JP2013172536A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 補機の駆動電力を出力する蓄電装置にメモリ効果が発生するのを抑制するとともに、車両の始動性能を確保する。
【解決手段】 蓄電システムは、第１蓄電装置、第２蓄電装置、第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２ＤＣ／ＤＣコンバータを有する。第１蓄電装置は、車両の走行エネルギを出力し、第２蓄電装置は、車両に搭載された補機の駆動電力を出力する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を補機および第２蓄電装置に供給する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を第１蓄電装置に供給する。コントローラは、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第２蓄電装置の出力電力を第１蓄電装置に供給して、第２蓄電装置を放電する放電処理を行う。また、コントローラは、放電処理を開始するとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、補機の駆動電力を出力する蓄電装置と、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置とを備えた蓄電システムに関する。

特許文献１に記載のシステムでは、車両の走行エネルギを出力する高圧バッテリ（２００Ｖ系）の他に、１４Ｖ系の負荷を駆動するバッテリと、４２Ｖ系の負荷を駆動するバッテリとを備えている。ここで、高圧バッテリや４２Ｖ系バッテリとしては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が用いられ、１４Ｖ系バッテリとしては、鉛蓄電池が用いられている。

特開２００８−１１０７００号公報 特開２００３−３４８７６４号公報 特開２００５−１９１７２９号公報 特開２０１１−０５５６８２号公報

二次電池では、メモリ効果が発生することが知られている。特許文献１に記載された１４Ｖ系バッテリといった低電圧系のバッテリは、システムの動作を確保するために、放電させにくい。これにより、低電圧系のバッテリにメモリ効果が発生するおそれがある。また、メモリ効果が発生してしまっても、メモリ効果を解消させにくい。

本願第１の発明である蓄電システムは、第１蓄電装置、第２蓄電装置、第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２ＤＣ／ＤＣコンバータを有する。第１蓄電装置は、車両の走行エネルギを出力し、第２蓄電装置は、車両に搭載された補機の駆動電力を出力する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を補機および第２蓄電装置に供給する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を第１蓄電装置に供給する。

ここで、コントローラは、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第２蓄電装置の出力電力を第１蓄電装置に供給して、第２蓄電装置を放電する放電処理を行う。また、コントローラは、放電処理を開始するとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動する。

本願第１の発明によれば、第２蓄電装置を積極的に放電することにより、第２蓄電装置にメモリ効果が発生するのを抑制することができる。ここで、第２蓄電装置を放電すると、第２蓄電装置の電圧が補機の起動電圧よりも低下してしまうおそれがある。そこで、本願第１の発明では、放電処理を開始するときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動させておくことにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を補機に供給することができ、第２蓄電装置の電圧が低下してしまっても、補機の起動性能を確保することができる。

放電処理を行った後では、第１蓄電装置の出力電力を第２蓄電装置に供給して、第２蓄電装置を充電することができる。これにより、第２蓄電装置の出力電力を第１蓄電装置に一次的に蓄えておき、第１蓄電装置に蓄えられた電力を第２蓄電装置に戻すことにより、電力の損失を防止することができる。第２蓄電装置を放電しただけでも、メモリ効果の発生を抑制することができるが、第２蓄電装置を放電しただけでは、放電電力が無駄になってしまうこともある。そこで、第２蓄電装置を放電したときの電力を第２蓄電装置に戻すことにより、電力の無駄を防止することができる。

第２蓄電装置にメモリ効果が発生していることを判別したときに、放電処理を行うことができる。これにより、メモリ効果の発生を確認したうえで、メモリ効果を解消させることができる。一方、メモリ効果が発生していることを判別せずに、充放電処理を行うこともできる。

放電処理を開始するとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、放電処理における第２蓄電装置の電圧よりも低い電圧に設定することができる。これにより、放電処理において、第２蓄電装置の放電を優先させることができる。一方、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、補機の起動電圧よりも高い電圧に設定することができる。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を用いて、補機を起動させることができる。

第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２蓄電装置から第１蓄電装置への出力電圧を変換するだけでなく、第１蓄電装置から第２蓄電装置への出力電圧を変換することができる。この第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（いわゆる双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いれば、第２蓄電装置の出力電力を第１蓄電装置に供給して第２蓄電装置を放電することができるとともに、第１蓄電装置の出力電力を第２蓄電装置に供給して第２蓄電装置を充電することができる。

一方、放電処理の後に、第１蓄電装置の出力電力によって第２蓄電装置を充電するとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを用いることにより、第１蓄電装置から第２蓄電装置への出力電圧を変換することができる。ここで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力よりも高くすることができる。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを用いれば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータを用いる場合と比べて、第１蓄電装置の出力電力によって第２蓄電装置を充電する時間を短縮することができる。

第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、充電器に含めることができる。充電器は、外部電源からの電力を第１蓄電装置および第２蓄電装置に供給することができる。第２蓄電装置の公称電圧は、第１蓄電装置の公称電圧よりも低くすることができる。また、第２蓄電装置としては、ニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池を用いることができる。

本願第２の発明は、車両の走行エネルギを出力する第１蓄電装置と、車両に搭載された補機の駆動電力を出力する第２蓄電装置との充放電を制御する制御方法であり、第１ステップおよび第２ステップの処理を行う。第１ステップでは、第１蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を補機および第２蓄電装置に供給する第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動する。第２ステップでは、第１ステップの後に、第２蓄電装置から第１蓄電装置への出力電圧を変換する第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、第２蓄電装置の出力電力を第１蓄電装置に供給して、第２蓄電装置を放電する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

車両の一部のシステムを示す図である。 メモリ効果を抑制する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である車両について、図１を用いて説明する。図１は、車両に搭載された一部のシステムを示す図である。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。

組電池（第１蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。本実施例では、複数の単電池１１が直列に接続されているが、並列に接続された複数の単電池１１が組電池１０に含まれていてもよい。

監視ユニット１２は、組電池１０の電圧を検出したり、単電池１１の電圧を検出したりする。組電池１０を構成する複数の単電池１１を複数のブロックに分けたとき、監視ユニット１２は、各ブロックの電圧を検出することができる。複数のブロックは、直列に接続されており、各ブロックは、直列に接続された複数の単電池１１を含んでいる。

監視ユニット１２は、検出情報（電圧）をＰＭ−ＥＣＵ（Power Management Electronic Control Unit、コントローラに相当する）３１に出力する。監視ユニット１２には、リレーＩＧ１が接続されている。リレーＩＧ１がオンであるとき、監視ユニット１２は、補機電池（第２蓄電装置に相当する）５１からの電力を受けて動作する。リレーＩＧ１は、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。電源ＥＣＵ３２は、リレーＩＧ１のコイルに電流を流したり、電流を流さなかったりすることにより、リレーＩＧ１をオンおよびオフの間で切り替える。

組電池１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。組電池１０の正極端子は、正極ラインＰＬを介して、ＰＣＵ（Power Control Unit）２２と接続されている。組電池１０の負極端子と接続された負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。組電池１０の負極端子は、負極ラインＮＬを介して、ＰＣＵ２２と接続されている。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０およびＰＣＵ２２を接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、組電池１０およびＰＣＵ２２を接続するときに用いられる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０およびＰＣＵ２２を接続するとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができる。

組電池１０の出力電力によってコンデンサ（図示せず）のプリチャージが完了すると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０およびＰＣＵ２２の接続が完了し、図１に示すシステムは、起動状態（Ready-On）となる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったことを確認したとき、組電池１０およびＰＣＵ２２を接続する。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、ＰＭ−ＥＣＵ３１に入力される。

ＰＭ−ＥＣＵ３１は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったことを確認したときに、組電池１０およびＰＣＵ２２の接続を遮断する。組電池１０およびＰＣＵ２２の接続を遮断するとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、図１に示すシステムは、停止状態（Ready-Off）となる。

メインＤＣ／ＤＣコンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータに相当する）２１は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに接続されている。具体的には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、システムメインリレーＳＭＲ−ＢおよびＰＣＵ２２の間に位置する正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−ＧおよびＰＣＵ２２の間に位置する負極ラインＮＬとに接続されている。

メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、組電池１０の電圧を降圧し、降圧後の電力を補機（図示せず）に供給したり、補機電池５１に供給したりする。補機は、車両に搭載された電子機器であり、例えば、空調設備、ライト、音響設備がある。メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けて動作する。

ＰＣＵ２２は、昇圧回路やインバータを含んでいる。昇圧回路は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータに出力する。また、昇圧回路は、インバータの出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。インバータは、昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ（交流モータ）に出力する。ＰＣＵ２２は、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けて動作する。

ＰＣＵ２２は、モータ・ジェネレータと接続されており、モータ・ジェネレータは、ＰＣＵ２２（インバータ）からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータは、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータが生成した運動エネルギは、車輪に伝達される。これにより、車輪を回転させて、車両を走行させることができる。

車両を停止させたり、減速させたりするとき、モータ・ジェネレータは、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。モータ・ジェネレータが生成した交流電力は、ＰＣＵ２２に出力される。ＰＣＵ２２のインバータは、モータ・ジェネレータからの交流電力を直流電力に変換して、直流電力を昇圧回路に出力する。モータ・ジェネレータの出力電力は、ＰＣＵ２２を介して組電池１０に供給され、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。本実施例では、昇圧回路を用いているが、昇圧回路を省略することもできる。

ＰＣＵ２２には、リレーＩＧ３が接続されている。リレーＩＧ３がオンであるとき、ＰＣＵ２２は、補機電池５１からの電力を受けて動作する。リレーＩＧ３は、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、リレーＩＧ３のコイルに電流を流したり、電流を流さなかったりすることにより、リレーＩＧ３をオンおよびオフの間で切り替える。ＰＭ−ＥＣＵ３１には、リレーＩＧ１が接続されている。リレーＩＧ１がオンであるとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１からの電力を受けて動作する。

正極ラインＰＬには、充電リレーＣＨＲ１が接続されている。具体的には、充電リレーＣＨＲ１の一端は、組電池１０およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの間に位置する正極ラインＰＬと接続されている。充電リレーＣＨＲ１の他端は、充電器４０（ＤＣ／ＤＣコンバータ４２）に接続されている。負極ラインＮＬには、充電リレーＣＨＲ２が接続されている。具体的には、充電リレーＣＨＲ２の一端は、組電池１０およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇの間に位置する負極ラインＮＬと接続されている。充電リレーＣＨＲ２の他端は、充電器４０（ＤＣ／ＤＣコンバータ４２）に接続されている。

充電リレーＣＨＲ２には、充電リレーＣＨＲ３が並列に接続されている。充電リレーＣＨＲ３は、電流制限抵抗Ｒと直列に接続されている。充電リレーＣＨＲ１〜ＣＨＲ３は、組電池１０および充電器４０を接続するときに用いられる。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０および充電器４０を接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

充電リレーＣＨＲ１〜ＣＨＲ３は、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０および充電器４０を接続するとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、まず、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ３をオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができる。

組電池１０の出力電力によって、充電器４０に含まれるコンデンサ（図示せず）のプリチャージが完了すると、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、充電リレーＣＨＲ２をオフからオンに切り替えた後に、充電リレーＣＨＲ３をオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および充電器４０の接続が完了する。

本実施例では、１つの電流制限抵抗Ｒを用いているが、これに限るものではない。すなわち、２つの電流制限抵抗Ｒを用い、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび充電リレーＣＨＲ３のそれぞれに対して電流制限抵抗Ｒを接続することができる。具体的には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび一方の電流制限抵抗Ｒを直列に接続するとともに、充電リレーＣＨＲ３および他方の電流制限抵抗Ｒを直列に接続することができる。本実施例では、１つの電流制限抵抗Ｒを用いているため、２つの電流制限抵抗Ｒを用いる場合と比べて、部品点数を削減することができる。

充電器４０は、外部電源からの電力を組電池１０に供給するために用いられる。外部電源は、車両とは別に、車両の外部に配置された電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。充電器４０（ＡＣ／ＤＣコンバータ４１）には、充電インレット６０が接続されている。外部電源の電力を組電池１０に供給するとき、外部電源と接続された充電ケーブルのプラグが、充電インレット６０と接続される。

本実施例では、充電ケーブルを用いているが、これに限るものではない。具体的には、電磁誘導又は共振現象を利用して、外部電源からの電力を非接触で充電器４０に供給することができる。

充電器４０のＡＣ／ＤＣコンバータ４１は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換する。充電器４０のＤＣ／ＤＣコンバータ（第２ＤＣ／ＤＣコンバータに相当する）４２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力を組電池１０に供給する。これにより、組電池１０を充電することができる。この充電を外部充電という。

充電器４０は、給電回路４３を有しており、給電回路４３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１およびＤＣ／ＤＣコンバータ４２の接続ラインと接続されている。外部充電を行うとき、給電回路４３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１から出力された直流電力を補機電池５１に供給する。また、給電回路４３は、補機電池５１の出力電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して組電池１０に供給することができる。

充電器４０には、リレーＩＧ２が接続されている。リレーＩＧ２がオンであるとき、補機電池５１の電力が充電器４０に供給される。リレーＩＧ２は、ＰＭ−ＥＣＵ３１からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、リレーＩＧ２のコイルに電流を流したり、電流を流さなかったりすることにより、リレーＩＧ２をオンおよびオフの間で切り替える。

補機電池５１は、図１に示すシステムを動作させるための電源となる。補機電池５１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。補機電池５１は、複数の単電池を直列に接続することによって構成することができる。また、補機電池５１は、並列に接続された複数の単電池を含んでいてもよい。補機電池５１の公称電圧は、組電池１０の公称電圧よりも低い。

補機電池５１は、電源ＥＣＵ３２にも電力を供給する。電源ＥＣＵ３２は、補機電池５１からの電力を受けて動作する。ここで、補機電池５１および電源ＥＣＵ３２を接続するラインには、ダイオード５４が設けられている。具体的には、ダイオード５４のアノードが補機電池５１と接続され、ダイオード５４のカソードが電源ＥＣＵ３２と接続されている。

電圧センサ５２は、補機電池５１の電圧を検出し、検出結果をＰＭ−ＥＣＵ３１に出力する。補機電池５１には、ヒューズ５３が接続されている。ヒューズ５３は、補機電池５１に過大な電流が流れるのを抑制するために用いられる。ヒューズ５３を介して補機電池５１に過大な電流が流れると、ヒューズ５３は、溶断することによって電流経路を遮断する。

補機電池５１からの電力供給を受けて動作するシステムでは、システムの動作を確保するために、一般的に、補機電池５１の放電量および充電量がバランスを保つように設定されており、補機電池５１のＳＯＣ（State of Charge）は、大幅に変化することはない。このように補機電池５１を使用すると、補機電池５１には、メモリ効果が発生してしまうことがある。なお、ＳＯＣとは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。

メモリ効果とは、電池を十分に放電しきらないうちに、電池の充電を繰り返すと、電池の放電電圧が顕著に低下し、結果として、電池容量が減少したように見える劣化現象である。ここで、電池を放電し続けることにより、メモリ効果を抑制できることが知られている。車両に搭載された補機電池５１では、上述した理由により、継続した放電を行いにくくなり、メモリ効果が発生することがある。

本実施例では、充電器４０を用いて補機電池５１を放電させ続けることにより、補機電池５１にメモリ効果が発生するのを抑制するようにしている。ここで、補機電池５１を放電したときの電力は、組電池１０に供給しており、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを、組電池１０に一次的に蓄えるようにしている。補機電池５１を放電したときの電力は、充電器４０（給電回路４３およびＤＣ／ＤＣコンバータ４２）を介して、組電池１０に供給される。補機電池５１の放電によって、組電池１０を充電するときには、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオンとなる。

補機電池５１を放電したままでは、補機電池５１の電力を補機に供給しにくくなってしまう。このため、本実施例では、組電池１０に蓄えられた電力を、補機電池５１に戻すようにしている。具体的には、組電池１０を放電したときの電力を、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して、補機電池５１に供給している。組電池１０の放電によって、補機電池５１を充電するときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンとなる。

上述したように、補機電池５１および組電池１０の間で、電力の授受を行うことにより、補機電池５１にメモリ効果が発生するのを抑制しつつ、補機電池５１のＳＯＣが低下しすぎてしまうのを抑制することができる。

図２は、本実施例において、メモリ効果の抑制処理を説明するフローチャートである。図２に示す処理は、ＰＭ−ＥＣＵ３１によって実行される。図２に示す処理は、イグニッションスイッチがオフのときに行われる。

ステップＳ１０１において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリ効果の抑制処理を行う必要があるか否かを判別する。メモリ効果の抑制処理を行う必要があるか否かは、車両の走行距離や時間などを考慮して判別することができる。

例えば、車両の走行距離が閾値（距離）よりも長いとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリ効果の抑制処理を行う必要があると判別することができる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、走行メータの出力を用いて、車両の走行距離を取得することができる。車両の走行距離としては、例えば、０ｋｍから現在までの走行距離とすることができる。また、メモリ効果の抑制処理を行ったときには、車両の走行距離として、前回においてメモリ効果の抑制処理を行ったときから現在までの走行距離とすることができる。

閾値（距離）は、走行距離に関する閾値である。閾値（距離）は、補機電池５１にメモリ効果が発生すると想定されるときの車両の走行距離であり、実験によって予め特定しておくことができる。閾値（距離）に関する情報は、メモリに記憶しておくことができる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリから閾値（距離）に関する情報を読み出し、現在の走行距離と比較することができる。

一方、累積時間が閾値（時間）よりも長いとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリ効果の抑制処理を行う必要があると判別することができる。累積時間は、タイマを用いて取得することができる。累積時間としては、例えば、車両を初めて使用したときから現在までの経過時間とすることができる。また、メモリ効果の抑制処理を行ったときには、累積時間として、前回においてメモリ効果の抑制処理を行ったときから現在までの経過時間とすることができる。

累積時間と比較される閾値（時間）は、時間に関する閾値であり、メモリ効果が発生すると想定される経過時間である。閾値（時間）は、実験によって予め特定しておくことができ、この閾値（時間）に関する情報は、メモリに記憶しておくことができる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリから閾値（時間）に関する情報を読み出して、現在の累積時間と比較することができる。

ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリ効果の抑制処理を行う必要があると判別したとき、ステップＳ１０２の処理を行う。一方、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリ効果の抑制処理を行う必要がないと判別したとき、図２に示す処理を終了する。

ステップＳ１０２において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を起動する。また、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を電圧Ｖ１に設定する。電圧Ｖ１は、メモリ効果の抑制処理を行うときに、補機電池５１の電圧が低下したときの電圧（例えば、最低電圧）よりも低い値である。このように、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を設定することにより、補機電池５１から補機への電力供給を優先させることができ、補機電池５１を放電しやすくすることができる。

ステップＳ１０３において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、イグニッションスイッチがオンであるか否かを判別する。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０４の処理を行う。一方、イグニッションスイッチがオフのままであれば、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０６の処理を行う。

ステップＳ１０３の処理からステップＳ１０４の処理に進むときには、メモリ効果の抑制処理は中断され、図１に示すシステムを起動させる処理が行われる。すなわち、図１に示すシステムを起動させる処理は、メモリ効果の抑制処理よりも優先され、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときには、メモリ効果の抑制処理が行われずに、システムを起動させる処理が行われる。

ステップＳ１０４において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を電圧Ｖ２に設定する。電圧Ｖ２は、ステップＳ１０２で設定された電圧Ｖ１よりも高く、図１に示すシステムを起動させるための電圧（起動電圧という）よりも高い値である。ステップＳ１０５において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、図１に示すシステムを起動させる。メモリ効果の抑制処理を行うときには、補機電池５１の放電によって、補機電池５１の電圧が、図１に示すシステムの起動電圧よりも低下してしまうことがある。

そこで、本実施例では、補機電池５１の出力電力の代わりに、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力を用いて、図１に示すシステムを起動させるようにしている。メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧は、図１に示すシステムの起動電圧よりも高い値に設定されているため、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力を用いて、図１に示すシステムを起動させることができる。

一方、ステップＳ１０３の処理からステップＳ１０６の処理に進んだとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１を放電する。補機電池５１の放電電流は、充電器４０（給電回路４３およびＤＣ／ＤＣコンバータ４２）を介して、組電池１０に流れる。これにより、組電池１０を充電することができる。ここで、補機電池５１の電力を組電池１０に供給するときには、外部電源から組電池１０への電力供給を停止しておくことができる。具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、充電器４０（ＡＣ／ＤＣコンバータ４１）の動作を制御することにより、外部電源からの充電電流が組電池１０に流れないようにすることができる。

ステップＳ１０７において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１の電圧が所定電圧よりも低いか否かを判別する。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１を放電している間、電圧センサ５２の出力に基づいて、補機電池５１の電圧を監視することができる。所定電圧は、補機電池５１のメモリ効果を解消させる観点に基づいて、予め定められた電圧であり、所定電圧に関する情報は、メモリに記憶しておくことができる。ＰＭ−ＥＣＵ３１は、メモリに記憶された所定電圧を読み出すことにより、補機電池５１の現在の電圧と比較することができる。

補機電池５１の電圧が所定電圧よりも高いとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０６の処理に戻り、補機電池５１を放電し続ける。一方、補機電池５１の電圧が所定電圧よりも低いとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０８の処理に進み、補機電池５１の放電を停止させる。補機電池５１の放電を停止することにより、組電池１０の充電も停止する。補機電池５１を放電している間、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１の放電電力量を算出する。補機電池５１の放電電力量は、補機電池５１を放電したときの電流値と、電圧センサ５２による検出電圧とから算出することができる。

ステップＳ１０９において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、組電池１０を放電する。組電池１０の放電電流は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して、補機電池５１に流れる。これにより、補機電池５１を充電することができる。ここで、組電池１０の電力を補機電池５１に供給するときには、外部電源から組電池１０への電力供給（外部充電）を停止しておくことができる。

ステップＳ１１０において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１を充電しているときの電力量（充電電力量）が、補機電池５１を放電したときの電力量（放電電力量）に到達したか否かを判別する。ここで、補機電池５１の放電電力量とは、ステップＳ１０６の処理で補機電池５１を放電してから、ステップＳ１０８の処理で補機電池５１の放電を完了させるまでの電力量である。補機電池５１の充電電力量は、補機電池５１を充電したときの電流値と、電圧センサ５２による検出電圧とから算出することができる。

補機電池５１の充電電力量が、補機電池５１の放電電力量に到達していないとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０９の処理を続ける。一方、補機電池５１の充電電力量が、補機電池５１の放電電力量に到達したとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１１１の処理を行う。ステップＳ１１１において、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、組電池１０の放電、言い換えれば、補機電池５１の充電を停止する。補機電池５１の充電電力量を、補機電池５１の放電電力量と等しくすることにより、補機電池５１のＳＯＣを元の状態（ステップＳ１０６の処理を開始する前の状態）に戻すことができる。なお、補機電池５１の放電および充電を行った後に、外部電源からの電力を組電池１０に供給することができる。

本実施例では、補機電池５１の放電電力量と、補機電池５１の充電電力量とを等しくしているが、これに限るものではない。すなわち、補機電池５１の放電電力量と、補機電池５１の充電電力量とを異ならせてもよい。ここで、補機電池５１の充電電力量が、補機電池５１の放電電力量よりも多いとき、組電池１０のＳＯＣは、補機電池５１の放電（ステップＳ１０６の処理）を開始したときのＳＯＣよりも低下してしまうことがある。この場合には、外部電源からの電力を用いて組電池１０を充電することにより、組電池１０のＳＯＣが低下した分を補填することができる。

一方、補機電池５１の電力を組電池１０に供給したり、組電池１０の電力を補機電池５１に供給したりするときには、充電器４０のＤＣ／ＤＣコンバータ４２やメインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の変換効率などによって、電力の損失が発生してしまう。このため、補機電池５１の充電によって、補機電池５１のＳＯＣを、補機電池５１の放電（ステップＳ１０６の処理）を開始する前のＳＯＣに戻すとき、組電池１０のＳＯＣが電力損失の分だけ低下してしまうことがある。この場合には、外部電源の電力を組電池１０に供給することにより、組電池１０のＳＯＣが低下した分を補填することができる。

補機電池５１を放電および充電するときに、補機電池５１の充放電特性を取得することができる。補機電池５１の充放電特性には、補機電池５１の電流および電圧の関係や、補機電池５１のＯＣＶが含まれる。ここで、ステップＳ１１１の処理を完了した後に、補機電池５１の放電および充電を更に行うことができる。補機電池５１の放電および充電の処理は、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１１の処理と同じである。

補機電池５１の放電および充電を更に行うときに、補機電池５１の充放電特性を再び取得することができる。そして、１回目に取得した充放電特性と、２回目に取得した充放電特性とを比較することにより、メモリ効果が抑制されているか否かを確認することができる。充放電特性の比較によって電圧降下が解消されていれば、メモリ効果が抑制されていることを確認することができる。メモリ効果が抑制されていないと判別したときには、補機電池５１の放電および充電の処理（ステップＳ１０６〜ステップＳ１１１の処理）を再び行うことができる。

本実施例において、補機電池５１の放電によって補機電池５１のＳＯＣを変化させる範囲は、適宜設定することができる。具体的には、補機電池５１のＳＯＣの変化量が大きくなるほど、補機電池５１の放電および充電を行う回数を減らすことができる。例えば、補機電池５１のＳＯＣの変化量を９０％程度に設定すれば、補機電池５１の放電および充電の処理を１回だけ行うことにより、メモリ効果を抑制できることがある。

一方、補機電池５１のＳＯＣの変化量が小さいほど、補機電池５１の放電および充電の処理を増やすことができる。補機電池５１の放電および充電の処理を繰り返して行うことにより、メモリ効果を抑制しやすくすることができる。

本実施例では、ステップＳ１０１の処理において、メモリ効果の抑制処理を行うか否かを判別しているが、これに限るものではない。具体的には、メモリ効果の抑制処理を行うか否かを判別せずに、補機電池５１の放電および充電の処理（ステップＳ１０６〜ステップＳ１１１の処理）を定期的に行うことができる。この場合であっても、メモリ効果を抑制することができる。

本実施例によれば、補機電池５１を放電し続けることにより、補機電池５１に発生するメモリ効果を抑制することができる。また、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを組電池１０に蓄えておき、組電池１０に蓄えられた電気エネルギを補機電池５１に戻すことにより、補機電池５１のＳＯＣを元の状態に戻すことができ、電気エネルギを無駄なく利用することができる。

また、メモリ効果の抑制処理を開始するときには、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を起動させておくことにより、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力を用いて、図１に示すシステムの起動性能を確保することができる。メモリ効果の抑制処理を行うときには、補機電池５１の電圧が、図１に示すシステムの起動電圧よりも低下してしまうことがあり、この場合には、図１に示すシステムの起動性能が低下してしまうおそれがある。本実施例では、補機電池５１の出力電力の代わりに、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力を用いて、図１に示すシステムを起動させることができ、システムの起動性能が低下してしまうのを抑制することができる。

本実施例では、ステップＳ１０２の処理の後に、ステップＳ１０３の処理を行っているが、これに限るものではない。具体的には、ステップＳ１０６からステップＳ１１１の処理を行っている間において、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたときには、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の処理を行うことができる。すなわち、ステップＳ１０６からステップＳ１１１の処理を行っている間において、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、図１に示すシステムを起動させる処理を優先させることができる。この場合であっても、ステップＳ１０２の処理によって、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１が既に起動しているため、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力を用いて、図１に示すシステムを起動させることができる。

本実施例では、組電池１０の電力を補機電池５１に供給するときに、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を用いているが、これに限るものではない。具体的には、充電器４０のＤＣ／ＤＣコンバータ４２を双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータに変更し、双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して、組電池１０の電力を補機電池５１に供給することができる。

ここで、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１で制御される電力（出力電力）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２で制御される電力（出力電力）よりも高くなりやすい。このため、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１を用いれば、双方向型のＤＣ／ＤＣコンバータ４２を用いる場合に比べて、処理時間（組電池１０の放電によって補機電池５１を充電する時間）を短縮することができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２での電力損失は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１での電力損失よりも小さくなりやすい。したがって、電力損失を抑制するためには、メインＤＣ／ＤＣコンバータ２１よりも、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を用いることが好ましい。

本実施例において、メモリ効果の抑制処理を行うときには、組電池１０のＳＯＣを確認することができる。組電池１０のＳＯＣが１００％に近づいていると、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを組電池１０に蓄えることができなくなってしまう。補機電池５１の放電電力を無駄なく使用するためには、補機電池５１を放電したときの電気エネルギのすべてを、組電池１０に蓄えることが好ましい。このため、補機電池５１を放電するときには、組電池１０において、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを蓄えることができるか否かについて判別することができる。

具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、組電池１０の充電電力量を算出する。充電電力量とは、組電池１０の充電によって、組電池１０が現在の充電状態から満充電状態になるまでの電力量である。組電池１０の充電電力量は、例えば、組電池１０の現在のＳＯＣと、組電池１０の満充電容量［Ａｈ］とに基づいて算出することができる。組電池１０の満充電容量は予め分かっているため、組電池１０のＳＯＣを特定すれば、組電池１０の充電電力量を算出することができる。

ＳＯＣおよびＯＣＶ（Open Circuit Voltage）は、対応関係にあるため、組電池１０のＯＣＶを特定すれば、このＯＣＶに対応するＳＯＣを特定することができる。ＳＯＣおよびＯＣＶの対応関係は、実験によって予め求めておくことができる。一方、組電池１０を充放電したときの電流値を検出し、この電流値を積算することによって、組電池１０のＳＯＣを算出することもできる。

次に、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、充電電力量が閾値（電力量）よりも少ないか否かを判別する。閾値（電力量）は、充電電力量に関する閾値である。充電電力量が閾値（電力量）よりも少ないときには、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを組電池１０に蓄え難くなってしまう。一方、充電電力量が閾値（電力量）よりも多いときには、補機電池５１を放電したときの電気エネルギを組電池１０に蓄えることができる。

閾値（電力量）は、メモリ効果を解消させるための補機電池５１の放電を確保できる観点に基づいて、適宜設定することができる。例えば、閾値（電力量）は０に設定することができる。組電池１０のＳＯＣが１００％であるときには、組電池１０を充電することができず、充電電力量は０となる。したがって、閾値（電力量）を０に設定することができる。閾値（電力量）に関する情報は、メモリに記憶しておくことができる。

充電電力量が閾値（電力量）よりも少ないとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１を放電できないと判別することができる。この場合には、補機電池５１の放電を行わないようにすることができる。一方、充電電力量が閾値（電力量）よりも多いとき、ＰＭ−ＥＣＵ３１は、補機電池５１を放電できると判別することができる。

１０：組電池（第１蓄電装置） １１：単電池
１２：監視ユニット ２２：ＰＣＵ
３１：ＰＭ−ＥＣＵ（コントローラ） ３２：電源ＥＣＵ
４０：充電器 ４１：ＡＣ／ＤＣコンバータ
４３：給電回路 ５１：補機電池（第２蓄電装置）
５２：電圧センサ ５３：ヒューズ
５４：ダイオード ６０：充電インレット
２１：メインＤＣ／ＤＣコンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）
４２：ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）
ＩＧ１〜ＩＧ３：リレー
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー
ＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３：充電リレー

Claims (17)

1. 車両の走行エネルギを出力する第１蓄電装置と、
   前記車両に搭載された補機の駆動電力を出力する第２蓄電装置と、
   前記第１蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を前記補機および前記第２蓄電装置に供給する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を前記第１蓄電装置に供給する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第２蓄電装置の出力電力を前記第１蓄電装置に供給して、前記第２蓄電装置を放電する放電処理を行うコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記放電処理を開始するとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動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、前記放電処理を行った後に、前記第１蓄電装置の出力電力を前記第２蓄電装置に供給して、前記第２蓄電装置を充電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、前記第２蓄電装置にメモリ効果が発生していると判別したとき、前記放電処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 前記コントローラは、前記放電処理を開始するとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記放電処理における前記第２蓄電装置の電圧よりも低い電圧に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
5. 前記コントローラは、前記車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記補機の起動電圧よりも高い電圧に設定することを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記放電処理の後に、前記第１蓄電装置の出力電力によって前記第２蓄電装置を充電するとき、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への出力電圧を変換することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電システム。
7. 前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記放電処理の後に、前記第１蓄電装置の出力電力によって前記第２蓄電装置を充電するとき、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への出力電圧を変換し、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力は、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力よりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電システム。
8. 前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、外部電源からの電力を前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置に供給する充電器を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電システム。
9. 前記第２蓄電装置の公称電圧は、前記第１蓄電装置の公称電圧よりも低いことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
10. 前記第２蓄電装置は、ニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電システム。
11. 車両の走行エネルギを出力する第１蓄電装置と、前記車両に搭載された補機の駆動電力を出力する第２蓄電装置との充放電を制御する制御方法であって、
    前記第１蓄電装置の出力電圧を変換し、変換後の電力を前記補機および前記第２蓄電装置に供給する第１ＤＣ／ＤＣコンバータを起動する第１ステップと、
    前記第１ステップの後に、前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置への出力電圧を変換する第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、前記第２蓄電装置の出力電力を前記第１蓄電装置に供給して、前記第２蓄電装置を放電する第２ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
12. 前記第２ステップの後に、前記第１蓄電装置の出力電力を前記第２蓄電装置に供給して、前記第２蓄電装置を充電する第３ステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記第２蓄電装置にメモリ効果が発生していると判別したとき、前記第１ステップおよび前記第２ステップの処理を行うことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の制御方法。
14. 前記第１ステップにおいて、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記第２ステップにおける前記第２蓄電装置の電圧よりも低い電圧に設定することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１つに記載の制御方法。
15. 前記車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記補機の起動電圧よりも高い電圧に設定することを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
16. 前記第２ステップの後に、前記第１蓄電装置の出力電力によって前記第２蓄電装置を充電するとき、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への出力電圧を変換することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１つに記載の制御方法。
17. 前記第２ステップの後に、前記第１蓄電装置の出力電力によって前記第２蓄電装置を充電するとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置への出力電圧を変換し、
    前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力は、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力よりも高いことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１つに記載の制御方法。

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