JP2017125700A - 駆動装置、輸送機器及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流を検出する検出部の状態を精度良く判定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蓄電器の第１電流を検出する第１検出部と、第２蓄電器と、第２蓄電器の第２電流を検出する第２検出部と、第１蓄電器と第２蓄電器の少なくとも一方からの供給電力により駆動する駆動部と、駆動部の第３電流を検出する第３検出部と、第１蓄電器と第２蓄電器の間の第１経路と、第１蓄電器と駆動部の間の第２経路と、第２蓄電器と駆動部の間の第３経路とを有する充放電回路と、前記充放電を制御する制御部を備える。制御部は、第１経路を介した充放電における第１電流と第２電流を比較する動作、第２経路を介した充放電における第１電流と第３電流を比較する動作、及び第３経路を介した充放電における第２電流と第３電流を比較する動作の少なくとも２つの動作より得た結果に基づき、第１〜第３検出部の少なくとも１つの状態を判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、２つ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、過電流の発生の有無及び電流センサの異常の有無を迅速に判定可能な電流異常識別方法を用いる車両用電力システムの動作制御方法が記載されている。当該電流異常識別方法では、電流センサが、正常動作時に所定範囲の出力信号を生成し、電源線又はグラウンド線の断線又は短絡が発生した電流センサの異常動作時に前記所定範囲を外れた出力信号を生成し、この出力信号に基づいて断線又は短絡の発生を確定するまでの時間を、測定対象線路における過電流の発生を確定するまでの時間よりも短く設定する。このため、断線又は短絡の発生と過電流の発生とを区別して判定することができるとともに、両者の判定を迅速に行うことができる。また、第１電力装置と、第２電力装置と、第１電力装置と第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車両用電力システムの動作制御方法では、電流センサの検出値が過電流判定閾値を超えたとき、断線又は短絡の発生を確定するまでの時間及び過電流の発生を確定するまでの時間の経過前にＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を停止する。

特開２００９−２１３２１９号公報

特許文献１に記載の方法は、測定対象線路に設けられた電流センサの出力信号に基づいて、当該測定対象線路における過電流の発生の有無及び当該電流センサの異常の有無を判定するため、電流センサの出力信号の精度が当該方法の精度に直接影響する。しかし、電流センサには不可避的な製品誤差が存在し、電流センサ毎に異なる製品誤差が出力信号に含まれるため、電流センサの異常の有無を精度良く判定するには、当該電流センサの状態を高精度に識別し、必要に応じて較正しなければならない。

本発明の目的は、電流を検出する検出部の状態を精度良く判定可能な駆動装置、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）、及び該第１蓄電器の入出力電流である第１電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉｅ）を検出する第１検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７ｅ）を有する第１蓄電モジュール（例えば、後述の実施形態での蓄電モジュール１１３ｅ）と、
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）、及び該第２蓄電器の入出力電流である第２電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉｐ）を検出する第２検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７ｐ）を有する第２蓄電モジュール（例えば、後述の実施形態での蓄電モジュール１１３ｐ）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り駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５，モータジェネレータ１０１）、並びに該駆動部の入出力電流である第３電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉ）を検出する第３検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７）を有する駆動モジュール（例えば、後述の実施形態での駆動モジュール１１３）と、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電を担う第１経路（例えば、後述の実施形態での第１充放電ルート）と、前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第２経路（例えば、後述の実施形態での第２充放電ルート）と、前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第３経路（例えば、後述の実施形態での第３充放電ルート）と、を有する充放電回路（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３を含む電気回路）と、
前記充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１１）と、を備えた駆動装置であって、
前記制御部は、
前記第１経路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電における前記第１電流及び前記第２電流を比較する第１動作、前記第２経路を介した前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第１電流及び前記第３電流を比較する第２動作、及び前記第３経路を介した前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第２電流及び前記第３電流を比較する第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する、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、
前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち２つの検出部の状態を判定する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記比較結果は、比較する２つの検出部の検出値が略同一か又は所定の相関を有するか否かを前記制御部が判別した結果である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記相関は、前記比較する２つの検出部の間の前記充放電回路における電圧変換率に基づく。

請求項６に記載の発明では、請求項４又は５に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１〜第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する結果と、検出値が略同一でもなく前記相関も有さない結果とが含まれる場合、前記第１〜第３検出部のうちいずれか１つが故障と判定する。

請求項７に記載の発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１〜第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する結果が２つ含まれる場合、前記第１〜第３検出部が正常と判定する。

請求項８に記載の発明は、請求項４から７のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する２つの結果と、検出値が略同一でもなく前記相関も有さない１つの結果が含まれる場合、前記第１〜第３検出部のうち２つが故障と判定する。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態の判定に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の正常判定又は故障確定若しくは較正を行う。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の発明において、
前記第２蓄電器は、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。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０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１２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）、及び該第１蓄電器の入出力電流である第１電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉｅ）を検出する第１検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７ｅ）を有する第１蓄電モジュール（例えば、後述の実施形態での蓄電モジュール１１３ｅ）と、
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）、及び該第２蓄電器の入出力電流である第２電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉｐ）を検出する第２検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７ｐ）を有する第２蓄電モジュール（例えば、後述の実施形態での蓄電モジュール１１３ｐ）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り駆動する駆動部（例えば、後述の実施形態でのＰＤＵ１０５，モータジェネレータ１０１）、並びに該駆動部の入出力電流である第３電流（例えば、後述の実施形態での電流Ｉ）を検出する第３検出部（例えば、後述の実施形態での電流センサ１０７）を有する駆動モジュール（例えば、後述の実施形態での駆動モジュール１１３）と、
前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電を担う第１経路（例えば、後述の実施形態での第１充放電ルート）と、前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第２経路（例えば、後述の実施形態での第２充放電ルート）と、前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第３経路（例えば、後述の実施形態での第３充放電ルート）と、を有する充放電回路（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０３）と、
前記充放電を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１１）と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
前記制御部は、
前記第１経路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電における前記第１電流及び前記第２電流を比較する第１動作、前記第２経路を介した前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第１電流及び前記第３電流を比較する第２動作、及び前記第３経路を介した前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第２電流及び前記第３電流を比較する第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する、制御方法である。

同一経路を流れる電流は、同一経路内で昇降圧を伴わない場合は、理論的には経路の全区間で同じ電流値となる。一方、同一経路内で昇降圧を伴う場合でも、昇降圧の前後における電流値の関係は、昇圧比または降圧比より計算できる。従って、同一経路内に設けられた２つの検出部の検出値を比較することで、これらの関係を検証できる。

しかし、単一の蓄電器と駆動部のみを有する駆動装置では、経路が１つのみであるため、上述した検証を行っても、いずれの検知部も正常か、いずれかの検知部が故障しているという判定までしかできない。従って、最も重要な故障している検出部又は較正すべき検出部の確定ができない。

請求項１の発明、請求項１１の発明及び請求項１２の発明によれば、第１蓄電器と第２蓄電器と駆動部の間の三つ巴となった３本の充放電ルートを流れる各電流を、１本の充放電ルートあたり２つの検出部を用いて検出する。よって、少なくとも２本の充放電ルートの各々において得られた２つの検出部の検出値を比較した結果に基づけば、第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の検出値が２度比較され、他の検出部の検出値は少なくとも１度は比較される。また、２本の充放電ルートの各々において得られた２つの電流センサの検出値を比較しても電流センサの状態を判定できない場合には、残りの１本の充放電ルートにおいて得られた２つの電流センサの検出値を比較した結果も参酌され、全ての電流センサの検出値が２度比較される。したがって、３つの検出部のうちの少なくとも１つの検出部が故障か正常か又は較正が必要かについて、当該検出部の状態を精度良く判定できる。

請求項２の発明によれば、３本の充放電ルートの各々において得られた２つの検出部の検出値を比較した結果に基づけば、第１〜第３検出部のどの検出部も検出値が２度比較される。したがって、３つの検出部のうちの少なくとも１つの検出部が故障か正常か又は較正が必要かについて、当該検出部の状態を精度良く判定できる。

請求項３の発明によれば、３本の充放電ルートの各々において得られた２つの検出部の検出値を比較した結果に基づけば、第１〜第３検出部のどの検出部も検出値が２度比較される。したがって、３つの検出部のうちの２つの検出部が故障か正常か又は較正が必要かについて、当該検出部の状態を精度良く判定できる。

請求項４の発明によれば、３本の充放電ルートの少なくとも１本のルートに電圧変換部が含まれる場合には、電圧変換部によって検出部の検出値が変わっても、当該電圧変換部に応じた所定の相関に基づいて比較可能な検出値の比較が行われる。

請求項５の発明によれば、充放電回路に含まれる電圧変換部の電圧変換率に基づき所定の相関が設定されるため、当該電圧変換部によって検出部の検出値が変わっても、当該所定の相関に基づいて比較可能な検出値の比較が行われる。

請求項６の発明によれば、２つの比較結果が異なるため、１つの検出部が故障と精度良く判定できる。

請求項７の発明によれば、３つの比較結果のうち、検出値が略同一又は前記相関を有する結果が２つ含まれるため、３つの検出部が正常と精度良く判定できる。

請求項８の発明によれば、３つの比較結果のうち、検出値が略同一又は前記相関を有する結果が２つ含まれ、検出値が略同一でもなく前記相関も有さない１つの結果が含まれるため、２つの検出部が故障又は較正が必要と精度良く判定できる。

請求項９の発明によれば、少なくとも２つの比較結果に基づいて、実際に少なくとも１つの検出部の正常又は故障確定若しくは較正を行うため、検出部を用いた駆動装置の制御を高精度に行える。

請求項１０の発明によれば、特性の異なる２つの蓄電器を併用する当該駆動装置において、検出部の状態を精度良く判定できる。

本発明に係る一実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。 高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係を示す電気回路図である。 第１充放電パターンでの充放電を実行した際の電流の流れ（第１充放電ルート）を示す図である。 第２充放電パターンでの充放電を実行した際の電流の流れ（第２充放電ルート）を示す図である。 第３充放電パターンでの充放電を実行した際の電流の流れ（第３充放電ルート）を示す図である。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の一例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の他の例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の他の例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の他の例を示すフローチャートである。 ＥＣＵによる電流センサの状態判定方法の他の例を示すフローチャートである。 他の実施形態の電動車両の内部構成を示すブロック図である。 他の実施形態における高容量型バッテリ、高出力型バッテリ、ＶＣＵ、ＰＤＵ及びモータジェネレータの関係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電動車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す１ＭＯＴ型の電動車両は、モータジェネレータ（MG）１０１と、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０３と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１０５と、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７と、スイッチ部１０９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１１とを備える。なお、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと電流センサ１０７ｅとによって１つの蓄電モジュール１１３ｅが構成され、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと電流センサ１０７ｐとによって１つの蓄電モジュール１１３ｐが構成され、モータジェネレータ１０１とＰＤＵ１０５と電流センサ１０７とによって１つの駆動モジュール１１３が構成されている。図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線は制御信号を示す。

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ＧＢ及びデファレンシャル・ギアＤを介して駆動輪Ｗ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。

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、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、ＶＣＵ１０３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、ＶＣＵ１０３を介して、ＰＤＵ１０５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、ＶＣＵ１０３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、ＰＤＵ１０５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。

ＶＣＵ１０３は、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、ＶＣＵ１０３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、ＶＣＵ１０３は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を直流のまま降圧し、降圧された電力は高出力型バッテリＥＳ−Ｐに充電される。

ＰＤＵ１０５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、ＰＤＵ１０５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。

電流センサ１０７ｐは、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの入出力電流Ｉｐを検出する。電流センサ１０７ｐが検出した入出力電流Ｉｐを示す信号はＥＣＵ１１１に送られる。電流センサ１０７ｅは、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの入出力電流Ｉｅを検出する。電流センサ１０７ｅが検出した入出力電流Ｉｅを示す信号はＥＣＵ１１１に送られる。電流センサ１０７は、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１によって構成される駆動部（以下、単に「駆動部」という。）の入出力電流Ｉを検出する。電流センサ１０７が検出した入出力電流Ｉを示す信号はＥＣＵ１１１に送られる。

スイッチ部１０９は、高容量型バッテリＥＳ−ＥからＰＤＵ１０５又はＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｅと、高出力型バッテリＥＳ−ＰからＶＣＵ１０３までの電流経路を断接するコンタクタＭＣｐとを有する。各コンタクタＭＣｅ，ＭＣｐは、ＥＣＵ１１１の制御によって開閉される。

図２は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ、ＶＣＵ１０３、ＰＤＵ１０５及びモータジェネレータ１０１の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０３は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの出力電圧を入力電圧として、ハイサイドとローサイドから成る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の電圧を昇圧して出力する。また、ＰＤＵ１０５は、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの出力電圧を入力電圧として６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、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ１０１に出力する。

ＥＣＵ１１１が、ＰＤＵ１０５の全てのスイッチング素子をオフ制御して、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ及び高出力型バッテリＥＳ−Ｐをモータジェネレータ１０１から電気系統的に開放し、かつ、ＶＣＵ１０３をスイッチング制御することによって、図３に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−ＰがＶＣＵ１０３を介して互いに充放電可能な状態になる。以下の説明では、このとき充放電電流が流れる電流経路を「第１充放電ルート」といい、第１充放電ルートで充放電が行われる形態を「第１充放電パターン」という。

ＥＣＵ１１１が、ＰＤＵ１０５をスイッチング制御し、かつ、ＶＣＵ１０３の２つのスイッチング素子を共にオフ制御することによって、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧が高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧より低いならば図４に示すように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐは開回路の状態となり、高容量型バッテリＥＳ−Ｅと駆動部が互いに充放電可能な状態になる。以下の説明では、このとき充放電電流が流れる電流経路を「第２充放電ルート」といい、第２充放電ルートで充放電が行われる形態を「第２充放電パターン」という。または、図４に示すように高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側のコンタクタＭＣｐを開くことで、「第２充放電ルート」を実現しても良い。

ＥＣＵ１１１が、ＰＤＵ１０５をスイッチング制御し、かつ、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側のコンタクタＭＣｅを開くことによって、図５に示すように、高出力型バッテリＥＳ−Ｐと駆動部が互いに充放電可能な状態になる。以下の説明では、このとき充放電電流が流れる電流経路を「第３充放電ルート」といい、第３充放電ルートで充放電が行われる形態を「第３充放電パターン」という。

ＥＣＵ１１１は、ＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３の制御、並びに、スイッチ部１０９の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１１１は、特性の異な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、ＶＣＵ１０３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、電動車両の加速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。また、電動車両の減速走行時には、ＥＣＵ１１１は、モータジェネレータ１０１に発生した回生電力によって、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を充電する。特に回生電力による充電はＣレートに換算すると高レートな充電に相当するので、高出力型バッテリＥＳ−Ｐに対して優先的に行われることが好ましい。当該電力分配制御が行われる電動車両の停車時には第１充放電ルートでの充放電が可能であり、走行時には上記説明した第２充放電ルート及び第３充放電ルートでの充放電が可能である。

さらに、ＥＣＵ１１１は、上記説明した第１〜第３充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７が検出した各入出力電流に基づき、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７が故障か正常かの状態を判定する。以下、ＥＣＵ１１１による電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７の状態判定方法について、図６及び図７を参照して詳細に説明する。図６及び図７は、ＥＣＵ１１１による電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７の状態判定方法の一例を示すフローチャートである。なお、フローチャート中の「Vin」は、駆動部側又は高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側、高出力型バッテリＥＳ−Ｐ側を問わず、ＶＣＵ１０３に印加される入力電圧を示し、「Vout」はＶＣＵ１０３の出力電圧を示す。したがって、ＶＣＵ１０３の電圧変換率は、Vout/Vinと表される。以下説明する第１充放電パターンでの充放電時に得られた電流の比較及び第３充放電パターンでの充放電時に得られた電流の比較は、当該電圧変換率に応じた所定の相関関係に基づいて行われる。

図６に示すように、ＥＣＵ１１１は、第１充放電パターンでの充放電を実行するようＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３を制御する（ステップＳ１０１）。次に、ＥＣＵ１１１は、第１充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７ｅ，１０７ｐが検出した電流Ｉｅ，Ｉｐが「Ｉｅ≠（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係を満たすか否かを判断し（ステップＳ１０２）、当該関係を満たせばステップＳ１０３に進み、満たさなければステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐのいずれかに故障の可能性があると判定し、ステップＳ１１１に進む。一方、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ共に正常であると判定し、図７に示すステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１１１は、第２充放電パターンでの充放電を実行するようＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３を制御する。次に、ＥＣＵ１１１は、第２充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７ｅ，１０７が検出した電流Ｉｅ，Ｉが「Ｉｅ≠Ｉ」の関係を満たすか否かを判断し（ステップＳ１０６）、当該関係を満たせばステップＳ１０７に進み、満たさなければステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１０４で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ共に正常であると判定した状態で「Ｉｅ≠Ｉ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７に故障の可能性があると判定し、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７の故障を確定し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１０４で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ共に正常であると判定した状態で「Ｉｅ＝Ｉ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のいずれも正常であると判定し、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１１１は、全ての電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７が正常であると確定し、一連の処理を終了する。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１１１は、第２充放電パターンでの充放電を実行するようＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３を制御する。次に、ＥＣＵ１１１は、第２充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７ｅ，１０７が検出した電流Ｉｅ，Ｉが「Ｉｅ≠Ｉ」の関係を満たすか否かを判断し（ステップＳ１１２）、当該関係を満たせばステップＳ１１３に進み、満たさなければステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１３では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１０３で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐのいずれかに故障の可能性があると判定した状態で「Ｉｅ≠Ｉ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７にも故障の可能性があると判定し、ステップＳ１２１に進む。一方、ステップＳ１１４では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１０３で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐのいずれかに故障の可能性があると判定した状態で「Ｉｅ＝Ｉ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７ｅと電流センサ１０７の双方が正常であり、電流センサ１０７ｐに故障の可能性があると判定し、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７ｐの故障を確定し、図７に示すステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６では、ＥＣＵ１１１は、第３充放電パターンでの充放電を実行するようＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３を制御する。次に、ＥＣＵ１１１は、第３充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７，１０７ｐが検出した電流Ｉ，Ｉｐが「Ｉ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係を満たすか否かを判断し（ステップＳ１１７）、当該関係を満たせばステップＳ１１８に進み、満たさなければステップＳ１２０に進む。ステップＳ１１８では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１１５で電流センサ１０７ｐの故障が確定した状態で「Ｉ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７にも故障の可能性があると判定し、ステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７の故障を確定し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１２０では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１１５で電流センサ１０７ｐの故障が確定した状態で「Ｉ≠（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７が故障とも正常とも判定できずに、一連の処理を終了する。

ステップＳ１２１では、ＥＣＵ１１１は、第３充放電パターンでの充放電を実行するようＰＤＵ１０５及びＶＣＵ１０３を制御する。次に、ＥＣＵ１１１は、第３充放電パターンでの充放電時に電流センサ１０７，１０７ｐが検出した電流Ｉ，Ｉｐが「Ｉ≠（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係を満たすか否かを判断し（ステップＳ１２２）、当該関係を満たせばステップＳ１２３に進み、満たさなければステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２３では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１１３で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のいずれかに故障の可能性があると判定した状態で「Ｉ≠（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係が成り立つため、やはり電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のいずれにも故障の可能性があると判定し、ステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、ＥＣＵ１１１は、電流センサの故障は確定できず、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１２５では、ＥＣＵ１１１は、ステップＳ１１３で電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のいずれかに故障の可能性があると判定した状態で「Ｉ＝（Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ）×Ｉｐ」の関係が成り立つため、電流センサ１０７ｅに故障の可能性があると判定し、ステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６では、ＥＣＵ１１１は、電流センサ１０７ｅの故障を確定し、一連の処理を終了する。

なお、上述の状態判定方法では、最初に第１充放電パターンでの充放電を実行した後、第２充放電パターンでの充放電を実行し、その後、第３充放電パターンでの充放電を実行するが、図８及び図９に示すように、最初に第２充放電パターンでの充放電を実行した後、第３充放電パターンでの充放電を実行し、その後、第１充放電パターンでの充放電を実行したり、最初に第２充放電パターンでの充放電を実行した後、第１充放電パターンでの充放電を実行し、その後、第３充放電パターンでの充放電を実行しても良い。また、図１０及び図１１に示すように、最初に第３充放電パターンでの充放電を実行した後、第１充放電パターンでの充放電を実行し、その後、第２充放電パターンでの充放電を実行したり、最初に第３充放電パターンでの充放電を実行した後、第２充放電パターンでの充放電を実行し、その後、第１充放電パターンでの充放電を実行しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、三つ巴となった高容量型バッテリＥＳ−Ｅと高出力型バッテリＥＳ−Ｐと駆動部の間の３本の充放電ルートを流れる各電流を、１本の充放電ルートあたり２つの電流センサを用いて検出し、少なくとも２本の充放電ルートの各々において得られた２つの電流センサの検出値を比較した結果に基づけば、電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のうち少なくとも１つの電流センサの検出値が２度比較され、他の電流センサの検出値は少なくとも１度は比較される。また、２本の充放電ルートの各々において得られた２つの電流センサの検出値を比較しても電流センサの状態を判定できない場合には、残りの１本の充放電ルートにおいて得られた２つの電流センサの検出値を比較した結果も参酌され、全ての電流センサの検出値が２度比較される。したがって、３つの電流センサ１０７ｅ，１０７ｐ，１０７のうちの少なくとも１つの電流センサが故障か正常かの状態を精度良く判定できる。

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ＶＣＵ１０１は、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐを昇圧するが、高容量型バッテリＥＳ−Ｅの電圧Ｖｅが高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐよりも低い場合、高出力型バッテリＥＳ−Ｐの電圧Ｖｐ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１２及び図１３に示すように、高容量型バッテリＥＳ−Ｅ側にもＶＣＵ２０３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ＰＤＵ１０５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。

また、上記実施形態では、同一充放電ルートにおける２つの電流センサの検出値が同一または相関関係を有するかに基づいて、電流センサの状態を判定するが、２つの電流センサの検出値の比較にあたっては若干のバッファを設けても良い。電気回路にはインダクタ以外にも不可避的に誘導成分を含む構成部品が含まれる可能性があるため、バッファを設ければ、より正確に電流センサの状態を判定できる。

さらに、他の実施形態としては、電流センサが正常か故障かの判定に加えて、電流センサの較正を行っても良い。例えば、少なくとも１つの電流センサの正常が確定しているのならば、この正常な電流センサを含む充放電ルートにおける充放電を実施し、正常な電流センサの検出値ともう一方の電流センサの検出値を比較して、オフセット誤差などを較正しても良い。

１０１ モータジェネレータ
１０３，２０３ ＶＣＵ
１０５ ＰＤＵ
１０７ｅ，１０７ｐ，１０７ 電流センサ
１０９ スイッチ部
１１１ ＥＣＵ
１１３ｅ，１１３ｐ 蓄電モジュール
１１３ 駆動モジュール
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

Claims (12)

1. 第１蓄電器、及び該第１蓄電器の入出力電流である第１電流を検出する第１検出部を有する第１蓄電モジュールと、
   第２蓄電器、及び該第２蓄電器の入出力電流である第２電流を検出する第２検出部を有する第２蓄電モジュールと、
   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り駆動する駆動部、並びに該駆動部の入出力電流である第３電流を検出する第３検出部を有する駆動モジュールと、
   前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電を担う第１経路と、前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第２経路と、前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第３経路と、を有する充放電回路と、
   前記充放電を制御する制御部と、を備えた駆動装置であって、
   前記制御部は、
   前記第１経路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電における前記第１電流及び前記第２電流を比較する第１動作、前記第２経路を介した前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第１電流及び前記第３電流を比較する第２動作、及び前記第３経路を介した前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第２電流及び前記第３電流を比較する第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する、駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する、駆動装置。
3. 請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち２つの検出部の状態を判定する、駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記比較結果は、比較する２つの検出部の検出値が略同一か又は所定の相関を有するか否かを前記制御部が判別した結果である、駆動装置。
5. 請求項４に記載の駆動装置であって、
   前記相関は、前記比較する２つの検出部の間の前記充放電回路における電圧変換率に基づく、駆動装置。
6. 請求項４又は５に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する結果と、検出値が略同一でもなく前記相関も有さない結果とが含まれる場合、前記第１〜第３検出部のうちいずれか１つが故障と判定する、駆動装置。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する結果が２つ含まれる場合、前記第１〜第３検出部が正常と判定する、駆動装置。
8. 請求項４から７のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３動作の全てより得た比較結果に、検出値が略同一又は前記相関を有する２つの結果と、検出値が略同一でもなく前記相関も有さない１つの結果が含まれる場合、前記第１〜第３検出部のうち２つが故障と判定する、駆動装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記制御部は、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態の判定に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の正常判定又は故障確定若しくは較正を行う、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であって、
    前記第２蓄電器は、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、駆動装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動装置を有する、輸送機器。
12. 第１蓄電器、及び該第１蓄電器の入出力電流である第１電流を検出する第１検出部を有する第１蓄電モジュールと、
    第２蓄電器、及び該第２蓄電器の入出力電流である第２電流を検出する第２検出部を有する第２蓄電モジュールと、
    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り駆動する駆動部、並びに該駆動部の入出力電流である第３電流を検出する第３検出部を有する駆動モジュールと、
    前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電を担う第１経路と、前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第２経路と、前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電を担う第３経路と、を有する充放電回路と、
    前記充放電を制御する制御部と、を備えた駆動装置が行う制御方法であって、
    前記制御部は、
    前記第１経路を介した前記第１蓄電器と前記第２蓄電器の間の充放電における前記第１電流及び前記第２電流を比較する第１動作、前記第２経路を介した前記第１蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第１電流及び前記第３電流を比較する第２動作、及び前記第３経路を介した前記第２蓄電器と前記駆動部の間の充放電における前記第２電流及び前記第３電流を比較する第３動作のうち少なくとも２つの動作より得た比較結果に基づき、前記第１〜第３検出部のうち少なくとも１つの検出部の状態を判定する、制御方法。

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