JP2019016571A - 複合蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】複合蓄電システムを構成する電池のＳＯＣの逸脱を抑制し、複合蓄電システムの安全性を向上する。
【解決手段】第一の蓄電池と、第二の蓄電池と、を含む複合蓄電システムであって、第一の蓄電池と第二の蓄電池とが並列に接続された構成を有し、第一の蓄電池の充電率１００％における開回路電圧は、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最大値以上であり、第一の蓄電池の充電率０％における開回路電圧は、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最小値以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合蓄電システムに関する。

電気自動車等においては、減速時又は制動時における発電により得られる電力を二次電池に蓄える蓄電池システムが用いられている。

特許文献１には、鉛蓄電池と、鉛蓄電池の出力電圧と略等しい出力電圧を有し鉛蓄電池と並列に接続された二次電池アセンブリと、を備え、二次電池アセンブリは、第１種類のリチウムイオン電池と、該第１種類のリチウムイオン電池と直列に接続され開放電圧ＯＣＶの変化に対する充電率ＳＯＣの変化が該第１種類のリチウムイオン電池よりも小さい第２種類のリチウムイオン電池と、を含む、蓄電池システムが開示されている。ここで、第１種類のリチウムイオン電池の正極にはリン酸鉄リチウムが用いられ、第２種類のリチウムイオン電池の負極にはチタン酸リチウムが用いられることが望ましいことが記載されている。

特開２０１６−２１３０２５号公報

異なる特性を有する２種類の電池を並列に接続することにより出力と容量とを最適化する複合蓄電システムにおいては、一方の電池の容量が小さい場合、その電池のＳＯＣ（「Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ」の略称である。「充電率（充電状態）」を意味する。）が急激に上昇し、若しくは減少する。これにより、充放電中に当該一方の電池のＳＯＣが危険範囲にまで逸脱してしまう可能性がある。

特許文献１に記載の蓄電池システムにおいては、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の形状が異なる２種類のリチウムイオン電池を用いているが、電池の安全性の観点から電池のＳＯＣの臨界値等を考慮したものではないため、改善の余地があると考えられる。

本発明は、複合蓄電システムを構成する電池のＳＯＣの逸脱を抑制し、複合蓄電システムの安全性を向上することを目的とする。

本発明の複合蓄電システムは、第一の蓄電池と、第二の蓄電池と、を含み、第一の蓄電池と第二の蓄電池とが並列に接続された構成を有し、第一の蓄電池の充電率１００％における開回路電圧は、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最大値以上であり、第一の蓄電池の充電率０％における開回路電圧は、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最小値以下である。

本発明の複合蓄電システムは、第一の蓄電池と、第二の蓄電池と、を含み、第一の蓄電池と第二の蓄電池とが並列に接続された構成を有し、第一の蓄電池への電気的な接続及び切断のための開閉が可能なリレーを有し、第二の蓄電池に印加される電圧が、第一の蓄電池の充電率０％から１００％までの開回路電圧の範囲に収まるように、リレーの開閉をする機能を有する。

本発明によれば、複合蓄電システムを構成する電池のＳＯＣの逸脱を抑制することができ、複合蓄電システムの安全性を向上することができる。

実施例１の複合蓄電システムを備えた電気自動車を示す模式構成図である。 容量型電池及びパワー型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示すグラフである。 ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が一致した複合蓄電システムを備えた電気自動車の走行中におけるＳＯＣの変化を示すグラフである。 ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と容量型電池の内部抵抗値を適切に設計した複合蓄電システムを備えた電気自動車の走行中におけるＳＯＣの変化を示すグラフである。 実施例２の複合電池を示す概略構成図である。 実施例３の複合蓄電システムを備えた電気自動車を示す模式構成図である。 図６の容量型電池２０２及びパワー型電池２０１のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示すグラフである。 実施例３におけるパワー型電池のＳＯＣの逸脱を抑制する制御方法を示すフローチャートである。 容量型電池及びパワー型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示すグラフである。

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、実施例１の複合蓄電システムを備えた電気自動車の構成を示したものである。

図１に示すように、電気自動車１０は、パワー型電池１３と、容量型電池１４と、を含む複合蓄電システムを備えている。複合蓄電システムは、電力変換装置であるインバータ１２を介して、モータジェネレータ１１に接続されている。パワー型電池１３と容量型電池１４とは、並列に接続されている。インバータ１２、パワー型電池１３及び容量型電池１４は、ＥＣＵ１５（“ＥＣＵ”は“Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ”の略）によって制御される。

ここで、モータジェネレータ１１は、交流機、例えば、誘導機や同期機である。パワー型電池１３及び容量型電池１４からは、インバータ１２に直流電力が出力される。

インバータ１２は、パワー型電池１３及び容量型電池１４から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ１２が出力する三相交流電力によって、モータジェネレータ１１が電動機として回転駆動される。これにより、電気自動車１０が走行する。

容量型電池１４だけではモータジェネレータ１１への供給電力が不足する場合、例えば電気自動車１０の加速時などにおいては、パワー型電池１３からも、インバータ１２を介してモータジェネレータ１１に電力が供給される。

電気自動車１０の減速時あるいは制動時などにおいて、すなわちモータジェネレータ１１の回生時において、モータジェネレータ１１で発電される交流電力は、インバータ１２を整流装置として動作させることにより直流電力に変換され、パワー型電池１３および容量型電池１４に蓄電される。

電気自動車１０の駐車時には、容量型電池１４およびパワー型電池１３は、図示しない充電装置によって充電することができる。

なお、図１のモータジェネレータ１１は、それぞれ別体のモータおよびジェネレータによって構成されてもよい。パワー型電池１３は、容量型電池１４よりも、出力密度に優れるが、容量（Ａｈ）は小さい。このようなパワー型電池１３としては、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが適用される。また、パワー型電池１３に代えて、これと同様の高出力特性を有するリチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタなどの蓄電装置（言わば、パワー型蓄電装置）を用いてもよい。なお、以下においては、これらの電池およびキャパシタを含めて、「パワー型電池」と総称する。なお、本明細書においては、「パワー型電池」は「第一の蓄電池」ともいうことにする。

容量型電池１４は、パワー型電池１３よりも出力密度は劣るものの、エネルギー密度に優れ、容量（Ａｈ）が大きい。このような容量型電池１４としては、リチウムイオン電池、リチウムイオン半固体電池、リチウム固体電池、鉛電池、ニッケル亜鉛電池などが適用される。なお、パワー型電池１３として用いるリチウムイオン電池と、容量型電池１４として用いるリチウムイオン電池とは、電極材料などの構成が異なる。なお、本明細書においては、「容量型電池」は「第二の蓄電池」ともいうことにする。

上記のように、本実施例によれば、パワー型電池１３および容量型電池１４を併用して、使用する電池全体として、電池容量を確保しながらも電池出力を高めたり、電池出力を確保しながらも電池容量を高めたりすることができる。

図２は、容量型電池とパワー型電池の電圧曲線（ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線）を示すグラフである。横軸にＳＯＣ、縦軸に電圧をとっている。

実線の黒線が容量型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、一点鎖線がパワー型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示している。点線は、下記式（１）で算出される容量型電池の電圧ＣＣＶ_ｍａｘを示したものである。破線は、下記式（２）で算出される容量型電池の電圧ＣＣＶ_ｍｉｎを示したものである。ここで、ＯＣＶは、開回路電圧の略称である。

ここで、ＣＣＶ_ｍａｘは、各ＳＯＣでの容量型電池が到達しうる電圧の最大値を、ＣＣＶ_ｍｉｎは、当該電圧の最小値を表現している。言い換えると、ＣＣＶ_ｍａｘは、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最大値であり、（第二の蓄電池の開回路電圧）＋（第二の蓄電池への最大電流）×（第二の蓄電池の内部抵抗）を計算して得られる値である。一方、ＣＣＶ_ｍｉｎは、第二の蓄電池が到達しうる電圧の最小値であり、（第二の蓄電池の開回路電圧）−（第二の蓄電池への最大電流）×（第二の蓄電池の内部抵抗）を計算して得られる値である。

また、ＯＣＶ_Ｃａｐは、容量型電池のＯＣＶである。Ｉ_{ｃｈｇ＿ｍａｘ}は、電気自動車に流れる充電側の最大電流値、Ｒ_{ｃｈｇ＿Ｃａｐ}は充電側の電池内部抵抗値である。Ｉ_{ｄｉｓ＿ｍａｘ}は電気自動車に流れる放電側の最大電流値、Ｒ_{ｄｉｓ＿Ｃａｐ}は放電側の電池内部抵抗値である。最大電流値は、放電側であれば電気自動車が最大トルクを出力するアクセル全開の時の値に相当し、充電側であれば電気自動車が最大で回生している時の値に相当する。

Ｒ_{ｃｈｇ＿Ｃａｐ}及びＲ_{ｄｉｓ＿Ｃａｐ}は、一定の値ではなく、ＳＯＣに依存して変化する値を使用してもよい。温度によっても内部抵抗は変化するので、例えば販売する地方の年間の最低気温における値を用いてもよいし、運転時の平均気温における値を用いてもよい。

上記のＣＣＶ_ｍｉｎとＣＣＶ_ｍａｘとパワー型電池のＯＣＶの関係は、容量型電池の使用ＳＯＣ範囲において、下記式（３）及び（４）が成り立つ構成としている。

ここで、ＯＣＶ_Ｐｏｗ（ｘ％）は、ＳＯＣがｘ％の状態におけるパワー型電池のＯＣＶの値を示している。本実施例においては、ＳＯＣが０％〜１００％の範囲でパワー型電池を安全に使用できるため、０％及び１００％を基準としている。パワー型電池を安全に使用できる範囲が他の値である場合は、その値を用いてもよい。

上記式（３）及び（４）の関係を保つことにより、容量型電池の使用ＳＯＣ範囲内では、パワー型電池のＳＯＣが０％もしくは１００％を超過することを防ぐことができる。

これに関して更に説明する。

並列接続している電池間では、常に両者の電圧が一致するため、下記式（５）が成立している。

ここで、ＯＣＶ_Ｃａｐは容量型電池のＯＣＶであり、ＯＣＶ_Ｐｏｗはパワー型電池のＯＣＶである。Ｉ_Ｃａｐは容量型電池に流れる電流値であり、Ｉ_Ｐｏｗはパワー型電池に流れる電流値である。Ｒ_Ｃａｐは容量型電池の内部抵抗値であり、Ｒ_Ｐｏｗはパワー型電池の内部抵抗値である。

並列接続時には、上記式（５）が成り立つように電流が分配される。

図２に示すように、一般に、ＳＯＣとＯＣＶとは単調増加の関係があることが知られている。すなわち、ＳＯＣが減少すると、ＯＣＶは減少する傾向にある。

容量の小さいパワー型電池は、充放電でＳＯＣが急激に変動するため、ＯＣＶ_Ｐｏｗは大きく変化する。大電流で放電や充電に偏った場合には、Ｉ_Ｐｏｗは０となる。このＩ_Ｐｏｗ＝０の状態におけるＯＣＶ_Ｐｏｗ（ｘ％）のＳＯＣであるｘ％がパワー型電池の安全ＳＯＣ範囲であれば、安全性を確保できる。これを示しているのが上記式（３）及び（４）である。

まず、安全性を確保できない例としては、容量型電池とパワー型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線がパワー型電池のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線で一致しており、上記式（３）及び（４）が満たせない場合がある。

図３は、その場合のＳＯＣの挙動を示したものである。

本図においては、電気自動車が１０００秒走行し１０００秒休止する走行を繰り返した際のＳＯＣの挙動を示している。１０００秒の走行中は、モータを駆動するために放電が連続し、ＳＯＣが減少していく。特に、図中（１）で示すように、容量の小さいパワー型電池は、容量型電池と比べて急激にＳＯＣが低下していく。

そして、１０００秒の休止間では、図中（２）で示すようにＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が一致している両者は、同一のＳＯＣとなる。これは、上記式（５）のＩ_ＣａｐとＩ_Ｐｏｗが共に０となるためである。

このような走行が連続していくと、次第に容量型電池のＳＯＣも低下していくため、休止中にパワー型電池が収束するＳＯＣも低い値となる。すると、走行中にパワー型電池が容量型電池よりも先にＳＯＣが０となってしまう（図中（３））。その結果、パワー型電池が危険な状態となり、安全性を保つことができない。

次に、上記式（３）及び（４）を満たすようにＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の形状と容量型電池の内部抵抗値を設計することにより安全性を確保した場合について説明する。

図４は、その場合のＳＯＣの挙動を示したものである。

図２で示すように、容量型電池は高ＳＯＣから低ＳＯＣまで、パワー型電池が約７０％となる電圧をＯＣＶとして維持する。このため、図４の（４）で示すように、容量型電池のＳＯＣが低下してきても常にパワー型電池のＳＯＣは高い値に収束させることが可能となる。また、放電が長時間続いた状態でもＣＣＶ_ｍｉｎを電圧が下回ることはない。故に、パワー型電池のＳＯＣは３０％程度を下回ることがない。

このように、容量型電池とパワー型電池、及び容量型電池の内部抵抗値を設計することで、パワー型電池のＳＯＣを安全な範囲内で稼動することが可能である。これにより、本来並列接続をする上で安全性を確保するために必要となる、リレーやＤＣ／ＤＣコンバータを回路内に設ける必要がないため、システムコストを削減することが可能である。

次に、容量型電池とパワー型電池に適切な正負極材料に関して述べる。

容量型電池としては、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が平坦で傾きの小さい電池が好ましい。これは、図２及び上記式（１）〜（４）の関係を成立させやすくするためである。
そのため、例えば、正極にリン酸鉄リチウムＬｉＦｅＰｏ_４（ＬＦＰ）や硫黄を用いた電池が挙げられる。ＬＦＰは、ほぼ全てのＳＯＣ範囲においてリチウムとの酸化還元電位が同じ３．４Ｖ（ｖｓ Ｌｉ^＋／Ｌｉ）であるという特徴を有している。硫黄も広いＳＯＣ範囲においてリチウムとの酸化還元電位が２．０Ｖ（ｖｓ Ｌｉ^＋／Ｌｉ）であるという特徴を有しており、且つリチウム硫黄電池は容量が現行のリチウムイオン電池よりも大きいため、容量型電池として適切である。

負極としては、黒鉛負極、Ｌｉ負極及びチタン酸リチウムが例として挙げられる。これらも、広いＳＯＣ範囲でＯＣＶが一定であるという特徴を有している。このような正負極の中から、電池として傾きが小さくなるような負極と正極の組み合わせを選択することで、容量型電池として適切となる。

一方、パワー型電池としては、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が容量型電池よりも大きいことが好ましい。これも、図２と上記式（１）〜（４）の関係を成立させやすくするためである。そのため、例えば、正極に３元系のＬｉＮｉＭｎＣｏＯ_２（ＮＭＣ）を用いた電池が挙げられる。ＮＭＣは、ＳＯＣに応じてリチウムとの酸化還元電位が３．５Ｖ〜４．３Ｖ（ｖｓ Ｌｉ^＋／Ｌｉ）程度まで変化するという特徴を有している。

負極としては、ハードカーボンが例として挙げられる。これは、黒鉛と同様、炭素材料ということに変わりはないが、非晶質であるため、ＳＯＣに応じてリチウムイオンとの酸化還元反応電位が変化する。また、ハードカーボンは、出力特性が高いことが特徴であるため、パワー型電池として適切である。このような正負極の中から、傾きが容量型電池よりも大きく、上記式（１）〜（４）を満たすような負極と正極の組み合わせを選択することで、容量型電池として適切となる。

まとめると、図２に示すとおり、第一の蓄電池の充電率５０％における開回路電圧の傾きは、第二の蓄電池の当該傾きよりも大きいことが望ましい。

図５は、実施例２の複合電池の構成を示したものである。

実施例１では、パワー型電池と容量型電池は別々の物とし、電気自動車内の別々の位置に積載するように記載したが、一つの筐体内に納め、一つの電池として扱ってもよい。

図５において、パワー型電池１００と容量型電池１０１は別々の電池であるが、一つの筐体に納められ、一つの複合電池１０２として扱うことができる。パワー型電池１００と容量型電池１０１は並列に接続されている。

このパワー型電池１００と容量型電池１０１のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の関係と容量型電池１０１の内部抵抗値を、図２及び上記式（１）〜（４）を満たすようにすることで、筐体内にリレー等の安全性の設計を設ける必要性をなくすことができる。また、複合電池１０２の電圧等の電池情報を監視するだけで、パワー型電池１００と容量型電池１０１のＳＯＣが危険範囲まで到達することを抑制できる。

よって、複合電池１０２を一つの電池として扱うことが可能となる。この複合電池１０２を交換することで、通常と同様の電池交換も可能である。

図６は、実施例３の複合蓄電システムを備えた電気自動車を示す模式構成図である。

図６に示すように、電気自動車２００は、実施例１と同様に、パワー型電池２０１と容量型電池２０２と、を含む複合蓄電システムを備えている。実施例１と異なる点は、パワー型電池２０１の入出力口にリレー２０３を設けていることである。

実施例１の上記式（１）〜（４）の関係が、容量型電池２０２の使用ＳＯＣ範囲内の一部区間でしか成立していないため、このリレー２０３によって安全性を確立している。このリレー２０３の開閉は、容量型電池２０２のＳＯＣを元に、ＥＣＵ２０４によって行う。このリレー２０３の開閉動作は、ＥＣＵ２０４とは別で電池制御コントローラがある場合には、その電池制御コントローラで行ってもよい。

つぎに、パワー型電池２０１及び容量型電池２０２のＳＯＣ−ＯＣＶ特性、並びに容量型電池２０２の内部抵抗値の値から、上記式（１）及び（２）で算出するＣＣＶ_ｍａｘとＣＣＶ_ｍｉｎについて説明する。

図７は、図６の容量型電池２０２及びパワー型電池２０１の電圧曲線を示すグラフである。横軸にＳＯＣ、縦軸に電圧をとっている。

図７に示すように、図１の容量型電池１４と異なり、図６の容量型電池２０２は、ＳＯＣに対してＯＣＶの傾きが大きい区間を有する。

そのため、パワー型電池の０％から１００％までのＯＣＶ範囲３００の範囲外にＣＣＶ_ｍａｘとＣＣＶ_ｍｉｎが存在する。

このＣＣＶ_ｍａｘがＯＣＶ_Ｐｏｗ（１００％）よりも大きくなる区間は、ＳＯＣ範囲３０１では、パワー型電池が過充電となる危険性がある。

一方、走行が行われ、上記式（３）及び（４）を満たすＳＯＣ範囲３０２まで容量型電池のＳＯＣが減少すると、実施例１で述べたように、本質的にパワー型電池が安全なＳＯＣ範囲で駆動可能となるため、危険性はない。

また、ＣＣＶ_ｍｉｎがＯＣＶ_Ｐｏｗ（０％）よりも小さくなるＳＯＣ範囲３０３では、パワー型電池は過放電となる危険がある。

故に、図６のリレー２０３を適切なタイミングで開閉することにより、パワー型電池のＳＯＣの逸脱を抑制する必要がある。

図８は、本実施例におけるパワー型電池のＳＯＣの逸脱を抑制する制御方法を示すフローチャートである。

本図において、制御フローは、ステップＳ１００より開始する。ステップＳ１００は、キーオンに対応し、ＥＣＵ２０４はパワー型電池と容量型電池の電池情報を受け取る。ここで、キーオン（キーＯＮ）とは、電気自動車のエンジンキーを挿入した状態若しくはエンジンキーによりエンジンを始動した状態、又は、エンジンキーが不要な車種の場合はエンジンを始動した状態をいう。また、キーオフ（キーＯＦＦ）とは、電気自動車のエンジンキーを抜いた状態若しくはエンジンキーによりエンジンを停止した状態、又は、エンジンキーが不要な車種の場合はエンジンを停止した状態をいう。

ステップＳ１０１においては、容量型電池のＳＯＣを判別する。容量型電池のＳＯＣが図７のＳＯＣ範囲３０２内である場合は、ステップＳ１０２に進む。これに対して、ＳＯＣ範囲３０２内でない場合は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２においては、ＥＣＵ２０４からリレー２０３にリレー閉の信号を送り、リレー２０３を閉とする。リレー閉とした後は、ステップＳ１０４に進む。

一方、ステップＳ１０３においては、リレー２０３を開として、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４においては、リレーが開、もしくは閉の状態のまま電気自動車が走行する。リレーが閉の場合には、パワー型電池と容量型電池の両方から電力を供給する。一方、リレーが開の場合には、容量型電池からのみ電力を供給する。１演算周期が経過したら、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５においては、キーＯＦＦを判別する。キーＯＦＦの場合はステップＳ１０６へ進み、キーＯＦＦでない場合はステップＳ１０１に戻り、キーＯＦＦとなるまでステップＳ１０１〜Ｓ１０５を繰り返し演算する。

ステップＳ１０６においては、リレー２０３を開とする。これは、休止中に容量型電池からＥＣＵ等の機器へ暗電流が流れＳＯＣが低下し、容量型電池のＳＯＣがＳＯＣ範囲３０３に到達しても、安全性を保つための制御である。

ステップＳ１０６においてリレー２０３を開とした後、制御を終了する（ステップＳ１０７）。

このように、パワー型電池を容量型電池に接続しても安全か否かを判定し、リレーにて制御することで、安全にパワー型電池を使用することができる。

まとめると、本実施例の複合蓄電システムにおいては、第一の蓄電池への電気的な接続及び切断のための開閉が可能なリレーを有し、第二の蓄電池に印加される電圧が、第一の蓄電池の充電率０％から１００％までの開回路電圧の範囲に収まるように、リレーの開閉をする機能を有する。

また、リレーを開とする判定基準は、図７に示すように、（第二の蓄電池の開回路電圧）＋（第二の蓄電池への最大電流）×（第二の蓄電池の内部抵抗）の値が第一の蓄電池の充電率１００％の開回路電圧を上回った場合と、（第二の蓄電池の開回路電圧）−（第二の蓄電池への最大電流）×（第二の蓄電池の内部抵抗）の値が第一の蓄電池の充電率０％の開回路電圧を下回った場合と、であることが望ましい。

実施例３では、内部抵抗値は変化しないと仮定した場合である。このため、ＣＣＶ_ｍｉｎとＣＣＶ_ｍａｘは変化しないものとして説明している。しかし、実際の電池では、劣化によって内部抵抗値が上昇し、ＣＣＶ_ｍｉｎとＣＣＶ_ｍａｘが変化する。

実施例４は、ＣＣＶ_ｍｉｎ及びＣＣＶ_ｍａｘの変化を考慮したものである。

図９は、容量型電池及びパワー型電池の電圧曲線を示すグラフである。横軸にＳＯＣ、縦軸に電圧をとっている。

図９においては、内部抵抗値の上昇に伴い、図７のＣＣＶ_ｍｉｎがＣＣＶ_ｍｉｎ’に変化し、図７のＣＣＶ_ｍａｘがＣＣＶ_ｍａｘ’ に変化している。

図９に示す状態は、下記式（６）、（７）及び（８）に示すとおりである。

Ｒは現在の電池の内部抵抗値、Ｒ_ｉｎｉは初期の内部抵抗値である。劣化すると抵抗は増加するので、上記式（８）により算出されるＳＯＨＲは、１より大きい値となる。これにより、上記式（６）のＣＣＶ_ｍａｘ’はＣＣＶ_ｍａｘより大きい値となり、上記式（７）のＣＣＶ_ｍｉｎ’はＣＣＶ_ｍｉｎより小さい値となる。

これにより、ＣＣＶ_ｍａｘ’＞ＯＣＶ_Ｐｏｗ（１００％）となるＳＯＣ範囲４００（図９）は、図７のＳＯＣ範囲３０１より大きくなる。また、上記式（６）及び（７）を満たすＳＯＣ範囲４０１（図９）は、図７のＳＯＣ範囲３０２より小さくなる。そして、ＣＣＶ_ｍｉｎ’＜ＯＣＶ_Ｐｏｗ（０％）となるＳＯＣ範囲４０２（図９）は、図７のＳＯＣ範囲３０３より大きくなる。

安全性を確保する上では、この抵抗劣化の影響を加味したリレーの制御をすることが必要となる。この制御フローは、図８のフローチャートと同様であるが、ステップＳ１０１は、ＳＯＣがＳＯＣ範囲４０１内か否かを判定することになる。

この内部抵抗の上昇率を加味したリレー制御をすることで、容量型電池が劣化しても安全にパワー型電池を使用することが可能となる。

１０、２００：電気自動車、１１：モータジェネレータ、１２：インバータ、１３、１００、２０１：パワー型電池、１４、１０１、２０２：容量型電池、１５、２０４：ＥＣＵ、１０２：複合電池、２０３：リレー。

Claims (9)

1. 第一の蓄電池と、第二の蓄電池と、を含み、
   前記第一の蓄電池と前記第二の蓄電池とが並列に接続された構成を有し、
   前記第一の蓄電池の充電率１００％における開回路電圧は、前記第二の蓄電池が到達しうる電圧の最大値以上であり、
   前記第一の蓄電池の充電率０％における開回路電圧は、前記第二の蓄電池が到達しうる電圧の最小値以下である、複合蓄電システム。
2. 請求項１記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記第二の蓄電池が到達しうる前記電圧の前記最大値は、（前記第二の蓄電池の開回路電圧）＋（前記第二の蓄電池への最大電流）×（前記第二の蓄電池の内部抵抗）の値であり、
   前記第二の蓄電池が到達しうる前記電圧の前記最小値は、（前記第二の蓄電池の開回路電圧）−（前記第二の蓄電池への最大電流）×（前記第二の蓄電池の内部抵抗）の値である、複合蓄電システム。
3. 請求項１記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記第二の蓄電池は、出力密度が前記第一の蓄電池よりも小さく、かつ、エネルギー密度が前記第一の蓄電池よりも大きい、複合蓄電システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記第一の蓄電池の前記充電率５０％における前記開回路電圧の傾きは、前記第二の蓄電池の当該傾きよりも大きい、複合蓄電システム。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記第一の蓄電池は、正極活物質としてＬｉＮｉＭｎＣｏＯ_２を含み、
   前記第二の蓄電池は、正極活物質としてＬｉＦｅＰｏ_４を含む、複合蓄電システム。
6. 第一の蓄電池と、第二の蓄電池と、を含み、
   前記第一の蓄電池と前記第二の蓄電池とが並列に接続された構成を有し、
   前記第一の蓄電池への電気的な接続及び切断のための開閉が可能なリレーを有し、
   前記第二の蓄電池に印加される電圧が、前記第一の蓄電池の充電率０％から１００％までの開回路電圧の範囲に収まるように、前記リレーの開閉をする機能を有する、複合蓄電システム。
7. 請求項６記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記リレーを開とする判定基準は、
   （前記第二の蓄電池の開回路電圧）＋（前記第二の蓄電池への最大電流）×（前記第二の蓄電池の内部抵抗）の値が前記第一の蓄電池の前記充電率１００％の前記開回路電圧を上回った場合と、
   （前記第二の蓄電池の開回路電圧）−（前記第二の蓄電池への最大電流）×（前記第二の蓄電池の内部抵抗）の値が前記第一の蓄電池の前記充電率０％の前記開回路電圧を下回った場合と、である、複合蓄電システム。
8. 請求項６記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記リレーの前記開閉は、前記第二の蓄電池の前記充電率の情報に基いて行う、複合蓄電システム。
9. 請求項７記載の複合蓄電システムにおいて、
   前記リレーを開とする前記判定基準は、前記第二の蓄電池の前記内部抵抗の劣化を計算に入れたものである、複合蓄電システム。

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