(57)【要約】【課題】電池の充電効率の低下を抑制し、かつ、電池の充電速度を向上させることができる電源システムを提供する。【解決手段】充電器と、並列に配置された複数の電池と、充電器と複数の電池の各々との間に設けられ、充電器と複数の電池とを開閉可能に接続する複数の接続部と、複数の接続部の開閉状態を制御する制御部と、を備え、複数の接続部は、それぞれ、電池間の循環電流を防止するダイオード、ダイオードと直列に接続される第１のスイッチ、及びダイオード及び第１のスイッチと並列に接続される第２のスイッチを含み、制御部は、充電器の出力電圧及び複数の電池の各電圧に基づいて、複数の接続部における第１及び第２のスイッチの開閉状態をそれぞれ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電器と、
並列に配置された複数の電池と、
前記充電器と前記複数の電池の各々との間に設けられ、前記充電器と前記複数の電池とを開閉可能に接続する複数の接続部と、
前記複数の接続部の開閉状態を制御する制御部と、を備え、
前記複数の接続部は、それぞれ、電池間の循環電流を防止するダイオード、前記ダイオードと直列に接続される第１のスイッチ、及び前記ダイオード及び前記第１のスイッチと並列に接続される第２のスイッチを含み、
前記制御部は、前記充電器の出力電圧及び前記複数の電池の各電圧に基づいて、前記複数の接続部における前記第１及び第２のスイッチの開閉状態をそれぞれ制御する、
電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を並列に接続した電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、複数の電池セルが接続された組電池の充電電流を、ダイオードの電圧降下を利用して制御する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の装置を複数並列に充電器に接続するような冗長構成を形成した場合、電池間の電圧差で発生する循環電流を防止することにダイオードを利用することが考えられる。しかし、先行文献に記載の装置では、循環電流が発生しない場面でも、ダイオードによる充電電流の制御が行われることがあり、充電効率低下や充電速度低下のおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電池の充電効率の低下を抑制し、かつ、電池の充電速度を向上させることができる、電源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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、充電器と、並列に配置された複数の電池と、充電器と複数の電池の各々との間に設けられ、充電器と複数の電池とを開閉可能に接続する複数の接続部と、複数の接続部の開閉状態を制御する制御部と、を備え、複数の接続部は、それぞれ、電池間の循環電流を防止するダイオード、ダイオードと直列に接続される第１のスイッチ、及びダイオード及び第１のスイッチと並列に接続される第２のスイッチを含み、制御部は、充電器の出力電圧及び複数の電池の各電圧に基づいて、複数の接続部における第１及び第２のスイッチの開閉状態をそれぞれ制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
この本発明の一態様の電源システムでは、充電器の出力電圧及び複数の電池の各電圧に基づいて、第１及び第２のスイッチの開閉を制御して、ダイオードを通過する経路及びダイオードを通過しない経路の接続状態を切り替える。このスイッチ開閉制御によって、電池間電圧差に基づいて、循環電流が発生するおそれがあると判断した場合にはダイオードを通過する経路で、循環電流が発生するおそれがないと判断した場合にはダイオードを通過しない経路で、それぞれ電池を充電できる。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明の電源システムによれば、電池の充電効率の低下を抑制し、かつ、電池の充電速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る電源システムの概略構成を示す図
【図２】電源システムの制御部が実行するスイッチ開閉制御を説明する図
【図３】電源システムの制御部が実行するスイッチ開閉制御を説明する図
【図４】電源システムの制御部が実行するスイッチ開閉制御を説明する図
【図５】電源システムの制御部が実行するスイッチ開閉制御を説明する図
【図６】本実施形態に係る他の電源システムの概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［概要］
本発明は、充電器に複数の電池を並列に接続した電源システムである。この電源システムでは、充電器の出力電圧及び複数の電池の各電圧に基づいて、充電器と電池とを接続するか否か、また接続する場合に経路上にダイオードを挿入するか否か、を切り替える。これにより、電池の充電効率の低下を抑制し、かつ、電池の充電速度を向上させることができる。
【００１１】
［電源システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１の概略構成を示す図である。図１に例示した電源システム１は、第１の電池１０と、第２の電池２０と、第１の接続部１１と、第２の接続部２１と、充電器３０と、制御部４０と、を備えている。
【００１２】
第１の電池１０及び第２の電池２０は、例えばリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。第１の電池１０は、第１の接続部１１を介して、充電可能に充電器３０と接続されている。第２の電池２０は、第２の接続部２１を介して、第１の電池１０と並列に充電可能に充電器３０と接続されている。
【００１３】
第１の接続部１１は、ダイオード１２、第１のスイッチ１３、及び第２のスイッチ１４を含んで構成される。ダイオード１２は、充電器３０から第１の電池１０へ向かって整流するように配置された整流素子であり、電池間の電圧差によって発生する循環電流を防止するために設けられる。
【００１４】
第１のスイッチ１３は、ダイオード１２と直列に接続され、制御部４０からの指示に従って開閉状態を切り替えることが可能な構成である。具体的には、第１のスイッチ１３が閉じた場合（ｏｎ時）に、充電器３０からダイオード１２を経由して第１の電池１０に至る充電経路が形成される。この第１のスイッチ１３には、例えば１極単投型のリレー回路を用いることができる。
【００１５】
第２のスイッチ１４は、直列接続されたダイオード１２及び第１のスイッチ１３と並列に接続され、制御部４０からの指示に従って開閉状態を切り替えることが可能な構成である。具体的には、第２のスイッチ１４が閉じた場合（ｏｎ時）に、充電器３０からダイオード１２を経由せずに直接第１の電池１０に至る充電経路が形成される。この第２のスイッチ１４には、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子を用いることができる。
【００１６】
第２の接続部２１は、ダイオード２２、第１のスイッチ２３、及び第２のスイッチ２４を含んで構成される。ダイオード２２は、充電器３０から第２の電池２０へ向かって整流するように配置された整流素子であり、電池間の電圧差によって発生する循環電流を防止するために設けられる。
【００１７】
第１のスイッチ２３は、ダイオード２２と直列に接続され、制御部４０からの指示に従って開閉状態を切り替えることが可能な構成である。具体的には、第１のスイッチ２３が閉じた場合（スイッチｏｎ時）に、充電器３０からダイオード２２を経由して第２の電池２０に至る充電経路が形成される。この第１のスイッチ２３には、例えば１極単投型のリレー回路を用いることができる。
【００１８】
第２のスイッチ２４は、直列接続されたダイオード２２及び第１のスイッチ２３と並列に接続され、制御部４０からの指示に従って開閉状態を切り替えることが可能な構成である。具体的には、第２のスイッチ２４が閉じた場合（スイッチｏｎ時）に、充電器３０からダイオード２２を経由せずに直接第２の電池２０に至る充電経路が形成される。この第２のスイッチ２４には、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子を用いることができる。
【００１９】
制御部４０は、第１の電池１０の電圧、第２の電池２０の電圧、及び充電器３０の出力電圧を監視しておりこれらの電圧に基づいて、第１の接続部１１における第１のスイッチ１３及び第２のスイッチ１４、及び第２の接続部２１における第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４の、開閉状態をそれぞれ制御することを行う。この制御部４０は、典型的には中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、メモリ、及び入出力インターフェースなどを備えた電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）で構成することができる。
【００２０】
［電源システムによる制御］
次に、図２乃至図５をさらに参照して、本発明の一実施形態に係る電源システム１の制御部４０が実行するスイッチ開閉制御を説明する。
【００２１】
図２は、第１の電池１０の電圧と第２の電池２０の電圧とがほぼ同じレベルであり、かつ、各電圧が充電器３０の出力電圧よりも低い場合に、制御部４０によって制御されたスイッチの開閉状態を説明する図である。なお、第１の電池１０の電圧と第２の電池２０の電圧とがほぼ同じレベルとは、第１の電池１０と第２の電池２０との間には、循環電流が発生するおそれがない程度の電圧差しかないことをいう。
【００２２】
この場合、循環電流が発生するおそれがないため、制御部４０は、第１の接続部１１及び第２の接続部２１のそれぞれにおいて、第１のスイッチ１３及び２３を開き（スイッチｏｆｆ）かつ第２のスイッチ１４及び２４を閉じて（スイッチｏｎ）、ダイオード１２及び２２を経由しない充電経路（図２の矢印）を形成する。この制御により、第１の電池１０及び第２の電池２０の充電処理においてダイオード１２及び２２による電圧降下が生じないため、充電効率の低下が抑制されて、充電速度を向上させることができる。
【００２３】
図３は、第１の電池１０の電圧と第２の電池２０の電圧との電圧差が所定値以上あり、かつ、各電圧が充電器３０の出力電圧よりも低い場合に、制御部４０によって制御されたスイッチの開閉状態を説明する図である。なお、この所定値には、循環電流が発生するおそれがある第１の電池１０と第２の電池２０との間の電圧差が設定される。
【００２４】
この場合、循環電流が発生するおそれがあるため、制御部４０は、第１の接続部１１及び第２の接続部２１のそれぞれにおいて、第１のスイッチ１３及び２３を閉じて（スイッチｏｎ）かつ第２のスイッチ１４及び２４を開いて（スイッチｏｆｆ）、ダイオード１２及び２２を経由する充電経路（図３の矢印）を形成する。この制御により、電池間の循環電流を防止することができるため、第１の電池１０及び第２の電池２０の充電処理を安全に行うことができる。
【００２５】
図４は、第１の電池１０の電圧が充電器３０の出力電圧よりも高く、かつ、第２の電池２０の電圧が充電器３０の出力電圧よりも低い場合に、制御部４０によって制御されたスイッチの開閉状態を説明する図である。
【００２６】
この場合、制御部４０は、第１のスイッチ１３及び第２のスイッチ１４を開いて（スイッチｏｆｆ）、第１の電池１０からの放電を遮断する。一方、制御部４０は、第１のスイッチ２３を開いて（スイッチｏｆｆ）かつ第２のスイッチ２４を閉じて（スイッチｏｎ）、ダイオード２２を経由しない充電経路（図４の矢印）を形成する。この制御により、第１の電池１０の放電を防ぐと共に、第２の電池２０の充電処理においてダイオード２２による電圧降下が生じないため、充電効率の低下が抑制されて、かつ、充電速度を向上させることができる。
【００２７】
図５は、第１の電池１０の電圧が充電器３０の出力電圧よりも低く、かつ、及び第２の電池２０の電圧が充電器３０の出力電圧よりも高い場合に、制御部４０によって制御されたスイッチの開閉状態を説明する図である。
【００２８】
この場合、制御部４０は、第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４を開いて（スイッチｏｆｆ）、第２の電池２０からの放電を遮断する。一方、制御部４０は、第１のスイッチ１３を開いて（スイッチｏｆｆ）かつ第２のスイッチ１４を閉じて（スイッチｏｎ）、ダイオード１２を経由しない充電経路（図５の矢印）を形成する。この制御により、第２の電池２０の放電を防ぐと共に、第１の電池１０の充電処理においてダイオード１２による電圧降下が生じないため、充電効率の低下が抑制されて、かつ、充電速度を向上させることができる。
【００２９】
なお、充電器３０に並列に接続される電池は、上述した実施形態のように、第１の電池１０及び第２の電池２０の２つに限られるものではなく、図６に示すように３つ以上の電池を充電器３０に並列に接続する構成においても、同様の充電処理を実施することが可能である。
【００３０】
［本実施形態における作用・効果］
上述した本発明の一実施形態に係る電源システム１によれば、充電器３０の出力電圧、第１の電池１０、及び第２の電池２０の各電圧に基づいて、第１のスイッチ１３、２３及び第２のスイッチ１４、２４の開閉を制御し、ダイオード１２、２２を通過する充電経路及びダイオード１２、２２を通過しない充電経路の接続状態を切り替える。
【００３１】
このスイッチ開閉制御では、循環電流が流れる第１の電池１０と第２の電池２０との間の電圧差があると判断した場合には、第１のスイッチ１３、２３を閉じかつ第２のスイッチ１４、２４を開いて、ダイオード１２、２２を通る充電経路を接続する。これにより、電池間の循環電流を防止することができるため、安全に各電池への充電を実施することができる。
【００３２】
また、このスイッチ開閉制御では、循環電流が流れる第１の電池１０と第２の電池２０との間の電圧差がないと判断した場合には、第１のスイッチ１３、２３を開きかつ第２のスイッチ１４、２４を閉じて、ダイオード１２、２２を通らない充電経路を接続する。これにより、ダイオード１２及び２２による電圧降下が生じないため、電池の充電効率が低下することを抑制して、電池の充電速度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の電源システムは、複数の電池を並列に接続した冗長な電源構成を採用する車両などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電源システム
１０、２０  電池
１１、２１  接続部
１２、２２  ダイオード
１３、２３  第１のスイッチ（リレー回路）
１４、２４  第２のスイッチ（スイッチング素子）
３０  充電器
４０  制御部
【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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【図６】
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