JP7129291B2

JP7129291B2 - 電源システムの制御装置

Info

Publication number: JP7129291B2
Application number: JP2018175731A
Authority: JP
Inventors: 史之守屋; 浩水上
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP2020048347A

Description

本発明は、電源システムの制御装置に関する。

近年、駆動用モータを駆動源として備える電気自動車（ＥＶ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電動車両が知られている。電動車両の電源システムには、駆動用モータに供給される電力を蓄電する蓄電装置が設けられている。蓄電装置の出力と容量とは一般にトレードオフの関係を有するため、１つの蓄電装置のみによっては、車両の加速性能と航続距離を両立させることが困難となる場合がある。そこで、車両の加速性能と航続距離を両立させるために、例えば特許文献１に開示されているように、２つの蓄電装置を組み合わせて用いることが提案されている。

特開２０１５－１３３８５９号公報

ところで、２以上の蓄電装置を備える電源システムにおいて、一の蓄電装置を駆動用モータと接続し、当該一の蓄電装置と他の蓄電装置とを電圧変換機（具体的には、ＤＣＤＣコンバータ）を介して接続することが考えられる。それにより、電圧変換機の動作を制御することによって、各蓄電装置の間での電力の供給を制御することができるので、電源システムにおける電力の供給が適切に制御されることが期待される。

ここで、電動車両の外部の電源（以下、外部電源とも呼ぶ）から送電される電力を受電可能な受電部を電源システムに設け、外部電源から受電部を介して供給される電力（以下、外部電力とも呼ぶ）を利用することによって、蓄電装置の充電を行うことが考えられる。蓄電装置の充電では、蓄電装置により単位時間あたりに充電可能な電力量に相当する最大許容充電電力は蓄電装置の残存容量に依存する。ゆえに、外部電力を用いた充電において、電圧変換機を介した各蓄電装置の間での電力の供給が適切に制御されない場合、蓄電装置の最大許容充電電力の変化に起因して外部電力を低下させる必要性が生じやすくなる。それにより、蓄電装置を迅速に充電することが困難となる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、２以上の蓄電装置を備える電源システムにおいて、蓄電装置を迅速に充電することが可能な、新規かつ改良された電源システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、駆動用モータと接続される第１蓄電装置と、前記第１蓄電装置と電圧変換機を介して接続される第２蓄電装置と、前記第２蓄電装置と接続され、外部電源から送電される電力を受電可能な受電部と、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、前記電圧変換機の動作を制御することによって、前記第１蓄電装置側と前記第２蓄電装置側との間での電力の供給を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記外部電源から前記受電部を介して供給される外部電力を用いた充電において、前記電圧変換機を介した電力の供給を停止させた状態で、前記外部電力を用いて前記第２蓄電装置の充電を行い、前記第２蓄電装置の最大許容充電電力が前記外部電力を下回ると判定された場合に、前記第２蓄電装置側から前記第１蓄電装置への電力の供給を開始させる、電源システムの制御装置が提供される。

前記制御部は、前記充電において、前記電圧変換機を介した電力の供給を停止させる前に、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置へ電力を供給させてもよい。

前記制御部は、前記充電において、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への電力の供給を、前記第１蓄電装置の残存容量が基準容量を下回ると判定された場合に終了させてもよい。

前記制御部は、前記充電において、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置へ供給される電力を前記電圧変換機の効率を優先した電力に制御してもよい。

前記制御部は、前記充電において、前記第２蓄電装置側から前記第１蓄電装置への電力の供給が行われているときに、前記外部電力を前記第２蓄電装置の最大許容充電電力と前記電圧変換機の最大出力との合計以下に制御してもよい。

前記制御部は、前記第２蓄電装置の最大許容充電電力が前記外部電力を下回るか否かを前記第２蓄電装置の温度と相関を有する指標値に基づいて判定してもよい。

以上説明したように本発明によれば、２以上の蓄電装置を備える電源システムにおいて、蓄電装置を迅速に充電することが可能となる。

本発明の実施形態に係る制御装置を備える電源システムの概略構成を示す模式図である。同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同実施形態に係る制御部が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。外部電力を用いた充電における第１二次電池から第２二次電池への電力の供給が行われているときの電源システム内の電力の流れを概略的に示す図である。外部電力を用いた充電における電圧変換機を介した電力の供給が停止しているときの電源システム内の電力の流れを概略的に示す図である。第２ＳＯＣと第２二次電池の最大許容充電電力との関係を示す図である。外部電力を用いた充電における第２二次電池側から第１二次電池への電力の供給が行われているときの電源システム内の電力の流れを概略的に示す図である。同実施形態の電力供給制御及び参考例の電力供給制御が行われるそれぞれの場合における外部電力を用いた充電時の第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの推移の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．電源システムの構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００を備える電源システム１の構成について説明する。

図１は、電源システム１の概略構成を示す模式図である。図２は、制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。

電源システム１は、具体的には、電気自動車（ＥＶ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電動車両に搭載され、車両内の各装置に電力を供給するために用いられるシステムである。なお、電動車両は、駆動用モータを駆動源として備える車両であればよく、鉄道車両も含む。

図１に示されるように、電源システム１は、第１二次電池１０と、第２二次電池２０と、受電部６０と、制御装置１００とを備える。さらに、電源システム１は、ＤＣＤＣコンバータ３０と、インバータ４０と、駆動用モータ５０と、第１バッテリセンサ７１と、第２バッテリセンサ７２と、外気温センサ７３とを備える。電源システム１が搭載される車両は、駆動用モータ５０を駆動源として走行する。

電源システム１において、第１二次電池１０は、本発明に係る第１蓄電装置の一例に相当する。また、第２二次電池２０は、本発明に係る第２蓄電装置の一例に相当する。また、ＤＣＤＣコンバータ３０は、本発明に係る電圧変換機の一例に相当する。

第１二次電池１０は、駆動用モータ５０と接続される蓄電装置である。具体的には、第１二次電池１０は、インバータ４０を介して駆動用モータ５０と接続されている。第１二次電池１０としては、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。なお、第１二次電池１０は、このような例に特に限定されず、ニッケル水素電池等の他の二次電池であってもよく、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。また、車両の加速性能を効果的に向上させる観点では、第１二次電池１０は、第２二次電池２０と比較して、高出力の（つまり、大きな出力密度を有する）蓄電装置であることが好ましい。

駆動用モータ５０は、車両の駆動輪を駆動させるための動力を出力可能であり、具体的には、多相交流式（例えば、三相交流式）のモータである。駆動用モータ５０は、第１二次電池１０からインバータ４０を介して供給される電力を用いて動力を生成する。また、駆動用モータ５０は、車両の減速時に、駆動輪の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有してもよい。

インバータ４０は、直流と交流との間での電力の変換を双方向に実行可能な電力変換機であり、具体的には、多相ブリッジ回路を含む。インバータ４０は、第１二次電池１０から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ５０へ供給可能である。また、インバータ４０は、駆動用モータ５０により回生発電された交流電力を直流電力に変換して第１二次電池１０へ供給可能である。インバータ４０にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、第１二次電池１０と駆動用モータ５０との間での電力の供給が制御される。

第２二次電池２０は、第１二次電池１０とＤＣＤＣコンバータ３０を介して接続される蓄電装置である。第２二次電池２０としては、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。なお、第２二次電池２０は、このような例に特に限定されず、ニッケル水素電池等の他の二次電池であってもよく、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。また、車両の航続距離を効果的に増大させる観点では、第２二次電池２０は、第１二次電池１０と比較して、高容量の（つまり、大きなエネルギ密度を有する）蓄電装置であることが好ましい。

ＤＣＤＣコンバータ３０は、電圧の変換を双方向に実行可能な電圧変換機であり、例えば、チョッパ回路を含む。ＤＣＤＣコンバータ３０は、電圧の変換を適宜行うことによって、第１二次電池１０に蓄電される電力を第２二次電池２０へ供給可能である。また、ＤＣＤＣコンバータ３０は、電圧の変換を適宜行うことによって、第２二次電池２０に蓄電される電力を第１二次電池１０へ供給可能である。ＤＣＤＣコンバータ３０にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、第１二次電池１０側と第２二次電池２０側との間での電力の供給が制御される。

受電部６０は、第２二次電池２０と接続され、電源システム１が搭載される車両の外部の外部電源から送電される電力を受電可能である。具体的には、駐車時に、受電部６０による受電が行われ、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を用いて第１二次電池１０及び第２二次電池２０の充電が行われる。

例えば、受電部６０は、外部電源と接続された状態（つまり、物理的に接触した状態）において、外部電源から送電される電力を受電可能である。なお、受電部６０には、電圧を変換可能な変圧器が設けられていてもよい。それにより、外部電源から送電される電力を変圧して第２二次電池２０側へ供給することができる。また、受電部６０には、交流電力を直流電力に変換可能な電力変換機が設けられていてもよい。それにより、外部電源が交流電源である場合に、外部電源から送電される交流電力を直流電力に変換して第２二次電池２０側へ供給することができる。

また、例えば、受電部６０は、外部電源から送電される電力を非接触で受電可能であってもよい。その場合、受電部６０には、具体的には、外部電源から送電される交流電力を受電可能な受電コイルと、交流電力を直流電力に変換可能な電力変換機とが設けられる。なお、送電コイルから受電コイルへの送電の方式としては、例えば、磁気共鳴方式又は電磁誘導方式が用いられる。

第１バッテリセンサ７１は、第１二次電池１０の各種状態量を検出し、制御装置１００へ出力する。具体的には、第１バッテリセンサ７１は、第１二次電池１０の状態量として、第１二次電池１０の残存容量（以下、第１ＳＯＣとも呼ぶ。）及び温度を検出する。

第２バッテリセンサ７２は、第２二次電池２０の各種状態量を検出し、制御装置１００へ出力する。具体的には、第２バッテリセンサ７２は、第２二次電池２０の状態量として、第２二次電池２０の残存容量（以下、第２ＳＯＣとも呼ぶ。）及び温度を検出する。

外気温センサ７３は、車両の外部の温度である外気温を検出し、制御装置１００へ出力する。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等で構成される。

また、制御装置１００は、電源システム１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により少なくとも部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により少なくとも部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

制御装置１００は、例えば、図２に示されるように、取得部１１０と、制御部１２０とを有する。

取得部１１０は、制御部１２０が行う処理において用いられる各種情報を取得し、取得した情報を制御部１２０へ出力する。例えば、取得部１１０は、第１バッテリセンサ７１、第２バッテリセンサ７２及び外気温センサ７３と通信することによって、これらの各センサから出力される各種情報を取得する。

制御部１２０は、電源システム１における電力の供給を制御する。例えば、制御部１２０は、コンバータ制御部１２１と、インバータ制御部１２２と、外部電力制御部１２３とを含む。

コンバータ制御部１２１は、ＤＣＤＣコンバータ３０の動作（具体的には、当該ＤＣＤＣコンバータ３０のスイッチング素子の動作）を制御することによって、第１二次電池１０側と第２二次電池２０側との間での電力の供給を制御する。具体的には、コンバータ制御部１２１は、第１二次電池１０に蓄電される電力を第２二次電池２０へ供給させ、又は第２二次電池２０に蓄電される電力を第１二次電池１０へ供給させることができる。さらに、コンバータ制御部１２１は、外部電源から受電部６０を介して第２二次電池２０側に供給される外部電力を第１二次電池１０へ供給させることができる。

インバータ制御部１２２は、インバータ４０の動作（具体的には、当該インバータ４０のスイッチング素子の動作）を制御することによって、第１二次電池１０と駆動用モータ５０との間での電力の供給を制御する。具体的には、インバータ制御部１２２は、第１二次電池１０に蓄電される電力を駆動用モータ５０へ供給させ、又は駆動用モータ５０により回生発電される電力を第１二次電池１０へ供給させることができる。それにより、インバータ制御部１２２は、駆動用モータ５０による動力の生成及び発電を制御することができる。例えば、インバータ制御部１２２は、加速要求や車速等の車両の走行状態に応じて駆動用モータ５０の出力を制御する。

外部電力制御部１２３は、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を制御する。例えば、受電部６０に交流電力を直流電力に変換可能な電力変換機が設けられる場合、外部電力制御部１２３は、当該電力変換機の動作を制御することによって、受電部６０を介して供給される外部電力を制御することができる。また、例えば、外部電力制御部１２３は、外部電源に指令を出力することにより外部電源から受電部６０に送電される電力を制御することによって、受電部６０を介して供給される外部電力を制御してもよい。

上記のように、電源システム１は、第２二次電池２０と接続され、外部電源から送電される電力を受電可能な受電部６０を備える。それにより、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を用いて第１二次電池１０及び第２二次電池２０を充電することができる。ここで、電源システム１の制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させた状態で、外部電力を用いて第２二次電池２０の充電を行い、第２二次電池２０の最大許容充電電力（つまり、第２二次電池２０により単位時間あたりに充電可能な電力量）が外部電力を下回ると判定された場合に、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給を開始させる。それにより、第１二次電池１０及び第２二次電池２０を迅速に充電することが可能となる。このような、外部電力を用いた充電において制御部１２０により行われる電力の供給の制御（以下、電力供給制御とも呼ぶ）に関する処理の詳細については、後述にて説明する。

＜２．制御装置の動作＞
続いて、図３～図８を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００の動作について説明する。

図３は、制御部１２０が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示される制御フローは、具体的には、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を用いた充電が開始された際に開始される。なお、外部電力を用いた充電は、例えば、受電部６０が外部電源から送電される電力を受電可能となった状態で、ドライバ等のユーザによる操作が車両又は外部電源に設けられる入力装置により受け付けられた際に開始される。

図３に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５１１において、制御部１２０は、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であるか否かを判定する。第１ＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であると判定された場合（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、ステップＳ５１３に進む。一方、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であると判定されなかった場合（ステップＳ５１１／ＮＯ）、ステップＳ５１７に進む。

基準ＳＯＣは、現在の第１ＳＯＣが車両の走行を開始させることができる程度に高いか否かを適切に判断し得る値に設定され、例えば、車両の走行を開始させるために必要最低限な第１ＳＯＣの値に設定される。なお、基準ＳＯＣは、本発明に係る基準容量の一例に相当する。

ステップＳ５１１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５１３において、コンバータ制御部１２１は、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給を開始させる。

図４は、外部電力を用いた充電における第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給が行われているときの電源システム１内の電力の流れを概略的に示す図である。図４並びに後述にて参照する図５及び図７では、電源システム１内の電力の流れが矢印によって概略的に示されている。

外部電力を用いた充電において、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給が開始されると、図４に示されるように、第２二次電池２０は、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力に加えて第１二次電池１０からＤＣＤＣコンバータ３０を介して供給される電力によって充電される状態になる。ゆえに、第２ＳＯＣが上昇し始める一方で、第１ＳＯＣは低下し始める。

後述するように、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給が行われた後に、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させる処理が行われる。このように、コンバータ制御部１２１は、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させる前に、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ電力を供給させることが好ましい。それにより、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止しているときに第１ＳＯＣを低い状態にしておくことができる。ゆえに、その後、第２ＳＯＣが上昇する過程で第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ったときに、第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ電力を適切に供給させることができる。

ここで、外部電力を用いた充電の効率を向上させる観点では、コンバータ制御部１２１は、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ供給される電力をＤＣＤＣコンバータ３０の効率を優先した電力に制御することが好ましい。なお、第１二次電池１０と第２二次電池２０との間で供給される電力に対するＤＣＤＣコンバータ３０の効率の特性は、外気温、ＤＣＤＣコンバータ３０自体の温度又はＤＣＤＣコンバータ３０の近傍の部品の温度等のＤＣＤＣコンバータ３０の温度と相関を有する温度に応じて変化する。ゆえに、制御部１２０は、例えば、外気温センサ７３の温度を利用することによって、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ供給される電力を、ＤＣＤＣコンバータ３０の効率を優先した電力に適切に制御することができる。

次に、ステップＳ５１５において、制御部１２０は、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回るか否かを判定する。第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ると判定された場合（ステップＳ５１５／ＹＥＳ）、ステップＳ５１７に進む。一方、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ると判定されなかった場合（ステップＳ５１５／ＮＯ）、ステップＳ５１５の処理が繰り返される。

なお、ステップＳ５１５では、制御部１２０は、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを実際に下回った場合にＹＥＳと判定する他に、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ることが予測された場合にＹＥＳと判定してもよい。例えば、制御部１２０は、第１ＳＯＣの検出値の履歴に基づいて、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ることを予測することができる。

ステップＳ５１５でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５１７において、コンバータ制御部１２１は、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させる。それにより、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給は終了する。

上記のように、コンバータ制御部１２１は、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給を、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ると判定された場合に終了させることが好ましい。それにより、第１ＳＯＣが過度に低くなることを抑制することができるので、例えば、外部電力を用いた充電が途中で終了してしまった場合であっても、車両の走行を開始させることができる程度に第１ＳＯＣを高い状態にしておくことができる。

図５は、外部電力を用いた充電におけるＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止しているときの電源システム１内の電力の流れを概略的に示す図である。

外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止すると、図５に示されるように、第２二次電池２０は、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力のみによって充電される状態になる。ゆえに、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止する前と比較して第２ＳＯＣの上昇速度は小さくなるものの、第２ＳＯＣは継続して上昇する。一方、第１二次電池１０の充放電は停止した状態になるので、第１ＳＯＣは維持される。

次に、ステップＳ５１９において、制御部１２０は、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かを判定する。第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定された場合（ステップＳ５１９／ＹＥＳ）、ステップＳ５２１に進む。一方、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定されなかった場合（ステップＳ５１９／ＮＯ）、ステップＳ５１９の処理が繰り返される。

第２二次電池２０の最大許容充電電力は、上述したように、第２二次電池２０により単位時間あたりに充電可能な電力量に相当し、第２ＳＯＣに応じて変化する。ゆえに、制御部１２０は、具体的には、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かを第２ＳＯＣに基づいて判定する。

図６は、第２ＳＯＣと第２二次電池２０の最大許容充電電力との関係を示す図である。

図６に示されるように、第２二次電池２０の最大許容充電電力は、第２ＳＯＣが高くなるにつれて小さくなる。ゆえに、第２ＳＯＣが過度に高い場合、第２二次電池２０の最大許容充電電力は、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を下回る。例えば、図６では、第２ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈより高いときに、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回っている。ゆえに、制御部１２０は、例えば、第２ＳＯＣが上昇する過程で閾値ＳＯＣ＿ｔｈを超えたと判断されるときに、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定することができる。

ここで、第２二次電池２０の最大許容充電電力は、第２ＳＯＣの他に第２二次電池２０の温度に応じて変化する。具体的には、第２二次電池２０の最大許容充電電力は第２二次電池２０の温度が低くなるにつれて小さくなる。ゆえに、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かをより適切に判定する観点では、制御部１２０は、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かを第２二次電池２０の温度と相関を有する指標値に基づいて判定することが好ましい。なお、第２二次電池２０の温度と相関を有する指標値としては、第２二次電池２０の温度を直接的に示す情報（例えば、第２バッテリセンサ７２の検出結果）の他、例えば、外気温等が用いられてもよい。

なお、ステップＳ５１９では、制御部１２０は、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を実際に下回った場合にＹＥＳと判定する他に、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ることが予測された場合にＹＥＳと判定してもよい。例えば、制御部１２０は、第２二次電池２０の最大許容充電電力の算出値の履歴に基づいて、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ることを予測することができる。

ステップＳ５１９でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５２１において、コンバータ制御部１２１は、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給を開始させる。

図７は、外部電力を用いた充電における第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が行われているときの電源システム１内の電力の流れを概略的に示す図である。

外部電力を用いた充電において、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が開始されると、図７に示されるように、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力は、第１二次電池１０及び第２二次電池２０に分配されて供給される。ゆえに、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が開始される前と比較して第２ＳＯＣの上昇速度はさらに小さくなるものの、第２ＳＯＣは継続して上昇する。一方、第１二次電池１０が外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力の一部によって充電され始めることに伴って、第１ＳＯＣは上昇し始める。

コンバータ制御部１２１は、具体的には、外部電力のうち第２二次電池２０に供給される電力が第２二次電池２０の最大許容充電電力以下になるように、第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ電力を供給させる。それにより、第２二次電池２０に最大許容充電電力より大きな電力が供給されることに起因して第２二次電池２０が損傷することを適切に抑制することができる。

ここで、第１二次電池１０と第２二次電池２０との間で供給される電力の大きさは、ＤＣＤＣコンバータ３０の出力の大きさに相当する。また、ＤＣＤＣコンバータ３０の出力には、最大出力（つまり、上限値）が存在する。ゆえに、外部電力が第２二次電池２０の最大許容充電電力とＤＣＤＣコンバータ３０の最大出力との合計よりも大きい場合、第２二次電池２０に最大許容充電電力より大きな電力が供給される状況、又は第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ供給される電力がＤＣＤＣコンバータ３０の最大出力を超える状況が生じ得る。これらの状況は、第２二次電池２０又はＤＣＤＣコンバータ３０が損傷する要因となる。ゆえに、電源システム１の各機器の損傷を適切に抑制する観点では、外部電力制御部１２３は、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が行われているときに、外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力とＤＣＤＣコンバータ３０の最大出力との合計以下に制御することが好ましい。

次に、ステップＳ５２３において、制御部１２０は、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したか否かを判定する。第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したと判定された場合（ステップＳ５２３／ＹＥＳ）、ステップＳ５２５に進む。一方、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達したと判定されなかった場合（ステップＳ５２３／ＮＯ）、ステップＳ５２３の処理が繰り返される。

第２ＳＯＣの目標ＳＯＣは、例えば、１００％（つまり、満充電時のＳＯＣ）に設定される。また、第１ＳＯＣの目標ＳＯＣは、例えば、１００％よりも小さいＳＯＣ（例えば、７０％）に設定される。第１ＳＯＣの目標ＳＯＣが１００％よりも小さいＳＯＣに設定される場合、第１ＳＯＣが１００％よりも小さいＳＯＣになった状態で充電が終了するので、車両の走行を開始した際に、駆動用モータ５０により回生発電された電力を第１二次電池１０に適切に供給させることができる状態にすることができる。

ステップＳ５２３でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５２５において、外部電力制御部１２３は、受電部６０による外部電源からの受電を終了させる。それにより、外部電力を用いた充電が終了する。

次に、図３に示される制御フローは、終了する。

ここで、図８を参照して、図３の制御フローを参照して説明した本実施形態の電力供給制御（つまり、制御部１２０による制御）が行われる場合における外部電力を用いた充電時の第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの推移について説明する。

図８は、本実施形態の電力供給制御及び参考例の電力供給制御が行われるそれぞれの場合における外部電力を用いた充電時の第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの推移の一例を示す図である。図８では、本実施形態の電力供給制御が行われる場合における第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの推移が実線で示されており、参考例の電力供給制御が行われる場合における第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの推移が二点鎖線で示されている。

参考例では、本実施形態と異なり、外部電力を用いた充電において、第２二次電池２０の最大許容充電電力と外部電力との関係によらずに第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が行われる。具体的には、参考例では、外部電力を用いた充電の開始とともに、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が開始される。

参考例では、例えば、図８において二点鎖線で示されるように、外部電力を用いた充電が開始される時刻Ｔ０以降、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が行われるので、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣの双方がともに上昇する。ここで、第１二次電池１０が、上述したように、第２二次電池２０と比較して高出力の蓄電装置である場合、第１ＳＯＣは、第２ＳＯＣと比較して早く上昇し、時刻Ｔ９１に目標ＳＯＣ（例えば、７０％）に到達する。その後、第２二次電池２０のみが外部電力によって充電される状態になるので、第１ＳＯＣが維持された状態で第２ＳＯＣが上昇する。

そして、時刻Ｔ９２において、第２ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを超えるので、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回る。ゆえに、参考例では、時刻Ｔ９２以降において、第２二次電池２０を保護するために、外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力以下に低下させることが行われる。第２ＳＯＣは、時刻Ｔ９２以降において、時刻Ｔ９２以前と比較して小さな上昇速度で上昇し、時刻Ｔ９３において、目標ＳＯＣ（例えば、１００％）に到達することによって、外部電力を用いた充電が終了する。

一方、本実施形態では、例えば、図８において実線で示されるように、外部電力を用いた充電が開始される時刻Ｔ０において、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣ以上である場合、まず、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給が開始される。それにより、時刻Ｔ０以降において、第２ＳＯＣが上昇する一方で、第１ＳＯＣは低下する。そして、時刻Ｔ１１において、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ると判定されることに伴い、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止し、第１ＳＯＣの低下が止まる。第２ＳＯＣは、時刻Ｔ１１以降において、時刻Ｔ１１以前と比較して小さな上昇速度で上昇し、時刻Ｔ１２において、閾値ＳＯＣ＿ｔｈを超えるので、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回る。

ここで、本実施形態では、時刻Ｔ１２において、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定されることに伴い、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が開始される。それにより、外部電力が第１二次電池１０及び第２二次電池２０に分配されて供給されるので、外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力以下に低下させることなく充電を続けることができる。ゆえに、図８では、時刻Ｔ１２以降において、第２ＳＯＣの上昇速度が時刻Ｔ１２以前と比較して小さくなっているものの、第１ＳＯＣが上昇している様子が示されている。その後、例えば、図８に示されるように、時刻Ｔ１３において、第２ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達した後に、時刻Ｔ１４において、第１ＳＯＣが目標ＳＯＣに到達することによって、外部電力を用いた充電が終了する。

上記のように、本実施形態に係る制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させた状態で、外部電力を用いて第２二次電池２０の充電を行い、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定された場合に、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給を開始させる。それにより、例えば上記の参考例と異なり、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ることに起因して外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力以下に低下させる必要性が生じることを抑制することができる。ゆえに、例えば、図８に示される例では、本実施形態の電力供給制御が行われた場合に充電が終了する時刻Ｔ１４は、参考例の電力供給制御が行われた場合に充電が終了する時刻Ｔ９３よりも前の時刻になっている。このように、本実施形態の電力供給制御によれば、第１二次電池１０及び第２二次電池２０を迅速に充電することができる。

また、上記のように、本実施形態に係る制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させる前に、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ電力を供給させることが好ましい。それにより、上述したように、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止しているときに第１ＳＯＣを低い状態にすることができる。例えば、図８に示される例では、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止している時刻Ｔ１１と時刻Ｔ１２の間において、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣに維持されている。ゆえに、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ったとき（例えば、図８における時刻Ｔ１２）に、第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ電力を適切に供給させることができる。

＜３．制御装置の効果＞
続いて、本発明の実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、外部電源から受電部６０を介して供給される外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させた状態で、外部電力を用いて第２二次電池２０の充電を行い、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定された場合に、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給を開始させる。それにより、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ることに起因して外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力以下に低下させる必要性が生じることを抑制することができる。ゆえに、２以上の蓄電装置を備える電源システム１において、蓄電装置である第１二次電池１０及び第２二次電池２０を迅速に充電することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させる前に、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ電力を供給させることが好ましい。それにより、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給が停止しているときに第１ＳＯＣを低い状態にすることができる。ゆえに、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ったときに、第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ電力を適切に供給させることができる。よって、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ることに起因して外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力以下に低下させる必要性が生じることをより適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、第１二次電池１０から第２二次電池２０への電力の供給を、第１ＳＯＣが基準ＳＯＣを下回ると判定された場合に終了させることが好ましい。それにより、第１ＳＯＣが過度に低くなることを抑制することができるので、例えば、外部電力を用いた充電が途中で終了してしまった場合であっても、車両の走行を開始させることができる程度に第１ＳＯＣを高い状態にしておくことができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、第１二次電池１０から第２二次電池２０へ供給される電力をＤＣＤＣコンバータ３０の効率を優先した電力に制御することが好ましい。それにより、外部電力を用いた充電の効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給が行われているときに、外部電力を第２二次電池２０の最大許容充電電力とＤＣＤＣコンバータ３０の最大出力との合計以下に制御することが好ましい。それにより、第２二次電池２０に最大許容充電電力より大きな電力が供給される状況、及び第２二次電池２０側から第１二次電池１０へ供給される電力がＤＣＤＣコンバータ３０の最大出力を超える状況が生じることを抑制することができる。ゆえに、電源システム１の各機器の損傷を適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かを第２二次電池２０の温度と相関を有する指標値に基づいて判定することが好ましい。それにより、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回るか否かをより適切に判定することができる。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る電源システム１は、第２二次電池２０と接続され、外部電源から送電される電力を受電可能な受電部６０を備える。このような電源システム１の制御装置１００では、制御部１２０は、外部電力を用いた充電において、ＤＣＤＣコンバータ３０を介した電力の供給を停止させた状態で、外部電力を用いて第２二次電池２０の充電を行い、第２二次電池２０の最大許容充電電力が外部電力を下回ると判定された場合に、第２二次電池２０側から第１二次電池１０への電力の供給を開始させる。それにより、２以上の蓄電装置を備える電源システム１において、蓄電装置である第１二次電池１０及び第２二次電池２０を迅速に充電することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１電源システム
１０第１二次電池
２０第２二次電池
３０ＤＣＤＣコンバータ
４０インバータ
５０駆動用モータ
６０受電部
７１第１バッテリセンサ
７２第２バッテリセンサ
７３外気温センサ
１００制御装置
１１０取得部
１２０制御部
１２１コンバータ制御部
１２２インバータ制御部
１２３外部電力制御部

Claims

駆動用モータと接続される第１蓄電装置と、
前記第１蓄電装置と電圧変換機を介して接続される第２蓄電装置と、
前記第２蓄電装置と接続され、外部電源から送電される電力を受電可能な受電部と、
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、前記電圧変換機の動作を制御することによって、前記第１蓄電装置側と前記第２蓄電装置側との間での電力の供給を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記外部電源から前記受電部を介して供給される外部電力を用いた充電において、
前記電圧変換機を介した電力の供給を停止させた状態で、前記外部電力を用いて前記第２蓄電装置の充電を行い、
前記第２蓄電装置の最大許容充電電力が前記外部電力を下回ると判定された場合に、前記第２蓄電装置側から前記第１蓄電装置への電力の供給を開始させる、
電源システムの制御装置。
前記制御部は、前記充電において、前記電圧変換機を介した電力の供給を停止させる前に、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置へ電力を供給させる、
請求項１に記載の電源システムの制御装置。
前記制御部は、前記充電において、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への電力の供給を、前記第１蓄電装置の残存容量が基準容量を下回ると判定された場合に終了させる、
請求項２に記載の電源システムの制御装置。
前記制御部は、前記充電において、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置へ供給される電力を前記電圧変換機の効率を優先した電力に制御する、
請求項２又は３に記載の電源システムの制御装置。
前記制御部は、前記充電において、前記第２蓄電装置側から前記第１蓄電装置への電力の供給が行われているときに、前記外部電力を前記第２蓄電装置の最大許容充電電力と前記電圧変換機の最大出力との合計以下に制御する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の電源システムの制御装置。
前記制御部は、前記第２蓄電装置の最大許容充電電力が前記外部電力を下回るか否かを前記第２蓄電装置の温度と相関を有する指標値に基づいて判定する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の電源システムの制御装置。