JP2018191381A

JP2018191381A - 電源システム

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Publication number: JP2018191381A
Application number: JP2017089656A
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Inventors: 近藤　隆義; Takayoshi Kondo; 隆義近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-29
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Abstract

【課題】電源システムにおけるバッテリの充電制御を好適化し、複数の電源系統間の電圧差を早期に解消できるようにすること。
【解決手段】電源システムは、複数の電源系統と、前記複数の電源系統に接続された制御装置とを備え、前記複数の電源系統の各々は、第１の電圧の電力を供給する第１の二次電池と、前記第１の二次電池から供給された電力によって動作する第１の負荷と、前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧の電力を供給する第２の二次電池と、前記第２の二次電池から供給された電力によって動作する第２の負荷と、前記第１の二次電池および前記第１の負荷と、前記第２の二次電池および前記第２の負荷との間に接続されたＤＣＤＣコンバータとを有し、前記制御装置は、前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上大きい場合、当該電源系統における特定の負荷の出力を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムに関する。

従来より、車両等に搭載される電源システムにおいて、互いに電圧が異なる複数のバッテリを備えるようにした技術が知られている。例えば、下記特許文献１には、車両電源システムにおいて、高電圧バッテリ（４８Ｖ）および低電圧バッテリ（１２Ｖ）を設け、高電圧バッテリの電圧を低電圧バッテリの電圧に降圧したり、低電圧バッテリの電圧を高電圧バッテリの電圧に昇圧したりすることができるようにした技術が開示されている。

特開２０１４−２３０４１６号公報

ところで、車両等に搭載される電源システムにおいて、互いに独立した複数の電源系統を備える構成を採用する場合がある。この場合、複数の電源系統の間で、バッテリの劣化状態や接続する部品の部品特性等によって、電圧差が生じることがある。この電圧差を解消させる方法として、一般的には、電圧が低いほうの電源系統の電圧に合わせて充電を行うことにより、電圧が低いほうの電源系統の電圧を、他の電源系統の電圧まで高める方法が考えられる。しかしながら、この方法では、充電時間がかかるために、電圧差を早期に解消することは困難であった。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、電源システムにおけるバッテリの充電制御を好適化し、複数の電源系統間の電圧差を早期に解消できるようにすることを目的とする。

本開示の一態様の電源システムは、複数の電源系統と、前記複数の電源系統に接続された制御装置とを備え、前記複数の電源系統の各々は、第１の電圧の電力を供給する第１の二次電池と、前記第１の二次電池から供給された電力によって動作する第１の負荷と、前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧の電力を供給する第２の二次電池と、前記第２の二次電池から供給された電力によって動作する第２の負荷と、前記第１の二次電池および前記第１の負荷と、前記第２の二次電池および前記第２の負荷との間に接続されたＤＣＤＣコンバータとを有し、前記制御装置は、前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上大きい場合、当該電源系統における特定の負荷の出力を増大させる。

これにより、複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統において、特定の負荷によって消費される第１の二次電池の電力量が増大するため、第１の二次電池の電力消費を促進し、第１の二次電池の電圧降下を早めることができる。したがって、当該電源系統の第１の二次電池の充電電圧と、当該電圧系統以外の電圧系統の第１の二次電池の充電電圧との電圧差を、早期に解消することができる。

本開示の一態様の電源システムにおいて、前記制御装置は、前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上小さい場合、当該電源系統における前記特定の負荷の出力を低減させるようにしてもよい。

これにより、複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統において、特定の負荷によって消費される第１の二次電池の電力量が低減するため、第１の二次電池の充電を促進し、第１の二次電池の電圧上昇を早めることができる。したがって、当該電源系統の第１の二次電池の充電電圧と、当該電圧系統以外の電圧系統の第１の二次電池の充電電圧との電圧差を、早期に解消することができる。

本開示の一態様の電源システムにおいて、前記特定の負荷は、冷却ファンであり、前記制御装置は、前記冷却ファンの出力を低減させた後、前記冷却ファンによる冷却対象の温度が所定の閾値を超えた場合、前記冷却ファンの出力を増大させるようにしてもよい。

これにより、冷却ファンの出力を低減させたことによって冷却対象の温度が上昇した場合であっても、冷却ファンの出力が増大することにより、冷却対象の温度を再び低下させることができる。したがって、冷却対象が過熱状態となってしまうことを防止することができる。

本開示の一態様の電源システムにおいて、前記制御装置は、前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上小さい場合、当該電源系統における前記ＤＣＤＣコンバータの出力を低減させるようにしてもよい。

これにより、複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統において、第１の二次電池の電力が第２の二次電池および第２の負荷に供給されなくなるため、第１の二次電池の充電を促進し、第１の二次電池の電圧上昇を早めることができる。したがって、当該電源系統の第１の二次電池の充電電圧と、当該電圧系統以外の電圧系統の第１の二次電池の充電電圧との電圧差を、早期に解消することができる。

本開示の一態様の電源システムにおいて、前記制御装置は、前記ＤＣＤＣコンバータの出力を低減させた後、当該ＤＣＤＣコンバータに接続されている前記第２の二次電池の充電率が、所定の閾値を下回った場合、当該ＤＣＤＣコンバータの出力を増大させるようにしてもよい。

これにより、ＤＣＤＣコンバータの出力を低減させたことによって第２の二次電池の充電率が低下した場合であっても、ＤＣＤＣコンバータの出力が増大することにより、第２の二次電池の充電率を再び増大させることができる。したがって、第２の負荷を動作させるのに十分な電力を、第２の二次電池が維持できるようにすることができる。

電源システムにおけるバッテリの充電制御を好適化し、複数の電源系統間の電圧差を早期に解消することができる。

実施形態に係る電源システムのシステム構成を示す図である。実施形態に係る制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る電源システムにおける動作のタイミングを示すタイミングチャートである。実施形態に係る制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る電源システムにおける動作のタイミングを示すタイミングチャートである。第１変形例に係る電源システムのシステム構成を示す図である。第２変形例に係る電源システムのシステム構成を示す図である。第３変形例に係る電源システムのシステム構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の電源システムについて説明する。

（電源システム１０の構成）
図１は、実施形態に係る電源システム１０のシステム構成を示す図である。図１に示す電源システム１０は、自動車等の車両に搭載されており、車両の各電気機器に電力を供給するためのシステムである。図１に示すように、電源システム１０は、第１の電源系統、第２の電源系統、充電器１１、およびＥＣＵ１４を有して構成されている。第１の電源系統および第２の電源系統は、互いに独立した電気系統である。

第１の電源系統は、中電圧系統、低電圧系統、および、中電圧系統と低電圧系統との間に接続されたＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１を備えて構成されている。中電圧系統は、中電圧電池ＬｉＢ−１、および、複数の中電圧負荷１Ａ，１Ｂ，・・・を有している。低電圧系統は、低電圧電池ＰｂＢ−１、複数の低電圧負荷１ａ，１ｂ，・・・、および、冷却ファン１２を有している。

第２の電源系統は、中電圧系統、低電圧系統、および、中電圧系統と低電圧系統との間に接続されたＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２を備えて構成されている。中電圧系統は、中電圧電池ＬｉＢ−２、および、複数の中電圧負荷２Ａ，２Ｂ，・・・を有している。低電圧系統は、低電圧電池ＰｂＢ−２、および、複数の低電圧負荷２ａ，２ｂ，・・・を有している。

中電圧電池ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２は、「第１の二次電池」の一例であって、中電圧（「第１の電圧」の一例、例えば、４８Ｖ）の電力を供給するリチウムイオンバッテリである。低電圧電池ＰｂＢ−１，ＰｂＢ−２は、「第２の二次電池」の一例であって、低電圧（「第２の電圧」の一例、例えば、１２Ｖ）の電力を供給する鉛バッテリである。

第１の電源系統において、複数の中電圧負荷１Ａ，１Ｂ，・・・は、「第１の負荷」の一例であって、中電圧電池ＬｉＢ−１から供給された中電圧の電力によって動作する電気機器である。また、冷却ファン１２は、「特定の負荷」の一例であって、中電圧電池ＬｉＢ−１から供給された中電圧の電力によって動作することにより、所定の冷却対象を冷却する電気機器である。所定の冷却対象としては、例えば、冷却水、バッテリ等が挙げられる。複数の低電圧負荷１ａ，１ｂ，・・・は、「第２の負荷」の一例であって、低電圧電池ＰｂＢ−１から供給された低電圧の電力によって動作する電気機器である。ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１は、中電圧電池ＬｉＢ−１から供給される中電圧の電力を、低電圧の電力に変換して、低電圧系統に出力する。

第２の電源系統において、複数の中電圧負荷２Ａ，２Ｂ，・・・は、「第１の負荷」の一例であって、中電圧電池ＬｉＢ−２から供給された中電圧の電力によって動作する電気機器である。複数の低電圧負荷２ａ，２ｂ，・・・は、「第２の負荷」の一例であって、低電圧電池ＰｂＢ−２から供給された低電圧の電力によって動作する電気機器である。ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２は、中電圧電池ＬｉＢ−２から供給される中電圧の電力を、低電圧の電力に変換して、低電圧系統に出力する。

充電器１１は、第１の電源系統の中電圧系統と、第２の電源系統の中電圧系統とに接続されている。充電器１１は、車外の電源設備２０から供給された電力を、ダイオード１３ａを介して、第１の電源系統の中電圧系統に出力する。これにより、充電器１１は、中電圧電池ＬｉＢ−１を充電することができる。また、充電器１１は、車外の電源設備２０から供給された電力を、ダイオード１３ｂを介して、第２の電源系統の中電圧系統に出力する。これにより、充電器１１は、中電圧電池ＬｉＢ−２を充電することができる。なお、充電器１１は、ＥＣＵ１４の制御により、第１の電源系統または第２の電源系統のいずれかに、選択的に電力を出力することが可能である。また、充電器１１は、ＥＣＵ１４の制御により、第１の電源系統および第２の電源系統の双方に、同時に電力を出力することも可能である。

ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２、充電器１１、および冷却ファン１２に接続されており、第１の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−１および第２の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−２への充電を制御する。例えば、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との間で、所定電圧以上の電圧差が生じた場合、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との大小関係に応じて、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２、充電器１１、および冷却ファン１２の動作を制御する。

具体的には、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との大小関係に応じて、以下に示すとおり、異なる制御を行う。

（中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧＞中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧の場合）
ＥＣＵ１４は、第１の電源系統に対しては、通常通り、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１から、低電圧の電力を低電圧系統に出力させる。また、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２を動作させる。これにより、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の電力消費を促し、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧に早期に到達するようにする。

一方、ＥＣＵ１４は、第２の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を停止させる。これにより、ＥＣＵ１４は、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−２に供給されるようにし、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧に早期に到達するようにする。

但し、ＥＣＵ１４は、低電圧電池ＰｂＢ−２のＳＯＣ（State Of Charge：充電率）であるＰｂ２が、低電圧電池ＰｂＢ−２の下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ２以下となったとき、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷２ａ，２ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−２が維持できるようにする。

（中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧＜中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧の場合）
ＥＣＵ１４は、第２の電源系統に対しては、通常通り、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２に中電圧の電力を低電圧の電力に変換させ、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２から、低電圧の電力を低電圧系統に出力させる。これにより、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−２の電力消費を促し、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧に早期に到達するようにする。

一方、ＥＣＵ１４は、第１の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を停止させる。また、冷却ファン１２の動作を停止させる。これにより、ＥＣＵ１４は、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−１に供給されるようにし、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧に早期に到達するようにする。

但し、ＥＣＵ１４は、低電圧電池ＰｂＢ−１のＳＯＣであるＰｂ１が、低電圧電池ＰｂＢ−１の下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ１以下となったとき、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷１ａ，１ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−１が維持できるようにする。

また、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２によるｎ個の冷却対象の温度Ｔｎのいずれかが、所定の閾値Ｔ２以上となったとき、冷却ファン１２の動作を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２による各冷却対象が過熱状態となってしまうことを防止する。

なお、上記処理を実現するため、ＥＣＵ１４には、冷却ファンによる冷却対象の温度が、温度センサ１５から入力される。また、ＥＣＵ１４には、中電圧電池ＬｉＢ−１の電圧値および中電圧電池ＬｉＢ−２の電圧値が、電圧センサ１６ａ，１６ｂから入力される。また、ＥＣＵ１４には、低電圧電池ＰｂＢ−１の電流値および低電圧電池ＰｂＢ−２の電流値が、電流センサ１７ａ，１７ｂから入力される。

例えば、ＥＣＵ１４は、プロセッサ、記憶装置等のハードウェアを備えて構成されている。そして、ＥＣＵ１４は、記憶装置に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することにより、上記したＥＣＵ１４の機能を実現する。なお、プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等が挙げられる。また、記憶装置としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が挙げられる。

（ＥＣＵ１４による制御の具体例（第１例））
次に、図２および図３を参照して、実施形態に係るＥＣＵ１４による制御の具体例（第１例）について説明する。ここでは、主に、第１の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、第２の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上大きい場合における、ＥＣＵ１４による制御について説明する。

（ＥＣＵ１４による処理の手順）
図２は、実施形態に係るＥＣＵ１４による処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す処理は、例えば、充電器１１による充電が開始された直後、ＥＣＵ１４によって実行される。

まず、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さいか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さいと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「２」を設定し（ステップＳ２０２）、図４のフローチャートのＢに処理を進める。

なお、並列充電制御フラグとは、ＥＣＵ１４によって読み書き可能なフラグであり、例えば、ＥＣＵ１４が備えるメモリ等に格納されるものである。この並列充電制御フラグには、設定値として、「０」、「１」、または「２」が設定され得る。「０」は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧とが等しい状態にあることを意味する値である。「１」は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上大きい状態にあることを意味する値である。「２」は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さい状態にあることを意味する値である。なお、本実施形態では、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との電圧差が所定電圧未満の場合には、「中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧とが等しい」とみなすこととする。

一方、ステップＳ２０１において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さくないと判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しいと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「０」を設定し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。

一方、ステップＳ２０３において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しくないと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「１」を設定する（ステップＳ２０５）。そして、ＥＣＵ１４は、低電圧電池ＰｂＢ−２のＳＯＣであるＰｂ２が、低電圧電池ＰｂＢ−２の下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ２よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０６において、Ｐｂ２がＰｂＬｗ２よりも大きいと判断された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を停止させる（ステップＳ２０７）。これにより、ＥＣＵ１４は、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−２に供給されるようにし、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧に早期に到達するようにする。但し、既にＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力が停止されている場合、ＥＣＵ１４は、その停止状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ２０１へ処理を戻す。

一方、ステップＳ２０６において、Ｐｂ２がＰｂＬｗ２よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を開始させる（ステップＳ２０８）。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷２ａ，２ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−２が維持できるようにする。但し、既にＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力が行われている場合、ＥＣＵ１４は、その出力状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ２０１へ処理を戻す。

（電源システム１０における動作のタイミング）
図３は、実施形態に係る電源システム１０における動作のタイミングを示すタイミングチャートである。

まず、充電器１１による、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電を開始する（図中タイミングｔ１）。このとき、ＥＣＵ１４は、充電器１１から第２の電源系統に対してのみ、電力を出力させる。また、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を停止させる。さらに、ＥＣＵ１４は、第１の電源系統の冷却ファン１２を、通常動作させる。これにより、従来技術（本制御を行わない場合）と比較して、中電圧電池ＬｉＢ−２への電力供給量が増大するとともに、中電圧電池ＬｉＢ−１からの電力消費量が増大するため、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との電圧差が、早期に縮まってゆくこととなる。

その後、低電圧電池ＰｂＢ−２のＳＯＣであるＰｂ２が、低電圧電池ＰｂＢ−２の下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ２以下となったとき（図中タイミングｔ２）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷２ａ，２ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−２が維持できるようにする。

そして、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との電圧差が解消すると（図中タイミングｔ３）、ＥＣＵ１４による制御は終了する。ここで、図３に示すように、本制御による中電圧電池ＬｉＢ−２の充電時間（図中「制御有」参照）は、従来の充電方法による中電圧電池ＬｉＢ−２の充電時間（図中「制御無」参照）と比較して、Δｔ（Δｔ＝ｔ４−ｔ３）だけ短くなっている。

（ＥＣＵ１４による制御の具体例（第２例））
次に、図４および図５を参照して、実施形態に係るＥＣＵ１４による制御の具体例（第２例）について説明する。ここでは、主に、第１の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、第２の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さい場合における、ＥＣＵ１４による制御について説明する。

（ＥＣＵ１４による処理の手順）
図４は、実施形態に係るＥＣＵ１４による処理の手順を示すフローチャートである。図４に示す処理は、例えば、充電器１１による充電が開始された直後、ＥＣＵ１４によって実行される。

まず、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さいか否かを判定する（ステップＳ４０１）。

ステップＳ４０１において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さくないと判定された場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しいか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０２において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しいと判定された場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「０」を設定し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。一方、ステップＳ４０２において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧と等しくないと判定された場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「１」を設定し（ステップＳ４０４）、図２のフローチャートのＡに処理を進める。

一方、ステップＳ４０１において、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上小さいと判定された場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、並列充電制御フラグに「２」を設定する（ステップＳ４０５）。そして、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２によるｎ個の冷却対象の温度Ｔｎのいずれかが、所定の閾値Ｔ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４０６）。

ステップＳ４０６において、温度Ｔｎが閾値Ｔ２よりも小さいと判断された場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２の動作を停止させる（ステップＳ４０７）。これにより、ＥＣＵ１４は、充電器１１からの電力が、冷却ファン１２によって消費されないようにする。但し、既に冷却ファン１２の動作が停止されている場合、ＥＣＵ１４は、その停止状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４１１へ処理を進める。

一方、ステップＳ４０６において、温度Ｔｎが閾値Ｔ２よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２によるｎ個の冷却対象の温度Ｔｎのいずれかが、所定の閾値Ｔ１（但し、Ｔ１＞Ｔ２）よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４０８）。

ステップＳ４０８において、温度Ｔｎが閾値Ｔ１よりも小さいと判断された場合（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２の動作を開始させる（ステップＳ４０９）。これにより、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２による各冷却対象が過熱状態となってしまうことを防止する。但し、既に冷却ファン１２の動作が開始されている場合、ＥＣＵ１４は、その動作状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４１１へ処理を進める。

一方、ステップＳ４０８において、温度Ｔｎが閾値Ｔ１よりも小さくないと判断された場合（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、冷却対象において過熱異常が発生したことを通知して（ステップＳ４１０）、ＥＣＵ１４は、処理を終了する。

ステップＳ４１１では、ＥＣＵ１４は、低電圧電池ＰｂＢ−１のＳＯＣであるＰｂ１が、低電圧電池ＰｂＢ−１の下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ１よりも大きいか否かを判断する。

ステップＳ４１１において、Ｐｂ１がＰｂＬｗ１よりも大きいと判断された場合（ステップＳ４１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を停止させる（ステップＳ４１２）。これにより、ＥＣＵ１４は、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−１に供給されるようにし、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧に早期に到達するようにする。但し、既にＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力が停止されている場合、ＥＣＵ１４は、その停止状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４０１へ処理を戻す。

一方、ステップＳ４１１において、Ｐｂ１がＰｂＬｗ１よりも大きくないと判断された場合（ステップＳ４１１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を開始させる（ステップＳ４１３）。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷１ａ，１ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−１が維持できるようにする。但し、既にＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力が行われている場合、ＥＣＵ１４は、その出力状態を維持する。そして、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４０１へ処理を戻す。

（電源システム１０における動作のタイミング）
図５は、実施形態に係る電源システム１０における動作のタイミングを示すタイミングチャートである。

まず、充電器１１による、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電を開始する（図中タイミングｔ１）。このとき、ＥＣＵ１４は、充電器１１から第１の電源系統に対してのみ電力を出力させる。また、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を停止させる。さらに、ＥＣＵ１４は、第１の電源系統の冷却ファン１２の動作を停止させる。これにより、従来技術（本制御を行わない場合）と比較して、中電圧電池ＬｉＢ−１への電力供給量が増大するとともに、中電圧電池ＬｉＢ−２からの電力消費量が増大するため、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との電圧差が、早期に縮まってゆくこととなる。

その後、冷却ファン１２によるｎ個の冷却対象の温度Ｔｎのいずれかが、所定の閾値Ｔ２以上となったとき（図中タイミングｔ２）。ＥＣＵ１４は、第１の電源系統の冷却ファン１２の動作を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、冷却ファン１２による各冷却対象が過熱状態となってしまうことを防止する。

さらにその後、低電圧電池ＰｂＢ−１のＳＯＣであるＰｂ１が、下限判定ＳＯＣであるＰｂＬｗ１以下となったとき（図中タイミングｔ３）、ＥＣＵ１４は、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を再開させる。これにより、ＥＣＵ１４は、複数の低電圧負荷１ａ，１ｂ，・・・を動作させるのに十分な電力を、低電圧電池ＰｂＢ−１が維持できるようにする。

そして、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧との電圧差が解消すると（図中タイミングｔ４）、ＥＣＵ１４による制御は終了する。ここで、図５に示すように、本制御による中電圧電池ＬｉＢ−１の充電時間（図中「制御有」参照）は、従来の充電方法による中電圧電池ＬｉＢ−１の充電時間（図中「制御無」参照）と比較して、Δｔ（Δｔ＝ｔ５−ｔ４）だけ短くなっている。

以上説明したように、本実施形態に係る電源システム１０によれば、第１の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧が、第２の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧よりも所定電圧以上高くなった場合、第１の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１から低電圧の電力を出力させるとともに、冷却ファン１２を動作させる。一方、第２の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２からの低電圧の電力の出力を停止させる。これにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の電力消費が促されるとともに、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−２に供給されるようになる。したがって、本実施形態に係る電源システム１０によれば、第１の電源系統と第２の電源系統との間の電圧差を早期に解消することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１０によれば、第２の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が、第１の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧よりも所定電圧以上高くなった場合、第２の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２から低電圧の電力を出力させる。一方、第１の電源系統に対しては、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１からの低電圧の電力の出力を停止させるとともに、冷却ファン１２の動作を停止させる。これにより、中電圧電池ＬｉＢ−２の電力消費が促されるとともに、充電器１１からの電力が、最大限、中電圧電池ＬｉＢ−１に供給されるようになる。したがって、本実施形態に係る電源システム１０によれば、第１の電源系統と第２の電源系統との間の電圧差を早期に解消することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、以下に示す第１〜第１０変形例のように、実施形態を変形してもよい。なお、第１〜第３変形例（図６〜図８）においては、実施形態からの変更点について説明することとし、実施形態と同様の構成要素については、実施形態と同じ符号を付すことにより、その説明を省略する。

（第１変形例）
図６は、第１変形例に係る電源システム１０Ａのシステム構成を示す図である。実施形態（図１）の電源システム１０では、「特定の負荷」の一例として、低電圧系統に、冷却ファン１２が設けられているが、第１変形例（図６）の電源システム１０Ａでは、中電圧系統に、冷却ファン１２が設けられている。このように、「特定の負荷」である冷却ファン１２は、中電圧電池ＬｉＢ−１が属する中電圧系統に設けられていてもよく、中電圧系統以外の電圧系統に設けられていてもよい。いずれの場合も、冷却ファン１２を動作させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の電力消費を促すことができ、冷却ファン１２を停止させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電力供給量の低下を抑制することができる。

（第２変形例）
図７は、第２変形例に係る電源システム１０Ｂのシステム構成を示す図である。実施形態（図１）の電源システム１０では、２つの電源系統（第１の電源系統および第２の電源系統）を備える構成としているが、第２変形例（図７）の電源システム１０Ｂでは、３つの電源系統（第１の電源系統、第２の電源系統、および第３の電源系統）を備える構成としている。

第３の電源系統は、第２の電源系統と同様に、中電圧系統、低電圧系統、および、中電圧系統と低電圧系統との間に接続されたＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−３を備えて構成されている。中電圧系統は、中電圧電池ＬｉＢ−３、および、複数の中電圧負荷３Ａ，３Ｂ，・・・を有している。低電圧系統は、低電圧電池ＰｂＢ−３、および、複数の低電圧負荷３ａ，３ｂ，・・・を有している。

ＥＣＵ１４は、さらに、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−３からの低電圧の電力の出力を制御することで、中電圧電池ＬｉＢ−２への充電を制御するのと同様に、第３の電源系統の中電圧電池ＬｉＢ−３への充電を制御することができる。このため、ＥＣＵ１４には、中電圧電池ＬｉＢ−３の電圧値が、電圧センサ１６ｃから入力される。また、ＥＣＵ１４には、低電圧電池ＰｂＢ−３の電流値が、電流センサ１７ｃから入力される。

この第２変形例によれば、例えば、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２または中電圧電池ＬｉＢ−３の充電電圧との間に、所定電圧以上の電圧差が生じた場合、実施形態で説明した充電制御と同様の充電制御を行うことにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧と、中電圧電池ＬｉＢ−２または中電圧電池ＬｉＢ−３の充電電圧との電圧差を早期に解消することができる。

このように、「複数の電源系統」は、２つの電源系統に限らず、３つ以上の電源系統であってもよい。

（第３変形例）
図８は、第３変形例に係る電源システム１０Ｃのシステム構成を示す図である。実施形態（図１）の電源システム１０では、第１の電源系統における「第１の負荷」の一例として、複数の中電圧負荷１Ａ，１Ｂ，・・・を用いているが、第３変形例（図８）の電源システム１０Ｃでは、第１の電源系統における「第１の負荷」の一例として、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１１を介して中電圧電池ＬｉＢ−１（「第１の二次電池」の一例）に接続された、複数の高電圧負荷１Ａ，１Ｂ，・・・を用いている。

同様に、実施形態（図１）の電源システム１０では、第２の電源系統における「第１の負荷」の一例として、複数の中電圧負荷２Ａ，２Ｂ，・・・を用いているが、第３変形例（図８）の電源システム１０Ｃでは、第２の電源系統における「第１の負荷」の一例として、ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−２１を介して中電圧電池ＬｉＢ−２（「第１の二次電池」の一例）に接続された、複数の高電圧負荷２Ａ，２Ｂ，・・・を備える。

このように、中電圧電池ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２から供給される電力によって動作する「第１の負荷」は、中電圧電池ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２が属する中電圧系統に設けられていてもよく、中電圧系統以外の電圧系統に設けられていてもよい。

（第４変形例）
実施形態（図１）の電源システム１０では、「第１の二次電池」の一例として、リチウムイオンバッテリを用いているが、これに限らず、例えば、その他のバッテリ（例えば、鉛バッテリ、ニッケル水素電池等）、大容量のキャパシタ等を用いてもよい。また、実施形態（図１）の電源システム１０では、「第２の二次電池」の一例として、鉛バッテリを用いているが、これに限らず、例えば、その他のバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素電池等）、大容量のキャパシタ等を用いてもよい。

（第５変形例）
実施形態（図１）の電源システム１０では、充電器１１から出力された電力により、一方の中電圧電池を充電して、２つの中電圧電池の電圧差を解消するようにしているが、これに限らず、その他の電力供給源（例えば、オルタネータ、燃料電池セル等）から出力された電力により、一方の中電圧電池を充電して、２つの中電圧電池の電圧差を解消するようにしてもよい。

（第６変形例）
実施形態（図１）の電源システム１０では、「特定の負荷」の一例として、冷却ファン１２を用いているが、これに限らない。例えば、「特定の負荷」として、その他の負荷（例えば、ヘッドライト、ウォータポンプ等）を用いてもよい。「特定の負荷」として如何なる負荷を用いた場合であっても、当該負荷を動作させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の電力消費を促すことができ、当該負荷の動作を停止させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電力供給量の低下を抑制することができる。

（第７変形例）
なお、実施形態において、「冷却ファン１２の動作を停止させる」とした箇所は、「冷却ファン１２の出力を低減させる」としてもよい。この場合も、中電圧電池ＬｉＢ−１に対する充電電力供給量の低下を抑制することができる。また、実施形態において、「冷却ファン１２の動作を開始させる」とした箇所は、既に冷却ファン１２が動作している場合には、「冷却ファン１２の出力を増大させる」としてもよい。この場合も、中電圧電池ＬｉＢ−１の電力消費を促すことができる。

また、実施形態において、「ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２の出力を停止させる」とした箇所は、「ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２の出力を低減させる」としてもよい。この場合も、中電圧電池ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２に対する充電電力供給量の低下を抑制することができる。また、実施形態において、「ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２の動作を開始させる」とした箇所は、既にＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２の出力が開始されている場合には、「ＤＣＤＣコンバータＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２の出力を増大させる」としてもよい。この場合も、中電圧電池ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２の電力消費を促すことができる。

（第８変形例）
また、実施形態において、「特定の負荷」としての冷却ファン１２を、第１の電源系統のみ設けるようにしているが、当該冷却ファン１２を「特定の負荷」として、第２の電源系統にさらに設けるようにしてもよい。また、冷却ファン１２以外の負荷を「特定の負荷」として、第２の電源系統にさらに設けるようにしてもよい。いずれの場合も、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧よりも所定電圧以上大きい場合は、第２の電源系統の「特定の負荷」を動作させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−２の電力消費を促すことができ、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電圧が中電圧電池ＬｉＢ−１の充電電圧よりも所定電圧以上小さい場合は、第２の電源系統の「特定の負荷」の動作を停止させることにより、中電圧電池ＬｉＢ−２の充電電力供給量の低下を抑制することができる。

（第９変形例）
また、「第１の二次電池」は、いわゆる中電圧の電力を供給するものに限らず、例えば、いわゆる高電圧や低電圧の電力を供給するものであってもよい。また、「第２の二次電池」は、いわゆる低電圧の電力を供給するものに限らず、例えば、いわゆる中電圧や高電圧の電力を供給するものであってもよい。また、「第１の二次電池」および「第２の二次電池」ともに、リチウムイオンバッテリ、鉛バッテリに限定するものではなく、例えば、大容量キャパシタ等であってもよい。

（第１０変形例）
また、実施形態では、「制御装置」の機能を１つのＥＣＵ１４によって実現するようにしているが、これに限らない。例えば、車両用の電源システムにおいては、制御対象毎（例えば、バッテリ毎、ＤＣＤＣコンバータ毎、冷却ファン毎等）に、ＥＣＵが設けられている場合がある。この場合、「制御装置」の機能を、制御対象毎の複数のＥＣＵが連携することによって実現するようにしてもよい。

なお、実施形態において、電池電圧または充電電圧で判定を行うとした箇所は、代わりに、ＳＯＣ、充放電時間、マップ等で、同等の判定を行うようにしてもよい。また、「充電率」は、ＳＯＣ以外にも、電池電圧、充電電圧、電流値、充電時間、マップ等で、同等の判定を行うようにしてもよい。

１Ａ，１Ｂ，・・・中電圧負荷（第１の負荷）
１ａ，１ｂ，・・・低電圧負荷（第２の負荷）
２Ａ，２Ｂ，・・・中電圧負荷（第１の負荷）
２ａ，２ｂ，・・・低電圧負荷（第２の負荷）
１０電源システム
１１充電器
１２冷却ファン（特定の負荷）
１３ａ，１３ｂダイオード
１４ＥＣＵ（制御装置）
１５温度センサ
１６ａ，１６ｂ電圧センサ
１７ａ，１７ｂ電流センサ
２０電源設備
ＤＤＣ−１，ＤＤＣ−２ＤＣＤＣコンバータ
ＬｉＢ−１，ＬｉＢ−２中電圧電池（第１の二次電池）
ＰｂＢ−１，ＰｂＢ−２低電圧電池（第２の二次電池）

Claims

複数の電源系統と、
前記複数の電源系統に接続された制御装置と
を備え、
前記複数の電源系統の各々は、
第１の電圧の電力を供給する第１の二次電池と、
前記第１の二次電池から供給された電力によって動作する第１の負荷と、
前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧の電力を供給する第２の二次電池と、
前記第２の二次電池から供給された電力によって動作する第２の負荷と、
前記第１の二次電池および前記第１の負荷と、前記第２の二次電池および前記第２の負荷との間に接続されたＤＣＤＣコンバータと
を有し、
前記制御装置は、
前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上大きい場合、当該電源系統における特定の負荷の出力を増大させる
電源システム。
前記制御装置は、
前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上小さい場合、当該電源系統における前記特定の負荷の出力を低減させる
請求項１に記載の電源システム。
前記特定の負荷は、冷却ファンであり、
前記制御装置は、
前記冷却ファンの出力を低減させた後、前記冷却ファンによる冷却対象の温度が所定の閾値を超えた場合、前記冷却ファンの出力を増大させる
請求項２に記載の電源システム。
前記制御装置は、
前記複数の電源系統のうちのいずれか１つの電源系統の前記第１の二次電池の充電電圧が、当該電圧系統以外の電圧系統の前記第１の二次電池の充電電圧よりも、所定電圧以上小さい場合、当該電源系統における前記ＤＣＤＣコンバータの出力を低減させる
請求項１から３のいずれか一項に記載の電源システム。
前記制御装置は、
前記ＤＣＤＣコンバータの出力を低減させた後、当該ＤＣＤＣコンバータに接続されている前記第２の二次電池の充電率が、所定の閾値を下回った場合、当該ＤＣＤＣコンバータの出力を増大させる
請求項４に記載の電源システム。