JP5003257B2 - ハイブリッド電動車両用電源システムおよびその制御装置 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド電動車両用電源に二種類の二次電池を組み合わせた複合電池を用いたハイブリッド電動車両用電源システムおよびその制御装置に関する。

従来、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ駆動用電源としては、下記特許文献１に記載されているような二種類の二次電池を組み合わせた複合電池が提案されている。この特許文献１の複合電池は、複数個のセルを直列に接続した高出力電池（高出力密度型電池）と、複数個のセルを直列に接続した高容量電池（高エネルギー密度型電池）とを並列に接続したものであり、一定以上の高出力密度を維持しつつ高エネルギー密度を得るという要求や、一定以上の高エネルギー密度を維持しつつ高出力密度を得るという要求に応えるようにしたものである。

一方、家庭用電源で車載二次電池の充電ができるプラグインハイブリッド電気自動車においては、二次電池を外部からの充電により充電したあと、電気モータを駆動源とする電気自動車走行モード（ＥＶ走行）でできるだけ長距離走行し、電池の放電末期近くになったとき、エンジンを始動させて、エンジンと電気モータでの併用で走行するハイブリッド走行モード（ＨＥＶ走行）に入る。このＥＶ走行からＨＥＶ走行への移行タイミングは、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が放電末期となる時期に対応した電池の端子電圧から知ることができる。
特開２００４−１１１２４２号公報

しかしながら、特許文献１の高出力電池と高容量電池を並列接続した複合電池では、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）が例えばＳＯＣ１００％から残りＳＯＣ２０％になるまでの区間では端子電圧がほとんど低下せず、残りＳＯＣ２０％からＳＯＣ０％までの区間で急峻に端子電圧が低下する特性のものとなっている。このため、電池電圧の変化からＨＥＶ走行モードへの移行タイミングを正確に検知することが難しく、結果として適正タイミングでＨＥＶ走行モードへ移行させることができないという問題があった。

もちろん、並列接続される二次電池の特性が、電池の充電状態の低下によって電池電圧が大きく変化する高出力電池（高出力密度型電池）に類似の特性であれば、その電池電圧の電圧低下をパラメータとして、当該二次電池の充電状態を検出することは容易である。しかし、このような特性の二次電池では、電池電圧の低下が大きくなる分だけ、二次電池のエネルギー密度が低下してしまうという問題がある。特に、プラグインハイブリッド電気自動車の場合は、充電後しばらくの間は電気自動車走行モード（ＥＶ走行モード）で走行したい、という要求があるため、電池のエネルギー密度が早期に低下する特性であると、ＥＶ走行区間距離が短くなってしまう、という問題に直結する。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高エネルギー密度型電池としての特性を有し、かつＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの移行タイミングの検出が容易なハイブリッド電動車両用電源システム、および電池の充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向からみた適正な時期にＨＥＶ走行モードへの移行を行わせることが可能なハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）ハイブリッド電動車両用電源として、充電状態対電圧特性の異なる二種類の二次電池が並列に接続された並列接続電池またはこの並列接続電池がさらに直列に接続された直並列接続電池からなる複合電池と、前記複合電池の電池電圧を検出する電圧検出器とを有し、前記複合電池を構成する並列接続電池は、（イ）充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向がほとんどないかまたは小さい第１の充電状態対電圧特性を有する第１の二次電池と、（ロ）充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧（ＯＣＶ）の低下傾向が前記第１の充電状態対電圧特性よりも大きい第２の充電状態対電圧特性を有する第２の二次電池とを並列に接続して、（ハ）充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が、少なくとも半分の充電状態（ＳＯＣ）を越えるまでの第１充電状態区間でほとんどないかまたは小さく、前記第１充電状態区間を過ぎてから前記放電末期までの第２充電状態区間で大きくなる第３の充電状態対電圧特性を有する電池として構成されている、ことを特徴とするハイブリッド電動車両用電源システム。

（２）上記のハイブリッド電動車両用電源システムのための制御装置であって、前記電圧検出器により前記複合電池の電気自動車走行モード中の電池電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出される電池電圧が所定の走行モード移行電圧値まで低下したとき、エンジンを始動させてハイブリッド走行モードに移行させる移行制御手段と、を有し、前記移行制御手段は、前記並列接続電池が有する前記第３の充電状態対電圧特性上の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が大きい部分に、前記走行モード移行電圧値が設定されており、前記電圧検出手段で検出される電池電圧から判断されるセル電圧が、この設定されたモード移行電圧値に至ったとき、前記電気自動車走行モードから前記ハイブリッド走行モードに移行させる、ことを特徴とするハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。

本発明において「複合電池の電池電圧」といった場合、複合電池を構成する「並列接続電池の端子間電圧（開開路電圧）」を指す場合と、この並列接続電池がさらに直列に接続された「直並列接続電池の端子間電圧（開開路電圧）」つまり「複合電池の端子間電圧（開開路電圧）」を指す場合とが含まれる。

本発明のハイブリッド電動車両用電源システムによれば、長時間にわたってＥＶ走行ができる高容量電池（高エネルギー密度型電池）としての特性を有すると共に、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの移行タイミングを容易に検出可能な充電状態対電圧特性を得ることができる。また、本発明の制御装置によれば、測定が容易な電源電圧を指標として移行タイミングを検出することが可能であるため、電池の充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向からみた適正な時期に、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの移行を行わせることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明をプラグインハイブリッド電気自動車のモータ駆動用電源に適用した実施例を示すブロック図、図２はそのプラグインハイブリッド電気自動車の駆動系統を示す概略図である。

このプラグインハイブリッド電気自動車は、駆動源としてエンジン１とモータ１０を備えている。すなわち、エンジン１の出力軸は、図２に示すように、電磁クラッチ１４を介してモータ１０の回転軸と接続され、モータ１０の出力軸は無段変速機１５を介して車軸１６に連結されている。

上記モータ１０を駆動するため、後述する複合電池５を含むハイブリッド電動車両用電源システム（電源システム）５０が設けられており、インバータ９を介してモータ１０に接続されている。エンジン１の回転軸には、駆動ベルト１７を介して、発電兼始動用モータからなる発電機２の回転軸が連結されている。この発電機２はインバータ９を介して電源システム５０に電気的に接続されており、エンジン１の出力を電力に変換したり、始動時にクランキングを行ったりする役目をする。

モータ１０および発電機２は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機からなるが、交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。直流電動機を用いる場合には、インバータ９の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。

上記複合電池５は、充電状態対電圧特性の異なる二種類の二次電池（第１の二次電池３０と第２の二次電池４０）が並列に接続された並列接続電池２０、またはこの並列接続電池２０がさらに直列に接続された直並列接続電池から構成される。この実施形態の場合、上記複合電池５は、図３に示すように、第１の二次電池３０と第２の二次電池４０が並列に接続された並列接続電池２０がさらに複数個直列に接続された直並列接続電池から構成されている。

詳述するに、各並列接続電池２０は、図４（ａ）に示すように、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向がほとんどないかまたは小さい第１の充電状態対電圧特性（曲線Ａ）を有する第１の二次電池３０と、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が上記第１の充電状態対電圧特性よりも大きい第２の充電状態対電圧特性（曲線Ｂ）を有する第２の二次電池４０とを並列に接続したものからなり、全体として、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が、少なくとも半分の充電状態（ＳＯＣ５０％）を越えるまでの第１充電状態区間Ｓ１でほとんどないかまたは小さく、第１充電状態区間Ｓ１を過ぎてから放電末期（ＳＯＣ０％）までの第２充電状態区間Ｓ２で大きくなる第３の充電状態対電圧特性（曲線Ｃ）を有する電池として構成されている。

ここで、ＳＯＣ（％）とは、電池の残存容量（Ａｈ）を電池の満充電容量（Ａｈ）で割って１００を掛けて得られた値であり、電池が満充電時の容量に対して何パーセントの容量を持っているのかを表す指標である。

上記特性を持つ並列接続電池２０の具体例として、本実施形態では、正極活物質がＬｉＭＰＯ_４（ここでＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏから選ばれる１つ以上の元素）で、負極活物質が黒鉛質カーボンからなる少なくとも１個以上のリチウムイオン電池（単セル）からなる第１の二次電池３０と、正極活物質がＬｉＭＰＯ_４（ここでＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏから選ばれる１つ以上の元素）で、負極活物質がアモルファスカーボンからなる少なくとも１個以上のリチウムイオン電池（単セル）からなる第２の二次電池４０と、を並列に接続したものからなる。図４（ａ）はこの並列接続電池２０の充電状態対電圧特性を概略的に示している。

充電状態（ＳＯＣ）つまり電池の残存容量を示す横軸のＳＯＣ１００％とＳＯＣ０％というごく両端（放電初期と末期）を除いて、電池の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する電位依存性がほとんどないＬｉＭＰＯ_４を正極に用い、同様に電池の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する電位依存性の小さい黒鉛を負極に用いると、効果的に高エネルギー密度の電池を構成することができる。これに対して、同じＬｉＭＰＯ_４を正極にした場合でも、電池の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する電位依存性があるアモルファスカーボンを負極に用いると、エネルギー密度は減じるが、電池の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する電圧依存性がある電池を構成できる。そこで、この２種類の二次電池を並列に接続した並列接続電池２０、またはこれをさらに複数個直列に接続した複合電池５を用いて電源システム５０を構築し、満充電状態からＥＶ走行した場合、電源容量の電池電圧依存性はごく小さいが、ＨＥＶモードが必要な充電状態（ＳＯＣ）の低い時期、例えばＳＯＣ３０％以下になると、電池の充電状態（ＳＯＣ）に電圧が依存するようになる。よって、電池電圧を指標として、電池の充電状態（ＳＯＣ）ないし残存容量を検出することが容易に行えるようになり、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへ切り替えるタイミングの検出を確実に実行できるとともに、ＨＥＶ走行モードでの制御も簡単になる。

図３に示すように、上記複合電池５の両端には正極端子５１および負極端子５２が設けられている。また、複合電池５の各並列接続電池２０の両端には電池増設用ポート２１が設けられており、並列接続する第１の二次電池３０または第２の二次電池４０の個数を増加できるようになっている。

さらにまた、複合電池５の各並列接続電池２０の端子間には、各並列接続電池２０の電圧（セル電圧）の検出とセルの充放電制御を行うセルコントローラ２２が接続されている。ここで「セル電圧」とは、単セルとしての二次電池の電圧を意味するが、本発明では単セルの二次電池が並列に接続されるため、セル電圧は並列接続電池２０の端子間電圧と同じになる。セルコントローラ２２は、上記並列接続電池２０が直列に接続された複合電池５の各単セルのセル電圧、つまり並列接続電池２０の端子間電圧のバランスを抑制し、過充放電の可能性があるかどうかを判断する回路を備える。

図１に戻り、電源システム５０は、上記の複合電池５と、この複合電池５の電流を検出する電流検出器６と、この複合電池５の端子間電圧を検出する複合電池電圧検出器７と、並列接続電池２０を構成する二次電池の一単位（単セル）あたりの電圧、つまりセル電圧を検出するセル電圧検出器８とで、構成されている。すなわち、上記の複合電池５の給電路中に直列に電流検出器６が挿入され、複合電池５の正極端子５１と負極端子５２には複合電池電圧検出器７が接続され、また並列接続電池２０の両端には、セル電圧検出器８が接続されている。このセル電圧検出器８は、上述のセルコントローラ２２のセル電圧の検出機能部を抽出して示したものである。

図４（ｂ）はプラグインハイブリッド電気自動車の走行モードと複合電池５の並列接続電池２０の充電状態（ＳＯＣ）との関係を示した図である。

上記複合電池５の各並列接続電池２０は、まず外部からの充電により満充電状態のＳＯＣ１００％とされた後、モータ駆動用電源として用いられて、ＥＶ走行モードでの走行に供せられる。これを図４（ｂ）にＥＶ走行区間Ｍ１として示す。

電気自動車走行モード中の複合電池５の電流と端子間電圧が、電流検出器６および複合電池電圧検出器７にて検出され、電池コントローラ１１に入力される。また並列接続電池２０の電流と端子間電圧が、セルコントローラ２２の電流検出機能部および電圧検出機能部（セル電圧検出器８）にて検出され、電池コントローラ１１に入力される。

電池コントローラ１１は、上記電流検出器６、複合電池電圧検出器７およびセル電圧検出器等から入力される電流と電圧に関する検出信号を受け、これらの値から並列接続電池２０についての電池状態を表す信号を算出する。

本実施形態の場合、電池コントローラ１１は、セル電圧検出器８にて検出されるセル電圧（並列接続電池２０の端子間電圧）の値に基づいて、並列接続電池２０についての電池状態を表す信号を算出し、所定の条件が満たされた場合に走行モードの移行を行う。

また、複合電池電圧検出器７にて検出される電圧（複合電池５の端子間電圧）の値に基づいて、並列接続電池２０についての電池状態を表す信号を算出し、所定の条件が満たされた場合に走行モードの移行を行うこともできる。この場合には、複合電池５の端子間電圧と直列接続されている並列接続電池２０の数とから、１つの並列接続電池２０あたりの端子間電圧（セル電圧）を算出し、その値から並列接続電池２０の１単位当たりにおける充電状態対電圧特性（曲線Ｃ）を既知の充電状態対電圧特性データとの比較において推定し、その結果を電池状態を表す信号として出力する。

いずれの場合も、電池コントローラ１１は、検出または算出されたセル電圧が所定の走行モード移行電圧値Ｅｓまで低下したとき、エンジン１を始動させてハイブリッド走行モードに移行させる。この走行モード移行電圧値Ｅｓは、並列接続電池２０が有する上記第３の充電状態対電圧特性（図４（ａ）の曲線Ａ）上の充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が大きい部分、つまり第２充電状態区間Ｓ２内に設定されており、移行制御手段としての電池コントローラ１１は、検出または算出されるセル電圧が、このモード移行電圧値Ｅｓに至ったとき、エンジン１を始動させ、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行させる。このエンジン１の始動は、電池コントローラ１１から上記電池状態を表す信号を受けて、発電コントローラ１３が、複合電池５からの電力で始動用モータである発電機２を起動させることで行う。電池コントローラ１１には表示装置１２が接続されている。

電池コントローラ１１は、ＨＥＶ走行モードに移行後は、発電コントローラ１３を介して発電機２による発電を開始させる。発電機２で発電された電力は整流器３によって直流電力に変換され、上記複合電池５に供給される。

車両コントローラ１８は、運転者のアクセル操作やブレーキ操作等を示す車両信号とともに、電池コントローラ１１からの電池状態を示す信号を入力として受け、インバータ９の動作を制御する。

上記のハイブリッド電動車両用電源システムによれば、第１の二次電池３０として、正極活物質がＬｉＭＰＯ_４で、負極活物質が黒鉛質カーボンからなるリチウムイオン電池（ＬｉＦｅＰＯ_４／黒鉛電池）を用いると共に、第２の二次電池４０として、正極活物質がＬｉＭＰＯ_４で、負極活物質がアモルファスカーボンからなるリチウムイオン電池（ＬｉＦｅＰＯ_４／アモルファスカーボン電池）とを用い、両者を並列に接続して並列接続電池２０を構成し、これをモータ駆動用電源に用いることにより、次のような利点が得られる。

（１）ＬｉＦｅＰＯ_４／黒鉛電池にＬｉＦｅＰＯ_４／アモルファスカーボン電池を並列接続することによって、ＬｉＦｅＰＯ_４／黒鉛電池のみの場合に比べて、プラグインハイブリッド車両においてＥＶ走行からＨＥＶ走行に移行する移行時期、すなわちエンジン１をかけるタイミングの検出を、電池電圧という簡単に測定のできるパラメーターをモニターするのみで、容易かつ確実に行うことができる。すなわち、耐久性はよいが容量の電位依存性がほとんどない正極活物質ＬｉＦｅＰＯ_４を用いつつ、電池のエネルギー密度を大幅に損なうことなしに、しかも高価で複雑な制御系を使用することなしに、セル電圧を監視するだけで、ＥＶ走行からＨＥＶ走行を始める走行モードの移行タイミングの検出ができ、ＨＥＶ走行時の電源電池の充電状態（ＳＯＣ）の検出も容易に行うことができる。

このため、簡単な装置でＥＶ走行による電池の放電しすぎを容易に防止できることから、車両のトラブルを未然に防ぐことができるとともに、電池の全容量を有効に活用することが可能となる。

正極活物質としてＬｉＭＰＯ_４（ここでＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏから選ばれる１つ以上の元素）が用いられるが、ここに挙げた元素Ｍのなかで、とくにＦｅからなるものが安定に、耐久性よく使用できる。

（２）さらに、ＬｉＦｅＰＯ_４／アモルファスカーボン電池に黒鉛負極電池を組み合わせることにより、ＬｉＦｅＰＯ_４／アモルファスカーボン電池のみを使用する場合に比べて、電池のエネルギー密度を大きくすることができ、ＥＶ走行距離をより長くすることができるので、経済的である上に、環境にもより好ましいものとなる。

上記（１）（２）に述べた作用効果は、第２の二次電池４０の負極活物質であるアモルファスカーボンとしてハードカーボンを用いた場合、特に好ましい。ハードカーボンは、容量の電位プロファイルの大きい部分のあるアモルファスカーボンのなかでも、容量的、電極反応、特に活物質内部でのリチウムイオンの拡散が容易であり、大きな電流でのレート特性に有利である。

（３）本発明のハイブリッド電動車両用電源システムでは、並列接続電池２０の全体を単セルとみなし、これに対して１個宛セルコントローラを設ければよいので、従来のように二次電池１個からなる単セル毎にセルコントローラ２２を設ける構成に比べ、電源のセルコントローラ２２の数を低減することができる。

今、比較のため、図１２のような構成の複合電池を考えてみる。これは、上記のＬｉＦｅＰＯ_４／黒鉛電池からなる第１の二次電池３０を複数個直列に接続してなる第１の直列電池と、ＬｉＦｅＰＯ_４／アモルファスカーボン電池からなる第２の二次電池４０を複数個直列に接続してなる第２の直列電池とを、並列に接続して、複合電池としたものである。このような構成の場合、図１２に示すように、二次電池１個からなる各単セル毎にセルコントローラ２２を設けることになる。

よって、本発明の実施形態にかかる図３の複合電池５を、この図１２の構成の複合電池と比較した場合、セルコントローラ２２の数は半分でよいことになる。

（４）さらにまた、並列に接続する黒鉛負極電池の容量を増加するか、または電池増設用ポート２１を利用してさらに別の黒鉛負極電池を並列に接続することにより、ほぼ同じ構成の車両を用いて、ＥＶ走行距離の異なるプラグインハイブリッド車両を構成することができる。

以下に、本発明の実施例を比較例と対比しながら説明する。

＜実施例１＞
ＬｉＦｅＰＯ_４を正極活物質とし、黒鉛を負極活物質とする第１の二次電池３０と、ＬｉＦｅＰＯ_４を正極活物質とし、ハードカーボンを負極活物質とする第２の二次電池４０とを並列接続した並列接続電池２０を作成した。

（正極の作成）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ_４（燐酸鉄リチウム）を、Ｄｅｒａｃｏｕｒｔらの方法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ９ （２００６） Ａ３５５．）により合成して準備した。

次いで、上記で準備したＬｉＦｅＰＯ_４、導電助材であるアセチレンブラック、およびバインダーであるＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を混合して、正極活物質スラリーを調整した。その際、組成比が正極活物質：アセチレンブラック：ＰＶｄＦ＝８６：７：７になるようにした。

まず、ＬｉＦｅＰＯ_４、アセチレンブラックとＰＶｄＦを計量し、これに適量のＮＭＰ（Ｎ−メチルー２−ピロリドン）を加えてホモジナイザーにてよく撹拌・混合した。その後、ダイコーターを用いて、このスラリーを、集電体である厚さ２０μｍのアルミ箔の両面に一定量塗布して乾燥した。このようにしてアルミ箔の両面に正極電極層を形成した。そして、ロールプレスにてプレスをかけて、正極電極層部分が１００ｍｍｘ２００ｍｍになるように、かつ電極層が存在しないリード部分が残るように切り出して、１枚のＬｉＦｅＰＯ_４正極とした。なお、このＬｉＦｅＰＯ_４正極の正極電極層の厚さは、出来上り時点で、１２０μｍになるように塗布条件を調整した。

（負極の作成）
第１の二次電池３０の負極活物質には平均粒子径２０μｍの黒鉛を用い、第２の二次電池４０の負極活物質には平均粒子径２１μｍのハードカーボン、あるいは平均粒子径５μｍのハードカーボンを用いた。

第１の二次電池３０の黒鉛負極の作製は、ハードカーボン負極の場合と同様に、次のようにして作製した。ホモジナイザイーの容器に、平均粒子径２０μｍの黒鉛からなる負極活物質と、導電助剤としてのアセチレンブラック、バインダとしてのＰＶｄＦ、スラリー粘度調整溶媒としての適量のＮＭＰを加え、よく撹拌・混合して負極活物質スラリーを調製した。次に、この黒鉛の負極活物質スラリーを、集電体である銅箔の両面に、単位面積あたりのカーボンの質量が１：１になるように塗布して、乾燥させ、プレスして行った。

この負極活物質スラリーをダイコーターを用いて、集電体である厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布して乾燥した。これにより、集電体である銅箔の両面に黒鉛の負極電極層を形成して、プレスをかけて、１０５ｍｍｘ２１０ｍｍになるよいうに、しかも負極電極層が存在しないリード部分を残して切り出して、１枚の黒鉛負極とした。なお黒鉛負極の負極電極層の厚さは、出来上り時点で、８０μｍになるように塗布条件を調整した。

第２の二次電池４０のハードカーボン負極は、次のようにして作製した。ホモジナイザイーの容器に、平均粒子径２１μｍのハードカーボン、あるいは平均粒子径５μｍのハードカーボンからなる負極活物質と、導電助剤としてのアセチレンブラック、バインダとしてのＰＶｄＦ、スラリー粘度調整溶媒としての適量のＮＭＰを加え、よく撹拌・混合して負極活物質スラリーを調製した。このハードカーボン負極スラリーは、負極活物質：アセチレンブラック：ＰＶｄＦの質量比を８８：４：８とした。

この負極活物質スラリーをダイコーターを用いて、集電体である厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布して乾燥した。これにより正極の場合と同様に、集電体である銅箔の両面に負極電極層を形成して、プレスをかけ、１０５ｍｍｘ２１０ｍｍになるように、しかも負極電極層が存在しないリード部分を残して切り出して、１枚のハードカーボン負極とした。なおハードカーボン負極の負極電極層の厚さは、出来上り時点で、８０μｍになるように塗布条件を調整した。

（電解液の調整）
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３：７の体積比で混合し、電解液の可塑剤（有機溶媒）とした。次いで、この可塑剤に、リチウム塩であるＬｉＰＦ６を１Ｍの濃度になるように添加して、電解液を調整した。

（電池の作製）
黒鉛負極電池（第１の二次電池３０）の作製は、つぎのように行った。

上記で切り出したＬｉＦｅＰＯ_４正極と黒鉛負極のそれぞれを、９０℃の真空乾燥機にて１日乾燥したものを用いた。正極と負極の間に、厚さ２５μｍのポリプロピレンの多孔質膜を介在させ、最外側が負極になるようにして、６枚の正極と７枚の黒鉛負極を交互に積層して、各正極と負極をそれぞれ束ねてリードを溶接した。この積層体から正極および負極のリードを引き出した構造にて、アルミニウムのラミネートフィルムバックに収めて、注液機により電解液を注液して、減圧下でシールをして電池とした。

また、ハードカーボン負極電池（第２の二次電池４０）の作製は、つぎのように行った。

上記で切り出したＬｉＦｅＰＯ_４正極とハードカーボン負極のそれぞれを９０℃の真空乾燥機にて１日乾燥して用いた。この正極と負極の間に、厚さ２５μｍのポリプロピレンの多孔質膜を介して最外側が負極になるようにして６枚の正極と７枚の負極を交互に積層して、各正極と負極を束ねてリードを溶接した。この積層体から正極および負極のリードを引き出した構造にて、アルミニウムのラミネートフィルムバックに収めて、注液機により電解液を注液して、減圧下シールをして電池とした。

（並列接続）
上記した２種類の電池、黒鉛負極電池（第１の二次電池３０）とハードカーボン負極電池（第２の二次電池４０）を並列に接続して並列接続電池２０を構成した。この並列接続電池２０に、０．３Ｃの電流値にて４Ｖまで定電流−定電圧で充電をした後、０．１Ｃの電流値にて充電した後の放電曲線を測定し、充電状態対電圧特性（曲線Ｃ１）を得た。このときの、並列接続電池２０の充電状態（ＳＯＣ）と電池電圧（端子間電圧）の関係を図５に示した。図５において、縦軸は並列接続電池２０の端子間電圧であるが、これは各単セルの開回路電圧を反映したものとなる。

図５から、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向が、少なくとも半分の充電状態（ＳＯＣ５０％）を越えたＳＯＣ３５％までの第１充電状態区間Ｓ１でほとんどないかまたは小さく、ＳＯＣ３５％を過ぎてから放電末期のＳＯＣ０％までの第２充電状態区間Ｓ２で大きくなる第３の充電状態対電圧特性（曲線Ｃ）を有する電池として構成されていることが分かる。

できるだけ長距離をＨＥＶ走行モードで走行させたいという要請からすると、ＳＯＣ３５％程度からＳＯＣ１０％程度までの第３充電状態区間Ｓ３内において、ＨＥＶ走行モードへの移行点を定めればよいことになる。この第３充電状態区間Ｓ３を、並列接続電池２０の端子間電圧を指標として見ると、上記モード移行電圧値Ｅｓは、上記第３充電状態区間Ｓ３に対応する３．１５Ｖ〜２．５Ｖの間に定めれば良いことになる。また、この図５に示す並列接続電池２０の充電状態対電圧特性（曲線Ｃ１）は傾斜が緩やかであり、上記モード移行電圧値Ｅｓとして選択しうる電圧範囲は３．１５Ｖ〜２．５Ｖの範囲と広いため、ＨＥＶ走行モードへ移行させるポイントを定めることも容易である。電圧レンジの中央付近に定めるとすれば、２．８Ｖ〜２．６Ｖの範囲にモード移行電圧値Ｅｓを定めるのが良く、こうすることで電池容量を有効に活用できることがわかる。

なお、上記第３充電状態区間Ｓ３を定めるに当たり、放電末期（ＳＯＣ０％）とせず、その手前のＳＯＣ１０％程度までとしているのは、走行が不能とならないよう、予備としての容量を残して置きたいためである。図４（ｂ）に、ＥＶ走行区間Ｍ１、ＨＥＶ走行区間Ｍ２、予備区間Ｍ３との関係を示す。

この実施例１の並列接続電池２０を８個並列に接続し、それらをさらに１２個直列に接続してモータ駆動用電源としての複合電池５を構成した。また、この並列接続電池２０ごとに、１つのセルコントローラ２２を設けると共に、黒鉛負極電池をさらに増設するための電池増設用ポート２１を取り付けた。この複合電池５をモータ駆動用電源として用いた場合、表１に示すように、エンジン始動タイミング検出の容易性が良好であり、電池エネルギー密度比も１．２１と高い値であった。

ここで「エネルギー密度」とは、単セルについて充放電を繰り返し、放電時の電池容量（Ａｈ）と放電時の平均電圧（Ｖ）の積をセルの質量（ｋｇ）で除することで求められる質量エネルギ密度（Ｗｈ／ｋｇ）である。表１中の電池エネルギー密度比は、後述する比較例２のハードカーボン負極電池におけるエネルギー密度を１としたときの比較値として得られるものである。

＜実施例２＞
実施例２として、実施例１における黒鉛負極電池（第１の二次電池３０）の正極を８枚、負極を７枚に変更すると共に、ハードカーボン負極電池（第２の二次電池４０）の正極を４枚、負極を５枚に変更して、負極質量比（黒鉛：ハードカーボン）を実施例１の１：１から２：１に変更した以外は、実施例１と同じ方法で、並列接続電池２０を作製した。ここでの並列接続電池２０の電池充電状態（ＳＯＣ）と電池電圧の関係を図６に示す。

図６から分かるように、この実施例２の並列接続電池２０の充電状態対電圧特性（曲線Ｃ２）は、実施例１の並列接続電池２０の充電状態対電圧特性（図５）に比べ、第１充電状態区間Ｓ１がより長くかつ端子間電圧が３．１５Ｖ〜２．５Ｖに立ち下がる第２充電状態区間Ｓ２がより狭くなって、高容量電池（高エネルギー密度型電池）に近づく。しかし、この曲線Ｃ２も比較的広い第２充電状態区間Ｓ２において緩やかに立ち下がる特徴を失っておらず、容易に走行モード移行点のモード移行電圧値Ｅｓを定めることができる。また曲線Ｃの傾斜から考えると、ＳＯＣ１７％程度からＳＯＣ５％程度までの第３充電状態区間Ｓ３内において、ＨＥＶ走行モードへの移行点を定めることになる。このとき、モード移行電圧値Ｅｓを設定できる電圧範囲は変わらず、第３充電状態区間Ｓ３に対応する３．１５Ｖ〜２．５Ｖと広いレンジにて、モード移行電圧値Ｅｓを定めれば良いことになる。また、電圧レンジの中央付近の２．８Ｖ〜２．６Ｖの範囲にモード移行電圧値Ｅｓを定めると、電池容量を有効に活用できることがわかる。

この実施例２の並列接続電池２０を８個並列に接続し、それらをさらに１２個直列に接続してモータ駆動用電源としての複合電池５を構成した。この複合電池５をモータ駆動用電源として用いたところ、表１に示すように、エンジン始動タイミング検出の容易性が良好であり、電池エネルギー密度比も１．３３と高い値であった。

＜実施例３＞
実施例３として、実施例１における黒鉛負極電池（第１の二次電池３０）の正極を８枚、負極を９枚に変更し、ハードカーボン負極電池（第２の二次電池４０）の正極を２枚、負極を３枚に変更して、負極質量比（黒鉛：ハードカーボン）を実施例１の１：１から４：１にした以外は、実施例１と同様にして、並列接続電池２０を作製した。この並列接続電池２０の電池充電状態（ＳＯＣ）と電池電圧の関係を図７に示す。

図７から分かるように、この実施例３の並列接続電池２０の特性（曲線Ｃ３）は、実施例２の並列接続電池２０の特性（図６）に比べ、第１充電状態区間Ｓ１がより長くかつ端子間電圧が３．１５Ｖ〜２．５Ｖに立ち下がる第２充電状態区間Ｓ２がより狭くなって、高容量電池（高エネルギー密度型電池）に近づく。しかし、この曲線Ｃ３も第２充電状態区間Ｓ２において緩やかに立ち下がる特徴を失っておらず、容易に走行モード移行点のモード移行電圧値Ｅｓを定めることができる。また曲線Ｃの傾斜から考えると、ＳＯＣ１５％程度からＳＯＣ５％程度までの第３充電状態区間Ｓ３内において、ＨＥＶ走行モードへの移行点を定めることになる。このとき、モード移行電圧値Ｅｓを設定できる電圧範囲は変わらず、第３充電状態区間Ｓ３に対応する３．１５Ｖ〜２．５Ｖと広いレンジにて、モード移行電圧値Ｅｓを定めれば良いことになる。また、電圧レンジの中央付近の２．８Ｖ〜２．６Ｖの範囲にモード移行電圧値Ｅｓを定めると、電池容量を有効に活用できることがわかる。

この実施例３の並列接続電池２０を８個並列に接続し、それらをさらに１２個直列に接続してモータ駆動用電源としての複合電池５を構成した。この複合電池５をモータ駆動用電源として用いたところ、表１に示すように、エンジン始動タイミング検出の容易性が良好であり、電池エネルギー密度比も１．４と高い値であった。

＜比較例１＞
比較例１として、実施例１の黒鉛負極電池（第１の二次電池３０）だけでモータ駆動用電源としての電源電池を構成した。ここでは、１２枚の正極と１３枚の黒鉛負極を用いた二次電池（単電池）を直列に接続した直列接続電池だけで電源電池を構成した。第２の二次電池４０は存在しない。したがって、この比較例１は、負極の質量比（黒鉛：ハードカーボン）を、実施例１の１：１から１：０に変更したものと等価になる。この比較例１の電源電池における単電池の電池充電状態（ＳＯＣ）と電池電圧の関係を図８に示す。

図８から分かるように、この黒鉛負極電池は、高容量電池（高エネルギー密度型電池）としての特性を示すが、立ち下がりが急峻であるため、電池電圧の変化から走行モード移行点を検知することは難しい。

この比較例１の電源電池をモータ駆動用電源として用いたところ、表１に示すように、電池エネルギー密度比は１．７と高い値であったが、エンジン始動タイミングの検出には困難性があった。

＜比較例２＞
比較例２として、実施例１のハードカーボン負極電池（第２の二次電池４０）だけでモータ駆動用電源としての電源電池を構成した。ここでは、１２枚の正極と１３枚のハードカーボン負極を用いた二次電池（単電池）を直列に接続した直列接続電池だけで電源電池を構成した。第１の二次電池３０は存在しない。したがって、この比較例２は、負極の質量比（黒鉛：ハードカーボン）を、実施例１の１：１から０：１に変更したものと等価になる。この比較例２の電源電池における単電池の電池充電状態（ＳＯＣ）と電池電圧の関係を図９に示す。

図９から分かるように、このハードカーボン負極電池は、立ち下がりが緩やかであるため、電池電圧の変化から走行モード移行点を検知することが容易であるが、電池の残存容量も低下してしまうため、高容量電池（高エネルギー密度型電池）としての特性が確保されない。

上記比較例２の電源電池をモータ駆動用電源として用いたところ、表１に示すように、エンジン始動タイミング検出の容易性は良好であったが、電池エネルギー密度比は１であり低い値であった。

表１は、上記の実施例１〜３の並列接続電池２０と、比較例１、２の電源電池の単電池との利害得失をまとめたものである。表１において、負極質量比、電池電圧によるエンジン始動タイミング検出の容易性、および電池エネルギー密度比は、比較例２のハードカーボン負極電池を基準にし、これに対する並列接続電池２０または単電池の相対値にて評価した。

表１からわかるように、ＬｉＦｅＰＯ_４を正極活物質とし、ハードカーボンを負極活物質とする第２の二次電池４０と、黒鉛質カーボンを負極活物質とする第１の二次電池３０を並列接続し、これを更に直列接続した並列接続電池２０からなる複合電池５（実施例１〜３）は、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに入るタイミングを容易かつ確実に検出できる。このため、放電しすぎによる不具合や、これを恐れての早めの走行モードの切り替えをせずに済むので、電池のエネルギー容量を有効に活用できる。また、黒鉛質カーボン負極電池をハードカーボン負極電池と並列接続して活用できるので、エネルギー密度に優れなおかつ制御性のよい電源電池を構成できる。この電源電池を搭載することによって、高性能で制御性のよいプラグインハイブリッド電気自動車を構成することができる。

次に、実施例１の並列接続電池２０を用いた複合電池５を、プラグインハイブリッド電気自動車のモータ駆動用電源に適用した例について説明する。

最近、日常走行する程度の距離をＥＶ走行するプラグインハイブリッド電気自動車が関心を集めている。一方、ポテンシャルの高いリチウムイオン電池に目を向けると、近年、化学的安定性が高く、耐久性に優れる正極材料として遷移金属とリチウムの複合燐酸化物が開発されてきた。この種の正極材料と黒鉛負極材料を用いて電池を構成すると、電池容量の電圧プロファイルがフラットで、エネルギー密度の高い電池を構成できるが、プラグインハイブリッド電気自動車用の電源とすると、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出するのに高精度の電流計が必要な上に、電流積算の誤差がでやすい。特に、電池の放電末期でのみ電池電圧が急激に変化するので、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行するタイミングの設定には、複雑な制御と、余裕をもって容量をかなり残した状態でＥＶ走行をあきらめる等の手段をとる必要があり、電池の有効活用という点で課題を残す。

そこで、実施例１の複合電池５をモータ駆動用電源として使用することで、プラグインハイブリッド電気自動車の走行モードの移行を容易に行う制御の具体例について、図１０〜図１１を用いて説明する。

図１０は、実施例１の並列接続電池２０を直列接続してなる複合電池５を充電し、電池残存容量（ＥＮ）を記憶する手順を示したフローチャートである。

まず電池温度Ｔが所定温度Ｔ０より低いこと、すなわちＴ＜Ｔ０を確認する（Ｓ１０１）。電池温度Ｔが所定温度Ｔ０以上の場合は、電池冷却ファンを作動させてＴ＜Ｔ０に冷却する（Ｓ１０２）。

次に、複合電池電圧（Ｅ）を検出しつつ、かつＴ＜Ｔ０を維持しつつ、複合電池５を充電する（Ｓ１０３〜Ｓ１０４）。この充電時の並列接続電池２０における端子間電圧と電流、すなわちセル電圧とセル電流の時間変化の検出データをメモリへ保存し、充電を終了する（Ｓ１０５〜Ｓ１０６）。

その後、単セルの充電状態（ＳＯＣ）つまり電池残存容量（ＥＮ）を算出し、算出された電池残存容量データを不揮発性メモリに書き込んで、充電処理を終了する（Ｓ１０７〜Ｓ１０８）。ここで電池残存容量（ＥＮ）を求める際は、充電時の電流−電圧曲線データから充電エネルギーを算出し、これと、メモリに格納されたセルの容量−電圧関係と充電前のセル電圧から求める充電前の残存容量とを加える。また充電エネルギーを算出する際は、セルの内部抵抗による影響を考慮して補正する。

このようにして充電された複合電池５がモータ駆動用電源として用いられる。

次に、上記の複合電池５によるプラグインハイブリッド電気自動車の走行時の制御方法を、図１１のフローチャートに基づいて説明する。

電池コントローラ１１は、セル電圧検出器８にてセル電圧（並列接続電池２０の端子間電圧）（Ｅ）を検出する一方、既知の残存容量データ（ＥＮ）を読み込んで、両者を対比することにより電池の残存容量を算出し、その結果を表示装置１２に表示する（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）。

または、複合電池電圧検出器７にて複合電池電圧を検出し、その複合電池電圧からセル電圧（並列接続電池２０の端子間電圧）（Ｅ）を算出する一方、既知の残存容量データ（ＥＮ）を読み込んで、両者を対比することにより電池の残存容量を算出し、その結果を表示装置１２に表示する（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）。

なお、上記の残存容量は、車両の走行前に電池が満充電状態（ＳＯＣ１００％）まで充電されたときは残存容量データから、それ以外のときには計測された電池電圧とメモリに予め格納されている電池電圧−容量関係のテーブルから算出する。

次に、走行モードが市街地モードであるか高速モードであるかを判断する（Ｓ２０５）。市街地モードであれば、電気自動車での走行（ＥＶ走行）が可能な電池残存容量があること、つまり上記セル電圧（Ｅ）が上述の所定の走行モード移行電圧値Ｅｓまで低下していないことを確認する（Ｓ２０６）。確認ができたならば（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、ＥＶ走行を行う（Ｓ２０７）。

このＥＶ走行を継続している間は、常時、セル電圧（Ｅ）を検出し（Ｓ２０９）、ＥＶ走行が可能か否か、つまりセル電圧（Ｅ）が走行モード移行電圧値Ｅｓより大きいかどうかをチェックする（Ｓ２１０）。セル電圧（Ｅ）が走行モード移行電圧値Ｅｓより大きければ（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０７に戻ってＥＶ走行を続行する（Ｓ２０７〜Ｓ２１０）。

かくするうちに、並列接続電池２０の残存容量が少なくなって、充電状態（ＳＯＣ）が小さい領域に入り、セル電圧（Ｅ）が走行モード移行電圧値Ｅｓに至る。これによりステップＳ２１０の判断がＮＯ（ＥＶ走行不可能）となり、電池コントローラ１１は、発電コントローラ１３を介して発電機２を始動モータとして起動させ、エンジン１を始動させる（Ｓ２１６）。その後、回生電力の充電を行いつつハイブリッド走行モードで運転を行う（Ｓ２１７）。

一方、ステップＳ２０５において、走行モードが高速モードであると判断された場合は、エンジン１をかけ、回生電力の充電をＯＦＦにしてハイブリッド走行モードで運転を行う（Ｓ２１１）。そして、高速モードでの運転中にセル電圧（Ｅ）を監視し（Ｓ２１３）、セル電圧（Ｅ）が所定の電圧値Ｅｔ（Ｅｔ≧Ｅｓ）より高い状態（Ｅ＞Ｅｔ）にあるか否かを判断する（Ｓ２１４）。ＹＥＳならばステップＳ２１１に戻って高速モードでの運転を継続し、セル電圧（Ｅ）が上記所定の電圧値Ｅｔにまで低下した場合は回生電力による充電をＯＮにして（Ｓ２１５）、ステップＳ２１６へ進む。なお、高速モードでの運転を中止する場合は、ステップＳ２１２からステップＳ２０６に進み、市街地モードでの運転に入る。

実施例１の並列接続電池２０は、図５で示した充電状態対電圧特性を有するものであり、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対して電圧が穏やかに低下する傾斜部分を放電末期に近い部分に持つため、この傾斜部分のほぼ中央の、ＳＯＣ２０％前後に対応する２．６Ｖ以上２．８Ｖ以下の電圧値に、モード移行点を設定しておけば、この電圧値を上記のステップＳ２０９〜Ｓ２１０において常時監視するだけで、容易に電気自動車走行モードからハイブリッド走行モードへのモード移行点を検出することができる。

本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、複合電池５を構成する複数の並列接続電池２０のうち、代表的な一つの並列接続電池２０について、その端子間電圧を検出し、その電圧値の変化から走行モード移行タイミングを検出した。しかし本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、複合電池５を構成する複数の並列接続電池２０のうち、２以上の複数個の並列接続電池２０につき、または全ての並列接続電池２０につき、それぞれの並列接続電池２０の端子間電圧を検出し、それを総合的に評価することにより、走行モード移行タイミングを検出することも可能である。

また、上述した実施形態では、複合電池５を構成する並列接続電池２０の端子間電圧を検出し、その電圧値の変化から走行モード移行タイミングを検出した。しかし、充電状態（ＳＯＣ）の減少に対する開回路電圧の低下傾向に関する充電状態対電圧特性は、並列接続電池２０の端子間電圧から見た場合と、複合電池５の端子間電圧から見た場合とで相関があり、ほぼ比例関係にある。したがって、上記並列接続電池２０の端子間電圧を検出する電圧検出器の代わりに、複合電池５の端子間電圧を複合電池電圧検出器７により検出し、その検出電圧が、複合電池５における充電状態対電圧特性上の所定のモード移行電圧値に至ったときに、電池コントローラ１１が電気自動車走行モードからハイブリッド走行モードに移行させる構成とするもでき、これによっても走行モード移行タイミングを容易に検出することができる。

また、上記実施形態では、上記並列接続電池２０を構成する第１の二次電池３０と第２の二次電池４０の数は、互いに同数としたが、第１の二次電池３０と第２の二次電池４０とで異なる数の並列個数とすることもできる。例えば、図１３（ａ）に示すように、２個の第１の二次電池３０と１個の第２の二次電池４０とを並列に接続した並列接続電池２０や、図１３（ｂ）に示すように、１個の第１の二次電池３０と２個の第２の二次電池４０とを並列に接続した並列接続電池２０を構成することもできる。もちろん、上記並列接続電池２０を構成する第１の二次電池３０と第２の二次電池４０の数は、互いに同数ずつ増減させ、または互いに異なる数だけ増減させても良い。

また、上記実施形態では、上記並列接続電池２０を構成する並列枝路中における第１の二次電池３０と第２の二次電池４０の数を同数としたが、同種の第１の二次電池３０または第２の二次電池４０の組合せである限り、複数の二次電池を直列に接続した構成、または直並列に接続した構成とすることもできる。前者としては、例えば、図１４に示すように、２個直列の第１の二次電池３０と２個直列の第２の二次電池４０とを並列に接続した並列接続電池２０を構成することができる。また後者としては、例えば、図１５（ａ）に示すように、１個の第１の二次電池３０と２個並列の第１の二次電池３０とを直列に接続した直並列回路を２個直列の第２の二次電池４０からなる直列回路とを並列に接続して、並列接続電池２０を構成することができる。また、図１５（ｂ）に示すように、２個直列の第１の二次電池３０からなる直列回路と、１個の第２の二次電池４０と２個並列の第２の二次電池４０とを直列に接続した直並列回路とを並列に接続して、並列接続電池２０を構成することができる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電動車両の制御系を示すブロック図である。 図１のハイブリッド電動車両の駆動系を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる電源システムの構成を示す図である。 図３の電源システムにおける並列接続電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 本発明の実施例１にかかる並列接続電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 本発明の実施例２にかかる並列接続電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 本発明の実施例３にかかる並列接続電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 比較例１にかかる黒鉛負極電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 比較例２にかかるハードカーボン負極電池の充電状態対電圧特性を示す図である。 実施例１の並列接続電池を用いた複合電池を充電する手順を示したフローチャートである。 本発明を適用したプラグインハイブリッド電気自動車の走行時の制御手順を示したフローチャートである。 本発明との比較用の複合電池の構成を示した図である。 本発明のハイブリッド電動車両用電源システムを構成する並列接続電池の変形回路例を示した図である。 本発明のハイブリッド電動車両用電源システムを構成する並列接続電池の他の変形回路例を示した図である。 本発明のハイブリッド電動車両用電源システムを構成する並列接続電池の別の変形回路例を示した図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 発電機
３ 整流器
５ 複合電池
６ 電流検出器
７ 複合電池電圧検出器
８ セル電圧検出器
９ インバータ
１０ モータ
１１ 電池コントローラ
１２ 表示装置
１３ 発電コントローラ
１４ 電磁クラッチ
１５ 無段変速機
１６ 車軸
１７ 駆動ベルト
１８ 車両コントローラ
２０ 並列接続電池
２１ 電池増設用ポート
２２ セルコントローラ
３０ 第１の二次電池
４０ 第２の二次電池
５０ 電源システム
５１ 正極端子
５２ 負極端子

Claims (12)

1. ハイブリッド電動車両用電源として、充電状態対電圧特性の異なる二種類の二次電池が並列に接続された並列接続電池またはこの並列接続電池がさらに直列に接続された直並列接続電池からなる複合電池と、
   前記複合電池の電池電圧を検出する電圧検出器とを有し、
   前記複合電池を構成する並列接続電池は、充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向がほとんどないかまたは小さい第１の充電状態対電圧特性を有する第１の二次電池と、充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向が前記第１の充電状態対電圧特性よりも大きい第２の充電状態対電圧特性を有する第２の二次電池とを並列に接続して、充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向が、少なくとも半分の充電状態を越えるまでの第１充電状態区間でほとんどないかまたは小さく、前記第１充電状態区間を過ぎてから前記放電末期までの第２充電状態区間で大きくなる第３の充電状態対電圧特性を有する電池として構成されている、
   ことを特徴とするハイブリッド電動車両用電源システム。
2. 前記第１の二次電池および第２の二次電池は、それぞれ、集電体の表面に形成された、正極活物質を含む正極活物質層と、電解質層と、集電体の表面に形成された、負極活物質を含む負極活物質層と、がこの順に積層されてなる少なくとも１つの単電池層を有する二次電池からなり、
   前記第１の二次電池の正極活物質層と負極活物質層には、前記第１の充電状態対電圧特性を呈する第１の正極活物質と第１の負極活物質が用いられており、
   また前記第２の二次電池の正極活物質層と負極活物質層の少なくとも一方に、前記第２の充電状態対電圧特性を呈する活物資質が用いられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電動車用電源システム。
3. 前記第２の二次電池の前記第２の充電状態対電圧特性を呈する活物資質が、第２の負極活物質である、ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電動車用電源システム。
4. 前記第２の二次電池の正極活物質層に前記第１の正極活物質が用いられ、前記第２の二次電池の負極活物質層に前記第２の負極活物質が用いられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド電動車両用電源システム。
5. 前記第１の二次電池には、前記正極活物質層を構成する前記第１の正極活物質としてＬｉＭＰＯ_４（ここでＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏから選ばれる１つ以上の元素）が用いられ、前記負極活物質層を構成する前記第１の負極活物質として黒鉛質カーボンが用いられており、
   また前記第２の二次電池には、前記負極活物質層を構成する第２の負極活物質としてアモルファスカーボンが用いられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド電動車両用電源システム。
6. 前記ＬｉＭＰＯ_４のＭがＦｅである、ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド電動車両用電源システム。
7. 前記アモルファスカーボンがハードカーボンである、ことを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド電動車両用電源システム。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のハイブリッド電動車両用電源システムのための制御装置であって、
   前記電圧検出器により前記複合電池の電気自動車走行モード中の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段にて検出される電池電圧が所定の走行モード移行電圧値まで低下したとき、エンジンを始動させてハイブリッド走行モードに移行させる移行制御手段と、を有し、
   前記移行制御手段は、前記並列接続電池が有する前記第３の充電状態対電圧特性上の充電状態の減少に対する開回路電圧の低下傾向が大きい部分に、前記走行モード移行電圧値が設定されており、前記電圧検出手段で検出される電池電圧から判断されるセル電圧が、この設定されたモード移行電圧値に至ったとき、前記電気自動車走行モードから前記ハイブリッド走行モードに移行させる、
   ことを特徴とするハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。
9. 前記電圧検出手段で検出される電池電圧が、前記並列接続電池の端子間電圧であることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。
10. 前記電圧検出手段で検出される電池電圧が、前記複合電池の端子間電圧である、ことを特徴とする請求項８記載のハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。
11. 前記所定の走行モード移行電圧値が、前記並列接続電池を構成する二次電池の一単位あたり２．５Ｖ以上３．１５Ｖ以下である、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。
12. 前記所定の走行モード移行電圧値が、前記並列接続電池を構成する二次電池の一単位あたり２．６Ｖ以上２．８Ｖ以下である、ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のハイブリッド電動車両用電源システムの制御装置。

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