しかしながら、特許文献1及び2に開示された制御方法は、電池の劣化を防止するという観点のみから、電池への急速な充電又は電池からの急速な放電が生じ得る場合にのみ、キャパシタへの充電及びキャパシタからの放電が行われている。このため、特許文献1及び2に開示された制御方法では、車両に要求される特性に応じて電池とキャパシタとを臨機応変に使い分けることができないという技術的問題点が生ずる。例えば、特許文献1及び2に開示された制御方法では、電池の劣化を防止することに固執するあまり、車両の走行性能や燃費等が犠牲になるおそれがある。或いは、特許文献1及び2に開示された制御方法では、車両の走行性能や燃費等に限らず、車両に要求される特性が犠牲になる(つまり、本来意図した特性が得られない)おそれがある。
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、2種類の電源を備える車両に対して異なる特性が要求される場合であっても、当該異なる特性を臨機応変に満たしながら2種類の電源を用いて車両を走行させることが可能な電源制御装置を提供することを課題とする。
(第1の電源制御装置)
<1>
上記課題を解決するための第1の電源制御装置は、第1電力の入出力を行う第1電源と、第2電力の入出力を行い且つ前記第1電源よりも容量が小さい一方で出力が大きい第2電源との双方を含む電源システムを用いて走行する車両を制御する電源制御装置であって、前記電源システムに要求される要求電力に対する前記第1電力の分担割合が異なる複数の走行モードから、前記車両に要求される特性に応じて所望の走行モードを選択する選択手段と、前記所望の走行モードに対応する分担割合に従って前記第1電力及び前記第2電力の入出力を行うように前記第1電源及び前記第2電源を制御する制御手段とを備える。
第1の電源制御装置は、第1電源と第2電源との双方を含む電源システムを用いて走行する車両を制御することができる。
このような電源システムを用いて走行する車両は、力行時には、典型的には電源システムから出力される電力を用いて走行する。具体的には、例えば、車両は、電源システムから出力される電力によって駆動する回転電機の動力を用いて走行する。その結果、車両が力行している場合には、第1電源及び第2電源の一方又は双方が、電力を出力する(つまり、放電する)ことが多い。一方で、車両は、回生時には、電源システムに対して電力を入力しながら走行する。具体的には、例えば、車両は、回転電機の回生発電によって発生する電力を電源システムに入力しながら走行する。その結果、車両が回生している場合には、第1電源及び第2電源の一方又は双方には、電力が入力される(つまり、充電される)ことが多い。
ここで、第1電源は、第1電力の入出力(つまり、充放電)を行う。特に、第1電源は、第2電源よりも容量が大きい電源(いわゆる、高容量型の電源)である。従って、第1電源は、第2電源と比較して、より長時間に渡って一定の電力の出力を行うことができる。一方で、第2電源は、第2電力の入出力(つまり、充放電)を行う。特に、第2電源は、第1電源よりも出力が大きい電源(いわゆる、高出力型の電源)である。従って、第2電源は、第1電源と比較して、より急速に(急峻に)電力の入出力を行うことができる。
尚、例えば、第1電源として電池が用いられ、第2電源としてキャパシタ(言い換えれば、コンデンサ)が用いられてもよい。或いは、例えば、第1電源として高容量型電池(つまり、高出力型電池よりも容量が大きい電池)が用いられ、第2電源として高出力型電池(つまり、高容量型電池よりも出力が大きい電池)が用いられてもよい。或いは、例えば、第1電源として高容量型キャパシタ(つまり、高出力型キャパシタよりも容量が大きいキャパシタ)が用いられ、第2電源として高出力型キャパシタ(つまり、高容量型キャパシタよりも出力が大きいキャパシタ)が用いられてもよい。
このような車両(言い換えれば、このような車両が備える電源システム)を制御するために、第1の電源制御装置は、選択手段と、制御手段とを備えている。
選択手段は、複数の走行モードから所望の走行モードを選択する。複数の走行モードは、要求電力に対する第1電力の分担割合(つまり、要求電力のうち第1電源が入出力する第1電力が占める又は負担する割合)に応じて相互に区別される。例えば、複数の走行モードは、第1電力の分担割合が第1の範囲にある走行モードや、第1電力の分担割合が第2の範囲にある(但し、第2の範囲の少なくとも一部は、第1の範囲とは異なる)走行モード等を含んでいてもよい。或いは、例えば、複数の走行モードは、第1電力の分担割合が第1の値になる走行モードや、第1電力の分担割合が第2の値になる(但し、第2の値は、第1の値とは異なる)走行モード等を含んでいてもよい。
尚、要求電力は、電源システムに要求される電力である。つまり、車両が力行している場合には、要求電力は、車両が力行するために電源システムが出力するべき電力に相当する。或いは、車両が回生している場合には、要求電力は、電源システムに入力されるべき電力(つまり、回生によって発生する電力のうち電源システムに入力されるべき電力)に相当する。
選択手段は特に、車両に要求される特性に応じて、所望の走行モードを選択する。例えば、選択手段は、車両に要求される特性に適した(或いは、最適な)第1電力の分担割合が対応付けられている所望の走行モードを選択してもよい。或いは、例えば、選択手段は、車両に要求される特性を実現可能な第1電力の分担割合が対応付けられている所望の走行モードを選択してもよい。
より具体的には、例えば、選択手段は、車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視するという特性である場合には、当該走行性能を重視するという特性に適した第1電力の分担割合が対応付けられている所望の走行モードを選択してもよい。或いは、選択手段は、車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視するという特性である場合には、当該燃費性能を重視するという特性に適した第1電力の分担割合が対応付けられている所望の走行モードを選択してもよい。或いは、選択手段は、車両に要求される特性がその他の特性である場合には、当該その他の特性に適した第1電力の分担割合が対応付けられている所望の走行モードを選択してもよい。
このように、選択手段は、車両の走行に合わせて車両に要求される特性が変化する都度、所望の走行モードを適宜選択することができる。つまり、選択手段は、所望の走行モードを適宜選択することで、実質的には、車両に要求される特性に応じて第1電力の分担割合を適宜変更することができる。
尚、第1電力の分担割合が決定すれば、第2電力の分担割合もまた実質的には決定される。例えば、電源システムが第1電源及び第2電源以外の他の電源を備えていない場合には、第2電力の分担割合[%]は、100−第1電力の分担割合[%]となる。或いは、例えば、電源システムが第1電源及び第2電源以外の他の電源を更に備えている場合には、第2電力の分担割合[%]は、100−第1電力の分担割合−その他の電源が入出力する電力の分担割合[%]となる。
制御手段は、選択手段が選択した所望の走行モードに対応する分担割合に従って第1電力の入出力を行うように、第1電源を制御する。同様に、制御手段は、選択手段が選択した所望の走行モードに対応する分担割合に従って第2電力の入出力を行うように、第2電源を制御する。その結果、第1電源は、所望の走行モードに対応する分担割合を直接的に満たすような第1電力の入出力を行う。また、第2電源は、所望の走行モードに対応する分担割合を間接的に満たすような第2電力の入出力を行う。従って、第1電源及び第2電源は、選択手段による走行モードの選択に基づいて定まる分担割合に応じて使い分けられる。
尚、制御手段は、選択手段が選択した所望の走行モードに基づいて第1電力の分担割合を調整(或いは、決定)してもよい。例えば、所望の走行モードがある範囲の分担割合に対応付けられている場合には、制御手段は、所望の走行モードに対応する範囲内で、第1電力の分担割合を調整してもよい。具体的には、例えば、選択手段が選択した一の走行モードに対応付けられている第1電力の分担割合が第1の範囲にある場合には、制御手段は、第1の範囲内で第1電力の分担割合を調整してもよい。
このとき、制御手段は、車両に要求される特性に応じて、第1電力の分担割合を調整してもよい。つまり、制御手段は、選択手段が選択した一の走行モードに対応する範囲内で、車両に要求される特性を満たし得る適切な(或いは、最適な)分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。より具体的には、例えば、制御手段は、燃費性能及び走行性能の重視度合いの相対的な関係に応じて、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、制御手段は、相対的に容量が小さい第2電源の枯渇を未然に防止するように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、選択手段は、要求電力の急激な増加又は減少等に合わせて相対的に出力が大きい第2電源を積極的に使用するように、第1電力の分担割合を調整してもよい。
その結果、制御手段は、選択手段によって同一の走行モードが所望の走行モードとして選択され続けている(言い換えれば、他の走行モードが所望の走行モードとして新たに選択されない)場合であっても、第1電力の分担割合を変更することができる。つまり、第1電力の分担割合は、選択手段による走行モードの選択に加えて又は代えて、制御手段による調整によっても適宜変更されてもよい。
以上説明したように、第1の電源制御装置は、第1電力の分担割合を適宜変更することができる。言い換えれば、第1の電源制御装置によれば、第1電力の分担割合が常に同一の分担割合に固定されなくともよくなる。従って、第1の電源制御装置は、車両に要求される特性等が変化する都度、第1電力の分担割合を、当該特性の変化等に応じた適切な(或いは、最適な)分担割合に設定することができる。その結果、第1の電源制御装置は、選択手段による走行モードの選択に基づいて定まる分担割合に応じて、第1電源及び第2電源を臨機応変に使い分けることができる。つまり、第1の電源制御装置は、車両に要求される特性が第1の特性である場合には、当該第1の特性を実現するような第1の分担割合に基づいて第1電源及び第2電源を臨機応変に使い分けることができる。一方で、第1の電源制御装置は、車両に要求される特性が第1の特性とは異なる第2の特性である場合には、当該第2の特性を実現するような第2の分担割合に基づいて第1電源及び第2電源を臨機応変に使い分けることができる。このように、第1の電源制御装置は、複数の異なる特性の両立を実現するように、第1電源及び第2電源を臨機応変に使い分けることができる。
尚、上述した特許文献1及び2に開示された制御方法は、車両に要求される特性に応じて第1電力の分担割合を変更するという技術思想を有していない。つまり、特許文献1及び2に開示された制御方法は、原則として電池の分担割合を100%に固定している。その上で、特許文献1及び2に開示された制御方法は、電池への急速な充電又は電池からの急速な放電が生じ得る場合にのみ、キャパシタへの充電及びキャパシタからの放電を行っているに過ぎない。従って、特許文献1及び2に開示された制御方法は、電池の劣化のみを抑制できるに過ぎないがゆえに、複数の異なる特性の両立を実現するように電池及びキャパシタを臨機応変に(つまり、車両に要求される特性に応じて)使い分けることが困難である。しかるに、第1の電源制御装置は、選択手段による走行モードの選択によって第1電力の分担割合を適宜変更することができるがゆえに、第1電源及び第2電源を臨機応変に(つまり、車両に要求される特性に応じて)使い分けることができるという優位性を有している。更には、第1の電源制御装置では更に、選択手段が選択した所望の走行モードの範囲内で第1電力の分担割合が調整されれば、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に(つまり、車両に要求される特性に応じて)使い分けることができるという優位性を有している。
<2>
第1の電源制御装置の他の態様では、前記複数の走行モードは、(i)前記第1電力の分担割合が第1閾値よりも小さい第1走行モードと、(ii)前記第1電力の分担割合が前記第1閾値よりも大きい第2走行モードとを含んでいる。
この態様によれば、選択手段は、車両に要求されている特性に応じて、第1電力の分担割合が相対的に小さい第1走行モード及び第1電力の分担割合が相対的に大きい第2走行モードのいずれかを選択することができる。
尚、第1閾値は、車両に要求される特性と第1電力の分担割合との相関関係を考慮した上で、夫々が異なる特性を満たし得る第1走行モードと第2走行モードとを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。
<3>
第1の電源制御装置の他の態様では、前記複数の走行モードは、(i)前記第1電力の分担割合が、前記要求電力に対する前記第2電力の分担割合よりも小さい第1走行モードと、(ii)前記第1電力の分担割合が、前記第2電力の分担割合よりも大きい第2走行モードとを含んでいる。
この態様によれば、選択手段は、車両に要求されている特性に応じて、第1電力の分担割合が相対的に小さい第1走行モード及び第1電力の分担割合が相対的に大きい第2走行モードのいずれかを選択することができる。
<4>
複数の走行モードが第1及び第2走行モードを含む第1の電源制御装置の態様では、前記車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視する特性である場合には、前記選択手段は、前記第1走行モードを選択し、前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合には、前記選択手段は、前記第2走行モードを選択する。
この態様によれば、車両が走行性能(例えば、走行レスポンスの向上等)よりも燃費性能(例えば、燃費の向上等)を重視する場合には、選択手段は、第1電力の分担割合が相対的に小さくなる第1走行モードを選択する。その結果、第1走行モードが選択されている場合には、第2走行モードが選択されている場合と比較して、第1電力の分担割合が小さくなる一方で、第2電力の分担割合が大きくなる。ここで、第2電源の容量が相対的に小さく且つ第2電源の出力が相対的に大きいがゆえに、第2電源における第2電力の入出力の効率は、第1電源における第1電力の入出力の効率よりも一般的には良好となる。このため、第2電力の分担割合が大きくなるほど(言い換えれば、第1電力の分担割合が小さくなるほど)、車両の燃費性能が向上する。つまり、第1走行モードが選択されている場合には、第2走行モードが選択されている場合と比較して、車両の燃費性能が向上する。
一方で、車両が燃費性能よりも走行性能を重視する場合には、選択手段は、第1電力の分担割合が相対的に大きくなる第2走行モードを選択する。その結果、第2走行モードが選択されている場合には、第1走行モードが選択されている場合と比較して、第1電力の分担割合が大きくなる一方で、第2電力の分担割合が小さくなる。この場合、第2電源が出力するべき第2電力が相対的に少なくなるがゆえに、第2電源が枯渇しにくくなる。言い換えれば、第2電源の枯渇が抑制される。その結果、第2電源の枯渇が抑制されていない場合と比較して、第2電源の容量を相対的に小さくしやすくなるがゆえに、第2電源のコストやサイズ等の低減が実現される。更には、走行性能を満たす(例えば、相対的に大きな加速度で加速する)ために一時的に大きな要求電力が必要とされる場合には、出力が相対的に大きい第2電源が一時的に第2電力を出力することで、要求電力を満たす(つまり、第1電源が出力する第1電力をサポートする)ことが好ましい。そうすると、第2電源の枯渇が抑制されている場合には、このような走行性能を満たすために第2電源が第2電力を出力しやすくなる。言い換えれば、要求電力の変動に合わせて第2電源が一時的に第2電力を出力するべきタイミングで、第2電源が第2電力を出力することができない事態が生じにくくなる。その結果、走行性能を重視する特性をより長時間満たすことができる。
尚、この態様に応じた選択は、車両が力行している場合に行われることが好ましい。一方で、車両が回生している場合には、選択手段は、この態様に応じた選択を行ってもよい。或いは、車両が回生している場合には、選択手段は、車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視する特性であるのか又は燃費性能よりも走行性能を重視する特性であるかに関わらず、第2電力の分担割合が相対的に大きくなる第1走行モードを選択してもよい。その結果、車両が回生している場合には、第2電源に対する第2電力の入力(つまり、回生によって発電された電力による第2電源の充電)が相対的に優先される。
<5>
車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合に第2走行モードを選択する第1の電源制御装置の態様では、前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合には、前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合であっても、前記選択手段は、前記第2走行モードを選択しない。
この態様によれば、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合には、第1電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある。つまり、このような場合には、走行性能を満たすだけの第1電力の入出力を第1電源が行うことができないおそれがある。同様に、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合には、第2電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある。つまり、このような場合には、走行性能を満たすだけの第2電力の入出力を第2電源が行うことができないおそれがある。従って、第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある場合には、車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合であっても、選択手段は、走行性能を重視するための分担割合が対応付けられた第2走行モードを選択しなくともよい。
尚、「電源の現在特性値」は、電源の現在の状態を直接的に又は間接的に示すことが可能な任意のパラメータを意味する。このような電源の現在特性値として、例えば、電源の現在の温度や、電源の現在のSOC値等が一例としてあげられる。また、「電源の定格限界値」は、電源の現在特性値が取り得る限界値であって定格等によって定められている限界値を意味する。このような電源の定格限界値として、電源が動作可能な温度の限界値や、電源が取り得るSOC値の限界値等が一例としてあげられる。
また、第2閾値は、第1電源の仕様を考慮した上で、走行性能を満たすだけの第1電力の入出力を第1電源が行うことができる状態と走行性能を満たすだけの第1電力の入出力を第1電源が行うことができない状態とを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。更には、第2閾値は、第2電源の仕様を考慮した上で、走行性能を満たすだけの第2電力の入出力を第2電源が行うことができる状態と走行性能を満たすだけの第2電力の入出力を第2電源が行うことができない状態とを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。
<6>
第1の電源制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて、前記第1電力の分担割合を調整する。
この態様によれば、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分は、実質的には、第1電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができるか否かを示している。このため、第1の電源制御装置は、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分に応じて第1電力の分担割合を調整することで、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。
同様に、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分は、実質的には、第2電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができるか否かを示している。このため、第1の電源制御装置は、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分に応じて第1電力の分担割合を調整することで、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。
尚、この態様による第1電力の分担割合の調整は、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合(つまり、第1電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある場合)に行われてもよい。同様に、この態様による第1電力の分担割合の調整は、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合(つまり、第2電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある場合)に行われてもよい。つまり、この態様による第1電力の分担割合の調整は、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分及び第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分の双方が第2閾値より小さくない場合(つまり、第1電源及び第2電源の双方が安定的な動作又は意図した動作を行うことができると推定される場合)には行われなくともよい。
<7>
上述の如く第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて1電力の分担割合を調整する第1の電源制御装置の態様では、前記制御手段は、前記第1電源の現在特性値と前記第1電源の定格限界値との間の差分が小さくなるほど前記第1電力の分担割合を減少させる。
この態様によれば、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分が相対的に小さい場合には、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分が相対的に大きい場合と比較して、第1電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。このため、この場合には、第1の電源制御装置は、第1電力の分担割合を減少させる(つまり、第1電源の負担を減らす)ことで、第1電源の状態を安定的な動作又は意図した動作を行うことができる状態に戻すことができる。このように、第1の電源制御装置は、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。
<8>
上述の如く第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて1電力の分担割合を調整する第1の電源制御装置の態様では、前記制御手段は、前記第2電源の現在特性値と前記第2電源の定格限界値との間の差分が小さくなるほど前記第1電力の分担割合を増加させる。
この態様によれば、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分が相対的に小さい場合には、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分が相対的に大きい場合と比較して、第2電源が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。このため、この場合には、第1の電源制御装置は、第1電力の分担割合を増加させる(つまり、第1電源の負担を増やすことで、実質的に第2電源の負担を減らす)ことで、第2電源の状態を安定的な動作又は意図した動作を行うことができる状態に戻すことができる。このように、第1の電源制御装置は、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。
(第2の電源制御装置)
<9>
上記課題を解決する第2の電源制御装置は、第1電力の入出力を行う第1電源と、第2電力の入出力を行い且つ前記第1電源よりも容量が小さい一方で出力が大きい第2電源との双方を含む電源システムを用いて走行する車両を制御する電源制御装置であって、前記車両に要求される特性に応じて、前記電源システムに要求される要求電力に対する前記第1電力の分担割合を動的に調整する調整手段と、前記調整手段が調整した分担割合に従って前記第1電力及び前記第2電力の入出力を行うように、前記第1電源及び前記第2電源を制御する制御手段とを備える。
第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第1電源と第2電源との双方を含む電源システムを用いて走行する車両を制御することができる。尚、第1の電源制御装置と同様の構成については、説明を省略する。
このような車両(言い換えれば、このような車両が備える電源システム)を制御するために、第2の電源制御装置は、調整手段と、制御手段とを備えている。
調整手段は、要求電力に対する第1電力の分担割合を調整する。調整手段は特に、車両に要求される特性に応じて、第1電力の分担割合を動的に(つまり、車両に要求される特性が変化する都度)調整する。例えば、選択手段は、車両に要求される特性に適した(或いは、最適な)分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、例えば、調整手段は、車両に要求される特性を実現可能な分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。
より具体的には、例えば、調整手段は、車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視するという特性である場合には、当該走行性能を重視するという特性に適した分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、調整手段は、車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視するという特性である場合には、当該燃費性能を重視するという特性に適した分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、調整手段は、車両に要求される特性がその他の特性である場合には、当該その他の特性に適した分担割合となるように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、調整手段は、燃費性能及び走行性能の重視度合いの相対的な関係に応じて、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、調整手段は、相対的に容量が小さい第2電源の枯渇を未然に防止するように、第1電力の分担割合を調整してもよい。或いは、調整手段は、要求電力の急激な増加又は減少等に合わせて相対的に出力が大きい第2電源を積極的に使用するように、第1電力の分担割合を調整してもよい。
このように、調整手段は、車両の走行に合わせて車両に要求される特性が変化する都度、第1電力の分担割合を適宜調整することができる。つまり、調整手段は、実質的には、車両に要求される特性に応じて第1電力の分担割合を適宜変更することができる。
制御手段は、調整手段が調整した分担割合に従って第1電力の入出力を行うように、第1電源を制御する。同様に、制御手段は、調整手段が調整した分担割合に従って第2電力の入出力を行うように、第2電源を制御する。その結果、第1電源は、調整手段が調整した分担割合を直接的に満たすような第1電力の入出力を行う。また、第2電源は、調整手段が調整した分担割合を間接的に満たすような第2電力の入出力を行う。従って、第1電源及び第2電源は、調整手段によって調整される分担割合に応じて使い分けられる。
以上説明したように、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第1電力の分担割合を適宜変更することができる。言い換えれば、第2の電源制御装置によれば、第1の電源制御装置と同様に、第1電力の分担割合が常に同一の分担割合に固定されなくともよくなる。従って、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。つまり、第2の電源制御装置は、複数の異なる特性の両立を実現するように、第1電源及び第2電源を臨機応変に使い分けることができる。
<10・11>
第2の電源制御装置の他の態様では、前記調整手段は、(i)前記車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視する特性である場合には、前記第1電力の分担割合が所第1閾値よりも小さくなるように前記第1電力の分担割合を調整し、(ii)前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合には、前記第1電力の分担割合が前記閾値よりも大きくなるように前記第1電力の分担割合を調整する。
或いは、第2の電源制御装置の他の態様では、前記調整手段は、(i)前記車両に要求される特性が走行性能よりも燃費性能を重視する特性である場合には、前記第1電力の分担割合が、前記要求電力に対する前記第2電力の分担割合よりも小さくなるように前記第1電力の分担割合を調整し、(ii)前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合には、前記第1電力の分担割合が、前記第2電力の分担割合よりも大きくなるように前記第1電力の分担割合を調整する。
これらの態様によれば、車両が走行性能よりも燃費性能を重視する場合には、調整手段は、第1電力の分担割合が相対的に小さくなるように、第1電力の分担割合を調整する。従って、第1の電源制御装置と同様に、車両の燃費性能が向上する。一方で、車両が燃費性能よりも走行性能を重視する場合には、調整手段は、第1電力の分担割合が相対的に大きくなるように、第1電力の分担割合を調整する。従って、第1の電源制御装置と同様に、第2電源のコストやサイズ等の低減が実現される。同様に、走行性能を重視する特性をより長時間満たすことができる。
<12・13>
車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合に第1電力の分担割合が第1閾値よりも大きくなるように第1電力の分担割合を調整する第2の電源制御装置の態様では、第2走行モードを選択する第1の電源制御装置の態様では、前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合には、前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合であっても、前記調整手段は、前記第1電力の分担割合が前記第1閾値よりも大きくなるように前記第1電力の分担割合を調整しない。
或いは、車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合に第1電力の分担割合が第2電力の分担割合よりも大きくなるように第1電力の分担割合を調整する第2の電源制御装置の態様では、第2走行モードを選択する第1の電源制御装置の態様では、前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分が第2閾値より小さい場合には、前記車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合であっても、前記調整手段は、前記第1電力の分担割合が前記第2電力の分担割合よりも大きくなるように前記第1電力の分担割合を調整しない。
これらの態様によれば、第1の電源制御装置と同様に、第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないおそれがある場合には、車両に要求される特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性である場合であっても、調整手段は、走行性能を重視するための分担割合となるように第1電力の分担割合を調整しなくともよい。
<14>
第2の電源制御装置の他の態様では、前記調整手段は、前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と前記第1電源及び前記第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて、前記第1電力の分担割合を更に調整する。
この態様によれば、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第1電源の現在特性値と第1電源の定格限界値との間の差分に応じて第1電力の分担割合を調整することで、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。同様に、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第2電源の現在特性値と第2電源の定格限界値との間の差分に応じて第1電力の分担割合を調整することで、第1電源及び第2電源をより一層臨機応変に使い分けることができる。
<15>
上述の如く第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて1電力の分担割合を調整する第2の電源制御装置の態様では、前記調整手段は、前記第1電源の現在特性値と前記第1電源の定格限界値との間の差分が小さくなるほど前記第1電力の分担割合を減少させる。
この態様によれば、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第1電力の分担割合を減少させる(つまり、第1電源の負担を減らす)ことで、第1電源の状態を安定的な動作又は意図した動作を行うことができる状態に戻すことができる。
<16>
上述の如く第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の現在特性値と第1電源及び第2電源のうちの少なくとも一方の定格限界値との間の差分に応じて1電力の分担割合を調整する第2の電源制御装置の態様では、前記調整手段は、前記第2電源の現在特性値と前記第2電源の定格限界値との間の差分が小さくなるほど前記第1電力の分担割合を増加させる。
この態様によれば、第2の電源制御装置は、第1の電源制御装置と同様に、第1電力の分担割合を増加させる(つまり、第1電源の負担を増やすことで、実質的に第2電源の負担を減らす)ことで、第2電源の状態を安定的な動作又は意図した動作を行うことができる状態に戻すことができる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から更に明らかにされる。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の一例として、モータジェネレータ10を備える車両1に対して本発明を適用した場合の実施形態について説明する。
(1)車両の構成
はじめに、図1を参照して、本実施形態の車両1の構成について説明する。ここに、図1は、本実施形態の車両1の構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、モータジェネレータ10と、車軸21と、車輪22と、電源システム30と、「電源制御装置(つまり、選択手段、調整手段及び制御手段)」の一具体例であるECU40とを備える。
モータジェネレータ10は、力行時には、主として、電源システム30から出力される電力を用いて駆動することで、車軸21に動力(つまり、車両1の走行に必要な動力)を供給する電動機として機能する。更に、モータジェネレータ10は、回生時には、主として、電源システム30が備える電池31及びキャパシタ32を充電するための発電機として機能する。
車軸21は、モータジェネレータ10から出力された動力を車輪22に伝達するための伝達軸である。
車輪22は、車軸21を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。図1は、車両1が左右に一輪ずつの車輪22を備える例を示しているが、実際には、前後左右に一輪ずつ車輪22を備えている(つまり、合計4つの車輪12を備えている)ことが好ましい。
尚、図1は、単一のモータジェネレータ10を備える車両1を例示している。しかしながら、車両1は、2つ以上のモータジェネレータ10を備えていてもよい。更には、車両1は、モータジェネレータ10に加えて、エンジンを更に備えていてもよい。つまり、本実施形態の車両1は、電気自動車やハイブリッド車両であってもよい。
電源システム30は、力行時には、モータジェネレータ10が電動機として機能するために必要な電力をモータジェネレータ10に対して出力する。更に、電源システム30には、回生時には、発電機として機能するモータジェネレータ10が発電する電力が、モータジェネレータ10から入力される。
このような電源システム30は、「第1電源」の一具体例である電池31と、「第2電源」の一具体例であるキャパシタ32と、電力変換器33と、平滑コンデンサ34と、インバータ35とを備えている。
電池31は、電気化学反応(つまり、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応)等を利用して電力の入出力(つまり、充放電)を行うことができる蓄電池である。このような電池31の一例として、例えば、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池や、燃料電池等があげられる。
キャパシタ32は、電荷(つまり、電気エネルギー)を蓄積する物理的作用又は化学的作用を利用して電力の入出力を行うことができる。このようなキャパシタ32の一例として、例えば、電気二重層コンデンサ等が一例としてあげられる。
尚、電池31及びキャパシタ32に代えて、電力の入出力を行うことが可能な任意の2種類の電源が用いられてもよい。この場合、電池31に代えて用いられる電源は、キャパシタ32に代えて用いられる電源と比較して、容量が大きい(或いは、エネルギー密度が大きい)電源であってもよい。或いは、電池31に代えて用いられる電源は、キャパシタ32に代えて用いられる電源と比較して、一定の電力の出力をより長時間行うことができる電源であってもよい。また、キャパシタ32に代えて用いられる電源は、電池31に代えて用いられる電源と比較して、出力が大きい電源であってもよい。或いは、キャパシタ32に代えて用いられる電源は、電池31に代えて用いられる電源と比較して、電力の入出力を急速に(急峻に)行うことができる電源であってもよい。このような2種類の電源の一例として、例えば、高容量型電池(つまり、電池31に代えて用いられる電源)及び高出力型電池(つまり、キャパシタ32に代えて用いられる電源)や、高容量型キャパシタ(つまり、電池31に代えて用いられる電源)及び高出力型キャパシタ(つまり、キャパシタ32に代えて用いられる電源)があげられる。
電力変換器33は、ECU40の制御下で、電池31が出力する電力及びキャパシタ32が出力する電力を、電源システム30に要求されている要求電力(典型的には、電源システム30がモータジェネレータ10に対して出力するべき電力)に応じて変換する。電力変換器33は、変換した電力を、インバータ35に出力する。更に、電力変換器33は、ECU40の制御下で、インバータ35から入力される電力(つまり、モータジェネレータ10の回生によって発生した電力)を、電源システム30に要求されている要求電力(典型的には、電源システム30に対して入力するべき電力であり、実質的には、電池31及びキャパシタ32に対して入力するべき電力)に応じて変換する。電力変換器33は、変換した電力を、電池31及びキャパシタ32の少なくとも一方に出力する。このような電力変換により、電力変換器33は、実質的には、電池31及びキャパシタ32とインバータ35との間における電力の分配及び電池31とキャパシタ32との間における電力の分配を制御することができる。
尚、図1は、電池31及びキャパシタ32に共通する単一の電力変換器33を備える電源システム30を例示している。しかしながら、電源システム30は、2つ以上の電力変換器33(例えば、電池31に対応する電力変換器33と、キャパシタ32に対応する電力変換器33)を備えていてもよい。
平滑コンデンサ34は、力行時には、電力変換器33からインバータ34に対して供給される電力の変動(実質的には、電力変換器33とインバータ34との間の電源ラインにおける電圧の変動)を平滑化する。同様に、平滑コンデンサ34は、回生時には、インバータ34から電力変換器33に対して供給される電力の変動(実質的には、電力変換器33とインバータ34との間の電源ラインにおける電圧の変動)を平滑化する。
インバータ35は、力行時には、電力変換器33から出力される電力(直流電力)を交流電力に変換する。その後、インバータ35は、交流電力に変換した電力を、モータジェネレータ10に供給する。更に、インバータ35は、回生時には、モータジェネレータ10が発電した電力(交流電力)を直流電力に変換する。その後、インバータ35は、直流電力に変換した電力を、電力変換器33に供給する。
ECU40は、車両1の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ECU40は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備えている。
特に、ECU40は、上述した電力変換器33における電力の分配を制御する。より具体的には、ECU40は、電池31及びキャパシタ32の夫々の分担割合を、車両に要求される特性に応じて任意に変更するように、電力変換器33を制御する。尚、ここで言う「分担割合」は、電源システム30に要求されている要求電力に対する電池31が入出力する電力(以降、適宜“電池電力”と称する)及びキャパシタ32が入出力する電力(以降、適宜“キャパシタ電力”と称する)の割合を示す。尚、力行時には、要求電力は、実質的には、電源システム30がモータジェネレータ10に対して出力するべき要求出力電力となる。従って、この場合は、分担割合は、要求出力電力に対する電池31が出力する電力(以降、適宜“電池出力電力”と称する)及びキャパシタ32が出力する電力(以降、適宜“キャパシタ出力電力”と称する)の割合を示す。一方で、例えば、回生時には、要求電力は、実質的には、モータジェネレータ10から電源システム30に対して入力されるべき要求入力電力となる。従って、この場合は、分担割合は、要求入力電力に対する電池31に入力される電力(以降、適宜“電池入力電力”と称する)及びキャパシタ32に入力される電力(以降、適宜“キャパシタ入力電力”と称する)の割合を示す。
以下、ECU40の制御下で行われる電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作についての詳細な説明を続ける。
(2)電池及びキャパシタの分担割合の変更動作
続いて、図2から図5を参照しながら、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)について説明する。
(2−1)電池及びキャパシタの分担割合の変更動作の全体の流れ
初めに、図2を参照しながら、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)の全体の流れについて説明する。図2は、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)の全体の流れを示すフローチャートである。
図2に示すように、ECU40は、車両に要求されている特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性であるか否かを判定する(ステップS10)。例えば、車両1の走行モードとして、走行性能を重視するスポーツモードと、燃費性能を重視するエコモードとが存在する例をあげて説明する。この場合、例えば、ECU40は、スポーツモード及びエコモードを指定する操作ボタンを介したユーザの操作に基づいて、車両に要求されている特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性であるか否かを判定してもよい。或いは、ECU40は、車両の走行状況等を考慮した上で、車両に要求されている特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性であるか否かを自発的に判定してもよい。
ステップS10の判定の結果、車両に要求されている特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性であると判定される場合には(ステップS10:Yes)、ECU40は、車両1の走行モードとして、スポーツモードを選択する(ステップS11)。この場合、ECU40は、スポーツモードに基づいて電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定(言い換えれば、調整)する(ステップS13)。スポーツモードに基づいて電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定する動作については、後に詳述する(図3及び図4参照)。
尚、電源システム30が電池31及びキャパシタ32以外の電源を備えていないがゆえに、電池31の分担割合が決定されれば、キャパシタ32の分担割合も実質的には決定される。従って、ECU40は、電池31及びキャパシタ32のうちの少なくとも一方の分担割合を決定すれば足りる。但し、電源システム30が電池31及びキャパシタ32以外の他の電源を備えていることもある。この場合には、ECU40は、電池31及びキャパシタ32並びに他の電源のうちの少なくとも2つ以上の分担割合を決定することが好ましい。
他方で、ステップS10の判定の結果、車両に要求されている特性が燃費性能よりも走行性能を重視する特性でない(つまり、車両に要求されている特性が走行性能よりも燃費性能を重視する特性である)と判定される場合には(ステップS10:No)、ECU40は、車両の走行モードとして、エコモードを選択する(ステップS12)。この場合、ECU40は、エコモードに基づいて電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定(言い換えれば、調整)する(ステップS13)。エコモードに基づいて電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定する動作については、後に詳述する(図3及び図4参照)。
その後、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に応じて電池31が電池電力を入出力し且つキャパシタ32がキャパシタ電力を入出力するように、電力変換器32を制御する(ステップS14)。その結果、電池31は、ステップS13で決定された分担割合に応じた電池電力の入出力を行う。同様に、キャパシタ32は、ステップS13で決定された分担割合に応じたキャパシタ電力の入出力を行う。
以上の動作が、車両1の走行が終了するまで定期的に又は非定期的に繰り返し行われる(ステップS15)。
(2−2)電池及びキャパシタの分担割合の変更動作の詳細
続いて、図3及び図4を参照しながら、スポーツモード及びエコモードに応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更(実質的には、決定)動作の詳細について説明する。図3は、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更の様子を模式的に示すグラフである。図4は、電池31及びキャパシタ32の分担割合が異なる場合の、要求出力電力と電池出力電力及びキャパシタ出力電力との間の関係を模式的に示すグラフである。
図3(a)から図3(c)に示すように、本実施形態では、スポーツモード及びエコモードは、例えば、電池31及びキャパシタ32の夫々の分担割合によって相互に区別可能な走行モードである。
例えば、スポーツモード及びエコモードは、電池31の分担割合(つまり、電池出力電力の分担割合)とキャパシタ32の分担割合(つまり、キャパシタ出力電力の分担割合)との大小関係に応じて区別されてもよい。
具体的には、例えば、図3(a)に示すように、スポーツモードは、力行時において、電池31の分担割合(つまり、電池出力電力の分担割合)がキャパシタ32の分担割合(つまり、キャパシタ出力電力の分担割合)よりも大きくなる走行モードであってもよい。図3(a)は、スポーツモードでは、走行性能を重視する度合いが強ければ強いほど(つまり、図3(a)において左側へシフトするほど)、電池31の分担割合が大きくなっている例を示している。
スポーツモードが選択された場合には、ECU40は、力行時における電池31の分担割合が力行時におけるキャパシタ32の分担割合よりも大きくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。具体的には、例えば、図3(a)のS1点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が100%となり且つキャパシタ32の分担割合が0%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、図4(a)に示すように、要求出力電力の全てが電池出力電力として電池31から出力される。或いは、例えば、図3(a)のS2点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が80%となり且つキャパシタ32の分担割合が20%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、図4(b)に示すように、要求出力電力のうちの80%が電池出力電力として電池31から出力されると共に、要求出力電力のうちの20%がキャパシタ出力電力としてキャパシタ32から出力される。
一方で、例えば、図3(a)に示すように、エコモードは、力行時において、電池31の分担割合がキャパシタ32の分担割合よりも小さくなる走行モードであってもよい。図3(a)は、エコモードでは、燃費性能を重視する度合いが強ければ強いほど(つまり、図3(a)において右側へシフトするほど)、電池31の分担割合が小さくなっている例を示している。
エコモードが選択された場合には、ECU40は、力行時における電池31の分担割合が力行時におけるキャパシタ32の分担割合よりも小さくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。具体的には、例えば、図3(a)のE1点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が0%となり且つキャパシタ32の分担割合が100%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、図4(c)に示すように要求出力電力の全てがキャパシタ出力電力としてキャパシタ32から出力される。或いは、例えば、図3(a)のE2点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が30%となり且つキャパシタ32の分担割合が70%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、図4(d)に示すように、要求出力電力のうちの30%が電池出力電力として電池31から出力されると共に、要求出力電力のうちの70%がキャパシタ出力電力としてキャパシタ32から出力される。
但し、図4(a)から図4(d)を見て分かるように、図2のステップS13で決定された分担割合は、(i)当該分担割合に応じた電池出力電力が、電池31が出力可能な電池出力電力の上限値を超えておらず且つ(ii)当該分担割合に応じたキャパシタ出力電力が、キャパシタ32が出力可能なキャパシタ出力電力の上限値を超えていない場合に、維持される。つまり、図2のステップS13で決定された分担割合に応じた電池出力電力及びキャパシタ出力電力の双方が夫々の上限値を超えていない場合には、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に応じて電池31が電池出力電力を出力し且つキャパシタ32がキャパシタ出力電力を出力するように、電力変換器32を制御し続けることが好ましい。
一方で、図2のステップS13で決定された分担割合に応じた電池出力電力が上限値を超えてしまう場合には、図2のステップS13で決定された分担割合に関わらず、電池出力電力の不足分がキャパシタ出力電力によって補われることが好ましい(図4(a)及び図4(b)参照)。つまり、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に関わらず、電池出力電力の不足分がキャパシタ出力電力によって補われるように、電力変換器32を制御することが好ましい。
同様に、図2のステップS13で決定された分担割合に応じたキャパシタ出力電力が上限値を超えてしまう場合には、図2のステップS13で決定された分担割合に関わらず、キャパシタ出力電力の不足分が電池出力電力によって補われることが好ましい(図4(c)及び図4(d)参照)。つまり、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に関わらず、キャパシタ出力電力の不足分が電池出力電力によって補われるように、電力変換器32を制御することが好ましい。
以下に説明する回生時においても同様のことが言える。つまり、図2のステップS13で決定された分担割合に応じた電池入力電力及びキャパシタ入力電力の双方が夫々の上限値を超えていない場合には、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に応じて電池31に電池入力電力が入力され且つキャパシタ32にキャパシタ入力電力が入力されるように、電力変換器32を制御し続けることが好ましい。一方で、図2のステップS13で決定された分担割合に応じた電池入力電力が上限値を超えてしまう場合には、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に関わらず、電池入力電力の超過分がキャパシタ入力電力としてキャパシタ32に入力されるように、電力変換器32を制御することが好ましい。同様に、図2のステップS13で決定された分担割合に応じたキャパシタ入力電力が上限値を超えてしまう場合には、ECU40は、ステップS13で決定された分担割合に関わらず、キャパシタ入力電力の超過分が電池入力電力として電池31に入力されるように、電力変換器32を制御することが好ましい。
尚、図3(a)は、スポーツモードが、電池の分担割合が0%以上且つ50%未満の範囲に対応付けられた走行モードである例を示している。但し、スポーツモードは、例えば、電池の分担割合がA%(但し、Aは、0より大きく且つ50より小さい)以上且つB%(但し、Bは、Aより大きく且つ50より小さい)以下となる範囲に対応付けられた走行モードであってもよい。つまり、図3(a)に示すスポーツモードと電池31及びキャパシタ32の分担割合との関係はあくまで一例である。
同様に、図3(a)は、エコモードが、電池の分担割合が50%より大きく且つ100%以下の範囲に対応付けられた走行モードである例を示している。但し、エコモードは、例えば、電池の分担割合がC%(但し、Cは、50より大きく且つ100より小さい)以上且つD%(但し、Dは、Cより大きく且つ100より小さい)以下となる範囲に対応付けられた走行モードであってもよい。つまり、図3(a)に示すエコモードと電池31及びキャパシタ32の分担割合との関係はあくまで一例である。
以下に説明する図3(b)及び図3(c)においても同様に、スポーツモード及びエコモードと電池31及びキャパシタ32の分担割合との関係の一例を示しているに過ぎない。
或いは、例えば、スポーツモード及びエコモードは、電池31の分担割合(つまり、電池出力電力の分担割合)と所定のモード閾値との大小関係に応じて区別されてもよい。
具体的には、例えば、スポーツモードは、図3(b)に示すように、回生時において、電池31の分担割合が所定のモード閾値(図3(b)に示す例では、10%)よりも大きくなる走行モードであってもよい。従って、この場合には、ECU40は、電池31の分担割合がモード閾値よりも大きくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。具体的には、例えば、図3(b)のS1点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が30%となり且つキャパシタ32の分担割合が70%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、回生によって生じた回生電力(つまり、実質的には、要求入力電力)のうちの30%が電池入力電力として電池31に入力されると共に、回生電力のうちの70%がキャパシタ入力電力としてキャパシタ32に入力される。或いは、例えば、図3(b)のS2点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が20%となり且つキャパシタ32の分担割合が80%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、回生電力のうちの20%が電池入力電力として電池31に入力されると共に、回生電力のうちの80%がキャパシタ入力電力としてキャパシタ32に入力される。
一方で、例えば、エコモードは、図3(b)に示すように、回生時において、電池31の分担割合が所定のモード閾値(図3(b)に示す例では、10%)よりも大きくなる走行モードであってもよい。従って、この場合には、ECU40は、電池31の分担割合がモード閾値よりも大きくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。具体的には、例えば、図3(b)のE1点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が0%となり且つキャパシタ32の分担割合が100%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、回生電力の全てがキャパシタ入力電力としてキャパシタ32に入力される。或いは、例えば、図3(b)のE2点に示すように、ECU40は、電池31の分担割合が5%となり且つキャパシタ32の分担割合が95%となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を決定してもよい。この場合、回生電力のうちの5%が電池入力電力として電池31に入力されると共に、回生電力のうちの95%がキャパシタ入力電力としてキャパシタ32に入力される。
尚、図3(b)は、回生時の電池31の分担割合と所定のモード閾値との大小関係によってスポーツモード及びエコモードを区別する例を示している。しかしながら、回生時の電池31の分担割合と所定のモード閾値との大小関係に加えて又は代えて、力行時の電池31の分担割合と所定のモード閾値との大小関係によってスポーツモード及びエコモードを区別してもよいことは言うまでもない。つまり、スポーツモードは、力行時において、電池31の分担割合が所定のモード閾値よりも大きくなる走行モードであってもよい。同様に、エコモードは、力行時において、電池31の分担割合が所定のモード閾値よりも小さくなる走行モードであってもよい。
このとき、所定のモード閾値は、車両に要求される特性とバッテリ31及びキャパシタ32の分担割合との間の相関関係を考慮した上で、夫々が異なる特性を満たし得るスポーツモードとエコモードとを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。
或いは、回生時に限って言えば、例えば、スポーツモード及びエコモードは、必ずしも区別されなくともよい。例えば、図3(c)に示すように、電池31及びキャパシタ32の分担割合が固定されていてもよい。尚、図3(c)に示す例では、スポーツモード及びエコモードのいずれが選択されているかに関わらず、電池31の分担割合が10%に固定されており且つキャパシタ32の分担割合が90%に固定されている。この場合であっても、少なくとも力行時の電池31及びキャパシタ32の分担割合によってスポーツモード及びエコモードが区別可能であれば足りる。
このように、ECU40は、走行モードを選択することで、電池31及びキャパシタ32の分担割合を適宜変更することができる。つまり、ECU40は、車両に要求されている特性に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を適宜変更することができる。
このとき、ECU40は、選択した走行モードに対応する範囲内で電池31及びキャパシタ32の分担割合を更に細かく調整(言い換えれば、変更)してもよい。例えば、ECU40は、選択した走行モードに対応する範囲内で、車両1に要求される特性を満たし得る適切な(或いは、最適な)分担割合となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整(言い換えれば、変更してもよい)。尚、ここで言う特性とは、図2のステップS10における走行モードの選択に関わる特性(つまり、燃費性能又は走行性能を重視するという特性)のみならず、車両1の走行に何らかの関連を有する特性(例えば、要求電力を満たすという特性や、車両1の安定的な走行を実現するという特性等)を包含していてもよい。
例えば、図3(a)に示す分担割合で区別されるスポーツモードが選択されている場合を例に挙げて説明する。
この場合、ECU40は、走行性能を重視するスポーツモードの範囲(図3(a)に示す例では、電池31の分担割合が50%から100%となる範囲)内において、燃費性能の重視度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整してもよい。例えばECU40は、スポーツモードの範囲内で、燃費性能の重視度が大きくなるほど電池31の分担割合を小さくする(つまり、図3(a)において、分担割合を示す白丸の点が右側へシフトする)ように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整してもよい。
或いは、ECU40は、現在の分担割合では要求電力を満たすことができない場合には、スポーツモードの範囲内で、要求電力を満たすことができる分担割合となるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整してもよい。具体的には、例えば、キャパシタ32がキャパシタ電力の入出力を相対的に急速に行うことができることを考慮すれば、車両1の急激な加速や急激な減速に対応して要求電力が急激に変動する場合には、キャパシタ32が入出力するキャパシタ電力を一時的に用いることで要求電力の急激な変動に対応することが好ましい。従って、ECU40は、要求電力の急激な変動に対応するキャパシタ電力をキャパシタ32が入出力するように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整してもよい。
或いは、後に詳述するように、走行性能を満たすためには、キャパシタ32が入出力するキャパシタ電力を有効に活用することが好ましい。そうすると、走行性能を重視する際には、キャパシタ32の枯渇を防ぐことが好ましいと考えられる。従って、ECU40は、スポーツモードの範囲内で、キャパシタ32の枯渇をできるだけ防ぐことができるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を細かく調整してもよい。
このような走行モード(つまり、スポーツモード及びエコモード)の選択や、選択した走行モードに対応する範囲内での電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整は、車両1が走行している間は、図2に示すフローチャートに従って随時行われている。従って、車両1に要求されている特性が変わった場合には、ECU40は、当該特性の変化に追従するように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を変更することができる。
このように、ECU40は、電池31及びキャパシタ32の分担割合を適宜変更することができる。言い換えれば、本実施形態では、電池31及びキャパシタ32の分担割合が常に同一の分担割合に固定されていなくともよい。従って、ECU40は、車両1に要求される特性等が変化する都度、電池31及びキャパシタ32の分担割合を、当該特性の変化等に応じた適切な(或いは、最適な)分担割合に設定することができる。その結果、ECU40は、走行モードの選択や選択された走行モードに対応する範囲内での調整の結果決定される分担割合に応じて、電池31及びキャパシタ32を臨機応変に使い分けることができる。従って、ECU40は、複数の異なる特性の両立を実現するように、電池31及びキャパシタ32を臨機応変に使い分けることができる。
具体的には、力行時にスポーツモードが選択された場合には、エコモードが選択されている場合と比較して、電池31の分担割合が相対的に大きくなる一方で、キャパシタ32の分担割合が相対的に小さくなる。この場合、キャパシタ32が出力するべきキャパシタ出力電力が相対的に少なくなるがゆえに、キャパシタ32が枯渇しにくくなる。言い換えれば、スポーツモードが選択された場合には、エコモードが選択されている場合と比較して、キャパシタ32の枯渇が抑制される。その結果、キャパシタ32の容量を相対的に小さくしやすくなる。従って、キャパシタ32のコストやサイズ等の低減が実現される。更には、走行性能を満たす(例えば、相対的に大きな加速度で加速する)ために一時的に大きな要求出力電力が必要とされる場合には、キャパシタ32が一時的にキャパシタ出力電力を出力することで、要求出力電力を満たす(つまり、電池31が出力する電池出力電力をサポートする)ことが好ましい。そうすると、キャパシタ32の枯渇が抑制されている場合には、このような走行性能を満たすためにキャパシタ32がキャパシタ出力電力を出力しやすくなる。言い換えれば、要求出力電力を満たすためにキャパシタ32が一時的にキャパシタ出力電力を出力するべきタイミングで、キャパシタ32がキャパシタ出力電力を出力することができない事態が生じにくくなる。その結果、走行性能を重視する特性をより長時間満たすことができる。
同様に、力行時にエコモードが選択された場合には、スポーツモードが選択されている場合と比較して、電池31の分担割合が相対的に小さくなる一方で、キャパシタ32の分担割合が相対的に大きくなる。ここで、キャパシタ32の特性上、キャパシタ32におけるキャパシタ電力の入出力の効率は、電池31における電池電力の入出力の効率よりも一般的には良好となる。このため、キャパシタ32の分担割合が大きくなるほど(言い換えれば、電池31の分担割合が小さくなるほど)、車両1の燃費性能が向上する。つまり、エコモードが選択されている場合には、スポーツモードが選択されている場合と比較して、車両1の燃費性能が向上する。
或いは、回生時には、電池31の分担割合が相対的に小さくなる一方で、キャパシタ32の分担割合が相対的に大きくなる。従って、モータジェネレータ10が回生によって発電した回生電力は、キャパシタ32に優先的に入力(つまり、充電)される。その結果、キャパシタ32が枯渇しにくくなる。従って、力行時にエコモードが選択されることでキャパシタ32の分担割合が相対的に大きくなったとしても、回生時にキャパシタ32に優先的に充電されるがゆえに、相対的に大きな分担割合でキャパシタ出力電力を出力することができる。或いは、力行時にスポーツモードが選択されたとしても、回生時にキャパシタ32に優先的に充電されるがゆえに、キャパシタ32が一時的にキャパシタ出力電力を出力するべきタイミングで、キャパシタ32がキャパシタ出力電力を出力することができない事態が生じにくくなる。このように、本実施形態では、回生時には、力行時の車両1の走行に備えて、キャパシタ32が優先的に充電される。
更には、スポーツモードが選択されている場合であっても、ECU40は、燃費性能の重視度等に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を適宜変更してもよいことは上述したとおりである。その結果、車両1は、走行性能を最も重視しつつも、燃費性能をも相応に重視するように走行することができる。同様に、エコモードが選択されている場合であっても、ECU40は、走行性能の重視度等に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を適宜変更してもよいことは上述したとおりである。その結果、車両1は、燃費性能を最も重視しつつも、走行性能をも相応に重視するように走行することができる。
このように、本実施形態によれば、複数の異なる特性の両立を実現するように、電池31及びキャパシタ32が臨機応変に使い分けられるという実践上大変有益な効果が享受される。
また、スポーツモード及びエコモードに加えて又は代えて、車両に要求される特性に応じて適切な分担割合が割り当てられる任意の走行モードが定義されてもよい。この場合であっても、上述したように車両に要求される特性に応じて所望の走行モードが選択されれば、上述した各種効果(特に、複数の異なる特性の両立を実現するように電池31及びキャパシタ32が臨機応変に使い分けられるという効果)が好適に享受される。
また、上述の説明では、ECU40は、車両に要求される特性に応じて走行モードを選択している。しかしながら、ECU40は、走行モードを選択することに加えて又は代えて、車両に要求される特性に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を直接的に決定(或いは、調整)してもよい。この場合であっても、上述した各種効果(特に、複数の異なる特性の両立を実現するように電池31及びキャパシタ32が臨機応変に使い分けられるという効果)が好適に享受される。
尚、電池31の性能は、電池31の温度(つまり、現在の温度)に依存する。具体的には、図5(a)に示すように、電池31の温度が当該電池31の仕様上定まる定格限界温度(つまり、許容下限温度又は許容上限温度)の近傍である場合に、電池31の性能は、電池31の温度と定格限界温度との差分が小さくなるほど悪化する。つまり、電池31の温度が定格限界温度の近傍である場合には、電池31の温度と定格限界温度との差分が小さくなるほど、電池31が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。
同様に、キャパシタ32の性能もまた、キャパシタ32の温度に依存する。具体的には、図5(b)に示すように、キャパシタ32の温度が当該キャパシタ32の仕様上定まる定格限界値(つまり、許容下限温度又は許容上限温度)の近傍である場合に、キャパシタ32の性能は、キャパシタ32の温度と定格限界温度との差分が小さくなるほど悪化する。つまり、キャパシタ32の温度が定格限界温度の近傍である場合には、キャパシタ32の温度と定格限界温度との差分が小さくなるほど、キャパシタ32が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。
ここで、電池31及びキャパシタ32のうちの少なくとも一方が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない場合には、スポーツモードが選択されたとしても、走行性能を重視するという特性を満たすことができないおそれがある。そこで、本実施形態では、ECU40は、電池31及びキャパシタ32のうちの少なくとも一方が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない場合には、スポーツモードの選択を禁止してもよい。
具体的には、例えば、ECU40は、電池31の温度と許容下限温度との間の差分が所定閾値th21より小さい場合には、電池31が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないと判定してもよい。同様に、ECU40は、電池31の温度と許容上限温度との間の差分が所定閾値th22より小さい場合には、電池31が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないと判定してもよい。同様に、ECU40は、キャパシタ32の温度と許容下限温度との間の差分が所定閾値th23より小さい場合には、キャパシタ32が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないと判定してもよい。同様に、ECU40は、キャパシタ32の温度と許容上限温度との間の差分が所定閾値th24より小さい場合には、キャパシタ32が安定的な動作又は意図した動作を行うことができないと判定してもよい。従って、これらの判定がなされた場合には、ECU40は、スポーツモードの選択を禁止してもよい。
尚、所定閾値th21から所定閾値th22は、電池31の仕様を考慮した上で、走行性能を満たすだけの電池電力の入出力を電池31が行うことができる状態と走行性能を満たすだけの電池電力の入出力を電池31が行うことができない状態とを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。
同様に、所定閾値th23から所定閾値th24は、キャパシタ32の仕様を考慮した上で、走行性能を満たすだけのキャパシタ電力の入出力をキャパシタ32が行うことができる状態と走行性能を満たすだけのキャパシタ電力の入出力をキャパシタ32が行うことができない状態とを適切に区別可能な任意の値に設定されることが好ましい。
(3)電池及びキャパシタの分担割合の変更動作の変形例
続いて、図6及び図7を参照しながら、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)の変形例について説明する。
(3−1)第1変形例
初めに、図6を参照しながら、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)の第1変形例について説明する。図6は、キャパシタ32のSOC(State Of Charge)に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整動作を示すグラフである。
第1変形例では、ECU40は、キャパシタ32のSOC(つまり、現在のSOC)に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を付加的に調整する。
具体的には、図6(a)に示すように、回生時には、ECU40は、キャパシタ32のSOCと当該SOCの定格限界値(具体的には、キャパシタ32のSOCが取り得る上限値に相当する上限SOC)との差分が小さくなるほどキャパシタ32の分担割合が小さくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。このとき、ECU40は、キャパシタ32のSOCと上限SOCとの間の差分が所定閾値th25より小さい場合に、キャパシタ32のSOCと上限SOCとの間の差分に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。その結果、図6(b)に示すように、調整前と比較して、キャパシタ32の分担割合が小さくなると共に、電池31の分担割合が大きくなる。
ここで、図6(b)に示すように、例えば上述のエコモードが選択されることで、電池31の分担割合が0%(或いは、0%の近傍の値)に決定されており且つキャパシタ32の分担割合が100%(或いは、100%の近傍の値)に決定されている状況を想定する。この状況下でキャパシタ32のSOCと上限SOCとの差分が小さければ小さいほど、キャパシタ32への充電(つまり、キャパシタ入力電力の入力)の余力が小さいと推定される。従って、この場合には、キャパシタ32のSOCと上限SOCとの差分に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整により、キャパシタ32に入力(充電)しきれない回生電力が、電池31に入力されることになる。従って、回生電力の取りこぼしを抑制することができるがゆえに、燃費の向上が実現される。
或いは、図6(c)に示すように、力行時には、ECU40は、キャパシタ32のSOCと当該SOCの定格限界値(つまり、キャパシタ32のSOCが取り得る下限値に相当する下限SOC)との差分が小さくなるほどキャパシタ32の分担割合が小さくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。このとき、ECU40は、キャパシタ32のSOCと下限SOCとの間の差分が所定閾値th26より小さい場合に、キャパシタ32のSOCと下限SOCとの間の差分に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。その結果、図6(d)に示すように、調整前と比較して、キャパシタ32の分担割合が小さくなると共に、電池31の分担割合が大きくなる。
ここで、図6(d)に示すように、例えば上述のエコモードが選択されることで、電池31の分担割合が0%(或いは、0%の近傍の値)に決定されており且つキャパシタ32の分担割合が100%(或いは、100%の近傍の値)に決定されている状況を想定する。この状況下でキャパシタ32のSOCと下限SOCとの差分が小さければ小さいほど、キャパシタ32が枯渇しやすいと推定される。従って、この場合には、キャパシタ32のSOCと下限SOCとの差分に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整により、キャパシタ32の枯渇が抑制される。
尚、図6は、キャパシタ32のSOCに応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整する動作について説明している。しかしながら、ECU40は、キャパシタ32のSOCに応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することに加えて又は代えて、電池31のSOCに応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整してもよい。つまり、ECU40は、キャパシタ32のSOCに応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整する動作と同様の態様で、電池31のSOCに応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整してもよい。
(2−2)第2変形例
続いて、図7を参照しながら、本実施形態の車両1の制御動作(実質的には、電源システム30の制御動作であり、電池31及びキャパシタ32の分担割合の変更動作)の第2変形例について説明する。図7は、電池31の温度に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整動作を示すグラフである。
第2変形例では、ECU40は、電池31の温度(つまり、現在の温度)に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を付加的に調整する。
具体的には、図7(a)に示すように、ECU40は、電池31の現在の温度と定格限界値(つまり、許容下限温度又は許容上限値)との差分が小さくなるほど電池31の分担割合が小さくなるように、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。このとき、ECU40は、電池31の温度と許容下限値との間の差分が所定閾値th27より小さい場合に、電池31の温度に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。或いは、ECU40は、電池31の温度と許容上限値との間の差分が所定閾値th28より小さい場合に、電池31の温度に応じて、電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することが好ましい。その結果、図7(b)及び図7(c)に示すように、調整前と比較して、電池31の分担割合が小さくなると共に、キャパシタ32の分担割合が大きくなる。
ここで、図7(b)に示すように、例えば上述のスポーツモードが選択されることで、力行時の電池31の分担割合が100%(或いは、100%の近傍の値)に決定されており且つ力行時のキャパシタ32の分担割合が0%(或いは、0%の近傍の値)に決定されている状態を想定する。この状況下で電池31の温度と定格限界値との差分が小さければ小さいほど、電池31が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。つまり、電池31が出力する電池出力電力によって要求出力電力を満たすことができなくなる可能性が高くなる。従って、この場合には、電池31の温度と定格限界値との差分に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整により、電池31が出力する電池出力電力の不足分を、キャパシタ32が補うことができる。従って、電池31の温度が定格限界値の近傍にある場合であっても、車両1の安定的な走行を実現することができる。
同様に、図7(c)に示すように、例えば上述のスポーツモードが選択されることで、回生時の電池31の分担割合が30%(或いは、30%の近傍の値)に決定されており且つ回生時のキャパシタ32の分担割合が70%(或いは、70%の近傍の値)に決定されている状態を想定する。この状況下で電池31の温度と定格限界値との差分が小さければ小さいほど、電池31が安定的な動作又は意図した動作を行うことができない可能性が高くなる。つまり、回生電力が電池31に入力できなくなってしまう可能性が高くなる。従って、この場合には、電池31の温度と定格限界値との差分に応じた電池31及びキャパシタ32の分担割合の調整により、電池31に入力できない回生電力の超過分を、キャパシタ32に入力することができる。従って、電池31の温度が定格限界値の近傍にある場合であっても、回生電力の取りこぼしを抑制することができるがゆえに、燃費の向上が実現される。
尚、図7は、電池31の温度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整する動作について説明している。しかしながら、ECU40は、電池31の温度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整することに加えて又は代えて、キャパシタ32の温度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整してもよい。つまり、ECU40は、電池31の温度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整する動作と同様の態様で、キャパシタ32の温度に応じて電池31及びキャパシタ32の分担割合を調整してもよい。
尚、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源制御装置もまた本発明の技術思想に含まれる。