(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な組電池と、
前記組電池への充放電を制御するための充放電制御手段と、
前記組電池を通電する充放電電流を検出するための電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された充放電電流に基づいて、前記組電池の残容量を推定するための電池容量演算手段と、
を備え、
前記充放電制御手段は、複数の制御モードを選択可能に構成されると共に、該充放電制御手段は、選択された制御モードに従って制御され、
前記複数の制御モードは、
前記電池容量演算手段で推定された残容量が、予め設定された所定の制御上限値よりも高い場合は、充電を禁止する充電禁止モードと、
前記残容量が前記制御上限値よりも低く設定された所定の制御下限値よりも低い場合は、放電を禁止する放電禁止モードと、
前記残容量が前記制御上限値と前記制御下限値の範囲内にある場合は、充放電電流制限値に基づいて充放電を制御する充放電モードと、
を含み、
さらに、前記充放電モードは、
前記残容量が前記制御上限値と前記制御下限値との間に設定された規定状態値を中心とする一定範囲の上限値よりも高い場合は、所定時間内の放電量が充電量を上回る充放電を許容するように、前記規定状態値以下となるまで充放電を制御する許容モードと、
前記残容量が前記一定範囲の上限値よりも低い場合は、該規定状態値を中心とする一定範囲内に残容量を維持するように充放電電流を制限する制限モードと
を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記充放電制御手段は、前記許容モードにおける充放電電流制限値として、所定時間内の放電電流の積算値が充電電流の積算値よりも大きくなる電流値を許容するように充放電を制御することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源装置であって、
前記充放電制御手段は、前記充放電電流制限値として、充電電流制限値と、放電電流制限値とが設定されており、
前記許容モードにおいて、充電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量が、放電電流制限値として設定される充電電流の時間変化量よりも大きいことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記充放電制御手段は、前記充放電電流制限値として、充電電流制限値と、放電電流制限値とが設定されており、
前記許容モードにおいて放電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量よりも、前記制限モードにおいて放電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量が小さいことを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記電池容量演算手段で推定された前記組電池の残容量に基づいて前記充放電電流制限値を、電力供給対象機器側に対して通信するための電源側通信手段を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記組電池を外部の充電装置と電気的に接続可能な外部接続スイッチを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記電源装置が車両用の電源装置であり、
前記許容モードが、ＥＶ走行モード、
前記制限モードが、ＨＥＶ走行モードであることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記制御上限値が、前記組電池の満充電状態の８０％以上であることを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記規定状態値が、前記組電池の満充電状態の５０％以下であることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記制御上限値が、２０Ａｈ〜６０Ａｈであることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記規定状態値が、２Ａｈ〜１０Ａｈであることを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。
【請求項１３】
充放電可能な組電池と、
前記組電池への充放電を制御するための充放電制御手段と、
前記組電池を通電する充放電電流を検出するための電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された充放電電流に基づいて、前記組電池の残容量を推定するための電池容量演算手段と、
を備える電源装置の充放電制御方法であって、
前記電池容量演算手段で推定された残容量と、予め設定された所定の制御上限値とを比較し、該制御上限値よりも高い場合は、充電を禁止する工程と、
該残容量と、該制御上限値よりも低く設定された所定の制御下限値とを比較し、該制御下限値よりも低い場合は、放電を禁止する工程と、
該残容量と、該制御上限値と制御下限値との間に設定された規定状態値を中心とする一定範囲の上限値とを比較し、該一定範囲の上限値よりも高い場合は、前記規定状態値以下となるまで所定時間内の放電量が充電量を上回る充放電を許容するように、充放電電流制限値に基づいて充放電を制御する充放電制御を行う工程と、
該一定範囲の上限値よりも低い場合は、該規定状態値を中心とする一定範囲内に残容量を維持するように、充放電電流制限値に基づいて充放電電流を制限する工程と、
を含むことを特徴とする電源装置の充放電制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電源装置の充放電制御方法であって、さらに
電力供給対象機器の停止中に、外部の充電装置と電気的に接続して前記組電池の充電を行う工程を含むことを特徴とする電源装置の充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を複数個組み合わせて成る組電池と負荷との間の接続状態を制御する電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法に関し、特に電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド式電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド式電気自動車等の電動車両に塔載される駆動用動力源である組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給し走行する電動車両において、組電池とインバータとの間の接続状態を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して、内燃機関（エンジン）と電動機（モータ）とを効率的に組み合わせて走行するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両は、充放電可能な組電池を搭載し、発進時や加速時などにモータへ電力を供給して駆動力を発生する一方で、下り坂や制動時などに車両の運動エネルギーを電力として回収する。
【０００３】
このようなハイブリッド車両において、搭載する組電池を商用電源などの外部電源からの電力によって充電するための構成が提案されている。このように外部電源により組電池を予め充電することにより、通勤や買い物などの比較的短距離の走行であれば、内燃機関を停止状態に保ったまま走行することができるため、総合的な燃料消費効率を向上させることが可能となる。このような走行モードは、ＥＶ（Electric Vehicle）走行モードとも称される。
【０００４】
このようなＥＶ走行モードにおける走行性能を高めるためには、組電池の充放電能力をより高めることが望ましい。組電池は過放電や過充電などによって劣化するため、組電池を適正な残容量（State Of Charge（ＳＯＣ）や電池の充電量、充電状態値等とも呼ばれる。以下「ＳＯＣ」ともいう）に維持することが重要となる。
【０００５】
蓄電池のＳＯＣの推定精度を高める方法として、特許文献１が提案されている。この技術によれば、図８に示すように、車両はまずＥＶ走行モードで走行を開始する（時刻ｔ１）。ここで、第１蓄電部ＢＡＴ１に対するリセット要求（ＳＯＣ１リセット要求）が発せられると、第１蓄電部ＢＡＴ１を積極的に放電するように電流制御が行われる。外部電源により充電可能な状態になる時刻ｔ２以降では、リセット対象の第１蓄電部ＢＡＴ１の放電電流が一定電流値に維持されるとともに、リセット対象ではない第２蓄電部ＢＡＴ２は、少なくとも第１蓄電部ＢＡＴ１の放電電流を含む充電電流で充電される。その後、時刻ｔ３において第１蓄電部ＢＡＴ１の電池電圧（放電電圧）に特徴点が現れたとすると、この時刻ｔ３のタイミングにおいて、第１蓄電部ＢＡＴ１のＳＯＣの推定値は、予め定められた基準値にリセットされる。このような制御によって、蓄電部のＳＯＣの推定精度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３１２３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＳＯＣの推定には限度があるため、演算されたＳＯＣのみに依拠してＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替えるのでは、精度に限界がある。特に、ＳＯＣの演算推定値と実際のＳＯＣとの誤差が僅かであっても、長期間の使用によって誤差が蓄積されて大きくなる。ＳＯＣの演算値の誤差が大きくなると、正確な制御が困難となる結果、組電池に負担の大きくなる充放電制御が行われる虞もあり、電池寿命を損ねるリスクも高くなる。
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、適切なタイミングで充放電電流制限値を変更して組電池への負担低減を図ることが可能な電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、充放電可能な組電池と、前記組電池への充放電を制御するための充放電制御手段と、前記組電池を通電する充放電電流を検出するための電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された充放電電流に基づいて、前記組電池の残容量を推定するための電池容量演算手段と、を備え、前記充放電制御手段は、複数の制御モードを選択可能に構成されると共に、該充放電制御手段は、選択された制御モードに従って制御される。前記複数の制御モードは、前記電池容量演算手段で推定された残容量が、予め設定された所定の制御上限値よりも高い場合は、充電を禁止する充電禁止モードと、前記残容量が前記制御上限値よりも低く設定された所定の制御下限値よりも低い場合は、放電を禁止する放電禁止モードと、前記残容量が前記制御上限値と前記制御下限値の範囲内にある場合は、充放電電流制限値に基づいて充放電を制御する充放電モードと、を含んでいる。さらに、前記充放電モードは、前記残容量が前記制御上限値と前記制御下限値との間に設定された規定状態値を中心とする一定範囲の上限値よりも高い場合は、所定時間内の放電量が充電量を上回る充放電を許容するように、前記規定状態値以下となるまで充放電を制御する許容モードと、前記残容量が前記一定範囲の上限値よりも低い場合は、該規定状態値を中心とする一定範囲内に残容量を維持するように充放電電流を制限する制限モードとするよう、前記充放電制御手段が充放電を制御する制御モードを切り替えることができる。これにより、残容量に応じて充放電電流を制御する制御モードを切り替えることで、適切な動作を行いつつ、組電池を過充電、過放電から保護して長寿命化を図ることができる。
【００１０】
また、第２の側面に係る電源装置によれば、前記充放電制御手段は、前記許容モードにおける充放電電流制限値として、所定時間内の放電電流の積算値が充電電流の積算値よりも大きくなる電流値を許容することができる。これにより、許容モードにおける放電が充電よりも大きくなる制御を許容して、組電池が過充電、過放電とならない範囲内で電力を有効に利用できる。
【００１１】
さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記充放電制御手段は、前記充放電電流制限値として、充電電流制限値と、放電電流制限値とが設定されており、前記許容モード
において、充電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量が、放電電流制限値として設定される充電電流の時間変化量よりも大きいことを特徴としている。これにより、許容モードにおける放電が充電よりも大きくなる制御を許容して、組電池が過充電、過放電とならない範囲内で電力を有効に利用できる。
【００１２】
さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、前記充放電制御手段は、前記充放電制御手段は、前記充放電電流制限値として、充電電流制限値と、放電電流制限値とが設定されており、前記許容モードにおいて放電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量よりも、前記制限モードにおいて放電電流制限値として設定される放電電流の時間変化量が小さいことを特徴としている。これにより、制限モードにおいては放電量を許容モードよりも抑制して過放電を防止し、組電池を保護できる。
【００１３】
さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、さらに前記電池容量演算手段で推定された前記組電池の残容量に基づいて前記充放電電流制限値を、電力供給対象機器側に対して通信するための電源側通信手段を備えることができる。これにより、電源装置側の制御モードの変更に応じて、利用可能な電流を電力供給対象機器側に通知することができる。例えば、残容量が一定範囲の上限値よりも低い状態を検出後は、この規定状態値を維持できるような低い充放電電流制限値に制限されることを電力供給対象機器側に通知する。
【００１４】
さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、さらに前記組電池を外部の充電装置と電気的に接続可能な外部接続スイッチを備えることができる。これにより、組電池の充電を内部の組電池のみならず、外部の電源装置からも行うことが可能となる。
【００１５】
さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記電源装置が車両用の電源装置であり、前記許容モードをＥＶ走行モード、前記制限モードをＨＥＶ走行モードとできる。これにより、いわゆるプラグイン式ハイブリッドカーにおけるＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとの切り替えを、組電池に負荷をかけないような適切なタイミングで行うことができ、長期にわたり信頼性高く利用できる利点が得られる。
【００１６】
さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記制御上限値を、前記組電池の満充電状態の８０％以上とできる。
【００１７】
さらにまた、第の側面に係る電源装置によれば、前記規定状態値を、前記組電池の満充電状態の５０％以下とできる。これにより、特にＨＥＶ走行モードにおける好適なＳＯＣ約５０％にて走行モードを切り替えることが可能となり、ＥＶ・プラグイン制御に効果的となる。
【００１８】
さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記制御上限値を、２０Ａｈ〜６０Ａｈとできる。
【００１９】
さらにまた、第１１の側面に係る電源装置によれば、前記規定状態値を、２Ａｈ〜１０Ａｈとできる。
【００２０】
さらにまた、第１２の側面に係る電源装置を備える車両によれば、上記電源装置を備えることができる。
【００２１】
さらにまた、第１３の側面に係る電源装置の充放電制御方法によれば、充放電可能な組電池と、前記組電池への充放電を制御するための充放電制御手段と、前記組電池を通電する充放電電流を検出するための電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された充放電電流に基づいて、前記組電池の残容量を推定するための電池容量演算手段と、を備える電源装置の充放電制御方法であって、前記電池容量演算手段で推定された残容量と、予め設定された所定の制御上限値とを比較し、該制御上限値よりも高い場合は、充電を禁止する工程と、該残容量と、該制御上限値と制御下限値との間に設定された規定状態値を中心とする一定範囲の上限値とを比較し、該一定範囲の上限値よりも高い場合は、前記規定状態値以下となるまで所定時間内の放電量が充電量を上回る充放電を許容するように、充放電電流制限値に基づいて充放電を制御する充放電制御を行う工程と、該一定範囲の上限値よりも低い場合は、該規定状態値を中心とする一定範囲内に残容量を維持するように、充放電電流制限値に基づいて充放電電流を制限する工程と、を含むことができる。これにより、残容量に応じて充放電電流を制御する制御モードを切り替えることで、適切な動作を行いつつ、組電池を保護して長寿命化を図ることができる。
【００２２】
さらにまた、第１４の側面に係る電源装置の充放電制御方法によれば、さらに電力供給対象機器の停止中に、外部の充電装置と電気的に接続して前記組電池の充電を行う工程を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る電源装置を備える車両を示すブロック図である。
【図２】図１の詳細を示したブロック図である。
【図３】電源装置の充放電制御方法によるＳＯＣの時間変化を示すグラフである。
【図４】充放電制御方法を示すフローチャートである。
【図５】所定の制限値の関係を示す模式図である。
【図６】エンジンとモータの走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図７】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図８】従来のＳＯＣ時間変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２５】
図１〜図５に基づいて、実施例１に係る電源装置と充放電制御方法を説明する。この例では、電源装置を車両（ハイブリッドカー）に適用した例を説明する。これらの図において、図１は実施例１に係る電源装置を備える車両のブロック図、図２は図１の詳細を示したブロック図、図３は電源装置の充放電制御方法によるＳＯＣの時間変化を示すグラフ、図４は充放電制御方法を示すフローチャート、図５は所定の制限値の関係を示す模式図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１００は、充放電可能な組電池１０と、電源装置１００を制御するための電源コントローラ１２とを備える。この電源装置１００は、車両ＣＡのモータ３に駆動電力を供給するバッテリシステムを構成する。
【００２６】
電源コントローラ１２は、図２に示すように、組電池１０への充放電を制御するための充放電制御手段１３と、組電池１０を通電する充放電電流を検出するための電流検出手段１４と、電流検出手段１４で検出された充放電電流に基づいて、組電池１０の残容量を推定するための電池容量演算手段１５と、電池容量演算手段１５で推定された組電池１０の残容量に基づいて充放電電流制限値を、電力供給対象機器、すなわち車両本体側に対して通信するための電源側通信手段１６として機能する。
【００２７】
また車両ＣＡは、図１に示すように電源装置１００から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ５と、インバータ５を介して変換された交流電力及びエンジン６の動力で駆動されるモータ３と、モータ３及び車輪を駆動するためのエンジン６と、エンジン６の動作を制御するエンジンコントローラ７と、車両ＣＡの動作を制御する車両コントローラ８とを備えている。
（車両コントローラ８）
【００２８】
車両コントローラ８は、出力要求に基づいて、ガソリンエンジン出力と電源装置１００の出力の配分を制御する。また車両コントローラ８は、電源コントローラ１２と通信可能に接続されており、電源コントローラ１２から、組電池１０のＳＯＣ（バッテリＳＯＣ値）や利用可能な充放電電流制限値等の情報を受け取ると共に、電源コントローラ１２に対して、出力の要求などを送出する。車両コントローラ８は、バッテリＳＯＣ値が高いときは、電源装置１００への出力配分を高くとる。この際は、エンジンの駆動を抑えたＥＶ走行モードとなり、電源コントローラ１２が組電池１０の放電電流量が充電電流量を上回る放電過多を許容する制御を、ＳＯＣ値が所定値以下になるまで行う。そしてＳＯＣ値が所定値まで低下したことが電源コントローラ１２に検出されると、一定のＳＯＣ値を保持するような充放電制御に切り替えられると共に、車両コントローラ８側に制御モード変更及び／又は充放電電流制限値変更の情報が伝達されて、車両コントローラ８はバッテリ駆動とエンジン駆動を併用したＨＥＶ走行モードに切り替える。ＨＥＶ走行モードでは、ＳＯＣが所定値を中心とした一定範囲内に収まるような充放電電流に制御される。もしＳＯＣが低下して所定の下限制御値に達すると、放電を禁止する放電禁止モードとなる。
（組電池１０）
【００２９】
組電池１０としては、充放電可能な二次電池である素電池（電池セル）を複数直列及び／又は並列に接続したものが利用できる。二次電池としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などが好適に利用できる。またこれら以外の電力貯蔵要素として、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を利用することもでき、本明細書ではこれらの電力貯蔵要素を含めて組電池と呼ぶ。
【００３０】
図２に示す例では、多数の素電池を直列に接続して組電池１０が構成される。素電池は、温度センサと接続されており、温度センサで検出された温度信号が電源コントローラ１２側に送出される。温度センサはすべての素電池に設ける他、一部の素電池のみに設けて電池温度を代表させてもよい。組電池１０は、コンタクタを介してインバータ５と接続される。また組電池１０の正極側にはプリチャージ用の抵抗とコンタクタが接続される。この例では、インバータ５は車両本体側に設けられる。ただ、電源装置側にインバータを設ける構成としてもよい。インバータ５は、組電池１０の直流電力を交流電力に変換し、モータ３に供給する。
【００３１】
一方、組電池１０は外部の充電装置ＣＤと電気的に接続するための外部接続スイッチＳＷと接続している。車両ＣＡの停止中に外部接続スイッチＳＷを閉状態（ＯＮ）とすることで、外部電源から組電池１０を充電できる。充電完了後は、外部接続スイッチＳＷを開状態（ＯＦＦ）として充電装置ＣＤを電源装置１００から切り離す。このような外部の充電装置ＣＤとしては、商用電源や充電ステーションなどが利用できる。典型的には、家庭用の単相交流の商用電源で充電するプラグインハイブリッドカーが挙げられる。このようにして組電池１０に充電された電気量を用いて、電源装置１００は車両駆動用の電力を供給する。
【００３２】
図２に示す電源コントローラ１２は、組電池１０に接続された温度センサから出力を受ける温度センサ入力手段と、電池電圧のセンサ出力を受ける電圧センサ入力手段と、電流検出手段１４に相当する、電流センサのセンサ出力を受ける電流センサ入力手段と、電池の残容量を演算する電池容量演算手段１５と、組電池１０への充放電電流を制御するための充放電制御手段１３と、車両コントローラ８との通信を行うための通信インターフェースである電源側通信手段１６とを備える。
（電池容量演算手段１５）
【００３３】
電池容量演算手段１５は、蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を連続的に推定する。ＳＯＣは、組電池の充電量の絶対値（単位［Ａ・ｈ］など）や組電池の充電容量に対する充電量の比率（０〜１００％）として表すことができる。ここでは電池容量演算手段１５は、組電池の充放電量の積算値に基づいてＳＯＣを順次演算する。充放電量の積算値は、対応する組電池の電池電圧と電池電流との積（電力）を時間的に積分することで得られる。
（充放電制御手段１３）
（制御モード）
【００３４】
充放電制御手段１３は、組電池１０への充放電電流を、充放電電流制限値以下となるように制御する。この充放電制御手段１３は、予め設定された所定の残容量と、電池容量演算手段１５で演算された残容量とを比較して、制御モードを切り替える。充放電電流制限値は、制御モードに応じて変更される。この様子を、図５の制限値を示すグラフ及び図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
まずステップＳ１で組電池の残容量すなわちＳＯＣが制限上限値以上かどうかを判定する。ＳＯＣが制御上限値よりも高い場合は、ステップＳ１−２に進み、充電を禁止する充電禁止モードとする。この場合は充放電を中止して処理を終了し、例えば電池異常と判定して警告表示やサービスコールなどを行う。
【００３６】
一方ＳＯＣが制限上限値よりも低い場合はステップＳ２に進み、ＳＯＣが制御下限値以下かどうかを判定する。以下の場合はステップＳ２−２に進み、放電を禁止する放電禁止モードとして処理を終了する。
【００３７】
またＳＯＣが制御下限値よりも大きい場合はステップＳ３に進み、ＳＯＣが規定状態値近傍、具体的には規定状態値を中心とする一定範囲（±αの範囲）の上限値（規定状態値＋α：範囲上限値と呼ぶ）以上かどうかを判定する。範囲上限値以上の場合はステップＳ３−２に進み、所定時間内の放電電流量が充電電流量を上回る充放電を許容する許容モードとする。このモードでは、放電過多が許容されるので、ＳＯＣは徐々に低下することとなる。
【００３８】
そしてステップＳ３に戻るループを繰り返す一方、ＳＯＣが既定状態値近傍よりも低くなるとステップＳ４に進み、残容量を規定状態値を中心とする一定範囲内（範囲上限値から範囲下限値）に維持するように、充放電電流制限値を減少させ、充放電電流をこの制限値以下に制限する制限モードとする。
【００３９】
図３に、このような制御モードの切り替えの結果ＳＯＣが時間変化する様子のグラフを示す。この図に示すように、まず車両の駆動前に組電池の充電を行っておく。充電は、外部接続スイッチＳＷをＯＮとして外部の充電装置ＣＤから行う。また、非常時などには車両の発電機を駆動して充電してもよい。
【００４０】
充電が完了し、ＳＯＣが制御上限値すなわち制御上限値に達すると、充電を禁止する。そして車両が駆動され、ＳＯＣが制御上限値よりも低下すると許容モードに移行する。許容モードにおいては、放電電流が充電電流よりも過多になることを許容する。具体的には、所定時間内の放電電流の積算値が常時充電電流の積算値よりも大きくなるような充放電制御を許容する。または、許容モードにおける放電電流の時間変化量が、充電電流の時間変化量よりも大きくなるよう充放電制御する、あるいは許容モードにおける放電電流の時間変化量よりも、制限モードにおける放電電流の時間変化量を小さくするよう充放電制御する。この状態では、主に電源装置で駆動するＥＶ走行モードとなる。
【００４１】
そして、ＳＯＣが低くなった状態、具体的には範囲上限値以下が検出されると、今度はＨＥＶ走行モードに切り替えて放電電流量を抑制することで、組電池の過放電を防止でき、電池への負担を軽減できる。またこのような制御モードの切り替えや充放電電流制限値の制限を車両側に通知して、モータやエンジンの駆動制御を適切なモードに変更する。これにより、いわゆるプラグイン式ハイブリッドカーにおける好適なＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとの切り替えを実現でき、組電池を長期にわたり信頼性高く利用できる利点が得られる。
【００４２】
制御上限値の例としては、使用する電池の種類や数、接続形態などに応じて、例えば組電池の満充電状態の８０％以上や２０Ａｈ〜６０Ａｈ等に設定できる。また規定状態値も同様に、電池条件などに応じて決定できるが、好ましくは組電池の満充電状態の５０％以下、又は２Ａｈ〜１０Ａｈに設定する。これにより、特にＨＥＶ走行モードにおける好適なＳＯＣ約５０％にて走行モードを切り替えることが可能となり、ＥＶ・プラグイン制御に効果的となる。また制御上限値と制御下限値、規定状態値とを比率で規定することもでき、例えば制御下限値から制御上限値までの間を０〜１００とした場合、所定基準値を５〜３０、好ましくは８〜２０の位置に設定することもできる。さらに所定基準値を中心とする一定範囲は、例えば±（ＳＯＣの５〜１０％）あるいは１Ａｈ〜５Ａｈ等に設定できる。
【００４３】
以上の電源装置は、車両用のバッテリシステムとして利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
【００４４】
図６に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｂと、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム１００Ｂは、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム１００Ｂの電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｂから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する。
【００４５】
また図７に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｃと、このバッテリシステム１００Ｃの電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｃから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム１００Ｃの電池を充電する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに電源装置の充放電制御方法は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車などの充放電制御方法として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１００…電源装置
１００Ｂ、１００Ｃ…バッテリシステム
３…モータ
５…インバータ
６…エンジン
７…エンジンコントローラ
８…車両コントローラ
１０…組電池
１２…電源コントローラ
１３…充放電制御手段
１４…電流検出手段
１５…電池容量演算手段
１６…電源側通信手段
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＣＡ、ＥＶ、ＨＶ…車両
ＳＷ…外部接続スイッチ
ＣＤ…充電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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