JP5015858B2 - 電動車両の電源システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の電源システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置およびコンバータの組を複数個搭載した電源システムにおける電動車両の退避走行時のコンバータ制御に関する。

近年、走行駆動力源として電動機を搭載するハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の大容量化が進んでいる。そして、蓄電機構を大容量化するための一手法として、複数個の蓄電装置を並列に配置する構成が提案されている。

たとえば、特許第３６５５２７７号公報（特許文献１）には、車両の電動牽引モータの電源制御システムとして、低電圧電池および双方向ブースト／バック・コンバータの組で構成された電源ステージを複数個並列接続して、モータ／発電機の駆動電力を発生させる構成が記載されている。

また、特許文献１には、このような電源制御システムの基本的な制御ループとして、電電ステージからモータ／発電機を駆動制御するインバータへの出力電圧（直流電圧）をその設定値に維持するとともに、各電源ステージの低電圧電池を均等に充放電させるための構成が記載されている。

また、特開２００４−６１３８号公報（特許文献２）には、ハイブリッド自動車や電気自動車等において、並列接続された複数の組電池ユニットからの電力によって車両動力源となるモータを駆動する構成が記載される、そして、いずれかの組電池ユニットに故障が発生した場合には、故障した組電池ユニット内のリレーを遮断状態に設定することによって、フェールセーフを適切に機能させることが記載されている。

さらに、特開２００３−１３４６０６号公報（特許文献３）では、ハイブリッド車の駆動装置として、単一の主電池と、モータジェネレータおよびインバータを含む電動機ユニットとの間で、昇降圧型コンバータによる双方向の直流電圧変換が行なわれる構成が記載されている。特に、特許文献３では、主電池に異常が発生して、主電池からの電力供給が遮断された場合には、昇降圧コンバータの上アーム素子を定常的にオン状態とすることによって、電動機ユニットからの回生電力を補機系へ供給することが記載されている。
特許第３６５５２７７号公報 特開２００４−６１３８号公報 特開２００３−１３４６０６号公報

一般的に、電動車両では、特許文献２および３に記載された二次電池側の異常や、二次電池の出力電圧を可変制御するためのコンバータに異常が発生した場合には、故障箇所を含む電流経路を遮断にする処置を行なった上で、安全確保可能な場所まで当該車両を移動するための退避走行が実行される。たとえば、特許文献２では、故障が発生した組電池ユニットを切り離すとともに、残りの組電池ユニットからの電力によってモータ最大出力を制限した退避走行が実行される。

ここで、特許文献１に記載されるような、蓄電装置（二次電池）およびコンバータの組が複数個並列接続された電源システムでは、特許文献２のように、一部の蓄電装置およびコンバータを用いて退避走行を行なう場合に、コンバータ制御によって走行性能が変わってくる。しかしながら、特許文献１には、退避走行時にどのようなコンバータ制御を行なうべきかについては特に記載されていない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、蓄電装置およびコンバータの組を複数個並列接続した電動車両の電源システムにおいて、蓄電装置およびコンバータの組の一部による退避運転を高度化するために、ユーザのニーズに応じた走行性能の切換が可能な電源システム制御を提供することである。

この発明による電動車両の電源システムは、電力線上の電力を用いて交流回転電機が走行駆動力を発生可能に構成された電動車両の電源システムであって充放電可能な複数の蓄電装置と、複数のコンバータと、複数のコンバータによる電力変換動作を制御するための制御装置とを備える。複数のコンバータは、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続されて、各々が、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように構成される。制御装置は、判断部と、電力線の目標電圧を設定する目標電圧設定部と、退避走行制御部とを含む。判断部は、電動車両の退避走行時に、各コンバータの故障状況に基づいて、複数のコンバータのうちに、電力変換動作が可能な正常コンバータが存在するか否かを判断するように構成される。退避走行制御部は、正常コンバータが存在する退避走行時には、正常コンバータのうちの少なくとも１つを用いて電力線の電圧が目標電圧に一致するように電圧制御させる一方で、正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させるように構成される。目標電圧設定部は、交流回転電機の回転速度およびトルクに基づいて目標電圧の基本値を設定するとともに、正常コンバータが存在する退避走行時には、基本値に関らず正常コンバータでの昇圧を禁止するように目標電圧を設定する第１のモードおよび、基本値に従って目標電圧を設定する第２のモードの一方を、電動車両の車両状態に応じて選択することによって目標電圧を設定する。

この発明による電動車両の電源システムの制御方法において、電源システムは、充放電可能な複数の蓄電装置と、複数のコンバータとを備える。複数のコンバータは、電力線と複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と電力線との間で双方向に電力変換を行なうように構成される。制御方法は、電動車両の退避走行時に、各コンバータの故障状況に基づいて、複数のコンバータのうちに電力変換動作が可能な正常コンバータが存在するか否かを判断するステップと、電力線の目標電圧を設定するステップと、正常コンバータが存在する退避走行時には、正常コンバータのうちの少なくとも１つを用いて電力線の電圧が目標電圧に一致するように電圧制御させる一方で、正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させるステップとを備える。上記目標電圧を設定するステップは、交流回転電機の回転速度およびトルクに基づいて目標電圧の基本値を設定するとともに、正常コンバータが存在する退避走行時に、基本値に関らず正常コンバータでの昇圧を禁止するように目標電圧を設定する第１のモードおよび、基本値に従って目標電圧を設定する第２のモードの一方を、電動車両の車両状態に応じて選択することによって目標電圧を設定する。

上記電動車両の電源システムおよびその制御方法によれば、電力変換動作が可能な正常コンバータが存在する退避走行時には、昇圧を禁止するように正常コンバータを動作させる第１のモードと、昇圧を許可して交流回転電機の状態（回転速度およびトルク）に基づいた電圧制御を実行する第２のモードとを選択することができる。このため、昇圧動作の禁止によりコンバータでのスイッチング損失を抑制してエネルギー消費を最小限にした退避走行によって走行距離の拡大を図る第１のモードと、通常時と同様のコンバータ出力電圧を確保して高速走行にも対応可能な退避走行とする第２のモードとを車両状態に応じて選択することによって、ユーザのニーズに応じた走行性能の切換による退避走行の高度化を図ることができる。

好ましくは、目標電圧設定部は、アクセル開度に基づいてユーザの加速意思の有無を判断する加速意思判断部を含み、かつ、正常コンバータが存在する退避走行時における車両状態に応じた第１および第２のモードの選択について、加速意思が有ると判断されるときには、加速意思が無いと判断されるときと比較して、第２モードを優先的に選択する。あるいは、制御方法は、アクセル開度に基づいてユーザの加速意思の有無を判断するステップをさらに備え、上記目標電圧を設定するステップは、正常コンバータが存在する退避走行時における車両状態に応じた第１および第２のモードの選択について、加速意思が有ると判断されるときには、加速意思が無いと判断されるときと比較して、第２モードを優先的に選択する。

さらに好ましくは、目標電圧設定部は、正常コンバータが存在する退避走行時に加速意思が有ると判断されるときには、第２モードを固定的に選択する。あるいは、上記目標電圧を設定するステップは、目標電圧設定部は、正常コンバータが存在する退避走行時に加速意思が有ると判断されるときには、第２モードを固定的に選択する。

このようにすると、運転者の加速意思が推定される場合には、第２のモードを優先的に実行することによって、高速走行を可能とした退避走行を実現することができる。

また好ましくは、目標電圧設定部は、正常コンバータが存在する退避走行時には、電動車両の車速および蓄電装置の残存容量の少なくとも一方に基づいて、車両状態に応じた第１および第２のモードの選択を実行する。あるいは、目標電圧を設定するステップは、正常コンバータが存在する退避走行時には、電動車両の車速および蓄電装置の残存容量の少なくとも一方に基づいて、車両状態に応じた第１および第２のモードの選択を実行する。

このようにすると、車速および蓄電装置の残存容量に基づいて、たとえば低車速時および低残存容量時には、第１のモードの選択によるエネルギー消費を最小限にした退避走行を実現して退避走行距離の拡大を図ることができる。

好ましくは、退避走行制御部は、正常コンバータが存在する退避走行時における回生制動動作時には、正常コンバータのうちの少なくとも１つを電力線の電圧を降圧して対応の蓄電装置を充電するように電圧制御する一方で、正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させる。あるいは、制御方法は、正常コンバータが存在する退避走行時における回生制動動作時には、正常コンバータのうちの少なくとも１つを電力線の電圧を降圧して対応の蓄電装置を充電するように電圧制御する一方で、正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させるステップをさらに備える。

このようにすると、正常コンバータが存在するときには、退避走行時においても回生制動動作時に交流回転電機による回生電力によって、正常コンバータに対応する蓄電装置を充電することができる。この結果、退避走行距離をさらに拡大できる。

この発明によれば、蓄電装置およびコンバータの組を複数個並列接続した電動車両の電源システムにおいて、蓄電装置およびコンバータの組の一部による退避運転を、ユーザのニーズに応じて走行性能を切換えることによって高度化できる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

（電源システム全体構成）
図１は、本発明の実施の形態による電源システムを搭載した電動車両１００の全体ブロック図である。

図１を参照して、電動車両１００は、電源システム１０１と、駆動力発生部１０３とを備える。駆動力発生部１０３は、インバータ３０−１，３０−２と、モータジェネレータ３４−１，３４−２と、動力伝達機構３６と、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２とを含む。

インバータ３０−１，３０−２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。そして、インバータ３０−１，３０−２は、電源システム１０１から供給される駆動電力（直流電力）を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータ３４−１，３４−２へ出力する。また、インバータ３０−１，３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１，３４−２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力として電源システム１０１へ出力する。

各インバータ３０−１，３０−２は、一般的な三相インバータにより構成され、それぞれ駆動ＥＣＵ３２からの駆動信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のモータジェネレータを駆動する。

モータジェネレータ３４−１，３４−２は、それぞれインバータ３０−１，３０−２から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、外部からの回転力を受けて交流電力を発生する。モータジェネレータ３４−１，３４−２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機から成る。そして、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６と連結され、動力伝達機構３６にさらに連結される駆動軸３８を介して回転駆動力が車輪（図示せず）へ伝達される。

なお、電動車両１００がハイブリッド自動車の場合には、モータジェネレータ３４−１，３４−２は、動力伝達機構３６または駆動軸３８を介してエンジン（図示せず）にも連結される。そして、駆動ＥＣＵ３２によって、エンジンの発生する駆動力とモータジェネレータ３４−１，３４−２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御が実行される。なお、モータジェネレータ３４−１，３４−２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。

駆動ＥＣＵ３２は、図示されない各センサの検出信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。一般的に、モータジェネレータ３４−１，３４−２が走行駆動力を発生する力行動作時には、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は正値に設定され、回生制動時には、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は負値に設定される。

そして、駆動ＥＣＵ３２は、モータジェネレータ３４−１の発生トルクおよび回転速度がそれぞれトルク目標値ＴＲ１および回転速度目標値ＭＲＮ１となるように駆動信号ＰＷＭ１を生成してインバータ３０−１を制御し、モータジェネレータ３４−２の発生トルクおよび回転速度がそれぞれトルク目標値ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ２となるように駆動信号ＰＷＭ２を生成してインバータ３０−２を制御する。また、駆動ＥＣＵ３２は、算出したトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１０１のコンバータＥＣＵ２へ出力する。

このように、電動車両１００は、力行時には、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電力を用いて、モータジェネレータ３４−１および３４−２の少なくとも一方によって、走行駆動力を発生可能に構成されている。また、回生制動時には、モータジェネレータ３４−１および／または３４−２による発電電力を、蓄電装置６−１，６−２を充電するための直流電力に変換して、電源システム１０１へ供給できる。

一方、電源システム１０１は、蓄電装置６−１，６−２と、コンバータ８−１，８−２と、平滑コンデンサＣ１と、コンバータＥＣＵ２と、電流センサ１０−１，１０−２と、電圧センサ１２−１，１２−２，１８とを含む。

蓄電装置６−１，６−２は、代表的には、ニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池等の二次電池によって構成されるので、以下では、蓄電装置６−１，６−２について、単に二次電池とも称する。ただし、電気二重層キャパシタ等の二次電池以外の蓄電装置を、二次電池６−１，６−２に代えて適用可能である点について、確認的に記載する。

二次電池６−１は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介してコンバータ８−１に接続され、二次電池６−２は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２を介してコンバータ８−２に接続される。

コンバータ８−１は、二次電池６−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられ、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ１に基づいて、二次電池６−１と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。コンバータ８−２は、二次電池６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に設けられ、コンバータＥＣＵ２からの駆動信号ＰＷＣ２に基づいて、二次電池６−２と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

平滑コンデンサＣ１は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続され、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに含まれる電力変動成分を低減する。電圧センサ１８は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈを検出し、その検出値をコンバータＥＣＵ２へ出力する。

電流センサ１０−１，１０−２は、二次電池６−１に対して入出力される電流Ｉｂ１および二次電池６−２に対して入出力される電流Ｉｂ２をそれぞれ検出し、対応の検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。なお、電流センサ１０−１，１０−２は、対応の二次電池から出力される電流（放電電流）を正値として検出し、対応の二次電池に入力される電流（充電電流）を負値として検出する。

なお、この図１では、電流センサ１０−１，１０−２がそれぞれ正極線ＰＬ１，ＰＬ２の電流を検出する場合が示されているが、電流センサ１０−１，１０−２は、それぞれ負極線ＮＬ１，ＮＬ２の電流を検出してもよい。電圧センサ１２−１，１２−２は、二次電池６−１の電圧Ｖｂ１および二次電池６−２の電圧Ｖｂ２をそれぞれ検出し、対応の検出値をコンバータＥＣＵ２および電池ＥＣＵ４へ出力する。

電池ＥＣＵ４は、電圧センサ１２−１，１２−２および電流センサ１０−１，１０−２からの各検出値に基づいて、二次電池６−１、６−２の充電レベルを推定する。代表的には、充電レベルを示す状態量として、ＳＯＣ（State of Charge）が推定される。ここでは、ＳＯＣは、満充電レベルを示す１００（％）〜完放電レベルを示す０（％）の間の値を示す。

たとえば、電池ＥＣＵ４は、電流検出値の積算や、電流検出値および電圧検出値から推定される開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）、あるいはこれらの組合わせに基づいて、二次電池６−１、６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を推定して、その推定値をコンバータＥＣＵ２へ出力する。なお、図示しない温度センサによる、二次電池６−１，６−２の温度検出値をさらに用いて、ＳＯＣ推定を行なう構成としてもよい。

コンバータＥＣＵ２は、電流センサ１０−１，１０−２および電圧センサ１２−１，１２−２，１８からの各検出値、電池ＥＣＵ４からの状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２、ならびに駆動ＥＣＵ３２からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、コンバータ８−１，８−２をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。そして、コンバータＥＣＵ２は、その生成した駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２をそれぞれコンバータ８−１，８−２へ出力し、コンバータ８−１，８−２を制御する。

なお、コンバータＥＣＵ２、電池ＥＣＵ４、および駆動ＥＣＵ３２について、図１では表記の都合上、各々を別要素として記載したが、各ＥＣＵの機能については、全体あるいは一部を適宜統合して共通のＥＣＵによって構成することも可能である。

また、蓄電装置６−１，６−２については、車両走行中の回生制動発電によるの充電に加えて、外部電源からの供給電力によって充電可能に構成してもよい。この場合には、モータジェネレータ３４−１，３４−２の中性点（図示せず）間に、車両外部の交流電源を電気的に接続して、該交流電源からの交流電圧をインバータ３０−１，３０−２によって直流電圧に変換することによって、蓄電装置６−１，６−２を充電することができる。あるいは、このような中性点充電方式ではなく、インバータ３０−１，３０−２を介することなく、外部電源からの交流電圧を直流電圧に変換する外部充電用の電力変換器（図示せず）設ける構成としてもよい。

（電源システムの構成例および通常時制御）
図２は、図１に示した本発明の実施の形態による電源システム１０１の構成を詳細に説明する回路図である。

図２を参照して、コンバータ８−１は、チョッパ回路４０−１と、正母線ＬＮ１Ａと、負母線ＬＮ１Ｃと、配線ＬＮ１Ｂと、平滑コンデンサＣ０１とを含む。チョッパ回路４０−１は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、インダクタＬ１とを含む。

正母線ＬＮ１Ａは、一方端がスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタに接続され、他方端が主正母線ＭＰＬに接続される。また、負母線ＬＮ１Ｃは、一方端が負極線ＮＬ１に接続され、他方端が主負母線ＭＮＬに接続される。

スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、負母線ＬＮ１Ｃと正母線ＬＮ１Ａとの間に直列に接続される。具体的には、下アームを構成するスイッチング素子Ｑ１Ａのエミッタが負母線ＬＮ１Ｃに接続され、上アームを構成するスイッチング素子Ｑ１Ｂのコレクタが正母線ＬＮ１Ａに接続される。ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。インダクタＬ１は、スイッチング素子Ｑ１Ａとスイッチング素子Ｑ１Ｂとの接続点に接続される。

配線ＬＮ１Ｂは、一方端が正極線ＰＬ１に接続され、他方端がインダクタＬ１に接続される。平滑コンデンサＣ１は、配線ＬＮ１Ｂと負母線ＬＮ１Ｃとの間に接続され、配線ＬＮ１Ｂおよび負母線ＬＮ１Ｃ間の直流電圧に含まれる交流成分を低減する。

そして、チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて動作する。チョッパ回路４０−１は、基本的には、二次電池６−１の放電時には、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１から受ける直流電力（駆動電力）を昇圧し、二次電池６−１の充電時には、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから受ける直流電力（回生電力）を降圧するように動作する。

コンバータ８−２は、チョッパ回路４０−２と、正母線ＬＮ２Ａと、負母線ＬＮ２Ｃと、配線ＬＮ２Ｂと、平滑コンデンサＣ０２とを含む。チョッパ回路４０−２は、スイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂと、ダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂと、インダクタＬ２とを含む。コンバータ８−２の構成および動作は、コンバータ８−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

さらに、二次電池６−１およびコンバータ８−１の間には、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１にＳＭＲ（システムメインリレー）７−１が介挿接続される。同様に、二次電池６−２およびコンバータ８−２の間には、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２にＳＭＲ７−２が介挿接続される。

チョッパ回路４０−１は、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ１に応じて、二次電池６−１と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ１は、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ａと、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ１Ｂとを含む。そして、一定のスイッチング周期（オン期間およびオフ期間の和）内でのスイッチング素子Ｑ１Ａおよび／またはＱ１Ｂのデューティ比（オン／オフ期間比率）が、コンバータＥＣＵ２により制御される。

昇圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、基本的な動作としては、上アーム素子Ｑ１Ｂ（Ｑ２Ｂ）をオフ状態に維持し、かつ、下アーム素子Ｑ１Ａ（Ｑ２Ａ）をオンオフさせて、そのデューティ比を制御する。これにより、たとえばコンバータ８−１では、下アーム素子Ｑ１Ａのオン期間においては、二次電池６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、ダイオードＤ１Ｂ、および正母線ＬＮ１Ａを順に介して、放電電流が主正母線ＭＰＬへ流れる。同時に、二次電池６−１から配線ＬＮ１Ｂ、インダクタＬ１、下アーム素子Ｑ１Ａ、および負母線ＬＮ１Ｃを順に介して、ポンプ電流が流れる。インダクタＬ１は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。そして、下アーム素子Ｑ１Ａがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は、蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、コンバータ８−１から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬへ供給される直流電力の平均電圧は、デューティ比に従ってインダクタＬ１に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。なお、昇圧動作時について、下アーム素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）のオフ期間に、上アーム素子（Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ）をオン状態として、上アーム素子および下アーム素子が相補的かつ交互にオンオフするように、各コンバータ８−１，８−２を制御することも可能である。

一方、降圧動作時において、コンバータＥＣＵ２は、基本的な動作としては、下アーム素子Ｑ１Ａ（Ｑ２Ａ）をオフ状態に維持し、かつ、上アーム素子Ｑ１Ｂ（Ｑ２Ｂ）をオンオフさせて、そのデューティ比を制御する。これにより、たとえばコンバータ８−１では、上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間においては、主正母線ＭＰＬから正母線ＬＮ１Ａ、上アーム素子Ｑ１Ｂ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して、充電電流が二次電池６−１へ流れる。そして、上アーム素子Ｑ１Ｂがオン状態からオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１が電流変化を妨げるように磁束を発生するので、充電電流は、ダイオードＤ１Ａ、インダクタＬ１、および配線ＬＮ１Ｂを順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的にみると、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬから直流電力が供給されるのは上アーム素子Ｑ１Ｂのオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると（インダクタＬ１のインダクタンスが十分に大きいとすると）、コンバータ８−１から二次電池６−１へ供給される直流電力の平均電圧は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電圧をデューティ比に従って降圧した値となる。なお、降圧動作時についても、上アーム素子（Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ）のオフ期間に、下アーム素子（Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ）をオン状態として、上アーム素子および下アーム素子が相補的かつ交互にオンオフするように、各コンバータ８−１，８−２を制御することも可能である。

同様に、コンバータ８−２も、コンバータＥＣＵ２（図１）からの駆動信号ＰＷＣ２に応じて、二次電池６−２と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間で双方向の直流電圧変換を行なう。駆動信号ＰＷＣ２は、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２Ａのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ２Ａと、上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２Ｂのオン／オフを制御する駆動信号ＰＷＣ２Ｂとを含む。そして、一定のスイッチング周期内でのスイッチング素子Ｑ２Ａおよび／またはＱ２Ｂのデューティ比が、コンバータＥＣＵ２により制御される。

周知のように、昇降圧型のチョッパ回路４０−１，４０−２では、昇圧動作時の下アーム素子Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａのオン期間比が高くなるほど、昇圧動作が強調されて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の直流電圧Ｖｈが高くなる。また、降圧動作時には、上アーム素子Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂのオン期間比が低くなるほど（逆に言うとオフ期間比が高くなるほど）、電圧比Ｖｈ／Ｖｂ１（またはＶｈ／Ｖｂ２）の高い電圧変換が行なわれる。

図１〜３の構成において、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬは本発明における「電力線」に対応する。また、コンバータＥＣＵ２は本発明での「制御装置」に対応し、コンバータＥＣＵ２によって、本発明による電源システムの制御方法が実現される。さらに、モータジェネレータ３４−１，３４−２は本発明での「交流回転電機」に対応する。

図３は、コンバータＥＣＵ２による通常動作時のコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。

図３を参照して、コンバータＥＣＵ２は、目標値設定部７０と、電圧制御部７２−１と、電流制御部７２−２とを含む。

目標値設定部７０は、駆動ＥＣＵ３２からのトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、ならびに電池ＥＣＵ４からのＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈの目標値を示す目標電圧ＶＲおよび二次電池６−２の充放電電流の目標値を示す目標電流ＩＲを生成する。

電圧制御部７２−１は、減算部７４−１，７８−１と、ＰＩ制御部７６−１と、変調部８０−１とを含む。減算部７４−１は、目標電圧ＶＲから電圧Ｖｈを減算し、その演算結果をＰＩ制御部７６−１へ出力する。ＰＩ制御部７６−１は、目標電圧ＶＲと電圧Ｖｈとの偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７８−１へ出力する。

減算部７８−１は、電圧Ｖｂ１／目標電圧ＶＲで示されるコンバータ８−１の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部７６−１の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ１として変調部８０−１へ出力する。変調部８０−１は、デューティ指令Ｔｏｎ１と図示しない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ１を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ１をコンバータ８−１へ出力する。

電流制御部７２−２は、減算部７４−２，７８−２と、ＰＩ制御部７６−２と、変調部８０−２とを含む。減算部７４−２は、目標電流ＩＲから電流Ｉｂ２を減算し、その演算結果をＰＩ制御部７６−２へ出力する。ＰＩ制御部７６−２は、目標電流ＩＲと電流Ｉｂ２との偏差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果を減算部７８−２へ出力する。

減算部７８−２は、Ｖｂ２／ＶＲで示されるコンバータ８−２の理論昇圧比の逆数からＰＩ制御部７６−２の出力を減算し、その演算結果をデューティ指令Ｔｏｎ２として変調部８０−２へ出力する。変調部８０−２は、デューティ指令Ｔｏｎ２と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて駆動信号ＰＷＣ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ２をコンバータ８−２へ出力する。

電圧制御部７２−１は、目標電圧ＶＲに対して直流電圧Ｖｈが低い場合、および理論昇圧比の逆数（Ｖｂ１／ＶＲ）が低下した場合には、下アーム素子Ｑ１Ａのオン期間比が上昇（または、上アーム素子Ｑ１Ｂのオフ期間比が上昇）するように、駆動信号ＰＷＣ１を生成する。

一方、電流制御部７２−２は、二次電池６−２からの出力電流Ｉｂ２が目標電流ＩＲよりも低いとき、および理論昇圧比の逆数（Ｖｂ２／ＶＲ）が上昇した場合には、下アーム素子Ｑ２Ａのオン期間比が上昇するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。

なお、電流制御部７２−２は、二次電池６−２の充電時、すなわち目標電流ＩＲが負値（ＩＲ＜０）に設定される場合には、目標電流ＩＲよりも電流Ｉｂ２（Ｉｂ２＜０）が低いときに（｜ＩＲ｜＜｜Ｉｂ２｜、すなわち充電電流過大時）、上アーム素子Ｑ２Ｂのオン期間比が低下するように駆動信号ＰＷＣ２を生成する。反対に、充電電流不足時（ＩＲ＜Ｉｂ２、すなわち｜ＩＲ｜＞｜Ｉｂ２｜のとき）には、上アーム素子Ｑ２Ｂのオン期間比が上昇するように駆動信号ＰＷＣ２が生成される。

目標値設定部７０は、モータジェネレータ３４−１および／または３４−２の力行動作時および回生制動時においては、モータジェネレータ３４−１，３４−２のトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に応じて、直流電圧Ｖｈが適切なレベルとなるように目標電圧ＶＲを設定する。たとえば、図４に示すマップＭＰ０に従って、目標電圧ＶＲは設定される。

図４を参照して、マップＭＰ０は、回転速度目標値ＭＲＮ（ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を総括的に示すもの、以下同じ）およびトルク目標値ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２を総括的に示すもの、以下同じ）の組み合わせによって示されるモータ動作点毎に、マップ値として目標電圧ＶＲを有する。マップＭＰ０の参照により、回転速度目標値ＭＲＮおよびトルク目標値ＴＲに応じて、目標電圧ＶＲを設定できる。基本的には、モータジェネレータ３４（３４−１，３４−２を総括的に示すもの、以下同じ）による誘起電圧よりも高い電圧に直流電圧Ｖｈを設定して、モータ電流の制御が可能となるように、目標電圧ＶＲが設定される。

具体的には、モータジェネレータ３４−１，３４−２のそれぞれに対してマップＭＰ０が別個に設定され、かつ、回転速度指令値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２およびトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２に基づいたマップＭＰ０の参照により求められた、モータジェネレータ３４−１，３４−２のそれぞれの目標電圧の最大値が、電源システム１０１としての目標電圧ＶＲされる。

ここで、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２の算出は、ユーザによるペダル操作を反映した車両全体での要求パワーに基づいて実行される。特に、ハイブリッド自動車では、エンジンの出力パワーとモータジェネレータ３４−１，３４−２の発生パワーとの配分が最適なものとなるように、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２が算出される。また、一般的に、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は、二次電池６−１，６−２の入出力可能電力の制限値や、モータジェネレータ３４−１，３４−２あるいはインバータ３０−１，３０−２等の温度上昇度合を反映して、必要に応じて制限される。

なお、図５では、コンバータ８−１によって電圧制御が実行される一方で、コンバータ８−２によって電流制御が実行される構成例が示されるが、電圧制御および電流制御をいずれのコンバータで実行するかについては切換可能である。たとえば、二次電池６−１，６−２のＳＯＣ等に応じて、電圧制御／電流制御を行なうコンバータを切換えることが可能である。

再び図３を参照して、目標値設定部７０は、二次電池６−１，６−２間の充電レベル（ＳＯＣ）が均衡するように考慮して、目標電流ＩＲを設定する。

電源システム１０１は、通常動作時には、上アーム素子Ｑ１Ｂおよび／またはＱ２Ｂならびに下アーム素子Ｑ１Ａおよび／またはＱ２Ａのスイッチング（オンオフ）動作による、コンバータ８−１の電圧制御およびコンバータ８−２の電流制御によって、直流電圧Ｖｈおよび二次電池６−１，６−２の充放電バランスを制御する。

これにより、力行動作時には、二次電池６−１，６−２から放電された電力を、駆動力発生部１０３の入力電圧としての電圧Ｖｈに変換して、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間に出力するように電力変換動作が実行される。一方、電源システム１０１は、回生制動動作時には、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ上の充電電力により、二次電池６−１，６−２を充電するように電力変換動作を実行する。

（本実施の形態によるコンバータ異常時の電源システム制御）
次に、図１に示したコンバータ８−１，８−２のいずれかに故障が発生した場合の制御動作について説明する。

まず図５を用いて、電源システムの故障発生時の基本的な対応について説明する。
図５（ａ）には、コンバータ８−１においてスイッチング素子の短絡故障（オン故障）が発生した場合の対応が示される。基本的に、故障が発生したコンバータ８−１（以下「故障コンバータ」とも称する）、では、各スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに強制的なオフ指令（ゲート遮断指令）が発生される。

さらに、短絡故障の発生時には、ゲート遮断状態としても、短絡個所を介した短絡ループが形成されるおそれがあるので、二次電池６−１が正常であっても、二次電池６−１と故障コンバータ８−１との間のＳＭＲ７−１が遮断状態とされる。この結果、二次電池が電源システム系から切り離されて、充放電が不可能となる。なお、二次電池に異常が発生した場合にも、図５（ａ）のように、リレーの遮断およびコンバータのゲート遮断が実行される。

これに対して、図５（ｂ）に、短絡故障以外の故障（通常故障）が発生した場合の対応が示される。このときには、故障コンバータ８−１にゲート遮断指令が発生される一方で、ＳＭＲ７−１については閉状態に維持される。このため、上アームのダイオードＤ１Ｂを介した二次電池６−１からの電力の持ち出しは可能である。

本実施の形態による電源システムでは、コンバータ８−１，８−２および二次電池６−１，６−２のいずれかに故障が発生した場合には、その故障発生部位および故障内容を把握して、二次電池６−１およびコンバータ８−１の組で構成される電源ユニットならびに、二次電池６−２およびコンバータ８−２の組で構成される電源ユニットのそれぞれで独立に、コンバータのゲート遮断およびリレー遮断を制御する。したがって、一方の電源ユニットにおいて、二次電池および／またはコンバータに故障が発生しても、他方の電源ユニットにおいて、コンバータが正常に電力変換可能であれば、以下に説明するような、電動車両の退避走行のための電源システム制御（以下、「退避走行制御」とも称する）を実行する。

図６は、本発明の実施の形態による電源システムの退避走行制御を説明する機能ブロック図である。なお、図６に示される各機能ブロックは、図１に示したコンバータＥＣＵ２によって、所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよく、あるいは各ブロックの機能に対応した専用のハードウェア（電子回路）を構成することによってハードウェア的に実現されてもよい。

図６を参照して、故障判断部１１０は、二次電池６−１，６−２およびコンバータ８−１，８−２に関する故障情報を受ける。故障情報は、各スイッチング素子や、その他構成部品のいずれで故障が発生しているかを判断する故障部位に関する情報と、その故障内容に関する情報とを含む。故障内容を示す情報としては、たとえば、スイッチング素子に発生した故障が、短絡故障および開放故障のいずれであるかを示す情報が含まれる。

故障判断部１１０は、いずれかの電源ユニット（二次電池およびコンバータの組）において通常の電力変換動作が不可能となった場合には、退避走行の実施を指示するためのフラグＦＬＧを「１」に設定する。さらに、故障情報に基づいて、通常の電力変換動作が可能なコンバータ（電源システム）が残っているかどうかを示すフラグＦＭＤをさらに発生する。フラグＦＭＤは、通常の電力変換動作が可能なコンバータ（以下、「正常コンバータ」とも称する）が存在している場合には「１」に設定され、正常コンバータが存在しない場合には「０」に設定される。

退避走行制御部１１５は、フラグＦＬＧ＝１に設定された退避走行時に、故障情報に基づいて、図５（ａ），（ｂ）に従って、コンバータ８−１，８−２のゲート遮断指令およびＳＭＲ７−１，７−２の遮断指令（リレーオフ指令）を発生する。なお、正常コンバータについては、退避走行制御部１１５からゲート遮断指令が発生されないので、通常動作時と同様のスイッチング素子のオンオフ制御が可能な状態とされる。なお、正常コンバータでは電圧制御部７２−１（図３）に従う電圧制御が実行される。

ＶＲ設定部１２０は、目標値設定部７０（図３）の機能の一部であり、退避走行時における目標電圧ＶＲ、すなわち、正常コンバータによる電圧制御の指令値を発生する。さらに、ＶＲ設定部１２０は、車両状態に応じて目標電圧ＶＲを設定するためのマップＭＰ０〜ＭＰ２を含む。

そして、ＶＲ設定部１２０には、車両状態を認識するための情報として、二次電池６−１，６−２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２、モータジェネレータ３４−１のトルク目標値ＴＲ１，回転速度目標値ＭＲＮ１、モータジェネレータ３４−２のトルク目標値ＴＲ２，回転速度目標値ＭＲＮ２、車速センサ１３０によって検知された電動車両１００の車速ＶＳ、および、アクセルペダル１４０に設けられたアクセル開度センサ１４５によって検出されたアクセル開度ＡＣＣが入力される。

さらに、ＶＲ設定部１２０は、アクセル開度ＡＣＣに基づいて、電動車両１００のユーザによる加速意思の有無を判断する加速意思判断部１２５をさらに含む。加速意思判断部１２５は、たとえば、アクセル開度ＡＣＣが所定のしきい値を超えたとき、あるいは、アクセル開度ＡＣＣの時間増加率が所定値を超えたときに、ユーザによる加速意思を「有」と判断し、そうでないときには加速意思を「無」と判断する。

そして、ＶＲ設定部１２０は、マップＭＰ０〜ＭＰ２の参照によって、退避走行時の目標電圧ＶＲを設定する。より具体的には、電動車両１００の車両状態に基づくマップＭＰ１またはＭＰ２の参照により、正常コンバータによる昇圧動作の禁止／許可を判断する。

ＶＲ設定部１２０は、昇圧動作を禁止するときには、目標電圧ＶＲを、正常コンバータに対応する二次電池の出力電圧Ｖｂに設定する。すなわち、正常コンバータにおいて、上アーム素子（Ｑ１ＢまたはＱ２Ｂ）がオン状態に維持され、かつ、下アーム素子（Ｑ１ＡまたはＱ２Ａ）がオフ状態に維持されるように、目標電圧ＶＲが設定される。あるいは、上アーム素子および下アーム素子のオンおよびオフを直接指示してもよい。

このときには、正常コンバータでのスイッチング素子での電力損失を大幅に抑制できるので、二次電池からの電力の持ち出しを必要最低限として退避走行距離の拡大を図ることができる。

一方、ＶＲ設定部１２０は、昇圧動作を許可するときには、図４に示したマップＭＰ０に従って、モータジェネレータ３４−１，３４−２の現在の状態（トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転速度目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２）に適した目標電圧ＶＲを設定する。このときには、高速走行や加速走行を実現するように退避走行を実行できる。なお、退避走行時には、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２の制限を、通常走行時と比較して厳しくしてもよい。この場合にも、制限されたトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２に適した目標電圧ＶＲが設定されることになる。

次に、図７および図８を用いて、図６に示した退避走行制御を実現するための制御処理手順を説明する。図７および図８に示すフローチャートに従う制御処理は、コンバータＥＣＵ２に予め格納された所定プログラムを所定周期で実行することによって実現される。

図７には、主に、故障判断部１１０および退避走行制御部１１５による機能を実現するための制御処理手順が示される。

図７を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１００では、故障情報に基づいて、各電源ユニット(二次電池およびコンバータ）に故障が発生しているかどうかを判定する。

コンバータＥＣＵ２は、電源ユニットの故障発生時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により故障部位およびその内容を確認し、さらに、ステップＳ１２０に処理を進めて、ＳＭＲ７（７−１，７−２を総括的に示すもの、以下同じ）のオフが必要かどうかを判定する。図５（ａ）で説明したように、コンバータ８（８−１，８−２を総括的に示すもの、以下同じ）に短絡故障が発生している場合、あるいは、二次電池６（６−１，６−２を総括的に示すもの、以下同じ）に故障が発生している場合には、ステップＳ１２０はＹＥＳ判定とされて、ステップＳ１４０により、対応のＳＭＲ７がオフされる。また、対応のコンバータ８についても、ゲート遮断指令が発生されてその動作が停止される。

一方、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１２０のＮＯ判定時には、ステップＳ１３０により、対応のＳＭＲ７を閉状態に維持したままで、対応のコンバータ８にゲート遮断指令が発生される。したがって、この場合には、上アームのダイオード（Ｄ２ＢまたはＤ１Ｂ）によって、二次電池６からの電力持ち出しが可能である。

さらに、電源ユニットの故障発生時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１５０により、退避走行を示すフラグＦＬＧ＝１に設定する。

さらに、退避走行実行時には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ１６０により、使用可能なコンバータ、すなわち通常の電力変換動作が可能な正常コンバータが存在するかどうかを判定する。そして、コンバータＥＣＵ２は、正常コンバータが存在する場合には、ステップＳ１７０に処理を進めて、故障状態を示すフラグＦＭＤ＝１に設定する。一方、使用可能なコンバータが存在しない場合には、ステップＳ１８０により、フラグＦＭＤ＝０に設定される。

図８は、図７で設定されたフラグＦＬＧ，ＦＭＤに基づく目標電圧ＶＲの設定について説明するフローチャートである。

図８を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２００により、ＦＬＧ＝０であるか否かを確認する。そして、ＦＬＧ＝０である通常走行時（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２６０に処理を進めて、図６に示したマップＭＰ０の参照によって、通常の目標電圧ＶＲの設定を行なう。そして、ステップＳ２８０がさらに実行されて、コンバータ８−１，８−２のうちの電圧制御コンバータによって、直流電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに一致させるための、スイッチング素子のオンオフ制御が実行される。

一方で、ＦＬＧ＝１に設定される退避走行時（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２１０に処理を進めて、正常コンバータの有無を示すフラグＦＭＤ＝１であるか否かを判定する。

ＦＭＤ＝０のとき、すなわち正常コンバータが存在しないとき（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２２０に処理を進めて、コンバータ８−１，８−２の各々を停止（ゲート遮断）する。これにより、ハイブリッド自動車では、二次電池６−１，６−２からの電力を使用しない、いわゆるバッテリレス走行による退避走行が実行される。

一方、フラグＦＭＤ＝１であり、正常コンバータが存在する場合（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２３０に処理を進めて、アクセル開度ＡＣＣに基づいて加速意思の有無を判断する。すなわち、ステップＳ２３０による判断は、図５における加速意思判断部１２５の機能に相当する。

そして、コンバータＥＣＵ２は、加速意思が無い場合（Ｓ２３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２４０により、通常退避走行マップＭＰ１の参照によって昇圧動作の禁止／許可を判断し、かつ、この判断に基づいて目標電圧ＶＲを設定する。

一方で、加速意思ありと判断された場合（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２５０に処理を進めて、加速時退避走行マップＭＰ２の参照によって昇圧動作の禁止／許可を判断し、かつ、この判断に基づいて目標電圧ＶＲを設定する。すなわち、ステップＳ２４０，Ｓ２５０による処理は、図６のＶＲ設定部１２０の機能に対応する。

ここで、図９および図１０を用いて、通常退避走行マップＭＰ１および加速時退避走行マップＭＰ２の構成例を説明する。

図９を参照して、通常退避走行マップＭＰ１は、車速ＶＳがしきい値Ｖｔより高く、かつ正常コンバータに対する二次電池のＳＯＣがしきい値Ｓｔよりも高いときに、昇圧動作を許可し、それ以外のとき、すなわちＶＳ≦Ｖｔおよび／またはＳＯＣ≦Ｓｔのときには、昇圧動作を禁止するように構成される。

上述のように、昇圧動作の禁止時には、正常コンバータでの電力損失を大幅に抑制して二次電池６から持出されるエネルギーを最小限とするように正常コンバータが制御される。

一方で、昇圧が許可されるときには、ステップＳ２６０における通常の目標電圧ＶＲ設定と同様に、マップＭＰ０の参照によって設定される基本値が、そのまま目標電圧ＶＲに設定される。すなわち、昇圧禁止時のＶＲ設定は「第１のモード」に対応し、昇圧許可時のＶＲ設定は「第２のモード」に対応する。ただし、上述のように、退避走行時におけるトルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２については、通常走行時と比較して厳しく制限されるように設定され得る。

一方、図１０を参照して、加速時退避走行マップＭＰ２では、昇圧許可と判定される領域が、通常退避走行マップＭＰ１よりも相対的に広くなるように設定される。すなわち、マップＭＰ２では、ＶＳ＞ＶｔかつＳＯＣ＞Ｓｔの領域を含み、かつ、マップＭＰ１よりもよりも広い領域において、正常コンバータの昇圧動作が許可される。この結果、加速時退避走行マップＭＰ２では、通常退避走行マップＭＰ１と比較して、昇圧動作を許可するＶＲ設定が優先的に実行されるようになる。好ましくは、図１０に示すように、加速時退避走行マップＭＰ２は、加速意思有と判断されるときには、車速およびＳＯＣに関らず昇圧を許可するように、構成される。

なお、通常退避走行マップＭＰ１および加速時退避走行マップＭＰ２については、車速ＶＳのみ、あるいは、正常コンバータに対する二次電池のＳＯＣのみに基づいて、昇圧動作の禁止／許可を判断するように構成してもよい。

再び、図８を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ２４０またはＳ２５０によって目標電圧ＶＲが設定されると、ステップＳ２７０により、正常コンバータによる電圧制御、すなわち直流電圧Ｖｈを目標電圧ＶＲに一致させるためのスイッチング素子の制御が実行される。

このように、本発明の実施の形態による電源システムによれば、電動車両の退避走行時において、正常コンバータが存在する場合には、昇圧動作の禁止によりコンバータでのスイッチング損失を抑制してエネルギー消費を最小限にした退避走行モードと、通常時と同様の出力電圧を確保して高速走行にも対応可能とする退避走行モードとを、車両状態（車速，ＳＯＣ）およびユーザの加速意思に応じて選択的に適用できる。この結果、ユーザのニーズに応じた走行性能の切換による退避走行の高度化を図ることができる。

（退避走行時の回生制動動作）
以上では、退避走行での力行時の制御を説明した。次に、図１１を用いて、本発明の実施の形態による電源システムにおける回生制動時の退避走行制御について説明する。図１１に示すフローチャートに従う制御処理についても、コンバータＥＣＵ２に予め格納された所定プログラムを所定周期で実行することによって実現される。

図１１を参照して、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３００では、フラグＦＬＧの値に基づいて、退避走行中であるか否かを判定する。フラグＦＬＧ＝０である通常走行時（Ｓ３００のＹＥＳ判定時）には、以降のステップＳ３１０〜Ｓ３４０の処理は実行されない。

コンバータＥＣＵ２は、フラグＦＬＧ＝１である退避走行時（Ｓ３００のＮＯ判定時）には、ステップＳ３１０により、回生モードであるかどうかをさらに判定し、回生モード時（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３２０により。正常コンバータが存在するか否かを示すフラグＦＭＤをさらに確認する。

そして、ＦＭＤ＝０であり正常コンバータが存在しない場合（Ｓ３２０のＮＯ判定時）には、少なくとも、全コンバータ８がゲート遮断されているため、回生電力が二次電池６−１，６−２を充電する経路は遮断されている。すなわち、二次電池６へのエネルギの回収が不能である。

一方、ＦＭＤ＝１であり正常コンバータが存在する場合には、コンバータＥＣＵ２は、ステップＳ３３０に処理を進めて、正常コンバータによる降圧制御を行なって正常コンバータに対応する二次電池６を充電する。

これにより、退避走行時にもモータジェネレータ３４−２（または３４−１）による発電電力を正常コンバータに対応する二次電池６に充電して退避走行距離を確保することが可能となる。なお、図１１に示した処理は、図６の制御構成では、主に退避走行制御部１１５の機能に対応する。

（変形例）
以上説明した実施の形態では、二次電池（蓄電装置）６−１，６−２およびそれぞれに対応するコンバータ８−１，８−２、すなわち２個の電源ユニットが備えられる電源システムについて説明したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。

すなわち、図１２に示すように、蓄電装置（二次電池）および対応のコンバータの組である電源ユニットが３以上の複数個並列接続される構成の電源システムにおいても、本実施の形態による退避走行制御を適用することができる。

このような構成の電源システムでは、二次電池６−１，６−２に追加された二次電池６−３，…に対するコンバータ８−３，…については、通常動作時には、これまで説明した、コンバータ８−１，８−２のいずれか一方と同様に制御される。

一方、退避運転時には、コンバータ８−１，８−２，８−３，…のうちの、通常の電力変換動作が可能である少なくとも１個の正常コンバータによって、上述のように設定された目標電圧ＶＲに従う電圧制御が実行される。

また、上記の各実施の形態において、電動車両１００は、燃料を用いて運動エネルギーを発生する内燃機関を搭載したハイブリッド車両や、内燃機関を搭載しない電気自動車、燃料を用いて電気エネルギーを発生する燃料電池（Fuel Cell）をさらに搭載した燃料電池車であってもよい。

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。

本発明の実施の形態による電源システムを搭載した電動車両の全体ブロック図である。 図１に示した電源システムの構成を詳細に説明する回路図である。 通常動作時のコンバータ制御を説明する機能ブロック図である。 通常動作時における目標電圧の設定を説明する概念図である。 電源システムの故障発生時の基本的な対応を説明する回路図である。 本発明の実施の形態による電源システムの退避走行制御を説明する機能ブロック図である。 図６に示した退避走行制御の処理手順を示す第１のフローチャートである。 図６に示した退避走行制御の処理手順を示す第２のフローチャートである。 通常退避走行マップの構成例を示す概念図である。 加速時退避走行マップの構成例を示す概念図である。 本発明の実施の形態による電源システムの退避走行制御（回生制動時）を説明するフローチャートである。 電源システムの構成の変形例を示すブロック図である。

符号の説明

２ コンバータＥＣＵ、４ 電池ＥＣＵ、６−１，６−２，６−３ 二次電池（蓄電装置）、８−１，８−２，８−３ コンバータ、１０−１，１０−２ 電流センサ、１２−１，１２−２，１８ 電圧センサ、３０−１，３０−２ インバータ、３２ 駆動ＥＣＵ、３４−１，３４−２ モータジェネレータ、３６ 動力伝達機構、３８ 駆動軸、４０−１，４０−２ チョッパ回路、７０ 目標値設定部、７２−１ 電圧制御部、７２−２ 電流制御部、７４−１，７４−２，７８−１，７８−２ 減算部、７６−１，７６−２ ＰＩ制御部、８０−１，８０−２ 変調部、１００ 電動車両、１０１ 電源システム、１０３ 駆動力発生部、１１０ 故障判断部、１１５ 退避走行制御部、１２０ ＶＲ設定部、１２５ 速意思判断部、１３０ 車速センサ、１４０ アクセルペダル、１４５ アクセル開度センサ、ＡＣＣ アクセル開度、Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、ＦＬＧ フラグ（退避走行）、ＦＭＤ フラグ（正常コンバータ有無）、Ｉｂ１，Ｉｂ２ 電流（二次電池）、ＩＲ 目標電流、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ、ＬＮ１Ａ，ＬＮ２Ａ 正母線、ＬＮ１Ｂ，ＬＮ２Ｂ 配線、ＬＮ１Ｃ，ＬＮ２Ｃ 負母線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰ０ マップ（通常ＶＲ設定）、ＭＰ１ 通常退避走行マップ（昇圧可否）、ＭＰ２ 加速時退避走行マップ（昇圧可否）、ＭＲＮ１，ＭＲＮ２ 回転速度目標値、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＰＷＣ１，ＰＷＣ１Ａ，ＰＷＣ１Ｂ，ＰＷＣ２，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ 駆動信号、Ｑ１Ａ，Ｑ２Ａ スイッチング素子（下アーム素子）、Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ｂ スイッチング素子（上アーム素子）、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２ 残存容量、Ｓｔ しきい値（ＳＯＣ）、ＴＲ１，ＴＲ２ トルク目標値、ＴＲ１，ＴＲ２ トルク目標値、Ｖｈ 直流電圧（電力線上）、ＶＲ 目標電圧（Ｖｈ）、ＶＳ 車速、Ｖｔ しきい値（車速）。

Claims (10)

1. 電力線上の電力を用いて交流回転電機が走行駆動力を発生可能に構成された電動車両の電源システムであって、
   充放電可能な複数の蓄電装置と、
   前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための複数のコンバータと、
   前記複数のコンバータによる電力変換動作を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記電動車両の退避走行時に、各前記コンバータの故障状況に基づいて、前記複数のコンバータのうちに、前記電力変換動作が可能な正常コンバータが存在するか否かを判断する判断部と、
   前記電力線の目標電圧を設定する目標電圧設定部と、
   前記正常コンバータが存在する前記退避走行時には、前記正常コンバータのうちの少なくとも１つを用いて前記電力線の電圧が前記目標電圧に一致するように電圧制御させる一方で、前記正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させる退避走行制御部とを含み、
   前記目標電圧設定部は、
   前記交流回転電機の回転速度およびトルクに基づいて前記目標電圧の基本値を設定するとともに、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時には、前記基本値に関らず前記正常コンバータでの昇圧を禁止するように前記目標電圧を設定する第１のモードおよび、前記基本値に従って前記目標電圧を設定する第２のモードの一方を、前記電動車両の車両状態に応じて選択することによって前記目標電圧を設定する、電動車両の電源システム。
2. 前記目標電圧設定部は、アクセル開度に基づいてユーザの加速意思の有無を判断する加速意思判断部を含み、かつ、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時における前記車両状態に応じた前記第１および前記第２のモードの選択について、前記加速意思が有ると判断されるときには、前記加速意思が無いと判断されるときと比較して、前記第２モードを優先的に選択する、請求項１記載の電動車両の電源システム。
3. 前記目標電圧設定部は、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時に前記加速意思が有ると判断されるときには、前記第２モードを固定的に選択する、請求項２記載の電動車両の電源システム。
4. 前記目標電圧設定部は、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時には、前記電動車両の車速および前記蓄電装置の残存容量の少なくとも一方に基づいて、前記車両状態に応じた前記第１および前記第２のモードの選択を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動車両の電源システム。
5. 前記退避走行制御部は、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時における回生制動動作時には、前記正常コンバータのうちの少なくとも１つを前記電力線の電圧を降圧して対応の前記蓄電装置を充電するように電圧制御する一方で、前記正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両の電源システム。
6. 電力線上の電力を用いて交流回転電機が走行駆動力を発生可能に構成された電動車両の電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   充放電可能な複数の蓄電装置と、
   前記電力線と前記複数の蓄電装置との間にそれぞれ接続され、各々が、前記複数の蓄電装置のうちの対応する蓄電装置と前記電力線との間で双方向に電力変換を行なうための複数のコンバータとを備え、
   前記制御方法は、
   前記電動車両の退避走行時に、各前記コンバータの故障状況に基づいて、前記複数のコンバータのうちに、前記電力変換動作が可能な正常コンバータが存在するか否かを判断するステップと、
   前記電力線の目標電圧を設定するステップと、
   前記正常コンバータが存在する前記退避走行時には、前記正常コンバータのうちの少なくとも１つを用いて前記電力線の電圧が前記目標電圧に一致するように電圧制御させる一方で、前記正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させるステップとを備え、
   前記目標電圧を設定するステップは、
   前記交流回転電機の回転速度およびトルクに基づいて前記目標電圧の基本値を設定するとともに、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時に、前記基本値に関らず前記正常コンバータでの昇圧を禁止するように前記目標電圧を設定する第１のモードおよび、前記基本値に従って前記目標電圧を設定する第２のモードの一方を、前記電動車両の車両状態に応じて選択することによって前記目標電圧を設定する、電動車両の電源システムの制御方法。
7. アクセル開度に基づいてユーザの加速意思の有無を判断するステップをさらに備え、
   前記目標電圧を設定するステップは、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時における前記車両状態に応じた前記第１および前記第２のモードの選択について、前記加速意思が有ると判断されるときには、前記加速意思が無いと判断されるときと比較して、前記第２モードを優先的に選択する、請求項６記載の電動車両の電源システムの制御方法。
8. 前記目標電圧を設定するステップは、前記目標電圧設定部は、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時に前記加速意思が有ると判断されるときには、前記第２モードを固定的に選択する、請求項７記載の電動車両の電源システムの制御方法。
9. 前記目標電圧を設定するステップは、前記正常コンバータが存在する前記退避走行時には、前記電動車両の車速および前記蓄電装置の残存容量の少なくとも一方に基づいて、前記車両状態に応じた前記第１および前記第２のモードの選択を実行する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。
10. 前記正常コンバータが存在する前記退避走行時における回生制動動作時には、前記正常コンバータのうちの少なくとも１つを前記電力線の電圧を降圧して対応の前記蓄電装置を充電するように電圧制御する一方で、前記正常コンバータを除く他のコンバータについては動作を停止させるステップをさらに備える、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電動車両の電源システムの制御方法。

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