JPWO2019220915A1

JPWO2019220915A1 - 電源システム

Info

Publication number: JPWO2019220915A1
Application number: JP2020519554A
Authority: JP
Inventors: 曽根　崇史; 崇史曽根
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: JP7410020B2; WO2019220915A1

Abstract

電源システム（１０）のＥＣＵ（１８）は、ＰＤＵ（１６）の入力側で必要とされる入力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数のバッテリ（１２）の状態及び必要電流値に基づいて、複数の電圧電流制御デバイス（１４）の各々に対する電流指令値を設定する。複数の電圧電流制御デバイス（１４）は、バッテリ電圧を昇降圧することにより、出力電圧を必要電圧値に調整すると共に、出力電流を電流指令値に調整する。

Description

本発明は、複数のバッテリのバッテリ電圧及びバッテリ電流を負荷に供給する電源システムに関する。

複数のバッテリから負荷に電力を供給する電源システムが、例えば、特開２０１５−２２０７７２号公報、特表２０１６−５３３１５４号公報、特開平５−１１１１９０号公報、及び、特表２０１４−５２７６８９号公報に開示されている。

特開２０１５−２２０７７２号公報には、高出力且つ高価な第１蓄電器（メインバッテリ）と、相対的に内部抵抗値の高い廉価な複数の第２蓄電器（サブバッテリ）とを備え、サブバッテリが着脱可能な電源システムが開示されている。

特表２０１６−５３３１５４号公報には、単一又は複数のバッテリを直列又は並列に接続することで、該バッテリから電気車両（負荷）に電力を供給することが開示されている。

特開平５−１１１１９０号公報には、複数のバッテリのうち、電圧が低下しているバッテリを、放電可能なバッテリに切り替えることが開示されている。

特表２０１４−５２７６８９号公報には、着脱式のバッテリである携帯型電気エネルギー貯蔵装置を使用して電力を消費した際に、該携帯型電気エネルギー貯蔵装置を収集、充電、分配することが開示されている。

特表２０１４−５２７６８９号公報の収集充電分配装置を用いて、複数のバッテリを不特定多数のユーザーに貸し出し、交換する場合、複数のバッテリの各々は、製造年月日や使用方法の違いにより、劣化状況が異なる場合がある。このような劣化状況の違いによって、バッテリの満充電の容量や内部抵抗値に差異が出てくる。

ここで、内部抵抗値が異なる複数のバッテリを負荷に並列に接続して、負荷に電力（バッテリ電圧及びバッテリ電流）を供給する場合、内部抵抗値が互いに異なるため、各バッテリから放電して負荷に流れるバッテリ電流が意図した通りに流れない。この結果、全てのバッテリの容量を均等に使い切ることができなくなる。

また、各バッテリ間で電圧差があると、各バッテリ間を瞬間的に大電流が流れるおそれがある。そのため、充電状態及び劣化状態の合ったバッテリを用いざるを得ない。

さらに、技術の伸展に伴い、新しいバッテリに交換して用いることが望ましい。しかしながら、バッテリを交換することで、バッテリの特性（内部抵抗値、放電電圧）が変化する可能性がある。

このように、既存の電源システムでは、負荷に対して複数のバッテリを並列に接続する場合、同じ種類のバッテリしか使用することができない。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用することが可能な電源システムを提供することを目的とする。

本発明の態様は、複数のバッテリのバッテリ電圧及びバッテリ電流を負荷に供給する電源システムであって、制御装置と、前記制御装置に要求出力値を入力する入力デバイスと、複数の前記バッテリに接続される複数の電圧電流制御デバイスと、入力側に複数の前記電圧電流制御デバイスが並列に接続され、出力側に前記負荷が接続される出力デバイスとを有する。

この場合、前記制御装置は、前記出力デバイスの入力側で必要とされる前記要求出力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数の前記バッテリの状態及び前記必要電流値に基づいて、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する電流指令値を設定する。

また、複数の前記電圧電流制御デバイスは、前記バッテリ電圧を昇降圧することにより、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電圧を前記必要電圧値に調整すると共に、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電流を前記電流指令値に調整する。

本発明によれば、複数のバッテリに接続されている複数の電圧電流制御デバイスが、制御装置で設定した必要電圧値及び電流指令値に基づいて、バッテリ電圧を昇降圧することにより、必要電圧値との差を埋めるように出力電圧を調整し、出力電流を電流指令値に調整することができる。これにより、複数のバッテリが異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用することが可能となる。

また、複数のバッテリの容量を同時に使い切ることや、特定のバッテリの容量のみ先に使い切る等、複数のバッテリの容量を効率よく使用することが可能となる。この結果、バッテリの交換を効率よく行うことも可能となる。

本実施形態に係る電源システムの構成図である。図１の電圧電流制御デバイスの動作のフローチャートである。図１のＥＣＵの動作のフローチャートである。バッテリ電圧に対する昇降圧動作を図示したタイミングチャートである。図１の電源システムの変形例を示す構成図である。図５のマップを示す図である。図５のマップを示す図である。図５のマップを示す図である。図５のＢＭＵの動作のフローチャートである。図５のＥＣＵの一部動作のフローチャートである。

以下、本発明に係る電源システムについて好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［１．本実施形態の構成］
本実施形態に係る電源システム１０は、図１に示すように、複数のバッテリ１２、複数の電圧電流制御デバイス１４、出力デバイスとしてのパワードライブユニット（ＰＤＵ）１６、電子制御装置（ＥＣＵ）１８及び入力デバイス２０を有する。ＥＣＵ１８と、複数の電圧電流制御デバイス１４及びＰＤＵ１６とは、通信線２２、２４を介して、信号又は情報の送受信が可能である。電源システム１０は、例えば、二輪車、三輪車、四輪車等の電動車両（対象物）２６に適用される。

複数のバッテリ１２は、電動車両２６に対して着脱可能な着脱式のバッテリである。具体的に、複数のバッテリ１２の各々は、不図示のバッテリパックに収容されている。複数のバッテリ１２は、電動車両２６に対してバッテリパックを着脱することで、該電動車両２６に対して着脱可能となる。なお、図１に示すバッテリ１２の個数は一例であり、電源システム１０では、２個以上のバッテリ１２を備えていればよい。

複数の電圧電流制御デバイス１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換デバイスである。複数の電圧電流制御デバイス１４の各々は、１次側が複数のバッテリ１２のうち、いずれか１つのバッテリ１２と接続され、２次側がＰＤＵ１６と接続されている。従って、複数の電圧電流制御デバイス１４は、ＰＤＵ１６に対して並列に接続されている。複数の電圧電流制御デバイス１４は、１次側に接続されているバッテリ１２の電圧（バッテリ電圧）を昇降圧することで、ＰＤＵ１６に出力する電圧（出力電圧）を所望の出力電圧値に調整すると共に、ＰＤＵ１６に流す電流（出力電流）を所望の出力電流値に調整する。

また、複数の電圧電流制御デバイス１４は、１次側に接続されているバッテリ１２の状態、すなわち、該バッテリ１２のＳＯＣ、劣化度（ＳＯＨ）、温度（電池温度）及び種類のうち、少なくとも１つを把握し、把握したバッテリ１２の状態を示す情報を、通信線２２を介して、ＥＣＵ１８に送信する。例えば、複数の電圧電流制御デバイス１４は、不図示のセンサによって、バッテリ１２のＳＯＣ、劣化度（ＳＯＨ）又は温度を逐次検出し、通信線２２を介してＥＣＵ１８に送信する。

ＰＤＵ１６は、三相ブリッジ型のインバータを含み構成される。ＰＤＵ１６の入力側には、複数の電圧電流制御デバイス１４が並列に接続されている。ＰＤＵ１６の出力側には、電源システム１０の負荷である電動車両２６のモータ２８が接続されている。電動車両２６の力行時には、複数のバッテリ１２から複数の電圧電流制御デバイス１４を介してＰＤＵ１６に直流電力が供給される。ＰＤＵ１６は、直流電力を三相の交流電力に変換してモータ２８に供給する。これにより、モータ２８が駆動され、電動車両２６を走行させることができる。一方、電動車両２６の回生時には、ＰＤＵ１６は、モータ２８が発電した交流電力を直流電力に変換する。これにより、複数の電圧電流制御デバイス１４を介して複数のバッテリ１２に直流電力を供給（充電）することができる。

入力デバイス２０は、電動車両２６の運転者が操作するアクセル操作部やスロットル操作部等である。例えば、モータ２８の駆動によって電動車両２６が走行している場合、運転者が入力デバイス２０を操作することで、該入力デバイス２０の操作量に応じた入力値（要求出力値）がＥＣＵ１８に入力される。

ＥＣＵ１８は、電動車両２６の電子制御装置である。ＥＣＵ１８は、不図示のメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各種の処理を行う。具体的に、ＥＣＵ１８は、入力デバイス２０からの入力値に基づき、ＰＤＵ１６の入力側で必要とされ、複数の電圧電流制御デバイス１４からＰＤＵ１６に出力される、該入力値に応じた出力電圧値（必要電圧値）及び出力電流値（必要電流値）を決定する。また、ＥＣＵ１８は、複数の電圧電流制御デバイス１４から通信線２２を介して受信された複数のバッテリ１２の状態と、必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス１４を昇降圧動作させる際の電流指令値を設定する。ＥＣＵ１８は、複数の電圧電流制御デバイス１４に対して、通信線２２を介して、電流指令値及び必要電圧値を送信すると共に、通信線２４を介してＰＤＵ１６に制御信号を送信する。

なお、前述のように、複数の電圧電流制御デバイス１４は、ＰＤＵ１６に対して並列に接続されている。そのため、複数の電圧電流制御デバイス１４の出力電圧値はＰＤＵ１６の入力側の電圧値である。従って、複数の電圧電流制御デバイス１４に対する必要電圧値は、同一値となる。一方、ＰＤＵ１６の入力側に流れる電流値は、複数の電圧電流制御デバイス１４から流れる出力電流値の総和である。従って、複数の電圧電流制御デバイス１４に対する必要電流値は、複数のバッテリ１２の状態に応じた互いに異なる電流値となる。

複数の電圧電流制御デバイス１４は、ＥＣＵ１８から通信線２２を介して受信した電流指令値及び必要電圧値に基づいて、接続されているバッテリ１２のバッテリ電圧を昇降圧することにより、ＰＤＵ１６の入力側に出力する出力電圧を必要電圧値に調整する。また、複数の電圧電流制御デバイス１４は、バッテリ電圧に対する昇降圧動作によって、ＰＤＵ１６の入力側に出力する出力電流を電流指令値に調整する。

［２．本実施形態の動作］
以上のように構成される本実施形態に係る電源システム１０の動作について、図２及び図３のフローチャートと、図４のタイミングチャートとを参照しながら説明する。この動作説明では、必要に応じて、図１の構成図も参照しながら説明する。ここでは、主として、電動車両２６の走行時における複数の電圧電流制御デバイス１４の動作（図２のステップＳ１１〜Ｓ１６及び図４）とＥＣＵ１８の動作（図３のステップＳ２１〜Ｓ２６）とについて説明する。

電動車両２６が走行を開始すると、図２のステップＳ１１において、複数の電圧電流制御デバイス１４は、接続されているバッテリ１２の状態を取得し、取得したバッテリ１２の状態を、通信線２２を介してＥＣＵ１８に送信する。ＥＣＵ１８への送信後、複数の電圧電流制御デバイス１４は、ＥＣＵ１８からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。

一方、ＥＣＵ１８では、図３のステップＳ２１において、複数の電圧電流制御デバイス１４から複数のバッテリ１２の状態を取得する。

次のステップＳ２２において、電動車両２６の走行中、運転者が入力デバイス２０を操作した場合、入力デバイス２０の操作量に応じた入力値がＥＣＵ１８に入力される。ＥＣＵ１８は、入力された入力値から、モータ２８の負荷要求値を算出する。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ１８は、負荷要求値に基づいて、ＰＤＵ１６の入力側で必要とされる必要電圧値及び必要電流値を決定する。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ１８は、複数のバッテリ１２の状態と必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を決定する。この場合、ＥＣＵ１８は、複数のバッテリ１２の状態に応じて、必要電流値を分配することで、互いに異なる電流値である複数の電流指令値を決定する。例えば、図１に示す電源システム１０の構成において、ＥＣＵ１８は、必要電流値が５０Ａであれば、３個の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を、３０Ａ、１５Ａ、５Ａにそれぞれ設定する（３０Ａ＋１５Ａ＋５Ａ＝５０Ａ）。

ステップＳ２５において、ＥＣＵ１８は、通信線２２を介して、複数の電圧電流制御デバイス１４に電流指令値及び必要電圧値を送信する。

次のステップＳ２６において、ＥＣＵ１８は、電動車両２６の走行が終了したか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ１８は、運転者が電動車両２６のメインスイッチをオフにしたかどうかを確認することで、電動車両２６の走行が終了したかどうかを判定する。

電動車両２６が走行中であれば（ステップＳ２６：ＮＯ）、ＥＣＵ１８は、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理を再度実行する。一方、電動車両２６が走行を終了すれば（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１８は、図３の処理を終了する。従って、ＥＣＵ１８は、電動車両２６の走行中、図３の処理を繰り返し実行する。

一方、複数の電圧電流制御デバイス１４では、図２のステップＳ１２において、ＥＣＵ１８から通信線２２を介して電流指令値及び必要電圧値を受信する。これにより、ステップＳ１３において、複数の電圧電流制御デバイス１４は、受信した電流指令値及び必要電圧値に基づき、接続されているバッテリ１２のバッテリ電圧に対する昇降圧動作を行う。この結果、ステップＳ１４において、出力電流は、電流指令値に調整される。

複数の電圧電流制御デバイス１４は、ステップＳ１５において、出力電圧が必要電圧値に調整されていなければ（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１４の処理を繰り返し行う。

図４は、複数のバッテリ１２のバッテリ電圧の経時変化（破線、一点鎖線及び二点鎖線）と、必要電圧値（実線で示すＶｒｅｑ）との関係を図示したタイミングチャートである。この場合、複数のバッテリ１２のバッテリ電圧は、時間経過に伴って低下する。複数の電圧電流制御デバイス１４は、出力電圧が必要電圧値となるように、バッテリ電圧に対する昇降圧動作を行う。すなわち、全ての電圧電流制御デバイス１４の出力電圧が同一の必要電圧値となるまで、出力電圧の調整が繰り返し実行される。

出力電圧が必要電圧値に調整された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、複数の電圧電流制御デバイス１４は、電動車両２６の走行が終了したか否かを判定する。この場合、例えば、ＥＣＵ１８から通信線２２を介して電動車両２６の走行が終了した（図３のステップＳ２６：ＹＥＳ）旨の通知を受けたかどうかを判定する。

ＥＣＵ１８から通知を受けていない、すなわち、電動車両２６が走行中であれば（ステップＳ１６：ＮＯ）、複数の電圧電流制御デバイス１４は、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を再度実行する。一方、ＥＣＵ１８から通知を受け、電動車両２６の走行終了を把握した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、複数の電圧電流制御デバイス１４は、図２の処理を終了する。従って、複数の電圧電流制御デバイス１４は、電動車両２６の走行中、図２の処理を繰り返し実行する。

［３．本実施形態の変形例］
次に、本実施形態に係る電源システム１０の変形例（電源システム３０）について、図５〜図１０を参照しながら説明する。図５の電源システム３０は、複数のバッテリ１２の各々に、該バッテリ１２を監視するバッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）３２が併設されている点で、図１〜図４の電源システム１０とは異なる。なお、変形例の電源システム３０において、図１〜図４の電源システム１０と同じ構成要素については、同じ参照符号を付け、詳細な説明を省略する。

ＢＭＵ３２は、バッテリ１２と共にバッテリパックに内蔵される。ＢＭＵ３２は、不図示のセンサによってバッテリ１２のＳＯＣ、劣化度及び温度を把握する。そして、ＢＭＵ３２は、下記の２つの算出方法のうち、いずれかの方法によって、バッテリ１２の内部抵抗値を算出する。

ＢＭＵ３２は、通信線３４を介して電圧電流制御デバイス１４と接続されている。そこで、第１の算出方法として、ＢＭＵ３２は、電圧電流制御デバイス１４に内蔵される不図示のスイッチング素子（ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子）をオンにしたときのバッテリ電圧の時間変化分及びバッテリ電流の時間変化分を検出し、バッテリ電圧の時間変化分と、バッテリ電流の時間変化分との比から、内部抵抗値を算出する（内部抵抗値＝（バッテリ電圧の時間変化分）／（バッテリ電流の時間変化分））。

また、ＢＭＵ３２は、バッテリ１２の状態とバッテリ１２の内部抵抗値との関係を示すマップ３６を備えてもよい。具体的に、マップ３６は、図６〜図８に示すように、バッテリ１２の状態（劣化度（ＳＯＨ）、ＳＯＣ又は温度（電池温度））を横軸とし、内部抵抗値を縦軸としたときのバッテリ１２の状態と内部抵抗値との関係をバッテリ１２の種類毎（実線、破線、一点鎖線）に格納したものである。そこで、第２の算出方法として、ＢＭＵ３２は、バッテリ１２の状態を把握した後に、マップ３６を参照して、該バッテリ１２の状態に応じた内部抵抗値を求める。なお、マップ３６は、ＢＭＵ３２での必須の構成要素ではないことに留意する。また、マップ３６は、図６〜図８のマップのうち、少なくとも１つのマップを備えていればよい。

このように求められた内部抵抗値や、バッテリ１２の状態は、通信線３４、電圧電流制御デバイス１４及び通信線２２を介して、ＥＣＵ１８に送信される。

以上のように構成される変形例の電源システム３０の動作について、図９及び図１０のフローチャートを参照しながら説明する。なお、変形例の電源システム３０の動作において、図１〜図４に示す電源システム１０と同様の動作については、説明を省略するか、又は、簡略化して説明する。

図９のステップＳ３１において、運転者は、電動車両２６のメインスイッチをオンにする。この場合、例えば、ＥＣＵ１８がメインスイッチのオンを認識し、その認識結果を通信線２２、複数の電圧電流制御デバイス１４及び通信線３４を介して、複数のＢＭＵ３２の各々に通知することで、ＢＭＵ３２は、メインスイッチのオンを把握することができる。

ステップＳ３２、Ｓ３３において、ＢＭＵ３２は、上述の第１の算出方法又は第２の算出方法によって内部抵抗値を算出する。

第１の算出方法の場合、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３２において、通信線３４を介して電圧電流制御デバイス１４のスイッチング素子をオンにし、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分とを検出する。また、ＢＭＵ３２は、不図示のセンサを用いてバッテリ１２の状態（ＳＯＣ、劣化度、電池温度）を把握する。次に、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３３において、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分との比から、バッテリ１２の内部抵抗値を算出する。

一方、第２の算出方法の場合、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３２において、バッテリ１２の状態を把握し、ステップＳ３３において、図６〜図８のいずれかのマップ３６を参照して、バッテリ１２の状態（ＳＯＣ、劣化度、電池温度、種類）に応じた内部抵抗値を決定する。

これにより、ステップＳ３４において、ＢＭＵ３２は、バッテリ１２の状態と内部抵抗値とを通信線３４を介して電圧電流制御デバイス１４に送信する。電圧電流制御デバイス１４への送信後、ＢＭＵ３２は、電圧電流制御デバイス１４からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。

この結果、電圧電流制御デバイス１４は、図２のステップＳ１１において、ＢＭＵ３２からバッテリ１２の状態及び内部抵抗値を取得し、取得したバッテリ１２の状態及び内部抵抗値を、通信線２２を介してＥＣＵ１８に送信する。ＥＣＵ１８への送信後、電圧電流制御デバイス１４は、ＥＣＵ１８からの信号又は情報の受信待ちの状態となる。

ＥＣＵ１８は、図３のステップＳ２１、Ｓ２２の処理を順次行う。但し、ステップＳ２１では、複数の電圧電流制御デバイス１４から複数のバッテリ１２の状態及び内部抵抗値を取得する。

そして、ＥＣＵ１８は、図３のステップＳ２３、Ｓ２４に代えて、図１０のステップＳ２７の処理を実行する。ステップＳ２７において、ＥＣＵ１８は、複数のバッテリ１２の内部抵抗値の逆数に応じて、必要電流値を比例配分することで、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を設定する。従って、内部抵抗値の高いバッテリ１２に対する電流指令値は相対的に小さくなり、一方で、内部抵抗値の低いバッテリ１２に対する電流指令値は相対的に大きくなる。なお、ステップＳ２７において、ＥＣＵ１８は、複数のバッテリ１２のＳＯＣを考慮して、設定した複数の電流指令値を補正してもよい。

ステップＳ２７後、ＥＣＵ１８は、図３のステップＳ２５に進み、通信線２２を介して、複数の電圧電流制御デバイス１４に対して、電流指令値及び必要電圧値を出力する。

これにより、複数の電圧電流制御デバイス１４では、図２のステップＳ１２以降の処理が実行される。なお、ステップＳ１４で出力電流を電流指令値に調整する場合、図９のステップＳ３５において、ＢＭＵ３２は、電圧電流制御デバイス１４から通信線３４を介して電流指令値を受信する。ＢＭＵ３２は、受信した電流指令値に応じたバッテリ電流をバッテリ１２から流す。

そして、次のステップＳ３６、Ｓ３７において、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３２、Ｓ３３と同様に、第１の算出方法又は第２の算出方法によって内部抵抗値を算出する。

すなわち、第１の算出方法の場合、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３６において、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分とを検出すると共に、バッテリ１２の状態を把握する。ステップＳ３７において、ＢＭＵ３２は、バッテリ電圧の時間変化分とバッテリ電流の時間変化分との比から、バッテリ１２の内部抵抗値を算出する。第２の算出方法の場合、ＢＭＵ３２は、ステップＳ３６において、バッテリ１２の状態を把握し、ステップＳ３７において、図６〜図８のいずれかのマップ３６を参照して、バッテリ１２の状態に応じた内部抵抗値を決定する。

ステップＳ３８において、複数のＢＭＵ３２は、電動車両２６の走行が終了して、メインスイッチがオフになったか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ１８から通信線２２、電圧電流制御デバイス１４及び通信線３４を介して、電動車両２６の走行が終了した（図３のステップＳ２６：ＹＥＳ）旨の通知を受けたかどうかを判定する。

上記の通知を受けていない、すなわち、電動車両２６が走行中であれば（ステップＳ３８：ＮＯ）、複数のＢＭＵ３２は、ステップＳ３４に戻り、電圧電流制御デバイス１４にバッテリ１２の状態及び内部抵抗値を送信した後、ステップＳ３５〜Ｓ３８の処理を再度実行する。一方、上記の通知を受け、電動車両２６の走行終了を把握した場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、複数のＢＭＵ３２は、図９の処理を終了する。従って、複数のＢＭＵ３２は、電動車両２６の走行中、図９のステップＳ３４〜Ｓ３８の処理を繰り返し実行する。

［４．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る電源システム１０、３０は、複数のバッテリ１２のバッテリ電圧及びバッテリ電流をモータ（負荷）２８に供給する電源システム１０、３０であって、ＥＣＵ（電子制御装置）１８と、ＥＣＵ１８に入力値（要求出力値）を入力する入力デバイス２０と、複数のバッテリ１２に接続される複数の電圧電流制御デバイス１４と、入力側に複数の電圧電流制御デバイス１４が並列に接続され、出力側にモータ２８が接続されるＰＤＵ（出力デバイス）１６とを有する。

ＥＣＵ１８は、ＰＤＵ１６の入力側で必要とされる入力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数のバッテリ１２の状態及び必要電流値に基づいて、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を設定する。複数の電圧電流制御デバイス１４は、バッテリ電圧を昇降圧することにより、ＰＤＵ１６の入力側に出力する出力電圧を必要電圧値に調整すると共に、ＰＤＵ１６の入力側に出力する出力電流を電流指令値に調整する。

これにより、複数のバッテリ１２に接続されている複数の電圧電流制御デバイス１４が、ＥＣＵ１８で設定した必要電圧値及び電流指令値に基づいて、バッテリ電圧を昇降圧することにより、必要電圧値との差を埋めるように出力電圧を調整し、出力電流を電流指令値に調整することができる。これにより、複数のバッテリ１２が異なる種類又は異なる状態のバッテリであっても、同時に使用することが可能となる。

また、複数のバッテリ１２の容量を同時に使い切ることや、特定のバッテリ１２の容量のみ先に使い切る等、複数のバッテリ１２の容量を効率よく使用することが可能となる。この結果、バッテリ１２の交換を効率よく行うことも可能となる。

また、複数のバッテリ１２は、電源システム１０が適用される電動車両２６（対象物）に対して着脱可能なバッテリ１２であるため、状態が様々に異なる複数の着脱式のバッテリ１２を同時に使用することが可能となる。

また、従来は、例えば、４個の着脱式のバッテリ１２を搭載した電動車両２６において、全てのバッテリ１２の容量を平均的に使うと、同じ容量となるため、全てのバッテリ１２を交換する必要があった。これに対して、本実施形態では、２個のバッテリ１２の容量を先に使いきるように複数の電圧電流制御デバイス１４を制御することで、残りの２個のバッテリ１２の容量を１００％としつつ、容量を使い切った２個のバッテリ１２だけ交換すればよい。この結果、交換後は、全てのバッテリ１２の容量が１００％であるため、交換作業の軽減化を図ることができる。

さらに、複数のバッテリ１２の状態は、該バッテリ１２のＳＯＣ、劣化度、温度及び種類のうち、少なくとも１つである。これにより、ＳＯＣ、劣化度、温度又は種類が異なることで、内部抵抗値が相違し、又は、電圧降下に差のある複数のバッテリ１２の容量を効率よく利用することができる。

また、複数の電圧電流制御デバイス１４は、自デバイスに接続されているバッテリ１２の状態を監視し、監視したバッテリ１２の状態をＥＣＵ１８に出力し、ＥＣＵ１８は、入力された複数のバッテリ１２の状態と必要電流値とに基づいて、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、個々のバッテリ１２の状態に応じて電流指令値を適切に設定することができるので、個々のバッテリ１２の容量を一層効率よく利用することができる。

さらに、必要電流値は、入力値に応じた、複数の電圧電流制御デバイス１４からＰＤＵ１６の入力側に流れ込む出力電流の合計であり、ＥＣＵ１８は、複数のバッテリ１２の状態を考慮して必要電流値を分配することで、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、複数のバッテリ１２の状態に応じて電流指令値が適切に設定されるので、個々のバッテリ１２の容量をより効率よく利用することができる。

具体的に、電源システム３０は、複数のバッテリ１２に併設され、併設されるバッテリ１２を監視するＢＭＵ（バッテリマネージメントユニット）３２をさらに有する。複数のＢＭＵ３２は、併設されるバッテリ１２の内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値をＥＣＵ１８に出力する。ＥＣＵ１８は、入力された複数の内部抵抗値に応じて、必要電流値を比例配分することで、複数の電圧電流制御デバイス１４の各々に対する電流指令値を設定する。これにより、簡単且つ効率よく複数の電圧電流制御デバイス１４に対する電流指令値を設定することができる。

この場合、複数のＢＭＵ３２は、併設されるバッテリ１２のＳＯＣを検出し、検出したＳＯＣをＥＣＵ１８に出力し、ＥＣＵ１８は、入力された複数のＳＯＣを考慮して、設定した複数の電流指令値を補正してもよい。これにより、ＳＯＣの大きなバッテリ１２に対して、より多くのバッテリ電流を流すように電流指令値を設定することができる。

あるいは、複数のＢＭＵ３２は、併設されるバッテリ１２の内部抵抗値と該バッテリ１２の劣化度、ＳＯＣ又は温度との関係を示すマップ３６を備え、少なくとも電源システム３０が起動する際、バッテリ１２の劣化度、ＳＯＣ又は温度を検出し、マップ３６を参照して、検出した劣化度、ＳＯＣ又は温度に応じた内部抵抗値を特定すればよい。これにより、内部抵抗値を簡単且つ容易に算出して、電流指令値を設定することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

Claims

複数のバッテリ（１２）のバッテリ電圧及びバッテリ電流を負荷（２８）に供給する電源システム（１０、３０）であって、
制御装置（１８）と、前記制御装置に要求出力値を入力する入力デバイス（２０）と、複数の前記バッテリに接続される複数の電圧電流制御デバイス（１４）と、入力側に複数の前記電圧電流制御デバイスが並列に接続され、出力側に前記負荷が接続される出力デバイス（１６）とを有し、
前記制御装置は、前記出力デバイスの入力側で必要とされる前記要求出力値に応じた必要電圧値及び必要電流値を決定し、複数の前記バッテリの状態及び前記必要電流値に基づいて、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する電流指令値を設定し、
複数の前記電圧電流制御デバイスは、前記バッテリ電圧を昇降圧することにより、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電圧を前記必要電圧値に調整すると共に、前記出力デバイスの入力側に出力する出力電流を前記電流指令値に調整する、電源システム。
請求項１記載の電源システムにおいて、
複数の前記バッテリは、前記電源システムが適用される対象物（２６）に対して着脱可能なバッテリである、電源システム。
請求項１又は２記載の電源システムにおいて、
複数の前記バッテリの状態は、該バッテリのＳＯＣ、劣化度、温度及び種類のうち、少なくとも１つである、電源システム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システムにおいて、
複数の前記電圧電流制御デバイスは、自デバイスに接続されている前記バッテリの状態を監視し、監視した前記バッテリの状態を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、入力された複数の前記バッテリの状態と前記必要電流値とに基づいて、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する前記電流指令値を設定する、電源システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システムにおいて、
前記必要電流値は、前記要求出力値に応じた、複数の前記電圧電流制御デバイスから前記出力デバイスの入力側に流れ込む出力電流の合計であり、
前記制御装置は、複数の前記バッテリの状態を考慮して前記必要電流値を分配することで、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する前記電流指令値を設定する、電源システム。
請求項５記載の電源システムにおいて、
複数の前記バッテリに併設され、併設される前記バッテリを監視するバッテリマネージメントユニット（３２）をさらに有し、
複数の前記バッテリマネージメントユニットは、併設される前記バッテリの内部抵抗値を算出し、算出した前記内部抵抗値を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、入力された複数の前記内部抵抗値に応じて、前記必要電流値を比例配分することで、複数の前記電圧電流制御デバイスの各々に対する前記電流指令値を設定する、電源システム。
請求項６記載の電源システムにおいて、
複数の前記バッテリマネージメントユニットは、併設される前記バッテリのＳＯＣを検出し、検出した前記ＳＯＣを前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、入力された複数の前記ＳＯＣを考慮して、設定した複数の前記電流指令値を補正する、電源システム。
請求項６又は７記載の電源システムにおいて、
複数の前記バッテリマネージメントユニットは、併設される前記バッテリの内部抵抗値と該バッテリの劣化度、ＳＯＣ又は温度との関係を示すマップ（３６）を備え、少なくとも前記電源システムが起動する際、前記バッテリの劣化度、ＳＯＣ又は温度を検出し、前記マップを参照して、検出した前記劣化度、前記ＳＯＣ又は前記温度に応じた内部抵抗値を特定する、電源システム。