JP2016119167A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】２つの電源間で電力をやり取りして電源温度を昇温させる電源システムにおいて、電源の内部温度が目標温度を大きく超えて過熱するのを抑制することである。
【解決手段】電源システムは、複数の電源と、複数の電源のうち少なくとも２つの電源間で電力をやり取りすることにより２つの電源の温度を上昇させる温調制御を実行する制御装置とを備える。制御装置は、２つの電源の入出力電力が比較的大きくなるＳＯＣ領域を記憶して、このＳＯＣ領域内にある目標ＳＯＣで電力をやり取りさせる電力授受制御部と、２つの電源の温度と目標温度との差が所定温度より小さくなったときに２つの電源間でやり取りする電力を減少させる電力調整部Ｓ３２，Ｓ３６とを含む、
【選択図】図８

Description

本発明は、複数の電源を備える電源システムに関する。

従来、例えば下記特許文献１には、第１の二次電池と第２の二次電池とを接続し、互いに一方の二次電池が放電した電力によって他方の二次電池を充電する充放電器と、第１および第２の二次電池のＳＯＣ(State of charge、以下に同じ)をそれぞれ推定するＳＯＣ推定部と、予め取得した第１および第２の二次電池の出力可能なＳＯＣ領域に基づいて目標ＳＯＣを表す直線を決定し、ＳＯＣ推定部で推定されたＳＯＣが直線上の目標ＳＯＣになるように充放電器を制御する充放電制御部とを有する二次電池制御装置が記載されている。この二次電池制御装置によれば、短期間に効率良く二次電池を昇温させることができると述べられている。

特開２０１４−１６５１０６号公報

上記特許文献１に記載されるように２つの二次電池間で電力のやり取り又は授受を行って二次電池の温度を昇温させるとき、電池内部温度と、電池温度を測定する温度センサが取り付けられた電池外部の温度測定部との温度差が大きくなり、その結果、電池内部温度が目標温度を大きく超えて上昇することがある。その場合、二次電池が過熱するとともに電池昇温に要するエネルギーが無駄になるという問題がある。

本発明の目的は、２つの電源間で電力をやり取りして電源温度を上昇させる際に、電源温度を所望の目標温度へ迅速に昇温させるとともに過熱を抑制してエネルギー浪費を低減できる電源システムを提供することである。

本発明に係る電源システムは、複数の電源と、前記複数の電源のうち少なくとも２つの電源間で電力をやり取りすることにより前記２つの電源の温度を上昇させる温調制御を実行する制御装置と、を備える電源システムであって、前記制御装置は、前記２つの電源の入出力電力が比較的大きくなるＳＯＣ領域を記憶して、このＳＯＣ領域内にある目標ＳＯＣで電力をやり取りさせる電力授受制御部と、前記２つの電源の温度と目標温度との差が所定温度より小さくなったときに前記２つの電源間でやり取りする電力を減少させる電力調整部とを含む。

本発明に係る電源システムによれば、入出力電力が比較的大きくなるＳＯＣ領域を記憶していて、このＳＯＣ領域内にある目標ＳＯＣで電力をやり取りさせるため、２つの電源を迅速に所望の目標温度に昇温することができる。加えて、２つの電源の温度と目標温度との差が所定温度より小さくなったときに２つの電源間でやり取りする電力を減少させるので、電源の内部温度が目標温度を大きく超えて過熱するのを抑制でき、エネルギー浪費を低減できる。

電源システムを含むモータ駆動装置の全体ブロック図である。 図１に示した２つの電源間で電力をやり取りする様子を模式的に示す図である。 ２つの電源間で電力をやり取りする際の、（ａ）第１の電源における電流波形図、（ｂ）第２の電源における電流波形図である。 図１に示した電源システムの制御装置において実行される昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１に示した２つの電源のＳＯＣと出力および入力との関係を示すグラフである。 制御装置に予め記憶される高効率昇温可能ＳＯＣ領域を示す図である。 制御装置で実行される別の昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。 制御装置で実行される更に別の昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）は図８に示した昇温制御における電力調整を行ったときの電源電流と電池内部および外部の温度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は図８に示した昇温制御における電力調整を行わなかったときの電源電流と電池内部および外部の温度との関係を示すグラフである。

以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本実施形態の電源システム１０を含むモータ駆動装置の全体ブロック図である。なお、図１においては、電源システム１０が２つの電源Ｂ１，Ｂ２を含む例について説明するが、３つ以上の電源を含んでこのうちの２つの電源間で電力をやり取りして昇温制御する場合に適用されてもよい。

図１を参照して、電源システムをモータ駆動装置１００は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車両、燃料電池自動車等の車両に搭載されて、走行用動力を出力するために用いられる。モータ駆動装置１００は、電源Ｂ１，Ｂ２と、システムメインリレー１３，２３と、コンバータ４０，５０と、インバータ６０と、制御装置７０と、モータジェネレータＭＧと、電圧センサ１１，２１，８０と、電流センサ１２，２２と、温度センサ１４，２４と、平滑コンデンサＣ０とを備える。ここで、本実施形態の電源システム１０は、図１に示されるモータ駆動装置１００の構成から、インバータ６０およびモータジェネレータＭＧを除いた部分によって構成される。また、電源Ｂ１，Ｂ２が本発明における第１の電源および第２の電源に相当する。

電源Ｂ１，Ｂ２は、再充電可能に構成された直流の蓄電装置である。電源Ｂ１，Ｂ２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子によって構成されることができる。

電源Ｂ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ４０に接続される。また、電源Ｂ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２を介して、コンバータ５０に接続される。そして、電源Ｂ１，Ｂ２は、それぞれコンバータ４０，５０を介して、モータ駆動装置１００の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、電源Ｂ１，Ｂ２は、モータジェネレータＭＧで発電された電力を蓄電する。

電圧センサ１１，２１は、それぞれ電源Ｂ１，Ｂ２の電圧（すなわち端子間電圧）ＶＢ１，ＶＢ２を検出する。そして、電圧センサ１１，２１は、その検出値を制御装置７０へ出力する。

電流センサ１２，２２は、それぞれ電源Ｂ１，Ｂ２に入出力される電流ＩＢ１，ＩＢ２を検出する。そして、電流センサ１２，２２は、その検出値を制御装置７０へ出力する。なお、電源Ｂ１，Ｂ２から出力される電流を正とする。すなわち、電源Ｂ１，Ｂ２からの放電電力を正とし、電源Ｂ１，Ｂ２への充電電力を負として表わすことができる。

温度センサ１４，２４は、それぞれ電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２を検出する。そして、温度センサ１４，２４は、その検出値を制御装置７０へ出力する。温度センサ１４，２４は、例えば、電源Ｂ１，Ｂ２のケース外部に接触してそれぞれ配置されている。

システムメインリレー１３に含まれるスイッチは、電源Ｂ１とコンバータ４０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、システムメインリレー１３は、制御装置７０からの制御信号ＳＥ１に基づいて、電源Ｂ１とコンバータ４０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

また、システムメインリレー２３に含まれるスイッチは、電源Ｂ２とコンバータ５０とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２にそれぞれ介挿される。そして、システムメインリレー２３は、制御装置７０からの制御信号ＳＥ２に基づいて、電源Ｂ２とコンバータ５０との間での電力の供給と遮断とを切替える。

コンバータ４０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介して、電源Ｂ１に接続される。また、コンバータ４０は、モータジェネレータＭＧへの給電ラインである電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬを介してインバータ６０およびモータジェネレータＭＧに接続される。コンバータ４０は、制御装置７０からの制御信号ＰＷＣ１に基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

コンバータ５０は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２を介して、電源Ｂ１と電気的に接続される。また、コンバータ５０は、インバータ６０に対してコンバータ４０と並列に、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに接続される。コンバータ５０は、制御装置７０からの制御信号ＰＷＣ２に基づいて、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２と、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬとの間で電圧変換を行なう。

コンバータ４０は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂと、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂと、リアクトルＬ１とを含む。本実施形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用されるものとして説明するが、制御信号によってオン・オフを制御可能であれば任意のスイッチング素子を適用可能である。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やバイポーラトランジスタ等を用いてもよい。

スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは電力線ＭＰＬと接地線ＭＮＬの間に直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂは、制御装置７０からの制御信号ＰＷＣ１に従って、図示しないドライバー回路を介してオン・オフの動作を行なう。また、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１Ｂは、それぞれスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂに逆並列に接続される。

リアクトルＬ１の一方端は、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂの接続ノードに接続され、他方端は電力線ＰＬ１に接続に接続される。なお、コンバータ４０は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間に接続された平滑コンデンサ（図示せず）を含んでもよく、これにより電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の直流電圧に含まれる電圧変動を低減することができる。

コンバータ４０はチョッパ回路を含んで構成される。コンバータ４０は、基本的には、各スイッチング周期内で制御装置７０からの制御信号ＰＷＣ１に従って、スイッチング素子Ｑ１ＡおよびＱ１Ｂが相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ４０は、昇圧動作時には、電源Ｂ１から供給された直流電圧ＶＢ１を直流電圧ＶＨ（以下「システム電圧」とも称する）に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ１Ａのオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーを、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間に逆並列ダイオードＤ１Ｂを介して電力線ＭＰＬへ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ４０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＢ１に降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーを、スイッチング素子Ｑ１Ｂのオフ期間に逆並列ダイオードＤ１Ａを介して電源Ｂ１へ供給することにより行なわれる。これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＢ１の比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂのオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１ＡおよびＱ１Ｂをオフおよびオンにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＢ１（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。

コンバータ５０は、コンバータ４０と同様の構成を有する。すなわち、コンバータ４０における、スイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂがスイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂにそれぞれ置き換えられ、ダイオードＤ１Ａ，Ｄ１ＢがそれぞれダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂに置き換えられる。また、リアクトルＬ１がリアクトルＬ２に置き換えられる。コンバータ５０の機能はコンバータ４０と同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。また、コンバータ４０と同様に、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ２との間に平滑コンデンサを接続してもよい。

インバータ６０は、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬに接続される。インバータ６０は、制御装置７０からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ４０，５０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。また、インバータ６０は、モータジェネレータＭＧにより発電された交流電力を電源Ｂ１，Ｂ２の充電電力に変換する。

モータジェネレータＭＧは、交流回転電機であり、例えば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータＭＧは、インバータ６０から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧは、外部から回転力を受け、制御装置７０からの回生トルク指令に従って交流電力を発電するとともに回生制動力を、モータ駆動装置１００を搭載した車両に発生する。

平滑コンデンサＣ０は、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬの間に設けられ、電力線ＭＰＬおよび接地線ＭＮＬ間の電圧変動を減少させる。電圧センサ８０は、平滑コンデンサＣ０の両端にかかるシステム電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置７０へ出力する。

制御装置７０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御信号の出力を行ない、モータ駆動装置１００の各機器の制御、および、電源システム１０の充放電制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

制御装置７０は、電圧センサ１１，２１および電流センサ１２，２２により検出された、電源Ｂ１，Ｂ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２および電流ＩＢ１，ＩＢ２の各検出値を受ける。また、制御装置７０は、電圧センサ８０からのシステム電圧ＶＨの検出値を受ける。さらに、制御装置７０は、温度センサ１４，２４からの電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２の検出値を受ける。そして、制御装置７０は、これらの情報に基づいて、コンバータ４０，５０の制御信号ＰＷＣ１，ＰＷＣ２、およびインバータ６０の制御信号ＰＷＩを生成して、コンバータ４０，５０およびインバータ６０を制御する。また、制御装置７０は、制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を生成して、システムメインリレー１３，２３を制御する。

続いて、上記の構成を有するモータ駆動装置１００に含まれる電源システム１０における昇温制御について説明する。図２は、図１に示した２つの電源Ｂ１，Ｂ２間で電力をやり取りする様子を模式的に示す図である。また、図３は、２つの電源Ｂ１，Ｂ２間で電力をやり取りする際の、（ａ）電源Ｂ１における電流波形図、（ｂ）電源Ｂ２における電流波形図である。

電源システム１０では、図２中の矢印Ａで示すように電源Ｂ１から放出した電力で電源Ｂ２を充電する第１の状態と、図２中の矢印Ｂで示すように電源Ｂ２から放出した電力で電源Ｂ１を充電する第２の状態とを、交互に繰り返す。図３に示すように、上記第１の状態では、電源Ｂ１から正の電流ＩＢ１が時間ｔ１２だけ流れ出て、コンバータ４０，５０を介して電源Ｂ２に供給される。このとき、電源Ｂ２では、負の電流ＩＢ２が時間ｔ１２だけ流れて充電される。他方、上記第２の状態では、第１の状態とは逆に、電源Ｂ２から正の電流ＩＢ２が時間ｔ２１だけ流れ出て、コンバータ５０，４０を介して電源Ｂ２に供給される。このとき、電源Ｂ１では、負の電流ＩＢ１が時間ｔ１２だけ流れて充電される。ここで上記の時間ｔ１２は時間ｔ２１と同一であってもよいし、あるいは、電源Ｂ１，Ｂ２の定格容量等の違いに応じて異ならせてもよい。

より詳しく説明すると、上記第１の状態のとき、電源Ｂ１から放出された電力は、コンバータ４０のリアクトルＬ１およびダイオードＤ１Ｂを介して電力線ＭＰＬに供給される。このとき、例えばＶＢ１＞ＶＢ２であるとき、コンバータ４０のスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂを上述したようにオン・オフ制御して降圧動作を行い、電源Ｂ２に適した電圧に降圧させる。

電源Ｂ１からコンバータ４０を介して電力線ＭＰＬに供給された電力は、コンバータ５０におけるオン状態のスイッチング素子Ｑ２ＢとリアクトルＬ２とを介して、電源Ｂ２に充電される。このとき、必要に応じてコンバータ５０のスイッチング素子Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂをオン・オフ制御して降圧動作させ、電源Ｂ２の充電に適した電圧に降圧させてもよい。

これに対し、上記第２の状態のときには、電源Ｂ２から放出された電力は、コンバータ５０のリアクトルＬ２およびダイオードＤ２Ｂを介して電力線ＭＰＬに供給される。このとき、例えばＶＢ１＞ＶＢ２であるとき、コンバータ４０のスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂを上述したようにオン・オフ制御して昇圧動作を行い、電源Ｂ１に適した電圧に昇圧させる。

電源Ｂ２からコンバータ５０を介して電力線ＭＰＬに供給された電力は、コンバータ４０におけるオン状態のスイッチング素子Ｑ１ＢとリアクトルＬ１とを介して、電源Ｂ１に充電される。このとき、必要に応じてコンバータ４０のスイッチング素子Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂをオン・オフ制御して降圧動作させ、電源Ｂ１の充電に適した電圧に降圧させてもよい。

このように電源Ｂ１，Ｂ２間で電力のやり取り又は授受を行うことで、各電源Ｂ１，Ｂ２は昇温する。したがって、電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２が所定温度より低く、各電源Ｂ１，Ｂ２の入出力電力が低く制限される場合等に上記のような昇温制御を行うことで、電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値を増加させることができる。その結果、電源システム１０を備えたモータ駆動装置１００の動力性能を向上させることができる。また、電源Ｂ１，Ｂ２の温度が上昇して入出力上限値が増加することで、電源Ｂ１，Ｂ２が過電力（すなわち過充電や過放電）となって劣化するのを抑制できる。

次に、図４を参照して、本実施形態の電源システム１０において実行される昇温制御について説明する。図４は、図１に示した電源システム１０の制御装置７０において実行される昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。この昇温制御は、制御装置７０において、記憶装置に記憶されたプログラムを所定時間ごとに処理して実行される。

図４を参照して、制御装置７０は、まずステップＳ１０において、電源温度ＴＢ１，ＴＢ２と、各電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２に基づいて、各電源Ｂ１，Ｂ２の出力上限値（Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２）および入力上限値（Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２）を導出する。電源温度ＴＢ１，ＴＢ２は、温度センサ１４，２４による検出値を用いることができる。また、制御装置７０は、電流センサ１２，２２の検出値を積算することによって各電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を常時監視しているため、その値を用いることができる。さらに、制御装置７０の記憶装置には、例えば、電源温度およびＳＯＣを引数として入出力上限値Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２，Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２を特定できるマップまたはテーブル等が各電源Ｂ１，Ｂ２に対応してそれぞれ記憶されている。したがって、制御装置７０は、ＴＢ１，ＴＢ２，ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の各情報に基にマップ等を参照することによって、各電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２，Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２を導出することができる。

次に、制御装置７０は、ステップＳ１２において、上記各電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２，Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２の絶対値での最小値を選択する。そして、制御装置７０は、このように選択された最小値の電力を各電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力Ｐに設定して充放電を行う。このように、現在温度での電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値の最小値で充放電制御することで、各電源Ｂ１，Ｂ２が過度の電力を充放電することによって劣化するのを回避できる。

続いて、制御装置７０は、ステップＳ１４において、前回の電流方向切替から所定時間が経過したか否かを判定する。ここでの所定時間は、記憶装置に予め記憶された時間値を用いることができる。そして、ここで肯定判定されると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、続くステップＳ１６において、逆方向に電流を流すようにコンバータ４０，５０を制御する。具体的には、現状が電源Ｂ１の電力Ｐで電源Ｂ２を充電する第１の状態であれば第２の状態に切り替え、現状が電源Ｂ２の電力Ｐで電源Ｂ１を充電する第２の状態であれば第１の状態に切り替える。

これに対し、上記ステップＳ１４において否定判定された場合（ステップＳ１４でＮＯ）、同じ方向に電力を流す状態に維持する。

このようにして、電源Ｂ１からの電力Ｐで電源Ｂ２を充電する第１の状態を所定時間ｔ１２だけ継続した後、電源Ｂ２からの電力Ｐで電源Ｂ１を充電する第２の状態に切り替えられて所定時間ｔ２１だけ継続される。そして、このような第１および第２の状態の切り替えが交互に繰り返され、その結果、各電源Ｂ１，Ｂ２の温度が上昇する。

上述した図４の昇温制御では、各電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値の絶対値での最小値に相当する電力Ｐで各電源Ｂ１，Ｂ２を充放電する例について説明した。しかし、例えば二次電池からなる電源Ｂ１，Ｂ２では、各ＳＯＣ１，ＳＯＣ２が所定領域にある状態で充放電動作を交互に繰り返すと、入出力電力が比較的大きくなるために電源Ｂ１，Ｂ２の温度上昇を効率的に行えることが判っている。したがって、各電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２が上記の所定領域にある目標ＳＯＣとなるように充放電動作を制御することで、各電源Ｂ１，Ｂ２の昇温制御を迅速に行うことが可能になる。以下において、このようなＳＯＣの所定領域を「高効率昇温可能ＳＯＣ領域」という。

図５は、電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣと出力および入力との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸にＳＯＣが、縦軸に電源入出力電力がそれぞれ取ってある。そして、電源Ｂ１の出力が細い破線６１で示され、電源Ｂ１の入力が細い実線６３で示されている。また、電源Ｂ２の出力が太い破線６２で示され、電源Ｂ２の入力が太い実線６４で示されている。ここで、図５には、電源Ｂ１の定格容量が電源Ｂ２の定格容量より大きい場合が例示されている。

図５を参照すると、ＳＯＣが増加するにしたがって各電源Ｂ１，Ｂ２の出力電力は上昇する。この場合、本実施形態の電源Ｂ１，Ｂ２では、電源Ｂ１の出力電力が電源Ｂ２の出力電力よりも大きな値でほぼ平行に上昇している。これに対し、各電源Ｂ１，Ｂ２の入力電力は、ＳＯＣが増加するにしたがって減少する傾向にあり、ＳＯＣが６０％より小さい領域では電源Ｂ１の入力電力が電源Ｂ２の入力電力より大きいが、ＳＯＣが６０数％辺りより上では各電源Ｂ１，Ｂ２の入力電力はほぼ同じになっている。

図６は、制御装置７０の記憶装置に予め記憶される高効率昇温可能ＳＯＣ領域を示すグラフである。このグラフでは、横軸に電源Ｂ１のＳＯＣ１が取られ、縦軸に電源Ｂ２のＳＯＣ２が取られている。そして、本実施形態の電源Ｂ１，Ｂ２では、例えば、ＳＯＣ１が４０％〜６３％、ＳＯＣ２が２０％〜６５％で規定される長方形状の範囲が高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２になっている。このような高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２内にあるＳＯＣ１，ＳＯＣ２を目標ＳＯＣとして各電源Ｂ１，Ｂ２の充放電制御を実行することによって、電源Ｂ１，Ｂ２を迅速かつ効率的に昇温させることができる。

また、図６に示すように、高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２を横切る直線状の等エネルギー線７４が示されている。電源Ｂ１，Ｂ２間で電力をやり取りする際に生じる配線上での銅損やコンバータ４０，５０におけるスイッチング損等を無視すれば、２つの電源Ｂ１，Ｂ２間での電力のやり取りは等エネルギー線上にあるＳＯＣ上で実施されることになる。したがって、制御装置７０は、高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２内で且つ等エネルギー線上にあるＳＯＣ１，ＳＯＣ２のペアを選択するのが好まく、特にその中でも電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取り可能な電力値Ｐが最大となるＳＯＣ１，ＳＯＣ２のペアを目標ＳＯＣとして選択するのがより好ましいといえる。

図７は、制御装置７０で実行される別の昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。この昇温制御では、図６を参照して上述した高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２内で且つ電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取り可能な電力値Ｐが最大となるＳＯＣ１，ＳＯＣ２のペアを目標ＳＯＣとして用いる。なお、図７におけるステップＳ２０およびＳ２２が本発明における電力授受制御部に相当する。

図７を参照して、制御装置７０は、まずステップＳ２０において、電源温度ＴＢ１，ＴＢ２と、各電源Ｂ１，Ｂ２の現在のＳＯＣ１，ＳＯＣ２とに基づいて、各電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値の絶対値が最大となる各電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を取得する。制御装置７０の記憶装置には、上述した高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２および等エネルギー線７４が例えばマップやテーブル等の形式で予め記憶されている。また、制御装置７０の記憶装置には、各電源Ｂ１、Ｂ２のそれぞれについて、電源温度ＴＢ１，ＴＢ２とＳＯＣとに関連づけて入出力上限値がマップ等の形式で予め記憶されている。したがって、このステップＳ２０において、制御装置７０は、電源温度ＴＢ１，ＴＢ２および現在のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を引数としてこれらのマップ等を参照することによって、電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値の絶対値が最大となる各電源Ｂ１，Ｂ２のＳＯＣ１，ＳＯＣ２を取得することができる。

次に、制御装置７０は、上記ステップＳ２０で取得したＳＯＣ１，ＳＯＣ２を目標ＳＯＣ１，目標ＳＯＣ２に設定する。そして、続くステップＳ２４で、現在ＳＯＣ１が目標ＳＯＣ１より小さいか否かを判定する。

上記ステップＳ２４において肯定判定された場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、続くステップＳ２６において、電源Ｂ１から電源Ｂ２に供給される電力を所定量減らす処理を実行する。この場合、電源Ｂ２から電源１に供給される電力はそのまま維持される。このようにして電源Ｂ１から電源Ｂ２に供給される電力を減らして昇温制御を実行することで、電源Ｂ１のＳＯＣ１が次第に上昇し、目標ＳＯＣ１に近づくことになる。

他方、上記ステップＳ２４において否定判定された場合（ステップＳ２４でＮＯ）、すなわち現在ＳＯＣ１が目標ＳＯＣ１以上である場合には、上記ステップＳ２６とは反対に、電源Ｂ２から電源Ｂ１に供給する電力を所定量減らす処理を実行する。この場合、電源Ｂ１から電源Ｂ２に供給される電力はそのまま維持される。これにより、電源Ｂ１のＳＯＣ１が次第に低下して、目標ＳＯＣ１に近づくことになる。

このように図７に示した昇温制御では、電源Ｂ１，Ｂ２の昇温のための充放電を、高効率昇温可能ＳＯＣ領域７２内で入出力電力が最大となるＳＯＣと目標ＳＯＣに設定して、電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力を調整する。これにより、電源Ｂ１，Ｂ２をより迅速にかつ効率よく目標温度へ昇温させることが可能になる。

なお、図７の昇温制御のステップＳ２４では電源Ｂ１の現在ＳＯＣ１と目標ＳＯＣ１とを比較する例について説明するが、これに代えて、電源Ｂ２の現在ＳＯＣ２と目標ＳＯＣ２とを比較して、電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力量を調整してもよい。目標ＳＯＣ１と目標ＳＯＣ２はペアで特定されるため、電源Ｂ２のＳＯＣ２に基づいて電力調整を行っても、上記と同様の作用効果が得られる。

次に、図８を参照して、制御装置７０で実行される更に別の昇温制御について説明する。図８は、この昇温制御の処理手順を示すフローチャートである。この昇温制御は、図７に示した昇温制御、特にステップＳ２０およびＳ２２と共に実行するのが好ましい。また、図８に示すステップＳ３２およびＳ３４が本発明における電力調整部に相当する。

図８に示すように、制御装置７０は、まずステップＳ３０において、電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２が（目標温度ＴＢ＊−α）より高いか否かを判定する。ここでは、電源Ｂ１，Ｂ２のいずれかの温度ＴＢ１，ＴＢ２が（目標温度ＴＢ＊−α）より高ければ、肯定判定されるものとしてもよい。また、上記目標温度ＴＢ＊は、電源Ｂ１，Ｂ２が所望の入出力特性を得るのに好適な電源温度であり、制御装置７０の記憶装置内に予め記憶しておくことができる。さらに、上記αは電源温度ＴＢ１，ＴＢ２が目標温度ＴＢ＊に近づいたことを判定するための閾値となる温度差であり、これも制御装置７０の記憶装置内に予め記憶しておくことができる。

上記ステップＳ３０において否定判定されると（ステップＳ３０でＮＯ）、制御装置７０は、続くステップＳ３８で、その時点で電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取り可能な最大電力である電力Ｐの充放電を繰り返して昇温制御を継続する。

他方、上記ステップＳ３０において肯定判定されると（ステップＳ３０でＹＥＳ）、制御装置７０は、続くステップＳ３２において、電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２が目標温度ＴＢ＊より高いか否かを判定する。ここで肯定判定されると（ステップＳ３２でＹＥＳ）、制御装置７０は、続くステップＳ３４において昇温制御を終了する。

これに対し、上記ステップＳ３２において否定判定されると（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置７０は、続くステップＳ３６において、その時点で電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取り可能な最大電力である電力Ｐから、所定量ΔＰだけ減らした電力（Ｐ−ΔＰ）を電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りして昇温制御を実行する。ここで「所定量ΔＰ」は、電源Ｂ１，Ｂ２について試験やシミュレーション等を行って、昇温制御で電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２を目標温度ＴＢ＊を少し超える程度まで昇温するのに好適な値として得られたものを、記憶装置に予め記憶させておくことができる。

図９（ａ）は図８に示した昇温制御における電力調整を行ったときの電源電流と電池内部および外部の温度との関係を示すグラフである。また、図９（ｂ）は図８に示した昇温制御における電力調整を行わなかったときの電源電流と電池内部および外部の温度との関係を示すグラフである。

図９（ｂ）に示すように、温度センサ１４，２４で検出される温度ＴＢ１，ＴＢ２が目標温度ＴＢ＊になるまで電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力Ｐを一定のままで昇温制御を行った場合、電源Ｂ１，Ｂ２の内部温度は温度センサ１４，２４による検出値よりも高くなっていることが一般的である。これは電源内部からの伝熱によって電源外部の測定部の温度が上昇するのに時間差があることによる。そのため、温度センサ１４，２４の検出値が目標温度ＴＢ＊になったときは、電源内部が目標温度ＴＢ＊よりかなり高温になっている場合がある。

これに対し、図８を参照して上述した昇温制御によれば、電源Ｂ１，Ｂ２の温度ＴＢ１，ＴＢ２が目標温度ＴＢ＊に近づいたときに電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力を減少させる処理を実行することで、図９（ａ）に示すように、電源Ｂ１，Ｂ２の内部温度が目標温度ＴＢ＊を少し超える程度まで昇温することが可能になる。これにより、電源Ｂ１，Ｂ２の内部温度が目標温度ＴＢ＊を大きく超えて過熱するのを抑制でき、エネルギー浪費を低減できる。

なお、本発明は上述した幾つかの実施形態およびその変形例の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内で種々の変更や改良が可能であることはいうまでもない。

例えば、上記の電源システム１０において、２つの電源Ｂ１，Ｂ２の入出力上限値の絶対値が大きい場合よりも、上記入出力上限値の絶対値が小さい場合の方が、各電源Ｂ１，Ｂ２間でやり取りする電力を大きく設定してもよい。このようにすることで、低温時に入出力上限値が比較的低く制限される状態での昇圧制御において、互いにやり取りする電力を大きくすることで、２つの電源の昇温制御をより迅速に行うことが可能になる。

１０ 電源システム、１１，２１，８０ 電圧センサ、１２，２２ 電流センサ、１３，２３ システムメインリレー、１４，２４ 温度センサ、４０，５０ コンバータ、６０ インバータ、７０ 制御装置、７２ 高効率昇温可能ＳＯＣ領域、７４ 等エネルギー線、１００ モータ駆動装置、Ｂ１，Ｂ２ 電源、Ｃ０ 平滑コンデンサ、Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ ダイオード、ＩＢ１，ＩＢ２ 電流、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＭＧ モータジェネレータ、ＭＮＬ，ＮＬ１，ＮＬ２ 接地線、ＭＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｐ 電力または電力値、Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２ 出力上限値、Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２ 入力上限値、ＰＷＣ１，ＰＷＣ２，ＰＷＩ，ＳＥ１，ＳＥ２ 制御信号、Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ，Ｑ２Ａ，Ｑ２Ｂ スイッチング素子、ＴＢ＊ 目標温度、ＴＢ１，ＴＢ２ 温度または電源温度、ＶＢ１，ＶＢ２ 電圧、ＶＨ システム電圧または直流電圧、ΔＰ 所定量。

Claims (1)

1. 複数の電源と、
   前記複数の電源のうち少なくとも２つの電源間で電力をやり取りすることにより前記２つの電源の温度を上昇させる温調制御を実行する制御装置と、を備える電源システムであって、
   前記制御装置は、
   前記２つの電源の入出力電力が比較的大きくなるＳＯＣ領域を記憶して、このＳＯＣ領域内にある目標ＳＯＣで電力をやり取りさせる電力授受制御部と、
   前記２つの電源の温度と目標温度との差が所定温度より小さくなったときに前記２つの電源間でやり取りする電力を減少させる電力調整部とを含む、電源システム。

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