JP2022117722A - Power source control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電源制御装置に関する。 The present disclosure relates to a power control device.
特許文献1には、電気自動車に搭載されるバッテリ制御装置が開示されている。特許文献1に開示されるバッテリ制御装置は、電気自動車の走行時には複数のバッテリを並列接続とし、外部給電装置による複数のバッテリの充電時には複数のバッテリを直列接続とする。 Patent Literature 1 discloses a battery control device mounted on an electric vehicle. The battery control device disclosed in Patent Document 1 connects a plurality of batteries in parallel when the electric vehicle is running, and connects the plurality of batteries in series when the batteries are charged by an external power supply device.
特許文献1に開示されるシステムは、いずれかのバッテリと他のバッテリとにおいて状態の不均衡が生じる懸念があるため、この種のシステムでは、複数のバッテリの不均衡を是正しやすい技術が適用されることが望まれる。 In the system disclosed in Patent Document 1, there is a concern that a state imbalance may occur between one of the batteries and the other battery, so in this type of system, a technology that easily corrects the imbalance of multiple batteries is applied. It is hoped that
本開示は、複数のバッテリの不均衡を是正しやすい変換装置を提供する。 The present disclosure provides a conversion device that facilitates correcting the imbalance of multiple batteries.
本開示の一つである電源制御装置は、
複数のバッテリが少なくとも並列に接続され得る電源システムに用いられる電源制御装置であって、
前記複数のバッテリにおける一のバッテリと他のバッテリとの間で電力変換を行う電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記電力変換部に降圧動作又は昇圧動作を行わせて前記一のバッテリの両端電圧及び前記他のバッテリの両端電圧を調整する。
A power supply control device, which is one of the present disclosure,
A power supply control device used in a power supply system in which a plurality of batteries can be connected at least in parallel,
a power conversion unit that performs power conversion between one of the plurality of batteries and the other battery;
a control unit that controls the power conversion unit;
has
The control unit causes the power conversion unit to perform a step-down operation or a step-up operation to adjust the voltage across the one battery and the voltage across the other battery.
本開示の一つである電源制御装置は、複数のバッテリの不均衡を是正しやすい。 A power control apparatus that is one aspect of the present disclosure facilitates correcting imbalances among multiple batteries.
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔1〕~〔13〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。 Embodiments of the present disclosure are listed and illustrated below. The features [1] to [13] exemplified below may be combined in any way within a consistent range.
〔1〕複数のバッテリが少なくとも並列に接続され得る電源システムに用いられる電源制御装置であって、
前記複数のバッテリにおける一のバッテリと他のバッテリとの間で電力変換を行う電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記電力変換部に降圧動作又は昇圧動作を行わせて前記一のバッテリの両端電圧及び前記他のバッテリの両端電圧を調整する
電源制御装置。
[1] A power supply control device used in a power supply system in which a plurality of batteries can be connected at least in parallel,
a power conversion unit that performs power conversion between one of the plurality of batteries and the other battery;
a control unit that controls the power conversion unit;
has
A power supply control device, wherein the control unit causes the power conversion unit to perform a step-down operation or a step-up operation to adjust a voltage across the one battery and a voltage across the other battery.
上記の〔1〕の電源制御装置では、制御部が電力変換部を制御し、一のバッテリの両端電圧及び他のバッテリの両端電圧を調整することができる。よって、この電源制御装置は、複数のバッテリの不均衡を是正しやすい。 In the power supply control device of [1] above, the control unit can control the power conversion unit to adjust the voltage across one battery and the voltage across the other battery. Therefore, this power control apparatus is easy to correct the imbalance of a plurality of batteries.
〔2〕上記の〔1〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電源システムは、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの接続状態を直列接続と並列接続とに切り替える切替部を有する。上記電力変換部の所定部位が上記切替部に兼用される。 [2] The power control device described in [1] above has the following features. The power supply system has a switching unit that switches the connection state of the one battery and the other battery between series connection and parallel connection. A predetermined portion of the power conversion section is also used as the switching section.
上記の〔2〕の電源制御装置が対象とする電源システムは、一のバッテリと他のバッテリの接続状態が直列接続と並列接続に切り替わるものであり、バッテリが不均衡になりやすく、不均衡になった場合の弊害が懸念されるものである。上記電源制御装置は、このような電源システムにおいて複数のバッテリの不均衡を是正することができるため、より有用である。しかも、上記電源制御装置は、複数のバッテリの直並列を切り替える切替部の一部として電力変換部の少なくとも一部を兼用することができるため、装置の簡素化を図ることができる。 The power supply system to which the power control device of [2] above is intended is one in which the connection state of one battery and another battery is switched between series connection and parallel connection, and the batteries tend to become unbalanced. There are concerns about the adverse effects of this situation. The power control apparatus described above is more useful because it can correct the imbalance of the batteries in such a power system. Moreover, since the power supply control device can also use at least a part of the power conversion unit as a part of the switching unit that switches the series/parallel connection of the plurality of batteries, the device can be simplified.
〔3〕上記の〔2〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電力変換部は、複数の半導体スイッチとインダクタとを備え、上記複数の半導体スイッチのオンオフ動作により電圧変換を行うDCDCコンバータを有する。上記切替部は、機械式リレーを有する。上記複数の半導体スイッチは、上記機械式リレーに並列に接続される並列スイッチを含む。上記並列スイッチ及び上記機械式リレーは、上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの正極との間の経路において並列に設けられる。上記機械式リレーがオン状態のときに上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの正極との間が導通する。 [3] The power control device described in [2] above has the following features. The power conversion section includes a plurality of semiconductor switches and an inductor, and has a DCDC converter that performs voltage conversion by turning on and off the plurality of semiconductor switches. The switching unit has a mechanical relay. The plurality of semiconductor switches includes a parallel switch connected in parallel with the mechanical relay. The parallel switch and the mechanical relay are provided in parallel in a path between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery. Conduction is established between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery when the mechanical relay is on.
上記の〔3〕の電源制御装置は、バッテリ間においてDCDCコンバータによって電圧変換を行う場合には、半導体スイッチによって高速スイッチング動作を行うことができる。一方で、一のバッテリと他のバッテリを直列接続に切り替える場合には、機械式リレーをオン動作させて一のバッテリの負極と他のバッテリの正極の間を導通させることができる。即ち、高速スイッチング動作を行うスイッチとは異なる部品によって直列接続時の導通を図ることができる。 The power supply control device of [3] above can perform a high-speed switching operation by a semiconductor switch when voltage conversion is performed between batteries by a DCDC converter. On the other hand, when one battery and another battery are switched to a series connection, the mechanical relay can be turned on to allow conduction between the negative electrode of one battery and the positive electrode of the other battery. In other words, conduction during series connection can be achieved by a component different from the switch that performs high-speed switching operation.
〔4〕上記の〔3〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記DCDCコンバータは、ブリッジ回路を具備する。上記ブリッジ回路は、上記複数の半導体スイッチのうちの第1半導体スイッチと第2半導体スイッチとが直列に接続された第1直列部と、上記複数の半導体スイッチのうちの第3半導体スイッチと第4半導体スイッチとが直列に接続された第2直列部と、上記インダクタと、を備える。上記第1直列部は、上記一のバッテリに対して並列に接続される。上記第1半導体スイッチの一端が上記一のバッテリの正極に電気的に接続される。上記第2半導体スイッチの一端が上記一のバッテリの負極に電気的に接続される。上記第2直列部は、上記他のバッテリに対して並列に接続される。上記第3半導体スイッチの一端が上記他のバッテリの正極に電気的に接続される。上記第4半導体スイッチの一端が上記他のバッテリの負極に電気的に接続される。上記インダクタの一端は、上記第1直列部における上記第1半導体スイッチと上記第2半導体スイッチとの間の部位に電気的に接続される。上記インダクタの他端は、上記第2直列部における上記第3半導体スイッチと上記第4半導体スイッチとの間の部位に電気的に接続される。上記第2半導体スイッチに対して一の上記機械式リレーが並列に接続される。上記第3半導体スイッチに対して他の上記機械式リレーが並列に接続される。上記切替部は、一の上記機械式リレー及び他の上記機械式リレーがオン状態に切り替わることにより一の上記機械式リレーと他の上記機械式リレーと上記インダクタとを介して上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの正極とが導通し、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリを直列接続にする。 [4] The power supply control device described in [3] above has the following features. The DCDC converter has a bridge circuit. The bridge circuit includes a first series section in which a first semiconductor switch and a second semiconductor switch of the plurality of semiconductor switches are connected in series, and a third semiconductor switch and a fourth semiconductor switch of the plurality of semiconductor switches. A second series section in which a semiconductor switch is connected in series, and the inductor. The first series section is connected in parallel with the one battery. One end of the first semiconductor switch is electrically connected to the positive electrode of the one battery. One end of the second semiconductor switch is electrically connected to the negative electrode of the one battery. The second series section is connected in parallel with the other battery. One end of the third semiconductor switch is electrically connected to the positive electrode of the other battery. One end of the fourth semiconductor switch is electrically connected to the negative electrode of the other battery. One end of the inductor is electrically connected to a portion between the first semiconductor switch and the second semiconductor switch in the first series section. The other end of the inductor is electrically connected to a portion between the third semiconductor switch and the fourth semiconductor switch in the second series section. One of the mechanical relays is connected in parallel with the second semiconductor switch. Another mechanical relay is connected in parallel with the third semiconductor switch. When the one mechanical relay and the other mechanical relay are switched to the ON state, the switching unit switches the one battery through the one mechanical relay, the other mechanical relay, and the inductor. The negative electrode and the positive electrode of the other battery are electrically connected to connect the one battery and the other battery in series.
上記の〔4〕の電源制御装置は、Hブリッジ型のブリッジ回路によって両バッテリ間での電圧変換を可能としつつ、ブリッジ回路のインダクタや導電路を効率的に利用して直列接続に切り替えることを可能とする。 The power supply control device of [4] above enables voltage conversion between the two batteries by means of an H-bridge type bridge circuit, while efficiently utilizing the inductors and conductive paths of the bridge circuit to switch to series connection. make it possible.
〔5〕上記の〔2〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電力変換部は、複数のスイッチとインダクタとを備え、上記複数のスイッチのオンオフ動作により電圧変換を行うDCDCコンバータを有する。上記複数のスイッチは、上記切替部に兼用される兼用スイッチを含む。上記兼用スイッチは、上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの正極との間の経路に設けられる。上記切替部は、上記兼用スイッチがオン状態に切り替わることにより上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの正極との間が導通し、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリを直列接続にする。 [5] The power control device described in [2] above has the following features. The power conversion section has a DCDC converter that includes a plurality of switches and an inductor, and performs voltage conversion by turning on and off the plurality of switches. The plurality of switches includes a dual-purpose switch that is also used as the switching unit. The dual-purpose switch is provided on a path between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery. When the dual-purpose switch is switched to an ON state, the switching unit establishes electrical continuity between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery, thereby connecting the one battery and the other battery in series.
上記の〔5〕の電源制御装置では、Hブリッジ型のブリッジ回路によって両バッテリ間での電圧変換を可能としつつ、ブリッジ回路のインダクタ及びスイッチ(兼用スイッチ)を効率的に利用して直列接続に切り替えることを可能とする。特に、上記電源制御装置は、一部のスイッチが直並列の切り替えと電圧変換とに兼用されるため、各々の機能を別々の専用部品によって構成する場合と比較して、一層の簡素化を図ることができる。 In the power supply control device of [5] above, the H-bridge type bridge circuit enables voltage conversion between the two batteries, while efficiently using the inductor and switch (double-purpose switch) of the bridge circuit for series connection. allow to switch. In particular, in the above power supply control device, some switches are used for both series-parallel switching and voltage conversion. be able to.
〔6〕上記の〔2〕から〔5〕のいずれか一つに記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記切替部は、上記一のバッテリの正極と上記他のバッテリの正極との間に介在する第1リレーと、上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの負極との間に介在する第2リレーと、を備える。上記第1リレー及び上記第2リレーがオン状態に切り替わることにより、上記一のバッテリの正極と上記他のバッテリの正極とが短絡し且つ上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの負極とが短絡して上記一のバッテリ及び上記他のバッテリが並列に接続される。上記制御部は、上記電力変換部が上記降圧動作又は上記昇圧動作を行う場合に、上記第1リレー及び上記第2リレーをオフ状態に切り替える指示を与え、上記一のバッテリの正極と上記他のバッテリの正極の短絡を解除し、上記一のバッテリの負極と上記他のバッテリの負極の短絡を解除させる。 [6] The power control device described in any one of [2] to [5] above has the following characteristics. The switching unit includes a first relay interposed between the positive electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery, and a second relay interposed between the negative electrode of the one battery and the negative electrode of the other battery. a relay; By switching the first relay and the second relay to the ON state, the positive electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery are short-circuited, and the negative electrode of the one battery and the negative electrode of the other battery are connected. The one battery and the other battery are connected in parallel by shorting. When the power conversion unit performs the step-down operation or the step-up operation, the control unit gives an instruction to switch the first relay and the second relay to an OFF state, and The short circuit between the positive electrodes of the batteries is released, and the short circuit between the negative electrodes of the one battery and the negative electrodes of the other battery is released.
上記の〔6〕の電源制御装置は、第1リレー及び第2リレーによって正極間及び負極間をそれぞれ短絡させ、一のバッテリ及び他のバッテリを並列状態に切り替えることができる。一方で、この電源制御装置は、バッテリ間で電力変換を行う場合、第1リレー及び第2リレーをオフ状態に切り替えて短絡を解除し、急激な電流を抑えつつ不均衡を是正することができる。 The power supply control device of [6] above can switch the one battery and the other battery to a parallel state by short-circuiting the positive electrode and the negative electrode by the first relay and the second relay, respectively. On the other hand, when power conversion is performed between batteries, this power supply control device switches the first relay and the second relay to the OFF state to release the short circuit, and can correct the imbalance while suppressing the sudden current. .
〔7〕上記の〔1〕から〔6〕のいずれか一つに記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電源システムは、電力路を有する。上記一のバッテリの電極と上記電力路との間には、第1遮断状態と第1解除状態とに切り替わる第1遮断部が設けられ、上記他のバッテリの電極と上記電力路との間には、第2遮断状態と第2解除状態とに切り替わる第2遮断部が設けられ、上記第1遮断部が上記第1遮断状態のときに、上記一のバッテリと上記電力路との間の導通が遮断され、上記第1遮断部が上記第1解除状態であることを条件として上記一のバッテリと上記電力路との間の導通が許容され、上記第2遮断部が上記第2遮断状態のときに、上記他のバッテリと上記電力路との間の導通が遮断され、上記第2遮断部が上記第2解除状態であることを条件として上記他のバッテリと上記電力路との間の導通が許容され、上記電力変換部は、一対の第1導電路と、一対の第2導電路と、上記一対の第1導電路と上記一対の第2導電路との間で降圧動作及び昇圧動作を行う変換回路と、を有する。上記一対の第1導電路は、上記第1遮断部が上記第1遮断状態であるときでも上記第1解除状態であるときでも上記一のバッテリの両端にそれぞれ短絡し得る構成である。上記一対の第2導電路は、上記第2遮断部が上記第2遮断状態であるときでも上記第2解除状態であるときでも上記他のバッテリの両端にそれぞれ短絡し得る構成である。 [7] The power control device described in any one of [1] to [6] above has the following characteristics. The power system has a power path. A first interrupting section that switches between a first interrupted state and a first released state is provided between the electrode of the one battery and the power path, and is provided between the electrode of the other battery and the power path. is provided with a second cutoff section that switches between a second cutoff state and a second released state, and when the first cutoff section is in the first cutoff state, continuity between the one battery and the power path is provided. is interrupted, and on the condition that the first interrupter is in the first released state, conduction between the one battery and the power path is permitted, and the second interrupter is in the second interrupted state. When the continuity between the other battery and the power path is interrupted, and the second disconnecting section is in the second release state, the continuity between the other battery and the power path is established. is allowed, and the power conversion unit performs a pair of first conductive paths, a pair of second conductive paths, and a step-down operation and a step-up operation between the pair of first conductive paths and the pair of second conductive paths and a conversion circuit for performing The pair of first conductive paths are configured to be short-circuited to both ends of the one battery when the first cutoff portion is in the first cutoff state and when the first cutoff portion is in the first released state. The pair of second conductive paths are configured to be short-circuited to both ends of the other battery when the second cutoff portion is in the second cutoff state and when the second cutoff portion is in the second released state.
上記の〔7〕の電源制御装置は、第1遮断部や第2遮断部によって電力路への電力供給が遮断された状態でも、電力変換部によって調整動作を行うことができる。 The power supply control device of [7] above can perform an adjustment operation by the power converter even in a state where the power supply to the power path is interrupted by the first interrupter or the second interrupter.
〔8〕上記の〔1〕に記載の電源制御装置、又は、上記の〔7〕に記載の電源制御装置における〔1〕を引用する電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電源システムは、切替部を有する。上記切替部は、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの接続状態を直列接続と並列接続とに切り替える第1切替動作を行い、上記電力変換部は、少なくとも上記切替部が上記第1切替動作を行っていないときに上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの接続状態を直列接続と直列接続を解除した状態とに切り替える第2切替動作を行う。 [8] The power control device described in [1] above or the power control device cited in [1] in the power control device described in [7] above has the following features. The power supply system has a switching unit. The switching unit performs a first switching operation to switch the connection state of the one battery and the other battery between a series connection and a parallel connection, and the power conversion unit performs the first switching operation so that at least the switching unit performs the first switching operation. A second switching operation is performed to switch the connection state of the one battery and the other battery between a series connection state and a series disconnection state when not performed.
上記の〔8〕の電源制御装置は、切替部が切り替え動作を行えない場合又は行わない場合でも、電力変換部が切替動作を行うことができる。よって、冗長性が一層高められる。 In the power supply control device of [8] above, the power conversion unit can perform the switching operation even when the switching unit cannot or does not perform the switching operation. Therefore, redundancy is further enhanced.
〔9〕上記の〔3〕又は〔4〕に記載の電源制御装置、若しくは、上記の〔6〕から〔8〕のいずれか一つに記載の電源制御装置における〔3〕を引用する電源制御装置において、次の特徴を有する。上記機械式リレーがオン状態のときの上記機械式リレーの抵抗値は、上記並列リレーがオン状態のときの当該並列リレーの抵抗値よりも小さい。 [9] The power control device according to the above [3] or [4], or the power control citing [3] in the power control device according to any one of the above [6] to [8] The device has the following features. A resistance value of the mechanical relay when the mechanical relay is on is smaller than a resistance value of the parallel relay when the parallel relay is on.
上記の〔9〕の電源制御装置は、電力変換の際には、半導体スイッチによってオンオフ動作を高速に行うことができ、2つのバッテリを直列に接続する場合には、機械式リレーのオン動作によって損失を抑えた形で直列に接続することができる。 The power supply control device of [9] above can perform on-off operation at high speed by the semiconductor switch during power conversion, and when connecting two batteries in series, the on-operation of the mechanical relay It can be connected in series with reduced loss.
〔10〕上記の〔1〕から〔9〕のいずれか一つに記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記制御部は、所定の開始条件が成立した場合に、上記電力変換部に対し、上記一のバッテリと上記他のバッテリの出力電圧又はSOC(State Of Charge)の差を小さくする動作を行わせる。 [10] The power control device described in any one of [1] to [9] above has the following characteristics. The control unit causes the power conversion unit to reduce a difference in output voltage or state of charge (SOC) between the one battery and the other battery when a predetermined start condition is satisfied. .
上記の〔10〕の電源制御装置は、2つのバッテリの出力電圧の不均衡又はSOCの不均衡を確実に是正することができる。 The power supply control device of [10] above can surely correct the imbalance of the output voltages of the two batteries or the imbalance of the SOC.
〔11〕上記の〔10〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの接続状態を直列接続と並列接続とに切り替える切替部を有する。上記制御部は、上記一のバッテリと上記他のバッテリが並列に接続されていない場合、上記一のバッテリと上記他のバッテリの出力電圧又はSOC(State Of Charge)の差が一定値未満になることを条件として上記一のバッテリと上記他のバッテリを並列接続に切り替える。 [11] The power supply control device described in [10] above has the following features. A switching unit for switching a connection state of the one battery and the other battery between a series connection and a parallel connection. When the one battery and the other battery are not connected in parallel, the control unit causes a difference in output voltage or SOC (State Of Charge) between the one battery and the other battery to be less than a certain value. On this condition, the one battery and the other battery are switched to parallel connection.
上記の〔11〕の電源制御装置は、2つのバッテリの出力電圧又はSOCの差が一定値以上に大きい状態で並列接続に切り替えられてしまうことを防ぐことができる。よって、この電源制御装置は、並列接続に切り替えられた際に一方のバッテリから他方のバッテリに過大な電流が流れることを抑えることができる。 The power control device of [11] above can prevent switching to parallel connection in a state where the difference between the output voltages or SOCs of the two batteries is greater than a certain value. Therefore, this power supply control device can prevent excessive current from flowing from one battery to the other battery when switched to parallel connection.
〔12〕上記の〔1〕から〔11〕のいずれか一つに記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記電源システムは、上記複数のバッテリから電力を供給する経路である電力路を有する。上記切替部及び上記電力変換部は、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの両方から上記電力路へ電力を供給することを許容する第1状態と、上記一のバッテリから上記電力路へ電力を供給することを許容し、上記他のバッテリから上記電力路へ電力を供給することを遮断する第2状態と、上記他のバッテリから上記電力路へ電力を供給することを許容し、上記一のバッテリから上記電力路へ電力を供給することを遮断する第3状態と、に切り替わる。 [12] The power control device described in any one of [1] to [11] above has the following features. The power supply system has a power path through which power is supplied from the plurality of batteries. The switching unit and the power conversion unit are in a first state that allows power to be supplied from both the one battery and the other battery to the power path, and a state that allows power to be supplied from the one battery to the power path. a second state in which the supply of power from the other battery to the power path is interrupted; and a third state that cuts off the supply of power from the battery to the power path.
上記の〔12〕の電源制御装置は、上記切替部及び上記電力変換部により、いずれのバッテリから電力路に出力するかを切り替えることができる。例えば、この電源制御装置は、いずれか一方のバッテリから出力すべきでない事態或いは出力できない事態が生じた場合には、そのバッテリではない他方のバッテリから出力する対応が可能である。 The power supply control device of [12] above can switch which battery to output to the power path by the switching unit and the power conversion unit. For example, this power supply control device is capable of outputting from the other battery instead of the battery when a situation occurs in which output from one of the batteries should not be performed or cannot be output.
〔13〕上記の〔12〕に記載の電源制御装置において、次の特徴を有する。上記制御部は、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの各々からの電力供給が異常状態であるか否かを判定し、上記一のバッテリ及び上記他のバッテリの両方からの電力供給がいずれも上記異常状態でないことを条件として上記切替部及び上記電力変換部を上記第1状態とし、上記他のバッテリからの電力供給が上記異常状態であり上記一のバッテリからの電力供給が上記異常状態でない場合に上記切替部及び上記電力変換部を上記第2状態とし、上記一のバッテリからの電力供給が上記異常状態であり上記他のバッテリからの電力供給が上記異常状態でない場合に上記切替部及び上記電力変換部を上記第3状態とする。 [13] The power control device described in [12] above has the following features. The control unit determines whether power supply from each of the one battery and the other battery is in an abnormal state, and determines whether power supply from both the one battery and the other battery is in an abnormal state. The switching unit and the power conversion unit are set to the first state on the condition that the abnormal state is not present, the power supply from the other battery is in the abnormal state, and the power supply from the one battery is not in the abnormal state. the switching unit and the power conversion unit are set to the second state in the above case, and when the power supply from the one battery is in the abnormal state and the power supply from the other battery is not in the abnormal state, the switching unit and Let the said power conversion part be a said 3rd state.
上記の〔13〕の電源制御装置は、両バッテリが異常状態でないことを確認して両バッテリから電力路に電力を供給することができる。また、この電源制御装置は、他のバッテリが異常状態である場合には、一のバッテリが異常状態でなければ、一のバッテリを利用して電力供給を継続することができる。同様に、この電源制御装置は、一のバッテリが異常状態である場合には、他のバッテリが異常状態でなければ、他のバッテリを利用して電力供給を継続することができる。 The power supply control device of [13] above can supply power from both batteries to the power path after confirming that both batteries are not in an abnormal state. Further, this power supply control device can continue power supply using the one battery when the other battery is in an abnormal state, unless the one battery is in an abnormal state. Similarly, when one battery is in an abnormal state, this power supply control device can continue power supply using the other battery unless the other battery is in an abnormal state.
<第1実施形態>
(車載システムの概要)
図1には、本開示の第1実施形態に係る電源制御装置10を含んだ電源システム3が例示される。電源システム3は、車載システム2の一部である。車載システム2は、車両に搭載される電気システムであり、バッテリなどの電源からの電力に基づいて負荷に電力を供給するシステムである。
<First embodiment>
(In-vehicle system overview)
FIG. 1 illustrates a power system 3 including a
車載システム2が搭載される車両は、例えば、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、EV(Electric Vehicle)等の車両である。車載システム2は、電源システム3、駆動部4、高圧負荷5、低圧負荷8などを含む。電源システム3は、電源制御装置10、低圧バッテリ74、高圧バッテリ70などを有する。
Vehicles in which the in-
駆動部4は、インバータ7とモータ6とを含む。インバータ7は、高圧バッテリ70から供給される電力に基づく直流電力から交流電力(例えば三相交流)を生成し、モータ6に供給する。モータ6は、例えば主機系モータである。モータ6は、高圧バッテリ70から供給される電力に基づいて回転し、車両の車輪に対して回転力を与える装置である。
高圧負荷5は、高圧バッテリ70からの電力に基づいて相対的に高い電圧を受けて動作し得る負荷である。図1の例では、高圧負荷5は、電力路81,82に電気的に接続される。高圧負荷5は、例えば、エアコンやヒータなどであり、これら以外の電気機器であってもよい。
High-
低圧負荷8は、相対的に低い電圧によって動作し得る車載用の様々な電気機器である。低圧負荷8は、例えば、セルモータ、オルタネータ及びラジエータクーリングファン等である。低圧負荷8は、電動パワーステアリングシステム、電動パーキングブレーキ、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置等を含んでいてもよい。
The low-
本明細書において、車両走行時とは、車載システム2が搭載された車両がモータ6等の動作によって移動している状態を含むが、上記車両が移動している状態に限らない。車両走行時は、アクセルを踏めば上記車両が移動する状態も含む。車両走行時は、上記車両が移動せずに停止しつつ低圧負荷8のいずれか又は全てに電力を供給している状態を含む。上記車両がPHEVであれば、車両走行時はエンジンのアイドリング状態をも含む。
In this specification, the term "while the vehicle is running" includes a state in which the vehicle in which the in-
電源システム3は、複数のバッテリの一例に相当する第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72が直列接続と並列接続とに切り替わるシステムである。電源システム3は、低圧バッテリ74と、高圧バッテリ70と、電源制御装置10と、電圧変換部60とを有する。
The power supply system 3 is a system in which a first high-
電源システム3は、上記車両に対して外部交流電源(図示省略)が接続された際に、外部交流電源から供給される交流電力に基づいて高圧バッテリ70及び低圧バッテリ74を充電し得る。上記車両は、外部交流電源が接続される接続端子(図示省略)を有し、接続端子に対して外部交流電源(図示省略)が接続され得る。
When an external AC power supply (not shown) is connected to the vehicle, the power supply system 3 can charge the
電源システム3では、上記車両の接続端子に対して急速充電器が接続され、急速充電器から第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様を超える電圧(例えば800V)が供給される場合、図示しない回路を介して、導電路101,102間には、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様を超える直流電圧(例えば800V)が印加される。この場合、制御部12が切替部30(図2)を制御して第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直接に接続することができる。切替部30の詳細は後述される。
In the power supply system 3, a quick charger is connected to the connection terminals of the vehicle, and a voltage (for example, 800 V) exceeding the voltage specification of each of the first
一方、電源システム3では、上記車両の接続端子に対して急速充電器が接続され、急速充電器から第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様に合った電圧(例えば400V)が供給される場合、図示しない回路を介して、導電路101,102間には、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様に合った直流電圧(例えば、400V)が印加される。この場合、制御部12が切替部30(図2)を制御して第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列に接続することができる。
On the other hand, in the power supply system 3, a quick charger is connected to the connection terminals of the vehicle, and a voltage (for example, 400 V) matching the voltage specifications of the first
電力路81,82は、高圧バッテリ70からインバータ7に電力を供給する経路である。電力路81は、第1高圧バッテリ71の正極に電気的に接続された導電路である。電力路82は、グラウンドに電気的に接続された導電路である。電力路82には、ヒューズ97が設けられる。ヒューズ97は、電力路82に過剰な電流が流れた場合に電力路82の通電を遮断する。
高圧バッテリ70は、複数のバッテリを備え、具体的には、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を備える。第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72は、いずれもバッテリの一例に相当する。第1高圧バッテリ71は、一のバッテリの一例に相当する。第2高圧バッテリ72は、他のバッテリの一例に相当する。高圧バッテリ70は、後述される切替部30による切り替え動作により、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72とが直列接続と並列接続とに切り替わる電源である。高圧バッテリ70は、充放電可能に構成される。高圧バッテリ70は、駆動部4を駆動するための高電圧(例えば、約300V)を出力する。第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72のそれぞれの満充電時の出力電圧は、低圧バッテリ74の満充電時の出力電圧よりも高い。第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72は、リチウムイオン電池によって構成されていてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されていてもよい。
The
第1高圧バッテリ71の正極は、電力路81及び導電路51Aに電気的に接続され、電力路81及び導電路51Aと同電位とされる。第1高圧バッテリ71の負極は、導電路51Bに電気的に接続され、導電路51Bと同電位とされる。第1高圧バッテリ71の負極と導電路51Bとの間にはヒューズ95が設けられる。第2高圧バッテリ72の正極は、導電路52Aに電気的に接続され、導電路52Aと同電位とされる。第2高圧バッテリ72の負極は、導電路52B及び電力路82に電気的に接続され、導電路52B及び電力路82と同電位とされ得る。第2高圧バッテリ72の負極と導電路52B及び電力路82との間にはヒューズ96が設けられる。
The positive electrode of the first high-
低圧バッテリ74は、充放電可能に構成される。低圧バッテリ74は、低圧負荷8に電力を供給する。低圧バッテリ74は、鉛蓄電池によって構成されていてもよく、その他の種類の蓄電池によって構成されていてもよい。低圧バッテリ74は、満充電時に所定電圧(例えば12V)を出力する。
The low-
電圧変換部60は、電力路81,82と導電路83,84との間で電圧変換を行うDCDCコンバータである。電圧変換部60は、電力路81,82に印加された直流電圧を入力電圧として降圧動作を行い、導電路83,84に目標の出力電圧を印加する電圧変換動作を行い得る。電圧変換部60は、導電路83,84に印加された直流電圧を入力電圧として昇圧動作を行い、電力路81,82に目標の出力電圧を印加する電圧変換動作も行い得る。導電路83は、低圧バッテリ74の正極及び低圧負荷8の一端に電気的に接続される導電路である。導電路84は、低圧バッテリ74の負極及び低圧負荷8の他端に電気的に接続される導電路であり、例えばグラウンドに電気的に接続された導電路である。
The
(電源制御装置の構成)
図1のように、電源制御装置10は、主に、電力変換部40、制御部12、管理装置17、切替部30を有する。
(Configuration of power control device)
As shown in FIG. 1 , the power
制御部12は、各種制御を行う装置である。制御部12は、演算機能、情報処理機能、記憶機能などを有する。制御部12は、複数の電子制御装置によって構成されていてもよく、単一の電子制御装置によって構成されていてもよい。制御部12は、電力変換部40を制御する。制御部12による電力変換部40の制御の具体例は、後に詳述される。制御部12は、電力変換部40に降圧動作又は昇圧動作を行わせて第1高圧バッテリ71(一のバッテリ)の両端電圧と第2高圧バッテリ72(他のバッテリ)の両端電圧を調整する。
The
管理装置17は、高圧バッテリ70を監視する機能を有する。管理装置17は、高圧バッテリ70を構成する複数のバッテリ(第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72)の各々の出力電圧、SOC(State Of Charge)を継続的に検出する。図2の例では、管理装置17は、電源制御装置10の一部として構成されているが、管理装置17は、電源制御装置10の外部に設けられた装置であってもよい。
The
電力変換部40は、第1高圧バッテリ71(一のバッテリ)と第2高圧バッテリ72(他のバッテリ)との間で電力変換を行う装置である。電力変換部40は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72のいずれか一方側から入力される電力を変換し、他方側に電力を出力する変換動作を行う。
The
電力変換部40は、非絶縁型のDCDCコンバータである。電力変換部40は、Hブリッジ型の双方向型DCDCコンバータである。電力変換部40は、複数の半導体スイッチ41,42,43,44とインダクタ46とを有し、複数の半導体スイッチ41,42,43,44のオンオフ動作により電圧変換を行う。半導体スイッチ41,42,43,44は、例えば、Nチャネル型のFET(Field Effect Transistor)である。電力変換部40は、ブリッジ回路40Zを具備する。ブリッジ回路40Zは、第1直列部40Aと第2直列部40Bを備える。第1直列部40Aは、半導体スイッチ41(第1半導体スイッチ)と半導体スイッチ42(第2半導体スイッチ)とが直列に接続された回路である。第2直列部40Bは、半導体スイッチ43(第3半導体スイッチ)と半導体スイッチ44(第4半導体スイッチ)とが直列に接続された回路である。
The
第1直列部40Aは、第1高圧バッテリ71(一のバッテリ)に対して並列に接続される。半導体スイッチ41の一端(ドレイン)は、第1高圧バッテリ71の正極に電気的に接続される。半導体スイッチ42の一端(ソース)は、第1高圧バッテリ71の負極に電気的に接続される。図2の例では、半導体スイッチ41のドレインと導電路51Aと第1高圧バッテリ71の正極とが短絡し、互いに同電位とされる。また、図2の例では、半導体スイッチ42のソースと導電路51Bと第1高圧バッテリ71の負極とが短絡し、互いに同電位とされる。第2直列部40Bは、第2高圧バッテリ72に対して並列に接続される。半導体スイッチ43の一端(ドレイン)が第2高圧バッテリ72の正極に電気的に接続される。半導体スイッチ44の一端(ソース)が第2高圧バッテリ72の負極に電気的に接続される。図2の例では、半導体スイッチ43のドレインと導電路52Aと第2高圧バッテリ72の正極とが短絡し、互いに同電位とされる。また、図2の例では、半導体スイッチ44のソースと導電路52Bと第2高圧バッテリ72の負極とが短絡し、互いに同電位とされる。
The
インダクタ26の一端は、第1直列部40Aにおける半導体スイッチ41と半導体スイッチ42との間の部位に電気的に接続される。インダクタ46の一端は、半導体スイッチ41のソース及び半導体スイッチ42のドレインと互いに同電位とされる。インダクタ46の他端は、第2直列部40Bにおける半導体スイッチ43と半導体スイッチ44との間の部位に電気的に接続される。インダクタ46の他端は、半導体スイッチ43のソース及び半導体スイッチ44のドレインと互いに同電位とされる。
One end of inductor 26 is electrically connected to a portion between
導電路51Aは、電力路81に電気的に接続される導電路である。導電路52Bは、電力路82に電気的に接続される導電路である。リレー31がオン状態であるときに、導電路51Aと導電路52Aとが短絡し、リレー31がオフ状態であるときには、導電路51Aと導電路52Aの間においてリレー31を介しての通電が双方向で遮断される。リレー32がオン状態であるときに、導電路51Bと導電路52Bとが短絡し、リレー32がオフ状態であるときには、導電路51Bと導電路52Bの間においてリレー32を介しての通電が双方向で遮断される。
切替部30は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の接続状態を直列接続と並列接続とに切り替える装置である。図2の構成では、電力変換部40の所定部位(インダクタ46及びインダクタ46に接続される導電路等)が切替部30に兼用される。切替部30は、機械式リレーであるリレー31,32,33,34を有する。半導体スイッチ42(第2半導体スイッチ)及び半導体スイッチ43(第3半導体スイッチ)は並列スイッチである。半導体スイッチ42に対してリレー34が並列に接続される。リレー34は、一の機械式リレーの一例に相当する。半導体スイッチ43に対してリレー33が並列に接続される。リレー33は、他の機械式リレーの一例に相当する。半導体スイッチ42とリレー34は、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極との間の経路において並列に設けられる。半導体スイッチ43とリレー33も、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極との間の経路において並列に設けられる。
The switching
切替部30は、第1高圧バッテリ71の正極と第2高圧バッテリ72の正極との間に介在するリレー31を備える。リレー31は、第1リレーの一例に相当する。切替部30は、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の負極との間に介在するリレー32を備える。リレー32は、第2リレーの一例に相当する。リレー31及びリレー32がオン状態に切り替わることにより、第1高圧バッテリ71の正極と第2高圧バッテリ72の正極とが短絡し且つ第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の負極とが短絡する。
The switching
切替部30は、半導体スイッチ41,42、43,44も含む。切替部30は、リレー31,32がオン状態に切り替わり、リレー33,34、半導体スイッチ41,42,43,44がオフ状態に切り替わることにより、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列接続にする。並列状態では、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極との間においてインダクタ46を介しての通電が遮断される。
The switching
切替部30は、リレー33,34がオン状態に切り替わり、リレー31,32及び半導体スイッチ41,44がオフ状態に切り替わることにより第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直列接続にする。切替部30は、リレー34及びリレー33がオン状態に切り替わることによりリレー34,33とインダクタ46とを介して第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極とが導通する。切替部30は、このように直列接続に切り替える場合、半導体スイッチ42,43はオン状態で維持してもよく、オフ状態で維持してもよい。リレー34がオン状態のときのリレー34の両端間の抵抗値は、半導体スイッチ42がオン状態のときの半導体スイッチ42の両端間(ドレインソース間)の抵抗値よりも小さい。リレー33がオン状態のときのリレー33の両端間の抵抗値は、半導体スイッチ43がオン状態のときの半導体スイッチ43の両端間(ドレインソース間)の抵抗値よりも小さい。
The switching
電力路81,82は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72から電力を供給する経路である。切替部30及び電力変換部40は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の両方から電力路81,82へ電力を供給することを許容する第1状態に切り替わる。第1状態は、上述の直列接続の状態又は並列接続の状態である。切替部30及び電力変換部40は、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第2状態にも切り替わる。第2状態は、例えば、半導体スイッチ41,42,43,44が全てオフ状態とされ、リレー31,32,33,34が全てオフ状態とされる状態である。切替部30及び電力変換部40は、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第3状態にも切り替わる。第3状態は、例えば、半導体スイッチ41,42,43,44が全てオフ状態とされ、リレー32,33,34が全てオフ状態とされる状態である。
The
(充電動作)
電源制御装置10は、直列充電を行う場合に切替部30に対して第1指示を与える。例えば、制御部12は、図示されない充電装置によって導電路101、102間に第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様を超える電圧が印加される場合において第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の充電を行う場合には、切替部30に対して第1指示を与える。第1指示は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直列接続にする指示であり、例えば、リレー33,34をオン状態とし、リレー31,32及び半導体スイッチ41,42,43,44をオフ状態とする指示である。この場合、導電路101から、電力路81、第1バッテリ、半導体スイッチ42、インダクタ46、半導体スイッチ43、第2バッテリ、電力路82、導電路102の順に電流が流れ、2つのバッテリが充電される。
(charging operation)
The power
電源制御装置10は、並列充電を行う場合に切替部30に対して第2指示を与える。例えば、電源制御装置10は、図示されない充電装置によって導電路101、102間に第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々の電圧仕様の電圧が印加される場合において第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の充電を行う場合に、切替部30に対して第2指示を与える。第2指示は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列接続にする指示であり、例えば、リレー31,32をオン状態とし、リレー33,34、半導体スイッチ41,42,43,44がオフ状態とする指示である。
The power
(不均衡抑制動作)
電源制御装置10は、所定の判定時期に所定条件が成立したか否かを判定し、上記判定時期に上記所定条件が成立した場合に、複数のバッテリ(第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72)の不均衡を抑制する動作を行う。所定の判定時期は、例えば、高圧バッテリ70が直列接続のときであってもよく、その他の時期であってもよい。例えば、制御部12は、車両の始動スイッチがオン状態となっている車両始動中に所定条件が成立したか否かを判定してもよく、外部交流電源と電源制御装置10とが電気的に接続された場合に所定条件が成立したか否かを判定してもよい。以下で説明される代表例では、「車両の始動スイッチがオン状態となっている車両始動中において高圧バッテリ70が直列接続のとき」が判定時期である。
(imbalance control operation)
The power
具体的には、制御部12が、上記判定時期に上記所定条件が成立したか否かを判定する。所定条件は、例えば、「複数のバッテリにおいて、いずれか一のバッテリの出力電圧と第2高圧バッテリ72の出力電圧の差が一定値以上に大きくなったこと」である。バッテリの出力電圧は、例えば、当該バッテリにおける負極(当該バッテリにおける最も電位の低い電極)と正極(当該バッテリにおける最も電位の高い電極)の電位差である。以下の説明の例では、制御部12は、第1高圧バッテリ71の出力電圧Vaと第2高圧バッテリ72の出力電圧Vbの差の絶対値(|Va-Vb|)が閾値V1以上になったことを「所定条件が成立したこと」とする。そして、制御部12は、上記判定時期に|Va-Vb|≧V1となった場合に、電力変換部40に不均衡抑制動作を行わせる。
Specifically, the
図1の例では、管理装置17は、自身に対して電力が供給されているとき(例えば、車両の始動中)に第1高圧バッテリ71の出力電圧Va及び第2高圧バッテリ72の出力電圧Vbを継続的に監視し、出力電圧Va,Vbを継続的に制御部12に与える。管理装置17は、短い時間間隔で定期的に出力電圧Va,Vbを制御部12に与えてもよく、予め定められた条件が成立した場合に出力電圧Va,Vbを制御部12に与えてもよい。制御部12は、管理装置17から送信される出力電圧Va,Vbの情報を取得することで、継続的に出力電圧Va,Vbを監視する。制御部12は、上記判定時期に出力電圧Va,Vbを監視し、|Va-Vb|≧V1となるか否かを継続的に判定する。制御部12は、|Va-Vb|≧V1となるか否かを短い時間間隔で定期的に判定してもよく、予め定められた条件が成立した場合に|Va-Vb|≧V1となるか否かを判定してもよい。
In the example of FIG. 1, the
制御部12は、上記判定時期に|Va-Vb|≧V1であると判定した場合、電力変換部40に不均衡抑制動作を行わせる。電力変換部40に不均衡抑制動作を行わせる時期は上記判定時期であってもよく、予め定められた別の所定時期であってもよい。制御部12は、電力変換部40に不均衡抑制動作を行わせる場合、複数のバッテリのうち、出力電圧が大きい方のバッテリを放電状態又は充電停止状態とし、出力電圧が小さい方のバッテリを充電するように電力変換部40に電力変換を行わせる。このように、制御部12は、所定の開始条件が成立した場合(即ち、上記判定時期に上記所定条件が成立した場合)に、電力変換部40に対し、複数のバッテリ(第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72)の出力電圧Va,Vbの差を小さくする動作を行わせる。
If it is determined that |Va−Vb|≧V1 at the determination time, the
制御部12は、不均衡抑制動作として電力変換部40に対して降圧動作又は昇圧動作を行わせる場合、リレー31及びリレー32をオフ状態に切り替える指示を与え、第1高圧バッテリ71の正極と第2高圧バッテリ72の正極の短絡を解除し、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の負極の短絡を解除させる。制御部12は、このように第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の正極間の短絡及び負極間の短絡を解除した状態を維持しつつ、電力変換部40に降圧動作又は昇圧動作を行わせる。この場合、制御部12は、一対の導電路51A,51B及び一対の導電路52A、52Bのうち、導電路間の電圧が高い方の一対の導電路を入力側の導電路とし、導電路間の電圧が低い方の一対の導電路を出力側の導電路とするように、入力側の導電路に印加された電圧を降圧して出力側の導電路に印加するように、電力変換部40に降圧動作を行わせる。このようにバッテリ間の不均衡を是正するように電圧変換を行う場合、出力側の目標電圧は、降圧動作開始時の出力側の導電路間の電圧から徐々に大きくするように変化させてもよく、予め定められた値であってもよく、降圧動作開始時の入力電圧と同程度の固定値としてもよい。
When the
例えば、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の並列接続が解除された状態(両バッテリが直列に接続された状態又は両バッテリが電気的に切り離された状態)で一対の導電路51A,51B間の電圧(第1高圧バッテリ71の出力電圧)が一対の導電路52A、52B間の電圧(第2高圧バッテリ72の出力電圧)よりも大きい場合、制御部12は、一対の導電路51A,51B間に印加された直流電圧(入力電圧)を降圧して、一対の導電路52A、52B間に目標とする直流電圧(出力電圧)を印加するように、電力変換部40に降圧動作を行わせる。この場合、目標とする直流電圧は、降圧動作開始時の一対の導電路52A、52B間の電圧値から徐々に大きくするように変化させてもよく、予め定められた値であってもよく、降圧動作開始時の入力電圧と同程度の固定値としてもよい。
For example, when the first high-
制御部12は、上述の不均衡抑制動作を開始した後、終了条件が成立した場合に不均衡抑制動作を終了する。終了条件は、例えば、第1高圧バッテリ71の出力電圧Vaと第2高圧バッテリ72の出力電圧Vbの差の絶対値が上記閾値V1よりも小さい一定値以下になった場合であってもよく、Va=Vbとなった場合であってもよく、不均衡抑制動作の開始から一定時間が経過した場合であってもよい。
After starting the imbalance suppression operation described above, the
例えば、制御部12は、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72が並列に接続されていない状態(例えば、直列接続の状態、又は電気的に切り離された状態)で、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列に接続する条件が成立した場合、上述の不均衡抑制動作を開始し、この開始後、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72の出力電圧の差が一定値未満になることを条件として第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72を並列接続に切り替えてもよい。
For example, the
(異常対応動作)
制御部12は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々からの電力供給が異常状態であるか否かを判定する機能を有していてもよい。制御部12は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の両方からの電力供給がいずれも異常状態でないことを条件として切替部30及び電力変換部40を上述の第1状態としてもよい。制御部12は、第2高圧バッテリ72からの電力供給が異常状態であり第1高圧バッテリ71からの電力供給が異常状態でない場合に切替部30及び電力変換部40を上述の第2状態としてもよい。制御部12は、第1高圧バッテリ71からの電力供給が異常状態であり第2高圧バッテリ72からの電力供給が異常状態でない場合に切替部30及び電力変換部40を第3状態してもよい。このようにすれば、両バッテリが異常状態でないことを確認して両バッテリから電力路に電力を供給することができる。また、電源制御装置10は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の一方が異常状態である場合には、他方が異常状態でなければ、他方を利用して電力供給を継続することができる。電源制御装置10は、このような機能を切替部30や電力変換部40に更に付加することができる。
(Abnormal response operation)
The
上述の異常対応動作(第1状態、第2状態、第3状態の切り替え)を行う場合、「第1高圧バッテリ71からの電力供給が異常状態」は、第1高圧バッテリ71の出力電圧又はSOCが異常判定のための閾値以下に低下した場合であってもよく、第2高圧バッテリ72の出力を遮断した状態で導電路51A,51B間に印加される電圧が閾値以下に低下した場合であってもよい。「第2高圧バッテリ72からの電力供給が異常状態」とは、第2高圧バッテリ72の出力電圧又はSOCが異常判定のための閾値以下に低下した場合であってもよく、第1高圧バッテリ71の出力を遮断した状態で導電路52A,52B間に印加される電圧が閾値以下に低下した場合であってもよい。
When performing the above-described abnormality handling operation (switching between the first state, the second state, and the third state), the "abnormal state of the power supply from the first
次の説明は、第1実施形態の効果に関する。
電源制御装置10では、制御部12が電力変換部40を制御し、第1高圧バッテリ71の両端電圧及び第2高圧バッテリ72の両端電圧を調整することができる。よって、この電源制御装置10は、複数のバッテリの不均衡を是正しやすい。
The following description relates to the effects of the first embodiment.
In the power
電源制御装置10が対象とする電源システム3は、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72の接続状態が直列接続と並列接続とに切り替わるものであり、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72が不均衡になりやすく、不均衡になった場合の弊害が懸念されるものである。電源制御装置10は、このような電源システム3において第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の不均衡を是正することができるため、より有用である。しかも、電源制御装置10は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の直並列を切り替える切替部30の一部として電力変換部40の少なくとも一部を兼用することができるため、装置の簡素化を図ることができる。
The power supply system 3 targeted by the power
電源制御装置10は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の間において電力変換部40(DCDCコンバータ)によって電圧変換を行う場合には、半導体スイッチによって高速スイッチング動作を行うことができる。一方で、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72を直列接続に切り替える場合には、機械式リレーをオン動作させて第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極の間を導通させることができる。即ち、高速スイッチング動作を行うスイッチとは異なる部品によって直列接続時の導通を図ることができ、特に、機械式リレーのオン動作によって損失を抑えた形で直列に接続することができる。
When the power conversion unit 40 (DCDC converter) performs voltage conversion between the first high-
電源制御装置10は、Hブリッジ型のブリッジ回路40Zによって両バッテリ間での電圧変換を可能としつつ、ブリッジ回路40Zのインダクタ46や導電路を効率的に利用して直列接続に切り替えることを可能とする。
The power
電源制御装置10は、リレー31(第1リレー)及びリレー32(第2リレー)によって第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の正極間及び負極間をそれぞれ短絡させ、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列状態に切り替えることができる。一方で、電源制御装置10は、第1高圧バッテリ71と第2高圧バッテリ72との間で電力変換を行う場合、リレー31及びリレー32をオフ状態に切り替えて短絡を解除し、急激な電流を抑えつつ不均衡を是正することができる。
The power
<第2実施形態>
次の説明は第2実施形態に関する。
図3、図4には第2実施形態の電源制御装置210の一例が示される。第2実施形態の電源制御装置210は、電力変換部40に代えて電力変換部240が設けられ、電力変換部240とは別の装置として切替部230が設けられ、更にリレー91A,91B,92A,92Bが設けられた点以外は、第1実施形態の電源制御装置10と同様である。車載システム202は、電源制御装置10に代えて電源制御装置210が設けられた点以外は第1実施形態に係る車載システム2(図1)と同様である。電源システム203は、電源制御装置10に代えて電源制御装置210及び切替部230が設けられた点以外は第1実施形態に係る電源システム3(図1)と同様である。
<Second embodiment>
The following description relates to the second embodiment.
3 and 4 show an example of the
図4のように、電源システム203は、切替部230を有する。切替部230は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の接続状態を直列接続と並列接続とに切り替える第1切替動作を行う。切替部230は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直列に接続する場合、リレー232をオン状態とすることで第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極とを短絡させ、リレー231,233をオフ状態とすることで、両バッテリの正極間の短絡及び負極間の短絡を解除する。一方で、切替部230は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列に接続する場合、リレー232をオフ状態とすることで第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極の間の短絡を解除し、リレー231,233をオン状態とすることで、両バッテリの正極間及び負極間を短絡させる。
As shown in FIG. 4 , the
電力変換部240は、リレー31,32,33,34が省略された点以外は、第1実施形態の電力変換部40と同一である。電源制御装置210は、第1実施形態と同様の充電動作、不均衡抑制動作、異常対応動作を行い得る。
The
電力変換部240は、少なくとも切替部230が上述の第1切替動作を行っていないときに第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の接続状態を直列接続と直列接続を解除した状態とに切り替える第2切替動作を行い得る。例えば、切替部230のリレー231,232,233が全てオフ状態とされ、リレー231,232,233を介しての通電が遮断されている状態でも、半導体スイッチ42,43をオン状態とし、半導体スイッチ41、44をオフ状態とすれば、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直列に接続し得る。一方で、リレー231,233がオン状態とされ、リレー232がオフ状態とされれば、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を並列に接続し得る。この電源制御装置210は、切替部230が直列切替動作を行えない場合又は行わない場合でも、電力変換部240が切替動作を行うことができる。よって、冗長性が一層高められる。
The
なお、図3の電源システム203では、第1高圧バッテリ71の正極と電力変換部240との間にリレー91Aが設けられ、第1高圧バッテリ71の負極と電力変換部240との間にリレー91Bが設けられる。リレー91Aがオン状態であるときに、第1高圧バッテリ71の正極と導電路51Aとが短絡してリレー91Aを介しての導通が可能となり、リレー91Aがオフ状態であるときには、第1高圧バッテリ71の正極と導電路51Aとの間でリレー91Aを介しての導通が遮断される。リレー91Bがオン状態であるときに、第1高圧バッテリ71の負極と導電路51Bとが短絡してリレー91Bを介しての導通が可能となり、リレー91Bがオフ状態であるときには、第1高圧バッテリ71の負極と導電路51Bとの間でリレー91Bを介しての導通が遮断される。同様に、第2高圧バッテリ72の正極と電力変換部240との間にリレー92Aが設けられ、第2高圧バッテリ72の負極と電力変換部240との間にリレー92Bが設けられる。リレー92Aがオン状態であるときに、第2高圧バッテリ72の正極と導電路52Aとが短絡してリレー92Aを介しての導通が可能となり、リレー92Aがオフ状態であるときには、第2高圧バッテリ72の正極と導電路52Aとの間でリレー92Aを介しての導通が遮断される。リレー92Bがオン状態であるときに、第2高圧バッテリ72の負極と導電路52Bとが短絡してリレー92Bを介しての導通が可能となり、リレー92Bがオフ状態であるときには、第2高圧バッテリ72の負極と導電路52Bとの間でリレー92Bを介しての導通が遮断される。なお、図4では、リレー91A,91B,92A,92Bの図示は省略されている。
In the
<第3実施形態>
次の説明は第3実施形態に関する。
図5には第3実施形態の電源制御装置310の一例が示される。第3実施形態の電源制御装置310は、第2実施形態の電源制御装置210と同一の構成をなし、同一の機能を有する。電源制御装置310は、対象となる電源システムの構成のみが第2実施形態と異なる。図5の電源システム303は、切替部230及びヒューズ95,96が省略され、リレー391,392,393,394,395,396及び抵抗397,398が設けられた点のみが電源システム203(図3)と異なる。
<Third Embodiment>
The following description relates to the third embodiment.
FIG. 5 shows an example of the
第1高圧バッテリ71の正極と電力路81との間には、オフ状態(第1遮断状態)とオン状態(第1解除状態)とに切り替わるリレー391(第1遮断部)が設けられる。リレー391(第1遮断部)がオフ状態(第1遮断状態)のときに、第1高圧バッテリ71と電力路81との間の導通が遮断され、リレー391(第1遮断部)がオン状態(第1解除状態)であることを条件として第1高圧バッテリ71と電力路81との間の導通が許容される。第1高圧バッテリ71の負極と電力路82との間には、オフ状態(第1遮断状態)とオン状態(第1解除状態)とに切り替わるリレー393、395(第1遮断部)が設けられる。リレー393,395(第1遮断部)がいずれもオフ状態(第1遮断状態)のときに、第1高圧バッテリ71と電力路82との間の導通が遮断され、リレー393,395(第1遮断部)のいずれか一方がオン状態(第1解除状態)であることを条件として第1高圧バッテリ71と電力路82との間の導通が許容される。リレー395がオン状態且つリレー393がオフ状態のときには、リレー393がオン状態のときよりも第1高圧バッテリ71からの電流の供給が抑えられる。
Between the positive electrode of the first high-
第2高圧バッテリ72の正極と電力路81との間には、オフ状態(第2遮断状態)とオン状態(第2解除状態)とに切り替わるリレー392(第2遮断部)が設けられる。リレー392(第2遮断部)がオフ状態(第2遮断状態)のときに、第2高圧バッテリ72と電力路81との間の導通が遮断され、リレー392(第2遮断部)がオン状態(第2解除状態)であることを条件として第2高圧バッテリ72と電力路81との間の導通が許容される。第2高圧バッテリ72の負極と電力路82との間には、オフ状態(第2遮断状態)とオン状態(第2解除状態)とに切り替わるリレー394、396(第2遮断部)が設けられる。リレー394,396(第2遮断部)がいずれもオフ状態(第2遮断状態)のときに、第2高圧バッテリ72と電力路82との間の導通が遮断され、リレー394,396(第2遮断部)のいずれか一方がオン状態(第2解除状態)であることを条件として第2高圧バッテリ72と電力路82との間の導通が許容される。リレー396がオン状態且つリレー394がオフ状態のときには、リレー394がオン状態のときよりも第2高圧バッテリ72からの電流の供給が抑えられる。
A relay 392 (second interrupter) that switches between an OFF state (second interrupted state) and an ON state (second released state) is provided between the positive electrode of the second high-
電力変換部240は、第2実施形態と同様であり、一対の導電路51A,51B(第1導電路)と、一対の導電路52A,52B(第2導電路)と、一対の導電路51A,51Bと上記一対の導電路52A,52Bとの間で降圧動作及び昇圧動作を行うブリッジ回路42Z(変換回路)と、を有する。一対の導電路51A,51B(第1導電路)は、リレー391,393,395(第1遮断部)がオン状態(第1解除状態)であるときでもオフ状態(第1遮断状態)であるときでも第1高圧バッテリ71の両端にそれぞれ短絡し得る構成である。一対の導電路52A,52B(第2導電路)は、リレー392,394,396(第2遮断部)がオン状態(第2解除状態)であるときでもオフ状態(第2遮断状態)であるときでも、第2高圧バッテリ72の両端にそれぞれ短絡し得る構成である。つまり、電源制御装置310は、第1遮断部や第2遮断部によって電力路81,82への電力供給が遮断された状態でも、電力変換部240によって調整動作を行うことができる。
The
電源システム303では、リレー391、392、393,394,395,396のオンオフにより、第1高圧バッテリ71及び上記第2高圧バッテリ72の両方から電力路81,82へ電力を供給することを許容する第1状態と、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第2状態と、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第3状態と、に切り替わる。電源制御装置310は、第1実施形態の電源制御装置10と同様の方法で異常対応動作を行うことができる。即ち、制御部12は、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の各々からの電力供給が異常状態であるか否かを判定し、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の両方からの電力供給がいずれも異常状態でないことを条件として第1状態とし、第2高圧バッテリ72からの電力供給が異常状態であり第1高圧バッテリ71からの電力供給が異常状態でない場合に第2状態とし、第1高圧バッテリ71からの電力供給が異常状態であり第2高圧バッテリ72からの電力供給が異常状態でない場合に第3状態とすることができる。第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の異常状態の判定は、第1実施形態と同様の方法で行うことができる。
The
<第4実施形態>
第4実施形態の電源制御装置410は、電力変換部40を電力変換部440に変更した点、切替部30を切替部430に変更した点のみが第1実施形態の電源制御装置10(図1)と異なる。第4実施形態に係る電源システム403は、電力変換部40を電力変換部440に変更した点のみが第1実施形態に係る電源システム3(図1)と異なる。
<Fourth Embodiment>
The
図6のように、電源制御装置410の電力変換部440は、リレー33,34が省略された点のみが第1実施形態の電力変換部40と異なる。電力変換部440は、第1実施形態と同様のブリッジ回路40Zを備える。電力変換部440も、複数の半導体スイッチ41,442,443,44のオンオフ動作により電圧変換を行うDCDCコンバータである。半導体スイッチ442は、半導体スイッチ42と同様の半導体スイッチであり、リレーが並列に接続されていない点のみが半導体スイッチ42と異なる。半導体スイッチ443は、半導体スイッチ43と同様の半導体スイッチであり、リレーが並列に接続されていない点のみが半導体スイッチ43と異なる。
As shown in FIG. 6, the
半導体スイッチ41,442,443,44のうち、半導体スイッチ442、443は、切替部430に兼用される兼用スイッチである。半導体スイッチ442、443(兼用スイッチ)は、第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極との間の経路に設けられる。切替部430は、半導体スイッチ442、443(兼用スイッチ)がオン状態に切り替わることにより第1高圧バッテリ71の負極と第2高圧バッテリ72の正極との間が導通し、第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72を直列接続にする。切替部430は、直列接続の場合には、第1実施形態と同様に、リレー31,32,半導体スイッチ41、44はいずれもオフ状態とされる。切替部430は、並列接続の場合には、リレー31,32がいずれのオン状態とされ、半導体スイッチ41,442,443,44はいずれもオフ状態とされる。
Of the semiconductor switches 41 , 442 , 443 , 44 , the semiconductor switches 442 , 443 are dual-purpose switches that are also used as the
電源制御装置410は、第1実施形態と同様の充電動作、不均衡抑制動作、異常対応動作を行い得る。
The power
電源制御装置410は、ブリッジ回路40Zのインダクタ46及びスイッチ(兼用スイッチ)を効率的に利用して直列接続に切り替えることを可能とする。特に、上記電源制御装置は、一部のスイッチが直並列の切り替えと電圧変換とに兼用されるため、各々の機能を別々の専用部品によって構成する場合と比較して、一層の簡素化を図ることができる。
The
<他の実施形態>
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
<Other embodiments>
The present disclosure is not limited to the embodiments illustrated by the above description and drawings. For example, the features of the embodiments described above or below can be combined in any consistent manner. Also, any feature of any of the embodiments above or below may be omitted if not explicitly indicated as essential. Furthermore, the embodiments described above may be modified as follows.
上述の実施形態では、管理装置17が第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の出力電圧やSOCを監視する構成であったが、制御部12が第1高圧バッテリ71及び第2高圧バッテリ72の出力電圧やSOCを監視してもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、複数のバッテリが直列接続と並列接続とに切り替わる構成であったが、複数のバッテリが常に並列接続とされる構成であってもよい。例えば、上述の実施形態において切替部が省略され、一のバッテリと他のバッテリの両方から電力を供給する場合には常に並列接続で供給し、直列接続に切り替わらない構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the plurality of batteries is configured to be switched between series connection and parallel connection, but a configuration may be employed in which the plurality of batteries is always connected in parallel. For example, in the above-described embodiment, the switching unit may be omitted, and when power is supplied from both one battery and another battery, parallel connection may always be used to supply power, and the switch may not be switched to series connection.
上述の実施形態では、複数のバッテリとして一のバッテリと他のバッテリが設けられたが、少なくとも一のバッテリと他のバッテリに関して上述の機能を有していればよく、これら以外のバッテリを備えた構成(3以上のバッテリを備えた構成)であってもよい。 In the above-described embodiment, one battery and another battery are provided as a plurality of batteries. It may be a configuration (a configuration with three or more batteries).
上述の実施形態では、リレー31,32,33,34が機械式リレーであったが、半導体リレーであってもよい。
Although the
上述された実施形態では、電源制御装置10は、上述の開始条件が成立した場合、出力電圧の差を小さくするように不均衡抑制動作を行うが、この例に限定されない。電源制御装置10は、上述の開始条件が成立した場合、SOC(State Of Charge)の差を小さくするように不均衡抑制動作を行ってもよい。この場合、上述の実施形態において、複数のバッテリのうち出力電圧が相対的に高いバッテリを、複数のバッテリのうちSOCが相対的に高いバッテリに置き換え、複数のバッテリのうち出力電圧が相対的に低いバッテリを、複数のバッテリのうちSOCが相対的に低いバッテリに置き換えればよい。この場合、制御部12は、複数のバッテリのSOCの差の絶対値が閾値以上である場合に不均衡抑制動作を行わせればよい。制御部12は、電力変換部40に不均衡抑制動作を行わせる場合、複数のバッテリのうち、SOCが大きい方のバッテリを放電状態又は充電停止状態とし、SOCが小さい方のバッテリを充電するように電力変換部40に電力変換を行わせればよい。そして、制御部12は、複数のバッテリのSOCの差の絶対値が上記閾値よりも小さい一定値以下になった場合に不均衡抑制動作を終了すればよい。
In the above-described embodiment, the power
第1、第2、第4実施形態や他の実施形態の電源システムにおいても、第3実施形態と同様のリレー391、392、393,394,395,396及び抵抗397,398が設けられていてもよい。例えば、第1高圧バッテリ71の正極と位置P3との間に、第3実施形態と同様のリレー391が設けられ、第1高圧バッテリ71の負極と位置P1との間に第3実施形態と同様のリレー393,395及び抵抗397が設けられていてもよい。同様に、第2高圧バッテリ72の正極と位置P4との間に、第3実施形態と同様のリレー392が設けられ、第2高圧バッテリ72の負極と位置P2との間に第3実施形態と同様のリレー394,396及び抵抗398が設けられていてもよい。この例では、電源システム3は、リレー391、392、393,394,395,396のオンオフにより、第1高圧バッテリ71及び上記第2高圧バッテリ72の両方から電力路81,82へ電力を供給することを許容する第1状態と、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第2状態と、第2高圧バッテリ72から電力路81,82へ電力を供給することを許容し、第1高圧バッテリ71から電力路81,82へ電力を供給することを遮断する第3状態と、を切り替えることができる。
Also in the power supply systems of the first, second, fourth and other embodiments, relays 391, 392, 393, 394, 395, 396 and
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed this time, and includes all modifications within the scope indicated by the claims or within the scope equivalent to the claims. is intended.
3,203,303,403 :電源システム
10,210,310、410 :電源制御装置
12 :制御部
30,230,430 :切替部
31 :リレー(第1リレー)
32 :リレー(第2リレー)
33 :リレー(機械式リレー)
34 :リレー(機械式リレー)
40,240,440 :電力変換部(DCDCコンバータ)
81,82 :電力路
40,240,440 :電力変換部
40A :第1直列部
40B :第2直列部
40Z :ブリッジ回路
41 :半導体スイッチ(第1半導体スイッチ)
42 :半導体スイッチ(第2半導体スイッチ、並列スイッチ)
43 :半導体スイッチ(第3半導体スイッチ、並列スイッチ)
44 :半導体スイッチ(第4半導体スイッチ)
46 :インダクタ
71 :第1高圧バッテリ(バッテリ、一のバッテリ)
72 :第2高圧バッテリ(バッテリ、他のバッテリ)
442 :半導体スイッチ(兼用スイッチ)
443 :半導体スイッチ(兼用スイッチ)
3, 203, 303, 403:
32: Relay (second relay)
33: Relay (mechanical relay)
34: Relay (mechanical relay)
40, 240, 440: power conversion unit (DCDC converter)
81, 82:
42: semiconductor switch (second semiconductor switch, parallel switch)
43: semiconductor switch (third semiconductor switch, parallel switch)
44: semiconductor switch (fourth semiconductor switch)
46: Inductor 71: First high-voltage battery (battery, one battery)
72: Second high-voltage battery (battery, other battery)
442: Semiconductor switch (multipurpose switch)
443: Semiconductor switch (multipurpose switch)
Claims (6)
前記複数のバッテリにおける一のバッテリと他のバッテリとの間で電力変換を行う電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記電力変換部に降圧動作又は昇圧動作を行わせて前記一のバッテリの両端電圧及び前記他のバッテリの両端電圧を調整する
電源制御装置。 A power supply control device used in a power supply system in which a plurality of batteries can be connected at least in parallel,
a power conversion unit that performs power conversion between one of the plurality of batteries and the other battery;
a control unit that controls the power conversion unit;
has
A power supply control device, wherein the control unit causes the power conversion unit to perform a step-down operation or a step-up operation to adjust a voltage across the one battery and a voltage across the other battery.
前記電力変換部の所定部位が前記切替部に兼用される
請求項1に記載の電源制御装置。 The power supply system has a switching unit that switches the connection state of the one battery and the other battery between series connection and parallel connection,
The power supply control device according to claim 1, wherein a predetermined part of said power conversion unit is also used as said switching unit.
前記切替部は、機械式リレーを有し、
前記複数の半導体スイッチは、前記機械式リレーに並列に接続される並列スイッチを含み、
前記並列スイッチ及び前記機械式リレーは、前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの正極との間の経路において並列に設けられ、
前記機械式リレーがオン状態のときに前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの正極との間が導通する
請求項2に記載の電源制御装置。 The power conversion unit includes a plurality of semiconductor switches and an inductor, and has a DCDC converter that performs voltage conversion by turning on and off the plurality of semiconductor switches,
The switching unit has a mechanical relay,
the plurality of semiconductor switches include a parallel switch connected in parallel to the mechanical relay;
the parallel switch and the mechanical relay are provided in parallel in a path between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery;
3. The power supply control device according to claim 2, wherein when the mechanical relay is in an ON state, electrical continuity is established between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery.
前記ブリッジ回路は、
前記複数の半導体スイッチのうちの第1半導体スイッチと第2半導体スイッチとが直列に接続された第1直列部と、
前記複数の半導体スイッチのうちの第3半導体スイッチと第4半導体スイッチとが直列に接続された第2直列部と、
前記インダクタと、
を備え、
前記第1直列部は、前記一のバッテリに対して並列に接続され、
前記第1半導体スイッチの一端が前記一のバッテリの正極に電気的に接続され、
前記第2半導体スイッチの一端が前記一のバッテリの負極に電気的に接続され、
前記第2直列部は、前記他のバッテリに対して並列に接続され、
前記第3半導体スイッチの一端が前記他のバッテリの正極に電気的に接続され、
前記第4半導体スイッチの一端が前記他のバッテリの負極に電気的に接続され、
前記インダクタの一端は、前記第1直列部における前記第1半導体スイッチと前記第2半導体スイッチとの間の部位に電気的に接続され、
前記インダクタの他端は、前記第2直列部における前記第3半導体スイッチと前記第4半導体スイッチとの間の部位に電気的に接続され、
前記第2半導体スイッチに対して一の前記機械式リレーが並列に接続され、
前記第3半導体スイッチに対して他の前記機械式リレーが並列に接続され、
前記切替部は、一の前記機械式リレー及び他の前記機械式リレーがオン状態に切り替わることにより一の前記機械式リレーと他の前記機械式リレーと前記インダクタとを介して前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの正極とが導通し、前記一のバッテリ及び前記他のバッテリを直列接続にする
請求項3に記載の電源制御装置。 The DCDC converter comprises a bridge circuit,
The bridge circuit is
a first series section in which a first semiconductor switch and a second semiconductor switch among the plurality of semiconductor switches are connected in series;
a second series section in which a third semiconductor switch and a fourth semiconductor switch among the plurality of semiconductor switches are connected in series;
the inductor;
with
The first series unit is connected in parallel to the one battery,
one end of the first semiconductor switch is electrically connected to the positive electrode of the one battery;
one end of the second semiconductor switch is electrically connected to the negative electrode of the one battery;
the second series unit is connected in parallel to the other battery;
one end of the third semiconductor switch is electrically connected to the positive electrode of the other battery;
one end of the fourth semiconductor switch is electrically connected to the negative electrode of the other battery;
one end of the inductor is electrically connected to a portion between the first semiconductor switch and the second semiconductor switch in the first series section;
the other end of the inductor is electrically connected to a portion between the third semiconductor switch and the fourth semiconductor switch in the second series section;
one said mechanical relay is connected in parallel with said second semiconductor switch;
The other mechanical relay is connected in parallel with the third semiconductor switch,
The switching unit switches the one battery through the one mechanical relay, the other mechanical relay, and the inductor by switching the one mechanical relay and the other mechanical relay to the ON state. 4. The power supply control device according to claim 3, wherein the negative electrode and the positive electrode of the other battery are electrically connected to connect the one battery and the other battery in series.
前記複数のスイッチは、前記切替部に兼用される兼用スイッチを含み、
前記兼用スイッチは、前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの正極との間の経路に設けられ、
前記切替部は、前記兼用スイッチがオン状態に切り替わることにより前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの正極との間が導通し、前記一のバッテリ及び前記他のバッテリを直列接続にする
請求項2に記載の電源制御装置。 The power conversion unit has a DCDC converter that includes a plurality of switches and an inductor, and performs voltage conversion by turning on and off the plurality of switches,
The plurality of switches includes a dual-purpose switch that is also used as the switching unit,
the dual-purpose switch is provided in a path between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery;
The switching unit establishes electrical continuity between the negative electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery by switching the dual-purpose switch to the ON state, thereby connecting the one battery and the other battery in series. Item 3. The power supply control device according to item 2.
前記第1リレー及び前記第2リレーがオン状態に切り替わることにより、前記一のバッテリの正極と前記他のバッテリの正極とが短絡し且つ前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの負極とが短絡して前記一のバッテリ及び前記他のバッテリが並列に接続され、
前記制御部は、前記電力変換部が前記降圧動作又は前記昇圧動作を行う場合に、前記第1リレー及び前記第2リレーをオフ状態に切り替える指示を与え、前記一のバッテリの正極と前記他のバッテリの正極の短絡を解除し、前記一のバッテリの負極と前記他のバッテリの負極の短絡を解除させる
請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の電源制御装置。 The switching unit includes a first relay interposed between the positive electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery, and a second relay interposed between the negative electrode of the one battery and the negative electrode of the other battery. a relay;
By switching the first relay and the second relay to the ON state, the positive electrode of the one battery and the positive electrode of the other battery are short-circuited, and the negative electrode of the one battery and the negative electrode of the other battery are connected. The one battery and the other battery are connected in parallel by shorting,
The control unit provides an instruction to switch the first relay and the second relay to an OFF state when the power conversion unit performs the step-down operation or the step-up operation, and switches the positive electrode of the one battery to the other. The power supply control device according to any one of claims 2 to 5, wherein the short circuit of the positive electrode of the battery is released, and the short circuit of the negative electrode of the one battery and the negative electrode of the other battery is released.
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