JP5194891B2 - 電動車両の電源制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の電源制御装置に関し、より特定的には、複数の蓄電装置を搭載した電動車両の電源制御装置に関する。

昨今、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）など動力源として電動機を搭載する電動車両が注目されている。これらの電動車両においては、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、電源部の大容量化の開発が進められている。そして、電源部を大容量化するための手段として、複数の蓄電装置と複数のコンバータとを有する構成が提案されている。

たとえば、ディ・ナポリらの「ハイブリッド車両におけるパワーフローマネジメントのための多入力ＤＣ−ＤＣパワーコンバータ」には、複数の蓄電装置としてキャパシタおよびバッテリを備え、キャパシタおよびバッテリの各々に対応するＤＣ−ＤＣコンバータを備えた電源装置の構成が開示されている。そして、このディ・ナポリらでは、キャパシタに対応するコンバータを電流制御（電力制御）し、バッテリに対応するコンバータを電圧制御することが開示されている（非特許文献１参照）。

また、特開平９−２３３７１０号公報（特許文献１）に記載されるように、負荷に対して、同種の複数の蓄電池を並列に接続し、これらの複数の蓄電池に対して、コンバータを介して充放電を同時並列に行なう構成も用いられている。

あるいは、特開２００７−２４５８９２号公報（特許文献２）には、汎用的な設計を適用するための車両用電子制御装置として、各車両に共通な機能を実行する主制御回路を備える主電子制御装置と、主電池制御装置からの制御信号に基づいて車両ごとに異なる機能を実行する副制御回路をそれぞれ備える複数の副電子制御装置とを搭載した構成が記載されている。特に、この車両用電子制御装置では、複数の副電子制御装置の脱着を可能とする共通の複数のソケット部と、副電子制御装置がソケット部に装着された状態において主電子制御装置と副電子制御装置との電気的接続を行なうジャンクションブロックを設けることによって、はんだ付けなどの実装工程を行なうことなく、副電子制御装置をソケット部に抜差しするのみで容易に電子制御装置を各車両に対応させることが可能な構成が開示されている。
特開平９−２３３７１０号公報 特開２００７−２４５８９２号公報 ディ・ナポリ（Di Napoli, A）他４名、「ハイブリッド車両におけるパワーフローマネジメントのための多入力ＤＣ−ＤＣパワーコンバータ（Multiple-Input DC-DC Power Converter for Power-Flow Management in Hybrid Vehicles）」，（米国），２００２年産業応用会議・第３７回ＩＡＳ年次集会・２００２年米国電気電子学会会議録（Industry Applications Conference, 2002. 37th IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2002 IEEE），２００２年，ｖｏｌ．３，ｐ．１５７８−１５８５

ここで、複数の同種の蓄電装置（代表的には二次電池）を電動車両に搭載する構成では、各蓄電装置に対応して当該蓄電装置の充放電管理や充放電制御を行なうための電子制御ユニット（ＥＣＵ）を設けることが必要となる。

このとき、各ＥＣＵは、制御対象である蓄電装置の充放電状態を把握して上位ＥＣＵに対して送信したり、蓄電装置間で役割が異なる場合には、個別の役割の相違を反映した充放電制御を行なう機能を有するように構成される。このような場合に、それぞれの蓄電装置に対応して専用ＥＣＵを別個に製造することとすると、別生産化によるコストアップが生じてしまう。

また、組付工程において各専用ＥＣＵと制御対象となる蓄電装置とを誤って接続する誤組付を発生させると、充放電管理および／または充放電制御が正常に実行されなくなり、車両全体動作に支障をきたす可能性がある。このため、誤組付防止のために、各専用ＥＣＵの外形形状を区別する仕様とすると、この面からも別生産化によるコストアップが発生する。

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、別生産化を行なうことなく共通仕様で作成された複数の制御ユニット（ＥＣＵ）を用いて、複数の蓄電装置をそれぞれ制御・管理することが可能な電動車両の電源制御装置を提供することである。

この発明による電動車両の電源制御装置は、複数の蓄電装置と、各々が、複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の制御処理のうちの１つの制御処理を選択的に実行可能に構成された複数の制御ユニットとを備える。複数の制御ユニットの各々は、当該制御ユニットの外部との間で電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するとともに、複数の蓄電装置のうちの１つを制御するように組付けられる。そして、各制御ユニットは、電源投入時に、複数のコネクタのうちの所定コネクタへの入力電圧に応じて、複数の蓄電装置のうちの当該制御ユニットの制御対象である蓄電装置を識別するとともに、複数の制御処理動作のうちから制御対象の蓄電装置に対応する制御動作を選択的に実行するように構成される。

好ましくは、複数の制御ユニットの各々は、外形形状および外部との接続構造が同一に作製される。

上記電動車両の電源制御装置によれば、複数の制御ユニット（ＥＣＵ）の各々は、所定コネクタへ与えられた電圧に応じて制御対象の蓄電装置を識別し、かつ、その識別結果に従って、制御対象の蓄電装置に対応した制御処理動作を実行できる。したがって、蓄電装置ごとに特化して制御ユニットを作製することなく、共通仕様で作成した複数の制御ユニットによって、複数の蓄電装置のそれぞれを制御・管理することが可能となる。この結果、制御ユニットの別生産化によるコストアップ回避ならびに、ＥＣＵおよび蓄電装間の誤組付の解消を図ることができる。

好ましくは、各制御ユニットは、電源投入時における制御対象の識別結果を記憶する記憶部を含み、かつ、電源投入中において、所定コネクタへの入力電圧に基づく識別結果が記憶部に記憶される内容から変化した場合に、制御対象の識別に関する異常を検出するように構成される。

このようにすると、電源投入時における制御対象である蓄電装置の識別結果との比較により、電源投入中において、所定コネクタへの入力線の断線等に起因する異常検出を実行できる。

また好ましくは、各制御ユニットは、電源遮断中にも不揮発的に記憶内容を保持する記憶部を含む。記憶部は、電源投入時における制御対象の識別結果を記憶するように構成される。そして、各制御ユニットは、電源投入時における所定コネクタへの入力電圧に基づく識別結果が、記憶部に記憶された前回の電源投入時における識別結果とは異なる場合に、制御対象の識別に関する異常を検出するように構成される。

このようにすると、前回の電源投入時における制御対象である蓄電装置の識別結果との比較により、電源投入毎に、所定コネクタへの入力線の断線等に起因する異常検出を実行できる。

あるいは、複数の制御ユニットのそれぞれの所定コネクタは、異なる電圧を供給する複数の配線とそれぞれ接続される。特に、蓄電装置は、３個以上設けられる場合には、制御ユニットは、３個以上の蓄電装置にそれぞれ対応して組付けられるように３個以上設けられ、制御ユニットの各々は、所定コネクタを複数個有する。

このようにすると、新たな電圧信号を発生させることなく、既存の電源配線と所定コネクタとの接続によって、制御対象である蓄電装置を識別するための電圧信号を各制御ユニットへ与えることが可能となる。また、各制御ユニットに複数個の所定コネクタを設けることにより、３個以上の多数の蓄電装置を有する電源制御装置に適用することも可能となる。

さらに好ましくは、複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置により構成され、複数の制御ユニットは、第１の蓄電装置を制御するように組付けられる第１の制御ユニットと、第２の蓄電装置を制御するように組付けられる第２の制御ユニットとにより構成される。そして、第１の制御ユニットの所定コネクタは、所定の電源電圧を供給する電源配線と接続され、第２の制御ユニットの所定コネクタは、接地電圧を供給する接地配線と接続される。

このようにすると、２個の蓄電装置および２個の制御ユニットにより構成される電源制御装置について、２個の制御ユニットを電源配線および接地配線の一方ずつと接続することによって、共通仕様で作成した２個の制御ユニットによって、２個の蓄電装置のそれぞれを制御・管理することが可能となる。

あるいは、所定コネクタへの入力電圧は、３以上の複数段階の電圧のいずれかに設定される。

このようにすると、各制御ユニットに設けられる所定コネクタの個数を増やすことなく、３個以上の多数の蓄電装置を有する電源制御装置に適用することが可能となる。

この発明によれば、別生産化を行なうことなく共通仕様で作成された複数の制御ユニット（ＥＣＵ）を用いて、電動車両に搭載された複数の蓄電装置をそれぞれ制御・管理することが可能である。この結果、ＥＣＵの別生産化によるコストアップ回避ならびに、ＥＣＵおよび蓄電装置間の誤組付の解消を図ることができる。

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として繰返さないものとする。

図１は、この発明の実施の形態による電源制御装置を搭載した電動車両の全体ブロック図である。なお、本実施の形態において、電動車両は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車、燃料電池車等を含む。

図１を参照して、電動車両１０００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、駆動軸３８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。

なお、各インバータ３０−１，３０−２は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、インバータ３０−１，３０−２は、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１０００がハイブリッド車両の場合には、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および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を算出する。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数がそれぞれトルク目標値ＴＲ１および回転数目標値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数がそれぞれトルク目標値ＴＲ２および回転数目標値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および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を電源システム１０１のコンバータＥＣＵ１０２（後述）へ出力する。

一方、電源システム１０１は、バッテリユニット５−１，５−２と、コンバータ８−１，８−２と、平滑コンデンサＣと、コンバータＥＣＵ１０２と、電流センサ１０−１，１０−２と、温度センサ１１−１，１１−２と、電圧センサ１２−１，１２−２，１８とを含む。バッテリユニット５−１は、二次電池６−１と、電池ＥＣＵ１００−１とを含む。電池ＥＣＵ１００−１は、二次電池６−１の充放電の管理および／または制御を行なう。すなわち、電池ＥＣＵ１００−１は、二次電池６−１を制御対象とする。同様に、バッテリユニット５−２は、二次電池６−２と、電池ＥＣＵ１００−２とを含む。電池ＥＣＵ１００−２は、二次電池６−２の充放電の管理および／または制御を行なう。すなわち、電池ＥＣＵ１００−２は、二次電池６−２を制御対象とする。

二次電池６−１，６−２は、「蓄電装置」の代表例として示され、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等により構成される。あるいは、二次電池６−１，６−２に代えて、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置を適用することも可能である。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ＥＣＵ１０２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ＥＣＵ１０２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。なお、二次電池６−１とコンバータ８−１との間、および、二次電池６−２とコンバータ８−２との間には、図示しないメインリレーが介挿接続されており、当該メインリレーのオフにより、二次電池６−１，６−２のそれぞれについて、充放電経路を遮断することができるように構成されている。

平滑コンデンサＣ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ＥＣＵ１０２および電池ＥＣＵ１００−１，１００−２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。温度センサ１１−１，１１−２は、二次電池６−１の温度Ｔｂ１および二次電池６−２の温度Ｔｂ２をそれぞれ検出し、対応の検出値を電池ＥＣＵ１００−１，１００−２へ出力する。

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ＥＣＵ１０２および電池ＥＣＵ１０１，１０２へ出力する。

電池ＥＣＵ１００−１は、電圧センサ１２−１および電流センサ１０−１からの各検出値に基づいて、あるいは、温度センサ１１−１からの検出値をさらに用いて、二次電池６−１のＳＯＣ（State of Charge、すなわち残存容量（％））を示す状態量ＳＯＣ１を推定し、その推定された状態量ＳＯＣ１を出力する。

同様に、電池ＥＣＵ１００−２は、電圧センサ１２−２および電流センサ１０−２からの各検出値に基づいて、あるいは、温度センサ１１−２からの検出値をさらに用いて、二次電池６−２のＳＯＣを示す状態量ＳＯＣ２を推定し、その推定された状態量ＳＯＣ２を出力する。

コンバータＥＣＵ１０２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ＥＣＵ１００−１，１００−２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および回転数目標値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。具体的には、コンバータＥＣＵ１０２は、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２および回転数目標値ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、モータジェネレータ３４−１，３４−２の誘起電圧よりも、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間の電圧Ｖｈ（すなわち、コンバータ８−１，８−２の出力電圧）が高くなるように、コンバータ８−１，８−２を制御する。

たとえば、コンバータＥＣＵ１０２は、コンバータ８−１，８−２について、出力電圧（電圧Ｖｈ）を目標値に制御する電圧制御モードまたは入出力電流（電流Ｉｂ１，Ｉｂ２）を目標値に制御する電流制御モードで動作させるように、駆動信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を生成する。具体的には、コンバータ８−１，８−２の一方を電圧制御モードで動作させ、かつ、他方を電流制御モードで動作させることにより、過充電および過放電を防止しつつ、モータジェネレータ３４−１，３４−２での消費電力の供給および余剰電力の吸収を行なうように、二次電池６−１，６−２の充放電を制御できる。あるいは、コンバータ８−１，８−２の両者を電圧制御モードで動作させ、かつ、両コンバータの電圧目標値を異なるレベルに設定すれば、二次電池６−１，６−２間で充電電力を授受するように充放電制御を行なうことができる。

このように、二次電池６−１，６−２の充放電は、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２からそれぞれ出力される状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて制御される。また、二次電池６−１，６−２の状態量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２は、図示しない上位ＥＣＵによる電動車両１０００全体の運転状態の設定、たとえば、ハイブリッド自動車におけるエンジンを作動した走行モードと、モータ出力のみによる走行モードとの選択に用いられる。したがって、二次電池６−１，６−２の管理および制御を正常に実行するためには、電池ＥＣＵ１００−１から二次電池６−１の状態量ＳＯＣ１が出力され、電池ＥＣＵ１００−２から二次電池６−２の状態量ＳＯＣ２を出力させる必要がある。

各電池ＥＣＵ１００−１，１００−２は、システム起動時に、自身のＩＤを出力し、システム起動中は、当該ＩＤに従って、各電池ＥＣＵから出力された状態量が、二次電池６−１，６−２のいずれのものであるかが認識される。従来は、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２のそれぞれに個別のＩＤが不揮発的に記憶されていたため、組付工程において、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２を二次電池６−２，６−１にそれぞれ取り付ける誤組付が発生すると、二次電池６−１，６−２の充放電に関する管理や制御が正常に実行できなくなるおそれがある。したがって、誤組付を防止するためには、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２を異なる外形形状および外部との接続構造で作製する仕様とすることが好ましく、別生産化によるコストアップが生じてしまう。

また、二次電池６−１，６−２間で異なるプログラムあるいは制御変数を用いて充電制御および／または充放電管理を行なう場合にも、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２を作り分けることとすれば、誤組付および別生産化によるコストアップの問題がより顕著に生じてしまう。

本実施の形態による電源制御装置では、以下に説明する構成とすることにより、共通の仕様で作製した電池ＥＣＵ１００を用いて、二次電池６−１を制御対象とする電池ＥＣＵ１００−１および二次電池６−２を制御対象とする電池ＥＣＵ１００−２の両方を実現する。

図２は、各バッテリユニットの構成を概略的に示す概念図である。
図２を参照して、電池ＥＣＵ１００−１は、二次電池６−１（図１）を含むバッテリユニット５−１に組付けられ、かつ、ＥＣＵ外部と電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するコネクタ部１１０−１を有する。コネクタ部１１０−１は、該電池ＥＣＵの制御対象となる二次電池を識別するための電圧信号が配線１１２−１を介して入力される識別用コネクタ１１５−１を有する。

同様に、電池ＥＣＵ１００−２は、二次電池６−２（図１）を含むバッテリユニット５−２に組付けられ、かつ、ＥＣＵ外部と電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するコネクタ部１１０−２を含む。コネクタ部１１０−２は、該電池ＥＣＵの制御対象となる二次電池を識別するための電圧信号が配線１１２−２を介して入力される識別用コネクタ１１５−２を有する。

電池ＥＣＵ１００−１の識別用コネクタ１１５−１と、電池ＥＣＵ１００−２の識別用コネクタ１１５−２とには、別個の配線１１２−１，１１２−２によって、それぞれ異なる電圧が供給される。

図３は、各電池ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
図３を参照して、電池ＥＣＵ１００は、識別用コネクタ１１５を含む複数のコネクタにより構成されるコネクタ部１１０と、入力ポート１２０と、内部バス１３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５０と、ＲＡＭ１５０内に設けられた不揮発性記憶領域１５５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２００と、出力ポート２１０とを有する。

コネクタ部１１０のうちの入力用コネクタへの入力は、Ａ／Ｄ変換器を介して、入力ポート１２０に入力される。入力ポート１２０に入力されたデジタル信号は、内部バス１３０を介して、ＲＡＭ１５０やＣＰＵ２００へ伝達される。内部バス１３０は、入力ポート１２０、出力ポート２１０、ＲＯＭ１４０、ＲＡＭ１５０（不揮発性記憶領域１５５を含む）およびＣＰＵ２００の間を相互にデータの送受信が可能なように連結している。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ１４０に格納されたプログラムや当該プログラムの実行に用いる制御変数・定数等が記憶されたマップを用いて、ＲＡＭ１５０や不揮発性記憶領域１５５に記憶されたデータ、信号を用いて、所定の演算処理を実行する。これら演算処理の実行により、電池ＥＣＵ１００の制御対象である二次電池（蓄電装置）の制御、管理等が実現される。

ここで、ＲＡＭ１５０は、電池ＥＣＵ１００の電源遮断に伴って記憶内容が消失される記憶領域であり、センサからの検出値やプログラムによる演算で用いられる変数等が記憶される。一方、不揮発性記憶領域１５５は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等で構成されて、電池ＥＣＵ１００の電源オフ中にもその記憶内容が保持される。したがって、不揮発性記憶領域１５５には、イグニッションキーのオフによるトリップ終了時にも保持が必要なデータ、たとえば、各二次電池のＳＯＣや、経年変化を反映した各種学習制御の学習値等が格納される。

ここで、各電池ＥＣＵ１００は、外形形状および外部との接続構造を含めて共通の仕様により作製される。すなわち、各電池ＥＣＵ１００のＲＯＭ１４０には、二次電池６−１を制御対象とした制御、管理等を実行するためのプログラム群およびマップ群と、二次電池６−２を制御対象とした制御、管理等を実行するためのプログラム群およびマップ群との両方が格納されている。

各電池ＥＣＵ１００は、識別用コネクタ１１５へ入力される電圧に基づいて、電源起動時に以下のような初期処理を実行する。

図４を参照して、電池ＥＣＵ１００は、電源起動時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）に、以降のステップＳ１１０〜Ｓ１４０による初期処理を実行する。

電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０により、識別用コネクタ１１５に入力されているＥＣＵ外部からの電圧信号を読込む。ここで、識別用コネクタ１１５への電圧信号と制御対象とされる二次電池との対応関係は予め定義付けられている。たとえば、電圧信号が電源電圧レベルであるときは、制御対象が二次電池６−１であることを示し、電圧信号が接地電圧レベルであるときは、制御対象が二次電池６−２であることを示すものとされる。

たとえば図５に示されるように、二次電池６−１を制御対象とする電池ＥＣＵ１（１００−１）の識別用コネクタ１１５−１は、配線１１２−１によって電源電圧＋Ｂを供給する電源配線１８０と接続される。一方、二次電池６−２を制御対象とする電池ＥＣＵ２（１００−２）の識別用コネクタ１１５−２は、配線１１２−２によって接地電圧ＧＮＤを供給する接地配線１９０と接続される。

再び図４を参照して、電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０により、読込んだ外部電圧信号に基づき、上記の予め定義付けられた対応関係に従って、自身が二次電池６−１を制御対象とする電池ＥＣＵ１（１００−１）および二次電池６−２を制御対象とする電池ＥＣＵ２（１００−２）のいずれであるかを識別する。すなわち、電池ＥＣＵ１００が制御すべき二次電池が識別される。

そして、電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０により、ステップＳ１２０での識別結果を、ＥＣＵ内部（たとえば、不揮発性記憶領域１５５）に記憶する。さらに、電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０により、識別結果に基づく初期的な制御動作を実行する。

たとえば、電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０での識別結果に基づくＩＤ、すなわち電池ＥＣＵ１００が二次電池６−１，６−２のいずれを制御対象としているかを、上位ＥＣＵに対して出力する。具体的には、図５に示すように、電池ＥＣＵ１００−１，１００−２の各々は、各自の初期処理におけるステップＳ１２０での識別結果に従ったＩＤ１，ＩＤ２を、上位ＥＣＵ１０５に対して出力する。

上位ＥＣＵ１０５は、以降の処理において、ＩＤ１を出力した電池ＥＣＵ１００−１から出力された情報（状態量ＳＯＣ１等）を二次電池６−１に関するものであると認識し、充放電制御や管理に使用する。同様に、上位ＥＣＵ１０５は、ＩＤ２を出力した電池ＥＣＵ１００−２から出力された情報（状態量ＳＯＣ１等）を二次電池６−２に関するものであると認識し、充放電等の制御や管理に使用する。また、上位ＥＣＵ１０５は、二次電池６−１，６−２のそれぞれへの制御指示についても、二次電池６−１に対する制御指示については、ＩＤ１を出力した電池ＥＣＵ１００−１に対して出力する一方で、二次電池６−２に関する制御指示については、ＩＤ２を出力した電池ＥＣＵ１００−２に対して出力する。

また、電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０では、制御対象となる二次電池の識別結果に従って、ＲＯＭ１４０に格納された、二次電池６−１を制御対象とした制御、管理等を実行するためのプログラム群およびマップ群と、二次電池６−２を制御対象とした制御、管理等を実行するためのプログラム群およびマップ群とのうちから、実行すべきプログラム群およびマップ群を選択するための制御動作を実行する。そして、以降では、選択したプログラム群およびマップ群による演算処理を所定周期毎に実行することにより、二次電池６−１および６−２のうちの、識別結果に従った一方を制御対象とした制御や管理を実行する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、複数の二次電池（蓄電装置）６−１，６−２を備えた電源制御装置において、二次電池ごとに特化して電池ＥＣＵを別個に作製することなく、共通仕様で作成した電池ＥＣＵ１００を用いて、二次電池６−１を制御対象とする電池ＥＣＵ１（１００−１）および二次電池６−２を制御対象とする電池ＥＣＵ２（１００−２）の両方を実現することができる。したがって、電池ＥＣＵの別生産化によるコストアップ回避および、ＥＣＵおよび蓄電装置間の誤組付の解消を図ることができる。

特に、図５に示すように、電源配線１８０および接地配線１９０の配置位置と、電池ＥＣＵ１および電池ＥＣＵ２の取付位置との距離に応じて、電池ＥＣＵ１用の配線１１２−１および、電池ＥＣＵ２用の配線１１２−２の長さを決めることによって、誤組付を効果的に防止することができる。すなわち図５の例では、電源配線１８０および識別用コネクタ１１５−１の距離と、接地配線１９０と識別用コネクタ１１５−２間の距離とが異なることに対応させて、配線１１２−１，１１２−２の長さをそれぞれ設計すればよい。

このようにすると、長さの異なる配線１１２−１，１１２−２を用いて、識別用コネクタ１１５−１（電池ＥＣＵ１）と接地配線１９０とを接続し、かつ、識別用コネクタ１１５−２（電池ＥＣＵ２）と電源配線１８０とを接続することが、物理的に不可能となるので、誤組付防止効果が高められる。

（変形例１）
変形例１では、配線１１２−１，１１２−２の断線等により、識別用コネクタ１１５−１，１１５−２へ制御対象識別用の電圧信号が正しく伝送されなくなったときに、その異常を検出するための構成について説明する。

図６は、上記異常検出処理を含む電池ＥＣＵ１００の制御動作の第１の例を示すフローチャートである。

図６を参照して、変形例１の第１の例によれば、電池ＥＣＵ１００は、電源起動時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、図４と同様のステップＳ１１０〜Ｓ１４０による初期処理を実行する一方で、電源投入中（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１５０〜Ｓ１８０の処理を実行する。そして、図６のフローチャートによる制御動作は、所定時間ごとに実行される。

電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５０では、その時点における識別用コネクタ１１５に入力された電圧信号に基づいて、ステップＳ１１０およびＳ１２０（図４）と同様の識別処理を実行する。

そして電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０による現時点での識別結果と、ステップＳ１３０での識別結果、すなわち電源投入時の識別結果とが一であるかどうかを判定する。両者が同一である場合（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）には、異常検出することなく正常に処理が終了される。

一方、電池ＥＣＵ１００は、識別結果が異なる場合（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、識別用コネクタ１１５への入力が異常であると認識して、ステップＳ１７０に処理を進めて識別異常を検出するとともに、ステップＳ１８０により異常処理を実行する。

ステップＳ１６０およびＳ１７０による識別異常検出時には、今回の電源投入時における識別結果に従った現在の制御については継続できるものの、次回の電源投入時に正常な識別処理を実行することができない可能性が高い。したがって、ステップＳ１８０による異常処理では、運転者に対する故障発生の警告や故障内容および部位を示すダイアグコードの出力が実行される。これにより、代表的には、配線１１２−２および／または１１２−２の断線に起因する識別異常を解消するための故障修理が、運転者に促される。

なお、故障が修理される前に以降の電源投入がなされた場合には、二次電池６−１，６−２の両者を正確に識別して充放電制御を行なうことができない可能性が高い。したがって、第１の対応策としては、二次電池６−１，６−２とコンバータ８−１，８−２との間の各メインリレーを遮断して、二次電池６−１，６−２の使用を禁止することができる。あるいは、第２の対応策として、単一の二次電池のみを使用するようにメインリレーの一部のみを導通させてもよい。この際には、各電池ＥＣＵ１００に記憶された対応の二次電池のＳＯＣ（残存容量）に基づいて、いずれの二次電池を使用するかを決定することが好ましい。

このように、図６に示した第１の例では、電池ＥＣＵ１００への電源投入中に発生した異常の検出および異常への対応を実行できる。

図７は、上記異常検出処理を含む電池ＥＣＵ１００の制御動作の第２の例を示すフローチャートである。

図７を参照して、変形例１の第２の例によれば、電池ＥＣＵ１００は、電源起動時（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）に、図４のステップＳ１１０，Ｓ１２０と同様の識別処理を実行するとともに、ステップＳ１２５に処理を進める。

電池ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２５では、ステップＳ１１０，Ｓ１２０による今回の識別結果が、不揮発性記憶領域１５５に記憶された、前回の電源起動時における識別結果と同一であるかどうかを判定する。

両者が同一である場合（Ｓ１２５のＹＥＳ判定時）には、電池ＥＣＵ１００は、識別用コネクタ１１５への入力が正常であると判断して、図４に示したステップＳ１３０，Ｓ１４０による初期処理を実行する。

一方、電池ＥＣＵ１００は、前回の電源投入時と今回の電源投入時との間で識別結果が異なる場合（Ｓ１２５のＮＯ判定時）には、識別用コネクタ１１５への入力が異常であると認識して、ステップＳ１７０に処理を進めて識別異常を検出するとともに、ステップＳ１８０により異常処理を実行する。

ステップＳ１２５およびＳ１７０による識別異常検出時には、以降において、二次電池６−１，６−２の両者を正確に識別して充放電制御を行なうことができない可能性がある。したがって、ステップＳ１８０による異常処理では、図６の場合と同様に、運転者に対する故障発生の警告や故障内容および部位を示すダイアグコードの出力を実行するとともに、上記第１または第２の対応策に従って、二次電池６−１，６−２の使用を禁止あるいは制限する。

すなわち、図７に示した第２の例では、電池ＥＣＵ１００の電源オフ中に発生した異常の検出および異常への対応を実行できる。

このように、本発明の実施の形態の変形例１によれば、共通仕様で作成した電池ＥＣＵ１００を用いて、二次電池６−１を制御対象とする電池ＥＣＵ１（１００−１）および二次電池６−２を制御対象とする電池ＥＣＵ２（１００−２）の両方を実現する本実施の形態の構成において、識別用コネクタ１１５への電圧信号の異常検出およびその対応を実行することが可能となる。

なお、図６および図７に示したフローチャートを組み合わせて、電源投入中に発生した異常および電源オフ中に発生した異常の両方に対応する制御構成とすることも可能である。また、電源投入中の異常検出については、図５に示した上位ＥＣＵ１０５が、各電池ＥＣＵ１００から出力されるＩＤを定期的に監視することとして、複数の電池ＥＣＵ間でＩＤによって示される制御対象が重複した場合に、図６と同様の異常検出および異常対応を実行することも可能である。

（変形例２）
本実施の形態では、２個の二次電池６−１，６−２を搭載した電動車両における電源制御装置の構成について説明したが、図８に示すような、電動車両に搭載する二次電池（蓄電装置）の個数が３以上の場合にも同様の構成を適用することが可能である。

図８は、変形例２による電源制御装置の構成を説明するブロック図である。
図８を参照して、変形例２による電源制御装置を搭載した電動車両１０００Ａは、図１に示した電動車両１０００の構成において、並列に設けられる二次電池およびそれに対応するコンバータの組が３個以上設けられる。すなわち、二次電池６−１〜６−ｎ（ｎ：３以上の整数）およびコンバータ８−１〜８−ｎが設けられる。なお、図示しないが、対応する各二次電池および各コンバータの間にはメインリレーが介挿接続されており、当該メインリレーのオフにより、二次電池６−１〜６−ｎのそれぞれについて、充放電経路を遮断することができるように構成されている。

そして、二次電池６−１〜６−ｎにそれぞれ対応して設けられる電池ＥＣＵ１００−１〜１００−ｎの各々は、上述した共通仕様の電池ＥＣＵ１００によって実現される。ただし、変形例２では、各電池ＥＣＵ１００が、制御対象として、３個以上の二次電池を識別する必要があるため、識別用コネクタの構成あるいは、識別用コネクタへの電圧信号が図９および図１０のようにされる。なお、電動車両１０００Ａのその他の構成は、図１に示した電動車両１０００と同様であるので、その説明は繰り返さない。

図９を参照して、既存の電源配線および接地配線を利用して、識別用コネクタに２種類の電圧（＋Ｂ，ＧＮＤ）のいずれかを入力する手法を維持する場合には、識別用コネクタの数を増やすことにより、３個以上の二次電池（蓄電装置）を搭載した電源制御装置に対応できる。たとえば、識別用コネクタ１１５に加えて識別用コネクタ１１６をさらに設けることにより、二次電池（蓄電装置）が３個または４個搭載された電源制御装置に対応することが可能となる。

あるいは、識別用コネクタ１１５に入力される電圧信号のレベルを増やす手法によっても、３個以上の蓄電装置を搭載した電源制御装置に対応できる。たとえば、図１０に示すように、電源電圧＋Ｂおよび接地電圧ＧＮＤに加えて、中間電圧Ｖ１，Ｖ２を設けることによって、識別用コネクタ１１５への電圧信号のレベルを４段階とすれば、二次電池（蓄電装置）が４個搭載された電源制御装置に対応することが可能となる。

あるいは、図９および図１０に示した手法を組合せて、すなわち識別用コネクタ数増と、電圧信号のレベル数増を組合せて、識別用コネクタ数の増大および電圧信号レベルの細分化を防ぎつつ、電池ＥＣＵ１００による多数の二次電池（蓄電装置）間の識別処理を実現することも可能である。この際に、各電池ＥＣＵ１００の構成および制御動作は、上述の本実施の形態およびその変形例１と同様であるので、説明は繰り返さない。

なお、以上説明した実施の形態およびその変形例１，２では、電池ＥＣＵとコンバータＥＣＵとが別個に設けられて、電池ＥＣＵのみを二次電池（蓄電装置）毎に対応配置させる構成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点について、確認的に記載する。すなわち、コンバータＥＣＵがコンバータ毎に、すなわち、二次電池（蓄電装置）のそれぞれに対応して分割配置される際に、この分割配置されたＥＣＵについても、上述の電池ＥＣＵ１００と同様に、共通仕様で作製し、かつ、識別用コネクタを設ける構成とすることによって、本実施の形態と同様の電源制御装置を構成することができる。

あるいは、複数の二次電池（蓄電装置）のそれぞれに対応して、電池ＥＣＵおよびコンバータＥＣＵの機能を統合した複数の統合ＥＣＵを配置する構成としても、各統合ＥＣＵについて、上述の電池ＥＣＵ１００と同様に、共通仕様で作製し、かつ、識別用コネクタを設ける構成することによって、本実施の形態と同様の電源制御装置を構成することができる。

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による電源制御装置を搭載した電動車両の全体ブロック図である。 電池ＥＣＵの組付けを説明するブロック図である。 各電池ＥＣＵの概略構成を説明するブロック図である。 各電池ＥＣＵの電源起動時における初期処理を説明するフローチャートである。 電池ＥＣＵの識別用コネクタの接続例を説明する概念図である。 変形例１の第１の例による電池ＥＣＵの処理手順を説明するフローチャートである。 変形例１の第２の例による電池ＥＣＵの処理手順を説明するフローチャートである。 変形例２による電源制御装置の構成を説明するブロック図である。 変形例２による電源制御装置における各電池ＥＣＵの識別用コネクタの配置を示す概念図である。 変形例２による電源制御装置における各電池ＥＣＵの識別用コネクタへの電圧信号の電圧レベルを説明する概念図である。

符号の説明

５−１，５−２ バッテリユニット、６−１，６−２，６−ｎ 二次電池、８−１，８−２，８−ｎ コンバータ、１０ 電流センサ、１１−１，１１−２ 温度センサ、１２，１８ 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、１００ 電池ＥＣＵ（共通仕様）、１００−１ 電池ＥＣＵ（二次電池６−１対応）、１００−２ 電池ＥＣＵ（二次電池６−２対応）、１０１ 電源システム、１０２ コンバータＥＣＵ、１０３ 駆動力発生部、１０５ 上位ＥＣＵ、１１０ コネクタ部、１１２−１，１１２−２ 配線、１１５，１１６ 識別用コネクタ、１２０ 入力ポート、１３０ 内部バス、１５５ 不揮発性記憶領域、１８０ 電源配線、１９０ 接地配線、２１０ 出力ポート、１０００，１０００Ａ 電動車両、Ｉｂ１，Ｉｂ２ 電流、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、ＭＲＮ１，ＭＲＮ２ 回転数目標値、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２ 駆動信号、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ 駆動信号、ＳＯＣ１，ＳＯＣ２ 状態量、ＴＲ１，ＴＲ２ トルク目標値、Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｈ 電圧。

Claims (6)

1. 複数の蓄電装置と、
   各々が、前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の制御処理のうちの１つの制御処理を選択的に実行可能に構成された複数の制御ユニットとを備え、
   前記複数の制御ユニットの各々は、当該制御ユニットの外部との間で電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するとともに、前記複数の蓄電装置のうちの１つを制御するように組付けられ、
   各前記制御ユニットは、電源投入時に、前記複数のコネクタのうちの所定コネクタへの入力電圧に応じて、前記複数の蓄電装置のうちの当該制御ユニットの制御対象である蓄電装置を識別するとともに、前記複数の制御処理のうちから前記制御対象の蓄電装置に対応する制御処理を選択的に実行するように構成され、
   各前記制御ユニットは、前記電源投入時における前記制御対象の識別結果を記憶する記憶部を含み、かつ、電源投入中において、前記所定コネクタへの入力電圧に基づく前記識別結果が前記記憶部に記憶される内容から変化した場合に、前記制御対象の識別に関する異常を検出するように構成される、電動車両の電源制御装置。
2. 複数の蓄電装置と、
   各々が、前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の制御処理のうちの１つの制御処理を選択的に実行可能に構成された複数の制御ユニットとを備え、
   前記複数の制御ユニットの各々は、当該制御ユニットの外部との間で電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するとともに、前記複数の蓄電装置のうちの１つを制御するように組付けられ、
   各前記制御ユニットは、電源投入時に、前記複数のコネクタのうちの所定コネクタへの入力電圧に応じて、前記複数の蓄電装置のうちの当該制御ユニットの制御対象である蓄電装置を識別するとともに、前記複数の制御処理のうちから前記制御対象の蓄電装置に対応する制御処理を選択的に実行するように構成され、
   各前記制御ユニットは、電源遮断中にも不揮発的に記憶内容を保持する記憶部を含み、
   前記記憶部は、前記電源投入時における前記制御対象の識別結果を記憶するように構成され、
   各前記制御ユニットは、前記電源投入時における前記所定コネクタへの入力電圧に基づ
   く前記識別結果が、前記記憶部に記憶された前回の電源投入時における前記識別結果とは異なる場合に、前記制御対象の識別に関する異常を検出するように構成される、電動車両の電源制御装置。
3. 複数の蓄電装置と、
   各々が、前記複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数の制御処理のうちの１つの制御処理を選択的に実行可能に構成された複数の制御ユニットとを備え、
   前記複数の制御ユニットの各々は、当該制御ユニットの外部との間で電気的にコンタクトするための複数のコネクタを有するとともに、前記複数の蓄電装置のうちの１つを制御するように組付けられ、
   各前記制御ユニットは、電源投入時に、前記複数のコネクタのうちの所定コネクタへの入力電圧に応じて、前記複数の蓄電装置のうちの当該制御ユニットの制御対象である蓄電装置を識別するとともに、前記複数の制御処理のうちから前記制御対象の蓄電装置に対応する制御処理を選択的に実行するように構成され、
   前記複数の制御ユニットのそれぞれの前記所定コネクタは、異なる電圧を供給する複数の配線とそれぞれ接続され、
   前記複数の蓄電装置は、第１および第２の蓄電装置により構成され、
   前記複数の制御ユニットは、前記第１の蓄電装置を制御するように組付けられる第１の制御ユニットと、前記第２の蓄電装置を制御するように組付けられる第２の制御ユニットとにより構成され、
   前記第１の制御ユニットの前記所定コネクタは、所定の電源電圧を供給する電源配線と接続され、
   前記第２の制御ユニットの前記所定コネクタは、接地電圧を供給する接地配線と接続される、電動車両の電源制御装置。
4. 前記異なる電圧は、前記複数の蓄電装置のそれぞれと予め対応付けられ、
   前記複数の配線の長さは、前記異なる電圧の供給元と、対応する前記制御ユニットの前記所定コネクタとの間の距離に対応して、それぞれ異なる、請求項３記載の電動車両の電源制御装置。
5. 前記所定コネクタへの入力電圧は、３以上の複数段階の電圧のいずれかに設定される、請求項１または２に記載の電動車両の電源制御装置。
6. 前記複数の制御ユニットの各々は、外形形状および外部との接続構造が同一に作製される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両の電源制御装置。

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