(57)【要約】【課題】高圧系バッテリに残る電力を効率良く利用することを可能とする。【解決手段】第１バッテリと、第１バッテリより定格電圧が高い第２バッテリと、第１バッテリの定格電圧と第２バッテリの定格電圧との間の値であるしきい値を第２バッテリの電圧が上回っている場合には、第２バッテリの電力を負荷に供給し、一方第２バッテリの電圧がしきい値を下回っている場合には、第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して第１バッテリに供給する経路切替手段とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バッテリと、
前記第１バッテリより定格電圧が高い第２バッテリと、
前記第１バッテリの定格電圧と前記第２バッテリの定格電圧との間の値であるしきい値を前記第２バッテリの電圧が上回っている場合には、前記第２バッテリの電力を負荷に供給し、一方前記第２バッテリの電圧が前記しきい値を下回っている場合には、前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して前記第１バッテリに供給する経路切替手段とを具備することを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記経路切替手段は、前記第２バッテリの電圧が前記しきい値を上回っている場合には、前記第１バッテリの定格電圧以下の電圧で駆動する第１負荷へ前記第１バッテリの電力を降圧コンバータを経由あるいは経由させずに供給すると共に、前記第２バッテリの定格電圧より高い電圧で駆動する前記負荷である第２負荷へ前記第２バッテリの電力を昇圧コンバータを経由して供給し、
一方前記第２バッテリの電圧が所定のしきい値を下回っている場合には、前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して前記第１バッテリに供給することに加えて、前記第２負荷へ前記第１バッテリの電力を昇圧コンバータを経由して供給すると共に、前記第１負荷へ前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して供給することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、適切なタイミングで電力供給を行うことができる電源制御装置が開示されている。該電源制御装置は、オルタネータと、高圧系蓄電池と、低圧系蓄電池と、高圧系と低圧系との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、高圧系負荷の要求電力に対して高圧系側の給電能力が不足しているか否か、低圧系負荷の要求電力に対して低圧系側の給電能力が不足しているか否かを判断し、その判断結果に基づいて、オルタネータやＤＣ−ＤＣコンバータからの電力の供給遅れを考慮してオルタネータやＤＣ−ＤＣコンバータの電力供給や高圧系負荷や低圧系負荷の作動を制御する電源マネジメントＥＣＵを備えることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、低圧系蓄電池（以下低圧系バッテリと称す）から低圧系負荷に電力を供給し、一方高圧系蓄電池（以下高圧系バッテリと称す）から高圧系負荷に電力を供給することによって、電圧変換による電力損失を低減することができる。しかしながら、上記従来技術において、高圧系バッテリは、低圧系バッテリと比較して充放電し易く、充電率が通常レベルより低下し易い、つまり、充電率が通常レベルより低下して、供給電圧が不安定になり易いものであり、充電率が通常レベルより低下すると、供給電圧が不安定になるため、負荷への電力供給を停止するように制御されるが、残った電力を効率良く利用することが課題であった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高圧系バッテリに残る電力を効率良く利用することを可能とする、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、第１バッテリと、前記第１バッテリより定格電圧が高い第２バッテリと、前記第１バッテリの定格電圧と前記第２バッテリの定格電圧との間の値であるしきい値を前記第２バッテリの電圧が上回っている場合には、前記第２バッテリの電力を負荷に供給し、一方前記第２バッテリの電圧が前記しきい値を下回っている場合には、前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して前記第１バッテリに供給する経路切替手段とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記経路切替手段は、前記第２バッテリの電圧が前記しきい値を上回っている場合には、前記第１バッテリの定格電圧以下の電圧で駆動する第１負荷へ前記第１バッテリの電力を降圧コンバータを経由あるいは経由させずに供給すると共に、前記第２バッテリの定格電圧より高い電圧で駆動する前記負荷である第２負荷へ前記第２バッテリの電力を昇圧コンバータを経由して供給し、一方前記第２バッテリの電圧が所定のしきい値を下回っている場合には、前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して前記第１バッテリに供給することに加えて、前記第２負荷へ前記第１バッテリの電力を昇圧コンバータを経由して供給すると共に、前記第１負荷へ前記第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して供給する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１バッテリと、第１バッテリより定格電圧が高い第２バッテリと、第１バッテリの定格電圧と第２バッテリの定格電圧との間の値であるしきい値を第２バッテリの電圧が上回っている場合には、第２バッテリの電力を負荷に供給し、一方第２バッテリの電圧がしきい値を下回っている場合には、第２バッテリの電力を降圧コンバータを経由して第１バッテリに供給する経路切替手段とを具備することによって、第２バッテリ（高圧系バッテリ）に残る電力を効率良く利用することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池システムＡの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電池システムＡの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る電池システムＡの第１経路パターンを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池システムＡの第２経路パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電池システムＡは、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）あるいはハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の移動車両に搭載され、移動車両に搭載された各種負荷（後述する第１負荷Ｌ１、第２負荷Ｌ２及び第３負荷Ｌ３等）に電力を供給するものであり、図１に示すように、第１バッテリＢ１、第２バッテリＢ２、第１電圧センサＤ１、第２電圧センサＤ２、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、昇圧コンバータＵＣ、降圧コンバータＤＣ、双方向スイッチＴＳ、レギュレータＲｇ及び制御回路Ｍを備える。なお、第１電圧センサＤ１、第２電圧センサＤ２、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、双方向スイッチＴＳ及び制御回路Ｍは、本実施形態における経路切替手段を構成するものである。
【００１１】
第１バッテリＢ１は、複数の電池セルが接続されてなり、第２バッテリＢ２より定格電圧が低いもの（例えば、定格電圧が１２Ｖのもの）である。第１バッテリＢ１は、プラス側が第１スイッチング素子ＳＷ１及び双方向スイッチＴＳの一端に接続されている。例えば、第１バッテリＢ１は、鉛蓄電池である。
【００１２】
第２バッテリＢ２は、複数の電池セルが接続されてなり、第１バッテリＢ１より定格電圧が高いもの（例えば、定格電圧が２４Ｖのもの）である。第２バッテリＢ２は、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３に接続されている。第２バッテリＢ２として、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタ等の第１バッテリＢ１よりも充放電率が高いものを用いる。
【００１３】
第１電圧センサＤ１は、第１バッテリＢ１の両端電圧を検出し、検出した電圧を示す検出信号を制御回路Ｍに出力する。
第２電圧センサＤ２は、第２バッテリＢ２の両端電圧を検出し、検出した電圧を示す検出信号を制御回路Ｍに出力する。
【００１４】
第１スイッチング素子ＳＷ１は、一端が第１バッテリＢ１のプラス側に、また他端が昇圧コンバータＵＣの入力端にそれぞれ接続されている。
第２スイッチング素子ＳＷ２は、例えばコンタクタであり、一端が第２バッテリＢ２のプラス側に、また他端が昇圧コンバータＵＣの入力端にそれぞれ接続されている。
第３スイッチング素子ＳＷ３は、例えばコンタクタであり、一端が第２バッテリＢ２のプラス側に、また他端が降圧コンバータＤＣの入力端にそれぞれ接続されている。
【００１５】
上述した第１〜第３スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、ゲート端子が制御回路Ｍに接続され、制御回路Ｍから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。また、第１〜第３スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、ＦＥＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。
【００１６】
昇圧コンバータＵＣは、例えば、昇圧チョッパ回路であり、入力端が第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２に、また出力端が第２負荷Ｌ２に接続されている。昇圧コンバータＵＣは、第１バッテリＢ１あるいは第２バッテリＢ２から供給される直流電力を昇圧して、第２負荷Ｌ２に出力する。
【００１７】
降圧コンバータＤＣは、例えば、降圧チョッパ回路であり、入力端が第３スイッチング素子ＳＷ３に、また出力端が第１負荷Ｌ１に接続されている。降圧コンバータＤＣは、第２バッテリＢ２から供給される直流電力を降圧して、第１負荷Ｌ１に出力する。
【００１８】
双方向スイッチＴＳは、電力が流れることが可能な向きを切り替え可能なスイッチであり、一端が第１バッテリＢ１に、また他端が第１負荷Ｌ１、降圧コンバータＤＣの出力端及びレギュレータＲｇの入力端に接続されている。
【００１９】
レギュレータＲｇは、例えばシリーズレギュレータであり、入力端が第１バッテリＢ１に、また出力端が第３負荷Ｌ３に接続されている。レギュレータＲｇは、第１バッテリＢ１から供給される直流電力を降圧して、第３負荷Ｌ３に出力する。
【００２０】
制御回路Ｍは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この制御回路Ｍは、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより電池システムＡの全体動作を制御する。
【００２１】
また、上記第１負荷Ｌ１は、例えば、１２Ｖの電力によって駆動される負荷である。
第２負荷Ｌ２は、例えば、４８Ｖの電力によって駆動される負荷である。
第３負荷Ｌ３は、例えば、７Ｖの電力によって駆動される負荷である。
【００２２】
次に、このように構成された電池システムＡの動作について図２を参照して説明する。
電池システムＡにおいて、制御回路Ｍは、起動中、以下の特徴的な動作を実行する。
【００２３】
まず、制御回路Ｍは、第２電圧センサＤ２から入力される検出信号に基づいて第２バッテリＢ２の電圧が所定のしきい値を上回っているか否か判定する。上記所定のしきい値は、第１バッテリＢ１の定格電圧と第２バッテリＢ２の定格電圧との間の値、例えば、１４.５Ｖに設定されている。
【００２４】
制御回路Ｍは、第２バッテリＢ２の電圧が所定のしきい値を上回っている場合（ＹＥＳの場合）、図３に示す第１経路パターンに切替える。つまり、制御回路Ｍは、第２スイッチング素子ＳＷ２をオン状態にすると共に、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第３スイッチング素子ＳＷ３をオフ状態にする。また、制御回路Ｍは、第１バッテリＢ１から第１負荷Ｌ１に向けて電流が流れるように、双方向スイッチＴＳを切り替える。さらに、制御回路Ｍは、第１電圧センサＤ１及び第２電圧センサＤ２から入力される検出信号に基づいて昇圧コンバータＵＣ、降圧コンバータＤＣ及びレギュレータＲｇの変圧比を調整する。
【００２５】
この結果、図３の点線によって示すように、第１バッテリＢ１の電力は降圧コンバータＤＣを経由して第１負荷Ｌ１へ供給されると共に、レギュレータＲｇを経由して第３負荷Ｌ３へ供給される。また、第２バッテリＢ２の電力は、昇圧コンバータＵＣを経由して第２負荷Ｌ２へ供給される。
【００２６】
一方、制御回路Ｍは、第２バッテリＢ２の電圧が所定のしきい値を下回っている場合（ＮＯの場合）、図４に示す第２経路パターンに切替える。つまり、制御回路Ｍは、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第３スイッチング素子ＳＷ３をオン状態にすると共に、第２スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態にする。また、制御回路Ｍは、降圧コンバータＤＣから第１バッテリＢ１に向けて電流が流れるように、双方向スイッチＴＳを切り替える。さらに、制御回路Ｍは、第１電圧センサＤ１及び第２電圧センサＤ２から入力される検出信号に基づいて昇圧コンバータＵＣ、降圧コンバータＤＣ及びレギュレータＲｇの変圧比を調整する。
【００２７】
この結果、図４の点線によって示すように、第２バッテリＢ２の電力は、降圧コンバータＤＣを経由して第１バッテリＢ１及び第１負荷Ｌ１へ供給されると共に、レギュレータＲｇを経由して第３負荷Ｌ３へ供給される。また、第１バッテリＢ１の電力は、昇圧コンバータＵＣを経由して第２負荷Ｌ２へ供給される。
【００２８】
このような本実施形態によれば、第１バッテリＢ１の定格電圧と第２バッテリＢ２の定格電圧との間の値であるしきい値を第２バッテリＢ２の電圧が上回っている場合には、第２バッテリＢ２の電力を第２負荷Ｌ２に供給し、一方第２バッテリＢ２の電圧がしきい値を下回っている場合には、第２バッテリＢ２の電力を降圧コンバータＤＣを経由して第１バッテリＢ１に供給することによって、第２バッテリＢ２（高圧系バッテリ）に残る電力を効率良く利用することを可能とする。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
上記実施形態は、移動車両に搭載されたものであるが、移動車両以外に、家電製品等の電子機器に搭載されていてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
Ｂ１…第１バッテリ、Ｂ２…第２バッテリ、Ｄ１…第１電圧センサ、Ｄ２…第２電圧センサ、ＳＷ１…第１スイッチング素子、ＳＷ２…第２スイッチング素子、ＳＷ３…第３スイッチング素子、ＵＣ…昇圧コンバータ、ＤＣ…降圧コンバータ、ＴＳ…双方向スイッチ、Ｒｇ…レギュレータ、Ｍ…制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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