JP6264579B2 - Power supply device, transportation equipment, power supply control method, and control device - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置、輸送機器、電源制御方法、制御装置、および蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a power supply device, a transport device, a power supply control method, a control device, and a power storage module.
駆動電源として交換可能なバッテリを備えた輸送機器が開発されている。例えば、特許文献１には、電気自動車の車体に備えられたメインバッテリと、交換可能なサブバッテリとを備えた電源システムにおいて、メインバッテリとサブバッテリとを順次に放電させる方法が記載されている。
Transportation devices with replaceable batteries have been developed as drive power sources. For example,
特許文献１に記載された電源システムにおいては、１つのサブバッテリしか考慮されておらず、複数のサブバッテリを用いることは想定されていない。また、複数のバッテリを並列に接続して利用する場合、これらの複数のバッテリ間における充電状態の差を考慮する必要がある。一般的に、充電状態が異なる複数のバッテリを利用する場合、各バッテリの電圧を調節するための電圧変換器を設置する。これにより、複数のバッテリの電圧を揃え、並列出力することが可能となる。
In the power supply system described in
しかしながら、電圧変換器を設置することでコストが増大し、車両におけるスペースおよび重量が増大する。従って、特に、二輪自動車、原付四輪車、超小型モビリティなどのコスト、スペース、重量の制約が大きな電動車両においては、電圧変換器の設置が開発や実用化の妨げとなる場合がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、複数のサブバッテリを用いた電源設備において、設備構成を簡素化しつつ、複数のサブバッテリが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることが可能な電源装置、輸送機器、電源制御方法、制御装置、および蓄電モジュールを提供することを目的の一つとする。
However, installing a voltage converter increases costs and increases space and weight in the vehicle. Therefore, the installation of the voltage converter may be an obstacle to development and practical use particularly in an electric vehicle having a large cost, space, and weight restrictions such as a two-wheeled vehicle, a moped four-wheeled vehicle, and an ultra-compact mobility.
The present invention has been made in view of such circumstances, in a power supply facility using a plurality of sub-batteries, while simplifying the equipment configuration, increasing the opportunity for the plurality of sub-batteries to discharge simultaneously, An object is to provide a power supply device, a transport device, a power supply control method, a control device, and a power storage module that can improve output characteristics.
請求項１に記載の発明は、各々が蓄電部（例えば、実施形態における蓄電部２０）と、前記蓄電部と輸送機器の駆動装置との間を導通状態または遮断状態にするスイッチ（例えば、実施形態におけるスイッチ２４）とを備える、並列に接続された複数の蓄電モジュール（例えば、実施形態における補助電源３）と、複数の前記蓄電モジュールの各々の前記スイッチの状態を制御する制御装置（例えば、実施形態における制御装置１０）とを備える電源装置（例えば、実施形態における電源装置５）である。複数の前記蓄電モジュールは、少なくとも、第１蓄電モジュール（例えば、実施形態における第１補助電源３−１）と、第２蓄電モジュール（例えば、実施形態における第２補助電源３−２）とを含む。前記制御装置は、前記第１蓄電モジュールと前記第２蓄電モジュールとの充電率差および電圧差の少なくとも一方を算出し、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の前記蓄電部の内部抵抗を算出し、前記充電率差および電圧差の少なくとも一方と、前記蓄電部の内部抵抗とに基づき、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の前記スイッチの状態を制御する。前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記制御装置は、前記第１蓄電モジュールの前記スイッチを導通状態にし、前記第２蓄電モジュールの前記スイッチを遮断状態にする。
According to the first aspect of the present invention, each of the power storage units (for example, the
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置において、複数の前記蓄電モジュールの各々は、電圧変換装置を介さずに前記駆動装置に接続されるものである。
According to a second aspect of the invention, in the power supply device according to
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電源装置において、複数の前記蓄電モジュールの各々は、前記輸送機器に対して脱着可能であるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the power supply device according to the first or second aspect , each of the plurality of power storage modules is detachable from the transportation device.
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置において、複数の前記蓄電モジュールにおける前記蓄電部は、リン酸鉄を含む正極を備えるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply device according to any one of the first to third aspects, the power storage unit in the plurality of power storage modules includes a positive electrode containing iron phosphate.
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の電源装置を備える輸送機器（例えば、実施形態における車両１）である。
The invention according to
請求項６に記載の発明は、並列に接続された複数の蓄電モジュール（例えば、実施形態における補助電源３）に少なくとも含まれる第１蓄電モジュール（例えば、実施形態における第１補助電源３−１）と第２蓄電モジュール（例えば、実施形態における第２補助電源３−２）との充電率差および電圧差の少なくとも一方を算出し、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の蓄電部の内部抵抗を算出し、前記充電率差および電圧差の少なくとも一方と、前記蓄電部の内部抵抗とに基づき、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々と、輸送機器の駆動装置との間の断接を制御し、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記第１蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を導通状態にし、前記第２蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を遮断状態にする、電源制御方法である。
The invention according to
請求項７に記載の発明は、並列に接続された複数の蓄電モジュール（例えば、実施形態における補助電源３）に少なくとも含まれる第１蓄電モジュール（例えば、実施形態における第１補助電源３−１）と第２蓄電モジュール（例えば、実施形態における第２補助電源３−２）との充電率差および電圧差の少なくとも一方と、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の蓄電部の内部抵抗とに基づき、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々と、輸送機器の駆動装置との間の断接を制御し、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記第１蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を導通状態にし、前記第２蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を遮断状態にする、制御装置（例えば、実施形態における制御装置１０）である。
The invention according to
請求項１、５に記載の発明によれば、充電率差および電圧差の少なくとも一方と、蓄電部の内部抵抗とに基づき、第１蓄電モジュールおよび第２蓄電モジュールの各々のスイッチの状態を制御することによって、これらの複数の蓄電モジュール間における充電状態の差を考慮した上で、複数の蓄電モジュールが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。また、電圧変換器などによる電圧変換を行わない為にシステム構成を簡素化でき、低コスト化、省スペース化、軽量化を達成することができる。また、電圧変換が不要なため、電子デバイス駆動などの変換ロスを回避することができる。
According to the invention of
請求項１に記載の発明によれば、並列に接続された複数の蓄電モジュールに少なくとも含まれる第１蓄電モジュールと第２蓄電モジュールとの充電率差および電圧差の少なくとも一方と、蓄電部の内部抵抗とに基づき、第１蓄電モジュールおよび第２蓄電モジュールの各々のスイッチの状態を制御することによって、各蓄電モジュールの抵抗値に差がある場合であっても、複数の蓄電モジュールが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, at least one of the charge rate difference and the voltage difference between at least the first power storage module and the second power storage module included in the plurality of power storage modules connected in parallel, and the inside of the power storage unit By controlling the state of each switch of the first power storage module and the second power storage module based on the resistance, even if there is a difference in the resistance value of each power storage module, a plurality of power storage modules are discharged simultaneously. The opportunity to perform can be increased and the output characteristics can be improved.
請求項１に記載の発明によれば、複数の蓄電モジュールの各々の蓄電部の内部抵抗およびＳＯＣに基づいてスイッチの状態を制御することで、各蓄電モジュールの抵抗値およびＳＯＣに差がある場合であっても、複数の蓄電モジュールが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, there is a difference between the resistance value and the SOC of each power storage module by controlling the switch state based on the internal resistance and SOC of each power storage unit of the plurality of power storage modules. Even so, it is possible to increase the chance that a plurality of power storage modules simultaneously discharge and improve the output characteristics.
請求項２に記載の発明によれば、電圧変換装置が不要であるため、システム構成を簡素化でき、低コスト化、省スペース化、軽量化を達成することができる。特に、二輪自動車、原付四輪車、超小型モビリティなどのコスト、スペース、重量の制約が大きな電動車両においては、乗員の客室を最大化するという格別の効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, since the voltage conversion device is unnecessary, the system configuration can be simplified, and cost reduction, space saving, and weight reduction can be achieved. In particular, in an electric vehicle having a large cost, space, and weight restrictions such as a two-wheeled vehicle, a moped four-wheeled vehicle, and an ultra-compact mobility, a special effect of maximizing the passenger cabin is achieved.
請求項３に記載の発明によれば、蓄電モジュールを輸送機器に対して脱着可能とすることにより、輸送機器の利用者の要望に応じて蓄電モジュールの数を変更することができる。従って、輸送機器の航続可能距離や出力特性を自由にカスタマイズできる。また、取り外した蓄電モジュールの充電を行うことで、蓄電モジュールの再利用することができる。
さらには他の電化製品の電源に用いるなどの従来の輸送機器に無い価値を創出できる。このような脱着可能な蓄電モジュールは、前述したように輸送機器の駆動用の電源以外にも様々な使われ方がなされ、かつ、その使われ方が蓄電モジュール間で大きく異なるため、蓄電モジュールが輸送機器に備え付けられた従来の電源装置と比べて、蓄電モジュール間の電圧差や充電率差が生じやすいという固有の課題を有する。従って、請求項３に記載の発明と請求項１または２に記載の発明を組み合わせることで、脱着可能な蓄電モジュールを備える輸送機器において、複数の蓄電モジュールが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができるという格別の効果を奏することが初めて可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the number of power storage modules can be changed according to the demand of the user of the transport equipment by making the power storage modules detachable from the transport equipment. Therefore, the cruising distance and output characteristics of the transportation device can be freely customized. In addition, the storage module can be reused by charging the removed storage module.
Furthermore, it can create value that is not available in conventional transportation equipment, such as using it as a power source for other electrical appliances. Such detachable power storage modules are used in various ways other than the power source for driving transportation equipment as described above, and the usage is greatly different among power storage modules. Compared to a conventional power supply device provided in a transport device, there is a specific problem that a voltage difference or a charge rate difference between power storage modules is likely to occur. Therefore, by combining the invention according to
請求項４に記載の発明によれば、複数の蓄電モジュールにおける蓄電部がリン酸鉄を含む正極を備えることにより、各蓄電モジュールの充電率が多少異なっても、その電圧が同程度であるため、電圧変換器を必要とせずに電流の入出力が可能であり、低コストでスペース効率の高い、軽量な電源システムを実現できる。 According to the invention described in claim 4 , since the power storage units in the plurality of power storage modules include the positive electrode containing iron phosphate, even if the charge rates of the respective power storage modules are slightly different, the voltages are approximately the same. The current can be input and output without the need for a voltage converter, and a low-cost, space-efficient and light-weight power supply system can be realized.
請求項６、７に記載の発明によれば、並列に接続された複数の蓄電モジュールに少なくとも含まれる第１蓄電モジュールと第２蓄電モジュールとの充電率差および電圧差の少なくとも一方と、第１蓄電モジュールおよび第２蓄電モジュールの各々の蓄電部の内部抵抗とに基づき、第１蓄電モジュールおよび第２蓄電モジュールの各々と、輸送機器の駆動装置との間の断接を制御し、第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、第１蓄電モジュールと、輸送機器の駆動装置との間を導通状態にし、第２蓄電モジュールと、輸送機器の駆動装置との間を遮断状態にすることによって、これらの複数の蓄電モジュール間における充電状態の差を考慮した上で、複数の蓄電モジュールが同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。
According to the invention described in
以下、図面を参照し、本発明のいくつかの実施形態における電源装置、輸送機器、電源制御方法、制御装置、および蓄電モジュールについて説明する。 Hereinafter, a power supply device, a transport device, a power supply control method, a control device, and a power storage module according to some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における、電源装置を備えた輸送機器の一例を示す図である。図１では、電源装置を備えた輸送機器の一例として、車両（例えば、電気自動車）１を示しているが、本発明の電源装置は、二輪自動車、三輪自動車、原付四輪車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車などの任意の車両、船舶、航空機などに適用可能である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of transportation equipment including a power supply device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a vehicle (for example, an electric vehicle) 1 is shown as an example of transportation equipment including a power supply device. However, the power supply device of the present invention is a two-wheeled vehicle, a three-wheeled vehicle, a moped four-wheeled vehicle, an internal combustion engine, and the like. The present invention can be applied to any vehicle such as a hybrid vehicle that also has an electric motor, a ship, an aircraft, and the like.
車両１は、電源として、例えば、車体の底部に備え付けられた１つのメインバッテリ（主電源）２と、車体の後方に脱着可能に設けられた複数のサブバッテリ（補助電源）３とを備えている。図１においては、２つの補助電源３を図示しているが、３つ以上の補助電源が車両１に設置されてもよい。
The
図２は、本実施形態における、電源装置の一例を示す図である。本実施形態の電源装置５は、例えば、主電源２（第１電源）と、補助電源３（第２電源、蓄電モジュール）と、制御装置１０と、充電装置１４とを備えている。主電源２と、補助電源３と、制御装置１０と、充電装置１４とは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網などによって互いに接続される。また、駆動装置１２は、電源装置５と接続されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a power supply device according to the present embodiment. The
主電源２は、車両１の車体に備え付けられており、車両１の駆動装置１２の基本的な出力要求を満たす。主電源２は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などの二次電池である。
The
補助電源３は、車両１の車体への設置および取り外しが可能な脱着式電源である。補助電源３は、車両１の航続距離の延長といった利用者のニーズに応じて使用される。補助電源３は、第１補助電源３−１、・・・第ｎ補助電源３−ｎの複数の補助電源を備えている（ｎは２以上の整数）。補助電源３は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などの二次電池である。第１補助電源３−１、・・・第ｎ補助電源３−ｎは基本的には同様な電池構成を有するものであるが、互いに異なる構成を有していてもよい。また、補助電源３の重量は利用者が持ち運びしやすいように、好ましくは８ｋｇ以下で、より好ましくは７ｋｇ以下である。
The
制御装置１０は、主電源２、補助電源３、および充電装置１４の動作を制御する。制御装置１０は、主電源２および補助電源３から供給された電力を、駆動装置１２に提供する。制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの記憶装置、通信ポートなどがバスを介して接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）である。
The
充電装置１４は、外部装置からの給電を受けて主電源２および／または補助電源３を充電する。充電装置１４は、例えば、外部の給電装置などに接続されるコネクタと、供給された電力を主電源２および／または補助電源３に供給する供給部とを備える。
The charging
駆動装置１２は、車両１を駆動させるための動力を提供する。駆動装置１２は、例えば、走行用モータと、走行用モータを制御するモータＥＣＵとを備える。駆動装置１２は、主電源２および／または補助電源３から供給される電力を使用して、車両１を駆動させるための動力を提供する。
The
図３は、本実施形態における、補助電源３の一例（第１補助電源３−１）を示す図である。第１補助電源３−１は、例えば、蓄電部２０と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）２２（制御部）と、スイッチ２４と、電流計２６と、ＣＡＮドライバ２８（受信部）とを備える。第１補助電源３−１は、駆動装置１２と接続された正極線Ｌ１および負極線Ｌ２、ならびに、主電源２および他の補助電源３と接続された通信線Ｌ３を備える。第１補助電源３−１は、正極線Ｌ１および負極線Ｌ２を介して、駆動装置１２に対して給電を行う。また、第１補助電源３−１は、通信線Ｌ３を介して、制御装置１０および他の補助電源と各種信号のやり取りを行う。なお、第１補助電源３−１は、電圧変換装置などを介さずに、駆動装置１２に接続される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example (first auxiliary power source 3-1) of the
蓄電部２０は、例えば、互いに直列に接続された複数の蓄電池を備える。複数の蓄電池は、例えば、それぞれ同じ構成を有する。複数の蓄電池の各々は、充放電可能な二次電池である。なお、蓄電部２０は、互いに並列に接続された複数の蓄電池ユニット（各蓄電池ユニットは、直列に接続された複数の蓄電池を含む）を備えてもよい。
The
ＢＭＵ２２は、蓄電部２０、スイッチ２４、電流計２６、およびＣＡＮドライバ２８の動作を制御する。具体的に、ＢＭＵ２２は、蓄電部２０に備えられる複数の蓄電池の各々の電圧を検知する。また、ＢＭＵ２２は、蓄電部２０に設けられた温度計（図示しない）から蓄電部２０の温度を取得する。また、ＢＭＵ２２は、複数の蓄電池の各々の電圧値および電流計２６からに入力された電流値に基づいて、蓄電部２０のＳＯＣ（State Of Charge；充電率）を算出する。また、ＢＭＵ２２は、ＣＡＮドライバ２８を介して制御装置１０から入力された制御信号に基づいて、スイッチ２４の導通状態および遮断状態（ＯＮおよびＯＦＦ）を制御する。ＢＭＵ２２の各機能は、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。
The
スイッチ２４は、蓄電部２０と駆動装置１２との間を導通状態または遮断状態にする。スイッチ２４は、例えば、電界効果トランジスタ、各種コンタクタなどを備える。スイッチ２４は、例えば、蓄電部２０と、駆動装置１２とを結ぶ正極線Ｌ１上に設けられる。
The
電流計２６は、第１補助電源３−１を流れる電流を測定し、測定結果をＢＭＵ２２に出力する。電流計２６は、例えば、蓄電部２０と、駆動装置１２とを結ぶ負極線Ｌ２に設けられる。
The
ＣＡＮドライバ２８は、通信線Ｌ３を介して、制御装置１０および他の補助電源のＣＡＮドライバと接続されている。ＣＡＮドライバ２８は、ＢＭＵ２２から入力された蓄電部２０の電圧値およびＳＯＣを、通信線Ｌ３を介して、制御装置１０に出力する。また、ＣＡＮドライバ２８は、制御装置１０から入力された制御信号をＢＭＵ２２に出力する。
The
本実施形態の電源装置５は、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々の電圧およびＳＯＣの少なくとも１つに基づいて、補助電源の放電制御を行う。電源装置５は、例えば、複数の補助電源３−１から３−ｎの各々の電圧およびＳＯＣに基づいて、図４から６に示すような放電制御を行う。
The
図４は、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々の電圧に基づいて、放電を行う補助電源を決定する３つの放電モード（第１から第３モード）を示す。図５は、第１から第３モードにおける補助電源の放電制御状態を示す。図６は、補助電源のＳＯＣに基づいて、補助電源の出力電流を変化させる３つの領域（領域１から領域３）を示す。理解を容易にするため、以下においては、２つの補助電源（第１補助電源３−１、第２補助電源３−２）を用いる場合を例に挙げて説明する。
FIG. 4 shows three discharge modes (first to third modes) for determining the auxiliary power source for discharging based on the voltages of the first auxiliary power source 3-1 to the n-th auxiliary power source 3-n. FIG. 5 shows the discharge control state of the auxiliary power supply in the first to third modes. FIG. 6 shows three regions (
（第１モード）
第１モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、出力電圧が高い補助電源のみが放電を行うシリーズ出力モードである。第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の電圧差が所定の閾値（第１閾値）よりも大きい場合、電源装置５は、この第１モードで動作する。また、この第１モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣに応じて、図６に示すＳＯＣ領域１またはＳＯＣ領域２における通常使用の出力電流（最大Ａ１）で放電を行う。
(First mode)
The first mode is a series output mode in which only the auxiliary power source having a high output voltage out of the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 discharges. When the voltage difference between the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 is larger than a predetermined threshold value (first threshold value), the
ＳＯＣ領域１は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣが予め定められた第１範囲（１００からＳ１％）である領域を示す。このＳ１は、１００＞Ｓ１を満たす任意の正の数値であり、電源装置５の構成などを考慮して予め定められる。このＳＯＣ領域１において、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣが減少するにつれて、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の出力電圧は、Ｖ１からＶ２まで減少する（Ｖ１＞Ｖ２）。
The
ＳＯＣ領域２は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣが予め定められた第２範囲（Ｓ１からＳ２％）である領域を示す。このＳ２は、Ｓ１＞Ｓ２を満たす任意の正の数値であり、電源装置５の構成などを考慮して予め定められる。このＳＯＣ領域２において、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣが減少するにつれて、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の出力電圧は、Ｖ２からＶ３まで減少する（Ｖ２＞Ｖ３）。
The
補助電源２本使用時には、ＳＯＣ領域１およびＳＯＣ領域２のいずれにおいても、通常使用の出力電流（最大Ａ１）で放電を行う。なお、補助電源１本使用の場合には、ＳＯＣ領域１においては、通常使用の出力電流で放電を行い、ＳＯＣ領域２においては、通常使用よりも出力電流が小さい省電力使用１の出力電流（最大Ａ２、Ａ２＜Ａ１）で放電を行う。また、補助電源４本使用の場合には、補助電源２本使用時と同様に、ＳＯＣ領域１およびＳＯＣ領域２のいずれにおいても、通常使用の出力電流（最大Ａ１）で放電を行う。
When two auxiliary power supplies are used, both the
この第１モードでは、出力電圧が高い補助電源のみが放電を行うように制御することで、２つの補助電源の電圧差を縮小させることができる。これにより、複数の補助電源を接続した際の電力差による回り込み電流を抑えることができる。また、電池は電圧が高い状態で維持されると劣化が増大する傾向があるため、電圧の高い補助電源から放電を行うことで、電池の劣化を抑えることができる。 In this first mode, the voltage difference between the two auxiliary power supplies can be reduced by controlling so that only the auxiliary power supply having a high output voltage discharges. Thereby, the sneak current by the power difference at the time of connecting a some auxiliary power supply can be suppressed. Further, since the battery tends to deteriorate when the battery is maintained at a high voltage, the battery deterioration can be suppressed by discharging from the auxiliary power source having a high voltage.
（第２モード）
第２モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２が並列して放電を行うパラレル出力モードである。第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の電圧差が所定の閾値（第１閾値）以下である場合、電源装置５は、この第２モードで動作する。また、この第２モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣに応じて、図６に示すＳＯＣ領域１またはＳＯＣ領域２における通常使用の出力電流で放電を行う。この第２モードでは、２つの補助電源が並列して放電を行うように制御することで、２つの補助電源の電圧差を並列した放電が継続できる所定の閾値以下に維持することができる。また、この第２モードは、電池に対する負荷が軽減された状態であるため、電池の劣化を抑えることができる。
(Second mode)
The second mode is a parallel output mode in which the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 discharge in parallel. When the voltage difference between the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 is equal to or smaller than a predetermined threshold (first threshold), the
（第３モード）
第３モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２が並列して放電を行うパラレル出力モードである。第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の電圧差が所定の閾値（第１閾値）以下であり、かつ第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の電圧がいずれも所定の閾値（第２閾値）以下である場合、電源装置５は、この第３モードで動作する。また、この第３モードは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣに応じて、図６に示すＳＯＣ領域３における省電力使用１の出力電流（最大Ａ２）で放電を行う。このＳＯＣ領域３において、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のＳＯＣが減少するにつれて、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の出力電圧は、Ｖ３からＶ４まで減少する（Ｖ３＞Ｖ４）。
(Third mode)
The third mode is a parallel output mode in which the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 discharge in parallel. The voltage difference between the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 is equal to or less than a predetermined threshold (first threshold), and the voltages of the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 are When both are below a predetermined threshold (second threshold), the
第３モードでは、２つの補助電源が並列して省電力で放電を行うように制御することで、放電終止電圧まである程度の出力を維持することができる。なお、補助電源１本使用の場合には、ＳＯＣ領域３においては、省電力使用１よりも出力電流が小さい省電力使用２の出力電流（最大Ａ３、Ａ３＜Ａ２））で放電を行う。また、補助電源４本使用の場合には、ＳＯＣ領域３においても、通常使用の出力電流で放電を行う。
In the third mode, it is possible to maintain a certain level of output up to the end-of-discharge voltage by controlling the two auxiliary power supplies to discharge in a power-saving manner in parallel. In the case of using one auxiliary power source, in the
次に、本実施形態における電源装置５の動作について説明する。図７は、本実施形態における、電源制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
まず、制御装置１０は、放電を休止している（すなわち、スイッチ２４が遮断状態にある）第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々の開回路電圧（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）を取得する。具体的に、制御装置１０は、通信線Ｌ３を介して、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々のＣＡＮドライバ２８に、開回路電圧を要求する信号を出力する。次に、ＣＡＮドライバ２８は、開回路電圧を要求する信号をＢＭＵ２２に出力する。ＢＭＵ２２は、蓄電部２０の開回路電圧を測定し、ＣＡＮドライバ２８および通信線Ｌ３を介して、測定結果を、制御装置１０に出力する（ステップＳ１０１）。
First, the
次に、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の開回路電圧の電圧差Ｖｄが所定の閾値（第１閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
Next, the
電圧差Ｖｄが第１閾値よりも大きい場合、制御装置１０は、補助電源３を第１モードで動作させる。すなわち、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、電圧が高い補助電源が放電を行うように制御する（第１モード）（ステップＳ１０７）。例えば、第１補助電源３−１の開回路電圧が、第２補助電源３−２の開回路電圧よりも高い場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１のＢＭＵ２２に対して、スイッチ２４を導通状態にする信号を出力する。この信号に基づき、第１補助電源３−１のＢＭＵ２２は、スイッチ２４を導通状態とし、蓄電部２０に放電処理を行わせる。一方、制御装置１０は、第２補助電源３−２のＢＭＵ２２に対して、スイッチ２４を遮断状態にする信号を出力する。この信号に基づき、第２補助電源３−２のＢＭＵ２２は、スイッチ２４を遮断状態とし（あるいは、遮断状態を維持し）、第２補助電源３−２の蓄電部２０は放電処理を行わない。
When the voltage difference Vd is larger than the first threshold value, the
次に、第１補助電源３−１のＢＭＵ２２は、蓄電部２０の閉回路電圧（Closed Circuit Voltage：ＣＣＶ）、電流計２６によって測定された電流、および蓄電部２０の温度に基づいて、開回路電圧を推定し、制御装置１０に出力する。以後、制御装置１０は、再度、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。
Next, the
一方、電圧差Ｖｄが第１閾値以下である場合、制御装置１０は、駆動装置１２からの高電流出力の要求があるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。高電流出力の要求が無い場合、制御装置１０は、第１モードで放電を行うように補助電源を制御する（ステップＳ１０７）。高電流出力の要求が無く、わずかな電流出力のみが要求されている場合には、補助電源間の電圧差の拡大に対する影響が少ないため、第１モードでの放電処理を行う。なお、このステップＳ１０５の処理は行わずに、高電流出力の要求が無い場合であっても並列出力を行うようにしてもよい。
On the other hand, when the voltage difference Vd is equal to or smaller than the first threshold value, the
高電流出力の要求がある場合、制御装置１０は、補助電源を第２モードで動作させる。すなわち、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方が放電を行うように制御する（第２モード）（ステップＳ１１１）。具体的に、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方に対して、スイッチ２４を導通状態にする信号を出力する。第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々のＢＭＵ２２は、スイッチ２４を導通状態とし、蓄電部２０に放電処理を行わせる。
When there is a request for high current output, the
次に、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方の電圧が、所定の閾値（第２閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。
Next, the
第１補助電源３−１および第２補助電源３−２から入力された電圧の双方が、第２閾値以下でない場合、制御装置１０は、補助電源において第２モードでの動作（ステップＳ１１１）を継続させる。
When both the voltages input from the first auxiliary power supply 3-1 and the second auxiliary power supply 3-2 are not equal to or less than the second threshold, the
一方、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２から入力された電圧の双方が、第２閾値以下である場合、制御装置１０は、補助電源を第３モードで動作させる。すなわち、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方が放電を行うが、省電力使用１の出力電力で放電するように制御する（ステップＳ１１５）。
On the other hand, when both the voltages input from the first auxiliary power source 3-1 and the second auxiliary power source 3-2 are equal to or lower than the second threshold, the
次に、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のいずれか一方のＳＯＣが０％になったか否かを判断する（ステップＳ１１７）。第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のいずれか一方のＳＯＣが０％になった場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の放電処理を停止し、本フローチャートの処理を終了する。一方、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のいずれか一方のＳＯＣが０％になっていない場合、制御装置１０は、補助電源において第３モードでの動作（ステップＳ１１５）を継続させる。
Next, the
なお、図８に示すようなメーターパネル３０（表示装置）を車両１の運転席に設けることで、運転者が電源装置の使用状況を確認できるようにしてもよい。例えば、このメーターパネル３０は、電源装置５から最大出力が可能か否かを表示する第１表示部３２を備えてよい。例えば、第１表示部３２は、電源装置５から最大出力が可能である場合（例えば、上記の「通常使用」の最大電流Ａ１が出力可能である場合）にランプを点灯し、電源装置５から最大出力が可能でない場合（例えば、上記の「省電力使用１」の最大電流Ａ２または「省電力使用２」の最大電流Ａ３に制限されている場合）にランプを消灯する。これにより、運転者は、電源装置の使用状況、および出力制限の要否を容易に確認できる。
A meter panel 30 (display device) as shown in FIG. 8 may be provided in the driver's seat of the
また、上記の第１から第３モードのいずれの状態であるか（同時に放電を行う蓄電モジュールの数が複数か否か）を運転者が理解できるように、第１表示部３２のランプの色を変化させてもよい。例えば、第一モードの場合、メーターパネル内のランプを青色に点灯させ、第二モードの場合、ランプを緑色に点灯させ、第三モードの場合、ランプを赤色に点灯させてよい。また、メーターパネル３０は、現在の出力可能な電力量を表示する第２表示部３４をさらに備えてもよい。これにより、運転者は、電源装置のより詳細な使用状況を確認できる。
In addition, the color of the lamp of the
上記の第１の実施形態の電源装置によれば、補助電源３の電圧および充電率の少なくとも一方に基づいて複数の補助電源３の各々のスイッチ２４の状態を制御することによって、これらの複数の補助電源３間における電圧または充電状態の差を考慮した上で、複数の補助電源３が同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。また、電圧変換器などによる電圧変換を行わない為にシステム構成を簡素化でき、低コスト化、省スペース化、軽量化を達成することができる。また、電圧変換を行わないため、電子デバイス駆動などの変換ロスを回避することができる。また、補助電源３間の回り込み電流を回避した上で、複数の補助電源３から放電を行うことができる。
According to the power supply device of the first embodiment described above, by controlling the state of each
なお、上記においては、補助電源３の放電制御として、３つの放電モード（第１から第３モード）および３つのＳＯＣ領域（ＳＯＣ領域１から３）を用いる例を説明したが、電池の構成に応じて、他の放電モードおよびＳＯＣ領域を使用することも可能である。また、上記においては、３つの放電モードを、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々の電圧（電圧差）に基づいて決定する例を説明したが、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々の充電率（充電率差）に基づいて放電モードを決定してもよい。
In the above description, an example in which three discharge modes (first to third modes) and three SOC regions (
なお、上記においては、２つの補助電源（第１補助電源３−１、第２補助電源３−２）を用いる場合を例に挙げて説明したが、３つ以上の補助電源を用いる場合にも、上記の放電制御を同様に適用することができる。例えば、３つ以上の補助電源を含む場合には、電圧および充電率に応じて２つのグループ（少なくとも１以上の第１補助電源および少なくとも１以上の第２補助電源）に分け、第１補助電源における電圧および充電率の少なくとも１つの平均値と、第２補助電源における電圧および充電率の少なくとも１つの平均値とを比較して放電制御を行うようにしてもよい。または、第１補助電源における電圧および充電率の少なくとも１つの代表値（最大値、または最小値）と、第２補助電源における電圧および充電率の少なくとも１つの代表値（最大値、または最小値）とを比較するようにしてもよい。 In the above description, the case where two auxiliary power sources (first auxiliary power source 3-1 and second auxiliary power source 3-2) are used has been described as an example, but the case where three or more auxiliary power sources are used is also described. The above discharge control can be similarly applied. For example, when three or more auxiliary power supplies are included, the first auxiliary power supply is divided into two groups (at least one first auxiliary power supply and at least one second auxiliary power supply) according to the voltage and the charging rate. The discharge control may be performed by comparing at least one average value of the voltage and the charging rate in the battery and at least one average value of the voltage and the charging rate in the second auxiliary power supply. Alternatively, at least one representative value (maximum value or minimum value) of the voltage and charging rate in the first auxiliary power supply and at least one representative value (maximum value or minimum value) of the voltage and charging rate in the second auxiliary power supply And may be compared.
なお、上記の第１および第２モードにおいて、駆動装置１２からの回生電力を受け入れる場合には、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、電圧が低い補助電源に回生電力が入力されるように制御してもよい。これにより、電圧差を一定範囲内に維持することが可能となり並列出力時間を長くすることができる。
In the first and second modes, when regenerative power from the
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図９を用いて説明する。第１の実施形態では、蓄電部２０の電圧および充電率の少なくとも１つに基づいて、複数の補助電源の放電処理を制御する例を説明した。しかしながら、抵抗値の低い電源の方が、抵抗値の高い電源よりも出力電力が大きくなる傾向があるため、各補助電源の抵抗値に差がある場合、蓄電部２０の電圧および充電率に基づいた制御だけでは、複数の補助電源のＳＯＣ差が増大する場合がある。そこで、本実施形態では、複数の補助電源の抵抗値およびＳＯＣに基づいて、放電処理を制御する例を説明する。第２の実施形態の説明において、上記の第１実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略あるいは簡略化する。また、理解を容易にするため、以下においては、２つの補助電源（第１補助電源３−１、第２補助電源３−２）を用いる場合を例に挙げて説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the example in which the discharge processing of the plurality of auxiliary power supplies is controlled based on at least one of the voltage of the
まず、制御装置１０は、放電を休止している（すなわち、スイッチ２４が遮断状態にある）第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々の蓄電部２０のＳＯＣおよび抵抗値を取得する。具体的に、制御装置１０は、通信線Ｌ３を介して、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々のＣＡＮドライバ２８に、ＳＯＣおよび抵抗値を要求する信号を出力する。次に、ＣＡＮドライバ２８は、ＳＯＣおよび抵抗値を要求する信号をＢＭＵ２２に出力する。ＢＭＵ２２は、例えば、蓄電部２０の開回路電圧よりＳＯＣを算出する。また、ＢＭＵ２２は、例えば、蓄電部２０の充電時ログなどにより抵抗値（内部抵抗、インピーダンス）を算出する。ＢＭＵ２２は、算出したＳＯＣおよび抵抗値を、ＣＡＮドライバ２８および通信線Ｌ３を介して、制御装置１０に出力する（ステップＳ２０１）。
First, the
次に、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、ＳＯＣが高い補助電源の抵抗値から、ＳＯＣが低い補助電源の抵抗値を引いた抵抗差Ｒｄを算出し、この抵抗差Ｒｄが所定の閾値（第１閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。
Next, the
抵抗差Ｒｄが第１閾値よりも大きい場合、制御装置１０は、抵抗差に基づく放電の調整が必要である旨を示す調整フラグＦＧを設定する（例えば、調整フラグＦＧ＝１）。一方、抵抗差Ｒｄが第１閾値以下である場合、制御装置１０は、調整フラグＦＧを設定しない。または調整フラグＦＧ＝０とする。
When the resistance difference Rd is larger than the first threshold value, the
次に、制御装置１０は、所定の閾値（第２閾値）以下のＳＯＣを有する補助電源が存在するか否かを判断する（ステップＳ２０７）。
Next, the
第２閾値以下のＳＯＣを有する補助電源が存在しない場合、制御装置１０は、調整フラグＦＧが設定されているか否かを判断する（ステップＳ２０９）。調整フラグＦＧが設定されていない場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方が放電を行うように（並列出力）制御を行う（ステップＳ２１３）。その後、電流積算などにより、ＳＯＣの更新を行い（ステップＳ２１７）、再度、ステップＳ２０７に戻り、第２閾値以下のＳＯＣを有する補助電源が存在するか否かを判断する処理を行う。
When there is no auxiliary power having an SOC equal to or lower than the second threshold, the
一方、調整フラグＦＧが設定されている場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の蓄電部２０のＳＯＣ差Ｓｄが所定の閾値（第３閾値）以上でありかつ駆動装置１２からの高電力出力の要求が存在するか否かを判断する（ステップＳ２１１）。ＳＯＣ差Ｓｄが第３閾値以上でありかつ駆動装置１２からの高電力出力の要求が存在しないという条件が満たされていない場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方が放電を行うように（並列出力）制御を行う（ステップＳ２１３）。一方、ＳＯＣ差Ｓｄが第３閾値以上でありかつ駆動装置１２からの高電力出力の要求が存在しないという条件が満たされている場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の蓄電部２０のうち、ＳＯＣが高い補助電源が放電を行うように制御を行う（ステップＳ２１５）。その後、電流積算などにより、ＳＯＣの更新を行い（ステップＳ２１７）、再度、ステップＳ２０７に戻り、第２閾値以下のＳＯＣを有する補助電源が存在するか否かを判断する。
On the other hand, when the adjustment flag FG is set, the
ステップＳ２０７において、第２閾値以下のＳＯＣを有する補助電源が存在すると判断された場合、制御装置１０は、全ての補助電源のＳＯＣが、所定の閾値（第２閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１９）。全ての補助電源のＳＯＣが第２閾値以下ではないと判断した場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、蓄電部２０のＳＯＣが高い補助電源が放電を行うように制御を行う（ステップＳ２１５）。一方、全ての補助電源のＳＯＣが第２閾値以下であると判断した場合、制御装置１０は、本フローチャートの処理を終了する。
When it is determined in step S207 that there is an auxiliary power supply having an SOC equal to or lower than the second threshold, the
図１０は、本実施形態において、補助電源の蓄電部の正極にリン酸鉄を用いた開回路電圧ＯＣＶと充電率ＳＯＣの相関関係であるＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す図である。正極にリン酸鉄を用いた蓄電部はＳＯＣの変動に対してＯＣＶの変動が小さいというプラトー特性を有する。従って、各補助電源の蓄電部の正極にはリン酸鉄を用いることが好ましい。このような補助電源を採用すれば、各補助電源のＳＯＣが多少異なっても、その電圧が同程度であるため、電圧変換器を必要とせずに電流の入出力が可能であり、低コストでスペース効率の高い、軽量な電源システムを実現できる。正極にリン酸鉄を用いた蓄電部は、満充電に近い状態では電圧が極端に上昇していく、また全放電に近い状態では電圧が極端に低下していく。通常の使用時にはこの変化を読み取って電圧の上限値、下限値でオンオフ制御を実施する。これにより、新たに部品を追加することが無いために低コスト、スペース効率の高い、軽量な電源システムが可能となる。 FIG. 10 is a diagram showing an SOC-OCV characteristic that is a correlation between the open circuit voltage OCV using iron phosphate as the positive electrode of the power storage unit of the auxiliary power supply and the charging rate SOC in the present embodiment. A power storage unit using iron phosphate as a positive electrode has a plateau characteristic that OCV variation is small relative to SOC variation. Therefore, it is preferable to use iron phosphate for the positive electrode of the power storage unit of each auxiliary power source. If such an auxiliary power supply is adopted, even if the SOC of each auxiliary power supply is slightly different, the voltage is almost the same, so current can be input and output without the need for a voltage converter, and at low cost. A space-efficient and lightweight power supply system can be realized. In the power storage unit using iron phosphate as the positive electrode, the voltage extremely increases in a state close to full charge, and the voltage extremely decreases in a state close to full discharge. During normal use, this change is read and on / off control is performed with the upper and lower voltage limits. As a result, since no new parts are added, a low-cost, space-efficient and lightweight power supply system can be realized.
上記の第２の実施形態の電源装置によれば、蓄電部２０の充電率の偏差の増減傾向を算出し、この増減傾向に基づき、複数の補助電源３の各々のスイッチ２４の状態を制御する。具体的に、複数の補助電源３の抵抗値およびＳＯＣに基づいて、放電処理を制御する。これにより、各補助電源の抵抗値に差がある場合であっても、複数の補助電源３が同時に放電を行う機会を増加させ、出力特性を向上させることができる。なお、上記においては、蓄電部２０の充電率の偏差の増減傾向を算出する例を説明したが、蓄電部２０の出力電圧の偏差の増減傾向を算出して、この増減傾向に基づき、複数の補助電源３の各々のスイッチ２４の状態を制御してもよい。
According to the power supply device of the second embodiment, the increase / decrease tendency of the deviation of the charging rate of the
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図１１と図１２を用いて説明する。上記の第１の実施形態と比較して、本実施形態は、充電装置１４を省略し、補助電源３から出力される電力により主電源２の充電を行う点が異なる。従って、本実施形態の説明において、上記の第１実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略あるいは簡略化する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Compared with the first embodiment described above, the present embodiment is different in that the charging
図１１は、第３の実施形態における、電源装置５Ａの一例を示す図である。電源装置５Ａは、図２に示す電源装置５において、充電装置１４を省略し、メインスイッチ４０と、複数のコンバータ（第１コンバータ４２−１から第ｎコンバータ４２−ｎ）とをさらに追加した構成を有する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the
メインスイッチ４０は、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々と、駆動装置１２および主電源２との間を導通状態または遮断状態とする。例えば、複数の補助電源３が、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２を含む場合、第２補助電源３−２と、主電源２とを接続する経路上にメインスイッチ４０が設けられる。このメインスイッチ４０の状態を制御することで、第２補助電源３−２と、主電源２との断接を制御することができる。また、第１補助電源３−１と、主電源２とを接続する経路上にメインスイッチ４０が設けられてもよい。このメインスイッチ４０の状態の制御を行うことで、第１補助電源３−１と、主電源２との断接を制御することができる。あるいは、第１補助電源３−１または第２補助電源３−２と、駆動装置１２とを接続する経路上にメインスイッチ４０が設けられてもよい。このメインスイッチ４０の状態の制御を行うことで、第１補助電源３−１または第２補助電源３−２と、駆動装置１２との断接を制御することができる。
The
第１コンバータ４２−１から第ｎコンバータ４２−ｎは、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎの各々の出力電圧を、所望の電圧値に変換する。第１コンバータ４２−１から第ｎコンバータ４２−ｎは、第１補助電源３−１から第ｎ補助電源３−ｎとそれぞれ接続される。 The first converter 42-1 to the n-th converter 42-n convert each output voltage of the first auxiliary power source 3-1 to the n-th auxiliary power source 3-n into a desired voltage value. The first converter 42-1 to the n-th converter 42-n are connected to the first auxiliary power source 3-1 to the n-th auxiliary power source 3-n, respectively.
次に、本実施形態における電源装置５Ａの動作について説明する。図１２は、本実施形態における、充電処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、理解を容易にするため、以下においては、２つの補助電源（第１補助電源３−１、第２補助電源３−２）を用いる場合を例に挙げて説明する。
Next, the operation of the
まず、制御装置１０は、車両１のパワースイッチがＯＮされているか否かを判断する（ステップＳ３０１）。車両１のパワースイッチがＯＮされていないと判断した場合、制御装置１０は、充電処理を行わず（ステップＳ３２１）、本フローチャートの処理を終了する。
First, the
次に、車両１のパワースイッチがＯＮされていると判断した場合、制御装置１０は、補助電源３が接続されてかつ車両１にロックされたか否かを判断する（ステップＳ３０３）。補助電源３が接続されてかつ車両１にロックされたという条件を満たさないと判断した場合、制御装置１０は、充電処理を行わず（ステップＳ３２１）、本フローチャートの処理を終了する。
Next, when determining that the power switch of the
次に、補助電源が接続されてかつ車両１にロックされたと判断した場合、制御装置１０は、車両１の車両モード（動作状態）が走行モードであるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。この走行モードとは、車両１が走行中であることを示す。
Next, when it is determined that the auxiliary power source is connected and locked to the
車両１が走行モードであると判断した場合、制御装置１０は、メインスイッチ４０の開閉制御を行い（ステップＳ３０７）、２つの補助電源（第１補助電源３−１、第２補助電源３−２）を充電走行モードで動作させる制御を行う（ステップＳ３０９）。具体的に、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の一方の電力を駆動装置１２に出力し、他方の電力を主電源２に出力する制御を行う。すなわち、車両１の移動中において、制御装置１０は、複数の補助電源３のうち一部の電力を主電源２に出力し、複数の補助電源３のうち残りの一部の電力を駆動装置１２に出力するようにメインスイッチ４０を制御する。ここで、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２のうち、電圧が高い補助電源の電力を駆動装置１２に出力し、電圧が低い補助電源の電力を主電源２に出力する制御を行ってもよい。
When it is determined that the
車両１の車両モードが走行モードではないと判断した場合（例えば、車両１が停止中であることを示す停止モードである場合）、制御装置１０は、メインスイッチ４０の開閉制御を行い、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の双方の電力が主電源２に出力されるように制御する（ステップＳ３１１）。すなわち、制御装置１０は、車両１が移動中に主電源２に電力を出力する補助電源３の数を、車両１が停止中に主電源２に電力を出力する補助電源３の数より小さくする。
When it is determined that the vehicle mode of the
次に、制御装置１０は、主電源２の温度が所定の閾値（第１閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ３１３）。主電源２の温度が第１閾値よりも大きい場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２を通常充電モードで動作させる制御を行う（ステップＳ３１９）。この通常充電モードでは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々の出力電圧が所定の第１電圧範囲となるように、第１および第２コンバータ４２−１および４２−２が制御される。
Next, the
一方、主電源２の温度が第１閾値以下である場合、制御装置１０は、補助電源３の温度が所定の閾値（第２閾値）以下であるか否かを判断する（ステップＳ３１５）。補助電源３の温度が第２閾値よりも大きい場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２を通常充電モードで動作させる制御を行う（ステップＳ３１９）。一方、補助電源３の温度が第２閾値以下である場合、制御装置１０は、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２を急速充電モードで動作させる制御を行う（ステップＳ３１７）。この急速充電モードでは、第１補助電源３−１および第２補助電源３−２の各々の出力電圧が上記の第１電圧範囲よりも高い第２電圧範囲となるように、第１および第２コンバータ４２−１および４２−２が制御される。第１閾値の温度は、第２閾値の温度よりも小さくてよい。
On the other hand, when the temperature of the
上記の第３の実施形態の電源装置によれば、複数の補助電源を用いて、主電源の充電を行う構成とすることで、充電装置を省略することができる。さらには、走行中においても主電源２の充電が行えるため、運転者が適宜に補助電源３を交換することで、充電のための停車が不要になる。これにより、システム構成を簡素化でき、低コスト化、省スペース化、軽量化を達成することができる。
According to the power supply device of the third embodiment, the charging device can be omitted by adopting a configuration in which the main power supply is charged using a plurality of auxiliary power supplies. Furthermore, since the
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using embodiment, this invention is not limited to such embodiment at all, and various deformation | transformation and substitution are within the range which does not deviate from the summary of this invention. Can be added.
１…車両（輸送機器）、２…主電源（第１電源）、３…補助電源（蓄電モジュール、第２電源）、５…電源装置、１０…制御装置、１２…駆動装置、２０…蓄電部、２４…スイッチ、２８…ＣＡＮドライバ（受信部）、３０…メーターパネル（表示装置）
DESCRIPTION OF
Claims (7)
複数の前記蓄電モジュールの各々の前記スイッチの状態を制御する制御装置と
を備え、
複数の前記蓄電モジュールは、少なくとも、第１蓄電モジュールと、第２蓄電モジュールとを含み、
前記制御装置は、前記第１蓄電モジュールと前記第２蓄電モジュールとの充電率差および電圧差の少なくとも一方を算出し、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の前記蓄電部の内部抵抗を算出し、前記充電率差および電圧差の少なくとも一方と、前記蓄電部の内部抵抗とに基づき、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の前記スイッチの状態を制御し、
前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記制御装置は、前記第１蓄電モジュールの前記スイッチを導通状態にし、前記第２蓄電モジュールの前記スイッチを遮断状態にする、電源装置。 A plurality of power storage modules connected in parallel, each comprising a power storage unit and a switch for connecting or disconnecting the power storage unit and the driving device of the transport device;
A control device for controlling the state of each switch of the plurality of power storage modules,
The plurality of power storage modules include at least a first power storage module and a second power storage module,
The control device calculates at least one of a charging rate difference and a voltage difference between the first power storage module and the second power storage module, and the inside of the power storage unit of each of the first power storage module and the second power storage module Calculating a resistance, and controlling a state of the switch of each of the first power storage module and the second power storage module based on at least one of the charge rate difference and the voltage difference and an internal resistance of the power storage unit ;
The charging rate of the power storage unit of the first power storage module is higher than the charging rate of the power storage unit of the second power storage module, and the internal resistance of the power storage unit of the first power storage module is the power storage of the second power storage module When it is larger than the internal resistance of the unit, the control device turns on the switch of the first power storage module and turns off the switch of the second power storage module .
前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々の蓄電部の内部抵抗を算出し、
前記充電率差および電圧差の少なくとも一方と、前記蓄電部の内部抵抗とに基づき、前記第１蓄電モジュールおよび前記第２蓄電モジュールの各々と、輸送機器の駆動装置との間の断接を制御し、
前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記第１蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を導通状態にし、前記第２蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を遮断状態にする、電源制御方法。 Calculating at least one of a charge rate difference and a voltage difference between the first power storage module and the second power storage module included in at least a plurality of power storage modules connected in parallel;
Calculating an internal resistance of each power storage unit of the first power storage module and the second power storage module;
Control of connection / disconnection between each of the first power storage module and the second power storage module and the driving device of the transport device based on at least one of the charge rate difference and the voltage difference and the internal resistance of the power storage unit. And
The charging rate of the power storage unit of the first power storage module is higher than the charging rate of the power storage unit of the second power storage module, and the internal resistance of the power storage unit of the first power storage module is the power storage of the second power storage module If the internal resistance is greater than the internal resistance of the part, the first power storage module and the transport device drive device are in a conductive state, and the second power storage module and the transport device drive device are in a disconnected state. to, power control method.
前記第１蓄電モジュールの蓄電部の充電率が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の充電率よりも高く、かつ、前記第１蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗が、前記第２蓄電モジュールの蓄電部の内部抵抗よりも大きい場合、前記第１蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を導通状態にし、前記第２蓄電モジュールと、前記輸送機器の駆動装置との間を遮断状態にする、制御装置。 At least one of a charge rate difference and a voltage difference between at least a first power storage module and a second power storage module included in a plurality of power storage modules connected in parallel, and power storage of each of the first power storage module and the second power storage module Based on the internal resistance of the part, controlling connection and disconnection between each of the first power storage module and the second power storage module and the driving device of the transport device ,
The charging rate of the power storage unit of the first power storage module is higher than the charging rate of the power storage unit of the second power storage module, and the internal resistance of the power storage unit of the first power storage module is the power storage of the second power storage module If the internal resistance is greater than the internal resistance of the part, the first power storage module and the transport device drive device are in a conductive state, and the second power storage module and the transport device drive device are in a disconnected state. to the control device.
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