JPH09308013A - 電気自動車の電源装置 - Google Patents
電気自動車の電源装置Info
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い出力密度及び回生パワー密度を有し、小
型軽量化を図ることができる電気自動車の電源装置を提
供する。 【解決手段】 電気自動車の電源装置１０において使用
される蓄電装置としてＳＯＣの低下と共に回生パワー密
度が増加する第１の電池１２とＳＯＣの増加と共に出力
密度が増加する第２の電池１４とを使用し、第１の電池
１２のＳＯＣを低く維持し、第２の電池１４のＳＯＣを
高く維持するように制御する。これにより第１の電池１
２の回生パワー密度が高くなり、モータ３２からの回生
電流は主として第１の電池１２に受け入れられ、モータ
３２の駆動電流の出力は、出力密度が高くなっている第
２の電池１４から主として行う。この結果、電池の能力
を効率的に使用でき、装置全体の出力密度、回生パワー
密度が向上して電源装置１０の小型・軽量化を図ること
ができる。
型軽量化を図ることができる電気自動車の電源装置を提
供する。 【解決手段】 電気自動車の電源装置１０において使用
される蓄電装置としてＳＯＣの低下と共に回生パワー密
度が増加する第１の電池１２とＳＯＣの増加と共に出力
密度が増加する第２の電池１４とを使用し、第１の電池
１２のＳＯＣを低く維持し、第２の電池１４のＳＯＣを
高く維持するように制御する。これにより第１の電池１
２の回生パワー密度が高くなり、モータ３２からの回生
電流は主として第１の電池１２に受け入れられ、モータ
３２の駆動電流の出力は、出力密度が高くなっている第
２の電池１４から主として行う。この結果、電池の能力
を効率的に使用でき、装置全体の出力密度、回生パワー
密度が向上して電源装置１０の小型・軽量化を図ること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車の電源装
置、特に小型軽量化を図ることができる電源装置に関す
る。
置、特に小型軽量化を図ることができる電源装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、蓄電装置に蓄電された電力に
よりモータを駆動し、走行する電気自動車が種々知られ
ている。これらの電気自動車としては、内燃機関の主軸
に連結されたモータと蓄電装置との間をインバータ回路
を介して接続し、電力の授受を行う内燃機関−蓄電装置
ハイブリッド電気自動車、燃料電池や太陽電池と蓄電装
置との間をコンバータ回路を介して電力の授受を行う発
電型電池−蓄電装置ハイブリッド電気自動車、蓄電装置
のみにより駆動される電気自動車等がある。これらの電
気自動車においては、制動時のエネルギを電気エネルギ
に変換し、蓄電装置を充電するいわゆる回生システムも
備えられている。
よりモータを駆動し、走行する電気自動車が種々知られ
ている。これらの電気自動車としては、内燃機関の主軸
に連結されたモータと蓄電装置との間をインバータ回路
を介して接続し、電力の授受を行う内燃機関−蓄電装置
ハイブリッド電気自動車、燃料電池や太陽電池と蓄電装
置との間をコンバータ回路を介して電力の授受を行う発
電型電池−蓄電装置ハイブリッド電気自動車、蓄電装置
のみにより駆動される電気自動車等がある。これらの電
気自動車においては、制動時のエネルギを電気エネルギ
に変換し、蓄電装置を充電するいわゆる回生システムも
備えられている。
【０００３】これら従来の電気自動車に使用される蓄電
装置としては、鉛蓄電池やニッケル水素電池等の蓄電池
及び電気二重層キャパシタ等の大容量コンデンサが考え
られる。
装置としては、鉛蓄電池やニッケル水素電池等の蓄電池
及び電気二重層キャパシタ等の大容量コンデンサが考え
られる。
【０００４】この電気自動車の蓄電装置は、車両加速性
能に対応できる出力特性や車両の航続距離及び加速持続
距離を向上させることができるエネルギ量を備える必要
があり、また制動回生時における高い大電力受入性を備
える必要もある。
能に対応できる出力特性や車両の航続距離及び加速持続
距離を向上させることができるエネルギ量を備える必要
があり、また制動回生時における高い大電力受入性を備
える必要もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
気自動車においては、通常単一の蓄電装置が使用されて
おり、上述の要求を全て満たそうとすると、蓄電装置の
体積が大きくなると共に重量も重くなり、車載上大きな
問題となっていた。
気自動車においては、通常単一の蓄電装置が使用されて
おり、上述の要求を全て満たそうとすると、蓄電装置の
体積が大きくなると共に重量も重くなり、車載上大きな
問題となっていた。
【０００６】一方、車載上の制約から、蓄電装置の容量
を小さく設計した場合には、電力の出力時及び回生電力
の受入れ時に急速充放電や過充放電が生じて蓄電装置の
寿命を低下させるという問題もあった。
を小さく設計した場合には、電力の出力時及び回生電力
の受入れ時に急速充放電や過充放電が生じて蓄電装置の
寿命を低下させるという問題もあった。
【０００７】特に、蓄電装置を内燃機関や発電型電池と
共に搭載させるハイブリッド電気自動車の場合には、車
載スペースや重量における制約が大きくなるので、蓄電
装置をより小型化、軽量化する必要がある。
共に搭載させるハイブリッド電気自動車の場合には、車
載スペースや重量における制約が大きくなるので、蓄電
装置をより小型化、軽量化する必要がある。
【０００８】これらの対策として、特開平５−３０６０
８号公報には、大容量コンデンサと蓄電池とを併用する
技術が開示されている。本従来例においては、車両の大
きな加速、減速時の充放電を主として大容量コンデンサ
に分担させる構成となっている。しかし、既存の大容量
コンデンサのエネルギ密度は、従来の蓄電池のエネルギ
密度に比べ、１／４〜１／３５と小さく、システム全体
としてのエネルギ密度が低下するという問題があった。
また、コンデンサは重量当たりの出力すなわち出力密度
（Ｗ／ｋｇ）と重量当りの回生受入能力すなわち回生パ
ワー密度（Ｗ／ｋｇ）は大きいが、比重が蓄電池の比重
に比べ約３／５と小さいため、体積基準の出力密度（Ｗ
／Ｌ）及び回生パワー密度（Ｗ／Ｌ）は小さく、体積が
かさばるという問題もあった。
８号公報には、大容量コンデンサと蓄電池とを併用する
技術が開示されている。本従来例においては、車両の大
きな加速、減速時の充放電を主として大容量コンデンサ
に分担させる構成となっている。しかし、既存の大容量
コンデンサのエネルギ密度は、従来の蓄電池のエネルギ
密度に比べ、１／４〜１／３５と小さく、システム全体
としてのエネルギ密度が低下するという問題があった。
また、コンデンサは重量当たりの出力すなわち出力密度
（Ｗ／ｋｇ）と重量当りの回生受入能力すなわち回生パ
ワー密度（Ｗ／ｋｇ）は大きいが、比重が蓄電池の比重
に比べ約３／５と小さいため、体積基準の出力密度（Ｗ
／Ｌ）及び回生パワー密度（Ｗ／Ｌ）は小さく、体積が
かさばるという問題もあった。
【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、高い出力密度及び回生パワー密
度を有し、小型軽量化を図ることができる電気自動車の
電源装置を提供することにある。
のであり、その目的は、高い出力密度及び回生パワー密
度を有し、小型軽量化を図ることができる電気自動車の
電源装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、蓄電装置に蓄電された電力によりモ
ータを駆動するとともに、モータからの回生電力を蓄電
装置に受入れる電気自動車の電源装置であって、蓄電装
置に含まれ、充電状態（ＳＯＣ）の低下とともに回生パ
ワー密度が増加する第１の電池と、蓄電装置に含まれ、
ＳＯＣの上昇とともに出力密度が増加する第２の電池
と、第１の電池のＳＯＣを所定の第１の値以下に維持
し、第２の電池のＳＯＣを所定の第２の値以上に維持す
るＳＯＣ管理手段と、を含むことを特徴とする。
に、第１の発明は、蓄電装置に蓄電された電力によりモ
ータを駆動するとともに、モータからの回生電力を蓄電
装置に受入れる電気自動車の電源装置であって、蓄電装
置に含まれ、充電状態（ＳＯＣ）の低下とともに回生パ
ワー密度が増加する第１の電池と、蓄電装置に含まれ、
ＳＯＣの上昇とともに出力密度が増加する第２の電池
と、第１の電池のＳＯＣを所定の第１の値以下に維持
し、第２の電池のＳＯＣを所定の第２の値以上に維持す
るＳＯＣ管理手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】また、第２の発明は、第１の発明の電気自
動車の電源装置において、第１の電池及び第２の電池が
ともにリチウムイオン電池またはリチウムポリマ電池で
あることを特徴とする。
動車の電源装置において、第１の電池及び第２の電池が
ともにリチウムイオン電池またはリチウムポリマ電池で
あることを特徴とする。
【００１２】上記構成によれば、回生電力の受入れは主
として第１の電池で行い、モータを駆動するための出力
は主として第２の電池から行うので、回生パワー密度及
び出力密度とも高い状態で電池を使用することができ
る。
として第１の電池で行い、モータを駆動するための出力
は主として第２の電池から行うので、回生パワー密度及
び出力密度とも高い状態で電池を使用することができ
る。
【００１３】また、第３の発明は、第１の発明または第
２の発明の電気自動車の電源装置において、蓄電装置か
らモータへ電力を供給するときのみ第２の電池を前記モ
ータに接続することを特徴とする。
２の発明の電気自動車の電源装置において、蓄電装置か
らモータへ電力を供給するときのみ第２の電池を前記モ
ータに接続することを特徴とする。
【００１４】この構成によれば、第２の電池は、モータ
へ電力を供給するときのみモータと接続され回生時には
モータと切り離されているので、回生電力が第２の電池
に流れ込むことによる過充電を防止することができる。
へ電力を供給するときのみモータと接続され回生時には
モータと切り離されているので、回生電力が第２の電池
に流れ込むことによる過充電を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１には、本発明に係る電気自動車の電源
装置の実施形態のブロック図が示される。図１におい
て、電源装置１０は、充電状態（ＳＯＣ）が低い状態に
維持されている第１の電池１２とＳＯＣが高い状態に維
持されている第２の電池１４とを含み、ＳＯＣ管理回路
１６が第１の電池のＳＯＣを、ＳＯＣ管理回路１８が第
２の電池のＳＯＣをそれぞれ管理している。本実施形態
では上記第１の電池１２と第２の電池１４とで本発明の
蓄電装置が構成されている。
装置の実施形態のブロック図が示される。図１におい
て、電源装置１０は、充電状態（ＳＯＣ）が低い状態に
維持されている第１の電池１２とＳＯＣが高い状態に維
持されている第２の電池１４とを含み、ＳＯＣ管理回路
１６が第１の電池のＳＯＣを、ＳＯＣ管理回路１８が第
２の電池のＳＯＣをそれぞれ管理している。本実施形態
では上記第１の電池１２と第２の電池１４とで本発明の
蓄電装置が構成されている。
【００１７】本実施形態に係る電源装置１０において
は、第１の電池１２として、ＳＯＣの低下と共に単位重
量（ｋｇ）あるいは単位体積（Ｌ）当りの回生電力の受
け入れ能力すなわち回生パワー密度が増加する電池が使
用され、第２の電池１４としてＳＯＣの増加と共に前述
した単位重量あるいは単位体積当りの電力の出力能力す
なわち出力密度が増加する電池が使用されている。これ
により、インバータ２８を介してモータ３２に駆動電力
を供給する場合には、主として第２の電池１４から電力
の供給が行われ、モータ３２からインバータ２８を介し
て回生されてくる電力の受け入れは主として第１の電池
１２で行われることになる。このような構成により、２
つの電池のうち回生受け入れ及び出力をそれぞれ能力の
高い方の電池で行うことができ、装置のトータルの能力
として出力密度及び回生パワー密度を向上させることが
できる。
は、第１の電池１２として、ＳＯＣの低下と共に単位重
量（ｋｇ）あるいは単位体積（Ｌ）当りの回生電力の受
け入れ能力すなわち回生パワー密度が増加する電池が使
用され、第２の電池１４としてＳＯＣの増加と共に前述
した単位重量あるいは単位体積当りの電力の出力能力す
なわち出力密度が増加する電池が使用されている。これ
により、インバータ２８を介してモータ３２に駆動電力
を供給する場合には、主として第２の電池１４から電力
の供給が行われ、モータ３２からインバータ２８を介し
て回生されてくる電力の受け入れは主として第１の電池
１２で行われることになる。このような構成により、２
つの電池のうち回生受け入れ及び出力をそれぞれ能力の
高い方の電池で行うことができ、装置のトータルの能力
として出力密度及び回生パワー密度を向上させることが
できる。
【００１８】このためＳＯＣ管理回路１６は、第１の電
池１２のＳＯＣを監視し、第１の電池１２から第２の電
池１４へ充電回路２０を介して充電を行わせたり、回生
されてきた電流を第１の電池１２に受け入れず、バイパ
ス回路２２を介してアースに落とすこと等により、第１
の電池１２のＳＯＣが所定の値以下に維持されるよう制
御している。この所定の値が本発明に係る第１の値に相
当する。なお、充電回路２０としては、ＤＣ／ＤＣコン
バータあるいはレギュレータ等が使用される。
池１２のＳＯＣを監視し、第１の電池１２から第２の電
池１４へ充電回路２０を介して充電を行わせたり、回生
されてきた電流を第１の電池１２に受け入れず、バイパ
ス回路２２を介してアースに落とすこと等により、第１
の電池１２のＳＯＣが所定の値以下に維持されるよう制
御している。この所定の値が本発明に係る第１の値に相
当する。なお、充電回路２０としては、ＤＣ／ＤＣコン
バータあるいはレギュレータ等が使用される。
【００１９】更にＳＯＣ管理回路１６は、第１の電池１
２のＳＯＣが所定の下限値よりも低い場合、オルタネー
タ２４から充電を行わせ、第１の電池１２のＳＯＣが下
限値以上に維持される制御を行うように構成するのも好
適である。
２のＳＯＣが所定の下限値よりも低い場合、オルタネー
タ２４から充電を行わせ、第１の電池１２のＳＯＣが下
限値以上に維持される制御を行うように構成するのも好
適である。
【００２０】また、ＳＯＣ管理回路１８は、第２の電池
１４のＳＯＣを監視し、この値が所定の値以下になった
場合に第１の電池１２から充電を受け入れたり、オルタ
ネータ２４からの充電を行って第２の電池１４のＳＯＣ
を所定の値以上に維持するよう制御している。この所定
の値が本発明に係る第２の値に相当する。
１４のＳＯＣを監視し、この値が所定の値以下になった
場合に第１の電池１２から充電を受け入れたり、オルタ
ネータ２４からの充電を行って第２の電池１４のＳＯＣ
を所定の値以上に維持するよう制御している。この所定
の値が本発明に係る第２の値に相当する。
【００２１】なおＳＯＣ管理回路１８は、第２の電池１
４のＳＯＣが所定の上限値以上になった場合に、第２の
電池１４の過充電を防止するためバイパス回路２６から
回生電流をアースに落とす制御を行うよう構成すること
も好適である。
４のＳＯＣが所定の上限値以上になった場合に、第２の
電池１４の過充電を防止するためバイパス回路２６から
回生電流をアースに落とす制御を行うよう構成すること
も好適である。
【００２２】ここで、以上に述べたＳＯＣ管理回路１
６、１８が本発明に係るＳＯＣ管理手段を構成する。
６、１８が本発明に係るＳＯＣ管理手段を構成する。
【００２３】第１の電池１２及び第２の電池１４は、イ
ンバータ２８に接続されており、インバータ２８からは
制御装置３０の指示に従いモータ３２に三相電力が供給
される。制御装置３０には、アクセル、ブレーキ等から
信号が入力され、これらに基づいてインバータ２８を制
御している。なおこの際には、上述したように、モータ
３２の駆動電力は主として第２の電池１４から供給され
る。
ンバータ２８に接続されており、インバータ２８からは
制御装置３０の指示に従いモータ３２に三相電力が供給
される。制御装置３０には、アクセル、ブレーキ等から
信号が入力され、これらに基づいてインバータ２８を制
御している。なおこの際には、上述したように、モータ
３２の駆動電力は主として第２の電池１４から供給され
る。
【００２４】また、車両の制動時には、モータ３２は誘
導発電機として動作し、その発電電力は、インバータ２
８を介して第１の電池１２及び第２の電池１４に回生さ
れる。この際には、上述したように、回生電力は主とし
て第１の電池１２に受け入れられる。
導発電機として動作し、その発電電力は、インバータ２
８を介して第１の電池１２及び第２の電池１４に回生さ
れる。この際には、上述したように、回生電力は主とし
て第１の電池１２に受け入れられる。
【００２５】電気自動車の蓄電装置として使用される電
池としては、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウム
イオン電池等があるが、これらの電池のエネルギ密度が
図２に示される。図２からわかるように、これらの電池
の内では、リチウムイオン電池が最もエネルギ密度の高
い電池であり、最大の小型・軽量化のメリットを得るこ
とができる。従って、第１の電池１２及び第２の電池１
４としてはリチウムイオン電池を使用するのが好適であ
る。
池としては、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウム
イオン電池等があるが、これらの電池のエネルギ密度が
図２に示される。図２からわかるように、これらの電池
の内では、リチウムイオン電池が最もエネルギ密度の高
い電池であり、最大の小型・軽量化のメリットを得るこ
とができる。従って、第１の電池１２及び第２の電池１
４としてはリチウムイオン電池を使用するのが好適であ
る。
【００２６】図３には、リチウムイオン電池のＳＯＣに
対する出力特性及び回生受け入れ特性が示される。図３
において、横軸にはＳＯＣが示され、図の右にいくほど
ＳＯＣが増加する。また、縦軸には、出力特性と回生受
け入れ特性が示される。出力特性は上述した出力密度と
してあらわされており、横軸０よりも上方にいくほどそ
の値が大きくなることを示している。また、回生受け入
れ特性は、上述した回生パワー密度として示されてお
り、横軸０よりも下方にいくほどその値が大きくなるこ
とを示している。
対する出力特性及び回生受け入れ特性が示される。図３
において、横軸にはＳＯＣが示され、図の右にいくほど
ＳＯＣが増加する。また、縦軸には、出力特性と回生受
け入れ特性が示される。出力特性は上述した出力密度と
してあらわされており、横軸０よりも上方にいくほどそ
の値が大きくなることを示している。また、回生受け入
れ特性は、上述した回生パワー密度として示されてお
り、横軸０よりも下方にいくほどその値が大きくなるこ
とを示している。
【００２７】図３に示されるように、リチウムイオン電
池においては出力密度及び回生パワー密度がＳＯＣの値
によって大きく変化し、ＳＯＣが低下すると共に回生パ
ワー密度が増加し出力密度が低下する。一方、ＳＯＣが
増加すると共に回生パワー密度が大きく減少すると共に
出力密度が増加する。
池においては出力密度及び回生パワー密度がＳＯＣの値
によって大きく変化し、ＳＯＣが低下すると共に回生パ
ワー密度が増加し出力密度が低下する。一方、ＳＯＣが
増加すると共に回生パワー密度が大きく減少すると共に
出力密度が増加する。
【００２８】以上の性質により、モータからの回生電力
を受け入れる電池はＳＯＣを低い状態に維持し、モータ
３２に対して電力を供給する側の電池はＳＯＣを高い値
に維持しておくことにより、それぞれの能力を十分に発
揮させることができる。このため、単一の電池で回生受
入れ及び駆動電力の出力を行わせる場合に比べ、装置全
体の出力密度及び回生パワー密度が向上して電源装置１
０の小型・軽量化を達成できる。なお、上述したような
特性を有する電池としては、リチウムイオン電池のほか
にリチウムポリマ電池等も考えられる。
を受け入れる電池はＳＯＣを低い状態に維持し、モータ
３２に対して電力を供給する側の電池はＳＯＣを高い値
に維持しておくことにより、それぞれの能力を十分に発
揮させることができる。このため、単一の電池で回生受
入れ及び駆動電力の出力を行わせる場合に比べ、装置全
体の出力密度及び回生パワー密度が向上して電源装置１
０の小型・軽量化を達成できる。なお、上述したような
特性を有する電池としては、リチウムイオン電池のほか
にリチウムポリマ電池等も考えられる。
【００２９】図１に示された電源装置１０においては、
上述したように、第１の電池１２及び第２の電池１４と
してリチウムイオン電池が使用されているが、ＳＯＣ管
理回路１６、１８によりこれらの電池のＳＯＣを管理す
るには、例えば、充放電電流を積算してＳＯＣを検知す
る方法がある。また、リチウムイオン電池として、負極
活物質にグラファイトを用いずに、結晶性の低いカーボ
ンを使用した場合、図４に示されるように、ＳＯＣの増
加と共に端子間電圧がほぼ直線的に上昇する性質を有す
るので、このような形式のリチウムイオン電池では、端
子間電圧によりＳＯＣを管理することもできる。
上述したように、第１の電池１２及び第２の電池１４と
してリチウムイオン電池が使用されているが、ＳＯＣ管
理回路１６、１８によりこれらの電池のＳＯＣを管理す
るには、例えば、充放電電流を積算してＳＯＣを検知す
る方法がある。また、リチウムイオン電池として、負極
活物質にグラファイトを用いずに、結晶性の低いカーボ
ンを使用した場合、図４に示されるように、ＳＯＣの増
加と共に端子間電圧がほぼ直線的に上昇する性質を有す
るので、このような形式のリチウムイオン電池では、端
子間電圧によりＳＯＣを管理することもできる。
【００３０】図５には、図１に示された電源装置１０に
おける第１の電池１２のＳＯＣの制御フローが示され
る。本実施形態においては、第１の電池１２のＳＯＣの
管理範囲が２５±１０％である例が示される。なおこの
場合、前述した第１の値は、第１の電池１２のＳＯＣの
３５％である。
おける第１の電池１２のＳＯＣの制御フローが示され
る。本実施形態においては、第１の電池１２のＳＯＣの
管理範囲が２５±１０％である例が示される。なおこの
場合、前述した第１の値は、第１の電池１２のＳＯＣの
３５％である。
【００３１】図５において、ＳＯＣ管理回路１６の動作
が開始されると、第１の電池１２のＳＯＣが１５％以下
であるかどうかが確認される（Ｓ１）。第１の電池１２
のＳＯＣが１５％以下である場合には、オルタネータ２
４から第１の電池１２のＳＯＣが１５％を超えるまで充
電するようにＳＯＣ管理回路１６から指示が出される
（Ｓ２、Ｓ３）。
が開始されると、第１の電池１２のＳＯＣが１５％以下
であるかどうかが確認される（Ｓ１）。第１の電池１２
のＳＯＣが１５％以下である場合には、オルタネータ２
４から第１の電池１２のＳＯＣが１５％を超えるまで充
電するようにＳＯＣ管理回路１６から指示が出される
（Ｓ２、Ｓ３）。
【００３２】第１の電池１２のＳＯＣが１５％より大き
い場合には、第２の電池１４のＳＯＣが８５％より小さ
いかどうかが確認される（Ｓ４）。
い場合には、第２の電池１４のＳＯＣが８５％より小さ
いかどうかが確認される（Ｓ４）。
【００３３】第２の電池１４のＳＯＣが８５％以上の場
合には、第１の電池１２から第２の電池１４への充電は
行われず、次に第１の電池１２のＳＯＣが３５％より大
きいかどうかが確認される（Ｓ５）。第１の電池１２の
ＳＯＣが３５％より大きくない場合には、第１の電池１
２の回生パワー密度が十分大きな状態なので、ＳＯＣ管
理回路１６はバイパス回路２２を動作させず、この結果
モータ３２からの回生電流が電池に受け入れられる（Ｓ
６）。この時、主として回生電流を受け入れるのは、前
述の通り第１の電池１２である。
合には、第１の電池１２から第２の電池１４への充電は
行われず、次に第１の電池１２のＳＯＣが３５％より大
きいかどうかが確認される（Ｓ５）。第１の電池１２の
ＳＯＣが３５％より大きくない場合には、第１の電池１
２の回生パワー密度が十分大きな状態なので、ＳＯＣ管
理回路１６はバイパス回路２２を動作させず、この結果
モータ３２からの回生電流が電池に受け入れられる（Ｓ
６）。この時、主として回生電流を受け入れるのは、前
述の通り第１の電池１２である。
【００３４】一方、Ｓ５において第１の電池１２のＳＯ
Ｃが３５％より大きい場合には、これ以上回生電流を受
け入れるとＳＯＣが増加し回生パワー密度が低下するの
で、ＳＯＣ管理回路１６がバイパス回路２２を動作さ
せ、回生電流はすべてバイパス回路２２を介してアース
に落とされる（Ｓ７）。以後、第１の電池１２のＳＯＣ
が３５％以下に低下するまでこの状態で第１の電池１２
の回生電流の受け入れが停止される。
Ｃが３５％より大きい場合には、これ以上回生電流を受
け入れるとＳＯＣが増加し回生パワー密度が低下するの
で、ＳＯＣ管理回路１６がバイパス回路２２を動作さ
せ、回生電流はすべてバイパス回路２２を介してアース
に落とされる（Ｓ７）。以後、第１の電池１２のＳＯＣ
が３５％以下に低下するまでこの状態で第１の電池１２
の回生電流の受け入れが停止される。
【００３５】以上のような状態で、Ｓ４において第２の
電池１４のＳＯＣが８５％より小さくなった場合には、
第１の電池１２から充電回路２０を介して第２の電池１
４へ充電が行われる（Ｓ８）。この充電は第２の電池１
４のＳＯＣが８５％以上になるか（Ｓ９）。第１の電池
１２のＳＯＣが１５％以下になるまで続けられる（Ｓ１
０）。
電池１４のＳＯＣが８５％より小さくなった場合には、
第１の電池１２から充電回路２０を介して第２の電池１
４へ充電が行われる（Ｓ８）。この充電は第２の電池１
４のＳＯＣが８５％以上になるか（Ｓ９）。第１の電池
１２のＳＯＣが１５％以下になるまで続けられる（Ｓ１
０）。
【００３６】なお、第１の電池１２から第２の電池１４
へ充電が行われる場合に、バイパス回路２２が動作して
いないときには、モータ３２からの回生電流は第１の電
池１２に受け入れられることになるが、この回生電流が
大きく、第２の電池１４への充電量が少ない場合には、
第１の電池１２のＳＯＣが更に増加することになる。そ
こで、第１の電池１２から第２の電池１４への充電を行
うと共に、図５の破線ａの経路により、Ｓ５において第
１の電池１２のＳＯＣが３５％より大きくならないかど
うかを監視する構成とすることも好適である。
へ充電が行われる場合に、バイパス回路２２が動作して
いないときには、モータ３２からの回生電流は第１の電
池１２に受け入れられることになるが、この回生電流が
大きく、第２の電池１４への充電量が少ない場合には、
第１の電池１２のＳＯＣが更に増加することになる。そ
こで、第１の電池１２から第２の電池１４への充電を行
うと共に、図５の破線ａの経路により、Ｓ５において第
１の電池１２のＳＯＣが３５％より大きくならないかど
うかを監視する構成とすることも好適である。
【００３７】第２の電池１４のＳＯＣが８５％以上にな
るか、第１の電池１２のＳＯＣが１５％以下になると第
２の電池１４への充電が停止される（Ｓ１１）。
るか、第１の電池１２のＳＯＣが１５％以下になると第
２の電池１４への充電が停止される（Ｓ１１）。
【００３８】次に第１の電池１２のＳＯＣが３５％より
大きいか否かが確認され（Ｓ１２）、３５％より大きい
場合にはモータ３２からの回生電流はバイパス回路２２
からアースへ落とされる状態となる（Ｓ７）。一方、第
１の電池１２のＳＯＣが３５％以下の場合には、バイパ
ス回路２２は動作せず、モータ３２からの回生電流が電
池に受け入れられる（Ｓ６）。この時、主として回生電
流を受け入れるのは、前述の通り、第１の電池１２であ
る。
大きいか否かが確認され（Ｓ１２）、３５％より大きい
場合にはモータ３２からの回生電流はバイパス回路２２
からアースへ落とされる状態となる（Ｓ７）。一方、第
１の電池１２のＳＯＣが３５％以下の場合には、バイパ
ス回路２２は動作せず、モータ３２からの回生電流が電
池に受け入れられる（Ｓ６）。この時、主として回生電
流を受け入れるのは、前述の通り、第１の電池１２であ
る。
【００３９】以上のようなステップにより、ＳＯＣ管理
回路１６により、第１の電池１２から第２の電池１４へ
の充電、モータ３２からの回生電流の第１の電池１２へ
の受入れ及びバイパス回路２２からのアースへの放電が
行われ、これらにより第１の電池１２のＳＯＣが２５±
１０％の範囲に管理される。なお、第１の電池１２のＳ
ＯＣの管理範囲としては、上記の範囲に限られるもので
はなく、電池の特性に基づいて十分な回生パワー密度を
確保できる範囲に設定すればよい。
回路１６により、第１の電池１２から第２の電池１４へ
の充電、モータ３２からの回生電流の第１の電池１２へ
の受入れ及びバイパス回路２２からのアースへの放電が
行われ、これらにより第１の電池１２のＳＯＣが２５±
１０％の範囲に管理される。なお、第１の電池１２のＳ
ＯＣの管理範囲としては、上記の範囲に限られるもので
はなく、電池の特性に基づいて十分な回生パワー密度を
確保できる範囲に設定すればよい。
【００４０】図６には、図１に示された電源装置１０に
おける第２の電池１４のＳＯＣの制御フローが示され
る。本実施形態においては、第２の電池１４のＳＯＣの
管理範囲が７５±１０％である例が示される。なおこの
場合、前述した第２の値は、第２の電池１４のＳＯＣの
６５％である。
おける第２の電池１４のＳＯＣの制御フローが示され
る。本実施形態においては、第２の電池１４のＳＯＣの
管理範囲が７５±１０％である例が示される。なおこの
場合、前述した第２の値は、第２の電池１４のＳＯＣの
６５％である。
【００４１】図６において、ＳＯＣ管理回路１８の動作
が開始されたときに、第２の電池１４のＳＯＣが８５％
より小さいか否かが確認される（Ｓ２１）。第２の電池
１４のＳＯＣが８５％以上の場合には、図３に示される
ように、出力密度として十分な値を得ることができるの
で、このままの状態でモータ３２への出力動作を行う。
が開始されたときに、第２の電池１４のＳＯＣが８５％
より小さいか否かが確認される（Ｓ２１）。第２の電池
１４のＳＯＣが８５％以上の場合には、図３に示される
ように、出力密度として十分な値を得ることができるの
で、このままの状態でモータ３２への出力動作を行う。
【００４２】一方、第２の電池１４のＳＯＣが８５％よ
り小さくなった場合には、第１の電池１２からの充電の
可否を判断するために、第１の電池１２のＳＯＣが１５
％よりも大きいか否かが判断される（Ｓ２２）。第１の
電池１２のＳＯＣが１５％より大きい場合には、ＳＯＣ
管理回路１８からＳＯＣ管理回路１６に第２の電池１４
の充電要求が出され、これに基づいてＳＯＣ管理回路１
６が充電回路２０を介して第１の電池１２から第２の電
池１４への充電を行う（Ｓ２３）。この状態で第２の電
池１４のＳＯＣが８５％以上になったか否かが確認され
る（Ｓ２４）。
り小さくなった場合には、第１の電池１２からの充電の
可否を判断するために、第１の電池１２のＳＯＣが１５
％よりも大きいか否かが判断される（Ｓ２２）。第１の
電池１２のＳＯＣが１５％より大きい場合には、ＳＯＣ
管理回路１８からＳＯＣ管理回路１６に第２の電池１４
の充電要求が出され、これに基づいてＳＯＣ管理回路１
６が充電回路２０を介して第１の電池１２から第２の電
池１４への充電を行う（Ｓ２３）。この状態で第２の電
池１４のＳＯＣが８５％以上になったか否かが確認され
る（Ｓ２４）。
【００４３】Ｓ２４において第２の電池１４のＳＯＣが
８５％よりも小さい場合には、更に第２の電池１４のＳ
ＯＣが６５％より小さいか否かが確認される（Ｓ２
５）。Ｓ２５において第２の電池１４のＳＯＣが６５％
以上の場合には、Ｓ２１からＳ２５のステップが繰り返
されて第１の電池１２から第２の電池１４への充電が継
続される。次に第２の電池１４のＳＯＣが８５％以上と
なった場合には（Ｓ２４）、再びＳ２１の状態に戻る。
８５％よりも小さい場合には、更に第２の電池１４のＳ
ＯＣが６５％より小さいか否かが確認される（Ｓ２
５）。Ｓ２５において第２の電池１４のＳＯＣが６５％
以上の場合には、Ｓ２１からＳ２５のステップが繰り返
されて第１の電池１２から第２の電池１４への充電が継
続される。次に第２の電池１４のＳＯＣが８５％以上と
なった場合には（Ｓ２４）、再びＳ２１の状態に戻る。
【００４４】また、Ｓ２２において、第１の電池１２の
ＳＯＣが１５％以下である場合には、第１の電池１２か
ら第２の電池１４への充電は行われず（Ｓ２２）、第２
の電池１４のＳＯＣが確認される（Ｓ２４，Ｓ２５）。
ＳＯＣが１５％以下である場合には、第１の電池１２か
ら第２の電池１４への充電は行われず（Ｓ２２）、第２
の電池１４のＳＯＣが確認される（Ｓ２４，Ｓ２５）。
【００４５】第２の電池１４のＳＯＣが６５％より小さ
くなった場合には（Ｓ２５）、第２の電池１４の出力密
度を十分に確保するために、ＳＯＣ管理回路１８の指示
によりオルタネータ２４から第２の電池１４への充電が
行われる（Ｓ２６）。この状態で第２の電池１４のＳＯ
Ｃが７５％以上となるまでオルタネータ２４から第２の
電池１４への充電が継続される（Ｓ２７）。
くなった場合には（Ｓ２５）、第２の電池１４の出力密
度を十分に確保するために、ＳＯＣ管理回路１８の指示
によりオルタネータ２４から第２の電池１４への充電が
行われる（Ｓ２６）。この状態で第２の電池１４のＳＯ
Ｃが７５％以上となるまでオルタネータ２４から第２の
電池１４への充電が継続される（Ｓ２７）。
【００４６】第２の電池１４のＳＯＣが７５％以上とな
った場合には、再びＳ２１のステップに戻り、Ｓ２１か
らＳ２５までのステップにより第２の電池１４のＳＯＣ
が監視される。
った場合には、再びＳ２１のステップに戻り、Ｓ２１か
らＳ２５までのステップにより第２の電池１４のＳＯＣ
が監視される。
【００４７】なお、図１に示された電源装置１０におい
ては、モータ３２からの回生電流は、第１の電池１２の
みならず第２の電池１４へも流れるように結線されてい
るので、回生電流は第２の電池１４へも流れ込むが、第
２の電池１４の過充電を防止するために、ＳＯＣ管理回
路１８が第２の電池１４のＳＯＣが所定の上限値を超え
た場合にバイパス回路２６を動作させ、第１の電池１２
と同様に回生電流をアースに落とすことも可能である。
ては、モータ３２からの回生電流は、第１の電池１２の
みならず第２の電池１４へも流れるように結線されてい
るので、回生電流は第２の電池１４へも流れ込むが、第
２の電池１４の過充電を防止するために、ＳＯＣ管理回
路１８が第２の電池１４のＳＯＣが所定の上限値を超え
た場合にバイパス回路２６を動作させ、第１の電池１２
と同様に回生電流をアースに落とすことも可能である。
【００４８】以上のステップにより、第２の電池１４の
ＳＯＣは７５±１０％の範囲に管理されるが、管理範囲
としては必ずしもこの範囲に限られるものではなく、第
２の電池１４として使用される電池の特性に基づいて十
分な出力特性を確保できる範囲に設定すればよい。
ＳＯＣは７５±１０％の範囲に管理されるが、管理範囲
としては必ずしもこの範囲に限られるものではなく、第
２の電池１４として使用される電池の特性に基づいて十
分な出力特性を確保できる範囲に設定すればよい。
【００４９】図７には、本発明に係る電気自動車の電源
装置の他の実施形態のブロック図が示される。図７にお
いて特徴的な点は、第１の電池１２と第２の電池１４と
の間に切り替えスイッチ３４を設け、各電池１２、１４
とインバータ２８との接続を切り替えられるようにした
ことである。
装置の他の実施形態のブロック図が示される。図７にお
いて特徴的な点は、第１の電池１２と第２の電池１４と
の間に切り替えスイッチ３４を設け、各電池１２、１４
とインバータ２８との接続を切り替えられるようにした
ことである。
【００５０】本実施形態によれば、モータ３２からの回
生電流を第１の電池１２に受け入れる場合と、第２の電
池１４からモータ３２を駆動するための電流を出力する
場合とでインバータ２８に接続される電池を切り替える
ことができる。これにより、回生電流の受け入れは、Ｓ
ＯＣを低く維持されており、回生パワー密度が高い第１
の電池に行うことができ、モータ３２への駆動電流の出
力は、ＳＯＣが高く維持されており、出力密度の高い第
２の電池１４から実施することができる。従って、各電
池の性能をより高いレベルで発揮させることができ、装
置全体の小型化、軽量化を更に図ることができる。ま
た、特にモータ３２からの回生電流を受け入れる場合
に、第２の電池１４はインバータ２８と切り離されてい
るので、第２の電池１４へ過充電されることがなく、電
池の寿命が短くなることを防止できる。また、第１の電
池１２と第２の電池１４とは切り離されているので、不
要な電池間充電を防止することもできる。
生電流を第１の電池１２に受け入れる場合と、第２の電
池１４からモータ３２を駆動するための電流を出力する
場合とでインバータ２８に接続される電池を切り替える
ことができる。これにより、回生電流の受け入れは、Ｓ
ＯＣを低く維持されており、回生パワー密度が高い第１
の電池に行うことができ、モータ３２への駆動電流の出
力は、ＳＯＣが高く維持されており、出力密度の高い第
２の電池１４から実施することができる。従って、各電
池の性能をより高いレベルで発揮させることができ、装
置全体の小型化、軽量化を更に図ることができる。ま
た、特にモータ３２からの回生電流を受け入れる場合
に、第２の電池１４はインバータ２８と切り離されてい
るので、第２の電池１４へ過充電されることがなく、電
池の寿命が短くなることを防止できる。また、第１の電
池１２と第２の電池１４とは切り離されているので、不
要な電池間充電を防止することもできる。
【００５１】切り替えスイッチ３４の切り替えは制御装
置３０によって行われるが、制御装置３０では、アクセ
ル、ブレーキ等からの入力信号あるいはインバータを流
れる電流の向きによって切替スイッチ３４の切り替えを
実施する。すなわち、アクセルペダルが踏まれた場合あ
るいはインバータ２８を流れる電流がモータ３２へ向か
っている場合には、電源装置１０から電力が出力されて
いる状態なので、制御装置３０は切替スイッチ３４を第
２の電池１４側に切り替える。一方、ブレーキからの信
号を受けたりインバータ２８を流れる電流が電源装置１
０に向かっている場合には、回生電流を受け入れている
状態なので、制御装置３０は切替スイッチ３４を第１の
電池１２側に切り替える。
置３０によって行われるが、制御装置３０では、アクセ
ル、ブレーキ等からの入力信号あるいはインバータを流
れる電流の向きによって切替スイッチ３４の切り替えを
実施する。すなわち、アクセルペダルが踏まれた場合あ
るいはインバータ２８を流れる電流がモータ３２へ向か
っている場合には、電源装置１０から電力が出力されて
いる状態なので、制御装置３０は切替スイッチ３４を第
２の電池１４側に切り替える。一方、ブレーキからの信
号を受けたりインバータ２８を流れる電流が電源装置１
０に向かっている場合には、回生電流を受け入れている
状態なので、制御装置３０は切替スイッチ３４を第１の
電池１２側に切り替える。
【００５２】図８には、本発明に係る電気自動車の電源
装置の更に他の実施形態のブロック図が示される。
装置の更に他の実施形態のブロック図が示される。
【００５３】図８において、第２の電池１４には切離し
スイッチ３６が接続されており、電源装置１０からモー
タ３２へ駆動電流が出力される場合以外には第２の電池
１４が回路から切り離される構成となっている。このよ
うな構成により、モータ３２から回生電流が流れてくる
場合には、第２の電池１４が切り離され、急激な回生電
流の受け入れにより第２の電池１４が過充電となること
を防止でき、第２の電池１４の寿命が短くなることを防
止することができる。
スイッチ３６が接続されており、電源装置１０からモー
タ３２へ駆動電流が出力される場合以外には第２の電池
１４が回路から切り離される構成となっている。このよ
うな構成により、モータ３２から回生電流が流れてくる
場合には、第２の電池１４が切り離され、急激な回生電
流の受け入れにより第２の電池１４が過充電となること
を防止でき、第２の電池１４の寿命が短くなることを防
止することができる。
【００５４】以上の構成において、切離しスイッチ３６
の動作は、制御装置３０によって行われる。図７と同様
に、アクセル、ブレーキからの入力信号やインバータ２
８を流れる電流の向きによって切離しスイッチ３６の開
閉が制御される。すなわち、アクセルからも信号が入っ
た場合及びインバータ２８を流れる電流がモータ３２を
向いている場合には切離しスイッチ３６が閉となり、ブ
レーキからの信号が制御装置３０に入力された場合及び
インバータを流れる電流が電源装置１０に向いている場
合に切離しスイッチ３６が開とされる。
の動作は、制御装置３０によって行われる。図７と同様
に、アクセル、ブレーキからの入力信号やインバータ２
８を流れる電流の向きによって切離しスイッチ３６の開
閉が制御される。すなわち、アクセルからも信号が入っ
た場合及びインバータ２８を流れる電流がモータ３２を
向いている場合には切離しスイッチ３６が閉となり、ブ
レーキからの信号が制御装置３０に入力された場合及び
インバータを流れる電流が電源装置１０に向いている場
合に切離しスイッチ３６が開とされる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の電池のＳＯＣを低く維持し、第２の電池のＳＯＣ
を高く維持することにより、モータからの回生電流を主
として回生パワー密度の高い第１の電池に行い、モータ
への駆動電流の出力を出力密度の高い第２の電池から行
うので、それぞれ回生パワー密度、出力密度を高く維持
した状態で電池を使用することができ、単独の電池で回
生受入れ及び駆動電力の出力を行わせる場合に比べ、装
置全体の出力密度及び回生パワー密度が向上して小型・
軽量の電源装置を提供することができる。
第１の電池のＳＯＣを低く維持し、第２の電池のＳＯＣ
を高く維持することにより、モータからの回生電流を主
として回生パワー密度の高い第１の電池に行い、モータ
への駆動電流の出力を出力密度の高い第２の電池から行
うので、それぞれ回生パワー密度、出力密度を高く維持
した状態で電池を使用することができ、単独の電池で回
生受入れ及び駆動電力の出力を行わせる場合に比べ、装
置全体の出力密度及び回生パワー密度が向上して小型・
軽量の電源装置を提供することができる。
【００５６】また、第１の電池のＳＯＣを低くし、第２
の電池のＳＯＣを高くしているので、回生時の過充電及
び出力時の過放電を防止できるので、電池の寿命を向上
させることができる。
の電池のＳＯＣを高くしているので、回生時の過充電及
び出力時の過放電を防止できるので、電池の寿命を向上
させることができる。
【図１】 本発明に係る電気自動車の電源装置の一実施
形態のブロック図である。
形態のブロック図である。
【図２】 各種二次電池のエネルギ密度の比較を示す図
である。
である。
【図３】 ＳＯＣと出力密度及び回生パワー密度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】 ＳＯＣと端子間電圧との関係を示す図であ
る。
る。
【図５】 図１における第１の電池のＳＯＣを制御する
ためのフローを示す図である。
ためのフローを示す図である。
【図６】 図１における第２の電池のＳＯＣを制御する
ためのフローを示す図である。
ためのフローを示す図である。
【図７】 本発明に係る電気自動車の電源装置の他の実
施形態のブロック図である。
施形態のブロック図である。
【図８】 本発明に係る電気自動車の電源装置の更に他
の実施形態のブロック図である。
の実施形態のブロック図である。
１０ 電源装置、１２ 第１の電池、１４ 第２の電
池、１６、１８ ＳＯＣ管理回路、２０ 充電回路、２
２、２６ バイパス回路、２８ インバータ、３０ 制
御装置、３２ モータ、３４ 切り替えスイッチ、３６
切離しスイッチ。
池、１６、１８ ＳＯＣ管理回路、２０ 充電回路、２
２、２６ バイパス回路、２８ インバータ、３０ 制
御装置、３２ モータ、３４ 切り替えスイッチ、３６
切離しスイッチ。
Claims (3)
- 【請求項１】 蓄電装置に蓄電された電力によりモータ
を駆動するとともに、モータからの回生電力を蓄電装置
に受入れる電気自動車の電源装置であって、 前記蓄電装置に含まれ、充電状態（ＳＯＣ）の低下とと
もに回生パワー密度が増加する第１の電池と、 前記蓄電装置に含まれ、ＳＯＣの上昇とともに出力密度
が増加する第２の電池と、 前記第１の電池のＳＯＣを所定の第１の値以下に維持
し、前記第２の電池のＳＯＣを所定の第２の値以上に維
持するＳＯＣ管理手段と、を含むことを特徴とする電気
自動車の電源装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車の電源装置に
おいて、 前記第１の電池及び前記第２の電池がともにリチウムイ
オン電池またはリチウムポリマ電池であることを特徴と
する電気自動車の電源装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電気自動
車の電源装置において、 前記蓄電装置から前記モータへ電力を供給するときのみ
前記第２の電池を前記モータに接続することを特徴とす
る電気自動車の電源装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11388996A JP3617183B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 電気自動車の電源装置 |
| US08/845,345 US5883496A (en) | 1996-05-08 | 1997-04-21 | Electric vehicle power supply |
| DE69719848T DE69719848T2 (de) | 1996-05-08 | 1997-04-30 | Energieversorgung für ein elektrisches Fahrzeug |
| EP97107199A EP0807546B1 (en) | 1996-05-08 | 1997-04-30 | Electric vehicle power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11388996A JP3617183B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 電気自動車の電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308013A true JPH09308013A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3617183B2 JP3617183B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=14623682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11388996A Expired - Fee Related JP3617183B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 電気自動車の電源装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5883496A (ja) |
| EP (1) | EP0807546B1 (ja) |
| JP (1) | JP3617183B2 (ja) |
| DE (1) | DE69719848T2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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