JP2008295291A - 電源装置及び電動車輌 - Google Patents

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Abstract

【課題】 並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、電源装置の構成や環境温度が既知の場合にしか温度のばらつきを抑えられなかった。また、経年劣化等によって蓄電デバイスの内部抵抗に変化があった場合には、セルの温度のばらつきをうまく抑制できなくなるという課題があった。
【解決手段】
並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、各蓄電デバイスの温度を検出する温度検出部と、各蓄電デバイスに直列に接続されるスイッチ素子と、スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、制御部は、温度検出部で検出される温度が所定の温度よりも高い場合にスイッチ素子をＯＦＦ状態にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の蓄電デバイスを並列に接続して使用する電源装置、及び電源装置を備える電動車輌に関する。
従来、複数の蓄電デバイスを直列接続又は並列接続し、高電圧、高容量な電源装置が提案されている。図１は複数の蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３を並列に接続した電源装置１００の回路図である。図１の電源装置１００では、異なる内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３を持つ従来の蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３が並列に接続され負荷１０に電力を供給している。
図１の各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が異なるため、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に流れる電流も互いに異なる。また、蓄電デバイスＶの発熱量Ｊは、Ｊ＝ＲＩ2（Ｒは蓄電デバイスＶの内部抵抗、Ｉは蓄電デバイスＶに流れる電流）となる。そのため、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が異なることによって、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の発熱量Ｊ１〜Ｊ３も互いに異なることになる。一方、蓄電デバイスの内部抵抗はその蓄電デバイスの使用状態（例えば、蓄電デバイスＶの電池容量や温度）や個々の蓄電デバイスの固体差により異なる。そのため、蓄電デバイスの内部抵抗を予め設定することができない。
従って、この種の電源装置では、内部抵抗の小さい蓄電デバイスへ流れる電流が増大し、内部抵抗の小さい蓄電デバイスが異常発熱するという課題がある。また、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に流れる電流が異なるため、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３間での温度にばらつきができるという課題もある。例えば、ある蓄電デバイスで異常発熱がおきると、他の蓄電デバイスが正常であるにもかかわらず、負荷１０への給電の制限或いは停止をしなければならない場合が生じる。また、蓄電デバイスは高温になると劣化しやすくなるため、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３間での温度にばらつきができると、劣化のばらつきが生じる。結果として、最も劣化の早い蓄電デバイスが寿命を終えたときに電源装置の寿命も終えることとなるため、寿命特性が悪くなる。
これらの課題に対して、下記特許文献１では、電源装置の構成や電源装置を搭載した機器によって各蓄電デバイスに及ぼす温度上昇傾向（環境温度）が事前に分かっている場合に、電源装置の出力端子に温度上昇傾向の異なる接続抵抗或いはＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）を接続し、蓄電デバイス（セル）の温度ばらつきを抑制する方法が開示されている。
特開２００４−３１２５５
しかしながら、上述のような従来の方法は、電源装置の構成や環境温度が既知でないと、セルの温度のばらつきをうまく抑制できないという不具合が生じる。
本発明は上述された内容を鑑みた発明であり、並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの温度を検出する温度検出部と、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部で検出される温度が所定の温度よりも高い場合に前記スイッチ素子をＯＦＦ状態にすることを特徴とする。
また、並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの温度を検出する温度検出部と、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部で検出される温度に基づいて前記スイッチ素子にＰＷＭ信号を出力し、前記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態及びＬｏｗ状態に応じて前記スイッチ素子をＯＮ状態或いはＯＦＦ状態とすることを特徴とする。
また、並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部と、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、前記電流検出部で検出される電流及び前記電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記スイッチ素子にＰＷＭ信号を出力し、前記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態及びＬｏｗ状態に応じて前記スイッチをＯＮ状態或いはＯＦＦ状態とする制御部とを備えたことを特徴とする。
また、前記制御部は、前記電流検出部で検出される電流及び前記電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記複数の蓄電デバイスそれぞれの内部抵抗に応じたデューティー比を有するＰＷＭ信号を出力することを特徴とする。
また、前記複数の蓄電デバイスの少なくとも１つは、直列に接続された複数の蓄電デバイスによって構成されることを特徴とする。
また、上述の何れかの電源装置と、前記電源装置によって供給される電力によって動力を発生する電動機と、前記動力が伝えられる駆動輪とを備えたことを特徴とする電動車輌である。
また、本発明に係る電源装置を直列に接続し電源モジュールとしたことを特徴とする。
上述の電源モジュールと、前記電源モジュールの温度を検出する温度検出部と、前記電源モジュールに直列に接続されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部で検出される温度が所定の温度よりも高い場合にスイッチ素子をＯＦＦ状態にすることを特徴とする電源システムである。
上述の電源モジュールと、前記電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電源モジュールの電圧を検出する電圧検出部と、前記電源モジュールに直列に接続されるスイッチ素子と、前記電流検出部で検出される電流及び前記電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記スイッチ素子にＰＷＭ信号を出力し、前記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態及びＬｏｗ状態に応じて前記スイッチをＯＮ状態或いはＯＦＦ状態とする制御部を備えたことを特徴とする電源システムである。
以上のような構成を備えることで、電源装置の構成や環境温度が既知でない場合であっても各蓄電デバイスの温度のばらつきを抑制することができる。
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
図２は、本発明の電源装置の実施例１を示す回路図である。電源装置１０１には、蓄電デバイスＶ１、Ｖ２、Ｖ３と、スイッチ素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）１、２と、温度検出部としてＰＴＣ３と、抵抗１１，１２とが設けられている。各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３については同様の回路を用いるので以下蓄電デバイスＶ１について説明する。
図２に示すように、ＦＥＴ１はソース側が抵抗１１の一端とＦＥＴ２のソース側と接続される。また、ＦＥＴ１はドレイン側が負荷１０及び他の蓄電デバイスＶ２〜Ｖ３と接続されている。また、ＦＥＴ１のゲート側は抵抗１１の他端と抵抗１２の一端と接続されている。
ＦＥＴ２はソース側が抵抗１１の一端とＦＥＴ１のソース側と接続される。また、ＦＥＴ２はドレイン側が蓄電デバイスＶ１の正極側に接続されている。また、ＦＥＴ２のゲート側は抵抗１１の他端と抵抗１２の一端と接続されている。
ＰＴＣ３は蓄電デバイスＶ１の温度の影響を受けるように配置される。例えば、ＰＴＣ３は、蓄電デバイスＶ１に接着されてもよい。ＰＴＣ３の一端は、抵抗１２の他端に接続され、他端は蓄電デバイスＶ１の負極側に接続されている。また、ＰＴＣ３は図３のＰＴＣ３の温度特性に示すように、温度が所定の値よりも大きくなると抵抗が急激に上昇する特性を持っている。
従って、実施例１の回路では、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、ＰＴＣ３の抵抗が低くなる。そのため、ＦＥＴ１、２のゲート−ソース間に電流が流れ、ＦＥＴ１、２のドレイン−ソース間にも電流が流れる。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態となる。また、蓄電デバイスＶ１が発熱した場合、ＰＴＣ３の抵抗が上昇し、所定の温度（トリップ温度）に達するとＦＥＴ１、２のゲート−ソース間に電流が流れなくなるので、ＦＥＴ１、２のドレイン−ソース間に流れる電流が遮断される。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が高い場合には、ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態となる。この様にしてスイッチ素子であるＦＥＴ１、２の制御が行われる。尚、ＰＴＣ３が制御部の役割を果たす。尚、温度が上昇し蓄電デバイスに流れる電流の制限を開始する温度をトリップ温度という。逆に、温度が下降し蓄電デバイスに流れる電流の制限を解除する温度を復帰温度という。
また、蓄電デバイスＶや使用機器によって安全に使用できる温度が設定される。そのため、使用するＰＴＣを選ぶ場合は、安全性を鑑みてその温度より低い温度で抵抗の値が急激に大きくなるようなものが選ばれる。例えば、蓄電デバイスＶが安全に使用できる温度が８０℃であった場合、例えば７０℃で抵抗の値が急激に大きくなるＰＴＣ３が使用される。
この様に、蓄電デバイスＶ１の温度をＰＴＣ３が検出し、トリップ温度以上になった場合にＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になり、蓄電デバイスＶ１に電流が流れなくなる。そのため、環境温度による影響や蓄電デバイスＶ１の経年劣化による蓄電デバイスＶ１の内部抵抗値Ｒ１の変化にかかわらず、蓄電デバイスＶ１の温度の上昇を抑制することが出来る。
また、本回路は並列に接続されている他の蓄電デバイスＶ２、Ｖ３にも同様に適用される。各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３において温度が上昇すると、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３のＦＥＴ１、２をＯＦＦ状態にするので、内部抵抗Ｒの小さい蓄電デバイスＶへの負荷（例えば、電流）集中を回避し、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度を均一化できる。
また、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態（即ち、ドレイン−ソース間に電流が流れている）の蓄電デバイスＶ１は他の蓄電デバイスＶ２〜Ｖ３が温度上昇によりＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になったとしても動作可能なため、負荷１０へ電力を供給することができる。
また、ＰＴＣ３に負荷１０への電流が直接流れないようになっているため、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの大電流が流れるシステムにも電源装置１０１を適用することができる。
実施例２のバイポーラトランジスタ４を用いる方法について、図４を用いて説明する。また、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３については同様の回路を用いるので以下Ｖ１について説明する。
図４は本発明の電源装置の実施例２を示す回路図である。電源装置１０２は実施例１と比べてバイポーラトランジスタ４と抵抗１３を用いている部分と、ＰＴＣ３の接続が異なる。
ＰＴＣ３は一端が蓄電デバイスＶ１の正極側とＦＥＴ２のドレイン側と接続される。また、ＰＴＣ３の他端は抵抗１３の一端とバイポーラトランジスタ４のベース側と接続される。
バイポーラトランジスタ４は、コレクタ側が抵抗１２の他端側と接続される。また、バイポーラトランジスタ４は、エミッタ側が抵抗１３の他端と蓄電デバイスＶ１の負極側と接続される。また、バイポーラトランジスタ４のベース側はＰＴＣ３の他端と抵抗１３の一端と接続される。
この様な構成をとることで、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、ＰＴＣ３の抵抗が低いため、バイポーラトランジスタ４のベース−エミッタ間に電流が流れ、バイポーラトランジスタ４のコレクタ−エミッタ間に電流が流れる。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、バイポーラトランジスタ４がＯＮ状態となる。すると、ＦＥＴ１、２のゲート−ソース間にも電流が流れるので、ＦＥＴ１、２のドレイン−ソース間にも電流が流れる（即ち、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態となる）。
また、蓄電デバイスＶ１の温度が上昇し、所定の温度（トリップ温度）に達すると、ＰＴＣ３の抵抗が急上昇し、バイポーラトランジスタ４のベース−エミッタ間に流れる電流がなくなる。そのため、バイポーラトランジスタ４のコレクタ−エミッタ間に流れる電流が遮断される。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が上昇した場合には、バイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態となる。バイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態になると、ＦＥＴ１、２のゲート−ソース間に電流が流れなくなる（即ち、ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になる）。この様にしてスイッチ素子であるＦＥＴ１、２の制御が行われる（尚、ＰＴＣ３及びバイポーラトランジスタ４が制御部の役割を果たす）。
また、蓄電デバイスＶや使用機器によって安全に使用できる温度が設定される。そのため、使用するＰＴＣを選ぶ場合は、安全性を鑑みてその温度より低い温度で抵抗の値が急激に大きくなるようなものが選ばれる。例えば、蓄電デバイスＶが安全に使用できる温度が８０℃であった場合、例えば７０℃で抵抗の値が急激に大きくなるＰＴＣ３が使用される。
この様に、蓄電デバイスＶ１の温度をＰＴＣ３が検出し、トリップ温度以上になった場合にバイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態になり、ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になる。ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になると、蓄電デバイスＶ１に電流が流れなくなるので、環境温度による影響や蓄電デバイスＶ１の経年劣化による蓄電デバイスＶ１の内部抵抗値Ｒ１の変化にかかわらず、蓄電デバイスＶ１の温度の上昇を抑制することが出来る。
また、本回路は並列に接続されている他の蓄電デバイスＶ２、Ｖ３にも同様に適用される。各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３において温度が上昇すると、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３のＦＥＴ１、２をＯＦＦ状態にするので、内部抵抗Ｒの小さい蓄電デバイスＶへの負荷（例えば、電流）集中を回避し、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度を均一化できる。
また、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態（即ち、ドレイン−ソース間に電流が流れている）の蓄電デバイスＶ１は他の蓄電デバイスＶ２〜Ｖ３が温度上昇によりＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になったとしても動作可能なため、負荷１０へ電力を供給することができる。
また、ＰＴＣ３に負荷１０への電流が直接流れないようになっているため、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの大電流が流れるシステムにも電源装置１０２を適用することができる。
前述の実施例１及び実施例２では温度が上昇すると抵抗が大きくなるＰＴＣ３を用いる例を上げたが、実施例３では図５のサーミスタ５の温度特性に示すように、温度が上昇すると抵抗が小さくなるサーミスタ５を用いる場合について述べる。尚、本実施例３においては、サーミスタ５としてＮＴＣを用いる。また、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３については同様の回路を用いるので以下Ｖ１について説明する。
図６は本発明の電源装置の実施例３を示す回路図である。電源装置１０３は前述の実施例２とは、ＰＴＣ１３の位置に抵抗１４が配置され、抵抗１３の位置にサーミスタ５が配置されている点で異なる。
この様な構成をとることで、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、サーミスタ５の抵抗が高くなるため、バイポーラトランジスタ４のベース−エミッタ間電流が流れ、バイポーラトランジスタ４のコレクタ−エミッタ間に電流が流れる。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が低い場合には、バイポーラトランジスタがＯＮ状態となる。すると、ＦＥＴ１、２のゲート−ソース間にも電流が流れるので、ＦＥＴ１、２ドレイン−ソース間にも電流が流れる（即ち、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態となる）。
また、蓄電デバイスＶ１の温度が上昇し、所定の温度（トリップ温度）に達すると、サーミスタ５の抵抗が低くなり、バイポーラトランジスタ４のベース−エミッタ間に流れる電流がなくなる。そのため、バイポーラトランジスタ４のコレクタ−エミッタ間に流れる電流が遮断される。即ち、蓄電デバイスＶ１の温度が上昇した場合には、バイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態となる。バイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態になると、ＦＥＴ１、２のゲート−ソース間に電流が流れなくなる（即ち、ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になる）。この様にしてスイッチ素子であるＦＥＴ１、２の制御が行われる。尚、サーミスタ５及びバイポーラトランジスタ４が制御部の役割を果たす。
また、蓄電デバイスＶや使用機器によって安全に使用できる温度が設定される。そのため、使用するサーミスタを選ぶ場合は、安全性を鑑みて安全に使用できる温度より低い温度に所定の温度が設定されているサーミスタを選ぶようにしても良い。例えば、蓄電デバイスが安全に使用できる温度が８０℃であった場合、例えば７０℃でサーミスタに電流がほとんど流れなくなるサーミスタを選ぶ。
この様に、蓄電デバイスＶ１の温度をサーミスタ５が検出し、サーミスタ５の抵抗が低くなると、バイポーラトランジスタ４がＯＦＦ状態になり、ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になる。ＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になると、蓄電デバイスＶ１に電流が流れなくなるので、環境温度による影響や蓄電デバイスＶ１の経年劣化による蓄電デバイスＶ１内部抵抗値の変化にかかわらず、蓄電デバイスＶ１の温度の上昇を抑制することが出来る。
また、本回路は並列に接続されている他の蓄電デバイスＶ２、Ｖ３にも同様に適用される。各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３において温度が上昇すると、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３のＦＥＴ１、２をＯＦＦ状態にするので、内部抵抗Ｒの小さい蓄電デバイスＶへの電流集中を回避し、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度を均一化できる。
また、ＦＥＴ１、２がＯＮ状態（即ち、ドレイン−ソース間に電流が流れている）の蓄電デバイスＶ１は他の蓄電デバイスＶ２〜Ｖ３が温度上昇によりＦＥＴ１、２がＯＦＦ状態になったとしても動作可能なため、負荷１０へ電力を供給することができる。
また、サーミスタ５に負荷１０への電流が直接流れないようになっているため、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの大電流が流れるシステムにも電源装置１０３を適用することができる。
実施例４では実施例３のバイポーラトランジスタ４を使用する代わりに制御手段としてマイコン６を使用する場合について述べる。
図７は、本発明の電源装置の実施例４を示す回路図である。電源装置１０４の蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３にはサーミスタ５１〜５３が設けられる。また、電源装置１０４にはマイコン６が設けられる。マイコン６により、サーミスタ５１〜５３の電圧ＶT1〜ＶT3を計測する。計測されたサーミスタ５１〜５３の電圧ＶT1〜ＶT3と、サーミスタ５１〜５３の特性（図５）とから、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度Ｔ１〜Ｔ３の値を得ることが出来る。また、制御手段としてのマイコン６は、得られた温度Ｔ１〜Ｔ３に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。尚、本実施例４においては、サーミスタ５１〜５３としてＮＴＣを用いる。
ＰＷＭ制御は、所定の周波数とデューティー比を持った信号による制御である。この信号としては、通常、Ｈｉｇｈ状態と、Ｌｏｗ状態とが交互に繰りかえされる信号（即ち、Ｈｉｇｈ/Ｌｏｗ信号）が用いられる。この場合、Ｈｉｇｈ状態と、Ｌｏｗ状態が交互の繰りかえしによって所定の周波数が定められ、そのデューティー比Ｄとは、Ｄ＝ＴON／（ＴON+ＴOFF）によって定義される。
本発明の説明においては、このＨｉｇｈ/Ｌｏｗ信号をＰＷＭ信号と呼ぶものとする。
このようなＰＷＭ信号は、スイッチ素子に出力され、このＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態と、Ｌｏｗ状態とに応じてスイッチ素子のＯＮ状態、ＯＦＦ状態が制御されることになる。
従って、たとえば、デューティー比が１００％であれば、蓄電デバイスに流れる電流が制限されること無く流れ続ける。また、デューティー比が小さくなるほど、蓄電デバイスに流れる電流が制限されることとなる。また、ＰＷＭ信号とＦＥＴ１，２のＯＮ状態、ＯＦＦ状態との対応関係は、Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の信号がそれぞれＦＥＴの１，２のＯＮ状態、ＯＦＦ状態に対応するようにしても良いし、逆にＨｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の信号がそれぞれＦＥＴ１，２のＯＦＦ状態、ＯＮ状態に対応するようにしても良い。
実施例４では、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度が所定の温度ＴＨに達した場合に、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度Ｔ１〜Ｔ３に基づいて各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に関してデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を求め、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に流れる電流を制御する。また、蓄電デバイスＶや使用機器は安全に使用できる温度が設定される。そのため、所定の温度ＴＨとして安全に使用できる温度より低い温度を設定すると良い。例えば、蓄電デバイスＶが安全に使用できる温度が８０℃であった場合、例えば所定の温度を７０℃に設定する。
図８は、実施例４を用いた場合の制御フローを示している。スタート時に蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の過去の温度データＯＴ１〜ＯＴ３に現在の温度Ｔ１〜Ｔ３を記録しステップＳ１０１へ移行する。ステップＳ１０１では温度Ｔ１〜Ｔ３の値を取得する。取得した温度Ｔ１〜Ｔ３と過去の温度データＯＴ１〜ＯＴ３のそれぞれの差分を計算し所定の温度幅を示す閾値ＴＨｄと比較する（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）。比較した結果、差分のすべてが閾値ＴＨｄよりも小さい場合はステップＳ１０５へ移行する。一方、比較した結果、各差分のうち一つでも閾値ＴＨｄよりも大きい場合はステップＳ１０６へ移行する。
ステップＳ１０５、Ｓ１０６では前述した温度の差分に基づいて、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に対して電流制限を開始する所定の温度ＴＨを決定する。ステップＳ１０５では急峻な温度の変化が無かったものと判断し、予め定められたトリップ温度ＴＨ１をＴＨとしステップＳ１０７へ移行する。ステップＳ１０６では急峻な温度の変化があったものと判断し、予め定められたトリップ温度ＴＨ１から所定の温度αを引いた値をＴＨとしステップＳ１０７へ移行する。
ステップＳ１０７〜Ｓ１０９では、ステップＳ１０５又はＳ１０６において決定された温度ＴＨと、現在の温度Ｔ１〜Ｔ３とを比較する。Ｔ１〜Ｔ３の全てがＴＨよりも低かった場合は、ステップＳ１１０へ移行する。一方、現在の温度Ｔ１〜Ｔ３のうち一つでも温度ＴＨよりも高い温度がある場合はステップＳ１１１へ移行する。ステップＳ１１０では、温度Ｔ１〜Ｔ３が十分に低い状態と判断し、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３それぞれに対応するＦＥＴ１、２のデューティー比Ｄ１〜Ｄ３全てを１００％（即ち、電流制限なし）としてステップＳ１１２にてＦＥＴ１、２のＰＷＭ制御を行う。ステップＳ１１１では、温度Ｔ１〜Ｔ３が高くなった状態と判断し、デューティー比Ｄ１〜Ｄ３を計算し、ステップＳ１１２にて計算されたデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を用いてＦＥＴ１、２をＰＷＭ制御する。その後ステップＳ１１３に移行する。ステップＳ１１３では、それぞれ過去の温度データＯＴ１〜ＯＴ３に温度Ｔ１〜Ｔ３を代入し、ステップＳ１０１に戻る。
ここでステップＳ１１１におけるデューティー比Ｄ１〜Ｄ３の計算方法の一例について述べる。デューティー比Ｄ１〜Ｄ３を求めるには温度Ｔ１〜Ｔ３の値を比較し一番低い温度ＴＳを求め、ＴＳを分子とし、各蓄電デバイスの温度Ｔ１〜Ｔ３を分母とした割合とする。即ち、デューティー比Ｄ１〜Ｄ３はＤ１＝ＴＳ／Ｔ１、Ｄ２＝ＴＳ／Ｔ２、Ｄ３＝ＴＳ／Ｔ３となる。また、この様にすると温度Ｔが一番低い蓄電デバイスＶに関するデューティー比Ｄは１００％となり、それ以外の蓄電デバイスＶに関するデューティー比Ｄは１００％以下の値となる。
具体的に、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＝６０℃＜７０℃＜８０℃であった場合、Ｄ１は６０／６０×１００＝１００［％］、Ｄ２は６０／７０×１００≒８６［％］、Ｄ３は６０／８０×１００＝７５［％］となる。
また、図８の制御フローのステップＳ１１２からＳ１０１に戻る場合に、所定の時間待機するようなステップを入れても良い。所定の時間は、例えば蓄電デバイスＶや実施例４に記載の電源装置１０４を搭載した機器の温度変化の傾向によって異なる。温度変化の傾向が小さい場合は、所定の時間を大きく設定すると良い。
以上のように構成されることで、温度上昇時その蓄電デバイスＶを切り離すのではなく、蓄電デバイスＶに流れる電流を減少させる制御を行うことができるため効率が良くなる。さらに、蓄電デバイスＶの絶対温度ではなく相対温度によってＦＥＴ１、２を制御できるので、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の温度をより均一にそろえることができる。
実施例５では感熱素子を用いずに電流検出部及び電圧検出部を用いて蓄電デバイスの温度上昇を抑制する方法について述べる。
図９は本発明の電源装置の実施例５を示す回路図である。実施例５の電源装置１０５では、前述の実施例４の電源装置１０４の抵抗１４やサーミスタ５１〜５３の代わりに、電流検出部７１〜７３と電圧検出部８１〜８３が設けられる。電流検出部７１〜７３は、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に直列に設けられ、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に流れる電流を検出する。また、電圧検出部８１〜８３は、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に並列に設けられ、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の両端電圧を検出する。
制御部としてのマイコン６では電流検出部７１〜７３から検出された電流と、電圧検出部８１〜８３から検出された電圧とに基づいて各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３が発する熱量Ｊ１〜Ｊ３の関係に基づいて内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が演算され、各蓄電デバイスに接続されるＦＥＴ１、２がＰＷＭ制御される。
図１０は実施例５を用いた場合の制御フローを示している。スタート時には過去の内部抵抗ＯＲ１〜ＯＲ３に所定の値を代入する。このとき、後述するステップＳ２０４〜Ｓ２０６でＮＯと判断されるように、過去の内部抵抗ＯＲ１〜ＯＲ３には十分大きな値を入れてスタートする。ステップＳ２０１ではすべてのＦＥＴ１、２をＯＦＦ状態にし、その時の各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の電圧Ｖｏｆｆ１〜Ｖｏｆｆ３を電圧検出部８１〜８３で検出する。ステップＳ２０２ではＦＥＴ１、２をすべてＯＮにし、その時の各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の電圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ３を電圧検出部８１〜８３で検出し、各蓄電デバイスに流れる電流ｄＩ１〜ｄＩ３を電流検出部７１〜７３で検出する。
ステップＳ２０３では電圧Ｖｏｆｆ１〜Ｖｏｆｆ３、電圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ３、電流ｄＩ１〜ｄＩ３を用いて、内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が演算される。内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３の演算は下記式を用いて行うことができる。
Figure 2008295291
ステップＳ２０４〜Ｓ２０６では演算された内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３を、過去の内部抵抗ＯＲ１〜ＯＲ３と比較してその絶対値の差分のうち少なくとも一つが所定の閾値ＴＨＲを超えた場合にステップＳ２０７に移行する。ステップＳ２０７では、内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値をそれぞれ過去の内部抵抗ＯＲ１〜ＯＲ３の値に代入しステップＳ２０８に移行する。また、演算された内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３を、過去の内部抵抗ＯＲ１〜ＯＲ３と比較してその絶対値の差分のすべてが所定の閾値ＴＨＲを超えなかった場合にはステップＳ２０９に移行しＰＷＭ制御を行うことになる。このときステップＳ２０８を経ないためデューティー比Ｄ１〜Ｄ３は変更されないままＰＷＭ制御が行われる。
ステップＳ２０８では演算された内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３に基づいてデューティー比Ｄ１〜Ｄ３が演算される。蓄電デバイスＶの発熱量（例えば、ジュール熱）ＪはＪ＝ＲＩ2で求まる。尚、Ｒは内部抵抗、Ｉは蓄電デバイスに流れる電流を示す。そのため、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の発熱量Ｊ１〜Ｊ３がすべて等しい（即ち、Ｊ１＝Ｊ２＝Ｊ３）条件で、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３に流す電流Ｉ１〜Ｉ３の割合を導出すると下記の割合となる。
Figure 2008295291
ＰＷＭ制御ではＦＥＴ１、２のＯＮ状態、ＯＦＦ状態の割合を制御する。そのため、十分な時間が経過した場合にＦＥＴ１、２に流れる電流の時間平均は常時ＯＮ時を１００％とするとデューディー比Ｄ１〜Ｄ３と同じになる。
ステップＳ２０９ではステップＳ２０８で求めたデューディー比Ｄ１〜Ｄ３を用いてＰＷＭ制御を開始しステップＳ２０１へと戻る。尚、デューティー比Ｄ１〜Ｄ３はもっとも大きな割合を１００％として設定すると最も出力が大きくなる。
尚、スタート時には過去の内部抵抗ＯＲ1〜ＯＲ３に後述するステップＳ２０４〜Ｓ２０６でＮＯと判断されるように十分大きな値を入れてスタートすることを述べたが、ステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０７、Ｓ２０８、Ｓ２０９を予め行ってからステップＳ２０１に移行するようにしても良い。
また、図１０の制御フローのステップＳ２０９からＳ２０１に戻る場合に、所定の時間待機するようなステップを入れても良い。そうするとステップＳ２０１やステップＳ２０２で全ての蓄電デバイスのスイッチ素子を全ＯＮ状態にする回数や全ＯＦＦ状態にする回数を減らすことができるので効率がアップする。所定の時間は例えば蓄電デバイスＶや実施例５に記載の電源装置１０５を搭載した機器の温度変化の傾向によって異なる。温度変化の傾向が小さい場合は所定の時間を大きく設定すると良い。
この様に制御することで、温度検出用の素子を用いなくとも各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の発熱量が同じになるように制御できるため、各蓄電デバイス間での温度上昇を等しくするように制御することができる。また、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３の発熱量Ｊ１〜Ｊ３を等しくなるようにするので、温度が高くなる前からの制御が可能となる。
実施例５では、電流検出部７１〜７３から検出された電流と、電圧検出部８１〜８３から検出された電圧とに基づいて、各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３が発する熱量Ｊ１〜Ｊ３の関係に基づいて内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３が演算され、求めた内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３からデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を演算し、ＰＷＭ信号を出力する内容について述べたが、これに限られることはない。
例えば、電流と電圧とデューティー比の関係を表したテーブルを予め持っておき、このテーブルを参照してデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を求め、ＰＷＭ信号を出力するようにしても良い。また、電流と電圧とＰＷＭ信号との関係を記録したテーブルを予め持っておき、電流値と電圧値から直接ＰＷＭ信号を生成するようにしても良い。
実施例６では、実施例１〜実施例５における電源装置を備えた電動車輌について図面を参照しながら説明する。
図１１の電動車輌２００の構成図に示されるように、実施例６の電動車輌２００は、電源装置２０１、電力変換部２０２、電動機（モータ）２０３、駆動輪２０４、制御部２０５、アクセル２０６、ブレーキ２０７、回転センサ２０８、電流センサ２０９によって構成される。
電源装置２０１は実施例１〜実施例５に記載の電源装置１０１〜１０５である。電力変換部２０２によって電源装置２０１からの電力が変換され、変換された電力がモータ２０３に供給される。
電力変換部２０２は、モータが駆動する場合には、制御部２０５によって、電源装置２０１からの電力をモータ２０３が必要とする電力（例えば、指令トルクに応じた電力）に変換するよう制御される。また、電力変換部２０２は、モータ２０３が回生を行う場合は、制御部２０５によって、モータ２０３が回生して発生した電力を電源装置２０１に蓄えるように変換する制御が行われる。
モータ２０３は、電力変換装置２０２によって変換された電力が供給されることによって動力を発生する。モータ２０３によって発生した動力は、駆動輪２０４に伝えられる。
制御部２０５は、アクセル２０６の開度や回転センサ２０８から得られるモータの回転数等から指令トルク算出する。また、制御部２０５は、算出された指令トルクに基づいて電流指令値を算出する。、制御部２０５は、この電流指令値と電流センサ２０９からの出力値の差分を基に電力変換装置２０２を制御する事によって、モータを駆動制御する。また、制御部２０５は、アクセル２０６の開度が所定の閾値以下である場合やブレーキ２０７の操作に応じて回生制御を行う。
この様に、構成された電動車輌２００において、電源装置２０１として実施例１〜実施例５の電源装置１０１〜１０５を用いるため、電源装置２０１がモータ２０３に電力を供給し、電源装置２０１が発熱した場合でも、温度上昇を抑制することが出来る。
また、電源装置内に複数設けられている蓄電デバイスのうち、温度上昇した蓄電デバイスについて出力制限が行われたとしても動作可能なため、電動機２０１に電力を供給することが可能となる。
また、電動機２０３や制御部２０５を構成する電子回路等の発熱が電源装置２０１の温度上昇に影響を与えたとしても、電源装置２０１内の蓄電デバイスの温度によって温度上昇を抑制するため、電源装置２０１の温度上昇を抑制することが出来る。
尚、実施例６では電動車輌２００に、電動車輌２００が曲がるための操行舵を設けていないが、適宜設けるように構成しても良い。また、モータ２０３から駆動輪２０４の間に変速機を設けるように構成しても良い。
（その他変形例）
各実施例においてスイッチ素子としてＦＥＴを用いたが、ＦＥＴに限られることは無い。例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＴＲＩＡＣ（Triode AC Switch）を用いても良い。また、実施例１や実施例２のようにＰＷＭ制御を行わない場合は、ＯＮ状態、ＯＦＦ状態の切替をスイッチ素子ほど素早く行う必要が無いため、リレーのように電気信号を入れて機械的にＯＮ状態、ＯＦＦ状態にするようなスイッチを用いても良い。
また、各実施例において並列に接続された蓄電デバイスは単数で構成されていたが、直列に接続された複数の蓄電デバイスにより構成されていても良い。具体的には、図１２の実施例４について蓄電デバイスを複数用いて直列に接続した回路図に示すように、例えば、実施例４の蓄電デバイスＶ1〜Ｖ３に、それぞれ蓄電デバイスＶ１´〜Ｖ３´を直列に接続して電源装置１０６を構成する。この様にすることで、より大きな出力電圧を必要とする負荷に適合できる電源装置１０６を提供できる。尚、図１２では複数直列に接続する蓄電デバイスの数は２個であるがこれに限定されるものではない。
また、各実施例の電源装置１０１〜１０６は直列に接続し、電源モジュールとして利用することも可能である。この様にすることでも、より大きな出力電圧を必要とする負荷に適合できる電源装置を提供できる。
また、各実施例における蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３を電源モジュールに置き換えて利用することも可能である。この様に構成することで電源モジュール全体の温度が上昇した場合に電源モジュールの、温度を抑制することができる。
また、実施例４ではトリップ温度の設定値は一つで行ったが各蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３によって異なる値を使用しても良い。また、トリップ温度と復帰温度が等しくなるような制御であったが異なるように制御しても良い。
また、実施例４では所定の温度ＴＨを超えた場合にデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を計算しＰＷＭ制御を行う方法について述べたが、温度ＴＨを用いず、常時デューティー比Ｄ１〜Ｄ３を計算し、ＰＷＭ制御を行うような構成にしても良い。この場合、ステップＳ１０１の次にステップＳ１１１の動作を行い、ステップＳ１１２を経てステップＳ１０１に戻るようなフローとなる。このようにすると常時バッテリ温度を比較してＰＷＭ制御を行うため、温度変化のばらつきを常時抑えることが可能となる。
実施例４、５では一つのマイコン６を用いて制御を行ったが、蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３それぞれ用いるようにしても良い。その場合、各マイコン６において所定の温度ＴＨを設定したり、各マイコン間で通信し、大小関係を把握して制御すると良い。
また、実施例５では所定の内部抵抗ＴＨＲを超えた場合にデューティー比Ｄ１〜Ｄ３を計算しＰＷＭ制御を行う方法について述べたが、内部抵抗に関する閾値ＴＨＲを用いず、常時デューティー比Ｄ１〜Ｄ３を計算し、ＰＷＭ制御を行うような構成にしても良い。この場合、ステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０８、の動作を行い、ステップＳ２０９を経てステップＳ２０１に戻るようなフローとなる。このようにすると、常時内部抵抗Ｒ１〜Ｒ３を比較してＰＷＭ制御を行うため、温度上昇変化のばらつきを常時抑えることが可能となり、より細やかな制御が実現できる。
また、各実施例では、３個の蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３並列に接続される場合について説明したが、並列に接続される蓄電デバイスの数は、３個には限定されない。
また、図１３に示すように、蓄電デバイスＶ１と、ＦＥＴ１、２と、バイポーラトランジスタ４と、サーミスタ（ＮＴＣ）５と、抵抗１１、１２、１４とを備える電源装置１０７を作成した。そして、サーミスタ５の抵抗値を変化させたときの蓄電デバイスＶ１からの出力電流値を測定した。蓄電デバイスＶ１からの出力電流値の測定結果を図１４に示す。図１４に示すように、サーミスタ５の抵抗値が次第に減少する場合、蓄電デバイスＶ１からの出力電流値は、サーミスタ５の抵抗値がある値（例えば、図１４における１７４ｋΩ）に達した時点から徐々に減少し、さらに低い値（例えば、図１４における１７０ｋΩ）に達した時点においてゼロとなる。この結果より、スイッチ素子として機能するＦＥＴ１、２は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態へ瞬時に移行するのではなく、緩やかに移行する特性を有することが確認される。従って、実施例１、２におけるＰＴＣ３や、実施例３、４におけるサーミスタ５として、温度変化に対する抵抗値の変化が緩やかであるＰＴＣ３あるいはサーミスタ５を用いることにより、ＦＥＴ１、２におけるＯＮ状態からＯＦＦ状態への移行をさらに緩やかにすることができる。これにより、ＯＮ状態からＯＦＦ状態へ移行するＦＥＴ１、２に対応する蓄電デバイスＶからの出力電流の減少が緩やかになるため、他の蓄電デバイスＶからの出力電流の増加を緩やかにすることができる。即ち、蓄電デバイスＶに対して急激な負荷がかかることを回避することができる。そのため、蓄電デバイスＶの劣化を抑制することができる。また、負荷１０へ供給される電力が急激に変化することを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について詳説したが、本発明は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
複数の蓄電デバイスＶ１〜Ｖ３を並列に接続した場合の回路図である。 本発明の電源装置の実施例１を示す回路図である。 ＰＴＣ３の温度特性を示す図である。 本発明の電源装置の実施例２を示す回路図である。 サーミスタ５の温度特性を示す図である。 本発明の電源装置の実施例３を示す回路図である。 本発明の電源装置の実施例４を示す回路図である。 実施例４を用いた場合の制御フローを示す図である。 本発明の電源装置の実施例５を示す回路図である。 実施例５を用いた場合制御フローを示す図である。 本発明の実施例６に係る電動車輌２００の構成図である。 実施例４について蓄電デバイスを複数用いて直列に接続した回路図である。 スイッチ素子の動作検証を行うための回路図である。 蓄電デバイスＶ１からの出力電流値の測定結果を示す図である。
符号の説明
１００〜１０７…電源装置、１，２…ＦＥＴ、３…ＰＴＣ、４…バイポーラトランジスタ、５，５１〜５３…サーミスタ、６…マイコン、１０…負荷、１１〜１４…抵抗、７１〜７３…電流検出部、８１〜８３…電圧検出部、Ｖ１〜Ｖ３…蓄電デバイス、Ｒ１〜Ｒ３…内部抵抗、２００…電動車輌、２０１…電源装置、２０２…電力変換部、２０３…モータ、２０４…駆動輪、２０５…制御部、２０６…アクセル、２０７…ブレーキ、２０８…回転センサ、２０９…電流センサ．

Claims (6)

  1. 並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの温度を検出する温度検出部と、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、
    前記スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記温度検出部で検出される温度が所定の温度よりも高い場合に前記スイッチ素子をＯＦＦ状態にすることを特徴とする電源装置。
  2. 並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの温度を検出する温度検出部と、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、
    前記スイッチ素子のＯＮ状態、及びＯＦＦ状態を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記温度検出部で検出される温度に基づいて前記スイッチ素子にＰＷＭ信号を出力し、前記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態及びＬｏｗ状態に応じて前記スイッチ素子をＯＮ状態或いはＯＦＦ状態とすることを特徴とする電源装置。
  3. 並列に接続された複数の蓄電デバイスを備える電源装置において、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに流れる電流を検出する電流検出部と、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
    前記複数の蓄電デバイスのそれぞれに直列に接続されるスイッチ素子と、
    前記電流検出部で検出される電流及び前記電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記スイッチ素子にＰＷＭ信号を出力し、前記ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ状態及びＬｏｗ状態に応じて前記スイッチをＯＮ状態或いはＯＦＦ状態とする制御部とを備えたことを特徴とする電源装置。
  4. 前記制御部は、前記電流検出部で検出される電流及び前記電圧検出部で検出される電圧に基づいて、前記複数の蓄電デバイスそれぞれの内部抵抗に応じたデューティー比を有するＰＷＭ信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
  5. 前記複数の蓄電デバイスの少なくとも１つは、直列に接続された複数の蓄電デバイスにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電源装置。
  6. 請求項１乃至請求項５何れかに記載の電源装置と、
    前記電源装置によって供給される電力によって動力を発生する電動機と、
    前記動力が伝えられる駆動輪とを備えたことを特徴とする電動車輌。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010103816A1 (ja) * 2009-03-13 2010-09-16 パナソニック株式会社 充放電制御回路、電源装置、及び電源装置の制御方法
JP2012200140A (ja) * 2008-03-27 2012-10-18 Toyota Motor Corp 車両
EP2543107A2 (en) * 2010-03-01 2013-01-09 Boston-Power, Inc. Thermal sensor device with average temperature and hot spot feedback
JP2013172534A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電力管理システム
US9166206B2 (en) 2008-04-24 2015-10-20 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
US9252399B2 (en) 2009-06-16 2016-02-02 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
JP2017097971A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱自動車工業株式会社 車載バッテリの温度調整装置
WO2019220915A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 本田技研工業株式会社 電源システム
JP7508002B1 (ja) 2023-11-17 2024-06-28 三菱電機株式会社 蓄電池システム

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102514494A (zh) * 2011-12-20 2012-06-27 刘立文 一种防爆电动车自动防爆控制装置及控制方法
TWI504102B (zh) * 2012-11-23 2015-10-11 Chao Cheng Lu 閘流體電池介面
EP3270454B1 (en) 2016-07-12 2020-07-01 Robert Bosch GmbH Battery module and method for monitoring a battery module
JP6669097B2 (ja) * 2017-02-14 2020-03-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置
JP7123165B2 (ja) * 2018-11-29 2022-08-22 三菱電機株式会社 回転電機の駆動装置
GB2598375A (en) * 2020-08-28 2022-03-02 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle traction battery control system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61133583A (ja) * 1984-12-04 1986-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の並列接続体
JPH06283210A (ja) * 1993-01-29 1994-10-07 Canon Inc 蓄電装置及び電力システム
JPH0854967A (ja) * 1994-07-26 1996-02-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> コンピュータ用バッテリ接続装置及びバッテリの切換方法
JPH08140285A (ja) * 1994-11-07 1996-05-31 Hitachi Ltd 電力貯蔵システム
JP2000116014A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Hitachi Ltd 電力貯蔵装置
JP2001185228A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd 電池を備える電源装置
JP2002360484A (ja) * 2001-06-05 2002-12-17 Toshiba Tec Corp 電気掃除機
JP2006221943A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Nec Tokin Tochigi Ltd バッテリーパック

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2336506Y (zh) * 1998-07-03 1999-09-01 陈宝中 一种充电机用控制装置
US7064521B2 (en) * 2001-08-17 2006-06-20 O2Micro International Limited Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems
JP3893291B2 (ja) * 2002-01-10 2007-03-14 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 ハイブリッド車用電池電源装置
JP2005110337A (ja) * 2003-09-26 2005-04-21 Sanyo Electric Co Ltd 複数の電池の充電装置
US20050073282A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Carrier David A. Methods of discharge control for a battery pack of a cordless power tool system, a cordless power tool system and battery pack adapted to provide over-discharge protection and discharge control

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61133583A (ja) * 1984-12-04 1986-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の並列接続体
JPH06283210A (ja) * 1993-01-29 1994-10-07 Canon Inc 蓄電装置及び電力システム
JPH0854967A (ja) * 1994-07-26 1996-02-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> コンピュータ用バッテリ接続装置及びバッテリの切換方法
JPH08140285A (ja) * 1994-11-07 1996-05-31 Hitachi Ltd 電力貯蔵システム
JP2000116014A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Hitachi Ltd 電力貯蔵装置
JP2001185228A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd 電池を備える電源装置
JP2002360484A (ja) * 2001-06-05 2002-12-17 Toshiba Tec Corp 電気掃除機
JP2006221943A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Nec Tokin Tochigi Ltd バッテリーパック

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012200140A (ja) * 2008-03-27 2012-10-18 Toyota Motor Corp 車両
US9166206B2 (en) 2008-04-24 2015-10-20 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
WO2010103816A1 (ja) * 2009-03-13 2010-09-16 パナソニック株式会社 充放電制御回路、電源装置、及び電源装置の制御方法
US9252399B2 (en) 2009-06-16 2016-02-02 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
EP2543107A2 (en) * 2010-03-01 2013-01-09 Boston-Power, Inc. Thermal sensor device with average temperature and hot spot feedback
EP2543107A4 (en) * 2010-03-01 2014-07-02 Boston Power Inc THERMAL SENSOR DEVICE WITH INFORMATION RETURN ON AVERAGE TEMPERATURE AND HOT POINT
JP2013172534A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電力管理システム
US9300154B2 (en) 2012-02-20 2016-03-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power management system
JP2017097971A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱自動車工業株式会社 車載バッテリの温度調整装置
WO2019220915A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 本田技研工業株式会社 電源システム
JPWO2019220915A1 (ja) * 2018-05-14 2021-07-01 本田技研工業株式会社 電源システム
JP7410020B2 (ja) 2018-05-14 2024-01-09 本田技研工業株式会社 電源システム
JP7508002B1 (ja) 2023-11-17 2024-06-28 三菱電機株式会社 蓄電池システム

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