JP2014086278A

JP2014086278A - 車両用電源制御装置

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Publication number: JP2014086278A
Application number: JP2012234496A
Authority: JP
Inventors: Hiroteru Fujita; 弘輝藤田; 敏貴 ▲高▼橋; Toshitaka Takahashi; Denu Yo; 殿宇楊
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: JP6089580B2

Abstract

【課題】電源の充電性能を向上させる。
【解決手段】車両用電源制御装置１は、パワー電池１４とエネルギー電池１５とが並列接続された電源１０と、この電源１０に接続され、電源１０からの電力が供給されるモータインバータ１１と、電源１０に急速充電器１６を接続して電源１０を急速充電器１６によって急速充電するときに、パワー電池１４及びエネルギー電池１５と急速充電器１６との接続状態を切替可能なパワーコントローラ１２とを備える。このパワーコントローラ１２は、急速充電の開始時には、パワー電池１４及びエネルギー電池１５を急速充電器１６と接続状態とする一方、急速充電の開始後、パワー電池１４の電圧がパワー電池１４の上限電圧よりも小さい所定電圧になったときには、パワー電池１４を急速充電器１６と切断状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源を制御する車両用電源制御装置に関するものである。

電気自動車用モータインバータ等の車両用負荷に電力を供給する車両用電源として、パワー電池やエネルギー電池が従来技術として知られている。パワー電池は、出力密度がエネルギー電池よりも大きい。エネルギー電池は、エネルギー密度がパワー電池よりも大きい。

ここに、車両用電源をパワー電池又はエネルギー電池のいずれか単独で構成して、このような電源によって車両用負荷の要求パワー（負荷がモータインバータである場合、要求出力）と要求エネルギー（負荷がモータインバータである場合、要求走行距離）の両方を満たそうとすると、車両用電源が大型化する等、冗長設計となるという問題がある。

この問題を解決するため、従来の車両用電源には、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源がある（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、車両用負荷の要求パワーと要求エネルギーの両方を満たしながら、車両用電源が冗長設計となることを抑制することができる。

特開２０１１−２５０６８６号公報（図３、図４）

しかしながら、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源を充電器によって充電すると、エネルギー電池の容量がパワー電池よりも大きいことから、パワー電池の電圧が先に上限電圧に達し、それによって電源の充電が停止される。そのため、電源の充電時に、エネルギー電池の充電、ひいては、電源全体の充電が不十分となるという課題がある。この課題を説明するためのグラフ図を図６に示す。図６の縦軸は、電源の定電流充電時における電池の充電率（ＳＯＣ）を示し、その横軸は、電源の定電流充電開始からの経過時間を示す。図６の実線はパワー電池の充電率と経過時間との関係を示し、その破線はエネルギー電池の充電率と経過時間との関係を示し、その一点鎖線は電源全体の充電率と経過時間との関係を示す。この図６から、電源の充電停止時におけるエネルギー電池の充電率、ひいては、電源全体の充電率が低いことが分かる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、電源の充電性能を向上させることにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、電源の充電の開始後、パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧よりも小さい所定電圧になったとき又は充電の開始からの経過時間が所定の充電時間よりも短い所定時間になったときに、パワー電池を充電器と切断状態とすることを特徴とする。

具体的には、本発明は、車両用電源制御装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源と、上記電源に接続され、該電源からの電力が供給される負荷と、上記電源に充電器を接続して該電源を該充電器によって充電するときに、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記充電器との接続状態を切替可能な切替手段とを備えており、上記切替手段は、上記充電の開始時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池を上記充電器と接続状態とする一方、上記充電の開始後、上記パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧よりも小さい所定電圧になったとき又は上記充電の開始からの経過時間が所定の充電時間よりも短い所定時間になったときには、上記パワー電池を上記充電器と切断状態とするように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、切替手段は、電源の充電の開始時には、パワー電池及びエネルギー電池を充電器と接続状態とする一方、電源の充電の開始後、パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧よりも小さい所定電圧になったとき又は充電の開始からの経過時間が所定の充電時間よりも短い所定時間になったときには、パワー電池を充電器と切断状態とするため、パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧に達する前に又は充電の開始からの経過時間が所定の充電時間に達する前に、パワー電池が充電器と切断状態となる。これにより、エネルギー電池のみが充電器と接続状態となる。よって、エネルギー電池の充電のみが継続される。したがって、電源の充電性能を向上させることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記切替手段は、上記充電の開始後、上記パワー電池の電圧が上記所定電圧になったとき又は上記充電の開始からの経過時間が上記所定時間になったときには、上記所定の充電時間までの残り時間、上記エネルギー電池のみを上記充電器と接続状態とするように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、切替手段は、電源の充電の開始後、パワー電池の電圧が所定電圧になったとき又は充電の開始からの経過時間が所定時間になったときには、所定の充電時間までの残り時間、エネルギー電池のみを充電器と接続状態とするため、エネルギー電池のみが所定の充電時間、充電される。したがって、電源の充電性能を確実に向上させることができる。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記切替手段は、上記電源から上記負荷への放電時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記負荷との接続状態を切替可能に構成されているとともに、上記充電後、上記パワー電池の電圧が上記エネルギー電池の電圧よりも大きいときには、上記放電の開始時に上記パワー電池のみを上記負荷と接続状態とする一方、その後、上記パワー電池の電圧と上記エネルギー電池の電圧とが略同じ大きさになったときには、上記パワー電池に加えて、上記エネルギー電池も上記負荷と接続状態とするように構成されていることを特徴とするものである。

これによれば、切替手段は、電源の充電後、パワー電池の電圧がエネルギー電池の電圧よりも大きいときには、負荷への放電の開始時にパワー電池のみを負荷と接続状態とする一方、その後、パワー電池の電圧とエネルギー電池の電圧とが略同じ大きさになったときには、パワー電池に加えて、エネルギー電池も負荷と接続状態とするため、電源の充電後、パワー電池の電圧がエネルギー電池の電圧よりも大きいときには、負荷への放電の開始時にエネルギー電池が負荷と切断状態となる。したがって、電源の充電後、パワー電池の電圧がエネルギー電池の電圧よりも大きいにも拘わらず、負荷への放電の開始時にいずれの電池も負荷と接続状態とすることにより、パワー電池が負荷へ放電すると同時にエネルギー電池を充電して過負荷となるという不具合の発生を抑制することができる。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、上記切替手段は、上記電源から上記負荷への放電時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記負荷との接続状態を切替可能に構成されているとともに、上記放電の開始後、上記パワー電池の充電率が所定の下限充電率になったときには、上記パワー電池を上記負荷と切断状態とするように構成されていることを特徴とするものである。

ところで、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源から負荷へ放電すると、パワー電池がエネルギー電池よりも放電しやすいことから、パワー電池の蓄電率が先に低くなる。そのため、電源全体の充電率が所定の下限充電率になるまで、電源から負荷へ放電すると、パワー電池の蓄電率が所定の下限充電率よりも低くなる。この課題を説明するためのグラフ図を図７に示す。図７の縦軸は、電源の高負荷連続放電時における電池の充電率を示し、その横軸は、電源の高負荷連続放電時における放電容量を示す。図７の実線はパワー電池の充電率と放電容量との関係を示し、その破線はエネルギー電池の充電率と放電容量との関係を示し、その一点鎖線は電源全体の充電率と放電容量との関係を示す。この図７から、パワー電池の蓄電率が先に低くなり、電源全体の充電率が所定の下限充電率Ｓになるまで、電源から負荷へ放電すると、パワー電池の蓄電率が所定の下限充電率Ｓよりも低くなることが分かる。

また、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源では、その充電時及び放電時に、パワー電池の充放電電流がエネルギー電池よりも大きい。

これらのことから、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源では、パワー電池が劣化してその寿命が低下するという課題がある。

ここに、第４の発明によれば、切替手段は、電源から負荷への放電の開始後、パワー電池の充電率が所定の下限充電率になったときには、パワー電池を負荷と切断状態とするため、エネルギー電池のみが負荷と接続状態となる。これにより、エネルギー電池から負荷への放電のみが継続される。したがって、パワー電池が劣化してその寿命が低下することを抑制することができる。

本発明によれば、切替手段は、電源の充電の開始時には、パワー電池及びエネルギー電池を充電器と接続状態とする一方、電源の充電の開始後、パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧よりも小さい所定電圧になったとき又は充電の開始からの経過時間が所定の充電時間よりも短い所定時間になったときには、パワー電池を充電器と切断状態とするため、パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧に達する前に又は充電の開始からの経過時間が所定の充電時間に達する前に、パワー電池が充電器と切断状態となり、これにより、エネルギー電池のみが充電器と接続状態となり、エネルギー電池の充電のみが継続され、したがって、電源の充電性能を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置を示すブロック線図であり、（ａ）は、電源からモータインバータへの放電時を示す図であり、（ｂ）は、急速充電器による電源の急速充電時を示す図である。急速充電器による電源の急速充電時におけるパワーコントローラの制御手順の一部を示すフローチャート図である。急速充電器による電源の急速充電時におけるパワーコントローラの制御手順の一部を示すフローチャート図である。急速充電された電源からモータインバータへの連続放電時におけるパワーコントローラの制御手順の一部を示すフローチャート図である。急速充電された電源からモータインバータへの連続放電時におけるパワーコントローラの制御手順の一部を示すフローチャート図である。本発明の課題を説明するためのグラフ図である。本発明の別の課題を説明するためのグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本実施形態に係る電源制御装置が搭載された車両は電気自動車である。電源制御装置１は、図１に示すように、電源１０とモータインバータ１１（負荷）とパワーコントローラ１２（切替手段。図１では「Ｐ／Ｃ」）とコンタクタ２３とＶＣＭ（Vehicle Control Module）１３とを備えている。

電源１０は、パワー電池１４（図１等ではＰ電池）とエネルギー電池１５（図１等ではＥ電池）とを有している。パワー電池１４とエネルギー電池１５とは、並列接続されている。パワー電池１４は、出力密度がエネルギー電池１５よりも大きい。エネルギー電池１５は、エネルギー密度がパワー電池１４よりも大きい。エネルギー電池１５は、容量がパワー電池１４よりも大きい。いずれの電池１４，１５も、リチウムイオン電池である。

電源１０は、外部急速充電器（以下、単に急速充電器という）１６によって定電流急速充電される。急速充電器１６は、自動車販売店やコンビニ、高速道路のパーキングエリア等に設置されている。急速充電器１６は、電源１０の急速充電時には、電源１０（パワー電池１４及びエネルギー電池１５が設けられた並列回路１０ａ）にパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３を介して電気的に接続される（図１（ｂ）参照）。電源１０はまた、主にパワー電池１４が電動モータによってモータインバータ１１を介して回生充電される。

モータインバータ１１は、電源１０（並列回路１０ａ）にパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３を介して電気的に接続されている。モータインバータ１１は、電源１０からの電力が供給される。モータインバータ１１は、電動モータ（不図示）を制御する。電動モータは、その駆動力によって駆動輪（不図示）を駆動する。

パワーコントローラ１２及びコンタクタ２３は、パワー電池１４とエネルギー電池１５とモータインバータ１１との間（並列回路１０ａとモータインバータ１１が設けられた負荷回路１１ａとの接続部）に設けられている。

パワーコントローラ１２は、その詳細な説明は省略するが、リレーである。つまり、パワーコントローラ１２は、電源１０を急速充電器１６によって急速充電するときには、パワー電池１４とエネルギー電池１５と急速充電器１６との間（並列回路１０ａと急速充電器１６が設けられた充電回路１６ａとの接続部）に設けられていて、パワー電池１４及びエネルギー電池１５と急速充電器１６（充電回路１６ａ）との接続状態を切替可能になっている。パワーコントローラ１２はまた、電源１０からモータインバータ１１への連続放電時には、パワー電池１４及びエネルギー電池１５とモータインバータ１１（負荷回路１１ａ）との接続状態を切替可能になっている。

パワーコントローラ１２は、その詳細な説明は省略するが、リレーである。つまり、パワーコントローラ１２は、電源１０を急速充電器１６によって急速充電するときには、パワー電池１４とエネルギー電池１５と急速充電器１６との間（並列回路１０ａと急速充電器１６が設けられた充電回路１６ａとの接続部）に設けられていて、パワーコントローラ１２をモータインバータ１１と切断状態とし且つ急速充電器１６と接続状態とするようになっている。パワーコントローラ１２はまた、電源１０からモータインバータ１１への連続放電時には、パワーコントローラ１２をモータインバータ１１と接続状態とするようになっている。

ＶＣＭ１３には、パワー電池電圧センサ１７とエネルギー電池電圧センサ１８とパワー電池温度センサ１９とエネルギー電池温度センサ２０とパワー電池充電率センサ２１とエネルギー電池充電率センサ２２とが電気的に接続されている。パワー電池電圧センサ１７は、パワー電池１４の電圧を検出する。エネルギー電池電圧センサ１８は、エネルギー電池１５の電圧を検出する。パワー電池温度センサ１９は、パワー電池１４の温度を検出する。エネルギー電池温度センサ２０は、エネルギー電池１５の温度を検出する。パワー電池充電率センサ２１は、パワー電池１４の充電率（ＳＯＣ）を検出する。エネルギー電池充電率センサ２２は、エネルギー電池１５の充電率を検出する。ＶＣＭ１３は、各センサ１７〜２２からの入力信号に基づいて、パワーコントローラ１２及びコンタクタ２３を制御する。ＶＣＭ１３はまた、急速充電器１６による電源１０の急速充電の開始からの経過時間を計測する。

ＶＣＭ１３によるパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３の制御手順を以下、説明する。

最初に、急速充電器１６による電源１０の急速充電時におけるパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３の制御手順を、図２及び図３のフローチャート図を参照しながら説明する。尚、この制御スタート時に、急速充電器１６を電源１０にパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３を介して接続している。

まず、ステップＳＡ１では、パワーコントローラ１２及びコンタクタ２３によってパワー電池１４及びエネルギー電池１５をモータインバータ１１と切断状態とし且つ急速充電器１６と接続状態とする。これにより、急速充電器１６による電源１０の急速充電（電力供給）が開始される。

続くステップＳＡ２では、各センサ１７〜２０からパワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧情報とパワー電池１４及びエネルギー電池１５の温度情報とを取得するとともに、電源１０の急速充電の開始からの経過時間情報を取得する。

続くステップＳＡ３では、電源１０の急速充電の開始からの経過時間が所定の充電時間Ｈ未満であるか否かを判定する。所定の充電時間Ｈは、ユーザの充電待ち時間が長くならないような時間に予め設定されている。所定の充電時間Ｈは、例えば、３０分である。ステップＳＡ３の判定結果がＹＥＳでその経過時間が所定の充電時間Ｈ未満である場合は、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を継続して、ステップＳＡ４に進む。一方、その判定結果がＮＯでその経過時間が所定の充電時間Ｈになった（所定の充電時間Ｈ以上である）場合は、ステップＳＡ１２に進んで、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を停止する。

ステップＳＡ４では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の温度が所定温度Ｔ未満であるか否かを判定する。所定温度Ｔは、電池１４，１５が劣化してその寿命が低下しないような温度に予め設定されている。所定温度Ｔは、例えば、６０℃である。ステップＳＡ４の判定結果がＹＥＳでいずれの電池１４，１５の温度も所定温度Ｔ未満である場合は、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を継続して、ステップＳＡ５に進む。一方、その判定結果がＮＯで電池１４，１５のうち少なくとも一方の温度が所定温度Ｔ以上である場合は、その電池が異常発熱しているとして、ステップＳＡ１２に進んで、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を停止する。

ステップＳＡ５では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ未満であるか否かを判定する。所定電圧Ｅは、電池１４，１５の上限電圧よりも所定値だけ小さい電圧に予め設定されている。所定電圧Ｅはまた、電池１４，１５の上限電圧に近い値である。ステップＳＡ５の判定結果がＹＥＳでいずれの電池１４，１５の電圧も所定電圧Ｅ未満である場合は、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を継続して、ステップＳＡ２に戻る。一方、その判定結果がＮＯで電池１４，１５のうち少なくとも一方の電圧が所定電圧Ｅ以上である場合は、ステップＳＡ６に進む。

ステップＳＡ６では、エネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ６の判定結果がＹＥＳでエネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ未満である場合は、パワー電池１４の電圧が所定電圧Ｅになった（所定電圧Ｅ以上である）、つまり、パワー電池１４の電圧が上限電圧に近付いているとして、ステップＳＡ７に進む。一方、その判定結果がＮＯでエネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ以上である場合は、パワー電池１４の電圧も所定電圧Ｅ以上であり（図６参照）、ステップＳＡ１２に進んで、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を停止する。

ステップＳＡ７では、パワーコントローラ１２によってパワー電池１４を急速充電器１６と切断状態とする。これにより、エネルギー電池１５のみが急速充電器１６と接続状態となる。よって、エネルギー電池１５の急速充電のみが継続される。つまり、パワー電池１４の電圧が該パワー電池１４の上限電圧に達する前に、パワー電池１４の急速充電が停止される。

続くステップＳＡ８では、各センサ１８，２０からエネルギー電池１５の電圧情報及び温度情報を取得するとともに、電源１０の急速充電の開始からの経過時間情報を取得する。

続くステップＳＡ９では、電源１０の急速充電の開始からの経過時間が所定の充電時間Ｈ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ９の判定結果がＹＥＳでその経過時間が所定の充電時間Ｈ未満である場合は、ステップＳＡ１０に進む。一方、その判定結果がＮＯでその経過時間が所定の充電時間Ｈになった場合は、ステップＳＡ１２に進んで、エネルギー電池１５の急速充電を停止する。このとき、パワー電池１４の電圧が所定電圧Ｅになってから所定の充電時間Ｈまでの残り時間、エネルギー電池１５のみを急速充電器１６と接続状態としたことになる。これにより、エネルギー電池１５のみが所定の充電時間Ｈ、急速充電されたことになる。

ステップＳＡ１０では、エネルギー電池１５の温度が所定温度Ｔ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ１０の判定結果がＹＥＳでその温度が所定温度Ｔ未満である場合は、ステップＳＡ１１に進む。一方、その判定結果がＮＯでその温度が所定温度Ｔ以上である場合は、エネルギー電池１５が異常発熱しているとして、ステップＳＡ１２に進んで、エネルギー電池１５の急速充電を停止する。

ステップＳＡ１１では、エネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ１１の判定結果がＹＥＳでその電圧が所定電圧Ｅ未満である場合は、ステップＳＡ８に戻る。一方、その判定結果がＮＯでその電圧が所定電圧Ｅ以上である場合は、エネルギー電池１５の電圧が上限電圧に近付いているとして、ステップＳＡ１２に進んで、エネルギー電池１５の急速充電を停止する。

ステップＳＡ１３では、各センサ１７〜２０からパワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧情報とパワー電池１４及びエネルギー電池１５の温度情報とを取得する。

続くステップＳＡ１４では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の温度が所定温度Ｔ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ１４の判定結果がＹＥＳでいずれの電池１４，１５の温度も所定温度Ｔ未満である場合は、ステップＳＡ１５に進む。一方、その判定結果がＮＯで電池１４，１５のうち少なくとも一方の温度が所定温度Ｔ以上である場合は、ステップＳＡ１６に進んで、その電池が異常発熱しているとして、その旨を警報する。

ステップＳＡ１５では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧が所定電圧Ｅ未満であるか否かを判定する。ステップＳＡ１５の判定結果がＹＥＳでいずれの電池１４，１５の電圧も所定電圧Ｅ未満である場合は、エンドに進んで、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の急速充電を完了する。一方、その判定結果がＮＯで電池１４，１５のうち少なくとも一方の電圧が所定電圧Ｅ以上である場合は、ステップＳＡ１７に進んで、その電池の電圧が異常電圧であるとして、その旨を警報する。

次に、上述の如く急速充電された電源１０からモータインバータ１１への連続放電時におけるパワーコントローラ１２及びコンタクタ２３の制御手順を、図４及び図５のフローチャート図を参照しながら説明する。尚、この制御スタート時は、例えば、電源１０の急速充電完了直後である。このとき、急速充電器１６を電源１０から外している。また、パワーコントローラ１２及びコンタクタ２３によって電源１０をモータインバータ１１と接続状態としている。

ステップＳＢ１では、各センサ１７，１８からパワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧情報を取得する。

続くステップＳＢ２では、パワー電池１４の電圧がエネルギー電池１５の電圧よりも大きいか否かを判定する。ステップＳＢ２の判定結果がＹＥＳでその電圧がエネルギー電池１５の電圧よりも大きい場合は、ステップＳＢ３に進んで、パワーコントローラ１２によってパワー電池１４のみをモータインバータ１１と接続状態とする。これにより、エネルギー電池１５がモータインバータ１１と切断状態となる。一方、その判定結果がＮＯである場合は、パワー電池１４の電圧とエネルギー電池１５の電圧とが同じ大きさであるとして、ステップＳＢ４に進んで、パワーコントローラ１２によってパワー電池１４及びエネルギー電池１５をモータインバータ１１と接続状態とする。尚、エネルギー電池１５の電圧がパワー電池１４の電圧よりも大きい場合は、ほとんどない。

ステップＳＢ５では、ＶＣＭ１３の指令に基づいて、パワー電池１４のみ（ステップＳＢ３に進んだ場合）又はパワー電池１４及びエネルギー電池１５（ステップＳＢ４に進んだ場合）からモータインバータ１１への連続放電（連続電力供給）を開始する。

続くステップＳＢ６では、各センサ１７，１８からパワー電池１４及びエネルギー電池１５の電圧情報を取得する。

続くステップＳＢ７では、パワー電池１４の電圧とエネルギー電池１５との電圧差が所定値Ｄ以下であるか否かを判定する。所定値Ｄは、比較的小さい値に予め設定されている。ステップＳＢ７の判定結果がＹＥＳでその電圧差が所定値Ｄ以下である場合は、パワー電池１４の電圧とエネルギー電池１５の電圧とが略同じ大きさになったとして、ステップＳＢ８に進んで、パワーコントローラ１２によって、パワー電池１４に加えて、エネルギー電池１５もモータインバータ１１と接続状態とする（ステップＳＢ３に進んだ場合）又はパワー電池１４及びエネルギー電池１５のモータインバータ１１との接続状態を継続する（ステップＳＢ４に進んだ場合）。これにより、パワー電池１４及びエネルギー電池１５からモータインバータ１１へ連続放電される。一方、その判定結果がＮＯでその電圧差が所定値Ｄよりも大きい場合は、パワー電池１４からモータインバータ１１への連続放電のみを継続して（ステップＳＢ３に進んだ場合）、ステップＳＢ６に戻る。

ステップＳＢ９では、各センサ２１，２２からパワー電池１４及びエネルギー電池１５の充電率情報を取得する。

続くステップＳＢ１０では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５の充電率が所定の下限充電率Ｓ（図７参照）よりも大きいか否かを判定する。所定の下限充電率Ｓは、電池１４，１５が劣化してその寿命が低下しないような充電率に予め設定されている。所定の下限充電率Ｓは、例えば、２０％である。尚、上限充電率は、例えば、８０％である。ステップＳＢ１０の判定結果がＹＥＳでいずれの電池１４，１５の充電率も所定の下限充電率Ｓよりも大きい場合は、パワー電池１４及びエネルギー電池１５からモータインバータ１１への連続放電を継続して、ステップＳＢ９に戻る。一方、その判定結果がＮＯで電池１４，１５のうち少なくとも一方の充電率が所定の下限充電率Ｓ以下である場合は、ステップＳＢ１１に進む。

ステップＳＢ１１では、パワー電池１４の充電率が所定の下限充電率Ｓよりも大きいか否かを判定する。ステップＳＢ１１の判定結果がＹＥＳでその充電率が所定の下限充電率Ｓよりも大きい場合は、エネルギー電池１５の充電率が所定の下限充電率Ｓ以下であり、エネルギー電池１５を使い切ったとして、ステップＳＢ１２に進んで、パワーコントローラ１２によってエネルギー電池１５をモータインバータ１１と切断状態とする。これにより、パワー電池１４のみがモータインバータ１１と接続状態となる。よって、パワー電池１４からモータインバータ１１への連続放電のみが継続される。尚、一般に、パワー電池１４が先に使い切られるため、ステップＳＢ１２に進む場合は、ほとんどない。一方、その判定結果がＮＯでその充電率が所定の下限充電率Ｓ以下である場合は、パワー電池１４を使い切ったとして、ステップＳＢ１３に進んで、パワーコントローラ１２によってパワー電池１４をモータインバータ１１と切断状態とする。これにより、エネルギー電池１５のみがモータインバータ１１と接続状態となる。よって、エネルギー電池１５からモータインバータ１１への連続放電のみが継続される。

ステップＳＢ１４では、センサ２２からエネルギー電池１５の充電率情報を取得する。

続くステップＳＢ１５では、エネルギー電池１５の充電率が所定の下限充電率Ｓよりも大きいか否かを判定する。ステップＳＢ１５の判定結果がＹＥＳでその充電率が所定の下限充電率Ｓよりも大きい場合は、ステップＳＢ１４に戻る。一方、その判定結果がＮＯでその充電率が所定の下限充電率Ｓ以下である場合は、いずれの電池１４，１５も使い切ったとして、ステップＳＢ１６に進んで、電源１０を充電すべき旨を警報する。このとき、パワーコントローラ１２によってパワー電池１４及びエネルギー電池１５をモータインバータ１１と接続状態とする。その後、エンドに進む。

−効果−
ところで、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源を急速充電器によって急速充電すると、エネルギー電池の容量がパワー電池よりも大きいことから、パワー電池の電圧が先に上限電圧に達し、それによって電源の急速充電が停止される。そのため、電源の急速充電時に、エネルギー電池の急速充電、ひいては、電源全体の急速充電が不十分となるという課題がある。

ここに、本実施形態によれば、パワーコントローラ１２は、電源１０の急速充電の開始時には、パワー電池１４及びエネルギー電池１５を急速充電器１６と接続状態とする一方、電源１０の急速充電の開始後、パワー電池１４の電圧が該パワー電池１４の上限電圧よりも小さい所定電圧Ｅになったときには、パワー電池１４を急速充電器１６と切断状態とするため、パワー電池１４の電圧が該パワー電池１４の上限電圧に達する前に、パワー電池１４が急速充電器１６と切断状態となる。これにより、エネルギー電池１５のみが急速充電器１６と接続状態となる。よって、エネルギー電池１５の急速充電のみが継続される。したがって、電源１０の充電性能を向上させることができる。

また、パワーコントローラ１２は、電源１０の急速充電の開始後、パワー電池１４の電圧が所定電圧Ｅになったときには、所定の充電時間Ｈまでの残り時間、エネルギー電池１５のみを急速充電器１６と接続状態とするため、エネルギー電池１５のみが所定の充電時間Ｈ、急速充電される。したがって、電源１０の充電性能を確実に向上させることができる。

さらに、パワーコントローラ１２は、電源１０の急速充電後、パワー電池１４の電圧がエネルギー電池１５の電圧よりも大きいときには、モータインバータ１１への連続放電の開始時にパワー電池１４のみをモータインバータ１１と接続状態とする一方、その後、パワー電池１４の電圧とエネルギー電池１５の電圧とが略同じ大きさになったときには、パワー電池１４に加えて、エネルギー電池１５もモータインバータ１１と接続状態とするため、電源１０の急速充電後、パワー電池１４の電圧がエネルギー電池１５の電圧よりも大きいときには、モータインバータ１１への連続放電の開始時にエネルギー電池１５がモータインバータ１１と切断状態となる。したがって、電源１０の急速充電後、パワー電池１４の電圧がエネルギー電池１５の電圧よりも大きいにも拘わらず、モータインバータ１１への連続放電の開始時にいずれの電池１４，１５もモータインバータ１１と接続状態とすることにより、パワー電池１４がモータインバータ１１へ放電すると同時にエネルギー電池１５を充電して過負荷となるという不具合の発生を抑制することができる。

ところで、パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源からモータインバータへ連続放電すると、パワー電池がエネルギー電池よりも放電しやすいことから、パワー電池の蓄電率が先に低くなる。そのため、電源全体の充電率が所定の下限充電率になるまで、電源からモータインバータへ連続放電すると、パワー電池の蓄電率が所定の下限充電率よりも低くなる。これは、長時間高速登坂等の高負荷連続放電で顕著である。

ここに、本実施形態によれば、パワーコントローラ１２は、電源１０からモータインバータ１１への連続放電の開始後、パワー電池１４の充電率が所定の下限充電率Ｓになったときには、パワー電池１４をモータインバータ１１と切断状態とするため、エネルギー電池１５のみがモータインバータ１１と接続状態となる。これにより、エネルギー電池１５からモータインバータ１１への連続放電のみが継続される。したがって、パワー電池１４が劣化してその寿命が低下することを抑制することができる。

（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、本発明に係る車両用電源装置を電気自動車に適用したが、これ以外の自動車に適用しても良い。

また、上記実施形態では、パワー電池１４及びエネルギー電池１５をリチウムイオン電池で構成したが、これに限らず、例えば、パワー電池１４を鉛蓄電池、エネルギー電池１５をリチウムイオン電池で構成しても良い。

さらに、上記実施形態では、本発明に係る負荷をモータインバータ１１で構成したが、これ以外の車両用負荷で構成しても良い。

また、上記実施形態では、本発明に係る切替手段をパワー電池１４とエネルギー電池１５とモータインバータ１１との間に設けたパワーコントローラ１２で構成したが、上述の如く切替えを行うことができる限り、その構成・配置はこれに限定されず、例えば、機械式リレーで構成しても良いし、複数の切替手段で構成しても良いし、パワー電池１４とエネルギー電池１５とモータインバータ１１との間以外の位置に設けても良い。

さらに、上記実施形態では、電源１０の急速充電の開始後、パワー電池１４の電圧が所定電圧Ｅになったときに、パワー電池１４を急速充電器１６と切断状態としたが、電源１０の急速充電の開始後、その急速充電の開始からの経過時間が所定の充電時間Ｈよりも短い所定時間になったときに、パワー電池１４を急速充電器１６と切断状態としても良い。この所定時間は、例えば、電源１０の急速充電の開始後、パワー電池１４の電圧が該パワー電池１４の上限電圧に達する時間よりも短い時間に予め設定されている。この場合も、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。つまり、パワーコントローラ１２は、電源１０の急速充電の開始時には、パワー電池１４及びエネルギー電池１５を急速充電器１６と接続状態とする一方、電源１０の急速充電の開始後、その急速充電の開始からの経過時間が所定の充電時間Ｈよりも短い所定時間になったときには、パワー電池１４を急速充電器１６と切断状態とするため、急速充電の開始からの経過時間が所定の充電時間Ｈに達する前に（パワー電池１４の電圧が該パワー電池１４の上限電圧に達する前に）、パワー電池１４が急速充電器１６と切断状態となる。これにより、エネルギー電池１５のみが急速充電器１６と接続状態となる。よって、エネルギー電池１５の急速充電のみが継続される。したがって、電源１０の充電性能を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用電源制御装置は、電源の充電性能を向上させることが必要な用途等に適用することができる。

１車両用電源制御装置
１０電源
１１モータインバータ（負荷）
１２パワーコントローラ（切替手段）
１３ＶＣＭ
１４パワー電池
１５エネルギー電池
１６急速充電器
１７パワー電池電圧センサ
１８エネルギー電池電圧センサ
１９パワー電池温度センサ
２０エネルギー電池温度センサ
２１パワー電池充電率センサ
２２エネルギー電池充電率センサ
２３コンタクタ

Claims

パワー電池とエネルギー電池とが並列接続された電源と、
上記電源に接続され、該電源からの電力が供給される負荷と、
上記電源に充電器を接続して該電源を該充電器によって充電するときに、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記充電器との接続状態を切替可能な切替手段とを備えており、
上記切替手段は、上記充電の開始時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池を上記充電器と接続状態とする一方、上記充電の開始後、上記パワー電池の電圧が該パワー電池の上限電圧よりも小さい所定電圧になったとき又は上記充電の開始からの経過時間が所定の充電時間よりも短い所定時間になったときには、上記パワー電池を上記充電器と切断状態とするように構成されていることを特徴とする車両用電源制御装置。
請求項１記載の車両用電源制御装置において、
上記切替手段は、上記充電の開始後、上記パワー電池の電圧が上記所定電圧になったとき又は上記充電の開始からの経過時間が上記所定時間になったときには、上記所定の充電時間までの残り時間、上記エネルギー電池のみを上記充電器と接続状態とするように構成されていることを特徴とする車両用電源制御装置。
請求項１又は２記載の車両用電源制御装置において、
上記切替手段は、
上記電源から上記負荷への放電時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記負荷との接続状態を切替可能に構成されているとともに、
上記充電後、上記パワー電池の電圧が上記エネルギー電池の電圧よりも大きいときには、上記放電の開始時に上記パワー電池のみを上記負荷と接続状態とする一方、その後、上記パワー電池の電圧と上記エネルギー電池の電圧とが略同じ大きさになったときには、上記パワー電池に加えて、上記エネルギー電池も上記負荷と接続状態とするように構成されていることを特徴とする車両用電源制御装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用電源制御装置において、
上記切替手段は、
上記電源から上記負荷への放電時には、上記パワー電池及び上記エネルギー電池と上記負荷との接続状態を切替可能に構成されているとともに、
上記放電の開始後、上記パワー電池の充電率が所定の下限充電率になったときには、上記パワー電池を上記負荷と切断状態とするように構成されていることを特徴とする車両用電源制御装置。