(57)【要約】【課題】より簡易な構成でより効率的に電池部の温度を上昇させ得る技術を提供する。【解決手段】車載用バックアップ電源装置１は、複数の単位電池１０Ａが直列に接続された構成をなす電池部１０と、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａ，１１Ｂを複数備える電圧変換部１１と、電圧変換部１１を制御する制御部１２とを有し、電圧変換部１１と電池部１０との間の電力経路を構成する第１回路部３０と、電圧変換部１１と負荷５１との間の電力経路を構成する第２回路部３１とを有し、電池部１０は、複数の変換対象部１０Ｂを備え、各々の変換対象部１０Ｂは、単位電池１０Ａ又は直列に接続された複数の単位電池１０Ａによって構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位電池が直列に接続された構成をなす電池部と、
入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを複数備える電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を有する車載用バックアップ電源装置であって、
前記電圧変換部と前記電池部との間の電力経路を構成する第１回路部と、
前記電圧変換部と負荷との間の電力経路を構成する第２回路部と、
を有し、
前記電池部は、複数の変換対象部を備え、
各々の前記変換対象部は、前記単位電池又は直列に接続された複数の前記単位電池によって構成され、
前記第１回路部は、各々の前記変換対象部において最も高電位となる各電極と各々の前記コンバータとをそれぞれ接続する導電路である複数の第１導電路と、各々の前記変換対象部において最も低電位となる各電極と各々の前記コンバータとをそれぞれ接続する導電路である複数の第２導電路と、を備え、
前記第２回路部は、各々の前記コンバータと負荷側の導電路との間にそれぞれ配される導電路である複数の第３導電路を備え、
前記制御部は、
第１条件の成立に応じ、前記第１導電路と前記第２導電路との間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して前記第３導電路に出力電圧を印加する放電動作を複数の前記コンバータの各々に行わせ、
第２条件の成立に応じ、いずれか１以上の前記コンバータに対し前記放電動作を行わせると共に、他の前記コンバータに対し前記第３導電路に印加された電圧を入力電圧として昇圧又は降圧して前記第１導電路と前記第２導電路との間に出力電圧を印加する充電動作を行わせる車載用バックアップ電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２条件の成立に応じ、少なくともいずれか複数の前記コンバータに前記充電動作と前記放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせる請求項１に記載の車載用バックアップ電源装置。
【請求項３】
前記電池部は、複数の前記単位電池又は複数の前記変換対象部の少なくともいずれか一方が所定方向に並んで配置され、前記制御部は、前記電池部において前記所定方向における両端に位置する前記単位電池又は前記変換対象部に対応する前記コンバータの前記放電動作時の出力電力よりも、前記所定方向における中央部に位置する少なくともいずれかの前記単位電池又は前記変換対象部に対応する前記コンバータの前記放電動作時の出力電力を抑える抑制制御を行う請求項１又は請求項２に記載の車載用バックアップ電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、少なくとも前記中央部の温度が前記中央部よりも外側の温度よりも高い場合に前記抑制制御を行う請求項３に記載の車載用バックアップ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車載用バックアップ電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車などの駆動用電源として、複数の単位電池が直列に接続されてなる電池モジュールが用いられている。特許文献１には、この種の電池モジュールを備えた電源装置の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の電池モジュールでは、単位電池の充電容量が温度に依存し、単位電池の温度が低くなるほど単位電池の内部抵抗は増大し、充電容量は小さくなってしまう。つまり、単位電池は、自身の温度が低下するほど充電可能領域が狭くなる。このような特性があるため、単位電池の温度が低くなり易い環境（例えば、寒冷地や冬季など）では単位電池において実質的な充電容量が小さくなり易い。
【０００５】
この問題に関し、特許文献１の電源装置は、外部充電器から供給される電力によって充電モジュール（電池部）に対して定電圧充電及び定電流充電を行うことで充電モジュール（電池部）を昇温させ、低温状態に起因する問題を緩和する。しかし、特許文献１の電源装置は、組電池を昇温させるために外部充電器を必須としなければならない構成である。
【０００６】
そこで、本開示では、より簡易な構成でより効率的に電池部の温度を上昇させ得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の車載用バックアップ電源装置は、
複数の単位電池が直列に接続された構成をなす電池部と、
入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを複数備える電圧変換部と、
前記電圧変換部を制御する制御部と、
を有する車載用バックアップ電源装置であって、
前記電圧変換部と前記電池部との間の電力経路を構成する第１回路部と、
前記電圧変換部と負荷との間の電力経路を構成する第２回路部と、
を有し、
前記電池部は、複数の変換対象部を備え、
各々の前記変換対象部は、前記単位電池又は直列に接続された複数の前記単位電池によって構成され、
前記第１回路部は、各々の前記変換対象部において最も高電位となる各電極と各々の前記コンバータとをそれぞれ接続する導電路である複数の第１導電路と、各々の前記変換対象部において最も低電位となる各電極と各々の前記コンバータとをそれぞれ接続する導電路である複数の第２導電路と、を備え、
前記第２回路部は、各々の前記コンバータと負荷側の導電路との間にそれぞれ配される導電路である複数の第３導電路を備え、
前記制御部は、
第１条件の成立に応じ、前記第１導電路と前記第２導電路との間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して前記第３導電路に出力電圧を印加する放電動作を複数の前記コンバータの各々に行わせ、
第２条件の成立に応じ、いずれか１以上の前記コンバータに対し前記放電動作を行わせると共に、他の前記コンバータに対し前記第３導電路に印加された電圧を入力電圧として昇圧又は降圧して前記第１導電路と前記第２導電路との間に出力電圧を印加する充電動作を行わせる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、より簡易な構成でより効率的に電池部の温度を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図である。
【図２】図２は、実施形態１の車載用バックアップ電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施形態２の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図である。
【図４】図４は、実施形態２の車載用バックアップ電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態３の車載用バックアップ電源装置を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の車載用バックアップ電源装置は、
（１）本開示の車載用バックアップ電源装置は、
複数の単位電池が直列に接続された構成をなす電池部と、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータを複数備える電圧変換部と、電圧変換部を制御する制御部とを有する。この車載用バックアップ電源装置は電圧変換部と電池部との間の電力経路を構成する第１回路部と、電圧変換部と負荷との間の電力経路を構成する第２回路部とを有している。電池部は、複数の変換対象部を備えている。各々の変換対象部は、単位電池又は直列に接続された複数の単位電池によって構成されている。第１回路部は、複数の第１導電路と、複数の第２導電路とを備えている。複数の第１導電路は各々の変換対象部において最も高電位となる各電極と各々のコンバータとをそれぞれ接続する導電路である。複数の第２導電路は各々の変換対象部において最も低電位となる各電極と各々のコンバータとをそれぞれ接続する導電路である。第２回路部は、各々のコンバータと負荷側の導電路との間にそれぞれ配される導電路である複数の第３導電路を備えている。制御部は第１条件の成立に応じ、第１導電路と第２導電路との間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路に出力電圧を印加する放電動作を複数のコンバータの各々に行わせる。また、制御部は第２条件の成立に応じ、いずれか１以上のコンバータに対し放電動作を行わせると共に、他のコンバータに対し第３導電路に印加された電圧を入力電圧として昇圧又は降圧して第１導電路と第２導電路との間に出力電圧を印加する充電動作を行わせる。これによって、この車載用バックアップ電源装置は、いずれかのコンバータによって電池部から放電動作を行わせると共に、他のコンバータによって電池部に充電動作を行わせることによって電池部の温度を上昇させることができる。つまり、この車載用バックアップ電源装置は電池部の温度を上昇させる専用の構成を設けることなく、より簡易な構成でより効率的に電池部の温度を上昇させることができる。
【００１１】
（２）本開示の車載用バックアップ電源装置の制御部は、第２条件の成立に応じ、少なくともいずれか複数のコンバータに充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせ得る。
このように構成されていればコンバータが充電動作又は放電動作のいずれかのみを行わないため、各単位電池の充電の状態が過充電又は過放電の状態になることを抑えることができ、コンバータが充電動作又は放電動作のいずれかの動作を継続して行うことができる。このため、この車載用バックアップ電源装置は電池部の温度を良好に上昇させることができる。
【００１２】
（３）本開示の車載用バックアップ電源装置は、電池部が、複数の単位電池又は複数の変換対象部の少なくともいずれか一方が所定方向に並んで配置されている。制御部は電池部において所定方向の両端に位置する単位電池又は変換対象部に対応するコンバータの放電動作時の出力電力よりも、所定方向の中央部に位置する少なくともいずれかの単位電池又は変換対象部に対応するコンバータの放電動作時の出力電力を抑える抑制制御を行い得る。
このように構成されていれば、電池部の中央部の温度が上昇し過ぎることを抑えることができると共に、電池部の両側と中央部との間において温度の差が生じることを抑えることができる。
【００１３】
（４）本開示の車載用バックアップ電源装置は、制御部が少なくとも中央部の温度が中央部よりも外側の温度よりも高い場合に抑制制御を行い得る。
このように構成されていれば、電池部の外側と中央部との間において温度の差が生じている場合にのみ抑制制御を行わせることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
【００１４】
＜実施形態１＞
実施形態１の車載用バックアップ電源装置１（以下、電源装置１ともいう）は、図１に示すように、電池部１０、電圧変換部１１、制御部１２を有している。電池部１０は、例えば、複数の単位電池１０Ａ（セル）からなるリチウムイオンバッテリ等が用いられる。電池部１０は、例えば、ハイブリッド自動車又は電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））などの車両における電動駆動装置（モータ等）を駆動するための電力を出力する電源として用いられる。電池部１０は、リチウムイオンバッテリとして構成された単位電池１０Ａが複数個直列に接続された形でモジュールとして構成された１つの変換対象部１０Ｂが構成され、この変換対象部１０Ｂが複数個直接に接続された形で所望の出力電圧を出力し得る構成とされている。
【００１５】
電池部１０は、例えば、複数の単位電池１０Ａ及び複数の変換対象部１０Ｂが所定方向（図１における上下方向）に並んで配置されている。電池部１０の両端の電極には車両に搭載された発電装置５０が電気的に接続されており、電池部１０が発電装置５０によって充電され得る構成とされている。発電装置５０は、公知の車載用発電機として構成され、エンジン（図示せず）の回転軸の回転によって発電し得る構成とされている。発電装置５０が動作する場合、発電装置５０の発電によって生じた電力は整流後に直流電力として電池部１０に供給される。
【００１６】
電池部１０には温度検知部１２Ａが設けられている。温度検知部１２Ａは、例えば公知の温度センサによって構成され、電池部１０の表面部等に接触した形態又は接触せずに近接した形態で配置される。温度検知部１２Ａは、配置位置の温度（即ち、電池部１０の表面温度又は表面近傍の温度）を示す電圧値を出力し、制御部１２に入力し得る構成とされている。
【００１７】
電圧変換部１１は複数のコンバータ１１Ａ，１１Ｂを有している。各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは、例えば、半導体スイッチング素子及びインダクタなどを備えてなる公知の双方向の昇降圧ＤＣＤＣコンバータとして構成されており、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力する。各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは第１回路部３０を介して各変換対象部１０Ｂに電気的に接続されている。第１回路部３０は電圧変換部１１と電池部との間の電力経路を構成する。第１回路部３０は第１導電路３０Ａ，３０Ｃ及び第２導電路３０Ｂ，３０Ｄを備えている。コンバータ１１Ａは第１導電路３０Ａを介して変換対象部１０Ｂにおける最も高電位側となる電極と電気的に接続されている。コンバータ１１Ａは第２導電路３０Ｂを介して変換対象部１０Ｂにおける最も低電位側となる電極と電気的に接続されている。コンバータ１１Ａには第１導電路３０Ａと第２導電路３０Ｂとの間の電位差が入力電圧として入力される。コンバータ１１Ｂは第１導電路３０Ｃを介して変換対象部１０Ｂにおける最も高電位側となる電極と電気的に接続されている。コンバータ１１Ｂは第２導電路３０Ｄを介して変換対象部１０Ｂにおける最も低電位側となる電極と電気的に接続されている。コンバータ１１Ｂには第１導電路３０Ｃと第２導電路３０Ｄとの間の電位差が入力電圧として入力される。
【００１８】
各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは第２回路部３１が有する第３導電路３１Ａ，３１Ｂを介して負荷５１に電力を供給する負荷側導電路５３との導通・非導通を切り替えるスイッチ素子５２に電気的に接続されている。第３導電路３１Ａはコンバータ１１Ａと負荷５１側の負荷側導電路５３との間に配され、第３導電路３１Ｂはコンバータ１１Ｂと負荷５１側の負荷側導電路５３との間に配される。第２回路部３１は電圧変換部１１と負荷５１との間の電力経路を構成する。スイッチ素子５２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等で構成されている。各スイッチ素子５２は負荷５１に負荷側導電路５３を介して電気的に接続されている。
【００１９】
各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは第１条件の成立に応じて、制御部１２によって第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａ，３１Ｂに出力電圧を印加する放電動作を実行し得る。第１条件の成立とは、例えば、車両内に設けられたイグニッションスイッチ（図示せず）がオフ状態からオン状態に切り替えられた状態になること等である。
【００２０】
各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは第２条件の成立に応じて、制御部１２によってコンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれかに対し放電動作を行わせると共に、他のコンバータ１１Ａ，１１Ｂに対し第３導電路３１Ａ，３１Ｂに印加された電圧を入力電圧として昇圧又は降圧して第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間に出力電圧を印加する充電動作（以下、昇温動作ともいう）を実行し得る。具体的には、コンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれかが放電動作することによって第３導電路３１Ａ，３１Ｂに出力された出力電圧に基づいて、他のコンバータ１１Ａ，１１Ｂが充電動作を実行し、第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間に所定の電位差を生じさせ出力電圧として出力する。第２条件の成立とは、例えば、温度検知部１２Ａから出力した電池部１０の温度を示す電圧値（以下、温度検知部１２Ａからの電圧値ともいう）が所定の閾値以下（すなわち、所定の温度以下）である状態になることである。
【００２１】
制御部１２は、例えば、マイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、Ａ／Ｄ変換器等を有した構成とされている。制御部１２は電池部１０の表面温度又は表面近傍の温度を検出する温度検知部１２Ａからの信号に基づいて電池部１０の温度を把握し得る構成とされている。
【００２２】
制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値に基づいて電圧変換部１１の動作を制御する構成とされている。具体的には、制御部１２は第１条件が成立した場合、電圧変換部１１に対して放電動作を行わせる制御を実行する。制御部１２は第２条件が成立した場合、電圧変換部１１に対して昇温動作を行わせる制御を実行する。
【００２３】
次に、電源装置１の動作を説明する。
先ず、電源装置１が搭載された車両の使用者が、例えば、車両に対して所定の動作の指示をし得るリモートコントローラ等を用い、車両に予備動作を開始させる。予備動作とは、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態の際に行われる動作であり、もうすぐイグニッションスイッチがオン状態にされる状況で行われる動作である。予備動作は所定条件が成立すると終了する。所定条件が成立するとは、例えば、温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値より大きくなることである。予備動作において制御部１２は、図２に示すように、電池部１０の温度を判別する。先ず、制御部１２は第２条件が成立ているか否かを判別する（ステップＳ１）。具体的には、制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値以下か否かを判別する。閾値は、例えば、制御部１２のＲＯＭ等に記憶されている。また、制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値よりも大きい（ステップＳ１におけるＮｏ）と判別すると処理を終了し図２のフローチャートの制御を繰り返す。
【００２４】
制御部１２は、温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値以下である（ステップＳ１におけるＹｅｓ）（すなわち、第２条件が成立した）と判別すると、ステップＳ２に移行して、電圧変換部１１に対して昇温動作を行わせる。これにより、放電動作をするコンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれか一方が接続される変換対象部１０Ｂは放電することによって自身の温度が上昇する。また、充電動作をするコンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれか他方が接続される変換対象部１０Ｂは充電されることによって自身の温度が上昇する。このとき、各第３導電路３１Ａ，３１Ｂは各スイッチ素子５２を介して負荷側導電路５３と電気的に接続された状態にされている。これにより、各コンバータ１１Ａ，１１Ｂの第３導電路３１Ａ，３１Ｂが電気的に接続され、各コンバータ１１Ａ，１１Ｂ同士で電力のやりとりをすることができる。また、負荷側導電路５３の点Ｐａと負荷５１との間には図示しないスイッチが設けられており、昇温動作においてこのスイッチが開状態になることによって負荷５１に対して電力を供給しないように構成されている。
【００２５】
次に、ステップＳ３に移行して、第２条件が成立しているか否かを判別する。具体的には、制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値以下であるか否かを判別する。制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値以下である（ステップＳ３におけるＹｅｓ）と判別すると、ステップＳ２に移行する。また、制御部１２は温度検知部１２Ａからの電圧値が閾値よりも大きい（ステップＳ３におけるＮｏ）と判別すると処理を終了し昇温動作を終了し、図２のフローチャートの制御を繰り返す。
【００２６】
制御部１２が電圧変換部１１に対して昇温動作を行わせる際、制御部１２は少なくともいずれか複数のコンバータ１１Ａ，１１Ｂに充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせる。実施形態１において、電圧変換部１１が昇温動作すると２つのコンバータ１１Ａ，１１Ｂのそれぞれが互いに相補的に充電動作と放電動作とを繰り返す動作をする。具体的には、コンバータ１１Ａの放電動作を行っているときにコンバータ１１Ｂが充電動作を行い、コンバータ１１Ｂが放電動作を行っているときにコンバータ１１Ａが充電動作を行うことを交互に繰り返す。
【００２７】
さらに具体的には、先ず、各スイッチ素子５２が閉状態になり、各第３導電路３１Ａ，３１Ｂが負荷側導電路５３を介して電気的に接続された状態にされる。このとき、負荷側導電路５３の点Ｐａと負荷５１との間の図示しないスイッチが開状態になり、負荷５１に対して電力を供給しないようにされる。そして、第１の期間にコンバータ１１Ａが第１導電路３０Ａと第２導電路３０Ｂとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａに出力電圧を印加する放電動作を実行する。そして、このときの第３導電路３１Ｂの出力電圧に基づいて、コンバータ１１Ｂが第１導電路３０Ｃと第２導電路３０Ｄとの間に所定の電位差を生じさせ出力電圧として出力して変換対象部１０Ｂを充電する。
【００２８】
また、第２の期間にコンバータ１１Ｂが第１導電路３０Ｃと第２導電路３０Ｄとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ｂに出力電圧を印加する放電動作を実行する。そして、このときの第３導電路３１Ａの出力電圧に基づいて、コンバータ１１Ａが第１導電路３０Ａと第２導電路３０Ｂとの間に所定の電位差を生じさせ出力電圧として出力して変換対象部１０Ｂを充電する。なお、第１の期間と第２の期間は互いに重複しないようにされる。
【００２９】
制御部１２によってコンバータ１１Ａ，１１Ｂが充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行うことによって、電池部１０が過充電や過放電の状態になることなく、昇温動作を継続することができる。制御部１２は、図２に示すフローチャートを繰り返して実行することによって、周期的に電池部１０の温度を示す電圧値と閾値との大きさを比較する。そして、制御部１２は電池部１０の温度を示す電圧値が閾値より大きい（すなわち、第２条件が成立しない）と判別すると、電圧変換部１１における昇温動作を終了させる。このとき、所定条件が成立したことになるため、予備動作が終了する。
【００３０】
予備動作が終了した後、イグニッションスイッチをオン状態にする。これにより第１条件が成立したことになる。各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは制御部１２によって第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａ，３１Ｂに出力電圧を印加する放電動作を実行する。また、第１条件が成立した場合における放電動作では図示しないスイッチが閉状態になることによって負荷側導電路５３から負荷５１に対して電力が供給される。
【００３１】
次に、本構成の効果を例示する。
本開示の車載用バックアップ電源装置１は、
複数の単位電池１０Ａが直列に接続された構成をなす電池部１０と、入力された電圧を昇圧又は降圧して出力するコンバータ１１Ａ，１１Ｂを複数備える電圧変換部１１と、電圧変換部１１を制御する制御部１２とを有する。車載用バックアップ電源装置１は電圧変換部１１と電池部１０との間の電力経路を構成する第１回路部３０と、電圧変換部１１と負荷５１との間の電力経路を構成する第２回路部３１とを有している。電池部１０は、複数の変換対象部１０Ｂを備えている。各々の変換対象部１０Ｂは、単位電池１０Ａ又は直列に接続された複数の単位電池１０Ａによって構成されている。第１回路部３０は、複数の第１導電路３０Ａ，３０Ｃと、複数の第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとを備えている。複数の第１導電路３０Ａ，３０Ｃは各々の変換対象部１０Ｂにおいて最も高電位となる各電極と各々のコンバータ１１Ａ，１１Ｂとをそれぞれ接続する導電路である。複数の第２導電路３０Ｂ，３０Ｄは各々の変換対象部１０Ｂにおいて最も低電位となる各電極と各々のコンバータ１１Ａとをそれぞれ接続する導電路である。第２回路部３１は、各々のコンバータ１１Ａと負荷５１側の導電路との間にそれぞれ配される導電路である複数の第３導電路３１Ａ，３１Ｂを備えている。制御部１２は、第１条件の成立に応じ、第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ,３０Ｄとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａ，３１Ｂに出力電圧を印加する放電動作を複数のコンバータ１１Ａ，１１Ｂの各々に行わせる。また、制御部１２は第２条件の成立に応じ、いずれかのコンバータ１１Ａ，１１Ｂに対し放電動作を行わせる。これと共に、制御部１２は他のコンバータ１１Ａ，１１Ｂに対し第３導電路３１Ａ，３１Ｂに印加された電圧を入力電圧として昇圧又は降圧して第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間に出力電圧を印加する充電動作を行わせる。これにより、車載用バックアップ電源装置１はいずれかのコンバータ１１Ａ，１１Ｂによって電池部１０から放電動作を行わせる。これと共に、車載用バックアップ電源装置１は他のコンバータ１１Ａ，１１Ｂによって電池部１０に充電動作を行わせることによって電池部１０の温度を上昇させることができる。つまり、車載用バックアップ電源装置１は電池部１０の温度を上昇させる専用の構成を設けることなく、より簡易な構成でより効率的に電池部１０の温度を上昇させることができる。
【００３２】
本開示の車載用バックアップ電源装置１の制御部１２は、第２条件の成立に応じ、複数のコンバータ１１Ａに充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせる。
このように構成されていればコンバータ１１Ａ，１１Ｂが充電動作又は放電動作のいずれかのみを行うことがない。このため、各単位電池１０Ａの充電の状態が過充電又は過放電の状態になることを抑えることができ、コンバータ１１Ａ，１１Ｂが充電動作又は放電動作のいずれかの動作を継続して行うことができる。このため、車載用バックアップ電源装置１は電池部１０の温度を良好に上昇させることができる。
【００３３】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る車載用バックアップ電源装置２（以下、電源装置２ともいう）について図３、４を参照しつつ説明する。電源装置２は、コンバータ１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅ，１１１Ｆ（以下、コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆともいう）が各単位電池１０Ａに対応して設けられている点等が実施形態１と異なる。同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００３４】
実施形態２に係る電源装置２の電池部１１０は、複数の単位電池１０Ａが複数個直列に接続されて形成されている。電池部１１０は複数の単位電池１０Ａが所定方向に並んで配置されている。
【００３５】
電池部１１０には温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが複数設けられている。具体的には、温度検知部１２Ａは単位電池１０Ａが並ぶ所定方向において、電池部１１０の中央部１０Ｄの表面部に接触した形態又は接触せずに近接した形態で配置される。温度検知部１２Ｂは一方の端１０Ｃの表面部に接触した形態又は接触せずに近接した形態で配置される。温度検知部１２Ｃは他方の端１０Ｃの表面部に接触した形態又は接触せずに近接した形態で配置される。
【００３６】
電圧変換部１１１は各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆを有している。各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆは各単位電池１０Ａに対応して設けられている。各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆは第１回路部１３０を介して各単位電池１０Ａに電気的に接続されている。第１回路部１３０は第１導電路１３０Ａ，１３０Ｃ，１３０Ｅ，１３０Ｇ，１３０Ｊ，１３０Ｌ（以下、第１導電路１３０Ａ〜１３０Ｌともいう）及び第２導電路１３０Ｂ，１３０Ｄ，１３０Ｆ，１３０Ｈ，１３０Ｋ，１３０Ｍ（以下、第２導電路１３０Ｂ〜１３０Ｍともいう）を備えている。第１導電路１３０Ａ〜１３０Ｌのそれぞれは各単位電池１０Ａの高電位側の電極と、各単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆのそれぞれとを電気的に接続する。第２導電路１３０Ｂ〜１３０Ｍは各単位電池１０Ａの低電位側の電極と、各単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆのそれぞれとを電気的に接続する。
【００３７】
直列に接続される２つ単位電池１０Ａの電池間の電極には、高電位側の単位電池１０Ａに対応するコンバータに接続される第２導電路が電気的に接続され、低電位側の単位電池１０Ａに対応するコンバータに接続される第１導電路が電気的に接続されている。例えば、高電位側の単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ａに接続される第２導電路１３０Ｂが電気的に接続され、低電位側の単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ｂに接続される第１導電路１３０Ｃが電気的に接続されている。各コンバータには第１導電路と第２導電路との間の電位差が入力電圧として入力される。例えば、コンバータ１１１Ａには第１導電路１３０Ａと第２導電路１３０Ｂとの間の電位差が入力電圧として入力される。
【００３８】
各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆは第２回路部１３１が有する第３導電路１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ，１３１Ｅ，１３１Ｆ（以下、第３導電路１３１Ａ〜１３１Ｆともいう）を介して負荷５１との導通・非導通を切り替えるスイッチ素子５２に電気的に接続されている。
【００３９】
次に、電源装置２の動作を説明する。
先ず、電源装置２が搭載された車両の使用者が、例えば、車両に対して動作の指示をすることができるリモートコントローラ等を用い、車両に予備動作を開始させる。予備動作において制御部１２は、図４に示すように、電池部１１０の温度を判別する。先ず、制御部１２は第２条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部１２は温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから入力される電池部１１０の温度を示す電圧値（以下、各温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃからの電圧値ともいう）が閾値以下か否かを判別する。
【００４０】
制御部１２は、少なくとも１つの温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃからの電圧値が閾値以下である（ステップＳ１１におけるＹｅｓ）（すなわち、第２条件が成立した）と判別すると、ステップＳ１２に移行して、電圧変換部１１１に対して昇温動作を行わせる。このとき、各第３導電路１３１Ａ〜１３１Ｆは各スイッチ素子５２を介して負荷側導電路５３と電気的に接続された状態にされている。これにより、各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆの第３導電路１３１Ａ〜１３１Ｆが電気的に接続され、各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆ同士で電力のやりとりをすることができる。また、負荷側導電路５３と負荷５１との間には図示しないスイッチが設けられており、昇温動作において負荷側導電路５３から負荷５１に対して電力を供給しないように構成されている。
【００４１】
制御部１２が電圧変換部１１１に対して昇温動作を行わせる際、制御部１２は複数のコンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆに充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせる。
【００４２】
例えば、先ず、各スイッチ素子５２が閉状態になり、各第３導電路１３１Ａ〜１３１Ｆが負荷側導電路５３を介して電気的に接続された状態にされる。そして、負荷側導電路５３と負荷５１との間の図示しないスイッチが開状態になり、負荷５１に対して電力を供給しないようにされる。そして、第１の期間にコンバータ１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃが第１導電路１３０Ａ，１３０Ｃ，１３０Ｅと第２導電路１３０Ｂ，１３０Ｄ，１３０Ｆとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃに出力電圧を印加する放電動作を実行する。これと共に、このときの第３導電路１３１Ｄ，１３１Ｅ，１３１Ｆの出力電圧に基づいて、コンバータ１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆが第１導電路１３０Ｇ，１３０Ｊ，１３０Ｌと第２導電路１３０Ｈ，１３０Ｋ，１３０Ｍとの間に所定の電位差を生じさせ出力電圧として出力する。これにより、コンバータ１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆに対応する単位電池１０Ａを充電する。
【００４３】
また、第２の期間にコンバータ１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆが第１導電路１３０Ｇ，１３０Ｊ，１３０Ｌと第２導電路１３０Ｈ，１３０Ｋ，１３０Ｍとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ｄ，１３１Ｅ，１３１Ｆに出力電圧を印加する放電動作を実行する。これと共に、このときの第３導電路１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃの出力電圧に基づいて、コンバータ１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃが第１導電路１３０Ａ，１３０Ｃ，１３０Ｅと第２導電路１３０Ｂ，１３０Ｄ，１３０Ｆとの間に所定の電位差を生じさせ出力電圧として出力する。これにより、コンバータ１１１Ａ、１１１Ｂ，１１１Ｃに対応する単位電池１０Ａを充電する。なお、第１の期間と第２の期間は互いに重複しないようにされる。
【００４４】
ここでは、コンバータ１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃとコンバータ１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆとの充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行わせているが、充電動作と放電動作とを交互に繰り返すコンバータの組み合わせはこれに限らない。例えば、コンバータ１１１Ａと、１１１Ｂ，１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆとを組み合わせたり、コンバータ１１１Ａ、１１１Ｂと，１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ，１１１Ｆとを組み合わせたりする等してもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１３に移行して、所定温度条件が成立したか否かを判別する。具体的には、制御部１２は、中央部電圧値と、両端部電圧値との大きさを比較し得る構成とされている。中央部電圧値とは、電圧変換部１１１に対して昇温動作を行わせる際、単位電池１０Ａが並ぶ所定方向において、電池部１１０の中央部１０Ｄに配置された温度検知部１２Ａからの電圧値である。両端部電圧値とは、電池部１１０の両端１０Ｃに配置された温度検知部１２Ｂ，１２Ｃからの電圧値である。
【００４６】
昇温動作を行っているとき、単位電池１０Ａが並ぶ所定方向において電池部１１０の両端１０Ｃより中央部１０Ｄの方が外気と接触する面積が小さいため温度が上昇し易い。制御部１２は、例えば、電圧変換部１１１に対して昇温動作を行わせる際、中央部電圧値と両端部電圧値との大きさと、中央部電圧値と両端部電圧値との大きさの差とを比較する。制御部１２は、中央部電圧値が両端部電圧値より大きく、且つこれらの大きさの差が所定の閾値より大きい所定温度条件が成立する（ステップＳ１３におけるＹｅｓ）と、ステップＳ１４に移行して抑制制御を行う。抑制制御とは、両端１０Ｃの単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ａ，１１１Ｆより、中央部１０Ｄの単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅの放電動作の際に第３導電路１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ，１３１Ｅへの出力電力を小さくする制御である。
【００４７】
制御部１２は中央部電圧値が両端部電圧値より大きくなくなる、又はこれらの大きさの差が所定の閾値以下になる（ステップＳ１３におけるＮｏ）（すなわち所定温度条件が成立しなくなる）と抑制制御を停止する（ステップＳ１５）。
【００４８】
また、制御部１２において、所定温度条件が成立しているとき、中央部電圧値と両端部電圧値との大きさの差によって、以下のように抑制制御を行ってもよい。例えば、所定温度条件が成立し、中央部電圧値と両端部電圧値との差が増加する場合、制御部１２は中央部１０Ｄの単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ｂ〜１１１Ｅの放電動作における第３導電路１３１Ｂ〜１３１Ｅに出力する出力電力を減少させてもよい。また、所定温度条件が成立し、中央部電圧値と両端部電圧値との差が減少する場合、制御部１２は中央部１０Ｄの単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ｂ〜１１１Ｅの放電動作における第３導電路１３１Ｂ〜１３１Ｅに出力する出力電力を増加させてもよい。
【００４９】
次に、ステップＳ１６に移行して、第２条件が成立するか否かを判別する。具体的には、制御部１２は温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃからの電圧値の全てが閾値より大きい（ステップＳ１６におけるＮｏ）（すなわち、第２条件が成立しない）と判別すると、電圧変換部１１１における昇温動作を終了させる。このとき、予備動作が終了する。また、ステップＳ１６において、少なくとも１つの温度検知部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃからの電圧値が閾値以下である（ステップＳ１６におけるＹｅｓ）（すなわち、第２条件が成立する）と判別すると、ステップＳ１２に移行する。
【００５０】
予備動作が終了した後、イグニッションスイッチをオン状態にする。これにより第１条件が成立したことになる。各コンバータ１１１Ａ〜１１１Ｆは制御部１２によって第１導電路１３０Ａ〜１３０Ｌと第２導電路１３０Ｂ〜１３０Ｍとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路１３１Ａ〜１３１Ｆに出力電圧を印加する放電動作を実行する。また、第１条件が成立した場合における放電動作では図示しないスイッチが閉状態になることによって負荷側導電路５３から負荷５１に対して電力が供給される。
【００５１】
次に、本構成の効果を例示する。
本開示の車載用バックアップ電源装置２は、電池部１１０が、複数の単位電池１０Ａが所定方向に並んで配置されている。制御部１２は電池部１１０において所定方向における両端１０Ｃに位置する単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ａ，１１１Ｆよりも、所定方向における中央部１０Ｄに位置する単位電池１０Ａに対応するコンバータ１１１Ｂ〜１１１Ｅの方が、放電動作の際に第３導電路１３１Ｂ〜１３１Ｅに出力する出力電圧を小さくする。
このように構成されていれば、電池部１１０の中央部１０Ｄの温度が上昇し過ぎることを抑えることができると共に、電池部１１０の両端１０Ｃと中央部１０Ｄとの間において温度の差が生じることを抑えることができる。
【００５２】
本開示の車載用バックアップ電源装置２は、制御部１２が中央部１０Ｄの温度が中央部１０Ｄよりも外側の温度よりも高い場合に抑制制御を行う。
このように構成されていれば、電池部１１０の両端１０Ｃと中央部１０Ｄとの間において温度の差が生じている場合にのみ抑制制御を行わせることができる。
【００５３】
＜実施形態３＞
次に、実施形態３に係る車載用バックアップ電源装置３（以下、電源装置３ともいう）について図５を参照しつつ説明する。電源装置３は、温度検知部が設けられていない点が実施形態１と異なる。実施形態１と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００５４】
先ず、電源装置３が搭載された車両の使用者が、例えば、車両に対して所定の動作の指示をし得るリモートコントローラ等を用い、車両に予備動作を開始させる。例えば、予備動作において制御部１２は、電圧変換部１１に対して昇温動作を行わせる。これにより、放電動作をするコンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれか一方が接続される変換対象部１０Ｂは放電することによって自身の温度が上昇する。また、充電動作をするコンバータ１１Ａ，１１Ｂのいずれか他方が接続される変換対象部１０Ｂは充電されることによって自身の温度が上昇する。このとき、各第３導電路３１Ａ，３１Ｂは各スイッチ素子５２を介して負荷側導電路５３と電気的に接続された状態にされている。これにより、各コンバータ１１Ａ，１１Ｂの第３導電路３１Ａ，３１Ｂが電気的に接続され、各コンバータ１１Ａ，１１Ｂ同士で電力のやりとりをすることができる。また、負荷側導電路５３と負荷５１との間には図示しないスイッチが設けられており、昇温動作においてこのスイッチが開状態になることによって負荷５１に対して電力を供給しないように構成されている。
【００５５】
次に、制御部１２は昇温動作が開始してから所定の時間が経過したか否かを判別する。昇温動作が開始してから所定の時間が経過していないと判別すると、昇温動作を継続する。昇温動作が開始してから所定の時間が経過したと判別すると昇温動作を終了する。このとき、所定条件が成立したことになるため、予備動作が終了する。
【００５６】
実施形態３の昇温動作における、電圧変換部１１のコンバータ１１Ａ，１１Ｂの動作は実施形態１と同様である。電源装置３は制御部１２によってコンバータ１１Ａ，１１Ｂが充電動作と放電動作とを交互に繰り返す動作を行うことによって、電池部１０が過充電や過放電の状態になることなく、昇温動作を継続することができる。
【００５７】
予備動作が終了した後、イグニッションスイッチをオン状態にする。これにより第１条件が成立したことになる。各コンバータ１１Ａ，１１Ｂは制御部１２によって第１導電路３０Ａ，３０Ｃと第２導電路３０Ｂ，３０Ｄとの間の電位差を入力電圧として昇圧又は降圧して第３導電路３１Ａ，３１Ｂに出力電圧を印加する放電動作を実行する。また、第１条件が成立した場合における放電動作では図示しないスイッチが閉状態になることによって負荷側導電路５３から負荷５１に対して電力が供給される。
【００５８】
＜他の実施形態＞
本構成は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５９】
実施形態２では、単位電池１０Ａに対応したコンバータ１１１Ａの構成を例示しているが、複数の単位電池で構成された変化対象部を複数直列に配置した電池部において、各変換対象部に対応したコンバータの動作を実施形態２のように制御してもよい。
【００６０】
実施形態２では、複数の温度検知部１２Ａからの電圧値に基づいて、中央部１０Ｄのコンバータ１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅの第３導電路１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ，１３１Ｅへの出力電圧を抑える構成としている。これに対して、中央部のより中央のコンバータの第３導電路への出力電圧を中央部の外側のコンバータの第３導電路への出力電圧よりも抑える構成でもよい。
【００６１】
３つ以上のコンバータがある場合、昇温動作において、放電動作を実行するコンバータ及び充電動作を実行するコンバータと共に、いずれの動作も実行しないコンバータが存在してもよい。
【００６２】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３…車載用バックアップ電源装置
１０，１１０…電池部
１０Ａ…単位電池
１０Ｂ…変換対象部
１１，１１１…電圧変換部
１１Ａ，１１Ｂ，１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅ，１１１Ｆ…コンバータ
１２…制御部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…温度検知部
３０，１３０…第１回路部
３０Ａ，３０Ｃ，１３０Ａ，１３０Ｃ，１３０Ｅ，１３０Ｇ，１３０Ｊ，１３０Ｌ…第１導電路
３０Ｂ，３０Ｄ，１３０Ｂ，１３０Ｄ，１３０Ｆ，１３０Ｈ，１３０Ｋ，１３０Ｍ…第２導電路
３１，１３１…第２回路部
３１Ａ，３１Ｂ，１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ，１３１Ｅ，１３１Ｆ…第３導電路
５０…発電装置
５１…負荷
５２…スイッチ素子
５３…負荷側導電路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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