JP7083858B2

JP7083858B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP7083858B2
Application number: JP2020020385A
Authority: JP
Inventors: 充晃森本; 一男杉村; 和也椿; 英一郎大石; 泰行重實
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2022-06-13
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: CN113258632A; US11581747B2; US20210249875A1; EP3863143B1; EP3863143A1; JP2021126027A; CN113258632B

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、電源装置として、例えば、特許文献１には、第１及び第２電池モジュールを備え、充電する際には第１及び第２電池モジュールを直列に接続し、放電する際には第１及び第２電池モジュールを並列に接続する急速充電装置が開示されている。

特開２０１８－０３３２６３号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の急速充電装置は、充電する際に充電電圧に応じて直列接続と並列接続とを使い分ける場合があるが、このような場合であっても第１及び第２電池モジュールを適正に充電することが望まれている。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直列接続と並列接続とを切り替え可能なバッテリを適正に充電することができる電源装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、電力を充放電可能な第１バッテリ及び第２バッテリと、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を直列接続又は並列接続に切り替える切替部と、前記切替部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記直列接続から前記並列接続に切り替えて外部充電器により前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する際に、前記電圧検出部により検出された前記第１バッテリの電圧と前記電圧検出部により検出された前記第２バッテリの電圧との電位差が予め定められた閾値以上の場合、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記並列接続に切り替えないで前記第１バッテリ又は前記第２バッテリのうち電圧が大きい方を充電せず且つ電圧が小さい方を個別に充電し、前記電位差が前記閾値未満の場合、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記並列接続に切り替えて当該第１バッテリ及び当該第２バッテリを充電し、前記制御部は、前記切替部を制御し前記外部充電器を前記第１バッテリに接続し前記外部充電器から定電流の電力を一定時間前記第１バッテリに供給し、且つ、前記切替部を制御し前記外部充電器を前記第２バッテリに接続し前記外部充電器から定電流の電力を一定時間前記第２バッテリに供給し、前記電圧検出部は、前記外部充電器から前記第１バッテリに定電流の電力を供給した際の前記第１バッテリの電圧を検出し、且つ、前記外部充電器から前記第２バッテリに定電流の電力を供給した際の前記第２バッテリの電圧を検出し、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記第１バッテリの電圧に基づいて前記一定時間における当該第１バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出し、且つ、前記電圧検出部により検出された前記第２バッテリの電圧に基づいて前記一定時間における当該第２バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出し、前記電位差が前記閾値以上の際に、前記第１バッテリの電圧が前記第２バッテリの電圧よりも小さい場合、前記第１バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び前記電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した前記充電時間に基づいて前記第１バッテリを充電し、前記第２バッテリの電圧が前記第１バッテリの電圧よりも小さい場合、前記第２バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び前記電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した前記充電時間に基づいて前記第２バッテリを充電することを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、第１及び第２バッテリの電位差が閾値以上の場合、第１及び第２バッテリの接続を並列接続に切り替えないで第１バッテリ又は第２バッテリのうち電圧が大きい方を充電せず且つ電圧が小さい方を個別に充電し、電位差が閾値未満の場合、第１及び第２バッテリの接続を並列接続に切り替えて第１及び第２バッテリを充電する。この構成により、電源装置は、第１及び第２バッテリの電圧を充電により均等化してから第１及び第２バッテリを並列接続することができ、直列接続と並列接続とを切り替え可能なバッテリを適正に充電することができる。

図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るバッテリ電圧と残容量（ＳＯＣ）との関係を示す図である。図３は、実施形態に係る急速充電例を示す図である。図４は、実施形態に係る電圧増加量と時間との関係を示す図である。図５は、実施形態に係る電圧均等化処理を示すタイミングチャートである。図６は、実施形態に係る電源装置の動作例を示すフローチャートである。図７は、実施形態の変形例に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕

図面を参照しながら実施形態に係る電源装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電源装置１の構成例を示すブロック図である。電源装置１は、ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）等の車両に搭載され、当該車両に設けられた高電圧の負荷部（例えばインバータ）に電力を供給する高電圧電源装置である。以下、電源装置１について詳細に説明する。

電源装置１は、図１に示すように、バッテリユニット１０と、電流検出部２０と、電圧検出部３０Ａ、３０Ｂと、切替部４０と、制御部５０とを備える。

バッテリユニット１０は、外部の急速充電器（外部充電器）ＣＧに接続され、当該急速充電器ＣＧから供給される電力を蓄電する。そして、バッテリユニット１０は、蓄電した電力をインバータ等の高電圧の負荷部に供給する。バッテリユニット１０は、第１バッテリとしてのバッテリ１０Ａと、第２バッテリとしてのバッテリ１０Ｂを含んで構成される。

バッテリ１０Ａは、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セルを含んで構成される。各電池セルは、それぞれが充放電可能な二次電池で構成され、例えば、リチウムイオン電池で構成されている。各電池セルは、隣接する電池セルと互いに直列に接続されている。バッテリ１０Ａは、急速充電器ＣＧから供給される電力を蓄電し、蓄電した電力をインバータ等の高電圧の負荷部に供給する。

バッテリ１０Ｂは、上記バッテリ１０Ａと同様に構成されている。すなわち、バッテリ１０Ｂは、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セルを含んで構成される。各電池セルは、それぞれが充放電可能な二次電池で構成され、例えば、リチウムイオン電池で構成されている。各電池セルは、隣接する電池セルと互いに直列に接続されている。バッテリ１０Ｂは、急速充電器ＣＧから供給される電力を蓄電し、蓄電した電力をインバータ等の高電圧の負荷部に供給する。

電流検出部２０は、電流を検出するものである。電流検出部２０は、急速充電器ＣＧとバッテリユニット１０との間に設けられ、急速充電器ＣＧからバッテリユニット１０に供給される電力の電流を検出する。電流検出部２０は、例えば、急速充電器ＣＧからバッテリ１０Ａに供給される電力の電流ＩＡを検出する。また、電流検出部２０は、急速充電器ＣＧからバッテリ１０Ｂに供給される電力の電流ＩＢを検出する。電流検出部２０は、制御部５０に接続され、検出した電流ＩＡ、ＩＢを制御部５０に出力する。

電圧検出部３０Ａは、電圧を検出するものである。電圧検出部３０Ａは、バッテリ１０Ａに並列に接続され、当該バッテリ１０Ａの正極と負極との間の電圧を検出する。電圧検出部３０Ａは、制御部５０に接続され、検出したバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを制御部５０に出力する。

電圧検出部３０Ｂは、電圧を検出するものである。電圧検出部３０Ｂは、バッテリ１０Ｂに並列に接続され、当該バッテリ１０Ｂの正極と負極との間の電圧を検出する。電圧検出部３０Ｂは、制御部５０に接続され、検出したバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを制御部５０に出力する。

切替部４０は、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を切り替えるものである。切替部４０は、例えば、制御部５０から出力される切替信号に基づいて、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を直列接続又は並列接続に切り替える。切替部４０は、スイッチＳＷ_Ａと、スイッチＳＷ_Ｂと、スイッチＳＷ_Ｃとを備える。スイッチＳＷ_Ａ～ＳＷ_Ｃは、例えば、半導体リレーや機械式リレー等を用いることが考えられるが、電流経路を通電又は遮断することができれば、どのようなスイッチであってもよい。

スイッチＳＷ_Ａは、電流経路を通電又は遮断するものであり、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂを並列に接続するスイッチである。スイッチＳＷ_Ａは、接続点Ｐ１とバッテリ１０Ａの負極との間に設けられている。ここで、接続点Ｐ１は、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの負極同士を接続する接続線に急速充電器ＣＧの負極を接続する接続点である。スイッチＳＷ_Ａは、ＯＮすることでバッテリ１０Ａの負極とバッテリ１０Ｂの負極とを電気的に接続し、且つ、バッテリ１０Ａの負極と急速充電器ＣＧの負極とを電気的に接続する。スイッチＳＷ_Ａは、ＯＦＦすることでバッテリ１０Ａの負極とバッテリ１０Ｂの負極との接続を電気的に遮断し、且つ、バッテリ１０Ａの負極と急速充電器ＣＧの負極との接続を電気的に遮断する。

スイッチＳＷ_Ｂは、電流経路を通電又は遮断するものであり、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂを並列に接続するスイッチである。スイッチＳＷ_Ｂは、接続点Ｐ２とバッテリ１０Ｂの正極との間に設けられている。ここで、接続点Ｐ２は、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの正極同士を接続する接続線に急速充電器ＣＧの正極を接続する接続点である。スイッチＳＷ_Ｂは、ＯＮすることでバッテリ１０Ａの正極とバッテリ１０Ｂの正極とを電気的に接続し、且つ、バッテリ１０Ｂの正極と急速充電器ＣＧの正極とを電気的に接続する。スイッチＳＷ_Ｂは、ＯＦＦすることでバッテリ１０Ａの正極とバッテリ１０Ｂの正極との接続を電気的に遮断し、且つ、バッテリ１０Ｂの正極と急速充電器ＣＧの正極との接続を電気的に遮断する。

スイッチＳＷ_Ｃは、電流経路を通電又は遮断するものであり、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂを直列に接続するスイッチである。スイッチＳＷ_Ｃは、バッテリ１０Ａの負極とバッテリ１０Ｂの正極との間に設けられている。スイッチＳＷ_Ｃは、ＯＮすることでバッテリ１０Ａの負極とバッテリ１０Ｂの正極とを電気的に接続し、ＯＦＦすることでバッテリ１０Ａの負極とバッテリ１０Ｂの正極との接続を電気的に遮断する。

上述のように構成された切替部４０は、制御部５０からの切替信号に基づいて、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＮし且つスイッチＳＷ_ＣをＯＦＦすることで、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を並列接続に切り替える。また、切替部４０は、スイッチＳＷ_ＣをＯＮし且つスイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＦＦすることで、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を直列接続に切り替える。また、切替部４０は、スイッチＳＷ_ＡをＯＮし且つスイッチＳＷ_Ｂ、ＳＷ_ＣをＯＦＦすることで、バッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに個別に接続する。また、切替部４０は、スイッチＳＷ_ＢをＯＮし且つスイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＣをＯＦＦすることで、バッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに個別に接続する。

制御部５０は、切替部４０を制御するものである。制御部５０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部５０は、切替信号を切替部４０に出力して、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続又は並列接続に切り替える。

制御部５０は、例えば、車両の走行時に各バッテリ１０Ａ、１０Ｂから負荷部（例えばインバータ）に電力を供給する際には各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続に切り替え、高電圧（例えば１０００Ｖ程度）で負荷部に電力を供給する。また、制御部５０は、急速充電器ＣＧにより各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する際には急速充電器ＣＧから供給される電力の充電電圧に応じて各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続又は並列接続に切り替える。制御部５０は、例えば、急速充電器ＣＧから供給される電力の充電電圧が相対的に高電圧（例えば１０００Ｖ程度）である場合、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続に切り替え、急速充電器ＣＧから供給される高電圧（例えば１０００Ｖ程度）の電力で直列接続の各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する。一方で、制御部５０は、急速充電器ＣＧから供給される電力の充電電圧が相対的に低電圧（例えば５００Ｖ程度）である場合、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替え、急速充電器ＣＧから供給される低電圧（例えば５００Ｖ程度）の電力で並列接続の各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する。

制御部５０は、直列接続の各バッテリ１０Ａ、１０Ｂにより負荷部に電力を供給した後、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続から並列接続に切り替えて低電圧（例えば５００Ｖ程度）の急速充電器ＣＧにより各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電するとき、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧を均等化する処理を実施する。制御部５０は、例えば、電圧検出部３０Ａにより検出されたバッテリ１０Ａの電圧ＶＡと電圧検出部３０Ｂにより検出されたバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差を算出する。そして、制御部５０は、算出した電位差と予め定められた閾値とを比較し、当該電位差が閾値未満の場合、電位差によって過大な突入電流が各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの間で流れないので、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替えて当該各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する。

一方で、制御部５０は、電位差が閾値以上の場合、電位差によって過大な突入電流が各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの間で流れるので、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替えないで、先ずは各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧を均等化する処理を実施する。制御部５０は、例えば、この均等化処理として、バッテリ１０Ａ又はバッテリ１０Ｂのうち電圧が大きい方のバッテリを充電せず、且つ、電圧が小さい方のバッテリを個別に充電する。制御部５０は、例えば、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡがバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢよりも小さい場合、バッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに個別に接続してバッテリ１０Ａを充電する。一方で、制御部５０は、バッテリ１０Ｂの電圧ＶＢがバッテリ１０Ａの電圧ＶＡよりも小さい場合、バッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに個別に接続してバッテリ１０Ｂを充電する。

次に、均等化処理について詳細に説明する。図２は、実施形態に係るバッテリ電圧と残容量（ＳＯＣ；ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）との関係を示す図である。図３は、実施形態に係る急速充電例を示す図である。図４は、実施形態に係る電圧増加量と時間との関係を示す図である。図２に示すように、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂは、残容量に基づいて各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの使用範囲Ｗ１が定められている。使用範囲Ｗ１は、一般的に、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの残容量が３０％程度～１００％程度の範囲である。そして、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂは、この使用範囲Ｗ１の一部の範囲Ｗ２（残容量が３０％程度～８０％程度）において定電流の電力で充電を行い、残りの範囲Ｗ３（残容量が８０％程度～１００％程度）において定電圧の電力で充電を行う。

各バッテリ１０Ａ、１０Ｂは、例えば、急速充電器ＣＧによる急速充電において、図３に示すように、バッテリ電圧が時刻Ｔ１で上限電圧Ｖｍａｘ（残容量が８０％程度）に達するまでは定電流の電力で充電し、バッテリ電圧が時刻Ｔ１で上限電圧Ｖｍａｘに達した後は定電圧の電力で充電し充電電流を減少させる。各バッテリ１０Ａ、１０Ｂは、定電圧の電力で充電している間、充電電流が徐々に減少して満充電（残容量が１００％）に近づいていく。

各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの残容量は、図３に示すように、定電流の電力で充電している場合、時間に比例して増加する。また、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂのバッテリ電圧も、定電流の電力で充電している場合、時間に比例して増加する。通常、急速充電器ＣＧを使用するような状況は、残容量が少ない状況と考えられるため、定電流の電力で充電を開始する。定電流の電力で充電する場合、バッテリ電圧は、上述のように時間に比例して増加する。例えば、図４に示すように、初期電圧Ｖ０、初期電圧の時刻ｔ０、充電終了時刻ｔ１、及び、充電終了時刻ｔ１の電圧Ｖ１が分かれば、定電流の電力で充電時間ｔの間に充電した際のバッテリ電圧Ｖｔを算出することができる（以下の式（１）参照）。つまり、バッテリ電圧と充電時間との比例関係から、バッテリ１０Ａとバッテリ１０Ｂとの電位差を解消するためには、どのくらいの時間、充電すればよいかが分かる。
Ｖｔ＝（（Ｖ１－Ｖ０）／（ｔ１－ｔ０））×ｔ＋Ｖ０・・・（１）

次に、実際の電圧均等化処理について説明する。図５は、実施形態に係る電圧均等化処理を示すタイミングチャートである。制御部５０は、車両の走行時に各バッテリ１０Ａ、１０Ｂから負荷部（例えばインバータ）に電力を供給する際には各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続に切り替えているので、並列接続による充電の場合には、先ず、スイッチＳＷ_ＣをＯＦＦにする。なお、このとき、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢもＯＦＦされている。

制御部５０は、先ず、図５に示す時刻Ｔ１で、電圧検出部３０Ａによりバッテリ１０Ａの初期電圧ＶＡ０を検出し、電圧検出部３０Ｂによりバッテリ１０Ｂの初期電圧ＶＢ０を検出する。次に、制御部５０は、スイッチＳＷ_ＡをＯＮすることで、バッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに個別に接続する。そして、制御部５０は、急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ａに供給する。このとき、バッテリ１０Ａには、急速充電器ＣＧの最大電流Ｉｍａｘと同等の電流ＩＡが流れる。制御部５０は、一定時間経過後の時刻Ｔ２でスイッチＳＷ_ＡをＯＦＦし、電圧検出部３０Ａによりバッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１を検出する。

次に、制御部５０は、スイッチＳＷ_ＢをＯＮすることで、バッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに個別に接続する。そして、制御部５０は、急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ｂに供給する。このとき、バッテリ１０Ｂには、急速充電器ＣＧの最大電流Ｉｍａｘと同等の電流ＩＢが流れる。制御部５０は、一定時間経過後の時刻Ｔ３でスイッチＳＷ_ＢをＯＦＦし、電圧検出部３０Ｂによりバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ１を検出する。

制御部５０は、電圧検出部３０Ａにより検出されたバッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１に基づいて一定時間における当該バッテリ１０Ａの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出する。また、制御部５０は、電圧検出部３０Ｂにより検出されたバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ１に基づいて一定時間における当該バッテリ１０Ｂの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出する。

制御部５０は、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１とバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ１との電位差が閾値未満の場合、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＮして各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替え、当該各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する。一方で、制御部５０は、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１とバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ１との電位差が閾値以上の際に、バッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ１がバッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１よりも小さい場合、バッテリ１０Ｂの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び電位差に基づいて充電時間を算出する。制御部５０は、例えば、１秒当たりの実際の電圧増加量が３Ｖであり、電位差が３Ｖである場合、充電時間を１秒として算出する。そして、制御部５０は、算出した充電時間に基づいて、時刻Ｔ４～時刻Ｔ５の間でバッテリ１０Ｂを個別に充電する。制御部５０は、バッテリ１０Ｂを充電後、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡ１とバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢ２との電位差が閾値未満の場合、時刻Ｔ６でスイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＮして各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替え、当該各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する。このとき、並列接続の各バッテリ１０Ａ、１０Ｂに流れる充電電流Ｉａは、急速充電器ＣＧの最大電流Ｉｍａｘの半分程度である。

次に、フローチャートを参照しながら電源装置１の動作例について説明する。図６は、実施形態に係る電源装置１の動作例を示すフローチャートである。制御部５０は、直列接続から並列接続に切り替えて充電を行う場合、先ず、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_Ｂ、ＳＷ_ＣをＯＦＦにする（ステップＳ１）。次に、制御部５０は、電圧検出部３０Ａによりバッテリ１０Ａの初期電圧を検出し、電圧検出部３０Ｂによりバッテリ１０Ｂの初期電圧を検出する（ステップＳ２）。次に、制御部５０は、スイッチＳＷ_ＡをＯＮすることで、バッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに個別に接続する（ステップＳ３）。そして、制御部５０は、急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ａに供給し、電圧検出部３０Ａによりバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを検出する（ステップＳ４）。次に、制御部５０は、スイッチＳＷ_ＢをＯＮすることで、バッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに接続せずにバッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに個別に接続する（ステップＳ５）。そして、制御部５０は、急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ｂに供給し、電圧検出部３０Ｂによりバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを検出する（ステップＳ６）。

制御部５０は、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡとバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。制御部５０は、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡとバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が閾値未満である場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＮして各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替え、当該各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電する（ステップＳ８）。そして、制御部５０は、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの残容量が１００％に達して並列充電を終了する場合、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_ＢをＯＦＦして並列充電を終了する（ステップＳ９）。

上述のステップＳ７で、制御部５０は、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡとバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が閾値以上である際に（ステップＳ７；Ｎｏ）、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡがバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢよりも小さい場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、バッテリ１０Ａの充電時間を算出する（ステップＳ１１）。制御部５０は、例えば、バッテリ１０Ａの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び電位差に基づいて充電時間を算出する。そして、制御部５０は、算出した充電時間の間、スイッチＳＷ_ＡをＯＮすることで、バッテリ１０Ａを急速充電器ＣＧに個別に接続して当該急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ａに供給して当該バッテリ１０Ａを充電する（ステップＳ１２）。次に、制御部５０は、電圧検出部３０Ａによりバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを検出し（ステップＳ１３）、上述のステップＳ７に戻って、充電後のバッテリ１０Ａの電圧ＶＡとバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が閾値未満であるか否かを判定する。

上述のステップＳ１０で、制御部５０は、バッテリ１０Ｂの電圧ＶＢがバッテリ１０Ａの電圧ＶＡよりも小さい場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、バッテリ１０Ｂの充電時間を算出する（ステップＳ１４）。制御部５０は、例えば、バッテリ１０Ｂの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び電位差に基づいて充電時間を算出する。そして、制御部５０は、算出した充電時間の間、スイッチＳＷ_ＢをＯＮすることで、バッテリ１０Ｂを急速充電器ＣＧに個別に接続して当該急速充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ｂに供給して当該バッテリ１０Ｂを充電する（ステップＳ１５）。次に、制御部５０は、電圧検出部３０Ｂによりバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを検出し（ステップＳ１６）、上述のステップＳ７に戻って、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡと充電後のバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が閾値未満であるか否かを判定する。

以上のように、実施形態に係る電源装置１は、電力を充放電可能なバッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂと、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡを検出する電圧検出部３０Ａと、バッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを検出する電圧検出部３０Ｂと、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を直列接続又は並列接続に切り替える切替部４０と、切替部４０を制御する制御部５０とを備える。制御部５０は、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を直列接続から並列接続に切り替えて外部充電器ＣＧによりバッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂを充電する際に、電圧検出部３０Ａにより検出されたバッテリ１０Ａの電圧ＶＡと電圧検出部３０Ｂにより検出されたバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢとの電位差が予め定められた閾値以上の場合、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を並列接続に切り替えないでバッテリ１０Ａ又はバッテリ１０Ｂのうち電圧が大きい方を充電せず且つ電圧が小さい方を個別に充電し、電位差が閾値未満の場合、バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂの接続を並列接続に切り替えて当該バッテリ１０Ａ及びバッテリ１０Ｂを充電する。

この構成により、電源装置１は、急速充電器ＣＧから供給される電力の充電電圧が相対的に高電圧（例えば１０００Ｖ程度）である場合、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を直列接続に切り替えて各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを直列充電することができる。一方で、制御部５０は、急速充電器ＣＧから供給される電力の充電電圧が相対的に低電圧（例えば５００Ｖ程度）である場合、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの接続を並列接続に切り替えて各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを並列充電することができる。つまり、電源装置１は、充電電圧の異なる規格の急速充電器ＣＧに対応することができる。このとき、電源装置１は、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧を充電により均等化してから各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを並列接続するので、電位差によって過大な突入電流が各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの間で流れることを防止することができる。この結果、電源装置１は、直列接続と並列接続とを切り替え可能な各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを適正に充電することができる。電源装置１は、電圧均等化処理において電圧が小さい方を個別に充電するので、従来のようにバッテリを放電して電圧均等化を行う制御と比較して、エネルギーを無駄にすることなく電圧均等化処理を実行することができる。電源装置１は、電圧均等化処理の際に放電による調整を行わないので、充電時間の増加を抑制することができる。電源装置１は、従来のようにバッテリを放電して電圧均等化を行う際に必要な放電抵抗やスイッチ等の部品を削減することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

上記電源装置１において、制御部５０は、切替部４０を制御し外部充電器ＣＧをバッテリ１０Ａに接続し外部充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ａに供給し、且つ、切替部４０を制御し外部充電器ＣＧをバッテリ１０Ｂに接続し外部充電器ＣＧから定電流の電力を一定時間バッテリ１０Ｂに供給する。電圧検出部３０Ａは、外部充電器ＣＧからバッテリ１０Ａに定電流の電力を供給した際のバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを検出する。電圧検出部３０Ｂは、外部充電器ＣＧからバッテリ１０Ｂに定電流の電力を供給した際のバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを検出する。制御部５０は、電圧検出部３０Ａにより検出されたバッテリ１０Ａの電圧ＶＡに基づいて一定時間における当該バッテリ１０Ａの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出する。また、制御部５０は、電圧検出部３０Ｂにより検出されたバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢに基づいて一定時間における当該バッテリ１０Ｂの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出する。制御部５０は、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電位差が閾値以上の際に、バッテリ１０Ａの電圧ＶＡがバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢよりも小さい場合、バッテリ１０Ａの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した充電時間に基づいてバッテリ１０Ａを充電する。一方で、制御部５０は、バッテリ１０Ｂの電圧ＶＢがバッテリ１０Ａの電圧ＶＡよりも小さい場合、バッテリ１０Ｂの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した充電時間に基づいてバッテリ１０Ｂを充電する。この構成により、電源装置１は、外部充電器ＣＧの最大電流Ｉｍａｘで充電しながら電圧均等化処理を実施することができるので、充電時間の増加を抑制することができる。電源装置１は、算出した充電時間に基づいて各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを充電するので、予め定められた充電時間に基づいて充電する場合と比較して、電圧が小さい方のバッテリを個別に充電する回数の増加を抑制できる。この結果、電源装置１は、直列接続と並列接続とを切り替え可能な各バッテリ１０Ａ、１０Ｂを適正に充電することができる。
〔変形例〕

次に、実施形態の変形例について説明する。なお、変形例では、実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図７は、実施形態の変形例に係る電源装置１Ａの構成例を示すブロック図である。変形例に係る電源装置１Ａは、共通の電圧検出部３０Ｃにより各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧ＶＡ、ＶＢを検出する点で実施形態に係る電源装置１とは異なる。

電源装置１Ａは、バッテリユニット１０と、電流検出部２０と、電圧検出部３０Ｃと、切替部４０と、制御部５０と、充電リレーＲＹ１と、メインリレーＲＹ２とを備える。

充電リレーＲＹ１は、急速充電の経路に設けられ、制御部５０から出力される切替信号に基づいてＯＮすることで急速充電器ＣＧから各バッテリ１０Ａ、１０Ｂに供給される電力の電流を通電し、ＯＦＦすることで急速充電器ＣＧから各バッテリ１０Ａ、１０Ｂに供給される電力の電流を遮断する。

メインリレーＲＹ２は、インバータＩＶに電力を供給する経路に設けられ、制御部５０から出力される切替信号に基づいてＯＮすることで各バッテリ１０Ａ、１０ＢからインバータＩＶに供給される電力の電流を通電し、ＯＦＦすることで各バッテリ１０Ａ、１０ＢからインバータＩＶに供給される電力の電流を遮断する。

電圧検出部３０Ｃは、一端が正極側の充電リレーＲＹ１と接続点Ｐ２との間に接続され、他端が負極側の充電リレーＲＹ１と接続点Ｐ１との間に接続されている。電圧検出部３０Ｃは、スイッチＳＷ_ＡがＯＮされ、且つ、スイッチＳＷ_Ｂ、ＳＷ_Ｃ、充電リレーＲＹ１、及びメインリレーＲＹ２がＯＦＦされた状態でバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを検出する。電圧検出部３０Ｃは、制御部５０に接続され、検出したバッテリ１０Ａの電圧ＶＡを制御部５０に出力する。また、電圧検出部３０Ｃは、スイッチＳＷ_ＢがＯＮされ、且つ、スイッチＳＷ_Ａ、ＳＷ_Ｃ、充電リレーＲＹ１、及びメインリレーＲＹ２がＯＦＦされた状態でバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを検出する。電圧検出部３０Ｃは、検出したバッテリ１０Ｂの電圧ＶＢを制御部５０に出力する。

以上のように、変形例に係る電源装置１Ａは、共通の電圧検出部３０Ｃにより各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧ＶＡ、ＶＢを検出するので、電圧検出部の違いによる電圧誤差が生じることを防止することができ、電圧均等化処理の精度の低下を抑制することができる。

なお、上記説明では、制御部５０は、電流検出部２０により検出された電流を入力する例について説明したが、これに限定されず、例えば、急速充電器ＣＧから通信によって急速充電中の電流値を入力するようにしてもよい。

制御部５０は、電圧検出部３０Ａ、３０Ｂにより検出された電圧ＶＡ、ＶＢを入力する例について説明したが、これに限定されず、例えば、各バッテリ１０Ａ、１０Ｂに設けられたバッテリマネージメントシステム（ＢＭＳ；ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）やセルボルテージセンサ（ＣＶＳ；ＣｅｌｌＶｏｌｔａｇｅＳｅｎｓｏｒ）から各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧を取得可能な場合、ＢＭＳやＣＶＳから各バッテリ１０Ａ、１０Ｂの電圧を取得してもよい。

電源装置１は、２個のバッテリ１０Ａ、１０Ｂを備える例について説明したが、３個以上のバッテリを備えるようにしてもよい。

１、１Ａ電源装置
１０Ａバッテリ（第１バッテリ）
１０Ｂバッテリ（第２バッテリ）
３０Ａ～３０Ｃ電圧検出部
４０切替部
５０制御部
ＣＧ急速充電器（外部充電器）

Claims

電力を充放電可能な第１バッテリ及び第２バッテリと、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの電圧をそれぞれ検出する電圧検出部と、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を直列接続又は並列接続に切り替える切替部と、
前記切替部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記直列接続から前記並列接続に切り替えて外部充電器により前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する際に、前記電圧検出部により検出された前記第１バッテリの電圧と前記電圧検出部により検出された前記第２バッテリの電圧との電位差が予め定められた閾値以上の場合、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記並列接続に切り替えないで前記第１バッテリ又は前記第２バッテリのうち電圧が大きい方を充電せず且つ電圧が小さい方を個別に充電し、前記電位差が前記閾値未満の場合、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの接続を前記並列接続に切り替えて当該第１バッテリ及び当該第２バッテリを充電し、
前記制御部は、前記切替部を制御し前記外部充電器を前記第１バッテリに接続し前記外部充電器から定電流の電力を一定時間前記第１バッテリに供給し、且つ、前記切替部を制御し前記外部充電器を前記第２バッテリに接続し前記外部充電器から定電流の電力を一定時間前記第２バッテリに供給し、
前記電圧検出部は、前記外部充電器から前記第１バッテリに定電流の電力を供給した際の前記第１バッテリの電圧を検出し、且つ、前記外部充電器から前記第２バッテリに定電流の電力を供給した際の前記第２バッテリの電圧を検出し、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記第１バッテリの電圧に基づいて前記一定時間における当該第１バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出し、且つ、前記電圧検出部により検出された前記第２バッテリの電圧に基づいて前記一定時間における当該第２バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量を算出し、
前記電位差が前記閾値以上の際に、前記第１バッテリの電圧が前記第２バッテリの電圧よりも小さい場合、前記第１バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び前記電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した前記充電時間に基づいて前記第１バッテリを充電し、前記第２バッテリの電圧が前記第１バッテリの電圧よりも小さい場合、前記第２バッテリの単位時間当たりの実際の電圧増加量及び前記電位差に基づいて充電時間を算出し、算出した前記充電時間に基づいて前記第２バッテリを充電することを特徴とする電源装置。