JP2013233002A - 蓄電システムおよびその充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車、プラグインハイブリット自動車の蓄電システムに容量、抵抗の異なる高出力蓄電池、高容量蓄電池をＤＣ／ＤＣコンバータで並列に接続した場合の急速充電による寿命低下を防止した蓄電システムおよびその充放電制御方法を得る。
【解決手段】高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃを並列接続した蓄電システム１において、高容量蓄電池５ｃに直列接続されたスイッチ７と、スイッチ７をＯＮ／ＯＦＦ制御するコントローラ１１とを備える。外部電源４から充電される外部充電時には、ＡＣ／ＤＣコンバータ８を介して電圧Ｖｏを検出し、所定電圧値以上であれば高出力蓄電池５ｐのみで充電を行い、モータ２からの回生充電時には、高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐを検出し、所定電流値以上であれば、高出力蓄電池５ｐのみで充電を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、電機自動車およびプラグインハイブリット自動車モータ駆動用電源として用いられる蓄電システムの家庭用電源、急速充電器、モータ回生の場合における充放電制御方法に関するものである。

従来から、高出力蓄電池および高容量蓄電池を並列接続した電力回生システムは、瞬時の充放電を高出力蓄電池が受け持ち、長時間の充放電を高容量蓄電池が受け持つことにより、高容量蓄電池の劣化を防止して長寿命化するための技術として知られている。

また、ハイブリット自動車モータ駆動用電源システムの充電方法として、消費電力の変動に合わせて、高出力蓄電池から出力するとともに高容量蓄電池は一定出力とし、回生時には高出力蓄電池のみで受け持つことにより、高容量蓄電池の寿命を増加させる技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、高出力蓄電池および高容量蓄電池をＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続し、高容量蓄電池は外部電源から、高出力蓄電池はモータ回生より充電可能とし、高出力蓄電池の充電深度が大きい場合には、高出力蓄電池から高容量蓄電池への充電を可能とした技術も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

さらに、モータ駆動により高出力蓄電池の電圧が低下した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧状態にして、高容量蓄電池から高出力蓄電池へ充電を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧停止状態にすることにより、高出力蓄電池から高容量蓄電池への充電を可能にした技術も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特許文献３に記載の高容量蓄電池と高出力蓄電池との双方向充電は、モータ駆動時における高出力蓄電池の電圧低下による出力低下、および、低温時における蓄電システムの出力低下を防止することを目的としている。

特開２００８−２０２９５９号公報（図２） 特開２００７−３３５１５７号公報（図１、図１１） 特開２００６−１２１８７４号公報（図１）

従来の蓄電システムは、高出力蓄電池および高容量蓄電池を並列接続した場合でも、高出力蓄電池が満充電状態の場合には、モータ回生で発生した電流がすべて高容量蓄電池に流れるので、高容量蓄電池の寿命が短くなるという課題があった。
また、一般家庭用電源からではなく急速充電器を用いて外部電源から充電する場合も、高容量蓄電池に大電流が流れるので、同様に高容量蓄電池の寿命が短くなるという課題があった。
さらに、上記高容量蓄電池の寿命劣化を解消しようとすると、大電流充電時に、高出力蓄電池のみで充電を行わなければならいという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高容量蓄電池に対して大電流を印加させないように構成することにより、高容量蓄電池の長寿命化を実現した蓄電システムおよびその充放電制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る蓄電システムおよびその充放電制御方法は、外部電源およびモータに対して並列に接続された高出力蓄電池および高容量蓄電池と、高出力蓄電池に取り付けられて高出力蓄電池に流れる電流を検出する電流検出装置と、モータから高容量蓄電池に対する充放電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、外部電源から高出力蓄電池および高容量蓄電池への充電を制御するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータに取り付けられて外部電源の電圧を検出する電圧検出装置と、高容量蓄電池に直列接続されて所定条件下で高容量蓄電池を回路から切り離すためのスイッチと、電圧検出装置および電流検出装置の検出値を入力情報として、スイッチに対するＯＮ／ＯＦＦ指令を生成するコントローラと、を備え、コントローラは、外部電源からの外部充電時に、電圧検出装置が所定電圧値以上を検出した場合、または、モータからの回生時に、電流検出装置が所定電流値以上を検出した場合には、スイッチに対するＯＦＦ指令を生成するものである。

この発明によれば、急速充電の場合には高出力蓄電池のみで充電を行うので充電時間の短縮が可能であり、また、高容量蓄電池においては、急速な充放電が行われないので長寿命化を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る蓄電システムの充電制御回路構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る蓄電システムに対して外部電源から充電する際の充電制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る蓄電システムに対してモータの力行／回生運転により充放電する際の充放電制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る蓄電システムの容量維持率（効果）を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る蓄電システムの充電時間（効果）を示す説明図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る蓄電システムの充電制御回路構成を示すブロック図である。
図１において、蓄電システム１には、インバータ３を介してモータ２が接続されるとともに、交流の外部電源４が接続されている。

インバータ３は、蓄電システム１とモータ２との間の充放電を制御しており、モータ２の駆動時においては、蓄電システム１とモータ２との間を電気的に接続して、モータ２を駆動するとともに、蓄電システム１とモータ２との間で充放電を進行させる。一方、モータ２の停止時においては、蓄電システム１とモータ２とは絶縁された状態になる。

蓄電システム１は、並列接続された高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃと、高出力蓄電池５ｐと高容量蓄電池５ｃとの間に挿入された双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ６と、高容量蓄電池５ｃに直列接続されてＯＮ／ＯＦＦ切替えを行うスイッチ７と、外部電源４と高容量蓄電池５ｃとの間に挿入されたＡＣ／ＤＣコンバータ８と、ＡＣ／ＤＣコンバータ８に接続された電圧検出装置９と、高出力蓄電池５ｐに接続された電流検出装置１０と、電圧検出装置９および電流検出装置１０からの各検出値に応じてスイッチ７の切替え指令を生成するコントローラ１１と、を備えている。

高出力蓄電池５ｐは、内部抵抗が小さい蓄電池からなり、大電流充放電が可能な構成を有している。
ここでは、高出力蓄電池５ｐとして、リチウムイオン２次電池が用いられており、負極材料にはハードカーボン（難黒鉛化炭素）が使用され、正極材料にはリチウム遷移金属酸化物（ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２やＬｉＭｎ２Ｏ４）が使用されている。

また、高出力蓄電池５ｐのセル構造は、出力特性を向上させるために、正負電極が薄膜化されている。なお、高出力蓄電池５ｐの電圧は、３５０〜４００［Ｖ］の範囲内が望ましい。

高容量蓄電池５ｃは、大電流充放電には弱いが、蓄電容量が大きく長時間の使用が可能な構成を有している。
ここでは、高容量蓄電池５ｃとして、リチウムイオン２次電池が用いられており、負極材料にはグラファイト（黒鉛）が使用され、正極材料にはリチウム遷移金属酸化物（ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２）が使用されている。

また、高容量蓄電池５ｃのセル構造は、蓄電容量を向上させるために、正負電極が厚膜化されている。なお、高容量蓄電池５ｃの電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６で昇圧可能な電圧であることから、５０〜３００［Ｖ］の範囲内で自由に設定可能である。
外部電源４は、一般家庭用の１００［Ｖ］電源、２００［Ｖ］電源、および電気自動車用の急速充電器などからなる。

ＡＣ／ＤＣコンバータ８は、外部電源４の電圧Ｖｏを受けて、昇圧後の電圧を高容量蓄電池５ｃに印加する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８で昇圧した電圧をさらに昇圧して高出力蓄電池５ｐに印加する。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、昇降圧手段であり、モータ２の力行運転時においては、高容量蓄電池５ｃの電圧を受けて、電圧を昇圧後にインバータ３を介してモータ２に印加し、モータ２の回生運転時においては、回生によってモータ２およびインバータ３から得られた電圧を、降圧して高容量蓄電池５ｃに印加する。

電圧検出装置９は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８を介して外部電源４の電圧Ｖｏを検出し、検出した電圧値をコントローラ１１に入力する。
電流検出装置１０は、高出力蓄電池５ｐに流れる電流を検出し、検出した電流値をコントローラ１１に入力する。

コントローラ１１は、電圧検出装置９および電流検出装置１０から入力された電圧値および電流値に基づき、スイッチ７のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
スイッチ７は、コントローラ１１からの指令信号に応じて、高容量蓄電池５ｃのＯＮ／ＯＦＦ切替えを行う。

すなわち、スイッチ７がＯＮの場合には、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃに対する充電が行われ、スイッチ７がＯＦＦの場合には、高容量蓄電池５ｃが回路から切り離されるので、高出力蓄電池５ｐのみに対する充電が行われる。

次に、図１とともに、図２を参照しながら、外部電源４から蓄電システム１への充電時の制御動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る蓄電システム１に対して外部電源４から充電する際の充電制御動作を示すフローチャートであり、主にコントローラ１１の処理動作を示している。

図２において、まず、ＡＣ／ＤＣコンバータ８に取り付けられた電圧検出装置９は、外部電源４の電圧Ｖｏを検出し、電圧Ｖｏの検出値をコントローラ１１に入力する（ステップＳ１０１）。

コントローラ１１は、外部電源４の電圧Ｖｏが３００［Ｖ］（判定基準電圧）以上であるか否かを判定し（ステップＳ１０２）、Ｖｏ≧３００［Ｖ］（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、スイッチ７をＯＦＦにして（ステップＳ１０３）、高出力蓄電池５ｐのみで充電を行うようにする。

一方、ステップＳ１０２において、Ｖｏ＜３００［Ｖ］（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、コントローラ１１は、スイッチ７をＯＮにして（ステップＳ１０４）、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方で充電を行うようにする。

なお、ステップＳ１０２において、判定基準電圧を３００［Ｖ］に設定した理由は、以下の通りである。
外部電源４からの充電には、充電時間の長い一般家庭用電源から充電される場合と、急速充電器から充電される場合との２通りがあるが、一般家庭用電源から充電される場合には、単層１００［Ｖ］および単層２００［Ｖ］から充電され、最大電圧は、２８５［Ｖ］（＝２００［Ｖ］×√２）程度である。

一方、充電時間の短い急速充放電装置からの充電を行う場合には、４００［Ｖ］以上の高い電圧で充電が行われるので、このような場合（Ｖｏ≧３００［Ｖ］）に、高容量蓄電池５ｃへの急速充電が行われないように、スイッチ７をＯＦＦする基準電圧を設定している。

最後に、充電が完了したか否かを判定し（ステップＳ１０５）、充電が完了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図２に示した蓄電システム１の充電処理を終了する。
一方、充電が完了していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１０１に戻り、上記充電制御処理を繰り返し実行する（Ｓ１０５）。

次に、図１とともに、図３を参照しながら、モータ２から蓄電システム１への充放電時の制御動作について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１に係る蓄電システム１に対してモータ２の力行／回生運転により充放電する際の充放電制御動作を示すフローチャートであり、主にコントローラ１１の処理動作を示している。

図３において、まず、高出力蓄電池５ｐに取り付けられた電流検出装置１０は、高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐを検出し、電流Ｉｐの検出値をコントローラ１１に入力する（ステップＳ２０１）。
高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐは、蓄電システム１が充電状態か放電状態か（モータ２が回生運転か力行運転か）を示している。

コントローラ１１は、電流Ｉｐに基づいて（後述する）、蓄電システム１が充電状態か否かを判定し（ステップＳ２０２）、放電状態である（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、スイッチ７をＯＮにして（ステップＳ２０３）、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の電源でモータ２の力行運転を行うようにする。

一方、ステップＳ２０２において、蓄電システム１が充電状態である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、コントローラ１１は、続いて、高容量蓄電池５ｃに流れる電流Ｉｃ（後述する算出値）が規定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０４において、Ｉｃ≧規定値（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、スイッチ７をＯＦＦにして（ステップＳ２０５）、高出力蓄電池５ｐのみに対して充電を行うようにする。

一方、ステップＳ２０４において、Ｉｃ＜規定値（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、スイッチ７をＯＮにして（ステップＳ２０６）、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の電源で充電を行うようにする。

最後に、ステップＳ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０６に続いて、高容量蓄電池５ｃに流れる電流Ｉｃが０であるか否かを判定し（ステップＳ２０７）、Ｉｃ＝０（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図３の充放電処理を終了する。
一方、Ｉｃ≠０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ２０１に戻り、上記充放電制御処理を繰り返し実行する。

なお、モータ２から蓄電システム１への充電時（モータ２の回生時）においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の降圧機能によって、高容量蓄電池５ｃに対する電圧を５０〜３００［Ｖ］に設定することができるので、蓄電システム１の構成に応じて、種々の制御方法が適用可能である。

次に、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃに対する充放電の模擬試験について、具体例をあげて説明する。
ここでは、高容量蓄電池５ｃとして、定格容量５０［Ａｈ］（公称電圧３．６［Ｖ］、内部抵抗１［ｍΩ］）のリチウムイオン電池を用い、高出力蓄電池５ｐとして、定格容量５［Ａｈ］（公称電圧３．６［Ｖ］、内部抵抗０．１［ｍΩ］）のリチウムイオン電池を用いる。

高容量蓄電池５ｃの電圧範囲は、５０〜３００［Ｖ］の範囲で任意に設定可能なので、ここでは一例として２００［Ｖ］とする。つまり、高容量蓄電池５ｃは、５６セルが直列接続されている。

一方、高出力蓄電池５ｐの電圧範囲は、３５０〜４００［Ｖ］の範囲で任意に設定可能なので、ここでは一例として３５０［Ｖ］とする。つまり、高出力蓄電池５ｐは、９８セルが直列接続されている。

外部電源４からの充電時には、前述（図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０４）のように、Ｖｏ＜３００［Ｖ］の場合は、スイッチ７をＯＮにして高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方に対して充電を行い、Ｖｏ≧３００［Ｖ］の場合は、スイッチ７をＯＦＦにする。

また、モータ２の力行運転時には、前述（図３のステップＳ２０３）のように、スイッチ７をＯＮにして高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方から電力供給を行い、モータ２の回生運転時は、前述（図３のステップＳ２０１、Ｓ２０４）のように、高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐを検出し、高容量蓄電池５ｃに流れる電流Ｉｃを算出する。

モータ２の回生運転時に高容量蓄電池５ｃに流れ込む電流Ｉｃ（最大電流）は、高出力蓄電池５ｐの内部抵抗Ｒｐと、高容量蓄電池５ｃの内部抵抗Ｒｃと、モータ２の回生電流Ｉｍとを用いて、以下の式（１）のように表される。

なお、自動車走行パターンであるＪＣ０８モード（燃費測定法）より算出した場合、モータ２の回生電流Ｉｍの最大値は６０［Ａ］なので、この値をモータ２の回生最大電流とした。

上記構成の場合、高容量蓄電池５ｃに流れる電流Ｉｐ（最大の回生電流）は、式（１）に示すように９［Ａ］となる。
高容量蓄電池５ｃに流れる電流Ｉｃが、充電レートで０．１［Ｃ］（５［Ａ］）未満になる場合の条件は、式（１）の変換式（モータ２の回生電流Ｉｍを求める式）と、高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐと用いて、以下の式（２）のように表される。

式（２）から明らかなように、コントローラ１１は、Ｉｃ＜５［Ａ］、すなわち、Ｉｐ≦２８［Ａ］の場合には、スイッチ７をＯＮに制御し、Ｉｃ≧５［Ａ］、すなわち、Ｉｐ＞２８［Ａ］の場合には、スイッチ７をＯＦＦに制御することが分かる。

なお、スイッチ７のＯＮ／ＯＦＦ指令に対応する電流Ｉｐの検出値は、高容量蓄電池５ｃの定格容量に応じて変化させる必要がある。

また、上記模擬試験では、スイッチ７のＯＮ／ＯＦＦ指令となる基準値を、高容量蓄電池５ｃの充電レートで０．１［Ｃ］に設定したが、充電レートは、高容量蓄電池５ｃの性能に応じて任意に設定可能である。

次に、図４および図５を参照しながら、この発明の実施の形態１による作用効果について説明する。
図４、図５はこの発明の実施の形態１による寿命向上効果および充電時間短縮効果を示しており、図４は蓄電システム１の容量維持率（効果）を示す説明図、図５は蓄電システム１の充電時間（効果）を示す説明図である。

図４、図５において、１点鎖線は、高容量蓄電池５ｃのみを用いた場合の容量維持率および充電時間を示しており、実線は、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方を用いた蓄電システム１の容量維持率および充電時間を示している。
図４、図５においては、高容量蓄電池５ｃのみで試験を行った場合の容量維持率および充電時間（１点鎖線）を、効果を明確化するための比較例として示している。

図４において、比較例（１点鎖線）によれば、外部電源４およびモータ２の回生による充電時に、高容量蓄電池５ｃのみに対して大電流充電が行われてしまうので、充電後の容量維持率の低下が大きい。

一方、この発明の実施の形態１（実線）によれば、外部電源４およびモータ２の回生による充電時に、大電流充電の場合には高出力蓄電池５ｐのみで充電を行い、低電流充電の場合には、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両電源で充電を行うので、充電後の容量維持率の低下が小さい。

また、この発明の実施の形態１によれば、高容量蓄電池５ｃの容量劣化を抑制することができ、蓄電システム１の長寿命化が可能になる。
また、図５内の実線で示すように、高容量蓄電池５ｃのみの充電（１点鎖線）の場合と比べて急速充電が可能になる。さらに、外部電源４が急速充電器からの充電の場合には、高出力蓄電池５ｐのみで充電を行うことにより、比較例（１点鎖線）と比べて、さらなる急速充電が可能になる。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図５）に係る蓄電システム１は、外部電源４およびモータ２に対して並列に接続された高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃと、高出力蓄電池５ｐに取り付けられて高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐを検出する電流検出装置１０と、モータ２から高容量蓄電池５ｃに対する充放電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、外部電源４から高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃへの充電を制御するＡＣ／ＤＣコンバータ８と、ＡＣ／ＤＣコンバータ８に取り付けられて外部電源４の電圧Ｖｏを検出する電圧検出装置９と、高容量蓄電池５ｃに直列接続されて所定条件下で高容量蓄電池５ｃを回路から切り離すためのスイッチ７と、電圧検出装置９および電流検出装置１０の検出値を入力情報として、スイッチ７に対するＯＮ／ＯＦＦ指令を生成するコントローラ１１と、を備えている。

コントローラ１１は、外部電源４からの外部充電時に、電圧検出装置９が所定電圧値以上を検出した場合、または、モータ２からの回生時に、電流検出装置１０が所定電流値以上を検出した場合には、スイッチ７に対するＯＦＦ指令を生成する。

すなわち、コントローラ１１は、外部電源４からの外部充電時において、電圧検出装置９が所定電圧値未満を検出した場合には、スイッチ７に対するＯＮ指令を生成して、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の蓄電池による充電を行うように回路を構成し、電圧検出装置９が所定電圧値以上を検出した場合には、スイッチ７に対するＯＦＦ指令を生成して、高出力蓄電池５ｐのみによる充電を行うように回路を構成する。

また、コントローラ１１は、モータ２からの回生時において、電流検出装置１０が所定電流値未満を検出した場合には、スイッチ７に対するＯＮ指令を生成して、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の蓄電池による充電を行うように回路を構成し、電流検出装置１０が所定電流値以上を検出した場合には、スイッチ７に対するＯＦＦ指令を生成して、高出力蓄電池５ｐのみによる充電を行うように回路を構成する。

高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃは、リチウムイオン電池からなり、高出力蓄電池５ｐの電圧は、３５０〜４５０［Ｖ］の範囲内に設定され、高容量蓄電池５ｃの電圧は、５０〜３００［Ｖ］の範囲内に設定されている。

さらに、この発明の実施の形態１（図１〜図５）に係る蓄電システム１の充放電制御方法は、外部電源４およびモータ２に対して並列に接続された高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃと、高出力蓄電池５ｐに流れる電流Ｉｐを検出する電流検出装置１０と、外部電源４の電圧Ｖｏを検出する電圧検出装置９と、高容量蓄電池５ｃに直列接続されたスイッチ７と、電圧検出装置９および電流検出装置１０の各検出値に基づきスイッチ７をＯＮ／ＯＦＦ制御するコントローラ１１と、を用いている。

この発明の実施の形態１に係る蓄電システム１の充放電制御方法は、外部電源４からの外部充電時には、電圧検出装置９により外部電源４の電圧Ｖｏを検出するステップ（Ｓ１０１）と、電圧検出値を所定電圧値と比較するステップ（Ｓ１０２）と、電圧検出値が所定電圧値未満を示す場合に、スイッチ７をＯＮ制御して高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の蓄電池による充電を行うステップ（Ｓ１０４）と、電圧検出値が所定電圧値以上を示す場合に、スイッチ７をＯＦＦ制御して高出力蓄電池５ｐのみによる充電を行うステップ（Ｓ１０３）と、を備えている。

また、モータ２からの回生時には、電流検出装置１０により高出力蓄電池５ｐの電流Ｉｐを検出するステップ（Ｓ２０１）と、電流検出値を所定電流値と比較するステップ（Ｓ２０４）と、電流検出値が所定電流値未満を示す場合に、スイッチ７をＯＮ制御して高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃの両方の蓄電池による充電を行うステップ（Ｓ２０６）と、電流検出値が所定電流値以上を示す場合に、スイッチ７をＯＦＦ制御して高出力蓄電池５ｐのみによる充電を行うステップ（Ｓ２０５）と、を備えている。

このように、外部充電時には、ＡＣ／ＤＣコンバータ８に接続された電圧検出装置９により電圧Ｖｏを検出し、電圧検出値が高い急速充電器の場合は高出力蓄電池５ｐのみに充電し、電圧検出値が低い一般家庭用電源の場合は両方の蓄電池に充電する。
また、回生充電時には、高出力蓄電池５ｐに接続した電流検出装置１０により、モータ２から生じた電流を検出し、電流検出値が大きい場合は高出力蓄電池５ｐのみに充電し、電流検出値が小さい場合は両方の蓄電池に充電する。

この発明の実施の形態１によれば、高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃを用いた蓄電システム１において、外部充電時における外部電源４の電圧Ｖｏと、モータ回生充電時における高出力蓄電池５ｐの電流Ｉｐと、に応じて充電可能な蓄電池を選択し、検出値が所定値以上を示す場合に、高容量蓄電池５ｃを回路から切り離すことにより、高容量蓄電池５ｃの充放電に伴う劣化を抑制して、蓄電システム１の長寿命化を実現することができる。

すなわち、高容量蓄電池５ｃを切り離すことにより、外部電源４（高出力電圧の急速充電器）からの急速充電時や、モータ２からの大電流供給による高容量蓄電池５ｃの劣化を防止するとともに、外部電源４（急速充電器）からの充電時には、高出力蓄電池５ｐのみで充電することにより、さらなる急速充電を可能にすることができる。

また、高出力蓄電池５ｐと高容量蓄電池５ｃとの間にＤＣ／ＤＣコンバータ６を挿入することにより、高容量蓄電池５ｃの電圧を自由に設定することができ、高容量蓄電池５ｃのセル構成を自由に設計することできる。

したがって、図１のように、蓄電システム１内で容量値および抵抗値が異なる高出力蓄電池５ｐおよび高容量蓄電池５ｃを、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を介して並列接続した構成からなる蓄電システム１を、電気自動車やプラグインハイブリット自動車に適用した場合に、急速充電による蓄電システム１の寿命低下を防止することができる。

１ 蓄電システム、２ モータ、３ インバータ、４ 外部電源、５ｐ 高出力蓄電池、５ｃ 高容量蓄電池、６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７ スイッチ、８ ＡＣ／ＤＣコンバータ、９ 電圧検出装置、１０ 電流検出装置、１１ コントローラ、Ｉｐ 高出力蓄電池に流れる電流、Ｖｏ 外部電源の電圧。

Claims (5)

1. 外部電源およびモータに対して並列に接続された高出力蓄電池および高容量蓄電池と、
   前記高出力蓄電池に取り付けられて前記高出力蓄電池に流れる電流を検出する電流検出装置と、
   前記モータから前記高容量蓄電池に対する充放電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記外部電源から前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池への充電を制御するＡＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＡＣ／ＤＣコンバータに取り付けられて前記外部電源の電圧を検出する電圧検出装置と、
   前記高容量蓄電池に直列接続されて所定条件下で前記高容量蓄電池を回路から切り離すためのスイッチと、
   前記電圧検出装置および前記電流検出装置の検出値を入力情報として、前記スイッチに対するＯＮ／ＯＦＦ指令を生成するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記外部電源からの外部充電時に、前記電圧検出装置が所定電圧値以上を検出した場合、または、前記モータからの回生時に、前記電流検出装置が所定電流値以上を検出した場合には、前記スイッチに対するＯＦＦ指令を生成することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記コントローラは、
   前記外部電源からの外部充電時において、
   前記電圧検出装置が前記所定電圧値未満を検出した場合には、前記スイッチに対するＯＮ指令を生成して、前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池の両方の蓄電池による充電を行うように回路を構成し、
   前記電圧検出装置が前記所定電圧値以上を検出した場合には、前記スイッチに対するＯＦＦ指令を生成して、前記高出力蓄電池のみによる充電を行うように回路を構成することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、
   前記モータからの回生時において、
   前記電流検出装置が前記所定電流値未満を検出した場合には、前記スイッチに対するＯＮ指令を生成して、前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池の両方の蓄電池による充電を行うように回路を構成し、
   前記電流検出装置が前記所定電流値以上を検出した場合には、前記スイッチに対するＯＦＦ指令を生成して、前記高出力蓄電池のみによる充電を行うように回路を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池は、リチウムイオン電池からなり、
   前記高出力蓄電池の電圧は、３５０〜４５０［Ｖ］の範囲内に設定され、
   前記高容量蓄電池の電圧は、５０〜３００［Ｖ］の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の蓄電システム。
5. 外部電源およびモータに対して並列に接続された高出力蓄電池および高容量蓄電池と、
   前記高出力蓄電池に流れる電流を検出する電流検出装置と、
   前記外部電源の電圧を検出する電圧検出装置と、
   前記高容量蓄電池に直列接続されたスイッチと、
   前記電圧検出装置および前記電流検出装置の各検出値に基づき前記スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御するコントローラと、
   を用いた蓄電システムの充放電制御方法であって、
   前記外部電源からの外部充電時には、
   前記電圧検出装置により前記外部電源の電圧を検出するステップと、
   前記電圧検出値を所定電圧値と比較するステップと、
   前記電圧検出値が前記所定電圧値未満を示す場合に、前記スイッチをＯＮ制御して前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池の両方の蓄電池による充電を行うステップと、
   前記電圧検出値が所定電圧値以上を示す場合に、前記スイッチをＯＦＦ制御して前記高出力蓄電池のみによる充電を行うステップと、を備え、
   前記モータからの回生時には、
   前記電流検出装置により前記高出力蓄電池の電流を検出するステップと、
   前記電流検出値を所定電流値と比較するステップと、
   前記電流検出値が前記所定電流値未満を示す場合に、前記スイッチをＯＮ制御して前記高出力蓄電池および前記高容量蓄電池の両方の蓄電池による充電を行うステップと、
   前記電流検出値が前記所定電流値以上を示す場合に、前記スイッチをＯＦＦ制御して前記高出力蓄電池のみによる充電を行うステップと、
   を備えたことを特徴とする蓄電システムの充放電制御方法。

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