電源システム
【課題】速やかに且つ省エネルギで蓄電デバイスを暖機し、蓄電デバイスの性能低下を抑制することができる電源システムを提供することを目的とする。
【解決手段】第１の電源１０と、第２の電源１２と、電源を暖機する暖機装置１４と、制御中心充電率を設定する制御装置１５を備え、第１の電源１０は第２の電源１２より出力密度が高く、第２の電源１２は第１の電源１０よりエネルギ密度が高く、暖機装置１４は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、第１の電源１０の暖機を開始し、制御装置１５は、少なくとも暖機が開始された第１の電源１０の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定する車両用の電源システム１６を用いる。
【解決手段】第１の電源１０と、第２の電源１２と、電源を暖機する暖機装置１４と、制御中心充電率を設定する制御装置１５を備え、第１の電源１０は第２の電源１２より出力密度が高く、第２の電源１２は第１の電源１０よりエネルギ密度が高く、暖機装置１４は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、第１の電源１０の暖機を開始し、制御装置１５は、少なくとも暖機が開始された第１の電源１０の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定する車両用の電源システム１６を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源を暖機できる電源システム、特に車両に搭載される電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド自動車等の車両（ＥＶ）に搭載されるモータ駆動用電源として、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスの開発が盛んである。
【０００３】
電源システムには、高容量かつ高出力の要求から、高容量型の蓄電デバイスと高出力型の蓄電デバイスとが、電力変換回路等を介して並列に接続された電源システムがある。一般に二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスは、その温度が低いと容量や出力が低下する。その結果、車両の走行に必要な充放電電力が蓄電デバイスからモータに供給されず、例えば、車両の円滑な発進や加速等が妨げられることとなる。したがって、蓄電デバイスの温度が低下している等の場合には、速やかに蓄電デバイスを暖機する必要がある。
【０００４】
二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスを暖機する方法としては、（１）二次電池に暖機用のヒータを設置する方法（例えば、特許文献１参照）、（２）二次電池に熱交換媒体を供給する方法（例えば、特許文献２参照）、（３）電池の内部発熱を利用する方法（例えば、特許文献３，４参照）、（４）吸着剤を備える吸着器を用いて、吸着剤が吸着媒体を吸着する際の吸着熱を利用する方法（例えば、特許文献５参照）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３０５０８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０６３６号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１８７４号公報
【特許文献４】特開２００８−２９１７１号公報
【特許文献５】特開２００８−３０５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両に搭載される電源システムに限られるものではないが、大きな容量及び出力が要求される電源システムでは、蓄電デバイス全体の熱容量は大きく、暖機に多量の熱エネルギを必要とする。したがって、上記（１）〜（４）のいずれかの暖機方法を用いたとしても、蓄電デバイス全体を加熱するためには、多くの時間とエネルギを必要とする。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、速やかに且つ省エネルギで蓄電デバイスを暖機し、蓄電デバイスの性能低下を抑制することができる電源システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える車両用の電源システムであって、前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、前記暖機手段は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定する。
【０００９】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が予め設定した第１設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１の電源の入力と出力の値が等しい時の充電率である基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定することが好ましい。
【００１０】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が前記第１設定温度以上であり、前記第２の電源の温度が予め設定した第２設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１制御中心充電率より低く、前記基準充電率より高い第２制御中心充電率に設定することが好ましい。
【００１１】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記第１の電源及び前記第２の電源の電力の入出力を制御する入出力制御手段を備え、前記入出力制御手段は、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力の入力を制御することが好ましい。
【００１２】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることが好ましい。
【００１３】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、前記車両からの回生電力を前記第１の電源に入力させると共に、前記車両の走行負荷より前記第２の電源から出力可能な電力が大きい場合には、前記第２の電源から出力される電力のうち前記走行負荷に対する余剰電力を前記第１の電源に入力させることが好ましい。
【００１４】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は前記第１の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される出力可能電力のうちの小さい方の電力を前記第２の電源から出力される電力として、前記第１の電源に入力させることが好ましい。
【００１５】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、暖機前の前記第１の電源の温度が予め規定した閾値未満であり、且つ前記車両の走行終了時において前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記車両の走行終了時に、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることが好ましい。
【００１６】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記暖機手段は、アンモニアが離脱するときに蓄熱しアンモニアが固定化されるときに放熱する化学蓄熱材を有する化学蓄熱装置であり、前記化学蓄熱装置は、電力供給により発熱する前記化学蓄熱材再生用の加熱器を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際には、前記第１の電源から出力される電力、前記第２の電源から出力される電力、及び車両からの回生電力のうち少なくともいずれか１つが前記加熱器へ供給されることが好ましい。
【００１８】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満である場合には、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源、前記加熱器、前記第２の電源の順位で優先的に供給され、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率以上である場合には、前記車両からの回生電力が、前記加熱器、前記第２の電源、前記第１の電源の順位で優先的に供給されることが好ましい。
【００１９】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力の和より大きい場合、前記車両からの回生電力のうち前記入力可能電力の和に対する余剰電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２０】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率より高い場合には、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２１】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記車両の走行終了時に前記化学蓄熱材を再生する場合、前記第１の電源及び前記第２の電源のうち少なくともいずれか一方の電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える電源システムであって、 前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、前記暖機手段は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、速やかに且つ省エネルギで蓄電デバイスを暖機し、蓄電デバイスの性能低下を抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る電源システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】化学蓄熱装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】化学蓄熱装置による第１の電源の暖機方法を説明するためのフロー図である。
【図４】（Ａ）は、電源に設置される熱交換器の構成の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、熱交換器を電源に設置した状態を示す模式図である。
【図５】暖機前後の容量型蓄電デバイスと出力型蓄電デバイスの出力密度比を示す図である。
【図６】暖機前後の従来型電源システムと複合電源システムの電源の出力比を示す図である。
【図７】従来型電源システムと複合電源システムの電源を暖機するのに必要な熱容量比である。
【図８】本実施形態の電源システムの電源を暖機する方法の他の一例を説明するためのフロー図である。
【図９】電源の充電率（ＳＯＣ）と電源の入出力との関係を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、第１の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップであり、（Ｂ）は、第２の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップである。
【図１１】第１の電源のＳＯＣと第１の電源の充放電電力（入出力）との関係を規定したマップである。
【図１２】（Ａ）は、電源の温度推移を示す図であり、（Ｂ）は、第１の電源の制御中心充電率及び第１の電源の充電率の推移を示す図である。
【図１３】化学蓄熱装置の再生処理の方法を説明するためのフロー図である。
【図１４】（Ａ）は、第１の電源が制御中心充電率未満の時の車両からの回生電力の分配例について説明するための図であり、（Ｂ）は、第１の電源が制御中心充電率以上の時に車両からの回生電力の分配例について説明するための図である。
【図１５】回生電力の分配の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る電源システムの構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、電源回路１は、第１の電源１０、第２の電源１２、暖機装置１４、制御装置１５を有する電源システム１６と、第１のコンバータ１８と、第２のコンバータ２０と、インバータ２２と、を備える。
【００２７】
第２のコンバータ２０は、入力側が第２の電源１２に接続され、出力側がインバータ２２に接続されている。また、第１のコンバータ１８は、入力側が第１の電源１０に接続され、出力側が第２のコンバータ２０とインバータ２２との接続ノードに接続される。
【００２８】
第１及び第２のコンバータ１８，２０は、主に（第１及び第２の電源１０，１２）電源から供給された電圧を外部負荷２４が駆動する電圧に昇降圧するものである。インバータ２２は、主に第１及び第２のコンバータ１８，２０から与えられる直流電圧を交流に変換して、外部負荷２４に出力するものである。なお、外部負荷２４が電動車両（ＥＶ）に搭載されるモータジェネレータ２４等である場合には、インバータ２２はモータジェネレータ２４の発電によって与えられる交流電圧を直流に変換して、第２のコンバータ２０に出力し、第２のコンバータ２０及び第１のコンバータ１８は、インバータ２２から供給された電圧を、第１の電源１０及び第２の電源１２を充電させるための電圧に昇降圧することも可能である。すなわち、第１の電源１０と外部負荷２４とは第１のコンバータ１８及びインバータ２２を介して双方向に電力授受が可能である。また、第２の電源１２と外部負荷２４とは第２のコンバータ２０及びインバータ２２を介して双方向に電力授受が可能である。
【００２９】
第１の電源１０は、第２の電源１２より出力密度が高い（単位質量当たりの入出力抵抗が低い）出力型の蓄電デバイスであり、第２の電源１２は、第１の電源１０よりエネルギ密度が高い容量型の蓄電デバイスである。第１の電源１０は、例えば、出力型のリチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタであることが好ましい。リチウムイオン二次電池の場合、電池の内部抵抗のうち反応抵抗が占める割合が高く、反応抵抗の活性化エネルギが大きい。そのため、電池性能は電池温度の影響を受けやすい。したがって、後述するように、走行開始前後の所定期間に出力型のリチウムイオン二次電池の暖機を開始することにより、効率よく出力型のリチウムイオン二次電池の性能を発揮させることが可能となる。また、リチウムイオンキャパシタは、例えば正極にナノゲートカーボン（登録商標）を用い、負極に黒鉛系カーボンを採用した非対称型キャパシタであり、暖機後の入出力密度が現状の蓄電デバイスの中で最も高いものである。そのため、後述する走行開始前後の所定期間にリチウムイオンキャパシタの暖機を開始することにより、高性能の電源システムを提供することが可能となる。一方、第２の電源１２は、例えば、容量型のリチウムイオン二次電池を用いることが好ましい。これは、エネルギ密度が非常に高いものであるため、高性能の電源システムを提供することが可能となるからである。但し、第１の電源１０及び第２の電源１２は上記に制限されるものではなく、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの採用を制限するものではない。
【００３０】
本実施形態の制御装置は、電源に設置される温度センサ（不図示）、電流センサ（不図示）、電圧センサ（不図示）、暖機装置１４、第１のコンバータ及び第２のコンバータに電気的に接続され、主に電源の制御中心充電率を設定する機能、及び第１の電源及び第２の電源の入出力を制御する機能を有する。具体的な制御装置の動作については後述する。
【００３１】
次に、本実施形態の電源システム１６（複合電源システム）の暖機装置１４について説明する。
【００３２】
本実施形態の暖機装置１４は、蓄電デバイスの中で出力密度が高くエネルギ密度の低い蓄電デバイスを選択的に暖機するものである。すなわち、暖機装置１４は、第２の電源１２より優先して第１の電源１０の暖機を行う。なお、本実施形態の電源システム１６は二つの電源に制限されるものではなく、第３の電源、第４の電源等をさらに備えるものであってもよい。この場合、本実施形態では、蓄電デバイスの中で出力密度が高くエネルギ密度の低い蓄電デバイスを選択し（例えば、第１及び第３の蓄電デバイス等）、その選択した蓄電デバイスを暖機装置１４によって暖機することを制限するものではない。
【００３３】
暖機装置１４による具体的な暖機方法等については後述するが、本実施形態の電源システム１６（実質的には電源回路１）が電動車両（ＥＶ）に搭載される場合、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間に、暖機装置１４により第１の電源１０の暖機を開始する。ここで、車両の走行開始前の所定期間とは、少なくともイグニッションキーがＯＮ状態になって、車両が走行開始できる状態にされた時から車両が走行するまでの間の期間である。また、車両の走行開始後の所定期間は、車両の走行が開始してから第１の電源１０に対して走行に必要な出力が要求されるまでの間で適宜設定されるものである。したがって、車両が走行開始できる状態となってから車両が走行を開始するまでの間、或いは車両走行後所定期間の間に、暖機装置１４を稼働させ、第１の電源１０の暖機を開始する。
【００３４】
また、本実施形態の電源システム１６を備える電源回路１は車両に搭載される場合に限定されるものではなく、蓄電デバイスから電力を供給して稼働する全ての装置に搭載可能である。したがって、本実施形態の電源システム１６を備える電源回路１が車両以外の装置に搭載される場合、暖機装置１４は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間に第１の電源１０の暖機を開始することになる。ここで、装置の稼働前の所定期間とは、少なくとも装置の電源がＯＮ状態になって、装置が可動できる状態にされた時から装置が稼働するまでの間の期間である。また、装置の稼働後の所定期間は、装置が可動してから第１の電源１０に対して装置の稼働に必要な出力が要求されるまでの間で適宜設定されるものである。以下では、電源システム１６を備える電源回路１が車両に搭載された場合を例に具体的に説明する。
【００３５】
暖機装置１４の構成は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間の間に、第１の電源１０の暖機を開始することができるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、電気式ヒータや車両内の排熱を利用した熱交換器や後述する化学蓄熱装置等が挙げられる。暖機装置１４としては、電源を速やかに暖機することができる点、省エネルギで電源を暖機することができる点、又は熱エネルギを長期に保存可能である点等から、化学蓄熱装置を採用することが好ましい。以下に、化学蓄熱装置（以下、化学蓄熱装置１４と称する）の構成例を説明する。
【００３６】
図２は、化学蓄熱装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、化学蓄熱装置１４は、第１の反応器２６と、第２の反応器２８と、第１の反応器２６と第２の反応器２８とを接続するアンモニア配管３０と、を備える。
【００３７】
第１の反応器２６は、筐体３２と、筐体３２に設けられた複数の熱媒体流路３４と、筐体３２に設けられた複数の反応室３６と、各反応室３６内に収納された化学蓄熱材（不図示）と、を有する。筐体３２内では、反応室３６と熱媒体流路３４とが交互に配置されている。反応室３６と熱媒体流路３４とは隔壁を隔てて互いに分離されており、外部から熱媒体流路３４に供給される熱媒体Ａと反応室３６内の化学蓄熱材との間で熱交換を行えるようになっている。なお、不図示であるが、第１の反応器２６の反応室３６とアンモニア配管３０とは気密状態で連通されている。
【００３８】
第１の反応器２６の反応室３６に収納される化学蓄熱材は、吸熱反応によりアンモニアが離脱するときに蓄熱し、発熱反応である配位反応（化学反応）によってアンモニアが固定化されるときに放熱する金属塩化物を含む。金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、又は遷移金属の塩化物等が挙げられる。
【００３９】
アンモニア配管３０にはバルブ３０ａが設けられており、バルブ３０ａの開閉によりアンモニア圧の差を調節できるようになっている。
【００４０】
第２の反応器２８も第１の反応器２６と同様に、筐体３８と、筐体３８に設けられた複数の熱媒体流路４０と、筐体３８に設けられた複数の反応室４２と、各反応室４２内に収納された化学蓄熱材（不図示）と、を有する。反応室４２と熱媒体流路４０とは隔壁を隔てて互いに分離されており、外部から熱媒体流路４０に供給される熱媒体Ｂと反応室４２内の化学蓄熱材との間で熱交換を行えるようになっている。なお、不図示であるが、第２の反応器２８の反応室４２とアンモニア配管３０とは気密状態で連通されている。
【００４１】
第２の反応器２８の反応室４２に収納される化学蓄熱材は、前述した金属塩化物、又は物理吸着材（例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等）を含む。
【００４２】
また、化学蓄熱装置１４には、装置内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給装置（不図示）や、装置内のガスを排気する排気装置（不図示）や、装置内のアンモニア圧を促成するための圧力測定装置（不図示）等が設置されていてもよい。
【００４３】
図３は、化学蓄熱装置による第１の電源の暖機方法を説明するためのフロー図である。図２及び３を用いて、化学蓄熱装置１４による第１の電源１０の暖機方法について説明する。
【００４４】
第１の電源１０を暖機するに当たり、初期状態として、図２に示す第２の反応器２８の反応室４２に収納された化学蓄熱材にアンモニアを固定した状態にし、アンモニア配管３０のバルブ３０ａを閉じておく。そして、イグニッションキーがＯＮ状態とされて、前述した走行開始前後の所定期間の間に、化学蓄熱装置１４により以下の動作が開始され、第１の電源１０の暖機が行われる。まず、前述した初期状態の第２の反応器２８の熱媒体流路４０に、エタノール等のアルコール、水、油類等の熱媒体Ｂが不図示の配管等から流通され（なお、図２に示す熱媒体Ｂ’は熱媒体流路４０から排出された熱媒体）、また、第１の反応器２６の熱媒体流路３４に、エタノール等のアルコール、水又は油類等の熱媒体Ａが不図示の配管等から流通される。第２の反応器２８に供給される熱媒体Ｂは所定の温度（例えば−３０℃〜１０℃）に維持されている。このとき、第２の反応器２８では、吸熱反応によって第２の反応器２８の化学蓄熱材からアンモニアＣが離脱される。そして、アンモニア配管３０のバルブ３０ａを開くことにより、アンモニア圧の高い第２の反応器２８から、相対的にアンモニア圧の低い第１の反応器２６に向けてアンモニアの輸送が行われる（図３参照）。なお、アンモニアの離脱は、第２の反応器２８への所定温度の熱媒体の流通を維持することにより継続的に行われる。
【００４５】
第２の反応器２８からアンモニア配管３０を通って第１の反応器２６に到達したアンモニアは、図２に示す第１の反応器２６の反応室３６に収納された金属塩化物を含む化学蓄熱材に、発熱反応により固定される。この発熱反応により、第１の反応器２６に供給される熱媒体Ａが加熱され、加熱された熱媒体Ａ’が第１の電源１０に向けて、不図示の配管等から供給（放熱）される。加熱された熱媒体Ａ’は第１の電源１０と熱交換され、第１の電源１０が暖機される。但し、加熱された熱媒体Ａ’が液体である場合には、図３に示すように、化学蓄熱装置１４に蒸発器を設置して、蒸発器により熱媒体Ａ’を蒸気にして、第１の電源１０に供給することが望ましい。蒸気（凝縮潜熱）は電源を効率よく暖機する熱媒体として好適である。このようにして暖機された第１の電源１０は、図３に示すようにインバータ２２との間で前述したように電力の授受が行われる。
【００４６】
化学蓄熱装置１４から供給される熱媒体Ａ’と電源との熱交換の一例を説明する。
【００４７】
図４（Ａ）は、電源に設置される熱交換器の構成の一例を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、熱交換器を電源に設置した状態を示す模式図である。図４（Ａ）に示すように、熱交換器４４は、流路プレート４６と、入口及び出口マニホールド４８，５０とを有する。流路プレート４６内には熱媒体Ａ’が通過する流路５２が形成されている。入口マニホールド４８は流路プレート４６内の流路５２の入口側と連通し、出口マニホールド５０は流路プレート４６内の流路５２の出口側と連通している。図４（Ｂ）に示すように、流路プレート４６は、第１の電源１０を構成するために積層されたセル１０ａ間に配置される。また、各流路プレート４６の入口マニホールド４８同士、出口マニホールド５０同士は連結されている。
【００４８】
前述したように、化学蓄熱装置１４から加熱された熱媒体Ａ’（蒸気の状態であってもよい）が第１の電源１０に供給される。供給された熱媒体Ａ’は、入口マニホールド４８内を通り、各流路プレート４６に分配される。そして、流路プレート４６内の流路５２を通過する。この際、流路プレート４６を介して第１の電源１０と加熱された熱媒体Ａ’とが熱交換され、第１の電源１０が暖機される。また、流路プレート４６を通過した熱媒体Ａ’は、出口マニホールド５０を通り、系外へ排出される。
【００４９】
このようにして暖機された出力型の蓄電デバイスである第１の電源１０と容量型の蓄電デバイスである第２の電源１２を備える電源システム１６（複合電源システム）の暖機前後における出力特性について説明する。比較のため、１つの蓄電デバイスからなる電源システム（従来型電源システム）の暖機前後における出力特性についても説明する。
【００５０】
図５は、暖機前後の容量型蓄電デバイスと出力型蓄電デバイスの出力密度比を示す図である。図５では、蓄電デバイスとして二次電池を例としている。暖機前の温度の低い二次電池（例えば、電池温度が−２０℃〜−３０℃）では、二次電池内の電解液の粘性や反応抵抗が高くなる等の理由のために、電池の内部抵抗が高くなり、二次電池本来の性能を発揮することができない。しかし、暖機後の温度の高い二次電池（例えば、電池温度が２５℃）では、電解液の粘性や反応抵抗も低減するため、電池の内部抵抗も低下し、二次電池本来の性能を発揮することができる。これは、図５に示すように、容量型の二次電池及び出力型の二次電池でも同様な結果になる。また、図５では、二次電池を例にしたが、キャパシタであっても、電解液の粘性は温度に依存するため、二次電池と同様な結果になる。
【００５１】
図６は、暖機前後の従来型電源システムと複合電源システムの電源の出力比を示す図である。図７は、従来型電源システムと複合電源システムの電源を暖機するのに必要な熱容量比である。図６に示すように、従来型電源システムの電源及び複合電源システムの電源（出力型蓄電システムである第１の電源１０）を暖機して、電池温度を上げることにより、どちらのシステムでも車両走行に必要な出力（車両要求出力）を発揮できることがわかる。そして、この時の電源の暖機に必要な熱容量は、図７に示すように、従来型電源システムの電源に掛かる熱容量に比べて複合電源システムの電源に掛かる熱容量の方が小さくて済むことがわかる。この理由の１つは以下の通りである。
【００５２】
まず、１つの蓄電デバイスからなる従来型電源システムでは、ＥＶの走行で要求される入出力を満たすために、ＥＶの走行に必要な電池容量よりも過剰な電池容量を有する蓄電デバイスが必要となる。一方、複合電源システムでは、入出力は第１の電源１０（出力型の蓄電デバイス）で補いながら、走行に必要なエネルギを第２の電源１２（容量型の蓄電デバイス）で賄うことができるため、第１及び第２の電源１０，１２を必要最低限の容量となるよう設計することができる。したがって、従来型電源システムでは、過剰な電池容量を満たすために容積及び重量共に大きな蓄電デバイスが必要である。しかし、複合電源システムでは、第２の電源１２は必要最低限の容量を有するように設計できるため、第２の電源１２の重量及び容積は、従来型電源システムの蓄電デバイスより小さくなる。更に、第１の電源１０は第２の電源１２の入出力を補うように設計できるため、第１の電源１０の重量及び容積は、第２の電源１２よりも小さくなる。したがって、従来型電源システムでは、容積の大きな蓄電デバイスを暖機する必要があるために熱容量は高くなり、また、暖機時間も長くなる。これに対し、複合電源システムの場合、図６に示すように、出力型の蓄電デバイス（第１の電源１０）を暖機するだけで車両走行に必要な出力パワーを満たすことができるため、蓄電デバイスを暖機するために必要な熱容量は少なく、暖機時間も短くて済む。
【００５３】
以上のように、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間の間に、暖機装置１４により速やかに第１の電源１０を暖機することにより、車両の走行に必要な出力を電源から安定に供給させることが可能となる。また、第１の電源１０を暖機するだけでよいため、暖機に必要な熱容量は小さくて済む。したがって、暖機装置１４の小型化、省エネルギ化を図ることも可能である。
【００５４】
図８は、本実施形態の電源システムの電源を暖機する方法の他の一例を説明するためのフロー図である。ここでは、第１の電源１０の暖機だけでなく、第２の電源１２の暖機も行う。第２の電源１２の暖機を行うことで、第２の電源１２からの入出力が増加するため、第１の電源から出力される電力が抑えられ、第１の電源の劣化の抑制、車両の走行性能の向上が可能となる。
【００５５】
まず、前述したように、イグニッションキーがＯＮ状態とされて、走行開始前後の所定期間の間に、第１の反応器２６、第２の反応器２８、及び蒸発器を有する化学蓄熱装置１４によって、第１の電源１０の暖機が開始される。第１の電源の暖機後（暖機途中又は暖機終了後）、第２の電源１２の暖機が開始される。ここで、第１の電源１０の暖機後に、化学蓄熱装置１４によって第２の電源１２の暖機を開始してもよいが、第１の電源１０を暖機する化学蓄熱装置１４とは別に、第２の電源１２を暖機する暖機装置を設けることが好ましい。
【００５６】
第１の電源１０及び第２の電源１２を暖機する場合には、図８に示すように、主に第１の電源１０を暖機する第１の暖機装置と、主に第２の電源１２を暖機する第２の暖機装置と、を備える暖機装置システムとすることが望ましい。そして、第１の暖機装置は、前述した化学蓄熱装置であり、第２の暖機装置は、車両内で発生する排熱を利用する暖機装置であることが好ましい。これにより、車両内で発生する排熱を有効に利用することができるため、効率的又は省エネルギで電源の暖機が可能になる。
【００５７】
第２の暖機装置は、車両内で発生する排熱を利用して蒸気を発生する蒸気発生器、車両内で発生する排熱により加熱された熱媒体を第２の電源１２に供給するファン、熱交換器等が挙げられる。車両内で発生する排熱は、例えば、エンジンやモータジェネレータ２４からの排熱、インバータ２２の損失熱、トランスアクスルからの排熱等が挙げられる。
【００５８】
暖機装置による電源の昇温速度において、第１の電源１０の昇温速度は第２の電源１２の昇温速度より早く設定することが好ましい。これは、第１の電源１０を速やかに昇温することにより、電源システム全体の出力を効率的に発揮させることが可能となるからである。
【００５９】
次に、第１の電源及び第２の電源の電力の入出力の制御について説明する。
【００６０】
図９は、電源の充電率（ＳＯＣ）と電源の入出力との関係を示す図である。図９に示すように、通常、電源は充電率（ＳＯＣ）が低くなるほど電源の出力（電源が供給できる電力、所謂放電電力）が低下し、充電率が高くなるほど電源の出力が向上する。逆に、電源は充電率が低くなるほど電源の入力（電源へ供給できる電力、所謂充電電力）が向上し、充電率が高くなるほど電源の入力が低下する。なお、図９に示す下限充電率及び上限充電率は、電源の性能に悪影響を与えない範囲で適宜設定されるものであり、下限充電率及び上限充電率の範囲内で電源の入出力（充電及び放電）が行われる。また、本実施形態では、第１の電源１０は、電源の入出力制御（充放電制御）を行う際の中心値（目標値）となる制御中心充電率に近づくように入出力が行われる。なお、一般的に、制御中心充電率は、入力及び出力の値が等しい時の充電率（基準充電率と呼ぶ）に設定される。
【００６１】
本実施形態では、第１の電源１０の入出力の性能を早期に確保するため、前述した所定期間の間に暖機が開始され、第１の電源１０の温度は上昇する。しかし、電源の充電率が変わらなくても、電源の温度が高くなるほど、電源の入出力の性能は向上し、電源の温度が低くなるほど、電源の入出力の性能は低下する。したがって、電源の温度に関わらず一定の制御中心充電率に基づいて、電源の入出力を制御するより、電源の温度に基づいて制御中心充電率を設定し、その設定した制御中心充電率に基づいて電源の入出力を制御した方が、電源の性能を有効に活用することができる。そこで、本実施形態では、少なくとも暖機され、温度上昇している第１の電源１０の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定する。ここで、前述したように、第２の電源１２の暖機も開始されている場合には、第１の電源１０及び第２の電源１２の両方の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定することが好ましい。
【００６２】
図１０（Ａ）は、第１の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップであり、（Ｂ）は、第２の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップである。図１０（Ａ）に示すように、例えば、第１の電源１０の温度上昇につれて制御中心充電率が減少するように規定した制御マップを制御装置１５に予め記憶させておき、制御装置１５は、第１の電源１０に設置した温度センサの温度データを該制御マップに当てはめて、第１の電源１０の制御中心充電率を決定する。また、例えば、制御装置１５は、第２の電源１２に設置した温度センサの温度データを図１０（Ｂ）に示す制御マップに当てはめ、第１の電源１０の制御中心充電率を求め、その制御中心充電率と、前述した第１の電源１０の温度に基づいて決定した制御中心充電率との平均値を算出し、それを第１の電源１０の制御中心充電率として設定する等でもよい。そして、この設定した制御中心充電率に基づいて、電源の入出力が行われる。また、例えば、第１の電源１０及び第２の電源１２と、制御中心充電率との関係を規定した制御マップを制御装置１５に予め記憶させておき、制御装置１５は、第１の電源１０及び第２の電源１２に設置した温度センサの温度データを該制御マップに当てはめて、第１の電源１０の制御中心充電率を決定してもよい。
【００６３】
具体的には、第１の電源１０の暖機開始初期等では、まだ第１の電源１０の温度が低いため、制御中心充電率は高く設定される。そして、第１の電源１０は、高く設定された制御中心充電率を目標に、充電される（電力が入力される）。その結果、第１の電源１０の充電率が上昇し、より高い出力を発揮することが可能となり、ひいては、第２の電源１２では不足する分の出力を第１の電源１０により効率的に補うことが可能となる。このように効率的に電源の出力性能を発揮させることができれば、各電源の小型化、車両の動力性能の向上等が可能となる。
【００６４】
以下に、制御中心充電率の設定の他の例について説明する。
【００６５】
前記所定期間に第１の電源１０の暖機が開始されると（また、その後に第２の電源１２の暖機が開始される場合も含む）、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データを逐次取得し、第１の電源１０の温度が予め設定した第１設定温度未満であるか否かを判定する。第１設定温度は、第１の電源の暖機を終了させる温度等、適宜設定される温度である。
【００６６】
そして、制御装置１５は、第１の電源１０の制御中心充電率を、第１の温度が第１設定温度未満である場合には、図９に示すように、基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定する。或いは、第１の電源１０の温度が予め設定した第１設定温度未満であり、且つ第２の電源１２の温度が予め設定した設定温度（第１設定温度でもよい）未満である場合には、第１の電源１０の制御中心充電率を前述した第１制御中心充電率に設定する。そして、このように設定した制御中心充電率に近づくように、第１の電源１０の入出力の制御を行う。その結果、第１の電源１０の温度が低くても、第１の電源１０の出力を大きくすることができるため、車両の動力性能を高くすることができる。この第１制御中心充電率は、予め設定される値であるが、電池の劣化を防ぐ等の点で、基準充電率から上限充電率の間で設定されることが好ましく、出力性能を高くすること、エネルギ密度の小さい小型の電源を用いることができること等の点で、上限充電率またはその近傍に設定されることが好ましい。
【００６７】
また、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データ及び第２の電源１２の温度データを逐次取得した結果、第１の電源１０の温度が第１設定温度以上となり、第２の電源１２の温度が予め設定した第２設定温度未満となっている場合には、図９に示すように、第１の電源１０の制御中心充電率を、基準充電率より高く、第１制御中心充電率より低い第２制御中心充電率に設定する。ここでは、第１の電源１０の温度がある一定以上となって、例えば、第１の電源１０の入出力の性能が十分に発揮できる状態になっている。そのため、第２制御中心充電率に基づいて、電源の入出力の制御を行うと、第１の電源１０の入力も大きくなり、例えば、車両からの回生電力を効率的に、電源において回収することが可能となる。また、第２設定温度は、適宜設定される温度であり、例えば、４５℃〜５５℃の間で設定される。
【００６８】
さらに、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データ及び第２の電源１２の温度データを逐次取得した結果、第１の電源１０の温度が第１設定温度以上となり、第２の電源１２の温度が第２設定温度以上となっている場合には、図９に示すように、第１の電源１０の制御中心充電率を、基準充電率以上であって、第２制御中心充電率より低い第３制御中心充電率に設定することが望ましい。ここでは、第１の電源１０及び第２の電源１２の温度がある一定以上となって、例えば、第１の電源１０及び第２の電源１２の入出力の性能が十分に発揮できる状態になっている。そのため、第３制御中心充電率に基づいて、電源の入出力の制御を行うと、より第１の電源１０の入力を大きくすることができる。その結果、例えば、車両からの回生電力を効率的に、電源において回収することが可能となる。
【００６９】
次に、第１の電源１０及び第２の電源１２の電力分配について説明する。
【００７０】
本実施形態では、制御装置１５により、第１のコンバータ１８に指令を与えてインバータ２２の電圧が制御され、第２のコンバータ２０に指令を与えて第２の電源１２の電流が制御される。このようにすることで、第２の電源１２は後述する電力指令値にしたがって充放電電力（入出力）が制御され、また、第１の電源１０は後述する外部負荷電力指令値に対して第２の電源１２から供給される充放電電力（入出力）では不足する分が供給されるように制御される。以下、具体的に説明する。
【００７１】
ここで、第２の電源１２の電力指令値は、以下の式（１）により求められる。なお、以下全ての式において、電力、電流において正が出力側（放電側）、負が入力側（充電側）と定義する。
Ｐｂ２ｃｏｍ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×ｋｂ２ （１）
Ｐｂ２ｃｏｍは第２の電源１２の電力指令値、Ｐｌｏａｄｃｏｍは外部負荷電力指令値、ｋｂ２は外部負荷電力に対する第２の電源１２の分担率であり、第１の電源１０及び第２の電源１２の充電率等に基づいて０〜１の間の値が設定される。
【００７２】
外部負荷電力指令値（Ｐｌｏａｄｃｏｍ）は、以下の式（２）により求められる。
Ｐｌｏａｄｃｏｍ ＝ Ｔｍｃｏｍ×Ｎｍ＋Ｐｍｉｌｏｓｓ （２）
Ｔｍｃｏｍはモータ（外部負荷）のトルク指令値であり、例えば、アクセル開度、車速から求められる車両駆動力から出力すべき指令値として与えられる。Ｎｍはモータ（外部負荷）の回転数であり、例えばモータに取り付けた回転数センサから得られる。Ｐｍｉｌｏｓｓはモータトルク（Ｔｍ），モータ回転数（Ｎｍ）に依存したインバータロスであり、例えばＴｍ，Ｎｍとインバータロスとの関係を予め計測したマップを用いることにより求められる。
【００７３】
第２のコンバータ２０は、制御装置１５によって、Ｐｂ２ｃｏｍを第２の電源１２の電圧Ｖｂ２で割ることより求められる指令電流値Ｉｂ２に、第２のコンバータ２０（リアクトル）に流れる電流ＩＬ２が追従するように電流の制御が行われる。電圧Ｖｂ２は第２の電源１２に設置される電圧センサにより計測される。
【００７４】
第１のコンバータ１８は、制御装置１５によって、外部負荷であるモータの回転状態（Ｔｍ，Ｎｍ）に応じて必要となるインバータ要求電圧（Ｖｍｔａｇ）に追従するように電圧の制御が行われる。
【００７５】
第２のコンバータ２０は電流制御されるため、第２の電源１２の電力Ｐｂ２は上式で求められるＰｂ２ｃｏｍに追従するように制御される。また、第１のコンバータ１８は電圧制御されるため、第１の電源１０には負荷の電力と第２の電源１２の電力に応じた成り行きの電流が流れることになる。すなわち、外部負荷電力指令値（Ｐｌｏａｄｃｏｍ）から第２の電源１２の電力（Ｐｂ２）を差し引いた電力を第１の電源１０が供給することになる。そして、第１の電源１０の電力（Ｐｂ１）は、第２の電源１２の電力がＰｂ２ｃｏｍに追従している場合（Ｐｂ２＝Ｐｂ２ｃｏｍ）、以下の式（３）により求められる。
Ｐｂ１ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ−Ｐｂ２ （３）
＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×（１−ｋｂ２）
【００７６】
このように、第１の電源１０及び第２の電源１２の電力を分配し、充放電電力を制御する。
【００７７】
また、本実施形態では、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率と前述した制御中心充電率（又は第１，第２，第３制御中心充電率）とを比較し、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率より低い場合に、第１の電源１０の充電率を制御中心充電率に近づけるように制御する。
【００７８】
具体的には、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、第２の電源１２の電力を第１の電源１０に供給することにより、第１の電源１０の充電率を制御中心充電率に近づける。この場合、第２の電源１２の電力指令値は上式（１）ではなく、次式（４）を用いて求められる。
Ｐｂ２ｃｏｍ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×ｋｂ２＋Ｐｃｈｇ２ｔｏ１ （４）
Ｐｃｈｇ２ｔｏ１は第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（入出力）である。すなわち、第２の電源１２から第１の電源１０に入出力される電力である。そして、第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（Ｐｃｈｇ２ｔｏ１）は、設定した制御中心充電率に第１の電源１０の充電率が近づくように、第１の電源１０の充電率に基づいて設定される。
【００７９】
図１１は、第１の電源のＳＯＣと第１の電源の充放電電力（入出力）との関係を規定したマップである。例えば、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、第１の電源１０の充電率を図１１に示すマップに当てはめて、第１の電源１０の充放電電力を求める。この算出した第１の電源１０の充放電電力が第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（Ｐｃｈｇ２ｔｏ１）である。そして、求めたＰｃｈｇ２ｔｏ１を式（４）に当てはめれば、第２の電源１２の電力指令値Ｐｂ２ｃｏｍを求めることができる。
【００８０】
また、第２の電源１２の電力指令値が求められることにより、第２の電源１２の電力は、式（４）で求めたＰｂ２ｃｏｍに追従するように制御される。そうすると、式（３），（４）により、第１の電源１０の電力は式（５）により求められる。
Ｐｂ１ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ−Ｐｂ２
＝ Ｐｌｏａｄ×（１−ｋｂ２）−Ｐｃｈｇ２ｔｏ１ （５）
【００８１】
以上のように、第１の電源１０は、外部負荷電力Ｐｌｏａｄに対して（１−ｋｂ２）×１００（％）分を分担しつつ、第２の電源１２との間でＰｃｈｇ２ｔｏ１分の電力をやり取りし、充電率が制御される。なお、外部負荷電力は、車両の走行に必要な電力であり、以下で、車両の走行負荷と呼ぶ場合がある。
【００８２】
図１２（Ａ）は、電源の温度推移を示す図であり、（Ｂ）は、第１の電源の制御中心充電率及び第１の電源の充電率の推移を示す図である。暖機開始前等、第２の電源１２の温度が低い場合、第２の電源１２は十分な出力を発揮することが困難であるため、車両の走行中における外部負荷電力を十分に賄えない。特に、車両の加速時には大きな外部負荷電力が必要となるため、車両の動力性能が低下する可能性がある。本実施形態では、出力密度の高い第１の電源１０を早期に暖機して、第２の電源１２では賄えない外部負荷電力の不足分を第１の電源１０から安定して供給することが可能となる。しかし、第１の電源１０は第２の電源１２と比較してエネルギ密度が低いため、外部負荷電力の不足分を第１の電源１０から供給し続けると、第１の電源１０の充電率が低下し、安定した出力を発揮することができない虞がある。
【００８３】
そこで、本実施形態のように第１の電源１０の制御中心充電率を前述したように温度に基づいて適正に設定して、設定した制御中心充電率に近づくように第１の電源１０を充電させることにより、安定した出力を発揮させることができる。図１２に示すように、例えば、第1の電源１０の暖機前や暖機初期では、第１の電源１０の制御中心電圧を（上限充電率等の）高い値に設定する。そして、高い値に設定した制御中心充電率に近づくように式（４），（５）のＰｃｈｇ２ｔｏ１を設定し、第１の電源１０の充電を行う。そうすることで、第２の電源１２の温度が低く、出力性能が低い状態であっても、第１の電源１０からの電力補充により、走行負荷が維持されると共に、第１の電源１０の充電率の低下による出力性能の低下を抑制することができる。また、第２の電源１２が暖機等によって温度が上昇し出力性能が回復するまでの間、第１の電源１０から出力される電力を多くすることができるため、例えば、第２の電源１２の暖機時間を長く確保でき、暖機に必要な熱出力の低減が可能となる。また、図１２に示すように、第１の電源１０の暖機が継続され、第１の電源１０の温度上昇と共に、前述したように制御中心充電率を低下させる（例えば、第１→第２→第３制御中心充電率）ことにより、第１の電源１０の入力性能を拡大することができるため、例えば、回生電力を第１の電源１０に供給して、電力を有効に消費させることができる。
【００８４】
次に、回生電力を第１の電源１０に供給する電力として、回生電力と共に、第２の電源１２から出力される電力を用いる場合の実施形態について説明する。
【００８５】
通常、電源は商品保護上守るべき上下限電圧、上下限電流、上下限充電率があり、それらを超えないように制御される。本実施形態では、上下限電圧、上下限電流、上下限充電率を超えないようにフィードバック制御して、第２の電源１２の電力（Ｐｂ２）が、以下の式を満たすように制御される。
Ｗｉｎ２≦Ｐｂ２≦Ｗｏｕｔ２ （６）
ここで、Ｗｉｎ２は第２の電源１２の上限電圧、下限電流、上限充電率を超えないように設定される入力可能電力である。また、Ｗｏｕｔ２は第２の電源１２の下限電圧、上限電流、下限充電率を超えないように設定される出力可能電力である。Ｗｉｎ２又はＷｏｕｔ２は、例えば、第２の電源１２を所定期間（例えば１０秒）充電又は放電させ、上限電圧まで上昇または下限電圧まで低下させる時の電力として表されるが、例えば電源の充電率及び温度等に影響される。したがって、例えば、第２の電源１２の充電率及び温度とその電源の入力又は出力可能電力との関係を規定したマップ等を予め制御装置１５に記憶させておき、該マップに第２の電源１２の温度及び充電率を当てはめることにより、第２の電源１２の入力又は出力可能電力が求められる。
【００８６】
一方、第１の電源１０の電力（Ｐｂ１）は、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）が以下の式を満たす条件下で制御される。
Ｗｉｎ１＋Ｗｉｎ２≦Ｐｌｏａｄ≦Ｗｏｕｔ１＋Ｗｏｕｔ２ （７）
ここで、Ｗｉｎ１は第１の電源１０の上限電圧、下限電流、上限充電率を超えないように設定される入力可能電力である。また、Ｗｏｕｔ１は第１の電源１０の下限電圧、上限電流、下限充電率を超えないように設定される出力可能電力である。算出方法は第２の電源１２の場合と同様である。
【００８７】
そして、ＰｌｏａｄはＰｂ１とＰｂ２との和であるため、式（７）は下式（８）となる。
Ｗｉｎ１＋Ｗｉｎ２≦Ｐｂ１＋Ｐｂ２≦Ｗｏｕｔ１＋Ｗｏｕｔ２ （８）
【００８８】
また、式（６）及び（８）から、下式（９）が成立する。
Ｗｉｎ１≦Ｐｂ１≦Ｗｏｕｔ１ （９）
【００８９】
本実施形態では、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ、車両の走行負荷）が第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）以上の場合には、それ以上の電力を第２の電源１２から供給することはできないので、不足する電力は、制御装置１５が第１のコンバータ１８を制御して、第１の電源１０から出力されるようにする。一方、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）が第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）より小さい場合、第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）から外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）を差し引いた余剰電力が存在するため、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率よりも低い場合は、制御装置１５が第２のコンバータ２０を制御して、その余剰電力が第１の電源１０に入力されるようにすることが好ましい。また、第１の電源１０に入力される電力としては、この余剰電力に加えて、車両からの回生電力を入力させることが好ましい。この回生電力を第１の電源１０に優先的に入力させるためには、式（１）のｋｂ２を零としてコンバータの制御を行う。なお、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率よりも大きい場合には、ｋｂ２を１より小さい値に設定し、第１の電源１０の充電率が上限充電率を超えないように充電制御することが望ましい。このように、車両からの回生電力と共に、車両の走行負荷より第２の電源１２から出力できる出力可能電力が大きい場合には、前述の余剰電力を第２の電源から第１の電源へ入力させることにより、第１の電源１０は第２の電源１２の出力不足分を補いながら、効率的に充電されるため、第１の電源１０の充電率の低下を抑制し、ひいては車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。これは、特に、第２の電源１２の温度が例えば所定温度に達していない低温であり、第２の電源１２の出力性能が十分に発揮できない場合等において好適である。
【００９０】
また、他の実施形態として、第１の電源１０が設定した制御中心充電率より低い場合に、制御装置１５は、第１の電源１０の入力可能電力と第２の電源１２の出力可能電力とを比較して（比較は絶対値での比較）、いずれか小さい方の電力を第２の電源１２から出力される電力として第１の電源１０に入力してもよい。これにより、第１の電源１０の充電率をより早く設定した制御中心充電率に近づけることが可能となる。特に、第２の電源１２の温度が低温で、出力性能が十分に発揮されない場合においては、第１の電源１０を早く制御中心充電率に近づけることにより、車両の動力性能の低下をより早く抑制することが可能となる。
【００９１】
また、以下のような他の実施形態も好適である。まず、温度センサにより、暖機前の第１の電源１０の温度を測定する。そして、制御装置１５は予め設定した閾値と第１の電源１０の温度とを比較する。そして、第１の電源１０の温度が閾値未満であった場合には、制御装置１５は、車両の走行終了時（走行終了前又は後の所定期間）に、第１の電源１０の充電率と設定した制御中心充電率とを比較する。そして、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、車両の走行終了時に第２の電源１２から第１の電源１０へ電力供給し、制御中心充電率に近づけることが好ましい。第１の電源１０の温度は温度履歴であってもよい。これにより、次回の車両の走行開始時において、第１の電源１０の出力性能を確実に確保できる。なお、第１の電源１０の充電率制御の実施の判断としては、他に季節や天気情報等を用いてもよい。
【００９２】
次に、第１の電源１０の暖機に使用する化学蓄熱装置の再生処理について説明する。再生処理とは、第１の電源１０を暖機するために、第１の反応器２６からの放熱が継続され、第２の反応器２８内のアンモニアが減少した場合や第１の電源の暖機が終了した場合等において、アンモニアを再び第２の反応器２８側に集め、第２の反応器２８の化学蓄熱材にアンモニアを固定させる処理である。以下、具体的に説明する。
【００９３】
（再生処理）
図１３は、化学蓄熱装置の再生処理の方法を説明するためのフロー図である。再生処理の例としては、第１の電源の暖機終了時、例えば、暖機により第１の電源の温度が、予め設定した第１設定温度以上の時に、実施される。
【００９４】
図２に示すアンモニア配管３０のバルブ３０ａを開いた状態で、図１３に示すように、第１の反応器２６に設置されたヒータにより第１の反応器２６を加熱する。本実施形態では、電力供給により発熱する加熱器であれば、ヒータに制限されるものではない。ヒータへの電力は、図１３に示すように、第１の電源１０や第２の電源１２から出力される電力、又はインバータ２２（及びコンバータ）を介して供給される車両からの回生電力である。このように、第１の反応器２６を加熱することによって、第１の反応器２６内に固定されているアンモニアＣ’が吸熱反応により離脱し、アンモニア配管３０を通って、第２の反応器２８に輸送される。輸送されたアンモニアＣ’は、図２に示すように、第２の反応器２８の反応室４２内の化学蓄熱材に発熱反応により固定化され、初期の状態に再生される。なお、この発熱反応は、例えば、第２の反応器２８の熱媒体流路４０へ所定温度（例えば、−３０℃〜１０℃）の熱媒体Ｂを供給することにより維持される。このような再生処理を行うことにより、第１の電源１０等の暖機を繰り返し行うことができる。
【００９５】
このように、第１の電源１０、第２の電源１２から出力される電力、回生電力のうち少なくともいずれか１つが、ヒータに供給され、化学蓄熱材を再生することにより、例えば、車両の走行終了時点で、化学蓄熱材の再生が完了され、次の走行開始時に第１の電源の暖機を速やかに化学蓄熱装置により行うことが可能となる。
【００９６】
次に、車両からの回生電力が、第１の電源１０、第２の電源１２、ヒータ等の加熱器等に供給される場合の実施形態について説明する。
【００９７】
図１４（Ａ）は、第１の電源が制御中心充電率未満の時の車両からの回生電力の分配例について説明するための図であり、（Ｂ）は、第１の電源が制御中心充電率以上の時に車両からの回生電力の分配例について説明するための図である。
【００９８】
車両の走行中等で化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率未満の場合であるか否かを判定し、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率未満である場合には、車両からの回生電力を、図１４（Ａ）に示すように、第１の電源１０に優先的に供給する。これにより、第１の電源１０の充電率を速やかに制御中心充電率まで回復させることができ、車両の駆動性能等を効率的に発揮させることができる。そして、残りの回生電力のうち、例えば、第１の電源１０の入力可能電力を超える分においては、制御装置１５は、その回生電力を化学蓄熱装置のヒータ（加熱器）に分配する。これにより、化学蓄熱材を速やかに再生させることができる。さらに、残りの回生電力のうち、例えば、回生電力が加熱器の最大定格電力以上の電力があれば、制御装置１５は、その回生電力を第２の電源１２に分配する。これにより、第２の電源１２の容量及び出力を高く維持することができるため、車両の燃費向上が可能となる。
【００９９】
また、車両の走行中等で化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率以上の場合には、車両からの回生電力を、図１４（Ｂ）に示すように、ヒータ（再生用の加熱器）に優先的に供給する。これは、第１の電源１０の充電率は制御中心充電率以上であり、第１の電源１０の出力性能は確保されているため、電力分配の優先順位が低くなるためである。そして、回生電力をヒータに優先的に供給することにより、化学蓄熱材を速やかに再生させることができる。そして、残りの回生電力のうち、例えば、加熱器の最大定格電力以上の電力があれば、制御装置１５は、その回生電力を第２の電源１２に分配する。これにより、車両の燃費向上が可能となる。さらに、残りの回生電力のうち、例えば、第２の電源１２の入力可能電力を超える場合には、その回生電力を第１の電源１０に分配する。これにより、回生電力を効率的に回収し、また車両の燃費向上が可能となる。このように、第１の電源１０よりも第２の電源１２の方へ優先的に回生電力を分配する方が好ましい。これは、制御中心充電率が高い状態の第１の電源１０は第１の電源１０の入力性能が低下しているため、第２の電源１２より優先して回生電力が入力されると、電源全体として瞬時に大きな入力電力を受けられなくなる虞があるからである。一方、第２の電源１２は、第１の電源１０よりエネルギ密度が高いため、第１の電源１０より優先して回生電力が入力されても、第２の電源１２の入力性能の低下を抑えることができる。
【０１００】
図１５は、回生電力の分配の他の例について説明するための図である。図１５に示すように、第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を超える回生電力が発生する場合がある。このような大きな回生電力は、例えば、車両が低車速で路面摩擦が低い所を走行している場合等で、タイヤがスリップしてモータ回転数が急上昇した後に再びタイヤのグリップが回復しモータが低回転に戻るような現象が短時間内で起きるようなケースや、低温時に高い減速度で回生を行う場合等において発生する。そこで、このような大きな回生電力が発生し、第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を超える場合には、第１の電源１０の入力可能電力分の回生電力を第１の電源１０に入力させ、第２の電源１２の入力可能電力分の回生電力を第２の電源１２に入力させると共に、回生電力から第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を差し引いた余剰電力を、化学蓄熱装置のヒータに分配することが望ましい。なお、回生電力の一部をヒータに供給する方法は特に制限されるものではないが、例えば、ヒータに接続された回生電力供給ラインにＩＧＢＴ等のスイッチング素子等の制御スイッチを設けて、制御装置１５による制御スイッチのＯＮ、ＯＦＦにより、ヒータに電力の供給・停止を制御する方法等が挙げられる。
【０１０１】
他の実施形態としては、化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率以上であるか否かを判断し、制御中心充電率以上である場合には、例えば、前述の制御スイッチ等をＯＮにして、第１の電源１０からヒータに電力を供給する。この場合、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率に近づくように第１の電源１０の出力を制御する。これにより、第１の電源１０の入力性能を向上させると共に、化学蓄熱材の再生も可能となる。
【０１０２】
また、他の実施形態としては、車両の走行時間や走行距離が短い場合には、車両の走行中に化学蓄熱材の再生が終了しない場合がある。そこで、車両の走行終了時に化学蓄熱材を再生することが好ましく、このような場合には、例えば、制御装置１５により、前述の制御スイッチをＯＮ、及びコンバータを制御して、第１の電源１０及び第２の電源１２のうち少なくともいずれか一方から電力を供給してもよい。これにより、次の走行開始時に第１の電源１０の暖機を確実に行うことができる。
【０１０３】
なお、再生処理の際に行う第１の反応器２６の加熱は必ずしもヒータに制限されるわけではない。例えば、車両内で発生する排熱を利用する加熱装置により、第１の反応器２６を加熱してもよい。なお、車両内で発生する排熱を利用する場合には、第１の反応器２６にヒータを設置する必要はない。加熱装置は、車両内で発生する排熱を利用して蒸気を発生する蒸気発生器、車両内で発生する排熱により加熱された熱媒体を第１の反応器２６に供給するファン、熱交換器等が挙げられる。車両内で発生する排熱は、例えば、エンジンやモータジェネレータ２４からの排熱、インバータ２２の損失熱、トランスアクスルからの排熱等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 電源回路、１０ 第１の電源、１０ａ セル、１２ 第２の電源、１４ 暖機装置又は化学蓄熱装置、１５ 制御装置、１６ 電源システム、１８ 第１のコンバータ、２０ 第２のコンバータ、２２ インバータ、２４ 外部負荷又はモータジェネレータ、２６ 第１の反応器、２８ 第２の反応器、３０ アンモニア配管、３０ａ バルブ、３２，３８ 筐体、３４，４０ 熱媒体流路、３６，４２ 反応室、４４ 熱交換器、４６ 流路プレート、４８ 入口マニホールド、５０ 出口マニホールド、５２ 流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源を暖機できる電源システム、特に車両に搭載される電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド自動車等の車両（ＥＶ）に搭載されるモータ駆動用電源として、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスの開発が盛んである。
【０００３】
電源システムには、高容量かつ高出力の要求から、高容量型の蓄電デバイスと高出力型の蓄電デバイスとが、電力変換回路等を介して並列に接続された電源システムがある。一般に二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスは、その温度が低いと容量や出力が低下する。その結果、車両の走行に必要な充放電電力が蓄電デバイスからモータに供給されず、例えば、車両の円滑な発進や加速等が妨げられることとなる。したがって、蓄電デバイスの温度が低下している等の場合には、速やかに蓄電デバイスを暖機する必要がある。
【０００４】
二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスを暖機する方法としては、（１）二次電池に暖機用のヒータを設置する方法（例えば、特許文献１参照）、（２）二次電池に熱交換媒体を供給する方法（例えば、特許文献２参照）、（３）電池の内部発熱を利用する方法（例えば、特許文献３，４参照）、（４）吸着剤を備える吸着器を用いて、吸着剤が吸着媒体を吸着する際の吸着熱を利用する方法（例えば、特許文献５参照）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３０５０８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０６３６号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１８７４号公報
【特許文献４】特開２００８−２９１７１号公報
【特許文献５】特開２００８−３０５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両に搭載される電源システムに限られるものではないが、大きな容量及び出力が要求される電源システムでは、蓄電デバイス全体の熱容量は大きく、暖機に多量の熱エネルギを必要とする。したがって、上記（１）〜（４）のいずれかの暖機方法を用いたとしても、蓄電デバイス全体を加熱するためには、多くの時間とエネルギを必要とする。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、速やかに且つ省エネルギで蓄電デバイスを暖機し、蓄電デバイスの性能低下を抑制することができる電源システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える車両用の電源システムであって、前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、前記暖機手段は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定する。
【０００９】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が予め設定した第１設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１の電源の入力と出力の値が等しい時の充電率である基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定することが好ましい。
【００１０】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が前記第１設定温度以上であり、前記第２の電源の温度が予め設定した第２設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１制御中心充電率より低く、前記基準充電率より高い第２制御中心充電率に設定することが好ましい。
【００１１】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記第１の電源及び前記第２の電源の電力の入出力を制御する入出力制御手段を備え、前記入出力制御手段は、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力の入力を制御することが好ましい。
【００１２】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることが好ましい。
【００１３】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、前記車両からの回生電力を前記第１の電源に入力させると共に、前記車両の走行負荷より前記第２の電源から出力可能な電力が大きい場合には、前記第２の電源から出力される電力のうち前記走行負荷に対する余剰電力を前記第１の電源に入力させることが好ましい。
【００１４】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は前記第１の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される出力可能電力のうちの小さい方の電力を前記第２の電源から出力される電力として、前記第１の電源に入力させることが好ましい。
【００１５】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記入出力制御手段は、暖機前の前記第１の電源の温度が予め規定した閾値未満であり、且つ前記車両の走行終了時において前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記車両の走行終了時に、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることが好ましい。
【００１６】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記暖機手段は、アンモニアが離脱するときに蓄熱しアンモニアが固定化されるときに放熱する化学蓄熱材を有する化学蓄熱装置であり、前記化学蓄熱装置は、電力供給により発熱する前記化学蓄熱材再生用の加熱器を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際には、前記第１の電源から出力される電力、前記第２の電源から出力される電力、及び車両からの回生電力のうち少なくともいずれか１つが前記加熱器へ供給されることが好ましい。
【００１８】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満である場合には、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源、前記加熱器、前記第２の電源の順位で優先的に供給され、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率以上である場合には、前記車両からの回生電力が、前記加熱器、前記第２の電源、前記第１の電源の順位で優先的に供給されることが好ましい。
【００１９】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力の和より大きい場合、前記車両からの回生電力のうち前記入力可能電力の和に対する余剰電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２０】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率より高い場合には、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２１】
また、前記車両用の電源システムにおいて、前記車両の走行終了時に前記化学蓄熱材を再生する場合、前記第１の電源及び前記第２の電源のうち少なくともいずれか一方の電力が前記加熱器に供給されることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える電源システムであって、 前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、前記暖機手段は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、速やかに且つ省エネルギで蓄電デバイスを暖機し、蓄電デバイスの性能低下を抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る電源システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】化学蓄熱装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】化学蓄熱装置による第１の電源の暖機方法を説明するためのフロー図である。
【図４】（Ａ）は、電源に設置される熱交換器の構成の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、熱交換器を電源に設置した状態を示す模式図である。
【図５】暖機前後の容量型蓄電デバイスと出力型蓄電デバイスの出力密度比を示す図である。
【図６】暖機前後の従来型電源システムと複合電源システムの電源の出力比を示す図である。
【図７】従来型電源システムと複合電源システムの電源を暖機するのに必要な熱容量比である。
【図８】本実施形態の電源システムの電源を暖機する方法の他の一例を説明するためのフロー図である。
【図９】電源の充電率（ＳＯＣ）と電源の入出力との関係を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、第１の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップであり、（Ｂ）は、第２の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップである。
【図１１】第１の電源のＳＯＣと第１の電源の充放電電力（入出力）との関係を規定したマップである。
【図１２】（Ａ）は、電源の温度推移を示す図であり、（Ｂ）は、第１の電源の制御中心充電率及び第１の電源の充電率の推移を示す図である。
【図１３】化学蓄熱装置の再生処理の方法を説明するためのフロー図である。
【図１４】（Ａ）は、第１の電源が制御中心充電率未満の時の車両からの回生電力の分配例について説明するための図であり、（Ｂ）は、第１の電源が制御中心充電率以上の時に車両からの回生電力の分配例について説明するための図である。
【図１５】回生電力の分配の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る電源システムの構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、電源回路１は、第１の電源１０、第２の電源１２、暖機装置１４、制御装置１５を有する電源システム１６と、第１のコンバータ１８と、第２のコンバータ２０と、インバータ２２と、を備える。
【００２７】
第２のコンバータ２０は、入力側が第２の電源１２に接続され、出力側がインバータ２２に接続されている。また、第１のコンバータ１８は、入力側が第１の電源１０に接続され、出力側が第２のコンバータ２０とインバータ２２との接続ノードに接続される。
【００２８】
第１及び第２のコンバータ１８，２０は、主に（第１及び第２の電源１０，１２）電源から供給された電圧を外部負荷２４が駆動する電圧に昇降圧するものである。インバータ２２は、主に第１及び第２のコンバータ１８，２０から与えられる直流電圧を交流に変換して、外部負荷２４に出力するものである。なお、外部負荷２４が電動車両（ＥＶ）に搭載されるモータジェネレータ２４等である場合には、インバータ２２はモータジェネレータ２４の発電によって与えられる交流電圧を直流に変換して、第２のコンバータ２０に出力し、第２のコンバータ２０及び第１のコンバータ１８は、インバータ２２から供給された電圧を、第１の電源１０及び第２の電源１２を充電させるための電圧に昇降圧することも可能である。すなわち、第１の電源１０と外部負荷２４とは第１のコンバータ１８及びインバータ２２を介して双方向に電力授受が可能である。また、第２の電源１２と外部負荷２４とは第２のコンバータ２０及びインバータ２２を介して双方向に電力授受が可能である。
【００２９】
第１の電源１０は、第２の電源１２より出力密度が高い（単位質量当たりの入出力抵抗が低い）出力型の蓄電デバイスであり、第２の電源１２は、第１の電源１０よりエネルギ密度が高い容量型の蓄電デバイスである。第１の電源１０は、例えば、出力型のリチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタであることが好ましい。リチウムイオン二次電池の場合、電池の内部抵抗のうち反応抵抗が占める割合が高く、反応抵抗の活性化エネルギが大きい。そのため、電池性能は電池温度の影響を受けやすい。したがって、後述するように、走行開始前後の所定期間に出力型のリチウムイオン二次電池の暖機を開始することにより、効率よく出力型のリチウムイオン二次電池の性能を発揮させることが可能となる。また、リチウムイオンキャパシタは、例えば正極にナノゲートカーボン（登録商標）を用い、負極に黒鉛系カーボンを採用した非対称型キャパシタであり、暖機後の入出力密度が現状の蓄電デバイスの中で最も高いものである。そのため、後述する走行開始前後の所定期間にリチウムイオンキャパシタの暖機を開始することにより、高性能の電源システムを提供することが可能となる。一方、第２の電源１２は、例えば、容量型のリチウムイオン二次電池を用いることが好ましい。これは、エネルギ密度が非常に高いものであるため、高性能の電源システムを提供することが可能となるからである。但し、第１の電源１０及び第２の電源１２は上記に制限されるものではなく、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの採用を制限するものではない。
【００３０】
本実施形態の制御装置は、電源に設置される温度センサ（不図示）、電流センサ（不図示）、電圧センサ（不図示）、暖機装置１４、第１のコンバータ及び第２のコンバータに電気的に接続され、主に電源の制御中心充電率を設定する機能、及び第１の電源及び第２の電源の入出力を制御する機能を有する。具体的な制御装置の動作については後述する。
【００３１】
次に、本実施形態の電源システム１６（複合電源システム）の暖機装置１４について説明する。
【００３２】
本実施形態の暖機装置１４は、蓄電デバイスの中で出力密度が高くエネルギ密度の低い蓄電デバイスを選択的に暖機するものである。すなわち、暖機装置１４は、第２の電源１２より優先して第１の電源１０の暖機を行う。なお、本実施形態の電源システム１６は二つの電源に制限されるものではなく、第３の電源、第４の電源等をさらに備えるものであってもよい。この場合、本実施形態では、蓄電デバイスの中で出力密度が高くエネルギ密度の低い蓄電デバイスを選択し（例えば、第１及び第３の蓄電デバイス等）、その選択した蓄電デバイスを暖機装置１４によって暖機することを制限するものではない。
【００３３】
暖機装置１４による具体的な暖機方法等については後述するが、本実施形態の電源システム１６（実質的には電源回路１）が電動車両（ＥＶ）に搭載される場合、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間に、暖機装置１４により第１の電源１０の暖機を開始する。ここで、車両の走行開始前の所定期間とは、少なくともイグニッションキーがＯＮ状態になって、車両が走行開始できる状態にされた時から車両が走行するまでの間の期間である。また、車両の走行開始後の所定期間は、車両の走行が開始してから第１の電源１０に対して走行に必要な出力が要求されるまでの間で適宜設定されるものである。したがって、車両が走行開始できる状態となってから車両が走行を開始するまでの間、或いは車両走行後所定期間の間に、暖機装置１４を稼働させ、第１の電源１０の暖機を開始する。
【００３４】
また、本実施形態の電源システム１６を備える電源回路１は車両に搭載される場合に限定されるものではなく、蓄電デバイスから電力を供給して稼働する全ての装置に搭載可能である。したがって、本実施形態の電源システム１６を備える電源回路１が車両以外の装置に搭載される場合、暖機装置１４は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間に第１の電源１０の暖機を開始することになる。ここで、装置の稼働前の所定期間とは、少なくとも装置の電源がＯＮ状態になって、装置が可動できる状態にされた時から装置が稼働するまでの間の期間である。また、装置の稼働後の所定期間は、装置が可動してから第１の電源１０に対して装置の稼働に必要な出力が要求されるまでの間で適宜設定されるものである。以下では、電源システム１６を備える電源回路１が車両に搭載された場合を例に具体的に説明する。
【００３５】
暖機装置１４の構成は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間の間に、第１の電源１０の暖機を開始することができるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、電気式ヒータや車両内の排熱を利用した熱交換器や後述する化学蓄熱装置等が挙げられる。暖機装置１４としては、電源を速やかに暖機することができる点、省エネルギで電源を暖機することができる点、又は熱エネルギを長期に保存可能である点等から、化学蓄熱装置を採用することが好ましい。以下に、化学蓄熱装置（以下、化学蓄熱装置１４と称する）の構成例を説明する。
【００３６】
図２は、化学蓄熱装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、化学蓄熱装置１４は、第１の反応器２６と、第２の反応器２８と、第１の反応器２６と第２の反応器２８とを接続するアンモニア配管３０と、を備える。
【００３７】
第１の反応器２６は、筐体３２と、筐体３２に設けられた複数の熱媒体流路３４と、筐体３２に設けられた複数の反応室３６と、各反応室３６内に収納された化学蓄熱材（不図示）と、を有する。筐体３２内では、反応室３６と熱媒体流路３４とが交互に配置されている。反応室３６と熱媒体流路３４とは隔壁を隔てて互いに分離されており、外部から熱媒体流路３４に供給される熱媒体Ａと反応室３６内の化学蓄熱材との間で熱交換を行えるようになっている。なお、不図示であるが、第１の反応器２６の反応室３６とアンモニア配管３０とは気密状態で連通されている。
【００３８】
第１の反応器２６の反応室３６に収納される化学蓄熱材は、吸熱反応によりアンモニアが離脱するときに蓄熱し、発熱反応である配位反応（化学反応）によってアンモニアが固定化されるときに放熱する金属塩化物を含む。金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、又は遷移金属の塩化物等が挙げられる。
【００３９】
アンモニア配管３０にはバルブ３０ａが設けられており、バルブ３０ａの開閉によりアンモニア圧の差を調節できるようになっている。
【００４０】
第２の反応器２８も第１の反応器２６と同様に、筐体３８と、筐体３８に設けられた複数の熱媒体流路４０と、筐体３８に設けられた複数の反応室４２と、各反応室４２内に収納された化学蓄熱材（不図示）と、を有する。反応室４２と熱媒体流路４０とは隔壁を隔てて互いに分離されており、外部から熱媒体流路４０に供給される熱媒体Ｂと反応室４２内の化学蓄熱材との間で熱交換を行えるようになっている。なお、不図示であるが、第２の反応器２８の反応室４２とアンモニア配管３０とは気密状態で連通されている。
【００４１】
第２の反応器２８の反応室４２に収納される化学蓄熱材は、前述した金属塩化物、又は物理吸着材（例えば、活性炭、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物等）を含む。
【００４２】
また、化学蓄熱装置１４には、装置内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給装置（不図示）や、装置内のガスを排気する排気装置（不図示）や、装置内のアンモニア圧を促成するための圧力測定装置（不図示）等が設置されていてもよい。
【００４３】
図３は、化学蓄熱装置による第１の電源の暖機方法を説明するためのフロー図である。図２及び３を用いて、化学蓄熱装置１４による第１の電源１０の暖機方法について説明する。
【００４４】
第１の電源１０を暖機するに当たり、初期状態として、図２に示す第２の反応器２８の反応室４２に収納された化学蓄熱材にアンモニアを固定した状態にし、アンモニア配管３０のバルブ３０ａを閉じておく。そして、イグニッションキーがＯＮ状態とされて、前述した走行開始前後の所定期間の間に、化学蓄熱装置１４により以下の動作が開始され、第１の電源１０の暖機が行われる。まず、前述した初期状態の第２の反応器２８の熱媒体流路４０に、エタノール等のアルコール、水、油類等の熱媒体Ｂが不図示の配管等から流通され（なお、図２に示す熱媒体Ｂ’は熱媒体流路４０から排出された熱媒体）、また、第１の反応器２６の熱媒体流路３４に、エタノール等のアルコール、水又は油類等の熱媒体Ａが不図示の配管等から流通される。第２の反応器２８に供給される熱媒体Ｂは所定の温度（例えば−３０℃〜１０℃）に維持されている。このとき、第２の反応器２８では、吸熱反応によって第２の反応器２８の化学蓄熱材からアンモニアＣが離脱される。そして、アンモニア配管３０のバルブ３０ａを開くことにより、アンモニア圧の高い第２の反応器２８から、相対的にアンモニア圧の低い第１の反応器２６に向けてアンモニアの輸送が行われる（図３参照）。なお、アンモニアの離脱は、第２の反応器２８への所定温度の熱媒体の流通を維持することにより継続的に行われる。
【００４５】
第２の反応器２８からアンモニア配管３０を通って第１の反応器２６に到達したアンモニアは、図２に示す第１の反応器２６の反応室３６に収納された金属塩化物を含む化学蓄熱材に、発熱反応により固定される。この発熱反応により、第１の反応器２６に供給される熱媒体Ａが加熱され、加熱された熱媒体Ａ’が第１の電源１０に向けて、不図示の配管等から供給（放熱）される。加熱された熱媒体Ａ’は第１の電源１０と熱交換され、第１の電源１０が暖機される。但し、加熱された熱媒体Ａ’が液体である場合には、図３に示すように、化学蓄熱装置１４に蒸発器を設置して、蒸発器により熱媒体Ａ’を蒸気にして、第１の電源１０に供給することが望ましい。蒸気（凝縮潜熱）は電源を効率よく暖機する熱媒体として好適である。このようにして暖機された第１の電源１０は、図３に示すようにインバータ２２との間で前述したように電力の授受が行われる。
【００４６】
化学蓄熱装置１４から供給される熱媒体Ａ’と電源との熱交換の一例を説明する。
【００４７】
図４（Ａ）は、電源に設置される熱交換器の構成の一例を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、熱交換器を電源に設置した状態を示す模式図である。図４（Ａ）に示すように、熱交換器４４は、流路プレート４６と、入口及び出口マニホールド４８，５０とを有する。流路プレート４６内には熱媒体Ａ’が通過する流路５２が形成されている。入口マニホールド４８は流路プレート４６内の流路５２の入口側と連通し、出口マニホールド５０は流路プレート４６内の流路５２の出口側と連通している。図４（Ｂ）に示すように、流路プレート４６は、第１の電源１０を構成するために積層されたセル１０ａ間に配置される。また、各流路プレート４６の入口マニホールド４８同士、出口マニホールド５０同士は連結されている。
【００４８】
前述したように、化学蓄熱装置１４から加熱された熱媒体Ａ’（蒸気の状態であってもよい）が第１の電源１０に供給される。供給された熱媒体Ａ’は、入口マニホールド４８内を通り、各流路プレート４６に分配される。そして、流路プレート４６内の流路５２を通過する。この際、流路プレート４６を介して第１の電源１０と加熱された熱媒体Ａ’とが熱交換され、第１の電源１０が暖機される。また、流路プレート４６を通過した熱媒体Ａ’は、出口マニホールド５０を通り、系外へ排出される。
【００４９】
このようにして暖機された出力型の蓄電デバイスである第１の電源１０と容量型の蓄電デバイスである第２の電源１２を備える電源システム１６（複合電源システム）の暖機前後における出力特性について説明する。比較のため、１つの蓄電デバイスからなる電源システム（従来型電源システム）の暖機前後における出力特性についても説明する。
【００５０】
図５は、暖機前後の容量型蓄電デバイスと出力型蓄電デバイスの出力密度比を示す図である。図５では、蓄電デバイスとして二次電池を例としている。暖機前の温度の低い二次電池（例えば、電池温度が−２０℃〜−３０℃）では、二次電池内の電解液の粘性や反応抵抗が高くなる等の理由のために、電池の内部抵抗が高くなり、二次電池本来の性能を発揮することができない。しかし、暖機後の温度の高い二次電池（例えば、電池温度が２５℃）では、電解液の粘性や反応抵抗も低減するため、電池の内部抵抗も低下し、二次電池本来の性能を発揮することができる。これは、図５に示すように、容量型の二次電池及び出力型の二次電池でも同様な結果になる。また、図５では、二次電池を例にしたが、キャパシタであっても、電解液の粘性は温度に依存するため、二次電池と同様な結果になる。
【００５１】
図６は、暖機前後の従来型電源システムと複合電源システムの電源の出力比を示す図である。図７は、従来型電源システムと複合電源システムの電源を暖機するのに必要な熱容量比である。図６に示すように、従来型電源システムの電源及び複合電源システムの電源（出力型蓄電システムである第１の電源１０）を暖機して、電池温度を上げることにより、どちらのシステムでも車両走行に必要な出力（車両要求出力）を発揮できることがわかる。そして、この時の電源の暖機に必要な熱容量は、図７に示すように、従来型電源システムの電源に掛かる熱容量に比べて複合電源システムの電源に掛かる熱容量の方が小さくて済むことがわかる。この理由の１つは以下の通りである。
【００５２】
まず、１つの蓄電デバイスからなる従来型電源システムでは、ＥＶの走行で要求される入出力を満たすために、ＥＶの走行に必要な電池容量よりも過剰な電池容量を有する蓄電デバイスが必要となる。一方、複合電源システムでは、入出力は第１の電源１０（出力型の蓄電デバイス）で補いながら、走行に必要なエネルギを第２の電源１２（容量型の蓄電デバイス）で賄うことができるため、第１及び第２の電源１０，１２を必要最低限の容量となるよう設計することができる。したがって、従来型電源システムでは、過剰な電池容量を満たすために容積及び重量共に大きな蓄電デバイスが必要である。しかし、複合電源システムでは、第２の電源１２は必要最低限の容量を有するように設計できるため、第２の電源１２の重量及び容積は、従来型電源システムの蓄電デバイスより小さくなる。更に、第１の電源１０は第２の電源１２の入出力を補うように設計できるため、第１の電源１０の重量及び容積は、第２の電源１２よりも小さくなる。したがって、従来型電源システムでは、容積の大きな蓄電デバイスを暖機する必要があるために熱容量は高くなり、また、暖機時間も長くなる。これに対し、複合電源システムの場合、図６に示すように、出力型の蓄電デバイス（第１の電源１０）を暖機するだけで車両走行に必要な出力パワーを満たすことができるため、蓄電デバイスを暖機するために必要な熱容量は少なく、暖機時間も短くて済む。
【００５３】
以上のように、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間の間に、暖機装置１４により速やかに第１の電源１０を暖機することにより、車両の走行に必要な出力を電源から安定に供給させることが可能となる。また、第１の電源１０を暖機するだけでよいため、暖機に必要な熱容量は小さくて済む。したがって、暖機装置１４の小型化、省エネルギ化を図ることも可能である。
【００５４】
図８は、本実施形態の電源システムの電源を暖機する方法の他の一例を説明するためのフロー図である。ここでは、第１の電源１０の暖機だけでなく、第２の電源１２の暖機も行う。第２の電源１２の暖機を行うことで、第２の電源１２からの入出力が増加するため、第１の電源から出力される電力が抑えられ、第１の電源の劣化の抑制、車両の走行性能の向上が可能となる。
【００５５】
まず、前述したように、イグニッションキーがＯＮ状態とされて、走行開始前後の所定期間の間に、第１の反応器２６、第２の反応器２８、及び蒸発器を有する化学蓄熱装置１４によって、第１の電源１０の暖機が開始される。第１の電源の暖機後（暖機途中又は暖機終了後）、第２の電源１２の暖機が開始される。ここで、第１の電源１０の暖機後に、化学蓄熱装置１４によって第２の電源１２の暖機を開始してもよいが、第１の電源１０を暖機する化学蓄熱装置１４とは別に、第２の電源１２を暖機する暖機装置を設けることが好ましい。
【００５６】
第１の電源１０及び第２の電源１２を暖機する場合には、図８に示すように、主に第１の電源１０を暖機する第１の暖機装置と、主に第２の電源１２を暖機する第２の暖機装置と、を備える暖機装置システムとすることが望ましい。そして、第１の暖機装置は、前述した化学蓄熱装置であり、第２の暖機装置は、車両内で発生する排熱を利用する暖機装置であることが好ましい。これにより、車両内で発生する排熱を有効に利用することができるため、効率的又は省エネルギで電源の暖機が可能になる。
【００５７】
第２の暖機装置は、車両内で発生する排熱を利用して蒸気を発生する蒸気発生器、車両内で発生する排熱により加熱された熱媒体を第２の電源１２に供給するファン、熱交換器等が挙げられる。車両内で発生する排熱は、例えば、エンジンやモータジェネレータ２４からの排熱、インバータ２２の損失熱、トランスアクスルからの排熱等が挙げられる。
【００５８】
暖機装置による電源の昇温速度において、第１の電源１０の昇温速度は第２の電源１２の昇温速度より早く設定することが好ましい。これは、第１の電源１０を速やかに昇温することにより、電源システム全体の出力を効率的に発揮させることが可能となるからである。
【００５９】
次に、第１の電源及び第２の電源の電力の入出力の制御について説明する。
【００６０】
図９は、電源の充電率（ＳＯＣ）と電源の入出力との関係を示す図である。図９に示すように、通常、電源は充電率（ＳＯＣ）が低くなるほど電源の出力（電源が供給できる電力、所謂放電電力）が低下し、充電率が高くなるほど電源の出力が向上する。逆に、電源は充電率が低くなるほど電源の入力（電源へ供給できる電力、所謂充電電力）が向上し、充電率が高くなるほど電源の入力が低下する。なお、図９に示す下限充電率及び上限充電率は、電源の性能に悪影響を与えない範囲で適宜設定されるものであり、下限充電率及び上限充電率の範囲内で電源の入出力（充電及び放電）が行われる。また、本実施形態では、第１の電源１０は、電源の入出力制御（充放電制御）を行う際の中心値（目標値）となる制御中心充電率に近づくように入出力が行われる。なお、一般的に、制御中心充電率は、入力及び出力の値が等しい時の充電率（基準充電率と呼ぶ）に設定される。
【００６１】
本実施形態では、第１の電源１０の入出力の性能を早期に確保するため、前述した所定期間の間に暖機が開始され、第１の電源１０の温度は上昇する。しかし、電源の充電率が変わらなくても、電源の温度が高くなるほど、電源の入出力の性能は向上し、電源の温度が低くなるほど、電源の入出力の性能は低下する。したがって、電源の温度に関わらず一定の制御中心充電率に基づいて、電源の入出力を制御するより、電源の温度に基づいて制御中心充電率を設定し、その設定した制御中心充電率に基づいて電源の入出力を制御した方が、電源の性能を有効に活用することができる。そこで、本実施形態では、少なくとも暖機され、温度上昇している第１の電源１０の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定する。ここで、前述したように、第２の電源１２の暖機も開始されている場合には、第１の電源１０及び第２の電源１２の両方の温度に基づいて、第１の電源１０の制御中心充電率を設定することが好ましい。
【００６２】
図１０（Ａ）は、第１の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップであり、（Ｂ）は、第２の電源の温度と制御中心充電率との関係を規定した制御マップである。図１０（Ａ）に示すように、例えば、第１の電源１０の温度上昇につれて制御中心充電率が減少するように規定した制御マップを制御装置１５に予め記憶させておき、制御装置１５は、第１の電源１０に設置した温度センサの温度データを該制御マップに当てはめて、第１の電源１０の制御中心充電率を決定する。また、例えば、制御装置１５は、第２の電源１２に設置した温度センサの温度データを図１０（Ｂ）に示す制御マップに当てはめ、第１の電源１０の制御中心充電率を求め、その制御中心充電率と、前述した第１の電源１０の温度に基づいて決定した制御中心充電率との平均値を算出し、それを第１の電源１０の制御中心充電率として設定する等でもよい。そして、この設定した制御中心充電率に基づいて、電源の入出力が行われる。また、例えば、第１の電源１０及び第２の電源１２と、制御中心充電率との関係を規定した制御マップを制御装置１５に予め記憶させておき、制御装置１５は、第１の電源１０及び第２の電源１２に設置した温度センサの温度データを該制御マップに当てはめて、第１の電源１０の制御中心充電率を決定してもよい。
【００６３】
具体的には、第１の電源１０の暖機開始初期等では、まだ第１の電源１０の温度が低いため、制御中心充電率は高く設定される。そして、第１の電源１０は、高く設定された制御中心充電率を目標に、充電される（電力が入力される）。その結果、第１の電源１０の充電率が上昇し、より高い出力を発揮することが可能となり、ひいては、第２の電源１２では不足する分の出力を第１の電源１０により効率的に補うことが可能となる。このように効率的に電源の出力性能を発揮させることができれば、各電源の小型化、車両の動力性能の向上等が可能となる。
【００６４】
以下に、制御中心充電率の設定の他の例について説明する。
【００６５】
前記所定期間に第１の電源１０の暖機が開始されると（また、その後に第２の電源１２の暖機が開始される場合も含む）、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データを逐次取得し、第１の電源１０の温度が予め設定した第１設定温度未満であるか否かを判定する。第１設定温度は、第１の電源の暖機を終了させる温度等、適宜設定される温度である。
【００６６】
そして、制御装置１５は、第１の電源１０の制御中心充電率を、第１の温度が第１設定温度未満である場合には、図９に示すように、基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定する。或いは、第１の電源１０の温度が予め設定した第１設定温度未満であり、且つ第２の電源１２の温度が予め設定した設定温度（第１設定温度でもよい）未満である場合には、第１の電源１０の制御中心充電率を前述した第１制御中心充電率に設定する。そして、このように設定した制御中心充電率に近づくように、第１の電源１０の入出力の制御を行う。その結果、第１の電源１０の温度が低くても、第１の電源１０の出力を大きくすることができるため、車両の動力性能を高くすることができる。この第１制御中心充電率は、予め設定される値であるが、電池の劣化を防ぐ等の点で、基準充電率から上限充電率の間で設定されることが好ましく、出力性能を高くすること、エネルギ密度の小さい小型の電源を用いることができること等の点で、上限充電率またはその近傍に設定されることが好ましい。
【００６７】
また、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データ及び第２の電源１２の温度データを逐次取得した結果、第１の電源１０の温度が第１設定温度以上となり、第２の電源１２の温度が予め設定した第２設定温度未満となっている場合には、図９に示すように、第１の電源１０の制御中心充電率を、基準充電率より高く、第１制御中心充電率より低い第２制御中心充電率に設定する。ここでは、第１の電源１０の温度がある一定以上となって、例えば、第１の電源１０の入出力の性能が十分に発揮できる状態になっている。そのため、第２制御中心充電率に基づいて、電源の入出力の制御を行うと、第１の電源１０の入力も大きくなり、例えば、車両からの回生電力を効率的に、電源において回収することが可能となる。また、第２設定温度は、適宜設定される温度であり、例えば、４５℃〜５５℃の間で設定される。
【００６８】
さらに、制御装置１５は、温度センサにより、第１の電源１０の温度データ及び第２の電源１２の温度データを逐次取得した結果、第１の電源１０の温度が第１設定温度以上となり、第２の電源１２の温度が第２設定温度以上となっている場合には、図９に示すように、第１の電源１０の制御中心充電率を、基準充電率以上であって、第２制御中心充電率より低い第３制御中心充電率に設定することが望ましい。ここでは、第１の電源１０及び第２の電源１２の温度がある一定以上となって、例えば、第１の電源１０及び第２の電源１２の入出力の性能が十分に発揮できる状態になっている。そのため、第３制御中心充電率に基づいて、電源の入出力の制御を行うと、より第１の電源１０の入力を大きくすることができる。その結果、例えば、車両からの回生電力を効率的に、電源において回収することが可能となる。
【００６９】
次に、第１の電源１０及び第２の電源１２の電力分配について説明する。
【００７０】
本実施形態では、制御装置１５により、第１のコンバータ１８に指令を与えてインバータ２２の電圧が制御され、第２のコンバータ２０に指令を与えて第２の電源１２の電流が制御される。このようにすることで、第２の電源１２は後述する電力指令値にしたがって充放電電力（入出力）が制御され、また、第１の電源１０は後述する外部負荷電力指令値に対して第２の電源１２から供給される充放電電力（入出力）では不足する分が供給されるように制御される。以下、具体的に説明する。
【００７１】
ここで、第２の電源１２の電力指令値は、以下の式（１）により求められる。なお、以下全ての式において、電力、電流において正が出力側（放電側）、負が入力側（充電側）と定義する。
Ｐｂ２ｃｏｍ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×ｋｂ２ （１）
Ｐｂ２ｃｏｍは第２の電源１２の電力指令値、Ｐｌｏａｄｃｏｍは外部負荷電力指令値、ｋｂ２は外部負荷電力に対する第２の電源１２の分担率であり、第１の電源１０及び第２の電源１２の充電率等に基づいて０〜１の間の値が設定される。
【００７２】
外部負荷電力指令値（Ｐｌｏａｄｃｏｍ）は、以下の式（２）により求められる。
Ｐｌｏａｄｃｏｍ ＝ Ｔｍｃｏｍ×Ｎｍ＋Ｐｍｉｌｏｓｓ （２）
Ｔｍｃｏｍはモータ（外部負荷）のトルク指令値であり、例えば、アクセル開度、車速から求められる車両駆動力から出力すべき指令値として与えられる。Ｎｍはモータ（外部負荷）の回転数であり、例えばモータに取り付けた回転数センサから得られる。Ｐｍｉｌｏｓｓはモータトルク（Ｔｍ），モータ回転数（Ｎｍ）に依存したインバータロスであり、例えばＴｍ，Ｎｍとインバータロスとの関係を予め計測したマップを用いることにより求められる。
【００７３】
第２のコンバータ２０は、制御装置１５によって、Ｐｂ２ｃｏｍを第２の電源１２の電圧Ｖｂ２で割ることより求められる指令電流値Ｉｂ２に、第２のコンバータ２０（リアクトル）に流れる電流ＩＬ２が追従するように電流の制御が行われる。電圧Ｖｂ２は第２の電源１２に設置される電圧センサにより計測される。
【００７４】
第１のコンバータ１８は、制御装置１５によって、外部負荷であるモータの回転状態（Ｔｍ，Ｎｍ）に応じて必要となるインバータ要求電圧（Ｖｍｔａｇ）に追従するように電圧の制御が行われる。
【００７５】
第２のコンバータ２０は電流制御されるため、第２の電源１２の電力Ｐｂ２は上式で求められるＰｂ２ｃｏｍに追従するように制御される。また、第１のコンバータ１８は電圧制御されるため、第１の電源１０には負荷の電力と第２の電源１２の電力に応じた成り行きの電流が流れることになる。すなわち、外部負荷電力指令値（Ｐｌｏａｄｃｏｍ）から第２の電源１２の電力（Ｐｂ２）を差し引いた電力を第１の電源１０が供給することになる。そして、第１の電源１０の電力（Ｐｂ１）は、第２の電源１２の電力がＰｂ２ｃｏｍに追従している場合（Ｐｂ２＝Ｐｂ２ｃｏｍ）、以下の式（３）により求められる。
Ｐｂ１ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ−Ｐｂ２ （３）
＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×（１−ｋｂ２）
【００７６】
このように、第１の電源１０及び第２の電源１２の電力を分配し、充放電電力を制御する。
【００７７】
また、本実施形態では、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率と前述した制御中心充電率（又は第１，第２，第３制御中心充電率）とを比較し、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率より低い場合に、第１の電源１０の充電率を制御中心充電率に近づけるように制御する。
【００７８】
具体的には、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、第２の電源１２の電力を第１の電源１０に供給することにより、第１の電源１０の充電率を制御中心充電率に近づける。この場合、第２の電源１２の電力指令値は上式（１）ではなく、次式（４）を用いて求められる。
Ｐｂ２ｃｏｍ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ×ｋｂ２＋Ｐｃｈｇ２ｔｏ１ （４）
Ｐｃｈｇ２ｔｏ１は第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（入出力）である。すなわち、第２の電源１２から第１の電源１０に入出力される電力である。そして、第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（Ｐｃｈｇ２ｔｏ１）は、設定した制御中心充電率に第１の電源１０の充電率が近づくように、第１の電源１０の充電率に基づいて設定される。
【００７９】
図１１は、第１の電源のＳＯＣと第１の電源の充放電電力（入出力）との関係を規定したマップである。例えば、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、第１の電源１０の充電率を図１１に示すマップに当てはめて、第１の電源１０の充放電電力を求める。この算出した第１の電源１０の充放電電力が第１の電源１０に対して供給する第２の電源１２の充放電電力（Ｐｃｈｇ２ｔｏ１）である。そして、求めたＰｃｈｇ２ｔｏ１を式（４）に当てはめれば、第２の電源１２の電力指令値Ｐｂ２ｃｏｍを求めることができる。
【００８０】
また、第２の電源１２の電力指令値が求められることにより、第２の電源１２の電力は、式（４）で求めたＰｂ２ｃｏｍに追従するように制御される。そうすると、式（３），（４）により、第１の電源１０の電力は式（５）により求められる。
Ｐｂ１ ＝ Ｐｌｏａｄｃｏｍ−Ｐｂ２
＝ Ｐｌｏａｄ×（１−ｋｂ２）−Ｐｃｈｇ２ｔｏ１ （５）
【００８１】
以上のように、第１の電源１０は、外部負荷電力Ｐｌｏａｄに対して（１−ｋｂ２）×１００（％）分を分担しつつ、第２の電源１２との間でＰｃｈｇ２ｔｏ１分の電力をやり取りし、充電率が制御される。なお、外部負荷電力は、車両の走行に必要な電力であり、以下で、車両の走行負荷と呼ぶ場合がある。
【００８２】
図１２（Ａ）は、電源の温度推移を示す図であり、（Ｂ）は、第１の電源の制御中心充電率及び第１の電源の充電率の推移を示す図である。暖機開始前等、第２の電源１２の温度が低い場合、第２の電源１２は十分な出力を発揮することが困難であるため、車両の走行中における外部負荷電力を十分に賄えない。特に、車両の加速時には大きな外部負荷電力が必要となるため、車両の動力性能が低下する可能性がある。本実施形態では、出力密度の高い第１の電源１０を早期に暖機して、第２の電源１２では賄えない外部負荷電力の不足分を第１の電源１０から安定して供給することが可能となる。しかし、第１の電源１０は第２の電源１２と比較してエネルギ密度が低いため、外部負荷電力の不足分を第１の電源１０から供給し続けると、第１の電源１０の充電率が低下し、安定した出力を発揮することができない虞がある。
【００８３】
そこで、本実施形態のように第１の電源１０の制御中心充電率を前述したように温度に基づいて適正に設定して、設定した制御中心充電率に近づくように第１の電源１０を充電させることにより、安定した出力を発揮させることができる。図１２に示すように、例えば、第1の電源１０の暖機前や暖機初期では、第１の電源１０の制御中心電圧を（上限充電率等の）高い値に設定する。そして、高い値に設定した制御中心充電率に近づくように式（４），（５）のＰｃｈｇ２ｔｏ１を設定し、第１の電源１０の充電を行う。そうすることで、第２の電源１２の温度が低く、出力性能が低い状態であっても、第１の電源１０からの電力補充により、走行負荷が維持されると共に、第１の電源１０の充電率の低下による出力性能の低下を抑制することができる。また、第２の電源１２が暖機等によって温度が上昇し出力性能が回復するまでの間、第１の電源１０から出力される電力を多くすることができるため、例えば、第２の電源１２の暖機時間を長く確保でき、暖機に必要な熱出力の低減が可能となる。また、図１２に示すように、第１の電源１０の暖機が継続され、第１の電源１０の温度上昇と共に、前述したように制御中心充電率を低下させる（例えば、第１→第２→第３制御中心充電率）ことにより、第１の電源１０の入力性能を拡大することができるため、例えば、回生電力を第１の電源１０に供給して、電力を有効に消費させることができる。
【００８４】
次に、回生電力を第１の電源１０に供給する電力として、回生電力と共に、第２の電源１２から出力される電力を用いる場合の実施形態について説明する。
【００８５】
通常、電源は商品保護上守るべき上下限電圧、上下限電流、上下限充電率があり、それらを超えないように制御される。本実施形態では、上下限電圧、上下限電流、上下限充電率を超えないようにフィードバック制御して、第２の電源１２の電力（Ｐｂ２）が、以下の式を満たすように制御される。
Ｗｉｎ２≦Ｐｂ２≦Ｗｏｕｔ２ （６）
ここで、Ｗｉｎ２は第２の電源１２の上限電圧、下限電流、上限充電率を超えないように設定される入力可能電力である。また、Ｗｏｕｔ２は第２の電源１２の下限電圧、上限電流、下限充電率を超えないように設定される出力可能電力である。Ｗｉｎ２又はＷｏｕｔ２は、例えば、第２の電源１２を所定期間（例えば１０秒）充電又は放電させ、上限電圧まで上昇または下限電圧まで低下させる時の電力として表されるが、例えば電源の充電率及び温度等に影響される。したがって、例えば、第２の電源１２の充電率及び温度とその電源の入力又は出力可能電力との関係を規定したマップ等を予め制御装置１５に記憶させておき、該マップに第２の電源１２の温度及び充電率を当てはめることにより、第２の電源１２の入力又は出力可能電力が求められる。
【００８６】
一方、第１の電源１０の電力（Ｐｂ１）は、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）が以下の式を満たす条件下で制御される。
Ｗｉｎ１＋Ｗｉｎ２≦Ｐｌｏａｄ≦Ｗｏｕｔ１＋Ｗｏｕｔ２ （７）
ここで、Ｗｉｎ１は第１の電源１０の上限電圧、下限電流、上限充電率を超えないように設定される入力可能電力である。また、Ｗｏｕｔ１は第１の電源１０の下限電圧、上限電流、下限充電率を超えないように設定される出力可能電力である。算出方法は第２の電源１２の場合と同様である。
【００８７】
そして、ＰｌｏａｄはＰｂ１とＰｂ２との和であるため、式（７）は下式（８）となる。
Ｗｉｎ１＋Ｗｉｎ２≦Ｐｂ１＋Ｐｂ２≦Ｗｏｕｔ１＋Ｗｏｕｔ２ （８）
【００８８】
また、式（６）及び（８）から、下式（９）が成立する。
Ｗｉｎ１≦Ｐｂ１≦Ｗｏｕｔ１ （９）
【００８９】
本実施形態では、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ、車両の走行負荷）が第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）以上の場合には、それ以上の電力を第２の電源１２から供給することはできないので、不足する電力は、制御装置１５が第１のコンバータ１８を制御して、第１の電源１０から出力されるようにする。一方、外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）が第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）より小さい場合、第２の電源１２の出力可能電力（Ｗｏｕｔ２）から外部負荷電力（Ｐｌｏａｄ）を差し引いた余剰電力が存在するため、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率よりも低い場合は、制御装置１５が第２のコンバータ２０を制御して、その余剰電力が第１の電源１０に入力されるようにすることが好ましい。また、第１の電源１０に入力される電力としては、この余剰電力に加えて、車両からの回生電力を入力させることが好ましい。この回生電力を第１の電源１０に優先的に入力させるためには、式（１）のｋｂ２を零としてコンバータの制御を行う。なお、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率よりも大きい場合には、ｋｂ２を１より小さい値に設定し、第１の電源１０の充電率が上限充電率を超えないように充電制御することが望ましい。このように、車両からの回生電力と共に、車両の走行負荷より第２の電源１２から出力できる出力可能電力が大きい場合には、前述の余剰電力を第２の電源から第１の電源へ入力させることにより、第１の電源１０は第２の電源１２の出力不足分を補いながら、効率的に充電されるため、第１の電源１０の充電率の低下を抑制し、ひいては車両の動力性能の低下を抑制することが可能となる。これは、特に、第２の電源１２の温度が例えば所定温度に達していない低温であり、第２の電源１２の出力性能が十分に発揮できない場合等において好適である。
【００９０】
また、他の実施形態として、第１の電源１０が設定した制御中心充電率より低い場合に、制御装置１５は、第１の電源１０の入力可能電力と第２の電源１２の出力可能電力とを比較して（比較は絶対値での比較）、いずれか小さい方の電力を第２の電源１２から出力される電力として第１の電源１０に入力してもよい。これにより、第１の電源１０の充電率をより早く設定した制御中心充電率に近づけることが可能となる。特に、第２の電源１２の温度が低温で、出力性能が十分に発揮されない場合においては、第１の電源１０を早く制御中心充電率に近づけることにより、車両の動力性能の低下をより早く抑制することが可能となる。
【００９１】
また、以下のような他の実施形態も好適である。まず、温度センサにより、暖機前の第１の電源１０の温度を測定する。そして、制御装置１５は予め設定した閾値と第１の電源１０の温度とを比較する。そして、第１の電源１０の温度が閾値未満であった場合には、制御装置１５は、車両の走行終了時（走行終了前又は後の所定期間）に、第１の電源１０の充電率と設定した制御中心充電率とを比較する。そして、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率より低い場合には、車両の走行終了時に第２の電源１２から第１の電源１０へ電力供給し、制御中心充電率に近づけることが好ましい。第１の電源１０の温度は温度履歴であってもよい。これにより、次回の車両の走行開始時において、第１の電源１０の出力性能を確実に確保できる。なお、第１の電源１０の充電率制御の実施の判断としては、他に季節や天気情報等を用いてもよい。
【００９２】
次に、第１の電源１０の暖機に使用する化学蓄熱装置の再生処理について説明する。再生処理とは、第１の電源１０を暖機するために、第１の反応器２６からの放熱が継続され、第２の反応器２８内のアンモニアが減少した場合や第１の電源の暖機が終了した場合等において、アンモニアを再び第２の反応器２８側に集め、第２の反応器２８の化学蓄熱材にアンモニアを固定させる処理である。以下、具体的に説明する。
【００９３】
（再生処理）
図１３は、化学蓄熱装置の再生処理の方法を説明するためのフロー図である。再生処理の例としては、第１の電源の暖機終了時、例えば、暖機により第１の電源の温度が、予め設定した第１設定温度以上の時に、実施される。
【００９４】
図２に示すアンモニア配管３０のバルブ３０ａを開いた状態で、図１３に示すように、第１の反応器２６に設置されたヒータにより第１の反応器２６を加熱する。本実施形態では、電力供給により発熱する加熱器であれば、ヒータに制限されるものではない。ヒータへの電力は、図１３に示すように、第１の電源１０や第２の電源１２から出力される電力、又はインバータ２２（及びコンバータ）を介して供給される車両からの回生電力である。このように、第１の反応器２６を加熱することによって、第１の反応器２６内に固定されているアンモニアＣ’が吸熱反応により離脱し、アンモニア配管３０を通って、第２の反応器２８に輸送される。輸送されたアンモニアＣ’は、図２に示すように、第２の反応器２８の反応室４２内の化学蓄熱材に発熱反応により固定化され、初期の状態に再生される。なお、この発熱反応は、例えば、第２の反応器２８の熱媒体流路４０へ所定温度（例えば、−３０℃〜１０℃）の熱媒体Ｂを供給することにより維持される。このような再生処理を行うことにより、第１の電源１０等の暖機を繰り返し行うことができる。
【００９５】
このように、第１の電源１０、第２の電源１２から出力される電力、回生電力のうち少なくともいずれか１つが、ヒータに供給され、化学蓄熱材を再生することにより、例えば、車両の走行終了時点で、化学蓄熱材の再生が完了され、次の走行開始時に第１の電源の暖機を速やかに化学蓄熱装置により行うことが可能となる。
【００９６】
次に、車両からの回生電力が、第１の電源１０、第２の電源１２、ヒータ等の加熱器等に供給される場合の実施形態について説明する。
【００９７】
図１４（Ａ）は、第１の電源が制御中心充電率未満の時の車両からの回生電力の分配例について説明するための図であり、（Ｂ）は、第１の電源が制御中心充電率以上の時に車両からの回生電力の分配例について説明するための図である。
【００９８】
車両の走行中等で化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率未満の場合であるか否かを判定し、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率未満である場合には、車両からの回生電力を、図１４（Ａ）に示すように、第１の電源１０に優先的に供給する。これにより、第１の電源１０の充電率を速やかに制御中心充電率まで回復させることができ、車両の駆動性能等を効率的に発揮させることができる。そして、残りの回生電力のうち、例えば、第１の電源１０の入力可能電力を超える分においては、制御装置１５は、その回生電力を化学蓄熱装置のヒータ（加熱器）に分配する。これにより、化学蓄熱材を速やかに再生させることができる。さらに、残りの回生電力のうち、例えば、回生電力が加熱器の最大定格電力以上の電力があれば、制御装置１５は、その回生電力を第２の電源１２に分配する。これにより、第２の電源１２の容量及び出力を高く維持することができるため、車両の燃費向上が可能となる。
【００９９】
また、車両の走行中等で化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が設定した制御中心充電率以上の場合には、車両からの回生電力を、図１４（Ｂ）に示すように、ヒータ（再生用の加熱器）に優先的に供給する。これは、第１の電源１０の充電率は制御中心充電率以上であり、第１の電源１０の出力性能は確保されているため、電力分配の優先順位が低くなるためである。そして、回生電力をヒータに優先的に供給することにより、化学蓄熱材を速やかに再生させることができる。そして、残りの回生電力のうち、例えば、加熱器の最大定格電力以上の電力があれば、制御装置１５は、その回生電力を第２の電源１２に分配する。これにより、車両の燃費向上が可能となる。さらに、残りの回生電力のうち、例えば、第２の電源１２の入力可能電力を超える場合には、その回生電力を第１の電源１０に分配する。これにより、回生電力を効率的に回収し、また車両の燃費向上が可能となる。このように、第１の電源１０よりも第２の電源１２の方へ優先的に回生電力を分配する方が好ましい。これは、制御中心充電率が高い状態の第１の電源１０は第１の電源１０の入力性能が低下しているため、第２の電源１２より優先して回生電力が入力されると、電源全体として瞬時に大きな入力電力を受けられなくなる虞があるからである。一方、第２の電源１２は、第１の電源１０よりエネルギ密度が高いため、第１の電源１０より優先して回生電力が入力されても、第２の電源１２の入力性能の低下を抑えることができる。
【０１００】
図１５は、回生電力の分配の他の例について説明するための図である。図１５に示すように、第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を超える回生電力が発生する場合がある。このような大きな回生電力は、例えば、車両が低車速で路面摩擦が低い所を走行している場合等で、タイヤがスリップしてモータ回転数が急上昇した後に再びタイヤのグリップが回復しモータが低回転に戻るような現象が短時間内で起きるようなケースや、低温時に高い減速度で回生を行う場合等において発生する。そこで、このような大きな回生電力が発生し、第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を超える場合には、第１の電源１０の入力可能電力分の回生電力を第１の電源１０に入力させ、第２の電源１２の入力可能電力分の回生電力を第２の電源１２に入力させると共に、回生電力から第１の電源１０及び第２の電源１２の入力可能電力の和を差し引いた余剰電力を、化学蓄熱装置のヒータに分配することが望ましい。なお、回生電力の一部をヒータに供給する方法は特に制限されるものではないが、例えば、ヒータに接続された回生電力供給ラインにＩＧＢＴ等のスイッチング素子等の制御スイッチを設けて、制御装置１５による制御スイッチのＯＮ、ＯＦＦにより、ヒータに電力の供給・停止を制御する方法等が挙げられる。
【０１０１】
他の実施形態としては、化学蓄熱材を再生する際に、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率以上であるか否かを判断し、制御中心充電率以上である場合には、例えば、前述の制御スイッチ等をＯＮにして、第１の電源１０からヒータに電力を供給する。この場合、制御装置１５は、第１の電源１０の充電率が制御中心充電率に近づくように第１の電源１０の出力を制御する。これにより、第１の電源１０の入力性能を向上させると共に、化学蓄熱材の再生も可能となる。
【０１０２】
また、他の実施形態としては、車両の走行時間や走行距離が短い場合には、車両の走行中に化学蓄熱材の再生が終了しない場合がある。そこで、車両の走行終了時に化学蓄熱材を再生することが好ましく、このような場合には、例えば、制御装置１５により、前述の制御スイッチをＯＮ、及びコンバータを制御して、第１の電源１０及び第２の電源１２のうち少なくともいずれか一方から電力を供給してもよい。これにより、次の走行開始時に第１の電源１０の暖機を確実に行うことができる。
【０１０３】
なお、再生処理の際に行う第１の反応器２６の加熱は必ずしもヒータに制限されるわけではない。例えば、車両内で発生する排熱を利用する加熱装置により、第１の反応器２６を加熱してもよい。なお、車両内で発生する排熱を利用する場合には、第１の反応器２６にヒータを設置する必要はない。加熱装置は、車両内で発生する排熱を利用して蒸気を発生する蒸気発生器、車両内で発生する排熱により加熱された熱媒体を第１の反応器２６に供給するファン、熱交換器等が挙げられる。車両内で発生する排熱は、例えば、エンジンやモータジェネレータ２４からの排熱、インバータ２２の損失熱、トランスアクスルからの排熱等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 電源回路、１０ 第１の電源、１０ａ セル、１２ 第２の電源、１４ 暖機装置又は化学蓄熱装置、１５ 制御装置、１６ 電源システム、１８ 第１のコンバータ、２０ 第２のコンバータ、２２ インバータ、２４ 外部負荷又はモータジェネレータ、２６ 第１の反応器、２８ 第２の反応器、３０ アンモニア配管、３０ａ バルブ、３２，３８ 筐体、３４，４０ 熱媒体流路、３６，４２ 反応室、４４ 熱交換器、４６ 流路プレート、４８ 入口マニホールド、５０ 出口マニホールド、５２ 流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える車両用の電源システムであって、
前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、
前記暖機手段は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、
前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両用の電源システムであって、
前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が予め設定した第１設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１の電源の入力と出力の値が等しい時の充電率である基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項３】
請求項２記載の車両用の電源システムであって、
前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が前記第１設定温度以上であり、前記第２の電源の温度が予め設定した第２設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１制御中心充電率より低く、前記基準充電率より高い第２制御中心充電率に設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用の電源システムであって、
前記第１の電源及び前記第２の電源の入出力を制御する入出力制御手段を備え、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力の入力を制御することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項５】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項６】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記車両からの回生電力を前記第１の電源に入力させると共に、前記車両の走行負荷より前記第２の電源から出力可能な電力が大きい場合には、前記第２の電源から出力される電力のうち前記走行負荷に対する余剰電力を前記第１の電源に入力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項７】
請求項５記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される出力可能電力のうちの小さい方の電力を前記第２の電源から出力される電力として、前記第１の電源に入力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項８】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、暖機前の前記第１の電源の温度が予め規定した閾値未満であり、且つ前記車両の走行終了時において前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記車両の走行終了時に、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用の電源システムであって、
前記暖機手段は、アンモニアが離脱するときに蓄熱しアンモニアが固定化されるときに放熱する化学蓄熱材を有する化学蓄熱装置であり、
前記化学蓄熱装置は、電力供給により発熱する前記化学蓄熱材再生用の加熱器を備えることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１０】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際には、前記第１の電源から出力される電力、前記第２の電源から出力される電力、及び車両からの回生電力のうち少なくともいずれか１つが前記加熱器へ供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１１】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満である場合には、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源、前記加熱器、前記第２の電源の順位で供給され、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率以上である場合には、前記車両からの回生電力が、前記加熱器、前記第２の電源、前記第１の電源の順位で供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１２】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記車両からの回生電力が、前記第１の電源及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力の和より大きい場合、前記車両からの回生電力のうち前記入力可能電力の和に対する余剰電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１３】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率より高い場合には、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１４】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記車両の走行終了時に前記化学蓄熱材を再生する場合、前記第１の電源及び前記第２の電源のうち少なくともいずれか一方の電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１５】
第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える電源システムであって、
前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、
前記暖機手段は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、
前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定することを特徴とする電源システム。
【請求項１】
第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える車両用の電源システムであって、
前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、
前記暖機手段は、車両の走行開始前の所定期間又は走行開始後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、
前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両用の電源システムであって、
前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が予め設定した第１設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１の電源の入力と出力の値が等しい時の充電率である基準充電率より高い第１制御中心充電率に設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項３】
請求項２記載の車両用の電源システムであって、
前記制御中心充電率設定手段は、前記第１の電源の温度が前記第１設定温度以上であり、前記第２の電源の温度が予め設定した第２設定温度未満である場合には、前記第１の電源の制御中心充電率を、前記第１制御中心充電率より低く、前記基準充電率より高い第２制御中心充電率に設定することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用の電源システムであって、
前記第１の電源及び前記第２の電源の入出力を制御する入出力制御手段を備え、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力の入力を制御することを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項５】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項６】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記車両からの回生電力を前記第１の電源に入力させると共に、前記車両の走行負荷より前記第２の電源から出力可能な電力が大きい場合には、前記第２の電源から出力される電力のうち前記走行負荷に対する余剰電力を前記第１の電源に入力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項７】
請求項５記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、前記第１の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される出力可能電力のうちの小さい方の電力を前記第２の電源から出力される電力として、前記第１の電源に入力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項８】
請求項４記載の車両用の電源システムであって、
前記入出力制御手段は、暖機前の前記第１の電源の温度が予め規定した閾値未満であり、且つ前記車両の走行終了時において前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満の場合、前記車両の走行終了時に、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源に入力される電力を前記第２の電源から出力させることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用の電源システムであって、
前記暖機手段は、アンモニアが離脱するときに蓄熱しアンモニアが固定化されるときに放熱する化学蓄熱材を有する化学蓄熱装置であり、
前記化学蓄熱装置は、電力供給により発熱する前記化学蓄熱材再生用の加熱器を備えることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１０】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際には、前記第１の電源から出力される電力、前記第２の電源から出力される電力、及び車両からの回生電力のうち少なくともいずれか１つが前記加熱器へ供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１１】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率未満である場合には、前記車両からの回生電力が、前記第１の電源、前記加熱器、前記第２の電源の順位で供給され、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率以上である場合には、前記車両からの回生電力が、前記加熱器、前記第２の電源、前記第１の電源の順位で供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１２】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記車両からの回生電力が、前記第１の電源及び前記第２の電源の温度及び充電率に基づいて決定される入力可能電力の和より大きい場合、前記車両からの回生電力のうち前記入力可能電力の和に対する余剰電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１３】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記化学蓄熱材を再生する際に、前記第１の電源の充電率が前記第１の電源の制御中心充電率より高い場合には、前記第１の電源の充電率を前記第１の電源の制御中心充電率に近づけるように、前記第１の電源の電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１４】
請求項９記載の車両用の電源システムであって、
前記車両の走行終了時に前記化学蓄熱材を再生する場合、前記第１の電源及び前記第２の電源のうち少なくともいずれか一方の電力が前記加熱器に供給されることを特徴とする車両用の電源システム。
【請求項１５】
第１の電源と、第２の電源と、電源を暖機する暖機手段と、電源の入出力を制御する際の目標値となる制御中心充電率を設定する制御中心充電率設定手段と、を備える電源システムであって、
前記第１の電源は前記第２の電源より出力密度が高く、前記第２の電源は前記第１の電源よりエネルギ密度が高く、
前記暖機手段は、電源システムが搭載される装置の稼働前の所定期間又は稼働後の所定期間において、前記第１の電源の暖機を開始し、
前記制御中心充電率設定手段は、少なくとも暖機が開始された前記第１の電源の温度に基づいて、前記第１の電源の制御中心充電率を設定することを特徴とする電源システム。
【図１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図１４】
【図１５】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８５３９０（Ｐ２０１３−８５３９０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４０４９（Ｐ２０１１−２２４０４９）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]