(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022180721
(43)【公開日】2022-12-07
(54)【発明の名称】制御装置、制御方法および電源システム
(51)【国際特許分類】
H02P 9/04 20060101AFI20221130BHJP
B60K 6/485 20071001ALI20221130BHJP
B60W 10/08 20060101ALI20221130BHJP
B60W 10/26 20060101ALI20221130BHJP
B60W 20/15 20160101ALI20221130BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221130BHJP
B60L 50/16 20190101ALN20221130BHJP
B60L 50/60 20190101ALN20221130BHJP
B60L 58/12 20190101ALN20221130BHJP
H02P 101/25 20150101ALN20221130BHJP
H02P 101/45 20150101ALN20221130BHJP
【ＦＩ】
H02P9/04 M
B60K6/485 ZHV
B60W10/08 900
B60W10/26 900
B60W20/15
H02J7/00 P
H02J7/00 B
B60L50/16
B60L50/60
B60L58/12
H02P101:25
H02P101:45
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021087362
(22)【出願日】2021-05-25
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】佐孝 恭一
(72)【発明者】
【氏名】松田 聡
(72)【発明者】
【氏名】高田 潤一
(72)【発明者】
【氏名】田中 直樹
(72)【発明者】
【氏名】末廣 諭
(72)【発明者】
【氏名】久保田 裕孝
【テーマコード（参考）】
3D202
5G503
5H125
5H590
【Ｆターム（参考）】
3D202AA09
3D202BB11
3D202BB21
3D202BB23
3D202BB24
3D202BB51
3D202CC52
3D202CC57
3D202DD24
3D202DD44
3D202DD45
3D202DD47
3D202DD48
3D202EE04
3D202FF06
5G503AA07
5G503BA04
5G503BB01
5G503BB03
5G503CA01
5G503CA08
5G503CA10
5G503CA11
5G503DA08
5G503EA05
5G503FA06
5G503GB03
5G503GB06
5G503GD04
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125AC14
5H125BA00
5H125BC01
5H125BC12
5H125BD17
5H125CA02
5H125EE22
5H125EE27
5H125EE70
5H590AA03
5H590AB05
5H590CA07
5H590CA23
5H590CD01
5H590CE05
5H590EA10
5H590EB14
5H590FA08
5H590GA02
5H590GB05
5H590GB07
5H590HA04
5H590HA18
5H590JA02
5H590JA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】蓄電池を小型化する。
【解決手段】エンジン発電機２は、内燃機関式のエンジン２１と、モータ／発電機２２と、インバータ２３とを備える。蓄電装置３は、バッテリ３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、状態監視回路３３とを備える。状態監視回路３３は、バッテリの充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、バッテリのＳＯＣ（充電状態あるいは充電率）を演算し、求めた結果を、バッテリＳＯＣとして電力供給最適化部１へ出力する。制御装置は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、発電装置と蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御装置であって、制御装置は、電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて発電装置の出力電力を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】エンジン発電機２は、内燃機関式のエンジン２１と、モータ／発電機２２と、インバータ２３とを備える。蓄電装置３は、バッテリ３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、状態監視回路３３とを備える。状態監視回路３３は、バッテリの充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、バッテリのＳＯＣ（充電状態あるいは充電率）を演算し、求めた結果を、バッテリＳＯＣとして電力供給最適化部１へ出力する。制御装置は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、発電装置と蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御装置であって、制御装置は、電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて発電装置の出力電力を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御装置であって、
前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
制御装置。
前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
制御装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記発電装置の出力電力の制御を補正する
請求項１に記載の制御装置。
請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記電気負荷は、少なくとも２つの異なる所定の状態で動作し、
前記制御装置は、前記状態が変化した場合、所定電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
請求項１または２に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記状態が変化した場合、所定電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項4】
前記蓄電装置が、蓄電池とキャパシタとを有し、
前記制御装置は、前記キャパシタの充放電電流が許容充放電電流に対して余裕がある場合、前記キャパシタの充放電電流が前記蓄電池の充放電電流を上回るように前記蓄電池の充放電電流と前記キャパシタの充放電電流の割合を制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記キャパシタの充放電電流が許容充放電電流に対して余裕がある場合、前記キャパシタの充放電電流が前記蓄電池の充放電電流を上回るように前記蓄電池の充放電電流と前記キャパシタの充放電電流の割合を制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項5】
前記制御装置は、前記蓄電池の充電状態と前記キャパシタの充電状態に応じて、前記割合を補正する
請求項４に記載の制御装置。
請求項４に記載の制御装置。
【請求項6】
回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御方法であって、
前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
制御方法。
前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する
制御方法。
【請求項7】
回転電機を用いて発電する発電装置と、
電気を充放電する蓄電装置と、
前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷と、
前記電気負荷の平均電力に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する制御装置と
を備える電源システム。
電気を充放電する蓄電装置と、
前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷と、
前記電気負荷の平均電力に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する制御装置と
を備える電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、制御装置、制御方法および電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、主発電機と、主発電機をアシストする電力システムとを備える船舶が開示されている。特許文献１に記載されている電力システムは、蓄電池からなる第１電力貯蔵装置と、キャパシタからなる第２電力貯蔵装置とを備える。特許文献１に記載されている船舶では、停泊中や港湾付近での低速走行時に、電力システムを船内に電力を供給する唯一の電力源として動作させることで、港湾でのゼロエミッションを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１３６８９４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に記載の電力システムでは、電力システムを唯一の電力源として動作させることができるようにするため、蓄電池を小型化することが困難な場合があるという課題があった。
【0005】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、蓄電池を小型化することができる制御装置、制御方法および電源システム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】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示に係る制御装置は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御装置であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。
【0007】
本開示に係る制御方法は、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷とを備える電源システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。
【0008】
本開示に係る電源システムは、回転電機を用いて発電する発電装置と、電気を充放電する蓄電装置と、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷と、前記電気負荷の平均電力に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の制御装置、制御方法および電源システムによれば、蓄電池を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の第１実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る電源システムの動作例を示す模式図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。
【図4】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図5】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図6】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図7】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図8】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図9】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図10】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図11】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図12】本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図13】本開示の第２実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。
【図14】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。
【図15】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。
【図16】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図17】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図18】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図19】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。
【図20】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を説明するための模式図である。
【図21】本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を説明するための模式図である。
【図22】本開示の第２実施形態に係る電源システムの構成例を説明するための模式図である。
【図23】本開示の第２実施形態に係る電源システムの構成例を説明するための模式図である。
【図24】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜第１実施形態＞
（電源システムの構成）
以下、本開示の第１実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図１～図１２を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る電源システムの動作例を示す模式図である。図３は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図４～図１０は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。図１１および図１２は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するためのフローチャートである。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
（電源システムの構成）
以下、本開示の第１実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図１～図１２を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る電源システムの動作例を示す模式図である。図３は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図４～図１０は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。図１１および図１２は、本開示の第１実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するためのフローチャートである。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
【0012】
図１に示す本開示の第１実施形態に係る電源システム１００は、一例として、パラレル方式のハイブリッドシステム車両に搭載された車載用電源システムとして構成されている。図１に示す電源システム１００は、本開示に係る制御装置の一構成例としての電力供給最適化部１と、発電装置の一構成例としてのエンジン発電機２と、蓄電装置３と、負荷装置の一構成例としての大型補機等の負荷４と、電圧センサ６１と、電流センサ６２とを備える。
【0013】
エンジン発電機２は、内燃機関式のエンジン２１と、回転電機の一構成例としてのモータ／発電機（以下、電動発電機）２２と、インバータ２３とを備える。エンジン２１は、電動発電機２２を駆動して電力を発電するとともに、トランスミッション７を介して駆動輪等からなる走行負荷８を駆動する。電動発電機２２は、交流回転電機であり、エンジン２１によって駆動され、発電機として動作して発電したり、蓄電装置３から供給された電力によって電動機として動作し、走行負荷８を駆動したりする。インバータ２３は、電動発電機２２が発電した交流電力を直流電力に変換してバス５に出力したり、バス５を介して蓄電装置３から供給された直流電力を交流電力に変換して電動発電機２２へ供給し、電動発電機２２を回転駆動したりする。また、インバータ２３は、電力供給最適化部１が出力したエンジン発電機出力指令値に基づいて、発電時の電動発電機２２の出力電力を制御する。
【0014】
蓄電装置３は、バッテリ（蓄電池）３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流－直流変換装置）３２と、状態監視回路３３とを備える。バッテリ３１は、例えばリチウムイオン電池等の電荷を充放電する二次電池である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、エンジン発電機２からバス５を介して供給された直流電力を所定の電圧に変換してバッテリ３１を充電したり、バッテリ３１の放電電力を所定の電圧に変換してバス５へ出力したりする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電力供給最適化部１が出力したＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値に基づいて、バス５へ出力する直流電流（＝バッテリ３１からの放電電流）と、バス５から入力する直流電流（＝バッテリ３１への充電電流）を制御する。状態監視回路３３は、バッテリ３１の充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、バッテリ３１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；充電状態あるいは充電率）を演算し、求めた結果を、バッテリＳＯＣ（信号あるいは情報）として電力供給最適化部１へ出力する。
【0015】
負荷４は、例えば、大型補機、高出力アクチュエータや移動式の工作機械等の消費電力が比較的急峻に変化する電気負荷である。消費電力が比較的急峻に変化するとは、例えば、負荷４のピーク時の消費電力に対応するように選択したバッテリ３１の容量が、負荷４の平均消費電力に対応するように選択したバッテリ３１の容量よりも大きいことを意味する。なお、負荷４は、１つの電気負荷であってもよいし、複数の電気負荷であってもよい。
【0016】
電圧センサ６１は、負荷４の近傍のバス５の電圧を計測し、計測した結果を電力供給最適化部１へ出力する。電流センサ６２は、バス５から負荷４へ供給される電流を計測し、計測した結果を電力供給最適化部１へ出力する。
【0017】
図１に示す本開示の第１実施形態に係る電源システム１００は、後述する電力供給最適化部１による制御によって、図２に示すように、エンジン発電機２の出力電力が、負荷４が消費する負荷電力の平均分と等しくなるように、エンジン発電機２の出力電力を制御する。また、電源システム１００は、負荷４が消費する負荷電力の平均分からの変動分が、蓄電装置３からの充放電電力と等しくなるように、蓄電装置３の出力電力を制御する。この構成によれば、エンジン発電機２が負荷４の消費電力の一部を負担するので、蓄電装置３の出力電力を抑え、バッテリ３１の小型化を容易に図ることができる。
【0018】
（電力供給最適化部１の構成）
図３に示すように、電力供給最適化部１は、例えばハードウェアとソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１と、補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２と、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１４とを備える。ここで「￣」はオーバーラインに対応する。また、明細書中では、見やすさを考慮し、各変数の添え字等については文字サイズを変化せずにそのまま全角文字として記述している。
図３に示すように、電力供給最適化部１は、例えばハードウェアとソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１と、補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２と、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１４とを備える。ここで「￣」はオーバーラインに対応する。また、明細書中では、見やすさを考慮し、各変数の添え字等については文字サイズを変化せずにそのまま全角文字として記述している。
【0019】
本実施形態では、バッテリ３１の出力を抑え、蓄電装置３を小型化することを念頭に置き、急峻な変動を伴う負荷電力に対し、次のような電力の流れを考える。図２に示す通り、負荷電力を、エンジン発電機２の応答速度よりも速い変動に相当する変動分と、平均電力に相当する平均分の和と見なし、エンジン発電機２が平均分の電力を出力する状況を考える。この状況におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作として、エンジン発電機２の出力が負荷電力よりも大きい場合はバッテリ３１に電力を流し、小さい場合にはバッテリ３１から負荷４に電力を供給するよう動作すれば、丁度変動分の電力をバッテリ３１が負担することになる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が上述の動作をすれば、エンジン発電機２が電力を供給していることから、バッテリ３１の出力が抑えられる。このような状況を実現するには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２およびエンジン発電機２の動作を決定する制御器が必要となる。本実施形態では、この制御器が電力供給最適化部１である。
【0020】
図１の電源システム１００において、電力供給最適化部１は、受信したバス電圧・負荷電流・モード信号・バッテリＳＯＣからＤＣ／ＤＣコンバータの指令電流値およびエンジン発電機の出力指令値を計算し、それぞれをＤＣ／ＤＣコンバータ３２とインバータ２３に送信することでこれらの機器を制御する。バス電圧・負荷電流・モード信号を取得するために、バス５には電圧センサ６１、バス－補機負荷間には電流センサ６２、負荷４には図示していない制御装置を設置する。またバッテリ３１のＳＯＣの信号はバッテリに附随する（電流、電圧、温度等を監視する）状態監視回路３３から受信する。
【0021】
ここで、モード信号とは負荷４の状態を示す信号であり、（ＳＴ１）停止、（ＳＴ２）待機、（ＳＴ３）スタンバイ、（ＳＴ４）動作中の４種のうちのいずれかをとる（図７にて、補機負荷電力の波形例を用い、各状態の説明を示す）。例えば、図８にまとめて示すように、停止は、補機が完全に停止しており、負荷電力を全く生じない状態である。待機は、冷却系を除く補助的な装置の負荷電力が発生している状態である。スタンバイは、冷却系を含め補助的な装置の負荷電力が発生している状態である。動作中は、主となる補機が動作し、急峻な変動を伴う負荷電力が発生しうる状態である。
【0022】
モード信号が「（ＳＴ４）動作中」の場合、負荷４から急峻な変動を伴う負荷電力が発生しており、この状況において、電力供給最適化部１は、バス電圧および負荷電流信号から負荷電力の平均分に相当する電力値を計算し、エンジン発電機２の出力指令値としてインバータ２３に送信する（エンジン発電機出力指令値の具体的算出法は後述する）。また、バス電圧がある基準電圧値を下回る場合には放電、上回る場合には充電となるような指令電流値をＤＣ／ＤＣコンバータ３２に送信する（このような指令電流を生成するためには、例えば、図４の特性を利用すればよい）。これは、エンジン発電機２が負荷電力より大きい場合バス電圧が上昇するためバッテリ３１に充電し、小さい場合にはバス電圧が低下するためバッテリ３１から放電する動作となるよう指示することを意味する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は適切に電力の流れを制御することになり、バッテリ３１が負荷電力の変動分を、エンジン発電機２が平均分を負担する動作をする、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２がバッテリ３１とエンジン発電機２の２つの電源の想定動作を実現することになる。
【0023】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は急峻な負荷変動に追従するよう動作させる必要があるため、電力供給最適化部１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１４をＤＣ／ＤＣコンバータ３２の（ローカルな）制御器の中に含めてもよい。その場合には、ローカル制御器にバス電圧を送信するための電圧センサを追設する。
【0024】
本実施形態では、電力供給最適化部１を導入した構成により、エンジン発電機２の応答速度よりも速い変動を伴う負荷に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作により電力の流れを制御し、バッテリ３１とエンジン発電機２に想定の電力供給動作をさせることができる。同時に、エンジン発電機２が負荷電力の一部を負担していることから、バッテリ出力を抑えることができ、蓄電装置３の小型化につながる。
【0025】
ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１４は、バス電圧に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電力（充放電電力）を制御する際の出力電流の指令値であるＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値を計算し、求めたＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値をＤＣ／ＤＣコンバータ３２へ出力する。図４は、バス電圧ＶＢＵＳと、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電流との対応関係の一例を示す。図４に示す例では、バス電圧が６２０Ｖ以下で放電が開始され、電圧の低下に伴って放電電流が増加し、６００Ｖ以下では放電時の制限電流一定となる。また、バス電圧が６７０Ｖ以上で充電が開始され、電圧の上昇に伴って充電電流が増加し、７００Ｖ以上では充電時の制限電流一定となる。
【0026】
図２に示すようにエンジン発電機２の出力電力が負荷４の消費電力の平均分に一致するように制御されている場合、バス電圧は負荷４の消費電力の変動分に応じて変化するので、例えば図４に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１４がバス電圧に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値を制御することで、蓄電装置３の出力電力を、負荷電力の変動分に応じた値とすることができる。なお、バス電圧に基づくＤＣ／ＤＣコンバータの出力制御については、例えば特許第３８８６９４０号公報に記載されている。
【0027】
負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１は、以下のようにして負荷電力の平均分を算出する。すなわち、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１は、負荷電力平均分を、エンジン発電機出力指令値として用いることを念頭に、負荷電力の平均分を式（１）の示す通り、センサにより取得したバス電圧と負荷電流の積の時間平均で計算する。
【0028】
【数1】
【0029】
ここで、Ｐ￣ｌｏａｄは負荷電力の平均分（移動平均値）である。また、ＶＢＵＳは電圧センサ６１が計測したバス電圧、Ｉｌｏａｄは電流センサ６２が計測した負荷電流である。
【0030】
時間平均を計算するにあたり、その時間長さＴは、式（１）をそのままエンジン発電機の出力指令値として用いた場合に、出力指令値の変動がエンジン発電機の応答速度より遅くなるよう、（想定される）負荷変動の周期に対し、十分長くとる。
【0031】
なお、式（１）は負荷電流のセンサ値を用いて直接負荷電力を計算しているが、代替手段として、インバータ２３や、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２のバス５への出力電流値（センサ値）を用いて供給電力の平均分を計算し、負荷電力の平均分としてもよい。
【0032】
【数2】
【0033】
【数3】
【0034】
【数4】
【0035】
ここで、Ｐｉｎｖはインバータ２３の出力電力、Ｐ￣ＤＣＤＣはＤＣ／ＤＣコンバータ３２の平均出力電力である。Ｉｉｎｖはインバータ電流であり、インバータ２３内の図示していない電流センサで計測した値である。ＩＤＣＤＣはＤＣ／ＤＣコンバータ電流であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２内の図示していない電流センサで計測した値である。
【0036】
また、インバータ２３とＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力を、センサ値だけでなく、指令値や制御器内部パラメータを利用した次の式により算出してもよい。
【0037】
【数5】
【0038】
【数6】
【0039】
ηｍｏｔはモータ効率（制御器内部パラメータ）、ηｉｎｖはインバータ効率（制御器内部パラメータ）、ωはモータ回転速度（センサ値）、τはモータトルク（指令値）である。また、ηＤＣＤＣはＤＣ／ＤＣコンバータ効率、Ｖｂａｔｔはバッテリ電圧（センサ値）、ＫｂａｔｔはＳＯＣから電力への換算係数、ＳＯＣｂａｔｔはバッテリＳＯＣ（センサ値）である。
【0040】
各種平均出力の算出に用いたセンサ値、指令値、制御器内部パラメータについては図５にまとめる。
【0041】
補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２は、以下のようにして、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１が計算した負荷電力平均分に生じる誤差に対する補正量ΔＰｂａｔｔを計算する。
【0042】
上述の通り、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１は、負荷電力の平均分は式（１）（あるいは式（２）～（４））により推定しているが、センサの誤差や時間平均の遅れ等の影響により、実際の値に対して乖離を生じることがある。図６は、その例として、負荷の起動時における負荷電力の振る舞いと時間平均の遅れにより実際値と推定値で乖離が生じる様子を表している。なお、図６では、負荷電力の実際値を実線で示し、推定値（算出された平均負荷電力）を細線の破線で示し、状態毎に求めた平均電力を実際の平均負荷電力として太線の破線で示している。このような状況においては、バッテリ３１のＳＯＣが変動し、規定値を逸脱する恐れがある。そこで、後述するエンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、エンジン発電機の出力指令値を求める際には、式（５）のように負荷電力の平均分に補正量を加える。
【0043】
【数7】
【0044】
ここで、Ｐｉｎｖ＊はエンジン発電機出力指令値、ΔＰｂａｔｔは補正量である。
【0045】
補正量ΔＰｂａｔｔは以下の考えに従い、設定する。いま、システム設計からの要求として、バッテリ３１のＳＯＣが「低い」もしくは「高い」場合に、バッテリＳＯＣの単位時間当たりに回復させる量が与えられているものとする。このとき、式（６）に示す、ＳＯＣの変化とバッテリの出（入）力電力の関係式を利用し、補正量の設計値を決める（バッテリ３１の電圧は一定とした）。
【0046】
【数8】
【0047】
ここで、ΔＳＯＣはＳＯＣの変化量、Ｖｂａｔｔはバッテリ電圧、Ａｂａｔｔはバッテリ３１の電流容量であり、ｔは時間である。
【0048】
例えば、バッテリ電圧は３００［Ｖ］、バッテリの電流容量は８０［Ａｈ］とした場合に、１秒間でＳＯＣを０．０２５％増加あるいは減少させたい場合、補正量は次の値となる。
【0049】
【数9】
【0050】
上で算出した補正量の値は、バッテリのＳＯＣが「低い」もしくは「高い」状態の場合に適用するものとし、この範囲を逸脱する場合には倍の補正を加えるものとするならば、補正量は図１０のように取ることができる。図１０は、バッテリ３１のＳＯＣと、補正量ΔＰｂａｔｔの対応関係を定めるテーブル１２１を示す。補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２は、例えば、図１０に示すテーブル１２１を用いて、補正量ΔＰｂａｔｔを算出する。
【0051】
エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１が求めた負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄと、補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２が求めた正量ΔＰｂａｔｔに基づいて、上述した式（５）を用いて、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊を計算し、インバータ２３へ出力する。
【0052】
ただし、式（５）で対応しようとすると、次のような状況で瞬時的に負荷への給電が不足する可能性がある。図６にみられるような、スタンバイ状態から大型補機動作状態に移行した直後に大きな負荷変動が発生する状況を考える。このとき、時間平均により算出された平均電力小さいため、エンジン発電機２の出力も小さくなり、バッテリ３１の負担する電力が許容される最大出力を超え、負荷への給電が不足する可能性がある。
【0053】
この状況をさけるため、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、以下のようにして負荷への供給電力を確保する。例えば、スタンバイ状態から大型補機動作状態に移行した直後において、エンジン発電機２の出力指令値Ｐｉｎｖ＊は、式（５）でなく、図９に示すように、バッテリ３１の出力と合計して、瞬時的な高負荷電力に十分対応できる値（固定値）Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔにより与える。同時に、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１は、式（１）の計算を行い、その値がＰｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔ以上になった時点から、エンジン発電機の指令値を式（５）で与えるものとする。上記のように、大型補機動作状態に移行した時点で、最初から式（５）を使用せずに固定値を与えることで負荷への供給電力を確保する。なお、例えば、待機状態からスタンバイ状態への変更時にも、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊を固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔとしてもよい。この固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔの導入により、充放電電流の大きな変化を抑えることができるので、バッテリの小型化を図ることができる。
【0054】
なお、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、バッテリのＳＯＣが高く、かつ、負荷電力の平均分が小さい場合、エンジン発電機の指令電力が負となりエンジン発電機が力行する場合がある。この状況をさけるため、エンジン発電機の出力が０以上の値となるよう、エンジン発電機の出力指令値に制限を設ける。
【0055】
エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３による以上までのエンジン発電機の出力指令値の決定の流れを図１１に示す。
【0056】
図１１は、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３による処理の流れを示す。図１１に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図１１に示す処理では、まず、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３が、例えばモード信号が状態の変化を最初に示した場合等、所定の条件が満たされる場合、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊を所定の固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔに設定する（ステップＳ２１）。次に、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、Ｐ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔ以上であるか否か（あるいはＰ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔから所定の範囲内の値であるか否か）を判断する（ステップＳ２２）。Ｐ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔ以上である場合（あるいはＰ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが固定値Ｐｉｎｖ＿ｃｏｎｓｔから所定の範囲内の値である場合）（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊をＰ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔとする（ステップＳ２３）。次に、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、Ｐ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが０より小さいか否かを判断する（ステップＳ２４）。Ｐ￣ｌｏａｄ＋ΔＰｂａｔｔが０より小さい場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊を０とする（ステップＳ２５）。ステップＳ２２で「Ｎｏ」の場合、ステップＳ２４で「Ｎｏ」の場合、または、ステップＳ２５を実行した場合、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３は、図１１に示す処理を終了する。
【0057】
（電力供給最適化部１の動作）
図１２は、電力供給最適化部１の動作例を示す。図１２に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図１２に示す処理では、まず、電力供給最適化部１が、バス電圧、負荷電流、モード信号、バッテリＳＯＣ等の各情報を取得する（ステップＳ１）。次に、電力供給最適化部１は、エンジン発電機の出力指令値を決定する（ステップＳ２）。電力供給最適化部１は、ＤＣ／ＤＣコンバータの指令電流値を決定する（ステップＳ３）。次に、電力供給最適化部１は、決定した各値を出力して（ステップＳ４）、図１２に示す処理を終了する。
図１２は、電力供給最適化部１の動作例を示す。図１２に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図１２に示す処理では、まず、電力供給最適化部１が、バス電圧、負荷電流、モード信号、バッテリＳＯＣ等の各情報を取得する（ステップＳ１）。次に、電力供給最適化部１は、エンジン発電機の出力指令値を決定する（ステップＳ２）。電力供給最適化部１は、ＤＣ／ＤＣコンバータの指令電流値を決定する（ステップＳ３）。次に、電力供給最適化部１は、決定した各値を出力して（ステップＳ４）、図１２に示す処理を終了する。
【0058】
（第１実施形態の作用・効果）
本実施形態によれば、急峻な負荷変動を伴う負荷電力に対し、エンジン発電機がその負荷の一部を担保することで、バッテリの出力を抑え、バッテリの小型化につながる。
本実施形態によれば、急峻な負荷変動を伴う負荷電力に対し、エンジン発電機がその負荷の一部を担保することで、バッテリの出力を抑え、バッテリの小型化につながる。
【0059】
＜第２実施形態＞
（電源システムの構成）
以下、本開示の第２実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図１３～図２３を参照して説明する。図１３は、本開示の第２実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図１４は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図１５は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図１６～図２３は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付けて説明を適宜省略する。
（電源システムの構成）
以下、本開示の第２実施形態に係る制御装置、制御方法および電源システムについて、図１３～図２３を参照して説明する。図１３は、本開示の第２実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。図１４は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図１５は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の構成例を示すブロック図である。図１６～図２３は、本開示の第２実施形態に係る電力供給最適化部の動作例を説明するための模式図である。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付けて説明を適宜省略する。
【0060】
第２実施形態の電源システム１００ａは、図１３に示すように、図１に示す第１実施形態の電源システム１００において、蓄電装置３を、バッテリ３１とキャパシタ３４が並列に接続された蓄電装置３ａに置き換えている。なお、電力供給最適化部１ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値に代えて、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値をＤＣ／ＤＣコンバータ３２へ出力する。
【0061】
図１３に示す本開示の第２実施形態に係る電源システム１００ａは、第１実施形態と同様、パラレル方式のハイブリッドシステム車両に搭載された車載用電源システムとして構成されている。図１３に示す電源システム１００ａは、本開示に係る制御装置の一構成例としての電力供給最適化部１ａと、エンジン発電機２と、蓄電装置３ａと、負荷４と、電圧センサ６１と、電流センサ６２とを備える。
【0062】
蓄電装置３ａは、バッテリ３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、状態監視回路３３と、キャパシタ３４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５と、状態監視回路３６とを備える。
【0063】
キャパシタ３４は、電気二重層キャパシタ等の蓄電器である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、エンジン発電機２からバス５を介して供給された直流電力を所定の電圧に変換してキャパシタ３４を充電したり、キャパシタ３４の放電電力を所定の電圧に変換してバス５へ出力したりする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、電力供給最適化部１ａが出力したキャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値に基づいて、バス５へ出力する直流電流（＝キャパシタ３４からの放電電流）と、バス５から入力する直流電流（＝キャパシタ３４への充電電流）を制御する。状態監視回路３６は、キャパシタ３４の充放電電流、充放電電圧、温度等を監視し、キャパシタ３４のＳＯＣを演算し、求めた結果を、キャパシタＳＯＣ（信号あるいは情報）として電力供給最適化部１ａへ出力する。
【0064】
（電力供給最適化部１ａの構成）
図１４に示すように、電力供給最適化部１ａは、機能的構成として、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１と、補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２ａと、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３と、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１５と、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１６と、補正量Δｋ計算部１７とを備える。
図１４に示すように、電力供給最適化部１ａは、機能的構成として、負荷電力平均分Ｐ￣ｌｏａｄ計算部１１と、補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２ａと、エンジン発電機出力指令値Ｐｉｎｖ＊計算部１３と、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１５と、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１６と、補正量Δｋ計算部１７とを備える。
【0065】
図１３の電源システム１００ａにはエンジン発電機２、バッテリ３１、キャパシタ３４の３種の電源が存在しており、各電源の想定動作を説明する。まず、エンジン発電機２は第１実施形態と同様に負荷電力の平均分に相当する電力を出力する。次に、バッテリ３１とキャパシタ３４については、エンジン発電機２が負荷電力の平均分を出力していることから、バッテリ３１とキャパシタ３４の出力の和が負荷電力の変動分に相当するよう充放電させる。加えて、蓄電装置３ａを小型化するためには、変動分負荷電力に対してキャパシタ３４の出力割合を（キャパシタの出力可能範囲で）大きくする。
【0066】
上記の各電源の動作を実現するにあたり、第１実施形態の場合と同様に、電力供給最適化部１ａと称する制御器を導入する（図１３参照）。第１実施形態の場合との相違点として、キャパシタ用のＤＣ／ＤＣコンバータを制御するため、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータに送信する指令電流が追加されている。また、エンジン発電機２の出力指令値の算出に用いるキャパシタのＳＯＣの信号は、キャパシタに附随する（電流、電圧、温度等を監視する）状態監視回路３６から送信されている。
【0067】
いま、エンジン発電機２の出力指令値としては、負荷電力の平均分に相当する電力値が与えられており、エンジン発電機２は負荷電力の平均分の電力を供給しているものとする。このとき、バッテリ３１とキャパシタ３４が変動分の電力を負担する動作をすればよいが、両者の入出力電力を適切に制御しないと、バッテリ３１の負担する電力を小さくすることができず、蓄電装置３ａの小型化につながらない。このため、バッテリ３１とキャパシタ３４の出力電力比を調整し、バッテリの負担する電力が小さくなるよう、電力供給最適化部１ａは図１５の制御ロジックを備える。
【0068】
図１５は、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１５と、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１６と、補正量Δｋ計算部１７の構成例を示す。補正量Δｋ計算部１７は、バッテリのＳＯＣと、キャパシタのＳＯＣと、バス電圧と、蓄電装置３ａの出力電力を入力として、補正量Δｋのマップ１７１を用いて、補正量Δｋを計算して、出力する。
【0069】
バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１５は、指令電流生成マップ１５１と、乗算器１５２と、ｋ１特性マップ１５３と、加算器１５４と、乗算器１５５を備える。指令電流生成マップ１５１は、例えば図２に示す特性で、バス電圧を、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値（蓄電装置３ａの出力電流）に変換するマップである。乗算器１５２は、蓄電装置３ａの出力電流とバス電圧を乗算し、蓄電装置３ａの出力電力を算出する。ｋ１特性マップ１５３は、出力電力に基づいて係数ｋ１を出力する。加算器１５４は、係数ｋ１と補正量Δｋを加算して出力する。乗算器１５５は、蓄電装置３ａの出力電流に、係数ｋ１と補正量Δｋを加算した値を掛け合わせ、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値を算出して出力する。
【0070】
一方、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値計算部１６は、指令電流生成マップ１６１と、乗算器１６２と、ｋ２特性マップ１６３と、加算器１６４と、乗算器１６５を備える。指令電流生成マップ１６１は、指令電流生成マップ１５１と同一特性のマップであり、例えば図２に示す特性で、バス電圧を、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値（蓄電装置３ａの出力電流）に変換するマップである。乗算器１６２は、蓄電装置３ａの出力電流とバス電圧を乗算し、蓄電装置３ａの出力電力を算出する。ｋ２特性マップ１６３は、出力電力に基づいて係数ｋ２を出力する。加算器１６４は、係数ｋ２から補正量Δｋを減算して出力する。乗算器１６５は、蓄電装置３ａの出力電流に、係数ｋ２から補正量Δｋを減算した値を掛け合わせ、キャパシタ用ＤＣ／ＤＣコンバータ指令電流値を算出して出力する。
【0071】
バッテリおよびキャパシタ用のＤＣ／ＤＣコンバータの指令電流計算部１５および１６においては、いずれも共通の指令電流生成特性（指令電流生成マップ１５１および１６１）（例えば、図２示すようなマップ）を備え、その出力信号である指令電流に乗算器１５５および１６５で係数ｋ１およびｋ２がかかる形となる。指令電流生成にあたり、同じバス電圧を参照していることから、これらのＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力比は丁度ｋ１：ｋ２になるよう充放電する。ｋ１およびｋ２は、バッテリ３１とキャパシタ３４の出力電力の和（以下、Ｐ＿ｂｃと呼ぶ）に対する関数となっており、Ｐ＿ｂｃがキャパシタ３４の最大許容出力値以下の場合には、キャパシタ３４がほとんど全ての充放電電力を負担するようｋ２をｋ１より十分大きく（例えば、ｋ１＝０．１、ｋ２＝０．９と）設定する。
【0072】
また、Ｐ＿ｂｃがキャパシタ３４の最高許容出力以上となる場合は、キャパシタ３４の出力が丁度その最高許容出力値となるよう、バッテリ３１の負担率を徐々に増やす形でｋ１、ｋ２を設定する（後述するが、グラフの概形としては図１６のようになる）。
【0073】
なお、図１５に示すロジックは電力供給最適化部１ａに備えられるが、急峻な負荷変動に追従するためにその応答速度を速める目的で、キャパシタ３４およびバッテリ３１のＤＣ／ＤＣコンバータの指令電流計算部はキャパシタ３４とバッテリ３１の（ローカルな）制御器の中に備えてもよい。その場合には、それぞれのローカル制御器にバス電圧を送信するための電圧センサを追設する。
【0074】
ここで、上記のｋ１，ｋ２の設定ではキャパシタの充放電が優先されることになるが、この状況ではキャパシタのＳＯＣが犠牲になる状況が発生する。例えば、エンジン発電機の出力指令値が、センサの誤差や計算アルゴリズム固有の性質等の影響で、実際の負荷電力の平均分によりも低い値となった場合、バッテリ３１とキャパシタ３４は充放電を行うものの、放電の割合が大きくなる。加えて、バッテリ３１に対してキャパシタ３４の出力電力比を大きくしていることから、キャパシタ３４の放電量が大きくなり、ＳＯＣが低下する。このような、キャパシタ３４のＳＯＣが犠牲になる状況を回避する目的で、ｋ１、ｋ２の値にはバッテリ３１およびキャパシタ３４のＳＯＣに応じて補正量Δｋ計算部１７にて計算された補正量Δｋを加減算し、出力電力比を変更する。図１３の電源システム１００ａは、基本的にキャパシタ３４の充放電を優先するよう動作するが、下記の（１）および（２）の状況では、バッテリ３１の充放電を優先させたい。
【0075】
（１）充電時（バス電圧が基準電圧値以上）において、キャパシタ３４のＳＯＣが高くかつバッテリ３１のＳＯＣが低い場合。
【0076】
（２）放電時（バス電圧が基準電圧値以下）において、キャパシタ３４のＳＯＣが低くかつバッテリのＳＯＣ３１が高い場合。
【0077】
そのため、バス電圧・バッテリのＳＯＣ・キャパシタのＳＯＣを参照し、（１）もしくは（２）の状況に当てはまる場合には、係数ｋ１、ｋ２に補正量Δｋを加減算することによりｋ１＋Δｋ、ｋ２－Δｋと変更する。バッテリ３１の充放電を優先させることから、ｋ２－Δｋに対しｋ１＋Δｋが十分大きく（例えば、ｋ１＋Δｋ＝０．９、ｋ２－Δｋ＝０．１と）なるよう補正量Δｋの値を設定する。この補正量Δｋの計算にあたっては、バッテリ３１とキャパシタ３４のＳＯＣの情報が必要となるが、これらの信号はバッテリ３１とキャパシタ３４それぞれに附随する（電流、電圧、温度等を監視する）状態監視回路３３および３６から送信する。
【0078】
係数ｋ１、ｋ２および補正量Δｋの具体的な取り方は、例えば次のようにすることができる。いま、負荷電力に対する各種電源（エンジン発電機・バッテリ・キャパシタ）の分担を図１６のようにすることを考える。図１６はエンジン発電機の出力を含んでおり、 バッテリ３１とキャパシタ３４の分担に着目するため、図１６からエンジン発電機の出力差し引いた電力分担を図１７に示す。図１７は、負荷電力がある値以下の場合はほぼキャパシタ３４に負担させ、負荷電力がそれ以上の値になった場合には、バッテリ３１からも供給させることを意味しており、このように負荷電力を分担させることで、バッテリ３１の出力を低減することを考える。図１７の縦軸はバッテリ３１とキャパシタ３４の合計出力になっており、各々の出力を合計出力に対する比率で表すと図１６のようになる。つまり、バッテリ３１とキャパシタ３５の出力電力がこの比率になるよう動作させたいので、ｋ１、ｋ２は図１８のグラフの形で与えればよい。図１５のｋ１特性マップ１５３とｋ２特性マップ１６３は、図１８の特性のように定めることができる。
【0079】
なお、図１７において、蓄電装置合計出力電力の全域においてバッテリ出力電力を０としていないのは、蓄電装置３ａの動作時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を常時、動作状態としておく方が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の起動時のバッテリ３１から（への）急峻な電流変化を抑制しやすいためである。
【0080】
次に、補正量Δｋの具体的設定方法について説明する。第２実施形態においては、下記の（１）および（２）の状況では、バッテリ３１の充放電を優先させたい。
【0081】
（１）充電時（バス電圧が基準電圧値以上）において、キャパシタのＳＯＣが高くかつバッテリのＳＯＣが低い場合。
【0082】
（２）放電時（バス電圧が基準電圧値以下）において、キャパシタのＳＯＣが低くかつバッテリのＳＯＣが高い場合。
【0083】
上記は定性的な表現であり、（１）および（２）の状況となる基準電圧値とバッテリ・キャパシタのＳＯＣの閾値を図２０にまとめる。図２０は、図１５に示す補正量Δｋのマップ１７１の構成例を示す。図２０は、図４からバッテリの充放電動作が切り替わる基準電圧値を６４５［Ｖ］とした場合の、補正量Δｋの設定例である。図２０に示す補正量Δｋのマップ１７１は、充電時のマップ１７２と、放電時のマップ１７３を含んでいる。係数（ｋ１、ｋ２）は、（０、０）の場合が補正量Δｋによる補正が行われないことを示し、（Δｋ、－Δｋ）の場合が補正量Δｋによる補正が行われることを示す。
【0084】
また、補正量Δｋの取り方としては、補正量を加える状況において充放電のほとんど全てをバッテリ３１に負担させる場合、負荷電力に応じて図１９のようにとる（図１９はｋ１＋Δ：ｋ２－Δ＝０．９：０．１とする場合の例である）。
【0085】
なお、バッテリ３１あるいはキャパシタ３４のＳＯＣは、図２０の「低」「高」を逸脱しないように制御される。
【0086】
補正量Δｋを用いることで、バッテリとキャパシタの出力電力を想定の比率で制御する事が可能となる。これにより、蓄電装置として、バッテリ単体の場合に比べて、小型になる。
【0087】
また、第２実施形態において補正量ΔＰｂａｔｔ計算部１２ａは、次のようにして補正量ΔＰｂａｔｔを計算する。以下では、蓄電装置３ａとしてキャパシタ３４を併用する場合の補正量ΔＰｂａｔｔの取り方について説明する。
【0088】
本実施形態のようにキャパシタ３４を併用する場合、補正量ΔＰｂａｔｔはバッテリ３１とキャパシタ３４の両方のＳＯＣを参照し、その値を決定する。具体的には図２１に示すマップ１２１ａのように設定する。以下では、図２１のように設定する考え方について説明する。
【0089】
補正量ΔＰｂａｔｔの設定を考えるにあたり、次の４つの状況を考える。
【0090】
（１）バッテリのＳＯＣが高く、キャパシタのＳＯＣが中程度の場合。
（２）バッテリのＳＯＣが低く、キャパシタのＳＯＣが中程度の場合。
（３）バッテリのＳＯＣの状態によらず、キャパシタのＳＯＣが高い場合。
（４）バッテリのＳＯＣの状態によらず、キャパシタのＳＯＣが低い場合。
（２）バッテリのＳＯＣが低く、キャパシタのＳＯＣが中程度の場合。
（３）バッテリのＳＯＣの状態によらず、キャパシタのＳＯＣが高い場合。
（４）バッテリのＳＯＣの状態によらず、キャパシタのＳＯＣが低い場合。
【0091】
（１）の状況にて、バッテリ３１のＳＯＣを低下させるため、エンジン発電機２の出力を低減するよう、補正量ΔＰｂａｔｔとして負の値を設定することを考える。このとき、エンジン発電機２の出力は負荷電力の平均分より小さい値となり、バス電圧が基準電圧以下の値をとる。この場合、本実施形態にて導入した係数ｋ１、ｋ２に補正がかかり（図２０参照）、バッテリ３１の充放電が優先される。このため、バッテリ３１の放電が進行し、バッテリ３１のＳＯＣが中程度となる。よって、バッテリ３１とキャパシタ３４両者のＳＯＣは（補正が不要な）中程度の状態になる。（２）の状況においても、同様の考え方で補正量Δｋの値として正の値を設定すると、エンジン発電機２の出力が増加することにより、バッテリ３１の充電が進行し、バッテリ３１のＳＯＣが中程度となる。
【0092】
（３）の状況にて、キャパシタ３４のＳＯＣを低下させるため、エンジン発電機２の出力を低減するよう、補正量ΔＰｂａｔｔとして負の値を設定することを考える。このとき、エンジン発電機２の出力は負荷電力の平均分より小さい値となり、バス電圧が基準電圧以下の値をとる。この場合、本実施形態にて導入した係数ｋ１、ｋ２に補正はかからず（図２０参照）、キャパシタの充放電が優先される。このため、キャパシタ３４の放電が進行し、キャパシタ３４のＳＯＣが中程度となる。（４）の状況においても、同様の考え方で補正量Δｋの値として正の値を設定すると、エンジン発電機２の出力が増加することにより、キャパシタ３４の充電が進行し、キャパシタ３４のＳＯＣが中程度となる。これより、（３）および（４）の状況にて、上述のように補正量ΔＰｂａｔｔを加えると、（１）および（２）もしくはバッテリとキャパシタ両者のＳＯＣが中程度の状態となる。（１）および（２）の状況に移る場合には、先に述べた通りの補正量ΔＰｂａｔｔの加え方により、バッテリとキャパシタ両者のＳＯＣが（補正が不要な）中程度となる。
【0093】
以上より、図２１のように、バッテリとキャパシタのＳＯＣの状態に応じて補正量ΔＰｂａｔｔを加えれば、バッテリとキャパシタのＳＯＣを中程度に回復させることができる。
【0094】
なお、（３）および（４）の状況にある場合、キャパシタのＳＯＣを増加もしくは低下させることが目的であるため、具体的な補正量ΔＰｂａｔｔの値は、式（６）におけるバッテリ電圧・電流容量をキャパシタ電圧・電流容量に置き換えて算出してもよい。
【0095】
（第２実施形態の作用・効果）
上述の構成により、エンジン発電機２は負荷電力の平均分を、バッテリ３１とキャパシタ３４は変動分を負担するよう電力を出力する。加えて、バッテリ３１とキャパシタ３４に関してはＤＣ／ＤＣコンバータの動作により、急峻な負荷変動に追従しつつ、キャパシタ３４の負担する電力を多くするため、バッテリ３１の出力を抑えることができる。
上述の構成により、エンジン発電機２は負荷電力の平均分を、バッテリ３１とキャパシタ３４は変動分を負担するよう電力を出力する。加えて、バッテリ３１とキャパシタ３４に関してはＤＣ／ＤＣコンバータの動作により、急峻な負荷変動に追従しつつ、キャパシタ３４の負担する電力を多くするため、バッテリ３１の出力を抑えることができる。
【0096】
本実施形態では、蓄電装置の構成としてバッテリだけでなく、出力密度の高い蓄電デバイス（例えば、ＥＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）等）との併用によりバッテリの負担する電力を低減する。図２２は、バッテリとキャパシタの電気的特性を比較した図である。キャパシタは、バッテリに比べ、エネルギー密度が低いものの出力密度が高いため、キャパシタを用いた方が小型化につながる。一方で、図２３に示す通り、負荷に対してある程度の給電の継続性が必要であり、キャパシタ単体では対応できず、エネルギー密度の高いバッテリがある程度の容量で必要となる。本実施形態では、バッテリとキャパシタの併用により、蓄電装置の容量を低減している。
【0097】
本実施形態によれば、バッテリとキャパシタの出力電力を想定の比率で制御する事が可能となる。また、これにより、蓄電装置として、バッテリ単体の場合に比べて、小型にすることができる。
【0098】
（作用効果）
本開示の制御装置、制御方法および電源システムによれば、蓄電池を小型化することができる。
本開示の制御装置、制御方法および電源システムによれば、蓄電池を小型化することができる。
【0099】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0100】
〈コンピュータ構成〉
図２４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、および、インタフェース９４を備える。
上述の電力供給最適化部１および１ａは、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
図２４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、および、インタフェース９４を備える。
上述の電力供給最適化部１および１ａは、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
【0101】
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0102】
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0103】
＜付記＞
各実施形態に記載の電力供給最適化部１および１ａは、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の電力供給最適化部１および１ａは、例えば以下のように把握される。
【0104】
（１）第１の態様に係る電力供給最適化部１および１ａ（制御装置）は、回転電機を用いて発電する発電装置（エンジン発電機２）と、電気を充放電する蓄電装置３、３ａと、前記発電装置と前記蓄電装置から供給された電力で駆動される電気負荷４とを備える電源システム１００、１００ａの制御装置であって、前記制御装置は、前記電気負荷の負荷電力の平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。この態様および以下の各態様によれば、平均分を発電装置の出力でまかなうことができるので、容易に蓄電装置の小型化を図ることができる。
【0105】
（２）第２の態様に係る電力供給最適化部１および１ａ（制御装置）は、（１）の電力供給最適化部１および１ａ（制御装置）であって、前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）に応じて、前記発電装置の出力電力の制御を補正する。この態様によれば、充電状態を一定の範囲に維持することが容易となる。
【0106】
（３）第３の態様に係る電力供給最適化部１および１ａ（制御装置）は、（１）または（２）の電力供給最適化部１および１ａ（制御装置）であって、前記電気負荷は、少なくとも２つの異なる所定の状態で動作し、前記制御装置は、前記状態が変化した場合、所定電力となるように前記発電装置の出力電力を制御した後、前記平均分に基づいて前記発電装置の出力電力を制御する。この態様によれば、動作状態が変化した場合に急峻な充放電流の変化が発生することを防止することができる。
【0107】
（４）第４の態様に係る電力供給最適化部１ａ（制御装置）は、（１）または（２）の電力供給最適化部１ａ（制御装置）であって、前記蓄電装置３ａが、蓄電池３１とキャパシタ３４とを有し、前記制御装置は、前記キャパシタの充放電電流が許容充放電電流に対して余裕がある場合、前記キャパシタの充放電電流が前記蓄電池の充放電電流を上回るように前記蓄電池の充放電電流と前記キャパシタの充放電電流の割合を制御する。
【0108】
（５）第５の態様に係る電力供給最適化部１ａ（制御装置）は、（４）の電力供給最適化部１ａ（制御装置）であって、前記制御装置は、前記蓄電池の充電状態と前記キャパシタの充電状態に応じて、前記割合を補正する。
【符号の説明】
【0109】
１００、１００ａ…電源システム
１、１ａ…電力供給最適化部
２…エンジン発電機（発電装置）
３、３ａ…蓄電装置
４…負荷（電気負荷）
３１…バッテリ（蓄電池）
３４…キャパシタ
１、１ａ…電力供給最適化部
２…エンジン発電機（発電装置）
３、３ａ…蓄電装置
４…負荷（電気負荷）
３１…バッテリ（蓄電池）
３４…キャパシタ
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】