WO2008007626A1

WO2008007626A1 - Dispositif de commande de puissance de véhicule

Info

Publication number: WO2008007626A1
Application number: PCT/JP2007/063619
Authority: WO
Inventors: Takaya Soma; Hiroshi Yoshida; Takeshi Mogari
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2008-01-17
Also published as: JP2008017681A; CN101489824A; KR101245807B1; JP4179352B2; KR20090037447A; US20090167217A1; EP2039559A1; EP2039559B1; US7923951B2; EP2039559A4; CN101489824B

Description

明細書車両の電力制御装置技術分野

本発明は、制動時に回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の電力制御に関し、特に、回生電力が充電されるバッテリおよびキャパシタを備えた車両の電力制御に関する。背景技術

エンジン（たとえば、ガソリンエンジンやディーゼエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。）-とモーダとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレーンを搭載した車両が開発され、実用化されている。さらに、エンジンを搭載しないでモータのみを走行源としたパワートレーンを搭載した車両（電気自動車、燃料電池車）も開発されている。このような車両には、モータ駆動用の蓄電機構（バッテリやキャパシタ）が搭載される。車両の加速時には、蓄電機構から供給される電力によりモータを駆動して車両を加速させる。車両の制動時には、モータをジェネレータとして機能させて発生させた回生エネルギを蓄電機構に充電する。これにより、車両の運動エネルギが電気工ネルギとして回収されるとともに、車両には回生制動力が作用る。蓄電機構としてバッテリとキャパシタとを備える車両において、瞬間的な高出力が要求される車両の加速時には、瞬間的な出力特性がバッテリよりも優れるキャパシタからモータに電力を供することが望ましい。しかし、車両の加速時にキャパシタの充電量が少ないと、キャパシタからモータに十分な電力を供給することができない。特開平 0 5 —0 3 0 6 0 8号公報は、バッテリとキャパシタとを備える電気自動車において、車両の加速時に備えてキャパシタを充電する技術を開示する。

特開平 0 5— 0 3 0 6 0 8号公報に開示された電気自動車のハイプリッドシステムは、直流電源と、ホイールに取り付けられるモータと、直流電源に接続されモータを駆動するコンバータと、コンバータを制御する制御装置とを有する電気自動車に適用される。このハイプリッドシステムは、直流電源としてのバッテリおよびキャパシタ（大容量コンデンサ）と、加速 Z減速に応じてバッテリおよびキャパシタの放電 κ充電の切換を行なう切換部と、回生制動による充電モード時にはバッテリへの充電を制限してキャパシタに急速放電充電の分担を大きくする制限部とを含む。

特開平 0 5— 0 3 0 6 0 8号公報に開示された電気自動車のハイプリッドシステムによると、回生制動による充電モード時には、瞬間的な出力特性がバッテリよりも優れるキャパシタに急速放電/充電の分担を大きくするように、切換部が制御される。これにより、バッテリの急速充電を避けてバッテリの劣化を抑制するとともに、瞬間的な高出力が要求される車両の加速時にキャパシタからモータに電力を供給できるように、キャパシタを予め充電しておくことができる。そのため、車両の加速時において、レスポンスよく車両を加速させることができる。しかしながら、 -特開平 0 5— 0 3 0 6 0 8号公報に開示された電気自動車のハイブリッドシステムにおいては、回生エネルギを最大限に回収しきれない場合がある。すなわち、回生エネルギをキャパシタに充電する際、バッテリへの充電量が制限される。しカゝし、回生エネノレギが大きい場合において、充電量を制限することなくバッテリを充電し、バッテリで充電しきれない余剰電力によりキヤパシタを満充電状態にできる場合がある。このような場合にまでバッテリへの充電量を制限すると、キャパシタへの充電量は同じであるにも関わらず、'バッテリへの充電量が低下し、回生エネルギを最大限に回収しきれない。発明の開示

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリとキャパシタとを備える車両において、加速性能を確保するとともに、回生エネルギを最大限に回収できる電力制御装置を提供することである。

この発明に係る電力制御装置は、制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生 1~る走行用の回転電機を含む車両の電力制御装置である。この電力制御装置は、回転電機に接続され、回生電力を変換して出力するインバータと、インバータと二次電池との間に接続され、変換された回生電力の電圧を、二次電池の定格電圧に変圧して出力するコンバータと、コンバータとインバータとの間に二次電池と並列に接続され、二次電池よりも定格充放電電力が大きくかつ蓄電容量が少ないキャパシタと、二次電池とキャパシタとのいずれかを優先的に充電するように切り換る切換部と、切換部に接続された演算ュニットとを含む。演算ユニットは、回生電力が予め定められた値以上であるか否かを判断し、予め定められた値以上であると判断されると、二次電池を優先的に充電し、予め定められた値以上でないと判断されると、キャパシタを優先的に充電するように、切換部を制御する。

この発明によると、制動時に発生する回生電力がインバータにより変換され、並列に接続された二次電池およびキャパシタのレ、ずれかに優先的に充電される。瞬間的な高出力が要求される車両の加速時には、二次電池よりも定格充放電電力が大きく瞬間的な出力特性が優れているキャパシタから走行用の回転電機に電力を供給することが望ましい。そのため、車両の加速時に備えて、二次電池よりもキャパシタを優先的に充電することが考えられる。し力し、回生電力が大きい場合には、二次電池を優先的に充電しても、二次電池で充電しきれない余剰電力により蓄電容量が小さいキャパシタを満充電状態にできる場合がある。ここでいう満充電状態とは、車両の運転者の要求に応じた電力を出力することができる値以上の電気工ネルギが充電された状態をいうものとする。以下の説明についても同様である。このような場合にまでキャパシタを優先的に充電すると、回生エネルギの回.収量が低下する。すなわち、キャパシタへの充電量は同じであるにも関わらず、キャパシタへの充電が優先されて二次電池の充電開始時間が遅れる。そのため、二次電池の充電時間が短くなり、二次電池の充電量が低下する。そこで、回生電力が予め定められた値（たとえば、二次電池の充電電力の制御上限値およびキャパシタの充電電力の制御上限値の和）以上であるか否かが判断される。回生電力が予め定められた値以上であると、二次電池が優先的に充電される。これにより、二次電池を優先的に充電しても、二次電池で充電しきれない余剰電力

(二次電池の充電電力の制御上限^!を超える電力）により蓄電容量が小さいキヤパシタを満充電状態にすることができる。そのため、キャパシタを優先的に充電する場合に比べて、同じ量の電気工ネルギをキャパシタに充電しつつ、二次電池への充電開始時間を早めて、より多くの回生エネルギを二次電池に充電することができる。これにより、十分な加速性能を確保しつつ、より多くの回生エネルギを回収することができる。一方、回生電力が予め定められた値以上でないと、キャパシタが優先的に充電される。そのため、二次電池を優先的に充電する場合に比べて、より多くの電気工ネルギをキャパシタに充電することができる。これにより、加速時の瞬間的な高出力に備えて、予めキャパシタを充電しておけるので、十分な加速性能を確保することができる。その結果、バッテリとキャパシタとを備える車両において、加速性能を確保するとともに、回生エネルギを最大限に回収できる電力制御装置を提供することができる。

好ましくは、予め定められた値は、二次電池の充電電力の第 1の制御上限値およびキャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて設定される。

この発明によると、二次電池を優先的に充電する場合において、回生電力値が二次電池の充電電力の第 1の制御上限値より大きいと、二次電池に充電しきれない余剰電力がキャパシタに充電される。この余剰電力の値が、キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に近い場合や第 2の制御上限を超えている場合、キヤパシタを短時間で満充電状態にすることができる。そこで、予め定められた値が、二次電池の充電電力の第 1の制御上限値およびキャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて設定される。たとえば、予め定められた値は、第 1の制御上限値および第 2の制御上限値の和に設定される。これにより、二次電池を優先的に充電してもキャパシタを短時間で満充電状態にすることができる場合に、二次電池を優先的に充電することができる。

さらに好ましくは、予め定められた値は、第 1の制御上限値および第 2の制御上限値の和に設定される。

この発明によると、二次電池を優先的に充電する場合において、回生電力値が二次電池の充電電力の第 1の制御上限値より大きいと、二次電池に充電しきれない余剰電力がキャパシタに充電ざれる。この余剰電力の値が、キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値を超えている場合、キャパシタを短時間で満充電状態にすることができる。そこで、予め定められた値が、第 1の制御上限値および第 2 の制御上限値の和に設定される。これにより、二次電池を優先的に充電してもキャパシタを短時間で満充電状態にすることができる場合に、二次電池を優先的に充電することができる。

さらに好ましくは、演算ユニットは、さらに、車両のブレーキ圧に基づいて、回生電力を算出する。

この発明によると、車両のブレーキ圧が大きい場合は、ブレーキ圧に応じた大きな回生制動力を車両に作用させるために、大きな回生電力が発生する。そこで、車両のブレーキ圧に基づいて、回生電力が算出される。これにより、発生する回生電力エネルギの大きさを適切に算出することができる。

この発明の別の局面に係る電力制御装置は、制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の電力制御装置である。この電力制御装置は、回転電機に接続され、回生電力を変換して出力するインバーと、インバータと二次電池との間に接続され、変換された回生電力の電圧を、二次電池の定格電圧に変圧して出力するコンバータと、コンバータとィンバータとの間に二次電池と並列に接続され、二次電池よりも定格充放電電力が大きくかつ蓄電容量が少ないキャパシタと、二次電池とキャパシタとのいず Lかを優先的に充電するように切り換る切換部と、切換部に接続された演算ュニットとを含む。演算ユニットは、二次電池を優先的に充電しても、予め定められた値以上の電気工ネルギをキャパシタに充電できるような、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定し、大きな回生エネルギが発生すると推定されると、二次電池を優先的に充電し、大きな回生エネルギが発生しないと推定されると、キャパシタを優先的に充電するように、切換部を制御する。

この発明によると、瞬間的な高出力が要求される車両の加速時には、二次電池よりも定格充放電電力が大きく瞬間的な出力特性が優れているキャパシタから走行用の回転電機に電力を供給することが望ましい。そのため、車両の加速時に備えて、二次電池よりもキャパシタを優先的に充電することが考えられる。しかし、回生エネルギが大きい場合には、二次電池を優先的に充電しても、二次電池で充電しきれない余剰電力により蓄電容量が小さいキャパシタを満充電状態にできる場合がある。このような場合にまでキャパシタを優先的に充電すると、回生エネルギの回収量が低下する。すなわち、二次電池を優先的に充電してもキャパシタを満充電状態にできるにも関わらず、キャパシタへの充電が優先されて二次電池の充電開始時間が遅れる。そのため、二次電池の充電時間が短くなり、二次電池の充電量が低下する。そこで、二次電池を優先的に充電しても、予め定められた値（たとえば、車両の運転者の要求に応じた電力を出力することができる値）以上の電気工ネルギをキャパシタに充電できるような、大きな回生エネルギが発生すると推定される場合には、二次電池が優先的に充電される。そのため、運転者の要求に応じた電力を出力することができる値以上の電気工ネルギをキャパシタに充電しつつ、キャパシタを優先的に充電する場合に比べて、二次電池への充電開始時間を早めて、より多くの回生エネルギを二次電池に充電することができる。これにより、十分な加速性能を確保しつつ、より多くの回生エネルギを回収することができる。一方、二次電池を優先的に充電しても、予め定められた値以上の電気工ネルギをキャパシタに充電できるような、大きな回生エネルギが発生すると推定されない場合には、キャパシタが優先的に充電される。そのため、二次電池を優先的に充電する場合に比べて、より多くの電気工ネルギをキャパシタに充電することができる。これにより、加速時の瞬間的な高出力に備えて、予めキヤパシタを充電しておけるので、十分な加速性能を確保することができる。その結果、バッテリとキャパシタとを備える車両において、加速性能を確保するとともに、回生エネルギを最大限に回収できる電力制御装置を提供することができる。好ましくは、予め定められた値は、車両の運転者の要求に応じた電力を出力することができる値である。

この発明によると、二次電池を優先的に充電しても、車両の運転者の要求（たとえば加速要求）に応じた電力をキャパシタから出力することができる。

さらに好ましくは、演算ュニットは、さらに、車雨のブレーキ圧に基づいて、回生電力を算出し、算出された回生電力に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する。

この発明によると、車両のブレーキ圧が大きい場合は、ブレーキ圧に応じた大きな回生制動力を車両に作用させるために、大きな回生電力が発生する。そこで、車両のブレーキ圧に基づいて、回生電力が算出される。さらに、車両のブレーキ圧に基づいて算出された回生電力が大きい場合は、運転者が長い時間制動力を要求している場合が多い。すなわち、大きな回生電力が長い時間継続して大きな回生エネルギが発生する場合が多い。そこで、車両のブレーキ圧に基づいて算出された回生電力に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かが推定される。そのため、発生する回生エネルギの大きさを適切に推定することができる。さらに好ましくは、演算ユニットは、算出された回生電力に加えて、二次電池の充電電力の第 1の制御上限値およびキャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する。

この発明によると、二次電池を優先的に充電する場合において、回生電力値が二次電池の充電電力の第 1の制御上限値より大きいと、二次電池に充電しきれない余剰電力がキャパシタに充電される。この余剰電力の値が、キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に近い場合や第 2の制御上限値を超えている場合、キヤパシタを短時間で満充電状態にすることができる。そこで、算出された回生電力に加えて、第 1の制御上限値および第 2の制御上限値に基づいて、大きな回生ェネルギが発生するか否かが推定される。たとえば、第 1の制御上限値と'第 2の制御上限値との和を算出された回生電力の値と比較することにより、大きな回生ェネルギが発生するか否かが推定される。そのため、 ¾生する回生エネルギの大きさをより適切に推定することができる。

さらに好ましくは、演算ユニットは、第 1の制御上限値と第 2の制御上限値どの和よりも算出された回生電力の値が大きい場合に、大きな回生エネルギが発生すると推定する。

この発明によると、二次電池を優先的に充電する場合において、回生電力値が二次電池の充電電力の第 1の制御上限値より大きいと、二次電池に充電しきれない余剰電力がキャパシタに充電される。この余剰電力の値が、キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値を超えてレ、る場合、キャパシタを短時間で満充電状態にすることができる。そこで、第 1の制御上限値と第 2の制御上限値との和よりも算出された回生電力の値が大きい場合に、大きな回生エネルギが発生すると推定される。これにより、二次電池を優先的に充電してもキャパシタを短時間で満充電状態にすることができる場合に、大きな回生エネルギが発生すると推定することができる。さらに好ましくは、演算ユニットは、ナビゲ一シヨン装置からの情報に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する。

この発明によると、たとえば、急傾斜の長い降坂路を車両が走行している間は、傾斜に合わせた大きさの回生制動力が運転者により要求されることが多い。すなわち、大きな回生電力が長い時間継続して大きな回生エネルギが発生する場合が多い。そこで、ナビゲーシヨン装置からの情報に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かが推定される。たとえば、ナビゲーシヨン装置から取得した自車走行情報から自車の走行路面状況が判断され、急傾斜の長い降坂路を走行している場合には、大きな回生エネルギが発生すると推定される。これにより、発生する回生エネルギの大きさを適切に推定することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施例に係る電力制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。

図 2は、本発明の第 1の実施例に係る電力制御装置を構成する E C Uの制御構造を示すフローチャートである。

図 3は、本発明の第 1の実施例に係る電力制御装置が搭載される車両におけるブレーキ圧と回生電力値との関係を示す図である。

図 4は、本発明の第 1の実施例に係る電力制御装置が搭載される車両におけるキャパシタおよびバッテリの充電電力値のタイミングチャート（その 1 ) である。図 5は、本発明の第 1の実施例に係る電力制御装置が搭載される車両におけるキャパシタおよびバッテリの充電電力値のタイミングチャート（その 2 ) である。図 6は、本発明に係る電力制御装置を搭載しない車両におけるキャパシタおよびバッテリの充電電力値のタイミングチヤ一トである。

図 7は、本発明の第 2の実施例に係る電力制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。

図 8は、本発明の第 2の実施例に係る電力制御装置を構成する E C Uの制御構造を示すフローチャートである。 ' 発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

く第 1の実施例〉

、図 1を参照して、本発明の実施例に係る電力制御装置が搭載された車両について説明する。この車両は、ノくッテリ 100と、ィンバータ 200と、モータジェネレ一タ 300と、コンデンサ 400と、システムメインリレー 510 (SMR (1) 500、制限抵抗 502、 SMR (2) 504、 SMR (3) 506) と、 ECU (Electronic Control Unit) 600とを含む。本実施例に係る電力制御装置は、 ECU 600が実行するプログラムにより制御される。なお、本実施例において、車両はモータジェネレータ 300からの駆動力のみにより走行する電気自動車として説明する力本発明に係る電力制御装置が搭載される車両は電気自動車に限られず、その他、ハイブリッド車、燃料電池車などに搭載してもよい。バッテリ 100は、複数のセルを直列に接続したモジュールをさらに複数直列に接続した組電池である。なお、バッテリ 100に加えてキャパシタ 700が備えられ、ともにそれぞれの特性に応じて、モータジェネレータ 300に電力を供給する。.

ィンソくータ 2 0 0 は、 6 つの I G B T ( Insulated Gate Bipolar Transistor) と、 I GB Tのェミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各 I GBTにそれぞれ並列に接続された 6つのダイオードとを含む。

インバータ 200は、 E CU 600からの制御信号に基づいて、モ一タジエネレータ 300をモータまたはジェネレータとして機能させる。インバ一タ 200 は、モータジェネレータ 300をモータとして機能させる場合、バッテリ 10.0 やキャパシタ 7ひ 0から供給された直流電力を交流電力に変換し、モータジエネレータ 300に供給する。インバータ 200は、各 I GBTのゲートをオン/ォフ（通電 /遮断）してモータジェネレータ 300に供給する電力を制御することにより、モータジエネ ^一タ 300が ECU 600からの制御信号で要求される出力状態になるように制御する。インバ一タ 200は、モータジェネレータ 300をジェネレータとして機能させる場合、モータジェネレータ 300が発電した交流電力を直流電力に変換し、ノくッテリ 100やキャパシタ 700に充電する。ィンバータ 200は、各 I GB Tのゲートをオン/オフ（通電 /遮断）してモータジェネレータ 300が発電する電力（回生電力）を制御することにより、 ECU 600からの制御信号で要求される回生制動力（回生トルク）が車両に作用するように制御する。

モータジェネレータ 300は、三相交流モータであるとともに、車両の回生制動時に発電するジェネレータである。モータジェネレータ 300の回転軸は、最終的には車両のドライブシャフト（図示せず）に接続される。車両は、モータジエネレータ 300からの駆動力により走行する。

コンデンサ 400は、インバータ 200と並列に接続されている。コンデンサ 4"00は、バッテリ 100から供給された電力、またはインバ一タ 200から供給された電力を平滑化するため、電荷を一旦蓄積する。平滑化された電力は、ィンバータ 20◦またはバッテリ 1 00に供給される。

システムメインリレー 5 10は、正極側の S MR (1) 500、 SMR (2)

504および負極側の SMR (3) 506から構成される。 SMR (1) 500、 SMR (2) 504、 S R (3 ) 506は、コイルに対して励磁電流を通電したときにオンする接点を閉じるリレーである。 SMR (1) 500および SMR (2) 504は、バッテリ 100の正極側に設けられている。 SMR (1) 50 0と SMR (2) 504とは、並列に接続されている。 SMR (1) 500には、制限抵抗 502が直列に接続されている。 SMR (1) 500は、 SMR (2) 504が接続される前に接続され、インバータ 200に突入電流が流れることを防止するプリチャージ用 SMRである。 SMR (2) 504は、 SMR (1) 5 ◦ 0が接続され、プリチャージが終了した後に接続される正側 SMRである。 S MR (3) 506は、バッテリ 1 00の負極側に設けられている負側 SMRである。各 SMRは、 ECU 600により制御される。

電源オン時（イダニッシヨンスィツチのポジションが OFF位置から ST A位置に切り換えられる時）、 ECU 600は、先ず、 SMR (3) 506をオンし、次に SMR (1) 500をオンしてプリチャージを実行する。 SMR (1) 50 0には制限抵抗 502が接続されているので、 SMR (1) 500をオンしてもインバータ 200にかかる電圧は緩やかに上昇し、突入電流の発生を防止することができる。プリチャージ実行後、 ECU600は、 SMR (2) 504をオンにする。電源オフ時（イダニッシヨンスィツチのポジションが S TA位置から O FF位置に切り換えられる時）、 ECU600は、ノくッテリ 100からの漏電防止などのため、 SMR (1) 500、 SMR (2) 504 t'SMR (3) 5 06をオフする。

さらに、この車両には、上述したように、ノくッテリ 100に加えて、キャパシタ 700が搭載される。キャパシタ 700は、インバータ 200の入力側端子とコンデンサ 40◦との間に接続される。キャパシタ 700は、コイルに対して励磁電流を通電したときにオンする接点を閉じるリレー 702およびリレー 704 を ECU 600が開閉制御して、インバータ 200との間で電力を充放電する。電源オン時には、リレ一 702およびリレー 704はオンされる。電源オフ時には、キャパシタ 700からの漏電防止などのため、リレー 702およびリレー 7 04はオフされる。

キャパシタ 700は、バッテリ 100よりも定格充放電電力が大きく、瞬間的な高入出力に対応できる。キャパシタ 7◦ 0は、バッテリ 100よりも蓄電容量が少なく回生エネルギの充電時には短時間で満充電状態となる。

また、この車両には、バッテリ 100とインバータ 200との間に、昇圧コンバータ 800が設けられる。車両の加速時には、昇圧コンバータ 800により、たとえばバッテリ 100の定格電圧（200V程度）、 500V程度（モータジェネレータ 300の定格電圧）まで昇圧されて、インバータ 200に供給される。車両の回生制動時には、ィンバータ 200で直流電圧に変換された 500 V 程度の回生電圧が、バッテリ 100の定格電圧に降圧されて、バッテリ 100に供給される。昇圧コンバータ 800は、 2つの I GBTや電流変化を低減させるリァクトルから構成される。

さらに、この車両には、 ECU 600に接続されたブレーキ圧センサ 2100 が設けられる。ブレーキ圧センサ 2100は、運転者によるブレーキペダル（図示せず）の踏込み力に応じたブレーキ圧を検出し、ブレーキ圧を表わす信号を E CU 600に送信する。

E C U 600は、ィダニッシヨンスィッチ（図示せず）、ァクセルペダルの踏込み量センサ（図示せず）、ブレーキ圧センサ 2100などから送信される信号に基づいて、 ROM (Read Only Memory) に記憶されたプログラムを実行する。このプログラムにより、インバータ 200、昇圧コンバータ 800および各 SM R等が制御されて、車両は所望の状態で走行するように制御される。

本実施例において、バッテリ 700およびキャパシタ 900の充放電は、昇圧コンバータ 800の出力電圧（システム電圧）を変更することにより制御される。たとえば、モータジェネレータ 300に電力を供給する場合、キャパシタ 70 0の電圧よりも昇圧コンバータ 800の出力電圧を低くすると、キャパシタ 70 0から優先的に放電される。昇圧コンバータ 800の出力電圧をキャパシタ 70 0の電圧以上にすると、バッテリ 100から優先的に放電される。

一方、回生制動時にモータジェネレータ 300で発電された電力をバッテリ 1 00もしくはキャパシタ 700に充電する場合、昇圧コンバータ 800の出力電圧をキャパシタ 700の電圧以下にすると、バッテリ 100が優先的に充電される。キャパシタ 700の電圧よりも昇圧コンバータ 800の出力電圧を高くすると、キャパシタ 70◦が優先的に充電される。

また、 ECU600は、バッテリ 100の温度や充電状態などに基づいて、バッテリ充電電力制限値（バッテリ 1 00に充電される電力の最大値） WI N (B) を算出する。同様に、 ECU 600は、キャパシタ 700の温度や電圧に基づいて、キャパシタ充電電力制限値（キャパシタ 700に充電される電力の最大値） WI N (C) を算出する。なお、充電電力制限値 WI N (B) および充電電力制限値 WI N (C) は、それぞれの定格充電電力値を超えないように算出される。

図 2を参照して、本実施例に係る電力制御装置を構成する ECU 600が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップを Sと略す。） 100にて、 ECU 600は、ブレーキ圧センサ 2100から送信される信号に基づいて、回生電力値 Pを算出する。たとえば、図 3に示すような、ブレーキ圧をパラメータとして回生電力値 Pが予め記憶されたマップに基づいて、回生電力値 Pを算出する。

S 1 0 2にて、 ECU 600は、バッテリ 1 00の温度や充電状態などに基づいて、バッテリ充電電力制限 ί直 WI N (Β) を算出する。

S 1 04にて、 ECU 6 00は、キャパシタ 700の温度や電圧に基づいて、キャパシタ充電電力制限値 W I N (C) を算出する。

S 1 06にて、 ECU 6 00は、バッテリ充電電力制限値 W I N (B) とキヤパシタ充電電力制限値 WI N (C) との和より回生電力値 Pが大きいか否かを判断する。大きいと判断されると（S 1 06にて YE S) 、処理は S I 08に移される。そうでないと（S 1 06にて NO) 、処理は S 1 1 2に移される。

S 1 08にて、 ECU600は、バッテリ 1 00を優先的に充電してもキャパシタ 700を満充電状態にできるような、大きな [13生エネルギが発生すると推定する。なお、本ステップにて、 ECU 600は、バッテリ 1 00を優先的に充電しても、キャパシタ 700を優先的に充電する場合と同じ量の電気工ネルギをキャパシタ 700に充電できるような、大きな回生エネルギが発生すると推定してちょい。

S 1 1 0にて、 ECU 6 00は、バッテリ 1◦◦を優先的に充電するように、昇圧コンバータ 800の出力電圧をキャパシタ Ί 00の電圧以下にする制御信号を昇圧コンバータ 800に送信する。

S 1 1 2にて、 ECU6 00は、バッテリ 1 00を優先的に充電するとキャパシタ 700を満充電状態にできるような、大きな回生エネルギが発生しないと推定する。なお、本ステップにて、 ECU 600は、バッテリ 1 00を優先的に充電しても、キャパシタ 700を優先的に充電する場合と同じ量の電気工ネルギをキャパシタ 700に充電できるような、大きな回生エネルギが発生しないと推定してもよレ、。

S 1 1 4にて、 ECU 600は、キャパシタ Ί 00を優先的に充電するように、昇圧コンバータ 800の出力電圧をキャパシタ 700の電圧よりも高くする制御信号を昇圧コンバータ 800に送信する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施例に係る ECU 6 0 0の動作について説明する。まず、図 4に示すような回生エネルギが発生した場合を想定する。図 4に示す回生エネルギは、時刻丁（ 1 ) から時刻 T (0) まで発生し、回生電力値 P (1) がバッテリ充電電力制限値 WI N (B) より小さレ、。このような場合において、バッテリ 100を優先的に充電すると、回生エネルギがすべてバッテリ 1 00に充電されて、キャパシタ 700は充電されない。そこで、ブレーキ圧に基づいて回生電力値 P (1) が算出され（S 100) 、バッテリ充電電力制限値 W I N (B) とキャパシタ充電電力制限値 W I N (C との和より回生電力値 P (1) が小さいため（S 106にて NO) 、大きな回生エネルギは発生しないと推定され（S 1 1 2) 、キャパシタ 700が優先的に充電される（S 1 14) 。そのため、発生した回生エネルギをキャパシタ 700に充電することができる。これにより、加速時の瞬間的な高出力に備えて、予めキャパシタ 700を充電しておけるので、十分な加速性能を確保することができる。

次に、図 5に示すような回生エネルギが発生した場合を想定する。図 5に示す回生エネルギは、時刻 τ (1) から時刻 T (0) まで発生し、回生電力値 P (2) がバッテリ充電電力制限値 W I N (B) とキヤパシタ充電電力制限値 W I

N (C) との和より大きレヽ。このような場合において、バッテリ 100を優先的に充電しても、バッテリ 100で充電しきれない余剰電力によりキャパシタ 70 0を満充電状態にできると考えられる。

このような場合にまで、キャパシタ 700を優先的に充電すると、図 6に示すように、キャパシタ 700への充電が優先されてバッテリ 100の充電開始時間が時刻 T (1) より遅い時刻 T (3) となり、バッテリ 100の充電量が低下する。なお、図 6の一点鎖線は、キャパシタ 700を優先的に充電した場合のバッテリ 100に回収される回生エネルギのみを表わす。一方、バッテリ 100およびキャパシタ 700のいずれを優先的に充電しても、キャパシタ 700への充電量は同じであり、キャパシタ 700を満充電状態にできる。そのため、全体として回生エネルギの回収量が低下する。

そこで、ブレーキ圧に基づいて回生電力値 P (2) が算出され（≤ 1ひ0) 、バッテリ充電電力制限値 WI N (B) とキャパシタ充電電力制限値 WI N (C) との和より回生電力値 P (2) が大きいため（S 106にて YES) 、大きな回生エネルギが発生すると推定され（S 108) 、バッテリ 100が優先的に充電される（S 1 10) 。

これにより、キャパシタ 700を優先的に充電する場合に比べて、同じ量の電気エネルギを充電してキャパシタ 700を満充電状態にしつつ、図 5に示すように、バッテリ 100への充電開始時間を時刻 T (3) から時刻 T (1) に早めることができる。そのため、より多くの回生エネルギをバッテリ 100に充電することができる。これにより、十分な加速性能を確保しつつ、回生エネルギを最大限に回収することができる。

以上のように、本実施例に係る電力制御装置によれば、ブレーキ圧に基づいて算出される回生電力値が、バッテリ充電電力制限値とキャパシタ充電電力制限値との和より大きいと、バッテリを優先的に充電する。そのため、キャパシタを優先的に充電する場合に比べて、同じ量の電気工ネルギを充電してキャパシタを満充電状態にしつつ、バッテリへの充電開始時間を早めて、より多くの回生エネルギをバッテリに充電することができる。これにより、十分な加速性能を確保しつつ、回生エネルギの回収量の低下を抑制することができる。

なお、本実施例においては、図 2に示すフローチャートにて、バッテリ充電電力制限ィ直 WI N (B) およびキャパシタ充電電力制限値 WI N (C) の和と回生電力値 Pとを比較（S 106) した結果に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定した（S 108、 S 1 1 2) 、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する方法はこれに限定されなレ、。たとえば、バッテリ 100の定格充電電力およびキャパシタ 700の定格充電電力に基づいて定めたしきい値を記憶しておき、回生電力値 Pとしきい値とを比較した結果に基づいて、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定してもよい。

<第 2の実施例 >

本実施例に係る動力制御装置について説明する。本実施例に係る動力制御装置は、上述の第 1の実施例に係る動力制御装置の構成と比較して、ブレーキ圧センサ 2 100、 ECU600に代えて、ナビゲーション装置 2200_S ECU 16 00を含む点が異なる。 ECU 1 600は、第 1の実施例に係る動力制御装置を構成する ECU 600と比べて、プログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第 1の実施例に係る動力制御装置の構成と同じ構成である。同じ構成については同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図 7を参照して、本発明の実施例に係る電力制御装置が搭載された車両について説明する。

ナビゲーション装置 2 2 0 0は、 G P S (Global Positioning System) の衛星から受信する自車の位置情報に基づいて、自車走行情報を算出する。なお、自車走行情報には、ナビゲーション装置 2 2 0 0に記録された地図データに基づく、自車の地図上の走行位置情報を含む。これにより、自車の進行方向の道路の勾配情報も算出できる。ナビゲーシヨン装置 2 2 0 0は、算出した自車走行情報を表わす信号を E C U 1 6 0 0に送信する。

図 8を参照して、本実施例に係る電力制御装置を構成する E C U 1 6 0 0が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図 8に示したフローチヤートの中で、前述の図 2に示したフローチヤ一トと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

S 2 0 0にて、 E C U 1 6 0 0は、ナビゲーシヨン装置 2 2 0 0が算出した自車走行情報を取得する。

S 2 0 2にて、 E C U 1 6 0 0は、ナビゲーシヨン装置 2 2 0 0から取得した自車走行情報に基づいて、予め定められた勾配以上の降坂路が予め定められた距離以上継続するか否かを判断する。継続すると判断されると（3 2 0 2にて £ S ) 、処理は S 1 p 8へ移される。もしそうでないと（S 2 0 2にて N O) 、処理は S 1 1 2に移される。

本実施例に係る電力制御装置を構成する E C U 1 6 0 0によれば、ナビゲ一シヨン装置 2 2 0 0から取得した自車走行情報に基づいて、予め定められた勾配以上の降坂路が予め定められた距離以上継続するか否かが判断される（S 2 0 2 ) 。長レ、距離の急傾斜の降坂路を車両が走行している間は、急傾斜に応じた大きな回生制動力が運転者により要求されることが多い。すなわち、大きな回生電力が長い時間継続し、大きな回生エネルギが発生する場合が多い。そこで、予め定められた勾配以上の降坂路が予め定められた距離以上継続すると判断されると（S 2 02にて YES) 、大きな回生エネルギが発生すると推定され（S 108) 、バッテリ 100が優先的に充電される（S 1 10) 。これにより、上述の第 1の実施例と同様に、キャパシタ 700を優先的に充電する場合に比べて、同じ量の電気エネルギをキャパシタに充電しつつ、バッテリ 100への充電開始時間を早めて、より多くの回生エネルギをバッテリ 100に充電することができる。

今回開示された実施例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つて示され、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。

Claims

請求の範囲

1 . 制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の電力制御装置であって、

前記回転電機に接続され、前記回生電力を変換して出力するインバータと、前記インバータと前記二次電池との間に接続され、前記変換された回生電力の電圧を、前記二次電池の定格電圧に変圧して出力するコンバータと、

前記コンバータと前記ィンバータとの間に前記二次電池と並列に接続され、前記二次電池よりも定格充放電電力が大きくかつ蓄電容量が少ないキャパシタと、前記二次電池と前記キャパシタとのいずれかを優先的に充電するように切り換る切換部と、

前記切換部に接続された演算ュニットとを含み、

前記演算ユニットは、

前記回生電力が予め定められた値以上であるか否かを判断し、

前記予め定められた値以上であると判断されると、前記二次電池を優先的に充電し、前記予め定められた値以上でないと判断されると、前記キャパシタを優先的に充電するように、前記切換部を制御する、電力制御装置。

2 . 前記予め定められた値は、前記二次電池の充電電力の第 1の制御上限値および前記キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて設定される、請求の範囲第 1項に記載の電力制御装置。

3 . 前記予め定められた値は、前記第 1の制御上限値および前記第 2の制御上限値の和に設定される、請求の範囲第 2項に記載の電力制御装置。

4 . 前記演算ユニットは、さらに、前記車両のブレーキ圧に基づいて、前記回生電力を算出する、請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載の電力制御装置。

5 . 制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の電力制御装置であって、

前記回転電機に接続され、前記回生電力を変換して出力するインバータと、前記ィンバータと前記二次電池との間に接続され、前記変換された回生電力の電圧を、前記二次電池の定格電圧に変圧して出力するコンバータと、前記コンバータと前記ィンバータとの間に前記二次電池と並列に接続され、前記二次電池よりも定格充放電電力が大きくかつ蓄電容量が少ないキャパシタと、前記二次電池と前記キャパシタとのいずれかを優先的に充電するように切り換る切換部と、

前記切換部に接続された演算ュニットとを含み、

' 前記演算ュニットは、

前記二次電池を優先的に充電しても、予め定められた以上の電気工ネルギを前記キャパシタに充電できるような、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定し、

前記大きな回生エネルギが発生すると推定されると、前記二次電池を優先的に充電し、前記大きな回生エネルギが発生しないと推定されると、前記キャパシタを優先的に充電するように、前記切換部を制御する、電力制御装置。

6 . 前記予め定められた値は、前記車両の運転の要求に応じた電力を出力することができる値である、請求の範囲第 5項に記載の電力制御装置。

7 . 前記演算ユニットは、さらに、前記車両のブレーキ圧に基づいて、前記回生電力を算出し、

前記算出された回生電力に基づいて、前記大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する、請求の範囲第 5項に記載の電力制御装置。

8 . 前記演算ユニットは、前記算出された回生電力に加えて、前記二次電池の充電電力の第 1の制御上限値および前記キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて、前記大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する、請求の範囲第 7項に記載の電力制御装置。

9 . 前記演算ュニットは、前記第 1の制御上限値と前記第 2の制御上限値との和よりも前記算出された回生電力の値が大きい場合に、前記大きな回生エネルギが発生すると推定する、請求の範囲第 8項に記載の電力制御装置。

1 0 . 前記演算ユニットは、ナビゲーシヨン装置からの情報に基づいて、前記大きな回生エネルギが発生するか否かを推定する、請求の範囲第 5または 6項に記載の電力制御装置。

1 1 . 制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の電力制御装置であって、

前記コンバータと前記インバータとの間に前記二次電池と並列に接続され、前記二次電池よりも定格充放電電力が大きくかつ蓄電容量が少ないキャパシタと、前記二次電池と前記キャパシタとのいずれかを優先的に充電するように切り換るための切換手段と、

前記回生電力が予め定められた値以上であるか否かを判断するための手段と、前記予め定められた値以上であると判断されると、前記二次電池を優先的に充電し、前記予め定められた値以上でないと判断されると、前記キャパシタを優先的に充電するように、前記切換手段を制御するための制御手段とを含む、電力制御装置。

1 2 . 前記予め定められた値は、前記二次電池の充電電力の第 1の制御上限値および前記キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて設定される、請求の範囲第 1 1項に記載の電力制御装置。

1 3 . 前記予め定められた値は、前記第 1の制御上限値および前記第 2の制御上限値の和に設定される、請求の範囲第 1 2項に記載の電力制御装置。 -

1 4 . 前記電力制御装置は、前記車両のブレーキ圧に基づいて、前記回生電力を算出するための手段をさらに含む、請求の範囲第 1 1〜1 3項のいずれかに記載の電力制御装置。

1 5 . 制動時に二次電池の定格電圧よりも高い電圧の回生電力を発生する走行用の回転電機を含む車両の亀力制御装置であって、

前記回転電機に接続され、前記回生電力を変換して出力するィンバータと、前記インバータと前記二次電池との間に接続され、前記変換された回生電力の電圧を、前記二次電池の定格電圧に変圧して出力するコンバータと、

前記二次電池を優先的に充電しても、予め定められた値以上の電気工ネルギを前記キャパシタに充電できるような、大きな回生エネルギが発生するか否かを推定するための推定手段と、

前記大きな回生エネルギが発生すると推定されると、前記二次電池を優先的に充電し、前記大きな回生エネルギが発生しないと推定されると、前記キャパシタを優先的に充電するように、前記切換手段を制御するための制御手段を含む、電力制御装置。

1 6 . 前記予め定められた値は、前記車両の運転者の要求に応じた電力を出力することができる値である、請求の範囲第 1 5項に記載の電力制御装置。

1 7 . 前記電力制御装置は、前記車両のブレーキ圧に基づいて、前記回生電力を算出するための手段をざらに含み、

前記推定手段は、前記算出された回生電力に基づいて、前記大きな回生エネノレギが発生するか否かを推定するための手段を含む、請求の範囲第 1 5項に記載の電力制御装置。

1 8 . 前記推定手段は、前記算出された回生電力に加えて、前記二次電池の充電電力の第 1の制御上限値および前記キャパシタの充電電力の第 2の制御上限値に基づいて、前記大きな回生エネルギが発生するか否かを推定するための手段を含む、請求の範囲第 1 7項に記載の電力制御装置。

1 9 . 前記推定手段は、前記第 1の制御上限値と前記第 2の制御上限値との和よりも前記算出された回生電力の値が大きい場合に、前記大きな回生エネルギが発生すると推定するための手段を含む、請求の範囲第 1 8項に記載の電力制御装置。

2 0 . 前記推定手段は、ナビゲーシヨン装置からの情報に基づいて、前記大きな回生エネルギが発生するか否かを推定するための手段を含む、請求の範囲第 1 5または 1 6項に記載の電力制御装置。