電気自動車
【課題】高出力密度バッテリと高エネルギ密度バッテリを有する電気自動車において、高エネルギ密度バッテリを走行に使用する機会が少ない状況にあっても高エネルギ密度バッテリの劣化を遅らせる。
【解決手段】電気自動車１００は、外部電源から充電することのできる第１バッテリ１２（高出力密度バッテリ）と第２バッテリ２２（高エネルギ密度バッテリ）と、バッテリへの充電を制御するコントローラ８を備える。コントローラ８は、次の３ステップを実行する。即ち、外部電源を使った充電に先立って第２バッテリ２２を使って第１バッテリ１２を充電する電力移送ステップ。外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する第１バッテリ充電ステップ。外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する第２バッテリ充電ステップ。充電処理中に第２バッテリ２２のＳＯＣを下げることによって、第２バッテリ２２の劣化を遅らせる。
【解決手段】電気自動車１００は、外部電源から充電することのできる第１バッテリ１２（高出力密度バッテリ）と第２バッテリ２２（高エネルギ密度バッテリ）と、バッテリへの充電を制御するコントローラ８を備える。コントローラ８は、次の３ステップを実行する。即ち、外部電源を使った充電に先立って第２バッテリ２２を使って第１バッテリ１２を充電する電力移送ステップ。外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する第１バッテリ充電ステップ。外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する第２バッテリ充電ステップ。充電処理中に第２バッテリ２２のＳＯＣを下げることによって、第２バッテリ２２の劣化を遅らせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源を使って充電することのできるバッテリを備える電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、車輪駆動用の電動機（モータ）とエンジンを備えるとともに外部電源からバッテリを充電できるいわゆるプラグイン−ハイブリッド車も含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車にタイプの異なる２種類のバッテリを搭載することが提案されている（特許文献１−６）。一つは、内部抵抗が小さく、短時間ではあるが大きな電力（大きな電流）を供給することのできる高出力密度型のバッテリであり、他の一つは、内部抵抗が大きく、大きな電力（大きな電流）を供給することはできないがエネルギ密度が高い（電力容量が大きい）バッテリである。以下、前者を高出力密度バッテリと称し、後者を高エネルギ密度バッテリと称する。なお、特許文献５、６には、高出力密度バッテリとしてキャパシタ（コンデンサ）を利用することが開示されている。本明細書では、説明を簡単にするため、狭義の「バッテリ」と「キャパシタ」を含めて「バッテリ」と総称する。
【０００３】
現在においては、高出力密度バッテリとしても高エネルギ密度バッテリとしても、リチウムイオンバッテリがよく採用される。同じリチウムイオンを使ったバッテリであっても、活物質の種類や活物質層の厚みなど、様々なパラメータを調整することにより高出力密度タイプにも高エネルギ密度タイプにも作ることができる。なお、バッテリの技術は急速に発展しつつあり、リチウムイオンバッテリに代わる高出力密度バッテリ／高エネルギ密度バッテリが登場する可能性もある。本明細書が開示する技術は、リチウムイオンバッテリに限定されないことに留意されたい。
【０００４】
２種類のバッテリを搭載することで、トータルとして高出力高エネルギ密度の電源を確保することができる。典型的には、高出力密度バッテリを利用することで自動車の加速性能を向上させることができ、高エネルギ密度バッテリを利用することで航続距離を伸ばすことができる。しかしながら、高エネルギ密度バッテリは容量が小さい。そこで、特許文献１には、通常は高出力密度バッテリを使い、高出力密度バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態）が低くなった場合には高エネルギ密度バッテリから一旦高出力密度バッテリへ電力を移送し、高出力密度バッテリからモータへ電力を供給する技法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３２０２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１２４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１８７４号公報
【特許文献４】特開２００７−１２２８８２号公報
【特許文献５】特開２０１０−４１８４７号公報
【特許文献６】特開２０１０−１７８４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、自動車の加速性能のためには高出力密度バッテリからモータへ電力を供給してやるのがよい。他方、日頃は、近所への買い物など、短距離しか自動車を使わないユーザも多い。そして、帰宅したら自動車が備える充電用電気プラグをコンセントに接続して充電を始めることが想定される。このように、日頃、短距離使用と充電を繰り返すと、高出力密度バッテリばかり使い、高エネルギ密度バッテリはＳＯＣが高いまま維持されることが予想される。バッテリ、特に、高エネルギ密度バッテリは、ＳＯＣの高い状態が長期間続くと、劣化が進む。本明細書が開示する技術は、上記のごとく日頃に短距離使用が多く、高エネルギ密度バッテリを走行に使用する機会が少ない状況にあっても高エネルギ密度バッテリの劣化を遅らせる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、外部電源を繋いだ充電のときに着目する。通常の充電は、夜間３〜６時間かけて行われる。本明細書が開示する電気自動車は、充電の際、まず外部電源を使用した充電に先立って高エネルギ密度バッテリを使って高出力密度バッテリを充電し、満充電に足りない分はその後に外部電源を使って高出力密度バッテリを充電し、最後に、高エネルギ密度バッテリを充電する。充電のために外部電源を接続した際に上記のプロセスを経ることによって、高エネルギ密度バッテリのＳＯＣを一旦下げるとともに、ＳＯＣが下がった状態をできるだけ確保し、劣化を遅らせる。仮に、一回の充電時間が３〜６時間であり、高エネルギ密度バッテリのＳＯＣが下がった状態を２時間だけ確保できるだけであるとしても、数年間毎日充電を繰り返すと相当の時間ＳＯＣを下げることができるので、高エネルギ密度バッテリの劣化を相応に遅らせることができる。
【０００８】
本明細書が開示する電気自動車の一態様は、外部電源を使って充電することのできる第１バッテリと第２バッテリと、第１バッテリと第２バッテリの充電を制御するコントローラを備える。第２バッテリは、第１バッテリよりも出力密度が低くエネルギ密度が高い。第１バッテリが前述の高出力密度バッテリに相当し第２バッテリが前述の高エネルギ密度バッテリに相当する。コントローラは、次の３ステップを実行する。即ち、外部電源を使った充電に先立って第２バッテリ（の電力）を使って第１バッテリを充電する電力移送ステップ。第１バッテリのＳＯＣが第１バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第１バッテリを充電する第１バッテリ充電ステップ。第２バッテリのＳＯＣが第２バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第２バッテリを充電する第２バッテリ充電ステップ。なお、電力移送ステップの後、第１バッテリのＳＯＣが既に第１バッテリ充電閾値を上回っている場合には、第１バッテリ充電ステップをスキップしてもよい。
【０００９】
発明者らの検討によると、ＳＯＣが高いほど劣化が進むが、ある程度ＳＯＣが低ければ、劣化の進行は遅くなる。そこで、コントローラは、前述の電力移送ステップにおいて、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた劣化予防閾値を下回るまで第１バッテリを充電するのがよい。劣化予防閾値は、バッテリの特性に基づいて予め定められる。また、劣化の進行は、バッテリの温度が高いほど早い。そこで、劣化予防閾値は、第２バッテリの温度が高いほど、低い値に設定されていることが好ましい。劣化予防閾値は、バッテリ温度変化に対して連続的に変化するものでなくともよく、ステップ状に変化するものであってよい。コントローラは少なくとも、第２バッテリの温度が第１温度より低い場合に既定の第１閾値を設定し、第２バッテリの温度が第１温度以上の場合には第１閾値よりも低い既定の第２閾値を設定する。
【００１０】
第２バッテリのＳＯＣが、第１バッテリを充電するのに十分でない場合には、電力移送ステップをスキップすることも好適である。即ち、コントローラは、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた残量下限値を下回っている場合、電力移送ステップをスキップしてもよい。残量下限値も、バッテリの特性に応じて予め定められる。当然ながら、残量下限値は、劣化予防閾値よりも小さい値である。
【００１１】
また、第２バッテリは、昇圧コンバータを介して第１バッテリに接続されていることも好適である。なお、このことは、第２バッテリの出力電圧が第１バッテリの出力電圧よりも低いことを意味するが、他に利点がある。昇圧コンバータが介在するので、電流が逆流することがない。また、昇圧コンバータが、第２バッテリの、第１バッテリとの並列的な接続と切断を制御するスイッチの役割を兼ねることもできる。さらには、出力電圧の低い第２バッテリ（高エネルギ密度バッテリ）を採用することで、より長い時間出力し続けるバッテリを第２バッテリとして採用することができる。バッテリは、一般に、出力電圧が低いほど、容量を大きくすることができるからである。さらには、昇圧コンバータを介することで、第２バッテリを使って第１バッテリを充電する際、素早く、そして効率良く充電することができる。例えば、昇圧コンバータの出力電圧を第１バッテリの電圧よりもある程度高くすることによって、充電時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】バッテリの２タイプを説明する図である。
【図３】充電制御のフローチャート図である。
【図４】第２バッテリの温度に依存する劣化予防閾値のマップを示す。
【図５】充電時のＳＯＣ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】
【００１３】
図面を参照して実施例の電気自動車１００を説明する。図１に、電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。なお、図１は、本発明に関係するモジュールのみを示しており、電気自動車が有する全てのモジュールを示してはいないことに留意されたい。
【００１４】
電気自動車１００は、モータ６によって走行する１モータの自動車である。電気自動車１００は、２個のリチウムイオンバッテリ、即ち、第１バッテリ１２と第２バッテリ２２を備える。第１バッテリ１２は、第２バッテリ２２と比較すると、内部抵抗が小さく、短時間に大きな電流を供給することができる。第２バッテリ２２は、第１バッテリ１２ほどには大電流を供給できないが、長時間に亘り一定の電流を供給することができる。第１バッテリ１２の容量は第２バッテリ２２の半分程度である。
【００１５】
第１バッテリ１２が前述した高出力密度バッテリに相当し、第２バッテリ２２が前述した高エネルギ密度バッテリに相当する。ここで、高出力密度バッテリと高エネルギ密度バッテリの相違について説明する。図２は、縦軸にバッテリ単位質量当たりの出力（Ｗ／ｋｇ）をとり、横軸にバッテリ単位質量当たりのエネルギ（Ｗｈ／ｋｇ）をとった座標軸である。この座標軸の右上の領域が理想的（高出力密度かつ高エネルギ密度）ではあるが、一般にバッテリ、特にリチウムイオンバッテリは、内部抵抗を小さくして出力を大きくすると（高出力密度にすると）、エネルギ密度が小さくなってしまい、逆に、エネルギ密度を大きくすると出力が小さくなってしまうという傾向がある。即ち、図２の座標系において左上から右下にかけての領域が、実現できるバッテリ特性となる。概ね、図２の左上の領域（符号「ＡＲＥA１」が示す領域）が、高出力密度バッテリと呼ばれる領域であり、図２の右下の領域（符号「ＡＲＥＡ２」が示す領域）が高エネルギ密度バッテリと呼ばれる領域である。左上と右下の中間の領域も実現可能ではあるが、中程度の出力密度と中程度のエネルギ密度を有する中途半端な特性となってしまう。なお、同じリチウムイオンを使うバッテリであっても、電極に用いる活物質の材質や厚みなどを変えることによって、高出力密度タイプにもなり得るし高エネルギ密度タイプにもなり得る。実施例の電気自動車１００が有する第１バッテリ１２は図２のＡＲＥＡ１が示す領域に属し、第２バッテリ２２は図２のＡＲＥＡ２が示す領域に属する。概していえば、第２バッテリ２２は、第１バッテリよりも出力密度（Ｗ／ｋｇ）が低く、しかしエネルギ密度（Ｗｈ／ｋｇ）が大きい。また、第２バッテリ２２の出力電圧は第１バッテリ１２の出力電圧よりも低い。具体的には、第１バッテリ１２の出力電圧は３００［Ｖ］程度であり、第２バッテリ２２の出力電圧は１５０［Ｖ］程度である。
【００１６】
図１に戻って電気自動車１００の説明を続ける。第１バッテリ１２の出力端子は、スイッチ１３を介してインバータ５の入力端子に接続している。インバータ５は、第１バッテリ１２の出力電力（直流）、あるいは、電圧コンバータ２４を介して昇圧された第２バッテリ２２（後述）の出力電力（直流）をモータ６の駆動に適した交流電力に変換する。モータ６は、車輪を駆動するためのモータである。なお、インバータ５内には、第１バッテリ１２の出力電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧する電圧コンバータが内蔵されている場合もある。
【００１７】
電気自動車１００は、外部の電源のコンセントに接続するためのプラグ２を備える。外部電源は、典型的には１００［Ｖ］あるいは２００［Ｖ］の商用交流電源である。プラグ２は、スイッチ３を介してＡＣＤＣコンバータ４に接続されている。ＡＣＤＣコンバータ４の出力端は、インバータ５の入力端に接続している。換言すると、ＡＣＤＣコンバータ４の出力は、第１バッテリ１２の出力端に並列に接続している。ＡＣＤＣコンバータ４は、商用交流電力を、第１バッテリ１２の充電に適した直流電力（電圧は３００［Ｖ］）に変換する。
【００１８】
第２バッテリ２２の出力端はスイッチ２３を介して電圧コンバータ２４に接続している。電圧コンバータ２４の他端は、スイッチ１３を介して第１バッテリ１２と並列に接続している。換言すれば、電圧コンバータ２４の他端は、ＡＣＤＣコンバータ４の出力端にも並列に接続している。第２バッテリ２２には、その温度Ｔｐを計測する温度センサ２５が取り付けられている。
【００１９】
電圧コンバータ２４は、直流電圧を変換する昇降圧コンバータであり、低圧側に第２バッテリ２２が接続しており、高圧側に第１バッテリ１２（インバータ５）が接続している。電圧コンバータ２４は、第２バッテリ側からみると昇圧コンバータである。
【００２０】
電気自動車１００は、スイッチ３、１３、２３、ＡＣＤＣコンバータ４、及び、電圧コンバータ２４を制御するコントローラ８を備える。コントローラ８には、外部電力を供給するコンセントにプラグ２が接続されているか否かを示す信号ＰＧ、第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）、及び、第２バッテリ２２の温度Ｔｐが送られる。コントローラ８はそれらの情報に基づき、スイッチ３、１３、２３、ＡＣＤＣコンバータ４、及び、電圧コンバータ２４を制御する。図１に示す符号ＳＷ１、ＳＷ１、及び、ＳＷ３は夫々、スイッチ３、１３、２３を開閉する信号である。また、図１に示すＣＭＤは、ＡＣＤＣコンバータ４を制御する信号である。
【００２１】
例えば、コントローラ８は、スイッチ３とスイッチ２３を開放するとともにスイッチ１３だけを閉じ、第１バッテリ１２の電力をインバータ５に供給する。なお、その状態では、モータ６が発生する回生電力を第１バッテリ１２に供給することもできる。即ち、回生電力によって第１バッテリ１２を充電することができる。
【００２２】
また、コントローラ８は、スイッチ３と１３を開放し、スイッチ２３を閉じ、電圧コンバータ２４に昇圧動作を行わせると、第２バッテリ２２の電力を昇圧してインバータ５に供給することができる。このとき、インバータ５を停止しスイッチ１３を閉じると、第２バッテリ２２に蓄積された電力を使って第１バッテリ１２を充電することができる。
【００２３】
コントローラ８は、さらに、プラグ２がコンセントに差し込まれた際、インバータ５を停止し、スイッチ２３を開放するとともにスイッチ３、１３を閉じ、ＡＣＤＣコンバータ４を動作させると、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電することができる。スイッチ１３を開放しスイッチ２３を閉じ、電圧コンバータ２４に降圧動作を行わせると、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電することができる。
【００２４】
第１バッテリ１２と第２バッテリ２２の充電プロセスを説明する。コントローラ８が実行する充電処理のフローチャートを図３に示す。図３の処理は、プラグ２がコンセントに差し込まれ、ユーザがプラグ２に付属する充電開始スイッチを押したときにスタートする。図１における符号ＰＧが示す信号が、充電開始を示す信号である。充電開始を示す信号ＰＧは、プラグ２からコントローラ８へ送られる。なお、充電開始を示す信号ＰＧが入力された時点ではスイッチ３は開放されており、外部電源は第１バッテリ１２、第２バッテリ２２のいずれとも接続されていない。
【００２５】
コントローラ８は、まず、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値以上であるか否かをチェックする（Ｓ２）。残量下限値とは、ＳＯＣ２がそれより低い場合には第１バッテリ１２を充電するには電力が不足していることを表す限度である。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値を下回っている場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行し、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電し（Ｓ８）、次いで外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（Ｓ９）。このとき、コントローラ８は、ステップＳ６（電力移送ステップ）をスキップする。残量下限値には例えば４０［％］が設定される。
【００２６】
第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値を上回っている場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度Ｔｐに基づいて劣化予防閾値を特定する（Ｓ４）。劣化予防閾値とは、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）がその値を下回っていれば劣化の進行が遅くなる閾値である。劣化予防閾値は、温度に依存する。例えばコントローラ８は、図４に示すマップを記憶している。コントローラ８は、図４のマップに従い、第２バッテリ２２の温度Ｔｐが６０［℃］以上の場合は劣化予防閾値に６０［％］を設定し、温度Ｔｐが６０［℃］を下回っている場合には劣化予防閾値に７０［％］を設定する。即ち、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度が第１温度（実施例の場合６０［℃］）より低い場合に既定の第１閾値（実施例の場合は７０［％］）を設定し、第２バッテリ２２の温度が第１温度以上の場合には第１閾値よりも低い既定の第２閾値（実施例の場合は６０［％］）を設定する。概していえば、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度が高いほど、低い劣化予防閾値を設定する。温度に依存する劣化予防閾値の具体的な値は、バッテリの特性に依存して定められる。
【００２７】
次にコントローラ８は、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）を劣化予防閾値と比較する（Ｓ５）。ＳＯＣ２が劣化予防閾値を下回っている場合（Ｓ５：ＮＯ）、それ以上に第２バッテリ２２のＳＯＣを下げる必要はないので、ステップＳ６（電力移送ステップ）とＳ７をスキップし、ステップＳ８へ移行する。
【００２８】
第２バッテリのＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値を上回っている場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ８は、ＳＯＣ２が劣化予防閾値を下回るまで第２バッテリ２２の電力を使って第１バッテリ１２を充電する（Ｓ６、Ｓ７）。このときコントローラ８は、前述したように、スイッチ１３、２３を閉じるとともに、電圧コンバータ２４に昇圧動作を行わせる（図１参照）。なお、このとき、スイッチ３は開放したままであり、外部電源は遮断されている。
【００２９】
第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値を下回ったら、コントローラ８は、スイッチ２３を開放し（第２バッテリ２２を切り離し）、スイッチ３を閉じるとともにＡＣＤＣコンバータ４を動作させる。即ちコントローラ８は、第２バッテリ２２を切り離すとともに、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する（Ｓ８）。
【００３０】
第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）が充電閾値（例えば９０［％］）を超えたら、コントローラ８は、スイッチ１３を開放し、スイッチ２３を閉じるとともに、電圧コンバータ２４に降圧動作を行わせる。即ちコントローラ８は、第１バッテリ１２の充電を終了し、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（Ｓ９）。第２バッテリのＳＯＣ（ＳＯＣ２）が充電閾値（例えば９０［％］）を超えたら、コントローラ８は、第２バッテリの充電も終了し、全ての充電処理を終了する。
【００３１】
上記した充電処理によるＳＯＣの変化の一例を図５に示す。充電処理開始時（時刻＝０のとき）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は、劣化予防閾値Ｓｔｈを上回っている。そこで、コントローラ８は、第２バッテリ２２の電力を使って第１バッテリ１２を充電する（図３のステップＳ５：ＹＥＳ、Ｓ６）。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は低下していき、逆に第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）は上昇する。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値Ｓｔｈを下回ったら、第２バッテリ２２による第１バッテリ１２の充電を終了する（図３のステップＳ７：ＹＥＳ、図５の時刻Ｔ１）。次いで、コントローラ８は、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する。（図３のステップＳ８）。図５に示すように、第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）は上昇する。第１バッテリ１２の充電はＳＯＣ１が充電閾値Ｓｆに達するまで続く（時刻Ｔ２）。外部電源によって第１バッテリ１２が充電されている間（時刻Ｔ１からＴ２までの間）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は劣化予防閾値Ｓｔｈを下回ったままである。第１バッテリ１２の充電が終了すると、コントローラ８は、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（図３のステップＳ９、図５の時刻Ｔ２以降）。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が充電閾値Ｓｆに達したら充電処理を終了する（図５の時刻Ｔ３）。
【００３２】
上記した充電処理の利点を説明する。図５に示すように、充電処理の間、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は、期間ＴＬの間、劣化予防閾値Ｓｔｈを下回る。図５の例では、期間ＴＬは、全充電時間（時刻０−時刻Ｔ３）の約半分である。全充電時間が４時間であるとすると、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値Ｓｔｈを下回っている期間ＴＬは約２時間である。上記の充電処理によると、第２バッテリ２２のＳＯＣは、仮に昼間の走行中には劣化予防閾値を下回らないとしても、充電する毎に約２時間は劣化予防閾値を下回る。充電する毎に（繰り返し）２時間程度は劣化予防閾値を下回るので、第２バッテリ２２の劣化を遅らせる効果がある。
【００３３】
実施例に関する留意点を述べる。図３のステップＳ６の処理が電力移送ステップに相当し、ステップＳ８の処理が第１バッテリ充電ステップに相当し、ステップＳ９の処理が第２バッテリ充電ステップに相当する。また、図４のマップは一例である。劣化予防閾値は、第２バッテリの温度に応じて３段階や４段階に変更してもよい。
【００３４】
「充電閾値」の値は、例えば、いわゆる満充電に相当するＳＯＣの値でもよいし、満充電に相当するＳＯＣよりも低い既定の値であってもよい。例えば「充電閾値」は、満充電に相当するＳＯＣの９０％の大きさに設定されてもよい。また、充電プロセスは、満充電のＳＯＣよりも低い所定のＳＯＣまで一端充電した後に、所定時間だけ待ち、その後に満充電のＳＯＣまで充電する複数段階に分けた充電プロセスを採用してもよい。
【００３５】
実施例の電気自動車１００は１個のモータを有する単純な電気自動車であった。本明細書が開示する技術は、車輪駆動用のモータとエンジンを有するとともに、外部電源を使ってバッテリを充電することのできるいわゆるプラグインハイブリッド車に適用することもできる。
【００３６】
実施例のバッテリ、特に、高出力密度型の第１バッテリとして、リチウムイオンバッテリなどのいわゆる狭義のバッテリに代えてキャパシタ（大容量コンデンサ）を用いてもよい。キャパシタも、一時的に電力を溜めるという点では狭義の「バッテリ」と同じ働きをするからである。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２：プラグ
３、１３、２３：スイッチ
４：ＡＣＤＣコンバータ
５：インバータ
６：モータ
８：コントローラ
１２：第１バッテリ（高出力密度バッテリ）
２２：第２バッテリ（高エネルギ密度バッテリ）
２４：電圧コンバータ
２５：温度センサ
１００：電気自動車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源を使って充電することのできるバッテリを備える電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、車輪駆動用の電動機（モータ）とエンジンを備えるとともに外部電源からバッテリを充電できるいわゆるプラグイン−ハイブリッド車も含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車にタイプの異なる２種類のバッテリを搭載することが提案されている（特許文献１−６）。一つは、内部抵抗が小さく、短時間ではあるが大きな電力（大きな電流）を供給することのできる高出力密度型のバッテリであり、他の一つは、内部抵抗が大きく、大きな電力（大きな電流）を供給することはできないがエネルギ密度が高い（電力容量が大きい）バッテリである。以下、前者を高出力密度バッテリと称し、後者を高エネルギ密度バッテリと称する。なお、特許文献５、６には、高出力密度バッテリとしてキャパシタ（コンデンサ）を利用することが開示されている。本明細書では、説明を簡単にするため、狭義の「バッテリ」と「キャパシタ」を含めて「バッテリ」と総称する。
【０００３】
現在においては、高出力密度バッテリとしても高エネルギ密度バッテリとしても、リチウムイオンバッテリがよく採用される。同じリチウムイオンを使ったバッテリであっても、活物質の種類や活物質層の厚みなど、様々なパラメータを調整することにより高出力密度タイプにも高エネルギ密度タイプにも作ることができる。なお、バッテリの技術は急速に発展しつつあり、リチウムイオンバッテリに代わる高出力密度バッテリ／高エネルギ密度バッテリが登場する可能性もある。本明細書が開示する技術は、リチウムイオンバッテリに限定されないことに留意されたい。
【０００４】
２種類のバッテリを搭載することで、トータルとして高出力高エネルギ密度の電源を確保することができる。典型的には、高出力密度バッテリを利用することで自動車の加速性能を向上させることができ、高エネルギ密度バッテリを利用することで航続距離を伸ばすことができる。しかしながら、高エネルギ密度バッテリは容量が小さい。そこで、特許文献１には、通常は高出力密度バッテリを使い、高出力密度バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態）が低くなった場合には高エネルギ密度バッテリから一旦高出力密度バッテリへ電力を移送し、高出力密度バッテリからモータへ電力を供給する技法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３２０２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１２４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１８７４号公報
【特許文献４】特開２００７−１２２８８２号公報
【特許文献５】特開２０１０−４１８４７号公報
【特許文献６】特開２０１０−１７８４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、自動車の加速性能のためには高出力密度バッテリからモータへ電力を供給してやるのがよい。他方、日頃は、近所への買い物など、短距離しか自動車を使わないユーザも多い。そして、帰宅したら自動車が備える充電用電気プラグをコンセントに接続して充電を始めることが想定される。このように、日頃、短距離使用と充電を繰り返すと、高出力密度バッテリばかり使い、高エネルギ密度バッテリはＳＯＣが高いまま維持されることが予想される。バッテリ、特に、高エネルギ密度バッテリは、ＳＯＣの高い状態が長期間続くと、劣化が進む。本明細書が開示する技術は、上記のごとく日頃に短距離使用が多く、高エネルギ密度バッテリを走行に使用する機会が少ない状況にあっても高エネルギ密度バッテリの劣化を遅らせる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、外部電源を繋いだ充電のときに着目する。通常の充電は、夜間３〜６時間かけて行われる。本明細書が開示する電気自動車は、充電の際、まず外部電源を使用した充電に先立って高エネルギ密度バッテリを使って高出力密度バッテリを充電し、満充電に足りない分はその後に外部電源を使って高出力密度バッテリを充電し、最後に、高エネルギ密度バッテリを充電する。充電のために外部電源を接続した際に上記のプロセスを経ることによって、高エネルギ密度バッテリのＳＯＣを一旦下げるとともに、ＳＯＣが下がった状態をできるだけ確保し、劣化を遅らせる。仮に、一回の充電時間が３〜６時間であり、高エネルギ密度バッテリのＳＯＣが下がった状態を２時間だけ確保できるだけであるとしても、数年間毎日充電を繰り返すと相当の時間ＳＯＣを下げることができるので、高エネルギ密度バッテリの劣化を相応に遅らせることができる。
【０００８】
本明細書が開示する電気自動車の一態様は、外部電源を使って充電することのできる第１バッテリと第２バッテリと、第１バッテリと第２バッテリの充電を制御するコントローラを備える。第２バッテリは、第１バッテリよりも出力密度が低くエネルギ密度が高い。第１バッテリが前述の高出力密度バッテリに相当し第２バッテリが前述の高エネルギ密度バッテリに相当する。コントローラは、次の３ステップを実行する。即ち、外部電源を使った充電に先立って第２バッテリ（の電力）を使って第１バッテリを充電する電力移送ステップ。第１バッテリのＳＯＣが第１バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第１バッテリを充電する第１バッテリ充電ステップ。第２バッテリのＳＯＣが第２バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第２バッテリを充電する第２バッテリ充電ステップ。なお、電力移送ステップの後、第１バッテリのＳＯＣが既に第１バッテリ充電閾値を上回っている場合には、第１バッテリ充電ステップをスキップしてもよい。
【０００９】
発明者らの検討によると、ＳＯＣが高いほど劣化が進むが、ある程度ＳＯＣが低ければ、劣化の進行は遅くなる。そこで、コントローラは、前述の電力移送ステップにおいて、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた劣化予防閾値を下回るまで第１バッテリを充電するのがよい。劣化予防閾値は、バッテリの特性に基づいて予め定められる。また、劣化の進行は、バッテリの温度が高いほど早い。そこで、劣化予防閾値は、第２バッテリの温度が高いほど、低い値に設定されていることが好ましい。劣化予防閾値は、バッテリ温度変化に対して連続的に変化するものでなくともよく、ステップ状に変化するものであってよい。コントローラは少なくとも、第２バッテリの温度が第１温度より低い場合に既定の第１閾値を設定し、第２バッテリの温度が第１温度以上の場合には第１閾値よりも低い既定の第２閾値を設定する。
【００１０】
第２バッテリのＳＯＣが、第１バッテリを充電するのに十分でない場合には、電力移送ステップをスキップすることも好適である。即ち、コントローラは、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた残量下限値を下回っている場合、電力移送ステップをスキップしてもよい。残量下限値も、バッテリの特性に応じて予め定められる。当然ながら、残量下限値は、劣化予防閾値よりも小さい値である。
【００１１】
また、第２バッテリは、昇圧コンバータを介して第１バッテリに接続されていることも好適である。なお、このことは、第２バッテリの出力電圧が第１バッテリの出力電圧よりも低いことを意味するが、他に利点がある。昇圧コンバータが介在するので、電流が逆流することがない。また、昇圧コンバータが、第２バッテリの、第１バッテリとの並列的な接続と切断を制御するスイッチの役割を兼ねることもできる。さらには、出力電圧の低い第２バッテリ（高エネルギ密度バッテリ）を採用することで、より長い時間出力し続けるバッテリを第２バッテリとして採用することができる。バッテリは、一般に、出力電圧が低いほど、容量を大きくすることができるからである。さらには、昇圧コンバータを介することで、第２バッテリを使って第１バッテリを充電する際、素早く、そして効率良く充電することができる。例えば、昇圧コンバータの出力電圧を第１バッテリの電圧よりもある程度高くすることによって、充電時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】バッテリの２タイプを説明する図である。
【図３】充電制御のフローチャート図である。
【図４】第２バッテリの温度に依存する劣化予防閾値のマップを示す。
【図５】充電時のＳＯＣ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】
【００１３】
図面を参照して実施例の電気自動車１００を説明する。図１に、電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。なお、図１は、本発明に関係するモジュールのみを示しており、電気自動車が有する全てのモジュールを示してはいないことに留意されたい。
【００１４】
電気自動車１００は、モータ６によって走行する１モータの自動車である。電気自動車１００は、２個のリチウムイオンバッテリ、即ち、第１バッテリ１２と第２バッテリ２２を備える。第１バッテリ１２は、第２バッテリ２２と比較すると、内部抵抗が小さく、短時間に大きな電流を供給することができる。第２バッテリ２２は、第１バッテリ１２ほどには大電流を供給できないが、長時間に亘り一定の電流を供給することができる。第１バッテリ１２の容量は第２バッテリ２２の半分程度である。
【００１５】
第１バッテリ１２が前述した高出力密度バッテリに相当し、第２バッテリ２２が前述した高エネルギ密度バッテリに相当する。ここで、高出力密度バッテリと高エネルギ密度バッテリの相違について説明する。図２は、縦軸にバッテリ単位質量当たりの出力（Ｗ／ｋｇ）をとり、横軸にバッテリ単位質量当たりのエネルギ（Ｗｈ／ｋｇ）をとった座標軸である。この座標軸の右上の領域が理想的（高出力密度かつ高エネルギ密度）ではあるが、一般にバッテリ、特にリチウムイオンバッテリは、内部抵抗を小さくして出力を大きくすると（高出力密度にすると）、エネルギ密度が小さくなってしまい、逆に、エネルギ密度を大きくすると出力が小さくなってしまうという傾向がある。即ち、図２の座標系において左上から右下にかけての領域が、実現できるバッテリ特性となる。概ね、図２の左上の領域（符号「ＡＲＥA１」が示す領域）が、高出力密度バッテリと呼ばれる領域であり、図２の右下の領域（符号「ＡＲＥＡ２」が示す領域）が高エネルギ密度バッテリと呼ばれる領域である。左上と右下の中間の領域も実現可能ではあるが、中程度の出力密度と中程度のエネルギ密度を有する中途半端な特性となってしまう。なお、同じリチウムイオンを使うバッテリであっても、電極に用いる活物質の材質や厚みなどを変えることによって、高出力密度タイプにもなり得るし高エネルギ密度タイプにもなり得る。実施例の電気自動車１００が有する第１バッテリ１２は図２のＡＲＥＡ１が示す領域に属し、第２バッテリ２２は図２のＡＲＥＡ２が示す領域に属する。概していえば、第２バッテリ２２は、第１バッテリよりも出力密度（Ｗ／ｋｇ）が低く、しかしエネルギ密度（Ｗｈ／ｋｇ）が大きい。また、第２バッテリ２２の出力電圧は第１バッテリ１２の出力電圧よりも低い。具体的には、第１バッテリ１２の出力電圧は３００［Ｖ］程度であり、第２バッテリ２２の出力電圧は１５０［Ｖ］程度である。
【００１６】
図１に戻って電気自動車１００の説明を続ける。第１バッテリ１２の出力端子は、スイッチ１３を介してインバータ５の入力端子に接続している。インバータ５は、第１バッテリ１２の出力電力（直流）、あるいは、電圧コンバータ２４を介して昇圧された第２バッテリ２２（後述）の出力電力（直流）をモータ６の駆動に適した交流電力に変換する。モータ６は、車輪を駆動するためのモータである。なお、インバータ５内には、第１バッテリ１２の出力電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧する電圧コンバータが内蔵されている場合もある。
【００１７】
電気自動車１００は、外部の電源のコンセントに接続するためのプラグ２を備える。外部電源は、典型的には１００［Ｖ］あるいは２００［Ｖ］の商用交流電源である。プラグ２は、スイッチ３を介してＡＣＤＣコンバータ４に接続されている。ＡＣＤＣコンバータ４の出力端は、インバータ５の入力端に接続している。換言すると、ＡＣＤＣコンバータ４の出力は、第１バッテリ１２の出力端に並列に接続している。ＡＣＤＣコンバータ４は、商用交流電力を、第１バッテリ１２の充電に適した直流電力（電圧は３００［Ｖ］）に変換する。
【００１８】
第２バッテリ２２の出力端はスイッチ２３を介して電圧コンバータ２４に接続している。電圧コンバータ２４の他端は、スイッチ１３を介して第１バッテリ１２と並列に接続している。換言すれば、電圧コンバータ２４の他端は、ＡＣＤＣコンバータ４の出力端にも並列に接続している。第２バッテリ２２には、その温度Ｔｐを計測する温度センサ２５が取り付けられている。
【００１９】
電圧コンバータ２４は、直流電圧を変換する昇降圧コンバータであり、低圧側に第２バッテリ２２が接続しており、高圧側に第１バッテリ１２（インバータ５）が接続している。電圧コンバータ２４は、第２バッテリ側からみると昇圧コンバータである。
【００２０】
電気自動車１００は、スイッチ３、１３、２３、ＡＣＤＣコンバータ４、及び、電圧コンバータ２４を制御するコントローラ８を備える。コントローラ８には、外部電力を供給するコンセントにプラグ２が接続されているか否かを示す信号ＰＧ、第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）、及び、第２バッテリ２２の温度Ｔｐが送られる。コントローラ８はそれらの情報に基づき、スイッチ３、１３、２３、ＡＣＤＣコンバータ４、及び、電圧コンバータ２４を制御する。図１に示す符号ＳＷ１、ＳＷ１、及び、ＳＷ３は夫々、スイッチ３、１３、２３を開閉する信号である。また、図１に示すＣＭＤは、ＡＣＤＣコンバータ４を制御する信号である。
【００２１】
例えば、コントローラ８は、スイッチ３とスイッチ２３を開放するとともにスイッチ１３だけを閉じ、第１バッテリ１２の電力をインバータ５に供給する。なお、その状態では、モータ６が発生する回生電力を第１バッテリ１２に供給することもできる。即ち、回生電力によって第１バッテリ１２を充電することができる。
【００２２】
また、コントローラ８は、スイッチ３と１３を開放し、スイッチ２３を閉じ、電圧コンバータ２４に昇圧動作を行わせると、第２バッテリ２２の電力を昇圧してインバータ５に供給することができる。このとき、インバータ５を停止しスイッチ１３を閉じると、第２バッテリ２２に蓄積された電力を使って第１バッテリ１２を充電することができる。
【００２３】
コントローラ８は、さらに、プラグ２がコンセントに差し込まれた際、インバータ５を停止し、スイッチ２３を開放するとともにスイッチ３、１３を閉じ、ＡＣＤＣコンバータ４を動作させると、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電することができる。スイッチ１３を開放しスイッチ２３を閉じ、電圧コンバータ２４に降圧動作を行わせると、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電することができる。
【００２４】
第１バッテリ１２と第２バッテリ２２の充電プロセスを説明する。コントローラ８が実行する充電処理のフローチャートを図３に示す。図３の処理は、プラグ２がコンセントに差し込まれ、ユーザがプラグ２に付属する充電開始スイッチを押したときにスタートする。図１における符号ＰＧが示す信号が、充電開始を示す信号である。充電開始を示す信号ＰＧは、プラグ２からコントローラ８へ送られる。なお、充電開始を示す信号ＰＧが入力された時点ではスイッチ３は開放されており、外部電源は第１バッテリ１２、第２バッテリ２２のいずれとも接続されていない。
【００２５】
コントローラ８は、まず、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値以上であるか否かをチェックする（Ｓ２）。残量下限値とは、ＳＯＣ２がそれより低い場合には第１バッテリ１２を充電するには電力が不足していることを表す限度である。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値を下回っている場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行し、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電し（Ｓ８）、次いで外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（Ｓ９）。このとき、コントローラ８は、ステップＳ６（電力移送ステップ）をスキップする。残量下限値には例えば４０［％］が設定される。
【００２６】
第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が残量下限値を上回っている場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度Ｔｐに基づいて劣化予防閾値を特定する（Ｓ４）。劣化予防閾値とは、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）がその値を下回っていれば劣化の進行が遅くなる閾値である。劣化予防閾値は、温度に依存する。例えばコントローラ８は、図４に示すマップを記憶している。コントローラ８は、図４のマップに従い、第２バッテリ２２の温度Ｔｐが６０［℃］以上の場合は劣化予防閾値に６０［％］を設定し、温度Ｔｐが６０［℃］を下回っている場合には劣化予防閾値に７０［％］を設定する。即ち、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度が第１温度（実施例の場合６０［℃］）より低い場合に既定の第１閾値（実施例の場合は７０［％］）を設定し、第２バッテリ２２の温度が第１温度以上の場合には第１閾値よりも低い既定の第２閾値（実施例の場合は６０［％］）を設定する。概していえば、コントローラ８は、第２バッテリ２２の温度が高いほど、低い劣化予防閾値を設定する。温度に依存する劣化予防閾値の具体的な値は、バッテリの特性に依存して定められる。
【００２７】
次にコントローラ８は、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）を劣化予防閾値と比較する（Ｓ５）。ＳＯＣ２が劣化予防閾値を下回っている場合（Ｓ５：ＮＯ）、それ以上に第２バッテリ２２のＳＯＣを下げる必要はないので、ステップＳ６（電力移送ステップ）とＳ７をスキップし、ステップＳ８へ移行する。
【００２８】
第２バッテリのＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値を上回っている場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ８は、ＳＯＣ２が劣化予防閾値を下回るまで第２バッテリ２２の電力を使って第１バッテリ１２を充電する（Ｓ６、Ｓ７）。このときコントローラ８は、前述したように、スイッチ１３、２３を閉じるとともに、電圧コンバータ２４に昇圧動作を行わせる（図１参照）。なお、このとき、スイッチ３は開放したままであり、外部電源は遮断されている。
【００２９】
第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値を下回ったら、コントローラ８は、スイッチ２３を開放し（第２バッテリ２２を切り離し）、スイッチ３を閉じるとともにＡＣＤＣコンバータ４を動作させる。即ちコントローラ８は、第２バッテリ２２を切り離すとともに、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する（Ｓ８）。
【００３０】
第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）が充電閾値（例えば９０［％］）を超えたら、コントローラ８は、スイッチ１３を開放し、スイッチ２３を閉じるとともに、電圧コンバータ２４に降圧動作を行わせる。即ちコントローラ８は、第１バッテリ１２の充電を終了し、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（Ｓ９）。第２バッテリのＳＯＣ（ＳＯＣ２）が充電閾値（例えば９０［％］）を超えたら、コントローラ８は、第２バッテリの充電も終了し、全ての充電処理を終了する。
【００３１】
上記した充電処理によるＳＯＣの変化の一例を図５に示す。充電処理開始時（時刻＝０のとき）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は、劣化予防閾値Ｓｔｈを上回っている。そこで、コントローラ８は、第２バッテリ２２の電力を使って第１バッテリ１２を充電する（図３のステップＳ５：ＹＥＳ、Ｓ６）。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は低下していき、逆に第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）は上昇する。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値Ｓｔｈを下回ったら、第２バッテリ２２による第１バッテリ１２の充電を終了する（図３のステップＳ７：ＹＥＳ、図５の時刻Ｔ１）。次いで、コントローラ８は、外部電源を使って第１バッテリ１２を充電する。（図３のステップＳ８）。図５に示すように、第１バッテリ１２のＳＯＣ（ＳＯＣ１）は上昇する。第１バッテリ１２の充電はＳＯＣ１が充電閾値Ｓｆに達するまで続く（時刻Ｔ２）。外部電源によって第１バッテリ１２が充電されている間（時刻Ｔ１からＴ２までの間）、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は劣化予防閾値Ｓｔｈを下回ったままである。第１バッテリ１２の充電が終了すると、コントローラ８は、外部電源を使って第２バッテリ２２を充電する（図３のステップＳ９、図５の時刻Ｔ２以降）。第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が充電閾値Ｓｆに達したら充電処理を終了する（図５の時刻Ｔ３）。
【００３２】
上記した充電処理の利点を説明する。図５に示すように、充電処理の間、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）は、期間ＴＬの間、劣化予防閾値Ｓｔｈを下回る。図５の例では、期間ＴＬは、全充電時間（時刻０−時刻Ｔ３）の約半分である。全充電時間が４時間であるとすると、第２バッテリ２２のＳＯＣ（ＳＯＣ２）が劣化予防閾値Ｓｔｈを下回っている期間ＴＬは約２時間である。上記の充電処理によると、第２バッテリ２２のＳＯＣは、仮に昼間の走行中には劣化予防閾値を下回らないとしても、充電する毎に約２時間は劣化予防閾値を下回る。充電する毎に（繰り返し）２時間程度は劣化予防閾値を下回るので、第２バッテリ２２の劣化を遅らせる効果がある。
【００３３】
実施例に関する留意点を述べる。図３のステップＳ６の処理が電力移送ステップに相当し、ステップＳ８の処理が第１バッテリ充電ステップに相当し、ステップＳ９の処理が第２バッテリ充電ステップに相当する。また、図４のマップは一例である。劣化予防閾値は、第２バッテリの温度に応じて３段階や４段階に変更してもよい。
【００３４】
「充電閾値」の値は、例えば、いわゆる満充電に相当するＳＯＣの値でもよいし、満充電に相当するＳＯＣよりも低い既定の値であってもよい。例えば「充電閾値」は、満充電に相当するＳＯＣの９０％の大きさに設定されてもよい。また、充電プロセスは、満充電のＳＯＣよりも低い所定のＳＯＣまで一端充電した後に、所定時間だけ待ち、その後に満充電のＳＯＣまで充電する複数段階に分けた充電プロセスを採用してもよい。
【００３５】
実施例の電気自動車１００は１個のモータを有する単純な電気自動車であった。本明細書が開示する技術は、車輪駆動用のモータとエンジンを有するとともに、外部電源を使ってバッテリを充電することのできるいわゆるプラグインハイブリッド車に適用することもできる。
【００３６】
実施例のバッテリ、特に、高出力密度型の第１バッテリとして、リチウムイオンバッテリなどのいわゆる狭義のバッテリに代えてキャパシタ（大容量コンデンサ）を用いてもよい。キャパシタも、一時的に電力を溜めるという点では狭義の「バッテリ」と同じ働きをするからである。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２：プラグ
３、１３、２３：スイッチ
４：ＡＣＤＣコンバータ
５：インバータ
６：モータ
８：コントローラ
１２：第１バッテリ（高出力密度バッテリ）
２２：第２バッテリ（高エネルギ密度バッテリ）
２４：電圧コンバータ
２５：温度センサ
１００：電気自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から充電することのできる第１バッテリと、
外部電源から充電することができ、第１バッテリよりも出力密度が低くエネルギ密度が高い第２バッテリと、
第１バッテリと第２バッテリへの充電を制御するコントローラと、
を備えており、コントローラは、
外部電源を使った充電に先立って第２バッテリを使って第１バッテリを充電する電力移送ステップと、
第１バッテリのＳＯＣが第１バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第１バッテリを充電する第１バッテリ充電ステップと；
第２バッテリのＳＯＣが第２バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第２バッテリを充電する第２バッテリ充電ステップと、
を実行することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
コントローラは、前記電力移送ステップにおいて、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた劣化予防閾値を下回るまで第１バッテリを充電することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記劣化予防閾値は、第２バッテリの温度が高いほど、低い値に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【請求項４】
コントローラは、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた下限値を下回っている場合、前記電力移送ステップをスキップすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項５】
第２バッテリは、昇圧コンバータを介して第１バッテリと接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項１】
外部電源から充電することのできる第１バッテリと、
外部電源から充電することができ、第１バッテリよりも出力密度が低くエネルギ密度が高い第２バッテリと、
第１バッテリと第２バッテリへの充電を制御するコントローラと、
を備えており、コントローラは、
外部電源を使った充電に先立って第２バッテリを使って第１バッテリを充電する電力移送ステップと、
第１バッテリのＳＯＣが第１バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第１バッテリを充電する第１バッテリ充電ステップと；
第２バッテリのＳＯＣが第２バッテリ充電閾値を超えるまで外部電源を使って第２バッテリを充電する第２バッテリ充電ステップと、
を実行することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
コントローラは、前記電力移送ステップにおいて、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた劣化予防閾値を下回るまで第１バッテリを充電することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記劣化予防閾値は、第２バッテリの温度が高いほど、低い値に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【請求項４】
コントローラは、第２バッテリのＳＯＣが予め定められた下限値を下回っている場合、前記電力移送ステップをスキップすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車。
【請求項５】
第２バッテリは、昇圧コンバータを介して第１バッテリと接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５９１６１（Ｐ２０１３−５９１６１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４９３２（Ｐ２０１１−１９４９３２）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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