WO2012105020A1

WO2012105020A1 - 二次電池の出力制御装置

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Publication number: WO2012105020A1
Application number: PCT/JP2011/052237
Authority: WO
Inventors: 遠藤　康浩; 武内　博明; 幸弘峯澤
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-09
Also published as: US8760111B2; JPWO2012105020A1; CN103329388B; CN103329388A; JP5344047B2; US20130038270A1

Abstract

複数の二次電池を並列接続したシステムにおける出力制御装置。電池温度及び充電状態（ＳＯＣ）が低く、要求出力を満足できない場合に、電池ＥＣＵ（１６）は一方の二次電池（１０ａ）から他方の二次電池（１０ｂ）に蓄電電荷を全て移動させる。二次電池（１０ｂ）のＳＯＣは蓄電電荷の移動により増大し、要求出力を満足するための出力が得られる。また、蓄電電荷の移動による熱エネルギにより二次電池を加熱する。

Description

二次電池の出力制御装置

　本発明は二次電池の出力制御装置に関し、特に複数の二次電池が並列に接続されたシステムにおける出力制御に関する。

　ハイブリッド自動車や電気自動車では、電力源としてニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を搭載しており、二次電池からの電力をインバータ回路で駆動用電力に変換してモータに供給し、あるいは回生電力により二次電池を充電する。

　二次電池は、冬季等の低温環境下では、常温時と比べて取り出せる電力量が著しく低下する。従って、二次電池の低温時において、いかに効率的に二次電池から電力を取り出すかが重要な課題となっている。

　下記の特許文献１には、並列接続された複数の蓄電要素で構成され、各蓄電要素が隣接して配置された電源装置の温度調節装置であって、温度センサにより検出された電源装置の温度が、内部抵抗が上昇して充放電性能が低下する低温度である場合に、複数の蓄電装置のうちの少なくとも１つの蓄電要素に集中した充放電制御を行う制御部を備えることが開示されている。集中して充放電制御された蓄電要素を迅速に昇温させつつ、隣接配置された他の蓄電要素を当該集中制御された蓄電要素の発熱を用いて昇温させ、並列システムの二次電池全体を迅速に昇温させるものである。

特開２０１０－４４８９５号公報

　ところで、並列接続された複数の蓄電要素のうちの少なくとも１つの蓄電要素に集中した充放電制御を行うと、当該蓄電要素の充電状態（ＳＯＣ）が他の蓄電要素に比べて著しく低下する場合があり、必要な出力が確保できないおそれがある。従って、単に低温時において迅速に昇温するだけでなく、特定の蓄電要素が著しく低ＳＯＣとなって出力不足とならないように複数の蓄電要素を制御する技術が求められている。

　本発明の目的は、複数の二次電池を並列に接続したシステムにおいて、電池温度及び充電状態（ＳＯＣ）が相対的に低い場合においても、必要な出力を確保し得る制御技術を提供することにある。

　本発明は、互いに並列接続された複数の二次電池の出力を制御する装置であって、前記複数の二次電池は、少なくとも第１の二次電池及び第２の二次電池を含み、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池の状態を検出する検出手段と、検出された前記第１の二次電池の状態及び前記第２の二次電池の状態と要求出力とに応じて、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動し、前記第２の二次電池から出力するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

　本発明の１つの実施形態では、前記制御手段は、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池の出力よりも、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動させた場合の出力の方が大きく、かつ前記要求出力を満足する場合において、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動する。

　また、本発明の他の実施形態では、前記検出手段は、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池のそれぞれの温度と充電状態を検出し、前記制御手段は、検出された前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池のそれぞれの温度と充電状態に基づいて前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動する。

　また、本発明の他の実施形態では、さらに、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池に接続された昇降圧回路を備え、前記制御手段は、前記第１の二次電池の電圧を前記昇降圧回路で昇圧あるいは降圧することで前記第２の二次電池に蓄電電荷を移動する。

　本発明の制御装置によれば、二次電池の電池温度及び充電状態（ＳＯＣ）が相対的に低い場合においても、蓄電電荷の移動により必要な出力を確保することができる。

実施形態の基本原理を示す説明図である。実施形態の電池温度と総出力との関係を示すグラフ図である。第１実施形態の回路構成図である。第１実施形態の処理フローチャートである。第２実施形態の回路構成図である。第３実施形態の充電状態を示す説明図である。

　以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

１．基本構成及び基本原理
　まず、本実施形態の基本構成及び基本原理について説明する。本実施形態の二次電池は、複数の二次電池あるいは蓄電要素を並列接続して構成される。図１に、本実施形態の二次電池１０の構成を示す。二次電池１０は、例えば２個の二次電池１０ａ，１０ｂを並列接続して構成される。二次電池１０ａ，１０ｂはニッケル水素電池やリチウムイオン電池等である。二次電池１０ａ，１０ｂのそれぞれは、特定の充電状態（ＳＯＣ）にあり、二次電池１０ａのＳＯＣをＳＯＣａ、二次電池１０ｂのＳＯＣをＳＯＣｂとする。並列接続された２個の二次電池１０ａ，１０ｂから同時に電力を供給すると、二次電池１０の総出力は二次電池１０ａの出力と二次電池１０ｂの出力の和であり、これを仮にｘ（ｋＷ）とする。

　今、二次電池１０に要求される出力がｘ（ｋＷ）以下であれば、この状態でも必要な出力を供給することが可能であるが、要求される出力がｘ（ｋＷ）を超える場合には対応することができない。そこで、本実施形態では、このような場合において、一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を移す。例えば、図に示すように、二次電池１０ａの蓄電電荷を二次電池１０ｂに全部移す。すると、二次電池１０ａのＳＯＣは０％となる一方、二次電池１０ｂのＳＯＣはＳＯＣａ＋ＳＯＣｂとなる。ＳＯＣがＳＯＣａ＋ＳＯＣｂにおける出力Ｐは予め決まっており、二次電池１０の全体出力はＰ／２となる。そして、もし、Ｐ／２が要求出力を満たすことができれば、二次電池１０ａから二次電池１０ｂに蓄電電荷を移す意味があることになり、その一方でＰ／２が要求出力を満たすことができなければ、二次電池１０ａから二次電池１０ｂに蓄電電荷を移す意味がないことになる。

　本実施形態では、このように一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を移すことで要求電力を満足できるか否かを判定し、満足できる場合に蓄電電荷の移動を実行し、満足できない場合に蓄電電荷の移動を実行しない。そして、このような蓄電電荷の移動により、低温時及び低ＳＯＣ時においても効率的に出力を確保するものである。

　なお、本実施形態における蓄電電荷の移動には、二次電池１０の昇温という副次的効果もある。すなわち、蓄電電荷を移動させる場合に、蓄電電荷の移動に伴いいくらかは熱エネルギに変換されるため、この熱エネルギにより二次電池１０の温度を上昇させることができる。

　図２に、２個の二次電池の電池温度と総出力との関係を、二次電池のＳＯＣをパラメータとして示す。図において、横軸は電池温度（℃）であり、縦軸は２個の並列二次電池の電池総出力（ｋＷ）である。

　一般に、電池温度が上昇すると総出力は増大する。また、同一電池温度であればＳＯＣが増大するほど総出力は増大する。

　ここで、電池温度が－２０℃であり、ＳＯＣが２０％である２個の二次電池に着目する。ＳＯＣ＝２０％のときの総出力はグラフよりｘ＝２０（ｋＷ）である。このときの要求出力が２７ｋＷである場合、この状態では要求出力を満足することができない。

　そこで、一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を全て移す。すると、一方の二次電池はＳＯＣ＝０％になり、他方の二次電池はＳＯＣ＝２０％＋２０％＝４０％となる。なお、多少の電力ロスが存在するため正確には４０％にはならないが、ここではこれを無視するものとする。すると、同一電池温度において、ＳＯＣ＝４０％の出力は６０（ｋＷ）であり、２個の二次電池全体の総出力は６０／２＝３０（ｋＷ）となって要求出力の２７（ｋＷ）を満足できる。従って、本実施形態によれば、この場合には一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を全部移す処理が実行されることになる。

　一方、電池温度が－３０℃であり、ＳＯＣが１０％である２個の二次電池に着目する。ＳＯＣ＝１０％のときの総出力はグラフよりｘ＝５（ｋＷ）である。このときの要求出力が２７（ｋＷ）である場合、この状態では要求出力を満足することができない。

　そこで、一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を全て移す。すると、一方の二次電池はＳＯＣ＝０％になり、他方の二次電池はＳＯＣ＝２０％となり、このときの出力は１０（ｋＷ）であって、二次電池全体の総出力は１０／２＝５（ｋＷ）とほとんど変わらない。従って、本実施形態によれば、たとえ蓄電電荷を移しても要求出力を満足できないから蓄電電荷を移す処理は実行されない。

　以上のように、本実施形態では、複数（例えば２個）の二次電池を並列接続して構成されるシステムの総出力が要求出力を満たさない場合であって、一方の二次電池から他方の二次電池に全ての蓄電電荷を移した場合に総出力が高くなり、しかも要求出力を満たすと判定された場合のみ蓄電電荷の移動処理を実行するので、低温時かつ低ＳＯＣ時における要求出力を確実に担保することができる。

　図２のマップは、予め２個の二次電池について種々の温度条件及び種々のＳＯＣ条件において総出力を測定することで取得することができる。図２のマップは、電池温度と総出力とＳＯＣの関係を規定するテーブルとして、あるいはＳＯＣをパラメータとした電池温度と総出力の関数としてメモリに記憶しておくことができる。メモリに記憶されたテーブルあるいは関数を適宜参照することで、蓄電電荷を移動するのが効果的か否かを一義的に決定することができる。

　以下、本実施形態について、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される場合を例にとり、より具体的に説明する。

２．第１実施形態
　図３に、本実施形態における駆動回路の回路構成を示す。二次電池からの電力を昇降圧回路（あるいはコンバータ）で昇圧してインバータ回路に供給し、インバータ回路で直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに供給する回路である。モータジェネレータは、車両の駆動輪に接続される。二次電池は、第１の二次電池としての二次電池（Ａ）１０ａと第２の二次電池としての二次電池（Ｂ）１０ｂから構成される。二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂは同一種類の電池であり、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池である。

　二次電池（Ａ）１０ａの正極端子にはリレーＭ１の一端が接続され、二次電池（Ｂ）１０ｂの正極端子にはリレーＭ２の一端が接続される。二次電池（Ａ）１０ａと二次電池（Ｂ）１０ｂの負極端子は互いに接続されてリレーＭ３の一端に接続される。

　リレーＭ１の他端にはリアクトルＬ１の一端が接続され、リアクトルＬ１の他端は、互いに直列接続された２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続節点に接続される。また、リレーＭ２の他端にはリアクトルＬ２の一端が接続され、リアクトルＬ２の他端は、互いに直列接続された２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続節点に接続される。リレーＭ３の他端は、負極ライン１０２に接続される。

　昇降圧回路（あるいはコンバータ）は、昇降圧チョッパ回路により構成され、リアクトルＬ１、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２で１組構成されるとともに、リアクトルＬ２、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、ダイオードＤ３，Ｄ４でもう１組構成される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極ライン１００と負極ライン１０２との間に直列接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ・エミッタ間には、エミッタからコレクタに電流を流すようにそれぞれ逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートには、電池ＥＣＵ１６からのゲート制御信号が供給され、このゲート信号に応答してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン／オフ制御される。スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフ制御することで、二次電池（Ａ）１０ａの電圧ＶＡは昇圧されてインバータ回路１２に供給される。昇圧比は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比、すなわちデューティ比に応じて決定される。

　同様に、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４も、正極ライン１００と負極ライン１０２との間に直列接続される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のコレクタ・エミッタ間には、エミッタからコレクタに電流を流すようにそれぞれ逆並列ダイオードＤ３，Ｄ４が接続される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のゲートには、電池ＥＣＵ１６からのゲート制御信号が供給され、このゲート信号に応答してスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオン／オフ制御される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオン／オフ制御することで、二次電池（Ｂ）１０ｂの電圧ＶＢは昇圧されてインバータ回路１２に供給される。

　なお、回生時には、昇降圧回路は、回生された電圧を降圧して二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂに戻す。

　電池ＥＣＵ１６には、二次電池（Ａ）１０ａ及び二次電池（Ｂ）１０ｂのそれぞれの温度を検出する温度センサ２０からの温度データ、それぞれの端子電圧ＶＡ，ＶＢを検出する電圧センサ２２からの電圧データ、それぞれの充放電電流ＩＡ，ＩＢを検出する電流センサ２４からの電流データが供給される。また、後述するように、車両運転席にはユーザであるドライバが操作するモード選択スイッチ２６が設けられており、このモード選択スイッチからのモード信号も電池ＥＣＵ１６に供給される。電池ＥＣＵ１６は、これらのデータ及びモード信号に応じてリレーＭ１～Ｍ３、及びスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン／オフを制御し、二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂの電力をインバータ回路１２に供給し、あるいは二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂのいずれか一方から他方に蓄電電荷（あるいは電力）を移動する。

　すなわち、電池ＥＣＵ１６は、通常状態ではリレーＭ１，Ｍ２，Ｍ３をいずれもオンにして二次電池１０ａ，１０ｂを並列接続で使用する。二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂからの直流電圧は昇降圧回路で昇圧されてインバータ回路１２に供給され、インバータ回路１２で直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ（ＭＧ）１４に供給する。

　また、電池ＥＣＵ１６は、現在の電池温度及びＳＯＣでは要求出力を満足できない場合であって、要求出力を満たすために二次電池（Ａ）１０ａから二次電池（Ｂ）１０ｂに蓄電電荷を移動するときに、リレーＭ１をオンし、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２をオンオフさせて二次電池（Ａ）１０ａの電圧ＶＡをＶＨまで昇圧させ、かつ、リレーＭ２をオンしてスイッチングトランジスタＱ３，Ｑ４をオンオフさせてＶＨをＶＢまで降圧させる。但し、ＶＨ＞ＶＡ，ＶＢである。この一連の昇圧動作及び降圧動作により、二次電池（Ａ）１０ａの蓄電電荷が二次電池（Ｂ）１０ｂに移動する。勿論、同様にして二次電池（Ｂ）１０ｂの蓄電電荷を二次電池（Ａ）１０ａに移動することも可能である。

　図４に、本実施形態における処理フローチャートを示す。車両走行中や停止中、あるいは車両起動時に実行される処理である。まず、温度センサ２０で二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂの温度を検出するとともに、電池ＥＣＵ１６は、二次電池（Ａ）１０ａと二次電池（Ｂ）１０ｂのＳＯＣをそれぞれ算出する。さらに、ユーザ、すなわち車両であればドライバのモード選択スイッチ２６の入力を受け付ける（Ｓ１０１）。二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂのＳＯＣは、それぞれの電圧と充放電電流及び電流積算に基づいて算出される。例えば、電圧と充放電電流とに基づいて二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂの起電力を算出し、予め決められた起電力とＳＯＣとの関係からＳＯＣを算出する。また、充放電電流を積算して前回のＳＯＣ値と加算することで現在のＳＯＣを算出する。モード選択スイッチ２６は、出力優先モードと走行距離優先モードの２つのモードを有し、ユーザはいずれかのモードを選択して入力する。出力優先モードは、要求出力を満足することを優先するモードであり、走行距離優先モードは、出力よりも走行距離を優先させるモードである。出力を低く抑えることでその分だけ走行距離は増大する。

　電池ＥＣＵ１６は、モード選択スイッチの入力が出力優先か否かを判定する（Ｓ１０２）。モード選択スイッチが出力優先モードでない場合、つまり走行距離優先モードである場合には、蓄電電荷（あるいは電力）の移動は実行しない（Ｓ１０６）。

　一方、電池ＥＣＵ１６は、モード選択スイッチの入力が出力優先である場合、予めメモリに記憶されているマップを参照して現在のＳＯＣ及び電池温度で最大出力の５０％が出せるか否かを判定する（Ｓ１０３）。最大出力の５０％は一例であり、最大出力の４０％あるいは６０％でもよい。マップは、図２に示したように、電池温度と電池総出力との関係をＳＯＣをパラメータとして規定したマップである。このマップは、予め実験的に定めて電池ＥＣＵ１６の内蔵メモリあるいは外部メモリに記憶しておく。Ｓ１０１で検出した電池温度及び算出したＳＯＣの条件下で、マップを参照して最大出力の５０％が出せない場合には、蓄電電荷の移動は実行しない。

　最大出力の５０％を出せる場合には、次に、蓄電電荷の移動で効果があるか否かを判定する（Ｓ１０４）。この判定については既述した通りであり、一方から他方への蓄電電荷の移動により総出力が増大する場合には蓄電電荷の移動は効果があると判定される。この場合、電池ＥＣＵ１６は、二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂのそれぞれの目標ＳＯＣを設定して蓄電電荷の移動を実行する（Ｓ１０５）。具体的には、例えば移動前のＳＯＣが二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂともに２０％である場合、二次電池（Ａ）１０ａの目標ＳＯＣを０％に設定するとともに、二次電池（Ｂ）１０ｂの目標ＳＯＣを４０％に設定する。二次電池（Ａ）１０ａと二次電池（Ｂ）１０ｂのＳＯＣが異なる場合、二次電池（Ａ）１０ａから二次電池（Ｂ）１０ｂに蓄電電荷を移動する場合と、二次電池（Ｂ）１０ｂから二次電池（Ａ）１０ａに蓄電電荷を移動する場合とで総出力を比較し、総出力が高い方を選択して目標ＳＯＣを設定する。例えば二次電池（Ｂ）１０ｂから二次電池（Ａ）１０ａに蓄電電荷を移動した方が総出力が高くなる場合、二次電池（Ｂ）１０ｂの目標ＳＯＣを０％に設定する。そして、スイッチングトランジスタＱ１～Ｑ４をオンオフして二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂのＳＯＣがそれぞれの目標ＳＯＣに達するまで蓄電電荷を移動する。Ｓ１０４でＮＯ、すなわち効果なしと判定された場合には、電池ＥＣＵ１６は蓄電電荷の移動を実行しない（Ｓ１０６）。

　以上の処理により、出力優先モードの場合において、２個の二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂを並列接続して出力する場合、電池温度及びＳＯＣが低く、そのままでは要求出力が得られないときでも、一方から他方に蓄電電荷を全て移動させることで要求出力を満足することができる。

３．第２実施形態
　第１実施形態では、２組の昇降圧回路（あるいはコンバータ）で二次電池（Ａ）１０ａの電圧ＶＡを昇圧し、かつ降圧することで二次電池（Ｂ）１０ｂに蓄電電荷を移動しているが、昇降圧回路は１組だけでもよい。

　本実施形態では、この場合の構成について説明する。図５に、本実施形態の回路構成を示す。二次電池（Ａ）１０ａの正極端子にはリレーＭ１の一端が接続され、リレーＭ１の他端はリアクトルＬの一端に接続される。二次電池（Ａ）１０ａの負極端子は二次電池（Ｂ）１０ｂの負極端子に接続されるとともに、リレーＭ３の一端に接続される。リレーＭ３の他端は負極ライン１０２に接続される。

　リアクトルＬの他端は、正極ライン１００と負極ライン１０２との間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続節点に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ・エミッタ間には、それぞれ逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が接続される。

　二次電池（Ｂ）１０ｂの正極端子は、正極ライン１００に接続される。

　昇降圧回路は、（あるいはコンバータ）は、昇降圧チョッパ回路により構成され、リアクトルＬ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，ダイオードＤ１，Ｄ２で構成される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートには、電池ＥＣＵ１６からのゲート制御信号が供給され、このゲート信号に応答してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン／オフ制御される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフ制御することで、二次電池（Ａ）１０ａの電圧ＶＡは昇圧されてインバータ回路１２に供給される。

　電池ＥＣＵ１６には、二次電池（Ａ）１０ａ及び二次電池（Ｂ）１０ｂのそれぞれの温度を検出する温度センサ２０からの温度データ、それぞれの端子電圧ＶＡ，ＶＢを検出する電圧センサ２２からの電圧データ、それぞれの充放電電流ＩＡ，ＩＢを検出する電流センサ２４からの電流データが供給される。また、モード選択スイッチからのモード信号も電池ＥＣＵ１６に供給される。電池ＥＣＵ１６は、これらのデータ及びモード信号に応じてリレーＭ１～Ｍ３、及びスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフを制御し、二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂの電力をインバータ回路１２に供給し、あるいは二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂのいずれか一方から他方に蓄電電荷（あるいは電力）を移動する。

　すなわち、電池ＥＣＵ１６は、通常状態ではリレーＭ１，Ｍ２，Ｍ３をいずれもオンにして二次電池１０ａ，１０ｂを並列接続で使用する。二次電池（Ａ）１０ａからの直流電圧は昇降圧回路で昇圧されてインバータ回路１２に供給され、インバータ回路１２で直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ（ＭＧ）１４に供給する。

　また、電池ＥＣＵ１６は、温度データが所定温度以下で低温時であり、かつ電流データ等から算出したＳＯＣが所定値以下で低ＳＯＣ時の場合に、要求出力を満たすために二次電池（Ａ）１０ａから二次電池（Ｂ）１０ｂに蓄電電荷を移動するときに、リレーＭ１をオンし、スイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２をオンオフさせて二次電池（Ａ）１０ａの電圧ＶＡを昇圧させ、リレーＭ２をオンにして二次電池（Ａ）１０ａの蓄電電荷を二次電池（Ｂ）１０ｂに移動する。

　本実施形態においても、単に低温時かつ低ＳＯＣ時において蓄電電荷を移動するのではなく、予めメモリに記憶されたマップを用いて蓄電電荷を移動することで要求出力を満足できる場合にのみ蓄電電荷の移動を実行することで、効率的な出力制御が可能となる。

４．第３実施形態
　上記の各実施形態では、要求出力を満足させるために一方の二次電池から他方の二次電池に全ての蓄電電荷を移動させているが、本実施形態では、このような蓄電電荷の移動を実行した後の回生時の充電制御について説明する。回生時には、例えば図３の構成においてモータジェネレータ（ＭＧ）１４からの電力はインバータ回路１２で直流電力に変換されて二次電池（Ａ）１０ａ、二次電池（Ｂ）１０ｂに供給され得る。この時、本実施形態では以下のように充電制御を行う。

　すなわち、電池ＥＣＵ１６は、まず、図６（ａ）に示すように、蓄電電荷を全て移動してＳＯＣが０％となっている二次電池１０ａに充電する。この充電は、その二次電池の劣化度合いが大きくなるＳＯＣとなるまで継続して行う。劣化度合いが大きくなるＳＯＣは、例えば満充電状態に近い８０％である。図６（ｂ）に、二次電池１０ａのＳＯＣがこの状態になったことを示す。

　この状態に達すると、電池ＥＣＵ１６は、図６（ｃ）に示すように、二次電池１０ａではなく、二次電池１０ｂの方に充電を行うように制御し、二次電池１０ａと二次電池１０ｂのＳＯＣが均等になるまで二次電池１０ｂに充電を行う。

　二次電池１０ａ，１０ｂのＳＯＣが均等になると、電池ＥＣＵ１６は、図６（ｄ）に示すように、その後は両二次電池１０ａ，１０ｂに同時に充電するように制御する。

　以上の充電制御により、二次電池１０ａ，１０ｂの劣化を抑制しながら二次電池１０ａ，１０ｂのＳＯＣを均等な状態に維持できる。

５．変形例
　本実施形態では、図２に示されたマップを規定するテーブルあるいは関数を用いて一方の二次電池から他方の二次電池に蓄電電荷を移動するか否かを決定しているが、二次電池の電池温度が所定値以上ある、あるいは二次電池のＳＯＣが所定値以上ある場合には、このような蓄電電荷の移動を行わないように一律に制御することも可能である。言い換えれば、電池温度が所定温度以下であり、かつ、ＳＯＣが所定値以下の場合においてのみ一方の二次電池の蓄電電荷を他方に移動する処理を実行してもよい。

　また、本実施形態では、複数の二次電池として２個の二次電池の場合を例示したが、３個またはそれ以上の二次電池を並列接続する場合にも同様に適用することができる。この場合、互いに並列接続された３つの二次電池を第１の二次電池、第２の二次電池、第３の二次電池とし、そのままでは要求出力を満足しない場合に、第１の二次電池の蓄電電荷及び第２の二次電池の蓄電電荷をそれぞれ第３の二次電池に移動する。勿論、可能であれば第１の二次電池の蓄電電荷のみを第２の二次電池あるいは第３の二次電池に移動してもよい。要するに、蓄電電荷を移動した方が、蓄電電荷を移動する前よりも総出力が高くなる場合に、蓄電電荷の移動を実行すればよい。可能な移動の組み合わせの総出力のうち、最も総出力が高くなる移動の組み合わせを選択して実行してもよい。

　さらに、本実施形態では、図２のマップを規定するテーブルあるいは関数を用いて蓄電電荷の移動を決定しているが、図２のマップは二次電池の劣化度合いに応じて変化し得ることから、図２のマップを規定するテーブルあるいは関数をメモリに複数個記憶しておき、二次電池の劣化度合いに応じてテーブルあるいは関数を適宜切り替える構成としてもよい。二次電池の劣化度合いは、二次電池の過去の履歴から評価できる。車両の走行距離を用いて二次電池の劣化度合いを間接的に評価し、テーブルあるいは関数を切り替えることもできよう。二次電池の充放電電流の積算値で二次電池の劣化度合いを評価してもよい。

　１０　二次電池、１２　インバータ回路、１４　モータジェネレータ、１６　電池ＥＣＵ、２０　温度センサ、２２　電圧センサ、２４　電流センサ、２６　モード選択スイッチ。

Claims

　互いに並列接続された複数の二次電池の出力を制御する装置であって、
　前記複数の二次電池は、少なくとも第１の二次電池及び第２の二次電池を含み、
　前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池の状態を検出する検出手段と、
　検出された前記第１の二次電池の状態及び前記第２の二次電池の状態と要求出力とに応じて、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動し、前記第２の二次電池から出力するように制御する制御手段と、
　を備えることを特徴とする二次電池の出力制御装置。
　請求項１記載の二次電池の出力制御装置において、
　前記制御手段は、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池の出力よりも、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動させた場合の出力の方が大きく、かつ前記要求出力を満足する場合において、前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動する
　ことを特徴とする二次電池の出力制御装置。
　請求項２記載の二次電池の出力制御装置において、
　前記検出手段は、前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池のそれぞれの温度と充電状態を検出し、
　前記制御手段は、検出された前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池のそれぞれの温度と充電状態に基づいて前記第１の二次電池の蓄電電荷を前記第２の二次電池に移動する
　ことを特徴とする二次電池の出力制御装置。
　請求項１記載の二次電池の出力制御装置において、さらに、
　前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池に接続された昇降圧回路
　を備え、
　前記制御手段は、前記第１の二次電池の電圧を前記昇降圧回路で昇圧あるいは降圧することで前記第２の二次電池に蓄電電荷を移動する
　ことを特徴とする二次電池の出力制御装置。