WO2008149964A1

WO2008149964A1 - 車両の電源装置

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Publication number: WO2008149964A1
Application number: PCT/JP2008/060410
Authority: WO
Inventors: Takahide Iida
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2008-12-11
Also published as: US8143859B2; CN101682202A; CN101682202B; US20100141213A1; EP2154764A4; RU2413352C1; EP2154764A1; EP2154764B1; JP4874874B2; JP2008306823A

Abstract

車両の電源装置は、主負荷（１４，２２）に対して電気的に並列に設けられた第１、第２のバッテリ（Ｂ１，Ｂ２）と、第１のバッテリ（Ｂ１）と主負荷との間に設けられた昇圧コンバータ（１２Ａ）と、第２のバッテリ（Ｂ２）と主負荷との間に設けられた昇圧コンバータ（１２Ｂ）と、補機バッテリ（Ｂ３）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（３３）と、補機バッテリ（Ｂ３）またはＤＣ／ＤＣコンバータ（３３）からの電力によって駆動される補機負荷（３５）とを備える。制御装置（３０）は、補機負荷（３５）に流れる電流変動を反映させてバッテリ（Ｂ１，Ｂ２）に対する充電電流または放電電流を定める。これにより、複数の蓄電装置に対する充放電の偏りが低減された車両の電源装置を提供することができる。

Description

明細書車両の電源装置技術分野

この発明は、車両の電源装置に関し、特に複数の蓄電装置を搭載する車両の電源装置に関する。背景技術

近年、環境にやさしい車両として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等が開発され、実用化されている。これらの車両には、モータとそれを駆動するための電源装置が搭載されている。

このような車両において、バッテリのみで走行可能な距離を伸ばすために、複数のバッテリを搭載することも検討されている。

特開 2 0 0 2— 1 0 5 0 2号公報は、複数の蓄電池の充電と放電を同時に行なうことができる蓄電池用充放電装置を開示する。

電気自動車では、 1回の充電で走行可能な距離が長いことが望まれる。内燃機関と蓄電池およびモータを搭載するハイプリッド自動車でも、外部から蓄電池に充電可能にする構成を採用する場合には、同様に内燃機関を使わずに走行可能な距離が 1回の充電あたり長いことが望まれる。

1回の充電で走行可能な距離を長くするためには、車両に搭載する電池のエネルギー量を増やす必要がある。このエネルギー量を増やす方法として、 1 ) 電池セルあたりのエネルギー容量を増やす、 2 ) 搭載電池セル数を増やす、という方法がある。

しかし上記 1 ) の方法は、電池セルのケースの強度等に鑑み上限があるので所望の容量を確保するのが困難である。一方、上記 2 ) の方法では、直列または並列にセル数を増やすことが考えられる。

直列で電池セル数を増やすのは、電圧が高くなる。しかし、電気負荷であるィンバータゃモータの耐圧があるので、直列つなぎで電池セル数を增やすのはこの耐圧による上限で限界がある。一方、電池セルを並列つなぎにすれば、必要な容量は確保できるが、電力調整装置無しで並列接続すると、一部の電池のみが劣化し、持っている電池の性能を使い切れない。

さらに、車輪駆動用モータを搭載する車両の場合、数百ボルトのモータ駆動用高圧バッテリとは別に、補機負荷を駆動するための捕機用バッテリが搭載されているのが普通である。

そして、補機用バッテリの充電や補機負荷に対する電力供給は、高圧バッテリの電圧を D C/D Cコンバータで降圧し、降圧した電圧によって行なわれる場合力 Sある。

しかし、この場合、走行可能距離を伸ばすために複数の高圧バッテリを搭載すると、高圧バッテリの一部が補機側に供給する電力も負担する必要があるので、複数の高圧バッテリを均等に充電するには注意が必要となる。発明の開示

この発明の目的は、複数の蓄電装置を搭載し、複数の蓄電装置に対する充放電の偏りが低減された車両の電源装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、主負荷に対して電気的に並列に設けられた第 1および第 2の蓄電装置と、第 1の蓄電装置と主負荷との間に設けられた第 1の電力変換器と、第 2の蓄電装置と主負荷との間に設けられた第 2の電力変換器と、第 1の電力変換器と第 1の蓄電装置とを結ぶ経路上から分岐される電流を受ける第 3の電力変換器と、第 3の電力変換器からの電力によつて駆動される補機負荷と、第 1〜第 3の電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、捕機負荷に流れる電流変動を反映させて第 1および第 2の蓄電装置に対する充電電流または放電電流を定め、定めた電流を充放電させるように第 1およびノまたは第 2の電力変換器を制御する。

好ましくは、車両の電源装置は、車両外部から与えられる電力により第 1および第 2の蓄電装置を充電するための充電器をさらに備える。充電器は、第 1の蓄電装置に接続される。第 1および第 2の電力変換器は、充電器から与えられる電流の一部を分岐して第 2の蓄電装置を充電する他の充電器として動作する。より好ましくは、車両の電源装置は、第 1の蓄電装置への充放電電流を検出する電流センサをさらに備える。制御装置は、第 3の電力変換器を一時的に停止させ、停止前と停止後の第 1の蓄電装置への充放電電流の差に基づいて、第 3の電力変換器に向けて分岐される電流を算出し、分岐される電流に基づいて第 1，第 2の電力変換器の動作を補正する。

さらに好ましくは、車両外部からの充電時において、第 1の電力変換器は、第 1の蓄電装置側から主負荷側に向けて昇圧動作を行なう。車両外部からの充電時において、第 2の電力変換器は、主負荷側から第 2の蓄電装置側に向けて定電流が流れるように動作を行なう。

好ましくは、制御装置は、補機負荷における電力消費の変動があつたと推定される場合に、第 1の電力変換器と第 1の蓄電装置とを結ぶ経路上から第 3の電力変換器に向けて分岐される電流の算出を行なう。

より好ましくは、制御装置は、所定時間が経過するごとに補機負荷における電力消費の変動があつたと推定する。

より好ましくは、制御装置は、第 1、第 2の蓄電装置の充電状態の差が所定値を超えた場合に補機負荷における電力消費の変動があつたと推定する。

好ましくは、制御装置は、第 1の蓄電装置の充電状態と第 2の蓄電装置の充電状態とを算出し、第 1、第 2の蓄電装置の充電状態の差が拡大しないように第 1 〜第 3の電力変換器を制御する。

この発明によれば、複数の蓄電装置を搭載する場合において、充放電の偏りが低減される。その結果、.複数の蓄電装置のうち一部だけ寿命が短くなるような事態が回避される。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係る車両 1の主たる構成を示す図である。

図 2は、図 1のインバータ 1 4および 2 2の詳細な構成を示す回路図である。図 3は、図 1の昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bの詳細な構成を示す回路図である。

図 4は、充電時の車両の電源装置の状態について説明するための模式図である _t 図 5は、図 1の制御装置 30が実行する充電の制御を説明するためのフローチヤートである。

図 6は、 D C/D Cコンバータ 33の停止前後での充電電流の変化を説明するための図である。

図 7は、図 5のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。

図 8は、実施の形態 2において図 1の制御装置 30が実行する充電の制御を説明するためのフローチャートである。

図 9は、図 8のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

[実施の形態 1 ]

図 1を参照して、車両 1は、蓄電装置であるバッテリ B 1， B 2と、電力変換器である昇圧コンバータ 12 A, 12Bと、平滑用コンデンサ CHと、電圧センサ 10A， 10 B, 13と、インバータ 14, 22と、エンジン 4と、モータジエネレータ MG 1 , MG 2と、動力分割機構 3と、制御装置 30とを含む。

この車両に搭載される蓄電装置は外部から充電が可能である。このために、車両 1は、さらに、たとえば AC 100Vの商用電源 8にバッテリ B 1を接続するための充電器 6を含む。充電器 6は、交流を直流に変換するとともに電圧を調圧してバッテリに与える。なお、外部充電可能とするために、他にも、モータジェネレ一タ MG 1， MG 2のステータコイルの中性点を交流電源に接続する方式や昇圧コンバータ 12A， 12 Bを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。

平滑用コンデンサ CHは、昇圧コンバータ 1 2A， 1 2 Bによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ 1 3は、平滑用コンデンサ CHの端子間電圧 VH を検知して制御装置 3 0に出力する。

インバータ 1 4は、昇圧コンバータ 1 2 Bまたは 1 2 Aから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ MG 1に出力する。インバータ 2 2は、昇圧コンバータ 1 2 Bまたは 1 2 Aから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ MG 2に出力する。

動力分割機構 3は、エンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG 2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構 3としてはサンギヤ、プラネタリキヤリャ、リングギヤの 3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、 3つの回転軸のうち 2つの回転軸の回転が定まれば、他の 1つの回転軸の回転は強制的に定まる。この 3つの回転軸がエンジン 4、モータジェネレータ MG 1 , MG 2の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータ MG 2の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギャによって車輪に結合されている。また動力分割機構 3の内部にモータジエネレータ MG 2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

電圧センサ 1 0 Aは、バッテリ B 1の端子間の電圧 V 1を測定する。電圧センサ 1 O Aとともにバッテリ B 1の充電状態を監視するために、バッテリ B 1に流れる電流 I 1を検知する電流センサ 1 1 Aが設けられている。また、バッテリ B 1の充電状態（ S O C ： State Of Charge) S O C 1を検出する S O C検出部 3 7が設けられている。 5 0〇検出部3 7は、バッテリ B 1の開放電圧とバッテリ B 1に流れる電流 I 1の積算とに基づいて充電状態を算出し、制御装置 3 0に出力する。ノくッテリ B 1としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチゥムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

電圧センサ 1 0 Bは、バッテリ B 2の端子間の電圧 V 2を測定する。電圧センサ 1 0 Bは、バッテリ B 2の端子間の電圧 V 2を測定する。電圧センサ 1 0 Bとともにバッテリ B 2の充電状態を監視するために、バッテリ B 2に流れる電流 I 2を検知する電流センサ 1 1 Bが設けられている。また、バッテリ B 2の充電状態 S O C 2を検出する S O C検出部 3 9が設けられている。 S O C検出部 3 9は、バッテリ B 2の開放電圧とバッテリ B 2に流れる電流 I 2の積算とに基づいて充電状態を算出し、制御装置 3 0に出力する。バッテリ B 2としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

バッテリ B 2とバッテリ B 1とは、たとえば、同時使用することにより電源ラインに接続される電気負荷（インバ一タ 2 2およびモータジェネレータ MG 2 ) に許容された最大パワーを出力可能であるように蓄電可能容量が設定される。これによりエンジンを使用しない E V (Electric Vehicle) 走行において最大パヮ一の走行が可能である。

そしてバッテリ B 2の電力が消費されてしまったら、バッテリ B 1に加えてェンジン 4を使用することによって、バッテリ B 2を使用しないでも最大パワーの走行を可能とすることができる。

インバータ 1 4は、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2に接続されている。ィンバータ 1 4は、昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン 4を始動させるために、モータジェネレータ MG 1を駆動する。また、インバータ 1 4は、エンジン 4から伝達される動力によってモ一タジェネレータ MG 1で発電された電力を昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bに戻す。このとき昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bは、降圧回路として動作するように制御装置 3 0によって制御される。

インバータ 2 2は、インバータ 1 4と並列的に、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2に接続されている。インバータ 2 2は車輪を駆動するモータジエネレータ MG 2に対して昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ 2 2は、回生制動に伴い、モータジェネレータ MG 2において発電された電力を昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bに戻す。このとき昇圧コンバータ 1 2 Aおよび 1 2 Bは、降圧回路として動作するように制御装置 3 0によって制御される。

制御装置 3 0は、モータジェネレータ MG 1， MG 2の各トルク指令値、モータ電流値および回転速度、電圧 V I， V 2 , V Hの各値、および起動信号を受ける。そして制御装置 3 0は、昇圧コンバータ 1 2 Bに対して昇圧指示と降圧指示と動作禁止指示とを出力する。さらに、制御装置 30は、インバータ 14に対して昇圧コンバータ 12 A， 1 •2 Bの出力である直流電圧を、モータジェネレータ MG 1を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示と、モータジェネレータ MG 1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12A, 12 B側に戻す回生指示とを出力する。

同様に制御装置 30は、インバータ 22に対してモータジェネレータ MG 2を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示と、モータジェネレータ MG 2で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ 12A, 12 B側に戻す回生指示とを出力する。

さらに、補機負荷 35を駆動する補機バッテリ B 3および DCZDCコンパ一タ 33が設けられている。 DC/DCコンバータ 33は電源ライン PL 1 Aと接地ライン S L 2とに接続されている。充電時には、充電電流 I c gの一部が分岐され電流 I 3が DC/DCコンバータ 33に供給される。

補機負荷 35は、例えば各種の ECUの電源や、へッドライト、ルームランプ、パワーウィンドウ、ホーン、ウィンカーなどを含む。これらの補機負荷は、駆動要求があれば作動させざるを得ないので、電流 I 3を監視して補機負荷の動作を制限するようなことは通常は考えられておらず電流 I 3を測定する電流センサは設けられていない場合が多い。

図 2は、図 1のインバータ 14および 22の詳細な構成を示す回路図である。図 1、図 2を参照して、ィンバータ 14は、 U相アーム 15と、 V相アーム 1

6と、 W相アーム 1 7とを含む。 U相アーム 15， V相アーム 16，および W相アーム 17は、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2との間に並列に接続される。

U相アーム 15は、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2との間に直列接続された I GBT素子 Q3， Q4と、 108丁素子<33， Q 4とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 3, D 4とを含む。ダイオード D3の力ソードは I GBT素子 Q 3のコレクタと接続され、ダイォード D 3のアノードは I GBT素子 Q 3のエミッタと接続される。ダイオード D 4の力ソードは I 08丁素子(34のコレクタと接続され、ダイォ一ド D4のアノードは I GBT素子 Q4のエミッタと接続 'される。 V相アーム 16は、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2との間に直列接続された I GBT素子 Q5, Q6と、 108丁素子05, Q 6とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 5， D 6とを含む。ダイオード D 5の力ソードは I GBT素子 Q 5のコレクタと接続され、ダイオード D 5のアノードは I 08丁素子05のェミッタと接続される。ダイオード D6の力ソードは I GBT素子 Q6のコレクタと接続され、ダイオード D 6のアノードは I GBT素子 Q6のエミッタと接続される。

W相アーム 17は、電源ライン PL 2と接地ライン S L 2との間に直列接続された I GBT素子 Q7， Q8と、 108丁素子07, Q 8とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 7, D 8とを含む。ダイオード D 7の力ソードは I GB T素子 Q 7のコレクタと接続され、ダイォ一ド D 7のアノードは I GBT素子 Q 7のェミッタと接続される。ダイオード D 8の力ソードは I 08丁素子08のコレクタと接続され、ダイォード D 8のアノードは I GBT素子 Q 8のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、モータジェネレータ MG 1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータ MG 1は、三相の永久磁石同期モータであり、 U, V, W相の 3つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、 U相コイルの他方端が I GBT素子 Q 3， Q 4の接続ノードから引出されたライン ULに接続される。また V相コイルの他方端が I 08丁素子<3 5， Q6の接続ノードから引出されたライン VLに接続される。また W相コイルの他方端が I GBT素子 Q 7， Q8の接続ノードから引出されたライン WLに接続される。

なお、図 1のインバータ 22についても、モータジェネレータ MG 2に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ 14と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図 2には、インバータに制御信号 PWM I , P WM Cが与えられることが記載されているがこれは、駆動指示と回生指示に対応する信号である。

図 3は、図 1の昇圧コンバータ 12 Aおよび 1 2 Bの詳細な構成を示す回路図である。図 1、図 3を参照して、昇圧コンバータ 12 Aは、一方端が電源ライン PL 1 Aに接続されるリアクトルし 1と、電源ライン P L 2と接地ライン S L 2との間に直列に接続される I GBT素子 Q 1， Q2と、 108丁素子<31, Q 2にそれぞれ並列に接続されるダイォード D 1 , D 2とを含む。

リアクトル L 1の他方端は I 08丁素子01のエミッタおよび I 08丁素子(3

2のコレクタに接続される。ダイォード D 1のカソードは I 08丁素子(31のコレクタと接続され、ダイオード D 1のアノードは I &8丁素子01のェミッタと接続される。ダイオード D 2の力ソードは I GBT素子 Q 2のコレクタと接続され、ダイォード D 2のアノードは I GBT素子 Q 2のエミッタと接続される。なお、図 1の昇圧コンバータ 12 Bについても、電源ライン P L 1 Aに代えて電源ライン P L 1 Bに接続される点が昇圧コンバータ 12 Aと異なるが、内部の回路構成については昇圧コンバータ 1 2 Aと同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図 3には、昇圧コンバータに制御信号 PWU, PWDが与えられることが記載されているが、それぞれ昇圧指示、降圧指示に対応する信号である。再び、図 1を参照して、本実施の形態の車両の電源装置の動作を説明する。図 1に開示される車両の電源装置は、主負荷（14， 22) に対して電気的に並列に設けられた第 1および第 2の蓄電装置（B l， B 2) と、第 1の蓄電装置 (B 1) と主負荷との間に設けられた第 1の電力変換器（1 2A) と、第 2の蓄電装置（B 2) と主負荷との間に設けられた第 2の電力変換器（12B) と、補機蓄電装置（B 3) と、第 1の電力変換器と第 1の蓄電装置とを結ぶ経路上から分岐される電流 I 3によって補機蓄電装置を充電する第 3の電力変換器（33) と、補機蓄電装置（B 3) または第 3の電力変換器（33) からの電力によって駆動される補機負荷 35と、第 1〜第 3の電力変換器（12 A, 12B, 33) を制御する制御装置 30とを備える。制御装置 30は、補機負荷 35に流れる電流変動を反映させて第 1および第 2の蓄電装置（B l, B 2) に対する充電電流または放電電流を定める。

好ましくは、車両の電源装置は、車両外部から与えられる電力により第 1および第 2の蓄電装置（B l， B 2) を充電するための充電器 6をさらに備える。充電器 6は、第 1の蓄電装置（B 1) に接続される。第 1および第 2の電力変換器 (12 A, 12B) は、充電器 6から与えられる電流の一部を分岐して第 2の蓄電装置（1 2B) を充電する他の充電器として動作する。

より好ましくは、車両の電源装置は、第 1の蓄電装置（B 1) への充放電電流を検出する電流センサ 1 1 Aをさらに備える。制御装置 30は、第 3の電力変換器（33) を一時的に停止させ、停止前と停止後の第 1の蓄電装置（B 1) への充放電電流の差に基づいて、第 3の電力変換器（33) に向けて分岐される電流 (1 3) を算出し、分岐される電流に基づいて第 1, 第 2の電力変換器の動作を補正する。

さらに好ましくは、車両外部からの充電時において、第 1の電力変換器（12 A) は、第 1の蓄電装置（B 1) 側から主負荷（14， 22) 側に向けて昇圧動作を行なう。車両外部からの充電時において、第 2の電力変換器 (12 B) は、主負荷側（14, 22) から第 2の蓄電装置（B 2) 側に向けて定電流（ I const2) が流れるように動作を行なう。

好ましくは、制御装置 30は、補機負荷 35における電力消費の変動があったと推定される場合に、第 1の電力変換器（12A) と第 1の蓄電装置（B 1) とを結ぶ経路上から第 3の電力変換器（33) に向けて分岐される電流 I 3の算出を行なう。

図 4は、充電時の車両の電源装置の状態について説明するための模式図である。図 4においては、電流を水の流れに模してある。充電器 6からは充電電流 I c gがバッテリ B 1に相当するタンクに流入している。昇圧コンバータ 12 A, 1 2Bは、合わせてバッテリ B 2のための充電器として動作し、ノッテリ B 1側力らバッテリ B 2側に電流 I 2を供給する。

バッテリ B 1側からは、補機負荷に対する電流 I 3もさらに流出する。電流 I 3は、 DC/DCコンバータ 33に対応する流量調整弁によってバッテリ B 3に供給され、バッテリ B 3からは補機負荷に対して同量の電流 I 3が供給される。このような系において、バッテリ B 1および B 2の充電状態 SO Cを同じように増加させていく充電を行なうことを考える。し力し、補機負荷で使用される電力は、充電時に起動されている各種 ECUの消費電流と DCZDCコンバータ 3 3の損失に基づいて決定される基準電流に対して、ヘッドライト、ホーン等運転者の要求によって作動する負荷分の電流が増加する場合がある。したがって、電流 I 3は変動する可能性がある。

このような変動が起こったときに電流 I 2を一定にしていると、バッテリ B 1 B 2に対して充電が不均一になってしまう。このような場合、先に満充電になつたバッテリの充電を止めて残りのバッテリを最後まで充電し最終的にバッテリ B 1 , B 2ともに満充電になれば、途中の状態は不均一であってもよいという考え方もある。しかし、バッテリへの充電時間は使用者の都合で短時間であることも考えられ、バッテリ B l , B 2ともに満充電となるまで充電時間が与えられるとは限らない。短時間の外部充電を繰返すとバッテリ B 1 , B 2の充放電に偏りができ、バッテリの寿命が短くなる可能性がある。

したがって、バッテリ B l , B 2への充電は、充電中であってもなるベく均一に行なわれることが望ましい。バッテリ B l , B 2への充電を均一に行なうためには、充電電流 I c gが一定である場合は補機負荷側に供給される電流 I 3の変動に応じてバッテリ B 2に充電する電流 I 2も変動させる必要がある。

図 5は、図 1の制御装置 3 0が実行する充電の制御を説明するためのフローチヤートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図 1、図 5を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップ S 1において所定時間 Tが経過したか否かが判断される。所定時間 Tが経過して V、なければ処理はステップ S 8に進み制御はメインルーチンに移される。

ステップ S 1において所定時間が経過したと判断された場合には、ステップ S 2において、電流センサ 1 1 Aでそのとき検出された電流 I 1を電流値 I 1 Aとして制御装置 3 0内部のメモリ 2 7に記憶する。その後処理はステップ S 3に進む。

ステップ S 3では、制御装置 3 0は、 D CZD Cコンバータ 3 3を一旦停止させる。それまでは、 D C/D Cコンバータ 3 3は、バッテリ B 1の電圧（たとえば 2 0 0 V) を補機負荷 3 5に電源電圧を供給する補機バッテリ B 3に充電電圧を供給するために一定出力電圧（たとえば 1 4 V) に変換するように制御が行なわれている。このような制御下において、補機バッテリ B 3が十分な充電状態であれば、 D C/DCコンバータ 33に供給される電流 I 3は、補機負荷の消費電流を反映した値となる。したがって、 DC/DCコンバータ 33を停止させた前後の充電電流の変化を観測すれば電流 I 3を測定するための電流センサを設けていなくても電流 I 3を知ることができる。

図 6において、充電器からの充電電流 I c gは、原則として充電器 6の能力の限界によって定まる値（一定値 Iconstl) である。また、バッテリ B 2に対する充電電流 I 2は、昇圧コンバータ 12 A， 12 Bによって構成されるバッテリ B 2に対する充電器 12によって制御される電流である。

ここで、昇圧コンバータ 12 Aは、たとえば電源ライン P L 1 Aの電圧、たとえば 200Vを昇圧して電源ライン P L 2に出力する。電源ライン PL 2の電圧は、たとえば 600 Vである。そして昇圧コンバータ 12 Bは、このとき電源ライン PL 2の電圧（たとえば 600V) を電源ライン P L 1 Bの電圧（たとえば 200 V) に降圧する降圧回路として動作する。そしてこの降圧回路として動作する昇圧コンバータ 12Bには、定電流制御指令が送られて充電電流が一定値 I const2になるように制御されている。

図 6において、バッテリ B l， B 2の電圧はほぼ等しく制御されているとすると、以下の式（1) が成立する。

I c g= I 1+ I 2+ I 3 · ■ · (1)

I c gが Iconstl、 I 2が Iconst2 に定電流制御されているので、 DC/DC コンバータの停止前の電流値 I 1を I 1A、停止後（I 3 = 0) の電流値 I 1を I 1 Bとすると以下の式（2) 、 (3) が成立する。

I constl= I 1 A+ I const2+ I 3 · · · (2)

I constl= I 1 B + I const2 · · ■ (3)

式（2) 、 (3) より、次式（4) が成立することがわかる。

I 3= 1 1 B- I 1 A · · · (4)

再び図 1、図 5を参照して、ステップ S 3で、 DCZDCコンバータ 33を一旦停止させた後には、ステップ S 4において電流センサ 1 1 Aで測定した電流値 I 1を電流値 I 1 Bとしてメモリ 27に記憶する。さらにステップ S 5において、ステップ S 2で記憶しておいた電流値 I 1 Aとステップ S 4で記憶しておいた電流値 I 1 Bの差分 Δ 1 = 1 1 B— I 1 Aを算出する。この差分は、上記の式

(4) でわかるように DCZDCコンバータ 33に供給されていた電流 I 3に等しい。

その後、ステップ S 6において、バッテリ B 2に対する充電指令値が次式

(5) にしたがって算出され、ステップ S 7で更新される。

I const2= (Iconstl—厶 1) / 2 ■ · · (5)

このように昇圧コンバータ 1 2 Bに対する指令値を更新することで、補機負荷の消費電流が変動した後においても、バッテリ B 1に充電される電流 I 1とバッテリ B 2に充電される電流 I 2とが等しく設定される。

図 7は、図 5のフローチヤ一卜に基づいて制御が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。

図 1、図 7を参照して、時刻 t 0〜t 3の間は、補機負荷の一部（たとえばへッドライトなど）がオン状態にあり、電流 I 3が標準値よりも大きくなつている。したがって、充電指令 Iconst2 は、電流 I 3の標準値に基づいて設定されていたため、時刻 t 0〜 t 1ではバッテリ B 2の充電状態 SOC (B 2) に対してバッテリ B 1の充電状態 SOC (B 1) の上昇率が少ない。このままでは破線で示すようにバッテリ B 1， B 2の充電状態の差はどんどん開いてしまう。

そこで、図 7に示すように、制御装置 30は、所定時間 Tが経過するごとに補機負荷 35における電力消費の変動があつたと推定する。そして、補機負荷 35 の消費電流を測定するために一時的に DCZDCコンバータ 33を停止する。

—定時間 Tが経過した時刻 t 1から時刻 t 2までの間、一時的に DCZDCコンバータ 33が動作停止される。この間は、補機負荷 35には、補機バッテリ B 3から電流が供給される。そして、図 5のフローチャートのステップ S 2〜S 7 の処理が実行され充電指令値が変更された結果、時刻 t 2~t 3は、実線で示すように充電状態 SO Cの差が開かないようになる。

ここで、時刻 t 3において、補機負荷の一部がオフ状態に設定されるとその分電流 I 3が減少する。すると、バッテリ B 1に対する充電電流が増えてしまうので、充電状態 S〇C ( B 1 ) の上昇率が充電状態 S O C ( B 2 ) の上昇率よりも大きくなり、このままでは、破線で示すようにバッテリ B 1の充電状態がバッテリ B 2の充電状態を上回り、差が開いてしまう。

しカゝし、時刻 t 2から一定時間 T経過した時刻 t 4から時刻 t 5までの間再び

D CZD Cコンバータ 3 3が停止されこのとき電流 I 3が検出されてその結果に基づいて充電指令値が更新される。すると時刻 t 5以降再びバッテリ B 1， B 2 の充電状態 S O Cの差が拡大しないように充電が進むようになる。

D C ZD Cコンバータ 3 3を停止させると、その間補機負荷 3 5の消費電流を供給するために、補機バッテリ B 3の放電が進む。しかし、一定時間 Tが経過する間に補機バッテリ B 3は再び满充電に近い状態となるので、次回に D CZD C コンバータ 3 3を停止させて電流 I 3を測定する際には、電流 I 3にはバッテリ B 3を充電するための充電電流は含まれないようになっている。

このように、 D C/D Cコンバータ 3 3を一時的に停止させてそのときのバッテリ B 1 , B 2の充電電流の変化から電流 I 3を測定すれば、電流 I 3を測定するための追加の電流センサを設けなくてもよいので、製造コストの上昇を抑えることができる。

[実施の形態 2 ]

実施の形態 1では、一定時間経過ごとに電流 I 3の測定を行なったが、実施の形態 2においてはバッテリ B 1 , B 2の充電状態の差が所定値を超えた場合に電流 I 3の測定を行なって、バッテリ B 1 , B 2の充電電流の補正を行なう。車両の構成については、図 1で示したとおりであるので、説明は繰返さない。

図 8は、実施の形態 2において図 1の制御装置 3 0が実行する充電の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図 8のフローチャートの処理は、図 5のフローチャートの処理のステップ S 1 に代えてステップ S 1 A， S 1 Bが実行される点が異なる。

図 1、図 8を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップ S 1 Aにおいてバッテリ B 1の充電状態 SOC (B 1) とバッテリ B 2の充電状態 SOC (B 2) の差の絶対値を Δ SOCとして求める。そして、ステップ S 1 Bにおいて Δ SOCが所定のしきい値 K (%) より大きいか否かが判断される。

Δ SOC〉Kが成立しなければ、ステップ S 8に処理が進み、制御はメインル一チンに移される。一方、 Δ SOC>Kが成立すれば、以降ステップ S 2〜S 7 の処理が順次実行される。なお、ステップ S 2~S 7の処理については実施の形態 1の図 5と同様であるので説明は繰返さない。

図 9は、図 8のフローチャートに基づいて制御が行なわれた場合の一例を示す動作波形図である。

図 1、図 9を参照して、時刻 t 1 1までは、バッテリ B 1の充電状態 SO C

(B 1 ) とバッテリ B 2の充電状態 SOC (B 2) との差 Δ S O Cはしきい値 K を超えないので、 DCZDCコンバータ 33はオン状態に設定され通常動作を行なっている。

時刻 t 1 1では、 A SOCがしきい値 K (%) を超えたので、制御装置 30は、 DC/DCコンバータ 33を時刻 t 1 1から時刻 t 12まで一時的に停止させる。この間に、バッテリ B l、 B 2の充電電流のバランスが補正される。そして、充電状態の差 A S〇Cがしきい値 Kより拡大されることが防止される。

捕正によつて、充電状態の増加率（グラフの傾き）は、時刻 t 12以前と時刻 t 1 2以後とで変化している。

時刻 t 1 3において、再び Δ SOCがしきい値 Kを超えたので、制御装置 30 は、 DC/DCコンバータ 33を時刻 t 13力、ら時刻 t 14まで一時的に停止させる。この間に、バッテリ B l， B 2の充電電流のバランスが補正される。そして、充電電流の差 Δ SOCがしきい値 Kより拡大されることが防止される。

補正によって、充電状態の増加率（グラフの傾き）は、時刻 t 14以前と時刻 t 14以後とで変化している。

このように、実施の形態 2においては、制御装置 30は、第 1の蓄電装置（B

1) の充電状態 SOC (B 1) と第 2の蓄電装置（B 2) の充電状態 SO C (B

2) とを算出し（ステップ S 1A) 、第 1、第 2の蓄電装置の充電状態の差厶 S OCが拡大しないように第 1〜第 3の電力変換器（1 2A, 12 B, 33) を制御する。

そして図 9に示すように、制御装置 3 0は、第 1、第 2の蓄電装置（B l， B 2 ) の充電状態の差 Δ S O Cが所定値 K (%) を超えた場合に補機負荷 3 5における電力消費の変動があつたと推定する。そして、電力消費の変化を検出しその結果に合わせて、充電電流の指令値を設定しなおす。これにより、バッテリへの充電の不均一を解消することができ、一方のバッテリの寿命のみが短くなるのを防止することができる。

なお、実施の形態 1， 2において、図 1の車両 1に電流 I 3を直接的に計測する電流センサを追加してもよい。この場合においても、バッテリ B 1， B 2に対する充電電流の差を無くすように一定時間経過ごと、または所定の条件が成立するごとに充電電流の補正を行なえば、バッテリ B l， B 2を均一に充電することができる。

また、実施の形態 1 , 2では、バッテリ B 2を充電する充電電流 I const2 を補正したが、これに代えて I const2 を一定に制御したまま、充電器 6からの充電電流 I constl を補機負荷の消費電力の変動に合わせて増減させるように変形することも可能である。

なお、本実施の形態では、外部電源からの充電中に充電電流を補正する例を示したが、走行中に発電機を回して充電する場合や、回生制動中の発電により充電する場合にも同様に充電電流の補正を行なっても良い。

さらに、充電時以外であっても、複数のバッテリから放電する場合においても補機での消費電流を反映させて同様に放電電流の補正を行なえば、放電時においても複数のバッテリの充電状態 S O Cの偏りを軽減することができる。

また、本発明の実施の形態には、ハイブリッド自動車を例示したが、複数のバッテリを搭載するものであれば、種々の形式のハイプリッド自動車や電気自動車等にも適用することが可能である。

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。

Claims

請求の範囲

1 . 主負荷（1 4 , 2 2 ) に対して電気的に並列に設けられた第 1および第 2の蓄電装置（B 1， B 2 ) と、

前記第 1の蓄電装置と前記主負荷との間に設けられた第 1の'電力変換器（1 2

A) と、

前記第 2の蓄電装置と前記主負荷との間に設けられた第 2の電力変換器（1 2

B ) と、

前記第 1の電力変換器と前記第 1の蓄電装置とを結ぶ経路上から分岐される電流を受ける第 3の電力変換器（3 3 ) と、

前記第 3の電力変換器からの電力によって駆動される補機負荷（3 5 ) と、前記第 1〜第 3の電力変換器を制御する制御装置（3 0 ) とを備え、前記制御装置は、前記補機負荷に流れる電流変動を反映させて前記第 1および第 2の蓄電装置に対する充電電流または放電電流を定め、定めた電流を充放電させるように第 1および Zまたは第 2の電力変換器を制御する、車両の電源装置。

2 . 車両外部から与えられる電力により前記第 1および第 2の蓄電装置を充電するための充電器（6 ) をさらに備え、

前記充電器は、前記第 1の蓄電装置に接続され、

前記第 1および第 2の電力変換器は、前記充電器から与えられる電流の一部を分岐して前記第 2の蓄電装置を充電する他の充電器として動作する、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

3 . 前記第 1の蓄電装置への充放電電流を検出する電流センサ（1 1 A) をさらに備え、

前記制御装置は、前記第 3の電力変換器を一時的に停止させ、停止前と停止後の前記第 1の蓄電装置への充放電電流の差に基づいて、前記第 3の電力変換器に向けて分岐される電流を算出し、前記分岐される電流に基づいて前記第 1，第 2 の電力変換器の動作を補正する、請求の範囲第 2項に記載の車両の電源装置。

4 . 車両外部からの充電時において、前記第 1の電力変換器は、前記第 1の蓄電装置側から前記主負荷側に向けて昇圧動作を行ない、車両外部からの充電時において、前記第 2の電力変換器は、前記主負荷側から前記第 2の蓄電装置側に向けて定電流が流れるように動作を行なう、請求の範囲第 3項に記載の車両の電源装置。

5 . 前記制御装置は、補機負荷における電力消費の変動があつたと推定される場合に、前記第 1の電力変換器と前記第 1の蓄電装置とを結ぶ経路上から第 3 の電力変換器に向けて分岐される電流の算出を行なう、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。

6 . 前記制御装置は、所定時間が経過するごとに前記補機負荷における電力消費の変動があつたと推定する、請求の範囲第 5項に記載の車両の電源装置。

7 . 前記制御装置は、前記第 1、第 2の蓄電装置の充電状態の差が所定値を超えた場合に前記捕機負荷における電力消費の変動があつたと推定する、請求の範囲第 5項に記載の車両の電源装置。

8 . 前記制御装置は、前記第 1の蓄電装置の充電状態と前記第 2の蓄電装置の充電状態とを算出し、前記第 1、第 2の蓄電装置の充電状態の差が拡大しないように前記第 1〜第 3の電力変換器を制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両の電源装置。