特許 6240118 電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6240118

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/28 20071001AFI20171120BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20171120BHJP

   B60K 6/44 20071001ALI20171120BHJP

   B60K 6/40 20071001ALI20171120BHJP

   B60L 3/00 20060101ALN20171120BHJP

【ＦＩ】

   B60K6/28

   B60L11/18 C

   B60K6/44ZHV

   B60K6/40

   !B60L3/00 S

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-105809(P2015-105809)

(22)【出願日】2015年5月25日

(65)【公開番号】特開2016-215947(P2016-215947A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2016年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久須美 秀年

(72)【発明者】

【氏名】扇谷 一慶

【審査官】 増子 真

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０３０８８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０２０５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８０７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７９０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１５７０４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００４３９３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ６／２０ − ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ２０／５０

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両駆動用の回転電機と、
前記回転電機に電力を供給する、相対的に高容量の高容量型電池ユニット及び相対的に高出力の高出力型電池ユニットと、
外部電源の受電口となる充電インレットと、
を備え、
前記高容量型電池ユニットは、前記高出力型電池ユニットよりも前記充電インレットの近くに配置され、
前記高容量型電池ユニット及び前記高出力型電池ユニットは、フロアパネル下に設けられる、
ことを特徴とする電動車両。

【請求項2】

車両駆動用の回転電機と、
前記回転電機に電力を供給する、相対的に高容量の高容量型電池ユニット及び相対的に高出力の高出力型電池ユニットと、
前記高容量型電池ユニットに第１の電力配線を介して接続されるとともに前記高出力型電池ユニットに第２の電力配線を介して接続された、外部電源の受電口となる充電インレットと、
を備え、
前記第１の電力配線が前記第２の電力配線よりも短く、
前記高容量型電池ユニット及び前記高出力型電池ユニットは、フロアパネル下に設けられる、
ことを特徴とする電動車両。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電動車両であって、
前記回転電機に供給される電力量のうち、前記高容量型電池ユニットから前記回転電機に供給される電力量の割合は、前記高出力型電池ユニットから前記回転電機に供給される電力量の割合よりも大きいことを特徴とする電動車両。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載の電動車両であって、
前記高容量型電池ユニット及び前記高出力型電池ユニットは、前記フロアパネル下に配置された単一のケースに収容されることを特徴とする電動車両。

【請求項5】

請求項４に記載の電動車両であって、
前記高容量型電池ユニットに冷却空気を供給する冷却ファンを備え、
前記冷却ファンは車両の後部座席下に配置されていることを特徴とする電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機を駆動源とする電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機を駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両には直流電源が搭載されている。例えば特許文献１では、相対的に高出力［Ｗ］の高出力型電池ユニットと、相対的に高容量［Ａｈ］の高容量型電池ユニットが搭載されたハイブリッド車両が開示されている。

【0003】

回転電機の駆動のみにより車両を走行させるＥＶ（Electric Vehicle）走行時には、主に高容量型電池ユニットから回転電機に電力が供給される。高容量型電池ユニットの最大出力を超過するような出力要求が生じた場合、高容量型電池ユニットに代わって高出力型電池ユニットから回転電機に電力が供給される。

【0004】

これら電池ユニットの充電に当たり、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車両では、外部電源による充電（外部充電）が行われる。車両には充電インレットと呼ばれる、外部電源との接続用コネクタ（受電口）が設けられている。

【0005】

充電インレットは車両後方に設けられる場合があり、また特許文献１では、高容量及び高出力型電池ユニットが車両後方のラゲッジスペースに設けられる。充電インレット、高容量及び高出力型電池ユニットがいずれも車両後方に近接配置されることで、外部充電時の配線抵抗を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開２０１３／１５７０４９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ＥＶ走行時の航続距離を伸ばすために、電池ユニットの大型化が不可避となる。電池ユニットの大型化が進むと、車両レイアウトの制約上、高容量型及び高出力型電池ユニットを充電インレットに近接配置させることが困難となり、各電池ユニットと充電インレットとの間の配線抵抗が増加する。配線抵抗の増加に伴い、外部充電時の電力損失が増加する。そこで本発明では、電池ユニットの配置に当たって外部充電時の電力損失の増加を抑制することの可能な、電動車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る電動車両は、車両駆動用の回転電機と、前記回転電機に電力を供給する相対的に高容量の高容量型電池ユニット及び相対的に高出力の高出力型電池ユニットと、外部電源の受電口となる充電インレットと、を備える。前記高容量型電池ユニットは、前記高出力型電池ユニットよりも前記充電インレットからの充電電力量が多く、前記高出力型電池ユニットよりも前記充電インレットの近くに配置されている。

【0009】

また、本発明の別例に係る電動車両は、車両駆動用の回転電機と、前記回転電機に電力を供給する、相対的に高容量の高容量型電池ユニット及び相対的に高出力の高出力型電池ユニットと、前記高容量型電池ユニットに第１の電力配線を介して接続されるとともに前記高出力型電池ユニットに第２の電力配線を介して接続された、外部電源の受電口となる充電インレットとを備える。前記第１の電力配線は前記第２の電力配線よりも短くなるように形成されている。

【0010】

また、上記発明において、前記回転電機に供給される電力量のうち、前記高容量型電池ユニットから前記回転電機に供給される電力量の割合は、前記高出力型電池ユニットから前記回転電機に供給される電力量の割合よりも大きいことが好適である。

【0011】

また、上記発明において、前記高容量型電池ユニット及び前記高出力型電池ユニットは、フロアパネル下に配置された単一のケースに収容されることが好適である。

【0012】

また、上記発明において、前記高容量型電池ユニットに冷却空気を供給する冷却ファンを備え、前記冷却ファンは車両の後部座席下に配置されていることが好適である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、外部充電時の電力損失の増加を抑制するような電池ユニットの配置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る電動車両の側面図を例示する図である。

【図2】本実施形態に係る電動車両の平面図を例示する図である。

【図3】各電池ユニットと充電インレット及びパワーコントロールユニットとの接続／遮断を行う、第１及び第２ジャンクションブロックを例示する図である。

【図4】高容量型電池ユニットの電池モジュールを例示する斜視図である。

【図5】高出力型電池ユニットの電池スタックを例示する斜視図である。

【図6】本実施形態の別例に係る電動車両の平面図を例示する図である。

【図7】本実施形態の別例に係る電動車両における、各電池ユニットと充電インレット及びパワーコントロールユニットとの接続／遮断を行う、第１及び第２ジャンクションブロックを例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜全体構成＞
図１，図２には、本実施形態に係る電動車両１０が例示されている。図１には、電動車両１０の側面図が例示され、図２には電動車両１０の平面図が例示されている。なお、図１では、電池パック１２と前席１４及び後部座席１６との位置関係を明確にするために、ドアやセンターピラー等の図示を省略している。

【0016】

電動車両１０は、充電インレット１８、充電器２０、電池パック１２、パワーコントロールユニットＰＣＵ、第１の回転電機ＭＧ１、第２の回転電機ＭＧ２、内燃機関２３、及び制御部ＥＣＵを備える。図１，図２に例示する電動車両１０は、第１，第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２及び内燃機関２３を駆動源とするハイブリッド車両である。

【0017】

第２の回転電機ＭＧ２のみによって電動車両１０を駆動させるＥＶモード走行時には、主に、電池パック１２の高容量型電池ユニット２２から第２の回転電機ＭＧ２に電力が供給される。また、高容量型電池ユニット２２の最大出力［Ｗ］を超過するような出力要求が生じた際には、高容量型電池ユニット２２に代わって、電池パック１２の高出力型電池ユニット２４から第２の回転電機ＭＧ２に電力が供給される。

【0018】

また、高容量型電池ユニット２２や高出力型電池ユニット２４のＳＯＣ（State Of Charge、充電率）が所定の値まで減少した際には、ＥＶモード走行に代えて、第２の回転電機ＭＧ２と内燃機関２３との協働によって電動車両１０を駆動させるＨＶモード走行に移行する。内燃機関２３の駆動力は図示しない駆動輪と第１の回転電機ＭＧ１とに分配され、第１の回転電機ＭＧ１が発電駆動される。第１の回転電機ＭＧ１の発電電力の一部は第２の回転電機ＭＧ２に分配され、第２の回転電機ＭＧ２の駆動力が駆動輪に伝達される。また、第１の回転電機ＭＧ１の発電電力の残りの一部は高容量型電池ユニット２２や高出力型電池ユニット２４に供給される。

【0019】

また、車両制動時には、第２の回転電機ＭＧ２による回生制動が実行される。このとき得られた回生電力は高容量型電池ユニット２２や高出力型電池ユニット２４に供給される。

【0020】

さらに、電動車両１０は、図示しない外部電源からの充電（外部充電）が可能な、いわゆるプラグイン型の車両となっている。電動車両１０には、図示しない外部電源の受電口となる充電インレット１８が設けられている。

【0021】

後述するように、高容量型電池ユニット２２は、高出力型電池ユニット２４よりも充電インレット１８からの充電電力量が多くなるように構成されている。加えて本実施形態では、相対的に（高出力型電池ユニット２４と比較して）高容量型電池ユニット２２が充電インレット１８の近くに配置されている。このような配置にすることで、高容量型電池ユニット２２と充電インレット１８とを結ぶ配線を短くすることができ、外部充電時の配線抵抗による電力損失の増加を抑制できる。

【0022】

＜各構成の詳細＞
充電インレット１８は、外部電源の受電口であって、エレクトリックビークルチャージケーブルとも呼ばれる。例えば充電インレット１８はメス型のコネクタを備え、外部電源に接続された充電ケーブルのオス型コネクタと接続される。また、充電インレット１８は充電配線１９を介して電池パック１２の高容量型電池ユニット２２と接続される。なお、図１，図２に示す例では、充電インレット１８は車両右側面後方に設けられる。

【0023】

充電器２０はＥＶチャージャとも呼ばれ、充電インレット１８と電池パック１２との間に接続される。充電器２０は例えば図示しない力率改善回路（ＰＦＣ）及びＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。外部電源である家庭用電源（例えばＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖ）から供給された交流電力は力率改善回路にて直流電力に変換される。変換後の直流電力はＤＣ／ＤＣコンバータにて昇圧されて電池パック１２に供給される。

【0024】

電池パック１２は、ケース２６、高容量型電池ユニット２２、高出力型電池ユニット２４、第１ジャンクションブロック２５、第２ジャンクションブロック２７、第１の冷却ファン３４及び第２の冷却ファン５１を備える。

【0025】

図１に示されているように、電池パック１２は電動車両１０のフロアパネル３０下に配置される。電動車両１０の構成部材のうち比較的重量のある高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４をフロアパネル３０下に配置することで、電動車両１０が低重心となり、走行が安定する。

【0026】

ケース２６は、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の保護部材であり、フロアパネル３０下に配置される。単一のケース２６に高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４を収容することで、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の脱着を一度に行うことができる。

【0027】

第１の冷却ファン３４は、高容量型電池ユニット２２の各電池モジュール３２，３２・・・に冷却空気を供給する。第１の冷却ファン３４は、図１に示すように、電動車両１０の後部座席１６下に配置される。上述したように、高容量型電池ユニット２２は第２の回転電機ＭＧ２のみにて走行する（内燃機関２３の駆動を伴わない）比較的静粛なＥＶモード走行時に電力を供給する。電力供給に際して高容量型電池ユニット２２の温度が上昇するので、これに併せて第１の冷却ファン３４が駆動される。ＥＶ走行モードのような比較的静粛な車内環境において第１の冷却ファン３４を駆動させるに当たり、第１の冷却ファン３４の位置を前席から離間させることで、前席の運転者等に対する、第１の冷却ファン３４の駆動音等による不快感を軽減することができる。

【0028】

第２の冷却ファン５１は、高出力型電池ユニット２４の電池スタック５０，５０・・・に冷却空気を供給する。第２の冷却ファン５１は、図１に示すように、電動車両１０の前席１４下に配置される。上述したように、高出力型電池ユニット２４は、ＥＶモード走行時において、高容量型電池ユニット２２の補助として用いられる。したがって、ＥＶモード走行時に第２の冷却ファン５１が駆動される頻度は相対的に低く、前席に配置されていたとしても運転者等の不快感には殆ど繋がらない。

【0029】

第１ジャンクションブロック２５は、高容量型電池ユニット２２と充電器２０との接続／遮断、及び、高容量型電池ユニット２２とパワーコントロールユニットＰＣＵとの接続／遮断を行う接続部材である。図３上段に第１ジャンクションブロック２５を例示する。第１ジャンクションブロック２５は、システムメインリレーＳＭＲ１及び充電リレーＣＨＲを備える。

【0030】

システムメインリレーＳＭＲ１は、高容量型電池ユニット２２とパワーコントロールユニットＰＣＵとの接続／遮断を行う。システムメインリレーＳＭＲ１は、高圧側（プラス側）にプラス側リレーＳＭＲＢ１が接続され、低圧側（マイナス側）に、マイナス側リレーＳＭＲＧ１が接続される。さらに、マイナス側リレーＳＭＲＧ１とは並列に、プリチャージリレーＳＭＲＰ１が接続される。プリチャージリレーＳＭＲＰ１はレジスタ抵抗ＲＲ１に接続される。プリチャージリレーＳＭＲＰ１及びレジスタ抵抗ＲＲ１は、高容量型電池ユニット２２とパワーコントロールユニットＰＣＵを回路に繋ぐ際の突入電流を防止するために用いられる。

【0031】

充電リレーＣＨＲは、高容量型電池ユニット２２と充電器２０との接続／遮断を行う。充電リレーＣＨＲは、高圧側（プラス側）にプラス側リレーＣＨＲＢが接続され、低圧側（マイナス側）に、マイナス側リレーＣＨＲＧが接続される。

【0032】

図３下段には、第２ジャンクションブロック２７が例示されている。上述したように、図１、図２で示した実施形態では、高出力型電池ユニット２４は充電インレット１８や充電器２０に直接接続される配線を持たず、パワーコントロールユニットＰＣＵに接続される配線のみ設けられている。このことから、第２ジャンクションブロック２７は、パワーコントロールユニットＰＣＵの接続に用いられるシステムメインリレーＳＭＲ２のみが備えられる。

【0033】

システムメインリレーＳＭＲ２は、第１ジャンクションブロック２５のシステムメインリレーＳＭＲ１と同様に、高圧側（プラス側）にプラス側リレーＳＭＲＢ２が接続され、低圧側（マイナス側）に、マイナス側リレーＳＭＲＧ２が接続される。さらに、マイナス側リレーＳＭＲＧ２とは並列に、プリチャージリレーＳＭＲＰ２が接続される。プリチャージリレーＳＭＲＰ２はレジスタ抵抗ＲＲ２に接続される。

【0034】

高容量型電池ユニット２２は、複数の電池モジュール３２，３２・・・を備える。図４には電池モジュール３２の例が示されている。電池モジュール３２は、複数の円筒電池３６，３６・・・とこれらを接続する正極バスバーアセンブリ４６及び負極バスバーアセンブリ４８を備える。

【0035】

円筒電池３６は、充放電可能な二次電池であり、例えば、円筒型のケースに収められたニッケル水素電池、リチウムイオン電池等である。具体例として、円筒電池３６は１８６５０型のリチウムイオン電池である。

【0036】

複数の円筒電池３６，３６・・・は樹脂製のカバー４０に収容され、カバー４０上面に設けられた穴から各円筒電池３６のプラス側の電極が突出する。突出したプラス電極に正極バスバーアセンブリ４６が取り付けられる。

【0037】

正極バスバーアセンブリ４６は導電体が複数分割され、さらに分割体間が絶縁されている。したがって正極バスバーアセンブリ４６を円筒電池３６，３６・・・のプラス電極に取り付けると、いくつかのグループに分かれてプラス電極同士が並列接続される。

【0038】

円筒電池３６の負極側は散熱板３８の穴にそれぞれ差し込まれる。穴から突出した円筒電池３６，３６・・・のマイナス電極に負極バスバーアセンブリ４８が取り付けられる。

【0039】

負極バスバーアセンブリ４８は、正極バスバーアセンブリ４６と同様に導電体が複数分割され、さらに分割体間が絶縁されている。したがって負極バスバーアセンブリ４８を円筒電池３６，３６・・・のマイナス電極に取り付けると、いくつかのグループに分かれてマイナス電極同士が並列接続される。

【0040】

正極バスバーアセンブリ４６と負極バスバーアセンブリ４８により、円筒電池３６，３６・・・は並列接続された複数のグループに分けられる。さらに図示しない接続バスバーによりこれらのグループが直列接続される。

【0041】

高出力型電池ユニット２４は、複数の電池スタック５０，５０・・・を備える。図５に電池スタック５０を例示する。電池スタック５０は、複数の角型電池５２が積層されて構成されている。また、電池スタック５０は、角型電池５２，５２間に挿入される通風用スペーサ５４、電池スタック５０の両端に設けられるエンドプレート５６、これらの積層体を拘束する拘束バンド５８、及びバスバー６０Ａ，６０Ｂを備える。

【0042】

角型電池５２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池から構成される。積層に当たり、正極端子と負極端子が交互に並ぶようにして、角型電池５２，５２・・・が積層される。バスバー６０Ａ，６０Ｂは、角型電池５２の積層方向を長手方向として角型電池５２，５２・・・の正極端子と負極端子を接続する。バスバー６０Ａ，６０Ｂによって各角型電池５２，５２・・・は直列接続される。さらに電池スタック５０，５０・・・同士を直列接続させることで、複数の角型電池５２，５２・・・が直列接続された組電池が構成される。

【0043】

次に、高容量型電池ユニット２２と高出力型電池ユニット２４の特性を比較する。２つの電池ユニットのうち、高容量型電池ユニット２２は相対的に高容量［Ａｈ］であり、高出力型電池ユニット２４は相対的に高出力［Ｗ］となるように、円筒電池３６又は角型電池５２が接続されている。

【0044】

具体的には、高容量型電池ユニット２２は、高出力型電池ユニット２４よりも電力容量密度よりも高くなるように構成されている。電力容量密度は、例えば、各電池ユニットの単位質量当たりの容量（単位［Ｗｈ／ｋｇ］）や、各電池ユニットの単位体積当たりの容量（単位［Ｗｈ／ｍ＾３］）として表すことができる。つまり、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の質量又は体積を等しくしたとき、高容量型電池ユニット２２の電力容量［Ｗｈ］は、高出力型電池ユニット２４の電力容量［Ｗｈ］よりも大きくなる。充電時を想定すると、ＳＯＣ下限値から満充電に至るまでの電力量［Ｗｈ］は、高容量型電池ユニット２２の方が高出力型電池ユニット２４よりも多くなる。

【0045】

また、高容量型電池ユニット２２は、高出力型電池ユニット２４よりも容量密度が高くなるように構成されている。容量密度は、例えば、各電池ユニットの単位質量当たりの容量（単位［Ａｈ／ｋｇ］）や、各電池ユニットの単位体積当たりの容量（単位［Ａｈ／ｍ＾３］）として表すことができる。つまり、高容量型電池ユニット２２と高出力型電池ユニット２４の質量又は体積が等しいとき、高容量型電池ユニット２２の容量［Ａｈ］は、高出力型電池ユニット２４の容量［Ａｈ］よりも大きくなる。

【0046】

一方、高出力型電池ユニット２４は、高容量型電池ユニット２２よりも出力密度が高くなるように構成されている。出力密度は、例えば、各電池ユニットの単位質量当たりの電力（単位［Ｗ／ｋｇ］）や、各電池ユニットの単位体積当たりの電力（単位［Ｗ／ｍ＾３］）として表すことができる。つまり、高出力型電池ユニット２４及び高容量型電池ユニット２２の質量又は体積を等しくしたとき、高出力型電池ユニット２４の出力［Ｗ］は、高容量型電池ユニット２２の出力［Ｗ］よりも高くなる。

【0047】

また、出力密度を電池ユニットの単位面積当たりの電流値（単位［Ａ／ｍ＾２］）として表すこともできる。つまり、高容量型電池ユニット２２と高出力型電池ユニット２４の面積が等しいとき、高出力型電池ユニット２４に流すことが可能な電流値［Ａ］は、高容量型電池ユニット２２に流すことが可能な電流値［Ａ］よりも大きくなる。

【0048】

このような特性に基づいて、本実施形態では、高容量型電池ユニット２２への外部充電による充電電力量を、高出力型電池ユニット２４への外部充電による充電電力量よりも相対的に多くなるようにしている。例えば、高容量型電池ユニット２２を主に外部充電によって充電させ、高出力型電池ユニット２４については外部充電の対象とはせずに、第１及び第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の電力（回生電力または発電電力）のみによって充電させる（外部充電電力量＝０）。相対的に容量（充電量）の大きい高容量型電池ユニット２２の充電を外部充電により行うことで、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の充電負担が軽減される。

【0049】

また、本実施形態では、図２に示すように、高容量型電池ユニット２２を高出力型電池ユニット２４よりも充電インレット１８の近くに配置させている。このようにすることで、高容量型電池ユニット２２と充電インレット１８とを結ぶ配線長（配索長さ）を短くすることができ、外部充電時の配線抵抗に起因する電力損失の増加を抑制できる。

【0050】

加えて、本実施形態では、高出力型電池ユニット２４を、高容量型電池ユニット２２よりも、充電源である第１、第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の近くに配置させている。このようにすることで、高出力型電池ユニット２４と第１、第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２とを結ぶ配線長（配索長さ）を短くすることができ、充電時の配線抵抗に起因する電力損失の増加を抑制できる。

【0051】

上記のような配置の具体例として、本実施形態では、車両前方から後方に向かって、第１，第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、高出力型電池ユニット２４、高容量型電池ユニット２２、充電インレット１８の順に各構成を配列させている。

【0052】

図２に戻り、パワーコントロールユニットＰＣＵは、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４と第１及び第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２との間に設けられて電力の昇降圧や直交変換等を行う。パワーコントロールユニットＰＣＵは、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の直流電力を昇圧させるＤＣ／ＤＣコンバータと、昇圧後の直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備える。また、第１及び第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２にて回生または発電された三相交流電力は、インバータによって直流電力となり、またＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧されて高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４に供給される。

【0053】

第１の回転電機ＭＧ１は、内燃機関２３によって駆動されて発電する。発電電力は第２の回転電機ＭＧ２や高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４に供給される。また、停止状態の内燃機関２３を始動させる際には第１の回転電機ＭＧ１に電力が供給されて内燃機関２３をクランキングする。クランキングに要する電力［ｋＷ］は比較的高いため、高出力型電池ユニット２４から第１の回転電機ＭＧ１に電力が供給される。

【0054】

第２の回転電機ＭＧ２は、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４から電力供給を受け、第１の回転電機ＭＧ１が駆動中である場合には第１の回転電機ＭＧ１からも電力供給を受けて、電動車両１０の駆動輪に駆動力を伝達する。また、電動車両の制動時には第２の回転電機ＭＧ２による回生制動が行われる。回生制動にて得られた電力は、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４に供給される。

【0055】

制御部ＥＣＵは、パワーマネジメントコントロールコンピュータとも呼ばれ、電動車両１０に設けられたセンサ等の信号をもとに、内燃機関２３、第１，第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の出力制御を行う。また、制御部ＥＣＵは第１及び第２ジャンクションブロック２５，２７のリレーのオンオフ動作を制御する。さらに制御部ＥＣＵは高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４のＳＯＣ（State Of Charge）監視や電力管理を行う。例えば制御部ＥＣＵは、図示しない電流センサや電圧センサ等により高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の電流値及び電圧値を取得し、これらの値に基づいて、各電池ユニット２２，２４のＳＯＣを算出または推定する。電流値及び電圧値からＳＯＣを算出または推定する方法は既知であることから、ここでは説明を省略する。

【0056】

また、制御部ＥＣＵは、第１，第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に供給する電力量［Ｗｈ］のうち、高容量型電池ユニット２２から供給される電力量の割合が、高出力型電池ユニット２４から供給される電力量の割合よりも大きくなるように、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４の電力管理を行っている。

【0057】

電力管理の具体例として、制御部ＥＣＵは、充電された電力を使い切るＣＤ（Charge Depleting）モードに基づいて高容量型電池ユニット２２の電力管理を行う。ＣＤモードでは、高容量型電池ユニット２２のＳＯＣが、劣化に繋がるような過放電に至る前段階のＳＯＣ下限値に至るまで、高容量型電池ユニット２２からの放電が継続される。

【0058】

また、制御部ＥＣＵは、充電された電力を使い切る前にＨＶモード走行に切り替えてＳＯＣの回復を図る、ＣＳ（Charge Sustaining）モードに基づいて、高出力型電池ユニット２４の電力管理を行う。ＣＳモードでは、ＳＯＣ下限値よりも十分に余裕を持った高い値にＥＶ／ＨＶ切替判定値が設定され、高出力型電池ユニット２４のＳＯＣがＥＶ／ＨＶ切替判定値に至るまで放電が継続される。高出力型電池ユニット２４のＳＯＣがＥＶ／ＨＶ切替判定値に至ると、制御部ＥＣＵは内燃機関２３を始動させて第１の回転電機ＭＧ１を駆動させる。この駆動による発電電力が高出力型電池ユニット２４に供給されて、高出力型電池ユニット２４のＳＯＣが回復する。以降、高出力型電池ユニット２４のＳＯＣがＥＶ／ＨＶ切替判定値を割り込まないように電力管理が行われる。

【0059】

相対的に容量［Ａｈ］の大きい高容量型電池ユニット２２に対してＳＯＣ下限値まで充電電力を使い切るＣＤモードを設定し、相対的に容量の小さい高出力型電池ユニット２４に対してＳＯＣをある程度高い水準に維持させるＣＳモードを設定することで、高容量型電池ユニット２２の放電電力量［Ｗｈ］は高出力型電池ユニット２４の放電電力量［Ｗｈ］よりも多くなる。その結果、第１，第２の回転電機ＭＧ１，ＭＧ２へ供給される電力量［Ｗｈ］のうち、高容量型電池ユニット２２から供給される電力量の割合が、高出力型電池ユニット２４から供給される電力量の割合よりも大きくなる。

【0060】

また、放電電力量が相対的に多いことから当然に、高容量型電池ユニット２２は高出力型電池ユニット２４よりも満充電に至るまでの充電電力量が相対的に多くなる。このような特性に基づいて、本実施形態では、高容量型電池ユニット２２を主に外部充電によって充電させている。相対的に充電電力量が多くなる高容量型電池ユニット２２の充電を外部充電により行うことで、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の充電負担が軽減される。

【0061】

＜充電時の動作＞
各電池ユニット２２，２４の充電時には以下の様な動作が実行される。まず、外部充電について説明すると、外部充電に先立ち、電動車両１０はイグニッションオフ状態（例えば制御部ＥＣＵがオフ状態）となる。このとき、第１ジャンクションブロック２５のシステムメインリレーＳＭＲ１及び充電リレーＣＨＲならびに第２ジャンクションブロック２７のシステムメインリレーＳＭＲ２はオフ状態となっている。

【0062】

充電インレット１８に充電ケーブルが接続されると制御部ＥＣＵが起動し、制御部ＥＣＵは第１ジャンクションブロック２５の充電リレーＣＨＲをオン状態とする（システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２はオフ状態のまま維持される）。充電インレット１８、充電器２０、及び第１ジャンクションブロック２５を介して外部電源から高容量型電池ユニット２２に電力が供給される。制御部ＥＣＵは、図示しない電流センサ及び電圧センサから電流値及び電圧値を取得して高容量型電池ユニット２２のＳＯＣの回復状況を監視する。さらに高容量型電池ユニット２２が満充電に至ると、制御部ＥＣＵは第１ジャンクションブロック２５の充電リレーＣＨＲをオフ状態とする。制御部ＥＣＵは高容量型電池ユニット２２が満充電であることを図示しないインジケータ等で示し（例えばインジケータランプが点灯から消灯に切り替わる）、その後制御部ＥＣＵがオフ状態となる。

【0063】

また、上述したように、高出力型電池ユニット２４の充電は、専ら回転電機ＭＧ１，ＭＧ２によって行われる。図示しないイグニッションスイッチが押されて制御部ＥＣＵがオン状態になると、制御部ＥＣＵはオフ状態であった第１ジャンクションブロック２５のシステムメインリレーＳＭＲ１をオン状態とする。第１ジャンクションブロック２５の充電リレーＣＨＲ及び第２ジャンクションブロック２７のシステムメインリレーＳＭＲ２はオフ状態のまま維持される。システムメインリレーＳＭＲ１がオン状態となることで高容量型電池ユニット２２から回転電機ＭＧ２に電力が供給され、電動車両１０は上述したＥＶ走行が可能となる。

【0064】

さらに電動車両１０の走行モードがＥＶ走行モードから上述したＨＶモードに切り替わると、内燃機関２３が始動して回転電機ＭＧ１が発電駆動される。制御部ＥＣＵは第１ジャンクションブロック２５のシステムメインリレーＳＭＲ１をオフ状態に切り替え、第２ジャンクションブロック２７のシステムメインリレーＳＭＲ２をオン状態に切り替える。第１ジャンクションブロック２５の充電リレーＣＨＲはオフ状態のまま維持される。第２ジャンクションブロック２７のシステムメインリレーＳＭＲ２がオンになることで、パワーコントロールユニットＰＣＵ及び第２ジャンクションブロック２７を経由して、回転電機ＭＧ２の発電電力が高出力型電池ユニット２４に供給される。

【0065】

また、高出力型電池ユニット２４が満充電状態であり、回転電機ＭＧ１の発電駆動が継続される場合には、第２ジャンクションブロック２７のシステムメインリレーＳＭＲ２をオンからオフ状態に切り替えるとともに、第１ジャンクションブロック２５のシステムメインリレーＳＭＲ１をオフからオン状態に切り替えて、回転電機ＭＧ１の電力を高容量型電池ユニット２２に送るようにしてもよい。

【0066】

＜第２の実施形態＞
図６には、本実施形態の別例に係る電動車両１０の平面図が例示されている。この図で示す電動車両１０では、高容量型電池ユニット２２と充電器２０を直接繋ぐ第１の配線６４（プラスとマイナスがあるため実際には１組の配線）に加えて、高出力型電池ユニット２４と充電器２０を直接繋ぐ配線６６（１組の配線）を設けている点が、図２で示した電動車両１０とは異なる。さらにこれを受けて、図７に示すように、第２ジャンクションブロック２７には、システムメインリレーＳＭＲ２（プラス側リレーＳＭＲＢ２、マイナス側リレーＳＭＲＧ２、プリチャージリレーＳＭＲＰ２、及びレジスタ抵抗ＲＲ２）と充電リレーＣＨＲ２（プラス側リレーＣＨＲＢ２及びマイナス側リレーＣＨＲＧ２）が設けられる。

【0067】

また、第１の配線６４は、第２の配線６６よりも短くなるように、それぞれの配線長が定められている。具体的には、充電インレット１８から充電器２０までの配線は共通化され、充電器２０から第１ジャンクションブロック２５までの配線を、充電器２０から第２ジャンクションブロック２７までの配線よりも短くしている。

【0068】

本実施形態においても、高容量型電池ユニット２２は、高出力型電池ユニット２４よりも外部充電による充電電力量が多くなるように構成されている。例えば両電池ユニットに対して外部充電を行うに当たり、外部充電前の高容量型電池ユニット２２を満充電とするのに要する充電電力量［Ｗｈ］が、高出力型電池ユニット２４を満充電とするのに要する充電電力量［Ｗｈ］よりも多くなるように、制御部ＥＣＵは各電池ユニットの電力管理を行う。

【0069】

上述したように、高容量型電池ユニット２２はＳＯＣが下限値に至るまで充電電力を使い切るＣＤモードに基づいて電力管理され、高出力型電池ユニット２４は、ＳＯＣをある程度高い水準に保つＣＳモードに基づいて電力管理される。このような電力管理モードの違いから、電動車両１０の走行を経て外部充電に至るまでに、高容量型電池ユニット２２のＳＯＣは高出力型電池ユニット２４のＳＯＣよりも低くなる。相対的に高容量［Ａｈ］の高容量型電池ユニット２２のＳＯＣが、相対的に低容量の高出力型電池ユニット２４のＳＯＣよりも低くなることから、高容量型電池ユニット２２が満充電に至るまでに掛かる電力量［Ｗｈ］は、高出力型電池ユニット２４が満充電に至るまでに掛かる電力量よりも多くなる。満充電までに掛かる電力量が相対的に多い高容量型電池ユニット２２と充電インレット１８とを結ぶ第１の配線６４を、高出力型電池ユニット２４と充電インレット１８とを結ぶ第２の配線６６よりも短くすることで、外部充電時の配線抵抗による電力損失の増加を抑制することができる。

【0070】

外部充電時には、例えば以下のような動作が実行される。外部充電開始時に第１及び第２ジャンクションブロック２５，２７の充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がともにオフ状態からオン状態に切り替わり、高容量型電池ユニット２２及び高出力型電池ユニット２４への充電が行われる（システムメインリレーＳＭＲ１，２はオフのまま維持される）。制御部ＥＣＵは、図示しない電流センサや電圧センサ等から取得した各電池ユニット２２，２４の電流値や電圧値を監視して各電池ユニット２２，２４のＳＯＣの回復状況を算出する。さらに時間が経過すると高出力型電池ユニット２４が先に満充電となって充電リレーＣＨＲ２がオフ状態となる。さらにその後高容量型電池ユニット２２が満充電となって充電リレーＣＨＲ１がオフ状態となる。また、電動車両１０がＨＶ走行モードであるときの充電については、上述したものと同様の制御が実行される（なお、充電リレーＣＨＲ１、ＣＨＲ２はともにオフ状態のまま維持される）。

【符号の説明】

【0071】

１０ 電動車両、１２ 電池パック、１４ 前席、１６ 後部座席、１８ 充電インレット、２０ 充電器、２２ 高容量型電池ユニット、２３ 内燃機関、２４ 高出力型電池ユニット、２５ 第１ジャンクションブロック、２６ ケース、２７ 第２ジャンクションブロック、３０ フロアパネル、３４ 高容量型電池ユニットの冷却ファン、５１ 高出力型電池ユニットの冷却ファン、６４ 第１の配線、６６ 第２の配線、ＭＧ１，ＭＧ２ 第１，第２の回転電機、ＰＣＵ パワーコントロールユニット、ＥＣＵ 制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】