電池パックの制御装置
【課題】複数の電池パックを用いたシステムにおいて、電流値に基づいて充電させるべき電池パックを適切に選択することによって安全性を確保することが可能な電池パックの制御装置を提供する。
【解決手段】電池パックの制御装置は、第１の電池パック及び第２の電池パックを充電させるための制御を行う。この場合、第１の電池パックはエネルギー密度が高く、第２の電池パックはエネルギー密度が低いが熱的に安定している。電池パックの制御装置は、電流値に基づいて、第１の電池パック及び第２の電池パックのいずれかに対して電流を供給する。具体的には、電流値が所定値以上である場合には第２の電池パックに対して電流を供給し、電流値が所定値未満である場合には第１の電池パックに対して前記電流を供給する。これにより、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止して安全性を確保することができる。
【解決手段】電池パックの制御装置は、第１の電池パック及び第２の電池パックを充電させるための制御を行う。この場合、第１の電池パックはエネルギー密度が高く、第２の電池パックはエネルギー密度が低いが熱的に安定している。電池パックの制御装置は、電流値に基づいて、第１の電池パック及び第２の電池パックのいずれかに対して電流を供給する。具体的には、電流値が所定値以上である場合には第２の電池パックに対して電流を供給し、電流値が所定値未満である場合には第１の電池パックに対して前記電流を供給する。これにより、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止して安全性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックを充電させるための制御を行う電池パックの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電気自動車やハイブリッド車両などに用いられる電池システムにおいて、電池の充電状態に基づいて当該電池に対する充電を制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、少なくともニッケル系正極を用いた電池から構成される電池パックの制御装置において、充電状態に基づいて、電池パックを充電させるための電流を調整する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５４７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、充電状態が過充電付近の状態にある際に充電させた場合に、電池パックが熱的に不安定になる可能性があった。これは、過充電状態にある電池パックに対して高電流を流したためであると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の電池パックを用いたシステムにおいて、電流値に基づいて充電させるべき電池パックを適切に選択することによって安全性を確保することが可能な電池パックの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、エネルギー密度が高い電池で構成された第１の電池パック、及び前記第１の電池パックよりもエネルギー密度が低く、且つ前記第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成された第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う電池パックの制御装置は、充電させるべき電流の電流値を取得する電流値取得手段と、前記電流値に基づいて前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給して充電させる制御を行い、前記電流値が所定値以上である場合には、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値未満である場合には、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給する充電制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の電池パックの制御装置は、第１の電池パック及び第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う。この場合、第１の電池パックはエネルギー密度が高い電池で構成され、第２の電池パックは第１の電池パックよりもエネルギー密度が低いが、第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成される。電池パックの制御装置は、充電させるべき電流の電流値に基づいて、第１の電池パック及び第２の電池パックのいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。具体的には、電流値が所定値以上である場合には、第２の電池パックに対して電流を供給し、電流値が所定値未満である場合には、第１の電池パックに対して電流を供給する。これにより、電流値に基づいて電流を供給すべき電池パックを適切に選択するため、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止することができる。つまり、第１の電池パックが満充電状態に突入した場合にも、第１の電池パックの安全性を確保することが可能となる。また、第１の電池パックの充電状態を検出するセンサが故障等していた場合にも、第１の電池パックの安全性を確実に確保することができる。
【０００８】
上記の電池パックの一態様では、前記第１の電池パックの充電状態を取得する充電状態取得手段を更に備え、前記充電制御手段は、前記電流値及び前記第１の電池パックの充電状態に基づいて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給する。
【０００９】
この態様では、充電制御手段は、電流値だけでなく第１の電池パックの充電状態も考慮に入れて、電流を供給する電池パックを切り替える。これにより、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止しつつ、電流を供給すべき電池パックを適切に選択することができる。
【００１０】
上記の電池パックの制御装置において好適には、前記充電制御手段は、前記電流値が前記所定値未満である場合、又は、前記第１の電池パックの充電状態が所定の値未満である場合、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値以上であり、且つ前記第１の電池パックの充電状態が所定の値以上である場合、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給することができる。
【００１１】
好適には、前記第１の電池パックは、酸化物系正極を用いた電池で構成され、前記第２の電池パックは、ポリアニオン系正極を用いた電池で構成される。
【００１２】
また、好適には、前記第１の電池パックは、供給される電流によって駆動する駆動部を駆動させるための電流を出力し、前記第２の電池パックは、前記第１の電池パックに対して電流を出力する。即ち、第１の電池パックをメインの電池パックとして用い、第２の電池パックを補助的な電池パックとして用いる。
【００１３】
この場合、第１の電池パックには、第２の電池パックから、所定値未満の電流値の電流が供給される。これにより、第１の電池パックには、第２の電池パックを介して、電流値が低減された電流（詳しくは、電流値が所定値未満となった電流）が供給されることとなる。したがって、第１の電池パックに対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。
【００１４】
上記の電池パックの制御装置において好適には、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックは、ハイブリッド車両用のバッテリとして用いられ、前記充電制御手段は、前記ハイブリッド車両が有するモータが発電した電流を、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して供給して充電させる制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る電池パックの制御装置が適用されたシステムの概略構成を示す。本システムは、主に、回生ユニット１と、電流値検出部２と、スイッチ３と、電池パックユニット１５（一点鎖線で示す）と、ＳＯＣセンサ７と、コントローラ１０と、を有する。なお、図１では、電池パックの制御装置をハイブリッド車両に適用したシステムを示している。
【００１７】
回生ユニット１は、発電機として構成されており、発電した電流を電流値検出部２に供給する。例えば、回生ユニット１は、モータジェネレータ又はオルタネータなどで構成される。この場合、モータジェネレータは、ブレーキ（回生ブレーキ）による回生エネルギーを電気エネルギーに変換する。また、オルタネータは、エンジンから運動エネルギーが伝達され、このエネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１８】
電流値検出部２は、回生ユニット１から供給される電流の電流値を検出するセンサである。電流値検出部２は、検出した電流値に対応する検出信号Ｓ２をコントローラ１０に対して供給する。スイッチ３は、後述する酸化物系正極を用いた電池パック４、及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流が供給されるように、切り替え可能に構成されている。この場合、スイッチ３は、コントローラ１０から供給される制御信号Ｓ３によって、切り替えが制御される。
【００１９】
電池パックユニット１５は、酸化物系正極を用いた電池パック４と、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ６と、を有する。なお、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５を区別しないで用いる場合には、これらを単に「電池パック」とも呼ぶ。電池パックユニット１５は、コントローラ１０によって電流を供給すべき電池パックが選択され、選択された電池パックに対して電流を供給する制御が行われることにより、充電される。
【００２０】
酸化物系正極を用いた電池パック４は、エネルギー密度が高い電池によって構成されており、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、内部抵抗が高く、酸化物系正極を用いた電池パック４よりもエネルギー密度が低い電池で構成されている。また、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、酸化物系正極を用いた電池パック４よりも熱的に安定した電池で構成されている。酸化物系正極を用いた電池パック４は、インバータ（不図示）などを介して、モータジェネレータなどの駆動部（不図示）に対して電流を出力する。ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６を介して、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を出力する。即ち、本システムにおいては、酸化物系正極を用いた電池パック４をメインの電池パックとして用い、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５を補助的な電池パックとして用いる。このように、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、それぞれ、本発明における第１の電池パック及び第２の電池パックに相当する。
【００２１】
例えば、酸化物系正極を用いた電池パック４は、ニッケル系正極を用いた電池で構成され、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、オリビン系正極を用いた電池で構成される。一例としては、ニッケル系正極を用いた電池は、正極に「LiNiO2」を用い、負極に「Li4Ti5O12」を用い、電解液に「EC:DMC:EMC/LiPF6」を用いた電池で構成される。また、オリビン系正極を用いた電池は、正極に「LiFePO4」を用い、負極に「Li4Ti5O12」を用い、電解液に「EC:DMC:EMC/LiPF6」を用いた電池で構成される。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５から電流が供給され、この電流を酸化物系正極を用いた電池パック４に対して出力する。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、電圧を昇圧して、電流値を小さくした電流を、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して出力する。より詳しくは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、所定値未満にまで電流値を低減させた電流を、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して供給する。
【００２３】
ＳＯＣセンサ７は、酸化物系正極を用いた電池パック４の充電状態（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも呼ぶ。）を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ７は、検出したＳＯＣに対応する検出信号Ｓ７をコントローラ１０に対して供給する。
【００２４】
コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースなどを含んで構成される。本実施形態では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流を供給して充電させるための制御を行う。この場合、コントローラ１０は、電流値検出部２が検出した電流値、及びＳＯＣセンサ７が検出した酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（充電状態）に基づいて、スイッチ３を切り替える制御を行う。より詳しくは、コントローラ１０は、電流値が所定値未満である場合、又は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値未満である場合、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給する制御を行う。これに対して、電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。
【００２５】
このように、コントローラ１０は、本発明における電流値取得手段、充電状態取得手段、及び充電制御手段として機能する。なお、本システムをハイブリッド車両に搭載した場合には、ハイブリッド車両内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が、上記したコントローラ１０が行う制御を実行することができる。
【００２６】
［充電制御方法］
次に、上記したコントローラ１０が行う充電制御方法について説明する。
【００２７】
本実施形態では、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値（電流値検出部２が検出した電流値）及び酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（ＳＯＣセンサ７が検出した充電状態）に基づいて、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。より詳しくは、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。これに対して、コントローラ１０は、電流値が所定値未満である場合、又は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値未満である場合、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給する制御を行う。このように電流を供給する電池パックを切り替えるのは、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止するためである。
【００２８】
より詳しく説明すると、以下の通りである。酸化物系正極を用いた電池パック４は、満充電状態（ＳＯＣが所定の値以上である状態）にある際に高電流（電流値が所定値以上である電流）が流された場合、熱的に不安定になる可能性が高い。これに対して、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、満充電状態にある際に高電流が流されても、熱的に不安定になる可能性は低い。したがって、本実施形態では、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給することを禁止し、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。この場合、酸化物系正極を用いた電池パック４には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５及びＤＣ−ＤＣコンバータ６を介して、電流値が低減された電流（詳しくは、電流値が所定値未満となった電流）が供給されることとなる。したがって、満充電状態にある酸化物系正極を用いた電池パック４に対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。よって、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止することが可能となる。つまり、酸化物系正極を用いた電池パック４が満充電状態に突入した場合にも、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確保することが可能となる。
【００２９】
なお、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になり、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５が熱的に安定している理由は以下の通りである。酸化物系正極を用いた電池パック４は、満充電状態である際に高電流が供給されると、結晶性が崩れて酸素を放出する傾向にある。このように酸素が放出された場合、酸化物系正極を用いた電池パック４が発熱し得る。つまり、熱的に不安定になると言える。これに対して、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、結晶性が安定しているため、満充電状態である際に高電流が供給されても、酸素はほとんど放出されない。したがって、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、熱的に安定していると言える。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る充電制御処理について説明する。図２は、充電制御処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ１０によって、繰り返し実行される。
【００３１】
まず、ステップＳ１０１では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（充電状態）が所定の値以上であるか否かを判定する。この場合、コントローラ１０は、ＳＯＣセンサ７から取得されるＳＯＣに基づいて判定を行う。ＳＯＣが所定の値未満である場合には（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。この場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になる可能性はかなり低いと言える。よって、ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。そして、処理は当該フローを抜ける。なお、上記した判定で用いる「所定の値」は、酸化物系正極を用いた電池パック４が概ね満充電状態にあるときのＳＯＣに対応する。
【００３２】
一方、ＳＯＣが所定の値以上である場合には（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であるか否かを判定する。この場合、コントローラ１０は、電流値検出部２から取得される電流値に基づいて判定を行う。電流値が所定値未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。この場合、酸化物系正極を用いた電池パック４は満充電状態にあるが、電流値が比較的低いため、熱的に不安定になる可能性はかなり低いと言える。よって、ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００３３】
一方、電流値が所定値以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４は満充電状態であり、且つ電流値が所定値以上であるため、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して当該電流を供給すると熱的に不安定になる可能性が高い。よって、ステップＳ１０４では、コントローラ１０は、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。これにより、満充電状態にある酸化物系正極を用いた電池パック４に対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。以上のステップＳ１０４の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００３４】
以上の充電制御処理によれば、電流値に基づいて電流を供給すべき電池パックを適切に選択するため、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止して、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確保することが可能となる。
【００３５】
なお、上記した充電制御処理では、電流値及びＳＯＣに基づいて、電流を供給する電池パックを切り替える実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、電流値のみに基づいて電流を供給する電池パックを切り替えることができる。即ち、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値未満である場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給し、電流値が所定値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。上記の制御は、ＳＯＣセンサ７が故障等している場合に有効となる。つまり、ＳＯＣセンサ７が故障等している場合にも、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確実に確保することができる。
【００３６】
［電池パックの構成例］
次に、上記した酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５の構成例について説明する。
【００３７】
図３は、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５を構成する電池の構造を示す概略図である。この電池は、活物質、バインダー、及び導電化材を有する正極２１と、活物質、バインダー、及び導電化材を有する負極２２と、溶媒、リチウム塩、及びセパレータを有する電解液２３と、を備える。
【００３８】
（酸化物系正極を用いた電池パックの構成例）
酸化物系正極を用いた電池パック４の構成例について具体的に説明する。
【００３９】
正極２１（酸化物系正極）における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４０】
・活物質：LiCoO2、LiNiO2、LiNi0.85Co0.1Al0.05O2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
負極２２における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４１】
・活物質：天然黒鉛、HOPG、MCMB、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン系負極、Li金属、Li4Ti5O12、Si、Sn、Li-Al合金、ウッドメタル
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
電解液２３における溶媒、リチウム塩、及びセパレータは、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４２】
・溶媒：溶媒としては、以下の各種有機溶媒及びその混合物を用いることができる。
【００４３】
ECやPC等の環状カーボネート系、DMCやDECやEMC等の鎖状カーボネート系、GBLやガンマバレロラクトン等の環状エステル系、DMSOやジグライム等のエーテル系、EMI-TFSI、PP13-TFSI
・リチウム塩：LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiTFSI、LiBETI、LiTSAC、LiB(CF3COO)4
・セパレータ：PE、PP、PE/PPハイブリッド、PET不織布、Methyl Cellulose
（ポリアニオン系正極を用いた電池パックの構成例）
ポリアニオン系正極を用いた電池パック５の構成例について具体的に説明する。
【００４４】
正極２１（ポリアニオン系正極）における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４５】
・活物質：LiFePO4、LiVMoO6、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li3Fe(AsO4)3
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
負極２２における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４６】
・活物質：天然黒鉛、HOPG、MCMB、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン系負極、Li金属、Li4Ti5O12、Si、Sn、Li-Al合金、ウッドメタル
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
電解液２３における溶媒、リチウム塩、及びセパレータは、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４７】
・溶媒：溶媒としては、以下の各種有機溶媒及びその混合物を用いることができる。
【００４８】
ECやPC等の環状カーボネート系、DMCやDECやEMC等の鎖状カーボネート系、GBLやガンマバレロラクトン等の環状エステル系、DMSOやジグライム等のエーテル系、EMI-TFSI、PP13-TFSI
・リチウム塩：LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiTFSI、LiBETI、LiTSAC、LiB(CF3COO)4
・セパレータ：PE、PP、PE/PPハイブリッド、PET不織布、Methyl Cellulose
［適用例］
上記した電池パックユニット１５は、ハイブリッド車両に適用することができる。ここで、ハイブリッド車両への適用例を、図４を参照して説明する。
【００４９】
図４は、ハイブリッド車両９０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両９０は、主に、車軸１１と、車輪１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、エンジン２００と、モータＭＧ１、ＭＧ２と、プラネタリギヤ３００と、インバータ４００と、バッテリ５００と、ＳＯＣセンサ６００と、を備える。なお、電池パックユニット１５はバッテリ５００に適用され、コントローラ１０はＥＣＵ１００に適用される。
【００５０】
車軸１１は、エンジン２００及びモータＭＧ２の動力を車輪１２に伝達する動力伝達系の一部である。車輪１２は、ハイブリッド車両９０の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では左右前輪のみが表示されている。エンジン２００は、ガソリンエンジンなどによって構成され、ハイブリッド車両９０の主たる動力源として機能する。
【００５１】
モータＭＧ１は、主としてバッテリ５００を充電するための発電機、或いはモータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、モータＭＧ２は、主としてエンジン２００の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。これらのモータＭＧ１及びモータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ（遊星歯車機構）３００は、エンジン２００の出力をモータＭＧ１及び車軸１１へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。
【００５２】
インバータ４００は、バッテリ５００と、モータＭＧ１及びモータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはモータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれモータＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００５３】
バッテリ５００は、モータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。このバッテリ５００には、前述した電池パックユニット１５が適用される。即ち、バッテリ５００は、前述したような酸化物系正極を用いた電池パックと、ポリアニオン系正極を用いた電池パックと、ＤＣ−ＤＣコンバータとを有する。
【００５４】
ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００の充電状態（ＳＯＣ）を検出することが可能に構成されたセンサである。詳しくは、ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００が有する酸化物系正極を用いた電池パックのＳＯＣを検出し、検出したＳＯＣをＥＣＵ１００に供給する。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、ハイブリッド車両９０の動作全体を制御する電子制御ユニットである。具体的には、ＥＣＵ１００は、前述したコントローラ１０と同様の処理を行うことができる。つまり、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００に対して前述した充電制御を実行する。詳しくは、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００が有する酸化物系正極を用いた電池パック及びポリアニオン系正極を用いた電池パックのいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。この場合、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００に対して供給される電流値、及びＳＯＣセンサ６００が検出したＳＯＣに基づいて、電流を供給する電池パックを切り替える。これにより、バッテリ５００内の酸化物系正極を用いた電池パックが熱的に不安定になることを防止して、バッテリ５００の安全性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る電池パックの制御装置が適用されたシステムの概略構成を示す。
【図２】充電制御処理を示すフローチャートである。
【図３】電池パックを構成する電池の構造を示す概略図である。
【図４】ハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 回生ユニット
２ 電流値検出部
３ スイッチ
４ 酸化物系正極を用いた電池パック
５ ポリアニオン系正極を用いた電池パック
６ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７ ＳＯＣセンサ
１０ コントローラ
１５ 電池パックユニット
９０ ハイブリッド車両
１００ ＥＣＵ
５００ バッテリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックを充電させるための制御を行う電池パックの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電気自動車やハイブリッド車両などに用いられる電池システムにおいて、電池の充電状態に基づいて当該電池に対する充電を制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、少なくともニッケル系正極を用いた電池から構成される電池パックの制御装置において、充電状態に基づいて、電池パックを充電させるための電流を調整する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５４７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、充電状態が過充電付近の状態にある際に充電させた場合に、電池パックが熱的に不安定になる可能性があった。これは、過充電状態にある電池パックに対して高電流を流したためであると考えられる。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の電池パックを用いたシステムにおいて、電流値に基づいて充電させるべき電池パックを適切に選択することによって安全性を確保することが可能な電池パックの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、エネルギー密度が高い電池で構成された第１の電池パック、及び前記第１の電池パックよりもエネルギー密度が低く、且つ前記第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成された第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う電池パックの制御装置は、充電させるべき電流の電流値を取得する電流値取得手段と、前記電流値に基づいて前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給して充電させる制御を行い、前記電流値が所定値以上である場合には、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値未満である場合には、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給する充電制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の電池パックの制御装置は、第１の電池パック及び第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う。この場合、第１の電池パックはエネルギー密度が高い電池で構成され、第２の電池パックは第１の電池パックよりもエネルギー密度が低いが、第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成される。電池パックの制御装置は、充電させるべき電流の電流値に基づいて、第１の電池パック及び第２の電池パックのいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。具体的には、電流値が所定値以上である場合には、第２の電池パックに対して電流を供給し、電流値が所定値未満である場合には、第１の電池パックに対して電流を供給する。これにより、電流値に基づいて電流を供給すべき電池パックを適切に選択するため、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止することができる。つまり、第１の電池パックが満充電状態に突入した場合にも、第１の電池パックの安全性を確保することが可能となる。また、第１の電池パックの充電状態を検出するセンサが故障等していた場合にも、第１の電池パックの安全性を確実に確保することができる。
【０００８】
上記の電池パックの一態様では、前記第１の電池パックの充電状態を取得する充電状態取得手段を更に備え、前記充電制御手段は、前記電流値及び前記第１の電池パックの充電状態に基づいて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給する。
【０００９】
この態様では、充電制御手段は、電流値だけでなく第１の電池パックの充電状態も考慮に入れて、電流を供給する電池パックを切り替える。これにより、第１の電池パックが熱的に不安定になることを防止しつつ、電流を供給すべき電池パックを適切に選択することができる。
【００１０】
上記の電池パックの制御装置において好適には、前記充電制御手段は、前記電流値が前記所定値未満である場合、又は、前記第１の電池パックの充電状態が所定の値未満である場合、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値以上であり、且つ前記第１の電池パックの充電状態が所定の値以上である場合、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給することができる。
【００１１】
好適には、前記第１の電池パックは、酸化物系正極を用いた電池で構成され、前記第２の電池パックは、ポリアニオン系正極を用いた電池で構成される。
【００１２】
また、好適には、前記第１の電池パックは、供給される電流によって駆動する駆動部を駆動させるための電流を出力し、前記第２の電池パックは、前記第１の電池パックに対して電流を出力する。即ち、第１の電池パックをメインの電池パックとして用い、第２の電池パックを補助的な電池パックとして用いる。
【００１３】
この場合、第１の電池パックには、第２の電池パックから、所定値未満の電流値の電流が供給される。これにより、第１の電池パックには、第２の電池パックを介して、電流値が低減された電流（詳しくは、電流値が所定値未満となった電流）が供給されることとなる。したがって、第１の電池パックに対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。
【００１４】
上記の電池パックの制御装置において好適には、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックは、ハイブリッド車両用のバッテリとして用いられ、前記充電制御手段は、前記ハイブリッド車両が有するモータが発電した電流を、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して供給して充電させる制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る電池パックの制御装置が適用されたシステムの概略構成を示す。本システムは、主に、回生ユニット１と、電流値検出部２と、スイッチ３と、電池パックユニット１５（一点鎖線で示す）と、ＳＯＣセンサ７と、コントローラ１０と、を有する。なお、図１では、電池パックの制御装置をハイブリッド車両に適用したシステムを示している。
【００１７】
回生ユニット１は、発電機として構成されており、発電した電流を電流値検出部２に供給する。例えば、回生ユニット１は、モータジェネレータ又はオルタネータなどで構成される。この場合、モータジェネレータは、ブレーキ（回生ブレーキ）による回生エネルギーを電気エネルギーに変換する。また、オルタネータは、エンジンから運動エネルギーが伝達され、このエネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１８】
電流値検出部２は、回生ユニット１から供給される電流の電流値を検出するセンサである。電流値検出部２は、検出した電流値に対応する検出信号Ｓ２をコントローラ１０に対して供給する。スイッチ３は、後述する酸化物系正極を用いた電池パック４、及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流が供給されるように、切り替え可能に構成されている。この場合、スイッチ３は、コントローラ１０から供給される制御信号Ｓ３によって、切り替えが制御される。
【００１９】
電池パックユニット１５は、酸化物系正極を用いた電池パック４と、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ６と、を有する。なお、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５を区別しないで用いる場合には、これらを単に「電池パック」とも呼ぶ。電池パックユニット１５は、コントローラ１０によって電流を供給すべき電池パックが選択され、選択された電池パックに対して電流を供給する制御が行われることにより、充電される。
【００２０】
酸化物系正極を用いた電池パック４は、エネルギー密度が高い電池によって構成されており、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、内部抵抗が高く、酸化物系正極を用いた電池パック４よりもエネルギー密度が低い電池で構成されている。また、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、酸化物系正極を用いた電池パック４よりも熱的に安定した電池で構成されている。酸化物系正極を用いた電池パック４は、インバータ（不図示）などを介して、モータジェネレータなどの駆動部（不図示）に対して電流を出力する。ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６を介して、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を出力する。即ち、本システムにおいては、酸化物系正極を用いた電池パック４をメインの電池パックとして用い、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５を補助的な電池パックとして用いる。このように、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、それぞれ、本発明における第１の電池パック及び第２の電池パックに相当する。
【００２１】
例えば、酸化物系正極を用いた電池パック４は、ニッケル系正極を用いた電池で構成され、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、オリビン系正極を用いた電池で構成される。一例としては、ニッケル系正極を用いた電池は、正極に「LiNiO2」を用い、負極に「Li4Ti5O12」を用い、電解液に「EC:DMC:EMC/LiPF6」を用いた電池で構成される。また、オリビン系正極を用いた電池は、正極に「LiFePO4」を用い、負極に「Li4Ti5O12」を用い、電解液に「EC:DMC:EMC/LiPF6」を用いた電池で構成される。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５から電流が供給され、この電流を酸化物系正極を用いた電池パック４に対して出力する。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、電圧を昇圧して、電流値を小さくした電流を、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して出力する。より詳しくは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、所定値未満にまで電流値を低減させた電流を、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して供給する。
【００２３】
ＳＯＣセンサ７は、酸化物系正極を用いた電池パック４の充電状態（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも呼ぶ。）を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ７は、検出したＳＯＣに対応する検出信号Ｓ７をコントローラ１０に対して供給する。
【００２４】
コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースなどを含んで構成される。本実施形態では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流を供給して充電させるための制御を行う。この場合、コントローラ１０は、電流値検出部２が検出した電流値、及びＳＯＣセンサ７が検出した酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（充電状態）に基づいて、スイッチ３を切り替える制御を行う。より詳しくは、コントローラ１０は、電流値が所定値未満である場合、又は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値未満である場合、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給する制御を行う。これに対して、電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。
【００２５】
このように、コントローラ１０は、本発明における電流値取得手段、充電状態取得手段、及び充電制御手段として機能する。なお、本システムをハイブリッド車両に搭載した場合には、ハイブリッド車両内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が、上記したコントローラ１０が行う制御を実行することができる。
【００２６】
［充電制御方法］
次に、上記したコントローラ１０が行う充電制御方法について説明する。
【００２７】
本実施形態では、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値（電流値検出部２が検出した電流値）及び酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（ＳＯＣセンサ７が検出した充電状態）に基づいて、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５のいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。より詳しくは、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。これに対して、コントローラ１０は、電流値が所定値未満である場合、又は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値未満である場合、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給する制御を行う。このように電流を供給する電池パックを切り替えるのは、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止するためである。
【００２８】
より詳しく説明すると、以下の通りである。酸化物系正極を用いた電池パック４は、満充電状態（ＳＯＣが所定の値以上である状態）にある際に高電流（電流値が所定値以上である電流）が流された場合、熱的に不安定になる可能性が高い。これに対して、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、満充電状態にある際に高電流が流されても、熱的に不安定になる可能性は低い。したがって、本実施形態では、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であり、且つ酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣが所定の値以上である場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給することを禁止し、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。この場合、酸化物系正極を用いた電池パック４には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５及びＤＣ−ＤＣコンバータ６を介して、電流値が低減された電流（詳しくは、電流値が所定値未満となった電流）が供給されることとなる。したがって、満充電状態にある酸化物系正極を用いた電池パック４に対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。よって、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止することが可能となる。つまり、酸化物系正極を用いた電池パック４が満充電状態に突入した場合にも、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確保することが可能となる。
【００２９】
なお、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になり、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５が熱的に安定している理由は以下の通りである。酸化物系正極を用いた電池パック４は、満充電状態である際に高電流が供給されると、結晶性が崩れて酸素を放出する傾向にある。このように酸素が放出された場合、酸化物系正極を用いた電池パック４が発熱し得る。つまり、熱的に不安定になると言える。これに対して、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、結晶性が安定しているため、満充電状態である際に高電流が供給されても、酸素はほとんど放出されない。したがって、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５は、熱的に安定していると言える。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る充電制御処理について説明する。図２は、充電制御処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ１０によって、繰り返し実行される。
【００３１】
まず、ステップＳ１０１では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４のＳＯＣ（充電状態）が所定の値以上であるか否かを判定する。この場合、コントローラ１０は、ＳＯＣセンサ７から取得されるＳＯＣに基づいて判定を行う。ＳＯＣが所定の値未満である場合には（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。この場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になる可能性はかなり低いと言える。よって、ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。そして、処理は当該フローを抜ける。なお、上記した判定で用いる「所定の値」は、酸化物系正極を用いた電池パック４が概ね満充電状態にあるときのＳＯＣに対応する。
【００３２】
一方、ＳＯＣが所定の値以上である場合には（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コントローラ１０は、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値以上であるか否かを判定する。この場合、コントローラ１０は、電流値検出部２から取得される電流値に基づいて判定を行う。電流値が所定値未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。この場合、酸化物系正極を用いた電池パック４は満充電状態にあるが、電流値が比較的低いため、熱的に不安定になる可能性はかなり低いと言える。よって、ステップＳ１０３では、コントローラ１０は、酸化物系正極を用いた電池パック４に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００３３】
一方、電流値が所定値以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４は満充電状態であり、且つ電流値が所定値以上であるため、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して当該電流を供給すると熱的に不安定になる可能性が高い。よって、ステップＳ１０４では、コントローラ１０は、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に電流が流れるようにスイッチ３を制御する。これにより、満充電状態にある酸化物系正極を用いた電池パック４に対して、高電流がそのまま供給されることを防止することができる。以上のステップＳ１０４の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００３４】
以上の充電制御処理によれば、電流値に基づいて電流を供給すべき電池パックを適切に選択するため、酸化物系正極を用いた電池パック４が熱的に不安定になることを防止して、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確保することが可能となる。
【００３５】
なお、上記した充電制御処理では、電流値及びＳＯＣに基づいて、電流を供給する電池パックを切り替える実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、電流値のみに基づいて電流を供給する電池パックを切り替えることができる。即ち、回生ユニット１から供給される電流の電流値が所定値未満である場合には、酸化物系正極を用いた電池パック４に対して電流を供給し、電流値が所定値以上である場合には、ポリアニオン系正極を用いた電池パック５に対して電流を供給する。上記の制御は、ＳＯＣセンサ７が故障等している場合に有効となる。つまり、ＳＯＣセンサ７が故障等している場合にも、酸化物系正極を用いた電池パック４の安全性を確実に確保することができる。
【００３６】
［電池パックの構成例］
次に、上記した酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５の構成例について説明する。
【００３７】
図３は、酸化物系正極を用いた電池パック４及びポリアニオン系正極を用いた電池パック５を構成する電池の構造を示す概略図である。この電池は、活物質、バインダー、及び導電化材を有する正極２１と、活物質、バインダー、及び導電化材を有する負極２２と、溶媒、リチウム塩、及びセパレータを有する電解液２３と、を備える。
【００３８】
（酸化物系正極を用いた電池パックの構成例）
酸化物系正極を用いた電池パック４の構成例について具体的に説明する。
【００３９】
正極２１（酸化物系正極）における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４０】
・活物質：LiCoO2、LiNiO2、LiNi0.85Co0.1Al0.05O2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
負極２２における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４１】
・活物質：天然黒鉛、HOPG、MCMB、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン系負極、Li金属、Li4Ti5O12、Si、Sn、Li-Al合金、ウッドメタル
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
電解液２３における溶媒、リチウム塩、及びセパレータは、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４２】
・溶媒：溶媒としては、以下の各種有機溶媒及びその混合物を用いることができる。
【００４３】
ECやPC等の環状カーボネート系、DMCやDECやEMC等の鎖状カーボネート系、GBLやガンマバレロラクトン等の環状エステル系、DMSOやジグライム等のエーテル系、EMI-TFSI、PP13-TFSI
・リチウム塩：LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiTFSI、LiBETI、LiTSAC、LiB(CF3COO)4
・セパレータ：PE、PP、PE/PPハイブリッド、PET不織布、Methyl Cellulose
（ポリアニオン系正極を用いた電池パックの構成例）
ポリアニオン系正極を用いた電池パック５の構成例について具体的に説明する。
【００４４】
正極２１（ポリアニオン系正極）における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４５】
・活物質：LiFePO4、LiVMoO6、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、Li3Fe(AsO4)3
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
負極２２における活物質、バインダー、及び導電化材は、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４６】
・活物質：天然黒鉛、HOPG、MCMB、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン系負極、Li金属、Li4Ti5O12、Si、Sn、Li-Al合金、ウッドメタル
・バインダー：PVdF、PVdF-HFP、PTFE、PEO、PAN、CMC、SBR
・導電化材：アセチレンブラック、ケッチェンブラック
電解液２３における溶媒、リチウム塩、及びセパレータは、それぞれ以下のような物質を用いることができる。
【００４７】
・溶媒：溶媒としては、以下の各種有機溶媒及びその混合物を用いることができる。
【００４８】
ECやPC等の環状カーボネート系、DMCやDECやEMC等の鎖状カーボネート系、GBLやガンマバレロラクトン等の環状エステル系、DMSOやジグライム等のエーテル系、EMI-TFSI、PP13-TFSI
・リチウム塩：LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiTFSI、LiBETI、LiTSAC、LiB(CF3COO)4
・セパレータ：PE、PP、PE/PPハイブリッド、PET不織布、Methyl Cellulose
［適用例］
上記した電池パックユニット１５は、ハイブリッド車両に適用することができる。ここで、ハイブリッド車両への適用例を、図４を参照して説明する。
【００４９】
図４は、ハイブリッド車両９０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両９０は、主に、車軸１１と、車輪１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、エンジン２００と、モータＭＧ１、ＭＧ２と、プラネタリギヤ３００と、インバータ４００と、バッテリ５００と、ＳＯＣセンサ６００と、を備える。なお、電池パックユニット１５はバッテリ５００に適用され、コントローラ１０はＥＣＵ１００に適用される。
【００５０】
車軸１１は、エンジン２００及びモータＭＧ２の動力を車輪１２に伝達する動力伝達系の一部である。車輪１２は、ハイブリッド車両９０の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では左右前輪のみが表示されている。エンジン２００は、ガソリンエンジンなどによって構成され、ハイブリッド車両９０の主たる動力源として機能する。
【００５１】
モータＭＧ１は、主としてバッテリ５００を充電するための発電機、或いはモータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、モータＭＧ２は、主としてエンジン２００の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。これらのモータＭＧ１及びモータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ（遊星歯車機構）３００は、エンジン２００の出力をモータＭＧ１及び車軸１１へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。
【００５２】
インバータ４００は、バッテリ５００と、モータＭＧ１及びモータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはモータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれモータＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００５３】
バッテリ５００は、モータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。このバッテリ５００には、前述した電池パックユニット１５が適用される。即ち、バッテリ５００は、前述したような酸化物系正極を用いた電池パックと、ポリアニオン系正極を用いた電池パックと、ＤＣ−ＤＣコンバータとを有する。
【００５４】
ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００の充電状態（ＳＯＣ）を検出することが可能に構成されたセンサである。詳しくは、ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００が有する酸化物系正極を用いた電池パックのＳＯＣを検出し、検出したＳＯＣをＥＣＵ１００に供給する。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、ハイブリッド車両９０の動作全体を制御する電子制御ユニットである。具体的には、ＥＣＵ１００は、前述したコントローラ１０と同様の処理を行うことができる。つまり、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００に対して前述した充電制御を実行する。詳しくは、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００が有する酸化物系正極を用いた電池パック及びポリアニオン系正極を用いた電池パックのいずれかに対して電流を供給して充電させる制御を行う。この場合、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００に対して供給される電流値、及びＳＯＣセンサ６００が検出したＳＯＣに基づいて、電流を供給する電池パックを切り替える。これにより、バッテリ５００内の酸化物系正極を用いた電池パックが熱的に不安定になることを防止して、バッテリ５００の安全性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る電池パックの制御装置が適用されたシステムの概略構成を示す。
【図２】充電制御処理を示すフローチャートである。
【図３】電池パックを構成する電池の構造を示す概略図である。
【図４】ハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 回生ユニット
２ 電流値検出部
３ スイッチ
４ 酸化物系正極を用いた電池パック
５ ポリアニオン系正極を用いた電池パック
６ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７ ＳＯＣセンサ
１０ コントローラ
１５ 電池パックユニット
９０ ハイブリッド車両
１００ ＥＣＵ
５００ バッテリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー密度が高い電池で構成された第１の電池パック、及び前記第１の電池パックよりもエネルギー密度が低く、且つ前記第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成された第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う電池パックの制御装置において、
充電させるべき電流の電流値を取得する電流値取得手段と、
前記電流値に基づいて前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給して充電させる制御を行い、前記電流値が所定値以上である場合には、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値未満である場合には、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給する充電制御手段と、を備えることを特徴とする電池パックの制御装置。
【請求項２】
前記第１の電池パックの充電状態を取得する充電状態取得手段を更に備え、
前記充電制御手段は、前記電流値及び前記第１の電池パックの充電状態に基づいて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の電池パックの制御装置。
【請求項３】
前記充電制御手段は、
前記電流値が前記所定値未満である場合、又は、前記第１の電池パックの充電状態が所定の値未満である場合、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給し、
前記電流値が前記所定値以上であり、且つ前記第１の電池パックの充電状態が所定の値以上である場合、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給することを特徴とする請求項２に記載の電池パックの制御装置。
【請求項４】
前記第１の電池パックは、酸化物系正極を用いた電池で構成され、
前記第２の電池パックは、ポリアニオン系正極を用いた電池で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【請求項５】
前記第１の電池パックは、供給される電流によって駆動する駆動部を駆動させるための電流を出力し、
前記第２の電池パックは、前記第１の電池パックに対して電流を出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【請求項６】
前記第１の電池パックには、前記第２の電池パックから、前記所定値未満の電流値の電流が供給されることを特徴とする請求項５に記載の電池パックの制御装置。
【請求項７】
前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックは、ハイブリッド車両用のバッテリとして用いられ、
前記充電制御手段は、前記ハイブリッド車両が有するモータが発電した電流を、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して供給して充電させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【請求項１】
エネルギー密度が高い電池で構成された第１の電池パック、及び前記第１の電池パックよりもエネルギー密度が低く、且つ前記第１の電池パックよりも熱的に安定している電池で構成された第２の電池パックに対して、充電させるための制御を行う電池パックの制御装置において、
充電させるべき電流の電流値を取得する電流値取得手段と、
前記電流値に基づいて前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給して充電させる制御を行い、前記電流値が所定値以上である場合には、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給し、前記電流値が前記所定値未満である場合には、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給する充電制御手段と、を備えることを特徴とする電池パックの制御装置。
【請求項２】
前記第１の電池パックの充電状態を取得する充電状態取得手段を更に備え、
前記充電制御手段は、前記電流値及び前記第１の電池パックの充電状態に基づいて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して前記電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の電池パックの制御装置。
【請求項３】
前記充電制御手段は、
前記電流値が前記所定値未満である場合、又は、前記第１の電池パックの充電状態が所定の値未満である場合、前記第１の電池パックに対して前記電流を供給し、
前記電流値が前記所定値以上であり、且つ前記第１の電池パックの充電状態が所定の値以上である場合、前記第２の電池パックに対して前記電流を供給することを特徴とする請求項２に記載の電池パックの制御装置。
【請求項４】
前記第１の電池パックは、酸化物系正極を用いた電池で構成され、
前記第２の電池パックは、ポリアニオン系正極を用いた電池で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【請求項５】
前記第１の電池パックは、供給される電流によって駆動する駆動部を駆動させるための電流を出力し、
前記第２の電池パックは、前記第１の電池パックに対して電流を出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【請求項６】
前記第１の電池パックには、前記第２の電池パックから、前記所定値未満の電流値の電流が供給されることを特徴とする請求項５に記載の電池パックの制御装置。
【請求項７】
前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックは、ハイブリッド車両用のバッテリとして用いられ、
前記充電制御手段は、前記ハイブリッド車両が有するモータが発電した電流を、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックのいずれかに対して供給して充電させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池パックの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１９９７６７（Ｐ２００８−１９９７６７Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８７０（Ｐ２００７−３１８７０）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【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２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【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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