JP2018090050A - 車両の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源失陥の発生時に第２の蓄電装置からの給電により電動機を適正に稼働させ、車両を発進させることが可能な車両の電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１は、電気エネルギーの充放電が可能で、電気エネルギーを放電して電動機２を稼働させる第１の蓄電装置４１、第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置４２、第２の蓄電装置の電圧を昇降制御する電圧可変装置５、内燃機関３を始動させてその駆動力によって発電する発電機６、これらの動作を制御する制御装置９を備える。第２の蓄電装置は、＋側が電動機、第１の蓄電装置、発電機と並列接続され、−側が電圧可変装置に直列接続される。制御装置は、第１の蓄電装置から電動機への電気エネルギーの失陥有無を判定し、失陥の発生時に、第２の蓄電装置の電圧を電圧可変装置に昇降制御させ、第２の蓄電装置から電動機へ、電動機の要求トルクに応じて電気エネルギーを放電させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機（モータ）および内燃機関（エンジン）の少なくとも一方を稼働させて走行可能な車両、例えばプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などのハイブリッド自動車に搭載される電源装置に関する。

ＰＨＥＶは、モータとエンジンを適宜組み合わせて稼働させて走行する。モータは、電源装置によって駆動されている。電源装置においては、蓄電装置（例えば、車両駆動用のバッテリ）とモータとの間で絶えず電気エネルギーの出し入れが行われている。車両の構造上、モータは、駆動力の伝達効率を上げるべく、前後輪の近くに配置される。これに対し、車両駆動用バッテリは、サイズが大きく、温度により性能や寿命が影響を受け易いため、前後輪やエンジンルームから離れてレイアウトが容易な箇所に配置される。モータと車両駆動用バッテリが互いに離れて配置されるため、回路（電気エネルギーの伝達経路）において両者を繋ぐ接続部材（例えば、ワイヤハーネス）が長くなる。したがって、回路ではワイヤハーネスの長さの分だけ抵抗が増すため、伝達時のエネルギー損失が増大してしまう。

回路における伝達時のエネルギー損失は、電流の二乗に比例する（Ｗ＝Ｉ^２・Ｒ）。このため、同じエネルギー量を伝達する場合、電圧を高める方が電流を大きくするよりもエネルギー損失の低減になる。したがって、電圧可変装置（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いて電圧を高め、電流を小さくすることで伝達時のエネルギー損失を低減させる方法が考えられている（特許文献１参照）。

一方で、電圧を高める場合、それに伴って回路全体の耐圧性も高める必要がある。例えば、回路を構成する各種機器内の素子の高耐圧化や内部の絶縁距離の延長などが必要となる。このため、機器のコストアップや大型化などを招くという問題があった。また、電圧可変装置を用いることで回路上のエネルギー損失は低減できるが、電圧変換を行うことによる電圧可変装置自体でのエネルギー損失が生じてしまう。

モータなどの誘導負荷が稼働する際には、突入電流が発生する。これにより、回路には瞬間的に大きな電流変化が生じるので、回路上の抵抗の影響が大きくなり、エネルギー損失は増大する。

電圧可変装置などのエネルギー損失を伴う機器を用いずに、回路上でのワイヤハーネスなどによるエネルギー損失を緩和する方策として、駆動用バッテリとモータとの間にキャパシタなどの第２の蓄電装置を設ける方法が挙げられる。例えば、キャパシタは、回路を構成する各種機器と比べて一般的にサイズが小さいので、モータの近くに配置することが可能である。このため、モータとキャパシタとの間を繋ぐワイヤハーネスが短くて済み、両者間の抵抗を小さくすることができる。また、キャパシタの内部抵抗は、駆動用バッテリよりも小さい。したがって、キャパシタから電気エネルギーをモータへ放電（供給）する場合、駆動用バッテリから電気エネルギーを放電（供給）するよりも、エネルギー損失を抑えることができる。

このような抵抗の特性によれば、モータなどの誘導負荷により突入電流が生じた場合であっても、モータとキャパシタの間の抵抗自体が小さいため、エネルギー損失を低減させることができる。

特許第４９６０４０７号公報

ここで、例えばＰＨＥＶにおける走行時の走行モードとしては、モータのみを稼働させて走行するＥＶ走行モードと、モータおよびエンジンの双方を稼働させて走行するＨＶ走行モードがある。また、ＨＶ走行モードには、エンジンの駆動力を用いて発電機で発電し、駆動用バッテリを充電しながらモータの駆動力で走行するモードや、高速走行時にエンジンの駆動力で走行し、モータが駆動力をアシストして走行するモードなどがある。

したがって、車両が停止している状態からの発進がＥＶ走行モードで行われる場合、モータが稼働しないと車両を発進させることができない。モータが稼働しない状況としては、例えば電源失陥が想定される。電源失陥とは、原因や理由の如何を問わず、駆動用バッテリからモータへの給電（電気エネルギーの供給）が遮断されている状態を指す。具体的には、モータや駆動用バッテリの故障、モータと車両駆動用バッテリとを接続するワイヤハーネスの断線、コネクタの外れや緩みなどが該当する。

このような電源失陥が発生して車両が停止した場合であっても、キャパシタから電気エネルギーをモータへ供給できれば、車両を発進させることは可能である。しかしながら、車両の停止場所によっては、停止した車両を迅速に移動させ、安全を確保せねばならない。例えば、踏切内で車両が立往生した場合、直ちに車両を踏切内から脱出させる必要がある。その際には、踏切内の段差や溝、勾配などによるモータへの要求トルクも考慮して、車両を緊急脱出させねばならない。

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その目的は、電源失陥の発生時に第２の蓄電装置（キャパシタ）からの給電により電動機（モータ）を適正トルクで稼働させ、車両を発進させることが可能な車両の電源装置を提供することにある。

本発明の車両の電源装置は、電動機および内燃機関の少なくとも一方を稼働させて走行可能な車両に搭載される。電源装置は、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置と、電圧可変装置と、発電機と、制御装置とを備える。第１の蓄電装置は、電気エネルギーの充放電が可能で、電気エネルギーを放電して電動機を稼働させる。第２の蓄電装置は、第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能に構成され、＋側が前記電動機、前記第１の蓄電装置および前記発電機と並列接続され、−側が前記電圧可変装置に直列接続される。電圧可変装置は、第２の蓄電装置の電圧を昇降制御する。発電機は、内燃機関を始動させるとともに、始動させた前記内燃機関の駆動力によって発電する。制御装置は、電動機、第１の蓄電装置、第２の蓄電装置、電圧可変装置、および発電機の動作をそれぞれ制御する。具体的には、制御装置は、第１の蓄電装置から電動機への電気エネルギーの失陥有無を判定する。失陥の発生時に、制御装置は、第２の蓄電装置の電圧を電圧可変装置に昇降制御させる。そして、制御装置は、第２の蓄電装置から電動機へ、電動機の要求トルクに応じて電気エネルギーを放電させる。

また、制御装置は、発電機によって発電された電気エネルギーを、第２の蓄電装置の充電量が電動機の要求トルクを充足可能となるように第２の蓄電装置に充電させる。

この場合、電圧可変装置は、第２の蓄電装置の−側の電位を上昇させて＋側との電位差を縮小する第１の状態と、第２の蓄電装置の−側の電位を低下させて＋側との電位差を拡大する第２の状態とに第２の蓄電装置の電圧を遷移させる。制御装置は、第１の状態において、第２の蓄電装置から電動機へ電気エネルギーを放電させる。また、制御装置は、第２の状態において、発電機によって発電された電気エネルギーを第２の蓄電装置に充電させる。

また、制御装置は、電動機の要求トルクと、第２の蓄電装置の充電状態とを判定する。電圧可変装置は、制御装置により判定された要求トルクおよび充電状態に基づいて、第１の状態と第２の状態とを遷移させる。

さらに、電源装置は、報知部を備えている。報知部は、第１の蓄電装置から電動機への電気エネルギーの失陥の発生を車両の運転者に報知するとともに、運転者に報知に対する応答を促す。制御装置は、報知に対する運転者の応答時に、第２の蓄電装置から電動機へ電気エネルギーを放電させる。

本発明の車両の電源装置によれば、電源失陥の発生時に第２の蓄電装置（キャパシタ）からの給電により電動機（モータ）を適正トルクで稼働させ、車両を発進させることができる。これにより、電源失陥が発生した場合であっても、車両を停止場所から緊急脱出させ、安全の確保を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の電源装置の概略構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る車両の電源装置の制御フロー図（電源失陥の発生判定から発電開始まで）。 本発明の一実施形態に係る車両の電源装置の制御フロー図（第２の蓄電装置の充電から車両の走行終了まで）。

以下、本発明の一実施形態に係る車両の電源装置（以下、単に電源装置という）について、図１から図３を参照して説明する。本実施形態の電源装置１は、電動機（以下、モータという）２および内燃機関（以下、エンジンという）３の少なくとも一方を稼働させることで走行可能な車両に搭載される。車両は、駆動力を生じさせる動力源としてモータ２とエンジン３の双方を備え、適宜これらを組み合わせて（選択して）稼働させて走行するハイブリッド自動車が該当する。本実施形態では、家庭用の商用電源から蓄電装置を充電することが可能なプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）を、車両の一例として想定する。

図１は、電源装置１のブロック図である。図１に示すように、電源装置１は、３つの蓄電装置４（第１の蓄電装置４１、第２の蓄電装置４２および第３の蓄電装置４３）と、電圧可変装置５と、発電機６と、インバータ７とを備えて構成されている。これらの蓄電装置４、電圧可変装置５、発電機６、インバータ７、およびモータ２は、接続部材（一例として、ワイヤハーネス）により接続され、接続部材とともに回路８を形成している。

モータ２は、蓄電装置４（具体的には、後述する第１の蓄電装置４１もしくは第２の蓄電装置４２）から電気エネルギーを受けて稼働する。ただし、モータ２は、第１の蓄電装置４１および第２の蓄電装置４２の少なくとも一方から電気エネルギーを受けて稼働すればよい。したがって、両方の蓄電装置４１，４２から電気エネルギーを受けてモータ２が稼働する態様も想定可能である。例えば、モータ２は、インバータ７から供給される三相交流電流により稼働する三相交流誘導モータである。稼働したモータ２は、車両の駆動輪を駆動させる。

エンジン３は、高速走行時に車両に駆動力を供給する。車両の通常走行時には、エンジン３の駆動力により作動された発電機６で発電を行う。発電された電気エネルギーは、第１の蓄電装置４１に蓄積（充電）される。これにより、エンジン３は、車両の通常走行時にモータ２による駆動力をアシストする。エンジン３としては、例えばディーゼルエンジンもしくはガソリンエンジンを適用することができる。

なお、モータ２は、車両の減速時（回生時）に発電する発電機として機能する。また、エンジン３は、発電機６を発電させる際の動力源として機能する（詳細は後述）。このため、本実施形態では一例として、電源装置１は、モータ２およびエンジン３を含んで構成されるものとする。ただし、電源装置１は、モータ２およびエンジン３を含まないものとして構成することも可能である。

第１の蓄電装置４１は、モータ２を駆動させるための電気エネルギーを蓄積（充電）、供給（放電）する車両駆動用のバッテリである。第１の蓄電装置４１は、例えば複数の扁平形状の電池（二次電池）を並べて構成されている。これら電池の集合体は、電極列に電線が取り付けられ、直列に配線されている。二次電池としては、リチウムイオン電池を適用することができるがこれに限定されない。

第２の蓄電装置４２は、モータ２の電源失陥時に第１の蓄電装置４１を補助し、モータ２を駆動させるための電気エネルギーを蓄積（充電）、供給（放電）する。このため、第２の蓄電装置４２は、第１の蓄電装置４１よりも急速な充放電が可能に構成されている。本実施形態では、電池集合体である第１の蓄電装置４１に対し、第２の蓄電装置４２としてキャパシタを適用している。キャパシタは、例えば電気二重層キャパシタであり、電池に比べて内部抵抗が小さく、＋側の電位（以下、Ｖ１という）と−側の電位（同、Ｖ２という）との電位差（Ｖ１−Ｖ２；以下適宜、第２の蓄電装置４２の電圧という）に応じて電気エネルギーを蓄積することができる。ただし、第１の蓄電装置４１よりも急速な充放電が可能であれば、他の種類のキャパシタや大容量のコンデンサなどであっても構わない。

第３の蓄電装置４３は、電圧可変装置５やインバータ７などを動作させるための電気エネルギー（通常１２ボルト）を蓄積（充電）、供給（放電）する電装品駆動用のバッテリである。第３の蓄電装置４３は、極板群および電解液が樹脂ケースで密閉されて構成されている。極板群は、プラス極板およびマイナス極板と、これらの極板を短絡しないように離間させるセパレータとを交互に並べて構成されている。

電圧可変装置５は、第２の蓄電装置４２の電圧、具体的には−側の電位（Ｖ２）を昇降制御している。本実施形態では、電圧可変装置５としてＤＣ／ＤＣコンバータを適用している。この場合、電圧可変装置５は、第２の蓄電装置４２の電圧を第１の状態と第２の状態に遷移させる。第１の状態では、第２の蓄電装置４２のＶ２を上昇させてＶ１との電位差を縮小させる。したがって、第１の状態では、第２の蓄電装置４２の蓄積可能電気エネルギー（以下、エネルギー容量という）が小さくなる。これに対し、第２の状態では、第２の蓄電装置４２のＶ２を低下させてＶ１との電位差を拡大させる。したがって、第２の状態では、第２の蓄電装置４２のエネルギー容量が大きくなる。

発電機６は、例えば、第１の蓄電装置４１の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下した場合、エンジン３を始動させ、始動させたエンジン３の駆動力によって発電する。発電機６の入力軸６１は、エンジン３のクランクシャフト３１に連結されている。エンジン３が稼働してクランクシャフト３１が回転すると、これに伴って発電機６の入力軸６１が回転する。これにより、入力軸６１に取り付けられたロータがステータ（いずれも図示省略）に対して回転し、発電機６が発電する。このように、発電機６は、エンジン３の始動機能（スタータ）と発電機能（オルタネータ）を併せ持つモータジェネレータに相当する。発電機６とエンジン３は、変速比が一定となるように接続されている。なお、発電機６により発電された電気エネルギーは、第１の蓄電装置４１もしくは第２の蓄電装置４２に蓄積（充電）される。これにより、発電機６で発電された電気エネルギーの電位を安定させて、モータ２へ給電することができる。

インバータ７は、第１の蓄電装置４１および第２の蓄電装置４２と、モータ２および発電機６との間に介在し、これらの蓄電装置４１，４２と、モータ２および発電機６とを接続している。例えば、インバータ７は、第１の蓄電装置４１および第２の蓄電装置４２に蓄積された電気エネルギー、具体的には直流電流を三相交流電流に変換して、該三相交流電流をモータ２に供給する。

回路８において、第２の蓄電装置４２は、＋側が第１の蓄電装置４１、発電機６およびモータ２と並列接続され、−側が電圧可変装置５に直列接続されている。したがって、第１の蓄電装置４１および発電機６と第２の蓄電装置４２との間の電気エネルギーの移動（充放電）が直接可能となっている。例えば、第１の蓄電装置４１が満充電状態である場合や発電機６が発電した場合、第２の蓄電装置４２の−側の電位（Ｖ２）を第１の蓄電装置４１や発電機６の電位からグランド（ＧＮＤ）電位に近似すると、第２の蓄電装置４２のエネルギー容量が増大する。これにより、第１の蓄電装置４１や発電機６から第２の蓄電装置４２へ電気エネルギーを移動（充電）させることができる。これに対し、例えば第２の蓄電装置４２が満充電状態である場合、第２の蓄電装置４２の−側の電位（Ｖ２）を第１の蓄電装置４１や発電機６の電位と同程度まで上昇させると、第２の蓄電装置４２からモータ２へ電気エネルギーを移動（放電）させることができる。

電源装置１は、制御装置９によってその動作が制御されている。制御装置９は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路、タイマ、各種のセンサやレーダ、カメラなどを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置９は、センサやレーダ、カメラなどで検出した各種データを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理する。そして、処理結果に基づいて、制御装置９は、モータ２、エンジン３、第１の蓄電装置４１、第２の蓄電装置４２、電圧可変装置５、発電機６、およびインバータ７の動作をそれぞれ制御する。この場合、制御装置９は、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に含めた構成とすることができる。あるいは、ＥＣＵとは別途に、制御装置９を構成してもよい。

例えば、制御装置９は、車速、加速度、アクセルペダルおよびブレーキペダルの踏込角、車体の傾斜角、モータ２の回転数などをセンサやレーダ、カメラなどで検出し、検出値に基づいて車両の走行状態を判定する。

また、制御装置９は、第１の蓄電装置４１からモータ２への電気エネルギーの失陥（電源失陥）の有無を判定する。例えば、第１の蓄電装置４１とモータ２とを接続するワイヤハーネスの断線、コネクタの外れや緩みなどが生じた場合であっても、電圧可変装置５やインバータ７は、停止することなく、第３の蓄電装置４３からの給電により継続して稼働させ、第１の蓄電装置４１とモータ２との間が導通不能である旨の信号（以下、失陥信号という）を制御装置９に送信する。そして、制御装置９は、失陥信号の送信有無により、電源失陥が発生しているか否かを判定し、電源失陥が発生していると判定された場合、電圧可変装置５に第２の蓄電装置４２からモータ２へ電気エネルギーを放電（供給）させる。これにより、電源失陥時においても、モータ２を稼働させて車両を発進させることが可能となる。

制御装置９は、報知部９０を含んで構成されている。報知部９０は、電源失陥が発生している場合、その旨を運転者に報知する。報知部９０による報知の方法は特に限定されない。ただし、車両の停止原因が電源失陥によるものであることを確実に運転者に認知可能で、かつ報知に対して運転者が応答可能であることを要する。例えば、警告灯の点灯（点滅）や警告メッセージの表示、あるいは警告音の鳴動などの警告が可能なインパネやカーナビのモニタ（ディスプレイ）などを報知部９０として適用できる。これらの警告に対し、運転者は、例えば警告灯の消灯、警告メッセージへの応答、警告音の停止などの意思表示を、インパネやカーナビのモニタ（ディスプレイ）などに対して行う。

図２および図３には、電源装置１によって行われる制御、具体的には電源失陥時の対応処理のフローを示す。以下、図２および図３に示すフローに従って電源装置１による制御とその作用について説明する。図２は、電源失陥時の対応処理の前半（電源失陥の発生判定から発電開始まで）の制御フロー図であり、図３は、電源失陥時の対応処理の後半（第２の蓄電装置４２の充電から車両の走行終了まで）の制御フロー図である。

車両が停止している状態において、制御装置９は、図２に示すように、第１の蓄電装置４１からモータ２への電気エネルギーの失陥（電源失陥）が生じているか否かを判定する（Ｓ２０１）。すなわち、制御装置９は、電源失陥によって車両が発進不可能な状態となっているか否かを判定する。かかる判定時における車両の停止は、運転者の意思に反して走行中に車両が停止した状態（異常停止）と、運転者の意思によって車両が駐停車している状態（正常停止）のいずれかに大別される。Ｓ２０１では、異常停止の一例として、電源失陥による車両の停止を想定し、電源失陥の発生有無を判定している。なお、正常停止には、例えば駐車場への駐車や停止信号による一時停止などが含まれる。

判定にあたって、制御装置９は、失陥信号（第１の蓄電装置４１とモータ２との間が導通不能である旨の信号）の送信有無を判定する。電源失陥が発生している場合、失陥信号が電圧可変装置５やインバータ７から制御装置９に送信されている。

失陥信号が送信されていない場合、制御装置９は、電源失陥が発生しておらず、車両の停止は電源失陥を原因とするものではないと判定する。この場合、制御装置９は、車両が電源失陥によって停止している車両の停止が電源失陥によるものである場合に実行される以降の処理（図２および図３に示すＳ２０２〜Ｓ２１２）を実行せず、制御を終了する。その際、制御装置９は、報知部９０から運転者に対して警告を報知させる必要もない。例えば、車両が正常停止している場合であれば、車両は、第１の蓄電装置４１からの給電によりモータ２を稼働させて発進することが可能である。

これに対し、失陥信号が送信されている場合、制御装置９は、報知部９０に電源失陥が発生している旨を報知させる（Ｓ２０２）。報知部９０は、例えばインパネやカーナビのモニタ（ディスプレイ）などへの警告灯の点灯（点滅）や警告メッセージの表示、あるいは警告音の鳴動などを行うとともに、運転者へこれらの警告に対する応答（意思表示）を促す。この場合、運転者は、例えばインパネやカーナビのモニタ（ディスプレイ）などを操作し、警告灯の消灯、警告メッセージへの応答、警告音の停止などの応答（意思表示）を行う。

かかる報知がなされると、制御装置９は、これに対して運転者の応答がなされたか否かを判定する（Ｓ２０３）。かかる判定は、報知に対する運転者の応答がなされるまで繰り返される。すなわち、制御装置９は、運転者によって応答がなされるまで、報知（警告灯の点灯など）を継続する。報知（警告）に対して運転者の応答がなされた場合、報知部９０は、例えば警告灯の消灯、応答メッセージの表示、警告音の停止などにより、報知を終了する。

なお、電源失陥時にその旨の報知（警告）をするとともに、報知に対する意思表示を運転者に手動で行わせるのは、車両が電源失陥により発進不可能となっていることを運転者に確実に認知させた上で、以降の処理（図２および図３に示すＳ２０４〜Ｓ２１２）を運転者の意思で行うためである。これにより、電源失陥時の対応処理が運転者の意思に反していきなりなされることを抑止している。

報知（警告）に対して運転者の応答がなされると、制御装置９は、発電機６に発電を開始させる（Ｓ２０４）。発電を開始するにあたって、発電機６は、エンジン３を始動させる。その後、始動させたエンジン３の駆動力によって、発電機６は発電する。

発電を開始すると、発電機６は、発電した電気エネルギーを第２の蓄電装置４２に移動させる。これにより、第２の蓄電装置４２が充電される（Ｓ２０５）。

なお、本実施形態では、報知（警告）に対する運転者の応答後、直ちに発電機６による発電（Ｓ２０４）と、第２の蓄電装置４２の充電（Ｓ２０５）を行っている。すなわち、第２の蓄電装置４２の充電量（蓄積電気エネルギーの量）を確認することなく、これらの発電と充電が行われる。これは、第２の蓄電装置４２の充電にはさほど時間を要しないため、車両を迅速かつ確実に発進させることを優先しているためである。ただし、例えば第２の蓄電装置４２が満充電状態の場合や後述するＳ２０６の閾値以上の充電量である場合などは、発電機６による発電（Ｓ２０４）と第２の蓄電装置４２の充電（Ｓ２０５）を省略するような制御とすることも可能である。

第２の蓄電装置４２が充電されている状態で、制御装置９は、第２の蓄電装置４２の充電量（蓄積電気エネルギーの量）を所定の閾値と比較する（Ｓ２０６）。所定の閾値は、停止した車両を発進させる際のモータ２に対する要求トルクを充足可能な第２の蓄電装置４２の充電量の最小値として設定される。車両発進時の要求トルクは、段差や溝、勾配など、実際の路面状況に応じて異なる。したがって、制御装置９は、アクセルペダルの踏込角、車体の傾斜角などをセンサで検出し、検出値に基づいて路面状況に応じた車両発進時のモータ２の要求トルクを演算する。そして、制御装置９は、演算した要求トルクに対応する第２の蓄電装置４２の充電量の閾値を設定する。なお、路面状況は、例えばカーナビのＧＰＳによる車両の現在位置と車載カメラによる撮影画像によって検出してもよい。

車両発進時のモータ２の要求トルクに対応する閾値の値は、例えばマップとして制御装置９のメモリに格納されている。制御装置９は、かかる閾値をプログラムの読み込みパラメータの一つとしてメモリから適宜読み出す。なお、例えばかかるマップをプログラムとともにクラウド上に格納し、制御装置９をクラウドと適宜通信させてプログラムおよびマップを利用可能とする構成であってもよい。この場合、制御装置９は、クラウドとの通信モジュールなどを備えた構成とする。

閾値との比較により、制御装置９は、第２の蓄電装置４２の充電量がモータ２の要求トルクを充足し、車両を発進させることが可能か否かを判定する。

第２の蓄電装置４２の充電量が閾値に達していない場合、制御装置９は、発電機６に発電と第２の蓄電装置４２への充電を継続させる。すなわち、第２の蓄電装置４２の充電量が閾値以上となるまで、発電機６は、発電および第２の蓄電装置４２への充電を継続する（Ｓ２０５〜Ｓ２０７）。したがって、第２の蓄電装置４２の充電量は、閾値以上となる。これにより、第２の蓄電装置４２の充電量でモータ２に発生させ得るトルクによって、モータ２の要求トルクを充足でき、車両を発進させることが可能となる。

この場合、制御装置９は、電圧可変装置５に第２の蓄電装置４２の−側の電位（Ｖ２）を調整させる（Ｓ２０７）。電圧可変装置５は、第２の蓄電装置４２のＶ２を低下（一例として、グランド（ＧＮＤ）電位に近似）させ、第２の蓄電装置４２のエネルギー容量を増大させる。これにより、閾値以上の充電可能容量を第２の蓄電装置４２に確保することができる。このように第２の蓄電装置４２のエネルギー容量が増大されている状態で、発電機６は、発電した電気エネルギーを第２の蓄電装置４２に移動させ、第２の蓄電装置４２を充電する。

第２の蓄電装置４２の充電量が閾値以上となった場合（Ｓ２０６）、制御装置９は、報知部９０に車両が発進（走行開始）可能となった旨を報知させる（Ｓ２０８）。報知部９０による具体的な報知の方法は、特に限定されない。ただし、電源失陥が発生している旨の報知（Ｓ２０２）と同様の方法であることが好ましい。例えば、報知部９０は、インパネやカーナビのモニタ（ディスプレイ）などへの通知灯の点灯（点滅）、確認メッセージの表示、通知音の鳴動などを行えばよい。

かかる通知後、制御装置９は、車両を発進させる（Ｓ２０９）。具体的には、制御装置９は、運転者のアクセルペダルの操作に応じて、第２の蓄電装置４２に電気エネルギーのモータ２への放電（供給）を開始させ、モータ２を稼働させる。第２の蓄電装置４２は、電気エネルギーをモータ２へ供給することにより、モータ２と接続されている＋側の電位（Ｖ１）が低下していく。また、例えば段差や溝、勾配など、発進後の路面状況によってモータ２の要求トルクは変動し、それに応じて第２の蓄電装置４２のＶ１も変動する。加えて、エンジン３の駆動状況によって発電機６の発電量が変動するので、これによっても第２の蓄電装置４２のＶ１は変動する。

したがって、制御装置９は、第２の蓄電装置４２のＶ１（モータ２との接続側電位）が安定しているか否かを判定する（Ｓ２１０）。例えば、制御装置９は、単位時間あたりの第２の蓄電装置４２のＶ１の変動を検出し、その変動量が所定範囲内に止まっているか否かでＶ１の安定有無を判定する。

第２の蓄電装置４２のＶ１が安定していない（変動が大きい）場合、制御装置９は、電圧可変装置５に第２の蓄電装置４２のＶ２を調整させる（Ｓ２１１）。電圧可変装置５は、車両が走行を終了する（例えば、立往生した車両が踏切内から脱出する）まで、第２の蓄電装置４２のＶ２を適宜調整し、Ｖ１を安定状態に維持させる。これにより、第２の蓄電装置４２からモータ２への電気エネルギーの供給が安定し、車両を安定走行させることが可能となる。

この場合、制御装置９は、電圧可変装置５に第２の蓄電装置４２のＶ２を上昇させつつ、第２の蓄電装置４２からモータ２へ電気エネルギーを供給する。これにより、第２の蓄電装置４２のＶ１の低下が抑止され、Ｖ１をモータ２の電位よりも大きく保つことができる。この結果、第２の蓄電装置４２からモータ２への電気エネルギーの継続供給が可能となる。このように第２の蓄電装置４２からモータ２へ電気エネルギーを安定して継続供給させた状態で、制御装置９は、車両の走行を継続させる。すなわち、車両は、モータ２から適正なトルク（駆動力）を受けて走行し続ける。

そして、制御装置９は、車両の走行が終了されたか否かを判定する（Ｓ２１２）。その際、制御装置９は、車速、アクセルペダルおよびブレーキペダルの踏込角、モータ２の回転数などをセンサやレーダ、カメラなどで検出し、検出値に基づいて車両の走行が終了された（つまり車両が停止した）か否かを判定する。かかる判定は、車両の走行が終了する（車両が停止する）まで繰り返される。したがって、例えば立往生した車両が踏切内から脱出して安全が確保できるまで、制御装置９は車両を走行させる。その際、車両の走行態様は、運転者のアクセルペダルの操作に応じて制御装置９により制御される。

車両の走行が終了されていない（車両の走行が継続されている）場合、制御装置９は、第２の蓄電装置４２のＶ１が安定しているか否かを再度判定し（Ｓ２１０）、以降の処理（Ｓ２１１〜Ｓ２１２）を継続して実行する。

車両の走行が終了した場合、制御装置９は、電源失陥時の対応処理を終了する。この状態においては、電源失陥によって発進不可能となった車両が発進され、所望の場所まで移動されている。例えば、車両が踏切内で立往生した場合であっても、立往生した車両が踏切内を脱出し、安全確保が可能な場所まで移動した状態となっている。この状態に至れば、制御装置９は、エンジン３を停止させ、発電機６による発電および第２の蓄電装置４２への充電を終了させても構わない。ただし、その際には、例えば報知部９０でこれらの発電および充電の終了可否を報知し、運転者に判断させた上で行う必要がある。

このように、本実施形態の電源装置１によれば、電源失陥の発生時であっても、第２の蓄電装置４２からモータ２へ給電することができる。このため、モータ２を稼働させて、車両を直ちに発進させることができる。その際、モータ２を適正なトルクで稼働させることができる。したがって、電源失陥によって発進不可能となった車両を発進させて、所望の場所まで移動させることができる。これにより、例えば、踏切内で電源失陥が発生し、車両が立往生したような非常事態であっても、車両を踏切内から脱出させて、安全確保が可能な場所まで直ちに移動させることができる。この結果、車両に対する安全性のより一層の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電源装置、２…電動機（モータ）、３…内燃機関（エンジン）、４…蓄電装置、５…電圧可変装置、６…発電機、７…インバータ、８…回路、９…制御装置、４１…第１の蓄電装置、４２…第２の蓄電装置、４３…第３の蓄電装置、Ｖ１…第２の蓄電装置の＋側の電位、Ｖ２…第２の蓄電装置の−側の電位。

Claims (5)

1. 電動機および内燃機関の少なくとも一方を稼働させて走行可能な車両に搭載される電源装置であって、
   電気エネルギーの充放電が可能で、電気エネルギーを放電して前記電動機を稼働させる第１の蓄電装置と、
   前記第１の蓄電装置よりも急速な充放電が可能な第２の蓄電装置と、
   前記第２の蓄電装置の電圧を昇降制御する電圧可変装置と、
   前記内燃機関を始動させるとともに、始動させた前記内燃機関の駆動力によって発電する発電機と、
   前記電動機、前記第１の蓄電装置、前記第２の蓄電装置、前記電圧可変装置、および前記発電機の動作をそれぞれ制御する制御装置と、を備え、
   前記第２の蓄電装置は、＋側が前記電動機、前記第１の蓄電装置および前記発電機と並列接続され、−側が前記電圧可変装置に直列接続され、
   前記制御装置は、前記第１の蓄電装置から前記電動機への電気エネルギーの失陥有無を判定し、失陥の発生時に、前記第２の蓄電装置の電圧を前記電圧可変装置に昇降制御させ、前記第２の蓄電装置から前記電動機へ、前記電動機の要求トルクに応じて電気エネルギーを放電させる
   ことを特徴とする車両の電源装置。
2. 前記制御装置は、前記発電機によって発電された電気エネルギーを、前記第２の蓄電装置の充電量が前記電動機の要求トルクを充足可能となるように前記第２の蓄電装置に充電させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記電圧可変装置は、
   前記第２の蓄電装置の−側の電位を上昇させて＋側との電位差を縮小する第１の状態と、
   前記第２の蓄電装置の−側の電位を低下させて＋側との電位差を拡大する第２の状態と、に前記第２の蓄電装置の電圧を遷移させ、
   前記制御装置は、
   前記第１の状態において、前記第２の蓄電装置から前記電動機へ電気エネルギーを放電させ、
   前記第２の状態において、前記発電機によって発電された電気エネルギーを前記第２の蓄電装置に充電させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の電源装置。
4. 前記制御装置は、前記電動機の要求トルクと、前記第２の蓄電装置の充電状態と、を判定し、
   前記電圧可変装置は、前記制御装置により判定された要求トルクおよび充電状態に基づいて、前記第１の状態と前記第２の状態とを遷移させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の電源装置。
5. 前記第１の蓄電装置から前記電動機への電気エネルギーの失陥の発生を車両の運転者に報知するとともに、運転者に前記報知に対する応答を促す報知部を備え、
   前記制御装置は、前記報知に対する運転者の応答時に、前記第２の蓄電装置から前記電動機へ電気エネルギーを放電させる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両の電源装置。

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