特許 6770215 ハイブリッドバッテリーシステム、給充電管理装置、及び電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6770215

(24)【登録日】2020年9月28日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】ハイブリッドバッテリーシステム、給充電管理装置、及び電動車両

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20201005BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 302C

   H02J7/00 B

   H02J7/00 P

   H02J7/00 301D

   H02J50/12

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2020-113427(P2020-113427)

(22)【出願日】2020年6月30日

【審査請求日】2020年7月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】320009152

【氏名又は名称】エナックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100187964

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 博一

【審査官】 大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１６３０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６０６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１００３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３９３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７８５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１１８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１７６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４６３４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーバッテリーパック（２０）と、
エネルギーバッテリーパック（３０）と、
前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックから負荷への給電と、充電器から前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックへの充電を制御する給充電制御部（１５）を備えた給充電管理装置（１０）と
を含むハイブリッドバッテリーシステム（１）であって、
前記パワーバッテリーパックの充電レートは、前記エネルギーバッテリーパックの充電レートに比べて２倍以上高く、前記エネルギーバッテリーパックのエネルギー密度は、前記パワーバッテリーパックのエネルギー密度に比べて１．５倍以上高く、
前記給充電制御部（１５）は、
充電開始時の前記パワーバッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）を時刻及び／又はインデックスに関連付けた情報（「充電開始ログ情報」）を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている直近又は過去複数の充電開始ログ情報における前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値を所定の閾値と比較して、負荷への給電時における、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）と前記エネルギーバッテリーパックの電流（Ｉ_３０）との電流比率を調整する
よう構成されている、前記ハイブリッドバッテリーシステム。

【請求項2】

前記給充電制御部（１５）は、
前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値が前記所定の閾値以上の場合に、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）の割合が小さくなるように、前記電流比率を調整し、
前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値が前記所定の閾値未満の場合に、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）の割合が大きくなるように、前記電流比率を調整する
よう構成されている、請求項１に記載のハイブリッドバッテリーシステム。

【請求項3】

前記給充電管理装置（１０）は、第１切替部（１１）、第２切替部（１２）、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３）、及び入出力部（１４）をさらに備え、
前記第１切替部は、前記パワーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力、及び前記入出力部に接続され、
前記第２切替部は、前記エネルギーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力、及び前記入出力部に接続され、
前記入出力部は、給電時に負荷に接続され、充電時に充電器に有線又は無線接続され、
前記給充電制御部は、
負荷への給電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオンに制御し、
前記調整した電流比率となるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して前記エネルギーバッテリーパックからの電流（Ｉ_３０）を調整する
よう構成されている、請求項２に記載のハイブリッドバッテリーシステム。

【請求項4】

前記給充電制御部は、
充電時に、前記エネルギーバッテリーパックよりも前記パワーバッテリーパックを優先的に充電し、
前記パワーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
前記エネルギーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオフに、前記第２切替部をオンに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御する
よう構成されている、請求項３に記載のハイブリッドバッテリーシステム。

【請求項5】

パワーバッテリーパック（２０）及びエネルギーバッテリーパック（３０）から負荷への給電と、充電器から前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックへの充電を制御する給充電管理装置（１０）であって、
第１切替部（１１）、第２切替部（１２）、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３）、入出力部（１４）、及び給充電制御部（１５）を備え、
前記第１切替部は、前記パワーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力、及び前記入出力部に接続され、
前記第２切替部は、前記エネルギーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力、及び前記入出力部に接続され、
前記入出力部は、給電時に負荷に接続され、充電時に充電器に有線又は無線接続され、
前記パワーバッテリーパックの充電レートは、前記エネルギーバッテリーパックの充電レートに比べて２倍以上高く、前記エネルギーバッテリーパックのエネルギー密度は、前記パワーバッテリーパックのエネルギー密度に比べて１．５倍以上高く、
前記給充電制御部（１５）は、
負荷への給電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオンに制御し、
前記パワーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
前記エネルギーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオフに、前記第２切替部をオンに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
充電開始時の前記パワーバッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）を時刻及び／又はインデックスに関連付けた情報（「充電開始ログ情報」）を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている直近又は過去複数の充電開始ログ情報における前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値を所定の閾値と比較して、負荷への給電時における、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）と前記エネルギーバッテリーパックの電流（Ｉ_３０）との電流比率を調整し、
前記調整した電流比率となるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して前記エネルギーバッテリーパックからの電流（Ｉ_３０）を調整する
よう構成されている、前記給充電管理装置。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッドバッテリーシステム又は請求項５に記載の給充電管理装置を備えた電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッドバッテリーシステム、給充電管理装置、及びハイブリッドバッテリーシステム又は給充電管理装置を備えた電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、高エネルギーバッテリーと高パワーバッテリーを備えた電動車両用のハイブリッドバッテリーシステムが知られている。

【0003】

特許文献１は、携帯式高エネルギーバッテリーセットと定置式高パワーバッテリーセットを備えた複合型バッテリーセットであって、両者のエネルギー使用効率を高めてバッテリーシステム全体の使用寿命を延ばしつつ、電動車両の負荷変化に対応して、高エネルギー及び高パワーの要求を満たす複合型バッテリーセットを開示する。

【0004】

特許文献２は、非接触給電装置と、前記非接触給電装置から無線で伝送された電力によって駆動される移動体とを備えた移動体システムを開示する。該非接触給電装置は、非接触給電方式により電力を送電する送電共振器と送電制御回路とを備え、該移動体は、送電共振器が供給する電力を受電する受電共振器と、受電共振器が受電した電力を蓄電する蓄電部と、蓄電部に蓄電される電力によって移動体を移動させるモータとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第３１９６５６０号公報

【特許文献2】国際公開第２０１７／１９９５２８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

バッテリーに関して、小型化（高エネルギー密度）と急速充電の両方を満足するセルは現在においては存在せず、単一のセルでバッテリーを構成する場合には、小型化か急速充電のどちらを優先するかによってセルの選択が行われる。

【0007】

ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）のような移動体システムでは、バッテリーを搭載する移動体が、荷物の積み下ろし中など短時間の休止中に非接触充電などを用いてこまめに急速充電を行うことで２４時間稼働を続ける使われ方や、昼休みや夜間にまとめて充電した後は極力充電せずに長時間稼働を続ける使われ方など、多様な環境が想定される。前者の使われ方には急速充電に有利なパワーバッテリーパックのセルが向いており、後者の使われ方にはエネルギー密度が高く、長時間稼働に有利なエネルギーバッテリーパックのセルが向いている。いずれか単一のセルでバッテリーパックを構成する場合は片方の稼働環境には適するものとなるものの、他方の稼働環境には適さないものとなる。

【0008】

そこで、本発明は、パワーバッテリーパックとエネルギーバッテリーパックを備え、使用される稼働環境に合わせて、給電時のパワーバッテリーパックの電流とエネルギーバッテリーパックの電流との電流比率を調整するハイブリッドバッテリーシステム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】

【0009】

本発明には、以下の態様が含まれる。
〔態様１〕
パワーバッテリーパック（２０）と、
エネルギーバッテリーパック（３０）と、
前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックから負荷への給電と、充電器から前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックへの充電を制御する給充電制御部（１５）を備えた給充電管理装置（１０）と
を含むハイブリッドバッテリーシステム（１）であって、
前記パワーバッテリーパックの充電レートは、前記エネルギーバッテリーパックの充電レートに比べて２倍以上高く、前記エネルギーバッテリーパックのエネルギー密度は、前記パワーバッテリーパックのエネルギー密度に比べて１．５倍以上高く、
前記給充電制御部（１５）は、
充電開始時の前記パワーバッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）を時刻及び／又はインデックスに関連付けた情報（「充電開始ログ情報」）を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている直近又は過去複数の充電開始ログ情報における前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値を所定の閾値と比較して、負荷への給電時における、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）と前記エネルギーバッテリーパックの電流（Ｉ_３０）との電流比率を調整する
よう構成されている、前記ハイブリッドバッテリーシステム。
〔態様２〕
前記給充電制御部（１５）は、
前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値が前記所定の閾値以上の場合に、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）の割合が小さくなるように、前記電流比率を調整し、
前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値が前記所定の閾値未満の場合に、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）の割合が大きくなるように、前記電流比率を調整する
よう構成されている、態様１に記載のハイブリッドバッテリーシステム。
〔態様３〕
前記給充電管理装置（１０）は、第１切替部（１１）、第２切替部（１２）、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３）、及び入出力部（１４）をさらに備え、
前記第１切替部は、前記パワーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力、及び前記入出力部に接続され、
前記第２切替部は、前記エネルギーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力、及び前記入出力部に接続され、
前記入出力部は、給電時に負荷に接続され、充電時に充電器に有線又は無線接続され、
前記給充電制御部は、
負荷への給電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオンに制御し、
前記調整した電流比率となるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して前記エネルギーバッテリーパックからの電流（Ｉ_３０）を調整する
よう構成されている、態様２に記載のハイブリッドバッテリーシステム。
〔態様４〕
前記給充電制御部は、
充電時に、前記エネルギーバッテリーパックよりも前記パワーバッテリーパックを優先的に充電し、
前記パワーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
前記エネルギーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオフに、前記第２切替部をオンに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御する
よう構成されている、態様３に記載のハイブリッドバッテリーシステム。
〔態様５〕
パワーバッテリーパック（２０）及びエネルギーバッテリーパック（３０）から負荷への給電と、充電器から前記パワーバッテリーパック及び前記エネルギーバッテリーパックへの充電を制御する給充電管理装置（１０）であって、
第１切替部（１１）、第２切替部（１２）、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３）、入出力部（１４）、及び給充電制御部（１５）を備え、
前記第１切替部は、前記パワーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力、及び前記入出力部に接続され、
前記第２切替部は、前記エネルギーバッテリーパック、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力、及び前記入出力部に接続され、
前記入出力部は、給電時に負荷に接続され、充電時に充電器に有線又は無線接続され、
前記パワーバッテリーパックの充電レートは、前記エネルギーバッテリーパックの充電レートに比べて２倍以上高く、前記エネルギーバッテリーパックのエネルギー密度は、前記パワーバッテリーパックのエネルギー密度に比べて１．５倍以上高く、
前記給充電制御部（１５）は、
負荷への給電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオンに制御し、
前記パワーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオンに、前記第２切替部をオフに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
前記エネルギーバッテリーパックの充電時に、前記第１切替部をオフに、前記第２切替部をオンに、前記ＤＣ−ＤＣコンバータをオフに制御し、
充電開始時の前記パワーバッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）を時刻及び／又はインデックスに関連付けた情報（「充電開始ログ情報」）を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている直近又は過去複数の充電開始ログ情報における前記パワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値を所定の閾値と比較して、負荷への給電時における、前記パワーバッテリーパックの電流（Ｉ_２０）と前記エネルギーバッテリーパックの電流（Ｉ_３０）との電流比率を調整し、
前記調整した電流比率となるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して前記エネルギーバッテリーパックからの電流（Ｉ_３０）を調整する
よう構成されている、前記給充電管理装置。
〔態様６〕
態様１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッドバッテリーシステム又は態様５に記載の給充電管理装置を備えた電動車両。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態のハイブリッドバッテリーシステム１のブロック図である。

【図2】ハイブリッドバッテリーシステム１を備えた電動車両５０、電動車両５０をＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）として用いたＡＧＶシステム６０、及び充電器７０の概要図である。

【図3A】ハイブリッドバッテリーシステム１において負荷５２への給電の流れを示す図である。

【図3B】ハイブリッドバッテリーシステム１において充電器７０によるパワーバッテリーパック２０への充電の流れを示す図である。

【図3C】ハイブリッドバッテリーシステム１において充電器７０によるエネルギーバッテリーパック３０への充電の流れを示す図である。

【図4】バッテリーパック２０、３０のＳＯＣ（充電状態（State Of Charge：ＳＯＣ））と給電・充電の関係を説明するグラフである。

【図5】バッテリーパック２０、３０のＳＯＣと給電・充電の関係を説明するグラフである。

【図6】バッテリーパック２０、３０のＳＯＣと給電・充電の関係を説明するグラフである。

【図7】ハイブリッドバッテリーシステム１の給電充電フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態に係るハイブリッドバッテリーシステム１について説明する。図１は、ハイブリッドバッテリーシステム１のブロック図である。ハイブリッドバッテリーシステム１は、給充電管理装置１０、パワーバッテリーパック２０、及びエネルギーバッテリーパック３０を備える。

【0012】

給充電管理装置１０は、第１切替部１１、第２切替部１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、入出力部１４、給充電制御部１５、記憶部１６、及び通信部１７を備える。給充電管理装置１０は、パワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０から負荷への給電と、充電器からパワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０への充電を制御する。

【0013】

図示していないが、給充電制御部１５は、第１切替部１１、第２切替部１２、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３に接続され、これらの回路・素子を制御する。また、給充電制御部１５は、バッテリー管理ＩＣ２４及び３４に通信可能に接続されている。

【0014】

パワーバッテリーパック２０は、バッテリーセル２２と、バッテリーセル２２の状態（電圧やＳＯＣなど）及び給充電を管理するバッテリー管理ＩＣ２４とを備える。バッテリー管理ＩＣ２４は、給充電制御部１５にバッテリーセル２２の状態に関する情報を送信する。エネルギーバッテリーパック３０は、バッテリーセル３２と、バッテリーセル３２の状態（電圧やＳＯＣなど）及び給充電を管理するバッテリー管理ＩＣ３４とを備える。バッテリー管理ＩＣ３４は、給充電制御部１５にバッテリーセル３２の状態に関する情報を送信する。

【0015】

第１切替部１１は、ＦＥＴやリレーなどのスイッチング素子を含み、給充電制御部１５からの制御信号に応じてオン・オフ制御される。第１切替部１１は、給充電制御部１５からの制御信号に応じて、パワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０から外部の負荷（例えば電動車両の駆動モーターなど）への給電時にオンに制御される。また、第１切替部１１は、給充電制御部１５からの制御信号に応じて、外部の充電器からパワーバッテリーパック２０への充電時にオンに制御され、外部の充電器からエネルギーバッテリーパック３０への充電時にオフに制御される。

【0016】

第２切替部１２は、ＦＥＴ又はリレーなどのスイッチング素子を含み、給充電制御部１５からの制御信号に応じてオン・オフ制御される。第２切替部１２は、給充電制御部１５からの制御信号に応じて、パワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０から外部の負荷への給電時にオフに制御される。また、第２切替部１２は、給充電制御部１５からの制御信号に応じて、外部の充電器からパワーバッテリーパック２０への充電時にオフに制御され、外部の充電器からエネルギーバッテリーパック３０への充電時にオンに制御される。

【0017】

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、入力側がエネルギーバッテリーパック３０及び第２切替部１２に接続され、出力側がパワーバッテリーパック２０及び第１切替部１１に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、給充電制御部１５からの制御信号に応じて、出力電流が変更制御される。

【0018】

入出力部１４は、外部の負荷及び充電器へ接続されるインターフェースであり、負荷への接続端子や、充電器への接続端子などを含み、給電時に負荷に接続され、充電時に充電器に有線又は無線接続される。充電器と非接触充電（無線充電ともいう）が行われる場合には、受電共振器及び整流器などを含むものであってもよい。

【0019】

給充電制御部１５は、コンピュータを備え、ソフトウェアとハードウェアとの協働により、第１切替部１１、第２切替部１２、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御する。給充電制御部１５は、負荷への給電時に、記憶部１６に記憶されたログ情報を基に、パワーバッテリーパック２０の電流とエネルギーバッテリーパック３０の電流との電流比率を変更できる。また、給充電制御部１５は、充電時には、エネルギーバッテリーパック３０よりも、パワーバッテリーパック２０を優先的に充電するように、第１切替部１１、第２切替部１２、及びＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御する。

【0020】

給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０のバッテリー管理ＩＣ２４からバッテリーセル２２の状態（電圧やＳＯＣなど）を受信し、エネルギーバッテリーパック３０のバッテリー管理ＩＣ３４からバッテリーセル３２の状態（電圧やＳＯＣなど）を受信する。充電時には、給充電制御部１５は、通信部１７を介して、充電器に備え付けられた通信部と無線又は有線により通信し、充電のスタンバイが完了したかどうかを判定し、給電モードから充電モードへ切り替える。

【0021】

パワーバッテリーパック２０とエネルギーバッテリーパック３０との違いは、主に次の点にある。パワーバッテリーパック２０は、エネルギーバッテリーパック３０に比べて、充電レート（バッテリー容量に対する充電電流値の比（充電電流（Ａ）／容量（Ａｈ）））が優れているが、エネルギー密度（重量密度、体積密度のいずれであってもよく、両方であってもよい）が劣る。

【0022】

より詳細には、パワーバッテリーパック２０の充電レートは、エネルギーバッテリーパック３０の充電レートに比べ、２倍以上、５倍以上、１０倍以上、１５倍以上、又は２０倍以上高い。また、エネルギーバッテリーパック３０のエネルギー密度は、パワーバッテリーパック２０のエネルギー密度に比べ、１．５倍以上、２倍以上、２．５倍以上、又は３倍以上高い。

【0023】

パワーバッテリーパック２０の充電レートは、エネルギーバッテリーパック３０の充電レートに比べ、２〜１００倍、２〜８０倍、２〜６０倍、２〜４０倍、５〜１００倍、５〜８０倍、５〜６０倍、５〜４０倍、１０〜１００倍、１０〜８０倍、１０〜６０倍、１０〜４０倍、１５〜１００倍、１５〜８０倍、１５〜６０倍、１５〜４０倍、２０〜１００倍、２０〜８０倍、２０〜６０倍、又は２０〜４０倍高くてもよい。また、エネルギーバッテリーパック３０のエネルギー密度は、パワーバッテリーパック２０のエネルギー密度に比べ、１．５〜５０倍、１．５〜３０倍、１．５〜２０倍、１．５〜１５倍、１．５〜１０倍、１．５〜５倍、２〜５０倍、２〜３０倍、２〜２０倍、２〜１５倍、２〜１０倍、２〜５倍、２．５〜５０倍、２．５〜３０倍、２．５〜２０倍、２．５〜１５倍、２．５〜１０倍、２．５〜５倍、３〜５０倍、３〜３０倍、３〜２０倍、３〜１５倍、３〜１０倍、又は３〜５倍高くてもよい。

【0024】

なお、パワーバッテリーパック２０は、エネルギーバッテリーパック３０に比べて、出力密度（最大出力（１秒間に取り出せる最大電力量）をバッテリーの重量で割った値（Ｗ／ｋｇ））が優れていてもよく、且つ／又は、放電レート（バッテリー容量に対する放電電流値の比（放電電流（Ａ）／容量（Ａｈ）））が優れていてもよい。

【0025】

図２は、ハイブリッドバッテリーシステム１を備えた電動車両５０と、電動車両５０が使用されるＡＧＶシステム６０の概要図である。

【0026】

電動車両５０は、ハイブリッドバッテリーシステム１と、車輪を駆動させるためのモーターや作業手段を駆動させるためのモーターなどである負荷５２を備える（図２（ａ））。電動車両５０は、ハイブリッドバッテリーシステム１からの給電を受けて、ＡＧＶシステム６０内を移動し、例えば荷物を移動させたりするなどの作業を行う（図２（ｂ））。

【0027】

電動車両５０のハイブリッドバッテリーシステム１は、ＡＧＶシステム６０内の充電器７０により充電される。充電は、有線により行われる接触充電であってもよいし、無線により行われる非接触充電であってもよい。例えば、オポチュニティ充電を採用したＡＧＶシステム６０では、電動車両５０は、充電器７０にて非接触充電が行われる。

【0028】

限定されるものではないが、非接触充電を行う充電器７０は、電源７１、給電を制御する制御部７２、無線送電のための送電共振器７３、及びハイブリッドバッテリーシステム１と通信する通信部７４を備える。

【0029】

電動車両５０のハイブリッドバッテリーシステム１が充電器７０により無線充電が行われる場合、例えば以下の処理が行われる。電動車両５０が充電器７０に到着すると、ハイブリッドバッテリーシステム１の給充電制御部１５は、通信部１７を介して、充電器７０の通信部７４と通信し、送電電力や充電スタンバイ完了の情報を交換する。充電器７０の制御部７２が送電共振器７３を制御し、電磁誘導方式により、送電共振器７３から、ハイブリッドバッテリーシステム１の入出力部１４の受電共振器（不図示）へ無線給電される。

【0030】

なお、ハイブリッドバッテリーシステム１又は給充電管理装置１０を備えた電動車両は、ＡＧＶシステム６０で用いるものに限られない。ハイブリッドバッテリーシステム１又は給充電管理装置１０を備えた電動車両は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ＥＶトラック、又は、クレーン車、ショベルカー、フォークリフト、若しくはブルドーザー（なおこれらに限定されない）などの電動重機であってもよい。また、ハイブリッドバッテリーシステム１が給電する電力は、車両の移動（すなわち車輪の駆動）に用いる場合に限らず、電装品（ＥＶのエアコンやライトなど）や作業手段（クレーン車のクレーン部、ショベルカーのショベルなど）の駆動に用いるものであってもよい。

【0031】

図３Ａ〜３Ｃを用いて、ハイブリッドバッテリーシステム１の給電・充電時における、給充電制御部１５による給充電制御について説明する。

【0032】

ハイブリッドバッテリーシステム１から負荷５２に給電が行われるとき（図３Ａ）、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオンに、第２切替部１２をオフに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオンに制御して、入出力部１４を介して負荷５２へ給電する。負荷５２への電流Ｉは、パワーバッテリーパック２０からの電流Ｉ_２０とエネルギーバッテリーパック３０からの電流Ｉ_３０との和となる（Ｉ＝Ｉ_２０＋Ｉ_３０）。

【0033】

パワーバッテリーパック２０の電流Ｉ_２０とエネルギーバッテリーパック３０の電流Ｉ_３０との電流比率（Ｉ_２０／Ｉ_３０）は、給充電制御部１５がＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御して、エネルギーバッテリーパック３０からの電流Ｉ_３０を調整すること変更される。

【0034】

ハイブリッドバッテリーシステム１が充電されるとき、エネルギーバッテリーパック３０よりも先に、パワーバッテリーパック２０の方から充電が行われる（図３Ｂ）。このとき、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオンに、第２切替部１２をオフに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオフに制御して、充電器７０からの電流をパワーバッテリーパック２０に送り、パワーバッテリーパック２０を充電する。

【0035】

パワーバッテリーパック２０の充電が完了すると、次にエネルギーバッテリーパック３０の充電が行われる。このとき、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオフに、第２切替部１２をオンに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオフに制御して、充電器７０からの電流をエネルギーバッテリーパック３０に送り、エネルギーバッテリーパック３０を充電する（図３Ｃ）。

【0036】

図４は、ハイブリッドバッテリーシステム１から負荷への給電中と充電器からハイブリッドバッテリーシステム１への充電中において、パワーバッテリーパック２０（バッテリーセル２２）のＳＯＣの変化とエネルギーバッテリーパック３０（バッテリーセル３３）のＳＯＣの変化と時刻ｔとの関係の一例を示すグラフである。

【0037】

この例では、時刻ｔ０にて、パワーバッテリーパック２０が満充電（Ｐ０）であり、エネルギーバッテリーパック３０も満充電（Ｅ０）であり、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで負荷への給電が行われる。例えば、Ｐ０は、１００％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６０％、又は５５％であり、Ｅ０は、１００％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６０％、又は５５％であり、Ｐ０とＥ０は同じ値であってもよし、異なる値であってもよい。

【0038】

給電中は、パワーバッテリーパック２０の電流の電流比率が高いことから（且つ／又は、エネルギーバッテリーパック３０のエネルギー密度の方が高いことから）、パワーバッテリーバック２０のＳＯＣの低下がエネルギーバッテリーパック３０よりも大きい。グラフでは、時刻ｔ１において、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣがＰ１であり、エネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣがＥ１（＞Ｐ１＞０）である。

【0039】

時刻ｔ１において、充電器からハイブリッドバッテリーシステム１の充電が開始される。充電開始時に（時刻ｔ１）、給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣ及びエネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣを時刻ｔ１及び／又はインデックス（記憶順が分かるもの）に関連付けて記憶部１６に記憶する。充電開始時のＳＯＣのログ情報を「充電開始ログ情報」と称する。充電に際し、前記のとおりパワーバッテリーパック２０の充電が優先的に行われる。時刻ｔ２で、パワーバッテリーパック２０が満充電（Ｐ０）になると（又は予め設定しておいたＳＯＣ）、次にエネルギーバッテリーパック３０の充電が開始される。

【0040】

時刻ｔ３で、エネルギーバッテリーパック３０が満充電（Ｅ０）になると（又は予め設定しておいたＳＯＣ）又は充電器からハイブリッドバッテリーシステム１が切断されると、ハイブリッドバッテリーシステム１の充電が終了する。充電終了時に（時刻ｔ３）、給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣ及びエネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣを時刻ｔ３及び／又はインデックス（記憶順が分かるもの）に関連付けて記憶部１６に記憶する。充電終了時のＳＯＣのログ情報を「充電終了ログ情報」という。

【0041】

詳細には後述するが、充電終了後に（時刻ｔ３又はそれ以後）、給充電制御部１５は、記憶部１６に記憶した充電開始ログ情報（及び必要ならば充電終了ログ情報）に基づき、パワーバッテリーパック２０の電流とエネルギーバッテリーパック３０の電流との電流比率を変更してもよい。なお、給充電制御部１５による当該電流比率の調整に加えて、給充電管理装置１０に備わった入力手段（キーボード、タッチパネルなど。不図示）によるユーザの入力に応じて、給充電制御部１５が電流比率を調整できるようにしてもよい。

【0042】

図５は、ハイブリッドバッテリーシステム１から負荷への給電中と充電器からハイブリッドバッテリーシステム１への充電中において、パワーバッテリーパック２０（バッテリーセル２２）のＳＯＣの変化とエネルギーバッテリーパック３０（バッテリーセル３２）のＳＯＣの変化と時刻ｔとの関係の一例を示すグラフである。

【0043】

この例では、パワーバッテリーパック２０は非接触充電により頻繁に満充電まで充電される（時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０、ｔ１１〜ｔ１２、ｔ１３〜ｔ１４、ｔ１５〜ｔ１６）。時刻ｔ１４まではパワーバッテリーパック２０が満充電（又は所定のＳＯＣ）になると充電器から切断され、エネルギーバッテリーパック３０までは充電されないが、時刻ｔ１６において、エネルギーバッテリーパック３０の充電が開始され、時刻ｔ１７にエネルギーバッテリーパック３０が満充電まで充電される。この例は、頻繁に非接触によるオポチュニティ充電を行うＡＧＶシステムにおいて、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣが所定の値（Ｐｔｈ）以下になると電動車両が充電器に移動して充電し、エネルギーバッテリーパック３０の充電は、作業が終了した夜間や休憩時間に有線充電で行われる場合などである。例えば、Ｐｔｈは、６０％、５０％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、又は５％である。

【0044】

記憶部１６に記憶した充電開始ログ情報（及び必要ならば充電終了ログ情報）は、給充電制御部１５がパワーバッテリーパック２０の電流とエネルギーバッテリーパック３０の電流との電流比率を変更する際に考慮される。直前の充電開始ログ情報又は過去複数回の充電開始ログ情報を用いて、電流比率の調整が行われるようにしてもよい。

【0045】

例えば、過去４つの充電開始ログ情報を用いて電流比率の調整が行われるとすると、時刻ｔ８において、給充電制御部１５は、記憶部１６から時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、及びｔ７のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣの情報を取得し（Ｐ１〜Ｐ４）、その平均値を算出し、その平均値の値を所定の閾値と比較することで、パワーバッテリーパック２０があまり活用されていないかどうか判定する。十分に活用されていない場合は、パワーバッテリーパック２０の電流比率を高めるように調整され、十分に活用されている場合は、パワーバッテリーパック２０の電流比率を維持又は低減するように調整される。調整幅は、実際の仕様に合わせて適宜設定されるものであってもよいし、機械学習アルゴリズムを用いて動的に設定されるものであってもよい。

【0046】

また、図６（ａ）に示すグラフの例は、時刻ｔ１で取得される充電開始ログ情報によると、充電から次の充電までの期間（時刻ｔ０〜ｔ１）においてパワーバッテリーパック２０のＳＯＣが減りすぎていると判断される場合である（Ｐ１＜所定の閾値Ｐｔｈ）。この場合、充電終了時（時刻ｔ３）に、給充電制御部１５は、負荷への給電に際し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御して、エネルギーバッテリーパック３０の電流の割合が大きくなるように、電流比率を変更する。このグラフに示すように、時刻ｔ３〜ｔ４に負荷へ給電する間、パワーバッテリーパック２０の電流比率が低くなった結果、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣの減り具合が緩和される。この例では、直前の（即ち時刻ｔ１）の充電開始ログ情報に基づき電流比率を変更するものであるが、前記のとおり過去複数回の充電開始ログ情報に基づき電流比率を変更するものであってもよい。

【0047】

また、図６（ｂ）に示すグラフの例は、時刻ｔ１１で取得される充電開始ログ情報によると、充電から次の充電までの期間（時刻ｔ０〜ｔ１１）においてパワーバッテリーパック２０のＳＯＣがあまり減っておらず（Ｐ１１＞所定の閾値Ｐｔｈ）、十分に活用されていないと判断される場合である。この場合、充電終了時（時刻ｔ１３）に、給充電制御部１５は、負荷への給電に際し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を制御して、エネルギーバッテリーパック３０の電流の割合が小さくなるように、電流比率を変更する。このグラフに示すように、時刻ｔ１３〜ｔ１４に負荷へ給電する間、パワーバッテリーパック２０の電流比率が高くなった結果、エネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣの減り具合が緩和され、他方パワーバッテリーパック２０の活用が十分に行われる。この例では、直前の（即ち時刻ｔ１１）の充電開始ログ情報に基づき電流比率を変更するものであるが、前記のとおり過去複数回の充電開始ログ情報に基づき電流比率を変更するものであってもよい。

【0048】

図７は、ハイブリッドバッテリーシステム１の給充電フローチャートである。

【0049】

ハイブリッドバッテリーシステム１は、負荷５２へ給電する（ステップＳ１）。給電の際、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオンに、第２切替部１２をオフに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオンに制御して、入出力部１４を介して負荷５２へ給電する。パワーバッテリーパック２０からの電流Ｉ_２０とエネルギーバッテリーパック３０からの電流Ｉ_３０と電流比率は、直前（又はそれ以前）の充電時に設定されたものとなる。

【0050】

給充電制御部１５は、ハイブリッドバッテリーシステム１が充電器に接続（無線接続含む）されたかどうか判定する（ステップＳ２）。充電器に接続された場合、給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０のバッテリー管理ＩＣ２４からパワーバッテリーパック２０（バッテリーセル２２）のＳＯＣを取得し、エネルギーバッテリーパック３０のバッテリー管理ＩＣ３４からエネルギーバッテリーパック３０（バッテリーセル３２）のＳＯＣを取得し、これらを現時点の時刻及び／又はインデックスに関連付けて記憶部１６に記憶する（ステップＳ３）。

【0051】

給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０を優先的に充電する（ステップＳ４）。充電の際、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオンに、第２切替部１２をオフに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオフに制御して、充電器からの電力をパワーバッテリーパック２０に送り、パワーバッテリーパック２０のバッテリーセル２２を充電する。充電している間、給充電制御部１５は、充電器が切断されたか判定し（ステップＳ５）、充電器が切断された場合は（ステップＳ５のＹｅｓ）、ステップＳ１０に進む。また、給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０の充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ６）。

【0052】

充電が完了すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、次にエネルギーバッテリーパック３０を充電する（ステップＳ７）。充電の際、給充電制御部１５は、第１切替部１１をオフに、第２切替部１２をオンに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をオフに制御して、充電器からの電力をエネルギーバッテリーパック３０に送り、エネルギーバッテリーパック３０のバッテリーセル３２を充電する。充電している間、給充電制御部１５は、充電器が切断されたか判定し（ステップＳ８）、充電器が切断された場合は（ステップＳ８のＹｅｓ）、ステップＳ１０に進む。また、給充電制御部１５は、エネルギーバッテリーパック３０の充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ９）。

【0053】

充電が完了すると（ステップＳ９のＹｅｓ）、給充電制御部１５は、パワーバッテリーパック２０のバッテリー管理ＩＣ２４からパワーバッテリーパック２０（バッテリーセル２２）のＳＯＣを取得し、エネルギーバッテリーパック３０のバッテリー管理ＩＣ３４からエネルギーバッテリーパック３０（バッテリーセル３２）のＳＯＣを取得し、これらを現時点の時刻及び／又はインデックスに関連付けて記憶部１６に記憶する（ステップＳ１０）。

【0054】

給充電制御部１５は、記憶部１６から、記憶しておいた直前の又は過去複数個の充電開始ログ情報を読み出し、直前のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣ（又は過去複数回のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣの平均値）と所定の閾値とを比較し、次回給電時のパワーバッテリーパック２０の電流とエネルギーバッテリーパック３０の電流との電流比率を調整すべきか否か判定する（ステップＳ１１）。調整が必要な場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、給充電制御部１５は、次の給電時におけるパワーバッテリーパック２０の電流とエネルギーバッテリーパック３０の電流との電流比率を調整する（ステップＳ１２）。

【0055】

電流比率の調整は、例えば、直前のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣ（又は過去複数回のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣの平均値）が所定の閾値よりも低い場合は、パワーバッテリーパック２０が使い過ぎていることになるから、次回の負荷への給電時にエネルギーバッテリーパック３０の電流比率を高めるように調整される。他方、直前のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣ（又は過去複数回のパワーバッテリーパック２０のＳＯＣの平均値）が所定の閾値よりも高い場合は、パワーバッテリーパック２０があまり使用されていないから、次回の負荷への給電時にパワーバッテリーパック２０の電流比率を高めるように調整される。

【0056】

なお、電流比率の調整に用いる判定材料は、充電開始ログ情報のみに限らず、充電開始ログ情報に加えて充電終了ログ情報を用いてもよい。例えば、給充電制御部１５は、記憶部１６から、直前のパワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣ（又は過去複数回の平均値）と、今回の充電時の充電終了ログ情報とを比較し、両者の時刻差（充電間隔）、パワーバッテリーパック２０のＳＯＣの差、及び／又はエネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣの差に基づき、単位時間あたりのパワーバッテリーパック２０及びエネルギーバッテリーパック３０のＳＯＣの減少率（ｄＳＯＣ／ｄｔ）を求め、これらを総合的に考慮して、電流比率の調整が必要などうかを判定するものであってもよい。

【0057】

上記実施形態で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。また、本発明は、具体的に記載された上記実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0058】

１ ハイブリッドバッテリーシステム
１０ 給充電管理装置
１１ 第１切替部
１２ 第２切替部
１３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４ 入出力部
１５ 給充電制御部
１６ 記憶部
１７ 通信部
２０ パワーバッテリーパック
２２ バッテリーセル
２４ バッテリー管理ＩＣ
３０ エネルギーバッテリーパック
３２ バッテリーセル
３４ バッテリー管理ＩＣ
５０ 電動車両
５２ 負荷
６０ ＡＧＶシステム
７０ 充電器
７１ 電源
７２ 制御部
７３ 送電共振器
７４ 通信部

【要約】

【課題】
使用される稼働環境に合わせて、給電時のパワーバッテリーパックの電流とエネルギーバッテリーパックの電流との電流比率を調整するハイブリッドバッテリーシステムを提供する。
【解決手段】
本発明は、パワーバッテリーパック（２０）と、エネルギーバッテリーパック（３０）と、負荷への給電と充電器からの充電を制御する給充電管理装置（１０）とを備え、給充電管理装置（１０）の給充電制御部（１５）は、充電開始時のパワーバッテリーパックの充電状態（ＳＯＣ）を時刻及び／又はインデックスに関連付けた情報を記憶部に記憶し、記憶部に記憶されている直近又は過去複数の充電開始ログ情報におけるパワーバッテリーパックのＳＯＣ又はその平均値を所定の閾値と比較して、負荷への給電時における、パワーバッテリーパックの電流（Ｉ２０）とエネルギーバッテリーパックの電流（Ｉ３０）との電流比率を調整する、ハイブリッドバッテリーシステムを提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】