JP2017124800A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電源装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power supply apparatus.
車両の始動用の電源には、12Vの鉛電池を使用することが一般的である。しかしながら、鉛電池は、環境影響の観点、重量が重いこと、充電性能が悪いこと、劣化による定期的な交換が発生することが課題としてある。そこで、車両の始動用の電池として、リチウムイオン電池を使用することが検討されている。 As a power source for starting a vehicle, a 12V lead battery is generally used. However, the lead battery has a problem of environmental impact, heavy weight, poor charging performance, and periodic replacement due to deterioration. Therefore, it has been studied to use a lithium ion battery as a battery for starting the vehicle.
しかしながら、リチウムイオン電池等の非水系の電池は、常温において入出力性能に優れ、かつ軽量であるが、極低温において、溶液抵抗や電荷移動抵抗や拡散抵抗が増大するため、車両の始動用の電源としては、性能的に鉛電池より低い部分がある。 However, non-aqueous batteries such as lithium ion batteries have excellent input / output performance at room temperature and are lightweight, but solution resistance, charge transfer resistance, and diffusion resistance increase at extremely low temperatures. As a power source, there is a part lower in performance than a lead battery.
実施形態の電源装置は、第1電池と、放電負荷と、第1スイッチと、第2電池と、第2スイッチと、計測部と、制御部と、を備える。第1電池は、第1負荷に電力を供給可能なリチウムイオン電池を有する。放電負荷は、第1電池と接続され、当該第1電池に蓄電された電力を放電させる。第1スイッチは、放電負荷と第1電池の接続と切断を切換可能である。第2電池は、第1電池と並列接続される。第2スイッチは、第1電池と第2電池との並列接続と切断を切換可能である。計測部は、第1電池の温度を計測する。制御部は、第1電池の温度が所定温度に達するまで第1処理を実行し、第1電池の温度が所定温度に達した場合、少なくとも第1電池から第1負荷に電力を供給する。第1処理は、第1スイッチを切り換えて第1電池と放電負荷とを接続して第1電池に蓄えられた電力を放電させ、かつ第1電池の電池電圧が第1所定電圧以下となった場合、第1スイッチを切り換えて第1電池と放電負荷の接続を切断した後、第2スイッチを切り換えて第1電池と第2電池とを並列接続して第2電池から第1電池へ電力を供給して、第1電池の電池電圧が第1所定電圧より高い第2所定電圧に達するまで第1電池を充電する。 The power supply device of the embodiment includes a first battery, a discharge load, a first switch, a second battery, a second switch, a measurement unit, and a control unit. The first battery includes a lithium ion battery that can supply power to the first load. The discharge load is connected to the first battery and discharges the electric power stored in the first battery. The first switch can switch connection and disconnection between the discharge load and the first battery. The second battery is connected in parallel with the first battery. The second switch can switch between parallel connection and disconnection of the first battery and the second battery. The measurement unit measures the temperature of the first battery. The controller executes the first process until the temperature of the first battery reaches a predetermined temperature, and when the temperature of the first battery reaches the predetermined temperature, supplies power from at least the first battery to the first load. In the first process, the first switch is switched to connect the first battery and the discharge load to discharge the electric power stored in the first battery, and the battery voltage of the first battery becomes equal to or lower than the first predetermined voltage. In this case, after switching the first switch to disconnect the discharge load from the first battery, the second switch is switched to connect the first battery and the second battery in parallel to supply power from the second battery to the first battery. The first battery is charged until the battery voltage of the first battery reaches a second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage.
以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる電源装置を適用した電源システムについて説明する。 Hereinafter, a power supply system to which the power supply device according to the present embodiment is applied will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態にかかる電源システムは、自動車等の車両に搭載され、当該車両が有する各種負荷に電力を供給する。具体的には、電源システムは、発電機D、エンジンE、スタータS、補機H、および電源装置1を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power supply system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the power supply system according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and supplies power to various loads that the vehicle has. Specifically, the power supply system includes a generator D, an engine E, a starter S, an auxiliary machine H, and a
発電機Dは、発電した電力を、エンジンEや補機Hや電源装置1へ供給する。エンジンEは、車両を走行させるための動力を発生させる。また、エンジンEは、発電が必要な場合には、発電機Dを回転させる。スタータS(第1負荷の一例)は、電源装置1から電力が供給され、エンジンEを始動させる電動機である。補機Hは、ヘッドランプ、ウィンカー(方向指示器)、電動のポンプ、車両制御を行うECU(Engine Control Unit)等であり、発電機Dおよび電源装置1の少なくとも一方から電力が供給される。
The generator D supplies the generated power to the engine E, the auxiliary machine H, and the
電源装置1は、スタータSや補機H等の各種負荷に電力を供給する。具体的には、図1に示すように、電源装置1は、制御部101と、第1電池B1と、第2電池B2と、放電負荷102と、温度センサ103と、第1スイッチSW1と、第2スイッチSW2と、第3スイッチSW3と、を有する。第1電池B1は、リチウムイオン電池等、スタータSに電力を供給する電源である。本実施形態では、第1電池B1には、後述する第2電池B2よりも容量が小さくかつ回生性能に優れた電池を用いるものとする。例えば、第1電池B1は、回生性能に優れたチタン酸リチウムを負極に持つリチウムイオン電池の組電池である。第2電池B2は、第1電池B1と並列接続される。本実施形態では、第2電池B2は、鉛電池やリチウムイオン電池等、第1電池B1よりも容量が大きい電池を用いる。
The
放電負荷102は、第1電池B1と接続され、当該第1電池B1に蓄電された電力を放電することができる。例えば、放電負荷102は、第1電池B1から放電される電力によって発熱して、当該第1電池B1を温めることが可能なヒータである。温度センサ103(計測部の一例)は、第1電池B1の温度を計測する。第1スイッチSW1は、放電負荷102と第1電池B1の接続と切断を切換可能なスイッチである。第2スイッチSW2は、第1電池B1と第2電池B2の並列接続と切断を切換可能なスイッチである。第3スイッチSW3は、第1電池B1とスタータSの接続と切断を切換可能なスイッチである。
The
制御部101は、第1電池B1および第2電池B2の電圧、温度等の状態を監視するとともに、電源装置1から各種負荷への電力の供給の制御を行い、電源装置1全体を制御する。
The
ここで、図2〜4を用いて、本実施形態にかかる電源装置1が有する第1電池B1および第2電池B2の特性について説明する。図2は、第1の実施形態にかかる電源装置が有する第1電池および第2電池のOCVの特性の一例を示す図である。図3は、第1の実施形態にかかる電源装置が有する第1電池および第2電池の極低温における放電時および充電時の電流および電圧の変化の一例を示す図である。図4は、第1の実施形態にかかる電源装置が有する第1電池の抵抗と周囲温度の関係の一例を示す図である。
Here, the characteristics of the first battery B1 and the second battery B2 included in the
図2は、本実施形態の一例となるが、第1電池B1および第2電池B2の、OCV(Open Circuit Voltage)を示すものであり、約12.8VでOCVがクロスするように表示したものである。本実施形態では、第2電池B2が鉛電池であることを考慮しているため、12.8Vは、鉛電池の満充電付近若しくは満充電から若干放電した状態である。本実施形態では、制御部101は、OCVが約12.8Vで、第1電池B1と第2電池B2とを並列接続して、第1電池B1および第2電池B2からスタータSや補機H等の各種負荷に電力を供給することが可能な構成となっている。
FIG. 2 is an example of this embodiment, but shows the OCV (Open Circuit Voltage) of the first battery B1 and the second battery B2, and is displayed so that the OCV crosses at about 12.8V. It is. In this embodiment, since it considers that the 2nd battery B2 is a lead battery, 12.8V is in the state where it discharged from the full charge vicinity of the lead battery or a little from full charge. In the present embodiment, the
図3は、電源装置1の極低温における動作を示すものであり、本実施形態において解決すべき課題を示すものである。具体的には、図3は、チタン酸リチウムを負極としたリチウムイオン電池の組電池である第1電池B1と、第1電池B1よりも放電容量の大きな鉛電池を並列接続した組電池である第2電池B2とを、極低温(例えば、−30℃)において放電または充電する場合における電流および電圧の変化を示すものである。具体的には、45Aで約60s放電させた場合、第2電池B2から放電される電流(約35A)が、第1電池B1から放電される電流(約15A)よりも大きいことが分かる。すなわち、第1電池B1は、極低温において放電抵抗が大きく、放電可能な電流が、第2電池B2と比較して小さくなる。さらに、第1電池B1および第2電池B2は、極低温において300Aで約1s放電させた場合も、第2電池B2から放電される電流(約230A)が、第1電池B1から放電される電流(70A)よりも大きいことが分かる。一方、第1電池B1および第2電池B2は、極低温において80Aで充電した場合、第1電池B1に流れる電流が、第2電池B2に流れる電流よりも大きいことを示している。
FIG. 3 shows the operation of the
以上より、第1電池B1は、極低温において、放電時に流れる電流が第2電池B2よりも小さく、外部負荷(例えば、スタータS)に対して十分な電力を供給できないが、充電時に流れる電流は第2電池B2より大きいため、充電は可能である。一方、第2電池B2は、極低温において、放電時に流せる電流は第1電池B1より大きいが、充電時に流せる電流は第1電池B1より小さいため、充電は難しい。そのため、車両の始動用の電源としてリチウムイオン電池を用いる場合、極低温における放電能力が劣ることから、極低温においも、リチウムイオン電池を車両の始動用の電源として用いるためには、並列接続するリチウムイオン電池の数を増やす必要があり、電源装置1の重量が増すという課題がある。
From the above, the first battery B1 has a current that flows during discharge at a very low temperature, which is smaller than that of the second battery B2, and cannot supply sufficient power to the external load (for example, the starter S). Since it is larger than the second battery B2, charging is possible. On the other hand, the second battery B2 has a current that can be flowed at the time of discharge larger than that of the first battery B1 at a very low temperature. For this reason, when a lithium ion battery is used as a power source for starting a vehicle, the discharge capacity at extremely low temperatures is inferior. Therefore, in order to use a lithium ion battery as a power source for starting a vehicle even at a very low temperature, it is connected in parallel. It is necessary to increase the number of lithium ion batteries, and there is a problem that the weight of the
図4は、第1電池B1が含む電池セルの抵抗値(充電抵抗、放電抵抗)を示すものである。第1電池B1が含む電池セルは、極低温である周囲温度:−30℃における抵抗が、充電時および放電時ともに、周囲温度:25℃における抵抗と比較して、15倍以上となる。よって、第1電池B1が含む電池セルは、周囲温度:−10℃であれば、抵抗値の上昇が限定的であり(周囲温度が25℃である場合の抵抗と比較して3倍程度)、極低温下において、第1電池B1の温度を、約20℃を短時間で上昇させることができれば、車両の始動用の電源(すなわち、スタータSの電源)として使用可能な特性であることを示している。 FIG. 4 shows the resistance values (charge resistance, discharge resistance) of the battery cells included in the first battery B1. The battery cell included in the first battery B1 has a resistance at an ambient temperature of −30 ° C., which is an extremely low temperature, of 15 times or more as compared with a resistance at an ambient temperature of 25 ° C. both during charging and discharging. Therefore, the battery cell included in the first battery B1 has a limited increase in resistance value if the ambient temperature is −10 ° C. (about three times the resistance when the ambient temperature is 25 ° C.). If the temperature of the first battery B1 can be raised to about 20 ° C. in a short time at an extremely low temperature, the battery can be used as a power source for starting the vehicle (that is, a power source for the starter S). Show.
図3および図4に示した第1電池B1および第2電池B2の特性を踏まえ、本実施形態では、制御部101は、車両のエンジンスタートボタンが押下されてエンジンEの始動が指示されると、温度センサ103により計測される第1電池B1の温度が所定温度T1に達するまで、第1電池B1の昇温処理(第1処理の一例)を実行し、第1電池B1の温度が所定温度T1に達した場合、少なくとも第1電池B1からスタータSに電力を供給する。ここで、所定温度T1は、第1電池B1を放電させた場合に、短時間(本実施形態では、スタータSの始動に要する時間より短い時間)で、当該第1電池B1の電池電圧が所定の使用許容電圧範囲の下限の電圧に達しない温度(例えば、−10℃)である。所定の使用許容電圧範囲は、第1電池B1の使用が許可される放電側の電圧範囲である。
In the present embodiment, based on the characteristics of the first battery B1 and the second battery B2 shown in FIGS. 3 and 4, the
前記した昇温処理は、第1スイッチSW1を切り換えて放電負荷102と第1電池B1を接続して当該第1電池B1に蓄えられた電力を放電させ、かつ第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1以下となった場合、第1スイッチSW1を切り換えて第1電池B1を放電負荷102の接続を切断した後、第2スイッチSW2を切り換えて第1電池B1と第2電池B2とを並列接続して当該第2電池B2から第1電池B1へ電力を供給して、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2に達するまで(若しくは、第2電池B2から第1電池B1に流れる電流が所定の電流値以下、または、所定の時間に達するまで)当該第1電池B1を充電する処理である。ここで、第1所定電圧V1は、所定の使用許容電圧範囲内の電圧である。本実施形態では、第1所定電圧V1は、所定の使用許容電圧範囲の放電側の下限の電圧である。また、第2所定電圧V2は、所定の使用許容電圧範囲内の電圧であり、第1所定電圧V1より高い電圧である。
In the temperature raising process described above, the first switch SW1 is switched to connect the
上述の昇温処理によれば、第1電池B1から放電負荷102への放電による当該第1電池B1の内部発熱、および第2電池B2による第1電池B1の充電を行うことによる第1電池B1の内部発熱により、当該第1電池B1が含む電池セルの内部を効率的に温めることが可能となる、充電と放電を繰り返すことで、短時間で温度を上昇させることができる。その結果、第1電池B1が充分な放電能力を実現可能な温度まで短時間で上昇させることができ、リチウムイオン電池を、極低温の環境下においても、車両の始動用の電源として使用することができる。また、上述の昇温処理によれば、スタータSの電源としてリチウムイオン電池を用いる場合に、当該リチウムイオン電池の電池容量を増やしたり、当該リチウムイオン電池の並列数を増やしたりしなくても、極低温において、スタータSを始動させることができるので、車両用の電源が大型化することを防止できる。
According to the above-described temperature raising process, the first battery B1 is generated by performing internal heat generation of the first battery B1 due to the discharge from the first battery B1 to the
次に、図5を用いて、本実施形態にかかる電源装置1における第1電池B1の昇温処理の一例について説明する。図5(a)は、第1の実施形態にかかる電源装置における昇温処理時における第1電池の電池電圧、電流、および温度の変化の一例を示す図である。図5(b)は、第1の実施形態にかかる電源装置における昇温処理時の第2電池の電池電圧および電流の変化の一例を示す図である。
Next, an example of the temperature raising process of the first battery B1 in the
制御部101は、エンジンEの始動が指示されると、まず、図5(a)に示すように、第1スイッチSW1をオンして第1電池B1と放電負荷102を接続し、第1電池B1に蓄電された電力を放電負荷102に放電して、第1電池B1を自己発熱させる。その後、制御部101は、図5(a)に示すように、第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1(例えば、9V)以下になるまで、第1電池B1から放電負荷102への放電を継続する。
When the start of the engine E is instructed, the
その後、第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1以下になると、制御部101は、図5(a)および図5(b)に示すように、第1スイッチSW1をオフに切り換えかつ第2スイッチSW2をオンに切り換えて第1電池B1と第2電池B2とを並列接続し、第1電池B1に対して第2電池B2から電力を供給して当該第1電池B1を充電する。その後、制御部101は、図5(a)に示すように、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2(例えば、12.5V)に達するまで、第1電池B1に対する第2電池B2からの電力の供給を継続する。その後、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2に達すると、制御部101は、第2スイッチSW2をオフに切り換えて第1電池B1と第2電池B2との並列接続を切断するとともに、再度、第1スイッチSW1をオンに切り換えて第1電池B1に蓄電された電力を放電負荷102に放電する。制御部101は、図5(a)に示すように、第1電池B1の温度Tが所定温度T1(例えば、−10℃)に達するまで、以上の昇温処理を繰り返す。すなわち、昇温処理は、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2に到達した後、第2スイッチSW2を切り換えて第1電池B1と第2電池B2の接続を切断し、第1電池B1の温度が所定温度T1に達するまで、第1電池B1に蓄えられた電力の放電および第1電池B1の充電を繰り返す。
Thereafter, when the battery voltage of the first battery B1 becomes equal to or lower than the first predetermined voltage V1, the
次に、図6を用いて、本実施形態にかかる電源装置1における第1電池B1の昇温処理の流れの一例について説明する。図6は、第1の実施形態にかかる電源装置における第1電池B1の昇温処理の流れの一例を示すフローチャートである。
Next, with reference to FIG. 6, an example of the flow of temperature increase processing for the first battery B1 in the
制御部101は、エンジンEの始動が指示されると、第2スイッチSW2をオフに切り換えて、第1電池B1と第2電池B2との並列接続を切断する(ステップS601)。次いで、制御部101は、温度センサ103を制御して第1電池B1の温度Tを計測する(ステップS602)。さらに、制御部101は、計測した第1電池B1の温度Tと、所定温度T1とを比較して、第1電池B1の温度Tが、所定温度T1以下であるか否かを判断する(ステップS602)。
When starting the engine E is instructed, the
制御部101は、第1電池B1の温度Tが、所定温度T1より高い場合(ステップS602:No)、第1電池B1および第2電池B2のうち少なくとも第1電池B1からスタータSに対して電力を供給して、スタータSを始動させる(ステップS604)。具体的には、制御部101は、第1電池B1のみからスタータSに電力を供給する場合には、第2スイッチSW2をオフに切り換えて第1電池B1と第2電池B2との並列接続を切断した状態で、第3スイッチSW3をオンに切り換えて第1電池B1からスタータSに電力を供給する。一方、制御部101は、第1電池および第2電池B2の両方からスタータSに電力を供給する場合には、第2スイッチSW2をオンに切り換えて第1電池B1と第2電池B2とを並列接続した状態で、第3スイッチSW3をオンに切り換えて第1電池B1および第2電池B2の両方からスタータSに電力を供給する。
When the temperature T of the first battery B1 is higher than the predetermined temperature T1 (step S602: No), the
一方、制御部101は、第1電池B1の温度Tが、所定温度T1以下である場合(ステップS602:Yes)、第1スイッチSW1をオンに切り換えて第1電池B1と放電負荷102とを接続して、第1電池B1に蓄電された電力を放電負荷102に放電させて、当該第1電池B1を発熱させる(ステップS603)。さらに、本実施形態の一例として、放電負荷102にヒータを用いて、当該ヒータの発熱によっても、第1電池B1の温度を上昇させることも実施例である。これにより、第1電池B1の充放電によるセル内部の発熱に加えて、放電負荷102の発熱によっても、第1電池B1の温度を上昇させることができるので、より短時間で第1電池B1の温度を上昇させることができる。次いで、制御部101は、第1電池B1の電池電圧と第1所定電圧V1とを比較して、第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1以下となったか否かを判断する(ステップS605)。
On the other hand, when the temperature T of the first battery B1 is equal to or lower than the predetermined temperature T1 (step S602: Yes), the
第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1より高い場合(ステップS605:No)、制御部101は、ステップS603に戻り、第1電池B1に蓄電された電力の放電負荷102への放電を継続する。一方、第1電池B1の電池電圧が第1所定電圧V1以下である場合(ステップS605:Yes)、制御部101は、第1スイッチSW1をオフに切り換えて第1電池B1と放電負荷102の接続を切断した後、第2スイッチSW2をオンに切り換えて、第1電池B1と第2電池B2とを並列接続して、第2電池B2から第1電池B1に電力を供給して、第1電池B1を充電する(ステップS606)。
When the battery voltage of the first battery B1 is higher than the first predetermined voltage V1 (step S605: No), the
次いで、制御部101は、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2以上になったか否かを判断する(ステップS607)。又は、制御部101は、第2電池B2から第1電池B1に流れる電流である充電電流が、所定の電流値に収束したか否か、若しくは充電時間が所定の時間に到達したか否かを判断する。第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2より低い場合(ステップS607:No)、制御部101は、ステップS606に戻り、第2電池B2から第1電池B1への電力の供給を継続する。
Next, the
一方、第1電池B1の電池電圧が第2所定電圧V2以上である場合(ステップS607:Yes)、制御部101は、ステップS601に戻り、第2スイッチSW2をオフに切り換えて、第1電池B1と第2電池B2との並列接続を切断する。制御部101は、第1電池B1の温度Tが所定温度T1より高くなるまで、以上の昇温処理を繰り返す。
On the other hand, when the battery voltage of the first battery B1 is equal to or higher than the second predetermined voltage V2 (step S607: Yes), the
このように、第1の実施形態にかかる電源システムによれば、リチウムイオン電池を、極低温においても、車両の始動用の電源として使用することができる。また、上述の昇温処理よれば、リチウムイオン電池と鉛電池を組み合わせた電源装置1だけでなく、第1電池B1をリチウムイオン組電池とし、第2電池B2もリチウムイオン組電池として組み合わせた電源装置1も、車両の電源として用い低温始動性を実現することが可能となり、軽量の車両用の電源を提供することが可能となる。また、キャパシタを鉛電池と並列接続した電源を電源装置1として、車両用電源として採用したシステムがあるが、キャパシタは、低温始動性には優れるものの、エネルギー密度が低いため、車両として必要となる電力量を確保しようとすると、電源の大型化を招くことが課題になっているが、第1電池B1および第2電池B2の両方をリチウムイオン組電池とし、前記昇温処理を行うことで、キャパシタを使った電源の課題を解決することが可能となる。
Thus, according to the power supply system according to the first embodiment, the lithium ion battery can be used as a power supply for starting the vehicle even at an extremely low temperature. Moreover, according to the above temperature rising process, not only the
さらに、第2電池B2から第1電池B1に低温で充電を行う場合、一般的に、リチウムイオン電池の低温での充電は、電流値が制限される場合が多い。たとえば、負極に炭素系の材料を使用したリチウムイオン電池の場合、大電流で充電を行うと、Liが負極に析出し、電池内で内部短絡を発生する可能性が高くなるため、充電電流を制限して使用することになる。本実施形態においては、第1電池B1として負極にチタン酸リチウム(LTO)を用いた電池を使用し、LTOが材料としてLi析出電位に対して1.5Vの電位を持つため、低温においても大きな充電電流を流すことが可能となり、充放電の繰り返しによって、安全に電池を昇温できることを特徴としている。 Furthermore, when charging from the second battery B2 to the first battery B1 at a low temperature, generally, the charging of the lithium ion battery at a low temperature often limits the current value. For example, in the case of a lithium ion battery using a carbon-based material for the negative electrode, charging with a large current increases the possibility that Li will precipitate on the negative electrode and cause an internal short circuit in the battery. Limited use. In the present embodiment, a battery using lithium titanate (LTO) as a negative electrode is used as the first battery B1, and the LTO has a potential of 1.5 V with respect to the Li deposition potential as a material. A charging current can be passed, and the battery can be safely heated by repeated charging and discharging.
(第2の実施形態)
本実施形態は、第1電池に対して、複数の放電負荷が接続されている例である。以下の説明では、第1の実施形態と同様の箇所については説明を省略する。
(Second Embodiment)
The present embodiment is an example in which a plurality of discharge loads are connected to the first battery. In the following description, description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
図7は、第2の実施形態にかかる電源システムの構成の一例を示す図である。図7に示すように、本実施形態にかかる電源システムの電源装置700は、制御部101、第1電池B1、第2電池B2、温度センサ103、第2スイッチSW2、および第3スイッチSW3に加えて、並列接続された複数の放電負荷102a,102bと、当該放電負荷102a,102bそれぞれに設けられた第1スイッチSW1a,SW1bと、を有する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power supply system according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the
本実施形態では、制御部101は、昇温処理を実行する際、複数の第1スイッチSW1a,SW1bをオンに切り換えて、並列接続された複数の放電負荷102と、第1電池B1と、を接続して、第1電池B1に蓄電された電力を、並列接続された複数の放電負荷102a,102bに対して放電する。これにより、第1電池B1に蓄電された電力を、1つの放電負荷102に対して放電する場合と比較して、放電負荷102a,102bが並列状態での抵抗が小さくなり、第1電池B1から流れる総放電電流が増加し、第1電池B1の温度上昇を加速させることができるので、車両の始動用の電源としての性能を向上させることができる。
In the present embodiment, when executing the temperature raising process, the
第1電池B1の極低温での内部抵抗と放電負荷102の抵抗との比率は、2:1〜1:10の範囲になると、放電負荷102a,102bへの電流を効率的に第1電池B1から引き出して、温度上昇を加速することが可能となるので、そのように、複数の放電負荷102a,102bを準備し、あるいは放電負荷102a,102bを並列接続することが好ましい。前述のように、第1電池B1を温めるヒータとして放電負荷102a,102bを使用する、あるいは、放電負荷102a,102bの一部をヒータとして使用することで、より効率的に、第1電池B1の温度を上昇させることが可能となる。
When the ratio between the internal resistance of the first battery B1 at the cryogenic temperature and the resistance of the
また、制御部101は、温度センサ103により検出された第1電池B1の温度が高くなるに従い、第1電池B1から放電する放電負荷102a,102bの並列接続数を増やすことで、放電負荷102a,102bの抵抗を下げて、第1電池B1から効率的に電流を引き出すことも可能となる。
In addition, the
例えば、制御部101は、温度センサ103により検出された第1電池B1の温度Tが−30℃の場合、2つの第1スイッチSW1のうち一方のみ(例えば、第1スイッチSW1a)オンに切り換えて、1つの放電負荷102aに対してのみ、第1電池B1に蓄電された電力を放電する。また、制御部101は、温度センサ103により検出された第1電池B1の温度Tが−20℃になると、2つの第1スイッチSW1a,SW1bの両方をオンに切り換えて、並列接続された2つの放電負荷102a,102bに対して、第1電池B1に蓄電された電力を放電する。これにより、第1電池B1から放電負荷102に流れる電流が増大して、第1電池B1の温度を上昇させることができる。第1電池B1の電池電圧は、より短い時間で所定電圧V1まで下がるので、昇温処理が繰り返される周期が短くなるが、より短時間で第1電池B1の温度を上昇させることができる。
For example, when the temperature T of the first battery B1 detected by the
このように、第2の実施形態にかかる電源システムによれば、車両の冷間始動を短時間で実現できることになり、始動用の電源としての性能を向上させることができる。 Thus, according to the power supply system concerning 2nd Embodiment, the cold start of a vehicle can be implement | achieved in a short time, and the performance as a power supply for start-up can be improved.
以上説明したとおり、第1,2の実施形態によれば、リチウムイオン電池を、極低温においても、車両の始動用の電源として使用することができる。 As described above, according to the first and second embodiments, the lithium ion battery can be used as a power source for starting a vehicle even at an extremely low temperature.
1,700 電源装置
101 制御部
102 放電負荷
103 温度センサ
B1 第1電池
B2 第2電池
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
SW3 第3スイッチ
D 発電機
E エンジン
H 補機
S スタータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,700
Claims (9)
前記第1電池と接続され、当該第1電池に蓄電された電力を放電させる放電負荷と、
前記放電負荷と前記第1電池の接続と切断を切換可能な第1スイッチと、
前記第1電池と並列接続される第2電池と、
前記第1電池と前記第2電池の並列接続と切断を切換可能な第2スイッチと、
前記第1電池の温度を計測する計測部と、
前記第1電池の温度が所定温度に達するまで第1処理を実行し、前記第1電池の温度が前記所定温度に達した場合、少なくとも前記第1電池から前記第1負荷に電力を供給する制御部と、を備え、
前記第1処理は、前記第1スイッチを切り換えて前記第1電池と前記放電負荷とを接続して前記第1電池に蓄えられた電力を放電させ、かつ前記第1電池の電池電圧が第1所定電圧以下となった場合、前記第1スイッチを切り換えて前記第1電池と前記放電負荷の接続を切断した後、前記第2スイッチを切り換えて前記第1電池と前記第2電池とを並列接続して前記第2電池から前記第1電池へ電力を供給して、前記第1電池の電池電圧が前記第1所定電圧より高い第2所定電圧に達するまで前記第1電池を充電する電源装置。 A first battery having a lithium ion battery capable of supplying power to the first load;
A discharge load connected to the first battery and discharging the electric power stored in the first battery;
A first switch capable of switching between connection and disconnection of the discharge load and the first battery;
A second battery connected in parallel with the first battery;
A second switch capable of switching between parallel connection and disconnection of the first battery and the second battery;
A measurement unit for measuring the temperature of the first battery;
Control for supplying power from at least the first battery to the first load when the first process is executed until the temperature of the first battery reaches the predetermined temperature and the temperature of the first battery reaches the predetermined temperature. And comprising
The first process switches the first switch to connect the first battery and the discharge load to discharge the electric power stored in the first battery, and the battery voltage of the first battery is first. When the voltage drops below a predetermined voltage, the first switch is switched to disconnect the first battery and the discharge load, and then the second switch is switched to connect the first battery and the second battery in parallel. Then, power is supplied from the second battery to the first battery, and the first battery is charged until the battery voltage of the first battery reaches a second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage.
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