う必要がある。すなわち、固定設置した場合、充電装置が固定設置された場所以外では充電が行なえないという欠点がある。

一方、充電装置を車載する場合は車両重量が増加するという問題があった。この問題を解決するために、駆動モータのコイルをリアクトルとして用い、前記モータの制御を行なうインバータの回路素子を制御することによって、家庭用の商用電源から充電を行なう装置が提案されている。この装置の場合、すでに存在する部品を利用することによって、新たに搭載する部品を減らし、重量増加を抑制している。

特開平８−１２６１２１号公報（特許文献１）は、電気自動車において、駆動モータのコイルをリアクトルとして使用してバッテリに充電する際に、ロータが回転して車両が動くことを防止するために、３相のコイルによって発生する磁界が互いに相殺させてロータの回転を防止する技術について開示している。
特開平８−１２６１２１号公報

電気自動車のみならず、ハイブリッド自動車においても家庭用の商用電源から充電を行なうことができれば、燃料補給のためにガソリンスタンドに行かなければならない回数が減るといったメリットや、商用電力が安価な国では経済的なメリットが考えられる。

しかしながら、特開平８−１２６１２１号公報（特許文献１）は、左右又は前後に２つの駆動用モータを搭載する電気自動車に関するものであり、そのままハイブリッド自動車に適用できるものではない。

また、現在市販されているハイブリッド自動車は、蓄電池の量が小さいので家庭で充電可能にしたとしてもそのときに補給できるエネルギ量が小さい。しばらく走行するとすぐに蓄電池の充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）が低下し、エンジンを始動させて発電機を動かして発電する必要があるので、やはり頻繁にガソリンを補給しなければならない。

さらに、ハイブリッド自動車は、下り坂では回生制動を行ないそのときに電力を回収して蓄電池を充電するが、蓄電池の容量が小さいので走行経路に長い下り坂があるときには蓄電池の充電状態が所定の値に到達した後には、回生制動によって発生した電力を熱として捨てていた。

図１４は、熱として回生制動時に廃棄される電力について説明するための図である。
図１４を参照して、寿命を縮めないように、蓄電池はＳＯＣの範囲がたとえば４０〜８０％で使用されるように管理されている。時刻ｔ０において蓄電池のＳＯＣが６０％であるときには、充電可能な容量は２０％しかない。

長い下り坂の場合には、時刻ｔ０〜ｔ１において発生した回生電力が蓄電池に充電される。その結果蓄電池のＳＯＣは６０％から８０％まで増加する。

時刻ｔ１以降坂が終わる時刻ｔ２までの間には、これ以上蓄電池に充電を行なうと蓄電池寿命を縮めるおそれがあるので、発生した回生電力は熱として廃棄されることとなる。この廃棄される電力の一部でも回収できれば、よりエネルギ効率が良いハイブリッド自動車を実現することができる。

この発明の目的は、蓄電装置を搭載し、エネルギ効率が改善された、燃料補給せずに長時間運転可能な車両の電源装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置と、車輪を駆動する第１の回転電機と、第１、第２の蓄電装置の一方を選択して第１の回転電機に接続する選択スイッチと、第１、第２の蓄電装置の充電状態に応じて選択スイッチの切換を制御する制御装置とを備える。制御装置は、選択スイッチが第１の蓄電装置を選択している場合に充電が行なわれ第１の蓄電装置の充電状態が第１の所定レベルより高くなったときには選択スイッチに対して第２の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。

好ましくは、選択スイッチが第１の蓄電装置を選択している場合の充電は車両走行時に第１の回転電機の回生制動運転時に発生した回生電力によって行なわれる。

好ましくは、制御装置は、選択スイッチが第２の蓄電装置を選択している場合に第２の蓄電装置の充電状態が第２の所定レベルより低くなったときには選択スイッチに対して第１の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。

好ましくは、第１の蓄電装置よりも第２の蓄電装置のほうが蓄電容量が大きい。
好ましくは、第２の蓄電装置よりも第１の蓄電装置のほうが充電可能最大電力が大きい。

好ましくは、車両の電源装置は、車両の外部から与えられる電力を受けて少なくとも第２の蓄電装置に充電を行なうための入力部をさらに備える。

より好ましくは、車両の電源装置は、第１の回転電機に対応して設けられる第１のインバータと、第２の回転電機と、第２の回転電機に対応して設けられる第２のインバータと、第１、第２のインバータの制御を行なう制御装置をさらに備え、入力部は、第１の回転電機に接続される第１の端子と、第２の回転電機に接続される第２の端子とを含み、制御装置は、第１、第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて第２の蓄電装置に与えられるように第１、第２のインバータに対して制御を行なう。

さらに好ましくは、第１の回転電機の回転軸は、車輪の回転軸と機械的に結合される。車両の電源装置は、クランク軸が第２の回転電機の回転軸に機械的に結合された内燃機関をさらに備える。

この発明の他の局面に従う車両の電源装置は、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置からの電力を受けて車輪を駆動する第１の回転電機と、第１、第２の蓄電装置の間に設けられ、第１、第２の蓄電装置間の電力の授受を行なう電圧変換部と、第１、第２の蓄電装置の充電状態に応じて電圧変換部の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、第１の蓄電装置に対して充電が行なわれ第１の蓄電装置の充電状態が第１の所定レベルより高くなった場合には、電圧変換部に対して第１の蓄電装置から第２の蓄電装置への充電が行なわれるように電圧変換動作を指示する。

好ましくは、第１の蓄電装置に対する充電は、車両走行時に第１の回転電機の回生制動運転時に発生した回生電力によって行なわれる。

好ましくは、制御装置は、第１の蓄電装置のエネルギが消費され第１の蓄電装置の充電状態が第２の所定レベルより低くなった場合には、電圧変換部に対して第２の蓄電装置から第１の蓄電装置への充電が行なわれるように電圧変換動作を指示する。

好ましくは、第１の蓄電装置よりも第２の蓄電装置のほうが蓄電容量が大きい。
好ましくは、第２の蓄電装置よりも第１の蓄電装置のほうが充電可能最大電力が大きい。

好ましくは、車両の電源装置は、車両の外部から与えられる電力を受けて少なくとも第２の蓄電装置に充電を行なうための入力部をさらに備える。

より好ましくは、車両の電源装置は、第１の回転電機に対応して設けられる第１のインバータと、第２の回転電機と、第２の回転電機に対応して設けられる第２のインバータと、第１、第２のインバータの制御を行なう制御装置をさらに備える。入力部は、第１の回転電機に接続される第１の端子と、第２の回転電機に接続される第２の端子とを含む。制御装置は、第１、第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて第２の蓄電装置に与えられるように第１、第２のインバータおよび電圧変換部に対して制御を行なう。

さらに好ましくは、第１の回転電機の回転軸は、車輪の回転軸と機械的に結合される。車両の電源装置は、クランク軸が第２の回転電機の回転軸に機械的に結合された内燃機関をさらに備える。

本発明によれば、２つのバッテリを搭載しこれらに充電することにより燃料補給なしで走行可能な距離または時間を延ばすことができ、燃料補給回数を減らすことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両の概略ブロック図である。

図１を参照して、この車両１００は、バッテリユニットＢＵと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、動力分配機構３と、車輪２とを含む。

この車両１００は、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）である。

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は車輪２に図示しない減速ギヤや作動ギヤによって結合されている。また動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１はＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１、Ｗ相コイルＷ１からなる３相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータＭＧ２はＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２、Ｗ相コイルＷ２からなる３相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

バッテリユニットＢＵは、負極が接地ラインＳＬに共に接続された蓄電装置であるバッテリＢ１およびＢ２と、バッテリＢ１およびＢ２の一方を選択して車両負荷に接続する選択スイッチＲＹ０と、バッテリＢ１およびＢ２の電圧をそれぞれ測定する電圧センサ７０，７１と、バッテリＢ１およびＢ２の電流をそれぞれ測定する電流センサ８４，８３とを含む。車両負荷は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ２０，３０と、インバータ２０，３０に昇圧した電圧を供給する昇圧コンバータ１０とを含む。

バッテリユニットＢＵにおいては、バッテリＢ２のほうがバッテリＢ１よりも蓄電容量が大きく、その代わりにバッテリＢ１のほうがバッテリＢ２よりも出力可能最大電力が大きくなるようにバッテリＢ１，Ｂ２の組合せが選択される。また、この場合バッテリＢ１のほうがバッテリＢ２よりも充電可能最大電力も大きいのが普通であり、たとえばバッテリＢ１が最大２０ｋＷの電力を充電可能でありこれに対しバッテリＢ２は最大５ｋＷの電力を充電可能である。

バッテリＢ１は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を用いることができる。この場合には、バッテリＢ２としては、安価で大容量の鉛蓄電池を用いることができる。

また、バッテリＢ１に代えて大容量の電気二重層コンデンサを用いることができる。この場合には、バッテリＢ２としてはそれよりも出力可能最大電力が小さいが蓄電容量が大きいバッテリを用いることができる。この場合はニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池をバッテリＢ２として用いることができる。

つまり、バッテリＢ１とバッテリＢ２の組合せは、蓄電装置の性能の向上に伴い種々に変更して用いることができる。２つの特性の異なる蓄電装置を組み合わせて用いることにより、蓄電量が大きくかつ出力性能の高い車両用電源装置を実現することができる。

バッテリユニットＢＵは、バッテリＢ１またはＢ２から出力される直流電圧を昇圧コンバータ１０へ出力する。また、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によってバッテリユニットＢＵ内部のバッテリＢ１またはＢ２が充電される。

選択スイッチＲＹ０は、バッテリＢ１の正電極とバッテリＢ２の正電極の短絡が生じないように、いずれか一方のバッテリを電源ラインＰＬ１に接続しているときはかならず他方のバッテリは電源ラインＰＬ１から切離されるように構成されている。バッテリＢ１，Ｂ２は特性が異なりまた充電状態（ＳＯＣ）も異なる場合があるので、一方から他方のバッテリに過大な電流が流れることを防止するため正極同士を直接接続することは避ける必要があるからである。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置６０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中のｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができ、またｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field-effect transistor）等の電力スイッチング素子をもちいることができる。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。そして、インバータ３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

車両１００は、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、ＥＶ優先スイッチ５２と、制御装置６０と、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、電圧センサ７２〜７４と、電流センサ８０，８２とを含む。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリＢ１および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬは、電圧センサ７３で測定される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２０，３０および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨは、電圧センサ７２で測定される。

昇圧コンバータ１０は、バッテリユニットＢＵから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギを蓄積し、その蓄積したエネルギをｎｐｎ型トランジスタＱ２がＯＦＦされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および３０のいずれか一方または両方から受ける直流電圧をバッテリユニットＢＵの電圧レベルに降圧してバッテリユニットＢＵ内部のバッテリを充電する。

インバータ２０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

インバータ３０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをＯＦＦすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーＲＹ１は、ＡＣラインＡＣＬ１とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。リレーＲＹ２は、ＡＣラインＡＣＬ２とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

このリレー回路４０は、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じて、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。すなわち、リレー回路４０は、制御装置６０からＨ（論理ハイ）レベルの制御信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置６０からＬ（論理ロー）レベルの制御信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。

コネクタ５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に外部から交流電圧を入力するための端子である。この交流電圧としては、たとえば、家庭用商用電力線から交流１００Ｖを入力することができる。ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２の線間電圧ＶＡＣは、電圧センサ７４で測定され測定値が制御装置６０に送信される。

電圧センサ７０は、バッテリＢ１のバッテリ電圧ＶＢ１を検出し、その検出したバッテリ電圧ＶＢ１を制御装置６０へ出力する。電圧センサ７１は、バッテリＢ２のバッテリ電圧ＶＢ２を検出し、その検出したバッテリ電圧ＶＢ２を制御装置６０へ出力する。
電圧センサ７３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の入力電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置６０へ出力する。

電流センサ８０は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、外部に設けられるＥＣＵ（Electronic Control Unit）から出力されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ７３からの電圧ＶＬ、ならびに電圧センサ７２からの電圧ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

また、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ここで、制御装置６０は、イグニッションスイッチ（またはイグニッションキー）からの信号ＩＧおよびバッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に与えられる商用電源用の交流電圧からバッテリＢ２に対する充電が行なわれるようにインバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。

さらに、制御装置６０は、バッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ２に基づいて、外部から充電可能かを判断し、充電可能と判断したときは、Ｈレベルの制御信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力する。一方、制御装置６０は、バッテリＢ２がほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判断したときは、Ｌレベルの制御信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力し、信号ＩＧが停止状態を示す場合にはインバータ２０および３０を停止させる。

制御装置６０は、運転者からＥＶ優先スイッチ５２によって与えられる指示に応じて、通常のガソリン消費を前提とするハイブリッド走行モードと、ハイブリッド走行よりも最大トルクを控えめにしてモータのみで走行してなるべくバッテリ電力を使用することを優先させるＥＶ優先走行モードとを切換える。

図２は、図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。
図２を参照して、制御装置６０は、コンバータ制御部６１と、第１のインバータ制御部６２と、第２のインバータ制御部６３と、ＡＣ入力制御部６４とを含む。コンバータ制御部６１は、バッテリ電圧ＶＢ１，ＶＢ２、電圧ＶＨ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

第１のインバータ制御部６２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ２０のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。

第２のインバータ制御部６３は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ３０のｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ＡＣ入力制御部６４は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態を判定し、信号ＩＧとバッテリＢ１，Ｂ２のＳＯＣに応じて、インバータ２つを協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なう。

ここで、Ｈレベルの信号ＩＧは、ハイブリッド自動車が起動されたことを意味する信号であり、Ｌレベルの信号ＩＧは、ハイブリッド自動車が停止されたことを意味する信号である。

そして、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が停止状態であり、信号ＩＧもハイブリッド自動車が停止していることを示している場合には、バッテリＢ１、Ｂ２のＳＯＣが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なわせる。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を導通させ、電圧ＶＡＣの入力があればこれに応じて制御信号ＣＴＬ１を生成しインバータ２０，３０を協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なわせる。

一方、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が稼動状態であるかまたは信号ＩＧがハイブリッド自動車の運転中を示している場合、および、バッテリＢ１、Ｂ２のＳＯＣが所定レベルよりも高い場合には、充電動作を行なわせない。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を開放させ、制御信号ＣＴＬ０を生成して、昇圧コンバータ１０とインバータ２０，３０に車両運転時の通常動作を行なわせる。

図３は、図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。
図３を参照して、コンバータ制御部６１は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、フィードバック電圧指令演算部１１４と、デューティー比演算部１１６と、ＰＷＭ信号変換部１１８とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部１１２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部１１４へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部１１４は、電圧センサ７２によって検出される昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨと、インバータ入力電圧指令演算部１１２からの電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比演算部１１６へ出力する。

デューティー比演算部１１６は、電圧センサ７０からのバッテリ電圧ＶＢ１，ＶＢ２と、フィードバック電圧指令演算部１１４からのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１８へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１１８は、デューティー比演算部１１６から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１０の下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２のＯＮデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１のＯＮデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧をバッテリＢ１の出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、ＰＷＭ信号変換部１１８は、制御信号ＣＴＬ１が活性化しているときは、デューティー比演算部１１６の出力に拘わらず、ｎｐｎ型トランジスタＱ１を導通状態とし、ｎｐｎ型トランジスタＱ２を非導通状態とする。これにより、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図４は、図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。

図４を参照して、第１および第２のインバータ制御部６２，６３の各々は、モータ制御用相電圧演算部１２０と、ＰＷＭ信号変換部１２２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部１２０は、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＨを電圧センサ７２から受け、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）を電流センサ８０（または８２）から受け、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）をＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部１２０は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧をＰＷＭ信号変換部１２２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ０を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿０（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿０（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿０（またはＰＷＭ２＿０）をインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

このようにして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）がスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流が制御さ
れる。その結果、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。

また、ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０の出力に拘わらず、インバータ２０（または３０）のＵ相アーム２２（または３２）、Ｖ相アーム２４（または３４）およびＷ相アーム２６（または３６）に同位相の交流電流を流すようにｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿１（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿１（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿１（またはＰＷＭ２＿１）をインバータ２０（または３０）のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

Ｕ，Ｖ，Ｗの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には回転トルクは発生しない。そしてインバータ２０および３０が協調制御されることにより交流の電圧ＶＡＣが直流の充電電圧に変換される。

次に、車両１００において商用電源用の交流電圧ＶＡＣから直流の充電電圧を発生する方法について説明する。

図５は、図１の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。
図５では、図１のインバータ２０および３０のうちのＵ相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの３相コイルのうちＵ相コイルが代表として示されている。Ｕ相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の２相の回路もＵ相と同じ動きをする。図５を見ればわかるように、Ｕ相コイルＵ１とＵ相アーム２２の組、およびＵ相コイルＵ２とＵ相アーム３２の組はそれぞれ昇圧コンバータ１０と同様な構成となっている。したがって、たとえば１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば２００Ｖ程度のバッテリ充電電圧に変換することが可能である。

図６は、充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。
図５、図６を参照して、まず電圧ＶＡＣ＞０すなわちラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも高い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第１のインバータではトランジスタＱ１２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ１１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第２のインバータではトランジスタＱ２１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ２２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＞０ならば、トランジスタＱ１２のＯＮ状態において電流がコイルＵ１→トランジスタＱ１２→ダイオードＤ２２→コイルＵ２の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギはトランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ１１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ１１による損失を低減させるためにダイオードＤ１１の導通期間に同期させてトランジスタＱ１１を導通させても良い。電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ１２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧ＶＡＣ＜０すなわちラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも低い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第２のインバータではトランジスタＱ２２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ２１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第１のインバータではトランジスタＱ１１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ１２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＜０ならば、トランジスタＱ２２のＯＮ状態において電流がコイルＵ２→トランジスタＱ２２→ダイオードＤ１２→コイルＵ１の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギはトランジスタＱ２２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ２１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ２１による損失を低減させるためにダイオードＤ２１の導通期間に同期させてトランジスタＱ２１を導通させても良い。このときも電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ２２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

図７は、図１の制御装置６０が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図７を参照して、まずステップＳ１において制御装置６０は、信号ＩＧがＯＦＦ状態であるか否かを判断する。ステップＳ１で信号ＩＧがＯＦＦ状態でなければ、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１において、信号ＩＧがＯＦＦ状態である場合には、充電を行なうのに適切であると判断されステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２ではリレーＲＹ１およびＲＹ２が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ７４によって電圧ＶＡＣが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ５０のソケットに接続されていないと考えられるため充電処理を行なわずにステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ２において電圧ＶＡＣとして交流電圧が観測されたら処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３ではバッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ（Ｂ２）が満充電状態を表すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）より小さいか否かが判断される。

ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御装置６０は、２つのインバータを協調制御してバッテリＢ２に充電を行なう。

ステップＳ３においてＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しないときは、バッテリＢ２は、満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ２０及び３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されて交流電力の車両１００への入力は遮断される。そして処理はステップＳ６に進み制御はメインルーチンに戻される。

図８は、図１のバッテリＢ１，Ｂ２の特性の違いについて説明するための概念図である。

先に説明したように、バッテリユニットＢＵにおいては、バッテリＢ２のほうがバッテリＢ１よりも蓄電容量が大きく、その代わりにバッテリＢ１のほうがバッテリＢ２よりも出力可能最大電力が大きくなるようにバッテリＢ１，Ｂ２の組合せが選択される。

バッテリＢ１として、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を用い、バッテリＢ２としては、安価で大容量の鉛蓄電池を用いる場合には、図８に示すように各バッテリの使用範囲が設定される。

バッテリＢ１の使用範囲は、ＳＯＣがＳｔｈ（Ｃ）である状態を標準状態として、最低でＳｔｈ（Ｅ１）、最高でＳｔｈ（Ｆ１）の範囲内に納まるように管理される。たとえば、Ｓｔｈ（Ｃ）＝６０％、Ｓｔｈ（Ｅ１）＝４０％、Ｓｔｈ（Ｆ１）＝８０％である。ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池はＳＯＣをこのように中間の値に管理すると、長期間充電性能を発揮することができる。

これに対し、バッテリＢ２の使用範囲は、最低でＳｔｈ（Ｅ２）、最高でＳｔｈ（Ｆ２）の範囲内に納まるように管理される。ここで、Ｓｔｈ（Ｅ２）＜Ｓｔｈ（Ｅ１）かつＳｔｈ（Ｆ２）＞Ｓｔｈ（Ｆ１）であり、たとえば、Ｓｔｈ（Ｅ２）＝１０％、Ｓｔｈ（Ｆ２）＝９０％である。

図９は、図１の制御装置６０が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図９を参照して、車両１００の電源装置は、第１の蓄電装置であるバッテリＢ１と、第２の蓄電装置であるバッテリＢ２と、車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２と、第１、第２の蓄電装置の一方を選択してモータジェネレータＭＧ２に接続する選択スイッチＲＹ０と、第１、第２の蓄電装置の充電状態に応じて選択スイッチＲＹ０の切換を制御する制御装置６０とを備える。制御装置６０は、選択スイッチＲＹ０がバッテリＢ１を選択している場合に充電が行なわれバッテリＢ１の充電状態が第１の所定レベルより高くなったときには選択スイッチに対して第２の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。

このときの選択スイッチＲＹ０がバッテリＢ１を選択している場合の充電は、好ましくは、車両走行時にモータジェネレータＭＧ２の回生制動運転時に発生した回生電力によって行なわれる。

好ましくは、制御装置６０は、選択スイッチがバッテリＢ２を選択している場合にバッテリＢ２の充電状態が第２の所定レベルより低くなったときには選択スイッチに対して第１の蓄電装置に選択を切換えるように指示する。なお、第２の所定レベルを第１の所定レベルと等しくしてＳｔｈ（Ｃ）に設定してもよいし、両者を異なる値にしても良い。

以上の充電動作について、より詳しく説明する。まず処理が開始されると、ステップＳ１１において、制御装置６０は回生電力の有無を判断する。たとえば、高速走行から減速する場合や、下り坂において加速しないように制動する場合に、車両は車輪に機械的に連結されているモータジェネレータＭＧ２によって発電を行ない電力を回収する。このような場合が回生電力有の場合に該当する。

ステップＳ１１において回生電力無しの場合にはステップＳ１７に処理が進み制御はメインルーチンに移される。一方、ステップＳ１１において回生電力有の場合にはステップＳ１２に処理が進む。ステップＳ１２では、バッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ（Ｂ１）が図８の所定のしきい値Ｓｔｈ（Ｆ１）よりも低いか否かが判断される。

ステップＳ１２において、ＳＯＣ（Ｂ１）＜Ｓｔｈ（Ｆ１）が成立する場合には、処理はステップＳ１３に進み、バッテリＢ１が電力の回収先として選択される。このときの電力回収リミット値は、たとえば２０ｋＷに設定される。このリミット値を越えて回生電力が発生した場合には、超えた分の電力は熱として廃棄される。

一方、ステップＳ１２において、ＳＯＣ（Ｂ１）＜Ｓｔｈ（Ｆ１）が成立しない場合には、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、バッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ（Ｂ２）が図８の所定のしきい値Ｓｔｈ（Ｆ２）よりも低いか否かが判断される。

ステップＳ１４において、ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ２）が成立する場合には、処理はステップＳ１５に進み、バッテリＢ２が電力の回収先として選択される。このときの電力回収リミット値は、たとえば５ｋＷに設定される。このリミット値を越えて回生電力が発生した場合には、超えた分の電力は熱として廃棄される。

一方、ステップＳ１４において、ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ２）が成立しない場合には、これ以上電力をバッテリに回収することができないと判断され、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、回生電力は、熱として廃棄される。

ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１６のいずれかの処理が終了した場合、処理はステップＳ１７に進み、制御はメインルーチンに移される。

図１０は、実施の形態１における回生電力の回収の説明をするための図である。
図１０を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１においてはバッテリＢ１に充電することにより回収分１の回生電力の回収が行なわれる。そして、時刻ｔ１においてバッテリＢ１のＳＯＣが満充電状態を示すＳｔｈ（Ｆ１）に到達すると、制御装置６０は、図９のステップＳ１２からステップＳ１４に処理を進める。そしてバッテリＢ２のＳＯＣが空状態に近いＳｔｈ（Ｅ２）であるため、バッテリＢ２を回生電力の充電先として選択しステップＳ１５の処理を進める。

時刻ｔ１〜ｔ２において回収分２の充電が行なわれた結果、バッテリＢ２のＳＯＣは次第に増加する。つまり、図１４の場合よりもさらに回収分２に示す電力が回収されるのでエネルギ効率が向上する。

以上説明したように、実施の形態１では、通常のハイブリッド自動車に加えてさらにバッテリＢ２で余分に回生電力を回収できるので、たとえば通勤経路に峠があるような場合には、一回の充電での走行距離を伸ばすことができる。したがって、燃料を消費する頻度が減り燃料の補給回数もいっそう少なくてすむ。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、図１の構成においてバッテリユニットＢＵに代えてバッテリユニットＢＵ１を備える。他の構成については実施の形態１と同様であるので説明は繰返さない。

図１１は、実施の形態２で用いられるバッテリユニットＢＵ１の構成を示した回路図である。

図１１を参照して、バッテリユニットＢＵ１は、負極同士が互いに接続された蓄電装置であるバッテリＢ１およびＢ２と、バッテリＢ１を車両負荷に接続するシステムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３と、バッテリＢ１およびＢ２の電圧をそれぞれ測定する電圧センサ７０，７１と、バッテリＢ１およびＢ２の電流をそれぞれ測定する電流センサ８４，８３と、バッテリＢ１とバッテリＢ２の間に接続され電力を双方向に移すことが可能なＤＣ／ＤＣコンバータ２００とを含む。バッテリＢ１およびＢ２の組合せについては、実施の形態１で説明したものと同様であるので説明は繰返さない。

システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリＢ１の正極と電源ラインＰＬ１との間に制限抵抗Ｒ１と直列接続される。システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリＢ１の正極と電源ラインＰＬ１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ３は、バッテリＢ１およびＢ２の負極と接地ラインＳＬとの間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置６０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２００は、バッテリＢ２の端子間に接続される第１のアームと、バッテリＢ１の電源端子間に接続される第２のアームと、第１、第２のアーム間に接続されるリアクトルＬ２とを含む。

第１のアームは、バッテリＢ２の正極と負極との間に直列に接続されるｎｐｎ型トランジスタＱ３，Ｑ４と、ｎｐｎ型トランジスタＱ３と並列に接続されるダイオードＤ３と、ｎｐｎ型トランジスタＱ４と並列に接続されるダイオードＤ４とを含む。

ｎｐｎ型トランジスタＱ３のコレクタはバッテリＢ２の正極に接続され、エミッタはリアクトルＬ２の一方端に接続される。ダイオードＤ３はｎｐｎ型トランジスタＱ３のエミ
ッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続される。

ｎｐｎ型トランジスタＱ４のコレクタはリアクトルＬ２の一方端に接続され、エミッタはバッテリＢ２の負極に接続される。ダイオードＤ４はｎｐｎ型トランジスタＱ４のエミッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続される。

第２のアームは、バッテリＢ１の正負電極間に直列に接続されるｎｐｎ型トランジスタＱ５，Ｑ６と、ｎｐｎ型トランジスタＱ５と並列に接続されるダイオードＤ５と、ｎｐｎ型トランジスタＱ６と並列に接続されるダイオードＤ６とを含む。

ｎｐｎ型トランジスタＱ５のコレクタはバッテリＢ１の正極に接続され、エミッタはリアクトルＬ２の他方端に接続される。ダイオードＤ５はｎｐｎ型トランジスタＱ５のエミッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続される。

ｎｐｎ型トランジスタＱ６のコレクタはリアクトルＬ２の他方端に接続され、エミッタはバッテリＢ１の負極に接続される。ダイオードＤ６はｎｐｎ型トランジスタＱ６のエミッタからコレクタに向かう向きを順方向として接続される。

バッテリＢ２の電圧ＶＢ２とバッテリＢ１の電圧ＶＢ１とは、取り得る範囲が一部重なる。たとえばバッテリＢ１はニッケル水素バッテリなどが使用され、その電源電圧はたとえば２００Ｖ〜３００Ｖの範囲で変動するとする。一方、バッテリＢ１は、たとえば鉛蓄電池が用いられ、出力電圧はたとえば同様に２００Ｖ〜３００Ｖの範囲で変動するとする。したがって、バッテリＢ２が満充電状態でバッテリＢ１が空であれば、バッテリＢ２の電圧のほうがバッテリＢ１の電圧よりも高くなる場合が想定される。逆に、バッテリＢ１が満充電状態でバッテリＢ２が空であれば、バッテリＢ１の電圧のほうがバッテリＢ２の電圧よりも高くなる場合が想定される。

このような場合に、バッテリＢ２に充電を行なったり、またバッテリＢ２の電力を優先的に使用させたりするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００は先に説明したように第１、第２のアームを有するような構成となっている。この構成により、バッテリＢ２側からバッテリＢ１側に昇圧および降圧が可能となり、かつバッテリＢ１側からバッテリＢ２側に昇圧および降圧が可能となる。

図１２は、実施の形態２において制御装置６０が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１１、図１２を参照して、実施の形態２においては、車両の電源装置は、第１の蓄電装置であるバッテリＢ１と、第２の蓄電装置であるバッテリＢ２と、バッテリＢ１からの電力を受けて車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２と、バッテリＢ１，Ｂ２の間に設けられ、バッテリＢ１，Ｂ２間の電力の授受を行なう電圧変換部であるＤＣ／ＤＣコンバータ２００と、バッテリＢ１，Ｂ２の充電状態に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２００の制御を行なう制御装置６０とを備える。制御装置６０は、バッテリＢ１に対して充電が行なわれバッテリＢ１の充電状態が第１の所定レベルより高くなった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００に対してバッテリＢ１からバッテリＢ２への充電が行なわれるように電圧変換動作を指示する。

このときのバッテリＢ１に対する充電は、車両走行時に第１の回転電機の回生制動運転時に発生した回生電力によって行なわれる。もちろん、外部から交流電力をモータジェネレータの中性点に受けて充電を行なう場合にも、同様にＤＣ／ＤＣコンバータ２００に対してバッテリＢ１からバッテリＢ２への充電が行なわれるように電圧変換動作を指示してもよい。

好ましくは、制御装置６０は、バッテリＢ１のエネルギが例えば走行によって消費されバッテリＢ１の充電状態が第２の所定レベルより低くなった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００に対してバッテリＢ２からバッテリＢ１への充電が行なわれるように電圧変換動作を指示する。

以下、充電時の処理についてさらに詳細に説明する。まず処理が開始されると、ステップＳ２１において、制御装置６０は回生電力の有無を判断する。たとえば、高速走行から減速する場合や、下り坂において加速しないように制動する場合に車両は車輪に機械的に連結されているモータジェネレータＭＧ２によって発電を行ない電力を回収する。このような場合が回生電力有の場合に該当する。

ステップＳ２１において回生電力無しの場合にはステップＳ２８に処理が進み制御はメインルーチンに移される。一方、ステップＳ２１において回生電力有の場合にはステップＳ２２に処理が進む。ステップＳ２２では、バッテリＢ１の充電状態ＳＯＣ（Ｂ１）が図８の所定のしきい値Ｓｔｈ（Ｆ１）よりも低いか否かが判断される。

ステップＳ２２において、ＳＯＣ（Ｂ１）＜Ｓｔｈ（Ｆ１）が成立する場合には、処理はステップＳ２３に進み、バッテリＢ１が電力の回収先として選択される。このときの電力回収リミット値は、たとえば２０ｋＷに設定される。このリミット値を越えて回生電力が発生した場合には、超えた分の電力は熱として廃棄される。

一方、ステップＳ２２において、ＳＯＣ（Ｂ１）＜Ｓｔｈ（Ｆ１）が成立しない場合には、処理はステップＳ２７に進む。このような場合には、回生電力の受け入れ先であるバッテリＢ１が満充電状態であるので回生電力は熱として廃棄される。

ステップＳ２３においてバッテリＢ１に対する充電が行なわれている場合には、ステップＳ２４においてバッテリＢ１の充電状態が図８の標準状態であるＳｔｈ（Ｃ）を超えているか否かが判断される。

ステップＳ２４において、ＳＯＣ（Ｂ１）＞Ｓｔｈ（Ｃ）が成立する場合には、処理はステップＳ２５に進み、成立しない場合には処理はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２５では、バッテリＢ２の充電状態ＳＯＣ（Ｂ２）が図８のＳｔｈ（Ｆ２）より小さいか否かが判断される。ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ２）が成立する場合には、バッテリＢ２は充電可能な状態であるので処理はステップＳ２６に進む。一方、ＳＯＣ（Ｂ２）＜Ｓｔｈ（Ｆ２）が成立しない場合には、もうバッテリＢ２は満充電状態であり充電できないので処理はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２６では、バッテリＢ１からバッテリＢ２に電力を移すためにＤＣ／ＤＣコンバータ２００が駆動される。このとき充電電力のリミット値はたとえば５ｋＷに設定される。そしてステップＳ２８に処理が進む。

ステップＳ２８に処理が進むと、制御はメインルーチンに移される。
図１３は、実施の形態２における回生電力の回収の説明をするための図である。

図１３を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１においてはバッテリＢ１に充電することにより回生電力の回収が行なわれる。同時に、バッテリＢ１のＳＯＣ（Ｂ１）が標準状態Ｓｔｈ（Ｃ）より大きくなるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００が駆動され、バッテリＢ１からバッテリＢ２に電力が移される。その結果時刻ｔ０〜ｔ１におけるＳＯＣ（Ｂ１）およびＳＯＣ（Ｂ２）は次第に増加する。このときのＳＯＣ（Ｂ１）の増加度合いは、バッテリＢ２に電力が移されるため図１０の時刻ｔ０〜ｔ１よりも少ない。したがって、時刻ｔ１Ａまでの間は、２０ｋＷの回生電力の回収が可能となる。

時刻ｔ１Ａでは、ＳＯＣ（Ｂ１）が満充電を示すＳｔｈ（Ｆ１）に到達してしまうのでもはや２０ｋＷの回収はできなくなるので回収量は５ｋＷに減らされ、残りの回生電力は熱として廃棄される。この間は、５ｋＷの回収分ＳＯＣ（Ｂ２）が増加し続ける。

時刻ｔ２で、下り坂が終了すると回生電力は０になる。その後も、バッテリＢ１からバッテリＢ２へ電力の移動が行なわれ、時刻ｔ３においてバッテリＢ１の充電状態は標準状態であるＳｔｈ（Ｃ）となり、バッテリＢ２の充電状態が最大になる。

以上説明したように、実施の形態２では、実施の形態１の場合と比べてバッテリＢ２にさらに多くの回生電力を回収できるので、たとえば通勤経路に峠があるような場合には、一回の充電での走行距離をさらに伸ばすことができる。したがって、燃料を消費する頻度が減り燃料の補給回数もいっそう少なくてすむ。

なお、停車時の家庭等での充電時の制御においても、バッテリＢ１，Ｂ２に対する電力授受を同様に行なっても良い。この場合、図１２のフローチャートにおいてステップＳ２１の回生電力有の判定に代えてＡＣ入力有の判定に置換え、ステップＳ２７に代えて充電を停止するステップを行なえばよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に係る車両の概略ブロック図である。 図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。 図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。 図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。 図１の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。 充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。 図１の制御装置６０が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図１のバッテリＢ１，Ｂ２の特性の違いについて説明するための概念図である。 図１の制御装置６０が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 実施の形態１における回生電力の回収の説明をするための図である。 実施の形態２で用いられるバッテリユニットＢＵ１の構成を示した回路図である。 実施の形態２において制御装置６０が行なう回生電力回収時のバッテリ選択に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 実施の形態２における回生電力の回収の説明をするための図である。 熱として回生制動時に廃棄される電力について説明するための図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、１０ 昇圧コンバータ、２０，３０ インバータ、２２，３２ Ｕ相アーム、２４，３４ Ｖ相アーム、２６，３６ Ｗ相アーム、４０ リレー回路、５０ コネクタ、５２ ＥＶ優先スイッチ、６０ 制御装置、６１ コンバータ制御部、６２，６３ インバータ制御部、６４ 入力制御部、７０〜７４ 電圧センサ、８０，８２〜８４ 電流センサ、１００ 車両、１１２ インバータ入力電圧指令演算部、１１４ フィードバック電圧指令演算部、１１６ デューティー比演算部、１１８ ＰＷＭ信号変換部、１２０ モータ制御用相電圧演算部、１２２ ＰＷＭ信号変換部、２００ ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣライン、Ｂ１，Ｂ２ バッテリ、ＢＵ，ＢＵ１ バッテリユニット、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４〜Ｄ６，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｌ，Ｌ２ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ トランジスタ、Ｒ１ 制限抵抗、ＲＹ０ 選択スイッチ、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー、ＳＬ 接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー、Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相コイル、ＵＬ１，ＵＬ２ Ｕ相ライン、Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相コイル、ＶＬ１，ＶＬ２ Ｖ相ライン、Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相コイル、ＷＬ１，ＷＬ２ Ｗ相ライン。

Claims (4)

1. 第１のバッテリと、
   第２のバッテリと、
   車輪を駆動する第１の回転電機と、
   前記第１、第２のバッテリの一方を選択して前記第１の回転電機に接続する選択スイッチと、
   前記第１、第２のバッテリの充電状態に応じて前記選択スイッチの切換を制御する制御装置と、
   車両の外部から与えられる電力を受けて少なくとも前記第２のバッテリに充電を行なうための入力部とを備え、
   前記制御装置は、前記入力部に外部から電力が与えられた場合には前記第２のバッテリの充電状態がしきい値より小さい場合に前記第２のバッテリに車両の外部からの充電を実行し、車両走行時に前記選択スイッチが前記第１のバッテリを選択している場合に前記第１の回転電機で発生する回生電力による充電が行なわれ前記第１のバッテリの充電状態が第１の所定レベルより高くなったときには、前記選択スイッチに対して前記第２のバッテリに選択を切換えるように指示し、
   前記第１のバッテリよりも前記第２のバッテリのほうが、蓄電容量が大きくかつ使用する充電状態の範囲が広く、
   前記第２のバッテリよりも前記第１のバッテリのほうが充電可能最大電力が大きい、車両の電源装置。
2. 前記制御装置は、前記選択スイッチが前記第２のバッテリを選択している場合に前記第２のバッテリの充電状態が第２の所定レベルより低くなったときには前記選択スイッチに対して前記第１のバッテリに選択を切換えるように指示する、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記第１の回転電機に対応して設けられる第１のインバータと、
   第２の回転電機と、
   前記第２の回転電機に対応して設けられる第２のインバータとをさらに備え、
   前記入力部は、
   前記第１の回転電機に接続される第１の端子と、
   前記第２の回転電機に接続される第２の端子とを含み、
   前記制御装置は、前記第１、第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記第２のバッテリに与えられるように前記第１、第２のインバータに対して制御を行なう、請求項１に記載の車両の電源装置。
4. 前記第１の回転電機の回転軸は、前記車輪の回転軸と機械的に結合され、
   クランク軸が前記第２の回転電機の回転軸に機械的に結合された内燃機関をさらに備える、請求項３に記載の車両の電源装置。

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