JP5772476B2

JP5772476B2 - Electric car

Info

Publication number: JP5772476B2
Application number: JP2011224582A
Authority: JP
Inventors: 遠藤　康浩; 康浩遠藤; 崇村田; 健吾前田; 宗宏神谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: JP2013085413A

Description

本発明は、車輪駆動用の電動機（モータ）を有す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。 The present invention relates to an electric vehicle having an electric motor (motor) for driving wheels. The “electric vehicle” in this specification includes a so-called plug-in hybrid vehicle that includes an electric motor (motor) for driving a wheel and an engine and can be charged with a battery from an external power source.

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１−３）。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、出力密度は、バッテリの単位重量当たりの出力［Ｗ／ｋｇ］で表され、エネルギ密度は、バッテリの単位重量当たりの電力［Ｗｈ／ｋｇ］で表される。また、上記の表現において、「短時間」、「大きな電力」との表現は、２種類の異なるバッテリ（高出力密度バッテリと高エネルギ密度バッテリ）を比較した際の相対的なものである。 It has been proposed to mount two types of batteries different in an electric vehicle (Patent Documents 1-3). One is a high power density type battery that has a small internal resistance and can supply a large amount of power (large current) for a short time, and the other is a large internal resistance and a large amount of power (large A battery that cannot supply (current) but has a high energy density (high power capacity). Hereinafter, the former is referred to as a high power density battery, and the latter is referred to as a high energy density battery. The output density is represented by the output [W / kg] per unit weight of the battery, and the energy density is represented by the power [Wh / kg] per unit weight of the battery. In the above expression, the expressions “short time” and “large power” are relative when two different types of batteries (a high output density battery and a high energy density battery) are compared.

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。 At present, lithium ion batteries are often employed as both high power density batteries and high energy density batteries. Even a battery using the same lithium ion can be made into a high power density type or a high energy density type by adjusting various parameters such as the type of active material and the thickness of the active material layer. The battery technology is rapidly developing, and there is a possibility that a high power density battery / high energy density battery replacing the lithium ion battery may appear. Note that the technology disclosed herein is not limited to lithium ion batteries.

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搭載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搭載することで航続距離を伸ばすことができる。 By mounting two types of batteries, it is possible to secure a power source with high output and high energy density as a total. Typically, the acceleration performance of an automobile can be improved by installing a high power density battery, and the cruising distance can be extended by installing a high energy density battery.

特開２００８−０４１６２０号公報JP 2008-041620 A 特開２００６−２２３０２６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-223026 特開２００６−１２１８７４号公報JP 2006-121874 A

バッテリは、充放電を繰り返すと劣化する。バッテリの劣化を示す指標として、ＳＯＨ（ＳｔａｔｅＯｆＨｅａｌｔｈ）がある。ＳＯＨは、初期の満充電容量（Ａｈ：アンペアアワー）に対する劣化時の満充電容量（Ａｈ）の割合で表される。電気自動車用のバッテリは、ＳＯＨが７５％程度になると交換した方がよいとされているが、ＳＯＨが７５％のバッテリを破棄してしまうのは不経済である。本明細書は、バッテリ交換の経済性を向上させる技術を提供する。 A battery deteriorates when charging and discharging are repeated. As an index indicating the deterioration of the battery, there is SOH (State Of Health). SOH is represented by the ratio of the full charge capacity (Ah) at the time of deterioration to the initial full charge capacity (Ah: ampere hour). Although it is said that it is better to replace the battery for electric vehicles when the SOH becomes about 75%, it is uneconomical to discard the battery having the SOH of 75%. The present specification provides a technique for improving the economics of battery replacement.

本明細書が開示する技術は、従来より提案されている技術であってタイプの異なる２個のバッテリを電気自動車に搭載する、という技術を活用する。一般に、自動車の使用態様は、買い物などの比較的に短距離（典型的には一回の走行距離が３５ｋｍ以下）の利用が圧倒的に多い。３５ｋｍ程度の走行距離であれば、高出力密度バッテリが蓄える電力だけで賄える。従って、高出力密度バッテリを優先的に使うようにすれば、高エネルギ密度バッテリの充放電回数を少なくすることができる。即ち、高出力密度バッテリは劣化が進むが、一方で高エネルギ密度バッテリの劣化を抑制することができる。自動車に搭載されているバッテリのトータルのＳＯＨ＝７５％を交換の目安とし、仮に、高出力密度バッテリと高エネルギ密度バッテリの容量比を１：２とすると、高エネルギ密度バッテリのＳＯＨが８５％であれば、高出力密度バッテリはＳＯＨ＝５５％まで使用することができる（容量が２の高エネルギ密度バッテリのＳＯＨ=８５％、容量が１の高出力密度バッテリのＳＯＨ＝５５％で、トータルのＳＯＨ＝７５％となる）。さらに、高エネルギ密度バッテリのＳＯＨが９０％であれば、高出力密度バッテリはＳＯＨ＝４５％まで使用することができる（容量が２の高エネルギ密度バッテリのＳＯＨ=８５％、容量が１の高出力密度バッテリのＳＯＨ＝４５％で、トータルのＳＯＨ＝７５％となる）。そして、高出力バッテリのみを交換すれば、高エネルギ密度バッテリを交換することなく、電気自動車を使い続けることができる。本明細書が開示する技術は、高出力密度バッテリから優先的に電力をモータに供給し、高エネルギ密度バッテリのＳＯＨ低下を抑制することによってバッテリ交換の経済性を高める。 The technology disclosed in this specification is a technology that has been proposed in the past, and uses a technology in which two batteries of different types are mounted on an electric vehicle. In general, the usage mode of automobiles is overwhelmingly frequently used for relatively short distances (typically, one mileage is 35 km or less) such as shopping. If the travel distance is about 35 km, it can be covered only by the electric power stored in the high power density battery. Therefore, if the high power density battery is used preferentially, the number of times of charge / discharge of the high energy density battery can be reduced. That is, although the high power density battery deteriorates, the deterioration of the high energy density battery can be suppressed. If the total SOH of the battery mounted in the automobile is 75% as a guide for replacement and the capacity ratio of the high power density battery to the high energy density battery is 1: 2, the SOH of the high energy density battery is 85%. The high power density battery can be used up to SOH = 55% (SOH = 85% for high energy density battery with capacity 2 and SOH = 55% for high power density battery with capacity 1) SOH = 75%). Further, if the SOH of the high energy density battery is 90%, the high power density battery can be used up to SOH = 45% (the high energy density battery having a capacity of 2 has a high SOH = 85% and a capacity of 1). Power density battery SOH = 45%, total SOH = 75%). If only the high-power battery is replaced, it is possible to continue using the electric vehicle without replacing the high energy density battery. The technology disclosed in the present specification preferentially supplies electric power from a high power density battery to the motor, and suppresses the SOH decrease of the high energy density battery, thereby improving the economics of battery replacement.

本明細書が開示する電気自動車は、車輪駆動用のモータに電力を供給する第１バッテリと、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、コントローラを備える。バッテリを制御するコントローラには、第１バッテリの充電開始ＳＯＣ閾値が、第２バッテリのＳＯＣ使用下限値よりも低く設定されている。コントローラは、第１バッテリの電力をモータに供給するとともに、第１バッテリのＳＯＣが充電開始ＳＯＣ閾値を下回ったら第２バッテリを使って第１バッテリを充電する。なお、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。好ましくは、第２バッテリの容量が第１バッテリの容量よりも大きいとよい。 The electric vehicle disclosed in this specification includes a first battery that supplies electric power to a wheel driving motor, a second battery that has a lower output density and a higher energy density than the first battery, and a controller. In the controller that controls the battery, the charging start SOC threshold value of the first battery is set lower than the SOC use lower limit value of the second battery. The controller supplies the electric power of the first battery to the motor, and charges the first battery using the second battery when the SOC of the first battery falls below the charging start SOC threshold. The first battery corresponds to the aforementioned high power density battery, and the second battery corresponds to the aforementioned high energy density battery. Preferably, the capacity of the second battery is larger than the capacity of the first battery.

上記の電気自動車は、長距離走行に際し、高出力密度バッテリ（第１バッテリ）の容量だけでは不足した場合に高エネルギ密度バッテリ（第２バッテリ）の電力を使う。回生エネルギを利用するハイブリッド車では、走行中も回生エネルギによってバッテリが充電されるので、比較的に長距離走行しても高出力密度バッテリが充電開始ＳＯＣ閾値まで低下することは頻繁にあるわけではない。即ち、長距離走行に際しても、高エネルギ密度バッテリを使う頻度は大きくはない。また、外部電源によってバッテリを充電するタイプの電気自動車では、夜間に外部電源をつないで充電することが多いので、１日の走行距離が短ければ、高エネルギ密度バッテリの電力を全く使うことなく、夜間の充電で高出力密度バッテリのＳＯＣが回復する。高エネルギ密度バッテリの使用頻度を少なくすることで、トータルのＳＯＨが交換時期に達しても高出力密度バッテリだけを交換すればよく、バッテリ交換のコストを低減できる。 The above-described electric vehicle uses the power of the high energy density battery (second battery) when the capacity of the high power density battery (first battery) is insufficient for long distance running. In a hybrid vehicle that uses regenerative energy, the battery is charged by regenerative energy even while traveling, so even if the vehicle travels for a relatively long distance, the high output density battery does not often fall to the charge start SOC threshold. Absent. That is, the frequency of using a high energy density battery is not great even when traveling long distances. In addition, in an electric vehicle of a type that charges a battery with an external power source, charging is often performed by connecting an external power source at night, so if the daily mileage is short, the power of a high energy density battery is not used at all. The SOC of the high power density battery is restored by charging at night. By reducing the frequency of use of the high energy density battery, even if the total SOH reaches the replacement time, only the high power density battery needs to be replaced, and the battery replacement cost can be reduced.

本明細書が開示する電気自動車ではさらに、高エネルギ密度バッテリ（第２バッテリ）は、昇圧コンバータを介して高出力密度バッテリ（第１バッテリ）に並列に接続されているとよい。 In the electric vehicle disclosed in the present specification, the high energy density battery (second battery) may be connected in parallel to the high output density battery (first battery) via a boost converter.

電気自動車の電力系のブロック図である。It is a block diagram of the electric power system of an electric vehicle. ＳＯＨの経時変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a time-dependent change of SOH.

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。 An electric vehicle 100 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the electric power system of the electric vehicle 100. It should be noted that FIG. 1 shows only the modules related to the present invention and does not show all the modules that the electric vehicle has.

電気自動車１００は、モータ６によって走行する自動車である。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ＢＴ１と第２バッテリＢＴ２を備える。第１バッテリＢＴ１は、第２バッテリＢＴ２と比較すると、内部抵抗が小さく、大きな電流を供給することができる。但し、電力を供給できる時間は、第２バッテリＢＴ２よりも短い。第２バッテリＢＴ２は、第１バッテリＢＴ１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ＢＴ１の容量（単位はアンペアアワー）は第２バッテリＢＴ２の半分程度である。第１バッテリＢＴ１が前述した高出力密度バッテリに相当し、第２バッテリＢＴ２が前述した高エネルギ密度バッテリに相当する。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。また、第２バッテリＢＴ２の出力電圧は第１バッテリＢＴ１の出力電圧よりも低い。 The electric vehicle 100 is a vehicle that is driven by the motor 6. The electric vehicle 100 includes two lithium ion batteries, that is, a first battery BT1 and a second battery BT2. The first battery BT1 has a smaller internal resistance than the second battery BT2, and can supply a large current. However, the time during which power can be supplied is shorter than that of the second battery BT2. The second battery BT2 cannot supply as much current as the first battery BT1, but can supply a constant current for a long time. The capacity (unit: ampere hour) of the first battery BT1 is about half that of the second battery BT2. The first battery BT1 corresponds to the above-described high power density battery, and the second battery BT2 corresponds to the above-described high energy density battery. Note that even a battery using the same lithium ion can be a high power density type or a high energy density type by changing the material or thickness of the active material used for the electrodes. The output voltage of the second battery BT2 is lower than the output voltage of the first battery BT1.

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ＢＴ１は、リレースイッチ１６を介してインバータ４の入力端子に接続している。インバータ４は、第１バッテリＢＴ１の出力電力、あるいは、電圧コンバータ２を介して昇圧された第２バッテリＢＴ２の出力電力をモータ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４内には、第１バッテリＢＴ１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。 Returning to FIG. 1, the description of the electric vehicle 100 will be continued. The first battery BT1 is connected to the input terminal of the inverter 4 via the relay switch 16. The inverter 4 converts the output power of the first battery BT 1 or the output power of the second battery BT 2 boosted via the voltage converter 2 into AC power suitable for driving the motor 6. The motor 6 is a motor for driving the wheels. The inverter 4 may have a built-in voltage converter that boosts the output voltage of the first battery BT1 to a voltage suitable for driving the motor.

インバータ４の２個の入力端子の間には、コンデンサＣ２が接続されている。別言すると、第１バッテリＢＴ１と並列にコンデンサＣ２が接続されている。コンデンサＣ２は、インバータ４に入力される電流の脈動を抑える目的で接続されている。 A capacitor C2 is connected between the two input terminals of the inverter 4. In other words, the capacitor C2 is connected in parallel with the first battery BT1. The capacitor C <b> 2 is connected for the purpose of suppressing the pulsation of the current input to the inverter 4.

第２バッテリＢＴ２は、電圧コンバータ２の低圧側の端子に接続されており、電圧コンバータ２の高圧側の端子は第１バッテリＢＴ１に接続されている。別言すれば、電圧コンバータ２の高圧側の端子は、インバータ４の入力端子に接続されている。電圧コンバータ２は、２個のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、２個のダイオードＤ１、Ｄ２、及び、リアクトルＬ１で構成される回路であって、直流電圧を変換する昇降圧コンバータである。図１の左側の端子（低圧側の端子）に低圧の電源（例えば第２バッテリＢＴ２）を接続すると、図１の右側の端子（高圧側の端子）から、低圧電源の出力電圧よりも高い電圧を出力することができる。逆に、図１の右側の端子（高圧側の端子）に高圧の電源（例えば第１バッテリＢＴ１）を接続すると、図１の左側の端子（低圧側の端子）から、高圧電源の出力電圧よりも低い電圧を出力することができる。電圧コンバータ２が昇圧動作を行うか、低圧動作を行うかは、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２のいずれにスイッチング指令を与えるかによって定まる。その指令は、コントローラ８が与える。 The second battery BT2 is connected to the low voltage side terminal of the voltage converter 2, and the high voltage side terminal of the voltage converter 2 is connected to the first battery BT1. In other words, the high-voltage side terminal of the voltage converter 2 is connected to the input terminal of the inverter 4. The voltage converter 2 is a circuit composed of two transistors Tr1 and Tr2, two diodes D1 and D2, and a reactor L1, and is a step-up / down converter that converts a DC voltage. When a low voltage power source (for example, the second battery BT2) is connected to the left terminal (low voltage side terminal) in FIG. 1, a voltage higher than the output voltage of the low voltage power supply from the right terminal (high voltage side terminal) in FIG. Can be output. Conversely, when a high-voltage power supply (for example, the first battery BT1) is connected to the right terminal (high-voltage side terminal) in FIG. 1, the output voltage of the high-voltage power supply from the left terminal (low-voltage side terminal) in FIG. Can output a low voltage. Whether the voltage converter 2 performs the boosting operation or the low-voltage operation is determined depending on which of the transistor Tr1 and the transistor Tr2 the switching command is given to. The controller 8 gives the command.

電圧コンバータ２の低圧側には、コンデンサＣ１が接続されている。別言すると、第２バッテリＢＴ２と並列にコンデンサＣ１が接続されている。コンデンサＣ１は、電圧コンバータ２内部のリアクトルＬ１が発生する電流の脈動を抑える目的で接続されている。 A capacitor C <b> 1 is connected to the low voltage side of the voltage converter 2. In other words, the capacitor C1 is connected in parallel with the second battery BT2. Capacitor C <b> 1 is connected for the purpose of suppressing pulsation of current generated by reactor L <b> 1 inside voltage converter 2.

電気自動車１００は、外部の充電器を接続するためのコネクタ１２及び１３を備える。コネクタ１３は、通常の充電器９２を接続するためのコネクタであり、コネクタ１２は、急速充電器９１を接続するためのコネクタである。通常の充電器９２を接続して第１バッテリＢＴ１を充電する場合は、切換器１５を接点ａ側に接続するとともに、リレースイッチ１６を閉じる。このとき、リレースイッチ１４は開放しておく。通常の充電器９２を接続して第２バッテリＢＴ２を充電する場合は、切換器１５を接点ｂ側に接続するとともに、リレースイッチ１４を閉じる。急速充電器９１を接続して第１バッテリＢＴ１を充電する場合は、切換器１７を接点ａ側に接続するとともに、リレースイッチ１６を閉じる。このとき、リレースイッチ１４は開放しておく。急速充電器９１を接続して第２バッテリＢＴ２を充電する場合は、切換器１７を接点ｂ側に接続するとともに、リレースイッチ１４を閉じる。リレースイッチ１４、１６、及び、切換器１５、１７は、コントローラ８が制御する。 The electric vehicle 100 includes connectors 12 and 13 for connecting an external charger. The connector 13 is a connector for connecting a normal charger 92, and the connector 12 is a connector for connecting a quick charger 91. When the normal battery charger 92 is connected to charge the first battery BT1, the switch 15 is connected to the contact a and the relay switch 16 is closed. At this time, the relay switch 14 is opened. When the normal battery charger 92 is connected to charge the second battery BT2, the switch 15 is connected to the contact b side and the relay switch 14 is closed. When the quick charger 91 is connected to charge the first battery BT1, the switch 17 is connected to the contact a and the relay switch 16 is closed. At this time, the relay switch 14 is opened. When the quick charger 91 is connected to charge the second battery BT2, the switch 17 is connected to the contact b side and the relay switch 14 is closed. The relay switches 14 and 16 and the switches 15 and 17 are controlled by the controller 8.

バッテリ（第１バッテリＢＴ１と第２バッテリＢＴ２）の利用は、コントローラ８が制御する。コントローラ８は、第１バッテリＢＴ１のＳＯＣを常時チェックしており、そのＳＯＣが充電開始ＳＯＣ閾値を上回っている間は、リレースイッチ１４を開放する。なお、通常走行時は、コントローラ８はリレースイッチ１６を閉じている。即ち、第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ閾値を上回っている間、電気自動車１００は、第２バッテリＢＴ２の電力は使わず、第１バッテリＢＴ１の電力でモータ６を駆動する。 The controller 8 controls the use of the batteries (first battery BT1 and second battery BT2). The controller 8 constantly checks the SOC of the first battery BT1, and opens the relay switch 14 while the SOC exceeds the charge start SOC threshold. During normal travel, the controller 8 closes the relay switch 16. That is, while the SOC of the first battery BT1 exceeds the charge start SOC threshold, the electric vehicle 100 drives the motor 6 with the power of the first battery BT1 without using the power of the second battery BT2.

第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ閾値を下回ると、コントローラ８は、リレースイッチ１４を閉じ、電圧コンバータ２に昇圧動作を行わせる。即ち、第２バッテリＢＴ２の電力で第１バッテリＢＴ１を充電する。第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが所定の値まで上昇すると、コントローラ８は、充電を終了し、電圧コンバータ２を停止するとともに、リレースイッチ１４を開放する。第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが回復すると、モータ６は、再び、第１バッテリＢＴ１の電力のみで駆動される。 When the SOC of first battery BT1 falls below the charge start SOC threshold, controller 8 closes relay switch 14 and causes voltage converter 2 to perform a boost operation. That is, the first battery BT1 is charged with the power of the second battery BT2. When the SOC of the first battery BT1 rises to a predetermined value, the controller 8 terminates charging, stops the voltage converter 2, and opens the relay switch 14. When the SOC of the first battery BT1 is recovered, the motor 6 is again driven only by the electric power of the first battery BT1.

なお、ＳＯＣ充電開始ＳＯＣ閾値は、コントローラ８に記憶されている。コントローラ８には、また、第２バッテリＢＴ２のＳＯＣ使用下限値が記憶されている。コントローラ８は、第２バッテリＢＴ２のＳＯＣがＳＯＣ使用下限値に近づくと、運転席のインパネに備えられた、バッテリ残量警告灯を点灯させる。バッテリ残量警告灯は、外部電源による充電をユーザに促すランプである。 Note that the SOC charge start SOC threshold value is stored in the controller 8. The controller 8 also stores the SOC use lower limit value of the second battery BT2. When the SOC of the second battery BT2 approaches the SOC use lower limit value, the controller 8 turns on a battery remaining amount warning lamp provided on the instrument panel of the driver seat. The battery remaining amount warning lamp is a lamp that prompts the user to charge by an external power source.

第１バッテリＢＴ１の充電開始ＳＯＣ閾値は、第２バッテリＢＴ２のＳＯＣ使用下限値よりも低く設定されている。また、第１バッテリＢＴ１は、電気自動車１００が日常的に走行する距離（例えば３５［ｋｍ］）を走行できるだけの容量を有している。一般的に、日常的な自動車の使用態様は、その多くが、走行距離が３５［ｋｍ］以下である。従って、第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが走行中に充電開始ＳＯＣ閾値まで低下することは多くはない。電気自動車は多くの場合、夜間に外部電源が接続されてバッテリが充電される。日頃は、１日の終わりに第１バッテリＢＴ１のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ閾値近くまで低下することがあるが、その後の夜間に外部電源が接続されて第１バッテリＢＴ１はＳＯＣを回復する。他方、第２バッテリＢＴ２は、ほとんどＳＯＣが低下しない。即ち、電気自動車１００では、第１バッテリＢＴ１は頻繁に充放電を繰り返すが、第２バッテリＢＴ２は、第１バッテリＢＴ１よりも充電頻度が顕著に低い。従って、第２バッテリＢＴ２は劣化の進行が極めて遅く、他方、第１バッテリＢＴ１は、（第２バッテリＢＴ２と比較して相対的に）早く劣化が進む。 The charge start SOC threshold value of the first battery BT1 is set lower than the SOC use lower limit value of the second battery BT2. Further, the first battery BT1 has a capacity capable of traveling a distance (for example, 35 [km]) on which the electric vehicle 100 travels on a daily basis. In general, most of the daily use modes of automobiles have a mileage of 35 km or less. Therefore, the SOC of the first battery BT1 does not often decrease to the charge start SOC threshold during traveling. In many cases, an electric vehicle is connected to an external power source at night to charge a battery. Usually, at the end of the day, the SOC of the first battery BT1 may drop to near the charge start SOC threshold, but the external battery is connected at night and the first battery BT1 recovers the SOC. On the other hand, the SOC of the second battery BT2 hardly decreases. That is, in the electric vehicle 100, the first battery BT1 frequently repeats charging / discharging, but the charging frequency of the second battery BT2 is significantly lower than that of the first battery BT1. Accordingly, the deterioration of the second battery BT2 is extremely slow, while the deterioration of the first battery BT1 progresses faster (relatively to the second battery BT2).

コントローラ８は、また、第１バッテリＢＴ１と第２バッテリＢＴ２のＳＯＨもモニタしており、第１バッテリＢＴ１と第２バッテリＢＴ２のトータルのＳＯＨが７５％まで低下すると、ユーザにバッテリの交換を促す警告ランプを点灯させる。なお、トータルのＳＯＨは、次の（１）式で計算される。 The controller 8 also monitors the SOH of the first battery BT1 and the second battery BT2, and prompts the user to replace the battery when the total SOH of the first battery BT1 and the second battery BT2 decreases to 75%. Turn on the warning lamp. The total SOH is calculated by the following equation (1).

［トータルのＳＯＣ］＝｛（［第１バッテリＢＴ１の初期容量］×［第１バッテリＢＴ１のＳＯＨ］＋［第２バッテリＢＴ２の初期容量］×［第２バッテリＢＴ２のＳＯＨ］）／（［第１バッテリＢＴ１の初期容量］＋［第２バッテリＢＴ２の初期容量］）｝×１００・・・（１） [Total SOC] = {([initial capacity of first battery BT1] × [SOH of first battery BT1] + [initial capacity of second battery BT2] × [SOH of second battery BT2]) / ([first 1 initial capacity of battery BT1] + [initial capacity of second battery BT2])} × 100 (1)

今、仮に第１バッテリＢＴ１の容量と第１バッテリＢＴ２の容量が等しい場合、第２バッテリＢＴ２のＳＯＨが１００％近くある場合、１バッテリＢＴ１のＳＯＨが５０％まで低下してトータルのＳＯＨが７５％となる。トータルのＳＯＨが７５％となると、電気自動車はバッテリ交換を促す警告灯を点灯させるので、ユーザはバッテリを交換する。このとき、ユーザは、第１バッテリＢＴ１のみを交換すればよい。第２バッテリＢＴ２のＳＯＨが十分に高ければ、第１バッテリＢＴ１を交換するだけで、トータルのＳＯＨが大きく回復するからである。 Now, if the capacity of the first battery BT1 is equal to the capacity of the first battery BT2, if the SOH of the second battery BT2 is nearly 100%, the SOH of the first battery BT1 is reduced to 50% and the total SOH is 75. %. When the total SOH reaches 75%, the electric vehicle turns on a warning light that prompts the user to replace the battery, and the user replaces the battery. At this time, the user only needs to replace the first battery BT1. This is because if the SOH of the second battery BT2 is sufficiently high, the total SOH is greatly recovered simply by replacing the first battery BT1.

図２は、各バッテリのＳＯＨの変化とトータルのＳＯＨの変化を模式的に示したグラフである。グラフＧ１が第１バッテリＢＴ１のＳＯＨを示しており、グラフＧ２が第２バッテリＢＴ２のＳＯＨを示している。また、グラフＧ３がトータルのＳＯＨを示している。前述したように、第１バッテリＢＴ１は第２バッテリＢＴ２よりも高頻度で充放電を繰り返すので、第１バッテリＢＴ１は、第２バッテリよりも早くＳＯＨが低下する。時刻Ｔ１で、トータルのＳＯＨが７５％となる。このとき、第１バッテリＢＴ１のＳＯＨは５０％であるが、第２バッテリＢＴ２のＳＯＨはまだ１００％近く残っている。時刻Ｔ１で第１バッテリＢＴ１を交換する。第１バッテリＢＴ１のＳＯＨは１００％となるので、トータルのＳＯＨも１００％近い値に復活する。さらに自動車の使用を続け、時刻Ｔ２でトータルのＳＯＨが再び７５％となる。このときも、第１バッテリＢＴ１のＳＯＨは５０％近くであるが、第２バッテリＢＴ２のＳＯＨはまだ極めて高い。ユーザは、時刻Ｔ２においても、第１バッテリＢＴ１のみを交換すればよい。交換後、トータルのＳＯＨは再び高い値に復活する。 FIG. 2 is a graph schematically showing changes in SOH and changes in total SOH of each battery. The graph G1 shows the SOH of the first battery BT1, and the graph G2 shows the SOH of the second battery BT2. A graph G3 indicates the total SOH. As described above, since the first battery BT1 is repeatedly charged and discharged more frequently than the second battery BT2, the SOH of the first battery BT1 decreases earlier than the second battery. At time T1, the total SOH becomes 75%. At this time, the SOH of the first battery BT1 is 50%, but the SOH of the second battery BT2 still remains nearly 100%. The first battery BT1 is replaced at time T1. Since the SOH of the first battery BT1 is 100%, the total SOH is restored to a value close to 100%. Furthermore, the use of the automobile is continued, and the total SOH again becomes 75% at time T2. At this time, the SOH of the first battery BT1 is close to 50%, but the SOH of the second battery BT2 is still very high. The user only needs to replace the first battery BT1 at time T2. After the exchange, the total SOH is restored to a high value again.

上記の通り、実施例の電気自動車では、高出力密度型の第１バッテリＢＴ１の充放電の頻度が高エネルギ密度型の第２バッテリＢＴ２よりも顕著に高いので、第１バッテリＢＴ１は劣化が早いが、第２バッテリＢＴ２は劣化が遅い。トータルのＳＯＨが既定の値（バッテリ交換目安のＳＯＨであり、例えば７５％）まで低下したら、ユーザは第１バッテリＢＴ１のみを交換すればよいから経済的である。 As described above, in the electric vehicle of the embodiment, the charging / discharging frequency of the high power density type first battery BT1 is significantly higher than that of the high energy density type second battery BT2, and thus the first battery BT1 is deteriorated more quickly. However, the deterioration of the second battery BT2 is slow. When the total SOH is reduced to a predetermined value (battery replacement guideline SOH, for example, 75%), it is economical because the user only needs to replace the first battery BT1.

（１）式から明らかな通り、第２バッテリＢＴ２の容量が第１バッテリＢＴ１の容量よりも大きければ、第１バッテリＢＴ１のＳＯＨが相当に低下しても、トータルのＳＯＨは、バッテリ交換目安のＳＯＨまで低下しない。従って、第２バッテリＢＴ２の容量が第１バッテリＢＴ１の容量よりも大きいことが好ましい。 As is clear from the equation (1), if the capacity of the second battery BT2 is larger than the capacity of the first battery BT1, even if the SOH of the first battery BT1 is considerably reduced, the total SOH is the battery replacement guideline. It does not drop to SOH. Therefore, it is preferable that the capacity of the second battery BT2 is larger than the capacity of the first battery BT1.

電気自動車１００のその他の利点を説明する。第２バッテリＢＴ２は、昇圧コンバータ（電圧コンバータ２）を介して第１バッテリＢＴ１に並列に接続される。昇圧コンバータを介することで、第２バッテリＢＴ２の出力電圧を昇圧した後の電圧（昇圧後電圧）を自由に設定できる。即ち、昇圧後電圧と第１バッテリＢＴ１の電圧の差を自在に設定できる。高速に充電したい場合は、電圧差を大きくし、充電時間に余裕がある場合は、電圧差を小さくすればよい。電圧差が小さい方が、劣化が遅い。実施例の電気自動車１００は、昇圧コンバータを介することで、充電時間を変更することができるという利点を有する。 Other advantages of the electric vehicle 100 will be described. Second battery BT2 is connected in parallel to first battery BT1 via a boost converter (voltage converter 2). Through the step-up converter, the voltage after boosting the output voltage of the second battery BT2 (voltage after boost) can be set freely. That is, the difference between the boosted voltage and the voltage of the first battery BT1 can be set freely. When it is desired to charge at high speed, the voltage difference is increased. When there is a sufficient charging time, the voltage difference is decreased. The smaller the voltage difference, the slower the degradation. The electric vehicle 100 according to the embodiment has an advantage that the charging time can be changed through the boost converter.

実施例に関する留意点を述べる。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。 Points to be noted regarding the embodiment will be described. The electric vehicle 100 of the example was a simple electric vehicle having one motor. The technology disclosed in this specification can be applied to a so-called plug-in hybrid vehicle that has a motor for driving a wheel and an engine, and can charge a battery using an external power source.

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」と同じ機能を有する。「キャパシタ」は広義には、「バッテリ」に含まれる。 A capacitor (large-capacity capacitor) may be used in place of the so-called narrowly-defined battery such as a lithium ion battery as the battery of the embodiment, particularly, the first battery of the high output density type. The capacitor also has the same function as the “battery” in the narrow sense in that it temporarily accumulates electric power. “Capacitor” is included in the “battery” in a broad sense.

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。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

２：電圧コンバータ（昇圧コンバータ）
４：インバータ
６：モータ
８：コントローラ
１２、１３：コネクタ
１４、１６：リレースイッチ
１５、１７：切換器
９１：急速充電器
９２：通常の充電器
ＢＴ１：第１バッテリ（高出力密度バッテリ）
ＢＴ２：第２バッテリ（高エネルギ密度バッテリ）
Ｃ１、Ｃ２：コンデンサ
１００：電気自動車 2: Voltage converter (boost converter)
4: inverter 6: motor 8: controller 12, 13: connector 14, 16: relay switch 15, 17: switch 91: quick charger 92: normal charger BT1: first battery (high power density battery)
BT2: Second battery (high energy density battery)
C1, C2: Capacitor 100: Electric vehicle

Claims

A first battery for supplying power to a wheel driving motor;
A second battery having a lower output density and a higher energy density than the first battery;
A controller,
With
The charge start SOC threshold of the first battery is set lower than the SOC use lower limit value of the second battery,
The controller supplies the electric power of the first battery to the motor, and charges the first battery using the second battery when the SOC of the first battery falls below the charging start SOC threshold.

The electric vehicle according to claim 1, wherein the capacity of the second battery is larger than the capacity of the first battery.

The electric vehicle according to claim 1, wherein the second battery is connected in parallel to the first battery via a boost converter.