JP2008146875A

JP2008146875A - 電源装置

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Publication number: JP2008146875A
Application number: JP2006329790A
Authority: JP
Inventors: Hisao Hattori; 久雄服部
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】車載バッテリの劣化を抑制しつつ、車載バッテリが有する各バッテリセルの充電量を略均等にすることができる電源装置を提供する。
【解決手段】車載バッテリの電圧値と充電量とは対応する。リチウム電池（車載バッテリ）２が長時間放置される可能性が高い場合、即ち、車両が駐車し、且つ、運転者が車外へ退出した場合に、リチウム電池２の電圧値が所定電圧値以上である間は、リチウム電池２を冷却するための冷却ファン３へリチウム電池２全体から給電し、リチウム電池２の電圧値が所定電圧値未満になったら、バッテリセル２１，２２，２３の内、最も高い電圧値を有するバッテリセルから冷却ファン３へ給電することを、バッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値が略均等になるまで繰り返す。このため、リチウム電池２全体及びバッテリセル２１，２２，２３夫々が効率よく、且つ、充電した電力を無駄にすることなく、放電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバッテリセルを用いてなる車載バッテリ（例えばリチウムイオン二次電池）を備える電源装置に関する。

車両に搭載される電気負荷の個数は年々増加する傾向にあり、また、大容量の電気負荷が採用されている。このような電気負荷の増加、大容量化に対応して、鉛蓄電池を備える従来の電源装置に、鉛蓄電池よりも高電圧での充放電が容易なリチウムイオン二次電池（以下、リチウム電池）と、車載発電機の発電電圧を昇圧する昇圧手段とを加えてなる電源装置が提案されている。
この電源装置は、昇圧手段が昇圧した高電圧の電力によってリチウム電池を充電し、鉛蓄電池が出力する電力よりも高電圧の電力を電気負荷に供給する。

ところで、リチウム電池には、充電量（ＳＯＣ＝State Of Charge ）が大きい状態で長時間放置されると劣化が進んで充電容量が減少するという問題がある。
この問題を解決するために、充電量が大きい状態で長時間リチウム電池を放置する際に、リチウム電池を強制的に放電する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−２８７３７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、放電すべきリチウム電池の電力を、冷却ファンのモータに供給することによって、ほとんど無意味に消費している。
また、リチウム電池には、充電量が大きい状態且つ高温で放置されると劣化が進むという問題があるが、特許文献１では、給電された冷却ファンがリチウム電池を冷却しているわけではない。

更に、リチウム電池は複数の直列接続されたバッテリセルを有し、リチウム電池全体の充放電によって、個々のバッテリセルの自己放電の大小、温度の高低等に応じ、各バッテリセルは異なる充電量となる。

ところで、リチウム電池の放電を制御する場合は、一般に、最も充電量が小さいバッテリセルを基準としてリチウム電池を放電させる。具体的には、リチウム電池及び各バッテリセルの充電量は電圧値に対応するため、リチウム電池は、最も電圧値が低いバッテリセルの電圧値が、例えば放電下限電圧値に達するまで放電し、この放電下限電圧値に達した場合に、放電を停止する（即ちバッテリセルが略完全に放電した状態である）。しかしながら、この場合、他のバッテリセルの電圧値は放電下限電圧値に達していないことがある（即ちバッテリセルがまだ完全には放電していない状態である）。
つまり、各バッテリセルの充電量が異なることによって、リチウム電池からの電力の取り出し容量が減少するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電気負荷への給電のためのスイッチがオフにされ、また、ドアがロックされた場合に、車載バッテリが有する複数のバッテリセルの電圧値が略均等になるよう、バッテリセルから、車載バッテリを冷却するための電気式の冷却手段へ給電する構成とすることにより、各バッテリセルの充電量を略均等にし、且つ、車載バッテリの劣化を抑制することができる電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、最も高い電圧値を有するバッテリセルを、冷却手段に接続することを、各バッテリセルの電圧値が略均等になるまで繰り返す構成とすることにより、各バッテリセルの充電量を、容易に略均等にすることができる電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、各バッテリセルの電圧値に応じて、各バッテリセルと冷却手段との接続をオン／オフする構成とすることにより、簡易な構成で、各バッテリセルの充電量を略均等にすることができる電源装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、車載バッテリの電圧値が所定電圧値以上である場合は車載バッテリから冷却手段へ給電し、車載バッテリの電圧値が所定電圧値未満である場合に、バッテリセルから冷却手段へ給電する構成とすることにより、車載バッテリの劣化を効率よく抑制することができる電源装置を提供することにある。

第１発明に係る電源装置は、車載発電機が発電した電力によって充電される複数の接続されたバッテリセルを有し、１又は複数の電気負荷に電力を供給する車載バッテリを備える電源装置において、前記電気負荷への給電のためのスイッチがオフであることを検出するオフ検出手段と、ドアのロックを検出するロック検出手段と、前記車載バッテリを冷却するための電気式の冷却手段と、各バッテリセルの電圧値を検出する各セル電圧検出手段とを備え、前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるよう前記バッテリセルから前記冷却手段へ給電するようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係る電源装置は、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値の内で最も高い電圧値を有するバッテリセルを前記冷却手段に接続することを、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるまで繰り返すセル接続手段を備えることを特徴とする。

第３発明に係る電源装置は、前記セル接続手段は、各バッテリセルと前記冷却手段との接続をオン／オフする切替手段と、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値に応じて、前記切替手段のオン／オフの切り替えを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

第４発明に係る電源装置は、前記車載バッテリの電圧値を検出するバッテリ電圧検出手段と、該バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、前記判定手段が、前記所定電圧値以上であると判定したとき、前記車載バッテリを前記冷却手段に接続するバッテリ接続手段とを備え、該バッテリ接続手段の作動後、又は、前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、前記判定手段が、前記所定電圧値未満であると判定したとき、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるよう前記バッテリセルから前記冷却手段へ給電するようにしてあることを特徴とする。

第１発明にあっては、オフ検出手段が、電気負荷への給電のためのスイッチのオフを検出し、且つ、ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるよう、即ち、車載バッテリが有する複数のバッテリセルの電圧値が略均等になるよう、バッテリセルから電気式の冷却手段へ給電する。

車載バッテリが長時間放置される状態とは、車両を駐車して、運転者が車外へ退出した場合である。スイッチがオフの場合、車両は確実に駐車しており、ドアがロックされた場合、運転者は確実に車外へ退出している。つまり、オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、ロック検出手段がドアのロックを検出した場合とは、車載バッテリが長時間放置される可能性が高い状態であるから、充電量が大きい状態での長時間の放置による車載バッテリの劣化を抑制するために、車載バッテリが放電する。

各バッテリセルの電圧値は、各バッテリセルの充電量に対応する。車載バッテリの放電に際して、車載バッテリ全体が放電した場合は各バッテリセルの充電量が不均等になるため、バッテリセルが放電して、各バッテリセルの電圧値を略均等にする。このため、各バッテリセルの充電量が略均等になり、次の車載バッテリの充電に際し、各バッテリセルの充電量が略均等のまま、車載バッテリが充電される。
また、各バッテリセルから給電された冷却手段によって車載バッテリが冷却されるため、車載バッテリの温度が低下する。

第２発明にあっては、セル接続手段が、各セル電圧検出手段が検出した各バッテリセルの電圧値の内で最も高い電圧値を有するバッテリセルを、電気式の冷却手段に接続することによって、最も充電量が大きいバッテリセルが、冷却手段へ給電する。このバッテリセルの充電量が冷却手段への給電によって小さくなって、このバッテリセルの電圧値よりも他のバッテリセルの電圧値の方が高くなった場合、他のバッテリセル、即ち最も高い電圧値を有するバッテリセルを、セル接続手段が冷却手段に接続する。
このようなセル接続手段による接続動作を、各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるまで繰り返すことによって、各バッテリセルの充電量が略均等になる。

第３発明にあっては、制御手段が、各セル電圧検出手段が検出した電圧値に応じて、切替手段のオン／オフの切り替えを制御することによって、各セル電圧検出手段が検出した各バッテリセルの電圧値の内で最も高い電圧値を有するバッテリセルと電気式の冷却手段との接続がオンにされ、他のバッテリセルと電気式の冷却手段との接続がオフにされることが繰り返される。

第４発明にあっては、オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、バッテリ電圧検出手段が検出した車載バッテリの電圧値が所定電圧値以上であるか否かを判定する。
検出された電圧値が所定電圧値以上である場合、車載バッテリは十分充電量が大きいため、仮に、この状態のまま、バッテリセルから個々に冷却手段へ給電することによって各バッテリセルの電圧値が略均等になったとしても、車載バッテリ全体は、まだ充電量が大きい。しかも、バッテリセルから個々に冷却手段へ給電しつつ、車載バッテリ全体の充電量を減少させるのは効率が悪い。

このため、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値以上である場合、車載バッテリの充電量が十分小さくなるまで、具体的には検出された電圧値が所定電圧値未満になるまで、バッテリ接続手段が車載バッテリを電気式の冷却手段に接続することによって、車載バッテリから冷却手段へ給電する。そして、車載バッテリから冷却手段への給電によって車載バッテリの充電量が十分小さくなったときに、バッテリセルから冷却手段へ給電する。

一方、オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値未満であるときは、既に車載バッテリの充電量が十分小さいため、車載バッテリ全体から冷却手段への給電を行なわずに、バッテリセルから冷却手段へ給電する。

このようなバッテリ接続手段は、例えば、車載バッテリと冷却手段との接続をオン／オフする切替手段と、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値に応じて、この切替手段のオン／オフの切り替えを制御する制御手段とで構成される。
制御手段が、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値に応じて、切替手段のオン／オフの切り替えを制御することによって、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値以上である場合は車載バッテリと電気式の冷却手段との接続がオンにされ、バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値未満である場合は車載バッテリと電気式の冷却手段との接続がオフにされる。

第１発明の電源装置による場合、車載バッテリが長時間放置される可能性があるときに、車載バッテリのバッテリセルが放電した電力を、電気式の冷却手段に供給する。このため、充電量が大きい状態で長時間放置されると劣化する車載バッテリが放電し、しかも、高温で放置されると劣化する車載バッテリが冷却されるため、車載バッテリの劣化を抑制して、充電容量の減少を抑制することができる。
このようにして車載バッテリに充電された電力を有効利用することができるため、車載バッテリに充電された電力の無駄な放電を抑制することができる。

更に、バッテリセルから冷却手段へ給電することによって、車載バッテリの放電に際し、各バッテリセルの電圧値、延いては各バッテリセルの充電量を略均等にすることができるため、車載バッテリの充電に際しても、各バッテリセルの充電量を略均等にすることができる。

第２発明の電源装置による場合、最も高い電圧値を有するバッテリセルを冷却手段に接続することを繰り返すことによって、各バッテリセルの充電量を、容易に略均等にすることができる。

第３発明の電源装置による場合、冷却手段へ給電すべきバッテリセルを、各バッテリセルの電圧値の高低に応じて切り替えることによって、各バッテリセルの充電量を、簡易な構成で略均等にすることができる。

第４発明の電源装置による場合、車載バッテリ全体の充電量を効率よく減少させてから、各バッテリセルの充電量を略均等にすることができるため、車載バッテリの劣化を効率よく抑制することができる。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１の構成を示すブロック図であり、図２は、電源装置１が備えるリチウム電池（車載バッテリ）２、及び冷却ファン（電気負荷兼冷却手段）３近傍の詳細を示すブロック図である。

また、図３は、ＦＥＴ（切替手段）５１，５２，５３，５４，５５夫々のオン／オフのタイミングを示すタイミングチャート、並びに、ＦＥＴ５１，５２，５３，５４，５５夫々のオン／オフに伴うリチウム電池２及びバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値の時間変化を示すタイミングチャートである。
図３の横軸は経過時間を示し、縦軸は、後述する制御部（制御手段）１０に与えられる各種信号のオン／オフ、又は、リチウム電池２の電圧値、或いはバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値を示している。

電源装置１は、図示しないエンジンを備える車両に搭載されており、図１に示すように、リチウム電池２及び冷却ファン３以外に、制御部１０と、ドアロックセンサ（ロック検出手段）１１と、鉛蓄電池１２と、鉛蓄電池１２に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、リチウム電池２に接続されているリレー１４とを備える。
鉛蓄電池１２は、複数の直列接続されたバッテリセル２１，２２，…を有するが、本実施の形態では簡単のため、リチウム電池２が第１〜第３の３個のバッテリセル２１〜２３を有する場合を例示する。

更に電源装置１は、図１及び図２に示すように、リチウム電池２に接続されているバッテリ電圧検出手段兼各セル電圧検出手段としての第１〜第３の電圧センサ４１〜４３と、リチウム電池２及び冷却ファン３との間に接続されているスイッチ部５を備える。スイッチ部５は、図２に示すように、第１〜第５のＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）５１〜５５を用いて構成されている。
図１に示すように、電源装置１を搭載している車両には、更に、夫々電源装置１に接続されているオルタネータ（車載発電機：ＡＬＴ）６１と、電動モータ（電気負荷）６２と、モータドライバ６３と、複数の負荷６５，６５，…とが搭載されており、更に、アクセサリスイッチ（スイッチ）６４が備えられている。

制御部１０はマイクロコンピュータを用いてなり、図１及び図２に示すように、ドアロックセンサ１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３及びリレー１４、並びに第１〜第３の電圧センサ４１〜４３、スイッチ部５の第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５及びアクセサリスイッチ６４と信号線で接続されている。

図１に示すように、鉛蓄電池１２の高圧側端子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３の低圧側端子に接続され、更に、オルタネータ６１及び負荷６５，６５，…夫々に接続されている。また、鉛蓄電池１２の低圧側端子は接地端子に接続されている。ここで、複数の負荷６５，６５，…は、例えば車載ランプ、ラジオ装置等のような低電圧の電気負荷群であり、制御部１０、ドアロックセンサ１１等も電気負荷群に含まれる。

リチウム電池２は、高圧側から低圧側へ、第１のバッテリセル２１、第２のバッテリセル２２、及び第３のバッテリセル２３の順に直列接続されてなり、リチウム電池２の高圧側端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の高圧側端子に接続され、更に、リレー１４及びモータドライバ６３を介して、電気負荷である電動モータ６２に接続されている。
リレー１４のオン／オフは、後述するように、制御部１０が制御する。リレー１４がオンである場合、電源装置１からモータドライバ６３を介して電動モータ６２へ給電され、オフである場合は給電されない。

更にまた、図２に示すように、リチウム電池２の高圧側端子（更に詳細には第１のバッテリセル２１の高圧側端子）は、第１のＦＥＴ５１を介して、電気負荷である冷却ファン３に接続されている。同様に、第２のバッテリセル２２の高圧側端子は、第２のＦＥＴ５２を介して、冷却ファン３に接続されており、第３のバッテリセル２３の高圧側端子は、第３のＦＥＴ５３を介して、冷却ファン３に接続されている。
そして、リチウム電池２の低圧側端子（更に詳細には第３のバッテリセル２３の低圧側端子）は、接地端子に接続されている。同様に、第１のバッテリセル２１の低圧側端子は、第４のＦＥＴ５４を介して、接地端子に接続されており、第２のバッテリセル２２の低圧側端子は、第５のＦＥＴ５５を介して、接地端子に接続されている。

リチウム電池２全体から冷却ファン３へ給電する場合、制御部１０は、第１のＦＥＴ５１をオンにし、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５をオフにする。

また、第１のバッテリセル２１から冷却ファン３へ給電する場合、制御部１０は、第１及び第４のＦＥＴ５１，５４をオンにし、第２、第３、及び第５のＦＥＴ５２，５３，５５をオフにする。
同様に、第２のバッテリセル２２から冷却ファン３へ給電する場合、第２及び第５のＦＥＴ５２，５５をオンにし、第１、第３、及び第４のＦＥＴ５１，５３，５４をオフにする。
一方、第３のバッテリセル２３から冷却ファン３へ給電する場合、第３のＦＥＴ５３をオンにし、第１、第２、第４、及び第５のＦＥＴ５１，５２，５４，５５をオフにする。

以上のような第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５のオン／オフを制御する制御部１０は、図３に示すように、第１のＦＥＴ５１に対して信号を与える（信号をオンにする）ことによって第１のＦＥＴ５１をオンにし、第１のＦＥＴ５１に対して信号を与えない（信号をオフにする）ことによって第１のＦＥＴ５１をオフにする。以下、第２、第３、第４、及び第５のＦＥＴ５２，５３，５４，５５夫々に対しても、同様に信号をオン／オフすることによって、第２、第３、第４、及び第５のＦＥＴ５２，５３，５４，５５夫々をオン／オフさせる。

第１の電圧センサ４１は、第１〜第３のバッテリセル２１〜２３の電圧値、即ちリチウム電池２全体の電圧値を検出して、検出結果を制御部１０に与える。また、第２の電圧センサ４２は、第２〜第３のバッテリセル２２〜２３の電圧値を検出して、検出結果を制御部１０に与える。更に、第３の電圧センサ４３は、第３のバッテリセル２３単体の電圧値を検出して、検出結果を制御部１０に与える。

第１のバッテリセル２１単体及び第２のバッテリセル２２単体夫々の電圧値は、第１〜第３の電圧センサ４１〜４３夫々の検出結果に基づいて、制御部１０が算出する。具体的には、第１のバッテリセル２１単体の電圧値は、第１の電圧センサ４１の検出結果から第２の電圧センサ４２の検出結果を減算することによって求められ、第２のバッテリセル２２単体の電圧値は、第２の電圧センサ４２の検出結果から第３の電圧センサ４３の検出結果を減算することによって求められる。

図１及び図２に示す冷却ファン３は、給電されて駆動する電動のファンモータを有し、ファンモータの駆動によって冷却風を発生させて、リチウム電池２を冷却する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、例えばチョッパ及びコイル等で構成されており、オルタネータ６１が発電した電力を含む鉛蓄電池１２側の低電圧（具体的には約１４Ｖ）の電力を高電圧（具体的には約４２Ｖ）に昇圧してリチウム電池２側に与える。
なお、制御部１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧及び出力電流夫々の制御も行なう。

図１に示すオルタネータ６１は、エンジンに連動して発電する交流の車載発電機であり、エンジンの始動に連動して発電を開始し、エンジンの停止に連動して発電を停止する。
鉛蓄電池１２は、与えられた約１４Ｖの電力によって充電され、負荷６５，６５，…夫々に電力を供給する。また、鉛蓄電池１２には、オルタネータ６１が発電し整流した約１４Ｖの電力が与えられる。

リチウム電池２は、与えられた約４２Ｖの電力によって充電され、電動モータ６２に、モータドライバ６３を介して電力を供給する。ただし、電動モータ６２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧された電力が、モータドライバ６３を介して与えられることもある。
モータドライバ６３は、電源装置１から給電された直流を交流に変換して電動モータ６２に与える。
また、リチウム電池２は、冷却ファン３へ給電する。ただし、冷却ファン３には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧された電力が与えられることもある。

リチウム電池２には、オルタネータ６１が発電し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧された電力が与えられる。また、鉛蓄電池１２が出力した電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧されて、リチウム電池２に与えられることもある。

制御部１０は、リチウム電池２の充放電に関する制御を行なう。
アクセサリスイッチ６４は、車内ランプ、ラジオ装置等の負荷６５への給電をオン／オフするためのスイッチと空気調和機、パワーウインド等の負荷６５への給電をオン／オフするためのスイッチとを有する２段階のスイッチである。図３に示すように、アクセサリスイッチ６４が完全にオフである場合は、エンジンが停止して（即ちオフになって）おり、車両は停車しているものと考えられる。

アクセサリスイッチ６４がオンになると、アクセサリスイッチ６４から制御部１０へ、アクセサリスイッチ６４がオンになったことを示す信号が与えられる。このため、制御部１０は、この信号が与えられているか否かに基づいてアクセサリスイッチ６４のオン／オフを検出し、この信号が与えられていない（即ちオフである）場合は、アクセサリスイッチ６４がオフであると判定する。

ドアロックセンサ１１は、車両のドアがロックされた場合に、ドアのロックを示す信号を制御部１０に与える。このため、制御部１０は、この信号が与えられているか否かに基づいて車両のドアがロックされているか否かを判定し、この信号が与えられている（即ちオンである）場合は、ドアがロックされていると判定する。
車両のドアがロックされている場合は、運転者が車両から退出しているものと考えられる。そして、車両が駐車しており、且つ、運転者が車両から退出している状態では、車両、延いてはリチウム電池２が長時間放置される可能性が高いと考えられる。

リチウム電池２は、充電量が大きい状態で長時間放置されると劣化が進む。また、リチウム電池２は、高温で放置されると劣化が進む。
このような劣化からリチウム電池を保護すべく、電源装置１は、アクセサリスイッチ６４がオフであり、且つ、ドアがロックされている場合に、リチウム電池２が放電するようにしてある。

図４及び図５は、制御部１０が実行する電池放電処理の手順を示すフローチャートである。この電池放電処理は、ドアのロックが解除され（ドアロックオフ）、アクセサリスイッチ６４がオンになった場合に実行される。
制御部１０は、まず、第１のＦＥＴ５１をオンにし、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５をオフにする（Ｓ１１）。また、制御部１４は、リレー１４をオンにして、電源装置１からモータドライバ６３を介して電動モータ６２へ給電されるようにする。更に、制御部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を昇圧側に切り替える。

ドアのロックが解除されて、アクセサリスイッチ６４がオンになった後、イグニッションキーがオンになってエンジンが作動し、エンジンに連動してオルタネータ６１が発電する。このとき、制御部１０によるＳ１１の処理の結果、第１のＦＥＴ５１はオンになり、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５はオフになっている（図３に示す範囲Ｔ₁ の状態）。
このため、オルタネータ６１が発電した低電圧の電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に昇圧されて、リチウム電池２、冷却ファン３及び電動モータ６２夫々に与えられる。

リチウム電池２はオルタネータ６１が発電した電力によって充電されるか、又は、冷却ファン３及び電動モータ６２夫々に給電する。
また、給電された冷却ファン３は作動してリチウム電池２を冷却し、高温からリチウム電池２を保護する。

制御部１０は、アクセサリスイッチ６４がオフであるか否かを判定し（Ｓ１２）、アクセサリスイッチ６４がオンである場合は（Ｓ１２でＮＯ）、Ｓ１２の処理を繰り返す。アクセサリスイッチ６４がオフになった場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御部１０は、第１のＦＥＴ５１をオフにし、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５をオフのままにする（Ｓ１３）。また、制御部１４は、リレー１４をオフにして、電源装置１からモータドライバ６３を介して電動モータ６２へ給電されないようにする。

アクセサリスイッチ６４がオフになった場合、エンジンの停止に連動してオルタネータ６１の発電も停止する。このとき、制御部１０によるＳ１３の処理の結果、第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５はオフになり（図３に示す範囲Ｔ₂ の状態）、リチウム電池２からもオルタネータ６１からも給電されなくなった冷却ファン３及び電動モータ６２は停止する。
このとき、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々の充電量が異なるため、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃も異なる。本実施の形態では、Ｓ１２でＹＥＳの時点でＶ₂₁＞Ｖ₂₂＞Ｖ₂₃の場合を例示する。

Ｓ１３の処理完了後、制御部１０は、ドアロックセンサ１１がドアのロックを検出したか否かを判定する（Ｓ１４）。
ドアロックセンサ１１がドアのロックを検出していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部１０はアクセサリスイッチ６４が再びオンになったか否かを判定し（Ｓ１５）、オフのままである場合は（Ｓ１５でＮＯ）、Ｓ１４へ処理を戻し、オンになった場合は（Ｓ１５でＹＥＳ）、処理をＳ１１へ戻す。

ドアのロックが検出された場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、車両から運転者が退出して、リチウム電池２が長時間放置される可能性が高いため、制御部１０は、第１の電圧センサ４１の検出結果に基づいて、リチウム電池２全体の電圧値Ｖ₂ が所定電圧値Ｖ₀ 以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。
Ｖ₂ ≧Ｖ₀ である場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御部１０は、第１のＦＥＴ５１をオンにし、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５をオフにして（Ｓ１７）、処理をＳ１６へ戻し、リチウム電池２全体の電圧値Ｖ₂が所定電圧値Ｖ₀ 未満になるまで、第１のＦＥＴ５１をオンにし続け、第２〜第５のＦＥＴ５２〜５５をオフにし続ける。

リチウム電池２全体の電圧値Ｖ₂ が所定電圧値Ｖ₀ 以上である場合とは、リチウム電池２が充電量が大きい場合であり、リチウム電池２に充電されている電力を効率よく放電するために、リチウム電池２全体から冷却ファン３に電力が供給される。ここで、リレー１４がオフになっているため、電動モータ６２に給電されることはない。

そして制御部１０によるＳ１７の処理の結果、リチウム電池２全体が放電して電圧値Ｖ₂ が大幅に減少し、また、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々も放電して電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃も減少する（図３に示す範囲Ｔ₃ の状態）。
本実施の形態においては、リチウム電池２全体の放電によっても、Ｖ₂₁＞Ｖ₂₂＞Ｖ₂₃のままである場合を例示する。

Ｖ₂ ＜Ｖ₀ である場合（Ｓ１６でＮＯ）、即ちリチウム電池２全体の電圧値Ｖ₂ が所定電圧値Ｖ₀未満である場合とは、リチウム電池２が十分に充電量が小さい場合であるため、制御部１０は、第１〜第３の電圧センサ４１〜４３夫々の検出結果に基づいて、第１〜第３のバッテリセル２１〜２３夫々の電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃を算出する（Ｓ１８）。次いで制御部１０は、算出された電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃の内、最大値Ｖ_L及び最小値Ｖ_S を求める（Ｓ１９）。
そうして制御部１０は、最大値Ｖ_L と最小値Ｖ_S との差が所定閾値Ｖ_D以下であるか否かを判定する（Ｓ２０）。

Ｖ_L −Ｖ_S ＞Ｖ_D である場合（Ｓ２０でＮＯ）、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃が大きく異なるため、制御部１０は、Ｓ１９で求めた最大値Ｖ_Lを有するバッテリセルが第１のバッテリセル２１であるか否かを判定する（Ｓ３１）。
第１のバッテリセル２１の電圧値Ｖ₂₁が最大値Ｖ_L である場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、制御部１０は、第１及び第４のＦＥＴ５１，５４をオンにし、第２、第３及び第５のＦＥＴ５２，５３，５５をオフにして（Ｓ３２）、処理をＳ１８へ戻す。

第１のバッテリセル２１の電圧値Ｖ₂₁が最大値Ｖ_L ではない場合（Ｓ３１でＮＯ）、制御部１０は、Ｓ１９で求めた最大値Ｖ_L を有するバッテリセルが第２のバッテリセル２２であるか否かを判定する（Ｓ３３）。
第２のバッテリセル２２の電圧値Ｖ₂₂が最大値Ｖ_L である場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、制御部１０は、第２及び第５のＦＥＴ５２，５５をオンにし、第１、第３及び第４のＦＥＴ５１，５３，５４をオフにして（Ｓ３４）、処理をＳ１８へ戻す。

第２のバッテリセル２２の電圧値Ｖ₂₂が最大値Ｖ_L ではない場合（Ｓ３３でＮＯ）、第３のバッテリセル２３の電圧値Ｖ₂₃が最大値Ｖ_L であるため、制御部１０は、第３のＦＥＴ５３をオンにし、第１、第２、第４及び第５のＦＥＴ５１，５２，５４，５５をオフにして（Ｓ３５）、処理をＳ１８へ戻す。

Ｓ３１の処理の結果、第１及び第４のＦＥＴ５１，５４がオンになり、第２、第３及び第５のＦＥＴ５２，５３，５５がオフになることによって、第１のバッテリセル２１から冷却ファン３に電力が供給される。このため、第１のバッテリセル２１が放電して電圧値Ｖ₂₁が減少するが、第２〜第３のバッテリセル２２，２３夫々は放電せず、電圧値Ｖ₂₂，Ｖ₂₃は略一定である（図３に示す範囲Ｔ₄ の状態）。
図３に示すように、第１のバッテリセル２１の放電が継続される内に、やがて、第１のバッテリセル２１の電圧値Ｖ₂₁と第２のバッテリセル２２の電圧値Ｖ₂₂との大小が逆転する。

そして、Ｓ３３の処理の結果、第２及び第５のＦＥＴ５２，５５がオンになり、第１、第３及び第４のＦＥＴ５１，５３，５４がオフになることによって、第２のバッテリセル２２から冷却ファン３に電力が供給される。このため、第２のバッテリセル２２が放電して電圧値Ｖ₂₂が減少するが、第１，第３のバッテリセル２２，２３夫々は放電せず、電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₃は略一定である（図３に示す範囲Ｔ₅ の状態）。

同様に、Ｓ３５の処理の結果、第３のＦＥＴ５３がオンになり、第１、第２、第４及び第５のＦＥＴ５１，５２，５４，５５がオフになることによって、第３のバッテリセル２３から冷却ファン３に電力が供給される。このため、第３のバッテリセル２３が放電して電圧値Ｖ₂₃が減少するが、第１〜第２のバッテリセル２１，２２夫々は放電せず、電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂は略一定である。

やがて、最大値Ｖ_L と最小値Ｖ_S との差が所定閾値Ｖ_D以下となり、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃が略均一となるため、第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５が全てオフとなる（図３に示す範囲Ｔ₆ の状態）。この場合、冷却ファン３への給電が停止するため、冷却ファン３も停止する。

即ち、Ｖ_L −Ｖ_S ≦Ｖ_D である場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、第１〜第３のバッテリセル２１，２２，２３夫々の電圧値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃が略均一であるため、制御部１０は、第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５を全てオフにして（Ｓ４１）、電池放電処理を終了する。
以上のような電池放電処理を実行することによって、制御手段である制御部１０と切替手段である第１〜第５のＦＥＴ５１〜５５とが、セル接続手段兼バッテリ接続手段として機能する。

以上のような電源装置１は、長時間放置されるリチウム電池２を放電させ、しかも、リチウム電池２に充電されていた電力を利用して冷却ファン３を作動させてリチウム電池２を冷却するため、リチウム電池２に充電されていた電力を無駄にすることなく、リチウム電池２を、長時間の放置による劣化及び高温による劣化の両方から保護する。
しかも、リチウム電池２全体を大まかに放電してから、各バッテリセル２１，２２，２３の充電量が略均等になるよう細かく放電するため、リチウム電池２の充電量が効率よく減少する。

更に、放電し終えた各バッテリセル２１，２２，２３の充電量が略均等であれば、この次に充電されたときに、各バッテリセル２１，２２，２３の充電量が略均等となる。この後、最も充電量が小さいバッテリセルの電圧値が放電下限電圧値に達するまでリチウム電池２全体を放電させてから放電を停止させても、他のバッテリセルの電圧値も放電下限電圧値に達しており、各バッテリセルが略完全に放電した状態となる。この結果、リチウム電池２からの電力の取り出し容量が最大限となる。

本発明の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る電源装置が備えるリチウム電池及び冷却ファン近傍の詳細を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る電源装置が備える各ＦＥＴのオン／オフのタイミングを示すタイミングチャート、並びに、各ＦＥＴのオン／オフに伴うリチウム電池及び各バッテリセルの電圧値の時間変化を示すタイミングチャートである。本発明の実施の形態に係る電源装置の制御部が実行する電池放電処理の手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る電源装置の制御部が実行する電池放電処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１電源装置
１０制御部（オフ検出手段，セル接続手段，判定手段，バッテリ接続手段）
１１ドアロックセンサ（ロック検出手段）
２車載バッテリ
２１，２２，２３バッテリセル
３冷却ファン（電気負荷，冷却手段）
４１電圧センサ（セル電圧検出手段，バッテリ電圧検出手段）
４２，４３電圧センサ（セル電圧検出手段）
５１，５２，５３，５４，５５ＦＥＴ（セル接続手段，バッテリ接続手段）
６１オルタネータ（車載発電機）
６２電動モータ（電気負荷）
６４アクセサリスイッチ（スイッチ）

Claims

車載発電機が発電した電力によって充電される複数の接続されたバッテリセルを有し、１又は複数の電気負荷に電力を供給する車載バッテリを備える電源装置において、
前記電気負荷への給電のためのスイッチがオフであることを検出するオフ検出手段と、
ドアのロックを検出するロック検出手段と、
前記車載バッテリを冷却するための電気式の冷却手段と、
各バッテリセルの電圧値を検出する各セル電圧検出手段と
を備え、
前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるよう前記バッテリセルから前記冷却手段へ給電するようにしてあることを特徴とする電源装置。
前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値の内で最も高い電圧値を有するバッテリセルを前記冷却手段に接続することを、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるまで繰り返すセル接続手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記セル接続手段は、
各バッテリセルと前記冷却手段との接続をオン／オフする切替手段と、
前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値に応じて、前記切替手段のオン／オフの切り替えを制御する制御手段と
を有することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記車載バッテリの電圧値を検出するバッテリ電圧検出手段と、
該バッテリ電圧検出手段が検出した電圧値が所定電圧値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、前記判定手段が、前記所定電圧値以上であると判定したとき、前記車載バッテリを前記冷却手段に接続するバッテリ接続手段と
を備え、
該バッテリ接続手段の作動後、又は、前記オフ検出手段がスイッチのオフを検出し、且つ、前記ロック検出手段がドアのロックを検出した場合に、
前記判定手段が、前記所定電圧値未満であると判定したとき、前記各セル電圧検出手段が検出した電圧値が略均等になるよう前記バッテリセルから前記冷却手段へ給電するようにしてあることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電源装置。