JP2017118659A - 駆動装置、輸送機器及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電部に対する放電制御の信頼性を向上可能な駆動装置を提供すること。
【解決手段】駆動装置は、第１蓄電器と、第１蓄電器を制御する第１制御部と、第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、第２蓄電器を制御する第２制御部と、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも一方から得られ駆動部に供給する電力を変換する変換部と、変換部によって変換される前の電圧を平滑化するコンデンサと、第１制御部又は第２制御部からの制御信号に基づき、コンデンサに蓄積された電力の放電を実行する放電部と、を備える。第１制御部及び第２制御部は、放電部による放電を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電器を備えた駆動装置、輸送機器及び制御方法に関する。

特許文献１には、異常事態が生じたときには、モータに三相交流を供給するインバータに設けられた平滑用のコンデンサから電荷を放電させる放電回路（ＡＤＣ， Ａｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えた電源装置が記載されている。この電源装置は、モータを駆動するインバータと、第１バッテリからインバータに与えられる出力電圧を安定化する平滑用のコンデンサと、コンデンサと並列に接続される放電回路とを備える。放電回路は、スイッチング素子であるトランジスタをオンとすることにより、コンデンサを含む閉回路を形成し、コンデンサを放電する。

特開２０１４−１９２９５７号公報

上記説明した特許文献１に記載の電源装置では、電子制御ユニットが放電回路のトランジスタへのスイッチング制御信号を出力するが、当該トランジスタをオンにすべきときに電子制御ユニットが故障してトランジスタがオフされないと、コンデンサは放電されない。または、例え電子制御ユニットが正常でも、電子制御ユニットから放電回路のトランジスタへの制御信号線が断線してしまうと、同様の理由でコンデンサは放電されない。このように、電子制御ユニットまたは制御信号線の故障状態によっては、放電回路がコンデンサを放電できない場合が生じ得る。

この様な放電制御は、周囲への安全を図るため、異常事態の発生から放電完了までの所要時間が、法規等によって定められている。上述した放電回路を備えることで、充分に周囲への安全を図れるが、この様な異常事態の発生時におけるフェール・セーフ手段は多いほど、またフェール・セーフ手段の故障耐性は高いほど、好ましい。

本発明の目的は、放電部に対する放電制御の信頼性を向上可能な駆動装置、輸送機器及び制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器を制御する第１制御部（例えば、後述の実施形態でのＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ）と、
前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第２蓄電器を制御する第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＢＡＴＥＣＵ１２１ｐ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られ前記駆動部に供給する電力を変換する変換部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１１１）と、
前記変換部によって変換される前の電圧を平滑化するコンデンサ（例えば、後述の実施形態での平滑コンデンサＣ）と、
前記第１制御部又は前記第２制御部からの制御信号に基づき、前記コンデンサに蓄積された電力の放電を実行する放電部（例えば、後述の実施形態での放電部１１３）と、を備え、
前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記放電部による前記放電を制御する、駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、予め設定された前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれか一方からの信号に応じて、前記放電部が制御される。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記第１制御部と前記第２制御部は、前記第１蓄電器の充放電の頻度が、前記第２蓄電器の充放電の頻度より高くなるように、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器を制御し、
前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、前記第２制御部からの信号に応じて、前記放電部が制御される。

請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記第１制御部と前記第２制御部は、前記第２蓄電器の充放電の変動が、前記第１蓄電器の充放電の変動より大きくなるように、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器を制御し、
前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、前記第１制御部からの信号に応じて、前記放電部が制御される。

請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、
前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれか一方を用いた前記放電部による前記放電の制御ができない場合、前記第１制御部及び前記第２制御部の他方からの信号に応じて、前記放電部が制御される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１蓄電器及び前記第１制御部はユニット化されて第１蓄電ユニットを形成し、
前記第２蓄電器及び前記第２制御部はユニット化されて第２蓄電ユニットを形成し、
前記駆動装置は輸送機器に搭載され、
前記輸送機器における前記第２蓄電ユニットの搭載位置は、前記輸送機器における前記第１蓄電ユニットの搭載位置より下方である。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１蓄電器及び前記第１制御部はユニット化されて第１蓄電ユニットを形成し、
前記第２蓄電器及び前記第２制御部はユニット化されて第２蓄電ユニットを形成し、
前記駆動装置は輸送機器に搭載され、
前記輸送機器における前記第１蓄電ユニットの搭載位置は、前記輸送機器における前記第２蓄電ユニットの搭載位置から前記輸送機器の前後方向に離隔している。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、
前記輸送機器における前記第２制御部から前記放電部までの距離は、前記輸送機器における前記第１制御部から前記放電部までの距離よりも短い。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、
前記第１制御部及び前記第２制御部は前記輸送機器の外装面よりも内側に位置し、前記第２制御部は、前記第１制御部よりもさらに内側に位置する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器である。

請求項１１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態での高容量型バッテリＥＳ−Ｅ）と、
前記第１蓄電器を制御する第１制御部（例えば、後述の実施形態でのＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ）と、
前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器（例えば、後述の実施形態での高出力型バッテリＥＳ−Ｐ）と、
前記第２蓄電器を制御する第２制御部（例えば、後述の実施形態でのＢＡＴＥＣＵ１２１ｐ）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのモータジェネレータ１０１）と、
前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られ前記駆動部に供給する電力を変換する変換部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１１１）と、
前記変換部によって変換される前の電圧を平滑化するコンデンサ（例えば、後述の実施形態での平滑コンデンサＣ）と、
前記コンデンサに蓄積された電力の放電を実行する放電部（例えば、後述の実施形態での放電部１１３）と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記放電部による前記放電を制御する、制御方法である。

請求項１、請求項１０及び請求項１１の発明によれば、放電部によるコンデンサの放電を制御可能な手段としては、それぞれ別体の構成要素として設けられた第１制御部と第２制御部の２つが用意されているため、いずれか一方の制御部または制御信号線が故障又は破損しても、もう一方の制御部が正常に放電部へ制御信号を送れれば、当該もう一方の制御部によって放電部による放電を制御できる。このため、コンデンサに蓄積された電力の放電を放電部が開始する場面において、放電制御を正常に実施できる可能性を高めることができる。

また、第１蓄電器及び第２蓄電器は、出力重量密度及びエネルギー重量密度がそれぞれ異なる特性の異なる蓄電器であり、蓄電器の特性を活かした制御を行えば、一種類の蓄電器を備えた駆動装置と比較して、蓄電器の搭載量を減らすことができ、駆動装置としてのシステムをコンパクト化できる。また、第１制御部及び第２制御部はそれぞれ対応する蓄電器を制御するため、一種類の蓄電器を備えた駆動装置と比較して、各制御部の使用頻度を減らすことができ、各制御部の故障リスクを低減できる。

このように、特性の異なる２つの蓄電器を設け、各蓄電器の制御を行う制御部を２つ設けることによって、放電部に対する放電制御の信頼性を向上できる。

請求項２の発明によれば、第１制御部及び第２制御部のいずれによっても放電部の放電制御が可能な場合には、予め設定された制御部からの制御信号に応じて放電部が制御されることによって、制御の競合を回避できる。すなわち、１つの放電部に対する２つの制御部からの制御信号に応じた各制御が存在することによる競合を回避できる。

請求項３の発明によれば、第２蓄電器は、第１蓄電器と比して充放電の頻度が低いため、第２蓄電器を制御する第２制御部の故障リスクも、第１制御部と比して低い。従って、第１制御部及び第２制御部のいずれによっても放電部の放電制御が可能な場合には、第１制御部及び第２制御部のうち故障リスクが低いと見込まれた第２制御部からの信号に応じて放電部が制御されることによって、放電部に対する放電制御の信頼性をさらに向上できる。

請求項４の発明によれば、第１蓄電器は、第２蓄電器と比して充放電の変動が低いため、第１蓄電器を制御する第１制御部の故障リスクも、第２制御部と比して低い。従って、第１制御部及び第２制御部のいずれによっても放電部の放電制御が可能な場合には、第１制御部及び第２制御部のうち故障リスクが低いと見込まれた第１制御部からの信号に応じて放電部が制御されることによって、放電部に対する放電制御の信頼性をさらに向上できる。

請求項５の発明によれば、第１制御部及び第２制御部のいずれか一方による放電部の放電制御ができない場合は、他方の制御部からの制御信号に応じて放電部が制御されるため、一方の制御部の故障若しくは破損、又は、一方の制御部から放電部への制御信号の不達が発生しても、他方の制御部からの制御信号によって放電部を確実に動作させることができる。

請求項６の発明によれば、第１制御部及び第２制御部のうち故障リスクが低いと見込まれた第２制御部を有する第２蓄電ユニットが、外力を受けやすい上方に配置された第１蓄電ユニットよりも下方に配置されているため、第２蓄電ユニットは外力によって破損する可能性が小さい。したがって、第１蓄電ユニットの第１制御部による放電部の放電制御ができない場合であっても、故障リスクが少なくかつ破損の可能性が小さい第２制御部からの制御信号によって放電部を確実に動作させることができる。

請求項７の発明によれば、各蓄電ユニットが輸送機器の前後方向に離間して配置されているため、輸送機器の前部又は後部への衝突等による外力の影響は、一方の蓄電ユニットに対しては大きいが、他方の蓄電ユニットに対しては小さい。したがって、一方の蓄電ユニットの制御部による放電部の放電制御ができない場合であっても、他方の蓄電ユニットの制御部からの制御信号によって放電部を確実に動作させることができる。

請求項８の発明によれば、放電部までの距離は第１制御部と第２制御部とで異なるため、各制御部から放電部までの配線の長さも異なる。配線の長短は外力等によって断線する可能性を左右するため、第２制御部から放電部への配線の方が断線する可能性は低い。このため、断線する可能性の高い方の第１制御部から放電部への配線が断線したことによって第１制御部による放電部の放電制御ができない場合であっても、第２制御部からの制御信号によって放電部を確実に動作させることができる。

請求項９の発明によれば、第２制御部は、第１制御部よりも輸送機器の外装面のさらに内側に位置するため、輸送機器への衝突等による外力の影響は第１制御部よりも第２制御部の方が小さい。このため、第１制御部による放電部の放電制御ができない場合であっても、第２制御部からの制御信号によって放電部を確実に動作させることができる。

本発明に係る一実施形態の駆動装置を示す電気回路図である。 一実施形態の駆動装置を搭載する電動車両の概略側面図である。 一実施形態の駆動装置を搭載する電動車両の底面図である。 駆動装置を搭載する他の形態の電動車両の概略側面図である。 駆動装置を搭載する他の形態の電動車両の概略側面図である。 他の実施形態の駆動装置を示す電気回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態の駆動装置を示す電気回路図である。図１に示す駆動装置は、電動車両に搭載され、モータジェネレータ（MG）１０１と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１０３と、２つのＩＰＵ（Intelligent Power Unit）１０５ｅ，１０５ｐとを備える。ＰＣＵ１０３は、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１１１と、平滑コンデンサＣと、放電部１１３と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１１５と、ＭＯＴＥＣＵ（Motor Electronic Control Unit）１１７とを含んでユニット化されている。ＩＰＵ１０５ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、ＢＡＴＥＣＵ（Battery Electronic Control Unit）１２１ｅと、コンタクタＭＣｅとを含んでユニット化されている。ＩＰＵ１０５ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＢＡＴＥＣＵ（Battery Electronic Control Unit）１２１ｐと、コンタクタＭＣｐとを含んでユニット化されている。

ここで、上述した「ユニット化」の用語を定義する。「ユニット化」とは、複数の構成品を、例えば１つの筐体に収められていることで、まとまった１つの部品として扱える状態にすることを指す。

モータジェネレータ１０１は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくともいずれか一方から得られる電力によって駆動して、電動車両が走行するための動力を発生する。モータジェネレータ１０１で発生したトルクは、変速段又は固定段を含むギヤボックス及びデファレンシャル・ギアを介して駆動輪に伝達される。また、モータジェネレータ１０１は、電動車両の減速時には発電機として動作して、電動車両の制動力を出力する。なお、モータジェネレータ１０１を発電機として動作させることで生じた回生電力は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの少なくともいずれか一方に蓄えられる。

以下、ＰＣＵ１０３に含まれる各構成要素について説明する。

ＰＤＵ１１１は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流をモータジェネレータ１０１に供給する。また、ＰＤＵ１１１は、モータジェネレータ１０１の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

平滑コンデンサＣは、ＰＤＵ１１１と並列に接続され、ＰＤＵ１１１によって変換される前の直流電圧を平滑化することによって、ＰＤＵ１１１への印加電圧を安定させる。

放電部１１３は、平滑コンデンサＣと並列に接続され、平滑コンデンサＣに蓄積された電力の放電を実行する。図１に示すように、放電部１１３は、放電抵抗Ｒと、放電抵抗Ｒに対して直列に接続されたスイッチング素子Ｔｒとを有する。スイッチング素子Ｔｒは、ＭＯＴＥＣＵ１１７が出力した制御信号に応じて、平滑コンデンサＣ及び放電抵抗Ｒを含む回路を開閉する。スイッチング素子Ｔｒが当該回路を閉じることによって放電部１１３は駆動し、平滑コンデンサＣに蓄積された電力は放電され放電抵抗Ｒによって熱に変換される。

ＶＣＵ１１５は、ＩＰＵ１０５ｐに含まれる高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１１５は、電動車両の減速時にモータジェネレータ１０１が発電して直流に変換された電力を降圧する。さらに、ＶＣＵ１１５は、ＩＰＵ１０５ｅに含まれる高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま降圧する。ＶＣＵ１１５によって降圧された電力は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。

ＭＯＴＥＣＵ１１７は、ＰＤＵ１１１及びＶＣＵ１１５の制御、並びに、放電部１１３のスイッチング素子Ｔｒへの制御信号の出力を行う。なお、スイッチング素子Ｔｒへの制御信号の出力は、ＭＯＴＥＣＵ１１７に入力されたＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ又はＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからの放電部１１３を駆動するための放電信号に応じて行われる。

また、ＭＯＴＥＣＵ１１７は、後述する高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの各々の特性を活かすよう、ＶＣＵ１１５を用いた電力分配制御を行う。この電力分配制御を行えば、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の走行時に一定の電力をモータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、電動車両の走行のために大きな駆動力が必要なときに、モータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられる。

以下、ＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐに含まれる各構成要素について説明する。

ＩＰＵ１０５ｅに含まれる高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、モータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。また、ＩＰＵ１０５ｐに含まれる高出力型バッテリＥＳ−Ｐも、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、ＶＣＵ１１５を介してモータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、ＶＣＵ１１５を介して、ＰＤＵ１１１に対して高容量型バッテリＥＳ−Ｅと並列に接続されている。また、一般的に高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧よりも低い。したがって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電力は、ＶＣＵ１１５によって高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧と同レベルまで昇圧された後、ＰＤＵ１１１を介してモータジェネレータ１０１に供給される。

なお、高容量型バッテリＥＳ−Ｅや高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、前述したニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池や、電池外部より活物質の供給を必要とする燃料電池や空気電池に限定される訳ではない。例えば、蓄電容量が少ないものの、短時間に大量の電力を充放電可能なコンデンサやキャパシタを高出力型バッテリＥＳ−Ｐとして用いても構わない。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの特性と高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性は互いに異なる。高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐよりも、出力重量密度は低いが、エネルギー重量密度は高い。一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅよりも、エネルギー重量密度は低いが、出力重量密度は高い。このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、エネルギー重量密度の点で相対的に優れ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、出力重量密度の点で相対的に優れる。なお、エネルギー重量密度とは、単位重量あたりの電力量（Ｗｈ／ｋｇ）であり、出力重量密度とは、単位重量あたりの電力（Ｗ／ｋｇ）である。したがって、エネルギー重量密度が優れている高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高容量を主目的とした蓄電器であり、出力重量密度が優れている高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高出力を主目的とした蓄電器である。

このような高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐの特性の違いは、例えば電極や活物質、電解質／液といった電池の構成要素の構造や材質等により定まる種々のパラメータに起因するものである。例えば、充放電可能な電気の総量を示すパラメータである蓄電可能容量は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐより高容量型バッテリＥＳ−Ｅの方が優れる。一方、充放電に対する蓄電可能容量の劣化耐性を示すパラメータであるＣレート特性や充放電に対する電気抵抗値を示すパラメータである内部抵抗（インピーダンス）は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅより高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が優れる。

ＩＰＵ１０５ｅに含まれるコンタクタＭＣｅは、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１１１又はＶＣＵ１１５までの電流経路を断接する。また、ＩＰＵ１０５ｐに含まれるコンタクタＭＣｐは、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１１５までの電流経路を断接する。

ＩＰＵ１０５ｅに含まれるＢＡＴＥＣＵ１２１ｅは、残容量、電圧、電流に関する情報の管理などを行うことで高容量型バッテリＥＳ−Ｅを制御し、かつ、電動車両の衝突時等に受ける過大な外力が検出された際に、ＰＣＵ１０３に含まれる放電部１１３を駆動するための放電信号を配線１２３ｅを介してＭＯＴＥＣＵ１１７に送出する。同様に、ＩＰＵ１０５ｐに含まれるＢＡＴＥＣＵ１２１ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐを制御し、かつ、電動車両の衝突時等に受ける過大な外力が検出された際に、ＰＣＵ１０３に含まれる放電部１１３を駆動するための放電信号を配線１２３ｐを介してＭＯＴＥＣＵ１１７に送出する。なお、電動車両が受ける外力は、図示しない加速度センサ等によって検出される。また、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ，１２１ｐとＭＯＴＥＣＵ１１７とは、ＣＡＮ（登録商標）（Controller Area Network）通信が可能な配線（バス）１２３ｅ，１２３ｐによって接続されている。

以下、ＰＣＵ１０３に含まれるＭＯＴＥＣＵ１１７にＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ，１２１ｐからの放電信号が入力される場合の、ＭＯＴＥＣＵ１１７の動作について説明する。

上述したように、ＭＯＴＥＣＵ１１７は、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ，１２１ｐから入力された放電部１１３を駆動するための放電信号に応じて放電部１１３を駆動する。このため、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及びＢＡＴＥＣＵ１２１ｐの双方が正常に動作すれば、衝突等によって電動車両に過大な外力が加わった際、ＭＯＴＥＣＵ１１７には、ほぼ同じタイミングで、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅからも放電信号が入力され、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからも放電信号が入力される。しかし、これら２つの放電信号の各々に応じてＭＯＴＥＣＵ１１７が動作すると、ＭＯＴＥＣＵ１１７内において制御の競合が生じる。このため、本実施形態のＭＯＴＥＣＵ１１７は、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及びＢＡＴＥＣＵ１２１ｐのいずれか一方を予めマスターに設定し、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅからもＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからも放電信号が入力される場合には、マスターに設定されたＢＡＴＥＣＵから入力された放電信号に応じて放電部１１３を駆動する。

一例として、ＭＯＴＥＣＵ１１７は、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐをマスターに設定する。ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐを含むＩＰＵ１０５ｐに含まれている。また、上述したように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の走行時に一定の電力をモータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられる一方、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、電動車両の走行のために大きな駆動力が必要なときに、モータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられる。このため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの状態を管理するＢＡＴＥＣＵ１２１ｐの使用頻度は、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅよりも低い。また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは高容量を主目的とした蓄電器であり、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは高出力を主目的とした蓄電器であるため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの方が容量は小さく、ＩＰＵ１０５ｐとしてのシステムもＩＰＵ１０５ｅと比べて小さい。このため、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐの方がＢＡＴＥＣＵ１２１ｅよりも故障リスクは低い。したがって、故障リスクが低い方のＢＡＴＥＣＵ１２１ｐをマスターに設定することによって、放電部１１３に対する放電制御の信頼性の向上が見込まれる。

但し、他の例として、ＭＯＴＥＣＵ１１７は、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅをマスターに設定しても良い。上述したように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、電動車両の走行時に一定の電力をモータジェネレータ１０１に電力を供給するよう用いられるため、一定の電力を継続的に出力する高容量型バッテリＥＳ−Ｅを管理するＢＡＴＥＣＵ１２１ｅの故障リスクは低いと考える場合には、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅがマスターに設定される。

電動車両の衝突時等に受ける過大な外力が検出された際、マスターに設定されたＢＡＴＥＣＵ（以下「マスターＢＡＴＥＣＵ」という。）が正常に動作し、マスターＢＡＴＥＣＵとＭＯＴＥＣＵ１１７との間の配線（配線１２３ｅ又は配線１２３ｐ）が断線していなければ、ＭＯＴＥＣＵ１１７にはマスターＢＡＴＥＣＵからの放電信号が入力される。しかし、マスターＢＡＴＥＣＵが故障又は破損していたり、マスターＢＡＴＥＣＵとＭＯＴＥＣＵ１１７との間の配線が断線していると、ＭＯＴＥＣＵ１１７にはマスターＢＡＴＥＣＵからの放電信号は入力されないが、マスターに設定されていないもう一方のＢＡＴＥＣＵからの放電信号がＭＯＴＥＣＵ１１７に入力されれば、ＭＯＴＥＣＵ１１７は、当該入力された放電信号に応じて制御信号を出力し、放電部１１３はこの制御信号によって駆動する。

次に、電動車両におけるＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐの搭載位置について説明する。図２は、本実施形態の駆動装置を搭載する電動車両の概略側面図である。また、図３は、本実施形態の駆動装置を搭載する電動車両の底面図である。図２及び図３に示す例の電動車両では、駆動装置が備えるＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐは、ケース４内に収容されて、車室２の床面を形成するフロアパネル３の下方に配置される。また、ＩＰＵ１０５ｅは電動車両の後部座席５の下方に配置されており、ＩＰＵ１０５ｐは前部座席６の下方に配置されているため、ＩＰＵ１０５ｅとＩＰＵ１０５ｐは電動車両の前後方向において離隔している。また、ＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐは電動車両の外装面７よりも内側に位置し、ＩＰＵ１０５ｅはＩＰＵ１０５ｐよりもさらに内側に位置している。さらに、ＰＣＵ１０３は、ＩＰＵ１０５ｐを挟んで電動車両の前部に配置されている。したがって、ＩＰＵ１０５ｐに含まれるＢＡＴＥＣＵ１２１ｐとＰＣＵ１０３に含まれるＭＯＴＥＣＵ１１７とを接続する配線１２３ｐの長さは、ＩＰＵ１０５ｅに含まれるＢＡＴＥＣＵ１２１ｅとＭＯＴＥＣＵ１１７とを接続する配線１２３ｅの長さよりも短い。

なお、ＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐの搭載位置は、図２及び図３に示した例に限らず、図４に示すように、ＩＰＵ１０５ｅを車体外に、ＩＰＵ１０５ｐを車室内後部に配置しても良い。また、図５に示すように、ＩＰＵ１０５ｅ，１０５ｐを共に車室内後部に搭載し、ＩＰＵ１０５ｐをＩＰＵ１０５ｅの下方に配置しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、放電部１１３による平滑コンデンサＣの放電を制御可能な手段としては、それぞれ別体の構成要素として設けられたＢＡＴＥＣＵ１２１ｅとＢＡＴＥＣＵ１２１ｐの２つが用意されているため、いずれか一方のＢＡＴＥＣＵ又は当該ＢＡＴＥＣＵからＭＯＴＥＣＵ１１７に延びる配線が故障又は破損しても、もう一方のＢＡＴＥＣＵが正常にＭＯＴＥＣＵ１１７へ放電信号を送れれば、当該もう一方のＢＡＴＥＣＵによって放電部１１３による放電を制御できる。このため、平滑コンデンサＣに蓄積された電力の放電を放電部１１３が開始する場面において、放電制御を正常に実施できる可能性を高めることができる。

また、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、出力重量密度及びエネルギー重量密度がそれぞれ異なる特性の異なる蓄電器であり、蓄電器の特性を活かした電力分配制御を行えば、一種類の蓄電器を備えた駆動装置と比較して、蓄電器の搭載量を減らすことができ、駆動装置としてのシステムをコンパクト化できる。また、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ，１２１ｐはそれぞれ対応する蓄電器を制御するため、一種類の蓄電器を備えた駆動装置と比較して、各ＢＡＴＥＣＵの使用頻度を減らすことができ、各ＢＡＴＥＣＵの故障リスクを低減できる。

このように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐといった特性の異なる２つの蓄電器を設け、各蓄電器の制御を行うＢＡＴＥＣＵを２つ設けることによって、放電部１１３に対する放電制御の信頼性を向上できる。

また、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐのいずれによっても放電部１１３の放電制御が可能な場合には、予め設定されたＢＡＴＥＣＵからの放電信号に応じて放電部１１３が制御されることによって、制御の競合を回避できる。すなわち、１つの放電部１１３に対する２つのＢＡＴＥＣＵからの放電信号に応じた各制御が存在することによる競合を回避できる。

また、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと比して充放電の頻度が低いため、高出力型バッテリＥＳ−Ｐを制御するＢＡＴＥＣＵ１２１ｐの故障リスクも、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅと比して低い。一方、高容量型バッテリＥＳ−Ｅは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと比して充放電の変動が低いため、高容量型バッテリＥＳ−Ｅを制御するＢＡＴＥＣＵ１２１ｅの故障リスクも、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐと比して低い。従って、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐのいずれによっても放電部１１３の放電制御が可能な場合には、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐのうち故障リスクが低いと見込まれたＢＡＴＥＣＵからの信号に応じて放電部１１３が制御されることによって、放電部１１３に対する放電制御の信頼性をさらに向上できる。

また、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅ及ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐのいずれか一方による放電部１１３の放電制御ができない場合は、他方のＢＡＴＥＣＵからの信号に応じて放電部１１３が制御されるため、一方のＢＡＴＥＣＵの故障又は破損、並びに、一方のＢＡＴＥＣＵから放電部１１３への放電信号の不達が発生しても、他方のＢＡＴＥＣＵからの信号に応じて放電部１１３を確実に動作させることができる。

また、各ＩＰＵが電動車両の前後方向に離間して配置されているため、電動車両の前部又は後部への衝突等による外力の影響は、一方のＩＰＵに対しては大きいが、他方のＩＰＵに対しては小さい。したがって、一方のＩＰＵのＢＡＴＥＣＵによる放電部１１３の放電制御ができない場合であっても、他方のＩＰＵのＢＡＴＥＣＵからの放電信号によって放電部１１３を確実に動作させることができる。

また、ＰＣＵ１０３までの距離はＩＰＵ１０５ｅとＩＰＵ１０５ｐとで異なるため、各ＢＡＴＥＣＵから放電部１１３までの配線の長さも異なる。配線の長短は外力等によって断線する可能性を左右するため、図２及び図３に示した例によれば、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐから放電部１１３への配線の方が断線する可能性は低い。このため、断線する可能性の高い方のＢＡＴＥＣＵ１２１ｅから放電部１１３への配線が断線したことによってＢＡＴＥＣＵ１２１ｅによる放電部１１３の放電制御ができない場合であっても、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからの放電信号によって放電部１１３を確実に動作させることができる。

また、図３に示すように、ＩＰＵ１０５ｐは、ＩＰＵ１０５ｅよりも電動車両の外装面７のさらに内側に位置するため、電動車両への衝突等による外力の影響はＩＰＵ１０５ｅよりもＩＰＵ１０５ｐの方が小さい。このため、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｅによる放電部１１３の放電制御ができない場合であっても、ＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからの放電信号によって放電部１１３を確実に動作させることができる。

さらに、図５に示した例では、故障リスクが低いと見込まれたＢＡＴＥＣＵ１２１ｐを有するＩＰＵ１０５ｐが、外力を受けやすい上方に配置されたＩＰＵ１０５ｅよりも下方に配置されているため、ＩＰＵ１０５ｐは外力によって破損する可能性が小さい。したがって、ＩＰＵ１０５ｅのＢＡＴＥＣＵ１２１ｅによる放電部１１３の放電制御ができない場合であっても、故障リスクが少なくかつ破損の可能性が小さいＢＡＴＥＣＵ１２１ｐからの放電信号によって放電部１１３を確実に動作させることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明した電動車両は、１ＭＯＴ型のＥＶ（Electrical Vehicle）であるが、複数のモータジェネレータを搭載したＥＶであっても、少なくとも１つのモータジェネレータと共に内燃機関を搭載したＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）であっても、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）であっても良い。

また、本実施形態のＶＣＵ１１５は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を昇圧するが、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧が高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧よりも低い場合、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を降圧するＶＣＵが用いられる。また、双方向に昇降圧が可能なＶＣＵを用いても良い。また、図６に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側にもＶＣＵ２１５を設けても良い。２つのＶＣＵを設けることで、モータジェネレータ１０１及びＰＤＵ１１１に印加される電圧が高容量型バッテリＥＳ−Ｅに束縛されないため、効率が向上する。

１０１ モータジェネレータ（MG）
１０３ ＰＣＵ
１０５ｅ，１０５ｐ ＩＰＵ
１１１ ＰＤＵ
１１３ 放電部
１１５ ＶＣＵ
１１７ ＭＯＴＥＣＵ
１２１ｅ，１２１ｐ ＢＡＴＥＣＵ
１２３ｅ，１２３ｐ 配線
Ｃ 平滑コンデンサ
ＥＳ−Ｅ 高容量型バッテリ
ＥＳ−Ｐ 高出力型バッテリ
ＭＣｅ，ＭＣｐ コンタクタ
Ｒ 放電抵抗
Ｔｒ スイッチング素子

Claims (11)

1. 第１蓄電器と、
   前記第１蓄電器を制御する第１制御部と、
   前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、
   前記第２蓄電器を制御する第２制御部と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
   前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られ前記駆動部に供給する電力を変換する変換部と、
   前記変換部によって変換される前の電圧を平滑化するコンデンサと、
   前記第１制御部又は前記第２制御部からの制御信号に基づき、前記コンデンサに蓄積された電力の放電を実行する放電部と、を備え、
   前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記放電部による前記放電を制御する、駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、予め設定された前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれか一方からの信号に応じて、前記放電部が制御される、駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
   前記第１制御部と前記第２制御部は、前記第１蓄電器の充放電の頻度が、前記第２蓄電器の充放電の頻度より高くなるように、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器を制御し、
   前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、前記第２制御部からの信号に応じて、前記放電部が制御される、駆動装置。
4. 請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
   前記第１制御部と前記第２制御部は、前記第２蓄電器の充放電の変動が、前記第１蓄電器の充放電の変動より大きくなるように、前記第１蓄電器と前記第２蓄電器を制御し、
   前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれを用いても前記放電部による前記放電の制御ができる場合、前記第１制御部からの信号に応じて、前記放電部が制御される、駆動装置。
5. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記第１制御部及び前記第２制御部のいずれか一方を用いた前記放電部による前記放電の制御ができない場合、前記第１制御部及び前記第２制御部の他方からの信号に応じて、前記放電部が制御される、駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記第１蓄電器及び前記第１制御部はユニット化されて第１蓄電ユニットを形成し、
   前記第２蓄電器及び前記第２制御部はユニット化されて第２蓄電ユニットを形成し、
   前記駆動装置は輸送機器に搭載され、
   前記輸送機器における前記第２蓄電ユニットの搭載位置は、前記輸送機器における前記第１蓄電ユニットの搭載位置より下方である、駆動装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記第１蓄電器及び前記第１制御部はユニット化されて第１蓄電ユニットを形成し、
   前記第２蓄電器及び前記第２制御部はユニット化されて第２蓄電ユニットを形成し、
   前記駆動装置は輸送機器に搭載され、
   前記輸送機器における前記第１蓄電ユニットの搭載位置は、前記輸送機器における前記第２蓄電ユニットの搭載位置から前記輸送機器の前後方向に離隔している、駆動装置。
8. 請求項７に記載の駆動装置であって、
   前記輸送機器における前記第２制御部から前記放電部までの距離は、前記輸送機器における前記第１制御部から前記放電部までの距離よりも短い、駆動装置。
9. 請求項８に記載の駆動装置であって、
   前記第１制御部及び前記第２制御部は前記輸送機器の外装面よりも内側に位置し、前記第２制御部は、前記第１制御部よりもさらに内側に位置する、駆動装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
11. 第１蓄電器と、
    前記第１蓄電器を制御する第１制御部と、
    前記第１蓄電器に比べて、出力重量密度が優れ、かつ、エネルギー重量密度が劣る第２蓄電器と、
    前記第２蓄電器を制御する第２制御部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から供給される電力によって駆動する駆動部と、
    前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも一方から得られ前記駆動部に供給する電力を変換する変換部と、
    前記変換部によって変換される前の電圧を平滑化するコンデンサと、
    前記第１制御部又は前記第２制御部からの制御信号に基づき、前記コンデンサに蓄積された電力の放電を実行する放電部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
    前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記放電部による前記放電を制御する、制御方法。

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