特許 7371349 補助電源装置及び電動車両

(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】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】補助電源装置及び電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/19 20190101AFI20231024BHJP

   B60L 50/15 20190101ALI20231024BHJP

   B60L 50/61 20190101ALI20231024BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20231024BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20231024BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20231024BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20231024BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231024BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20231024BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

B60L58/19 ZHV

B60L50/15

B60L50/61

B60K6/46

B60W10/26 900

B60W20/13

B60W10/06 900

H02J7/00 P

H02J7/00 302C

H02J7/00 302D

H02J7/00 303C

H02H7/18

H02H7/00 K

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019096162

(22)【出願日】2019-05-22

(65)【公開番号】P2020191738

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】杉山 豊樹

(72)【発明者】

【氏名】西 幸二

(72)【発明者】

【氏名】澤田 真一

(72)【発明者】

【氏名】三尾 巧美

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 文彦

(72)【発明者】

【氏名】篠田 智史

(72)【発明者】

【氏名】小松原 幸弘

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０８４６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０２９３０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－１５３６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１９５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９６２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９４０１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５８／１９

Ｂ６０Ｌ ５０／１５

Ｂ６０Ｌ ５０／６１

Ｂ６０Ｋ ６／４６

Ｂ６０Ｗ １０／２６

Ｂ６０Ｗ ２０／１３

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

Ｈ０２Ｈ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行に必要な駆動力を発生させる駆動モータに対して主電源からの電力を出力することにより走行可能な電動車両に搭載される補助電源装置であって、
前記主電源から前記駆動モータに到る電力の流れに沿って電力を出力する補助電源と、
前記主電源から前記駆動モータに対して電力を出力する場合において、前記補助電源から電力を出力する出力状態、あるいは前記補助電源から電力を出力しない非出力状態とする補助電源制御部と、
前記主電源から前記駆動モータに至る電力の供給経路である第１供給経路と、
前記主電源と前記補助電源とを接続する電力の供給経路である第２供給経路と、
前記第１供給経路に前記補助電源を接続する電力の供給経路である第３供給経路と、
一端が前記主電源に接続されるとともに、他端が前記第１供給経路あるいは前記第２供給経路に切り替え接続可能に構成されているスイッチと、を備え、
前記第３供給経路上における電力の供給は、導通あるいは遮断のいずれかの状態とされるものであり、
前記補助電源制御部は、
前記駆動モータが必要とする必要電力値が、前記主電源が出力することのできる出力可能電力未満に設定されている所定電力値以下である場合に、前記スイッチの前記他端の接続を前記第１供給経路に切り替えることで、前記主電源と前記駆動モータとを接続する前記非出力状態とし、
前記必要電力値が前記所定電力値よりも大きい場合に、前記スイッチの前記他端の接続を前記第２供給経路に切り替えることで、前記補助電源と前記主電源とを直列接続する前記出力状態とし、
前記非出力状態は、前記主電源から出力された電力により前記補助電源を充電させる充電非出力状態と、前記主電源から出力された電力により前記補助電源を充電させない非充電非出力状態とを含み、
前記補助電源制御部は、
前記スイッチの前記他端の接続を前記第１供給経路に切り替えた前記非出力状態において、前記第３供給経路上で電力の供給が導通される前記充電非出力状態とし、
前記スイッチの前記他端の接続を前記第１供給経路に切り替えた前記非出力状態において、前記第３供給経路上で電力の供給が遮断される前記非充電非出力状態とする補助電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の補助電源装置と、
前記主電源と前記主電源の前記駆動モータに対する電力の出力を制御する主電源制御部とを有する主電源装置と、
前記駆動モータとを備える電動車両。

【請求項3】

エンジンと、
前記エンジンの駆動に基づいて発電する発電機とを備え、
前記主電源及び前記補助電源の少なくとも一方は、前記発電機により発電された電力を用いて充電される請求項２に記載の電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補助電源装置及び電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、主電源である補機バッテリ及びバックアップ電源を有する電動車両が開示されている。上記電動車両では、主電源から駆動モータに対して電力を出力することで駆動モータは車輪を回転している。この主電源は、充放電可能なバッテリであって、発電機からの電力を用いて充電されている。一方、上記電動車両では、主電源から駆動モータへの電力の出力が停止したときに、主電源に代わってバックアップ電源から駆動モータへ電力の出力が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２２５２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記電動車両では、主電源から出力される電力が、駆動モータが必要とする電力よりも大きくなることがある。この場合、駆動モータが必要とする電力の通りに主電源から電力が出力された場合と比べて、主電源の消費電力が増大する。特許文献１に開示の電動車両では、主電源の消費電力を抑えるという観点において対策が講じられているとは言い難い。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する補助電源装置は、走行に必要な駆動力を発生させる駆動モータに対して主電源からの電力を出力することにより走行可能な電動車両に搭載される補助電源装置であって、前記主電源から前記駆動モータに到る電力の流れに沿って電力を出力する補助電源と、前記主電源から前記駆動モータに対して電力を出力する場合において、前記補助電源から電力を出力する出力状態、あるいは前記補助電源から電力を出力しない非出力状態とする補助電源制御部とを備え、前記補助電源制御部は、前記駆動モータが必要とする必要電力値が、前記主電源が出力することのできる出力可能電力未満に設定されている所定電力値以下である場合に前記非出力状態とし、前記必要電力値が前記所定電力値よりも大きい場合に前記出力状態とする。

【0006】

上記構成によれば、主電源の出力に余裕がある状況であっても、主電源から出力される電力が上記所定電力値を超えた分に応じて補助電源から電力を出力することができる。このため、主電源の出力に余裕がある状況で突発的に駆動モータが必要とする必要電力値が大きくなる事象が発生したとしても、主電源の消費電力を抑えることができる。

【0007】

上記の補助電源装置において、前記補助電源は、前記非出力状態である場合、前記主電源から出力された電力により充電されることが好ましい。
上記構成では、主電源から駆動モータへ電力を出力しつつ補助電源の充電が可能となる。主電源から駆動モータに到る電力の供給経路を補助電源の充電経路の一部と共通化できるため、電力の供給経路の簡素化に貢献することができる。

【0008】

上記の補助電源装置において、前記補助電源は、前記非出力状態である場合、エンジンの駆動に基づいて発電機により発電された電力を用いて充電されることが好ましい。
上記構成では、補助電源は、発電機により充電された電力を用いて充電しているため、エンジンの駆動の継続に応じて補助電源の充電も継続することができる。

【0009】

上記課題を解決する電動車両は、上記補助電源装置と、前記主電源と前記主電源の前記駆動モータに対する電力の出力を制御する主電源制御部とを有する主電源装置と、前記駆動モータとを備えている。

【0010】

上記構成によれば、出力状態において、主電源から駆動モータに到る電力の流れに沿って補助電源が電力を出力することから、主電源のみが電力を駆動モータに対して出力する場合と比べて、主電源から出力される電力を小さくできる。これにより、主電源から出力される電力が駆動モータの必要電力値よりも大きくなる状況であっても、必要電力値のうち上記所定電力値を超えた分に応じて補助電源から電力を出力することから、主電源の消費電力を抑えた電動車両を実現できる。

【0011】

上記の電動車両は、エンジンと、前記エンジンの駆動に基づいて発電する発電機とを備え、前記主電源及び前記補助電源の少なくとも一方は、前記発電機により発電された電力を用いて充電されることが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、主電源及び補助電源の少なくとも一方は、発電機により発電された電力を用いて充電しているため、エンジンの駆動の継続に応じて主電源及び補助電源の少なくとも一方の充電を継続する電動車両を実現できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の補助電源装置及び電動車両によれば、主電源の消費電力を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】補助電源装置を搭載した電動車両の概略構成を示す図。

【図2】第１実施形態において、補助電源制御部で実行される処理の流れを示す図。

【図3】比較例における電力の出力及び充電の推移を示すグラフ。

【図4】第１実施形態における電力の出力及び充電の推移を示すグラフ。

【図5】非充電非出力状態、充電非出力状態、及び出力状態の推移の一例を模式的に示したグラフ。

【図6】第２実施形態において、補助電源制御部で実行される処理の流れを示す図。

【図7】他の実施形態において、補助電源装置を搭載した電動車両の概略構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１実施形態＞
補助電源装置を電動車両に適用した第１実施形態について説明する。
図１に示すように、電動車両１は、主電源装置１０と、補助電源装置２０と、駆動回路３０と、駆動モータ４０と、ギヤ機構５０と、エンジン６０と、発電機７０とを備えている。電動車両１は、主電源装置１０から出力される電力を用いて駆動される駆動モータ４０を駆動源として走行可能である。電動車両１は、レンジエクステンダー式の電気自動車である。

【0016】

駆動モータ４０の出力軸はギヤ機構５０に連結されている。駆動モータ４０は、電動車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。ギヤ機構５０は、左右の駆動軸５１に接続されている。各駆動軸５１は、その一端がギヤ機構５０に接続されているとともに、その他端が車輪５２に接続されている。駆動モータ４０の駆動力は、ギヤ機構５０及び駆動軸５１を介して車輪５２に伝達される。主電源装置１０は補助電源装置２０に接続されており、補助電源装置２０は駆動回路３０に接続されており、駆動回路３０は駆動モータ４０に接続されている。

【0017】

エンジン６０は、発電機７０に接続されている。エンジン６０は、発電機７０による電力の発電に使用される。第１実施形態では、エンジン６０は、ガソリンを燃料として駆動するガソリンエンジンである。発電機７０は、主電源装置１０に接続されている。発電機７０は、エンジン６０の駆動力に基づいて電力を発電する。発電機７０で発電した電力は、主電源装置１０に対して出力される。発電機７０によって発電された電力は、主電源装置１０の充電に用いられている。

【0018】

主電源装置１０は、主電源１１及び主電源制御部１２を有している。主電源１１は、電力を充放電可能な電源であって、例えばリチウムイオン電池が採用されている。主電源１１は、給電対象である駆動モータ４０に対して電力を出力する。主電源制御部１２は、外部制御装置とＣＡＮ（Controller Area Network）通信等の通信回線を介して接続されており、外部制御装置から出力される情報を取得する。外部制御装置は、当該情報として、駆動モータ４０が必要とする電力である必要電力値Ｗを演算し、当該必要電力値ＷをＣＡＮ通信を介して主電源制御部１２に出力する。主電源制御部１２は、必要電力値Ｗに基づいて、駆動回路３０の動作を制御することで主電源１１から駆動モータ４０に対して出力する電力を制御する。また、主電源制御部１２は、主電源１１の残電力等の情報を取得する。主電源制御部１２は、主電源１１の残電力がその下限値を下回ることがないように、エンジン６０に対してエンジン６０を始動させる信号を出力する。主電源１１の残電力の下限値は、主電源１１が電力を出力することにより主電源１１の劣化の進行が抑制される、または主電源１１の最大容量の低下が引き起こされることが抑制される残電力の下限値である。主電源１１の残電力の下限値は、実験等により設定されている。主電源制御部１２は、エンジン６０に対してエンジン６０を始動させる信号を出力することにより、エンジン６０の駆動を開始させる。これにより、エンジン６０の駆動力に基づいて発電機７０により充電用の電力を発電する。また、主電源制御部１２は、主電源１１の残電力が十分である場合、エンジン６０に対してエンジン６０を停止させる信号を出力することにより、エンジン６０の駆動を停止させる。

【0019】

補助電源装置２０は、補助電源２１、補助電源制御部２２、スイッチ２３、及び昇圧回路２４を有している。補助電源２１は、電力を充放電可能な電源であって、例えばリチウムイオンキャパシタが採用されている。リチウムイオンキャパシタは、耐熱性が良く、寿命が長く、充放電性能が良好で、エネルギー密度が高く、安全性が高いという利点がある。特に、リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン電池と比べて、充放電可能な回数がかなり多く、その寿命が長いという特徴がある。補助電源２１は、その残電力が下限値を下回ることがないように、主電源１１から出力された電力により充電されている。補助電源２１の残電力の下限値は、補助電源２１が電力を出力することにより補助電源２１の劣化の進行が抑制される、または補助電源２１の最大容量の低下が引き起こされることが抑制される残電力の下限値である。補助電源２１の残電力の下限値は、実験等により設定されている。補助電源２１は、その一端が駆動回路３０と接続されている。補助電源２１は、駆動回路３０に向けて電力を出力することにより、主電源１１から駆動モータ４０に到る電力の流れに沿って電力を出力している。

【0020】

補助電源制御部２２は、主電源制御部１２とＣＡＮ通信等の通信回線を介して接続されており、主電源制御部１２から必要電力値Ｗを取得する。補助電源制御部２２は、主電源１１から駆動モータ４０に対して電力を出力する場合において、補助電源２１から電力を出力する出力状態、あるいは補助電源２１から電力を出力しない非出力状態とする。補助電源制御部２２は、出力状態あるいは非出力状態とするべくスイッチ２３のスイッチ状態の制御を実行する。非出力状態には、補助電源２１を充電させる充電状態の非出力状態である充電非出力状態と、補助電源２１を充電させない非充電状態の非出力状態である非充電非出力状態とがある。

【0021】

スイッチ２３は、複数のスイッチング素子によって構成されている。スイッチ２３は、一端が主電源１１に接続されるとともに、他端が第１供給経路Ｌ１あるいは第２供給経路Ｌ２に切り替え接続可能に構成されている。第１供給経路Ｌ１は、主電源１１から駆動モータ４０に到る電力の供給経路であって、主電源１１と駆動回路３０とを接続する電力の供給経路である。第１供給経路Ｌ１上の接続点Ｐ１には、第３供給経路Ｌ３が接続されている。補助電源２１は、第３供給経路Ｌ３によって第１供給経路Ｌ１上の接続点Ｐ１に接続されている。第３供給経路Ｌ３上には、昇圧回路２４が設けられている。昇圧回路２４は、入力される電力の電圧を昇圧する。スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路Ｌ１に切り替えていて、かつ補助電源２１を充電させない非充電非出力状態では、第１供給経路Ｌ１によって主電源１１と駆動回路３０とが接続されているとともに、補助電源２１と第１供給経路Ｌ１とを接続する第３供給経路Ｌ３上で電力の供給が遮断されている。一方、スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路Ｌ１に切り替えていて、かつ補助電源２１を充電させる充電非出力状態では、補助電源２１と第１供給経路Ｌ１とを接続する第３供給経路Ｌ３上で電力の供給が導通されている。すなわち、第１供給経路Ｌ１における接続点Ｐ１と主電源１１との間は、充電非出力状態での充電経路の一部としても機能する。つまり、第１供給経路Ｌ１は、充電経路の一部と共通化されている。また、スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路に切り替えていて、かつ充電非出力状態では、補助電源２１は、低電位側が第３供給経路Ｌ３に接続されて、高電位側が接地されている。第１供給経路Ｌ１及び第３供給経路Ｌ３は並列接続されていることから、昇圧回路２４には第１供給経路Ｌ１を流れる電力の電圧、すなわち主電源１１からの電力の電圧と同電位の電圧が入力される。昇圧回路２４は、主電源１１からの電力の電圧と同電位の電圧を昇圧して、当該昇圧した電圧を補助電源２１に出力する。このような補助電源２１の接続態様の切り替えは、スイッチ２３を構成するスイッチング素子のスイッチ状態の切り替えを通じて行われている。

【0022】

第２供給経路Ｌ２は、主電源１１と補助電源２１とを接続する電力の供給経路である。第１供給経路Ｌ１上における接続点Ｐ１と駆動回路３０との間に位置する接続点Ｐ２には、第４供給経路Ｌ４が接続されている。補助電源２１は、第４供給経路Ｌ４によって第１供給経路Ｌ１上の接続点Ｐ２に接続されている。スイッチ２３の他端の接続を第２供給経路に切り替えた場合、第１供給経路Ｌ１及び第２供給経路Ｌ２によって、主電源１１と補助電源２１とは直列接続されている。また、スイッチ２３の他端の接続を第２供給経路に切り替えた場合、第４供給経路Ｌ４及び第１供給経路Ｌ１によって、補助電源２１と駆動回路３０とは接続されている。

【0023】

補助電源制御部２２は、非充電非出力状態あるいは充電非出力状態とする場合、スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路Ｌ１に切り替えている。また、補助電源制御部２２は、出力状態とする場合、スイッチ２３の他端の接続を第２供給経路Ｌ２に切り替えている。

【0024】

駆動回路３０は、駆動モータ４０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ２つのスイッチング素子を備えた公知の回路である。駆動モータ４０は、駆動回路３０を介して入力される電力に基づいて駆動し、駆動モータ４０からの駆動力がギヤ機構５０及び駆動軸５１を介して車輪５２に伝達されることにより、車輪５２が回転する。

【0025】

補助電源制御部２２で行われる処理の流れを図２を用いて説明する。図２の処理の流れは、補助電源制御部２２が制御周期毎に周期処理を実行することによって実現されている。

【0026】

図２の処理は、電動車両１を始動状態にする始動スイッチのオンを契機とする開始時から始動スイッチのオフを契機とする終了時までの期間において、補助電源制御部２２で実行される。開始時においては、非充電非出力状態とされているものとする。この場合、スイッチ２３の他端は第１供給経路Ｌ１に接続されており、第３供給経路Ｌ３上の電力の供給が導通された状態にある。また、外部制御装置により演算された必要電力値Ｗが主電源制御部１２に出力されている。図２で行われる処理は、このように主電源１１から駆動回路３０に対する電力の出力が行われる中で実行されている。また、主電源１１は、残電力がその下限値を下回ることがないように発電機７０によって発電された電力を用いて充電されており、図２に示す処理の実行ができるように主電源１１の残電力がある程度確保された状態となるように充電されている。

【0027】

図２に示すように、補助電源制御部２２は、補助電源２１からの電力の電圧である補助電源電圧Ｖｃが補助電源２１の電圧の下限値である充電下限電圧Ｖｓ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１）。補助電源電圧Ｖｃは、補助電源２１の残電力を示しており、充電下限電圧Ｖｓは、補助電源２１の残電力の下限値を示している。補助電源制御部２２は、充電下限電圧Ｖｓを記憶している。

【0028】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ未満である場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、充電非出力制御を実行する（ステップＳ２）。補助電源制御部２２は、ステップＳ２の後、ステップＳ１に戻る。充電非出力制御は、充電非出力状態へと切り替える制御である。この場合、スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路Ｌ１に切り替えることで、第１供給経路Ｌ１によって主電源１１と駆動回路３０とを接続するとともに、第３供給経路Ｌ３上の電力の供給を導通する。補助電源制御部２２は、充電非出力制御において、主電源１１からの電力の電圧を昇圧回路２４により昇圧して、当該昇圧した電圧を補助電源２１に入力することによって補助電源２１を充電させる。

【0029】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ以上である場合（ステップＳ１のＮＯ）、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。所定電力値Ｐは、出力制御を実行するか否かを切り分ける閾値である。所定電力値Ｐは、主電源１１の消費電力をどの程度抑える必要があるのかを示す抑制度合い、補助電源２１が出力することが可能な最大容量、主電源１１が出力することが可能な最大容量等の要素に基づいて、実験的に求められている。所定電力値Ｐは、主電源１１が出力することのできる出力可能電力未満に設定されている。第１実施形態では、所定電力値Ｐは、例えば主電源１１が出力することのできる出力可能電力の半分程度に設定されている。補助電源制御部２２は、所定電力値Ｐを記憶している。

【0030】

補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、出力状態とする出力制御を実行する（ステップＳ４）。補助電源制御部２２は、出力制御において、出力状態とするべく、スイッチ２３のスイッチ状態を切り替えている。この場合、スイッチ２３の他端の接続を第２供給経路Ｌ２に切り替えることで、補助電源２１と主電源１１とを直列接続している。これにより、主電源１１から駆動回路３０に対して電力を出力するとともに、主電源１１から駆動回路３０に対して出力される電力の電圧を大きくするように補助電源２１から駆動回路３０に向けて電力を出力して必要電力値Ｗを満たすようにしている。このように補助電源２１は主電源１１から駆動モータ４０に到る電力の流れに沿って電力を出力していて、主電源１１から出力された電力と補助電源２１から出力された電力とを合わせた電力が駆動回路３０に向けて出力される。

【0031】

補助電源制御部２２は、ステップＳ４の後、再びステップＳ１に戻る。
補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐ以下である場合（ステップＳ３のＮＯ）、非充電非出力制御を実行する（ステップＳ５）。非充電非出力制御は、非充電非出力状態に切り替える制御である。補助電源制御部２２は、非充電非出力制御において、非充電非出力状態とするべく、スイッチ２３のスイッチ状態を切り替えている。この場合、スイッチ２３の他端の接続を第１供給経路Ｌ１に切り替えることで、第１供給経路Ｌ１によって主電源１１と駆動回路３０とを接続するとともに、第３供給経路Ｌ３上で電力の供給を遮断する。これにより、主電源１１からの電力を駆動モータ４０に対して出力するとともに、補助電源２１は駆動回路３０に向けて電力を出力しないようにしている。

【0032】

補助電源制御部２２は、ステップＳ５の後、再びステップＳ１に戻る。
図２に示す処理は、始動スイッチのオフを契機とする終了時において、割り込み終了される。

【0033】

本実施形態の作用を説明する。
図３は比較例の場合を示したものであり、図４は第１実施形態の場合を示したものである。比較例の電動車両は、図１に示した補助電源装置２０が設けられておらず、主電源１１のみが駆動モータ４０に対して電力を出力するものである。図３の給電側の山は当該山の頂点に対応した電力が主電源１１から出力されたことを示し、充電側の山は当該山の頂点に対応した電力によって主電源１１が充電されたことを示している。

【0034】

図３に示すように、比較例の場合、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐを超えていても、必要電力値Ｗに応じた全ての電力を主電源１１からの出力で担うことになる。このため、仮に必要電力値Ｗよりも大きい値の電力が主電源１１から出力された場合には、必要電力値Ｗの値に従って電力が主電源１１から出力された場合と比べて、主電源１１の消費電力が増大する。その結果、主電源１１の消費電力が増大することから、主電源１１の残電力がその下限値を下回ることがないように主電源１１を充電する頻度が増えることになり、エンジン６０の駆動を開始してエンジン６０の駆動力に基づいて発電機７０により充電用の電力を発電する頻度が増えることになる。

【0035】

図１及び図４に示すように、第１実施形態では、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合、補助電源制御部２２は出力状態とするべく、スイッチ２３の他端の接続を第２供給経路Ｌ２に切り替えている。これにより、主電源１１と補助電源２１とは直列接続されることになり、主電源１１から駆動回路３０に対して電力が出力されるだけでなく、主電源１１から駆動回路３０に対して出力される電力の電圧を大きくするように補助電源２１から駆動回路３０に向けて電力が出力される。必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分の電力を補助電源２１から出力する。すなわち、必要電力値Ｗに応じた電力の出力を、主電源１１が担うだけでなく、補助電源２１も担っている。なお、図４に示す所定電力値Ｐを超えた電力の値に応じてどれだけ補助電源２１から電力が出力されるかは成り行きであるため、図４に示す所定電力値Ｐを超えた電力以上の電力が補助電源２１によって出力されることもある。そのため、必要電力値Ｗ以上の電力が駆動回路３０に向けて出力されることもある。本実施形態では、必要電力値Ｗの出力を主電源１１と補助電源２１とで分担しているため、必要電力値Ｗの出力を主電源１１のみによって担う場合に比べて必要電力値Ｗ以上の電力の出力を抑制することができる。

【0036】

図５には、非充電非出力状態、充電非出力状態、及び出力状態の推移の一例を模式的に示している。
図１及び図５に示すように、補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐ以下の場合は、非充電非出力状態とする非充電非出力制御を実行している。この場合、必要電力値Ｗに応じた電力の出力を全て主電源１１が担う。

【0037】

補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合は、出力状態とする出力制御を実行している。この場合、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐに応じた電力の出力を主電源１１が担い、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分に応じた電力の出力を補助電源２１が担う。

【0038】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ未満である場合は、充電非出力状態とする充電非出力制御を実行している。補助電源２１の残電力は出力制御中に減ることから、このような充電制御は出力制御が行われた後に実行されることが多い。このような充電非出力制御では、補助電源２１は主電源１１から出力された電力により充電されている。

【0039】

第１実施形態の効果を説明する。
（１）必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合に行われる出力状態において、主電源１１から駆動モータ４０に到る電力の流れに沿って補助電源２１が電力を出力する。すなわち、主電源１１の出力に余裕がある状況であっても、主電源１１から出力される電力が所定電力値Ｐを超えた分に応じて補助電源２１から電力を出力することができる。このため、主電源１１の出力に余裕がある状況で突発的に駆動モータ４０が必要とする必要電力値Ｗが大きくなる事象が発生したとしても、主電源１１の消費電力を抑えることができる。

【0040】

主電源１１の消費電力を抑えることができることから、主電源１１の残電力がその下限値を下回ることがないように主電源１１を充電する頻度を減らすことができて、発電機７０により充電用の電力を発電する頻度を減らすことができる。これにより、上記比較例と比べて、主電源１１の消費電力を抑えた電動車両１を実現できて、電動車両１の燃費を向上させることができる。

【0041】

（２）充電非出力状態では、主電源１１から駆動モータ４０へ電力を出力しつつ、補助電源２１の充電が可能となる。第１供給経路Ｌ１を補助電源２１の充電経路の一部と共通化できるため、電力の供給経路の簡素化に貢献することができる。

【0042】

（３）仮に、第１供給経路Ｌ１に補助電源２１が設けられており、駆動回路３０及び補助電源２１が直列接続されている場合には、充電非出力状態において、主電源１１から出力される電力の電圧は、充電するために補助電源２１に流れ込む電力の電圧と、駆動回路３０に対して出力される電力の電圧とに分かれることになる。すなわち、補助電源２１に流れ込む電力の電圧は、主電源１１から出力される電力の電圧よりも小さくなる。これに対して、本実施形態の充電非出力状態では、第１供給経路Ｌ１及び第３供給経路Ｌ３が並列接続されていることから、第３供給経路Ｌ３に流れ込む電力の電圧は、主電源１１から出力される電力の電圧と同じとなる。補助電源２１はキャパシタであることから、入力された電圧に比例して充電される電力が増大する。このため、仮に第１供給経路Ｌ１に補助電源２１が設けられている場合と比べて、充電非出力状態における補助電源２１の充電を効率よく行うことができる。

【0043】

（４）充電非出力状態である場合、第３供給経路Ｌ３上の昇圧回路２４には、主電源１１からの電力の電圧と同電位の電圧が入力される。補助電源２１に入力される電圧は、主電源１１からの電力の電圧を昇圧した電圧である。補助電源２１はキャパシタであることから、入力された電圧に比例して充電される電力が増大する。補助電源２１は、昇圧回路２４によって昇圧した電圧に基づいて充電することから、主電源１１からの電力の電圧で充電する場合よりも充電される電力が増大する。このため、充電非出力制御において、昇圧回路２４が設けられていない場合と比べて、補助電源２１の充電を効率よく行うことができる。

【0044】

（５）主電源１１を発電機７０により発電された電力を用いて充電しているため、エンジン６０の駆動の継続に応じて主電源１１の充電を継続する電動車両１を実現できる。また、補助電源２１を主電源１１からの電力によって充電しているため、補助電源２１の充電を可能にした電動車両１を実現できる。

【0045】

（６）図２において、最初にステップＳ１を実行して充電非出力制御を行うかを判定していることから、ステップＳ４の出力制御を実行する際には、基本的に補助電源２１の充電がなされた状態にすることができる。このため、ステップＳ３でＹＥＳと判定されることにより、出力制御が実行される状況であるにも関わらず、補助電源２１の残電力がない状況を抑制することができる。

【0046】

＜第２実施形態＞
補助電源装置を電動車両に適用した第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。第２実施形態では、補助電源制御部２２で実行される図２に示す処理が図６に示す処理に変更されている。

【0047】

図６に示すように、補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、ステップＳ３と同様の処理である。

【0048】

補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、補助電源電圧Ｖｃが出力制御下限閾値Ｖｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は、補助電源２１から駆動回路３０に対して電力を出力できない状況であるにも関わらず、出力状態とする出力制御が実行されないようにするための処理である。出力制御下限閾値Ｖｔは、出力制御を実行すると、補助電源２１の劣化の進行が抑制される、または補助電源２１の最大容量の低下が引き起こされることが抑制される補助電源電圧Ｖｃの下限値である。出力制御下限閾値Ｖｔは、充電下限電圧Ｖｓよりも低い値に設定されている。補助電源制御部２２は、出力制御下限閾値Ｖｔを記憶している。

【0049】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが出力制御下限閾値Ｖｔよりも大きい場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、出力制御を実行する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の出力制御は、ステップＳ４の出力制御と同様の処理である。補助電源制御部２２は、ステップＳ１３の後、再びステップＳ１１に戻る。

【0050】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが出力制御下限電圧Ｖｔ以下である場合（ステップＳ１２のＮＯ）、非充電非出力制御を実行する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の非充電非出力制御は、ステップＳ５の非充電非出力制御と同様の処理である。補助電源制御部２２は、ステップＳ１４の後、再びステップＳ１１に戻る。

【0051】

補助電源制御部２２は、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐ以下である場合（ステップＳ１１のＮＯ）、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５は、ステップＳ１と同様の処理である。

【0052】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ未満である場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、充電非出力制御を実行する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の充電非出力制御は、ステップＳ２の充電非出力制御と同様の処理である。補助電源制御部２２は、ステップＳ１６の後、再びステップＳ１１に戻る。

【0053】

補助電源制御部２２は、補助電源電圧Ｖｃが充電下限電圧Ｖｓ以上である場合（ステップＳ１５のＮＯ）、非充電非出力制御を実行する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の非充電非出力制御は、ステップＳ１４の非充電非出力制御及びステップＳ５の非充電非出力制御と同様の処理である。

【0054】

図６に示す処理は、始動スイッチのオフを契機とする終了時において、割り込み終了される。
以上に説明した第２実施形態によれば、補助電源制御部２２が実行する処理構成を図６に示すものとした場合であっても、第１実施形態の効果（１）～（５）と同様の効果を得ることができる。

【0055】

上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・補助電源２１は、充電非出力状態である場合、主電源１１から出力された電力により充電されたが、これに限らない。例えば、補助電源２１は、主電源１１と同様に、発電機７０によって発電された電力を用いて充電されるようにしてもよい。また、主電源１１を発電機７０によって発電された電力を用いて充電せず、補助電源２１のみを発電機７０によって発電された電力を用いて充電するようにしてもよい。

【0056】

・図６のステップＳ１４において、充電非出力制御を行うようにしてもよい。
・第３供給経路Ｌ３に昇圧回路２４を設けなくてもよい。
・スイッチ２３を補助電源装置２０の外部の構成としてもよい。

【0057】

・外部制御装置からの必要電力値Ｗは、主電源制御部１２及び補助電源制御部２２の両方に入力されるようにしてもよいし、補助電源制御部２２のみに入力されるようにしてもよい。

【0058】

・図７に示すように、発電機７０は、第５供給経路Ｌ５によって駆動回路３０に接続されていてもよい。駆動回路３０には、エンジン６０が駆動している間、発電機７０によって発電された電力が第５供給経路Ｌ５を介して入力される。駆動モータ４０は、エンジン６０が駆動している間、第５供給経路Ｌ５を介して入力された電力に基づいて駆動する。

【0059】

・必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分の電力を補助電源２１から出力したが、補助電源２１から出力される電力と所定電力値Ｐとの関係はこれに限らない。すなわち、必要電力値Ｗが所定電力値Ｐよりも大きい場合、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分の全ての出力を補助電源２１が担うのではなく、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分よりも小さい電力の出力を補助電源２１が担うようにしてもよい。また、必要電力値Ｗのうち所定電力値Ｐを超えた分よりも大きい電力の出力を補助電源２１が担うようにしてもよい。このように、補助電源２１からの電力の出力は、適宜設定可能である。

【0060】

・必要電力値Ｗは、外部制御装置から取得したものに限らず、駆動回路３０に入力されている電力をセンサによって検出し、当該検出値を必要電力値として用いてもよい。
・出力状態において、主電源１１から出力される電力を所定電力値Ｐに制限するピークカット回路を設けるようにしてもよい。この場合、主電源１１から出力される電力は、成り行きで決まるのではなく、回路構成によって所定電力値Ｐに制限されることになる。

【0061】

・主電源１１には、リチウムイオン電池が採用されたが、電力を充放電可能な２次電源であればよく、例えばリチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の他の二次電池であってもよい。

【0062】

・補助電源２１には、リチウムイオンキャパシタが採用されたが、電力を充放電可能な電源であればよく、例えば電気二重層コンデンサ等の他のキャパシタであってもよい。また、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の他の二次電池であってもよい。

【0063】

・駆動モータ４０は、３相ブラシレスモータであってもよいし、ブラシ付きモータであってもよい。
・エンジン６０は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン、水素燃料を用いたエンジン、燃料電池を用いたエンジン等、その他のエンジンであってもよい。

【0064】

・電動車両１は、レンジエクステンダー式の電気自動車であったが、プラグインで主電源１１及び補助電源２１の少なくとも一方を充電する電気自動車であってもよい。すなわち、電動車両１は、エンジン６０及び発電機７０を搭載しない電動車両であってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…電動車両、１０…主電源装置、１１…主電源、１２…主電源制御部、２０…補助電源装置、２１…補助電源、２２…補助電源制御部、２３…スイッチ、２４…昇圧回路、３０…駆動回路、４０…駆動モータ、５０…ギヤ機構、５１…駆動軸、５２…車輪、６０…エンジン、７０…発電機、Ｌ１～Ｌ４…第１～第４供給経路、Ｐ…所定電力値、Ｐ１，Ｐ２…接続点、Ｖｃ…補助電源電圧、Ｖｓ…充電下限電圧、Ｖｔ…出力制御下限閾値、Ｗ…必要電力値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】