特許 6659505 電源制御装置

(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】6659505

(24)【登録日】2020年2月10日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】電源制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20200220BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/00 K

   H02M3/00 W

   H02J7/02 J

   H02J7/02 H

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-186652(P2016-186652)

(22)【出願日】2016年9月26日

(65)【公開番号】特開2018-57060(P2018-57060A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年11月15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】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】高松 直義

(72)【発明者】

【氏名】岡村 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】後藤 成晶

(72)【発明者】

【氏名】戸村 修二

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 直樹

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６１２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５７２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１５０４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電源及び第２電源の出力を制御する電源制御装置であって、
前記第１電源及び前記第２電源の充電率が所定範囲内であるか否かをそれぞれ判定する判定手段と、
前記第１電源及び前記第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合に、前記第１電源及び前記第２電源の出力比率を所定比率に固定する固定手段と、
前記第１電源及び前記第２電源から、前記所定比率で電力が出力されるように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする電源制御装置。

【請求項2】

前記第１電源及び前記第２電源が直列に接続された状態で動作する第１動作モード、及び前記第１動作モードとは異なる第２動作モードを相互に切替え可能な切換え手段と、
前記第１電源及び前記第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合には、前記第２動作モードよりも前記第１動作モードに優先的に切替えるように前記切換え手段を制御する切換え制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される電源制御装置の技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の装置として、相異なる２つの電源から電力を供給させるものが知られている。例えば特許文献１では、システム効率が最大となる電力動作点に応じて、２つの電源の電力分配比率を設定するという技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−０１２６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、電源の充放電収支が考慮されていない。このため、２つの電源のＳＯＣ（State Of Charge）に偏りが生じてしまうことがある。ＳＯＣが偏って上限又は下限付近に到達すると、出力や回生能力が不足し、動力性能や燃費悪化につながるおそれがあるという技術的問題点が生ずる
なお、２つの電源間で電力を授受してＳＯＣを調整する方法も考えられるが、充放電による損失増加を招くため燃費悪化につながってしまうという技術的問題点が生ずる。

【0005】

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、２つの電源からの電源供給を好適に制御可能な電源制御装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

＜１＞
本発明の電源制御装置は上記課題を解決するために、第１電源及び第２電源の出力を制御する電源制御装置であって、前記第１電源及び前記第２電源の充電率が所定範囲内であるか否かをそれぞれ判定する判定手段と、前記第１電源及び前記第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合に、前記第１電源及び前記第２電源の出力比率を所定比率に固定する設定手段と、前記第１電源及び前記第２電源から、前記所定比率で電力が出力されるように制御する制御手段とを備える。

【0007】

本発明の電源制御装置によれば、第１電源及び第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合に、第１電源及び第２電源の出力比率が所定比率に固定される。ここで特に、「所定比率」は、第１電源及び第２電源の充電率に偏りが生じない（好ましくは、各電源の充放電収支が常に一定となる）ような出力比率として設定されている。このため、充電率の偏りを低減するための制御（例えば、第１電源及び第２電源間での電力授受制御）を行う必要がなくなるため、電力損失を低減することができる。この結果、充電率の偏りによって生ずる動作性能の低下を抑制すると共に、燃費を向上させることが可能である。

【0008】

本発明に係る電源制御装置の一態様では、前記第１電源及び前記第２電源が直列に接続された状態で動作する第１動作モード、及び前記第１動作モードとは異なる第２動作モードを相互に切替え可能な切換え手段と、前記第１電源及び前記第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合には、前記第２動作モードよりも前記第１動作モードに優先的に切替えるように前記切換え手段を制御する切換え制御手段とを更に備える。

【0009】

この態様によれば、第１電源及び第２電源の充電率がいずれも所定範囲内であると判定された場合に、第１動作モードが優先的に実現される。第１電源及び第２電源が直列に接続された状態で動作する第１動作モードでは、必然的に各電源の電流比率が１：１となるため、第１電源及び第２電源の充電率に偏りが生じなくなる。このため、充電率の偏りによって生ずる動作性能の低下を抑制すると共に、燃費を向上させることが可能である。また、第１動作モードは、第２動作モード（例えば、第１電源と第２電源とが並列接続された状態で動作するモード）と比べて電力損失が少ないため、より一層燃費を向上させることができる。

【0010】

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る車両の構成を示す概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵの制御構造を示すブロック図である。

【図3】比較例に係る車両の動作点を示すマップである。

【図4】比較例に係る第１蓄電部及び第２蓄電部のＳＯＣの変動を示すグラフである。

【図5】比較例に係る電源制御装置による制御動作を示すタイムチャートである。

【図6】第１実施形態に係る電源制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】出力比率一定ラインの一例を示すマップである。

【図8】損失に基づいて電力分配比率を算出する方法を示すグラフである。

【図9】第１実施例に係る第１蓄電部及び第２蓄電部のＳＯＣの変動を示すグラフである。

【図10】第１実施例に係る電源制御装置による制御動作を示すタイムチャートである。

【図11】パラレルモード時の接続構成を示すブロック図である。

【図12】シリーズモード時の接続構成を示すブロック図である。

【図13】第２実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵの制御構造を示すブロック図である。

【図14】第２実施形態に係る電源制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、本発明の電源制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

【0013】

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る電源制御装置について、図１から図１０を参照して説明する。

【0014】

＜車両の構成＞
先ず、第１実施形態に係る電源制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係る車両の構成を示す概略構成図である。

【0015】

図１において、第１実施形態に係る車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）２０と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを駆動力源として備えている。エンジン２０、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構２２を介して機械的に連結されている。動力分割機構２２は、例えばプラネタリーキャリア、サンギヤ、リングギヤの三要素からなる遊星歯車機構からなり、それぞれの要素にエンジン２０、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２が連結される。そして、車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構２２を介して上記３者の間で駆動力の分配及び結合が行なわれ、その結果として駆動輪２４Ｆが駆動される。

【0016】

車両１００の走行時において、動力分割機構２２は、エンジン２０の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方を第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部を第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分する。動力分割機構２２から第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は発電動作に用いられる一方、第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４Ｆの駆動に使用される。

【0017】

このとき、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）１０−１および第２インバータ（ＩＮＶ２）１０−２は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。主として、第１インバータ１０−１は、ＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、第１モータジェネレータＭＧ１で発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。一方、第２インバータ１０−２は、ＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、第２モータジェネレータＭＧ２へ供給する。即ち、車両１００は、負荷装置として、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂからの電力を受けて駆動力を発生可能な第２モータジェネレータＭＧ２を備えるとともに、エンジン２０からの駆動力を受けて発電可能な発電部である第１モータジェネレータＭＧ１を備える。

【0018】

第１蓄電部６は、充放電可能な電力貯蔵要素であって、例えば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として構成される。第１蓄電部６と第１インバータ１０−１との間には、直流電圧を相互に電圧変換可能な第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８が配置されており、第１蓄電部６の入出力電圧と、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの間の線間電圧とを相互に昇圧または降圧する。第１コンバータ８における昇降圧動作は、ＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＣ１に従って制御される。

【0019】

正線ＰＬ１に介挿された電流検出部１２は、第１蓄電部６と第１コンバータ８との間で授受される電流値Ｉａを検出する。正線ＰＬ１と負線ＮＬ１との線間に接続された電圧検出部１４は、第１蓄電部６の充電又は放電に係る電圧値Ｖａを検出する。第１蓄電部６を構成する電池セルに近接して配置された温度検出部１６は、第１蓄電部６の温度Ｔａを検出する。

【0020】

第２蓄電部６ｂは、上述した第１蓄電部６と同様の充放電可能な電力貯蔵要素であって、例えば電気二重層キャパシタとして構成される。第２蓄電部６ｂと第１インバータ１０−１との間には、直流電圧を相互に電圧変換可能な第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８ｂが配置されており、キャパシタ６の入出力電圧と、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの間の線間電圧とを相互に昇圧または降圧する。第２コンバータ８ｂにおける昇降圧動作は、ＨＶ−ＥＣＵ２からのスイッチング指令ＰＷＣ２に従って制御される。

【0021】

正線ＰＬ２に介挿された電流検出部１２ｂは、キャパシタ６ｂと第２コンバータ８ｂとの間で授受される電流値Ｉｂを検出する。正線ＰＬ２と負線ＮＬ２との線間に接続された電圧検出部１４ｂは、キャパシタ６ｂの充電又は放電に係る電圧値Ｖｂを検出する。キャパシタ６ｂに近接して配置された温度検出部１６ｂは、キャパシタ６ｂの温度Ｔｂを検出する。

【0022】

なお、上述した第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂは、「第１電源」及び「第２電源」の一具体例である。

【0023】

車両１００を構成する各部位は、ＨＶ−ＥＣＵ２及び電池ＥＣＵ４の連携制御によって実現される。ＨＶ−ＥＣＵ２と電池ＥＣＵ４とは、互いに通信線を介して接続され、各種情報や信号の授受が可能となっている。

【0024】

電池ＥＣＵ４は、主として、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの充電状態の管理や異常検出を司る制御装置であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、電池ＥＣＵ４は、温度検出部１６で検出される温度Ｔａ、電圧検出部１４で検出される電圧値Ｖａ、及び電流検出部１２で検出される電流値Ｉａに基づいて、第１蓄電部６のＳＯＣを算出する。また、電池ＥＣＵ４は、温度検出部１６ｂで検出される温度Ｔｂ、電圧検出部１４ｂで検出される電圧値Ｖｂ、及び電流検出部１２ｂで検出される電流値Ｉｂに基づいて、第２蓄電部６ｂのＳＯＣを算出する。

【0025】

ＳＯＣは、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの満充電状態を基準にしたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、例えば満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表わされる。電池ＥＣＵ４は、算出した第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂのＳＯＣを、温度検出部１６で検出された温度Ｔａ及び温度検出部１６ｂで検出された温度ＴｂとともにＨＶ−ＥＣＵ２へ伝送する。

【0026】

ＨＶ−ＥＣＵ２は、車両１００の走行時において、運転者要求に応じた車両駆動力を発生させるために、エンジン２０、コンバータ８及び８ｂ、インバータ１０−１及び１０−２、並びにモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を制御するための制御装置であり、例えばＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶部とを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。この車両駆動力の制御に加えて、ＨＶ−ＥＣＵ２は、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂで充放電される電力を制御する。

【0027】

＜充放電管理の制御構造＞
以下、上述した第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの充放電管理を行なうための制御構造について、図２を参照して説明する。ここに図２は、第１実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵの制御構造を示すブロック図である。なお、図２では、ＨＶ−ＥＣＵ２が有する構成のうち、本発明と関連の深い構成要素のみを示している。

【0028】

図２において、ＨＶ−ＥＣＵ２は、「電源制御装置」の一具体例であり、ＳＯＣ判定部２０１、出力比率設定部２０２、及び出力制御部２０３を備えて構成されている。

【0029】

ＳＯＣ判定部２０１は、「判定手段」の一具体例であり、入力されるＳＯＣａ（即ち、第１蓄電部６のＳＯＣ）と、ＳＯＣｂ（即ち、第２蓄電部６ｂのＳＯＣ）とが、いずれも所定範囲内であるか否かを判定可能に構成されている。なお、ここでの「所定範囲」とは、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂに偏りが生じているか否かを判定するために設定される範囲であり、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂのいずれもが所定範囲内である場合には、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂに偏りが生じていないと判断できる。一方で、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂのいずれ所定範囲外となっている場合には、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂに偏りが生じていると判断できる。ＳＯＣ判定部２０１による判定結果は、出力比率設定部２０２に出力される構成となっている。

【0030】

出力比率設定部２０２は、ＳＯＣ判定部２０１による判定結果に応じて、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの出力比率を設定可能に構成されている。具体的には、出力比率設定部２０２は、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの電力分配比率ｋを設定可能に構成されている。出力比率設定部２０２は、効率優先で電力分配比率ｋを適宜設定することができる一方で、電力分配比率ｋを固定値として設定することができる。即ち、出力比率設定部２０２は、「固定手段」の一具体例として機能する。また、出力比率設定部２０２は、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの電力循環値Ｐｒを設定可能に構成されている。出力比率設定部２０２で設定された電力分配比率ｋ及び電力循環値Ｐｒは、出力制御部２０３に出力される構成となっている。

【0031】

出力制御部２０３は、「制御手段」の一具体例であり、出力比率設定部２０２で設定された電力分配比率ｋ及び電力循環値Ｐｒに基づいて、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂから電力Ｐａ及びＰｂがそれぞれ出力されるように制御する。具体的には、出力すべき電力Ｐａ及びＰｂに応じたスイッチング指令ＰＷＣ１及びＰＷＣ２を、第１コンバータ８及び第２コンバータ８ｂにそれぞれ出力する。

【0032】

＜ＳＯＣの偏り＞
次に、上述した２つの電源を備えるシステムで発生し得るＳＯＣの偏りが引き起こす問題点について、図３から図５を参照して詳細に説明する。ここに図３は、比較例に係る車両の動作点を示すマップである。図４は、比較例に係る第１蓄電部及び第２蓄電部のＳＯＣの変動を示すグラフである。図５は、比較例に係る電源制御装置による制御動作を示すタイムチャートである。

【0033】

図３に示すように、車両１００における電源システム効率ηは、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの出力電力Ｐａ及びＰｂに応じて変化する。なお、電源システム効率ηは、第１コンバータ８及び第２コンバータ８ｂでの損失Ｐｌｃｖ、第１蓄電部６での損失Ｐｌａ、第２蓄電部６ｂでの損失Ｐｌｂから、下記数式（１）を用いて算出できる。

【0034】

１−η＝（Ｐｌｃｖ＋Ｐｌａ＋Ｐｌｂ）／（Ｐａ＋Ｐｂ）・・・（１）

【0035】

電源システム効率ηを優先させる場合、動作点は、最適効率線上の点として決定される。しかしながら、仮に図３中の動作点Ａ及びＢでの動作を実現させる場合、それぞれの動作点において、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの出力比率が互いに異なる状態となってしまう。この場合、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの動作が、充電又は放電の一方に偏ることになり、その結果ＳＯＣａ及びＳＯＣｂにも偏りが生じてしまう。

【0036】

図４及び図５に示すように、出力比率が異なる動作点Ａ及びＢでの動作を実行すると、１回の動作ごとにＳＯＣａが増加する一方でＳＯＣｂは減少する。即ち、ＳＯＣａは上限側に偏り、ＳＯＣｂは下限側に偏る。そして、ｎ回の動作後には、ＳＯＣａが上限に到達している。ＳＯＣが上限値（又は下限値）に到達した場合、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂからの出力、あるいは第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂへの充電源が制限されるため、車両１００の動作性能は低下してしまう。このため、ＳＯＣが上限値に達した場合には、ＳＯＣａを低下させるための制御が求められる。

【0037】

ＳＯＣの偏りを解消するためには、例えば第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂ間で電力の授受を行えばよい。具体的には、第１蓄電部６から第２蓄電部６ｂに電力を分け与えるように制御すれば、ＳＯＣａが減少すると共にＳＯＣｂが増加し、偏りが解消される。しかし、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂ間で電力の授受を行うと、その制御に起因して損失が発生する。このため、仮に電源システム効率ηを優先した動作点で動作を行っていても、全体で見た場合の損失が大きくなってしまうおそれがある。即ち、燃費が悪化してしまうおそれがある。

【0038】

本実施形態に係る電源制御装置は、上述したＳＯＣの偏りに起因する動作性能の低下及び燃費の悪化を抑制するために、以下で詳述する制御を実行する。

【0039】

＜処理説明＞
次に、第１実施形態に係る電源制御装置において実行される制御について、図６を参照して詳細に説明する。ここに図６は、実施形態に係る電源制御装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、以下では、電源制御装置の一例であるＨＶ−ＥＣＵ２が実行する処理のうち、本実施形態に関連の深いもの（具体的には、２つの電源の出力比率を制御する処理）について詳細に説明し、他の一般的な処理については適宜説明を省略するものとする。

【0040】

図６において、第１実施形態に係る電源制御装置の動作時には、まずＳＯＣ判定部２０１においてＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。

【0041】

ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であると判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、出力比率設定部２０２において、電力分配比率ｋが所定値に設定（固定）される（ステップＳ１０２）。「所定値」は、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂのＳＯＣに偏りが生じない出力比率として予め設定されている値である。即ち、ここでの所定値は、「所定比率」の一具体例である。

【0042】

ここで、電力分配率ｋの設定について、図７及び図８を参照して具体的に説明する。ここに図７は、第１実施形態に係る電源制御装置が利用する出力比率一定ラインの一例を示すマップである。また図８は、損失に基づいて電力分配比率を算出する方法を示すグラフである。

【0043】

図７に示すように、ＳＯＣに偏りを生じさせないためには、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの出力比率を一定に保つように制御すればよい。具体的には、図中の出力比率一定ライン上の動作点を選択して動作すればよい。なお、出力比率一定ラインは、電源システム効率ηが最も高くなる動作点と減点とを結ぶ直線として求めることができる。出力比率一定ライン上の動作点に対応する電力分配比率ｋを利用すれば、電源システム効率ηを高めつつ、ＳＯＣの偏りを抑制できる。

【0044】

図８に示すように、代表的な出力値（例えば、電力Ｐａ＋Ｐｂが１０ｋＷ）において、トータルの損失を計算し、損失が最小となる出力比率を採用してもよい。図に示す例では、第１コンバータ８及び第２コンバータ８ｂでの損失Ｐｌｃｖ、第１蓄電部６での損失Ｐｌａ、第２蓄電部６ｂでの損失Ｐｌｂの合計が最も小さくなるのは、電力分配比率ｋが２５％の場合である。このため、電力分配比率ｋを２５％で固定すれば、損失を最小に抑えつつ、ＳＯＣの偏りを抑制できる。

【0045】

その他、電源損失に相当する第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの内部抵抗Ｒａ及びＲｂに基づいて、電力分配比率ｋを設定してもよい。具体的には、ｋ＝Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）となるように設定すれば、好適に損失を抑制することができる。

【0046】

図６に戻り、電力分配比率ｋを設定した後、出力比率設定部２０２では更に、電力循環値Ｐｒが“０（ゼロ）”となるように設定される（ステップＳ１０３）。即ち、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂ間での電力の授受がなくなるような設定が行われる。

【0047】

他方で、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内でないと判定された場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、出力比率設定部２０２において、効率優先で電力分配比率ｋが設定される（ステップＳ１０４）。即ち、電力分配比率ｋは所定値に固定されることなく、状況に応じて効率が高くなるような値に設定される。

【0048】

また、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内でないということは、ＳＯＣに偏りが生じていると判断できる。このため、出力比率設定部２０２では更に、ＳＯＣの偏りを補正するためのＰｒが設定される（ステップＳ１０５）。

【0049】

以上のように電力分配比率ｋ及び電力循環値Ｐｒが設定されると、出力制御部２０３により、設定値に基づく出力電力Ｐａ及びＰｂの制御が実行される（ステップＳ１０６）。この結果、本実施形態では、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であるか否かによって（言い換えれば、ＳＯＣに偏りが生じているか否かによって）、互いに異なる制御が実行されることになる。

【0050】

＜実施形態の効果＞
次に、第１実施形態に係る電源制御装置によって得られる技術的効果について、図９及び図１０を参照して具体的に説明する。ここに図９は、第１実施例に係る第１蓄電部及び第２蓄電部のＳＯＣの変動を示すグラフである。また図１０は、第１実施例に係る電源制御装置による制御動作を示すタイムチャートである。

【0051】

図９及び図１０に示すように、第１実施形態では、ＳＯＣに偏りが生じていない状態では、電力分配率ｋが所定値に固定される。電力分配率ｋが固定されると、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂは動作の度にわずかに増加又は減少するが、充放電比率がゼロのため最終的には初期値に戻る。

【0052】

このため、本実施形態においては、図４や図５で説明したようなＳＯＣの偏りは生じない。よって、ＳＯＣが上限値又は下限値に到達してしまうことを回避できる。従って、ＳＯＣに制限が課されることで、車両１００の動作性能が低下してしまうことを防止できる。

【0053】

また、ＳＯＣの偏りを解消するための電力の授受が不要になるため、その際に発生する電力損失を低減することができる。よって、車両１００の燃費を向上させることができる。

【0054】

なお、何らかの原因で、動作開始時点ですでにＳＯＣに偏りが生じてしまっている場合であっても、電力の授受によりＳＯＣの偏りが解消された後は、電力分配率ｋが固定され、再びＳＯＣに偏りが生じてしまうことが防止される。よって、損失の発生を最小限に抑えることができる。

【0055】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電源制御装置について、図１１から図１４を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみで、その他の部分については概ね第１実施形態と同様である。このため、以下では、すでに説明した第１実施形態と異なる部分についてのみ詳細に説明し、他の重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

【0056】

＜動作モード＞
まず、第２実施形態に係る車両で実現される複数の動作モードについて、図１１及び図１２を参照して具体的に説明する。ここに図１１は、パラレルモード時の接続構成を示すブロック図である。また図１２は、シリーズモード時の接続構成を示すブロック図である。

【0057】

図１１に示すように、第２実施形態に係る車両１００では、その動作モードとしてパラレルモードを実現可能である。パラレルモードでは、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂが、コンバータ８に対して並列に接続される。パラレルモードは、「第２動作モード」の一具体例である。

【0058】

図１２に示すように、第２実施形態に係る車両１００では、その動作モードとしてシリーズモードを実現可能である。シリーズモードでは、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂが、コンバータ８に対して直列に接続される。シリーズモードは、「第１動作モード」の一具体例である。

【0059】

第２実施形態に係る電源制御装置は、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの接続構成を変化させることで、上述したパラレルモード及びシリーズモードを相互に切替えることが可能に構成されている。なお、パラレルモード及びシリーズモード以外の動作モード（例えば、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの一方のみから電力を供給するモード等）を実現可能に構成されていてもよい。

【0060】

＜充放電管理の制御構造＞
次に、第２実施例に係る第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの充放電管理を行なうための制御構造について、図１３を参照して説明する。ここに図１３は、第２実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵの制御構造を示すブロック図である。

【0061】

図１３に示すように、第２実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵ２は、第１実施形態に係るＨＶ−ＥＣＵ２が備えるＳＯＣ判定部２０１、出力比率設定部２０２、及び出力制御部２０３（図２参照）に加えて、モード判定部２０４及びモード制御部２０５を備えて構成されている。

【0062】

モード判定部２０４は、ＳＯＣ判定部２０１の判定結果に応じて、実現すべき動作モードを判定する。即ち、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であるか否かに応じて、パラレルモード及びシリーズモードのいずれの動作モードで動作すべきかを判定する。モード判定部２０４の判定結果は、モード制御部２０５に出力される構成となっている。

【0063】

モード制御部２０５は、モード判定部２０４の判定結果に応じて、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの接続構成を変化させるための指令信号を出力する。これにより、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂとコンバータ８との接続構成が変化し、パラレルモード又はシリーズモードが実現される。

【0064】

＜処理説明＞
次に、第２実施形態に係る電源制御装置において実行される制御について、図１４を参照して詳細に説明する。ここに図１４は、第２実施形態に係る電源制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

【0065】

図１４に示すように、第２実施形態に係る電源制御装置の動作時には、まずＳＯＣ判定部２０１においてＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。

【0066】

ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内であると判定された場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、モード判定部２０４においてシリーズモードが優先的に選択され、モード制御部２０５によってシリーズモードが実現される（ステップＳ２０２）。

【0067】

シリーズモードが選択された場合、出力比率設定部２０２では、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂの電力費が１：１となる電力分配比率ｋ（＝Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））が設定される（ステップＳ２０２）。また、出力比率設定部２０２では更に、電力循環値Ｐｒ＝０に設定される（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０３及びＳ２０４で設定される条件は、シリーズモードが選択されると必然的に実現される条件なので、敢えて設定する必要性はない。

【0068】

他方で、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内でないと判定された場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、モード判定部２０４においてパラレルモードが優先的に選択され、モード制御部２０５によってパラレルモードが実現される（ステップＳ２０５）。

【0069】

パラレルモードが選択された場合、出力比率設定部２０２では、効率優先で電力分配比率ｋが設定される（ステップＳ２０６）。即ち、電力分配比率ｋは所定値に固定されることなく、状況に応じて効率が高くなるような値に設定される。また、出力比率設定部２０２では更に、ＳＯＣの偏りを補正するためのＰｒが設定される（ステップＳ２０７）。

【0070】

以上のように電力分配比率ｋ及び電力循環値Ｐｒが設定されると、出力制御部２０３により、設定値に基づく出力電力Ｐａ及びＰｂの制御が実行される（ステップＳ２０８）。この結果、本実施形態では、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂが所定範囲内である場合にシリーズモードでの動作が行われ、所定範囲内でない場合にパラレルモードでの動作が行われることになる。

【0071】

ここで特に、第１蓄電部６及び第２蓄電部６ｂが直列に接続された状態で動作するシリーズモードでは、電流比率が１：１となり、ＳＯＣａ及びＳＯＣｂに偏りが生じなくなる。このため、第１実施形態と同様に、ＳＯＣの偏りによって生ずる動作性能の低下を抑制すると共に、燃費を向上させることが可能である。

【0072】

また、シリーズモードは、パラレルモードと比べて電力損失が少ないため、シリーズモードで広い動作電圧範囲をカバーすることにより、さらに燃費を向上させることができる。

【0073】

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0074】

２ ＨＶ−ＥＣＵ
４ 電池ＥＣＵ
６ 第１蓄電部
６ｂ 第２蓄電部
８，８ｂ コンバータ
１０−１，１０−２ インバータ
１２，１２ｂ 電流検出部
１４，１４ｂ 電圧検出部
１６，１６ｂ 温度検出部
２０ エンジン
２２ 動力分割機構
２４Ｆ 駆動輪
１００ 車両
２０１ ＳＯＣ判定部
２０２ 出力比率設定部
２０３ 出力制御部
２０４ モード判定部
２０５ モード制御部
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ
ＭＮＬ 負母線
ＭＰＬ 正母線
ＰＬ１，ＰＬ２ 正線
ＮＬ１，ＮＬ２ 負線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】