(57)【要約】【課題】容易な操作で、かつ、短時間でパワー電池とエネルギー電池とを充電可能な車両用電源制御装置を提供する。【解決手段】充電器９０による充電が開始されてから各電池２，３の電池容量ＳＯＣが目標容量に到達するまでの充電期間中、切替手段２２によって、充各電池２，３の開放電圧ＯＣＶの差が予め設定された第１基準電圧差△Ｖ１以上になると充電器９０と並列回路２０との接続状態を充電器９０から各電池２，３に電流が供給される外部充電状態から前記電流が供給されない内部充電状態に切替えるとともに、各電池２，３の開放電圧ＯＣＶの差が予め設定された第２基準電圧差△Ｖ２未満に低下すると前記接続状態を前記内部充電状態から前記外部充電状態に切替える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電源制御装置であって、
パワー電池と、
前記パワー電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きいエネルギー電池と、
前記各電池を互いに並列に接続するとともに、所定の充電器に接続される並列回路と、
前記充電器と前記並列回路との接続状態を、前記充電器から前記各電池に電流が供給されて当該各電池が前記充電器により充電される外部充電状態と、前記充電器から前記各電池に電流が供給されない一方前記パワー電池から前記エネルギー電池に循環電流が供給されて当該エネルギー電池が前記パワー電池により充電される内部充電状態とに切替え可能な切替手段と、
前記切替手段を制御可能な充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記各電池の開放電圧差を算出可能であり、前記充電器による充電が開始されてから前記各電池の電池容量が目標容量に到達するまでの充電期間中、前記切替手段によって、前記接続状態が前記外部充電状態のときに前記開放電圧差が予め設定された第１基準電圧差以上になると前記接続状態を前記外部充電状態から前記内部充電状態に切替えるとともに、前記接続状態が前記内部充電状態のときに前記開放電圧差が予め設定された第２基準電圧差未満に低下すると前記接続状態を前記内部充電状態から前記外部充電状態に切替えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源制御装置において、
前記第１基準電圧差は、予め設定された前記充電期間の目標値と、前記接続状態が前記内部充電状態のときの前記エネルギー電池の発熱量とに基づいて設定されることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用電源制御装置において、
前記充電制御手段は、前記循環電流を検出可能であって、当該検出した循環電流に基づき前記第１基準電圧差を補正することを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両用電源制御装置において、
前記第１基準電圧差は、５０ｍＶ以上２００ｍＶ以下に設定されていることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項５】
車両に設けられて互いに並列に接続されたパワー電池と当該パワー電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きいエネルギー電池とを、充電器により充電するための車両用電池の充電方法であって、
前記各電池の開放電圧差を算出する開放電圧差算出工程と、
前記開放電圧差が予め設定された第１基準電圧差以上となるまで、前記充電器から供給された電流によって前記各電池を充電する外部充電工程と、
前記外部充電工程の直後に実施されて、前記開放電圧差が予め設定された第２基準電圧未満に低下するまで、前記充電器から前記各電池に電流を供給しない一方前記パワー電池と前記エネルギー電池との間で循環電流を発生させて当該エネルギー電池を前記パワー電池により充電する内部充電工程とを含み、
前記充電器による充電が開始されてから前記各電池の電池容量が目標容量に到達するまでの充電期間中、前記外部充電工程と前記内部充電工程とを含む内外充電工程を繰り返し実施することを特徴とする車両用電池の充電方法。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用電池の充電方法において、
前記第１基準電圧差は、予め設定された前記充電期間の目標値と、前記内部充電工程実施時の前記エネルギー電池の発熱量とに基づいて設定されることを特徴とする車両用電池の充電方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の車両用電池の充電方法において、
前記循環電流を検出する循環電流検出工程と、
直前に実施された前記内部充電工程で発生した前記循環電流の検出値に基づいて、前記第１基準電圧差を補正する第１基準電圧差補正工程とを含むことを特徴とする車両用電池の充電方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の車両用電池の充電方法において、
前記第１基準電圧差は、５０ｍＶ以上２００ｍＶ以下に設定されていることを特徴とする車両用電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる車両用電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車等において、車両駆動用の電動モータに電力を供給する車両用電源として、パワー電池とエネルギー電池とを併用することが知られている。パワー電池とエネルギー電池とは、出力密度及びエネルギー密度が互いに異なる。エネルギー電池は、パワー電池よりもエネルギー密度が大きく、高容量にすることが可能である。一方、パワー電池は、エネルギー電池よりも出力密度が大きく、高出力にすることが可能である。また、前記各電池として、車外に設けられた充電器により充電可能なものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電動モータへの電力供給時には、パワー電池とエネルギー電池とを車両駆動用の電動モータに対して並列に接続してパワー電池により電動モータへ電力を供給しつつエネルギー電池によりパワー電池を充電させ、これら電池を充電器により充電する際には、充電器とパワー電池およびエネルギー電池とをそれぞれ個別に接続して、各電池を個別にその充電特性に合わせた電圧、電流により充電するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１の装置では、充電器によってパワー電池とエネルギー電池とを充電する場合、これら電池を個別に充電器に接続せねばらないとともに、これらを異なる電圧、電流で充電せねばならず、充電に係る操作が煩雑になる。
【０００６】
ここで、パワー電池とエネルギー電池とを並列に接続した状態で充電器によりこれら電池を同時に充電することが考えられるが、単に充電器とこれら電池を接続しただけでは、各電池で充電レートが異なるために次のような問題が生じる。すなわち、エネルギー電池はパワー電池に比べて内部抵抗が大きくその充電レートが低いため、充電レートをこのエネルギー電池にあわせて低く設定した場合には充電時間が長くなるという問題が生じる。一方、充電レートをパワー電池にあわせて高く設定した場合には、パワー電池のみが先に満充電されてしまい、その後エネルギー電池を充電するために充電レートを再設定せねばならず操作が煩雑になるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容易な操作で、かつ、短時間でパワー電池とエネルギー電池とを充電可能な車両用電源制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、車両用電源制御装置であって、パワー電池と、前記パワー電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きいエネルギー電池と、前記各電池を互いに並列に接続するとともに、所定の充電器に接続される並列回路と、前記充電器と前記並列回路との接続状態を、前記充電器から前記各電池に電流が供給されて当該各電池が前記充電器により充電される外部充電状態と、前記充電器から前記各電池に電流が供給されない一方前記パワー電池から前記エネルギー電池に循環電流が供給されて当該エネルギー電池が前記パワー電池により充電される内部充電状態とに切替え可能な切替手段と、前記切替手段を制御可能な充電制御手段とを備え、前記充電制御手段は、前記各電池の開放電圧差を算出可能であり、前記充電器による充電が開始されてから前記各電池の電池容量が目標容量に到達するまでの充電期間中、前記切替手段によって、前記接続状態が前記外部充電状態のときに前記開放電圧差が予め設定された第１基準電圧差を越えると前記接続状態を前記外部充電状態から前記内部充電状態に切替えるとともに、前記接続状態が前記内部充電状態のときに前記開放電圧差が予め設定された第２基準電圧差未満に低下すると前記接続状態を前記内部充電状態から前記外部充電状態に切替えることを特徴とする車両用電源制御装置を提供する。
【０００９】
この装置によれば、充電器と並列回路とを接続するだけで充電器と各電池とを接続することができる上、充電途中で充電レートを変更する必要がないので、充電に係る操作が容易になるとともに、充電レートをパワー電池に合わせた高い値にすることができ充電時間を短くすることができる。
【００１０】
具体的には、この装置では、各電池が並列回路によって互いに接続されており、この並列回路と充電器とを接続するだけでこれら電池を同時に接続することができる。ここで、各電池が並列に接続されていることから、前記接続状態が前記外部充電状態とされて充電器から両電池に同時に電流が供給されるとパワー電池の方がエネルギー電池よりも早期に充電されていく。しかしながら、この装置では、これら電池の開放電圧差が第１基準電圧差を越えると充電器から各電池に電流が供給されない内部充電状態とされ、この内部充電状態が、各電池の開放電圧差が第２基準電圧差より小さくなるまで維持され、各電池の開放電圧差が第２基準電圧差より小さくなり各電池の開放電圧が近い値となって初めて再び外部充電状態とされて充電器からの充電が再開されるよう構成されており、充電途中で各電池の開放電圧差が近い値に修正される。そのため、充電器の充電レートをパワー電池に合わせた高い値としても、パワー電池とエネルギー電池とを最終的にほぼ同じタイミングで目標容量に到達させることができ、充電途中で充電器の充電レートを変更するという操作を行うことなく、すなわち、容易な操作で、かつ、短時間で各電池を充電することができる。特に、この装置では、前記接続状態が内部充電状態とされている期間中、パワー電池によってエネルギー電池が充電されており、この内部充電状態の期間も有効に電池の充電が行われるので、充電時間をより確実に短くすることができる。
【００１１】
また、本発明は、車両に設けられて互いに並列に接続されたパワー電池と、当該パワー電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きいエネルギー電池とを充電するための車両用電池の充電方法であって、前記各電池を並列に接続する並列回路と前記各電池を充電可能な充電器とを接続する充電器接続工程と、前記各電池の開放電圧差を算出する開放電圧差算出工程と、前記開放電圧差が予め設定された第１基準電圧差を超えるまで、前記充電器から供給された電流によって前記各電池を充電する外部充電工程と、前記外部充電工程の直後に実施されて、前記開放電圧の差が予め設定された第２基準電圧未満に低下するまで、前記充電器から前記各電池に電流を供給しない一方前記パワー電池と前記エネルギー電池との間で循環電流を発生させて当該エネルギー電池を前記パワー電池により充電する内部充電工程とを含み、前記充電器による充電が開始されてから前記各電池の電池容量が目標容量に到達するまでの充電期間中、前記外部充電工程と前記内部充電工程とを含む内外充電工程を繰り返し実施することを特徴とする車両用電池の充電方法を提供する（請求項５）。
【００１２】
この方法を用いることによっても、充電レートをパワー電池に合わせた高い値にして充電時間を短くしつつ、充電に係る操作を容易にすることができる。
【００１３】
すなわち、この方法では、各電池の開放電圧差が第１基準電圧差を越えるまで充電器から各電池に電流が供給される外部充電工程が実施されて、その後、充電器から各電池に電流が供給されない一方循環電流の供給によりエネルギー電池がパワー電池によって充電される内部充電工程が各電池の開放電圧差が第２基準電圧差より小さくなるまで実施される。そのため、充電器の充電レートをパワー電池に合わせた高い値としても、パワー電池とエネルギー電池とを最終的にほぼ同じタイミングで目標容量に到達させることができ、エネルギー電池のみを充電するために充電途中で充電器の充電レートを変更するという操作を省略して容易な操作で、かつ、短時間で各電池を充電することができる。特に、内部充電工程中は、パワー電池によってエネルギー電池が充電されており、この内部充電工程の期間中も電池の充電を有効に行うことができるので、充電時間をより確実に短くすることができる。
【００１４】
前記車両用電源制御装置において、前記第１基準電圧差は、予め設定された前記充電期間の目標値と、前記接続状態が前記内部充電状態のときの前記エネルギー電池の発熱量とに基づいて設定されるのが好ましい（請求項２）。
【００１５】
また、前記充電方法において、前記第１基準電圧差は、予め設定された前記充電期間の目標値と、前記内部充電工程実施時の前記エネルギー電池の発熱量とに基づいて設定されるのが好ましい（請求項６）。
【００１６】
このようにすれば、充電期間を目標値に合わせた適切な期間にすることができるとともに、各電池間を流れる循環電流の値を、この循環電流を受けてエネルギー電池が発熱する量ひいてはエネルギー電池の寿命に応じた適切な値にしてエネルギー電池の早期劣化を抑制することができる。
【００１７】
また、前記車両用電源制御装置において、前記充電制御手段は、前記循環電流を検出可能であって、当該検出した循環電流に基づき前記第１基準電圧差を補正するのが好ましい（請求項３）。
【００１８】
また、前記充電方法において、前記循環電流を検出する循環電流検出工程と、直前に実施された前記内部充電工程で発生した前記循環電流の検出値に基づいて、前記第１基準電圧差を補正する第１基準電圧差補正工程とを含むのが好ましい（請求項７）
このようにすれば、前記第１基準電圧差の値を電池の劣化等に合わせたより適切な値にして、充電期間や各電池の発熱量をより適切な状態にすることができる。
【００１９】
前記第１基準電圧差の具体的値としては、５０ｍＶ以上２００ｍＶ以下の値が挙げられる（請求項４、８）。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、容易な操作で、かつ、短時間でパワー電池とエネルギー電池とを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置を示す概略回路図である。
【図２】従来の充電方法を用いた場合におけるパワー電池とエネルギー電池のＳＯＣの変化を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置による充電制御の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置を用いた場合における充電時のパワー電池とエネルギー電池のＳＯＣの変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用電源制御装置１を示す概略図である。この車両用電源制御装置１は、例えば、電動モータ５によって車両の駆動輪（不図示）が駆動される電動車両（電気自動車）に搭載される。
【００２４】
車両用電源制御装置１は、電動モータ５に電力を供給可能なパワー電池２（図１では、Ｐ電池と記載）およびエネルギー電池３（図１では、Ｅ電池と記載）と、パワー電池２とエネルギー電池３とを並列に接続する第１回路（並列回路）２０とを有している。パワー電池２およびエネルギー電池３は、車外に設けられた充電器により充電可能であり、車両用電源制御装置１には、この装置１と充電器とを接続して充電器から各電池２，３への電流を供給可能にする充電用プラグ５０が設けられている。各電池２，３は、家庭用電源である普通充電器と、普通充電器よりも高電圧（４００Ｖ程度）の充電器であって自動車販売店やコンビニエンスストア、高速道路のパーキングエリア等に設置された急速充電器とによってそれぞれ充電可能であるが、図１では、充電器として急速充電器９０を示している。第１回路２０には、充電用プラグ５０により車両用電源制御装置１と急速充電器９０とが接続されている状態において、急速充電器９０から第１回路２０ひいては各電池２，３に充電電流が供給される外部充電状態と、急速充電器９０から第１回路２０ひいては各電池２，３に充電電流が供給されない内部充電状態とに切替可能なスイッチ２２（切替手段）が設けられている。
【００２５】
また、車両用電源制御装置１は、コントローラ１２と、パワー電池２の電流、電圧を計測するＰ電池電流・電圧センサ１６、エネルギー電池３の電流、電圧を計測するＥ電池電流・電圧センサ１７、エネルギー電池３の温度を計測するＥ電池温度センサ１８、パワー電池２の温度を計測するＰ電池温度センサ１９とを有している。コントローラ１２は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。コントローラ１２は、後述するように、前記スイッチ２２等を制御する。
【００２６】
パワー電池２とエネルギー電池３の詳細について説明する。
【００２７】
パワー電池２は、エネルギー電池３よりも出力密度が大きいすなわち内部抵抗が小さい一方、エネルギー密度が小さい電池である。エネルギー電池３は、エネルギー密度が大きいことに伴い、パワー電池２よりも電池容量が大きく設定されている。ここでは、前記出力密度は、重量出力密度及び体積出力密度の両方を含み、前記エネルギー密度は、重量エネルギー密度及び体積エネルギー密度の両方を含む。本実施形態では、パワー電池２及びエネルギー電池３の開放電圧ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）は、例えば３００〜４００Ｖであり、初期の開放電圧は略同じであることが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、パワー電池２として、リチウムイオン二次電池が用いられている。このパワー電池２は、複数の電池セルが互いに直列接続された単一の電池モジュールからなる。なお、パワー電池２の電池の種類および具体的構造はこれに限らない。例えば、複数の電池モジュールが互いに並列接続されたものであってもよい。
【００２９】
パワー電池２のエネルギー容量は、市場一般の１日当たりの車両走行距離を走行可能な量に設定されている。具体的には、市場一般の所定のパーセンタイル（本実施形態では８０パーセンタイル）をカバーする（賄う）１日当たりの走行距離をＬ（ｋｍ）、電費（電気自動車の電力消費率）をε（ｋｍ／ｋＷｈ）、パワー電池２の実効エネルギー容量をＥ′（ｋＷｈ）とし、パワー電池２の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の使用範囲（パワー電池２の所定の上限充電率から所定の下限充電率までの範囲）をβとして、パワー電池２のエネルギー容量Ｅ（ｋＷｈ）は、
Ｌ／ε≦Ｅ′＝Ｅ・β…（１）
を満たすように設定されている。
【００３０】
例えば、市場一般の８０パーセンタイルをカバーする１日当たりの走行距離Ｌを４０（ｋｍ）、電費εを１０（ｋｍ／ｋＷｈ）、パワー電池２の充電率の使用範囲βを０．７（パワー電池２の上限充電率が０．９、下限充電率が０．２）に設定した場合には、パワー電池２のエネルギー容量Ｅ（ｋＷｈ）は、
Ｅ≧Ｌ／（ε・β）＝４０／（１０×０．７）＝５．７
に設定される。この条件を満たしかつ後述の電動モータ５の要求出力を満たす電池が、本実施形態のパワー電池２として選択されている。こうして選択されるパワー電池２は、軽量・コンパクトなものであることが好ましい。
【００３１】
本実施形態では、エネルギー電池３としても、リチウムイオン二次電池が用いられている。このエネルギー電池３は、互いに直列接続された複数の電池セルをそれぞれ含む複数の電池モジュールが互いに並列接続されたものからなる。エネルギー電池３は、その全部又は一部を交換可能になっている。なお、エネルギー電池３の電池の種類および具体的構造はこれに限らない。
【００３２】
エネルギー電池３は、その許容連続放電Ｃレートで放電することでパワー電池２を予め設定された所定の要求充電時間内（例えば、３０分以内）に充電可能になっている。具体的には、パワー電池２の充電率の使用範囲をβ、パワー電池２のエネルギー容量に対するエネルギー電池３のエネルギー容量の比をα、エネルギー電池３の許容連続放電Ｃレートをｘ（Ｃ）、エネルギー電池３の充電率の使用範囲（エネルギー電池３の所定の上限充電率から所定の下限充電率までの範囲）をβ′、要求充電時間をＴＨ（ｈ）とすると、エネルギー電池３は、
β／（ｘ・α・β′）≦ＴＨ…（２）
を満たすように設定されている。
【００３３】
例えば、パワー電池２の充電率の使用範囲βを０．７（パワー電池２の上限充電率が０．９、下限充電率が０．２）、エネルギー電池３の充電率の使用範囲β′を０．９、要求充電時間ＴＨを０．５（ｈ）に設定した場合には、エネルギー電池３として、
ｘ・α≧β／（β′・Ｔ）＝０．７／（０．９×０．５）＝１．５６
を満たす電池が選択される。こうして選択されるエネルギー電池３は、軽量・コンパクトなものであることが好ましい。
【００３４】
エネルギー電池３は、その一部の電池セルによってパワー電池２を充電可能なときには、その一部の電池セルのみによってパワー電池２を充電可能になっている。例えば、パワー電池２の充電可能量がエネルギー電池３の所定の電池モジュールの放電可能量よりも小さい場合は、この電池モジュールの電池セルのみによってパワー電池２が充電される。一方、パワー電池２の充電可能量がエネルギー電池３の所定の電池モジュールの放電可能量よりも大きい場合は、この所定の電池モジュールの放電可能な電池セルとエネルギー電池３の他の電池モジュールの電池セルとによって、パワー電池２が充電される。
【００３５】
通常時（充電器による充電が行われていない場合）の車両用電源制御装置１の動作について説明する。
【００３６】
車両用電源制御装置１は、電動モータ５に電力を供給するインバータ４を有するとともに、このインバータ４とパワー電池２とを接続する第２回路８を有する。第２回路８は、第１回路２０に接続されている。
【００３７】
本実施形態では、車両走行中、パワー電池２とエネルギー電池３の両方が、第１回路２０、電力供給回路８およびインバータ４を介して、電動モータ５に電力を供給する。詳細には、エネルギー電池３の出力密度は小さくエネルギー電池３からの供給電力量（エネルギー電池３の放電電力量）は所定量以下の一定値である。そこで、パワー電池２は、必要電力のうちこの一定値を除いた分を電動モータ５に供給する。また、車両停止中、エネルギー電池３は、第１回路２０を介してパワー電池２に電力を供給し、パワー電池２を充電する。本実施形態では、電動モータ５は、車両減速時に回生電力を発生させるように構成されており、この回生電力は、第２回路８およびインバータ４を介してパワー電池２に供給される。インバータ４は、コントローラ１２により制御される。
【００３８】
また、車両用電源制御装置１は、エネルギー電池３から、電動モータ５及びパワー電池２以外の車載電装品に電力を供給する第３回路９を更に備えている。図１に示すように、車載電装品としては、電動モータ５よりも低電圧・低出力の電気負荷である電動空調装置４１やカーアクセサリ４２（図１では、ＡＣＣと記載）等が挙げられる。また、本実施形態では、車載電装品として、エンジンにより駆動される車両に一般的に搭載されている１２Ｖの鉛蓄電池４３（図１では、１２Ｖ電池と記載）が設けられている。
【００３９】
通常時、エネルギー電池３は、電動空調装置４１に電力を供給して作動させ、電動空調装置４１はエネルギー電池３の電力を受けて車両の車室内の空気の温度や湿度、清浄度等の調節を行う。また、エネルギー電池３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介してカーオーディオやカーナビゲーション等のカーアクセサリ４２に電力を供給して作動させる。また、エネルギー電池３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介して鉛蓄電池４３に電力を供給し、鉛蓄電池４３を充電する。鉛蓄電池４３は、電動モータ５よりも低電圧・低出力の電気負荷（ここでは、コントローラ１２等）に電力を供給する。なお、カーアクセサリ４２には、鉛蓄電池４３からの電力が供給されてもよい。
【００４０】
充電器による充電時、すなわち、急速充電器９０に接続された場合の車両用電源制御装置１の動作について説明する。
【００４１】
まず、従来の充電方法およびその問題点について説明する。
【００４２】
図２は、従来の充電方法を用いて急速充電器９０によりパワー電池２とエネルギー電池３とを充電した際の各電池２，３のＳＯＣの時間変化を示したグラフである。この図２において、実線ＳＯＣＰはパワー電池２のＳＯＣの時間変化であり、破線ＳＯＣＥはエネルギー電池３のＳＯＣの時間変化である。従来においても、パワー電池２とエネルギー電池３とは基本的に並列に接続されている。パワー電池２とエネルギー電池３とは、並列に接続されていることから、また、前述のように、これら電池間で電流のやりとりがあることから、充電開始時の各電池２，３のＯＣＶはほぼ同じ値である。
【００４３】
急速充電器９０による充電が開始されると、各電池２，３のＳＯＣはほぼ同じ値（図２では、約０．３）から増加していく。ただし、前述のように、パワー電池２の内部抵抗の方がエネルギー電池３の内部抵抗よりも小さい。そのため、急速充電器９０から供給された電流は主としてパワー電池２に供給され、パワー電池２のＳＯＣは、エネルギー電池３のＳＯＣよりも急速に増加していく。このようにパワー電池２に主として電流が供給し続けられる結果、従来の方法では、時間ｔ１にてパワー電池２のＳＯＣのみが目標ＳＯＣ（ここでは、０．８に設定されている）に到達し、さらに、時間ｔ２にて、エネルギー電池３が十分に充電されていない状態で、パワー電池２の電圧ひいてはパワー電池２とエネルギー電池３とが接続された並列回路の電圧が上限電圧に到達する。
【００４４】
前記並列回路の電圧が上限電圧に到達すると、エネルギー電池３が十分に充電されていないにも関わらず、急速充電器９０から並列回路側への電流の供給は停止してしまう。そこで、従来の方法では、このようにエネルギー電池３が満充電されない状態で充電が一旦停止した旨およびエネルギー電池３の充電が完了していない旨を使用者に報知する。そして、使用者によって、充電器の接続先をエネルギー電池３のみに切り替えさせて、エネルギー電池３のみの充電を開始させる。
【００４５】
ここで、エネルギー電池３は、その内部抵抗が大きいために電流に対する発熱量が大きい。そのため、エネルギー電池３のみを充電する場合には、その熱劣化を抑制するべくパワー電池２とエネルギー電池３とを同時に充電していた場合に比べて急速充電器９０の充電レートを低くせねばならない。そこで、従来の方法では、エネルギー電池３のみの充電を開始するのに伴って、急速充電器９０の充電レートを低い値に切り替える。このようにして、時間ｔ２後は、エネルギー電池３のみが低い充電レートで充電されていき、時間ｔ３においてエネルギー電池３のＳＯＣがようやく目標値に到達する。
【００４６】
以上のように、従来では、使用者に充電先の切替作業を行わせるとともに充電レートを充電途中で低い値に切り替えるという方法で、各電池２，３の両方を目標ＳＯＣに到達させていた。そのため、充電のための操作が煩雑になる、また、充電レートを変更可能なように充電器側および並列回路側を構成せねばならずこれらの構成が複雑になる、さらに、エネルギー電池３のみの充電開始後の充電レートが低くなり充電完了までの時間すなわち充電時間が長くなるという問題を有していた。
【００４７】
本発明者らは、前記従来の方法が含む問題を解決するべく鋭意研究の結果、充電器から各電池２，３に充電電流を供給してこの充電電流により各電池２，３を充電する外部充電工程と、充電器からの充電電流の供給を停止してパワー電池２とエネルギー電池３との間で発生する循環電流を利用してパワー電池２によりエネルギー電池３を充電させる内部充電工程とを含む内外充電工程を繰り返し実施するという方法を含む本発明の充電方法を発明した。
【００４８】
本実施形態に係る充電方法について、図３に示したフローチャートおよび図４を用いて説明する。
【００４９】
本実施形態では、コントローラ１２に、機能的に充電制御部（充電制御手段）１２ａが設けられている。この充電制御部１２ａは、以下に説明するように、前記内外充電工程の実施回数等を算出するとともに、前記スイッチ２２の切替操作を行う。
【００５０】
まず、充電が開始される、すなわち、充電用プラグ５０により車両用電源制御装置１に急速充電器９０が接続される、すなわち充電器接続工程が実施されると、充電制御部１２ａは、各電池２，３の電圧が上限電圧未満かどうかを判定する（ステップＳ１）。具体的には、充電制御部１２ａは、各電池２，３の電流・電圧センサ１６，１７で計測された値と、予め記憶していた各電池の上限電圧とを比較する。
【００５１】
前記ステップＳ１での判定がＮＯの場合、すなわち、各電池２，３の電圧が上限電圧以上の場合は、充電不要（充電不能）であるため、充電制御部１２ａは、ステップＳ２０に進み充電を終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ１での判定がＹＥＳの場合、すなわち、各電池２，３の電圧が上限電圧未満の場合、充電制御部１２ａは、ステップＳ２に進む。充電制御部１２ａは、ステップＳ２において、内外充電工程の繰り返し回数Ｋを算出するとともに、内部充電工程の各回ごとの循環電流Ｉｃの目標値である目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）の値を算出する。この内外充電工程の繰り返し回数Ｋおよび目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）の算出手順の詳細については後述する。また、充電制御部１２ａは、各回の内部充電工程において電池２，３間に生じる循環電流Ｉｃが前記目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）となるような第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）を算出する。具体的には、充電制御部１２ａは、パワー電池２の内部抵抗をＲＰ、エネルギー電池３の内部抵抗をＲＥとして、△Ｖ１（Ｎ）＝（ＲＰ＋ＲＥ）×Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）の式より算出する。充電制御部１２ａは、その後、ステップＳ３において、Ｎを初期値の１に設定する。
【００５３】
充電制御部１２ａは、ステップＳ３の後、ステップＳ４に進み、急速充電器９０によって各電池２，３を充電する外部充電を実施する。すなわち外部充電工程を開始する。具体的には、充電制御部１２ａは、スイッチ２２を閉じて急速充電器９０と第１回路２０との接続状態を、これらが電気的に接続されて急速充電器９０から各電池２，３に電流が供給され、これら電池２，３が急速充電器９０により充電される外部充電状態にする。これにより、各電池２，３には、第１回路２０を介して急速充電器９０から電流が供給され、各電池２，３は急速充電器９０からの電流により充電されていく。
【００５４】
ここで、前述のように、パワー電池２とエネルギー電池３とは第１回路２０によって互いに並列に接続されているとともに、パワー電池２の方がエネルギー電池３よりも内部抵抗が小さい。そのため、急速充電器９０からの電流は、主としてパワー電池２に供給される。これに伴い、図４に示すように、本実施形態においても、充電開始後、外部充電が実施されることで、パワー電池２のＳＯＣ（ＳＯＣＰ）の方がエネルギー電池３のＳＯＣ（ＳＯＣＥ）よりも急速に増加していく。なお、本実施形態においても、パワー電池２とエネルギー電池３とは、並列に接続されていることから、また、前述のように、これら電池間で電流のやりとりがあることから、充電開始時の各電池２，３のＯＣＶひいてはＳＯＣはほぼ同じ値である。
【００５５】
前記外部充電を実施しながら、充電制御部１２ａは、ステップＳ５において、現在のパワー電池２のＳＯＣの値ＳＯＣＰおよびエネルギー電池のＳＯＣの値ＳＯＣＥを算出するとともに、ステップＳ６において、パワー電池２のＯＣＶの値ＯＣＶＰおよびエネルギー電池のＯＣＶの値ＯＣＶＥを算出する。
【００５６】
具体的には、各電池２，３のＳＯＣは、初期（出荷時）のＳＯＣの値と、各電池２，３に入力および各電池２，３から出力された電流の時間積分を各電池２，３の電池容量で割った値との和で算出される。すなわち、初期のパワー電池２のＳＯＣの値をＳＯＣＰ１とし、パワー電池２に対して入出力した電流をＩＰ（ｔ）とし、パワー電池２の電池容量をＣＰとすると、パワー電池２の時刻ｔでのＳＯＣの値ＳＯＣＰ（ｔ）は、次の式で算出される。
ＳＯＣＰ（ｔ）＝ＳＯＣＰ１＋∫ＩＰ（ｔ）・ｄｔ／ＣＰ
また、初期のエネルギー電池３のＳＯＣの値をＳＯＣＥ１とし、エネルギー電池３に対して入出力した電流をＩＥ（ｔ）とし、エネルギー電池３の電池容量をＣＥとすると、エネルギー電池３の時刻ｔでのＳＯＣの値ＳＯＣＥ（ｔ）は、次の式で算出される。
ＳＯＣＥ（ｔ）＝ＳＯＣＥ１＋∫ＩＥ（ｔ）・ｄｔ／ＣＥ
ここで、初期のＳＯＣの値ＳＯＣ１は、初期（出荷時）に計測された各電池のＯＣＶの値から導かれ、各電池２，３に対して入出力する電流の値ＩＰ（ｔ），ＩＥ（ｔ）は、前記各電池２，３の電流・電圧センサ１６，１７により計測された値が用いられる。充電制御部１２ａは、通常時か充電時かによらず、上記式を用いてパワー電池２およびエネルギー電池３のＳＯＣをそれぞれ時々刻々算出しており、ステップＳ５においても、同様にして、各電池２，３のＳＯＣの値が算出する。なお、各電池２，３の電池容量ＣＰ、ＣＥの値は、電池２，３の劣化を考慮して、適正なタイミングで補正される。
【００５７】
また、充電制御部１２ａには、ＳＯＣとＯＣＶとのマップが記憶されている。ステップＳ６において、充電制御部１２ａは、このマップから、前記算出した各電池２，３のＳＯＣの値に対応する値を抽出することで、時刻ｔすなわち現在の各電池２，３のＯＣＶの値を算出する。
【００５８】
ステップＳ６にて各電池２，３のＯＣＶを算出した充電制御部１２ａは、ステップＳ７において、これらＯＣＶの差を算出するとともに（開放電圧差算出工程）、この差が、前記ステップＳ２で算出した第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）以上かどうかを判定する。
【００５９】
ステップＳ７での判定がＮＯの場合、すなわち、パワー電池２のＯＣＶの値ＯＣＶＰからエネルギー電池３のＯＣＶの値ＯＣＶＥを引いた値が第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）に到達していない場合には、充電制御部１２ａは、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４〜Ｓ７を繰り返す。
【００６０】
このように、充電制御部１２ａは、外部充電が開始されてから各電池２，３のＯＣＶの差が第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）以上になるまでの間、外部充電を継続する。
【００６１】
外部充電の実施に伴い、パワー電池２とエネルギー電池３のＯＣＶの差が第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）以上となりステップＳ７での判定がＹＥＳとなると、充電制御部１２ａは、ステップＳ８に進み、外部充電を停止して内部充電を実施する。すなわち、内部充電工程を実施する。具体的には、充電制御部１２ａは、スイッチ２２を開いて急速充電器９０と第１回路２０との接続状態を、これらが電気的に接続されていない内部充電状態にする。
【００６２】
スイッチ２２が開かれると、パワー電池２とエネルギー電池３とが第１回路２０により互いに並列に接続されておりパワー電池２のＯＣＶの方がエネルギー電池３のＯＣＶよりも高いことから、パワー電池２からエネルギー電池３に循環電流が流れ、パワー電池２によりエネルギー電池３が充電される内部充電が開始する。すなわち、図４に示すように、時刻ｔ１１において外部充電を停止してスイッチ２２が開かれると、パワー電池２のＳＯＣは減少していき、エネルギー電池３のＳＯＣが増加していく。これに伴い、各電池２，３のＳＯＣおよびＯＣＶの差は縮まっていく。
【００６３】
充電制御部１２ａは、スイッチ２２を開放して内部充電を実現しながら、ステップＳ９において、エネルギー電池３に流れた循環電流の平均値である実平均循環電流Ｉｃ＿ｒｅａｌを算出する。具体的には、充電制御部１２ａは、Ｅ電池・電流センサ１７によりエネルギー電池３に流入した電流を循環電流として計測してその平均値を算出していく（循環電流検出工程）。
【００６４】
また、充電制御部１２ａは、ステップＳ１０において、現在のパワー電池２のＳＯＣの値ＳＯＣＰおよびエネルギー電池のＳＯＣの値ＳＯＣＥを算出するとともに、ステップＳ１１において、パワー電池２のＯＣＶの値ＯＣＶＰおよびエネルギー電池のＯＣＶの値ＯＣＶＥを算出する。そして、充電制御部１２ａは、ステップＳ１２において、これら電池２，３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満かどうか、すなわち、これら電池２，３のＯＣＶの差が内部充電の実施に伴い第２基準電圧差△Ｖ２未満まで低下したかどうかを判定する。本実施形態では、この第２基準電圧差△Ｖ２は、５０ｍＶに設定されており、各電池２，３のＯＣＶの差がほぼ０かどうかが判定される。
【００６５】
ステップＳ１２での判定がＮＯの場合、すなわち、電池２，３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満まで低下していない場合は、充電制御部１２ａは、ステップＳ８に戻り、ステップＳ８〜Ｓ１２を繰り返す。
【００６６】
このように、充電制御部１２ａは、外部充電が停止されて内部充電が開始されてからパワー電池２とエネルギー電池３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満に低下するまでの間、スイッチ２２を開放して内部充電を継続する。例えば、図４に示す例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間、１回目の内部充電が実施される。
【００６７】
内部充電の実施に伴い、パワー電池２とエネルギー電池３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満まで低下して、ステップＳ１２での判定がＹＥＳとなると、充電制御部１２ａは、ステップＳ１３に進む。
【００６８】
ステップＳ１３において、充電制御部１２ａは、各電池２，３の電圧が上限電圧以上となったかどうかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、すなわち、各電池２，３の電圧が上限電圧以上となり、各電池２，３のＳＯＣが目標容量以上になったと判定すると、充電制御部１２ａは、ステップＳ２０に進み充電を終了する。一方、この判定がＮＯの場合、すなわち、各電池２，３の電圧が上限電圧未満であって各電池２，３のＳＯＣがまだ目標容量に到達していないと判定すると、充電制御部１２ａは、ステップＳ１４に進み、Ｎをカウントアップするとともに第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）の値をＮに応じた値に更新した後、ステップＳ１５に進む。
【００６９】
充電制御部１２ａは、ステップＳ１５において、ステップＳ９で算出した直前に実施された内部充電で流れた循環電流の平均値すなわち実平均循環電流Ｉｃ＿ｒｅａｌ（Ｎ−１）がステップＳ２で算出した目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ−１）の値とずれているかどうかを判定する。
【００７０】
ステップＳ１５の判定がＹＥＳの場合、すなわち、実平均循環電流と目標循環電流との間にずれが生じている場合は、充電制御部１２ａは、ステップＳ１６において、次回以降の第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）の値を補正する（第１基準電圧差補正工程）。本実施形態では、各電池２，３の内部抵抗の和が、劣化や部品ばらつきにより、想定値の（ＲＰ＋ＲＥ）から（ＲＰ＋ＲＥ）×Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎー１）／Ｉｃ＿ｒｅａｌ（Ｎ−１）にずれたために、循環電流が目標値からずれたとして、第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）を、△Ｖ１´（Ｎ）＝△Ｖ１（Ｎ）×Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎー１）／Ｉｃ＿ｒｅａｌ（Ｎ−１）の式を用いて△Ｖ１´（Ｎ）に補正する。なお、実平均循環電流Ｉｃ＿ｒｅａｌが目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇの値よりも小さい場合は、想定した回数で充電が終了しないおそれがあるため、この場合には、目標容量と実容量との差等に基づいて第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）を上記式で算出される値よりも大きい値に補正してもよい。充電制御部１２ａは、ステップＳ１６の後、ステップＳ４に戻る。
【００７１】
一方、ステップＳ１５での判定がＮＯの場合は、充電制御部１２ａは、第１基準電圧差△Ｖ１を補正することなく、ステップＳ４に戻る。
【００７２】
ステップＳ４に戻ると、充電制御部１２ａは、再び、ステップＳ７での判定がＹＥＳとなるまで、すなわち、各電池２，３のＯＣＶの差が第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）以上となるまで、ステップＳ４からステップＳ７を実施して、再び外部充電を実施する。また、充電制御部１２ａは、ステップＳ７での判定がＹＥＳとなると、ステップＳ１２での判定がＹＥＳとなるまで、すなわち、各電池２，３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満となるまで、ステップＳ８からステップＳ１２を実施して、再び内部充電を実施する。
【００７３】
このようにして、充電制御部１２ａは、ステップＳ１３での判定がＹＥＳとなるまで、すなわち、各電池２，３の電圧が上限電圧以上となり、各電池２，３のＳＯＣが目標容量に到達するまで、ステップＳ４〜ステップＳ７の外部充電工程とステップＳ８〜ステップＳ１２の内部充電工程とを含む内外充電工程、および、ステップＳ１４〜ステップＳ１６を繰り返し実施する。ここで、前述のように、ステップＳ２にて内外充電工程を実施する回数Ｋを算出しており、内外充電工程は基本的にこの回数Ｋだけ実施されるが、この回数によらず、本実施形態では、ステップＳ１３での判定がＹＥＳとなるまで内外充電工程が実施される。すなわち、各電池２，３等の想定外の劣化等により、想定した回数Ｋ以上、あるいは、この回数Ｋ未満、内外充電工程が実施される場合がある。なお、想定した回数Ｋ以上に内外充電工程が実施される場合には、その追加された回数の目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）および第１基準電圧差△Ｖ１（Ｎ）は、直前の回での値を用いればよい。
【００７４】
図４に示す例では、内外充電工程は３回実施されており、前述のように時刻ｔ１１まで１回目の外部充電が実施され、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの１回目の内部充電が実施されるとともに、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３まで２回目の外部充電が実施され、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４まで２回目の内部充電が実施され、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５まで３回目の外部充電が実施され、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６まで３回目の内部充電が実施されて、各電池２，３のＳＯＣは時刻ｔ１６で同時に目標ＳＯＣに到達している。ここで、内部充電工程の実施によって各電池２，３のＯＣＶの差がほぼ０になることに伴い、内部充電工程終了時点において各電池２，３のＳＯＣはほぼ同じ値となる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る充電方法では、外部充電の実施に伴いパワー電池２が早期に充電されていくが、パワー電池２とエネルギー電池３のＯＣＶの差が第１基準電圧差△Ｖ１を越えると外部充電が停止されて内部充電に切り替えられ、これら電池２，３のＯＣＶの差が第２基準電圧差△Ｖ２未満、すなわち、ほぼ同じ値になってはじめて外部充電が再開される。そして、この外部充電と内部充電とが繰り返されて、充電期間中、各電池２，３のＯＣＶの差が近い値に調整されつつ各電池２，３が充電されていく。そのため、急速充電器９０の充電レートをパワー電池２に合わせた高い値としつつ、パワー電池２とエネルギー電池３とを最終的にほぼ同じタイミングで目標容量に到達させることができる。すなわち、本実施形態にかかる充電方法を用いれば、充電時間を短くしつつ、充電途中で急速充電器９０の充電レートを変更せねばならないという従来の問題を解決して操作を容易に、かつ、構造を簡素化することができる。特に、パワー電池３によってエネルギー電池３を充電することで各電池２，３のＯＣＶの差を近い値に調整するという方法をとっており、このＯＣＶ差の調整期間すなわち内部充電の期間をエネルギー電池３の充電に有効に利用することができ、充電時間をより確実に短くすることができる。
【００７６】
次に、前記ステップＳ２において実施される内外充電工程の繰り返し回数Ｋおよび目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）の算出手順について説明する。
【００７７】
内外充電工程の繰り返し回数Ｋおよび目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）は、内外充電工程をＫ回実施することで目標時間内に各電池２，３のＳＯＣを目標ＳＯＣ以上にすることができ、かつ、各回の内部充電工程においてエネルギー電池３の温度が上限温度を超えない値に設定される。
【００７８】
具体的には、
充電開始時のパワー電池２のＳＯＣをＳＯＣＰ０
充電開始時のエネルギー電池３のＳＯＣをＳＯＣＥ０
内外充電工程をＫ回実施した後のパワー電池２のＳＯＣをＳＯＣＰ（Ｋ）
内外充電工程をＫ回実施した後のエネルギー電池３のＳＯＣをＳＯＣＥ（Ｋ）
各電池２，３の目標ＳＯＣをＳＯＣｔｒｇ
Ｎ回目の外部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｒ（Ｎ）
Ｎ回目の内部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｃ（Ｎ）
目標充電期間を△ｔ＿ｔｒｇ
Ｎ回目の内部充電開始時のエネルギー電池３の温度をＴｓｔａｒｔ（Ｎ）
Ｎ回目の内部充電工程の実施に伴うエネルギー電池３の温度上昇量を△Ｔ＿ｃ（Ｎ）
エネルギー電池３の上限温度をＴｍａｘ
として、
ＳＯＣＰ（Ｋ）≧ＳＯＣ＿ｔｒｇ・・・（１）
ＳＯＣＥ（Ｋ）≧ＳＯＣ＿ｔｒｇ・・・（２）
【００７９】
【数１】
2015027121.tif 000003
【００８０】
Ｔｓｔａｒｔ（Ｎ）＋△Ｔ＿ｃ（Ｎ）≦Ｔｍａｘ    Ｎ＝１〜Ｋ・・・（４）
を満足する値に設定される。
【００８１】
ここで、各電池２，３の目標ＳＯＣであるＳＯＣｔｒｇ、目標充電期間△ｔ＿ｔｒｇ、エネルギー電池３の上限温度をＴｍａｘは予め設定された値である。
【００８２】
また、本実施形態では、充電終了時点での両電池２，３のＳＯＣは同じ値となる。そのため、前記式（１）、（２）は、次のように表すことができる。
ＳＯＣＰ（Ｋ）＝ＳＯＣＥ（Ｋ）≧ＳＯＣ＿ｔｒｇ・・・（５）
各電池２，３のＳＯＣは、充電開始時のパワー電池２のＳＯＣと、外部充電で増加したＳＯＣと、内部充電で増減したＳＯＣとの和であり、電池のＳＯＣは、供給・放出した電流をＩとし、その時間を△ｔとし、電池容量をＣとすると、ＳＯＣ＝Ｉ×△ｔ／Ｃで表される。
【００８３】
そのため、内外充電工程をＫ回実施した後のパワー電池２のＳＯＣであるＳＯＣＰ（Ｋ）は、パワー電池２の電池容量をＣＰとし、充電開始時のＳＯＣをＳＯＣＰ＿ｓｔａｒｔとし、Ｎ回目の外部充電工程時に急速充電器から供給された充電電流をＩｒ＿Ｐ（Ｎ）とし、Ｎ回目の外部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｒ（Ｎ）とし、Ｎ回目の内部充電工程時の循環電流をＩｃ（Ｎ）とし、内部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｃ（Ｎ）とすると、次のように表すことができる。
【００８４】
【数２】
2015027121.tif 000004
【００８５】
また、内外充電工程をＮ回実施した後のエネルギー電池３のＳＯＣであるＳＯＣＥ（Ｎ）は、パワー電池２の電池容量をＣＥとし、充電開始時のＳＯＣをＳＯＣＥ＿ｓｔａｒｔとし、Ｎ回目の外部充電工程時に急速充電器から供給された充電電流をＩｒ＿Ｅ（Ｎ）とし、Ｎ回目の外部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｒ（Ｎ）とし、Ｎ回目の内部充電工程時の循環電流をＩｃ（Ｎ）とし、内部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｃ（Ｎ）とすると、次のように表すことができる。
【００８６】
【数３】
2015027121.tif 000005
【００８７】
ここで、外部充電工程時に急速充電器９０からパワー電池２およびエネルギー電池３に供給される電流Ｉｒ＿Ｐ（Ｎ）およびＩｒ＿Ｅ（Ｎ）は、急速充電器９０の供給電流と各電池２，３の抵抗とから決定されるものであり既知である。
【００８８】
また、Ｎ回目の内部充電開始時のエネルギー電池３の温度Ｔｓｔａｒｔ（Ｎ）の値は、充電開始時のエネルギー電池３の温度とＮ−１回の内部充電実施に伴うエネルギー電池３の温度上昇量とＮ回の外部充電実施に伴うエネルギー電池３の温度上昇量との和である。そして、エネルギー電池３の温度上昇量△Ｔは、エネルギー電池３の抵抗ＲＥ、エネルギー電池３の熱容量ｈ、エネルギー電池３に△ｔ時間供給された電流Ｉを用いて、△Ｔ＝Ｉ＾２×ＲＥ×△ｔ／ｈで算出される。従って、式（４）は、充電開始時のエネルギー電池３の温度をＴ０とし、ｘ回目の外部充電工程時に急速充電器９０から供給された電流をＩｒ＿Ｅ（ｘ）とし、ｘ回目の外部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｒ（ｘ）とし、ｘ回目の内部充電工程時の循環電流をＩｃ（ｘ）とし、内部充電工程の実施時間を△ｔ＿ｃ（ｘ）とすると、次の式（８）のように表すことができる。
【００８９】
【数４】
2015027121.tif 000006
【００９０】
ここで、充電開始時のエネルギー電池３の温度Ｔ０は、Ｅ電池温度センサ１８により検出される。
【００９１】
以上の式（３）、（５）〜（８）式に基づき、内外充電工程の回数Ｋおよび各回での目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）の値が決定される。
【００９２】
例えば、パワー電池２，エネルギー電池３が、各々、電池容量が１０Ａｈ、５８Ａｈで内部抵抗がそれぞれ０．５ｍΩ、２ｍΩのリチウムイオン電池であって、急速充電器９０の充電電流が１２０Ａの場合において、充電目標時間を１８００秒とし、目標ＳＯＣを０．８とし、エネルギー電池３の上限温度を５０℃とすると、エネルギー電池３の温度が２５℃で、各電池２，３のＳＯＣが０．２の状態から、各電池２，３を充電する場合、目標循環電流Ｉｃ＿ｔｒｇ（Ｎ）は２００〜１５０の間に設定されるとともに、内外充電工程の繰り返し回数Ｋは３回に設定される。この目標循環電流を満足する第１基準電圧差△Ｖ１は、５０ｍＶ〜２００ｍＶであり、各回の第１基準電圧差△Ｖ１は、例えば、初回及び第２回の第１基準電圧差△Ｖ１は、上限値に近い１９０ｍＶに設定され、３回目の第１基準電圧差△Ｖ１は、それぞれ１５０ｍＶに設定される。そして、これらの値を用いて本実施形態に係る充電方法を用いて各電池２，３を充電すると、その充電時間は１１４０秒となり、充電目標時間１８００秒を満足するとともに、従来の方法で充電した場合の１２６０秒よりも早くなる。
【００９３】
以上のようにして、本実施形態では、目標循環電流ひいては第１基準電圧差△Ｖ１が、充電期間が目標充電期間以内におさまり、かつ、エネルギー電池３の温度が上限温度を超えないように設定される。そのため、エネルギー電池３の早期劣化を抑えつつ、より確実に目標充電期間内に各電池２，３を充電させることができる。
【００９４】
なお、前記例では、第１基準電圧差△Ｖ１が１回目および２回目とそれ以降とで異なる場合について示したが、これらが同じ値であってもよい。ただし、内外充電工程の実施回数が多いほどエネルギー電池３の温度は高くなるため、前記のように実施回数が大きいほど対応する第１基準電圧差△Ｖ１を小さくするのが好ましい。
【００９５】
また、前記実施形態では、内外充電工程の繰り返し回数Ｋおよび各回の第１基準電圧差△Ｖ１を、充電を開始する毎に算出する場合について示したが、これらの値として実験等で別途求めた値を用いるようにして、この充電毎に繰り返し回数Ｋ等を算出する工程を省略してもよい。すなわち、充電制御部１２ａに予め設定した繰り返し回数Ｋ等記憶させておき、図３に示すフローチャートにおいてステップ２を省略して、この記憶している繰り返し回数Ｋ、目標循環電流および第１基準電圧差△Ｖ１を抽出するようにしてもよい。ここで、本発明者らは、前述のように、充電目標時間を満足し、かつ、エネルギー電池３の熱劣化を抑制するには、第１基準電圧差△Ｖ１が５０〜２００ｍＶに設定されるのが好ましいことを突き止めており、前記のように第１基準電圧差△Ｖ１を充電毎に算出しない場合であっても、第１基準電圧差△Ｖ１の値は、この範囲に設定されるのが好ましい。
【００９６】
また、内外充電工程の繰り返し回数Ｋの算出、設定は省略してもよい。この場合には、各電池２，３のＳＯＣが目標容量に到達するまで内外充電工程を繰り返し実施させればよい。
【００９７】
また、前記実施形態では、充電器として急速充電器９０を用いた場合について示したが、普通充電器により充電する場合にも、本方法を適用可能である。ただし、急速充電器９０は普通充電器よりも充電レートが高く設定されている。そのため、急速充電器９０により各電池２，３を充電する場合に本方法を適用すれば、特に有効である。
【符号の説明】
【００９８】
１      車両用電源制御装置
２      パワー電池
３      エネルギー電池
８      第１回路（並列回路）
１２    コントローラ
１２ａ  充電制御部（充電制御手段）
２２    スイッチ（切換手段）
９０    急速充電器（充電器）
【図１】
2015027121.tif 000007
【図２】
2015027121.tif 000008
【図３】
2015027121.tif 000009
【図４】
2015027121.tif 000010