JP6600586B2 - 駆動装置、輸送機器及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、２つの蓄電器を備えた駆動装置、輸送機器及び制御方法に関する。

特許文献１には、３つの蓄電装置と、３つの蓄電装置からの電力を用いて、駆動力を発生するように構成された駆動装置と、３つの蓄電装置にそれぞれ対応して設けられ、３つの蓄電装置からの電力の供給と遮断とを切り替えるための３つのリレーとを含む車両が記載されている。当該車両のＥＣＵは、３つの蓄電装置の故障を検出し、検出された蓄電装置の故障状態に応じて、駆動装置と３つの蓄電装置との接続状態を変更するように３つのリレーを制御する。なお、駆動装置は、３つの蓄電装置からの電圧を昇圧するように構成された複数のコンバータを含む。

特開２０１１−０４１３８６号公報

特許文献１に記載の車両は、検出された３つの蓄電装置の故障状態に応じて、駆動装置と３つの蓄電装置との接続状態を３つのリレーの開閉によって制御し、走行の継続を図っている。しかし、駆動装置に含まれるコンバータが故障した際の制御については、何ら記載がない。仮に複数のコンバータの少なくとも１つが故障して、故障したコンバータと蓄電装置とを結ぶ経路上のリレーが開制御されると、蓄電装置は正常であるにもかかわらず、当該蓄電装置に残された電力はリレーが開かれた時点で使用不能となる。このように、コンバータが故障してリレーを開くと、車両の航続可能距離は使用不能となった電力の分だけ短くなる。

本発明の目的は、２つの蓄電器の少なくとも一方の電圧を変換する変換部が機能しない状態となっても、航続可能距離の減少を抑制可能な駆動装置、輸送機器及び制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力により駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータ１０１、ＰＤＵ１０５）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）及び前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ２０３）を含み、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の電流経路を構成する充放電回路（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３，２０３、スイッチ部１１３）と、
前記第１蓄電器の充電率又は出力電圧である第１変数を検出する第１検出部（例えば、後述の実施形態での電圧センサ１０７ｐ、電流センサ１０９ｐ）と、
前記第１変換部が機能しない状態を検知する検知部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５２）と、
前記充放電回路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５２）と、を備えた駆動装置であって、
前記制御部は、
前記第１変数と前記第１蓄電器の劣化因子との関係に基づき、前記検知部が前記状態を検知した場合は、前記劣化因子がしきい値以下となる好適領域内の第１所定値に前記第１変数が低下するまで、前記第１蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給する第１制御及び前記第１蓄電器の電力を前記第２蓄電器に移す第２制御のいずれか一方を行うよう前記充放電回路を制御する、駆動装置である。

ここで、用語について補足する。上述した「前記変換部が機能しない状態」とは、例えば、スイッチング素子、または、当該スイッチング素子にスイッチング信号を送信する制御装置や制御信号線の故障などにより、ハイサイドスイッチが常にオフとなるいわゆる直結状態を指す。この状態では、前記変換部の昇降圧機能は喪失し、前記第１蓄電部の放電はハイサイドスイッチの寄生ダイオードを介して可能だが、前記第１蓄電部への充電は当該寄生ダイオードによって禁止される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、
前記第１制御の実行可否及び前記第２制御の実行可否を判定し、
前記第１制御及び前記第２制御の双方が実行可能であれば、前記第１制御より前記第２制御を優先して行うよう前記充放電回路を制御する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第２蓄電器の充電率又は出力電圧である第２変数を検出する第２検出部（例えば、後述の実施形態での電圧センサ１０７ｅ、電流センサ１０９ｅ）を備え、
前記制御部は、前記第２制御の実行可否を、前記第１変数、前記第２変数及び前記第２変換部の変換率に基づき判定する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記制御部は、
前記第２変換部が前記第２蓄電器の出力電圧に対する昇圧と降圧のうち昇圧が可能な場合は、前記第１変数に応じた前記第１蓄電器の出力電圧が、前記第２変数に応じた前記第２蓄電器の出力電圧よりも高ければ、前記第２制御が実行可能と判定し、
前記第２変換部が前記第２蓄電器の出力電圧に対する昇圧と降圧のうち降圧が可能な場合は、前記第１変数に応じた前記第１蓄電器の出力電圧を前記第２変換部の最大の変換率で変換した値が、前記第２変数に応じた前記第２蓄電器の出力電圧よりも高ければ、前記第２制御が実行可能と判定する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記第２蓄電器の充電率又は出力電圧である第２変数を検出する第２検出部（例えば、後述の実施形態での電圧センサ１０７ｅ、電流センサ１０９ｅ）を備え、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満であれば、前記第２変数が第２所定値に低下するまで、前記第２蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給するよう前記充放電回路を制御する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記第２所定値は、前記駆動部が所定値以上の駆動力を出力可能な前記第２変数の最低値である。

請求項７に記載の発明では、請求項５又は６に記載の発明において、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満、かつ、前記第２変数が前記第２所定値未満であれば、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の双方が前記駆動部に電力を供給可能であるよう前記充放電回路を制御する。

ここで、用語について補足する。「前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の双方が前記駆動部に電力を供給可能」とは、充放電回路において第１蓄電部と第２蓄電部のそれぞれから駆動部への放電を阻害する要因を排除した状態を指す。換言すれば、第１蓄電部と第２蓄電部のそれぞれと駆動部が電気回路を介して接続された状態である。このような状態においては、常に第１蓄電部と第２蓄電部の双方が駆動部へ電力を供給する必要はなく、結果として、一方の蓄電部のみが供給していても良い。いずれか一方の蓄電部のみが駆動部に対して放電を行うか、または、双方の蓄電部が駆動部に放電を行うかは、第１蓄電部と第２蓄電部のそれぞれの電圧に基づき決定されるに過ぎない。

請求項８に記載の発明では、請求項５又は６に記載の発明において、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満、かつ、前記第２変数が前記第２所定値未満であれば、前記第２変換部が、前記第２蓄電器の出力電圧を、前記第１蓄電器の出力電圧と同レベルに変換し、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の双方が前記駆動部に電力を供給するよう前記充放電回路を制御する。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第２蓄電器における前記駆動部が回生発電した電力の受け入れ量を、前記検知部が前記状態を検知しない場合に比べて増大するよう前記充放電回路を制御する。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知しない場合、前記駆動部が回生発電した電力を前記第２蓄電器が受け入れないよう前記充放電回路を制御する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１所定値は、前記好適領域における前記第１変数の最小値である。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１蓄電器は、前記第２蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器である。

請求項１４に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力により駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータ１０１、ＰＤＵ１０５）と、
前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）及び前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ２０３）を含み、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の電流経路を構成する充放電回路（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３，２０３、スイッチ部１１３）と、
前記第１蓄電器の充電率又は出力電圧である第１変数を検出する第１検出部（例えば、後述の実施形態での電圧センサ１０７ｐ、電流センサ１０９ｐ）と、
前記第１変換部が機能しない状態を検知する検知部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５２）と、
前記充放電回路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１５２）と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
前記制御部は、
前記第１変数と前記第１蓄電器の劣化因子との関係に基づき、前記検知部が前記状態を検知した場合は、前記劣化因子がしきい値以下となる好適領域内の第１所定値に前記第１変数が低下するまで、前記第１蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給する第１制御及び前記第１蓄電器の電力を前記第２蓄電器に移す第２制御のいずれか一方を行うよう前記充放電回路を制御する、制御方法である。

請求項１、請求項１３及び請求項１４の発明によれば、第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部が機能しない場合、第１蓄電器の状態を示す第１変数が第１所定値に低下するまでは、第１蓄電器のみが駆動部に電力を供給する第１制御を行うか、第１蓄電器の電力を第２蓄電器に移す第２制御を行う。このように、第１変換部が機能しない状態となっても第１蓄電器の電力は有効に利用され、第１制御を行えば第１蓄電器が駆動部に電力を供給する際の車両の航続可能距離の減少を抑制でき、第２制御を行えば第２蓄電器が駆動部に電力を供給する際の車両の航続可能距離の減少を抑制できる。特に第２制御を行った第１蓄電器の電力は、第２蓄電器に移ることにより、電圧と電流が制御不能な状態から、制御可能な状態に戻るため、その制御性が格別に向上する。

請求項２の発明によれば、第１制御及び第２制御の双方が実行可能であれば第２制御が優先して行われる。駆動部に印加される電圧は調整可能である方が良く、第２蓄電器からの電力供給であれば第２変換部によって電圧変換されるため、第２制御によって第１蓄電器の電力を第２蓄電器に移した方が、第１制御を行うよりも好ましい。

請求項３及び請求項４の発明によれば、第２制御の実行可否は、第１変数、第２変数及び第２変換部の変換率に基づき判定され、第２変換部が第２蓄電器の出力電圧を昇圧する場合は、第１変数に応じた第１蓄電器の出力電圧が、第２変数に応じた第２蓄電器の電圧よりも高ければ、第２制御が実行可能と判定し、第２変換部が第２蓄電器の出力電圧を降圧する場合は、第１変数に応じた第１蓄電器の出力電圧を第２変換部の最大の変換率で変換した値が、第２変数に応じた第２蓄電器の出力電圧よりも高ければ、第２制御が実行可能と判定する。したがって、第２制御は、第１蓄電器から第２蓄電器への電力移行が可能な場合に限って行われる。

請求項５の発明によれば、第１変換部が機能しない状態において、第１変数が第１所定値未満であっても、第２蓄電器の状態を示す第２変数が第２所定値に低下するまでは、第２蓄電器のみが駆動部に電力を供給する。このように、第１変換部が機能しない状態において、駆動部への電力供給を第１蓄電器が行った後には、第２蓄電器が当該電力供給を行うことによって、車両の航続可能距離の減少をさらに抑制できる。

請求項６の発明によれば、第２所定値は駆動部が所定値以上の駆動力を出力可能な第２変数の最低値であるため、第２蓄電器のみからの駆動部への電力供給であっても駆動部が出力不足に陥ることを抑制できる。その結果、車両は充分な距離を走行できる。

請求項７の発明によれば、第１変換部が機能しない状態において、第１変数が第１所定値未満であり、第２変数が第２所定値未満であっても、第１蓄電器及び第２蓄電器の双方が駆動部に電力を供給可能である。このように、第１変換部が機能しない状態において、駆動部への電力供給を第２蓄電器が行った後には、第１蓄電器及び第２蓄電器が可能な限り出力を駆動部に供給するため、車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

請求項８の発明によれば、第１変換部が機能しない状態において、第１変数が第１所定値未満であり、第２変数が第２所定値未満であっても、第２変換部が第２蓄電器の出力電圧を第１蓄電器の出力電圧と同レベルに変換することによって、第１蓄電器及び第２蓄電器の双方が駆動部に電力を供給する。このように、第１変換部が機能しない状態において、駆動部への電力供給を第２蓄電器が行った後には、第１蓄電器及び第２蓄電器が可能な限り出力を駆動部に供給するため、車両の航続可能距離を最大限に延伸できる。

請求項９の発明によれば、第１変換部が機能しない状態では、駆動部が回生発電した電力を第２蓄電器が受け入れる量を、第１変換部が機能する場合に比べて増大するため、第２蓄電部が放電可能な電力量が増え、第２蓄電器のみが駆動部に電力を供給する際の航続可能距離の減少を抑制できる。

請求項１０の発明によれば、第１変換部が機能する正常な状態では第２蓄電器は回生電力を受け入れないため、第２蓄電器の劣化を抑制できる。

請求項１１の発明によれば、第１所定値は好適領域における第１変数の最小値であるため、第１蓄電器のみが駆動部に電力を供給する際に、当該第１蓄電器の劣化を抑制しつつ、駆動部への電力供給を最大限に行える。

請求項１２の発明によれば、特性の異なる２つの蓄電器を併用する当該駆動装置において、第１変換部が機能しない状態であっても、双方の蓄電器の電力を使用できるため、車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

第１実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。 高出力型バッテリのＳＯＣに対する容量劣化係数を示す図である。 第１実施形態における高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係を示す電気回路図である。 ＶＣＵが機能しない状態が発生して第１実施形態のＥＣＵが放電制御を行った場合の高容量型バッテリと高出力型バッテリの各電圧の経時変化を示す図である。 ＶＣＵが機能しない状態が発生した際に第１実施形態のＥＣＵが行う処理の流れを示すフローチャートである。 ＶＣＵが機能しない状態が発生した際に第１実施形態のＥＣＵが行う処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態において高出力型バッテリのみが電力を供給する場合の高出力型バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。 第１実施形態において高容量型バッテリのみが電力を供給する場合の高容量型バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。 第１実施形態において高出力型バッテリ及び高出力型バッテリの双方が電力を供給可能な場合の各バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。 第２実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。 第２実施形態における高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係を示す電気回路図である。 ＶＣＵが機能しない状態が発生して第２実施形態のＥＣＵが放電制御を行った場合の高容量型バッテリと高出力型バッテリの各電圧の経時変化を示す図である。 ＶＣＵが機能しない状態が発生した際に第２実施形態のＥＣＵが行う処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態において高出力型バッテリから高容量型バッテリに電力を移行可能な場合の高出力型バッテリから高容量型バッテリへの電流の流れを示す図である。 第２実施形態において高出力型バッテリのみが電力を供給する場合の高出力型バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。 第２実施形態において高容量型バッテリのみが電力を供給する場合の高容量型バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。 第２実施形態において高出力型バッテリ及び高出力型バッテリの双方が電力を供給可能な場合の各バッテリからモータジェネレータへの電流の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す１ＭＯＴ型の電動車両は、モータジェネレータ（MG）１０１と、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０３と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１０５と、電圧センサ１０７ｐ，１０７ｅと、電流センサ１０９ｐ，１０９ｅと、車速センサ１１１と、スイッチ部１１３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１５とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号を示す。

モータジェネレータ１０１は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくともいずれか一方から得られる電力によって駆動して、電動車両が走行するための動力を発生する。モータジェネレータ１０１で発生したトルクは、変速段又は固定段を含むギヤボックスＧＢ及びデファレンシャル・ギアＤを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、モータジェネレータ１０１は、電動車両の減速時には発電機として動作して、電動車両の制動力を出力する。なお、モータジェネレータ１０１を発電機として動作させることで生じた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくともいずれか一方に蓄えられる。

高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、モータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐも、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、ＶＣＵ１０３を介してモータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、ＶＣＵ１０３を介して、ＰＤＵ１０５に対して高容量型バッテリＥＳ−Ｅと並列に接続されている。また、一般的に、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも低い。したがって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力は、ＶＣＵ１０３によって高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧と同レベルまで昇圧された後、ＰＤＵ１０５を介してモータジェネレータ１０１に供給される。

なお、高容量型バッテリＥＳ−Ｅや高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、前述したニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池や、電池外部より活物質の供給を必要とする燃料電池や空気電池に限定される訳ではない。例えば、蓄電容量が少ないものの、短時間に大量の電力を充放電可能なコンデンサやキャパシタを高出力型バッテリＥＳ−Ｐとして用いても構わない。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの特性と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性は互いに異なる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐよりも、出力重量密度は低いが、エネルギー重量密度は高い。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも、エネルギー重量密度は低いが、出力重量密度は高い。このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、エネルギー重量密度の点で相対的に優れ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、出力重量密度の点で相対的に優れる。なお、エネルギー重量密度とは、単位重量あたりの電力量（Ｗｈ／ｋｇ）であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力（Ｗ／ｋｇ）である。したがって、エネルギー重量密度が優れている高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高出力を主目的とした蓄電器である。

このような高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性の違いは、例えば電極や活物質、電解質／液といった電池の構成要素の構造や材質等により定まる種々のパラメータに起因するものである。例えば、充放電可能な電気の総量を示すパラメータである蓄電可能容量は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐより高容量型バッテリＥＳ−Ｅの方が優れる。一方、充放電に対する蓄電可能容量の劣化耐性を示すパラメータであるＣレート特性や充放電に対する電気抵抗値を示すパラメータである内部抵抗（インピーダンス）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅより高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が優れる。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、充電率（ＳＯＣ：State of Charge）に対する容量劣化係数の変動が小さく、満充電電圧や放電終止電圧においても大幅に劣化することはない。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、図２に示すように、ＳＯＣに対する容量劣化係数の変動が大きく、中間域のＳＯＣにおける容量劣化係数は小さいが、中間域以外のＳＯＣにおける容量劣化係数は大きい。したがって、容量劣化係数が所定値以下となるＳＯＣの中間域が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの好適領域に設定される。なお、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの中間域よりもＳＯＣが低い領域と高い領域とでは、ＳＯＣが中間域から離れる際の容量劣化係数の増加率は高い領域の方が高い。

ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１０３は、電動車両の減速時にモータジェネレータ１０１が発電して直流に変換された電力を降圧する。さらに、ＶＣＵ１０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま降圧する。ＶＣＵ１０３によって降圧された電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。なお、ＶＣＵ１０３が出力する直流電力の電圧レベル又は電流レベルは、ＥＣＵ１１５によって制御される。

ＰＤＵ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流をモータジェネレータ１０１に供給する。また、ＰＤＵ１０５は、モータジェネレータ１０１の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

電圧センサ１０７ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを検出する。電圧センサ１０７ｐが検出した電圧Ｖｐを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。電圧センサ１０７ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅを検出する。なお、電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧ＶｐをＶＣＵ１０３が昇圧した値に等しい。電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。

電流センサ１０９ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの入出力電流Ｉｐを検出する。電流センサ１０９ｐが検出した入出力電流Ｉｐを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。電流センサ１０９ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの入出力電流Ｉｅを検出する。電流センサ１０９ｅが検出した入出力電流Ｉｅを示す信号はＥＣＵ１１５に送られる。

車速センサ１１１は、電動車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する。車速センサ１１１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１１５に送られる。

スイッチ部１１３は、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１０５又はＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｅと、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｐとを有する。各コンタクタＭＣｅ，ＭＣｐは、ＥＣＵ１１５の制御によって開閉される。

図３は、第１実施形態における高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ、ＶＣＵ１０３、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１の関係を示す電気回路図である。図３に示すように、ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を入力電圧として、ハイサイドとローサイドから成る２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧を昇圧して出力する。また、これら２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作せずに、上アーム（ハイサイド）のスイッチング素子をオン状態、下アーム（ローサイド）のスイッチング素子をオフ状態とすれば、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及びＰＤＵ１０５と電気系統的に直結された状態になる。また、ＰＤＵ１０５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を入力電圧として６つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０１に出力する。これら６つのスイッチング素子をオンオフ切換動作せずに、全てのスイッチング素子をオフ状態とすれば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、モータジェネレータ１０１から電気系統的に開放された状態になる。

ＥＣＵ１１５は、ＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３の制御、並びに、スイッチ部１１３の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１１５には、電動車両のドライバによるアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す信号、車速センサ１１１からの車速ＶＰを示す信号、電圧センサ１０７ｅ，１０７ｐからの電圧Ｖｅ，Ｖｐを示す信号、及び電流センサ１０９ｅ，１０９ｐからの電流Ｉｅ，Ｉｐを示す信号が入力される。

また、ＥＣＵ１１５は、特性の異なる高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各々の特性を活かすよう、ＶＣＵ１０３を用いた電力分配制御を行う。この電力分配制御を行えば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の加速走行時に一定の電力をモータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、電動車両の走行のために大きな駆動力が必要なときに、モータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられる。また、電動車両の減速走行時には、ＥＣＵ１１５は、モータジェネレータ１０１が発電した回生電力によって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐを優先的に充電する。回生電力による充電はＣレートに換算すると高レートな充電に相当するので、本実施形態では、ＶＣＵ１０３が機能しない場合を除き、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが回生電力を受け入れ、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは原則受け入れない。こういった電力分配制御が行われるため、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは、０％〜１００％までの略全域が使用範囲として設定され、走行に伴い継続的に低下する。一方、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは、図２に示した例えば４０％〜７０％の中間域が好適に使用される領域（好適領域）として設定され、この好適領域に属する所定の中間値を維持するようその近傍で変動する。

また、ＥＣＵ１１５は、電圧センサ１０７ｐ，１０７ｅが検出した各電圧及び電流センサ１０９ｐ，１０９ｅが検出した各入出力電流に基づき、電流積算方式及び／又はＯＣＶ（開路電圧）推定方式によって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各ＳＯＣを導出する。また、ＥＣＵ１１５は、ＡＰ開度及び車速ＶＰに基づき、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部（以下、単に「駆動部」という。）の要求出力を算出する。ＥＣＵ１１５は、駆動部の要求出力に応じた電流又は電圧が当該駆動部に供給されるよう、上記説明した電力分配制御を行う。

さらに、ＥＣＵ１１５は、電流センサ１０９ｅが検出した電流Ｉｅや電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅに基づき、ＶＣＵ１０３が機能しない状態を検知する。上述したように、ＥＣＵ１１５は、駆動部の要求出力に応じた電流又は電圧が当該駆動部に供給されるよう、ＶＣＵ１０３を用いて電力分配制御を行う。このとき、駆動部に対するＶＣＵ１０３の出力が目標値となるよう、ＥＣＵ１１５はＶＣＵ１０３の２つのスイッチング素子を所望のデューティ比でオンオフ切換動作する。したがって、電流センサ１０９ｅが検出する電流Ｉｅ又は電圧センサ１０７ｅが検出する電圧Ｖｅは、上記目標値に応じた電流又は電圧に略等しくなる。この場合、ＥＣＵ１１５は、ＶＣＵ１０３が機能していると判断する。しかし、電流センサ１０９ｅが検出する電流Ｉｅ又は電圧センサ１０７ｅが検出する電圧Ｖｅが上記目標値に応じた電流又は電圧とは異なる場合、ＥＣＵ１１５は、ＶＣＵ１０３が機能していないと判断する。

上述したＶＣＵ１０３が機能しない状態の検知は、電流センサ１０９ｅが検出した電流Ｉｅや電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅに基づくものに限定されるものではない。例えば、電流センサ１０９ｅが検出した電流Ｉｅや電圧センサ１０７ｅが検出した電圧Ｖｅに代えて、ＶＣＵ１０３のスイッチング素子を監視したり、ＥＣＵ１１５の状態を診断することで、当該状態を検知しても良い。

なお、ＶＣＵ１０３が機能しない状態とは、ＶＣＵ１０３が故障した状態の他、ＥＣＵ１１５がＶＣＵ１０３をオンオフ切換動作するためのスイッチング信号が送信されない又は当該スイッチング信号がＶＣＵ１０３に到達しない状態が含まれる。いずれの状態であっても、ＶＣＵ１０３はＥＣＵ１１５が所望する動作を行わない。なお、本実施形態では、ＶＣＵ１０３の少なくとも上アーム（ハイサイド）のスイッチング素子が常時オフとなるオープン故障した状態が、ＶＣＵ１０３が故障した状態である。すなわち、強制的な直結状態が継続する状態を指す。

以下、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生した際のＥＣＵ１１５の制御について説明する。図４は、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生して第１実施形態のＥＣＵ１１５が放電制御を行った場合の高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各電圧の経時変化を示す図である。また、図５及び図６は、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生した際に第１実施形態のＥＣＵ１１５が行う処理の流れを示すフローチャートである。

ＶＣＵ１０３が機能する状態では、図４に示すように、ＥＣＵ１１５はＶＣＵ１０３を用いた上述の電力分配制御を行っており、スイッチ部１１３の２つのコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐはそれぞれ閉じられている。このとき、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは走行に伴い継続的に低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは好適領域内の所定の中間値を維持するようその近傍で変動する。この状態で、ＶＣＵ１０３が機能しない状態をＥＣＵ１１５が検知すると（ステップＳ１０１でYES）、ＥＣＵ１１５は、スイッチ部１１３における高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開く（ステップＳ１０３）。ＶＣＵ１０３が機能しない状態でコンタクタＭＣｅのみを開くと、図７に示すように、駆動部には高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみから電力が供給される。なお、このときのＶＣＵ１０３は、上アーム（ハイサイド）のスイッチング素子がオン状態、下アーム（ローサイド）のスイッチング素子がオフ状態であるため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧はそのまま駆動部に印加される。その結果、図４に示すように、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは電動車両の走行に従い低下し、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは変化しない。

なお、ＶＣＵ１０３が機能しないため高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給している状態で電動車両が減速する際、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを閉じても良い。ＶＣＵ１０３が機能しない状態では、電動車両の減速時に得られた回生電力は、ＶＣＵ１０３の上アーム（ハイサイド）のスイッチング素子の寄生ダイオードのために高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側には供給されない。しかし、コンタクタＭＣｅを閉じて駆動部と高容量型バッテリＥＳ−Ｅとの間の回路が閉じた状態であれば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが回生電力を受け入れる。

次に、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣを導出し（ステップＳ１０５）、このＳＯＣが高出力型バッテリＥＳ−Ｐの好適領域の下限値Ｔｈ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であればステップＳ１１１に進むが、下限値Ｔｈ１以上であればステップＳ１０９に進んで、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給する形態を継続する。ステップＳ１０９を行った後は、ステップＳ１０５に戻る。

図６に示すステップＳ１１１では、ＥＣＵ１１５は、スイッチ部１１３における高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを閉じて、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側のコンタクタＭＣｐを開く。ＶＣＵ１０３が機能しない状態でコンタクタＭＣｐのみを開くと、図８に示すように、駆動部には高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみから電力が供給される。その結果、図４に示すように、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは電動車両の走行に従い低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは変化しない。なお、この状態で電動車両の減速時に得られた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが受け入れる。

次に、ＥＣＵ１１５は、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣを導出し（ステップＳ１１３）、このＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であるか否かを判断する（ステップＳ１１５）。高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であればステップＳ１１９に進むが、所定値Ｔｈ２以上であればステップＳ１１７に進んで、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する形態を継続する。なお、所定値Ｔｈ２は、電動車両が所定値以上の速度で走行可能な駆動力をモータジェネレータ１０１が出力するために、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが供給すべき電力を出力可能なＳＯＣの最低値である。

ステップＳ１１９では、ＥＣＵ１１５は、スイッチ部１１３における高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側のコンタクタＭＣｐを閉じる。ＶＣＵ１０３が機能しない状態で高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが好適領域の下限値Ｔｈ１未満であり、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であり、かつ、スイッチ部１１３のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐがそれぞれ閉じられると、図９に示すように、駆動部には高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が電力を供給可能な状態となる。その結果、図４に示すように、電動車両の走行に従い、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ及び高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣの少なくとも一方が低下する。なお、この状態で電動車両の減速時に得られた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが受け入れる。

次に、ＥＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各ＳＯＣを導出し（ステップＳ１２１）、少なくとも一方のバッテリのＳＯＣが使用下限値まで低下したか否かを判断する（ステップＳ１２３）。少なくとも一方のＳＯＣが使用下限値まで低下した場合はステップＳ１２７に進むが、双方のＳＯＣが使用下限値以上であればステップＳ１２５に進んで、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が電力を供給可能な形態を継続する。なお、使用下限値は、例えばＳＯＣ０％であり、バッテリ毎に異なっても良い。例えば、低ＳＯＣで劣化が進行しやすい高出力型バッテリＥＳ−Ｐの使用下限値はＳＯＣ１０％であるのに対し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの使用下限値はＳＯＣ０％であっても良い。

ステップＳ１２７では、ＥＣＵ１１５は、スイッチ部１１３のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐの双方を開き、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの放電処理を禁止する。

以上説明した例では、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、スイッチ部１１３のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐを開いたり閉じたりする処理を行う基準として、各バッテリのＳＯＣを用いているが、ＥＣＵ１１５は、各バッテリの出力電圧を基準に上記処理を行っても良い。この場合、ステップＳ１０７で高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧と比較される下限値Ｔｈ１は、容量劣化係数が所定値以下となる電圧の好適領域の下限値である。また、ステップＳ１１５で高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧と比較される所定値Ｔｈ２は、電動車両が所定値以上の速度で走行可能な駆動力をモータジェネレータ１０１が出力するために、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが供給すべき電力を出力可能な電圧の最低値である。また、ステップＳ１２３で高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各出力電圧と比較される使用下限値は、各バッテリの放電終止電圧である。

以上説明したように、本実施形態では、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を変換するＶＣＵ１０３が機能しない場合、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが好適領域の下限値Ｔｈ１に低下するまでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給する。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態となっても、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと駆動部とを結ぶ経路を開くことはせずに、高出力型バッテリＥＳ−Ｐが駆動部に電力を供給することによって、電動車両の航続可能距離の減少を抑制できる。

なお、下限値Ｔｈ１は、好適領域におけるＳＯＣの最小値であるため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給する際に、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの劣化を抑制しつつ、駆動部への電力供給を最大限に行える。

また、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であっても、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２に低下するまでは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、駆動部への電力供給を高出力型バッテリＥＳ−Ｐが行った後には、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが当該電力供給を行うことによって、電動車両の航続可能距離の減少をさらに抑制できる。

なお、所定値Ｔｈ２は、電動車両が所定値以上の速度で走行可能な駆動力をモータジェネレータ１０１が出力するために、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが供給すべき電力を出力可能なＳＯＣの最低値であるため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅからの駆動部への電力供給を最大限に行うことができる。その結果、電動車両は充分な距離を走行できる。

また、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であり、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であっても、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が駆動部に電力を供給可能である。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、駆動部への電力供給を高容量型バッテリＥＳ−Ｅが行った後には、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅが可能な限り出力を駆動部に供給するため、電動車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

また、ＶＣＵ１０３が機能する正常な状態では高容量型バッテリＥＳ−Ｅは回生電力を受け入れないため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの劣化を抑制できる。しかし、ＶＣＵ１０３が機能しない状態では、駆動部が回生発電した電力を高容量型バッテリＥＳ−Ｅが受け入れるため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する際の航続可能距離の減少を抑制できる。

このように、特性の異なる２つのバッテリを併用する電動車両において、一方のバッテリの出力電圧を変換するＶＣＵ１０３が機能しない状態であっても、双方のバッテリの電力を使用できるため、電動車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

なお、本実施形態のＶＣＵ１０１は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを昇圧するが、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅが高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐよりも低い場合、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを降圧するＶＣＵが用いられる。また、双方向に昇降圧が可能なＶＣＵを用いても良い。また、図１０及び図１１に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま変換する、ＶＣＵ１０３と同様のＶＣＵ２０３を設けても良い。２つのＶＣＵを設けることで、駆動部に印加される電圧が高容量型バッテリＥＳ−Ｅに束縛されないため、効率が向上する。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。また、図１１は、第２実施形態における高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係を示す電気回路図である。第２実施形態の電動車両が第１実施形態の電動車両と異なる点は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧を変換するＶＣＵ２０３及び電圧センサ１０７が設けられたことである。この点以外は第１実施形態と同様であり、図１０及び図１１に示された構成要素に関して、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ＶＣＵ２０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま降圧する。また、ＶＣＵ２０３は、ＶＣＵ１０３が機能しない場合に、電動車両の減速時にモータジェネレータ１０１が発電して直流に変換された電力を昇圧する。さらに、ＶＣＵ２０３は、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部（以下、単に「駆動部」という。）が駆動していない状態であれば、ＶＣＵ１０３の出力電圧を直流のまま昇圧可能である。ＶＣＵ２０３によって昇圧された電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに充電される。図１１に示すように、ＶＣＵ２０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を入力電圧として、ハイサイドとローサイドから成る２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧を降圧して出力する。

電圧センサ１０７は、ＶＣＵ１０３，２０３の出力電圧であって、駆動部に印加される電圧を検出する。電圧センサ１０７が検出した電圧を示す信号はＥＣＵ１１５２に送られる。

本実施形態のＥＣＵ１１５２は、ＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３，２０３の制御、並びに、スイッチ部１１３の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１１５２は、第１実施形態のＥＣＵ１１５と同様に、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各ＳＯＣの導出及び駆動部の要求出力の算出の判別を行う。また、ＥＣＵ１１５２は、ＶＣＵ１０３，２０３を用いた第１実施形態と同様の電力分配制御を行う。

２つのＶＣＵ１０３，２０３を用いて電力分配制御を行う場合、継続的に放電する高容量型バッテリＥＳ−ＥのＶＣＵ２０３は、目標電圧を出力するための電圧制御モードによる制御が好ましい。一方、駆動部の要求出力に応じて充放電を頻繁に切替える高出力型バッテリＥＳ−ＰのＶＣＵ１０３は、目標電流を出力するための電流制御モードによる制御が好ましい。従って、ＥＣＵ１１５２は、電流センサ１０９ｐが検出した電流Ｉｐなどに基づき、ＶＣＵ１０３が機能しない状態を検知する。

さらに、ＥＣＵ１１５２は、電圧センサ１０７が検出した電圧などに基づき、ＶＣＵ２０３が機能しない状態を検知する。上述したように、ＥＣＵ１１５２は、駆動部の要求出力に応じた電流又は電圧が当該駆動部に供給されるよう、ＶＣＵ１０３，２０３を用いて電力分配制御を行う。このとき、駆動部に対するＶＣＵ１０３，２０３の出力が目標値となるよう、ＥＣＵ１１５２はＶＣＵ１０３，２０３をそれぞれ所望のデューティ比でオンオフ切換動作する。したがって、電圧センサ１０７が検出する電圧は、上記目標値に応じた電圧に略等しくなる。そして、電流センサ１０９ｐが検出する電流は、上記目標値に応じた電流に略等しくなる。この場合、ＥＣＵ１１５２は、ＶＣＵ１０３，２０３が機能していると判断する。しかし、電流センサ１０９ｐが検出する電流Ｉｐが上記目標値に応じた電流とは異なる場合、ＥＣＵ１１５２は、ＶＣＵ１０３が機能していないと判断する。

上述したＶＣＵ１０３，２０３が機能しない状態の検知は、電流センサ１０９ｐが検出した電流Ｉｐや電圧センサ１０７が検出した電圧に基づくものに限定されるものではない。例えば、電流センサ１０９ｐが検出した電流Ｉｐや電圧センサ１０７が検出した電圧に代えて、ＶＣＵ１０３，２０３のスイッチング素子を監視したり、ＥＣＵ１１５２の状態を診断することで、当該状態を検知しても良い。

なお、ＶＣＵ１０３が機能しない状態とは、第１実施形態と同様に、ＶＣＵ１０３が故障した状態の他、ＥＣＵ１１５２がＶＣＵ１０３をオンオフ切換動作するためのスイッチング信号が送信されない又は当該スイッチング信号がＶＣＵ１０３に到達しない状態が含まれる。いずれの状態であっても、ＶＣＵ１０３はＥＣＵ１１５２が所望する動作を行わない。なお、本実施形態では、ＶＣＵ１０３の少なくとも上アーム（ハイサイド）のスイッチング素子が常時オフとなるオープン故障した状態が、ＶＣＵ１０３が故障した状態である。すなわち、強制的な直結状態が継続する状態を指す。

以下、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生した際のＥＣＵ１１５２の制御について説明する。図１２は、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生して第２実施形態のＥＣＵ１１５２が放電制御を行った場合の高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各電圧の経時変化を示す図である。また、図１３は、ＶＣＵ１０３が機能しない状態が発生した際に第２実施形態のＥＣＵ１１５２が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１３に示されたステップに関して、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ＶＣＵ１０３が機能する状態では、図１２に示すように、ＥＣＵ１１５２はＶＣＵ１０３，２０３を用いた電力分配制御を行っており、スイッチ部１１３の２つのコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐはそれぞれ閉じられている。このとき、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは走行に伴い継続的に低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは好適領域内の所定の中間値を維持するようその近傍で変動する。この状態で、ＶＣＵ１０３が機能しない状態をＥＣＵ１１５２が検知すると（ステップＳ１０１でYES）、ＥＣＵ１１５２は、スイッチ部１１３における高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開く（ステップＳ１０３）。

次に、ＥＣＵ１１５２は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各ＳＯＣを導出し（ステップＳ２０５）、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが好適領域の下限値Ｔｈ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であればステップＳ１１１に進み、下限値Ｔｈ１以上であればステップＳ２２１に進む。

ステップＳ２２１では、ＥＣＵ１１５２は、モータジェネレータ１０１が停止状態であれば、または、モータジェネレータ１０１に給電されていない状態であれば、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各電圧及びＶＣＵ２０３が動作可能な電圧変換率に基づき、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅに電力を移行可能か否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ１１５２は、図１１に示すように高容量型バッテリＥＳ−Ｅから見たＶＣＵ２０３が降圧型ならば、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧をＶＣＵ２０３によって昇圧し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅに入力できる。従って、ＥＣＵ１１５２は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧をＶＣＵ２０３が動作可能な最も高い変換率で変換した値が、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも高ければ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの電力移行が可能と判断する。

なお、ＶＣＵ２０３は前述した降圧型のみならず、昇圧型や昇降圧型であっても良い。ＶＣＵ２０３が昇圧型の場合、ＥＣＵ１１５２は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧が、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも高ければ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの電力移行が可能と判断する。

ステップＳ２２１において電力移行が可能と判断されるとステップＳ２２３に進み、電力移行が不可能と判断されるとステップＳ１０９に進む。ステップＳ２２３では、ＥＣＵ１１５２は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを閉じる。次に、ＥＣＵ１１５２は、図１４に示すように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅに電力が移行するようＶＣＵ２０３を制御する（ステップＳ２２５）。その結果、図１２に示すように、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは低下し、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは増加する。次に、ＥＣＵ１１５２は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開く（ステップＳ２２７）。

一方、ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１１５２は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみから駆動部に電力を供給する図１５に示す形態を継続する。その結果、図１２に示すように、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは電動車両の走行に従い低下し、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは変化しない。なお、この状態で電動車両の減速時に得られた回生電力は、ＶＣＵ２０３によってその電圧などが調整され高容量型バッテリＥＳ−Ｅが受け入れる。ステップＳ１０９又は上述したステップＳ２２７を行った後は、ステップＳ２０５に戻る。

ステップＳ１１１以降の処理は、第１実施形態の図６で説明した処理と同様である。すなわち、ＶＣＵ１０３が機能しない状態でコンタクタＭＣｐのみを開くと、図１６に示すように、駆動部には高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみから電力が供給される。その結果、図１２に示すように、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣは電動車両の走行に従い低下し、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣは変化しない。その後、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２まで低下すると、スイッチ部１１３のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐがそれぞれ閉じられ、図１７に示すように、駆動部には高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が電力を供給可能な状態となる。その結果、図１２に示すように、電動車両の走行に従い、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣ及び高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣの少なくとも一方が低下する。なお、図１７に示す形態では、ＶＣＵ２０３が高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧と同レベルに変換することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が駆動部に電力を供給する。

本実施形態で説明した例でも、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、スイッチ部１１３のコンタクタＭＣｅ，ＭＣｐを開いたり閉じたりする処理を行う基準として、各バッテリのＳＯＣを用いているが、ＥＣＵ１１５２は、各バッテリの出力電圧を基準に上記処理を行っても良い。この場合、ステップＳ１０７で高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧と比較される下限値Ｔｈ１は、容量劣化係数が所定値以下となる電圧の好適領域の下限値である。また、ステップＳ１１５で高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧と比較される所定値Ｔｈ２は、電動車両が所定値以上の速度で走行可能な駆動力をモータジェネレータ１０１が出力するために、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが供給すべき電力を出力可能な電圧の最低値である。また、ステップＳ１２３で高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各出力電圧と比較される使用下限値は、各バッテリの放電終止電圧である。

また、本実施形態では、ＥＣＵ１１５２は、ＶＣＵ１０３が機能しない状態を検知するが、ＶＣＵ２０３が機能しない状態を検知しても良い。ＶＣＵ２０３が機能しない状態をＥＣＵ１１５２が検知した場合であっても、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが好適範囲の下限値Ｔｈ１に低下するまで、高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの電力移行又は高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給する形態を実行し、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する形態を実行する。

以上説明したように、本実施形態では、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を変換するＶＣＵ１０３が機能しない場合、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが好適領域の下限値Ｔｈ１に低下するまでは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給するか、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの電力移行を行う。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態となっても高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力は有効に利用され、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみの電力供給を行えば高出力型バッテリＥＳ−Ｐが駆動部に電力を供給する際の電動車両の航続可能距離の減少を抑制でき、電力移行を行えば高容量型バッテリＥＳ−Ｅが駆動部に電力を供給する際の電動車両の航続可能距離の減少を抑制できる。特に電力移行を行った電力は電圧と電流が制御不能な状態から、制御可能な状態に戻るため、その制御性が格別に向上する。

なお、下限値Ｔｈ１は、好適領域におけるＳＯＣの最小値であるため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみが駆動部に電力を供給する際に、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの劣化を抑制しつつ、駆動部への電力供給を最大限に行える。

また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみの電力供給及び電力移行の双方が実行可能であれば電力移行が優先して行われる。駆動部に印加される電圧は調整可能である方が良く、高容量型バッテリＥＳ−Ｅからの電力供給であればＶＣＵ２０３によって電圧変換されるため、電力移行によって高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力を高容量型バッテリＥＳ−Ｅに移した方が、高出力型バッテリＥＳ−Ｐのみの電力供給を行うよりも好ましい。

また、電力移行の実行可否は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの各電圧及びＶＣＵ２０３が動作可能な電圧変換率に基づき判定され、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧が、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも高ければ、電力移行が実行可能と判定する。したがって、電力移行は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐから高容量型バッテリＥＳ−Ｅへの電力移行が可能な場合に限って行われる。

また、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であっても、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２に低下するまでは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、駆動部への電力供給を高出力型バッテリＥＳ−Ｐが行った後には、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが当該電力供給を行うことによって、電動車両の航続可能距離の減少をさらに抑制できる。

なお、所定値Ｔｈ２は、電動車両が所定値以上の速度で走行可能な駆動力をモータジェネレータ１０１が出力するために、高容量型バッテリＥＳ−Ｅが供給すべき電力を出力可能なＳＯＣの最低値であるため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅからの駆動部への電力供給を最大限に行うことができる。その結果、電動車両は充分な距離を走行できる。

また、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であり、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であっても、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が駆動部に電力を供給可能である。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、駆動部への電力供給を高容量型バッテリＥＳ−Ｅが行った後には、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅが可能な限り出力を駆動部に供給するため、電動車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

また、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、高出力型バッテリＥＳ−ＰのＳＯＣが下限値Ｔｈ１未満であり、高容量型バッテリＥＳ−ＥのＳＯＣが所定値Ｔｈ２未満であっても、ＶＣＵ２０３が高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧と同レベルに変換することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅの双方が駆動部に電力を供給する。このように、ＶＣＵ１０３が機能しない状態において、駆動部への電力供給を高容量型バッテリＥＳ−Ｅが行った後には、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ及び高容量型バッテリＥＳ−Ｅが可能な限り出力を駆動部に供給するため、電動車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

また、ＶＣＵ１０３が機能する正常な状態では高容量型バッテリＥＳ−Ｅは回生電力を受け入れないため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの劣化を抑制できる。しかし、ＶＣＵ１０３が機能しない状態では、駆動部が回生発電した電力を高容量型バッテリＥＳ−Ｅが受け入れるため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅのみが駆動部に電力を供給する際の航続可能距離の減少を抑制できる。

このように、特性の異なる２つのバッテリを併用する電動車両において、一方のバッテリの出力電圧を変換するＶＣＵが機能しない状態であっても、双方のバッテリの電力を使用できるため、電動車両の航続可能距離の減少を最大限に抑制できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明した電動車両は、１ＭＯＴ型のＥＶ（Electrical Vehicle）であるが、複数のモータジェネレータを搭載したＥＶであっても、少なくとも１つのモータジェネレータと共に内燃機関を搭載したＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）であっても、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）であっても良い。

１０１ モータジェネレータ（MG）
１０３，２０３ ＶＣＵ
１０５ ＰＤＵ
１０７ｐ，１０７ｅ，１０７ 電圧センサ
１０９ｐ，１０９ｅ 電流センサ
１１１ 車速センサ
１１３ スイッチ部
１１５，１１５２ ＥＣＵ
ＥＳ−Ｅ 高容量型バッテリ
ＥＳ−Ｐ 高出力型バッテリ
ＭＣｅ，ＭＣｐ コンタクタ

Claims (14)

1. 第１蓄電器と、
   第２蓄電器と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力により駆動する駆動部と、
   前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部及び前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部を含み、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の電流経路を構成する充放電回路と、
   前記第１蓄電器の充電率又は出力電圧である第１変数を検出する第１検出部と、
   前記第１変換部が機能しない状態を検知する検知部と、
   前記充放電回路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を制御する制御部と、を備えた駆動装置であって、
   前記制御部は、
   前記第１変数と前記第１蓄電器の劣化因子との関係に基づき、前記検知部が前記状態を検知した場合は、前記劣化因子がしきい値以下となる好適領域内の第１所定値に前記第１変数が低下するまで、前記第１蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給する第１制御及び前記第１蓄電器の電力を前記第２蓄電器に移す第２制御のいずれか一方を行うよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、
   前記第１制御の実行可否及び前記第２制御の実行可否を判定し、
   前記第１制御及び前記第２制御の双方が実行可能であれば、前記第１制御より前記第２制御を優先して行うよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
3. 請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記第２蓄電器の充電率又は出力電圧である第２変数を検出する第２検出部を備え、
   前記制御部は、前記第２制御の実行可否を、前記第１変数、前記第２変数及び前記第２変換部の変換率に基づき判定する、駆動装置。
4. 請求項３に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、
   前記第２変換部が前記第２蓄電器の出力電圧に対する昇圧と降圧のうち昇圧が可能な場合は、前記第１変数に応じた前記第１蓄電器の出力電圧が、前記第２変数に応じた前記第２蓄電器の出力電圧よりも高ければ、前記第２制御が実行可能と判定し、
   前記第２変換部が前記第２蓄電器の出力電圧に対する昇圧と降圧のうち降圧が可能な場合は、前記第１変数に応じた前記第１蓄電器の出力電圧を前記第２変換部の最大の変換率で変換した値が、前記第２変数に応じた前記第２蓄電器の出力電圧よりも高ければ、前記第２制御が実行可能と判定する、駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記第２蓄電器の充電率又は出力電圧である第２変数を検出する第２検出部を備え、
   前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満であれば、前記第２変数が第２所定値に低下するまで、前記第２蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給するよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
6. 請求項５に記載の駆動装置であって、
   前記第２所定値は、前記駆動部が所定値以上の駆動力を出力可能な前記第２変数の最低値である、駆動装置。
7. 請求項５又は６に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満、かつ、前記第２変数が前記第２所定値未満であれば、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の双方が前記駆動部に電力を供給可能であるよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
8. 請求項５又は６に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第１変数が前記第１所定値未満、かつ、前記第２変数が前記第２所定値未満であれば、前記第２変換部が、前記第２蓄電器の出力電圧を、前記第１蓄電器の出力電圧と同レベルに変換し、前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の双方が前記駆動部に電力を供給するよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知した場合、前記第２蓄電器における前記駆動部が回生発電した電力の受け入れ量を、前記検知部が前記状態を検知しない場合に比べて増大するよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
10. 請求項９に記載の駆動装置であって、
    前記制御部は、前記検知部が前記状態を検知しない場合、前記駆動部が回生発電した電力を前記第２蓄電器が受け入れないよう前記充放電回路を制御する、駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記第１所定値は、前記好適領域における前記第１変数の最小値である、駆動装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記第１蓄電器は、前記第２蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る、駆動装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
14. 第１蓄電器と、
    第２蓄電器と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力により駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器の出力電圧を変換する第１変換部及び前記第２蓄電器の出力電圧を変換する第２変換部を含み、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の電流経路を構成する充放電回路と、
    前記第１蓄電器の充電率又は出力電圧である第１変数を検出する第１検出部と、
    前記第１変換部が機能しない状態を検知する検知部と、
    前記充放電回路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を制御する制御部と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
    前記制御部は、
    前記第１変数と前記第１蓄電器の劣化因子との関係に基づき、前記検知部が前記状態を検知した場合は、前記劣化因子がしきい値以下となる好適領域内の第１所定値に前記第１変数が低下するまで、前記第１蓄電器のみが前記駆動部に電力を供給する第１制御及び前記第１蓄電器の電力を前記第２蓄電器に移す第２制御のいずれか一方を行うよう前記充放電回路を制御する、制御方法。

Images