JP7450523B2 - 車両走行システムおよび車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両走行システムおよび車両に関する。
特開２０１２－２３４６９７号公報には、電池システムが開示されている。同公報で開示された電池システムは、充放電を行う第１組電池および第２組電池と、ダイオードとを有している。第１組電池は、第２組電池よりも大きな電流で充放電が可能である。第２組電池は、第１組電池よりも蓄電容量が大きい。第１組電池および第２組電池は、並列接続されているとともに、負荷と接続されている。ダイオードは、第２組電池と直列接続されるとともに、第２組電池とともに第１組電池と並列接続されている。ダイオードは、第２組電池から負荷への放電電流を許容するが、負荷から第２組電池に過大な電流が流れるのを阻止する。第２組電池には、充電器を接続することができる。充電器は、外部電源からの電力を第２組電池に入力させることができる。
この電池システムでは、ダイオードが設けられることによって、第２組電池は、負荷へは放電だけが許容される。放電によって第２組電池のＳＯＣ（State Of Charge、充電状態）が低下したときには、充電器を用いて、第２組電池を充電することができる。第１組電池および第２組電池は、並列接続されているため、第２組電池を充電すれば、第２組電池から第１組電池に充電電流を流すことができ、第１組電池の充電を行うこともできる。かかる構成によれば、第２組電池に過大な電流が流れるのを阻止することができる。また、第２組電池に蓄えられた電気エネルギを効率良く利用することができる、とされている。
特開２０１２－２３４６９７号公報
ところで、高出力型の電池と高容量型の電池が搭載された車両について、さらに効率良く電池を機能させたいと本発明者は考えている。
ここで開示される車両走行システムは、第１電池と、第２電池と、走行用モータ・ジェネレータと、受電ユニットと、制御装置とを備えている。走行用モータ・ジェネレータは、第１電池と第２電池とにそれぞれリレーを介して接続されている。受電ユニットは、第１電池と第２電池とにそれぞれリレーを介して接続され、かつ、外部電源に接続されている。第１電池は、５Ｃ以上の電流値での充電および放電が許容されるように構成されている。第２電池は、第１電池よりも高容量の電池である。制御装置は、受電ユニットが外部電源に接続された際に、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには第１電池に充電し、かつ、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには第２電池に充電するように構成されている。
かかる車両走行システムによれば、高出力電池である第１電池に優先的に充電される。このため、適宜に要求に応じて高出力で走行用モータ・ジェネレータを駆動させることができる状態を早期に確保でき、効率よく電池を機能させることができる。
制御装置は、受電ユニットから第１電池に充電する際の電流値が、受電ユニットから第２電池に充電する際の電流値よりも高くなるように構成されていてもよい。
制御装置は、走行用モータ・ジェネレータから回生電力が出力された際に、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには第１電池に入力し、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには第２電池に入力するように構成されていてもよい。
制御装置は、走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値以上であり、かつ、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上のときに、走行用モータ・ジェネレータが第１電池に接続されるように構成されていてもよい。さらに、制御装置は、走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値以上であり、かつ、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、走行用モータ・ジェネレータが第２電池に接続されるように構成されていてもよい。
制御装置は、走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、第２電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上のときに、走行用モータ・ジェネレータが第２電池に接続されるように構成されていてもよい。さらに、走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、第２電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、走行用モータ・ジェネレータが第１電池に接続されるように構成されていてもよい。
制御装置は、第１電池と第２電池とが共に走行用モータ・ジェネレータから切り離されており、かつ、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、第２電池から第１電池に充電が行なわれるように構成されていてもよい。
制御装置は、第１電池と第２電池とが共に走行用モータ・ジェネレータから切り離されており、かつ、第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも高いときに、第１電池から第２電池に充電が行なわれるように構成されていてもよい。
第１電池は、第２電池よりも軽く、かつ、小型であってもよい。また、ここで開示される車両走行システムは、適宜に車両に搭載されうる。
図１は、ここで開示される車両走行システム１０の概略図である。
以下、ここで開示される車両走行システムの一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
《車両走行システム１０》
図１は、ここで開示される車両走行システム１０の概略図である。車両走行システム１０は、第１電池１１と、第２電池１２と、走行用モータ・ジェネレータ１３と、受電ユニット１４と、制御装置１５とを備えている。車両走行システム１０は、システム外の外部電源３０に接続され、充電されうる。かかる車両走行システム１０が適用される車両は、電動車両だけでなく、電動スクータや電動バイクのような小型の乗り物が適用されうる。
〈第１電池１１，第２電池１２〉
第１電池１１は、第２電池１２で許容される電流値よりも高い５Ｃ以上の電流値での充電および放電が許容されるように構成されている。第２電池１２は、第１電池１１よりも高容量の電池である。換言すると、第１電池１１は、高い電流値での充電と放電が可能であり、いわゆる高出力型の電池で構成されている。他方で、第２電池１２は、いわゆる高容量型の電池で構成されている。第１電池１１は、適宜に「高出力電池」と称される。第２電池１２は、適宜に「高容量電池」と称される。
より詳しくは、第１電池１１と第２電池１２は、共に走行用モータ・ジェネレータ１３を車両走行用に駆動させるための電源として所要の出力性能を備えている。ただし、第１電池１１は、第２電池１２よりも、特に高い電流値での充放電が許容されるように設計されているとよい。第２電池１２は、第１電池１２よりも、特に高容量となるように設計されているとよい。つまり、第１電池１１は、車両の走行駆動用の電源としての機能に加えて、第２電池１２との相対的な評価において、高い電流値での充電および放電に対して劣化しにくい構造を有している。この実施形態では、第１電池１１は、高出力特性の点で優れた性能を備えている。他方、第２電池１２は、車両の走行駆動用の電源としての機能に加えて、第１電池１１との相対的な評価において高容量という点で優れている。
なお、第２電池１２は、第１電池１１と同等に高出力特性を有していてもよい。また、第２電池１２は、第１電池１１よりも高容量であるが、出力特性は、第１電池１１よりも劣るものでもよい。第１電池１１は、適宜に組電池として用いられうる。第２電池１２は、単電池でもよく、適宜に組電池として用いられうる。また、走行時に要求される負荷が大きい大型の車両に対しては、第１電池１１と第２電池１２には、好適には、組電池が用いられる。走行時に要求される負荷が小さい小型の車両に対しては、第１電池１１は、単電池でもよい。同様に、第２電池１２についても、単電池でもよい。
第１電池１１には、例えば、ハイブリッド車の駆動用電源として用いられるバッテリーが適用されうる。ハイブリッド車は、内燃機関を備えており、内燃機関で得られる動力で発電が行える。このため、ハイブリッド車の駆動用電源として用いられるバッテリーでは、高容量であることよりはそれほど重視されない。他方で、ハイブリッド車の燃費を向上させるため、ブレーキ時に走行用モータ・ジェネレータ１３で生み出される回生エネルギをできるだけ回収したい。回生エネルギは、制動時の運動エネルギに応じて創出される。このため、瞬間的に大きなエネルギが、回生エネルギとして創出されうる。かかる回生エネルギをできるだけ多く回収するとの観点で、ハイブリッド車の駆動用電源として用いられるバッテリーは、高い電流値での充電および放電に対して、劣化しにくい構造を有していることが好ましい。
このように、ハイブリッド車の駆動用電源として用いられるバッテリーは、容量を大きくすることよりも、電力に変換された回生エネルギを効率良く回収する性能が追求されている。ハイブリッド車の駆動用電源として用いられるリチウムイオン二次電池の典型例として、正極活物質にニッケルマンガンコバルトを含有する、いわゆるＮＭＣ三元系のリチウム含有遷移金属複合酸化物が用いられ、かつ、負極活物質にグラファイトが用いられたり、電解液にエチレンカーボネートやエチルメチルカーボネートが用いられたりする。さらにハイブリッド車の駆動用電源として用いられるリチウムイオン二次電池は、例えば、活物質層の構造や電解液の粘度や組成や添加剤などが工夫されている。例えば、ハイブリッド車に搭載されている角形電池では、二次電池の劣化を抑制しつつ、３０Ｃ程度の充放電電流が実現されうる。第１電池１１に適用される電池は、ここで例示されるものに限定されない。今後、さらに研究が進むことによって、ハイブリッド車の駆動用電源はさらに進化し、さらに高い電流値での充電が可能になることが期待されている。第１電池１１には、特に高い電流値での充電および放電に対して、劣化しにくい構造を有する電池が採用されうる。
第２電池１２は、例えば、バッテリー電源で走行モータを駆動させて走行するＢＥＶ(Battery Electric Vehicle)用の高容量バッテリーが適用されうる。かかる高容量バッテリーとしては、正極活物質にコバルト酸リチウムが用いられ、かつ、負極活物質にグラファイトが用いられたり、電解液にポリエチレンオキシドやポリフッ化ビニリデンからなるポリマーに電解液を含ませてゲル化したものが用いられたりする。かかる構成によれば、２００～３００Ｗｈ／ｇ程度のエネルギ密度が実現されうる。また、１Ｃ～３Ｃ程度の電流値での充放電が許容されうる。このような二次電池では、例えば、５Ｃや、１０Ａを超えるような比較的大きな電流値での充放電は、劣化が早期に進むために許容されない傾向がある。また、残容量８０％を超えた当たりから、充電速度が遅くなるように制御される場合もある。このように、第２電池１２は、車両の航続距離を稼ぐため、第１電池１１に比べて高容量であるとよい。他方で、第２電池１２は、高い電流値での充電や放電に対して、第１電池１１よりも劣化しやすい傾向があってもよい。このため、第２電池１２は、充電や放電に対して電流値を制限する機構を一緒に用いられてもよい。
この実施形態では、第１電池１１と第２電池１２は、リレーｒ１を介して電気的に接続されている。また、第１電池１１には、電圧値および電流値を検知するセンサｓ１が設けられている。第２電池１２には、電圧値および電流値を検知するセンサｓ２が設けられている。センサｓ１およびセンサｓ２は、それぞれ制御装置１５に接続されており、センサｓ１およびセンサｓ２の検知信号は、それぞれ制御装置１５に送られる。センサｓ１は、第１電池１１の温度を検知する機能をさらに備えていてもよい。センサｓ２は、第２電池１２の温度を検知する機能をさらに備えていてもよい。
〈走行用モータ・ジェネレータ１３〉
走行用モータ・ジェネレータ１３は、走行用モータと発電機の機能を備えた装置である。走行用モータ・ジェネレータ１３は、電力を受けて車両の走行に用いられる運動エネルギを生成するとともに、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換することができるように構成されている。走行用モータ・ジェネレータ１３は、車両を減速させたり、停止させたりするとき、運動エネルギを電気エネルギに変換する装置である。
この実施形態では、走行用モータ・ジェネレータ１３と第１電池１１とは、リレーｒ２を介して電気的に接続されている。リレーｒ２は、コントロールユニットｃ１に組み込まれている。走行用モータ・ジェネレータ１３と第２電池１２とは、リレーｒ３を介して電気的に接続されている。リレーｒ３は、コントロールユニットｃ２に組み込まれている。かかる走行用モータ・ジェネレータ１３は、電動車用のモータとして種々提案されている。今後、さらに研究が進むことによって、走行用モータ・ジェネレータ１３はさらに進化し、さらに高い効率での出力が可能になることが期待されている。従って、走行用モータ・ジェネレータ１３は、現在公知のものに限定されない。また、この実施形態では、走行用モータ・ジェネレータ１３には、回生電力が生じたことを検知するセンサｓ３が設けられている。センサｓ３は、回生電力の大きさが検知されるように構成されているとよい。
〈受電ユニット１４〉
受電ユニット１４は、外部電源３０から電力を受けるユニットである。外部電源３０は、家庭用電源や街中の充電スポットに設置された電源でありうる。受電ユニット１４は、外部電源３０に有線または無線（非接触）で電気的に接続されるように構成された装置である。この実施形態では、受電ユニット１４には、外部電源３０との接続を検知するセンサｓ４が設けられている。センサｓ４は、受電ユニット１４と外部電源３０との有線での接続や、無線での電気的な接続が検知されるように構成されているとよい。センサｓ４の検知信号は、制御装置１５に送られる。受電ユニット１４と第１電池１１とは、リレーｒ４を介して電気的に接続されている。受電ユニット１４と第２電池１２とは、リレーｒ５を介して電気的に接続されている。センサｓ４の具体的な構成は、ここでは具体的に開示しないが、機械的な検知手段や電気的な検知手段が適宜に適用されうる。かかる検知手段は、当業者において適宜に採用されうる。
〈リレーｒ１～ｒ５〉
リレーｒ１～ｒ５は、制御装置１５によって制御される半導体リレーとして実現されうる。この実施形態では、リレーｒ１～ｒ５は、それぞれコントロールユニットｃ１～ｃ５に組み込まれている。リレーｒ１～ｒ５は、それぞれ制御装置１５によってＯＮ・ＯＦＦが切り替えられる。また、コントロールユニットｃ１～ｃ５は、インバータやＤＣ－ＤＣコンバータなどを適宜に備えている。例えば、リレーｒ１は、第１電池１１と第２電池１２とを接続する。この際、コントロールユニットｃ１は、リレーｒ１のＯＮ・ＯＦＦとともに、コントロールユニットｃ１に組み込まれたＤＣ－ＤＣコンバータによって適宜に電圧を制御する。そして、第１電池１１と第２電池１２の相互間の充電を制御する。
また、リレーｒ２は、第１電池１１と走行用モータ・ジェネレータ１３とを接続する。リレーｒ３は、第２電池１２と走行用モータ・ジェネレータ１３とを接続する。第１電池１１と第２電池１２などの二次電池の入出力は直流で行なわれる。これに対して走行用モータ・ジェネレータ１３の入出力は交流で行なわれる。コントロールユニットｃ２，ｃ３は、第１電池１１と第２電池１２から走行用モータ・ジェネレータ１３に電圧が印加される際には、直流から交流に変換する。かかる変換は、コントロールユニットｃ２，ｃ３に組み込まれたインバータによって実行される。また、第１電池１１と第２電池１２の出力電圧が、走行用モータ・ジェネレータ１３の制御電圧よりも低い場合には、コントロールユニットｃ２，ｃ３に組み込まれたＤＣ－ＤＣコンバータによって昇圧が実行される。
リレーｒ４は、第１電池１１と受電ユニット１４とを接続する。リレーｒ５は、第２電池１２と受電ユニット１４とを接続する。受電ユニット１４は、外部電源３０と接続される。リレーｒ４は、第１電池１１の入出力特性に応じて適宜に電圧が制御される。リレーｒ５は、第２電池１２の入出力特性に応じて適宜に電圧が制御される。なお、外部電源３０から第１電池１１への充電電流の制御は、リレーｒ４が組み込まれたコントロールユニットｃ４または受電ユニット１４によって実施されてもよい。外部電源３０から第２電池１２への充電電流の制御は、リレーｒ５が組み込まれたコントロールユニットｃ５または受電ユニット１４によって実施されてもよい。かかる制御を実現するため、コントロールユニットｃ４，ｃ５および受電ユニット１４は、インバータやＤＣ－ＤＣコンバータなどを適宜に備えているとよい。
図１では、受電ユニット１４から第１電池１１への充電は、「Charge I」とされている。受電ユニット１４から第２電池１２への充電は、「Charge II」とされている。走行用モータ・ジェネレータ１３から第１電池１１への充電は、「Charge III」とされている。走行用モータ・ジェネレータ１３から第２電池１２への充電は、「Charge IV」とされている。第２電池１２から第１電池１１への充電は、「Charge V」とされている。第１電池１１から第２電池１２への充電は、「Charge VI」とされている。また、第１電池１１から走行用モータ・ジェネレータ１３への電力供給は、「Mode I」とされている。第２電池１２から走行用モータ・ジェネレータ１３への電力供給は、「Mode II」とされている。
〈制御装置１５〉
制御装置１５は、受電ユニット１４が外部電源３０に接続された際に、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには第１電池１１に充電し、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには第２電池１２に充電するように構成されている。かかる構成によれば、受電ユニット１４が外部電源３０に接続された際には、受電ユニット１４から第１電池１１への充電「Charge I」が、受電ユニット１４から第２電池１２への充電「Charge II」よりも優先される。
この実施形態では、受電ユニット１４が外部電源３０に接続されたか否かは、受電ユニット１４に設けられたセンサｓ４の検知信号に基づいて判定される。第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いか否かは、第１電池１１に設けられたセンサｓ１に基づいて判定される。例えば、センサｓ１では、第１電池１１の電圧値や電流値や温度などの情報が検知される。制御装置１５は、センサｓ１から取得された第１電池１１の電圧値や電流値や温度などの検知データに基づいて、第１電池１１の充電状態（ＳＯＣ）が得られるように構成されているとよい。第１電池１１のＳＯＣを推定する手法は、二次電池に対して種々の手法が提案されており、第１電池１１に対して適当な手法が適宜に採用されうる。制御装置１５は、センサｓ４の検知信号に基づいて受電ユニット１４が外部電源３０に接続されたと判定された際に、さらに、センサｓ１に基づいて第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低い場合には、受電ユニット１４から第１電池１１に充電されるように制御する。
この場合、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ４がＯＮにされ、リレーｒ５と、リレーｒ１とリレーｒ２とが共にＯＦＦされるとよい。これによって、外部電源３０に接続された受電ユニット１４と、第１電池１１とが接続され、受電ユニット１４を通じて第１電池１１が充電される。他方で、受電ユニット１４が外部電源３０に接続された際に、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには、高容量電池である第２電池１２に充電されるように構成されている。この場合、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ５がＯＮにされ、リレーｒ４と、リレーｒ１とリレーｒ３とが共にＯＦＦにされるとよい。
かかる制御によれば、受電ユニット１４が外部電源３０に接続された際に、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには、高出力電池である第１電池１１に優先的に充電される。このため、外部電源３０で充電された後では、高出力電池が優先的に使用できる状態が確保される。そして、高出力電池によって走行用モータ・ジェネレータ１３に電力を供給することができ、適宜に要求に応じて高出力で走行用モータ・ジェネレータ１３を駆動させることができる状態を早期に確保できる。このため、第１電池１１と第２電池１２を効率良く機能させることができる。
上述した制御において、第１電池１１の充電状態について、予め定められたＳＯＣは、第１電池１１に設定される使用範囲の上限ＳＯＣであるＳＯＣ１００％としてもよい。また、充電後に、第１電池１１の劣化を抑制するため、また、回生エネルギを受け入れるため、充電量に余裕を残してもよい。かかる観点で、上述した制御において、第１電池１１の充電状態について、予め定められたＳＯＣは、ＳＯＣ８０％程度としてもよい。このように、上述した制御において、第１電池１１の充電状態について、予め定められたＳＯＣは、第１電池１１に設定される使用範囲の上限ＳＯＣであるＳＯＣ１００％～７０％程度の範囲において任意のＳＯＣに適切に設定されるとよい。第２電池１２についても、同様にセンサｓ２で検知された情報に基づいて、制御装置１５の予め定められた処理によって充電状態（ＳＯＣ）が推定されるように構成されているとよい。
制御装置１５は、受電ユニット１４から第１電池１１に充電する際の電流値が、受電ユニット１４から第２電池１２に充電する際の電流値よりも高くなるように構成されていてもよい。制御装置１５は、例えば、コントロールユニットｃ４を制御して、受電ユニット１４から第１電池１１に充電する際に、第１電池１１に第１電池１１に印加される電圧が高くなるように構成されているとよい。これにより、第１電池１１に充電する際の電流値が高くなる。そして、第１電池１１に対しては急速に充電される。このため、例えば、第１電池１１と第２電池１２が共に充電切れの状態になっても、第１電池１１に対しては急速に充電されるので、短距離の走行であれば、車両走行システム１０を早期に使用可能な充電状態に回復させることができる。
制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から回生電力が出力された際には、第１電池１１に優先的に充電されるように構成されている。具体的には、制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から回生電力が出力された際に、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには第１電池１１に入力し、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには第２電池１２に入力するように構成されていてもよい。かかる構成によれば、走行用モータ・ジェネレータ１３で回生電力が創出された場合には、走行用モータ・ジェネレータ１３から第１電池１１への充電「Charge III」が、走行用モータ・ジェネレータ１３から第２電池１２への充電「Charge IV」よりも優先される。
走行用モータ・ジェネレータ１３から創出される回生電力は、車両の運動エネルギを制動する際に創出され、瞬間的に大きな電力が創出されうる。これに対して第１電池１１は、第２電池１２よりも高い充電電流を許容できる。このため、走行用モータ・ジェネレータ１３から回生電力が出力された際には、第１電池１１に優先的に充電されるように構成されていることによって、走行用モータ・ジェネレータ１３で創出された回生電力をより多く回収することができる。これにより、回収された電力は、車両の駆動に利用される。このため、車両の航続距離を延ばすことができる。
ここで、走行用モータ・ジェネレータ１３から第１電池１１に回生電力を入力する場合には、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ２がＯＮにされ、リレーｒ１と、リレーｒ３とリレーｒ４とが共にＯＦＦにされるとよい。これによって、走行用モータ・ジェネレータ１３と第１電池１１とが接続される。そして、走行用モータ・ジェネレータ１３で創出された回生電力が第１電池１１に充電される。この際、電圧値や電流値は、コントロールユニットｃ２によって適切に制御されるとよい。
他方で、走行用モータ・ジェネレータ１３から第２電池１２に回生電力を入力する場合には、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ３がＯＮにされ、リレーｒ１と、リレーｒ２とリレーｒ５とが共にＯＦＦにされるとよい。これによって、走行用モータ・ジェネレータ１３と第２電池１２とが接続される。そして、走行用モータ・ジェネレータ１３で創出された回生電力が第２電池１２に充電される。この際、電圧値や電流値は、コントロールユニットｃ３によって適切に制御されるとよい。
例えば、第２電池１２は、許容される電流値の上限値が、第１電池１１よりも低い。かかる観点で、電流値が制御されるとよい。また、図１に示されるように、走行用モータ・ジェネレータ１３と第２電池１２との電流経路に定電流ダイオードｄ３が組み込まれていてもよい。定電流ダイオードｄ３は、走行用モータ・ジェネレータ１３から第２電池１２へ向かう電流を一定以下に制限するように構成されているとよい。
制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が予め定められた出力値以上であり、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上のときに、走行用モータ・ジェネレータ１３が第１電池１１に接続されるように構成されていてもよい。さらに、制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が予め定められた出力値以上であり、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、走行用モータ・ジェネレータ１３が第２電池１２に接続されるように構成されていてもよい。
かかる構成によれば、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が高く、いわゆる高負荷時には、高出力電池である第１電池１１から優先的に電力が走行用モータ・ジェネレータ１３に供給される。つまり、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が高い場合には、第１電池１１から走行用モータ・ジェネレータ１３への電力供給「Mode I」が優先される。かかる制御は、例えば、車両が急加速や坂道を上る場合に適用されうる。第１電池１１は、高出力耐性を備えており、走行用モータ・ジェネレータ１３の要求に対して高い電流値での出力が可能である。他方で、第１電池１１は、第２電池１２に比べて高容量でない。この実施形態では、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が予め定められた出力値以上であり、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには、走行用モータ・ジェネレータ１３が第２電池１２に接続されるように構成されている。
このため、走行用モータ・ジェネレータ１３の要求レベルの出力値を実現できないまでも、走行用モータ・ジェネレータ１３への電力供給を止めることなく、走行を継続することができる。また、第１電池１１が予め定められたＳＯＣよりも低いＳＯＣになることを防止できる。これにより、第１電池１１の劣化が抑制される。また、上述のように、走行用モータ・ジェネレータ１３からの回生電力が第１電池１１に優先的に供給されるように構成されていることによって、第１電池１１のＳＯＣの早期回復や使用率の向上が図られる。
制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、第２電池１２の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上のときに、走行用モータ・ジェネレータ１３が第２電池１２に接続されてもよい。さらに、制御装置１５は、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、第２電池１２の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、走行用モータ・ジェネレータ１３が第１電池１１に接続されるように構成されていてもよい。つまり、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が低い場合には、第２電池１２から走行用モータ・ジェネレータ１３への電力供給「Mode II」が優先される。
かかる構成によれば、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が低く、いわゆる低負荷時には、高容量電池である第２電池１２から優先的に電力が走行用モータ・ジェネレータ１３に供給される。かかる制御は、例えば、低速かつ一定のスピードで走行する場合に適用されうる。第１電池１１は、高出力耐性を備えており、走行用モータ・ジェネレータ１３の要求に対して高い電流値での出力が可能である。他方で、第１電池１１は、第２電池１２に比べて高容量でない。この実施形態では、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が低い場合には、第１電池１１から走行用モータ・ジェネレータ１３へ電力供給されない。このため、第１電池１１に蓄えられた電力を温存できる。これにより、不必要に第１電池１１に蓄えられた電力が消費されない。このため、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が大きい場合に、第１電池１１からの電力供給で対応しやすくなる。
つまり、この実施形態では、車両走行システム１０は、高出力電池である第１電池１１と高容量電池である第２電池１２とを備えている。そして、高い電流値での充放電が必要とされない場合には、第１電池１１が温存される。高い電流値での充放電が必要とされる場合には、第１電池１１が優先的に使用されるように制御される。さらに走行用モータ・ジェネレータ１３で創出された回生電力は、第１電池１１に優先的に充電されるように構成されている。このため、走行用モータ・ジェネレータ１３の要求に応じて高い出力を適宜に出力することが可能になる。
この実施形態では、制御装置１５は、第１電池１１と第２電池１２とが共に走行用モータ・ジェネレータ１３から切り離されており、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、第２電池１２から第１電池１１に充電（つまり、Charge V）が行なわれるように構成されている。この場合、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ１がＯＮにされ、リレーｒ２～リレーｒ５が共にＯＦＦにされるとよい。これによって、第１電池１１と第２電池１２とが接続される。そして、コントロールユニットｃ１によって、第１電池１１から第２電池１２に電流が流れるように第１電池１１と第２電池１２との間の電圧が調整されるとよい。
かかる構成によれば、第２電池１２から第１電池１１への充電が適宜に行われる。このため、第１電池１１と第２電池１２とが共に走行用モータ・ジェネレータ１３から切り離されているときには、第２電池１２から第１電池１１に電力が供給され、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣに回復する。このため、走行用モータ・ジェネレータ１３から要求される出力値が高い場合に、高出力電池である第１電池１１から走行用モータ・ジェネレータ１３に電力供給が行える確率が高くなる。このため、走行用モータ・ジェネレータ１３が要求される出力を創出する割合が高くなり、車両の走行性能が向上する。第２電池１２から第１電池１１に電力が供給される制御は、例えば、第１電池１１が予め定められたＳＯＣになると停止するように構成されているとよい。これにより、第２電池１２から第１電池１１に過剰に電力が供給されることが防止される。
さらに、この実施形態では、制御装置１５は、第１電池１１と第２電池１２とが共に走行用モータ・ジェネレータ１３から切り離されており、かつ、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも高いときに、第１電池１１から第２電池１２に充電（つまり、Charge VI）が行なわれるように構成されている。この場合、図１に示された形態では、制御装置１５によって、リレーｒ１がＯＮにされ、リレーｒ２～リレーｒ５が共にＯＦＦにされるとよい。これによって、第１電池１１と第２電池１２とが接続される。そして、コントロールユニットｃ１によって、第２電池１２から第１電池１１に電流が流れるように第１電池１１と第２電池１２との間の電圧が調整されるとよい。
例えば、走行用モータ・ジェネレータ１３で創出された回生電力が第１電池１１に充電されて、第１電池１１の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも高くなる場合がある。この実施形態では、そのような場合に、第１電池１１が予め定められたＳＯＣになるまで第１電池１１から第２電池１２への充電が行われる。このため、第１電池１１の充電状態が低くなる。さらに走行用モータ・ジェネレータ１３で回生電力が創出された場合に、回生電力が第１電池１１に充電されるので、回生電力の回収効率が向上する。なお、第１電池１１から第２電池１２に電力が供給される制御は、例えば、第１電池１１が予め定められたＳＯＣになると停止するように構成されているとよい。これにより、第１電池１１から第２電池１２に過剰に電力が供給されることが防止され、第１電池１１が高い充電状態で維持される。
第１電池１１は、第２電池１２よりも軽く、かつ、小型であるとよい。また、第１電池１１は、第２電池１２よりも安価に構成されているとよい。この実施形態では、上述のように、第１電池１１の使用頻度が高くなる。また、第１電池１１は、高い電流値での充放電が繰り返し行われる。このため、第１電池１１は、高出力電池として、高い電流値での充放電に対して劣化しにくい電池で構成されているものの、性能劣化は徐々に進行しうる。
他方で、この車両走行システム１０では、高出力電池である第１電池１１を備えており、高容量電池である第２電池１２のハイレート（高い電流値）での使用は抑制される。このため、第２電池１２は、第１電池１１に比べて格段に長寿命化が図られうる。第１電池１１は、第２電池１２よりも交換頻度が高くなるが、第２電池１２よりも安価に構成されている。このため、車両走行システム１０全体としての長期的な維持費用が安価に抑えられる。そして、この車両走行システム１０では、第１電池１１は、第２電池１２よりも短いスパンでの消耗部品として扱われうる。第１電池１１は、第２電池１２よりも軽く、かつ、小型であるため、取り回しが容易であり、交換する際の作業負荷が抑えられる。
また、この車両走行システム１０は、第１電池１１と第２電池１２を備えている。第１電池１１と第２電池１２とは、走行用モータ・ジェネレータ１３と、受電ユニット１４とにそれぞれ接続される。このため、何れか一方が故障しても直ちに走行不能に陥らない。特に、第１電池１１が故障しても、高容量電池である第２電池１２が故障しなければ、走行用モータ・ジェネレータ１３に対しての電力供給が可能であり、また、長距離の走行も確保できる。このため、この車両走行システム１０によれば、全体として電池に起因して走行不能に陥りにくいシステムが提供できる。
ここで開示される車両走行システム１０は、いわゆる電動車両の走行システムとして好適に適用されうる。また、ここで開示される車両走行システム１０としては、電動車両だけでなく、電動スクータや電動バイクや電動キックボードや電動一輪車のような小型の乗り物などにも好適に適用されうる。また、電動バスのような大型の乗り物にも適用可能である。なお、車両走行システム１０が適用できる車両の具体的な構成は、走行用モータ・ジェネレータ１３に車両の駆動機構に機械的に接続されるとよい。かかる車両の具体的な構成は、電動車両の構成として種々の構成が提案されており、特に限定されない。
以上、ここで開示される車両走行システムについて、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた車両走行システムの実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される車両走行システムは、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
１０ 車両走行システム
１１ 第１電池（高出力電池）
１２ 第２電池（高容量電池）
１３ 走行用モータ・ジェネレータ
１４ 受電ユニット
１５ 制御装置
３０ 外部電源
ｃ１～ｃ５ コントロールユニット
ｒ１～ｒ５ リレー
ｓ１～ｓ４ センサ

Claims (7)

  1. 第１電池と、
    第２電池と、
    前記第１電池と前記第２電池とにリレーを介してそれぞれ接続された走行用モータ・ジェネレータと、
    前記第１電池と前記第２電池とにリレーを介してそれぞれ接続され、かつ、外部電源に接続される受電ユニットと、
    制御装置と
    を備え、
    前記第１電池は、５Ｃ以上の電流値での充電および放電が許容されるように構成されており、
    前記第２電池は、前記第１電池よりも高容量の電池であり、
    前記制御装置は、
    前記受電ユニットが外部電源に接続されたか否かを判定し、
    前記受電ユニットが外部電源に接続されたと判定された場合に、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いか否かを判定し、
    前記受電ユニットが外部電源に接続されたと判定された場合に、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには、前記第２電池の充電状態に関わらず、前記第２電池よりも優先して前記受電ユニットを通じて前記外部電源から前記第１電池に充電し、かつ、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには、前記受電ユニットを通じて前記外部電源から前記第２電池に充電し、
    前記受電ユニットが外部電源から切り離されており、かつ、前記第１電池と前記第２電池とが共に前記走行用モータ・ジェネレータから切り離されているときには、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、前記第２電池から前記第１電池に充電が行なわれ、かつ、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも高いときに、前記第１電池から前記第２電池に充電が行なわれ、前記走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値以上であるときに、前記第１電池から優先的に出力され、かつ、前記走行用モータ・ジェネレータから回生電力が出力された際に、前記第１電池に優先的に充電されるように構成された、
    車両走行システム。
  2. 前記制御装置は、
    前記受電ユニットを通じて前記外部電源から前記第１電池に充電する際の電流値が、前記受電ユニットを通じて前記外部電源から前記第２電池に充電する際の電流値よりも高くなるように構成された、請求項１に記載された車両走行システム。
  3. 前記制御装置は、
    前記走行用モータ・ジェネレータから回生電力が出力された際に、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときには前記第１電池に入力し、前記第１電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上であるときには前記第２電池に入力するように構成されている、請求項１または２に記載された車両走行システム。
  4. 前記制御装置は、
    前記走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、前記第２電池の充電状態が予め定められたＳＯＣ以上のときに、前記走行用モータ・ジェネレータが第２電池に接続され、さらに、
    前記走行用モータ・ジェネレータから要求される出力値が予め定められた出力値よりも低く、かつ、前記第２電池の充電状態が予め定められたＳＯＣよりも低いときに、前記走行用モータ・ジェネレータが前記第１電池に接続されるように構成された、
    請求項１から３までの何れか一項に記載された車両走行システム。
  5. 前記第１電池は、前記第２電池よりも軽く、かつ、小型である、請求項１から４までの何れか一項に記載された、車両走行システム。
  6. 前記走行用モータ・ジェネレータと前記第２電池との電流経路に、走行用モータ・ジェネレータから第２電池へ向かう電流を一定以下に制限するように定電流ダイオードが組み込まれている、請求項１から５までの何れか一項に記載された、車両走行システム。
  7. 請求項１から６までの何れか一項に記載された車両走行システムが搭載された車両。
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