JPWO2013051103A1 - 電動車両の電源システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

第１および第２のシステムメインリレー（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２）は、第１の蓄電装置（１１）および第２の蓄電装置（１２）と、第１の電力線（ＰＬ１，ＰＬ２）との間にそれぞれ接続される。充電用の第１および第２のリレー（ＣＨＲ１，ＣＨＲ２）は、第１および第２の蓄電装置（１１，１２）と第２の電力線（ＰＬ２、ＮＬ２）との間にそれぞれ接続される。制御装置（１００）は、第１および第２の蓄電装置（１１，１２）の各々を第１の電力線（ＰＬ１，ＮＬ１）に接続することによって形成される第１の給電経路（ＰＡ）と、第１および第２のリレー（ＣＨＲ１，ＣＨＲ２）のオンによって並列接続された第１および第２の蓄電装置（１１，１２）のうちの一方を第１の電力線（ＰＬ１，ＮＬ１）に接続することによって形成される第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）とのいずれかを選択的に形成することによって、負荷への給電経路を確保する。

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、複数の蓄電装置を搭載する電動車両の電源システムに関する。

近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などの電動車両が注目されている。これらの電動車両は、車両駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置とを搭載する。ハイブリッド車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両であり、燃料電池車は車両駆動用の直流電源として燃料電池を搭載した車両である。

電動車両において、蓄電装置の電力による走行可能距離を延ばすためには、複数の蓄電装置を搭載して大容量化することが必要となる。たとえば、特開２００９−１３１０７７号公報（特許文献１）および特開２００５−２１０８４０号公報（特許文献２）には、複数の蓄電装置（バッテリ）を搭載した車両の構成が示されている。

特に、特許文献１に示された車両の電源装置では、複数の蓄電装置に対して車両外部からの電源によって充電する際に充電損失を低く抑えることが可能な構成が記載されている。

また、特許文献２には、複数のバッテリの並列接続および直列接続を選択することによって、昇圧コンバータを用いることなく必要時にトルクの増大を図ることが可能な構成が記載されている。

特開２００９−１３１０７７号公報 特開２００５−２１０８４０号公報

特許文献１に示されるように複数の蓄電装置を並列接続して使用する際には、それぞれの蓄電装置に対応して設けられたリレーをオンすることが必要となる。特許文献２の構成においても、２個の蓄電装置（バッテリ）を並列接続する際には、２個のリレーをオンすることが必要な構成となっている。

しかしながら、特許文献１，２の構成では、蓄電装置を並列接続して使用する場合にオンされるリレーの個数が増加するとともに、形成される給電経路も固定的なものとなる。特に、比較的電流容量の大きいリレーを固定的に使用する場合には、リレーの個数の増加による電力損失の増大によって車両走行時のエネルギ効率が低下する虞がある。

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、複数の蓄電装置を並列接続して使用する電動車両の電源システムにおいて、開閉器（リレー）の損失電力を抑制して車両のエネルギ効率を高めることである。

この発明によれば、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電源システムであって、電力制御ユニットと、第１および第２の蓄電装置と、第１から第３の開閉器と、制御部とを備える。電力制御ユニットは、第１の電力線および電動機の間に接続されて、電動機を駆動制御するように構成される。第１および第２の蓄電装置は、第１の電力線に対して並列に接続される。第１の開閉器は、第１の蓄電装置および第１の電力線の間に接続される。第２の開閉器は、第２の蓄電装置および第１の電力線の間に接続される。第３の開閉器は、第１および第２の蓄電装置を充電するための充電電力が供給される第２の電力線と、第１の蓄電装置および第２の蓄電装置との間に配置される。制御部は、第１および第２の蓄電装置の各々を第１の電力線に接続することによって形成される第１の給電経路と、第３の開閉器のオンによって並列接続された第１および第２の蓄電装置のうちの一方を第１の電力線に接続することによって形成される第２の給電経路とのいずれかを選択的に形成するように、第１から第３の開閉器のオンオフを制御する。

好ましくは、電動車両の電源システムは、充電器をさらに備える。充電器は、電動車両の外部から供給された電力を第１および第２の蓄電装置の充電電力に変換して第２の電力線へ出力するように構成される。第３の開閉器は、第２の電力線と第１の蓄電装置との間に接続された第１の充電開閉器と、第２の電力線と第２の蓄電装置との間に接続された第２の充電開閉器とを含む。第２の給電経路は、第１および第２の充電開閉器ならびに第１の開閉器をオンする一方で第２の開閉器をオフすることによって形成される第１の経路と、第１および第２の充電開閉器ならびに第２の開閉器をオンする一方で第１の開閉器をオフすることによって形成される第２の経路とを含む。

また好ましくは、制御部は、電動車両の走行時に、第１および第２の蓄電装置と電力制御ユニットとの間での入出力電流に応じて、第１および第２の給電経路のいずれかを選択する。

さらに好ましくは、制御部は、入出力電流が所定の判定値より低いときには第２の給電経路を選択する一方で、入出力電流が判定値より高いときには第１の給電経路を選択する。さらに好ましくは、判定値は、第３の開閉器の定格電流の２倍の電流値以下である。

あるいは好ましくは、制御部は、第１の給電経路から第２の給電経路への切換の際に、第１および第２の開閉器を均等にオンするとともに、第２の給電経路の選択中には第１および第２の開閉器のオンオフ状態を固定するように、第１および第２の開閉器を制御する。

好ましくは、第３の開閉器のオン時の消費電力は、第１の開閉器のオン時の消費電力および第２の開閉器のオン時の消費電力の各々よりも低い。

この発明の他の局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、電動車両は、第１の電力線および電動機の間に接続されて、電動機を駆動制御するように構成された電力制御ユニットと、第１の電力線に対して並列に接続された第１の蓄電装置および第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置および第１の電力線の間に接続された第１の開閉器と、第２の蓄電装置および第１の電力線の間に接続された第２の開閉器と、第１および第２の蓄電装置を充電するための充電電力が供給される第２の電力線と第１の蓄電装置および第２の蓄電装置と間に配置された第３の開閉器とを含む。制御方法は、第１および第２の蓄電装置の各々を第１の電力線に接続することによって形成される第１の給電経路と、第３の開閉器のオンによって並列接続された第１および第２の蓄電装置のうちの一方を第１の電力線に接続することによって形成される第２の給電経路とのいずれかを選択的に形成するように、第１から第３の開閉器のオンオフを制御するステップを備える。

好ましくは、制御方法は、電動車両の走行時に、第１および第２の蓄電装置と電力制御ユニットとの間での入出力電流を取得するステップをさらに備える。制御するステップにおいて、入出力電流に応じて第１および第２の給電経路のいずれかが選択される。

さらに好ましくは、選択するステップは、入出力電流が所定の判定値より低いときに第２の給電経路を選択するステップと、入出力電流が判定値より高いときに第１の給電経路を選択するステップとを含む。好ましくは、判定値は、第３の開閉器の定格電流の２倍の電流値以下である。

または、制御するステップにおいて、第１の給電経路から第２の給電経路への切換の際には、第１および第２の開閉器が交互にオンするとともに、第２の給電経路の選択中には第１および第２の開閉器のオンオフ状態を固定するように、第１および第２の開閉器は制御される。

好ましくは、第３の開閉器のオン時の消費電力は、第１の開閉器のオン時の消費電力および第２の開閉器のオン時の消費電力の各々よりも低い。

この発明によれば、複数の蓄電装置を並列接続して使用する電動車両の電源システムにおいて、開閉器（リレー）の損失電力を抑制して車両のエネルギ効率を高めることができる。

本発明の実施の形態による電動車両の電源システムの概略構成図である。 車両走行時に選択可能な複数の給電経路を説明するための図表である。 給電経路間でのリレー消費電力を比較するグラフである。 給電経路間での最大供給電流を比較するグラフである。 本発明の実施の形態による電動車両の電源システムにおける車両走行時の給電経路の選択制御を説明するフローチャートである。 給電経路の選択に係る電流判定値の設定を説明する概念図である。

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、以下では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。

図１は、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムの概略構成図である。図１には、電動車両のうちの、車両駆動用電動機を駆動制御するための電源システムの構成が示されている。

図１を参照して、電動車両の電源システムは、蓄電装置１１および１２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）２０と、モータジェネレータ３０と、動力伝達ギヤ４０と、駆動輪５０と、充電器６０と、制御装置１００とを備える。

蓄電装置１１および１２の各々は、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの再充電可能な二次電池によって構成される。また、二次電池以外の蓄電要素によって、蓄電装置１１，１２を構成することも可能である。

蓄電装置１１および１２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に対して、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介して並列に接続される。平滑コンデンサ２２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続されて、直流電圧を平滑する機能を果たす。

電力線ＰＬ１，ＮＬ１の後段に配置されるＰＣＵ２０およびモータジェネレータ３０は、蓄電装置１１，１２の電気的な負荷に相当する。

ＰＣＵ２０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１の直流電力を、モータジェネレータ３０を駆動制御するための電力に変換する。たとえば、モータジェネレータ３０は永久磁石型の３相同期電動機で構成されて、ＰＣＵ２０は、三相インバータにより構成される。あるいは、ＰＣＵ２０については、電力線ＰＬ１，ＮＬ１およびインバータの間に接続されて双方向の直流電圧変換を実行するコンバータと、コンバータの出力電圧を交流電圧に変換する三相インバータとの組合せによって構成してもよい。

モータジェネレータ３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ４０を介して駆動輪５０に伝達されて、電動車両を走行させる。

モータジェネレータ３０は、電動車両の回生制動時には、駆動輪５０の回転力によって発電することができる。そしてその発電電力は、ＰＣＵ２０によって蓄電装置１１，１２の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ３０を協調的に動作させることによって、必要な電動車両の車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１，１２を充電することも可能である。すなわち、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。

メインリレーＳＭＲ１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と蓄電装置１１との間に接続される。同様に、メインリレーＳＭＲ２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と蓄電装置１２との間に接続される。

蓄電装置１１および１２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１とは異なる電力線ＰＬ２，ＮＬ２に対しても、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を介して並列に接続される。リレーＣＨＲ１は、蓄電装置１１とと電力線ＰＬ２，ＮＬ２の間に接続される。同様に、リレーＣＨＲ２は、蓄電装置１２と電力線ＰＬ２，ＮＬ２との間に接続される。リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオンすることにより、電力線ＰＬ１，ＮＬ１をバイパスして、蓄電装置１１および１２を並列に接続することができる。

メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２のオンオフは制御装置１００によって制御される。各メインリレーおよび各リレーは代表的には図示しない励磁回路による励磁電流の供給時に閉成（オン）する一方で、励磁電流の非供給時には開放される電磁リレーにより構成される。但し、通電経路の接続（オン）／遮断（オフ）を制御可能な開閉装置であれば、任意の回路要素を代わりに使用することができる。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。ＥＣＵは、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

制御装置１００は、車両状態およびドライバ要求に応じて、電動車両が所望の走行状態となるように、各種機器の動作を制御する。図１に示した電源システムにおいては、制御装置１００は、各メインリレーおよび各リレーのオンオフを制御するための信号に加えて、ＰＣＵ２０および充電器６０の動作を制御するための信号を生成する。

なお、図１の構成において、電力線ＰＬ１，ＮＬ１は「第１の電力線」に対応し、電力線ＰＬ２，ＮＬ２は「第２の電力線」に対応する。また、メインリレーＳＭＲ１は「第１の開閉器」に対応し、メインリレーＳＭＲ２は「第２の開閉器」に対応する。さらに、リレーＣＨＲ１およびＣＨＲ２は「第３の開閉器」に対応し、特に、リレーＣＨＲ１は「第１の充電開閉器」に対応し、リレーＣＨＲ２は「第２の充電開閉器」に対応する。

電力線ＰＬ２，ＮＬ２は、電動車両の外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）によって蓄電装置１１，１２を充電するための充電器６０と接続される。充電器６０は、外部電源による蓄電装置１１，１２の充電時に、図示しない外部電源からの電力を蓄電装置１１および／または１２の充電電力に変換して、電力線ＰＬ２，ＮＬ２に出力する。充電器６０は、外部電源からの電力を蓄電装置１１，１２の充電電力に変換可能であれば、任意の回路構成を適用することができる。

外部電源としては、商用交流電源のほか、太陽電池や家庭用蓄電池等の直流電源を使用することができる。また、充電ケーブルを用いることなく、非接触で外部電源から充電器６０に対して電力を供給する構成とすることも可能である。なお、外部電源の種類によっては、充電器６０を介することなく、あるいは、充電器６０の配置を省略して、電力線ＰＬ２，ＮＬ２に対して、外部電源からの電力を直接供給する構成とすることも可能である。

車両走行時には、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオンすることにより、蓄電装置１１，１２は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に対して並列に接続される。一方、充電時においては、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオンすることにより、充電器６０からの充電電力によって、蓄電装置１１，１２を並列に充電することができる。

一般に、車両走行時に蓄電装置１１，１２から入出力される電流は、蓄電装置１１，１２を外部電源によって充電する際の充電電流よりも大きい。したがって、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の各々の電流定格は、充電用のリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２の各々の電流定格よりも大きい。この結果、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の各々のオン時の消費電力は、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２の各々のオン時の消費電力よりも大きくなる。

以下では、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の各々の電流定格をＸ１（Ａ）とし、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２の各々の電流定格をＸ２（Ａ）とする。一例として、以下では、Ｘ１＝６０（Ａ）、Ｘ２＝１０（Ａ）とする。また、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の各々のオン時の消費電力をＺ１（Ｗ）とし、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２の各々のオン時の消費電力をＺ２（Ｗ）とする。一例として、以下では、Ｚ１＝１６（Ｗ）、Ｚ２＝２（Ｗ）とする。

図１に示した電源システムでは、車両走行時に、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２のオンオフを切り換えることによって、並列接続された蓄電装置１１，１２および電力線ＰＬ１，ＮＬ１の間の給電経路を切換えることができる。具体的には、給電経路ＰＡ，ＰＢ１，ＰＢ２を選択的に形成できる。図２には、各給電経路を形成するための、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２のオンオフの組合せが示される。

図１および図２を参照して、メインリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２をオンするとともに、リレーＣＨＲ１およびＣＨＲ２をオフすることによって、基本的な給電経路ＰＡが形成される。給電経路ＰＡでは、蓄電装置１１および１２の各々を電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する態様で、蓄電装置１１，１２が並列に使用される。すなわち、給電経路ＰＡは「第１の給電経路」に対応する。

一方で、メインリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２の一方をオフしても、リレーＣＨＲ１およびＣＨＲ２をオンすれば、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２を形成することができる。具体的には、ＳＭＲ１をオンしＳＭＲ２をオフすれば、蓄電装置１２〜リレーＣＨＲ２〜リレーＣＨＲ１〜蓄電装置１１〜メインリレーＳＭＲ１〜電力線ＰＬ１，ＮＬ１の給電経路ＰＢ１を形成することができる。

一方で、メインリレーＳＭＲ２をオンしＳＭＲ１をオフすれば、蓄電装置１１〜リレーＣＨＲ１〜リレーＣＨＲ２〜蓄電装置１２〜メインリレーＳＭＲ２〜電力線ＰＬ１，ＮＬ１の給電経路ＰＢ２を形成することができる。給電経路ＰＢ１およびＰＢ２のいずれにおいても、給電経路ＰＡと同様に、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に対して、蓄電装置１１および１２を並列に接続することができる。

給電経路ＰＢ１，ＰＢ２では、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２によって並列接続された蓄電装置１１および１２について、一方の蓄電装置のみを電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続する態様で、蓄電装置１１，１２が並列に使用される。すなわち、給電経路ＰＢ１およびＰＢ２の各々は、「第２の給電経路」に対応する。

図３および図４には、給電経路ＰＡおよび給電経路ＰＢ１，ＰＢ２の間でのリレー消費電力および最大給電電流の比較が示される。

給電経路ＰＡでは、２つのメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオンされる一方で、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２はオフされる。したがって、図３に示されるように、給電経路ＰＡにおけるリレー消費電力は、Ｚ１×２＝３２（Ｗ）となる。

給電経路ＰＡでは、蓄電装置１１および１２のそれぞれについて、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の電流定格に相当する電流を入出力することができる。したがって、図４に示されるように、給電経路ＰＡにおける最大給電電流は、Ｘ１×２＝１２０（Ａ）となる。

これに対して、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２では、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフされるとともに、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の一方のみがオンされる。したがって、図３に示されるように、給電経路ＰＡにおけるリレー消費電力は、Ｚ１×１＋Ｚ２×２＝２０（Ｗ）となる。このように、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２の消費電力の合計が、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の一方の消費電力よりも小さい場合（すなわち、Ｚ２×２＜Ｚ１）には、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２の方が、給電経路ＰＡよりもリレー消費電力による電力損失が低くなる。

また、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２では、リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２が直列接続されるので、リレー全体の電流定格は、各リレーの電流定格Ｘ２（Ａ）となる。ただし、直列接続されたリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２には、蓄電装置１１および１２のいずれか一方のみの電流が通過する。

並列接続された蓄電装置１１，１２は同等の電流を入出力するため、蓄電装置１１，１２の全体では、Ｘ２（Ａ）の２倍の電力を入出力することが可能となる。このため、図４に示されるように、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２における最大給電電流は、Ｘ２×２＝２０（Ａ）となる。

このように、給電経路ＰＡを選択すると、リレー消費電力は高くなるものの、電力線ＰＬ１，ＮＬ１（すなわち、ＰＣＵ２０およびモータジェネレータ３０）に対して大きな電流を供給することができる。このため、モータジェネレータ３０の出力トルクによる加速性能を確保できる。一方で、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２を選択すると、負荷（ＰＣＵ２０）に対する電流供給量は低下するものの、リレー消費電力を抑制することができる。

このように、本実施の形態による電動車両の電源システムによれば、消費電力が大きいメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の一方をオフしても、消費電力が小さいリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を用いて給電経路ＰＢ１，ＰＢ２を形成することができる。このため、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を固定的にオンする構成と比較して、開閉器（リレー）の損失電力を抑制して車両のエネルギ効率を高めることができる。特に、充電用に配置されたリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を用いて、新たにリレーを配置することなく、上記の効果を享受することができる。また、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の一方に異常が発生した場合にも、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２によって、蓄電装置１１，１２を用いた走行を継続することが可能となる。

図５には、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムにおける車両走行時の給電経路の選択のための制御処理の一例が示される。図５に示す制御処理は、制御装置１００によって所定周期で実行される。

図５を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１００により、蓄電装置１１，１２の全体と、ＰＣＵ２０（負荷）との間での入出力電流Ｉｐｃｕ（あるいは、その予測値や指令値）を取得する。入出力電流Ｉｐｃｕは、蓄電装置１１，１２全体での負荷への給電電流に相当する。

たとえば、電動車両の走行状態（アクセル開度、車速等）に基づいて求められる車両全体での要求パワーに対する、蓄電装置１１，１２全体での分担パワー（充放電電力）を決定するパワー配分に従って、蓄電装置１１，１２からＰＣＵ２０への給電電流の指令値を演算することができる。

したがって、ステップＳ１００では、上記演算によって求められた電流指令値Ｉｐｃｕ＊を取得することができる。たとえば、パワー配分に従って蓄電装置１１，１２全体に要求された充放電電力を、並列接続された蓄電装置１１，１２の出力電圧で除算することによって、電流指令値Ｉｐｃｕ＊を求めることができる。

制御装置１００は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で求められた電流指令値Ｉｐｃｕ＊を、所定の電流判定値Ｉｔｈと比較する。

図６には、電流判定値Ｉｔｈの設定手法が概念的に示される。
図６を参照して、電力損失Ｐｌａは、給電経路ＰＡにおける電流Ｉｐｃｕと電力損失との関係を示す。同様に、電力損失Ｐｌｂは、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２における電流Ｉｐｃｕと電力損失との関係を示す。

Ｉｐｃｕ＝０のとき、Ｐｌａ＝Ｚａであり、Ｐｌｂ＝Ｚｂである。ＺａおよびＺｂは、給電経路ＰＡおよび給電経路ＰＢ１，ＰＢ２のそれぞれにおける、リレー電力損失（図３）に相当する。

さらに、電流Ｉｐｃｕが増加すると、電流の２乗に比例して電力損失Ｐｌａ，Ｐｌｂが増加する。図６に示した特性は、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２は、給電経路ＰＡよりも経路長が長くなるため電力線（ケーブル）での損失が増大することを想定したものである。

また、電流Ｉｍａｘは、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２における、最大給電電流（図４での２０（Ａ））に相当する。電流指令値Ｉｐｃｕ＊に従った電流を供給するためには、電流判定値Ｉｔｈは、電流Ｉｍａｘ以下に設定する必要がある（Ｉｔｈ≦Ｉｍａｘ）。

さらに、図６に示すように、Ｉｐｃｕ＜Ｉｍａｘの範囲で、Ｐｌｂ＞Ｐｌａとなる領域が存在する場合には、ＰｌａとＰｌｂとが逆転する電流値に対応させて、電流判定値Ｉｔｈを決定することが好ましい。

一方、図６に示す特性とは異なり、Ｉｐｃｕ＜Ｉｍａｘの範囲において、常にＰｌａ＞Ｐｌｂである場合には、Ｉｔｈ＝Ｉｍａｘに設定することが好ましい。

再び図５を参照して、制御装置１００は、電流指令値Ｉｐｃｕ＊が電流判定値Ｉｔｈよりも大きいとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２０に処理を進めて、給電経路ＰＡを選択する。

一方、制御装置１００は、電流指令値Ｉｐｃｕ＊が電流判定値Ｉｔｈよりも低いとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０により、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２を選択する。

ステップＳ１３０は、給電経路ＰＢ１およびＰＢ２のいずれを選択するかを決定するためのステップＳ１３２〜Ｓ１３６を有する。なお、図示を省略しているが、ステップＳ１３２〜Ｓ１３６による給電経路ＰＢ１，ＰＢ２の選択は、ステップＳ１１０の判定結果が「ＮＯ」から「ＹＥＳ」に変化した制御周期のみ、すなわち、給電経路ＰＡから給電経路ＰＢ１，ＰＢ２への切換えの際にのみ実行される。一方、ステップＳ１１０の判定結果が「ＹＥＳ」に維持される期間内、すなわち、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２の選択が維持される間は、ステップＳ１３２〜Ｓ１３６の処理はスキップされて、その時点で選択されている給電経路ＰＢ１またはＰＢ２が維持される。

制御装置１００は、ステップＳ１３２では、これまでの給電経路ＰＢ１の選択回数Ｎ１および給電経路ＰＢ２の選択回数Ｎ２を比較する。制御装置１００は、Ｎ１≦Ｎ２のときには、ステップＳ１３４に処理を進めて、今回は給電経路ＰＢ１を選択する。

一方で、制御装置１００は、Ｎ２＜Ｎ１のとき（Ｓ１３２のＮＯ判定時）には、ステップＳ１３６に処理を進めて、今回は給電経路ＰＢ２を選択する。

すなわち、給電経路ＰＢ１およびＰＢ２が均等に選択されるように、ステップＳ１３２〜Ｓ１３６の処理は実行される。したがって、ステップＳ１３２の判定については、Ｓ１１０の判定結果が「ＮＯ」から「ＹＥＳ」へ変化するたびに、給電経路ＰＢ１およびＰＢ２を交互に選択するようにしてもよい。これにより、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオン回数を均等化することによって、機器寿命を延ばすことが期待できる。

さらに、制御装置１００は、ステップＳ１５０により、選択結果に従った給電経路ＰＡ、ＰＢ１またはＰＢ２を形成するために、図２に従ってメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２のオンオフを制御する。

これにより、電流指令値Ｉｐｃｕ＊に従った給電電流を確保した上で、給電経路ＰＢ１，ＰＢ２の選択によって、リレー消費電力による電力損失を抑制することができる。

このように、本実施の形態による電動車両の電源システムによれば、複数の蓄電装置を並列接続して電力を供給する電力システムにおいて、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフしても蓄電装置１１，１２から負荷への給電経路を形成できるので、開閉器（リレー）の損失電力を抑制して車両のエネルギ効率を高めることができる。特に、新たにリレーを配置することなく、充電用に配置されたリレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を用いて、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフした際の給電経路を形成できるので、電源システムの構成が効率的である。また、メインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２の一方に異常が発生した場合にも、給電経路ＰＢ１またはＰＢ２によって、蓄電装置１１，１２を用いた走行を継続することも可能となるので、電源システムの自由度も向上する。

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請求の範囲によって示され、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。

この発明は、複数の蓄電装置を搭載する電動車両の電源システムに適用することができる。

１１，１２ 蓄電装置、２０ 電力制御ユニット（ＰＣＵ）、２２ 平滑コンデンサ、３０ モータジェネレータ、４０ 動力伝達ギヤ、５０ 駆動輪、６０ 充電器、１００ 制御装置（ＥＣＵ）、ＣＨＲ１，ＣＨＲ２ リレー、Ｉｐｃｕ 給電電流、Ｉｐｃｕ＊ 給電電流指令値、Ｉｔｈ 電流判定値、ＰＡ，ＰＢ１，ＰＢ２ 給電経路、ＮＬ１，ＮＬ２，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｐｌａ，Ｐｌｂ 電力損失、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ メインリレー。

Claims (13)

1. 車両駆動用の電動機（３０）を搭載した電動車両の電源システムであって、
   第１の電力線（ＰＬ１）および前記電動機の間に接続されて、前記電動機を駆動制御するように構成された電力制御ユニット（２０）と、
   前記第１の電力線に対して並列に接続された、第１の蓄電装置（１１）および第２の蓄電装置（１２）と、
   前記第１の蓄電装置および前記第１の電力線の間に接続された第１の開閉器（ＳＭＲ１）と、
   前記第２の蓄電装置および前記第１の電力線の間に接続された第２の開閉器（ＳＭＲ２）と、
   前記第１および第２の蓄電装置を充電するための充電電力が供給される第２の電力線（ＰＬ２）と前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の間に配置された第３の開閉器（ＣＨＲ１，ＣＨＲ２）と、
   前記第１および第２の蓄電装置の各々を前記第１の電力線に接続することによって形成される第１の給電経路（ＰＡ）と、前記第３の開閉器のオンによって並列接続された前記第１および第２の蓄電装置のうちの一方を前記第１の電力線に接続することによって形成される第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）とのいずれかを選択的に形成するように、前記第１から第３の開閉器のオンオフを制御するための制御部（１００）とを備える、電動車両の電源システム。
2. 前記電動車両の外部から供給された電力を前記第１および第２の蓄電装置（１１，１２）の充電電力に変換して前記第２の電力線（ＰＬ２）へ出力するための充電器（６０）をさらに備え、
   前記第３の開閉器は、
   前記第２の電力線と前記第１の蓄電装置との間に接続された第１の充電開閉器（ＣＨＲ１）と、
   前記第２の電力線と前記第２の蓄電装置との間に接続された第２の充電開閉器（ＣＨＲ２）とを含み、
   前記第２の給電経路は、前記第１および第２の充電開閉器ならびに前記第１の開閉器をオンする一方で前記第２の開閉器をオフすることによって形成される第１の経路（ＰＢ１）と、前記第１および第２の充電開閉器ならびに前記第２の開閉器をオンする一方で前記第１の開閉器をオフすることによって形成される第２の経路（ＰＢ２）とを含む、請求項１記載の電動車両の電源システム。
3. 前記制御部は、前記電動車両の走行時に、前記第１および第２の蓄電装置と前記電力制御ユニットとの間での入出力電流（Ｉｐｃｕ）に応じて、前記第１および第２の給電経路のいずれかを選択する、請求項１記載の電動車両の電源システム。
4. 前記制御部（１００）は、前記入出力電流（Ｉｐｃｕ）が所定の判定値（Ｉｔｈ）より低いときには前記第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）を選択する一方で、前記入出力電流が前記判定値より高いときには前記第１の給電経路（ＰＡ）を選択する、請求項３記載の電動車両の電源システム。
5. 前記判定値（Ｉｔｈ）は、前記第３の開閉器の定格電流の２倍の電流値（Ｉｍａｘ）以下である、請求項４記載の電動車両の電源システム。
6. 前記制御部（１００）は、前記第１の給電経路（ＰＡ）から前記第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）への切換の際に、前記第１および第２の開閉器（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２）を均等にオンするとともに、前記第２の給電経路の選択中には前記第１および第２の開閉器のオンオフ状態を固定するように、前記第１および第２の開閉器を制御する、請求項３記載の電動車両の電源システム。
7. 前記第３の開閉器のオン時の消費電力は、前記第１の開閉器のオン時の消費電力および前記第２の開閉器のオン時の消費電力の各々よりも低い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両の電源システム。
8. 車両駆動用の電動機（３０）を搭載した電動車両の電源システムの制御方法であって、
   前記電動車両は、
   第１の電力線（ＰＬ１）および前記電動機の間に接続されて、前記電動機を駆動制御するように構成された電力制御ユニット（２０）と、
   前記第１の電力線に対して並列に接続された、第１の蓄電装置（１１）および第２の蓄電装置（１２）と、
   前記第１の蓄電装置および前記第１の電力線の間に接続された第１の開閉器（ＳＭＲ１）と、
   前記第２の蓄電装置および前記第１の電力線の間に接続された第２の開閉器（ＳＭＲ２）と、
   前記第１および第２の蓄電装置を充電するための充電電力が供給される第２の電力線（ＰＬ２）と前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置と間に配置された第３の開閉器（ＣＨＲ１，ＣＨＲ２）とを備え、
   前記制御方法は、
   前記第１および第２の蓄電装置の各々を前記第１の電力線に接続することによって形成される第１の給電経路（ＰＡ）と、前記第３の開閉器のオンによって並列接続された前記第１および第２の蓄電装置のうちの一方を前記第１の電力線に接続することによって形成される第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）とのいずれかを選択的に形成するように、前記第１から第３の開閉器のオンオフを制御するステップ（Ｓ１２０，Ｓ１３０）を備える、電動車両の電源システムの制御方法。
9. 前記電動車両の走行時に、前記電力制御ユニット（２０）と前記第１および第２の蓄電装置（１１，１２）との間での入出力電流（Ｉｐｃｕ）を取得するステップ（Ｓ１００）をさらに備え、
   前記制御するステップ（Ｓ１２０，Ｓ１３０）において、前記入出力電流に応じて前記第１および第２の給電経路のいずれかが選択される、請求項８記載の電動車両の電源システムの制御方法。
10. 前記制御するステップ（Ｓ１２０，Ｓ１３０）は、
    前記入出力電流（Ｉｐｃｕ）が所定の判定値（Ｉｔｈ）より低いときに前記第２の給電経路（ＰＢ１，ＰＢ２）を選択するステップ（Ｓ１３０）と、
    前記入出力電流が前記判定値より高いときに前記第１の給電経路（ＰＡ）を選択するステップ（Ｓ１２０）とを含む、請求項９記載の電動車両の電源システムの制御方法。
11. 前記判定値（Ｉｔｈ）は、前記第３の開閉器の定格電流の２倍の電流値（Ｉｍａｘ）以下である、請求項１０記載の電動車両の電源システムの制御方法。
12. 前記制御するステップ（Ｓ１２０，Ｓ１３０）において、前記第１の給電経路（ＰＡ）から前記第２の給電経路への切換の際には、前記第１および第２の開閉器（ＳＭＲ１，ＳＭＲ２）が交互にオンするとともに、前記第２の給電経路の選択中には前記第１および第２の開閉器のオンオフ状態を固定するように、前記第１および第２の開閉器は制御される、請求項９記載の電動車両の電源システムの制御方法。
13. 前記第３の開閉器のオン時の消費電力は、前記第１の開閉器のオン時の消費電力および前記第２の開閉器のオン時の消費電力の各々よりも低い、請求項８〜１２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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