JP2019022245A - 複合蓄電システムおよび複合蓄電システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワー性能を重視したパワー型電池と容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムにおいて、低コストで多様な車種の電気自動車（EV）に搭載可能な複合蓄電システムを提供する。【解決手段】パワー型電池パックと、容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、を備えることを特徴とする複合蓄電システム。【選択図】 図２

Description

本発明は、電気的な負荷に電力を供給する電池の複合システムに係り、特に、電気自動車の蓄電池に適用して有効な技術に関する。

電気自動車（EV：Electric Vehicle）では、単独の電池を用いて、車の電動モータを駆動するエネルギーを供給している。一般的にこの電池には、走行距離を考慮して容量（Ah）性能を重視した電池が使われている。

しかしながら、近年では、多様な車種の電気自動車が普及してきており、容量性能を重視した電池単独では、電池のパワーが不足するケースもあり得る。また、容量型電池の寿命が短くなる恐れもある。そこで、特性の異なる複数の電池を組み合わせた複合システムが提案されている。

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には「特性の異なる蓄電装置を備えた充放電システムにおいてそれぞれの特性を生かした電力分担を行う充放電制御装置」が開示されている。

また、特許文献２には「電気負荷の定格電圧を維持しながら鉛電池の充電電圧を上げて鉛電池の寿命を延ばす蓄電システム」が開示されている。

特開２０１６−１５２７１８号公報 国際公開第２０１５／０６０１３９号

ところで、電気自動車（EV）のパワー型電池として、ハイブリッド自動車（HV：Hybrid Vehicle）に用いられる48V電池パックや300V電池パックを流用することもあり得るが、電気自動車（EV）の電圧範囲がハイブリッド自動車（HV）に用意されている電圧と違う場合が多々あり得る（例えば52Ｖ）。

この場合、ハイブリッド自動車（HV）で用意されているパワー型電池パックをそのままでは使用できないため、DCDCコンバータを使用するか、若しくは新たにパワー型電池パックを作成する必要がある。

上記特許文献１には、特性の異なる２つの蓄電装置を備え、一方の蓄電装置の充電率に基づいてもう一方の蓄電装置の分担率を算出する充放電制御装置が記載されているが、上記のような電圧仕様の違いは考慮されていない。

一方、上記特許文献２には、パワー型電池パックの電位の低い方にDCDCコンバータと鉛電池を取り付ける技術が記載されている。特許文献２により、DCDCコンバータを取り付けて、更に鉛電池といった既存の車に設置されている電池を繋げることで、例えば52V車といった電圧に対応できる。また、DCDCコンバータを下に繋げるため、DCDCコンバータの電力が下がり、発熱やSW耐圧が下がることで、低コストなDCDCコンバータとなる。

しかしながら、特許文献２では、DCDCコンバータを繋げる際に、DCDCコンバータの出力電圧範囲次第では、パワー型電池パックの充電率SOC（State of Charge）が逸脱したり、並列に繋げた容量型電池が常にパワー型電池側に放電したりする恐れがある。

そこで、本発明の目的は、パワー性能を重視したパワー型電池と容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムにおいて、低コストで多様な車種の電気自動車（EV）に搭載可能な複合蓄電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、パワー型電池パックと、容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、パワー性能を重視したパワー型電池パックと容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムの制御方法であって、（ａ）前記容量型電池の電池コントローラから充電率、総電圧、電流を受信するステップと、（ｂ）需要電流を推定するステップと、（ｃ）前記容量型電池の開放電圧特性に基づき、当該容量型電池の現在の充電率に対応する開放電圧を算出するステップと、（ｄ）前記パワー型電池パックの中心充電率に対応する当該パワー型電池パックのトータルの開放電圧を算出するステップと、（ｅ）電子制御装置に予め設定しておいた目標抵抗と目標キャパシタンスの値に基づき、DCDCコンバータの出力電圧を算出するステップと、（ｆ）前記（ｅ）ステップにおいて算出した出力電圧に基づき、前記DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送信するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、パワー性能を重視したパワー型電池と容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムにおいて、低コストで多様な車種の電気自動車（EV）に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムを搭載する電気自動車のシステム構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。（実施例１） 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのDCDCコンバータの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの容量型電池とパワー型電池パックのそれぞれのOCVの相関関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのパワー型電池パックの電圧変換例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムのECUのシーケンスを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。（実施例２） 本発明の一実施形態に係る複合蓄電システムの電池部の構成を示す図である。（実施例２の変形例）

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。例えば、以下に説明する実施例は、ビルマネージメントシステム、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、船舶、鉄道、電動飛行機等にも適用できる。

図１から図６を参照して、実施例１の複合蓄電システムおよび複合蓄電システムの制御方法について説明する。図１は本実施例の複合蓄電システムを搭載する電気自動車のシステム構成を示している。図２は図１における電池部１３の構成を示し、図３は図２におけるDCDCコンバータ２２の構成を示している。図４は複合蓄電システムの容量型電池とパワー型電池パックのそれぞれの開放電圧OCV（Open Circuit Voltage）の相関関係を示す図である。図５はパワー型電池パックの電圧変換例を示す図である。また、図６は図１のECU１４のシーケンスを示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施例の複合蓄電システムを搭載する電気自動車１０は、主要な構成として、モータジェネレータ１１、インバータ１２、電池部（蓄電池）１３、上位コントローラであるECU１４（電子制御装置：Electronic Control Unit）、ECU１４と電池部１３およびインバータ１２との間において情報をやり取りする通信線１５を備えている。

電気自動車１０は、走行時には電池部１３からインバータ１２へ電力を供給し、モータジェネレータ１１を回転駆動させて走行する。一方、回生時にはモータジェネレータ１１で発電した電力がインバータ１２で整流されて電池部１３に充電される。なお、図１の電気自動車１０では、モータとジェネレータを兼用する（同じものを使う）構成としているが、電動モータとジェネレータを別個に備える構成であっても良い。

次に、図２を用いて、電池部（蓄電池）１３の構成について説明する。電池部１３は、パワー型電池パック２１、DCDCコンバータ２２、第二電池２３、および持続力を保持するための容量型電池（容量型電池パック）２４から構成される。

なお、容量型電池２４は既存の電気自動車（EV）に搭載されているオリビン鉄リチウムイオン電池やニッケル・マンガン・コバルトのリチウムイオン電池を用いても良いし、別途半固体のリチウムイオン電池や鉛電池、ニッケル水素電池、燃料電池、一次電池などを用いても良い。また、パワー型電池パック２１とDCDCコンバータ２２は一体化しても良い。第二電池２３は既存の電気自動車（EV）に搭載されている12Ｖ鉛電池を用いても良いし、別途電池を用意しても良い。また、DCDCコンバータ２２は、双方向昇圧チョッパを利用する双方向DCDCコンバータとしても良い。双方向昇圧チョッパの構成例としては、後述する図３のような構成としても良い。

図３を用いて、DCDCコンバータ２２の構成について説明する。DCDCコンバータ２２は、図３に示すように、パワー型電池パック２１のＧＮＤ端子に３２の端子（パワー型電池パックGND端子接続端子３２）を繋ぎ、第二電池２３の＋端子に３４の端子（第二電池＋端子接続端子３４）を接続する。DCDCコンバータ２２には制御回路３５があり、端子３２の電圧もしくは端子３４の電圧を制御したり、パワー型電池パック２１から流れる電流を計測する電流センサ３１を指令値（ECU１４からの値）に制御したり、もしくは第二電池２３に流れる電流を計測する電流センサ３３の値を指令値（ECU１４からの値）に制御する。

ここで、電流センサ３１はパワー型電池パック２１内に設けても良く、第二電池側の電流センサ３３とその他の電圧情報から推定できるならば必ずしも設ける必要はない。同様に、電流センサ３３もその他の電圧情報や電流情報から推定できるならば必ずしも設ける必要はない。

次に、図２の電圧・電流収支を、パワー型電池パック２１が48V定格、第二電池２３を既存の12V鉛電池、容量型電池２４の定格が52Vの例で説明する。この場合、パワー型電池パック２１（48V）が容量型電池２４（52V）に対して4V不足しているため、DCDCコンバータ２２にて4V分（略3V〜4V分程度）を補うことになる。この4Vのエネルギー源は12V鉛電池をDCDCコンバータ２２にて降圧させることで補う。

DCDCコンバータ２２をパワー型電池パック２１の下に取り付ける理由は、DCDCコンバータ２２にかかる電圧を下げて、DCDCコンバータ２２のパワー仕様を52V対応時に比べ下げることができ、なおかつ、DCDCコンバータ２２内のトランジスタスイッチの損失電力を下げ、放熱設計を簡易にし、低コストにするためである。

なお、パワー型電池パック２１に要求される電流として、例えば150Aがピーク電流として要求されると仮定した場合、12V鉛電池（第二電池２３）では150Aの充放電電流は瞬間的にしか対応できない。しかしながら、DCDCコンバータ２２にて4Vから12Vに昇圧するため、電流は約1/3の50A程度となり、12V鉛電池（第二電池２３）は1分以上50Aの充放電に対応できるようになる。ここで、DCDCコンバータ２２とパワー型電池パック２１は一体としても良い。

以上の電圧・電流収支は概要であり、実際問題として容量型電池パック２４とパワー型電池パック２１の出力電圧端子（パワー型電池パック＋端子）２５は同じであり、ここで容量型電池パック２４の開放電圧OCV（Open Circuit Voltage）とパワー型電池パック２１のOCVは、必ずしも一致せず、いわゆる横流と呼ばれるパワー型電池パック２１から容量型電池パック２４への電流が発生する。この横流は電気自動車（EV）の回生、及び力行時や、一定走行時や停車中に容量型電池パック２４からパワー型電池パック２１（若しくは逆）へのエネルギー補給という意味では推奨されるが、常に一定の電流が容量型電池パック２４からパワー型電池パック２１へ流れることは過充電や過放電になり安全上好ましくない。このため、DCDCコンバータ２２にて電池の安全を考慮した電圧制御を述べる。

先ず、図４に示す容量型電池トータルでのOCV（即ち１本当たりのOCVに容量型電池直列数をかけた値）−SOC（State of Charge）カーブと、パワー型電池トータルでのOCV（即ち１本当たりのOCVにパワー型電池パック２１内の電池本数をかけた値）−SOCカーブの例で説明する。このOCVの特性は仮想の電池である。ここで、容量型電池はSOC５％から９５％までの範囲で使用するものとする。そして、パワー型電池は劣化防止の観点よりSOC30%から70%の範囲で使用するものと仮定する。更に、パワー型電池はSOC50%の状態にしておくことが望ましいものとする。これは、回生力行があるため、普段の状態をSOC50%へと戻して余裕を持たせるためである。

図４の例では、パワー型電池パックSOC範囲４６より、パワー型電池パックの下限SOCは符号４３の値となる。この値は容量型電池SOC5%時のOCVより大きく、結果容量型電池の使用下限SOC４４は５％より大きな値となり、容量型電池の使用可能SOC範囲４５は制限を受け、当初の5%から95%範囲より狭くなり、電気自動車（EV）の走行距離が短くなる。

このような場合には式１としてDCDCコンバータ２２の電圧を設定してもよい。これは、定常状態にて、パワー型電池の電圧はSOC50%時のOCVに保たれ、パワー型電池のSOCは50%に収束するためである。この場合、回生と力行時とその後は過渡的に横流が発生するが、その後パワー型電池のSOCは自動的に50%に戻ることになる。なお、式１ではSOC50%としているが、例えば60%としても良いし、パワー型電池の許される範囲のSOCの値（例えば40%）としても良い。

式１中の、容量型電池のSOCはSOCが通信線１５に流れているならば、その値を使用する。次に容量型電池のOCVはECU１４または、DCDCコンバータ２２の制御回路３５内にテーブルで持ち、容量型電池のSOCより値を求める。パワー型電池パック２１のSOCはパワー型電池パック２１から通信線１５を流れている値を使用し、パワー型電池パック２１のトータルのOCVは同様にECU１４または、DCDCコンバータ２２の制御回路３５内にテーブルで持ち、パワー型電池のSOCより値を求めれば良い。

この場合のパワー型電池パックの＋端子２５は元のパワー型電池パック２１に電圧源が繋がっただけであるため、パワー型電池パックの＋端子２５からみた内部インピーダンスは元のパワー型電池パック２１と同じになる。ここで、パワー型電池パック２１は劣化により内部インピーダンスが大きくなり、容量［Ah］は小さくなる。この場合、回生や力行の過渡現象として、パワー型電池に流れる電流が小さくなり、容量型電池の負担が大きくなり容量型電池の寿命が短くなる可能性がある。この場合には、DCDCコンバータ２２にて式２のように電圧を規定し、パワー型電池の劣化の影響、製造ばらつき、型番によるばらつきを受けないようにしても良い。

なお、Ｒ（目標抵抗）とＣ（目標キャパシタンス）は工場出荷時に予め定められた定数を入れても良い。ＲとＣの初期設定方法を述べる。これは、回生と力行では基本的にパワー型電池に負荷を分担させる設計思想となる。これより、高周波をパワー型電池に分担させなければならない。ここで電池パック全体にかかる電流需要をＩとするならば、パワー型電池パック２１と容量型電池２４への電流は、それぞれ式３，式４となる。

なお、Ｚ（容量型電池の交流インピーダンス）とは、直流抵抗と拡散を示すためＺ（∞）＝r0（直流抵抗分）、Ｚ（０）＝Ｒ∞（電流一定でt=∞時の抵抗）の値である。これより、遮断周波数fcはおよそ1/2πC(r0+r)となる。fcより高い周波数がパワー型電池パック２１に流れることになる。例えばfcを回生力行を考慮して0.1Hzとしても良い。この場合、r0を測定し、例えば容量型電池トータルで10mΩだったときには、C=1/(2π×10^-2×0.1)≒160[F]としても良い。

また、DCDCコンバータ２２のためＲ＝０となるように設計できる。Ｒ＝０のとき、容量型電池に流れる電流の微分特性が0にできるため（即ち容量型電池に流れる電流はＩのローパスフィルタをかけたのと等価）、DCDCコンバータ２２にてＲ＝０となるように制御しても良い。この場合には「パワー型電池パックの電流＝ZC×ｄ容量型電池の電流/dt」と制御するのと等価になるため、容量型電池に流れる電流を監視して、パワー型電池に流れる電流を制御しても良い。

次に、ＺとＣは容量型電池が劣化するとともに値を変えても良い。これは、容量型電池が劣化すると遮断周波数が変化し、電流バランスが崩れることになるため、遮断周波数を変化させないようにＺとＣを変えることになる。式３および式４より容量型電池の抵抗劣化倍数をλとするならば、Ｒをλ倍Ｃを1/λ倍すれば良い。

また式２以外でも、単純にパワー型電池のOCVを線形変換「DCDC電圧＝（Ａ−1）×パワー型電池トータルのパック電圧＋Ｂ」したものを使用しても良い。この時には、容量型SOCが最低になったときの電圧でもパワー型電池が例えばSOC30%ら70%までの使用範囲になるような線形変換の定数Ａ，Ｂとする。この関係を図５に示す。図５は、容量型電池トータルでのOCV（即ち１本当たりのOCVに容量型電池直列数をかけた値）−SOCカーブと、パワー型電池トータルでのOCV（即ち１本当たりのOCVにパワー型電池パック内の電池本数をかけた値）−SOCカーブの例である。このOCVの特性は仮想の電池である。

図５中の元のパワー型電池パックトータルのOCV５１だと、容量型電池の使用SOC上限では使用することができない。このため、DCDCコンバータでＡ×パワー型電池パック電圧＋ＢとしたOCVカーブ５２では容量型電池の使用SOC上限でのOCVはパワー型電池パック使用SOC範囲５３の上限値より大きいため使用可能となる。そしてパワー型電池の下限SOCに対するOCV５４に対する容量型電池使用下限SOC５５に一致するため、容量型電池が最低SOCとなってもパワー型電池は使えることになる。この関係式は式５，式６となる。

なお式２を使用した場合ではDCDCコンバータ２２の出力電圧が正になるように、Ｒ（目標抵抗）とＣ（目標キャパシタンス）を決定しておく。またパワー型電池電圧を線形変換した際も、（Ａ−1）×パワー型電池パック電圧＋Ｂが正となるようにＡ，Ｂを決定しておく。

以上はDCDCコンバータ制御として電圧を基本用いる方法であるが、電流を制御しても良い。そのロジックとして回生・力行はパワー型電池に分担させ、パワー型電池のパワーが不足する分は容量型へ不足したパワー分、分担させても良い。

以上では48Vパワー型電池パック２１と12V鉛電池を第二電池２３として使用した例であるが、第二電池２３に48V電池パックを使用しても良い。また出力電圧として52V近辺の場合であるが、72Vが容量型電池２４の電圧目安である場合には、第二電池２３に48V電池パックとして48V電池パックを２つ用いて72Vを作り出しても良い。また双方向DCDCコンバータ２２は昇圧式にして、第二電池２３に電圧の低い電池を使用しても良い。

図６を用いて、ECU１４でのシーケンス動作を説明する。ここでは式２によるDCDCコンバータ制御を仮定する。

先ず、ステップ６１にて容量型電池の電池コントローラからSOCと総電圧、電流を受信する。

次に、ステップ６２にて需要電流Ｉ（モータトルクより計算）を求める。この値は別途インバータコントローラーより受信しても良いし、電気自動車（EV）のアクセル開度より要求トルクを見積もり、電流を求めても良い。またECU１４内で需要電流を見積もっている場合にはその値を使用しても良い。

次に、ステップ６３にて、容量型電池のOCVカーブ（予め記憶させておいたテーブル）より、容量型電池の現在のSOCに対応するOCVを求める。ここでのOCVは容量型電池１本のOCVに容量型電池の直列数をかけたトータルのOCVである。

次に、ステップ６４にて、パワー型電池パックの中心SOC（前述した例では50%）に対応するパワー型電池パックのトータルのOCVを求める。ここでのOCVは予めパワー型電池のOCVをテーブルとして持っていても良い。

次に、ステップ６５にて、予め設定しておいたＲ（目標抵抗）とＣ（目標キャパシタンス）の値より、式２よりDCDCコンバータの出力電圧を決める。式２中のパワー型電池パックの容量は、電気自動車（EV）のイグニッションをオンにした時に、パワー型電池パックコントローラより値を貰うものとする。

最後に、ステップ６６にて、DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送りDCDCコンバータの電圧を制御する。ステップ６６が終了後は制御周期（例えば10ms）に再びステップ６１に処理を戻し、電気自動車（EV）のイグニッションがオフになるまで処理を繰り返す。

ここでもし、「DCDC電圧＝（Ａ−1）×パワー型電池トータルのパック電圧＋Ｂ」としてDCDCコンバータを制御する場合には、ステップ６１にてパワー型電池のトータルの電池電圧を受信し、ステップ６３、６４は省略され、ステップ６５では、「DCDC電圧＝（Ａ−1）×パワー型電池トータルのパック電圧＋Ｂ」としてDCDC電圧を決めれば良い。

もし、DCDCコンバータを電流制御する場合には、ステップ６１にて、追加でパワー型電池のSOC、総電圧、電流を受信しておき、ステップ６３，６４は省略され、ステップ６５の代わりに電流を決め、ステップ６６にてDCDCコンバータの電流を指令すればよい。電流の決め方としては、回生と力行の時にはパワー型電池のみに電流を負担させる。回生と力行で電流がパワー型電池のみで足りない場合にはパワー型電池の最大電流を与える。そしてパワー型電池のSOCが予め決められた閾値以下ではパワー型電池を充電させるため一定電流（予め決められた値）を充電させるものとする。

以上は、ECUの例であるが、ECUでなくDCDCコンバータのコントローラ、また別途用意したコントローラで動作させても良い。

以上説明したように、本実施例によれば、蓄電システムのDCDCコンバータの直列下部の電池に安価な電池（既に車に搭載している12V鉛電池など）を使用することができ、パワー型電池パックを新規に企画することなく、安価に任意の電気自動車（EV）の電圧範囲に調整可能となる。

これにより、低コストで多様な車種の電気自動車（EV）に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。

図７および図８を参照して、実施例２の複合蓄電システムおよび複合蓄電システムの制御方法について説明する。図７は実施例１（図２）で説明した電池部１３の変形例であり、既存12V鉛電池を使用した場合のバランシング構成を示している。図８は図７の変形例であり、既存12V鉛電池以外を使用した場合のバランシング構成を示している。

前述した実施例１ではパワー型電池パック２１と第二電池２３の電流が違うため、それぞれのSOCがずれる恐れがある。本実施例ではそのSOCバランシング方法（制御方法）について述べる。

先ず、図７を用いて、第二電池２３として既存の12V鉛電池を使用した場合のバランシング方法を説明する。図７では、既存の12Ｖ鉛電池（第二電池２３）に、12V補機７１（ライト、ナビ等）、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２が付加されている。ここでは、基本的に、12V鉛電池（第二電池２３）のSOCが不足した場合には、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２を用いて12V鉛電池（第二電池２３）を充電する。但し、双方向DCDCコンバータ２２が回生または力行で充放電している間には12V鉛電池（第二電池２３）へのバランシング充放電するように、52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２の動作をストップさせるかまたは、12V補機７１の電力分のみとする。

このシーケンスとして、ECU１４にて回生か力行かを判断し、回生か力行ならばECU１４から52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２へ電流または電力指令を実施する。そして、第二電池２３が目標のSOCより低ければ52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２へ12V補機以上の電力または電流を指令する。もし目標のSOCより多ければ52Vから12Vに降圧させるDCDCコンバータ７２へ12V補機未満の電力または電流を指令する。

次に、図８を用いて、第二電池２３として既存の12V鉛電池以外を使う場合のバランシング方法を説明する。図８では、第二電池２３とインバータ１２のラインにバランシングスイッチ（ＳＷ）８１とバランシング抵抗８２を取り付け、更に、第二電池２３とGND間にバランシングスイッチ（ＳＷ）８３とバランシング抵抗８４を取り付ける。そして、バランシングＳＷ８１，８３はECU１４によってオンオフを制御するものとする。第二電池２３のSOCが目標値より小さい場合にはバランシングＳＷ８１をオンにする信号をECU１４から送り、第二電池２３のSOCを上げる。一方、第二電池２３のSOCが目標値より大きい場合にはバランシングＳＷ８３をオンにする信号をECU１４から送り、第二電池２３のSOCを下げる。

以上説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様に、蓄電システムのDCDCコンバータの直列下部の電池に安価な電池を使用することができ、パワー型電池パックを新規に企画することなく、安価に任意の電気自動車（EV）の電圧範囲に調整可能となる。

これにより、低コストで多様な車種の電気自動車（EV）に搭載可能な複合蓄電システムを実現できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…電気自動車、１１…モータジェネレータ、１２…インバータ、１３…電池部（蓄電池）、１４…ECU（上位コントローラ）、１５…通信線、２１…パワー型電池パック、２２…（双方向）DCDCコンバータ、２３…第二電池、２４…容量型電池（容量型電池パック）、２５…パワー型電池パック＋端子、３１…DCDCコンバータ内パワー型電池パック側電流センサ、３２…パワー型電池パックGND端子接続端子、３３…DCDCコンバータ内第二電池側電流センサ、３４…第二電池＋端子接続端子、３５…DCDCコンバータ制御回路、４１…容量型電池トータルのOCVカーブ、４２…パワー型電池パックのトータルのOCVカーブ、４３…パワー型電池パック使用SOC下限に対するOCV、４４…容量型電池の使用下限SOC、４５…容量型電池使用SOC範囲、４６…パワー型電池パック使用SOC範囲、５１…パワー型電池パックトータルのOCV、５２…容量型電池パック使用上限SOC、５３…パワー型電池パック使用SOC範囲、５４…パワー型電池パック電圧返還後の下限SOC、５５…容量型電池使用下限SOC、６１…容量型電池からの受信ステップ、６２…需要電流推定ステップ、６３…容量型電池トータルのOCV推定ステップ、６４…パワー型電池パックトータルのOCV推定ステップ、６５…DCDCコンバータ出力電圧決定ステップ、６６…DCDCコンバータ出力電圧指令ステップ、７１…12V補機、７２…52Vから12Vへ降圧する（片方向）DCDCコンバータ、８１…（インバータ側）バランシングＳＷ、８２…（インバータ側）バランシング抵抗、８３…（GND側）バランシングＳＷ、８４…（GND側）バランシング抵抗。

Claims (8)

1. パワー型電池パックと、
   容量型電池と並列に接続される前記パワー型電池パックの端子とは反対側の端子に接続される双方向昇圧型DCDCコンバータと、
   前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パックに接続される端子とは反対側の端子に接続される第二電池と、
   を備えることを特徴とする複合蓄電システム。
2. 請求項１に記載の複合蓄電システムであって、
   前記第二電池の電圧を前記双方向昇圧型DCDCコンバータにより変換して前記パワー型電池パックへ供給することを特徴とする複合蓄電システム。
3. 請求項１に記載の複合蓄電システムであって、
   前記容量型電池の現在の充電率、電流、電圧、前記容量型電池トータルの開放電圧と充電率の関数テーブルおよび前記パワー型電池パックの開放電圧と充電率の関数テーブルを用いて、現在時刻の前記容量型電池の充電率と前記複合蓄電システムの電流需要より、前記双方向昇圧型DCDCコンバータの前記パワー型電池パック側の電圧を、前記パワー型電池パックの＋端子電位を前記容量型電池の充電率範囲の下限の充電率時における開放電圧より小さく、なおかつ、前記容量型電池の充電率の上限の充電率時における開放電圧より大きくすることを特徴とする複合蓄電システム。
4. 請求項３に記載の複合蓄電システムであって、
   前記パワー型電池パックの＋端子の電圧を、前記容量型電池の現時刻に対する充電率の開放電圧に、現状の前記パワー型電池パックの電池容量［Ah］に前記パワー型電池パックの現時刻の充電率から目標となる充電率を引いた値に定数倍した電位と、前記パワー型電池パックに流れる電流に定数倍したものを加えた値とすることを特徴とする複合蓄電システム。
5. 請求項３に記載の複合蓄電システムであって、
   現時刻における前記パワー型電池パックのトータルの電位を線形変換することを特徴とする複合蓄電システム。
6. 請求項１に記載の複合蓄電システムであって、
   前記第二電池に補機電力のバックアップに使用している電池を使用する場合、前記第二電池と前記容量型電池の＋端子間に設けられている降圧型片方向DCDCコンバータを用い、前記第二電池の充電率を得る手段と前記降圧型片方向DCDCコンバータを制御する手段を設け、
   前記第二電池の充電率が目標の充電率より低い場合には前記降圧型片方向DCDCコンバータを前記補機電力または電流より大きい電力または電流とし、
   前記第二電池の充電率が目標の充電率より高い場合には前記降圧型片方向DCDCコンバータを前記補機電力または電流より小さい電力または電流に制御することを特徴とする複合蓄電システム。
7. 請求項１に記載の複合蓄電システムであって、
   前記第二電池に補機電力のバックアップに使用している電池以外の電池を使用する場合、前記第二電池と前記容量型電池の＋端子間に第１スイッチと第１抵抗、前記第二電池とグランド間に第２スイッチと第２抵抗を設け、
   前記第二電池の充電率が目標より低い場合には前記第１スイッチをオンにし、
   前記第二電池の充電率が目標より高い場合には前記第２スイッチをオンにすることを特徴とする複合蓄電システム。
8. パワー性能を重視したパワー型電池パックと容量性能を重視した容量型電池を並列に接続する複合蓄電システムの制御方法であって、
   （ａ）前記容量型電池の電池コントローラから充電率、総電圧、電流を受信するステップと、
   （ｂ）需要電流を推定するステップと、
   （ｃ）前記容量型電池の開放電圧特性に基づき、当該容量型電池の現在の充電率に対応する開放電圧を算出するステップと、
   （ｄ）前記パワー型電池パックの中心充電率に対応する当該パワー型電池パックのトータルの開放電圧を算出するステップと、
   （ｅ）電子制御装置に予め設定しておいた目標抵抗と目標キャパシタンスの値に基づき、DCDCコンバータの出力電圧を算出するステップと、
   （ｆ）前記（ｅ）ステップにおいて算出した出力電圧に基づき、前記DCDCコンバータのコントローラに指令電圧を送信するステップと、
   を有することを特徴とする複合蓄電システムの制御方法。

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