特許 7563255 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】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20241001BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241001BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20241001BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20241001BHJP

   B60L 58/10 20190101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 S

B60L1/00 L

B60L7/14

B60L9/18 J

B60L58/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021040057

(22)【出願日】2021-03-12

(65)【公開番号】P2022139597

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2023-09-12

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】海田 啓司

(72)【発明者】

【氏名】南浦 啓一

(72)【発明者】

【氏名】平沢 崇彦

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３７１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２４３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２６３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８０２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ７／１４

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ５８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両であって、
発電するように構成されたモータと、
前記モータにより発電される電力を蓄電するように構成された蓄電装置と、
前記蓄電装置および前記モータに電気的に接続され、前記モータを駆動する駆動装置と、
前記蓄電装置の内部と前記車両のボディとの間の絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出器と、
前記絶縁抵抗低下検出器により前記絶縁抵抗の低下が検出された場合に、前記駆動装置へ流れることなく前記蓄電装置の内部と前記ボディとの間で循環する循環電流が発生していると判断する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記循環電流が発生した場合に、前記循環電流が発生していない場合よりも前記モータの発電量を抑制するように前記駆動装置を制御する、車両。

【請求項2】

前記絶縁抵抗低下検出器は、
発信回路に接続された抵抗素子と、
前記蓄電装置および前記抵抗素子の間に接続され、前記発信回路および前記抵抗素子と前記蓄電装置とを絶縁するためのコンデンサと、
前記抵抗素子と前記コンデンサとの間のノードにおける電圧の波高値を検出する検出回路とを含み、
前記制御装置は、前記波高値がしきい値未満である場合に、前記循環電流が発生していると判断する、請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記駆動装置は、インバータを含み、
前記制御装置は、前記循環電流が発生した場合に、前記循環電流が発生していない場合よりも前記モータの回生トルクが小さくなるように前記インバータを制御する、請求項１または請求項２に記載の車両。

【請求項4】

前記蓄電装置と前記駆動装置との間の電力線に接続される負荷をさらに備え、
前記制御装置は、前記循環電流が発生した場合に、前記循環電流が発生していない場合よりも前記負荷における消費電力が大きくなるように前記負荷を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両。

【請求項5】

前記蓄電装置と前記駆動装置との間の電力線に接続される電力変換器をさらに備え、
前記電力変換器は、前記蓄電装置に蓄電された電力を、前記電力線を介して受けて変換するように構成されており、
前記制御装置は、前記循環電流が発生した場合に、前記循環電流が発生していない場合よりも前記電力変換器による出力電力が大きくなるように前記電力変換器を制御する、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両。

【請求項6】

前記蓄電装置は、直列に接続された複数の単電池のみからなる組電池である、請求項１～５のいずれか１項に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に関し、より特定的には、蓄電装置を備える車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１９－１１９３９７号公報（特許文献１）は、車両において、バッテリから供給される電力を昇圧してモータに供給する電源システムを開示する。この電源システムは、コンバータ、インバータ、およびモータなどにおいて異常が発生している部位を特定する。この電源システムでは、異常発生の部位が昇圧後の部位である場合の昇圧電圧は、異常発生の部位が昇圧前の部位である場合の昇圧電圧よりも低く設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１１９３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両において、蓄電装置の故障により、蓄電装置の電流がモータの駆動装置に流れることなく蓄電装置の内部でまたは蓄電装置の内部と外部との間で循環することがある。このような電流（以下、「循環電流」と称する）は、電力の損失を招く。特許文献１においては、このような問題が検討されていない。

【0005】

本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失を低減可能な車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の車両は、モータと、蓄電装置と、駆動装置と、制御装置とを備える。モータは、発電するように構成される。蓄電装置は、モータにより発電される電力を蓄電するように構成される。駆動装置は、蓄電装置およびモータに電気的に接続され、モータを駆動する。制御装置は、駆動装置へ流れることなく蓄電装置の内部でまたは蓄電装置の内部と外部との間で循環する循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりもモータの発電量を抑制するように駆動装置を制御する。

【0007】

上記の構成とすることにより、蓄電装置への充電電力が減少するため、蓄電装置の蓄電量が減少し、蓄電装置の電圧が低下する。その結果、蓄電装置の循環電流が減少する。したがって、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失を低減させることが可能となる。

【0008】

駆動装置は、インバータをさらに含んでいてもよい。そして、制御装置は、循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりもモータの回生トルクが小さくなるようにインバータを制御してもよい。

【0009】

上記の構成とすることにより、車両の回生制動時にモータにより発電される電力が減少するため、蓄電装置への充電電力が減少する。その結果、蓄電装置の蓄電量が減少するため、蓄電装置の電圧が低下する。よって、蓄電装置の循環電流が減少する。したがって、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失を低減させることが可能となる。

【0010】

車両は、蓄電装置と駆動装置との間の電力線に接続される負荷をさらに備えていてもよい。そして、制御装置は、循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりも負荷における消費電力が大きくなるように負荷を制御してもよい。

【0011】

上記の構成とすることにより、蓄電装置から負荷へ供給される電力が増加するため、当該制御が実行されない場合よりも蓄電装置の蓄電量が早く減少する。これにより、上記の場合よりも蓄電装置の電圧が早く低下する。その結果、上記の場合よりも蓄電装置の循環電流が早く減少する。したがって、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失の総量を低減させることが可能となる。

【0012】

車両は、蓄電装置と駆動装置との間の電力線に接続される電力変換器をさらに備えていてもよい。電力変換器は、蓄電装置に蓄電された電力を、電力線を介して受けて変換するように構成される。そして、制御装置は、循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりも電力変換器による出力電力が大きくなるように電力変換器を制御してもよい。

【0013】

上記の構成とすることにより、蓄電装置またはモータから電力変換器へ供給される電力が増加するため、当該制御が実行されない場合よりも蓄電装置の蓄電量が早く減少する。これにより、上記の場合よりも蓄電装置の電圧が早く低下する。その結果、上記の場合よりも蓄電装置の循環電流が早く減少する。したがって、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失の総量を低減させることが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、蓄電装置の循環電流に起因する電力損失を低減可能な車両を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１に従う車両の全体構成を示す図である。

【図2】バッテリの内部で循環電流が流れる様子を模式的に示す図である。

【図3】本実施の形態１に従う制御装置により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】モータジェネレータの発電量が抑制される場合のインバータの制御方法を説明するための図である。

【図5】モータジェネレータの発電時において、バッテリのあるセルの内部抵抗値と、バッテリの電圧と、循環電流の電流値との時間的な推移の一例を示す図である。

【図6】循環電流がバッテリの外部に流れる様子を模式的に示す図である。

【図7】実施の形態２に従う車両の全体構成を示す図である。

【図8】本実施の形態２に従う制御装置により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】モータジェネレータの発電時において、絶縁抵抗と、バッテリの電圧と、循環電流の電流値と、の時間的な推移の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一の符号を付しており、その説明を繰り返さない。

【0017】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従う車両の全体構成を示す図である。車両１００は、電力を用いて走行する電動車両である。本実施の形態では、車両１００が電気自動車である場合を例として説明するが、車両１００は、エンジン（図示せず）がさらに搭載されたハイブリッド車もしくはプラグインハイブリッド車両、または燃料電池（図示せず）がさらに搭載された燃料電池車などの他の電動車両であってもよい。

【0018】

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢ１と、システムリレーＳＲと、電圧センサ１０と、電流センサ１７と、電力線ＰＬ，ＮＬと、ＰＣＵ（Power Control Unit）１８と、モータジェネレータＭＧと、制御装置３０とを備える。また、車両１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、エアコン１４と、補機１９と、バッテリＢ２とをさらに備える。

【0019】

バッテリＢ１は、複数のセルを含む組電池である。各セルは、リチウムイオン電池、鉛蓄電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。リチウムイオン電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン電池のほか、固体電解質を用いた全固体電池をも含む。バッテリＢ１は、充放電するように構成された蓄電装置の一例として示されている。バッテリＢ１に代えて、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される蓄電装置が用いられてもよい。バッテリＢ１は、システムリレーＳＲを介してＰＣＵ１８（後述）に接続される。

【0020】

電圧センサ１０は、バッテリＢ１のセルごとの電圧ＶＣＥ（ｋ）を検出する。具体的には、電圧ＶＣＥ（ｋ）は、バッテリＢ１が備えるｎ個のセルうちのｋ番目のセルの電圧である（ｎ，ｋは自然数であり、１≦ｋ≦ｎ）。電圧センサ１０の検出値は、制御装置３０へ出力される。

【0021】

電流センサ１７は、バッテリＢ１から出力される電流Ｉｂを検出する。電流センサ１７の検出値は、制御装置３０へ出力される。

【0022】

電力線ＰＬは、バッテリＢ１の正極とＰＣＵ１８とを電気的に接続する。電力線ＮＬは、バッテリＢ１の負極とＰＣＵ１８とを電気的に接続する。

【0023】

ＰＣＵ１８は、モータジェネレータＭＧ（後述）を駆動する駆動装置である。ＰＣＵ１８は、コンデンサ１２と、電圧センサ１６と、インバータ２０とを含む。コンデンサ１２は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に接続されている。電圧センサ１６は、コンデンサ１２の端子間の電圧ＶＨを検出する。電圧センサ１６の検出値は、制御装置３０に出力される。

【0024】

インバータ２０は、電力線ＰＬ，ＮＬから受ける直流電力を交流電力に変換するように構成される。そして、インバータ２０は、変換された交流電力を用いてモータジェネレータＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、車両１００の制動時にモータジェネレータＭＧ（後述）により発電された交流電力を直流電力に変換するようにも構成される。

【0025】

インバータ２０は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とを含む。Ｕ相アーム２１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。Ｖ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。Ｗ相アーム２３は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。

【0026】

スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などである。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、制御装置３０から出力される制御信号ＰＷＭＳに従うスイッチング周期およびデューティ比率に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。

【0027】

モータジェネレータＭＧは、交流回転電機であり、例えば三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧは、インバータ２０に電気的に接続される。モータジェネレータＭＧは、バッテリＢ１からインバータ２０を介して供給される電力を用いて回転することにより車両１００の車輪（図示せず）を駆動する。これにより、車両１００が走行する。

【0028】

また、モータジェネレータＭＧは、車両１００の制動時に発電可能に構成される。モータジェネレータＭＧによって発電された交流電力は、インバータ２０により直流電力に変換される。変換後の直流電力は、電力線ＰＬ，ＮＬを通じてバッテリＢ１に蓄電される。また、当該直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を経由してバッテリＢ２もしくは補機１９に、またはエアコン１４（いずれも後述）にも供給され得る。

【0029】

なお、車両１００は、充電装置（図示せず）をも備えている。充電装置は、外部電源（図示せず）に車両１００が接続されている場合、外部電源から供給される交流電力をバッテリＢ１用の充電電力（直流電力）に変換するように構成されている。

【0030】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびエアコン１４は、電力線ＰＬ，ＮＬに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびエアコン１４は、バッテリＢ１から出力される直流電力、または、車両１００の回生制動時（モータジェネレータＭＧの発電時）にインバータ２０から出力される直流電力を、電力線ＰＬ，ＮＬを介して受けて作動するように構成されている。

【0031】

エアコン１４は、制御装置３０からの制御信号ＣＴＡ１に従って作動する負荷の一例として示されている。

【0032】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、受けた電力を補機電圧レベル（例えば１２Ｖ）の直流電力に変換するように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、バッテリＢ２および補機１９に接続され、制御装置３０からの制御信号ＣＴＡ２に従って作動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、例えば、絶縁型のトランスによって構成される。

【0033】

バッテリＢ２は、バッテリＢ１と同様に、充放電するように構成された蓄電装置の一例として示されている。バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３による変換後の直流電力を蓄電する補機用蓄電装置である。バッテリＢ２は、複数のセルを含む組電池であり、各セルは、鉛蓄電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。補機１９は、バッテリＢ２に蓄えられた電力など、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３による変換後の直流電力を受けて作動する。

【0034】

制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを含んで構成される（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、メモリに記憶された情報などに基づいて車両１００の各機器を制御する。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）とを含む。ＲＯＭは、ＣＰＵにより実行されるプログラムなどを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵにより参照されるデータなどを一時的に格納する。制御装置３０の制御は、ソフトウェア処理により実現されるが、制御装置３０内に作製されたハードウェアにより実現されてもよい。

【0035】

制御装置３０は、システムリレーＳＲ、インバータ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、エアコン１４および補機１９などの車両１００の各機器を制御する。制御装置３０は、例えば、トルク指令値ＴＲに従うトルクが車両１００の走行時または制動時にモータジェネレータＭＧにより出力されるようにインバータ２０をＰＷＭ制御する。また、制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによりバッテリＢ２のＳＯＣ（State of Charge）を調整することもできる。

【0036】

車両１００において、バッテリＢ１のセルの故障により、バッテリＢ１の電流がインバータ２０に流れることなくバッテリＢ１の内部で循環することがある。

【0037】

図２は、バッテリＢ１の内部で循環電流が流れる様子を模式的に示す図である。図２において、説明の簡略化のため、図１の車両１００の構成要素の一部が抜粋して示されている。

【0038】

図２の例では、循環電流ＣＣ１は、バッテリＢ１が備える複数のセルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｎ）のうち一部のセルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）により構成される回路（以下、「循環電流回路」とも称する）を循環している。循環電流ＣＣ１は、電力の損失を招く。

【0039】

そこで、本実施の形態では、このような電力損失を低減させるための方策が示される。具体的には、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生した場合に、循環電流ＣＣ１が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。より具体的には、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生した場合に、循環電流ＣＣ１が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの回生トルクが小さくなるようにインバータ２０を制御する。

【0040】

以下、循環電流ＣＣ１の検出方法について説明する。一般的に、バッテリＢ１内部で循環電流ＣＣ１が発生している場合に、循環電流ＣＣ１が流れているセルのＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の内部抵抗は、循環電流ＣＣ１が発生していない場合のＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の内部抵抗よりも大きい。

【0041】

そのため、制御装置３０は、バッテリＢ１のセルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｎ）の内部抵抗に従って循環電流ＣＣ１の発生を判断できる。具体的には、セルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｎ）のいずれかの内部抵抗が過度に上昇しているとき、循環電流ＣＣ１の発生を判断できる。

【0042】

なお、制御装置３０は、例えば、電圧センサ１０により検出されるバッテリＢ１のセルごとの電圧ＶＣＥ（ｋ）と、電流センサ１７により検出されるバッテリＢ１の電流Ｉｂとに基づいて、バッテリＢ１の各セルの内部抵抗を算出できる。具体的には、制御装置３０は、バッテリＢ１のセルごとの電圧値および電流値を電圧－電流座標上にプロットし、プロットされた各点の座標に従って表される直線の傾きを当該内部抵抗として算出できる。

【0043】

そして、制御装置３０は、各セルの内部抵抗のうち少なくとも１つが第１のしきい値以上であるか否かを判断し、当該内部抵抗が第１のしきい値以上であるとの判断に基づいて循環電流ＣＣ１の発生を判断する。第１のしきい値は、事前の評価試験などにおいて適宜予め定められる。

【0044】

図３は、本実施の形態１に従う制御装置３０により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた時間間隔ごとに実行される。

【0045】

図３を参照して、制御装置３０は、電流センサ１７および電圧センサ１６から、電流Ｉｂおよび電圧ＶＣＥ（ｋ）の検出値をそれぞれ取得し（ステップＳ１０）、これらの検出値に従ってバッテリＢ１の各セルの内部抵抗を算出する（ステップＳ２０）。

【0046】

次いで、制御装置３０は、バッテリＢ１の少なくとも１つのセルの内部抵抗が第１のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。バッテリＢ１の少なくとも１つのセルの内部抵抗が第１のしきい値未満である場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置３０は、処理を一旦終了した後、上記予め定められた時間間隔が経過する度にステップＳ１０へ処理を戻す。他方、バッテリＢ１の少なくとも１つのセルの内部抵抗が第１のしきい値以上である場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生したと判断する（ステップＳ４０）。

【0047】

次いで、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する（ステップＳ５０）。具体的には、循環電流ＣＣ１が発生した場合、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの回生トルクが小さくなるようにインバータ２０を制御する。制御装置３０は、例えば、当該トルクにより発電される電力が０になるように、またはエアコン１４もしくは補機１９用の電力のみになるようにインバータ２０を制御する。

【0048】

これにより、モータジェネレータＭＧの発電量が抑制されるため、モータジェネレータＭＧからバッテリＢ１に供給される電力が減少する。そのため、バッテリＢ１のＳＯＣが減少する。バッテリＢ１のＳＯＣは、バッテリＢ１の電圧ＶＨに関連しているため、バッテリＢ１のＳＯＣが減少するにつれて、バッテリＢ１の電圧ＶＨは低下する。このように、モータジェネレータＭＧの発電量が抑制されると、バッテリＢ１の電圧ＶＨは低下する。

【0049】

ここで、循環電流ＣＣ１の電流値は、循環電流回路の内部抵抗と、循環電流ＣＣ１が流れるセルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の電圧の総和とに基づいている。ここで、セルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の電圧の総和は、バッテリＢ１の電圧ＶＨに関係している。そのため、モータジェネレータＭＧの発電量の抑制に起因してバッテリＢ１の電圧ＶＨが低下すると、セルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の電圧の総和も低下する。そのため、循環電流ＣＣ１が減少する。その結果、循環電流ＣＣ１に起因する電力損失を低減させることが可能となる。

【0050】

モータジェネレータＭＧの発電量が抑制された後（ステップＳ５０の後）、制御装置３０は、処理を一旦終了した後、上記予め定められた時間間隔が経過する度にステップＳ１０へ処理を戻す。

【0051】

図４は、モータジェネレータＭＧの発電量が抑制される場合のインバータ２０の制御方法を説明するための図である。

【0052】

制御装置３０は、電圧ＶＨを制御するために電圧ＶＨの目標電圧ＶＨＴを設定するように構成されている。具体的には、以下に示されるように、制御装置３０は、電圧ＶＨの検出値と目標電圧ＶＨＴとの差に従うフィードバック制御を実行する。本実施の形態において、フィードバック制御の一例として、ＰＩ（Proportional-Integral）制御が採用される。

【0053】

図４を参照して、制御装置３０は、減算部５０５と、比例項算出部５１０と、積分項算出部５１５と、加算部５２０，５３０と、上下限処理部５２５とを含む。

【0054】

減算部５０５は、目標電圧ＶＨＴから、電圧センサ１６により検出された電圧ＶＨを差し引くことにより偏差ΔＶＨ（＝ＶＨＴ－ＶＨ）を算出する。

【0055】

比例項算出部５１０は、偏差ΔＶＨに比例係数を乗算することにより、ＰＩ制御における比例項を算出する。

【0056】

積分項算出部５１５は、予め定められたゲインを偏差ΔＶＨに乗算し、乗算により得られた項の積分を演算することによりＰＩ制御における積分項を算出する。

【0057】

加算部５２０は、比例項算出部５１０および積分項算出部５１５によりそれぞれ算出された比例項および積分項の和を制御量Ｕ１として算出する。

【0058】

上下限処理部５２５は、制御量Ｕ１に対して上限処理および下限処理を実施する。これにより、制御量Ｕ２は、予め定められた上限未満かつ下限以上になるよう出力される。なお、当該上限は、例えば、インバータ２０のＰＷＭ制御のデューティ比が過剰に高くまたは低くならないように適宜予め定められる。そして、加算部５２０は、制御量Ｕ２に外乱が加えられた制御量Ｕ３を出力する。

【0059】

インバータ２０は、制御量Ｕ３に基づいて制御装置３０により制御される。これにより、モータジェネレータＭＧのトルクが調整され、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨＴに調整される。

【0060】

このようなフィードバック制御系において、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１（図２）が発生したと判断すると、目標電圧ＶＨＴを引き下げる。以下、引き下げ前の目標電圧ＶＨＴをＶＨＴ１とし、引き下げ後の目標電圧ＶＨＴをＶＨＴ２とする（ＶＨＴ１＞ＶＨＴ２）。

【0061】

目標電圧ＶＨＴがＶＨＴ１からＶＨＴ２へ引き下げられる前、制御装置３０は、電圧ＶＨがＶＨＴ１になるように上記のフィードバック制御を実行する。そして、目標電圧ＶＨＴがＶＨＴ１からＶＨＴ２へ引き下げられた場合、制御装置３０は、電圧ＶＨがＶＨＴ２になるように上記のフィードバック制御を実行する。

【0062】

具体的には、この場合に電圧ＶＨが目標電圧ＶＨＴ（＝ＶＨ２）よりも高い場合、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。これにより、モータジェネレータＭＧからバッテリＢ１に供給される電力が減少するため、バッテリＢ１のＳＯＣが低下する。その結果、バッテリＢ１の電圧ＶＨは、ＶＨＴ２に近づくように低下する。

【0063】

このように制御装置３０が電圧ＶＨの検出値と目標電圧ＶＨＴとに基づいてインバータ２０を制御することにより、循環電流ＣＣ１が発生した場合に電圧ＶＨはＶＨＴ１からＶＨＴ２へ最終的に低下する。そして、電圧ＶＨの低下に起因して、セルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）（図２）の電圧の総和が低下することにより循環電流ＣＣ１が減少する。したがって、循環電流ＣＣ１に起因する電力損失を低減することが可能となる。

【0064】

図５は、モータジェネレータＭＧの発電時において、バッテリＢ１のあるセルの内部抵抗値Ｒｂと、電圧ＶＨと、循環電流ＣＣ１の電流値ＩＪとの時間的な推移の一例を示す図である。図５の横軸は時刻ｔを表す。図５の上段、中断および下段において、縦軸は、内部抵抗値Ｒｂ、電圧ＶＨおよび電流値ＩＪをそれぞれ表す。

【0065】

具体的には、線６０５は、内部抵抗値Ｒｂの時間的な変化を表す。線６１０は、電圧ＶＨの時間的な変化を表す。線６１５は、電流値ＩＪの時間的な変化を表す。

【0066】

時刻ｔ１において、内部抵抗値Ｒｂ、電圧ＶＨおよび電流値ＩＪは、それぞれ、Ｒｂ１，ＶＨ１およびＩＪ１であるものとする。時刻ｔ１では、内部抵抗値ＲｂがＲｂ１であり、Ｒｂ１が第１のしきい値ＴＨ１未満であるため（線６０５）、制御装置３０は、バッテリＢ１内部に循環電流ＣＣ１が発生していないと判断する。

【0067】

時刻ｔ２において、内部抵抗値Ｒｂが、第１のしきい値ＴＨ１以上のＲｂ２に上昇すると（線６０５）、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生していると判断する。そこで、制御装置３０は、目標電圧ＶＨＴ（図５）をＶＨＴ１からＶＨＴ２に引き下げる。

【0068】

次いで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間にわたって、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生していない場合（時刻ｔ２の前）よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。

【0069】

具体的には、制御装置３０は、図４を参照して説明されたフィードバック制御を実行する。これにより、モータジェネレータＭＧからバッテリＢ１へ供給される電力が減少することによりバッテリＢ１のＳＯＣが低下するため、バッテリＢ１の電圧ＶＨが低下する（線６１０）。そのため、セルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）の電圧の総和（図２）が低下することにより循環電流ＣＣ１の電流値ＩＪがＩＪ２からＩＪ３に低下する（線６１５）。その結果、循環電流ＣＣ１に起因する電力損失が低減される。

【0070】

以上のように、実施の形態１において、制御装置３０は、内部抵抗値Ｒｂが第１のしきい値ＴＨ１以上であるか否かに従って、バッテリＢ１内部の循環電流ＣＣ１が発生しているか否かを判断する。そして、制御装置３０は、循環電流ＣＣ１が発生した場合に、循環電流ＣＣ１が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。

【0071】

その結果、バッテリＢ１のＳＯＣが低下することにより電圧ＶＨが低下するので、循環電流ＣＣ１が減少する。したがって、循環電流ＣＣ１に起因する電力損失が低減される。

【0072】

［実施の形態２］
実施の形態１では、バッテリＢ１の内部で循環電流ＣＣ１が発生する場合について説明した。これに対して、実施の形態２では、バッテリＢ１の内部と外部との間で循環電流が発生する場合（即ち、循環電流がバッテリＢ１の外部に流れる場合）について説明する。

【0073】

図６は、循環電流がバッテリＢ１の外部に流れる様子を模式的に示す図である。図６の例では、循環電流ＣＣ２は、バッテリＢ１の内部と車両１００のＧＮＤ（例えば、ボディ）との間で循環している。絶縁抵抗ＲＩＳは、バッテリＢ１と車両１００のＧＮＤとの間の絶縁抵抗である。

【0074】

図７は、実施の形態２に従う車両１００の全体構成を示す図である。実施の形態２に従う車両１００は、絶縁抵抗低下検出器７０をさらに備える点で、実施の形態１に係る車両１００（図１）と異なる。また、実施の形態２に従う車両１００において、絶縁抵抗ＲＩＳが考慮される点で、実施の形態１に従う車両１００とは異なる。この実施の形態２に従う車両１００のその他の構成は、実施の形態１に従う車両１００の構成と基本的に同様である。

【0075】

絶縁抵抗低下検出器７０は、バッテリＢ１の負極に電気的に接続される。絶縁抵抗低下検出器７０は、カップリングコンデンサ１５と、抵抗５０と、発振回路４０と、波高値検出回路６０とを含む。

【0076】

カップリングコンデンサ１５は、バッテリＢ１の負極とノードＮ１との間に接続される。カップリングコンデンサ１５は、抵抗５０、発振回路４０および波高値検出回路６０と、バッテリＢ１の負極とを絶縁するために設けられる。抵抗５０は、ノードＮ１と発振回路４０との間に設けられる。

【0077】

発振回路４０は、交流信号を出力する。当該交流信号は、抵抗５０を介してノードＮ１へ出力される。

【0078】

波高値検出回路６０は、ノードＮ１における電圧の波高値を検出する。ノードＮ１における電圧は、発振回路４０から出力された交流信号の電圧が抵抗５０と絶縁抵抗ＲＩＳとで分圧された電圧に相当する。波高値検出回路６０は、当該波高値の検出値を示す信号ＳＡＢＮを制御装置３０へ出力する。

【0079】

絶縁抵抗ＲＩＳが低下すると、循環電流ＣＣ２（図６）が発生する。そして、絶縁抵抗ＲＩＳが低下するにつれて、絶縁抵抗ＲＩＳの電圧が低下する。そのため、絶縁抵抗ＲＩＳに接続されるノードＮ１における電圧は、絶縁抵抗ＲＩＳの低下とともに低下する。したがって、絶縁抵抗ＲＩＳが低下すると、波高値検出回路６０により検出される波高値も低下する。

【0080】

そこで、実施の形態２に従う制御装置３０は、当該波高値の検出値に基づいて、絶縁抵抗ＲＩＳが過度に低下したか否かを判断し、絶縁抵抗ＲＩＳが過度に低下したとの判断に基づいて循環電流ＣＣ２の発生を判断する。

【0081】

具体的には、制御装置３０は、当該波高値が第２のしきい値未満である場合、絶縁抵抗ＲＩＳが過度に低下していると判断する。この場合、バッテリＢ１とＧＮＤとの間で電流が過度に流れやすくなっているため、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生していると判断する。第２のしきい値は、事前の評価試験などにおいて適宜予め定められる。

【0082】

図８は、本実施の形態２に従う制御装置３０により実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた時間間隔ごとに実行される。

【0083】

図８を参照して、制御装置３０は、波高値検出回路６０の検出値を、信号ＳＡＢＮを通じて取得する（ステップＳ１２０）。

【0084】

次いで、制御装置３０は、当該波高値が第２のしきい値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１３０）。当該波高値が第２のしきい値以上である場合（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置３０は、処理を一旦終了した後、上記予め定められた時間間隔が経過する度にステップＳ１２０へ処理を戻す。他方、当該波高値が第２のしきい値未満である場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生したと判断する（ステップＳ１４０）。

【0085】

次いで、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する（ステップＳ１５０）。当該発電量の抑制方法は、実施の形態１におけるステップＳ５０（図３）の処理において実施される発電量の抑制方法と同様である。

【0086】

図９は、モータジェネレータＭＧの発電時において、絶縁抵抗ＲＩＳと、電圧ＶＨと、循環電流ＣＣ２（図６）の電流値ＩＪ’と、の時間的な推移の一例を示す図である。図９の横軸は時刻ｔを表す。図９の上段、中断および下段において、縦軸は、絶縁抵抗ＲＩＳ、電圧ＶＨおよび電流値ＩＪ’をそれぞれ表す。

【0087】

具体的には、線１０１５は、絶縁抵抗ＲＩＳの時間的な変化を表す。線１０１０は、電圧ＶＨの時間的な変化を表す。線１００５は、電流値ＩＪ’の時間的な変化を表す。

【0088】

時刻ｔ１０において、絶縁抵抗ＲＩＳ、電圧ＶＨおよび電流値ＩＪ’は、それぞれ、ＲＩＳ１０、ＶＨ１０およびＩＪ１０であるものとする。時刻ｔ１０では、絶縁抵抗ＲＩＳがＲＩＳ１０であり、ＲＩＳ１０が第２のしきい値ＴＨ２以上であるため（線１０１５）、制御装置３０は、バッテリＢ１の外部（図６の例では、車両１００のＧＮＤ）の循環電流ＣＣ２が発生していないと判断する。

【0089】

時刻ｔ１１において、絶縁抵抗ＲＩＳが、しきい値ＴＨ２未満のＲＩＳ１１に低下すると（線１０１５）、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生していると判断する。時刻ｔ１１では、循環電流ＣＣ２の電流値ＩＪ’は、ＩＪ１０からＩＪ１１へ急激に上昇している（線１００５）。そこで、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生しているとの上記判断に基づいて、目標電圧ＶＨＴ（図５）をＶＨＴ１からＶＨＴ２に引き下げる。

【0090】

次いで、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間にわたって、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生していない場合（時刻ｔ１１よりも前）よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。具体的には、制御装置３０は、図４を参照して説明されたフィードバック制御を実行する。これにより、モータジェネレータＭＧからバッテリＢ１へ供給される電力が減少する。

【0091】

そして、当該電力の減少に伴いバッテリＢ１のＳＯＣが低下するため、バッテリＢ１の電圧ＶＨが低下する（線１０１０）。よって、循環電流回路のセルＣＥＬＬ（１）～ＣＥＬＬ（ｋ）（図６）の電圧の総和が低下するため、循環電流ＣＣ２が減少する。具体的には、循環電流ＣＣ２の電流値ＩＪ’は、ＩＪ１１からＩＪ１２に低下する（線１００５）。その結果、循環電流ＣＣ２に起因する電力損失が低減される。

【0092】

以上のように、実施の形態２において、制御装置３０は、絶縁抵抗ＲＩＳが第２のしきい値ＴＨ２未満であるか否かに従って、バッテリＢ１の外部に流れる循環電流ＣＣ２が発生しているか否かを判断する。そして、制御装置３０は、循環電流ＣＣ２が発生した場合に、循環電流ＣＣ２が発生していない場合よりもモータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御する。その結果、循環電流ＣＣ２に起因する電力損失が低減される。

【0093】

［実施の形態３］
実施の形態３に従う車両１００は、循環電流（図２，図６）が発生した場合に、モータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御することに加えて、エアコン１４、補機１９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１３（図１，図７）をさらに以下のように制御する。これにより、循環電流は、実施の形態１，２の場合よりもさらに早く減少する。以下の説明において図１または図７を参照する。

【0094】

一例として、制御装置３０は、循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりもエアコン１４または補機１９における消費電力が一時的に（例えば、電圧ＶＨがＶＨＴ２（図４）に低下するまでの間）大きくなるように、エアコン１４、または補機１９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１３をさらに制御する。

【0095】

これにより、モータジェネレータＭＧにより発電された電力のうち実施の形態１，２の場合ではバッテリＢ１に供給されていた電力の少なくとも一部が、バッテリＢ１に代えてエアコン１４または補機１９へ供給される。或いは、バッテリＢ１に蓄えられていた電力のうちエアコン１４または補機１９へ供給される電力が、実施の形態１，２の場合よりも一時的に増加する。そのため、バッテリＢ１のＳＯＣは、実施の形態１，２の場合よりも早く減少する。

【0096】

その結果、循環電流が発生した場合に、インバータ２０の制御（具体的には、図４、図５および図８を参照して説明したフィードバック制御）のみが実行される場合よりも早く電圧ＶＨが、引き下げ後の目標電圧ＶＨＴ（＝ＶＨＴ２）（図４）に低下する。その結果、電圧ＶＨがＶＨＴ２に低下するまでの間の電力損失の総量を低減させることが可能となる。

【0097】

［実施の形態３の変形例］
制御装置３０は、循環電流（図２，図６）が発生した場合に、モータジェネレータＭＧの発電量を抑制するようにインバータ２０を制御することに加えて、循環電流が発生していない場合よりもバッテリＢ２のＳＯＣが大きくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御してもよい。

【0098】

具体的には、制御装置３０は、バッテリＢ１に蓄えられていた電力のうち少なくとも一部がバッテリＢ２に蓄電されるように、一時的（例えば、電圧ＶＨがＶＨＴ２に到達するまでの間）にＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。

【0099】

これにより、バッテリＢ１の電力の消費量が一時的に増加するため、バッテリＢ１のＳＯＣは、当該制御が実行されない場合よりも早く減少する。したがって、バッテリＢ１のＳＯＣに関連する電圧ＶＨも上記の場合よりも早く低下する。その結果、電圧ＶＨがＶＨＴ２に到達するまでの間の電力損失の総量を低減させることが可能となる。

【0100】

さらに、バッテリＢ１に蓄えられている電力が、他の機器（例えば、補機１９）の作動に必要な電力を蓄えるバッテリＢ２に予め蓄えられ得る。したがって、本変形例は、循環電流が発生している場合に補機１９が作動していないときにも適用可能である。

【0101】

或いは、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧにより発電された電力のうち少なくとも一部が、バッテリＢ１に供給されることなくバッテリＢ２に供給されるように、一時的（例えば、電圧ＶＨがＶＨＴ２に到達するまでの間）にＤＣ／ＤＣコンバータ１３をさらに制御してもよい。

【0102】

このような制御によっても、バッテリＢ１のＳＯＣは、当該制御が実行されない場合よりも早く減少する。したがって、バッテリＢ１のＳＯＣに関連する電圧ＶＨも上記の場合よりも早く低下する。その結果、電圧ＶＨがＶＨＴ２に到達するまでの間の電力損失の総量を低減させることが可能となる。

【0103】

以上のように、制御装置３０は、循環電流が発生した場合に、循環電流が発生していない場合よりもＤＣ／ＤＣコンバータ１３による出力電力（例えば、補機１９における消費電力およびバッテリＢ２に蓄えられる電力に相当）が大きくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御してもよい。

【0104】

［その他の変形例］
図１または図７において、ＰＣＵ２０の構成要素として、バッテリＢ１と、インバータ２０との間にコンバータが設けられていてもよい。

【0105】

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、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。

【符号の説明】

【0106】

１０，１６ 電圧センサ、１２ コンデンサ、１４ エアコン、１７ 電流センサ、１９ 補機、２０ インバータ、３０ 制御装置、７０ 絶縁抵抗低下検出器、１００ 車両、Ｂ１，Ｂ２ バッテリ、ＣＣ１，ＣＣ２ 循環電流、ＲＩＳ 絶縁抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】